JP2009198884A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フレーム上に複数の光源部が並べて配置された光学装置の小型化を図る。
【解決手段】画像形成装置に用いられる光源装置１。レーザダイオードは、ビームを射出する。コリメータレンズは、ビームを整形する。光学素子ホルダは、ビームの光軸に垂直な主走査方向において互いに対向する第１の側面及び第２の側面を有していると共に、コリメータレンズを保持している。レーザ素子ホルダは、レーザダイオードを保持しているフランジ部、第１の側面に接合されている第１のアーム部、及び、第２の側面に接合されている第２のアーム部を有している。複数の光源部４は、主走査方向に並ぶと共に、隣り合う光源部４とビームの光軸方向に重なるようにフレーム３に配設されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源装置に関し、より特定的には、画像形成装置に用いられる光源装置に関する。

特許文献１には、半導体レーザ素子を保持する基台とレンズを保持する鏡胴とを、接合面に溝を設けて接着剤によって接合した光学素子が記載されている。この場合、接着剤が硬化するまで、基台と鏡胴との位置関係を保持することが重要である。

特許文献２には、鏡胴を硬化時間が短い紫外線硬化樹脂によってホルダを接着し、ホルダに基台をねじ止めした光学装置が記載されている。しかしながら、遮光性の部材同士が密着する接合面には光線を照射できないので、特許文献１の基台と鏡胴との接合に、光硬化型接着剤を単純に適用することはできない。

レーザ素子を保持する基台とレンズを保持する鏡胴とを接合する光硬化型接着剤を柱状に盛り付けて基台と鏡胴との接合面に隙間を設ければ、光路を確保できるので、基台と鏡胴との光硬化型接着剤による接合が可能となる。しかしながら、光硬化型接着剤は硬化に伴って収縮するため、レーザ素子とレンズとの距離が短くなってしまう。例えば、レンズがビームを平行光線にするコリメータレンズであれば、レーザ素子とレンズとの距離が短くなることで、レンズを通過したビームが僅かに拡散してしまうなど、光学性能が低下する問題が発生する。

光源装置の組み立て時には、ビームの像を確認しながら基台と鏡胴との位置を定めて、光硬化型接着剤に光線を照射して光硬化型接着剤を硬化させる。このため、収縮する分だけ光硬化型接着剤を余分に盛り付けることは困難である。仮に、組み立て時の硬化樹脂の収縮を補正できたとしても、光硬化型接着剤は、吸湿によって徐々に伸長するので、経時変化によってレーザ素子とレンズとの距離が長くなり、光学性能を低下させる。

そこで、図９に示すように、レーザ素子３１を保持するレーザ素子ホルダ３２を、レンズ３３を保持する光学素子ホルダ３４の側方に延伸するコの字型に形成し、光学素子ホルダ３４の側方に光硬化型接着剤３５を盛り付けてレーザ素子ホルダ３２を接合することで、光硬化型接着剤３５の伸縮がレーザ素子３１を光軸方向に移動させないようにできる。しかしながら、レーザ素子ホルダ３２が光学素子ホルダ３４の側方に延伸するため、共通のフレーム３６上に配置する際、光学素子ホルダ３４の間隔が大きくなってしまい、光源装置が大型化するという問題がある。
特開平５−１３６９５２号公報 特開平５−２７３４８３号公報

そこで、本発明の目的は、フレームに複数の光源部が並べて配置された光学装置の小型化を図ることである。

本発明の一形態である光源装置は、画像形成装置に用いられ、ビームを射出する光源素子と、前記ビームを整形する光学素子と、前記ビームの光軸に垂直な主走査方向において互いに対向する第１の側面及び第２の側面を有していると共に、前記光学素子を保持している第１のホルダと、前記光源素子を保持しているフランジ部、前記第１の側面に接合されている第１のアーム部、及び、前記第２の側面に接合されている第２のアーム部を有している第２のホルダと、を含んでいる複数の光源部と、フレームと、を備え、前記複数の光源部は、前記主走査方向に並ぶと共に、隣り合う前記光源部と前記ビームの光軸方向に重なるように前記フレームに配設されていること、を特徴とする。

前記光源装置によれば、光源部をビームの光軸方向に重なるように配設したことで、光源部の間隔を主走査方向に短くすることができ、光源装置の小型化が図られる。

以下に、本発明の一実施形態に係る光源装置１を備えたタンデム型の走査光学装置２の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、該走査光学装置２を平面視した構成図である。

光源装置１は、フレーム３上に、４つの光源部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが配設され、各光源部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄから射出されるビームをミラー５で重畳し、反射鏡６及びシリンドリカルレンズ７を介して偏向器８に照射するようになっている。偏向器８は、ビームを走査するように反射する方向を変化させる。光源部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、フレーム３の上に、ビームが偏向器８によって走査される面内で、ビームの光軸に垂直な主走査方向に並んで配設されている。

走査光学装置２は、光源装置１から射出されるビームを、第１走査レンズ９及び第２走査レンズ１０を介して、感光体１１Ｙに照射すると共に、ミラー１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋを更に介して、感光体１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋに照射して、感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの表面にそれぞれ静電潜像を形成する。

次に、光源装置１の詳細について図面を参照しながら説明する。図２は、光源装置１の側面図である。図２は、光源部４ａに着目して記載してある。

光源部４ａは、図２に示すように、レーザダイオード１３、レーザ素子ホルダ１４ａ、コリメータレンズ１５及び光学素子ホルダ１６を含んでいる。レーザダイオード１３は、ビームを射出する。レーザ素子ホルダ１４ａは、金属材料からなり、レーザダイオード１３を保持する。コリメータレンズ１５は、レーザダイオード１３が射出したビームを平行光線に整形する光学素子である。光学素子ホルダ１６は、遮光性の樹脂からなり、コリメータレンズ１５を保持する。光源部４ａは、レーザ素子ホルダ１４ａが光硬化型接着剤１７によって光学素子ホルダ１６に接合されることにより構成されている。光源部４ａは、光硬化型接着剤１８によってフレーム３に接合されている。

次に、光源部４の詳細について図面を参照しながら説明する。図３は、光源部４ａの外観斜視図である。

光学素子ホルダ１６は、図３に示すように、ビームの光軸に垂直な主走査方向において互いに対向する側面１６−１，１６−２を有している。レーザ素子ホルダ１４ａは、フランジ部１９及びアーム部２０ａ−１，２０ａ−２を含んでいる。フランジ部１９は、レーザダイオード１３の光軸に垂直な板状をなし、レーザダイオード１３を保持している。アーム部２０ａ−１，２０ａ−２はそれぞれ、フランジ部１９の端部から光軸と平行に、光学素子ホルダ１６の側面１６−１，１６−２まで延伸し、側面１６−１，１６−２に接合されている。より詳細には、アーム部２０ａ−１，２０ａ−２はそれぞれ、先端が光学素子ホルダ１６に盛り付けた光硬化型接着剤１７によって、光学素子ホルダ１６に隙間を空けて接合されている。レーザ素子ホルダ１４ａは、光学素子ホルダ１６との間に隙間を有することで、レーザダイオード１３が発生する熱を効率よく周囲の空気中に放散させる放熱板としても機能する。

次に、各光源部４の配置について図面を参照しながら説明する。図４は、光源装置１の光源部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ付近の外観斜視図である。

光源部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、図４に示すように、主走査方向に並ぶと共に、隣り合う光源部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとビームの光軸方向に重なるようにフレーム３上に配設されている。本実施形態では、光源部４ａ，４ｃは、光源部４ｂ，４ｄよりもビームの光軸方向の下流側に配設されている。これにより、光源部４ａの一部と光源部４ｂの一部とがビームの光軸方向に重なり、光源部４ｂの一部と光源部４ｃの一部とがビームの光軸方向に重なり、光源部４ｃの一部と光源部４ｄの一部とがビームの光軸方向に重なる。ただし、光源部４ａ，４ｃは、光源部４ｂ，４ｄが射出したビームを遮らないように配設されている。

光源部４ａを組み立てる際は、図３に示すように、光学素子ホルダ１６の側面の所定位置に、光硬化型接着剤１７を盛り付け、レーザダイオード１３を固定したレーザ素子ホルダ１４ａを、アーム部２０ａ−１，２０ａ−２の先端を弾性範囲内で押し拡げて、アーム部２０ａ−１，２０ａ−２が光硬化型接着剤１７と接触しないようにしながら、光学素子ホルダ１６に対して所定の位置に配置する。この状態でアーム部２０ａ−１，２０ａ−２を復原させて、光学素子ホルダ１６に盛り付けた光硬化型接着剤１７の先端にアーム部２０ａ−１，２０ａ−２を当接させ、光学素子ホルダ１６とアーム部２０ａ−１，２０ａ−２との間を光硬化型接着剤１７によってそれぞれ架橋する。そして、レーザダイオード１３に電力を供給してビームを発生させ、コリメータレンズ１５から射出されるビームをモニタしながら、光硬化型接着剤１７の架橋状態を維持できる範囲でビームが厳密な平行光線になる位置にレーザ素子ホルダ１４ａを保持する。この状態で、光学素子ホルダ１６とアーム部２０ａ−１，２０ａ−２との隙間から紫外線を照射して光硬化型接着剤１７を硬化させることにより、レーザ素子ホルダ１４ａを光学素子ホルダ１６に対して接合する。

以上の手順で組み立てることで、光源部４ａは、レーザダイオード１３とコリメータレンズ１５との位置関係が最適となり、精密な平行光線を射出できるようになる。同様の手順にて光源部４ｂ，４ｃ，４ｄも組み立てられる。また、この光源部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを、同様に、ミラー５以下の下流の部材に対して位置決めして、光硬化型接着剤１８によってフレーム３に固定することで、高性能の光源装置１を組み立てられる。

また、光源部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを図４に示すようにビームの光軸方向に重なるように配設したことで、光源部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの間隔を主走査方向に短くすることができ、光源装置１の小型化が図られる。

（第１の変形例）
以下に、第１の変形例に係る光源装置１ａについて図面を参照しながら説明する。図５は、第１の変形例に係る光源装置１ａの側面図である。コリメータレンズ１５及び光学素子ホルダ１６の加工精度が高ければ、図５に示すように、フレーム３と光学素子ホルダ１６とを一体に形成してもよい。なお、本実施形態以降の説明では、先に説明したものと同じ構成要素には同じ参照符号を付して、重複する記載を省略する。

（第２の変形例）
以下に、第２の変形例に係る光源装置１ｂについて図面を参照しながら説明する。図６は、第２の変形例に係る光源装置１ｂを備えた走査光学装置２を平面視した構成図である。図６に示すように、光源部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、ビームが偏向器８によって走査される面内において、主走査方向及びビームの光軸のそれぞれに対して傾斜する直線上に配設されていてもよい。

（第３の変形例）
以下に、第３の変形例に係る光源装置１ｃについて図面を参照しながら説明する。図７は、第３の変形例に係る光源装置１ｃを備えた走査光学装置２を平面視した構成図である。図７に示すように、光源部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、ビームが偏向器８によって走査される面内において、Ｖ字状に配設されていてもよい。

（光源部の変形例）
以下に、光源部４ａの変形例について図面を参照しながら説明する。図８は、変形例に係る光源部４ａの外観斜視図である。図８に示す光源部４ａでは、レーザ素子ホルダ１４ａのアーム部２０ａ−１，２０ａ−２の光軸方向下流側の外側が、例えばフッ素樹脂製の絶縁テープ（絶縁材料）２１により覆われている。これにより、アーム部２０ａ−１が変形した場合や、光源部４ａの組み立て時にレーザ素子ホルダ１４ａを大きく傾斜させる必要があった場合などにも、アーム部２０ａ−２が隣接する光源部４ｂのアーム部２０ｂ−１（図示せず）に直接接触しない。このため、金属製のレーザ素子ホルダ１４ａをレーザダイオード１３に電力を供給するための電路の一部として利用する場合も、該電路は、隣接する光源部４ｂのレーザダイオード１３の電路と短絡することがない。

（その他の実施形態）
前記実施形態に記載された光源装置は、本願発明の思想の範囲内において適宜設計変更が可能である。例えば、光学素子としてコリメータレンズ１５が用いられているが、光学素子は、コリメータレンズに限らない。

本発明の一実施形態に係る光源装置を備えた走査光学装置を平面視した構成図である。 前記光源装置の側面図である。 前記光源装置に含まれる光源部の外観斜視図である。 前記光源装置の光源部付近の外観斜視図である。 第１の変形例に係る光源装置の側面図である。 第２の変形例に係る光源装置を備えた走査光学装置を平面視した構成図である。 第３の変形例に係る光源装置を備えた走査光学装置を平面視した構成図である。 変形例に係る光源部の外観斜視図である。 従来技術による光源装置を平面視した構成図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，１ｃ 光源装置
２ 走査光学装置
３ フレーム
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 光源部
１３ レーザダイオード
１４ａ レーザ素子ホルダ
１５ コリメータレンズ
１６ 光学素子ホルダ
１７，１８ 光硬化型接着剤
１９ フランジ部
２０ａ−１，２０ａ−２，２０ｂ−１ アーム部
２１ 絶縁テープ

Claims (5)

1. 画像形成装置に用いられる光源装置において、
   ビームを射出する光源素子と、
   前記ビームを整形する光学素子と、
   前記ビームの光軸に垂直な主走査方向において互いに対向する第１の側面及び第２の側面を有していると共に、前記光学素子を保持している第１のホルダと、
   前記光源素子を保持しているフランジ部、前記第１の側面に接合されている第１のアーム部、及び、前記第２の側面に接合されている第２のアーム部を有している第２のホルダと、
   を含んでいる複数の光源部と、
   フレームと、
   を備え、
   前記複数の光源部は、前記主走査方向に並ぶと共に、隣り合う前記光源部と前記ビームの光軸方向に重なるように前記フレームに配設されていること、
   を特徴とする光源装置。
2. 前記複数の光源部は、前記複数のビームが一点で交わるように、前記フレーム上に円弧状に並んで配設されていること、
   を特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記第２のホルダは、金属材料からなること、
   を特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の光源装置。
4. 前記第１のアーム部及び前記第２のアーム部は、光硬化型接着剤によって、前記第１のホルダと隙間を空けて接合されていること、
   を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光源装置。
5. 前記第１のアーム部及び前記第２のアーム部は、少なくとも部分的に絶縁材料で覆われていること、
   を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光源装置。

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