JP7532144B2 - 走査光学装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真技術を備えたレーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられている走査光学装置、及び画像形成装置に関する。

電子写真方式によって画像形成を行う画像形成装置に用いられる走査光学装置は、次のような部材を備えている。すなわち、走査光学装置は、画像情報に基づいてレーザ光束を出射する光源、光源からのレーザ光束を回転多面鏡により偏向する偏向器、偏向器を回転駆動させる駆動回路基板を備えている。また、走査光学装置は、光学走査に必要な光量を取り込み、回転多面鏡に集光させるレンズを有する入射光学系、回転多面鏡により偏向されたレーザ光束を感光ドラム上で等速走査させ、スポットを結像させるレンズを有する走査光学系を備えている。そして、走査光学装置は、光学箱の内部に偏向器、駆動回路基板、入射光学系、走査光学系を収容し、光源を保持する保持部材は例えば接着剤等により光学箱に固定され、光学箱の開口部は、蓋により遮蔽されている。

従来の走査光学装置は、例えば特許文献１に示すように、半導体レーザの発光光量を調整することで、一定の走査幅を有する感光ドラム上で必要とされる単位面積当たりの照射光量（以下、ドラム面光量という）に対応している。

特開２０１７－２２２１３６号公報

上述した従来の走査光学装置において、対応可能なドラム面光量の範囲を拡大させようとした際に、従来と同じ仕様の光学部品を用いる場合、半導体レーザの光量範囲は製品仕様により一定の範囲内に制限されるため、対応可能なドラム面光量には限界がある。また、対応可能なドラム面光量の範囲拡大のために、走査光学系などの光学部品を新規に設計し、仕様を変更した走査光学装置を開発する対応も考えられる。ところが、仕様変更することにより、光学部品や光学部品の保持部材等を作製するための新規金型、光学系に合わせた新たな生産設備などが必要となり、製造コストが増加するという課題が生じる。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、新たな光学部品及び半導体レーザを用いることなく、対応可能なドラム面光量の範囲を拡大させることを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明では、以下の構成を備える。

（１）レーザ光束を出射する発光点を有する光源と、前記光源が電気的に繋がれる基板と、前記レーザ光束の一部を遮蔽することにより、前記レーザ光束の光束幅を制限する開口絞りと、前記レーザ光束が像担持体上を走査するように前記開口絞りを通過した前記レーザ光束を偏向する偏向器と、前記開口絞り、及び前記偏向器を収容し、前記基板が固定される光学箱と、を備え、前記光源は、前記発光点から出射する前記レーザ光束の光軸が前記発光点と前記開口絞りの中心とを結ぶ直線に対して角度をなすように且つ前記基板の平面に垂直な方向に対して角度をなすように、前記基板に繋がれていることを特徴とする走査光学装置。

（２）像担持体上に形成された静電潜像を現像した画像を記録媒体上に形成する画像形成部と、前記像担持体に前記静電潜像を形成する前記（１）に記載の走査光学装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、新たな光学部品及び半導体レーザを用いることなく、対応可能なドラム面光量の範囲を拡大させることができる。

実施例１、２の画像形成装置の構成を示す概略断面図 実施例１、２の走査光学装置の構成を示す斜視図 実施例１の半導体レーザの接合方法を説明する斜視図 実施例１のアナモフィックレンズの位置調整の方法を説明する図 実施例１の半導体レーザの接合角度を説明する断面図 実施例１、２の半導体レーザの光強度分布を説明する図 実施例１の半導体レーザが接合された状態における光強度分布を説明する図 実施例２の光学箱を説明する斜視図 実施例２の保持部材を説明する斜視図 実施例２の保持部材の接着部を説明する図 実施例２の半導体レーザの位置調整の方法を説明する図 実施例２の光学箱と保持部材の周辺の構成を説明する上面図 実施例２の光学箱と保持部材の周辺の構成を説明する断面図

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

［画像形成装置の構成］
図１は、本発明の走査光学装置１００を備える実施例１の画像形成装置１０１の構成を示す概略断面図である。図１において、画像形成部であるプロセスカートリッジ１０７は、静電潜像が形成される感光ドラム８、感光ドラム８を所定の電位に帯電する帯電ローラ１０９、感光ドラム８上の静電潜像にトナーを付着し、トナー像を形成する現像ローラ１１０を有している。像担持体である感光ドラム８に対向する位置には、搬送される記録媒体である用紙Ｐ上（記録媒体上）に感光ドラム８上に形成されたトナー像を転写する転写ローラ１０５が配置されている。また、走査光学装置１００は、感光ドラム８上に画像データに応じたレーザ光を照射し、静電潜像を形成する。なお、走査光学装置１００は、画像形成装置１０１の筐体の一部である光学台１０２に設置されている。

画像形成装置１０１が画像形成動作を開始すると、プロセスカートリッジ１０７では、感光ドラム８が回転駆動され、帯電ローラ１０９は感光ドラム８の表面を一様な電位に帯電する。走査光学装置１００は、一様な電位に帯電された感光ドラム８の表面に画像データに応じたレーザ光を照射して、静電潜像を形成する。そして、感光ドラム８上（像担持体上）に形成された静電潜像は、現像ローラ１１０によりトナーが付着され、トナー像が形成される。一方、用紙Ｐが載置された給紙部１０３からは、給送ローラ１０４により用紙Ｐが１枚ずつ搬送路に給送される。搬送路に給送された用紙Ｐは、転写ローラ１０５により、感光ドラム８上に形成されたトナー像が転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは定着器１０６に搬送され、定着器１０６によりトナー像は加熱、加圧されて、用紙Ｐに定着される。トナー像が定着された用紙Ｐは、その後、排出ローラ対１０８により画像形成装置１０１の外部に排出される。

［走査光学装置の構成］
図２は、図１に示した本実施例の走査光学装置１００の構成を示す斜視図であり、走査光学装置１００を斜め上方向から見たときの内部の構成を示している。図２において、半導体レーザ１は、レーザ光束Ｌを出射する発光点を有し、半導体レーザ１から出射されたレーザ光束Ｌが入射するアナモフィックレンズ２は、コリメータレンズとシリンドリカルレンズを一体に成形したレンズである。開口絞り３は、アナモフィックレンズ２を透過したレーザ光束Ｌの光束幅を制限し、偏向器５により回転駆動される回転多面鏡４は、開口絞り３を通過して入射するレーザ光束Ｌの光路を偏向する。ＢＤ（ビームディテクタ）６は、回転多面鏡４により偏向されたレーザ光束Ｌを検知すると、書き出し位置同期信号を出力する。走査レンズであるｆθレンズ７には、回転多面鏡４により偏向されたレーザ光束Ｌが入射し、ｆθレンズ７を透過したレーザ光束Ｌは，感光ドラム８上を走査する。

光学箱９には、上述した光学部材等が収容され、蓋１０は粉塵侵入防止等の観点から光学箱９の図中上部の開口部に取り付けられ、光学箱９の内部と外部を遮断する。また、電気基板１１には、ＢＤ６及び半導体レーザ１が固定されており、半導体レーザ１を発光させるための回路が設けられている。

なお、図に示すｚ軸は、感光ドラム８が回転する方向である副走査方向を示し、ｚ軸と直交するｘ軸は、レーザ光束Ｌが感光ドラム８上を走査する主走査方向を示し、ｙ軸は、ｚ軸とｘ軸とに直交する軸である。なお、以下の各図におけるｘ軸、ｙ軸、ｚ軸についても同様であり、各図における説明は省略する。また、詳細については後述するが、本実施例では、半導体レーザ１は、副走査方向（ｚ軸方向）に傾いた状態で電気基板１１に固定されている。

図２において、半導体レーザ１から出射されたレーザ光束Ｌは、図中、レーザ光路Ｌ１上を進む。なお、レーザ光束Ｌの詳細については後述する。レーザ光路Ｌ１上を進むレーザ光束Ｌは、光学箱９上の設置位置が調整されたアナモフィックレンズ２に入射し、アナモフィックレンズ２によって、レーザ光束Ｌは、図中ｙ軸方向には略平行光又は収束光とされ、副走査方向（ｚ軸方向）は収束光とされる。そして、アナモフィックレンズ２を通過したレーザ光束Ｌは、開口絞り３により光束幅が制限され、回転多面鏡４の反射面上においてレーザ光束Ｌは、ｙ軸方向に一定幅を有した焦線状に結像する。そして、レーザ光束Ｌは回転多面鏡４により偏向される。回転多面鏡４の反射面に反射して偏向されたレーザ光束Ｌは、ＢＤ６に入射する。ＢＤ６はレーザ光束Ｌを検知するとＢＤ信号を出力し、ＢＤ６から出力されたＢＤ信号を画像の書き出しを行うタイミングの基準として、半導体レーザ１は画像データに応じたレーザ光束Ｌを出射する。

回転多面鏡４が図中に示す回転方向に回転すると、その後、回転多面鏡４に反射して偏向されたレーザ光束Ｌは、ｆθレンズ７に入射する。ｆθレンズ７は、感光ドラム８上にスポットを形成するようにレーザ光束Ｌを集光し、かつ感光ドラム８上に形成されるスポットの走査速度が等速になるように設計されている。このようなｆθレンズ７の特性を得るために、ｆθレンズ７は非球面レンズで形成されている。そして、ｆθレンズ７を通過したレーザ光束Ｌは、感光ドラム８上に走査線Ｌ２として結像される。

回転多面鏡４の回転によりレーザ光束Ｌが偏向されることで、感光ドラム８上ではレーザ光束Ｌによって主走査方向（ｘ軸方向）の走査が行われる。また、感光ドラム８が感光ドラム８の軸線まわりに図中矢印方向（反時計回り方向）に回転駆動されることにより、レーザ光束Ｌによって副走査方向（ｚ軸方向）の走査が行われる。このようにして、感光ドラム８の表面には静電潜像が形成される。

［半導体レーザの電気基板への接合］
図３は、本実施例の半導体レーザ１の電気基板１１への接合方法を説明する図であり、半導体レーザ１が接合された電気基板１１を走査光学装置１００の外側から見たときの斜視図である。図３において、半導体レーザ１が接合される電気基板１１には、電気基板１１の表面側（不図示）に配置されている半導体レーザ１のリード線１ａ～１ｃを電気基板１１の裏面に通すための貫通穴１１ａ～１１ｃが設けられている。リード線１ａ～１ｃは、半導体レーザ１のレーザ光束Ｌを出射する側とは反対側に設けられており、リード線１ａ～１ｃは、それぞれ対応する貫通穴１１ａ～１１ｃを通って電気基板１１の外側へと延びている。また、貫通穴１１ａ～１１ｃの周りには接合ランド１１ｄ～１１ｆが設けられており、貫通穴１１ａ～１１ｃを通るリード線１ａ～１ｃに対応する回路パターンと接続されている。なお、電気基板１１は、締結ビス１２により光学箱９に締結されている。

半導体レーザ１のリード線は、一般的に各レーザ光の制御端子、コモン端子、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ；フォトダイオード）端子と接続されている。そのため、半導体レーザ１のリード線の本数は、レーザ光を出射する発光点の数（ビーム数）＋２本（＝制御端子用のリード線、コモン端子用のリード線）となる。例えば、半導体レーザ１が２ビームの場合には、リード線の本数は４本となり、リード線を貫通させる貫通穴と同じ数の接合ランドも４つとなる。本実施例では、１ビームの半導体レーザ１を採用しているため、リード線は３本で、接合ランドも３つとなる。

図３に示すように、半導体レーザ１のリード線１ａ～１ｃを電気基板１１の貫通穴１１ａ～１１ｃに通した状態で、リード線１ａ～１ｃと接合ランド１１ｄ～１１ｆを半田で接合することにより、半導体レーザ１は電気基板１１に接合されている。すなわち、半導体レーザ１は半田により電気基板１１に固定される。

［アナモフィックレンズの位置調整］
次に、本実施例のアナモフィックレンズ２の位置調整方法について説明する。本実施例では、半導体レーザ１は電気基板１１に接合され、電気基板１１は光学箱９に固定されている。そのため、半導体レーザ１から出射されるレーザ光束Ｌのピント調整は、アナモフィックレンズ２を固定する位置を調整することにより行われる。図４は、本実施例のアナモフィックレンズ２の位置調整を行う方法を説明する概略図である。図４（ａ）は、図２に示す走査光学装置１００をｘ軸に平行な面で切断し、半導体レーザ１から出射されたレーザ光束Ｌのレーザ光路Ｌ１（一点鎖線で表示）を示した断面図である。一方、図４（ｂ）は、走査光学装置１００をｚ軸上方向から見たときの、半導体レーザ１から出射されたレーザ光束Ｌが回転多面鏡４により偏向され、スポット観測系１３へと進むレーザ光路Ｌ１（一点鎖線で表示）の様子を示す上視図である。

図４（ａ）に示すように、アナモフィックレンズ２は光学箱９に設けられた平面部１５に設置され、紫外線等が照射されることにより硬化する接着剤によって、平面部１５上に固定される。ライトガイド１４は照明光源（不図示）に接続されており、アナモフィックレンズ２に塗布された接着剤に、紫外線等の接着剤硬化用の光Ｌ３を照射することにより、アナモフィックレンズ２を平面部１５上に固定する。なお、アナモフィックレンズ２はチャック（不図示）によりｙ軸方向に把持されている。また、チャックは３軸ステージ（不図示）により、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向に位置の移動が可能となっており、アナモフィックレンズ２は、平面部１５上に固定する際に、３軸ステージにより固定位置を移動させることができる。また、図４（ｂ）に示すスポット観測系１３は、例えばＣＣＤカメラ等であり、アナモフィックレンズ２を光学箱９の平面部１５上に固定する位置を調整する際に使用する調整工具である。

アナモフィックレンズ２を平面部１５に固定する際の位置調整は、半導体レーザ１から出射されたレーザ光束Ｌがアナモフィックレンズ２等の各光学部品を通過した後のスポット観測系１３上でのスポット径のピント（ｙ軸方向）を調整することにより行われる。なお、この位置調整作業は、半導体レーザ１が固定された電気基板１１を締結ビス１２により光学箱９に締結し、電気基板１１が光学箱９に固定された状態において実施される。

実際の位置調整作業の手順としては、予め平面部１５に所要量の光硬化型の接着剤（不図示）を塗布する。次に、チャック（不図示）により把持されたアナモフィックレンズ２を、３軸のステージ（不図示）により平面部１５上の所定の位置にセットする。この状態で、半導体レーザ１を発光させ、レーザ光束Ｌを出射させる。レーザ光束Ｌは、レーザ光路Ｌ１で示すように、アナモフィックレンズ２を透過し、開口絞り３を通過して、回転多面鏡４へと進む。レーザ光路Ｌ１で示すように、レーザ光束Ｌは、回転多面鏡４の反射面４ａにより偏向され、ｆθレンズ７を透過して、主走査方向（ｘ軸方向）の中央に設置されているスポット観測系１３上に結像する。そして、スポット観測系１３上のレーザスポットの結像状態を観察しながら、３軸ステージによりアナモフィックレンズ２の位置をｘ軸方向に移動させることにより、スポット観測系１３上の結像のピント調整（ｙ軸方向）を行う。

そして、アナモフィックレンズ２の位置調整が終了した後、ライトガイド１４から接着剤硬化用の光Ｌ３を照射して、平面部１５に塗布した光硬化型の接着剤を硬化させ、アナモフィックレンズ２を平面部１５上に固定して、位置調整作業を終了する。このように、本実施例では、ｆθレンズ７などの各光学部品を光学箱９に実装した状態で、アナモフィックレンズ２のピント調整（ｙ軸方向）を行う。これにより、光学箱９を含む走査光学装置１００の各部品の製造誤差などを加味した状態で、アナモフィックレンズ２の位置調整を行うことができる。

［半導体レーザの電気基板との接合］
次に、本実施例の特徴的な構成である、半導体レーザ１の電気基板１１との接合角度について説明する。図５は、走査光学装置１００の電気基板１１から回転多面鏡４までの箇所を図２に示すＡ－Ａ線に沿って切断したときの断面図である。図５は、電気基板１１に固定された半導体レーザ１から出射されたレーザ光束Ｌが、レーザ光路Ｌ１で示すように、アナモフィックレンズ２を透過して光学箱９に設けられた開口絞り３の中心を通過して回転多面鏡４（図５では不図示）へと進む様子を示している。本実施例では、図５に示すように、半導体レーザ１は、出射するレーザ光束の光軸である中心軸Ｌ４を副走査方向（ｚ軸方向）に傾けた状態（中心軸Ｌ４がレーザ光路Ｌ１に対して同軸上にない状態）で電気基板１１に接合されている。なお、図５では、半導体レーザ１の傾きをわかりやすくするため、模式的に図示しており、半導体レーザ１はレーザ光を出射する発光点（不図示）を中心に副走査方向（ｚ軸方向）に傾けて、電気基板１１と接合されている。

本実施例において、半導体レーザ１を電気基板１１に対して傾けて接合している目的は、半導体レーザ１の光強度分布を利用し、光利用効率を変更することにある。図６は、半導体レーザ１から出射されたレーザ光束Ｌの、半導体レーザ１の中心軸Ｌ４上の任意の場所における副走査方向（ｚ軸方向）の光強度分布（図中、ハッチングで示す）を示した図である。図６に示す光強度分布では、中心軸Ｌ４に近いほど（ハッチングの山が高いほど）光強度が強く、中心軸Ｌ４から離れるほど（ハッチングの山が低いほど）光強度が弱い。図６に示すように、一般的に、半導体レーザ１は、図中に点線で示すように、一定の角度の広がりをもったレーザ光束Ｌを出射する。また、出射されたレーザ光束Ｌの光強度は、半導体レーザ１の中心軸Ｌ４上が最も強く、中心軸Ｌ４から離れるにしたがって弱くなる。そのため、レーザ光束Ｌの光強度は、図中の領域Ｆが示す形状のガウス分布で表すことができる。また、図６で示すレーザ光束Ｌの光強度分布は、副走査方向（ｚ軸方向）の光強度分布を示しているが、副走査方向（ｚ軸方向）に限らず、中心軸Ｌ４を中心に全方向（ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向）に対して、同様の光強度分布になっている。

［レーザ光路における光強度分布］
次に、半導体レーザ１を電気基板１１に傾けて接合した場合と、傾けずに接合した場合のレーザ光路における光強度分布について説明する。図７は、走査光学装置１００の電気基板１１から回転多面鏡４までの箇所を図２に示すＡ－Ａ線で切断し、半導体レーザ１から出射されるレーザ光束の光路を示した断面図である。図７（ａ）は、半導体レーザ１を電気基板１１に傾けて接合した構成（半導体レーザ１の中心軸Ｌ４がレーザ光路Ｌ１に対してｚ軸方向に傾いた構成）の場合の半導体レーザ１から出射されるレーザ光束Ｌのレーザ光路Ｌ１を示した断面図である。一方、図７（ｂ）は、半導体レーザ１を電気基板１１に傾けずに接合した構成（半導体レーザ１の中心軸Ｌ４がレーザ光路Ｌ１に対して同軸上にある構成）の場合の半導体レーザ１から出射されるレーザ光束Ｌのレーザ光路Ｌ１を示した断面図である。図７（ａ）、（ｂ）の点線は、レーザ光束Ｌの広がりを示している。また、図７（ａ）、（ｂ）の各図の下部には、レーザ光束Ｌの半導体レーザ１から出射直後、アナモフィックレンズ２通過後、開口絞り３到達時、開口絞り３通過後の各箇所におけるレーザ光束Ｌの光強度分布（ハッチングで表示）を示す図を追加している。なお、図７（ａ）のＦ１、図７（ｂ）のＦ２は、開口絞り３到達時、開口絞り３通過後におけるレーザ光束Ｌの光強度分布を示している。

上述したように半導体レーザ１から出射されたレーザ光束Ｌは、点線で挟まれた領域で示すように、一定の角度で広がりながらレーザ光路Ｌ１を進む。ところが、アナモフィックレンズ２を透過することにより、副走査方向（ｚ軸方向）においては収束した光束となる。アナモフィックレンズ２を透過したレーザ光束Ｌは、その後、開口絞り３を通過することにより、光束幅が制限された光束となり、回転多面鏡４の反射面４ａへと向かう。

図７（ｂ）に示す、半導体レーザ１を傾けない構成の場合、開口絞り３到達時、及び通過後のレーザ光束Ｌの光強度（図中、Ｆ２で示す）は、光強度分布の中で最も強い中心軸Ｌ４上の光強度であることがわかる。一方、図７（ａ）に示す、半導体レーザ１を傾けた構成の場合、開口絞り３到達時、及び通過後のレーザ光束Ｌの光強度（図中、Ｆ１で示す）は、半導体レーザ１を傾けているため、光強度分布の中で最も強い中心軸Ｌ４上の光強度からずれていることがわかる。そのため、開口絞り３通過後のレーザ光束Ｌの光強度を比較すると、図７（ａ）に示す半導体レーザ１を傾けた構成における光強度の積算光量（Ｆ１）は、図７（ｂ）に示す半導体レーザ１を傾けない構成における光強度の積算光量（Ｆ２）よりも小さくなる。すなわち、回転多面鏡４に偏向された後のレーザ光路Ｌ１上のレーザ光束Ｌの光強度は、半導体レーザ１を傾けた構成の方が半導体レーザ１を傾けない構成の方よりも小さくなり、その結果、感光ドラム８上に照射される単位面積当たりのドラム面光量も低くなる。したがって、半導体レーザ１を電気基板１１に傾けて接合することにより、光利用効率を低減させることができる。

光利用効率を低減する目的は、対応可能なドラム面光量の範囲を拡大することにある。ここで、半導体レーザ１は、所定の光量よりも低い光量で発光させると、発光状態が安定せず、所望のビーム形状が得られなくなる。すなわち、同じ仕様の半導体レーザ１を使用してドラム面光量の対応可能範囲を拡大するためには、半導体レーザ１を所定の光量以上の光量で安定的に発光しつつ、光利用効率を低下させる必要がある。

光利用効率を低減させる方法としては、例えば、アナモフィックレンズ２やｆθレンズ７等の各光学部品の透過率及び反射率を低くすることによっても実現することができる。ところが、この場合、光学部品の表面処理等が必要となり、コストアップの要因になる。一方、上述した半導体レーザ１を傾けて電気基板１１に接合する構成では、半導体レーザ１を安定的に発光させながら、光学部品の仕様を変更することなく、従来と同じ仕様の光学部品を用いて、光利用効率を低下させることができる。その結果、上述した構成を用いることにより、容易に幅広いドラム面光量に対応することができる。

半導体レーザ１を電気基板１１に接合する際の角度を１°傾けることにより、感光ドラム８上に照射されるレーザ光束Ｌの光強度分布を１～３％程度変えることができる。そのため、必要なドラム面光量に応じて、半導体レーザ１を電気基板１１に接合する際の傾き量を決定すればよい。ただし、半導体レーザ１を電気基板１１に接合する際の傾き量が２０°を超えると、アナモフィックレンズ２を通過するレーザ光束Ｌ内で光強度分布の偏りが大きくなる。その結果、感光ドラム８上におけるスポット径が歪になる弊害が生じるため、傾き量は２０°以下にすることが望ましい。

また、本実施例で使用する半導体レーザ１は、発光点が１つの素子であるが、半導体レーザの中には、複数の発光点を有する素子もある。複数の発光点を有する半導体レーザ１を用いた走査光学装置では、発光点が配列された方向に半導体レーザ１を傾けて電気基板１１に接合すると、発光点から感光ドラム８までの距離が各発光点によって異なることになる。その結果、発光点によって感光ドラム８上でのピント位置がずれて、形成されるスポット径が肥大する可能性が生じる。そのため、複数の発光点を有する半導体レーザ１を用いる走査光学装置においては、発光点の配列方向と直交する方向に半導体レーザ１を傾けて、電気基板１１に接合することが望ましい。

また、上述した走査光学装置１００を用いることにより、画像形成装置１０１は幅広い単位時間あたりの印刷枚数（以下、ＰＰＭという）に対応可能となる。偏向器５の単位時間あたりの回転数は、ＰＰＭが大きくなると高くなり、ＰＰＭが小さくなると低くなる。ここで、ＰＰＭによらず、ドラム面光量を一定にするためには、偏向器５の回転数が高い場合は半導体レーザ１を強く発光させ、偏向器５の回転数が低い場合は半導体レーザ１を弱く発光させる必要がある。しかしながら、上述したように、半導体レーザ１の発光光量には限界がある。そこで、半導体レーザ１を傾けて電気基板１１に接合する構成により、光利用効率を低下させることができるため、偏向器５の回転数をより低くすることが可能となる。これにより、走査光学装置１００の仕様変更等を行わずに、より小さいＰＰＭにも対応可能となる。

以上説明したように、本実施例では、半導体レーザ１を副走査方向（ｚ軸方向）に傾けて電気基板１１に接合する構成により、半導体レーザ１から出射されるレーザ光束の光利用効率を低下させることができる。これにより、新たな仕様の光学部品及び半導体レーザを用いることなく、容易に幅広いドラム面光量に対応できる走査光学装置１００を提供することができ、画像形成装置１０１は幅広いＰＰＭ仕様に対応可能となる。

なお、本実施例では、半導体レーザ１を副走査方向（ｚ軸方向）のみに傾けて電気基板１１に接合する構成について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、半導体レーザ１をｙ軸方向のみに傾けた構成、又は半導体レーザ１をｚ軸方向とｙ軸方向の両方向に傾けた構成でもよい。

以上説明したように、本実施例によれば、新たな光学部品及び半導体レーザを用いることなく、対応可能なドラム面光量の範囲を拡大させることができる。

実施例１では、半導体レーザをレーザ光路から予め所定の角度で傾けて電気基板に接合した構成を用いた走査光学装置について説明した。実施例１では、半導体レーザが電気基板に接合された状態であるため、半導体レーザから出射されたレーザ光束が感光ドラム上に結合するためのピント調整は、アナモフィックレンズを光学箱に固定する位置を移動することにより行っている。実施例２では、半導体レーザから出射されたレーザ光束が感光ドラム上に結合するためのピント調整は、半導体レーザを保持する保持部材の光学箱への固定位置を調整することにより行う実施例について説明する。また、実施例２においても、半導体レーザの中心軸の方向は、実施例１と同様に、レーザ光路から所定の角度だけ傾けた方向である。なお、実施例２における画像形成装置の構成は、実施例１と同様であり、ここでの説明は省略する。

［走査光学装置の構成］
次に、本実施例の走査光学装置２００について説明する。本実施例の走査光学装置２００は、実施例１のように半導体レーザ１が接合された電気基板１１を光学箱９に固定する構成ではなく、後述する半導体レーザ１を保持する保持部材２０１（図９参照）を光学箱２０９に接着剤を用いて固定する構成である。図８は、本実施例の光学箱２０９の形状を示す斜視図である。なお、図８は、アナモフィックレンズ２、ｆθレンズ７等の光学部品や、回転多面鏡４、偏向器５等を収容していない状態の光学箱２０９の状態を示している。

本実施例では、半導体レーザ１を保持する保持部材２０１を光学箱２０９に接着剤を用いて固定する構成である。そのため、光学箱２０９の保持部材２０１が固定される箇所には、保持部材２０１を接着剤で固定するために、光学箱２０９から突出した一対の突起部２０９ａが設けられている。また、保持部材２０１に固定された半導体レーザ１からのレーザ光束を通過させるために、光学箱２０９の保持部材２０１が設置される箇所から、光学箱２０９の内部のアナモフィックレンズ２に向かう方向に、略円筒形状の貫通部２０９ｂが設けられている。そして、保持部材２０１を光学箱２０９に固定する際に、保持部材２０１を図中下部方向に傾けた際に貫通部２０９ｂと接触しないように、貫通部２０９ｂの図中下部は、切り欠いた切り欠き部２０９ｃとなっている。なお、光学箱２０９内部に収容されるアナモフィックレンズ２、ｆθレンズ７等の光学部品や回転多面鏡４、偏向器５等の部材、及び各部材の配置位置については、後述する図１１（ｂ）に示すように、実施例１の図４（ｂ）に示す光学箱９と同様である。

［保持部材］
図９は、半導体レーザ１を保持する保持部材２０１の形状を説明する図である。図９（ａ）は、半導体レーザ１を挿入（圧入）する側から見たときの保持部材２０１の形状を示す斜視図であり、図９（ｂ）は、半導体レーザ１からのレーザ光束Ｌが出射される側から見たときの保持部材２０１の形状を示す斜視図である。

図９（ａ）、（ｂ）に示すように、保持部材２０１は、フランジ部２０１ａ、接着部２０１ｂ、貫通穴２０１ｃを有している。フランジ部２０１ａの長手方向の両端部（図９（ａ）において、上下方向の端部）には、略Ｖ字形状の溝２０１ｄが設けられている。また、フランジ部２０１ａの中央部には、貫通穴２０１ｃと連通した円柱形状の貫通穴が設けられている。フランジ部２０１ａに設けられた貫通穴の径は、貫通穴２０１ｃの径よりも大きい（図１０（ａ）参照）。また、半導体レーザ１の外径の径はフランジ部２０１ａに設けられた貫通穴の径よりは小さいが、貫通穴２０１ｃの径よりも大きい。そのため、フランジ部２０１ａの貫通穴から挿入された半導体レーザ１は、貫通穴２０１ｃには挿入できない構造になっている。なお、半導体レーザ１は、フランジ部２０１ａ側から貫通穴２０１ｃの方向に圧入することにより、保持部材２０１に固定される。

貫通穴２０１ｃは、フランジ部２０１ａに接続された、内部が空洞の筒形状部の内部部分であり、フランジ部２０１ａに固定された半導体レーザ１から出射されたレーザ光束Ｌが通過する空洞部である。また、接着部２０１ｂは、フランジ部２０１ａ及び貫通穴２０１ｃを有する筒形状部の側面に設けられた円柱形状の部分である。保持部材２０１は、接着部２０１ｂの位置が光学箱２０９の突起部２０９ａと対向する位置となるように配置される。保持部材２０１の位置調整が終了すると、接着部２０１ｂと突起部２０９ａに跨るように接着剤が塗布され、保持部材２０１は、光学箱２０９に固定される。

［光学箱と保持部材の接着部］
次に、保持部材２０１の接着部２０１ｂの詳細な形状について説明する。図１０は、半導体レーザ１を固定した保持部材２０１を光学箱２０９に固定するために、光学箱２０９の一対の突起部２０９ａの近傍に配置した状態を示した図である。図１０（ａ）は、保持部材２０１をｚ軸上方向から見たときの上視図であり、図１０（ｂ）は、保持部材２０１のフランジ部２０１ａ側からｘ軸方向に保持部材２０１を見たときの正面図である。

図１０（ａ）では、保持部材２０１に固定された半導体レーザ１の固定位置を示すために、実線で示し、貫通穴２０１ｃの内径及びフランジ部２０１ａの貫通穴の内径を点線で示している。上述したように、図１０（ａ）より、貫通穴２０１ｃの内径とフランジ部２０１ａの貫通穴の内径の違いにより、フランジ部２０１ａに挿入された半導体レーザ１はフランジ部２０１ａ内部に固定されていることがわかる。また、図１０（ａ）において、Ｌ４は半導体レーザ１の中心軸を示しており、本実施例の半導体レーザ１は１つの発光点を有しているため、３本のリード線が描かれている。そして、光学箱２０９の突起部２０９ａに対向する接着部２０１ｂの表面は、中心軸Ｌ４上の点Ｓを中心とする円（図中、点線で示す）の円弧形状（曲率形状）を有している。

図１０（ｂ）において、半導体レーザ１上の３つの丸印は、半導体レーザ１の３つのリード線を示している。また、光学箱２０９の突起部２０９ａに対向する接着部２０１ｂの表面は、中心軸Ｌ４を中心とする円（図中、点線で示す）の円弧形状（曲率形状）を有して、中心軸Ｌ４の軸対称となっている。図１０（ａ）、（ｂ）より、接着部２０１ｂの表面は、中心軸Ｌ４上の点Ｓを中心とする球体の曲率形状を有しており、中心軸Ｌ４の軸対称であると同時に、中心軸Ｌ４上の点Ｓを通るｚ軸の軸対称でもある。

［半導体レーザの位置調整方法］
次に、本実施例の半導体レーザ１の位置調整方法について説明する。本実施例では、半導体レーザ１は保持部材２０１に固定されているため、半導体レーザ１の位置調整は保持部材２０１の光学箱２０９への固定位置を調整することにより行われる。図１１は、本実施例の保持部材２０１の位置調整を行う方法を説明する概略図である。図１１（ａ）は、半導体レーザ１から出射されたレーザ光束Ｌのレーザ光路Ｌ１（一点鎖線で表示）を示す、走査光学装置２００の断面図である。一方、図１１（ｂ）は、半導体レーザ１から出射されたレーザ光束Ｌが回転多面鏡４により偏向され、スポット観測系１３へと進むレーザ光路Ｌ１（一点鎖線で表示）の様子を示す、走査光学装置２００をｚ軸上方向から見た上視図である。

図１１（ａ）では、アナモフィックレンズ２は、予め光学箱２０９に設けられた平面部１５上に固定されている。ライトガイド２１４は照明光源（不図示）に接続されており、保持部材２０１の接着部２０１ｂ及び光学箱２０９の突起部２０９ａに塗布された接着剤に、紫外線等の接着剤硬化用の光Ｌ３を上下方向から照射する。これにより、保持部材２０１は光学箱２０９に固定される。保持部材２０１は、先端が略円柱形状に形成されているチャック（不図示）により、フランジ部２０１ａのＶ字溝２０１ｄを掴まれて、ｚ軸方向に把持されている。その際、保持部材２０１に固定されている半導体レーザ１が、実施例１同様に、副走査方向（ｚ軸方向）に傾くように、チャックは保持部材２０１を傾けた状態で把持している。また、チャックは３軸ステージ（不図示）により、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向に位置移動が可能となっており、保持部材２０１は、光学箱２０９に固定する際に、３軸ステージにより固定位置を移動させることができる。また、図１１（ｂ）に示すスポット観測系１３は、実施例１と同様に、保持部材２０１を光学箱２０９に固定する位置を調整する際に使用するＣＣＤカメラ等の調整工具である。

半導体レーザ１（保持部材２０１）と光学箱２０９の位置調整では、次のような調整が行われる。すなわち、予め光学箱２０９に固定されたアナモフィックレンズ２などの各光学部品を通過した後のレーザ光束Ｌのスポット観測系１３上での主走査方向（ｘ軸方向）、副走査方向（ｚ軸方向）の照射位置と、スポット径のピント（ｙ軸方向）の調整を行う。

実際の位置調整作業の手順としては、まず、チャックにより把持された保持部材２０１を、３軸のステージ（不図示）により、光学箱２０９の突起部２０９ａ近傍の所定の位置にセットする。そして、この状態で、保持部材２０１に固定された半導体レーザ１のリード線を半導体レーザ発光回路（不図示）に接続し、半導体レーザ発光回路により半導体レーザ１を駆動して、レーザ光束Ｌを出射させる。半導体レーザ１から出射されたレーザ光束Ｌは、アナモフィックレンズ２、開口絞り３を通過し、回転多面鏡４により偏向され、ｆθレンズ７を通過し、画像主走査方向（ｘ軸方向）の中央に設置されているスポット観測系１３上に結像する。そして、スポット観測系１３上のレーザスポットの結像状態を観測しながら、３軸ステージを動かすことにより、半導体レーザ１が固定された保持部材２０１を位置移動させ、照射位置調整（ｘ軸方向及びｚ軸方向）とピント調整（ｙ軸方向）を行う。

保持部材２０１の位置調整が終了した後、保持部材２０１の接着部２０１ｂと光学箱２０９の突起部２０９ａの両方に跨るように、光硬化型の接着剤（不図示）を塗布する。そして、ライトガイド２１４から接着剤硬化用の光Ｌ３を接着剤に照射することにより、塗布した接着剤を硬化させて、保持部材２０１を光学箱２０９に固定して調整を終了する。このように、本実施例では、アナモフィックレンズ２など各光学部品を光学箱２０９に実装した状態で、半導体レーザ１の照射位置調整（ｘ軸方向、ｚ軸方向）、及びピント調整（ｙ軸方向）を行う。これにより、光学箱２０９を含む走査光学装置２００の各部品の製造誤差などを加味した状態で、半導体レーザ１の各調整を行うことができる。

［保持部材の光学箱との相対関係］
次に、本実施例の特徴的な構成である、保持部材２０１と光学箱２０９との相対関係について説明する。図１２は、保持部材２０１が光学箱２０９に固定された状態における保持部材２０１の周辺をＺ軸上方向から見たときの上面図である。図１２において、一点鎖線で示す直線は、半導体レーザ１（図１２では不図示）の中心軸Ｌ４を示し、保持部材２０１のフランジ部２０１ａの開口からの延びている３つの端子は、半導体レーザ１のリード線を示している。

図１２に示すように、保持部材２０１の接着部２０１ｂは、光学箱２０９の突起部２０９ａと対向する位置に接着材（不図示）により固定されている。上述したように、接着部２０１ｂの突起部２０９ａに対向する面は、中心軸Ｌ４に軸対称で、かつ中心軸Ｌ４上の点Ｓ（図１０（ａ））に直交するｚ軸にも軸対称の円弧形状（曲率形状）を有している。そのため、接着部２０１ｂの先端部分と突起部２０９ａとの間の距離Ｄは、保持部材２０１の傾き方向（ｙ軸方向／ｚ軸方向）及び傾き量によらず、常に一定の距離に保つことができる。これにより、保持部材２０１の傾き方向及び傾き量によらず、保持部材２０１を光学箱２０９に固定するために光硬化型の接着剤を塗布する面積を常に一定量にできるため、保持部材２０１と光学箱２０９との安定した接着状態を実現することができる。

図１３は、図１２に示す中心軸Ｌ４上のＢ－Ｂ線に沿って、保持部材２０１及び光学箱２０９を切断したときの断面図である。図１３に示すように、保持部材２０１は、図中ｚ軸下方向に向かって傾いた状態で光学箱２０９に固定されている。図１３に示すように、略円筒形状の貫通部２０９ｂは、図中ｚ軸下方向に切り欠き部２０９ｃを有している。そのため、保持部材２０１を副走査方向（ｚ軸方向）に傾けても、切り欠き部２０９ｃを設けているため、保持部材２０１の貫通穴２０１ｃを有する筒形状部の先端は貫通部２０９ｂに接触しない（干渉しない）。図１３に示すように、切り欠き部２０９ｃは、半導体レーザ１が固定された保持部材２０１が傾いている方向に対して設けられており、保持部材２０１をいかなる方向に対しても傾けることが可能である。

なお、本実施例では、半導体レーザ１が固定された保持部材２０１を主に副走査方向（ｚ軸方向）のみに傾ける構成について説明した。保持部材２０１を傾ける方向は、副走査方向（ｚ軸方向）に限定されるものではなく、ｙ軸方向のみ、又はｙ軸方向及びｚ軸方向の両方に傾けた構成であってもよい。

また、本実施例では、保持部材２０１の接着部２０１ｂの光学箱２０９の突起部２０９ａに対向する面に、中心軸Ｌ４と軸対称で、かつ中心軸Ｌ４と直交するｚ軸と軸対称の曲率形状を有する保持部材２０１について説明した。接着部２０１ｂは、このような曲率形状を有するものに限定されるものではない。保持部材２０１を傾ける方向と突起部２０９ａの位置によって、中心軸Ｌ４と軸対称、又は中心軸Ｌ４上の点Ｓに直交するｚ軸と軸対称（図１０（ａ））のどちらかの曲率形状が接着部２０１ｂに設けられていればよい場合がある。上述したように、接着部２０１ｂに曲率形状をもたせる目的は、保持部材２０１を傾けた際に、接着部２０１ｂと突起部２０９ａとの間の距離Ｄを一定の距離に保つことにある。例えば、保持部材２０１をｙ軸方向に傾け、かつ突起部２０９ａがｙ軸方向に設けられている構成においては、中心軸Ｌ４上の点Ｓに直交するｚ軸と軸対称の曲率形状を接着部２０１ｂに設ければよい。また、例えば、保持部材２０１をｙ軸方向に傾け、かつ突起部２０９ａが副走査方向（ｚ軸方向）に設けられている構成においては、中心軸Ｌ４と軸対称の曲率形状を接着部２０１ｂに設ければよい。このような構成の場合にも、保持部材２０１を傾けた際に、保持部材２０１の接着部２０１ｂと光学箱２０９の突起部２０９ａとの間の距離Ｄを一定の距離に保つことができるため、保持部材２０１と光学箱２０９との安定した接着状態を実現することができる。

また、本実施例で使用する半導体レーザ１は、発光点が１つの素子であるが、半導体レーザの中には、複数の発光点を有する素子もある。実施例１と同様に、複数の発光点を有する半導体レーザを用いる走査光学装置においては、発光点が並んでいる方向と直交する方向に半導体レーザを保持する保持部材２０１を傾けて、光学箱２０９に固定することが望ましい。

以上説明したように、半導体レーザ１を固定した保持部材２０１を光学箱２０９に固定する構成においても、半導体レーザ１を保持部材２０１と共に副走査方向（ｚ軸方向）に傾けることで、実施例１同様、光利用効率を低下させることができる。これにより、新たな仕様の光学部品及び半導体レーザ１を用いることなく、容易に幅広いドラム面光量に対応できる走査光学装置２００を提供することができる。

以上説明したように、本実施例によれば、新たな光学部品及び半導体レーザを用いることなく、対応可能なドラム面光量の範囲を拡大させることができる。

１ 半導体レーザ
３ 開口絞り
５ 偏向器
９ 光学箱

Claims (4)

1. レーザ光束を出射する発光点を有する光源と、
   前記光源が電気的に繋がれる基板と、
   前記レーザ光束の一部を遮蔽することにより、前記レーザ光束の光束幅を制限する開口絞りと、
   前記レーザ光束が像担持体上を走査するように前記開口絞りを通過した前記レーザ光束を偏向する偏向器と、
   前記開口絞り、及び前記偏向器を収容し、前記基板が固定される光学箱と、
   を備え、
   前記光源は、前記発光点から出射する前記レーザ光束の光軸が前記発光点と前記開口絞りの中心とを結ぶ直線に対して角度をなすように且つ前記基板の平面に垂直な方向に対して角度をなすように、前記基板に繋がれていることを特徴とする走査光学装置。
2. 前記レーザ光束の光軸は、前記発光点と前記開口絞りの中心とを結ぶ直線に対して直交する方向に前記角度をなし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。
3. 前記光源は、複数の発光点を有し、
   前記複数の発光点から出射されるレーザ光束の光軸は、複数の前記発光点が並んでいる方向と直交する方向に前記角度をなしていることを特徴とする請求項２に記載の走査光学装置。
4. 像担持体上に形成された静電潜像を現像した画像を記録媒体上に形成する画像形成部と、
   前記像担持体に前記静電潜像を形成する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の走査光学装置と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。