JPH04104271A - 光源装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、レーザプリンタ、ファクシミリ。

複写機等の光書込みに用いられる光走査装置における光
源装置に関する。

［従来の技術］ 従来この種の光源装置に用いられる半導体レーザユニッ
トとしては、第５図に示したようなものが知られている
。

この光源装置の半導体レーザ１は胴部１ａとフランジ部
１ｂを有し、その胴部１ａをベース２の透孔２ａに嵌入
させ、フランジ部１ｂを透孔３ａを有する押え板３によ
りベース２に押圧した状態で止ねじ４により両者を固定
している。ベース２にはスペーサ５を介して所定の間隔
を保ってプリント基板６を止ねじ７により取り付け、プ
リント基板６に設けた複数のスルーホール６ａに半導体
レーザ１の複数のリード線１ｃを挿通してハンダ付けし
、プリント基板６の両面に形成した回路に接続させてい
る。

上記のベース２をフランジ８に止ねじ９によって固設し
、このフランジ８にねじ孔８ａを設け、二のねじ孔８ａ
にワッシャ１０を介してコリメータレンズ１１の鏡胴１
２を螺着している。また、フランジ８の筒状突部８ｂに
フランジカバー１３を嵌着し、フランジカバー１３に鏡
胴１２を囲繞する筒状突部１３ａを設け、その先端にア
パーチャ１４ａを有するアパーチャ枠１４を固設する。

さらに、フランジ８をフランジカバー１３を介してハウ
ジング１５に止ねじ１６により固設している。

そして、半導体レーザ１を保持する保持部材であるベー
ス２には、アルミニウム又は亜鉛等のダイカスト材ある
いはガラス繊維強化ポリカーボネイト樹脂等が用いられ
ていた。

また、コリメータレンズ１１は、従来異種材料の組合せ
による複数枚構成として波面収差を補正することにより
、半導体レーザ１の波長が変化しても焦点位置が変動し
ないように設計されるのが普通であったが、近年非球面
レンズが実用化されるにつれて１枚玉で構成される場合
が多くなってきた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の光源装置にあっては次
のような問題点がある。

すなわち、一般に半導体レーザは第６図に示すように温
度Ｔ’Ｃにより波長λがシフトするという特性があり、
その量は温度変化５０”Ｃに対して１１〜１５ｍｍの波
長変動がある。

また、１枚玉レンズの波長λによる焦点位置変動は、そ
の材質にもよるが、一般的に　０．３〜０．５μｍ　／
　ｎ　ｍ　とされ温度変化５０℃では最大７．５μｍ　
となる。

このような間Ｅは、屈折率が中心から外側に向って下降
する単一材質のセルフォックレンズの場合も同様である
。

第７図は、コリメータレンズに１枚玉の非球面レンズを
用いた場合、半導体レーザを保持するベースにアルミニ
ウムダイカスト（イ）、ガラス繊維３０％λポリカーボ
ネイト樹脂（ロ）及び無強化のポリカーボネイト樹脂（
ハ）を用いた時の環境温度Ｔ’Ｃの変化に伴う感光体上
の結像位置の変動量Ｘを実測した結果を示すものであり
、環境温度６０℃で（イ）は＋１ｍｍ、（ロ）は−１，
３ｍｍ。

（ハ）は−３，３ｍｍ変動することが分る。

第８図は、結像位置の変動に伴うビーム形状の移動と、
感光体Ｐ上のスポット形状の変化状態、及びその結像点
近傍のエネルギ分布曲線とを示している。ここで、ビー
ムウェスト半径をａ、ビームスポットの半径をす、結像
点の変動量をＸ、波が成立する。

このように結像位置が変化すると、感光体Ｐ上のスポッ
ト径が変化し画像品質が劣化する結果となる。結像位置
変動の要因としては、結像レンズの焦点距離の精度、感
光体の面精度、光学素子形状誤差２それらの配置誤差等
種々考えられるが、上述の温度による変動は無視し得な
い要因の一つとされている。

いま、上記の関係式でａ＝４０μｍ、λ＝７８０ｎｍの
時、ビームスポット径の許容変化量を５％とすると、 となる。

したがって、もしこの結像点の変動量Ｘの値を、光学素
子の形状誤差による変動量、光学素子の配置誤差による
変動量、光源ユニットの調整精度による変動量及び上述
の温度変化による変動量とに均等に割り付けたと仮定す
ると、その各々の変動量の許容限度はそれぞれ０．５ｍ
ｍ　となる。しかし、実際には従来の半導体レーザの保
持部材の材質による変動量はこれをはるかに上回るもの
であり、他の３要素の精度にその皺寄せがくることにな
る。

この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、温度
変化による結像位置の変動を許容限度以下にすることが
できる光学装置を提供することを目的とする。

［課Ｖを解決するための手段］ この発明は上記の目的を達成するため、光源としての半
導体レーザと、この半導体レーザからの発散光束をほぼ
平行光束に変換するコリメータレンズとを備えた光走査
装置における光源装置において、上記半導体レーザを保
持する保持部材を、炭素繊維を２０〜３０％混合したポ
リカーボネイト樹脂により成形したものである。

そして、そのコリメータレンズは単一材質からなるよう
にしてもよく、あるいは１枚の非球面レンズからなるよ
うにすることもできる。

〔作　用］ この発明による光源装置は、光源としての半導体レーザ
の保持部材を炭素繊維２０〜３０％混合のポリカーボネ
イト樹脂とすることにより、１枚玉の非球面レンズから
なるコリメータレンズの温度変化による結像位置の変動
を許容限度である０、５ｍｍ程度に抑えることが可能と
なる。

（実施例］ 以下、添付図面の第１図及び第２図を参照してこの発明
の詳細な説明するが、それに先立ってこの発明による光
源装置を用いるレーザプリンタの光学系を第３図によっ
て簡単に説明する。

半導体レーザ１からの射出ビームは記録信号により変調
され、アパーチャ枠１４のアパーチャ１４ａによりその
形状を整形されて回転多面体３０に入射する０回転多面
体３０で偏向された走査ビームは、Ｆθレンズ３１９反
射鏡３２．シリンドリカルレンズ３３を経て感光体３４
上に順次スポット状に結像する。

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図はそ
の分解斜視図であり、第５図に対応する部分には同一の
符号を付して示しである。

この実施例では、ベース２を例えば炭素繊維２０〜３０
％入り熱可塑性のポリカーボネイト樹脂（以下「ＰＣ」
という）により成形し、そのベース２に半導体レーザ１
の嵌合部である段付透孔２ａを形成し、この段付透孔２
ａに胴部１ａ及びフランジ部１ｂからなる半導体レーザ
１を圧入して固設するようにして、ベース２により半導
体レーザ１の保持部材を構成する。このベース２に２個
のねじ孔２ｂを設けると共に２個のスペーサ部２ｃを一
体に形成し、その先端にそれぞれ先細のガイドビン２ｄ
を突設する。

一方、表裏両面に多くの部品を実装したプリント基板６
に半導体レーザ１の複数のリード線ＩＣ用のスルーホー
ル６ａと２個のガイド孔６Ｃを設け、このガイド孔６ｃ
をガイドビン２ｄに嵌合させて取り付けることにより、
スルーホール６ａを半導体レーザ１のリード線１ｃが貫
通し得るようにする。この状態でガイドビン２ｄを熱又
は超音波等により溶融して先端を第１図に仮想線で示す
状態に押し潰すことにより、プリント基板６をベース２
に一体的に固設することができ、その後、リード線１ｃ
をプリント基板６のプリント面へハンダ付けすることに
より、半導体レーザ駆動回路を形成する。

このようにプリント基板６を一体化したベース２は、止
ねじ９によりフランジ８の取付孔８Ｃを挿通してねじ孔
２ｂに螺着することによってフランジ８に固設すること
ができ、このフランジ８の筒状突部８ｂに１枚玉の非球
面レンズからなるコリメータレンズ１１の鏡胴１２の外
周部を嵌入し、フランジ８に設けた切欠部８ｄから接着
剤を流し込んで鏡胴１２をフランジ８に固設する。

最後にアパーチャ１４ａを有するアパーチャ枠１４を鏡
胴１２の外周部に嵌着し、第２図に示す突起１４ｂをフ
ランジ８の切欠部８ｄに挿入して固定する。

なお、上記のコリメータレンズ１１は１枚玉の非球面レ
ンズに代えて単一材質からなるセルフォックレンズとし
ても差支えない。

このように、半導体レーザ１の保持部材であるベース２
を炭素繊維２０〜３０％混合のＰＣにより成形すること
により、従来のアルミニウムダイカストやガラス繊維入
りＰＣに比してコリメータレンズ１１の温度変化に伴う
結像位置の変動を小さく抑えることができる。

第４図は、ベース２に炭素繊維２ｏ％入りＰＣ（ニ）と
同３０％入りＰＣ（ホ）を用いた場合の各環境温度Ｔ’
Ｃにおける１枚玉非球面コリメータレンズ１１の結像位
置の変動量Ｘの実測値を、第７図に示した各材質（イ）
、（ロ）、（ハ）のベースの場合と対比して示すもので
ある。

実測の結果、環境温度６０℃で炭素繊維２０％ＰＣ（：
）の場合その変動量Ｘは−０，５ｍｍ、炭素繊維３０％
ＰＣ（ホ）の場合は＋０．５　ｍｍであり、図示してい
ないが炭素繊維の混合量がその中間の場合にもほぼ同様
の値となることが判明している。

上記の変動量の値０．５　ｍｍはすでに述べたように結
像位置の変動量の許容限度内に入っており、他の諸条件
をそれぞれ許容限度内に抑えるようにすれば、感光体上
のスポット径を充分に小さくして良好な画像品質を得る
ことができる。

また、この実施例によれば上記の効果に加えてさらに次
のような効果も期待することができる。

すなわち、半導体レーザｌをベース２に圧入して固定す
ることにより、ベース２に一体に形成したガイドビン２
ｄとの位置関係を正確に設定することができる。したが
って、このガイドビン２ｄをプリント基板６のガイド孔
６ｃに嵌合させることにより、プリント基板６と半導体
レーザ１との位置関係も正確となり、半導体レーザ１の
リード線１ｃをプリント基板６のスルーホール６ａに容
易に挿通することが可能となる。

同時に、プリント基板６とベース２との間に半導体レー
ザ固定のための部材が介在しないので、プリント基板の
半導体レーザ側の面６ｂを有効に利用することができ、
部品実装密度を上げることが可能となると共に、組付工
程を簡略化して生産コストを低減させることができる。

また、プリント基板６とベース２との距離を小さくし得
るので装置の小形化にもきわめて有効である。

さらに、半導体レーザ１とベース２との接触面積も多く
なって熱伝導性が改善され、半導体レーザの自己発熱に
よる温度上昇を抑制し得る効果も期待できる。

〔発明の効果］ 以上述べたように、この考案による光源装置は、半導体
の保持部材を炭素繊維２０〜３０％入りＰＣにより成形
したので、環境温度変化に伴うコリメータレンズの結像
位置の変動量を許容限度内に抑えて光走査装置の性能を
常に良好に保つことができる。

また、半導体の保持部材を従来の金属のダイカストから
樹脂によるモールドとすることにより、生産コストを下
げることが可能となる。

そして、上記の光源装置において、コリメータレンズを
単一材質からなるようにすれば、その成形過程が簡略化
されて安価に供給することができ、さらにコリメータレ
ンズを１枚の非球面レンズからなるようにすれば、簡単
な構成でその性能を従来の複数構成のレンズと同様の域
にまで向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図は同
じくその分解斜視図、 第３図はこの発明による光源装置を用いるレーザプリン
タの光学系を示す構成並びに光路図、第４図はこの発明
における温度変化と結像位置の変動量との関係を従来と
比較して示す線図、第５図は従来の半導体レーザ装置を
例示する断面図、 第６図は半導体レーザの温度と波長の関係を示す線図、 第７図は１枚玉の非球面コリメータレンズを用いた従来
の半導体レーザ保持部材の各材質に対応する温度変化と
結像位置変動量との関係を示す線図、 第８図は結像位置の変化に対応するビーム形状の移動状
態と、感光体・上のスポット形状の変化状態及びそのエ
ネルギ分布状態を示す説明図である。 ■・・・半導体レーザ　　　　　１ｃ・・・リード線２
・・・ベース（支持部材）　　　２ａ・・透孔（嵌合部
）２ｄ・・・ガイドビン　　　　　６・・・プリント基
板６ｃ・・・ガイド孔　　　　　　８・・・フランジ１
１・・・コリメータレンズ　　１２山鏡胴工４・・・ア
パーチャ枠　　　　３ｏ・・・回転多面体３１・・・Ｆ
θレンズ　　　　　３２・・・反射鏡３３・・・シリン
ドリカルレンズ ３４・・・感光体

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　光源としての半導体レーザと、この半導体レーザか
   らの発散光束をほぼ平行光束に変換するコリメータレン
   ズとを備えた光走査装置における光源装置において、前
   記半導体レーザを保持する保持部材を、炭素繊維を２０
   〜３０％混合したポリカーボネイト樹脂により成形した
   ことを特徴とする光源装置。 ２　コリメータレンズが単一材質からなる請求項１記載
   の光源装置。 ３　コリメータレンズが１枚の非球面レンズからなる請
   求項１記載の光源装置。