JP4132899B2 - 光源装置および画像出力装置ならびに光学的記録／再生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザプリンタ，デジタル複写機などの画像出力装置、あるいはレーザファクシミリ装置，光ディスク装置などの光学的記録／再生装置などに適用される光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プリント速度の高速化あるいはプリント密度の高速化といった要求に伴い、レーザプリンタ，デジタル複写機などのレーザ書込の分野において、複数のビームで同時に走査するマルチビーム書込が多く開発されてきている。マルチビーム化の手段としては、▲１▼シングルビーム半導体レーザからの出射ビームをビーム合成プリズムなどの合成手段を用いて合成する方法、▲２▼複数の発光点を有する半導体レーザアレイを光源として用いる方法などが実用化されている。
【０００３】
また従来、レーザプリンタ，デジタル複写機などにおける光書込ユニットの光源部として使用される半導体レーザとしては、いわゆるキャンパッケージタイプと呼ばれるものが多く使用されてきた。
【０００４】
図２０，図２１は従来のキャンパッケージ型半導体レーザの構成例を説明するための断面図であり、図２０に示す例では、キャンパッケージ型半導体レーザ１は板ばね２によりベース部材３に固定され、またカップリングレンズ５はレンズセル４に固定されている。そしてレンズセル４の雄ねじ部をホルダ６の雌ねじ部に螺合させている。
【０００５】
キャンパッケージ型半導体レーザ１から出射したレーザ光は、カップリングレンズ５によりカップリングされるが、カップリングレンズ５以降の光学系の特性に応じて次のようにして調整され保持される。
【０００６】
・キャンパッケージ型半導体レーザ１を固定したベース部材３を、その取り付け面内にて（Ｙ軸方向およびＺ軸方向）に調整することにより、レーザ光の出射方向を調整する。
【０００７】
・カップリングレンズ５を装填したレンズセル４を、押し込むか、あるいは引き抜くことにより、光軸方向（ピント方向）の調整（コリメート調整）を行う。
【０００８】
図２１に示す例では、キャンパッケージ型半導体レーザ１０およびカップリングレンズ１１を共通の保持部材１２に保持させている。具体的にはキャンパッケージ型半導体レーザ１０は圧入により保持部材１２に固定され、カップリングレンズ１１は３軸方向に位置調整された後、接着剤１３にて保持部材１２に固定される。
【０００９】
通常、光源として用いられる半導体レーザは、画像情報などに基づき出力のＯＮ／ＯＦＦを行う図示しない駆動用ボード（駆動用のみならず制御用に使用される場合もある）に接続されるが、従来のキャンパッケージ型半導体レーザを光源として用いた光源装置においては、図２０，図２１に示す例のように、キャンパッケージ型半導体レーザ１，１０がベース部材３，保持部材１２に直接固定されていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年、さらなるプリント速度の高速化およびプリント密度の高速化といった要求に伴い、レーザプリンタ、デジタル複写機等のレーザ書込の分野において、複数のビームで同時に走査する効率的なマルチビーム書込の開発が要求されているが、その光源として、
・マルチビーム化などの高機能化，高集積化が容易であること、
・多ピン（リード端子）化，小型化が容易であること、
といった特性が要求されるようになってきた。
【００１１】
しかしながら、前記のような構成のキャンパッケージ型半導体レーザでは、マルチビーム化などの高機能化，高集積化などが容易ではなく、多ピン(リード端子)化、小型化が困難であった。
【００１２】
本発明の目的は、前記従来の課題を解決し、マルチビーム化に対応でき、かつ多ピン化，小型化が容易な、半導体レーザを複数の外部接続端子を有する表面実装可能なパッケージに収納した光源部（フラットパッケージ型半導体レーザ）を用い、この光源部とカップリングレンズとの相対位置を維持できるようにした光源装置、およびその光源装置を光源として用いた画像出力装置ならびに光学的記録／再生装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、半導体レーザを複数の外部接続端子を有する表面実装可能なパッケージに収納した光源部と、前記光源部を表面実装する基板と、前記半導体レーザから出射されるレーザ光をカップリングするためのカップリングレンズとを備えた光源装置において、前記基板に設けられた貫通孔または凹部に前記光源部の一部を埋設し、前記外部接続端子を前記半導体レーザのレーザ光の出射方向と直交する方向へ延出して前記基板の実装面に設け、前記基板と前記カップリングレンズとを共通に保持する保持部材を更に備え、前記基板を前記レーザ光の進行方向(Ｘ軸)に当接し、前記カップリングレンズに対する前記基板の相対位置を前記レーザ光の進行方向(Ｘ軸)に垂直な２方向(Ｙ軸およびＺ軸)において調整し、前記保持部材により保持するように構成されていることを特徴とし、この構成によって、半導体レーザを複数の外部接続端子を有する表面実装可能なパッケージに収納した光源部を用いた場合には、この光源部を基板に半田付けなどの方法にて確実に固定することができ、さらに、温度上昇による外部接続端子が熱膨張した場合でも、半導体レーザの発光点とカップリングレンズとの相対位置の変動を抑制することができるため、光源部を保持した基板を、カップリングレンズと共通の保持部材に固定，保持することにより、光源部とカップリングレンズの相対位置を確実に維持することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、半導体レーザを複数の外部接続端子を有する表面実装可能なパッケージに収納した光源部と、前記光源部を表面実装する基板と、前記半導体レーザから出射されるレーザ光をカップリングするためのカップリングレンズとを備えた光源装置において、前記基板に設けられた貫通孔または凹部に前記光源部の一部を埋設し、前記外部接続端子を前記半導体レーザのレーザ光の出射方向と直交する方向へ延出して前記基板の実装面に設け、前記基板と前記カップリングレンズとを共通に保持する保持部材を更に備え、前記基板を前記レーザ光の進行方向(Ｘ軸)に当接し、前記基板に対する前記カップリングレンズの相対位置を前記レーザ光の進行方向(Ｘ軸)に垂直な２方向(Ｙ軸及びＺ軸)において調整し、前記保持部材により保持するように構成されていることを特徴とし、この構成によって、半導体レーザを複数の外部接続端子を有する表面実装可能なパッケージに収納した光源部を用いた場合には、この光源部を基板に半田付けなどの方法にて確実に固定することができ、さらに、温度上昇による外部接続端子が熱膨張した場合でも、半導体レーザの発光点とカップリングレンズとの相対位置の変動を抑制することができるため、光源部を保持した基板を、カップリングレンズと共通の保持部材に固定，保持することにより、光源部とカップリングレンズの相対位置を確実に維持することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の光源装置において、カップリングレンズは、保持部材に接着剤により保持されることを特徴とし、この構成によって、カップリングレンズの位置調整により、射出ビームの射出方向、およびコリメート方向を調整した後に、接着工法にて保持部材に固定することができるため、カップリングレンズに対する光源部の相対位置調整を容易かつ低コストにて行うことができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光源装置において、光源部における半導体レーザのレーザ光出射面側のパッケージを基板に当接して、基板に表面実装したことを特徴とし、この構成によって、カップリングレンズの焦点距離が短く、光源部とカップリングレンズの間のスペースが狭い場合でも、光源部の表面実装時、十分にスペース確保可能な光源装置の後方から光源部を保持することが可能であるため、調整，組立作業が容易になる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光源装置において、光源部の外部接続端子を、パッケージの横側面から真っ直ぐに延出させたことを特徴とし、この構成によって、温度変化に伴い外部接続端子の熱膨張が発生しても、外部接続端子の膨張方向がコリメート方向(発光点とカップリングレンズを結ぶ方向)とは直交しているため、コリメート率(発光点とカップリングレンズ間の距離)の変化を抑制することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項５記載の光源装置において、光源部に複数設けられた前記外部接続端子の各幅をｔとし、外部接続端子間の取り付け間隔をｐとするとき下式（数３）を満足することを特徴とする。
【００２１】
【数３】
ｔ≦ｐ／２
この構成によって、部品ばらつき、組み付けばらつきが発生し、発光点とカップリングレンズの光学軸との相対関係が設計値(目標値)から変動した場合でも、外部接続端子の幅が外部接続端子の間隔より十分に小さいため、外部接続端子が対応する電極と隣接する端子と接触することを防止することができる。
【００２９】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６いずれか１項に記載の光源装置において、基板に、光源部を駆動するための駆動用回路素子を設けたことを特徴とし、この構成によって、駆動用回路素子を光源部と共通の基板に実装しているため、外部ノイズの影響の低減，部品点数の削減，信頼性の向上を図ることができる。
【００３０】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７いずれか１項に記載の光源装置において、基板を、縦弾性係数が１ＧＰａ以上の材料から形成したことを特徴とし、この構成によって、光源部を１ＧＰａ以上の縦弾性係数を有する合成に優れた基板上に保持するため、光源部(発光点)とカップリングレンズの位置合わせ精度を維持することができる。
【００３１】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜６いずれか１項に記載の光源装置を、電子写真プロセスを用いた画像形成装置における光走査装置の光源装置として用いたことを特徴する画像出力装置であり、この装置によって、複数(Ｍ×Ｎ)本のレーザビームを同時に走査することが可能となるため、プリント速度の高速化／高密度化を図ることが可能となり、またシングルビーム光源装置と同程度のプリント速度／走査密度を達成するには、ポリゴンスキャナの回転数を低減することが可能となるため、消費電力の低減／熱発生の低減に繋がり、環境に対する負荷を低減することが可能となる。
【００３２】
請求項１０に記載の発明は、請求項７に記載の画像出力装置において、被走査面となる感光手段を複数備えたことを特徴とし、この構成によって、電子写真プロセスを用いたタンデム式の多色画像出力装置の光走査装置の光源装置として使用することにより、単色および多色の出力画像の高密度化／高速度化を図ることができる。
【００３３】
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜６いずれか１項に記載の光源装置を、光記録媒体に対して信号の記録／再生を行うための光ピックアップの光源装置として用いたことを特徴する光学的記録／再生装置であり、この装置によって、光記憶媒体への記録／再生速度の高速化／大容量化を図ることが可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３５】
上述したように、プリント速度の高速化あるいはプリント密度の高速化という要求に伴い、レーザプリンタ，デジタル複写機などのレーザ書込の分野において、複数のビームで同時に走査するマルチビーム書込が多く開発されてきており、その光源として、
・マルチビーム化等の高機能化、高集積化が容易であること、
・多ピン（リード端子）化、小型化が容易であること、
という特性が要求されるようになってきた。
【００３６】
そこで、各種半導体レーザを検討，研究した結果、前記のような特性を有する半導体レーザとして、半導体レーザを複数の外部接続端子を有する表面実装可能なパッケージに収納した光源部、いわゆるフラットパッケージ型半導体レーザに着目した。そしてフラットパッケージ型半導体レーザをマルチビーム光源装置の光源部として用いることにより、さらなるマルチビーム化を図ることが可能となった。
【００３７】
ここで半導体レーザとは、シングルビームの半導体レーザのみならず、発光部（レーザチップ）において発光点がアレイ状に並んだ複数（Ｎ）チャンネルの半導体レーザアレイ（Ｎｃｈ−ＬＤアレイ）、および二次元的に発光点が配置されている半導体レーザアレイなどをも含む。
【００３８】
フラットパッケージ型半導体レーザを用いた場合には、フラットパッケージ型半導体レーザを基板に半田付けなどの方法にて固定することができる。そしてフラットパッケージ型半導体レーザを保持した基板を、カップリングレンズと共通の保持部材に固定，保持することにより、フラットパッケージ型半導体レーザとカップリングレンズの相対位置を確実に維持することが可能となった。
【００３９】
図１は本発明の実施形態を説明するためのマルチビーム光源装置用の光源部の参考例１を示す一部断面図であり、フラットパッケージ型半導体レーザ２１は基板２２に固定されており、フラットパッケージ型半導体レーザ２１から出射したレーザ光（図示せず）は、フラットパッケージ型半導体レーザ２１の前方に配設され、かつ筒状のレンズセル２３に装着されたカップリングレンズ２４によりカップリングされる。フラットパッケージ型半導体レーザ２１は、図中のＹ方向およびＺ方向にシフトされて、カップリングレンズ２４からの出射ビームの光軸が調整される。そして、レンズセル２３の雄ねじ部２３ａを保持部材２５の雌ねじ部２５ａに螺合し、さらにフラットパッケージ型半導体レーザ２１を保持している基板２２を保持部材２５にねじ２６によって固定することにより、それぞれを保持部材２５で保持している。
【００４０】
また、カップリングレンズ２４をＸ方向にシフトすることにより、カップリングレンズ２４の出射ビームを平行光束、または発散光光束、または収束光束に変換することができる。
【００４１】
図１において、フラットパッケージ型半導体レーザ２１を駆動する駆動用回路素子（ＩＣ）２７を搭載した駆動用ボード２８は、フラットパッケージ型半導体レーザ２１を保持する基板２２とは別体となっており、ハーネス２９にて電気的に接続されている。
【００４２】
また図２に示すように、フラットパッケージ型半導体レーザ２１を保持する基板３０に、駆動用ＩＣ２７を実装することにより、基板３０に駆動用ボードとしての機能を持たせるようにしてもよい。このように、駆動用ＩＣ２７をフラットパッケージ型半導体レーザ２１と同一基板３０上に実装することにより、両者を別基板に実装する場合と比較して、外部から受けるノイズの影響を低減することができ、フラットパッケージ型半導体レーザ２１の電気的特性を良好に維持することができ、さらに部品点数の低減，信頼性の向上を図ることができる。
【００４３】
なお、以下の説明においては、基板３０は、フラットパッケージ型半導体レーザ２１と駆動用ＩＣ２７とを保持している駆動用ボード構造のものであるとする。
【００４４】
基板２２，３０を、縦弾性係数が１ＧＰａ以上の材質とすることにより基板自体の剛性を確保することができ、外力あるいは振動の影響により、フラットパッケージ型半導体レーザ２１とカップリングレンズ２４との位置合わせ精度の劣化を抑制することが可能となる。
【００４５】
図３は本発明の実施形態を説明するためのマルチビーム光源装置用の光源部の参考例２を示す一部断面図であり、参考例２では、フラットパッケージ型半導体レーザ２１を保持した駆動用ボードである基板３０は、あらかじめ保持部材３１に固定されている。したがって、フラットパッケージ型半導体レーザ２１とカップリングレンズ２４との位置合わせ（相対位置関係の調整）は、出射ビームが所望のコリメート性および射出方向（光軸方向）を得るように、カップリングレンズ２４を３軸（ｘ，ｙ，ｚ）方向に調整することにより行われ、この調整後に、カップリングレンズ２４が保持部材３１に固定される。本例ではカップリングレンズ２４の固定は、紫外線硬化型の接着剤３２によって行われている。
【００４６】
参考例２のように、光源（すなわちフラットパッケージ型半導体レーザ２１）をあらかじめ固定しておき、カップリングレンズ２４のみの位置調整にて光源装置の組付調整を行うことによって、調整作業の高効率化を図ることが可能となる。
【００４７】
図４〜図６は参考例３のマルチビーム光源装置用の光源部を説明するための斜視図であり、図４は全体を示す分解斜視図、図５は基板の裏面側からみて説明するための斜視図、図６は基板の表面側からみて説明するための斜視図であって、参考例３は、フラットパッケージ型半導体レーザ１１の表面実装を可能にしたことを特徴としており、基板３０への固定（半田付け）作業を容易にしたものである。
【００４８】
基板３０は、保持部材３２にねじ２６により、あらかじめ保持されており、カップリングレンズ２４の出射ビームの出射方向が所望の方向になるように、フラットパッケージ型半導体レーザ２１を、図５に示すように、基板３０の取り付け面（実装面３０ａは出射方向とは反対面）にて位置調整（Ｙ軸方向およびＺ軸方向）した後、基板３０に固定する。この場合、カップリングレンズ２４（すなわちレンズセル２３）をＸ方向のみ位置調整した後に保持部材３２に固定する。
【００４９】
なお、基板３０に複数のフラットパッケージ型半導体レーザ２１を設けて、それぞれをＹ軸およびＺ軸方向に調整し、保持する場合、上述した調整／保持方法を採用することは困難であるため、後述の方法を採用するとよい。
【００５０】
本参考例のフラットパッケージ型半導体レーザ２１の場合、図６に示すように、その出射面２１ａ側にリード端子（外部接続端子）３３が突出しており、基板３０の実装面３０ａに表面実装される。レーザ光３４は基板３０に穿設された貫通孔３０ｂを通過してカップリングレンズ２４によりカップリングされる。
【００５１】
カップリングレンズ２４の焦点距離が短く、フラットパッケージ型半導体レーザ２１とカップリングレンズ２４との間のスペースが狭い場合には、表面実装時、本実施形態のように、十分にスペースを確保することが可能な光源装置の後方からフラットパッケージ型半導体レーザ２１を保持することを可能とする構成にすることによって調整，組立作業が容易になる。
【００５２】
図７は本発明の実施形態を説明するためのマルチビーム光源装置用の光源部を示す断面図であり、本実施形態では、フラットパッケージ型半導体レーザ２１におけるレーザ光３４の出射方向と直交するパッケージの側面２１ｂから横方向へ真直にリード端子３３が延出し、リード端子３３は基板３０の実装面３０ａに設けられる。基板３０にはフラットパッケージ型半導体レーザ２１のパッケージの約半分を埋設するための貫通孔３５または凹部が設けられている。
【００５３】
本実施形態の構成では、温度上昇によりリード端子３３が熱膨張した場合でも、フラットパッケージ型半導体レーザ２１の発光点３４ａのＸ方向位置（図７では図示しないカップリングレンズとの相対位置）の変動を抑制することができ、コリメート率（すなわち発光点３４ａとカップリングレンズ間における光軸に沿った距離）の変動を抑制することができる。
【００５４】
図８は本実施形態との比較例を示す光源装置の断面図であり、比較例ではフラットパッケージ型半導体レーザ２１の出射面に直交する側面２１ｂからリード端子３６がＺ形状に延出して基板３０の実装面３０ａに設けられている。
【００５５】
この比較例の場合、実装面３０ａからフラットパッケージ型半導体レーザ２１の側面２１ａまでの距離Ｒが比較的大きくなり、レーザチップの発熱あるいは雰囲気温度の上昇などによりリード端子３６が熱膨張すると、例えば線膨張係数：α＝１×１０−５［１／Ｋ］、Ｒ＝５［ｍｍ］、Δｔ＝５０［Ｋ］のとき、ΔＲ＝α×Ｒ×Δｔ＝０．００２５［ｍｍ］となる。この光源装置と組み合わされる光学系の縦倍率がｍＹ＝４００倍とすると、像面での結像位置ずれ（ビームウェスト位置ずれ）は、ｍＹ×ΔＲ＝４００×０．００２５＝１．０［ｍｍ］となり、このためビームスポット径が増加するおそれがある。
【００５６】
図９は本実施形態に用いられるフラットパッケージ型半導体レーザの構成を説明するための平面図であって、上述した参考例，実施形態において、保持部材２５，３１，３２に対する基板２６，３０の取り付け誤差、あるいは基板２６，３０におけるリード端子３３の取付部（電極）における配置誤差、あるいはカップリングレンズ２４の光学軸の偏心、あるいはカップリングレンズ２４の取り付け部における形状誤差などのばらつき等により、カップリングレンズ２４に対するフラットパッケージ型半導体レーザ２１の取付位置が、設計値（目標値）から顕著に変動するおそれがある。そして、その変動に伴い前記電極に対するリード端子３３の相対位置がずれてしまう。このため、リード端子３３の配列方向に相対位置ずれが発生した場合、光軸調整を行う際に、リード端子３３が対応する電極ではなく、隣接する端子と接触してしまうおそれがある。
【００５７】
そこで、本実施形態において用いられるフラットパッケージ型半導体レーザ２１においては、図９に示すように、リード端子３３の幅をｔ、リード端子３３の配置間隔をｐとしたとき、ｔ≦ｐ／２の条件を満たすようにしている。そのため、前記のような相対位置ずれがｐ／２未満であれば、隣接する電極に接触することなく、光軸調整を行うことが可能となる。
【００５８】
図１０は本発明の実施形態のマルチビーム光源装置用の光源部を説明するための参考例４の一部断面図であり、参考例４では、共通（本例では１枚）の基板３０に固定された複数Ｍ（本例ではＭ＝２）のフラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂからの出射ビーム３７ａ，３７ｂは、各々対応するカップリングレンズ２４ａ，２４ｂによりカップリングされた後、ビーム合成プリズム３８により合成される構成になっている。
【００５９】
参考例４の光源装置において、複数のフラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂからの出射ビーム３７ａ，３７ｂを合成することにより、同時にＮ×Ｍ本のレーザビームを出射することが可能となる。また複数のフラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂの駆動に、共通の駆動用ボードとしての基板３０を使用することにより、基板３０数の低減、および低コスト化を図ることが可能となる。
【００６０】
なお、各フラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂとカップリングレンズ２４ａ，２４ｂとの相対位置関係の調整は、既述した参考例２，参考例３にて説明した方法で行えばよい。
【００６１】
図１１は参考例４のように複数のフラットパッケージ型半導体レーザを基板に保持させる場合におけるフラットパッケージ型半導体レーザの構成を説明するための平面図であって、複数（本例では３個）のフラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ〜２１ｃが図示しない共通の基板上に一次元的に配列されている場合、各フラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ〜２１ｃにおける配列方向の幅をａ、直交方向の幅をｂとしたとき、ａ＜ｂの条件を満たすようにしている。そのため、各フラットパッケージ型半導体レーザ（発光点）２１ａ〜２１ｃ間の間隔Ｌ１を狭くすることが可能となり、基板全体としての小型化，高集積化が可能となる。
【００６２】
一方、図１２に示す図１１に示すフラットパッケージ型半導体レーザの構成との比較例においては、ａ＞ｂとしており、この比較例では、各フラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ〜２１ｃ間の間隔Ｌ２は広くなってしまう。
【００６３】
図１３は複数のフラットパッケージ型半導体レーザを基板に保持させる場合におけるフラットパッケージ型半導体レーザの構成の他例を説明するための平面図であって、複数（本例では３個）のフラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ〜２１ｃが図示しない共通の基板上に一次元的に配列されている場合、各フラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ〜２１ｃのリード端子３３を、その配列方向に直交する方向に延出させている。そのため互いに隣接するフラットパッケージ型半導体レーザのリード端子に互いに干渉することなく、基板上に配置することができるため、各フラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ〜２１ｃ間の間隔Ｌ３を狭くすることが可能となる。
【００６４】
図１４に示す比較例においては、各フラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ〜２１ｃのリード端子３３は、その配列方向に同方向に延出させている。そのため、隣接するフラットパッケージ型半導体レーザのリード端子と干渉しないように配置するためには、各フラットパッケージ型半導体レーザ間の間隔Ｌ４を広くする必要が生じる。
【００６５】
図１５は複数のフラットパッケージ型半導体レーザを基板に保持させる場合におけるフラットパッケージ型半導体レーザの構成の他例を説明するための平面図であって、本例に示すフラットパッケージ型半導体レーザ４０ａ〜４０ｃでは、外部に突出したリード端子を有しておらず、リード端子として平面状の外部接続端子４１を備えた構成であって、このような構成にしたため、互いに隣接するフラットパッケージ型半導体レーザ４０ａ〜４０ｃを外部接続端子４１同士が干渉することなく、基板上に配置することができる。
【００６６】
図１６は本発明に係るレーザプリンタやデジタル複写機などの画像出力装置における光走査装置の光源装置として、上述した実施形態の光源装置を用いた例を説明するための平面図、図１７は図１６における光源装置部分の拡大断面図であり、光源装置４２を出射したレーザビーム（１つのフラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂからのレーザビームをそれぞれ一本の線で例示した）４３ａ，４３ｂは、ポリゴンミラー４４の偏向反射面４４ａ付近にて互いに交差するように構成されている。なお、図中の４６は走査結像光学系である。
【００６７】
そのため、偏向反射面４４ａにおける両レーザビーム４３ａ，４３ｂの反射点ずれ（サグ）の影響を低減することができ、画像形成が電子写真方法によるものである場合には、感光体の被走査面４５での両レーザビーム４３ａ，４３ｂの光学特性の偏差を低減することができる。
【００６８】
図１７において、２つのカップリングレンズ２４ａ，２４ｂは、フラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂとの相対位置が調整された後、保持部材４７に突設された突起部４７ａに接着などの適当な固着方法により固定されている。フラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂは共通の基板３０に固定されているが、本実施形態でのフラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂのリード端子３６は非対称形状を呈しており、出射されるレーザビーム４３ａ，４３ｂの出射方向が、基板３０の実装面３０ａに対して傾いて保持されている。このような保持構成を採用することにより、フラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂから出射したレーザビーム４３ａ，４３ｂは、カップリングレンズ２４ａ，２４ｂの光学軸に対して平行になるため、波面収差などの光学性能の劣化を抑制することが可能となる。
【００６９】
また図１６，図１７に示す構成では、２つのフラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂからのレーザビーム４３ａ，４３ｂの交差する角度を小さくすることができるため、被走査面４５における両レーザビーム４３ａ，４３ｂの光学特性の偏差の発生を抑制することが可能となる。
【００７０】
図１８は本発明に係る光ディスク装置などの光学的記録／再生装置のピックアップの光源装置として、上述した実施形態の光源装置を用いた例を説明するための平面図であり、本実施形態は図１０に示す参考例４と同様に、複数Ｍ（本例ではＭ＝２）のフラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂからの出射ビーム３７ａ，３７ｂをビーム合成プリズム４９にて合成する例であるが、各フラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂを、異なる基板３０ａ，３０ｂにそれぞれ独立して保持させたことが第５実施形態の構成と異なっている。この構成を採用することにより、フラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂ、およびカップリングレンズ２４ａ，２４ｂにおけるメカニカルレイアウトの自由度が広がる。
【００７１】
また、各フラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂとカップリングレンズ２４ａ，２４ｂとの相対位置関係の調整は、既述した方法にて個別に行うことにより行える。
【００７２】
上述した光源装置の実施形態の構成は、マルチビーム光源装置として、電子写真プロセスを用いた画像形成装置に搭載される光走査装置における光源装置として使用することにより、プリント速度の高速化／高密度化を図ることが可能となる。
【００７３】
また、図１６に示すような光源装置を、シングルビーム光源装置と同じプリント速度／走査密度を達成するには、ポリゴンミラー４４の回転数を低減させることが可能となるため、消費電力の低減（省エネルギ），熱発生の低減（地球温暖化防止）に繋がり、環境に対する負荷を低減することが可能となる。
【００７４】
また、デジタルカラー複写機，カラープリンタなどの画像出力装置においては、各色（例えばブラック：Ｋ，シアン：Ｃ，マゼンタ：Ｍ，イエロー：Ｙ）に対応する感光手段（例えば感光体ドラム）を、画像記録媒体（例えば紙）の搬送方向に直列に配列したタンデム方式が採用されることが多い。
【００７５】
このため、図１９（ａ）に示すように、画像出力装置５０において各色に対応する感光体ドラム５１Ｋ，５１Ｃ，５１Ｍ，５１Ｙに対して、既述した光源装置を搭載した独立した光走査装置（５２Ｋ，５２Ｃ，５２Ｍ，５２Ｙ）を対向設置するようにしてもよく、また図１９（ｂ）に示すように１つの光走査装置５３から４本の光ビームを出射するような構成にしてもよく、あるいは図１９（ｃ），（ｄ）に示すように２つの光走査装置５４，５５または５６，５７からそれぞれ１〜３本の光ビームを出射するような構成にしてもよい。
【００７６】
このような構成することにより、１つの感光体ドラム型の画像出力装置の場合（４色に対応して４回の書込が必要）と比較して、４倍の出力画像を得ることが可能となる。
【００７７】
ここで各色に対応する光走査装置を５２Ｋ，５２Ｃ，５２Ｍ，５２Ｙとすると、すべての光走査装置５２Ｋ，５２Ｃ，５２Ｍ，５２Ｙから出射されるビームの本数が各々１本の場合には、この光走査装置５２Ｋ，５２Ｃ，５２Ｍ，５２Ｙを適用した画像出力装置によりフルカラー（４色）画像を得ることができる。それに対し、４つの光走査装置の少なくとも一つ（例えばブラックに対応する光走査装置５２Ｋ）を、前記構成の４ビーム光走査装置とし、この光走査装置５２Ｋのみで光走査を行うことにより、フルカラー画像時と比較して４倍の高密度化が可能となる。あるいは記録媒体の搬送速度（およびプロセス速度）を４倍に変更すれば、画像出力枚数を４倍に増加することが可能となる。
【００７８】
また、フルカラー画像時においても、文字画像についてはブラックにて書き込むことが多く高解像度も要求されることが多いため、前記４ビーム光走査装置５２Ｋ（ブラック）に付加して、他の光走査装置（５２Ｃ，５２Ｍ，５２Ｙ；１ビーム）も同時に書き込むことにより、文字／写真／線画イメージなどが混在した画像においても、より高品位な出力画像を得ることが可能となる。
【００７９】
また、光ディスク，光磁気ディスクなどの光記録媒体に信号を記録および／または再生を行うための光ピックアップの光源装置として使用することによって、この光学的記録／再生装置においては、記録／再生を複数のビームで行うことが可能となるため、記録／再生速度の高速化／大容量化を図ることが可能となる。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、半導体レーザを複数の外部接続端子を有する表面実装可能なパッケージに収納した光源部（フラットパッケージ型半導体レーザ）を使用したことにより、従来のキャンパッケージ型半導体レーザを発光部とする光源装置と比較し、マルチビーム化などの高機能化，高集積化、および小型化などを図ることができ、またフラットパッケージ型半導体レーザを基板に半田付けなどの方法にて確実に保持することもでき、さらに、温度上昇により外部接続端子が熱膨張した場合でも、フラットパッケージ型半導体レーザの発光点とカップリングレンズとの相対位置の変動を抑制することもでき、カップリングレンズとフラットパッケージ型半導体レーザとの位置決めを高精度に行い、維持することができるため、マルチビーム化に対応できると共に、多ピン化，小型化が容易であって、各種装置に適用することができる光源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を説明するためのマルチビーム光源装置用の光源部を示す一部断面図
【図２】本実施形態における駆動用ボードの機能を有する基板を示す斜視図
【図３】本発明の第２実施形態を説明するためのマルチビーム光源装置用の光源部を示す一部断面図
【図４】本発明の第３実施形態のマルチビーム光源装置用の光源部を説明するための分解斜視図
【図５】第３実施形態における基板を裏面側からみて説明するための斜視図
【図６】第３実施形態における基板を表面側からみて説明するための斜視図
【図７】本発明の第４実施形態のマルチビーム光源装置用の光源部を説明するための断面図
【図８】第４実施形態との比較例を示す断面図
【図９】本実施形態に用いられるフラットパッケージ型半導体レーザの構成を説明するための平面図
【図１０】本発明の第５実施形態を説明するためのマルチビーム光源装置用の光源部を示す一部断面図
【図１１】本実施形態に用いられるフラットパッケージ型半導体レーザの構成を説明するための平面図
【図１２】図１１のフラットパッケージ型半導体レーザとの比較例を示す平面図
【図１３】本実施形態に用いられるフラットパッケージ型半導体レーザの構成の他例を説明するための平面図
【図１４】図１３のフラットパッケージ型半導体レーザとの比較例を示す平面図
【図１５】本実施形態に用いられるフラットパッケージ型半導体レーザの構成の他例を説明するための平面図
【図１６】本発明に係るレーザプリンタやデジタル複写機などの画像出力装置における光走査装置の光源装置として、上述した実施形態の光源装置を用いた例を説明するための平面図
【図１７】図１６における光源装置部分の拡大断面図
【図１８】本発明に係る光ディスク装置などの光学的記録／再生装置のピックアップの光源装置として、上述した実施形態の光源装置を用いた例を説明するための平面図
【図１９】本実施形態の光学的記録／再生装置の感光体ドラムと光走査装置との関連構成の説明図
【図２０】従来のキャンパッケージ型半導体レーザの構成例を説明するための断面図
【図２１】従来のキャンパッケージ型半導体レーザの他の構成例を説明するための断面図
【符号の説明】
２１，２１ａ，２１ｂ，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ フラットパッケージ型半導体レーザ
２２，３０，３０ａ，３０ｂ 基板
２３ レンズセル
２４，２４ａ，２４ｂ カップリングレンズ
２５，３１，３２，４７ 保持部材
２７ 駆動用ＩＣ
２８ 駆動用ボード
３３，３６，４１ リード端子
４４ ポリゴンミラー
４６ 走査結像光学系
５０ 画像出力装置
５１Ｋ，５１Ｃ，５１Ｍ，５１Ｙ 感光体ドラム
５２Ｋ，５２Ｃ，５２Ｍ，５２Ｙ，５３，５４，５５，５６，５７ 光走査装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザプリンタ，デジタル複写機などの画像出力装置、あるいはレーザファクシミリ装置，光ディスク装置などの光学的記録／再生装置などに適用される光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プリント速度の高速化あるいはプリント密度の高速化といった要求に伴い、レーザプリンタ，デジタル複写機などのレーザ書込の分野において、複数のビームで同時に走査するマルチビーム書込が多く開発されてきている。マルチビーム化の手段としては、▲１▼シングルビーム半導体レーザからの出射ビームをビーム合成プリズムなどの合成手段を用いて合成する方法、▲２▼複数の発光点を有する半導体レーザアレイを光源として用いる方法などが実用化されている。
【０００３】
また従来、レーザプリンタ，デジタル複写機などにおける光書込ユニットの光源部として使用される半導体レーザとしては、いわゆるキャンパッケージタイプと呼ばれるものが多く使用されてきた。
【０００４】
図２０，図２１は従来のキャンパッケージ型半導体レーザの構成例を説明するための断面図であり、図２０に示す例では、キャンパッケージ型半導体レーザ１は板ばね２によりベース部材３に固定され、またカップリングレンズ５はレンズセル４に固定されている。そしてレンズセル４の雄ねじ部をホルダ６の雌ねじ部に螺合させている。
【０００５】
キャンパッケージ型半導体レーザ１から出射したレーザ光は、カップリングレンズ５によりカップリングされるが、カップリングレンズ５以降の光学系の特性に応じて次のようにして調整され保持される。
【０００６】
・キャンパッケージ型半導体レーザ１を固定したベース部材３を、その取り付け面内にて（Ｙ軸方向およびＺ軸方向）に調整することにより、レーザ光の出射方向を調整する。
【０００７】
・カップリングレンズ５を装填したレンズセル４を、押し込むか、あるいは引き抜くことにより、光軸方向（ピント方向）の調整（コリメート調整）を行う。
【０００８】
図２１に示す例では、キャンパッケージ型半導体レーザ１０およびカップリングレンズ１１を共通の保持部材１２に保持させている。具体的にはキャンパッケージ型半導体レーザ１０は圧入により保持部材１２に固定され、カップリングレンズ１１は３軸方向に位置調整された後、接着剤１３にて保持部材１２に固定される。
【０００９】
通常、光源として用いられる半導体レーザは、画像情報などに基づき出力のＯＮ／ＯＦＦを行う図示しない駆動用ボード（駆動用のみならず制御用に使用される場合もある）に接続されるが、従来のキャンパッケージ型半導体レーザを光源として用いた光源装置においては、図２０，図２１に示す例のように、キャンパッケージ型半導体レーザ１，１０がベース部材３，保持部材１２に直接固定されていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年、さらなるプリント速度の高速化およびプリント密度の高速化といった要求に伴い、レーザプリンタ、デジタル複写機等のレーザ書込の分野において、複数のビームで同時に走査する効率的なマルチビーム書込の開発が要求されているが、その光源として、
・マルチビーム化などの高機能化，高集積化が容易であること、
・多ピン（リード端子）化，小型化が容易であること、
といった特性が要求されるようになってきた。
【００１１】
しかしながら、前記のような構成のキャンパッケージ型半導体レーザでは、マルチビーム化などの高機能化，高集積化などが容易ではなく、多ピン(リード端子)化、小型化が困難であった。
【００１２】
本発明の目的は、前記従来の課題を解決し、マルチビーム化に対応でき、かつ多ピン化，小型化が容易な、半導体レーザを複数の外部接続端子を有する表面実装可能なパッケージに収納した光源部（フラットパッケージ型半導体レーザ）を用い、この光源部とカップリングレンズとの相対位置を維持できるようにした光源装置、およびその光源装置を光源として用いた画像出力装置ならびに光学的記録／再生装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、半導体レーザを複数の外部接続端子を有する表面実装可能なパッケージに収納した光源部と、前記光源部を表面実装する基板と、前記半導体レーザから出射されるレーザ光をカップリングするためのカップリングレンズとを備えた光源装置において、前記基板に設けられた貫通孔または凹部に前記光源部の一部を埋設し、前記外部接続端子を前記半導体レーザのレーザ光の出射方向と直交する方向へ延出して前記基板の実装面に設け、前記基板と前記カップリングレンズとを共通に保持する保持部材を更に備え、前記基板を前記レーザ光の進行方向(Ｘ軸)に当接し、前記カップリングレンズに対する前記基板の相対位置を前記レーザ光の進行方向(Ｘ軸)に垂直な２方向(Ｙ軸およびＺ軸)において調整し、前記保持部材により保持するように構成されていることを特徴とし、この構成によって、半導体レーザを複数の外部接続端子を有する表面実装可能なパッケージに収納した光源部を用いた場合には、この光源部を基板に半田付けなどの方法にて確実に固定することができ、さらに、温度上昇による外部接続端子が熱膨張した場合でも、半導体レーザの発光点とカップリングレンズとの相対位置の変動を抑制することができるため、光源部を保持した基板を、カップリングレンズと共通の保持部材に固定，保持することにより、光源部とカップリングレンズの相対位置を確実に維持することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、半導体レーザを複数の外部接続端子を有する表面実装可能なパッケージに収納した光源部と、前記光源部を表面実装する基板と、前記半導体レーザから出射されるレーザ光をカップリングするためのカップリングレンズとを備えた光源装置において、前記基板に設けられた貫通孔または凹部に前記光源部の一部を埋設し、前記外部接続端子を前記半導体レーザのレーザ光の出射方向と直交する方向へ延出して前記基板の実装面に設け、前記基板と前記カップリングレンズとを共通に保持する保持部材を更に備え、前記基板を前記レーザ光の進行方向(Ｘ軸)に当接し、前記基板に対する前記カップリングレンズの相対位置を前記レーザ光の進行方向(Ｘ軸)に垂直な２方向(Ｙ軸及びＺ軸)において調整し、前記保持部材により保持するように構成されていることを特徴とし、この構成によって、半導体レーザを複数の外部接続端子を有する表面実装可能なパッケージに収納した光源部を用いた場合には、この光源部を基板に半田付けなどの方法にて確実に固定することができ、さらに、温度上昇による外部接続端子が熱膨張した場合でも、半導体レーザの発光点とカップリングレンズとの相対位置の変動を抑制することができるため、光源部を保持した基板を、カップリングレンズと共通の保持部材に固定，保持することにより、光源部とカップリングレンズの相対位置を確実に維持することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の光源装置において、カップリングレンズは、保持部材に接着剤により保持されることを特徴とし、この構成によって、カップリングレンズの位置調整により、射出ビームの射出方向、およびコリメート方向を調整した後に、接着工法にて保持部材に固定することができるため、カップリングレンズに対する光源部の相対位置調整を容易かつ低コストにて行うことができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光源装置において、光源部における半導体レーザのレーザ光出射面側のパッケージを基板に当接して、基板に表面実装したことを特徴とし、この構成によって、カップリングレンズの焦点距離が短く、光源部とカップリングレンズの間のスペースが狭い場合でも、光源部の表面実装時、十分にスペース確保可能な光源装置の後方から光源部を保持することが可能であるため、調整，組立作業が容易になる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光源装置において、光源部の外部接続端子を、パッケージの横側面から真っ直ぐに延出させたことを特徴とし、この構成によって、温度変化に伴い外部接続端子の熱膨張が発生しても、外部接続端子の膨張方向がコリメート方向(発光点とカップリングレンズを結ぶ方向)とは直交しているため、コリメート率(発光点とカップリングレンズ間の距離)の変化を抑制することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項５記載の光源装置において、光源部に複数設けられた前記外部接続端子の各幅をｔとし、外部接続端子間の取り付け間隔をｐとするとき下式（数３）を満足することを特徴とする。
【００２１】
【数３】
ｔ≦ｐ／２
この構成によって、部品ばらつき、組み付けばらつきが発生し、発光点とカップリングレンズの光学軸との相対関係が設計値(目標値)から変動した場合でも、外部接続端子の幅が外部接続端子の間隔より十分に小さいため、外部接続端子が対応する電極と隣接する端子と接触することを防止することができる。
【００２９】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６いずれか１項に記載の光源装置において、基板に、光源部を駆動するための駆動用回路素子を設けたことを特徴とし、この構成によって、駆動用回路素子を光源部と共通の基板に実装しているため、外部ノイズの影響の低減，部品点数の削減，信頼性の向上を図ることができる。
【００３０】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７いずれか１項に記載の光源装置において、基板を、縦弾性係数が１ＧＰａ以上の材料から形成したことを特徴とし、この構成によって、光源部を１ＧＰａ以上の縦弾性係数を有する合成に優れた基板上に保持するため、光源部(発光点)とカップリングレンズの位置合わせ精度を維持することができる。
【００３１】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜６いずれか１項に記載の光源装置を、電子写真プロセスを用いた画像形成装置における光走査装置の光源装置として用いたことを特徴する画像出力装置であり、この装置によって、複数(Ｍ×Ｎ)本のレーザビームを同時に走査することが可能となるため、プリント速度の高速化／高密度化を図ることが可能となり、またシングルビーム光源装置と同程度のプリント速度／走査密度を達成するには、ポリゴンスキャナの回転数を低減することが可能となるため、消費電力の低減／熱発生の低減に繋がり、環境に対する負荷を低減することが可能となる。
【００３２】
請求項１０に記載の発明は、請求項７に記載の画像出力装置において、被走査面となる感光手段を複数備えたことを特徴とし、この構成によって、電子写真プロセスを用いたタンデム式の多色画像出力装置の光走査装置の光源装置として使用することにより、単色および多色の出力画像の高密度化／高速度化を図ることができる。
【００３３】
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜６いずれか１項に記載の光源装置を、光記録媒体に対して信号の記録／再生を行うための光ピックアップの光源装置として用いたことを特徴する光学的記録／再生装置であり、この装置によって、光記憶媒体への記録／再生速度の高速化／大容量化を図ることが可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３５】
上述したように、プリント速度の高速化あるいはプリント密度の高速化という要求に伴い、レーザプリンタ，デジタル複写機などのレーザ書込の分野において、複数のビームで同時に走査するマルチビーム書込が多く開発されてきており、その光源として、
・マルチビーム化等の高機能化、高集積化が容易であること、
・多ピン（リード端子）化、小型化が容易であること、
という特性が要求されるようになってきた。
【００３６】
そこで、各種半導体レーザを検討，研究した結果、前記のような特性を有する半導体レーザとして、半導体レーザを複数の外部接続端子を有する表面実装可能なパッケージに収納した光源部、いわゆるフラットパッケージ型半導体レーザに着目した。そしてフラットパッケージ型半導体レーザをマルチビーム光源装置の光源部として用いることにより、さらなるマルチビーム化を図ることが可能となった。
【００３７】
ここで半導体レーザとは、シングルビームの半導体レーザのみならず、発光部（レーザチップ）において発光点がアレイ状に並んだ複数（Ｎ）チャンネルの半導体レーザアレイ（Ｎｃｈ−ＬＤアレイ）、および二次元的に発光点が配置されている半導体レーザアレイなどをも含む。
【００３８】
フラットパッケージ型半導体レーザを用いた場合には、フラットパッケージ型半導体レーザを基板に半田付けなどの方法にて固定することができる。そしてフラットパッケージ型半導体レーザを保持した基板を、カップリングレンズと共通の保持部材に固定，保持することにより、フラットパッケージ型半導体レーザとカップリングレンズの相対位置を確実に維持することが可能となった。
【００３９】
図１は本発明の実施形態を説明するためのマルチビーム光源装置用の光源部の参考例１を示す一部断面図であり、フラットパッケージ型半導体レーザ２１は基板２２に固定されており、フラットパッケージ型半導体レーザ２１から出射したレーザ光（図示せず）は、フラットパッケージ型半導体レーザ２１の前方に配設され、かつ筒状のレンズセル２３に装着されたカップリングレンズ２４によりカップリングされる。フラットパッケージ型半導体レーザ２１は、図中のＹ方向およびＺ方向にシフトされて、カップリングレンズ２４からの出射ビームの光軸が調整される。そして、レンズセル２３の雄ねじ部２３ａを保持部材２５の雌ねじ部２５ａに螺合し、さらにフラットパッケージ型半導体レーザ２１を保持している基板２２を保持部材２５にねじ２６によって固定することにより、それぞれを保持部材２５で保持している。
【００４０】
また、カップリングレンズ２４をＸ方向にシフトすることにより、カップリングレンズ２４の出射ビームを平行光束、または発散光光束、または収束光束に変換することができる。
【００４１】
図１において、フラットパッケージ型半導体レーザ２１を駆動する駆動用回路素子（ＩＣ）２７を搭載した駆動用ボード２８は、フラットパッケージ型半導体レーザ２１を保持する基板２２とは別体となっており、ハーネス２９にて電気的に接続されている。
【００４２】
また図２に示すように、フラットパッケージ型半導体レーザ２１を保持する基板３０に、駆動用ＩＣ２７を実装することにより、基板３０に駆動用ボードとしての機能を持たせるようにしてもよい。このように、駆動用ＩＣ２７をフラットパッケージ型半導体レーザ２１と同一基板３０上に実装することにより、両者を別基板に実装する場合と比較して、外部から受けるノイズの影響を低減することができ、フラットパッケージ型半導体レーザ２１の電気的特性を良好に維持することができ、さらに部品点数の低減，信頼性の向上を図ることができる。
【００４３】
なお、以下の説明においては、基板３０は、フラットパッケージ型半導体レーザ２１と駆動用ＩＣ２７とを保持している駆動用ボード構造のものであるとする。
【００４４】
基板２２，３０を、縦弾性係数が１ＧＰａ以上の材質とすることにより基板自体の剛性を確保することができ、外力あるいは振動の影響により、フラットパッケージ型半導体レーザ２１とカップリングレンズ２４との位置合わせ精度の劣化を抑制することが可能となる。
【００４５】
図３は本発明の実施形態を説明するためのマルチビーム光源装置用の光源部の参考例２を示す一部断面図であり、参考例２では、フラットパッケージ型半導体レーザ２１を保持した駆動用ボードである基板３０は、あらかじめ保持部材３１に固定されている。したがって、フラットパッケージ型半導体レーザ２１とカップリングレンズ２４との位置合わせ（相対位置関係の調整）は、出射ビームが所望のコリメート性および射出方向（光軸方向）を得るように、カップリングレンズ２４を３軸（ｘ，ｙ，ｚ）方向に調整することにより行われ、この調整後に、カップリングレンズ２４が保持部材３１に固定される。本例ではカップリングレンズ２４の固定は、紫外線硬化型の接着剤３２によって行われている。
【００４６】
参考例２のように、光源（すなわちフラットパッケージ型半導体レーザ２１）をあらかじめ固定しておき、カップリングレンズ２４のみの位置調整にて光源装置の組付調整を行うことによって、調整作業の高効率化を図ることが可能となる。
【００４７】
図４〜図６は参考例３のマルチビーム光源装置用の光源部を説明するための斜視図であり、図４は全体を示す分解斜視図、図５は基板の裏面側からみて説明するための斜視図、図６は基板の表面側からみて説明するための斜視図であって、参考例３は、フラットパッケージ型半導体レーザ１１の表面実装を可能にしたことを特徴としており、基板３０への固定（半田付け）作業を容易にしたものである。
【００４８】
基板３０は、保持部材３２にねじ２６により、あらかじめ保持されており、カップリングレンズ２４の出射ビームの出射方向が所望の方向になるように、フラットパッケージ型半導体レーザ２１を、図５に示すように、基板３０の取り付け面（実装面３０ａは出射方向とは反対面）にて位置調整（Ｙ軸方向およびＺ軸方向）した後、基板３０に固定する。この場合、カップリングレンズ２４（すなわちレンズセル２３）をＸ方向のみ位置調整した後に保持部材３２に固定する。
【００４９】
なお、基板３０に複数のフラットパッケージ型半導体レーザ２１を設けて、それぞれをＹ軸およびＺ軸方向に調整し、保持する場合、上述した調整／保持方法を採用することは困難であるため、後述の方法を採用するとよい。
【００５０】
本参考例のフラットパッケージ型半導体レーザ２１の場合、図６に示すように、その出射面２１ａ側にリード端子（外部接続端子）３３が突出しており、基板３０の実装面３０ａに表面実装される。レーザ光３４は基板３０に穿設された貫通孔３０ｂを通過してカップリングレンズ２４によりカップリングされる。
【００５１】
カップリングレンズ２４の焦点距離が短く、フラットパッケージ型半導体レーザ２１とカップリングレンズ２４との間のスペースが狭い場合には、表面実装時、本実施形態のように、十分にスペースを確保することが可能な光源装置の後方からフラットパッケージ型半導体レーザ２１を保持することを可能とする構成にすることによって調整，組立作業が容易になる。
【００５２】
図７は本発明の実施形態を説明するためのマルチビーム光源装置用の光源部を示す断面図であり、本実施形態では、フラットパッケージ型半導体レーザ２１におけるレーザ光３４の出射方向と直交するパッケージの側面２１ｂから横方向へ真直にリード端子３３が延出し、リード端子３３は基板３０の実装面３０ａに設けられる。基板３０にはフラットパッケージ型半導体レーザ２１のパッケージの約半分を埋設するための貫通孔３５または凹部が設けられている。
【００５３】
本実施形態の構成では、温度上昇によりリード端子３３が熱膨張した場合でも、フラットパッケージ型半導体レーザ２１の発光点３４ａのＸ方向位置（図７では図示しないカップリングレンズとの相対位置）の変動を抑制することができ、コリメート率（すなわち発光点３４ａとカップリングレンズ間における光軸に沿った距離）の変動を抑制することができる。
【００５４】
図８は本実施形態との比較例を示す光源装置の断面図であり、比較例ではフラットパッケージ型半導体レーザ２１の出射面に直交する側面２１ｂからリード端子３６がＺ形状に延出して基板３０の実装面３０ａに設けられている。
【００５５】
この比較例の場合、実装面３０ａからフラットパッケージ型半導体レーザ２１の側面２１ａまでの距離Ｒが比較的大きくなり、レーザチップの発熱あるいは雰囲気温度の上昇などによりリード端子３６が熱膨張すると、例えば線膨張係数：α＝１×１０−５［１／Ｋ］、Ｒ＝５［ｍｍ］、Δｔ＝５０［Ｋ］のとき、ΔＲ＝α×Ｒ×Δｔ＝０．００２５［ｍｍ］となる。この光源装置と組み合わされる光学系の縦倍率がｍＹ＝４００倍とすると、像面での結像位置ずれ（ビームウェスト位置ずれ）は、ｍＹ×ΔＲ＝４００×０．００２５＝１．０［ｍｍ］となり、このためビームスポット径が増加するおそれがある。
【００５６】
図９は本実施形態に用いられるフラットパッケージ型半導体レーザの構成を説明するための平面図であって、上述した参考例，実施形態において、保持部材２５，３１，３２に対する基板２６，３０の取り付け誤差、あるいは基板２６，３０におけるリード端子３３の取付部（電極）における配置誤差、あるいはカップリングレンズ２４の光学軸の偏心、あるいはカップリングレンズ２４の取り付け部における形状誤差などのばらつき等により、カップリングレンズ２４に対するフラットパッケージ型半導体レーザ２１の取付位置が、設計値（目標値）から顕著に変動するおそれがある。そして、その変動に伴い前記電極に対するリード端子３３の相対位置がずれてしまう。このため、リード端子３３の配列方向に相対位置ずれが発生した場合、光軸調整を行う際に、リード端子３３が対応する電極ではなく、隣接する端子と接触してしまうおそれがある。
【００５７】
そこで、本実施形態において用いられるフラットパッケージ型半導体レーザ２１においては、図９に示すように、リード端子３３の幅をｔ、リード端子３３の配置間隔をｐとしたとき、ｔ≦ｐ／２の条件を満たすようにしている。そのため、前記のような相対位置ずれがｐ／２未満であれば、隣接する電極に接触することなく、光軸調整を行うことが可能となる。
【００５８】
図１０は本発明の実施形態のマルチビーム光源装置用の光源部を説明するための参考例４の一部断面図であり、参考例４では、共通（本例では１枚）の基板３０に固定された複数Ｍ（本例ではＭ＝２）のフラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂからの出射ビーム３７ａ，３７ｂは、各々対応するカップリングレンズ２４ａ，２４ｂによりカップリングされた後、ビーム合成プリズム３８により合成される構成になっている。
【００５９】
参考例４の光源装置において、複数のフラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂからの出射ビーム３７ａ，３７ｂを合成することにより、同時にＮ×Ｍ本のレーザビームを出射することが可能となる。また複数のフラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂの駆動に、共通の駆動用ボードとしての基板３０を使用することにより、基板３０数の低減、および低コスト化を図ることが可能となる。
【００６０】
なお、各フラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂとカップリングレンズ２４ａ，２４ｂとの相対位置関係の調整は、既述した参考例２，参考例３にて説明した方法で行えばよい。
【００６１】
図１１は参考例４のように複数のフラットパッケージ型半導体レーザを基板に保持させる場合におけるフラットパッケージ型半導体レーザの構成を説明するための平面図であって、複数（本例では３個）のフラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ〜２１ｃが図示しない共通の基板上に一次元的に配列されている場合、各フラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ〜２１ｃにおける配列方向の幅をａ、直交方向の幅をｂとしたとき、ａ＜ｂの条件を満たすようにしている。そのため、各フラットパッケージ型半導体レーザ（発光点）２１ａ〜２１ｃ間の間隔Ｌ１を狭くすることが可能となり、基板全体としての小型化，高集積化が可能となる。
【００６２】
一方、図１２に示す図１１に示すフラットパッケージ型半導体レーザの構成との比較例においては、ａ＞ｂとしており、この比較例では、各フラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ〜２１ｃ間の間隔Ｌ２は広くなってしまう。
【００６３】
図１３は複数のフラットパッケージ型半導体レーザを基板に保持させる場合におけるフラットパッケージ型半導体レーザの構成の他例を説明するための平面図であって、複数（本例では３個）のフラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ〜２１ｃが図示しない共通の基板上に一次元的に配列されている場合、各フラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ〜２１ｃのリード端子３３を、その配列方向に直交する方向に延出させている。そのため互いに隣接するフラットパッケージ型半導体レーザのリード端子に互いに干渉することなく、基板上に配置することができるため、各フラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ〜２１ｃ間の間隔Ｌ３を狭くすることが可能となる。
【００６４】
図１４に示す比較例においては、各フラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ〜２１ｃのリード端子３３は、その配列方向に同方向に延出させている。そのため、隣接するフラットパッケージ型半導体レーザのリード端子と干渉しないように配置するためには、各フラットパッケージ型半導体レーザ間の間隔Ｌ４を広くする必要が生じる。
【００６５】
図１５は複数のフラットパッケージ型半導体レーザを基板に保持させる場合におけるフラットパッケージ型半導体レーザの構成の他例を説明するための平面図であって、本例に示すフラットパッケージ型半導体レーザ４０ａ〜４０ｃでは、外部に突出したリード端子を有しておらず、リード端子として平面状の外部接続端子４１を備えた構成であって、このような構成にしたため、互いに隣接するフラットパッケージ型半導体レーザ４０ａ〜４０ｃを外部接続端子４１同士が干渉することなく、基板上に配置することができる。
【００６６】
図１６は本発明に係るレーザプリンタやデジタル複写機などの画像出力装置における光走査装置の光源装置として、上述した実施形態の光源装置を用いた例を説明するための平面図、図１７は図１６における光源装置部分の拡大断面図であり、光源装置４２を出射したレーザビーム（１つのフラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂからのレーザビームをそれぞれ一本の線で例示した）４３ａ，４３ｂは、ポリゴンミラー４４の偏向反射面４４ａ付近にて互いに交差するように構成されている。なお、図中の４６は走査結像光学系である。
【００６７】
そのため、偏向反射面４４ａにおける両レーザビーム４３ａ，４３ｂの反射点ずれ（サグ）の影響を低減することができ、画像形成が電子写真方法によるものである場合には、感光体の被走査面４５での両レーザビーム４３ａ，４３ｂの光学特性の偏差を低減することができる。
【００６８】
図１７において、２つのカップリングレンズ２４ａ，２４ｂは、フラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂとの相対位置が調整された後、保持部材４７に突設された突起部４７ａに接着などの適当な固着方法により固定されている。フラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂは共通の基板３０に固定されているが、本実施形態でのフラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂのリード端子３６は非対称形状を呈しており、出射されるレーザビーム４３ａ，４３ｂの出射方向が、基板３０の実装面３０ａに対して傾いて保持されている。このような保持構成を採用することにより、フラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂから出射したレーザビーム４３ａ，４３ｂは、カップリングレンズ２４ａ，２４ｂの光学軸に対して平行になるため、波面収差などの光学性能の劣化を抑制することが可能となる。
【００６９】
また図１６，図１７に示す構成では、２つのフラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂからのレーザビーム４３ａ，４３ｂの交差する角度を小さくすることができるため、被走査面４５における両レーザビーム４３ａ，４３ｂの光学特性の偏差の発生を抑制することが可能となる。
【００７０】
図１８は本発明に係る光ディスク装置などの光学的記録／再生装置のピックアップの光源装置として、上述した実施形態の光源装置を用いた例を説明するための平面図であり、本実施形態は図１０に示す参考例４と同様に、複数Ｍ（本例ではＭ＝２）のフラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂからの出射ビーム３７ａ，３７ｂをビーム合成プリズム４９にて合成する例であるが、各フラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂを、異なる基板３０ａ，３０ｂにそれぞれ独立して保持させたことが第５実施形態の構成と異なっている。この構成を採用することにより、フラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂ、およびカップリングレンズ２４ａ，２４ｂにおけるメカニカルレイアウトの自由度が広がる。
【００７１】
また、各フラットパッケージ型半導体レーザ２１ａ，２１ｂとカップリングレンズ２４ａ，２４ｂとの相対位置関係の調整は、既述した方法にて個別に行うことにより行える。
【００７２】
上述した光源装置の実施形態の構成は、マルチビーム光源装置として、電子写真プロセスを用いた画像形成装置に搭載される光走査装置における光源装置として使用することにより、プリント速度の高速化／高密度化を図ることが可能となる。
【００７３】
また、図１６に示すような光源装置を、シングルビーム光源装置と同じプリント速度／走査密度を達成するには、ポリゴンミラー４４の回転数を低減させることが可能となるため、消費電力の低減（省エネルギ），熱発生の低減（地球温暖化防止）に繋がり、環境に対する負荷を低減することが可能となる。
【００７４】
また、デジタルカラー複写機，カラープリンタなどの画像出力装置においては、各色（例えばブラック：Ｋ，シアン：Ｃ，マゼンタ：Ｍ，イエロー：Ｙ）に対応する感光手段（例えば感光体ドラム）を、画像記録媒体（例えば紙）の搬送方向に直列に配列したタンデム方式が採用されることが多い。
【００７５】
このため、図１９（ａ）に示すように、画像出力装置５０において各色に対応する感光体ドラム５１Ｋ，５１Ｃ，５１Ｍ，５１Ｙに対して、既述した光源装置を搭載した独立した光走査装置（５２Ｋ，５２Ｃ，５２Ｍ，５２Ｙ）を対向設置するようにしてもよく、また図１９（ｂ）に示すように１つの光走査装置５３から４本の光ビームを出射するような構成にしてもよく、あるいは図１９（ｃ），（ｄ）に示すように２つの光走査装置５４，５５または５６，５７からそれぞれ１〜３本の光ビームを出射するような構成にしてもよい。
【００７６】
このような構成することにより、１つの感光体ドラム型の画像出力装置の場合（４色に対応して４回の書込が必要）と比較して、４倍の出力画像を得ることが可能となる。
【００７７】
ここで各色に対応する光走査装置を５２Ｋ，５２Ｃ，５２Ｍ，５２Ｙとすると、すべての光走査装置５２Ｋ，５２Ｃ，５２Ｍ，５２Ｙから出射されるビームの本数が各々１本の場合には、この光走査装置５２Ｋ，５２Ｃ，５２Ｍ，５２Ｙを適用した画像出力装置によりフルカラー（４色）画像を得ることができる。それに対し、４つの光走査装置の少なくとも一つ（例えばブラックに対応する光走査装置５２Ｋ）を、前記構成の４ビーム光走査装置とし、この光走査装置５２Ｋのみで光走査を行うことにより、フルカラー画像時と比較して４倍の高密度化が可能となる。あるいは記録媒体の搬送速度（およびプロセス速度）を４倍に変更すれば、画像出力枚数を４倍に増加することが可能となる。
【００７８】
また、フルカラー画像時においても、文字画像についてはブラックにて書き込むことが多く高解像度も要求されることが多いため、前記４ビーム光走査装置５２Ｋ（ブラック）に付加して、他の光走査装置（５２Ｃ，５２Ｍ，５２Ｙ；１ビーム）も同時に書き込むことにより、文字／写真／線画イメージなどが混在した画像においても、より高品位な出力画像を得ることが可能となる。
【００７９】
また、光ディスク，光磁気ディスクなどの光記録媒体に信号を記録および／または再生を行うための光ピックアップの光源装置として使用することによって、この光学的記録／再生装置においては、記録／再生を複数のビームで行うことが可能となるため、記録／再生速度の高速化／大容量化を図ることが可能となる。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、半導体レーザを複数の外部接続端子を有する表面実装可能なパッケージに収納した光源部（フラットパッケージ型半導体レーザ）を使用したことにより、従来のキャンパッケージ型半導体レーザを発光部とする光源装置と比較し、マルチビーム化などの高機能化，高集積化、および小型化などを図ることができ、またフラットパッケージ型半導体レーザを基板に半田付けなどの方法にて確実に保持することもでき、さらに、温度上昇により外部接続端子が熱膨張した場合でも、フラットパッケージ型半導体レーザの発光点とカップリングレンズとの相対位置の変動を抑制することもでき、カップリングレンズとフラットパッケージ型半導体レーザとの位置決めを高精度に行い、維持することができるため、マルチビーム化に対応できると共に、多ピン化，小型化が容易であって、各種装置に適用することができる光源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を説明するためのマルチビーム光源装置用の光源部を示す一部断面図
【図２】本実施形態における駆動用ボードの機能を有する基板を示す斜視図
【図３】本発明の第２実施形態を説明するためのマルチビーム光源装置用の光源部を示す一部断面図
【図４】本発明の第３実施形態のマルチビーム光源装置用の光源部を説明するための分解斜視図
【図５】第３実施形態における基板を裏面側からみて説明するための斜視図
【図６】第３実施形態における基板を表面側からみて説明するための斜視図
【図７】本発明の第４実施形態のマルチビーム光源装置用の光源部を説明するための断面図
【図８】第４実施形態との比較例を示す断面図
【図９】本実施形態に用いられるフラットパッケージ型半導体レーザの構成を説明するための平面図
【図１０】本発明の第５実施形態を説明するためのマルチビーム光源装置用の光源部を示す一部断面図
【図１１】本実施形態に用いられるフラットパッケージ型半導体レーザの構成を説明するための平面図
【図１２】図１１のフラットパッケージ型半導体レーザとの比較例を示す平面図
【図１３】本実施形態に用いられるフラットパッケージ型半導体レーザの構成の他例を説明するための平面図
【図１４】図１３のフラットパッケージ型半導体レーザとの比較例を示す平面図
【図１５】本実施形態に用いられるフラットパッケージ型半導体レーザの構成の他例を説明するための平面図
【図１６】本発明に係るレーザプリンタやデジタル複写機などの画像出力装置における光走査装置の光源装置として、上述した実施形態の光源装置を用いた例を説明するための平面図
【図１７】図１６における光源装置部分の拡大断面図
【図１８】本発明に係る光ディスク装置などの光学的記録／再生装置のピックアップの光源装置として、上述した実施形態の光源装置を用いた例を説明するための平面図
【図１９】本実施形態の光学的記録／再生装置の感光体ドラムと光走査装置との関連構成の説明図
【図２０】従来のキャンパッケージ型半導体レーザの構成例を説明するための断面図
【図２１】従来のキャンパッケージ型半導体レーザの他の構成例を説明するための断面図
【符号の説明】
２１，２１ａ，２１ｂ，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ フラットパッケージ型半導体レーザ
２２，３０，３０ａ，３０ｂ 基板
２３ レンズセル
２４，２４ａ，２４ｂ カップリングレンズ
２５，３１，３２，４７ 保持部材
２７ 駆動用ＩＣ
２８ 駆動用ボード
３３，３６，４１ リード端子
４４ ポリゴンミラー
４６ 走査結像光学系
５０ 画像出力装置
５１Ｋ，５１Ｃ，５１Ｍ，５１Ｙ 感光体ドラム
５２Ｋ，５２Ｃ，５２Ｍ，５２Ｙ，５３，５４，５５，５６，５７ 光走査装置
Claims (11)
- 半導体レーザを複数の外部接続端子を有する表面実装可能なパッケージに収納した光源部と、前記光源部を表面実装する基板と、前記半導体レーザから出射されるレーザ光をカップリングするためのカップリングレンズとを備えた光源装置において、
前記基板に設けられた貫通孔または凹部に前記光源部の一部を埋設し、前記外部接続端子を前記半導体レーザのレーザ光の出射方向と直交する方向へ延出して前記基板の実装面に設け、前記基板と前記カップリングレンズとを共通に保持する保持部材を更に備え、前記基板を前記レーザ光の進行方向(Ｘ軸)に当接し、前記カップリングレンズに対する前記基板の相対位置を前記レーザ光の進行方向(Ｘ軸)に垂直な２方向(Ｙ軸およびＺ軸)において調整し、前記保持部材により保持するように構成されていることを特徴とする光源装置。 - 半導体レーザを複数の外部接続端子を有する表面実装可能なパッケージに収納した光源部と、前記光源部を表面実装する基板と、前記半導体レーザから出射されるレーザ光をカップリングするためのカップリングレンズとを備えた光源装置において、
前記基板に設けられた貫通孔または凹部に前記光源部の一部を埋設し、前記外部接続端子を前記半導体レーザのレーザ光の出射方向と直交する方向へ延出して前記基板の実装面に設け、前記基板と前記カップリングレンズとを共通に保持する保持部材を更に備え、前記基板を前記レーザ光の進行方向(Ｘ軸)に当接し、前記基板に対する前記カップリングレンズの相対位置を前記レーザ光の進行方向(Ｘ軸)に垂直な２方向(Ｙ軸及びＺ軸)において調整し、前記保持部材により保持するように構成されていることを特徴とする光源装置。 - 前記カップリングレンズは、前記保持部材に接着剤により保持されることを特徴とする請求項２記載の光源装置。
- 前記光源部における前記半導体レーザのレーザ光出射面側の前記パッケージを前記基板に当接して、前記基板に表面実装したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光源装置。
- 前記光源部の外部接続端子を、前記パッケージの横側面から真っ直ぐに延出させたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光源装置。
- 前記光源部に複数設けられた前記外部接続端子の各幅をｔとし、前記外部接続端子間の取り付け間隔をｐとするとき下式を満足することを特徴とする請求項５記載の光源装置。
【数１】
ｔ≦ｐ／２ - 前記基板に、前記光源を駆動するための駆動用回路素子を設けたことを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の光源装置。
- 前記基板を、縦弾性係数が１ＧＰａ以上の材料から形成したことを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載の光源装置。
- 請求項１〜６いずれか１項に記載の光源装置を、電子写真プロセスを用いた画像形成装置における光走査装置の光源装置として用いたことを特徴する画像出力装置。
- 被走査面となる感光手段を複数備えたことを特徴とする請求項７に記載の画像出力装置。
- 請求項１〜６いずれか１項に記載の光源装置を、光記録媒体に対して信号の記録／再生を行うための光ピックアップの光源装置として用いたことを特徴する光学的記録／再生装置。
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