(57)【要約】    【課題】  光学素子をホルダに一体化する際に、組立誤差が生じ難い構成として組立精度の向上を図る。また受光素子をホルダ内に配置する際に、無用な光に対して高い遮光性を有するものとする。また光学素子をホルダに一体化する際に、各構成部材の製作誤差に影響されることなく高い組立精度を確保する。    【解決手段】  半導体レーザチップ３１を収容するホルダ３３に、コリメータレンズとシリンドリカルレンズを単一の光学要素にて構成した複合レンズ３２を一体的に設ける。また半導体レーザチップ３１の背面側に同期センサ４１を配置し、この同期センサ４１と半導体レーザチップ３１との間に遮光部材４２を設ける。また複合レンズを、その外周部において硬化性の封止接着材料３７にてホルダ３３の開口縁部３８と接合一体化する。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発するレーザ光源と、前記レーザ光を平行光に変換するコリメータレンズ並びに前記レーザ光を副走査方向に集光するシリンドリカルレンズを単一の光学要素にて構成した複合レンズと、前記レーザ光源を収容すると共に前記複合レンズを保持するホルダとを有することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
レーザ光を発するレーザ光源と、このレーザ光源を収容するホルダと、このホルダに収容されると共に前記レーザ光源の背面側に配置され、外部の同期ミラーにより反射されて前記ホルダ内に入射した戻り光を検出する同期センサと、前記レーザ光源及び前記同期センサ間に配置された遮光部材とを有することを特徴とする光源装置。
【請求項３】
レーザ光を発するレーザ光源と、走査のための偏向手段及び前記レーザ光源間に配置される光学素子と、前記レーザ光源を収容すると共に前記光学素子を保持するホルダとを有し、前記光学素子は、硬化性の封止接着材料を介して前記ホルダの取付部に接合一体化されたことを特徴とする光源装置。
【請求項４】
レーザ光を発するレーザ光源を収容するホルダ内に、外部の同期ミラーにより反射されて前記ホルダ内に入射した戻り光を検出する受光素子、並びに前記レーザ光源の光量を計測するための受光素子の少なくともいずれかの受光素子を有し、前記ホルダの出射口の近傍に外光の入射を制限する開口絞り手段を設けたことを特徴とする光源装置。
【請求項５】
前記ホルダは、前記レーザ光を平行光に変換するコリメータレンズと前記レーザ光を副走査方向に集光するシリンドリカルレンズとを一体的に保持し、前記開口絞り手段は、前記ホルダの出射口に配置された前記シリンドリカルレンズの内面に形成されたアパーチャ層であることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記ホルダは、前記レーザ光を平行光に変換するコリメータレンズと前記レーザ光を副走査方向に集光するシリンドリカルレンズとを一体的に保持し、前記開口絞り手段は、前記ホルダの出射口に配置された前記シリンドリカルレンズとその内側の前記コリメータレンズとの間に配置されたアパーチャ部材であることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光源装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザなどの光源を収容してモジュール化された光源装置及びこれを備えたプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体レーザ等を光源とする走査光学装置において、半導体レーザチップなどの光源を収容するホルダに他の部品を一体化した光源モジュールが用いられている。例えばコリメータレンズ及びシリンドリカルレンズを、半導体レーザチップと共にモジュール化した技術が知られている（特許文献１参照）。また、外部の同期ミラーにより反射された戻り光を検出する同期用の受光素子を、半導体レーザチップと共にモジュール化した構成も知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平７−３０６３４８号公報
【特許文献２】特開２００２−１２２８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記特許文献１に記載の従来の技術では、レンズ類を半導体レーザチップとモジュール化することで、ある程度の小型化や組立性の向上が望めるが、シリンドリカルレンズを構成する部材にコリメータレンズを組み付ける際に相互の位置合わせを十分に行わなければ、組立誤差で精度が低下する不都合が生じる。しかも、組立工程においてコリメータレンズとシリンドリカルレンズとの間にゴミが侵入する不具合も生じる。
【０００４】
他方、前記特許文献２に記載の従来の技術では、レーザ光源が発するレーザ光を反射させるプリズムで同時に、同期用の戻り光を受けて受光素子に導く構成であるため、レーザ光源からの光が受光素子に入射するおそれがあり、同期用の受光素子の誤検出を招く原因になる。また、レーザ光源の光量を計測する受光素子を光源モジュール内に配置する場合にも、無用な外光が入射することで検出精度の低下を招くことになり、このように光源モジュール内に受光素子を配置するにあたっては、レーザ光源が発するレーザ光や外部から入射される外光に対して高い遮光性が望まれる。
【０００５】
また、従来、コリメータレンズなどの光学素子を半導体レーザチップと一体的にモジュール化する場合、光学素子を構成する部材とホルダとを互いに当接させて相対的な位置決めを行うことから、組立精度が各構成部材の製作誤差に影響されて組立精度を十分に高めることができないという不都合がある。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、第１に光学素子をホルダに一体化する際に、組立誤差が生じ難い構成として組立精度の向上を図り、第２に受光素子をホルダ内に配置する際に、受光素子の検出動作を阻害する無用な光に対して高い遮光性を有するものとし、第３に光学素子をホルダに一体化する際に、各構成部材の製作誤差に影響されることなく高い組立精度を確保し、これにより高い信頼性を実現することができるように構成された光源装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するために、本発明においては、請求項１に示すとおり、レーザ光を発するレーザ光源と、前記レーザ光を平行光に変換するコリメータレンズ並びに前記レーザ光を副走査方向に集光するシリンドリカルレンズを単一の光学要素にて構成した複合レンズと、前記レーザ光源を収容すると共に前記複合レンズを保持するホルダとを有するものとした。
【０００８】
これによると、複合レンズを使用することにより、組立工程においてコリメータレンズとシリンドリカルレンズとの間の相対的な位置合わせが不要になり、組立誤差で精度が低下する不都合を避けることができる。しかも、組立工程においてコリメータレンズとシリンドリカルレンズとの間にゴミが侵入する不都合も生じない。
【０００９】
また本発明においては、請求項２に示すとおり、レーザ光を発するレーザ光源と、このレーザ光源を収容するホルダと、このホルダに収容されると共に前記レーザ光源の背面側に配置され、外部の同期ミラーにより反射されて前記ホルダ内に入射した戻り光を検出する同期センサと、前記レーザ光源及び前記同期センサ間に配置された遮光部材とを有するものとした。
【００１０】
これによると、レーザ光源と同期センサとの間に介在する遮蔽部材により、ボルダやレンズの内面での乱反射によりレーザ光源の背面側に回り込む光が、同期センサで受光され難くなるため、同期センサの誤検出を抑制することができる。
【００１１】
この場合、ホルダ内に入射した戻り光を反射して同期センサに導くミラーをさらに有する構成とすると良い。これによると、遮光部材により画成される遮光スペースの深い位置に同期センサを配置することができるため、同期センサの誤検出をより一層抑制することができる。
【００１２】
また本発明においては、請求項３に示すとおり、レーザ光を発するレーザ光源と、走査のための偏向手段及び前記レーザ光源間に配置される光学素子と、前記レーザ光源を収容すると共に前記光学素子を保持するホルダとを有し、前記光学素子は、硬化性の封止接着材料を介して前記ホルダの取付部に接合一体化されたものとした。
【００１３】
これによると、光源装置の組み立ての際に、ホルダ及び光学素子を適宜な支持具に支持させて位置決め固定した状態で封止接着材料を硬化させて固定することで、位置決め基準面による位置合わせの場合のように取付精度が各構成部材の製作誤差に影響されることがなく、組立精度を高めることができる。
【００１４】
この場合、ホルダに一体化される光学素子は、例えばレーザ光源側に配置されるコリメータレンズのみ、あるいはコリメータレンズ及びシリンドリカルレンズの双方、さらにコリメータレンズとシリンドリカルレンズとの複合レンズである。これらの場合、レンズをその外周部において封止接着材料にてホルダの開口縁部と接合一体化すれば良い。
【００１５】
また本発明においては、請求項４に示すとおり、レーザ光を発するレーザ光源を収容するホルダ内に、外部の同期ミラーにより反射されて前記ホルダ内に入射した戻り光を検出する受光素子、並びに前記レーザ光源の光量を計測するための受光素子の少なくともいずれかの受光素子を有し、前記ホルダの出射口の近傍に外光の入射を制限する開口絞り手段を設けたものとした。
【００１６】
これによると、開口絞り手段により外光の入射が制限されるため、外光により同期用の受光素子が誤検出を生じたり、あるいは光量計測用の受光素子の検出光量に大きな誤差が生じたりすることを避けることができる。
【００１７】
特に請求項５に示すとおり、前記ホルダは、前記レーザ光を平行光に変換するコリメータレンズと前記レーザ光を副走査方向に集光するシリンドリカルレンズとを一体的に保持し、前記開口絞り手段は、前記ホルダの出射口に配置された前記シリンドリカルレンズの内面に形成されたアパーチャ層である構成とすると良い。
【００１８】
また請求項６に示すとおり、前記ホルダは、前記レーザ光を平行光に変換するコリメータレンズと前記レーザ光を副走査方向に集光するシリンドリカルレンズとを一体的に保持し、前記開口絞り手段は、前記ホルダの出射口に配置された前記シリンドリカルレンズとその内側の前記コリメータレンズとの間に配置されたアパーチャ部材である構成とすると良い。
【００１９】
このようにすると、シリンドリカルレンズの手前側でレーザ光を所定の径に整形するアパーチャ層やアパーチャ部材が、都合が良く開口絞り手段として外光の入射を制限することができ、部品点数及び製造工数を削減することができる。
【発明の効果】
【００２０】
このように本発明によれば、コリメータレンズ及びシリンドリカルレンズを光源モジュールに一体化する際に、複合レンズを使用することにより、レンズ相互の相対的な位置合わせが不要になるため、組立誤差で精度が低下する不都合を避けることができ、また、レーザ光源と同期センサとの間に介在する遮蔽部材により、レーザ光源の光が同期センサで受光されることによる誤検出を抑制することができ、また、光学素子を硬化性の封止接着材料を介してホルダの取付部に接合一体化するため、構成部材の製作誤差に影響されることなく高い組立精度を確保することができ、また、開口絞り手段により外光の入射が制限されるため、外光により同期用の受光素子が誤検出を生じたり、あるいは光量計測用の受光素子の検出光量に大きな誤差が生じたりすることを避けることができ、装置の信頼性を高める上で顕著な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１は、本発明が適用される画像形成装置を示す模式的な断面図である。この画像形成装置は、感光体ドラム１の周囲に、感光体ドラム１の作像面を均一に帯電させる帯電ローラ２と、感光体ドラム１の作像面に対して露光用のレーザ光を照射して静電潜像を形成するＬＳＵ３と、感光体ドラム１の作像面上の静電潜像をトナーで現像する現像ローラ４を備えた現像プロセスユニット５と、感光体ドラム１の作像面上に形成されたトナー像を記録紙上に転写する転写ローラ６と、感光体ドラム１の作像面を清掃するクリーニングユニット７とが設けられており、給紙部８の記録紙が感光体ドラム１と転写ローラ６との間に送り込まれた後、定着部９を経て排紙部１０に排出される。さらにこの画像形成装置は、上部に複写やファクシミリ送信のための原稿読取部１１を備えている。
【００２３】
図２は、図１に示したＬＳＵの断面図である。ＬＳＵ（レーザ走査装置）３は、半導体レーザチップを内蔵する半導体レーザパッケージ（光源装置）２１と、これから出射されたレーザ光を偏向するポリゴンミラー（偏向手段）２２と、ポリゴンミラー２２により偏向されたレーザ光を感光体ドラム（被走査媒体）１上に結像させるｆθレンズ２３と、ポリゴンミラー２２の走査タイミングを調整するための同期ミラー２４と、これらを収容するハウジング２５とを有している。
【００２４】
図３は、図２に示した半導体レーザパッケージの第１の例を示す模式的な縦断面図である。この半導体レーザパッケージ２１は、半導体レーザチップ（レーザ光源）３１と、これが発するレーザ光を平行光に変換するコリメータレンズ並びにレーザ光を副走査方向に集光するシリンドリカルレンズを単一の光学要素にて構成した複合レンズ３２と、半導体レーザチップ３１を収容すると共に複合レンズ３２を保持する有底筒状のホルダ（ケーシング）３３とを有している。半導体レーザチップ３１は、複数設けられてマルチビーム方式となっている。
【００２５】
複合レンズ３２は、屈折率などの所要の物性を有するガラス材料（レンズ硝材）または合成樹脂材料（アクリル樹脂など）からなり、ガラス材料のプレス加工または合成樹脂材料の射出成型などの適宜な成形法により一体成形される。
【００２６】
ホルダ３３は、半導体レーザチップ３１からのレーザ光の出射口３４を画成する開口３５を軸方向の一端側に備え、軸方向の他端側には、半導体レーザチップ３１などの内蔵部品の駆動信号が導通されるピンコンタクト３６が突出形成されている。
【００２７】
ホルダ３３の一端側では、開口３５を閉鎖する態様で複合レンズ３２が配置され、この複合レンズ３２は、その外周部において硬化性の封止接着材料３７にてホルダ３３の開口縁部３８と接合一体化されている。またこの複合レンズ３２は、外部に露出して防塵用のカバーガラスを兼用し、カバーガラスが省略された形態となっている。
【００２８】
封止接着材料３７は、例えば光硬化性の合成樹脂材料からなり、ホルダ３３及び複合レンズ３２をそれぞれ適宜な支持具に支持させて位置決め固定した状態で封止接着材料を硬化させる。これにより、ホルダ３３及び複合レンズ３２の製作誤差に影響されることなく高精度に組み付けることができる。
【００２９】
また、ホルダ３３内には、外部の同期ミラー２４により反射されてホルダ３３内に入射した戻り光を検出する同期センサ（受光素子）４１が、半導体レーザチップ３１の背面側に配置されている。さらにホルダ３３内には、半導体レーザチップ３１と同期センサ４１との間に配置された遮光部材４２と、外部の同期ミラー２４からの戻り光を反射して同期センサ４１に導くミラー４３とが設けられており、ホルダ３３や複合レンズ３２の内面での乱反射により背面側に回り込む半導体レーザチップ３１の光が遮光部材４２により阻止されて同期センサ４１の誤検出を抑制するようになっている。
【００３０】
さらにこのホルダ３３内には、半導体レーザチップ３１の光量を計測するための光量センサ（受光素子）４５が、半導体レーザチップ３１の背面側に配置されている。
【００３１】
遮光部材４２は、同期センサ４１と半導体レーザチップ３１との間に介在する前面部４６と、同期センサ４１と光量センサ４５との間に介在する側面部４７とを有し、半導体レーザチップ３１からの光を阻止しつつ、光量センサ４５の光量計測を阻害しないようにしており、特にここでは遮光部材４２が、同期センサ４１側を凹とした弓形状に湾曲した断面に形成され、遮光部材４２による遮光スペースが、ミラー４３が配置されたホルダ３３の一方の底隅部側を開放させた状態で画成されている。
【００３２】
図４は、図２に示した半導体レーザパッケージの第２の例を示す模式的な縦断面図である。図５は、図４に示した半導体レーザパッケージの模式的な横断面図である。図４は、シリンドリカルレンズ５３の集光のための曲率を有する断面方向で切断したものであり、図５は、これに直交する集光のための曲率を有しない断面方向で切断したものである。
【００３３】
この半導体レーザパッケージ５１は、半導体レーザチップ３１が発するレーザ光を平行光に変換するコリメータレンズ５２と、これを透過したレーザ光を副走査方向に集光するシリンドリカルレンズ５３と、半導体レーザチップ３１を収容する有底筒状のベースホルダ５４と、コリメータレンズ５２及びシリンドリカルレンズ５３をベースホルダ５４と一体化する筒状のレンズホルダ５５とを有している。
【００３４】
レンズホルダ５５の一端側では、レーザ光の出射口５７を画成する開口５８を閉鎖する態様でシリンドリカルレンズ５３が配置され、このシリンドリカルレンズ５３は、その外周部において硬化性の封止接着材料５９にてレンズホルダ５５の出射側の開口縁部６０と接合一体化されている。またこのシリンドリカルレンズ５３は、外部に露出して防塵用のカバーガラスを兼用し、カバーガラスが省略された形態となっている。
【００３５】
レンズホルダ５５とベースホルダ５４との接合部では、レンズホルダ５５の他端側の開口６２及びベースホルダ５４の開口６３を閉鎖する態様でコリメータレンズ５２が配置され、このコリメータレンズ５２は、その外周部において硬化性の封止接着材料６４にてベースホルダ５４の開口縁部６５及びレンズホルダ５５の入射側の開口縁部６６に接合一体化されている。
【００３６】
またこの半導体レーザパッケージ５１では、レーザ光の出射口５７に配置されたシリンドリカルレンズ５３の内面に、レーザ光を所定の径に整形すると共に外光の入射を制限するアパーチャ層（開口絞り手段）６８が設けられている。
【００３７】
図６は、図４・図５に示したアパーチャ層の正面図である。アパーチャ層６８は、中心部に開口６９を有し、この開口６９は、シリンドリカルレンズ５３による集光方向に対して直交する向きに長いスリット状に形成されている。
【００３８】
このアパーチャ層６８は、不透光性・低反射率の材料からなり、例えば蒸着などの薄膜形成法により形成することができる。また、塗料の塗布により形成することも可能である。中心の開口６９は、マスク処理により形成すれば良い。
【００３９】
図７は、図２に示した半導体レーザパッケージの第３の例を示す縦断面図である。この半導体レーザパッケージ７１では、レーザ光の出射口５７に配置されたシリンドリカルレンズ５３とその内側のコリメータレンズ５２との間に、レーザ光を所定の径に整形すると共に外光の入射を制限するアパーチャ部材７２が設けられている。このアパーチャ部材７２は、正面視で前記図６に示したアパーチャ層６８と同様に開口が形成されており、外周部をレンズホルダ５５により保持される。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明にかかる光源装置及びこれを備えた画像形成装置は、光学素子をホルダに一体化した構成において組立精度の向上を図り、また同期や光量計測などの用途で設けられる受光素子の検出動作を阻害する無用な光に対して高い遮光性を有する利点があり、半導体レーザチップなどの光源を収容してモジュール化された光源装置及びこれを備えたプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置などの画像形成装置などとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明が適用される画像形成装置を示す模式的な断面図
【図２】図１に示したＬＳＵの断面図
【図３】図２に示した半導体レーザパッケージの第１の例を示す模式的な縦断面図
【図４】図２に示した半導体レーザパッケージの第２の例を示す模式的な縦断面図
【図５】図４に示した半導体レーザパッケージの模式的な横断面図
【図６】図４・図５に示したアパーチャ層の正面図
【図７】図２に示した半導体レーザパッケージの第３の例を示す模式的な縦断面図
【符号の説明】
【００４２】
３  光走査装置
２１・５１・７１  半導体レーザパッケージ
２２  ポリゴンミラー（偏向手段）
２４  同期ミラー
３１  半導体レーザチップ（レーザ光源）
３２  複合レンズ（光学素子）
３３  ホルダ
３４・５７  出射口
３７・５９・６４  封止接着材料
３８・６０・６５・６６  開口縁部（取付部）
４１  同期センサ（受光素子）
４２  遮光部材
４３  ミラー
４５  光量センサ（受光素子）
５２  コリメータレンズ（光学素子）
５３  シリンドリカルレンズ（光学素子）
５４  ベースホルダ
５５  レンズホルダ
６８  アパーチャ層
７２  アパーチャ部材
【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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【図７】
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