画像形成装置の光源、この光源に用いる導光板の端面加工方法
【課題】 光学的なアライメントを容易に行うことができる画像形成装置の光源を提供するとともに、当該光源に用いる導光板を製造する際に、導光板のクラックやチッピング等の損傷が発生することを抑制できる端面加工方法を提供する。
【解決手段】 発光素子３が出射した光Ｄを集光するとともに、集光した光Ｄを個別に出射する複数条の導光路を備えた導光板２と、導光板２の出射面から出射した光を感光ドラム４００上に結像させるレンズアレイ１２とが基材１１に実装された構成を有し、基材１１が、実装されたレンズアレイの基材１１上の各焦点に対応する位置に、導光板２の出射面２４を位置決めする位置決め手段を備える。
また、導光板２の端面加工には、導光板２が導光板形成用基板２５と上部支持基板とに挟持された状態で、導光板形成用基板２５及び上部支持基板４とともに研磨する方法を採用する。
【解決手段】 発光素子３が出射した光Ｄを集光するとともに、集光した光Ｄを個別に出射する複数条の導光路を備えた導光板２と、導光板２の出射面から出射した光を感光ドラム４００上に結像させるレンズアレイ１２とが基材１１に実装された構成を有し、基材１１が、実装されたレンズアレイの基材１１上の各焦点に対応する位置に、導光板２の出射面２４を位置決めする位置決め手段を備える。
また、導光板２の端面加工には、導光板２が導光板形成用基板２５と上部支持基板とに挟持された状態で、導光板形成用基板２５及び上部支持基板４とともに研磨する方法を採用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置の光源、この光源に用いる導光板の端面加工方法に関し、特に、基板上に複数条の導光路が所定ピッチで配設され、導光路の上面に発光素子を備える画像形成装置の光源及びこの光源に用いる導光板の端面加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの複合機等の画像形成装置では、高解像度の画像を短時間で印刷する機能が要求されている。
【０００３】
高解像度の画像を印刷するためには、印刷画像の潜像を感光体上に形成する光源が、主走査方向に狭ピッチで露光できることが必要である。また、印刷を短時間で行うためには感光体上に潜像の形成を短時間で行うこと、すなわち、感光体への照射光量を十分大きくして、露光時間を短くすることが必要になる。
【０００４】
上記光源に使用される代表的な発光素子として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）がある。例えば、２４００ｄｐｉの光源を形成しようとすると、ＬＥＤは約１０μｍピッチで形成される必要があり、このとき１素子の大きさは５μｍ程度にする必要がある。このようなサイズのＬＥＤの形成は、発光部となる拡散層（ｐｎ接合）の形成が困難である上、形成が可能であっても、発光部の面積は素子面積と同一になるので、十分な光量を得ることができず、発光素子を狭ピッチで配置することと、露光時間を短くすることとを両立させることは困難であった。
【０００５】
そこで、本願出願人は、後掲の特許文献１において、図６の斜視図及び図７の側面図に示す光源１００を提案している。図６及び図７に示すように、この光源１００は、導光板形成用基板２０５上に感光体４００の表面に対して垂直な方向（以下、光伝送方向という。）に伸びるコア（導光路）２０１が感光体４００の表面に対して平行な方向（以下、主走査方向という。）に複数条配置された導光板２００を備え、前記各コア２０１の上面に光伝送方向に長い発光面を有する発光素子３００が形成されている。
【０００６】
この発光素子３００が発した光Ｄは、コア２０１内で全反射を繰り返して、コア２０１の光伝送方向の一端面である出射面２０３から出射する。なお、コア２０１の光伝送方向の他端面には反射材２０４が積層されており、光Ｄの漏れを少なくしている。
【０００７】
上記のように、コア２０１から出射された光は、ＧＩ(Graded Index)ファイバレンズやロッドレンズ等のレンズアレイ１０２を介して感光体４００の表面に結像される。したがって、上記複数条のコア２０１の出射面２０３を、感光体４００に形成される潜像の１画素に要求される面積と同じ面積にするとともに、画素間のピッチと同じピッチで配列することで、主走査方向に狭ピッチで配置された、大光量を出射可能な光源１００を実現することができる。なお、図６及び図７に示すように、上記導光板２００とレンズアレイ１０２は、例えばアルミニウム等からなる基材１０１に、レンズアレイ１０２の一方の焦点にコア２０１の出射面２０３が位置するように実装され、レンズアレイ１０２の他方の焦点が感光体４００の表面となるように位置合わせされる。
【０００８】
また、上記図６では、導光板形成用基板２０５上にコア２０１が単純に所定の間隔をおいて配設された導光板２００を用いた光源１００を概念的に示したが、現実には、各コア２０１上面への発光素子３００の形成を容易にするために、各コア２０１の間にコア２０１よりも低屈折率のクラッド２０２（図６に二点鎖線で示す。）を介在させて導光板２００の上面が平面になる構成としている。
【特許文献１】国際公開第２００４／０３９５９５号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、導光板２００の出射面２０３とレンズアレイ１０２の入射面との間の距離、及び、レンズアレイ１０２の出射面と感光体４００との間の距離は、潜像を良好に形成するためにレンズアレイ１０２の焦点距離Ｆと一致させる必要がある。また、図７に一点鎖線で示すように、導光板２００とレンズアレイ１０２を伝送される光Ｄの光軸Ｌも、感光体４００の表面に略垂直の角度で入射させなければならないため、導光板２００及びレンズアレイはこのような光学的なアライメントがなされた状態で基材１０１に実装されなければならない。
【００１０】
上記光学的なアライメントは、画像形成装置の高解像度化の要求に応じるために、微細化された構造を有する光源では非常に高精度（例えば、位置合わせ精度が数μｍ）で行われることが必要であり、光源１００の組立は非常に困難な作業となっている。
【００１１】
一方、上記導光板２００の出射面２０３は、光伝送手段１０２への光Ｄの入射効率を高めるために平滑面であることが望ましく、このような平滑な出射面２０３を得るために図８（ａ）に示すような、端面加工（端面研磨）がなされる。すなわち、導光板２００が形成された導光板形成用基板２０５の出射面２０３側の端面に対して、光伝送方向に直交するように研磨プレートや研磨パッド等の研磨具Ｐが配置され、この研磨具Ｐが導光板形成用基板に当接した状態で上下方向（あるいは、左右方向、円状）に繰り返し移動することによって端面が研磨され、平滑面に加工される。
【００１２】
しかし、導光板２００は、導光板形成用基板２０５の上面に形成された厚さ１５０μｍ程度の薄膜であるため、研磨の際に導光板２００に加わる振動や衝撃によって、例えば、図８（ｂ）の端面加工後の導光板２００を示す平面図に矢印Ｘとして示すように、コア２０１とクラッド２０２との接合面や導光板形成用基板２０５とクラッド２０２との接合面に剥離が発生したり、図８（ｂ）に示す平面図や図８（ｃ）の端面加工後の導光板２００を示す正面図に矢印Ｙで示すように、研磨面にクラックやチッピング等が発生したりするという問題があった。なお、図８（ｂ）、（ｃ）において、チッピング部分は白色で示している。
【００１３】
また、導光板２００の製造は、導光板形成用基板２０５上に大きなサイズで一括形成された後に、スクライブやダイシング（カッティング）等の手法を用いて所望のサイズに分割する製造方法も使用されるが、この分割の際にも、衝撃や振動により研磨と同様の不具合が発生するという問題があった。
【００１４】
本発明は、上記従来の事情に基づいて提案されたものであって、光学的なアライメントを容易に行うことができる画像形成装置の光源を提供することを目的とする。また、本発明は上記画像形成装置の光源に用いる導光板を製造する際に、導光板のクラックやチッピング等の損傷が発生することを抑制できる端面加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記目的を達成するために以下の手段を採用している。すなわち、本発明に係る画像形成装置の光源は、上面に設けられた発光素子が出射した光を集光するとともに、当該集光した光を個別に出射する複数条の導光路を備えた導光板と、導光路の出射面から出射した光を感光体上に結像させるレンズアレイとが基材に実装される構成を有している。そして、前記基材は、実装されたレンズアレイの基材上の焦点に、上記導光板の出射面を位置決めする位置決め手段を備える。
【００１６】
上記位置決め手段には、例えば、当該レンズアレイの基材上の焦点に対応する位置に形成した、導光板の実装面がレンズアレイの実装面より低い状態となる段差を採用することができる。このとき、当該段差に、例えば、上記導光板が形成された導光板形成用基板の出射面側の端面を当接させることで、レンズアレイと導光板との間の光学的なアライメントを行う自動的に行うことが可能となる。このとき、導光板の出射面と導光板形成用基板の出射面側の端面とが面一であれば、上記段差の形成位置はレンズアレイの入射面から焦点距離だけ離れた位置になる。この場合、光学的なアライメントの精度は、段差の位置精度と形状精度及び、導光板形成用基板の端面の平滑度に依存することになり、段差の形成、及び導光板形成用基板端面の平滑化を高精度で行うことにより、容易に且つ高精度でアライメントを行うことが可能となる。
【００１７】
一方、導光板の出射面と導光板形成用基板の出射面側の端面とを面一にする端面加工には、上記導光板の上面に当該導光板を支持する支持基板（以下、上部支持基板という。）を貼付した後、導光板が導光板形成用基板と前記上部支持基板とに挟持された状態で、少なくとも一方の導光路端面を、導光板形成用基板及び上部支持基板とともに研磨し、研磨後に前記導光板から上部支持基板を分離する方法を採用すればよい。
【００１８】
これによれば、端面加工の際に、導光板にクラックやチッピング等が発生することを抑制することができ、良品率を向上させることができる。また、前記導光板が導光板形成用基板と上部支持基板とに挟持された状態で、当該導光板をダイシングやスクライブ（カッティング）等により分割し、その後に端面を研磨する構成とすれば、分割の際に導光板にクラックやチッピング等が発生することも抑制することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、光源組立時に、レンズアレイの基材上の焦点に導光板の出射面を自動的に位置合わせすることができるため、光学的アライメントが非常に容易となる。
【００２０】
また、導光板の出射面の端面加工（端面研磨）を行う際に、導光板は導光板形成用基板と上部支持基板とに挟持されているため、従来、端面加工時に導光板に多発していたクラックやチッピング等の損傷の発生を抑制できるとともに、良品率を著しく向上させることができる。また、導光板の分割する際にも、導光板を導光板形成用基板と上部支持基板とに挟持させることで、クラックやチッピング等の損傷が発生することを抑制することができ、更に、良品率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって詳細に説明する。図１は、本発明の画像形成装置の光源１を示す概略断面図である。また、図２は、図１のＳ−Ｓ部の概略断面図である。
【００２２】
図１に示すように、光源１は、上記で説明した従来の光源１００と同様に、基材１１上に導光板２とＧＩファイバレンズやロッドレンズ等のレンズアレイ１２が実装された構成を有する。
【００２３】
また、導光板２は、図２に示すように、導光板形成用基板２５上に設けられた板状のクラッド２２に複数条のコア２１が所定ピッチで埋設された構造を有し、各コア２１の上面には、有機あるいは無機の発光材料を用いた発光素子３（エレクトロルミネッセンス素子）が形成される。
【００２４】
発光素子３は、下層電極３１（個別透明電極）、発光層３２、上層電極３３（共通金属電極）からなり、下層電極３１と上層電極３３とに挟まれた領域の発光層３２が、両電極間に印加された電圧（あるいは、電流）に応じた発光強度で発光することになる。
【００２５】
上記導光板２は、導光板形成用基板２５上に形成されていればよく、その形成方法は本発明に直接関与しないため任意の方法を使用することができる。例えば、以下の方法により導光板２を形成することが可能である。
【００２６】
まず、シリコンや石英等からなる１ｍｍ程度の厚さを有する導光板形成用基板２５上に、スピンコートやスクリーン印刷等により、熱硬化又はＵＶ（Ultra Violet）硬化樹脂からなる液状のクラッド材を塗布した後、加熱やＵＶ光照射等の硬化処理を行うことで板状のクラッド２２が形成される。
【００２７】
次に、クラッド２２上に、ＵＶ硬化樹脂からなる液状の透光性を有するコア材が塗布される。このコア材にマスク（コア２１のパターンに対応する開口部を有するマスク）を介してＵＶ光が上方から照射される。このとき、マスクの開口部に位置するコア材のみが硬化されるため、有機溶剤等を用いて未硬化のコア材を洗浄除去することで、図２に示すコア２１の矩形パターンが形成される。
【００２８】
続いて、コア２１の各パターン間に液状のクラッド材を充填するとともに、当該クラッド材の硬化処理を行うことで、コア２１がクラッド２２で被覆される。そして、クラッド２２を上面から研磨し、コア２１の表面を露出させることで、図２に示す複数条のコア２１（導光路）を備える導光板２が得られる。
【００２９】
また、他の形成方法として、上述のようにして形成した板状のクラッド２２にフォトリソグラフィ及びエッチング等の公知の微細加工技術によりコア２１に対応する溝を形成し、当該溝に液状のコア材を充填して硬化させる方法や、金型等を用いた公知の成型技術によりコア２１に対応する溝を備えたクラッド２２形成し、当該溝に液状のコア材を充填して硬化させる方法等がある。
【００３０】
以上のようにして形成された導光板２は、図４に示すように、スクライブやダイシング（カッティング）等により、光伝送方向及び／又は主走査方向が所望の大きさになるように分割された後、各コア２１の上面に発光素子３が形成される。
【００３１】
このような分割は、導光板２上に発光素子３を形成し、さらに、最上面にポリイミド膜等からなる保護膜を形成した後に行ってもよいが、本実施の形態では発光素子３の形成前に分割を行うようにしている。
【００３２】
なお、上記発光素子３の形成工程では、蒸着やスピンコート等により、下層電極３１、発光層３２がサブミクロンオーダの膜厚で順に形成され、発光層３２上に上層電極３３が形成される。各層は、図６に示したように、各コア２１上に個別に形成されてもよいが、図２の例では、製造プロセスを容易にするために、下層電極３１として各コア２１に個別な透明電極を形成し、発光層３２と上層電極３３は共通の層（全下層電極３１を覆う単一の層）を形成している。また、図面では、発光層３２を単層構造として示しているが、電子輸送層や正孔輸送層等を備えた多層構造であってもよい。
【００３３】
以上のようにして形成された発光素子３を備える導光板２は、各発光素子３が出射した光を対応するコア２１で集光し、コア２１の光伝送方向の一端面から出射することができる。なお、導光板２の各コア２１の光出射面と反対側の面には、反射材２４が塗布あるいは蒸着されている。
【００３４】
さて、本発明の光源１は、上述した発光素子３を備えた導光板２とレンズアレイ１２とが、基材１１上に公知のダイボンド材等を用いて実装される。なお、本発明に直接関与するものではないため詳細な説明は省略するが、基材１１上の任意の箇所には、各発光素子３の発光を制御するポリシリコンＴＦＴ（Thin Film Transistor）等からなる電源制御回路が必要に応じて形成され、ワイヤボンド等により各発光素子３と接続されている。
【００３５】
図１に示すように、本発明の光源１に使用する基材１１は、導光板２の出射面２３をレンズアレイ１２の基材１１上の焦点位置に位置決めするために、導光板２の実装面１１ａがレンズアレイ１２の実装面１１ｂより掘り下げられた段差１３（位置決め手段）を備えている。この段差１３の大きさは、導光板形成用基板２５の端面が位置決めできる程度（例えば、数百μｍ）であればよいが、段差１３の大きさｈ１、レンズアレイ１２の実装面１１ｂに対する焦点の高さｈ２（以下、光軸高さｈ２という）、および、導光板２の実装面１１ａに対するコア２１中心部の高さｈ３（以下、光軸高さｈ３という）は、ｈ１＝ｈ３−ｈ２の関係式を満たすようにしている。例えば、導光板形成用基板２５の厚さが１ｍｍ、クラッド２２の厚さが１５０μｍ、コア２１の厚さが１０３μｍ（解像度２００ｄｐｉ相当）、レンズアレイ１２の光軸高さｈ３が５００μｍである場合、段差１３の大きさは約６００μｍとなる。
【００３６】
また、図１の例では、上記段差１３は、基材１１の感光体４００側の端面１４（以下、出射側端面１４という。）からの距離がレンズアレイ１２の光伝送方向の長さＬとレンズアレイ１２の焦点距離Ｆとの合算距離（Ｌ＋Ｆ）となる位置に形成されており、出射面２３側の導光板形成用基板２５の端面２６をこの段差１３に当接させた状態で実装する。そして、レンズアレイ１２が、基材１１の出射側端面１４を基準に位置合わせされて実装されることで、出射面２３を自動的にレンズアレイの焦点位置に配設することが可能となる。
【００３７】
なお、上記説明では導光板形成用基板２５の光伝送方向の端面と、導光板２の出射面２３とが面一である場合について説明したが、導光板２の出射面２３が導光板形成用基板２５の光伝送方向の端面に対して内側にオフセットして形成されている場合は、上記段差１３は、基材１１の出射側端面１４との距離が、レンズアレイ１２の光伝送方向の長さＬとレンズアレイ１２の焦点距離Ｆとの合算距離に当該オフセット距離を加算した距離となる位置に形成すればよい。
【００３８】
また、上記では、レンズアレイ１２を基材１１の出射側端面１４に位置合わせする構成を説明したが、図３（ａ）に示すように、レンズアレイ１２を位置決めするために、上記段差１３に加えて、レンズアレイ１２の実装面１１ｂを掘り下げた第２の段差１５を基材１１が備える構成としてもよい。このとき、導光板２の実装面１１ａとレンズアレイ１２の実装面１１ｂとの高さの差をｈ４は、ｈ４＝ｈ３−ｈ２の関係式を満足する大きさに設定される。
【００３９】
さらに、位置決め手段は、基材１１に一体に形成されていることが好ましいが、図３（ｂ）に示すように、別体の板材１６を配置する構成としてもよい。この場合、導光板２とレンズアレイ１２の光軸高さを合わせるためには、導光板２の導光板形成用基板２５の厚さを調整すればよい。また、位置決め手段は、図３（ｃ）に示すように、主走査方向に連続した段差（突条）に限るものではなく、主走査方向で複数に分断された突部１７でもよい。
【００４０】
上記構成とすれば、光源１の光学的なアライメントを自動的に行うことができ、組立が非常に容易になる。また、より高いアライメント精度を得るために、上記段差１３に当接する導光板形成用基板２５の端面２６は極めて平滑であることが好ましく、当該端面２６と出射面２３とは面一であることが好ましい。
【００４１】
そこで、このような端面２６の形成に好適な端面加工方法を以下で説明する。なお、図５は本発明に係る端面加工方法を示す模式図である。
【００４２】
図５（ａ）に示すように、本発明に係る端面加工方法では、まず、上述のように形成した導光板２の上面に、石英やシリコン等からなる０．５〜１ｍｍ程度の厚さを有する上部支持基板４を、公知の高耐熱ワックス等、後の工程で当該上部支持基板４を分離することが可能な接着剤を用いて貼り付ける。このとき、必要に応じて、導光板形成用基板２５の下面に上部支持基板４と同一の材質からなる下部支持基板を貼り付けてもよい。本実施の形態では、導光板形成用基板２５の厚さが１ｍｍ程度であるため、下部支持基板の貼付は行わず、導光板形成用基板２５を下部支持基板として用いている。
【００４３】
次に、上記のように導光板２が導光板形成用基板２５と上部支持基板４とに挟まれた状態で、導光板２の出射面２３に対して、光伝送方向に垂直な面を形成する研磨が行われる。すなわち、光伝送方向に垂直な面となるように配置された研磨プレートや研磨パッド等の研磨具Ｐが、導光板２、導光板形成用基板２５、及び上部支持基板４に当接した状態で上下（あるいは、左右、円状）に繰り返し移動され、導光板２の出射面２３は、導光板形成用基板２５と上部支持基板４とともに研磨される。
【００４４】
このとき、研磨が行われる研磨面１０が、研磨前に図４に示すスクライブやダイシング（カッティング）により切断された面であれば、研磨量を分割により形成された凹凸が解消する量とすることができるので、研磨時間を短くすることができる（図５（ｂ））。なお、スクライブやダイシング（カッティング）による分割も、導光板２が上部支持基板４と導光板形成用基板２５（下部支持基板）とに挟持された状態で行うことが好ましい。図４では、上部支持基板４の輪郭のみを破線で示し、上部支持基板を透過させた図を示している。また、必要に応じて、導光板２の出射面２３に対向する面（反射材２４が積層される面）も研磨される（図５（ｃ））。
【００４５】
そして、研磨が完了した後に（図５（ｄ））、上部支持基板４が加熱や剥離剤を用いた剥離処理によって導光板２の上面から分離され（図５（ｅ））、導光板２のコア２１の上面に、上述のようにして発光素子３が形成される。
【００４６】
以上のようにして端面加工がなされた導光板２は、その上面が上部支持基板４に、又下面が導光板形成用基板２５（下部支持基板）に張り付いた状態で、両基板とともに分割や研磨が行われるため、コア２１やクラッド２２の剥離や、クラックやチッピング等の破損等の発生が抑制される。このため、本発明に係る端面加工方法を採用することで、導光板２の端面加工工程における不良率を著しく低減することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係る画像形成装置の光源は、光学的なアライメントを容易に行うことができるという効果を有し、高解像度の印刷を可能とする光源等として有用である。また、本発明に係る端面加工方法は、画像形成装置の光源に用いる導光板の端面加工工程での不良の発生を著しく低減できるという効果を有するとともに、本方法を適用した光源は、高解像度の印刷を可能とする光源として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の光源の断面図。
【図２】図１のＳ−Ｓ部の要部断面図。
【図３】本発明の光源の変形例の断面図。
【図４】導光板の分割を説明する説明図。
【図５】本発明の端面加工方法を示す模式図。
【図６】画像形成装置に適用された従来の光源を示す斜視図。
【図７】従来の光源の製造方法を示す模式図。
【図８】従来の端面加工方法による欠陥を示す図。
【符号の説明】
【００４９】
１ 光源
２ 導光板
３ 発光素子
４ 上部支持基板
１１ 基材
１２ レンズアレイ
１３ 段差（位置決め手段）
２１ コア
２２ クラッド
２３ 出射面
２４ 反射材
２５ 導光板形成用基板（下部支持基板）
３１ 下層電極
３２ 発光層
３３ 上層電極
１００ 光源
１０１ 基材
１０２ レンズアレイ
２００ 導光板
２０１ コア
２０２ クラッド
２０３ 出射面
２０５ 導光板形成用基板
３００ 発光素子
４００ 感光体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置の光源、この光源に用いる導光板の端面加工方法に関し、特に、基板上に複数条の導光路が所定ピッチで配設され、導光路の上面に発光素子を備える画像形成装置の光源及びこの光源に用いる導光板の端面加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの複合機等の画像形成装置では、高解像度の画像を短時間で印刷する機能が要求されている。
【０００３】
高解像度の画像を印刷するためには、印刷画像の潜像を感光体上に形成する光源が、主走査方向に狭ピッチで露光できることが必要である。また、印刷を短時間で行うためには感光体上に潜像の形成を短時間で行うこと、すなわち、感光体への照射光量を十分大きくして、露光時間を短くすることが必要になる。
【０００４】
上記光源に使用される代表的な発光素子として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）がある。例えば、２４００ｄｐｉの光源を形成しようとすると、ＬＥＤは約１０μｍピッチで形成される必要があり、このとき１素子の大きさは５μｍ程度にする必要がある。このようなサイズのＬＥＤの形成は、発光部となる拡散層（ｐｎ接合）の形成が困難である上、形成が可能であっても、発光部の面積は素子面積と同一になるので、十分な光量を得ることができず、発光素子を狭ピッチで配置することと、露光時間を短くすることとを両立させることは困難であった。
【０００５】
そこで、本願出願人は、後掲の特許文献１において、図６の斜視図及び図７の側面図に示す光源１００を提案している。図６及び図７に示すように、この光源１００は、導光板形成用基板２０５上に感光体４００の表面に対して垂直な方向（以下、光伝送方向という。）に伸びるコア（導光路）２０１が感光体４００の表面に対して平行な方向（以下、主走査方向という。）に複数条配置された導光板２００を備え、前記各コア２０１の上面に光伝送方向に長い発光面を有する発光素子３００が形成されている。
【０００６】
この発光素子３００が発した光Ｄは、コア２０１内で全反射を繰り返して、コア２０１の光伝送方向の一端面である出射面２０３から出射する。なお、コア２０１の光伝送方向の他端面には反射材２０４が積層されており、光Ｄの漏れを少なくしている。
【０００７】
上記のように、コア２０１から出射された光は、ＧＩ(Graded Index)ファイバレンズやロッドレンズ等のレンズアレイ１０２を介して感光体４００の表面に結像される。したがって、上記複数条のコア２０１の出射面２０３を、感光体４００に形成される潜像の１画素に要求される面積と同じ面積にするとともに、画素間のピッチと同じピッチで配列することで、主走査方向に狭ピッチで配置された、大光量を出射可能な光源１００を実現することができる。なお、図６及び図７に示すように、上記導光板２００とレンズアレイ１０２は、例えばアルミニウム等からなる基材１０１に、レンズアレイ１０２の一方の焦点にコア２０１の出射面２０３が位置するように実装され、レンズアレイ１０２の他方の焦点が感光体４００の表面となるように位置合わせされる。
【０００８】
また、上記図６では、導光板形成用基板２０５上にコア２０１が単純に所定の間隔をおいて配設された導光板２００を用いた光源１００を概念的に示したが、現実には、各コア２０１上面への発光素子３００の形成を容易にするために、各コア２０１の間にコア２０１よりも低屈折率のクラッド２０２（図６に二点鎖線で示す。）を介在させて導光板２００の上面が平面になる構成としている。
【特許文献１】国際公開第２００４／０３９５９５号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、導光板２００の出射面２０３とレンズアレイ１０２の入射面との間の距離、及び、レンズアレイ１０２の出射面と感光体４００との間の距離は、潜像を良好に形成するためにレンズアレイ１０２の焦点距離Ｆと一致させる必要がある。また、図７に一点鎖線で示すように、導光板２００とレンズアレイ１０２を伝送される光Ｄの光軸Ｌも、感光体４００の表面に略垂直の角度で入射させなければならないため、導光板２００及びレンズアレイはこのような光学的なアライメントがなされた状態で基材１０１に実装されなければならない。
【００１０】
上記光学的なアライメントは、画像形成装置の高解像度化の要求に応じるために、微細化された構造を有する光源では非常に高精度（例えば、位置合わせ精度が数μｍ）で行われることが必要であり、光源１００の組立は非常に困難な作業となっている。
【００１１】
一方、上記導光板２００の出射面２０３は、光伝送手段１０２への光Ｄの入射効率を高めるために平滑面であることが望ましく、このような平滑な出射面２０３を得るために図８（ａ）に示すような、端面加工（端面研磨）がなされる。すなわち、導光板２００が形成された導光板形成用基板２０５の出射面２０３側の端面に対して、光伝送方向に直交するように研磨プレートや研磨パッド等の研磨具Ｐが配置され、この研磨具Ｐが導光板形成用基板に当接した状態で上下方向（あるいは、左右方向、円状）に繰り返し移動することによって端面が研磨され、平滑面に加工される。
【００１２】
しかし、導光板２００は、導光板形成用基板２０５の上面に形成された厚さ１５０μｍ程度の薄膜であるため、研磨の際に導光板２００に加わる振動や衝撃によって、例えば、図８（ｂ）の端面加工後の導光板２００を示す平面図に矢印Ｘとして示すように、コア２０１とクラッド２０２との接合面や導光板形成用基板２０５とクラッド２０２との接合面に剥離が発生したり、図８（ｂ）に示す平面図や図８（ｃ）の端面加工後の導光板２００を示す正面図に矢印Ｙで示すように、研磨面にクラックやチッピング等が発生したりするという問題があった。なお、図８（ｂ）、（ｃ）において、チッピング部分は白色で示している。
【００１３】
また、導光板２００の製造は、導光板形成用基板２０５上に大きなサイズで一括形成された後に、スクライブやダイシング（カッティング）等の手法を用いて所望のサイズに分割する製造方法も使用されるが、この分割の際にも、衝撃や振動により研磨と同様の不具合が発生するという問題があった。
【００１４】
本発明は、上記従来の事情に基づいて提案されたものであって、光学的なアライメントを容易に行うことができる画像形成装置の光源を提供することを目的とする。また、本発明は上記画像形成装置の光源に用いる導光板を製造する際に、導光板のクラックやチッピング等の損傷が発生することを抑制できる端面加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記目的を達成するために以下の手段を採用している。すなわち、本発明に係る画像形成装置の光源は、上面に設けられた発光素子が出射した光を集光するとともに、当該集光した光を個別に出射する複数条の導光路を備えた導光板と、導光路の出射面から出射した光を感光体上に結像させるレンズアレイとが基材に実装される構成を有している。そして、前記基材は、実装されたレンズアレイの基材上の焦点に、上記導光板の出射面を位置決めする位置決め手段を備える。
【００１６】
上記位置決め手段には、例えば、当該レンズアレイの基材上の焦点に対応する位置に形成した、導光板の実装面がレンズアレイの実装面より低い状態となる段差を採用することができる。このとき、当該段差に、例えば、上記導光板が形成された導光板形成用基板の出射面側の端面を当接させることで、レンズアレイと導光板との間の光学的なアライメントを行う自動的に行うことが可能となる。このとき、導光板の出射面と導光板形成用基板の出射面側の端面とが面一であれば、上記段差の形成位置はレンズアレイの入射面から焦点距離だけ離れた位置になる。この場合、光学的なアライメントの精度は、段差の位置精度と形状精度及び、導光板形成用基板の端面の平滑度に依存することになり、段差の形成、及び導光板形成用基板端面の平滑化を高精度で行うことにより、容易に且つ高精度でアライメントを行うことが可能となる。
【００１７】
一方、導光板の出射面と導光板形成用基板の出射面側の端面とを面一にする端面加工には、上記導光板の上面に当該導光板を支持する支持基板（以下、上部支持基板という。）を貼付した後、導光板が導光板形成用基板と前記上部支持基板とに挟持された状態で、少なくとも一方の導光路端面を、導光板形成用基板及び上部支持基板とともに研磨し、研磨後に前記導光板から上部支持基板を分離する方法を採用すればよい。
【００１８】
これによれば、端面加工の際に、導光板にクラックやチッピング等が発生することを抑制することができ、良品率を向上させることができる。また、前記導光板が導光板形成用基板と上部支持基板とに挟持された状態で、当該導光板をダイシングやスクライブ（カッティング）等により分割し、その後に端面を研磨する構成とすれば、分割の際に導光板にクラックやチッピング等が発生することも抑制することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、光源組立時に、レンズアレイの基材上の焦点に導光板の出射面を自動的に位置合わせすることができるため、光学的アライメントが非常に容易となる。
【００２０】
また、導光板の出射面の端面加工（端面研磨）を行う際に、導光板は導光板形成用基板と上部支持基板とに挟持されているため、従来、端面加工時に導光板に多発していたクラックやチッピング等の損傷の発生を抑制できるとともに、良品率を著しく向上させることができる。また、導光板の分割する際にも、導光板を導光板形成用基板と上部支持基板とに挟持させることで、クラックやチッピング等の損傷が発生することを抑制することができ、更に、良品率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって詳細に説明する。図１は、本発明の画像形成装置の光源１を示す概略断面図である。また、図２は、図１のＳ−Ｓ部の概略断面図である。
【００２２】
図１に示すように、光源１は、上記で説明した従来の光源１００と同様に、基材１１上に導光板２とＧＩファイバレンズやロッドレンズ等のレンズアレイ１２が実装された構成を有する。
【００２３】
また、導光板２は、図２に示すように、導光板形成用基板２５上に設けられた板状のクラッド２２に複数条のコア２１が所定ピッチで埋設された構造を有し、各コア２１の上面には、有機あるいは無機の発光材料を用いた発光素子３（エレクトロルミネッセンス素子）が形成される。
【００２４】
発光素子３は、下層電極３１（個別透明電極）、発光層３２、上層電極３３（共通金属電極）からなり、下層電極３１と上層電極３３とに挟まれた領域の発光層３２が、両電極間に印加された電圧（あるいは、電流）に応じた発光強度で発光することになる。
【００２５】
上記導光板２は、導光板形成用基板２５上に形成されていればよく、その形成方法は本発明に直接関与しないため任意の方法を使用することができる。例えば、以下の方法により導光板２を形成することが可能である。
【００２６】
まず、シリコンや石英等からなる１ｍｍ程度の厚さを有する導光板形成用基板２５上に、スピンコートやスクリーン印刷等により、熱硬化又はＵＶ（Ultra Violet）硬化樹脂からなる液状のクラッド材を塗布した後、加熱やＵＶ光照射等の硬化処理を行うことで板状のクラッド２２が形成される。
【００２７】
次に、クラッド２２上に、ＵＶ硬化樹脂からなる液状の透光性を有するコア材が塗布される。このコア材にマスク（コア２１のパターンに対応する開口部を有するマスク）を介してＵＶ光が上方から照射される。このとき、マスクの開口部に位置するコア材のみが硬化されるため、有機溶剤等を用いて未硬化のコア材を洗浄除去することで、図２に示すコア２１の矩形パターンが形成される。
【００２８】
続いて、コア２１の各パターン間に液状のクラッド材を充填するとともに、当該クラッド材の硬化処理を行うことで、コア２１がクラッド２２で被覆される。そして、クラッド２２を上面から研磨し、コア２１の表面を露出させることで、図２に示す複数条のコア２１（導光路）を備える導光板２が得られる。
【００２９】
また、他の形成方法として、上述のようにして形成した板状のクラッド２２にフォトリソグラフィ及びエッチング等の公知の微細加工技術によりコア２１に対応する溝を形成し、当該溝に液状のコア材を充填して硬化させる方法や、金型等を用いた公知の成型技術によりコア２１に対応する溝を備えたクラッド２２形成し、当該溝に液状のコア材を充填して硬化させる方法等がある。
【００３０】
以上のようにして形成された導光板２は、図４に示すように、スクライブやダイシング（カッティング）等により、光伝送方向及び／又は主走査方向が所望の大きさになるように分割された後、各コア２１の上面に発光素子３が形成される。
【００３１】
このような分割は、導光板２上に発光素子３を形成し、さらに、最上面にポリイミド膜等からなる保護膜を形成した後に行ってもよいが、本実施の形態では発光素子３の形成前に分割を行うようにしている。
【００３２】
なお、上記発光素子３の形成工程では、蒸着やスピンコート等により、下層電極３１、発光層３２がサブミクロンオーダの膜厚で順に形成され、発光層３２上に上層電極３３が形成される。各層は、図６に示したように、各コア２１上に個別に形成されてもよいが、図２の例では、製造プロセスを容易にするために、下層電極３１として各コア２１に個別な透明電極を形成し、発光層３２と上層電極３３は共通の層（全下層電極３１を覆う単一の層）を形成している。また、図面では、発光層３２を単層構造として示しているが、電子輸送層や正孔輸送層等を備えた多層構造であってもよい。
【００３３】
以上のようにして形成された発光素子３を備える導光板２は、各発光素子３が出射した光を対応するコア２１で集光し、コア２１の光伝送方向の一端面から出射することができる。なお、導光板２の各コア２１の光出射面と反対側の面には、反射材２４が塗布あるいは蒸着されている。
【００３４】
さて、本発明の光源１は、上述した発光素子３を備えた導光板２とレンズアレイ１２とが、基材１１上に公知のダイボンド材等を用いて実装される。なお、本発明に直接関与するものではないため詳細な説明は省略するが、基材１１上の任意の箇所には、各発光素子３の発光を制御するポリシリコンＴＦＴ（Thin Film Transistor）等からなる電源制御回路が必要に応じて形成され、ワイヤボンド等により各発光素子３と接続されている。
【００３５】
図１に示すように、本発明の光源１に使用する基材１１は、導光板２の出射面２３をレンズアレイ１２の基材１１上の焦点位置に位置決めするために、導光板２の実装面１１ａがレンズアレイ１２の実装面１１ｂより掘り下げられた段差１３（位置決め手段）を備えている。この段差１３の大きさは、導光板形成用基板２５の端面が位置決めできる程度（例えば、数百μｍ）であればよいが、段差１３の大きさｈ１、レンズアレイ１２の実装面１１ｂに対する焦点の高さｈ２（以下、光軸高さｈ２という）、および、導光板２の実装面１１ａに対するコア２１中心部の高さｈ３（以下、光軸高さｈ３という）は、ｈ１＝ｈ３−ｈ２の関係式を満たすようにしている。例えば、導光板形成用基板２５の厚さが１ｍｍ、クラッド２２の厚さが１５０μｍ、コア２１の厚さが１０３μｍ（解像度２００ｄｐｉ相当）、レンズアレイ１２の光軸高さｈ３が５００μｍである場合、段差１３の大きさは約６００μｍとなる。
【００３６】
また、図１の例では、上記段差１３は、基材１１の感光体４００側の端面１４（以下、出射側端面１４という。）からの距離がレンズアレイ１２の光伝送方向の長さＬとレンズアレイ１２の焦点距離Ｆとの合算距離（Ｌ＋Ｆ）となる位置に形成されており、出射面２３側の導光板形成用基板２５の端面２６をこの段差１３に当接させた状態で実装する。そして、レンズアレイ１２が、基材１１の出射側端面１４を基準に位置合わせされて実装されることで、出射面２３を自動的にレンズアレイの焦点位置に配設することが可能となる。
【００３７】
なお、上記説明では導光板形成用基板２５の光伝送方向の端面と、導光板２の出射面２３とが面一である場合について説明したが、導光板２の出射面２３が導光板形成用基板２５の光伝送方向の端面に対して内側にオフセットして形成されている場合は、上記段差１３は、基材１１の出射側端面１４との距離が、レンズアレイ１２の光伝送方向の長さＬとレンズアレイ１２の焦点距離Ｆとの合算距離に当該オフセット距離を加算した距離となる位置に形成すればよい。
【００３８】
また、上記では、レンズアレイ１２を基材１１の出射側端面１４に位置合わせする構成を説明したが、図３（ａ）に示すように、レンズアレイ１２を位置決めするために、上記段差１３に加えて、レンズアレイ１２の実装面１１ｂを掘り下げた第２の段差１５を基材１１が備える構成としてもよい。このとき、導光板２の実装面１１ａとレンズアレイ１２の実装面１１ｂとの高さの差をｈ４は、ｈ４＝ｈ３−ｈ２の関係式を満足する大きさに設定される。
【００３９】
さらに、位置決め手段は、基材１１に一体に形成されていることが好ましいが、図３（ｂ）に示すように、別体の板材１６を配置する構成としてもよい。この場合、導光板２とレンズアレイ１２の光軸高さを合わせるためには、導光板２の導光板形成用基板２５の厚さを調整すればよい。また、位置決め手段は、図３（ｃ）に示すように、主走査方向に連続した段差（突条）に限るものではなく、主走査方向で複数に分断された突部１７でもよい。
【００４０】
上記構成とすれば、光源１の光学的なアライメントを自動的に行うことができ、組立が非常に容易になる。また、より高いアライメント精度を得るために、上記段差１３に当接する導光板形成用基板２５の端面２６は極めて平滑であることが好ましく、当該端面２６と出射面２３とは面一であることが好ましい。
【００４１】
そこで、このような端面２６の形成に好適な端面加工方法を以下で説明する。なお、図５は本発明に係る端面加工方法を示す模式図である。
【００４２】
図５（ａ）に示すように、本発明に係る端面加工方法では、まず、上述のように形成した導光板２の上面に、石英やシリコン等からなる０．５〜１ｍｍ程度の厚さを有する上部支持基板４を、公知の高耐熱ワックス等、後の工程で当該上部支持基板４を分離することが可能な接着剤を用いて貼り付ける。このとき、必要に応じて、導光板形成用基板２５の下面に上部支持基板４と同一の材質からなる下部支持基板を貼り付けてもよい。本実施の形態では、導光板形成用基板２５の厚さが１ｍｍ程度であるため、下部支持基板の貼付は行わず、導光板形成用基板２５を下部支持基板として用いている。
【００４３】
次に、上記のように導光板２が導光板形成用基板２５と上部支持基板４とに挟まれた状態で、導光板２の出射面２３に対して、光伝送方向に垂直な面を形成する研磨が行われる。すなわち、光伝送方向に垂直な面となるように配置された研磨プレートや研磨パッド等の研磨具Ｐが、導光板２、導光板形成用基板２５、及び上部支持基板４に当接した状態で上下（あるいは、左右、円状）に繰り返し移動され、導光板２の出射面２３は、導光板形成用基板２５と上部支持基板４とともに研磨される。
【００４４】
このとき、研磨が行われる研磨面１０が、研磨前に図４に示すスクライブやダイシング（カッティング）により切断された面であれば、研磨量を分割により形成された凹凸が解消する量とすることができるので、研磨時間を短くすることができる（図５（ｂ））。なお、スクライブやダイシング（カッティング）による分割も、導光板２が上部支持基板４と導光板形成用基板２５（下部支持基板）とに挟持された状態で行うことが好ましい。図４では、上部支持基板４の輪郭のみを破線で示し、上部支持基板を透過させた図を示している。また、必要に応じて、導光板２の出射面２３に対向する面（反射材２４が積層される面）も研磨される（図５（ｃ））。
【００４５】
そして、研磨が完了した後に（図５（ｄ））、上部支持基板４が加熱や剥離剤を用いた剥離処理によって導光板２の上面から分離され（図５（ｅ））、導光板２のコア２１の上面に、上述のようにして発光素子３が形成される。
【００４６】
以上のようにして端面加工がなされた導光板２は、その上面が上部支持基板４に、又下面が導光板形成用基板２５（下部支持基板）に張り付いた状態で、両基板とともに分割や研磨が行われるため、コア２１やクラッド２２の剥離や、クラックやチッピング等の破損等の発生が抑制される。このため、本発明に係る端面加工方法を採用することで、導光板２の端面加工工程における不良率を著しく低減することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係る画像形成装置の光源は、光学的なアライメントを容易に行うことができるという効果を有し、高解像度の印刷を可能とする光源等として有用である。また、本発明に係る端面加工方法は、画像形成装置の光源に用いる導光板の端面加工工程での不良の発生を著しく低減できるという効果を有するとともに、本方法を適用した光源は、高解像度の印刷を可能とする光源として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の光源の断面図。
【図２】図１のＳ−Ｓ部の要部断面図。
【図３】本発明の光源の変形例の断面図。
【図４】導光板の分割を説明する説明図。
【図５】本発明の端面加工方法を示す模式図。
【図６】画像形成装置に適用された従来の光源を示す斜視図。
【図７】従来の光源の製造方法を示す模式図。
【図８】従来の端面加工方法による欠陥を示す図。
【符号の説明】
【００４９】
１ 光源
２ 導光板
３ 発光素子
４ 上部支持基板
１１ 基材
１２ レンズアレイ
１３ 段差（位置決め手段）
２１ コア
２２ クラッド
２３ 出射面
２４ 反射材
２５ 導光板形成用基板（下部支持基板）
３１ 下層電極
３２ 発光層
３３ 上層電極
１００ 光源
１０１ 基材
１０２ レンズアレイ
２００ 導光板
２０１ コア
２０２ クラッド
２０３ 出射面
２０５ 導光板形成用基板
３００ 発光素子
４００ 感光体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、当該発光素子が出射した光を感光体上に結像させるレンズアレイとを備えた画像形成装置の光源において、
前記発光素子が上面に設けられ、当該発光素子が出射した光を集光するとともに、当該集光した光を前記レンズアレイに個別に出射する複数条の導光路を備えた導光板と、
前記導光板と前記レンズアレイとが実装される基材と、
前記実装されたレンズアレイの基材上の焦点位置に設けられた、前記導光板の出射面を位置決めする位置決め手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置の光源。
【請求項２】
前記位置決め手段が、前記出射面に対応する面を当接させることで位置決めが行われる段差である請求項１に記載の画像形成装置の光源。
【請求項３】
前記導光板が導光板形成用基板上に、当該導光板形成用基板の一端面と前記出射面とが面一となる状態に形成され、当該一端面を前記段差に当接させることで位置決めが行われる請求項２に記載の画像形成装置の光源。
【請求項４】
水平方向に複数条配置された導光路を備える導光板の端面加工方法において、
前記導光板の上面及び下面に、当該導光板を支持する支持基板を貼り付けるステップと、
前記導光板が前記支持基板に挟持された状態で、前記導光路の光伝送方向の少なくとも一方の端面を、両支持基板とともに研磨するステップと、
を有することを特徴とする導光板の端面加工方法。
【請求項５】
前記導光板が前記両支持基板に挟持された状態で、当該導光板を分割するステップをさらに有し、分割後に前記研磨を行う請求項４に記載の導光板の端面加工方法。
【請求項６】
前記支持基板の一方が、前記導光板がその上面に形成される導光板形成用基板であり、他方の支持基板のみが導光板に貼り付けられる請求項４または５に記載の導光板の端面加工方法。
【請求項１】
発光素子と、当該発光素子が出射した光を感光体上に結像させるレンズアレイとを備えた画像形成装置の光源において、
前記発光素子が上面に設けられ、当該発光素子が出射した光を集光するとともに、当該集光した光を前記レンズアレイに個別に出射する複数条の導光路を備えた導光板と、
前記導光板と前記レンズアレイとが実装される基材と、
前記実装されたレンズアレイの基材上の焦点位置に設けられた、前記導光板の出射面を位置決めする位置決め手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置の光源。
【請求項２】
前記位置決め手段が、前記出射面に対応する面を当接させることで位置決めが行われる段差である請求項１に記載の画像形成装置の光源。
【請求項３】
前記導光板が導光板形成用基板上に、当該導光板形成用基板の一端面と前記出射面とが面一となる状態に形成され、当該一端面を前記段差に当接させることで位置決めが行われる請求項２に記載の画像形成装置の光源。
【請求項４】
水平方向に複数条配置された導光路を備える導光板の端面加工方法において、
前記導光板の上面及び下面に、当該導光板を支持する支持基板を貼り付けるステップと、
前記導光板が前記支持基板に挟持された状態で、前記導光路の光伝送方向の少なくとも一方の端面を、両支持基板とともに研磨するステップと、
を有することを特徴とする導光板の端面加工方法。
【請求項５】
前記導光板が前記両支持基板に挟持された状態で、当該導光板を分割するステップをさらに有し、分割後に前記研磨を行う請求項４に記載の導光板の端面加工方法。
【請求項６】
前記支持基板の一方が、前記導光板がその上面に形成される導光板形成用基板であり、他方の支持基板のみが導光板に貼り付けられる請求項４または５に記載の導光板の端面加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−１０６３６０（Ｐ２００６−１０６３６０Ａ）
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２９２９２９（Ｐ２００４−２９２９２９）
【出願日】平成１６年１０月５日（２００４．１０．５）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月５日（２００４．１０．５）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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