【手続補正書】
【提出日】平成17年8月1日(2005.8.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  偏向走査装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  レーザ光束を出射する半導体レーザ素子を有する半導体レーザ装置と、該半導体レーザ装置から出射したレーザ光束を偏向する回転多面鏡と、該回転多面鏡によって偏向されたレーザ光束を被走査面上を等速で走査させる少なくとも１つの走査手段とを有する偏向走査装置において、前記半導体レーザ装置が、前記半導体レーザ素子が載置されたステムと、前記半導体レーザ素子の周囲を覆う様に配置され、前記半導体レーザ素子から出射された前記レーザ光束が通る部分に開口部を設けたキャップとを有し、前記半導体レーザ素子から前記開口部までの距離をＸ、前記半導体レーザ素子から出射したレーザ光束の光軸から前記開口部までの距離をｈ、前記半導体レーザ素子から出射したレーザ光束の放射角をθとした時、
Ｘｔａｎ（θ／２）≦ｈ
を満たしていることを特徴とする偏向走査装置。
【請求項２】  レーザ光束を出射する半導体レーザ素子を有する半導体レーザ装置と、該半導体レーザ装置から出射したレーザ光束を偏向する回転多面鏡と、該回転多面鏡によって偏向されたレーザ光束を被走査面上を等速で走査させる少なくとも１つの走査手段とを有する偏向走査装置において、前記半導体レーザ装置が、前記半導体レーザ素子が載置されたリードと、前記半導体レーザ素子を露出する様に前記リードの周囲に形成された絶縁枠とを有することを特徴とする偏向走査装置。
【請求項３】  前記絶縁枠が前記半導体レーザ素子よりも前記レーザ光束の出射側に突出し、該突出部の前記レーザ光束が通過する部分に開口部を設け、前記半導体レーザ素子から前記開口部までの距離をＸ、前記半導体レーザ素子から出射したレーザ光束の光軸から前記開口部までの距離をｈ、前記半導体レーザ素子から出射したレーザ光束の放射角をθとした時、
Ｘｔａｎ（θ／２）≦ｈ
を満たしていることを特徴とする、請求項２に記載の偏向走査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザプリンタやデジタル複写機等の電子写真を利用した画像形成装置に用いられる画像書き込み用の偏向走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真を利用した画像形成装置に用いられている偏向走査装置は、例えば、特開平１０−１１５７９４号公報に開示されているものであった。それを図１１を用いて説明する。同図において、１０１はレーザ光源ユニット、１０２はシリンドリカルレンズ、１０３は回転多面鏡、１０４はスキャナモータ、１０５は走査レンズ、１０６は折返しミラー、１０７はレーザ出射口、１０８は同期検知ミラー、１０９は同期検知センサである。レーザ光源ユニット１０１は略平行なレーザ光束を出射し、シリンドリカルレンズ１０２によって回転多面鏡１０３の反射面上に線像に結像される。回転多面鏡１０３はスキャナモータ１０４によって回転駆動され、レーザ光束を偏向し、この偏向されたレーザ光束は走査レンズ１０５、折返しミラー１０６を経て不図示の感光体表面上に走査、結像される。また、上記構成部品は、光学箱１１０に内包されており、折返しミラー１０６の近傍にはレーザ出射口１０７が開いている。
【０００３】
次に、レーザ光源ユニット１０１について図１２を用いて説明する。これは、例えば特開平８−１１２９４０に開示されているものである。
【０００４】
同図において、２０１は半導体レーザ装置、２０２はコリメータレンズ、２０３はレーザホルダ、２０４はレンズ鏡筒、２０５はレーザ駆動基板である。半導体レーザ装置２０１は発散光のレーザ光束を発し、コリメータレンズ２０２はそのレーザ光束を略平行光束に変換し、レーザ光源ユニット外に出射する。また、半導体レーザ装置２０１は、レーザホルダ２０３に設けられた穴２０３ａに圧入固定されている。コリメータレンズ２０２はレンズ鏡筒２０４に接着固定されており、これらは一体となって半導体レーザ装置２０１との位置を調整された後、紫外線硬化型接着剤２０７によってレーザホルダ２０３に固定される。また、レーザ光源ユニット１０１は、ねじ２０６によって光学箱１１０に固定されている。
【０００５】
次に、一般的な半導体レーザ装置２０１について、図１３を用いて説明する。同図において、３０１は半導体レーザ素子、３０２はフォトダイオード、３０３はステム、３０４はキャップ、３０５はカバーガラス、３０６はリードピンである。尚、本図は説明の為に部分的に断面図で表している。ここで、半導体レーザ素子３０１はステム３０３から突出したヒートシンク３０３ａにはんだ付け等で固定されており、前側（カバーガラス３０５側）と、後側（フォトダイオード３０２側）に発散光のレーザ光束を出射する。前側に出射したレーザ光束は、カバーガラス３０５を通過して、前述のコリメータレンズ２０２に入射する。後側に出射したレーザ光束はフォトダイオード３０２で受光され、レーザ光の出力がモニタされる。また、カバーガラス３０５は、例えば低融点ガラスなどの接着剤を用いてキャップ３０４に固定され、ステム３０３、キャップ３０４、カバーガラス３０５によって密閉された内部には窒素ガス等が封入されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記従来例で説明した偏向走査装置に用いられている半導体レーザ装置は、カバーガラス３０５を用いている為に、以下に示す２つの欠点があった。
【０００７】
１．カバーガラス３０５表面でレーザ光の一部が反射し、その反射光が半導体レーザ素子３０１に戻って、戻り光雑音を発生し出力を不安定にさせたり、フォトダイオード３０２に入射してその出力を不安定にさせたりする。この為、従来はカバーガラス３０５に反射防止コートを施していたが、これは高価なものであった。
【０００８】
２．カバーガラス３０５をキャップ３０４に固定する為に用いられる接着剤のはみ出しが迷光の原因になる。これを図１４に基づいて説明する。同図において、３０７は半導体レーザ素子３０１から出射されるレーザ光束、３０８は前述の接着剤を示す。ここで、接着剤３０８が、３０８ａの様にはみ出し量が多く、レーザ光束の一部を覆う様になってしまった場合、３０８ａの部分で屈折し、迷光となってしまう。例えば３０８ｂの様に正規光とは違う経路を辿ってコリメータレンズ２０２を通り、レーザ光源ユニット１０１外に出てしまう場合などがある。これが感光体上に到達してしまうと出力画像に濃淡ムラを生じるという問題があった。
【０００９】
上記問題点に鑑み、本出願に係る発明は、半導体レーザ装置のカバーガラスによる出力の不安定や、カバーガラス固定用の接着剤のはみ出しに起因する迷光による出力画像の濃淡ムラを生じない偏向走査装置を安価に達成することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為、本出願に係る発明は、レーザ光束を出射する半導体レーザ素子を有する半導体レーザ装置と、該半導体レーザ装置から出射したレーザ光束を偏向する回転多面鏡と、該回転多面鏡によって偏向されたレーザ光束を被走査面上を等速で走査させる少なくとも１つの走査手段とを有する偏向走査装置において、前記半導体レーザ装置が、前記半導体レーザ素子が載置されたステムと、前記半導体レーザ素子の周囲を覆う様に配置され、前記半導体レーザ素子から出射された前記レーザ光束が通る部分に開口部を設けたキャップとを有し、前記半導体レーザ素子から前記開口部までの距離をＸ、前記半導体レーザ素子から出射したレーザ光束の光軸から前記開口部までの距離をｈ、前記半導体レーザ素子から出射したレーザ光束の放射角をθとした時、
Ｘｔａｎ（θ／２）≦ｈ
を満たしていることを特徴とする。
【００１１】
また、レーザ光束を出射する半導体レーザ素子を有する半導体レーザ装置と、該半導体レーザ装置から出射したレーザ光束を偏向する回転多面鏡と、該回転多面鏡によって偏向されたレーザ光束を被走査面上を等速で走査させる少なくとも１つの走査手段とを有する偏向走査装置において、前記半導体レーザ装置が、前記半導体レーザ素子が載置されたリードと、前記半導体レーザ素子を露出する様に前記リードの周囲に形成された絶縁枠とをしていても良い。
【００１２】
この場合、前記絶縁枠が前記半導体レーザ素子よりも前記レーザ光束の出射側に突出し、該突出部の前記レーザ光束が通過する部分に開口部を設け、前記半導体レーザ素子から前記開口部までの距離をＸ、前記半導体レーザ素子から出射したレーザ光束の光軸から前記開口部までの距離をｈ、前記半導体レーザ素子から出射したレーザ光束の放射角をθとした時、
Ｘｔａｎ（θ／２）≦ｈ
を満たしていると更に良い。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１に、本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装置の断面図を示す。同図において、１はレーザ光束を発する半導体レーザ素子であり、前側（図の左側）と後側（図の右側）にそれぞれレーザ光束Ｌ１及びＬ２を発する。２はサブマウント、３はステムであり、半導体レーザ素子１はサブマウント２上に、サブマウント２はステム３から突出したヒートシンク部３ａ上にそれぞれはんだ付け等で載置されている。４はキャップであり、半導体レーザ素子１の周囲を覆う様に配置され、レーザ光束Ｌ１が出射する部分には開口部４ａが穿たれている。５はフォトダイオードであり、半導体レーザ素子１から後側に発せられるレーザ光束Ｌ２を受光し、光量モニタを行う。６はリードピンであり、少なくとも３本存在し、そのうち２本はそれぞれ半導体レーザ素子１、フォトダイオード５と金属細線７によって電気的に接続されていて、その他の１本はステム３と一体に形成されている。
【００１４】
ここで、本実施形態で用いる半導体レーザ装置は、従来画像形成装置に用いられているキャップやカバーガラスで半導体レーザ素子の周囲を密閉している気密封止タイプとは違い、半導体レーザ素子１が露出した、所謂オープンパッケージタイプである。
【００１５】
次に、図１で説明した半導体レーザ装置が搭載されるレーザ光源ユニットについて図２を用いて説明する。同図において、２１は図１で説明した半導体レーザ装置、２２はコリメータレンズ、２３はレーザホルダ、２４はレンズ鏡筒、２５はレンズ鏡筒２４に一体に形成された光学絞り、２６はレーザ駆動回路基板である。ここで、半導体レーザ装置２１は、レーザホルダ２３に穿たれた圧入穴２３ａに圧入等で固定され、コリメータレンズ２２はレンズ鏡筒２４に接着等で固定されている。また、半導体レーザ装置２１のリードピン６はレーザ駆動基板２６に穿たれた挿入穴２６ａに通され、はんだ２６ｂによってレーザ駆動基板２６上のパターン（不図示）と電気的に導通している。また、レーザホルダ２３とレンズ鏡筒２４は、ピント及び光軸調整を行って接着固定されている。ここで、半導体レーザ装置２１上の半導体レーザ素子１から出射したレーザ光束Ｌ１は光学絞り２５によって光束の幅を制限され、コリメータレンズ２２に入射し、略平行な光束Ｌ３に変換され、本レーザ光源ユニット外に出射される。
【００１６】
ここで、本レーザ光源ユニットでは、従来例と違い、オープンパッケージタイプの半導体レーザ装置を用いている為、半導体レーザ素子１から出射したレーザ光束Ｌ１は、カバーガラス等を介さずコリメータレンズ２２に直接入射している。
【００１７】
次に、本レーザ光源ユニットが搭載される偏向走査装置について図３を用いて説明する。同図において、３１は図２で説明したレーザ光源ユニット、３２はシリンドリカルレンズ、３３はポリゴンミラー、３４はスキャナモータ、３５は１つ又は複数のレンズで構成される走査レンズ、３６は折返しミラー、３７は同期検知ミラー、３８は同期検知センサ、３９は感光体ドラムである。ここで、レーザ光源ユニット３１から出射したレーザ光束Ｌ３はシリンドリカルレンズ３２を通過してポリゴンミラー３３の反射面３３ａ上に線像に結像される。ポリゴンミラー３３はスキャナモータ３４によって回転され、レーザ光束を偏向する。偏向されたレーザ光束は走査レンズ３５、折返しミラー３６を介して感光体３９上を等速で走査し、露光する。また、走査レンズ３５を通ったレーザ光束の一部は同期検知ミラー３７によって折り曲げられ、同期検知センサ３８に入射し、書き出し位置検知に使われる。また、上記構成部品は光学箱４０に収納されている。
【００１８】
次に、図３で説明した偏向走査装置が搭載される画像形成装置について図４を用いて説明する。同図において、４１は図３で説明した偏向走査装置、４２は帯電器、４３は現像器、４４は感光体ドラム３９、帯電器４２、現像器４３等によって構成されるプロセスカートリッジ、４５は転写ローラ、４６は定着器、４７は給紙カセット等に積載された例えば紙などの記録メディア、４８はピックアップローラ、４９は排紙口、５０は排紙積載部である。ここで、感光体ドラム３９は矢印Ａの方向に回転しつつ、まず帯電器４２によって帯電され、次に偏向走査装置４１によって露光されて、現像器４３によって露光された部分にトナー像を形成する。記録メディア４７はピックアップローラ４８によって取り出され、２点破線Ｐの様な経路を辿り転写ローラ４５によって感光体ドラム３９上のトナー像が転写される。その後定着器４６に至りトナー像が定着し、排紙口４９を通って排紙積載部５０上に積載される。
【００１９】
先にも述べたように、本実施形態の画像形成装置に用いられる半導体レーザ装置は、従来の様な気密封止タイプと違い、オープンパッケージタイプである。
【００２０】
故に、従来問題になっていたカバーガラスの反射によって出力を不安定にすることや、これを防ぐ為のカバーガラス表面へのコーティングによるコストアップや、カバーガラスの固定に用いられる接着剤による迷光の発生が無い。
【００２１】
尚、従来の半導体レーザ装置では、半導体レーザ素子の出射面のコーティングが結露等によって劣化してしまう懸念があった為、半導体レーザ素子はキャップとカバーガラスによって密閉され、内部に窒素や乾燥空気などを封入していた。しかし、コーティング技術の進歩により、酸化による劣化の懸念が無く、外気に対して露出させても問題は無くなり、本実施形態のようなオープンパッケージの半導体レーザ装置の画像形成装置への使用が可能になった。
【００２２】
また、開口部４ａの大きさは、レーザ光束Ｌ１の光軸Ｃから開口部４ａまでの距離をｈ、半導体レーザ素子１の出射面から開口部４ａまでの距離をＸ、レーザ光束Ｌ１の放射角をθとした時、
Ｘｔａｎ（θ／２）≦ｈ
を満たす大きさであれば、レーザ光束Ｌ１が開口部４ａの縁に当たり、迷光になることも避けられる。
【００２３】
以上説明した様に本実施形態を用いれば、カバーガラスの反射による出力の不安定や、迷光による濃淡ムラの無い画像形成装置を提供することが出来る。
【００２４】
（実施形態２）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ装置を表す図画である。同図において、５１はサブマウント、５２はサブマウント５１上に設けられたフォトダイオード、５３、５４、５５はリードであり、リード５３上にはサブマウンド５１がはんだ付け等で載置され、リード５４とリード５５はそれぞれ半導体レーザ素子１、フォトダイオード５２と金属細線５６によって結線されている。また、リード５３、５４、５５の周囲には例えば樹脂で出来た絶縁枠５７が、半導体レーザ素子１を露出するように設けられている。
【００２５】
また、リード５３、５４、５５は、図６に破線で示した様に絶縁枠５７の内部を貫通している。
【００２６】
図７に、本実施形のレーザ光源ユニットを示す。同図において、５８は図５、６で説明した半導体レーザ装置であり、これはレーザホルダ２３に穿たれた挿入穴２３ｂに挿入され、突き当て部２３ｃに突き当て位置決めされ、接着剤６０で接着固定されている。
【００２７】
図５、図６より明らかな様に、本実施形態で示した半導体レーザ装置も実施形態１と同様にオープンパッケージタイプであり、実施形態１と同様の効果があるが、実施形態１に比べ、より安価に製造出来るという特徴がある。その製造方法を図８を用いて説明する。
【００２８】
製造工程は、まずリード５３、５４、５５とリテーナ５９が１枚の金属板からプレス工程で作られ、次に射出成型によって絶縁枠５７がリードの周囲に形成される。そして、サブマウント５２や半導体レーザ素子１の載置、金属細線５６の配線を行い、特性検査を行った後、リテーナ５９と半導体レーザ装置５８が切り離される。ここで、１本のリテーナ５９には、半導体レーザ装置５８が数十個繋がっており、製造工程の最終段階まで繋がったまま作業が行われる為、作業効率が良く、製造コストが安価で出来る。
【００２９】
また、図９のように、絶縁枠５７を、半導体レーザ素子１の出射面よりも前方まで突出させ、その突出部のレーザ光束Ｌ１が通過する部分に開口部５７ａを設けても良い。これは、本半導体レーザ装置を取り扱う際に誤って半導体レーザ素子１を触ってしまうのを防ぐ為である。この際には、図１０に示す様に、開口部５７ａからレーザ光束Ｌ１の光軸Ｃまでの距離をｈ、半導体レーザ素子１の出射面から開口部５７ａまでの距離をＸ、レーザ光束Ｌ１の放射角をθとした時、
Ｘｔａｎ（θ／２）≦ｈ
を満たしていれば、実施形態１と同様、レーザ光束Ｌ１が開口部５７ａの縁に当たり、迷光になることを避けられる。
【００３０】
以上説明した様に、本実施形態を用いれば、実施形態１と同様な効果があると共に、より安価な走査光学装置乃至画像形成装置を提供することが出来る。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明を用いれば、半導体レーザ装置のカバーガラスからの反射による出力の不安定や、カバーガラスを固定する為の接着剤による迷光が無く、濃淡ムラの無い画像形成装置を安価に提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装置を示す図である。
【図２】
本発明の第１の実施形態に係るレーザ光源ユニットを示す図である。
【図３】
本発明の第１の実施形態に係る偏向走査装置を示す図である。
【図４】
本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置を示す図である。
【図５】
本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ装置を示す図である。
【図６】
本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ装置を示す図である。
【図７】
本発明の第２の実施形態に係るレーザ光源ユニットを示す図である。
【図８】
本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法を示す図である。
【図９】
本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ装置を示す図である。
【図１０】
本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ装置を示す図である。
【図１１】
従来例の偏向走査装置を示す図である。
【図１２】
従来例のレーザ光源ユニットを示す図である。
【図１３】
従来例の半導体レーザ装置を示す図である。
【図１４】
本発明の解決課題を示す図である。
【符号の説明】
１  半導体レーザ素子
３  ステム
４  キャップ
４ａ  開口部
５  フォトダイオード
２１，５８  半導体レーザ装置
２２  コリメータレンズ
５３，５４，５５  リード
５７  絶縁枠
５７ａ  開口部