JPH09246657A

JPH09246657A - 光源装置

Info

Publication number: JPH09246657A
Application number: JP8047319A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Naoe; 康弘直江
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-03-05
Filing date: 1996-03-05
Publication date: 1997-09-19
Anticipated expiration: 2016-03-05
Also published as: JP4083825B2

Abstract

(57)【要約】【課題】構成部品の数が少なく、組み立て時に位置ず
れを生じるおそれがなく、コリメータレンズを光硬化型
の接着剤を用いて接着することのできる、安価にして高
精度な光源装置を提供すること。【解決手段】表裏を貫通する嵌合孔３ａを有するベー
ス３と、ベース裏面側に位置して嵌合孔に嵌着された半
導体レーザ２と、ベース表面側であって貫通孔の前面に
位置して半導体レーザ２の光軸と同軸に保持されたコリ
メータレンズ４と、該コリメータレンズより射出される
レーザ光を整形するアパーチャ形成部材５とを備え、コ
リメータレンズ４の外周円よりもわずかに径の大きな断
面円弧状のレンズ支持部３ｄを半導体レーザ２の光軸と
同心となるように嵌合孔３ａの前面に位置してベース３
に一体形成し、該レンズ支持部３ｄ上にコリメータレン
ズ４を紫外線硬化型接着剤８を用いて接着固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル複写機や
レーザプリンタなどに使用される半導体レーザを用いた
光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザを用いた光源装置において
は、その光学特性として、光源装置より射出されるレー
ザ光の方向性（光軸特性）と光束の平行性（コリメート
特性）が要求される。このような理由により、光源装置
は、半導体レーザの発光点とコリメータレンズの相対位
置を３軸（ｘ，ｙ，ｚ）方向に調整するのが通常であ
り、その位置精度はミクロン以下が要求されている。し
たがって、半導体レーザとコリメータレンズを有する光
源装置においては、３軸方向の位置調整および調整され
た位置での固定が可能な構造でなければならない。

【０００３】コリメータレンズを接着剤で固定する場
合、硬化時に接着剤の収縮が発生するので、収縮による
光学特性への悪影響をなるべく少なくすることが理想で
ある。特に、光源装置ではｚ方向（光軸方向）の要求精
度が高いため、その収縮方向がｚ軸方向に発生しないよ
うに構成することが望ましい。そのため、接着層は光軸
とほぼ平行な方向（ｚ軸に平行な方向）に設定するのが
普通であり、他の軸方向（ｘ，ｙ方向）についても、調
整を容易とするために、なるべく収縮方向がｘ軸または
ｙ軸方向の１方向となるように構成することが望まし
い。

【０００４】図５に、従来の光源装置（特開平５−８８
０６１号）の一例を示す。この光源装置は、本出願人が
先に出願したものであって、図示するように、保持部材
たるベース１０１に設けられた段付き孔１０２に、レー
ザ光を照射する半導体レーザ１０３が圧入固定されてい
る。２本のねじ１０４，１０４によってベース１０１に
取り付けられたフランジ１０５には、段付き孔１０２と
相対する位置に嵌合孔１０６が形成されており、この嵌
合孔１０６の左端部には、嵌合孔１０６よりも０．１ｍ
ｍ程度大径の入口部１０６ａが形成されている。

【０００５】前記嵌合孔１０６には、嵌合孔１０６と
０．０１〜０．０３ｍｍ程度のクリアランスを有して筒
状のレンズホルダ１０７が嵌入されており、このレンズ
ホルダ１０７内に、レーザ光を平行光束に変換するため
のコリメータレンズ１０８が保持されている。

【０００６】一方、プリント基板１０９に穿設された位
置決め孔１１０には、前記ベース１０１の端面から突出
されたガイドピン１１１が嵌入され、このガイドピン１
１１の先端部分を熱溶融して仮想線で示すように潰すこ
とにより、ベース１０１とプリント基板１０９を固定し
ている。半導体レーザ１０３のリード線１１２は、プリ
ント基板１０９に形成されたリード線挿通孔に通され、
プリント基板裏面側において配線用の導電パターンにハ
ンダ付けされている。

【０００７】前記フランジ１０５は、半導体レーザ１０
３の発光点がコリメータレンズ１０８の光軸上に一致す
るようにｘ，ｙ方向に位置調整した後、ねじ１０４によ
ってベース１０１に固定される。

【０００８】ベース１０１に取り付けられたフランジ１
０５には、入口部１０６ａにつながる切欠部１１３が形
成されており、半導体レーザ１０３の光源位置がコリメ
ータレンズ１０８の焦点位置と一致するようにレンズホ
ルダ１０７をｚ方向に位置調整した後、この切欠部１１
３から接着剤を注入して内部に浸透させることにより、
レンズホルダ１０７をフランジ１０５に固定している。

【０００９】アパーチャ形成部材１１４は、コリメータ
レンズ１０８を透過した光束中の中央部付近の平行光束
を取り出して整形するための遮蔽キャップであって、光
束選択用の孔からなるアパーチャ１１４ａと、フランジ
１０５に嵌着するための突起１１４ｂを有しており、こ
の突起１１４ｂをフランジ１０５の切欠部１１３に嵌着
することにより、アパーチャ形成部材１１４をフランジ
１０５に固定している。

【００１０】なお、前記光源装置をデジタル複写機やレ
ーザプリンタ本体に取り付ける場合、フランジ１０５の
光軸に垂直な平面１０５ａが基準面となり、光学特性の
調整もこの平面１０５ａを基準に行なわれる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の光源装置にも次のような問題があった。 (1) ｘ，ｙ方向の調整部（光軸特性の調整部）と、ｚ方
向の調整部（コリメート特性すなわち焦点方向の調整
部）が別々の構造となっているため、光源装置の構成部
品点数が多く、製品がコスト高となる。

【００１２】(2) ｘ，ｙ方向の調整後にねじ１０４を緊
締してフランジ１０５をベース１０１に固定する方式を
採用しているため、ねじ１０４の緊締時に、ベース１０
１の端面のねじ座とフランジ１０５の噛み付きにより、
ｘ，ｙ方向の位置ずれを発生する場合があり、レーザの
方向性（光軸特性）の精度が低くなる場合がある。

【００１３】(3) 光源装置で使用する半導体レーザ１０
３のレーザ光は一定の広がりを有し、すべてのレーザ光
がコリメータレンズ１０８に入射するとは限らない。半
導体レーザは人体に対する安全性から法的な基準があ
り、レーザ光が光軸方向以外の外部に漏れないことが望
ましい。これは、使用中に限らず、製造工程における調
整時においても同様であって、フランジ１０５やベース
１０１はレーザ光が外部に漏れない材質であることが必
要である。

【００１４】一方、レンズホルダ１０７の固定に使用す
る接着剤は、短時間で任意に硬化させることのできる紫
外線硬化型の接着剤が生産タクト短縮に有利であり、信
頼性にも優れている。しかしながら、前記先願の光源装
置のようにベース１０１やフランジ１０５を紫外線が通
過しない材質とした場合には、紫外線硬化型の接着剤を
充填した隙間を通して紫外線を照射しても、充填した接
着剤全体をまんべんなく照射することができず、硬化む
らや未硬化部が生じる。このため、硬化収縮による歪み
が不均等に作用し、レンズホルダ１０７の位置ずれや構
成部材の割れなどの不具合を生じる。

【００１５】レーザ光源１０３から射出される赤外線や
赤色光などのレーザ光を透過させない材質は、それより
も波長の短い紫外線も透過させない。このため、紫外線
のみを透過させようとすると、特殊なフィルタを付加す
るか、あるいはフランジ１０５自体に特殊なコーテング
を施さなければならず、コストが大幅に高くなるという
問題がある。したがって、コリメータレンズ１０８を固
定するための接着剤として、紫外線硬化型の接着剤を使
用することができなかった。

【００１６】(4) 接着層がレンズホルダ１０７の全周
面、すなわちｘ，ｙの全方向に存在するので、ｘ，ｙ方
向における接着剤の硬化収縮方向が定まらず、ｘ，ｙ方
向の位置精度にばらつきが発生する。接着後の位置精度
の確保にはある程度の収縮量を見込んで初期位置をオフ
セットすることも必要となるが、接着層の収縮方向が一
定でないと、オフセットを与えることが困難であり、レ
ーザの方向性（光軸特性）の精度が低下する場合があ
る。

【００１７】本発明は、上記のような問題を解決するた
めになされたもので、構成部品の数が少なく、組み立て
時に位置ずれを生じるおそれがなく、コリメータレンズ
を光硬化型の接着剤を用いて接着することのできる、安
価にして高精度な光源装置を提供することを目的とする
ものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明では次のような手段を採用した。すなわち、
請求項１記載の発明は、表裏を貫通する嵌合孔を有する
ベースと、ベース裏面側に位置して前記嵌合孔に嵌着さ
れた半導体レーザと、ベース表面側であって前記貫通孔
の前面に位置して半導体レーザの光軸と同軸に保持され
たコリメータレンズと、該コリメータレンズより射出さ
れるレーザ光を整形するアパーチャ形成部材とを備え、
前記コリメータレンズの外周円よりもわずかに径の大き
な断面円弧状のレンズ支持部を半導体レーザの光軸と同
心となるように前記嵌合孔の前面に位置して前記ベース
に一体形成し、該断面円弧状のレンズ支持部上に前記コ
リメータレンズを光硬化型の接着剤を用いて接着固定し
たことを特徴とするものである。

【００１９】このような構成とした場合、光源装置の構
成部品点数を削減することができるので、構造が簡単と
なり、位置精度を上げることができる。また、その製造
に際し、コリメータレンズの上方から接着層に向けて紫
外線などの硬化用光線を直接照射して硬化することがで
きる。さらに、レンズ支持部を半導体レーザの光軸と同
心に形成しているので、コリメータレンズとレンズ支持
部の間に形成される接着層が均一の厚さになる。このた
め、接着層の全面が均一に固化されるので、硬化むらが
なくなり、コリメータレンズの位置ずれが防止される。

【００２０】また、請求項２記載の発明は、前記請求項
１記載の発明において、前記断面円弧状のレンズ支持部
が半円以下の円弧であることを特徴とするものである。

【００２１】このような構成とした場合、接着層はコリ
メータレンズ外周の下半分だけとなり、硬化収縮に方向
性が出てくるので、収縮量をある程度見込んでコリメー
タレンズの初期位置をオフセットすることが可能とな
り、硬化後の位置精度を向上することができる。さら
に、コリメータレンズの上方からの硬化用光線の照射が
容易となり、硬化むらがより一層解消される。

【００２２】また、請求項３記載の発明は、前記請求項
１または２記載の発明において、前記断面円弧状のレン
ズ支持部が左右対称な円弧とされていることを特徴とす
るものである。

【００２３】このような構成とした場合、左右方向（ｘ
方向）の硬化収縮による歪みは左右対称となって相殺さ
れ、硬化収縮の方向は上下方向（ｙ方向）の１方向に限
定されるので、硬化収縮の方向性がさらに向上し、より
高精度に位置調整することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１〜図４に、本発明の光
源装置の一例を示す。図１は光源装置の縦断面図、図２
はその分解斜視図、図３はコリメータレンズとレンズ支
持部の略示正面図、図４はコリメータレンズとレンズ支
持部の略示縦断面図である。

【００２５】図１および図２において、１はプリント基
板、２は半導体レーザ、３は半導体レーザ２の保持部材
となるベース、４はコリメータレンズ、５はアパーチャ
形成部材である。ベース３は、半導体レーザ２の射出す
る赤外線レーザ光（例えば７８０ｎｍ）およびこれより
も短い波長の光は透過させない材質からなる。半導体レ
ーザ２は、このベース３のほぼ中央に位置して表裏を貫
通して形成された段付きの嵌合孔３ａにベース裏面側か
ら圧入固定されている。

【００２６】ベース３の裏面側には２つのスペーサ３
ｂ，３ｂが形成されており、このスペーサ３ｂ，３ｂ部
分にプリント基板固着用のねじ穴３ｃ，３ｃが穿設され
ている。プリント基板１には、このねじ穴３ｃに対向す
る位置に２つの貫通穴１ａ，１ａが形成されており、ね
じ６をこの貫通穴１ａを介してねじ穴３ｃに螺着するこ
とにより、ベース３とプリント基板１を固着している。
なお、ねじ穴３ｃをねじ溝のない丸穴とし、ねじ６をタ
ッピンねじとしてもよい。

【００２７】半導体レーザ２の３本のリード線２ａは、
プリント基板１０９に形成された３つのリード線挿通孔
１ｂにそれぞれ挿通され、プリント基板裏面側において
配線用の導電パターンにハンダ付けされている。

【００２８】ベース３には、コリメータレンズ４をベー
ス３に直接接着固定するために、前記嵌合孔３ａの前面
側に位置して、前記コリメータレンズ４の外周円よりも
わずかに径の大きな（例えば０．３ｍｍ程度）断面円弧
状のレンズ支持部３ｄが半導体レーザ２の光軸と同心に
一体形成されている。

【００２９】このレンズ支持部３ｄの光軸方向（ｚ方
向）の寸法は、接着剤が余分に充填された場合でも他の
部分に付着することがないように、コリメータレンズ４
の光軸方向（ｚ方向）のレンズ厚よりも長くとられてい
る。また、正面側からみたときの形状は半円以下の断面
円弧状とされている。なお、この正面からみたときの形
状は、位置調整と接着作業の容易性から、図３に示すよ
うに、約６０°程度に開いた左右対称な断面円弧状とす
るのが望ましい。

【００３０】コリメータレンズ４は、紫外線を透過可能
な材質で作られている。このような材質のレンズとして
はプラスチックレンズやガラスレンズが考えられるが、
光学特性に優れたガラスレンズの方がより望ましい。コ
リメータレンズ４は、その組み立てに際し、図３に示す
ように、３軸（ｘ，ｙ，ｚ）方向に位置調整可能なチャ
ック７，７で把持され、レンズ支持部３ｄ上に半導体レ
ーザ２の光軸と同心に配置される。

【００３１】そして、レンズ支持部３ｄの接着面３ｅと
コリメータレンズ４の外周面との間に形成されるすき間
に紫外線硬化型の接着剤８を充填した後、図示にない検
査装置によって光学特性を検査しながらコリメータレン
ズ４の位置を微調整し、目的の光学特性が得られる位置
が決定したら当該位置でチャック７，７を固定し、図３
および図４に示すように、コリメータレンズ４の上方か
ら接着剤８に向けて紫外線照射器９により紫外線Ｌを照
射する。

【００３２】紫外線照射器９より照射された紫外線Ｌ
は、コリメータレンズ４を透過して接着剤８部分に照射
され、接着剤８全体を均等に硬化させる。したがって、
レンズ支持部３ｄの接着面３ｅとコリメータレンズ４と
の間にはそのすき間寸法（約０．３ｍｍ）からなる厚さ
均一で左右対称な接着層が形成され、コリメータレンズ
４はこの接着層によってレンズ支持部３ｄ上に所定の光
学特性を維持した状態で固定される。

【００３３】特に、図３に示すように、レンズ支持部３
ｄを６０°程度に開いた左右対称な断面円弧状とした場
合には、チャック７，７によるコリメータレンズ４の支
持が簡単かつ確実に行なえるとともに、紫外線照射器９
から照射した紫外線Ｌをコリメータレンズ４を通して接
着面３ｅの全面に均等に照射可能であり、接着剤の硬化
を均等かつ完全に行なわせることができる。このため、
完全に固化した均一な接着層が得られ、硬化むらや未硬
化部に基づくコリメータレンズ４の位置ずれなどの発生
をなくすことができる。

【００３４】また、接着剤の硬化収縮による歪みは、ｘ
方向（左右方向）については左右対称に発生するので相
殺され、ｙ方向（上下方向）の１方向のみに限定され
る。したがって、この収縮量を見込んで硬化前のコリメ
ータレンズ４のｙ方向の位置を微小にオフセットするこ
とも可能となり、コリメータレンズ４の固定後の光学特
性の精度が向上する。

【００３５】アパーチャ形成部材５には、アパーチャ５
ａと、ベース３への固着用の２つの突起５ｂ，５ｂと、
位置合わせ用の２つの円弧状溝３ｇ，３ｇが形成されて
いる。そして、前述のようにしてコリメータレンズ４の
接着固定が完了した後、前記アパーチャ形成部材５の２
つの円弧状突起５ｃ，５ｃを、レンズ支持部３ｄの基部
に形成された円形段部３ｈの周面の２つの円弧状溝３
ｇ，３ｇに位置合わせして対向させ、この状態でアパー
チャ形成部材５をベース３側に向かって押し込んでや
る。これにより、アパーチャ形成部材５の２つの突起５
ｂ，５ｂが円形段部３ｈの周面の２つの切欠部３ｆ，３
ｆに嵌着し、アパーチャ形成部材５は円形段部３ｈに固
定される。

【００３６】なお、ベース３の左右両端部に形成された
２つの長穴３ｉ，３ｉは、光源装置をデジタル複写機や
レーザプリンタ本体に取り付けるための取り付け穴であ
る。この取り付けに際しては、ベース３の表面側の垂直
な平面３ｊと円形段部３ｈの外周面とが位置合わせの基
準面となる。

【００３７】以上説明した例は、紫外線硬化型の接着剤
を用いたが、紫外線硬化型の接着剤に限らず光硬化型の
接着剤であれば使用可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上説明にしたように、請求項１記載の
発明によるときは、表裏を貫通する嵌合孔を有するベー
スと、ベース裏面側に位置して前記嵌合孔に嵌着された
半導体レーザと、ベース表面側であって前記貫通孔の前
面に位置して半導体レーザの光軸と同軸に保持されたコ
リメータレンズと、該コリメータレンズより射出される
レーザ光を整形するアパーチャ形成部材とを備え、前記
コリメータレンズの外周円よりもわずかに径の大きな断
面円弧状のレンズ支持部を半導体レーザの光軸と同心と
なるように前記嵌合孔の前面に位置して前記ベースに一
体形成し、該断面円弧状のレンズ支持部上に前記コリメ
ータレンズを光硬化型の接着剤を用いて接着固定したの
で、下記（１）〜（４）に記載の優れた効果を奏する。

【００３９】(1) コリメータレンズをベースに一体形成
したレンズ支持部に直接固定するように構成しているの
で、光源装置の部品点数を削減することができ、光源装
置を安価に提供することができる。

【００４０】(2) また、コリメータレンズをベースに一
体形成したレンズ支持部に直接固定するように構成した
ことにより、ねじなどの締め付け部が排除され、締め付
け時の部品のずれがなくなり、高精度の光源装置を提供
することができる。

【００４１】(3) 半導体レーザ光が光軸方向以外の外部
に漏れない構造であるにもかかわらず、光硬化型の接着
剤を用いてコリメータレンズを接着固定することができ
る。

【００４２】(4) 光硬化型の接着剤を用いてコリメータ
レンズを断面円弧状のレンズ支持部上に接着固定するよ
うにしたので、その製造に際し、コリメータレンズの上
方から接着層に向けて硬化用光線を直接照射し、接着剤
を硬化することができる。また、レンズ支持部を半導体
レーザの光軸と同心に形成しているので、レンズ支持部
とコリメータレンズとの間に形成される接着層を均一の
厚さにすることができる。このため、接着層全面が均一
に固化されるので、硬化むらがなくなり、硬化収縮によ
るコリメータレンズの位置ずれのない高品質な光源装置
を提供することができる。

【００４３】請求項２記載の発明によるときは、断面円
弧状のレンズ支持部を半円以下の円弧としたので、前記
請求項１記載の発明の効果に加え、次のような効果を奏
する。

【００４４】接着層はコリメータレンズ外周の下半分だ
けとなり、硬化収縮に方向性が出てくるので、収縮量を
ある程度見込んでコリメータレンズの初期位置をオフセ
ットすることが可能となり、固定後の位置精度を向上す
ることができる。さらに、コリメータレンズの上方から
の硬化用光線の照射が容易となり、硬化むらがより一層
解消される。このため、位置精度をより向上することが
できる。

【００４５】請求項３記載の発明によるときは、断面円
弧状のレンズ支持部を左右対称な円弧としたので、前記
請求項１および２記載の発明の効果に加え、次のような
効果を奏する。

【００４６】左右方向（ｘ方向）の硬化収縮による歪み
は左右対称となって相殺されるため、硬化収縮の方向は
上下方向（ｙ方向）の１方向に限定される。このため、
硬化収縮の方向性がさらに向上し、より高精度に位置調
整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光源装置の一例を示す縦断面図であ
る。

【図２】図１の光源装置の分解斜視図である。

【図３】コリメータレンズとレンズ支持部の略示正面図
である。

【図４】コリメータレンズとレンズ支持部の略示断面図
である。

【図５】従来の光源装置の縦断面図である。

【符号の説明】

１プリント基板１ｂリード線挿通孔２半導体レーザ２ａリード線３ベース３ａ嵌合孔３ｂスペーサ３ｃねじ穴３ｄレンズ支持部３ｅ接着面３ｆ切欠部３ｇ円弧状溝３ｈ円形段部３ｉ長穴３ｊ垂直な平面４コリメータレンズ５アパーチャ形成部材５ａアパーチャ５ｂ突起５ｃ円弧状突起６ねじ７チャック８紫外線硬化型の接着剤Ｌ紫外線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表裏を貫通する嵌合孔を有するベース
と、ベース裏面側に位置して前記嵌合孔に嵌着された半導体
レーザと、ベース表面側であって前記貫通孔の前面に位置して半導
体レーザの光軸と同軸に保持されたコリメータレンズ
と、該コリメータレンズより射出されるレーザ光を整形する
アパーチャ形成部材とを備え、前記コリメータレンズの外周円よりもわずかに径の大き
な断面円弧状のレンズ支持部を半導体レーザの光軸と同
心となるように前記嵌合孔の前面に位置して前記ベース
に一体形成し、該断面円弧状のレンズ支持部上に前記コリメータレンズ
を光硬化型の接着剤を用いて接着固定したことを特徴と
する光源装置。
【請求項２】前記断面円弧状のレンズ支持部が半円以
下の円弧であることを特徴とする請求項１記載の光源装
置。
【請求項３】前記断面円弧状のレンズ支持部が左右対
称な円弧とされていることを特徴とする請求項１または
２記載の光源装置。