[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JPH01145611A - Laser unit - Google Patents

Laser unit

Info

Publication number
JPH01145611A
JPH01145611A JP30492087A JP30492087A JPH01145611A JP H01145611 A JPH01145611 A JP H01145611A JP 30492087 A JP30492087 A JP 30492087A JP 30492087 A JP30492087 A JP 30492087A JP H01145611 A JPH01145611 A JP H01145611A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
collimator lens
coefficient
linear expansion
gap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP30492087A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akiyoshi Kimura
木村 彰良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP30492087A priority Critical patent/JPH01145611A/en
Priority to US07/277,545 priority patent/US4918702A/en
Priority to DE88120001T priority patent/DE3884767T2/en
Priority to EP88120001A priority patent/EP0318970B1/en
Publication of JPH01145611A publication Critical patent/JPH01145611A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Laser Beam Printer (AREA)
  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)

Abstract

PURPOSE:To adsorb the quantity of variation of a gap and to obtain a high- accuracy beam shape regardless of temperature variation by using a resin part formed by adding a filler to a resin material as part of an assembly member, and setting a coefficient of linear expansion as a property value optionally. CONSTITUTION:The laser unit 1 has a semiconductor laser chip 3 and a collimator lens 4 assembled in one body by an assembly member 2 so that a specific gap G is provided. A collimator lens barrel 8, on the other hand, is molded out of a resin material obtained by charging the filler F for varying the coefficient of linear expansion to the resin material. Then the coefficient of linear expansion of the resin part is selected optionally according to the content of the filler charged in the resin material. Consequently, the variation of the gap due to a heat expansion difference among respective constituent parts of the assembly member is absorbed only by varying the coefficient of line expansion of the resin part irrelevantly to the shape, material, etc., of the constitution part other than the resin part of the assembly member.

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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a laser unit that is applied to, for example, digital copying machines, laser beam printers, CD players, etc. that form images using digital signals.

(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
7図に示すようなものがある。すなわち、レーザーニッ
ト装置0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103
を保持するコリメータ鏡筒108と、第1ホルダ107
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ーザー駆動時の発熱を効率よく
放熱するようになっていた。
(Prior Art) Conventionally, as this type of laser unit, there is one shown in FIG. 7, for example. That is, the laser knitting device 0 is constructed by assembling a semiconductor laser chip 102 and a collimator lens 103 together with a predetermined gap G' via an assembling member 101. A can 105 that is a casing including a chip base 104 that holds a chip 102, a first holder 107 that holds the can 105 between a laser substrate 106, and a collimator lens 103.
collimator lens barrel 108 holding the first holder 107
and a second holder 109 that is fixed to and holds the collimator lens barrel 108. Each of these constituent members is made of metal to efficiently dissipate heat generated during laser drive.

一方、環境温度変化やレーザー駆動時のレーザーチップ
102の発熱により1組付部材101の各構成部材が熱
膨張すると、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′が変動して、コリメータレンズ
103を通過後のレーザービームの形状が変化してしま
う、その結果レーザービームプリンタ等のレーザービー
ムにより感光体上に潜像を形成する装置においては、感
光体に照射されるビーム形状が変化してしまって所望の
画像が得られなかった。そこで、従来から、組付部材1
01のうちギャップG′を拡げる方向に熱膨張する第1
.第2ホルダ107,109と、ギャップG′を狭める
方向に熱膨張するチップ基台104とコリメータ鏡筒1
08との熱膨張差でもって、温度変化によるギャップG
′の変化分を吸収するように組付部材101の各構成部
の材質や形状等を設定していた(たとえば特開昭55−
43577号公報参照)。
On the other hand, when each component of the assembly member 101 thermally expands due to changes in environmental temperature or heat generated by the laser chip 102 during laser driving, the gap G' between the laser chip 102 and the collimator lens 103 changes, causing the collimator lens 103 to change. As a result, in devices such as laser beam printers that use a laser beam to form a latent image on a photoreceptor, the shape of the beam irradiated onto the photoreceptor changes. The desired image could not be obtained. Therefore, conventionally, the assembly member 1
01, the first one thermally expands in the direction of widening the gap G'.
.. The second holders 107 and 109, the chip base 104 that thermally expands in the direction of narrowing the gap G', and the collimator lens barrel 1
Due to the difference in thermal expansion with 08, the gap G due to temperature change
The material, shape, etc. of each component of the assembly member 101 were set so as to absorb the change in .
(See Publication No. 43577).

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら斯かる従来技術の場合には、第1.第2ホ
ルダ107,109、コリメータ鏡筒108およびチッ
プ基台104は、その線膨張係数が材料特有の物性値に
よって特定値に定まっているので、温度変化によるギャ
ップG′の変化分を吸収するためにはその形状1寸法を
適宜選択することになる。しかし各構成部材の形状、寸
法は材料コストや使用箇所のスペース等に制約されるの
で、上記ギャップG′の温度変化分をある程度までしか
吸収することができず、許容できる温度変化エリアが狭
かった。そのため、高精度を要求される装置に使用する
場合には、ヒータやペルチェ素子等の温調手段を用いて
組付部材の温度を制御する必要があった。このようなヒ
ータやペルチェ素子を用いるとなると、取付スペースが
必要となって装置の大型化を招くと共に、コストも嵩む
という問題が生じる。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the case of such prior art, the first. The second holders 107, 109, the collimator lens barrel 108, and the chip base 104 have linear expansion coefficients determined to specific values based on the physical property values of the materials, so that they can absorb changes in the gap G' due to temperature changes. For this purpose, the shape and dimensions must be selected as appropriate. However, since the shape and dimensions of each component are limited by material costs and the space where they are used, the temperature change in the gap G' can only be absorbed to a certain extent, and the allowable temperature change area is narrow. . Therefore, when used in a device that requires high precision, it is necessary to control the temperature of the assembly member using a temperature control means such as a heater or a Peltier element. If such a heater or Peltier element is used, a mounting space is required, leading to an increase in the size of the device and an increase in cost.

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、温度変化に
よるレーザーチップとコリメータレンズ間のギャップの
変化をより効率的に吸収し得るようにして、温調手段を
用いなくとも許容できる温度変化エリアを大きく設定で
きるレーザーユニットを提供することにある。
The present invention has been made to solve the problems of the prior art described above, and its purpose is to more efficiently absorb changes in the gap between the laser chip and the collimator lens due to temperature changes. Therefore, it is an object of the present invention to provide a laser unit that can set a large allowable temperature change area without using a temperature control means.

(問題点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、組付部
材を介して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レーザーユニ
ットにおいて、前記組付部材の一部を、樹脂素材に該樹
脂素材の線膨張係数を前記組付部材の構成部分の熱膨張
差に起因するギャップの変化量を吸収可能な値に変化さ
せるための充填剤を添加した樹脂部により構成したこと
を特徴とする。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention includes a semiconductor laser chip and a collimator lens that are integrally assembled with a predetermined gap therebetween via an assembly member. In the laser unit, a part of the assembly member is made of a resin material, and the linear expansion coefficient of the resin material is changed to a value capable of absorbing a change in the gap caused by a difference in thermal expansion between the constituent parts of the assembly member. It is characterized by being composed of a resin part to which a filler is added.

(作   用) 而して樹脂部の線膨張係数は、樹脂素材に充填する充填
剤の含有率によって任意の値を選択できる。したがって
組付部材の樹脂部以外の構成部分の形状、材質等とは無
関係に樹脂部の線膨張係数を変えるだけで組付部材の各
構成部分の熱膨張差に起因するギャップの変化分を吸収
できる。
(Function) The linear expansion coefficient of the resin part can be selected at any value depending on the content of the filler filled in the resin material. Therefore, regardless of the shape, material, etc. of the components other than the resin part of the assembly part, simply changing the coefficient of linear expansion of the resin part absorbs the change in the gap caused by the difference in thermal expansion of each component part of the assembly part. can.

(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4図において、l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。
(Embodiment) The present invention will be described below based on illustrated embodiments. In FIGS. 1 to 4 showing a laser unit according to an embodiment of the present invention, l indicates the entire laser unit. There is. In this laser unit 1, a semiconductor laser chip 3 and a collimator lens 4 are assembled together with a predetermined gap G by an assembly member 2.

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。
The assembly member 2 generally includes a first holder 7 that holds a laser element 5 having a laser chip 3 between it and a laser board 6.
, a collimator lens barrel 8 that holds the collimator lens 4 , and a second holder 9 that connects the first holder 7 and the collimator lens barrel 8 .

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ll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。
The laser chip 3 is held at the tip of a base 10 made of a metal with high thermal conductivity such as copper, and is unitized as a laser element 5 housed in a can 11, which is a casing with a hat-shaped cross section.

キャン11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flb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。
An opening 11a for emitting a laser beam is provided on the front end surface of the can 11, and this opening 11a is covered with a cover glass flb. On the other hand, the base end of the can 11 has an annular flange portion 11c extending radially outward.
is sticking out.

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
保持してレーザーチップ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1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1
1c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lie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llC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。
On the other hand, the first holder 7 is a zinc die-cast plate member with a hole 7a drilled in its center for inserting the can 11 of the laser element 5, and holds the laser element 5 at right angles to the optical axis. The emission angle of the laser beam emitted from the laser chip 3 is positioned in the optical axis direction. That is, the flange portion 1 of the can 11 of the laser element 5 is inserted into the opening of the hole 7a of the first holder 7 on the side of the laser substrate 6.
A reference step portion 12 into which the 1c fits is provided, and this step portion 12
The mounting angle of the laser element 5 is determined by abutting the flange portion lie against the flange portion lie. A spring washer 13 is interposed between the laser element 5 and the laser substrate 6 to press the flange portion IIIC against the step portion 12.

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。
The second holder 9 is a cylindrical member made of zinc cast like the first holder 7, and includes a cylindrical lens barrel holding portion 91 into which the collimator lens barrel 8 is fitted on the inner circumferential side, and A fixing flange portion 92 for fixing to the first holder 7. By moving this second holder 9 in a direction perpendicular to the optical axis, the misalignment between the light emission center axis of the beam emitted from the laser chip 3 and the optical axis of the collimator lens 4 is adjusted.

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4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チップ)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。
This first holder 7, second holder 9 and laser board 6
The assembly is done using screws 14 and 15 as shown in FIG. First, the laser board 6 and the first holder 7 are fastened together by screwing the screws 14 into the first screw holes 14a provided in the first holder 7 from the laser board 6 side. On the other hand, by screwing the screw 15 into the screw hole 15a provided in the second holder 9 from the laser board 6 side through the insertion hole 15b provided separately from the first screw hole 14a of the first holder 7, the second The holder 9 is tightened and fixed to the first holder 7. Here, the axis misalignment can be adjusted by adjusting the gap between the insertion hole 15b provided in the first holder 7 and the screw 15. Furthermore, this laser chip 1 is assembled by tightening and fixing it to the mounting member 18 from the laser board 6 side using screws 17.

一方、コリメータ鏡筒8は樹脂素材に線膨張係数を変化
させるための充填剤Fを充填した樹脂材料により成形さ
れ、本発明の樹脂部を構成している。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。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を第1ホル
ダ7に接着固定するものである。
On the other hand, the collimator lens barrel 8 is molded from a resin material filled with a filler F for changing the coefficient of linear expansion, and constitutes the resin part of the present invention. The collimator lens barrel 8 is fitted into the lens barrel holding portion 91 of the second holder 9 so as to be slidable in the axial direction. The second holder 9 is adhesively fixed by the poured adhesive. The length of the collimator lens barrel 8 is slightly longer than the length of the lens barrel holding part 91, and the inner periphery of the end facing the laser element 5 is a thick lens fixing part 82. A collimator lens 4 is fitted and fixed. The gap G between the collimator lens 4 and the laser chip 3 of the laser element 5 is adjusted by moving the collimator barrel 8 in the axial direction, and after adjustment, the collimator barrel 8 is adhesively fixed to the first holder 7. It is something.

ここで、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1本実施例では、チップ基台lO1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2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。
Here, the gap G between the collimator lens 4 and the laser chip 3 changes due to temperature changes. It changes depending on the difference in thermal expansion of the cylinder 8. That is, 1st. The second holder 7.9 thermally expands in a direction that widens the gap G, and the two-chip base 10 and collimator lens barrel 8 thermally expand in a direction that narrows the gap G, and this thermal expansion difference appears as a change in the gap G.

第2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までの寸法又2と、コリメータ鏡
筒8の接着穴81からレーザー側端面までの長さ文3と
、チップ基台lOの上記基準面からレーザーチップ3ま
での長さ文4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Δit  、Δ12 。
FIG. 2 schematically shows the state of thermal expansion of each component. The change in the gap G is influenced by the reference step 12 of the first holder 7 serving as a reference surface, the dimension 1 from this reference step 12 to the mounting surface of the second holder 9, and the mounting surface of the second holder 9. 2, the length from the adhesive hole 81 of the collimator lens barrel 8 to the laser side end surface (3), and the length from the reference surface of the chip base lO to the laser chip 3 (4). be. The amount of thermal expansion of each part corresponding to a predetermined temperature change is Δit and Δ12.

Δ!;L3  、ΔfLa とすると、ギャップGの変
化量ΔXは、Δx=(Δ立1+Δ文2)−(Δ見3+Δ
又4)と表わされることになる。
Δ! ;L3, ΔfLa, the amount of change ΔX in the gap G is Δx=(ΔTachi1+ΔSent2)−(ΔSee3+Δ
It is also expressed as 4).

そして上記した樹脂部としてのコリメータ鏡筒8の線膨
張例数α3を、使用温度範囲を考慮して、ΔXがコリメ
ータレンズ4の焦点深度内におさまるような熱膨張量6
文3となるように選択する。
Then, considering the operating temperature range, the number α3 of linear expansion of the collimator lens barrel 8 as the resin part is set to 6 such that ΔX falls within the depth of focus of the collimator lens 4.
Select sentence 3.

コリメータ鏡筒8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)、その他線膨張係数の大きい
各種の樹脂材料が用いられる。このうち、PES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。
The resin material of the collimator lens barrel 8 is non-quality polyether sulfone (aromatic sulfone resin) (hereinafter referred to as PES).
), crystalline polyphenylene sulfide (hereinafter abbreviated as PPS), and various other resin materials having a large coefficient of linear expansion are used. Among these, non-grade resins such as PES have the advantage of being able to withstand rapid temperature changes and severe usage conditions because their physical properties do not deteriorate much with temperature increases.

一方、充填剤Fとしては、その線膨張係数が樹脂素材の
熱膨張係数より小さいものが好ましく用いられ、含有率
を高めることによって全体の線膨張係数が小さくなるよ
うに変化させている。充填剤としては炭素繊維、がラス
繊維、無機フィラー等、樹脂素材の線膨張係数を変化さ
せ得る種々の材料を用いることができる0本実施例にあ
っては、樹脂素材にPESを用い充填剤Fとしてフェラ
イト粉末等の磁性フィラを充填してコリメータ鏡筒8に
磁性を持たせている。
On the other hand, as the filler F, one whose linear expansion coefficient is smaller than the thermal expansion coefficient of the resin material is preferably used, and the overall linear expansion coefficient is changed by increasing the content. As the filler, various materials that can change the coefficient of linear expansion of the resin material can be used, such as carbon fiber, glass fiber, and inorganic filler. In this example, PES is used as the resin material and the filler A magnetic filler such as ferrite powder is filled as F to impart magnetism to the collimator barrel 8.

上記構成のレーザーユニットにあっては、ある範囲の温
度変化Δtに対応する第1.第2ホルダ7.9の熱膨張
量ΔfLr  、Δ12の和からチップ基台lOの熱膨
張量Δi4を差し引いた残りの熱膨張差を吸収するよう
に、線膨張係数α3を選択し、この線膨張係数α3とな
るように充填剤Fの含有率を変化させる。このようにす
れば、温度変化に対してギャップGの変化量ΔXをコリ
メータレンズ4の焦点深度内に収めることができギャッ
プGの精度を確保することができる。したがってギヤツ
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
調素子は不要となる。
In the laser unit having the above configuration, the first . The linear expansion coefficient α3 is selected so as to absorb the remaining thermal expansion difference obtained by subtracting the thermal expansion amount Δi4 of the chip base lO from the sum of the thermal expansion amount ΔfLr of the second holder 7.9 and Δ12, and this linear expansion The content of filler F is changed so that the coefficient α3 is obtained. In this way, the amount of change ΔX in the gap G with respect to temperature change can be kept within the depth of focus of the collimator lens 4, and the accuracy of the gap G can be ensured. Therefore, a temperature control element such as a Peltier element or a heater for ensuring gear G accuracy is not required.

ここで、第1.第2ホルダ7.9を亜鉛グイキャスト製
、チップ基台lOを銅製、コリメータ鏡筒8を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。
Here, the first. Experimental data is shown in which the second holder 7.9 is made of zinc cast, the chip base lO is made of copper, and the collimator barrel 8 is made of a composite material of PES and ferrite powder.

亜鉛型の第1.第2ホルダ7.9の線膨張係数をαl 
、α2、コリメータ鏡筒4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= ((a+ 文+ +α212)   (α31
3+α41a ))Δt で示される。そして各部の寸法等を、 Jll =1.7mm 、 12 =L3w+s 、 
13 =f1.8mm 。
Zinc type 1. The linear expansion coefficient of the second holder 7.9 is αl
, α2, the linear expansion coefficient of the collimator barrel 4 is α3, and the linear expansion coefficient of the chip base 10 is α4, then the amount of change ΔX in the gap G is Δx= ((a+ sentence+ +α212) (α31
3+α41a)) Δt. Then, the dimensions of each part are Jll = 1.7 mm, 12 = L3w + s,
13 = f1.8mm.

文a  = 2.555m 、α1 、α2  = 2
.74X 10−5(1/”O)  、α3 =3.8
 X l 0−5(1/ ’C)  。
Sentence a = 2.555m, α1, α2 = 2
.. 74X 10-5 (1/”O), α3 = 3.8
X l 0-5(1/'C).

αa = 1.65X 10−5(1/ ’C)  、
Δt=40゜とすると、 Δx = (2,74X (1,7+ 9.3)−(3
,8X 8.8 + 1.85X  2.55)) X
1O−5X40=O,0OO037(am)= 0.0
37  (ILm)となる。
αa = 1.65X 10-5 (1/'C),
When Δt=40°, Δx = (2,74X (1,7+9.3)−(3
,8X 8.8 + 1.85X 2.55))
1O-5X40=O,0OO037(am)=0.0
37 (ILm).

通常ギャップ変化量(ΔX)に対する許容値は2(gm
)程度であり、所定のビーム形状を得られる。
Normally, the allowable value for gap change (ΔX) is 2 (gm
), and a predetermined beam shape can be obtained.

これに対して、第6図に示した従来例の場合には、第1
.第2ホルダ7.9がアルミニウムダイキャスト製チッ
プ基台lOが銅製、コリメータ鏡筒8が鉄製で、それぞ
れの線膨張係数α1 ′〜α4′は αl ′ 、α2  ’ =2.39X l 0−5(
1/”C)α3  ’ = 1.17X I G −”
 (1/’C)αa  ’ = 1.135X I 0
−5(1/ ℃)となる。
On the other hand, in the case of the conventional example shown in FIG.
.. The second holder 7.9 is made of die-cast aluminum, the chip base lO is made of copper, and the collimator lens barrel 8 is made of iron, and their linear expansion coefficients α1' to α4' are αl', α2' = 2.39 (
1/"C) α3' = 1.17X I G -"
(1/'C)αa' = 1.135X I 0
-5 (1/℃).

ここで各部の寸法文1〜交4を同一としてΔXを計算す
ると ΔX = (2,39X(1,7+9.3)−(1,1
7Xθ、8 +1.85x 2.55)  )  X 
 4 0  = 0.0057  (am)  =5.
7〔給m〕 となり、許容値の±2 (ILm)を越えてしまう。
Here, when calculating ΔX by assuming that the dimensions 1 to 4 of each part are the same, ΔX = (2,39X(1,7+9.3)-(1,1
7Xθ, 8 +1.85x 2.55) )
4 0 = 0.0057 (am) = 5.
7 [supply m], which exceeds the allowable value of ±2 (ILm).

この場合に許容値内に収めようとすると、線膨張係数は
一定なので、各部の寸法関係で調整しなければならず、
設計自由度が制約され、また各部に使用する材質も制約
されてしまう、また寸法関係で調整できない場合には許
容温度範囲は小さくせざるを得す、温度範囲を越える場
合には温調の必要が生じる。
In this case, if you try to keep it within the allowable value, the linear expansion coefficient is constant, so you have to adjust it according to the dimensional relationship of each part.
The degree of freedom in design is restricted, and the materials used for each part are also restricted.Also, if adjustments cannot be made due to dimensions, the allowable temperature range must be reduced, and if the temperature range is exceeded, temperature control is required. occurs.

これに対して、本発明によれば、樹脂部のコリメータ鏡
筒8の線膨張係数α3を変化させることにより、ギャッ
プGの変化量ΔXを許容値内に収めることができるので
、第1.第2ホルダ7.9等の形状、寸法を自由に設定
でき、また材料選択の自由度が格段に向上する。さらに
許容温度範囲Δtについても拡大することができ、温調
制御の必要もなくなる。
On the other hand, according to the present invention, by changing the linear expansion coefficient α3 of the collimator lens barrel 8 of the resin portion, the amount of change ΔX of the gap G can be kept within the allowable value. The shape and dimensions of the second holder 7.9 etc. can be freely set, and the degree of freedom in material selection is greatly improved. Furthermore, the allowable temperature range Δt can also be expanded, eliminating the need for temperature control.

また、本実施例ではコリメータ鏡筒8を樹脂部としたが
、第1.第2ホルダ7.9等の他の構成部材を樹脂部と
してもよく、また複数の構成部材を樹脂部としてもよい
、もつとも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8とチップ基台10の寸
法(i3+文4)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(交l十見2)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8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、また、他の構成部についての材料は金
属に限定されず、第2ホルダ9を樹脂等により成形して
もよい、ただ、本実施例の場合にはコリメータ鏡筒8が
第2ホルダ9に保持されているので、コリメータ鏡筒8
の線膨張係数は第2ホルダ9の線膨張係数より高くする
必要があるため、コリメータ鏡筒8を樹脂部とすること
が一番好ましい。
Further, in this embodiment, the collimator lens barrel 8 is made of resin, but the first. Other constituent members such as the second holder 7.9 may be made of resin, or a plurality of constituent members may be made of resin, but in the case of this embodiment, a collimator that thermally expands in the direction of narrowing the gap G is used. The first dimension in which the dimensions (i3+text 4) of the lens barrel 8 and the chip base 10 expand thermally in the direction of widening the gap G. Since it is smaller than the dimensions of the second holder 7.9 (1/2), the gap G tends to expand as the temperature rises. Therefore, making the collimator lens barrel 8 a resin part with a large coefficient of linear expansion has the highest efficiency in absorbing changes in the gap G. Also, the materials for the other components are not limited to metal, and the second holder 9 However, in the case of this embodiment, since the collimator lens barrel 8 is held by the second holder 9, the collimator lens barrel 8 may be molded from resin or the like.
Since the linear expansion coefficient of the second holder 9 needs to be higher than that of the second holder 9, it is most preferable that the collimator lens barrel 8 is made of resin.

また、本実施例のようにコリメータ鏡筒8を樹脂素材と
しておけば、その断熱性によってコリメータレンズ4の
結露を防止することができる。
Furthermore, if the collimator lens barrel 8 is made of a resin material as in this embodiment, dew condensation on the collimator lens 4 can be prevented due to its heat insulating properties.

さらにチップ基台10および第1.第2ホルダ7.9を
熱伝導率のよい金属製としておくことにより、レーザー
の放熱性を高めることができる。
Furthermore, the chip base 10 and the first. By making the second holder 7.9 made of metal with good thermal conductivity, the heat dissipation of the laser can be improved.

したがってレーザー駆動時の発熱による組付部材の温度
上昇を抑えることができ、より一層ギャップGの変化を
抑えることができる。また、レーザー自体の発熱による
特性変化等も可及的に抑えることができ、レーザーの品
質向上を図ることができる。
Therefore, it is possible to suppress the temperature rise of the assembly member due to heat generated during laser driving, and it is possible to further suppress changes in the gap G. In addition, changes in characteristics due to heat generated by the laser itself can be suppressed as much as possible, and the quality of the laser can be improved.

また、本実施例では第1.第2ホルダ7.9を亜鉛グイ
キャスト酸としたが、アルミニウム製としたもよくその
他の材料を用いてもよい、もっとも本実施例のように亜
鉛グイキャスト酸とすると加工精度に優れ、後加工の必
要もなく、加工コストを大幅に下げることができる。
In addition, in this embodiment, the first. Although the second holder 7.9 is made of zinc guicast acid, it may be made of aluminum or other materials may be used.However, if it is made of zinc guicast acid as in this example, the processing accuracy will be excellent, and the post-processing There is no need for this, and processing costs can be significantly reduced.

第5図および第6図は、本発明のレーザーユニットlを
適用した画像形成装置の一例を示すものであり、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/ ト、22は感光体ドラムである。
5 and 6 show an example of an image forming apparatus to which the laser unit l of the present invention is applied. In the figures, 20 is a first optical system, and 21 is a second optical system, which is a laser scanner unit/unit. 22 is a photosensitive drum.

第1光学系20は原稿台23上に載置された原稿を照明
するランプ24と、ミラー25 、26 。
The first optical system 20 includes a lamp 24 that illuminates an original placed on an original table 23, and mirrors 25 and 26.

27と、レンズ28と、ミラー29 、30 。27, lens 28, and mirrors 29 and 30.

31とを有しでおり、直積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
31, and the reflected light from the direct product is transmitted to mirrors 25.
26, 27, the lens 28, and further guided onto the photosensitive drum 22 via mirrors 29, 30, 31.

第2光学系21は第6図に示すようにレーザー二二ッ)
1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lから出射されたレーザー
ビームをポリ−17ミ5−33で走査して、fOレンズ
34を介して感光体ドラム22上に導く。
The second optical system 21 includes a laser beam (22) as shown in FIG.
1, a cylindrical lens 32a, a motor 32,
It has a polygon mirror 33 that is directly connected to a motor 32 and rotates in the direction of arrow G, and a toric lens (fθ lens) 34, and the laser beam emitted from the laser unit l is scanned by the polygon mirror 33. , and onto the photosensitive drum 22 via the fO lens 34.

上記構成において第2光学系であるレーザースキャナ二
二ッ)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
することによってユニット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
る感光体ドラム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。
To explain the function and configuration of the laser scanner 22) 21 which is the second optical system in the above configuration, first
There is a method in which the unit 21 is connected to the output of a computer, a word processor, etc. to function as a latent image forming means, and a composite image is formed with the image formed by the first optical system 20. A second method is to form a margin at the leading edge of an image or to erase unnecessary charges on the area on the photosensitive drum 22 between one transfer sheet and the next transfer sheet. Furthermore, thirdly, it may be used in combination with coordinate input means such as a digitizer to perform a masking function or a trimming function to erase unnecessary parts of the original image formed by the first optical system 20. Furthermore, fourthly, an add-on function may be used in which a part of the optical path of the first optical system 20 is blocked and information not written on the original image, such as date or page, is added to the part.

レーザースキャナ二二一、ト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3
5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の母線方向対して上記第1光学系l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ー/ )2
1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39の位置を調整して行なわれる。
As shown in FIG. 5, the laser scanners 221 and 21 are suspended and fixed to the lower surface of the support plate 35 by fixing screws (not shown). Further, in this embodiment, the mirror 39 that guides the laser beam onto the photoreceptor drum 22 is also connected to the support plate 3.
It is suspended and fixed on the bottom surface of 5. Therefore, when adjusting the position of the laser scanner unit 21, the optical path B of the first optical system 1 is set parallel to the generatrix direction of the photoreceptor drum 22, and the laser scanner unit /)2
This is done by adjusting the position of the mirror 39 so that the first main scanning direction is set parallel to the generatrix direction.

本発明のレーザーチップ)1を、このような画像形成装
置に適用した場合には、温度変化に対してレーザービー
ムの形状は変化せず、使用温度環境に拘わらず常に良好
な画像品質を確保することができる。また、温調制御用
の素子を組み込むスペースも不要となり、さらに装置内
取付スペースに合わせてレーザーユニットlの形状、寸
法を選択することができるので、スペース効率が高まっ
て装置の小型化を図ることができる。
When the laser chip 1 of the present invention is applied to such an image forming apparatus, the shape of the laser beam does not change due to temperature changes, and good image quality is always ensured regardless of the operating temperature environment. be able to. In addition, there is no need for space to incorporate temperature control elements, and the shape and dimensions of the laser unit can be selected according to the installation space within the device, increasing space efficiency and making the device more compact. Can be done.

尚、画像形成装置に限定されるものではなく、その他C
Dプレイヤ等の各種装置に適用することができることは
もちろんである。
Note that this is not limited to image forming apparatuses, and other C
Of course, it can be applied to various devices such as a D player.

(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、組付部
材の一部を樹脂素材に充填剤を添加した樹脂部として物
性値である線膨張係数を任意に設定できるようにしたの
で、組付部材の各構成部の熱膨張差に対応させて線膨張
係数を選択することによりレーザーチップとコリメータ
レンズ間のギャップの変化量を吸収することができ、温
度変化に拘わらず高精度のビーム形状を得ることができ
る。また、このように物性値である線膨張係数を任意に
設定できるので、組付部材の形状、寸法の制約は無くな
り設計自由度が増大する。さらに組付部材の形状、寸法
等の制約は無くなるので、許容し得る温度変化エリアを
大きくとることができる。さらにまたビーム形状を高精
度に保つためにペルチェ素子等による温調制御が不要と
なって省スペースを図ることができると共にコスト低減
を図ることができる等の種々の効果が得られる。
(Effects of the Invention) The present invention has the above-described structure and operation, and the linear expansion coefficient, which is a physical property value, can be arbitrarily set as a part of the assembly member as a resin part made of a resin material with a filler added. Therefore, by selecting the linear expansion coefficient in accordance with the thermal expansion difference of each component of the assembly member, it is possible to absorb the amount of change in the gap between the laser chip and the collimator lens. Accurate beam shape can be obtained. Furthermore, since the coefficient of linear expansion, which is a physical property value, can be set arbitrarily in this way, there are no restrictions on the shape and dimensions of the assembly members, increasing the degree of freedom in design. Furthermore, since there are no restrictions on the shape, dimensions, etc. of the assembly members, it is possible to increase the allowable temperature change area. Furthermore, in order to maintain the beam shape with high accuracy, temperature control using a Peltier element or the like is not required, and various effects such as space saving and cost reduction can be obtained.

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

・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3図は第1図の装置の側
面図、第4図は第1図の装置の概略分解斜視図、第5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6図は第5図の装置のレーザースキャ
ナユニットの平面図、第7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 1・・・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(樹脂部) 9・・・第2ホルダ    lO・・・チップ基台12
・・・基準段部    G・・・ギャップ代理人 弁理
士  奥  1) 規  之 、41(k、1 θ N     ′″″ 第3図 第7図
・Figure 1 is a vertical cross-sectional view of a laser unit according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic configuration diagram showing the state of thermal expansion of each component of the device in Figure 1, and Figure 3 is a vertical cross-sectional view of a laser unit according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic exploded perspective view of the device shown in FIG. 1, FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus to which the laser unit shown in FIG. 1 is applied, and FIG. 6 is a side view of the device shown in FIG. FIG. 5 is a plan view of the laser scanner unit of the apparatus, and FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the conventional laser unit. Explanation of symbols 1... Laser unit 2... Assembly member 3...
Laser chip 4... Collimator lens 5...
Laser element 7... First holder 8... Collimator barrel (resin part) 9... Second holder lO... Chip base 12
...Standard section G...Gap agent Patent attorney back 1) Noriyuki, 41 (k, 1 θ N ′″'' Fig. 3 Fig. 7

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)組付部材を介して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
レーザーユニットにおいて、 前記組付部材の一部を、樹脂素材に該樹脂素材の線膨張
係数を前記組付部材の構成部分の熱膨張差に起因するギ
ャップの変化量を略吸収可能な値に合わせる量の充填剤
を添加した樹脂部により構成したことを特徴とするレー
ザーユニット。
(1) In a laser unit in which a semiconductor laser chip and a collimator lens are integrally assembled with a predetermined gap through an assembly member, a part of the assembly member is attached to a resin material by linear expansion of the resin material. 1. A laser unit comprising a resin portion to which a filler is added in an amount that adjusts the coefficient to a value that can substantially absorb the amount of change in the gap caused by the difference in thermal expansion of the constituent parts of the assembly member.
(2)前記充填剤の線膨張係数は前記樹脂素材の線膨張
係数と異なることを特徴とする特許請求の範囲第1項に
記載のレーザーユニッ ト。
(2) The laser unit according to claim 1, wherein the coefficient of linear expansion of the filler is different from the coefficient of linear expansion of the resin material.
(3)前記充填材の線膨張係数は前記樹脂素材の線膨張
係数より小さいことを特徴とする特許請求の範囲第1項
に記載のレーザーユニット。
(3) The laser unit according to claim 1, wherein the coefficient of linear expansion of the filler is smaller than the coefficient of linear expansion of the resin material.
(4)前記組付部材の樹脂部以外の構成部分は金属製で
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第3項
のいずれかの項に記載のレーザーユニット。
(4) The laser unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the components of the assembly member other than the resin part are made of metal.
(5)前記樹脂部はコリメータレンズを保持するコリメ
ータ鏡筒であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
乃至第4項のいずれかの項に記載のレーザーユット。
(5) The laser unit according to any one of claims 1 to 4, wherein the resin portion is a collimator lens barrel that holds a collimator lens.
JP30492087A 1987-12-02 1987-12-02 Laser unit Pending JPH01145611A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30492087A JPH01145611A (en) 1987-12-02 1987-12-02 Laser unit
US07/277,545 US4918702A (en) 1987-12-02 1988-11-29 Laser unit
DE88120001T DE3884767T2 (en) 1987-12-02 1988-11-30 Laser element.
EP88120001A EP0318970B1 (en) 1987-12-02 1988-11-30 A laser unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30492087A JPH01145611A (en) 1987-12-02 1987-12-02 Laser unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01145611A true JPH01145611A (en) 1989-06-07

Family

ID=17938900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30492087A Pending JPH01145611A (en) 1987-12-02 1987-12-02 Laser unit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01145611A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100341138B1 (en) * 1999-12-27 2002-06-20 황한규 Blower register
JP2007534988A (en) * 2004-04-28 2007-11-29 フィニサー コーポレイション Modular optical device package
JP2008053591A (en) * 2006-08-28 2008-03-06 Alpha Electronics Corp Metal foil resistor
JP2008233237A (en) * 2007-03-16 2008-10-02 Sumitomo Electric Ind Ltd Optical member, imaging apparatus, and lens barrel for camera mounted in vehicle

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5543577A (en) * 1978-09-21 1980-03-27 Canon Inc Light source device
JPS6132809A (en) * 1984-07-25 1986-02-15 Konishiroku Photo Ind Co Ltd Lens barrel

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5543577A (en) * 1978-09-21 1980-03-27 Canon Inc Light source device
JPS6132809A (en) * 1984-07-25 1986-02-15 Konishiroku Photo Ind Co Ltd Lens barrel

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100341138B1 (en) * 1999-12-27 2002-06-20 황한규 Blower register
JP2007534988A (en) * 2004-04-28 2007-11-29 フィニサー コーポレイション Modular optical device package
JP2008053591A (en) * 2006-08-28 2008-03-06 Alpha Electronics Corp Metal foil resistor
JP2008233237A (en) * 2007-03-16 2008-10-02 Sumitomo Electric Ind Ltd Optical member, imaging apparatus, and lens barrel for camera mounted in vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0318970B1 (en) A laser unit
JPH01145611A (en) Laser unit
US5321429A (en) Optical printing head for optical printing system
JP4398289B2 (en) Optical writing apparatus and image forming apparatus
JP3182484B2 (en) LED print head
JPH01172809A (en) Laser unit
JPH01172807A (en) Laser unit
US5625437A (en) Image forming apparatus
JP2591666B2 (en) Laser unit
US6654044B2 (en) Scanning beam generating unit employed in printing apparatus
JPH01172808A (en) Laser unit
JPH01184979A (en) Laser unit
JPH01145623A (en) Laser unit
JPH09181397A (en) Light source device
JP2001337290A (en) Optical writing unit
JPH01172813A (en) Laser unit
JPH0758909A (en) Image-forming device for image reader
JP2000275558A (en) Optical deflecting scanner
JP2000258717A (en) Optical scanner
JP4383032B2 (en) Optical scanning device
JP2690555B2 (en) Line scanning device
JPH01172814A (en) Laser unit
JP2000338439A (en) Optical write unit
JPH07113974A (en) Optical scanner
JPH04104271A (en) Light source device