JPH0259717A - レーザーユニット - Google Patents
レーザーユニットInfo
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- JPH0259717A JPH0259717A JP20943088A JP20943088A JPH0259717A JP H0259717 A JPH0259717 A JP H0259717A JP 20943088 A JP20943088 A JP 20943088A JP 20943088 A JP20943088 A JP 20943088A JP H0259717 A JPH0259717 A JP H0259717A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Lens Barrels (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】
(産業上の利用分野)
本発明は、たとえばデジタル信号により画像を形成する
デジタル複写機、レーザービームプリンタ、CDプレイ
ヤ等に適用されるレーザーユニットに関する。
デジタル複写機、レーザービームプリンタ、CDプレイ
ヤ等に適用されるレーザーユニットに関する。
(従来の技術)
従来、この種のレーザーユニットとしては、たとえば第
9図に示すようなものがある。すなわち、レーザーユニ
ット100は、組付部材101を介して半導体レーザー
チップ102とコリメータレンズ103とを所定のギャ
ップG′でもって一体に組付けることによって構成され
ている0組付部材lO1は、レーザーチップ102を保
持するチップ基台104を備えたケーシングであるキャ
ン105と、キャン105をレーザー基板106との間
で保持する第1ホルダ107と、コリメータレンズ10
3を保持するコリメータ鏡筒108と、第1ホルダ10
7に固定されてコリメータ鏡筒108を保持する第2ホ
ルダ109とから構成されている。そして、これらの各
構成部材は金属製としてレンズ駆動時の発熱を効率よく
放熱するようになっていた。
9図に示すようなものがある。すなわち、レーザーユニ
ット100は、組付部材101を介して半導体レーザー
チップ102とコリメータレンズ103とを所定のギャ
ップG′でもって一体に組付けることによって構成され
ている0組付部材lO1は、レーザーチップ102を保
持するチップ基台104を備えたケーシングであるキャ
ン105と、キャン105をレーザー基板106との間
で保持する第1ホルダ107と、コリメータレンズ10
3を保持するコリメータ鏡筒108と、第1ホルダ10
7に固定されてコリメータ鏡筒108を保持する第2ホ
ルダ109とから構成されている。そして、これらの各
構成部材は金属製としてレンズ駆動時の発熱を効率よく
放熱するようになっていた。
上記コリメータ鏡筒108は光軸方向に移動可能となっ
ていて、組付時のレーザーチップ102とコリメータレ
ンズ103間のギャップG′の調整は、コリメータ鏡筒
108を光軸方向に移動させることによりなされ、調整
完了後に接着剤等によって第2ホルダ109に対して固
定していた。
ていて、組付時のレーザーチップ102とコリメータレ
ンズ103間のギャップG′の調整は、コリメータ鏡筒
108を光軸方向に移動させることによりなされ、調整
完了後に接着剤等によって第2ホルダ109に対して固
定していた。
このギャップG′調整時のコリメータ鏡筒lO8の把持
方法としては、コリメータ鏡筒10gを磁性体の鉄製と
し、治具を用いて磁気吸着する方法が採られている。
方法としては、コリメータ鏡筒10gを磁性体の鉄製と
し、治具を用いて磁気吸着する方法が採られている。
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、上記従来例にあっては、組付部材101
がすべて金属製で熱伝導率が高いために、気温低下等の
環境温度の急激な変化が生じた場合、コリメータ鏡筒1
08の温度も急激に変化し、コリメータ鏡筒108に保
持されるコリメータレンズ103に結露が生じるおそれ
がある。コリメータレンズ103に結露が生じるとレー
ザービームが散乱し、例えばプリンタ等に適用した装置
にあっては、画質が劣化してしまうという問題点を有し
ていた。
がすべて金属製で熱伝導率が高いために、気温低下等の
環境温度の急激な変化が生じた場合、コリメータ鏡筒1
08の温度も急激に変化し、コリメータ鏡筒108に保
持されるコリメータレンズ103に結露が生じるおそれ
がある。コリメータレンズ103に結露が生じるとレー
ザービームが散乱し、例えばプリンタ等に適用した装置
にあっては、画質が劣化してしまうという問題点を有し
ていた。
このようなコリメータレンズ103の結露を防止するた
めには、コリメータ鏡筒108.第2ホルダー109お
よび第1ホルダー107を、たとえば樹脂等の断熱部材
で形成することが考えられる。
めには、コリメータ鏡筒108.第2ホルダー109お
よび第1ホルダー107を、たとえば樹脂等の断熱部材
で形成することが考えられる。
しかし、すべての構成部材を断熱部材とすると、結露防
止効果は高まるものの、レーザー発光時の放熱がなされ
なくなり、レーザー特性が大きく変化してしまう、また
、コリメータ鏡筒108を樹脂等の断熱部材とすると、
ギャップ調整時のコリメータ鏡筒108の把持手段とし
て磁石を使用できなくなってしまう、その他の把持方法
としては、たとえば機械的にチャフキングする方法、エ
アで吸引する方法、あるいはギャップを過大に組付けて
おいて、所定寸法になるまでコリメータ鏡筒108を押
し込んで調整する方法等が考えられる。
止効果は高まるものの、レーザー発光時の放熱がなされ
なくなり、レーザー特性が大きく変化してしまう、また
、コリメータ鏡筒108を樹脂等の断熱部材とすると、
ギャップ調整時のコリメータ鏡筒108の把持手段とし
て磁石を使用できなくなってしまう、その他の把持方法
としては、たとえば機械的にチャフキングする方法、エ
アで吸引する方法、あるいはギャップを過大に組付けて
おいて、所定寸法になるまでコリメータ鏡筒108を押
し込んで調整する方法等が考えられる。
しかしながらコリメータ鏡筒108を機械的にチャッキ
ングする方法は把持力によってコリメータ鏡筒108に
歪が生じ、光軸がずれるおそれがある。またコリメータ
鏡筒108をエアで吸弓する方法は、エアミストやオイ
ルミストがコリメータレンズに付着しやすいという問題
がある。
ングする方法は把持力によってコリメータ鏡筒108に
歪が生じ、光軸がずれるおそれがある。またコリメータ
鏡筒108をエアで吸弓する方法は、エアミストやオイ
ルミストがコリメータレンズに付着しやすいという問題
がある。
さらにコリメータ鏡筒108を押し込むだけの調整では
高精度の調整をできないという問題かある。
高精度の調整をできないという問題かある。
このような問題を解決するために、本出願人はコリメー
タ鏡筒を磁性粉末を添加した樹脂製にする方法を提案し
た(特願昭83−8498号参照)。
タ鏡筒を磁性粉末を添加した樹脂製にする方法を提案し
た(特願昭83−8498号参照)。
ところが樹脂の成形性の問題等により磁性粉末の添加量
が制約される場合があり、磁気吸着力が弱くなってしま
い、場合によってはコリメータ鏡筒を調整する際に必要
な磁気吸着力が得られないおそれがある。
が制約される場合があり、磁気吸着力が弱くなってしま
い、場合によってはコリメータ鏡筒を調整する際に必要
な磁気吸着力が得られないおそれがある。
特に、コリメータレンズ103とレーザーチップ102
との光軸方向および光軸に垂直方向の調整精度が非常に
高精度を要求される場合には、コリメータ鏡筒108を
強固に保持する必要がある。磁気吸着力が弱いと調整時
に保持部分がすべったりするおそれがあるために、高精
度の調整が困難になってしまう。
との光軸方向および光軸に垂直方向の調整精度が非常に
高精度を要求される場合には、コリメータ鏡筒108を
強固に保持する必要がある。磁気吸着力が弱いと調整時
に保持部分がすべったりするおそれがあるために、高精
度の調整が困難になってしまう。
そこで、本発明は上記従来技術の問題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、ユニットの
良好な放熱性を維持しつつ、環境温度に急激な変化が生
じた場合でも、コリメータレンズ表面の結露を防止し得
、さらにレーザー発光素子とコリメータレンズ間の高精
度のギャップ調整を容易にできるレーザーユニットを提
供することにある。
なされたもので、その目的とするところは、ユニットの
良好な放熱性を維持しつつ、環境温度に急激な変化が生
じた場合でも、コリメータレンズ表面の結露を防止し得
、さらにレーザー発光素子とコリメータレンズ間の高精
度のギャップ調整を容易にできるレーザーユニットを提
供することにある。
(課題を解決するための手段)
上記目的を達成するために、本発明にあっては、半導体
レーザーチップとコリメータレンズとを所定のギャップ
を設けて一体に組付けた組立体であって、上記コリメー
タレンズを保持するコリメータ鏡筒を備え、該コリメー
タ鏡筒を光軸方向に移動させることによりギャップを調
整可能としたレーザーユニットにおいて、 前記コリメータ鏡筒を、断熱部材と磁性金属部材とを結
合して構成したことを特徴とする。
レーザーチップとコリメータレンズとを所定のギャップ
を設けて一体に組付けた組立体であって、上記コリメー
タレンズを保持するコリメータ鏡筒を備え、該コリメー
タ鏡筒を光軸方向に移動させることによりギャップを調
整可能としたレーザーユニットにおいて、 前記コリメータ鏡筒を、断熱部材と磁性金属部材とを結
合して構成したことを特徴とする。
(作 用)
上記構成を有する本発明にあっては、環境温度に急激な
変化が生じた場合でも、温度変化が断熱部材のコリメー
タ鏡筒により遮断されてコリメータレンズに伝わりにく
く、コリメータレンズの急激な温度変化が防止される。
変化が生じた場合でも、温度変化が断熱部材のコリメー
タ鏡筒により遮断されてコリメータレンズに伝わりにく
く、コリメータレンズの急激な温度変化が防止される。
また、コリメータ鏡筒は断熱部材および磁性金属部材と
から構成されているので、ギャップ調整時にはコリメー
タ鏡筒を磁気吸着することにより強力に把持することが
できる。
から構成されているので、ギャップ調整時にはコリメー
タ鏡筒を磁気吸着することにより強力に把持することが
できる。
(実施例)
以下に、本発明を図示の実施例に基づいて説明する0本
発明の一実施例に係るレーザーユニットを示す第1図乃
至第5図において、1はレーザーユニット全体を示して
いる。このレーザーユニット1は組付部材2によって半
導体レーザーチップ3とコリメータレンズ4とが所定の
ギャップGを設けて一体に組付けられている。
発明の一実施例に係るレーザーユニットを示す第1図乃
至第5図において、1はレーザーユニット全体を示して
いる。このレーザーユニット1は組付部材2によって半
導体レーザーチップ3とコリメータレンズ4とが所定の
ギャップGを設けて一体に組付けられている。
組付部材2は、概略レーザーチップ3を備えたレーザー
素子5をレーザー基板6との間で保持する第1ホルダ7
と、コリメータレンズ4を保持するコリメータ鏡筒8と
、第1ホルダ7とコリメータ鏡筒8とを連結する第2ホ
ルダ9とから構成されている。
素子5をレーザー基板6との間で保持する第1ホルダ7
と、コリメータレンズ4を保持するコリメータ鏡筒8と
、第1ホルダ7とコリメータ鏡筒8とを連結する第2ホ
ルダ9とから構成されている。
上記レーザーチップ3は銅等の熱伝導率の高い金属製の
基台10先端に保持され、断面ハツト形状のケーシング
であるキャン11内に収納されたレーザー素子5として
ユニット化されている。
基台10先端に保持され、断面ハツト形状のケーシング
であるキャン11内に収納されたレーザー素子5として
ユニット化されている。
キャ711の先端面にはレーザービーム出射用の開口部
11aが設けられており、この開口部11aはカバーガ
ラスllbによって覆われている。一方キャン11の基
端部には半径方向外方に向って環状のフランジ部11c
が張り出している。
11aが設けられており、この開口部11aはカバーガ
ラスllbによって覆われている。一方キャン11の基
端部には半径方向外方に向って環状のフランジ部11c
が張り出している。
一方、第1ホルダ7はその中央にレーザー素子5のキャ
ン11を挿通する孔7aが穿設された亜鉛ダイキャスト
製の板状部材で、レーザー素子5を光軸に対して直角に
保持してレーザー千ツブ3から出射されるレーザービー
ムの出射角度を光軸方向に位置決めするようになってい
る。すなわち第一ホルダ7の孔7aのレーザー基板6側
の開口部にレーザー素子5のキャン11のフランジ部l
ieが嵌合する基準段部12が設けられ、この段部12
にフランジ部11cを突き当ててレーザー素子5の取付
角度を位置決めしている。そしてレーザー素子5とレー
ザー基板6との間にフランジ部11cを段部12に圧接
するためのスプリングワッシャ13が介装されている。
ン11を挿通する孔7aが穿設された亜鉛ダイキャスト
製の板状部材で、レーザー素子5を光軸に対して直角に
保持してレーザー千ツブ3から出射されるレーザービー
ムの出射角度を光軸方向に位置決めするようになってい
る。すなわち第一ホルダ7の孔7aのレーザー基板6側
の開口部にレーザー素子5のキャン11のフランジ部l
ieが嵌合する基準段部12が設けられ、この段部12
にフランジ部11cを突き当ててレーザー素子5の取付
角度を位置決めしている。そしてレーザー素子5とレー
ザー基板6との間にフランジ部11cを段部12に圧接
するためのスプリングワッシャ13が介装されている。
また、第2ホルダ9は筒状部材で、第1ホルダ7と同様
の亜鉛グイキャスト製で、上記コリメータ鏡筒8が内周
側に嵌合される円筒状の鏡筒保持部91と、上記第1ホ
ルダ7に固定するための固定フランジ部92とから構成
されている。この第2ホルダ9を光軸に対して直交方向
に移動させることにより、レーザーチップ3から出射さ
れるビームの発光中心軸とコリメータレンズ4の光軸の
軸ずれを調整するようになっている。
の亜鉛グイキャスト製で、上記コリメータ鏡筒8が内周
側に嵌合される円筒状の鏡筒保持部91と、上記第1ホ
ルダ7に固定するための固定フランジ部92とから構成
されている。この第2ホルダ9を光軸に対して直交方向
に移動させることにより、レーザーチップ3から出射さ
れるビームの発光中心軸とコリメータレンズ4の光軸の
軸ずれを調整するようになっている。
この第1ホルダ7と第2ホルダ9およびレーザー基板6
の組付けは、第5図に示すようにビス14.15を用い
てなされている。まず第1ホルダ7に設けた第1ねじ孔
14aにレーザー基板6側からビス14をねじ込むこと
によりレーザー基板6と第1ホルダ7とを締結する。一
方、第2ホルダ9に設けたねじ孔15aに、第1ホルダ
7の第1ねじ孔14aとは別個に設けた挿通孔15bを
介してレーザー基板6側からビス15をねじ込むことに
より、第2ホルダ9を第1ホルダ7に対して締付固定す
るようになっている。ここで軸ずれの調整は第1ホルダ
7に設けた挿通孔15bとビス15との隙間分によって
調整可能としている。さらにこのレーザーユニット1の
組付はビス17を用いてレーザー基板6側から取付部材
18に締付固定される。
の組付けは、第5図に示すようにビス14.15を用い
てなされている。まず第1ホルダ7に設けた第1ねじ孔
14aにレーザー基板6側からビス14をねじ込むこと
によりレーザー基板6と第1ホルダ7とを締結する。一
方、第2ホルダ9に設けたねじ孔15aに、第1ホルダ
7の第1ねじ孔14aとは別個に設けた挿通孔15bを
介してレーザー基板6側からビス15をねじ込むことに
より、第2ホルダ9を第1ホルダ7に対して締付固定す
るようになっている。ここで軸ずれの調整は第1ホルダ
7に設けた挿通孔15bとビス15との隙間分によって
調整可能としている。さらにこのレーザーユニット1の
組付はビス17を用いてレーザー基板6側から取付部材
18に締付固定される。
一方、コリメータ鏡筒8は断熱部材としての樹脂素材か
らなる樹脂部8aと磁性体金属部8bとを接着結合して
なっている。
らなる樹脂部8aと磁性体金属部8bとを接着結合して
なっている。
このコリメータ鏡筒8は上記第2ホルダ9の鏡筒保持部
91に軸方向に摺動可能に嵌合され、鏡筒保持部91の
先端部近傍に穿設された接着用穴81を介して流し込ま
れる接着剤により、第2ホルダ9に対して接着固定され
る。コリメータ鏡筒8の長さは鏡筒保持部91の長さよ
りも若干長く、レーザー素子5と対面する側の端部内周
は厚肉のレンズ固定部82になっていて、このレンズ固
定部82にコリメータレンズ4が嵌着固定されている。
91に軸方向に摺動可能に嵌合され、鏡筒保持部91の
先端部近傍に穿設された接着用穴81を介して流し込ま
れる接着剤により、第2ホルダ9に対して接着固定され
る。コリメータ鏡筒8の長さは鏡筒保持部91の長さよ
りも若干長く、レーザー素子5と対面する側の端部内周
は厚肉のレンズ固定部82になっていて、このレンズ固
定部82にコリメータレンズ4が嵌着固定されている。
而してコリメータレンズ4とレーザー素子5のレーザー
チップ3とのギャップGは、コリメータ鏡筒8を軸方向
に動かすことにより調整され、調整した後にコリメータ
鏡筒8をホルダ9に接着固定するものである。
チップ3とのギャップGは、コリメータ鏡筒8を軸方向
に動かすことにより調整され、調整した後にコリメータ
鏡筒8をホルダ9に接着固定するものである。
この際、レーザー素子5とコリメータレンズ4の光軸に
垂直方向の位置決めに高精度(たとえば±5鉢程度)が
要求される場合、コリメータ鏡筒8の外径とホルダ9の
鏡筒保持部91内径の嵌合ガタを高精度に作製する必要
がある。すなわち、コリメータ鏡筒8の軸方向の調整後
、接着用穴81から流し込まれた接着剤が乾燥硬化する
際に収縮し、コリメータ鏡筒8が一方向に引張られてコ
リメータレンズ4が光軸と垂直方向にズレるおそれがあ
るからである。
垂直方向の位置決めに高精度(たとえば±5鉢程度)が
要求される場合、コリメータ鏡筒8の外径とホルダ9の
鏡筒保持部91内径の嵌合ガタを高精度に作製する必要
がある。すなわち、コリメータ鏡筒8の軸方向の調整後
、接着用穴81から流し込まれた接着剤が乾燥硬化する
際に収縮し、コリメータ鏡筒8が一方向に引張られてコ
リメータレンズ4が光軸と垂直方向にズレるおそれがあ
るからである。
このようなコリメータレンズ4のズレを防止するために
は、前記嵌合ガタを可能な限りつめておく必要があり、
その結果ホルダ9とコリメータ鏡筒8間の摺動抵抗が増
加する。そのため、後述するコリメータ調整の際のコリ
メータ鏡筒8の摺動抵抗が大きくなる。
は、前記嵌合ガタを可能な限りつめておく必要があり、
その結果ホルダ9とコリメータ鏡筒8間の摺動抵抗が増
加する。そのため、後述するコリメータ調整の際のコリ
メータ鏡筒8の摺動抵抗が大きくなる。
本発明においては、コリメータ調整の際の追従性を阻害
しないように、コリメータ鏡筒8をコリメータレンズ4
を保持する樹脂部8aと、調整用電磁石に吸着する側に
配置される磁性金属部8bとから構成され、両者を接着
又はインサート成型にて一体成型している。
しないように、コリメータ鏡筒8をコリメータレンズ4
を保持する樹脂部8aと、調整用電磁石に吸着する側に
配置される磁性金属部8bとから構成され、両者を接着
又はインサート成型にて一体成型している。
コリメータ鏡筒8の樹脂部8aの樹脂素材としては、非
品性のポリエーテルサルホン(芳香族サルホン系樹脂)
(以下PESと略記する)や、結晶性のポリフェニレン
サルファイド(以下PPSと略記する)、その他熱伝導
率の低い各種の樹脂材料が用いられる。このうち、PE
S等の非品性樹脂の場合には、温度上昇に対する物性の
劣化が少ないために、急激な温度変化や、苛酷な使用条
件にも耐えることができる利点がある。
品性のポリエーテルサルホン(芳香族サルホン系樹脂)
(以下PESと略記する)や、結晶性のポリフェニレン
サルファイド(以下PPSと略記する)、その他熱伝導
率の低い各種の樹脂材料が用いられる。このうち、PE
S等の非品性樹脂の場合には、温度上昇に対する物性の
劣化が少ないために、急激な温度変化や、苛酷な使用条
件にも耐えることができる利点がある。
因みに、このPESは熱伝導率が入=1.5X101K
cal/sh ”C程度であり、従来の装置のコリメー
タ鏡筒に用いられていた鉄(熱伝導車入= 50 Kc
al/ah ”0程度)に比べ熱伝導率がかなり低く、
環境温度に急激な変化が生じた場合でも、その変化がコ
リメータレンズ5に伝わりにくい。
cal/sh ”C程度であり、従来の装置のコリメー
タ鏡筒に用いられていた鉄(熱伝導車入= 50 Kc
al/ah ”0程度)に比べ熱伝導率がかなり低く、
環境温度に急激な変化が生じた場合でも、その変化がコ
リメータレンズ5に伝わりにくい。
一方、コリメータ、鏡筒8の磁性金属部8bには、鉄等
のリング状に成形した部材が用いられている。
のリング状に成形した部材が用いられている。
上記構成のレーザーユニットにあっては、コリメータ鏡
筒8のうちコリメータレンズ4を保持する部分を断熱性
の樹脂部8aとしたので、環境温度が急激に低下しても
コリメータレンズ4の温度変化が抑えられ、コリメータ
レンズ4表面の結露を防止することができる。しかもレ
ーザーチップ3を保持するチップ基台10および第1.
第2ホルダ7.9が熱伝導率のよい金属製となっている
ので、レーザー駆動時に発生する熱が効率よく放熱され
、発熱によるレーザーの特性変化等を可及的に抑えるこ
とができる。
筒8のうちコリメータレンズ4を保持する部分を断熱性
の樹脂部8aとしたので、環境温度が急激に低下しても
コリメータレンズ4の温度変化が抑えられ、コリメータ
レンズ4表面の結露を防止することができる。しかもレ
ーザーチップ3を保持するチップ基台10および第1.
第2ホルダ7.9が熱伝導率のよい金属製となっている
ので、レーザー駆動時に発生する熱が効率よく放熱され
、発熱によるレーザーの特性変化等を可及的に抑えるこ
とができる。
また、本実施例では第1.第2ホルダ7.9を亜鉛グイ
キャスト製としたが、アルミニウム製となっている。
キャスト製としたが、アルミニウム製となっている。
コリメータ鏡筒8を把持する把持手段としては、先端に
電磁石Sが設けられたレバーHが用いられる。而してレ
バー先端の電磁石Sをオンしてコリメータ鏡筒8を磁気
吸着し、レバーHを押し引きしながらコリメータ鏡筒8
を光軸方向に移動させ、ギャップGを調整する。調整の
確認は、レーザービームLをCCDカメラCでモニター
することによって行ない、ベストビーム位置を探し出す
、レーザービームLが所定のスポット径となると、第2
ホルダ9に設けた接着穴81から瞬間接着剤を流し込み
、コリメータ鏡筒8を第2ホルダ9に対して固定する。
電磁石Sが設けられたレバーHが用いられる。而してレ
バー先端の電磁石Sをオンしてコリメータ鏡筒8を磁気
吸着し、レバーHを押し引きしながらコリメータ鏡筒8
を光軸方向に移動させ、ギャップGを調整する。調整の
確認は、レーザービームLをCCDカメラCでモニター
することによって行ない、ベストビーム位置を探し出す
、レーザービームLが所定のスポット径となると、第2
ホルダ9に設けた接着穴81から瞬間接着剤を流し込み
、コリメータ鏡筒8を第2ホルダ9に対して固定する。
ここで、コリメータ鏡筒8の先端部には鉄製の磁性金属
部8bがあるので、電磁石Sとコリメータ鏡筒8との吸
着力は大きい、因みに先に本出願人が提案したレーザー
ユニット(実願昭83−8498号)のように樹脂に磁
性材を添加した場合に比較して吸着力は数倍に増大する
。
部8bがあるので、電磁石Sとコリメータ鏡筒8との吸
着力は大きい、因みに先に本出願人が提案したレーザー
ユニット(実願昭83−8498号)のように樹脂に磁
性材を添加した場合に比較して吸着力は数倍に増大する
。
したがって、コリメータ鏡筒8と第2ホルダ9との嵌合
精度を十分高くしても、コリメータ鏡筒8と電磁石Sと
の追従性は阻害されなくなる。また、それだけでなく吸
着力が強くなることにより、コリメータ鏡筒8を第2ホ
ルダ9に接着する際に、接着剤の硬化収縮あるいは表面
張力によりコリメータ鏡筒8が前記嵌合ガタ内で一方向
に寄せられ、光軸と垂直方向にコリメータレンズ4がず
れるおそれも無い。
精度を十分高くしても、コリメータ鏡筒8と電磁石Sと
の追従性は阻害されなくなる。また、それだけでなく吸
着力が強くなることにより、コリメータ鏡筒8を第2ホ
ルダ9に接着する際に、接着剤の硬化収縮あるいは表面
張力によりコリメータ鏡筒8が前記嵌合ガタ内で一方向
に寄せられ、光軸と垂直方向にコリメータレンズ4がず
れるおそれも無い。
したがって充分な調整値を保ったままで、コリメータ鏡
筒8と第2ホルダ9が完全に固定された時点で電磁石S
をオフとし、レバーHを外せばレーザーユニヅトの調整
が終了する。
筒8と第2ホルダ9が完全に固定された時点で電磁石S
をオフとし、レバーHを外せばレーザーユニヅトの調整
が終了する。
もちろん通常使用環境と調整を行うふん囲気環境とが大
きく異なる場合にはより高精度調整を行うために、前記
調整時に本来のベストピント位置から計算上決定される
微小量だけ調整位置をずらして温度変化によるピントズ
レをより小さくする事もできる。
きく異なる場合にはより高精度調整を行うために、前記
調整時に本来のベストピント位置から計算上決定される
微小量だけ調整位置をずらして温度変化によるピントズ
レをより小さくする事もできる。
ところでコリメータ鏡筒8の断熱部材としては、上記し
たように樹脂だけでなくセラミックス等を用いてもよい
が、温度変化による組付部材2各部の熱膨張差に起因す
るギャップGの変化を抑えるという点では、線膨張係数
の大きい樹脂製とすることが望ましい、熱膨張について
説明すると、コリメータレンズ4とレーザーチップ3と
のギャップGは温度変化により上記した組付部材2の各
構成部、本実施例では、チップ基台10.第1ホルダ7
、第2ホルダ9およびコリメータ鏡筒8の熱膨張差によ
って変化する。すなわち、第1、第2ホルダ7.9はギ
ャップGを拡げる方向に熱膨張し、チップ基台10とコ
リメータ鏡筒8はギャップGを狭める方向に熱膨張し、
この熱膨張差がギャップGの変化分として現われる。
たように樹脂だけでなくセラミックス等を用いてもよい
が、温度変化による組付部材2各部の熱膨張差に起因す
るギャップGの変化を抑えるという点では、線膨張係数
の大きい樹脂製とすることが望ましい、熱膨張について
説明すると、コリメータレンズ4とレーザーチップ3と
のギャップGは温度変化により上記した組付部材2の各
構成部、本実施例では、チップ基台10.第1ホルダ7
、第2ホルダ9およびコリメータ鏡筒8の熱膨張差によ
って変化する。すなわち、第1、第2ホルダ7.9はギ
ャップGを拡げる方向に熱膨張し、チップ基台10とコ
リメータ鏡筒8はギャップGを狭める方向に熱膨張し、
この熱膨張差がギャップGの変化分として現われる。
第3図には、各構成部分の熱膨張状態を模式的に示して
いる。ギャップGの変化に影響するのは第1ホルダ7の
基準段部12が基準面となり、この基準段部12から第
2ホルダ9の取付面までの寸法文1 と、第2ホルダ9
の取付面から接着穴81までの寸法IL2 と、コリメ
ータ鏡筒8の樹脂部8aの接着穴81からレーザー側端
面までの長さ交3と、チップ基台10の上記基準面から
レーザーチップ3までの長さfLaである。そして所定
の温度変化に対応する各部の熱膨張量を6文1゜Δ文2
.Δ文3.Δ文4 とすると、ギャップGの変化量ΔX
は、Δx=(Δ!;L1 +6文2)−(ΔfB+Δ文
4)と表わされることになる。本実施例の場合には、ギ
ャップGを狭める方向に熱膨張するコリメータ鏡筒樹脂
部8aとチップ基台lOの寸法(!13 +la )が
、ギャップGを拡げる方向に熱膨張する第1.第2ホル
ダ7.9の寸法(JL+ +lz )より小さいので、
ギャップGは温度上昇によって拡がり勝手となる。した
がってコリメータ鏡筒樹脂部8aを線膨張係数の大きい
樹脂部とすることがギャップGの変化分を吸収する効率
が最も高い。
いる。ギャップGの変化に影響するのは第1ホルダ7の
基準段部12が基準面となり、この基準段部12から第
2ホルダ9の取付面までの寸法文1 と、第2ホルダ9
の取付面から接着穴81までの寸法IL2 と、コリメ
ータ鏡筒8の樹脂部8aの接着穴81からレーザー側端
面までの長さ交3と、チップ基台10の上記基準面から
レーザーチップ3までの長さfLaである。そして所定
の温度変化に対応する各部の熱膨張量を6文1゜Δ文2
.Δ文3.Δ文4 とすると、ギャップGの変化量ΔX
は、Δx=(Δ!;L1 +6文2)−(ΔfB+Δ文
4)と表わされることになる。本実施例の場合には、ギ
ャップGを狭める方向に熱膨張するコリメータ鏡筒樹脂
部8aとチップ基台lOの寸法(!13 +la )が
、ギャップGを拡げる方向に熱膨張する第1.第2ホル
ダ7.9の寸法(JL+ +lz )より小さいので、
ギャップGは温度上昇によって拡がり勝手となる。した
がってコリメータ鏡筒樹脂部8aを線膨張係数の大きい
樹脂部とすることがギャップGの変化分を吸収する効率
が最も高い。
この際、コリメータ鏡筒8の先端部に設けた磁性金属部
8bは前記線膨張の模式図外にあるため、温度によるギ
ャップGの変化には寄与しない。
8bは前記線膨張の模式図外にあるため、温度によるギ
ャップGの変化には寄与しない。
さらに、樹脂材料に充填剤を充填すると、その樹脂材料
の線膨張係数が変化し、その線膨張係数は充填剤の含有
率によって変化する。したがって上記したフェライト粉
末等の磁性充填剤Fの量を適宜選択することによりコリ
メータ鏡筒8の熱膨張量を任意の値に設定できる。した
がって、上記したギャップGの変化量ΔXをコリメータ
レンズ4の焦点深度内に収まるようにコリメータ鏡筒8
の熱膨張量6文3を選択することが可能であり、このよ
うにすれば、ギヤツブG精度を確保するためのペルチェ
素子やヒータ等の温調素子等が不要となる。
の線膨張係数が変化し、その線膨張係数は充填剤の含有
率によって変化する。したがって上記したフェライト粉
末等の磁性充填剤Fの量を適宜選択することによりコリ
メータ鏡筒8の熱膨張量を任意の値に設定できる。した
がって、上記したギャップGの変化量ΔXをコリメータ
レンズ4の焦点深度内に収まるようにコリメータ鏡筒8
の熱膨張量6文3を選択することが可能であり、このよ
うにすれば、ギヤツブG精度を確保するためのペルチェ
素子やヒータ等の温調素子等が不要となる。
もちろん、ここでいう充填剤は磁性体であるフェライト
粉末である必要は無く、ガラス繊維、ガラスピーズ等の
非磁性体で十分である。
粉末である必要は無く、ガラス繊維、ガラスピーズ等の
非磁性体で十分である。
ここで、第1.第2ホルダ7.9を亜鉛グイキャスト酸
、チップ基台10を銅製、コリメータ鏡筒樹脂部8al
PEsとフェライト粉末の複合材料とした場合の実験デ
ータを示す。
、チップ基台10を銅製、コリメータ鏡筒樹脂部8al
PEsとフェライト粉末の複合材料とした場合の実験デ
ータを示す。
亜鉛製のf51.第2ホルダ7.9の線膨張係数をα1
.α2、コリメータ鏡筒8の線膨張係数をα3、チップ
基台10の線膨張係数をα4とすると、ギャップGの変
化量ΔXは Δx= ((αl 1+ +C1212) −(α3
fB+α4文4))ΔL で示される。そして各部の寸法等を、 又1=1.7 1鳳 1文2 =9.3+w■ +
l 3 ;6−’8■鵬文 a =2.55
厘腫 、 αl 、α2 =2.74X 1 0
−5(1/’O) 、α3=3.8 X 10−5
(1/’O)αa = 1.e5X I 0−5(1/
’C) 、Δt=40゜とすると、 Δx= (2,74X(1,7+9.3)−(3,8X
f1.8 +1.85X 2.55) ) X 1O−
5X40= 0.000037 (ts)−0,037
(ルm〕となる。
.α2、コリメータ鏡筒8の線膨張係数をα3、チップ
基台10の線膨張係数をα4とすると、ギャップGの変
化量ΔXは Δx= ((αl 1+ +C1212) −(α3
fB+α4文4))ΔL で示される。そして各部の寸法等を、 又1=1.7 1鳳 1文2 =9.3+w■ +
l 3 ;6−’8■鵬文 a =2.55
厘腫 、 αl 、α2 =2.74X 1 0
−5(1/’O) 、α3=3.8 X 10−5
(1/’O)αa = 1.e5X I 0−5(1/
’C) 、Δt=40゜とすると、 Δx= (2,74X(1,7+9.3)−(3,8X
f1.8 +1.85X 2.55) ) X 1O−
5X40= 0.000037 (ts)−0,037
(ルm〕となる。
通常ギャップ変化量(ΔX)に対する許容値は2 (u
、m)程度であり、所定のビーム形状を得られる。
、m)程度であり、所定のビーム形状を得られる。
第6図および第7図は、本発明のレーザーユニット1を
適用した画像形成装置の一例を示すものであり1図にお
いて20は第1光学系、21は第2光学系であるレーザ
ースキャナユニー/ )、22は感光体ドラムである。
適用した画像形成装置の一例を示すものであり1図にお
いて20は第1光学系、21は第2光学系であるレーザ
ースキャナユニー/ )、22は感光体ドラムである。
第1光学系20は原稿台23上に蔵置された原稿を照明
するランプ24と、ミラー25゜26.27と、レンズ
28と、ミラー29゜30.31とを有しており、原稿
からの反射光をミラー25.26.27を介し、レンズ
28を通過させ、さらにミラー29,30.31を介し
て感光体ドラム22上に導く。
するランプ24と、ミラー25゜26.27と、レンズ
28と、ミラー29゜30.31とを有しており、原稿
からの反射光をミラー25.26.27を介し、レンズ
28を通過させ、さらにミラー29,30.31を介し
て感光体ドラム22上に導く。
第2光学系21は第7図に示すようにレーザーユニット
lと、シリンドリカルレンズ32aと、モータ32と、
モータ32に直結され矢印G方向に回転するポリゴンミ
ラー33と、トーリックレンズ(fθレンズ)34を有
しており、レーザーユニット1から出射されたレーザー
ビームをポリゴンミラー33で走査して、fθレンズ3
4を介して感光体ドラム22上に導く。
lと、シリンドリカルレンズ32aと、モータ32と、
モータ32に直結され矢印G方向に回転するポリゴンミ
ラー33と、トーリックレンズ(fθレンズ)34を有
しており、レーザーユニット1から出射されたレーザー
ビームをポリゴンミラー33で走査して、fθレンズ3
4を介して感光体ドラム22上に導く。
上記構成において第2光学系であるレーザースキャナユ
ニット21の働きと構成について説明すると、先ず第1
にはコンピュータやワードプロセッサー等の出力に接続
することによって二ニット21を潜像形成手段として機
能させ、第1光学系20によって形成される画像との合
成画像を形成する用い方がある。また、第2には画像の
先端部の余白形成や、転写紙と次の転写紙の間に対応す
る感光体下ラム22上の領域の不要な電荷の消去を行な
う用い方がある。さらに、第3にはデジタイザー等の座
標入力手段と組合せて第1光学系20によって形成され
る原稿画像の不要部分を消去するマスキング機能やトリ
ミング機能を果すために用いる場合がある。さらにまた
、第4には第1光学系20の光路の一部を遮断してその
部分に日付やページ等の原稿画像に記されていない情報
を付加するアドオン機能を用いる場合もある。
ニット21の働きと構成について説明すると、先ず第1
にはコンピュータやワードプロセッサー等の出力に接続
することによって二ニット21を潜像形成手段として機
能させ、第1光学系20によって形成される画像との合
成画像を形成する用い方がある。また、第2には画像の
先端部の余白形成や、転写紙と次の転写紙の間に対応す
る感光体下ラム22上の領域の不要な電荷の消去を行な
う用い方がある。さらに、第3にはデジタイザー等の座
標入力手段と組合せて第1光学系20によって形成され
る原稿画像の不要部分を消去するマスキング機能やトリ
ミング機能を果すために用いる場合がある。さらにまた
、第4には第1光学系20の光路の一部を遮断してその
部分に日付やページ等の原稿画像に記されていない情報
を付加するアドオン機能を用いる場合もある。
レーザースキャナ二二ッ)21は第5図に示すように支
持板35の下面に図示しない固定ビスにより吊り下げ固
定されている。また、本実施例においてはレーザービー
ムを感光体ドラム22上に導くミラー39も支持板35
の下面に吊り下げ固定されている。従って、レーザース
キャナユニット21の位置調整に際しては感光体ドラム
22の母線方向に対して上記第1光学系1の光路Bを平
行に設定すると共に、レーザースキャナユニット21の
主走査方向を母線方向に平行に設定するようにミラー3
9の位置を調整して行なわれる。
持板35の下面に図示しない固定ビスにより吊り下げ固
定されている。また、本実施例においてはレーザービー
ムを感光体ドラム22上に導くミラー39も支持板35
の下面に吊り下げ固定されている。従って、レーザース
キャナユニット21の位置調整に際しては感光体ドラム
22の母線方向に対して上記第1光学系1の光路Bを平
行に設定すると共に、レーザースキャナユニット21の
主走査方向を母線方向に平行に設定するようにミラー3
9の位置を調整して行なわれる。
本発明のレーザーユニット1を、このような画像形成装
置に適用した場合には、使用環境温度が急激に低下して
も、コリメータ鏡筒8の断熱効果によってコリメータレ
ンズ4の結露が防止され、冬場の朝一番の使用や、温度
変化の激しい地域での使用にあたっても常に良好な画像
を得ることができる。またレーザ−チップ4駆動時に発
生する熱は、熱伝導率の高いチップ基台10、第1ホル
ダ7、第2ホルダ9を介して放熱されて、レーザーの特
性変化を可及的に小さくすることができ、良好な画質を
維持できる。
置に適用した場合には、使用環境温度が急激に低下して
も、コリメータ鏡筒8の断熱効果によってコリメータレ
ンズ4の結露が防止され、冬場の朝一番の使用や、温度
変化の激しい地域での使用にあたっても常に良好な画像
を得ることができる。またレーザ−チップ4駆動時に発
生する熱は、熱伝導率の高いチップ基台10、第1ホル
ダ7、第2ホルダ9を介して放熱されて、レーザーの特
性変化を可及的に小さくすることができ、良好な画質を
維持できる。
尚、本発明のレーザーユニットは、このようなレーザー
複写機等の画像形成装置に限定されるものではなく、そ
の他CDプレイヤ等の各種装置に適用することができる
。
複写機等の画像形成装置に限定されるものではなく、そ
の他CDプレイヤ等の各種装置に適用することができる
。
第9図は1本発明の第2実施例を示している。
こ−の第2実施例にあっては、コリメータ鏡筒208が
略円筒形状の樹脂部208aと、断面丁字形状をした磁
性金属部材20 B、 bとを結合して構成したもので
ある。
略円筒形状の樹脂部208aと、断面丁字形状をした磁
性金属部材20 B、 bとを結合して構成したもので
ある。
このようにすれば、第1実施例と比較して磁性金属部材
208bの質量が増大し、調整用電磁石Sとの吸着力が
より大きくなって、−層スムーズな調整が可能となる。
208bの質量が増大し、調整用電磁石Sとの吸着力が
より大きくなって、−層スムーズな調整が可能となる。
その他の構成および作用については第1実施例と同一で
あるのでその説明を省略する。
あるのでその説明を省略する。
(発明の効果)
本発明は、以上の構成および作用から成るもので、コリ
メータ鏡筒を断熱部材と磁性金属部材とを結合して構成
したことにより、レーザーユニットの良好な放熱性を維
持しつつ、環境温度に急激な変化が生じた場合でも、コ
リメータレンズ表面の結露を防止してビームを正確に照
射できる。この結果、デジタル複写機等に適用した場合
に常時質の高い画像を形成することができるという効果
を奏する。
メータ鏡筒を断熱部材と磁性金属部材とを結合して構成
したことにより、レーザーユニットの良好な放熱性を維
持しつつ、環境温度に急激な変化が生じた場合でも、コ
リメータレンズ表面の結露を防止してビームを正確に照
射できる。この結果、デジタル複写機等に適用した場合
に常時質の高い画像を形成することができるという効果
を奏する。
また、コリメータ鏡筒の磁性体金属部材を磁石にて保持
することにより、ギャップ調整を行なう際の磁気吸着力
を大きくすることができ、ギャップおよび光軸に垂直な
方向の調整を迅速かつ高精度に行うことができる。
することにより、ギャップ調整を行なう際の磁気吸着力
を大きくすることができ、ギャップおよび光軸に垂直な
方向の調整を迅速かつ高精度に行うことができる。
第1図は本発明の一実施例に係るレーザーユニットの縦
断面図、第2図は第1図のレーザーユニットのギャップ
調整用の調整装置の一例を示す配置構成図、第3図は第
1図の装置の各構成部の熱膨張の状態を示した模式的構
成図、第4図は第1図の装置の側面図、第5図は第1図
の装置の概略分解斜視図、第6図は第1図のレーザーユ
ニットが適用された画像形成装置の概略構成図、第7図
は第6図の装置のレーザースキャナユニットの平面図、
第8図は本発明の他の実施例に係るレーザーユニットの
縦断面図、第9図は従来のレーザーユニットの縦断面図
である。 符号の説明 l・・・レーザーユニット 2・・・組付部材 3・・・レーザーチップ4・
・・コリメータレンズ 5・・・レーザー素子 7・・・第1ホルダ8・・・
コリメータ鏡筒 9・・・第2ホルダ8a・・・樹脂部
(断熱部材) 8b・・・磁性金属部材 10・・・チップ基台12・
・・基準段部 G・・・ギャップF・・・磁性充填
剤 4a 第3図 第4図 第7図 14a 第9図
断面図、第2図は第1図のレーザーユニットのギャップ
調整用の調整装置の一例を示す配置構成図、第3図は第
1図の装置の各構成部の熱膨張の状態を示した模式的構
成図、第4図は第1図の装置の側面図、第5図は第1図
の装置の概略分解斜視図、第6図は第1図のレーザーユ
ニットが適用された画像形成装置の概略構成図、第7図
は第6図の装置のレーザースキャナユニットの平面図、
第8図は本発明の他の実施例に係るレーザーユニットの
縦断面図、第9図は従来のレーザーユニットの縦断面図
である。 符号の説明 l・・・レーザーユニット 2・・・組付部材 3・・・レーザーチップ4・
・・コリメータレンズ 5・・・レーザー素子 7・・・第1ホルダ8・・・
コリメータ鏡筒 9・・・第2ホルダ8a・・・樹脂部
(断熱部材) 8b・・・磁性金属部材 10・・・チップ基台12・
・・基準段部 G・・・ギャップF・・・磁性充填
剤 4a 第3図 第4図 第7図 14a 第9図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体レーザーチップとコリメータレンズとを所定のギ
ャップを設けて一体に組付けた組立体であって、上記コ
リメータレンズを保持するコリメータ鏡筒を備え、該コ
リメータ鏡筒を光軸方向に移動させることによりギャッ
プを調整可能としたレーザーユニットにおいて、 前記コリメータ鏡筒を、断熱部材と磁性金属部材とを結
合して構成したことを特徴とするレーザーユニット。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20943088A JP2591666B2 (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | レーザーユニット |
US07/277,545 US4918702A (en) | 1987-12-02 | 1988-11-29 | Laser unit |
EP88120001A EP0318970B1 (en) | 1987-12-02 | 1988-11-30 | A laser unit |
DE88120001T DE3884767T2 (de) | 1987-12-02 | 1988-11-30 | Laserelement. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20943088A JP2591666B2 (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | レーザーユニット |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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