JP3143569B2 - 光学装置及び光源の取付方法 - Google Patents

光学装置及び光源の取付方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は複写機やレーザビームプ
リンタなどに用いられる光学装置、特に、レーザー光発
光チップとこの発光チップを搭載する基台を備える光源
と、光源の基台を保持する設置筐体と、を有する光学装
置及び光源の取付方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、レーザビームプリンタなどの光書
き込み装置に於ける光源ユニット30は図6に示す如
く、金属パッケージ型の半導体レーザ31を用いてその
内部のレーザチップ2内の発光点位置とコリメータレン
ズ14の位置をその中間に介在する部品等、つまり鏡筒
32、ホルダ33、台座34、回路基板35を移動する
ことによって光軸方向とそれを垂直な方向で合致させた
後、ネジ36等によって締結して調整組付していた。更
に言えば光軸の合致度は数μm以内で、またレーザ発光
点とコリメータレンズ14間の距離も数μm以内で調整
することにより正確なコリメータ光(平行光)がとり出
せるようにしている。ユニット組付後は単に機械的な精
度嵌合で図7のような光学ユニット37に取りつけられ
る。ここで光学ユニット37は一般的には図7のように
箱形のものが多く、内部には光ビームを偏向走査するポ
リゴンミラー38や走査レンズ39などがとりつけられ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光源装
置として上記従来例では一般的な汎用金属パッケージ
型の半導体レーザを用いているため汎用性はあるものの
コスト高になっていること。光源ユニット単位で全て
の光学調整が成された形態であると共に用いる部品点数
が多いため光源装置として大型化し、コスト的にも低減
の限界がある。などの欠点があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
る本発明は、レーザー光発光チップとこの発光チップを
搭載する基台を備える光源と、光源の基台を保持する設
置筐体と、を有する光学装置において、上記基台の少な
くとも上記設置筐体に保持される部分は透明な樹脂であ
り、上記基台は上記設置筐体との間の隙間に塗布された
紫外線硬化接着剤により上記設置筐体に固定されている
ことを特徴とする。
【0005】更に本発明は、レーザー光発光チップとこ
の発光チップを搭載する少なくとも一部が透明な樹脂基
台を有する光源を設置筐体に取付ける光源の取付方法で
あって、光源と設置筐体の間の隙間に紫外線硬化接着剤
を塗布する工程と、光源を光軸方向及び光軸と垂直な方
向に位置調整する工程と、位置調整工程後樹脂基台の透
明部に紫外線を通して紫外線硬化接着剤を硬化させる工
程と、を有することを特徴とする。
【0006】上記構成において、部分的に透明な樹脂基
台にレーザチップをアッセンブリーすることにより、従
来の金属パッケージ型半導体レーザよりも部材費の低減
によるコストダウンが可能となる。更に透明で紫外線を
通過する樹脂基台自体を光源装置としての直接の組み付
け部材として使用し、それら光源ユニットは紫外線硬化
接着剤を介して3次元調整して固定するものであるた
め、構成、部品数が低減出来、コストダウンと小型化が
達成出来る。
【0007】
【実施例】
(第1の実施例)図1及び図2は本発明の第1実施例を
表す図面であり、図1において1は樹脂基台、2は半導
体レーザのレーザチップ、3は金属端子、4はフォトダ
イオード、5はボンディングワイヤー、6はそれら全体
を組み上げた場合の光源ユニットである。また図2は光
書き込み装置として構成させた図であって同一番号は図
1と同じものであり、他の10は設置匡体(ここではス
キャナユニットの枠体)、11は紫外線硬化接着剤、1
4はコリメータレンズ、15は絞りであり、16で示す
点線はコリメータレンズの光軸である。
【0008】次に、上記構成において順を追って説明す
ると、従来の技術で述べたように光書き込み装置では他
の光学装置と同様にそれらに用いる半導体レーザは一般
には汎用の金属パッケージタイプが主であって、それら
はレーザチップなどが内蔵されている構成である。これ
らに対し、本例においては樹脂基台1はレーザチップ2
を設置するものであるが材質は合成樹脂であってしかも
透明であり、根本的に従来の半導体レーザとは異なる。
更に詳しく述べると図1においてレーザチップ2は樹脂
基台1に設置するために、はじめ電極等を樹脂基台1上
に施された後、ハンダを介してとりつけられる。また金
属端子3は樹脂基台1にモールドインサート成形でつく
りこまれており、通電端子としての役目をするがレーザ
チップ2に対しては更にボンディングワイヤー5を張る
ことで通電を可能としている。またレーザチップ2より
出射されるレーザ光のうち裏面側に出射されるもの(バ
ックビーム)、つまり樹脂基台1側に放射されるものを
透明な樹脂基台1を通してフォトダイオード4で受光す
る構成として光量をモニタ検知する構成をとる。また、
それらフォトダイオード4へ通電する電極は樹脂基台1
の表面に部分的に施された電極より成され、それらは通
電端子3と接触するようにされている。
【0009】次にそれらを光書き込み装置に組み込む場
合であるが、図2のように光書き込み装置の一部である
設置匡体10に対し、紫外線硬化接着剤11を介して図
2のように配置する。その時はやはり設置匡体内部に固
定して設置されたコリメータレンズ14の光軸16に対
してレーザチップ2の発光点位置が垂直方向(照射位置
方向)と水平方向(ピント位置方向)の両方で正規の位
置に来るように光源ユニット6全体を移動させて位置合
わせを行なう。この時レーザチップ2は金属端子3より
通電することでレーザ発光させながら行ない、コリメー
タレンズ14よりとり出されたレーザビームは外部に設
置されたCCDカメラ等によってモニタすることにより
レーザビームの照射位置と集光性を検知してレーザチッ
プ2を規定位置へと移動させる。そしてそれらが規定範
囲内に入った段階で紫外線硬化接着剤11を硬化させ
る。その場合、硬化させるための紫外線は図2に示すよ
うにその多くが透明な樹脂基台1を通過して照射され
る。このようにして透明の樹脂基台1を用いることと紫
外線硬化接着剤11を用いることでレーザチップ発光点
の三次元調整組付が成される。また他の言い方をすれば
光源ユニット6が調整組付けされ光源装置となることと
なる。またこれら断面形で示す樹脂基台1の形状として
は四角柱体などでも原理的に組付は不可能ではなく透明
体であればよいわけであるが紫外線硬化接着剤11の均
一塗布なども考慮すると円筒状が良好であり、三次元移
動にても接着剤のつれ回りもよく、最も支障なく行なえ
る。
【0010】上記実施例の特有の効果はレーザチップを
とりつけた樹脂基台1そのものを規定部に直接取りつけ
る構成であり、最も構成部品が少なく簡素であり、光源
ユニットとして小型であることである。また樹脂基台1
と金属端子3は樹脂基台1のモールド成形時に金属端子
3がインサート部材として同時に成形されることにより
部品コストが安いことである。
【0011】(第2の実施例)図3及び図4は本発明の
第2の実施例を示す図面であり、図3及び図4で各番号
で示す部材は前実施例と同様であり省略する。また20
は自動組立時に機械が基台1を保持するための保持部で
ある。また図3は断面図、図4はそれらを外から見た斜
視図である。
【0012】次に上記構成において、第1の実施例では
樹脂基台1の表面近傍等にレーザチップ2やフォトダイ
オード4等を配置し、電極等も樹脂表面に施す例を述べ
たが、第2の実施例では図3のように、レーザチップ2
やフォトダイオード4を樹脂基台内部に封止(インサー
ト成形)する構成とする。それらにより外部からのゴ
ミ、湿気などの問題を回避することが出来る。更に図3
のように金属端子3の樹脂基台1の中で折り曲げた構造
とすることによりレーザチップ2やフォトダイオード4
を直接とりつけ易い構造としている。そのようにしてそ
れら全体で光源ユニット6となっている。また通電は内
部的にはボンディングワイヤー5もその時の各部品の配
置を具合を見ながら利用する。他方、図4はそれらを外
からみた斜視図であるが、図4でわかるとおり円筒状
(あるいは円板状とも言える)で透明な外観となってお
り、第1の実施例と同様に光書き込み装置の一部である
設置匡体に設置する場合は紫外線硬化接着剤を基台1の
側面1′(図4参照)に塗布後、樹脂基台1の透明部分
より紫外線を照射し固着する形態をとる。またそれら固
着の前の光学位置的調整は第1の実施例と同様でありC
CD等を用いて行なう。更に本例では樹脂基台1の一部
として保持部20を一体成形にて設けてある。これはそ
れら光源ユニット6の三次元調整と固着時に外部の治工
具による保持が効果的に出来るようにするためのもので
ある。本例では板状の突起としたが他にも丸ピン形状や
中空の筒状突起など、あくまで樹脂基台1の外部に保持
を目的とした突起物として成っていることが特徴であ
る。
【0013】上記実施例に特有の効果は透明樹脂を介し
て紫外線を透過出来る機能はそのままに、レーザチップ
やフォトダイオードが樹脂内部に封止され防じん性等が
向上していること及び全体が樹脂で被われているため取
り扱い性が向上していることである。また工具等とのか
ねあいもあるが光源ユニット6の外部に突起状の保持部
を設けることにより、より安定した紫外線効果接着剤を
使用した固着が可能であることである。
【0014】(第3の実施例)図5は本発明の第3の実
施例を示す図面であり、光源装置として組みつけた時の
斜視図である。この中で各番号は前記実施例と同様であ
るので説明は省略する。それら以外では22は設置匡体
10に固定してつくりこまれた接着ピン、23は設置匡
体10に開けられた出射窓であり、24は樹脂基台1に
つくりこまれた接着穴である。
【0015】次に上記構成において図5は第3の実施例
であり、光源装置として組みつけた図であるが、これら
は基本的には第1の実施例で述べたもの、あるいは第2
の実施例で述べたものと同様に透明の樹脂基台1に対
し、レーザチップやフォトダイオードを表面上あるいは
内部に封止して取りつけもののいずれかを光源ユニット
6としながら設置匡体にとりつけたものである。本例で
の特徴は樹脂基台1にあらかじめ成形時に接着穴24が
つくりこまれていることであって、その穴を利用して設
置匡体10に光源ユニットがとりつけられている点であ
る。更に詳しく述べると、一般的にはやはり樹脂でつく
られる設置匡体の一部として接着ピン22を具備させて
おき、それらに対し接着穴24が嵌合するようにし、穴
とピンのすきまを利用してそこに紫外線効果接着剤を塗
布し、その後、固着するという形態をとる。この場合接
着剤を固めるための紫外線はやはり樹脂基台1を通過し
て照射されることになり、穴とピンのすき間は光学的位
置合わせをする際の調整しろの役目も果たす。また当然
設置匡体10の一部には出射窓23が設けられ、レーザ
光が支障なく出射出来るようにしながら、コリメータレ
ンズ14に対し光学的位置合わせがされ固定される。ま
たこれらピンと穴の嵌合形態は接着剤の硬化時に発生す
る接着剤の収縮の影響の防止、つまり穴に対して接着剤
が全周を被うことになるため光源ユニットが接着剤硬化
時に光軸に対し垂直面側にずれて移動しにくいという作
用を行なうし、当然、光軸方向にも移動しにくくなって
いる。一方、本図では設置匡体10の壁面(垂直な面)
に対してとりつけたものを示しているが、設置匡体10
は従来例で述べた光学ユニットを参考にすれば壁面に対
して床面(水平な面)、つまりコリメータレンズ14を
設置する側の床面に対してそれら光源ユニット6が上向
きの接着穴を具備するように設置されても同様の作用は
行なえる。
【0016】上記実施例に特有の効果は接着穴や接着ピ
ンの位置を比較的自由に選ぶことが出来、組みつけ性を
考慮した工程設定が可能であること。使用する接着剤の
量が比較的少量ですむことなどのメリットがある。
【0017】尚、上述した各実施例では、少なくとも一
部が透明な樹脂基台をスキャナユニットの枠体(図7の
40参照)に直接接着するものを示したが、コリメータ
レンズを保持する保持体(図6の33参照)に接着する
構成でもよい。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
モールド成形により簡単につくられる少なくとも接着剤
を塗布する面の近傍が部分的に透明な樹脂基台にレーザ
チップをとりつけることにより従来の金属パッケージ型
半導体レーザよりも部材費の低減が可能となる。
【0019】透明で紫外線を透過する樹脂基台を光源装
置としての直接の組み付け部材として使用し、それら光
源ユニットは紫外線硬化接着剤を介して3次元調整して
固定するものであるため構成部品数が低減出来、コスト
ダウンと小型化が達成出来る。また、基台の透明部に紫
外線を通して、基台と、スキャナユニットの枠体やコリ
メータレンズを保持する保持部材と、を接着するので、
紫外線を接着面に均一に照射することができ、効率的に
接着を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る光源ユニットの横
断面図。
【図2】本発明の第1の実施例に係る光源装置として組
みつけた時の横断面図。
【図3】本発明の第2の実施例に係る光源ユニットの横
断面図。
【図4】本発明の第2の実施例に係る光源ユニットの斜
視図。
【図5】本発明の第3の実施例に係る光源装置の斜視
図。
【図6】従来例に係る光源ユニットの断面図。
【図7】従来例に係る光学ユニットの斜視図。
【符号の説明】
1 樹脂基台 2 レーザチップ 3 金属端子 4 フォトダイオード 5 ボンディングワイヤー 10 設置匡体 11 紫外線硬化接着剤 14 コリメータレンズ 15 絞り 16 20 保持部 22 接着ピン 23 出射窓 24 接着穴 30 従来の光源ユニット 31 金型パッケージ型半導体レーザ 32 鏡筒 33 ホルダ 34 台座 35 回路基板 36 ネジ 37 光学ユニット 38 ポリゴンミラー 39 走査レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 7/00 B41J 2/44

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザー光発光チップとこの発光チップ
    を搭載する基台を備える光源と、光源の基台を保持する
    設置筐体と、を有する光学装置において、 上記基台の少なくとも上記設置筐体に保持される部分は
    透明な樹脂であり、上記基台は上記設置筐体との間の隙
    間に塗布された紫外線硬化接着剤により上記設置筐体に
    固定されていることを特徴とする光学装置。
  2. 【請求項2】 上記基台全体が透明な樹脂であることを
    特徴とする請求項1の光学装置。
  3. 【請求項3】 上記光学装置は画像信号に応じて変調さ
    れたレーザー光を回転鏡で偏向し走査するスキャナユニ
    ットであり、上記設置筐体がスキャナユニットの枠体で
    あることを特徴とする請求項1の光学装置。
  4. 【請求項4】 上記光学装置は画像信号に応じて変調さ
    れたレーザー光を回転鏡で偏向し走査するスキャナユニ
    ットに搭載される光源ユニットであり、上記設置筐体は
    発光チップから出射するレーザー光を平行光にするコリ
    メータレンズを保持する保持体であることを特徴とする
    請求項1の光学装置。
  5. 【請求項5】 上記光源は更に、上記発光チップからの
    バックビームを受光するフォトダイオードを有し、この
    フォトダイオードと上記発光チップは上記基台の透明部
    を間に挟んで配置されていることを特徴とする請求項1
    の光学装置。
  6. 【請求項6】 上記発光チップは上記基台内部に埋め込
    まれていることを特徴とする請求項1の光学装置。
  7. 【請求項7】 レーザー光発光チップとこの発光チップ
    を搭載する少なくとも一部が透明な樹脂基台を有する光
    源を設置筐体に取付ける光源の取付方法であって、光源
    と設置筐体の間の隙間に紫外線硬化接着剤を塗布する工
    程と、光源を光軸方向及び光軸と垂直な方向に位置調整
    する工程と、位置調整工程後樹脂基台の透明部に紫外線
    を通して紫外線硬化接着剤を硬化させる工程と、を有す
    ることを特徴とする光源の取付方法。
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