(57)【要約】【課題】半導体レーザ（ＬＤと称す）を光源として用いる場合、冷却のためＬＤホルダを比較的熱伝導率の高い材料で作る。ノイズ防止等の理由からＬＤはＬＤ基板に半田で直づけにする。ＬＤの発光部を半田の熱で傷めないようにするため、ＬＤの足はあまり短くできない。したがって、ＬＤホルダとＬＤ基板の間は若干の距離があり、ＬＤホルダから直接ＬＤ基板を支える柱を出すと熱容量が大きくなり、温度制御の応答速度が遅くなる。【解決手段】ＬＤ１はクロム銅からなるＬＤホルダ２に取り付け、ＬＤ押さえ板３で弾力的に固定する。ＬＤホルダ２をコリメートレンズホルダ４に組み付け、ＬＤ１を仮のドライバで点灯させ、光束が所定の位置になるようＬＤホルダ２の位置合わせを行い、コリメートレンズホルダ４に固定する。樹脂材料からなる基板ホルダ５をＬＤホルダ２に固定し、ＬＤ１の足をＬＤ基板６に半田付けして、ＬＤ基板６を基板ホルダ５に固定する。【選択図】図１
2005093599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部と足部を有する半導体レーザ（以下ＬＤと称す）と、ＬＤ基板と、ＬＤホルダと、を有する光源ユニットであって、前記ＬＤホルダは比較的熱伝導率の高い材料からなり、前記ＬＤ本体部は前記ＬＤホルダに取り付けられ、さらに前記足部は前記ＬＤ基板に取り付けられ、該ＬＤ基板は比較的熱伝導率の低い材料からなる基板ホルダを介して前記ＬＤホルダに取り付けられることを特徴とする光源ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の光源ユニットにおいて、前記ＬＤ本体部の前記ＬＤホルダへの取付は電気的絶縁部材を介することを特徴とする光源ユニット。
【請求項３】
請求項２に記載の光源ユニットにおいて、前記電気的絶縁部材として比較的熱伝導率の高い材料を用いることを特徴とする光源ユニット。
【請求項４】
請求項２または３に記載の光源ユニットにおいて、前記電気的絶縁部材はセラミック材料からなることを特徴とする光源ユニット。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の光源ユニットにおいて、前記比較的熱伝導率の高い材料として銅合金を用いることを特徴とする光源ユニット。
【請求項６】
請求項５に記載の光源ユニットにおいて、前記銅合金としてクロム銅を用いることを特徴とする光源ユニット。
【請求項７】
請求項１または６のいずれか１つに記載の光源ユニットにおいて、前記比較的熱伝導率の低い材料として樹脂材料を用いることを特徴とする光源ユニット。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の光源ユニットにおいて、前記ＬＤホルダにペルチエ素子を密着させたことを特徴とする光源ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ、デジタルラボなどの画像形成装置の走査光学系に用いられる光源ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３は一般的な走査光学系を示す図である。
同図において符号１１は光源ユニット、１２は光変調装置、１５は折り返しミラー、１７は面倒れ補正用結像レンズ、１８はポリゴンミラー、１９はｆθレンズ系、２０は被走査面をそれぞれ示す。
光源ユニット１１から出た光束は、光変調装置１２において画像情報による変調を受け、折り返しミラー１５を経由して面倒れ補正用結像レンズ１７による補正を受けポリゴンミラー１８に入射する。光束は、ポリゴンミラー１８の回転により反射方向を連続的に変えられながらｆθレンズ系１９に入射し、感光体等からなる被走査面２０に到って潜像を形成する。光源ユニット１１には光源として半導体レーザ等が用いられる。
【０００３】
半導体レーザ（以下ＬＤと略称する）を用いる光源は、温度変化により光出力が変化するため、温度制御には特に注意を払っている。実際にはＬＤ光源自身から発熱するので、冷却を行うのが普通である。そのため、光源からの熱をなるべく素早く外部に伝播させて、ペルチエ素子などの冷却素子を用いて冷却を行う。したがって、ＬＤを取り付ける部材、すなわちＬＤホルダは熱伝導率の高い材料を用い、その部材にＬＤと冷却素子を密着させる方法が採られている。ＬＤをＬＤホルダに取り付ける際に、両者の間に介在させる部材を熱伝導性の部材にする提案がある（例えば、特許文献１  参照。）。
【０００４】
ところで、ＬＤは通常本体部となる密閉した缶構造の金属容器の中に発光点を有している。ＬＤは画像情報により点滅を繰り返すため、不所望な電波ノイズを発生しやすい。ＬＤの缶がＬＤホルダと電気的に接続されていると、ＬＤホルダがアンテナの役目をして電波ノイズが放射されて好ましくない言われている（例えば、特許文献２  参照。）。そのため、特許文献２ではＬＤとＬＤホルダの間には電気的絶縁材を介在させる構成を採っている。しかしながらこの構成では、熱伝導性に関しての考慮が示されておらず、温度制御が難しくなる。
【０００５】
缶の外形とＬＤの発光点との位置関係はあまり高い精度が得られない。そのため、コリメートレンズの光軸に発光点を一致させるためには、予めＬＤをＬＤホルダに取り付けてから、コリメートレンズホルダにＬＤホルダを取り付ける際、ＬＤに仮のドライバを接続して発光させる。コリメートレンズからの光束を、用意したスクリーン上の所定の位置に一致させることにより光軸合わせをしてから、ＬＤホルダをコリメートレンズホルダにネジ止めするようにしている。一方、ＬＤの発光のスイッチング特性を良くしたり、対ノイズ性能を上げるため、ＬＤのドライバ等の制御回路を搭載しているＬＤ基板は、ＬＤになるべく近い位置におく必要があり、通常は、ＬＤの３本足をＬＤ基板に半田等で直づけしている。
【０００６】
図４はＬＤホルダにＬＤ基板取り付け用の柱を立てる例を示す図である。
同図において符号１はＬＤ、２はＬＤホルダ、３はＬＤ押さえ板、４はコリメートレンズホルダ、５は基板保持部材、６はＬＤ基板をそれぞれ示す。
ＬＤ１の本体部１ａはＬＤホルダ２のほぼ中央部に設けられた穴部２ａに取り付けられ、本体部１ａの裏側からＬＤ押さえ板３によって押さえられる。
ＬＤホルダ２は止め穴２ｂによりコリメートレンズホルダ４に仮止めされる。
ＬＤホルダ２は比較的熱伝導率の高い材料を用いて温度制御を容易にする。ＬＤ１の３本の足をＬＤ基板６に直づけするためには、ＬＤ１の足をあまり短くすると半田付けによって半導体部分に熱が伝わりやすくなり、発光特性を損ねることがあるのでＬＤ基板６をＬＤホルダ２から所定の距離を置かなければならない。従来は、同図に示すように、ＬＤホルダ２から柱状の２本の基板保持部材５を立ててＬＤ基板を保持していた。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１９３４５２号公報（第３頁、第２図）
【特許文献２】平１１−１７４３６２号公報（第３頁、第１１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術で示すように、ＬＤホルダ２から直接ＬＤ基板６の取り付け柱としての基板保持部材５を立てると、ＬＤホルダ２は、最低限、基板６の取り付け穴の間隔をカバーするだけの大きさを持たなければならなくなり、ＬＤホルダの容積が大きくなるとともに、当然、熱容量も大きくなるため、制御の応答速度が遅くなるなど温度制御特性が悪くなる。
基板保持部材５を熱伝導率の低い樹脂部材で形成すると、熱容量の問題は回避できるが、強度的に不足が生ずる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明では、本体部と足部を有する半導体レーザ（以下ＬＤと称す）と、ＬＤ基板と、ＬＤホルダと、を有する光源ユニットであって、前記ＬＤホルダは比較的熱伝導率の高い材料からなり、前記ＬＤ本体部は前記ＬＤホルダに取り付けられ、さらに前記足部は前記ＬＤ基板に取り付けられ、該ＬＤ基板は比較的熱伝導率の低い材料からなる基板ホルダを介して前記ＬＤホルダに取り付けられることを特徴とする。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の光源ユニットにおいて、前記ＬＤ本体部の前記ＬＤホルダへの取付は電気的絶縁部材を介することを特徴とする。
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の光源ユニットにおいて、前記電気的絶縁部材として比較的熱伝導率の高い材料を用いることを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項２または３に記載の光源ユニットにおいて、前記電気的絶縁部材はセラミック材料からなることを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の光源ユニットにおいて、前記比較的熱伝導率の高い材料として銅合金を用いることを特徴とする。
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の光源ユニットにおいて、前記銅合金としてクロム銅を用いることを特徴とする。
請求項７に記載の発明では、請求項１または６のいずれか１つに記載の光源ユニットにおいて、前記比較的熱伝導率の低い材料として樹脂材料を用いることを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の光源ユニットにおいて、前記ＬＤホルダにペルチエ素子を密着させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
ＬＤの放熱のため比較的熱伝導率の高い材料からなるＬＤホルダにＬＤと冷却素子を密着させる構成において、ＬＤが直づけされたＬＤ基板を、樹脂材料からなる基板ホルダを介してＬＤホルダに取り付けるため、ＬＤホルダの熱容量がことさら大きくなることがなく、ＬＤの温度制御の応答速度が速くなる。構成部品に安価な樹脂材料を使うことができるのでコストを低くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
半導体レーザ（ＬＤ）を取り付けたクロム銅からなるＬＤホルダを、コリメートレンズホルダに取り付け、ＬＤホルダに取り付けられたプラスチックからなる基板ホルダにＬＤ基板を取り付ける。ＬＤ基板の所定の穴にはＬＤの足を半田付けする。
【実施例１】
【００１２】
図１は本発明の実施形態を説明するための分解斜視図である。
図２は本発明の実施形態を説明するための部分断面図である。
両図において符号５は基板ホルダ、７はリング状部材をそれぞれ示す。その他の符号は図４に準ずる。
ＬＤ１の本体部１ａはＬＤホルダ２のほぼ中央部に設けられた穴部２ａにリング状部材７を介して取り付けられ、本体部１ａの裏側からＬＤ押さえ板３によって押さえられる。
ＬＤ押さえ板３は、ほぼ中央部にあけた穴の周囲３カ所の爪部３ａによってＬＤ１を弾力的に押さえるようになっており、３個の取り付け穴３ｂによってＬＤホルダ２にネジ止めされる。
ＬＤホルダ２は止め穴２ｂによりコリメートレンズホルダ４に仮止めされる。
【００１３】
表１は材料の熱伝導率を示す表である。
リング状部材７は電気的に絶縁性を有し、なるべく熱伝導率の高い材料が好ましい。本実施例では、絶縁性で且つ、機械的強度にも優れているセラミック材料を使用する。セラミック材は原料の違いにより熱伝導率に幅が有るので、中でも熱伝導率の高い材料を選んで用いている。
ＬＤホルダ２も比較的熱伝導率の高い材料を用いる。熱伝導率の高い材料として一般に銅系の材料が用いられる。表１に示すように、純銅が最も熱伝導率が高いが、機械的強度が弱いため銅合金として用いられる。クロム銅は機械的強度に優れていてしかも熱伝導率が或る程度高いのでＬＤホルダとして好適である。
ＬＤ１の発熱を吸収するためには、ＬＤ１とリング状部材７との接触面積や、リング状部材７とＬＤホルダ２との接触面積、ＬＤホルダと冷却素子との接触面積なども重要な要因になる。これらの要因や材料コストとの関係で、使用可能な材料の範囲は変わってくる。
一般に金属材料は比較的熱伝導率の高い材料に属し、合成樹脂材料は比較的熱伝導率の低い材料に属す。セラミック材料は熱伝導率の幅が広いので用途に応じて使い分ける。
【００１４】
【表１】
2005093599.tif 000003
【００１５】
ＬＤ２の取付ねじをやや緩めておき、光軸調整用の治具を用いて、ＬＤ１の３本の足１ｂに治具に備えてあるソケットを伸ばして嵌め込み、ＬＤ１を点灯させる。コリメートレンズから出る光束が治具に用意されたスクリーン上の所定の位置に一致するようにＬＤホルダ２の位置を調整し、所定のネジを締めてＬＤホルダ２の位置を固定する。
比較的熱伝導率の低い材料である合成樹脂材料からなる基板ホルダ５をＬＤホルダ２に取り付ける。ＬＤホルダ２には、２個の位置決め用の雌ねじ付き穴２ｃが設けられており、基板ホルダ５には穴２ｃに合う大きさの穴あきボス５ｄが２個設けられている。２個のボス５ｄを穴２ｃに挿入することによって、ＬＤホルダに対する基板ホルダ５の位置がほぼ決まり、その状態で両者をネジ止めする。基板ホルダ５はＬＤ１の足１ｂが当たらないように逃げ部５ａが設けられている。
なお、図１においてＬＤホルダ２のＬＤ押さえ板３より下に設けられている平面部２ｄには図示しない冷却用のペルチエ素子を取り付ける。
【００１６】
基板ホルダ５には、ＬＤ基板６を止めるため３本の柱が立っており、その先端部にはネジ穴５ｂ、５ｃ、ピン５ｄがそれぞれ設けられている。これらの柱には補強リブをつけて強度上の問題を解決している。
ＬＤ基板６は、ＬＤドライバ他の制御回路等が搭載されており、ＬＤ１の３本の足１ｂ用の３個の穴６ａと、取付ねじ用の１個の穴６ｂと、同じく取り付け用の１個の欠穴６ｃと位置合わせ用の欠穴６ｄが設けられている。
ＬＤ基板６は、欠穴６ｄをピン５ｄに合わせるように取り付けると、ＬＤ１の３本の足１ｂがほぼ３個の穴６ａに一致するので、実際にはこの３個の穴６ａに３本の足１ｂを嵌め込みながら欠穴６ｄにピン５ｄを挿入する。３本の足１ｂにストレスが掛からないように注意しながら穴６ｂ、欠穴６ｃからネジを入れてＬＤ基板６を基板ホルダ５に取り付ける。
この取り付け手順では、穴６ａの位置が最初に決まり、その結果穴６ｂ、欠穴６ｃ、６ｄの位置が決まるので、それぞれの穴や欠穴は多少大きめに作られている。
【００１７】
本実施形態ではＬＤホルダ２に基板ホルダ５やＬＤ基板６を取り付けた後でもＬＤホルダ２とコリメートレンズホルダ４の接続を切り離すことができるように構成されている。
このことは、逆に言えば、ＬＤ１を取り付けたＬＤホルダ２に基板ホルダ５とＬＤ基板６を取り付けてから、ＬＤ基板のドライバをそのまま使ってＬＤを点灯させ、ＬＤホルダ２をコリメートレンズホルダ４に対し光軸調整をしながら取り付けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態を説明するための分解斜視図である。（実施例１）
【図２】本発明の実施形態を説明するための部分断面図である。
【図３】一般的な走査光学系を示す図である。
【図４】ＬＤホルダにＬＤ基板取り付け用の柱を立てる例を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１      半導体レーザ（ＬＤ）
２      ＬＤホルダ
３      ＬＤ押さえ板
４      コリメートレンズホルダ
５      基板ホルダ
６      ＬＤ基板
７      リング状部材
【図１】
2005093599.tif 000004
【図２】
2005093599.tif 000005
【図３】
2005093599.tif 000006
【図４】
2005093599.tif 000007