CN101750645A

CN101750645A - 透镜阵列单元、光学头和信息装置

Info

Publication number: CN101750645A
Application number: CN200910225729A
Authority: CN
Inventors: 伊藤克之
Original assignee: Oki Data Corp
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2029-11-27
Also published as: US8416497B2; CN101750645B; JP2010128277A; US20100134894A1

Abstract

透镜阵列单元将从光发射元件发射的光聚焦在感光鼓上。纵向延伸的透镜阵列包括多个透镜和突出部。这些透镜排列成大致上垂直于透镜光轴的一排。突出部设置在该排的两侧上，并且向外延伸超出透镜表面以保护多个透镜的透镜表面。遮光构件包括固定透镜板的安装部和遮挡穿过透镜的部分光的遮光构件。

Description

透镜阵列单元、光学头和信息装置

技术领域

本发明涉及可用作光学阅读装置的光学系统或图像形成装置的LED头的透镜阵列单元、包含该透镜阵列单元的光学头和包含该光学头的信息装置。

背景技术

电子照相图像形成装置采用LED头，其中多个发光二极管(LED)排成一行。同样，扫描仪和传真机采用光学阅读装置，其中光接收元件排成一行。常规的LED头和光学阅读装置采用棒形透镜阵列，其是能够形成与排成一行的物体相同尺寸的正像的光学系统。

一些光学系统包括两个透镜阵列(其每个包括直线排列的微透镜)，并且形成物体的正像。透镜阵列可通过具有很高形状精度的塑料注射成型而有效地制造，从而提供高图像分辨率。

前面提到的现有技术光学系统的一个问题是，微透镜使透镜阵列的整个表面不平坦，因而难以去除沉积在透镜表面上的灰尘和污点。另一个问题是透镜用树脂材料模塑成型，因而透镜表面对于刮划是敏感的。

发明内容

本发明的目的是解决前面提到的现有技术的问题和提供其中透镜表面被保护免于被刮划的透镜阵列单元。

透镜阵列单元包括纵向延伸的透镜阵列、保护性突出部和遮光构件。透镜阵列包括排列成大致上垂直于透镜光轴的一排的多个透镜。突出部设置在该排两侧，突出部保护多个透镜的透镜表面。突出部在平行于纵向延伸的透镜阵列单元的方向上延伸，并且在大致上平行于光轴的方向上延伸超出透镜表面。遮光构件包括安装部，其将透镜板固定在适当位置。

本发明进一步适用性范围从在下文中给出的详细说明将变得清楚。然而，应该认识到在虽然指出本发明优选的实施例，但是，具体实施方式和特定示例仅以图示的方式给出，因为在本发明精神和范围内的各种不同的变化和改动从这个详细的说明将对本领域内技术人员变得清楚。

附图说明

本发明从下文中给出的具体实施方式和仅以图示的方式给出的因而不限制本发明的附图将变得更加完全地理解，并且其中：

图1A是第一实施例的透镜板的顶视图；

图1B是遮光构件的顶视图；

图2图示本发明的图像形成装置的一般配置；

图3是本发明的LED头的横截面图；

图4是透镜阵列单元的横截面图；

图5是如在箭头A示出的方向看到的透镜阵列单元的侧视图；

图6A是图示组装到第二实施例透镜阵列单元的透镜板的顶视图；

图6B是图示组装到第二实施例透镜阵列单元的遮光构件的顶视图；和

图7A是第三实施例的透镜阵列单元的横截面图，以及

图7B是第三实施例的透镜阵列单元的顶视图。

具体实施方式

本发明的实施例将参考附图详细描述。

第一实施例

{配置}

图2图示本发明的图像形成装置的一般配置。本发明的图像形成装置或印刷机100将参考图2详细说明。参考图2，印刷机100通过使用显影剂材料或由树脂和颜料构成的色粉，在印刷介质或纸101上根据图像数据形成图像。纸盒60收容一叠纸101。进纸辊(feed roller)61将该叠纸101最上面一张纸进给到传送通道中。

印刷机100是电子照相彩色印刷机。四个印刷机械沿着纸101的传送通道前后排列。每个印刷机械包括感光鼓41、显影部分5和色粉盒51。黄色、品红色、青色和黑色中的对应一个的静电潜像在感光鼓41上形成。色粉盒51收容对应颜色的色粉。显影部分5向静电潜像供应对应颜色的色粉，从而使静电潜像显影成色粉图像。

每个感光鼓41被带电辊(charging roller)42、曝光单元或LED头3和转印辊80包围。带电辊42旋转且与感光鼓41接触以使感光鼓41的圆周表面均匀地带电。LED头3根据图像数据选择性地照射感光鼓41的带电表面以形成静电潜像。转印辊80设置成面向感光鼓41，其中传输带81夹在感光鼓41和转印辊80之间，从而限定感光鼓41和输送带(transfer belt)81之间的转印点。当在输送带81上运送的纸101经过转印点时，色粉图像从感光鼓41转印到纸101上。定影部分9设置在印刷机械的下游，其中在纸101上的色粉图像由热和压力来定影。纸101然后在定影后卸载到叠式收容器(stacker)7。

带电辊42和转印辊80从对应的电源(没有示出)接收预先确定的高压。输送带81、感光鼓41和关联的辊由对应马达(没有示出)通过传动机构来驱动旋转。显影部分5、LED头3、定影部分9和各自的马达(没有示出)连接到对应的电源和控制器。

印刷机100包括外部接口，通过该接口从外部装置接收印刷数据，并且根据印刷数据形成图像。前面提到的配置的印刷机100还包括存储控制程序的存储器和基于控制程序执行印刷机的总体控制的控制器。

图3是本发明的LED头3的横截面图。LED头3的配置将参考图3描述。LED头3包括透镜阵列单元1，其通过固定件34牢固地组装到LED头3。LED 30和驱动器IC 31设置在印刷电路板33上，并且通过导线32互相电连接使得LED 30被驱动器IC 31可控式驱动以发射光。

透镜阵列单元1将LED 30的图像聚集在感光鼓41的表面上。当感光鼓41旋转时，LED 30被选择性地驱动以发射光，该光进而照射感光鼓41的带电表面以形成静电潜像。LED头3具有每英寸600点(dpi)的分辨率，即每英寸(即25.4mm)600个LED。换句话说，这些LED以0.0423mm的间隔排列。

透镜阵列单元1的配置将参考图1A和1B、4和5说明。图1A是透镜板11的顶视图，图1B是遮光构件13的顶视图。图4是透镜阵列单元1的横截面图。图5是在由箭头A示出的方向上看到的透镜阵列单元1的侧视图。

参考图1A，透镜板11包括多个微透镜12。微透镜12中的每个包括光出射表面和光入射表面。光出射表面具有比光入射表面小的曲率半径。这些微透镜12在垂直于微透镜12光轴的方向上排列，使得相邻的微透镜12之间的中心距等于P。每个微透镜12具有透镜表面，其具有大于P/2距离的半径RL的圆周边，且该透镜表面在沿平行于光轴的平面被部分切掉。保护性突出部19形成为在平行于光轴的方向上延伸超出对应的微透镜12的透镜表面。

突出部19防止用户直接触碰凸透镜表面，从而保护透镜表面免于被刮划或无意触碰。突出部19是板状但可以是以预定间隔排列的圆柱或空心圆柱。

参考图1B，遮光构件13包括开口14，每个开口具有中心Z，对应微透镜的光轴X通过该中心。因此相邻的开口14之间的中心距P等于在该排中的相邻微透镜12之间的中心距P。每个开口14在遮光构件13的纵向L上具有尺寸2RY，其小于P。遮光构件13由黑色的树脂材料构成，其吸收从LED 30发射的光。

参考图4，通过使透镜板11的突出部15压入配合到在遮光构件13中形成的对应安装部或孔16中，使得透镜板11固定在适当位置。遮光构件13由树脂材料形成，并且牢固地将压入配合到孔16中的透镜板11固定。遮光构件13具有入光口(在该处设置一个透镜板11)和出光口(在该处设置另一个透镜板11)。在入光口和出光口处的透镜板11彼此相对放置，使得它们的光轴重合并且使得LED 30的图像在感光鼓41上形成。

参考图5，遮光构件13包括定位孔18，透镜板11的定位突出部17装配到该定位孔18中以相对于遮光构件13精准地定位透镜板11。透镜阵列单元1组装到遮光构件13使得两个微透镜12是彼此背对背的关系。在入光口和出光口处的两个微透镜12定位成使得每个LED和感光鼓41的表面形成为关于微透镜12的一对共轭点。两个微透镜12的这个设置提供光学系统，其形成具有相同尺寸的正像。

遮光构件13起到阻止环境光进入由微透镜12(入光口和出光口的)所构成的光学系统(即，透镜阵列单元1)并且阻止光学系统中的光泄漏到外面的作用。第一实施例的透镜板11用光学树脂注射成型，该光学树脂是环烯基树脂(ZENEX E48R(注册商标)，日本ZENON提供)，从而在单片结构中提供多个微透镜22。遮光构件13用聚碳酸酯模塑成型。

将描述采用前面提到的配置的透镜阵列单元1的印刷机100的操作。印刷机100的操作将首先参考图2描述。电源(没有示出)向带电辊42施加高电压，该电压进而使感光鼓41的表面带电。当感光鼓41旋转经过LED头3时，LED头3照射感光鼓41的带电表面以根据控制信号和图像信号形成静电潜像。感光鼓41进一步旋转以经过显影部分，在该处静电潜像用色粉显影成色粉图像。

进纸辊61将收容在纸盒60中的该叠纸101的最上面一张进给到传送通道中。纸101然后进一步向转印点传送。当感光鼓41进一步旋转时，色粉图像到达限定在感光鼓41和输送带81之间的转印点。关联于色粉图像到达转印点而定时地将电源(没有示出)施加给输送带80。纸101然后进入转印点，在该处色粉图像转印到纸101上。

随后，在其上运送色粉图像的纸101由输送带81传送到定影部分9。在纸101上的色粉图像由热和压力定影。在其上运送定影图像的纸101然后被卸载到叠式收容器7上。这完成印刷机100的操作。LED头3的操作将参考图3说明。

当印刷机100的控制器向LED头3发送控制信号时，驱动器IC 31驱动LED以根据控制信号和图像信号发射可控光量。从LED 30发射的光进入透镜阵列单元1以在感光鼓41的表面上形成LED 30的图像。

透镜阵列单元1的操作将参考图4说明。

从LED 30发射的光进入设置在入光口处的入口微透镜12，其在离入口微透镜12一定距离处形成中间图像使得中间图像在入口微透镜12的与LED 30相反的侧上。出口微透镜12在感光鼓41上形成中间图像的图像。中间图像是具有缩小尺寸的倒像。在感光鼓41上形成的图像是具有与LED 30相同尺寸的正像，即中间图像的倒像。

来自物体的各个点的光的主光线在入光口和出光口之间(即，远心光学系统)是互相平行的。如上文描述的，透镜阵列单元1形成具有与LED 30相同的尺寸的LED 30的正像。从LED 30发射的光进入该一排中两个以上的微透镜，它们的光轴是大致上互相平行的。

从LED 30发射的离开入口微透镜12的部分光，没有对图像形成做贡献。这样的部分光被遮光构件13吸收。透镜板11包括在其上形成的保护性突出部19以在平行于光轴的方向上延伸使得突出部19高于微透镜12的透镜表面，即，突出部19向外延伸超出微透镜12的表面。突出部19阻止用户直接触碰透镜表面，从而保护透镜表面免于被刮划和弄脏。突出部19是板状但可以是以预定间隔排列的圆柱或空心圆柱。当透镜阵列单元1组装到LED头3的固定件34时，突出部19也起到保护微透镜12的表面免于损坏的作用。

突出部19的提供在增加透镜阵列单元1抵抗弯曲力的刚度方面是有效的，从而将透镜板11的变形或翘曲减到最小。尽管第一实施例的光源已在LED阵列(其中设置多个LED 30)方面说明，光源也可以是采用有机电致发光(OEL)元件的光学头。

如上文说明的，第一实施例的透镜板具有微透镜的阵列，其包括保护性突出部19。突出部19形成使得微透镜22被定位在突出部19之间。突出部19向外延伸超出微透镜的透镜表面。因此，突出部19起减小透镜表面被无意刮划可能性的作用。

第二实施例

图6A是示出在第二实施例的透镜阵列单元1中使用的透镜板21的顶视图。图6B是示出在透镜阵列单元1中使用的遮光构件23的顶视图。透镜板21包括平行的两排多个微透镜22，它们在大致上垂直于微透镜22光轴的方向上排列，使的该两排中之一排中的每个微透镜22在另一排中相邻微透镜22之间。第二实施例的透镜板21是由光学树脂注射成型的，该光学树脂是环烯基树脂(ZENEX E48R(注册商标)，日本ZENON提供)，从而在单片结构中提供多个微透镜22。

与第一实施例的那些类似的元件已给予相同的标号并且省略它们的详细说明。

参考图6A，在每排中的微透镜22是相间隔开的使得相邻的微透镜的光轴相隔距离PY，并且微透镜22的光轴位于相隔PX距离的两个平行平面中之一平面内。每个微透镜22的透镜表面包括一个大半圆周边、一个小半圆周边和两个直边。该排微透镜22设置为交叠嵌套配置，其中在两个平行的排中的一个中的每个微透镜22延伸到另一排中的相邻的两个微透镜22中，其中它的两个直边与相邻的两个微透镜的直边密切接触。

正如在第一实施例中的，透镜板21包括在两排微透镜22的两侧上形成的突出部19使得突出部19在大致上平行于微透镜的光轴的方向上延伸超出微透镜22的凸面表面。

突出部19阻止用户无意地触碰微透镜22的凸透镜表面。第二实施例的突出部19是单板形状但可以是以预定间隔排列的圆柱或空心圆柱。参考图6B，遮光构件23由聚碳酸酯模塑成型，并且具有开口24，开口24具有大致上半圆的边。在每排中的开口24相间隔开中心距PY。开口24装配到虚构圆C中使得微透镜22的光轴经过对应虚构圆C的中心。微透镜22的光轴位于相间隔开PX距离的平面中。虚构圆具有半径RA，其小于微透镜22的半径。

与第一实施例几乎一样的方式组装透镜阵列单元1。通过使透镜板21的突出部15压入配合到在遮光构件23中形成的孔16中，使透镜板21固定在适当的位置。遮光构件23由树脂材料形成，并且在透镜板21的突出部压入配合到遮光构件23中后，紧紧地固定透镜板21。遮光构件23固定两个透镜板21，一个在开口24的入口处，一个在出口处，使这些微透镜22的光轴经过开口24的中心。选择开口24的深度使得在入口和出口处的微透镜22相间隔开以在感光鼓41上形成发光元件的正像。

印刷机100、LED头3和透镜阵列单元1以和在第一实施例中相同的方式操作，因此它们的说明省略。

突出部19的提供在增加透镜阵列单元1抵抗弯曲力的刚度方面是有效的，从而将透镜板11的变形或翘曲减到最小。设置在两排中的微透镜22允许这些LED 30的图像在感光鼓41上形成而具有比设置在单排中的那些更为大、更为均匀的光量。

第二实施例的透镜板21包括平行的两排微透镜22，提供了比设置在单排中的那些更为均匀的光量和更为多的光亮。

第三实施例

图7A是第三实施例的透镜阵列单元1的横截面图。图7B是第三实施例的透镜阵列单元的顶视图。第三实施例的遮光构件38在单件构造中形成且具有保护性突出部39。与第一实施例的那些类似的元件已给予相同的标号，它们的说明省略。参考图7A，通过使透镜板11的突出部15装配到在遮光构件38中形成的孔16中而使透镜板11固定在适当的位置。遮光构件38由树脂材料形成，并且在透镜板11的突出部15压入配合到遮光构件38的孔16中之后，紧紧地固定透镜板11。

遮光构件38包括在其上形成以纵向延伸的保护性突出部39，使得当遮光构件38和透镜板11已被组装到一起时，突出部39定位在该排微透镜12的两侧并且在平行于微透镜12的光轴方向上向外延伸超出微透镜12的凸表面。因此，突出部39保护微透镜12的凸表面免于被刮划。突出部19各自以单板形状但可以是以预定间隔排列的圆柱或空心圆柱。

遮光构件38固定向其处压入配合的两个透镜板11，一个在开口14的入光口处，而一个在出光口处，使得这些微透镜12的光轴重合并且经过开口14的对应的中心。选择开口14的深度使得两个微透镜22相间隔开以在感光鼓41上精准地形成发光元件的图像。

印刷机100、LED头3和透镜阵列单元1以与在第一实施例中相同的方式操作，因此它们的说明省略。突出部39阻止用户无意触碰微透镜12的表面。突出部39也起到保护微透镜12的表面免于被损坏或弄脏的作用。

如上文描述的，通过在遮光构件38上提供突出部39，微透镜12被保护免于被无意弄脏和刮划。保护性突出部39在大致上平行于微透镜12光轴的方向上延伸超出微透镜12的透镜表面，且其在该排微透镜12的两侧上。

尽管第一至第三实施例的光学头已经在LED头方面说明，光学头也可应用到OCR。光学头也可应用到信息装置，例如复印机和多功能装置等。

本发明以此方式描述，很明显其在很多方面可以变化。这样的变化不认为偏离本发明的精神和范围，并且所有这样对于本领域内技术人员明显的改动意为包括在所随权利要求书的范围内。

Claims

1.一种透镜阵列单元，包括：

包括纵向延伸的透镜阵列的透镜板，所述透镜阵列包括排成大致上垂直于所述透镜光轴的一排的多个透镜，所述多个透镜包括对应的透镜表面；和

设置在该排两侧上的突出部，所述突出部保护所述多个透镜的透镜表面。

2.如权利要求1所述的透镜阵列单元，其中所述突出部在所述透镜板上形成。

3.如权利要求1所述的透镜阵列单元，还包括遮光构件，其中所述遮光构件包括固定所述透镜板的安装部和遮光部，所述遮光部遮挡穿过所述透镜的部分光并且包括在其上形成的突出部。

4.如权利要求1所述的透镜阵列单元，其中所述突出部在平行于所述纵向延伸的透镜阵列单元的方向上延伸，并且在大致上平行于所述光轴的方向上向外延伸超出所述透镜表面。

5.如权利要求2所述的透镜阵列单元，其中所述突出部在平行于所述纵向延伸的透镜阵列单元的方向上延伸，并且在大致上垂直于所述光轴的方向上向外延伸超出所述透镜表面。

6.如权利要求3所述的透镜阵列单元，其中所述突出部在平行于所述纵向延伸的透镜阵列单元的方向上延伸，并且在大致上垂直于所述光轴的方向上向外延伸超出所述透镜表面。

7.包含如权利要求1-4中任一项所述的透镜阵列单元的光学头。

8.包含如权利要求7所述的光学头的信息装置。