CN102447037A - 光发射装置与应用它的发光二极管打印头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光发射装置与应用它的发光二极管打印头，光发射装置包括一硅光学平台、一自聚焦透镜阵列、一上壳体与一光源。自聚焦透镜阵列设置于硅光学平台的一凹槽中，此凹槽具有第一反射面、一底部与一第二反侧面，第一反射面与一第二反侧面分别位于底部的两侧并形成一凹槽开口，其中所述凹槽开口的宽度大于所述底部的宽度。上壳体用以覆盖凹槽开口并具有一对应于第二反射面的透光区。光源则对应于第一反射面。此光发射装置的机构可利用迭加的方式来组装，借此提高组装精度与简化组装过程。

Description

光发射装置与应用它的发光二极管打印头

技术领域

本发明涉及光学技术领域，有关于一种光学组件，且特别是有关于一种光发射装置与使用它的发光二极管打印头。

背景技术

打印机是目前常见的计算机输出设备，可以将计算机内储存的数据按照文字或图形的方式永久地输出到纸张或者透明胶片上。打印机主要分为单色打印机与彩色打印机，单色打印机主要以黑色为主，而彩色打印机则可作为相片打印机以输出画质精美的相片。

打印机的种类众多，主要包括激光打印机、喷墨打印机与针式打印机等，其他还包括热转印式打印机(Thermal Transfer Printer)与光感应式打印机(Cylithography Printer)等。光感应式打印机是利用光转印技术来打印影像，光转印技术是由一家叫做Cycolor Inc.的公司投资开发成商业化的产品，所以这项技术也被称做“Cylithography technology”。

在光转印技术中，会预先将颜料涂布在特殊的相纸上，这些涂布的颜料会先利用微胞囊技术(microcapsules)进行处理，将三色颜料(青蓝，洋红和黄)先以光敏感应性的微胞囊(light sensitive microcapsules)包起来。这些微胞囊会对特定波长的光线产生化学反应。光感应式打印机中的光学打印头会以特定波长的光线扫描相纸表面，被照射到的微胞囊会产生脆化反应。脆化的微胞囊会被光感应式打印机中的压力滚轮(pressure roller)压碎而释放出颜料以混合出所需的色彩。

这种光感应式打印机中需要设置特殊的光学打印头以产生特定波长的光线，目前这种光学打印头可利用发光二极管(Light Emitting Diode，LED)阵列来作为光源，然后利用透镜来传递光线与聚焦。然而，目前的光学打印头的光学机构过于复杂，容易造成组装精度过低，并不利于量产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服目前的光学打印头的光学机构过于复杂，容易造成组装精度过低，并不利于量产的缺陷，提供一种光发射装置与使用它的发光二极管打印头，利用硅光学平台(silicon optical bench，SiOB)来整合LED光源与自聚焦透镜阵列(SELFOC Lens Array，SLA)，此光发射装置的机构可利用迭加的方式来组装，借此提高组装精度与简化组装过程。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：本发明提出一种光发射装置，包括一硅光学平台、一自聚焦透镜阵列、一上壳体与至少一光源。硅光学平台具有一凹槽，凹槽具有一第一反射面、一底部与一第二反射面。第一反射面与第二反射面分别位于底部的两侧并形成一凹槽开口，其中凹槽开口的宽度大于底部的宽度。自聚焦透镜阵列设置于上述底部上并位于上述第一反射面与上述第二反射面之间。上壳体用于覆盖上述凹槽开口并具有一对应于第二反射面的透光区。光源设置于上壳体的一内侧面上，并对应于第一反射面。

在本发明一实施例中，上述第一反射面用于反射光源所发出的光线，自聚焦透镜阵列将第一反射面所反射的光线引导至第二反射面。上述第二反射面所反射的光线则通过上述透光区。

在本发明一实施例中，上述光源位于第一斜面在上述上壳体的正投影区域中，上述透光区则位于第二斜面在上壳体的正投影区域中。

在本发明一实施例中，上述光源包括发光二极管阵列。上述自聚焦透镜阵列包括多个透镜。

本发明还提出一种发光二极管打印头，包括一壳体与至少一光发射装置，光发射装置设置于上述壳体中。其中每一上述光发射装置包括一硅光学平台、一自聚焦透镜阵列、一上壳体与至少一光源。硅光学平台具有一凹槽，凹槽具有一第一反射面、一底部与一第二反射面。第一反射面与第二反射面分别位于底部的两侧并形成一凹槽开口，其中凹槽开口的宽度大于底部的宽度。自聚焦透镜阵列设置于上述底部上并位于上述第一反射面与上述第二反射面之间。上壳体用于覆盖上述凹槽开口并具有一对应于第二反射面的透光区。光源设置于上述上壳体的一内侧面上，并对应于上述第一反射面。

本发明的积极进步效果在于：本发明在硅光学平台上形成具有双反射面的凹槽，让光源与自聚焦透镜阵列可以整合于凹槽中，并且利用印刷电路板来作为凹槽的覆盖壳体，借此简化光发射装置的结构组成与降低设计成本。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1为根据本发明第一实施例的光发射装置的示意图。

图2为根据本发明第二实施例的发光二极管打印头示意图。

【主要组件符号说明】

100、260：光发射装置

110：硅光学平台

112：凹槽

113：底部

114：第一反射面

115：第二反射面

120：自聚焦透镜阵列

130：上壳体

140：光源

142：透光区

160：影像面

200：发光二极管打印头

230：上壳体

240：虚线区域

242：透光区

250：壳体

θ1、θ2：夹角

具体实施方式

实施例1：

请参照图1，图1为根据本发明第一实施例的光发射装置的示意图，光发射装置100包括硅光学平台110、自聚焦透镜阵列120、上壳体130与光源140。硅光学平台110具有凹槽112，凹槽112由第一反射面114、底部113与第二反射面115所形成，第一反射面114与底部113的夹角θ1实质上为135度，第二反射面115与底部113的夹角θ2实质上为135度。由于第一反射面114与第二反射面115是由外向内倾斜，因此第一反射面114与第二反射面115所形成的凹槽开口的宽度会大于凹槽112的底部113的宽度。自聚焦透镜阵列120设置于凹槽112的底部113上，可用来引导第一反射面114所反射的光线至第二反射面115。自聚焦透镜阵列120具有多个透镜，这些透镜可形成一个有连续图像的整体，因此可以直接得到实际图像大小的正向图像，所以不需要镜像图像。

光源140设置于上壳体130的内侧面上，内侧面是指上壳体130面向凹槽112的第一反射面114的侧面。光源140的位置对应于第一反射面114，可用来发出光线至第一反射面114。上壳体130具有一透光区142，其位置对应于第二反射面115。自聚焦透镜阵列120将第一反射面114所反射的光线引导至第二反射面115，第二反射面115所反射的光线可通过透光区142而成像于影像面160上。在实际应用时，具有微胞囊的相纸会经由机构带动而经过影像面160，被照射到的微胞囊便会产生脆化反应，然后经过后端的压力滚轮压碎后便可在相纸上呈现出颜色。未照射到的微胞囊会继续抱持不破裂的状态，而形成黑色。

在本实施例中，凹槽112的第一反射面114、底部113与第二反射面115利用一体成型的方式形成在硅光学平台110上，并非利用组装而成，但本发明并不受限于此。上壳体130可利用印刷电路板(Print Circuit Board，PCB)实现，其透光区142为开孔或以透光材质(如玻璃)形成，但本实施例并不受限。在本实施例中，上壳体130需要具有屏蔽的功能以防止漏光，利用印刷电路板来实现的话，则具有整合光源140的驱动电路以及作为外壳的效果，可以达到简化设计组成与节省成本。

在本发明另一实施例中，上壳体130也可以直接利用玻璃形成，只要透光区142以外的地方涂布不透光的材料即可形成上壳体130。光源140包括发光二极管组件或发光二极管阵列，可依照设计需求决定，本实施例并不受限。

本实施例的光发射装置100可应用于LED打印头以作为光源模块使用，其中光源140可使用单一波长的LED或是具有多波长光源的LED模块，但本实施例并不受限。多波长光源的LED模块是由多种波长的LED组合而成，例如红、蓝、绿三种LED，可利用其驱动电路选择性发出所需波长的光线以脆化包覆不同颜料的微胞囊。在本实施例中，光源140会依照不同颜色的微胞囊所对应的光线波长产生不同波长的光线以照射相片纸。举例来说，微胞囊可分为青蓝色(cyan)、洋红色(magenta)与黄色(yellow)三种，其对应的光线波长分别为350nm、385nm与470nm。上述微胞囊与光线波长的对应关系仅为范例，本实施例并不受限于此。

使用单一波长的光源140，则相片纸需要经过至少三种不同波长的光发射装置照射才能呈现出正确的颜色。若使用多波长的光源，则使用单一的光发射装置来进行照射便可呈现出所需的色彩。因此，使用多波长的光发射装置可以缩小LED打印头的体积，非常适用整合于手持式电子装置或可携式电子装置，例如手机与笔记本电脑。

此外，值得注意的是，由图1可知，本实施例利用微机电(microelectromechanical system，MEMS)技术来整合光学组件并且改变其构装架构，以印刷电路板来取代凹槽112的覆盖壳体(即上壳体130)。此外，由于图1的硅光学平台110、自聚焦透镜阵列120、上壳体130等组件可直接利用堆栈的方式组装，不需考虑侧向的定位，所以可以简化组装程序与提高组装精确度。因此，本实施例具有简化设计组成与节省成本的功效。

实施例2：

上述图1中的光发射装置100的结构可应用于发光二极管打印头，其光源140可利用LED阵列实现以符合所需的分辨率，而透光区142则需扩大以符合纸张的宽度。请参照图2，图2为根据本发明第二实施例的发光二极管打印头示意图。发光二极管打印头200包括壳体250与光发射装置260，光发射装置260设置在壳体250中。光发射装置260包括印刷电路板所形成的上壳体230，上壳体230上具有透光区242以发出光线。上壳体230的内侧面则设置有LED阵列，其设置位置如虚线区域240所示。上壳体230的下方则具有对应结构的硅光学平台与自聚焦透镜阵列(图未示)以引导所需的光线。

光发射装置260中的硅光学平台与自聚焦透镜阵列的结构请参照图1。光发射装置260中的硅光学平台具有凹槽以设置聚焦透镜阵列，凹槽的长度与透光区242长度相符。光发射装置260的剖面结构如图1所示，凹槽具有两个反射面以反射光线，反射面的倾斜角度则例如为45度(即反射面与凹槽底部的夹角为135度)。光发射装置260的凹槽的长度与LED阵列的个数可依照设计需求延伸与增加。在经由上述实施例的说明后，具有本技术领域常识者应可推知其实施方式，在此不加累述。此外，值得注意的是，图2中发光二极管打印头200虽以包括一个光发射装置260为例说明，但本实施例并不受限。在经由上述实施例的说明后，具有本技术领域常识者应可推知其他实施方式，在此不加累述。

综上所述，本发明利用硅光学平台整合LED与自聚焦透镜阵列，并且直接以印刷电路板来作为光发射装置的覆盖壳体以简化结构。由于本发明的光发射装置的结构可利用堆栈的方式组装，因此可简化组装程序与成本并提高组装精确度。

以上虽然描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种光发射装置，其特征在于，所述光发射装置包括：

硅光学平台，具有凹槽，所述凹槽具有第一反射面、底部与第二反射面，所述第一反射面与所述第二反射面分别位于所述底部的两侧并形成凹槽开口，其中所述凹槽开口的宽度大于所述底部的宽度；

自聚焦透镜阵列，设置于所述底部上并位于所述第一反射面与所述第二反射面之间；

上壳体，用以覆盖所述凹槽开口，所述上壳体具有透光区，所述透光区对应于所述第二反射面；以及

至少一光源，设置于所述上壳体的内侧面上并对应于所述第一反射面。

2.如权利要求1所述的光发射装置，其特征在于：所述第一反射面用于反射所述光源所发出的光线，所述自聚焦透镜阵列将所述第一反射面所反射的光线引导至所述第二反射面，所述第二反射面所反射的光线则通过所述透光区。

3.如权利要求1所述的光发射装置，其特征在于：所述光源位于所述第一斜面在所述上壳体的正投影区域中。

4.如权利要求1所述的光发射装置，其特征在于：所述透光区位于所述第二斜面在所述上壳体的正投影区域中。

5.如权利要求1所述的光发射装置，其特征在于：所述光源包括发光二极管阵列。

6.如权利要求1所述的光发射装置，其特征在于：所述自聚焦透镜阵列包括多个透镜。

7.一种发光二极管打印头，其特征在于，所述发光二极管打印头包括：

壳体；以及

至少一光发射装置，设置于所述壳体中，其中每一光发射装置包括：

硅光学平台，具有凹槽，所述凹槽具有第一反射面、底部与第二反射面，所述第一反射面与所述第二反射面分别位于所述底部的两侧并形成凹槽开口，其中所述凹槽开口的宽度大于所述底部的宽度；

自聚焦透镜阵列，设置于所述底部上并位于所述第一反射面与所述第二反射面之间；

上壳体，用以覆盖所述凹槽开口，所述上壳体具有透光区，所述透光区对应于所述第二反射面；以及

发光二极管阵列，设置于所述上壳体的内侧面上并对应于所述第一反射面。

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