JPH05129663A - 光源ユニツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】光源ユニットにおいて所定の２次元配列を有す
る発光手段の位置を適正に調整する。 【構成】光学系８等から成る複数の発光手段を複数のバ
ーボディ２それぞれに固定する。このとき各バーボディ
２は、基準面Ｒ１に対する所定の位置で発光手段を固定
する。基板２４に所定の間隔をあけて並設された支持部
材２２上に、基準面Ｒ１と接触するようにしてバーボデ
ィ２を積載する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザービームプリン
タ，複写機，ファクシミリ，写真植字機，バーコードリ
ーダー，センサ等に用いられる光源ユニットに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザー(例えば、レーザーダイ
オード)等から成る光源ユニットは、上記のような様々
な装置の発光源として用いられている。例えば、レーザ
ービームプリンタ，複写機，ファクシミリ等の画像形成
装置においては、感光体ドラム上に文字等の画像を高速
で形成するためのレーザービーム放射用の装置として用
いられている。写真植字機においては、フィルム上に高
速印字するためのレーザービーム放射用の装置として用
いられている。バーコードリーダーや各種センサにおい
ては、バーコードや物体からの反射光により情報を得る
ためのレーザービーム放射用の装置として用いられてい
る。

【０００３】上記光源ユニットを用いた一般的な構成と
しては、半導体レーザー１個とコリメータを構成する１
個のレンズとのペアで１本のレーザービームを形成し、
そのレーザービームをポリゴンスキャナーで反射して所
定の面上に画像を形成するものが知られている。このよ
うな１個の半導体レーザーを用いた構成では、スキャニ
ングの速度で処理速度が決まってしまうため、高速化に
は限界がある。

【０００４】このような点から、処理速度の高速化を図
るために、１つのパッケージ内にモノリシックでレーザ
ーストライプを２本又は３本形成し、２個又は３個の発
光点を設ける構成が提案されている。これによって、ス
キャニングに用いるレーザービームを２本又は３本形成
することができるので、１個の半導体レーザーを用いた
場合の２倍又は３倍の処理速度の高速化を図ることが可
能となる。

【０００５】しかし、上記のようにモノリシックでレー
ザーストライプを複数本形成する構成では、すべてのレ
ーザーストライプについて同等の強さにレーザー発光さ
せるのが困難であるといった問題がある。この問題を解
決するために、例えば各半導体レーザーの後端面からの
レーザー光をそれぞれに対応するフォトダイオードでモ
ニタすることによりレーザー発光の制御を行おうとして
も、モニタレーザー光に重なりが生じてしまうので、各
モニタレーザー光ごとのモニタの分離は困難である。

【０００６】また、このようにモノリシックでレーザー
ストライプを複数本形成する構成では、それに応じてリ
ード数も多くしなければならない。従って、１パッケー
ジ内に入れられる発光点の数が制限され、前記高速化を
数倍程度にしか向上させることができないといった問題
もある。

【０００７】そこで、上記のようなビームを用いた装置
における処理の高速化を図るための複数本のビームを放
射する構成として、図６に示すようなマルチビーム放射
用の光源ユニット４０が考えられる。この光源ユニット
４０は、主としてバーボディ４２，光学系４８及びレー
ザーダイオード４９から成っている。バーボディ４２に
は所定の間隔で複数の穴４７が形成されている。レーザ
ーダイオード４９は１本のビームを発するレーザーダイ
オードチップを備えている。光学系４８はレーザーダイ
オード４９から発せられたビームを平行光にするレンズ
４３と鏡枠４４とから成っている。穴４７の一方の側か
らは前記レーザーダイオード４９が一部挿通され、他方
の側からはレンズ４３を内部に有する鏡枠４４が一部挿
通されている。同図においては一部分についてのみ内部
構造を示すとともに、一部図示省略しているが、バーボ
ディ４２における各々の光学系４８及びレーザーダイオ
ード４９の取付け構造はいずれについても同様である。

【０００８】上記光源ユニット４０には、光学系４８及
びレーザーダイオード４９から成る発光手段がＸ軸に沿
って１列に配列されている。これを２列以上配列させる
ことによって、２次元に広がるＸ−Ｙマトリクス状の配
列とすれば、１列に配列させた場合に比べ、用途が広く
なり、光源としての性能が向上する。例えば、図６に示
す光源ユニット４０を各発光手段がＹ方向に１列に並ぶ
ように積層し、その全体を各発光手段の列が被照射面の
スキャン方向に対して所定の角度傾斜した状態で、傾斜
に沿った列ごとに順に発光させるとともに電気的に発光
の時間のズレを補正すれば、各ビーム間のピッチを小さ
く変化させたり、被照射面に重ねてビームを照射したり
することが可能になる。また、図６に示す光源ユニット
４０をＹ方向に積層する際に、各発光手段がＸ方向に所
定のピッチずつずれるように位置を変えた場合でも同様
の効果を得ることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記積層に用
いられるバーボディ４２の上下(Ｙ方向)２つの当て付け
面に対する穴４７の位置は、バーボディ４２の製造に起
因する誤差によりバーボディ４２単品ごとに異なる。従
って、光源ユニット４０をＹ方向に直接積層し所望のピ
ッチで発光手段を位置させようとしても、積層される光
源ユニット４０の数が多くなるほど上記誤差が無視でき
ない大きさにまで蓄積されてしまう。その結果、所定の
位置にビームを照射することができなくなるといった問
題が生じてしまう。

【００１０】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
であって、所定の２次元配列を有する発光手段の位置が
適正に調整された光源ユニットを提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の光源ユニットは、複数の発光手段と，基準面を
有するとともに前記発光手段を前記基準面に対する所定
の位置で固定する複数の固定部材と，該固定部材をそれ
ぞれ前記基準面との接触により支持する支持部材が所定
の間隔をあけて並設された基板とから成ることを特徴と
している。

【００１２】前記基準面は前記発光手段が固定されてい
ない部分に設けられた凹部で形成されているのが好まし
い。

【００１３】

【作用】このような構成によると、基板に並設された支
持部材がそれぞれ固定部材の基準面との接触により支持
されることで、発光手段の固定位置は基板に対して正確
になり、各固定部材の製造に起因する誤差が支持部材の
並設方向での発光手段間において蓄積されない。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本実施例の全体構成を概略的に示す斜視
図である。図２は、本実施例の要部を概略的に示す断面
図である。尚、図２では１つの発光手段の光軸に沿った
部分のＹ−Ｚ断面(但し、基板２４を除く)を示してい
る。

【００１５】図１に示す本実施例の光源ユニット１０
は、主として、発光手段，固定部材，支持部材２２及び
基板２４から成っている。前記発光手段は、図２に示す
ようにレーザーダイオード１及びレーザーダイオード１
から発せられたレーザービームを平行光にする光学系８
から成る。前記固定部材としては、図１に示すように基
準面Ｒ１を有するとともに複数の前記発光手段を基準面
Ｒ１に対する所定の位置で固定する複数のバーボディ２
が用いられている。前記支持部材２２は、バーボディ２
をそれぞれ基準面Ｒ１との接触により支持している。ま
た、この支持部材２２は、前記基板２４に所定の間隔を
あけて並設されている。

【００１６】前記レーザーダイオード１は、１本のレー
ザービームを発する１つのレーザーダイオードチップ
(ＬＤチップ)及びモニタ用フォトダイオードを備えたパ
ッケージであり、フォトダイオードによってモニタする
ことにより各レーザーダイオード１のレーザー発光の強
さが制御されている。また、前記光学系８は、図２に示
すように鏡枠４とコリメータを構成するレンズ３とから
成っている。

【００１７】図１及び図２に示すように、バーボディ２
には中央に溝９が形成されている。このように溝９を設
けているのは、穴１８(図２)に光学系８を挿通した状態
で溝９側又は取付け部分２０の外側から光学系８の鏡枠
４を押したり引いたりすることにより、レンズ３のＺ方
向の調整を行うためである。

【００１８】溝９を介して、一方の取付け部分１９には
レーザーダイオード１を挿入するための穴１７が複数個
アレイ状に形成されており、他方の取付け部分２０には
光学系８を挿入するための穴１８が複数個アレイ状に形
成されている。穴１７と穴１８とは、レーザーダイオー
ド１と光学系８とがそれぞれ挿入されたときに、光軸Ａ
Ｘが調整されうるように対向する位置にあり、また、そ
れぞれ必要とされるレーザービームの配列の形に配置さ
れている。尚、穴１７，穴１８の代わりに溝を形成した
り、また１列だけでなく面状に広がるように多数列、ア
レイ状に形成してもよい。

【００１９】図２に示すレーザーダイオード１がＸ方向
に１列に固定されたバーボディ２を、図１に示すように
支持部材２２に固定することによってＹ方向に積み重
ね、発光手段の各列が等間隔で並ぶように２次元アレイ
にする。

【００２０】基板２４と支持部材２２との固定及び支持
部材２２とバーボディ２との固定は、接着剤，ネジ等の
一般的な固定方法により行うことが可能である。また、
本実施例では直方体の支持部材２２を用いているが、バ
ーボディ２を基準面Ｒ１で支持しうるものであれば、か
かる形状に限らず円柱状のピン等を支持部材として用い
ることもできる。

【００２１】支持部材２２に対する当て付け用の基準面
Ｒ１は、発光手段の位置に対して精度よく作られている
(光軸から基準面までの間隔：５．０±０．０２０ｍ
ｍ)。従って、基準面Ｒ１と接する面が基板２４上に精
度よく所定の間隔を開けて位置決めされた支持部材２２
が、バーボディ２と固定されることによって、発光手段
は図１に示すように精度よく所定の間隔を開けた２次元
配列をとることになる。

【００２２】図４は本実施例の要部を正面から見た図で
ある。同図に示すように、上記固定によってバーボディ
２間に生じた隙間ｄ１が、バーボディ２単品の誤差を吸
収する。その結果、先に述べたＹ方向の積載による誤差
の蓄積がなくなり、バーボディ２を載せる支持部材２２
のピッチの誤差だけでＹ方向の発光手段の位置のバラツ
キが納まることになる。

【００２３】一方、図５は他の実施例の要部を正面から
見た図である。この場合も上記固定によってバーボディ
１２間に生じた隙間ｄ２が、バーボディ１２単品の誤差
を吸収する。図４の実施例と同様に、Ｙ方向の積載によ
る誤差の蓄積がなくなり、バーボディ２を載せる支持部
材２２のピッチの誤差だけでＹ方向の発光手段の位置の
バラツキが納まることになる。

【００２４】しかし、図５に示す実施例のように、発光
手段のＹ方向の間隔ｄ２が大きいと、レンズ３の口径を
大きくしなければビームのピッチ間隔が広がってしま
い、きめ細かな処理を行いにくくなる。そこで、レンズ
３の口径を大きくすると、光源ユニット１０全体が大型
化し、コストも高くなってしまう。一方、ビームのピッ
チ間隔を狭くするためにバーボディを細くし、それに伴
って鏡枠４及びその内部のレンズ３の口径を小さくする
と、ラッパ状に広がったレーザービームの光軸ＡＸ(図
２)の近傍の部分しか用いられないため、レーザービー
ムの利用効率が悪くなってしまう。

【００２５】かかる点から、図１〜図４に示す実施例で
はコンパクト化，低コスト化等を図るため、基準面Ｒ１
を発光手段が固定されていない部分に設けられた凹部２
６(図４)で形成している。凹部２６は、バーボディ２両
端を下面側で細くして段差を設けることによって形成さ
れている。支持部材２２は、バーボディ２が固定される
と図４に示すように凹部２６内に納まるようになる。よ
って、支持部材２２にバーボディ２を載せてマトリクス
状に積層していくと、積層方向、即ちＹ方向に発光手段
が詰まっていき、Ｙ方向にコンパクトになる。その結
果、各ビームの利用効率を高く維持しつつ、狭い領域に
大口径のビームを数多く集中させることができるのであ
る。

【００２６】但し、基準面Ｒ１を凹部によって形成して
いる実施例(図１〜図４)に対し、図５に示す実施例では
基準面Ｒ２をバーボディ１２の下面全面で形成しうるの
で、バーボディ１２製造時の加工は容易である。

【００２７】これらの実施例によれば、１つのチップを
有するパッケージ(本実施例ではレーザーダイオード１)
内のレーザーチップの組立精度は、±数１０μｍのオー
ダーとすることが可能となる。しかし、１つのチップで
複数本のレーザービームを放射させる場合の組立精度
は、±数μｍオーダーである。つまり、ＩＣのパターン
を描くのと同様にレーザーストライプを形成する前述し
た従来の方法では、レーザービームの本数は３本程度が
限界となるとともに厳しい組立精度が要求されるのであ
る。それに対して本実施例では、１つのＬＤチップで複
数本のレーザービームを形成する方法と比べ、緩い組立
精度で構成することができる。

【００２８】バーボディ２へのレーザーダイオード１及
び光学系８の固定は、ＹＡＧレーザーによる溶接で行う
ことができる。本実施例では、ＹＡＧレーザー(１．０
６μｍ)によりレーザーダイオード１(５．６φ)の当て
付いた面の２箇所で溶接し、固定している。このＹＡＧ
レーザーによる溶接においては、バーボディ２，鏡枠
４，レーザーダイオード１が同じ材料(例えば、鉄)で構
成されていると容易、かつ、安定に溶接を行うことがで
きるので好ましい。

【００２９】図３は実施例(図１)が適用されたレーザー
ビームプリンタの要部構成を概略的に示す図であり、本
実施例から発せられたレーザービームによって画像形成
が行われている状態を示している。

【００３０】同図に示すように、本実施例をレーザービ
ームプリンタに適用すると、平行光から成る複数のレー
ザービームＢが光学用の光源ユニット１０から放射され
る。レーザービームＢは、軸１６を中心に回転するポリ
ゴンスキャナー１１で反射され、レンズ１３を通った
後、軸１５を中心に回転する感光体ドラム１４上の帯電
部に潜像を形成する。ポリゴンスキャナー１１の回転に
より、レーザービームＢは感光体ドラム１４上を軸１５
方向にスキャンする。このような複数本のレーザービー
ムを用いたマルチビームスキャニングにより、処理を高
速化することが可能となる。また、光源ユニット１０の
規模を必要に応じて拡大すれば、必要な高速化率を達成
することもできる。尚、ビームのピッチ間隔も細かくし
うるので、よりきめ細かな画像表現を行うことができ
る。

【００３１】レーザーダイオード１はパルス駆動を行う
ためＯＮ／ＯＦＦの動作をそれぞれ独立に繰り返す。従
って、ＯＮするレーザーダイオード１の発光の強さを積
極的に変化させることによって、階調性を変化させるこ
とも可能である。また、前述した各調整により整列した
レーザービームの特性が揃っているので、１つの光学系
を共用することができ、かつ、ユニットとして互換性を
もたせることができる。例えば、光源ユニット１０の下
流側に設けられるレンズ１３(図３)を共用することがで
きるので、コストが安くなり、位置調整や交換修理等も
簡単になるのである。

【００３２】

【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、複数
の発光手段と，基準面を有するとともに前記発光手段を
前記基準面に対する所定の位置で固定する複数の固定部
材と，該固定部材をそれぞれ前記基準面との接触により
支持する支持部材が所定の間隔をあけて並設された基板
とから成っているので、所定の２次元配列を有する発光
手段の位置が適正に調整された光源ユニットを実現する
ことができる。それにより、よりきめ細かな画像処理等
を行うことが可能となる。

【００３３】前記基準面は前記発光手段が固定されてい
ない部分に設けられた凹部で形成されているので、光源
ユニット全体を前記支持部材の並設方向にコンパクト化
することができる。それにより、光源ユニットの低コス
ト化も図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を示す外観斜視図。

【図２】本発明の実施例の要部構成を示す断面図。

【図３】本発明の実施例がレーザービームプリンタに適
用され、画像形成を行っている状態を概略的に示す外観
斜視図。

【図４】本発明の実施例の要部を正面から見た図。

【図５】本発明の他の実施例の要部を正面から見た図。

【図６】本発明の目的を説明するための図。

【符号の説明】

１ …レーザーダイオード ２ …バーボディ ３ …レンズ ４ …鏡枠 ８ …光学系 ９ …溝 １０ …光源ユニット １１ …ポリゴンスキャナー １２ …バーボディ １３ …レンズ １４ …感光体ドラム １５，１６ …軸 １７，１８ …穴 １９，２０ …取付け部分 ２２ …支持部材 ２４ …基板 ２６ …凹部 ４０ …光源ユニット ４２ …バーボディ ４３ …レンズ ４４ …鏡枠 ４７ …穴 ４８ …光学系 ４９ …レーザーダイオード

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の発光手段と，基準面を有するととも
   に前記発光手段を前記基準面に対する所定の位置で固定
   する複数の固定部材と，該固定部材をそれぞれ前記基準
   面との接触により支持する支持部材が所定の間隔をあけ
   て並設された基板とから成ることを特徴とする光源ユニ
   ット。
2. 【請求項２】前記基準面は前記発光手段が固定されてい
   ない部分に設けられた凹部で形成されていることを特徴
   とする請求項１に記載の光源ユニット。