(57)【要約】【課題】コストダウンを目的として、走査光学装置の光源装置にリードフレームタイプのレーザを採用する。この時、半導体レーザ素子の発熱が問題となるため効率良く放熱する手段を提案する。【解決手段】半導体レーザ素子が取り付けられているリードフレームに放熱部を設け、このリードの放熱部を絶縁枠から突出させることにより放熱効果を高める。【選択図】　　　　図１
2004096001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報に応じてレーザ光を明滅する制御部を有するプリント基板と、該プリント基板と半導体レーザ素子を接続するリードと、該半導体レーザ素子から出射したレーザ光を受光する受光素子と、該リードと略平行に配置され該プリント基板に接続する複数のリードと、これら複数のリードの周囲に具備された絶縁枠とで構成されたレーザ発光部と、該レーザ発光部から出射されたレーザ光を略平行光とするコリメータレンズとから成る光源装置において、
前記複数のリードの少なくとも１つは前記半導体レーザ素子から発生する熱を放熱する形状を有し、この放熱部は前記絶縁枠から突出する形状でレーザ発光部を構成することで放熱効果を高めたことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記半導体レーザ素子から発生する熱を放熱する形状を有するリードは、該プリント基板と半導体レーザ素子を接続するリードであることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記光源装置から出射したレーザ光は偏向手段によって像担持体上に走査される走査光学装置の光源装置であって、該光源装置は該走査光学装置内に配置されていることを特徴とする請求項１および２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】
本発明はレーザ光を像担持体上に照射して画像を形成するレーザプリンタなどのデジタル画像形成装置の光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザプリンタなどの画像形成装置には像担持体である感光体ドラムにレーザ光を高速で照射する走査光学装置が具備されている。
【０００３】
従来からの走査光学装置１００の構成を図５を用いて説明する。
【０００４】
画像情報に応じて明滅を制御されたレーザ光Ｌ′を出射する光源装置１０１と、この光源装置１０１から出射した平行光化されたレーザ光Ｌ′を回転多面鏡１０４の偏向反射面上１０４ａで線状に集光するシリンドリカルレンズ１０３と、レーザ光を感光体ドラム１０９上に高速で走査する偏向手段である駆動モータ１０５および回転多面鏡１０４と、感光体ドラム１０９上にレーザ光Ｌ′を結像し、かつ感光体ドラム１０９上をレーザ光が等速で走査する所謂ｆθ特性を有している結像レンズ１０６と、レーザ光を感光体ドラム１０９に導く反射ミラー１０７と、レーザ光の変調開始点を揃えるための水平同期検出手段１１０とこの水平同期検出手段１１０にレーザ光を導く小型の反射ミラー１１１から走査光学装置１００は構成されている。図示の１０８はこれらの構成部材を精度良く取り付ける光学フレームであって、高精度な成形が可能な樹脂を用いて成形されている。
【０００５】
次に、この走査光学装置１００に用いられている従来の光源装置１０１の構成について図６を用いて説明する。
【０００６】
画像情報に応じてレーザ光を明滅する制御部を有するプリント基板１１２と、このプリント基板１１２に半田付けされたレーザ発光部（所謂半導体レーザ）１１３は圧入などの取り付け方法によって保持部材１１９（以下ホルダと称する）に取り付けられている。このレーザ発光部１１３にはキャンパッケージ１１６の中に半導体レーザ素子１１４やレーザ光を受光する受光素子１１５が具備されていて、ステム１１７に受光素子１１５が取り付けられ、ステム上のヒートシンクを兼ねたマウント部１１７ａに固定されているサブマウント１１８に半導体レーザ素子１１４が取り付けられている。画像情報によって変調をかけられた半導体レーザ素子１１４は、この情報に応じた明滅するレーザ光Ｌ′を出射するが、この光はある一定の広がりを有する光であるため、この光を平行光とするコリメータレンズ１２０が必要である。このコリメータレンズ１２０はレーザ光の光軸方向（出射方向）およびこの軸に直交する２軸の計３軸で精度良く調整されて固定されなければいけないので、コリメータレンズ１２０を保持する鏡筒１２１に固定され、なおかつホルダ１１９に対して３軸で位置調整された後、接着などの手段によってホルダ１１９と結合される。図中の１２２はレーザ光の光量を制限し、かつ感光体ドラム上で所望の結像されたビーム形状を得るための絞りである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、レーザプリンタなどの画像記録装置は小型化や低価格化が進み、この画像形成装置に用いられている光源装置もより小型で低価格な構成を望まれている。
【０００８】
そこで、本発明においては、レーザ発光部にキャンパッケージ内に半導体レーザ素子を組み付けた構成とは異なるタイプのレーザ発光部を提案し、その際に最も大きな課題である半導体レーザ素子による発熱によって生じる画像劣化を防止し、走査光学装置に採用可能な光源装置を提案するものである。
【０００９】
もし、半導体レーザ素子の発熱によってレーザ発光部の温度上昇が大きい場合には、半導体レーザ素子の駆動電流がさらに増加して温度上昇が激しくなり、寿命低下や故障率の増加を引き起こすだけでなく、出射されるレーザ光の光量変化や波長変化も大きくなるため、このような光源装置を使用した際には画像濃度の均一性が悪くなって濃度むらによる帯が発生したり、波長変化によって結像レンズの屈折方向がずれるので、安定して同じ位置にレーザ光が照射されないことによる画像のゆがみなどが生じる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明における光源装置においては、画像情報に応じてレーザ光を明滅する制御部を有するプリント基板と、該プリント基板と半導体レーザ素子を接続するリードと、該半導体レーザ素子から出射したレーザ光を受光する受光素子と、該第１のリードと略平行に配置され該プリント基板に接続する複数のリードと、これら複数のリードの周囲に具備された絶縁枠とで構成されたレーザ発光部と、該レーザ発光部から出射されたレーザ光を略平行光とするコリメータレンズとから成る光源装置において、前記複数のリードの少なくとも１つは前記半導体レーザ素子から発生する熱を放熱する形状を有し、この放熱部は前記絶縁枠から突出する形状でレーザ発光部を構成することで放熱効果を高めたことを特徴とするものである。
【００１１】
このような構成の光源装置を用いることによって、レーザ発光部の温度上昇が抑えられるために半導体レーザ素子の寿命低下や故障率の増加が抑えられると共に、光量変化や波長変化も抑えられるのでより品質の安定した記録画像を得ることができる。
【００１２】
さらに本発明の実施形態である光源装置においては、前記半導体レーザ素子から発生する熱を放熱する形状を有するリードは、該プリント基板と半導体レーザ素子を接続するリードであることを特徴とするものであるため、よりレーザ発光部の温度上昇が抑えられるために半導体レーザ素子の寿命低下や故障率の増加が抑えられると共に、光量変化や波長変化も抑えられるので、より好ましい構成である。
【００１３】
さらに本発明の実施形態である光源装置は、この光源装置から出射したレーザ光は偏向手段によって像担持体上に走査される走査光学装置の光源装置であって、該光源装置は該走査光学装置内に配置されていることを特徴とするものであるため、レーザ発光部の温度上昇を抑えると共に、塵埃によるレーザ発光部の汚染からも保護することができるため、より好ましい構成である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態を図１（ａ）、（ｂ）および図２を用いて説明する。
【００１５】
図２は本発明に係る走査光学装置であり、図１（ａ）はこの走査光学装置内に配置されている光源装置、図１（ｂ）はこの光源装置のレーザ発光部を部分拡大した図である。
【００１６】
図２を用いて感光体ドラムにレーザ光を照射する走査光学装置の構成を記述する。
【００１７】
光学フレーム８内に取り付けられている光源装置１から出射したレーザ光Ｌは、シリンドリカルレンズ３によって回転多面鏡４の偏向反射面上に線状に集光する。回転多面鏡４は高速に安定した回転を行う駆動モータ５によって高速回転することでレーザ光Ｌを高速で感光体ドラム（不図示）上を走査する。このレーザ光Ｌが感光体ドラム上を等速で走査する所謂ｆΘ特性を有する２つの結像レンズ６が回転多面鏡４の下流側に配置されていて、レーザ光Ｌを感光体ドラム上で微小なビーム形状に集光している。この結像レンズ６を通過したレーザ光Ｌはさらにその下流側に配置された反射ミラー７によって感光体ドラムへと導かれている。
【００１８】
この走査光学装置内には画像の書き出し位置を揃えるための水平同期検出部９も配置されており、回転多面鏡４から反射されたレーザ光の一部を検知している。さらにこの走査光学装置は不図示のカバー部材によって密閉されている。
【００１９】
この走査光学装置に用いられている光源装置１を図１（ａ）、（ｂ）を用いて詳述する。
【００２０】
光源装置１は画像情報に応じてレーザ光Ｌを明滅する制御部を有するプリント基板１０と、このプリント基板に接続する３本のリード１１、１２、１３、さらにこのうちの第１のリード１１上に配置されたレーザ光Ｌを出射する半導体レーザ素子１４、この半導体レーザ素子１４から出射したレーザ光を受光して光量を検知する受光素子１５が配置されている。この受光素子１５も第１のリード上に配置されていて、半導体レーザ素子１４は金属細線１６のよって第２のリード１２と、受光素子１５は金属細線１７によって第３のリード１３とそれぞれ結線されている。これら３本のリード１１、１２、１３は樹脂やセラミックなどの絶縁体で成形された絶縁枠１８によって支持されており、レーザ光を出射可能な凹形状の出射窓１８ａを有していて、レーザ発光部（図１（ｂ））を形成している。
【００２１】
このレーザ発光部はプリント基板１０と接続し、さらに保持部材１９に位置決めされて取り付いている。この保持部材１９には図中１９ａ、１９ｂのガイド等から成るレーザ発光部の取り付け部を有しており、接着などの固定手段によって保持部材１９に固定されている。このレーザ発光部と接続するプリント基板１０もまた２本のねじ３０によって保持部材１９と固定されている。
【００２２】
一方、この保持部材１９のレーザ光Ｌの出射側には１９ｃの円筒部が形成されていて、その円筒部１９ｃの先端側には半導体レーザ素子１４から出射したレーザ光Ｌを略平行光とするコリメータレンズ２０と、このコリメータレンズ２０を保持し、コリメータレンズ２０の位置調整を行ったのちに保持部材１９に接着固定されている鏡筒２１、さらに鏡筒２１のレーザ光Ｌの出射口に形成され出射するレーザ光Ｌの大きさを制限することで、感光体ドラム上のレーザ光の大きさを決定する絞り２２が配置している。
【００２３】
このような構成部材によって光源装置１は構成されているが、本実施形態の光源装置１においては、第１のリード１１が絶縁枠１８から突出して半導体レーザ素子１４から発生する熱を放熱するための形状１１ａ、１１ｂを有している点が特徴である。
【００２４】
半導体レーザ素子１４と受光素子１５は共通電極を有するサブマウント３１上に設置されており、このサブマウント３１は第１のリード１１上に取り付けられている。このサブマウント３１は熱膨張率が半導体レーザ素子１４と近く、かつ熱伝導率の高いＳｉＣやＡｌＮなどのセラミックス、もしくはこのような特性を有しながらも比較的安価なＳｉが用いられており、第１のリード１１上に半田や銀ペースト等によって精度良く固着されている。第１のリード１１もまたＣｕやＦｅ等の金属材料であって熱伝導率は良好の材料を用いている。
【００２５】
このような構成から成る本実施形態の光源装置１においては、半導体レーザ素子１４で発生する熱を効率良く第１のリードの先端１１ａ、１１ｂまで伝えることができるので、半導体レーザ素子１４の周囲に熱がこもることなく放熱することができる。
【００２６】
このような構成により、半導体レーザ素子の駆動電流の増加による寿命低下や故障率の増加を抑制することができ、出射されるレーザ光の光量変化や波長変化も小さくすることができるため、長期間にわたって高品質の記録画像を得られる光源装置を提供することができる。
【００２７】
さらに本実施形態における光源装置は走査光学装置内に配置することで、大気中の塵埃や画像形成装置内に浮遊するトナーや紙粉などの汚染物からレーザ発光部を保護することができるように構成したものであるが、このような構成に限らず例えば図３に示すようにレーザ発光部４０を保持部材４１の中に組み込むような構成であっても、放熱部４２ａを有するリード４２が外部に突出した構成であれば放熱と防塵を兼ね備えた光源装置を提供することができる。
【００２８】
またさらに、この放熱部からの放熱効果が十分得られるような場合においては、半導体レーザ素子や受光素子の上面をカバーガラスなどで覆うようなレーザ発光部であっても、走査光学装置の光源装置として使用することも可能である。
【００２９】
（実施形態２）
本発明の第２の実施形態を図４を用いて説明する。
【００３０】
図４は本実施形態の光源装置の周辺の構成を示す図であるが、レーザ発光部５０とコリメータレンズ５２は１つの光源装置内には収納されておらず、各々が光学フレームの所定の位置に配置されることによって光源装置を構成している。図中５３は光学フレームに一体で成形された光源固定部である。
【００３１】
光学フレームの光源固定部５３にはレーザ発光部５０を精度よく取り付けるための位置決めのガイド５４とレーザ発光部５０を固定するねじ５５が設けられている。このレーザ発光部５０から出射したレーザ光Ｌは一定の広がりを有してコリメータレンズ５２に入射するが、このコリメータレンズ５２はレーザ光の出射方向ないしこれと垂直な２軸の計３軸に精度よく位置調整しなければいけないので、コリメータレンズ５２が微小量移動可能な隙間を有するレンズ取り付け部５６もまた光学フレームに設置されている。コリメータレンズ５２は位置調整された後、レンズ取り付け部５６に対してＵＶ接着剤などによって固着され、レーザ発光部５０から出射したレーザ光Ｌを略平行光とし、さらに光学フレームに成形された絞り５７によって光束が制限されて、不図示のシリンドリカルレンズや回転多面鏡へと出射される。
【００３２】
本実施形態におけるレーザ発光部５０も先の実施形態で示したようにプリント基板６０に接続するリード６１上に半導体レーザ素子６４が配置されており、リード６１に形成された放熱部６１ａが半導体レーザ素子６４から発生する熱を効率よく放熱するうえに、保持部材を廃止しているので放熱効果が高く、光学フレーム内で防塵性を高めることにより簡略化された低価格な光源装置を提供することが可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明における光源装置を用いることにより従来のキャンパッケージとは異なる簡略化されたレーザ発光部を採用することで低価格が可能となり、その際に問題となる半導体レーザ素子の発熱も熱伝導率の良い金属製のリードによって効率よく放熱することができるので、長期間にわたって高品質の記録画像を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）　本発明の第１の実施形態を示す光源装置の構成図。
（ｂ）　本発明の第１の実施形態を示す光源装置のレーザ発光部の拡大図。
【図２】本発明の第１の実施形態を示す走査光学装置の構成図。
【図３】本発明の第１の実施形態を示すもうひとつの光源装置の構成図。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す光源装置の構成図。
【図５】従来の走査光学装置の構成図。
【図６】従来の光源装置の構成図。
【符号の説明】
１、１０１　光源装置
１１、１２、１３、４２、６１　リード
１１ａ、１１ｂ、４２ａ、６１ａ　放熱部
１４、６４、１１４　半導体レーザ素子
１８　絶縁枠
１９、４１、１１９　保持部材
２０、５２、１２０　コリメータレンズ
４０、５０，１１３　レーザ発光部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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