JP6192274B2 - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ビームを偏向し感光体上を走査する光走査装置、及び光走査装置を有する画像形成装置に関する。

光走査装置は、電子写真複写機やレーザービームプリンタなどの画像形成装置に用いられている。光走査装置は、通常、感光体上を、画像データに応じて明滅する光ビーム（レーザ光）で走査し、感光体上に形成される露光分布に応じて、静電気的な電子写真プロセスによる画像形成を実現している。

光走査装置において、半導体レーザは、画像信号に応じて変調された光ビームを出射する。光ビームは、コリメータレンズにより略平行な光ビームに変換される。略平行な光ビームは、回転するポリゴンミラー（回転多面鏡）を有する偏向装置により偏向される。光ビームは、その後、結像光学素子により、主走査方向に移動するスポットとして感光体の上に結像される。光ビームは、回転する感光体の上を、主走査方向に沿って繰り返し走査することにより感光体の上に潜像を形成する。

尚、以下の説明において、主走査方向は、偏向装置の回転軸（または揺動軸）及び各結像光学系の光軸に垂直な方向（偏向装置で光ビームが反射偏向（偏向走査）される方向）である。光源から偏向装置までの入射光学系の光軸の向きは、偏向装置から感光体までの走査光学系の光軸の向きと異なる。副走査方向は、各結像光学系の光軸及び主走査方向と垂直な方向（偏向装置の回転軸（または揺動軸）と平行な方向）である。

近年では、光走査装置の高速化、高走査密度化のため、光源をマルチビーム化することが行われている。面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ−Ｄｉｏｄｅ）は、アレイ化も容易であるので、光走査装置の光源に面発光レーザを用いたものが多数提案されている。

光走査装置では、光源から出射されるビームの方向（光軸方向）が結像光学系の光学特性に影響を与えるため微小単位の角度精度が必要である。そのため、構成部品には、マイクロメートル単位の位置保証が求められる。光源の出射位置が光軸方向（深度方向）に沿った所定の位置に対して前後すると、その誤差が感光体上では数十〜百倍程度に拡大して感光体表面に対するレーザ光の焦点位置の誤差となる。すなわち、結像光学系の縦倍率に応じて拡大されたフォーカス差が生じる。

焦点位置を中心として、所望のビーム径を得られる光軸方向の範囲を深度といい、すべてのビームが、副走査方向のすべての位置で感光体が深度内に来る範囲を共通深度という。焦点位置がビームごとで前後すると共通深度が減少し、感光体の位置変動に対して余裕がなくなる。

具体的には、例えば、感光体上でのビーム径を５０μｍ、焦点深度を４ｍｍ、像面湾曲を２ｍｍとした場合、許容できる深度方向のフォーカス差は２ｍｍとなる。このとき、光走査装置における縦倍率を１００倍とすると、許容できるレーザ光源における出射位置の光軸方向の差は２０μｍ以下となる。

上記の関係を２個の発光点間隔が５０μｍの２ビーム半導体レーザを光源とする半導体レーザ装置に当てはめると、２個の発光点の深度方向に沿った位置差に対応する光源の傾きは２１．８°まで許容される。これに対し、発光点の数が数個から数十個になるマルチビーム半導体レーザアレイを光源とする半導体レーザ装置においては、光源の傾きの許容範囲が狭い。例えば、レーザアレイにおける両端の発光点の間隔が２００μｍであると、発光点間の深度方向に沿った誤差を２０μｍ以下とするためには、光源の傾きは、５．７°以下にしなければならない。特に、面発光レーザは、発光点数が多いため、より高精度に取り付ける必要がある。

そこで、特許文献１は、ＶＣＳＥＬチップのパッケージ部材（光源）の基準面を光学ユニットの光軸に対して垂直に高精度に取り付ける方法を提案している。特許文献１においては、ＶＣＳＥＬチップの発光点が設けられている平面と平行な基準面を、ＶＣＳＥＬチップのパッケージ部材の上面に設けている。パッケージ部材の基準面を、取り付け部側の光学ユニットの基準面（に設けられた３箇所）に当接させて、パッケージ部材の基準面を光学ユニットの光軸に対して垂直に高精度に取り付けている。

特開２００４−００６５９２号公報

しかしながら、特許文献１のように、ＶＣＳＥＬチップパッケージ周囲のみの固定では、外力による衝撃や振動に弱い構成となってしまうという課題がある。
一般に、ＶＣＳＥＬチップを駆動するためのドライバＩＣとＶＣＳＥＬチップの間隔は、ノイズの観点から短いほうがよく、同一の電気基板に実装される。そのため、ＶＣＳＥＬチップが電気基板の図心からずれた位置に配置されるので、電気基板の一端が自由端となり振動しやすくなってしまう。また、当接部から離れた端部に外力が作用することで基準面とＶＣＳＥＬチップパッケージにずれが生じ、ＶＣＳＥＬチップを高精度に保持できない可能性があった。

本発明は、光源を高精度に保持することができる光走査装置を提供する。

本発明は、光ビームを偏向し前記光ビームを被走査面の上に走査する光走査装置であって、前記光ビームを出射する複数の発光点と前記複数の発光点の周囲に設けられたパッケージ部とを備える光源と、前記光源および前記複数の発光点を駆動する駆動回路が取り付けられ、前記光源と前記駆動回路とを電気的に接続する配線が形成された電気基板と、前記電気基板を保持する保持部材であって、前記電気基板を保持するためのねじが螺合される複数の螺合部を備え、前記光源から出射される前記光ビームの進行方向を規定するために、前記光源のパッケージ部に当接する複数の当接部を有する保持部材と、を有し、前記保持部材は、前記複数の螺合部として前記複数の発光点によって規定される前記光源の光軸を中心とする円の円弧の上に配置された３つ以上の螺合部と、前記円弧の外側に配置された少なくとも１つの螺合部と、を備え、前記電気基板は、前記円弧の上に配置された３つ以上の螺合部それぞれに対応し、当該３つ以上の螺合部に螺合させるねじを通過させる３つ以上の通過部を備え、３つ以上の前記通過部で定義される多角形の内側に前記光源が取り付けられ、前記多角形の外側に前記円弧の外側に配置された少なくとも１つの螺合部に螺合させるねじを通過させる通過部を備える光走査装置を提供する。

本発明によれば、光源を高精度に保持することができる光走査装置を提供することができる。

本実施例の画像形成装置の断面図。 光走査装置の光学素子を示す図。 本実施例のレーザユニットの分解斜視図。 本実施例のパッケージ部材および発光部を示す拡大図。 本実施例のレーザユニットの断面図。 本実施例における付勢力の境界を示す図。 本実施例の電気基板を示す図。 本実施例の電気基板に作用する力を説明する図。 本実施例の解析結果。 別の実施例の電気基板を示す図。

以下、添付図面を用いて本発明の実施形態を説明する。

図１から図９を用いて、実施例１を説明する。まず、図１を用いて、本実施例の画像形成装置１００を説明する。本実施例において、画像形成装置１００は、カラーレーザビームプリンタである。
画像形成装置１００は、光走査装置により感光体の上に形成された潜像をトナーによって現像し、感光体上に形成されたトナー像を記録媒体上に転写し、記録媒体上に転写されたトナー像を記録媒体に定着する像形成手段を有する。

以下、画像形成装置１００を説明する。
画像形成装置１００には、４つの画像形成ステーション２００（２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ）が並んで設けられている。４つの画像形成ステーション２００は、シアン、マゼンタ、イエロー、およびブラックの画像をそれぞれ形成する。

４つの画像形成ステーション２００のおのおのは、感光ドラム（感光体）２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）を有する。感光ドラム２は、図１において、矢印で示す反時計回り方向に回転する。感光ドラム２の周りには、帯電装置３、光走査装置（露光装置）１、現像装置４、一次転写装置６、およびドラムクリーニング装置５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）が感光ドラム２の回転方向に順に配置されている。

４つの画像形成ステーション２００の下に、無端状の中間転写ベルト（中間転写体）９が配置されている。中間転写ベルト９は、駆動ローラ６２と従動ローラ６３及び６５に張架されている。中間転写ベルト９は、図１において、矢印で示す時計回り方向に回転する。従動ローラ６５に対向して、二次転写ローラ８が配置されている。従動ローラ６３に対向して、ベルトクリーニング装置１０が配置されている。

シート（記録媒体）Ｓは、画像形成装置１００の側面に設けられた手差し給送カセット１１、および画像形成装置１００の下部に設けられた給送カセット１２および１３に収納されている。
定着装置７４は、シートＳの搬送方向において二次転写ローラ８の下流に配置されている。

以下に、画像形成装置１００の画像形成プロセスを説明する。
帯電装置３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）は、感光ドラム２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）の表面をそれぞれ均一に帯電する。光走査装置１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）は、感光ドラム２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）の均一に帯電された表面をそれぞれの色の画像情報に従って変調された光ビームにより露光し、感光ドラム２上に潜像を形成する。現像装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）は、それぞれの色の現像剤（トナー）により潜像を現像してそれぞれの色のトナー像を形成する。感光ドラム２の上のそれぞれの色のトナー像は、一次転写装置６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）により中間転写ベルト９の上に順に転写される。シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのトナー像は、中間転写ベルト９の上で互いに重ね合わされる。ドラムクリーニング装置５は、転写後に感光ドラム２の表面の上に残留しているトナーを除去する。

シートＳは、中間転写ベルト９の上に重ね合わされたトナー像が二次転写ローラ８と従動ローラ６５との間に搬送されるタイミングに合わせて、手差し給送カセット１１、給送カセット１２、または１３から二次転写ローラ８と従動ローラ６５との間に搬送される。二次転写ローラ８は、中間転写ベルト９の上に重ね合わされたトナー像を一括してシートＳへ転写する。ベルトクリーニング装置１０は、転写後に中間転写ベルト９の表面の上に残留しているトナーを除去する。
トナー像が転写されたシートＳは、定着装置７４により加熱および加圧され、トナー像がシートＳに定着され、画像が形成される。

次に、図２を用いて、本実施例の光走査装置１を説明する。
光走査装置１は、副走査方向に回転する感光ドラム２の表面（被走査面）上に光ビームを主走査方向に繰り返し走査して潜像を形成する。

光走査装置１は、光学箱（以下、筐体という。）１４（図１）を有する。筐体１４は、レーザユニット（光源装置）２０、コリメータレンズ２１、シリンドリカルレンズ２２、回転多面鏡２３、トーリックレンズ２４、ミラー２７、及び結像レンズ２５を保持する。シリンドリカルレンズ２２は、副走査方向に所定の屈折力を有する。回転多面鏡２３は、複数の反射面２３ａを有する。トーリックレンズ２４、ミラー２７、及び結像レンズ２５は、結像光学素子である。

レーザユニット２０は、光ビームを出射する。光ビームは、コリメータレンズ２１により、略平行な光ビームにされる。光ビームは、シリンドリカルレンズ２２により、線状に集光され、回転多面鏡２３の反射面２３ａの上に結像する。回転多面鏡２３により偏向された光ビームは、結像光学素子であるトーリックレンズ２４、ミラー２７、及び結像レンズ２５を介して感光ドラム２の表面の上に結像する。光ビームは、感光ドラム２の表面の上を走査する。

図３、図４、および図５を用いて、レーザユニット２０を説明する。図３（ａ）は、プリント回路板（以下、電気基板という。）３２の側から見たレーザユニット２０の分解斜視図である。図３（ｂ）は、レーザホルダ３０の側から見たレーザユニット２０の分解斜視図である。図４（ａ）は、パッケージ部材（光源）４１の斜視図である。図４（ｂ）は、発光部３１Ａの発光点３１Ａ−１、３１Ａ−２、・・・、３１Ａ−３１、３１Ａ−３２の配列の一例を示す図である。図４（ｃ）は、発光部３１Ａの発光点３１Ａ−１、３１Ａ−２、・・・、３１Ａ−３１、３１Ａ−３２の配列の別の例を示す図である。図５は、レーザユニット２０の断面図である。
レーザユニット２０は、パッケージ部材４１、電気基板３２、およびレーザホルダ３０を有する。

面発光レーザ（以下、ＶＣＳＥＬという。）３１は、図４（ａ）に示すように、矩形のパッケージ部材４１に固定されている。ＶＣＳＥＬ３１は、垂直共振器型面発光レーザである。電気基板３２は、図３（ｂ）に示すように、パッケージ部材４１およびレーザ駆動回路（駆動回路）３８を保持している。電気基板３２には、パッケージ部材４１およびレーザ駆動回路３８が取り付けられている。電気基板３２には、パッケージ部材４１とレーザ駆動回路３８とを電気的に接続する配線が形成されている。レーザ駆動回路３８は、パッケージ部材４１のＶＣＳＥＬ３１に電気的に接続されている。レーザ駆動回路３８は、画像形成装置１００の制御装置１０１（図１）からの画像信号に従ってＶＣＳＥＬ３１を駆動する。ＶＣＳＥＬ３１は、画像情報に従って変調された光ビームを出射する。レーザホルダ３０は、ＶＣＳＥＬ３１を有するパッケージ部材４１が固定された電気基板３２を保持する。

図４（ａ）に示すように、ＶＣＳＥＬ３１は、発光部３１Ａを有する。発光部３１Ａは、図４（ｂ）に示すように、３２個の発光点３１Ａ−１、３１Ａ−２、・・・、３１Ａ−３１、３１Ａ−３２からなる。パッケージ部材４１は、ＶＣＳＥＬ３１から出射されるレーザ光の進行方向（向き）Ｑの向きを規定するための基準面３１０を有する。光軸Ｑが基準面３１０に垂直になるように、ＶＣＳＥＬ３１は、パッケージ部材４１に固定されている。
パッケージ部材４１は、光ビームを射出する複数の発光点３１Ａ−１〜３１Ａ−３２と、複数の発光点３１Ａ−１〜３１Ａ−３２の周囲に設けられたパッケージ部（外枠部）４５とを備える。基準面３１０は、パッケージ部４５に設けられている。

レーザホルダ３０は、パッケージ部材４１の基準面３１０に当接する３つの当接部３０１、３０２、３０３（図３（ａ））を有する。レーザホルダ３０の３つの当接部３０１、３０２、３０３は、パッケージ部材４１の基準面３１０に当接して基準面３１０の向きを規定することにより、レーザユニット２０の光軸としてのＶＣＳＥＬ３１の光軸Ｑの向きを規定する。

ここで、ＶＣＳＥＬ３１の光軸Ｑは、図４（ａ）に示すように、複数の発光点３１Ａ−１〜３１Ａ−３２を結んで形成される直線Ａの中心Ｏ１を通り、発光部３１Ａ（複数の発光点３１Ａ−１〜３１Ａ−３２）が設けられた平面に垂直である。本実施例において、複数の発光点３１Ａ−１〜３１Ａ−３２は、直線状に配置されているが、直線状に限定されるものではない。図４（ｃ）に示すように、複数の発光点３１Ａ−１〜３１Ａ−３２は、多角形状に配置されていてもよい。ＶＣＳＥＬ３１の光軸Ｑは、図４（ｃ）に示す平行四辺形Ｂの図心Ｏ２を通り、複数の発光点３１Ａ−１〜３１Ａ−３２が設けられた平面に垂直であってもよい。

図３（ａ）に示すように、レーザユニット２０は、さらに、基板取り付け部材（第一支持部材）３３、付勢部材３４、３５、３６、および中間支持部材（第二支持部材）３９を有する。
レーザホルダ３０、基板取り付け部材３３、および中間支持部材３９は、電気基板３２を保持する保持部材を構成する。
基板取り付け部材３３は、レーザホルダ３０と付勢部材３４、３５、３６の間に配置されている。ねじ５２は、付勢部材３４、３５、３６の穴および基板取り付け部材３３穴を通して、レーザホルダ３０に設けられた複数のねじ穴部３０４、３０５、３０６にねじ係合する。付勢部材３４、３５、３６の穴および基板取り付け部材３３は、ねじ５２により、レーザホルダ３０に固定される。

一方、ねじ５０は、電気基板３２に設けられた複数の穴（以下、開口という。）３２１、３２２、３２３を通して、基板取り付け部材３３のねじ穴部（螺合部）３３１、３３２、３３３にねじ係合する。ねじ５０を締め込むと、基板取り付け部材３３のねじ穴部３３１、３３２、３３３が電気基板３２に接触する。基板取り付け部材３３は、ねじ５２により固定されている部分が凸になるように変形し、復元力を生じる。基板取り付け部材３３の復元力により、電気基板３２は、レーザホルダ３０へ向かう方向へ付勢される。すなわち、基板取り付け部材３３の復元力は、電気基板３２に固定されたパッケージ部材４１の基準面３１０を確実にレーザホルダ３０の３つの当接部３０１、３０２、３０３に当接させる。

基板取り付け部材３３の復元力は、開口３２１、３２２、３２３において、電気基板３２をレーザホルダ３０へ向かう方向へ付勢する付勢力Ｆ１（図５）を生じる。基板取り付け部材３３は、ねじ５０の締付けにより付勢力Ｆ１を適切な値に調整することができる。
なお、基板取り付け部材３３の復元力を補強するために、付勢部材３４、３５、３６が基板取り付け部材３３に取付けられている。付勢部材３４、３５、３６は、基板取り付け部材３３の曲げ剛性を増加させるように、基板取り付け部材３３を支持する板金により形成されている。

電気基板３２の開口３２１，３２２，３２３を基板取り付け部材３３にねじ５０により締結する際には、レーザユニット２０からの光ビームの照射位置や発光点のピッチ間（副走査方向における間隔）などの光学特性を検出する。光学特性を検出しながら電気基板３２の位置の粗調整を行った後に、電気基板３２を基板取り付け部材３３に固定する。

レーザホルダ３０のねじ穴部３０４、３０５、３０６は、ＶＣＳＥＬ３１の光軸Ｑを中心とする円３４０（図６）の一部（同じ円弧）の上に１２０°ごとの等間隔で設けられている。また、レーザホルダ３０のねじ穴部３０４、３０５、３０６と同様に、基板取り付け部材３３のねじ穴部３３１、３３２、３３３も、ＶＣＳＥＬ３１の光軸Ｑを中心とする円３４０の一部（同じ円弧）の上に１２０°ごとの等間隔で設けられている。よって、電気基板３２の開口３２１，３２２，３２３は、ＶＣＳＥＬ３１の光軸Ｑを中心とする円３４０の一部（同じ円弧）の上に１２０°ごとの等間隔で設けられている。

パッケージ部材４１のパッケージ部４５に当接する複数の当接部３０１、３０２、３０３の数は、円弧の上に配置された３つ以上のねじ穴部３３１、３３２、３３３の数と同じである。パッケージ部材４１と円弧の上に配置された３つ以上のねじ穴部３３１、３３２、３３３それぞれとの間に複数の当接部３０１、３０２、３０３が設けられている。
電気基板３２の開口３２１，３２２，３２３の重心は、３つの当接部３０１、３０２、３０３で構成される三角形内にあるので、３つの当接部３０１、３０２、３０３は、パッケージ部材４１を安定して保持することができる。このため、調整後の複数の発光点３１Ａ−１〜３１Ａ−３２の位置がずれにくく、照射位置や発光点３１Ａ−１〜３１Ａ−３２の副走査ピッチ間隔を安定して保持できる。

弾性を有する樹脂製の中間支持部材３９の一端部３９ａは、ねじ５６によりレーザホルダ３０に固定されている。ねじ５４は、電気基板３２に設けられた切欠き（ねじが通過する通過部。開口でも良い。）３２４を通して、中間支持部材３９の他端部のねじ穴部（螺合部）３９ｂにねじ係合する。ねじ５４の締付けにより、中間支持部材３９は、変形し、復元力を生じる。中間支持部材３９の復元力は、切欠き３２４において、電気基板３２をレーザホルダ３０へ向かう方向へ付勢する付勢力Ｆ２（図８）を生じる。中間支持部材３９は、ねじ５４の締付けにより付勢力Ｆ２を適切な値に調整することができる。

本実施例においては、付勢力Ｆ２を適切な値にするために、切欠き３２４は、弾性を有する樹脂製の中間支持部材３９を介してレーザホルダ３０に取り付けられている。中間支持部材３９は、樹脂製に限らず、放熱を目的として金属製であってもよい。
保持部材は、基板取り付け部材３３および中間支持部材３９がレーザホルダ３０に取り付けられた状態において、同じ円弧の上に配置された３つ以上のねじ穴部３３１、３３２、３３３と、円弧の外側に配置された少なくとも一つのねじ穴部３９ｂとを有する。なお、レーザホルダ３０に、同じ円弧の上に配置された３つ以上のねじ穴部と円弧の外側に配置された少なくとも一つのねじ穴部とが設けられている場合、保持部材は、基板取り付け部材３３および中間支持部材３９を含まず、レーザホルダ３０のみであってもよい。また、保持部材は、レーザホルダ３０と、基板取り付け部材３３および中間支持部材３９のいずれか一つとを含んでいてもよい。
電気基板３２は、円弧の上に配置された３つ以上のねじ穴部３３１、３３２、３３３それぞれに対応し、３つ以上のねじ穴部３３１、３３２、３３３に螺合させるねじ５０を通過させる３つ以上の開口３２１，３２２，３２３を有する。３つ以上の開口３２１，３２２，３２３で定義される多角形の内側にパッケージ部材４１が配置されている。電気基板３２には、多角形の外側に、円弧の外側に配置された少なくとも一つのねじ穴３９ｂに螺合させるねじ５４を通過させる切欠き３２４が設けられている。

図５は、本実施例のレーザユニット２０の断面図である。レーザホルダ３０の鏡筒３０ａには、副走査絞り部３７が設けられている。副走査絞り部３７は、ＶＣＳＥＬ３１の光軸Ｑの上に配置されている。副走査絞り部３７は、ＶＣＳＥＬ３１から出射された光ビームを副走査方向に所望の最適なビーム形状に成形する。

鏡筒３０ａの先端部３０ｂには、副走査絞り部３７を通過した各光ビームを略平行光ビームに変換するコリメータレンズ２１が設けられている。コリメータレンズ２１は、先端部３０ｂに設けられた接着部４３に接着剤で固定されている。コリメータレンズ２１の照射位置やピントは、光ビームの光学特性を検出しながら調整される。コリメータレンズ２１の位置が決定された後に、紫外線硬化型接着剤に紫外線を照射し、紫外線硬化型接着剤によりコリメータレンズ２１を接着部４３に固定する。

本実施例において、電気基板３２は、開口（ねじが通過する通過部。切欠きでも良い。）３２１，３２２，３２３においてレーザホルダ３０と締結されている。さらに、電気基板３２は、開口３２１，３２２，３２３を結ぶ三角形の外側に設けられた切欠き３２４においてレーザホルダ３０と締結されている。電気基板３２内で開口３２１，３２２，又は３２３と切欠き３２４との間の長い距離を確保することができるので、電気基板３２とレンズホルダ３０との間の締結を、外力や振動に対して強くすることができる。

例えば、本実施例の一例において、電気基板３２の端部に２０Ｎの外力を作用させた際のレーザ照射位置の移動量を測定すると、切欠き３２４を締結しない場合の移動量は１７０μｍであり、切欠き３２４を締結した場合の移動量は１００μｍである。つまり、切欠き３２４を設けることにより、外力が作用した場合の複数の発光点３１Ａ−１〜３１Ａ−３２の移動量を減少させることができる。

以下に、複数の開口３２１，３２２，３２３を結ぶ多角形の外側に設けられた切欠き３２４の位置と、外力との関係を説明する。

図６（ａ）は、電気基板３２における切欠き３２４の位置を変化させたときの切欠き３２４の複数の位置Ｐ（−１）、Ｐ（０）、Ｐ（１）、Ｐ（２）、およびＰ（３）を示す図である。位置Ｐ（０）は、開口３２２と３２３を結ぶ直線ＲＬの上にある。位置Ｐ（−１）は、複数の開口３２１，３２２，３２３を結ぶ多角形の内側にある。位置Ｐ（−１）は、位置Ｐ（０）から図６（ａ）の左へ１０ｍｍだけ離れている。位置Ｐ（１）は、複数の開口３２１，３２２，３２３を結ぶ多角形の外側で、複数の開口３２１，３２２，３２３を通る円の上にある。位置Ｐ（１）は、位置Ｐ（０）から図６（ａ）の右へ９ｍｍだけ離れている。位置Ｐ（２）およびＰ（３）は、複数の開口３２１，３２２，３２３を結ぶ多角形の外側で、位置Ｐ（０）から図６（ａ）の右へそれぞれ２０ｍｍおよび４０ｍｍだけ離れている。

図６（ｂ）は、電気基板３２の端部に１０Ｎの外力ＥＦを電気基板３２に水平に作用させたときに、切欠き３２４の位置（−Ｐ）〜（Ｐ３）の変化に対する開口３２１，３２２，３２３に作用する反力の変化を示す図である。

反力が、各開口３２１，３２２，３２３において基板取り付け部材３３により付与されている付勢力Ｆ１により生じる摩擦力を上回ったときに、電気基板３２は動いてしまう。つまり、この反力が小さいほど外力に対して強い構成であるといえる。図６から、切欠き３２４が位置（−Ｐ）または位置（Ｐ０）にあるときに反力が大きく、位置（Ｐ１）、（Ｐ２）、（Ｐ３）の順に、反力が減少していることが分かる。切欠き３２４の位置と光軸Ｑとの間の距離が大きいほど反力が小さくなっている。また、切欠き３２４の位置と外力ＥＦが作用する位置との間の距離が小さいほど反力が小さくなっている。つまり、複数の開口３２１，３２２，３２３を直線で結んで構成される多角形の外側に切欠き３２４を設けることにより、外力ＥＦに対する強度がより大きくなる。

図７は、本実施例の電気基板３２を示す図である。複数の開口３２１，３２２，３２３により形成される三角形の内側に３つの当接部３０１、３０２、３０３が設けられている。切欠き３２４は、複数の開口３２１，３２２，３２３により形成される三角形の外側に配置されている。

複数の当接部３０１、３０２、３０３のうち、切欠き（別の通過部）３２４から最も遠い当接部３０１と切欠き３２４に最も近い当接部３０３との間の距離をＬ１とする。最も近い当接部３０３と切欠き３２４との間の距離をＬ２とする。 最も近い当接部３０３と残りの一つの当接部（他の当接部）３０２との間の距離をＬ３とする。

最も遠い当接部３０１と最も近い当接部３０３を通る直線（図７において、距離Ｌ１の矢印で示されている）と、最も近い当接部３０３と切欠き３２４を通る直線（図７において、距離Ｌ２の矢印で示されている）のなす角をθとする。最も遠い当接部３０１と最も近い当接部３０３を通る直線（図７において、距離Ｌ１の矢印で示されている）と、最も近い当接部３０３と残りの当接部３０２を通る直線（図７において、距離Ｌ３の矢印で示されている）とのなす角をφとする。

複数の開口３２１，３２２，３２３は、光軸Ｑの周りに等間隔で設けられているので、複数の当接部３０１、３０２、３０３に作用する付勢力は、複数の開口３２１，３２２，３２３に作用する付勢力Ｆ１と同じであるとみなすことができる。

切欠き３２４の位置（距離Ｌ２）及び付勢力Ｆ２は、以下の式を満たす。

ここで、0＜θ＜９０°、０＜φ＜９０°である。

切欠き３２４の位置（距離Ｌ２）は、複数の当接部３０１、３０２、３０３の多角形から遠いほうが外力ＥＦに対する強度が大きくなる。また、付勢力Ｆ２は、大きいほうが外力ＥＦに対する強度が大きくなる。しかし、切欠き３２４の距離Ｌ２及び付勢力Ｆ２を大きくすると、

となる。この場合、レーザホルダ３０の３つの当接部３０１、３０２、３０３は、パッケージ部材４１の基準面３１０に当接して基準面３１０の向きを規定することができなくなる。したがって、ＶＣＳＥＬ３１の光軸Ｑの向きがずれることがある。

そこで、切欠き３２４の位置（距離Ｌ２）及び付勢力Ｆ２は、式（１）を満たすことが好ましい。式（１）を満たす場合に、当接部３０１および３０２に生じている反力Ｔ１ならびにＴ２は、Ｔ１＞０ＮかつＴ２＞０Ｎを満たす。

図５に示すように、付勢力Ｆ１は、電気基板３２をレーザホルダ３０へ付勢する力である。付勢力Ｆ１は、電気基板３２とレーザホルダ３０の間に設けられた基板取り付け部材３３の復元力によって生じる。図５に示すように、ねじ５０を締結する前には、電気基板３２とレーザホルダ３０との間に微小なクリアランスＨ（０．３〜１ｍｍ程度）がある。ねじ５０を締結すると、基板取り付け部材３３は、クリアランスＨを埋める方向に変形する。変形した基板取り付け部材３３の復元力によって、付勢力Ｆ１が生じる。クリアランスＨを調整することにより、付勢力Ｆ１を調整することができる。また、本実施例においては、付勢力Ｆ１を調整するために、付勢部材３４、３５、３６を取り付けている。付勢部材３４、３５、３６は、クリアランスＨが小さくても大きな付勢力Ｆ１を得るために、基板取り付け部材３３の曲げ剛性を増加させるように基板取り付け部材３３を支持している。

次に、付勢力Ｆ１の上限と下限について述べる。付勢力Ｆ１が大きいほど、外力ＥＦに対してＶＣＳＥＬ３１の光軸Ｑの向きをより安定させることができる。付勢力Ｆ１は、パッケージ部材４１の破壊強度に従って上限が定められる。本実施例においては、ＶＣＳＥＬ３１を保持するパッケージ部材４１は、セラミックである。セラミックの破壊強度は、５００Ｎである。３つの当接部３０１〜３０３によりパッケージ部材４１を付勢しているので、一点当たりの付勢力Ｆ１の上限は、約１７０Ｎである。付勢力Ｆ１の下限は、少なくとも輸送による振動や落下により電気基板３２が動いてしまうことを防止することができる値である。本実施例においては、電機基板３２の重量を９０ｇ、輸送時の振動や落下による衝撃を５０Ｇ（約４９ｍ/ｓ²）と想定し、一点当たりの下限値は、１．５Ｎである。

式（１）は、図８に示すような距離Ｌ１に沿って取った断面に関して当接部３０３の回りのモーメントの関係から導かれる。ここで、当接部３０１、３０２、３０３に生じる反力をＴ（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）とし、図８中の上方を正の方向とする。Ｔ≦０Ｎのときに、パッケージ部材４１は、当接部３０１、３０２、３０３に対して付勢されておらず、ＶＣＳＥＬ３１の光軸Ｑが高精度に保持されない状態である。Ｔ＞０Ｎのときに、ＶＣＳＥＬ３１の光軸Ｑは、当接部３０１、３０２、３０３により高精度に保持される。

切欠き３２４がねじ５４により締結されていない状態において、当接部３０３の回りのモーメントは、釣り合っている。開口３２１，３２２，３２３は、光軸Ｑの周りに等間隔に設けられているので、当接部３０１、３０２、３０３に生じる反力Ｔは、互いにほぼ等しくなり、また、付勢力Ｆ１と等しいと近似する。つまり、Ｔ１≒Ｔ２≒Ｔ３≒Ｔ、および、Ｔ≒Ｆ１である。

切欠き３２４がねじ５４により締結され付勢力Ｆ２が発生するとき、電気基板３２は、当接部３０３を支点として回転しようとする。当接部３０１および３０２に生じている反力Ｔ１ならびにＴ２は、減少する。当接部３０３に生じている反力Ｔ３は、増加する。つまり、Ｔ１＜Ｆ１、Ｔ２＜Ｆ１、Ｔ３＞Ｆ１である。

切欠き３２４の締結により当接部３０３の回りに生じるモーメントは、Ｆ２×Ｌ２ｃｏｓθである。このとき、電気基板３２それ自体の変形は微小であるので、基板取り付け部材３３は変形しない。基板取り付け部材３３が変形しないので、開口３２１，３２２，３２３の締結力Ｆ１によって当接部３０３の回りに生じるモーメントは、切欠き３２４の締結の前後で変化しない。

切欠き３２４の締結後における当接点３０３の回りに生じるモーメントの釣り合いより、以下の式（２）が導かれる。

式（２）において、Ｔ１＞０ＮかつＴ２＞０Ｎ、つまり、式（１）を満たすとき、当接部３０１および３０２は、パッケージ部材４１の基準面３１０に接触して光軸Ｑの角度を高精度に保持することができる。

図９は、切欠き３２４の付勢力Ｆ２を変化させたときの当接部３０１、３０２、３０３の反力Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を解析した結果である。図９（ａ）及び図９（ｂ）において、横軸は、切欠き３２４の付勢力Ｆ２を示す。図９（ａ）において、縦軸は、当接部３０１、３０２、３０３に生じる反力Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を示す。図９（ｂ）において、縦軸は、付勢力Ｆ１およびＦ２のそれぞれによって当接部３０３の回りに生じるモーメントを示す。

本実施例において、各パラメータは以下のとおりである。
Ｆ１＝３１Ｎ
θ＝３．８ｄｅｇ
φ＝６５ｄｅｇ
Ｌ１＝９．２ｍｍ
Ｌ２＝４７．１ｍｍ
Ｌ３＝８ｍｍ
上記パラメータを用いると、図９（ｂ）からわかるように、付勢力Ｆ２が７Ｎよりも小さいときに式（１）を満たす。図９（ａ）からわかるように、付勢力Ｆ２が７Ｎのときに当接部３０１の反力Ｔ１が０Ｎになる。よって、切欠き３２４の付勢力Ｆ２は、７Ｎよりも小さいことが好ましい。

図１０を用いて、実施例２を説明する。実施例２において、実施例１と同様の構造には同様の参照符号を付して説明を省略する。
図１０は、実施例２の電気基板１３２を示す。複数（本実施例においては３つ）の当接部４０１、４０２，４０３は、レーザホルダ１３０に設けられている。図１０においては、複数の当接部４０１、４０２，４０３は、電気基板１３２の裏側にあるため見えない。したがって、図１０においては、電気基板１３２の裏側に固定されたパッケージ部材４１に当接する複数の当接部４０１、４０２，４０３の位置を丸印で示している。
複数の当接部４０１、４０２，４０３により形成される多角形（本実施例においては三角形）内に、パッケージ部材４１に保持されたＶＣＳＥＬ３１の光軸Ｑが配置されている。

電気基板１３２には、切欠き５００が設けられている。第４の開口５００は、二つの当接部４０２および４０３のそれぞれから等しい距離Ｌ２に配置されている。当接部４０２と第４の開口５００との間の距離Ｌ２と、当接部４０３と第４の開口５００との間の距離Ｌ２とは、等しい。このとき、第４の開口５００の付勢力Ｆ２により生じるモーメントは、当接部４０２と当接部４０３を結ぶ直線Ｓを回転軸線として最も遠い当接部４０１に作用する。

切欠き５００から最も遠い当接部４０１と当接部４０３を通る直線（図１０において、距離Ｌ１の矢印で示されている）の延長線と、当接部４０３と切欠き５００を通る直線（図１０において、距離Ｌ２の矢印で示されている）のなす角をθとする。最も遠い当接部４０１と当接部４０３を通る直線（図１０において、距離Ｌ１の矢印で示されている）と、直線Ｓとのなす角をφとする。
切欠き５００と直線Ｓとの間の距離は、Ｌ２ｓｉｎ（π−θ−φ）である。付勢力Ｆ２により生じる直線Ｓの回りのモーメントは、Ｆ２×Ｌ２ｓｉｎ（π−θ−φ）である。

最も遠い当接部４０１と直線Ｓとの間の距離は、Ｌ１ｓｉｎφである。複数の開口５０１、５０２、５０３において基板取り付け部材３３により付与されている付勢力Ｆ１により、当接部４０１に反力Ｔ１が生じる。付勢力Ｆ１により生じる直線Ｓの回りのモーメントは、Ｆ１×Ｌ１ｓｉｎφである。当接部４０１の反力により生じる直線Ｓの回りのモーメントは、Ｔ１×Ｌ１ｓｉｎφである。

切欠き５００の締結後における直線Ｓの回りに生じるモーメントの釣り合いより、以下の式（３）が導かれる。

Ｔ１は、第４の開口５００が締結されていない状態のときに最大である。Ｔ１が最大のときに、Ｔ１≒Ｆ１である。

式（３）において、Ｔ１＞０Ｎのとき、当接部４０１は、パッケージ部材４１の基準面３１０に接触して光軸Ｑの角度を高精度に保持することができる。
Ｔ＞０Ｎを満たすとき、以下の式（４）が満たされる。

つまり、式（４）が満たされるとき、パッケージ部材４１は、当接部４０１に付勢されているのでＶＣＳＥＬ３１の光軸Ｑの向きを高精度に保持することができる。

１・・・光走査装置
３０・・・レーザホルダ（保持部材）
３１Ａ−１〜３１Ａ−３２・・・発光点
３２、１３２・・・電気基板
３３・・・基板取り付け部材（保持部材）
３８・・・レーザ駆動回路（駆動回路）
３９・・・中間支持部材（保持部材）
３９ｂ・・・ねじ穴部（螺合部）
４１・・・パッケージ部材（光源）
４５・・・パッケージ部
３０１、３０２、３０３、４０１、４０２、４０３・・・当接部
３２１、３２２、３２３、５０１、５０２、５０３・・・開口（通過部）
３２４、５００・・・切欠き（別の通過部）
３３１、３３２、３３３・・・ねじ穴部（螺合部）
３４０・・・円（円弧）

Claims (12)

1. 光ビームを偏向し前記光ビームを被走査面の上に走査する光走査装置であって、
   前記光ビームを出射する複数の発光点と前記複数の発光点の周囲に設けられたパッケージ部とを備える光源と、
   前記光源および前記複数の発光点を駆動する駆動回路が取り付けられ、前記光源と前記駆動回路とを電気的に接続する配線が形成された電気基板と、
   前記電気基板を保持する保持部材であって、前記電気基板を保持するためのねじが螺合される複数の螺合部を備え、前記光源から出射される前記光ビームの進行方向を規定するために、前記光源のパッケージ部に当接する複数の当接部を有する保持部材と、を有し、
   前記保持部材は、前記複数の螺合部として前記複数の発光点によって規定される前記光源の光軸を中心とする円の円弧の上に配置された３つ以上の螺合部と、前記円弧の外側に配置された少なくとも１つの螺合部と、を備え、
   前記電気基板は、前記円弧の上に配置された３つ以上の螺合部それぞれに対応し、当該３つ以上の螺合部に螺合させるねじを通過させる３つ以上の通過部を備え、３つ以上の前記通過部で定義される多角形の内側に前記光源が取り付けられ、前記多角形の外側に前記円弧の外側に配置された少なくとも１つの螺合部に螺合させるねじを通過させる通過部を備える光走査装置。
2. 前記光源のパッケージ部に当接する前記複数の当接部の数は、前記円弧の上に配置された３つ以上の螺合部の数と同じであり、前記光源と前記円弧の上に配置された３つ以上の螺合部それぞれとの間に前記複数の当接部が設けられている請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記円弧の上に配置された３つ以上の螺合部は、前記円弧の上において等間隔に配置されている請求項１又は２に記載の光走査装置。
4. 前記複数の発光点は、前記パッケージ部に囲まれた領域に一列に配列され、
   前記パッケージ部は、前記複数の当接部が当接する部分によって規定される基準面を有し、
   前記光軸は、一列に配列された前記複数の発光点の両端の発光点の中央を通り、かつ、前記パッケージ部の基準面に垂直な軸である請求項１から３のいずれか一項に記載の光走査装置。
5. 前記複数の発光点は、前記パッケージ部に囲まれた領域に２次元配列され、
   前記パッケージ部は、前記複数の当接部が当接する部分によって規定される基準面を有し、
   前記光軸は、２次元配列された前記複数の発光点の配置位置によって規定される多角形の図心を通り、かつ、前記パッケージ部の基準面に垂直な軸である請求項１から３のいずれか一項に記載の光走査装置。
6. 前記複数の当接部は、前記円弧の外側に配置された前記少なくとも１つの螺合部に螺合させる前記ねじを通過させる前記通過部（以下、別の通過部という。）から最も遠い当接部と、前記別の通過部に最も近い当接部と、他の当接部とを含み、
   前記複数の開口に付勢力Ｆ１が作用し、前記別の通過部に付勢力Ｆ２が作用する場合に、
   

   

   を満たし、
   ここで、
   Ｌ１：前記最も遠い当接部と前記最も近い当接部との間の距離
   Ｌ２：前記最も近い当接部と前記別の通過部との間の距離
   Ｌ３：前記最も近い当接部と前記他の当接部との間の距離
   θ：前記最も遠い当接部と前記最も近い当接部を通る直線と、前記最も近い当接部と前記別の通過部を通る直線とのなす角
   φ：前記最も遠い当接部と前記最も近い当接部を通る前記直線と、前記最も近い当接部と前記他の当接部を通る直線とのなす角
   である請求項１から５のいずれか一項に記載の光走査装置。
7. 前記複数の当接部は、前記円弧の外側に配置された前記少なくとも１つの螺合部に螺合させる前記ねじを通過させる前記通過部（以下、別の通過部という。）から最も遠い当接部と、前記別の通過部から等しい距離に配置された二つの当接部とを含み、
   前記複数の開口に付勢力Ｆ１が作用し、前記別の通過部に付勢力Ｆ２が作用する場合に、
   

   

   を満たし、
   ここで、
   Ｌ１：前記最も遠い当接部と前記二つの当接部のうちの一つの当接部との間の距離
   Ｌ２：前記二つの当接部のうちの前記一つの当接部と前記別の通過部との間の距離
   θ：前記最も遠い当接部と前記二つの当接部のうちの前記一つの当接部を通る直線と、前記二つの当接部のうちの前記一つの当接部と前記別の通過部を通る直線とのなす角
   φ：前記最も遠い当接部と前記二つの当接部のうちの前記一つの当接部を通る直線と、前記二つの当接部を結ぶ直線とのなす角
   である請求項１から５のいずれか一項に記載の光走査装置。
8. 前記円弧の外側に配置された前記少なくとも１つの螺合部に螺合させるねじを通過させる前記通過部は、前記電気基板の上の前記光源の配置位置から見て前記電気基板の前記駆動回路が取り付けられた側に設けられている請求項１から７のいずれか一項に記載の光走査装置。
9. 前記複数の当接部のぞれぞれは、突起である請求項１から８のいずれか一項に記載の光走査装置。
10. 前記円の前記円弧の上に配置された前記３つ以上の螺合部は、第１の螺合部、第２の螺合部、および第３の螺合部の３つの螺合部であり、
    前記３つ以上の通過部は、前記第１の螺合部に螺合させるねじを通過させる第１の通過部、前記第２の螺合部に螺合させるねじを通過させる第２の通過部、および前記第３の螺合部に螺合させるねじを通過させる第３の通過部の３つの通過部である請求項１から９のいずれか一項に記載の光走査装置。
11. 前記光源は、垂直共振器型面発光レーザである請求項１から１０のいずれか一項に記載の光走査装置。
12. 感光体と、
    前記感光体を前記発光点から出射される前記光ビームにより露光することによって前記感光体の上に潜像を形成する請求項１から１１のいずれか一項に記載の光走査装置と、
    前記潜像をトナーによって現像し、前記感光体の上に形成されたトナー像を記録媒体の上に転写し、前記記録媒体の上に転写されたトナー像を前記記録媒体に定着する像形成手段と、
    を有する画像形成装置。

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