JP2005311130A - 光源装置の製造方法、光源装置および記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組み付け強度を損なわずに組み付け精度を高くする。
【解決手段】チャック手段５は、２本のアーム５−ａ、ｂで構成され、２本のアームはチャック手段ベース５−ｃに固定された回転中心Ａを中心に回転可能に保持され、２本のアームにはクランク５−ｆ、ｇが回転可能に取り付けられ、クランクが回転中心Ｂで互いに回転可能に接続されている。回転中心Ｂはチャック手段ベースに設けられた長穴のガイド５−ｅに沿って移動可能に設けられている。レンズ３は各アームの２本の稜線で保持され、マグネット５−ｄにより、各アームからレンズに概ね同じ圧力を与える。
【選択図】図２

Description

本発明は、高精度の記録が要求される光学記録系の光源装置の製造方法、光源装置および記録装置に関する。

半導体レーザ等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光の方向性や光束の平行性などが要求される。光源装置は半導体レーザの発光点とレンズの相対位置を高精度に決める必要がある。

例えば、マルチビーム放射用の光源ユニットの光学系の位置の調整を容易にするために、レーザーダイオード及び光学系を固定する取付け部分及びその間に溝を有するバーボディを設け、溝側またはその反対側から光学系と接し、開口を有する光学系用治具をバーボディに設け、制御手段では、光学系から発せられたビームの焦点位置を検知するビーム焦点位置検知手段の出力に基づき光学系駆動手段で光学系用治具を光軸に沿って移動させ、光学系からのビーム方向を検知するビーム方向検知手段の出力に基づきＬＤ駆動手段でレーザーダイオードを把持するＬＤ用治具を光軸に対する垂直な面に沿って移動させる光源ユニットと、その調整方法及び調整装置がある（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１では、半導体レーザとレンズの位置関係について、それぞれ別々に保持され、焦点方向すなわち光軸方向の調整はレンズ位置を調整して行い、ビーム位置すなわち光軸と垂直をなす平面内での位置調整は半導体レーザの位置を調節して行っている。この方法では、半導体レーザとレンズを別々に保持しているために、保持するための基体の構成が複雑になり、コスト高になるという問題もあるが、位置が決まった後の接着方法として、ＹＡＧレーザによる溶接を用いているため、接着後の残留応力による半導体レーザやレンズの位置ズレが発生する。しかし、このような位置ズレに対する位置調整機構の半導体レーザやレンズの保持方法について特に開示がない。

また、例えば、紫外線硬化型接着剤を用いて鏡筒を組み付けるときのエネルギーロスを低減するために、半導体レーザを保持するレーザホルダの筒状部分と、コリメータレンズと一体成形された透明な鏡筒の張出部の間に紫外線硬化型接着剤を介在させ、紫外線照射機から照射される紫外線によって紫外線硬化型接着剤を硬化させ、鏡筒の張出部の表面は凸面状に隆起しており、紫外線を集光させる集光レンズとして機能する光源装置がある（例えば、特許文献２を参照）。

特許文献２では、半導体レーザとレンズとの位置関係について光軸方向に垂直な方向の２軸に関する調整はされておらず、機械的な嵌合の精度で位置決めしている。そして光軸方向についてはピント調節を行ったうえで、紫外線硬化型接着剤を用いて両者の位置関係を固定している。紫外線硬化型接着剤は生産タクト短縮に有利であり、また信頼性にも優れているのでレンズ接着ではよく用いられる。

しかし、近年、画像記録装置などの高解像度化や高精度化が進んでおり、画像記録装置でよく用いられる光学記録の光源装置についても高精度化が求められており、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、機械的な嵌合による位置決めには限界があり、半導体レーザの発光点とレンズの相対位置を３軸（ｘ、ｙ、ｚ）方向に調整する必要がある。したがって、半導体レーザとレンズを有する光源装置においては、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。

さらに他の例として、構成部品の数が少なく、組み立て時に位置ズレを生じる恐れが無く、コリメータレンズを光硬化型の接着剤を用いて接着することのできる、安価で高精度な光源装置がある（例えば、特許文献３を参照）。この光源装置は、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嵌合孔に嵌着された半導体レーザと、ベース表側であって貫通孔の前面に位置して半導体レーザの光軸と同軸に保持されたコリメータレンズと、該コリメータレンズより射出されるレーザ光を整形するアパーチャ形成部材とを備え、コリメータレンズの外周円よりも僅かに径の大きな断面円弧状のレンズ支持部を半導体レーザの光軸と同心となるように嵌合孔の前面に位置してベースに一体形成し、該レンズ支持部上にコリメータレンズを紫外線硬化接着剤を用いて接着固定する。

特許文献３では、上記した問題を考慮したものである。レンズを接着剤で固定する場合、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的である。特に光源装置ではｚ方向（光軸方向）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されている。したがって、ｘ、ｙ方向（光軸方向と直交する２方向）については収縮による接着後の位置ズレが発生することになるが、接着後の位置精度を確保するためにある程度の収縮量を見込んで初期位置をオフセットさせるのが一般的である。しかし、収縮量が定まってないとそのオフセットを与えることが困難になるため、その収縮方向をｘ、ｙ方向のどちらか片方だけになるようにして、収縮方向の１方向に限定している。

特開平５−１１３５４５号公報 特開平７−３２５２４１号公報 特開平９−２４６６５７号公報

ところで、接着中もレンズが動かないようにチャックしなければならない。特許文献３ではチャック機構に関する詳細な説明はないが、たとえば、チャック手段でレンズを完全に固定した場合、接着完了後には接着剤の収縮により、レンズとレンズ支持部との間にストレスが発生する。これにより接着剤の剥離が起きやすくなる。さらに、チャック機構を離したときに、レンズに急激な反動が発生し、レンズの位置精度が損なわれるなどの問題が発生する。そのためにチャック機構を可動に設ける場合、レンズの位置決め精度が損なわれないような条件が必要となる。

上記した問題を解決するために、本出願人は先に、組み付け強度を損なわずに組み付け精度の高い光源装置の製造方法、光源装置および記録装置を提案した（特願２００３−３０４２３８号）。すなわち、上記光源装置は、２本のアームでレンズを支持し、そのうち１本はレンズを１平面で支えて固定されており、もう一方のアームはレンズ２本の稜線で支えていて退避自在に与圧されるように設けられている。したがって、レンズが固定されたアームに沿って移動し、退避可能なアームはレンズの移動によって退避するするので、接着剤の収縮中においても正確なレンズの移動と残留ストレスを低減することができる。

しかし、２本のアームの挙動が異なっているため、接着剤の収縮中におけるレンズ移動時にレンズに与えるフリクション等が２本のアームで異なるので、レンズに回転方向のストレスが発生する可能性がある（図１６参照）。このため、接着剤の層に剥離が発生しやすくなり、接着強度の低下を招く恐れがある。

本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたもので、
本発明の目的は、組み付け強度を損なわずに組み付け精度の高い光源装置の製造方法、光源装置および記録装置を提供することにある。

本発明は、光源と、前記光源を保持しているベースと、前記光源の光軸と同軸に配置されたコリメータレンズ或いは集光レンズなどに代表される単数もしくは複数のレンズ或いはレンズアレイと、前記レンズを支持するためのレンズ支持部とを備え、前記レンズ支持部上に前記レンズを固定接着することによって構成された光源装置の前記レンズの接着方法において、前記光源及び前記レンズの光軸方向は水平方向にセットし、前記レンズを接着するまでチャッキングするためのチャック手段は２本のアームで該レンズの側面の接着されない部分を挟み込むように構成され、前記２本のアームは該レンズをそれぞれ１個所以上の稜線或いは点で支えていて退避自在に与圧するように設けられており、前記２本のアームの退避する量は常に概ね同じであることを最も主要な特徴とする。

請求項１では、光源と、前記光源を保持しているベースと、前記光源の光軸と同軸に配置されたコリメータレンズ或いは集光レンズなどに代表される単数もしくは複数のレンズ或いはレンズアレイと、前記レンズを支持するためのレンズ支持部とを備え、前記レンズ支持部上に前記レンズを固定接着することによって構成された光源装置の、前記レンズの接着方法において、前記光源及び前記レンズの光軸方向は水平方向にセットし、前記レンズを接着するまでチャッキングするためのチャック手段は２本のアームで該レンズの側面の接着されない部分を挟み込むように構成され、前記２本のアームは該レンズをそれぞれ１個所以上の稜線或いは点で支えていて退避自在に与圧するように設けられており、前記２本のアームの退避する量は常に概ね同じとしているので、組み付け精度が高く、組み付け精度ばらつきが少なく、且つ組み付け強度の高い光源装置の製造方法を提供することが可能になる。

請求項２では、レンズを紫外線硬化型接着剤によって該レンズ支持部上に固定接着しているので、接着剤の硬化するタイミングを自在にコントロールし、且つ接着後の残留応力の少ない接着を可能にし、接着工程を容易に且つフレキシブルにし、さらに組付け精度を向上させることが可能になる。

請求項３では、２本のアームのレンズを支える部分の形状及び２本のアームの退避動作が、レンズの光軸を含む鉛直面に対して互いに左右対称をなしているので、接着時におけるレンズの移動方向を鉛直方向に限定することが可能になる。

請求項４では、２本のアームはそれぞれが、レンズを、該レンズの光軸方向に形成された２本の稜線で支えているので、レンズの安定したチャッキングを実現し、接着剤の収縮によるレンズの移動に対して確実に２本のアームが退避することが可能になる。

請求項５では、２本のアームからレンズに与えられる与圧力が、常に概ね同じであるので、レンズの安定したチャッキングを実現し、接着時にレンズに付与されるストレスを低減させることが可能になる。

請求項６では、２本のアームからレンズに与えられる与圧力が、該２本のアームが該レンズから退避するにつれて弱くなるようにしているので、接着後のレンズに付与されるストレスを小さくして接着後の正確なレンズの位置出しを実現することが可能になる。

請求項７では、２本のアームのレンズから退避可能な方向が、該レンズの光軸を含む鉛直面に対して概ね垂直な方向であるので、接着剤の収縮によるレンズの移動に対して確実に２本のアームが退避することが可能になる。

請求項８では、チャック手段は、レンズの光軸を中心とした回転方向を除く５自由度の位置調整機構を備えているので、光源に対するレンズの位置を３軸方向及び２つの回転方向に調整することが可能になる。

請求項９では、ベースは、チャック手段に対して相対的に該レンズの光軸を中心とした回転方向を除く５自由度の位置調整機構にセットされているので、光源に対するレンズの位置を３軸方向及び２つの回転方向に調整することが可能になる。

請求項１０では、請求項１〜９に記載されている製造方法で光源装置を製造しているので、請求項１〜９の効果を併せ持った光源装置を提供することが可能になる。

請求項１１では、レンズ支持部の接着面の形状は、該レンズの光軸を含む鉛直面に対して概ね左右対称の形状であるので、接着剤の収縮方向を限定してレンズの初期位置のオフセット量出しとレンズチャック手段の構成を容易にすることが可能になる。

請求項１２では、レンズ支持部の接着面は、該レンズの外周円よりもわずかに径の大きな円弧状の形状であって、該光源の光軸と同心となるように該ベースに形成されているので、接着剤の層の厚みを均一化して、接着ムラを防止し、且つ効率のいい接着を行うことが可能になる。

請求項１３では、レンズ支持部の接着面が、半円以下の円弧であるので、接着剤の収縮方向を限定してレンズの初期位置のオフセット量出しとレンズチャック手段の構成をさらに容易にすることが可能になる。

請求項１４では、レンズ支持部には穴が設けられているので、接着剤として紫外線硬化型接着剤を用いる場合に紫外線硬化型接着剤の硬化時間を短縮させることが可能になる。

請求項１５では、レンズ支持部の穴形状が、該レンズの光軸を含む鉛直面に対して概ね左右対称であるので、紫外線硬化型接着剤の収縮方向のばらつきを防止することが可能になる。

請求項１６では、レンズ支持部が透明であるので、接着剤として紫外線硬化型接着剤を用いる場合に紫外線硬化型接着剤の硬化時間を短縮させることが可能になる。

請求項１７では、請求項１０〜１６に記載されている光源装置を記録装置に用いているので、高精度で高信頼性の記録系を持った記録装置を提供することが可能になる。

請求項１８では、１個のベース上に、光源とレンズとの組み合わせを複数個設けているので、複数の光源を持った高精度の光源装置を提供することが可能になる。

請求項１９では、請求項１８に記載されている光源装置を記録装置に用いているので、高精度で高信頼性であって、且つ記録効率の良い記録系を持った記録装置を提供することが可能になる。

以下、発明の実施の形態について図面により詳細に説明する。
本発明は、光源と、前記光源を保持しているベースと、前記光源の光軸と同軸に配置されたコリメータレンズ或いは集光レンズなどに代表される単数もしくは複数のレンズ或いはレンズアレイと、前記レンズを支持するためのレンズ支持部とを備え、前記レンズ支持部上に前記レンズを固定接着することによって構成された光源装置の前記レンズの接着方法に関する発明である。

図１は、本発明の構成を示す。光源１は、その光軸方向が水平方向になるようにベース２に保持されている。光源１としてはＬＥＤ、白熱灯など種々のものが考えられるが、記録装置の光源として用いられるものとしては半導体レーザを用いるのが一般的なので、ここでは半導体レーザ１を用いた例で図示している。ベース２と半導体レーザ１については、正確に位置決めがなされて固定されていることが望ましく、したがって、ベース２に嵌合孔を設け、その嵌合孔にそって正確に半導体レーザが嵌合されるような構成が取られている。

半導体レーザ１の光路の延長上にはレンズ３が配置されている。レンズ３にはコリメータレンズ或いは集光レンズが用いられることが多いが、レーザ光の光束の平行性が求められる場合にはコリメータレンズ、レーザ光を集光させて微小スポットとして用いる場合には集光レンズが用いられる。また、１枚で集光レンズとコリメータレンズの効果を併せ持ったレンズを用いてもよい。こうすると簡単なレンズ接着の構成で、レーザ光の光束の平行性とレーザ光の集光の両方の効果を期待できる。当然、コリメータレンズと集光レンズを別々に設けるのも可能であり、また集光レンズを複数枚合わせた構成のレンズ系でもよい。その場合、レンズ系を１個の鏡筒にまとめてユニット化してもよい。図１では単眼の集光レンズの場合について示してある。

レンズ３は最終的には半導体レーザ１の光軸に対して正確に位置合わせされて固定されなければならない。そこで、レンズ３はレンズ支持部２−ａに紫外線硬化型接着剤４に代表される接着剤で接着されている。紫外線硬化型接着剤４とは、紫外線を照射することによって硬化する接着剤のことであり、接着工程においては紫外線が照射されることになる。使用する接着剤については、紫外線硬化型接着剤に限定されず、瞬間接着剤、エポキシ系接着剤、一般的なボンド等でもよい。また、溶接といった接着法でも可能である。ここでは、最も取扱性に優れ、本発明において効果の大きい紫外線硬化型接着剤を用いた場合について説明する。

レンズ支持部２−ａは、レンズ３の理論的に正しい位置に対してクリアランスを取って設けられている。このクリアランスはレンズ３の位置調整を行うための調整しろであり、且つ紫外線硬化型接着剤４を注入するスペースである。したがって、クリアランスが小さすぎると十分な調整しろが確保できなくなり、またクリアランスが大きすぎると紫外線硬化型接着剤４の層の厚みが大きくなって接着剤の収縮が大きくなってしまうので、適正な値０．１〜０．３ｍｍ程度に設定されるのが望ましい。

レンズ３の位置調整は、レンズ３をチャッキングするためのチャック手段５とモニタ６によって行われる。図２は、本発明のチャック手段の構成の一例を示す。レンズ３は接着前においてはチャック手段５に保持されており、チャック手段５とベース２は相対的にｘ、ｙ、ｚの３軸方向に調整自在である。また、レンズ３の光軸を中心とした回転方向を除く残りの２つの回転方向についても調整自在である。すなわち、図３に示すように、５自由度の位置調整機構を備えている。そして、半導体レーザ１を点灯させ、その光がレンズ３を通過してモニタ６に入るようにモニタ６を設置する。モニタ６は、ビームの位置検出やビームスポットの形状などがモニタリング出来る機能を有している。したがって、ビーム位置やビームスポットの形状（すなわち焦点位置の調整）が最適となるように、モニタ６で観察しながらレンズ位置の調整を行うことによって、正確なレンズ位置決めを行うことが可能になる。また、モニタ６を画像処理することにより、自動的にレンズ３の位置を調整できる制御系があれば尚よい。

正確なレンズの位置決めが行われた後に、紫外線硬化型接着剤４を注入してレンズ３を接着するが、先にも述べたとおり、接着剤としては紫外線硬化型接着剤４に限定されない。しかし、紫外線硬化型接着剤４は紫外線を１分程度照射することにより完全に硬化するので本発明では非常に都合がよい。例えば、瞬間接着剤の場合、接着剤を注入してからすぐに硬化してしまうため、まんべんなく接着剤を注入することが困難であるなど使い勝手がよくないのに加えて、接着後の残留応力が懸念される。エポキシ系接着剤は、硬化するのに少なくとも１時間以上を要し（通常のものは２４時間）、接着剤が硬化するまでチャック手段５を動かせないので、作業速度が遅くなってしまう。ボンド系の接着剤も硬化までに時間を要し、また接着強度及び接着後の弾性も懸念される。溶接に関しても、金属或いはプラスチックが局部的に溶解することになるので、高温にしなければならず、よって、残留応力の発生や熱膨張・収縮を懸念しなければならない。

これに対して、紫外線硬化型接着剤４は紫外線を当てなければ硬化しないので、レンズ位置調整前に接着剤を注入してもしばらく硬化しないので、まんべんなく接着剤を行き渡らせることができ、さらに落ち着いて調整を行うことができる。そして、位置が決まった時点で紫外線を当てればよいので、接着時間の効果的な短縮をはかることができる。このときに、まんべんなく接着剤が行き渡っているので、接着剤の硬化時に偏った応力が発生するのを防止することができる。

さて、紫外線硬化型接着剤４をレンズ３とレンズ支持部２−ａとの間に注入する。通常、この隙間はおよそ０．１〜０．３ｍｍ位の値となる。注入法としては、最も一般的なのはこの隙間にノズルを近づけて注入するという手法である。その他、針状のものの先端に接着剤を付け、それをレンズ３とレンズ支持部２−ａの隙間に接触させて毛管現象で注入させるといった手法もある。また、あらかじめレンズ３やレンズ支持部２−ａに塗布するといった手法もある。紫外線に当てなければ硬化しない接着剤の特性を利用した手法である。

次に、紫外線硬化型接着剤４に紫外線を当てて硬化させる工程に入る。レンズ３の位置が正確に導かれた後に硬化させるので、時間効率のよい接着が可能となる。紫外線は接着剤にまんべんなく当てることができればどの方向から当ててもよい。単純に光源からそのまま照射してもよいが、光ファイバーなどを用いて局所をスポット的に照射させるほうがエネルギー効率はよい。しかも、硬化時間を短縮できる。さらに、光ファイバーを用いた場合、入り組んだところへも紫外線を容易に導くことが可能になる。１個のレンズの場合、レンズ自体が透明なので、レンズ支持部の無い側からならば、どの方向からでも照射が可能である（図４）。極力、接着剤のある部分に近い場所から照射するのが望ましい。また、鏡筒によってユニット化されたレンズアレイを接着する場合、鏡筒に穴をあけるか鏡筒を透明化することによって紫外線の光路を確保することになる。

以上の工程によって、レンズ３は正確な位置に接着固定されるが、紫外線硬化型接着剤４も他の接着剤と同様に硬化しているときに収縮するという特徴がある。ここで問題となるのは、接着過程においてレンズ３の位置が接着剤の収縮により、少しずつ変化することである。たとえば、チャック手段５でレンズ３を完全に固定した場合、接着完了後には接着剤の収縮により、レンズ３とレンズ支持部２−ａとの間にストレスが発生する。このことによって接着剤の剥離が起きやすくなる。さらに、チャック機構５を離したときに、レンズ３に急激な反動が発生し、レンズの位置精度が損なわれるなどの問題が発生する（図５）。

上記した問題に対応するために、レンズ３をチャックするためのチャック手段５を以下のように構成する（図２を参照）。チャック手段５は、図２に示すように２本のアーム５−ａ、５−ｂで構成されており、２本のアーム５−ａ、５−ｂはチャック手段ベース５−ｃに固定された回転中心Ａを中心に回転可能に保持されており、前記２本のアーム５−ａ、５−ｂには、それぞれクランク５−ｆ、５−ｇが回転可能に取り付けられおり、それらのクランク５−ｆ、５−ｇが回転中心Ｂにおいて互いに回転可能に接続されている。回転中心Ｂはチャック手段ベース５−ｃに設けられた長穴のガイド５−ｅに沿って移動可能に設けられている。レンズ３は２本のアーム５−ａ、５−ｂで保持されている。このとき、レンズ３をチャッキングしている部分は、レンズが接着される部分に重なってはいけない。２本のアーム５−ａ、５−ｂのレンズ３を保持する部分は、レンズ３を姿勢よく定められた位置にチャッキングすることが望ましいので、図２に示すように２本のアーム５−ａ、５−ｂがそれぞれレンズ３の光軸方向に形成された２本の稜線でレンズ３を支えている。こうすることによって、レンズ３のチャッキング位置を再現性のあるものにしている。２本のアーム５−ａ、５−ｂのレンズ３を保持する部分の形状は２本の稜線に限定されず、レンズ３の光軸方向に形成された１本の稜線と前記稜線上にない１点であっても、同一直線上にない３点であってもよい（図６）。いずれの場合でもレンズ３を姿勢よく定められた位置にチャッキングすることが可能になるが、２本の稜線でレンズ３を保持した方が、最も姿勢よくレンズ３を保持できて、また２本のアーム５−ａ、５−ｂが動いたときでも常に安定したレンズチャッキングが可能となる。

次に、図７を参照してチャック手段の動作を説明する。紫外線硬化型接着剤４は、硬化中に収縮していくので、図７においてレンズ３は下方に移動していく。図７の例では、レンズ３は各アーム５−ａ、５−ｂについてそれぞれ２本の稜線で保持されているので、レンズ３が下方に移動したときに２本のアーム５−ａ、５−ｂは開く方向、すなわち退避する方向へ移動する。このとき、２本のアーム５−ａ、５−ｂ、２本のクランク５−ｆ、５−ｇ、２ヶ所の回転中心がレンズ３を中心に左右対称形状をなしていて、回転中心Ｂが鉛直方向にのみ移動可能になっているので、図７に示すように、２本のアーム５−ａ、５−ｂの挙動は左右対称となる。こうすることによって、レンズ３の移動する方向は下方のみに規制することができる。また、２本のアーム５−ａ、５−ｂからレンズ３に与えられる力のかかり方も左右対称となるので、レンズ３に回転方向の力が働かず、レンズ３は回転せずにまっすぐ下に移動することになる。

このとき重要なのは、２本のアーム５−ａ、５−ｂのレンズ３を保持する部分（図中では２本の稜線）も、互いに左右対称な位置にあることである。これが左右対称でない場合には、アーム自体は左右対称の動きをしてもレンズ支持形態は左右対称ではないので、アーム５−ａ、５−ｂが退避するにつれてレンズが左右どちらかに動いてしまう恐れがある。

接着剤の収縮によるレンズ３の移動は避けられない問題なので、レンズ３の移動方向を如何に限定し、接着強度を損なわないようにするかが最大の課題となる。接着後のレンズ３の位置精度を確保するために、レンズ３の初期位置は収縮量を見込んでオフセットされなければならないが、そのオフセットの条件を複雑にすることは好ましくない。そこで、レンズ位置の移動方向を極力制限する必要がある。図７の例の場合、接着剤が収縮すると基本的にはレンズ３は下方に移動すると考えられるが、必ずしも完全に鉛直下方に移動するとは考えられず、接着剤の密度分布や外乱などにより、多少は左右にぶれることが考えられる。

そこで、上記したような構成を採ることによって、レンズの移動方向のうち水平方向への成分を排除して移動方向を鉛直方向のみに限定することになる。このときの移動量はある程度の再現性があるので、その移動量を見積もってそれを補正した位置でレンズ位置調整を行えば、精密なレンズ接着が可能になる。

このとき、接着剤の収縮するおおよその方向とチャック手段５におけるレンズ３の移動可能方向は一致させなければならない。さもなければ、接着後に発生するストレスが大きくなってしまう。したがって、接着剤の収縮するおおよその方向とチャック手段５におけるレンズの移動可能方向は一致していれば、これらは鉛直方向に限る必要は無い。しかし、これらを鉛直方向にすることによって、重力の影響をなくしストレスの無いレンズ接着を可能にしている。

次に、チャック手段のレンズ保持力について説明する。レンズ保持力は図７に示すようにマグネット５−ｄで与えられている。そして、図７に示すような構成をとっていれば、２本のアーム５−ａ、５−ｂからレンズ３に与えられる与圧力は常に同じとなる。したがって、レンズ保持力は常に左右のバランスが取れた状態になっており、レンズ３が左右にぶれたり回転する力が働いたりせず、ゆえにストレスの無い高精度なレンズ接着が可能となる。

接着前の状態においては、２本のアーム５−ａ、５−ｂは確実にレンズ３を固定する必要があるため、２本のアーム５−ａ、５−ｂのレンズ３に対する与圧力はある程度強めにする必要がある。しかし、紫外線硬化型接着剤４が硬化して収縮していくにつれて移動するレンズ３の動きに対して妨げとなるような与圧力であってはならない。その与圧力が強すぎると硬化している接着剤にストレスがかかり、接着剤の剥離等の原因となる。そして、接着が完了した時点においては、２本のアーム５−ａ、５−ｂのレンズ３に対する与圧力は出来るだけ少ない方がいい。なぜなら、与圧力が強い場合、強いストレスがレンズ３にかかっている可能性があり、その場合、チャック機構５を離したときに、レンズ３に急激な反動が発生し、レンズ３の位置精度が損なわれるからである。したがって、２本のアーム５−ａ、５−ｂのレンズ３に与える与圧力は、２本のアーム５−ａ、５−ｂがレンズ３から退避するにつれて弱くなるようにしなければならない。接着が完了した状態において、２本のアーム５−ａ、５−ｂが最も退避した状態なので、接着が完了した時点で２本のアーム５−ａ、５−ｂの与圧力が最も小さくならなければならない。ゆえに、与圧力はマグネット５−ｄで与えられている。

本チャック手段５においては、アーム５−ａ、５−ｂがレンズ３に与える与圧力の方向と退避方向が逆となっているため、ばね等による与圧手段ではアームが退避するほど与圧力が大きくなってしまう。しかし、マグネットの場合、磁力は２つの極の距離に依存する。それは、図８に示されるような曲線で表される。磁力は両極の距離の２乗に反比例する。この特性を利用し、図２に示すようにマグネット５−ｄをレイアウトすれば、２本のアーム５−ａ、５−ｂが退避するにつれてレンズ３に与える与圧力を小さくすることが可能になる。

他の例としてはマグネットの部分にコイルを設けて電磁石として用いた例を図９に示す。この場合、アームにアームの位置を検知するための検知手段を設け、その検知信号の出力に従ってコイルに流す電流を制御する。この場合も、アームが退避するにつれてコイルに流す電流を小さくするように制御すれば、同等の効果を得ることができる。図９の例では、検知手段としてフォト・インタラプタ５−ｄ−３を用い、アーム５−ｂが退避するにつれてフォト・インタラプタ５−ｄ−３の出力を小さくするように構成し、その出力信号を必要ならば増幅してコイル５−ｄ−２に流すという手法をとっている。フォト・インタラプタ５−ｄ−３の他にもアームと可変抵抗を連動させる手法もある。

チャック手段の代表的な形態は以上に述べた通りであるが、本発明は前記形態に限定されず、その他のチャック手段の形態の例を以下に示す。

図１０の例では、２本のアームのチャック手段ベース５−ｃに固定された回転中心Ａをアーム５−ａ、５−ｂに個々に設けている。ただし、それらの回転中心Ａの位置はレンズに中心に対して左右対称な位置である。この場合も図２で述べた例と同等の効果が得られる。

図１１の例では、２本のアームの制御を全て電気制御で行う。アームの動きも与える力も電気制御である。各アームにはアームの位置を検知する検知手段を設け、それらの位置信号が常に同じになるようにアームの動きを制御する。且つ、先に述べたように、アームが退避するにつれてアームに与える与圧力を小さくするようにも制御している。

次に、レンズ支持部の形状について説明する。レンズ支持部２−ａの接着面の形状は、レンズ３の中心を通る鉛直線とレンズの光軸線とがなす平面に対して略左右対称としている。これの最も一般的な形状としては、レンズの外周円よりもわずかに径の大きな円弧状の形状が挙げられ、図１では、この場合について示してある。円弧状ではなくても、レンズの中心を通る鉛直線とレンズの光軸線とがなす平面に対して略左右対称という条件を満たせば、図１２、１３に示すような形状でもよい。

これらの接着面でレンズ３がレンズ支持部２−ａに接着されるが、先にも述べたように、紫外線硬化型接着剤４は硬化する過程において収縮が発生する。したがって、その影響で接着過程においてレンズ位置も移動することになる。したがって、接着後のレンズの位置精度を確保するために、レンズの初期位置は収縮量を見込んでオフセットされなければならないが、そのオフセットの条件を複雑にすることは好ましくない。そこで、レンズ位置の移動方向を極力制限する必要がある。本方式によれば、光軸方向には接着面は作用しないので、光軸方向には収縮が発生しない。光軸方向と直交する２方向については接着面が作用するのでレンズ移動によるオフセットの条件が必要となってくる。

一般的に、紫外線硬化型接着剤４の収縮量は接着層の厚みに比例するので、接着面の形状をレンズの中心を通る鉛直線とレンズの光軸線とがなす平面に対して略左右対称としていれば、光軸と直交する２方向のうち水平方向については接着剤の収縮が打ち消しあって、全体としてレンズの移動量はゼロに近くなる（図１４）。したがって、紫外線硬化型接着剤４の収縮によるレンズの移動方向は、光軸と直交する２方向のうち鉛直方向だけとなる。 実際問題としては、接着剤の密度の分布や外乱などにより、上記構成でも多少のレンズの水平方向へのズレは発生するが、先に述べたようなチャック手段を併用することによって、レンズの水平方向ヘのズレ量を限りなく小さくしている。また、同様にして接着面の形状をレンズの中心を通る水平面に対して略上下対称とすれば、鉛直方向については接着剤の収縮が打ち消しあって、全体としてレンズの移動量はゼロに近くなるが、重力の影響もあるために条件が複雑になる。したがって、接着面の形状をレンズの中心を通る鉛直線とレンズの光軸線とがなす平面に対して略左右対称とするほうが望ましい。

図１では、レンズ支持部２−ａの接着面の形状は、レンズの外周円よりもわずかに径の大きな円弧状の形状であって、光源の光軸と同心となるように該ベースに形成されている場合について示してある。この形状の利点は、接着面において接着層の厚みを均一化出来ることにある。こうすることによって、接着剤の塗布ムラや硬化のムラを防止し、さらに全体的に薄い接着層で済むので、接着時間の短縮化や接着剤の量の節約などが実現できる。

さらに、レンズ支持部２−ａの接着面の形状は、半円以下の円弧としている。こうすることによって、紫外線硬化型接着剤４の収縮方向が、レンズに対して下側だけとなり、接着剤の収縮によるレンズの移動方向のばらつきを低減させることが可能になる。

紫外線硬化型接着剤４を硬化させるためには接着面に紫外線を照射しなければならない。そのためには接着面まで紫外線が到達しなければならない。通常、レンズは透明なのでレンズのある側から紫外線を照射すればいい。しかし、レンズ側面は粗く研磨されていることが多く、紫外線透過率は決していいとは言えない。そこで、紫外線硬化による接着時間をより短縮するためには、レンズ側のみならず、レンズ支持部側からも紫外線を照射することが望ましい。そのためにはレンズ支持部側も紫外線を通すようにされなければならない。その手法としては、レンズ支持部に穴をあけることと、レンズ支持部を透明にするという手法が挙げられる。いずれの場合も紫外線照射効率が向上し、接着時間の短縮化が実現できる。レンズ支持部に穴をあける場合、その穴形状は、レンズの中心を通る鉛直線とレンズの光軸線とがなす平面に対して略左右対称であるように設けられる（図１５）。こうすることによって、光軸と直交する２方向のうち水平方向については、接着剤の収縮条件のバランスが保たれて、全体としてレンズの移動量はゼロに近くなる。

光源装置の製造方法は以上で説明した通りであるが、このような構成で製造された光源装置は、非常に精度が高く、接着強度も確保され有用である。また、この製造方法で、１個のベース上に、半導体レーザとレンズとの組み合わせを複数個設ける、いわゆるマルチビーム光源装置を製造することも可能である。この場合、各ビームの相対位置精度が精密に確保されているため、光源装置としては効率がよく、更に有用である。

これらの光源装置は、記録装置に用いられると威力を発揮する。近年、高解像度で高画質で且つ高速な記録が要求されており、本発明の製造方法で製造された光源装置は、高精度が保障されているので、これらの記録装置のニーズに合致している。さらにマルチビーム光源装置の場合は高速で広幅画像を得ることが可能になる。

記録装置の具体例としては、印刷版の製版機、印刷版の版下作成のイメージセッタ、感光体ドラムを利用したプリンタ、複写機、ファックスなどが挙げられる。

以下に、本発明の実施例を示す。詳細は前述した通りであるので、ここでは各項目ごとに簡単に列記する。
Ａ．チャック手段の構成
（１）図２に示される形態。
（２）図１０に示される形態。この形態では、回転中心Ａを各アームごとに別々にしている
（３）図１１に示される形態。各アームの動きを全て電気制御で行っている。
Ｂ．アームの与圧手段
（１）マグネット（図２等参照）、効果：簡単な構成で実現できる。
（２）コイルを設けた手法（図９参照）、効果：与圧力の調整が容易である。
Ａ、Ｂの組み合わせにおいて、Ａ−（１）とＢ−（１）、Ａ−（１）とＢ−（２）、Ａ−（２）とＢ−（１）、Ａ−（２）とＢ−（２）、Ａ−（３）とＢ−（２）の５通りの組み合わせがありうる。
Ｃ．光源
（１）半導体レーザ
（２）ＬＥＤ
（３）白熱灯
Ｄ．レンズ
（１）コリメータレンズ単独
（２）集光レンズ単独
（３）コリメータレンズと集光レンズの機能を併せ持った単レンズ
（４）コリメータレンズと集光レンズの複合レンズ
（５）複数枚の集光レンズ
Ｅ．複数枚のレンズの組み方
（１）個別にレンズ支持部に搭載、効果：接着部に紫外線を当てやすい
（２）鏡筒を用いた複数枚レンズのユニット化。このとき、鏡筒には光を通すための穴をあけるか、透明にする必要あり、効果：取扱が容易
Ｆ．接着剤又は接着手段
（１）紫外線硬化型接着剤、効果：接着タイミングを自在にコントロールできる。
（２）瞬間接着剤
（３）エポキシ系接着剤
（４）一般的なボンド
（５）溶接
Ｇ．ビーム位置のモニタリングと調整
（１）モニタでビーム位置やスポット形状を観察しながら手動で調整
（２）モニタに取りこまれたビーム位置やスポット形状を画像処理することによって自動的にレンズ位置を調整する制御系を設ける、効果：レンズ位置調整を自動化できる
Ｈ．接着剤の供給方法
（１）ノズルを用いる
（２）針状のものの先端に接着剤を乗せて、毛管現象で供給
（３）あらかじめレンズやレンズ支持部に塗布
Ｉ．紫外線の照射方法
（１）光源より直接照射
（２）光ファイバーを用いて局所的に照射（図４）、効果：紫外光を効果的に利用することができ、入り組んだ形状のところにでも紫外光を容易に導くことができる
Ｊ．アームのレンズを保持する部分の形状（図６参照）
（１）２本の稜線、効果：レンズを最も姿勢よくチャッキングできる。さらにレンズ移動中においてもレンズチャッキングが安定している
（２）１本の稜線と前記稜線上にない１点
（３）同一直線上にない３点
Ｋ．レンズ支持部の形状
（１）左右対称なレンズとは同軸の円弧状（図１）、効果：接着層の厚みを均一化できるので、接着ムラを防止し、短時間でのレンズ接着を可能にする。
（２）左右対称なＶ字形状（図１２）
（３）平面形状（図１３）
Ｌ．本光源装置を用いた記録装置の例
（１）印刷版の製版機
（２）印刷版の版下作成のイメージセッタ
（３）ＣＴＰ印刷機
（４）プリンタ
（５）複写機
（６）ファックス

本発明の光源装置の構成を示す。 本発明のチャック手段の第１の構成例を示す。 ５自由度の位置調整機構を示す。 光ファイバーを用いた紫外線照射の例を示す。 紫外線硬化型接着剤の収縮による不具合の発生を示す。 アームのレンズチャッキング部の形状例を示す。 チャック手段の動作の様子を示す。 マグネット間の距離と磁力との関係を示す。 与圧手段としてコイルを用いた例を示す。 本発明のチャック手段の第２の構成例を示す。 本発明のチャック手段の第３の構成例を示す。 レンズ支持部がＶ字型の場合の例を示す。 レンズ支持部が平面の場合の例を示す。 紫外線硬化型接着剤の収縮によるレンズの移動を示す。 レンズ支持部にあけられた紫外線透過のための穴を示す。 従来技術を示す。

符号の説明

１ 光源（半導体レーザー）
２ ベース
３ レンズ
４ 紫外線硬化型接着剤
５ チャック手段
６ モニタ
７ 紫外線硬化型接着剤注入ノズル

Claims (19)

1. 光源と、前記光源を保持しているベースと、前記光源の光軸と同軸に配置された単数もしくは複数のレンズ或いはレンズアレイと、前記レンズを支持するためのレンズ支持部とを備え、前記レンズ支持部上に前記レンズを固定接着することによって構成された光源装置における前記レンズの接着方法において、前記光源及び前記レンズの光軸方向を水平方向にセットし、前記レンズが接着するまでチャッキングするためのチャック手段は、２本のアームで前記レンズの側面の接着されない部分を挟み込むように構成され、前記２本のアームは前記レンズをそれぞれ１個所以上の稜線或いは点で支えていて退避自在に与圧するように設けられていて、前記２本のアームの退避する量は常に概ね同じであることを特徴とする光源装置の製造方法。
2. 前記レンズを紫外線硬化型接着剤によって前記レンズ支持部上に固定接着することを特徴とする請求項１記載の光源装置の製造方法。
3. 前記２本のアームのレンズを支える部分の形状及び前記２本のアームの退避動作は、前記レンズの光軸を含む鉛直面に対して互いに左右対称をなしていることを特徴とする請求項１または２記載の光源装置の製造方法。
4. 前記２本のアームのそれぞれは、前記レンズの光軸方向に形成された２本の稜線で前記レンズを支えていることを特徴とする請求項３記載の光源装置の製造方法。
5. 前記２本のアームから前記レンズに与えられる与圧力は、常に概ね同じであることを特徴とする請求項１または２記載の光源装置の製造方法。
6. 前記２本のアームから前記レンズに与えられる与圧力は、前記２本のアームが前記レンズから退避するにつれて弱くなることを特徴とする請求項５記載の光源装置の製造方法。
7. 前記２本のアームの前記レンズから退避可能な方向は、前記レンズの光軸を含む鉛直面に対して概ね垂直な方向であることを特徴とする請求項６記載の光源装置の製造方法。
8. 前記チャック手段は、前記レンズの光軸を中心とした回転方向を除く５自由度の位置調整機構を備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の光源装置の製造方法。
9. 前記ベースは、前記チャック手段に対して相対的に前記レンズの光軸を中心とした回転方向を除く５自由度の位置調整機構にセットされていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の光源装置の製造方法。
10. 請求項１乃至９のいずれか１つに記載の製造方法で製造されることを特徴とする光源装置。
11. 前記レンズ支持部の接着面の形状は、前記レンズの光軸を含む鉛直面に対して概ね左右対称の形状であることを特徴とする請求項１０記載の光源装置。
12. 前記レンズ支持部の接着面は、前記レンズの外周円よりもわずかに径の大きな円弧状の形状であって、前記光源の光軸と同心となるようにベースに形成されていることを特徴とする請求項１１記載の光源装置。
13. 前記レンズ支持部の接着面は、半円以下の円弧であることを特徴とする請求項１２記載の光源装置。
14. 前記レンズ支持部には穴が設けられていることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１つに記載の光源装置。
15. 前記レンズ支持部の穴形状は、前記レンズの光軸を含む鉛直面に対して概ね左右対称であることを特徴とする請求項１４記載の光源装置。
16. 前記レンズ支持部は透明であることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１つに記載の光源装置。
17. 請求項１０乃至１６のいずれか１つに記載の光源装置を用いることを特徴とする記録装置。
18. １個の前記ベース上に、前記光源と前記レンズとの組み合わせを複数個設けることを特徴とする請求項１０乃至１６のいずれか１つに記載の光源装置。
19. 請求項１８に記載の光源装置を用いることを特徴とする記録装置。

Images