JP2927619B2 - Optical print head - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式のプリン
タやディジタル複写機等で使用される、1次元の光学画
像伝達用の光ファイバアレイ基板を用いて電気信号を光
学画像に変換する光プリントヘッドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light for converting an electric signal into an optical image by using an optical fiber array substrate for transmitting a one-dimensional optical image used in an electrophotographic printer or a digital copying machine. Regarding the print head.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、ノンインパクトプリンタの書き込
み光源として用いられる光プリントヘッドの開発が進
み、普及し始めてきている。光プリントヘッドは、一次
元イメージ情報を電気信号から光学画像に変換するもの
であり、気体レーザまたは半導体レーザの発する1本の
光ビームを光変調素子により変調し、これを回転多面鏡
で電子写真感光体上に照射するヘッドと、複数の発光ダ
イオードアレイチップを直線状に実装した長尺の発光ダ
イオードアレイとセルフォックレンズアレイを用いたヘ
ッドが商品化されている。発光ダイオードアレイを用い
た後者の光プリントヘッドは、光量が多く、並列書き込
みが可能であり、しかも光学系が小さく設計できるとい
う特徴を有しており、高速プリンタや、パーソナルファ
クシミリ等に応用されている。2. Description of the Related Art In recent years, an optical print head used as a writing light source of a non-impact printer has been developed and started to spread. An optical print head converts one-dimensional image information from an electrical signal into an optical image. One optical beam emitted from a gas laser or a semiconductor laser is modulated by a light modulation element, and this is electrophotographed by a rotating polygon mirror. A head that irradiates a photoreceptor, a long light-emitting diode array in which a plurality of light-emitting diode array chips are linearly mounted, and a head that uses a selfoc lens array are commercially available. The latter optical print head using a light-emitting diode array has features that it has a large amount of light, can perform parallel writing, and can be designed with a small optical system, and has been applied to high-speed printers and personal facsimile machines. I have.
【0003】また、この発光ダイオードアレイを用いた
ヘッドには、等倍光学レンズである集束性ロッドレンズ
アレイを用いたものや、光ファイバアレイ基板を用い、
光学レンズを用いない光プリントヘッドが提案されてい
る(特開昭55−98879号公報参照のこと)。光フ
ァイバアレイ基板を用いた光プリントヘッドは、集束性
ロッドレンズアレイが不要であることから、装置の小型
化が容易であり、また安価に製作できる利点がある。A head using the light emitting diode array includes a head using a converging rod lens array as an equal-magnification optical lens or an optical fiber array substrate.
An optical print head that does not use an optical lens has been proposed (see JP-A-55-98879). An optical print head using an optical fiber array substrate does not require a converging rod lens array, and thus has an advantage that the device can be easily miniaturized and can be manufactured at low cost.
【0004】図6は、従来の光ファイバアレイ基板及び
光ファイバを示す図であり、(a)はその斜視図、
(b)はその拡大断面図、(c)は光ファイバの断面図
である。従来、光ファイバアレイはイメージ情報を伝達
する手段として用いられている。そこで、伝達する光画
像情報のクロストークを防止するため、その開口数(N
A)に相当する入射角より大きな角度の光を除去する手
段として、(c)に示すように、光ファイバのコア64
の周囲に屈折率の小さなクラッド65を形成した後、さ
らに周囲に光吸収体層66を形成した光ファイバが従来
より用いられていた。このような構造の光ファイバを多
数ガラス基板に埋め込んだ光ファイバアレイ基板を得る
には、多数の光ファイバ63を個々にベースガラス61
等の基材に挟むか、あるいは(b)に示すように、複数
の光ファイバ63を一旦束ねた後一体化した光ファイバ
束62を形成し、これを3列に積み重ねてベースガラス
61等の基材で挟み、加圧、加熱し、溶融することによ
って(a)に示すような光ファイバアレイ基板を形成し
ていた。FIG. 6 is a diagram showing a conventional optical fiber array substrate and an optical fiber, (a) is a perspective view thereof,
(B) is an enlarged sectional view thereof, and (c) is a sectional view of an optical fiber. Conventionally, optical fiber arrays have been used as means for transmitting image information. Therefore, in order to prevent crosstalk of transmitted optical image information, the numerical aperture (N
As means for removing light having an angle larger than the incident angle corresponding to (A), as shown in (c), the core 64 of the optical fiber is used.
An optical fiber in which a clad 65 having a small refractive index is formed around the optical fiber, and a light absorber layer 66 is further formed around the optical fiber is conventionally used. In order to obtain an optical fiber array substrate in which a large number of optical fibers having such a structure are embedded in a glass substrate, a large number of optical fibers 63 are individually formed on the base glass 61.
Or a plurality of optical fibers 63 are once bundled and then integrated to form an integrated optical fiber bundle 62, which is then stacked in three rows as shown in FIG. An optical fiber array substrate as shown in (a) was formed by sandwiching the substrate, pressing, heating and melting.
【0005】次に、従来の光プリントヘッドの構造及び
動作について説明をする。図4は従来の光プリントヘッ
ドの構造を示す断面図である。図4において、41はベ
ースガラス、42は光ファイバであり、回路導体層43
がベースガラス41の表面に、図で示すように形成され
ている。44は発光ダイオードアレイチップ、45は発
光素子、また46は電極であって、透光性絶縁樹脂47
を介して回路導体層43の所定の位置に配置されてい
る。Next, the structure and operation of a conventional optical print head will be described. FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a conventional optical print head. In FIG. 4, reference numeral 41 denotes a base glass; 42, an optical fiber;
Are formed on the surface of the base glass 41 as shown in the figure. 44 is a light emitting diode array chip, 45 is a light emitting element, and 46 is an electrode.
Is disposed at a predetermined position of the circuit conductor layer 43 via the.
【0006】図5は従来の光プリントヘッドユニットの
動作を説明するための説明図である。なお、51はシャ
ーシであって、従来の光プリントヘッドが組み込まれて
おり、これに近接して電子写真感光体52が配置されて
いる。また、この電子写真感光体52としては、有機光
導電体(OPC)やアモルファスシリコン感光体等が用
いられている。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the operation of a conventional optical print head unit. Reference numeral 51 denotes a chassis in which a conventional optical print head is incorporated, and an electrophotographic photosensitive member 52 is arranged close to the optical print head. As the electrophotographic photosensitive member 52, an organic photoconductor (OPC), an amorphous silicon photosensitive member, or the like is used.
【0007】光プリントヘッドでは、回路導体層43を
通じて流れ込んだ信号電流により発光素子45が、その
エネルギーギャップに相当する波長の光を輻射し、これ
が光ファイバ42に入射される。ここで、光ファイバ4
2の開口数NAに相当する入射角度iより小さい角度で
入射した光53については、その光ファイバ42中を完
全反射を繰り返して伝達され、光ファイバアレイ基板の
他の端面から出射され、電子写真感光体52上の所定の
位置に照射され、電子写真プロセスにおける潜像を描画
する。In the optical print head, the light emitting element 45 radiates light having a wavelength corresponding to the energy gap by the signal current flowing through the circuit conductor layer 43, and the light is incident on the optical fiber 42. Here, the optical fiber 4
The light 53 incident at an angle smaller than the incident angle i corresponding to the numerical aperture NA of 2 is transmitted through the optical fiber 42 by repeating perfect reflection, emitted from the other end face of the optical fiber array substrate, and electrophotographed. A predetermined position on the photoconductor 52 is irradiated to draw a latent image in the electrophotographic process.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな光ファイバアレイ基板では、光ファイバの開口数N
Aに相当した入射角度iより大きな角度で入射してきた
光54については、単一の光ファイバ42内を伝達せず
に、図6(c)に示したコア64からクラッド65、そ
して光吸収体層66へと到達する。ここで、光吸収体層
66は、吸収波長領域が短波長域にあるため、短波長の
光に対しては、有効にイメージ情報を伝達することがで
きるが、発光ダイオードアレイの発光波長である660
nmや720nmといった近赤外領域での吸収率は低い
ため、光吸収体層66では充分吸収されずに、単一の光
ファイバ42から漏れてしまう。更に、漏れた光は次々
と他の光ファイバ42を横切り、やがてはファイバアレ
イ基板を貫通して感光体52に照射されてしまう。この
ため、感光体52上では光電荷が発生して露光面以外の
場所に疑似潜像を描き、解像度や輝度に影響して印字品
質を著しく劣化させてしまう不具合を招く。However, in the above-mentioned optical fiber array substrate, the numerical aperture of the optical fiber is N.
The light 54 incident at an angle greater than the incident angle i corresponding to A does not propagate through the single optical fiber 42, but instead passes from the core 64 to the clad 65 shown in FIG. The layer 66 is reached. Here, since the light absorber layer 66 has an absorption wavelength region in a short wavelength region, it can effectively transmit image information to light having a short wavelength, but has an emission wavelength of a light emitting diode array. 660
Since the absorptance in the near infrared region such as nm or 720 nm is low, the light is not sufficiently absorbed by the light absorber layer 66 and leaks from the single optical fiber 42. Further, the leaked light traverses the other optical fibers 42 one after another, and eventually penetrates the fiber array substrate and is irradiated on the photoconductor 52. For this reason, photocharges are generated on the photoreceptor 52 to draw a pseudo-latent image on a portion other than the exposed surface, which causes a problem that the printing quality is significantly deteriorated by affecting the resolution and brightness.
【0009】そこで、かかる印字品質の劣化を防ぐため
には、光ファイバ42に被覆される光吸収体層66を著
しく厚くしたり、厚みの大きなファイバアレイ基板を用
いたりする必要がでてくる。また、光吸収体層66の材
料については、ガラスとの密着性の関係でファイバ製造
上任意の発光波長に対して容易に対応できない。このた
め、結局種々の波長の光源に容易に対応できないという
問題となる。従って、このような手段でもって低コスト
の光プリントヘッドを提供することは甚だ困難であると
言わざるを得ない。Therefore, in order to prevent such deterioration in print quality, it is necessary to remarkably increase the thickness of the light absorber layer 66 coated on the optical fiber 42 or use a fiber array substrate having a large thickness. In addition, the material of the light absorber layer 66 cannot easily cope with an arbitrary emission wavelength in fiber production due to the adhesion to glass. For this reason, there is a problem that light sources of various wavelengths cannot be easily handled. Therefore, it must be said that it is extremely difficult to provide a low-cost optical print head by such means.
【0010】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、発光ダイオードアレイチップの発光波長である
近赤外領域においても光ファイバアレイ基板を貫通して
感光体に光が到達しないようにすることにより、感光体
への高品位な書き込みを可能とする光プリントヘッドを
提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is intended to prevent light from penetrating an optical fiber array substrate and reaching a photoreceptor even in the near infrared region, which is the emission wavelength of a light emitting diode array chip. Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical print head that enables high-quality writing on a photoconductor.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、複数の回路導体層を表面に形成したベース
ガラスの一部に、その厚み方向に複数の光ファイバを貫
通させて埋め込むと共に、前記ベースガラスの前記光フ
ァイバ端面が露出する位置の上方に、複数の発光素子を
配列した光プリントヘッドにおいて、前記光ファイバと
前記ベースガラスが接する界面部分に光吸収層を形成し
たことを特徴としている。更に、前記光ファイバの開口
数(NA)と、光ファイバ束の幅(W)と、光ファイバ
のコアの屈折率(n1)と、前記ベースガラスの厚み
(d)とが、W/d<[(n1/NA) 2 −1)] -0.5
の関係にあることを特徴としている。 SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, according to the present invention, a plurality of optical fibers are buried in a part of a base glass having a plurality of circuit conductor layers formed on a surface thereof in a thickness direction thereof. Along with a position where the end face of the optical fiber of the base glass is exposed, an optical print head in which a plurality of light emitting elements are arranged, wherein the optical fiber and
Forming a light absorbing layer at the interface where the base glass contacts
It is characterized by that. Further, the aperture of the optical fiber
Number (NA), optical fiber bundle width (W), and optical fiber
Refractive index (n1) of the core and the thickness of the base glass
(D) is W / d <[(n1 / NA) 2 -1)] -0.5
It is characterized by the following relationship.
【0012】[0012]
【0013】[0013]
【作用】上記構成によれば、光プリントヘッドは、複数
の回路導体層が表面に形成されたベースガラスの一部
に、その厚み方向に貫通して複数の光ファイバが埋め込
まれ、更に、ベースガラス表面の光ファイバの端面が露
出する上方位置に、複数の発光素子が配列されて形成さ
れている。また、ベースガラス内に埋め込まれた複数の
光ファイバとベースガラスが接する境界部分に光吸収層
を形成している。 According to the above construction, the optical print head has a plurality of optical fibers embedded in a part of the base glass having a plurality of circuit conductor layers formed on the surface thereof in a thickness direction thereof. A plurality of light emitting elements are arranged and formed on the glass surface at an upper position where the end face of the optical fiber is exposed. In addition, several embedded in the base glass
Light absorbing layer at the boundary where the optical fiber and the base glass are in contact
Is formed.
【0014】ここで、発光素子が発光した光のうち、光
ファイバの開口数(NA)に対応した入射角より小さな
角度で入射した光については、ベースガラスに埋め込ま
れた光ファイバ中を完全反射を繰り返して伝達され、入
射側とは反対の光ファイバ端面から効率よく電子写真感
光体に対して射出される。また、かかる入射角以上の角
度で入射した光については、光ファイバ中を伝達される
ことなく、光ファイバを横切る形でベースガラス中を減
衰されながら伝達され、光吸収層に吸収される。Here, of the light emitted from the light emitting element, light incident at an angle smaller than the incident angle corresponding to the numerical aperture (NA) of the optical fiber is completely reflected in the optical fiber embedded in the base glass. And the light is efficiently emitted from the end face of the optical fiber opposite to the incident side to the electrophotographic photosensitive member. Light incident at an angle equal to or larger than the incident angle is transmitted through the base glass while being attenuated in a form crossing the optical fiber without being transmitted through the optical fiber, and is absorbed by the light absorbing layer.
【0015】[0015]
【0016】[0016]
【0017】ここで、光ファイバの開口数(NA)と光
ファイバ束の幅(W)とベースガラスの厚み(d)と光
ファイバのコアの屈折率(n1)の関係を、W/d<
[(n1/NA)2 −1)]−0.5 とすれば、NAに相
当する入射角以上で光ファイバに入射した光はすべて光
吸収層に吸収される。従って、光プリントヘッドが近接
される電子写真感光体に対しては、発光素子が発光した
光が、漏れることなく、光ファイバを通して効率良く正
確に照射される。Here, the relationship among the numerical aperture (NA) of the optical fiber, the width (W) of the optical fiber bundle, the thickness (d) of the base glass, and the refractive index (n1) of the core of the optical fiber is expressed as W / d <.
[(N1 / NA) 2 -1 )] - if 0.5, the light incident on the optical fiber at least an incident angle corresponding to NA are all absorbed by the light absorbing layer. Therefore, the light emitted from the light emitting element is efficiently and accurately irradiated through the optical fiber without leaking to the electrophotographic photosensitive member to which the optical print head is brought close.
【0018】[0018]
【実施例】図1(a)は光プリントヘッドの第1の比較
例を示す斜視図、(b)は(a)におけるA−A’断面
図を示したものある。図1(a)において、11はベー
スガラスで、光ファイバ12が厚み方向に貫通するよう
に埋め込まれている。13は回路導体層である。また、
(b)において、14は発光ダイオードアレイチップ
で、15は発光素子、16は電極、17は透光性絶縁樹
脂で、18は光吸収層である。FIG . 1A shows a first comparison of an optical print head.
FIG. 2B is a perspective view showing an example, and FIG. 2B is a sectional view taken along line AA ′ in FIG. In FIG. 1A, reference numeral 11 denotes a base glass in which an optical fiber 12 is embedded so as to penetrate in a thickness direction. 13 is a circuit conductor layer. Also,
In (b), 14 is a light emitting diode array chip, 15 is a light emitting element, 16 is an electrode, 17 is a translucent insulating resin, and 18 is a light absorbing layer.
【0019】以上のように構成された光プリントヘッド
の動作は次のとおりである。まず、ベースガラス11上
に形成された回路導体層13を通じて、発光ダイオード
アレイチップ14上の各々の発光ダイオード15に、オ
ン−オフの電気信号が伝達される。これに従い、各々の
発光ダイオード15は点灯消灯する。点灯の場合、発光
した光は、対向する光ファイバ12に入射される。ここ
で、発光ダイオード15の発光強度は角度依存性を持っ
ており、あらゆる角度で光ファイバ12に入射される。The operation of the optical print head constructed as described above is as follows. First, an on-off electric signal is transmitted to each of the light emitting diodes 15 on the light emitting diode array chip 14 through the circuit conductor layer 13 formed on the base glass 11. Accordingly, each light emitting diode 15 is turned on and off. In the case of lighting, the emitted light is incident on the opposing optical fiber 12. Here, the light emission intensity of the light emitting diode 15 has an angle dependency, and the light is incident on the optical fiber 12 at any angle.
【0020】一方、NA=n0×sin(i)(ただ
し、n0は光の入射する媒質の屈折率を、iは入射角を
夫々示す)で定義される開口数NAに対応した入射角i
より小さな角度で入射した光は、光ファイバ12中を伝
達し、入射側とは反対の光ファイバ12の端面から効率
よく出射される。これに対し、入射角i以上の角度で入
射した光は、ファイバ12中を伝達することなく、光フ
ァイバ12を横切る形で伝達し、ついには光ファイバア
レイ基板の第2の裏面側に到達する。そして、そこに形
成された光吸収層18により、漏れた光は十分に吸収さ
れ、光ファイバアレイ基板を貫通することはない。On the other hand, an incident angle i corresponding to a numerical aperture NA defined by NA = n0 × sin (i) (where n0 is a refractive index of a medium on which light is incident and i is an incident angle, respectively).
Light incident at a smaller angle is transmitted through the optical fiber 12 and is efficiently emitted from the end face of the optical fiber 12 opposite to the incident side. On the other hand, light incident at an angle equal to or greater than the incident angle i is transmitted through the optical fiber 12 without transmitting through the fiber 12 and finally reaches the second back surface of the optical fiber array substrate. . The leaked light is sufficiently absorbed by the light absorbing layer 18 formed thereon, and does not pass through the optical fiber array substrate.
【0021】従って、光ファイバアレイ基板の表面側に
フェースダウンで実装された発光ダイオードアレイチッ
プ14から出射された光については、入射角i以下の光
は、単一の光ファイバ12の中を完全反射を繰り返しな
がら効率よく伝達され、光ファイバアレイ基板の裏面よ
り出射されるが、入射角i以上の光は、減衰されながら
複数の光ファイバ12を横切り、光ファイバアレイ基板
の裏面に形成された光吸収層18に達して、そこで吸収
されるため、漏れた光が電子写真感光体に達することは
ない。Accordingly, with respect to the light emitted from the light emitting diode array chip 14 mounted face-down on the front side of the optical fiber array substrate, the light having an angle of incidence i or less passes through the single optical fiber 12 completely. The light is efficiently transmitted while repeating reflection, and is emitted from the back surface of the optical fiber array substrate. Light having an incident angle i or more traverses the plurality of optical fibers 12 while being attenuated, and is formed on the back surface of the optical fiber array substrate. Since the light reaches the light absorbing layer 18 and is absorbed there, the leaked light does not reach the electrophotographic photosensitive member.
【0022】次に、上記のように構成された光プリント
ヘッドの製造方法について具体的に説明する。まず、半
導体製造プロセスを用いて単結晶III−V族半導体基
板(ウエハ)上に、発光ダイオード15とバンプ等の電
極16を設けたものを作る。本比較例では、発光波長が
660〜740nmの発光素子を12dot/mmで形
成したものを用いる。また、電極16については、メッ
キ法により数μm〜20μm程度ウエハ表面から突出し
た状態で形成される。その後、このウエハを高精度のダ
イシング技術によって切断し、発光ダイオードアレイチ
ップ14を作る。Next, a method for manufacturing the optical print head configured as described above will be specifically described. First, a single crystal III-V semiconductor substrate (wafer) provided with a light emitting diode 15 and an electrode 16 such as a bump is formed on a single crystal III-V semiconductor substrate (wafer) using a semiconductor manufacturing process. In this comparative example , a light emitting element having a light emission wavelength of 660 to 740 nm formed at 12 dots / mm is used. Further, the electrode 16 is formed by a plating method so as to protrude from the wafer surface by about several μm to 20 μm. Thereafter, the wafer is cut by a high-precision dicing technique, and the light emitting diode array chips 14 are formed.
【0023】また、光ファイバアレイ基板については、
まず、従来のものと同等の基板を作る。即ち、図6
(a)、(b)、(c)で示す光ファイバアレイ基板で
あって、光ファイバ63は10〜25μmのコア径を持
ち(ここでは20μmとした)、開口数は、NA=0.
57として形成した。なお、それぞれのコア64には約
2μmの厚さのクラッド65と、約2μmの厚さの光吸
収体層66が被覆されている。そして、この様な光ファ
イバ63を複数本まとめて光ファイバ束62を形成す
る。続いて光ファイバ63の熱膨張係数とほぼ同程度の
特性を有するベースガラス61の間に、光ファイバ束6
2を3列に積み重ねて挟み込むように配置した後、加熱
しながら加圧して溶融し一体化する。この結果、当初は
円形だった光ファイバ束は、変形して、5角形あるいは
6角形の形状を呈するようになる。Further, regarding the optical fiber array substrate,
First, a substrate equivalent to a conventional one is made. That is, FIG.
In the optical fiber array substrate shown in (a), (b) and (c), the optical fiber 63 has a core diameter of 10 to 25 μm (here, 20 μm), and the numerical aperture is NA = 0.
57. Each core 64 is covered with a clad 65 having a thickness of about 2 μm and a light absorber layer 66 having a thickness of about 2 μm. Then, the optical fiber bundle 62 is formed by collecting a plurality of such optical fibers 63. Subsequently, the optical fiber bundle 6 is placed between the base glass 61 having substantially the same characteristics as the thermal expansion coefficient of the optical fiber 63.
After 2 are stacked in three rows and arranged so as to be sandwiched between them, they are melted by being pressurized while being heated and integrated. As a result, the optical fiber bundle which was initially circular is deformed to assume a pentagonal or hexagonal shape.
【0024】次に、この光ファイバアレイ基板上の発光
ダイオードアレイチップ14が配置される面に、厚膜印
刷技術あるいは蒸着とフォトエッチング技術を用いて回
路導体層13を形成する。更に、回路導体層13を形成
した反対面の、開口数NAに対応した入射角iより小さ
な角度で入射した光が出射する光ファイバ12の端面を
除く場所に光吸収層18を同様な方法で形成して光ファ
イバアレイ基板となす。ここで、光吸収層18は、66
0nm〜800nmまでの吸収効率の高いフタロシアニ
ン顔料を、エポキシ系樹脂に分散して、スクリーン印刷
により5μm程度の膜厚に印刷して形成する。Next, the circuit conductor layer 13 is formed on the surface of the optical fiber array substrate on which the light emitting diode array chips 14 are to be arranged, using a thick film printing technique or vapor deposition and photo etching techniques. Further, the light absorbing layer 18 is formed in the same manner on the opposite surface where the circuit conductor layer 13 is formed, except for the end face of the optical fiber 12 from which the light incident at an angle smaller than the incident angle i corresponding to the numerical aperture NA is emitted. It is formed to form an optical fiber array substrate. Here, the light absorption layer 18
A phthalocyanine pigment having a high absorption efficiency from 0 nm to 800 nm is dispersed in an epoxy resin and printed by screen printing to a film thickness of about 5 μm.
【0025】続いて、光ファイバアレイ基板に、アクリ
レート系の透光性絶縁樹脂17をスタンピング法やスク
リーン印刷法等で所定量塗布し、その上に発光ダイオー
ドアレイチップ14を電極16が回路導体層13の所定
の位置に当接するようにフェースダウンで配置する。そ
の後、この発光ダイオードアレイチップ14の上方から
圧力を加えながら、透光性絶縁樹脂17にベースガラス
11を通して紫外線照射をして硬化させ、実装を完了す
る。Subsequently, a predetermined amount of an acrylate-based light-transmitting insulating resin 17 is applied to the optical fiber array substrate by a stamping method, a screen printing method, or the like. 13 are arranged face-down so as to come into contact with predetermined positions. Thereafter, while applying pressure from above the light-emitting diode array chip 14, the light-transmitting insulating resin 17 is irradiated with ultraviolet rays through the base glass 11 to be cured, thereby completing the mounting.
【0026】このようにして得られた光プリントヘッド
では、従来のセルフォックレンズアレイを用いた光プリ
ントヘッドと同じ発光素子を用いて電子写真感光体系記
録媒体を照明した場合に、約1.4倍の光信号出力を得
ることができた。図2は光プリントヘッドの第2の比較
例を示す断面図である。同図において、11はベースガ
ラス、12は光ファイバ、13は回路導体層、14は発
光ダイオードアレイチップ、15は発光ダイオード、1
6は電極、17は透光性絶縁樹脂で、以上は図1(b)
で示す構成と同様なものである。図1(b)と異なるの
は、回路導体層13を形成した反対の面の、開口数NA
に対応した入射角iより小さな角度で入射する光が出射
する光ファイバ12の端面を除く位置に金属膜21を形
成し、更にこの金属膜21の上に透光性絶縁膜22を形
成した点である。本実施例では、この金属膜21を、ア
ルミニウムを使って真空蒸着法により0.5μm〜1μ
m程度に形成した。In the optical print head obtained in this way, when the same light emitting element as the conventional optical print head using the SELFOC lens array is used to illuminate the electrophotographic photosensitive system recording medium, it is about 1.4. A double optical signal output was obtained. Figure 2 shows a second comparison of optical printheads
It is sectional drawing which shows an example . In the figure, 11 is a base glass, 12 is an optical fiber, 13 is a circuit conductor layer, 14 is a light emitting diode array chip, 15 is a light emitting diode,
6 is an electrode and 17 is a translucent insulating resin.
This is the same as the configuration shown by. The difference from FIG. 1B is that the numerical aperture NA on the opposite surface on which the circuit conductor layer 13 is formed is different.
The metal film 21 is formed at a position other than the end face of the optical fiber 12 from which the light incident at an angle smaller than the incident angle i corresponding to the light exits, and a light-transmissive insulating film 22 is formed on the metal film 21. It is. In the present embodiment, the metal film 21 is formed from aluminum having a thickness of 0.5 μm to 1 μm by a vacuum deposition method using aluminum.
m.
【0027】以上のように構成された光プリントヘッド
では、発光ダイオードアレイチップ14から出射された
光のうちで、入射角i以上の光については、減衰されな
がら複数の光ファイバ12を横切り光ファイバアレイ基
板の裏面に到達する。そして、到達光は金属膜21とベ
ースガラス11の界面で、反射の法則に従って鏡面反射
して再びベースガラス11にもどる。従って漏れた光が
電子写真感光体に達することはない。In the optical print head configured as described above, of the light emitted from the light-emitting diode array chip 14, light having an angle of incidence i or more traverses the plurality of optical fibers 12 while being attenuated. It reaches the back of the array substrate. Then, the reaching light is specularly reflected at the interface between the metal film 21 and the base glass 11 according to the law of reflection and returns to the base glass 11 again. Therefore, the leaked light does not reach the electrophotographic photosensitive member.
【0028】また、光プリントヘッドは電子写真感光体
に近接させて用いるため、金属膜21が、感光体付近で
の電気力線を異常に曲げて、発生キャリアの移動を起こ
すことがないように、金属膜21は透光性絶縁膜22で
被覆している。この場合の絶縁膜のシート抵抗は、10
15Ω以上であることが望ましい。更に、絶縁膜は透明で
あるので、金属膜21上のみならず、光ファイバ12上
にも形成でき、製造が容易である。本実施例では、透光
性絶縁膜22として、二酸化シリコンを蒸着法にて形成
した。Further, since the optical print head is used in proximity to the electrophotographic photosensitive member, the metal film 21 does not abnormally bend the lines of electric force in the vicinity of the photosensitive member to prevent the generated carriers from moving. The metal film 21 is covered with a translucent insulating film 22. In this case, the sheet resistance of the insulating film is 10
It is desirable to be 15 Ω or more. Further, since the insulating film is transparent, it can be formed not only on the metal film 21 but also on the optical fiber 12, which facilitates the manufacturing. In this embodiment, as the light-transmitting insulating film 22, silicon dioxide is formed by an evaporation method.
【0029】なお、金属膜21の材料としては、アルミ
ニウムの他に、銀、金、ロジウム、銅、チタン等も使用
可能である。銀を用いる場合には、銀鏡反応を利用して
形成してもよい。また、厚膜印刷技術を用いて所望の位
置に、金或は銀−白金或は銀−パラジウム等の厚膜ペー
ストを印刷した後、焼成して形成してもよい。図3は本
発明にかかる光プリントヘッドの実施例を示す断面図で
ある。図3において、11はベースガラスで、光ファイ
バ12が厚み方向に貫通するように埋め込まれている。
13は回路導体層である。14は発光ダイオードアレイ
チップで、15は発光ダイオード、16は電極、17は
透光性絶縁樹脂である。23は、光吸収層で、光ファイ
バ12とベースガラス11の界面に形成されている。The material of the metal film 21 may be silver, gold, rhodium, copper, titanium, or the like, in addition to aluminum. When silver is used, it may be formed using a silver mirror reaction. Alternatively, a thick film paste such as gold or silver-platinum or silver-palladium may be printed at a desired position using a thick film printing technique and then fired. FIG. 3 is a sectional view showing an embodiment of the optical print head according to the present invention. In FIG. 3, reference numeral 11 denotes a base glass in which an optical fiber 12 is embedded so as to penetrate in a thickness direction.
13 is a circuit conductor layer. 14 is a light emitting diode array chip, 15 is a light emitting diode, 16 is an electrode, and 17 is a translucent insulating resin. Reference numeral 23 denotes a light absorption layer formed at the interface between the optical fiber 12 and the base glass 11.
【0030】この様に構成された光プリントヘッドで
は、発光ダイオードアレイチップ14から出射された光
のうち、開口数NAに対応した入射角i以上の光につい
ては、減衰されながら複数の光ファイバ12を横切る
が、光ファイバ12とベースガラス11との界面に形成
した光吸収層23で吸収されるため、ベースガラス11
中に入射することない。ここで、光ファイバ12の開口
数(NA)と光ファイバ束の幅(W)とベースガラスの
厚み(d)とが、W/d<[(n1/NA)2 −1]−
0.5 (ただし、n1は光ファイバのコアの屈折率を示
す)の関係を満たすようにすると、開口数NAに相当す
る入射角i以上で光ファイバ12に入射した光はすべて
光吸収層23に到達することになり、高性能な光プリン
トヘッドが得られる。In the optical print head thus configured, of the light emitted from the light emitting diode array chip 14, the light having an incident angle i or more corresponding to the numerical aperture NA is attenuated by a plurality of optical fibers 12. , But is absorbed by the light absorbing layer 23 formed at the interface between the optical fiber 12 and the base glass 11.
It does not enter inside. Here, the numerical aperture (NA) of the optical fiber 12, the width (W) of the optical fiber bundle, and the thickness (d) of the base glass are W / d <[(n1 / NA) 2 −1] −
When the relationship of 0.5 (where n1 indicates the refractive index of the core of the optical fiber) is satisfied, all the light incident on the optical fiber 12 at an incident angle i or more corresponding to the numerical aperture NA reaches the light absorbing layer 23. Therefore, a high-performance optical print head can be obtained.
【0031】上記のような光プリントヘッドを製造する
には、まず従来のものと同等の光ファイバ12を複数本
まとめて光ファイバ束62を形成する。次に光ファイバ
12の熱膨張係数とほぼ同程度の特性を有するベースガ
ラス11上の片面に光吸収層23を形成し、その上に光
ファイバ束62を3列に積み重ねて配列する。次に、更
にもう一枚のベースガラス11にも光吸収層23を形成
した後、その光吸収層23を光ファイバ束62の側方に
なるように配置し、加熱しながら加圧して溶融し一体化
する。然る後に、適度な前記条件を満たすような厚みd
に光ファイバ12と垂直な面で切り出し、研磨して形成
する。In order to manufacture an optical print head as described above, first, a plurality of optical fibers 12 equivalent to a conventional one are put together to form an optical fiber bundle 62. Next, the light absorbing layer 23 is formed on one surface of the base glass 11 having substantially the same characteristic as the thermal expansion coefficient of the optical fiber 12, and the optical fiber bundles 62 are stacked and arranged thereon in three rows. Next, after the light absorbing layer 23 is formed on another base glass 11, the light absorbing layer 23 is arranged on the side of the optical fiber bundle 62, and is melted by applying pressure while heating. Integrate. After that, the thickness d that satisfies the above-mentioned conditions is appropriate.
Is cut out on a plane perpendicular to the optical fiber 12 and polished.
【0032】また、本実施例では光吸収層23は、光フ
ァイバ12の吸収体層ガラスと同じもので形成し、その
厚みは660nm〜740nmで透過率が5%以下にな
るよう、1〜1.5mmとした。このようにして得られ
た光プリントヘッドでは、感光体への漏れ光が低下し
て、印字品質の良好な光プリントヘッドを得ることがで
きた。In this embodiment, the light absorbing layer 23 is formed of the same material as the glass of the absorber layer of the optical fiber 12. The light absorbing layer 23 has a thickness of 660 nm to 740 nm and a transmittance of 1 to 1% so that the transmittance is 5% or less. 0.5 mm. In the optical print head thus obtained, light leakage to the photoreceptor was reduced, and an optical print head having good print quality could be obtained.
【0033】[0033]
【発明の効果】以上の本発明によれば、発光ダイオード
アレイを用いた光プリントヘッドにおいて、光ファイバ
に対して大きな角度で入射した任意の波長のイメージ情
報を電子写真感光体に伝達させることなく、高品位な画
像伝達をなすことができる。その結果、印字品質を格段
に向上することができる。According to the present invention, in an optical print head using a light-emitting diode array, image information of an arbitrary wavelength incident on an optical fiber at a large angle can be transmitted to an electrophotographic photosensitive member. And high quality image transmission. As a result, the printing quality can be significantly improved.
【0034】また、本発明にかかる光プリントヘッドは
比較的焦点深度が深く、優れた解像特性を有している。
更に、摩擦による静電気や摩耗によるきずによって画像
劣化を起こすことが回避される。しかも製造工程は簡素
であり、安価な光プリントヘッドを提供することが可能
となる。The optical print head according to the present invention has a relatively large depth of focus and has excellent resolution characteristics.
Further, it is possible to avoid image deterioration due to static electricity due to friction and flaws due to wear. Moreover, the manufacturing process is simple, and an inexpensive optical print head can be provided.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】(a)は光プリントヘッドの第1の比較例を示
す斜視図であり、(b)は(a)におけるA−A’の断
面図である。FIG. 1A is a perspective view illustrating a first comparative example of an optical print head, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG.
【図2】光プリントヘッドの第2の比較例を示す断面図
である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a second comparative example of the optical print head.
【図3】本発明にかかる光プリントヘッドの実施例を示
す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing an embodiment of the optical print head according to the present invention.
【図4】従来の光プリントヘッドの構造を示す断面図で
ある。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a structure of a conventional optical print head.
【図5】従来の光プリントヘッドユニットの動作を説明
するための説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining an operation of a conventional optical print head unit.
【図6】従来の光ファイバアレイ基板及び光ファイバを
示す図であり、(a)はその斜視図、(b)はその拡大
断面図、(c)は光ファイバの断面図である。6A and 6B are views showing a conventional optical fiber array substrate and an optical fiber, wherein FIG. 6A is a perspective view thereof, FIG. 6B is an enlarged sectional view thereof, and FIG. 6C is a sectional view of the optical fiber.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−316019(JP,A) 特開 平1−122462(JP,A) 実開 平3−95243(JP,U) 実開 平2−82541(JP,U) 実開 平4−124647(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/44 B41J 2/45 B41J 2/455 G03B 27/32 H04N 1/036 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-316019 (JP, A) JP-A-1-122462 (JP, A) JP-A-3-95243 (JP, U) JP-A-2- 82541 (JP, U) Japanese Utility Model 4-124647 (JP, U) (58) Fields surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) B41J 2/44 B41J 2/45 B41J 2/455 G03B 27/32 H04N 1/036
Claims (2)
スガラスの一部に、その厚み方向に複数の光ファイバを
貫通させて埋め込むと共に、前記ベースガラスの前記光
ファイバ端面が露出する位置の上方に、複数の発光素子
を配列した光プリントヘッドにおいて、 前記光ファイバと前記ベースガラスが接する界面部分に
光吸収層を形成したことを特徴とする光プリントヘッ
ド。 A plurality of optical fibers penetrating a part of a base glass having a plurality of circuit conductor layers formed on a surface thereof in a thickness direction thereof, and a portion of the base glass at a position where the end face of the optical fiber is exposed. An optical print head in which a plurality of light emitting elements are arranged above, wherein a light absorbing layer is formed at an interface where the optical fiber and the base glass are in contact with each other.
ファイバ束の幅(W)と、光ファイバのコアの屈折率
(n1)と、前記ベースガラスの厚み(d)とが、W/
d<[(n1/NA)2 −1)]-0.5 の関係にあるこ
とを特徴とする請求項1記載の光プリントヘッド。 2. The numerical aperture (NA) of the optical fiber, the width (W) of the optical fiber bundle, the refractive index (n1) of the core of the optical fiber, and the thickness (d) of the base glass are W /
2. The optical print head according to claim 1, wherein d <[(n1 / NA) 2-1)]- 0.5 .
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JPH0699613A JPH0699613A (en) | 1994-04-12 |
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