JP2004047573A

JP2004047573A - レーザ光源装置

Info

Publication number: JP2004047573A
Application number: JP2002200343A
Authority: JP
Inventors: Hisamichi Kobayashi; 小林　久倫
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】高精度なコリメータレンズの接着を可能にし、光学性能に対する信頼性の高いレーザ光源装置を提供する。
【解決手段】突起部２３の内向き凸部２６に対応する接着領域部分はコリメータレンズ３との接着層８ａが部分的に薄い為、早く硬化されることによってコリメータレンズ３の位置決めを行い、内向き凸部２６周辺部の接着層８ｂの層が厚い部分は、接着面積を広げると同時に、内向き凸部２６により接着層８ａが薄くなる部分に比べ、遅延して硬化し、接着強度を向上する。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、電子写真プロセスを有するレーザビームプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置に好適に用いられるレーザ光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光源である半導体レーザと、レーザ光を略平行光化するコリメータレンズと、から構成されるレーザ光源装置として、例えば半導体レーザを保持するホルダ部材に対してコリメータレンズを保持する鏡筒を所定位置に調整し、接着固定するものがあった。
【０００３】
しかし、近年においては、低コスト化が要求されるため鏡筒を介さずにコリメータレンズをホルダ部材に直接固定するものがある。その構成の一例としては、図９に示すようなものがある。
【０００４】
図９（ａ）は図９（ｂ）のＧ部拡大図であり、図９（ｂ）はレーザ光源装置Ｒ２の上視図であり、図９（ｃ）は図９（ｂ）のＦＦ断面図である。図９では、コリメータレンズ３を保持する鏡筒を廃止し、コリメータレンズ３をホルダ部材２に直接固定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図９に示すレーザ光源装置Ｒ２においては、半導体レーザ１を保持するホルダ部材２に対し、コリメータレンズ３を高精度に調整し、半導体レーザ１とコリメータレンズ３の相対位置関係を崩さずに固定保持する為に各部品精度や組立精度を要する。
【０００６】
しかしながら、ホルダ部材２とコリメータレンズ３の接着において、接着剤８の塗布量のバラツキ又は光硬化型の接着剤８を硬化させる照射光のむらによって、接着剤８の硬化収縮によるコリメータレンズ３の位置変動を引き起こし、レーザ光の焦点距離、照射位置を悪化させることが懸念されていた。
【０００７】
また、コリメータレンズ３の外形は光学設計による制約を受け、接着領域が小さくなる為、剥離強度の向上が課題であった。
【０００８】
このような課題を有する従来技術の具体的なコリメータレンズ３の装着方法の一例を以下に示す。
【０００９】
ホルダ部材２のコリメータレンズ３を保持する円筒部内にコリメータレンズ３を挿入する。
【００１０】
ホルダ部材２のコリメータレンズ３の収納部には、コリメータレンズ３をクランプする為に内周から外周に貫通する切り欠き部２４を備えており、２つの切り欠き部２４の間に形成される突起部２３内に紫外線硬化型接着剤を充填する接着溝が設けてある。
【００１１】
レンズクランプ工具は、切り欠き部２４から挿入され、コリメータレンズ３をチャックし、コリメータレンズ３の焦点距離（光軸方向）及び照射位置（光軸に直交する方向）を所定位置に調整する。
【００１２】
紫外線硬化型接着剤８は、接着溝に塗布され、ホルダ部材２とコリメータレンズ３とが配置された隙間部に流れ込むことで接着層を形成する。
【００１３】
接着層形成後に、接着部位に紫外線等を照射し、接着剤８を硬化させてホルダ部材２とコリメータレンズ３を接着固定する。
【００１４】
上記接着工程において、接着剤８の塗布量のバラツキ又は紫外線照射光量にむらを生じる場合には、ホルダ部材２とコリメータレンズ３の各接着部位に接着剤８の硬化収縮に差を生じて、コリメータレンズ３の挙動が不安定になることから、光照射後の半導体レーザ１とコリメータレンズ３の相対位置を変化させる。この結果、レーザ光の焦点距離、照射位置が所定位置から変動し、光学特性に悪影響を及ぼす。
【００１５】
また、接着剤８の塗布量のバラツキ又は紫外線照射光量にむらを生じると、各接着部位において、接着剤８の硬化状態が異なる為、未硬化部分が発生しないように、最も塗布量の多い接着箇所や照射光量が低い部分が完全硬化するのに要する光量又は照射時間が必要になる。
【００１６】
光照射の条件が各接着部位によって異なれば、接着剤８の硬化反応熱や特に樹脂材質で構成されるホルダ部材２の熱膨張によって、コリメータレンズ３が各接着部位の方向に不均一な熱応力を受けて、コリメータレンズ３の位置変動を生じる。従って、これに応じた紫外線の照射位置、光量分布などの照射条件の設定が複雑になり、組立効率の悪化が懸念される。
【００１７】
本発明は上記従来技術に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高精度なコリメータレンズの接着を可能にし、光学性能に対する信頼性の高いレーザ光源装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
半導体レーザと、
該半導体レーザから発光されるレーザ光を略平行光化するコリメータレンズと、
前記半導体レーザを一端に保持し、前記コリメータレンズを他端に保持するホルダ部材と、
を備え、
前記ホルダ部材の前記コリメータレンズを接着する内周面に内向き凸部を設け、前記ホルダ部材と前記コリメータレンズとが接着固定される接着層の厚みを部分的に変えたことを特徴とする。
【００１９】
上記構成では、コリメータレンズが接着されるホルダ部材の内周面に位置する内向き凸部とコリメータレンズとの間の接着層は、内向き凸部の周辺部に形成される接着層が厚い部分に比べて部分的に薄くなることから、照射光にむらを生じたとしても早く硬化してレンズの位置決めを行う。
【００２０】
また、接着層が厚い内向き凸部の周辺部は遅れて硬化することから、硬化収縮の影響を受け難く、接着面積を広げることが可能となり、接着強度を得る為に効果的である。
【００２１】
なお、接着剤の塗布量にバラツキがある場合においても、内向き凸部から掻き出された接着剤は内向き凸部の周辺部に溜ることで、接着剤の塗布量のバラツキによるレンズの位置変動を受ける影響が無く、接着面積を広げて接着強度を高める効果を期待できる。
【００２２】
前記内向き凸部は、前記ホルダ部材の前記コリメータレンズを接着する内周に等配されていることが好適である。
【００２３】
上記構成では、接着剤による硬化収縮によるコリメータレンズの挙動を径方向にバランスよく分散することができ、安定したコリメータレンズ接着を可能にする。
【００２４】
半導体レーザと、
該半導体レーザから発光されるレーザ光を略平行光化するコリメータレンズと、
前記半導体レーザを一端に保持し、前記コリメータレンズを他端に保持するホルダ部材と、
を備え、
前記コリメータレンズの前記ホルダ部材に保持される外周面は、前記ホルダ部材と接着される部位の表面粗さが部分的に異なることを特徴とする。
【００２５】
上記構成では、表面粗さが異なることによるコリメータレンズ外周面の光透過率が高い部位は、ホルダ部材との接着部位にて接着層の一部分を早く硬化できることによってコリメータレンズの位置決めを行い、その周辺部の光透過率が低い部位は、遅延して硬化することによって接着強度を向上させる為の接着領域とすることができる。
【００２６】
半導体レーザと、
該半導体レーザから発光されるレーザ光を略平行光化するコリメータレンズと、
前記半導体レーザを一端に保持し、前記コリメータレンズを他端に保持するホルダ部材と、を備え、
前記ホルダ部材と前記コリメータレンズとが光硬化型の接着剤によって接着固定される場合に、前記接着剤を硬化させる光照射ファイバの光照射口の接着部位に対する照射領域を変更して光照射を行ったことを特徴とする。
【００２７】
上記構成では、照射領域を変更することによる光照射量が多い部位は、ホルダ部材との接着部位にて接着層の一部分を早く硬化できることによってコリメータレンズの位置決めを行い、その周辺部の光照射量が少ない部位は、遅延して硬化することによって接着強度を向上させる為の接着領域とすることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２９】
（第１の実施の形態）
図１〜図６を参照して、第１の実施の形態について説明する。
【００３０】
図１は第１の実施の形態に係るレーザ光源装置Ｒ１の構成を示す図である。図１（ａ）はレーザ光源装置Ｒ１の上視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡＡ断面図である。
【００３１】
図２はレーザ光源装置Ｒ１の要部を示す図である。図２（ａ）は図１（ｂ）のＢＢ断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＣ部拡大図である。
【００３２】
図３はレーザ光源装置Ｒ１の組立工程による図である。また、図４はコリメータレンズ接着工程における図である。
【００３３】
図において、半導体レーザ１は光源である。ホルダ部材２は半導体レーザ１を固定するものである。コリメータレンズ３はレーザ光を略平行光に形成するためのものである。レーザ駆動回路基板４は半導体レーザ１を発光させる為のものである。
【００３４】
ホルダ部材２は、下方に半導体レーザ１を保持する圧入孔２１が形成され、コリメータレンズ３を保持する円筒部２２を上方に有する。
【００３５】
円筒部２２には、コリメータレンズ３を保持するクランプ工具５の可動領域とする切り欠き部２４と、２つの切り欠き部２４の間で突出してコリメータレンズ３の接着部位となる突起部２３と、が等配されている。
【００３６】
突起部２３の先端には、紫外線硬化型接着剤８を充填する接着溝２５が形成されている。
【００３７】
また、突起部２３の内周面には、コリメータレンズ３が接着される内向き凸部２６が設けてある。
【００３８】
一方、ホルダ部材２の円筒部２２の下方には、円筒部２２よりも一回り大きくレーザ光源装置Ｒ１を走査光学装置の筐体６に嵌合する嵌合部２９が設けられている。
【００３９】
また、レーザ駆動回路基板４をねじ固定する取付部２７と、一体化されたレーザ光源装置Ｒ１を筐体６にねじ固定する取付部２８と、を有する。
【００４０】
コリメータレンズ３は、ホルダ部材２と直接接着される外周面３１を備える。
【００４１】
このような上述した構成において、半導体レーザ１は圧入によってホルダ部材２の圧入孔２１に固定保持される。
【００４２】
また、半導体レーザ１のリードピン１１はレーザ駆動回路基板４と半田付けで締結される。レーザ駆動回路基板４は、ねじ７によってホルダ部材２に締結される。
【００４３】
そして、次の接着工程においては、ホルダ部材２と、コリメータレンズ３とを固定する接着剤の塗布量と接着領域は、接着工程及び接着後のコリメータレンズ３の位置や傾き等が変化しないことや所定の接着強度が得られるように規定される。
【００４４】
これを満たす為に、コリメータレンズ３は、ホルダ部材２のレンズ接着部が鉛直方向とする姿勢において、図４に示すように切り欠き部２４から挿入されるクランプ工具５によって半導体レーザ１に対する光軸の偏心と傾きとを規制された状態で保持され、半導体レーザ１から発光されるレーザ光に対して、焦点距離及び照射位置を３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）方向の所定位置に調整する。
【００４５】
この調整後に、接着溝２５及び隙間部の接着部に、紫外線硬化型の接着剤８が充填されて、紫外線が照射される。
【００４６】
ここで、図２に示すように、突起部２３の内向き凸部２６に対応する接着領域部分はコリメータレンズ３との接着層８ａが部分的に薄い為、早く硬化されることによってコリメータレンズ３の位置決めを行い、内向き凸部２６周辺部の接着層８ｂの層が厚い部分は、接着面積を広げると同時に、内向き凸部２６により接着層８ａが薄くなる部分に比べ、遅延して硬化し、接着強度を向上する。
【００４７】
また、接着剤８の塗布量がばらついた場合においても、内向き凸部２６によって形成されたその周辺部が接着溜りとなり、内向き凸部２６から掻き出された接着剤８が流れ込むことによって接着領域を広げ、接着強度を高めることが可能になる。さらには、接着剤塗布量のバラツキによる硬化収縮時のレンズの位置ズレを抑制することができる。
【００４８】
加えて、薄い接着層８ａは、紫外線の受光量が多い為、厚い接着層８ｂに比べて、時間経過と共に強固に固めることができ、コリメータレンズ３を所定位置で、より規制できる効果を得る。
【００４９】
コリメータレンズ３が接着固定された後に、クランプ工具５は、退避する。
【００５０】
以上により、一体化されてレーザ光源装置Ｒ１が完成する。
【００５１】
なお、本実施の形態では、紫外線硬化型の接着剤を用いたが、これに限定するものではなく、例えば、瞬間硬化型接着剤等を用いることもできる。
【００５２】
さらに、突起部２３の円弧形状の内周面上に設けられる内向き凸部は、本実施の形態で説明した突起部２３の中央に形成される形状に限定されず、コリメータレンズ３の径方向に接着剤８の硬化収縮等の外部応力が均一に生じる形状であれば、例えば図５に示すように厚い接着層８ｂが中央にくる接着部位が凹形状となる突起部２３の両端に２つ形成される内向き凸部２６’であってもよい。
【００５３】
また、本実施の形態では、ホルダ部材２とコリメータレンズ３の接着部は３箇所の突起部２３によって構成されているが、接着部の数量や位置は円周等分又は接着部位の中心に対して対象形状であれば任意でよい。
【００５４】
例えば、図６（ａ）に示すように、ホルダ部材２’のコリメータレンズ３が接着される円筒部２２’がレンズ接着の作業効率向上の為、光軸に垂直な断面で開口されている場合や、図６（ｂ）のように部品点数削減の為、光学箱６’に半導体レーザ１を固定し、これに対してレンズを光学箱６’の接着台座６１に直接接着される場合等、コリメータレンズ３の被接着部品形状に制約を受けた時については、コリメータレンズ３の径方向に均一に配置されなくてもよく、接着部位の中心に対して対象の段差形状であればよい。なお、図６（ａ），（ｂ）の内向き凸部２６”は各図のＥＥ断面図である図６（ｃ）に示すように表される。
【００５５】
以上、説明したように、コリメータレンズ３の接着部位において、接着層の厚みを部分的に変えることで、接着剤８の硬化状態に分布を持たせ、接着剤８の塗布量のバラツキや光硬化型接着剤を硬化させる照射光のむらが発生した場合においても、接着剤８の硬化収縮によるコリメータレンズ３の位置ズレを低減でき、かつコリメータレンズ３の接着部位が内向き凸部で形成されることから接着領域を増加でき剥離強度を高めることができる。よって、コリメータレンズ３の接着の組立精度及び信頼性を向上することができる。
【００５６】
（第２の実施の形態）
図７には、第２の実施の形態が示されている。図７は第２の実施の形態のコリメータレンズ外周面に表面加工を施した例の接着部の詳細図を示す図である。同図は、図２（ｂ）と同様な部分の要部拡大図であり、第１の実施の形態と同一の部材には、同一符号を記している。
【００５７】
コリメータレンズ３の外周面３１には、ホルダ部材２との接着部位に対し研磨加工を施されている研磨面３１ａと研磨されていない粗面３１ｂとの表面粗さが異なる面が存在する。
【００５８】
ホルダ部材２との１つの接着部位に対して研磨面３１ａが中心に位置し、粗面３１ｂが研磨面３１ａに対して略対象に位置する。
【００５９】
紫外線照射された接着剤８は、粗面３１ｂと比較して研磨面３１ａが紫外線の透過率が高いことから、粗面３１ｂに対応する接着層８ｄより研磨面３１ａに対応する接着層８ｃが早く硬化する。よって、接着層８ｃでコリメータレンズ３の位置決めが行える。
【００６０】
以上、説明したように、コリメータレンズ３の外周面３１の表面粗さを部分的に変えることで、接着剤８の硬化状態に分布を持たせ、接着剤８の塗布量のバラツキや光硬化型接着剤を硬化させる照射光のむらが発生した場合においても、接着剤８の硬化収縮によるコリメータレンズ３の位置ズレを低減でき、かつコリメータレンズ３の接着部位が遅延して硬化される部分では接着強度を向上させる為の接着領域として剥離強度を高めることができる。よって、コリメータレンズ３の接着の組立精度及び信頼性を向上することができる。
【００６１】
（第３の実施の形態）
図８には、第３の実施の形態が示されている。図８は第３の実施の形態の光照射領域が変更可能な場合のコリメータレンズ３の接着部の詳細図を示す図である。同図は、第１の実施の形態と同一の部材には、同一符号を記している。
【００６２】
紫外線硬化型接着剤８を硬化させる為の紫外線照射ファイバ９は、照射領域を可変できる絞り部９’を備えており、絞り部９’は、コリメータレンズ３の接着領域に対して、照射時間の経過と共に除々に開放されていく。
【００６３】
接着層は、紫外線照射に分布をもち、初期の狭い照射領域で接着層８ｅを照射して、コリメータレンズ３を位置決め固定し、開放されていくと同時に接着層８ｆを硬化させる。
【００６４】
上記構成においては、コリメータレンズ３の被接着部材と、コリメータレンズ３の成形、加工等をすることなく容易に第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００６５】
すなわち、紫外線照射ファイバ９の照射領域を可変できる絞り部９’で照射領域を変更することで、接着剤８の硬化状態に分布を持たせ、接着剤８の塗布量のバラツキや光硬化型接着剤を硬化させる照射光のむらが発生した場合においても、接着剤８の硬化収縮によるコリメータレンズ３の位置ズレを低減でき、かつコリメータレンズ３の接着部位が遅延して硬化される部分では接着強度を向上させる為の接着領域として剥離強度を高めることができる。よって、コリメータレンズ３の接着の組立精度及び信頼性を向上することができる。
【００６６】
なお、上記第１〜第３の実施の形態は、それぞれ単独で実施されるものでもよいし、また例えば第１、第２の実施の形態や第２、第３の実施の形態などを組み合わせて実施することでもよい。もちろん組み合わせた方がその効果が相乗することで高まるものである。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、接着剤の硬化時間に分布を持たせることで、接着剤の塗布量のバラツキや光硬化型接着剤を硬化させる照射光のむらが発生した際にも接着剤の硬化収縮によるコリメータレンズの位置変動を抑制すると共に、接着強度を向上させて剥離強度を高めることができる。よって、コリメータレンズの接着による組立精度を向上し、光学性能に対する信頼性の高いレーザ光源装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係るレーザ光源装置を示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係るレーザ光源装置の要部を示す図である。
【図３】第１の実施の形態に係るレーザ光源装置の組立工程の図である。
【図４】第１の実施の形態に係るレーザ光源装置のレンズ接着工程の図である。
【図５】第１の実施の形態に係るレーザ光源装置の要部の他の例を示す図である。
【図６】第１の実施の形態に係るレーザ光源装置のレンズ接着部の他の例を示す図である。
【図７】第２の実施の形態に係るレーザ光源装置の要部を示す図である。
【図８】第３の実施の形態に係るレーザ光源装置の要部を示す図である。
【図９】従来技術のレーザ光源装置を示す図である。
【符号の説明】
１　半導体レーザ
２　ホルダ部材
３　コリメータレンズ
４　レーザ駆動回路基板
５　クランプ工具
６　筐体
６’　光学箱
８　接着剤
８ａ〜８ｆ　接着層
９　紫外線照射ファイバ
９’　絞り部
１１　リードピン
２１　圧入孔
２２　円筒部
２３　突起部
２４　切り欠き部
２５　接着溝
２６，２６’，２６”　内向き凸部
３１　外周面
３１ａ　研磨面
３１ｂ　粗面
６１　接着台座

Claims

半導体レーザと、
該半導体レーザから発光されるレーザ光を略平行光化するコリメータレンズと、
前記半導体レーザを一端に保持し、前記コリメータレンズを他端に保持するホルダ部材と、
を備え、
前記ホルダ部材の前記コリメータレンズを接着する内周面に内向き凸部を設け、前記ホルダ部材と前記コリメータレンズとが接着固定される接着層の厚みを部分的に変えたことを特徴とするレーザ光源装置。
前記内向き凸部は、前記ホルダ部材の前記コリメータレンズを接着する内周に等配されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源装置。
半導体レーザと、
該半導体レーザから発光されるレーザ光を略平行光化するコリメータレンズと、
前記半導体レーザを一端に保持し、前記コリメータレンズを他端に保持するホルダ部材と、
を備え、
前記コリメータレンズの前記ホルダ部材に保持される外周面は、前記ホルダ部材と接着される部位の表面粗さが部分的に異なることを特徴とするレーザ光源装置。
半導体レーザと、
該半導体レーザから発光されるレーザ光を略平行光化するコリメータレンズと、
前記半導体レーザを一端に保持し、前記コリメータレンズを他端に保持するホルダ部材と、
を備え、
前記ホルダ部材と前記コリメータレンズとが光硬化型の接着剤によって接着固定される場合に、前記接着剤を硬化させる光照射ファイバの光照射口の接着部位に対する照射領域を変更して光照射を行ったことを特徴とするレーザ光源装置。