JPH05291625A - 発光装置 - Google Patents
発光装置Info
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- JPH05291625A JPH05291625A JP9563692A JP9563692A JPH05291625A JP H05291625 A JPH05291625 A JP H05291625A JP 9563692 A JP9563692 A JP 9563692A JP 9563692 A JP9563692 A JP 9563692A JP H05291625 A JPH05291625 A JP H05291625A
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- light
- emitting element
- light emitting
- optical filter
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 発光素子からの光量の低下を抑制し、ほぼ一
定の光量を得ることができる発光装置を提供する。 【構成】 発光素子アレイ10からの光はロッドレンズ
アレイ12で集光され、感光体14上に照射される。ロ
ッドレンズアレイ12の下面には屈折率の異なる複数の
薄膜を交互に積層し、発光波長の中心波長λC に対しd
T/dλc ≧0(T:透過率)を満たすように屈折率及
び膜厚を設定する。発光素子アレイ10内の発光素子の
温度が上昇して発光量が低下しても、光学フィルタ20
の透過率が波長のシフトに伴い増加するので、感光体1
4上に照射される光量はほぼ一定に保たれる。
定の光量を得ることができる発光装置を提供する。 【構成】 発光素子アレイ10からの光はロッドレンズ
アレイ12で集光され、感光体14上に照射される。ロ
ッドレンズアレイ12の下面には屈折率の異なる複数の
薄膜を交互に積層し、発光波長の中心波長λC に対しd
T/dλc ≧0(T:透過率)を満たすように屈折率及
び膜厚を設定する。発光素子アレイ10内の発光素子の
温度が上昇して発光量が低下しても、光学フィルタ20
の透過率が波長のシフトに伴い増加するので、感光体1
4上に照射される光量はほぼ一定に保たれる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発光装置、特にPN接合
部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。
部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。
【0002】
【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。
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。
【0003】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光を発生するものである。
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光を発生するものである。
【0004】図8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、
同図(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、同図(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、さらに同図(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。
プリンタの露光光源に用いた場合の概略構成図であり、
同図(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、同図(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、さらに同図(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。
【0005】
【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
効率は低く、注入された電気エネルギのほとんどはPN
接合面で熱エネルギに変換されてしまう。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ともに発光量が低下してし
まう問題があった。
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
効率は低く、注入された電気エネルギのほとんどはPN
接合面で熱エネルギに変換されてしまう。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ともに発光量が低下してし
まう問題があった。
【0006】そして、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ができない
等の問題を生じていた。
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ができない
等の問題を生じていた。
【0007】また、イメージリーダにおいては、読み取
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の低下を招く問題を生じていた。
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の低下を招く問題を生じていた。
【0008】本発明は上記従来技術の有する課題に鑑み
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、ほ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。
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、ほ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。
【0009】
【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スペクトルの中心波長λ
c に対し、透過率TがdT/dλc ≧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
定の光量を射出することを特徴とする。
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スペクトルの中心波長λ
c に対し、透過率TがdT/dλc ≧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
定の光量を射出することを特徴とする。
【0010】ここで、前記光学フィルタは屈折率の異な
る複数の薄膜を交互に積層して構成することができ、ま
た半導体さらには光の波長に依存した吸収率を持つ物質
で構成することができる。
る複数の薄膜を交互に積層して構成することができ、ま
た半導体さらには光の波長に依存した吸収率を持つ物質
で構成することができる。
【0011】また上記目的を達成するために、請求項5
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スペクトルの中心波長λc に対し、
反射率RがdR/dλc ≧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光量を射出
することを特徴とする。
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スペクトルの中心波長λc に対し、
反射率RがdR/dλc ≧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光量を射出
することを特徴とする。
【0012】ここで、前記反射鏡は屈折率の異なる複数
の薄膜を交互に積層して構成することができる。
の薄膜を交互に積層して構成することができる。
【0013】
【作用】前述したように、発光部の温度上昇に伴い、発
光部から射出される光の光量が減少するとともに、その
波長は長波長側にシフトする。そこで、この波長の長波
長側へのシフトを利用し、光学フィルタの透過率特性あ
るいは反射鏡の反射率の波長依存性をもたせ、波長の長
波長側へのシフトに伴って透過率あるいは反射率が増大
するように設定すれば、光量の低下を補償することがで
きる。
光部から射出される光の光量が減少するとともに、その
波長は長波長側にシフトする。そこで、この波長の長波
長側へのシフトを利用し、光学フィルタの透過率特性あ
るいは反射鏡の反射率の波長依存性をもたせ、波長の長
波長側へのシフトに伴って透過率あるいは反射率が増大
するように設定すれば、光量の低下を補償することがで
きる。
【0014】ここで、射出光の波長は分布を有してお
り、トータルとしてその光量を一定に保持すればよいの
で、そのスペクトルの一部は長波長側へのシフトに伴い
透過率あるいは反射率が減少しても全体として長波長側
へのシフトに伴い光量が増加すればよい。従って、光学
フィルタの透過率あるいは反射鏡の反射率の波長依存性
において、発光波長の長波長側へのシフト領域内で極小
となる極小点が存在していたとしても、スペクトルの中
心波長λc に対しdT/dλc ≧0あるいはdR/dλ
c ≧0を満たすことにより、全体として光量一定を図る
ことができる。
り、トータルとしてその光量を一定に保持すればよいの
で、そのスペクトルの一部は長波長側へのシフトに伴い
透過率あるいは反射率が減少しても全体として長波長側
へのシフトに伴い光量が増加すればよい。従って、光学
フィルタの透過率あるいは反射鏡の反射率の波長依存性
において、発光波長の長波長側へのシフト領域内で極小
となる極小点が存在していたとしても、スペクトルの中
心波長λc に対しdT/dλc ≧0あるいはdR/dλ
c ≧0を満たすことにより、全体として光量一定を図る
ことができる。
【0015】
【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。
置の好適な実施例を説明する。
【0016】図1には本実施例における発光装置の構成
が示されており、同図(A)は発光素子アレイ10と感
光体14との光路上に位置するロッドレンズアレイ12
の下面に光学フィルタ20を配置した場合の一部斜視図
であり、同図(B)は光学フィルタ20の構成図であ
る。
が示されており、同図(A)は発光素子アレイ10と感
光体14との光路上に位置するロッドレンズアレイ12
の下面に光学フィルタ20を配置した場合の一部斜視図
であり、同図(B)は光学フィルタ20の構成図であ
る。
【0017】本実施例における光学フィルタ20は硝子
板20a上に屈折率の異なる2種類の薄膜を交互に積層
して構成される。すなわち、硝子板上に屈折率1.3
5、膜厚104nmの酸化シリコン薄膜20bと屈折率
2.35、膜厚60nmの酸化チタン薄膜20cとを交
互に積層(本実施例では合計20層)して形成される。
この、酸化シリコン薄膜20bと酸化チタン薄膜20c
を交互に積層した薄膜は図2に示すような透過率特性
(1点鎖線)を示す。図から明らかなように、酸化シリ
コン薄膜20bと酸化チタン薄膜20cを交互に積層し
た薄膜は波長685nm〜780nmにて増加する特性
を示す。
板20a上に屈折率の異なる2種類の薄膜を交互に積層
して構成される。すなわち、硝子板上に屈折率1.3
5、膜厚104nmの酸化シリコン薄膜20bと屈折率
2.35、膜厚60nmの酸化チタン薄膜20cとを交
互に積層(本実施例では合計20層)して形成される。
この、酸化シリコン薄膜20bと酸化チタン薄膜20c
を交互に積層した薄膜は図2に示すような透過率特性
(1点鎖線)を示す。図から明らかなように、酸化シリ
コン薄膜20bと酸化チタン薄膜20cを交互に積層し
た薄膜は波長685nm〜780nmにて増加する特性
を示す。
【0018】また、本実施例においては、発光素子とし
てZnが拡散されたP型GaAsP半導体とTeが拡散
されたN型半導体層を接合したPN接合発光ダイオード
アレイ10が用いられており、室温において中心波長6
85nmの光を射出する。図2にはこの発光スペクトラ
ムが実線で示されている。そして、PN接合部の温度が
上昇した場合、半導体の禁制帯幅は温度の上昇に伴い狭
くなるのでその発光スペクトラムは約0.24nm/℃
の割合で長波長側にシフトする。本実施例の光学フィル
タ20は波長653nm以下の光を吸収し、それ以上の
光に対しては高い透過率特性を示し、かつ前述したよう
に発光スペクトラムの中心波長λc (685nm)に対
して増加する特性を示すので、発光ダイオードアレイ1
0のPN接合発光部の温度上昇に伴う光量低下が生じて
も、光学フィルタ20の透過率が増加するので、光量低
下を抑制することができ、さらにPN接合部からの光量
低下分と光学フィルタ20での増加分をほぼ等しくすれ
ば光量をほぼ一定に維持して感光体14上に照射するこ
とも可能となる。
てZnが拡散されたP型GaAsP半導体とTeが拡散
されたN型半導体層を接合したPN接合発光ダイオード
アレイ10が用いられており、室温において中心波長6
85nmの光を射出する。図2にはこの発光スペクトラ
ムが実線で示されている。そして、PN接合部の温度が
上昇した場合、半導体の禁制帯幅は温度の上昇に伴い狭
くなるのでその発光スペクトラムは約0.24nm/℃
の割合で長波長側にシフトする。本実施例の光学フィル
タ20は波長653nm以下の光を吸収し、それ以上の
光に対しては高い透過率特性を示し、かつ前述したよう
に発光スペクトラムの中心波長λc (685nm)に対
して増加する特性を示すので、発光ダイオードアレイ1
0のPN接合発光部の温度上昇に伴う光量低下が生じて
も、光学フィルタ20の透過率が増加するので、光量低
下を抑制することができ、さらにPN接合部からの光量
低下分と光学フィルタ20での増加分をほぼ等しくすれ
ば光量をほぼ一定に維持して感光体14上に照射するこ
とも可能となる。
【0019】また前記記載の光学フィルタ20として、
半導体を用いることもできる。例えば図3に示したよう
に、反射防止膜20a、GaP半導体層20b、GaP
1-xAsx (x=0〜0.61)半導体バッファ層20
c、そしてGaP0.39As0. 61半導体層20dから構成
されており、GaP半導体層20b及びGaP1-x As
x (x=0〜0.61)半導体バッファ層20cは波長
653nm以上の光に対して高い透過率を有し、一方、
GaP0.39As0.61半導体層20dはこの化合物半導体
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、発光素子からの光
スペクトラムの中心波長λc に対し、透過率Tの変化d
T/dλc を満足するものである。
半導体を用いることもできる。例えば図3に示したよう
に、反射防止膜20a、GaP半導体層20b、GaP
1-xAsx (x=0〜0.61)半導体バッファ層20
c、そしてGaP0.39As0. 61半導体層20dから構成
されており、GaP半導体層20b及びGaP1-x As
x (x=0〜0.61)半導体バッファ層20cは波長
653nm以上の光に対して高い透過率を有し、一方、
GaP0.39As0.61半導体層20dはこの化合物半導体
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、発光素子からの光
スペクトラムの中心波長λc に対し、透過率Tの変化d
T/dλc を満足するものである。
【0020】また前記記載の光学フィルタ20の代わり
に、波長653nm以下の光を吸収するような物質(例
えば染料)を硝子やプラスチックなどに含ませて作られ
た光学フィルタを用いることもできる。
に、波長653nm以下の光を吸収するような物質(例
えば染料)を硝子やプラスチックなどに含ませて作られ
た光学フィルタを用いることもできる。
【0021】なお、本実施例においては光学フィルタ2
0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置すればよく、例えば
図4に示されるように発光ダイオードアレイ10の上面
に光学フィルタ20を設けてもよく(この場合、図の上
方にロッドレンズアレイが位置する)、また、図5に示
されるように感光体14上に光学フィルタ20を配置し
てもよい。さらに、光学フィルタ20の材料としては、
酸化チタンや酸化シリコンに限られず、酸化チタンと酸
化アルミニウム等の組み合わせで光学フィルタを構成す
ることもできる。
0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置すればよく、例えば
図4に示されるように発光ダイオードアレイ10の上面
に光学フィルタ20を設けてもよく(この場合、図の上
方にロッドレンズアレイが位置する)、また、図5に示
されるように感光体14上に光学フィルタ20を配置し
てもよい。さらに、光学フィルタ20の材料としては、
酸化チタンや酸化シリコンに限られず、酸化チタンと酸
化アルミニウム等の組み合わせで光学フィルタを構成す
ることもできる。
【0022】図6には本発明の他の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14上に光が照射される構成である。
そして、発光素子11の下面には図1(B)に示された
屈折率の異なる複数種類の薄膜を積層して構成される光
学フィルタ20が形成されており、発光素子11からの
光量をほぼ一定に維持してプリントを行う。
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14上に光が照射される構成である。
そして、発光素子11の下面には図1(B)に示された
屈折率の異なる複数種類の薄膜を積層して構成される光
学フィルタ20が形成されており、発光素子11からの
光量をほぼ一定に維持してプリントを行う。
【0023】図7には本発明の更に他の実施例の一部斜
視図が示されており、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、ポリゴンミ
ラー16の表面には屈折率の異なる複数種類の薄膜を交
互に積層して構成される反射鏡22が形成され、発光素
子11からの光の中心波長λc に対してその反射特性が
dR/dλc ≧0(R:反射率)を満たすように設定さ
れる。このような設定は、積層される各薄膜の屈折率及
び膜厚を制御することにより可能となる。本実施例にお
いても、発光素子11の発光部(PN接合部)の温度が
上昇し、中心波長が長波長側にシフトするとともに発光
量が低下しても、長波長側へのシフトに伴いポリゴンミ
ラー16での反射率が増加するので、正味の反射光量、
すなわち感光体14上に照射される光量をほぼ一定に維
持することができる。
視図が示されており、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、ポリゴンミ
ラー16の表面には屈折率の異なる複数種類の薄膜を交
互に積層して構成される反射鏡22が形成され、発光素
子11からの光の中心波長λc に対してその反射特性が
dR/dλc ≧0(R:反射率)を満たすように設定さ
れる。このような設定は、積層される各薄膜の屈折率及
び膜厚を制御することにより可能となる。本実施例にお
いても、発光素子11の発光部(PN接合部)の温度が
上昇し、中心波長が長波長側にシフトするとともに発光
量が低下しても、長波長側へのシフトに伴いポリゴンミ
ラー16での反射率が増加するので、正味の反射光量、
すなわち感光体14上に照射される光量をほぼ一定に維
持することができる。
【0024】
【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PN接合発光部を有する発光素子の温度が
上昇しても感光体上にほぼ一定の光量を照射することが
可能となる。従って、電子写真方式のプリンタの露光光
源に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に用いた場合には高
読み取り率を得ることができる。
装置によればPN接合発光部を有する発光素子の温度が
上昇しても感光体上にほぼ一定の光量を照射することが
可能となる。従って、電子写真方式のプリンタの露光光
源に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に用いた場合には高
読み取り率を得ることができる。
【図1】本発明の一実施例の一部斜視図である。
【図2】同実施例の発光スペクトラム及び光学フィルタ
の透過率特性を示すグラフ図である。
の透過率特性を示すグラフ図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す一部斜視図である。
【図4】本発明の他の実施例を示す一部斜視図である。
【図5】本発明の他の実施例を示す一部斜視図である。
【図6】本発明の他の実施例を示す一部斜視図である。
【図7】本発明の他の実施例を示す一部斜視図である。
【図8】従来装置の一部斜視図である。
10 発光素子アレイ 11 発光素子 12 ロッドレンズアレイ 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
Claims (6)
- 【請求項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
素子からの光のスペクトルの中心波長λc に対し、透過
率TがdT/dλc ≧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光量
を射出することを特徴とする発光装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の発光装置において、 前記光学フィルタは屈折率の異なる複数の薄膜を交互に
積層してなることを特徴とする発光装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の発光装置において、 前記光学フィルタは、半導体から構成されることを特徴
とする発光装置。 - 【請求項4】 請求項1記載の発光装置において、 前記光学フィルタは、光の波長に依存した吸収率を持つ
物質から構成されることを特徴とする発光装置。 - 【請求項5】 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
素子からの光のスペクトルの中心波長λc に対し、反射
率RがdR/dλc ≧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光量
を射出することを特徴とする発光装置。 - 【請求項6】 請求項5記載の発光装置において、 前記反射鏡は屈折率の異なる複数の薄膜を交互に積層し
てなることを特徴とする発光装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9563692A JPH05291625A (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9563692A JPH05291625A (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 発光装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05291625A true JPH05291625A (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=14143006
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9563692A Pending JPH05291625A (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 発光装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05291625A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7131735B2 (en) | 1998-06-04 | 2006-11-07 | Seiko Epson Corporation | Light source device, optical device, and liquid-crystal display device |
JP2018116967A (ja) * | 2017-01-16 | 2018-07-26 | 株式会社ディスコ | 発光ダイオードチップの製造方法及び発光ダイオードチップ |
-
1992
- 1992-04-15 JP JP9563692A patent/JPH05291625A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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