JP4625996B2

JP4625996B2 - Optical device using light emitting element array

Info

Publication number: JP4625996B2
Application number: JP19742199A
Authority: JP
Inventors: 誠治大野
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-07-12
Filing date: 1999-07-12
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2019-07-12
Also published as: JP2001018451A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学装置、特に発光素子アレイを用いた光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光素子アレイを用いた光学装置の一例である光プリンタヘッドを備える光プリンタの原理図を図１に示す。円筒形の感光ドラム２の表面に、アモルファスＳｉ等の光導電性を持つ材料（感光体）が作られている。このドラムはプリントの速度で回転している。回転しているドラムの感光体表面を、帯電器４で一様に帯電させる。そして、光プリンタヘッド６で、印字するドットイメージの光を感光体上に照射し、光の当たったところの帯電を中和する。続いて、現像器８で感光体上の帯電状態にしたがって、トナーを感光体上につける。そして、転写器１０でカセット１２中から送られてきた用紙１４上に、トナーを転写する。用紙は、定着器１６にて熱等を加えられ定着され、スタッカ１８に送られる。一方、転写の終了したドラムは、消去ランプ２０で帯電が全面にわたって中和され、清掃器２２で残ったトナーが除去される。
【０００３】
光プリンタヘッド６の構造を図２に示す。光プリンタヘッドは、基板２３上に張り付けられた複数個の発光素子アレイチップ（発光素子は線状に配列）２４とロッドレンズ２６のアレイ（以降、参照番号２６は、ロッドレンズアレイに対しても用いることがある）で構成され、発光素子アレイの発光点２５からの出力光は、ロッドレンズ２６を介して感光ドラム２上に結ぶようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
発光素子アレイチップが、線状に配列された発光素子よりなる場合、各発光素子の発光光量が同じならば、光プリンタにより得られる、発光素子の配列方向の画像濃度分布にムラは生じないはずである。しかし、発光素子アレイチップの構造によっては、ムラを生じることがある。
【０００５】
本出願の発明者は、その原因を究明したところ、次のことが判明した。すなわち、発光素子アレイチップ２４からの光をロッドレンズアレイ２６を介して取り出そうとするとき、ロッドレンズの伝達効率は高々数％〜数十％であり、図２に示すように、多くの光はレンズ表面で全反射され、レンズ反射光としてチップ表面を照射する。さらに、チップ表面で反射した光の一部はロッドレンズアレイ２６を介して感光ドラム２上に結像する。このため、チップ表面の反射率分布に対応した像が感光ドラム上にでき、画像濃度のムラとなることがわかった。特に、チップ表面の金属配線は反射率が高く、画像濃度ムラを生じる原因の一つである。
【０００６】
このような画像濃度ムラは、金属配線の繰り返し周期が発光点の繰り返し周期と一致する場合は、目立ちにくいが、発光点の繰り返し周期と異なる場合は、ムラが目立つということもわかった。
【０００７】
金属配線の繰り返し周期が発光点の繰り返し周期と一致する場合の例としては、例えば１個の発光点に対しこれを駆動する外部駆動回路への接続のためのボンディングパッドが１個対応して設けられているような発光素子アレイがある。
【０００８】
また、金属配線の繰り返し周期が発光点の繰り返し周期と異なる場合の例としては、本出願人が既に提案している自己走査型発光素子アレイ装置がある（特開平２−２６３６６８号公報参照）。この自己走査型発光素子アレイ装置は、スイッチ素子アレイをシフトレジスタとして、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装置である。
【０００９】
図３に、この自己走査型発光素子アレイ装置の等価回路図を示す。この自己走査型発光素子アレイ装置は、シフトレジスタを構成するスイッチ素子アレイＴ（−１）〜Ｔ（２）、書き込み用発光素子アレイＬ（−１）〜Ｌ（２）からなる。隣接するスイッチ素子のゲート電極間は、ダイオードを用いて接続している。スイッチ素子の各アノード電極は交互に転送クロックラインφ₁，φ₂に接続されている。スイッチ素子のゲート電極Ｇ_-1〜Ｇ₁は、書き込み用発光素子のゲートにも接続される。書き込み用発光素子のアノード電極には、書き込み信号Ｓ_inが加えられている。初段のスイッチ素子のゲート電極には、スタートパルスφ_sが印加され、スイッチ素子がオン状態にされる。
【００１０】
いま、スイッチ素子Ｔ（０）がオン状態にあるとすると、ゲート電極Ｇ₀の電圧は、電源電圧Ｖ_GK（ここでは５ボルトとする）より低下し、ほぼ零ボルトとなる。したがって、書き込み信号Ｓ_inの電圧が、ＰＮ接合の拡散電位（約１ボルト）以上であれば、発光素子Ｌ（０）の発光状態とすることができる。
【００１１】
これに対し、ゲート電極Ｇ_-1は約５ボルトであり、ゲート電極Ｇ₁は約１ボルト（ダイオードＤ０の順方向立上り電圧）となる。したがって、発光素子Ｌ（−１）の書き込み電圧は約６ボルト、発光素子Ｌ（１）の書き込み電圧は約２ボルトとなる。これから、発光素子Ｌ（０）のみに書き込める書き込み信号Ｓ_inの電圧は、１〜２ボルトの範囲となる。発光素子Ｌ（０）がオン、すなわち発光状態に入ると、書き込み信号Ｓ_inラインの電圧は約１ボルトに固定されてしまうので、他の発光素子が選択されてしまう、というエラーは防ぐことができる。
【００１２】
発光強度は書き込み信号Ｓ_inに流す電流量で決められ、任意の強度にて画像書き込みが可能となる。また、発光状態を次の発光素子に転送するためには、書き込み信号Ｓ_inラインの電圧を一度零ボルトまでおとし、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。
【００１３】
このような発光素子アレイ装置を光プリンタ等に応用する場合、ある一定数のスイッチ素子および発光素子を集積した１つの半導体チップの形として発光素子アレイ装置を構成し、この半導体チップを例えば一列に配列し、所定のサイズの線状光源を形成する。
【００１４】
発光チップの全体像を図４に示す。１チップの中には、１２８個のスイッチ素子アレイＴ（１）〜Ｔ（１２８）と、１２８個の発光素子アレイＬ（１）〜Ｌ（１２８）とが配列され、スイッチ素子アレイ中に、φ_s，φ₁，φ₂，Ｖ_GK，Ｓ_in用のボンディングパッドが配列されている。
【００１５】
図５は、図４の発光チップの具体的な配線パターンのレイアウト図を示す。図中、２８はボンディングパッドを示す。このようなボンディングパッドを含む金属配線は、発光点２５の繰り返し周期と異なるため、画像濃度のムラが目立つ。
【００１６】
本発明の目的は、ロッドレンズ表面からチップ表面への反射光が少なくなるようにして、ロッドレンズアレイから出力される光量にムラがないようにした光学装置を提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的は、ロッドレンズ表面からの反射光がチップ表面に入らないようにして、ロッドレンズアレイから出力される光量にムラがないようにした光学装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
ロッドレンズのレンズ面で反射し、さらにチップ表面で反射した光による画像濃度ムラの発生を防ぐためには、
▲１▼ロッドレンズ表面に、反射防止膜を形成する。
▲２▼ロッドレンズ端面を斜め切断し、レンズ反射光がチップ表面に入射しないようにする。または、チップ表面に入射しても、チップ反射光がロッドレンズに戻らないようにする。
▲３▼ロッドレンズとチップとの配置角度を変えて、チップ反射光がロッドレンズに戻らないようにする。
▲４▼チップの発光点の位置をレンズの中心線から平行にずらして配置し、チップ反射光がロッドレンズに入射しないようにする。
【００１９】
以上のいずれかの方法を採ることにより、チップ表面反射による画像への悪影響を減らすことができる。
【００２０】
本発明の第１の態様は、発光素子が１次元または２次元に配列された発光素子アレイチップと、前記発光素子アレイチップが複数個張り付けられた基板と、前記発光素子アレイチップの発光点からの光を伝達するロッドレンズが配列されたロッドレンズアレイとを備え、前記ロッドレンズの前記発光素子アレイチップ側の表面に反射防止膜が施されたことを特徴とする発光素子アレイを用いた光学装置である。
【００２１】
本発明の第２の態様は、発光素子が１次元または２次元に配列された発光素子アレイチップと、前記発光素子アレイチップが複数個張り付けられた基板と、前記発光素子アレイチップの発光点からの光を伝達するロッドレンズが配列されたロッドレンズアレイとを備え、前記ロッドレンズの前記発光素子アレイチップ側の表面は、前記発光点からの光が反射したときに、反射光が前記チップの表面に入射しないように、ロッドレンズの光軸に対し斜めに形成されていることを特徴とする発光素子アレイを用いた光学装置である。
【００２２】
本発明の第３の態様は、発光素子が１次元または２次元に配列された発光素子アレイチップと、前記発光素子アレイチップが複数個張り付けられた基板と、前記発光素子アレイチップの発光点からの光を伝達するロッドレンズが配列されたロッドレンズアレイとを備え、前記ロッドレンズは、その表面で前記発光点からの光が反射したときに、反射光が前記チップの表面に入射しないように、前記発光点の垂線に対し、中心軸を傾けて配置されていることを特徴とする発光素子アレイを用いた光学装置である。
【００２３】
本発明の第４の態様は、発光素子が１次元または２次元に配列された発光素子アレイチップと、前記発光素子アレイチップが複数個張り付けられた基板と、前記発光素子アレイチップの発光点からの光を伝達するロッドレンズが配列されたロッドレンズアレイとを備え、前記基板を前記ロッドレンズの中心軸に対し斜めとなるように配置して、前記発光点からの光が前記ロッドレンズの表面で反射したときに、反射光が前記チップの表面に入射しないようにしたことを特徴とする発光素子アレイを用いた光学装置である。
【００２４】
本発明の第５の態様は、発光素子が１次元または２次元に配列された発光素子アレイチップと、前記発光素子アレイチップが複数個張り付けられた基板と、前記発光素子アレイチップの発光点からの光を伝達するロッドレンズが配列されたロッドレンズアレイとを備え、前記発光素子アレイチップは、その発光点の垂線が、前記ロッドレンズの中心軸に対して、前記ロッドレンズの表面からの反射光の、前記チップの表面への戻りが少なくなるように、ずらして配置されていることを特徴とする発光素子アレイを用いた光学装置である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光学装置の実施例を説明する。
【００２６】
【第１の実施例】
図６は、第１の実施例である光プリンタヘッド３０を示す。この光プリンタヘッドでは、基板２３上に、図４および図５で説明した発光チップ２４が線状（１次元）に配列され、発光チップのアレイの上方に、ロッドレンズ２６のアレイが設けられている。
【００２７】
図６（Ａ）は主走査方向に見た図であり、（Ｂ）は主走査方向に対し直角の方向から見た図である。
【００２８】
この光プリンタヘッドによれば、ロッドレンズ２６の発光素子アレイ側の端面（ロッドレンズの中心軸に対して直角である）に反射防止膜３２が施されている。
【００２９】
このようにロッドレンズ２６の端面に施された反射防止膜３２の反射率は、次のようにして求められる。
【００３０】
ロッドレンズ２６の中心部と周辺部との屈折率差Δｎは１．２〜１．５％程度であり、ロッドレンズの中心部の屈折率ｎは、ガラス系の場合１．６程度、プラスチック（ＰＭＭＡ）系の場合１．４９程度である。
【００３１】
発光波長λ＝７８０ｎｍに対する反射防止膜として、ＭｇＦ₂（屈折率ｎ₁＝１．３８）を、λ／４の光学膜厚だけ設けた。このときの反射率Ｒは、空気の屈折率を１として、Ｒ＝（ｎ₁ ²−ｎ²）²／（ｎ₁ ²＋ｎ²）²で表される。
【００３２】
ロッドレンズの屈折率差Δｎは１％程度と小さいので無視すると、反射率は垂直入射で、ガラス系で反射防止膜なしで５．３％の反射率が０．７５％に、プラスチック系では３．９％の反射率が１．５％に低減した。
【００３３】
これにより、ロッドレンズ端面での反射が減少し、チップ表面に戻る光が減った。このため、画像濃度ムラも低下した。さらには、反射防止膜により、ロッドレンズの伝達効率も上昇した。
【００３４】
【第２の実施例】
図７は、第２の実施例である光学装置４０を示す図である。図６（Ａ）と同様、主走査方向に見た図である。この実施例では、チップ２４の発光点２５をロッドレンズ４２の中心線４３が通るようにし、ロッドレンズ端面４４には、研磨によりθ＝ｔａｎ^-1（ｒ／ｄ）＝約１０゜の角度をつけた。すなわち角度θは、端面４４に垂直な線５５と中心線４３とのなす角度である。ここで、ｒはレンズ半径（〜２８０μｍ）、ｄはレンズ面から発光点までの距離（〜１６００μｍ）である。この角度θは、図においてレンズ４２の端面４４の右端で反射した光が発光点２５自身に戻るように決めた。この角度より小さいと、チップ２４の表面に光が戻ってしまう。角度θを大きく取ると、結合効率が下がる、また、レンズ収差により像がぼけるなどの問題点が出る。以上の点を考慮して、最適条件θ_best＝ｔａｎ^-1（ｒ／ｄ）に対し、０．５θ_best＜θ＜２θ_bestとするのが望ましい。
【００３５】
【第３の実施例】
図８は、第３の実施例である光学装置５０を示す図である。図６（Ａ）と同様、主走査方向に見た図である。この実施例では、中心軸に対し垂直な端面４４を有するロッドレンズ２６を、傾けて配置する。すなわち、ロッドレンズ２６の中心軸４３を発光点２５の垂線から角度θだけ傾ける。原理的には、図２の実施例と同じであり、角度θは、レンズ２６の右端で反射した光が発光点２５自身に戻るように決めた。また、θは最適条件θ_best＝ｔａｎ^-1（ｒ／ｄ）に対し、０．５θ_best＜θ＜２θ_bestとするのが望ましい。これにより、図２の実施例と同じ効果が期待できる。
【００３６】
【第４の実施例】
図９は、第４の実施例である光学装置６０を示す図である。図６（Ａ）と同様、主走査方向に見た図である。この実施例では、複数個の発光チップ２４が線状に張り付けられた基板２３をロッドレンズ２６の中心線４３に対して斜めに配置し、チップ２４の反射光が再びレンズ２６に入らないようにする。チップ２４の表面がロッドレンズの中心軸４３に対し直交する方向となす角度δは、次のように設定される。
【００３７】
図９において、レンズ４２の中心線４３は、チップ２４の発光点２５を通るものとする。δが小さいという条件で、チップの発光点２５からチップ右端までの距離をＷ、レンズ表面からチップの発光点までの距離をｄ、レンズ半径をｒとする。
【００３８】
チップ表面での反射光がレンズに入らない条件は、
【００３９】
【数５】

【００４０】
である。いま、Ｗ＝３００μｍ、ｄ＝１６００μｍでは、約１２．６゜以上となる。δは、Ｗに依存し、Ｗが小さくなると小さくなる。Ｗ＝１００μｍでは、７．６゜以上となる。
【００４１】
なお、チップ２４の左端では、反射光はレンズ外に振られる。
【００４２】
以上のように基板を斜め配置し、かつ、角度δを上記のように設定することによって、チップ表面に反射光が戻らないので画像濃度ムラを生じることがない。
【００４３】
【第５の実施例】
図１０は、第５の実施例である光学装置７０を示す図である。図６（Ａ）と同様、主走査方向に見た図である。この実施例は、第１の実施例と同様に、ロッドレンズ２６の表面４４とチップ２４の表面とが平行になるように配置されている。そして、ロッドレンズ２６の中心線４３と発光素子アレイチップ２４の発光点２５の垂線５７とが平行にずれるようにして（ずらし量をΔで示す）、ロッドレンズアレイと発光素子アレイチップとを配置する。
【００４４】
ロッドレンズ２６の反射光がチップ２４に戻ってこないためには、Δ＞ｒである必要がある。Δを大きくとると、結合効率が下がる。また、レンズ収差により像がぼけるなどの問題点が出る。一方、Δがｒより小さいと、チップに光が戻るが、発光点付近は発光点周期の構造を持っているため、多少チップに光が当たっても影響は少ない。以上の点を考慮して、２ｒ＞Δ＞ｒ／２とするのが望ましい。
【００４５】
以上の各実施例では、発光素子が１次元に配列されたチップについて説明したが、発光素子が１次元あるいは２次元に配列されたチップについても適用できることは明らかである。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、ロッドレンズ表面での反射光が小さくなるようにする、あるいはロッドレンズ表面からの反射光がチップ表面に入らないようにするので、チップ表面反射による画像への悪影響を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光プリンタヘッドを備える光プリンタの原理を示す図である。
【図２】光プリンタヘッドの構造を示す図である。
【図３】自己走査型発光素子アレイ装置の等価回路を示す図である。
【図４】発光チップの全体像を示す図である。
【図５】発光チップの具体的なレイアウトを示す図である。
【図６】第１の実施例である光学装置を示す図である。
【図７】第２の実施例である光学装置を示す図である。
【図８】第３の実施例である光学装置を示す図である。
【図９】第４の実施例である光学装置を示す図である。
【図１０】第５の実施例である光学装置を示す図である。
【符号の説明】
２３基板
２４発光素子アレイチップ
２５発光点
２６，４２ロッドレンズまたはロッドレンズアレイ
３０，４０，５０，６０，７０光学装置
３２反射防止膜
４３ロッドレンズの中心線
４４ロッドレンズ端面
５５ロッドレンズ端面の垂線
５７発光点垂線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical device, and more particularly to an optical device using a light emitting element array.
[0002]
[Prior art]
FIG. 1 shows a principle diagram of an optical printer including an optical printer head which is an example of an optical apparatus using a light emitting element array. A photoconductive material (photosensitive member) such as amorphous Si is made on the surface of the cylindrical photosensitive drum 2. This drum rotates at the speed of printing. The surface of the photosensitive drum of the rotating drum is uniformly charged by the charger 4. Then, the optical printer head 6 irradiates the photosensitive member with the light of the dot image to be printed, and neutralizes the charging where the light hits. Subsequently, the developing unit 8 applies toner to the photoconductor according to the charged state on the photoconductor. Then, the toner is transferred onto the paper 14 sent from the cassette 12 by the transfer device 10. The sheet is heated and fixed by the fixing device 16 and sent to the stacker 18. On the other hand, the drum that has been transferred is neutralized by the erasing lamp 20 over the entire surface, and the remaining toner is removed by the cleaner 22.
[0003]
The structure of the optical printer head 6 is shown in FIG. The optical printer head has a plurality of light emitting element array chips (light emitting elements arranged in a line) 24 and an array of rod lenses 26 (hereinafter referred to as reference numeral 26 for the rod lens array). The output light from the light emitting point 25 of the light emitting element array is connected to the photosensitive drum 2 via the rod lens 26.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When the light emitting element array chip is composed of light emitting elements arranged in a line, if the amount of light emitted from each light emitting element is the same, there should be no unevenness in the image density distribution in the array direction of the light emitting elements obtained by the optical printer. It is. However, unevenness may occur depending on the structure of the light emitting element array chip.
[0005]
The inventors of the present application have investigated the cause and found the following. That is, when light from the light emitting element array chip 24 is taken out through the rod lens array 26, the transmission efficiency of the rod lens is at most several percent to several tens of percent. As shown in FIG. It is totally reflected on the lens surface and irradiates the chip surface as lens reflected light. Further, a part of the light reflected from the chip surface forms an image on the photosensitive drum 2 via the rod lens array 26. For this reason, it was found that an image corresponding to the reflectance distribution on the chip surface was formed on the photosensitive drum, resulting in uneven image density. In particular, the metal wiring on the chip surface has a high reflectance and is one of the causes of image density unevenness.
[0006]
It has also been found that such image density unevenness is not noticeable when the repetition period of the metal wiring coincides with the repetition period of the light emission point, but is uneven when it is different from the repetition period of the light emission point.
[0007]
As an example of the case where the repetition cycle of the metal wiring coincides with the repetition cycle of the light emitting point, for example, one bonding pad for connection to an external driving circuit for driving the light emitting point is provided correspondingly. There is a light emitting element array as described above.
[0008]
In addition, as an example of the case where the repetition period of the metal wiring is different from the repetition period of the light emitting point, there is a self-scanning light emitting element array device already proposed by the present applicant (see Japanese Patent Laid-Open No. 2-263668). This self-scanning light-emitting element array device is a self-scanning light-emitting element array device having a structure separated from the light-emitting element array using a switch element array as a shift register.
[0009]
FIG. 3 shows an equivalent circuit diagram of the self-scanning light-emitting element array device. This self-scanning light emitting element array device includes switch element arrays T (-1) to T (2) and writing light emitting element arrays L (-1) to L (2) that constitute a shift register. The gate electrodes of adjacent switch elements are connected using a diode. Each anode electrode of the switch element is alternately connected to the transfer clock lines φ ₁ and φ ₂ . The gate electrodes G _{−1 to} G ₁ of the switch element are also connected to the gate of the writing light emitting element. A writing signal S _in is applied to the anode electrode of the writing light emitting element. A start pulse φ _s is applied to the gate electrode of the first-stage switch element, and the switch element is turned on.
[0010]
Now, assuming that the switch element T (0) is in the ON state, the voltage of the gate electrode G ₀ is lower than the power supply voltage V _GK (here, 5 volts) and becomes almost zero volts. Therefore, when the voltage of the write signal S _in is equal to or higher than the diffusion potential (about 1 volt) of the PN junction, the light emitting element L (0) can be in a light emitting state.
[0011]
On the other hand, the gate electrode G _-1 is about 5 volts, and the gate electrode G ₁ is about 1 volt (the forward rising voltage of the diode D0). Therefore, the writing voltage of the light emitting element L (-1) is about 6 volts, and the writing voltage of the light emitting element L (1) is about 2 volts. Accordingly, the voltage of the write signal S _in that can be written only to the light emitting element L (0) is in the range of 1 to 2 volts. When the light emitting element L (0) is turned on, that is, enters the light emitting state, the voltage of the write signal _Sin line is fixed to about 1 volt, so that an error that another light emitting element is selected can be prevented. it can.
[0012]
The light emission intensity is determined by the amount of current applied to the write signal _Sin , and image writing can be performed at an arbitrary intensity. In addition, in order to transfer the light emitting state to the next light emitting element, it is necessary to once turn off the light emitting element emitting light by setting the voltage of the write signal _Sin line to zero volts.
[0013]
When such a light emitting element array device is applied to an optical printer or the like, the light emitting element array device is configured as one semiconductor chip in which a certain number of switch elements and light emitting elements are integrated. Arrange and form a linear light source of a predetermined size.
[0014]
An overall image of the light emitting chip is shown in FIG. In one chip, 128 switch element arrays T (1) to T (128) and 128 light emitting element arrays L (1) to L (128) are arranged. In the switch element array, _{_{_{φ s, φ 1, φ 2}}} , V GK, the bonding pads for the S _in are arranged.
[0015]
FIG. 5 shows a layout diagram of a specific wiring pattern of the light emitting chip of FIG. In the figure, 28 indicates a bonding pad. Since the metal wiring including such a bonding pad is different from the repetition cycle of the light emitting point 25, unevenness in image density is conspicuous.
[0016]
An object of the present invention is to provide an optical device in which light reflected from the rod lens surface to the chip surface is reduced so that the amount of light output from the rod lens array is not uneven.
[0017]
Another object of the present invention is to provide an optical device in which reflected light from the rod lens surface does not enter the chip surface so that the amount of light output from the rod lens array is not uneven.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to prevent the occurrence of uneven image density due to light reflected by the lens surface of the rod lens and further reflected by the chip surface,
(1) An antireflection film is formed on the surface of the rod lens.
(2) The rod lens end face is obliquely cut so that the lens reflected light does not enter the chip surface. Alternatively, the chip reflected light is prevented from returning to the rod lens even if it is incident on the chip surface.
(3) The arrangement angle between the rod lens and the tip is changed so that the reflected light from the tip does not return to the rod lens.
(4) The position of the light emitting point of the chip is arranged in parallel with the center line of the lens so that the chip reflected light does not enter the rod lens.
[0019]
By adopting any one of the above methods, it is possible to reduce the adverse effect on the image due to the chip surface reflection.
[0020]
According to a first aspect of the present invention, a light emitting element array chip in which light emitting elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally, a substrate on which a plurality of the light emitting element array chips are attached, and a light emitting point of the light emitting element array chip And a rod lens array in which rod lenses for transmitting the light are arranged, and an antireflection film is provided on the surface of the rod lens on the light emitting element array chip side. Device.
[0021]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a light emitting element array chip in which light emitting elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally, a substrate on which a plurality of the light emitting element array chips are attached, and a light emitting point of the light emitting element array chip. A rod lens array in which rod lenses for transmitting the light are arranged, and the surface of the rod lens on the light emitting element array chip side reflects light from the light emitting point when reflected from the chip. An optical device using a light emitting element array, which is formed obliquely with respect to the optical axis of the rod lens so as not to enter the surface.
[0022]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a light emitting element array chip in which light emitting elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally, a substrate on which a plurality of light emitting element array chips are attached, and a light emitting point of the light emitting element array chip. And a rod lens array in which rod lenses that transmit the light are arranged, and when the light from the light emitting point is reflected on the surface of the rod lens, the reflected light does not enter the surface of the chip. An optical device using a light emitting element array, wherein the optical axis is arranged with an inclination of a central axis with respect to a perpendicular of the light emitting point.
[0023]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a light emitting element array chip in which light emitting elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally, a substrate on which a plurality of the light emitting element array chips are attached, and a light emitting point of the light emitting element array chip. A rod lens array in which rod lenses for transmitting the light of the rod lens are arranged, and the substrate is disposed so as to be inclined with respect to the central axis of the rod lens, and the light from the light emitting point is on the surface of the rod lens. The optical device using the light emitting element array is characterized in that the reflected light is not incident on the surface of the chip when reflected by.
[0024]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a light emitting element array chip in which light emitting elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally, a substrate on which a plurality of the light emitting element array chips are attached, and a light emitting point of the light emitting element array chip. And a rod lens array in which rod lenses for transmitting the light are arranged, and the light emitting element array chip is configured such that the perpendicular of the light emitting point is reflected from the surface of the rod lens with respect to the central axis of the rod lens. An optical device using a light emitting element array, wherein the light is arranged so as to be shifted so as to reduce the return of light to the surface of the chip.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Examples of the optical device according to the present invention will be described below.
[0026]
[First embodiment]
FIG. 6 shows an optical printer head 30 according to the first embodiment. In this optical printer head, the light emitting chips 24 described with reference to FIGS. 4 and 5 are linearly (one-dimensionally) arranged on the substrate 23, and an array of rod lenses 26 is provided above the light emitting chip array. Yes.
[0027]
FIG. 6A is a diagram viewed in the main scanning direction, and FIG. 6B is a diagram viewed from a direction perpendicular to the main scanning direction.
[0028]
According to this optical printer head, the antireflection film 32 is applied to the end surface of the rod lens 26 on the light emitting element array side (perpendicular to the central axis of the rod lens).
[0029]
Thus, the reflectance of the antireflection film 32 applied to the end face of the rod lens 26 is obtained as follows.
[0030]
The refractive index difference Δn between the central portion and the peripheral portion of the rod lens 26 is about 1.2 to 1.5%, and the refractive index n of the central portion of the rod lens is about 1.6 in the case of glass, plastic ( In the case of PMMA) system, it is about 1.49.
[0031]
As an antireflection film for the emission wavelength λ = 780 nm, MgF ₂ (refractive index n ₁ = 1.38) was provided for an optical film thickness of λ / 4. The reflectance R at this time is represented by R = (n ₁ ² −n ² ) ² / (n ₁ ² + n ² ) ^2, where the refractive index of air is 1.
[0032]
Since the refractive index difference Δn of the rod lens is as small as about 1%, if ignored, the reflectance is normal incidence, the reflectance of 5.3% without a reflection preventing film in the glass system is 0.75%, and 3 in the plastic system. The reflectivity of 9% was reduced to 1.5%.
[0033]
As a result, reflection at the end surface of the rod lens was reduced, and light returning to the chip surface was reduced. For this reason, the image density unevenness also decreased. Furthermore, the transmission efficiency of the rod lens is increased by the antireflection film.
[0034]
[Second embodiment]
FIG. 7 is a diagram showing an optical device 40 according to the second embodiment. It is the figure seen in the main scanning direction like FIG. 6 (A). In this embodiment, the center line 43 of the rod lens 42 passes through the light emitting point 25 of the chip 24, and the angle of θ = tan ⁻¹ (r / d) = about 10 ° is formed on the end surface 44 of the rod lens by polishing. Wearing. That is, the angle θ is an angle formed by the line 55 perpendicular to the end face 44 and the center line 43. Here, r is the lens radius (˜280 μm), and d is the distance from the lens surface to the light emitting point (˜1600 μm). This angle θ is determined so that the light reflected at the right end of the end face 44 of the lens 42 in the drawing returns to the light emitting point 25 itself. If it is smaller than this angle, the light returns to the surface of the chip 24. Increasing the angle θ causes problems such as a decrease in coupling efficiency and an image blur due to lens aberration. Considering the above points, it is desirable that 0.5θ _best <θ <2θ _best for the optimum condition θ _best = tan ⁻¹ (r / d).
[0035]
[Third embodiment]
FIG. 8 is a diagram showing an optical device 50 according to the third embodiment. It is the figure seen in the main scanning direction like FIG. 6 (A). In this embodiment, the rod lens 26 having an end face 44 perpendicular to the central axis is disposed at an angle. That is, the central axis 43 of the rod lens 26 is tilted from the perpendicular of the light emitting point 25 by an angle θ. The principle is the same as in the embodiment of FIG. 2, and the angle θ is determined so that the light reflected by the right end of the lens 26 returns to the light emitting point 25 itself. Further, θ is preferably 0.5θ _best <θ <2θ _best with respect to the optimum condition θ _best = tan ⁻¹ (r / d). Thereby, the same effect as the embodiment of FIG. 2 can be expected.
[0036]
[Fourth embodiment]
FIG. 9 is a diagram showing an optical device 60 according to the fourth embodiment. It is the figure seen in the main scanning direction like FIG. 6 (A). In this embodiment, a substrate 23 on which a plurality of light emitting chips 24 are linearly attached is disposed obliquely with respect to the center line 43 of the rod lens 26 so that the reflected light of the chip 24 does not enter the lens 26 again. To do. The angle δ that the surface of the chip 24 makes with the direction orthogonal to the central axis 43 of the rod lens is set as follows.
[0037]
In FIG. 9, the center line 43 of the lens 42 passes through the light emitting point 25 of the chip 24. Under the condition that δ is small, the distance from the light emitting point 25 of the chip to the right end of the chip is W, the distance from the lens surface to the light emitting point of the chip is d, and the lens radius is r.
[0038]
The condition that the reflected light on the chip surface does not enter the lens is
[0039]
[Equation 5]

[0040]
It is. At W = 300 μm and d = 1600 μm, the angle is about 12.6 ° or more. δ depends on W, and decreases as W decreases. When W = 100 μm, the angle is 7.6 ° or more.
[0041]
At the left end of the chip 24, the reflected light is swung out of the lens.
[0042]
As described above, the substrate is arranged obliquely and the angle δ is set as described above, so that reflected light does not return to the chip surface, so that image density unevenness does not occur.
[0043]
[Fifth embodiment]
FIG. 10 is a diagram showing an optical device 70 according to the fifth embodiment. It is the figure seen in the main scanning direction like FIG. 6 (A). In this embodiment, like the first embodiment, the surface 44 of the rod lens 26 and the surface of the chip 24 are arranged in parallel. Then, the rod lens array and the light emitting element array chip are arranged so that the center line 43 of the rod lens 26 and the perpendicular line 57 of the light emitting point 25 of the light emitting element array chip 24 are shifted in parallel (the shift amount is indicated by Δ). To do.
[0044]
In order that the reflected light of the rod lens 26 does not return to the chip 24, it is necessary that Δ> r. When Δ is increased, the coupling efficiency decreases. In addition, there are problems such as blurred images due to lens aberration. On the other hand, when Δ is smaller than r, the light returns to the chip, but since the vicinity of the light emitting point has the structure of the light emitting point period, even if the light hits the chip to some extent, the influence is small. Considering the above points, it is desirable that 2r>Δ> r / 2.
[0045]
In each of the above embodiments, the chip in which the light emitting elements are arranged one-dimensionally has been described. However, it is obvious that the present invention can be applied to a chip in which the light emitting elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally.
[0046]
【The invention's effect】
According to the present invention, the reflected light on the rod lens surface is reduced, or the reflected light from the rod lens surface is prevented from entering the chip surface, thereby reducing the adverse effect on the image due to the chip surface reflection. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of an optical printer including an optical printer head.
FIG. 2 is a diagram illustrating a structure of an optical printer head.
FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit of a self-scanning light emitting element array device.
FIG. 4 is a diagram showing an overall image of a light emitting chip.
FIG. 5 is a diagram showing a specific layout of a light-emitting chip.
FIG. 6 is a diagram showing an optical apparatus according to the first embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating an optical apparatus according to a second embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating an optical apparatus according to a third embodiment.
FIG. 9 is a diagram illustrating an optical apparatus according to a fourth embodiment.
FIG. 10 is a diagram illustrating an optical apparatus according to a fifth embodiment.
[Explanation of symbols]
23 Substrate 24 Light emitting element array chip 25

Light emitting point

26, 42 Rod lens or

rod lens array

30, 40, 50, 60, 70 Optical device 32 Antireflection film 43 Center line of rod lens 44 Rod lens end surface 55 Rod lens end surface perpendicular 57 Luminous dotted perpendicular

Claims

A light emitting element array chip in which the light emitting elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally;
A substrate on which a plurality of the light emitting element array chips are attached;
A rod lens array in which rod lenses that transmit light from the light emitting points of the light emitting element array chip are arranged;
In the rod lens, the central axis of the rod lens coincides with the perpendicular of the light emitting point, and the surface of the rod lens on the light emitting element array chip side reflects the light when the light from the light emitting point is reflected. It is formed obliquely with respect to the central axis of the rod lens so that it does not enter the surface of the chip,
When the angle formed by the central axis of the rod lens and a line perpendicular to the surface of the rod lens is θ,
[Expression 1]
0.5θ _best <θ <2θ _best
θ _best = tan ⁻¹ (r / d)
Here, r is a radius of the rod lens, and d is a distance from the surface of the rod lens to the light emitting point, and an optical device using the light emitting element array.

The light emitting element array chip has metal wiring on the surface on the side where the light emitting elements are arranged,
2. The rod lens according to claim 1, wherein a surface of the light emitting element array chip side is formed obliquely with respect to a central axis of the rod lens so that the reflected light is not irradiated onto the metal wiring. An optical device using a light emitting element array.

An optical printer head, an optical device according to claim 1 or 2.

An optical printer comprising the optical printer head according to claim 3.