JP2002202471A

JP2002202471A - 光源装置及び光学装置

Info

Publication number: JP2002202471A
Application number: JP2000400226A
Authority: JP
Inventors: Tama Takada; 球高田; Akiyoshi Hamada; 明佳濱田
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2002-07-19

Abstract

(57)【要約】【課題】射出する光ビームの位置及び射出方向が経時
的に変化しない光源装置及び光学装置を提供する。【解決手段】パッケージ(8)は、半導体レーザと光導
波路基板とを所定位置での固定により一体化しており、
パッケージ位置を決めるピン(8a)と半導体レーザに給電
するためのリード(12)とを有する。ベース基板(10)はコ
リメータレンズ(3)との相対位置が固定されており、ま
たベース基板(10)には、半導体レーザを駆動するための
回路基板(11)を介さずにパッケージ(8)が固定されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光源装置及び光学装
置に関するものであり、例えばレーザビームプリンタや
デジタル複写機のレーザ走査に用いられる光源装置、及
びそれを用いた光走査装置等の光学装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光導波路を用いた様々なタイ
プの光走査装置が提案されている(特開平１１−１６０
５５７号公報，特開平１１−２７１６５２号公報等)。
しかし、光導波路を内蔵した光源装置やその取付構造に
特徴を有するものは知られていない。一般的な光源装置
とその取付構造の一例を図７及び図８に示す。図７及び
図８に示す光源装置は、光ビーム(L)を発する４つの半
導体レーザ(1)と、４本の光導波路(2a)を備えた光導波
路基板(2)と、半導体レーザ(1)と光導波路基板(2)とを
所定位置での固定により一体化するパッケージ(13)と、
を有するマルチビームタイプの光源装置である。

【０００３】パッケージ(13)は、半導体レーザ(1)に給
電するためのリード(12)を有しており、半導体レーザ
(1)を駆動するための回路基板(11)にリード(12)で実装
されている。その回路基板(11)は、光走査装置のベース
基板(10)にネジ(14)で固定されている。４本の光導波路
(2a)は射出側の間隔が入射側よりも狭小化された構造に
なっているので、半導体レーザ(1)から射出した光ビー
ム(L)は、光導波路(2a)に入射し光導波路(2a)を伝播す
ることによりビーム間隔が狭められる。そして、光導波
路(2a)から射出した光ビーム(L)は、光学系(不図示)を
通って利用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】光走査装置に使用され
る一般的な回路基板(11)は薄い樹脂で構成されるため、
熱膨張や変形が生じやすい。また、リード(12)も細いた
め変形が生じやすい。したがって、回路基板(11)やリー
ド(12)の経時的な変形は避けられない。回路基板(11)や
リード(12)が変形すると、光導波路(2a)から射出される
光ビーム(L)のベース基板(10)に対する位置及び射出方
向が変化するため、その変化も経時的に生じることにな
る。光ビーム(L)のベース基板(10)に対する位置及び射
出方向が変化すれば、光源装置に続く光学系に対して光
ビーム(L)が適正に入射しなくなり、その結果、光走査
により得られる画像が劣化することになる。

【０００５】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであって、射出する光ビームの位置及び射出方向が
経時的に変化しない光源装置及び光学装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明の光源装置は、光ビームを発する光源
と、その光源からの光ビームが入射し伝播する光導波路
を備えた光導波路基板と、前記光源と前記光導波路基板
とを所定位置での固定により一体化するパッケージと、
を有する光源装置であって、前記パッケージが、そのパ
ッケージ位置を決める位置決め手段と、前記光源に給電
するためのリードと、を有することを特徴とする。

【０００７】第２の発明の光源装置は、上記第１の発明
の構成において、前記光源を複数有することを特徴とす
る。

【０００８】第３の発明の光源装置は、上記第２の発明
の構成において、各光源に対応して前記光導波路を複数
有することを特徴とする。

【０００９】第４の発明の光学装置は、光ビームを発す
る光源と、その光源からの光ビームが入射し伝播する光
導波路を備えた光導波路基板と、前記光源と前記光導波
路基板とを所定位置での固定により一体化するパッケー
ジと、前記光源を駆動するための回路基板と、前記光導
波路から射出した光ビームを通す光学系と、その光学系
との相対位置が固定されたベース基板と、を有する光学
装置であって、前記パッケージが前記回路基板を介さず
に前記ベース基板に固定されていることを特徴とする。

【００１０】第５の発明の光学装置は、上記第４の発明
の構成において、前記光源を複数有することを特徴とす
る。

【００１１】第６の発明の光学装置は、上記第５の発明
の構成において、各光源に対応して前記光導波路を複数
有することを特徴とする。

【００１２】第７の発明の光学装置は、上記第４〜第６
のいずれか一つの発明の構成において、さらに前記光学
系から射出した光ビームを偏向させる偏向器を有し、そ
の偏向器により偏向した光ビームで被走査面を走査する
ことを特徴とする。

【００１３】第８の発明の光学装置は、上記第４〜第７
のいずれか一つの発明の構成において、さらに、前記パ
ッケージと前記ベース基板との間に介在して前記パッケ
ージを前記ベース基板に固定する取付部材を有すること
を特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施した光源装置
及び光学装置を、図面を参照しつつ説明する。ここでは
光学装置の一例としてマルチビームタイプの光走査装置
を挙げるとともに、それに搭載されるマルチビームタイ
プの光源装置，その取付構造等を説明する。ただし、光
導波路から射出される光ビームを光学系を通して用いる
タイプであれば、単ビームタイプの光源装置及び光走査
装置並びに光走査装置以外の光学装置においても、同様
に本発明を適用することは可能である。なお、前記従来
例(図７，図８)や実施の形態の相互で同一の部分や相当
する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略す
る。

【００１５】図３に、光源装置とそれを用いた光走査装
置の第１の実施の形態を示す。この光走査装置は、半導
体レーザ(1)，光導波路基板(2)，パッケージ(8)，コリ
メータレンズ(3)，シリンドリカルレンズ(4)，回転多面
鏡(5)，結像レンズ(6)等を備えており、被走査面(7)に
対する露光走査(H：主走査方向，V：副走査方向)を４本
の光ビーム(L)で行う構成になっている。主走査方向(H)
は光ビーム(L)が被走査面(7)を走査する方向であり、副
走査方向(V)は主走査方向(H)に対して垂直な方向であ
る。したがって、光路を直線的に展開すれば、光軸(AX)
方向，主走査方向(H)，副走査方向(V)は互いに直交する
方向となる。

【００１６】この光走査装置における光源装置は、光ビ
ーム(L)を発する４つの半導体レーザ(1)，４本の光導波
路(2a)を備えた光導波路基板(2)，半導体レーザ(1)と光
導波路基板(2)とを所定位置での固定により一体化する
パッケージ(8)等から構成されている。半導体レーザ(1)
はそれぞれが光ビーム(L)を発する光源であり、副走査
方向(V)に沿って４つの半導体レーザ(1)が等間隔で配列
されている。４つの半導体レーザ(1)から発せられた４
本の光ビーム(L)は、まず光導波路基板(2)に入射する。
光導波路基板(2)は、各半導体レーザ(1)に対応して４本
の光導波路(2a)を備えている。なお、半導体レーザ(1)
と光導波路(2a)とは対を成すように同数あればよく、そ
の数は１つでも複数でもかまわない。

【００１７】光導波路基板(2)においてコアに相当する
各光導波路(2a)は、その周囲に隣接するクラッドと共に
シリコン基板上に形成されている。そして、各半導体レ
ーザ(1)に対応して入射端部及び射出端部が副走査方向
(V)に沿って等間隔で配列されており、また、射出側の
間隔が入射側よりも狭小化されている。したがって、半
導体レーザ(1)から射出した４本の光ビーム(L)は、光導
波路(2a)に入射し光導波路(2a)を伝播することにより、
副走査方向(V)に沿ってビーム間隔が狭められることに
なる。ビーム間隔が狭められるため、後続するコリメー
タレンズ(3)等の光学系は４本の光ビーム(L)に対して１
つで済む。

【００１８】各光導波路(2a)の射出端部は２次光源とな
り、各光導波路(2a)から射出した光ビーム(L)は、コリ
メータレンズ(3)及びシリンドリカルレンズ(4)を通った
後、回転多面鏡(5)の反射面(5a)で反射される。回転多
面鏡(5)は光ビーム(L)を反射面(5a)で主走査方向(H)に
偏向させる偏向器であり、副走査方向(V)において反射
面(5a)と被走査面(7)とは略共役な関係にある。そし
て、回転多面鏡(5)により偏向した光ビーム(L)は、結像
レンズ(6)で被走査面(7)上に集光するとともに被走査面
(7)を走査する。

【００１９】図１及び図２に、光走査装置(図３)におけ
る光源装置の取付構造を示す。光走査装置は、前述した
各構成要素(図３)の他に、取付部材(9)，ベース基板(1
0)，回路基板(11)等を備えている。ベース基板(10)に
は、開口部(10h)を有する取付部分(10a)が形成されてい
る。また、鏡筒(3A)，鏡筒保持部材(3B)等を介して、コ
リメータレンズ(3)等の光学系がベース基板(10)の所定
位置に固定されており、それによってベース基板(10)は
コリメータレンズ(3)等の光学系との相対位置が固定さ
れている。ベース基板(10)へのパッケージ(8)の取付け
には、以下に説明するように、パッケージ(8)とベース
基板(10)との間に介在してパッケージ(8)をベース基板
(10)に固定する取付部材(9)が用いられる。

【００２０】パッケージ(8)をベース基板(10)に取り付
けるに際し、まず、断面Ｌ字形状の取付部材(9)にパッ
ケージ(8)をネジ(15，図１)で固定する。パッケージ(8)
には、そのパッケージ位置を決める位置決め手段として
のピン(8a，図２)が２本設けられている。一方、取付部
材(9)にはパッケージ(8)の２本のピン(8a)に対応した穴
(9a)が２つ設けられている。ピン(8a)を穴(9a)に嵌合さ
せることにより、パッケージ(8)が取付部材(9)に対して
位置決めされる。また取付部材(9)には、開口部(9h)が
形成されている。その開口部(9h)が取付部分(10a)の開
口部(10h)と対向するように、ベース基板(10)の取付部
分(10a)に取付部材(9)をネジ(16，図１)で固定する。ま
た、パッケージ(8)には半導体レーザ(1)に給電するため
のリード(12，図２)が設けられており、回路基板(11)に
は各半導体レーザ(1)を駆動するためのドライバＩＣ(in
tegrated circuit)等が搭載されている。そのリード(1
2)を介してパッケージ(8)と回路基板(11)とを電気的に
接続する。

【００２１】上記のように、パッケージ(8)が回路基板
(11)を介さずにベース基板(10)に固定されているため、
回路基板(11)やリード(12)が経時的に変形しても、光導
波路(2a)から射出される光ビーム(L)のベース基板(10)
に対する位置及び射出方向が経時的に変化することはな
い。さらに、パッケージ(8)がピン(8a)で位置決めされ
るため、光導波路(2a)から射出される光ビーム(L)のベ
ース基板(10)に対する位置と射出方向を、所望の位置及
び方向に正確かつ容易に合わせることができる。なお、
パッケージ(8)や取付部材(9)の材質としては、樹脂，金
属等を用いることができ、アルミニウム，真鍮，ステン
レス等の金属を用いれば、発熱した半導体レーザ(1)を
効率良く放熱することができるため望ましい。

【００２２】本実施の形態のように光導波路(2a)から射
出される光ビーム(L)をコリメータレンズ(3)を通して用
いるタイプの光走査装置では、光導波路(2a)から射出さ
れる光ビーム(L)とコリメータレンズ(3)との３次元的な
相対位置、及び４本の光導波路(2a)の射出端部から成る
列の光軸(AX)に関する回転角を、更に精密に調整する必
要がある。その調整方法を以下に説明する。コリメータ
レンズ(3)は鏡筒(3A)の内部に固定されており、鏡筒保
持部材(3B)はベース基板(10)に固定されている。鏡筒(3
A)は開口部(3h)を有する円筒形状を成しているので、鏡
筒保持部材(3B)に形成されている断面Ｖ字形状の溝(3C)
上に鏡筒(3A)を載せると光軸(AX)の位置が決まる。その
とき光軸(AX)は溝(3C)の方向に対して平行になるので、
鏡筒(3A)を溝(3C)に沿って移動させることにより、コリ
メータレンズ(3)の位置を光軸(AX)に対して平行な方向
に調整することが可能である。

【００２３】一方、ベース基板(10)の一部を成す取付部
分(10a)の面(10s)は、光軸(AX)に対して垂直になってい
る。したがって、取付部材(9)とベース基板(10)とを固
定する際に面(10s)と接する面(9s)も、光軸(AX)に対し
て垂直になる。面(9s)を面(10s)に擦り合わせながら取
付部材(9)を動かすことにより、４本の光ビーム(L)の位
置を光軸(AX)に対して垂直な平面に沿って調整すること
が可能である。つまり、光ビーム(L)の位置を光軸(AX)
に対して垂直な２方向に調整することが可能であり、ま
た、光導波路(2a)の射出端部から成る列の回転角も調整
することが可能である。調整の際には、取付部材(9)を
調整用の治具(不図示)で調整時だけ保持し、所望の位
置，角度に合わせてから取付部材(9)をベース基板(10)
にネジ(16)で固定する。なお、取付部材(9)を介してパ
ッケージ(8)とベース基板(10)とを連結する場合、連結
する面はパッケージ(8)と取付部材(9)との連結面及び取
付部材(9)とベース基板(10)との連結面の２面となる。
そのうち、本実施の形態のように少なくとも１つの連結
面(9s,10s)を光軸(AX)に対して垂直にすれば、その面で
光軸(AX)に垂直な方向の調整が可能である。

【００２４】一般に、光導波路基板から空間に射出した
光ビームを、光導波路基板から離れた光学系を通して用
いる光学装置では、光ビームと光学系との相対的な位置
関係を常に固定しておくことが必要である。本実施の形
態のように回路基板(11)を介さずにパッケージ(8)をベ
ース基板(10)に固定すると、光導波路(2a)から射出され
る光ビーム(L)と、鏡筒保持部材(3B)等を介してベース
基板(10)に固定されているコリメータレンズ(3)等の光
学系と、の相対的な位置関係は常に固定され、経時的に
変化することがない。その結果、光導波路(2a)から射出
され開口部(9h,10h,3h)を通過した光ビーム(L)の光学系
に対する適正な入射が保たれるため、回路基板(11)等の
経時的な変形に起因する画像劣化を防ぐことができる。
したがって、このように構成された光源装置や光走査装
置を、例えばマルチレーザビームプリンタのレーザ走査
に用いれば、高画質の画像を高速かつ安定に形成するこ
とができる。

【００２５】図４及び図５に、第２の実施の形態に係る
光走査装置の要部構成を示す。この実施の形態では、前
記取付部材(9)を用いずにパッケージ(8A)を直接ベース
基板(10)に固定しており、光源装置の取付構造以外は第
１の実施の形態(図１〜図３)と同様に構成されている。
パッケージ(8A)は、前記パッケージ(8)と同様、半導体
レーザ(1)と光導波路基板(2)とを所定位置での固定によ
り一体化しているが、ピン(8a)等の位置決め手段を有し
ておらず、その形状も前記パッケージ(8)とは異なって
いる。

【００２６】パッケージ(8A)は、ベース基板(10)の取付
部分(10a)にネジ(17，図４)で固定される。その際、取
付部分(10a)の面(10s)にパッケージ(8A)の面(8s)を擦り
合わせながらパッケージ(8A)を動かすことにより、４本
の光ビーム(L)の位置を光軸(AX)に対して垂直な平面に
沿って調整することが可能である。このパッケージ(8A)
を動かすことにより行う調整は、前記光源装置取付構造
(図１，図２)において取付部材(9)を動かすことにより
行う調整と等価である。したがって、光導波路(2a)から
射出される光ビーム(L)とコリメータレンズ(3)等との相
対位置の調整が可能であり、またパッケージ(8A)の位置
を決めるための位置決め手段は不要である。前記光走査
装置(図１，図２)と同様、パッケージ(8A)が回路基板(1
1)を介さずにベース基板(10)に固定されているため、回
路基板(11)やリード(12)が経時的に変形しても、光導波
路(2a)から射出される光ビーム(L)のベース基板(10)に
対する位置及び射出方向が経時的に変化することはな
い。

【００２７】図６に、第３の実施の形態に係る光走査装
置でのパッケージ(18)の位置決め構成例を示す。この実
施の形態の特徴はパッケージ(18)の位置決め構成にあ
り、それ以外は、第１の実施の形態(図１〜図３)と同様
に構成されている。パッケージ(18)には、そのパッケー
ジ位置を決める位置決め手段として、断面Ｖ字形状の溝
(18a)が光ビーム(L)の射出方向に対して平行に設けられ
ている。一方、取付部材(19)にはパッケージ(18)の溝(1
8a)に対応した突起(19a)が設けられている。突起(19a)
を溝(18a)に嵌合させることにより、パッケージ(18)が
取付部材(19)に対して位置決めされ、位置決めされた状
態でパッケージ(18)は取付部材(19)に接着される。

【００２８】本実施の形態ではパッケージ(18)の位置決
め手段が溝(18a)であるため、溝(18a)に平行な方向{す
なわち光軸(AX)に平行な方向}の位置を正確に合わせる
ことはできないが、光導波路(2a)から射出する光ビーム
(L)の、光軸(AX)に対して垂直な方向の位置と射出方向
を固定することは可能である。なお、パッケージに設け
る位置決め手段は、前述したようなピン(8a)や溝(18a)
に限らず、穴，突起等であってもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、射
出する光ビームの位置及び射出方向が経時的に変化しな
い光源装置及び光学装置を実現することができる。そし
て本発明に係る光源装置や光学装置を、例えばマルチレ
ーザビームプリンタのレーザ走査に用いれば、高画質の
画像を高速かつ安定に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る光走査装置の要部構成
を示す斜視図。

【図２】第１の実施の形態に係る光走査装置の要部構成
を示す断面図。

【図３】第１の実施の形態に係る光走査装置の全体構成
を示す斜視図。

【図４】第２の実施の形態に係る光走査装置の要部構成
を示す斜視図。

【図５】第２の実施の形態に係る光走査装置の要部構成
を示す断面図。

【図６】第３の実施の形態に係る光走査装置でのパッケ
ージの位置決め構成例を示す斜視図。

【図７】光源装置取付構造の一従来例を示す平面図。

【図８】図７の光源装置取付構造の断面図。

【符号の説明】

1 …半導体レーザ(光源) 2 …光導波路基板 2a …光導波路 3 …コリメータレンズ(光学系) 5 …回転多面鏡(偏向器) 7 …被走査面 8 …パッケージ 8a …ピン(位置決め手段) 9 …取付部材 9a …穴 10 …ベース基板 10a …取付部分 11 …回路基板 12 …リード 18 …パッケージ 18a …溝(位置決め手段) 19 …取付部材 19a …突起 L …光ビーム AX …光軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2C362 AA03 AA10 AA43 AA45 BA84 BA90 DA03 2H045 BA22 CB22 DA02 5C072 AA03 CA06 DA21 HA02 HA06 HA13 5F073 AB25 AB27 BA07 FA23 FA30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームを発する光源と、その光源から
の光ビームが入射し伝播する光導波路を備えた光導波路
基板と、前記光源と前記光導波路基板とを所定位置での
固定により一体化するパッケージと、を有する光源装置
であって、前記パッケージが、そのパッケージ位置を決める位置決
め手段と、前記光源に給電するためのリードと、を有す
ることを特徴とする光源装置。
【請求項２】前記光源を複数有することを特徴とする
請求項１記載の光源装置。
【請求項３】各光源に対応して前記光導波路を複数有
することを特徴とする請求項２記載の光源装置。
【請求項４】光ビームを発する光源と、その光源から
の光ビームが入射し伝播する光導波路を備えた光導波路
基板と、前記光源と前記光導波路基板とを所定位置での
固定により一体化するパッケージと、前記光源を駆動す
るための回路基板と、前記光導波路から射出した光ビー
ムを通す光学系と、その光学系との相対位置が固定され
たベース基板と、を有する光学装置であって、前記パッケージが前記回路基板を介さずに前記ベース基
板に固定されていることを特徴とする光学装置。
【請求項５】前記光源を複数有することを特徴とする
請求項４記載の光学装置。
【請求項６】各光源に対応して前記光導波路を複数有
することを特徴とする請求項５記載の光学装置。
【請求項７】さらに前記光学系から射出した光ビーム
を偏向させる偏向器を有し、その偏向器により偏向した
光ビームで被走査面を走査することを特徴とする請求項
４〜６のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項８】さらに、前記パッケージと前記ベース基
板との間に介在して前記パッケージを前記ベース基板に
固定する取付部材を有することを特徴とする請求項４〜
７のいずれか１項に記載の光学装置。