JPH11281906A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子冷却装置によって確実にレーザダイオード
アレイを冷却することができる光源装置を、提供する。 【解決手段】ケーシング１の底面に固定されるコリメー
タレンズ取付ブロック４６の貫通孔４６ａ内には、コリ
メータ調整枠４３及びレンズ枠４０を介して、コリメー
タレンズ群１９が固定されている。また、このコリメー
タレンズ取付ブロック４６の先端面には、貫通孔４６
ａ，４９ｃ同士を合致させた状態で、断面Ｌ字型に屈曲
した板状金属部材からなる光源調整ベース４９が固定さ
れている。この光源調整ベース４９における屈曲した先
の板状部分４９ｂには、金属板からなる光源取付ベース
５２が固定されている。この光源ベース５２上には、そ
の放熱面を光源取付ベース５２の上面に面接触させた状
態で、ペルチェ素子５７が固定されている。このペルチ
ェ素子５７の吸熱面上には、レーザダイオードアレイパ
ッケージ１８が、面接触された状態で固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザダイオードアレ
イから同時に発振された複数本の平行レーザビームを出
射することができる光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザプリンター等の描画速度を
向上させるために、夫々個別にＯＮ／ＯＦＦ変調された
複数本のビームを同時に走査するいわゆるマルチビーム
の走査光学系が、実用化されている。このようなマルチ
ビームを実現する走査光学系を組み込んだ光学装置の例
として、光源としてレーザダイオードアレイを用いるタ
イプがある。このタイプでは、感光体ドラム上に形成さ
れた各ビームスポットの位置，それらの相対間隔，及
び、それらの並び方向を調整可能とするために、レーザ
ダイオードアレイとコリメータレンズとが相対位置調整
可能且つ相対角度調整可能に保持されていた。

【０００３】ところで、レーザダイオードアレイは、複
数のレーザダイオードが互いに隣接した構造であるの
で、各レーザダイオードは自己が発する熱に加えて隣接
するレーザダイオードの熱の影響をも受けるので、単独
のレーザダイオードよりも高熱になり易い。このように
レーザダイオードアレイが高熱になると、レーザ発振モ
ードが変化して、本来中心波長のみのシングルモードで
発光すべきレーザビームの発光波長が複数のピーク波長
を有するようになったり、発光波長の幅が広がってしま
う。このようにレーザ発振モードがシングルモードでな
くなると、感光体ドラム上に形成されるビームスポット
の径が拡大して、所望の解像度が得られなくなってしま
う。

【０００４】このような理由に因り、レーザダイオード
アレイを使用する場合には、このレーザダイオードアレ
イを十分に冷却して温度制御を行うことが不可欠となっ
ている。レーザダイオードアレイを冷却するための構成
としては、例えば、電子冷却装置（ペルチェ素子）をレ
ーザダイオードアレイに接触させる構成，冷却ファンに
よって強制空冷する構成，ヒートパイプに冷却用の流体
を流す構成，これらを組み合わせた構成，等が考えられ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ペルチ
ェ素子は、省スペースで冷却が可能であるという利点を
有する反面、冷却可能な熱量に比べて自身が発生する熱
量が大幅に上回るという欠点を有している。従って、ペ
ルチェ素子自身から発生する熱が光源装置外に効率良く
放熱されなければ、ペルチェ素子自身から発生する熱が
レーザダイオードアレイに伝わってしまい、レーザダイ
オードアレイが却って熱せられてしまう結果となる。従
って、ペルチェ素子単独で冷却する構成は、殆ど実用性
がない。

【０００６】また、冷却ファンによってレーザダイオー
ドアレイ（又は、ペルチェ素子）を強制空冷する構成を
採用した場合には、光源装置内の各光学部品の表面にゴ
ミが付着してしまうといった問題や、振動が生じてしま
うという問題や、光路を通過する熱風の影響でレーザビ
ームに揺らぎが生じてしまうという問題が派生する。従
って、高精度の描写をしなければならない光源装置に
は、この構成の採用は困難であると言わざるを得ない。

【０００７】また、ヒートパイプに冷却用の流体を流す
構成は、機構を複雑且つ大規模にしてしまうとともにコ
ストを上昇させてしまうので、やはり、採用は困難であ
る。本発明は、このような問題に鑑み、電子冷却装置か
ら発生した熱を熱伝導によって外部に放熱することで、
この電子冷却装置によって確実にレーザダイオードアレ
イを冷却することができる光源装置の提供を、課題とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、以下の手段を採用した。即ち、請求項１
記載の光源装置は、金属製の板形状を有するケーシング
と、コリメータレンズを保持する貫通孔が形成された金
属ブロックからなるとともに前記ケーシング上に固定さ
れたコリメータレンズ保持部材と、このコリメータレン
ズ保持部材に固定された金属部材からなる光源保持部材
と、吸熱を行う吸熱面と放熱を行う放熱面とを有すると
ともに、前記光源保持部材における前記コリメータレン
ズの光軸側の面に前記放熱面を面接触させた状態で固定
された電子冷却装置と、前記吸熱面に面接触した状態で
固定された半導体レーザ素子とを、備えたことを特徴と
する。

【０００９】このように構成されると、半導体レーザ素
子は、電子冷却装置の吸熱面に接触しているので、この
電子冷却装置によって冷却される。この電子冷却装置の
放熱面から発生した熱は、この放熱面に面接触している
光源保持部材を伝わり、さらに、この光源保持部材に固
定されたコリメータレンズ保持部材に伝わり、ついに、
このコリメータレンズ保持部材に固定されているケーシ
ングに伝わる。このケーシングは板形状を有しているの
で、伝わってきた熱はその全面から空気中に放熱され
る。このように、電子冷却装置の放熱面から発生した熱
は効率良く放熱されるので、この電子冷却装置の冷却能
力が低下することはなく、半導体レーザ素子は確実に冷
却される。

【００１０】なお、ここでいう半導体レーザ素子には、
モノリシックレーザダイオードアレイのような半導体レ
ーザアレイを含む。但し、半導体レーザ素子とは、半導
体チップそのものを指しているのではなく、半導体チッ
プが封入された半導体パッケージを指している。また、
電子冷却装置としてはペルチェ素子を用いることができ
る。

【００１１】請求項２記載の光源装置は、請求項１にお
いて、内部に前記コリメータレンズが固定されていると
ともに、前記コリメータレンズ保持部材の貫通孔内にお
いてこの貫通孔の軸方向に移動可能に設置されたレンズ
枠を更に備えたことで、特定したものである。

【００１２】請求項３記載の光源装置は、請求項１の光
源保持部材が、前記光源保持部材に固定された第１部材
と、この第１部材上に面接触し且つその接触面の方向に
回転調整可能な状態で固定されているともに前記電子冷
却装置が固定されている第２部材とからなることで、特
定したものである。

【００１３】請求項４記載の光源装置は、請求項３の第
１部材が、前記コリメータレンズ保持部材における前記
貫通孔が開口した面に面接触した状態で固定された第１
板片部と、この第１板片部に対して９０度の角度をなす
とともに前記第２部材が固定されている第２板片部と
を、一体構成してなることで、特定したものである。

【００１４】請求項５記載の光源装置は、請求項４の第
１部材の第１板片部が、前記コリメータレンズ保持部材
に対して、接触面の方向に相対移動調整及び相対回転調
整可能に固定されていることで、特定したものである。

【００１５】請求項６記載の光源装置は、請求項１のケ
ーシング，コリメータレンズ保持部材及び光源保持部材
が熱伝導性ある部からなることで、特定したものであ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。ここで説明する本発明の実施の形
態は、本発明による光源装置を、レーザプリンタ，レー
ザコピー，レーザフォトプロッタ，又はレーザファクシ
ミリ等の印刷装置に使用可能なレーザスキャニングユニ
ットとして実施した例である。 〔走査光学装置の全体構成〕最初に、本実施形態に係る
レーザスキャニングユニットの全体構成を、図７乃至図
９に基づいて説明する。図７は、このレーザスキャニン
グユニットからカバー２（図８及び図９参照）を外した
状態を示す平面図であり、図８は、図７のVIII-VIII線
に沿った縦断面を示す断面図であり、図９は、図７のIX
-IX線に沿った縦断面を示す断面図である。これら各図
に示されるように、このレーザスキャニングユニット
は、全体として扁平な略直方体形状を有している。そし
て、図示せぬ印刷装置に装着され、この印刷装置から供
給される変調信号（イメージ信号）に基づいてレーザビ
ームをＯＮ／ＯＦＦ変調するとともに主走査方向に走査
して、この印字装置内に設置された感光体ドラム表面上
に変調信号（イメージ信号）に応じた画像を描画する。

【００１７】このレーザスキャニングユニットの外観を
なす筐体は、上面が開放した箱型のケーシング１と、こ
のケーシング１の開放上面を閉じる蓋２とから、構成さ
れる。このケーシング１は、アルミのダイキャスト成形
品であり、板形状を有する底壁１ａと、この底壁１ａの
周囲に立設された側壁１ｂとを有している。このケーシ
ング１の底壁１ｂ上面（底面）はほぼ平坦面であるが、
後述するポリゴンミラーユニット１１を固着する部位
（ポリゴンミラーユニット装着部１ｃ）のみが略円筒状
に突出し、その内部が開口している。また、この底壁１
ａには、走査されたレーザビームを図示せぬ印刷装置の
感光体ドラムへ向けて通過させるための描画用スリット
１ｄが、図７の右側の側壁１ｂの近傍においてこれと平
行に穿たれている。この描画用スリット１ｄには、防塵
用のカバーガラス板１６がはめ込まれている。さらに、
描画用スリット１ｄの近傍の側壁１ｂには、この描画用
スリット１ｄと平行に、光学調整用スリット１ｅが穿た
れている。この光学調整用スリット１ｅは、出荷前にお
いて、ケーシング１内に組み込まれた光学系の調整をす
るものに用いられるものであるために、この調整が完了
した後においては、蓋板１７によって閉じられる。

【００１８】ケーシング１内に組み込まれた光学系は、
レーザビームの進行方向に沿って順番に並ぶコリメータ
光源ユニット３，ビーム整形プリズムユニット４，第１
直角反射ミラーユニット５，リレーレンズユニット６，
平面ミラーユニット７，ＡＰＣ（オートパワーコントロ
ール）信号検出ユニット８，ダイナミックプリズムユニ
ット９，シリンドリカルレンズユニット１０，ポリゴン
ミラーユニット１１，ｆθレンズユニット１２，及び、
折り返しミラーユニット１３と、ｆθレンズユニット１
２の像側の片隅においてレーザビームを分岐させる第２
直角反射ミラーユニット１４と、この第２直角反射ミラ
ーユニット１４によって分岐されたレーザビームの収束
点に配置されたＳＯＳ（スタート・オブ・スキャン）セ
ンサユニット１５とから、構成されている。

【００１９】これらのうちポリゴンミラーユニット１１
は、その中心と描画用スリット１ｄの垂直二等分線とが
ほぼ一致する位置関係で、ケーシング１の中央よりもや
や描画用スリット１ｄから離れた位置に、設置されてい
る。このポリゴンミラーユニット１１は、ケーシング１
のポリゴンミラーユニット装着部１ｃに嵌合する略筒状
のポリゴンカバー２０，このポリゴンカバー２０内に固
定されたポリゴンモータ２１，このポリゴンモータ２１
の駆動軸に取り付けられたポリゴンミラー２２，及び、
このポリゴンミラー２２をポリゴンカバー２０内に封ず
るためにこのポリゴンカバー２０の下開口端を閉じる蓋
２３から、構成されている。ポリゴンモータ２１の駆動
軸，即ち、ポリゴンミラー２２の回転軸とポリゴンミラ
ー２２の周囲に形成された各鏡面とは、このポリゴンミ
ラーユニット１１をケーシング１のポリゴンミラーユニ
ット１ｃに固定した状態において、ケーシング１の底面
に対して垂直となる。そして、このポリゴンモータ２１
は、このポリゴンミラー２２を、図７における時計方向
へ回転させる。また、ポリゴンカバー２０の側壁には、
ポリゴンミラーの各鏡面へレーザビームを入射させると
ともに各鏡面からの反射光を通過させるための光路孔２
０ａが、穿たれている。この光路孔２０ａには、ポリゴ
ンカバー２０内への塵の侵入を防止するために、カバー
ガラス２４が填め込まれている。以下の説明において
は、この光路孔２０ａを通ってポリゴンミラー２２の各
鏡面に入射した光がこれら各鏡面によって偏向・走査さ
れる方向（折り返しミラーユニット１３よりも上流側に
おいては図７の紙面と平行な方向）を「主走査方向」と
言い、この面に直交する方向（折り返しミラーユニット
１３よりも上流側においては図７の紙面に直交する方
向）を「副走査方向」と言うものとする。

【００２０】コリメータ光源ユニット３は、ポリゴンミ
ラーユニット１１を挟んで描画用スリット１ｄと反対側
においてこの描画用スリット１ｄと平行に設置されてお
り、レーザダイオードアレイパッケージ１８及びコリメ
ータレンズ群１９を内蔵している。このコリメータレン
ズユニット３内においてこれらレーザダイオードアレイ
パッケージ１８及びコリメータレンズ群１９を保持する
ための構造については後で詳しく説明するので、ここで
は、これらレーザダイオードアレイパッケージ１８及び
コリメータレンズ群１９の機能のみを説明する。

【００２１】半導体レーザ素子であるレーザダイオード
アレイパッケージ１８は、モノリシックレーザダイオー
ドアレイチップ１８ａを内蔵している。このモノリシッ
クレーザダイオードアレイチップ１８ａは、同一面内に
ビーム軸を揃えた状態で１２本のレーザビームを100μ
ｍ程度のピッチで出射させる様に、複数のレーザダイオ
ードを一体化した半導体である。このモノリシックレー
ザダイオードアレイチップ１８ａは、各レーザビームの
発散の中心がコリメータレンズ群１９の焦点と一致する
ように配置される。

【００２２】また、コリメータレンズ群１９は、レーザ
ダイオードアレイパッケージ１８から出射された各レー
ザビームを夫々平行光にするとともに、各レーザビーム
のビーム軸をその出射側瞳面にて交差させる。なお、こ
のコリメータレンズ群１９は、色収差や温度変化が小さ
く、且つ、高い像高まで解像度がある様に、設計されて
いる。このようなコリメータレンズ群１９から出射され
た状態において、コリメータ端部のスリット４１によ
り、各レーザビームのビーム形状は楕円形となる。

【００２３】ビーム整形プリズムユニット４は、図５に
示すように、二つのプリズム４ａ，４ｂを内蔵してい
る。そして、これら二つのプリズム４ａ，４ｂを組み合
わせることによって、各レーザビームのビーム形状を、
副走査方向において半分に絞る。

【００２４】第１直角反射ミラーユニット５は、ビーム
整形プリズムユニット４から出射された各レーザビーム
をケーシング１の底面と平行な面内において１８０度折
り返すために、互いに９０度の角度で向き合う２枚一組
の反射鏡５ａ，５ｂを、ケーシング１の底面に対して垂
直に支持している。

【００２５】リレーレンズユニット６は、ＡＰＣ信号検
出ユニット８内の第２リレーレンズ２５とともにアフォ
ーカル光学系を構成する第１リレーレンズ６ａを内蔵し
ており、コリメータレンズ群１９の出射側瞳から出射さ
れた各レーザビームを夫々収束させるとともに、これら
各レーザビームのビーム軸を相互に平行且つ光軸に対し
て平行にする。

【００２６】平面ミラーユニット７は、リレーレンズユ
ニット６から出射された各レーザビームを、ポリゴンミ
ラーユニット１１及びｆθレンズユニット１２を回避さ
せつつ、ケーシング１の底面と平行な面内において描写
スリット１ｄ側に向けて９０度折り曲げるために、平面
ミラー７ａをケーシング１の底面に対して垂直に支持し
ている。

【００２７】ＡＰＣ（オートパワーコントロール）信号
検出ユニット８は、レーザビームの進行方向に沿って順
番に並ぶ第２リレーレンズ２５，ハーフミラー２６，コ
ンデンサーレンズ２７，及び、偏光ビームスプリッタ２
８と、この偏光ビームスプリッタ２８によって分割され
た各光路上に夫々配置された二つの受光素子２９，３０
とを、内蔵している。

【００２８】この第２リレーレンズ２５は、第１リレー
レンズ６ａから出射して一旦収束した後に拡散する各レ
ーザビームを平行光にするとともに、これら各レーザビ
ームのビーム軸をポリゴンミラー２２の各反射面上又は
その近傍にて交差させる。即ち、第２リレーレンズ２５
は、第１リレーレンズ６ａとともに、コリメータレンズ
群１９の出射側瞳とポリゴンミラー２２の各反射面とを
光学的に共役にする。

【００２９】また、ハーフミラー２６は、第２リレーレ
ンズ２５から出射された各レーザビームを、９０〜９５
％の割合でポリゴンミラー２２に向けて反射するととも
に、残りを透過させる。

【００３０】偏光ビームスプリッタ２８は、ハーフミラ
ー２６を透過した各レーザビームを、直交する二つの偏
光成分に分離する。各受光素子２９，３０は、各偏光成
分の収束点に夫々配置され、夫々の偏光成分を光電変換
する。これら各受光素子２９，３０からの出力電流は、
図示せぬＡＰＣ回路に入力され、レーザーダイオードア
レイパッケージ１８から出射される各レーザビームの出
力値を自動調整するために用いられる。

【００３１】ダイナミックプリズムユニット９は、ケー
シング１の底面と平行な軸回りに回動可能に設けられた
ダイナミックプリズム９ａを内蔵している。そして、こ
のダイナミックプリズム９ａを適宜回動させることによ
り、各レーザビームに対する偏角作用を変化させて、ポ
リゴンミラー２２の面倒れ誤差や図示せぬ印刷装置内の
感光体ドラムの回転ムラに起因して生じる感光体ドラム
表面でのビームスポットの副走査方向（回転ドラムの周
方向）の位置ズレを、補正する。

【００３２】シリンドリカルレンズユニット１０は、副
走査方向（ケーシング１の底面に直交する方向）にのみ
正のパワーを有するシリンドリカルレンズ群を内蔵して
おり、ダイナミックプリズムユニット９から出射された
各レーザビームを、ポリゴンミラー２２の各反射面上又
はその近傍において、主走査方向を向いた線状に収束さ
せる。 ｆθレンズユニット１２は、ポリゴンミラー２
２によって反射・偏向された各レーザービームが入射す
るｆθレンズ群３１を共通の基板３２上に設置して、構
成されている。このｆθレンズ群３１は、ポリゴンミラ
ー２２側から折り返しミラーユニット１３側に向かって
順番に、主走査方向及び副走査方向の両方向に関して夫
々負、正，正，負のパワーを有する第１レンズ３３，第
２レンズ３４，第３レンズ３５，第４レンズ３６を配列
して、構成されている。

【００３３】このｆθレンズ群３１は、主走査方向にお
いては、平行光として入射した各レーザビームを図視せ
ぬ印刷装置の感光体ドラムの表面上にビームスポットと
して収束させるために、全体として比較的弱い正のパワ
ーを有しており、副走査方向においては、ポリゴンミラ
ー２２の各反射面上又はその近傍にて一旦収束した後に
発散する各レーザビームを感光体ドラムの表面上にビー
ムスポットとして収束させるために、全体として比較的
強い正のパワーを有している。このようにして、副走査
方向において、ポリゴンミラー２２の反射面と感光体ド
ラムの表面とがｆθレンズ群３１を介して共役となるこ
とにより、ポリゴンミラー２２の反射面の面倒れ誤差に
起因する感光体ドラム上でのビームスポットの位置ズレ
が防止される。また、このｆθレンズ群３１には、図示
せぬ印刷装置の感光体ドラムの表面上における走査速度
がポリゴンミラー２２の回転速度に対して正比例するよ
うに、主走査方向における歪曲収差が与えられている。

【００３４】具体的には、ｆθレンズ群３１の第１レン
ズ３３は、ポリゴンミラー２２側が負のパワーを持つ球
面，折り返しミラーユニット１３側が副走査方向にのみ
負のパワーを持つシリンダー面である負レンズであり、
主走査方向に比較的弱いパワーを有するとともに、副走
査方向に比較的強い負のパワーを有する。また、第２レ
ンズ３４は、ポリゴンミラー２２側が凸の球面，折り返
しミラーユニット１３側が正のトーリック面であるトー
リックレンズであり、主走査方向に比較的弱い正のパワ
ーを有するとともに、副走査方向に比較的強いのパワー
を有する。第３レンズ３５は、両面が球面である正メニ
スカスレンズである。第４レンズ３６は、ポリゴンミラ
ー２２側が強い正のパワーを持つ球面であり、折り返し
ミラーユニット１３側が弱い正のパワーを持つ球面であ
る負メニスカスレンズである。

【００３５】折り返しミラーユニット１３は、描画用ス
リット１ｄと平行に配置した短冊型の平面鏡である折り
返しミラー３７と、描画用スリット１ｄと平行に設定し
た回転軸を中心として傾動可能にこの折り返しミラー３
７の両端を保持する保持部材３８，３８とから、構成さ
れる。そして、ｆθレンズ群３１（第４レンズ３６）か
ら出射したレーザ光を、描画用スリット１ｄを介して図
示せぬ印刷装置の感光体ドラムの表面における所定露光
位置に向けて反射するように、折り返しミラー３７の傾
斜角が調整されている。

【００３６】図示せぬ印刷装置の感光体ドラムの表面上
においては、各レーザビームは、一直線上に均等間隔で
並ぶ複数のビームスポットを形成する。これら各ビーム
スポットは、図１０に示すように、コリメータレンズ１
９の光軸回りにおけるレーザダイオードアレイパッケー
ジ１８の回転角が調整されることにより、主走査方向
（感光体ドラムの回転軸に平行な方向）に対して傾斜し
た線に沿って並ぶようになっている。そして、これら各
ビームスポットは、ポリゴンミラー２２による各レーザ
ビームの走査により、感光体ドラムの表面上において主
走査方向に移動する。この移動の軌跡を、以下、「走査
線」という。上述したレーザダイオードアレイパッケー
ジ１８の回転角は、各走査線同士が接するように調整さ
れる。例えば、図１０に示すように、副走査方向におい
て、各ビームスポットの径が50μｍであって、各ビーム
スポットの中心同士の間隔が31.24μｍである場合に
は、各ビームスポットが並ぶ方向の主走査方向に対する
角度が2.5°となるように、調整される。

【００３７】なお、ポリゴンミラー２２の或る一つの反
射面によって各レーザビームが反射・走査される期間内
において、この反射面での反射光が折り返しミラー３７
にて反射されて描画用スリット１ｄを通過する期間は、
その一部でしかない。この描画用スリット１ｄを通過す
る期間の直前において、ｆθレンズ３１から出射された
各レーザビームが入射する位置に、上記第２直角反射ミ
ラーユニット１４が配置されている。この第２直角反射
ミラーユニット１４は、入射した各レーザビームを副走
査方向において１８０度の方向に折り返すとともに主走
査方向において描画スリット１ｄと直交する方向に折り
返すために、互いに９０度の角度で向き合う２枚一組の
反射鏡１４ａ，１４ｂを保持している。

【００３８】この第２直角反射ミラーユニット２１によ
って折り返された各レーザビームの収束点には、ＳＯＳ
（スタート・オブ・スキャン）センサユニット１５が配
置されている。このＳＯＳセンサユニット１５には、収
束した各レーザビームを受光する受光素子（ＳＯＳセン
サ）１５ａが内蔵されている。このＳＯＳセンサ１５ａ
の出力電流は、図示せぬ変調回路に入力され、レーザー
ダイオードアレイパッケージ１８から出射された各レー
ザビームをＯＮ／ＯＦＦ変調させ始めるタイミング（水
平同期）をとるのに用いられる。 〔コリメータ光源ユニットの詳細構成〕次に、上述した
コリメータ光源ユニット３において、レーザダイオード
アレイパッケージ１８及びコリメータレンズ群１９を保
持するとともに、このレーザダイオードアレイパッケー
ジ１８にて発生した熱を効率良く放熱するための構成
を、以下に、詳しく説明する。

【００３９】図１は、このコリメータ光源ユニット３の
一部透視斜視図である。また、図２は、図１と同じ方向
から見たコリメータ光源ユニット３の分解図である。ま
た、図３は、図７と同じ方向から見たコリメータ光源ユ
ニット３の平面図である。また、図４は、図３のIV-IV
線に沿った縦断面を図３の下側から見た状態を示す断面
図であり、図５は、同じ縦断面を図４とは逆の方向から
（図３の下側から）見た状態を示す断面図である。ま
た、図６は、図３の矢印VIの方向から見た状態を示す正
面図である。

【００４０】これら各図に示されるように、コリメータ
レンズ群１９は、金属製の円筒からなるレンズ枠４０の
後端近傍に、固定されている。そして、このレンズ枠４
０の後端開口には、スリット部材４１を保持するキャッ
プ型のホルダ４２が、被せられている。このスリット部
材４１には、不要な迷光を除去するとともにコリメータ
レンズ群１９から出射された各レーザビームのビーム径
を制限するために、ホルダ４２の中心（即ち、コリメー
タレンズ群１９の光軸）を通るスリットが形成されてい
る。

【００４１】レンズ枠４０は、その外径とほぼ等しい内
径を有する円筒状金属部材であるコリメータ調整枠４３
の貫通孔４３ａに対して、軸方向に進退調整可能，且
つ、軸回りに回転調整可能に、填め込まれている。コリ
メータ調整枠４３の周壁には、ネジ孔４３ｂ，４３ｂが
二箇所形成されている。なお、このコリメータ調整枠４
３の先端において、貫通孔４３ａの内径はそれ以外の部
位よりも小径となっている。その結果形成された肉厚部
分に、後述する固定ビス４５，４５が夫々ねじ込まれる
ネジ穴４３ｃ，４３ｃが、その軸方向に向けて形成され
ている。

【００４２】このコリメータ調整枠４３は、更に、その
外径とほぼ等しい内径を有するコリメータレンズ取付ブ
ロック４６の貫通孔４６ａに、挿入されている。このコ
リメータレンズ取付ブロック４６は、コリメータ調整枠
４３の軸方向長さよりも若干長い長軸方向長さを有する
とともに、略正方形の横断面形状を有する直方体のブロ
ックであり、銅等の熱伝導性及び放熱性に優れた金属材
料から削り出されている。なお、貫通孔４６ａにコリメ
ータ調整枠４３を挿入してその先端面同士を面一にした
状態においてコリメータ調整枠４３の各ネジ孔４３ｂ，
４３ｂに重なる位置には、これら各ネジ孔４３ｂ，４３
ｂにねじ込まれる固定ビス４４，４４のネジ頭が嵌入す
る固定孔４６ｂ，４６ｂが、コリメータレンズ取付ブロ
ック４６の外面と貫通孔４６ａ内面とを貫通して形成さ
れている。

【００４３】従って、これら各固定穴４６ｂ，４６ｂを
通してコリメータ調整枠４３の各ネジ孔４３ｂ，４３ｂ
に夫々固定ビス４４，４４がねじ込まれ、そのネジ頭が
夫々各固定穴４６ｂ，４６ｂに嵌入することにより、コ
リメータ調整枠４３は、コリメータレンズ取付ブロック
４６内に固定される。そして、これら固定ビス４４，４
４の先端がレンズ枠４０の外周面に当接することによ
り、レンズ枠４０のコリメータ調整枠４３に対する軸方
向位置及び回転位置が固定される。このようにして相互
に固定されたコリメータ調整枠４３及びコリメータレン
ズ取付ブロック４６が、コリメータレンズ保持部材を構
成する。

【００４４】なお、コリメータレンズ取付ブロック４６
の左右両側面には、夫々２箇所、ケーシング１の底面に
ねじ込まれた固定ネジ４７，４７のネジ頭が係合する断
面円弧状の固定凹部４６ｃ，４６ｃが、その上面（固定
孔４６ｂ，４６ｂが穿たれている面）から底面近傍に向
けて穿たれている。これら計４箇所の固定凹部４６ｃに
夫々固定ネジ４７のネジ頭が係合することにより、コリ
メータレンズ取付ブロック４６は、ケーシング１の底面
上に固定される。また、コリメータレンズ取付ブロック
４６の先端面には、後述する固定ビス４８，４８が夫々
ねじ込まれるネジ穴４６ｄ，４６ｄが、その軸方向に向
けて形成されている。

【００４５】コリメータ調整枠４３及びコリメータレン
ズ取付ブロック４６の先端面には、光源調整ベース４９
（光源保持部材の第１部材）が、面接触した状態で、上
述した各固定ビス４５，４５，４８，４８によって固定
されている。光源調整ベース４９は、コリメータレンズ
取付ブロック４６の横幅よりも若干幅広の板を断面Ｌ字
型となるように折曲した形状を有しており、銅等の熱伝
導性の良い材料から削り出されている。この光源調整ベ
ース４９の折曲部の片側をなす第１板片部４９ａには、
コリメータ調整枠４３の各ネジ穴４３ｃ，４３ｃにねじ
込まれる各固定ビス４５，４５が貫通する貫通孔４９
ｄ，４９ｄ，及び、コリメータレンズ取付ブロック４６
の各ネジ穴４６ｄ，４６ｄにねじ込まれる各固定ビス４
８，４８が貫通する貫通孔４９ｅ，４９ｅが、夫々、各
ネジ穴４３ｃ，４６ｄの位置に合わせて穿たれている。
なお、これら各貫通孔４９ｄ，４９ｅの内径は、それを
貫通する固定ビス４５，４８の外形よりも大きく形成さ
れている。そして、各固定ビス４５，４８は、これら各
貫通孔４９ｄ，４９ｅの内径よりも十分に大径なワッシ
ャ５０を介して、各貫通孔４９ｄ，４９ｅを貫通して、
各ネジ穴４３ｃ，４６ｄにねじ込まれている。従って、
光源調整ベース４９は、コリメータ調整枠４３に対して
主走査方向（図３の紙面に平行な方向）及び副走査方向
（図３の紙面に直交する方向）に夫々微調整可能となっ
ているとともに、コリメータレンズ群１９の光軸を中心
とした回転方向に微調整可能となっている。また、この
ようにしてコリメータ調整枠４３及びコリメータレンズ
取付ブロック４６の先端面に固定した際に、コリメータ
レンズ調整枠４３の貫通孔４３ａに重なる部分には、円
形の貫通孔４９ｃが打ち抜かれている。

【００４６】光源調整ベース４９における曲折部の先の
第２板片部４９ｂは、レーザーダイオードアレイパッケ
ージ１８の取付部となっている。具体的には、この第２
板片部４９ｂにおけるコリメータレンズ群１９の光軸ｌ
と平行な中心軸上には、この光軸ｌに向けてガイド軸５
１が垂直に植設されている。また、このガイド軸５１か
ら等距離であって上記中心軸に関して対称な二位置に
は、夫々、貫通孔４９ｆ、４９ｆが穿たれている。

【００４７】この第２板片部４９ｂの上面（光軸ｌ側の
面）には、この第２板片部４９ｂよりも一回り狭い矩形
板である光源取付ベース５２（光源保持部の第２部材）
が、重ねられている。この光源取付ベース５２も、光源
調整ベース４９と同様に、銅等の熱伝導性の良い材料か
ら削り出されている。また、この光源取付ベース５２に
は、ガイド軸５１が貫通する軸孔５２ａが穿たれてい
る。従って、この光源取付ベース５２は、ガイド軸５１
を中心として、第２板片部４９ｂの上面上で回転可能で
ある。なお、この光源取付ベース５２の下面（第２板片
部４９ｂに面接触する面）における各貫通孔４９ｆ，４
９ｆと重なる二位置には、各貫通孔４９ｆ，４９ｆを貫
通した固定ネジ５３，５３の先端がねじ込まれるネジ穴
５２ｂ、５２ｂが形成されている。これら各固定ネジ５
３の外径は、各貫通孔４９ｆの内径よりも十分に細い。
また、各固定ネジ５３，５３は、各貫通孔４９ｆ，４９
ｆの内径よりも十分に大径なワッシャ５４を介して、各
貫通孔４９ｆ，４９ｆを貫通して、各ネジ穴５２ｂ，５
２ｂにねじ込まれている。従って、光源取付ベース５２
は、光源調整ベース４９の第２板片部４９ｂに対して、
ガイド軸５１を中心とした回転方向に微調整可能となっ
ている。

【００４８】また、光源取付ベース５２の上面における
中心点を囲む４箇所には、夫々、パイプ状のスペーサ５
４が配置されている。これら４個のスペーサ５４は、矩
形の金属板からなる固定板５５の四隅を夫々支持すると
ともに、この固定板５５の高さ（光源取付ベース５２の
上面との間隔）を調整している。なお、この固定板５５
は、各スペーサ５４の中心軸を貫く止めネジ５６によっ
て、光源取付ベース５２に固定されている。

【００４９】この固定板５５と光源取付ベース５２との
隙間には、その吸熱面を固定板５５の裏面（光源取付ベ
ース５２側の面）に面接触させるとともに、その放熱面
を光源取付ベース５２の上面に面接触させた状態で、電
子冷却装置としてのペルチェ素子５７が固着されてい
る。

【００５０】また、固定板５５の上面（光軸ｌ側の面）
には、モノリシックレーザダイオードアレイチップ１８
ａの位置を光軸ｌとガイド軸５１（の延長線）との交点
に一致させるとともに、このモノリシックレーザダイオ
ードアレイチップ１８ａから出射された各レーザビーム
がコリメータレンズ群１９に入射する位置関係で、レー
ザダイオードアレイパッケージ１８が固着されている。
このレーザダイオードアレイパッケージ１８の左右両側
面からは、夫々、７本のリード線が突出している。

【００５１】さらに、固定板５５の上面には、レーザダ
イオードアレイパッケージ１８の一方側面に接合した温
度センサ５８が固着されている。この温度センサ５８に
よって測定された温度データは、ペルチェ素子５７を駆
動するための図示せぬ温度制御装置にフィードバックさ
れ、レーザダイオードアレイパッケージ１８の温度が予
め設定した所定温度を保つように、ペルチェ素子５７の
駆動電流が制御される。

【００５２】なお、光源取付ベース５２におけるレーザ
ダイオードアレイパッケージ１８の周囲には、光軸ｌを
中心とした線対称な位置に、夫々、２個一組のネジ穴５
２ｃが、光軸ｌと平行に並んで形成されている。各組の
ネジ穴５２ｃには、二つのアングル材（アングル部５９
ａ，５９ａ）をブリッジ（ブリッジ部５９ｂ）によって
一体化したのと等価な形状を有する基板ステー５９の、
一方のアングル部５９ａを固定する止めネジ６０，６０
が、ねじ込まれている。この基板ステー５９のブリッジ
部５９ｂは、レーザダイオードアレイパッケージ１８及
び温度センサ５８を回避するように配置されているとと
もに、光源取付ベース５２の上面に対して垂直に延びて
いる。このブリッジ部５９ｂの先端近傍の両側縁には、
各アングル部５９ａにおける光源取付ベース５２の上面
に対して直立したリブ５９ｃと同一平面をなすリブ５９
ｄ，５９ｄが、一体に形成されている。そして、互いに
同一平面をなすリブ５９ｃ，５９ｄに、夫々、レーザダ
イオードアレイ駆動用の回路基板６１が、固定ネジ６２
によってネジ止め固定されている。なお、各回路基盤６
１には、レーザダイオードアレイパッケージ１８の片側
面から突出している７本のリード線を夫々貫通させて半
田付けされる７個の接続孔が穿たれている。 〔コリメート光源ユニットの組立及び調整〕次に、上述
したコリメート光源ユニット３の組立及び調整の手順を
説明する。

【００５３】組立の際には、作業者は、最初に、光源取
付ベース５２上の所定位置にペルチェ素子５７，レーザ
ダイオードアレイパッケージ１８，及び、温度センサ５
８を、夫々、所定機構を用いて固定する。しかる後に、
作業者は、基板ステー５９を光源取付ベース５２に固定
するとともに、この光源取付ベース５２に各回路基板６
１，６１を固定し、レーザダイオードアレイパッケージ
１８のリード線をこれら各回路基板６１，６１の接続孔
に接続する。

【００５４】次に、作業者は、光源取付ベース５２の軸
孔５２ａにガイド軸５１を挿入することによって、光源
調整ベース４９の第２板片部４９ｂの上面に光源取付ベ
ース５２を重ねる。そして、各貫通孔４９ｆ，４９ｆを
介して各固定ネジ５３，５３を各ネジ孔５２ｂ，５２ｂ
に軽くねじ込むことによって、光源取付ベース５２を光
源取付ベース５２に対して仮止めする。

【００５５】一方、作業者は、レンズ枠４０内の所定位
置に、コリメータレンズ群１９を構成する各レンズを填
め込んで固定する。しかる後に、作業者は、このレンズ
枠４０をコリメータ調整枠４３の貫通孔４３ａ内に挿入
し、さらに、このコリメータ調整枠４３をコリメータレ
ンズ取付ブロック４６の貫通孔４６ａ内に挿入する。そ
して、各ネジ孔４３ｂ，４３ｂと各固定孔４６ｂ，４６
ｂとを合致させ、各固定孔４６ｂ，４６ｂを介して各固
定ビス４４，４４を各ネジ孔４３ｂ，４３ｂに軽くねじ
込むことによってレンズ枠４０をコリメータ調整枠４３
に対して仮止めする。

【００５６】以上の後、作業者は、光源調整ベース４９
の第１板片部４９ａをコリメータ調整枠４３及びコリメ
ータ取付ブロック４６の先端面に面接触させ、光源調整
ベース４９の各貫通孔４９ｄ，４９ｄをコリメータ調整
枠４３の各ネジ孔４３ｃ，４３ｃに合致させるととも
に、各貫通孔４９ｅ，４９ｅをコリメータ取付ブロック
４６の各ネジ孔４６ｄ，４６ｄに合致させる。しかる後
に、作業者は、各貫通孔４９ｄ，４９ｄを介して各固定
ビス４５，４５を各ネジ孔４３ｃ，４３ｃに軽くねじ込
むとともに、各貫通孔４９ｅ，４９ｅを介して各固定ビ
ス４８，４８を各ネジ孔４６ｄ，４６ｄに軽くねじ込む
ことによって、光源調整ベース４９をコリメータ調整枠
４３及びコリメータ取付ブロック４６に対して仮止めす
る。

【００５７】作業者は、このようにして仮り組みされた
コリメータ光源ユニット３をケーシング１の底面上の所
定位置に載置し、４本の固定ネジ４７によって前者を後
者に対して固定する。続いて、作業者は、ケーシング１
にその他の光学系や回路を組み込んで、レーザスキャニ
ングユニットを一応完成させる（この時点では、ｆθレ
ンズ群３１から出射された各レーザビームを光学調整用
スリット１ｅへ通過させるために、折り返しミラー３７
は、各レーザビームの光路から退避している。また、蓋
板１７は未だ取り付けられていない。）。次に、コリメ
ータ光源ユニット３の調整を行うために、作業者は、レ
ーザダイオードアレイパッケージ１８に電流を流し、モ
ノリシックレーザダイオードアレイチップ１８ａを発振
させる（このとき、ポリゴンミラー２２は、シリンドリ
カルレンズユニット１０から出射されたレーザビームを
ｆθレンズ群３１の光軸に向けて反射できる角度位置に
停止される）。作業者は、最初にコリメータ光源ユニッ
ト３の各部を適宜調整して、光学調整用スリット１ｅの
外側の感光体ドラム表面との等価位置に立てたスクリー
ン上に、複数個（１２個全部でなくても良い）のビーム
スポットを形成させる。そして、これら複数個のビーム
スポットの相対間隔が設計値通りとなるように、レンズ
枠４０の軸方向位置を微調整した後に、各固定ビス４
４，４４を強く締め込む。次に、作業者は、１２個全て
のビームスポットがスクリーン上に形成されるように、
光源取付ベース５２（レーザダイオードアレイパッケー
ジ１８）の光源調整ベース４９に対する回転位置を微調
整した後に、各固定ネジ５３，５３を強くねじ込む。次
に、作業者は、１２個のビームスポットがスクリーン上
の所定位置にて所定角度の方向に並ぶように、光源調整
ベース４９のコリメータ調整枠４３及びコリメータ取付
ブロック４６に対する主走査方向位置，副走査方向位
置，及び回転位置を夫々微調整した後に、各固定ビス４
５，４５，４８，４８を強くねじ込む。

【００５８】最後に、作業者は、レンズ枠４０の後開口
端に、スリット部材４１を保持するホルダ４２を被せ、
スクリーン上のレーザースポットの径が所定値になるよ
うに、その回転位置を調整する。また、蓋板１７によっ
て光学調整用スリット１ｅを閉じるとともに、折り返し
ミラー３７の角度を調整し、ｆθレンズ群３１から出射
されたレーザビームが感光体ドラムの方へ反射するよう
にする。

【００５９】以上により、コリメート光源ユニット３の
組立及び調整が完了する。 〔レーザスキャニンユニットの動作〕次に、通常使用時
におけるレーザスキャニングユニットの動作を説明す
る。

【００６０】いま、１２本のレーザビームの夫々に対応
した駆動電流を、回路基板６１を通じてレーザダイオー
ドアレイパッケージ１８に入力すると、レーザダイオー
ドアレイパッケージ１８内のモノリシックレーザダイオ
ードアレイチップ１８ａが発振して、１２本のレーザビ
ームが発散しつつ出射される。このようにしてレーザビ
ームを出射する際に、レーザダイオードアレイパッケー
ジ１８は、駆動電流によって発熱する。温度センサ５８
は、この発熱しているレーザダイオードアレイパッケー
ジ１８の温度を測定し、測定した温度情報を図示せぬ温
度制御装置に入力する。この温度制御装置は、入力され
た温度情報と設定値との差分に応じた電流をペルチェ素
子５７に供給する。すると、このペルチェ素子５７は、
その吸熱面を冷却することによってレーザダイオードア
レイパッケージ１８の熱を放熱させ、レーザダイオード
アレイパッケージ１８の温度を設定値に維持する。な
お、このときペルチェ素子５７の放熱面から大量の熱が
発生する。しかしながら、ペルチェ素子５７は、熱伝導
性の良い材料からなる光源取付ベース５２，光源調整ベ
ース４９，コリメータレンズ取付ブロック４６を介して
ケーシング１に接しているので、発生した熱を直ちにケ
ーシング１まで伝えることができる。そして、このケー
シング１は、アルミニウムから構成されているので、伝
導された熱を直ちにその全域に拡散し、その全域にて効
率良く放熱することができる。従って、ペルチェ素子５
７の放熱面にて発生した大量の熱が、図示せぬ印刷装置
内において効率良く空気中に放熱され、モノリシックレ
ーザダイオードアレイチップ１８ａが安定して発振する
のである。

【００６１】レーザダイオードアレイパッケージ１８か
ら出射された１２本のレーザービームは、コリメータレ
ンズ群１９によって夫々平行ビームにされるとともに、
相互に平行且つコリメータレンズ群１９の光軸に対して
平行になる。次に、各レーザビームは、ビーム整形プリ
ズムユニット４内の各プリズム４ａ，４ｂを透過するこ
とによって、そのビーム形状が所定の寸法に整形され
る。次に、各レーザビームは、第１直角プリズムユニッ
ト５によって１８０°折り返されて、第１リレーレンズ
６ａ，平面ミラー７ａ，第２リレーレンズ２５を経てハ
ーフミラー２６に入射する。ハーフミラー２６に入射し
たレーザビームの一部のエネルギーは、ＡＰＣ信号検出
ユニット８内の各受光素子２９，３０によって測定され
て、レーザダイオードアレイパッケージ１８に供給され
る電流を自動調整するためにフィードバックされる。

【００６２】一方、ハーフミラー２６に入射したレーザ
ビームの残りのエネルギーは、ダイナミックプリズムユ
ニット９によってその光路を調整された後に、シリンド
リカルレンズユニット１０によって、ポリゴンミラー２
２の反射面上又はその近傍において副走査方向に収束さ
れる。ポリゴンミラー２２は、図７の時計方向に定速回
転しているので、各反射面にて反射されたレーザビーム
も、図７の時計方向に偏向・走査される。このようにし
て偏向・走査されたレーザビームがｆθレンズ群３１に
入射され始めた後、そこから出射されたレーザビーム
は、描画用スリット１ｄに達する直前に、第２直角反射
ミラー１４ユニットによって折り返されて、ＳＯＳセン
サ１５ａによって検出される。このＳ０Ｓセンサ１５ａ
によってレーザビームが検出されたタイミングから若干
遅れて、レーザダイオードアレイパッケージ１８に供給
される駆動電流の変調が、開始される。この駆動電流の
変調が開始された時点では、ｆθレンズ群３１から出射
された各レーザビームは、描画スリット１ｄを通過する
位置に達している。そして、引き続いて、各レーザビー
ムはこの描画スリット１ｄに沿って走査され、図示せぬ
印刷装置の感光体ドラムの表面上に（夫々ＯＮ／ＯＦＦ
変調された）１２本の走査線を描く。

【００６３】以上説明したように、本実施形態のレーザ
スキャニングユニットによると、レーザダイオードアレ
イパッケージ１８（モノリシックレーザダイオードアレ
イチップ１８ａ）とコリメータレンズ群１９との相対位
置及び相対角度を自在に微調整可能な構成ながら、レー
ザダイオードアレイパッケージ１８を冷却するペルチェ
素子の放熱面から発生した大量の熱を効率良く放熱する
ことができる。

【００６４】

【発明の効果】以上のように構成された本発明による光
源装置によれば、電子冷却装置から発生した熱を熱伝導
によって外部に放熱することで、この電子冷却装置によ
って確実にレーザダイオードアレイを冷却することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態であるコリメータ光源ユ
ニットの斜視図

【図２】 図１のコリメータ光源ユニットの分解図

【図３】 図１のコリメータ光源ユニットの平面図

【図４】 図３のIV-IV線に沿った縦断面図

【図５】 図３のV-V線に沿った縦断面図

【図６】 図３の矢印VI側から見たコリメータ光源ユニ
ットの正面図

【図７】 図１のコリメータ光源ユニットが組み込まれ
た走査光学装置の平面図

【図８】 図７のVIII-VIII線に沿った縦断面図

【図９】 図７のIX-IX線に沿った縦断面図

【図１０】 感光体ドラム表面上におけるビームスポッ
トの状態を示す図

【符号の説明】

１ ケーシング １８ レーザダイオードアレイパッケージ １８ａ モノリシックレーザダイオードアレイチップ １９ コリメータレンズ群 ４０ レンズ枠 ４３ コリメータ調整枠 ４６ コリメータレンズ取付ブロック ４９ 光源調整ベース ５２ 光源取付ベース ５７ ペルチェ素子

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属製の板形状を有するケーシングと、 コリメータレンズを保持する貫通孔が形成された金属ブ
   ロックからなるとともに、前記ケーシング上に固定され
   たコリメータレンズ保持部材と、 このコリメータレンズ保持部材に固定された金属部材か
   らなる光源保持部材と、 吸熱を行う吸熱面と放熱を行う放熱面とを有するととも
   に、前記光源保持部材における前記コリメータレンズの
   光軸側の面に、前記放熱面を面接触させた状態で固定さ
   れた電子冷却装置と、 前記吸熱面に面接触した状態で固定された半導体レーザ
   素子とを備えたことを特徴とする光源装置。
2. 【請求項２】内部に前記コリメータレンズが固定されて
   いるとともに、前記コリメータレンズ保持部材の貫通孔
   内においてこの貫通孔の軸方向に移動可能に設置された
   レンズ枠を更に備えることを特徴とする請求項１記載の
   光源装置。
3. 【請求項３】前記光源保持部材は、 前記光源保持部材に固定された第１部材と、 この第１部材上に面接触し且つその接触面の方向に回転
   調整可能な状態で固定されているともに、前記電子冷却
   装置が固定されている第２部材とからなることを特徴と
   する請求項１記載の光源装置。
4. 【請求項４】前記第１部材は、前記コリメータレンズ保
   持部材における前記貫通孔が開口した面に面接触した状
   態で固定された第１板片部と、この第１板片部に対して
   ９０度の角度をなすとともに前記第２部材が固定されて
   いる第２板片部とを、一体構成してなることを特徴とす
   る請求項３記載の光源装置。
5. 【請求項５】前記第１部材の前記第１板片部は、前記コ
   リメータレンズ保持部材に対して、接触面の方向に相対
   移動調整及び相対回転調整可能に固定されていることを
   特徴とする請求項４記載の光源装置。
6. 【請求項６】前記ケーシング，コリメータレンズ保持部
   材及び光源保持部材が熱伝導性ある部からなることを特
   徴とする請求項１記載の光源装置。