JPS5923583A - レ−ザユニツト - Google Patents
レ−ザユニツトInfo
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- JPS5923583A JPS5923583A JP13210382A JP13210382A JPS5923583A JP S5923583 A JPS5923583 A JP S5923583A JP 13210382 A JP13210382 A JP 13210382A JP 13210382 A JP13210382 A JP 13210382A JP S5923583 A JPS5923583 A JP S5923583A
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- Japan
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- laser
- package
- temperature
- semiconductor laser
- temperature control
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/024—Arrangements for thermal management
- H01S5/02407—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling
- H01S5/02415—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling by using a thermo-electric cooler [TEC], e.g. Peltier element
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/02208—Mountings; Housings characterised by the shape of the housings
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-
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- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、レーザ・ビーム・プリンタ（以下ＬＢＰと言
う）の様な記録装置等の光源に用いるに適したレーザ・
ユニットに関するものである。情報処理技術の飛躍的な
進歩ｆともないコンピュータの出力端末装置、ワードプ
ロセッサの出力装置、通信出力端末装置等に使用される
プリンタとして、高印字品質が得られるＬＢＰが注目を
集めている。
う）の様な記録装置等の光源に用いるに適したレーザ・
ユニットに関するものである。情報処理技術の飛躍的な
進歩ｆともないコンピュータの出力端末装置、ワードプ
ロセッサの出力装置、通信出力端末装置等に使用される
プリンタとして、高印字品質が得られるＬＢＰが注目を
集めている。
このＬＢＰは例えば基本的には第１図に示す様にデジタ
ル信号により発光、停止を行なうレーザ・ユニット１と
、このレーザ光を感光体であるドラム５の長手方向に走
査する回転鏡（ポリゴン）２、及びポリゴン回転用モー
タ３、結像レンズ系４を備え、レーザユニット１からの
光によシ潜像を得るための光半導体等が表面にコーティ
ングされたドラム５から構成されている。さらに、ドラ
ム５への潜像形成、顕像化、クリーニング、転写材であ
る用紙の給紙、転写、定着等のプロセスは一般に知られ
ているカールソン法、ＰＩＰ法等の電子写真方式が用い
られている。ＬＢＰに用いるレーザは装置全体の小型化
、低価格化等の要求姉よシ最近は半導体レーザが利用さ
れ始めている。
ル信号により発光、停止を行なうレーザ・ユニット１と
、このレーザ光を感光体であるドラム５の長手方向に走
査する回転鏡（ポリゴン）２、及びポリゴン回転用モー
タ３、結像レンズ系４を備え、レーザユニット１からの
光によシ潜像を得るための光半導体等が表面にコーティ
ングされたドラム５から構成されている。さらに、ドラ
ム５への潜像形成、顕像化、クリーニング、転写材であ
る用紙の給紙、転写、定着等のプロセスは一般に知られ
ているカールソン法、ＰＩＰ法等の電子写真方式が用い
られている。ＬＢＰに用いるレーザは装置全体の小型化
、低価格化等の要求姉よシ最近は半導体レーザが利用さ
れ始めている。
しかし、この半導体レーザも、それ自体の温度特性、出
力−内命一温度の関係及びドラム感度−波長−出力の関
係等に現在問題がある。
力−内命一温度の関係及びドラム感度−波長−出力の関
係等に現在問題がある。
特に温度との関係では第２図、第３図に示す様に温度の
変化によシその波長、出力が変化しまた寿命も高温にな
ればなる程短くなる。第２図は半導体レーザの発振ピー
ク波長の温度特性を示すグラフ図で、縦軸を波長λ、横
軸を温度Ｔとした場合、温度Ｔが上昇する程、波長λが
長くなることを示している。第３図は半導体レーザの光
出力と電流特性を示すグラフ図で、縦軸を光出力Ｐ、横
軸を駆動電流Ｉとした場合、温度が上昇する程、同じ駆
動電流でも光出力Ｐが減少することを示している。また
、感光ドラムは可視光側に一定の感度を持っているのが
普通である。現在の半導体レーザで発振可能な最も短波
長側ｓｏｏｎｍ付近では、第４図の様にドラム感度の波
長に対する感度劣化が最大に傾いておシ波長の変化及び
出力の変化は結局ドラム感度の変動を生ずるので面像濃
度の変動となる。
変化によシその波長、出力が変化しまた寿命も高温にな
ればなる程短くなる。第２図は半導体レーザの発振ピー
ク波長の温度特性を示すグラフ図で、縦軸を波長λ、横
軸を温度Ｔとした場合、温度Ｔが上昇する程、波長λが
長くなることを示している。第３図は半導体レーザの光
出力と電流特性を示すグラフ図で、縦軸を光出力Ｐ、横
軸を駆動電流Ｉとした場合、温度が上昇する程、同じ駆
動電流でも光出力Ｐが減少することを示している。また
、感光ドラムは可視光側に一定の感度を持っているのが
普通である。現在の半導体レーザで発振可能な最も短波
長側ｓｏｏｎｍ付近では、第４図の様にドラム感度の波
長に対する感度劣化が最大に傾いておシ波長の変化及び
出力の変化は結局ドラム感度の変動を生ずるので面像濃
度の変動となる。
このため、この様な電子写真方式に用いられる半導体レ
ーザに対しては、通常、±１℃以下の温度コントロール
が必要であル、その設定温度もなるべく低く、１５〜２
０℃に設定することが望ましい。
ーザに対しては、通常、±１℃以下の温度コントロール
が必要であル、その設定温度もなるべく低く、１５〜２
０℃に設定することが望ましい。
通常このようなレーザユニットの使用されるＬＢＰ等の
内部環境温度は数十度になっておシ、またレーザ発光部
からの発熱を考えると、レーザ発光部を冷却する手段が
不可欠である。
内部環境温度は数十度になっておシ、またレーザ発光部
からの発熱を考えると、レーザ発光部を冷却する手段が
不可欠である。
従来、レーザ発光部を冷却するために、ペルチェ効果素
子と放熱板を組み合せたものが多く用いられておシ、こ
の種の従来技術を第５図を参照して説明すれば、半導体
レーザ１１はマウント１２に接着固定され、マウント１
２はペルチェ素子１３に接着固定されている。さらにペ
ルチェ素子１３は基板１４に一接着固定される。また、
基板１４は不図示の放熱板に直接固定されている。半導
体レーザ１１の温度はサーミスタ１５によって検知され
、半導体レーザ１１、ベルチェ電子１３． サーミスタ
１５の端子は、基板１４（放熱板）にあけられた穴を通
じて外部と接続できる構成となっている。１６はキャッ
プ、１７はガラス窓である。
子と放熱板を組み合せたものが多く用いられておシ、こ
の種の従来技術を第５図を参照して説明すれば、半導体
レーザ１１はマウント１２に接着固定され、マウント１
２はペルチェ素子１３に接着固定されている。さらにペ
ルチェ素子１３は基板１４に一接着固定される。また、
基板１４は不図示の放熱板に直接固定されている。半導
体レーザ１１の温度はサーミスタ１５によって検知され
、半導体レーザ１１、ベルチェ電子１３． サーミスタ
１５の端子は、基板１４（放熱板）にあけられた穴を通
じて外部と接続できる構成となっている。１６はキャッ
プ、１７はガラス窓である。
半導体レーザ１１およびペルチェ素子１３を湿度から保
護するため、キャップ１６の内部はドライチッ素ガスが
封入されており、接合部は完全にシールされる。
護するため、キャップ１６の内部はドライチッ素ガスが
封入されており、接合部は完全にシールされる。
しかしながら、このような構成をとった場合、半導体レ
ーザ１１、マウント１２、ペルチェ素子１３、基板１４
、サーミスタ１５等すべての部品を接着固定し、また各
端子のボンディングを終了させた後ドライチッ素ガスを
封入し、シールを行なうことになる。したがって工程が
複雑なばかシか、レーザチップが露出した状態で、ボン
ディングや窒素ガスの封入等の各作業を行なうことにな
う、取扱いに細心の注意を必要とし、作業に時間がかか
る。工程が複雑になるため不良率も高い。
ーザ１１、マウント１２、ペルチェ素子１３、基板１４
、サーミスタ１５等すべての部品を接着固定し、また各
端子のボンディングを終了させた後ドライチッ素ガスを
封入し、シールを行なうことになる。したがって工程が
複雑なばかシか、レーザチップが露出した状態で、ボン
ディングや窒素ガスの封入等の各作業を行なうことにな
う、取扱いに細心の注意を必要とし、作業に時間がかか
る。工程が複雑になるため不良率も高い。
さらに、レーザ１１に比べて大きなペルチェ素子１３を
もドライチッ素で封入することになるため、パッケージ
の小型化ができない。また、レーザの必要とする防湿対
策に比べ、ベルチェ素子１３の防湿対策は多少不完全で
も、電流による制御が可能であシ問題がないにもかかわ
らず、半導体レーザ１１とベルチェ素子１３が同一のパ
ッケージ内にあるため、半導体レーザに施すための厳密
な防湿対策を、それをあまカ必要としないベルチェ素子
にも併せて実施する゛ことになるので、無駄が多い。ま
たさらに、基板１４を通して外部に接続する端子の数も
ベルチェ素子１３を駆動する分だけ多くなり、これに伴
なうシール箇所の増大といった種々の不利益を有してい
る。
もドライチッ素で封入することになるため、パッケージ
の小型化ができない。また、レーザの必要とする防湿対
策に比べ、ベルチェ素子１３の防湿対策は多少不完全で
も、電流による制御が可能であシ問題がないにもかかわ
らず、半導体レーザ１１とベルチェ素子１３が同一のパ
ッケージ内にあるため、半導体レーザに施すための厳密
な防湿対策を、それをあまカ必要としないベルチェ素子
にも併せて実施する゛ことになるので、無駄が多い。ま
たさらに、基板１４を通して外部に接続する端子の数も
ベルチェ素子１３を駆動する分だけ多くなり、これに伴
なうシール箇所の増大といった種々の不利益を有してい
る。
本発明はかかる従来のレーザユニットのもつ不利益を解
決するために提案されるものであや、その主たる目的は
製造工程、組立工程が簡易化され、かつ配線が容易なレ
ーザユニットを提案する所にある。
決するために提案されるものであや、その主たる目的は
製造工程、組立工程が簡易化され、かつ配線が容易なレ
ーザユニットを提案する所にある。
また本発明の他の目的は小型でしかも信頼性の高いレー
ザユニットを提供する所にある。
ザユニットを提供する所にある。
以下、第６図から第８図を参照して本発明を説明する。
第６図は、本発明の一実施例のレーザ・ユニットの断面
図である。
図である。
半導体レーザ′１８は、ドライチノ素ガスを封入した、
小さなパッケージ１９内の空間２０内にあるマウント２
１に接着固定されておシ、半導体レーザ１８から発した
光は、ガラス窓２２を通り出射される。半導体レーザ１
８の温度を検知するためパッケージ１９の周辺例えば、
パッケージ・ペース１９′の下面に接してサーミスタ２
３が固設されている。このサーミスタ２３の固設場所は
パッケージベース１９′の上面、パッケージ１９の側面
でも良く、さらにマウント２１に埋め込めばより正確な
温度を検知することができる。
小さなパッケージ１９内の空間２０内にあるマウント２
１に接着固定されておシ、半導体レーザ１８から発した
光は、ガラス窓２２を通り出射される。半導体レーザ１
８の温度を検知するためパッケージ１９の周辺例えば、
パッケージ・ペース１９′の下面に接してサーミスタ２
３が固設されている。このサーミスタ２３の固設場所は
パッケージベース１９′の上面、パッケージ１９の側面
でも良く、さらにマウント２１に埋め込めばより正確な
温度を検知することができる。
また、半導体レーザを駆動する端子２４、マウント２１
に埋め込んだ場合のサーミスタ２３の端子は、パッケー
ジ１９の下面の穴よシ外部に出ておシ、この穴はパッケ
ージ内のドライチッ素ガスが漏れないようにシール剤に
よって完全にシールされている。この端子２４は、温度
調整用ベルチェ素子２５の上下の吸熱面２５′、発熱面
２５″の略中夫に形成された穴３０を通して外部に導か
れ、パッケージペース１９′とベルチェ素子２５とは熱
伝導性接着剤等によって互いの熱伝導が良好な状態で固
定されている。さらにベルチェ素子２５は、放熱フィン
２６に熱伝導性接着剤等によって互いの熱伝導が良好な
状態で固定されている。
に埋め込んだ場合のサーミスタ２３の端子は、パッケー
ジ１９の下面の穴よシ外部に出ておシ、この穴はパッケ
ージ内のドライチッ素ガスが漏れないようにシール剤に
よって完全にシールされている。この端子２４は、温度
調整用ベルチェ素子２５の上下の吸熱面２５′、発熱面
２５″の略中夫に形成された穴３０を通して外部に導か
れ、パッケージペース１９′とベルチェ素子２５とは熱
伝導性接着剤等によって互いの熱伝導が良好な状態で固
定されている。さらにベルチェ素子２５は、放熱フィン
２６に熱伝導性接着剤等によって互いの熱伝導が良好な
状態で固定されている。
ここで、ベルチェ素子２５についてさらに詳しく述べる
。第７図に示す様に、ｎ形、ｐ形の２種の半導体２７’
、２７“を金属片２８で接合し複数個配列する。ここで
図の様に直流電流を通すと電流がｎ形からｐ形に流れる
接合部分の面２５′は吸熱し、ｐ形からｎ形に流れる接
合部分の面２５“は発熱する。ベルチェ素子はこの様に
２種の導体を接合し、これに電流を通すことによシ接合
部に熱の導体２７．２８を対にして電気絶縁性を得るた
めにセラミックス等で作られた吸熱、発熱面２５′。
。第７図に示す様に、ｎ形、ｐ形の２種の半導体２７’
、２７“を金属片２８で接合し複数個配列する。ここで
図の様に直流電流を通すと電流がｎ形からｐ形に流れる
接合部分の面２５′は吸熱し、ｐ形からｎ形に流れる接
合部分の面２５“は発熱する。ベルチェ素子はこの様に
２種の導体を接合し、これに電流を通すことによシ接合
部に熱の導体２７．２８を対にして電気絶縁性を得るた
めにセラミックス等で作られた吸熱、発熱面２５′。
２５″に穴３０を避けて複数個配列している。またサー
ミスタ２３で検知された温度によシ端子２９′。
ミスタ２３で検知された温度によシ端子２９′。
２９″に印加する電流の方向や大きさを制御することに
より吸熱面２５’ 、 ２５”の温度を制御し、半導体
レーザ１８を一定温度に保つ。
より吸熱面２５’ 、 ２５”の温度を制御し、半導体
レーザ１８を一定温度に保つ。
以上のペルチェ効果素子の原理を考慮ｌ−た上で第６図
の説明をつづければ、図において、サーミスタ２３で検
知された半導体レーザ１８の温度が、所定の温度より高
い場合には、半導体レーザ１８を冷やす向きに端子２９
’ 、 ２９″に電流を流す。逆に低い場合には、半導
体レーザ１８を温める向きに電流を流す。また、検知さ
れた温度と所定の温度との差が大きい場合には流す電流
値を大きくすることにより、早く所定の温度にすること
ができる。また、所定の温度に近い場合には微小電流に
より、コントロールすれば、半導体レーザ１８の温度変
動を小さく抑えることができる。
の説明をつづければ、図において、サーミスタ２３で検
知された半導体レーザ１８の温度が、所定の温度より高
い場合には、半導体レーザ１８を冷やす向きに端子２９
’ 、 ２９″に電流を流す。逆に低い場合には、半導
体レーザ１８を温める向きに電流を流す。また、検知さ
れた温度と所定の温度との差が大きい場合には流す電流
値を大きくすることにより、早く所定の温度にすること
ができる。また、所定の温度に近い場合には微小電流に
より、コントロールすれば、半導体レーザ１８の温度変
動を小さく抑えることができる。
一般にベルチェ素子２５は、水分に弱く、素子内に水分
が混入し電流が流れると電食等を起こし、十分な性能が
得られなくなることがある。この対策としてベルチェ素
子の外周をシリコンゴム等のシール材３１によりシール
すると良い８さらに、ベルチェ素子２５の略中夫に設け
られた穴３ｏに対しては、略嵌合するカラー３２を入れ
、上下の嵌合部を接着剤により接着しシールすればより
効果がある。またこの時、レーザ１８の端子２４はこの
カラー３２に謀けられた穴を通して外部に導き、サーミ
スタ２３をカラー３２に埋め込めば、組立作業も非常に
平易となシ、サーミスタ２゛３の破損等を生じ難くくす
ることができる。
が混入し電流が流れると電食等を起こし、十分な性能が
得られなくなることがある。この対策としてベルチェ素
子の外周をシリコンゴム等のシール材３１によりシール
すると良い８さらに、ベルチェ素子２５の略中夫に設け
られた穴３ｏに対しては、略嵌合するカラー３２を入れ
、上下の嵌合部を接着剤により接着しシールすればより
効果がある。またこの時、レーザ１８の端子２４はこの
カラー３２に謀けられた穴を通して外部に導き、サーミ
スタ２３をカラー３２に埋め込めば、組立作業も非常に
平易となシ、サーミスタ２゛３の破損等を生じ難くくす
ることができる。
上述した様に本発明の好適な実施例によればパッケージ
内部のみドライチッ素を封入すれば良く、大きな容稍を
有する調泥装置を分離できるので、レーザユニットを小
型化できる。
内部のみドライチッ素を封入すれば良く、大きな容稍を
有する調泥装置を分離できるので、レーザユニットを小
型化できる。
１だ、慎重な取り扱いを必要とする半導体レーザをパッ
ケージ内に納めであるため、組立作業における取シ扱い
が容易であ多作業時間の短縮、不良率の低減を計ること
ができる。さらにレーザ駆動用端子、ベルチェ素子駆動
用端子、サーミスタ端子をレーザユニットの下側に集中
して出すことができるため構成が簡単にな力、配線など
組立上の取り扱いも非常に容易になる。
ケージ内に納めであるため、組立作業における取シ扱い
が容易であ多作業時間の短縮、不良率の低減を計ること
ができる。さらにレーザ駆動用端子、ベルチェ素子駆動
用端子、サーミスタ端子をレーザユニットの下側に集中
して出すことができるため構成が簡単にな力、配線など
組立上の取り扱いも非常に容易になる。
以上説明した様に、本発明によればＬＢＰ等に使用され
る半導体レーザに於いて、不可欠のレーザ部の精密な温
度制御を損うことなく、レーザユニットの組立て作業を
向上でき、配線を容易にし、しかも装置を小型化できる
優れた効果を発揮する。
る半導体レーザに於いて、不可欠のレーザ部の精密な温
度制御を損うことなく、レーザユニットの組立て作業を
向上でき、配線を容易にし、しかも装置を小型化できる
優れた効果を発揮する。
第１図はＬＢＰの基本的構成を示す基本構成図、第２図
は半導体レーザの発振ピーク値の温度特性を示すグラフ
図、 第３図は半導体レーザの光出力と電流特性を示すグラフ
図、 第４図は感光ドラムの分光分布感度を示すグラフ図、 第５図はレーザユニットの従来例を示すためにレーザユ
ニットの一部切欠して示す斜視図、第６図は本発明の第
一の実施例を示すレーザユニットの断面図、 第７図はベルチェ素子の原理説明図、 第８図Ａ及びＢ［、本実施例に使用するベルチェ素子の
平断面図及び側面図である。 ここで、１８・・・半導体レーザ、２３・・・サーミス
タ、２５・・・温度調整用ペルチェ素子、２５′・・・
吸熱面、２５″・・・放熱面、２７・・・半導体、２８
・・・金属片、３０・・・穴である。 特許出願人 キャノン株式会社 代理人弁理士 犬 塚 康 徳！５：ｌロ岸
、第３１」 第４図 ｊ皮蚤λ ３７３− 第５図 ２ 第６図
は半導体レーザの発振ピーク値の温度特性を示すグラフ
図、 第３図は半導体レーザの光出力と電流特性を示すグラフ
図、 第４図は感光ドラムの分光分布感度を示すグラフ図、 第５図はレーザユニットの従来例を示すためにレーザユ
ニットの一部切欠して示す斜視図、第６図は本発明の第
一の実施例を示すレーザユニットの断面図、 第７図はベルチェ素子の原理説明図、 第８図Ａ及びＢ［、本実施例に使用するベルチェ素子の
平断面図及び側面図である。 ここで、１８・・・半導体レーザ、２３・・・サーミス
タ、２５・・・温度調整用ペルチェ素子、２５′・・・
吸熱面、２５″・・・放熱面、２７・・・半導体、２８
・・・金属片、３０・・・穴である。 特許出願人 キャノン株式会社 代理人弁理士 犬 塚 康 徳！５：ｌロ岸
、第３１」 第４図 ｊ皮蚤λ ３７３− 第５図 ２ 第６図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体レーザを密封し、不活性ガスを封入スルパッ
ケージと、該パッケージの温度調整を行う温調装置を該
パッケージと熱伝導良好に結合するとともに、該温調装
置の吸熱発熱面に前記半導体レーザ駆動用端子の引出穴
を設けたことを特徴とするレーザユニット。 ２、半導体レーザの温度検知手段をパッケージの下面か
ら引出穴に臨ませて設けたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のレーザユニット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13210382A JPS5923583A (ja) | 1982-07-30 | 1982-07-30 | レ−ザユニツト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13210382A JPS5923583A (ja) | 1982-07-30 | 1982-07-30 | レ−ザユニツト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5923583A true JPS5923583A (ja) | 1984-02-07 |
Family
ID=15073520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13210382A Pending JPS5923583A (ja) | 1982-07-30 | 1982-07-30 | レ−ザユニツト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5923583A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6171689A (ja) * | 1984-09-17 | 1986-04-12 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS63181389A (ja) * | 1987-01-23 | 1988-07-26 | Nec Corp | 半導体モジユ−ル |
| EP0467359A2 (en) * | 1990-07-18 | 1992-01-22 | Fujitsu Limited | Laser diode assembly |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS5685889A (en) * | 1979-12-14 | 1981-07-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor laser light source |
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1982
- 1982-07-30 JP JP13210382A patent/JPS5923583A/ja active Pending
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