JPS60172017A - Laser light generating device - Google Patents

Laser light generating device

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JPS60172017A
JPS60172017A JP59028064A JP2806484A JPS60172017A JP S60172017 A JPS60172017 A JP S60172017A JP 59028064 A JP59028064 A JP 59028064A JP 2806484 A JP2806484 A JP 2806484A JP S60172017 A JPS60172017 A JP S60172017A
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JP
Japan
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heat insulating
insulating member
flange
semiconductor laser
spacer
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JP59028064A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Kaneko
豊 金子
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Priority to US06/701,514 priority patent/US4661959A/en
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    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024Arrangements for thermal management
    • H01S5/02407Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling
    • H01S5/02415Active 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
    • HELECTRICITY
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    • H01SDEVICES 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
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    • H01S5/02208Mountings; Housings characterised by the shape of the housings
    • H01S5/02212Can-type, e.g. TO-CAN housings with emission along or parallel to symmetry axis
    • HELECTRICITY
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Abstract

PURPOSE:To maintain a physical size interval between a semiconductor laser and a collimating lens in a constant state by surrounding a supporting member by a heat insulating member, also holding the supporting member at a fixed temperature, and cutting off thermally an opening of an optical path by a 1/2 wavelength plate having a heat insulating property, when holding the supporting member by the heat insulating member. CONSTITUTION:A spacer 10 is surrounded by the first heat insulating member 19 and the second heat insulating member 20 of a cylindrical shape, and also a flange 12 is surrounded by the second flange 21 consisting of a heat insulating member such as a synthetic resin, etc. On this second flange 21, an opening is formed in order to secure an optical path of a laser light, and in order to cut off thermally this opening, a 1/2 wavelength plate 22 is utilized. In case when a holo-scanner is used as a scanning means, this 1/2 wavelength plate 22 has a function for rotating a plane of polarization of a laser light by 90 deg. to match a lattice direction of a hologram in order to raise a diffraction efficiency by the hologram. Also, the spacer 10, the flange 12, a semiconductor laser LD, etc. which become an object of a temperature control are surrounded by the heat insulating member, and are scarcely influenced by a temperature variation from the outside, the burden of a Pertier effect element 15 is reduced, and the fixed temperature holding function is raised.

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明はレーザー光発生装置に関し、より詳細感− にはレーザープリンタに適用しうるレーザー発生装置に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field) The present invention relates to a laser light generation device, and more particularly to a laser light generation device applicable to a laser printer.

(従来技術) レーザー光源として、半導体レーザーが知られている。(Conventional technology) Semiconductor lasers are known as laser light sources.

半導体レーザーは、ガスレーザー等のレーザー光源に比
して小型、安価であって消費電力も小さく、なおかつ、
駆動電流によって発光強度を直線的に変調できる等の特
徴を有し、光走査装置のレーザー光源として適している
Semiconductor lasers are smaller, cheaper, and consume less power than laser light sources such as gas lasers.
It has characteristics such as the ability to linearly modulate the emission intensity with a drive current, and is suitable as a laser light source for an optical scanning device.

それで、半導体レーザーを光源として、光走査装置を構
成した次の例がある。
Therefore, there is the following example in which an optical scanning device is configured using a semiconductor laser as a light source.

第1図に示す如く、半導体レーザーLDはマウント1に
支持され、サーミスタ2と温度制御素子としてのペルチ
ェ効果素子3により性能確保上適切な温度に定温制御さ
れる様になっている。かつ、これらの諸部材は断熱部材
4で囲まれて熱的に遮断されている。半導体レーザーL
Dの前方にはコリメートレンズを収容したレンズユニッ
ト5が支持されている。
As shown in FIG. 1, the semiconductor laser LD is supported by a mount 1, and is controlled at a constant temperature to an appropriate temperature to ensure performance by a thermistor 2 and a Peltier effect element 3 as a temperature control element. In addition, these members are surrounded by a heat insulating member 4 and thermally isolated. semiconductor laser L
A lens unit 5 containing a collimating lens is supported in front of D.

コリメートレンズは半導体レーザーからの発散性光束を
平行光束に変換すべく設けられているもので、結合レン
ズの結合効率を高めるには開口数(N A’)の大′き
いもの程、適するが開口数を太きくする焦点深度が浅く
なりレンズの位置決め精度が要求されることとなる。一
般的には焦点深度との関係からNA=0.3程度でよい
といわれている。
The collimating lens is provided to convert the diverging light beam from the semiconductor laser into a parallel light beam.In order to increase the coupling efficiency of the coupling lens, the larger the numerical aperture (NA'), the more suitable it is. The larger the number, the shallower the depth of focus, and the higher the lens positioning accuracy is required. Generally, it is said that NA=0.3 is sufficient due to the relationship with the depth of focus.

さて、従来技術において、半導体レーザーLDは断熱部
材4で囲まれてかつ、温度制御もなされているが、レン
ズユニット5を支持している支持部材6,7に関しては
熱的には外気中におかれていると同じ環境にあり、しか
も温度制御はなされず、環境温度に直接支配されている
状況にある。
Now, in the prior art, the semiconductor laser LD is surrounded by a heat insulating member 4 and the temperature is controlled, but the supporting members 6 and 7 that support the lens unit 5 are thermally exposed to the outside air. It is in the same environment as the one that is being heated, but there is no temperature control and it is directly controlled by the environmental temperature.

従って、このレーザー光発生装置及びこれを用いた光走
査装置を駆動することに伴なう温度変化と、室温の変化
で支持部材6,7が熱膨張(若しくは熱収縮)して半導
体レーザーL Dとコリメートレンズとの間隔寸法がず
れてしまい感光体上或いは原稿上に所要の結像光径を得
られないという問題がある。
Therefore, the support members 6 and 7 thermally expand (or thermally contract) due to temperature changes associated with driving this laser beam generator and the optical scanning device using the same, and changes in room temperature, causing the semiconductor laser L D There is a problem in that the distance between the collimating lens and the collimating lens deviates, making it impossible to obtain the required imaging diameter on the photoreceptor or document.

(目 的) 従って、この発明の目的は半導体レーザーとコリメート
レンズの物理的寸法間隔を効率よく一定に維持するため
の手段を具備したレーザー光発生装置を提供することに
ある。
(Objective) Accordingly, an object of the present invention is to provide a laser light generating device equipped with a means for efficiently maintaining a constant physical distance between a semiconductor laser and a collimating lens.

この発明の上記目的に従って、半導体レーザー及びコリ
メートレンズの各支持部材を断熱部材で囲んだレーザー
光発生装置が提供される。
According to the above-mentioned object of the present invention, there is provided a laser light generating device in which support members for a semiconductor laser and a collimating lens are surrounded by a heat insulating member.

(構 成) 本発明の構成を、以下、−実施例に基いて説明する。(composition) The configuration of the present invention will be explained below based on Examples.

上述した従来技術における問題の解決手段としては、半
導体レーザー及ベコリメートレンズの各支持部材を外界
から熱的に遮断すると共にこの断熱部材で囲まれた内側
についてもレーザー半導体レーザー半導体自体の発する
熱による支持部材の温度変化を解消すにく、温度制御し
て一定温度を維持することが考えられる。
As a solution to the above-mentioned problems in the conventional technology, the supporting members of the semiconductor laser and the becollimating lens are thermally isolated from the outside world, and the inside surrounded by the heat insulating member is also protected from the heat generated by the laser semiconductor itself. In order to eliminate temperature changes in the support member, it is conceivable to maintain a constant temperature by controlling the temperature.

そこで、半導体レーザー及びコリメートレンズをこれら
の支持部材と共に断熱部材で囲んだ場合、少くともレー
ザー光の光路については光学的に開口で且つ熱的には断
熱性の部材で光路を確保する必要が生ずる。
Therefore, when the semiconductor laser and the collimating lens are surrounded by a heat insulating member along with their support members, it becomes necessary to secure at least the optical path of the laser beam with an optically apertured and thermally insulating member. .

一方、最近、半導体レーザーから出射されたレーザー光
をホログラム格子ディスクにより偏向させ、偏向されレ
ーザー光を被走査面上にスポット状に集束させ、直線状
に主走査を行なう光走査方式が実用化されつつある。
On the other hand, recently, an optical scanning method has been put into practical use in which the laser beam emitted from a semiconductor laser is deflected by a hologram grating disk, and the deflected laser beam is focused into a spot on the scanned surface to perform main scanning in a straight line. It's coming.

そして、このような光走査方式を用いる場合に半導体レ
ーザーからホログラム格子ディスクまでの光路上に1/
2波長板を介在させることが、レーザー光の利用効率の
面で有利であることが見出された。
When using such an optical scanning method, there is a
It has been found that interposing a two-wavelength plate is advantageous in terms of laser light utilization efficiency.

及びコリメートレンズをこれらの支持部材と共に囲む断
熱部材の一部に形成される光路用の開口を断熱性の1/
2波長板で熱的に遮断してレーザー光発生装置を構成し
た。
The opening for the optical path formed in a part of the heat insulating member surrounding the collimating lens together with these supporting members is
A laser light generator was constructed by thermally blocking the light with a two-wavelength plate.

第21i!ilIにおいて、半導体レーザーLD、はス
ペーサ10に支持されており、さらに、このスペーサ1
0にはレンズユニットホルダー11を支持しているフラ
ンジ12が密着して取付けられている。レンズユニット
ホルダ11内にはコリメートレンズLcが装着されてい
る。
21st i! In ilI, the semiconductor laser LD is supported by a spacer 10, and the spacer 1
A flange 12 supporting a lens unit holder 11 is attached to the lens unit 0 in close contact with the lens unit holder 11. A collimating lens Lc is mounted inside the lens unit holder 11.

スペーサ10において、スペーサ10の取付面と反対側
の面にはペルチェ効果素子15をサンドイッチ状にはさ
んでいるシリコンゴムシー1−13が密着し、他のシリ
コンゴムシート14には放熱フーrンj6が密着して取
付けられている。
In the spacer 10, a silicone rubber sheet 1-13 sandwiching a Peltier effect element 15 is in close contact with the surface opposite to the mounting surface of the spacer 10, and a heat dissipation hole is attached to the other silicone rubber sheet 14. j6 are attached closely together.

上記構成において、スペーサ】0及びフランジ12は熱
伝導性良好な材料例えばアルミニウム合金で作製されて
いる。スペーサlo上であって、ペルチェ効果素子15
から離間した位置にはサーミスタ17が取付けである。
In the above configuration, the spacer 0 and the flange 12 are made of a material with good thermal conductivity, such as an aluminum alloy. On the spacer lo, the Peltier effect element 15
A thermistor 17 is attached at a position spaced apart from.

半導体レーザーLD+ど放熱フィン16との間には、断
熱材料からなる第2スペーサ18の隔壁18aが介在し
て半導体レーザー1− Dtを熱的に遮断している。こ
の第2スペーサ18は又、スペーサ10の一部を覆って
いる。
A partition wall 18a of a second spacer 18 made of a heat insulating material is interposed between the semiconductor laser LD and the heat radiation fin 16 to thermally isolate the semiconductor laser 1-Dt. This second spacer 18 also covers a portion of the spacer 10.

前記シリコンゴムシート13.14は熱伝導性電気絶縁
性能を有し、ペルチェ効果素子15をスペーサ10及び
放熱フィン16に密着させて熱伝導を良好にする働きを
する。
The silicone rubber sheets 13 and 14 have thermally conductive and electrically insulating properties, and function to bring the Peltier effect element 15 into close contact with the spacer 10 and the radiation fins 16 to improve heat conduction.

而して、サーミスタ17で検出された温度情報に基き、
スペーサ10及び半導体レーザーLDsが定温制御され
、さらにこの温度制御効果はレンズユニットホルダー1
1を支持している フランジ12に及びその温度もスペ
ーサ】0と同一の定温となるように制御する。
Based on the temperature information detected by the thermistor 17,
The spacer 10 and the semiconductor laser LDs are controlled at a constant temperature, and the temperature control effect is further enhanced by the lens unit holder 1.
The temperature of the flange 12 supporting the spacer 1 is also controlled to be the same constant temperature as that of the spacer 0.

すなわち、ペルチェ効果素子15の温度制御性能は、コ
リメートレンズLcの支持部材にも及ぶのよ5変化は抑
制される。
That is, the temperature control performance of the Peltier effect element 15 extends to the support member of the collimating lens Lc, so that changes are suppressed.

ここで、ペルチェ効果素子15の働きを一層実効あらし
めると共に駆動エネルギーの効率向上を狙いとして、ス
ペーサ10及びフランジ12等の支持部材をも断熱部材
で包囲するようにしている。
Here, in order to make the function of the Peltier effect element 15 more effective and to improve the efficiency of drive energy, supporting members such as the spacer 10 and the flange 12 are also surrounded by a heat insulating member.

以下、その手段について説明する。The means for doing so will be explained below.

スペーサ10は筒状の第1断熱部材】9及び、これに装
着した第2断熱部材20で囲まれている。そして、さら
に、フランジ12は合成樹脂等の断熱部材で構成された
第2フランジ21で囲まれている。この第2フランジ2
1はあたかも、第2断熱部材20にキダップを施す如く
取付けである。ところで、第2フランジ21にはレーザ
ー光の光路を確保すべく開口を形成しなければならない
が、この開口を熱的に遮断すべく1/2波長板22が利
用されている。
The spacer 10 is surrounded by a cylindrical first heat insulating member 9 and a second heat insulating member 20 attached thereto. Further, the flange 12 is surrounded by a second flange 21 made of a heat insulating material such as synthetic resin. This second flange 2
1 is attached as if a kidap was applied to the second heat insulating member 20. By the way, although an opening must be formed in the second flange 21 to ensure the optical path of the laser beam, the 1/2 wavelength plate 22 is used to thermally block this opening.

この1/2波長板22は、後述する如(、走査手段とし
てホロスキャナーを用いた場合に、ホログラムによる回
折効率を高めるべくレーザー光の偏光面をホログラムの
格子方向に合わせて906回転させる機能を有する。こ
の1/2波長板22はホルダー23に接着して取付けら
れた上、第2フランジ21に装着されている。
This 1/2 wavelength plate 22 has a function of rotating the polarization plane of the laser beam by 906 degrees to match the lattice direction of the hologram in order to increase the diffraction efficiency by the hologram when a holo scanner is used as a scanning means, as will be described later. This 1/2 wavelength plate 22 is attached to a holder 23 by adhesive, and is also attached to the second flange 21.

而して、温度制御の対象となるスペーサ10.フランジ
12.半導体レーザーLD等は断熱部材で囲まれてるの
で、外部からの温度変化の影響を受け難くなり、ペルチ
ェ効果素子15の負担が軽減されて定@保持性能が向上
する。
Thus, the spacer 10, which is subject to temperature control. Flange 12. Since the semiconductor laser LD and the like are surrounded by a heat insulating member, they are less affected by external temperature changes, the load on the Peltier effect element 15 is reduced, and the constant @ holding performance is improved.

第2図に示す構成を具体的に示したのが第3図である。FIG. 3 specifically shows the configuration shown in FIG. 2.

以下、構造を組付手順に従い説明する。The structure will be explained below according to the assembly procedure.

図において、レンズユニットホルダー11は座金24、
パックラッシ防止用の波形ワッシャ25.座金26等を
介してフランジ12の筒部12aに螺合される。
In the figure, the lens unit holder 11 includes a washer 24,
Corrugated washer to prevent pack lash 25. It is screwed onto the cylindrical portion 12a of the flange 12 via a washer 26 and the like.

ここで、レンズユニットホルダー11に形成された切欠
11aは上記螺合を行なう際のレンチ係合用であり、焦
点位置合せに用いられる。
Here, the notch 11a formed in the lens unit holder 11 is for engaging a wrench when performing the above-mentioned screwing, and is used for focus positioning.

こうしてレンズユニットホルダー11を装着されたフラ
ンジ12は、ねじ27.28により第2フランジ21に
取付けられる。
The flange 12 mounted with the lens unit holder 11 in this manner is attached to the second flange 21 with screws 27 and 28.

次に、半導体レーザーLD(はスペーサ10の係合穴1
0aに係合され、その段部座面に当接された上、押さえ
板29で後側から押さえられる様にねじ30、31で締
付は固定される。その際、半導体レーザーLDイの切欠
32は押さえ板29に形成された半導体レーザーLT)
4の係合穴29aの内側より突出したビン状の部材と係
合して半導体レーザーの接■ 台面の方向が特定される。さらに、係合穴29a形成さ
せる筒部には断熱性を考慮したスペーサ33が係合し、
その背部より半導体レーザー駆動用のプリント基板34
が取付けられる。符号34aは端子を示す。サーミスタ
17もスペーサ10に螺合される。
Next, the semiconductor laser LD (is the engagement hole 1 of the spacer 10).
The screws 30 and 31 are used to tighten the screws 30 and 31 in such a way that the screws 30 and 31 are engaged with the step portion 0a, abutted against the stepped seat surface, and pressed from the rear side by the presser plate 29. At that time, the notch 32 of the semiconductor laser LD is the semiconductor laser LT formed on the holding plate 29)
The direction of the contact surface of the semiconductor laser is determined by engaging with a bottle-shaped member protruding from the inside of the engagement hole 29a of No. 4. Furthermore, a spacer 33 is engaged with the cylindrical portion in which the engagement hole 29a is formed, taking heat insulation into consideration.
From its back, a printed circuit board 34 for driving a semiconductor laser is shown.
is installed. Reference numeral 34a indicates a terminal. The thermistor 17 is also screwed onto the spacer 10.

こうして、半導体レーザーLD+等を取付けられたスペ
ーサ10は2本の取付ねじによりフランジ12のねじ穴
12i、 12bに取付けられる。このねじの一本を符
号35.C示す。この取付は時に、六10b。
In this way, the spacer 10 to which the semiconductor laser LD+ and the like are attached is attached to the screw holes 12i and 12b of the flange 12 with two attachment screws. One of these screws is numbered 35. Show C. This installation is sometimes 610b.

10c分宍に工具を係合させて半導体レーザーLDIの
発光点をコリメートレンズの光軸に合わせる調整も合わ
せて行なう。具体的にはスペーサ10をフランジ12に
押し付けてその押付は面内で僅かに動かすことにより行
なう。
Adjustments are also made to align the light emitting point of the semiconductor laser LDI with the optical axis of the collimating lens by engaging the tool with the 10 cm distance. Specifically, the spacer 10 is pressed against the flange 12 and the pressing is performed by slightly moving it within the plane.

こうして、光軸上に上記発光点を一致させたならば、放
熱フィン16の3つの穴16e、 16f、 1.6g
を介してさらに第1断熱部材19の穴及び第2スペーサ
18の3つの穴を貫通し、スペーサ10の3つのねじ穴
10e、 10f、’ 10gにねじで締付ける。上記
中の一本のねじを符号35で示す。
In this way, once the light emitting points are aligned on the optical axis, the three holes 16e, 16f, 1.6g of the radiation fin 16
It further passes through the hole in the first heat insulating member 19 and the three holes in the second spacer 18, and is tightened into the three screw holes 10e, 10f, and 10g in the spacer 10 with screws. One of the screws mentioned above is designated by the reference numeral 35.

こうして、−・4本的に構成されたレーザー光発生装置
は所要の光走査装置本体に取付けられる。この取付けは
、放熱フィン16に形成された2つの穴16a、 16
bを介して行なわれる。すなみにこの中の一本のねじを
符号36で示せば、このねじ36は穴16aを貫通して
第1断熱部材19の側部切欠19aを通り、第2断熱部
材20の穴20aを貫通し、さらに、フランジ12の穴
12aLに嵌合している断熱材料としての合成樹脂から
なるブツシュ12a1を貫通し、第2フランジ21の穴
21dを貫通しでから図示を省略した光走査装置の本体
側板に螺合される。レンズユニッ1〜ホルダー11の切
欠11aホルダー21の開口より挿入されたにレンチを
係合させて回転させ出射光が平行となる様に調節する。
In this way, the four laser beam generators are attached to the main body of the required optical scanning device. This installation is done through two holes 16a and 16 formed in the radiation fin 16.
This is done via b. Incidentally, if one of the screws is designated by the reference numeral 36, this screw 36 passes through the hole 16a, passes through the side notch 19a of the first heat insulating member 19, and passes through the hole 20a in the second heat insulating member 20. Furthermore, the main body of the optical scanning device (not shown) is passed through the bushing 12a1 made of synthetic resin as a heat insulating material fitted into the hole 12aL of the flange 12 and through the hole 21d of the second flange 21. It is screwed into the side plate. A wrench is inserted into the notch 11a of the lens unit 1 to the holder 11 through the opening of the holder 21 and rotated to adjust the emitted light so that it becomes parallel.

それから、第2フランジ21の開口部に形成された切欠
21a、 21bを介してホルダー23の爪23a、 
23bを挿入し、然る後ホルダー23を回動させて該ホ
ルダー23を装着する。
Then, the claw 23a of the holder 23 is inserted through the notches 21a and 21b formed in the opening of the second flange 21.
23b, and then rotate the holder 23 to attach the holder 23.

なお、あらかじめホルダー23には水晶等断熱性を有す
る1/2波長板22が接着されているものとする。
It is assumed that a half-wave plate 22 having heat insulating properties, such as crystal, is bonded to the holder 23 in advance.

次に、第2断熱部材20及び、これに重ねて第1断熱部
材19をフランジ12に押し当て、さらに、第2スペー
サ18をスペーサ10に押し当てた上で、第2スペーサ
18の開口18a1を介してスペーサ10の座面10a
にシリコンゴムシート13、ペルチェ効果素子15、シ
リコンゴムシート14の順に押し当てつつ、放熱フィン
16の3つの穴16e、 16f、 16gを介してス
ペーサ10の3つのねじ穴10e、 10f、 10g
にねじで締付ける。上記中の一本ねじを符号35で示す
Next, the second heat insulating member 20 and the first heat insulating member 19 stacked thereon are pressed against the flange 12, the second spacer 18 is further pressed against the spacer 10, and the opening 18a1 of the second spacer 18 is opened. Seat surface 10a of spacer 10 through
While pressing the silicone rubber sheet 13, the Peltier effect element 15, and the silicone rubber sheet 14 in this order, the three screw holes 10e, 10f, and 10g of the spacer 10 are inserted through the three holes 16e, 16f, and 16g of the radiation fin 16.
Tighten the screws. One screw in the above is designated by the reference numeral 35.

こうして、一体向に構成されたレーザー光発生装置は所
要の光走査装置本体に取付けられる。この取付けは、放
熱フィン16に形成された2つの穴16a、 16bを
介して行なわれる。すなみにこの中の一本のねじを符号
36で示せばこのねじ36は穴16aを貫通して第1断
熱部材19の側部切欠19aを通り、第2断熱部材20
の穴20aを貫通し、さらに、フランジ12の穴12a
に嵌合している断熱材料としての合成樹脂からなるブツ
シュ12a1を貫通し、第2フランジ21の穴21dを
貫通してから図示を省略した光走査装置の本体側板に螺
合される。
In this way, the integrally configured laser light generating device is attached to a desired optical scanning device main body. This attachment is performed through two holes 16a and 16b formed in the radiation fin 16. Incidentally, if one of the screws is designated by the reference numeral 36, this screw 36 passes through the hole 16a, passes through the side notch 19a of the first heat insulating member 19, and passes through the second heat insulating member 20.
through the hole 20a of the flange 12, and further the hole 12a of the flange 12.
The bushing 12a1 made of synthetic resin as a heat insulating material is fitted into the bushing 12a1, and the hole 21d of the second flange 21 is passed through, and then the bushing 12a1 is screwed into the main body side plate of the optical scanning device (not shown).

上記説明中、断熱材料で形成されている部材を整理の意
味で今一度列挙すれば、合成樹脂材料からなる第2フラ
ンジ21、同じく合成樹脂材料からなるブッシュ12a
9発泡ポリウレタンからなる第1断熱部材19.第2断
熱部材202合成樹脂からなる第2スペーサ18.水晶
からなる1/2波長板22及び合成樹脂からなるホルダ
ー23等である。
In the above description, for the sake of organization, the members made of heat insulating material are enumerated once more: the second flange 21 made of synthetic resin material, and the bush 12a also made of synthetic resin material.
9. First heat insulating member 19 made of polyurethane foam. Second heat insulating member 202 Second spacer 18 made of synthetic resin. These include a 1/2 wavelength plate 22 made of crystal, a holder 23 made of synthetic resin, and the like.

本例において、例えば、焦点距離が9mmのコリメート
レンズと焦点距離が3011mのfOレンズ及び所要の
光学系並びにスキャナーを組合せて走査装置を構成した
場合に、コリメートレンズと半導体レーザーとの間隔が
変化することに伴なう被走査面上における光束径の変化
の関係は第4図に示す通りであり、実線で示す副走査方
向走査手段による走査方向に直交する被走査面の送り方
向上での変化量は殆んど無視してよい程度であるが、破
線で示す主走査方向(走査手段による走査方向)につい
ては画像形成上無視できない光束径の変化を生ずる。
In this example, for example, when a scanning device is configured by combining a collimating lens with a focal length of 9 mm, an fO lens with a focal length of 3011 m, the required optical system, and a scanner, the distance between the collimating lens and the semiconductor laser changes. The relationship between changes in the beam diameter on the surface to be scanned due to this is as shown in Fig. 4, and the change in the feeding direction of the surface to be scanned perpendicular to the scanning direction by the sub-scanning direction scanning means shown by the solid line. Although the amount is almost negligible, in the main scanning direction (scanning direction by the scanning means) shown by the broken line, a change in the luminous flux diameter occurs that cannot be ignored in terms of image formation.

支持部材をアルミニウム(線膨張係数” 23.6 X
10 ’ am/am deg)とし、想定される温度
変化の最大値を35°Cとすれば、何らの温度制御手段
を施さない場合には半導体レーザーのコリメートレンズ
に対する変化量は8μmとなりこれに対応する被走査面
上での光束径の変化量は画像形成用、実用に耐える範囲
を越えてしまう。
The support member is made of aluminum (linear expansion coefficient: 23.6
10' am/am deg) and the maximum expected temperature change is 35°C, the amount of change in the collimating lens of the semiconductor laser will be 8 μm if no temperature control means are applied, which corresponds to this. The amount of change in the diameter of the light beam on the surface to be scanned exceeds the range that is practical for image formation.

しかし、本発明を実施した場合には、温度制御は±1℃
以内におさえることができ、これは半導体レーザー位置
の相対的変化量で0.47μm程度であり、画像形成上
何ら問題は生じない。
However, when implementing the present invention, temperature control is ±1°C.
This is a relative change in the position of the semiconductor laser of about 0.47 μm, and does not cause any problems in image formation.

次に、半導体レーザーとホログラム格子ディスクまでの
光路上に1/2波長板を介在させる意義について補足的
に説明する。
Next, the significance of interposing a 1/2 wavelength plate on the optical path between the semiconductor laser and the hologram grating disk will be supplementarily explained.

1/2波長板を用いるのは、端的にいえば、光走査装置
の構成上の制約から、ホログラム回折格子における回折
格子の格子線90°をなして入射されることとなる半導
体レーザーからのレーザー光束における電界振動面を9
0°回転させて、レーザー光の光走査における利用効率
を極大とするためである。
Simply put, the reason why a 1/2 wavelength plate is used is because of the constraints on the structure of the optical scanning device, the laser beam from the semiconductor laser is incident on the hologram diffraction grating at a 90° grating line. The electric field vibration plane in the luminous flux is 9
This is to maximize the utilization efficiency of laser light in optical scanning by rotating it by 0°.

これに関連して、半導体レーザーとホログラ11格子デ
イスクを組合せた先走亘装置の−・例を以下に説明する
In this connection, an example of a pretravel device combining a semiconductor laser and a holographic 11-grating disk will be described below.

第5図において、レーザー光発生装置149からのレー
ザー光Lbはシリンドリカルレンズ200、ビーム整形
用のアパーチャ300を透過し、さらに。
In FIG. 5, the laser beam Lb from the laser beam generator 149 passes through a cylindrical lens 200, an aperture 300 for beam shaping, and further.

平面鏡400.5’OOにより反射されて所定の入射角
を以て、ホログラム格子ディスク600へ向い、ホログ
ラム格子ティスフ600上のホログラム回折格子の一つ
に入射する。
It is reflected by the plane mirror 400.5'OO and is directed toward the hologram grating disk 600 with a predetermined angle of incidence, and is incident on one of the hologram diffraction gratings on the hologram grating disk 600.

ホログラム格子ディスク600は、第6図に示す如く円
板状であって、透明な円形基板の一方の面に光学的に等
価な複数のホログラム回折格子100−1,100−2
・・・・100−i・・・・が円環状に配列形状されて
いる。
The hologram grating disk 600 has a disk shape as shown in FIG. 6, and has a plurality of optically equivalent hologram diffraction gratings 100-1 and 100-2 on one surface of a transparent circular substrate.
...100-i... are arranged in an annular shape.

ホログラム回折格子100−iは、直線状回折格子であ
って、表面レリーフホログラム、あるいは体積型位相ホ
ログラム等として構成される。
The hologram diffraction grating 100-i is a linear diffraction grating, and is configured as a surface relief hologram, a volume type phase hologram, or the like.

ホログラム格子ディスク600は図示を省略した取付具
によりモーター700の軸に固定的に装着され、モータ
ー700によって回転させられるようになっている。
The hologram grating disk 600 is fixedly attached to the shaft of a motor 700 by a mounting tool (not shown), and is rotated by the motor 700.

第6図において、ホログラム回折格子100−4におけ
る回折格子の格子線の方向は、A−A線、すなわち、ホ
ログラム回折格子IQO−iの中央部と、ホログラム格
子ディスク600の回転中心とを結ぶ直線の方向と平行
となっている。
In FIG. 6, the direction of the grating lines of the diffraction grating in hologram diffraction grating 100-4 is line A-A, that is, the straight line connecting the center of hologram grating IQO-i and the rotation center of hologram grating disk 600. is parallel to the direction of

レーザー光Lbが、ホログラム回折格子IQO−iに入
射すると、ホログラム回折格子+GO−iによって回折
光が発生する。なお、図中符号Lbは入射レーザー光の
光束断面を示している。ホログラム格子ディスク600
が回転すると、入射レーザー光Lbに対する、ホログラ
ム回折格子100−iの格子線の方向が回転するので、
これに従い、回折光の方向は、レーザー光Lbの入射位
置を頂点とする円錐面にそって変化する。ホログラム格
子ディスク600に形成されている各ホログラム回折格
子100−4は互いに光学的に等価であるから、ホログ
ラム格子ディスク600が回転することにより、レーザ
ー光Lbが入射するホログラム回折格子が切換るごとに
、回折光の偏向が繰り返されることになる。
When the laser beam Lb enters the hologram diffraction grating IQO-i, diffracted light is generated by the hologram diffraction grating +GO-i. Note that the symbol Lb in the figure indicates a beam cross section of the incident laser beam. hologram grating disk 600
When rotates, the direction of the grating lines of the hologram diffraction grating 100-i with respect to the incident laser beam Lb rotates, so
Accordingly, the direction of the diffracted light changes along a conical surface whose apex is the incident position of the laser light Lb. Since each hologram diffraction grating 100-4 formed on the hologram grating disk 600 is optically equivalent to each other, each time the hologram diffraction grating on which the laser beam Lb is incident is switched by rotating the hologram grating disk 600. , the deflection of the diffracted light is repeated.

さて、ホログラム回折格子600により生じた回折光は
、第5図に示すよように該ホログラム回折格子600の
上方に配置された平面鏡800により反射されたのち、
fOレンズ900、平面鏡1000.1100シリンド
リカルレンズ120を介して被走査面たる感光体130
上にスボッ1〜状に集束する。そして、ホログラム格子
ディスク600が回転するにつれて、上記スポット状の
集束点は、被走査面上で直線的に変位して、被走査面を
主走査する。なお、符号160書き込み開始位置を定め
る同期検知信号発生用の光検知装置を示す。
Now, the diffracted light generated by the hologram diffraction grating 600 is reflected by a plane mirror 800 placed above the hologram diffraction grating 600, as shown in FIG.
A photoreceptor 130, which is a surface to be scanned, is passed through an fO lens 900, a plane mirror 1000, and a cylindrical lens 120.
Converge in a slit upwards. Then, as the hologram grating disk 600 rotates, the spot-like convergence point is linearly displaced on the surface to be scanned, and main scans the surface to be scanned. Note that reference numeral 160 indicates a photodetector for generating a synchronization detection signal for determining the writing start position.

(効 果) 本発明では、サーミスタとベルチェ効果素子及び放熱フ
ィン等よる温度制御効果が半導体レーザー及びコリメー
トレンズの支持部材に効果的に及ぶため上記支持部材の
温度が一定に制御されるので、半導体レーザーとコリメ
ートレンズ間の間隔に熱膨張(収1iりによる影響が及
ばず、好都合である。
(Effect) In the present invention, the temperature control effect of the thermistor, the Bertier effect element, the radiation fin, etc. is effectively applied to the supporting member of the semiconductor laser and the collimating lens, so that the temperature of the supporting member is controlled to be constant. The spacing between the laser and the collimating lens is not affected by thermal expansion (convergence), which is advantageous.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来技術に係るレーザー光発生装置の断面図、
第2図は本発明に係るレーザー光発生装置の断面図、第
3図は本発明に係るレーザー光発生装置の分解斜視図、
第4図は半導体レーザーの位置ずれによる被走査面上で
の光束径の変位量を説明したグラフ、第5図は本発明が
適用される光走査装置の主要部を説明した斜視図、第6
図はホログラム回折格子上の回折点におけるレーザー光
束を説明した図である。 10・・・・スペーサ、12・・・・フランジ、12a
・・・ブツシュ、15・・・ペルチェ効果素子、]6・
・・放熱フィン、17・・・・サーミスタ、 1B・・
・・第2スペーサ、】9・・・・第1断熱部材、20・
・・・第2断熱部材、21・・・・第2フランジ、22
・・・・172波長板。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a laser beam generator according to the prior art;
FIG. 2 is a cross-sectional view of the laser beam generator according to the present invention, FIG. 3 is an exploded perspective view of the laser beam generator according to the present invention,
FIG. 4 is a graph illustrating the amount of displacement of the beam diameter on the scanned surface due to positional deviation of the semiconductor laser, FIG. 5 is a perspective view illustrating the main parts of the optical scanning device to which the present invention is applied, and FIG.
The figure is a diagram illustrating a laser beam at a diffraction point on a hologram diffraction grating. 10... Spacer, 12... Flange, 12a
...butsch, 15... Peltier effect element, ]6.
...Radiating fin, 17...Thermistor, 1B...
・・Second spacer,】9・・First insulation member, 20・
...Second heat insulating member, 21...Second flange, 22
...172 wavelength plate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 レーザー光を、ホログラム格子ディスクにより偏向させ
、偏向されたレーザー光を被走査面上にスポット状に集
束させ、直線状に主走査を行なう光走査方式に用いられ
、光源としての半導体レーザーと、この半導体レーザー
からの発散性光束を平行光束に変換するコリメートレン
ズと、これに半導体レーザー及びコリメートレンズを所
定の結像態位にて機械的に保持する支持部材を有するレ
ーザー光発生装置において、 上記支持部材を断熱部材で囲むと共に該支持部材を定温
に保持する温度制御手段を設け、かつ、上記断熱部材で
保持される際に確保すべき光路用の開口を断熱性の1/
2波長板で熱的に遮断したことを特徴とするレーザー光
発生装置。
[Claims] Used in an optical scanning method in which a laser beam is deflected by a hologram grating disk, the deflected laser beam is focused into a spot on a surface to be scanned, and main scanning is performed in a straight line, and as a light source. A laser beam having a semiconductor laser, a collimating lens that converts a diverging light beam from the semiconductor laser into a parallel light beam, and a support member that mechanically holds the semiconductor laser and the collimating lens in a predetermined imaging position. In the generator, the support member is surrounded by a heat insulating member, and a temperature control means for maintaining the support member at a constant temperature is provided, and an aperture for the optical path to be secured when the support member is held by the heat insulating member is provided with a heat insulating member. /
A laser beam generator characterized by thermal isolation using a two-wavelength plate.
JP59028064A 1984-02-17 1984-02-17 Laser light generating device Pending JPS60172017A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5223956A (en) * 1992-03-30 1993-06-29 Holotek Ltd. Optical beam scanners for imaging applications

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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