JP2001308440A

JP2001308440A - 発光モジュールおよびその組み立て方法

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Publication number: JP2001308440A
Application number: JP2000119761A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Sakamoto; 正光坂本; Hideki Sawada; 秀喜澤田
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2000-04-20
Publication date: 2001-11-02
Anticipated expiration: 2020-04-20
Also published as: JP4892126B2

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザダイオードの取付位置および取付角度
がずれるのを防止して、レーザダイオードと集光レンズ
の間の間隔を厳密に規定するとともに、このレーザダイ
オードから発せられるレーザ光の光軸が集光レンズに対
して傾斜しないようにされた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
路を有するフレームと、上記フレームの背面に固定され
た配線基板に実装されつつ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を備
える発光モジュールであって、上記レーザダイオード
は、そのステム前面が上記フレームの背面に段落ち形成
された基準面に当接させられているとともに、上記レー
ザダイオードのステム背面と上記配線基板との間には、
弾性シートがその厚み方向に圧迫された状態で介装され
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７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７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、微少なインク液滴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６に示すように、集光レンズ２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２
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２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】しかしながら、本発明者らによれば、上記
集光レンズ２から上記収束点Ｐまでの間隔Ｓと、上記イ
ンク液滴Ｄが上記レーザビームＢ２を横切る位置でのレ
ーザビーム径との関係について調査したところ、所望の
レーザビーム径が得られうる時の間隔Ｓｗの近傍では、
間隔Ｓの変化に対するレーザビーム径の変化が非常に大
きいことがわかった。なお、この間隔Ｓｗは、上記レー
ザダイオード１から上記集光レンズ２までの間隔Ｚによ
って大きく左右される。したがって、細いレーザビーム
径を長い有効検出範囲に亘って維持するためには、上記
間隔Ｚを厳密に設定することが重要となってくる。

【０００８】また、上記受光モジュール２００では、高
速のインク液滴Ｄを検出するために、上記受光素子２０
１の面積を小さくする必要がある。これは、この受光素
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ためである。したがって、インク液
滴Ｄが横切った際の光量の変化を精密に検知するために
は、受光モジュール２００の上記レンズ２０２で集光し
たレーザビームＢ４が、上述のように面積を小さくした
受光素子２０１に確実に受信される必要がある。このた
めには、上記レーザダイオード１から発せられるレーザ
光Ｂ０の光軸が集光レンズ２に対して傾斜するのを防止
しなければならない。

【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、レーザダイオードの取付
位置および取付角度がずれるのを防止して、レーザダイ
オードと集光レンズの間の間隔を厳密に規定するととも
に、このレーザダイオードから発せられるレーザ光の光
軸が集光レンズに対して傾斜しないようにされた発光モ
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、本願発明の第１の側面により提
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、上記フレームの背
面に固定された配線基板に実装されつつ上記導光路の一
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
レンズとを備える発光モジュールであって、上記レーザ
ダイオードは、そのステム前面が上記フレームの背面に
段落ち形成された基準面に当接させられているととも
に、上記レーザダイオードのステム背面と上記配線基板
との間には、弾性シートがその厚み方向に圧迫された状
態で介装され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の第
１の側面により提供される発光モジュールでは、レーザ
ダイオードは、そのステム前面がフレームの背面に段落
ち形成された基準面に当接させられることにより、取付
位置および取付角度を決定することができる。しかも、
このレーザダイオードは、これを実装する配線基板がフ
レームの背面に固定されるとともに、そのステム背面と
配線基板の間には厚み方向に圧迫された弾性シートが介
装されているので、上記ステム前面が弾性シートに生じ
る弾性力により上記基準面に押し付けられることとな
る。したがって、上記レーザダイオードの取付位置およ
び取付角度がずれることを防止することができ、レーザ
ダイオードと集光レンズの間の間隔を厳密に規定すると
ともに、このレーザダイオードから発せられるレーザ光
の光軸が集光レンズに対して傾斜しないようにすること
ができる。

【００１３】なお、上記弾性シートとしては、シリコー
ンゴムから形成することができる。

【００１４】さらに、上記弾性シートとしては、上記レ
ーザダイオードのステム背面から突出するリードが通る
小孔を有することができる。

【００１５】好ましい実施形態としては、上記基準面
は、上記レーザ光の光軸に対して垂直な平面である構成
とすることができる。

【００１６】このような構成が適用された実施形態によ
れば、上記導光路を上記基準面に対して垂直となるよう
に形成すれば、上記レーザ光は上記導光路が延びる方向
に進むこととなるので、光軸合わせが容易となり、導光
路の形成も容易である。また、上記基準面と垂直な方向
が発光モジュールからのレーザビームの照射方向である
ので、この発光モジュールをインクジェットプリンタな
どに取り付ける際に、その位置調整を容易にすることが
できる。

【００１７】本願発明の第２の側面により提供される発
光モジュールの組み立て方法は、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、上記フレーム
の背面に固定された配線基板に実装されつつ上記導光路
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
集光レンズとを備える発光モジュールの組み立て方法で
あって、上記フレームの背面に段落ち形成された基準面
にステム前面を当接させるようにしてレーザダイオード
を上記導光路の一端側に組み込む工程と、上記レーザダ
イオードのステム背面上に弾性シートを配置する工程
と、上記弾性シートを圧迫するようにして上記フレーム
の背面に上記配線基板を固定する工程と、上記レーザダ
イオードのリードを上記配線基板にハンダ付けする工程
と、を含むことを特徴としている。

【００１８】上記技術的手段が講じられた本願発明の第
２の側面により提供される発光モジュールの組み立て方
法では、上述した第１の側面に記載された発光モジュー
ルと同様の効果を奏する発光モジュールを提供すること
ができる。

【００１９】また、他の好ましい実施形態としては、上
記配線基板を固定する工程は、ネジ用の下穴を設けた上
記フレームの背面に上記配線基板をネジ止めすることに
よって行われる構成とすることができる。

【００２０】このような構成が適用された実施形態によ
れば、上記フレームの背面にはネジ用の下穴が設けられ
ているので、ネジを締結するナットなどを必要とせず、
製造効率を向上することができる。また、ネジを締め付
けると同時に、上記弾性シートを圧迫することができる
ので、弾性シートを圧迫する他の手段が不要となる。

【００２１】さらに、他の好ましい実施形態としては、
上記配線基板を固定したネジをハンダ付けする工程を含
む構成とすることができる。

【００２２】このような構成が適用された実施形態によ
れば、上記ネジを上記配線基板にハンダ付けすることに
より、弾性シートが圧迫された状態を維持することがで
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（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５
（ａ）および（ｂ）は、図１におけるカラーを拡大して
示す図、図６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７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、フレーム５に、レーザダイオード１
と、このレーザダイオードを実装するための配線基板８
と、このレーザダイオード１から発せられたレーザ光Ｂ
０（図６参照）を集光してレーザビームＢ１を形成する
集光レンズ２と、この集光レンズ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るとともに上
記レーザビームＢ１を絞るためのピンホール板３とを備
えている。また、上記レーザダイオード１と上記配線基
板８との間には、弾性シート７が介装されている。

【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の表側
から突出する円柱状突出部６０にかけて貫通する中空の
導光路５２とから形成されている。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を固定するためのレーザ取付部５３と、
上記弾性シート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５５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１、図２、および図
３に示すように、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。また、この導光路５２は、図３に示すよう
に、その内壁から円筒の中心方向に突出する遮蔽リブ５
７を備えることによって、レーザ光が内壁に反射して生
じる反射光を遮断することもできる。

【００３０】上記レーザ取付部５３は、図４（ａ）およ
び図４（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、上記弾性シート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４（ａ）およ
び図４（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
が上記弾性シート７の外径と同等とされているととも
に、その中心軸が導光路５２の中心軸と一致するように
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、上記弾性シート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円筒状に段落ち形成されており、そ
の内径が上記集光レンズ２の外径と同等とされていると
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、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１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（図６参照）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
り、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６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、上記ステム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、このレーザ
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５２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４（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、上記弾性シート７の弾
性力は、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】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。

【００４３】上記弾性シート７は、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４（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１２
ａを上記レーザ基準面５３ａに押し付けることができ
る。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】上記集光レンズ２は、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てお
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。

【００４９】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。

【００５０】また、上記集光レンズ２には、図３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。

【００５１】また、上記集光レンズ２は、上記フランジ
部２２を含めた外形が、上記レンズ取付部５４の形状
（レンズ取付部５４が円筒状であるため、この場合は円
形）と同等とされることにより、その中心軸が平行移動
してずれることを防止できる。

【００５２】なお、上記集光レンズ２の外形および上記
レンズ取付部５４を、図１に示すように、互いに同一の
非円形状に形成することもでき、これにより、集光レン
ズ２は、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。

【００５３】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。

【００５４】また、上記カラー４としては、図５（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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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５
４ａ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
る。

【００５９】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。

【００６０】図６に示すように、まず、上記レーザダイ
オード１から発光されたレーザ光Ｂ０は、発散しながら
上記集光レンズ２に到達する。このとき、レーザダイオ
ード１と集光レンズ２は、それぞれ、レーザダイオード
１の上記ステム前面１２ａ（図２参照）および上記レー
ザ取付部５３の上記レーザ基準面５３ａと、集光レンズ
２の上記入射面２ａおよび上記レンズ取付部５４の上記
レンズ基準面５４ａとによって位置決めされているの
で、それらの間隔が厳密に規定される。また、レーザ基
準面５３ａおよびレンズ基準面５４ａは、互いに平行と
なっているので、レーザ光Ｂ０は、その光軸が上記導光
路５２の中心軸に対して傾斜することなく集光レンズ２
に到達することになる。

【００６１】次いで、上記レーザ光Ｂ０を集光レンズ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３
１は、上記レーザダイオード１と上記集光レンズ２との
間隔Ｚにより決定される収束点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、レーザビームは、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。したがって、
このレーザビームＢ２は、比較的長い範囲に亘ってその
径が均一に維持される。このとき、上記レーザダイオー
ド１と上記集光レンズ２との間は、上記レーザ基準面５
３ａおよびレンズ基準面５４ａによって所定間隔に精度
よく規定されているので、上記収束点Ｐは、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。

【００６２】インク液滴Ｄを通ったレーザビーム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。

【００６３】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５】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６】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７】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７弾性シート８配線基板１２ステム１３リード５０フレーム５１ｂ下穴５２導光路５３ａ基準面（レーザ基準面）８１ネジＡ発光モジュール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2C362 AA03 AA42 AA43 AA45 BA84 BA90 DA03 5F073 AB27 BA07 EA05 EA18 FA05 FA08 FA29 FA30 5F089 BB04 BC11 BC15 BC22 BC23 BC30

Claims

【特許請求の範囲】

【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、上記フレームの背面に固定され
た配線基板に実装されつつ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を備
える発光モジュールであって、上記レーザダイオードは、そのステム前面が上記フレー
ムの背面に段落ち形成された基準面に当接させられてい
るとともに、上記レーザダイオードのステム背面と上記
配線基板との間には、弾性シートがその厚み方向に圧迫
された状態で介装されていることを特徴とする、発光モ
ジュール。
【請求項２】上記弾性シートは、シリコーンゴムから
形成される、請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】上記弾性シートは、上記レーザダイオー
ドのステム背面から突出するリードが通る小孔を有す
る、請求項１または２に記載の発光モジュール。
【請求項４】上記基準面は、上記レーザ光の光軸に対
して垂直な平面である、請求項１ないし３のいずれかに
記載の発光モジュール。
【請求項５】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、上記フレームの背面に固定され
た配線基板に実装されつつ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を備
える発光モジュールの組み立て方法であって、上記フレームの背面に段落ち形成された基準面にステム
前面を当接させるようにしてレーザダイオードを上記導
光路の一端側に組み込む工程と、上記レーザダイオードのステム背面上に弾性シートを配
置する工程と、上記弾性シートを圧迫するようにして上記フレームの背
面に上記配線基板を固定する工程と、上記レーザダイオードのリードを上記配線基板にハンダ
付けする工程と、を含むことを特徴とする、発光モジュ
ールの組み立て方法。
【請求項６】上記配線基板を固定する工程は、ネジ用
の下穴を設けた上記フレームの背面に上記配線基板をネ
ジ止めすることによって行われる、請求項５に記載の発
光モジュールの組み立て方法。
【請求項７】上記配線基板を固定したネジをハンダ付
けする工程を含む、請求項６に記載の発光モジュールの
組み立て方法。