JPH03273688A - 発光装置 - Google Patents

発光装置

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JPH03273688A
JPH03273688A JP2075097A JP7509790A JPH03273688A JP H03273688 A JPH03273688 A JP H03273688A JP 2075097 A JP2075097 A JP 2075097A JP 7509790 A JP7509790 A JP 7509790A JP H03273688 A JPH03273688 A JP H03273688A
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JP
Japan
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light
light emitting
emitting element
optical filter
wavelength
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Pending
Application number
JP2075097A
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English (en)
Inventor
Yukio Tanaka
幸夫 田中
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Eastman Kodak Japan Ltd
Original Assignee
Eastman Kodak Japan Ltd
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Publication date
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/435Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
    • B41J2/447Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using arrays of radiation sources
    • B41J2/45Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using arrays of radiation sources using light-emitting diode [LED] or laser arrays
    • B41J2/451Special optical means therefor, e.g. lenses, mirrors, focusing means

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  • Led Devices (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は発光装置、特にPN接合発光部を有する発光ダ
イオードやレーザダイオードを用いた発光装置に関する
[従来の技術] 従来より、電子写真方式プリンタやイメージリーダ、あ
るいは光通信機器の光源として発光ダイオードやレーザ
ダイオード等の発光素子が用いられている。
この種の発光素子は、P型半導体とN型半導体とを接合
し、このPN接合面に順方向バイアス電圧を印加するこ
とにより所定の波長を有する光を発生するものである。
第10図はこのような発光素子を電子写真方式プリンタ
の露光光源に用いた場合の概略構成図であり、第10図
(A)は多数の発光素子をアレイ状に配置して発光素子
アレイ10とし、これら多数の発光素子を順次電気的に
オン・オフすることにより光の走査を行うものである。
そして、ロッドレンズがアレイ状に配置されたロッドレ
ンズアレイ12にて集光され感光体14上に照射される
一方、第10図(B)は単体の発光素子11からの光を
所定回転数で回転するポリゴンミラー16で反射するこ
とにより光を走査するものであり、更に第10図(C)
は単体の発光素子11を機械的に摺動させる機械走査系
18を用いて光を走査し、感光体14上に照射する構成
である。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような電子写真方式プリンタやイメ
ージリーダ、あるいは光通信機器の光源として用いられ
る発光素子のエネルギー効率は低く、注入された電気エ
ネルギーのほとんどはPN接合発光部で熱エネルギーに
変換されてしまう。
そして、この熱により発光部の温度が上昇し、発光の中
心波長が室温時の波長より長波長側にシフトすると共に
発光量が減少してしまう問題があった。このような発光
量の低下は、感光体上に照射される光量の低下となり、
例えば電子写真方式プリンタにおいては画質の低下や階
調表現できない問題があった。
また、イメージリーグにおいては読取り精度の劣化原因
となり、光通信機器においても信号とノイズの比S/N
の低下を招く問題があった。
本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的は発光素子からの光量の低下を抑制し、はぼ一定
の光量を得ることができる発光装置を提供することにあ
る。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、請求項(1)記載の発光装
置は、PN接合発光部を有する発光素子と、この発光素
子と感光体との光路上に配設され、前記発光素子からの
光の波長λに対する透過率Tの変化がdT/dλ≧0を
満たす光学フィルタとを具備し、発光素子の温度変化に
よらずほぼ一定の発光量を射出することを特徴としてい
る。
また、上記目的を達成するために、請求項(2)記載の
発光装置は、PN接合発光部を有する発光素子と、この
発光素子と感光体との光路上に配設され、前記発光素子
からの光の波長λに対する反射率Rの変化がdR/dλ
≧Oを満たす反射鏡とを具備し、発光素子の温度変化に
よらずほぼ一定の発光量を射出することを特徴としてい
る。
[作用] PN接合発光部を有する発光素子は前述したように注入
された電気エネルギーのほとんどが熱エネルギーに変換
されるため、発光部の温度は上昇し、これに伴って発光
の中心波長が長波長側にシフトすると共に発光量が減少
していく。
そこで、短波起倒の光を吸収または反射し、長波長側の
光をより多く透過させる透過特性、すなわち発光素子か
らの発光波長λに対する透過率T変化dT/dλa○と
なる光学特性を有する光学フィルタにて発光素子からの
光を強度変調して感光体に照射することにより、発光部
の温度が上昇しても発光波長が長波長側にシフトするこ
とにより温度変化に伴う光量変化が補正されてほぼ一定
の光量を得ることが可能となる。
また、このような発光素子からの光の波長λに対する反
射率Rの変化がdR/dλ≧Oとなる反射特性を示す反
射鏡を用い、この反射鏡により発光素子からの光を強度
変調して感光体に照射することにより、前記光学フィル
タの場合と同様にほぼ一定の光量を得ることが可能とな
る。
[実施例] 以下、図面を用いながら本発明に係る発光装置の好適な
実施例を説明する。
第1図は第1実施例における発光装置の一部斜視図を示
したものであり、第1図(A)は本実施例における光学
フィルタ20の一部斜視図、そして第1図(B)はこの
光学フィルタ20を発光素子アレイ10と感光体14と
の光路上に位置するロッドアレイレンズ12の下面に配
置した場合の一部斜視図である。
本実施例における光学フィルタ20は組成比の異なる化
合物半導体層を順次積層し、更にその上面及び下面に反
射防止膜20aを形成して構成される。化合物半導体層
としては、GaP半導体結晶層20b、GaP、−xA
sx (X−0〜0.61)半導体バッファ層20C1
そしてG a P o 、 a 9A S o 、 e
□半導体結晶層20dが順次積層されて構成されており
、GaP半導体結晶層20bSGaP1−xAsx (
X−0〜0.61)半導体バッファ層20cは波長65
3nm以上の光に対して高い透過率を有し、一方、Ga
P0.39ASO,81半導体結晶層20dはこの化合
物半導体結晶のエネルギーギャップEGに対応した波長
653nm以下の光を吸収する特性を示す。従って、こ
の光学フィルタ20は波長653nm以下の光を吸収し
、それ以上の光に対して高い透過率特性を示し、波長λ
に対する透過率T変化dT/dλ≧Oを満足するもので
ある。
また、本実施例においては発光素子としてTeをN型不
純物としてドープしたG a A s o、ePO,4
の組成比を有する半導体中にZnを拡散して作られる発
光ダイオードを多数配列した構造を持つ発光ダイオード
アレイ10を用いており、室温25℃においては中心波
長660pmの光を射出し、発光部の温度が60℃に上
昇すると672nm程度まで長波長側にシフトする。従
って、第1図(B)に示すようにこの光学フィルタ20
をロッドアレイレンズ12の下面に配設し、ロッドアレ
イレンズ12により集光された発光ダイオードアレイ1
0からの光の内、波長653nm以下の光を吸収して透
過せず、波長653nm以上の光をそのまま透過するこ
とにより強度変調して感光体14に照射することにより
、発光ダイオードアレイ10のPN接合発光部の温度上
昇に伴う光量低下が生じても、温度上昇による中心波長
の長波長側へのシフトによって光学フィルタ20を通過
する光量比(通過後の光量/通過前の光量)が増加する
ので、温度上昇による光量低減を抑制することが可能に
なる。
第2図に本実施例における光学フィルタ20透過後のス
ペクトル分布を、発光ダイオードアレイ10のPN接合
発光部の温度が25℃、30℃、35℃、40℃、45
℃、50℃、55℃、60℃の場合について示す。第2
図において横軸は発光部からの発光波長λ(nm) 、
縦軸は発光波長λ−660nmにおける強度を1,0と
した場合の相対強度を示している。発光部の温度が上昇
するに伴い発光の中心波長が0.33nm/℃の割合で
長波長側にシフトし、また強度が0.82%/℃の割合
で減少していくが、既に述べたように本実施例における
光学フィルタ20により波長λが653nm以下の光は
遮断され透過されない。
第3図に、このようなスペクトル分布を波長λに対して
積分して得られる相対光量を発光部の温度に対してプロ
ットした結果を示す。なお、同図には比較のため、光学
フィルタ20を用いない、すなわち波長λが653nm
以下の光をも考慮にいれて積分した場合の相対光量もプ
ロ・ソトしである。従来の光学フィルタ20を用いない
場合に比べ、本実施例の光学フィルタ20を用いた場合
には相対強度の大きい短波長側の光が遮断されるため、
従来の相対光量減少(35℃の温度変化に対して29%
の減少)に対し、はぼ一定の相対光量(35℃の温度変
化に対し約7%の減少)が得られていることが理解され
る。
なお、本実施例においては、光学フィルタ20として組
成比の異なる半導体層を積層して形成したが、第5図に
示されるように屈折率の異なる誘電体層を積層して形成
することにより、波長λに対する透過率T変化がdT/
dλ≧Oなる条件を満足する光学フィルタを実現するこ
ともできる(例えば、酸化シリコン層と酸化チタン層を
交互に重ねた積層構造)。
また、特定の波長以下の光を吸収する色素を用い、この
色素を染み込ませたロッドアレイレンズを光学フィルタ
として用いることも可能であり、また、特定の波長の光
を吸収する色素を染み込ませた物体をこの光学フィルタ
として用いることも可能である。第4図にこのような色
素の光学フィルタを用いた場合及び用いない場合の、2
5℃での発光波長が655 n m、半値幅22nmの
発光ダイオードからの相対光量の温度依存性を示す。
光学フィルタを用いた場合には25℃から65℃の温度
変化に対して一0629%/℃程度(用いない場合は−
0,81%/’C)の減少に抑えていることがわかる。
更に、本実施例においては光学フィルタ20をロッドレ
ンズアレイ12の下面に配置したが、光学フィルタ20
は発光素子の発光部と光が照射される感光体の間の光路
上の任意の位置に配設させればよく、例えば第6図に示
されるように内部にPN接合発光部を有する発光素子の
上面にこの光学フィルタ20を形成してもよく、あるい
は、第7図に示されるように感光体上に光学フィルタ2
0を配置しても良い。
また、本実施例においては発光素子及び光学フィルタと
してGaAsP系の化合物半導体を用いたが、GaAs
%GaAlAs%GaP、InGaP等の化合物半導体
を発光素子として用いることもできる。
第8図は本発明の第2実施例の一部斜視図であり、単体
の発光素子11は機械走査系18によって摺動され、感
光体上に光が照射される構成である。そして、本第2実
施例においては第6図に示されたように発光素子11の
上面に組成比の異なる半導体層が積層された、または屈
折率の異なる誘電体層が積層された、あるいは特定の波
長以下の光を吸収する色素が用いられた光学フィルタ2
0が形成されており、発光素子11からの光の長波長側
の光を短波長側より多く透過させて強度変調し、感光体
14上に照射する。従って、本第2実施例においても、
光学フィルタ20によって発光素子11の発光部の温度
が上昇してもほぼ一定の光量を得ることができる。
第9図は本発明の第3実施例の一部斜視図であり、本第
3実施例においては、所定回転数で回転するポリゴンミ
ラー16により発光素子11からの光を反射して感光体
14上に走査照射する構成である。そして、本第3実施
例においては、発光素子11からの波長λの光に対する
反射率R変化がdR/dλ≧0なる条件を満たす反射鏡
22をこのポリゴンミラー16の表面に形成している。
このような反射特性を示す反射鏡は前記第1、第2実施
例における光学フィルタ20と同様に組成比の異なる化
合物半導体や特定の波長以下の光を吸収する色素を染み
込ませた物体や屈折率の異なる誘電体層を積層形成した
膜により実現することができる。
そして、本第3実施例においても発光素子11の発光部
の温度が上昇し、中心波長が長波長側にシフトすると共
に相対強度が低下しても、短波長側の光はほとんど反射
せず、長波長側の光のみ反射させるため、はぼ一定の光
量を得ることができる。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明に係る発光装置によればP
N接合発光部を有する発光素子の温度が上昇して波長が
長波長側にシフトしてもほぼ一定の光量を得ることがで
きる。
従って、例えば本発明の発光装置を電子写真方式プリン
タの露光光源として用いた場合には、高画質のプリント
出力を得ることができ、またイメージリーダの光源とし
て用いた場合には高読取り率を得ることができる効果が
ある。
更に、本発明の発光装置を光通信機器の光源として用い
た場合には高S/Nを得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る発光装置の第1実施例の一部斜視
図、 第2図は同実施例におけるスペクトル分布を説明するグ
ラフ図、 第3図乃至第4図は同実施例における発光部の温度と相
対光量の関係を示すグラフ図、第5図は同実施例におけ
る光学フィルタの一部斜視図、 第6図乃至第7図は同実施例における光学フィルタの配
設位置説明図、 第8図は本発明に係る発光装置の第2実施例の一部斜視
図、 第9図は本発明に係る発光装置の第3実施例の一部斜視
図、 第10図は従来の発光装置の一部斜視図である。 11 ・・・ 発光素子 12 ・・・ ロッドアレイレンズ 14 ・・・ 感光体 16 ・・・ ポリゴンミラー 18 ・・・ 機械走査系 20 ・・・ 光学フィルタ 22 反射鏡

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)PN接合発光部を有する発光素子と、この発光素
    子と感光体との光路上に配設され、前記発光素子からの
    光の波長λに対する透過率Tの変化がdT/dλ≧0を
    満たす光学フィルタと、を具備し、発光素子の温度変化
    によらずほぼ一定の発光量を射出することを特徴とする
    発光装置。
  2. (2)PN接合発光部を有する発光素子と、この発光素
    子と感光体との光路上に配設され、前記発光素子からの
    光の波長λに対する反射率Rの変化がdR/dλ≧0を
    満たす反射鏡と、を具備し、発光素子の温度変化によら
    ずほぼ一定の発光量を射出することを特徴とする発光装
    置。
JP2075097A 1990-03-22 1990-03-22 発光装置 Pending JPH03273688A (ja)

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