JPH09181397A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光源保持部と鏡筒部とを異なる特性を有する
材料で構成することで、光学特性と機械的特性を劣化さ
せることなく、安価で高性能な光源装置を提供する。 【構成】 レーザーホルダ２３の前方に位置する鏡筒部
２４の奥部には、半導体レーザー光源２５が圧入固定さ
れている。鏡筒部２４の前端にはレンズホルダ２８が取
り付けられ、レンズホルダ２８には絞り２９、ガラス製
のコリメータレンズ３０が設けられている。レーザーホ
ルダ２３は繊維、フィラ状のガラスを含有して強化した
ガラス強化合成樹脂によって機械的特性を向上させてお
り、鏡筒部２４は合成樹脂製の結像レンズを用いた光学
系の温度変化でのピントずれを相殺するような線膨張特
性を有する合成樹脂製とされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザービームプ
リンタ、レーザーファクシミリ等の画像記録装置や、半
導体レーザー光源を利用する光ディスクのピックアップ
ユニット等に用いられる光源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザービームプリンタ、レーザーファ
クシミリ等の画像記録装置や、半導体レーザー光源を利
用する光ディスクのピックアップユニット等の光源装置
は、半導体レーザー光源から発生したレーザー光を平行
化して所定の断面形状のレーザー光を得るためのコリメ
ータレンズや半導体レーザー光源を、駆動用ＩＣ等を搭
載した回路基板と結合してユニット化されている。

【０００３】図７は画像記録装置の一般的な構成図であ
り、ユニット化された光源装置１から発生したレーザー
光Ｌは、シリンドリカルレンズ２を経てポリゴンミラー
３に照射されて走査偏向され、結像レンズ４を経て折返
しミラー５によって反射され、図示しない感光ドラムの
表面に結像される。感光ドラムに結像されたレーザー光
Ｌは、ポリゴンミラー３の回転よる主走査及び感光ドラ
ムの回転による副走査によって静電潜像を形成する。

【０００４】また、ポリゴンミラー３によって偏向走査
されたレーザー光の一部は、検出ミラー６によって同期
検出器７に導光され、同期検出器７の出力信号によっ
て、光源装置１の半導体レーザー光源が書込変調を開始
する。なお、光源装置１、ポリゴンミラー３、結像レン
ズ４、検出ミラー６、同期検出器７、折返しミラー５等
は光学箱８に取り付けられ、光学箱８の上部開口は図示
しない蓋部によって閉塞されている。

【０００５】図８は光源装置の断面図であり、レーザー
ホルダ１１の鏡筒部１２内には、半導体レーザー光源１
３が円板状の基部１３ａを介して固定されており、半導
体レーザー光源１３から３本のリードピン１４ａ〜１４
ｃが引き出され、これらはレーザーホルダ１１にビス１
５により固定された回路基板１６のリードピン用孔１６
ａ〜１６ｃを貫通して外部に突出されている。そして、
レーザーホルダ１１と鏡筒部１２は、亜鉛、アルミニウ
ム等の金属又は合成樹脂等の同一材質により一体的に構
成されている。また、鏡筒部１２の先端にはレンズホル
ダ１７が嵌合され、このレンズホルダ１７にはコリメー
タレンズ１８等が取り付けられている。

【０００６】半導体レーザー光源１３の組付けに際して
は、鏡筒部１２の底部から半導体レーザー光源１３がそ
の発光方向から圧入される。必要であれば、基部１３ａ
を図示しないばね等によってレーザーホルダ１１に付勢
し、両者を堅固に一体化することもできる。続いて、レ
ンズホルダ１７をその内径と鏡筒部１２の外径の隙間が
許す範囲で移動させて、コリメータレンズ１８の焦点合
わせを行った後に、レンズホルダ１７と鏡筒部１２間に
接着剤を注入し、これを硬化させてレンズホルダ１７と
鏡筒部１２を一体化する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来技術によれば、結像レンズ４をガラス製に比べて安価
な合成樹脂製レンズを用いた光学系の場合に、合成樹脂
製レンズは一般に温度によって屈折率が大幅に変化する
傾向を有するので、これに伴うピントずれのために光源
装置の光学特性が著しく低下する。

【０００８】この合成樹脂製の結像レンズ４を用いた光
学系の温度変化による光学特性の劣化対策の１つとし
て、光源とコリメータレンズを保持すると共に画像記録
装置などへの取付部を有する部材を合成樹脂製とし、こ
の合成樹脂材料の線膨張特性を利用して、光源とコリメ
ータレンズの焦点距離を温度により変化させることで、
合成樹脂製の結像レンズ４を用いた光学系の温度変化に
よるピントずれを相殺させる方法が知られている。

【０００９】しかし、光源とコリメータレンズを保持す
る部材を合成樹脂製とすると、この部材に求められる光
源の保持力、光学箱への取付精度、回路基板のねじ螺着
部強度等の機械的強度、剛性などの特性と上述した熱的
特性は相反するので、双方の特性を両立させることは容
易ではない。

【００１０】本発明の目的は、上記の従来技術の有する
問題点に鑑みて、光源保持部と鏡筒部とを異なる特性を
有する材料で構成することで、光学特性と機械的特性を
劣化させることなく、安価で高性能な光源装置を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明に係る光源装置は、合成樹脂製の結像レンズ
を用いた画像記録装置において、レーザー光を出射する
半導体レーザー光源を支持する光源支持部と、レーザー
光を平行光化するコリメータレンズと、前記光源支持部
の前方に設け前記半導体レーザー光源とコリメータレン
ズを所定の離間距離に支持する鏡筒部とから成り、前記
光源支持部と鏡筒部とを異なる特性を持たせたことを特
徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明を図１〜図６に図示の実施
例に基づいて詳細に説明する。図１は第１の実施例の断
面図を示し、光学箱２１にねじ２２により取り付けられ
たレーザーホルダ２３の前方に位置する鏡筒部２４の奥
部には、半導体レーザ光源２５が圧入固定されている。
半導体レーザー光源２５はレーザー発光点を支持する基
部２５ａとレーザー発光点を保護するキャップ２５ｂと
リードピン２６ａ〜２６ｃを備えており、リードピン２
６ａ〜２６ｃは屈曲されて駆動用ＩＣを搭載する回路基
板２７の貫通孔２７ａ〜２７ｃに挿入されている。

【００１３】更に、鏡筒部２４の前端にはレンズホルダ
２８が取り付けられ、レンズホルダ２８には絞り２９、
ガラス製のコリメータレンズ３０が設けられている。こ
のレンズホルダ２８は鏡筒部２４の自由端側に、半導体
レーザー光源２５とコリメータレンズ３０の光軸、ピン
ト合わせを行った後に、接着剤などで固定されている。
これにより、半導体レーザー光源２５とコリメータレン
ズ３０は、鏡筒部２４により所定の離間距離に支持さ
れ、光源装置として構成されている。

【００１４】上記の構成において、レーザーホルダ２３
は繊維、フィラ状のガラスを含有して強化したガラス強
化合成樹脂によって機械的特性を向上させており、鏡筒
部２４は合成樹脂製の結像レンズを用いた光学系の温度
変化でのピントずれを相殺するような線膨張特性を有す
る合成樹脂製とされている。従って、レーザーホルダ２
３の材質の線膨張係数は鏡筒部２４の材質のそれよりも
小さくなっている。これらの異種材料は、射出成形法例
えば２色成形法やインサート成形法で一体的に成形され
るが、相溶性の良い材料の組み合わせの中で選定され
る。

【００１５】一般に、光源装置を搭載する画像記録装置
などを使用中には、半導体レーザー光源２５や他の駆動
部からの発熱或いは環境変化などにより温度変化を生ず
る。画像記録装置に合成樹脂製の結像レンズが用いられ
る光学系では、合成樹脂製結像レンズの屈折率が著しく
変化し、これに伴うピントずれ発生し光学特性を著しく
劣化させる。

【００１６】この温度変化によって生ずる合成樹脂製結
像レンズが用いられる光学系のピントずれ量を相殺する
ための必要量を、半導体レーザー光源２５とコリメータ
レンズ３０の焦点距離変動分に換算した量LOμｍ／℃と
すると、下記の式を満足すればピントずれを相殺でき
る。 LO＝α1 ・d1＋α2 ・d2＋α3 ・d3

【００１７】なお、α1 は半導体レーザー光源２５の線
膨張係数、d1は図１に示すように半導体レーザー光源２
５のレーザ発光点と基部２５ａの距離、α2 は鏡筒部２
４の材質の線膨張係数d2は鏡筒部２４の半導体レーザー
光源２５とレンズホルダ２８の距離、α3 はレンズホル
ダ２８の材質の線膨張係数、d3はレンズホルダ２８とコ
リメータレンズ３０の距離である。

【００１８】ここで、コリメータレンズ３０を保持する
レンズホルダ２８は、光学箱２１の自由端側に固定され
るのでなるべくは小型形状であることと、光学箱２１と
接着固定されるために接着性の良い材質であることが求
められ、設計、材質の選定共に自由度が少ない。

【００１９】従って、光学箱２１の材質と形状により上
述式を満足させるのであるが、光学箱２１の半導体レー
ザー光源２５とコリメータレンズ３０の距離d2＋d3が大
きいと合成樹脂の成形性の悪化や剛性不足を招く場合も
あり、光学箱２１の材質の線膨張係数α2 が大きい材質
で、鏡筒部２４の半導体レーザー光源２５とコリメータ
レンズ３０の距離d2＋d3を短くするように最適化させた
材質と形状とする。一般的には、ガラス強化合成樹脂よ
りも線膨張係数は大きい非ガラス強化合成樹脂で選定す
るとよい。

【００２０】レーザーホルダ２３を光学箱２１などに、
所定の締付けトルクでねじ締結するとき、レーザーホル
ダ２３の材質は光学箱２１と当接する面の平面度、外力
を受けたときの変形を考慮しなければならない。例え
ば、図２に示すようにレーザーホルダ２３が強度、剛性
が低い材質では、半導体レーザー光源２５の駆動用ＩＣ
を搭載する回路基板２７が取り付けられるとき、ねじ２
２ａの締結力によりレーザーホルダ２３の平板部は、矢
印方向に力を受けて点線で示すように変形する虞れがあ
る。

【００２１】また、図３に示すように、画像記録装置な
どの光学箱２１にねじ２２ｂにより取り付けられるとき
には、図２で示した矢印と反対方向の矢印の力を受け変
形する虞れがある。回路基板２７のパターンには、半導
体レーザー光源２５の各リードピン２６ａ〜２６ｃが半
田により接続されており、半田部に亀裂が発生し導通不
良の原因となる。

【００２２】従って、レーザーホルダ２３の材質には、
引張強度や曲げ弾性率などの機械的特性が要求され、合
成樹脂に繊維、フィラ状のガラスを含有させ機械的特性
を向上させたガラス強化合成樹脂を選定することが好ま
しい。

【００２３】本実施例によれば、温度変化による光学特
性の劣化防止が求められる鏡筒部２４と、構造体として
の機械的特性が求められるレーザーホルダ２３とを、そ
れぞれの目的に合致する異なる材質を選定し、かつレー
ザーホルダ２３と鏡筒部２４は一体的に同時成形するこ
とができ、安価で高性能な光源装置が実現できる。

【００２４】図４は第２の実施例の断面図を示し、第１
の実施例と同一の符号は同一の部材を示している。合成
樹脂製のレーザーホルダ４３は、上述の第１の実施例の
レーザーホルダ２３と同様の形態で材質はガラス強化さ
れている。鏡筒部４４も同様に上述の第１の実施例の鏡
筒部２４と同様の形態であり、材質はレーザーホルダ４
３と同一のガラス強化合成樹脂製から成っている。

【００２５】上記の構成において、レーザーホルダ４３
と鏡筒部４４の合成樹脂材質は同一のガラス強化合成樹
脂であるが、一般的には繊維、フィラ状のガラスを含有
させた強化型合成樹脂材料では、このガラス含有率を小
さくすれば線膨張係数は大きくなり、ガラス含有率を大
きくすれば引張り強度、曲げ弾性率などの機械的特性が
向上する。

【００２６】従って、レーザーホルダ４３はガラス含有
率が大きい組成として機械的特性を向上させ、鏡筒部４
４は温度変化での合成樹脂製レンズによるピントずれを
相殺するような線膨張特性となるガラス含有率の組成と
し、同様に異種材料の射出成形法、例えば２色成形法や
インサート成形法で一体的に同時成形される。

【００２７】この第２の実施例によれば、異なる特性を
要求されるレーザーホルダ４３と鏡筒部４４を同一材質
で、それぞれガラス含有率を変えた組成で一体的に構成
することができ、かつ温度変化による光学特性の劣化を
防止し、構造体としての機械的特性を満足することがで
きる。また、同一材質であることは、相溶性の良好な材
質であることが要求される異材質の成形方法にとって有
利であり、成形精度、コストの面においても貢献する。

【００２８】図５は第３の実施例の断面図であり、レー
ザーホルダ５３と鏡筒部５４は同一合成樹脂で一体的に
構成されている。そして、これらは温度変化での合成樹
脂製結像レンズを用いた光学系によるピントずれを相殺
するような線膨張係数を有する合成樹脂材質で構成され
ている。レーザーホルダ５３には、半導体レーザー光源
２５が圧入保持される金属製の圧入部５３ａと、回路基
板２７を固定するための金属製の取付部５３ｂと、画像
記録装置などの光学箱２１に固定するための金属製の取
付部５３ｃとを有し、インサート成形法或いはアウトサ
ート成形法などによりレーザーホルダ７０に一体的に同
時成形されている。

【００２９】レーザーホルダ５３の圧入部５３ａに半導
体レーザー光源２５は圧入保持されるが、圧入部５３ａ
は金属製であるため、半導体レーザー光源２５の圧入で
半導体レーザー光源２５の基部２５ａが取付部の内面を
削ることにより生成される切粉、ばりなどの副成物の発
生が、圧入部５３ａが合成樹脂製の場合に比べて少な
い。

【００３０】また、レーザーホルダ５３の取付部５３ａ
〜５３ｃを金属製とすることにより、半導体レーザー光
源２５の駆動による発熱を放熱させ、半導体レーザー光
源２５の波長変動を抑え、また耐久性を向上させること
ができる。更に、取付部５３ｂ、７１ｃが金属製である
ことから、ねじ締結力による変形を抑えることができ
る。

【００３１】この第３の実施例によれば、レーザーホル
ダ５３を単に合成樹脂製で構成したとき以上の機械的特
性を向上することができ、半導体レーザー光源２５の放
熱により性能や耐久性を向上させるという更なる効果が
実現できる。

【００３２】図６は第４の実施例の断面図であり、レー
ザーホルダ６３は上述の第１の実施例のレーザーホルダ
２３と同様の形態で、材質はアルミニウム、亜鉛などの
金属製とされている。鏡筒部６４も同様に上述の第１の
実施例の鏡筒部２４と同様の形態であり、材質は合成樹
脂製とされている。レーザーホルダ６３と鏡筒部６４は
インサート成形法或いはアウトサート成形法などにより
一体的に同時成形されている。

【００３３】この構成において、鏡筒部６４の合成樹脂
材質は温度変化での合成樹脂製の結像レンズを用いた光
学系によるピントずれを相殺するような線膨張係数の材
質とされている。レーザーホルダ６３は金属製であるか
ら、第３の実施例と同様に半導体レーザー光源２５の圧
入による副成物の発生を抑え、半導体レーザー光源２５
の発熱を放熱させ、半導体レーザー光源２５の波長変動
を抑え、また耐久性を向上させる。更に、取付部は金属
製であることから、ねじ締結力による変形を抑えること
ができる。

【００３４】本実施例によれば、レーザーホルダを合成
樹脂製で構成したとき以上の機械的特性を向上すること
ができ、半導体レーザー光源の放熱による性能や耐久性
を向上させるという更なる効果が実現できる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る光源装
置は、温度変化により発生する合成樹脂製の結像レンズ
を用いた光学系のピントずれを相殺することで光学特性
劣化を防止し、光源支持部の材質の機械的特性によって
強度、剛性を向上させることが両立できる。従って、結
像レンズに安価なプラスチックレンズを用いても温度変
化による光学特性が劣化することなく、また光源支持
部、鏡筒部に安価な合成樹脂材、成形法を用いても機械
的性能が劣化することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の断面図である。

【図２】光源装置の変形状態の説明図である。

【図３】光源装置の変形状態の説明図である。

【図４】第２の実施例の断面図である。

【図５】第３の実施例の断面図である。

【図６】第４の実施例の断面図である。

【図７】画像記録装置の構成図である。

【図８】従来例の光源装置の断面図である。

【符号の説明】

２３、４３、５３、６３ レーザーホルダ ２４、４４、５４、６４ 鏡筒部 ２５ 半導体レーザー光源 ２７ 回路基板 ２８ レンズホルダ ３０ コリメータレンズ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合成樹脂製の結像レンズを用いた画像記
   録装置において、レーザー光を出射する半導体レーザー
   光源を支持する光源支持部と、レーザー光を平行光化す
   るコリメータレンズと、前記光源支持部の前方に設け前
   記半導体レーザー光源とコリメータレンズを所定の離間
   距離に支持する鏡筒部とから成り、前記光源支持部と鏡
   筒部とを異なる特性を持たせたことを特徴とする光源装
   置。
2. 【請求項２】 前記光源支持部と鏡筒部の材質の線膨張
   係数を異なるようにした請求項１に記載の光源装置。
3. 【請求項３】 前記光源支持部は金属製とし前記鏡筒部
   は合成樹脂製とした請求項１に記載の光源装置。
4. 【請求項４】 前記光源支持部と鏡筒部をガラス強化し
   た同一の合成樹脂材料から構成し、該合成樹脂材料のガ
   ラス含有率が異なるようにした請求項１に記載の光源装
   置。
5. 【請求項５】 前記光源支持部と鏡筒部を同一の合成樹
   脂材料で構成し、前記光源支持部の内部又は外面を金属
   製とした請求項１に記載の光源装置。