JP2007286386A - レーザ走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レーザ素子から発生する熱を十分放熱でき、レーザ素子から投射される投射光の光軸に対する位置の調整が容易な取付構造を備えたレーザ走査装置を提供する。
【解決手段】 保持部材１１には、レーザ素子１２のフランジ１２ａの円周部を収納する溝１１ａが形成されており、保持部材１１はフランジ１２ａの円周部を溝１１ａに挟み込むことで、レーザ素子１２を保持する。レーザ素子１２は、保持部材１１の溝１１ａに挟み込まれたフランジの一部を除いてフランジを含めて周辺が開放されており、高い放熱効果が得られる。保持部材１１の溝１１ａに挟み込まれたフランジ１２ａはレーザ光の光軸（Ｘ軸）に直交するＹ−Ｚ平面上を自在に移動でき、レーザ光の光軸位置を精密に調整することができる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、電子複写機、プリンタ、ファクシミリ装置やその複合機などの画像形成装置に使用されるレーザ走査装置に関し、特に保持と位置調整が容易なレーザ走査装置の取付構造に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、帯電させた感光体上に画像信号で変調されたレーザ光を投射し、画像の静電潜像を形成している。このような用途のレーザ走査装置では光源として半導体レーザ素子（以下、レーザ素子又は単に素子ということがある）を使用するが、レーザ素子は使用時に発熱し、その熱により発振波長が変動するばかりでなく著しく寿命を縮めることになる。また、レーザ素子を保持する保持部材に熱が伝わると保持部材の熱膨張により光学系との位置関係がずれてしまうという不都合が発生する。

そこで、レーザ素子を使用するレーザ走査装置では、効率的に熱を放散させてレーザ素子の温度を低く保つように、熱伝導の悪い材料との接触を少なくし、レーザ素子を保持する保持部材についても、保持部材との取付部分の形状を工夫し、熱膨張によっても光学系との位置関係がずれないように構成されている。

また、レーザ素子の発光点は素子毎にバラツキがあるから、保持部材にレーザ素子を取付けた後に、取付位置を調整可能にする構成が求められる。

図５及び図６は、従来のレーザ素子の取付構造の例を説明する断面図である。レーザ素子１０１は絶縁体１０２に保持されており、絶縁体１０２は金属ブラケット１０３に保持されている。図６に示すレーザ素子の取付構造では、放熱性を改善するため、金属ブラケット１０３に放熱フィン１０３ａが設けられている。また、絶縁体１０２は電気絶縁性と熱伝導性が高い材料、例えば窒化アルミニウムセラミック等で構成される。

上記した構成により、通常、レーザ素子１０１のアノードが接続されている外壁部を金属ブラケット１０３から絶縁し、アノード電位を調整することができるほか、レーザ素子１０１に発生する熱は、絶縁体１０２を経て金属ブラケット１０３に伝達され、放熱される。

レーザ素子１０１を絶縁体１０２に固定する手段としては、絶縁体１０２の取付孔にねじを切り、レーザ素子１０１のフランジ１０１ａにねじを設けてねじ込む等の手段があるが、絶縁体１０２のねじ加工が困難であることのほか、固定部の接触面積にばらつきがあると放熱特性が変化してしまうという不都合があるので、カシメ（加締め）による方法が広く採用される。即ちレーザ素子１０１のフランジ１０１ａを複数カ所又は全周にわたりカシメて変形させ、絶縁体１０２に固定するもので、接触面積が一定となり、ばらつきのない放熱特性が得られる（特許文献１、特許文献２参照）。

このほか、レーザ素子の取付手段には熱膨張による光学系との位置関係のずれの回避などに関して種々の提案がなされている（特許文献３、特許文献４）。
特開２００５−３１７９２５号公報。 特開２００５−１７６０５１号公報。 特開２００１−１１７０４１号公報。 特開２００３−２９５０８８号公報。

上記したように、レーザ走査装置においては、レーザ素子の取付手段の改良が求められているが、これを整理すればおよそ以下の通りとなる。即ち、レーザ素子の自己発熱による発振波長のずれの防止、レーザ素子の発熱による保持部材の熱膨張及び歪みの防止乃至は回避、レーザ素子の所定位置への保持力の強化、保持部材の熱膨張によるレーザ素子の位置の変動の防止、レーザ素子の光軸（Ｘ軸）に対する垂直平面（Ｙ−Ｚ軸平面）内での調整自由度の確保、部品点数の減少など。

このような課題を解決すれば、レーザ素子の発熱によっても精度の高いレーザ光の投射が可能となり、また、レーザ素子の光軸（Ｘ軸）に対する垂直平面（Ｙ−Ｚ軸平面）内での調整自由度が確保されれば、組立工程の自由度及び組立装置の設計自由度が高まり、さらに部品点数の減少による製造コストの削減が可能となる。この発明は、上記した課題を解決することを目的とするものである。

この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、レーザ素子のフランジが嵌合する嵌合溝を備えた保持部材に、前記レーザ素子のフランジを前記嵌合溝に嵌合させたレーザ素子の取付構造において、前記レーザ素子及びフランジの周辺は、フランジと保持部材との嵌合溝部分を除き開放空間に形成されていることを特徴とするレーザ素子取付構造を備えたレーザ走査装置である。

そして、前記フランジと保持部材とは、必要な強度が得られる範囲において接触面積が最小に構成されるものとする。

そして、前記保持部材は、レーザ素子のフランジを挟んで対向配置されているものとする。

そして、前記フランジの嵌合溝は、レーザ素子から投射される投射光の光軸に垂直な面上に形成されているものとする。

また、前記レーザ素子のフランジは、前記嵌合溝の内部でレーザ素子から投射される投射光の光軸に垂直な面上でのみ移動可能である。

また、前記保持部材は、レーザ素子のフランジを挟んで対向配置されている複数の保持部材からなるものとする。

また、前記レーザ素子のフランジは、前記嵌合溝の内部に接着剤で固定可能に構成することができる。

この発明によれば、レーザ素子及びフランジの周辺は、フランジと保持部材との嵌合溝部分を除き開放空間に形成されて十分な放熱がなされるから、レーザ素子の自己発熱による発振波長のずれを防止することができ、また、レーザ素子の発熱による保持部材の熱膨張及び歪みを防止乃至は回避することができる。

また、フランジの嵌合溝は、レーザ素子から投射される投射光の光軸に垂直な面上に形成されており、レーザ素子のフランジは、前記嵌合溝の内部でレーザ素子から投射される投射光の光軸に垂直な面（Ｙ−Ｚ軸平面）上で移動可能であるから、調整自由度が確保され、組立工程の自由度及び組立装置の設計自由度を高めることができる。

さらに、この発明のレーザ素子取付構造を備えたレーザ走査装置は部品点数が少なく、調整が容易であるから、製造コストの削減が可能となる。

以下、この発明の実施の形態について説明する。図１及び図２はこの発明の実施の形態の保持部材へのレーザ素子の取付構造を説明する図であって、図１はレーザ素子から投射されるレーザ光の光軸（Ｘ軸）方向から見た断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に添った断面図（Ｚ軸方向から見た断面図）である。

図１及び図２において、１１は保持部材、１２はレーザ素子、１２ａはフランジ、１２ｂはリード線である。図示されていないが、保持部材１１は図１の上下方向に延長された延長部で一体に接続されて全体がリング状、或いは一方が開いたＵ字状等に形成されているものとする。

保持部材１１には、レーザ素子１２のフランジ１２ａの円周部を収納する溝１１ａが形成されており、保持部材１１はフランジ１２ａの円周部を溝１１ａに挟み込むことで、レーザ素子１２を保持するように構成されている。

この構成により、レーザ素子１２は、保持部材１１の溝１１ａに挟み込まれたフランジの一部を除いてフランジを含めて周辺が開放されており、高い放熱効果を得ることができる。そして、レーザ素子１２のフランジ１２ａも、フランジの一部だけ保持部材１１の溝１１ａに挟み込まれるから保持部材１１への熱の伝達を極力小さくすることができる。

また、レーザ素子１２のフランジ１２ａと保持部材１１の溝１１ａとの間には、隙間Ｓが形成されているので、保持部材１１の溝１１ａに挟み込まれたフランジ１２ａはレーザ光の光軸（Ｘ軸）に直交するＹ−Ｚ平面上を移動することができ、レーザ光の光軸（Ｘ軸）位置を精密に調整することができる。

図３は、保持部材へのレーザ素子の取付構造を説明する図１のＡ−Ａ線に添った断面図であって、先に図２を参照して説明したように、保持部材１１の溝１１ａに挟み込まれたレーザ素子１２のフランジ１２ａをＹ−Ｚ平面上で移動し、レーザ光の光軸（Ｘ軸）位置を精密に調整した後、隙間Ｓに接着剤Ｂを充填して固定した状態を示している。接着剤には、例えば紫外線硬化型の接着剤を使用することができる。

図４は、保持部材へのレーザ素子の取付構造の変形例を説明する断面図で、図４（ａ）は、Ｕ字状の保持部材１１にレーザ素子１２のフランジを挟みこみ、レーザ素子１２を取付けた取付構造を示す。図４（ｂ）及び図４（ｃ）は、対向配置された２つの保持部材１１にレーザ素子１２のフランジを挟みこみ、レーザ素子１２を取付けた取付構造を示す。図４（ｄ）は、レーザ素子１２のフランジの周囲の３方向に配置された３つの保持部材１１にレーザ素子１２のフランジを挟みこみ、レーザ素子１２を取付けた取付構造を示す。また、図４（ｅ）は、レーザ素子１２のフランジの周囲の２方向に角度をもって配置された２つの保持部材１１にレーザ素子１２のフランジを挟みこみ、レーザ素子１２を取付けた取付構造を示す。

図４に示す保持部材へのレーザ素子の取付構造はいずれの取付構造においても、保持部材１１にフランジを挟みこむ溝が形成されており、保持部材１１がフランジの円周部を溝に挟み込むことで、レーザ素子１２を保持するように構成されている点は、先に図１、図２を参照して説明した構成と変らない。

レーザ素子及びフランジの周辺が、フランジと保持部材との嵌合溝部分を除き開放空間に形成されて十分な放熱ができ、また、レーザ素子から投射される投射光の光軸に対する位置の調整が容易な、レーザ素子の取付構造を備えたレーザ走査装置である。

この発明の実施の形態のレーザ素子の取付構造を、レーザ光の光軸（Ｘ軸）方向から見た断面図。 図１のＡ−Ａ線に添った断面図（Ｚ軸方向から見た断面図）。 図１のＡ−Ａ線に添った断面図で、レーザ素子の光軸位置の調整後、接着剤により固定した状態を示す図。 保持部材へのレーザ素子の取付構造の変形例を説明する断面図。 従来のレーザ素子の取付構造を説明する断面図（その１）。 従来のレーザ素子の取付構造を説明する断面図（その２）。

符号の説明

１１ 保持部材
１１ａ 溝
１２ レーザ素子
１２ａ フランジ
１２ｂ リード線
Ｓ 隙間
Ｂ 接着剤

Claims (7)

1. レーザ素子のフランジが嵌合する嵌合溝を備えた保持部材に、前記レーザ素子のフランジを前記嵌合溝に嵌合させたレーザ素子の取付構造において、前記レーザ素子及びフランジの周辺は、フランジと保持部材との嵌合溝部分を除き開放空間に形成されていること
   を特徴とするレーザ素子取付構造を備えたレーザ走査装置。
2. 前記フランジと保持部材とは、必要な強度が得られる範囲において接触面積が最小に構成されていること
   を特徴とする請求項１に記載のレーザ素子取付構造を備えたレーザ走査装置。
3. 前記保持部材は、レーザ素子のフランジを挟んで対向配置されていること
   を特徴とする請求項１に記載のレーザ素子取付構造を備えたレーザ走査装置。
4. 前記フランジの嵌合溝は、レーザ素子から投射される投射光の光軸に垂直な面上に形成されていること
   を特徴とする請求項１に記載のレーザ素子取付構造を備えたレーザ走査装置。
5. 前記レーザ素子のフランジは、前記嵌合溝の内部でレーザ素子から投射される投射光の光軸に垂直な面上でのみ移動可能であること
   を特徴とする請求項１に記載のレーザ素子取付構造を備えたレーザ走査装置。
6. 前記保持部材は、レーザ素子のフランジを挟んで対向配置されている複数の保持部材から構成されること
   を特徴とする請求項１に記載のレーザ素子取付構造を備えたレーザ走査装置。
7. 前記レーザ素子のフランジは、前記嵌合溝の内部に接着剤で固定可能に構成されていること
   を特徴とする請求項１に記載のレーザ素子取付構造を備えたレーザ走査装置。
   
   
   

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