JP2001308436A - 発光モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 レーザダイオードから発せられるレーザ光が
導光路の内壁面で反射することによって生じる不要な光
の進行を阻止して、精密な検出を可能とするレーザビー
ムを形成することができる発光モジュールを提供する。 【解決手段】 背面側から表面側に貫通形成された導光
路５２を有するフレーム５１と、上記導光路５２の一端
側に配置されたレーザダイオード１と、上記導光路５２
の他端側に配置され、上記レーザダイオード１から発せ
られたレーザ光を集光してレーザビームを形成するため
の集光レンズ２と、上記集光レンズに対して上記レーザ
ダイオードと反対側に近接して配置され、上記レーザビ
ームを絞るためのピンホール３１を形成したピンホール
板とを備える発光モジュールであって、上記導光路５２
は、その内壁面で反射したレーザ光の進行を阻止して上
記ピンホール３１を通過するレーザビームを調整する調
光手段を備えていることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、たとえばインク
ジェットプリンタのインク液滴の通過の有無や液滴量を
検出するレーザセンサなどに用いられる発光モジュール
に関し、特に、検出範囲の長い範囲に亘ってほぼ均一な
径のレーザビームを形成しうる発光モジュールに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、たとえばインクジェットプリ
ンタのインク液滴の検出に用いられるレーザセンサとし
ては、図１０にその一例を示すように、レーザダイオー
ド１０およびこのレーザダイオード１０から発せられた
レーザ光Ｂ０を集光してレーザビームＢ１を形成するた
めの集光レンズ２０を備えた発光モジュール１００と、
入射するレーザビームＢ３を集光するレンズ２０２およ
びこのレンズ２０２で集光したレーザビームＢ４を受信
する受光素子２０１を備えた受光モジュール２００とを
有するレーザセンサ３００が用いられている。このレー
ザセンサ３００では、上記レーザビームＢ１内にインク
液滴Ｄを横切らせて、そのときの光量の変化を上記受光
素子２０１で検知することによって、インク液滴Ｄの通
過の有無あるいはその個数などを検出するような構成と
されている。

【０００３】ところで、インク液滴Ｄの直径は、通常数
十μｍであり、これを精度よく検出するためには、イン
ク液滴Ｄが横切るときのレーザビームの直径が、インク
液滴Ｄの直径の１０倍程度以下となるように細くされる
ことが望ましい。このため、上記発光モジュール１００
では、図１０に示すように、上記集光レンズ２０で細く
したレーザビームＢ１を照射することにより対応してい
る。なお、集光されたレーザビームＢ１は、一度収束し
た後再度発散するので、この発散したレーザビームＢ３
を集光するため、上記レンズ２０２が上記受光モジュー
ル２００に備えられている。

【０００４】上記レーザセンサ３００では、インク液滴
Ｄは、上記レーザビームＢ１の径が最小となる収束点Ｐ
の近傍を横切るようにされており、この収束点Ｐでのレ
ーザビームＢ１の径ｄは、上記集光レンズ２０の開口数
をＮＡ、上記レーザ光の波長をλとしたとき、ｄ＝１．
２２λ／ＮＡの式により求められる。したがって、レン
ズの開口数ＮＡを大きくすることにより、上記レーザビ
ームＢ１の径を小さくして、微小なインク液滴Ｄに対応
することができる。

【０００５】一方、細くされたレーザビームＢ１の有効
検出範囲Ｌ０は、焦点深度＝λ／（ＮＡ）²の式で近似
することができ、この式により、レーザビームＢ１の径
ｄを細くすればするほど有効検出範囲Ｌ０が短くなるの
がわかる。しかし、インクジェットプリンタにおいて
は、インクカートリッジ（図示略）を交換することによ
りインクの滴下位置にズレが生じやすくなるので、有効
検出範囲Ｌ０を長くすることが必要となるため、このよ
うなレーザセンサ３００では充分に対応できないことに
なる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、図８に示すように、集光レンズ２０で集光されるレ
ーザビームＢ１を、その収束点Ｐよりも上記集光レンズ
２０に近接した位置に設けたピンホール３１により絞
り、それにより形成されたレーザビームＢ２を発光モジ
ュールから照射すれば、比較的長い有効検出範囲Ｌに亘
って細いレーザビーム径を均一に維持できることを見出
した。これは、集光レンズ２０で集光されたレーザビー
ムＢ１が、ピンホール３１により絞られて細くされつつ
その回折作用により定まるためである。

【０００７】ところで、一般に、レーザ光は、レーザダ
イオードから発散しながら発せられるので、その一部
が、図９に示すように、集光レンズ２０に到達するまで
に、導光路５２の内壁面５２ａに当たって反射し、集光
レンズ２０に入射する。しかしながら、上記内壁面５２
ａで反射した反射光Ｂ０′は、集光レンズ２０への入射
経路がレーザダイオード１０から集光レンズ２０に直接
入射するレーザ光Ｂ０と異なるため、集光レンズ２０で
集光される経路が異なることとなり、これがノイズとな
る。その結果、集光レンズ２０で集光され、上記ピンホ
ール３１で絞られるレーザビームＢ２は、不要な光を含
んだレーザビームとなり、精密な検出ができなくなる。

【０００８】なお、発散しながら発せられるレーザ光
は、通常、楕円状の断面を有している（図４の一点鎖線
を参照）ため、上述のような、導光路５２の内壁面５２
ａで反射した不要な光は、特に、この楕円の長軸方向に
おいて顕著に現れる。

【０００９】そこで、本願発明は、上記した事情のもと
で考え出されたものであって、レーザダイオードから発
せられるレーザ光が導光路の内壁面で反射することによ
って生じる不要な光の進行を阻止して、精密な検出を可
能とするレーザビームを形成することができる発光モジ
ュールを提供することをその課題とする。

【００１０】

【発明の開示】上記課題を解決するため、本願発明で
は、次の技術的手段を講じている。

【００１１】すなわち、本願発明により提供される発光
モジュールは、背面側から表面側に貫通形成された導光
路を有するフレームと、上記導光路の一端側に配置され
たレーザダイオードと、上記導光路の他端側に配置さ
れ、上記レーザダイオードから発せられたレーザ光を集
光してレーザビームを形成するための集光レンズと、上
記集光レンズに対して上記レーザダイオードと反対側に
近接して配置され、上記レーザビームを絞るためのピン
ホールを形成したピンホール板とを備える発光モジュー
ルであって、上記導光路は、その内壁面で反射したレー
ザ光の進行を阻止して上記ピンホールを通過するレーザ
ビームを調整する調光手段を備えていることを特徴とし
ている。

【００１２】上記技術的手段が講じられた本願発明によ
り提供される発光モジュールでは、レーザダイオードか
ら発せられるレーザ光が通る導光路に、その内壁面で反
射したレーザ光が進行するのを阻止する調光手段が備え
られた構成とされ、反射したレーザ光の上記集光レンズ
への入射が阻止されるので、集光レンズで集光されてピ
ンホールを通過する光は、不要な光をカットして調整さ
れたレーザビームとなる。したがって、精密な検出を可
能とすることができる。

【００１３】好ましい実施形態としては、上記調光手段
は、上記導光路の内壁面から延出するリブによって形成
されている構成とすることができる。

【００１４】このような構成が適用された実施形態によ
れば、上記調光手段は、上記導光路の内壁面から延出さ
せたリブであるので、導光路の形成時に形成することが
できる単純な構成とすることができ、製造効率がよい。

【００１５】また、他の好ましい実施形態としては、上
記リブは、所定幅で延びるスリットを形成している構成
とし、より単純な構成とすることができる。

【００１６】さらに、他の好ましい実施形態としては、
上記レーザダイオードから発せられるレーザ光は楕円状
の断面を有しており、上記スリットは、上記レーザ光の
楕円状の断面の短軸方向に延びている構成とすることが
できる。

【００１７】このような構成が適用された実施形態によ
れば、レーザダイオードから発散しながら発せられるレ
ーザ光は、楕円状の断面を有しているので、特に、その
長軸方向では、上記導光路によって反射されやすいが、
上記スリットが上記楕円状の断面の短軸方向に延びるよ
うに、上記調光手段を形成することによって、上記長軸
方向の反射したレーザ光の上記集光レンズへの進行を阻
止することができ、集光レンズで集光されピンホールを
通過するレーザビームは、不要な光をカットして調整さ
れたレーザビームとされうる。

【００１８】さらにまた、他の好ましい実施形態として
は、上記集光レンズは、上記導光路の他端側を拡径する
ようにして上記フレームに段落ち形成されたレンズ取付
部に嵌合させるようにして取り付けられている構成とす
ることができる。

【００１９】このような構成が適用された実施形態によ
れば、上記集光レンズは、段落ち形成されたレンズ取付
部に嵌合させて取り付けられるので、上記集光レンズの
光軸が、上記レーザダイオードの光軸および上記ピンホ
ールから外れるのを阻止することができ、レーザビーム
の調整を効率的に行うことができる。

【００２０】さらにまた、他の好ましい実施形態として
は、上記集光レンズの外形は、非円形に形成されてお
り、上記レンズ取付部は、この集光レンズの外形に対応
した非円形に形成されている構成とすることができる。

【００２１】このような構成が適用された実施形態によ
れば、上記集光レンズの外形を非円形とし、この外形に
対応した上記レンズ取付部に集光レンズを嵌合させるこ
とにより、レーザビームの光軸を軸とした集光レンズの
回転方向の位置を一様に規定することができるので、集
光レンズ形成時に歪みが生じたような場合でも、収束点
Ｐの結像状態が製品ごとにばらつくのを防止することが
できる。

【００２２】なお、上記集光レンズとしては、円の一部
を１または複数の弦により切り欠いた外形を有している
構成とすることができる。

【００２３】本願発明のその他の特徴および利点につい
ては、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明
らかになるであろう。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の好ましい実施の
形態について、図面を参照して具体的に説明する。

【００２５】図１は、本願発明に係る発光モジュールの
一実施形態を分解して示す斜視図、図２は、図１に示す
構成を背面側から示す斜視図、図３は、図１のIII−III
線に沿う断面図、図４は、図３のIV-IV線に沿う断面
図、図５（ａ）および（ｂ）は、図１における集光レン
ズを拡大して示す図、図６（ａ）および（ｂ）は、図１
におけるレーザダイオードの固定方法を示す断面図、図
７（ａ）および（ｂ）は、図１におけるカラーを拡大し
て示す図、図８は、本願発明に係る発光モジュールの作
用を説明するための概略図である。なお、以下において
は、インクジェットプリンタのインク液滴を検出するレ
ーザセンサに用いられる発光モジュールとして形成され
たものを一例として説明する。また、これらの図におい
て、従来例を示す図１０に表された部材および要素など
と同等のものには同一の符号を付してある。

【００２６】図１、図２および図３に示すように、発光
モジュールＡは、背面側から表面側に貫通形成された導
光路５２を有するフレーム５と、レーザダイオード１
と、上記レーザダイオード１から発せられたレーザ光Ｂ
０を集光してレーザビームＢ１を形成するための集光レ
ンズ２と、上記レーザビームＢ１を絞るためのピンホー
ル３１を形成したピンホール板３とを備えている。ま
た、上記導光路５２は、その内壁面５２ａで反射したレ
ーザ光の進行を阻止して上記ピンホール３１を通過する
レーザビームＢ２を調整する調光手段６を備えている。

【００２７】上記フレーム５は、本実施形態では、ポリ
カーボネイトなどの硬質プラスティックなどから形成さ
れており、このフレーム５は、図１、図２および図３に
示すように、板状基部５１と、この板状基部５１の表面
側に突出する円柱状突出部６０とを有しており、上記導
光路５２は、板状基部５１の背面側から円柱状突出部６
０にかけて貫通する中空部分として形成されている。こ
の導光路５２の一端側、すなわち板状基部５１側の背面
側には、上記レーザダイオード１を取り付けるためのレ
ーザ取付部５３と、上記レーザダイオード１を固定する
ために用いられる弾性シート７を嵌合させるためのシー
ト取付部７０とが形成されており、他端側には、上記集
光レンズ２を固定するためのレンズ取付部５４と、上記
ピンホール板３を固定するためのピンホール板取付部５
５とが形成されている。

【００２８】上記板状基部５１は、本実施形態では、平
面視で略矩形を呈しており、その背面側は、上記レーザ
ダイオード１が実装される配線基板８が係合しうるよう
に凹状となっている。また、この板状基部５１の背面側
には、この配線基板８をネジ８１で固定するための下穴
５１ｂが形成されている。

【００２９】上記導光路５２は、図３および図４に示す
ように、上記円柱状突出部６０の内壁面５２ａによっ
て、略円柱状中空に形成され、上記レーザ光Ｂ０が進行
するようにされている。この導光路５２は、その内径が
上記レーザダイオード１の後述するカンシール部１１の
外径より若干大とされており、また、その中心軸が上記
板状基部５１に対して垂直となるようにされている。

【００３０】上記レーザ取付部５３は、図６（ａ）およ
び図６（ｂ）に示すように、上記導光路５２の一端側を
拡径するように上記板状基部５１の背面に円筒状に段落
ち形成されており、その内径が上記レーザダイオード１
の後述するステム１２の外径より若干大とされていると
ともに、その中心軸が導光路５２の中心軸と一致するよ
うにされている。また、このレーザ取付部５３は、導光
路５２の中心軸と垂直な平面をなすレーザ基準面５３ａ
を有しており、上記レーザダイオード１は、そのレーザ
光発光方向を導光路５２の他端側に向けて、レーザ取付
部５３に嵌合され、そのステム前面１２ａをこのレーザ
基準面５３ａに当接されることにより位置決めされる。

【００３１】また、上記レーザ取付部５３では、その段
落ち深さｈ１は、ステム１２の高さＨ１と同等またはこ
れより若干小とされており、後述する弾性シート７の弾
性力がステム１２の背面に作用し、ステム前面を上記レ
ーザ基準面５３ａに押し付けるようにされている。

【００３２】上記シート取付部７０は、図６（ａ）およ
び図６（ｂ）に示すように、上記レーザ取付部５３を拡
径するように円筒状に段落ち形成されており、その内径
が弾性シート７の外径と同等とされているとともに、そ
の中心軸と導光路５２の中心軸が一致するようにされて
いる。

【００３３】また、上記シート取付部７０では、その段
落ち深さｈ２は、弾性シート７の自然状態での厚みＨ２
より若干小とされており、上記配線基板８の取り付けの
際に弾性シート７を圧迫することにより厚み方向に縮小
させ、弾性力を生じやすくする。

【００３４】図１および図３に示すように、上記レンズ
取付部５４は、本実施形態では、上記導光路５２の他端
側を拡径するように段落ち形成されており、その外形が
上記集光レンズ２の外形に対応するようにされていると
ともに、その中心軸が導光路５２の中心軸と一致するよ
うにされている。また、レンズ取付部５４は、導光路５
２の中心軸と垂直な平面をなすレンズ基準面５４ａを有
しており、上記集光レンズ２は、このレンズ取付部５４
に嵌合しつつその入射面側２ａの周縁部をこのレンズ基
準面５４ａに当接させることにより位置決めされる。ま
た、レンズ基準面５４ａは、平面であるので上記フレー
ムに形成する際、容易に形成することができる。

【００３５】なお、上記レンズ取付部５４は、図５
（ｂ）に示すように、その一部分に切欠き５４ｂを設け
て、上記集光レンズ２の嵌合を容易にすることもでき
る。

【００３６】また、上記レーザ基準面５３ａは、上記レ
ンズ基準面５４ａとの間が所定間隔となるように形成さ
れているので、レーザ光Ｂ０は、上記集光レンズ２によ
って所望の収束点Ｐで収束されうる。

【００３７】図１および図３に示すように、上記ピンホ
ール板取付部５５は、本実施形態では、上記導光路５２
の他端側の開口端縁に、上記レンズ取付部５４に対して
所定間隔を隔てて近接した位置に形成されており、レー
ザビームが照射される方向に突出する３つの突起５６…
が設けられている。これらの突起５６…は、上記ピンホ
ール板３に設けた後述する３つの貫通孔３５…に対応す
る位置に形成されており、これらに嵌合することによっ
て、ピンホール板３の回転方向の位置を規定することが
でき、このピンホール板３に形成した後述するピンホー
ル３１の位置を規定することができる。このピンホール
板３は、上記集光レンズ２との間に上記カラー４を介装
して、その貫通孔３５…をピンホール板取付部５５の突
起５６…にそれぞれ嵌合した後、これらの突起５６…を
熱で溶かして広げる、いわゆる熱かしめにより固定され
る。

【００３８】上記レーザダイオード１は、発光されるレ
ーザ光の波長が８００ｎｍ以下のものが好ましく、本実
施形態では、波長が６５５ｎｍのレーザ光を発光するも
のが用いられている。

【００３９】なお、受光モジュール２００は、図８に示
すように、たとえば一旦発散したレーザビームＢ３を集
光するためのレンズ２０２と、集光されたレーザビーム
の収束部に設けられた受光素子２０１とを備えており、
受光素子２０１としては、たとえばフォトダイオードあ
るいはフォトトランジスタなどが用いられている。ま
た、高速のインク液滴Ｄを検出するために、受光モジュ
ール２００としては、受光素子２０１の面積を小さくす
る必要がある。これは、受光素子２０１の面積が大きく
なると容量が大きくなり、その応答性を低下させるから
である。

【００４０】また、上記レーザダイオード１は、本実施
形態では、その基台となるステム１２と、このステム１
２上に配置されるとともに内部にレーザ発光素子を備え
たカンシール部１１とを有し、上記ステム１２の背面か
らは、上記レーザ発光素子を電気的に接続するためのリ
ード１３…が突出している。図１に示すように、上記カ
ンシール部１１は、円柱状に形成されており、上記ステ
ム１２もまた、円柱状に形成されているが、このステム
１２では、その径がカンシール部１１の径より大とされ
ており、カンシール部１１に対してフランジ状となって
いる。このレーザダイオード１は、ステム１２が上記レ
ーザ取付部５３に嵌合することにより、上記導光路５２
の一端側に配置される。また、このステム１２は、上記
レーザ発光素子から発せられるレーザ光の光軸に対して
垂直な平面をなすステム前面１２ａを有しており、この
ステム前面１２ａをレーザ取付部５３に形成した上記レ
ーザ基準面５３ａに当接させることにより、レーザダイ
オード１から発せられるレーザ光の光軸が上記導光路５
２に対して傾斜するのを防止することができる。

【００４１】また、前述したように、上記ステム１２
は、上記レーザ取付部５３の深さｈ１がこのステム１２
の高さＨ１と同等またはこれより若干小とされているの
で（図６（ａ）（ｂ）参照）、ステム前面１２ａが上記
レーザ基準面５３ａに当接させられた位置決め状態にお
いて、ステム１２背面がレーザ取付部５３と面一または
これより突出する。したがって、後述する上記弾性シー
ト７の弾性力が、ステム１２背面全域に亘って効率的に
作用し、ステム前面１２ａを上記レーザ基準面５３ａに
傾けることなく押し付けることができる。

【００４２】また、一般に、レーザダイオードから発せ
られるレーザ光は、図４の一点鎖線で示すように、楕円
状の断面を有しており、上記レーザダイオード１は、本
実施形態では、この楕円の短軸方向を特定しうるよう
に、上記リード１３…が配列されている。このレーザダ
イオード１は、配線基板８の後述するスルーホール８ａ
を上記リード１３…の配列に対応するように形成するこ
とによって、発せられるレーザ光Ｂ０における上記楕円
の短軸方向が所定方向を向くように固定される。

【００４３】上記配線基板８は、たとえば、ガラス繊維
をエポキシ樹脂で固めたガラスエポキシなどのような比
較的剛な材質により形成されており、かつ、フレーム５
の上記板状基部５１の裏側の凹部に係合しうる大きさの
矩形を呈している。また、配線基板８には、上記レーザ
ダイオード１のリード１３…を挿入するためのスルーホ
ール８ａ…が形成されており、これらのスルーホール８
ａ…は、リード１３…の配列に対応している。レーザダ
イオード１は、リード１３…をスルーホール８ａ…に挿
入して半田付けすることにより、配線基板８に実装され
る。さらに配線基板８には、これを貫通するとともにフ
レーム５の上記下穴５１ｂに対応する貫通孔８３が形成
されており、配線基板８は、この貫通孔８３を通したネ
ジ８１によって、フレーム５の背面に固定される。

【００４４】上記弾性シート７は、その厚み方向に圧迫
された状態で、上記レーザダイオード１と上記配線基板
８との間に介装される部品であって、本実施形態では、
シリコーンゴムから形成されており、図１に示すよう
に、レーザダイオード１の上記ステム背面から突出する
上記リード１３が通りうる小孔７１を中心部に設けたド
ーナッツ状の薄板である。前述したように、この弾性シ
ート７は、自然状態において、その厚みＨ２が上記シー
ト取付部７０の段落ち深さｈ２より若干大とされている
ので（図６（ａ）（ｂ）参照）、上記シート取付部７０
に嵌合された配置状態において、シート取付部７０より
突出する。したがって、弾性シート７は、上記配線基板
８を固定した際の取り付け状態において、その厚み方向
が縮小されるので、弾性力を生じることができる。この
弾性力により、上記レーザダイオード１のステム前面１
２ａを上記レーザ基準面５３ａに押し付けることができ
る。

【００４５】上記レーザダイオード１は、その固定にお
いては、図３に示すように、まず上記カンシール部１１
を上記導光路５２に挿入するようにして、上記ステム１
２が上記レーザ取付部５３に嵌合される。このとき、ス
テム１２は、その外径がレーザ取付部５３の内径より若
干小とされているので、レーザ取付部５３のレーザ基準
面５３ａにそのステム前面１２ａを確実に当接すること
となり、これによって、レーザダイオード１の取付位置
および取付角度を規定することができる。

【００４６】上記ステム前面１２を上記レーザ基準面５
３ａに当接させた後、レーザダイオード１のステム１２
背面に上記弾性シート７を配置する。このときステム１
２の背面から突出している上記リード１３を弾性シート
７の上記小孔７１に通す。

【００４７】次いで、あらかじめ回路が形成された配線
基板８を上記板状基部５１の背面から配置する。このと
き、配線基板８の上記スルーホール８ａ…にレーザダイ
オード１の上記リード１３…が通るようにする。その
後、上記弾性シート７を圧迫するようにネジ８１…で締
め付ける。これにより、弾性シート７に弾性力が生じる
ので、上記レーザダイオード１は、そのステム前面１２
ａが上記レーザ基準面５３ａに押し付けられて、取付位
置および取付角度がずれないように固定される。その結
果、レーザダイオード１と集光レンズ２の間の間隔が厳
密に規定されうるとともに、このレーザダイオード１か
ら発せられるレーザ光Ｂ０の光軸が集光レンズ２に対し
て傾斜しないようにされうる。さらに、これらのネジ８
１…を配線基板８に半田付けすることにより、弾性シー
ト７がレーザダイオード１を押し付ける弾性力が衰弱す
るのを防止することもできる。

【００４８】次に、配線基板８のスルーホール８ａを通
って突出させたリード１３…を半田付け８２することに
より、レーザダイオード１を配線基板８に実装する。こ
のレーザダイオード１は、リード１３…をスルーホール
８ａ…へ半田付けすることにより、レーザ光の光軸を軸
とした回転方向の位置が規定されるが、これらのリード
１３…の配列が規定されているので、レーザダイオード
１から発散しながら発せられるレーザ光の楕円状の断面
の短軸方向が上記導光路５２に対して特定されている。

【００４９】上記調光手段６は、図３および図４に示す
ように、導光路５２の内壁面５２ａから延出する一対の
リブからなり、導光路５２を成形する際に容易に形成す
ることができる。各リブは、図４に示すように、円筒形
の導光路５２の円弧と弦とで囲まれる部分を塞ぐような
形状を呈しており、２つのリブの間に所定幅を設けるこ
とによってスリット６ａを形成している。このスリット
６ａは、図４に示すように、上記レーザダイオード１か
ら発せられるレーザ光Ｂ０の楕円状の断面における短軸
方向に延びるように形成されており、その幅は、図３に
示すように、レーザダイオード１から上記集光レンズ２
に直接入射しうるレーザ光Ｂ０のみが通過するように設
定されている。また、この調光手段６は、導光路５２の
内壁面５２ａで反射したレーザ光、およびこの調光手段
６がない場合に導光路５２の内壁面５２ａで反射しうる
レーザ光がリブによってその進行を阻止される位置に配
置されている。したがって、導光路５２で反射するレー
ザ光は、特に反射しやすい上記楕円の長軸方向において
も、上記スリット６ａを通過するのが阻止される。これ
により、調光手段６は、上記反射するレーザ光の集光レ
ンズ２への入射を阻止し、集光レンズ２で集光されてピ
ンホール３１を通過するレーザビームを、不要な光をカ
ットして調整されたレーザビームＢ２とすることができ
る。

【００５０】上記集光レンズ２は、上記レーザダイオー
ド１から発光されたレーザ光Ｂ０を集光するコリメート
レンズであって、上記導光路５２の他端側に配置されお
り、本実施形態では、耐薬品性を有するとともにアクリ
ルと同等の透過率を有する樹脂材料から形成されてい
る。これにより、この発光モジュールＡを、たとえばイ
ンクジェットプリンタにおけるインク液滴の検出に用い
た場合、微小なインク液滴が集光レンズに２付着して
も、集光レンズ２が変形あるいは変質するのを防止する
ことができる。

【００５１】また、上記集光レンズ２は、図３に示すよ
うに、その入射面２ａ、すなわち上記レーザダイオード
１に対向する面が平面をなす非球面レンズとすることも
できる。これにより、この入射面２ａの周縁部を上記レ
ンズ取付部５４のレンズ基準面５４ａに当接させること
によって、集光レンズ２を位置決めするとともに、この
集光レンズ２の中心軸が上記レーザ光Ｂ０の光軸に対し
て傾斜するのを防止することができる。また、この集光
レンズ２は、レンズ基準面５４ａと上記レーザ基準面５
３ａとの間が所定間隔とされているので、上記レーザダ
イオード１との間隔が厳密に規定される。なお、集光レ
ンズ２は、上述のように、樹脂により形成することもで
きるので、非球面レンズであるにもかかわらず、その製
造コストを抑えることができる。

【００５２】また、上記集光レンズ２には、図３および
図５（ａ）に示すように、レンズ部２１の周囲に、フラ
ンジ部２２を形成して、このフランジ部２２に上記カラ
ー４が当接するようにすることもできる。また、このフ
ランジ部２２は、集光レンズ２をレンズ取付部５４に嵌
合させる際のハンドリング部として利用することもでき
る。

【００５３】また、上記集光レンズ２は、図５（ａ）お
よび図５（ｂ）に示すように、上記フランジ部２２を含
めた外形が、円の一部を２つの弦により切り欠いたよう
な形状に形成され、この外形に対応した上記レンズ取付
部５４に嵌合する。この集光レンズ２は、このように外
形が非円形とされることによって、レーザビームの光軸
を軸とした回転方向の位置が一様に規定されるので、集
光レンズ２形成時に歪みが生じたような場合でも、収束
点Ｐの結像状態が製品ごとにばらつくのを防止できる。

【００５４】上記カラー４は、上記集光レンズ２と上記
ピンホール３１との間隔を規定するための部品であっ
て、本実施形態では、円形の一様断面を有する線材をリ
ング状にして形成されており、そのリング径は、このカ
ラー４が上記集光レンズ２のフランジ部２２に対応する
ようにされている。このカラー４は、この線材の直径を
所定寸法にすることにより、集光レンズ２およびピンホ
ール３１に接線で当接し、その所定間隔を厳密に規定す
ることができる。

【００５５】また、上記カラー４としては、図７（ｂ）
に示すように、その一部が切り欠かれており、その切り
欠き衝合端部４１…を、自然状態において、カラー４の
厚み方向にわずかにずらした構成とすることもできる。
これらの切り欠き衝合端部４１…は、カラー４を上記集
光レンズ２と上記ピンホール板３との間に介装する際
に、カラー４の厚み方向のずれが圧縮されて面一とされ
ることにより、カラー４の厚み方向に弾性を持たせるこ
とができる。この弾性力により、集光レンズ２は、上記
レンズ基準面５４ａに押し付けられた状態とされ、上記
レーザダイオード１との間隔をより厳密に規定すること
ができる。

【００５６】なお、上記カラー４としては、上記ピンホ
ール板３を変形させない程度の弾性力を有することがで
きるように、リン青銅から形成されることが好ましい。

【００５７】上記ピンホール板３は、上記集光レンズ２
に対して上記レーザダイオード１と反対側に近接して配
置されており、本実施形態では、ステンレスから形成さ
れている。このピンホール板３は、図３に示すように、
所定厚みとされた一般部３３と、この一般部３３の略中
心部を厚み方向に圧迫成形した薄肉部３２とを備えた板
状体でり、この薄肉部３２には、上記集光レンズ２で集
光したレーザビームＢ１を絞るピンホール３１が貫通形
成されている。このピンホール３１は、ピンホール板３
を固定した際に、上記集光レンズ２で集光されたレーザ
ビームＢ１の光軸に対応するような位置に形成されてい
る。

【００５８】上記ピンホール板３では、この一般部３３
が、所定厚みとされることにより、上記カラー４を介し
て上記集光レンズ２をレンズ基準面５４ａに押し付ける
のに十分な剛性をこのピンホール板３全体に供与するこ
とができる。また、上記ピンホール３１は、本実施形態
では、所望の細いレーザビーム径が得られるように、直
径が０．５６ｍｍ±１５μｍに規定されている。また、
ピンホール３１を形成した薄肉部３２を圧迫成形してい
るので、ピンホール３１としてその軸方向長さを極小と
し、無駄な回折をなくすことができる。また、この薄肉
部３２は、プレス加工により容易に形成できるので製造
コストを抑えることができる。

【００５９】また、上記ピンホール板３には、上記一般
部３３に、これを貫通し、かつ上記フレーム５の上記突
起５６…に対応する貫通孔３５…が形成されている。ピ
ンホール板３は、その取り付けにおいては、上記集光レ
ンズ２上に上記カラー４を載置した後、上記導光路５２
の他端側開口を塞ぐようにして、これらの貫通孔３５…
に突起５６…を嵌合させて配置される。次いで、ピンホ
ール板３は、カラー４の上記切り欠き衝合端部４１…が
カラー４の厚み方向に圧縮されて面一となるように押圧
され、この状態で、突起５６…を熱で溶かして広げる、
いわゆる熱かしめによって固定される。したがって、集
光レンズ２は、フレーム５に形成した上記レンズ基準面
５４ａに押し付けられるので、ピンホール板３との間隔
は、カラー４の厚みによって所定間隔に厳密に規定され
た状態で固定される。

【００６０】次に、上記構成を有する受光モジュールを
備えたインクジェットプリンタのインク液滴を検出する
レーザセンサの作用について簡単に説明する。

【００６１】図８に示すように、まず、上記レーザダイ
オード１からレーザ光Ｂ０が発せられる。図３に示すよ
うに、レーザ光Ｂ０が進行する上記導光路５２には、そ
の内壁面５２ａから延出する一対のリブからなる調光手
段６が設けられており、２つのリブの間は、レーザ光Ｂ
０の楕円状の断面における短軸方向に延びるスリット６
ａとなっている。この調光手段６は、レーザダイオード
１から上記集光レンズ２に直接入射しうるレーザ光Ｂ０
のみをこのスリット６ａを通過させ、かつ、導光路５２
の内壁面５２ａで反射したレーザ光Ｂ０′、およびこの
調光手段６がない場合に導光路５２の内壁面５２ａで反
射しうるレーザ光をリブによってその進行が阻止される
ように形成されているので、レーザダイオード１から発
せられるレーザ光Ｂ０は、不要な光がカットされた状態
で集光レンズ２に入射し集光される。

【００６２】次いで、上記レーザ光Ｂ０を上記集光レン
ズ２で集光して形成されたレーザビームＢ１は、上記ピ
ンホール３１により絞り込まれる。このとき、ピンホー
ル３１は、レーザ光Ｂ０が集光レンズ２により結像され
うる収束点Ｐより集光レンズ２に近接した位置に配置さ
れているので、集光レンズ２で集光されたレーザビーム
Ｂ１は、ピンホール３１により、絞られた細いレーザビ
ームＢ２とされつつその回折作用により定められる。ま
た、上記収束点Ｐは、上記レーザダイオード１と集光レ
ンズ２との間隔、および集光レンズ２とピンホール３１
との間隔が厳密に規定されているので、集光レンズ２か
ら所定間隔を隔てて位置することになり、これにより、
所望の径を有するレーザビームＢ２が所望の有効検出範
囲Ｌに亘って均一に維持されうる。インク液滴Ｄは、レ
ーザビームＢ２を横切るが、上述のように、レーザビー
ムＢ２は、比較的長い有効検出範囲Ｌに亘って細い径が
均一に維持されているので、インク液滴Ｄの滴下位置が
ずれても対応することができるのである。

【００６３】また、このレーザビームＢ２は、上述のよ
うに、その形成過程において上記導光路５２の内壁面５
２ａで反射するレーザ光が集光レンズ２への進行を阻止
されているので、集光レンズ２で集光されてピンホール
３１を通過する際には、不要な光をカットして調整され
た状態とされているので、精密な検出をすることができ
る。

【００６４】インク液滴Ｄが横切ったレーザビームＢ３
は、その発散作用により広がった状態で受光モジュール
２００に到達する。このレーザビームＢ３は、レンズ２
０２で集光されることにより、受光素子２０１に焦点し
て、インク液滴Ｄが横切ったときの光量の変化が検知さ
れる。これにより、インク液滴Ｄの通過の有無あるいは
その個数などが検出される。なお、この受光素子２０１
は、検出を精密に行うため面積が小とされているが、こ
の発光モジュールＡでは、上記レーザ光Ｂ０の光軸が傾
斜するのを防止されているので、レーザビームＢ３を受
光素子２０１で確実に受信することができる。

【００６５】なお、上述した発光モジュールは、インク
ジェットプリンタのインク液滴を検出するレーザセンサ
に用いられるものを一例として説明したが、これに限る
ことなく様々な発光モジュールに用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係る発光モジュールの一実施形態を
分解して示す斜視図である。

【図２】図１に示す構成を背面側から示す斜視図であ
る。

【図３】図１のIII−III線に沿う断面図である。

【図４】図３のIV-IV線に沿う断面図である。

【図５】図１における集光レンズを拡大して示し、
（ａ）は、レーザ光の進行方向から示す拡大図、（ｂ）
は、その取付状態を説明するための斜視図である。

【図６】図１におけるレーザダイオードの固定方法を示
し、（ａ）は固定前の状態を示す断面図、（ｂ）は固定
後の状態を示す断面図である。

【図７】図１におけるカラーを拡大して示し、（ａ）は
平面図、（ｂ）は正面図である。

【図８】本願発明に係る発光モジュールの作用を説明す
るための概略図である。

【図９】レーザ光の進行を説明するための概略図であ
る。

【図１０】従来の発光モジュールを備えたレーザセンサ
の一例を示す概略図である。

【符号の説明】

１ レーザダイオード ２ 集光レンズ ３ ピンホール板 ６ 調光手段 ６ａ スリット ３１ ピンホール ５０ フレーム ５２ 導光路 ５２ａ 内壁面 ５４ レンズ取付部 Ａ 発光モジュール Ｂ０ レーザ光

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 背面側から表面側に貫通形成された導光
   路を有するフレームと、上記導光路の一端側に配置され
   たレーザダイオードと、上記導光路の他端側に配置さ
   れ、上記レーザダイオードから発せられたレーザ光を集
   光してレーザビームを形成するための集光レンズと、上
   記集光レンズに対して上記レーザダイオードと反対側に
   近接して配置され、上記レーザビームを絞るためのピン
   ホールを形成したピンホール板とを備える発光モジュー
   ルであって、 上記導光路は、その内壁面で反射したレーザ光の進行を
   阻止して上記ピンホールを通過するレーザビームを調整
   する調光手段を備えていることを特徴とする、発光モジ
   ュール。
2. 【請求項２】 上記調光手段は、上記導光路の内壁面か
   ら延出するリブによって形成されている、請求項１に記
   載の発光モジュール。
3. 【請求項３】 上記リブは、所定幅で延びるスリットを
   形成している、請求項２に記載の発光モジュール。
4. 【請求項４】 上記レーザダイオードから発せられるレ
   ーザ光は楕円状の断面を有しており、上記スリットは、
   上記レーザ光の楕円状の断面の短軸方向に延びている、
   請求項３に記載の発光モジュール。
5. 【請求項５】 上記集光レンズは、上記導光路の他端側
   を拡径するようにして上記フレームに段落ち形成された
   レンズ取付部に嵌合させるようにして取り付けられてい
   る、請求項１ないし４のいずれかに記載の発光モジュー
   ル。
6. 【請求項６】 上記集光レンズの外形は、非円形に形成
   されており、上記レンズ取付部は、この集光レンズの外
   形に対応した非円形に形成されている、請求項５に記載
   の発光モジュール。
7. 【請求項７】 上記集光レンズは、円の一部を１または
   複数の弦により切り欠いた外形を有している、請求項６
   に記載の発光モジュール。