(57)【要約】【目的】半導体レーザを保持するホルダ部材にコリメータレンズを直接接着する際に接着剤の塗布状態を安定化することによって、接着による組立工程を高精度化し、光学性能に対する信頼性の向上を図ることができるレーザ光源装置を提供すること。【構成】光源である半導体レーザと、該半導体レーザから発光されるレーザ光を略平行光化するコリメータレンズと、前記半導体レーザを円筒部の一端に保持し、一方の他端側には、前記コリメータレンズを保持するホルダ部材とから構成されるレーザ光源装置において、前記ホルダ部材の前記コリメータレンズを収納する円筒部の内周面に、前記コリメータレンズが嵌合する段差部を設け、該段差部によってレンズの光軸方向と半径方向の可動領域を限定する。【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発光されるレーザ光を略平行光化するコリメータレンズと、前記半導体レーザを円筒部の一端に保持し、一方の他端側には、前記コリメータレンズを保持するホルダ部材とから構成されるレーザ光源装置において、
前記ホルダ部材の前記コリメータレンズを収納する円筒部の内周面に、前記コリメータレンズが嵌合する段差部を有し、該段差部によってレンズの光軸方向と半径方向の可動領域が限定されることを特徴とするレーザ光源装置。
【請求項２】
前記段差部と前記コリメータレンズとで形成される隙間部に、前記コリメータレンズを固定する接着剤を充填したことを特徴とする請求項１記載のレーザ光源装置。
【請求項３】
前記コリメータレンズのレーザ光を入射する端面を平面としたことを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ光源装置。
【請求項４】
前記コリメータレンズの光軸を鉛直方向として、前記コリメータレンズを前記段差部にて光軸方向と径方向に位置決めし、レンズのレーザ光に対する偏心と傾きとを所定位置に仮決定してから調整することを特徴とするレーザ光源装置のコリメータレンズ調整方法。
【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であるレーザ光源装置及びそのコリメータレンズ調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光源である半導体レーザと、レーザ光を略平行光化するコリメータレンズから構成されるレーザ光源装置の形態として、例えば特許文献２に開示されたように半導体レーザを保持するホルダ部材に対してコリメータレンズを保持する鏡筒を所定位置に調整し、接着固定する方法が知られている。
しかし，近年においては，低コスト化が要求されるなか，前記鏡筒部材を介さずに，コリメータレンズをホルダ部材に直接固定する方法がある．
上記構成による一例として、特許文献２では、図６に示されるように、コリメータレンズを保持する鏡筒を廃止し、コリメータレンズをホルダ部材に直接固定する形態の光源装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１１２９４０号公報
【０００４】
【特許文献２】
特願２０００−３７１３９４号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術において、ホルダ部材の円筒部内に挿入されたコリメータレンズは、接着部となる前記円筒部の内径と前記レンズの外径との空間に隙間部が存在するため、位置に自由度を持ち、後に塗布された接着剤は、レンズ位置が不安定であるため、前記隙間部に充填された接着層は径方向にバラツキを有し、更には、レンズ有効部に付着する恐れもあることから、組立精度が悪化することが懸念されていた。
【０００６】
具体的には、前記従来例の形態において、後述するコリメータレンズの接着方法がある。図６において、ホルダ部材のコリメータレンズを保持する円筒部内にコリメータレンズを挿入する。コリメータレンズの収納部には、レンズをクランプするため、内周から外周に貫通する切り欠き部を備えており、該切り欠き部よって形成される突起部内に位置する接着溝に接着剤を塗布する。
【０００７】
レンズクランプ工具は、コリメータレンズをチャックし、接着層を安定させるために馴染ませてから、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。後に、接着部位に紫外線等を照射し、接着剤を硬化させてホルダ部材とレンズを固定する。
【０００８】
上記一連の接着工程において、コリメータレンズがホルダ部材の円筒部内に挿入される初期位置は、自由度を持ち、接着剤が塗布された状態において、コリメータレンズの外周部とホルダ部材の係合部とで形成される接着層は、円筒部内で径方向にバラツキを持ち、且つ、光軸方向の接着領域が任意であることから、接着剤がレンズの入射面側に回り込むことでレーザ光の透過面に付着し、更には、硬化収縮による焦点距離方向への変動が懸念される。これらの要因によって、接着層の均一性を損なうため、接着剤の硬化収縮によるコリメータレンズの焦点距離及び照射位置を変動させる要因となり得た。
【０００９】
コリメータレンズの調整時においては、接着剤が塗布されたホルダ部材の円筒部内をレンズが自由に移動することで接着剤が掻き乱され、接着層の内部に気泡を含み、接着強度が低下することや、クランプ工具がチャックするレンズ外周面に接着剤が付着して作業効率を悪化させることがある．
接着後の雰囲気環境では、接着剤の熱膨張による外部応力が接着層の厚みによって光源とレンズの相対位置にずれを引き起こし、光学性能の劣化が懸念される。
【００１０】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、半導体レーザを保持するホルダ部材にコリメータレンズを直接接着する際に接着剤の塗布状態を安定化することによって、接着による組立工程を高精度化し、光学性能に対する信頼性の向上を図ることができるレーザ光源装置及びそのコリメータレンズ調整方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、光源である半導体レーザと、該半導体レーザから発光されるレーザ光を略平行光化するコリメータレンズと、前記半導体レーザを円筒部の一端に保持し、一方の他端側には、前記コリメータレンズを保持するホルダ部材とから構成されるレーザ光源装置において、前記ホルダ部材の前記コリメータレンズを収納する円筒部の内周面に、前記コリメータレンズが嵌合する段差部を有し、該段差部によってレンズの光軸方向と半径方向の可動領域が限定されることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記段差部と前記コリメータレンズとで形成される隙間部に、前記コリメータレンズを固定する接着剤を充填したことを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記コリメータレンズのレーザ光を入射する端面を平面としたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、前記コリメータレンズの光軸を鉛直方向として、前記コリメータレンズを前記段差部にて光軸方向と径方向に位置決めし、レンズのレーザ光に対する偏心と傾きとを所定位置に仮決定してから調整することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明を最も良く表すレーザ光源装置Ｒ１の構成を示す概略断面図であり、同図において、１は光源である半導体レーザ、２は前記半導体レーザ１を固定するホルダ部材、３はレーザ光を略平行光に形成するコリメータレンズ、４は前記半導体レーザ１を発光させるためのレーザ駆動回路基板である。
【００１７】
ホルダ部材２は、半導体レーザ１を保持する圧入孔２１と、コリメータレンズ３を保持する円筒部２２と、レンズを保持するクランプ工具５の可動領域とする第１切り欠き部２４（図２参照）と、コリメータレンズ３の接着部位となる突起部２３と、紫外線硬化型接着剤８を充填する第２切り欠き部２５と、コリメータレンズ３を径方向と光軸方向に規制する段差部２６と、レーザ光源装置Ｒ１を走査光学装置の筐体６に嵌合する嵌合部２９と、レーザ駆動回路基板４をねじ固定する取付部２７と、一体化されたレーザ光源装置Ｒ１を筐体６にねじ固定する取付部２８を有している。
【００１８】
コリメータレンズ３は、ホルダ部材２と直接接着される外周面３１と、仮位置でホルダ部材２に当接する端面３ａを備えている。
【００１９】
図２は本ユニットの組立工程による概略図である、図３は本ユニットのレンズ接着部位における部分断面図である。
【００２０】
前記構成において、半導体レーザ１は圧入によってホルダ部材２の圧入孔２１に固定保持される。半導体レーザ１のリードピン１１は、レーザ駆動回路基板４と半田付けで締結される。レーザ駆動回路基板４は、ねじ７によってホルダ部材２に締結される。
【００２１】
次の接着工程においては、ホルダ部材２とコリメータレンズ３とを固定する接着剤の塗布量と接着領域は、接着工程及び接着後のコリメータレンズの位置や傾き等が変化しないことや所定の接着強度が得られるように規定される。
【００２２】
上記を満たすために、コリメータレンズ３は、ホルダ部材２のレンズ接着部が鉛直方向とする姿勢において、ホルダ部材２の円筒部２２の内周面にコリメータレンズ３を挿入し、段差部２６によって嵌合する。
【００２３】
ホルダ部材２の円筒部内に形成される段差部２６は、コリメータレンズ３の偏心をレンズ外周面と略嵌合される外径部２６ａとで径方向を規制し、コリメータレンズ２の傾きをレンズのレーザ光が入射する端面部３０ａとホルダ部材２の光軸方向に対して垂直に位置する座面部２６ｂとで光軸方向を規制してレンズ挿入時の初期位置を決定する。
【００２４】
コリメータレンズ３が位置規制された状態で、紫外線硬化型接着剤８が第２切り欠き部２５に充填されると、段差部２６とコリメータレンズ３の外周面３１で接着剤が充填される空間を規制して光軸方向の接着領域をレンズのコバ厚み内に限定し、且つ、径方向に均一な接着層を形成して接着剤の塗布状態を安定化させる。
【００２５】
そして、コリメータレンズ３は、第１切り欠き部２４から挿入されるクランプ工具５によって、半導体レーザに対する光軸の偏心と傾きとを略嵌合された仮の初期位置で保持され、半導体レーザ１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）方向の所定位置に調整する。
【００２６】
後に、第２切り欠き部２５及び前記隙間部の接着部に紫外線が照射されて接着固定される。そして、クランプ工具５は、レンズ３が接着固定された後に退避する。
【００２７】
以上により、一体化されてレーザ光源装置となる。
【００２８】
尚、本実施の形態では、紫外線硬化型の接着剤を用いたが、これに限定するものではない。段差部２６は、図４（ａ）に示す円周形状に限定されず、コリメータレンズを径方向に規制する形状であれば任意とする。従って、図４（ｂ）に示すように、円弧形状の段差部２６’を有していても良い。特に、レンズのクランプ工具が挿入される部分が第１切り欠き部２４と同様に開口されているとクランプ方法の自由度が向上し有利である。
【００２９】
又、レンズをホルダ部材に挿入する時に、レンズの外周方向に配置されるクランプ工具の中心軸が半導体レーザの光軸に一致可能な構成であれば、工具によって径方向の初期位置を決定することで、段差部は、光軸方向に対する傾きを位置規制するホルダの端面部のみで構成されていても良い。
【００３０】
次に、図５はコリメータレンズの入射面が平端面である例を示す図である。
【００３１】
図５（ｂ）に示すように、レーザ光が透過するコリメータレンズが両凸形状である場合には、段差部２６の座面部２６ｂに突き当たったとしても、レンズが略嵌合される径方向の隙間によって、レンズ光軸が傾いた状態でクランプされた場合や、これに加え、クランプした際にピリやカケが発生し、有効部に傷等を生じる恐れがある。この状態において調整されたユニット化は、光学特性に悪影響を及ぼすことが懸念される。
【００３２】
一方、図５（ａ）に示すように、コリメータレンズ３のレーザ光を入射する面が平面であると、レンズの傾きを所定位置に規制するホルダ部材２の端面部２６ｂに突き当てられることで、レーザ光に対して光学的に規定されるレンズへの垂直入射が容易になる。このとき、レンズ上方より補助工具５’がレンズの有効部外でホルダ部材２の座面部２６ｂに押圧するとより確実である。よって、光軸方向の断面において均一な接着層を形成することができて効果的である。
【００３３】
尚、本実施の形態において、レンズの焦点距離方向の調整代は微小であるため、接着層が安定した状態でレンズの接着固定が可能であれば、接着剤を塗布した後にレンズが段差部から外れても良い。
【００３４】
以上、説明したように、コリメータレンズの接着工程において、レンズの初期位置を規制することで、接着剤の塗布状態を安定化し、均一な接着層を形成することができ、レンズ接着の組立精度及び信頼性の向上を図ることができる。
【００３５】
又、接着剤塗布やレンズクランプの自由度が向上することにより組立の低コスト化も可能になる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、レンズ接着工程における接着剤塗布前にコリメータレンズの仮位置を決定し、接着層を規制した状態で接着剤を充填することによって塗布状態を安定化し、接着前後における焦点距離及び照射位置の変動を抑制することができる。
【００３７】
又、組立及び調整工程の容易化と効率化を図ることにより、低コスト化を実現することができ、信頼性の高いレーザ光源装置及びそのコリメータレンズの調整方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレーザ光源装置の概略図である。
【図２】本発明に係るレーザ光源装置のユニットの組立工程を示す概略図である。
【図３】本発明に係るレーザ光源装置のレンズ接着工程を示す概略図である。
【図４】本発明に係るレーザ光源装置の段差部形状の他の実施の形態を示す上面図である。
【図５】本発明に係るレーザ光源装置のレンズ形状の他の実施の形態を示す断面図である。
【図６】従来のレーザ光源装置の概略図である。
【符号の説明】
１      半導体レーザ
２      ホルダ部材
２２    レンズ保持円筒部
２３    突起部
２４    第１切り欠き部
２５    第２切り欠き部
２６    段差部
３      コリメータレンズ
３ａ    入射面
４      レーザ駆動回路基板
５      レンズクランプ工具
８      光硬化型接着剤
【図１】
2004342714.tif 000003
【図２】
2004342714.tif 000004
【図３】
2004342714.tif 000005
【図４】
2004342714.tif 000006
【図５】
2004342714.tif 000007
【図６】
2004342714.tif 000008