JP2004158586A

JP2004158586A - 光源装置

Info

Publication number: JP2004158586A
Application number: JP2002322011A
Authority: JP
Inventors: Wataru Sato; 亙佐藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2004-06-03

Abstract

【課題】コリメータレンズの接着強度の向上と、省部品化・組み立て時間短縮による低コスト化を図ること。
【解決手段】光源である半導体レーザＳと、該半導体レーザＳから出射されるレーザ光Ｊを略平行光化するコリメータレンズＣと、該コリメータレンズＣを接着保持する保持部材１０とを含み、レーザ光Ｊが水平な状態でコリメータレンズＣと半導体レーザＳとの焦点・光軸調整が行われる光源装置において、前記コリメータレンズＣは、その外周の複数部位で前記保持部材１０と接着固定されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、レーザビームプリンタ・レーザファクシミリ等の画像記録装置や、半導体レーザを利用する光デイスクのピックアップユニット等に用いられる光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザを光源とし、そのレーザ光を所定のスポット形状にするコリメータレンズを備える光源装置として、例えば特許文献１、特許文献２に記載のものが知られている。
【０００３】
これらの特許文献には、コリメータレンズの保持部がレーザ光に平行な基準面であって、レーザ光が水平な状態でコリメータレンズの保持部に対する位置調整を行い、コリメータレンズの下端のみを保持部に直接接着固定する光源装置の構成例が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１８４７３５号公報
【特許文献２】
特開平９−２１８３６８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術によれば、下記のような問題点が生じていた。
【０００６】
▲１▼ コリメータレンズと保持部材の接着部はコリメータレンズ外周面の下端の一部のみであるため、充分な接着強度を確保できない。
【０００７】
▲２▼ 十分な接着強度とコリメータレンズの位置調整精度を確保するために、コリメータレンズを厚くするなどのコリメータレンズ形状が特定的となり、設計の自由度の制約やコストアップなどの影響が懸念される。
【０００８】
▲３▼ 光源装置を含む走査光学装置において、コリメータレンズとシリンドリカルレンズを紫外線硬化型接着剤で固定する場合、２つのレンズを同時に紫外線照射して固定するには、各レンズの把持治具や調整の為の十分なスペースが必要になる。これに対し各レンズを順次紫外線照射して接着固定する場合は、最初の接着剤の反応熱によって上昇した保持部材の温度が十分冷却されてから、次のレンズの調整を行わなければならず、調整時間が長くなる懸念がある。
【０００９】
よって、本発明の課題は、コリメータレンズの接着強度の向上と、省部品化・組み立て時間短縮による低コスト化を図ることができる技術を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光源である半導体レーザと、該半導体レーザから出射されるレーザ光を略平行光化するコリメータレンズと、該コリメータレンズを接着保持する保持部材とを含み、レーザ光が水平な状態でコリメータレンズと半導体レーザとの焦点・光軸調整が行われる光源装置において、前記コリメータレンズは、その外周の複数部位で前記保持部材と接着固定されることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、コリメータレンズをその外周の複数部位で保持部材に接着固定するので、接着箇所が一箇所の場合に比べて接着強度の向上を図りつつ、省部品化・組み立て時間短縮による低コスト化も図ることができる。即ち、コリメータレンズの形状や光学配置に制約を受けることなく接着強度と接着位置調整精度の向上を低コストで実現できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
本発明の特徴を最もよく表わす図画として、図１（ａ）及び（ｂ）に光源装置Ｅの断面図及び部分正面図を、図２に光源装置の外観図を、図３にコリメータレンズ部分の拡大図をそれぞれ示す。
【００１４】
まず、画像記録装置における、光源装置を含む走査光学装置の一般的な構成を図９にて説明する。Ｅは光源装置、Ｊは光源装置Ｅから出射されるレーザ光、Ｇはシリンドリカルレンズ、Ｒはポリゴンミラー、Ｆは結像レンズ、Ｍは折返しミラー、Ｂは検出ミラー、Ｄは走査開始信号検出器、Ｈは筐体である。
【００１５】
光源装置Ｅから発生されたレーザ光ＪはシリンドリカルレンズＧを経てポリゴンミラーＲに照射し走査偏向される。その後、レーザ光Ｊは結像レンズＦを経て折返しミラーＭによって反射され、図示しない感光ドラムの表面に結像される。感光ドラムに結像されるレーザ光Ｊは、ポリゴンミラーＲの回転よる主走査および感光ドラムの回転による副走査によって静電潜像を形成する。
【００１６】
また、ポリゴンミラーＲによって偏向走査されたレーザ光Ｊの一部分は検出ミラーＢによって走査開始信号検出器Ｄへ導入され、走査開始信号検出器Ｄの出力信号によって、光源装置Ｅの半導体レーザ（不図示）が書き込み変調を開始する。なお、光源装置Ｅ、ポリゴンミラーＲ、結像レンズＦ、検出ミラーＢ、走査開始信号検出器Ｄ、折り返しミラーＭ等は筐体Ｈに取付けられ、筐体Ｈの上部開口は図示しない蓋によって閉塞される。
【００１７】
次に、本発明の第１の実施形態に係る光源装置Ｅについて、図１〜３を参照して説明する。これらの図において、参照符号Ｓは複数の発光点（不図示）を有する光源であるところの半導体レーザである。Ｓ１０は半導体レーザＳから延びる複数のリードピンであり、Ｓ２０は略円板形状のステムである。Ｐは半導体レーザＳを駆動するＩＣ（不図示）を実装した回路基板。Ｐ１０は回路基盤Ｐに設けられたリードピンＳ１０の取付け孔である。
【００１８】
半導体レーザＳを保持するレーザホルダ（保持部材）は、図１に示すように全体として符号１０で示している。このレーザホルダ１０は、内部がレーザ光の光路となる円筒部１１と、円筒部１１の半導体レーザＳ側に設けられるフランジ１２と、光源装置Ｅと光学箱ＨをねじＫ１にて固定する第１取付け部１３と、半導体レーザＳが接続される回路基板ＰをねじＫ２にて固定する第２取付け部１４と、円筒部１１の内周部の一端に半導体レーザＳを保持する圧入孔１５と、円筒部１１の半導体レーザＳ側に設けられる光学箱Ｈの嵌合穴Ｈ１０と嵌合関係になる環部１６とを備えている。
【００１９】
また、円筒部１１の圧入孔１５と反対側の先端部には、コリメータレンズＣ（後述）との接着部１７が設けられている。接着部１７の上方は開放されている。この接着部１７には、コリメータレンズＣとの接着部位となる突起１８、１９、２０が設けられている。接着部１７は上方が開放（切り欠き）された半円筒状で、その半円筒状の内周面に沿って各突起１８、１９、２０がほぼ等間隔で設けられている。各突起１８、１９、２０の先端面は、コリメータレンズＣの外周面の曲率に対応する曲面（同じ曲率の曲面）に形成されている。
【００２０】
中央の突起１８を除く、突起１９、２０には、接着剤溜り部２１、２２がそれぞれ設けられている（図３参照）。この接着剤溜り部２１、２２は、突起１９、２０の先端面に設けられた断面凹形状の溝によって形成されている。図において、Ｃは半導体レーザＳのレーザ光を略平行光化するコリメータレンズであり、Ｃ１０、Ｃ２０はレンズ有効面（図１、図２参照）、Ｃ３０は外周面、Ｗは接着剤である。
【００２１】
上記構成において、半導体レーザＳはレーザホルダ１０の円筒部１１の圧入穴１５に直接圧入され固定保持される。回路基板Ｐは半導体レーザＳのリードピンＳ１０が回路基板Ｐに設けられた穴Ｐ１０を貫通した状態で、ねじＫ２によってレーザホルダ１０の取付け部１４に締結固定される。そして、半導体レーザＳのリードピンＳ１０は回路基板Ｐに半田付けされる。
【００２２】
図４及び図５に半導体レーザＳとコリメータレンズＣとの光軸・焦点調整の様子を示す。調整はレーザ光Ｊが水平な状態になるように調整治具（不図示）が装着されて行われる。コリメータレンズＣは有効面Ｃ１０とＣ２０を挟みこむようにチャックＴにより把持される。レーザホルダ１０の突起１８には予め紫外線硬化型接着剤Ｗが塗布されている。
【００２３】
調整は、まずコリメータレンズＣをＸＹ方向に移動させ、半導体レーザＳとの光軸調整を行う。次に、コリメータレンズＣをＺ方向に移動させ焦点合わせを行う。こうして光軸調整と焦点調整をした後、突起１９、２０に設けられる接着剤溜り部２１、２２に紫外線硬化型接着剤Ｗが注入される。
【００２４】
この時、接着溜り部２１、２２がコリメータレンズＣの外周面Ｃ３０と向かい合う範囲に留まった接着剤Ｗの範囲が接着部位となり、過剰な接着剤ＷｏはコリメータレンズＣの外周面Ｃ３０或いは突起１９、２０の面に沿って垂下する。
【００２５】
各紫外線硬化型接着剤Ｗの塗布部位に紫外線ＵＶが照射され、コリメータレンズＣは各突起１８〜２０にて接着固定され光源装置Ｅとなる。コリメータレンズＣを把持するチャックＴや紫外線硬化型接着剤Ｗの注入・塗布および紫外線ＵＶの照射はレーザホルダ１０におけるコリメータレンズＣの接着部１７の上方に開放された空間を作業スペースとして行われる。
【００２６】
（第１の実施形態の効果）
コリメータレンズＣとレーザホルダ１０との接着は、コリメータレンズＣの外周面Ｃ３０のみが接着範囲となり、溝状の接着剤溜り部２１、２２により過剰な接着剤Ｗｏをその接着剤溜り部２１、２２の下方に押し出すので接着剤量と塗布状態を安定させ、接着前後のＵＶ照射／焦点位置の変動のばらつきを抑制することができ、調整精度を向上させることができる。
【００２７】
コリメータレンズＣの上方が作業空間として確保されるので、調整治具の簡素化や調整精度の信頼性を向上できる。即ち、コリメータレンズＣ周囲の上方が開放されているので、コリメータレンズの把持や接着剤塗布などの治具構成の単純化や組立性の向上を図ることができる。
【００２８】
溝状の接着剤溜り部２１、２２によって、コリメータレンズＣの有効面への接着剤付着を防止できるので、接着前後の精度変化の抑制や光学性能の劣化防止、等を図ることが可能になる。
【００２９】
レーザホルダ（保持部材）１０がその一端に半導体レーザＳを保持する構成としているため、即ち、一つの保持部材１０に半導体レーザＳとコリメータレンズＣの双方を固定することにより、それらを別部材に固定する場合に比べて双方の調整精度を向上でき、また光源装置Ｅをユニット化できるので光源装置Ｅの選別や交換など取り扱いが容易になる。
【００３０】
このように、第１の実施形態では、レーザ光Ｊの光軸が水平になる状態でコリメータレンズＣの位置決め・固定を行う光源装置において、コリメータレンズＣをその外周の複数部位で保持部材１０に接着固定する構成とすることで、コリメータレンズＣの形状や光学配置に制約を受けることなく接着強度と調整精度の向上を低コストで実現することができる。
【００３１】
（第２の実施形態）
実施形態２として、半導体レーザＳの保持部材１０を廃し、半導体レーザＳおよびコリメータレンズＣを直接光学箱Ｈに取付ける形態の走査光学装置を例に挙げて説明する。図６に走査光学装置の光源部の外観図を、図７にその断面図を、図８（ａ）、（ｂ）にコリメータレンズの接着部形状をそれぞれ示している。
【００３２】
これらの図において、Ｈ２０は筐体Ｈに設けられ半導体レーザＳを固定する嵌合穴、Ｈ３０はコリメータレンズＣを接着固定する接着部、Ｈ４０はシリンドリカルレンズＧを固定するための接着剤を塗布する水平溝である。Ｈ５０はシリンドリカルレンズＧの光軸方向位置の調整時に利用される基準面、５１ａ〜５３ａは接着部Ｈ３０に設けられるコリメータレンズＣを接着するための突起（図８参照）である。
【００３３】
これらの突起５１ａ〜５３ａの先端面には接着剤溜り部を形成する凹面５１、５２、５３がそれぞれ設けられている。５４、５５は接着剤溜り部（凹面）５２、５３を通る縦溝である。この縦溝５４、５５は、過剰な接着剤のみを垂下できるように接着剤溜り部５２、５３よりも細い溝として形成されている。即ち、第１の実施形態では、突起１９の先端面に設けた断面凹形状の溝２１自体によって接着剤溜り部を形成した。しかし、この第２の実施形態では、凹面状とした接着剤溜り部に縦溝を設けた構成としている。換言すれば、例えば凹面と縦溝５４とで突起５２ａ側の接着剤溜り部５２が形成されている。なお、その他の構成と作用は第１の実施形態と基本的に同一なので、同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３４】
上記構成において、半導体レーザＳとコリメータレンズＣとの光軸・焦点調整は第１の実施形態同様に行われるが、接着剤は接着溜り部５１〜５３に予め塗布される。コリメータレンズＣをＸＹ方向に移動させ半導体レーザＳとの光軸調整を、コリメータレンズＣをＺ方向に移動させて焦点合わせを行う。接着溜り部５２、５３の接着剤Ｗの余分な接着剤は縦溝５４、５５に沿って下方に垂れ下がる。光軸調整と焦点調整された後、チャックＴによる把持がなくてもコリメータレンズＣの姿勢が変化しない程度の接着強度が確保できる最小光量の紫外線を各接着剤溜り部５１〜５３の接着剤Ｗに照射し、コリメータレンズＣを予備接着する。
【００３５】
次に、水平溝Ｈ４０に予め接着剤が塗布された状態でシリドンリカルレンズＧの光軸方向位置の調整が行われる。位置調整が完了した時点で、コリメータレンズＣの３ヵ所の接着部位およびシリンドリカルレンズＧの接着部に同時に紫外線を照射し、予備接着状態のコリメータレンズＣとシリンドリカルレンズＧを筐体Ｈに完全に接着固定する。
【００３６】
（第２の実施形態の効果）
コリメータレンズＣの接着部位が従来の１ヵ所に対し３ヵ所あるので、予備接着のための必要紫外線光量は少なくて済む。したがって、コリメータレンズＣの予備接着による保持部材の温度上昇を抑制できるので、次のシリンドリカルレンズＧの調整の為の冷却時間を短縮し低コスト化できる。
【００３７】
即ち、コリメータレンズＣとシリンドリカルレンズＧの紫外線照射による接着固定において、組立治具や調整スペースなどの制約が軽減される各レンズを順次紫外線照射して接着固定する方法の場合、コリメータレンズＣは低い紫外線光量による予備接着が可能なので接着剤の反応熱などによる保持部材の温度上昇を抑制でき、調整時間（冷却時間）の短縮化が可能になる。
【００３８】
したがって、省部品化、組立工程の短縮による低コスト化と調整精度と接着強度向上による信頼性の高い走査光学装置を実現できる。
【００３９】
また、保持部材１０を筐体Ｈの一部とし、コリメータレンズＣを筐体Ｈ上で直接位置決め・固定するので、部品削減によるコストダウンや部品精度による調整精度の緩和および光学精度向上が可能となる。
【００４０】
また、保持部材１０のコリメータレンズＣとの接着部位には、コリメータレンズＣの固定用の接着剤が充填されかつ余分な接着剤を下方に垂下させる形状である接着溜り部５２、５３が形成されている。これにより、過剰な接着剤を接着部位以外に押し出すので接着状態を安定させ、接着強度のばらつきを低減することができ、その分、信頼性が向上する。
【００４１】
本発明の実施の形態には、実施態様１に加えて、次の各実施態様２〜５も含まれる。
【００４２】
（実施態様１）
光源である半導体レーザＳと、半導体レーザＳから出射されるレーザ光Ｊを略平行光化するコリメータレンズＣと、コリメータレンズＣを接着保持する保持部材１０とを含み、レーザ光Ｊが水平な状態でコリメータレンズＣと半導体レーザＳとの焦点・光軸調整が行われる光源装置において、コリメータレンズＣは、その外周の複数部位で保持部材１０と接着固定されることを特徴とする光源装置。
【００４３】
（実施態様２）
保持部材１０がその一端に半導体レーザＳを保持することを特徴とする実施態様１に記載の光源装置。
【００４４】
（実施態様３）
前記保持部材１０のコリメータレンズＣとの接着部位には、接着剤Ｗが充填されかつ余分な接着剤を垂下させる溝或いは凹形状を有する接着剤溜り部２１、２２が形成されていることを特徴とする実施態様２に記載の光源装置。
【００４５】
（実施態様４）
光源である半導体レーザＳ、半導体レーザＳから出射されるレーザ光Ｊを略平行光化するコリメータレンズＣ、平行光化されたレーザ光Ｊを線状に集光するシリンドリカルレンズＧ、レーザ光Ｊを感光ドラムに結像・走査光とする偏向走査手段及び結像レンズを有し、これらを収納固定する筐体Ｈで構成される走査光学装置において、前記筐体Ｈの一部が保持部材１０Ｈを兼ねていることを特徴とする走査光学装置。
【００４６】
（実施態様５）
保持部材１０ＨのコリメータレンズＣとの接着部位には、接着剤Ｗが充填されかつ余分な接着剤を垂下させる溝或いは凹形状を有する接着剤溜り部５２、５３が形成されていることを特徴とする実施態様４記載の走査光学装置。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、コリメータレンズをその外周の複数部位で保持部材に接着固定するので、接着箇所が一箇所の場合に比べて接着強度の向上を図りつつ、省部品化・組立時間短縮による低コスト化も図ることができる。即ち、コリメータレンズの形状や光学配置に制約を受けることなく接着強度と接着位置調整精度の向上を低コストで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図で、（ａ）は光源装置の模式断面図、（ｂ）は部分正面図である。
【図２】第１の実施形態に係る光源装置の外観図である。
【図３】第１の実施形態に係る光源装置のコリメータレンズ接着部拡大図である。
【図４】第１の実施形態に係る光源装置のコリメータレンズ調整のための説明図である。
【図５】第１の実施形態に係る光源装置のコリメータレンズ接着位置調整のための説明図である。
【図６】第２の実施形態に係る走査光学装置の光源部の外観図である。
【図７】第２の実施形態に係る走査光学装置の光源部の模式断面図である。
【図８】第２の実施形態に係る走査光学装置を示す図で、（ａ）は光源部のコリメータレンズ接着部の拡大平面図、（ｂ）は同じく拡大正面図である。
【図９】光源装置を含む走査光学装置の概略斜視図である。
【符号の説明】
Ｅ光源装置
Ｈ筐体
Ｈ１０嵌合穴
Ｓ半導体レーザ
Ｐ回路基板
Ｃコリメータレンズ
Ｔチャック
Ｗ接着剤
Ｃ１０、２０有効面
Ｃ３０外周面
１０保持部材
１８〜２０突起
２１、２２、５１〜５３接着剤溜り部
５１ａ〜５３ａ突起
Ｈ３０コリメータレンズ接着部

Claims

光源である半導体レーザと、該半導体レーザから出射されるレーザ光を略平行光化するコリメータレンズと、該コリメータレンズを接着保持する保持部材とを含み、レーザ光が水平な状態でコリメータレンズと半導体レーザとの焦点・光軸調整が行われる光源装置において、
前記コリメータレンズは、その外周の複数部位で前記保持部材と接着固定されることを特徴とする光源装置。