JP2003103828A

JP2003103828A - 光書き込みヘッドおよび樹脂レンズアレイ

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Publication number: JP2003103828A
Application number: JP2001299883A
Authority: JP
Inventors: Masahide Wakizaka; 政英脇坂
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-09
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP3868780B2

Abstract

(57)【要約】【課題】樹脂レンズアレイを搭載したヘッドの構成で
あって、低価格および高品位の印字化を可能にする光書
き込みヘッドを提供する。【解決手段】樹脂レンズアレイ１０は、３枚の樹脂レ
ンズプレート１２により構成されている。樹脂レンズプ
レート１２の一方の面には、中央部のレンズ形成領域１
８の外側に樹脂レンズプレート１２を積層する際に位置
合わせをするための円錐状の凸部１４が設けられ、他方
の面には、この円錐状の凸部１４と嵌合する凹部１６が
設けられている。樹脂レンズアレイ１０は、この凸部１
４と凹部１６を嵌合させて樹脂レンズプレート１２を積
層して形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プリンタ
に搭載されて、発光素子アレイからの出射光をレンズア
レイにより集光して感光体に投影する光書き込みヘッド
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プリンタ装置などの結像光学系
には、従来、屈折率分布型ロッドレンズアレイがしばし
ば用いられてきた。電子写真プリンタに使用される従来
の光書き込みヘッドの一例を図１に示す。図１は、従来
の光書き込みヘッドのヘッド長手方向に直交する方向の
断面図である。従来の光書き込みヘッドでは、基板５３
上に、発光素子を列状に配置した発光素子アレイチップ
５４が、走査方向に実装され、この発光素子の出射光の
光軸上には、等倍率の正立像を結像させるロッドレンズ
をヘッドの長手方向に列状に配置したロッドレンズアレ
イ５１が樹脂ハウジング５２により固定されている。ロ
ッドレンズの光軸上には、感光ドラム５５が設けられ、
発光素子の光を正立等倍のロッドレンズを介して感光ド
ラムに照射する。

【０００３】電子写真プリンタ装置による印刷は、次の
ようにして行われる。まず、感光ドラムの表面に、予め
コロナ放電等の手段により帯電電位を与え、発光素子の
光をロッドレンズを介して感光ドラムに照射し、その照
射部分の電位を減衰させて、潜像を形成する。次に、帯
電されたトナーを、感光ドラムの潜像部分に静電吸着力
により付着させ、現像されたトナーを紙等に転写し、紙
等に転写されたトナーを熱等により定着させる。

【０００４】上述したレンズアレイによれば、正立等倍
結像光学系が極めてコンパクトに実現できる。しかし、
このレンズアレイは、多数のロッドレンズ素子を配列
し、樹脂で固定して製造するため、レンズ素子の配列む
ら等が発生しやすい。このような配列むらは、レンズア
レイの解像度に影響を与え、最近の高解像度化（例え
ば、解像度１２００ｄｐｉ）した機器において画像むら
等を発生する原因となっている。

【０００５】このような配列むらの発生を抑えるため
に、上記ロッドレンズアレイの代わりに樹脂正立レンズ
アレイを用いることが考えられている。樹脂正立レンズ
アレイは、透明基板上に多数の単レンズが形成された平
板型のレンズアレイ板を２枚以上積層することにより、
正立等倍結像光学系を実現するものであり、多数の単レ
ンズが形成されたレンズアレイ板を、樹脂を型に注入す
ることによって製造するため、レンズに配列むらが発生
する恐れがない。

【０００６】この樹脂レンズアレイを搭載した電子写真
式のＬＥＤプリンタに用いられる光書き込みヘッドが、
特開２０００−２２１４４５号公報にて開示されてい
る。これは、樹脂成形されたレンズアレイプレートを複
数枚積層させ、解像度を向上させた正立等倍の光学系の
構成に関するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この特
開２０００−２２１４４５号公報にて開示されている光
書き込みヘッドにおいては、以下のような問題点があ
る。

【０００８】樹脂レンズアレイを複数枚積層させる場合
は、レンズの頂点位置同士の位置ズレ量を少なくするよ
うに位置合わせをする必要があるが、レンズアレイを高
解像度の光書き込みヘッドに使用するには、レンズの大
きさを極力小さくする必要があり、例えば、１２００ｄ
ｐｉの解像度を有する光書き込みヘッドに使用するレン
ズアレイでは、シミュレーションによると単レンズの径
は０．４ｍｍ以下に設定する必要があり、自ずとレンズ
位置合わせの精度もμｍオーダーで調整しなければなら
ない。したがって、レンズの位置合わせには高い精度が
要求され、樹脂レンズアレイを複数枚積層する構成にお
いて、その位置合わせは非常に困難である。

【０００９】また、樹脂レンズアレイの出射面付近に
は、トナーを排出する現像ローラーが位置しているた
め、トナー等の異物が浮遊しており、異物が樹脂レンズ
アレイの出射面に付着して光書き込みヘッドの性能低下
を招くため、定期的に、柔らかい布で拭き取る等の方法
で付着物の除去を行っている。しかしながら、凸レンズ
を用いた樹脂レンズアレイにおいては、表面が凹凸形状
であるため、清掃が困難である。また、光学レンズに一
般的に用いられる樹脂は、鉛筆硬度でＢ〜ＨＢ（ＪＩＳ
Ｋ５４０１）であり、比較的柔らかいため、付着物の
除去時に樹脂レンズアレイ表面に傷を発生させ易く、光
学性能を低下させてしまう恐れがある。

【００１０】また、光学レンズに一般的に用いられる樹
脂の透過率は、９０〜９３％（ＡＳＴＭＤｌ００３）
であり、高速印刷には極力明るいレンズアレイが必要と
されるため、樹脂レンズアレイは、極力薄型とすること
が望ましいが、薄肉化すると、樹脂レンズアレイ自体の
形状保持カの著しい低下を招く。形状保持力の弱い樹脂
レンズアレイを、位置精度良くヘッドに実装するために
は、レンズアレイ支持部材の構造の複雑化と高精度化を
招き、部品コストを上昇させるという問題がある。

【００１１】また、光学レンズに用いられる樹脂の線膨
張係数は５〜９×１０^-5である。主として使われている
屈折率分布型ロツドレンズアレイは、サイド板にガラス
繊維強化樹脂板が採用されており、比較的自己形状保持
性が高いため、樹脂ハウジングに載置固定するのが一般
的であった。しかしながら、樹脂製のレンズアレイは、
自己形状保持強度が非常に低いため樹脂ハウジングに載
置すると、樹脂ハウジング自体が比較的形状保持性能が
低いために、作動距離（発光点とレンズ入射面間距離）
精度を確保することが困難である。したがって、ハウ
ジングは、形状保持強度の高い鉄材料および非鉄金属に
より構成されることが考えられるが、プリンタの内部温
度は２０〜６０℃の範囲で可変することにより、樹脂レ
ンズアレイと金属または非鉄金属で構成されるハウジン
グに、線膨張係数差に起因する歪みが発生し、樹脂レン
ズアレイの変形を招き、樹脂レンズアレイの位置精度を
低下させてしまうという問題がある。

【００１２】また、光線は、屈折率の異なる透明な媒体
との境界面に達すると、光線の一部分は境界面から反射
され、残りの部分は境界面を通り抜けて次の媒体の中に
入っていく。光学樹脂レンズと空気層間での、入射角０
°時の反射光量は、４％前後である。すなわち、１枚の
レンズアレイを光線が透過する際の透過率は、（１−
０．０４×２）×１００＝０．９２×１００＝９２
（％）となる。ｎ枚のレンズアレイを積層させた光学系
においては、ｎ枚のレンズアレイを光線が透過するた
め、全透過率は、（０．９２ⁿ×１００）％となり、レ
ンズアレイを複層化することで全透過光量が減少する。
例えば、樹脂レンズアレイを３層とし、保護カバーを一
層用いた構成においての全透過率は、０．９２⁴×１０
０＝７２％となり、２８％の光量低下を招いてしまう。

【００１３】本発明の目的は、このような従来の問題点
に着目してなされたもので、樹脂レンズアレイを搭載し
たヘッドの構成を提案し、低価格および高品位の印字化
を可能にする光書き込みヘッドを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、発光素子を列
状に配置した発光素子アレイチップからの出射光を、球
面あるいは非球面の微小レンズが所定のピッチで平板上
に規則的に配列された樹脂レンズプレートを複数枚積み
重ねて形成される樹脂レンズアレイにより集光して感光
体に投影する光書き込みヘッドにおいて、前記樹脂レン
ズプレートは、一方の面のレンズ形成領域外に凸部が形
成されており、他方の面のレンズ形成領域外に前記凸部
と嵌合する凹部が形成されており、前記樹脂レンズアレ
イは、前記樹脂レンズプレートに形成された前記凸部と
凹部とを嵌合させて樹脂レンズプレートを積み重ねて形
成されることを特徴とする。

【００１５】前記凸部の形状は、所定の間隔で設けられ
た円錐状の凸形状であることが望ましく、前記凸部と嵌
合する凹部には、前記凸部と凹部とを接着固定する際
に、接着剤を逃がすための穴が形成されていることが望
ましい。

【００１６】あるいは、前記凸部の形状は、三角形状断
面の、連続する凸形状または間隔を有して連続する凸形
状であることが望ましく、前記凸部と嵌合する凹部に
は、前記凸部と凹部とを接着固定する際に、接着剤を逃
がすための溝が形成されていることが望ましい。

【００１７】また、前記樹脂レンズプレートの表面に光
の反射を低減する反射防止膜が形成されていることが望
ましい。

【００１８】また、前記樹脂レンズアレイは、樹脂レン
ズアレイを支持する支持体に形成された嵌合凹部に載置
されて前記発光素子アレイチップの発光素子の光軸上に
取り付けられており、前記嵌合凹部の長手方向の長さ
は、前記樹脂レンズアレイと支持体の間に熱膨張差が発
生した場合に、熱膨張差による歪みを吸収できるように
前記樹脂レンズアレイより長手方向に長いことが望まし
い。

【００１９】また、前記樹脂レンズアレイの出射面の上
部に透明カバーを配置し、樹脂レンズアレイに常時押し
圧力がかかるように、前記透明カバーにカバー押さえ金
具が取り付けられていることが望ましい。

【００２０】また、前記樹脂レンズアレイは、３枚の前
記樹脂レンズプレートにより構成されていることが望ま
しい。

【００２１】また、前記発光素子アレイチップは、自己
走査型発光素子アレイチップであることが望ましい。

【００２２】また、本発明は、球面あるいは非球面の微
小レンズが所定のピッチで平板上に規則的に配列された
樹脂レンズプレートを複数枚積み重ねて形成される樹脂
レンズアレイであって球面あるいは非球面の微小レンズ
が所定のピッチで平板上に規則的に配列された樹脂レン
ズプレートを複数枚積み重ねて形成される樹脂レンズア
レイであって前記樹脂レンズプレートは、一方の面のレ
ンズ形成領域外に、形状が、所定の間隔で設けられた円
錐状の凸形状である凸部が形成されており、他方の面の
レンズ形成領域外に前記凸部と嵌合する凹部が形成され
ており、前記凸部と凹部とを嵌合させて樹脂レンズプレ
ートを積み重ねて形成されることを特徴とする。

【００２３】前記凸部と嵌合する凹部には、前記凸部と
凹部とを接着固定する際に、接着剤を逃がすための穴が
形成されていることが望ましく、また、前記樹脂レンズ
プレートの表面に光の反射を低減する反射防止膜が形成
されていることが望ましい。

【００２４】また、本発明は、球面あるいは非球面の微
小レンズが所定のピッチで平板上に規則的に配列された
樹脂レンズプレートを複数枚積み重ねて形成される樹脂
レンズアレイであって前記樹脂レンズプレートは、一方
の面のレンズ形成領域外に、形状が、三角形状断面の、
連続する凸形状または間隔を有して連続する凸形状であ
る凸部が形成されており、他方の面のレンズ形成領域外
に前記凸部と嵌合する凹部が形成されており、前記凸部
と凹部とを嵌合させて樹脂レンズプレートを積み重ねて
形成されることを特徴とする。

【００２５】前記凸部と嵌合する凹部には、前記凸部と
凹部とを接着固定する際に、接着剤を逃がすための溝が
形成されていることが望ましく、また、前記樹脂レンズ
プレートの表面に光の反射を低減する反射防止膜が形成
されていることが望ましい。

【００２６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２７】本発明に係る光書き込みヘッドに搭載され
る樹脂レンズアレイは、両面あるいは片面に多数のレン
ズが形成された樹脂レンズプレートを、レンズアレイ面
が少なくとも３面以上となるように密着積層して形成さ
れる。図２は、本発明に係る光書き込みヘッドに搭載さ
れる樹脂レンズアレイの平面図と側面図であり、図３
は、樹脂レンズアレイの拡大した側面図である。樹脂レ
ンズアレイ１０は、３枚の樹脂レンズプレート１２によ
り構成されている。樹脂レンズプレート１２は、細長い
長方形状であり、中央部のレンズ形成領域１８には、微
小凸レンズが配列されている。微小凸レンズは、樹脂レ
ンズプレート１２の両面に形成されている。なお、樹脂
レンズプレート１２に形成される微小凸レンズは、球面
レンズあるいは非球面レンズのいずれでもよい。

【００２８】また、樹脂レンズプレート１２の一方の面
には、レンズ形成領域１８の外側に樹脂レンズプレート
１２を積層する際に位置合わせをするための円錐状の凸
部１４が設けられ、他方の面には、この円錐状の凸部１
４と嵌合する凹部１６が設けられている。樹脂レンズア
レイ１０は、この凸部１４と凹部１６を嵌合させて樹脂
レンズプレート１２を積層して形成される。

【００２９】位置合わせ用の凸部１４および凹部１６
は、図２に示すように、樹脂レンズプレート１２のレン
ズ形成領域１８の周囲に長手方向について１５〜６０ｍ
ｍのピッチで配置することが望ましい。

【００３０】樹脂レンズプレートに設けられたこれらの
凸部および凹部は、樹脂の射出成形により形成する。樹
脂レンズプレートの射出成形は、上金型および下金型を
閉じた状態で、押し出し機により、樹脂を金型内部に挿
入後、徐冷させ、金型内部の樹脂を硬化させた上で、上
金型と下金型を開いて樹脂レンズプレートを取り出すの
で、金型から抜き取る方向に凸部の側面が設けられてい
ると、この側面が金型と樹脂レンズプレートとの離型抵
抗となり、離型の際に偏荷重を与えてしまい、樹脂レン
ズプレートを変形させてしまう恐れがある。そのため、
凸部および凹部は、３°以上の勾配を持たせた順テーパ
の形状であことが望ましい。

【００３１】図４は、樹脂レンズアレイの他の例を示す
平面図と側面図である。樹脂レンズアレイを構成する樹
脂レンズプレート１２ａのレンズ形成領域１８ａの周囲
に連続した断面が三角形状の凸部１４ａとこれと嵌合す
る連続した凹部１６ａが形成されている。

【００３２】樹脂レンズプレートの位置決め形状は、図
４に示すような連続した三角形凸形状とこれと嵌合する
凹形状でも良く、また一定間隔で連続する間欠の三角形
凸形状とこれと嵌合する凹形状でも良い。

【００３３】また、上述した樹脂レンズアレイを構成す
る樹脂レンズプレートの両面には、ＡＲ（Ａｎｔｉ−ｒ
ｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コート膜（反射防止膜）が形成さ
れている。樹脂レンズプレートには、反射光を低減する
ために、両面にＡＲコート膜を形成することが望まし
い。このＡＲコート膜は、蒸着法およびスパック法など
で形成する。本実施の形態では、樹脂レンズプレートの
両面に順にＡｌ₂Ｏ₃膜（厚さ１２１ｎｍ）とＳｉＯ₂
膜（厚さ１３４ｎｍ）とを蒸着法で積層させてＡＲコー
ト膜を形成した。発光素子の一般的な発光波長である７
５０ｎｍでの樹脂レンズプレート１枚当たりの透過率
は、ＡＲコート膜なしでは９２％であったが、このＡＲ
コート膜により９７．５％に向上できた。樹脂レンズプ
レートをｎ枚積層した際は、全透過率は０．９２ⁿ×１
００％から０．９７５ⁿ×１００％に向上させることが
可能となった。

【００３４】ＡＲコート膜の構成は、２層に限定される
ことはなく、光透過率を高くするために、他の膜厚およ
び層数でも良く、膜種についても他の構成を用いても良
い。ＡＲコート膜の膜種、膜厚および積層数などにより
透過率をさらに向上させることができる。膜種、膜厚お
よび積層数をパラメータとして図５に示す条件で、ＡＲ
コート膜による透過率をシュミレーションした結果を図
６〜図９に示す。

【００３５】図６は、樹脂レンズプレートの両面に順に
Ａｌ₂Ｏ₃膜およびＳｉＯ₂膜の２層を積層してＡＲコ
ート膜を形成したときの透過率と波長の関係を示す図で
あり、図７は、樹脂レンズプレートの両面に順にＡｌ₂
Ｏ₃膜、ＴｉＯ₂（またはＴａ₂Ｏ₅）膜およびＳｉＯ
₂膜の３層を積層してＡＲコート膜を形成したときの透
過率と波長の関係を示す図であり、図８は、樹脂レンズ
プレートの両面に順にＴｉＯ₂（またはＴａ₂Ｏ₅）
膜、ＳｉＯ₂膜、ＴｉＯ₂（またはＴａ₂Ｏ₅）膜およ
びＳｉＯ₂膜の４層を積層してＡＲコート膜を形成した
ときの透過率と波長の関係を示す図であり、図９は、樹
脂レンズプレートの両面に順にＳｉＯ₂膜、ＴｉＯ
₂（またはＴａ₂Ｏ₅）膜、ＳｉＯ₂膜、ＴｉＯ₂（ま
たはＴａ₂Ｏ₅）膜およびＳｉＯ₂膜の５層を積層して
ＡＲコート膜を形成したときの透過率と波長の関係を示
す図である。

【００３６】例えば、樹脂レンズプレートの両面に順に
ＴｉＯ₂膜、ＳｉＯ₂膜、ＴｉＯ₂膜およびＳｉＯ₂膜
を積層した図５の４層ＡＲコート膜を用いると、波長６
２０ｎｍから１μｍ以上の範囲にわたって、樹脂レンズ
プレート１枚当たりの透過率を９９％以上にすることが
できる。

【００３７】樹脂レンズプレートを積層固定する際は、
位置決め用の凹部にＵＶ硬化接着剤を塗布した後、位置
決め用の凸部をこの凹部に嵌合し、この凸部および凹部
付近をＵＶ照射し、接着剤を硬化させ、位置決め固定を
図る。

【００３８】このとき、凹部の底面には、図３に示すよ
うに、樹脂レンズプレートの凸部１４と凹部１６とを接
着固定する際の、接着剤逃がし用の穴２０を形成しても
良い。このようにすると、凹部１６からの接着剤のはみ
出しを抑制できる。なお、凹部が、図４に示すように連
続して形成されているときは、凹部に接着逃がし用の溝
を形成する。

【００３９】上述のように樹脂レンズプレートを複数枚
積層させる際には、この凹形状と凸形状とを嵌合させる
ことにより、各レンズの位置決めを簡単な作業で、高精
度に行うことができる。

【００４０】図１０は、上述した樹脂レンズアレイを搭
載した本発明の光書き込みヘッドの平面図および一部破
断した正面図およびヘッド長手方向に直交する方向の断
面図であり、図１１は、光書き込みヘッドの拡大した断
面図である。

【００４１】ヒートシンク２８上には、発光素子アレイ
チップ２６が実装された基板２４が固定されており、基
板２４のチップ走査方向に直交する方向の端部上面に
は、レンズホルダ３０の脚部底面の一部分が係合してい
る。また、レンズホルダ３０の脚部先端に設けられた突
起状部分は、ヒートシンク２８とレンズホルダ３０との
間に隙間３８を設けながら、接着剤３２によりヒートシ
ンク２８の側面に固定されている。

【００４２】レンズホルダ３０には、発光素子アレイチ
ップ２６の発光素子の光軸上に、平滑な受け座面を有す
る嵌合凹部が形成されており、レンズホルダ３０の嵌合
凹部には、樹脂レンズアレイ１０が載置されている。樹
脂レンズアレイ１０の出射面の上部には、平滑なプレー
トで構成される透明カバー３４が配置され、透明カバー
３４には、樹脂レンズアレイ１０に常時押し圧力がかか
るようにカバー押さえ金具３６が取り付けられている。

【００４３】ヒートシンク２８は、アルミニウム製であ
り、引き抜き製法による材料を用いることがコストを低
減するためには好適である。ヒートシンク２８に用いる
材料は、アルミニウム以外の非鉄金属および金属材料を
用いても良い。

【００４４】図１２は、ヒートシンクと基板の斜視図で
ある。ヒートシンク２８には、複数本の位置決めピン４
０が設けられ、発光素子設置用の基板２４側にも、位置
決めピン４０に対応する位置に位置決めピン挿入用穴４
２が設けられている。位置決めピン挿入用穴４２に位置
決めピン４０を嵌め合わせることにより、基板２４とヒ
ートシンク２８との位置決めを行う。図１２に示すよう
に、基板２４の長手方向の両端部分に設けられる位置決
めピン挿入用穴４２は、チップ走査方向に長さを持たせ
た長穴としても良い。両端部分の位置決めピン挿入用穴
４２を長穴形状とすることにより、基板２４とヒートシ
ンク２８の熱膨張差による歪みを防止することができ
る。

【００４５】この基板２４の材料は、ヒ−トシンク２８
と同じ材料であるアルミニウムが好適であるが、ガラス
エポキシ基板、金属基板、非鉄金属基板のいずれでも良
い。

【００４６】レンズホルダ３０には、射出成形の樹脂部
材を用いるのが良く、材料にヒートシンク２８の線膨張
係数に近い材料を用いることにより、ヒートシンク２８
とレンズホルダ３０の熱膨張差による歪みを防止するこ
とができるため、本実施の形態では、樹脂中にカーボン
ファイバを混入させた比較的低膨張の樹脂材料を用い
た。レンズホルダ３０には、ガラス短繊維を混入させた
樹脂を用いても良い。

【００４７】図１１に示すように、レンズホルダ３０へ
のヒートシンク２８の取り付けは、ヒートシンク２８と
レンズホルダ３０との間に隙間３８を設けて、レンズホ
ルダ３０の脚部先端に設けられた突起状部分を、接着剤
３２によりヒートシンク２８の側面に固定して行う。

【００４８】ヒートシンク２８とレンズホルダ３０との
間に隙間３８を設けるのは、レンズホルダ３０の高さ
を、ヒートシンク２８の基板取り付け面ではなく、基板
２４の上面に追従するようにして、基板２４上に実装さ
れた発光素子アレイチップ２６の発光点と、レンズホル
ダ３０に支持されている樹脂レンズアレイ１０の入射面
との間の距離である作動距離を高精度に確保するためで
ある。

【００４９】レンズホルダ３０の嵌合凹部には、複数枚
の樹脂レンズプレートからなる樹脂レンズアレイ１０を
載置する。樹脂レンズアレイ１０を載置するレンズホル
ダ３０の嵌合凹部の形状は、材料間の線膨張係数差を勘
案して、樹脂レンズアレイ１０よりも長手方向に長めの
形状とすることが必要となる。

【００５０】例えば、レンズホルダの線膨張係数を２．
２×１０^-5／℃、樹脂レンズアレイの線膨張係数を８．
０×１０^-5／℃、温度変化を４０℃とすると、Ａ３サイ
ズの光書き込みヘッドにおいては、露光幅（樹脂レンズ
アレイの長さ）は３２０ｍｍ前後であるため、樹脂レン
ズアレイの膨張歪みは、０．７４ｍｍ（５．８×１０ ^-5
×４０×３２０＝０．７４）となり、この膨張歪みを吸
収するために、樹脂レンズアレイを載置する嵌合凹部の
形状は、樹脂レンズアレイよりも０．８ｍｍ以上長めに
する必要がある。

【００５１】また、レンズホルダ３０の嵌合凹部の長手
方向両端に、位置決めピンを設け、樹脂レンズアレイ１
０のレンズホルダ接合面に、位置決めピンに対応する位
置に位置決めピン挿入用穴を設け、位置決めピン挿入用
穴に位置決めピンを嵌め合わせることにより、樹脂レン
ズアレイ１０とレンズホルダ３０との位置決めを行って
も良い。その場合に、位置決めピン挿入用穴の形状を、
一方は丸穴とし、他方はチップ走査方向に長さを持たせ
た長穴とすると、レンズホルダ３０と樹脂レンズアレイ
１０との間に熱膨張差による歪みが発生した場合に、樹
脂レンズアレイ１０の長穴部分で歪みを吸収できる。

【００５２】樹脂レンズアレイ１０が、レンズホルダ３
０に設けられた嵌合凹部に載置された後、その上部には
透明カバー３４が取り付けられ、透明カバー３４には板
バネのカバー押さえ金具３６が取り付けられる。カバー
押さえ金具３６は、板バネからなり、板バネの一方の端
部をレンズホルダ３０の側面に設けられた溝に差し込
み、他方の端部を、樹脂レンズアレイ１０のレンズ形成
領域外となるように透明カバー３４の表面周縁部に押し
当てている。

【００５３】樹脂レンズアレイ１０とレンズホルダ３０
は、板バネ等のカバー押さえ金具により当て込む構造と
なっているので、両部品間のストレスを解放することが
できる。このカバー押さえ金具３６により、透明カバー
３４および樹脂レンズアレイ１０がレンズホルダ３０に
固定される。

【００５４】なお、ヘッド内部にトナー等のダストが挿
入することを防止するため、樹脂レンズアレイ１０とレ
ンズホルダ３０との接合部にはシリコーン等の封止剤を
塗布する必要があるが、上述の部品間ストレスを防止す
るため、封止剤は、硬度を１００（ＪＩＳ−Ａ）程度と
することが望ましい。

【００５５】透明カバー３４は、透明な材料であれば良
く、本実施の形態では、ソーダライムガラス板を用い
た。透明カバー３４にもＡＲコート膜を設けても良い。

【００５６】透明カバー３４の表面は平滑であり、ガラ
ス板を採用すれば表面の硬度も保持できるため、トナー
が付着しても、ウエス等で簡単に汚れを除去できて、樹
脂レンズアレイへの傷も入りにくいため、性能劣化を起
こし難い。

【００５７】図１３は、光書き込みヘッドの他の例を示
す拡大した断面図である。図１３に示す光書き込みヘッ
ドでは、板バネであるカバー押さえ金具４４の他方の端
部を延ばしてヒートシンク２８の外周を覆い、このカバ
ー押さえ金具４４によりヒートシンク２８をレンズホル
ダ３０に押し当て、この状態で、レンズホルダ３０にヒ
ートシンク２８を取り付けている。その他は図１１と同
じであるので、説明は省略する。

【００５８】図１３に示す光書き込みヘッドでは、接着
剤を用いることなくレンズホルダ３０にヒートシンク２
８を取り付けることができる。

【００５９】なお、上述した実施の形態において、発光
素子アレイチップには自己走査型発光素子アレイチップ
を用いることができる。自己走査型発光素子アレイチッ
プとは、自己走査回路を内蔵し、発光点を順次転送して
いく機能を有する発光素子アレイチップである。

【００６０】自己走査型発光素子アレイについては、特
開平１−２３８９６２号公報、特開平２−１４５８４号
公報、特開平２−９２６５０号公報、特開平２−９２６
５１号公報等により、プリンタヘッド用光源として実装
上簡便となること、発光素子間隔を細かくできること、
コンパクトなプリンタヘッドを作製できること等が示さ
れている。また、特開平２−２６３６６８号公報では、
転送素子アレイをシフト部として、発光部である発光素
子アレイと分離した構造の自己走査型発光素子アレイを
提案している。

【００６１】図１４に、シフト部と発光部とを分離した
構造の自己走査型発光素子アレイの等価回路図を示す。
シフト部は、転送素子Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃，…を有し、発
光部は、書込み用発光素子Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，…を有し
ている。これら転送素子および発光素子は、３端子発光
サイリスタにより構成される。シフト部の構成は、転送
素子のゲートを互いに電気的に接続するのにダイオード
Ｄ₁，Ｄ₂，Ｄ₃，…を用いている。Ｖ_GKは電源（通常
５Ｖ）であり、負荷抵抗Ｒ_Lを経て各転送素子のゲート
電極Ｇ₁，Ｇ₂，Ｇ₃，…に接続されている。また、転
送素子のゲート電極Ｇ₁，Ｇ₂，Ｇ₃，…は、書込み用
発光素子のゲート電極にも接続される。転送素子Ｔ₁の
ゲート電極にはスタートパルスφ_Sが加えられ、転送素
子のアノード電極には、交互に転送用クロックパルスφ
１，φ２が加えられ、書込み用発光素子のアノード電極
には、書込み信号φ_Iが加えられている。

【００６２】なお、図中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ_S，Ｒ_Iは、
それぞれ電流制限抵抗を示している。

【００６３】動作を簡単に説明する。まず転送用クロッ
クパルスφ１の電圧が、Ｈレベルで、転送素子Ｔ₂がオ
ン状態であるとする。このとき、ゲート電極Ｇ₂の電位
はＶ _GKの５Ｖからほぼ零Ｖにまで低下する。この電位降
下の影響はダイオードＤ₂によってゲート電極Ｇ₃に伝
えられ、その電位を約１Ｖに（ダイオードＤ₂の順方向
立上り電圧（拡散電位に等しい））に設定する。しか
し、ダイオードＤ₁は逆バイアス状態であるためゲート
電極Ｇ₁への電位の接続は行われず、ゲート電極Ｇ₁の
電位は５Ｖのままとなる。発光サイリスタのオン電圧
は、ゲート電極電位＋ｐｎ接合の拡散電位（約１Ｖ）で
近似されるから、次の転送用クロックパルスφ２のＨレ
ベル電圧は約２Ｖ（転送素子Ｔ₃をオンさせるために必
要な電圧）以上でありかつ約４Ｖ（転送素子Ｔ₅をオン
させるために必要な電圧）以下に設定しておけば転送素
子Ｔ₃のみがオンし、これ以外の転送素子はオフのまま
にすることができる。従って２本の転送用クロックパル
スでオン状態が転送されることになる。

【００６４】スタートパルスφ_Sは、このような転送動
作を開始させるためのパルスであり、スタートパルスφ
_SをＨレベル（約０Ｖ）にすると同時に転送用クロック
パルスφ２をＨレベル（約２〜約４Ｖ）とし、転送素子
Ｔ₁をオンさせる。その後すぐ、スタートパルスφ_Sは
Ｈレベルに戻される。

【００６５】いま、転送素子Ｔ₂がオン状態にあるとす
ると、ゲート電極Ｇ₂の電位は、ほぼ０Ｖとなる。した
がって、書込み信号φ_Iの電圧が、ｐｎ接合の拡散電位
（約１Ｖ）以上であれば、発光素子Ｌ₂を発光状態とす
ることができる。

【００６６】これに対し、ゲート電極Ｇ₁は約５Ｖであ
り、ゲート電極Ｇ₃は約１Ｖとなる。したがって、発光
素子Ｌ₁の書込み電圧は約６Ｖ、発光素子Ｌ₃の書込み
電圧は約２Ｖとなる。これから、発光素子Ｌ₂のみに書
込める書込み信号φ_Iの電圧は、１〜２Ｖの範囲とな
る。発光素子Ｌ₂がオン、すなわち発光状態に入ると、
発光強度は書込み信号φ_Iに流す電流量で決められ、任
意の強度にて画像書込みが可能となる。また、発光状態
を次の発光素子に転送するためには、書込み信号φ_Iラ
インの電圧を一度０Ｖまでおとし、発光している発光素
子をいったんオフにしておく必要がある。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、樹脂レ
ンズアレイを構成する樹脂レンズプレートに位置決め用
の凸部および凹部を設け、凸部と凹部とを嵌合させるこ
とにより、樹脂レンズアレイを組み立てる際に、部品点
数を増大させることなく、高精度の位置決めが可能とな
る。

【００６８】また、本発明は、樹脂レンズアレイを構成
する樹脂レンズプレートにＡＲコート膜を設けることに
より、光量減衰を抑制できるので、光量の高い光書き込
みヘッドを得ることが可能となる。

【００６９】また、本発明は、樹脂レンズアレイを載置
するレンズホルダの嵌合凹部の形状を、両者部品間の線
膨張係数差に起因する歪みが発生しても歪みを吸収でき
るように長手方向が樹脂レンズアレイよりも長い構造と
しているため、周囲温度が変化しても、両部品間に応力
を発生させることを防止できる。

【００７０】また、本発明は、樹脂レンズアレイの光出
射面に透明カバーを設けたことにより、光出射面を平ら
にできたので清掃が簡便であり、また、透明カバーで保
護されているので清掃などを行う際に樹脂レンズアレイ
ヘの傷の発生を防止できる。

【００７１】さらに、本発明は、樹脂レンズアレイを、
平滑な受け座面を有するレンズホルダに載置し、カバー
押さえ金具により、常時押し圧力がかかるように設置し
ているので、樹脂レンズアレイの形状が保持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の光書き込みヘッドのヘッド長手方向に直
交する方向の断面図である。

【図２】本発明に係る光書き込みヘッドに搭載される樹
脂レンズアレイの平面図と側面図である。

【図３】樹脂レンズアレイの拡大した側面図である。

【図４】樹脂レンズアレイの他の例を示す平面図と側面
図である。

【図５】ＡＲコート膜による透過率をシュミレーション
するときの膜種、膜厚および積層数の条件を示す図であ
る。

【図６】２層ＡＲコート膜を形成したときの透過率と波
長の関係を示す図である。

【図７】３層ＡＲコート膜を形成したときの透過率と波
長の関係を示す図である。

【図８】４層ＡＲコート膜を形成したときの透過率と波
長の関係を示す図である。

【図９】５層ＡＲコート膜を形成したときの透過率と波
長の関係を示す図である。

【図１０】本発明に係る光書き込みヘッドの平面図およ
び一部破断した正面図およびヘッド長手方向に直交する
方向の断面図である。

【図１１】光書き込みヘッドの拡大した断面図である。

【図１２】ヒートシンクと基板の斜視図である。

【図１３】光書き込みヘッドの他の例を示す拡大した断
面図である。

【図１４】自己走査型発光素子アレイの等価回路を示す
図である。

【符号の説明】

１０樹脂レンズアレイ１２，１２ａ樹脂レンズプレート１４，１４ａ凸部１６，１６ａ凹部１８，１８ａレンズ形成領域２０穴２４基板２６，５４発光素子アレイチップ２８ヒートシンク３０レンズホルダ３２接着剤３４透明カバー３６，４４カバー押さえ金具３８隙間４０位置決めピン４２位置決めピン挿入用穴５１ロッドレンズアレイ５２樹脂ハウジング５３基板５５感光ドラム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光素子を列状に配置した発光素子アレイ
チップからの出射光を、球面あるいは非球面の微小レン
ズが所定のピッチで平板上に規則的に配列された樹脂レ
ンズプレートを複数枚積み重ねて形成される樹脂レンズ
アレイにより集光して感光体に投影する光書き込みヘッ
ドにおいて、前記樹脂レンズプレートは、一方の面のレンズ形成領域
外に凸部が形成されており、他方の面のレンズ形成領域
外に前記凸部と嵌合する凹部が形成されており、前記樹脂レンズアレイは、前記樹脂レンズプレートに形
成された前記凸部と凹部とを嵌合させて樹脂レンズプレ
ートを積み重ねて形成されることを特徴とする光書き込
みヘッド。
【請求項２】前記凸部の形状は、所定の間隔で設けられ
た円錐状の凸形状であることを特徴とする請求項１に記
載の光書き込みヘッド。
【請求項３】前記凸部と嵌合する凹部には、前記凸部と
凹部とを接着固定する際に、接着剤を逃がすための穴が
形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光書
き込みヘッド。
【請求項４】前記凸部の形状は、三角形状断面の、連続
する凸形状または間隔を有して連続する凸形状であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の光書き込みヘッド。
【請求項５】前記凸部と嵌合する凹部には、前記凸部と
凹部とを接着固定する際に、接着剤を逃がすための溝が
形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光書
き込みヘッド。
【請求項６】前記樹脂レンズプレートの表面に光の反射
を低減する反射防止膜が形成されていることを特徴とす
る請求項１〜５のいずれかに記載の光書き込みヘッド。
【請求項７】前記樹脂レンズアレイは、樹脂レンズアレ
イを支持する支持体に形成された嵌合凹部に載置されて
前記発光素子アレイチップの発光素子の光軸上に取り付
けられており、前記嵌合凹部の長手方向の長さは、前記樹脂レンズアレ
イと支持体の間に熱膨張差が発生した場合に、熱膨張差
による歪みを吸収できるように前記樹脂レンズアレイよ
り長手方向に長いことを特徴とする請求項１〜６のいず
れかに記載の光書き込みヘッド。
【請求項８】前記樹脂レンズアレイの出射面の上部に透
明カバーを配置し、樹脂レンズアレイに常時押し圧力が
かかるように、前記透明カバーにカバー押さえ金具が取
り付けられていることを特徴とする請求項１〜７のいず
れかに記載の光書き込みヘッド。
【請求項９】前記樹脂レンズアレイは、３枚の前記樹脂
レンズプレートにより構成されていることを特徴とする
請求項１〜８のいずれかに記載の光書き込みヘッド。
【請求項１０】前記発光素子アレイチップは、自己走査
型発光素子アレイチップであることを特徴とする請求項
１〜９のいずれかに記載の光書き込みヘッド。
【請求項１１】球面あるいは非球面の微小レンズが所定
のピッチで平板上に規則的に配列された樹脂レンズプレ
ートを複数枚積み重ねて形成される樹脂レンズアレイで
あって前記樹脂レンズプレートは、一方の面のレンズ形
成領域外に、形状が、所定の間隔で設けられた円錐状の
凸形状である凸部が形成されており、他方の面のレンズ
形成領域外に前記凸部と嵌合する凹部が形成されてお
り、前記凸部と凹部とを嵌合させて樹脂レンズプレート
を積み重ねて形成されることを特徴とする樹脂レンズア
レイ。
【請求項１２】前記凸部と嵌合する凹部には、前記凸部
と凹部とを接着固定する際に、接着剤を逃がすための穴
が形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の
樹脂レンズアレイ。
【請求項１３】球面あるいは非球面の微小レンズが所定
のピッチで平板上に規則的に配列された樹脂レンズプレ
ートを複数枚積み重ねて形成される樹脂レンズアレイで
あって前記樹脂レンズプレートは、一方の面のレンズ形
成領域外に、形状が、三角形状断面の、連続する凸形状
または間隔を有して連続する凸形状である凸部が形成さ
れており、他方の面のレンズ形成領域外に前記凸部と嵌
合する凹部が形成されており、前記凸部と凹部とを嵌合
させて樹脂レンズプレートを積み重ねて形成されること
を特徴とする樹脂レンズアレイ。
【請求項１４】前記凸部と嵌合する凹部には、前記凸部
と凹部とを接着固定する際に、接着剤を逃がすための溝
が形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の
樹脂レンズアレイ。
【請求項１５】前記樹脂レンズプレートの表面に光の反
射を低減する反射防止膜が形成されていることを特徴と
する請求項１１〜１４のいずれかに記載の樹脂レンズア
レイ。