JP2003098413A - 光源装置及びその調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接着層を薄肉にすることによって、温度変化
が光学特性に与える影響を小さく抑えることができ、精
度を向上することができる光源装置を提供する。 【解決手段】 表裏を貫通する嵌合孔１ａを有するベー
ス１と、ベース１の表面側に位置して嵌合孔１ａの表面
側に密着させた状態で接着固定されたコリメータレンズ
３と、ベース１の裏面側に位置して嵌合孔１ａに圧入さ
れた半導体レーザ２とを有する光源装置に関する。ベー
ス１はコリメータレンズ３をレーザ光の光軸に垂直な２
軸方向に位置調整する取付部を有すると共に、嵌合孔１
ａは半導体レーザ２をレーザ光の光軸と平行方向に位置
調整する内壁部とを備え、コリメータレンズ３は少なく
とも光入射面の外側の少なくとも一部に光軸に直交する
平面部を有し、ベース１のコリメータレンズ受部は光軸
に直交する平面部を有し、コリメータレンズ３の平面部
とベース１の平面部とが密着された状態で接着固定され
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、複数のビームを同
時に走査するマルチビーム走査装置の光源装置及びその
調整方法に関し、たとえば、デジタル複写機やレーザプ
リンタ等に使用される半導体レーザを用いた光源装置及
びその調整方法に関する。

【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
ザビームの方向性（光軸特性）と、光束の平行性（コリ
メート特性）とが要求される。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
の相対位置とを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と
を有する光源装置においては、前記３軸方向の位置調整
及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】図１２に示す従来の光源装置における半導
体レーザ１０５の固定は、ベース１０１の嵌合孔１０２
に半導体レーザ１０５を図示しない治具を用いてビーム
の進行方向に圧入している。ベース１０１には半導体レ
ーザ１０５のステム部が突き当たる基準面があり、位置
決めされている。

【０００４】コリメータレンズ１０４を接着剤でベース
１０１の取り付け部１０３に固定する場合、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軸方向（ビームの進行方向）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
（ｚ軸）とほぼ平行な方向に設定するのが普通であり、
他の軸（ｘ、ｙ軸）方向についても、調整を容易にする
ために、なるべく収縮方向がｘ軸又はｙ軸に１方向とな
るように構成するのが望ましい。

【０００５】

【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。前述し
たように、光源装置にはデジタル複写機やレーザプリン
タ本体に搭載することによって、機内環境温度の変動に
起因する膨張収縮力や半導体レーザ自体の発熱によっ
て、必然的に変形（歪み）を生ずる。それにより、ビー
ムの進行方向に半導体レーザが押し出される危険性やコ
リメータレンズの傾き及び位置ズレの危険性がある。従
来の光源装置の場合、コリメータレンズを接着固定して
いる接着層が厚いため、温度による影響や接着時の硬化
収縮によってコリメータレンズの位置に変化が生じる。
たとえそれが僅かであっても、光学特性に影響を及ぼす
ので、ばらつき及び光学特性への影響をなくす手だてが
必要となる。

【０００６】そこで、本発明は、接着層を薄肉にするこ
とによって、温度変化が光学特性に与える影響を小さく
抑えることができ、精度を向上することができる光源装
置及びその調整方法を提供することをその目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に請求項１の発明は、表裏を貫通する嵌合孔を有するベ
ースと、該ベースの表面側に位置して前記嵌合孔の表面
側に密着させた状態で接着固定されたコリメータレンズ
と、前記ベース裏面側に位置して前記嵌合孔に圧入され
た半導体レーザとを有する光源装置において、前記ベー
スは前記コリメータレンズをレーザ光の光軸に垂直な２
軸方向に位置調整する取付部を有すると共に、前記嵌合
孔は前記半導体レーザをレーザ光の光軸と平行方向に位
置調整する内壁部とを備え、前記コリメータレンズは少
なくとも光入射面の外側の少なくとも一部に光軸に直交
する平面部を有し、前記ベースのコリメータレンズ受部
は光軸に直交する平面部を有し、前記コリメータレンズ
の平面部と前記ベースの平面部とが密着された状態で接
着固定されていることを特徴とする光源装置である。

【０００８】また、請求項２の発明は、前記ベースの平
面部の外径が、前記コリメータレンズの外径より大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置である。

【０００９】また、請求項３の発明は、前記ベースの平
面部の少なくとも１箇所に凹部が形成されていることを
特徴とする請求項１に記載の光源装置である。

【００１０】また、請求項４の発明は、前記ベースの平
面部に段差部を設け、該段差部に塗布された接着剤によ
りコリメータレンズが固定されていることを特徴とする
請求項１に記載の光源装置である。

【００１１】また、請求項５の発明は、前記半導体レー
ザを圧入する前記ベースの嵌合孔の円周上に切欠きが形
成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装
置である。

【００１２】また、請求項６の発明は、前記半導体レー
ザを圧入する前記ベースの嵌合孔が多角柱形状の穴であ
ることを特徴とする請求項１記載の光源装置である。

【００１３】また、請求項７の発明は、前記半導体レー
ザを圧入する前記ベースの嵌合孔の内径部分に、前記半
導体レーザの切欠きに対応したリブが形成されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の光源装置である。

【００１４】また、請求項８の発明は、表裏を貫通する
嵌合孔を有するベースと、該ベースの表面側に位置して
前記嵌合孔の表面側に密着させた状態で接着固定された
コリメータレンズと、前記ベース裏面側に位置して前記
嵌合孔に圧入された半導体レーザと、該半導体レーザか
ら出射するレーザ光の光束を絞るアパーチャとを有する
光源装置の調整方法において、前記半導体レーザを、ま
ず所定の位置の手前まで仮圧入し、前記コリメータレン
ズをレーザ光の光軸に対して垂直な２軸方向に調整後、
前記コリメータレンズを接着固定し、その後前記半導体
レーザを所定の位置まで更に圧入することを特徴とする
光源装置の調整方法である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明の第１実施形態に係
る光源装置の分解斜視図、図２は同光源装置の略示断面
図である。図１に示すように、この光源装置は、表裏を
貫通する嵌合孔１ａを有するベース１と、ベース１の表
面側に位置して嵌合孔１ａの表面側に密着させた状態で
接着固定されたコリメータレンズ３と、ベース１の裏面
側に位置して嵌合孔１ａに圧入された半導体レーザ２と
を有する光源装置において、ベース１はコリメータレン
ズ３をレーザ光の光軸に垂直な２軸方向に位置調整する
取付部を有すると共に、嵌合孔１ａは半導体レーザ２を
レーザ光の光軸と平行方向に位置調整する内壁部とを備
え、コリメータレンズ３は少なくとも光入射面の外側の
少なくとも一部に光軸に直交する平面部を有し、ベース
１のコリメータレンズ受部は光軸に直交する平面部を有
し、コリメータレンズ３の平面部とベース１の平面部と
が密着された状態で接着固定されている。

【００１６】本実施形態では１つの半導体レーザ２を有
し、ベース裏面側に位置した半導体レーザ２を、嵌合孔
１ａの所定の位置の手前まで仮圧入し、ベース裏面側に
位置したコリメータレンズ３を用いてレーザ光に対して
垂直に２軸で調整する。

【００１７】図示しない検査装置によって目的とする光
軸特性が得られたならば、光硬化型接着剤４（例えば、
紫外線硬化型接着剤）をコリメータレンズ３の外周面に
塗布して紫外線照射器５（図１１参照）によって接着固
定する。次に、半導体レーザ２をコリメート性（平行
性）調整を行うために、レーザ光に対して平行に半導体
レーザ２を目的の光学特性が得られるまで圧入する。こ
のとき、コリメータレンズ３とベース１は薄肉の接着層
（例えば、０．０５ｍｍ以下）で固定される。そして、
レーザ光の光束を決めるアパーチャ７をコリメータレン
ズ３を覆うようにベース１に取付ける。

【００１８】コリメータレンズ３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ほうが望ましい。コリ
メータレンズ３は、ベースの表面側に半導体レーザ２の
光軸と同心に配置される。

【００１９】図３は本発明の第２実施形態に係る光源装
置のベース側の略示正面図であり、（Ａ）はベース、
（Ｂ）はコリメータレンズである。図３に示すように、
コリメータレンズ３と密着するベース表面側に１箇所以
上切欠き部１ｂが形成されている。本実施形態において
は、切欠き部１ｂに接着剤が塗布され、コリメータレン
ズ３の平面とベース１の平面とが密着した状態で接着固
定している。

【００２０】図４は本発明の第３実施形態に係る光源装
置のベース側の略示正面図であり、（Ａ）はベース、
（Ｂ）はコリメータレンズである。図４に示すように、
ベース１のコリメータレンズ３の密着面に４箇所に穴１
ｃがある場合の実施例である。本実施形態においては、
４箇所の穴１ｃに接着剤が塗布され、コリメータレンズ
３の平面とベース１の平面とが密着した状態で接着固定
されている。

【００２１】図５は本発明の第４実施形態に係る光源装
置の略示断面図である。図５に示すように、コリメータ
レンズ３と密着しているベース１の表面の外側に１段以
上の段差が設けられている。この段差により、ベース１
の外径がコリメータレンズ３の外径より小さくなってい
る。この段差に光硬化型接着剤４をベース外円周上に塗
布することによって、コリメータレンズ３を密着固定す
ることができる。

【００２２】図６は本発明の第５実施形態に係る光源装
置の略示断面図である。図６に示すように、コリメータ
レンズ３と密着しているベース１の表面の内側に１段以
上の段差が設けられている。この段差により、嵌合孔１
ａの径よりコリメータレンズ３の外径が大きくなってい
る。この段差に光硬化型接着剤４をベース内円周上に塗
布することによって、コリメータレンズ３を密着固定す
ることができる。

【００２３】図７は本発明の第６実施形態に係る光源装
置の裏面側を示す分解斜視部である。図７に示すよう
に、ベース裏面側の嵌合孔１ａの円周上に切欠き１ｄを
設けた。この切欠き１ｄは、嵌合孔１ａに半導体レーザ
２を圧入する際、圧入力を一定にすることができ、確実
に圧入できる。

【００２４】図８は本発明の第７実施形態に係る光源装
置の略示裏面図である。図８に示すように、半導体レー
ザ２を圧入するとき、また圧入後において、半導体レー
ザのステム部２ａに均一な力がかかるように、ベース１
の嵌合孔１ａが多角形をしている実施例である。ベース
１の嵌合孔１ａを多角形にし、半導体レーザ２との接触
面を少なくすることによって、圧入力を小さくし半導体
レーザ２を容易に固定できる。

【００２５】図９は本発明の第８実施形態に係る光源装
置の略示裏面図であり、（Ａ）はベース、（Ｂ）は半導
体レーザである。図９に示すように、嵌合孔１ａに半導
体レーザ２の回転決めのリブ１ｅが１個以上設けられて
いる。半導体レーザ２の回転方向のバラツキによって光
学特性が大きく影響されるため、半導体レーザ２の回転
方向の位置決めをリブ１ｅにより行う。また、このリブ
１ｅは半導体レーザのステム部２ａにある切欠き２ｂよ
り若干小さい。

【００２６】図１０は本発明の第９実施形態に係る光源
装置の略示裏面図であり、（Ａ）はベース、（Ｂ）は半
導体レーザである。図１０に示すように、嵌合孔１ａ
に、半導体レーザ２の回転決めのリブ１ｅがテ−パ状に
形成されている。テ−パ状のリブ１ｅは、半導体レーザ
２を嵌合孔１ａに圧入する際のガイドとなる。ただし、
このテ−パは目的となる光学特性が得られる圧入位置よ
り浅い位置まであり、目的の光学特性が得られる位置で
は、半導体レーザ２のステム部２ａにある切欠き２ｂよ
り若干小さい。

【００２７】図１１は第１実施形態の光源装置の光照射
を示す略示断面図である。図１１に示すように、光硬化
型接着剤４の硬化方法は、紫外線を照射する際、半導体
レーザ２に集光しないように、光照射器５をリング状に
し、コリメータレンズ３の外側に塗布された光硬化型接
着剤４を硬化させる。

【００２８】表裏を貫通する嵌合孔を有するベースと、
ベース裏面側に位置して上記嵌合孔に圧入される半導体
レーザと、上記嵌合孔の表面側に位置してベースに密着
させた状態で接着固定されたコリメータレンズと、上記
嵌合孔の表面側に位置してレーザ光の光束を決めるアパ
ーチャの構成において、上記コリメータレンズをレーザ
光の光軸に垂直な２軸方向に位置調整され、上記半導体
レーザはレーザ光の光軸と平行方向に調整されているの
で、接着層を薄肉にすることによって、温度変化が光学
特性に与える影響を小さく抑えることができ、精度が向
上する。

【００２９】また、前記ベースにおいて、コリメータレ
ンズ入射面の外周付近に光軸と垂直な平面を有し、ま
た、ベースのコリメータレンズ受部は光軸方向と垂直な
平面であり、それぞれの平面が密着された状態で接着固
定されているので、コリメータレンズとベースの平面を
密着させているので、温度変化が光学特性に与える影響
を小さく抑えることができ、精度が向上する。

【００３０】また、前記ベースにおいて、コリメータレ
ンズの外径よりベース接着平面側の外径が大きいので、
コリメータレンズや接着層に余分な負荷をかけずにアパ
ーチャ取付け可能である。

【００３１】前記ベースにおいて、コリメータレンズと
密着するベース接着平面側に少なくとも１箇所に切欠き
があるので、切欠きに塗布した接着剤でコリメータレン
ズとベースを保持することができ、コリメータレンズの
平面とベースの平面が密着しているので、温度変化が光
学特性に与える影響を小さく抑えることができ、精度が
向上する。

【００３２】前記ベースにおいて、コリメータレンズと
密着するベース接着平面内に接着剤を注入するための穴
が少なくとも１箇所にあるので、穴に塗布した接着剤で
コリメータレンズとベースを保持することができ、コリ
メータレンズの平面とベースの平面が密着しているの
で、温度変化が光学特性に与える影響を小さく抑えるこ
とができ、精度が向上する。

【００３３】また、前記ベースにおいて、コリメータレ
ンズと密着しているベース接着平面側の外側に１段以上
の段差を設け、段差部に塗布された接着剤によりコリメ
ータレンズが固定されているので、ベースに密着された
状態でコリメータレンズが保持されるので、温度変化が
光学特性に与える影響を小さく抑えることができ、精度
が向上する。

【００３４】また、前記ベースにおいて、コリメータレ
ンズと密着しているベース接着平面側の内側に１段以上
の段差を設け、段差部に塗布された接着剤によりコリメ
ータレンズが固定されているので、ベースに密着された
状態でコリメータレンズが保持されるので、温度変化が
光学特性に与える影響を小さく抑えることができ、精度
が向上する。

【００３５】また、前記ベースにおいて、半導体レーザ
を圧入する嵌合孔の円周上に１つ以上の切欠きがあるの
で、部品の公差ばらつきによって左右していた圧入位置
が、切欠きによって圧入力を一定にし、確実に半導体レ
ーザを保持できるので光学特性を容易に安定させること
ができる。

【００３６】また、前記ベースにおいて、半導体レーザ
を圧入する嵌合孔が多角形の穴であるので、半導体レー
ザの圧入力を小さくすることによって調整しやすくなる
ので精度が向上する。

【００３７】また、前記ベースにおいて、半導体レーザ
を圧入する嵌合孔の内径部分に、前記半導体レーザの切
欠きに対応した光軸と平行なリブが１個以上あるので、
回転決めのリブによって半導体レーザの回転方向のバラ
ツキを抑えることができるので精度が向上する。

【００３８】また、前記ベースにおいて、半導体レーザ
を圧入する嵌合孔の内径部分に、前記半導体レーザの切
欠きに対応した光軸と平行なリブがテ−パ状になってい
るので、回転決めのテ−パ状リブが圧入の際ガイドにな
るので圧入する作業性が向上する。

【００３９】光軸に対する嵌合孔の平行度がばらついた
場合、圧入位置によって光軸特性が変化する。コリメー
トレンズがＸ，Ｙ方向に位置調整した場合、半導体レー
ザが同じ圧入位置であってもコリメート特性がずれる場
合がある。

【００４０】また、まず所定の位置の手前まで仮圧入
し、コリメータレンズをレーザ光の光軸に対して垂直な
２軸方向に調整後、接着固定し、その後半導体レーザを
所定の位置まで更に圧入するので、嵌合孔に対する光軸
の平行度がばらついた場合でも、圧入位置による光軸特
性の調整精度ばらつきを抑えられ、なおかつ、コリメー
トレンズをＸ，Ｙ方向に移動したときのコリメート特性
の精度ばらつきを抑えることができる。

【００４１】また、この調整方法において、光硬化型接
着剤を硬化させるための光がリング状に照射するので、
接着剤を硬化させる紫外線がコリメータレンズによって
集光され、半導体レーザに照射され、温度上昇及び半導
体レーザの破損を防止することができる。なお、本発明
は前記実施例に限定されるものではない。即ち、本発明
の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが
できる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、コリメータレンズとベースとの平面を密着させ
ているので、温度変化が光学特性に与える影響を小さく
抑えることができ、精度が向上する。

【００４３】また、請求項２の発明によれば、コリメー
タレンズや接着層に余分な負荷をかけずにアパーチャ取
付け可能である。

【００４４】また、請求項３の発明によれば、凹部に塗
布した接着剤でコリメータレンズとベースを保持するこ
とができ、コリメータレンズの平面とベースの平面が密
着しているので、温度変化が光学特性に与える影響を小
さく抑えることができ、精度が向上する。

【００４５】また、請求項４の発明によれば、ベースに
密着された状態でコリメータレンズが保持されるので、
温度変化が光学特性に与える影響を小さく抑えることが
でき、精度が向上する。

【００４６】また、請求項５の発明によれば、部品の公
差ばらつきによって左右していた圧入位置が、切欠きに
よって圧入力を一定にし、確実に半導体レーザを保持で
きるので光学特性を容易に安定させることができる。

【００４７】また、請求項６の発明によれば、半導体レ
ーザの圧入力を小さくすることによって調整しやすくな
るので精度が向上する。また、請求項７の発明によれ
ば、回転決めのリブによって半導体レーザの回転方向の
バラツキを抑えることができるので精度が向上する。

【００４８】また、請求項８の発明によれば、嵌合孔に
対する光軸の平行度がばらついた場合でも、圧入位置に
よる光軸特性の調整精度ばらつきを抑えられ、なおか
つ、コリメータレンズをＸ，Ｙ方向に移動したときのコ
リメート特性の精度ばらつきを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る光源装置の分解斜
視図である。

【図２】本発明の第１実施形態に係る光源装置の略示断
面図である。

【図３】本発明の第２実施形態に係る光源装置のベース
側の略示正面図であり、（Ａ）はベース、（Ｂ）はコリ
メータレンズである。

【図４】本発明の第３実施形態に係る光源装置のベース
側の略示正面図であり、（Ａ）はベース、（Ｂ）はコリ
メータレンズである。

【図５】本発明の第４実施形態に係る光源装置の略示断
面図である。

【図６】本発明の第５実施形態に係る光源装置の略示断
面図である。

【図７】本発明の第６実施形態に係る光源装置の裏面側
を示す分解斜視部である。

【図８】本発明の第７実施形態に係る光源装置の略示裏
面図である。

【図９】本発明の第８実施形態に係る光源装置の略示裏
面図であり、（Ａ）はベース、（Ｂ）は半導体レーザで
ある。

【図１０】本発明の第９実施形態に係る光源装置の略示
裏面図であり、（Ａ）はベース、（Ｂ）は半導体レーザ
である。

【図１１】第１実施形態の光源装置の光照射を示す略示
断面図である。

【図１２】従来の光源装置の分解斜視図である。

【符号の説明】 １ ベース １ａ 嵌合孔 １ｂ 切欠き部（ベース表面側） １ｃ 穴 １ｄ 切欠き（ベース裏面側） １ｅ リブ ２ 半導体レーザ ２ａ ステム部 ２ｂ 切欠き ３ コリメータレンズ ４ 光硬化型接着剤 ５ 光照射器 ７ アパーチャ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表裏を貫通する嵌合孔を有するベース
   と、該ベースの表面側に位置して前記嵌合孔の表面側に
   密着させた状態で接着固定されたコリメータレンズと、
   前記ベース裏面側に位置して前記嵌合孔に圧入された半
   導体レーザとを有する光源装置において、 前記ベースは前記コリメータレンズをレーザ光の光軸に
   垂直な２軸方向に位置調整する取付部を有すると共に、
   前記嵌合孔は前記半導体レーザをレーザ光の光軸と平行
   方向に位置調整する内壁部とを備え、 前記コリメータレンズは少なくとも光入射面の外側の少
   なくとも一部に光軸に直交する平面部を有し、前記ベー
   スのコリメータレンズ受部は光軸に直交する平面部を有
   し、前記コリメータレンズの平面部と前記ベースの平面
   部とが密着された状態で接着固定されていることを特徴
   とする光源装置。
2. 【請求項２】 前記ベースの平面部の外径が、前記コリ
   メータレンズの外径より大きいことを特徴とする請求項
   １に記載の光源装置。
3. 【請求項３】 前記ベースの平面部の少なくとも１箇所
   に凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記
   載の光源装置。
4. 【請求項４】 前記ベースの平面部に段差部を設け、該
   段差部に塗布された接着剤によりコリメータレンズが固
   定されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装
   置。
5. 【請求項５】 前記半導体レーザを圧入する前記ベース
   の嵌合孔の円周上に切欠きが形成されていることを特徴
   とする請求項１に記載の光源装置。
6. 【請求項６】 前記半導体レーザを圧入する前記ベース
   の嵌合孔が多角柱形状の穴であることを特徴とする請求
   項１記載の光源装置。
7. 【請求項７】 前記半導体レーザを圧入する前記ベース
   の嵌合孔の内径部分に、前記半導体レーザの切欠きに対
   応したリブが形成されていることを特徴とする請求項１
   に記載の光源装置。
8. 【請求項８】 表裏を貫通する嵌合孔を有するベース
   と、該ベースの表面側に位置して前記嵌合孔の表面側に
   密着させた状態で接着固定されたコリメータレンズと、
   前記ベース裏面側に位置して前記嵌合孔に圧入された半
   導体レーザと、該半導体レーザから出射するレーザ光の
   光束を絞るアパーチャとを有する光源装置の調整方法に
   おいて、 前記半導体レーザを、まず所定の位置の手前まで仮圧入
   し、前記コリメータレンズをレーザ光の光軸に対して垂
   直な２軸方向に調整後、前記コリメータレンズを接着固
   定し、その後前記半導体レーザを所定の位置まで更に圧
   入することを特徴とする光源装置の調整方法。