(57)【要約】【課題】高い部品精度が要求されず、レンズの高精度かつ効率的な位置調整が容易で、レンズ位置調整後の経時変化等が生じにくく、コリメータレンズが十分な保持強度をもって固定され、レンズ有効面の損傷や、汚染が生じにくい光源装置を提供する。【解決手段】コリメータレンズの平板リング状の外周部に、把持部と接着部を設け、把持部を把持手段で挟持してコリメータレンズの位置を調整後、レーザホルダの円筒部の先端面に接着固定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源である半導体レーザと、該半導体レーザから出射されるレーザ光を略平行光化するコリメータレンズと、前記半導体レーザ及び前記コリメータレンズを保持する保持部材とからなる光源装置において、前記コリメータレンズの有効面の外周部に、該コリメータレンズを把持するための把持部を有し、前記外周部の、把持部以外の部分に該コリメータレンズを前記保持部材に接着するための接着部を有することを特徴とする光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームプリンタ、レーザファクシミリ、デジタル複写機等の画像記録装置や、半導体レーザを利用する光ディスクのピックアップユニット等に用いられる光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザを光源としレーザ光を所定のスポット形状にするコリメータレンズを有する光源装置の形態のひとつとしては、半導体レーザを保持する保持部材に、コリメータレンズを保持するレンズホルダを接着して一体化した従来例がある。この従来の技術について図８を用いて説明する。図８は第１の従来の技術に係る光源装置の断面図である。
【０００３】
図８においては、光源である半導体レーザ１０１と、これを支持する鏡筒１０２と、レーザ光Ｌ１を平行光化する光学レンズであるコリメータレンズ１０３と、その下流側に配設された光学絞り１０４を有し、半導体レーザ１０１は鏡筒１０２の中心穴１０２ａ内に圧入等の方法で固着され、鏡筒１０２はそのフランジ部１０２ｂをビス１０５によって光学箱１０６の側壁に締結されている。
【０００４】
半導体レーザ１０１の駆動回路を搭載した回路基板１０１ａは前記ビス１０５を貫通させる貫通孔１０１ｂを有し、図示しないビスによって鏡筒１０２に締結される。
【０００５】
コリメータレンズ１０３は、レンズ保持部材であるレンズホルダ１０７に保持され、レンズホルダ１０７は、透明な材料でつくられた本体部分である筒状部分１０７ａを有し、該筒状部分１０７ａを鏡筒１０２の筒状部分１０２ｃにかぶせて、コリメータレンズ１０３の光軸合わせと焦点合わせを行なったうえで、予め鏡筒１０２の筒状部分１０２ｃに塗布された紫外線硬化型の接着剤１０８を白抜き矢印Ｕで示す紫外線によって硬化させることで鏡筒１０２に接着される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
また、別の従来の技術の例として、コリメータレンズの保持部材を廃し、コリメータレンズを半導体レーザの保持部材に直接接着固定するものもある。この従来の技術について図９を参照して説明する。図９は別の従来の技術による光源装置を示す断面図である。レーザ光を照射する半導体レーザ２０３とそのレーザ光を略平行な光束にするコリメータレンズ２０８と、半導体レーザ２０３の保持部材となるベース２１５を備えている。ベース２１５は赤外線（約７８０ｍｍ）以下の波長の光は透過させない材質である。
【０００７】
半導体レーザ２０３はベース２１５の略中央に形成した段付孔２１５ａに圧入されることにより固定される。プリント基板２０９は、ベース２１５に一体に設けられた２本のスペーサ２１５ｂの先端に形成されるガイドピン２１５ｃを、それに対応して、ガイドピン２１５ｃの外形より若干小さく形成したプリント基板２０９の位置決め穴２０９ａに嵌入させ固定している。
【０００８】
そして、このベース２１５をプリント基板２０９に固定した状態で、半導体レーザ２０３の各リード線２１２をプリント基板２０９の略中央にそのリード線２１２の数に対応させて開けてある穴２０９ｂにそれぞれ嵌入され、それをプリント基板２０９上の導電パターン部にハンダ付けにより接合している。
【０００９】
アパーチャ２１６ａを形成するアパーチャ形成部材２１６は切り曲げ部２１６ｂを有し、ベース２１５に形成された溝２１５ｄに挿入され、切り曲げ部２１６ｂのばね力で固定される。ベース２１５には凹面２１５ｅが設けられ、この凹面２１５ｅと略平行な外周を有するコリメータレンズ２０８が、３軸（ｘ、ｙ、ｚ）に位置調整可能なチャック（図示なし）で保持され、コリメータレンズ２０８と凹面２１５ｅの間に０．５ｍｍ程度の間隙が形成される。この隙間に接着剤２２１が注入される。
【００１０】
紫外線が透過可能な材質よりなるコリメータレンズ２０８はアパーチャ形成部材２１６を固定した後に、アパーチャ２１６ａを通過して出射されるレーザ光のコリメート特性等の光特性を検査しながらｘ、ｙ、ｚ方向に微調整しながら間隙に接着剤２２１を充填し、紫外線照射器２２２より紫外線を照射し、接着剤２２１を短時間で固化する（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平８−１１２９４０号公報
【特許文献２】
特開平８−１８４７３５号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来例によれば、下記のような問題点が生じていた。
上述した第１の従来の技術によると、半導体レーザに１０１対して、コリメータレンズ１０３の位置調整を効率的に行うために、レンズホルダ１０７のコリメータレンズ１０３を保持する部分やレンズホルダの筒状部分１０７ａの内周部に高精度な寸法が要求される。
【００１３】
また、レンズホルダ１０７の部品精度やコリメータレンズ１０３のレンズホルダ１０７への組立精度が、光学性能に及ぼす影響が大きいため、光源装置の調整精度を厳しくする必要があった。さらに、接着等の組み付け箇所及び部品点数が多いため、調整後におけるコリメータレンズ１０３の位置及び傾きの経時変化や、環境による変化が生じやすい問題があった。
【００１４】
また、第２の従来の技術によると、半導体レーザの保持部材であるベース２１５が“く”の字型の片持ち構造になっており、剛性が低下しやすく、半導体レーザ２０３とコリメータレンズの間隔が広い光学系では振動等による性能劣化の可能性があった。また、コリメータレンズ２０８の接着位置がレンズ外周の一箇所のみであり、接着面積も小さいため、十分な保持強度が得られないという問題があった。
【００１５】
さらに、調整、組立時のコリメータレンズ２０８を把持する部位がレンズ外周側面に限られるため、外周部のみを把持した場合、図１０に示すように矢印方向の倒れが生じ易く、調整精度を低下させる可能性があった。加えて、コリメータレンズ２０８の有効面に近い部分を把持し、接着剤を塗布するので、レンズ有効面の損傷や、接着剤または接着剤から発生するガスによるレンズ有効面への汚染の可能性があった。
【００１６】
本発明は、上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、コリメータレンズを半導体レーザ保持部材に直接接着固定する構成であって、高い部品精度が要求されず、レンズの高精度かつ効率的な位置調整が容易で、さらに、レンズ位置調整後の経時変化や、環境による変化が生じにくく、保持部材が充分な剛性を有し、コリメータレンズが十分な保持強度を持って固定され、レンズ有効面の損傷や、汚染が生じにくい光源装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、光源である半導体レーザと、該半導体レーザから出射されるレーザ光を略平行光化するコリメータレンズと、前記半導体レーザ及び前記コリメータレンズを保持する保持部材とからなる光源装置において、前記コリメータレンズの有効面の外周部に、該コリメータレンズを把持するための把持部を有し、前記外周部の、把持部以外の部分に該コリメータレンズを前記保持部材に接着するための接着部を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、コリメータレンズの光軸方向及び光軸と垂直方向の位置調整時に、コリメータレンズの姿勢が安定し調整精度及び効率を向上することができる。
【００１９】
また確実な把持により調整時のコリメータレンズの姿勢を問わないので、調整方法や光源装置の形状の自由度が向上する。
【００２０】
また、外周部に自由に把持部と接着部を設定できるので組立の信頼性を向上させることができる。
【００２１】
また、薄肉形状や大外周径のコリメータレンズでも上記効果を実現することができ、コリメータレンズの設計や形状の自由度を緩和する。
【００２２】
さらに、外周部を把持部及び接着部とすることで、作業者や把持手段あるいは接着剤などによるコリメータレンズの有効面の汚染を防止することができ、信頼性の高い調整、組立ができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２４】
（第１の実施の形態）
図１に本実施の形態に係る光源装置の概略断面図を、また、図２に光源装置を搭載する画像形成装置の走査光学装置５００を示す。
【００２５】
まず、画像記録装置の走査光学装置５００の一般的な構成を図２にて説明する。
【００２６】
光源装置５０１から発生されたレーザ光５０２はシリンドリカルレンズ５０３を経てポリゴンミラー５０４に照射し走査偏向される。その後レーザ光５０２は結像レンズ５０５を経て折返しミラー５０６によって反射され、図示しない感光ドラムの表面に結像される。感光ドラムに結像されるレーザ光５０２は、ポリゴンミラー５０４の回転よる主走査および感光ドラムの回転による副走査によって静電潜像を形成する。
【００２７】
また、ポリゴンミラー５０４によって偏向走査されたレーザ光５０２の一部分は検出ミラー５０７によって走査開始信号検出器５０８へ導入される。
【００２８】
その時に出力される走査開始信号検出器５０８の出力信号によって、光源装置５０１の半導体レーザ（不図示）が書き込み変調を開始する。
【００２９】
なお、光源装置５０１、ポリゴンミラー５０４、結像レンズ５０５、検出ミラー５０７、走査開始信号検出器５０８、折り返しミラー５０６等は光学箱５０９に取付けられ、光学箱５０９の上部開口は図示しない蓋によって閉塞される。
【００３０】
次に本発明の実施例であるところの光源装置５０１を図１にて説明する。
図１において、半導体レーザ１は保持部材であるレーザホルダ２の円筒部２ａの圧入穴２ｂに直接圧入され固定保持される。回路基板５は半導体レーザ１のリードピン１ａが回路基板５に設けられた穴５ａを貫通した状態で、ねじＫ１によってレーザホルダ２に締結固定される。次に半導体レーザ１のリードピン１ａは回路基板５に半田付けされる。
【００３１】
次に図３、図４を用いてコリメータレンズ３の接着固定方法について説明する。図３は本発明の第１の実施の形態に係るコリメータレンズ接着工程の説明図であり、図４は本発明の第１の実施の形態に係るコリメータレンズ接着工程の特に紫外線照射工程以降の説明図である。
【００３２】
図３に示すように、レーザホルダ２の円筒部２ａの先端面に設けられた凸部２ｃを上方にする姿勢で半導体レーザ１のレーザ光とコリメータレンズ３との位置調整が行われる。コリメータレンズ３はその外周部であるフランジ３ｂの平面部３ｃと３ｄを挟み込むように把持手段であるチャック６により挟持される。
【００３３】
半導体レーザ１とコリメータレンズ３の光軸、焦点調整時には、チャック６は円筒部２ａの先端面に設けられた凹部２ｄにあり、この空間を焦点、光軸調整のためのコリメータレンズ３の可動領域とする。調整は、半導体レーザ１のレーザ光とコリメータレンズ３との光軸合せはＸＹ方向の移動、焦点合せはＺ方向の移動によって行われる。
【００３４】
移動はコリメータレンズ３とレーザホルダ２のいずれか一方でも、両方が移動する構成でも良い。各調整完了後にコリメータレンズ３のフランジ平面部３ｄ上に設けられた接着部と円筒部先端面の凸部２ｃとの間には、若干の隙間がある設計になっている。そしてコリメータレンズ３は、その隙間に塗布された接着剤４に、光軸方向から紫外線Ｕを照射することによりレーザホルダ２に接着固定される。
【００３５】
図４に示すように、コリメータレンズ３が接着固定された後、チャック６はその挟持を解除し、コリメータレンズ３から離脱する。このことによりコリメータレンズ３の接着固定は完了する。
【００３６】
なお本実施の形態で示すコリメータレンズ３の形状は、有効面３ａを研磨工程などで形成した後に外周径およびフランジ３ｂ部を切削工程で形成することが容易である。また、レーザホルダ２との接着部位である平面部３ｄを切削工具などの切削痕により粗面化することも容易である。
【００３７】
さらに、コリメータレンズ３のフランジ３ｂの平面３ｄを接着部としたが、図５に示すようにフランジ３ｂの平面部と外周側面を接着部としても良い。レーザホルダ２の材質は金属でも樹脂でも良い。
【００３８】
本実施の形態によれば、コリメータレンズ３の外周部であるフランジ３ｂの両面の把持部を挟んで把持することにより確実に把持することができるので、調整時のコリメータレンズ３の姿勢が安定し調整精度を向上することができる。
また確実な把持により調整時のコリメータレンズ３の姿勢を問わないので、調整方法や光源装置の形状の自由度が向上する。
【００３９】
特に本実施の形態の図１に示すように、コリメータレンズ３を保持部材であるレーザホルダ２の円筒部２ａの先端面に接着固定することで、円筒部２ａにコリメータレンズ３の固定の為の切欠き形状などを設ける必要がない。したがって、光源である半導体レーザ１とコリメータレンズ３の間隔が大きい光源装置５０１において、保持部材であるレーザホルダ２に、金属に比べ低剛性な樹脂を用いた場合でも剛性を低下させることなく、光学性能の安定性を向上することができる。
【００４０】
また、外周部であるフランジ３ｂに自由に把持部と接着部を設定できるので組立の信頼性を向上させ、接着面の粗面化により接着強度を向上することができる。また、切削加工で可能なコリメータレンズ３の形状であり低コスト化が可能となる。
【００４１】
また、薄肉形状や大外周径のコリメータレンズ３でも上記効果を実現することができ、コリメータレンズ３の設計や形状の自由度を緩和する。
【００４２】
さらに、外周部であるフランジ３ｂを把持部、接着部とすることで、作業者や把持手段あるいは接着剤などによるコリメータレンズ３の有効面の汚染を防止することができ、信頼性の高い調整、組立ができる。
【００４３】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態として、印字速度の高速化を目的として２本のレーザ光を同時に走査する光源装置を取り上げ、図６に光源装置の外観図、図７にコリメータレンズの接着工程の説明図を示す。第１の実施の形態と同一の構成部分については、その説明は省略する。
【００４４】
ここにおいて、２つの半導体レーザ１１、２１から出射されるレーザ光の光軸は互いに平行である。
【００４５】
上記構成において、コリメータレンズ１３、２３は把持手段であるチャック１６、２６によって光軸方向に異なる高さに設けられたフランジ１３ｂ、２３ｂを挟持され、半導体レーザ１１、２１との光軸、焦点位置調整が行われる。
【００４６】
調整完了後、レーザホルダ１２の凸部１２ｃ、２２ｃと、コリメータレンズ１３、２３のフランジ平面部１３ｄ、２３ｄ上の接着部との隙間に塗布された紫外線硬化型接着剤に一方向から紫外線を照射して２つのコリメータレンズ１３、２３を同時に硬化接着し光源装置として一体化される。
【００４７】
上記構成の第２の実施の形態によると、２つのコリメータレンズ１３と２３の隣接側の外周部であるフランジ部１３ｂ、２３ｂの高さが異なるので各フランジ１３ｂ、２３ｂの一部を重ね合わせることで２つの光軸間隔Ｄを小さくでき、光源装置５０１および走査光学装置５００を小型化することができる。
【００４８】
また、本実施の形態以外の方法として、コリメータレンズを個々に調整、接着する場合がある。この方法では、紫外線照射および接着剤硬化による反応熱でレーザホルダやコリメータレンズの温度が上昇する。
【００４９】
そのため、未硬化側及び既硬化接着済みのコリメータレンズ接着部に紫外線が照射されないような遮蔽手段を必要とし、また保持部材であるレーザホルダ１２やコリメータレンズ１３、２３の上昇温度が低下するまで次の調整、接着が開始できないため冷却時間が必要となる。
【００５０】
これに対し本実施の形態においてはコリメータレンズ１３、２３を同時に紫外線硬化型接着剤によって硬化接着することができるので、調整、組立工具の簡素化と組立時間の短縮化および２つのコリメータレンズ１３、２３の調整精度の向上ができる。
【００５１】
本発明の実施態様の例を以下に列挙する。
【００５２】
〔実施態様１〕
光源である半導体レーザと、該半導体レーザから出射されるレーザ光を略平行光化するコリメータレンズと、前記半導体レーザ及び前記コリメータレンズを保持する保持部材とからなる光源装置において、前記コリメータレンズの有効面の外周部に、該コリメータレンズを把持するための把持部を有し、前記外周部の、把持部以外の部分に該コリメータレンズを前記保持部材に接着するための接着部を有することを特徴とする光源装置。
【００５３】
〔実施態様２〕
前記外周部は、前記コリメータレンズと同心の略平板リング状であることを特徴とする実施態様１に記載の光源装置。
【００５４】
〔実施態様３〕
前記保持部材は、前記半導体レーザからの光束を前記コリメータレンズに導くための円筒部を有し、前記コリメータレンズは、前記円筒部の先端面に接着固定されたことを特徴とする実施態様１または２に記載の光源装置。
【００５５】
〔実施態様４〕
前記円筒部の先端面は、前記コリメータレンズの接着部が接着されるための凸部と、前記コリメータレンズの把持部を把持する把持部材を受容するための凹部とを有することを特徴とする実施態様３に記載の光源装置。
【００５６】
〔実施態様５〕
少なくとも前記接着部は粗面化されていることを特徴とする実施態様１乃至４のいずれかに記載の光源装置。
【００５７】
〔実施態様６〕
前記コリメータレンズは切削加工にて形成されたことを特徴とする実施態様１乃至５のいずれかに記載の光源装置。
【００５８】
〔実施態様７〕
２個以上の半導体レーザと、該半導体レーザからの出射光を略平行光にする２個以上のコリメータレンズを有することを特徴とする実施態様１乃至６のいずれかに記載の光源装置。
【００５９】
〔実施態様８〕
前記２個以上のコリメータレンズの外周部は、前記半導体レーザからの出射光の光軸方向に異なる位置をとることを特徴とする実施態様７に記載の光源装置。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、コリメータレンズの外周部を把持することにより確実に把持することができるので、調整時のコリメータレンズの姿勢が安定し調整精度を向上することができる。
また、確実な把持により調整時のコリメータレンズの姿勢を問わないので、調整方法や光源装置の形状の自由度が向上する。
【００６１】
また、外周部に自由に把持部と接着部を設定できるので組立の信頼性を向上させることができる。また、薄肉形状や大外周径のコリメータレンズでも上記効果を実現することができ、コリメータレンズの設計や形状の自由度を緩和する。
【００６２】
さらに、外周部を把持部及び接着部とすることで、作業者や把持手段あるいは接着剤などによるコリメータレンズの有効面の汚染を防止することができ、信頼性の高い調整、組立ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る光源装置の概略断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の保持部材における円筒部の先端部及びコリメータレンズの斜視図である。
【図２】図２は本発明の第１の実施の形態に係る走査光学装置の説明図である。
【図３】図３は本発明の第１の実施の形態に係るコリメータレンズ接着工程の説明図である。
【図４】図４は本発明の第１の実施の形態に係るコリメータレンズ接着工程の特に紫外線照射工程以降の説明図である。
【図５】図５は本発明の第１の実施の形態に係るコリメータレンズの接着部位の他の例を示した図である。
【図６】図６は本発明の第２の実施の形態に係る光源装置の外観図である。
【図７】図７は本発明の第２の実施の形態に係るコリメータレンズ接着工程の説明図である。
【図８】図８は第１の従来の技術に係る光源装置の断面図である。
【図９】図９は第２の従来の技術に係る光源装置の断面図である。
【図１０】図１０は、第２の従来の技術に係る問題点を説明する概略図である。
【符号の説明】
１、１１、２１  半導体レーザ
１ａ  リードピン
１ｂ  ステム
２、１２  保持部材としてのレーザホルダ
２ａ、１２ａ、２２ａ  円筒部
２ｂ、１２ｂ、２２ｂ  半導体レーザの圧入穴
２ｃ、１２ｃ、２２ｃ  凸部
２ｄ、１２ｄ、２２ｄ  凹部
２ｅ、１２ｅ  光学箱への挿入環部
２ｆ  レーザホルダの光学箱への取り付け面
２ｇ、１２ｇ  レーザホルダの光学箱への取り付けネジ部
２ｈ、１２ｈ  回路基板５のレーザホルダへの取り付けネジ部
３、１３、２３  コリメータレンズ
３ａ、１３ａ、２３ａ  コリメータレンズの有効面
３ｂ、１３ｂ、２３ｂ  コリメータレンズのフランジ部
３ｃ  コリメータレンズのフランジ平面部（表）
３ｄ、１３ｄ、２３ｄ  コリメータレンズのフランジ平面部（裏）
４、１４、２４  接着剤
５、１５  半導体レーザを駆動する回路基盤
５ａ  リードピン取り付け孔
６、１６、２６  把持手段
１０１、２０３  半導体レーザ
１０１ａ  回路基板
１０１ｂ  貫通孔
１０２  鏡筒
１０２ａ  中心穴
１０２ｂ  フランジ部
１０２ｃ  筒状部分
１０３、２０８  コリメータレンズ
１０４  光学絞り
１０５  ビス
１０６  光学箱
１０７  レンズホルダ
１０７ａ  レンズホルダの筒状部分
１０８、２２１  接着剤
２０９  プリント基板
２０９ａ  位置決め穴
２０９ｂ  穴
２１５  ベース
２１５ａ  段付孔
２１５ｂ  スペーサ
２１５ｃ  ガイドピン
２１５ｄ  溝
２１５ｅ  凹面
２１６  アパーチャ形成部材
２１６ａ  アパーチャ
２１６ｂ  切り曲げ部
２２２  紫外線照射器
５００  走査光学装置
５０１  光源装置
５０２  レーザ光
５０３  シリンドリカルレンズ
５０４  ポリゴンミラー
５０５  結像レンズ
５０６  折返しミラー
５０７  検出ミラー
５０８  走査開始信号検出器
５０９  光学箱
５０９ａ  光学箱５０９の嵌合孔
Ｋ１、Ｋ２  取り付けネジ
Ｕ  照射紫外線
Ｌ１  レーザ光
Ｄ  光軸間隔
【図１】
2004163607.tif 000003
【図２】
2004163607.tif 000004
【図３】
2004163607.tif 000005
【図４】
2004163607.tif 000006
【図５】
2004163607.tif 000007
【図６】
2004163607.tif 000008
【図７】
2004163607.tif 000009
【図８】
2004163607.tif 000010
【図９】
2004163607.tif 000011
【図１０】
2004163607.tif 000012