(57)【要約】【課題】光源から出射されるレーザ光の収光精度が高い光源装置を提供する。【解決手段】光源装置１００は、レーザ光を出射する半導体レーザ１１０と、半導体レーザからのレーザ光を光束に変換するカップリングレンズ１２０と、カップリングレンズからのレーザ光が入射されるシリンドリカルレンズ１３０とを備える。シリンドリカルレンズ１３０は、レンズ部１３２と、レンズ部の外周に配置された外周部１３６と、外周部から半導体レーザ側へ延び、カップリングレンズを支持する支持部１３８とが一体に形成されたことを特徴とする。【選択図】図３
2011133737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射する半導体レーザと、
前記半導体レーザからのレーザ光を光束に変換するカップリングレンズと、
前記カップリングレンズからのレーザ光が入射されるシリンドリカルレンズと、を備えた光源装置であって、
前記シリンドリカルレンズは、
レンズ部と、
前記レンズ部の外周に配置された外周部と、
前記外周部から前記半導体レーザ側へ延び、前記カップリングレンズを支持する支持部とが一体に形成されたことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記シリンドリカルレンズは透明の樹脂で形成され、前記カップリングレンズはガラスで形成されることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記支持部は円筒形であり、前記カップリングレンズが前記支持部内に支持されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記外周部は円筒形であり、前記シリンドリカルレンズが光軸を中心に回転することを規制する規制部が外周に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記外周部は円筒形であり、前記支持部の外径は、前記外周部の外径よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光源装置を含むことを特徴とする光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置およびこの光源装置を含む光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザと、カップリングレンズと、シリンドリカルレンズとを含む光源装置を組み立てる際には、半導体レーザの光軸に対して、カップリングレンズとシリンドリカルレンズの光軸を一致させる必要がある。
【０００３】
図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、従来の光源装置２００は、半導体レーザ２１０と、カップリングレンズ２２０と、シリンドリカルレンズ２３０とを含み、各部品がベース２５０に固定されることで組み立てられる。
詳細には、カップリングレンズ２２０を鏡筒２２５内の所定位置に接着により固定する。次に、カップリングレンズ２２０を固定した鏡筒２２５とシリンドリカルレンズ２３０をベース２５０に対して接着等の方法で固定する。そして、半導体レーザ２１０をホルダ２６０の円形開口部２６２に圧入等により固定した後、ホルダ２６０をベース２５０に接着することで、光源装置２００を組み立てる。その際、特にカップリングレンズ２２０と半導体レーザ２１０との位置合わせ、固定には、高い精度が求められる。また、半導体レーザ２１０またはカップリングレンズ２２０の光軸のずれは、そのまま光源装置の収光精度を左右する。
【０００４】
特許文献１も同様の光源装置を開示しており、カップリングレンズを第１保持部材（ＬＤベース）に固定させ、シリンドリカルレンズを第２保持部材（ホルダ）に固定させ、第１保持部材と第２保持部材を固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３１１８９２号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の光源装置においては、カップリングレンズとシリンドリカルレンズの間に複数の保持部材が介在するので、誤差が大きくなり、光源から出射されるレーザ光で所望の収光精度が得られないという問題があった。
【０００７】
本発明は、以上のような背景に鑑みてなされたものであり、光源から出射されるレーザ光の収光精度が高い光源装置および光走査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するため、本発明の光源装置は、レーザ光を出射する半導体レーザと、前記半導体レーザからのレーザ光を光束に変換するカップリングレンズと、前記カップリングレンズからのレーザ光が入射されるシリンドリカルレンズとを備え、前記シリンドリカルレンズは、レンズ部と、前記レンズ部の外周に配置された外周部と、前記外周部から前記半導体レーザ側へ延び、前記カップリングレンズを支持する支持部とが一体に形成されたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の光走査装置は、上述した光源装置を含むことを特徴とする。
【００１０】
このような光源装置および光走査装置によると、保持部材を介在させずに、カップリングレンズをシリンドリカルレンズに直接支持させるため、小さい誤差の範囲内で、カップリングレンズとシリンドリカルレンズを位置合わせすることができる。そして、これらのレンズに対して半導体レーザの位置合わせを行うため、半導体レーザから出射されるレーザ光の収光精度が高い光源装置および光走査装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光源から出射されるレーザ光の収光精度が高い光源装置および光走査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の光走査装置を備えたレーザプリンタの側断面図である。
【図２】光走査装置の平面図である。
【図３】本実施形態の光源装置の分解斜視図である。
【図４】光源装置を組み立てた状態を示す斜視図である。
【図５】光源装置の平面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図７】従来の光走査装置を示す説明図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組み立てた状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜レーザプリンタの概略構成＞
図１に示すように、レーザプリンタ１は、本体筐体２内に、記録シートの一例としての用紙Ｐを供給する給紙部３と、光走査装置４と、用紙Ｐ上にトナー像（現像剤像）を転写するプロセスカートリッジ５と、用紙Ｐ上のトナー像を熱定着する定着装置８とを主に備えている。
【００１４】
なお、以下の説明において、方向は、レーザプリンタを使用するユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図１における右側を「前」、左側を「後」とし、手前側を「左」、奥側を「右」とする。また、図１における上下方向を「上下」とする。
【００１５】
給紙部３は、本体筐体２内の下部に設けられ、用紙Ｐを収容する給紙トレイ３１と、用紙Ｐの前側を持ち上げる用紙押圧板３２と、給紙ローラ３３と、給紙パット３４と、紙粉取りローラ３５，３６と、レジストローラ３７とを主に備えている。給紙トレイ３１内の用紙Ｐは、用紙押圧板３２によって給紙ローラ３３に寄せられ、給紙ローラ３３と給紙パット３４によって１枚ずつ分離され、紙粉取りローラ３５，３６およびレジストローラ３７を通ってプロセスカートリッジ５に向けて搬送される。
【００１６】
光走査装置４は、本体筐体２内の上部に設けられ、図２に示すように、光源装置１００、ポリゴンミラー２０、ｆθレンズ４２、反射鏡４４を備えている。ポリゴンミラー２０は、六角形の各辺の部分に鏡が形成されたもので、それ自身回転されつつ、シリンドリカルレンズ１３０を通過したレーザ光を反射することで、主走査方向にレーザ光を偏向および走査する。ｆθレンズ４２は、ポリゴンミラー２０により等角速度で走査されたレーザ光を、等速度で走査するように変換しつつ、感光体ドラム６１の表面にレーザ光を結像させる。
【００１７】
また、光走査装置４は、反射鏡４４で下方に向けられたレーザ光を感光体ドラム６１へ向けるべく、図１に示すように補正レンズ４３、反射鏡４５，４６を備えている。これらの各部材は、ケース１０１に適宜取り付けられている。
光源装置１００の構成の詳細については、後述する。
【００１８】
プロセスカートリッジ５は、光走査装置４の下方に配置され、本体筐体２に設けられたフロントカバー２１を開いたときにできる開口から本体筐体２に対して着脱可能に装着される構成となっている。このプロセスカートリッジ５は、ドラムユニット６と、現像ユニット７とから構成されている。
【００１９】
ドラムユニット６は、感光体ドラム６１と、帯電器６２と、転写ローラ６３とを主に備えている。また、現像ユニット７は、ドラムユニット６に対して着脱可能に装着される構成となっており、現像ローラ７１と、供給ローラ７２と、層厚規制ブレード７３と、トナー（現像剤）を収容するトナー収容部７４とを主に備えている。
【００２０】
プロセスカートリッジ５では、感光体ドラム６１の表面が、帯電器６２により一様に帯電された後、光走査装置４からのレーザ光の高速走査によって露光されることで、感光体ドラム６１上に画像データに基づく静電潜像が形成される。また、トナー収容部７４内のトナーは、供給ローラ７２を介して現像ローラ７１に供給され、現像ローラ７１と層厚規制ブレード７３の間に進入して一定厚さの薄層として現像ローラ７１上に担持される。
【００２１】
現像ローラ７１上に担持されたトナーは、現像ローラ７１から感光体ドラム６１上に形成された静電潜像に供給される。これにより、静電潜像が可視像化され、感光体ドラム６１上にトナー像が形成される。その後、感光体ドラム６１と転写ローラ６３の間を用紙Ｐが搬送されることで感光体ドラム６１上のトナー像が用紙Ｐ上に転写される。
【００２２】
定着装置８は、プロセスカートリッジ５の後方に設けられている。用紙Ｐ上に転写されたトナー像（トナー）は、定着装置８を通過することで用紙Ｐ上に熱定着される。トナー像が熱定着された用紙Ｐは、搬送ローラ２３，２４によって排紙トレイ２２上に排出される。
【００２３】
＜光源装置の詳細構成＞
図３に示すように、光源装置１００は、レーザ光を出射する半導体レーザ１１０と、半導体レーザ１１０から出射される拡散光を平行な光束に変換するカップリングレンズ（コリメートレンズ）１２０と、カップリングレンズ１２０からのレーザ光が入射されるシリンドリカルレンズ１３０と、これらの各部品を保持するベース１５０とを備えている。
なお、光源装置を説明する際、以下の説明では、「前」「後」「左」「右」「上」「下」の各方向は、図３に示すように、半導体レーザ１１０からのレーザ光の出射方向を前方として説明する。
【００２４】
半導体レーザ１１０は、図４に示すように、樹脂からなる板状のホルダ１６０の円形開口部１６２に圧入等により固定され、ホルダ１６０がベース１５０の左右二つの位置決め突起１５２，１５２に接着剤１６５で接着されることにより、ベース１５０の所定位置で固定される。
【００２５】
カップリングレンズ１２０は、樹脂またはガラスなどからなる円板形の凸レンズであり、半導体レーザ１１０から出射されるレーザ光を集束させて光束に変換するものである。図６に示すように、カップリングレンズ１２０は、出射面１２２に凸曲面を有し、入射面１２６が平面となっている。出射面１２２の縁部には、光軸に垂直な平面部１２４が形成されている。この平面部１２４は、後述するシリンドリカルレンズ１３０の支持部１３８の一端に形成されたレンズ保持部１４０の環状支持面１４２に当接して、シリンドリカルレンズ１３０のレンズ部１３２との間で光軸方向の位置合わせを行う際の基準面となる。
なお、カップリングレンズ１２０は精密性が要求され、シリンドリカルレンズ１３０と比較して曲率が大きく、熱膨張による影響も大きいので、ガラス製のものが望ましい。
【００２６】
シリンドリカルレンズ１３０は、カップリングレンズ１２０を通過したレーザ光を主走査方向に延びる線像としてポリゴンミラー２０に導くものである。
シリンドリカルレンズ１３０は、レンズ部１３２と、レンズ部１３２の外周に配置される外周部１３６と、外周部１３６から半導体レーザ１１０側へ延びる支持部１３８とを含み、これらを透明の樹脂で一体成型することで形成される。
【００２７】
レンズ部１３２は、前後方向から見て円形であり、カップリングレンズ１２０を通過したレーザ光が通過する領域を含む。図６に示すように、レンズ部１３２は、入射面１３３に凸曲面を有し、出射面１３４が平面を形成している。
【００２８】
外周部１３６は、カップリングレンズ１２０からのレーザ光が通過しない領域でレンズ部１３２と一体に形成され、円筒状の外形を有している。図３および図６に示すように、外周部１３６には、シリンドリカルレンズ１３０が光軸を中心に回転することを規制するために、下側の周面から垂直に下方に延びる規制部１３７が設けられる。規制部１３７を設けたことにより、シリンドリカルレンズ１３０が光軸を中心として回転し、線像が傾くことを防止することができる。
【００２９】
支持部１３８は、テーパ面を介して外周部１３６と一体に形成され、外周部１３６よりも小さい径を有する円筒形の部材である。支持部１３８は、後端部（半導体レーザ１１０側に位置する端部）にレンズ保持部１４０を形成している。
【００３０】
レンズ保持部１４０は、所定位置でカップリングレンズ１２０を保持するためのものである。図６に示すように、レンズ保持部１４０は、カップリングレンズ１２０の光軸方向の位置決めを行うための環状支持面１４２と、シリンドリカルレンズ１３０の光軸に対してカップリングレンズ１２０の光軸を合わせるための内周部１４４とを備えている。
詳細には、レンズ保持部１４０は、支持部１３８の前後方向中央部よりも内径を一回り大きくすることで形成され、レンズ保持部１４０と支持部１３８の中央部の内径との段差部分に環状支持面１４２が形成される。レンズ保持部１４０の内周部１４４は、カップリングレンズ１２０の外周との間で、レンズ保持部１４０に挿入されたカップリングレンズ１２０がぐらつかないで保持される程度の嵌め合いの関係になっている。
したがって、カップリングレンズ１２０をシリンドリカルレンズ１３０のレンズ保持部１４０側から挿入し、環状支持面１４２に対してカップリングレンズ１２０の平面部１２４を当接させることで、カップリングレンズ１２０とシリンドリカルレンズ１３０のレンズ部１３２との光軸合わせと光軸方向の位置決めがなされる。
なお、シリンドリカルレンズ１３０の外周部１３６と支持部１３８の外側を黒色（レーザ光を吸収する色）に着色し、遮光機能を持たせることもできる。
【００３１】
ベース１５０は、ホルダ１６０と同様に樹脂で形成される。図３および図４に示すように、ベース１５０は、半導体レーザ１１０が固定されたホルダ１６０を所定位置で位置決めするため、左右二つの位置決め突起１５２，１５２を一端部側（後端部側）に有し、他端部側（前端部側）には、シリンドリカルレンズ１３０を所定位置に位置決めするため左右二つの周壁１５４，１５４が設けられている。
図５に示すように、二つの周壁１５４，１５４は相互に間隔をおいて設けられており、これらの周壁１５４，１５４で囲まれた空間にシリンドリカルレンズ１３０を配置するようになっている。詳細には、二つの周壁１５４，１５４に囲まれた空間は、シリンドリカルレンズ１３０の外形と対応しており、規制部１３７を下に向けた状態でシリンドリカルレンズ１３０を空間内に位置させることで、シリンドリカルレンズ１３０を所定位置に位置決めすることができるようになっている。
【００３２】
以上のような構成の光源装置１００を組み立てる際には、まずシリンドリカルレンズ１３０の支持部１３８の一端に形成されたレンズ保持部１４０に、カップリングレンズ１２０を嵌め合いにより固定する。そして、ベース１５０上の二つの周壁１５４，１５４に囲まれた空間内に、規制部１３７を下に向けた状態でシリンドリカルレンズ１３０を位置させ、接着剤により固定する。
次に、半導体レーザ１１０をホルダ１６０の円形開口部１６２に圧入により固定する。そして、ベース１５０の左右二つの位置決め突起１５２，１５２に光硬化性樹脂の接着剤１６５を塗布し、半導体レーザ１１０を固定したホルダ１６０を固定する。その際、ホルダ１６０をロボットハンド（図示せず）で挟持し、半導体レーザ１１０を発光させ、カップリングレンズ１２０とシリンドリカルレンズ１３０を通過したレーザ光の焦点を確認しながらホルダ１６０の位置決め調整を行う。
ホルダ１６０の位置決め調整が終了した後、紫外線を光硬化性樹脂に照射して接着剤１６５を硬化させると、光源装置１００の組立が完了する。
【００３３】
本実施形態の光源装置１００によれば、以下のような効果を奏することができる。
カップリングレンズ１２０をシリンドリカルレンズ１３０に直接支持させるので、各レンズの間に他の保持部材を介在させて支持させる場合に比べて、小さい誤差の範囲内でカップリングレンズ１２０とシリンドリカルレンズ１３０をベース１５０に固定することができる。この状態で半導体レーザ１１０の位置合わせを行った後、半導体レーザ１１０をベース１５０に固定するため、半導体レーザ１１０から出射されるレーザ光をポリゴンミラー２０に対してより正しい位置に収光できる。つまり、精度の高い収光を行うことができる。
【００３４】
シリンドリカルレンズ１３０のレンズ部１３２と、外周部１３６と、支持部１３８を透明の樹脂による一体成型で形成するため、シリンドリカルレンズ１３０を簡単に製造することができる。なお、シリンドリカルレンズ１３０は、カップリングレンズ１２０と比較して凸曲面の曲率が小さく、カップリングレンズ１２０ほどの精密性が要求されるものではないため、樹脂で形成しても十分な性能を得ることができる。一方、カップリングレンズ１２０は、凸曲面の曲率が大きく精密性が要求されるので、ガラスで形成されることが望ましい。
【００３５】
シリンドリカルレンズ１３０の支持部１３８が円筒形であり、カップリングレンズ１２０が支持部１３８のレンズ保持部１４０内に嵌め合いにより支持されるので、カップリングレンズ１２０とシリンドリカルレンズ１３０の光軸を簡単に一致させることができる。一般に、カップリングレンズ１２０は円形の断面形状であるため、支持部１３８のレンズ保持部１４０を円筒形とすることで、カップリングレンズ１２０をレンズ保持部１４０内で精度良く支持することができる。
なお、支持部１３８を円筒形とすることで、射出成形時の樹脂の収縮が均等に起こるため、レンズ保持部１４０における寸法誤差を小さくすることができる。
【００３６】
規制部１３７をシリンドリカルレンズ１３０の外周部１３６に設けたことにより、規制部１３７を下に向けた状態でベース１５０の所定位置にシリンドリカルレンズ１３０を位置させるだけで、シリンドリカルレンズ１３０が光軸を中心に回転することを規制することができる。したがって、ポリゴンミラー２０に対して、シリンドリカルレンズ１３０からの線像が傾くことを防止することができる。
【００３７】
シリンドリカルレンズ１３０の支持部１３８は、外周部１３６の外径よりも小さい外径を有するので、規制部１３７が作り易くなる。
【００３８】
以上に本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されることなく、適宜変形して実施することができる。
【００３９】
例えば、シリンドリカルレンズ１３０の支持部１３８は、外周部１３６の下部から半導体レーザ１１０側へと延びる棒状或いは板状の部材として、カップリングレンズ１２０を位置決めする位置決め部を備える構成とすることもできる。
また、カップリングレンズ１２０を保持するレンズ保持部１４０は、支持部１３８の端部よりも内側に設けることもできる。
【００４０】
前記実施形態では、シリンドリカルレンズ１３０を円筒形に構成し、外周部１３６の外周に規制部１３７を設けたが、シリンドリカルレンズ１３０のレンズ部１３２と外周部１３６を直方体等の箱形として、円筒形の支持部１３８と一体に構成することもできる。なお、外周部１３６をその下端に平坦面を有する箱形とした場合、シリンドリカルレンズ１３０をベース１５０の所定位置に置くだけで、シリンドリカルレンズ１３０の光軸を中心とする回転を規制できるため、規制部を設ける必要はなくなる。
また、カップリングレンズ１２０の形状も円板形に限らず、適宜変更することが可能である。なお、シリンドリカルレンズ１３０の支持部１３８を筒状に形成する場合、カップリングレンズ１２０の外形に合わせた断面形状とすることが望ましい。
【００４１】
前記実施形態では、嵌め合いによりカップリングレンズ１２０をシリンドリカルレンズ１３０に固定したが、圧入、接着剤による固定、溶着による固定等も可能である。
例えば、レンズ保持部１４０の内径を大きくして、レンズ保持部１４０の内周面から内側に突出する少なくとも３つ以上の圧入突起を備える構成としてもよい。
また、環状支持面１４２を設けずに、支持部１３８の内周面から突出し、カップリングレンズ１２０の平面部１２４と当接する複数の突起を設けて、この突起に接着剤を塗布することで、カップリングレンズ１２０をシリンドリカルレンズ１３０に固定することも可能である。
【００４２】
前記実施形態では、ホルダ１６０とベース１５０を樹脂で形成したが、アルミニウム合金等の金属をダイキャスト成形することでこれらを形成することも可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１      レーザプリンタ
４      光走査装置
１００  光源装置
１１０  半導体レーザ
１２０  カップリングレンズ
１３０  シリンドリカルレンズ
１３２  レンズ部
１３６  外周部
１３７  規制部
１３８  支持部
１４０  レンズ保持部
１４２  環状支持面
１４４  内周部
１５０  ベース
１６０  ホルダ
１６５  接着剤
【図１】
2011133737.tif 000003
【図２】
2011133737.tif 000004
【図３】
2011133737.tif 000005
【図４】
2011133737.tif 000006
【図５】
2011133737.tif 000007
【図６】
2011133737.tif 000008
【図７】
2011133737.tif 000009