JP6494299B2 - 光走査装置および該光走査装置を備える画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置に取り付けるレーザホルダの固定機構に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置に用いられる光走査装置は、半導体レーザなどのレーザ光源から射出されるレーザ光を回転多面鏡などの偏向手段で偏向し、偏向されたレーザ光をレンズやミラーにより感光体上に導く。画像形成装置は、レーザ光によって露光されることによって感光体上に形成された静電潜像をトナーによって現像し、現像したトナー像を記録媒体に転写することによって記録媒体上に画像を形成している。

レーザ光源から出射されるレーザ光の中心軸（以下、入射系の光軸と呼ぶ）は、部品の寸法ばらつきや、部品間の組み付けばらつき等が原因で設計角度に対して微小な角度ズレを持っている。入射系の光軸に角度ズレがあると、レンズへの入射位置と入射角度が設計値に対して一律ずれを生じるため、感光体上への結像性能が損なわれる。特に光走査装置上で偏向手段により偏向されたレーザ光が感光体上を走査する方向を主走査方向、それに直交する方向を副走査方向と称する場合、入射系の光軸が副走査方向に傾くという現象が生じる。このような現象によってレーザ光のレンズへの入射位置が変わる。光走査装置は、レンズの集光性能が高い位置をレーザ光が通過するよう設計されているが、レーザ光のレンズへの入射位置が変動してしまうと、感光体上にレーザ光に適切に集光しなくなってしまうため、出力画像の画質の低下が起きてしまう。

このような課題を解決するため、特許文献１は、レーザ光源を保持する保持部材を取付部材に対して副走査方向に傾斜させる調整機構を備えた光走査装置を開示している。
特許文献１は、部品の寸法ばらつきや、部品間の組み付けばらつき等が原因で設計角度に対して角度ズレが生じ、レーザ光の光軸角度を副走査方向に変化させたい場合、保持部材を角度ズレを相殺する方向に調整することによって、部品精度や組み付け精度を上げることなく、安定した光学性能の向上を実現することができる。この調整原理は以下の通りである。すなわち、保持部材と取付部材間に弾性部材を具備した状態でねじを用いて固定する。特許文献１の光走査装置の組立時に、作業者は、ねじを回転させることによって弾性部材の反力によって保持部材の姿勢を変化させ、保持部材の姿勢を変化させることによってレーザ光の光路を矯正する。

特開２００７−２４８６８６号公報

しかしながら、本来であれば強固に固定したい保持部材と取付部材の間に弾性部材を介し、ねじの締め付け量でレーザ光の光路を調整するということは、言い換えれば両者の間のねじの締め付けトルクが軽減されてしまっていることを意味する。画像形成装置本体の振動や昇温等の環境変動によってねじの固定が緩むことが考えられ、光路調整した光軸に狂いが生じる恐れがある。

よって、これらの事情を鑑みると、光走査装置の性能を向上させるには、弾性部材等を介することなく保持部材を取付部材に直接ねじで固定することが必要となる。

しかしながら、保持部材のねじによる固定で高い光軸精度を出すためには新たな課題として次の現象を克服する必要がある。すなわち、保持部材と取付部材が接触し、保持部材の姿勢が決まる取付面は、どれだけ加工で精度良く追い込んでも完全なる平面に加工することは困難である。このわずかな平面性の歪みや、異なる取り付け座面間の平面度のずれは、ねじの強力な推力によって保持部材の座面を強制的に取付部材に倣わせる。この際、複数点ある各々のねじの固定部ごとにストレスを発生させる。即ち、ねじを用いて保持部材を取付部材に取り付けると、微小だが保持部材が変形をしてしまい、その変形によってレーザ光の光路のずれが発生してしまう。

本発明の光走査装置は、感光体を露光するためのレーザ光を出射する半導体レーザと、前記半導体レーザを保持するレーザホルダと、前記レーザ光が感光体上を走査する前記レーザ光を感光体上に導く光学部材と、を備える光走査装置であって、前記光学部材が収容され、レーザホルダが固定される光学箱であって、前記レーザホルダを固定するための第１の固定ねじが螺合する第１の螺合部と第２の固定ねじが螺合する第２の螺合部を備える光学箱を備え、前記レーザホルダは、前記半導体レーザを保持する保持部であって、当該保持部の外形形状部分の内側に前記第１の螺合部に螺合された前記第１の固定ねじのねじ頭により前記保持部が前記光学箱に押圧されることによって前記光学箱に当接する第１の当接部を備える保持部と、前記外形形状部分から、当該外形形状部分から離れる方向に向かって、かつ前記第１の固定ねじの回転軸を法線とする平面に沿って突出する２つの突出部と、前記２つの突出部を橋架するように、前記２つの突出部を介して前記保持部に接続され、かつ前記外形形状部分から分離した橋架部と、を備え、前記橋架部は、開口と、当該開口を通過し、前記第２の螺合部に螺合された第２の固定ねじのねじ頭により前記光学箱に押圧されることによって前記光学箱に当接する第２の当接部と、を備え、前記光学箱は、前記レーザホルダを固定するための第３の固定ねじが螺合する第３の螺合部をさらに備え、前記保持部は、前記外形形状部分の内側に前記第３の螺合部に螺合された前記第３の固定ねじのねじ頭により前記保持部が前記光学箱に押圧されることによって前記光学箱に当接する第３の当接部をさらに備え、前記第１の固定ねじによって前記保持部が押圧されて前記第１の当接部が前記光学箱に当接し、前記第２の固定ねじによって前記橋架部が押圧されて前記第２の当接部が前記光学箱に当接し、前記第３の固定ねじによって前記保持部が押圧されて前記第３の当接部が前記光学箱に当接することによって、前記レーザホルダは、前記光学箱に固定されることを特徴とする。

固定ねじによって光学箱に固定されたレーザホルダの変形によるレーザ光の光路のずれの発生を抑制することができる。

本実施例の画像形成装置の概略断面図 本実施例の光走査装置の概略断面図及び斜視図 光学箱、レーザホルダ、回路基板の分解斜視図 半導体レーザ、チップホルダ、レーザホルダの分解斜視図 レーザホルダ、およびポリゴンミラーの斜視図 レーザホルダ単体の正面図および上面図 光学箱に取り付けられたレーザホルダの正面図 レーザホルダに設けられた固定機構の拡大図 本実施例のレーザホルダと比較例のレーザホルダの変形量を比較するためのシミュレーション結果 レーザホルダの変形例

（実施例１）
［画像形成装置］
実施例１の画像形成装置の構成を説明する。図１は、本実施例のタンデム型のカラーレーザビームプリンタの全体構成を示す概略構成図である。このレーザビームプリンタ（以下、単にプリンタという）はイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）の色毎にトナー像を形成する４基の作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋ（一点鎖線で図示）を備える。また、プリンタは各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋからトナー像が転写される中間転写ベルト２０を備え、中間転写ベルト２０に多重転写されたトナー像を記録媒体である記録シートＰに転写してフルカラー画像を形成するように構成されている。以降、各色を表す符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは、必要な場合を除き省略する。なお、以下の説明において、後述するモータユニット４１の回転多面鏡４２の回転軸方向をＺ軸方向、レーザ光の走査方向である主走査方向又は反射ミラー６２の長手方向をＹ軸方向、Ｙ軸及びＺ軸に垂直な方向をＸ軸方向とする。

中間転写ベルト２０は、無端状に形成され、一対のベルト搬送ローラ２１、２２にかけ回されており、矢印Ｃ方向に回転動作しながら各作像エンジン１０で形成されたトナー像が転写されるように構成されている。また、中間転写ベルト２０を挟んで一方のベルト搬送ローラ２１と対向する位置には二次転写ローラ６５が配設されている。記録シートＰは、互いに圧接する二次転写ローラ６５と中間転写ベルト２０との間に挿通されて、中間転写ベルト２０からトナー像が転写される。中間転写ベルト２０の下側には前述した４基の作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋが並列的に配設されており、各色の画像情報に応じて形成したトナー像を中間転写ベルト２０に転写するようになっている（以下、一次転写という）。これら４基の作像エンジン１０は、中間転写ベルト２０の回動方向（矢印Ｃ方向）に沿って、イエロー用の作像エンジン１０Ｙ、マゼンタ用の作像エンジン１０Ｍ、シアン用の作像エンジン１０Ｃ及びブラック用の作像エンジン１０Ｂｋの順に配設されている。

また、作像エンジン１０の下方には、各作像エンジン１０に具備された感光体である感光ドラム５０を画像情報に応じて露光する光走査装置４０が配設されている。尚、図１では光走査装置４０の詳細な図示及び説明は省略し、図２を用いて後述する。光走査装置４０は全ての作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋに共用されており、各色の画像情報に応じて変調されたレーザビームを射出する図示しない４基の半導体レーザを備えている。また、光走査装置４０は、各感光ドラム５０に対応するレーザ光が感光ドラム５０の軸方向（Ｙ軸方向）に沿って走査するように各レーザ光を偏向する回転多面鏡４２及び回転多面鏡４２を回転させるモータユニット４１を備えている。回転多面鏡４２によって偏向された各レーザ光は、光走査装置４０内に設置された光学部材に案内されて感光ドラム５０上（感光体上）に導かれ、各感光ドラム５０を露光する。

各作像エンジン１０は、感光ドラム５０と、感光ドラム５０を一様な背景部電位にまで帯電させる帯電ローラ１２と、を備える。また、各作像エンジン１０は、レーザ光によって露光されることで感光ドラム５０上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像器１３を備えている。現像器１３は、感光ドラム５０上に各色の画像情報に応じたトナー像を形成する。

各作像エンジン１０の感光ドラム５０に対向する位置には、中間転写ベルト２０を挟むようにして一次転写ローラ１５が配設されている。一次転写ローラ１５は、所定の転写電圧が印加されることにより、感光ドラム５０上のトナー像が中間転写ベルト２０に転写される。

一方、記録シートＰはプリンタ筐体１の下部に収納される給紙カセット２からプリンタの内部、具体的には中間転写ベルト２０と二次転写ローラ６５とが当接する二次転写位置へ供給される。給紙カセット２の上部には、給紙カセット２内に収容された記録シートＰを引き出すためのピックアップローラ２４及び給紙ローラ２５が並設されている。また、給紙ローラ２５と対向する位置には、記録シートＰの重送を防止するリタードローラ２６が配設されている。プリンタの内部における記録シートＰの搬送経路２７は、プリンタ筐体１の右側面に沿って略垂直に設けられている。プリンタ筐体１の底部に位置する給紙カセット２から引き出された記録シートＰは、搬送経路２７を上昇し、二次転写位置に対する記録シートＰの突入タイミングを制御するレジストレーションローラ２９へと送られる。その後、記録シートＰは、二次転写位置においてトナー像が転写された後、搬送方向の下流側に設けられた定着器３（破線で図示）へと送られる。そして、定着器３によってトナー像が定着された記録シートＰは、排出ローラ２８を経て、プリンタ筐体１の上部に設けられた排紙トレイ１ａに排出される。

このように構成されたカラーレーザビームプリンタによるフルカラー画像の形成に当たっては、まず、各色の画像情報に応じて光走査装置４０が各作像エンジン１０の感光ドラム５０を所定のタイミングで露光する。これによって各作像エンジン１０の感光ドラム５０上には画像情報に応じた潜像画像が形成される。ここで、良質な画質を得るためには、光走査装置４０によって形成される潜像画像が感光ドラム５０上の所定の位置に精度よく再現され、かつ、潜像画像を形成するためのレーザ光のスポット形状は常に安定して所望の状態を維持できるものでなければならない。

［光走査装置の構成］
図２（ａ）は、本実施例の光走査装置の内部構成を示す概略構成図である。図２（ｂ）は光走査装置の斜視図である。光走査装置４０の光学箱である筐体１０５の内部及び外周部には、レーザ光（レーザ光）を射出する光源が搭載された不図示の光源ユニット、レーザ光を偏向する回転多面鏡４２、モータユニット４１が設置されている。更に、光走査装置４０には、各レーザ光を感光ドラム５０上へ案内し、結像させるための光学レンズ６０ａ〜６０ｄ、反射ミラー６２ａ〜６２ｈが設置されている。

後述の光源ユニットから出射された感光ドラム５０Ｙに対応するレーザ光ＬＹは、回転多面鏡４２によって偏向され、図中Ｂ側に配置されたレンズ６０ａに入射する。レンズ６０ａを通過したレーザ光ＬＹは、レンズ６０ｂに入射し、レンズ６０ｂを通過した後、反射ミラー６２ａによって反射される。反射ミラー６２ａによって反射されたレーザ光ＬＹは、不図示の透明窓を通過して感光ドラム５０Ｙを走査する。

後述の光源ユニットから出射された感光ドラム５０Ｍに対応するレーザ光ＬＭは、回転多面鏡４２によって偏向され、図中Ｂ側に配置されたレンズ６０ａに入射する。レンズ６０ａを通過したレーザ光ＬＭは、レンズ６０ｂに入射し、レンズ６０ｂを通過した後、反射ミラー６２ｂ、反射ミラー６２ｃ、反射ミラー６２ｄによって反射される。反射ミラー６２ｄによって反射されたレーザ光ＬＭは、不図示の透明窓を通過して感光ドラム５０Ｍを走査する。

後述の光源ユニットから出射された感光ドラム５０Ｃに対応するレーザ光ＬＣは、回転多面鏡４２によって偏向され、図中Ａ側に配置されたレンズ６０ｃに入射する。レンズ６０ｃを通過したレーザ光ＬＣは、レンズ６０ｄに入射し、レンズ６０ｄを通過したレーザ光ＬＣは、反射ミラー６２ｅ、反射ミラー６２ｆ、反射ミラー６２ｇによって反射される。反射ミラー６２ｇによって反射されたレーザ光ＬＣは、不図示の透明窓を通過して感光ドラム５０Ｃを走査する。

後述の光源ユニットから出射された感光ドラム５０Ｂｋに対応するレーザ光ＬＢｋは、回転多面鏡４２によって偏向され、図中Ａ側に配置されたレンズ６０ｃに入射する。レンズ６０ｃを通過したレーザ光ＬＢｋは、レンズ６０ｄに入射し、レンズ６０ｄを通過した後、反射ミラー６２ｈによって反射される。反射ミラー６２ｈによって反射されたレーザ光ＬＢｋは、不図示の透明窓を通過して感光ドラム５０Ｂｋを走査する。

光走査装置においては、近年、装置の小型化やコスト低減が求められている。以下に説明する本実施例の光走査装置は、レーザ光のスポット位置が、モーター等の駆動部による起振力が原因の振動などによりふらつくことなく、装置の小型化やコスト低減を同時に実現できる構成となっている。特に、回転多面鏡４２で偏向されたレーザ光が入射するｆθレンズは、長尺の樹脂製レンズである場合が多く、振動に起因する課題が発生しやすい。そのため、光走査装置において、小型化、コスト低減、そして振動防止を実現するためには、光走査装置の筐体によるｆθレンズの支持構成が非常に重要になってくる。なお、図１、図２では、複数の作像エンジンを備える画像形成装置について説明したが、１つの作像エンジンを備える画像形成装置と、その画像形成装置に用いられる光走査装置でもよい。

図３は、光走査装置４０の組立図である。図３に示すように、光学箱１００には、後述する固定ねじ５０１（第１の固定ねじ）、５０２（第３の固定ねじ）、５０３（第２の固定ねじ）がそれぞれ螺合する螺合穴１０１（第１の螺合部）、１０２（第３の螺合部）、１０３（第２の螺合部）が形成されている。また、光学箱１００には、固定ねじ５０４、５０５、５０６がそれぞれ螺合する螺合穴１０４、１０５、１０６が形成されている。また、光学箱１００には、固定ねじ５０７、５０８がそれぞれ螺合する螺合穴１０７、１０８形成されている。さらに、光学箱１００には、固定ねじ５１０、５１１、５１２がそれぞれ螺合する螺合穴１１０、１１１、１１２が形成されている。

固定ねじ５０１、５０２、５０３は、後述するレーザホルダ２００を光学箱１００に固定するためのねじである。一方、固定ねじ５０４、５０５、５０６は、後述するレーザホルダ３００を光学箱１００に固定するためのねじである。

固定ねじ５０７、５０８は後述する回路基板６００を光学箱１００に固定するためのねじである。一方、固定ねじ５０９、５１０、５１１は後述する回路基板６０１を光学箱１００に固定するためのねじである。

図３に示すように、螺合穴１０１、１０２、１０３の周囲には、それぞれの穴を取り囲むように、当接面１１２、１１３、１１４（当接部）が形成されている。当接面１１２、１１３、１１４には、後述するレーザホルダ２００側の当接面が当接する。また、螺合穴１０４、１０５、１０６の周囲には、それぞれの穴を取り囲むように、当接面１１５、１１６、１１７（当接部）が形成されている。当接面１１５、１１６、１１７には、レーザホルダ３００側の当接面が当接する。

螺合穴１０７、１０８の周囲には、それぞれの穴を取り囲むように、当接面１１８、１１９（当接部）が形成されている。当接面１１８、１１９には、後述する回路基板６００が当接する。また、螺合穴１０９、１１０、１１１の周囲には、それぞれの穴を取り囲むように、当接面１２０、１２１、１２２（当接部）が形成されている。当接面１２０、１２１、１２２には、回路基板６０１が当接する。

光学箱１００には、後述する位置決め用突起１２３、１２４、１２５、および１２６が形成されている。さらに、光学箱１００の側壁には、光学箱１００の内部に連通する開口１２７、１２８、１２９、および１３０が形成されている。

図３に示すように、レーザホルダ３００は、レーザホルダ２００をある点に関して点対象に反転させて光学箱１００に取り付けられる。従って、光学箱１００側の螺合部の配置などはレーザホルダ２００側の螺合部等の配置に対してある点に関して点対象となるように光学箱１００に形成されている。レーザホルダ３００はレーザホルダ２００と同一であり、レーザホルダ３００に対する光学箱１００側の固定機構はレーザホルダ２００に対する光学箱１００側の固定機構と機能としては同一であるため、詳細な説明は省略する。

レーザホルダ２００、３００、回路基板６００、６０１の取り付け手順について説明する。図３に示すように、まず、光学箱１００にレーザホルダ２００を固定ねじ５０１、５０２、５０３によって固定し、その後に、光学箱１００に回路基板６００を固定ねじ５０７、５０８によって固定する。同様に、光学箱１００にレーザホルダ３０１を固定ねじ５０４、５０５、５０６によって固定し、その後に、光学箱１００に回路基板６０１を固定ねじ５０９、５１０、５１１によって固定する。

回路基板６００には、イエローの感光ドラムを露光するための半導体レーザＬＤ＿Ｙを駆動するためのレーザドライバ６０２、マゼンタの感光ドラムを露光するための半導体レーザＬＤ＿Ｍを駆動するためのレーザドライバ６０３が実装されている。回路基板６０１には、シアンの感光ドラムを露光するための半導体レーザＬＤ＿Ｃを駆動するためのレーザドライバ６０４、ブラックの感光ドラムを露光するための半導体レーザＬＤ＿Ｂｋを駆動するためのレーザドライバ６０５が実装されている。

回路基板６００、６０１には、半導体レーザから延びる端子を通過させる不図示の貫通穴が設けられている。レーザホルダ２００および回路基板６００が光学箱１００に固定された状態で、各半導体レーザの端子はこの貫通穴を通過し、回路基板６００の裏面に若干突き出た状態となる。回路基板６００は、突き出た端子を半田で固定することによって、レーザドライバ６０２と半導体レーザＬＤ＿Ｙとが電気的に導通し、レーザドライバ６０３と半導体レーザＬＤ＿Ｍとが電気的に導通するように構成されている。同様に、レーザホルダ３００および回路基板６０１が光学箱１００に固定された状態で、半導体レーザの端子はこの貫通穴を通過し、回路基板６０１の裏面に若干突き出た状態となる。回路基板６０１は、突き出た端子を半田で固定することによって、レーザドライバ６０４と半導体レーザＬＤ＿Ｃとが電気的に導通し、レーザドライバ６０５と半導体レーザＬＤ＿Ｂｋとが電気的に導通するように構成されている。

次に、レーザホルダ２００およびレーザホルダ３００について説明する。レーザホルダ２００およびレーザホルダ３００は、同じ形状であるため、レーザホルダ２００を用いて説明する。

レーザホルダ２００は、チップホルダ４００を保持する保持部材である。図４（ａ）および（ｂ）は、半導体レーザＬＤ、チップホルダ４００、レーザホルダ２００の分解斜視図である。半導体レーザＬＤ（ＬＤ＿Ｙ、ＬＤ＿Ｍ、ＬＤ＿Ｃ、ＬＤ＿Ｂｋ）は、チップのパッケージ内にレーザ光を出射する一つの発光点（不図示）と、当該発光点から出射されたレーザ光を受光するフォトダイオード（不図示）を内蔵している。そして、各半導体レーザは、発光点およびフォトダイオードを動作させるための３つの端子を備える。

チップホルダ４００は、半導体レーザＬＤが圧入される開口が形成された開口部４０１および開口部４０１から突出する中空の筒部４０２を備える。図４（ｂ）に示すように、半導体レーザＬＤは、チップホルダ４００の開口部４０１に設けられた開口に圧入される。開口部４０１に圧入された半導体レーザＬＤから出射されるレーザ光は、筒部４０２の内部を通過し、筒部４０２を介して開口部４０１とは反対側に設けられた筒部４０２の開口を通過する。また、筒部４０２の外壁には接着剤（例えば、紫外線硬化型接着剤）が付着する接着剤塗布部４０３が設けられている。筒部４０２には、筒部を介して接着剤塗布部４０３とは反対側にもう一つの接着剤塗布部４０４（後述の図６（ｂ）参照）が設けられている。

図４（ａ）および（ｂ）に示すように、レーザホルダ２００には、接着剤が付着する接着剤塗布部２０１、２０２、２０３、２０４（固定部）と、レーザ光を通過させるための貫通穴２０５、２０６が設けられている。チップホルダ４００Ｙおよび４００Ｍをレーザホルダ２００に接着剤によって固定する際、次のような手順を踏む。まず、接着剤は、チップホルダ４００Ｙ側の接着剤塗布部とレーザホルダ２００側の接着剤塗布部とが対向した状態で双方に塗布される。次に、チップホルダ４００Ｙに保持された半導体レーザＬＤ＿Ｙを点灯させる。このレーザ光は、貫通穴２０６を通過し、後述するコリメータレンズ７００を通過し、光走査装置の組立時に用いられる不図示の治具に設けられた受光素子によって受光される。チップホルダ４００Ｙは、図５の矢印方向に移動され、受光素子が受光するレーザ光のスポット形状、あるいは光量が目標値になる位置に調整される。チップホルダ４００Ｙの適切な位置が決定した後、接着剤に紫外線が照射されることによってチップホルダ４００Ｙは、レーザホルダ２００に接着固定される。同様の点順をチップホルダ４００Ｍに対しても行う。このように、チップホルダ４００Ｙ、４００Ｍを構成することによって各感光ドラム上におけるレーザ光のスポット形状を、半導体レーザのＦＦＰや波長特性の影響に依らず設計上許容する範囲に収めることができる。

次に、レーザホルダ２００についてさらに詳しく説明する。図５（ａ）は、チップホルダ４００Ｙ、４００Ｍが接着されたレーザホルダ２００の斜視図である。図５（ｂ）は、レーザホルダ２００とポリゴンミラーとの関係を示す図である。図６（ａ）は、レーザホルダ２００を図５（ａ）に示す矢印Ａ方向から見た正面図である。図６（ｂ）は、レーザホルダ２００を図５（ａ）に示す矢印Ｂ方向から見た上面図である。

本実施例のレーザホルダ２００は、図５（ａ）に示すように、レーザホルダ２００には、コリメータレンズ７００が取り付けられている。コリメータレンズ７００は、一枚のレンズであり、半導体レーザＬＤ＿Ｙから出射されたレーザ光および半導体レーザＬＤ＿Ｍから出射されたレーザ光を平行光に変換する二眼のレンズである。図５（ｂ）に示すように、コリメータレンズ７００を通過したレーザ光ＬＹおよびレーザ光ＬＭは、ＸＹ平面に対して斜めとなる光路を取ってポリゴンミラーに入射する。

図６（ａ）に示すように、レーザホルダ２００において点線で囲まれた部分をチップホルダ４００Ｍ、４００Ｙ、およびコリメータレンズ７００を保持する保持部２０７とする。保持部２０７は、レーザホルダ２００の本体部分である。

保持部２０７は、固定ねじ５０１を通過させるための貫通穴２０８、固定ねじ５０２を通過させるための貫通穴２０９、固定ねじ５０３を通過させるための貫通穴２１０を備える。また、位置決め用突起１２３が挿入される貫通穴２１１を備える。また、保持部２０７は、位置決め用突起１２４に当接させるための突起２１２が形成されている。さらに、保持部２０７は、保持部２０７から延出された、貫通穴２１０を含む固定機構２１３を備える。

貫通穴２０８、および貫通穴２０９は、保持部２０７の外形形状の内側に形成されている。そして、貫通穴２０８（貫通穴の中心）、貫通穴２０９、および貫通穴２１０は、貫通穴２０８と貫通穴２１０とを結ぶ線分と貫通穴２０９と貫通穴２１０とを結ぶ線分とが等しい長さの二等辺三角形を形成するようにレーザホルダ２００に形成されている。また、貫通穴２１０と貫通穴２０５（図４（ｂ）参照）との距離と、貫通穴２１０と貫通穴２０６との距離と、が等しくなるように、貫通穴２０５、貫通穴２０６、貫通穴２１０がレーザホルダに形成されている。即ち、Ｚ軸方向において貫通穴２１０は、貫通穴２０５と貫通穴２０６とを結ぶ線分の中央に位置する。さらに、貫通穴２１０は、貫通穴２０８および貫通穴２０９よりも貫通穴２０５および貫通穴２０６に近い位置に形成されている。つまり、固定ねじによる三箇所の固定機構のうち後述する固定機構２１３が保持部２０７に接着されたチップホルダの最も近くに位置する。従って、本実施例のレーザホルダ２００は、固定機構２１３の変形が他の固定機構に比べて保持部２０７に接着されたチップホルダの姿勢に最も影響を与えやすい構造となっている。

レーザホルダ２００には、光学箱１００側に貫通穴２０８を囲む当接面２１３（当接部）、貫通穴２０９を取り囲む当接面２１４（当接部）、貫通穴２１０を取り囲む当接面２１５（当接部）が形成されている。当接面２１３、２１４、２１５は、それぞれ光学箱１００に設けられた当接面１１２、１１３、１１４に当接する。当接面２１３、２１４、２１５はそれぞれ、各面が略同一平面上に位置するように加工されている。また、光学箱１００に設けられた当接面１１２、１１３、１１４も各面が略同一平面上に位置するように加工されている。

なお、各当接面が略同一平面上とは、各完全に同一平面上にあることの他に、各当接面がレーザホルダおよび光学箱の成形上の公差（例えば、±０．０５ｍｍ）の範囲内に収まっていることを含むものとする。レーザホルダおよび光学箱がそれぞれ樹脂製の場合、レーザホルダおよび光学箱の当接面はそれぞれ、レーザホルダおよび光学箱の本体と一体的に射出成形によって形成される。一方、レーザホルダおよび光学箱がそれぞれ金属製の場合、レーザホルダおよび光学箱の当接面は、レーザホルダおよび光学箱を切削加工することによって形成される。

図７は、レーザホルダ２００の当接面２１３、２１４、２１５と光学箱１００の当接面１１２、１１３、１１４に当接が当接した状態を示している。光学箱１００に設けられた位置決め用突起１２３は、レーザホルダ２００に設けられた貫通穴２１１に嵌合されている。位置決め用突起１２３が貫通穴２１１に嵌合することによって、Ｘ軸方向におけるレーザホルダ２００の光学箱１００に対する位置が決まる。一方、保持部２０７から突出する位置決め用突起２１２は、光学箱１００に設けられた位置決め用突起１２４に当接している。位置決め用突起２１２が位置決め用突起１２４に当接することによって、Ｙ軸方向におけるレーザホルダ２００の光学箱１００に対する位置が決まる。この状態で、固定ねじ５０１、５０２、５０３がそれぞれ対応する螺合穴に螺合されることによって、レーザホルダ２００は、固定ねじ５０１、５０２、５０３のねじ頭によって光学箱１００に向かって押圧されることによって、レーザホルダ２００の当接面２１３、２１４、２１５が光学箱１００に当接し、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の双方向に位置が決まった状態で光学箱１００に固定される。

光学箱１００には、貫通穴１２８、１２９が設けられている。半導体レーザＬＤ＿Ｙから出射されたレーザ光は、貫通穴１２９を通過して光学箱１００内部に進む。半導体レーザＬＤ＿Ｃから出射されたレーザ光は、貫通穴１２８を通過して光学箱１００内部に進む。

回路基板６００は、レーザホルダ２００が取付られた光学箱１００に取り付けられる。図３に示す固定ねじ５０７、５０８は、回路基板６００が当接面１１８、１１９に当接するまでそれぞれのねじが対応する螺合穴１０７、１０８それぞれに締め込まれ、それによって回路基板６００は光学箱１００に固定される。

次に、レーザホルダ２００から延出した固定機構２１３についてさらに詳しく説明する。
固定ねじによる固定によってレーザホルダ２００に作用する推力は、レーザホルダ２００の当接面２１３、２１４、２１５を光学箱１００の当接面１１２、１１３、１１４に倣わせる。上述したように、レーザホルダ２００の当接面２１３、２１４、２１５、および光学箱１００の当接面１１２、１１３、１１４が理想的な１つの平面内に存在するようにレーザホルダ２００および光学箱１００が設計される。しなしながら、実際に成形あるいは加工された両部品のそれぞれの当接面には、公差の範囲内で傾き成分や高さの誤差が含まれる。また、各当接面間の勾配が公差の範囲で異なる。例えば、レーザホルダ２００の当接面２１３単独においても、ミクロな視点で見ると理想的な平面とは言えず、成形時（加工時）の公差の範囲内で高低差や傾きを持っている。よって、光学箱１００とレーザホルダ２００を固定ねじによって固定せずに互いの当接面を接触させただけの状態では各当接面同士が接触しているわけではなく、各当接面内の一部の領域のみが当接していてそのほかの領域は浮いている場合、あるいは２組の当接面が当接し、１組の当接面が当接していない場合がある。そして、このように製造されたレーザホルダ２００を光学箱１００に固定ねじによって固定すると、浮いていた領域に固定ねじのねじ頭から推力を受けてレーザホルダ２００が変形する。レーザホルダ２００が変形すると、レーザホルダ２００に接着固定されたチップホルダの姿勢が変動してしまう。チップホルダは、レーザホルダに対して適正な位置に調整がなされた状態でレーザホルダに固定されている。レーザホルダの変形によってチップホルダの姿勢が変動することは、レーザ光の光路が所望の光路からずれることになるため、好ましくない。

このような課題に対して、本実施例の光走査装置に取り付けるレーザホルダ２００は、以下の固定機構２１３を設けることによって、レーザホルダ２００を光学箱１００に取り付ける際のレーザホルダ２００の変形によるチップホルダの姿勢の変動を低減している。

図６（ａ）に示すように、保持部２０７から右側に突出した部分が固定機構２１３である。図８は、固定機構２１３の拡大図である。図８に示すように、固定機構２１３は、保持部２０７から突出する第１の突出部２１４および第２の突出部２１５、第１の突出部２１４と第２の突出部２１５とを接続する橋架部２１６、並びに貫通穴２１０が形成された開口部２１７を備える。

橋架部２１６の両端は、第１の突出部２１４、第２の突出部２１５にそれぞれ接続されている。そして、橋架部２１６自体は、保持部２０７に直接接続されていない。即ち、橋架部２１６は、第１の突出部２１４および第２の突出部２１５を介して間接的に保持部２０７に接続されているが、橋架部２１６自体は保持部２０７からは分離している。

レーザホルダ２００には、保持部２０７、第１の突出部２１４、第２の突出部２１５、橋架部２１６によって囲まれた貫通穴２１８を備えている。開口部２１７は、橋架部２１６から保持部２０７側に向かって延出しており、貫通穴２１８の内部に位置する。開口部２１７は、橋架部２１６と同様に、保持部２０７に直接接続されていない。即ち、開口部２１７は、第１の突出部２１４、第２の突出部２１５、および橋架部２１６を介して間接的に保持部２０７に接続されているが、開口部２１７自体は保持部２０７からは分離している。

図６（ｂ）に示すように、第２の突出部２１４は、Ｌ字形状になっている。そして、第２の突出部８９のＬ字の一端は保持部２０７に接続されており、Ｌ字の他端からは開口部２１５が保持部２０７に向かって延出している。即ち、図６（ｂ）の視点から固定機構２１３を見ると、固定機構２１３は、Ｕ字形状となっており、Ｕ字の一端が保持部２０７に接続され、Ｕ字の他端が自由端となっている。開口部２１７と保持部２０７との最近接部分の間隙の幅は約１ｍｍとなっている。

固定ねじ５０１、５０２、５０３の光学箱１００への取り付けは、まず固定ねじ５０１および固定ねじ５０２を固定し、その後に固定ねじ５０３を取り付ける。即ち、複数の固定ねじのうち固定機構２１３に対する固定ねじ５０３を最後に光学箱１００に固定する。

開口部２１３と保持部２０７との間には物理的な空間が存在する。これによって、チップホルダには、保持部２０７に直接伝わらない。例えば、固定ねじ５０１、５０２を固定し、固定ねじ５０３が締め込まれていない状態において、レーザホルダ２００の当接面２１５と光学箱１００の当接面１１４との間に微小な間隙が生じたとする。この場合、固定ねじ５０３を締め込むことによって、固定ねじ５０３から推力を受けることによって開口部２１７が橋架部２１６に対して撓む、あるいは開口部２１７と橋架部２１６との接続部が微小に変形する。即ち、固定ねじ５０３を締め込んだ際の固定ねじ５０３から開口部２１７に作用する推力が開口部２１７および橋架部２１６によって吸収される。また、開口部２１７が保持部２０７から分離しているため、開口部２１７が固定ねじ５０３から受ける推力が保持部２０７に伝播し難い。

一方、固定ねじ５０１、５０２を締め込み、固定ねじ５０３が締め込まれていない状態において、レーザホルダ２００の当接面２１５と光学箱１００の当接面１１４とが接触したとする。この場合、当接面１１４からの抗力を受けた開口部２１７が橋架部２１６に対して撓む、あるいは開口部２１７と橋架部２１６との接続部が微小に変形する。即ち、固定ねじ５０３を締め込んだ際の固定ねじ５０３から開口部２１７に作用する推力が、開口部２１７および橋架部２１６によって吸収される。また、開口部２１７が保持部２０７から分離しているため、開口部２１７が当接面１１４から受ける抗力が保持部２０７に伝播し難い。

図９は、本実施例のレーザホルダを光学箱に固定ねじによって固定した状態におけるレーザホルダの変形量をシュミレーションした結果である。図９（ａ）が本実施例のレーザホルダ２００であり、図９（ｂ）が比較例のレーザホルダである。図９（ｂ）に示す比較例のレーザホルダは、本実施例の固定機構２１３が設けられていない。図９（ａ）および（ｂ）は、レーザホルダ２００自身の変形量をグラデーションで示している。図９（ａ）および（ｂ）は、色が濃くなるにつれて変形量が小さいことを示している。なお、図９（ａ）および（ｂ）は、変形量が理解しやすいようにレーザホルダを視覚的に過剰に変形させたシミュレーション結果である。

図９（ｂ）に示す比較例のレーザホルダは、チップホルダに最も近い固定ねじを締め込むことによって、レーザホルダが捻じれるように変形し（図９（ｂ）上段）、チップホルダを保持する部分およびコリメータレンズを保持する部分の変形量が大きいことが判る。このようにレーザホルダが変形するとレーザ光の光路が理想の光路を通らなくなり、結果として画質の低下につながる。

一方、本実施例のレーザホルダ２００は、固定ねじ５０３によって押される開口部２１７が保持部２０７から分離しているため、開口部２１７が固定ねじ５０３から受ける推力が保持部２０７に伝播し難い。大きな変形は固定機構２１３に留まっており、チップホルダが接着される部分の変形量は、比較例のレーザホルダに比べて小さい。このように、本実施例のレーザホルダ２００は、固定機構２１３を設けることによって固定ねじで固定することによる変形を抑制するレーザホルダとなっている。

図１０は、図６に示すレーザホルダ２００の変形例であるレーザホルダ８００を示す図である。図７と同様の部分についての説明は省略する。レーザホルダ８００は、保持部８０１から突出する固定機構８０２を備える。固定機構８０２は、保持部８０１から突出する第１の突出部８０３および第２の突出部８０４、第１の突出部８０３と第２の突出部８０４とを接続する橋架部８０５を備える。また、橋架部８０５に固定ねじを通すための貫通穴８０６が設けられている。そして、保持部８０１、第１の突出部８０３、第２の突出部８０４、橋架部８０５によって囲まれた開口８０７が存在している。つまり、橋架部８０５は、第１の突出部８０３および第２の突出部８０４を介して間接的に保持部８０１に接続されているが、橋架部８０５自体は保持部８０１からは分離している。このように、橋架部８０５自体に固定ねじを通すための貫通穴を設けても良い。

以上、説明したように、本実施例のレーザホルダ２００は、レーザホルダ２００を光学箱１００に取り付ける際に生じるレーザホルダ２００自身の変形による半導体レーザの姿勢の微小変動を抑制することができる。

２００、３００ レーザホルダ
２１４ 第１の突出部
２１５ 第２の突出部
２１６ 橋架部
２１０ 開口
２１３、２１５ 当接面

Claims (8)

1. 感光体を露光するためのレーザ光を出射する半導体レーザと、前記半導体レーザを保持するレーザホルダと、前記レーザ光が感光体上を走査する前記レーザ光を感光体上に導く光学部材と、を備える光走査装置であって、
   前記光学部材が収容され、レーザホルダが固定される光学箱であって、前記レーザホルダを固定するための第１の固定ねじが螺合する第１の螺合部と第２の固定ねじが螺合する第２の螺合部を備える光学箱を備え、
   前記レーザホルダは、
   前記半導体レーザを保持する保持部であって、当該保持部の外形形状部分の内側に前記第１の螺合部に螺合された前記第１の固定ねじのねじ頭により前記保持部が前記光学箱に押圧されることによって前記光学箱に当接する第１の当接部を備える保持部と、
   前記外形形状部分から、当該外形形状部分から離れる方向に向かって、かつ前記第１の固定ねじの回転軸を法線とする平面に沿って突出する２つの突出部と、
   前記２つの突出部を橋架するように、前記２つの突出部を介して前記保持部に接続され、かつ前記外形形状部分から分離した橋架部と、を備え、
   前記橋架部は、開口と、当該開口を通過し、前記第２の螺合部に螺合された第２の固定ねじのねじ頭により前記光学箱に押圧されることによって前記光学箱に当接する第２の当接部と、を備え、
   前記光学箱は、前記レーザホルダを固定するための第３の固定ねじが螺合する第３の螺合部をさらに備え、
   前記保持部は、前記外形形状部分の内側に前記第３の螺合部に螺合された前記第３の固定ねじのねじ頭により前記保持部が前記光学箱に押圧されることによって前記光学箱に当接する第３の当接部をさらに備え、
   前記第１の固定ねじによって前記保持部が押圧されて前記第１の当接部が前記光学箱に当接し、前記第２の固定ねじによって前記橋架部が押圧されて前記第２の当接部が前記光学箱に当接し、前記第３の固定ねじによって前記保持部が押圧されて前記第３の当接部が前記光学箱に当接することによって、前記レーザホルダは、前記光学箱に固定されることを特徴とする光走査装置。
2. 前記保持部は、複数の半導体レーザが固定される２つの固定部を備え、前記２つの固定部と前記第２の当接部との距離は、前記２つの固定部と前記第１の当接部との距離よりも短く、かつ前記第２の当接部と前記２つの固定部それぞれとの距離が等しいことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記保持部は、複数の半導体レーザが固定される２つの固定部を備え、前記２つの固定部と前記第２の当接部との距離は、前記２つの固定部と前記第１の当接部との距離および前記２つの固定部と前記第３の当接部との距離よりも短く、かつ前記第２の当接部と前記２つの固定部それぞれとの距離が等しいことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
4. 前記レーザホルダの材質は樹脂であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の光走査装置。
5. 前記第１の当接部、前記第２の当接部、及び前記第３の当接部それぞれは、前記光学箱に当接する面を備えることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の光走査装置。
6. 前記保持部は、前記第１の当接部に囲まれた、前記第1の固定ねじを通過されるための円形の第１の貫通穴を備え、
   前記橋架部は、前記第２の当接部に囲まれた、前記第２の固定ねじを通過させるための円形の第２の貫通穴を備え、
   前記保持部は、前記第３の当接部に囲まれた、前記第３の固定ねじを通過されるための円形の第３の貫通穴をさらに備え、
   前記第１の貫通穴と前記第２の貫通穴と前記第３の貫通穴の中心を結ぶ三角形は、前記第１の貫通穴の中心と前記第２の貫通穴とを結ぶ線分と、前記第３の貫通穴の中心と前記第２の貫通穴とを結ぶ線分と、が等しい二等辺三角形をなすことを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の光走査装置。
7. 前記第１の当接部、前記第２の当接部、及び前記第３の当接部ぞれぞれは前記光学箱に当接する面を含み、当該それぞれの面は同一の仮想平面に含まれることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項に記載の光走査装置。
8. 請求項１乃至７いずれか１項に記載の光走査装置と、
   前記感光体と、
   前記レーザ光によって露光されることによって前記感光体上に形成された静電潜像をトナーによって現像する現像手段と、
   前記感光体上のトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
   前記記録媒体に転写されたトナー像を前記記録媒体に定着させる定着手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。