JPH0552927B2 - - Google Patents

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JPH0552927B2
JPH0552927B2 JP60053163A JP5316385A JPH0552927B2 JP H0552927 B2 JPH0552927 B2 JP H0552927B2 JP 60053163 A JP60053163 A JP 60053163A JP 5316385 A JP5316385 A JP 5316385A JP H0552927 B2 JPH0552927 B2 JP H0552927B2
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JP
Japan
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holding member
laser element
light source
semiconductor laser
collimator lens
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JP60053163A
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JPS61212861A (ja
Inventor
Mikio Takeuchi
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Konica Minolta Inc
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Konica Minolta Inc
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Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
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  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
  • Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体レーザ光を有するレーザ記録装
置又は読取装置の光源装置に関するものである。
〔従来の技術〕
半導体レーザ装置等のレーザ発生器より発生し
た光ビームは、コリメータレンズ等の光学系を経
たのち、記録媒体もしくは原稿面上を走査照射さ
れるものである。
第6図は従来の光源装置の一例として特開昭59
−15206号公報に示されたものがある。
図において、半導体レーザ素子SLを収納した
半導体レーザパツケージ1は、温度コントロール
装置2上に固定され、この温度コントロール装置
2はヒートシンク3上に固着されている。レーザ
光をコリメートするコリメータレンズ4は、支持
部材5に保持され、更にヒートシンク3上に取付
けられた支持部材6にダブルナツト等により固定
されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記半導体レーザ素子SLが出射される光ビー
ムは、光ビーム径、光ビーム液面、光ビーム進行
方向、進行位置等の光特性が極めて安定した光ビ
ームであることを要求されている。また、これら
の特性は、動作環境温度が大幅に変動しても、使
用許容範囲内で安定した精度を保持している必要
がある。即ち、半導体レーザ素子SLと光学系の
位置間隔や光軸等は極めて正確に定められなけれ
ばならないものであり、熱の影響により前記位置
精度がずれてしまうと、前記光学系が所期の機能
を発揮できないおそれがある。
ところが、このようなレーザ光源装置の設置さ
れる環境の温度変化は約0℃〜45℃に及び、また
レーザ素子SLの発熱も影響して、温度変化によ
る位置ずれが問題となる。
しかしながら、第6図に示されるような光源装
置では、半導体レーザ素子SLは、温度コントロ
ール装置2上に固定され、一方、該レーザ素子
SLと同一光軸上に在るコリメータレンズ4は支
持部材5,6に保持され、それぞれ独立してヒー
トシンク3上に固定されている。このため上述の
温度変化や外部からの振動・衝撃等の影響によ
り、レーザ素子SLとコリメータレンズ4との相
対位置を高精度に維持することは非常に難しい。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上述の如き問題点を取り除いたもので
あり、前記レーザ発生器と光学系の相対位置が、
温度等が変化してもずれることなく高精度を維持
することのできる光源装置を提供することを目的
とするものである。
この目的を達成する本発明の光源装置は、半導
体レーザ素子と、該半導体レーザ素子から発生さ
れる光ビームをコリメートするコリメーターレン
ズ部とを有する光源装置において、前記半導体レ
ーザ素子を内蔵するパツケージに嵌合する熱伝導
率が50W・m-1・K-1以上である良熱伝導性の第
1の保持部材と、該第1の保持部材に嵌合する熱
伝導率が2W・m-1・K-1以下である断熱性の第2
の保持部材と、該第2の保持部材に嵌合し、コリ
メーターレンズ部を有した線膨張率が20×10-6
−1以下である低膨張性の第3の保持部材が、前記
パツケージと第1・第2・第3の各保持部材のそ
れぞれの嵌合部の中心軸とが略同一軸上になるよ
うに配置されていることを特徴とするものであ
る。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に従いその一実施例につい
て詳細に説明する。
第1図は本発明による光源装置の一実施例を示
すもので、第1図Aは側断面図、第1図Bは正面
図である。また第2図は本発明の光源装置に内蔵
されるレーザ発生器の一部破断側面図である。な
お、これらの図で第6図と同一構造部分について
は同一符号を付してある。
第2図において、レーザ発生器10は、半導体
レーザ素子SL、該レーザ素子SLを支持固定する
チツプ台11、レーザ素子10を収納するパツケ
ージ12、前記レーザ素子SLから出射された光
ビームを透過するガラス板13、レーザ素子SL
に電気的に接続され外部のレーザ発振器と接続す
るリード線14とから構成されている。
上記レーザ素子SLに電圧を印加すると電流が
流れ、光ビームが出射され、ガラス板13を通つ
て外部に取り出される。
前記レーザ発生器10は、第1図に示すよう
に、プレート21の中央の開口部に挿入される。
即ち、該レーザ発生器10の外装体であるパツケ
ージ12は、そのフランジ部の外径および肩部
で、プレート21の段付状開口部に位置決めされ
て嵌入状態となる。更にパツケージ12の底部
は、プレート22によりバツクアツプされ軸方向
に位置決めされている。上記プレート21と22
との間にパツケージ12を嵌入したのち、21,
22は一体化される。この組合せられたプレート
21,22を以下第1の保持部材と称す。この状
態で前記パツケージ12の中心軸(ビーム光軸)
と第1の保持部材の中心軸とほぼ一致して固定さ
れる。
ここで、第1の保持部材、即ちプレート21,
22の材料としては、熱伝導率の大きいものが良
く、銅(403W・m-1・K-1)やアルミニウム
(236W・m-1・K-1)が最も望ましい。これは、
半導体レーザ素子SLは、光ビームを出射する際
に発熱を伴なうから、この熱を効率良く外部(光
源装置の周囲)へ導く必要があるためである。
プレート22には温度検出素子23たとえばサ
ーミスタ等が内蔵され、またプレート22の背面
には電子冷却素子、たとえばペルチエ素子24が
密着して取付けられている。また該ペルチエ素子
24の他の面にはヒートシンク等の放熱器25が
取付けられている。(但し、リードー線等は省略
してある。) 半導体レーザ素子SLの発熱は、第1の保持部
材を形成するプレート21,22に熱伝導し、こ
こでプレート22内の前記温度検出素子23によ
り温度が測定され、その信号で前記ペルチエ効果
を持つたペルチエ素子24に流す電流を制御す
る。この電流がペルチエ素子24に制御して流さ
れることによりペルチエ効果により前記プレート
22の伝導熱が吸熱され、更に放熱器25によつ
て排熱される。かくしてパツケージ12内の温度
は一定に維持される。第3図は上記光源装置の温
度制御を行ない駆動させるための電気的ブロツク
図を示す。
前記第1の保持部材は、断熱性を有する第2の
保持部材26とそれぞれの中心軸が一致するよう
に嵌合・保持されている。第2の保持部材の材料
としては、適度の剛性を有し、熱伝導率の小さ
く、且つ加工性の良いものを用い、たとえばポリ
アセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネ
ート樹脂、フエノール樹脂などが好適である。そ
の理由としては、光源装置の周囲温度が大幅に変
動しても、レーザ発生器10や第1の保持部材
(プレート21,22)への熱流入量・熱流出量
を少なくして断熱効果を上げ、レーザ発生器の温
度を一定に維持することができるからである。
上記第2の保持部材26は、更に第3の保持部
材27にそれぞれの中心軸が一致するように嵌
合・保持されている。この第3の保持部材27の
材料としては、線膨脹係数の小さいものが良い。
たとえばインバー(Fe63%,Ni36%,Mn0.5%)
の線膨脹係数は1×10-6-1、スーパーインバー
(Fe63〜65%,Ni30〜32%,Co5%,Mn微量)
は0.5×10-6-1であり、特に好適である。一般
には、線膨張係数が20×10-6-1の材料を用いれ
ば、温度変動による光学系の相対位置変動を減少
させることができる。
上記第3の保持部材27は、放熱器25にねじ
28によつて固定される。なお、27Aは第3の
保持部材27の外周面の一部を平面になした取付
面であり、27Bは取付基準穴である。
一方、前記レーザ発生器10から出射した光ビ
ームをコリメートするコリメーターレンズCLは、
レンズホルダ30内に保持され、レンズ押え31
により固定されている。該レンズホルダ30は、
マウント部材32とねじ嵌合していて、ロツクナ
ツト33等により固定されている。コリメーター
レンズCLのピント出しは、上記レンズホルダ3
0を回転させて微動することによつて行なわれ
る。ここで前記コリメーターレンズCLと該コリ
メーターレンズCLを保持するためのレンズホル
ダ30、マウント部材32等をコリメーターレン
ズ部と称する。
上記マウント部材32は前記第3の保持部材2
7の端面にねじ34によつて固定されている。マ
ウント部材32の材料も第3の保持部材27と同
様に低線膨脹率の材料で作られる。
次に、第3の保持部材27の材料として、低膨
脹率のものを必要とする理由を以下に説明する。
第4図は上記光源装置を用いたレーザ光走査光学
系の光学的機能図を示す。また第5図はレーザビ
ーム走査記録装置の光学系を示す斜視図である。
これらの図において、O1は半導体レーザ素子
SLからの光出射面であり、半導体レーザ素子か
ら発生される光ビームはコリメーターレンズCL
によつてコリメートされて、出射された平行光束
は、fΘレンズF(たとえばf2=500mm)を通つて、
最終走査面O2上にビームスポツトが結像される。
このとき光学系の横倍率α、縦倍率βは次式で与
えられる。
α≡(dy2/dy1)=f2/f1=50 β≡(dz2/dz1)=α2=2500 これは、レーザ素子SLの光出射点がy1方向
(回転対称よりx1−y1平面から可)に熱膨脹等の
影響で、もし仮に1μm移動したとすると、走査
面O2上で50倍の50μm、y2方向にビームスポツト
が移動することを意味する。またレーザ素子SL
の光出射点がZ1方向に、仮に1μm移動したとす
ると、ビーム結像位置は2500倍の2500μm(2.5
mm)Z2方向に移動して、ビームスポツトが非結像
(Defocus)状態になることを意味する。
一般に精密なレーザビーム記録装置または読取
装置では、使用する環境温度差が40〜50℃変化し
ても、十分支障なく正確にビームスポツトを走査
する必要がある。上述のようにレーザ素子SLを
保持して外殻を構成する第3の保持部材27と、
コリメーターレンズCLの外殻を構成するマウン
ト部材32の各材料として低線膨脹率のものを用
いれば、温度変動による光学系位置変動を減少さ
せることができる。
また、半導体レーザ素子SLを封止するパツケ
ージ12、第1の保持部材(プレート21,2
2)、第2の保持部材26、第3の保持部材27
を嵌合構造となし、更に回転対称をなす同軸構造
にすることにより、温度変動によつて前記パツケ
ージ12、第1の保持部材、第2の保持部材26
が膨脹しようとしても、第3の保持部材27が最
外側の嵌合部材として低膨脹性を機能していて、
且つ回転対称構造であるため、軸方向と平行な方
向にしか位置変動(変位)成分で出ない。これは
光学系の横倍率の変位成分を抑えたことを意味す
る。
また、軸方向の変位成分は、第1図で示すよう
に、第3の保持部材27と放熱器25とで挟み込
まれ且つ、他の保持部材21,22,27より剛
性の小さい樹脂材料より成る第2の保持部材26
の内部応力として、熱膨脹エネルギーが蓄積され
るから、前記パツケージ12、第1の保持部材2
1,22、第2の保持部材26の変位成分は現わ
れない。これは光学系の縦倍率系の変位成分を抑
えたことを意味する。
〔発明の効果〕
以上の如く、本発明によるならば、温度変化に
対するレーザ素子と光学系との相対位置変動を少
なくすることができるので、所望のビーム光束を
安定して得ることができ、且つ構成する各保持部
材の製作・組立・調整が容易になるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図A,Bは本発明による光源装置の側断面
図および正面図、第2図は本発明の光源装置に内
蔵されるレーザ発生器の一部破断側面図、第3図
は上記光源装置の温度制御を行なう電気的ブロツ
ク図、第4図は上記光源装置を用いたレーザ光走
査光学系の光学系機能図、第5図はレーザビーム
走査記録装置の光学系を示す斜視図である。第6
図は従来の光源装置の一例を示す断面図である。 1,12……パツケージ、4,CL……コリメ
ーターレンズ、10……レーザ発生器、21,2
2……プレート(第1の保持部材)、23……温
度検出素子、24……ペルチエ素子、25……放
熱器、26……第2の保持部材、27……第3の
保持部材、30……レンズホルダ、32……マウ
ント部材、SL……半導体レーザ素子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子か
    ら発生される光ビームをコリメートするコリメー
    ターレンズ部とを有する光源装置において、 前記半導体レーザ素子を内蔵するパツケージに
    嵌合する熱伝導率が50W・m-1・K-1以上である
    良熱伝導性の第1の保持部材と、該第1の保持部
    材に嵌合する熱伝導率が2W・m-1・K-1以下であ
    る断熱性の第2の保持部材と、該第2の保持部材
    に嵌合し、コリメーターレンズ部を有した線膨張
    率が20×10-6-1以下である低膨張性の第3の保
    持部材が、前記パツケージと第1・第2・第3の
    各保持部材のそれぞれの嵌合部の中心軸とが略同
    一軸上になるように配置されていることを特徴と
    する光源装置。
JP5316385A 1985-03-15 1985-03-15 光源装置 Granted JPS61212861A (ja)

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JPS61212861A JPS61212861A (ja) 1986-09-20
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