JP2009187028A

JP2009187028A - 光源装置の取付構造

Info

Publication number: JP2009187028A
Application number: JP2009119931A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Sakakibara; 崇晃榊原; Takumi Shimizu; 匠清水; Fumiya Hisa; 文哉比佐
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2009-05-18
Publication date: 2009-08-20
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: JP5062219B2

Abstract

【課題】光源取付部に取り付けられた光源装置を精度良く位置調整することが容易で、かつ位置調整後に光源装置を光源取付部に固定する際に、光源装置に位置変化が生じないようにする。
【解決手段】光源装置の光出射部から出射された光線により像坦持体を走査露光する光走査装置における光源取付部に、前記光源装置を取り付けるための光源装置の取付構造であって、前記光源装置に設けられた光源側基準面と、前記光源取付部に設けられ、前記光源側基準面に当接して該光源側基準面と共に前記光出射部から出射される光線の光軸方向を設定し、かつ光軸直角方向に沿った光軸位置を調整するための取付基準面と、前記光源装置及び前記光源取付部にそれぞれ連結されて前記光軸方向に沿って撓むと共に、該撓みによって生じる該光軸方向に沿った復元力により前記光源側基準面を前記取付基準面上に圧接させる弾性連結部材と、を有する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、半導体レーザーチップ等を光源とする光源装置を光走査装置に取り付けるための光源装置の取付構造に関する。

近年、画像形成装置としては、レーザープリンター等のレーザー光を作像プロセスに用いるものが普及しており、この種の画像形成装置では、感光材料や感光体等の像担持体上をレーザー光により走査して、像担持体上に画像（潜像）を形成するために光走査装置が多く用いられている。また、このような画像形成装置では、画像形成の高速化に対する強い要求があり、これを実現するために手段として、例えば、複数本のレーザー光により像担持体を同時に走査して画像を形成する方法、所謂、マルチビーム化が採用されている。このマルチビーム化を達成する手段としては、特許文献１に開示されているものがあり、この公報には、１個の半導体レーザーチップ上に複数の発光部が容易に配列できる面発光型レーザー（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser-Diode）を光源とするレーザー走査装置が示されている。

上記のようなレーザー走査装置では、半導体レーザーチップが実装された半導体レーザー装置が結像光学系及び偏向器が搭載された支持構造体に取り付けられ、この半導体レーザー装置から出射されたレーザー光が結像光学系及び偏向器により像担持体上にビームスポットとして結像すると共に像担持体上を走査する。このレーザー走査装置では、半導体レーザーチップから出射される光束の方向（光軸方向）が結像光学系の光学特性に影響を与えるため、半導体レーザーチップの結像光学系に対する相対的な位置調整がミクロン単位の精度で行われる。

また、上記のようなレーザー走査装置に光源として用いられる従来の半導体レーザーとしては、例えば、特許文献２に開示されているものがある。この半導体レーザー１４０には、図１６に示されるように、円板状のステム１４２の表面側中央部にブロック状の支持台１４４が固着されており、この支持台１４４の一側面には、ヒートシンク１４６を介して端面発光型の半導体レーザーチップ（以下、「ＬＤ」とい。）１４８が取り付けられている。またステム１４２の表面部には、ＬＤ１４８に正対するように光量モニター用のフォトダイオード（以下、「ＭＰＤ」という。）１５０が固着されている。半導体レーザー１４０には、ステム１４２の表面部を覆うようにキャップ１５２が設けられ、このキャップ１５２の頂面中央部にはレーザー光Ｂが透過する窓部１５４が開口している。半導体レーザー１４０には、ステム１４２を貫通するように複数本の電極端子１５６が設けられており、これらの電極端子１５６には、ボンディングワイヤ１５８によりステム１４２上のＬＤ１４８、ＭＰＤ１５０等の電子部品が結線されている。これにより、ＬＤ１４８、ＭＰＤ１５０等の電子部品は、ボンディングワイヤ１５８及び電極端子１５６を介して駆動制御回路（図示省略）に接続される。

上記のように構成された半導体レーザー１４０をレーザー走査装置に取り付ける際には、先ず、半導体レーザー１４０をステム１４２の裏面部を基準面として回路基板（図示省略）上に固定した後、この半導体レーザー１４０をレーザー走査装置へ取り付けるためのホルダ部材（図示省略）内へ圧入固定する。このホルダ部材にはレーザー走査装置への取付時に基準なる突当面が設けられ、またレーザー走査装置における半導体レーザー１４０が取り付けられる光源取付部にも基準となる取付面が設けられている。半導体レーザー１４０を保持したホルダ部材は、その突当面を取付面へ当接させた状態でビス等により光源取付部へ固定される。

また、光走査装置の光源取付部に半導体レーザーを取り付けるための半導体レーザーの取付構造としては、例えば、特許文献３や特許文献４に開示されているものもある。この特許文献３及び特許文献４に開示されている半導体レーザーの取付構造では、半導体レーザーを保持したホルダ部材の基準面（光源側基準面）を光源取付部の基準面（取付基準面）に当接させた状態で、半導体レーザーから出射されるレーザーの光軸方向及び光軸直角方向に沿った光軸位置を調整した後、ホルダ部材の貫通穴に挿通された固定ネジを光源取付部に穿設されたネジ穴に捻じ込むことで、ホルダ部材を介して半導体レーザーを光源取付部へ固定している。ここで、ホルダ部材の光源側基準面と光源取付部の取付基準面とは、半導体レーザーから出射されるレーザー光の光軸に直交する平面となるように加工されている。

特開平５−２９４００５号公報（第５頁、第1図）特開平９−１０２６５０号公報（第２頁、第２３図）特開平５−２９７３０３号公報（第４−５頁、第４図）特開平７−１６８１０９号公報（第４頁、第２図）

レーザー走査装置においては、レーザー光源によるレーザー光の出射位置が光軸方向（深度方向）に沿った所定の位置に対して前後すると、その誤差が感光体上では数百倍に拡大して感光体表面に対するレーザー光の焦点位置の誤差（以下、「フォーカス差」という）として現れ、すなわち、結像光学系の縦倍率に応じて拡大されたフォーカス差が生じる。具体的は、例えば、感光体上でのビーム径を５０μｍ、焦点深度を４ｍｍ、像面湾曲を２ｍｍとした場合、許容できる深度方向のフォーカス差は２ｍｍとなる。このとき、レーザー走査装置における縦倍率を２００倍とすると、許容できるレーザー光源における出射位置の光軸方向の差は１０μｍ以下となる。

上記の関係を２個の発光点間隔が１４μｍの２ビームレーザーアレイを光源とする半導体レーザー装置に当てはめると、２個の発光点の深度方向に沿った位置差に対応する光源の傾きは３５°まで許容される。これに対し、発光点の数が数個から数十個になるマルチビームアレイを光源とする半導体レーザー装置においては、例えば、レーザーアレイにおける両端の発光点の間隔が２００μｍであると、発光点間の深度方向に沿った誤差を１０μｍ以下とするためには、光源の傾きは２．５°以下にしなければならない。

しかしながら、図１６に示される半導体レーザー１４０では、ＬＤ１４８が支持台１４４の一側面（取付面）にヒートシンク１４６を介して固定されている構造であることから、前記取付面に直交する方向をＹ方向、結像光学系の光軸方向をＺ方向、これらのＹ及びＺ方向に直交する方向をＸ方向とした場合、ＬＤ１４８のＹ−Ｚ平面に沿った傾き誤差については、取付面を基準としてＬＤ１４８を支持台１４４へ取り付けることで、十分に小さくすることができるが、ＬＤ１４８のＺ−Ｘ平面に沿った傾き誤差については、基準となる面が存在しないことから、ＬＤ１４８を支持台１４４へ取り付ける際に大きくなり易い。このような問題は、図１６に示されるような半導体レーザー装置に、光源として面発光型のＬＤを用いた場合にも同様に生じ得る。

一方、特許文献３及び特許文献４に開示されているような半導体レーザーの取付構造（以下、単に「取付構造」という。）では、光源である半導体レーザーの位置決め調整後に固定を行うが、ホルダ部材の光源側基準面の平面度と光源取付部の取付基準面の平面度に差があるため、固定時に一方の基準面が他方の基準面にならってしまい、半導体レーザーを精度よく位置調整しても、固定時に半導体レーザーの位置等が変動してしまうという問題があった。

図１７に基づいて特許文献３及び特許文献４に開示されているような従来の取付構造における問題を詳細に説明する。

図１７は従来の取付構造による半導体レーザーの光源取付部への取付方法を説明するために側面断面図である。この取付構造３００には、半導体レーザー３０２を保持するプレート状のレーザー駆動基板３０４が設けられると共に、このレーザー駆動基板３０４を介して半導体レーザー３０２が取り付けられる光源取付部３０９が光走査装置の筐体に設けられている。ここで、レーザー駆動基板３０４は、その片側の面が光源側基準面３０８とされており、また光源取付部３０９には、レーザー駆動基板３０４の光源側基準面３０８と当接して半導体レーザー３０２を位置決めするための取付基準面３１０が平面状に形成されると共に、半導体レーザー３０２から出射されたレーザー光Ｂが通過する窓部３１２が貫通している。

上記のような取付構造３００では、理想的には、図１７（Ｄ）に示すように、レーザー駆動基板３０４の光源側基準面３０８及び光源取付部３０９の取付基準面３１０がそれぞれ平面に維持されたままで、レーザー駆動基板３０４を介して半導体レーザーが固定される。しかし、図１７（Ａ）に示すように部品の製造誤差により、レーザー駆動基板３０４の光源側基準面３０８及び光源取付部３０９の取付基準面３１０の双方はそれぞれ形状誤差を有する。この例では、取付基準面３１０における片側の端部に誤差（傾き）が生じている例で説明する。調整時には、図１７（Ｂ）に示されるように、レーザー駆動基板３０４の光源側基準面３０８は、取付基準面３１０の高点の部分に接している。この状態で、図示しない組み立て治具などにより、基準面３０８，３１０同士を押し当てつつ、半導体レーザー３０２の位置調整が行われる。

しかしながら、半導体レーザー３０２の位置調整完了後に、図１７（Ｃ）に示されるように示すように、締結部材であるネジ３１４によりレーザー駆動基板３０４を固定すると、締結力により光源側基準面３０８と取付基準面３１０が完全に一致するように締結され、レーザー駆動基板３０４及び光源取付部３０９の一方又は双方（ここでは、主としてレーザー駆動基板３０４）に変形が生じ、レーザー駆動基板３０４により保持された半導体レーザー３０２が調整時とは異なった姿勢になってしまう。特に、半導体レーザー３０２と光走査装置の筐体内に配置されたコリメーターレンズ(図示省略)の相対的な位置関係については、非常に厳しい精度が要求され、製造後の衝撃などによりズレが生じた場合には所望の性能が得られないことになり、レーザー駆動基板３０４を光源取付部３０９に強固に固定する必要がある。このよう取付構造３００では、組立時の調整の困難さ、調整精度の悪化や調整工数の増大という問題が生じ易い。

本発明の目的は、上記事実を考慮して、光源取付部に取り付けられた光源装置を精度良く位置調整することが容易で、かつ位置調整後に光源装置を光源取付部に固定する際に、光源装置に位置変化が生じない光源装置の取付構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る請求項１に記載の光源装置の取付構造は、光源装置の光出射部から出射された光線により像坦持体を走査露光する光走査装置における光源取付部に、前記光源装置を取り付けるための光源装置の取付構造であって、前記光源装置に設けられた光源側基準面と、前記光源取付部に設けられ、前記光源側基準面に当接して該光源側基準面と共に前記光出射部から出射される光線の光軸方向を設定し、かつ光軸直角方向に沿った光軸位置を調整するための取付基準面と、前記光源装置及び前記光源取付部にそれぞれ連結されて前記光軸方向に沿って撓むと共に、該撓みによって生じる該光軸方向に沿った復元力により前記光源側基準面を前記取付基準面上に圧接させる弾性連結部材と、を有することを特徴とする。

図１１に基づいて、上記請求項１に記載された光源装置の取付構造による作用を具体的に説明する。

図１１には、請求項１に記載された構成を具備した光源装置の取付構造の具体例が示されている。この光源装置の取付構造（以下、単に「取付構造」という。）１５０には、光源装置であるレーザーパッケージ１５２が実装されると共に、レーザー駆動回路(図示省略)が配設されたプレート状のレーザー駆動基板１５４が設けられている。レーザーパッケージ１５２は、レーザー光源として面発光型のレーザーアレイ１５６及び、このレーザーアレイ１５６を収納するセラミック製のパッケージ部材１５８を備えている。このパッケージ部材１５８は、レーザー駆動基板１５４とは反対側の表面部が光源側基準面１６０とされており、この光源側基準面１６０は高い平滑度を有する平面に加工されている。

取付構造１５０は、光走査装置の筐体１６２に一体的に設けられた光源取付部１６４を備えている。この光源取付部１６４は、筐体１６２の側板部を貫通する窓部１６６及び、この窓部１６６の外周側に筐体１６２の側板部から突出するように設けられた筒部１６８を備えている。ここで、筒部１６８の先端面は取付基準面１７０とされており、この取付基準面１７０も、光源側基準面１６０と同様に、高い平滑度を有する平面に加工されている。また光源取付部１６４には、筒部１６８の外周側に一対のネジ穴１７２が筐体１６２の側板部を貫通するように設けられている。

取付構造１５０には、レーザー駆動基板１５４と光源取付部１６４との間に弾性連結部材１７４が設けられている。この弾性連結部材１７４は、弾性を有する樹脂等を素材として、例えば、一方向へ細長いプレート状に形成されており、その長手方向に沿った両端部には、レーザー駆動基板１５４側へ突出するボス部１７６がそれぞれ一体的に形成されている。このボス部１７６には、板厚方向に沿って弾性連結部材１７４を貫通するネジ穴１７８が穿設されている。一方、レーザー駆動基板１５４には、弾性連結部材１７４の一対のネジ穴１７８に対応する一対の挿通穴１８２が穿設されている。また弾性連結部材１７４には、その長手方向に沿った中央部に光源取付部１６４の筒部１６８に対応する開口部１８０が穿設されると共に、この開口部１８０の上下にそれぞれ光源取付部１６４の一対のネジ穴１７２に対応する一対の挿通穴１８４が穿設されている。

取付構造１５０では、レーザーパッケージ１５２を光源取付部１６４に取り付ける際には、先ず、図１１（Ｂ）に示されるように、一対のネジ１８６を弾性連結部材１７４における一対の挿通穴１８４にそれぞれ挿通させ、これらのネジ１８６の先端部を光源取付部１６４における一対のネジ穴１７２にそれぞれ捻じ込むことにより、弾性連結部材１７４を光源取付部１６４に締結固定する。このとき、光源取付部１６４の筒部１６８は、弾性連結部材１７４の開口部１８０内を通ってレーザー駆動基板１５４側へ突出する。

次いで、位置調整治具(図示省略)によりレーザーパッケージ１５２の光源側基準面１６０が光源取付部１６４の取付基準面１７０に当接するように、レーザー駆動基板１５４を保持する。この状態で、レーザーパッケージ１５２が位置調整治具によりレーザー駆動基板１５４と共に、レーザーパッケージ１５２から出射されるレーザー光Ｂの光軸ＳＢと直交する方向（軸直角方向）へ位置調整される。この位置調整時には、弾性連結部材１７４のボス部１７６とレーザー駆動基板１５４との間には、光軸方向に沿って狭い隙間が形成される。

取付構造１５０では、レーザーパッケージ１５２の位置調整完了後に、一対のネジ１８８をレーザー駆動基板１５４における一対の挿通穴１８２内を挿通させ、これら一対のネジ１８８の先端部を弾性連結部材１７４における一対のネジ穴１７８内へ捻じ込むことで、レーザー駆動基板１５４を弾性連結部材１７４に連結する。このとき、一対のネジ１８８を一対のネジ穴１７８内へそれぞれ均等に捻じ込んで行くことにより、図１１（Ｃ）に示されるように、弾性連結部材１７４の両端部付近がそれぞれレーザー駆動基板１５４側へ弾性的に変形（撓み変形）し、一対のボス部１７６の先端面がそれぞれレーザー駆動基板１５４の表面部へ圧接する。更に、一対のネジ１８８を所定の締め付けトルクが生じるまで捻じ込むことにより、弾性連結部材１７４がレーザー駆動基板１５４の表面部にならうように密着固定されると共に、弾性連結部材１７４の弾性的な復元力に対応する圧力で光源側基準面１６０が取付基準面１７０へ圧接する。

すなわち、取付構造１５０では、ネジ１８８を所定の締め付けトルクが生じるまで捻じ込みレーザーパッケージ１５２を、弾性連結部材１７４を介して光源取付部１６４へ固定することにより、光源側基準面１６０及び取付基準面１７０に寸法誤差がある場合でも、この寸法誤差が、弾性連結部材１７４が弾性変形することで吸収されるので、光源側基準面１６０及び取付基準面１７０の寸法誤差の影響によりレーザーパッケージ１５２の位置調整後における姿勢変化の発生を防止できる。

なお、図１１に示される取付構造１５０では、光源側基準面１６０がパッケージ部材１５８に形成されているが、図１２（Ａ）に示されるように、一般によく使用される管状のパッケージ部材に収納されている端面発光型の半導体レーザーをレーザー光源とするレーザーパッケージ１９０をレーザー駆動基板１５４上に実装し、このレーザー駆動基板１５４における表面部を光源側基準面１９２にするようにしても良く、また図１２（Ｂ）に示されるようにレーザーパッケージ１９１をプレート状の保持部材１９４上に実装する共に、ＦＰＣ等の回路接続部材１９６により回路基板上に半導体レーザー１９０を接続し、保持部材１９４の光源取付部側の表面部を光源側基準面１９８にするようにしても良い。このようにレーザー駆動基板１５４の表面部を光源側基準面１９２にした場合でも、また保持部材１９４の表面部を光源側基準面１９８にした場合でも、パッケージ部材１５８の表面部を光源側基準面１６０にした場合と基本的に同一の作用及び効果が得られる。

以上説明したように、本発明に係る半導体レーザーによれば、結像光学系が搭載される支持構造体に簡単に取り付けることができ、かつ結像光学系に対する面発光型の半導体レーザーチップの傾き誤差を十分に小さくできる。

また本発明に係る半導体レーザーの取付構造によれば、面発光型の半導体レーザーチップをレーザー光源とする半導体レーザー装置を結像光学系が搭載される支持構造体に簡単に取り付けることができ、かつ結像光学系に対するレーザー光源の傾き誤差を十分に小さくできる。

また本発明に係る光源装置の取付構造によれば、光源取付部に取り付けられた光源装置を精度良く容易に位置調整でき、かつ位置調整後に光源装置を光源取付部に固定する際における光源装置に位置変化を効果的に防止できる。

本発明の実施形態に係る半導体レーザーが適用されたレーザー光走査装置における光学系の構成を示す斜視図である。図１に示されるレーザー走査装置における駆動・制御回路の構成を示すブロック図である。本発明の実施形態に係る面発光型半導体レーザーの構成を示す平面図である。本発明の実施形態に係る面発光型半導体レーザーの構成を示す側面断面図である。本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザーの取付構造の構成を示す側面断面図であり、半導体レーザーの光源取付部への取付前の状態を示している。本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザーの取付構造の構成を示す側面断面図であり、半導体レーザーが光源取付部へ取り付けられた状態を示している。本発明の第１の実施形態に係る取付構造の第１変形例の構成を示す側面断面図である。本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザーの取付構造及び、この取付構造におけるスペーサ部材の構成を示す側面断面図である。本発明の第２の実施形態に係る取付構造の第１変形例の構成を示す側面断面図である。本発明の第２の実施形態に係る取付構造の第２変形例及び、この取付構造における波形ワッシャの構成を示す側面断面図である。本発明の請求項１に係る光源装置の取付構造の具体的構成を示す側面断面図である。図１１に示される光源装置の取付構造における光源装置及び光源側基準面の変形例を示す側面断面図である。本発明の第３の実施形態に係る半導体レーザーの取付構造の構成を示す分解斜視図である。図１３に示される半導体レーザーの取付構造の構成を示す平面図である。図１３に示される半導体レーザーの取付構造における弾性連結部材を示す平面図、正面図及び斜視図である。特開平９−１０２６５０号広報に開示された従来の半導体レーザー装置の構成を示す分解斜視図である。特許文献３及び特許文献４に開示された従来の取付構造による半導体レーザーの光源取付部への取付方法を説明するために側面断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る半導体レーザー装置及び、その取付構造について図面を参照して説明する。

[第１の実施形態]

（レーザー走査装置の構成）

先ず、本発明の実施形態に係る半導体レーザー装置が光源装置として適用されたレーザー走査装置について説明する。図１には、本発明の実施形態に係る半導体レーザーが適用されたレーザー走査装置の光学系の構成が示されている。このレーザー走査装置１０は、ドラム状の感光体１２を画像信号により変調されたレーザー光Ｂにより走査し、感光体１２に静電潜像を形成するためのものであり、電子写真プロセスにより画像形成が行われるレーザープリンター、複写機等の画像形成装置へ適用される。

図１に示されるように、レーザー走査装置１０は、レーザー光Ｂの光源装置として半導体レーザー１４を備えており、この半導体レーザー１４は、マルチビーム光源として面発光型のレーザーアレイ６０（図３参照）を内蔵している。レーザーアレイ６０は、その駆動時に略ガウシアン分布を有する複数本のレーザー光Ｂ（但し、図１には１本のレーザー光Ｂのみが示されている。）を発光する。レーザーアレイ６０から出射されたレーザー光Ｂは、ファーフィールドパターン（ＦＦＰ）が主走査方向及び副走査方向にそれぞれ略均等な拡がり角を持つビーム光となる。レーザー走査装置１０には、半導体レーザー１４から出射されるレーザー光Ｂの光路に沿ってコリメータレンズ１８、光ビーム整形用のスリット部材２０、シリンドリカルレンズ２４、ハーフミラー２２が半導体レーザー１４側から順に配置されている。

ここで、コリメータレンズ１８は、レーザー光Ｂの光軸に沿ったレーザーアレイ６０との間隔がコリメータレンズ１８の焦点距離と一致するよう配置されており、これにより、コリメータレンズ１８を透過した光ビームは略平行光となる。このレーザー光Ｂは、スリット部材２０のスリットを通過することで所定の断面形状に整形され、副走査方向に沿って曲率を有するシリンドリカルレンズ２４に入射する。

ハーフミラー２２は、シリンドリカルレンズ２４を透過したレーザー光Ｂの全光量うち約３０％を透過させ、残りのレーザー光Ｂを回転多面鏡２６へ向って反射する。ハーフミラー２２の裏面側は主走査方向に沿って曲率を有するシリンドリカルレンズとして構成されており、シリンドリカルレンズ２４及びハーフミラー２２を透過したレーザー光Ｂは、副走査方向及び主走査方向ヘそれぞれ集光されて光量モニター用のフォトダイオード（以下、「ＭＰＤ」という。）２８の受光部に光スポットを形成する。

回転多面鏡２６は正多角柱形状に形成されており、その外周側の複数の平面がそれぞれ反射偏向面３０とされている。また回転多面鏡２６には、同軸的にステッピングモータ等からなる偏向駆動手段（図示省略）が連結されており、この偏向駆動手段からの伝達トルクにより、回転多面鏡２６は軸心を中心として一方向へ等各速度で回転する。ハーフミラー２２により反射されたレーザー光Ｂは、シリンドリカルレンズ２４のレンズパワーにより反射偏向面３０上で副走査方向に沿って収束される。回転多面鏡２６は反射偏向面３０によりレーザー光Ｂを反射し、レーザー光Ｂが主走査方向に沿って等角速度で移動するようにレーザー光Ｂを偏向する。

レーザー走査装置１０には、回転多面鏡２６によるレーザー光Ｂの偏向方向に沿って一対のＦθレンズ３２，３４が配置されている。これらのＦθレンズ３２，３４は、それぞれ主走査方向に沿って細長いロッド状に形成されており、回転多面鏡２６により反射されたレーザー光Ｂを主走査方向に沿って集光すると共に、レーザー光Ｂの主走査方向に沿った移動を等角速度から等線速度に変換する。Ｆθレンズ３２，３４を透過したレーザー光Ｂは、第１シリンドリカルミラー３６及び平面ミラー３８によって光路が略コの字状に屈曲され、さらに第２シリンドリカルミラー４０により感光体１２へ向って反射される。第２シリンドリカルミラー４０により反射されたレーザー光Ｂは、防塵用のウインドガラス４２を透過して感光体１２の外周面上に達する。

シリンドリカルミラー３６，４０は、副走査方向に沿ってレーザー光Ｂを収束させるための光学的なパワーを有する。レーザー走査装置１０では、回転多面鏡２６の反射偏向面３０と感光体１２の外周面とが略共役関係にされており、これにより、回転多面鏡２６の偏向方向のばらつき（面倒れ）により生じる感光体１２上での副走査方向に沿った光スポットの位置ずれが補正されることになる。また、コリメータレンズ１８、シリンドリカルレンズ２４、シリンドリカルミラー３６，４０の副走査方向の曲率は、感光体１２上での副走査方向に沿ったビーム間隔と感光体１２から数ミリ離れた位置でのビームの間隔とが互いに等しいテレセントリックな関係とするように設定されている。

感光体１２は軸方向に沿って細長い略円柱状に形成され、その外周面がレーザー光Ｂに感応する感光面１３とされている。また感光体１２は、その軸方向がレーザー走査装置１０による主走査方向と一致するように支持されている。すなわち、レーザー走査装置１０では、半導体レーザー１４から出射されたレーザー光Ｂが感光体１２上に光スポットとして収束し、この光スポットが主走査方向に沿って感光体１２上を移動して主走査線上に沿って潜像が記録される。また感光体１２には副走査駆動手段（図示省略）が連結されており、この副走査駆動手段は、感光体１２に対する１回の主走査完了に同期し、感光体１２を所定量だけ回転させる。これにより、感光体１２における副走査方向（周方向）に沿って画素密度に対応する距離だけ異なる部位が順次、レーザー光Ｂにより主走査され、感光体１２に２次元的な潜像が形成されて行く。

レーザー走査装置１０には、平面ミラー３８の一端部により感光体１２の外側へ反射されたレーザー光Ｂの光路上に平面ミラー４４が配置されており、この平面ミラー４４により反射されたレーザー光Ｂの光路上には、シリンドリカルレンズ４６及び同期センサ４８が平面ミラー４４側から順に配置されている。従って、平面ミラー３８の一端部により反射されたレーザー光Ｂは、さらに平面ミラー４４により反射されてシリンドリカルレンズ４６へ入射し、シリンドリカルレンズ４６により同期センサ４８の受光部上に結像する。このレーザー光Ｂの入射と同時に、同期センサ４８はＳＯＳ信号を後述するビデオコントローラ５２（図２参照）へ出力し、このＳＯＳ信号に基づいて、ビデオコントローラ５２は、感光体１２に対する主走査方向に沿った書出しタイミング及び感光体１２の副走査方向への移動（回転）タイミングをそれぞれ決定する。

図２には、本発明の実施形態に係る半導体レーザー装置が適用されたレーザー走査装置における駆動・制御回路の構成が示されている。この駆動・制御回路５０には、ビデオコントローラ５２、レーザーアレイ制御部５４及びレーザーアレイ駆動回路５８が設けられている。ビデオコントローラ５２には同期センサ４８が接続され、レーザーアレイ制御部５４にはＭＰＤ２８が接続されている。またレーザーアレイ駆動回路５８はレーザーアレイ６０に駆動信号を出力し、レーザーアレイ６０によるレーザー光Ｂの発光を制御する。ここで、レーザーアレイ制御部５４及びレーザーアレイ駆動回路５８は、後述するプリント配線基板８０（図５参照）又はプリント配線基板１０８（図７参照）上に設けられる。

（半導体レーザの構成）

次に、本発明の実施形態に係る半導体レーザの構成について図面を参照して説明する。図３及び図４には本発明の実施形態に係る半導体レーザー１４が示されている。この半導体レーザー１４は、レーザー光Ｂを発光する半導体レーザーチップとして面発光型のレーザーアレイ６０、所謂、（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser-Diode）を用いている。レーザーアレイ６０はパッケージ部材６８上に固定されており、その表面部６２には、図３に示されるように３２個のレーザー発光部６４がマトリックス状に配置されている。これらのレーザー発光部６４からはそれぞれレーザー光Ｂが表面部６２に対して垂直に発光される。

図３に示されるように、レーザーアレイ６０では、３２個のレーザー発光部６４は、副走査方向（矢印Ｓ方向）に沿って所定ピッチだけ互いにずれるように配置されており、各レーザー発光部６４のピッチは、感光体１２（図１参照）上での走査線の間隔、すなわち副走査方向に沿った解像度に対応して設定されている。本実施形態では、レーザーアレイ６０におけるレーザー発光部６４間のピッチが７μｍとされ、感光体１２上での走査線間隔が１０．６μｍとなるように結像光学系の倍率を設定され、これにより、感光体１２には２４００ＤＰＩの画像が形成可能になっている。また、レーザー走査装置１０では、各レーザー発光部６４の主走査方向（矢印Ｍ方向）における位置に応じて画像信号の遅延時間を調整することで、感光体１２上での主走査方向に沿った書出しタイミングのずれを補正している。

図４に示されるように、半導体レーザー１４は、プレート状のレーザーアレイ６０及び、このレーザーアレイ６０を保持するパッケージ部材６８を備えている。レーザーアレイ６０は、その厚さ方向に沿った表面部６２及び裏面部６６がそれぞれ平面状に形成されている。このレーザーアレイ６０はＶＣＳＥＬとして構成されていることから、表面部６２と裏面部６６とが精度良く互いに平行となるように形成され、かつレーザー発光部６４から発光されるレーザー光Ｂの光軸が表面部６２に対して精度良く垂直に保たれるという特性を有している。

パッケージ部材６８は、レーザー光Ｂの光軸方向に沿って扁平なブロック状に形成されており、その表面中央部には凹状に窪んだ収納室７０が形成されている。収納室７０の底面部は、十分に平滑な平面となるように精度良く加工されており、レーザーアレイ６０が載置される第１基準面７２とされている。レーザーアレイ６０は、その裏面部６６を第１基準面７２に当接させた状態で第１基準面７２の中央部上に載置され、固着されている。なお、レーザーアレイ６０の裏面部６６と第１基準面７２との間に接着剤等からなる中間層が介在する場合でも、このような中間層の厚さは十分に薄く、かつ均一厚さになるように形成される。

パッケージ部材６８の表面部には、収納室７０の外周側に第２基準面７４が設けられており、この第２基準面７４は、第１基準面７２と同様に十分に平滑な平面とされ、かつ第１基準面７２と平行になるように精度良く加工されている。これにより、レーザーアレイ６０がパッケージ部材６８に固定された状態で、レーザーアレイ６０の表面部６２、パッケージ部材６８における第１基準面７２及び第２基準面７４は互いに精度良く平行になり、これらの基準面７２，７４に対してレーザー発光部６４から発光されるレーザー光Ｂの光軸は精度良く垂直に保たれる。

ここで、パッケージ部材６８は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂等のセラミックを素材として、例えば、研削加工により成形されている。パッケージ部材６８をＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ²、ＴｉＯ₂等のセラミックにより成形したことにより、レーザー走査装置１０の光源装置として使用された場合に、結露に強い、導電率が低く静電ノイズに強い等の良好な特性が得られ、また一般的にセラミックは、その材質の特性からサブミクロンのオーダーで精度を容易に出せるためパッケージ部材６８の素材として適している。

図４に示されるように、パッケージ部材６８に固定（実装）されたレーザーアレイ６０は、複数本のボンディングワイヤー７６によりパッケージ部材６８側に設けられたプリント配線（図示省略）等からなる接続回路に結線される。また収納室７０の頂面側の開口には透明材料からなる防塵ガラス７８が嵌め込まれ、これにより、収納室７０内には外部から密閉された空間が形成される。半導体レーザー１４は、図５に示されるようにプレート状に形成されたプリント配線基板８０における所定の実装部８２上に載置され、パッケージ部材６８の接続回路の端子部がプリント配線基板８０上に形成されたプリント配線の端子部にケーブル、半田等を介して接続される。また、このプリント配線基板８０にはレーザーアレイ駆動回路５８が実装されるか、或いはプリント配線基板８０はレーザーアレイ駆動回路５８が実装された回路基板等に接続されており、これにより、プリント配線基板８０を介して、半導体レーザー１４のレーザーアレイ６０とレーザーアレイ駆動回路５８とが互いに電気的に接続される。また半導体レーザー１４は、複数本のビス（図示省略）によりプリント配線基板８０に締結固定されており、これにより、半導体レーザー１４は、その裏面部が実装部８２に密着した状態でプリント配線基板８０に十分な強度で連結固定される。

（半導体レーザーの取付構造）

次に、上記のように構成されたレーザー走査装置１０に本実施形態に係る半導体レーザー１４を取り付けるための取付構造について図面を参照して説明する。

図５及び図６には、本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザーの取付構造が示されている。この取付構造９０は、光源装置としての半導体レーザー１４をレーザー走査装置１０における結像光学系が搭載される光学箱９２に取り付けるためのものである。ここで、レーザー走査装置１０における結像光学系とは、半導体レーザー１４から出射されたレーザー光Ｂを光スポットとして感光体１２上に結像するためのレンズ、ミラー等の光学部品の集合であり、本実施形態では、図１に示されるコリメータレンズ１８、スリット部材２０、ハーフミラー２２、シリンドリカルレンズ２４、Ｆθレンズ３２，３４等から構成されている。光学箱９２は結像光学系を構成する光学部品の収納し、支持すると共に、これらの光学部品への塵埃等の異物付着を防止するための防塵空間を構成している。また光学箱９２には、回転多面鏡２６、同期センサ４８、ＭＰＤ２８等が搭載される。

図５に示されるように、光学箱９２には、その外側面に半導体レーザー１４を取り付けるための光源取付部９３が設けられている。この光源取付部９３には、中央部に光学箱９２内へレーザー光Ｂを通過させるためのレーザー導入口９４が形成されると共に、レーザー導入口９４の周縁部に光学箱９２の側面から突出するように支持基台９６が設けられている。また光源取付部９３には、支持基台９６の外周側に複数のねじ穴９８が穿設され、これらのねじ穴９８は、プリント配線基板８０に穿設された複数の挿通穴８４にそれぞれ対応するように配置されている。一方、プリント配線基板８０における複数の挿通穴８４は、面方向に沿って半導体レーザー１４が実装される実装部８２の外側の部位にそれぞれ穿設され、実装部８２までの距離が互いに略等しくなるように配置されている。

光源取付部９３の支持基台９６は、その先端面が十分に平滑な平面となるように加工されており、この支持基台９６の先端面は半導体レーザー１４から出射されるレーザー光Ｂの光軸ＳＢ（図６参照）の方向（半導体レーザー１４の光軸方向）を決めるための取付基準面９７とされている。この取付基準面９７は、その光学箱９２に搭載された結像光学系の光軸を基準として面方向が決められており、具体的には、結像光学系のレーザー光Ｂの入射部から延長された光軸ＳＯ（図６参照）に対して直交するように精度良く形成されている。ここで、支持基台９６は、その取付基準面９７の平面性を十分に高くでき、かつ面方向の傾き誤差を十分に小さくできるならば、樹脂等により光学箱９２と一体成形しても良いが、このような成形方法では十分な精度が得られない場合には、支持基台９６は、例えば、セラミック等の高い加工精度を得られる素材により成形し、光学箱９２の側面部に光軸ＳＯに対する傾きを調整しつつ固定することにより設けられる。

一方、本実施形態に係る取付構造９０では、プリント配線基板８０が撓み方向へ十分な弾性を有するＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）により構成されており、プリント配線基板８０は複数本のビス１００により光源取付部９３に締結固定される。このとき、ビス１００が挿通するプリント配線基板８０の挿通穴８４は、その内径がビス１００のねじ部外径よりも大径で、ビス１００の頭部外径よりも小径とされている。

次に、上記のように構成された取付構造９０を用いた半導体レーザー１４の光学箱９２への取付方法について説明する。図５に示される半導体レーザー１４を光源取付部９３に取り付ける際には、先ず、パッケージ部材６８の第２基準面７４を支持基台９６における取付基準面９７に当接させつつ、プリント配線基板８０の各挿通穴８４にそれぞれビス１００を挿通させ、これらのビス１００の先端部を光源取付部９３のねじ穴９８に捻じ込んで行く。複数本のビス１００はそれぞれ略均等量ずつねじ穴９８へ捻じ込まれ、これらのビス１００により光源取付部９３に拘束されたプリント配線基板８０は、パッケージ部材６８の第２基準面７４が支持基台９６の取付基準面９７に当接するように半導体レーザー１４を光源取付部９３に拘束する。このとき、図６の２点鎖線で示されるように、複数本のビス１００は、プリント配線基板８０における実装部８２の外側部分を僅かに光源取付部９３側へ撓み変形するまで、ねじ穴９８へそれぞれ均等に捻じ込まれる。これにより、パッケージ部材６８は第２基準面７４が取付基準面９７に当接する状態に保持され、第２基準面７４と取付基準面９７との間には弱い摩擦力が生じる。

前述したように、第２基準面７４はパッケージ部材６８に実装されたレーザーアレイ６０の光軸ＳＢに対して実質的に直交する平面であり、取付基準面９７は光学箱９２に搭載された結像光学系の光軸ＳＯに対して実質的に直交する平面である。このことから、第２基準面７４が取付基準面９７に当接すると、パッケージ部材６８に実装されたレーザーアレイ６０の光軸ＳＢは取付基準面９７にも実質的に直交することになる。すなわち、図６に示されるように、結像光学系を基準とする光軸方向をＺ軸、主走査方向をＸ軸、副走査方向をＹ軸としてそれぞれ表した場合、レーザーアレイ６０はＺ−Ｘ平面及びＸ−Ｙ平面に沿って傾きが無い状態に調整（傾き調整）される。

次いで、半導体レーザー１４のＸ軸方向及びＹ軸方向に沿った、Ｘ−Ｙ平面に沿った位置調整と、Ｚ軸を中心とする回転方向への調整（位相調整）とが同時に行われる。Ｘ−Ｙ平面に沿った位置調整は、第２基準面７４を取付基準面９７に当接させつつ、第２基準面７４と取付基準面９７との摩擦力に抗し、半導体レーザー１４をスライド（平行移動）させることにより行われる。これにより、半導体レーザー１４は、レーザーアレイ６０の光軸ＳＢを結像光学系の光軸ＳＯと一致するようにＸ−Ｙ平面に沿って位置決めされる。

またＺ軸を中心とする位相調整は、第２基準面７４を取付基準面９７に当接させつつ、Ｚ軸を中心として半導体レーザー１４を回転させることにより行われる。これにより、半導体レーザー１４は、レーザーアレイ６０における複数個のレーザー発光部６４がＸ軸及びＹ軸に対して所定の方向ヘ配列される。これらのＸ−Ｙ平面に沿った位置調整の許容量及びＺ軸を中心とする位相調整の許容量は、プリント配線基板８０における挿通穴８４の内径とビス１００の外径との差により定まる。このことから、挿通穴８４の内径をビス１００の外径に対してどの程度、拡大するかが決められる。

Ｘ−Ｙ平面に沿った位置調整及びＺ軸を中心とする位相調整が完了したならば、複数本のビス１００をそれぞれ所定の締結トルクが生じるまでねじ穴９８へ捻じ込み、プリント配線基板８０の実装部８２の外側を撓み量を十分に大きくする。この撓み量の増加に従って、第２基準面７４と取付基準面９７との間の摩擦力が増大し、この摩擦力を十分に大きくすることにより、半導体レーザー１４のＸ−Ｙ平面に沿った移動及び回転が拘束される。このとき、第２基準面７４と取付基準面９７との間の摩擦力は、ビス１００の締結トルクに対応する大きさになるので、ビス１００をねじ穴９８へ捻じ込む際の締結トルクを適宜設定することで、第２基準面７４と取付基準面９７との間の摩擦力を十分な大きさにできる。具体的には、ポリイミド系樹脂を基材として厚さが１．０ｍｍ〜２．０ｍｍのプリント配線基板８０を用いた場合、各ビス１００の締結トルクを０．１Ｎ・ｍ〜０．５Ｎ・ｍの範囲内で適宜設定することで、半導体レーザー１４を十分な拘束力で光源取付部９３へ固定できる。

以上説明したように、図５及び図６に示される取付構造９０によれば、半導体レーザー１４を結像光学系が搭載される光学箱９２における光源取付部９３に簡単に取り付けることができ、かつ半導体レーザー１４におけるレーザーアレイ６０の結像光学系の光軸ＳＯに対する傾き誤差、Ｘ−Ｙ平面に沿った位置決め誤差及び、Ｚ軸まわりの位相誤差をそれぞれ十分に小さくできる。また取付構造９０では、プリント配線基板８０としてＦＰＣを用いていることから、プリント配線基板８０が撓み方向へ十分な弾性を有し、かつ任意の方向へ一定の柔軟性を有しているので、何れかのビス１００における締結トルクが過剰になり、プリント配線基板８０の撓み変形が局部的に大きくなった場合や、複数本のビス１００のねじ穴９８への捻じ込み量が不均一になり、プリント配線基板８０に捻れ変形が生じた場合でも、プリント配線基板８０に亀裂、断線等の破損が生じたり、第２基準面７４と取付基準面９７との間の密着性が低下することを防止できる。

次に、本発明の第１の実施形態に係る取付構造の第１変形例について説明する。図７に示される取付構造１０４では、半導体レーザー１４が実装されるプリント配線基板１０６としてガラスエポキシ系樹脂を基材とする比較的、硬質のものを用いている。ガラスエポキシ系樹脂を基材するプリント配線基板１０６は、ＦＰＣと比較して殆ど柔軟性を有しておらず、かつ撓み方向へ許容される弾性変形量も小さいものになっている。このため、何れかのビス１００における締結トルクが過剰になった場合や、複数本のビス１００のねじ穴９８への捻じ込み量が不均一になった場合には、プリント配線基板１０６に亀裂、断線等の破損が生じ易く、また第２基準面７４と取付基準面９７との間の密着性が低下し易くなる。

上記のような問題が考慮されて、取付構造１０４には、光源取付部９３に円筒状のボス１０８がねじ穴９８に対応して設けられている。ボス１０８は光源取付部９３のねじ穴９８の外周側に同軸的に配置され、光源取付部９３からプリント配線基板８０側へ突出している。ボス１０８の内径はビス１００の外径よりも僅かに長くなっており、また複数本のボス１０８の光源取付部９３表面からの突出長Ｐは互いに等しくなっている。この突出長Ｐは、支持基台９６の光源取付部９３からの突出長とパッケージ部材６８の厚さとの和よりも所定長だけ短くなっており、このボス１０８の支持基台９６及びパッケージ部材６８に対する短縮量は、半導体レーザー１４が光源取付部９３に取り付けられた状態で、プリント配線基板１０６に付与すべき撓み変形量に応じて設定される。

取付構造１０４により半導体レーザー１４を光源取付部９３に取り付ける際には、半導体レーザー１４のＸ−Ｙ平面に沿った位置調整及び位相調整については、基本的に取付構造９０の場合と同一の方法により行われる。これら一連の半導体レーザー１４の位置調整及び位相調整が完了した後、取付構造１０４では、複数本のビス１００の頭部がそれぞれプリント配線基板１０６を介してボス１０８の先端面に当接し、それ以上の捻じ込みが制限されるまで、ねじ穴９８にそれぞれ捻じ込まれる。これにより、プリント配線基板１０６には、実装部８２外側の周辺部に撓み変形が均等に生じ、この撓み変形により生じる復元力により第２基準面７４が取付基準面９７に十分な圧接力で圧接し、半導体レーザー１４のＸ−Ｙ平面に沿った移動及び回転が拘束される。

以上説明したように、図７に示される取付構造１０４によっても、取付構造９０の場合と同様に、半導体レーザー１４を結像光学系が搭載される光学箱９２における光源取付部９３に簡単に取り付けることができ、かつ半導体レーザー１４におけるレーザーアレイ６０の結像光学系の光軸ＳＯに対する傾き誤差、Ｘ−Ｙ平面に沿った位置決め誤差及び、Ｚ軸まわりの位相誤差をそれぞれ十分に小さくできる。また取付構造１０４では、プリント配線基板１０６がガラスエポキシ系樹脂製により形成されていることから、ＦＰＣとして構成されたプリント配線基板８０と比較し、亀裂、断線等が生じない程度の僅かな撓み変形量を付与すれば、半導体レーザー１４に十分な復元力を作用させて半導体レーザー１４を確実に光源取付部９３の所定位置に拘束可能になる。

なお、プリント配線基板がＦＰＣとして構成されている場合でも、光源取付部９３に複数個のボス１０８を設け、これらのボス１０８によりビス１００の捻じ込み量を一定にすることで、プリント配線基板から半導体レーザー１４に作用する復元力を確実に一定の大きさにできるので、ビス１００の捻じ込み量の不足等に起因して半導体レーザー１４の光源取付部９３への取付状態が不安定になることを防止できる。

[第２の実施形態]

図８〜図１０には、それぞれ本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザの取付構造が示されている。なお、この第２の実施形態に係る半導体レーザの取付構造において、第１の実施形態に係る半導体レーザの取付構造と基本的に構成が共通な部材については同一符合を付して説明を省略する。

図８には、本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザの取付構造の一例が示されている。この取付構造１１０では、光源取付部９３とプリント配線基板１０６との間におけるビス１００の外周側に肉厚円筒状のスペーサ部材１１２が配置されている。このスペーサ部材１１２はゴム等の弾性材料により形成されており、その軸心部にはビス１００のねじ部が挿通可能な貫通穴１１４が形成されている。スペーサ部材１１２の軸方向に沿った自由長Ｌ（図８（Ｂ）参照）（は、支持基台９６の光源取付部９３からの突出長とパッケージ部材６８の厚さとの和よりも所定長だけ長くなっており、このスペーサ部材１１２の自由長Ｌは、スペーサ部材１１２の軸方向に沿った弾性係数と、半導体レーザー１４を光源取付部９３に固定するためにパッケージ部材６８に付与すべき付勢力の大きさ等に応じて設定される。

取付構造１１０により半導体レーザー１４を光源取付部９３に取り付ける際には、先ず、ビス１００をプリント配線基板１０６における複数個の挿通穴８４にそれぞれ挿通し、このビス１００のねじ部の外周側にスペーサ部材１１２を嵌挿する。この後、パッケージ部材６８における第２基準面７４が支持基台９６の取付基準面９７に軽く当接するまで、複数本のビス１００をそれぞれ均等にねじ穴９８に捻じ込み、この状態で半導体レーザー１４の位置調整及び位相調整を行う。この半導体レーザー１４のＸ−Ｙ平面に沿った位置調整及び位相調整の方法については、基本的に第１の実施形態に係る取付構造９０，１０４の場合と同一の方法により行われる。

取付構造１１０では、半導体レーザー１４の位置調整及び位相調整が完了した後、複数本のビス１００を更にねじ穴９８に捻じ込み、これらのビス１００からの加圧力によりスペーサ部材１１２を所定の圧縮長Ｐになるように軸方向に沿って弾性変形させる。このとき、プリント配線基板１０６には、その剛性に応じて実装部８２外側の周辺部に僅かな撓み変形が生じる。このとき、半導体レーザー１４には、複数個のスペーサ部材１１２の復元力とプリント配線基板１０６の復元力との和に対応する付勢力が作用し、この付勢力によりパッケージ部材６８における第２基準面７４が取付基準面９７に十分な圧接力で圧接し、半導体レーザー１４のＸ−Ｙ平面に沿った移動が拘束される。

以上説明したように、図８に示される取付構造１１０によっても、第１の実施形態に係る取付構造９０，１０４の場合と同様に、半導体レーザー１４を結像光学系が搭載される光学箱９２における光源取付部９３に簡単に取り付けることができ、かつ半導体レーザー１４におけるレーザーアレイ６０の結像光学系の光軸ＳＯに対する傾き誤差、Ｘ−Ｙ平面に沿った位置決め誤差及び、Ｚ軸まわりの位相誤差をそれぞれ十分に小さくできる。また取付構造１１０では、プリント配線基板１０６として高剛性のものを用いた場合でも、スペーサ部材１１２の弾性変形量を十分に大きくし、プリント配線基板１１６を介してスペーサ部材１１２から半導体レーザー１４へ十分な大きな付勢力を作用させることで、半導体レーザー１４を確実に光源取付部９３の所定位置に拘束可能になる。また取付構造１１０では、プリント配線基板１０６が複数個のスペーサ部材１１２を介して光源取付部９３に弾性的に連結されていることから、光学箱９２に外部からの衝撃が作用した場合でも、スペーサ部材１１２によりプリント配線基板１０６側へ伝達される衝撃力を緩和できるので、衝撃力によるプリント配線基板１０６及び半導体レーザー１４の損傷を抑制できる。

図９には、本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザの取付構造の第１変形例が示されている。この取付構造１２０では、光源取付部９３における支持基台９６の外側に複数個（例えば、４個）の板ばね部材１２２が片持ち状態で取り付けられている。複数個の板ばね部材１２２は、それぞれ金属を素材として細長い薄板状に形成されており、支持基台９６を中心として外側へ延出するように配置されている。板ばね部材１２２は、支持基台９６側に配置された基端部がビス１２４により光源取付部９３の外側面に固着され、基端部から先端側へ向って光源取付部９３の外側面から徐々に離間するように湾曲されている。これにより、板ばね部材１２２はＺ軸方向に沿って撓み変形可能となっている。また板ばね部材１２２の先端部には、プリント配線基板１０６の挿通穴８４に対応する連結用のねじ穴１２６が穿設されている。

ここで、図９（Ａ）に示されるように、板ばね部材１２２が変形していない自由状態では、光源取付部９３の外側面から板ばね部材１２２の先端部までのＺ軸方向に沿った間隔Ｔが支持基台９６の光源取付部９３からの突出長とパッケージ部材６８の厚さとの和よりも所定長だけ短くなっている。この板ばね部材１２２の光源取付部９３からの間隔Ｔは、板ばね部材１２２の撓み方向（Ｚ軸方向）に沿った弾性係数と、半導体レーザー１４を光源取付部９３に固定するためにパッケージ部材６８に付与すべき付勢力の大きさ等に応じて設定される。

取付構造１２０により半導体レーザー１４を光源取付部９３に取り付ける際には、先ず、ビス１００をプリント配線基板１０６の複数個の挿通穴８４にそれぞれ挿通し、これらのビス１００のねじ先端部をそれぞれ板ばね部材１２２のねじ穴１２６に捻じ込み、板ばね部材１２２をプリント配線基板１０６側へ撓み変形させる。このとき、パッケージ部材６８における第２基準面７４が支持基台９６の取付基準面９７に軽く当接するまで、複数本のビス１００をそれぞれ均等にねじ穴１２６に捻じ込み、この状態で、半導体レーザー１４の位置調整及び位相調整を行う。この半導体レーザー１４のＸ−Ｙ平面に沿った位置調整及び位相調整については、基本的に第１の実施形態に係る取付構造９０，１０４の場合と同一の方法により行われる。

取付構造１２０では、半導体レーザー１４の位置調整及び位相調整が完了した後、図９（Ｂ）に示されるように、複数本のビス１００を更に板ばね部材１２２のねじ穴１２６に捻じ込み、板ばね部材１２２の撓み変形を増大させることで、板ばね部材１２２の先端部をプリント配線基板８０に当接させる。これにより、板ばね部材１２２によりビス１００のねじ穴１２６への捻じ込みが制限され、プリント配線基板１０６には、その剛性に応じて実装部８２外側の周辺部に僅かな撓み変形が生じる。また半導体レーザー１４には、複数個の板ばね部材１２２の復元力とプリント配線基板１０６の復元力との和に対応する付勢力が作用し、この付勢力によりパッケージ部材６８における第２基準面７４が取付基準面９７に十分な圧接力で圧接し、半導体レーザー１４のＸ−Ｙ平面に沿った移動が拘束される。

図９に示される取付構造１２０によっても、図８に示される取付構造１１０の場合と同様の作用効果が得られると共に、半導体レーザー１４を光源取付部９３側へ付勢する弾性部材として金属製の板ばね部材１２２を用いているので、ゴム製のスペーサ部材１１２を用いた場合と比較して、化学変化等による機械的な特性変化が少なく、半導体レーザー１４に対する付勢力の経時的な変化を抑制できる。

図１０には、本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザの取付構造の第２変形例が示されている。この取付構造１３０で用いられるビス１３４には、頭部１３５と先端側のねじ部１３６との間に頭部１３５よりも小径で、かつねじ部１３６よりも大径とされた円柱状のスペーサ部１３７が設けられている。また取付構造１３０は、半導体レーザー１４を光源取付部９３側へ付勢する弾性部材として波形ワッシャ１３２を備えており、この波形ワッシャ１３２は、ビス１００の頭部１３５とプリント配線基板１０６との間であってビス１００のねじ部の外周側にリング状の波形ワッシャ１３２が介装されている。波形ワッシャ１３２は、図１０（Ｂ）に示されるように、周方向に沿って波形に湾曲した薄い金属板により形成されており、その厚さ方向に沿って弾性変形可能とされている。

取付構造１３０により半導体レーザー１４を光源取付部９３に取り付ける際には、先ず、ビス１３４のスペーサ部１３７の外周側に波形ワッシャ１３２を嵌めた後、ビス１３４をプリント配線基板１０６の複数個の挿通穴８４にそれぞれ挿通させ、これらのビス１３４のねじ部１３６をそれぞれ各波形ワッシャ１３２が僅かに弾性変形するまで、均等にねじ穴９８に捻じ込む。この状態で、半導体レーザー１４のＸ−Ｙ平面に沿った位置調整及び位相調整が行われる。この半導体レーザー１４の位置調整及び位相調整については、基本的に第１の実施形態に係る取付構造９０，１０４の場合と同一の方法により行われることから説明を省略する。

半導体レーザー１４の位置調整及び位相調整が完了した後、複数本のビス１００を更に光源取付部９３のねじ穴９８に捻じ込み、各ビス１３４におけるスペーサ部１３７の先端面をそれぞれ支持基台９６へ圧接させる。これにより、波形ワッシャ１３２の厚さ方向に沿った弾性変形量が十分に増大すると共に、プリント配線基板１０６には実装部８２外側の周辺部に僅かな撓み変形が生じる。このとき、半導体レーザー１４には、複数個の波形ワッシャ１３２の復元力とプリント配線基板１０６の復元力との和に対応する付勢力が作用し、この付勢力によりパッケージ部材６８における第２基準面７４が取付基準面９７に十分な圧接力で圧接し、半導体レーザー１４のＸ−Ｙ平面に沿った移動が拘束される。

図１０に示される取付構造１３０によっても、本実施形態に係る他の取付構造１１０，１２０の場合と同様の作用効果が得られると共に、半導体レーザー１４を光源取付部９３側へ付勢する弾性部材として市販品である波形ワッシャ１３２を用いているので、ゴム製のスペーサ部材１１２や板ばね部材１２２を用いた場合と比較して、弾性部材を設けたことによるコスト上昇を抑制できる。

[第３の実施形態]

図１３及び図１４には本発明の第３の実施形態に係る半導体レーザーの取付構造が示されている。この半導体レーザーの取付構造（以下、単に「取付構造」という。）２００には、図１４に示されるように、光源装置であるレーザーパッケージ２０２が実装されると共に、レーザー駆動回路(図示省略)が配設されたプレート状のレーザー駆動基板２０４が設けられている。レーザーパッケージ２０２は、レーザー光源として面発光型のレーザーアレイ２０６及び、このレーザーアレイ２０６を収納するセラミック製のパッケージ部材２０８を備えている。このパッケージ部材２０８は、レーザー駆動基板２０４とは反対側の表面部が光源側基準面２１０とされており、この光源側基準面２１０は高い平滑度を有する平面に加工されている。

取付構造２００は、光走査装置の筐体２１２に一体的に設けられた光源取付部２１４を備えている。この光源取付部２１４は、筐体２１２の側板部を貫通する窓部２１６及び、この窓部２１６の外周側に筐体２１２の側板部から外側へ突出するように設けられた略円筒状の筒部２１８を備えている。ここで、筒部２１８には、その外周部にリブ状とされた複数個（本実施形態では３個）の当接片２１９が一体的に形成されており、これら３個の当接片２１９は、筒部２１８の外周面に沿って互いに等間隔（１２０°間隔）となるように配置されている。当接片２１９の先端面は取付基準面２２０とされており、この取付基準面２２０も、光源側基準面２１０と同様に、高い平滑度を有する平面に加工されている。また光源取付部２１４には、筒部２１８の外周側に一対のネジ穴２２２が筐体２１２の側板部を貫通するように設けられている。

取付構造２００には、レーザー駆動基板２０４と光源取付部２１４との間に弾性連結部材２２４が設けられている。この弾性連結部材２２４は、弾性を有する樹脂等を素材として、例えば、図中に示される座標軸のＸ方向を長手方向とするプレート状に形成されており、その長手方向に沿った両端部には、レーザー駆動基板２０４側へ突出する円柱状のボス部２２６がそれぞれ一体的に形成されている。このボス部２２６の中心部には、板厚方向に沿って弾性連結部材２２４を貫通するネジ穴２２８が穿設されている。レーザー駆動基板２０４には、弾性連結部材２２４の一対のネジ穴２２８に対応する一対の挿通穴２３２が穿設されている。これら一対の挿通穴２３２の内径は、レーザー駆動基板２０４を弾性連結部材２２４に連結し、締結固定するためのネジ２４０の外径よりも若干大きくされており、これらの径の差だけレーザー駆動基板２０４がＸ軸及びＹ軸方向に沿って位置調整可能になる。

また弾性連結部材２２４には、その長手方向に沿った中央部に光源取付部２１４の筒部２１８に対応する矩形の開口部２３０が穿設されると共に、この開口部２３０の上下にそれぞれ光源取付部２１４の一対のネジ穴２２２にそれぞれ対応する一対の挿通穴２３４が穿設されている。なお、本実施形態では、弾性連結部材２２４を樹脂により形成したが、弾性限度内で使用可能な素材であるならば金属材料等の他の素材により形成するようにしても良い。

次に、図１５に基づいて弾性連結部材２２４の構成を詳細に説明する。弾性連結部材２２４は、図１５（Ａ）に示されるように、光軸方向と一致するＺ軸方向へ薄いプレート状に形成されている。これにより、弾性連結部材２２４は光軸方向に沿った変形（撓み変形）が可能になっている。これに対し、弾性連結部材２２４は、Ｘ軸及びＹ軸方向へは十分な剛性を有する形状とされている。従って、弾性連結部材２２４は、光軸方向に沿った復元力を発生しやすい形状ではあるが、光源取付部２１４への固定後にＸ軸及びＹ軸方向に沿った外力が加わっても変形が生じ難くなっている。このため、弾性連結部材２２４によれば、光軸方向に沿ってレーザー駆動基板２０４を光源取付部２１４へ確実に押圧し、かつ光源取付部２１４への固定後にＸ軸及びＹ軸方向への位置ずれを生じ難くできる。

弾性連結部材２２４は、図１５（Ｂ）に示されるように、レーザーアレイ２０６から出射されたレーザー光Ｂの光軸ＳＢの通過点ＰＢを中心として、一対のネジ穴２２８がＸ軸方向に沿って互いに等距離となるように配置され、かつ一対の挿通穴２３２がＹ軸方向に沿って互いに等距離となるように配置されている。これにより、周辺環境の温度変化により弾性連結部材２２４に膨張又は収縮が発生した際にも、Ｘ軸方向に沿った熱応力及びＹ軸方向に沿った熱応力が互いに相殺されることから、熱応力の影響によるＸ軸方向及びＹ軸方向に沿った弾性連結部材２２４の位置変化が効果的に防止される。この結果、弾性連結部材２２４の周辺環境に温度変化があった場合でも、レーザー光Ｂの位置ずれを防止できる。

すなわち、例えば、固定点である一対のネジ穴２２８から通過点ＰＢまでの距離ＤＡがそれぞれ異なる場合には、周辺環境の温度変化により弾性連結部材２２４にＸ軸方向に沿って膨張又は収縮が発生した際に、弾性連結部材２２４における通過点ＰＢから一方のネジ穴２２８までの部分に生じる熱応力と通過点ＰＢから他方のネジ穴２２８までの部分に生じる熱応力とが不均一なものになり、この熱応力の差により弾性連結部材２２４がＸ軸方向に沿って位置変化する現象が生じ易くなる。また固定点である一対の挿通穴２３２から通過点ＰＢまでの距離ＤＢがそれぞれ異なる場合にも、周辺環境の温度変化により弾性連結部材２２４にＹ軸方向に沿って膨張又は収縮が発生した際に、弾性連結部材２２４における通過点ＰＢを中心として生じる熱応力が不均一なものになり、この熱応力の差により弾性連結部材２２４がＹ軸方向に沿って位置変化する現象が生じ易くなる。

弾性連結部材２２４には、図１５（Ｃ）に示されるように、開口部２３０と一対のネジ穴２２８との中間部にそれぞれ弾性連結部材２２４の短手方向（Ｙ軸方向）へ直線的に延在するスリット溝２３６が形成されている。これら一対のスリット溝２３６も、通過点ＰＢからの距離が互いに等しくなるように配置されている。弾性連結部材２２４は、その撓み方向に沿った剛性がスリット溝２３６に沿った局部的に低下していることから、光軸方向に沿った外力が加えられた場合には、一対のスリット溝２３６に沿った部分が他の部分よりも優先的に撓み変形する。またスリット溝２３６の深さを適宜調整することにより、弾性連結部材２２４全体の形状や形成素材のヤング率にかかわらず、撓み方向に沿って所望の弾性力を得られるように弾性連結部材２２４の設計を行う事が可能となっている。またスリット溝２３６の幅を適宜調整することで、弾性連結部材２２４が撓み変形した状態でも、弾性連結部材２２４の一部分に過大な応力を生じさせることなく、光源側基準面２１０を光源取付部２１４の取付基準面２２０と平行にすることが可能になる。

本実施形態の取付構造２００では、レーザーパッケージ２０２を光源取付部２１４に取り付ける際には、先ず、図１４（Ｂ）に示されるように、一対のネジ２３８を弾性連結部材２２４における一対の挿通穴２３４にそれぞれ挿通させ、これらのネジ２３８の先端部を光源取付部２１４における一対のネジ穴２２２にそれぞれ捻じ込むことにより、弾性連結部材２２４を光源取付部２１４に締結固定する。このとき、光源取付部２１４の筒部２１８は、弾性連結部材２２４の開口部２３０内を通ってレーザー駆動基板２０４側へ突出する。

次いで、位置調整治具(図示省略)によりレーザーパッケージ２０２の光源側基準面２１０が光源取付部２１４の取付基準面２２０に当接するように、レーザー駆動基板２０４を保持する。この状態で、レーザーパッケージ２０２が位置調整治具によりレーザー駆動基板２０４と共に、レーザーパッケージ２０２から出射されるレーザー光Ｂの光軸ＳＢと直交する方向（Ｘ軸及びＹ軸方向）へ位置調整される。この位置調整時には、図１４（Ｂ）に示されるように、弾性連結部材２２４のボス部１７６とレーザー駆動基板２０４との間には、光軸方向に沿って狭い隙間Ｇが形成される。

取付構造２００では、レーザーパッケージ２０２のＸ軸及びＹ軸方向への位置調整完了後に、一対のネジ２４０をレーザー駆動基板２０４における一対の挿通穴２３２内をそれぞれ挿通させ、これら一対のネジ２４０の先端部を弾性連結部材２２４における一対のネジ穴２２８内へ捻じ込むことで、レーザー駆動基板２０４を弾性連結部材２２４に連結する。このとき、一対のネジ２４０を一対のネジ穴２２８内へそれぞれ均等に捻じ込んで行くことにより、図１４（Ｃ）に示されるように、弾性連結部材２２４における一対のスリット溝２３６に沿った部分がそれぞれ優先的にレーザー駆動基板２０４側へ撓み変形し、一対のボス部１７６の先端面がそれぞれレーザー駆動基板２０４の表面部へ圧接する。更に、一対のネジ２４０を所定の締め付けトルクが生じるまで捻じ込むことにより、弾性連結部材２２４がレーザー駆動基板２０４の表面部にならうように密着固定されると共に、弾性連結部材２２４の弾性的な復元力に対応する圧力で光源側基準面２１０が取付基準面２２０へ圧接する。

すなわち、取付構造２００では、一対のネジ２４０を所定の締め付けトルクが生じるまで捻じ込みレーザーパッケージ２０２を、弾性連結部材２２４を介して光源取付部２１４へ固定することにより、光源側基準面２１０及び取付基準面２２０に寸法誤差や光軸ＳＢに対する部分的な傾きがある場合でも、この寸法誤差や傾きが、弾性連結部材２２４が弾性変形することで吸収されるので、光源側基準面２１０及び取付基準面２２０の寸法誤差の影響によりレーザーパッケージ２０２の位置調整後における姿勢変化の発生を防止できる。

なお、本実施形態の取付構造２００では、コリメートレンズなどの光学部品を備えていない光源装置であるレーザーパッケージ２０２を筐体２１２に設けられた光源取付部２１４に取り付けていたが、レーザーパッケージ２０２と共にコリメートレンズなどの光学部品を備えて光源装置を、弾性連結部材２２４を介して筐体２１２に設けられた光源取付部２１４に取り付けるようにしても良い。このような場合にも、光学部品を備えた光源装置に光源側基準面２１０を設けることより、本実施形態の取付構造２００と同様の効果を得ることができる。

１５２レーザーパッケージ（光源装置）
１５４レーザーアレイ（光出射部）
１６０光源側基準面
１６４光源取付部
１７０取付基準面
１７４弾性連結部材
１９０半導体レーザー（光源装置、光出射部）
１９８光源側基準面
２００取付構造（光源装置の取付構造）
２０２レーザーパッケージ（光源装置）
２０４レーザーアレイ（光出射部）
２１０光源側基準面
２１４光源取付部
２２０取付基準面
２２４弾性連結部材
２２８ネジ穴（第１連結部）
２３２挿通穴（第２連結部）
２３６スリット溝（溝）
Ｍ主走査方向
Ｓ副走査方向

Claims

光源装置の光出射部から出射された光線により像坦持体を走査露光する光走査装置における光源取付部に、前記光源装置を取り付けるための光源装置の取付構造であって、
前記光源装置に設けられた光源側基準面と、
前記光源取付部に設けられ、前記光源側基準面に当接して該光源側基準面と共に前記光出射部から出射される光線の光軸方向を設定し、かつ光軸直角方向に沿った光軸位置を調整するための取付基準面と、
前記光源装置及び前記光源取付部にそれぞれ連結されて前記光軸方向に沿って撓むと共に、該撓みによって生じる該光軸方向に沿った復元力により前記光源側基準面を前記取付基準面上に圧接させる弾性連結部材と、
を有することを特徴とする光源装置の取付構造。
前記光源側基準面を、前記光出射部を有する半導体レーザー素子を保持するパッケージ部材に平面として形成したことを特徴とする請求項１に記載の光源装置の取付構造。
前記弾性連結部材を、板状に形成すると共に、該弾性連結部材の面方向が前記光軸方向と略直交するように前記光源装置及び前記光源取付部にそれぞれ連結したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源装置の取付構造。
前記弾性連結部材には、前記光源装置にそれぞれ連結及び固定される一対の第1連結部が設けられると共に、前記光源取付部にそれぞれ連結及び固定される一対の第２連結部が設けられ、
前記一対の第１連結部を、前記光出射部から出射される光線の光軸に直交する一の直線上に、該光軸からの距離が互いに等しくなるようにそれぞれ配置し、かつ前記一対の第２連結部を、前記光出射部から出射される光線の光軸及び前記一の直線の双方に直交する他の直線上に、該光軸からの距離が互いに等しくなるようにそれぞれ配置したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光源装置の取付構造。
前記一の直線は、前記光源装置の主走査方向の直線であって、前記他の直線は、前記光源装置の副走査方向の直線であることを特徴とする請求項４に記載の光源装置の取付構造。
前記弾性連結部材は、前記光線が通過する開口部と前記一対の第1連結部との間に、前記光軸からの距離が互いに等しくなるように前記副走査方向へ延在する溝がそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項５に記載の光源装置の取付構造。