JP2011129812A - 光源装置及び露光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】
本発明は半導体レーザの光軸を正確に位置決めできる光源装置及び露光装置の提供を目的とする。
【解決手段】
半導体レーザ120と、カップリングレンズ130と、回路基板140と、これらを保持するホルダ110を含む光源装置に関する発明である。半導体レーザ120は、カップリングレンズ130と回路基板140の間に、光硬化樹脂170を用いてホルダ110に固定される。このとき、半導体レーザ120はホルダ110のホルダ底面160と若干の隙間を持って固定されるため、半導体レーザ120を位置調整し、光軸を正確に位置決め出来る。
【選択図】 図3

Description

本発明は光源装置及び露光装置に関する。
従来レーザプリンタに採用されている光源装置として、半導体レーザと、半導体レーザからのレーザ光を集束して光束に変換するカップリングレンズを有し、半導体レーザとカップリングレンズは、それぞれを一体に保持するホルダに固定されているものがある(特許文献1)。カップリングレンズは、半導体レーザの前に形成された台座に光硬化樹脂で固定される。半導体レーザは、ホルダに設けられた半導体レーザの取り付け孔に圧入固定される。
特開2002−31773
しかし、特許文献1に記載の半導体レーザの固定方法によると、半導体レーザ固定後の半導体レーザの光軸が、設計上理想とされる光軸からずれることがある。これは、半導体レーザがホルダに圧入される際に、半導体レーザが取り付け孔に対して傾いて固定され、光軸がずれるためである。
また、半導体レーザの外装としてのパッケージ内にある発光素子が、レーザ光の光軸方向から見て、パッケージの中心に実装されていない場合がある。そのため、半導体レーザが正しい位置に圧入固定されていたとしても、光軸が設計上理想とされる位置からずれるという問題点がある。
以上の問題点から、本発明は半導体レーザの光軸を正確に位置決めできる光源装置及び露光装置の提供を目的とする。
請求項1に記載の光源装置は、半導体レーザと、前記半導体レーザを駆動するための回路基板と、前記半導体レーザからのレーザ光を光束に変換するカップリングレンズと、前記半導体レーザと前記カップリングレンズと前記回路基板を保持するホルダと、前記半導体レーザを固定する光硬化樹脂とを有し、前記半導体レーザは、前記回路基板に対しては前記半導体レーザから延びる複数の端子を介して接続され、前記ホルダに対しては前記光硬化樹脂を介して前記カップリングレンズと前記回路基板との間で固定されることを特徴とする。
請求項2に記載の光源装置は、前記端子が、前記回路基板と前記半導体レーザとの間で曲げ部を有することを特徴とする。
請求項3に記載の光源装置は、前記回路基板が、半導体レーザを半導体レーザのレーザ光の光軸方向に移動可能な弾性変形部を有することを特徴とする。
請求項4に記載の光源装置は、半導体レーザが複数のレーザ光を発することを特徴とする。
請求項5に記載の露光装置は、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の光源装置と、前記光源装置から出射されたレーザ光を反射して主走査方向に偏光及び走査させる偏光器と、前記偏光器により偏光および走査されたレーザ光を感光体に結像される走査レンズとを備えたことを特徴とする。
請求項6に記載の露光装置は、箱上の筐体に、半導体レーザと、前記半導体レーザを駆動するための回路基板と、前記半導体レーザからのレーザ光を光束に変換するカップリングレンズと、前記カップリングレンズを通過したレーザ光を反射して、主走査方向に偏光及び走査させる偏光器と、前記偏光器により偏光及び走査されたレーザ光を感光体に結像させる走査レンズとを保持する露光装置であって、前記半導体レーザは、前記回路基板に対しては前記半導体レーザから延びる複数の端子を介して接続され、前記筐体に対しては前記光硬化樹脂を介して前記カップリングレンズと前記回路基板との間で固定されることを特徴とする。
請求項7に記載の露光装置は、前記端子が、前記回路基板と前記半導体レーザとの間で曲げ部を有することを特徴とする。
請求項8に記載の露光装置は、前記回路基板が、半導体レーザを半導体レーザのレーザ光の光軸方向に移動可能な弾性変形部を有することを特徴とする。
請求項9に記載の露光装置は、前記半導体レーザが複数のレーザ光を発することを特徴とする。
請求項1に記載の光源装置によると、半導体レーザがホルダと直接接触せずに、光硬化樹脂を介して保持される構成になっている。よって、半導体レーザの光軸を設計上理想とされる光軸に対して正確に位置決めしたあと、光硬化樹脂で固定できる。
請求項2に記載の光源装置によると、回路基板と半導体レーザの間で端子に曲げ部を有する。この曲げ部が撓むことにより、端子と回路基板の接続部に負担をかけることなく半導体レーザを光軸方向に移動、及び光軸を中心に回転調整できる。
請求項3に記載の光源装置によると、回路基板に弾性変形部を有し、弾性変形部が光軸方向に移動可能である。したがって、端子と回路基板の接続部に負担をかけることなく半導体レーザを光軸方向に移動、及び光軸を中心に回転調整できる。
請求項4に記載の光源装置によると、複数のレーザ光を発する半導体レーザを用いて光源装置を構成する際に、端子と回路基板の接続部に負担をかけることなく半導体レーザを光軸方向に移動、及び光軸を中心に回転調整することができる。
請求項5に記載の露光装置によると、半導体レーザを正確に位置決めしたあと、光硬化樹脂で固定できる。
請求項6に記載の露光装置によると、露光装置の筐体に直接光硬化樹脂を介して固定するように構成した。即ち、半導体レーザとカップリングレンズを保持するホルダを用いていないため、簡易な構成で露光装置を製造できる。
請求項7に記載の露光装置によると、回路基板と半導体レーザの間で端子に曲げ部を有する。この曲げ部が撓むことにより、端子と回路基板の接続部に負担をかけることなく半導体レーザを光軸方向に移動、及び光軸を中心に回転調整できる。
請求項8に記載の露光装置によると、回路基板に弾性変形部を有し、弾性変形部が光軸方向に移動可能である。したがって、端子と回路基板の接続部に負担をかけることなく半導体レーザを光軸方向に移動、及び光軸を中心に回転調整できる。
請求項9に記載の露光装置によると、複数のレーザ光を発する半導体レーザを用いて光源装置を構成する際に、端子と回路基板の接続部に負担をかけることなく半導体レーザを光軸方向に移動、及び光軸を中心に回転調整することができる。
本発明の実施例に係るレーザプリンタの側断面図である。 スキャナ部の平面図である。 光源装置の側断面図である (a)曲げ部を持つ端子を備える光源装置の側断面図である。 (b)曲げ部を持つ端子と半導体レーザの側断面図である。 (a)変形例2に係る回路基板を備える光源装置の側断面図である。 (b)変形例2に係る回路基板を後方向から見た図である。 光源装置の2つの発光点の位置関係を表した図である。 変形例4に係るスキャナ部の側断面の一部をあらわす図である。
<レーザプリンタの全体構成>
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
参照する図面において、図1は、本発明の実施形態に係るレーザプリンタの側断面図であり、図2は、スキャナ部の平面図である。
図1に示すように、レーザプリンタ1は、本体ケーシング2内に用紙Pを給紙するためのフィーダ部4や、給紙された用紙Pに画像を形成するための画像形成部5などを備えている。
<フィーダ部の構成>
フィーダ部4は、本体ケーシング2内の底部に着脱可能に装着される給紙トレイ6と、給紙トレイ6内に設けられた用紙押圧板7を備えている。また、フィーダ部4は、給紙トレイ6の一端側端部の上方に設けられる給紙ローラ8および給紙パッド9とを備える。
そして、このように構成されるフィーダ部4では、給紙トレイ6内の用紙Pが、用紙押圧板7によって給紙ローラ8側に寄せられ、この給紙ローラ8および給紙パット9で送り出されて、各種ローラを通った後、一枚ずつ画像形成部5に搬送されるようになっている。
<画像形成部の構成>
画像形成部5は、スキャナ部16、プロセスカートリッジ17、定着部18などを備えている。
<スキャナ部の概略構成>
スキャナ部16は、本体ケーシング2内の上部に設けられ、図2に示すように、光源装置100、シリンドリカルレンズ25、ポリゴンミラー19、fθレンズ20、反射鏡22を備えている。シリンドリカルレンズ25は、ポリゴンミラー19の面倒れを補正するために、光源装置100からのレーザ光Lを副走査方向に絞って、ポリゴンミラー19に入射させる。ポリゴンミラー19は、六角形の各辺の部分に鏡が形成されたもので、それ自身回転されつつ、シリンドリカルレンズ25を通過したレーザ光Lを反射することで、主走査方向にレーザ光Lを偏向および走査する。fθレンズ20は、ポリゴンミラー19により等角速度で走査されたレーザ光Lを、感光ドラム27の表面を等速度で走査するように変換しつつ、感光ドラム27の表面にレーザ光Lを結像させる。
光源装置100の構成の詳細については、後述する。
<プロセスカートリッジの構成>
プロセスカートリッジ17は、スキャナ部16の下方に配置され、本体ケーシング2に対して着脱自在に装着される構造となっている。そして、このプロセスカートリッジ17の外枠を構成する中空の筐体51内には、現像カートリッジ28、感光体ドラム27、帯電器29及び転写ローラ30が主に設けられている。
現像カートリッジ28は筐体51に対して着脱自在に装着されており、現像ローラ31、供給ローラ32およびトナーホッパ33を備えている。そして、トナーホッパ33内に貯留されているトナーは、供給ローラ32の回転により、現像ローラ31に供給され現像ローラ上に担持される。
感光ドラム27の表面は、帯電器29により一様に正帯電された後、スキャナ部16からのレーザー光Lにより露光され、露光された部分の電荷が取り除かれる。これにより、画像データに基づく静電潜像が形成される。次に、現像ローラ31の回転により、現像ローラ31上に担持されているトナーが、感光ドラム27に対向して接触するときに、感光ドラム27の表面上に形成される静電潜像に供給される。そして、トナーは、感光ドラム27の表面上で選択的の担持されることによって可視像化され、これによって反転現像によりトナー像が形成される。
その後、感光ドラム27と転写ローラ30とは、用紙Pを両者で挟持して搬送するように回転駆動され、感光ドラム27と転写ローラ30との間を用紙Pが搬送されることにより、感光ドラム27の表面に担持されているトナー像が用紙P上に転写される。
<定着部の構成>
定着部18はプロセスカートリッジ17の下流側に配設され、加熱ローラ41と加圧ローラ42を備える。定着部18では、用紙P上に転写されたトナーを、用紙Pが加熱ローラ41と加圧ローラ42との間を通過する間に熱定着させる。定着部18を通過した用紙Pは、定着部18の下流側に配設された排紙ローラ45によって、排紙トレイ46上に排紙される。
<光源装置の構成>
図3は光源装置の断面図である。以下、図3中に定義される方向(前後方向、上下方向)、及び図示しない左右方向(紙面垂直方向)を用いて実施例の説明をする。また、前後方向にのびる半導体レーザ120の光軸を光軸Oとする。
図3に示すように、光源装置100はホルダ110に、半導体レーザ120とカップリングレンズ130と半導体レーザ120を駆動するための回路基板140とが固定されて構成されている。
半導体レーザ120は、外装のケースとしてのパッケージ121内に発光素子122が設けられ、パッケージ121に形成された図示しない開口からレーザ光を出射する装置である。
カップリングレンズ130は、半導体レーザ120から出射されるレーザ光を絞って光束に変換するレンズである。
ホルダ110は、半導体レーザ120を駆動するための回路基板140が固定される基板保持壁141と、カップリングレンズ130が固定される台状のレンズ保持部150と、基板保持壁141とレンズ保持部150とをつなぐホルダ底面160とを備えている。
基板保持壁141は、ホルダ底面160の後方端部から上下方向に伸び、前後方向に貫通する開口部142が形成されている。開口部142は、その中心が後述するレンズ保持部150に固定されたカップリングレンズ130の光軸と、ほぼ一致する位置に形成される。また、基板保持壁141には回路基板140を固定するための図示しないねじ穴が設けられている。
レンズ保持部150は、基板保持壁141の前方向に所定距離離れて配置されている。
ホルダ底面160にはホルダ110をスキャナ部16の筐体23に固定するための図示しないねじ穴が上下方向に形成されている。
カップリングレンズ130は、その焦点距離に応じ、設計上定められた距離だけ半導体レーザ120から離れて、レンズ保持部材150上に配置されている。カップリングレンズ130は、レンズ保持部150上に設けられた位置決め部151の前側側面152と、カップリングレンズ130の下部の半導体レーザ120側の面が接触するように光硬化樹脂などの接着剤を用いて位置決めされ固定される。
半導体レーザ120は、半導体レーザ120から延びる端子123を有する。端子123は線状であり、半導体レーザ120から後方向に伸びる。端子123の半導体レーザ120と反対側の端部は、半導体レーザ120が回路基板140よりも前方向に位置するように、回路基板140に接続されている。そして、回路基板140は、ネジによる前記したネジ穴への締結で基板保持壁141に固定されている。また、半導体レーザ120は、回路基板140とカップリングレンズ130の間で、光硬化樹脂170を介してホルダ底面160と接着固定されている。なお、半導体レーザ120はカップリングレンズ130との相対位置を調整した上で固定できるように、ホルダ底面160からは上方向に若干離れた位置で固定されている。
次に、半導体レーザ120の接着手順について説明する。
半導体レーザ120が、回路基板140と半導体レーザ120から延びる端子123を介して固定されている。このとき、半導体レーザ120とホルダ底面160は隙間を有する。この隙間に、光硬化樹脂170を適量塗布する。このとき、半導体レーザ120は端子123にのみ支持されている状態なので、半導体レーザ120をカップリングレンズ130の光軸に対して上下及び左右方向に移動、あるいは回転させることで正確に位置調整できる。位置調整後、光硬化樹脂170に紫外線などの硬化光を照射し半導体レーザ120を固定する。よって、設計上理想とされる光軸、即ちカップリングレンズ130の光軸と半導体レーザ120のレーザ光の光軸Oを合わせて半導体レーザ120を固定することが出来る。
<変形例1>
以下の変形例は、前記した発明の実施形態を変更したものであるので、前記実施例と同様の構成要素に関しては、同一の番号を付し説明を省略する。
図4は変形例1に係る光源装置の断面図を表す図である。カップリングレンズ130、回路基板140は第1実施例と同様にホルダに対して固定されている。
図4に示すように、変形例1では半導体レーザ120から延びる複数の端子123が、半導体レーザ120と回路基板140との間で曲げ部124を有するように構成する。曲げ部124の形状は、図4(a)のように、湾曲部125が半導体レーザ120の中心に対して外側を向くように略C字形状とする。また、図4(b)のように、端子123の一部が半導体レーザ120の中心を向くような曲げ部126を持つように構成することもできる。
以上のように端子122に曲げ部123をもたせることにより、次の効果を奏することが出来る。
図4(a)のように構成した場合、半導体レーザ120を前後方向に移動させると湾曲部125が撓む。また、図4(b)のように構成した場合、半導体レーザ120を前後方向に移動させると、曲げ部126が前後方向に撓む。このような曲げ部124の動きが半導体レーザ120の前後方向の移動を許容する。即ち、第一実施例と同様の接着手順において、回路基板140と端子123の接続部127に負担をかけることなく、半導体レーザ120を前後方向に位置調整できる。即ち、半導体レーザ120と回路基板140を接続した後に、カップリングレンズ130の焦点距離に応じて半導体レーザ120の正確な位置調整が可能になる。そして、半導体レーザ120の光軸Oをカップリングレンズに対して位置決めした後、接着固定できる。
<変形例2>
図5(a)は、変形例2に係る光源装置の断面図を表す。カップリングレンズ130、回路基板140は第一実施例と同様にホルダ110に対して固定されている。
図5(b)は図5(a)中の後方向から回路基板140を見た図である。図5に示すように、回路基板140は、コの字型に切り欠かれた切り欠き部210が設けられ、この切り欠き部210に対応する舌片部220(弾性変形部)を有する。舌片部220の先端部221には、半導体レーザ120から回路基板側140に向かって延びる端子122が接続されている。切り欠き部210は、先端部221が後方向から見て、回路基板140のおおよそ中心部になるように形成される。このように、回路基板140の一部に舌片部220を持たせることにより、舌片部220が前後方向に弾性変形可能になる。よって、回路基板140と端子123の接続部127に負担をかけることなく、半導体レーザ120を前後方向に位置調整できる。即ち、半導体レーザ120と回路基板140を接続した後に、カップリングレンズ130の焦点距離に応じて半導体レーザ120の正確な位置調整が可能になる。そして、半導体レーザ120の光軸Oをカップリングレンズに対して位置決めした後、接着固定する。
<変形例3>
次に、光源の半導体レーザ120が複数の発光素子122を有するマルチビームレーザで、スキャナ部16がマルチビームスキャナを構成する場合について説明する。
図6は、光源装置の2つの発光点の位置関係を表した図である。図6中のDは、2つの発光点の間隔を表す。同図において、半導体レーザ120は、主走査方向に並列した2つの発光点が光軸Oを中心に、角度θだけ傾けて構成されている。ここで、θは2つの発光点を結んだ直線と主走査方向とのなす角度を表す。
光源の半導体レーザ120をマルチビームレーザとして複数のラインを同時に走査する場合、感光体表面上でのライン間隔Rは、走査光学系の副走査方向の結像倍率βと、半導体レーザ120の発光点の副走査方向の間隔l(l=L×sinθ)をかけたものになる(R=l×β)。もし感光体表面上でのライン間隔Rが必要とする画素密度と正確に一致していないとすると、1回の主走査で書かれるラインごとの間隔が不均等になり、画像にムラが生じる。即ち、ライン間隔Rは正確である必要があるが、2つの発光点の間隔Lは、半導体レーザの固有の値で調整できない。そのため、θを調整することでライン間隔Rを調整する。そこで、半導体レーザ120を光軸Oを中心に回転調整する必要が生まれる。
本発明においては、変形例1または変形例2で記載したとおり、半導体レーザ120がホルダ底面160と隙間が出来るように、回路基板140が基板保持壁141に固定され、半導体レーザ120は端子123のみで支持されている。さらに、変形例1では端子123に曲げ部124を、変形例2では回路基板140に舌片部220を有する。回路基板140に端子123を介して繋がれた半導体レーザ120を光軸O方向に回転させると、半導体レーザ120が後方(回路基板140側)に動こうとする。しかし、変形例1で述べた端子123の曲げ部124や変形例2で述べた回路基板140の舌片部220が前後方向の半導体レーザ120の移動を許容する。よって、端子123と回路基板140の接続部127に負担をかけることなく、半導体レーザ120をレーザ光の光軸方向Oに対して回転調整できる。そして、半導体レーザ120の光軸Oをカップリングレンズ130に対して位置決め後、光硬化樹脂により固定することができる。
<変形例4>
図7は、変形例4に係るスキャナ部16の断面図の一部を表したものである。
図7に示すように、スキャナ部16の筐体23の筐体底面部310にはカップリングレンズ130を保持するレンズ保持部150がスキャナ部16の筐体と一体に設けられている。このレンズ保持部150にカップリングレンズ130が設計上定められた位置に、前述した実施例と同様に接着剤で固定されている。
スキャナ部16の筐体23の側壁300には、開口部320が、カップリングレンズ130の光軸の中心とほぼ一致する位置で前後方向に貫通して空けられている。また、スキャナ部16の筐体23の側壁300には、回路基板140を固定するための図示しないネジ穴が空けられている。
半導体レーザ120から延びる端子122と回路基板140は、前述した実施例と同様に接続される。回路基板140は、スキャナ部16の側壁300に、回路基板140が側壁300よりも後方になるように、前記ネジ穴へのねじによる締結で固定される。このとき、半導体レーザ120と筐体底面部310が隙間を有するように、回路基板140は側壁300に対して固定される。
このように、筐体23に直接半導体レーザ120、カップリングレンズ130、回路基板140を固定した場合においても、半導体レーザ120の光軸Oをカップリングレンズ130に対して位置調整した後、光硬化樹脂170で固定することができる。更に、ホルダ110を用いることなく、筐体23に直接光硬化樹脂を介して固定するように構成したため、簡易な構成でスキャナ部16を製造することができる。また変形例4では、回路基板140を筐体23の側壁300に固定したが、筐体23の内部に、筐体23の筐体底面部310から上下方向に垂直に延びる基板保持壁等を設け、筐体23内部に回路基板140を固定しても良い。
変形例4に示した構成においても、変形例1または変形例2と同様に、回路基板140と半導体レーザ120の間で端子123に曲げ部124や、回路基板140に舌片部220を設けても良い。
また、スキャナ部16の筐体23に、半導体レーザ120、カップリングレンズ130、回路基板140を直接固定した場合でも、端子123に曲げ部124、回路基板140に舌片部220を設けることが出来るので、変形例3と同じようにマルチスキャナユニットを構成することができる。
23 筐体
110 ホルダ
120 半導体レーザ
123 端子
124 曲げ部
130 カップリングレンズ
140 回路基板
141 基板保持壁
150 レンズ保持部
160 ホルダ底面
170 光硬化樹脂
210 切り欠き部
220 舌片部
300 側壁
310 筐体底面部

Claims (9)

  1. 半導体レーザと、
    前記半導体レーザを駆動するための回路基板と、
    前記半導体レーザからのレーザ光を光束に変換するカップリングレンズと、
    前記半導体レーザと前記カップリングレンズと前記回路基板とを保持するホルダと、
    前記半導体レーザを前記ホルダに固定する光硬化樹脂とを有し、
    前記半導体レーザは、前記回路基板に対しては前記半導体レーザから延びる複数の端子を介して接続され、前記ホルダに対しては前記光硬化樹脂を介して前記カップリングレンズと前記回路基板との間で固定されることを特徴とする光源装置。
  2. 前記端子は、前記回路基板と前記半導体レーザとの間で曲げ部を有することを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
  3. 前記回路基板は、半導体レーザを半導体レーザのレーザ光の光軸方向に移動可能な弾性変形部を有することを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
  4. 前記半導体レーザは複数のレーザ光を発することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の光源装置。
  5. 請求項1から請求項4のいずれかに記載の光源装置と、
    前記光源装置から出射されたレーザ光を反射して主走査方向に偏光及び走査させる偏光器と、
    前記偏光器により偏光および走査されたレーザ光を感光体に結像される走査レンズとを備えた露光装置。
  6. 箱状の筐体に、
    半導体レーザと、前記半導体レーザを駆動するための回路基板と、
    前記半導体レーザからのレーザ光を光束に変換するカップリングレンズと、前記カップリングレンズを通過したレーザ光を反射して、主走査方向に偏光及び走査させる偏光器と、
    前記偏光器により偏光及び走査されたレーザ光を感光体に結像させる走査レンズとを保持する露光装置であって、
    前記半導体レーザは、前記回路基板に対しては前記半導体レーザから延びる複数の端子を介して接続され、前記筐体に対しては前記光硬化樹脂を介して前記カップリングレンズと前記回路基板との間で固定されることを特徴とする露光装置。
  7. 前記端子は、前記回路基板と前記半導体レーザとの間で曲げ部を有することを特徴とする請求項6に記載の露光装置。
  8. 前記回路基板は半導体レーザを光軸方向に移動可能な弾性変形部を有することを特徴とする請求項6に記載の露光装置。
  9. 前記半導体レーザは複数のレーザ光を発することを特徴とする請求項6から8のいずれかに記載の露光装置。
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