(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射する光源と、
前記光源からの出射光の進行方向を折り曲げる反射作用、および出射光の集光状態を変換するための集光作用を有するカップリング光学素子と、
前記光源からのレーザ光の出射方向と略平行な方向の回転軸を備え、前記カップリング光学素子によりカップリングされた光束を偏向反射する偏向ミラーと、
前記偏向ミラーにより偏向反射された光束を被走査面上に導く走査光学素子と、を備える光走査装置において、
前記カップリング光学素子は、入射面または出射面の一方に主走査方向および副走査方向の双方にパワーを有し、かつ、入射面または出射面の他方に主走査方向のみにパワーを有することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記カップリング光学素子は、入射面は回転対称形状またはアナモフィック形状の凸面であり、かつ、出射面は主走査方向において凹面、副走査方向においてパワーを有しないことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記カップリング光学素子は、入射面は主走査方向において凹面、副走査方向において凸面のアナモフィック形状であり、かつ、出射面は主走査方向において凸面、副走査方向においてパワーを有しないことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記カップリング光学素子と前記偏向ミラーとの間の光路に、少なくとも副走査方向に集光作用を備えた集光光学素子を備えることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の光走査装置。
【請求項５】
前記偏向ミラーの回転軸を支持する軸支部材を固定したベース部材に、前記光源が実装されることを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の光走査装置。
【請求項６】
前記ベース部材は、該ベース部材における前記軸支部材の固定面に対して垂直に構成された垂直部を有し、
前記カップリング光学素子は、出射面に略平行に形成された取付面を有し、該取付面が前記垂直部に固定されることを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記ベース部材は、該ベース部材における前記軸支部材の固定面に対して垂直に構成された垂直部を有し、
前記カップリング光学素子は、入射面および出射面に略垂直に形成された取付面を有し、該取付面が前記垂直部に固定されることを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記ベース部材は、片面にのみプリント回路が形成された片面基板であることを特徴とする請求項５から７までのいずれかに記載の光走査装置。
【請求項９】
前記ベース部材に、前記偏向ミラーにより偏向反射された光束の一部を入射させる同期検知センサ及びその制御回路を備えることを特徴とする請求項５から８までのいずれかに記載の光走査装置。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれかに記載の光走査装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置および該光走査装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタ、レーザファクシミリ、デジタル複写機などの画像形成装置には、画像情報に応じた信号により駆動されるレーザ光源からのレーザ光を走査光として用いる光走査装置を備えた構成が知られている。
【０００３】
このようなレーザ光源を備えた光走査装置は、レーザ光源およびレーザ光源からの光束を走査する偏向器（ポリゴンミラーなど）や偏向器で走査された光束を被走査面である像担持体上にスポット状に結像する光学系（走査光学系）、レーザ光源や偏向器の駆動制御を行う回路基板などを、各々個別の構成部品としてハウジングに組み立てて、一体的に支持されるが、この際、レーザ光源や偏向器、光学系を構成する部品相互の配置が保たれるように調整して固定する必要がある。
【０００４】
そのため、部品点数が多く、各々の配置精度を保つための調整に手間が掛かったり、機種毎に新規の設計が必要となったりすることがコストアップの要因となっている。
【０００５】
このような光走査装置の部品配置精度維持やコストアップ解消のために、光源、偏向器、走査レンズ等を一枚の回路基板（プリント配線板）上に実装した構成が開示されている（特許文献１〜３）。
【０００６】
例えば、特許文献１には、回路基板に直交する方向に出射したレーザ光を、反射部材を用いて光路を９０°偏向した後、ポリゴンミラーに入射させる構成が開示されている。特許文献１では、光源からのレーザ光を以降の光学系の特性に合わせてカップリングするカップリング光学素子（コリメータレンズ等）と、反射部材（ミラー）とは別体で構成されている。
【０００７】
また、特許文献２にも同様に、回路基板に直交する方向に出射したレーザ光を、反射部材を用いて光路を９０°偏向した後、ポリゴンミラーに入射させる構成が開示されている。特許文献２では、カップリング光学素子と反射部材とは一体として構成されている（カップリングレンズ）。
【０００８】
また、特許文献３には、光源とカップリング光学素子（コリメータレンズ）を「Ｕ」の字型の光源保持具に装着して、これを回路基板上に実装する構成が開示されている。特許文献３では、光源からのレーザ光は回路基板に平行に出射される。
【０００９】
また、特許文献４には、レーザ光源とカップリングレンズ等の相対位置関係を調整して一体化した光源ユニットを、光学ハウジングの側壁に取り付けた構成が開示されている。特許文献４では、半導体レーザ、カップリングレンズ及びシリンドリカルレンズを一体的に保持した光源ユニットを、光学ハウジングの側壁に形成された開口に装着する構成が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献４においては、光学ハウジングの側壁の垂直度が良好でない場合や、側壁に対する光源ユニットの取り付け誤差が発生した場合に、光源ユニットからの出射光軸がずれてしまい、光学性能が劣化するおそれがある。
【００１１】
また、特許文献４のように、光学ハウジングの壁面に光源ユニットを組み付ける構成では、光源を制御するプリント配線板（ＰＣＢ基板）を光源ユニットの背面に装着することとなるため、ＰＣＢ基板の姿勢が垂直方向になり、光走査装置の高さ方向の寸法が大きくなりやすいという問題がある。
【００１２】
この問題を回避して、光走査装置の薄型化を図るためには、光源を制御するためのＰＣＢ基板の姿勢を水平方向（光学ハウジングの底面と平行な方向）になるようにすればよい。しかしながら、ＰＣＢ基板の姿勢を水平方向に設置した場合は、光源からの出射光はポリゴンミラーの回転軸に平行な方向に出射することになるため、ポリゴンミラーの偏向反射面に入射させるためには、特許文献１，２のように、カップリング光学素子を利用して光源からの出射光を９０°偏向する構成が望ましいといえる。
【００１３】
しかしながら、特許文献１の倒れ補正光学系を用いた実施例のように、カップリング光学素子として、コリメータレンズとシリンドリカルレンズを利用する構成では、高コストとなるという問題がある。
【００１４】
また、特許文献２には、光源からのレーザ光を所定の収束性のある光束とするためにカップリング光学素子を用いることが開示されているが、所定の収束性について具体的な開示がなく、適切な光学性能を得ること難しいといえる。
【００１５】
すなわち、特許文献２のように、光路を９０°折り曲げると共に光源からの出射光の集光性（発散性）を変換する機能を備えたカップリング光学素子を利用して、光源からの出射光をカップリングする構成の場合、カップリング光学素子の入射面及び出射面の面形状や、カップリング光学素子の位置／姿勢調整方法が不適切であると、カップリング光学素子からの出射ビームのコリメート性の調整（ピント調整）や出射光軸の調整（光軸調整）を独立に行うことができず、組立段階での調整作業が煩雑になり、調整時間の短縮化を達成することが困難であった。
【００１６】
また、特許文献１〜３においては、光源や偏向器だけではなく、走査光学系も同一のプリント配線板上に実装することにより光走査ユニットを構成している。このため、ポリゴンミラーから感光体ドラムまでの光路長さを異ならせたり、走査幅を異ならせたりする（例えば、Ａ４書込幅とＡ３書込幅）ことが実質的に不可能であった。したがって、このような光走査ユニットを、感光体ドラム間隔が異なる機種間で共通利用するには大きな制約があった。
【００１７】
そこで本発明は、上記の課題を解決して、光走査装置の薄型化を図ることができるとともに、組立段階での調整作業を容易なものとし、また、種々の走査光学系と組み合わせることが可能な光走査装置および該光走査装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
かかる目的を達成するため、本発明に係る光走査装置は、レーザ光を出射する光源と、前記光源からの出射光の進行方向を略直角に折り曲げる反射作用、および出射光の集光状態を変換するための集光作用を有するカップリング光学素子と、前記光源からのレーザ光の出射方向と略平行な方向の回転軸を備え、前記カップリング光学素子によりカップリングされた光束を偏向反射する偏向ミラーと、前記偏向ミラーにより偏向反射された光束を被走査面上に導く走査光学素子と、を備える光走査装置において、前記カップリング光学素子は、入射面または出射面の一方に主走査方向および副走査方向の双方にパワーを有し、かつ、入射面または出射面の他方に主走査方向のみにパワーを有するものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、薄型化を図ることができるとともに、組立段階での調整作業を容易なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る光走査装置の概略構成図である。
【図２】光走査装置の光偏向ユニットの概略構成図である。
【図３】（Ａ）カップリング光学素子の側面図、（Ｂ）カップリング光学素子の外観図である。
【図４】光偏向ユニットの側面図であって、カップリング光学素子とのその付近の光路を示す説明図である。
【図５】入射面をアナモフィック面としたカップリング光学素子（変形例１）の外観図である。
【図６】カップリング光学素子の固定方法の一例を示す説明図であって、（Ａ）外観図、（Ｂ）側面図である。
【図７】カップリング光学素子（変形例２）の外観図である。
【図８】カップリング素子から出射するレーザビームの光路内に光束径を規制するアパーチャを備えた場合の主走査断面の光束幅を示す模式図であって（Ａ）カップリング光学素子（第１実施例）、（Ｂ）カップリング光学素子（変形例２）を示す。
【図９】カップリング光学素子（第１実施例）の外観図である。
【図１０】図９に示すカップリング光学素子の（Ａ）主走査断面の光束幅、（Ｂ）副走査断面の光束幅、を示す模式図である。
【図１１】カップリング光学素子（第２実施例）の外観図である。
【図１２】図１１に示すカップリング光学素子の（Ａ）主走査断面の光束幅、（Ｂ）副走査断面の光束幅、を示す模式図である。
【図１３】カップリング光学素子の固定方法の他の例を説明する側面図である。
【図１４】（Ａ）光偏向ユニットの概略構成図の他の例、（Ｂ）カップリング光学素子の他の例を示す外観図、（Ｃ）カップリング光学素子の固定方法を説明する外観図、（Ｄ）カップリング光学素子の固定方法を説明する側面図である。
【図１５】片面基板を用いた光偏向ユニットの概略構成図である。
【図１６】図１５に示す半導体レーザの拡大図である。
【図１７】２枚のＰＣＢ基板を用いた光走査装置の概略構成図である。
【図１８】図１７に示す光偏向ユニットの側面図であって、カップリング光学素子とのその付近の光路を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る構成を図１から図１８に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
（光走査装置の構成）
本実施形態に係る光走査装置（光走査装置１００）は、レーザ光（レーザビーム１２２）を出射する光源（半導体レーザ１０３）と、光源からの出射光の進行方向を略直角に折り曲げる反射作用、および出射光の集光状態を変換するための集光作用を有するカップリング光学素子（カップリング光学素子１０８Ａ等）と、光源からのレーザ光の出射方向と略平行な方向の回転軸を備え、カップリング光学素子によりカップリングされた光束を偏向反射する偏向ミラー（ポリゴンミラー１０９）と、偏向ミラーにより偏向反射された光束を被走査面上に導く走査光学素子（走査レンズ１０４）と、を備える光走査装置において、カップリング光学素子は、入射面（入射面１１８）または出射面（出射面１１９）の一方に主走査方向および副走査方向の双方にパワーを有し、かつ、入射面または出射面の他方に主走査方向のみにパワーを有するものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。
【００２３】
図１は本実施形態の光走査装置１００と感光体ドラム１０６の概略構成図を示す。また、図２は、図１の光走査装置１００に搭載される光偏向ユニット１０１の概略図を示す。この光走査装置１００は、モノクロ画像形成装置の露光装置として利用することができ、また、これらを複数配備することによりカラー画像形成装置の露光装置として利用することができる。
【００２４】
図２に示す光偏向ユニット１０１は、ポリゴンミラー（偏向ミラー）１０９を搭載したモータ（回転体）１１０に駆動力を発生するコイルや回転数を一定に保つ制御回路が板面に実装されたプリント配線板（以下、ＰＣＢ基板）１１１がベースとなっている。
【００２５】
ポリゴンミラー１０９を搭載し、回転駆動されるモータ１１０の回転軸を軸支する軸受（ベアリング）または軸受を保持する軸支部材は、ＰＣＢ基板１１１の板面に回転軸に直交する面内で回転軸の姿勢を拘束して接合し固定される。また、ＰＣＢ基板１１１には、光源としての半導体レーザ１０３とその制御回路（図示せず）が実装されている。
【００２６】
光源としては、発光点が単一のシングルビーム半導体レーザを用いることができるが、これに限られるものではなく、複数の発光点を有する半導体レーザアレイやＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ）、または、これらを複数組み合わせた光源手段を利用することができる。
【００２７】
また、偏向ミラーとして、３以上の反射面を有するポリゴンミラー１０９を回転軸中心に回転させる構成ではなく、ガルバノミラーを回転軸中心に振動させる構成としても良い。
【００２８】
また、ＰＣＢ基板１１１の−Ｘ端には、ＰＣＢ基板１１１の一部が垂直に折り曲げられた折り曲げ部１１４が形成されており、＋Ｘ側の面にカップリング光学素子１０８Ａが接着工法により固定されている。
【００２９】
ＰＣＢ基板１１１の取付けは、光学ハウジング１０２に設けられた図示しない基準穴（主基準）に図示しないポリゴンミラー１０９の軸受を挿入し、ＰＣＢ基板１１１に設けられた長穴１１３（従基準）に基準ピン１０２ｄを挿入することにより、光学ハウジング１０２に対するＰＣＢ基板１１１のＸ−Ｙ平面内の相対位置関係が決定される。また、ＰＣＢ基板１１１には、４箇所の貫通穴１１２が設けられており、光学ハウジング１０２へ設置の際のねじ締結に用いられる。
【００３０】
本実施形態では、半導体レーザ１０３、カップリング光学素子１０８Ａ、ポリゴンミラー１０９およびそれらの制御回路を共通（単一）のＰＣＢ基板１１１上に実装し、一体化して、光偏向ユニット１０１を構成することにより、ＰＣＢ基板１１１の共通化により低コスト化を達成することができる。また、上記各光学素子間の相対位置関係が固定され、これを高精度に維持することが可能となる。
【００３１】
また、光偏向ユニット１０１（ＰＣＢ基板１１１）を種々の走査レンズ（走査光学系）１０４と組み合わせることが可能となるため、書込幅が異なる機種間（Ａ４機／Ａ３機）や、タンデム式カラー機において感光体ドラム間ピッチが異なる機種にも搭載することが可能となる。さらに、光偏向ユニット単位でのリサイクルやリユース対応が容易となる。
【００３２】
また、画像形成装置の本体フレーム等の構造体に光偏向ユニット１０１及び走査光学系１０４等を組み付けることにより、光学ハウジング１０２を有しない構成とすることも可能となる。
【００３３】
次に、図１に示す光走査装置１００の動作について説明する。カップリング光学素子１０８Ａは、半導体レーザ１０３からの出射光の進行方向（＋Ｚ向き）を略直角（＋Ｘ向き）に折り曲げる反射作用および該出射光の集光状態を変換するための集光作用を備えている。
【００３４】
カップリング光学素子１０８Ａを出射したレーザ光（レーザビーム）は、ポリゴンミラー１０９の偏向反射面に入射する。なお、この際、副走査断面（Ｘ−Ｚ断面）において、ポリゴンミラー１０９に対して、水平入射でも良いし、斜入射となるものでも良い。
【００３５】
ポリゴンミラー１０９により偏向反射されたレーザビームは、走査レンズ１０４および折り返しミラー１０５を介して、光学ハウジング１０２の底面１０２ｃに形成された開口１０７ｃを通過した後、感光体ドラム１０６上を光スポットとして等速走査される。
【００３６】
走査レンズ１０４は、光学ハウジング１０２の底面１０２ｃに形成された３本のボス上に接着等の工法により固定される。また、折り返しミラー１０５は光学ハウジング１０２の側壁１０２ａおよび１０２ｂに形成された開口１０７ａおよび１０７ｂに架橋支持され、図示しない板ばね等の弾性部材により固定される。
【００３７】
ポリゴンミラー１０９により偏向反射されたレーザビームの一部は、書込開始タイミングを得るために、同期検知センサ１２１に入射する。なお、ポリゴンミラー１０９と同期検知センサ１２１との間の光路内に、レーザビームが同期検知センサ１２１（受光面）上にて少なくとも主走査方向に結像するように結像光学素子（図示せず）を設けることも好ましい。このように半導体レーザ１０３、モータ１１０及びそれらの制御回路を実装したＰＣＢ基板１１１上に、同期検知センサ１２１及びその制御回路を実装することで、さらに、プリント配線板の共通化を図って低コスト化を図ることができる。
【００３８】
すべての部品が配置されたのち、光学ハウジング１０２は図示しないカバー部材により上部（＋Ｚ側の開口）を覆われる。また、光学ハウジング１０２の底面１０２ｃに形成された開口１０７ｃは、平行平板ガラス（図示せず）等で覆われており、外部から塵埃が侵入することを回避している。
【００３９】
（カップリング光学素子の構成）
次に、光走査装置１００に設けられるカップリング光学素子１０８Ａ（第１実施例とする）について説明する。図３（Ａ）はカップリング光学素子１０８Ａの側面図（断面図）、図３（Ｂ）はカップリング光学素子１０８Ａの外観図（斜視図）を示している（図中の矢印は主走査方向を示す）。また、図４は光偏向ユニット１０１の側面図であって、カップリング光学素子１０８Ａとのその付近の光路を示している。
【００４０】
カップリング光学素子１０８Ａは、例えば、光学樹脂をモールド成形することで加工される。カップリング光学素子１０８Ａは、入射面１１８側（−Ｚ側）に球面（すなわち、回転対称面）が形成され、出射面１１９側（＋Ｘ側）は、主走査方向（Ｙ軸方向）に負パワーを有する凹シリンドリカル面が形成されている。また、副走査方向においてはノンパワーである。通常の光学系の場合、Ｆｃｏl＜Ｆｃｙｌであるため、入射面１１８側を回転対称形状とした場合、出射面１１９側の主シリンドリカル面を凹面とすることが好ましい。
【００４１】
なお、入射面１１８を球面ではなく、各種収差の発生を回避するため、回転対称非球面としても良い。また、出射面１１９は、シリンドリカル面ではなく、主走査方向にのみ集光作用を有する光学面であれば良く、例えば、シリンドリカル面に対して非球面成分を付加する構成や、回折面を採用した構成としても良い。
【００４２】
また、図５（図中の矢印は主走査方向を示す）に示す変形例１のように、入射面１１８を主走査方向と副走査方向で曲率が異なるアナモフィック面とすることにより、主走査方向と副走査方向の各々において最適なパワー配置とすることができるため、より好ましい。
【００４３】
カップリング光学素子１０８Ａの入射面１１８と出射面１１９との間には、レーザビームの光路を９０°折り曲げるための全反射面１１７が形成されている。なお、全反射面１１７を平面ではなく、パワーを有するように曲面としても良い。
【００４４】
このカップリング光学素子１０８Ａによれば、図４に示すように、ＰＣＢ基板１１１の表面（＋Ｚ側）に実装された半導体レーザ１０３から出射されたレーザビーム１２２は、全反射面１１７で光路を折り曲げられた後、主走査方向においてはポリゴンミラー１０９の反射面に対して略平行光束（または弱い収束光束、弱い発散光束のいずれか）の状態で入射し、副走査方向においてはポリゴンミラー１０９の反射面上に副走査方向に結像した線像が形成される。ポリゴンミラー１０９の反射面と被走査面との間の光学系を副走査方向において共役とすることで、ポリゴンミラー１０９の反射面の面倒れを補正することができる。
【００４５】
（光源に対するカップリング光学素子の相対位置調整）
次に、半導体レーザ１０３とカップリング光学素子１０８Ａとの相対位置の調整について説明する。
【００４６】
図６は２軸調整（Ｚ軸方向シフト調整、Ｙ軸方向シフト調整）の場合のカップリング光学素子１０８Ａの固定方法の説明図であって、（Ａ）はカップリング素子１０８Ａおよび半導体レーザ１０３の外観図（斜視図）、（Ｂ）はカップリング素子１０８Ａおよび半導体レーザ１０３の側面図（断面図）を示している。
【００４７】
なお、Ｚ軸方向シフトにより主走査方向のコリメート性の調整（ピント調整）を行い、Ｙ軸方向シフトにより主走査方向の出射方向の調整（出射光軸調整）を行うことができる。
【００４８】
カップリング光学素子１０８Ａは、ＰＣＢ基板１１１の−Ｘ端に形成された折り曲げ部１１４に接着工法により固定されている。固定の際、カップリング光学素子１０８Ａを、Ｚ軸方向およびＹ軸方向に位置調整し、半導体レーザ１０３との相対位置関係を規定することができる。
【００４９】
これにより、被走査面（感光体ドラム１０６）上の主走査ビームスポット径等の画像形成装置における出力画像に顕著な影響を及ぼす光学性能を維持することが可能となる。
【００５０】
主走査方向のピント調整および出射光軸調整を行うために、カップリング光学素子１０８ＡをＺ軸方向およびＹ軸方向に位置をシフト調整する２軸調整は、カップリング光学素子１０８Ａを出射するレーザビーム１２２の出射方向（光軸）の副走査方向成分（Ｚ軸方向成分）を変動させないため好ましい。
【００５１】
なお、このような２軸調整の場合は、副走査方向のコリメート性の調整（ピント調整）および副走査方向の出射方向の調整（光軸調整）を行うことができないため、被走査面付近の副走査ビームスポット径が劣化（ピント位置およびビームウェスト径が変動）しやすくなるが、例えば、走査光学系（走査レンズ１０４）の副走査方向の倍率を１以下（縮小光学系）とすることにより、副走査方向のコリメート性および出射光軸の誤差が光学性能に及ぼす影響を小さくすることができる。したがって、このように２軸調整した光走査装置を画像形成装置（特に、モノクロ画像形成装置）に適用しても、その出力画像を劣化させることはない。
【００５２】
（第１実施例の変形例２）
図７（図中の矢印は主走査方向を示す）に、カップリング光学素子２０８（変形例２）の外観図（斜視図）を示す。変形例２に示すカップリング素子２０８は第１実施例のカップリング素子１０８Ａと同じ形状であるが、入射面２１８側を主走査方向にのみパワーを有するシリンドリカル面とし、出射面２１９側を球面となるように配置している。
【００５３】
カップリング素子１０８Ａ及び２０８から出射するレーザビームの光路内に光束径を規制するアパーチャ１２５，２２５（開口）を備えた場合の模式図（主走査断面の光束幅）を図８（Ａ），（Ｂ）に示す。なお、符号１２６，２２６はビームプロファイルを示している。また、開口幅は同じとしている（Ｄ１＝Ｄ２）。半導体レーザ１０３（発光点）からの出射光の発散角が同じとした場合（θ１＝θ２）には、図８における表中に示すように第１実施例および変形例２ともにメリットおよびデメリットがあり、メリットおよびデメリットは光学設計上トレードオフの関係にあるため、両者に優位性はない。
【００５４】
一方、被走査面（感光体ドラム１０６）上の副走査ビームスポット径が両者（第１実施例と変形例２）で同じになるようにカップリング素子１０８Ａ及び２０８の副走査方向の焦点距離を等しくした場合には、第１実施例の方が、出射面から偏向ミラー（ポリゴンミラー１０９）までの光路長を短くすることができる。
【００５５】
したがって、第１実施例（カップリング素子１０８Ａ）の方が、装置全体の小型化を達成することができ、より好ましい構成といえる。
【００５６】
（カップリング光学素子の焦点距離）
次に、本実施形態に係るカップリング光学素子の２つの構成例に基づいてカップリング光学素子の焦点距離について説明する。図９は、カップリング光学素子１０８Ａの外観図（図３（Ｂ）と同構成による、図中の矢印は主走査方向を示す）、図１０は、図９に示すカップリング光学素子１０８Ａの（Ａ）主走査断面の光束幅、（Ｂ）副走査断面の光束幅、を模式的に示している（第１実施例）。
【００５７】
また、図１１は、入射面１１８を主走査方向に凹、副走査方向に凸のアナモフィック面とし、出射面１１９を主走査方向にのみ正パワーを有する（副走査方向においてはノンパワー）凸シリンドリカル面としたカップリング光学素子１０８Ｂの外観図（図中の矢印は主走査方向を示す）、図１２は、図１１に示すカップリング光学素子１０８Ｂの（Ａ）主走査断面の光束幅、（Ｂ）副走査断面の光束幅、を模式的に示している（第２実施例）。なお、図１０、図１２に示す光束幅は、各図中において適宜拡大／縮小して相対的に示しており、異なる図との比較はできない。
【００５８】
ここで、図４に示した、ＰＣＢ基板１１１の表面（＋Ｚ側）からポリゴンミラー１０９までの高さＨは、１０ｍｍ〜１５ｍｍ程度であるものが多い。このようなポリゴンミラー１０９を利用した場合、半導体レーザ１０３（発光点）とカップリング光学素子１０８Ａ（入射面１１８）との間隔Ｄは数ｍｍ程度となる。このような場合、カップリング光学素子１０８Ａの焦点距離が短くなってしまう。
【００５９】
このため、カップリング光学素子１０８Ａから出射するレーザビーム１２２の光軸ずれに対する半導体レーザ１０３（発光点）とカップリング光学素子１０８Ａとの相対位置精度の感度が高くなるため、半導体レーザ１０３とカップリング光学素子１０８Ａとの位置調整作業が高度化し、また、ユーザ先での使用時における温度変化／経時変化等の影響を受けやすくなる。
【００６０】
また、半導体レーザ１０３の発散角のばらつきやレーザビーム１２２の光束幅を規制するアパーチャ径のばらつきが、感光体ドラム１０６（被走査面）上のビームスポット径に及ぼす影響が大きくなりやすい。
【００６１】
このような点を回避するため、カップリング光学素子の焦点距離は長い方がより好ましいといえる。そこで、図１１、図１２に示すように、カップリング光学素子１０８Ｂでは、主走査方向の焦点距離Ｆｃｏｌ’を、図１０（Ａ）に示すカップリング光学素子１０８Ａの焦点距離Ｆｃｏｌよりも長くすること（Ｆｃｏｌ’＞Ｆｃｏｌ）ができるためより好ましい構成であるといえる。
【００６２】
なお、図１０（Ｂ）および図１２（Ｂ）に示すように、副走査断面における光束幅は、カップリング光学素子１０８Ａおよび１０８Ｂの作用により、ポリゴンミラー１０９の偏向反射面付近で結像している。
【００６３】
このように、光源とカップリング光学素子との間の間隔が短い構成の場合でも、入射面及び出射面の面形状を規定して、カップリング光学素子の焦点距離を長くすることにより、ビームスポット径変動の低減、及び、光学性能に対するカップリング光学素子の位置精度の感度の低減を図ることができる。
【００６４】
（カップリング光学素子の固定方法）
次に、カップリング光学素子の固定方法について説明する。
【００６５】
＜２軸調整＞
上述したように、カップリング光学素子１０８Ａは半導体レーザ１０３に対して、少なくともＺ軸方向シフト調整およびＹ軸方向シフト調整の２軸調整を行うことが望ましい。
【００６６】
このような２軸調整を実施した後、ＰＣＢ基板１１１の−Ｘ端に形成された切り曲げ部１１４の＋Ｘ側の面に、カップリング光学素子１０８Ａの取付部１１５（出射面に平行な−Ｘ側の面、図３（Ａ）参照)を接触させた状態で、接着剤１１６を用いて固定すればよい。
【００６７】
接着剤１１６の塗布は、例えば、カップリング光学素子１０８Ａの±Ｙ側および±Ｚ側の４ヶ所に行うこととすれば良い。このような塗布方法によれば、図６（Ｂ）に示すように接着剤１１６の層厚を実質的に０にすることができるので、温度変化、経時変化の影響を受けづらくすることが可能である。
【００６８】
＜３軸調整（１）＞
図１３は、３軸調整の場合のカップリング光学素子１０８Ａの固定方法の説明図であってカップリング素子１０８Ａおよび半導体レーザ１０３の側面図（断面図）を示している。
【００６９】
２軸調整に加えて、Ｙ軸回りチルト調整を行う３軸調整を行うことが好ましい。カップリング光学素子１０８Ａを半導体レーザ１０３に対して、Ｚ軸方向シフト調整、Ｙ軸方向シフト調整およびＹ軸回りチルト調整の３軸調整を実施した後に固定する方法を図１３に示す。
【００７０】
このように、Ｚ軸方向シフト調整、Ｙ軸方向シフト調整に加えて、Ｙ軸回りチルト調整を行うことにより、カップリング光学素子１０８Ａを出射するレーザビーム１２２の出射方向（光軸）の副走査方向成分（Ｚ軸方向成分）も調整することが可能となる。
【００７１】
特に、カラー画像形成装置の露光装置の場合、モノクロ画像形成装置の場合と比較して、感光体ドラム上の光学性能を良好にする必要があるため、このような３軸調整を実施することが好ましい。
【００７２】
例えば、図１３に示すように、ＰＣＢ基板１１１の折り曲げ部１１４と、カップリング光学素子１０８Ａとの間に所定の間隔（例えば、０．５ｍｍ程度）の隙間１２０を設けることにより、カップリング光学素子１０８ＡをＹ軸回りチルト調整することが可能となる。なお、隙間の寸法（設計中央値）はＹ軸回りチルト調整の調整量と、カップリング光学素子１０８ＡのＺ軸方向の寸法に基づいて決定すればよい。図１３の例では、図６（Ｂ）のように接着剤の厚みが０の場合とは異なり、接着剤１１６の厚みを利用して、調整代を確保することが可能となる。
【００７３】
＜３軸調整（２）＞
なお、ここまで折り曲げ部１１４は、ＰＣＢ基板１１１の−Ｘ端を折り曲げることで形成したが、図１４（Ａ）に示すように、＋Ｙ端を折り曲げることで形成しても良い。この場合、折り曲げ線はＸ軸方向に平行な方向に形成される。
【００７４】
この場合、図１４（Ｂ）に示すように、カップリング光学素子１０８ＣのＹ側の面（入射面１１８および出射面１１９に垂直な面）に取付部１１５が形成される。
【００７５】
この場合も、上述のように３軸調整（図１４（Ｃ））を実施した後、図１４（Ｄ）に示すように、カップリング光学素子１０８Ｃの取付部１１５を、接着剤１１６を介して折り曲げ部１１４の−Ｙ側の面に固定すればよい。接着剤１１６の厚みを利用して、調整代を確保することが可能となる。なお、隙間の寸法（設計中央値）は、Ｙ軸方向シフト調整の調整量から決定すればよい。
【００７６】
このように本実施形態に係る光走査装置によれば、カップリング光学素子により光路を折り曲げることにより光走査装置の薄型化を図ることができるとともに、カップリング光学素子の入射面及び出射面の面形状を規定することで、光源に対するカップリング光学素子の相対位置調整により出射光の主走査方向のコリメート性及び出射光の光軸の主走査方向成分を調整する際に、出射光軸の副走査方向成分を変動させないようにすることができ、カップリング光学素子の位置調整作業の容易化を図ることができる。また、種々の走査光学系と組み合わせることが可能となる。
【００７７】
以下、本発明に係る光走査装置のその他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は省略する。
【００７８】
（シリンドリカルレンズの追加）
また、上述のように、３軸調整を実施することにより、主走査方向のピント位置および出射光軸（主走査方向成分および副走査方向成分）を調整することができるが、さらに副走査方向のピント位置を調整する必要がある場合には、カップリング光学素子１０８Ａとポリゴンミラー１０９との間の光路に、少なくとも副走査方向に集光作用を備えた集光光学素子（図示せず）を配備することとすれば良い。
【００７９】
この集光光学素子としては、例えば、副走査方向のみに曲率を備えたシリンドリカルレンズや、回折面を備えた回折光学素子等を用いることができる。このような集光光学素子をＸ軸方向およびＺ軸方向にシフト調整することにより、副走査方向におけるピント調整および光軸調整を行うことが可能となる。
【００８０】
（片面基板）
図１５に光偏向ユニット１０１の概略図の他の例を示す。この光偏向ユニット１０１のＰＣＢ基板１１１は、＋Ｚ側の面にのみパターンを有する片面基板としている。
【００８１】
ここで、半導体レーザ１０３の３本のリード線１０３ａは、図１６に示すように、放射状に略９０°折り曲げられており、ＰＣＢ基板１１１の＋ｚ側の面に半田付けされている。
【００８２】
また、同期検知センサ１２１等の全ての素子がＰＣＢ基板１１１の＋Ｚ側の面に実装するようにしている。なお、図１５に示す例では、ＰＣＢ基板１１１の−Ｘ端に形成された折り曲げ部１１４の＋Ｘ側の面に、カップリング光学素子１０８Ａおよび結像光学素子１２３が固定されている。結像光学素子１２３は、少なくとも主走査方向にパワーを有しており、ポリゴンミラー１０９で偏向反射されたレーザビームの一部を同期検知センサ１２１の受光面上に少なくとも主走査方向に結像させる機能を有している。
【００８３】
このような片面基板を利用することにより、両面基板や多層基板を利用する場合と比較して、ＰＣＢ基板の部品コストをさらに低減することが可能となる。
【００８４】
（２枚のＰＣＢ基板による構成）
ここまで１枚のＰＣＢ基板１１１を用いて光偏向ユニット１０１を構成する例を説明したが、複数のＰＣＢ基板を用いても良い。図１７は２つのＰＣＢ基板１１１Ａ，１１１Ｂを用いた光偏向ユニット１０１を有する光走査装置１００と感光体ドラム１０６の概略構成図を示す。
【００８５】
また、図１８は図１７に示す光偏向ユニット１０１の側面図であって、カップリング光学素子１０８Ａとのその付近の光路を示している。この光偏向ユニット１０１は、半導体レーザ１０３を制御するためのＰＣＢ基板とモータ１１０を制御するＰＣＢ基板とを異なる基板としたものである。
【００８６】
ポリゴンミラー１０９は回転駆動されるモータ１１０に固定され、ＰＣＢ基板１１１Ｂに実装されている。半導体レーザ１０３はＰＣＢ基板１１１Ａに実装され、ＰＣＢ基板１１１Ａに垂直な方向（＋Ｚ側）にレーザビームを出射する。
【００８７】
このように、異なるＰＣＢ基板とすることにより、ＰＣＢ基板１１１Ｂの表面（＋Ｚ側）からポリゴンミラー１０９までの高さＨが小さい場合であっても、例えば、図１８に示すように、ＰＣＢ基板１１１Ａの設置高さをＰＣＢ基板１１１Ｂよりも低くすることにより、半導体レーザ１０３（発光点）からカップリング光学素子１０８Ａ（入射面１１８）までの距離を長くすることができる。すなわち、Ｄ’＞Ｄ（図４参照）とすることができる。なお、図１７の例では、カップリング光学素子１０８Ａは支持部材１２４に支持されて、光学ハウジングの１０２の側壁１０２ｂに取り付けられている。
【００８８】
これにより、入射面１１８が球面であって、出射面１１９がシリンドリカル面のカップリング光学素子１０８Ａを適用することが容易となる。
【００８９】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１００  光走査装置
１０１  光偏向ユニット
１０２  光学ハウジング
１０２ａ，１０２ｂ  側壁
１０２ｃ  底面
１０２ｄ  基準ピン
１０３  半導体レーザ（光源）
１０３ａ  リード線
１０４  走査レンズ（走査光学素子）
１０５  折り返しミラー
１０６  感光体ドラム
１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ  開口
１０８Ａ，１０８Ｂ，１０８Ｃ  カップリング光学素子
１０９  ポリゴンミラー（偏向ミラー）
１１０  モータ（回転体）
１１１，１１１Ａ，１１１Ｂ  ＰＣＢ基板（プリント配線板、ベース部材）
１１２  貫通穴
１１３  長穴（従基準）
１１４  折り曲げ部
１１５  取付部
１１６  接着剤
１１７  全反射面
１１８  入射面
１１９  出射面
１２０  隙間
１２１  同期検知センサ
１２２  レーザビーム
１２３  結像光学素子
１２４  支持部材
１２５  アパーチャ
１２６  ビームプロファイル
２０８  カップリング光学素子
２１７  全反射面
２１８  入射面
２１９  出射面
２２２  レーザビーム
２２５  アパーチャ
２２６  ビームプロファイル
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９１】
【特許文献１】特開平３−２８９６１３号公報
【特許文献２】特開２０００−１１１８２４号公報
【特許文献３】特開２００２−２５８１８８号公報
【特許文献４】特許４１１５０７４号公報
【図８】
0005929494.tif 000002
【図１０】
0005929494.tif 000003
【図１２】
0005929494.tif 000004
【図１】
0005929494.tif 000005
【図２】
0005929494.tif 000006
【図３】
0005929494.tif 000007
【図４】
0005929494.tif 000008
【図５】
0005929494.tif 000009
【図６】
0005929494.tif 000010
【図７】
0005929494.tif 000011
【図９】
0005929494.tif 000012
【図１１】
0005929494.tif 000013
【図１３】
0005929494.tif 000014
【図１４】
0005929494.tif 000015
【図１５】
0005929494.tif 000016
【図１６】
0005929494.tif 000017
【図１７】
0005929494.tif 000018
【図１８】
0005929494.tif 000019