(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に取り付けられた該基板側を裏としその反対側を表とするベースであって該表裏を貫通する嵌合孔を有するベースと、
前記ベースの裏側から前記嵌合孔に嵌着された半導体レーザと、
前記ベースの表側であって前記嵌合孔の開口より前記半導体レーザの射出方向の位置で前記半導体レーザの光軸と同軸に保持されたコリメータレンズと、
前記コリメータレンズより射出されるレーザ光を整形するアパーチャ形成部材と、
前記ベースの表側で前記嵌合孔の開口に隣接して該ベースに一体に形成されたレンズ支持部とを備えた光源装置において、
前記レンズ支持部が、前記半導体レーザの光軸に垂直な面での断面の形状が円弧となる円弧面を該光軸側に有し、
前記円弧面の円弧を含む円の径が前記コリメータレンズの前記断面における外周円よりもわずかに大きな径で、かつ、該円弧を含む円の中心が前記半導体レーザの光軸上にあり、かつ、該円弧面の円弧が半円以下とされ、
前記レンズ支持部の前記円弧面と前記コリメータレンズの外周との間に介在させた光硬化型の接着剤により、該レンズ支持部上に該コリメータレンズが直接接着固定されている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など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（光軸特性）と光束の平行性（コリメート特性）が要求される。このような理由により、光源装置は、半導体レーザの発光点とコリメータレンズの相対位置を３軸（ｘ，ｙ，ｚ）方向に調整するのが通常であり、その位置精度はミクロン以下が要求されている。したがって、半導体レーザとコリメータレンズを有する光源装置においては、３軸方向の位置調整および調整された位置での固定が可能な構造でなければならない。
【０００３】
コリメータレンズを接着剤で固定する場合、硬化時に接着剤の収縮が発生するので、収縮による光学特性への悪影響をなるべく少なくすることが理想である。特に、光源装置ではｚ方向（光軸方向）の要求精度が高いため、その収縮方向がｚ軸方向に発生しないように構成することが望ましい。そのため、接着層は光軸とほぼ平行な方向（ｚ軸に平行な方向）に設定するのが普通であり、他の軸方向（ｘ，ｙ方向）についても、調整を容易とするために、なるべく収縮方向がｘ軸またはｙ軸方向の１方向となるように構成することが望ましい。
【０００４】
図５に、従来の光源装置（特開平５−８８０６１号）の一例を示す。
この光源装置は、本出願人が先に出願したものであって、図示するように、保持部材たるベース１０１に設けられた段付き孔１０２に、レーザ光を照射する半導体レーザ１０３が圧入固定されている。２本のねじ１０４，１０４によってベース１０１に取り付けられたフランジ１０５には、段付き孔１０２と相対する位置に嵌合孔１０６が形成されており、この嵌合孔１０６の左端部には、嵌合孔１０６よりも０．１ｍｍ程度大径の入口部１０６ａが形成されている。
【０００５】
前記嵌合孔１０６には、嵌合孔１０６と０．０１〜０．０３ｍｍ程度のクリアランスを有して筒状のレンズホルダ１０７が嵌入されており、このレンズホルダ１０７内に、レーザ光を平行光束に変換するためのコリメータレンズ１０８が保持されている。
【０００６】
一方、プリント基板１０９に穿設された位置決め孔１１０には、前記ベース１０１の端面から突出されたガイドピン１１１が嵌入され、このガイドピン１１１の先端部分を熱溶融して仮想線で示すように潰すことにより、ベース１０１とプリント基板１０９を固定している。半導体レーザ１０３のリード線１１２は、プリント基板１０９に形成されたリード線挿通孔に通され、プリント基板裏面側において配線用の導電パターンにハンダ付けされている。
【０００７】
前記フランジ１０５は、半導体レーザ１０３の発光点がコリメータレンズ１０８の光軸上に一致するようにｘ，ｙ方向に位置調整した後、ねじ１０４によってベース１０１に固定される。
【０００８】
ベース１０１に取り付けられたフランジ１０５には、入口部１０６ａにつながる切欠部１１３が形成されており、半導体レーザ１０３の光源位置がコリメータレンズ１０８の焦点位置と一致するようにレンズホルダ１０７をｚ方向に位置調整した後、この切欠部１１３から接着剤を注入して内部に浸透させることにより、レンズホルダ１０７をフランジ１０５に固定している。
【０００９】
アパーチャ形成部材１１４は、コリメータレンズ１０８を透過した光束中の中央部付近の平行光束を取り出して整形するための遮蔽キャップであって、光束選択用の孔からなるアパーチャ１１４ａと、フランジ１０５に嵌着するための突起１１４ｂを有しており、この突起１１４ｂをフランジ１０５の切欠部１１３に嵌着することにより、アパーチャ形成部材１１４をフランジ１０５に固定している。
【００１０】
なお、前記光源装置をデジタル複写機やレーザプリンタ本体に取り付ける場合、フランジ１０５の光軸に垂直な平面１０５ａが基準面となり、光学特性の調整もこの平面１０５ａを基準に行なわれる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の光源装置にも次のような問題があった。
(1) ｘ，ｙ方向の調整部（光軸特性の調整部）と、ｚ方向の調整部（コリメート特性すなわち焦点方向の調整部）が別々の構造となっているため、光源装置の構成部品点数が多く、製品がコスト高となる。
【００１２】
(2) ｘ，ｙ方向の調整後にねじ１０４を緊締してフランジ１０５をベース１０１に固定する方式を採用しているため、ねじ１０４の緊締時に、ベース１０１の端面のねじ座とフランジ１０５の噛み付きにより、ｘ，ｙ方向の位置ずれを発生する場合があり、レーザの方向性（光軸特性）の精度が低くなる場合がある。
【００１３】
(3) 光源装置で使用する半導体レーザ１０３のレーザ光は一定の広がりを有し、すべてのレーザ光がコリメータレンズ１０８に入射するとは限らない。半導体レーザは人体に対する安全性から法的な基準があり、レーザ光が光軸方向以外の外部に漏れないことが望ましい。これは、使用中に限らず、製造工程における調整時においても同様であって、フランジ１０５やベース１０１はレーザ光が外部に漏れない材質であることが必要である。
【００１４】
一方、レンズホルダ１０７の固定に使用する接着剤は、短時間で任意に硬化させることのできる紫外線硬化型の接着剤が生産タクト短縮に有利であり、信頼性にも優れている。しかしながら、前記先願の光源装置のようにベース１０１やフランジ１０５を紫外線が通過しない材質とした場合には、紫外線硬化型の接着剤を充填した隙間を通して紫外線を照射しても、充填した接着剤全体をまんべんなく照射することができず、硬化むらや未硬化部が生じる。このため、硬化収縮による歪みが不均等に作用し、レンズホルダ１０７の位置ずれや構成部材の割れなどの不具合を生じる。
【００１５】
レーザ光源１０３から射出される赤外線や赤色光などのレーザ光を透過させない材質は、それよりも波長の短い紫外線も透過させない。このため、紫外線のみを透過させようとすると、特殊なフィルタを付加するか、あるいはフランジ１０５自体に特殊なコーテングを施さなければならず、コストが大幅に高くなるという問題がある。したがって、コリメータレンズ１０８を固定するための接着剤として、紫外線硬化型の接着剤を使用することができなかった。
【００１６】
(4) 接着層がレンズホルダ１０７の全周面、すなわちｘ，ｙの全方向に存在するので、ｘ，ｙ方向における接着剤の硬化収縮方向が定まらず、ｘ，ｙ方向の位置精度にばらつきが発生する。接着後の位置精度の確保にはある程度の収縮量を見込んで初期位置をオフセットすることも必要となるが、接着層の収縮方向が一定でないと、オフセットを与えることが困難であり、レーザの方向性（光軸特性）の精度が低下する場合がある。
【００１７】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、構成部品の数が少なく、組み立て時に位置ずれを生じるおそれがなく、コリメータレンズを光硬化型の接着剤を用いて接着することのできる、安価にして高精度な光源装置を提供することを目的とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明では次のような手段を採用した。
すなわち、請求項１記載の発明は、基板と、前記基板に取り付けられた該基板側を裏としその反対側を表とするベースであって該表裏を貫通する嵌合孔を有するベースと、前記ベースの裏側から前記嵌合孔に嵌着された半導体レーザと、前記ベースの表側であって前記嵌合孔の開口より前記半導体レーザの射出方向の位置で前記半導体レーザの光軸と同軸に保持されたコリメータレンズと、前記コリメータレンズより射出されるレーザ光を整形するアパーチャ形成部材と、前記ベースの表側で前記嵌合孔の開口に隣接して該ベースに一体に形成されたレンズ支持部とを備えた光源装置において、前記レンズ支持部が、前記半導体レーザの光軸に垂直な面での断面の形状が円弧となる円弧面を該光軸側に有し、
前記円弧面の円弧を含む円の径が前記コリメータレンズの前記断面における外周円よりもわずかに大きな径で、かつ、該円弧を含む円の中心が前記半導体レーザの光軸上にあり、かつ、該円弧面の円弧が半円以下とされ、前記レンズ支持部の前記円弧面と前記コリメータレンズの外周との間に介在させた光硬化型の接着剤により、該レンズ支持部上に該コリメータレンズが直接接着固定されていることを特徴とするものである。
【００１９】
このような構成とした場合、光源装置の構成部品点数を削減することができるので、構造が簡単となり、位置精度を上げることができる。また、その製造に際し、コリメータレンズの上方から接着層に向けて紫外線などの硬化用光線を直接照射して硬化することができる。さらに、レンズ支持部を半導体レーザの光軸と同心に形成しているので、コリメータレンズとレンズ支持部の間に形成される接着層が均一の厚さになる。このため、接着層の全面が均一に固化されるので、硬化むらがなくなり、コリメータレンズの位置ずれが防止される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１〜図４に、本発明の光源装置の一例を示す。図１は光源装置の縦断面図、図２はその分解斜視図、図３はコリメータレンズとレンズ支持部の略示正面図、図４はコリメータレンズとレンズ支持部の略示縦断面図である。
【００２５】
図１および図２において、１はプリント基板、２は半導体レーザ、３は半導体レーザ２の保持部材となるベース、４はコリメータレンズ、５はアパーチャ形成部材である。ベース３は、半導体レーザ２の射出する赤外線レーザ光（例えば７８０ｎｍ）およびこれよりも短い波長の光は透過させない材質からなる。半導体レーザ２は、このベース３のほぼ中央に位置して表裏を貫通して形成された段付きの嵌合孔３ａにベース裏面側から圧入固定されている。
【００２６】
ベース３の裏面側には２つのスペーサ３ｂ，３ｂが形成されており、このスペーサ３ｂ，３ｂ部分にプリント基板固着用のねじ穴３ｃ，３ｃが穿設されている。プリント基板１には、このねじ穴３ｃに対向する位置に２つの貫通穴１ａ，１ａが形成されており、ねじ６をこの貫通穴１ａを介してねじ穴３ｃに螺着することにより、ベース３とプリント基板１を固着している。なお、ねじ穴３ｃをねじ溝のない丸穴とし、ねじ６をタッピンねじとしてもよい。
【００２７】
半導体レーザ２の３本のリード線２ａは、プリント基板１０９に形成された３つのリード線挿通孔１ｂにそれぞれ挿通され、プリント基板裏面側において配線用の導電パターンにハンダ付けされている。
【００２８】
ベース３には、コリメータレンズ４をベース３に直接接着固定するために、前記嵌合孔３ａの前面側に位置して、前記コリメータレンズ４の外周円よりもわずかに径の大きな（例えば０．３ｍｍ程度）断面円弧状のレンズ支持部３ｄが半導体レーザ２の光軸と同心に一体形成されている。
【００２９】
このレンズ支持部３ｄの光軸方向（ｚ方向）の寸法は、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４の光軸方向（ｚ方向）のレンズ厚よりも長くとられている。また、正面側からみたときの形状は半円以下の断面円弧状とされている。なお、この正面からみたときの形状は、位置調整と接着作業の容易性から、図３に示すように、約６０°程度に開いた左右対称な断面円弧状とするのが望ましい。
【００３０】
コリメータレンズ４は、紫外線を透過可能な材質で作られている。このような材質のレンズとしてはプラスチックレンズやガラスレンズが考えられるが、光学特性に優れたガラスレンズの方がより望ましい。コリメータレンズ４は、その組み立てに際し、図３に示すように、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３ｄ上に半導体レーザ２の光軸と同心に配置される。
【００３１】
そして、レンズ支持部３ｄの接着面３ｅとコリメータレンズ４の外周面との間に形成されるすき間に紫外線硬化型の接着剤８を充填した後、図示に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４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当該位置でチャック７，７を固定し、図３および図４に示すように、コリメータレンズ４の上方から接着剤８に向けて紫外線照射器９により紫外線Ｌを照射する。
【００３２】
紫外線照射器９より照射された紫外線Ｌは、コリメータレンズ４を透過して接着剤８部分に照射され、接着剤８全体を均等に硬化させる。したがって、レンズ支持部３ｄの接着面３ｅとコリメータレンズ４との間にはそのすき間寸法（約０．３ｍｍ）からなる厚さ均一で左右対称な接着層が形成され、コリメータレンズ４はこの接着層によってレンズ支持部３ｄ上に所定の光学特性を維持した状態で固定される。
【００３３】
特に、図３に示すように、レンズ支持部３ｄを６０°程度に開いた左右対称な断面円弧状とした場合には、チャック７，７によるコリメータレンズ４の支持が簡単かつ確実に行なえるとともに、紫外線照射器９から照射した紫外線Ｌをコリメータレンズ４を通して接着面３ｅの全面に均等に照射可能であり、接着剤の硬化を均等かつ完全に行なわせることができる。このため、完全に固化した均一な接着層が得られ、硬化むらや未硬化部に基づくコリメータレンズ４の位置ずれなどの発生をなくすことができる。
【００３４】
また、接着剤の硬化収縮による歪みは、ｘ方向（左右方向）については左右対称に発生するので相殺され、ｙ方向（上下方向）の１方向のみに限定される。したがって、この収縮量を見込んで硬化前のコリメータレンズ４のｙ方向の位置を微小にオフセットすることも可能となり、コリメータレンズ４の固定後の光学特性の精度が向上する。
【００３５】
アパーチャ形成部材５には、アパーチャ５ａと、ベース３への固着用の２つの突起５ｂ，５ｂと、位置合わせ用の２つの円弧状溝３ｇ，３ｇが形成されている。そして、前述のようにしてコリメータレンズ４の接着固定が完了した後、前記アパーチャ形成部材５の２つの円弧状突起５ｃ，５ｃを、レンズ支持部３ｄの基部に形成された円形段部３ｈの周面の２つの円弧状溝３ｇ，３ｇに位置合わせして対向させ、この状態でアパーチャ形成部材５をベース３側に向かって押し込んでやる。これにより、アパーチャ形成部材５の２つの突起５ｂ，５ｂが円形段部３ｈの周面の２つの切欠部３ｆ，３ｆに嵌着し、アパーチャ形成部材５は円形段部３ｈに固定される。
【００３６】
なお、ベース３の左右両端部に形成された２つの長穴３ｉ，３ｉは、光源装置をデジタル複写機やレーザプリンタ本体に取り付けるための取り付け穴である。この取り付けに際しては、ベース３の表面側の垂直な平面３ｊと円形段部３ｈの外周面とが位置合わせの基準面となる。
【００３７】
以上説明した例は、紫外線硬化型の接着剤を用いたが、紫外線硬化型の接着剤に限らず光硬化型の接着剤であれば使用可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明にしたように、請求項１記載の発明によるときは、基板と、前記基板に取り付けられた該基板側を裏としその反対側を表とするベースであって該表裏を貫通する嵌合孔を有するベースと、前記ベースの裏側から前記嵌合孔に嵌着された半導体レーザと、前記ベースの表側であって前記嵌合孔の開口より前記半導体レーザの射出方向の位置で前記半導体レーザの光軸と同軸に保持されたコリメータレンズと、前記コリメータレンズより射出されるレーザ光を整形するアパーチャ形成部材と、前記ベースの表側で前記嵌合孔の開口に隣接して該ベースに一体に形成されたレンズ支持部とを備えた光源装置において、前記レンズ支持部が、前記半導体レーザの光軸に垂直な面での断面の形状が円弧となる円弧面を該光軸側に有し、前記円弧面の円弧を含む円の径が前記コリメータレンズの前記断面における外周円よりもわずかに大きな径で、かつ、該円弧を含む円の中心が前記半導体レーザの光軸上にあり、かつ、該円弧面の円弧が半円以下とされ、前記レンズ支持部の前記円弧面と前記コリメータレンズの外周との間に介在させた光硬化型の接着剤により、該レンズ支持部上に該コリメータレンズが直接接着固定されているので、下記（１）〜（５）に記載の優れた効果を奏する。
【００３９】
(1) コリメータレンズをベースに一体形成したレンズ支持部に直接固定するように構成しているので、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。
【００４０】
(2) また、コリメータレンズをベースに一体形成したレンズ支持部に直接固定するように構成したことにより、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。
【００４１】
(3) 半導体レーザ光が光軸方向以外の外部に漏れない構造であるにもかかわらず、光硬化型の接着剤を用いてコリメータレンズを接着固定することができる。
【００４２】
(4) 光硬化型の接着剤を用いてコリメータレンズを断面円弧状のレンズ支持部上に接着固定するようにしたので、その製造に際し、コリメータレンズの上方から接着層に向けて硬化用光線を直接照射し、接着剤を硬化することができる。また、レンズ支持部を半導体レーザの光軸と同心に形成しているので、レンズ支持部とコリメータレンズとの間に形成される接着層を均一の厚さにすることができる。このため、接着層全面が均一に固化されるので、硬化むらがなくなり、硬化収縮によるコリメータレンズの位置ずれのない高品質な光源装置を提供することができる。
【００４４】
(5) 接着層はコリメータレンズ外周の下半分だけとなり、硬化収縮に方向性が出てくるので、収縮量をある程度見込んでコリメータレンズの初期位置をオフセットすることが可能となり、固定後の位置精度を向上することができる。さらに、コリメータレンズの上方からの硬化用光線の照射が容易となり、硬化むらがより一層解消される。このため、位置精度をより向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光源装置の一例を示す縦断面図である。
【図２】図１の光源装置の分解斜視図である。
【図３】コリメータレンズとレンズ支持部の略示正面図である。
【図４】コリメータレンズとレンズ支持部の略示断面図である。
【図５】従来の光源装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１    プリント基板
１ｂ  リード線挿通孔
２    半導体レーザ
２ａ  リード線
３    ベース
３ａ  嵌合孔
３ｂ  スペーサ
３ｃ  ねじ穴
３ｄ  レンズ支持部
３ｅ  接着面
３ｆ  切欠部
３ｇ  円弧状溝
３ｈ  円形段部
３ｉ  長穴
３ｊ  垂直な平面
４    コリメータレンズ
５    アパーチャ形成部材
５ａ  アパーチャ
５ｂ  突起
５ｃ  円弧状突起
６    ねじ
７    チャック
８    紫外線硬化型の接着剤
Ｌ    紫外線
【図１】
0004083825.tif 000002
【図２】
0004083825.tif 000003
【図３】
0004083825.tif 000004
【図４】
0004083825.tif 000005
【図５】
0004083825.tif 000006