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CN107111007A - 透镜阵列以及光源单元 - Google Patents

透镜阵列以及光源单元 Download PDF

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CN107111007A
CN107111007A CN201580062000.7A CN201580062000A CN107111007A CN 107111007 A CN107111007 A CN 107111007A CN 201580062000 A CN201580062000 A CN 201580062000A CN 107111007 A CN107111007 A CN 107111007A
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lenses
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CN201580062000.7A
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田川知彦
藤本章弘
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Original Assignee
Konica Minolta Opto Inc
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Abstract

透镜阵列(60)具备：平板状的基体部(62)；多个透镜(66)，形成于基体部(62)的一面；多个柱状的导光部(100)，分别形成于基体部(62)的另一面的与多个透镜(66)对应的位置；以及遮光部(102)，至少形成于导光部(100)的侧面。

Description

透镜阵列以及光源单元
技术领域
本发明涉及透镜阵列以及光源单元，特别涉及适用于电子照相式打印机的打印头等的透镜阵列以及光源单元。
背景技术
以往，作为图像形成装置的电子照相式打印机中内置有对感光体选择性地照射光而形成潜像的被称为打印头的光源单元(参照专利文献1～3)。
在专利文献1的打印头中，设置有发光元件群(410)的头基板(450，玻璃基板)、形成有导光孔(4410)的遮光部件(440)以及微透镜阵列(430)以按照该顺序层叠的状态固定于壳体(case)(420)。详细而言，头基板配置于壳体与后盖(470)之间，后盖通过固定器具(460)被按压于壳体而固定。遮光部件以及微透镜阵列夹持于壳体的开口部而固定。在此结构中，发光元件的光通过导光孔而通过微透镜阵列成像于感光体。
专利文献2的打印头也采用与专利文献1的打印头同样的结构。在专利文献2中，除此之外，还公开了通过粘合剂(436)将头基板(450)与遮光部件(440)之间、以及遮光部件与微透镜阵列(4301)之间分别粘贴的方式。
在专利文献3的打印头中，LED元件(30)隔着布线基板(33)固定于保持器(holder)(34)，并且包括微透镜(12)的透镜板(11)固定于遮光部件(13)而这些透镜阵列单元(1)也固定于保持器。
专利文献1：日本特开2009-37199号公报(参照第0047～0052段、图3、图4)
专利文献2：日本特开2009-37200号公报(参照第0046～0051段、图3、图4、第0096～0097段、图9)
专利文献3：日本特开2010-72557号公报(参照第0013～0022段、图3～图5)
发明内容
在专利文献1、2的结构中，除了头基板、遮光部件以及微透镜阵列之外还包含包括壳体的许多构件，所以关于构件的库存管理、装配、加工精度等在时间、成本方面的负担也大。
在专利文献3的结构中也包括保持器，所以与专利文献1、2的结构同样地，构件件数多而与其相伴的时间、成本方面的负担也大。
除此之外，在专利文献1、2的结构中，还通过将微透镜阵列分割为多个来吸收微透镜阵列的热膨胀所致的畸变。然而，头基板、遮光部件以及微透镜阵列各自的部件的材质与壳体的部件的材质不同，所以线性膨胀系数中产生差。因此，取决于壳体的材质，由于环境温度的变动而在这些部件中发生位置偏移，在发光元件与微透镜阵列之间光轴偏移，无法对发光元件的光清晰地进行成像。
在专利文献2的图9所公开的方式中，也由于环境温度的变动而在粘合的构件之间发生膨胀或者收缩所致的相互拉伸，在头基板、遮光部件以及微透镜阵列各自的部件之间产生翘曲、扭曲所引起的畸变，与上述同样地，在发光元件与微透镜阵列之间发生光轴偏移。
在专利文献3的结构中，也与专利文献1、2的结构同样地，布线基板、遮光部件以及透镜板固定于保持器，所以取决于保持器的材质而可能发生光轴偏移。
因此，本发明的主要的目的在于提供能够实现构件件数的减少的透镜阵列、以及提供能够抑制光轴偏移的发生而还实现构件件数的减少的光源单元。
为了解决上述课题，根据本发明的第1方案，提供一种透镜阵列，其特征在于，具备：
平板状的基体部；
多个透镜，形成于所述基体部的一面；
多个柱状的导光部，分别形成于所述基体部的另一面的与所述多个透镜对应的位置；以及
遮光部，至少形成于所述导光部的侧面。
根据本发明的第2方案，提供一种光源单元，其特征在于，具备：
发光基板，包括多个发光元件；以及
透镜阵列，具有与多个所述发光元件对应的多个透镜，
所述透镜阵列具有：
平板状的基体部；
多个透镜，形成于所述基体部的一面；
多个柱状的导光部，分别形成于所述基体部的另一面的与所述多个透镜对应的位置；以及
遮光部，至少形成于所述导光部的侧面，
所述透镜阵列直接固定于所述发光基板。
根据本发明的第1方案，导光部形成于基体部，遮光部至少形成于该导光部的侧面，所以不依赖于遮光部件、壳体、保持器等固定部件(保持部件)而能够将透镜阵列直接地固定于发光基板。因此，能够实现构件件数的减少。
根据本发明的第2方案，遮光部至少形成于透镜阵列的导光部的侧面，透镜阵列直接地固定于发光基板，透镜阵列以及遮光部相对于发光基板而被定位。因此，透镜阵列以及发光基板各自的部件不依赖于独立的遮光部件、壳体、保持器等固定部件而被定位。因此，能够抑制光轴偏移的发生，还实现构件件数的减少。
附图说明
图1A是示出图像形成装置的概略结构的图。
图1B是示出制像单元的概略结构的图。
图2是示出光源单元的概略结构的立体图。
图3是图2的分解立体图。
图4的(A)是图2的沿着A-A线的剖面图，(B)是该剖面附近的底面图。
图5A是示出变更透镜阵列的单元的数量的例子的图。
图5B是示出变更透镜单元的单元的数量和单元中的透镜的数量的例子的图。
图5C是示出变更透镜单元的单元的数量和单元中的透镜的数量的例子的图。
图5D是示出能够以透镜为单位更换透镜阵列的情况的图。
图6A是示出以单元为单位将其它透镜阵列堆叠到透镜阵列的例子的图。
图6B是示出以透镜为单位将其它透镜阵列堆叠到透镜阵列的例子的图。
图7是示出第2实施方式的光源单元的概略结构的立体图。
图8是图7的分解立体图。
图9的(A)是图7的沿着B-B线的剖面图，(B)是该剖面附近的底面图。
图10A是示出变更透镜阵列的单元的数量的例子的图。
图10B是示出变更透镜单元的单元的数量和单元中的透镜的数量的例子的图。
图10C是示出变更透镜单元的单元的数量和单元中的透镜的数量的例子的图。
图10D是示出能够以透镜为单位更换透镜阵列的情况的图。
(符号说明)
1：图像形成装置；10：制像单元；12：感光体；14：带电辊；16：打印头；18：显影装置；20：转印装置；22：清洁装置；24：除电装置；26：纸张；30：光源单元；40：发光基板；42：透明基板；44：发光元件；60：透镜阵列；62：基体部；64：腿部；66：透镜；68：单元；70：简单单元；80、84、86、88：粘合剂；100：导光部；102：遮光部。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明优选的实施方式进行说明。
[第1实施方式]
如图1A所示，图像形成装置1是将图像形成于纸张的所谓电子照相式打印机，内置有用于将显影用的调色剂转印到纸张的制像单元10(参照图1B)。
如图1B所示，制像单元10由以感光体12为中心的多个部件构成。在感光体12的周围，从旋转方向的上游侧至下游侧，主要设置有带电辊14、打印头16、显影装置18、转印装置20、清洁装置22以及除电装置24。
从电源装置(图示略)对带电辊14施加与调色剂的带电极性对应的极性的偏压，从而带电辊14使感光体12带电。
打印头16由具有发光元件和透镜的光源单元30(参照图2)构成，从发光元件经由透镜对感光体12照射光，从而在带电的感光体12上形成静电潜像。
显影装置18对感光体12供给调色剂，通过调色剂使形成于感光体12的静电潜像显影。
转印装置20一边隔着纸张26抵接于感光体12一边旋转，将感光体12上的调色剂转印到纸张26。
清洁装置22由所谓刮片等构成，将残留在感光体12上的调色剂从感光体12刮掉而去除。
除电装置24使感光体12均匀受光，去除残存在感光体12上的电荷。
根据图像形成装置1，这些部件对感光体12如上所述地分别作用，从而对纸张26形成图像。
此外，在图1B中，将制像单元10仅图示1个系统，但也可以设置容纳不同颜色的调色剂的多个制像单元来形成彩色图像。另外，在图1B中，从感光体12直接将调色剂像转印到纸张26，但也可以从感光体12经由中间转印体将调色剂像转印到纸张26。
如图2以及图3所示，光源单元30主要具备发光基板40以及透镜阵列60，具有对发光基板40层叠透镜阵列60的结构。
详细而言，如图3所示，发光基板40包括透明基板42和多个发光元件44。透明基板42是透明且透光性的玻璃基板。发光元件44形成于透明基板42的下部。发光元件44由LED(Light Emitting Diode，发光二极管)元件、有机EL(Electro Luminescence，电致发光)元件等构成，优选由有机EL元件构成。
透镜阵列60是具备平板状的基体部62、在基体部62的短边方向的两端分别在长边方向上延伸的2个腿部64、多个透镜66以及多个导光部100的树脂制光学部件。基体部62、腿部64、透镜66以及导光部100构成为一体。基体部62是作为透镜阵列60的基部的部位，在基体部62的一面(上表面)形成有透镜66。在基体部62的另一面(下表面)形成有腿部64和导光部100，腿部64支承基体部62。
如图2以及图4所示，透镜阵列60直接固定于发光基板40。
详细而言，如图4(A)所示，透镜阵列60的腿部64通过粘合剂80固定于发光基板40的透明基板42。腿部64也可以通过熔敷而固定于透明基板42。在这些情况下，透镜阵列60直接固定于发光基板40。
在本申请发明中，“直接固定”意味着使用粘合、熔敷等方法将透镜阵列60和发光基板40固定，使得将透镜阵列60相对于发光基板40定位并固定在透镜阵列60的透镜66的大致光轴方向上。粘合剂介于透镜阵列60与发光基板40之间的结构、或者除了粘合剂以外的独立的片状部件介于透镜阵列60与发光基板40之间的结构也包含于直接固定。
透镜阵列60的导光部100呈柱状，下端部抵接于发光基板40的透明基板42。在此，“柱状”意味着在垂直方向上延伸的形状，不仅包括在垂直方向的任意的部位都相同形状、尺寸的圆柱状、棱柱状，还包括锥状等根据垂直方向的部位而尺寸、形状不同的形状。在本实施方式中，导光部100呈随着远离透镜阵列60而前端变细的锥状。
如图4(B)所示，如果从底面观察透镜阵列60的透镜66以及导光部100，则呈同心圆状。
如图4(A)、(B)所示，遮光部102至少形成于导光部100的侧面。遮光部102是进行外部光侵入防止处理的部位。在“外部光侵入防止处理”中，可以举出例如粘贴黑色的遮光膜或者形成黑色的遮光膜、或者对导光部100的侧面自身实施压纹处理。遮光部102除了形成于导光部100的侧面之外，还可以形成于基体部62的下表面63、腿部64的内侧面65。
如图3所示，透镜阵列60由4个单元68构成，以单元为单位固定于发光基板40。在4个单元68中分别形成有预定数量的透镜66，针对每1个单元68形成有3行×3列共计9个透镜66。
针对每1个单元68也形成有3行×3列共计9个导光部100，导光部100与透镜66一对一对应。
如图4(A)所示，在被定位为透镜66的光轴和与透镜66对应的发光元件44的中心相向的状态下，透镜阵列60固定于发光基板40。根据光源单元30，发光基板40的发光元件44及透镜阵列60的透镜66以及导光部100逐一分别对应，当发光元件44发光时，其光L1通过透明基板42和导光部100而入射到透镜66，通过透镜66而成像于感光体12。
在此情况下，从发光元件44扩展成放射状的光L2作为不需要的光被遮光部102遮挡(或者吸收)，来防止光L2入射到不与该发光元件44对应的旁边的透镜66。
透镜阵列60的单元68的数量是可变更的，单元68中的透镜66的数量也是可变更的。
例如，如图5A所示，也可以不变更单元68中的透镜66的数量而增加单元68的列来增加单元的数量。
如图5B所示，也可以减少单元68中的透镜66的数量(按行分割透镜66)而增加单元68的数量。
如图5C所示，透镜阵列60也可以由针对各个透镜66的每一个透镜分割而成的许多简单单元70构成，以透镜为单位固定于发光基板40。
根据此方案，如图5D所示，能够以透镜为单位将透镜阵列60从次品更换为良品。
也可以以单元为单位或者以透镜为单位将其它透镜阵列60堆叠到透镜阵列60。堆叠数量也是可变更的。
图6A示出以单元为单位层叠透镜阵列的例子。
在图6A的例子中，具有将上表面平坦而在下表面形成有凸状的透镜67的单元69层叠到图4(A)所示的结构的构造。
在图6A的例子中，使用粘合剂84将其它单元69粘合到下侧的单元68的上表面而固定即可。也可以通过熔敷将上侧的单元69固定于下侧的单元68。
在以透镜为单位堆叠的情况下，如图6B所示，也使用粘合剂86将其它简单单元71固定于下侧的简单单元70的上表面即可。也可以通过熔敷将上侧的简单单元71固定于下侧的简单单元70。
根据以上本实施方式，遮光部102形成于透镜阵列60的导光部100的侧面，透镜阵列60的腿部64直接地固定于发光基板40。
根据此方式，发光基板40以及透镜阵列60不依赖于遮光部件、壳体、保持器等固定部件(保持部件)而被定位。因此，无需考虑这些部件与该遮光部件、该固定部件之间的线性膨胀系数之差，能够抑制在发光基板40的发光元件44与透镜阵列60的透镜66之间发生光轴偏移，还能够至少使构件件数减少该遮光部件、该固定部件的量。
特别是，因为不需要遮光部件、固定部件并且其它构件不介于发光基板40的发光元件44与透镜阵列60之间，所以能够消除使光轴偏移发生的主要因素，能够抑制光轴偏移的发生。
还能够缩短或者减少遮光部件、固定部件的制造所花费的时间、成本，并且能够减少在制造光源单元30时关于库存管理、装配、构件的加工精度等在时间、成本方面的负担。
透镜阵列60由多个单元68构成，所以能够将用于制造(树脂成形)透镜阵列60的模具从透镜阵列60的实际尺寸小型化为与单元68对应的尺寸。
在此情况下，能够节省空间地成形。
在成形过程中，与大型的模具相比还易于使成形温度稳定，能够提高保养性，在成形后，能够短时间地使树脂冷却，能够实现高循环成形。
透镜阵列60由多个单元68构成，所以能够将在1次检查中作为对象的透镜66的数量从透镜阵列60中的透镜66的数量削减为单元68中的透镜66的数量。
在此情况下，在校正透镜66的光学面时该光学面数量也少，所以能够节约加工、测量所花费的时间、成本。
透镜阵列60中的单元68的数量、单元68中的透镜66的数量是可变更的，还能够将单元68变更为简单单元70。
因此，能够将环境温度的变动所引起的透镜阵列60的膨胀、收缩以单元为单位或者以透镜为单位抑制到最小限度。针对光源单元30的长边方向或者短边方向的设计自由度也变高，能够提供少量多品种的透镜阵列60，还能够容易地应对发光基板40的尺寸、发光元件44的数量的变动。
[第2实施方式]
第2实施方式主要在下述方面与第1实施方式不同。
如图7以及图8所示，光源单元32主要具备发光基板40以及透镜阵列60，具有对发光基板40层叠透镜阵列60的结构。
如图9(A)所示，将透镜阵列60的导光部100通过粘合剂88固定于发光基板40的透明基板42。导光部100也可以通过熔敷而固定于透明基板42。
在光源单元32中，没有相当于第1实施方式的透镜阵列60中的腿部64(参照图4(A))的部位，而使用粘合剂将导光部100的下表面直接固定于透明基板42的上表面。与第1实施方式相比，透镜阵列60的形状简单，所以透镜阵列60的成形变得容易。此外，能够通过粘合剂将作为入射面的导光部100的底面(下表面)与发光基板40光学地连接，能够提高光的利用效率。
根据光源单元32，当发光元件44发光时，其光L1通过透明基板42、粘合剂88以及导光部100而入射到透镜66，通过透镜66而成像于感光体12。
当然，透镜阵列60的单元68的数量是可变更的，单元68中的透镜66的数量也是可变更的。
例如，如图10A所示，也可以不变更单元68中的透镜66的数量而增加单元68的数量。
如图10B所示，也可以减少单元68中的透镜66的数量(按行分割透镜66)而增加单元68的数量。
如图10C所示，透镜阵列60也可以由针对各个透镜66的每一个透镜分割而成的许多简单单元70构成，以透镜为单位固定于发光基板40。
根据此方案，如图10D所示，能够以透镜为单位将透镜阵列60从次品更换为良品。
通过以上的本实施方式，也起到与第1实施方式同样的效果。
本发明涉及用于电子照相式打印机的打印头等的透镜阵列以及光源单元，能够特别适用于抑制光轴偏移的发生而实现构件件数的减少。

Claims (10)

1.一种透镜阵列，其特征在于，具备：
平板状的基体部；
多个透镜，形成于所述基体部的一面；
多个柱状的导光部，分别形成于所述基体部的另一面的与所述多个透镜对应的位置；以及
遮光部，至少形成于所述导光部的侧面。
2.根据权利要求1所述的透镜阵列，其特征在于，
所述透镜阵列由包括预定数量的透镜的多个单元构成。
3.根据权利要求1所述的透镜阵列，其特征在于，
所述透镜阵列是针对各个透镜的每一个透镜分割而构成的。
4.一种光源单元，其特征在于，具备：
发光基板，包括多个发光元件；以及
透镜阵列，具有与多个所述发光元件对应的多个透镜，
所述透镜阵列具有：
平板状的基体部；
多个透镜，形成于所述基体部的一面；
多个柱状的导光部，分别形成于所述基体部的另一面的与所述多个透镜对应的位置；以及
遮光部，至少形成于所述导光部的侧面，
所述透镜阵列直接固定于所述发光基板。
5.根据权利要求4所述的光源单元，其特征在于，
所述透镜阵列具有支承所述基体部的腿部，
所述透镜阵列的腿部固定于所述发光基板。
6.根据权利要求4所述的光源单元，其特征在于，
所述透镜阵列的导光部固定于所述发光基板。
7.根据权利要求5或者6所述的光源单元，其特征在于，
所述透镜阵列的腿部或者导光部通过粘合剂或者熔敷而固定于所述发光基板。
8.根据权利要求4～7中的任意一项所述的光源单元，其特征在于，
所述透镜阵列由包括预定数量的透镜的多个单元构成，
所述透镜阵列以单元为单位固定于所述发光基板。
9.根据权利要求4～7中的任意一项所述的光源单元，其特征在于，
所述透镜阵列是针对各个透镜的每一个透镜分割而构成的，
所述透镜阵列以透镜为单位固定于所述发光基板。
10.根据权利要求8或者9所述的光源单元，其特征在于，
其它透镜阵列以单元为单位或者以透镜为单位被堆叠到所述透镜阵列。
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