(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザ発光部と、前記レーザ発光部を内包した金属ケースで構成される半導体レーザ素子と、当該金属ケースを支持する支持プレートと、前記レーザ発光部を駆動する駆動回路を備え、
前記複数のレーザ発光部は、前記複数のレーザ発光部の駆動のための駆動回路と導通する接続ピンと前記金属ケースのみに電気的に接続され、
前記金属ケースは前記支持プレートに圧入されて電気的に接続されるとともに、
前記レーザ駆動回路は前記支持プレートと電気的に接続されたことを
特徴とするマルチビーム光源装置。
【請求項２】
前記半導体レーザ素子は、受光素子を備え、当該受光素子の一方の端子は前記金属ケースと内部で電気的に接続されたこと
を特徴とする請求項１に記載のマルチビーム光源装置。
【請求項３】
前記受光素子の他方の端子は前記金属ケース外に受光接続ピンにより導通されたこと
を特徴とする請求項２に記載のマルチビーム光源装置。
【請求項４】
前記支持プレートは、前記駆動回路の接地電位に電気的に接続されたこと
を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のマルチビーム光源装置。
【請求項５】
前記支持プレートには、少なくとも２箇所以上、足状の接触部が前記駆動回路へ向かって突設され、前記駆動回路に前記接触部を介して電気的に接続されたこと
を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のマルチビーム光源装置。
【請求項６】
前記支持プレートは前記接触部に穿設された係止孔を備え、
前記駆動回路は前記駆動回路に穿設された貫通孔と当該貫通孔の周囲に設けられ金属に覆われた導通部分であるランド部を備え、
前記接触部の係止孔と前記ランド部の貫通孔とを貫通するねじにより固定することにより、前記接触部と前記ランド部とが圧接されて電気的に接続されたことを特徴とする請求項５に記載のマルチビーム光源装置。
【請求項７】
前記支持プレートは、前記金属ケースより柔らかい金属で形成され、且つ前記金属ケースの外寸より５μｍ〜６０μｍ小さな内寸の圧入孔を有し、当該圧入孔に前記金属ケースが圧入されることで前記金属ケースの外壁面と前記圧入孔の内壁面とが密着されて前記半導体レーザ素子と電気的に接続されたこと
を特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のマルチビーム光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ素子を支持プレートに圧入し、放熱性を高めるとともに電気的に確実に接続するように構成されたマルチビーム光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像信号に基づいて変調された光ビームをポリゴンミラーなどで偏向させて、この光ビームで感光体上を主走査方向に走査しながら、感光体を移動させて副走査方向へも順次走査することにより感光体上に画像を露光する、例えばレーザビームプリンタなどに利用される光ビームスキャナにおいて、近年、複数の光ビームを同時に照射して主走査方向へ複数の走査ラインを同時に走査するマルチビームスキャナが提案されている。このマルチビームスキャナは、複数のレーザ発光部を備え、主走査方向に向かって複数の走査ラインを同時に走査できるため、１つの光ビームだけで走査するより短時間に感光体への露光ができるというメリットがある。特に、発光体である半導体レーザ素子の同一ケースの中に複数のレーザ発光部を有するレーザダイオードと、受光用のフォトダイオードを備えたものであれば、この半導体レーザ素子を用いることでレーザスキャナの構成が簡単になり、さらにここで同時に射出される２本のレーザビームの間隔も一定の間隔に固定され間隔が変動するようなこともない。その上、半導体レーザ素子の内部に受光用のフォトダイオードを備えることで、別途レーザスキャナ内に受光するための構成を必要とせず、１つの受光素子で確実にレーザダイオードの発光をモニタできる。このような半導体レーザ素子を備えたレーザスキャナにおいては、その構成も簡易にでき、小型化も容易になった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来から一般的に広く使われている発光部が一つであるレーザダイオードが備えられた半導体レーザ素子（以下シングルＬＤという。）では、１つの発光用レーザダイオードと１つの受光用フォトダイオードの一方の端子にそれぞれ接続されてケースに足状に設けられた接続用の２本のピンと、共通配線として１つの発光用レーザダイオードと１つの受光用フォトダイオードの他方の端子とに接続されてケースに足状に設けられた接続用の１本のピンとの、合わせて３本のピンが設けられていた。しかし、例えば、発光用レーザダイオードが２つ備えられた半導体レーザ素子（以下ツインＬＤという）の場合においては、同様の構成にすると、２つ目の発光用レーザダイオードの一方の端子に接続されるピンが１本増加することになるため、接続用のピンが合計４本必要になっていた。
【０００４】
一般に、これらの接続用のピンを確実な導通を確保して配線するためには、ハンダ付けが有効である。半導体レーザ素子にハンダ付けをするには、レーザダイオード自身が熱に弱いだけでなく、光学部品としての射出窓があるため自動化されたソルダリングシステムによるハンダ付けが困難で、熟練した技術者が一カ所毎にルーペを用いて手作業によりハンダ付けをしなければならなかった。それに加え、レーザダイオードは静電気に弱く、手作業によるハンダ付けをする場合においても、厳重な静電対策が必要であり、作業をさらに煩雑なものにしていた。このような事情から、例えば、接続用のピンが１本増えてハンダ付けの工程が１つ増加するだけでも生産効率が大きく低下するという問題があった。
【０００５】
また、４本のピンを備えた半導体レーザ素子を生産するためには、ケースの形状が、従来のシングルＬＤのケースとは異なり、４本のピンを備えたものになっていた。このため、ピンが３本であるシングルＬＤの半導体レーザ素子のハンドリングや検査に用いていた搬送装置、検査装置なども使用できなくなり、搬送装置や検査装置を新たに導入したりあるいは改変したりする必要が生じ、コストや時間の面で無駄が生じるという問題もあった。
【０００６】
一般に、このような接続用のピン配列は同一円周上の四分割あるいは八分割された位置に平均的に配列されるケースが多い。ピン数が３ピンの場合であると、直角２等辺３角形の頂点のような配列とする事ができ、方向を誤って差し込むようなことはあり得なかったが、ピン数が４ピンだと正方形の頂点のような配列となった場合には、３ピンと異なり方向を誤って差し込んでしまうミスが生じ易くなり、このようなミスを防ぐためフールプルーフとするためにピン配列を変則的にしたりする必要があり、製造工程において余分な工数が掛かるという問題もあった。
【０００７】
一方、ツインＬＤとした場合には、発光点が２倍になるため、レーザダイオードから発生する熱量も２倍になる。そのため、放熱の条件がシングルＬＤの半導体レーザ素子と同じであれば内部の温度が上昇し、その温度上昇によりレーザダイオードの発光効率が低下してしまうため、レーザダイオードの駆動電流が一定であっても、レーザ出力に変動が生じて、露光ムラが発生するという問題もあった。
【０００８】
この発明は上記課題を解決するものであり、生産効率が高く、ハンドリングや検査も容易で、且つ安定した露光ができるマルチビーム光源装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明のマルチビーム光源装置では、複数のレーザ発光部と、前記レーザ発光部を内包した金属ケースで構成される半導体レーザ素子と、当該金属ケースを支持する支持プレートと、前記レーザ発光部を駆動する駆動回路を備え、前記複数のレーザ発光部は、前記複数のレーザ発光部の駆動のための駆動回路と導通する接続ピンと前記金属ケースのみに電気的に接続され、前記金属ケースは前記支持プレートに圧入されて電気的に接続されるとともに、前記レーザ駆動回路は前記支持プレートと電気的に接続されたことを特徴とする。
【００１０】
この構成に係るマルチビーム光源装置では、複数のレーザ発光部と、レーザ発光部を内包した金属ケースで構成される半導体レーザ素子と、この金属ケースを支持する支持プレートと、レーザ発光部を駆動する駆動回路を備え、複数のレーザ発光部は、前記複数のレーザ発光部の駆動のための駆動回路と導通する接続ピンと前記金属ケースのみに電気的に接続されるため、金属ケース内のすべての端子の電気的接続を接続用のピンにより金属ケース外と接続するのに比べ、接続用のピンの数を減らすことができる。よって、接続用のピンを駆動回路へ接続するためのハンダ付け等の煩雑な作業を減らすことができる。また、金属ケースが支持プレートに圧入されて電気的に接続されるため、金属ケースと支持プレートとの間において、電気的に高い導電率を確保し、ハンダ付けによらなくても長期にわたり経年変化の少ない確実な電気的接続を確保できるとともに、熱伝導的にも効率が良く複数のレーザ発光部により発生した熱を効率的に放熱することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明のマルチビーム光源装置では、請求項１に記載のマルチビーム光源装置に構成に加え、前記半導体レーザ素子は、受光素子を備え、当該受光素子は前記金属ケースと内部で電気的に接続されたことを特徴とする。
【００１２】
この構成に係るマルチビーム光源装置では、半導体レーザ素子が、金属ケースと内部で電気的に接続された受光素子を備えるため、レーザ発光部の光量をコンパクトな構成で測ることができるとともに、金属ケース外との接続を単純な構成とすることができる。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
請求項３に係る発明のマルチビーム光源装置では、請求項２に記載のマルチビーム光源装置の構成に加え、前記受光素子の他方の端子は前記金属ケース外に受光接続ピンにより導通されたことを特徴とする。
【００１７】
この構成にかかるマルチビーム光源装置では、前記受光素子の他方の端子は前記金属ケース外に受光接続ピンにより導通されることができる。
【００１８】
請求項４に係る発明のマルチビーム光源装置では、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のマルチビーム光源装置の構成に加え、前記支持プレートは、前記駆動回路の接地電位に電気的に接続されたことを特徴とする。
【００１９】
この構成に係るマルチビーム光源装置では、支持プレートを駆動回路の接地電位に接続することで、マルチビーム光源装置の金属フレームを接地電位とした場合などにその構成が容易になる。
【００２０】
請求項５に係る発明のマルチビーム光源装置では、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のマルチビーム光源装置の構成に加え、前記支持プレートは、少なくとも２箇所以上、足状の接触部が突設され前記駆動回路に電気的に接続されたことを特徴とする。
【００２１】
この構成に係るマルチビーム光源装置では、支持プレートは、少なくとも２箇所以上、駆動回路に電気的に接続可能な足状の接触部を設けることで、接触不良により生じるサージ電流の発生を防止することができ、レーザ駆動回路の誤動作、発光不良、レーザダイオードの静電破壊などを防止して、安定してレーザダイオードを発振させることができる。
【００２２】
請求項６に係る発明のマルチビーム光源装置では、請求項５に記載のマルチビーム光源装置に構成に加え、前記支持プレートは前記接触部に穿設された係止孔を備え、前記駆動回路は前記駆動回路に穿設された貫通孔と当該貫通孔の周囲に設けられ金属に覆われた導通部分であるランド部を備え、前記接触部の係止孔と前記ランド部の貫通孔とを貫通するねじにより固定することにより前記接触部と前記ランド部が圧接されて電気的に接続されたことを特徴とする。
【００２３】
この構成に係るマルチビーム光源装置では、支持プレートの接触部に穿設された係止孔と、駆動回路に穿設された貫通孔に貫通するねじにより支持プレートと駆動回路が固定され、接触部と貫通孔の周囲に設けられ金属に覆われた導通部分であるランド部とが圧接され電気的に接続されるため、駆動回路と支持プレートとを分離しあるいは相対的な位置の調整をすることが可能となっている。そのため、電気的に確実に接続でき、且つ組立、調整、修理が容易にできる。
【００２４】
請求項７に係る発明のマルチビーム光源装置では、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のマルチビーム光源装置の構成に加え、前記支持プレートは、前記金属ケースより柔らかい金属で形成され、且つ前記金属ケースの外寸より５μｍ〜６０μｍ小さい内寸の圧入孔を有し、当該圧入孔に前記金属ケースが圧入されることで前記金属ケースの外壁面と前記圧入孔の内壁面とが密着されて前記半導体レーザ素子と電気的に接続されたことを特徴とする。
【００２５】
この構成に係るマルチビーム光源装置では、支持プレートが、金属ケースの外寸より５μｍ〜６０μｍ小さな内寸の圧入孔を有し、金属ケースより柔らかい金属で形成されているため、金属ケースが無理なく圧入でき、且つ金属ケースが密着するように形成される。そのため、長期間安定した電気的接続を確保できると共に、効率の良い熱伝導で放熱ができ、半導体レーザ素子の過度の温度上昇を防止することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るマルチビーム光源装置を用いた好ましい実施の形態であるレーザプリンタ１を添付図面を参照して説明する。まず、本発明のマルチビーム光源装置であるレーザスキャナ１２に使用する半導体レーザ素子６の構成について図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図３は、半導体レーザ素子６の構成を示す破断斜視図である。図３の説明においては、図の上方向を上、右方向を右とする。半導体レーザ素子６は、ステム６１と、この上部に覆うように配置されたキャップ６７とから、金属ケース６５が形成され、その下方から３本のピン６８ａ，６８ｂ，６８ｃが突設されている。
【００２８】
ステム６１は、直径が５．６ｍｍの真鍮製の円盤状の部材で、周縁の一部に切り欠き６１ａが設けられ、装着時の角度位置を規制できるようになっている。ステム６１の上面には、円盤状の部分と一体に真鍮で形成された直方体のサブマウント６２が、ステム６１の中心線に一面が沿うように形成されている。このサブマウント６２のステム６１の中心線に沿った一面の上端部には、レーザダイオード６３が配設される。このレーザダイオード６３は、２つのレーザ発光部６３ａ，６３ｂからなり、それぞれが図上方にレーザビームＬＢ（図３参照）を照射可能に装着されている。このレーザダイオード６３の下方のステム６１の円盤上には、ｐｉｎ型のフォトダイオードから構成された受光素子であるフォトダイオード６４が配置され、レーザ発光部６３ａ，６３ｂが発振したときにレーザ発光部６３ａ，６３ｂで発光した光を受光し、その光量を検出する。レーザ発光部６３ａ，６３ｂとフォトダイオード６４のカソードは、それぞれ図示しない配線により、ステム６１及びサブマウント６２を介して接地されている。従って、良好な導電体である真鍮から一体に形成されたステム６１及びサブマウント６２は、レーザダイオード６３とフォトダイオード６４の共通線として機能していることになる。
【００２９】
また、ステム６１には、サブマウント６２とステム６１の中心線を挟んで対向する位置にピン６８ｂが、その両側にピン６８ａ，６８ｃが配設される。ピン６８ａ，６８ｂ，６８ｃは、ステム６１の中心線を中心とする円周上に中心角が９０°毎になるように配列される。ピン６８ａ，６８ｂ，６８ｃはステム６１の円板と垂直に図の上下方向に配置される銅製の丸棒状の部材で、そのおよそ４分の１がステム６１の上方に、残りがステム６１の下方に配置される。そして、ピン６８ａ，６８ｂ，６８ｃとステム６１の間には、それぞれ絶縁材６９ａ，６９ｂ，６９ｃが設けられ、ピン６８ａ，６８ｂ，６８ｃとステム６１との間の絶縁を図ると同時にピン６８ａ，６８ｂ，６８ｃをステム６１に封止、固定している。ピン６８ａ，６８ｂ，６８ｃの上端部はそれぞれ薄く削られてその部分に接続用の孔が設けられている。そして、ピン６８ａはレーザダイオード６３ａのアノードと導線７２ａにより電気的に接続され、ピン６８ｃはレーザダイオード６３ｂのアノードと導線７２ｃにより電気的に接続され、ピン６８ｂはフォトダイオード６３ｂのアノードと導線７２ｂにより電気的に接続される。
【００３０】
また、キャップ６７は、ステム６１より小さい直径を有する下方が開放した真鍮製の円筒形の部材で、ステム６１の上面のサブマウント６２、ピン６８ａ，６８ｂ，６８ｃ、レーザダイオード６３、フォトダイオード６４を覆うように設けられる。キャップ６７の下端部は、シール７１によりシールされ、上端は、円形の射出孔６６が穿設され、ここにはガラス板７０が嵌め入れられて気密性を維持している。従って、ステム６１とキャップ６７からなる金属ケース６５は、サブマウント６２、ピン６８ａ，６８ｂ，６８ｃ、レーザダイオード６３、フォトダイオード６４を密封した状態に保持している。
【００３１】
図４は、レーザ出力部４をレーザ射出方向と直交する方向から見た、一部を破断して示す平面図である。なお、以下図面において、レーザビームＬＢの射出方向を前面ＦＲ、射出方向に向いて右をＲＴ、上方をＵＰと表示する。レーザ出力部４は、半導体レーザ素子６と、これを圧入させて支持する支持プレート３と、半導体レーザ素子６を駆動する駆動回路５と、レーザビームＬＢを調整する平行光ユニット７とから構成される。
【００３２】
図７は、支持プレート３のレーザ射出方向の背面側から見た図を示す。図７に示すように、支持プレート３は、アルミニウム製の板状部材で、中央部に圧入孔３２が穿設される。圧入孔３２は、背面側の内径の太い圧入孔３２ａと前面側の内径の細い圧入孔３２ｂとから構成され、圧入孔３２ａには半導体レーザ素子６のステム６１の部分が圧入される。ここで、図８は、半導体レーザ素子６を、支持プレート３に圧入する様子を示す図である。半導体レーザ素子６において、直径が５．６ｍｍという一番大きい長さの外径を有するステム６１の部分と、それより外径が小さいキャップ６７の部分から金属ケース６５が構成されており、支持プレート３には、レーザ射出方向の背面側に内径φＡの円形の圧入孔３２ａが設けられ、その前面側にキャップ６７の外径よりやや大きい内径を有する円形の圧入孔３２ｂが設けられる。
【００３３】
ここで、ステム６１の外径φＢは、５．６ｍｍである。そしてこの外径φＢの精度は、通常ＪＩＳ規格等に準拠して管理される。一方、支持プレート３に設けられた圧入孔３２ａは、ステム６１の外径φＢより小さい内径で穿設される。これらの外径と内径の差は、ステム６１が圧入孔３２ａに圧入可能な範囲の差であり、また、ステム６１を圧入孔３２ａに圧入したときに、支持プレート３の圧入孔３２ａの周縁が変形してステム６１に密着する程度の差である。具体的には、アルミニウムを支持プレート３の材料とした場合に、５μｍ〜６０μｍ程度の差である。例えば、φ５．６ｍｍのステム６１の公差が５．６００ｍｍ−３５μｍであったとすると、圧入孔の径を５．５６０ｍｍ−２０μｍとして設計すれば上記範囲になる。また、硬いアルミニウムには、５μｍ〜１５μｍ、軟らかいアルミニウムには４０μｍ〜５０μｍの範囲となるように外径と内径の差を設定すると好適に圧入することができた。一般には、差が５μｍ〜６０μｍの範囲になるように設計すれば、ステム６１と支持プレート３は、密着されて固定することができる。
【００３４】
図８に示すように、半導体レーザ素子６を支持プレート３に圧入するとき、圧入孔３２ａの図左側の周縁に設けられたキー３２ｃがステム６１に設けられた切り欠き６１ａと合う位置でなければ圧入できないので、支持プレート３に対してピン６８ａ，６８ｂ，６８ｃが必ず正しい姿勢で半導体レーザ素子６が挿入される。そして、ピン６８ａ，６８ｂ，６８ｃには力が掛からないで、且つステム６１全体を押圧する図示しない装置を用いステム６１が変形しないように圧入する。所定位置まで圧入すれば、ステム６１の前端部が圧入孔３２ａ，３２ｂの境目の段差部分に当接し、全体が当接すれば、半導体レーザ素子６が支持プレート３に対して正しい位置関係で固定される。このように圧入されて固定された半導体レーザ素子６のステム６１は真鍮製であり、支持プレート３がアルミニウム製であるため、比較的硬度の高い真鍮のステム６１が、比較的硬度の低いアルミニウムの支持プレート３に食い込んで密着した構造となる。そのため、これらの接触する部分の電気的な抵抗は、概ね１Ωより小さく、状態が良ければ０．１Ω程度の抵抗とすることができる。半導体レーザ素子６のカソードに流れる電流を５０ｍＡとすると、消費電力は０．２５ｍＷから２．５ｍＷ程度であるので、全く無視できる程度の抵抗である。従って、ハンダ付けと比較しても実用上不利な点はない。また、圧入により金属表面の酸化等の変化が生じにくく経年変化も少なくすることができる。
【００３５】
また、レーザダイオード６３が発振すると、そのエネルギの一部は熱になり金属ケース６５内で発熱する。そして、金属ケース内６５の温度が上昇すると半導体であるレーザダイオード６３の効率が下がり、所定の電流で駆動しても発光量が変化して露光ムラの原因になる。特に半導体レーザ素子６は、２つのレーザダイオード６３ａ，６３ｂを備えるため、発生する熱量が多くなる。そのため半導体レーザ素子６の金属ケース６５は、熱伝導性に優れる真鍮を用いている。そして支持プレート３も比較的熱伝導性の高いアルミニウムを用いている。そして、上記のように、ステム６１を支持プレート３に圧入することで密着度を高め、ステム６１から支持プレート３に効率良く熱を伝導し放熱を図っている。即ち支持プレート３は、放熱板として有効に機能しており、半導体レーザ素子６の温度上昇を抑え、安定した光量を維持する。
【００３６】
以上のように、半導体レーザ素子６を支持プレート３に圧入することで、ねじ止めやばねによる付勢による圧接に比べ、安定した電気的な導通と、効率の高い放熱を達成し、且つ経年変化も少なくすることができる。
【００３７】
次に、このように半導体レーザ素子６と一体に構成された支持プレート３を駆動回路５と接続する構成について説明する。図７、図８に示すように圧入孔３２の左右両側にはそれぞれ一体に形成され円筒状の接触部としてのボス３３、３４が、背面方向に突設される。ボス３３，３４の中央部には、ねじ穴３３ａ，３４ａが穿設され、内部にはねじ溝が切ってある。
【００３８】
ここで、図５は、駆動回路５の前面ＦＲ側から駆動回路５のハンダ面５ａを見た図である。図６は、駆動回路５の背面側から部品面５ｂを見た図である。ここでハンダ面５ａとは、駆動回路５に実装された部品をハンダ付けによりプリント回路に固定する面である。また、部品面５ｂとは、駆動回路５に実装される部品が配置される面である。図５に示すように、駆動回路５のハンダ面５ａには図示を省略したプリント配線とハンダ付けによる固定部分が配置されており、ボス３３のねじ穴３３ａに対応した位置にランド部係止孔２５が穿設され、ボス３４のねじ穴３４ａに対応した位置にランド部係止孔２６が穿設される。ランド部係止孔２５の周囲には、接点となるランド部２７が、ランド部係止孔２６の周囲には、接点となるランド部２８が、設けられる。ランド部２７，２８は、基板上にハンダが回路配線用に溶接された導通部である。そして、この表面は、細かな突起が形成され、ボス３３，３４に圧接された場合に、当接する単位面積当たりの圧力を高め、電気的に確実に導通する構成になっている。そして、このランド部２７，２８は、駆動回路５の接地電位側に接続されている。また、図４、図６に示すように、半導体レーザ素子６のピン６８ａ，６８ｂ，６８ｃが、前面のハンダ面５ａ側から、背面の部品面５ｂ側に貫通して、部品面５ｂ側でハンダ付けされ、駆動回路５と電気的に接続されている。
【００３９】
上記のように構成された支持プレート３は、図４に示すようにねじ３５が駆動回路５の部品面５ｂ側から駆動回路５を貫通してボス３３のねじ穴３３ａに螺入され、スプリングワッシャ３７、平ワッシャ３８を介してねじ３５の頭部が駆動回路５を支持プレート３側に押圧する。そのため、ボス３３は、駆動回路５のハンダ面５ａ側に配設されたランド部２７に圧接される。同様に、ねじ３６が駆動回路５の部品面５ｂ側から駆動回路５を貫通してボス３４のねじ穴３４ａに螺入され、スプリングワッシャ３７、平ワッシャ３８を介してねじ３６の頭部が駆動回路５を支持プレート３側に押圧する。そのため、ボス３４は、駆動回路５のハンダ面５ａ側に配設されたランド部２８に圧接される。このように構成することで、ボス３３はランド部２７に圧接され、またボス３４はランド部２８に圧接される。このように圧接されることでボス３３とランド部２７は導通が確保され、またボス３４はランド部２８と導通が確保される。
【００４０】
このとき、ランド部２７，２８は、ハンダの形状であるランドパターンを変化させて接触性を高めることが望ましい。例えば、表面に微細な、例えば波状や点状の凹凸を設けたりすれば、圧接される圧力が高まりより確実な導通を図ることができる。また、ランド部２７，２８の面積を、ボス３３，３４より大きくすることで、多少位置がずれるようなことがあっても接触面積を減少させないようなマージンを確保できる。さらに、各部材の接触面の導通を高めたり、表面の酸化を防ぐ薬剤を塗布することでより確実な導通を図ることができる。
【００４１】
平行光ユニット７は、図４に示すように、半導体レーザ素子６の射出孔６６から射出されたレーザビームＬＢを平行光に且つ光束を一定幅に規制するものである。平行光ユニット７は、以下のように構成される。まず、レーザダイオード６３のレーザビームＬＢの射出方向に設けられた鏡筒４３に前後方向に調整可能なレンズホルダ４４が配置される。レンズホルダ４４は、筒状の形状で、内部にレーザダイオード６３から射出される拡散したレーザビームを収斂して平行光にするコリメートレンズ４５が配設される。コリメートレンズ４５を通過したレーザビームは、平行な光に変換されるが、光束が太いのでスリット４６により不要な光束が規制され必要な太さの光束にされる。
【００４２】
図２は、レーザスキャナ１２の機能の概略を模式的に示す図である。図２で示すように、レーザスキャナ１２は、レーザダイオード６３と、ポリゴンミラー２３と、ｆθレンズ３１等から構成されている。レーザダイオード６３は、２つのレーザ発光部６３ａ，６３ｂを備えるものである。それぞれ画像信号に基づいて変調された駆動信号が印加されてレーザ発光部６３ａ，６３ｂが発振され射出された２本のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２（以下特に区別しない場合はレーザビームＬＢという。）は、平行光ユニット７により平行光とされ、図示を省略したシリンドリカルレンズを介し、ポリゴンミラー２３に投射される。ポリゴンミラー２３は、ポリゴンミラー駆動モータ２４に駆動され矢印ＰＭ方向に高速で回転して２本のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２を、それぞれ等角運動をするように偏向する。この等角運動をするレーザビームＬＢ１，ＬＢ２は、ｆθレンズ３１により感光体ドラム７７上を矢印ＭＳで示す主走査方向に略同時に等速に移動するように照射され、感光体ドラム７７上において隣接した複数の走査ラインＳＬ１，ＳＬ２（以下特に区別しない場合は走査ラインＳＬという。）が走査され露光される。
【００４３】
このレーザビームＬＢ１は、感光体ドラム７７を走査する直前に開始ビームディテクタ４９に受光されて、矢印ＭＳで示す主走査方向ＭＳへの走査開始の信号を制御部９に送信する。また、制御部９は主走査方向ＭＳの走査のタイミングに同期するように、アクチュエータであるステッピングモータ８８を駆動して感光体ドラム７７を回転させる。感光体ドラム７７が矢印ＰＤ方向に回転することで感光体ドラム７７の表面に設けられた露光すべき感光体が矢印ＰＤ方向に移動されるので、相対的に感光体が矢印ＳＳで示す副走査方向ＳＳに順次走査されていき、感光体全体が走査されて潜像が形成する。この感光体ドラム７７の回転は、光学式のロータリーエンコーダ７９により電気的に変換されて制御部９にフィードバックされ制御される。ロータリーエンコーダ７９は、感光体ドラム７７と連動して回転するように設けられ、所定角毎にスリットが穿設された円板状部材を投光器と受光器からなる光センサで挟んで構成され、この回転する円盤状部材を透過する光線を受光器で検出して、速度情報をパルス状の電気的信号に変換する。
【００４４】
次に、レーザプリンタ１の全体の構成及びその作用について説明する。図１は、レーザプリンタ１を用紙搬送方向に直交する方向から側面視した断面図である。レーザプリンタ１は、全体形状が本体フレーム１１により概ね直方体に形成されている。図１において、右方をレーザプリンタ前面、手前側をレーザプリンタ左面とする。本体フレーム１１の下部に用紙Ｐを収納して給紙する給紙カセットからなる給紙部１９が設けられ、給紙部１９に収納された用紙Ｐが装置前方部から搬送部１８により搬送される。搬送部１８の上部には、プロセスユニットとして一体に構成された現像部１７が配置され、さらに現像部１７の上方に本発明のマルチビーム光源装置であるレーザスキャナ１２が配置される。現像部１７では、スコロトロンからなる帯電器７８によって一様に帯電された感光体ドラム７７上にマルチビームスキャナ１２により画像信号によって変調された２本のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２が走査されて潜像が形成される。この潜像を現像ローラ７５によって搬送されるトナーよりなる現像剤Ｔにより現像して顕在化し画像を形成する。この顕在化された画像を転写ローラ８７により用紙Ｐに転写する。画像を転写された用紙Ｐは、搬送部１８により現像部１７の左方にある定着部１５に搬送される。定着ユニットとして一体に構成された定着部１５では、画像が形成された用紙Ｐを加熱しつつ加圧して現像剤Ｔを定着する。定着後、排紙方向が切り替え可能な排紙部１６によりレーザプリンタ１の上部の印刷済み用紙載置部８に排紙する。
【００４５】
現像部１７には、感光体ドラム７７と、その前方に配置され感光体ドラム７７に接触して感光体ドラム７７と逆方向に回転されている現像ローラ７５と、さらにその前方に配置され現像ローラ７５と同方向に回転される供給ローラ７４と、感光体ドラム７７上方に配置された帯電器７８等が設けられる。
【００４６】
供給ローラ７４は、回転しながらスポンジ面で微細な粒状の現像剤Ｔを現像ローラ７５に圧接して付着させるものである。層圧規制ブレード７６は、供給ローラ７４により現像ローラ７５に付着された現像剤Ｔの付着量を適正なレベルに均一化するため、所定の圧力で付勢されて接触し、過剰な現像剤Ｔを掻き落とすようにして現像剤Ｔの付着量を調整している。
【００４７】
帯電器７８は、コロナワイヤと呼ばれる直径５０〜１００μｍのタングステンワイヤから構成される帯電線が感光体ドラム７７から１０ｍｍ程度離して平行に配置され、周囲をアルミニウム製のシールド電極により覆われ、感光体ドラム７７に対向する部分にこれに沿った溝状の開口部を設けられて、この開口部にシールド電極とは絶縁して数本のワイヤ又はメッシュからなるグリッド電極を配置されてスコロトロンとして構成される。
【００４８】
帯電線は、図示しない電源装置のプラス極に接続され５〜１０ｋＶの高電圧が印加され、これによって発生した正イオンが、感光体ドラム７７の表面に移動して帯電する。また、グリッド電極にバイアス電圧を印加することで帯電電位が規制され、又電圧を変化させることで帯電を制御をすることも可能である。この帯電器７８により感光体ドラム７７の表面がプラスに帯電する。尚、帯電器７８は、実施の形態に示すスコロトロンでなくグリッド電極を有さないコロトロンでもよく、さらにブラシ帯電などコロナ放電を生じうるものであれば他の方式によるものであってもよい。
【００４９】
感光体ドラム７７において、帯電器７８によりその表面がプラスに帯電された部分は、感光体ドラム７７の回転により順次移動していき、次に、前述のレーザスキャナ１２によるレーザビームＬＢ１，ＬＢ２の照射により主走査方向ＭＳ及び副走査方向ＳＳに順次走査されて印刷される画像に応じて露光される。本実施形態における感光体ドラム７７は、プロセスユニットとして現像剤Ｔの交換と一体で交換されるため、耐久性は比較的低いが、軽量で比較的安価な有機系のＯＰＣ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｐｈｏｔｏ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）感光体から構成されている。レーザビームＬＢ１，ＬＢ２が照射されるとレーザビームＬＢ１，ＬＢ２の当たった感光体ドラム７７の表面の導電性が高まるため帯電電位が下がり、電位の差による潜像が形成される。なお、感光体ドラム７７は、高速で感光でき長寿命な光導電性を有するａＳｉ（アモルファスシリコン）、ＳｅやＳｅ系合金からなるセレン系感光体や、ＣｄＳ（硫化カドミウム）等により構成されてもよい。
【００５０】
このレーザビームＬＢ１，ＬＢ２により潜像を形成された感光体ドラム７７の部分は、感光体ドラム７７の回転により、現像剤Ｔをその表面に付着させた現像ローラ７５と接触する。この現像ローラ７５は、ステンレスの金属製のローラ軸にシリコンゴム又はウレタンゴムにカーボンブラックを分散させ導電性を付与した基材からなるゴムローラで、ローラ表面にはフッ素樹脂コーティングがされている。このとき現像ローラ７５に付着した現像剤Ｔは、供給ローラ７４及び層厚規制ブレード７６により摩擦帯電されてプラスに帯電している。
【００５１】
現像ローラ７５が感光体ドラム７７に接触すると、レーザビームＬＢ１，ＬＢ２が照射されて帯電電位が下がっている部分に、現像剤Ｔが付着する。そのため現像剤Ｔにより潜像が顕在化され可視化されて現像が終了する。このとき感光体ドラム７７上に過剰に残留していた現像剤Ｔは、現像ローラ７５によって回収される。ここで現像された画像は、さらに感光体ドラム７７の回転により転写ローラ８７とのニップ部にある用紙Ｐに対向する位置に搬送される。
【００５２】
転写ローラ８７は、表面がシリコンゴム又はウレタンゴムにカーボンブラックを分散させて導電性を付与した基材に覆われた導電ローラとして構成されて図示しない電源部のマイナス極に接続され電圧を印加されている。よって、感光体ドラム７７方向に付勢された転写ローラ８７により用紙Ｐが感光体ドラム７７へ圧接されると、感光体ドラム７７上に形成された現像剤Ｔによる画像が、用紙Ｐを挟んで感光体ドラム７７とは反対側に位置する転写ローラ８７に印加されている低い電位により転写ローラ８７側へ引き寄せられて用紙Ｐへ転写される。
【００５３】
転写が完了した用紙Ｐが、搬送部１８により搬送され定着部１５に進入すると、用紙Ｐ上に形成された現像剤Ｔによる画像がヒートローラ５２の表面に加圧ローラ５４により付勢されて圧接される。このとき前述のようにヒートローラ５２の表面は高温になっており、現像剤Ｔを融解させるとともに、用紙Ｐの繊維内に浸透させる。
【００５４】
そして、ヒートローラ５２の用紙搬送方向下流側に配置され、図示しない駆動手段により駆動される第１排紙ローラ５５とこれに従動する第１従動ローラ５６及び第２従動ローラ５７により用紙Ｐは、定着部１５から、排紙部１６によりレーザプリンタ１の上部の印刷済み用紙載置部８に排紙される。
【００５５】
本実施の形態であるレーザプリンタ１に備えられた本発明のマルチビーム光源装置にかかるレーザスキャナ１２は、以上のような構成及び作用を備えるため、以下のような効果がある。即ち、レーザスキャナ１２の半導体レーザ素子６では、複数のレーザ発光部６３ａ，６３ｂを有するレーザダイオード６３とこれら複数のレーザ発光部６３ａ，６３ｂから射出されたレーザビームを受光する１つのフォトダイオード６４とが封入され、各レーザ発光部６３ａ，６３ｂから射出されたレーザビームが外部へ向かって通過する射出孔６６を備え、複数のレーザ発光部６３ａ，６３ｂ及びフォトダイオード６４のそれぞれのカソードが共通して電気的に接続された金属ケース６５と、複数のレーザ発光部６３ａ，６３ｂ及びフォトダイオード６４のアノードにそれぞれ導線７２ａ，７２ｂ，７２ｃが接続され、金属ケース６５の内部と外部を導通させ且つ金属ケース６５と絶縁された接続用の複数のピン６８ａ，６８ｂ，６８ｃとを備えた半導体レーザ素子６と、金属ケース６５が圧入されてこの金属ケース６５と電気的に接続されるとともに半導体レーザ素子６を支持する支持プレート３と、支持プレート３と電気的に接続され半導体レーザ素子６を駆動する駆動回路５とを備えているため、すべての電気的接続を接続用のピンにより接続するのに比べ、接続用のピンの数を減らすことができるという効果がある。特に、金属ケース６５を支持プレート３に圧入するため、金属ケース６５と支持プレート３との間では、電気的にも熱伝導的にも効率が良く、ハンダ付けによらずに長期にわたり確実な電気的接続を確保できるという効果があるばかりか、複数のレーザ発光部６３ａ，６３ｂにより発生した熱を効率的に放熱することができるという効果がある。
【００５６】
また、半導体レーザ素子６は、複数のレーザ発光部６３ａ，６３ｂを２つ備えているのにもかかわらず、接続用のピンの総数を３本としているので、従来のレーザ発光部をを１つしか備えない半導体レーザ素子と外部形状的に同様の構成とすることができる。そのため、従来の半導体レーザ素子に用いていた搬送装置や検査装置を形状的に流用して搬送や検査が可能になり、従来の生産設備を利用して生産することができるという効果もある。
【００５７】
さらに、支持プレート３を駆動回路５の接地電位に接続することで、レーザスキャナ１２の金属フレームを接地電位とした場合などにその構成が容易になるという効果がある。
【００５８】
そして、支持プレート３は、２箇所の駆動回路５に電気的に接続可能な足状のボス３３，３４を設けることで、接触不良による生じるサージ電流の発生を防止することができるという効果があり、駆動回路５の誤動作、発光不良、レーザダイオードの静電破壊などを防止して、安定してレーザダイオード６３ａ，６３ｂを発振させることができるという効果がある。
【００５９】
また、支持プレート３が金属ケース６５を形成している真鍮より柔らかいアルミニウムで形成され、且つ金属ケース６５のステム６１の外寸φＢより小さな内径φＡの圧入孔３２ａに金属ケース６５のステム６１が圧入されることで圧入孔３２ａの内壁面と金属ケース６５の外壁面が密着できるという効果があり、金属ケース６５と支持プレート３との間で長期間安定した電気的接続を確保できると共に、効率の良い熱伝導で放熱ができ、半導体レーザ素子６の過度の温度上昇を防止することができるという効果を奏する。
【００６０】
なお、支持プレート３が、駆動回路５にねじ３５，３６により締め付けられて接触されて構成されるため、組立が容易で、且つ支持プレート３に支持された半導体レーザ素子６の位置調整を可能にすることができるという効果もある。
【００６１】
以上、本発明のマルチビーム光源装置を備えた一つの実施の形態であるレーザプリンタ１のレーザスキャナ１２を説明したが、本発明は以下のように変形した実施の形態においても実施できる。以下、変形した実施の形態について、前述の実施の形態から変形した部分のみ説明する。
【００６２】
金属ケース６５内部で金属ケース６５と電気的に接続された各カソードに共通な新たな接続線として、ろう付により、４本目のピン６８ｄ（図３において二点鎖線で示す）を金属ケース６５と電気的に導通させた状態で、他の接続用のピン６８ａ，６８ｂ，６８ｃと同様に金属ケースから突設するように設けてもよい。
【００６３】
これによって、半導体レーザ素子６の検査において、金属ケース６５が保つべき電位、例えば接地電位のような所定電位にこの新たに設けた４本目のピン６８ｄを接続することにより、金属ケース６５を容易に且つ確実に所定電位に保つことが可能となるため、信頼性の高い検査が容易に実現できる。検査後、この新たな４本目のピン６８ｄを切断して半導体レーザ素子６を使用すれば、前述の実施の形態と同様な構成により、金属ケース６５から支持プレート３に直接通電することができる。例えば、半導体レーザ素子６を支持プレート３に圧入する前、或いはこの新たに設けた４本目のピン６８ｄを駆動回路５に接続する前に、この４本目のピン６８ｄを切断して組み立てることで前述の実施の形態と同様な構成のレーザスキャナ１２を製造することが可能となる。
【００６４】
また、この新たな４本目のピン６８ｄを切断することなく、このピン６８ｄを用いて金属ケースが所定の電位に接続されるよう配線することも可能であるので、前述の実施の形態とは異なる構成のレーザスキャナに転用することもできる。
【００６５】
また、本発明は、１つの半導体レーザ素子６には、２つのレーザ発光部６３ａ，６３ｂを備えたものばかりでなく、３つあるいはそれ以上の数のレーザ発光部を備えたものでも実施が可能である。さらに、支持プレート３は２つのボス３３，３４により駆動回路５に接続されているが、ボス３３，３４は３つあるいはそれ以上の数とすることも可能である。
【００６６】
また、光ビームを偏向する構成は、ポリゴンミラー２３に限らずガルバノメータやホログラムディスクなどを使用しても成り立つ。また、平行光ユニット７を含む光学系もここに示した構成に限らない。そして感光体も円筒ドラム式のものに限らず、例えば、シートやベルト状のような平面式のものであってもよい。さらに、マルチビーム光源装置は、レーザプリンタ以外においても幅広く応用できるものである。
【００６７】
以上、本発明のマルチビーム光源装置及びこれに使用可能な半導体レーザ素子を、一の実施の形態に基づき説明したが、本発明は上述した実施の形態及び変形例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。
【００６８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に係る発明のマルチビーム光源装置では、複数のレーザ発光部と、レーザ発光部を内包した金属ケースで構成される半導体レーザ素子と、この金属ケースを支持する支持プレートと、レーザ発光部を駆動する駆動回路を備え、複数のレーザ発光部は、前記複数のレーザ発光部の駆動のための駆動回路と導通する接続ピンと前記金属ケースのみに電気的に接続され、金属ケースは駆動回路に接続された支持プレートに直接電気的に接続されるため、金属ケース内のすべての端子の電気的接続を接続用のピンにより金属ケース外と接続するのに比べ、接続用のピンの数を減らすことができる。よって、接続用のピンを駆動回路へ接続するためのハンダ付け等の煩雑な作業を減らすことができる。また、金属ケースが支持プレートに圧入されて電気的に接続されるため、金属ケースと支持プレートとの間において、電気的に高い導電率を確保し、ハンダ付けによらなくても長期にわたり経年変化の少ない確実な電気的接続を確保できるとともに、熱伝導的にも効率が良く複数のレーザ発光部により発生した熱を効率的に放熱することができるという効果がある。
【００６９】
請求項２に係る発明のマルチビーム光源装置では、請求項１に記載のマルチビーム光源装置に効果に加え、半導体レーザ素子が、金属ケースと内部で電気的に接続された受光素子を備えるため、レーザ発光部の光量をコンパクトな構成で測ることができるとともに、金属ケース外との接続を単純な構成とすることができるという効果がある。
【００７０】
【００７１】
【００７２】
請求項３に係る発明のマルチビーム光源装置では、請求項２に記載のマルチビーム光源装置の効果に加え、前記受光素子の他方の端子は前記金属ケース外に受光接続ピンにより導通されることができるという効果を奏する。
【００７３】
請求項４に係る発明のマルチビーム光源装置では、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のマルチビーム光源装置の効果に加え、支持プレートを駆動回路の接地電位に接続することで、マルチビーム光源装置の金属フレームを接地電位とした場合などにその構成が容易になる。
【００７４】
請求項５に係る発明のマルチビーム光源装置では、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のマルチビーム光源装置の効果に加え、支持プレートは、少なくとも２箇所以上、駆動回路に電気的に接続可能な足状の接触部を設けることで、接触不良により生じるサージ電流の発生を防止することができ、レーザ駆動回路の誤動作、発光不良、レーザダイオードの静電破壊などを防止して、安定してレーザダイオードを発振させることができるという効果がある。
【００７５】
請求項６に係る発明のマルチビーム光源装置では、請求項５に記載のマルチビーム光源装置に効果に加え、支持プレートの接触部に穿設された係止孔と、駆動回路に穿設された貫通孔に貫通するねじにより支持プレートと駆動回路が固定され、接触部と貫通孔の周囲に設けられ金属に覆われた導通部分であるランド部とが圧接され電気的に接続されるという効果がある。そのため、駆動回路と支持プレートとを分離しあるいは相対的な位置の調整をすることが可能となり、電気的に確実に接続でき、且つ組立、調整、修理が容易にできるという効果を奏する。
【００７６】
請求項７に係る発明のマルチビーム光源装置では、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のマルチビーム光源装置の効果に加え、支持プレートが、金属ケースの外寸より５μｍ〜６０μｍ小さな内寸の圧入孔を有し、金属ケースより柔らかい金属で形成されているため、金属ケースが無理なく圧入でき、且つ金属ケースが密着するように形成されるという効果がある。そのため、長期間安定した電気的接続を確保できると共に、効率の良い熱伝導で放熱ができ、半導体レーザ素子の過度の温度上昇を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  レーザプリンタ１を用紙搬送方向に直交する方向から側面視した断面図である。
【図２】  レーザスキャナ２の機能の概略を模式的に示す図である。
【図３】  半導体レーザ素子６の構成を示す破断斜視図である。
【図４】  レーザ出力部４をレーザ射出方向と直交する方向から一部破断して示した平面図である。
【図５】  駆動回路５を前面側からハンダ面を見た図である。
【図６】  駆動回路５を背面側から部品面を見た図である。
【図７】  支持プレート３のレーザ射出方向の背面側から見た図を示す。
【図８】  半導体レーザ素子６を、支持プレート３に圧入する様子を示す図である。
【符号の説明】
１  レーザプリンタ
３  支持プレート
５  駆動回路
６  半導体レーザ素子
１２  レーザスキャナ（マルチビーム光源装置）
６１  ステム
６３  レーザダイオード
６３ａ，６３ｂ  レーザ発光部
６４  フォトダイオード
６５  金属ケース
６６  射出孔
６７  キャップ
６８ａ，６８ｂ，６８ｃ、６８ｄ  ピン
ＬＢ  レーザビーム
【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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【図８】
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