JP2024073778A - 走査光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フレームとホルダが熱膨張した場合に回路基板にかかるストレスを抑制する。【解決手段】走査光学装置は、半導体レーザ１０と、ホルダＨと、フレームＦと、回路基板１００と、カップリングレンズと、偏向器と、走査光学系とを備える。半導体レーザ１０は、パッケージ１２と、リード１３と、を有する。ホルダＨは、パッケージ１２が固定されている。フレームＦは、ホルダＨと線膨張係数が異なる。フレームＦは、ホルダＨが固定されている。半導体レーザ１０のリード１３は、回路基板１００に、はんだＳＲにより固定されている。回路基板１００は、係合部（第１長孔１０５、第２長孔１０６）を有する。係合部（第１長孔１０５、第２長孔１０６）は、リード１３から回路基板１００の面に沿った方向に離れて位置する。係合部（第１長孔１０５、第２長孔１０６）は、フレームＦに対して、半導体レーザ１０の光軸方向（第３方向）に移動可能に係合する。【選択図】図１２

Description

本発明は、ポリゴンミラーを備える走査光学装置に関する。

ポリゴンミラーにより走査された光を検知する光センサを複数備える走査光学装置が知られている（特許文献１参照）。この走査光学装置の半導体レーザは、チップを収容するパッケージと、リードと、を有する。パッケージは、ホルダに保持された状態でフレームに固定されている。リードは回路基板に固定されている。回路基板は、フレームにネジで固定されている。

特開２０１４－１３４７８１号公報

ところで、特許文献１の走査光学装置では、フレームとホルダが異なる線膨張係数を持つ場合には、フレームとホルダが熱膨張した場合に回路基板にストレスがかかるという問題点がある。

そこで、本発明は、フレームとホルダが熱膨張した場合に回路基板にかかるストレスを抑制することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る走査光学装置は、半導体レーザと、ホルダと、フレームと、回路基板と、カップリングレンズと、偏向器と、走査光学系と、を備える。
半導体レーザは、チップを収容するパッケージと、リードと、を有する。ホルダは、パッケージが固定されている。フレームは、ホルダと線膨張係数が異なる。フレームは、ホルダが固定されている。回路基板は、半導体レーザを駆動する駆動部を有する。カップリングレンズは、半導体レーザからの光をビームに変換する。偏向器は、フレームに固定され、カップリングレンズからのビームを主走査方向に偏向するポリゴンミラーを有する。走査光学系は、フレームに固定され、偏向器からのビームを像面に結像する。
半導体レーザのリードは、回路基板に、はんだにより固定されている。回路基板は、リードから回路基板の面に沿った方向に離れて位置し、フレームに対して、半導体レーザの光軸方向に移動可能に係合する係合部を有する。

走査光学装置は、回路基板を、フレームに対して光軸方向に移動可能に係合する係合部を有するため、線膨張係数が異なるフレームとホルダが熱膨張した場合であっても、回路基板はフレームに対して光軸方向に移動可能である。このため、フレームとホルダが熱膨張した場合に回路基板にかかるストレスを抑制できる。

また、前記した走査光学装置において、ホルダは、カップリングレンズを保持する構成としてもよい。

フレームと異なる線膨張係数を有するホルダがカップリングレンズを保持することで、走査光学装置の温度の変動による結像位置のずれを、線膨張係数の違いによって補償することができる。

また、前記した走査光学装置において、フレームは、回路基板に向けて延びるボスを有し、係合部は、ボスが貫通する孔を含む構成としてもよい。

回路基板は、フレームのボスが貫通する孔を有するため、回路基板が、回路基板の面に沿った方向に移動するのを抑制することができる。

また、前記した走査光学装置において、回路基板は光軸方向と交差する交差方向を長辺とする矩形形状であり、孔はリードから交差方向に離れて位置し交差方向に長い長孔である構成としてもよい。

係合部としての孔が交差方向に長い長孔である構成とすることにより、熱膨張によって回路基板にかかる交差方向のストレスを逃がすことができる。

また、前記した走査光学装置において、ボスは、光軸方向において、回路基板との間に隙間を空けた状態で第１ネジが取り付けられている構成としてもよい。

ボスは、光軸方向において、回路基板との間に隙間を空けた状態で第１ネジが取り付けられている構成とすることにより、第１ネジが回路基板の抜け止めとして機能する。また、回路基板との間に隙間があることで、回路基板の第３方向の移動を許容することができる。

また、前記した走査光学装置において、ホルダは、回路基板に向けて突出し、回路基板に接触する接触部を有する構成としてもよい。

回路基板に振動などの外力が加わったときに、リードのみで外力を受けるのではなく、リードと接触部で外力を受けることができるので、リードにかかる負荷を抑制することができる。

また、前記した走査光学装置において、ホルダは、光軸方向において、パッケージと異なる位置でフレームに固定されている構成としてもよい。

また、走査光学装置は、ホルダを複数備え、回路基板は、光軸方向と交差する交差方向に延び、複数のホルダは、交差方向に並んで位置する構成としてもよい。

また、前記した走査光学装置において、ホルダは、フレームに光軸方向に締結される第２ネジで固定され、回路基板は、光軸方向において第２ネジを露出させる切欠きを有する構成としてもよい。

回路基板は、光軸方向において第２ネジを露出させる切欠きを有する構成とすることにより、回路基板をフレームから外すことなく、フレームから第２ネジを外しやすい。

本発明によれば、フレームとホルダが熱膨張した場合に回路基板にかかるストレスを抑制することができる。

走査光学装置を第１方向の他方側から見た斜視図である。 走査光学装置を第１方向の一方側から見た斜視図である。 図１のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。 図１のＩＶ－ＩＶ断面図である。 入射光学系を拡大して示す斜視図である。 半導体レーザ、ホルダおよびフレームの関係を示す分解斜視図である。 図３の部分拡大図であり、半導体レーザ、ホルダ、回路基板およびフレームの関係を示す図である。 フレームに取り付けられた回路基板を示す斜視図である。 フレームから回路基板を取り外した状態を示す斜視図である。 回路基板を示す正面図である。 フレームに取り付けられた回路基板を示す正面図（ａ）と、回路基板を外した状態のフレームを示す正面図（ｂ）である。 図１１のＡ－Ａ断面図（ａ）と、Ｂ－Ｂ断面図（ｂ）である。 図１１のＣ－Ｃ断面図である。

図１および図２に示すように、走査光学装置１は、フレームＦと、入射光学系Ｌｉと、偏向器５０と、走査光学系Ｌｏと、回路基板１００と、を備える。本実施形態において、走査光学装置１は、電子写真式の画像形成装置に適用されている。画像形成装置は、４つの感光ドラム２００（図４参照）を備える。

以下の説明では、後述するポリゴンミラー５１の回転軸線Ｘ１に平行な方向を、「第１方向」と称する。また、第１方向に直交する方向であって、ポリゴンミラー５１と第１走査レンズ６０（図４参照）が並ぶ方向を、「第２方向」と称する。また、第１方向および第２方向に直交する方向を「第３方向」と称する。第３方向は、主走査方向に相当し、第１方向は、入射光学系Ｌｉの副走査方向に相当する。図面における各方向を示す矢印は、各方向における一方側を指すこととする。

入射光学系Ｌｉは、４つの半導体レーザ１０と、４つのカップリングレンズ２０と、絞り板３０と、集光レンズ４０とを備える。

半導体レーザ１０は、光を出射する装置である。半導体レーザ１０は、走査光学装置１が走査露光する４つの感光ドラム２００（図４参照）に対応して４つ設けられている。各感光ドラム２００には、それぞれ異なる色のトナー像が形成される。

なお、本実施形態では、第１色を「イエロー（Ｙ）」、第２色を「マゼンタ（Ｍ）」、第３色を「シアン（Ｃ）」、第４色を「ブラック（Ｋ）」とする。以下の説明では、第１色に対応した部品の名称の頭に「第１」を付し、第１色に対応した部品の符号の末尾に「Ｙ」を付して区別する場合がある。また、第２色、第３色、第４色に対応した部品ついても同様に、名称の頭に「第２」、「第３」、「第４」を付し、符号の末尾に「Ｍ」、「Ｃ」、「Ｋ」を付して区別する場合がある。

半導体レーザ１０は、イエローに対応した第１半導体レーザ１０Ｙと、マゼンタに対応した第２半導体レーザ１０Ｍと、シアンに対応した第３半導体レーザ１０Ｃと、ブラックに対応した第４半導体レーザ１０Ｋとを有する。第１半導体レーザ１０Ｙは、第２半導体レーザ１０Ｍに対して第１方向に間隔を空けて並んでいる。第１半導体レーザ１０Ｙは、第２半導体レーザ１０Ｍに対して第１方向の一方側に位置する。

第３半導体レーザ１０Ｃは、第２半導体レーザ１０Ｍに対して第２方向に間隔を空けて並んでいる。第３半導体レーザ１０Ｃは、第２半導体レーザ１０Ｍに対して第２方向の他方側に位置する。第４半導体レーザ１０Ｋは、第１方向において第３半導体レーザ１０Ｃと間隔を空けて並び、かつ、第２方向において第１半導体レーザ１０Ｙと間隔を空けて並んでいる。

カップリングレンズ２０は、半導体レーザ１０からの光をビームに変換するレンズである。各色に対応した各カップリングレンズ２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは、対応する半導体レーザ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと対向する位置に配置されている。

絞り板３０は、カップリングレンズ２０からのビームが通過する開口絞り３１を有する。本実施形態では、絞り板３０は、フレームＦに一体に形成されている。絞り板３０は、カップリングレンズ２０と集光レンズ４０の間に位置している。開口絞り３１は、４つの半導体レーザ１０およびカップリングレンズ２０に対応して４つ設けられている。

集光レンズ４０は、カップリングレンズ２０からのビームを副走査方向においてポリゴンミラー５１のミラー面に集光するレンズである。集光レンズ４０は、絞り板３０に対してカップリングレンズ２０とは反対側に位置している。

図３に示すように、偏向器５０は、カップリングレンズ２０からのビームを主走査方向（第３方向）に偏向する装置であり、ポリゴンミラー５１と、ポリゴンモータ５２と、モータ基板５３とを有する。ポリゴンミラー５１は、回転することでビームを主走査方向に偏向する。ポリゴンミラー５１は、回転軸線Ｘ１から等距離に設けられた５つのミラー面を有している（図１も参照）。ポリゴンミラー５１は、カップリングレンズ２０からのビームを主走査方向に偏向する。ポリゴンモータ５２は、ポリゴンミラー５１を回転させるモータである。モータ基板５３は、ポリゴンモータ５２を有し、フレームＦに固定されている。すなわち、偏向器５０は、フレームＦに固定されている。

図４に示すように、走査光学系Ｌｏは、偏向器５０によって偏向されたビームを、像面としての感光ドラム２００の表面に結像する光学系である。走査光学系Ｌｏを構成する各部品は、フレームＦに固定されている。走査光学系Ｌｏは、イエローに対応した第１走査光学系ＬｏＹと、マゼンタに対応した第２走査光学系ＬｏＭと、シアンに対応した第３走査光学系ＬｏＣと、ブラックに対応した第４走査光学系ＬｏＫとを有する。

第１走査光学系ＬｏＹおよび第２走査光学系ＬｏＭは、第２方向において、ポリゴンミラー５１の一方側に配置されている。第３走査光学系ＬｏＣおよび第４走査光学系ＬｏＫは、第２方向において、ポリゴンミラー５１の他方側に配置されている。各走査光学系ＬｏＹ，ＬｏＭ，ＬｏＣ，ＬｏＫには、偏向器５０からのビームが入射する。

第１走査光学系ＬｏＹは、第１走査レンズ６０ＹＭと、第２走査レンズ７０Ｙと、反射ミラー８１Ｙとを有する。第１走査レンズ６０ＹＭは、第１走査光学系ＬｏＹを構成する光学部品のうち偏向器５０に最も近い光学部品である。詳しくは、第１走査光学系ＬｏＹにおいて主走査方向の中心を通るビームの光路に沿った距離で見て、第１走査レンズ６０ＹＭは、偏向器５０に最も近い光学部品である。

第１走査レンズ６０ＹＭは、偏向器５０で偏向されたビームＢＹ，ＢＭを主走査方向に屈折させて感光ドラム２００Ｙ，２００Ｍに結像させるレンズである。また、第１走査レンズ６０ＹＭは、偏向器５０によって等角速度で走査されたビームＢＹ，ＢＭを、感光ドラム２００Ｙ，２００Ｍにおいて等速度となるようにするｆθ特性を有する。

反射ミラー８１Ｙは、第１走査レンズ６０ＹＭからのビームＢＹを感光ドラム２００Ｙに向けて反射するミラーである。

第２走査レンズ７０Ｙは、反射ミラー８１Ｙで反射されたビームＢＹを副走査方向に屈折させて感光ドラム２００Ｙに結像させるレンズである。なお、走査光学系Ｌｏにおいて、副走査方向は、主走査方向およびビームの進行方向に直交する方向に相当する。第２走査レンズ７０Ｙは、ポリゴンミラー５１に対して第１方向の一方側の位置に配置されている。

第２走査光学系ＬｏＭは、第１走査レンズ６０ＹＭと、第２走査レンズ７０Ｍと、反射ミラー８１Ｍと、ミラー８２Ｍとを有する。第１走査レンズ６０ＹＭは、第２走査光学系ＬｏＭを構成する光学部品のうち偏向器５０に最も近い光学部品である。

第１走査レンズ６０ＹＭは、第１走査光学系ＬｏＹと共用されている。ミラー８２Ｍは、第１走査レンズ６０ＹＭからのビームＢＭを反射ミラー８１Ｍに反射するミラーである。第２走査レンズ７０Ｍおよび反射ミラー８１Ｍは、第１走査光学系ＬｏＹの第２走査レンズ７０Ｙおよび反射ミラー８１Ｙと同様の機能を有する。すなわち、反射ミラー８１Ｍは、ミラー８２Ｍで反射されたビームＢＭを感光ドラム２００Ｍに向けて反射し、第２走査レンズ７０Ｍは、反射ミラー８１Ｍで反射されたビームＢＭを副走査方向に屈折させて感光ドラム２００Ｍに結像させる。

第３走査光学系ＬｏＣは、ポリゴンミラー５１の回転軸線Ｘ１に対して、おおむね第２走査光学系ＬｏＭと線対称の構造となっている。具体的に、第３走査光学系ＬｏＣは、第２走査光学系ＬｏＭの各部材と同様の機能を有する、第１走査レンズ６０ＣＫ、第２走査レンズ７０Ｃ、反射ミラー８１Ｃおよびミラー８２Ｃを有する。第１走査レンズ６０ＣＫは、第３走査光学系ＬｏＣを構成する光学部品のうち偏向器５０に最も近い光学部品である。

第１走査レンズ６０ＣＫは、偏向器５０で偏向されたビームＢＣ，ＢＫを主走査方向に屈折させて感光ドラム２００Ｃ，２００Ｋに結像させる。ミラー８２Ｃは、第１走査レンズ６０ＣＫからのビームＢＣを反射ミラー８１Ｃに反射し、反射ミラー８１Ｃは、ミラー８２Ｃで反射されたビームＢＣを感光ドラム２００Ｃに向けて反射し、第２走査レンズ７０Ｃは、反射ミラー８１Ｃで反射されたビームＢＣを副走査方向に屈折させて感光ドラム２００Ｃに結像させる。

第４走査光学系ＬｏＫは、ポリゴンミラー５１の回転軸線Ｘ１に対して、おおむね第１走査光学系ＬｏＹと線対称の構造となっている。具体的に、第４走査光学系ＬｏＫは、第１走査光学系ＬｏＹの各部材と同様の機能を有する、第１走査レンズ６０ＣＫ、第２走査レンズ７０Ｋおよび反射ミラー８１Ｋを有する。第１走査レンズ６０ＣＫは、第４走査光学系ＬｏＫを構成する光学部品のうち偏向器５０に最も近い光学部品である。

反射ミラー８１Ｋは、第１走査レンズ６０ＣＫからのビームＢＫを感光ドラム２００Ｋに向けて反射し、第２走査レンズ７０Ｋは、反射ミラー８１Ｋで反射されたビームＢＫを副走査方向に屈折させて感光ドラム２００Ｋに結像させる。

図３に示すように、各半導体レーザ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋから出射された光は、対応する各カップリングレンズ２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋを通ることでビームＢＹ，ＢＭ，ＢＣ，ＢＫに変換される。ビームＢＹ，ＢＭ，ＢＣ，ＢＫは、絞り板３０の対応する開口絞り３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋを通った後、集光レンズ４０を通って、ポリゴンミラー５１に入射される。集光レンズ４０は、ビームＢＹ，ＢＭ，ＢＣ，ＢＫが共通して通過するレンズであり、入射面が円筒面、出射面が平面で構成される。

図１２（ａ）に示すように、半導体レーザ１０は、チップ１１と、パッケージ１２と、リード１３と、を有する。チップ１１は、レーザ光が出射される部分である。パッケージ１２は、筒状に形成され、内側にチップ１１を収容する部分である。（図６も参照）。リード１３は、パッケージ１２の底面１２ａから外側に向けて延びており、後述する回路基板１００とチップ１１とを電気的に接続する。本実施形態では、各半導体レーザ１０にそれぞれ４本のリード１３が設けられている。

図４に示すように、ポリゴンミラー５１は、ビームＢＹ，ＢＭ，ＢＣ，ＢＫを、対応する走査光学系ＬｏＹ，ＬｏＭ，ＬｏＣ，ＬｏＫに向けて偏向する。第１走査光学系ＬｏＹに向かうビームＢＹは、第１走査レンズ６０ＹＭを通った後、反射ミラー８１Ｙで反射され、第２走査レンズ７０Ｙを通って第１方向の一方側の感光ドラム２００Ｙに向けて出射される。ビームＢＹは、第１方向と所定の角度をなして第２走査レンズ７０Ｙから出射される。ビームＢＹは、感光ドラム２００Ｙの表面に結像され、主走査方向に走査される。

第２走査光学系ＬｏＭに向かうビームＢＭは、第１走査レンズ６０ＹＭを通った後、ミラー８２Ｍおよび反射ミラー８１Ｍで反射され、第２走査レンズ７０Ｍを通って第１方向の一方側の感光ドラム２００Ｍに向けて出射される。ビームＢＭは、第１方向と所定の角度をなして第２走査レンズ７０Ｍから出射される。ビームＢＭは、感光ドラム２００Ｍの表面に結像され、主走査方向に走査される。ビームＢＣ，ＢＫも、同様に、対応する走査光学系ＬｏＣ，ＬｏＫによって、第１方向の一方側の感光ドラム２００Ｃ，２００Ｋに向けて出射されて、対応する感光ドラム２００Ｃ，２００Ｋの表面に結像され、主走査方向に走査される。

フレームＦは、樹脂製であり、成形によって一体に造られている。フレームＦは、図２に示す第１凹部ＣＰ１と、図１に示す第２凹部ＣＰ２とを有する。第１凹部ＣＰ１は、第１方向の一方側に開口する。第２凹部ＣＰ２は、第１方向の他方側に開口する。図４に示すように、第１凹部ＣＰ１内には、偏向器５０と、走査光学系Ｌｏの一部とが配置されている。具体的には、走査光学系Ｌｏのうち各反射ミラー８１を除く部材が、第１凹部ＣＰ１内に配置されている。図１に示すように、第２凹部ＣＰ２内には、カップリングレンズ２０、絞り板３０および集光レンズ４０が配置されている。第２凹部ＣＰ２は、第１凹部ＣＰ１に対して第３方向の他方側に配置されている。

フレームＦは、第１凹部ＣＰ１の底に位置する第１ベース壁Ｆｂ１と、第２凹部ＣＰ２の底に位置する第２ベース壁Ｆｂ２とを有する。

第１ベース壁Ｆｂ１および第２ベース壁Ｆｂ２は、第１方向に交差する壁である。詳しくは、第１ベース壁Ｆｂ１および第２ベース壁Ｆｂ２は、厚み方向が第１方向に沿っている壁である。つまり、第１ベース壁Ｆｂ１および第２ベース壁Ｆｂ２は、第１方向に直交する平面を有する壁である。

ここで、半導体レーザ１０およびカップリングレンズ２０の固定方法について説明する。図５に示すように、走査光学装置１は、ホルダＨをさらに備え、半導体レーザ１０およびカップリングレンズ２０は、ホルダＨに保持された状態でフレームＦに固定されている。走査光学装置１は、複数のホルダＨを備え、複数のホルダＨは、第２方向に並んで位置する。ホルダＨは、樹脂製である。ホルダＨは、フレームＦとは異なる樹脂で形成されており、ホルダＨとフレームＦは、線膨張係数が異なる。

図６に示すように、ホルダＨは、半導体レーザ１０の光軸方向（以下の説明では単に「光軸方向」という。）すなわち第３方向に締結される第２ネジＮ２によってフレームＦに固定されている。

図５に示すように、ホルダＨは、４つの半導体レーザ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、４つのカップリングレンズ２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋを保持するように複数の部材から構成されている。具体的に、ホルダＨは、第１レーザホルダＨ１１と、第２レーザホルダＨ１２と、第１レンズホルダＨ２１と、第２レンズホルダＨ２２と、を有する。第１レーザホルダＨ１１と第２レーザホルダＨ１２は、第２方向に並んでいる。第１レンズホルダＨ２１と第２レンズホルダＨ２２は、第２方向に並んでいる。

図６に示すように、第１レーザホルダＨ１１は、第１半導体レーザ１０Ｙ、第２半導体レーザ１０Ｍおよび第１カップリングレンズ２０Ｙを保持する。第１レーザホルダＨ１１は、断面視Ｌ字形状の部材である。第１レーザホルダＨ１１は、第１部分１１１と、第２部分１１２と、２つの第３部分１１３と、第１ホルダ位置決め部１１４と、第２ホルダ位置決め部１１５とを有する。

第１部分１１１は、第１方向に直交する平面である。第１部分１１１には、第１カップリングレンズ２０Ｙが光硬化樹脂によって固定されている。

第２部分１１２は、第１部分１１１の第３方向における他方側の端から第１方向の他方側に向けて延びている。
第２部分１１２は、第１保持部１１２Ａと、第２保持部１１２Ｂと、延出部１１２Ｃと、接触部１１２Ｄと、を有する。
第１保持部１１２Ａは、第１半導体レーザ１０Ｙを保持する。第２保持部１１２Ｂは、第２半導体レーザ１０Ｍを保持する。第１保持部１１２Ａおよび第２保持部１１２Ｂは、半導体レーザ１０のパッケージ１２が圧入されて固定されている（図７参照）。延出部１１２Ｃは、三角形形状を有し、第２方向に延出している。接触部１１２Ｄは、延出部１１２Ｃの中央から第３方向の他方側に突出しているボスである。接触部１１２Ｄは、後述する回路基板１００に向けて突出し、回路基板１００に接触する部分である。フレームＦは、延出部１１２Ｃが入り込む溝Ｆｇを有する。溝Ｆｇは、延出部１１２Ｃに対応して三角形形状を有している。これにより、第１レーザホルダＨ１１と、第２レーザホルダＨ１２とがフレームＦに逆に取り付けられることを抑制することができるようになっている（図１０も参照）。

第３部分１１３は、第１部分１１１から第１方向の一方側に向けて延びている。第３部分１１３は、第１部分１１１の第２方向における両端に１つずつ設けられている。

第１ホルダ位置決め部１１４は、第１レーザホルダＨ１１をフレームＦに対して位置決めするための部分である。第１ホルダ位置決め部１１４は、第１部分１１１から第１方向の一方側に向けて延びている。第１ホルダ位置決め部１１４は、２つの第３部分１１３の間に位置し、２つの第３部分１１３に接続されている。第１ホルダ位置決め部１１４は、第１レーザホルダＨ１１を第３方向に位置決めするための面１１４Ａと、第１ホルダ位置決め部１１４を第１方向および第２方向に位置決めするための穴１１４Ｂとを有する。

ここで、フレームＦは、第１ボスＦ５１を有している。第１ボスＦ５１は、第３方向の他方側に向けて突出する円筒形状を有する。第１ボスＦ５１の先端面の中心には、第２ネジＮ２が挿入される穴が形成されている。第１ホルダ位置決め部１１４は、第３方向において、フレームＦに第２ネジＮ２で固定されている。図７に示すように、第１ホルダ位置決め部１１４は、第２ネジＮ２の頭と第１ボスＦ５１との間で挟まれている。このように、ホルダＨは、光軸方向すなわち第３方向において、半導体レーザ１０のパッケージ１２およびリード１３と異なる位置でフレームＦに固定されている。

図６に戻り、第２ホルダ位置決め部１１５は、第１レーザホルダＨ１１が第１ボスＦ５１を中心に回転するのを規制する部分である。第２ホルダ位置決め部１１５は、第２部分１１２の第１方向の他方側の端から第３方向の他方側に延びた後、第１方向の他方側に延びている。第２ホルダ位置決め部１１５は、第１レーザホルダＨ１１の回転を規制するための溝１１５Ａを有している。溝１１５Ａは、第３方向に貫通するとともに、第１方向の他方側に開口する。

ここで、フレームＦは、接触リブＦ５２を有している。接触リブＦ５２は、第１方向の一方側に向けて突出するとともに、第３方向の他方側に向けて突出する形状を有する。第１レーザホルダＨ１１がフレームＦに取り付けられた状態において、接触リブＦ５２は、第２ホルダ位置決め部１１５の溝１１５Ａ内に入っている（図９も参照）。

第２レーザホルダＨ１２は、第３半導体レーザ１０Ｃ、第４半導体レーザ１０Ｋおよび第４カップリングレンズ２０Ｋを保持する断面視Ｌ字形状の部材である。第４カップリングレンズ２０Ｋは、光硬化樹脂によって第２レーザホルダＨ１２に固定されている。なお、第２レーザホルダＨ１２は、第１レーザホルダＨ１１とは保持する対象が異なるだけであり、その他の点は、第１レーザホルダＨ１１と同様に構成されるため、説明は省略する。なお、第１半導体レーザ１０Ｙと第３半導体レーザ１０Ｃとは、光軸を中心とした回転角度が異なるようにそれぞれ第１レーザホルダＨ１１、第２レーザホルダＨ１２に固定されている。また、第２半導体レーザ１０Ｍと第４半導体レーザ１０Ｋとは、光軸を中心とした回転角度が異なるようにそれぞれ第１レーザホルダＨ１１、第２レーザホルダＨ１２に固定されている。

図５に戻り、第１レンズホルダＨ２１は、第２カップリングレンズ２０Ｍを保持する部材である。具体的には、第１レンズホルダＨ２１は、第２カップリングレンズ２０Ｍを、第１カップリングレンズ２０Ｙに対して第１方向に並んだ位置に保持する。

第１レンズホルダＨ２１は、レンズ保持部２１１と、２つの脚部２１２とを有する。レンズ保持部２１１は、第３方向に貫通する孔と、孔の周縁から第３方向の他方側に延びる半円筒状の一対のリブとを有する。第２カップリングレンズ２０は、一対のリブ間に圧入されることで、第１レンズホルダＨ２１に保持される。２つの脚部２１２は、第２方向に離れて設けられ、それぞれレンズ保持部２１１から第１方向の一方側に延びている。２つの脚部２１２は、それぞれ光硬化樹脂によって第１レーザホルダＨ１１に固定されている。

第２レンズホルダＨ２２は、第３カップリングレンズ２０Ｃを保持する部材であり、第１レンズホルダＨ２１と同様に構成されるため、説明は省略する。

図８、図９に示すように、回路基板１００は、フレームＦの第３方向の他方側の端部に位置する。回路基板１００は、光軸方向（第３方向）と交差する交差方向（以下の説明では単に「交差方向」という。）、すなわち第２方向を長辺とする矩形形状である。

図１０に示すように、回路基板１００は、第１駆動部１０１と、第２駆動部１０２と、コネクタ１０３と、第１長孔１０５と、第２長孔１０６と、リード孔１０７と、第１切欠きＫ１と、第２切欠きＫ２と、第３切欠きＫ３と、第４切欠きＫ４と、を有する。

第１駆動部１０１および第２駆動部１０２は、半導体レーザ１０を駆動する駆動部の一例である。第１駆動部１０１は、第１半導体レーザ１０Ｙおよび第２半導体レーザ１０Ｍを駆動するレーザドライバである。第２駆動部１０２は、第３半導体レーザ１０Ｃおよび第４半導体レーザ１０Ｋを駆動するレーザドライバである。第１駆動部１０１と第２駆動部１０２とは、半導体レーザ１０を挟んで第２方向の異なる側に配置されている。

コネクタ１０３は、回路基板１００の第１方向の他端側の端部であって第２方向の他端側の端部に配置されている。コネクタ１０３は、ハーネスＨＡが接続される。ハーネスＨＡは、回路基板１００からモータ基板５３に信号を送るための５本のケーブルからなる配線である。

図９に示すように、フレームＦは、回路基板１００に向けて延びるボスの一例としての第２ボスＦ５３および第３ボスＦ５４を有する。第２ボスＦ５３および第３ボスＦ５４は、フレームＦにおける第３方向の他端側の端部であって、第２方向の両端部に１つずつ配置されている。

第２ボスＦ５３は、第３方向の他方側に向けて突出する円筒形状を有している。第２ボスＦ５３は、基部５３１と突出部５３２とを有する。基部５３１は、円筒形状を有する。基部５３１の外径は、第１長孔１０５の短軸方向の大きさよりも大きい。図１２（ｂ）に示すように、基部５３１は、第３方向の他端に、支持面５３３を有する。突出部５３２は、支持面３３３から第３方向の他方側に向けて突出する円筒形状を有する。突出部５３２の外径は、基部５３１の外径よりも小さく、第１長孔１０５の短軸方向の大きさよりも小さい。突出部５３２は、第３方向の他端に座面５３５を有する。座面５３５の中央には、回路基板１００をフレームＦに固定するための第１ネジＮ１が係合する穴５３６が、第３方向に延びている。突出部５３２の突出量Ｄ１は、回路基板１００の厚さＤ２より大きい。

図９に戻り、第３ボスＦ５４は、第３方向の他方側に向けて突出する円筒形状を有している。第３ボスＦ５４は、基部５４１と突出部５４２とを有する。基部５４１は、円筒形状を有する。基部５４１の外径は、第２長孔１０６の短軸方向の大きさよりも大きい。図１２（ｂ）に示すように、基部５４１は、第３方向の他端に、支持面５４３を有する。突出部５４２は、支持面３４３から第３方向の他方側に向けて突出する円筒形状を有する。突出部５４２の外径は、基部５４１の外径よりも小さく、第２長孔１０６の短軸方向の大きさよりも小さい。突出部５４２は、第３方向の他端に座面５４５を有する。座面５４５の中央には、回路基板１００をフレームＦに固定するための第１ネジＮ１が係合する穴５４６が、第３方向に延びている。突出部５４２の突出量Ｄ１は、回路基板１００の厚さＤ２より大きい。

第１長孔１０５および第２長孔１０６は、第２ボスＦ５３、第３ボスＦ５４が貫通する孔であり、フレームＦに対して係合する係合部の一例である。第１長孔１０５および第２長孔１０６は、それぞれ、第２ボスＦ５３と第３ボスＦ５４に対応して、回路基板１００の第２方向における両端部に配置されている。第１長孔１０５および第２長孔１０６は、リード孔１０７から第２方向に離れて位置する。第１長孔１０５および第２長孔１０６は、第２方向に長い長孔である。

図１２（ｂ）に示すように、第１長孔１０５には、第２ボスＦ５３の突出部５３２が入り込んでいる。そして、突出部５３２の座面５３５が第１ネジＮ１の頭部と接触している。突出部５３２の突出量Ｄ１が回路基板１００の厚さＤ２より大きいため、回路基板１００は、支持面５３３と第１ネジＮ１の頭との間を移動可能である。このように、第２ボスＦ５３は、光軸方向すなわち第３方向において、回路基板１００との間に隙間を空けた状態で第１ネジＮ１が取り付けられている。

第２長孔１０６には、第３ボスＦ５４の突出部５４２が入り込んでいる。そして、突出部５４２の座面５３５が第１ネジＮ１の頭部と接触している。突出部５４２の突出量Ｄ１が回路基板１００の厚さＤ２より大きいため、回路基板１００は、支持面５４３と第１ネジＮ１の頭との間を移動可能である。このように、第３ボスＦ５４は、光軸方向すなわち第３方向において、回路基板１００との間に隙間を空けた状態で第１ネジＮ１が取り付けられている。

支持面５３３，５４３は、回路基板１００をフレームＦに取り付ける際に、第３方向におけるおよその位置決めをする機能を有する。また、支持面５３３，５４３は、回路基板１００に外力が加わった場合に、回路基板１００が支持面５３３，５４３に当たることで、リード１３に過大な負荷が掛かることを抑制する。

図１０に戻り、リード孔１０７は、半導体レーザ１０のリード１３が固定される孔である。回路基板１００は、１つの半導体レーザ１０が有する４本のリードに対応して、４つの孔を有する。本実施形態では、回路基板１００は、４つの半導体レーザ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋに対応して、計１６個のリード孔１０７を有している。図１２（ａ）に示すように、各リード１３は、各リード孔１０７の周囲の配線パターンに、はんだＳＲにより固定されている。

図１３に示すように、回路基板１００と半導体レーザ１０が固定された状態において、ホルダＨの接触部１１２Ｄは、回路基板１００に接触している。

図１０に戻り、第１切欠きＫ１、第２切欠きＫ２および第３切欠きＫ３は、フレームＦに対して移動可能に係合する部分であり、フレームＦに対して第３方向に移動可能に係合する係合部の一例である。ここで、フレームＦは、第１突起Ｆ５５と、第２突起Ｆ５６と、第３突起Ｆ５７と、を有している。

第１切欠きＫ１は、回路基板１００における第１方向の他端側の端縁であって、第２方向の中央に配置されている。第１切欠きＫ１は、第１方向に延びている。第１切欠きＫ１には、第１突起Ｆ５５が入り込み、第１方向に移動可能に係合する。

第２切欠きＫ２は、回路基板１００における第１方向の中央であって、第２方向の一端側の端縁に配置されている。第２切欠きＫ２は、第２方向に延びている。第２切欠きＫ２には、第２突起Ｆ５６が入り込み、第２方向に移動可能に係合する。

第３切欠きＫ３は、回路基板１００における第１方向の中央であって、第２方向の他端側の端縁に配置されている。第３切欠きＫ３は、第２方向に延びている。第３切欠きＫ３には、第３突起Ｆ５７が入り込み、第２方向に移動可能に係合する。

第４切欠きＫ４は、回路基板１００における第１方向の一端側の端縁であって、第２方向の中央に配置されている。第４切欠きＫ４は、第１方向より第２方向に長い矩形である。図１１に示すように、第４切欠きＫ４は、第３方向において第２ネジＮ２を露出させる切欠きの一例である。

以上、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
走査光学装置１では、半導体レーザ１０のパッケージ１２は、がホルダＨに保持された状態で、フレームＦに固定されている。また、半導体レーザ１０のリード１３は、回路基板１００に、はんだＳＲにより固定されている。フレームＦとホルダＨの線膨張係数が異なるため、フレームＦとホルダＨが熱膨張した場合、従来の走査光学装置では、回路基板がフレームに例えばネジによって固定されていたため、回路基板にストレスがかかることがあった。
しかし、本実施形態の走査光学装置１によれば、回路基板１００は、リード１３から回路基板１００の面に沿った方向に離れて位置する係合部としての第１長孔１０５および第２長孔１０６を有する。この第１長孔１０５および第２長孔１０６は、フレームＦに対して第３方向に移動可能に係合している。このため、線膨張係数が異なるフレームＦと、半導体レーザ１０を保持するホルダＨと、が熱膨張した場合であっても、回路基板１００は、フレームＦに対して第３方向に移動可能である。この結果、フレームＦとホルダＨが熱膨張した場合に回路基板１００にかかるストレスを抑制できる。

また、フレームＦと異なる線膨張係数を有するホルダＨがカップリングレンズ２０を保持することで、走査光学装置１の温度の変動による結像位置のずれを、線膨張係数の違いによって補償することができる。

また、回路基板１００は、第２ボスＦ５３および第３ボスＦ５４が貫通する第１長孔１０５および第２長孔１０６を有することにより、回路基板１００が第１方向に移動するのを抑制することができる。
同様に、回路基板１００は、第１突起Ｆ５５が貫通する第１切欠きＫ１を有することにより、回路基板１００が第２方向に移動するのを抑制することができる。
同様に、回路基板１００は、第２突起Ｆ５６および第３突起Ｆ５７が貫通する第２切欠きＫ２および第３切欠きＫ３を有することにより、回路基板１００が第１方向に移動するのを抑制することができる。

また、フレームＦに係合する第１長孔１０５は第２ボスＦ５３が貫通しており、第２長孔１０６は第３ボスＦ５４が貫通している。第１長孔１０５および第２長孔１０６は、第２方向に長い長孔であるため、フレームＦとホルダＨとが熱膨張した場合であっても、回路基板１００がフレームＦに対して第２方向に移動可能となる。このため、熱膨張によって回路基板１００にかかる第２方向のストレスを逃がすことができる。

また、フレームＦの第２ボスＦ５３および第３ボスＦ５４は、第３方向において、回路基板１００との間に隙間を空けた状態で第１ネジＮ１が取り付けられている（図１２（ｂ）参照）。このため、第１ネジＮ１が回路基板１００の抜け止めとして機能するとともに、回路基板１００との間に隙間があることで、回路基板１００の第３方向の移動を許容することができる。
て回路基板１００にかかる第２方向のストレスを逃がすことができる。

また、ホルダＨの接触部１１２Ｄが回路基板１００に接触することで、回路基板１００に振動などの外力が加わったときに、リード１３のみで外力を受けるのではなく、リード１３と接触部１１２Ｄで外力を受けることができるので、リード１３にかかる負荷を抑制することができる。

また、回路基板１００は、第３方向において第２ネジＮ２を露出させる第４切欠きＫ４を有する。このため、回路基板１００をフレームＦから外すことなく、フレームＦから第２ネジＮ２を外しやすい。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。

前記実施形態では、半導体レーザ１０が４本のリード１３を有していたが、リード１３の数は特に限定されるものではない。

前記実施形態では、集光レンズとカップリングレンズが別体であったが、集光レンズは、カップリングレンズと一体であってもよい。

カップリングレンズ２０は回折面を有してもよい。この場合、カップリングレンズ２０の屈折力と回折力の温度による変動を補償するようにホルダＨの線膨張係数を設定してもよい。

前記実施形態では、カラーの画像形成装置に適用される走査光学装置を例示したが、走査光学装置は、１つのビームのみを走査するモノクロの画像形成装置に適用されるものであってもよい。

前記した実施形態および変形例で説明した各要素を、任意に組み合わせて実施してもよい。

１ 走査光学装置
１０ 半導体レーザ
１１ チップ
１２ パッケージ
１３ リード
２０ カップリングレンズ
４０ 集光レンズ
５０ 偏向器
１００ 回路基板
１０５ 第１長孔
１０６ 第２長孔
Ｆ フレーム
Ｈ ホルダ
Ｌｉ 入射光学系
Ｌｏ 走査光学系

Claims (9)

1. チップを収容するパッケージと、リードと、を有する半導体レーザと、
   前記パッケージが固定されたホルダと、
   前記ホルダと線膨張係数が異なるフレームであって、前記ホルダが固定されたフレームと、
   前記半導体レーザを駆動する駆動部を有する回路基板と、
   前記半導体レーザからの光をビームに変換するカップリングレンズと、
   前記フレームに固定され、前記カップリングレンズからのビームを主走査方向に偏向するポリゴンミラーを有する偏向器と、
   前記フレームに固定され、前記偏向器からのビームを像面に結像する走査光学系と、を備え、
   前記半導体レーザの前記リードは、前記回路基板に、はんだにより固定され、
   前記回路基板は、前記リードから前記回路基板の面に沿った方向に離れて位置する係合部であって、前記フレームに対して、前記半導体レーザの光軸方向に移動可能に係合する係合部を有することを特徴とする走査光学装置。
2. 前記ホルダは、前記カップリングレンズを保持することを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
3. 前記フレームは、前記回路基板に向けて延びるボスを有し、
   前記係合部は、前記ボスが貫通する孔を含むことを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
4. 前記回路基板は、前記光軸方向と交差する交差方向を長辺とする矩形形状であり、
   前記孔は、前記リードから前記交差方向に離れて位置し、前記交差方向に長い長孔であることを特徴とする請求項３に記載の走査光学装置。
5. 前記ボスは、前記光軸方向において、前記回路基板との間に隙間を空けた状態で第１ネジが取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の走査光学装置。
6. 前記ホルダは、前記回路基板に向けて突出し、前記回路基板に接触する接触部を有することを特徴とする請求項５に記載の走査光学装置。
7. 前記ホルダは、前記光軸方向において、前記パッケージと異なる位置で前記フレームに固定されていることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
8. 前記走査光学装置は、前記ホルダを複数備え、
   前記回路基板は、前記光軸方向と交差する交差方向に延び、
   複数の前記ホルダは、前記交差方向に並んで位置することを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
9. 前記ホルダは、前記フレームに前記光軸方向に締結される第２ネジで固定され、
   前記回路基板は、前記光軸方向において前記第２ネジを露出させる切欠きを有することを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。

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