(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏を貫通する一対の嵌合孔を有するベースと、ベース裏面側に位置して前記嵌合孔に嵌着される一対の半導体レーザと、ベース表面にあって前記貫通孔の前面に位置して半導体レーザの光軸と各々同軸に保持された一対のコリメータレンズと、前記コリメータレンズより出射されるレーザ光を整形する一対のアパーチャと、前記レーザ光を略同軸に合成するためのビーム合成プリズムと、所定の光学特性が得られるように位置調整されたコリメータレンズをベース表面に接着剤により接着固定する複数のレンズ支持部とを備え、前記半導体レーザの発光点位置が該半導体レーザの外形中心からずれている光源装置において、
一方のレンズ支持部の位置と一方の半導体レーザ発光点位置との相対的な位置関係が、他方のレンズ支持部の位置と他方の半導体レーザ発光点位置との相対的な位置関係に等しくなるように配置し、前記コリメータレンズとレンズ支持部との間の接着剤の光軸に対する垂直断面形状を同形となるようにしたことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
表裏を貫通する一対の嵌合孔を有するベースと、ベース裏面側に位置して前記嵌合孔に嵌着される一対の半導体レーザと、ベース表面にあって前記貫通孔の前面に位置して半導体レーザの光軸と各々同軸に保持された一対のコリメータレンズと、前記コリメータレンズより出射されるレーザ光を整形する一対のアパーチャと、前記レーザ光を略同軸に合成するためのビーム合成プリズムと、所定の光学特性が得られるように位置調整されたコリメータレンズをベース表面に接着剤により接着固定する複数のレンズ支持部とを備えている光源装置において、
前記一対の半導体レーザは、発光点位置が互いに逆方向にずれているものを組み合わせ、１８０度反転した取り付け方向で嵌着させ、前記コリメータレンズとレンズ支持部との間の接着剤の光軸に対する垂直断面形状を同形となるようにしたことを特徴とする光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル複写機やレーザプリンタに使用される半導体レーザを用いた光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザを用いた光源装置においては、その光学特性として、光源装置より射出されるレーザ光の方向性（光軸位置）と光束の平行性（コリメート特性）が要求される。更にデジタル複写機やレーザプリンタにおいて、印字の高速化や画素密度切り替えの目的で複数行を同時に走査する光源装置では当然のことながら、複数個の半導体レーザやコリメータレンズにより、複数本のレーザ光を発生するが、レーザ光軸ピッチ方向のピッチ精度（行方向、即ち図５のｙ方向のピッチ精度）は、各々のレーザ光軸位置に比べ特に厳しい精度が要求される。
【０００３】
そこで本出願人は先に、特願平９−８８１３６号として、接着剤の硬化収縮の影響を防止した光源装置を提案した。
【０００４】
図５は本出願人が先に出願した光源装置の分解斜視図である。ベース１は２つの嵌合孔１ａ，１ａを有する。嵌合孔１ａ，１ａの裏面側には、レーザ光を照射する２つの半導体レーザ２、２が圧入固定される。ベース１はコリメータレンズ３，３を直接接着固定するために、嵌合孔１ａ，１ａの前面に位置して、コリメータレンズ３，３の外周円より僅かに径の大きな断面円弧状のレンズ支持部１ｂ，１ｂが半導体レーザ２，２の各々の光軸と同心に一体成形されている。
【０００５】
コリメータレンズ３，３は、レンズ支持部１ｂの接着面１ｃとコリメータレンズ３の外周面との間に形成される隙間に、例えば、紫外線硬化型の接着剤を充填した後、レーザ光軸が画像書込み面上の所定の位置になるように位置調整し、その状態で紫外線を接着剤に照射して接着固定する。
【０００６】
アパーチャ形成部材４はコリメータレンズ３，３の中央付近の平行光束を取り出して整形するための部材であって、光束選択用の孔から成るアパーチャ４ａ，４ａが設けてある。このアパーチャ形成部材４は、各々のコリメータレンズ３，３の中央付近にアパーチャ４ａ，４ａが各々の光軸に一致するように設定され、保持部材（図示しない）にはめ込み固定される。なお、レーザ光合成プリズム５も保持部材にはめ込み取り付けられ、さらに、ベース１も保持部材にねじ締結によって取り付けられている。
【０００７】
このような光源装置では、アパーチャ４ａ，４ａから出射される平行光束はレーザ光合成プリズム５により、ほぼ同軸上のレーザ光に合成され、その後に設置されてある画像書込みのための走査光学系（図示しない）へと導かれる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の光源装置にも次のような問題があった。前述したように、半導体レーザを用いた光源装置においては、その光学特性として、光源装置より射出されるレーザビームの方向性（光軸位置）と光束の平行性（コリメート特性）が要求される。また、複数個の半導体レーザやコリメータレンズにより、複数本のレーザ光を発生する光源装置においては、その方向性のピッチ精度（行方向、即ち図５のｙ方向のレーザ光軸位置ピッチ精度）に特に厳しい精度が要求される。
【０００９】
前述のコリメータレンズの位置調整を行う際には各々の（設計狙い位置中心）を目標として調整・接着を行うが、この時、各部品精度が悪い場合はコリメータレンズ位置を設計狙い位置中心からずらして接着をすることになる。ここで、各構成部品で一般的に精度がばらつくのは半導体レーザの発光点位置である。
【００１０】
例えば、図６のように２個の半導体レーザ２（ＬＤ１），２（ＬＤ２）で、半導体レーザ２（ＬＤ２）の発光点位置２ａが外形中心Ｏから大きくずれている場合には、半導体レーザ２（ＬＤ２）側のコリメータレンズ３の接着層６に偏りを生じさせる。この場合、初期の光学特性は満足したとしても、光源装置に温度上昇が生じた場合、半導体レーザ２（ＬＤ２）側の接着層６に偏りが生じているため、半導体レーザ２（ＬＤ２）に対応するコリメータレンズ３にはピッチ方向（図６の太い矢印方向）への移動成分が発生する。したがって、耐環境温度に劣るという問題があった。
【００１１】
半導体レーザの発光点位置はその中心値を狙って、即ち外形基準の中心位置Ｏから発光するように製造されており、ある一定ロットでその平均値は基準値（中心値Ｏ）になるが、製造上のバラツキが発生する。しかしながらこのバラツキを無くすことは非常に困難であり、バラツキを小さくすることも歩留まりが悪化したり大幅なコストアップにつながるという問題があった。
【００１２】
そこで、本発明は、半導体レーザの発光点位置の精度を高めることなく、厳しい精度が要求されるピッチ精度の耐環境温度に優れた光源装置を提供することをその目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の光源装置は、表裏を貫通する一対の嵌合孔を有するベースと、ベース裏面側に位置して前記嵌合孔に嵌着される一対の半導体レーザと、ベース表面にあって前記貫通孔の前面に位置して半導体レーザの光軸と各々同軸に保持された一対のコリメータレンズと、前記コリメータレンズより出射されるレーザ光を整形する一対のアパーチャと、前記レーザ光を略同軸に合成するためのビーム合成プリズムと、所定の光学特性が得られるように位置調整されたコリメータレンズをベース表面に接着剤により接着固定する複数のレンズ支持部とを備え、前記半導体レーザの発光点位置が該半導体レーザの外形中心からずれている光源装置において、一方のレンズ支持部の位置と一方の半導体レーザ発光点位置との相対的な位置関係が、他方のレンズ支持部の位置と他方の半導体レーザ発光点位置との相対的な位置関係に等しくなるように配置し、前記コリメータレンズとレンズ支持部との間の接着剤の光軸に対する垂直断面形状を同形となるようにしたことを特徴としている。
【００１４】
この構成では、半導体レーザの発光点位置が該半導体レーザの外形中心からずれている場合に、一方のレンズ支持部の位置と一方の半導体レーザ発光点位置との相対的な位置関係が、他方のレンズ支持部の位置と他方の半導体レーザ発光点位置との相対的な位置関係に等しくなるように配置したので、一対の半導体レーザから出射されるレーザ光のピッチは温度変化に対しても殆ど変化することが無い。
【００１５】
また、請求項２の光源装置は、表裏を貫通する一対の嵌合孔を有するベースと、ベース裏面側に位置して前記嵌合孔に嵌着される一対の半導体レーザと、ベース表面にあって前記貫通孔の前面に位置して半導体レーザの光軸と各々同軸に保持された一対のコリメータレンズと、前記コリメータレンズより出射されるレーザ光を整形する一対のアパーチャと、前記レーザ光を略同軸に合成するためのビーム合成プリズムと、所定の光学特性が得られるように位置調整されたコリメータレンズをベース表面に接着剤により接着固定する複数のレンズ支持部とを備えている光源装置において、前記一対の半導体レーザは、発光点位置が互いに逆方向にずれているものを組み合わせ、１８０度反転した取り付け方向で嵌着させ、前記コリメータレンズとレンズ支持部との間の接着剤の光軸に対する垂直断面形状を同形となるようにしたことを特徴としている。
【００１６】
この構成では、一対の半導体レーザから出射されるレーザ光のピッチは温度変化に対しても殆ど変化することが無く、さらに、各々の半導体レーザの発光点位置は逆方向にずれているものを組み合わせることにより、半導体レーザの同一ロットでその発光点位置が大きくばらついたとしても、そのロットでプラス側に大きくずれたとしても、マイナス側に大きくずれたものを組み合わせることが出来るので、バラツキが大きいロットであっても全ての半導体レーザが使用可能となり、半導体レーザの発光点位置精度を向上させることなく、安価な光源装置を提供できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る実施形態の光源装置の分解斜視図であり、図２はコリメータレンズを接着する場合のレンズ支持部を含む略示正面図である。図３は図２の背面図であり、図４は本発明による効果を説明するための要部拡大図であり、（Ａ）は半導体レーザの発光点位置が１８０度ずれている場合、（Ｂ）は半導体レーザの発光点位置が１８０度以外にずれている場合を示している。
【００１８】
図１に示すように、ベース１は２つの嵌合孔１ａ、１ａを有する。嵌合孔１ａ、１ａの裏面側には、それぞれレーザ光を照射する２つの半導体レーザ２，２が圧入固定されている。
【００１９】
ここで２個の半導体レーザ２，２は、図４に示すように、各々の半導体レーザ２，２の発光点位置２ａ，２ａが互いに逆方向に同程度ずれているものを組み合わせてあり、また、その取り付け方向は、図１，３，４に示すように、１８０度反転した状態で取り付けられている。なお、図１，３，４，５，６において、２ｂは半導体レーザの取り付け方向を示すための切り欠きを示している。
【００２０】
ベース１には、図１，２，４に示すように、コリメータレンズ３，３を直接接着固定するために、嵌合孔１ａ、１ａの前面に位置して、コリメータレンズ３，３の外周円より僅かに径の大きな（例えば、０．２ｍｍ程度）断面円弧状のレンズ支持部１ｂ、１ｂが半導体レーザ２，２の各々の光軸と同心に一体成形されている。このレンズ支持部１ｂの光軸方向（ｚ方向）は接着剤が余分に充填された場合でも他の部分に付着することがないように、コリメータレンズ３，３の光軸方向（ｚ方向）のレンズ厚よりも長くとられている。
【００２１】
コリメータレンズ３，３をベース１に一体成形したレンズ支持部１ｂに直接固定するように構成した場合には、光源装置の部品点数を削減することができ、光源装置を安価に提供することができる。さらに、コリメータレンズ３，３とレンズ支持部１ｂ，１ｂとの間にホルダー等の介在物がないので、介在物の製造誤差等の影響を受けることがなく、高精度に固定することができる。また、コリメータレンズ３，３をベース１に一体成形したレンズ支持部に直接固定するように構成した場合には、ねじなどの締め付け部が排除され、締め付け時の部品のずれがなくなり、高精度の光源装置を提供することができる。
【００２２】
また、図２、４に示すように、正面から見たときのレンズ支持部１ｂ，１ｂの形状は、各々半円以下の断面円弧状とされており、位置調整と接着作業の容易性から各々左右対称な断面円弧状とするのが望ましい。更に、レンズ支持部１ｂ、１ｂはベース１の中心線１ｆに対して線対称となるように配置されており、その円弧状断面の中心線Ｃ，Ｃは、コリメータレンズ３，３より出射された２本のビームの副走査ピッチ方向（ｙ方向）に対して略直角に設定されている。
【００２３】
前記レンズ支持部１ｂ，１ｂの断面を、半円以下の円弧であるように構成した場合には、接着層６はコリメータレンズ外周の半分以下を覆うだけとなり、接着剤の硬化収縮に方向性が出てくるので、接着剤の収縮量を見込んでコリメータレンズ３，３の初期位置をオフセットすることが可能となり、硬化後の位置精度を向上することができる。さらに、レンズ支持部１ｂ，１ｂの開口側からコリメータレンズ３，３の側面に向けて硬化用光線を照射することができ、硬化むらがより一層解消される。
【００２４】
前記レンズ支持部１ｂ，１ｂを、ビームピッチ方向に直交する線に対して線対称に構成した場合には、ビームピッチ方向の硬化収縮による歪みは相殺され、硬化収縮の方向はビームピッチ方向に直交する方向に限定されるので、硬化収縮の方向性が向上し、より高精度に位置調整することができる。
【００２５】
コリメータレンズ３は、図２に示すように、その調整・接着に際し、３軸（ｘ、ｙ、ｚ）方向に位置調整可能なチャック７，７で把持され、レンズ支持部１ｂ、１ｂ上に半導体レーザ２，２の各々の光軸と同心に配置される。そしてレンズ支持部１ｂの接着面１ｃとコリメータレンズ３の外周面との間に形成される隙間に光（紫外線）硬化型の接着剤を充填した後、図示しない検査装置によって光学特性を検査しながらコリメータレンズ３の位置を微調整し、目的の光学特性が得られる位置が決定したらチャック７，７を固定し、接着剤に向けて光（紫外線）照射器８，８より光（紫外線）を照射する。
【００２６】
コリメータレンズ３は、光（紫外線）を透過可能な材質で作られているため、光（紫外線）照射器８，８より照射された光（紫外線）はコリメータレンズ３を透過して接着剤に照射され、接着剤全体を均等に硬化させる。
【００２７】
この接着剤硬化は２つあるコリメータレンズ３，３に対して各々に実施される。従って、レンズ支持部１ｂ、１ｂの接着面１ｃ、１ｃとコリメータレンズ３，３との間にはその隙間寸法（約０．２ｍｍ）から成る厚さ均一で左右対称で、厚さ方向が副走査ピッチ（ｙ方向）と略直角な接着層６が形成され、コリメータレンズ３，３はこの接着層６によってレンズ支持部１ｃ，１ｃ上に所定の光学特性を維持した状態で固定される。
【００２８】
また、前記レンズ支持部１ｂ，１ｂを、コリメータレンズ３，３の外周円よりもわずかに径の大きな断面円弧状に形成した場合には、レンズ支持部１ｂ，１ｂとコリメータレンズ３，３とを同心に配置することにより、コリメータレンズ３，３とレンズ支持部１ｂ，１ｂとの間に形成される接着層６が均一の厚さになる。このため、接着層６の全面が均一に固化されるので、硬化むらがなくなり、コリメータレンズ３，３の位置ずれが防止される。
【００２９】
また、前記レンズ支持部１ｂ，１ｂを、コリメータレンズ３，３の外周円の曲率半径よりほぼ接着層厚分曲率半径が大きい断面円弧状に形成した場合には、レンズ支持部１ｂ，１ｂとコリメータレンズ３，３とを同心に配置することにより、コリメータレンズ３，３とレンズ支持部１ｂ，１ｂの間に形成される接着層６が所望の接着層厚で均一の厚さになる。このため、接着層６の全面が均一に固化されるので、硬化むらがなくなり、コリメータレンズ３，３の位置ずれが防止される。
【００３０】
図１に示すように、アパーチャ形成部材４はコリメータレンズ３，３の中央付近の平行光束を取り出して整形するための部材であって、光束選択用の孔から成るアパーチャ４ａ、４ａが設けてあり、各々のコリメータレンズ３，３の中央付近にアパーチャ４ａ、４ａが各々の光軸に一致するように設定される。アパーチャ４ａ、４ａから出射される平行光束はビーム合成プリズム５により、ほぼ同軸状のビームに合成され、その後に配置されている画像書込みのための走査光学系（図示しない）へと導かれる。
【００３１】
アパーチャ形成部材４及びビーム合成プリズム５は取付部材（図示しない）によりベース１に取り付けられる。この際、ベース１の２つの重なり合った円形段部１ｄ、１ｄは位置決めに利用され、４つの孔１ｅは取り付けに利用される。
【００３２】
図４に示すように、一対の半導体レーザ２（ＬＤ１），２（ＬＤ２）ではその発光点位置２ａが反対方向に同程度ずれている。この場合、半導体レーザ２（ＬＤ１），２（ＬＤ２）を互いに１８０度反転して取り付けているので、接着層の偏りは一対の半導体レーザ２（ＬＤ１），２（ＬＤ２）とも同じ方向に同等量発生している。従って、光源装置に温度上昇が発生した場合でもコリメータレンズの位置変化方向は同一方向でしかも変化量も同程度である。この結果、２個のコリメータレンズ３，３から出射されるレーザ光のピッチとしての変化は互いにキャンセルされて発生しなくなる。また、半導体レーザ２の発光点位置２ａは狙いの中心である外形中心Ｏに対して均等にばらつくのが通常であり、同一ロットであればプラス方向にずれたものとマイナス方向にずれたものはほぼ同数存在するといえる。従って、半導体レーザ２の発光点位置２ａの精度を高めることなくピッチ精度に優れた光源装置となる。
【００３３】
以上の実施形態の光源装置によれば、２個の半導体レーザ２（ＬＤ１），２（ＬＤ２）を１８０度反転して取り付け、各々の半導体レーザの発光点位置２ａは逆方向にずれているものを組み合わせることにより、発光点位置２ａのずれの大きい半導体レーザ同士であっても接着層６の偏りは同一方向同程度にに発生し、温度変動による２個のコリメータレンズ３，３の位置ズレも同一方向に同程度の量で発生するので、２本のレーザ光のピッチは殆ど変化することが無く、耐環境温度に優れた高精度な光源装置を提供できる。
【００３４】
また、２個の半導体レーザ２（ＬＤ１），２（ＬＤ２）を１８０度反転して取り付け、各々の半導体レーザの発光点位置２ａは逆方向にずれているものを組み合わせることにより、半導体レーザの同一ロットでその発光点位置２ａが大きくばらついたとしても、そのロットでプラス側に大きくずれたとしても、マイナス側に大きくずれたものを組み合わせることが出来るので、バラツキが大きいロットであっても全ての半導体レーザが使用可能となり、半導体レーザの発光点位置精度を向上させることなく、安価な光源装置を提供できる。
【００３５】
以上の実施形態では、２個の半導体レーザ２（ＬＤ１），２（ＬＤ２）を１８０度反転して取り付け、各々の半導体レーザの発光点位置２ａは逆方向にずれているものを組み合わせた場合について説明したが、半導体レーザの発光点位置２ａが半導体レーザの外形中心Ｏからずれている場合に、一方のレンズ支持部１ｂの位置と一方の半導体レーザ発光点位置２ａとの相対的な位置関係が、他方のレンズ支持部１ｂの位置と他方の半導体レーザ発光点位置２ａとの相対的な位置関係に等しくなるように配置することにより、接着層６の偏りは同一方向に同程度に発生し、温度変動による２個のコリメータレンズ３，３の位置ズレも同一方向に同程度の量で発生するので、２本のレーザ光のピッチは殆ど変化することが無く、耐環境温度に優れた高精度な光源装置を提供できる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな如く本発明の光源装置によれば、一対の半導体レーザから出射されるレーザ光のピッチは温度変化に対しても殆ど変化することが無く、耐環境温度に優れた高精度な光源装置を提供できる。
【００３８】
また、本発明の光源装置によれば、各々の半導体レーザの発光点位置は逆方向にずれているものを組み合わせることにより、半導体レーザの同一ロットでその発光点位置が大きくばらついたとしても、そのロットでプラス側に大きくずれたとしても、マイナス側に大きくずれたものを組み合わせることが出来るので、バラツキが大きいロットであっても全ての半導体レーザが使用可能となり、半導体レーザの発光点位置精度を向上させることなく、安価な光源装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態の光源装置の分解斜視図である。
【図２】コリメータレンズを接着する場合のレンズ支持部を含む略示正面図である。
【図３】図２の背面図である。
【図４】本発明による効果を説明するための要部拡大図であり、（Ａ）は半導体レーザの発光点位置が１８０度ずれている場合、（Ｂ）は半導体レーザの発光点位置が１８０度以外にずれている場合を示している。
【図５】従来の光源装置の分解斜視図である。
【図６】従来の光源装置の問題点を説明するための要部拡大図である。
【符号の説明】
１      ベース
１ａ    嵌合孔
１ｂ    レンズ支持部
２      半導体レーザ
２ａ    発光点位置
３      コリメータレンズ
４ａ    アパーチャ
５      ビーム合成プリズム
Ｏ      外形中心
【図１】
0003976405.tif 000002
【図２】
0003976405.tif 000003
【図３】
0003976405.tif 000004
【図４】
0003976405.tif 000005
【図５】
0003976405.tif 000006
【図６】
0003976405.tif 000007