(57)【要約】【課題】強固なコリメータレンズの固定を行って光学性能に対する信頼性を高めた光源装置を提供する。【解決手段】円筒部２２ａ，２２ｂには内外周を貫通する複数の第１切り欠き部２３を有し、第１切り欠き部２３の間に形成されたコリメータレンズ３ａ，３ｂを保持する突起部２５を各々のコリメータレンズ３ａ，３ｂ外周に対して円周等分に配置した。【選択図】　図１
2004095994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源である複数の半導体レーザと、該半導体レーザから発光される各々の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の組を複数保持するホルダ部材と、を含む光源装置において、
前記ホルダ部材は各々の前記コリメータレンズを保持する円筒部を備え、
該円筒部には内外周を貫通する複数の第１切り欠き部を有し、
該第１切り欠き部の間に形成された前記コリメータレンズを保持する突起部を各々の前記コリメータレンズ外周に対して円周等分に配置したことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記突起部上に接着剤の充填に用いる第２切り欠き部を有す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】
前記コリメータレンズを支持する複数の前記突起部のうち、少なくとも１つ以上の前記突起部が共有されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記突起部は前記第１切り欠き部の対向面側に配置されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記突起部は複数のレンズ光軸の中心を通り前記コリメータレンズの配列方向と垂直な線に対して対称に配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、電子写真プロセスを有するレーザビームプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置に好適な光源装置に関するものである。特に複数のレーザ光を被走査面上の感光体ドラム等に同時に走査して用いられるマルチビームレーザ光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高速又は高精細な画像を得る為に、感光体上で複数のビーム光を走査するマルチビーム走査光学装置が実用化されている。
【０００３】
一方、インラインカラーなどで用いられる複数の感光体に対して、複数のビーム光を同時に走査するマルチビーム走査光学装置もある。
【０００４】
これらは、光源である複数の半導体レーザから出射される各々のビーム光を近接させるように配置し、用途によっては合成もしくは分岐させて複数のビーム光を出射するマルチビーム走査光学装置である。
【０００５】
例えば図６に示すマルチビーム走査光学装置Ｓがある。図６のマルチビーム走査光学装置Ｓでは、光源装置Ｒから出射された複数のビーム光Ｌは筐体に配置されたプリズムＡからなるビーム合成手段によって、結像レンズの光軸とほぼ同軸上に合成され、シリンドリカルレンズＢを経て、ポリゴンミラーＤを備えたスキャナモータによって偏向走査され、結像レンズＦ，Ｇ、反射ミラーＨを介して感光体Ｉ上に結像される。
【０００６】
従来、上述したマルチビーム走査光学装置Ｓに用いられる光源装置Ｒの一例として、例えば、特許文献１に記載された光源である複数の半導体レーザと各々の前記半導体レーザから出射されたレーザ光を略平行光化する複数のコリメータレンズとから構成されるマルチビーム光源装置が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−１５３７３７号公報
【０００８】
前記マルチビーム光源装置は、図７に示すように、各々の半導体レーザ１０１及びコリメータレンズ１０３を保持するホルダ部材１０２が有するレンズ支持部１２３がコリメータレンズ１０３の外周に対してある特定の円弧領域でコリメータレンズ１０３を部分的に接着固定している片持ち支持の構成である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、半導体レーザが保持されるホルダ部材に対してコリメータレンズを高精度に調整し、半導体レーザとコリメータレンズとの相対位置関係を崩さずに固定保持する為、各部品精度や組立精度が十分に必要である。
【００１０】
また、光源装置単体及び走査光学装置に組み付けられたそれぞれの状態において、如何なる環境下においてもこの関係を維持しなければならない。
【００１１】
しかしながら、半導体レーザとコリメータレンズとの組を複数有し、これらを一体化した複数のレーザ光を出射するマルチビーム光源装置には以下のような問題があった。
【００１２】
複数のビーム光が出射された後に、ビーム合成手段等を用いて同時にビームを走査する光学系においては、副走査方向のビームピッチ間隔が非常に高精度に要求される。
【００１３】
従って、結像レンズの光軸に対して、各々ビーム光軸がずれることや、ビーム出射角度が異なると、ビームピッチ間隔が変化して画像劣化が懸念されていた。
【００１４】
また、複数のビーム光が出射された後に、ビーム分離手段等を用いて複数の感光体にビームを走査する光学系においても同様なことが言える。例えば、インラインカラー等で用いられる際には、ビームの相対的な照射位置が変化して色ずれの原因にもなる。
【００１５】
これらの要因として、例えば、前記従来技術においての後述するコリメータレンズの接着方法がある。
【００１６】
図７でのコリメータレンズ１０３の接着方法としては、まずホルダ部材１０２のレンズ支持部１２３の円弧部に接着剤を塗布する。
【００１７】
後に、レンズ支持部以外の開放された空間から挿入されたレンズクランプ工具によって保持されたコリメータレンズ１０３は、コリメータレンズの焦点距離（光軸方向）及び照射位置（光軸に直交する方向）を所定位置に調整する。
【００１８】
調整後、接着部位に対して紫外線等を照射し接着剤を硬化させてホルダ部材１０２とコリメータレンズ１０３を固定する。
【００１９】
ここでのコリメータレンズ１０３の接着領域は、コリメータレンズ１０３の外周面に対して一部の円弧部のみで接着される。この時、接着剤の硬化収縮によって、コリメータレンズ１０３は接着層が存在する一方向のみに照射位置を変動させてしまう為、結像レンズの光軸に対してずれを生じる。
【００２０】
また、その後の雰囲気環境によってはコリメータレンズ１０３を保持する円弧形状の支持部１２３が片持ちであるが為に、熱膨張によってレンズ支持部１２３が変形し易く剛性が劣る。
【００２１】
さらに、環境等の温度や湿度変化によっては、熱や吸湿による接着剤の膨張から生じる応力によって、コリメータレンズ１０３は接着部位を支点にして光軸方向の両側へ倒れることで、レンズ光軸の傾きが悪化し照射位置が変動すると共に焦点距離のずれを生じる。すなわち、副走査ビームピッチ間隔やビーム出射角度（平行度）が変化する等、光学性能の劣化が懸念されていた。
【００２２】
また、コリメータレンズ１０３の固定部位が部分的であることや、光学設計や加工による制約を受け、一般的にレンズ厚みが薄くなる為に、接着領域が狭くなってコリメータレンズ１０３の接着強度が低下することによって剥離し易くなり、耐環境、振動、衝撃等による負荷荷重が加わり、レンズの位置ずれが生じることが懸念されていた。
【００２３】
さらには、コリメータレンズ１０３が固定部分以外開放されている為、組立工程内の作業中やユニット組付け時の外部からの接触、衝撃等に十分注意が必要であった。
【００２４】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、強固なコリメータレンズの固定を行って光学性能に対する信頼性を高めた光源装置を提供することにある。
【００２５】
【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、
光源である複数の半導体レーザと、該半導体レーザから発光される各々の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の組を複数保持するホルダ部材と、を含む光源装置において、
前記ホルダ部材は各々の前記コリメータレンズを保持する円筒部を備え、
該円筒部には内外周を貫通する複数の第１切り欠き部を有し、
該第１切り欠き部の間に形成された前記コリメータレンズを保持する突起部を各々の前記コリメータレンズ外周に対して円周等分に配置したことを特徴とする。
【００２６】
上記構成では、コリメータレンズを保持する複数の突起部が各々のコリメータレンズに対して円周等分に接着層を形成することにより、接着剤による硬化収縮、または、ホルダ部材の熱膨張等によるコリメータレンズの挙動を円周方向にバランスよく分散することで、コリメータレンズの位置ずれ方向を安定化し、変動量をも低減することができる。従って、固定精度が向上し、各々の光軸傾きの相対位置ずれを抑制することが可能である。
【００２７】
さらには、コリメータレンズを接着固定する複数の突起部によって、コリメータレンズの保持のための保持部の剛性を上げ、接着面積を増加することにより接着強度を得ることができるので、コリメータレンズの位置ずれ方向を安定化し、変動量をも低減することができる。従って、上記同様に固定精度が向上し、各々の光軸傾きの相対位置ずれを抑制することが可能である。
【００２８】
前記突起部上に接着剤の充填に用いる第２切り欠き部を有することが好適である。
【００２９】
上記構成では、第２切り欠き部の溝部に充填する接着剤は、コリメータレンズとホルダ部材の係合部の隙間に廻り込みながら充填され、各接着部の塗布状態を安定に保つことにより、高精度な接着固定を可能にする。
【００３０】
前記コリメータレンズを支持する複数の前記突起部のうち、少なくとも１つ以上の前記突起部が共有されることが好適である。
【００３１】
上記構成では、各々のコリメータレンズをより隣接に配置できるので、光軸間距離を狭めることが可能になり、ユニットをコンパクト化できる。また、光軸間距離を狭めることでビーム合成の光学系では一般的に敏感度を低く抑えることが可能になる為、ビームの照射位置精度が緩めることができ、機械設計や光学設計による制約を緩和できるので有利になる。
【００３２】
また、各々のコリメータレンズを調整するクランプ工具の可動領域の自由度が広がり効率的に作業が行えることで、組立性を向上することができる。
【００３３】
前記突起部は前記第１切り欠き部の対向面側に配置されることが好適である。
【００３４】
上記構成では、光硬化型の接着剤を使用する際の光照射方向は、コリメータレンズ上方以外に、コリメータレンズ接着部に対向した径方向から光を照射するスペースを確保できる。
【００３５】
よって、光照射方向の自由度が増え、組立作業性を向上すると同時に、硬化時間を短縮可能にし、組立工程による低コスト化を実現できる。
【００３６】
この時、コリメータレンズの円弧部に入射した光は、入射部に対向した接着部を照射するような集光効果を得ることも有効であり、接着剤硬化の信頼性がより向上する。
【００３７】
前記突起部は複数のレンズ光軸の中心を通り前記コリメータレンズの配列方向と垂直な線に対して対称に配置されることが好適である。
【００３８】
上記構成では、コリメータレンズを保持する保持部の変形によるそれぞれのビーム照射位置の変動方向及び変動量を共に同等にすることができ、それぞれの光軸ずれの相対差を低減できる。
【００３９】
【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。
【００４０】
図１〜図６を参照して、実施の形態について説明する。本実施の形態では、図６のようなマルチビーム走査光学装置Ｓに用いられるマルチビーム光源装置Ｒ１について説明する。マルチビーム走査光学装置Ｓについては、従来技術で説明したものと同様であるのでその説明は省略する。
【００４１】
図１は本発明を最も良く表す本実施の形態に係るマルチビーム光源装置Ｒ１の構成を示す概略図である。図２は本発明を最も良く表す本実施の形態に係るマルチビーム光源装置Ｒ１の構成を示す概略断面図である。
【００４２】
第１半導体レーザ１ａは、光源としての半導体レーザである。また、第２半導体レーザ１ｂは、第１半導体レーザ１ａと同様な半導体レーザである。
【００４３】
ホルダ部材２は、半導体レーザ１ａ，１ｂと後述するコリメータレンズ３ａ，３ｂを保持する。
【００４４】
第１コリメータレンズ３ａは、レーザ光を略平行光に形成するものである。また、第２コリメータレンズ３ｂは、第１コリメータレンズ３ａと同様なものである。
【００４５】
レーザ駆動回路基板４は、半導体レーザ１ａ，１ｂを発光させる為のものである。
【００４６】
ホルダ部材２においては、半導体レーザ１ａ，１ｂをそれぞれ保持する圧入孔２１ａ，２１ｂと、コリメータレンズ３ａ，３ｂを保持する円筒部２２ａ，２２ｂと、コリメータレンズ３ａ，３ｂを保持するクランプ工具５（図３に示す）の可動領域とする第１切り欠き部２３と、コリメータレンズ３ａ，３ｂの接着部位となる突起部２５と、紫外線硬化型接着剤８を充填しコリメータレンズ３ａ，３ｂと突起部２５との係合部隙間に接着剤を流し込むのに用いる第２切り欠き部２４と、レーザ光を所定の形状にする光学絞り２６ａ，２６ｂと、レーザ駆動回路基板４をねじ固定する取付部２７と、一体化したマルチビーム光源装置Ｒ１を走査光学装置（不図示）の筐体にねじ固定する取付部２８と、を有する。
【００４７】
突起部２５は、各コリメータレンズ３ａ，３ｂの外周に３等分して配置され、かつコリメータレンズ３ａ，３ｂの配列方向の間に共有する突起を持っている。
【００４８】
コリメータレンズ３ａ，３ｂは、ホルダ部材２と直接接着される外周面３１ａ，３１ｂを備える。
【００４９】
上記構成において、半導体レーザ１ａ，１ｂは、圧入によってホルダ部材２の圧入孔２１ａ，２１ｂに固定保持される。
【００５０】
また、半導体レーザ１ａ，１ｂのリードピン１１ａ，１１ｂは、レーザ駆動回路基板４と半田付けして固着される。
【００５１】
一方、レーザ駆動回路基板４は、ねじ７が取付部２７にねじ込まれることによってホルダ部材２に締結される。
【００５２】
コリメータレンズ３ａ，３ｂは、ホルダ部材２のコリメータレンズ３ａ，３ｂの接着部が鉛直方向とする姿勢で、第１切り欠き部２３から挿入されるクランプ工具５（図３に示す）により保持され、半導体レーザ１ａ，１ｂから発光されるレーザ光に対して、焦点距離及び照射位置を３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）方向の所定位置にそれぞれ調整される。
【００５３】
この時、図２におけるコリメータレンズ３ａ，３ｂの調整位置に対して、第２切り欠き部２４の光軸方向の深さは、コリメータレンズ３ａ，３ｂの外周面３１ａ，３１ｂの中心部付近に位置し、かつ突起部２５の先端はコリメータレンズ３ａ，３ｂの出射面よりも突出している。
【００５４】
第２切り欠き部２４には、紫外線硬化型接着剤８が充填され、ホルダ部材２とコリメータレンズ３ａ、３ｂの係合部隙間に自重によって流れ込み、廻り込む。
【００５５】
第２切り欠き部２４及び係合部との間に接着剤が充填され、紫外線が照射された状態でコリメータレンズ３ａ，３ｂは接着固定される。
【００５６】
そして、クランプ工具５は、コリメータレンズ３ａ，３ｂが接着固定された後に、退避する。
【００５７】
以上により、各部材が一体化されてマルチビーム光源装置Ｒ１となる。
【００５８】
図１、２に示されるように、第２切り欠き部２４は、本実施の形態ではコリメータレンズ３ａ，３ｂの１つにつき突起部２５は３箇所設けてあるが、数量は限定されずに、各々のコリメータレンズ３ａ，３ｂ外周に対して、円周等分、または第１切り欠き部２３の対向面側に配置されているものであればよい。また、ホルダ部材２の中心線Ｏ−Ｏを境に対称に配置されていてもよい。
【００５９】
コリメータレンズ３ａ，３ｂのそれぞれを保持する３箇所の突起部２５は、接着剤による硬化収縮、またはホルダ部材２の熱膨張等によるコリメータレンズ３ａ，３ｂの挙動を円周方向にバランスよく分散することで、コリメータレンズ３ａ，３ｂの位置ずれ方向を安定化し、変動量をも低減することができる。従って、固定精度が向上し、各々のレンズ光軸の相対的な位置ずれを抑制することができる。
【００６０】
その際、コリメータレンズ３ａ，３ｂを保持する突起部２５が少なくとも一つ以上共有されていることで、光軸間隔をより狭く設計することができるので、光学的に像面上での敏感度を低減できると同時にコンパクト化を可能にする。
【００６１】
次に、図４に示すように、接着剤を硬化させる為の紫外線Ｐの照射方向は、ホルダ部材２の鉛直方向と、コリメータレンズ３ａ，３ｂが接着される円筒部２２ａ，２２ｂが備える第２切り欠き部２４の対向面側から照射できるので、接着部の個数や照射方向の部位が任意に設定でき、なおかつ短時間での接着を可能にできることから、工程の自由度が向上し、低コスト化も可能になる。
【００６２】
紫外線照射によるコリメータレンズ３ａ，３ｂの固定においては、接着部位近傍は開放されている為、通気性に優れる。接着剤、ホルダ部材２による熱篭りを防止することに加え、コリメータレンズ３ａ，３ｂの接着部が熱膨張による変形を円周等分に分散するので、各々のコリメータレンズ３ａ，３ｂの相対的な位置ずれを抑制する。
【００６３】
従って、第１、２切り欠き部２３、２４が外気接触することにより、接着剤の硬化反応熱やホルダ部材２の熱膨張によるコリメータレンズ３ａ，３ｂの挙動は最低限に抑制でき、かつ短時間で光学性能を安定化することができる為、高精度な接着固定が可能になる。
【００６４】
図２に示すコリメータレンズ３ａ，３ｂの保持については、第２切り欠き部２４及びホルダ部材２とコリメータレンズ３ａ，３ｂの外周面３１ａ，３１ｂとの係合部とで構成されることで接着面積が増加し、さらに複数の突起部２５によりコリメータレンズ３ａ，３ｂを保持させていることから、接着強度が向上する。なお、各接着面が粗面化されているとよりよく効果を得る。
【００６５】
また、複数の突起部２５はコリメータレンズ３ａ，３ｂを外周方向から均一に保持しており、十分な剛性を得ているので、環境変化によるホルダ部材２の変形や熱膨張等による光学特性の劣化を抑えると同時に安定化できる。
【００６６】
図１、図２では、コリメータレンズ３ａ，３ｂの接着部は、コリメータレンズ３ａ，３ｂの外周面３１ａ，３１ｂと円筒部２２ａ，２２ｂの内周との係合部で形成されるが、図５に示されるように、コリメータレンズ３ａ，３ｂを一旦ホルダ部材２に接着固定した後に、有効径外（破線部）の出射面側に接着剤を塗布し、再び接着部とすれば、コリメータレンズ３ａ，３ｂの接着位置を維持したまま接着強度を強化することができ、各コリメータレンズ３ａ，３ｂの位置ずれを抑制することでより信頼性を高めることも可能である。
【００６７】
ユニット化されたマルチビーム光源装置Ｒ１は、図２に示されるように、コリメータレンズ３ａ，３ｂを保持する突起部２５が、接着固定されたコリメータレンズ３ａ，３ｂの出射面側よりも突出しており、なおかつ、コリメータレンズ３ａ，３ｂを開放することなく保護することにより、作業者等が誤って触れてレンズ面を汚すことや組立工程内の作業中やユニット組付け時の外部からの衝撃等による光学特性の劣化を防止している。
【００６８】
なお、本実施の形態においては、紫外線硬化型の接着剤を用いたが、他の光硬化型の接着剤を用いることもできる。また、半導体レーザから出射するビーム光は１つ又は複数の発光点を有していても良く、任意とする。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、各々のコリメータレンズを複数部位で保持することで固定精度を安定化し、かつ相対的なコリメータレンズの位置ずれを低減することができる。また、コリメータレンズの接着強度と接着部の剛性を高めることに加え、外部からの接触や衝撃から保護しているので、より信頼性の高いマルチビームレーザ光源装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るマルチビーム光源装置を示す概略図である。
【図２】実施の形態に係るマルチビーム光源装置を示す概略断面図である。
【図３】実施の形態のコリメータレンズ調整を示す概略図である。
【図４】実施の形態のコリメータレンズ接着工程を示す概略図である。
【図５】実施の形態のコリメータレンズ接着部の他の例を示す概略図である。
【図６】マルチビーム走査光学装置を示す概略図である。
【図７】従来のマルチビーム光源装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１ａ　第１半導体レーザ
１ｂ　第２半導体レーザ
２　ホルダ部材
３ａ　第１コリメータレンズ
３ｂ　第２コリメータレンズ
４　レーザ駆動回路基板
５　クランプ工具
７　ねじ
８　紫外線硬化型接着剤
１１ａ，１１ｂ　リードピン
２１ａ，２１ｂ　圧入孔
２２ａ，２２ｂ　円筒部
２３　第１切り欠き部
２４　第２切り欠き部
２５　突起部
２６ａ，２６ｂ　光学絞り
２７　取付部
２８　取付部
３１ａ，３１ｂ　外周面
【図１】
2004095994.tif 000003
【図２】
2004095994.tif 000004
【図３】
2004095994.tif 000005
【図４】
2004095994.tif 000006
【図５】
2004095994.tif 000007
【図６】
2004095994.tif 000008
【図７】
2004095994.tif 000009