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特開2018-202709光書込装置、画像形成装置及び光書込装置の製造方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2018-202709(P2018-202709A)
(43)【公開日】2018年12月27日
(54)【発明の名称】光書込装置、画像形成装置及び光書込装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
   B41J 2/447 20060101AFI20181130BHJP
   B41J 2/45 20060101ALI20181130BHJP
   H04N 1/036 20060101ALI20181130BHJP
【FI】
   B41J2/447 101A
   B41J2/447 101P
   B41J2/45
   H04N1/036 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】OL
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2017-109615(P2017-109615)
(22)【出願日】2017年6月2日
(71)【出願人】
【識別番号】000001270
【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001254
【氏名又は名称】特許業務法人光陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】池田 和樹
(72)【発明者】
【氏名】大木 誠
(72)【発明者】
【氏名】植村 英生
(72)【発明者】
【氏名】田川 知彦
(72)【発明者】
【氏名】江原 宜伸
【テーマコード(参考)】
2C162
5C051
【Fターム(参考)】
2C162AE40
2C162AE47
2C162FA17
2C162FA54
2C162FA58
2C162FA68
5C051AA02
5C051CA08
5C051DA04
5C051DB02
5C051DB04
5C051DB22
5C051DB29
5C051DC07
5C051DD01
5C051FA01
(57)【要約】
【課題】接合時の位置合わせ精度の確保とゴースト光の抑制とを両立させることが可能な光書込装置、当該光書込装置を備える画像形成装置及び当該光書込装置の製造方法を提供する。
【解決手段】レンズアレイ12からなる第1基材と、発光基板11又はレンズアレイ12からなる第2基材と、を備える。また、第1基材及び第2基材の少なくとも一方は透明体であり、第1基材及び第2基材の各々は、他方の部材との接合部分に接合部(接合部12d、11d)が形成され、接合部は、金属層(金属層12a、11a)と、第1波長帯域に接合部の合計透過率のピークを持たせるための中間層(中間層12b、11b)と、位置合わせ用のマーカー(マーカー12c、11c)と、を含んで構成され、第1基材及び第2基材は、金属層を介して接合され、発光素子は、第1波長帯域外の波長帯域の光を出射する。
【選択図】図6
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の発光素子をグループ化した発光素子群を複数配置した発光基板と、
複数の結像レンズを含んで構成され、前記発光素子から出射された光を像担持体上に集光させるレンズアレイと、
を備え、
前記レンズアレイからなる第1基材と、
前記発光基板又は前記レンズアレイからなる第2基材と、
を備え、
前記第1基材及び前記第2基材の少なくとも一方は透明体であり、
前記第1基材及び前記第2基材の各々は、他方の部材との接合部分に接合部が形成され、
前記接合部は、金属層と、第1波長帯域に前記接合部の合計透過率のピークを持たせるための中間層と、位置合わせ用のマーカーと、を含んで構成され、
前記第1基材及び前記第2基材は、前記金属層を介して接合され、
前記発光素子は、前記第1波長帯域外の波長帯域の光を出射することを特徴とする光書込装置。
【請求項2】
前記中間層は、誘電体で構成され、前記金属層よりも膜厚が厚いことを特徴とする請求項1に記載の光書込装置。
【請求項3】
前記中間層は、前記金属層の膜厚の3倍以上の膜厚を有することを特徴とする請求項2に記載の光書込装置。
【請求項4】
前記金属層は、100nm以下の膜厚であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の光書込装置。
【請求項5】
前記中間層は、光を吸収するための吸収材を含んで構成され、
前記金属層は、50nm以下の膜厚であることを特徴とする請求項1に記載の光書込装置。
【請求項6】
前記中間層は、プラズモンを生じさせるナノ粒子を含んで構成され、
前記ナノ粒子の直径は、前記発光素子から出射される光束の波長よりも短く、
前記金属層は、50nm以下の膜厚であることを特徴とする請求項1に記載の光書込装置。
【請求項7】
前記金属層は、金で構成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の光書込装置。
【請求項8】
前記第1波長帯域の波長は、前記発光素子から出射される光束の波長よりも短いことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の光書込装置。
【請求項9】
像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部と、
前記帯電部により帯電された前記像担持体に対して光を照射することで前記像担持体上に静電潜像を形成する請求項1〜8のいずれか一項に記載の光書込装置と、
前記光を照射された前記像担持体に現像剤を供給することで前記静電潜像を現像剤による像に顕像化する現像部と、
前記現像剤による像を用紙に転写する転写部と、
前記転写部により転写された前記現像剤による像を前記用紙に定着する定着部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項10】
複数の発光素子を複数配置した発光基板と、
複数の結像レンズを含んで構成され、前記発光素子から出射された光を像担持体上に集光させるレンズアレイと、
を備え、
前記レンズアレイからなる第1基材と、
前記発光基板又は前記レンズアレイからなる第2基材と、
を備え、
前記第1基材及び前記第2基材の少なくとも一方は透明体であり、
前記第1基材及び前記第2基材の各々は、他方の部材との接合部分に接合部が形成され、
前記発光素子は、前記接合部の合計透過率のピークを有する第1波長帯域外の波長帯域の光を出射する光書込装置の製造方法であって、
前記第1基材及び前記第2基材の各々に、金属層と、前記第1波長帯域に前記接合部の合計透過率のピークを持たせるための中間層と、位置合わせ用のマーカーと、を含んで構成される前記接合部を形成する第1工程と、
前記金属層の表面に活性化処理を施す第2工程と、
前記金属層を介して前記第1基材及び前記第2基材を当接させた後、前記第1波長帯域の光を照射して前記第1基材及び前記第2基材の各々の前記マーカー同士の位置を合わせる第3工程と、
前記第1基材及び前記第2基材を加圧して接合する第4工程と、
を有することを特徴とする光書込装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光書込装置、当該光書込装置を備える画像形成装置及び当該光書込装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、複数の発光素子(例えば、LED(Light Emitting Diode)、OLED(Organic Light-Emitting Diode))からなる発光素子群を主走査方向(主方向)及び副走査方向(副方向)にそれぞれ複数配置した発光基板と、上記発光素子群に対して一対一で結像レンズを対向配置したレンズアレイと、を備える光書込装置が知られている。
上記のレンズアレイを発光基板に接合する方法として、接着剤レスで接合が可能な常温接合技術が採用されている(例えば、特許文献1参照)。この常温接合技術は、従来の接着剤を用いた方法とは異なり、接着剤の硬化収縮による位置ズレが原理的に発生しないため、高い位置合わせ精度を保つことが可能である。
また、構造体において可視光波長全域で良好な透過率分布を得るための透過性制御に係る技術として、銀薄膜を用いた透明電極において下地層が金属層(銀)よりも薄くなるように形成した技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2013−238738号公報
【特許文献2】特開2008−171637号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、レンズアレイを用いた光書込装置の一般的な課題として、発光点からのゴースト光が挙げられる。ゴースト光とは、光源から発せられた光束がレンズ以外の部材を透過/反射して所望のスポット以外の箇所に結像してしまうことで、画像にスジが発生するなどの画像品質の劣化を招く光学的な悪影響のことである。
上記従来の常温接合技術は、非常に高い位置合わせ精度を保つことができるため、レンズアレイを発光基板に接合する方法としては非常に有効であるが、位置合わせ精度の確保とゴースト光の抑制とはトレードオフの関係となっている。
【0005】
具体的には、上記従来の常温接合技術は、図13図16に示すように、レンズアレイ15及び発光基板14の各々の接合面に接合用の金属膜(金属層)15a、14aを形成し、レンズアレイ15及び発光基板14の各々の金属膜15a、14aにそれぞれ位置合わせ用のマーカー15c、14cを設けるようにし、そのマーカー15c、14cをカメラ等で観察しながら位置決め、接合を行うことで、理想的な位置関係を保ったまま接合することが可能となる。このとき、カメラ等が備える位置合わせ用の光源16から出射される光束L2により位置合わせ用のマーカー15c、14cを光学的に観察しながら接合を行うため、接合箇所には高い透過率が求められる。そこで、図13及び図14に示すように、接合用の金属膜15a、14aを薄く形成して接合箇所の透過率を高くすることで、接合時の位置合わせ精度を確保する方法が考えられる。しかしながら、接合箇所の透過率を高くした場合、図14に示すように、発光基板14の発光点(発光素子141)から発せられた光束L1が接合箇所を通過しやすくなるため、レンズアレイ15内部を通じて感光体に光束L1が届くことに繋がる。つまり、位置合わせ精度を確保すべく、接合用の金属膜15a、14aの膜厚を薄くすると、ゴースト光が問題となる。
【0006】
一方、図15に示すように、接合用の金属膜15a、14aを厚く形成した場合、光の吸収量が増加して透過率が低くなるため、ゴースト光を抑制することが可能となる。しかしながら、接合箇所の透過率を低くした場合、図16に示すように、位置合わせ用のマーカー15c、14cを光学的に観察することが困難となるため、位置合わせ精度が低下する。位置合わせ精度が低下すると、発光基板14の発光点とレンズアレイ15の結像レンズ151との相対位置関係にズレが生じるため、横スジなどの画像品質の劣化を招くリスクが高くなるという課題がある。
【0007】
本発明は、接合時の位置合わせ精度の確保とゴースト光の抑制とを両立させることが可能な光書込装置、当該光書込装置を備える画像形成装置及び当該光書込装置の製造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】
【0008】
請求項1に記載の発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、
光書込装置において、
複数の発光素子をグループ化した発光素子群を複数配置した発光基板と、
複数の結像レンズを含んで構成され、前記発光素子から出射された光を像担持体上に集光させるレンズアレイと、
を備え、
前記レンズアレイからなる第1基材と、
前記発光基板又は前記レンズアレイからなる第2基材と、
を備え、
前記第1基材及び前記第2基材の少なくとも一方は透明体であり、
前記第1基材及び前記第2基材の各々は、他方の部材との接合部分に接合部が形成され、
前記接合部は、金属層と、第1波長帯域に前記接合部の合計透過率のピークを持たせるための中間層と、位置合わせ用のマーカーと、を含んで構成され、
前記第1基材及び前記第2基材は、前記金属層を介して接合され、
前記発光素子は、前記第1波長帯域外の波長帯域の光を出射することを特徴とする。
【0009】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の光書込装置において、
前記中間層は、誘電体で構成され、前記金属層よりも膜厚が厚いことを特徴とする。
【0010】
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の光書込装置において、
前記中間層は、前記金属層の膜厚の3倍以上の膜厚を有することを特徴とする。
【0011】
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光書込装置において、
前記金属層は、100nm以下の膜厚であることを特徴とする。
【0012】
請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の光書込装置において、
前記中間層は、光を吸収するための吸収材を含んで構成され、
前記金属層は、50nm以下の膜厚であることを特徴とする。
【0013】
請求項6に記載の発明は、請求項1に記載の光書込装置において、
前記中間層は、プラズモンを生じさせるナノ粒子を含んで構成され、
前記ナノ粒子の直径は、前記発光素子から出射される光束の波長よりも短く、
前記金属層は、50nm以下の膜厚であることを特徴とする。
【0014】
請求項7に記載の発明は、請求項1〜6のいずれか一項に記載の光書込装置において、
前記金属層は、金で構成されていることを特徴とする。
【0015】
請求項8に記載の発明は、請求項1〜7のいずれか一項に記載の光書込装置において、
前記第1波長帯域の波長は、前記発光素子から出射される光束の波長よりも短いことを特徴とする。
【0016】
請求項9に記載の発明は、
画像形成装置において、
像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部と、
前記帯電部により帯電された前記像担持体に対して光を照射することで前記像担持体上に静電潜像を形成する請求項1〜8のいずれか一項に記載の光書込装置と、
前記光を照射された前記像担持体に現像剤を供給することで前記静電潜像を現像剤による像に顕像化する現像部と、
前記現像剤による像を用紙に転写する転写部と、
前記転写部により転写された前記現像剤による像を前記用紙に定着する定着部と、
を備えることを特徴とする。
【0017】
請求項10に記載の発明は、
複数の発光素子を複数配置した発光基板と、
複数の結像レンズを含んで構成され、前記発光素子から出射された光を像担持体上に集光させるレンズアレイと、
を備え、
前記レンズアレイからなる第1基材と、
前記発光基板又は前記レンズアレイからなる第2基材と、
を備え、
前記第1基材及び前記第2基材の少なくとも一方は透明体であり、
前記第1基材及び前記第2基材の各々は、他方の部材との接合部分に接合部が形成され、
前記発光素子は、前記接合部の合計透過率のピークを有する第1波長帯域外の波長帯域の光を出射する光書込装置の製造方法であって、
前記第1基材及び前記第2基材の各々に、金属層と、前記第1波長帯域に前記接合部の合計透過率のピークを持たせるための中間層と、位置合わせ用のマーカーと、を含んで構成される前記接合部を形成する第1工程と、
前記金属層の表面に活性化処理を施す第2工程と、
前記金属層を介して前記第1基材及び前記第2基材を当接させた後、前記第1波長帯域の光を照射して前記第1基材及び前記第2基材の各々の前記マーカー同士の位置を合わせる第3工程と、
前記第1基材及び前記第2基材を加圧して接合する第4工程と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、接合時の位置合わせ精度の確保とゴースト光の抑制とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
図1】本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
図2】光書込装置の構成を示す側面図である。
図3】発光基板の構成を示す平面図である。
図4】レンズアレイの構成を示す平面図である。
図5】発光基板とレンズアレイの接合の一例を示す概略図である。
図6】発光基板とレンズアレイの接合部分を拡大した概略図である。
図7】実施例における接合部の透過率スペクトルの一例を示す図である。
図8】実施例における金属層及び誘電体層における光学膜厚の変化に対する透過特性の関係を示す図である。
図9】実施例における接合前後での接合部の膜厚変化の一例を示す図である。
図10】実施例における接合前後での接合部の膜厚変化による透過率スペクトルの変化の一例を示す図である。
図11】変形例1における接合部の透過率スペクトルの一例を示す図である。
図12】光書込装置の構成の変形例を示す側面図である。
図13】接合用の金属膜を薄く形成した従来の光書込装置の構成を示す側面図である。
図14図13における発光基板とレンズアレイの接合部分を拡大した概略図である。
図15】接合用の金属膜を厚く形成した従来の光書込装置の構成を示す側面図である。
図16図15における発光基板とレンズアレイの接合部分を拡大した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0021】
[画像形成装置の構成]
本実施形態に係る画像形成装置1000は、例えば、プリンターやデジタル複写機等として用いられ、図1に示すように、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの色ごとに設けられた複数の光書込装置100と、光書込装置100に対応して設けられた感光体ドラム等の感光体(像担持体)200と、感光体200を帯電させる帯電部210と、光を照射された感光体200に現像剤を供給することで静電潜像を現像剤による像に顕像化する現像部220と、中間転写ベルト300と、現像剤による像を用紙Pに転写する転写ローラー(転写部)400と、転写ローラー400により転写された現像剤による像を用紙Pに定着する定着部500と、を備えて構成されている。
【0022】
画像形成装置1000は、光書込装置100より照射される光によって感光された感光体200でトナー像を形成し、中間転写ベルト300上に当該トナー像を転写させる。次に、画像形成装置1000は、中間転写ベルト300に転写されたトナー像を転写ローラー400によって用紙Pに押圧して転写させ、定着部500によって当該用紙Pを加熱及び加圧することで、トナー像を用紙P上に定着する。そして、画像形成装置1000は、用紙Pを排紙ローラー(図示省略)等により搬送してトレイ(図示省略)に排紙することで画像形成処理を行う。
【0023】
光書込装置100は、図1図4に示すように、帯電部210により帯電された感光体200に対して光(光束)L1を照射することで、感光体200上に静電潜像を形成する装置である。光書込装置100は、光(光束L1)を出射させる複数の発光素子111をグループ化した発光素子群112を複数配置した発光基板11と、複数の発光素子111から出射された光束L1を感光体200上に集光させるレンズアレイ12と、を備えて構成されている。
【0024】
以下の説明では、図2図4等に示す発光基板11及びレンズアレイ12の長手方向(主方向)をX方向、短手方向(副方向)をY方向、X方向及びY方向に直交する方向をZ方向とする。また、図2図4等に示す光書込装置100において、レンズアレイ12が配置される側を上側、発光基板11が配置される側を下側とする。本実施形態では、光書込装置100の発光基板11から、Z方向上方に向けて光束L1が出射されるようになっている。すなわち、Z方向は、光束L1の光軸方向と一致する。
【0025】
発光基板11は、図3に示すように、略矩形状に形成され、複数の発光素子群112が長手方向(X方向)に沿って略直線上に複数列(ここでは3列)並べられて配置されている。複数の発光素子群112は、発光基板11の短手方向(Y方向)で重ならないように、X方向に少しずつずらして配置される。なお、本実施形態では、複数の発光素子群112をY方向に沿って複数列並べるようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、複数の発光素子群112を1列並べるように構成してもよい。また、本実施形態では、発光素子111として、有機EL(OLED)が用いられており、発光基板11は、線膨張係数の小さいガラス(例えば、無アルカリガラス)により形成されている。また、発光素子111は、面積光源である。
【0026】
レンズアレイ12は、図2図4に示すように、発光基板11と感光体200との間に配置され、複数の結像レンズ121が発光基板11上の複数の発光素子群112と対向する位置、すなわち、光軸方向(Z方向)で重なり合う位置に並べられて配置されている(図3及び図4参照)。なお、図3に示す符号113は、円形状に形成された複数の結像レンズ121を発光基板11上に射影した際の輪郭に相当する「射影部」を示しており、発光素子群112の各々は、対応する射影部113内に含まれている。したがって、図3を参照すれば、複数の結像レンズ121が、複数の発光素子群112と対向する位置に並べられて配置されていることがわかる。すなわち、発光素子群112の各々は、それぞれ対応する結像レンズ121と正対するように配置されている。複数の結像レンズ121の各々は、中心軸、すなわち、光軸での屈折率が低く、中心軸から離れるほど屈折率が高くなるように形成されている。発光基板11の複数の発光素子111から出射された光束は、レンズアレイ12の複数の結像レンズ121を透過し、感光体200の表面上に微小なスポットとして結像される。
【0027】
発光基板11及びレンズアレイ12は、いずれも透明体で構成されている。なお、発光基板11及びレンズアレイ12は、少なくとも位置合わせ時に光源13(図5参照)から光を照射する側の一方が透明体であればよい。
【0028】
[光書込装置の製造方法]
次に、本実施形態に係る画像形成装置1000の光書込装置100を製造する方法について、図5及び図6を参照して説明する。本実施形態では、レンズアレイ12からなる第1基材と、発光基板11からなる第2基材と、を常温接合することで、光書込装置100を製造する。なお、第1基材及び第2基材は、高分子材料又は無機化合物からなる。
【0029】
まず、レンズアレイ12の発光基板11との接合面(接合部分)に、金属層12aと、中間層(誘電体層)12bと、位置合わせ用のマーカー12cと、を含んで構成される接合部12dを形成するとともに、発光基板11のレンズアレイ12との接合面(接合部分)に、金属層11aと、中間層11bと、位置合わせ用のマーカー11cと、を含んで構成される接合部11dを形成する(第1工程)。本実施形態において、各中間層12b、11bは、第1波長帯域R1(図7参照)に接合部12d、11dの合計透過率のピークを持たせるために設けられる。
次に、レンズアレイ12及び発光基板11の各々の金属層12a、11aの表面に活性化処理を施す(第2工程)。
【0030】
次に、金属層12a、11aを介してレンズアレイ12及び発光基板11を当接させた後、接合部12d、11dの合計透過率のピークを有する第1波長帯域R1(図7参照)の光を照射してレンズアレイ12及び発光基板11の各々のマーカー12c、11c同士の位置を合わせる(第3工程)。
最後に、レンズアレイ12及び発光基板11を加圧して接合する(第4工程)。
以上の工程を経ることにより、光書込装置100が製造される。
【0031】
[実施例]
次に、図5図7を参照して、本実施形態に係る画像形成装置1000の光書込装置100の実施例を説明する。
実施例では、レンズアレイ12及び発光基板11の各々の金属層12a、11aにAu(金)、レンズアレイ12及び発光基板11の各々の中間層12b、11bに誘電体であるAlAs(ヒ化アルミニウム)を使用した。また、レンズアレイ12の金属層12aの膜厚T1と発光基板11の金属層11aの膜厚T2の合計(T1+T2)が21nm、レンズアレイ12の中間層12bの膜厚T3と発光基板11の中間層11bの膜厚T4の合計(T3+T4)が78nmのものを使用した(T1+T2<T3+T4)。また、発光点(発光素子111)として、OLEDを使用した。
また、図7に示すように、レンズアレイ12及び発光基板11の各々のマーカー12c、11cを観察するための光源13(図5参照)は、接合部12d、11dの合計透過率のピークを有する第1波長帯域R1のものを使用し、発光点は、第1波長帯域R1外の所定の波長帯域(第2波長帯域R2)のものを使用した。
また、レンズアレイ12及び発光基板11の各々のマーカー12c、11cは、レンズアレイ12及び発光基板11の各々の表面を切削処理等により刻み込むことにより形成した。
【0032】
上記のように各種パラメーターを設定することで、位置合わせ用の光源13から出射された光束L2にとっては透明であり(透過率が高く)、発光点から出射された光束L1にとっては不透明である(透過率が低い)接合部12d、11dが実現される。
すなわち、中間層12b、11b及び金属層12a、11aの材料、膜厚を適切に設定し、それに合わせて位置合わせ用の光源13から出射される光束L2の波長と発光点から出射される光束L1の波長とを設定することで、位置合わせ用のマーカー12c、11cの光学的な観察と発光基板11からの光(光束L1)の遮光とを両立させることが可能となる。
【0033】
なお、上記実施例のように、金属層12a、11aは、100nm以下の膜厚であることが好ましい。これは、金属層12a、11aの膜厚が100nm以下の場合、可視光領域で位置合わせ用の光源13から発せられる光束L2に対して透過率10%以上を維持することができるからである。これにより、位置合わせ用のマーカー12c、11cをより確実に観察することができる。
また、金属層12a、11aとしては、金の他、銀やアルミニウムも使用可能であるが、接合強度が最も高い金属である金を使用することで、接合の安定性と強度を最大化することができるため、金を使用することがより好ましい。
【0034】
[金属層及び誘電体層における光学膜厚の変化に対する透過特性]
次に、図8を参照して、光書込装置100の金属層(金属層12a、11a)及び誘電体層(中間層12b、11b)における光学膜厚の変化に対する透過特性を説明する。ここで、光学膜厚とは、光源から発せられる光の波長における金属層及び誘電体層の屈折率に膜厚の絶対値を積算したものであり、特定波長における光路長に換算したものである。
図8に示す例では、金属層の光学膜厚を縦軸、誘電体層の光学膜厚を横軸にとったときに、金属層の光学膜厚と誘電体層の光学膜厚の比が1:1となるように直線F1、1:3となるように直線F2を引くことで、3つの領域(領域E1、領域E2、領域E3)に区分したケースを示している。
【0035】
領域E1においては、接合部の透過率にピークが存在しないため、可視光において波長ごとに透過率を制御することが不可能となる。つまり、本発明の効果を発揮することが困難である。
領域E2においては、可視光の一部の波長帯域(短波長側)で透過率分布を制御することができるため、領域E1と比べ、ある程度の効果は発揮することができる。しかしながら、発光基板11の発光素子111としてOLEDを用いた場合などは、長波長側における透過率分布の制御も必要であるため、理想的な透過率特性を持たせることは困難である。
一方、領域E3においては、可視光の波長帯全域で透過率分布を制御することができるため、所望の波長の光束のみを透過させることが可能となる。したがって、本発明の効果を最も発揮することができる。よって、中間層(中間層12b、11b)は、金属層(金属層12a、11a)の膜厚の3倍以上の膜厚を有することが好ましい。
【0036】
[接合前後での接合部の膜厚変化による透過率スペクトルの変化]
次に、図9及び図10を参照して、接合前後での接合部(接合部12d、11d)の膜厚変化による透過率スペクトルの変化を説明する。
本実施形態では、レンズアレイ12と発光基板11とを常温接合することで、光書込装置100を製造している。常温接合は、活性化処理を施して活性化させた接合面に対し、垂直方向に加圧する(図9(A)参照)ことにより、接合面同士で分子間結合を生じさせて接合する技術である。このとき、接合部は金属層(金属層12a、11a)及び中間層(中間層12b、11b)で形成されているため、接合面の垂直方向からの圧力P1によって膜厚T1〜T4が薄くなる方向に変化する(図9(B)参照)。
図10に、実施例における接合前後での接合部の膜厚変化による透過率スペクトルの変化の一例を示す。位置合わせ用の光源13から出射される光束L2の波長帯域(第1波長帯域R1)における接合前のピーク波長をλ1としたとき、接合時の圧力P1により金属層及び中間層の膜厚が薄くなることで、ピーク波長がλ1からλ2に変化する。図10に示す例では、接合前のピーク波長λ1>接合後のピーク波長λ2であり、接合によってピーク波長が短波長側にシフトしたことが示されている。実施例においては、加圧による膜厚変化(−10%)に対して透過率のピーク波長シフト量Δλ(=λ1−λ2)が約50nmであることが示されている。
【0037】
上記実施例のように、レンズアレイ12及び発光基板11の位置合わせ時に用いる光源13から照射される光束L2は、発光素子111から出射される光束L1よりも波長が短いことが好ましい。すなわち、第1波長帯域R1の波長は、発光素子111から出射される光束L1の波長よりも短いことが好ましい。これは、常温接合時の加圧による接合部の膜厚の変化により透過率スペクトルの分布形状が変化する(具体的には透過率スペクトルのピーク波長λ1が短波長側にシフトする)からである。ピーク波長λ1が発光素子111から出射される光束L1の波長に近づいてしまうと、発光素子111から出射される光束L1が接合部を透過しやすくなる。したがって、ピーク波長λ1がシフトする方向とは逆方向の波長帯域に発光素子111から出射される光束L1の波長帯域を設けることで、接合後に透過率スペクトルが変化した場合であっても発光素子111から出射される光束L1の透過を抑制することが好ましい。
【0038】
以上のように、本実施形態に係る画像形成装置1000の光書込装置100は、複数の発光素子111をグループ化した発光素子群112を複数配置した発光基板11と、複数の結像レンズ121を含んで構成され、発光素子111から出射された光(光束L1)を像担持体(感光体200)上に集光させるレンズアレイ12と、を備える。また、レンズアレイ12からなる第1基材と、発光基板11からなる第2基材と、を備える。また、第1基材及び第2基材の少なくとも一方は透明体であり、第1基材及び第2基材の各々は、他方の部材との接合部分に接合部(接合部12d、11d)が形成され、接合部は、金属層(金属層12a、11a)と、第1波長帯域R1に接合部の合計透過率のピークを持たせるための中間層(中間層12b、11b)と、位置合わせ用のマーカー(マーカー12c、11c)と、を含んで構成され、第1基材及び第2基材は、金属層を介して接合され、発光素子111は、第1波長帯域R1外の波長帯域の光を出射する。
したがって、本実施形態に係る光書込装置100によれば、中間層を設けることで接合部における透過光に波長依存性を持たせることができるので、発光基板11の発光素子111から発せられる光の波長と位置合わせ用の光源13から発せられる光の波長とを透過率特性に合わせて最適化することで、ゴースト光を抑制しつつ位置合わせ用のマーカーを観察することができる。具体的には、透過率の高い波長帯域に位置合わせ用の光源13からの光、透過率の低い波長帯域に発光素子111からの光を使用することで、位置合わせ用の光源13からの光束L2を透過しつつゴースト光を透過させない構成を実現することができる。
よって、接合時の位置合わせ精度の確保とゴースト光の抑制とを両立させることができる。
【0039】
また、本実施形態に係る光書込装置100によれば、中間層は、誘電体で構成され、金属層よりも膜厚が厚い。
したがって、本実施形態に係る光書込装置100によれば、誘電体と金属とを組み合わせて干渉を引き起こすことで透過率を制御することができるので、膜厚と材料の制御という比較的簡易な方法で、透過率を制御することが可能となり、接合時の位置合わせ精度の確保とゴースト光の抑制とを容易に両立させることができる。
【0040】
また、本実施形態に係る光書込装置100によれば、中間層は、金属層の膜厚の3倍以上の膜厚を有する。
したがって、本実施形態に係る光書込装置100によれば、接合部の透過率分布が金属層と中間層(誘電体層)の膜厚の比率に大きく依存する特性を利用して、可視光の波長帯域であればある特定の波長のみを不透明にすることが可能な透過率分布を実現することができるので、接合時の位置合わせ精度の確保とゴースト光の抑制とをより確実に両立させることができる。
【0041】
また、本実施形態に係る光書込装置100によれば、金属層は、100nm以下の膜厚である。
したがって、本実施形態に係る光書込装置100によれば、可視光領域で位置合わせ用の光源13から発せられる光束L2に対して透過率10%以上を維持することができるので、位置合わせ用のマーカー12c、11cをより確実に観察することが可能となり、接合時の位置合わせ精度を向上させることができる。
【0042】
また、本実施形態に係る光書込装置100によれば、金属層は、金で構成されている。
したがって、本実施形態に係る光書込装置100によれば、金属層として接合強度が最も高い金属である金を使用することで、接合の安定性と強度を最大化しつつ、所望の光透過特性を得ることができる。
【0043】
また、本実施形態に係る光書込装置100によれば、第1波長帯域R1の波長は、発光素子111から出射される光束L1の波長よりも短い。
したがって、本実施形態に係る光書込装置100によれば、常温接合時の加圧による接合部の膜厚の変化により透過率スペクトルの分布形状が変化した場合(具体的には透過率スペクトルのピーク波長λ1が短波長側にシフトした場合)であっても、ピーク波長λ1のシフトする方向とは逆方向の波長帯域に発光素子111から出射される光束L1の波長帯域が設けられているので、発光素子111から出射される光束L1の透過を抑制することができる。
【0044】
以上、本発明に係る実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【0045】
(変形例1)
例えば、上記実施形態の実施例では、接合部を構成する中間層(中間層12b、11b)として、AlAsを使用した構成を例示して説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、中間層として、屈折率が1.5の透明媒質を使用し、この中間層にプラズモンを生じさせるナノ粒子を含ませる構成を採用するようにしてもよい。
具体的には、変形例1では、レンズアレイ12及び発光基板11の各々の金属層12a、11aにAu(金)、レンズアレイ12及び発光基板11の各々の中間層12b、11bに屈折率が1.5の透明媒質、ナノ粒子にAu(金)を使用した。また、レンズアレイ12の金属層12aの膜厚T1と発光基板11の金属層11aの膜厚T2の合計(T1+T2)が21nm、ナノ粒子の直径が発光素子111から出射される光束L1の波長(約500nm)よりも短い60nmのものを使用した。また、発光点(発光素子111)として、OLEDを使用した。なお、中間層の膜厚は、所望の波長帯域で所望の透過率が得られる限りにおいて、任意に設定可能である。
また、図11に示すように、レンズアレイ12及び発光基板11の各々のマーカー12c、11cを観察するための光源13(図5参照)は、接合部12d、11dの合計透過率のピークを有する第1波長帯域R3のものを使用し、発光点は、第1波長帯域R3外の所定の波長帯域(第2波長帯域R4)のものを使用した。
【0046】
上記のように、金属ナノ粒子による局在表面プラズモンによる吸収を利用した場合であっても、各種パラメーターを適切に設定することで、本発明の効果を最も発揮することが可能である。
以上のように、中間層内部に金属ナノ粒子を配置してナノ粒子の粒径や形状を制御することで、透過率分布を制御することができるので、接合時の位置合わせ精度の確保とゴースト光の抑制とを両立させることができる。
【0047】
なお、上記変形例1のように、金属層12a、11aは、50nm以下の膜厚であることが好ましい。これは、金属層12a、11aの膜厚が50nm以下であれば、可視光をほぼ全て透過することができるからである。
【0048】
(変形例2)
また、図12に示す例では、実施形態の光書込装置100(図2参照)と比べ、レンズアレイ12が2層構造となっている点が異なっている。なお、説明の簡略化のため、実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
具体的には、変形例2に係る光書込装置100Aは、図12に示すように、発光基板11と、一対のレンズアレイ12と、を備えて構成されている。
【0049】
ところで、実施形態では、レンズアレイ12からなる第1基材と、発光基板11からなる第2基材と、を常温接合することで、光書込装置100を製造している。
これに対し、変形例2では、実施形態と同様、レンズアレイ12からなる第1基材と、発光基板11からなる第2基材と、を常温接合する他、一方のレンズアレイ12からなる第1基材と、他方のレンズアレイ12からなる第2基材と、を常温接合する(すなわち、一対のレンズアレイ12同士を常温接合する)ことで、光書込装置100Aを製造する。このように、発光基板11とレンズアレイ12とを常温接合する場合のみならず、一対のレンズアレイ12同士を常温接合する場合であっても、本発明を適用することができる。
【0050】
(その他の変形例)
また、中間層として、光を吸収するための吸収材を使用する構成を採用するようにしてもよい。吸収材としては、例えば、カラーフィルター等が挙げられる。この場合、変形例1と同様、金属層12a、11aは、50nm以下の膜厚であることが好ましい。
以上のように、中間層内部に発光素子111からの光束L1を吸収する吸収材を含ませることで、透過率分布を制御することができるので、接合時の位置合わせ精度の確保とゴースト光の抑制とを両立させることができる。
【0051】
また、上記実施形態の実施例及び変形例1では、図7及び図11に示すように、位置合わせ時に用いる光源13から照射される光束L2が、発光素子111から出射される光束L1よりも波長が短い構成を例示して説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、光源13から照射される光束L2が接合部12d、11dの合計透過率のピークを有する第1波長帯域(第1波長帯域R1、R3)内であり、かつ、発光素子111から出射される光束L1の波長が第1波長帯域(第1波長帯域R1、R3)外である限りにおいて、光源13から照射される光束L2が、発光素子111から出射される光束L1よりも波長が長い構成を採用するようにしてもよい。
【0052】
その他、画像形成装置を構成する各装置の細部構成及び各装置の細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【0053】
1000 画像形成装置
100、100A 光書込装置
11 発光基板
111 発光素子
112 発光素子群
113 射影部
11a 金属層
11b 中間層
11c マーカー
11d 接合部
12 レンズアレイ
121 結像レンズ
12a 金属層
12b 中間層
12c マーカー
12d 接合部
13 光源
200 感光体(像担持体)
210 帯電部
220 現像部
300 中間転写ベルト
400 転写ローラー(転写部)
500 定着部
R1、R3 第1波長帯域
R2、R4 第2波長帯域
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16