专利名称：树脂透镜阵列和光学写入头的制作方法
技术领域：
本发明涉及安装在电子照拍印刷机上，利用树脂透镜阵列来对聚集发光元件阵列的射出光进行聚光并将其投影到感光体上的光学写入头。
背景技术：
电子照拍印刷机使光敏鼓曝光形成潜像，用墨粉对潜像进行显影，把该墨粉转印到纸上，利用热等使墨粉附着到纸上，以此进行印刷。
形成潜像的曝光工艺分为LED光学系统和激光光学系统两种。LED光学系统的写入头(以下称为光学写入头)，从LED射出的光通过正像等倍棒状透镜阵列而照射到光敏鼓上。
图1是安装在过去的电子照拍印刷机上的光学写入头在与其纵长方向相垂直的方向的剖面图。该光学写入头，在基板63上，把发光元件排列成行的许多个发光元件阵列芯片64沿扫描方向进行安装，在该发光元件阵列芯片64的发光元件射出的光的光程上的位置上，在扫描方向上长的正像等倍棒状透镜阵列61由树脂制的罩子62进行固定。并且，与基板63的纵长方向相垂直的方向的外缘部与罩子62的脚部前端相结合。再者，在基板63的基材上设置一种散热片60，用于使发光元件阵列芯片64散热，罩子62和散热片60把基板63夹在中间用紧固件66进行固定。
在棒状透镜阵列61的上方设置光敏鼓65。棒状透镜阵列61使发光元件阵列芯片64的发光元件的光进行聚集，使光敏鼓曝光，在光敏鼓的表面上形成潜像。
若采用上述光学写入头，则能使正像等倍成像光学系统体积很小。但是，棒状透镜阵列由于布置许多个棒状透镜元件，用树脂进行固定，故棒状透镜元件上容易产生排列不均匀等现象。这样的排列不均匀，将影响棒状透镜阵列的分辨率，在最近的高分辨率(例如分辨率1200dpi)的设备中将造成图像不均匀。
为了防止产生这种排列不均匀，可以采用树脂透镜阵列来代替上述棒状透镜阵列。树脂透镜阵列是在透明的基板上放置2块以上的形成了多个单透镜的平板型透镜阵列板，形成积层状，这样来实现正像等倍成像光学系统，形成了多个单透镜的透镜阵列板是把树脂注入到模具内而制成的，所以，透镜不会产生排列不均匀。
安装了该树脂透镜阵列的电子照拍印刷机中所使用的光学写入头已在特开2002-221445号公报中公开。该公报中所公开的光学写入头是一种正像等倍的光学系统的头，其中是对多块树脂成形的透镜阵列板进行积层，提高了分辨率。
但是，该特开2002-221445号公报中公开的光学写入头存在以下问题。
在对多块透镜阵列板进行积层的情况下，必须进行位置对准，以便减小透镜顶点位置之间的位置偏差量。把树脂透镜阵列用于高分辨率的光学写入头内，必须尽量减小单透镜的大小。例如，具有1200dpi分辨率的光学写入头中所使用的树脂透镜阵列，根据模拟，单透镜的直径必须设定为0.4mm以下。透镜对位精度自然地也应当按μm数量级来进行调整。所以，透镜对位需要高精度，在对多块透镜阵列板进行积层的结构中，其对位非常困难。
并且，在树脂透镜阵列的出射面附近，具有排出墨粉的显影滚转，所以，墨粉等异物进行浮游，异物附着到树脂透镜阵列的出射面上，造成光学写入头性能降低。所以，要定期地用软布擦拭等方法来清除附着物。但是，在采用凸透镜的树脂透镜阵列中，由于表面是凹凸形状，所以很难清扫。并且，光学透镜一般采用的树脂，按照铅笔的硬度相当于B～HB(JIS K5401)，比较柔软，所以，清除附着物时，容易造成树脂透镜阵列表面损伤，有可能使光学性能降低。
并且，光学透镜中一般采用的树脂的透射率为90～93％(ASTMD1003)，高速印刷需要很亮的透镜阵列。所以，树脂透镜阵列希望尽可能是薄型的，但若减小厚度，将会造成树脂透镜阵列本身的形状保持力显著降低。为了把形状保持力弱的树脂透镜阵列准确地安装到光学写入头内并保证其位置精度很高，结果造成对树脂透镜阵列进行支承的零件的结构很复杂并且精度要求很高，于是零件成本提高。
并且，光学透镜所用的树脂，一般热膨胀系数较大，所以，在把树脂透镜阵列固定到用具有一定刚性的材料制成的罩子上的情况下，由于温度变化，在树脂透镜阵列和罩子之间因热膨胀系数不同而产生应力，造成树脂透镜阵列变形，使树脂透镜阵列的位置精度下降。并且，树脂透镜阵列在透镜阵列板之间进行固定，一般采用粘接剂，所以，透镜阵列板之间的粘接界面产生剥离，造成积层位置偏移，使图像质量显著下降。
再者，由于树脂透镜阵列，刚性差，自身形状保持力弱，所以，为了使其具有较高的平面度而对树脂透镜阵列进行固定时，必须沿着平整度高的其他零件的基准面来固定位置。这时，把树脂透镜阵列例如安装到罩子的基准面上，可以采用粘接剂来固定罩子和树脂透镜阵列的方法。但是，安装到罩子内的树脂透镜阵列，在为了沿基准面固定而使粘接剂固化之前必须把树脂透镜阵列整体按入到罩子一侧，这在制造工艺上需要很多时间。
并且，光线到达与折射率不同的透明媒体的边界面上时，光线的一部分从边界面上反射，其余部分穿过边界需进入下面的媒体中。光学树脂透镜和空气层之间的、入射角为0°时的反射光量为4％左右。也就是说，光线透过1块透镜阵列板时的透射率为(1-0.04×2)×100＝0.92×100＝92(％)在对n块透镜阵列板进行积层的光学系统中，光线透过n块透镜阵列板，所以，总透射率为(0.92n×100)％，由于多透镜阵列板进行复合，所以总透射光量减少。例如，在透镜阵列板采用3层，保护盖采用1层的结构中，总透射率为0.924×100＝72％，造成光量降低28％。
发明的公开本发明是针对这种过去的问题而提出的，其目的在于提供一种采用了能降低价格并提高印刷质量的树脂透镜阵列的光学写入头。
采用本发明第1样式的树脂透镜阵列，是球面或非球面的微小透镜按规定间距在平板上有规律地进行排列，这样形成的树脂透镜板以多块互相重叠积层而形成树脂透镜阵列。该树脂透镜板在一个面的透镜形成区域外按规定间隔形成圆锥形状的凸部；在另一面的透镜形成区域外，形成与该凸部相嵌合的凹部，树脂透镜阵列是使该凸部和凹部进行嵌合，对树脂透镜板进行积层重叠而形成。
或者，树脂透镜板是一在一个面的透镜形成区域外，形成为3角形状断面的、连续的凸形状或有间隔而连续的凸形状的凸部，在另一面的透镜形成区域外，形成与该凸部相嵌合的凹部，树脂透镜阵列是使该凸部和凹部进行嵌合，对树脂透镜板进行积层重叠而形成。
并且，采用本发明的第2样式的光学写入头，利用下述树脂透镜阵列来使把发光元件布置成行列状的发光元件阵列芯片的出射光进行会聚，然后投影到感光体上，该树脂透镜阵列是球面或非球面的微小透镜按规定间距在平板上有规律地进行排列，这样形成的树脂透镜板以多块互相重叠积层而形成树脂透镜阵列。该树脂透镜板在一个面的透镜形成区域外形成凸部；在另一面的透镜形成区域外，形成与该凸部相嵌合的凹部，树脂透镜阵列是使该凸部和凹部进行嵌合，对树脂透镜板进行积层重叠而形成。
再有，采用本发明的第3样式的光学写入头，利用下述树脂透镜阵列来使把发光元件布置成行列状的发光元件阵列芯片的出射光进行会聚，然后投影到感光体上，该树脂透镜阵列是球面或非球面的微小透镜按规定间距在平板上有规律地进行排列，这样形成的树脂透镜板以多块互相重叠积层而形成树脂透镜阵列。
该树脂透镜阵列被安装在用于支承树脂透镜阵列的支承装置上所形成的开口部内，借助于设置在开口部的周围的、在开口侧部具有凸起的结合部由支承装置进行支承。
图1是安装在过去的电子照拍印刷机上的光学写入头在头纵长方向上垂直相交的方向的剖面图。
图2A是涉及第1实施方式的树脂透镜阵列的平面图。
图2B是涉及第1实施方式的树脂透镜阵列的侧面图。
图3是树脂透镜阵列的放大侧面图。
图4A是表示树脂透镜阵列的另一例的平面图。
图4B是表示树脂透镜阵列的另一例的侧面图。
图5表示当对AR涂覆膜的透射率进行模拟时膜的种类，膜的厚度和积层数的条件。
图6是表示当形成2层AR涂覆膜时透射率和波长的关系的图。
图7是表示当形成3层AR涂覆膜时透射率和波长的关系的图。
图8是表示当形成4层AR涂覆膜时透射率和波长的关系的图。
图9是表示当形成5层AR涂覆膜时透射率和波长的关系的图。
图10A是涉及第2实施方式的光学写入头的平面图。
图10B是涉及第2实施方式的光学写入头的局部剖断正面图。
图10C是涉及第2实施方式的光学写入头的与头部纵向方向相垂直的方向的剖面图。
图11是光学写入头的放大剖面图。
图12是散热片和基板的斜视图。
图13是表示光学写入头的变形例的放大剖面图。
图14A是涉及第3实施方式的光学写入头的、与头部纵长方向中央部纵长方向相垂直的方向的剖面图。
图14B是涉及第3实施方式的光学写入头的局部正面图。
图15是透镜支架和树脂透镜阵列的斜视图。
图16是透镜支架和树脂透镜阵列的纵长方向端部中的沿纵长方向的剖面图。
图17是沿图14的B-B′线的剖面图。
图18是表示自扫描型发光元件阵列的等效电路的图。
最佳实施方式以下参照附图，详细说明本发明第1实施方式。
涉及本发明第1实施方式的树脂透镜阵列，是把在双面或单面上形成许多透镜的树脂透镜板贴合积层在一起而形成，透镜形成面至少有3个以上。图2A是安装到光学写入头上的涉及第1实施方式的树脂透镜阵列的平面图，图2B是树脂透镜阵列的侧面图，图3是树脂透镜阵列的放大侧面图。
树脂透镜阵列10由3块树脂透镜板12构成。树脂透镜板12是细长方形状，在中央部的透镜形成区18内排列许多个微小凸透镜。微小凸透镜形成在树脂透镜板12的两面上。而且，形成在树脂透镜板12上的微小凸透镜可以是球面透镜或非球面透镜中的任一种。
并且，在树脂透镜板12的一个面上，设置一种圆锥状凸部14，用于在透镜形成区18的外侧当树脂透镜板12积层时进行位置对准；在另一个面上设置一种与该圆锥状凸部14相嵌合的凹部16。树脂透镜阵列10使该凸部14和凹部16相嵌合，对树脂透镜板12进行积层而形成。
对准位置用的凸部14和凹部16如图2A和图2B所示，在树脂透镜板12的透镜形成区18的周围，最好在纵长方向按照15～60mm的间距进行布置。
设置在树脂透镜板上的这些凸部和凹部通过用树脂注射成形而形成。注射成形，是在上模和下模闭合的状态下利用挤压机把树脂挤入到模具内部后，再慢慢冷却，使模内部的树脂固化，然后，打开上模和下模，从模具中取出树脂透镜板。若沿着从模具中拔出的方向，设置具有凸部的侧面，则该侧面造成模具和树脂透镜板的脱模阻力，使脱模时产生偏荷重，可能使树脂透镜板变形。因此，凸部和凹部最好是具有3°以上的倾斜度的顺向锥体形状。
图4A是表示树脂透镜阵列的另一例的平面图，图4B是树脂透镜阵列的侧面图。在构成树脂透镜阵列的树脂透镜板12a的透镜形成区18a的周围，形成了断面为3角形的连续的凸部14a以及用于与其相嵌合的连续的凹部16a。
对树脂透镜板进行定位的部分的形状既可以是断面形状为3角形的连续的凸起形状以及用于与其相嵌合的凹陷形状；也可以是断面为3角形的按一定间隔进行连续的凸起形状以及与其嵌合的凹陷形状。
并且，在构成上述树脂透镜阵列的树脂透镜板的两面上形成了AR(Anti-reflection)涂覆膜(防止反射击膜)。在树脂透镜板上，为了减少反射光，最好在两面上形成AR涂覆膜。该AT涂覆膜是利用蒸发淀积法或溅射法等来形成。本实施方式是在树脂透镜板的两面上用蒸发法依次淀积Al2O3膜(厚为121nm)和SiO2膜(厚度134nm)而形成了AR涂覆膜。发光元件的一般发光波长为750nm的树脂透镜板，每1块的透射率在没有AR涂覆膜的情况下为92％。但通过AR涂覆膜后可提高到97.5％。在对n块树脂透镜板进行积层时，总透射率能从0.92n×100％提高到0.975n×100％。
AR涂覆膜的构成并非仅限于A2O3膜(厚度121nm)和SiO2膜(厚度134nm)2层，为了提高光透射率，也可以采用其他膜厚和层数，也可以用其他种类的膜的构成。利用不同的AR涂覆膜的种类、厚度和层数等，能进一步提高透射率。
图5表示采用AR涂覆膜对透射率进行模拟时膜的种类，厚度和积层数的条件。以膜的种类、厚度和积层数为参数，按照图5所示的条件，构成AR涂覆膜时的透射率和波长的关系示于图6～图9。
图6表示在树脂透镜阵列的两面上依次淀积Al2O3膜和SiO2膜这2层，形成AR涂覆膜时的透射率和波长的关系。图7表示在树脂透镜板的两面上依次淀积Al2O3膜、TiO2(或Ta2O5)膜和SiO2膜这3层膜，形成AR涂覆膜时的透射率和波长的关系。图8表示在树脂透镜板的两面上依次淀积TiO2(或Ta2O5)膜、TiO2(或Ta2O5)膜以及SiO2膜这4层膜，形成AR涂覆膜时的透射率和波长的关系。图9表示在树脂透镜板的两面上依次淀积SiO2膜、TiO2(或Ta2O5)膜、SiO2膜、TiO2(或Ta2O5)膜以及SiO2膜这5层膜，形成AR涂覆膜时的透射率和波长的关系。
例如，在树脂透镜板的两面上若采用依次淀积TiO2、SiO2膜、TiO2和SiO2膜的图5的4层AR涂覆膜，则在波长从620nm到1μm以上的范围内，每一块树脂透镜板的透射率能达到99％以上。
在对树脂透镜板进行积层固定时，在定位用的凹部上涂敷UV(紫外线)的固化粘接剂之后，使定位用的凸部嵌合到该凹部内，用紫外线光照射该凸部和凹部附近，使粘接剂固化，对树脂透镜板之间进行定位和固定。
这时，在凹部16的底面上，如图3所示，也可以形成一种孔20，以便在使树脂透镜板的凸部14和凹部16嵌合时多余的粘接剂溢出。若形成这种孔20，则能阻止粘接剂从凹部16中溢出。在凹部如图4A和图4B所示连续形成时，在凹部16a的底面上形成用于排出粘接剂的沟槽(未图示)。
如上所述，在对多块树脂透镜板进行积层时，利用使该凹形状和凸形状相嵌合的方法，能使各透镜的定位作业简单化，并提高其精度。
以下参照附图，详细说明本发明的第2实施方式。
图10A是涉及第2实施方式的光学写入头的平面图。图10B是光学写入头局部剖断的正面图。图10C是光学写入头的与头部纵长方向(扫描方向)相垂直的方向的剖面图。图11是光学写入头的放大剖面图。
在散热片28上固定了基板24，在基板24上在扫描方向上安装了把发光元件布置成行列状的许多个发光元件阵列芯片26。在与基板24的芯片扫描方向相垂直的方向的端部上面，与透镜支架(支承装置)30的脚部底面的一部分相结合。并且，设置在透镜支架30的脚部前端上的凸起状部分，在散热片28和透镜支架30之间设定间隙38，利用粘接剂固定到散热片28的侧面上。
在透镜支架30上，在发光元件阵列芯片26的发光元件射出的光的光程上的位置上，形成具有平滑支承座面的嵌合凹部，在透镜支架30的嵌合凹部上安装涉及第1实施方式的树脂透镜阵列10。在树脂透镜阵列10的出射面的上部，布置由平滑板构成的透明罩34，在透明罩34上，安装紧固零件36，以便经常往树脂透镜阵列10上施加按压力。
散热器(片)28是铝制的，利用能冲压的材料来制作，有利于降低成本。散热片28所使用的材料，也可以是铝以外的有色金属和金属材料。
图12是散热片和基板的斜视图。在散热片28上设置许多个销40，用于进行定位。在安装发光元件阵列芯片的基板24侧，也在与销40相对应的位置上设置用于插入销40的孔42。通过在孔42内插入销40，来对基板24和散热片28进行定位。
如图12所示，设置在基板24的纵长方向的两端部分上的孔42也可以是长边位于芯片扫描方向上的长孔。通过把两端部分的孔42制成长孔形状，能够利用孔42来消除由于基板24和散热片28热膨胀系数不同而产生的应力变形。
该基板24的材料最好是和散热片28的材料相同，采用铝，但也可以采用环氧玻璃基板、金属基板、有色金属基板中的任一种。
透镜支架30最好采用能注射成形的树脂材料。透镜支架30若采用热膨胀系数接近散热片28的材料，则能防止散热片28和透镜支架30因热膨胀系数不同而造成变形，所以在本实施方式中，采用了在树脂中混入碳纤维的、热膨胀系数小的树脂材料。透镜支架30也可以采用混入玻璃短纤维的树脂材料。
如图11所示，透镜支架30和散热片28的固定方法是，在散热片28和透镜支架30之间设定间隙38，利用粘接剂32把设置在透镜支架30的脚部前端上的凸起状部分固定到散热片28的侧面上。
在散热片28和透镜支架30之间设定间隙38，其目的在于使透镜支架30的高度与基板24的上面相配合，而不是与散热片28的基板安装面相配合，以便确保动作距离能达到高精度，该动作距离是安装在基板24上的发光元件阵列芯片26的发光点、以及由透镜支架30进行支承的树脂透镜阵列10的入射面之间的距离。
在透镜支架30的嵌合凹部上安装由许多块树脂透镜板构成的树脂透镜阵列10。安装树脂透镜阵列10的透镜支架30的嵌合凹部的形状，必须考虑材料之间的热膨胀系数的差，使其在纵长方向上长度的形状尺寸大于树脂透镜阵列10。
例如，透镜支架的热膨胀系数为2.2×10-5/℃，树脂透镜阵列的热膨胀系数为8.0×10-5/℃，温度变化为40℃、A3尺寸的光学写入头中，假定曝光宽度(树脂透镜阵列的长度)为320mm左右，那么，曝光长度＝320mm温度差＝40℃热膨胀系数差＝(8.0-2.2)×10-5/℃＝5.5×10-5/℃零件之间的位移差＝320×40×5.8×10-5＝0.74mm透镜支架和树脂透镜阵列之间的热膨胀系数差所造成的位移差为0.74mm。为了弥补该热膨胀系数差所造成的位移差，安装树脂透镜阵列的嵌合凹部的形状尺寸必须比树脂透镜阵列长0.8mm以上。
并且，也可以在嵌合凹部的平滑的支承座面的纵长方向两端部，设置一种用于进行定位的销；在树脂透镜阵列10的纵长方向两端部，在与该销相对应的位置上设置一种用于插入销的孔，通过把销插入到该孔内，来对树脂透镜阵列10和透镜支架30进行定位。在此情况下，插入定位销的孔的形状，一边为圆孔，另一边为长孔，使其在芯片扫描方向上尺寸较长。这样一来，在透镜支架30和树脂透镜阵列10之间由于热膨胀系数不同而产生位移差的情况下，能在树脂透镜阵列10的长孔部分吸收该位移差。
在树脂透镜阵列10被安装到透镜支架30的嵌合凹部之后，其上部安装透明罩34，在透明罩34上安装紧固零件36。紧固零件36由板簧构成，把板簧的一边的端部插入到设置在透镜支架30的侧面上的沟槽内，把另一边的端部按压到与树脂透镜阵列10的透镜形成区域以外的位置相当的透明罩34的表面周缘部上。
由于在结构上利用板簧等紧固零件36来把树脂透镜阵列10压入到透镜支架30内，所以，能释放两零件之间的应力。利用该紧固零件36来把透明罩34和树脂透镜阵列10固定到透镜支架30上。
而且，为了防止墨粉等粉尘进入光学写入头内部，必须在树脂透镜阵列10和透镜30的接合部涂敷硅等密封剂。为了释放上述零件间的应力，希望把密封剂的硬度设定在100(JIS-A)左右。
透明罩34，采用透明材料即可，在本实施方式中采用了硷石灰玻璃，在透明罩34上也可以设置AR涂覆膜。
透明罩34，若采用表面平滑的玻璃，则表面硬度也能保证，所以，上面附着墨粉时也很容易用绵纱来擦掉，也不容易对树脂透镜阵列造成伤痕。不容易影响性能。
图13是表示图1所示的光学写入头的变形例的放大剖面图。图13所示的光学写入头中，把板簧，即紧固零件37的另一边的端部延长，对散热片28的外周进行覆盖，利用该紧固零件37来把散热片28按压到透镜支架31上，在此状态下对透镜支架31和散热片28进行固定。其他与图11相同，所以，其说明从略。
图13所示的光学写入头，对透镜支架31和散热片28进行固定可以不使用粘接剂。
以下参照附图，详细说明本发明的第3实施方式。
图14A是涉及第3实施方式的光学写入头的头部纵长方向(扫描方向)中央部与纵长方向相垂直的方向的剖面图，图14B是光学写入头的局部正面图。
在基板43上沿扫描方向安装了把发光元件布置成行列的许多个发光元件阵列芯片44。在从该发光元件阵列芯片44的发光元件射出的光的光程上的位置上，涉及第1实施方式的树脂透镜阵列10借助于形成在透镜支架(支承装置)上的结合部，用透镜支架45进行支承。树脂透镜阵列10是由3块树脂透镜板重合而构成，该树脂透镜板用于按规定间距在透明平板上有规律地布置微小凸透镜。
并且，与基板43的纵长方向相垂直的方向的外缘部与透镜支架45的脚部前端相结合。再者，在基板43的基材上设置了散热片46，用于使发光元件阵列芯片44散热，透镜支架45和散热片46把基板43夹持在中间，用紧固零件47进行固定。
在基板43上从设置在透镜支架45和散热片46之间的间隙处连接了用于送入电信号的FPC(挠性印制电路板)48。并且，在透镜支架45的纵长方向端部，设置了一种基准销49，在把光学写入头组装到电子照拍印刷机内时，该基准销49作为光敏鼓50的位置对准的基准。该光敏鼓50设置在树脂透镜阵列10的上方。
图15是图14所示的透镜支架和树脂透镜阵列的斜视图。如图15所示，在透镜支架45的中央形成了能收入树脂透镜阵列10的形状的开口部51，在开口部51的周围，在开口部51的纵长方向侧以及与纵长方向相垂直的方向侧的整个区域内按照一定的间距设置了在开口部51侧具有凸起的结合部52。
结合部52利用树脂与透镜支架45成形为一个整体。把树脂透镜阵列10从上部插入到开口部51内，使树脂透镜阵列10的端部与结合部52的凸起相搭接，这样用透镜支架45来支承树脂透镜阵列10。
而且，上述实施方式中，把结合部52设置在开口部51的周围的纵长方向侧以及与纵长方向相垂直的方向侧这两侧上。但也可以仅设置在纵长方向侧或者与纵长方向相垂直的方向侧。并且，也可以连续地设置在纵长方向侧和/或与纵长方向相垂直的方向侧，也可以按一定间隔连续地设置。再有，不仅是按一定间隔进行设置的情况，而且也可以按不规律的间距来进行设置。
本发明的光学写入头，透镜支架如上所述在开口部周围具有用于结合树脂透镜阵列的结合部，只要把树脂透镜阵列轻轻地按入到透镜支架上，就能很简单地完成安装工作。所以，能大幅度缩短树脂透镜阵列和透镜支架的装配时间，能降低制造成本。
图16是透镜支架和树脂透镜阵列的纵长方向端部沿纵长方向的剖面图。图16表示光学写入头受到温度变化时的状态。
若在具有上述结合部52的透镜支架45上安装了树脂透镜阵列10的状态下受到温度变化，则在透镜支架45和树脂透镜阵列10之间因热膨胀系数不同产生长度差异。结合部52在形成时所用的材料能吸收因热膨胀系数不同而产生的位移差。结合部52的形状产生图16虚线所示的变化，能吸收位移差。这时，安装在基板43上的发光元件阵列芯片44和树脂透镜阵列10之间的距离LO没有变化，所以，能防止印刷质量下降。
本发明的光学写入头，在温度变化，透镜支架和树脂透镜阵列之间因热膨胀系数不同而产生位移差，由于树脂透镜阵列未固定在透镜支架的基准面上，所以，该位移差能利用结合部的位置变化而被吸收，因此，能防止透镜支架和树脂透镜阵列的翘曲或树脂透镜阵列的破坏。
并且，利用设置在结合部52上倾斜部52a来向树脂透镜阵列施加一种向透镜支架侧(发光元件方向)按入的负荷F，所以，在发光元件和透镜阵列之间没有透镜焦点距离方向的位置变动，因此，光学性能不发生变化，所以，能防止印刷质量下降。
而且，该倾斜部52a最好是如图16所示形成倾斜面。并且，若结合部52设计成在树脂透镜阵列10的法线方向进行延长的状态，则因为从支点到作用点的距离增长，所以，能减小对结合部52变位移的负荷。
图17是沿图14的B-B′线的剖面图，图17表示，为了防止由于墨粉等异物侵入到写入头内部而造成性能下降，在树脂透镜阵列10和透镜支架45之间涂敷密封材料53的状态。
未设置结合部52的部位，在树脂透镜阵列10和透镜支架45之间产生间隙，通过涂敷硅填缝等密封材料53，能防止墨粉等异物侵入到写入头内部。
树脂透镜阵列10，利用结合部52而固定在透镜支架45，所以，不需要把树脂透镜阵列10固定到透镜支架45上用的夹具等，能涂敷密封材料53，所以，能提高作业效率。
本发明的光写入头，在安装透镜支架的树脂透镜阵列的部分设置了结合部，所以，把树脂透镜阵列固定到透镜支架上很简单，不需要夹具就可以把树脂透镜阵列固定到透镜支架上。再有，当在树脂透镜阵列端部涂敷密封材料时，也不需要用夹具来对两者进行固定，所以树脂透镜阵列的制造很简单。
而且，在上述实施方式中，说明了用树脂形成的透镜支架。但并非仅限于树脂，只要是能吸收热膨胀系数不同所产生的位移差的材料即可，也可以采用金属等。并且，也可以用树脂来形成结合部以外的部分，仅结合部用金属或弹簧形成。
并且，在上述实施方式中，发光元件阵列芯片可采用自扫描型发光元件阵列芯片。而且，所谓自扫描型发光元件阵列，是指内装自扫描电路，具有依次传送发光点功能的发光元件阵列芯片。
自扫描型发光元件阵列，在特开平1-238962号公报、特开平2-14584号公报、特开平2-92650号公报、特开平2-92651号公报中，表示作为印刷头用光源，其安装简便；能减小发光元件间隔；能制作小型印刷机头等。并且，在特开平2-263668号公报中提出把传送元件阵列作为移动部，与发光部的发光元件阵列相分离的结构的自扫描型发光元件阵列。
图18表示移动部和发光部分离的结构的自扫描型发光元件阵列的等效电路图。移动部有传送元件T1、T2、T3……；发光部有写入用发光元件L1、L2、L3……。这些传送元件和发光元件由3端子发光闸流管构成。移动部的构成采用二极管D1、D2、D3……，以便对传送(变换)元件的栅极进行电气互相连接。VGK是电源(通常是5V)，经过负荷电阻RL与各传送元件的栅电极G1、G2、G3……相连接。并且，传送元件的栅电极G1、G2、G3……也与写入用发光元件的栅极相连接。在传送元件T1的栅极上加起动脉冲ΦS；在传送元件的阳极上交替地加传送用时钟脉冲Φ1、Φ2；在写入用发光元件的阳极上加写入信号Φ1。
而且，图中，R1、R2、RS、R1分别表示限流电阻。
其动作简单说明如下。首先，假定传送用时钟脉冲Φ1的电压为H(高)电平，传送元件T2为导通状态。这时，栅极G2的电位从VGK的5V降低到几乎为零V。该电位降落的影响由二极管D2传递到栅极G3，把该电位设定到约1V(二极管D2的正向上升电压(等于扩散电位)。但是，由于二极管D1是反向偏压状态，所以，不与栅极G1进行电位连接，栅极G1的电位保持5V不变。发光闸流管的导通电压近似于电极电位十pn结的扩散电位(约1V)，所以，如果下一个传送用时钟脉冲Φ2的H电平电压设定约为2V(使传送元件T3导通所需的电压)以上，而且，约为4V(使传送元件T5导通所需的电压)以下，那么，能仅使传送元件T3导通，其他传送元件仍保持截止状态不变。所以，用2个传送用时钟脉冲来传送导通状态。
起动脉冲ΦS是使这种传送动作开始用的脉冲，在把起动脉冲ΦS设定为H高电平(约0V)的同时，把传送时钟动脉冲Φ2设定为H电平(约2～4V)，使传送元件T1导通。然后立即使起动脉冲ΦS返回到H电平。
现假定传送元件T2为导通状态，则栅电极G2的电位大致为0V。所以，如果写入信号Φ1的电压与pn结的扩散电位(约1V)以上，那么，能使发光元件L2为发光状态。
与此相对应，栅极G1约为5V，栅极G3约为1V。所以，发光元件L1的写入电压约为6V，发光元件L3的写入电压约为2V。以后，仅写入到发光元件L2内的写入信号Φ1的电压为1～2V。若发光元件L2变导通，即发光状态，则发光强度决定于流入到写入信号Φ1内的电流量，任意强度均能进行图像写入。并且，为了把发光状态传送到下一个发光元件内，必须把写入信号Φ1线的电压暂时降到0V，把发光的发光元件暂时设定为截止状态。
产业上利用的可能性本发明在构成树脂透镜阵列的树脂透镜板上设置定位用的凸部和凹部，使凸部和凹部进行嵌合，当装配树脂透镜阵列时，不增加零件数，即可提高定位精度。
并且，本发明由于在构成树脂透镜阵列的树脂透镜板上设置AR涂覆膜，故能抑制光量衰减，所以，能获得光量大的光学写入头。
再者，本发明从结构上使安装树脂透镜阵列的透镜支架的嵌合凹部的形状在纵长方向上的尺寸大于树脂透镜阵列，能吸收因两个零件之间因热膨胀系数不同而产生的变形，所以，即使周围温度变化，也能防止两个零件之间产生应力。
并且，本发明在树脂透镜阵列的光出射面上设置透明罩，使光出射面形成平坦状态，所以便于清扫，并且，由透明罩进行保护，所以在进行清扫等时，能防止树脂透镜阵列受损伤。
再有，本发明是把树脂透镜阵列安装在具有平滑支承面的透镜支架上，平常利用紧固零件对其施加按压力，所以，能保持树脂透镜阵列的形状。
并且，本发明利用设置在透镜支架上的结合部，能很容易地把树脂透镜阵列安装到透镜支架上，所以，能使制造工艺简单，制造成本降低。
再有，本发明在树脂透镜阵列受热膨胀时也能利用设置在透镜支架上的结合部来吸收变形，使树脂透镜阵列和发光元件阵列芯片的距离保持一定，所以，能提高印刷质量。
权利要求
1.一种树脂透镜阵列，是球面或非球面的微小透镜按规定间距在平板上有规律地进行排列，这样形成的树脂透镜板以多块互相重叠积层而形成树脂透镜阵列，其特征在于上述树脂透镜板在一个面的透镜形成区域外按规定间隔形成圆锥形状的凸部；在另一面的透镜形成区域外，形成与该凸部相嵌合的凹部，树脂透镜阵列是通过该凸部和凹部的嵌合，使树脂透镜板叠层而形成的。
2.如权利要求1所述的树脂透镜阵列，其特征在于在与上述凸部相嵌合的凹部上形成一种孔，以便在对上述凸部和凹部进行粘接固定时，使粘接剂排出。
3.一种树脂透镜阵列，是球面或非球面的微小透镜按规定间距在平板上有规律地进行排列，这样形成的树脂透镜板以多块互相重叠积层而形成树脂透镜阵列，其特征在于上述树脂透镜板在一个面的透镜形成区域外形成连续的凸形状或者具有间隔的连续的凸形状的凸部；在另一面的透镜形成区域外，形成与该凸部相嵌合的凹部，树脂透镜阵列是通过该凸部和凹部的嵌合，使树脂透镜板叠层而形成的。
4.如权利要求3所述的树脂透镜阵列，其特征在于在与上述凸部相嵌合的凹部上形成一种沟槽，以便在对上述凸部和凹部进行粘接固定时能使粘接剂排出。
5.如权利要求1～4中的任一项所述的树脂透镜阵列，其特征在于上述树脂透镜板，在双面或单面上按规定的间距有规律地排列上述微小透镜，对上述树脂透镜板进行重叠，使透镜形成面至少有3个面以上。
6.如权利要求1～4中的任一项所述的树脂透镜阵列，其特征在于在上述树脂透镜板的表面上，形成使光的反射量减少的防止反射膜。
7.一种光学写入头，利用下述树脂透镜阵列来使把发光元件布置成行列状的发光元件阵列芯片的出射光进行会聚，然后投影到感光体上，该树脂透镜阵列是球面或非球面的微小透镜按规定间距在平板上有规律地进行排列，这样形成的树脂透镜板以多块互相重叠积层而形成树脂透镜阵列，其特征在于该树脂透镜板在一个面的透镜形成区域外形成凸部；在另一面的透镜形成区域外，形成与该凸部相嵌合的凹部，树脂透镜阵列是通过该凸部和凹部的嵌合，使树脂透镜板叠层而形成的。
8.如权利要求7所述的光学写入头，其特征在于上述凸部的形状是按规定间隔设置的圆锥形凸起形状。
9.如权利要求8所述的光写入头，其特征在于在与上述凸部相嵌合的凹部上形成一种孔，以便在对上述凸部和凹部进行粘接固定时能使粘接剂排出。
10.如权利要求7所述的光学写入头，其特征在于，上述凸部的形状是断面为3角形状的、连续的凸起形状，或者有间隔连续的凸起形状。
11.如权利要求10所述的光写入头，其特征在于在与上述凸部相嵌合的凹部上形成一种沟槽，以便在对上述凸部和凹部进行粘接固定时能使粘接剂排出。
12.如权利要求7～11中的任一项所述的光学写入头，其特征在于上述树脂透镜阵列的形成是，在双面或单面上按规定的间距有规律地在平板上排列微小透镜的树脂透镜板，进行紧密积层，使透镜形成面至少有3个面以上。
13.如权利要求7～11中的任一项所述的光写入头，其特征在于在上述树脂透镜板的表面上，形成使光的反射量减少的防止反射膜。
14.如权利要求7～17中的任一项所述的光学写入头，其特征在于在上述树脂透镜阵列的出射面的上部布置透明罩，在上述透明罩上安装紧固零件，使树脂透镜阵列平时承受压力。
15.如权利要求7～11中的任一项所述的光学写入头，其特征在于上述树脂透镜阵列安装在支承装置上所形成的嵌合凹部上，该支承装置用于支承树脂透镜阵列，上述嵌合凹部的纵长方向的长度尺寸在大于上述树脂透镜阵列的长度，以便在上述树脂透镜阵列和支承装置之间因热膨胀系数不同而产生变形时能够吸收因热膨胀系数而产生的变形。
16.如权利要求7～11所述的光学写入头，其特征在于上述树脂透镜阵列被安放在用于支承树脂透镜阵列的支承装置上所形成的开口部内，借助于设置在上述开口部周围的、在开口部侧有凸起的结合部，用上述支承装置进行支承。
17.如权利要求16所述的光学写入头，其特征在于上述结合部形成在上述开口部的纵长方向侧，和/或与纵长方向相垂直的方向侧。
18.如权利要求17所述的光学写入头，其特征在于上述结合部按一定间距或者有规律地间距进行形成。
19.如权利要求17所述的光学写入头，其特征在于上述结合部连续地或按一定间隔连续地来形成。
20.如权利要求16所述的光学写入头，其特征在于上述结合部与上述支承装置形成一个整体。
21.如权利要求16所述的光学写入头，其特征在于上述结合部用这样的材料来形成，该材料能吸收因热膨胀系数不同而在上述支承装置和上述树脂透镜阵列之间产生的位移差。
22.如权利要求16所述的光学写入头，其特征在于在上述支承装置和上述树脂透镜阵列之间涂敷密封材料。
23.一种光学写入头，它利用下述树脂透镜阵列来使把发光元件布置成行列状的发光元件阵列芯片的出射光进行会聚，然后投影到感光体上，该树脂透镜阵列是球面或非球面的微小透镜按规定间距在平板上有规律地进行排列，这样形成的树脂透镜板以多块互相重叠积层而形成树脂透镜阵列，其特征在于上述树脂透镜阵列被安放在用于支承树脂透镜阵列的支承装置上所形成的开口部内，借助于设置在上述开口部周围的、在开口部侧有凸起的结合部，用上述支承装置进行支承。
24.如权利要求23所述的光学写入头，其特征在于上述结合部形成在上述开口部的纵长方向侧，和/或与纵长方向相垂直的方向侧。
25.如权利要求24所述的光学写入头，其特征在于上述结合部按一定间距或者没有规律的间距进行形成。
26.如权利要求24所述的光学写入头，其特征在于上述结合部连续地或按一定间隔连续地来形成。
27.如权利要求23～26中的任一项所述的光学写入头，其特征在于上述结合部与上述支承装置形成一个整体。
28.如权利要求23～26中的任一项所述的光学写入头，其特征在于上述结合部用这样的材料来形成，该材料能吸收因热膨胀系数不同而在上述支承装置和上述树脂透镜阵列之间产生的位移差。
29.如权利要求23～26中的任一项所述的光学写入头，其特征在于在上述支承装置和上述树脂透镜阵列之间涂敷密封材料。
30.如权利要求7～11、23～26中的任一项所述的光学写入头，其特征在于上述发光元件阵列芯片是自扫描型发光元件阵列芯片。
全文摘要
树脂透镜阵列，在树脂透镜板的一个面上，在中央部的透镜形成区的外侧设置圆锥形凸部，在另一个面上，设置与该凸部相嵌合的凹部。树脂透镜阵列使该凸部和凹部相嵌合，对树脂透镜板进行积层而形成。在透镜支架上，在发光元件阵列芯片的发光元件进行出射的光的光程上的位置上，形成具有平滑支承面的嵌合凹部，在嵌合凹部上安装树脂透镜阵列。在树脂透镜阵列的出射面的上部，布置由平滑板构成的透明罩，在透明罩上安装紧固零件，使按压力平时加到树脂透镜阵列上。
文档编号G02B6/42GK1529658SQ0280272
公开日2004年9月15日 申请日期2002年9月24日 优先权日2001年9月28日
发明者胁坂政英 申请人:日本板硝子株式会社