JP2002303810A - Optical scanner and image forming device using the same - Google Patents

Optical scanner and image forming device using the same

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JP2002303810A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an optical scanner by which high-definition printing is obtained a simple constitution by suppressing deviation in an image formation position in a main scanning direction due to wavelength fluctuation or/and the divergence of focus (specially image surface curvature movement in a subscanning direction) in the subscanning direction associated with environmental fluctuation and a color image forming device using it. SOLUTION: This scanner comprises a deflecting means to deflect a light beam emitted by a light source means and a scanning optical means to perform image formation on a surface to be scanned with the light beam deflected by the deflecting means, and the scanning optical means possesses at least one refractive surface and also at least one diffraction surface, and when the synthesizing power of the refractive surface in the main scanning direction is set as ϕr, and that of the diffraction surface in the main scanning direction is set as ϕd and the rate of change of the refractive index of the material of an optical device forming the refractive surface to the oscillating wavelength of the light source means is set as dn/dλ (/nm), the condition of -2.37×10<-3> (/ nm)<(ϕr/ϕd)×(dn/dλ)<-0.9×10<-3> (/nm) is satisfied.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光走査装置及びそれ
を用いた画像形成装置に関し,特に波長変動による主走
査方向の結像位置ずれ(倍率色収差)、又は/及び環境
変動(温度変化)に伴なう副走査方向のピントズレを抑
えた、例えばレーザビームプリンター(LBP)やデジ
タル複写機等の機器に好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical scanning device and an image forming apparatus using the same, and more particularly, to an image forming position shift (chromatic aberration of magnification) in the main scanning direction due to a wavelength variation, and / or an environmental variation (temperature change). It is suitable for devices such as a laser beam printer (LBP) and a digital copying machine, which suppress the accompanying defocus in the sub-scanning direction.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般にこの種の光走査装置はレーザ光源
から出射した光ビーム(光束)を光偏向器であるポリゴ
ンミラーによって反射偏向し、fθ特性を有する走査光
学手段(走査光学系)によって被走査面上に光スポット
として結像させる構成になっている。
2. Description of the Related Art Generally, an optical scanning device of this type reflects and deflects a light beam (light flux) emitted from a laser light source by a polygon mirror which is an optical deflector, and receives the light beam by scanning optical means (scanning optical system) having fθ characteristics. An image is formed as a light spot on the scanning surface.

【0003】レーザ光源には半導体レーザー等が多用さ
れ、該半導体レーザーから出射された発散光束は、コリ
メーターレンズにより略平行な光ビームに変換され、ア
パーチャーにより光ビームの外形が制限される。外形が
制限された光ビームは、一定角速度で回転するポリゴン
ミラーにより反射偏向されて走査光学手段に入射する。
走査光学手段は一定角速度で反射偏向された光ビームを
所定の間隔で配置された被走査面上に等速度で走査させ
るfθ特性を有し、全走査域にわたって微小な光スポッ
トを形成するように像面湾曲が良好に補正されることが
必要とされている。
A semiconductor laser or the like is frequently used as a laser light source. A divergent light beam emitted from the semiconductor laser is converted into a substantially parallel light beam by a collimator lens, and the outer shape of the light beam is limited by an aperture. The light beam whose outer shape is limited is reflected and deflected by a polygon mirror rotating at a constant angular velocity, and is incident on the scanning optical means.
The scanning optical means has an fθ characteristic of scanning a light beam reflected and deflected at a constant angular velocity on a surface to be scanned arranged at a predetermined interval at a constant speed, so that a minute light spot is formed over the entire scanning area. There is a need for good correction of field curvature.

【0004】また、ポリゴンミラーがミラー面(偏向
面)の加工誤差や回転軸の振動等を有するため、多くの
走査光学手段には主走査断面と垂直な方向、つまり副走
査断面内での走査位置のずれを補正するための倒れ補正
機能が与えられている。このため、走査光学手段は主走
査断面(主走査方向)と副走査断面(副走査方向)とで
異なる結像特性を有するアナモフィックレンズ系とされ
ている。
Further, since the polygon mirror has a processing error on the mirror surface (deflection surface) and a vibration of the rotating shaft, many scanning optical means scan in a direction perpendicular to the main scanning section, that is, in the sub-scanning section. A tilt correction function for correcting a positional shift is provided. For this reason, the scanning optical means is an anamorphic lens system having different imaging characteristics between the main scanning section (main scanning direction) and the sub-scanning section (sub-scanning direction).

【0005】従来、走査光学手段はガラス材料によりト
ーリック面とシリンドリカル面を有するように加工され
ており、またこの種のガラスレンズには反射防止膜が蒸
着等により施されている。一方、ガラスレンズの加工は
困難で高コストとなるため、近年ではコストが低く、自
由な形状で収差を補正できるプラスチックレンズが多用
されている。
Conventionally, the scanning optical means has been processed to have a toric surface and a cylindrical surface by a glass material, and an anti-reflection film is applied to this kind of glass lens by vapor deposition or the like. On the other hand, processing of a glass lens is difficult and costly. Therefore, in recent years, a plastic lens which has a low cost and can correct aberration with a free shape has been frequently used.

【0006】更に、高速化の要求から複数のレーザ光源
から出射された複数の光ビームにより同時に複数本の走
査線を形成するマルチビーム光走査装置が種々と提案さ
れている。
In addition, various demands have been made for a multi-beam optical scanning device for simultaneously forming a plurality of scanning lines with a plurality of light beams emitted from a plurality of laser light sources due to a demand for high speed.

【0007】図17はこの種の従来のマルチビーム光走
査装置の要部概略図である。同図においてレーザ光源8
1、82から出射した各々の光ビームは対応するコリメ
ーターレンズ83、84により略平行な光ビームとなっ
た後、合成光学素子85により同一方向の光路に合成さ
れる。合成された2つの光ビームは副走査方向にのみ所
定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ86によりポ
リゴンミラー87の偏向面87a近傍で主走査方向に長
い線像を形成した後、fθ特性を有する走査光学手段
(走査光学系)88により感光ドラム89面上の副走査
方向の異なった位置に光スポットを形成する。このよう
に、1回の光走査で2本の走査線を形成できるため、従
来の光走査装置に比べ格段の高速化が図れる。
FIG. 17 is a schematic view of a main part of a conventional multi-beam optical scanning apparatus of this kind. In FIG.
The respective light beams emitted from the light beams 1 and 82 are converted into substantially parallel light beams by the corresponding collimator lenses 83 and 84, and then combined by the combining optical element 85 into optical paths in the same direction. The combined two light beams form a long line image in the main scanning direction near the deflecting surface 87a of the polygon mirror 87 by a cylindrical lens 86 having a predetermined refractive power only in the sub-scanning direction, and then have scanning optics having fθ characteristics. Means (scanning optical system) 88 form light spots on the surface of the photosensitive drum 89 at different positions in the sub-scanning direction. As described above, since two scanning lines can be formed by one optical scanning, the speed can be remarkably increased as compared with the conventional optical scanning device.

【0008】また、マルチビーム光走査装置用のレーザ
光源としては、分離した複数の光源を用いたものの他、
発光点が多数存在するモノリシックなマルチビームレー
ザーがある。このモノリシックなマルチビームレーザー
を用いた場合、合成光学素子を必要としないため、光学
系及び光学調整の簡略化も達成される。
Further, as a laser light source for a multi-beam optical scanning device, in addition to one using a plurality of separated light sources,
There is a monolithic multi-beam laser having many light emitting points. In the case of using this monolithic multi-beam laser, since a combining optical element is not required, simplification of an optical system and optical adjustment can be achieved.

【0009】また、従来のレーザ光源として使用される
半導体レーザーは赤外レーザー(例えば780nm)ま
たは可視レーザー(例えば675nm)等であったが、
高解像度化の要求から発振波長が500nm以下の短波
長レーザーを用い、微小スポット形状が得られる光走査
装置の開発が進められている。
A conventional semiconductor laser used as a laser light source is an infrared laser (eg, 780 nm) or a visible laser (eg, 675 nm).
Due to a demand for higher resolution, development of an optical scanning device that can obtain a minute spot shape using a short wavelength laser having an oscillation wavelength of 500 nm or less has been promoted.

【0010】短波長レーザーを用いる利点は、走査光学
手段の射出Fナンバーを従来並に保ったまま、従来の約
半分の微小なスポット径を達成できる点である。赤外レ
ーザーを用い従来の半分のスポット径にするためには、
走査光学手段の明るさを約倍にしなければならない。焦
点深度は使用するレーザ光源の発振波長に比例し、走査
光学手段の射出Fナンバーの2乗に比例するため、同じ
スポット径を得ようとすると、短波長レーザーに比べて
赤外レーザーの焦点深度は約1/2以下になってしま
う。
An advantage of using a short-wavelength laser is that it is possible to achieve a small spot diameter which is about half of the conventional one while keeping the emission F-number of the scanning optical means at the same level as the conventional one. In order to use an infrared laser and make the spot diameter half of the conventional one,
The brightness of the scanning optical means must be approximately doubled. Since the depth of focus is proportional to the oscillation wavelength of the laser light source used and proportional to the square of the emission F number of the scanning optical means, when trying to obtain the same spot diameter, the depth of focus of the infrared laser is shorter than that of the short wavelength laser. Is about 1/2 or less.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】図18は従来のカラー
画像形成装置の要部概略図である。同図においては光走
査装置211〜214を複数個同時に使用し、それぞれ
異なる感光ドラム221〜224面上に各色毎の画像情
報を記録し、カラー画像を形成する。このようなカラー
画像形成装置では複数の走査線を重ねあわせて画像形成
を行うため、特に各色間の走査線ずれ、各色間の画像濃
度ムラを少なくすることが重要である。このため光走査
装置には (1)レーザ光源である半導体レーザーから出射される
光ビームの波長変動に伴う主走査方向の結像位置変化
(スポットの位置ずれ)が補償されていること、(2)
昇温等の環境変動に伴い、特に影響の大きい副走査方向
のピント変化が補償されていること、(主走査方向のピ
ント変化は元来小さいため問題とならないことが多
い。)等が求められており、1つの光走査装置内での光
学性能はもちろんのこと、光走査装置の光源波長(レー
ザ光源から出射される光ビームの波長)や使用環境(特
に環境温度)が変動しても、また複数の光走査装置の光
源波長や使用環境に差が生じても各色間のレジストレー
ションずれや画像ムラが起こらないような構成が必要と
なる。
FIG. 18 is a schematic view of a main part of a conventional color image forming apparatus. In the figure, a plurality of optical scanning devices 211 to 214 are used simultaneously, and image information for each color is recorded on different photosensitive drums 221 to 224 to form a color image. In such a color image forming apparatus, since an image is formed by superposing a plurality of scanning lines, it is particularly important to reduce the scanning line deviation between the colors and the image density unevenness between the colors. Therefore, the optical scanning device must: (1) compensate for a change in imaging position (spot displacement) in the main scanning direction due to a wavelength variation of a light beam emitted from a semiconductor laser as a laser light source; )
It is required that the focus change in the sub-scanning direction, which has a particularly large effect, is compensated for due to environmental fluctuations such as a temperature rise, and the like (the focus change in the main scanning direction is originally small and often causes no problem). Even if the light source wavelength of the optical scanning device (the wavelength of the light beam emitted from the laser light source) and the use environment (especially the environmental temperature) fluctuate, as well as the optical performance within one optical scanning device, In addition, a configuration is required in which even if there is a difference between the light source wavelengths and the use environment of the plurality of optical scanning devices, there is no registration shift between the respective colors or image unevenness.

【0012】更に、マルチビームレーザ光源を用いた単
色の光走査装置においても、複数のレーザ光源間の波長
差によるジッター(感光ドラム面上における主走査方向
の走査線間隔の変動)を解決するため、レーザ光源間の
波長差を極力少なくするよう、レーザ光源の選別を行う
などの対策を施してきた。
Further, even in a monochromatic optical scanning device using a multi-beam laser light source, jitter (fluctuation in the scanning line interval in the main scanning direction on the photosensitive drum surface) due to the wavelength difference between the plurality of laser light sources is solved. In order to minimize the wavelength difference between laser light sources, measures have been taken, such as selecting the laser light sources.

【0013】複数のレーザ光源間の波長差によるジッタ
ー(倍率色収差)を走査光学手段で補正するためには、
分散特性の異なる複数枚のレンズを必要とする。これは
倍率色収差を補正していない走査光学手段に比べると、
一般的に枚数が増え光学系が複雑となりコストアップす
る。また、レーザ光源の波長選別には限界があり、波長
を完全に一致させることが困難であることや、波長選別
にかかるコストも問題であった。また、半導体レーザー
の立ち上がり時、モードホッピングと呼ばれる波長変動
により画像品質が低下する。ゆえに、カラー画像形成装
置やマルチビームレーザ光源を用いた光走査装置でなく
ても、画像品質の安定性の向上のため、波長変動による
ジッターを極力抑える必要がある。
In order to correct the jitter (chromatic aberration of magnification) due to the wavelength difference between a plurality of laser light sources by the scanning optical means,
It requires a plurality of lenses having different dispersion characteristics. This is compared to scanning optical means that does not correct the chromatic aberration of magnification.
Generally, the number of sheets increases, the optical system becomes complicated, and the cost increases. Further, there is a limit to the wavelength selection of the laser light source, and it is difficult to completely match the wavelengths, and there is also a problem of the cost required for wavelength selection. In addition, when the semiconductor laser rises, image quality is degraded due to wavelength fluctuation called mode hopping. Therefore, even if it is not a color image forming apparatus or an optical scanning apparatus using a multi-beam laser light source, it is necessary to suppress jitter due to wavelength fluctuation as much as possible in order to improve the stability of image quality.

【0014】更にレーザ光源の波長を短波長化した高解
像度の光走査装置の場合には、赤外レーザーを使用した
場合と比較して光学材料の分散が大きいことが問題とな
る。
Further, in the case of a high-resolution optical scanning device in which the wavelength of the laser light source is shortened, there is a problem that the dispersion of the optical material is large as compared with the case where an infrared laser is used.

【0015】図19は走査光学手段にプラスチックレン
ズを2枚用いた一般的な光走査装置の要部断面図であ
る。同図においてレーザ光源91から発せられた光ビー
ムはコリメーターレンズ92により略平行な光ビームに
変換された後、副走査方向にのみ所定の屈折力を有する
シリンダーレンズ94によりポリゴンミラー95の偏向
面(反射面)95a近傍で一旦副走査方向に結像され
る。ポリゴンミラー95により反射偏向された光ビーム
はfθ特性を有する2枚の屈折レンズ961,962に
より等速走査され、被走査面98上で微小なスポットに
結像される。
FIG. 19 is a sectional view of a main part of a general optical scanning apparatus using two plastic lenses as scanning optical means. In the figure, a light beam emitted from a laser light source 91 is converted into a substantially parallel light beam by a collimator lens 92, and is then deflected by a cylinder lens 94 having a predetermined refractive power only in the sub-scanning direction. An image is once formed in the sub-scanning direction near the (reflection surface) 95a. The light beam reflected and deflected by the polygon mirror 95 is scanned at a constant speed by the two refraction lenses 961 and 962 having fθ characteristics, and is imaged on the scanned surface 98 into a minute spot.

【0016】このような光走査装置を用いた場合、従来
レーザ光源として用いられてきた赤外レーザー(780
nm)と高解像度の光走査装置に用いられる短波長レー
ザー(408nm)における倍率色収差を計算したのが
図20のグラフである。
When such an optical scanning device is used, an infrared laser (780) conventionally used as a laser light source is used.
FIG. 20 is a graph showing calculated chromatic aberration of magnification in a short wavelength laser (408 nm) used for a high-resolution optical scanning device.

【0017】同図におけるグラフは波長差1.5nmを
与えた時の主走査方向の結像位置から基準波長での主走
査方向の結像位置を引いたものを各像高毎にプロットし
たものである(例えば、781.5nmの結像位置と7
80nmの結像位置との差)。同じ材質のプラスチック
レンズを2枚用いたこの光学系においては、倍率色収差
を補正することが基本的にできない。今まではレーザ光
源の発振波長が長く材料の分散特性が比較的問題になら
ないレベルであったため、走査光学手段で倍率色収差を
補正していなくても、レーザ光源の選別などの対策でジ
ッターを低減できていた。
The graph in the figure is obtained by subtracting the image forming position in the main scanning direction at the reference wavelength from the image forming position in the main scanning direction when a wavelength difference of 1.5 nm is given, and plotting the result for each image height. (For example, an image forming position of 781.5 nm and 7
Difference from the image formation position of 80 nm). In this optical system using two plastic lenses of the same material, it is basically impossible to correct lateral chromatic aberration. Until now, the oscillation wavelength of the laser light source was long and the dispersion characteristics of the material were relatively low, so even if the chromatic aberration of magnification was not corrected by the scanning optical means, jitter was reduced by measures such as selecting the laser light source. It was done.

【0018】しかしながら、これと全く同じ光学系を短
波長レーザーで使用した場合、材料の分散特性が4〜8
倍悪化するため(図21参照)、倍率色収差が画像周辺
部で20μm程度発生する(図20参照)。これは解像
度600dpiの画像形成装置においては1ドットの約半
分の値である。よって、500nm以下の短波長レーザ
ーを用いた光走査装置は倍率色収差を補正することが前
提となる。
However, when the same optical system is used with a short-wavelength laser, the dispersion characteristics of the material are 4-8.
Since it is doubled (see FIG. 21), chromatic aberration of magnification occurs at about 20 μm in the peripheral portion of the image (see FIG. 20). This is about half the value of one dot in an image forming apparatus having a resolution of 600 dpi. Therefore, it is premised that an optical scanning device using a short wavelength laser of 500 nm or less corrects chromatic aberration of magnification.

【0019】しかしながら、上述したように走査光学手
段に分散特性の異なる複数枚のレンズを用いたとして
も、分散が非常に大きいため光学設計自体が困難なもの
となる。さらに、プラスチックレンズには分散特性の異
なる材質が少ないことから、プラスチックレンズのみで
は倍率色収差の補正は難しかった。
However, even if a plurality of lenses having different dispersion characteristics are used for the scanning optical means as described above, the optical design itself is difficult due to the extremely large dispersion. Furthermore, since there are few materials having different dispersion characteristics in plastic lenses, it is difficult to correct lateral chromatic aberration using only plastic lenses.

【0020】また、一般的な光学樹脂は図21に示す通
り環境温度の変化で屈折率が変動する。図21は日本ゼ
オン社製 ZEONEX E48Rの屈折率の波長特性を25℃環
境と40℃環境でプロットしたグラフである。このグラ
フからも分かるとおり、一般的な光学樹脂は環境温度が
上昇すると屈折率が下がる。その量は波長780nmに
おいて−8.96102E−5/℃、波長408nmに
おいて−8.00785E−5/℃と、光学ガラスの2
桁ほど大きい値である。尚、E−5は10-5を表す。
In addition, as shown in FIG. 21, the refractive index of a general optical resin fluctuates due to a change in environmental temperature. FIG. 21 is a graph plotting the wavelength characteristics of the refractive index of ZEONEX E48R manufactured by Zeon Corporation in a 25 ° C. environment and a 40 ° C. environment. As can be seen from this graph, the refractive index of a general optical resin decreases as the environmental temperature increases. The amount is -8.9962E-5 / ° C at a wavelength of 780 nm, -8.000785E-5 / ° C at a wavelength of 408 nm, and 2 of optical glass.
The value is larger as the digit. E-5 represents 10 -5 .

【0021】そのため、環境温度が上昇すると、ガラス
レンズを使用した場合より、ピント面が感光ドラム面よ
り奥側に大きく離れ、感光ドラム面上でスポット径が肥
大するという問題点が発生していた。
Therefore, when the environmental temperature rises, the focus surface is farther away from the photosensitive drum surface than when the glass lens is used, and the spot diameter is enlarged on the photosensitive drum surface. .

【0022】本発明は500nm以下の短波長光源を用
いた光走査装置及びそれを用いた画像形成装置におい
て、波長変動による主走査方向の結像位置ずれ(倍率色
収差)、又は/及び環境変動(温度変化等)に伴なう副
走査方向のピントズレを抑え、簡易な構成で高精細な印
字を容易に得ることができる光走査装置及びそれを用い
た画像形成装置の提供を目的とする。
According to the present invention, in an optical scanning device using a short wavelength light source of 500 nm or less and an image forming apparatus using the same, an image forming position shift (chromatic aberration of magnification) in a main scanning direction due to a wavelength variation, and / or an environmental variation ( It is an object of the present invention to provide an optical scanning device capable of suppressing a focus shift in the sub-scanning direction accompanying a temperature change or the like, and easily obtaining high-definition printing with a simple configuration, and an image forming apparatus using the same.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明の光走査
装置は、光源手段から出射した光ビームを偏向する偏向
手段と、該偏向手段で偏向された光ビームを被走査面上
に結像させる走査光学手段と、を有する光走査装置にお
いて、該走査光学手段は少なくとも一つの屈折面と少な
くとも一つの回折面を有し、屈折面の主走査方向の合成
パワーをΦr、回折面の主走査方向の合成パワーをΦd、
該光源手段の発振波長に対する屈折面を形成する光学素
子の材質の屈折率の変化率をdn/dλ(/nm)としたと
き、 −2.37×10-3(/nm)<(Φr/Φd)×(dn/dλ)
<−0.9×10-3(/nm) なる条件を満足することを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device, comprising: a deflecting unit for deflecting a light beam emitted from a light source unit; and connecting the light beam deflected by the deflecting unit onto a surface to be scanned. Scanning optical means for imaging, the scanning optical means having at least one refraction surface and at least one diffraction surface, the combined power of the refraction surface in the main scanning direction Φr, the main power of the diffraction surface The combined power in the scanning direction is Φd,
When the rate of change of the refractive index of the material of the optical element forming the refractive surface with respect to the oscillation wavelength of the light source means is dn / dλ (/ nm), -2.37 × 10 −3 (/ nm) <(Φr / Φd) × (dn / dλ)
<−0.9 × 10 −3 (/ nm).

【0024】請求項2の発明は請求項1の発明におい
て,前記走査光学手段は、 −2.25×10-3(/nm)<(Φr/Φd)×(dn/d
λ)<−1.30×10-3(/nm) なる条件を満足することを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the scanning optical means comprises: -2.25 × 10 −3 (/ nm) <(Φr / Φd) × (dn / d
λ) <-1.30 × 10 −3 (/ nm).

【0025】請求項3の発明は請求項1又は2の発明に
おいて、前記光源手段の発振波長は380nm〜500
nmの範囲内であることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the oscillation wavelength of the light source means is 380 nm to 500 nm.
nm.

【0026】請求項4の発明は請求項1、2又は3の発
明において、前記光源手段は窒化ガリウム系の青紫色の
半導体レーザーを有していることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first, second or third aspect of the present invention, the light source means includes a gallium nitride-based blue-violet semiconductor laser.

【0027】請求項5の発明は請求項1乃至4の何れか
1項の発明において、前記走査光学手段は主走査方向の
倍率色収差が補正されていることを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects of the present invention, the scanning optical unit corrects chromatic aberration of magnification in the main scanning direction.

【0028】請求項6の発明は請求項1乃至5の何れか
1項の発明において、前記走査光学手段は単一の屈折素
子と平面状に成形された回折格子面を有する単一の回折
素子を有していることを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the scanning optical means has a single refracting element and a single diffractive element having a plane-shaped diffraction grating surface. It is characterized by having.

【0029】請求項7の発明は請求項6の発明におい
て,前記屈折素子と前記回折素子はプラスチック材料で
製作されていることを特徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, the refracting element and the diffractive element are made of a plastic material.

【0030】請求項8の発明は請求項1乃至7の何れか
1項の発明において、前記光源手段は複数の発光点を有
するモノリシックなマルチビームレーザーを有している
ことを特徴としている。
According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the first to seventh aspects, the light source means includes a monolithic multi-beam laser having a plurality of light emitting points.

【0031】請求項9の発明は請求項1乃至7の何れか
1項の発明において、前記光源手段は複数のレーザ光源
を有し,該複数のレーザ光源から出射した複数の光ビー
ムをビーム合成手段により合成し、前記偏向手段に導光
していることを特徴としている。
According to a ninth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the light source means has a plurality of laser light sources, and a plurality of light beams emitted from the plurality of laser light sources are beam-combined. And light is guided to the deflecting means.

【0032】請求項10の発明の光走査装置は、光源手
段から出射した光ビームを偏向する偏向手段と、該偏向
手段で偏向された光ビームを被走査面上に結像させる走
査光学手段と、を有する光走査装置において、該走査光
学手段は少なくとも一つの屈折面と少なくとも一つの回
折面を有し、屈折面の副走査方向の合成パワーをψr、
回折面の副走査方向の合成パワーをψd、温度に対する
該光源手段の発振波長の変化率をdλ/dt(nm/℃)とし
たとき、 15.0(℃/nm)<ψr/[ψd×(dλ/dt)]<45.
0(℃/nm) なる条件を満足することを特徴としている。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device, comprising: a deflecting means for deflecting the light beam emitted from the light source means; , The scanning optical means has at least one refraction surface and at least one diffraction surface, and the combined power of the refraction surface in the sub-scanning direction is ψr,
When the combined power of the diffraction surface in the sub-scanning direction is Δd and the change rate of the oscillation wavelength of the light source means with respect to the temperature is dλ / dt (nm / ° C.), 15.0 (° C./nm)<Δr/[Δd× (Dλ / dt)] <45.
0 (° C./nm).

【0033】請求項11の発明は請求項10の発明にお
いて,前記走査光学手段は、 18.0(℃/nm)<ψr/[ψd×(dλ/dt)]<38.
0(℃/nm) なる条件を満足することを特徴としている。
In the eleventh aspect, in the tenth aspect, the scanning optical means includes: 18.0 (° C./nm)<ψr/[ψd×(dλ/dt)]<38.
0 (° C./nm).

【0034】請求項12の発明は請求項10又は11の
発明において、前記光源手段の発振波長は380nm〜
500nmの範囲内であることを特徴としている。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the tenth or eleventh aspect, the oscillation wavelength of the light source means is 380 nm to 380 nm.
It is characterized by being within the range of 500 nm.

【0035】請求項13の発明は請求項10、11又は
12の発明において、前記光源手段は窒化ガリウム系の
青紫色の半導体レーザーを有していることを特徴として
いる。
According to a thirteenth aspect, in the tenth, eleventh, or twelfth aspect, the light source means includes a gallium nitride-based blue-violet semiconductor laser.

【0036】請求項14の発明は請求項10乃至13の
何れか1項の発明において、前記走査光学手段は温度変
動にともなう被走査面上でのピント位置変動が補償され
ていることを特徴としている。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in any one of the tenth to thirteenth aspects, the scanning optical means compensates for a focus position variation on the surface to be scanned due to a temperature variation. I have.

【0037】請求項15の発明は請求項10乃至14の
何れか1項の発明において、前記走査光学手段は単一の
屈折素子と平面状に成形された回折格子面を有する単一
の回折素子を有していることを特徴としている。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the tenth to fourteenth aspects, the scanning optical means has a single refracting element and a single diffractive element having a plane-shaped diffraction grating surface. It is characterized by having.

【0038】請求項16の発明は請求項15の発明にお
いて,前記屈折素子と前記回折素子はプラスチック材料
で製作されていることを特徴としている。
A sixteenth aspect of the present invention is characterized in that, in the fifteenth aspect, the refraction element and the diffraction element are made of a plastic material.

【0039】請求項17の発明は請求項10乃至16の
何れか1項の発明において、前記光源手段は複数の発光
点を有するモノリシックなマルチビームレーザーを有し
ていることを特徴としている。
The invention according to claim 17 is characterized in that, in the invention according to any one of claims 10 to 16, the light source means includes a monolithic multi-beam laser having a plurality of light emitting points.

【0040】請求項18の発明は請求項10乃至16の
何れか1項の発明において、前記光源手段は複数のレー
ザ光源を有し,該複数のレーザ光源から出射した複数の
光ビームをビーム合成手段により合成し、前記偏向手段
に導光していることを特徴としている。
According to an eighteenth aspect of the present invention, in accordance with any one of the tenth to sixteenth aspects, the light source means has a plurality of laser light sources and combines a plurality of light beams emitted from the plurality of laser light sources. And light is guided to the deflecting means.

【0041】請求項19の発明の光走査装置は、光源手
段から出射した光ビームを偏向する偏向手段と、該偏向
手段で偏向された光ビームを被走査面上に結像させる走
査光学手段と、を有する光走査装置において、該走査光
学手段は少なくとも一つの屈折面と少なくとも一つの回
折面を有し、屈折面の主走査方向の合成パワーをΦr、
回折面の主走査方向の合成パワーをΦd、該光源手段の
発振波長に対する屈折面を形成する光学素子の材質の屈
折率の変化率をdn/dλ(/nm) 屈折面の副走査方向の合成パワーをψr、回折面の副走
査方向の合成パワーをψd、温度に対する該光源手段の
発振波長の変化率をdλ/dt(nm/℃)としたとき、 −2.37×10-3(/nm)<(Φr/Φd)×(dn/dλ)
<−0.9×10-3(/nm) 15.0(℃/nm)<ψr/[ψd×(dλ/dt)]<45.
0(℃/nm) なる条件を満足することを特徴としている。
According to a nineteenth aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device, comprising: a deflecting means for deflecting the light beam emitted from the light source means; , The scanning optical means has at least one refraction surface and at least one diffraction surface, and the combined power of the refraction surface in the main scanning direction is Φr,
The combined power of the diffraction surface in the main scanning direction is Φd, and the change rate of the refractive index of the material of the optical element forming the refractive surface with respect to the oscillation wavelength of the light source means is dn / dλ (/ nm). When the power is Δr, the combined power of the diffraction surface in the sub-scanning direction is Δd, and the change rate of the oscillation wavelength of the light source means with respect to the temperature is dλ / dt (nm / ° C.), -2.37 × 10 −3 (/ nm) <(Φr / Φd) × (dn / dλ)
<−0.9 × 10 −3 (/ nm) 15.0 (° C./nm)<Δr/[Δd×(dλ/dt)]<45.
0 (° C./nm).

【0042】請求項20の発明は請求項19の発明にお
いて,前記走査光学手段は、 −2.25×10-3(/nm)<(Φr/Φd)×(dn/d
λ)<−1.30×10-3(/nm) 18.0(℃/nm)<ψr/[ψd×(dλ/dt)]<38.
0(℃/nm) なる条件を満足することを特徴としている。
According to a twentieth aspect of the present invention, in the nineteenth aspect, the scanning optical means comprises: -2.25 × 10 −3 (/ nm) <(Φr / Φd) × (dn / d
λ) <− 1.30 × 10 −3 (/ nm) 18.0 (° C./nm)<ψr/[ψd×(dλ/dt)]<38.
0 (° C./nm).

【0043】請求項21発明は請求項19又は20の発
明において、前記光源手段の発振波長は380nm〜5
00nmの範囲内であることを特徴としている。
According to a twenty-first aspect, in the nineteenth or twentieth aspect, the oscillation wavelength of the light source is 380 nm to 5 nm.
It is characterized by being within the range of 00 nm.

【0044】請求項22の発明は請求項19、20又は
21の発明において、前記光源手段は窒化ガリウム系の
青紫色の半導体レーザーを有していることを特徴として
いる。
According to a twenty-second aspect of the present invention, in the nineteenth, twentieth or twenty-first aspect, the light source means comprises a gallium nitride-based blue-violet semiconductor laser.

【0045】請求項23の発明は請求項19乃至22の
何れか1項の発明において、前記走査光学手段は主走査
方向の倍率色収差が補正され、且つ温度変動にともなう
被走査面上での副走査方向のピント位置変動が補償され
ていることを特徴としている。
According to a twenty-third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the scanning optical means corrects lateral chromatic aberration in the main scanning direction, and adjusts the position of the auxiliary optical element on the surface to be scanned due to temperature fluctuation. It is characterized in that the focus position fluctuation in the scanning direction is compensated.

【0046】請求項24の発明は請求項19乃至23の
何れか1項の発明において、前記走査光学手段は単一の
屈折素子と平面状に成形された回折格子面を有する単一
の回折素子を有していることを特徴としている。
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the nineteenth to twenty-third aspects, the scanning optical means has a single refracting element and a single diffractive element having a plane-shaped diffraction grating surface. It is characterized by having.

【0047】請求項25の発明は請求項24の発明にお
いて,前記屈折素子と前記回折素子はプラスチック材料
で製作されていることを特徴としている。
According to a twenty-fifth aspect, in the twenty-fourth aspect, the refracting element and the diffractive element are made of a plastic material.

【0048】請求項26の発明は請求項19乃至25の
何れか1項の発明において、前記光源手段は複数の発光
点を有するモノリシックなマルチビームレーザーを有し
ていることを特徴としている。
According to a twenty-sixth aspect of the present invention, in any one of the nineteenth to twenty-fifth aspects, the light source means includes a monolithic multi-beam laser having a plurality of light emitting points.

【0049】請求項27の発明は請求項19乃至25の
何れか1項の発明において、前記光源手段は複数のレー
ザ光源を有し,該複数のレーザ光源から出射した複数の
光ビームをビーム合成手段により合成し、前記偏向手段
に導光していることを特徴としている。
According to a twenty-seventh aspect of the present invention, in any one of the nineteenth to twenty-fifth aspects, the light source means has a plurality of laser light sources and combines a plurality of light beams emitted from the plurality of laser light sources. And light is guided to the deflecting means.

【0050】請求項28の発明の光走査装置は、光源手
段から出射した光ビームを偏向する偏向手段と、該偏向
手段で偏向された光ビームを被走査面上に結像させる走
査光学手段と、を有する光走査装置において、該光源手
段の発振波長は380〜500nmの範囲内であり、該
走査光学手段は倍率色収差が補正されていることを特徴
としている。
According to a twenty-eighth aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device comprising: a deflecting means for deflecting a light beam emitted from a light source means; and a scanning optical means for forming an image of the light beam deflected by the deflecting means on a surface to be scanned. , The oscillation wavelength of the light source means is in the range of 380 to 500 nm, and the scanning optical means is characterized in that chromatic aberration of magnification is corrected.

【0051】請求項29の発明の光走査装置は、光源手
段から出射した光ビームを偏向する偏向手段と、該偏向
手段で偏向された光ビームを被走査面上に結像させる走
査光学手段と、を有する光走査装置において、該光源手
段の発振波長は380〜500nmの範囲内であり、該
光走査装置の温度変動にともなう被走査面上でのピント
位置変動が補償されていることを特徴としている。
An optical scanning device according to a twenty-ninth aspect of the present invention is a light scanning device, comprising: a deflecting means for deflecting a light beam emitted from a light source means; and a scanning optical means for forming an image of the light beam deflected by the deflecting means on a surface to be scanned. , The oscillation wavelength of the light source means is in the range of 380 to 500 nm, and the focus position variation on the surface to be scanned due to the temperature variation of the optical scanning device is compensated. And

【0052】請求項30の発明の光走査装置は、光源手
段から出射した光ビームを偏向する偏向手段と、該偏向
手段で偏向された光ビームを被走査面上に結像させる走
査光学手段と、を有する光走査装置において、該光源手
段の発振波長は380〜500nmの範囲内であり、該
走査光学手段は倍率色収差が補正され、かつ該光走査装
置の温度変動にともなう被走査面上でのピント位置変動
が補償されていることを特徴としている。
According to a thirtieth aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device, comprising: a deflecting means for deflecting the light beam emitted from the light source means; and a scanning optical means for forming an image of the light beam deflected by the deflecting means on a surface to be scanned. , The oscillation wavelength of the light source means is in the range of 380 to 500 nm, the scanning optical means is corrected for chromatic aberration of magnification, and on the surface to be scanned due to temperature fluctuation of the optical scanning device. Is compensated for the focus position fluctuation.

【0053】請求項31の発明の画像形成装置は、請求
項1乃至30の何れか1項に記載の光走査装置と、前記
被走査面に配置された感光体と、前記光走査装置で走査
された光ビームによって前記感光体上に形成された静電
潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたト
ナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナ
ー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特
徴としている。
According to a thirty-first aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: the optical scanning device according to any one of the first to thirty aspects; a photosensitive member disposed on the surface to be scanned; A developing device for developing the electrostatic latent image formed on the photoreceptor as a toner image by the generated light beam, a transfer device for transferring the developed toner image to a transfer material, and a transfer device for transferring the transferred toner image. And a fixing device for fixing to the transfer material.

【0054】請求項32の発明の画像形成装置は、請求
項1乃至30の何れか1項に記載の光走査装置と、外部
機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前
記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラとを
有していることを特徴としている。
According to a thirty-second aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: the optical scanning device according to any one of claims 1 to 30; and the optical scanning device which converts code data input from an external device into an image signal. And a printer controller that allows the user to input the data to the printer.

【0055】請求項33の発明のカラー画像形成装置
は、各々が請求項1乃至30のいずれか1項に記載の光
走査装置から成る複数の光走査装置と、各々の光走査装
置の被走査面に配置され、互いに異なった色の画像を形
成する複数の像担持体とを有することを特徴としてい
る。
According to a thirty-third aspect of the present invention, there is provided a color image forming apparatus, comprising: a plurality of optical scanning devices each comprising the optical scanning device according to any one of the first to thirty aspects; And a plurality of image carriers that are arranged on the surface and form images of different colors from each other.

【0056】請求項34の発明のカラー画像形成装置
は、外部機器から入力した色信号を異なった色の画像デ
ータに変換して各々の光走査装置に入力せしめるプリン
タコントローラを有していることを特徴としている。
A color image forming apparatus according to a thirty-fourth aspect of the present invention has a printer controller for converting a color signal input from an external device into image data of a different color and inputting it to each optical scanning device. Features.

【0057】[0057]

【発明の実施の形態】[実施形態1]図1は本発明の実
施形態1のカラー画像形成装置の要部概略図である。
[First Embodiment] FIG. 1 is a schematic view of a main part of a color image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【0058】同図において11,12,13,14は各
々光走査装置、21,22,23,24は各々像担持体
としての感光ドラム、31,32,33,34は各々現
像器、41は搬送ベルトである。本実施形態におけるカ
ラー画像形成装置は後述するようにレーザ光源から出射
される光ビーム(光束)の波長変動による結像位置変化
及び環境変動(温度変化)による収差変動を小さく抑え
た上記の光走査装置(11,12,13,14)を4個
並べ、各々がC(シアン),M(マゼンタ),Y(イエ
ロー)、B(ブラック)の各色に対応し、各々平行して
感光ドラム21,22,23,24面上に画像信号(画
像情報)を記録し、カラー画像を高速に印字するもので
ある。
In the figure, 11, 12, 13, and 14 are optical scanning devices, 21, 22, 23, and 24 are photosensitive drums as image carriers, 31, 32, 33, and 34 are developing devices, and 41 is a developing device. It is a conveyor belt. As will be described later, the color image forming apparatus according to the present embodiment performs the above-described optical scanning in which the change in the imaging position due to the wavelength change of the light beam (light flux) emitted from the laser light source and the change in the aberration due to the environmental change (temperature change) are suppressed. Four devices (11, 12, 13, 14) are arranged, each corresponding to each color of C (cyan), M (magenta), Y (yellow), and B (black). Image signals (image information) are recorded on the surfaces 22, 23, and 24, and a color image is printed at high speed.

【0059】次に本発明の特徴とするレーザ光源の波長
変動による結像位置変化及び環境変動に伴なう収差変化
を良好に補正する方法及びその光学素子について説明す
る。
Next, a description will be given of a method of satisfactorily correcting an imaging position change caused by a wavelength change of a laser light source and an aberration change caused by an environmental change, which are features of the present invention, and an optical element thereof.

【0060】図2は1つの光走査装置とそれに対応する
像担持体とを示した要部概略図、図3は図2に示した光
学系の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)であ
る。
FIG. 2 is a schematic view of a principal part showing one optical scanning device and an image carrier corresponding thereto, and FIG. 3 is a sectional view of a principal part in the main scanning direction of the optical system shown in FIG. Figure).

【0061】図2、図3において1は光源手段であり、
例えば発振波長が408nmの窒化ガリウム系の青紫色
の半導体レーザー(レーザ光源)より成っている。2は
コリメーターレンズであり、レーザ光源1から出射され
た発散光束を略平行光束に変換している。3は開口絞り
であり、通過光束(光量)を制限している。4はシリン
ドリカルレンズ(シリンダーレンズ)であり、副走査方
向にのみ所定のパワー(屈折力)を有しており、開口絞
り3を通過した光ビームを副走査断面内で後述する光偏
向器5の偏向面(反射面)5aにほぼ線像として結像さ
せている。
In FIGS. 2 and 3, reference numeral 1 denotes a light source means.
For example, it is composed of a gallium nitride-based blue-violet semiconductor laser (laser light source) having an oscillation wavelength of 408 nm. A collimator lens 2 converts a divergent light beam emitted from the laser light source 1 into a substantially parallel light beam. Reference numeral 3 denotes an aperture stop, which restricts a passing light beam (light amount). Reference numeral 4 denotes a cylindrical lens (cylinder lens) which has a predetermined power (refractive power) only in the sub-scanning direction, and converts a light beam passing through the aperture stop 3 into an optical deflector 5 to be described later in the sub-scan section. An image is formed as a substantially linear image on the deflection surface (reflection surface) 5a.

【0062】5は偏向手段としての、例えばポリゴンミ
ラー(回転多面鏡)より成る光偏向器であり、モーター
等の駆動手段(不図示)により図中矢印A方向に一定速
度で回転している。
Reference numeral 5 denotes a light deflector as a deflecting means, for example, a polygon mirror (rotating polygon mirror), which is rotated at a constant speed in the direction of arrow A in the figure by a driving means (not shown) such as a motor.

【0063】6はfθ特性を有する走査光学手段(走査
光学系)であり、屈折素子(屈折レンズ)61と回折素
子(回折レンズ)62とを有している。屈折素子61は
主走査方向と副走査方向とで互いに異なるパワーを有す
るプラスチック製のトーリックレンズより成り、該トー
リックレンズ61の主走査断面内の両レンズ面61a,
61bは共に非球面形状より成っている。
Reference numeral 6 denotes a scanning optical unit (scanning optical system) having fθ characteristics, which has a refracting element (refracting lens) 61 and a diffractive element (diffraction lens) 62. The refracting element 61 is formed of a plastic toric lens having different powers in the main scanning direction and the sub-scanning direction, and has both lens surfaces 61a, 61a in the main scanning section of the toric lens 61.
Both 61b have an aspherical shape.

【0064】回折素子62は主走査方向と副走査方向と
で互いに異なるパワーを有する長尺の複合光学素子より
成り、該複合光学素子62は入射側の面62aが主走査
方向にのみ所定のパワーを有する非球面(副走査方向は
平面)、出射側の面62bが平面上に回折格子71を付
加した回折面から成っている。ここで回折格子71の格
子形状は例えば表面切除による鋸歯状の回折格子から成
るフレネル状格子形状や、フォトエッチングによる階段
状の回折格子形状などが適している。また本実施形態に
おける複合光学素子62は射出成形により製作されたプ
ラスチック製であるが、ガラス基盤の上にレプリカで回
折格子を製作しても同等の効果が得られる。
The diffractive element 62 is composed of a long composite optical element having different powers in the main scanning direction and the sub-scanning direction. The composite optical element 62 has a plane 62a on the incident side having a predetermined power only in the main scanning direction. (The sub-scanning direction is a plane), and the emission-side surface 62b is composed of a diffraction surface obtained by adding a diffraction grating 71 to the plane. Here, as the grating shape of the diffraction grating 71, for example, a Fresnel-like grating shape made of a sawtooth-like diffraction grating by surface ablation, or a step-like grating shape made by photo-etching is suitable. Although the composite optical element 62 in this embodiment is made of plastic manufactured by injection molding, the same effect can be obtained even if a diffraction grating is manufactured by replica on a glass substrate.

【0065】本実施形態ではポリゴンミラー5の回転軸
と被走査面8との中点から該ポリゴンミラー5側にトー
リックレンズ61、該被走査面8側に複合光学素子62
を配している。これらの光学素子は共に上述の如く主走
査方向と副走査方向とに異なるパワーを有しており、ポ
リゴンミラー5からの偏向光束を被走査面8に結像させ
ると共に副走査断面内においてポリゴンミラーの偏向面
の倒れを補正している。8は被走査面である感光ドラム
面である。
In this embodiment, the toric lens 61 is located on the polygon mirror 5 side from the midpoint between the rotation axis of the polygon mirror 5 and the surface 8 to be scanned, and the composite optical element 62 is located on the surface 8 to be scanned.
Is arranged. These optical elements have different powers in the main scanning direction and the sub-scanning direction as described above, and form an image of the deflected light beam from the polygon mirror 5 on the surface 8 to be scanned and a polygon mirror in the sub-scanning section. Of the deflection surface is corrected. Reference numeral 8 denotes the surface of the photosensitive drum that is the surface to be scanned.

【0066】本実施形態におけるカラー画像形成装置は
上述の如く4つの光走査装置11,12,13,14に
より各々の変調信号に基づいた光ビームを用いて潜像を
各々対応する感光ドラム21,22,23,24面上に
形成している。例えばC(シアン),M(マゼンタ),
Y(イエロー)、B(ブラック)の潜像を対応する感光
ドラム21,22,23,24面上に形成し、その後、
記録材に多重転写して1枚のフルカラー画像を形成して
いる。
In the color image forming apparatus of this embodiment, the latent images are respectively formed by the four optical scanning devices 11, 12, 13 and 14 using the light beams based on the respective modulation signals as described above. It is formed on 22, 23, and 24 surfaces. For example, C (cyan), M (magenta),
The latent images of Y (yellow) and B (black) are formed on the corresponding surfaces of the photosensitive drums 21, 22, 23, and 24, and thereafter,
A single full-color image is formed by multiple transfer onto a recording material.

【0067】本実施形態における光走査装置のレーザ光
源としては上記の如く窒化ガリウム系の青紫色の半導体
レーザーを使用しており、その発振波長は408nmで
ある。前述した通り、レーザ光源の波長を短波長化する
ことで、従来の約半分のスポット径を達成している。こ
れにより更なる高解像化を図り、特に階調表現に優れた
画像を形成することが可能となる。
As described above, a gallium nitride-based blue-violet semiconductor laser is used as the laser light source of the optical scanning device in this embodiment, and its oscillation wavelength is 408 nm. As described above, by shortening the wavelength of the laser light source, a spot diameter that is about half that of the related art is achieved. As a result, it is possible to further increase the resolution, and to form an image that is particularly excellent in gradation expression.

【0068】尚、本実施形態ではレーザ光源の発振波長
が408nmの青紫色の半導体レーザーを使用したが、
後述する実施形態のように、そのレーザ光源の発振波長
が380nm〜500nmの範囲内であれば良い。
In this embodiment, a blue-violet semiconductor laser having an oscillation wavelength of a laser light source of 408 nm is used.
As in the embodiment described later, the oscillation wavelength of the laser light source may be in the range of 380 nm to 500 nm.

【0069】本実施形態における光走査装置の走査光学
手段6を構成するトーリックレンズ61及び複合光学素
子62の屈折面と回折面の形状は各々、 (ア)屈折面...主走査方向が10次までの関数で表
せる非球面形状、光軸との交点を原点とし、光軸方向を
x軸、主走査断面内において光軸と直交する軸をy軸、
副走査断面内において光軸と直交する軸をz軸としたと
き、主走査方向と対応する母線方向が、
The shapes of the refraction surface and the diffraction surface of the toric lens 61 and the composite optical element 62 that constitute the scanning optical means 6 of the optical scanning device in this embodiment are as follows: . . An aspheric surface shape in which the main scanning direction can be expressed by a function up to the 10th order, an intersection point with the optical axis as an origin, an optical axis direction as an x axis, an axis orthogonal to the optical axis in a main scanning cross section as a y axis,
When the axis orthogonal to the optical axis in the sub-scanning section is the z-axis, the generatrix direction corresponding to the main scanning direction is

【0070】[0070]

【数1】 (Equation 1)

【0071】(但し、Rは曲率半径、K、B4 、B6 、
B8 、B10は非球面係数) 副走査方向(光軸を含み主走査方向に対して直交する方
向)と対応する子線方向が、
(Where R is the radius of curvature, K, B4, B6,
B8 and B10 are aspherical coefficients. The sagittal direction corresponding to the sub-scanning direction (the direction including the optical axis and orthogonal to the main scanning direction) is

【0072】[0072]

【数2】 (Equation 2)

【0073】ここで r’=r0 (1+D2Y2+D4Y4+D6Y6+D8Y8+D10Y10) (但し、r0 は光軸上の子線曲率半径、D2、D4、D6、D
8、D10 は非球面係数) (イ)回折面...主走査方向が10次まで、副走査方
向が主走査方向の位置により異なる2次の位相関数で表
される回折面 φ=2πm/λ[b2 Y2 +b4 Y4 +b6 Y6 +b8 Y8
+b10 Y10+(d0 +d1 Y+d2 Y2 +d3 Y3
d4 Y4 +d5 Y5 +d6 Y6 )Z2] (但し、φは位相関数、mは回折次数、λは使用波長
(408nm)、Yはレンズ光軸からの高さ、b2,b4,b6,b
8,b10、d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6は位相係数、実施形態1
〜4では+1次回折光を使用)なる式で表わされる。
[0073] Here, r '= r0 (1 + D2Y 2 + D4Y 4 + D6Y 6 + D8Y 8 + D10Y 10) ( where, r0 is the sagittal curvature radius on the optical axis, D2, D4, D6, D
8, D10 is the aspheric coefficient) (a) Diffraction surface. . . Main scanning direction is up to tenth order, the diffraction surface is the sub-scanning direction is expressed by a quadratic phase function varies with position in the main scanning direction φ = 2πm / λ [b2 Y 2 + b4 Y 4 + b6 Y 6 + b8 Y 8
+ B10 Y 10 + (d0 + d1 Y + d2 Y 2 + d3 Y 3 +
d4 Y 4 + d5 Y 5 + d6 Y 6) Z 2] ( where, phi is the phase function, m is the diffraction order, lambda is the wavelength used (408 nm), Y is the height from the lens optical axis, b2, b4, b6, b
8, b10, d0, d1, d2, d3, d4, d5, d6 are phase coefficients, Embodiment 1
-4 use + 1st order diffracted light).

【0074】本実施形態では走査光学手段6を構成する
屈折面と回折面のパワー配置を最適化することにより、
主走査方向はレーザ光源の波長変動により生じる結像位
置の変化を、副走査方向は装置の環境変動(温度,湿
度,気圧の変化、以下は環境変動として温度変化を例に
とり説明するが、他の環境変動も同様である。)により
生じるピントの変化を共に補償できるようにしている。
In the present embodiment, by optimizing the power arrangement of the refraction surface and the diffraction surface constituting the scanning optical means 6,
In the main scanning direction, the change in the imaging position caused by the wavelength fluctuation of the laser light source, and in the sub-scanning direction, the environmental fluctuations of the apparatus (changes in temperature, humidity, and atmospheric pressure. The same can be said for the environmental fluctuations of the above.)

【0075】即ち、本実施形態において主走査方向は正
の分散をもつトーリックレンズ(屈折素子)61と、負
の分散をもつ複合光学素子(回折素子)62とにより走
査光学手段6の倍率色収差を補償している(倍率色補
償)。
That is, in this embodiment, the chromatic aberration of magnification of the scanning optical means 6 is reduced by the toric lens (refractive element) 61 having a positive dispersion and the composite optical element (diffraction element) 62 having a negative dispersion in the main scanning direction. Compensation (magnification color compensation).

【0076】そのパワー配置はトーリックレンズ61の
屈折面61a,61bと複合光学素子62の屈折面62
aの主走査方向の合成パワーをΦr、トーリックレンズ
61の材質のアッべ数をνr、複合光学素子62の回折
面62bの主走査方向のパワーをΦd、回折素子71の
アッべ数をνdとしたとき、 Φr/νr+Φd/νd=0 ・・・(式1) を満足させることが望ましい。
The power arrangement is such that the refractive surfaces 61a and 61b of the toric lens 61 and the refractive surface 62 of the composite optical element 62
The combined power of the a in the main scanning direction is Φr, the Abbe number of the material of the toric lens 61 is νr, the power of the diffraction surface 62b of the composite optical element 62 in the main scanning direction is Φd, and the Abbe number of the diffraction element 71 is νd. Then, it is desirable to satisfy the following equation: Φr / νr + Φd / νd = 0 (Equation 1)

【0077】但し,アッべ数νrは、 νr=(n−1)/Δn=(n−1)/(dn/dλ) ・・・(式2) である。Here, the Abbe number νr is as follows: νr = (n−1) / Δn = (n−1) / (dn / dλ) (Equation 2)

【0078】上記関係式(式2)と回折素子71の分散
特性は波長に対して線形に変化することを利用すると、
(式1)は以下のように変形できる。
Using the above relational expression (Expression 2) and the fact that the dispersion characteristic of the diffraction element 71 changes linearly with wavelength,
(Equation 1) can be modified as follows.

【0079】 (Φr/Φd)×(dn/dλ)=−(n−1)/λ ・・(式3) レーザ光源の発振波長λの範囲を380〜500nm、
一般的な光学材料の材質の屈折率nの範囲を1.45〜
1.90とすると、 −(1.45−1)/380(nm)=−1.18×10-3
(/nm) −(1.90−1)/380(nm)=−2.368×10
-3(/nm) −(1.45−1)/500(nm)=−0.9×10-3(/
nm) −(1.90−1)/500(nm)=−1.8×10-3(/
nm) 従って(式3)のとりうる範囲は、 −2.37×10-3(/nm)<(Φr/Φd)×(dn/dλ)<−0.9× 10-3(/nm) ・・(式4) となる。即ち、本実施形態では屈折面の主走査方向の合
成パワーをΦr、回折面の主走査方向の合成パワーをΦ
d、光源手段の発振波長に対する屈折面を形成する光学
素子の材質の屈折率の変化率をdn/dλ(/nm)としたと
き、上記(式4)なる条件を満足させるようにしてい
る。ここで合成パワーとは屈折面が1つのときも含み、
また回折面が1つのときも含む。
(Φr / Φd) × (dn / dλ) = − (n−1) / λ (Equation 3) The range of the oscillation wavelength λ of the laser light source is 380 to 500 nm,
The range of the refractive index n of the general optical material is 1.45 to
Assuming 1.90, − (1.45-1) / 380 (nm) = − 1.18 × 10 −3
(/nm)−(1.90−1)/380(nm)=−2.368×10
−3 (/nm)−(1.45-1)/500 (nm) = − 0.9 × 10 −3 (/
nm) − (1.90−1) / 500 (nm) = − 1.8 × 10 −3 (/
Therefore, the range that (Equation 3) can take is -2.37 × 10 −3 (/nm)<(Φr/Φd)×(dn/dλ)<−0.9×10 −3 (/ nm) .. (Equation 4). That is, in the present embodiment, the combined power of the refraction surface in the main scanning direction is Φr, and the combined power of the diffraction surface in the main scanning direction is Φr.
d, when the change rate of the refractive index of the material of the optical element forming the refraction surface with respect to the oscillation wavelength of the light source means is dn / dλ (/ nm), the condition of the above (Equation 4) is satisfied. Here, the combined power includes the case where there is only one refraction surface,
Also includes the case where there is one diffraction surface.

【0080】また、回折格子のパワーが強すぎると、格
子ピッチが狭くなり、総論体数が増加し、加工難易度が
高くなる。それゆえ、回折格子のパワーはある範囲内に
抑えることが望ましく、より良好な倍率色収差補正をす
る為には(式4)を −2.25×10-3(/nm)<(Φr/Φd)×(dn/dλ)<−1.30× 10-3(/nm) ・・(式4′) を満足させるのが良い。
On the other hand, if the power of the diffraction grating is too strong, the grating pitch becomes narrow, the number of objects increases, and the processing difficulty increases. Therefore, it is desirable to keep the power of the diffraction grating within a certain range. In order to perform better chromatic aberration of magnification correction, (Expression 4) should be set to -2.25 × 10 −3 (/ nm) <(Φr / Φd ) × (dn / dλ) <− 1.30 × 10 −3 (/ nm) (Equation 4 ′) is preferably satisfied.

【0081】尚、複合光学素子62の回折格子71を除
いた面がパワーを持つときは、そのパワーは屈折面のパ
ワーとして取扱う。
When the surface of the composite optical element 62 excluding the diffraction grating 71 has power, the power is treated as the power of the refraction surface.

【0082】またdn/dλは上記の如く半導体レーザ
ー1の発振波長λに対する屈折面を形成する光学素子
(本実施形態ではトーリックレンズ61又は複合光学素
子62)の材質の屈折率nの変化率である。
Further, dn / dλ is the rate of change of the refractive index n of the material of the optical element (in this embodiment, the toric lens 61 or the composite optical element 62) forming the refraction surface with respect to the oscillation wavelength λ of the semiconductor laser 1 as described above. is there.

【0083】条件式(式4)は走査光学手段6を構成す
るトーリックレンズ61と複合光学素子62との屈折面
と、該複合光学素子62の回折面との主走査方向のパワ
ー比と、レンズ材質の分散特性に関するものであり、条
件式(式4)を外れると半導体レーザー1の波長変動に
よる被走査面8上での主走査方向の結像位置変化(倍率
色収差)を補正することが難しくなってくるので良くな
い。
The conditional expression (Equation 4) represents the power ratio in the main scanning direction between the refractive surface of the toric lens 61 and the composite optical element 62 constituting the scanning optical means 6 and the diffraction surface of the composite optical element 62, This is related to the dispersion characteristics of the material, and if the conditional expression (Equation 4) is not satisfied, it is difficult to correct the change in the imaging position (chromatic aberration of magnification) in the main scanning direction on the surface 8 to be scanned due to the wavelength fluctuation of the semiconductor laser 1. It ’s not good because it ’s getting better.

【0084】一方、副走査方向では装置の環境変動(特
に昇温)による走査光学手段6の屈折率変化を、同じく
環境変動による半導体レーザー1の波長変化で補償し、
ピント移動を相殺している(温度補償)。
On the other hand, in the sub-scanning direction, the change in the refractive index of the scanning optical means 6 due to the environmental change of the apparatus (particularly, the temperature rise) is compensated by the wavelength change of the semiconductor laser 1 also due to the environmental change.
It cancels out focus movement (temperature compensation).

【0085】ここで、光走査装置が、例えば温度tだけ
昇温した場合を考える。この昇温により走査光学手段6
のトーリックレンズ61の材質の屈折率nはdn/dt
変化し、これに伴うパワー変化dψr(dn/dt)は dψr(dn/dt)=ψr/(n−1)×(dn/dt) ・・・(式5) n :トーリックレンズの屈折率 ψr :トーリックレンズの屈折面と複合光学素子の屈
折面との副走査方向の合成パワー となる。
Here, it is assumed that the optical scanning device is heated, for example, by the temperature t. By this temperature rise, the scanning optical means 6
The refractive index n of the material of the toric lens 61 is dn / dt
And the power change dψr (dn / dt) accompanying this is: d r (dn / dt) = ψr / (n−1) × (dn / dt) (Equation 5) n: refractive index of toric lens ト ー r : The combined power in the sub-scanning direction between the refractive surface of the toric lens and the refractive surface of the composite optical element.

【0086】一方、昇温により半導体レーザー1の発振
波長λもdλ/dtだけ変化し、これに伴うトーリック
レンズ61と複合光学素子62とのパワー変化dψr
(dλ/dt)、dψd(dλ/dt)はそれぞれ、 dψr(dλ/dt)=1/(n−1)・(dn/dλ)・(dλ/dt)・ψ r ・・・(式6) dψd(dλ/dt)=(1/λ)・(dλ/dt)・ψd ・・・(式7) となる。
On the other hand, as the temperature rises, the oscillation wavelength λ of the semiconductor laser 1 also changes by dλ / dt, and the power change dψr between the toric lens 61 and the composite optical element 62 accompanying this.
(Dλ / dt) and dψd (dλ / dt) are respectively: dψr (dλ / dt) = 1 / (n−1) · (dn / dλ) · (dλ / dt) · ψ r (Equation 6) Dψd (dλ / dt) = (1 / λ) · (dλ / dt) · ψd (Equation 7)

【0087】ここで昇温により副走査方向のピント変化
を抑えるためには、以下の式を満足する必要がある。
Here, in order to suppress a change in focus in the sub-scanning direction by raising the temperature, the following equation must be satisfied.

【0088】 dψr(dn/dt)+dψr(dλ/dt)+dψd(dλ/dt)=0 ・・(式8) これより、Dψr (dn / dt) + dψr (dλ / dt) + dψd (dλ / dt) = 0 (Equation 8)

【0089】[0089]

【数3】 (Equation 3)

【0090】となる。## EQU10 ##

【0091】一般的な光学材料の各特性値と温度に対す
る窒化ガリウム系の青紫色の半導体レーザーの発振波長
の変化率(波長温度特性)(dλ/dt=0.04〜
0.06nm/℃)が赤外レーザーの波長温度特性より
変化が少ないことを加味すると、 15.0(℃/nm)<ψr/[ψd×(dλ/dt)]<45.0(℃/nm) ・‥(式10) とするのが良い。
Change rate (wavelength temperature characteristic) of the oscillation wavelength of a gallium nitride based blue-violet semiconductor laser with respect to each characteristic value and temperature of a general optical material (dλ / dt = 0.04 to
Considering that 0.06 nm / ° C.) has less change than the wavelength-temperature characteristics of the infrared laser, 15.0 (° C./nm)<Δr/[Δd×(dλ/dt)]<45.0 (° C./nm) nm) ・ ‥ (Equation 10)

【0092】但し、 ψr:トーリックレンズの屈折面と複合光学素子の屈折
面との副走査方向の合成パワー ψd:複合光学素子の回折面の副走査方向のパワー である。
Here, ψr: combined power of the refracting surface of the toric lens and the refracting surface of the composite optical element in the sub-scanning direction. Ψd: power of the diffractive surface of the composite optical element in the sub-scanning direction.

【0093】また、回折格子のパワーが強すぎると、格
子ピッチが狭くなり、総論体数が増加し、加工難易度が
高くなる。それゆえ、回折格子のパワーはある範囲内に
抑えることが望ましく、より良好な温度補償をする為に
は(式10)を 18.0(℃/nm)<ψr/[ψd×(dλ/dt)]<38.0(℃/nm) ・・・(式10′) を満足させるのが良い。
If the power of the diffraction grating is too strong, the grating pitch becomes narrow, the number of general objects increases, and the processing difficulty increases. Therefore, it is desirable to keep the power of the diffraction grating within a certain range, and to achieve better temperature compensation, (Equation 10) is calculated as follows: 18.0 (° C./nm)<ψr/[ψd×(dλ/dt) )] <38.0 (° C./nm) (Equation 10 ′) is preferably satisfied.

【0094】ここでdλ/dtは温度tに対する半導体
レーザー1の発振波長λの変化率である。
Here, dλ / dt is a rate of change of the oscillation wavelength λ of the semiconductor laser 1 with respect to the temperature t.

【0095】条件式(式10)は走査光学手段6を構成
するトーリックレンズ61と複合光学素子62との屈折
面と、該複合光学素子62の回折面との副走査方向のパ
ワー比と、レーザ光源の温度特性に関するものであり、
条件式(式10)を外れると光走査装置の環境変動(温
度変化)に伴なう副走査方向のピント変化を補正するこ
とが難しくなってくるので良くない。
The conditional expression (Expression 10) represents the power ratio in the sub-scanning direction between the refractive surface of the toric lens 61 and the composite optical element 62 constituting the scanning optical means 6 and the diffraction surface of the composite optical element 62, It relates to the temperature characteristics of the light source,
If the conditional expression (Expression 10) is not satisfied, it becomes difficult to correct a change in focus in the sub-scanning direction due to an environmental change (temperature change) of the optical scanning device.

【0096】表−1に本実施形態における光学配置とト
ーリックレンズ61の非球面係数及び複合光学素子62
の非球面係数と位相項を示す。
Table 1 shows the optical arrangement, the aspheric coefficient of the toric lens 61, and the composite optical element 62 in this embodiment.
Shows the aspheric coefficient and the phase term of.

【0097】[0097]

【表1】 [Table 1]

【0098】本実施形態におけるトーリックレンズ61
と複合光学素子62との屈折面と、該複合光学素子62
の回折面とのパワー比は各々、 主走査方向:(Φr/Φd)×(dn/dλ)=−1.7
3E−3 副走査方向:ψr/[ψd×(dλ/dt)] =33.0 であり、これは条件式(式4)及び条件式(式10)を
各々満たしている。
The toric lens 61 in the present embodiment
Refracting surface of the composite optical element 62 and the composite optical element 62
The power ratio with respect to the diffraction surface is as follows: Main scanning direction: (Φr / Φd) × (dn / dλ) = − 1.7
3E-3 Sub-scanning direction: ψr / [ψd × (dλ / dt)] = 33.0, which satisfies the conditional expression (Expression 4) and the conditional expression (Expression 10), respectively.

【0099】尚、「E−x」は「×10-x」を表す。Note that “ Ex ” represents “× 10 −x ”.

【0100】図4は本実施形態における半導体レーザー
1の波長変化による主走査方向の結像位置変化を示す説
明図であり、半導体レーザー1の初期波長と波長差1.
5nm及び5nm与えた場合の結像位置との差を示して
いる。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a change in the imaging position in the main scanning direction due to a change in the wavelength of the semiconductor laser 1 in this embodiment.
It shows the difference between the image forming position when 5 nm and 5 nm are given.

【0101】図5は本実施形態における環境変動前後の
近軸収差(主走査方向及び副走査方向の像面湾曲)を示
した説明図であり、実線は環境変動前の特性(設計値)
であり、破線は光走査装置が+25℃昇温したときの特
性(実効値)である。
FIG. 5 is an explanatory view showing paraxial aberration (field curvature in the main scanning direction and the sub-scanning direction) before and after the environmental change in the present embodiment, and the solid line indicates the characteristic (design value) before the environmental change.
And the broken line is the characteristic (effective value) when the temperature of the optical scanning device is increased by + 25 ° C.

【0102】一般に複数の光走査装置から複数の感光ド
ラムに各色毎の画像情報を記録し、カラー画像を形成す
る装置では、各色間のレジストレーションずれや各色間
の画像濃度ムラを視覚上目立たなくするためには、半導
体レーザーの波長変動による主走査方向の結像位置ずれ
を10μm以下、装置の環境変動(温度変動)による主
走査方向及び副走査方向のピントずれを±1.0mm以
下とすることが必要である。
In general, in a device that records image information for each color from a plurality of optical scanning devices on a plurality of photosensitive drums and forms a color image, registration deviation between the colors and image density unevenness between the colors are not visually noticeable. In order to achieve this, the imaging position deviation in the main scanning direction due to the wavelength fluctuation of the semiconductor laser is 10 μm or less, and the focus deviation in the main scanning direction and the sub-scanning direction due to the environmental fluctuation (temperature fluctuation) of the apparatus is ± 1.0 mm or less. It is necessary.

【0103】図4より本実施形態では+5nmの波長差
による結像位置ずれが2μmであり、全く問題ないレベ
ルに抑えられていることが分かる。
FIG. 4 shows that in the present embodiment, the imaging position shift due to the wavelength difference of +5 nm is 2 μm, which is suppressed to a level that does not cause any problem.

【0104】同様に図5より+25℃昇温時の副走査方
向のピント移動量が0.1mmであり、主走査方向と共
に視覚上問題のないレベルに抑えられていることが分か
る。
Similarly, it can be seen from FIG. 5 that the amount of focus movement in the sub-scanning direction at the time of raising the temperature by + 25 ° C. is 0.1 mm, which is suppressed to a level causing no visual problem together with the main scanning direction.

【0105】尚、ここでは環境変動に対して昇温時の挙
動を中心に説明したが、例えば温度低下等の他の環境変
動においても上記と同様な効果を得ることができる。
Although the description has been made mainly on the behavior at the time of temperature rise with respect to environmental fluctuations, the same effect as described above can be obtained also with other environmental fluctuations such as a temperature decrease.

【0106】また本実施形態ではこれらの環境変動の補
償をすべてプラスチック製の光学素子で行っており、こ
れにより成形による製造コストの低減や、非球面を用い
た高画角収差補正による短光路長化等を同時に達成する
ことができる。
In this embodiment, all of these environmental fluctuations are compensated for by plastic optical elements, thereby reducing the manufacturing cost by molding, and shortening the optical path length by correcting the high angle of view aberration using an aspherical surface. Can be achieved at the same time.

【0107】このように本実施形態では上述の如く光源
手段として短波長レーザーを用い、従来の約半分のスポ
ット径を達成することで階調表現に優れた高解像度の画
像形成装置を可能とし、走査光学手段6としてプラスチ
ック製のトーリックレンズ61と複合光学素子62とを
用い、従来、短波長レーザーをプラスチックレンズで使
用した場合、補正が難しかった倍率色収差を補正可能と
している。また環境変動によるピント移動をも補償し、
各色間の濃度ムラの少ないカラー画像形成装置を容易な
構成で、かつ安価に実現している。
As described above, in the present embodiment, as described above, a short-wavelength laser is used as the light source means, and a spot diameter which is about half that of the conventional art is achieved, thereby enabling a high-resolution image forming apparatus excellent in gradation expression. A plastic toric lens 61 and a composite optical element 62 are used as the scanning optical means 6 to make it possible to correct chromatic aberration of magnification, which has conventionally been difficult to correct when using a short-wavelength laser with a plastic lens. It also compensates for focus shifts due to environmental changes,
A color image forming apparatus with less density unevenness between colors is realized with a simple configuration and at low cost.

【0108】[実施形態2]図6は本発明の実施形態2
の光走査装置の主走査方向の要部断面図である。同図に
おいて図3に示した要素と同一要素には同符番を付して
いる。
[Embodiment 2] FIG. 6 shows Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of the optical scanning device in the main scanning direction. In the figure, the same elements as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.

【0109】本実施形態において前述の実施形態1と異
なる点は光源手段として複数の発光点(発光部)を有す
るモノリシックなマルチビームレーザー51を使用し、
実施形態1と同様に高精度に光源手段の波長差による主
走査方向の結像位置ずれ(倍率色収差)を補償したこと
である。その他の構成及び光学的作用は実施形態1と略
同様であり、これにより同様な効果を得ている。
This embodiment differs from the first embodiment in that a monolithic multi-beam laser 51 having a plurality of light-emitting points (light-emitting portions) is used as a light source means.
As in the first embodiment, the imaging position shift (chromatic aberration of magnification) in the main scanning direction due to the wavelength difference of the light source means is compensated with high accuracy. Other configurations and optical functions are substantially the same as those of the first embodiment, and thus, similar effects are obtained.

【0110】即ち、同図において51は光源手段であ
り、複数の発光点(本実施形態では2つだが、3つ以上
でも良い。)を有するモノリシックなマルチビームレー
ザー(マルチ半導体レーザ光源)より成り、各々独立に
光変調された2つの光ビーム(図中では1本のみ図示)
を出射している。
That is, in the figure, reference numeral 51 denotes light source means, which is composed of a monolithic multi-beam laser (multi-semiconductor laser light source) having a plurality of light emitting points (two in this embodiment, but may be three or more). , Two light beams independently modulated (only one light beam is shown in the figure)
Are emitted.

【0111】46はfθ特性を有する光学素子としての
走査光学手段であり、屈折素子63と回折素子64とを
有している。屈折素子63は主走査方向と副走査方向と
で互いに異なるパワーを有する単一のプラスチック製の
トーリックレンズより成り、該トーリックレンズ63の
主走査断面内の両レンズ面63a,63bは共に非球面
形状より成っている。
Reference numeral 46 denotes scanning optical means as an optical element having fθ characteristics, and has a refracting element 63 and a diffractive element 64. The refracting element 63 is composed of a single plastic toric lens having different powers in the main scanning direction and the sub-scanning direction, and both lens surfaces 63a and 63b in the main scanning section of the toric lens 63 are both aspheric. Consists of

【0112】回折素子64は主走査方向と副走査方向と
で互いに異なるパワーを有する長尺の複合光学素子より
成り、該複合光学素子64は入射側の面64aが主走査
方向と副走査方向とで互いに異なるパワーを有する非球
面、出射側の面64bが平面上に回折格子72を付加し
た回折面から成っている。
The diffraction element 64 is composed of a long composite optical element having different powers in the main scanning direction and the sub-scanning direction. The composite optical element 64 has an incident side surface 64a in the main scanning direction and the sub-scanning direction. The output side surface 64b is composed of a diffraction surface obtained by adding a diffraction grating 72 on a plane.

【0113】本実施形態においてマルチビームレーザー
51から出射された2本の光ビームは前述の実施形態1
と同様の経路を通り、被走査面8上を副走査方向に一定
量隔離した状態で同時に走査している。
In this embodiment, the two light beams emitted from the multi-beam laser 51 are the same as those in the first embodiment.
Scanning is performed simultaneously on the surface 8 to be scanned in a state where the surface to be scanned 8 is separated by a certain amount in the sub-scanning direction.

【0114】表−2に本実施形態における光学配置とト
ーリックレンズ63の非球面係数及び複合光学素子64
の非球面係数と位相項を示す。
Table 2 shows the optical arrangement, the aspheric coefficient of the toric lens 63, and the composite optical element 64 in this embodiment.
Shows the aspheric coefficient and the phase term of.

【0115】[0115]

【表2】 [Table 2]

【0116】本実施形態における光走査装置の光源手段
としては前述の実施形態1と同様に窒化ガリウム系の青
紫色の半導体レーザー51を使用しており、その発振波
長は408nmである。前述した通り、レーザ光源の波
長を短波長化することで、従来の約半分のスポット径を
達成している。これにより更なる高解像化を図り、特に
階調表現に優れた画像を形成することが可能となる。
As in the first embodiment, a gallium nitride-based blue-violet semiconductor laser 51 is used as the light source means of the optical scanning device in this embodiment, and its oscillation wavelength is 408 nm. As described above, by shortening the wavelength of the laser light source, a spot diameter that is about half that of the related art is achieved. As a result, it is possible to further increase the resolution, and to form an image that is particularly excellent in gradation expression.

【0117】本実施形態においても前述の実施形態1と
同様に走査光学手段46を構成する屈折面と回折面のパ
ワー配置を適切に設定することにより、主走査方向はマ
ルチビームレーザー51の波長変動により生じる結像位
置の変化を、副走査方向は装置の環境変動(特に昇温)
により生じるピント変化を共に補償できるようにしてお
り、更に本実施形態では複数の発光点間の波長差により
生じる感光ドラム面8上における主走査方向の走査間隔
の変化(ジッター)も補償できるようにしている。
In the present embodiment, as in the first embodiment, by appropriately setting the power arrangement of the refracting surface and the diffractive surface constituting the scanning optical means 46, the main scanning direction is changed by the wavelength variation of the multi-beam laser 51. Changes in the imaging position caused by the change in the environment in the sub-scanning direction (especially temperature rise)
In the present embodiment, a change (jitter) in a scanning interval in the main scanning direction on the photosensitive drum surface 8 caused by a wavelength difference between a plurality of light emitting points can be compensated. ing.

【0118】本実施形態におけるトーリックレンズ63
と複合光学素子64との屈折面と、該複合光学素子64
の回折面とのパワー比は各々、 主走査方向:(Φr/Φd)×(dn/dλ)=−2.2
0E−3 副走査方向:ψr/[ψd×(dλ/dt)] =24.3 であり、これは条件式(式4)及び条件式(式10)を
各々満たしている。
The toric lens 63 in the present embodiment
Refracting surface of the composite optical element 64 and the composite optical element 64
The power ratio with respect to the diffractive surface is: Main scanning direction: (Φr / Φd) × (dn / dλ) = − 2.2
0E-3 Sub-scanning direction: ψr / [ψd × (dλ / dt)] = 24.3, which satisfies the conditional expression (Expression 4) and the conditional expression (Expression 10), respectively.

【0119】図7は本実施形態におけるマルチビームレ
ーザー51の波長変化による主走査方向の結像位置変化
を示す説明図であり、マルチビームレーザー51の初期
波長と波長差1.5nm及び5nm与えた場合の結像位
置との差を示している。
FIG. 7 is an explanatory view showing a change in the imaging position in the main scanning direction due to a change in the wavelength of the multi-beam laser 51 in the present embodiment. The difference between the initial wavelength of the multi-beam laser 51 and the wavelength difference of 1.5 nm and 5 nm is given. The difference from the imaging position in the case is shown.

【0120】図8は本実施形態における環境変動前後の
近軸収差(主走査方向及び副走査方向の像面湾曲)を示
した説明図であり、実線は環境変動前の特性(設計値)
であり、破線は光走査装置が+25℃昇温したときの特
性(実効値)である。
FIG. 8 is an explanatory view showing paraxial aberration (field curvature in the main scanning direction and the sub-scanning direction) before and after the environmental change in the present embodiment, and the solid line is the characteristic (design value) before the environmental change.
And the broken line is the characteristic (effective value) when the temperature of the optical scanning device is increased by + 25 ° C.

【0121】図7より本実施形態では+5nmの波長差
による結像位置ずれが2μmであり、これは例えば解像
度600dpiのプリンターの場合、約1/20画素相
当以内の画素(位置)ずれに抑えられていることが分か
る。
As shown in FIG. 7, in this embodiment, the imaging position shift due to the wavelength difference of +5 nm is 2 μm. For example, in the case of a printer with a resolution of 600 dpi, the shift of the pixel (position) within about 1/20 pixel is suppressed. You can see that it is.

【0122】同様に図8より+25℃昇温時の副走査方
向のピント移動量が0.1mmであり、主走査方向と共
に視覚上問題のないレベルに抑えられていることが分か
る。
Similarly, it can be seen from FIG. 8 that the amount of focus movement in the sub-scanning direction at the time of raising the temperature by + 25 ° C. is 0.1 mm, and is suppressed to a level causing no visual problem together with the main scanning direction.

【0123】尚、ここでは環境変動に対して昇温時の挙
動を中心に説明したが、例えば温度低下等の他の環境変
動においても上記と同様な効果を得ることができる。
Although the description has been made mainly on the behavior at the time of temperature rise with respect to the environmental change, the same effect as described above can be obtained also in other environmental changes such as a temperature decrease.

【0124】また本実施形態ではこれらの環境変動の補
償をすべてプラスチック製の光学素子で行っており、こ
れにより成形による製造コストの低減や、非球面を用い
た高画角収差補正による短光路長化等を同時に達成する
ことができる。
In the present embodiment, all of these environmental fluctuations are compensated for by plastic optical elements, thereby reducing the manufacturing cost by molding and shortening the optical path length by correcting the high angle of view aberration using an aspherical surface. Can be achieved at the same time.

【0125】また本実施形態の特徴として倍率色収差
(主走査方向の結像位置変化)を高精度に補正している
ため、マルチビームレーザー51の複数の発光点間の波
長差によるジッターの低減も挙げられる。
Also, as a feature of the present embodiment, since the chromatic aberration of magnification (change of the imaging position in the main scanning direction) is corrected with high accuracy, jitter can be reduced due to the wavelength difference between a plurality of light emitting points of the multi-beam laser 51. No.

【0126】このように本実施形態では上述の如く光源
手段として短波長レーザーを用い、従来の約半分のスポ
ット径を達成することで階調表現に優れた高解像度の画
像形成装置を可能とし、走査光学手段46としてプラス
チック製のトーリックレンズ63と複合光学素子64と
を用い、従来、短波長レーザーをプラスチックレンズで
使用した場合、補正が難しかった倍率色収差を補正可能
としている。またマルチビームレーザー51の使用時の
ジッターを抑え、更に環境変動によるピント移動をも補
償し、各色間の濃度ムラの少ないカラー画像形成装置を
容易な構成で、かつ安価に実現している。
As described above, in the present embodiment, a short-wavelength laser is used as a light source as described above, and a high-resolution image forming apparatus excellent in gradation expression can be realized by achieving a spot diameter which is about half that of a conventional one. A plastic toric lens 63 and a composite optical element 64 are used as the scanning optical means 46, and it is possible to correct the chromatic aberration of magnification, which has conventionally been difficult to correct when a short wavelength laser is used with a plastic lens. In addition, a jitter during use of the multi-beam laser 51 is suppressed, a focus shift due to environmental fluctuation is compensated, and a color image forming apparatus with less density unevenness between colors is realized with a simple configuration and at low cost.

【0127】尚、本実施形態では光源手段としてモノリ
シックなマルチビームレーザー51を用いたが、これに
限らず,例えば単一の光ビームを出射するレーザ光源を
複数設け,該複数のレーザ光源から出射した複数の光ビ
ームをビーム合成手段により同一方向の光路に合成する
構成にしても良い。
In the present embodiment, the monolithic multi-beam laser 51 is used as the light source means. However, the present invention is not limited to this. For example, a plurality of laser light sources for emitting a single light beam are provided and emitted from the plurality of laser light sources. A configuration may be adopted in which the plurality of light beams thus formed are combined into an optical path in the same direction by a beam combining unit.

【0128】[実施形態3]図9は本発明の実施形態3
の光走査装置の主走査方向の要部断面図である。同図に
おいて図6に示した要素と同一要素には同符番を付して
いる。
[Embodiment 3] FIG. 9 shows Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of the optical scanning device in the main scanning direction. In the figure, the same elements as those shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals.

【0129】本実施形態において前述の実施形態2と異
なる点は光源手段としてのモノリシックなマルチビーム
レーザー51の発振波長を440nmとした点である。そ
の他の構成及び光学的作用は実施形態2と略同様であ
り、これにより同様な効果を得ている。
This embodiment differs from the second embodiment in that the oscillation wavelength of the monolithic multi-beam laser 51 as the light source means is set to 440 nm. Other configurations and optical functions are substantially the same as those of the second embodiment, and the same effects are obtained.

【0130】表−3に本実施形態における光学配置とト
ーリックレンズ63の非球面係数及び複合光学素子64
の非球面係数と位相項を示す。(但し、位相関数で使用
される波長は440nmである。)
Table 3 shows the optical arrangement, the aspheric coefficient of the toric lens 63, and the composite optical element 64 in this embodiment.
Shows the aspheric coefficient and the phase term of. (However, the wavelength used in the phase function is 440 nm.)

【0131】[0131]

【表3】 [Table 3]

【0132】本実施形態においても前述の実施形態2と
同様に走査光学手段46を構成する屈折面と回折面のパ
ワー配置を適切に設定することにより、主走査方向はマ
ルチビームレーザー51の波長変動により生じる結像位
置の変化を、副走査方向は装置の環境変動(特に昇温)
により生じるピント変化を共に補償できるようにしてお
り、更に本実施形態でも複数の発光点間の波長差により
生じる感光ドラム面8上における主走査方向の走査間隔
の変化(ジッター)も補償できるようにしている。
In this embodiment, as in Embodiment 2 described above, by appropriately setting the power arrangement of the refracting surface and the diffractive surface constituting the scanning optical means 46, the main scanning direction varies with the wavelength variation of the multi-beam laser 51. Changes in the imaging position caused by the change in the environment in the sub-scanning direction (especially temperature rise)
In addition, in the present embodiment, a change (jitter) in the scanning interval in the main scanning direction on the photosensitive drum surface 8 caused by a wavelength difference between a plurality of light emitting points can be compensated. ing.

【0133】本実施形態におけるトーリックレンズ63
と複合光学素子64との屈折面と、該複合光学素子64
の回折面とのパワー比は各々、 主走査方向:(Φr/Φd)×(dn/dλ)=−1.8
2E−3 副走査方向:ψr/[ψd×(dλ/dt)] =24.4 であり、これは条件式(式4)及び条件式(式10)を
各々満たしている。
The toric lens 63 in the present embodiment
Refracting surface of the composite optical element 64 and the composite optical element 64
The power ratio with respect to the diffraction surface is as follows: Main scanning direction: (Φr / Φd) × (dn / dλ) = − 1.8
2E-3 Sub-scanning direction: ψr / [ψd × (dλ / dt)] = 24.4, which satisfies the conditional expression (Expression 4) and the conditional expression (Expression 10), respectively.

【0134】図10は本実施形態におけるマルチビーム
レーザー51の波長変化による主走査方向の結像位置変
化を示す説明図であり、マルチビームレーザー51の初
期波長と波長差1.5nm及び5nm与えた場合の結像
位置との差を示している。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a change in the imaging position in the main scanning direction due to a change in the wavelength of the multi-beam laser 51 in the present embodiment. The difference between the initial wavelength of the multi-beam laser 51 and the wavelength difference of 1.5 nm and 5 nm is given. The difference from the imaging position in the case is shown.

【0135】図11は本実施形態における環境変動前後
の近軸収差(主走査方向及び副走査方向の像面湾曲)を
示した説明図であり、実線は環境変動前の特性(設計
値)であり、破線は光走査装置が+25℃昇温したとき
の特性(実効値)である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing paraxial aberrations (field curvature in the main scanning direction and the sub-scanning direction) before and after the environmental change in the present embodiment, and the solid line is a characteristic (design value) before the environmental change. The dashed line indicates the characteristic (effective value) when the temperature of the optical scanning device is increased by + 25 ° C.

【0136】図10より本実施形態では+5nmの波長
差による結像位置ずれが2μmであり、これは例えば解
像度600dpiのプリンターの場合、約1/20画素
相当以内の画素(位置)ずれに抑えられていることが分
かる。
As shown in FIG. 10, in this embodiment, the deviation of the imaging position due to the wavelength difference of +5 nm is 2 μm. You can see that it is.

【0137】同様に図11より+25℃昇温時の副走査
方向のピント移動量が0.1mmであり、主走査方向と
共に視覚上問題のないレベルに抑えられていることが分
かる。
Similarly, it can be seen from FIG. 11 that the amount of focus movement in the sub-scanning direction at the time of raising the temperature by + 25 ° C. is 0.1 mm, and is suppressed to a level causing no visual problem together with the main scanning direction.

【0138】尚、ここでは環境変動に対して昇温時の挙
動を中心に説明したが、例えば温度低下等の他の環境変
動においても上記と同様な効果を得ることができる。
Although the description has been made mainly on the behavior at the time of temperature rise with respect to the environmental change, the same effect as described above can be obtained also in other environmental change such as a temperature decrease.

【0139】また本実施形態ではこれらの環境変動の補
償をすべてプラスチック製の光学素子で行っており、こ
れにより成形による製造コストの低減や、非球面を用い
た高画角収差補正による短光路長化等を同時に達成する
ことができる。
In the present embodiment, all of these environmental fluctuations are compensated for by plastic optical elements, thereby reducing the manufacturing cost by molding and shortening the optical path length by correcting a high angle of view aberration using an aspherical surface. Can be achieved at the same time.

【0140】このように本実施形態では上述の如く光源
手段として短波長レーザーを用い、従来より微小のスポ
ット径を達成することで階調表現に優れた高解像度の画
像形成装置を可能とし、走査光学手段46としてプラス
チック製のトーリックレンズ63と複合光学素子64と
を用い、従来、短波長レーザーをプラスチックレンズで
使用した場合、補正が難しかった倍率色収差を補正可能
としている。またマルチビームレーザー51の使用時の
ジッターを抑え、更に環境変動によるピント移動をも補
償し、各色間の濃度ムラの少ないカラー画像形成装置を
容易な構成で、かつ安価に実現している。
As described above, in this embodiment, a short-wavelength laser is used as the light source as described above, and a fine spot diameter is achieved as compared with the conventional art, thereby enabling a high-resolution image forming apparatus excellent in gradation expression. A plastic toric lens 63 and a composite optical element 64 are used as the optical means 46, and it is possible to correct chromatic aberration of magnification, which has conventionally been difficult to correct when a short wavelength laser is used with a plastic lens. In addition, a jitter during use of the multi-beam laser 51 is suppressed, a focus shift due to environmental fluctuation is compensated, and a color image forming apparatus with less density unevenness between colors is realized with a simple configuration and at low cost.

【0141】[実施形態4]図12は本発明の実施形態
4の光走査装置の主走査方向の要部断面図である。同図
において図6に示した要素と同一要素には同符番を付し
ている。
[Embodiment 4] FIG. 12 is a sectional view of a main portion of an optical scanning device according to Embodiment 4 of the present invention in the main scanning direction. In the figure, the same elements as those shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals.

【0142】本実施形態において前述の実施形態2と異
なる点は光源手段としてのモノリシックなマルチビーム
レーザーの発振波長を480nmとした点である。その他
の構成及び光学的作用は実施形態2と略同様であり、こ
れにより同様な効果を得ている。
This embodiment differs from the second embodiment in that the oscillation wavelength of the monolithic multi-beam laser as the light source means is 480 nm. Other configurations and optical functions are substantially the same as those of the second embodiment, and the same effects are obtained.

【0143】表−4に本実施形態における光学配置とト
ーリックレンズ63の非球面係数及び複合光学素子64
の非球面係数と位相項を示す。(但し、位相関数で使用
される波長は480nmである。)
Table 4 shows the optical arrangement, the aspheric coefficient of the toric lens 63, and the composite optical element 64 in this embodiment.
Shows the aspheric coefficient and the phase term of. (However, the wavelength used in the phase function is 480 nm.)

【0144】[0144]

【表4】 [Table 4]

【0145】本実施形態においても前述の実施形態2と
同様に走査光学手段46を構成する屈折面と回折面のパ
ワー配置を適切に設定することにより、主走査方向はマ
ルチビームレーザー51の波長変動により生じる結像位
置の変化を、副走査方向は装置の環境変動(特に昇温)
により生じるピント変化を共に補償できるようにしてお
り、更に本実施形態でも複数の発光点間の波長差により
生じる感光ドラム面8上における主走査方向の走査間隔
の変化(ジッター)も補償できるようにしている。
In this embodiment, as in Embodiment 2 described above, by appropriately setting the power arrangement of the refracting surface and the diffractive surface constituting the scanning optical means 46, the main scanning direction varies with the wavelength variation of the multi-beam laser 51. Changes in the imaging position caused by the change in the environment in the sub-scanning direction (especially temperature rise)
In addition, in the present embodiment, a change (jitter) in the scanning interval in the main scanning direction on the photosensitive drum surface 8 caused by a wavelength difference between a plurality of light emitting points can be compensated. ing.

【0146】本実施形態におけるトーリックレンズ63
と複合光学素子64との屈折面と、該複合光学素子64
の回折面とのパワー比は各々、 主走査方向:(Φr/Φd)×(dn/dλ)=−1.6
8E−3 副走査方向:ψr/[ψd×(dλ/dt)] =22.9 であり、これは条件式(式4)及び条件式(式10)を
各々満たしている。
The toric lens 63 in the present embodiment
Refracting surface of the composite optical element 64 and the composite optical element 64
The power ratio with respect to the diffractive surface in the main scanning direction is (Φr / Φd) × (dn / dλ) = − 1.6.
8E-3 Sub-scanning direction: ψr / [ψd × (dλ / dt)] = 22.9, which satisfies the conditional expression (Expression 4) and the conditional expression (Expression 10), respectively.

【0147】図13は本実施形態におけるマルチビーム
レーザー51の波長変化による主走査方向の結像位置変
化を示す説明図であり、マルチビームレーザー51の初
期波長と波長差1.5nm及び5nm与えた場合の結像
位置との差を示している。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a change in the imaging position in the main scanning direction due to a change in the wavelength of the multi-beam laser 51 in the present embodiment. The difference between the initial wavelength of the multi-beam laser 51 and the wavelength difference of 1.5 nm and 5 nm is given. The difference from the imaging position in the case is shown.

【0148】図14は本実施形態における環境変動前後
の近軸収差(主走査方向及び副走査方向の像面湾曲)を
示した説明図であり、実線は環境変動前の特性(設計
値)であり、破線は光走査装置が+25℃昇温したとき
の特性(実効値)である。
FIG. 14 is an explanatory view showing paraxial aberration (field curvature in the main scanning direction and the sub-scanning direction) before and after the environmental change in the present embodiment, and the solid line indicates the characteristic (design value) before the environmental change. The dashed line indicates the characteristic (effective value) when the temperature of the optical scanning device is increased by + 25 ° C.

【0149】図13より本実施形態では+5nmの波長
差による結像位置ずれが2μmであり、これは例えば解
像度600dpiのプリンターの場合、約1/20画素
相当以内の画素(位置)ずれに抑えられていることが分
かる。
As shown in FIG. 13, in this embodiment, the imaging position deviation due to the wavelength difference of +5 nm is 2 μm. For example, in the case of a printer with a resolution of 600 dpi, the deviation of the pixel (position) within about 1/20 pixel is suppressed. You can see that it is.

【0150】同様に図14より+25℃昇温時の副走査
方向のピント移動量が0.1mmであり、主走査方向と
共に視覚上問題のないレベルに抑えられていることが分
かる。
Similarly, it can be seen from FIG. 14 that the amount of focus movement in the sub-scanning direction at the time of raising the temperature by + 25 ° C. is 0.1 mm, and is suppressed to a level causing no visual problem together with the main scanning direction.

【0151】尚、ここでは環境変動に対して昇温時の挙
動を中心に説明したが、例えば温度低下等の他の環境変
動においても上記と同様な効果を得ることができる。
Although the description has been made mainly on the behavior at the time of temperature rise with respect to the environmental fluctuation, the same effect as described above can be obtained also in other environmental fluctuations such as a temperature decrease.

【0152】また本実施形態ではこれらの環境変動の補
償をすべてプラスチック製の光学素子で行っており、こ
れにより成形による製造コストの低減や、非球面を用い
た高画角収差補正による短光路長化等を同時に達成する
ことができる。
In this embodiment, all of these environmental fluctuations are compensated for by plastic optical elements, thereby reducing the manufacturing cost by molding, and shortening the optical path length by correcting the high angle of view aberration using an aspherical surface. Can be achieved at the same time.

【0153】このように本実施形態では上述の如く光源
手段として短波長レーザーを用い、従来より微小のスポ
ット径を達成することで階調表現に優れた高解像度の画
像形成装置を可能とし、走査光学手段46としてプラス
チック製のトーリックレンズ63と複合光学素子64と
を用い、従来、短波長レーザーをプラスチックレンズで
使用した場合、補正が難しかった倍率色収差を補正可能
としている。またマルチビームレーザー51の使用時の
ジッターを抑え、更に環境変動によるピント移動をも補
償し、各色間の濃度ムラの少ないカラー画像形成装置を
容易な構成で、かつ安価に実現している。
As described above, in the present embodiment, a short-wavelength laser is used as the light source means as described above, and a fine spot diameter is achieved compared to the conventional art, thereby enabling a high-resolution image forming apparatus excellent in gradation expression. A plastic toric lens 63 and a composite optical element 64 are used as the optical means 46, and it is possible to correct chromatic aberration of magnification, which has conventionally been difficult to correct when a short wavelength laser is used with a plastic lens. In addition, a jitter during use of the multi-beam laser 51 is suppressed, a focus shift due to environmental fluctuation is compensated, and a color image forming apparatus with less density unevenness between colors is realized with a simple configuration and at low cost.

【0154】尚、各実施形態では走査光学手段を単一の
屈折素子(トーリックレンズ)と単一の回折素子(複合
光学素子)の2枚の光学素子より構成したが、これに限
らず、例えば屈折面と回折面を含む単一の光学素子,も
しくは屈折面と回折面を含む3枚以上の光学素子より構
成しても良い。
In each of the embodiments, the scanning optical means is constituted by two optical elements of a single refractive element (toric lens) and a single diffractive element (composite optical element). However, the present invention is not limited to this. A single optical element including a refractive surface and a diffractive surface, or three or more optical elements including a refractive surface and a diffractive surface may be used.

【0155】また各実施形態では上記条件式(式4)及
び条件式(式10)の双方を各々満たしているが、一方
の条件式のみであっても良い。
In each embodiment, both of the conditional expressions (Expression 4) and the conditional expression (Expression 10) are satisfied. However, only one conditional expression may be satisfied.

【0156】また各実施形態では装置の環境変動による
被走査面上での副走査方向のピント位置変化を屈折面と
回折面とのパワー変化と光源手段の波長変化とにより補
償したが、もちろん主走査方向のピント位置変化も屈折
面と回折面とのパワー変化及び光源手段の波長変化によ
り補償されている。
In each embodiment, the change in the focus position in the sub-scanning direction on the surface to be scanned due to the environmental fluctuation of the apparatus is compensated for by the power change between the refraction surface and the diffraction surface and the wavelength change of the light source means. The focus position change in the scanning direction is also compensated for by the power change between the refraction surface and the diffraction surface and the wavelength change of the light source means.

【0157】[画像形成装置]図15は、本発明の画像
形成装置の実施形態を示す副走査方向の要部断面図であ
る。図において、符号104は画像形成装置を示す。こ
の画像形成装置104には、パーソナルコンピュータ等
の外部機器117からコードデータDcが入力する。こ
のコードデータDcは、装置内のプリンタコントローラ
111によって、画像データ(ドットデータ)Diに変
換される。この画像データDiは、実施形態1〜4に示
した構成を有する光走査ユニット100に入力される。
そして、この光走査ユニット100からは、画像データ
Diに応じて変調された光ビーム103が出射され、こ
の光ビーム103によって感光ドラム101の感光面が
主走査方向に走査される。
[Image Forming Apparatus] FIG. 15 is a sectional view of a main portion in the sub-scanning direction showing an embodiment of the image forming apparatus of the present invention. In the figure, reference numeral 104 denotes an image forming apparatus. Code data Dc is input to the image forming apparatus 104 from an external device 117 such as a personal computer. The code data Dc is converted into image data (dot data) Di by the printer controller 111 in the apparatus. This image data Di is input to the optical scanning unit 100 having the configuration shown in the first to fourth embodiments.
The optical scanning unit 100 outputs image data.
A light beam 103 modulated according to Di is emitted, and the light beam 103 scans the photosensitive surface of the photosensitive drum 101 in the main scanning direction.

【0158】静電潜像担持体(感光体)たる感光ドラム
101は、モータ115によって時計廻りに回転させら
れる。そして、この回転に伴って、感光ドラム101の
感光面が光ビーム103に対して、主走査方向と直交す
る副走査方向に移動する。感光ドラム101の上方に
は、感光ドラム101の表面を一様に帯電せしめる帯電
ローラ102が表面に当接するように設けられている。
そして、帯電ローラ102によって帯電された感光ドラ
ム101の表面に、前記光走査ユニット100によって
走査される光ビーム103が照射されるようになってい
る。
The photosensitive drum 101, which is an electrostatic latent image carrier (photoconductor), is rotated clockwise by a motor 115. Then, along with this rotation, the photosensitive surface of the photosensitive drum 101 moves in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction with respect to the light beam 103. Above the photosensitive drum 101, a charging roller 102 for uniformly charging the surface of the photosensitive drum 101 is provided so as to contact the surface.
The surface of the photosensitive drum 101 charged by the charging roller 102 is irradiated with a light beam 103 scanned by the optical scanning unit 100.

【0159】先に説明したように、光ビーム103は、
画像データDiに基づいて変調されており、この光ビー
ム103を照射することによって感光ドラム101の表
面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光
ビーム103の照射位置よりもさらに感光ドラム101
の回転方向の下流側で感光ドラム101に当接するよう
に配設された現像器107によってトナー像として現像
される。
As described above, the light beam 103 is
The light is modulated based on the image data Di, and by irradiating the light beam 103, an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 101. This electrostatic latent image is further moved from the irradiation position of the light beam 103 to the photosensitive drum 101.
Is developed as a toner image by a developing device 107 disposed so as to contact the photosensitive drum 101 on the downstream side in the rotation direction of the photosensitive drum 101.

【0160】現像器107によって現像されたトナー像
は、感光ドラム101の下方で、感光ドラム101に対
向するように配設された転写ローラ108によって被転
写材たる用紙112上に転写される。用紙112は感光
ドラム101の前方(図15において右側)の用紙カセ
ット109内に収納されているが、手差しでも給紙が可
能である。用紙カセット109端部には、給紙ローラ1
10が配設されており、用紙カセット109内の用紙1
12を搬送路へ送り込む。
The toner image developed by the developing device 107 is transferred below the photosensitive drum 101 onto a sheet 112 as a material to be transferred by a transfer roller 108 disposed so as to face the photosensitive drum 101. The sheet 112 is stored in a sheet cassette 109 in front of the photosensitive drum 101 (right side in FIG. 15), but can be fed manually. At the end of the paper cassette 109, the paper feed roller 1
10 are provided, and the paper 1 in the paper cassette 109 is provided.
12 to the transport path.

【0161】以上のようにして、未定着トナー像を転写
された用紙112はさらに感光ドラム101後方(図1
5において左側)の定着器へと搬送される。定着器は内
部に定着ヒータ(図示せず)を有する定着ローラ113
とこの定着ローラ113に圧接するように配設された加
圧ローラ114とで構成されており、転写部から搬送さ
れてきた用紙112を定着ローラ113と加圧ローラ1
14の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙
112上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ロ
ーラ113の後方には排紙ローラ116が配設されてお
り、定着された用紙112を画像形成装置の外に排出せ
しめる。
The sheet 112 onto which the unfixed toner image has been transferred as described above is further moved to the rear of the photosensitive drum 101 (FIG. 1).
5 at the left). The fixing device has a fixing roller 113 having a fixing heater (not shown) therein.
And a pressure roller 114 disposed so as to be in pressure contact with the fixing roller 113. The paper 112 conveyed from the transfer unit is fixed to the fixing roller 113 and the pressure roller 1.
The unfixed toner image on the paper 112 is fixed by heating while applying pressure at the pressure contact portion 14. Further, a paper discharge roller 116 is disposed behind the fixing roller 113, and discharges the fixed paper 112 to the outside of the image forming apparatus.

【0162】図15においては図示していないが、プリ
ントコントローラ111は、先に説明したデータの変換
だけでなく、モータ115を始め画像形成装置内の各部
や、後述する光走査ユニット内のポリゴンモータなどの
制御を行う。
Although not shown in FIG. 15, the print controller 111 performs not only the above-described data conversion, but also a motor 115 and other components in the image forming apparatus, and a polygon motor in an optical scanning unit to be described later. And so on.

【0163】[カラー画像形成装置]図16は本発明の
実施態様のカラー画像形成装置の要部概略図である。本
実施形態は、光走査装置を4個並べ各々並行して像担持
体である感光ドラム面上に画像情報を記録するタンデム
タイプのカラー画像形成装置である。図16において、
60はカラー画像形成装置、11,12,13,14は
各々実施形態1〜4に示したいずれかの構成を有する光
走査装置、21,22,23,24は各々像担持体とし
ての感光ドラム、31,32,33,34は各々現像
器、51は搬送ベルトである。
[Color Image Forming Apparatus] FIG. 16 is a schematic view of a main part of a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. This embodiment is a tandem type color image forming apparatus in which four optical scanning devices are arranged and image information is recorded in parallel on the surface of a photosensitive drum as an image carrier. In FIG.
Reference numeral 60 denotes a color image forming apparatus; 11, 12, 13, and 14 each represent an optical scanning device having any of the configurations shown in the first to fourth embodiments; 21, 22, 23, and 24 each represent a photosensitive drum as an image carrier; , 31, 32, 33 and 34 are developing units, and 51 is a conveyor belt.

【0164】図16において、カラー画像形成装置60
には、パーソナルコンピュータ等の外部機器52からR
(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)の各色信号
が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコン
トローラ53によって、C(シアン),M(マゼン
タ),Y(イエロー)、B(ブラック)の各画像データ
(ドットデータ)に変換される。これらの画像データ
は、それぞれ光走査装置11,12,13,14に入力
される。そして、これらの光走査装置からは、各画像デ
ータに応じて変調された光ビーム41,42,43,4
4が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム2
1,22,23,24の感光面が主走査方向に走査され
る。
In FIG. 16, the color image forming apparatus 60
From an external device 52 such as a personal computer.
(Red), G (green), and B (blue) color signals are input. These color signals are converted into image data (dot data) of C (cyan), M (magenta), Y (yellow), and B (black) by the printer controller 53 in the apparatus. These image data are input to the optical scanning devices 11, 12, 13, and 14, respectively. From these optical scanning devices, light beams 41, 42, 43, 4 modulated in accordance with each image data are output.
4 are emitted, and the photosensitive drum 2 is
The photosensitive surfaces 1, 22, 23, and 24 are scanned in the main scanning direction.

【0165】本実施態様におけるカラー画像形成装置は
光走査装置(11,12,13,14)を4個並べ、各
々がC(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー)、
B(ブラック)の各色に対応し、各々平行して感光ドラ
ム21,22,23,24面上に画像信号(画像情報)
を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。
The color image forming apparatus of this embodiment is composed of four optical scanning devices (11, 12, 13, 14), each of which is C (cyan), M (magenta), Y (yellow),
An image signal (image information) corresponding to each color of B (black) is provided on the photosensitive drums 21, 22, 23, and 24 in parallel.
Is recorded, and a color image is printed at a high speed.

【0166】本実施態様におけるカラー画像形成装置は
上述の如く4つの光走査装置11,12,13,14に
より各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色
の潜像を各々対応する感光ドラム21,22,23,2
4面上に形成している。その後、記録材に多重転写して
1枚のフルカラー画像を形成している。
The color image forming apparatus of this embodiment uses the four light scanning devices 11, 12, 13, and 14 to form latent images of respective colors by using the light beams based on the respective image data as described above. 21, 22, 23, 2
It is formed on four surfaces. Thereafter, multiple transfer to a recording material is performed to form one full color image.

【0167】前記外部機器52としては、例えばCCD
センサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良
い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー
画像形成装置60とで、カラーデジタル複写機が構成さ
れる。
As the external device 52, for example, a CCD
A color image reading device provided with a sensor may be used. In this case, the color image reading apparatus and the color image forming apparatus 60 constitute a color digital copying machine.

【0168】[0168]

【発明の効果】本発明によれば前述の如く500nm以
下の短波長光源を用いた光走査装置及びそれを用いた画
像形成装置において、走査光学手段を構成する少なくと
も1つの屈折面と少なくとも1つの回折面の主走査方向
又は/及び副走査方向のパワー配置を最適化することに
より、波長変動による主走査方向の結像位置ずれ(倍率
色収差)、又は/及び環境変動(温度変化等)に伴なう
副走査方向のピントズレ(特に副走査方向の像面湾曲移
動)を抑え、簡易な構成で高精細な印字を容易に得るこ
とができる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を
達成することができる。
According to the present invention, as described above, in an optical scanning apparatus using a short wavelength light source of 500 nm or less and an image forming apparatus using the same, at least one refracting surface and at least one By optimizing the power arrangement of the diffractive surface in the main scanning direction and / or the sub-scanning direction, it is possible to compensate for image position shift in the main scanning direction due to wavelength fluctuation (chromatic aberration of magnification) or / and environmental fluctuation (temperature change, etc.). To achieve an optical scanning device capable of suppressing out-of-focus in the sub-scanning direction (especially, curvature of field in the sub-scanning direction) and easily obtaining high-definition printing with a simple configuration, and an image forming apparatus using the same. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施形態1のカラー画像形成装置の
要部概略図。
FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of a color image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示した光走査装置とそれに対応する像
担持体を示した要部概略図。
FIG. 2 is a main part schematic diagram showing the optical scanning device shown in FIG. 1 and an image carrier corresponding thereto.

【図3】 図2に示した走査光学手段の主走査方向の要
部断面図。
FIG. 3 is a sectional view of a main part of the scanning optical unit shown in FIG. 2 in the main scanning direction.

【図4】 本発明の実施形態1における波長変化による
主走査方向の結像位置変化を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a change in an imaging position in a main scanning direction due to a wavelength change in the first embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施形態1における波長変化による
像面湾曲の変化を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a change in field curvature due to a wavelength change in the first embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施形態2の走査光学手段の主走査
方向の要部断面図。
FIG. 6 is a sectional view of a main part of a scanning optical unit in a main scanning direction according to a second embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の実施形態2における波長変化による
主走査方向の結像位置変化を示す図。
FIG. 7 is a diagram illustrating a change in an imaging position in a main scanning direction due to a change in wavelength according to the second embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施形態2における波長変化による
像面湾曲の変化を示す図。
FIG. 8 is a diagram illustrating a change in curvature of field due to a change in wavelength according to the second embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施形態3の走査光学手段の主走査
方向の要部断面図。
FIG. 9 is a sectional view of a main part of a scanning optical unit in a main scanning direction according to a third embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の実施形態3における波長変化によ
る主走査方向の結像位置変化を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a change in an imaging position in a main scanning direction due to a wavelength change in Embodiment 3 of the present invention.

【図11】 本発明の実施形態3における波長変化によ
る像面湾曲の変化を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a change in field curvature due to a wavelength change in the third embodiment of the present invention.

【図12】 本発明の実施形態4の走査光学手段の主走
査方向の要部断面図。
FIG. 12 is a sectional view of a main part in a main scanning direction of a scanning optical unit according to a fourth embodiment of the present invention.

【図13】 本発明の実施形態4における波長変化によ
る主走査方向の結像位置変化を示す図。
FIG. 13 is a diagram illustrating a change in an imaging position in the main scanning direction due to a change in wavelength according to the fourth embodiment of the present invention.

【図14】 本発明の実施形態4における波長変化によ
る像面湾曲の変化を示す図。
FIG. 14 is a diagram illustrating a change in curvature of field due to a change in wavelength according to the fourth embodiment of the present invention.

【図15】 本発明の画像形成装置の実施形態を示す副
走査断面図
FIG. 15 is a sub-scan sectional view showing an embodiment of the image forming apparatus of the present invention.

【図16】 本発明の実施態様のカラー画像形成装置の
要部概略図
FIG. 16 is a schematic diagram of a main part of a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図17】 従来のマルチビーム光走査装置を説明する
FIG. 17 illustrates a conventional multi-beam optical scanning device.

【図18】 従来のカラー画像形成装置の要部概略図FIG. 18 is a schematic view of a main part of a conventional color image forming apparatus.

【図19】 従来の光走査装置の主走査方向の要部断面
FIG. 19 is a sectional view of a main part of a conventional optical scanning device in a main scanning direction.

【図20】 従来の走査光学手段における波長変化によ
る主走査方向の結像位置変化を示す図
FIG. 20 is a diagram showing a change in an imaging position in a main scanning direction due to a change in wavelength in a conventional scanning optical unit.

【図21】 光学樹脂の屈折率波長特性を示す図FIG. 21 is a diagram showing a refractive index wavelength characteristic of an optical resin.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、51‥‥光源手段 2‥‥コリメータレンズ 3‥‥絞り 4‥‥シリンドリカルレンズ 5‥‥偏向手段 6,46‥‥走査光学手段 61,63‥‥屈折素子 62,64‥‥回折素子(複合光学素子) 71,72‥‥回折格子 8‥‥被走査面 11、12、13、14‥‥光走査装置 21、22、23、24‥‥像担持体(感光ドラム) 31、32、33、34‥‥現像器 41‥‥搬送ベルト 51‥‥マルチビームレーザー 52‥‥外部機器 53‥‥プリンタコントローラ 60‥‥カラー画像形成装置 100 光走査装置 101 感光ドラム 102 帯電ローラ 103 光ビーム 104 画像形成装置 107 現像装置 108 転写ローラ 109 用紙カセット 110 給紙ローラ 111 プリンタコントローラ 112 転写材(用紙) 113 定着ローラ 114 加圧ローラ 115 モータ 116 排紙ローラ 117 外部機器 1, 51 light source means 2 collimator lens 3 stop 4 cylindrical lens 5 deflection means 6, 46 scanning optical means 61, 63 refraction element 62, 64 diffraction element (composite Optical elements) 71, 72 {Diffraction grating 8} Scanned surface 11, 12, 13, 14 Optical scanning device 21, 22, 23, 24 Image carrier (photosensitive drum) 31, 32, 33, 34 {developing device 41} conveyer belt 51 {multi-beam laser 52} external device 53 {printer controller 60} color image forming device 100 optical scanning device 101 photosensitive drum 102 charging roller 103 light beam 104 image forming device 107 developing device 108 transfer roller 109 paper cassette 110 paper feed roller 111 printer controller 112 transfer material (paper) 113 Fixing roller 114 Pressure roller 115 Motor 116 Discharge roller 117 External device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02B 13/00 G02B 13/08 5C072 13/08 13/18 5F073 13/18 H01S 5/323 610 H01S 5/323 610 H04N 1/036 A H04N 1/036 B41J 3/00 D 1/113 H04N 1/04 104A Fターム(参考) 2C362 AA03 AA13 BA51 BA52 BA58 BA86 CA22 CA39 2H045 BA22 BA23 CA04 CA34 CA55 CA67 CB22 2H049 AA04 AA14 AA37 AA39 AA43 AA55 AA64 2H087 KA19 LA22 NA08 NA14 PA02 PA17 PB02 QA03 QA12 QA18 QA22 QA38 QA41 RA05 RA07 RA08 RA13 RA46 UA01 5C051 AA02 CA07 DA02 DB02 DB22 DB24 DB30 DC01 DC04 DC07 EA01 FA01 5C072 AA03 BA12 BA19 DA02 DA04 DA18 DA20 DA21 HA06 HA09 HA13 HA15 QA14 XA01 XA05 5F073 BA07 CA02 EA05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (reference) G02B 13/00 G02B 13/08 5C072 13/08 13/18 5F073 13/18 H01S 5/323 610 H01S 5 / 323 610 H04N 1/036 A H04N 1/036 B41J 3/00 D 1/113 H04N 1/04 104A F-term (reference) 2C362 AA03 AA13 BA51 BA52 BA58 BA86 CA22 CA39 2H045 BA22 BA23 CA04 CA34 CA55 CA67 CB22 2H049 AA04 AA14A AA39 AA43 AA55 AA64 2H087 KA19 LA22 NA08 NA14 PA02 PA17 PB02 QA03 QA12 QA18 QA22 QA38 QA41 RA05 RA07 RA08 RA13 RA46 UA01 5C051 AA02 CA07 DA02 DB02 DB22 DB24 DB30 DC01 DC04 DC07 EA01 DA03 HA19 DA01 DA02A QA14 XA01 XA05 5F073 BA07 CA02 EA05

Claims (34)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源手段から出射した光ビームを偏向す
る偏向手段と、該偏向手段で偏向された光ビームを被走
査面上に結像させる走査光学手段と、を有する光走査装
置において、 該走査光学手段は少なくとも一つの屈折面と少なくとも
一つの回折面を有し、屈折面の主走査方向の合成パワー
をΦr、回折面の主走査方向の合成パワーをΦd、該光源
手段の発振波長に対する屈折面を形成する光学素子の材
質の屈折率の変化率をdn/dλ(/nm)としたとき、 −2.37×10-3(/nm)<(Φr/Φd)×(dn/d
λ)<−0.9×10-3(/nm) なる条件を満足することを特徴とする光走査装置。
1. An optical scanning device comprising: a deflecting unit that deflects a light beam emitted from a light source unit; and a scanning optical unit that forms an image of the light beam deflected by the deflecting unit on a surface to be scanned. The scanning optical means has at least one refracting surface and at least one diffractive surface, the combined power of the refracting surface in the main scanning direction Φr, the combined power of the diffracting surface in the main scanning direction Φd, and the oscillation wavelength of the light source means. When the rate of change of the refractive index of the material of the optical element forming the refraction surface is dn / dλ (/ nm), -2.37 × 10 −3 (/ nm) <(Φr / Φd) × (dn / d)
λ) <-0.9 × 10 −3 (/ nm).
【請求項2】 前記走査光学手段は、 −2.25×10-3(/nm)<(Φr/Φd)×(dn/d
λ)<−1.30×10-3(/nm) なる条件を満足することを特徴とする請求項1記載の光
走査装置。
2. The scanning optical means comprises: -2.25 × 10 −3 (/ nm) <(Φr / Φd) × (dn / d
2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the following condition is satisfied: λ) <− 1.30 × 10 −3 (/ nm).
【請求項3】 前記光源手段の発振波長は380nm〜
500nmの範囲内であることを特徴とする請求項1又
は2記載の光走査装置。
3. An oscillation wavelength of said light source means is 380 nm or more.
The optical scanning device according to claim 1, wherein the optical scanning device is within a range of 500 nm.
【請求項4】 前記光源手段は窒化ガリウム系の青紫色
の半導体レーザーを有していることを特徴とする請求項
1、2又は3記載の光走査装置。
4. The optical scanning device according to claim 1, wherein said light source means includes a gallium nitride-based blue-violet semiconductor laser.
【請求項5】 前記走査光学手段は主走査方向の倍率色
収差が補正されていることを特徴とする請求項1乃至4
の何れか1項に記載の光走査装置。
5. The scanning optical unit according to claim 1, wherein the chromatic aberration of magnification in the main scanning direction is corrected.
The optical scanning device according to claim 1.
【請求項6】 前記走査光学手段は単一の屈折素子と平
面状に成形された回折格子面を有する単一の回折素子を
有していることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1
項に記載の光走査装置。
6. The scanning optical means according to claim 1, wherein said scanning optical means includes a single refracting element and a single diffractive element having a plane-shaped diffraction grating surface. 1
Item 6. The optical scanning device according to Item 1.
【請求項7】 前記屈折素子と前記回折素子はプラスチ
ック材料で製作されていることを特徴とする請求項6記
載の光走査装置。
7. The optical scanning device according to claim 6, wherein the refraction element and the diffraction element are made of a plastic material.
【請求項8】 前記光源手段は複数の発光点を有するモ
ノリシックなマルチビームレーザーを有していることを
特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の光走査
装置。
8. The optical scanning device according to claim 1, wherein said light source means includes a monolithic multi-beam laser having a plurality of light emitting points.
【請求項9】 前記光源手段は複数のレーザ光源を有
し,該複数のレーザ光源から出射した複数の光ビームを
ビーム合成手段により合成し、前記偏向手段に導光して
いることを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記
載の光走査装置。
9. A light source device comprising: a plurality of laser light sources; a plurality of light beams emitted from the plurality of laser light sources being combined by a beam combining means and guided to the deflecting means. The optical scanning device according to claim 1.
【請求項10】 光源手段から出射した光ビームを偏向
する偏向手段と、該偏向手段で偏向された光ビームを被
走査面上に結像させる走査光学手段と、を有する光走査
装置において、 該走査光学手段は少なくとも一つの屈折面と少なくとも
一つの回折面を有し、屈折面の副走査方向の合成パワー
をψr、回折面の副走査方向の合成パワーをψd、温度に
対する該光源手段の発振波長の変化率をdλ/dt(nm/
℃)としたとき、 15.0(℃/nm)<ψr/[ψd×(dλ/dt)]<45.
0(℃/nm) なる条件を満足することを特徴とする光走査装置。
10. An optical scanning device comprising: deflecting means for deflecting a light beam emitted from a light source means; and scanning optical means for forming an image of the light beam deflected by the deflecting means on a surface to be scanned. The scanning optical means has at least one refracting surface and at least one diffractive surface, the combined power of the refracting surface in the sub-scanning direction is Δr, the combined power of the diffractive surface in the sub-scanning direction is Δd, and the oscillation of the light source means with respect to temperature. The rate of change of the wavelength is dλ / dt (nm /
° C), 15.0 (° C / nm) <ψr / [ψd × (dλ / dt)] <45.
An optical scanning device satisfying a condition of 0 (° C./nm).
【請求項11】 前記走査光学手段は、 18.0(℃/nm)<ψr/[ψd×(dλ/dt)]<38.
0(℃/nm) なる条件を満足することを特徴とする請求項10記載の
光走査装置。
11. The scanning optical means includes: 18.0 (° C./nm)<ψr/[ψd×(dλ/dt)]<38.
The optical scanning device according to claim 10, wherein a condition of 0 (° C / nm) is satisfied.
【請求項12】 前記光源手段の発振波長は380nm
〜500nmの範囲内であることを特徴とする請求項1
0又は11記載の光走査装置。
12. An oscillation wavelength of the light source means is 380 nm.
2. The method according to claim 1, wherein the wavelength is within a range of about 500 nm.
12. The optical scanning device according to 0 or 11.
【請求項13】 前記光源手段は窒化ガリウム系の青紫
色の半導体レーザーを有していることを特徴とする請求
項10、11又は12記載の光走査装置。
13. The optical scanning device according to claim 10, wherein said light source means comprises a gallium nitride-based blue-violet semiconductor laser.
【請求項14】 前記走査光学手段は温度変動にともな
う被走査面上でのピント位置変動が補償されていること
を特徴とする請求項10乃至13の何れか1項に記載の
光走査装置。
14. The optical scanning device according to claim 10, wherein the scanning optical unit compensates for a focus position variation on a surface to be scanned due to a temperature variation.
【請求項15】 前記走査光学手段は単一の屈折素子と
平面状に成形された回折格子面を有する単一の回折素子
を有していることを特徴とする請求項10乃至14の何
れか1項に記載の光走査装置。
15. The scanning optical means according to claim 10, wherein said scanning optical means includes a single refracting element and a single diffractive element having a plane-shaped diffraction grating surface. Item 2. The optical scanning device according to item 1.
【請求項16】 前記屈折素子と前記回折素子はプラス
チック材料で製作されていることを特徴とする請求項1
5記載の光走査装置。
16. The apparatus according to claim 1, wherein the refracting element and the diffractive element are made of a plastic material.
6. The optical scanning device according to claim 5.
【請求項17】 前記光源手段は複数の発光点を有する
モノリシックなマルチビームレーザーを有していること
を特徴とする請求項10乃至16の何れか1項に記載の
光走査装置。
17. The optical scanning device according to claim 10, wherein said light source means includes a monolithic multi-beam laser having a plurality of light emitting points.
【請求項18】 前記光源手段は複数のレーザ光源を有
し,該複数のレーザ光源から出射した複数の光ビームを
ビーム合成手段により合成し、前記偏向手段に導光して
いることを特徴とする請求項10乃至16の何れか1項
に記載の光走査装置。
18. A light source device comprising a plurality of laser light sources, a plurality of light beams emitted from the plurality of laser light sources being combined by a beam combining means, and guided to the deflecting means. The optical scanning device according to claim 10.
【請求項19】 光源手段から出射した光ビームを偏向
する偏向手段と、該偏向手段で偏向された光ビームを被
走査面上に結像させる走査光学手段と、を有する光走査
装置において、 該走査光学手段は少なくとも一つの屈折面と少なくとも
一つの回折面を有し、屈折面の主走査方向の合成パワー
をΦr、回折面の主走査方向の合成パワーをΦd、該光源
手段の発振波長に対する屈折面を形成する光学素子の材
質の屈折率の変化率をdn/dλ(/nm) 屈折面の副走査方向の合成パワーをψr、回折面の副走
査方向の合成パワーをψd、温度に対する該光源手段の
発振波長の変化率をdλ/dt(nm/℃)としたとき、 −2.37×10-3(/nm)<(Φr/Φd)×(dn/dλ)
<−0.9×10-3(/nm) 15.0(℃/nm)<ψr/[ψd×(dλ/dt)]<45.
0(℃/nm) なる条件を満足することを特徴とする光走査装置。
19. An optical scanning apparatus comprising: a deflecting unit that deflects a light beam emitted from a light source unit; and a scanning optical unit that forms an image of the light beam deflected by the deflecting unit on a surface to be scanned. The scanning optical means has at least one refracting surface and at least one diffractive surface, the combined power of the refracting surface in the main scanning direction Φr, the combined power of the diffracting surface in the main scanning direction Φd, and the oscillation wavelength of the light source means. The rate of change of the refractive index of the material of the optical element forming the refractive surface is dn / dλ (/ nm), the combined power of the refractive surface in the sub-scanning direction is Δr, the combined power of the diffraction surface in the sub-scanning direction is Δd, When the change rate of the oscillation wavelength of the light source means is dλ / dt (nm / ° C.), -2.37 × 10 −3 (/ nm) <(Φr / Φd) × (dn / dλ)
<−0.9 × 10 −3 (/ nm) 15.0 (° C./nm)<Δr/[Δd×(dλ/dt)]<45.
An optical scanning device satisfying a condition of 0 (° C./nm).
【請求項20】 前記走査光学手段は、 −2.25×10-3(/nm)<(Φr/Φd)×(dn/d
λ)<−1.30×10-3(/nm) 18.0(℃/nm)<ψr/[ψd×(dλ/dt)]<38.
0(℃/nm) なる条件を満足することを特徴とする請求項19記載の
光走査装置。
20. The scanning optical means, wherein -2.25 × 10 −3 (/ nm) <(Φr / Φd) × (dn / d
λ) <− 1.30 × 10 −3 (/ nm) 18.0 (° C./nm)<ψr/[ψd×(dλ/dt)]<38.
20. The optical scanning device according to claim 19, wherein a condition of 0 (° C./nm) is satisfied.
【請求項21】 前記光源手段の発振波長は380nm
〜500nmの範囲内であることを特徴とする請求項1
9又は20記載の光走査装置。
21. An oscillation wavelength of the light source means is 380 nm.
2. The method according to claim 1, wherein the wavelength is within a range of about 500 nm.
21. The optical scanning device according to 9 or 20.
【請求項22】 前記光源手段は窒化ガリウム系の青紫
色の半導体レーザーを有していることを特徴とする請求
項19、20又は21記載の光走査装置。
22. The optical scanning device according to claim 19, wherein said light source means comprises a gallium nitride based blue-violet semiconductor laser.
【請求項23】 前記走査光学手段は主走査方向の倍率
色収差が補正され、且つ温度変動にともなう被走査面上
での副走査方向のピント位置変動が補償されていること
を特徴とする請求項19乃至22の何れか1項に記載の
光走査装置。
23. The scanning optical unit according to claim 13, wherein the chromatic aberration of magnification in the main scanning direction is corrected, and the focus position fluctuation in the sub-scanning direction on the surface to be scanned due to temperature fluctuation is compensated. 23. The optical scanning device according to any one of 19 to 22.
【請求項24】 前記走査光学手段は単一の屈折素子と
平面状に成形された回折格子面を有する単一の回折素子
を有していることを特徴とする請求項19乃至23の何
れか1項に記載の光走査装置。
24. The scanning optical device according to claim 19, wherein the scanning optical means has a single refracting element and a single diffractive element having a plane-shaped diffraction grating surface. Item 2. The optical scanning device according to item 1.
【請求項25】 前記屈折素子と前記回折素子はプラス
チック材料で製作されていることを特徴とする請求項2
4記載の光走査装置。
25. The refraction element and the diffraction element are made of a plastic material.
5. The optical scanning device according to 4.
【請求項26】 前記光源手段は複数の発光点を有する
モノリシックなマルチビームレーザーを有していること
を特徴とする請求項19乃至25の何れか1項に記載の
光走査装置。
26. The optical scanning device according to claim 19, wherein said light source means includes a monolithic multi-beam laser having a plurality of light emitting points.
【請求項27】 前記光源手段は複数のレーザ光源を有
し,該複数のレーザ光源から出射した複数の光ビームを
ビーム合成手段により合成し、前記偏向手段に導光して
いることを特徴とする請求項19乃至25の何れか1項
に記載の光走査装置。
27. A light source device comprising: a plurality of laser light sources; a plurality of light beams emitted from the plurality of laser light sources being combined by a beam combining means, and guided to the deflecting means. The optical scanning device according to any one of claims 19 to 25.
【請求項28】 光源手段から出射した光ビームを偏向
する偏向手段と、該偏向手段で偏向された光ビームを被
走査面上に結像させる走査光学手段と、を有する光走査
装置において、 該光源手段の発振波長は380〜500nmの範囲内で
あり、該走査光学手段は倍率色収差が補正されているこ
とを特徴とする光走査装置。
28. An optical scanning device comprising: deflecting means for deflecting a light beam emitted from a light source means; and scanning optical means for forming an image of the light beam deflected by the deflecting means on a surface to be scanned. An optical scanning device wherein the oscillation wavelength of the light source means is in the range of 380 to 500 nm, and the scanning optical means has corrected chromatic aberration of magnification.
【請求項29】 光源手段から出射した光ビームを偏向
する偏向手段と、該偏向手段で偏向された光ビームを被
走査面上に結像させる走査光学手段と、を有する光走査
装置において、 該光源手段の発振波長は380〜500nmの範囲内で
あり、該光走査装置の温度変動にともなう被走査面上で
のピント位置変動が補償されていることを特徴とする光
走査装置。
29. An optical scanning device comprising: deflecting means for deflecting a light beam emitted from a light source means; and scanning optical means for forming an image of the light beam deflected by the deflecting means on a surface to be scanned. An optical scanning device, wherein an oscillation wavelength of the light source means is in a range of 380 to 500 nm, and a focus position variation on a surface to be scanned due to a temperature variation of the optical scanning device is compensated.
【請求項30】 光源手段から出射した光ビームを偏向
する偏向手段と、該偏向手段で偏向された光ビームを被
走査面上に結像させる走査光学手段と、を有する光走査
装置において、 該光源手段の発振波長は380〜500nmの範囲内で
あり、該走査光学手段は倍率色収差が補正され、かつ該
光走査装置の温度変動にともなう被走査面上でのピント
位置変動が補償されていることを特徴とする光走査装
置。
30. An optical scanning device comprising: a deflecting unit that deflects a light beam emitted from a light source unit; and a scanning optical unit that forms an image of the light beam deflected by the deflecting unit on a surface to be scanned. The oscillation wavelength of the light source means is in the range of 380 to 500 nm, the scanning optical means corrects for chromatic aberration of magnification, and compensates for focus position fluctuation on the surface to be scanned due to temperature fluctuation of the optical scanning device. An optical scanning device, comprising:
【請求項31】 請求項1乃至30の何れか1項に記載
の光走査装置と、前記被走査面に配置された感光体と、
前記光走査装置で走査された光ビームによって前記感光
体上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現
像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写
器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着
器とを有することを特徴とする画像形成装置。
31. An optical scanning device according to claim 1, further comprising: a photoconductor disposed on the surface to be scanned.
A developing device for developing an electrostatic latent image formed on the photoreceptor by the light beam scanned by the optical scanning device as a toner image, a transfer device for transferring the developed toner image to a transfer material, and a transfer device An image forming apparatus, comprising: a fixing device for fixing the formed toner image to a transfer material.
【請求項32】 請求項1乃至30の何れか1項に記載
の光走査装置と、外部機器から入力したコードデータを
画像信号に変換して前記光走査装置に入力せしめるプリ
ンタコントローラとを有していることを特徴とする画像
形成装置。
32. An optical scanning device according to claim 1, further comprising: a printer controller that converts code data input from an external device into an image signal and inputs the image signal to the optical scanning device. An image forming apparatus comprising:
【請求項33】 各々が請求項1乃至30のいずれか1
項に記載の光走査装置から成る複数の光走査装置と、各
々の光走査装置の被走査面に配置され、互いに異なった
色の画像を形成する複数の像担持体とを有することを特
徴とするカラー画像形成装置。
33. Each of claims 1 to 30
A plurality of optical scanning devices comprising the optical scanning device according to the item, and a plurality of image carriers that are arranged on the surface to be scanned of each optical scanning device and form images of different colors from each other. Color image forming apparatus.
【請求項34】 外部機器から入力した色信号を異なっ
た色の画像データに変換して各々の光走査装置に入力せ
しめるプリンタコントローラを有していることを特徴と
する請求項33記載のカラー画像形成装置。
34. A color image according to claim 33, further comprising a printer controller for converting a color signal input from an external device into image data of a different color and inputting the data to each optical scanning device. Forming equipment.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004354500A (en) * 2003-05-27 2004-12-16 Canon Inc Optical scanner and image forming device using the same
JP2005221870A (en) * 2004-02-06 2005-08-18 Toshiba Corp Optical scanner and image forming apparatus
JP2006072105A (en) * 2004-09-03 2006-03-16 Canon Inc Optical scanner and image forming apparatus using same
JP2006130804A (en) * 2004-11-08 2006-05-25 Seiko Epson Corp Line-head module and image formation device
US7397590B2 (en) 2004-12-16 2008-07-08 Canon Kabushiki Kaisha Optical scanning apparatus and image forming apparatus employing this apparatus

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11281911A (en) * 1998-03-30 1999-10-15 Fuji Photo Optical Co Ltd Optical scanning optical system
JP2000098283A (en) * 1998-09-18 2000-04-07 Canon Inc Optical scanning optical system and image forming device using the same
JP2000292718A (en) * 1999-02-02 2000-10-20 Canon Inc Scanning optical device and color image forming device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11281911A (en) * 1998-03-30 1999-10-15 Fuji Photo Optical Co Ltd Optical scanning optical system
JP2000098283A (en) * 1998-09-18 2000-04-07 Canon Inc Optical scanning optical system and image forming device using the same
JP2000292718A (en) * 1999-02-02 2000-10-20 Canon Inc Scanning optical device and color image forming device

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004354500A (en) * 2003-05-27 2004-12-16 Canon Inc Optical scanner and image forming device using the same
JP4590166B2 (en) * 2003-05-27 2010-12-01 キヤノン株式会社 Optical scanning device and image forming apparatus using the same
JP2005221870A (en) * 2004-02-06 2005-08-18 Toshiba Corp Optical scanner and image forming apparatus
JP4535743B2 (en) * 2004-02-06 2010-09-01 株式会社東芝 Optical scanning apparatus and image forming apparatus
JP2006072105A (en) * 2004-09-03 2006-03-16 Canon Inc Optical scanner and image forming apparatus using same
JP4731859B2 (en) * 2004-09-03 2011-07-27 キヤノン株式会社 Optical scanning device and image forming apparatus using the same
JP2006130804A (en) * 2004-11-08 2006-05-25 Seiko Epson Corp Line-head module and image formation device
JP4513510B2 (en) * 2004-11-08 2010-07-28 セイコーエプソン株式会社 Line head module and image forming apparatus
US7397590B2 (en) 2004-12-16 2008-07-08 Canon Kabushiki Kaisha Optical scanning apparatus and image forming apparatus employing this apparatus
US7554709B2 (en) 2004-12-16 2009-06-30 Canon Kabushiki Kaisha Optical scanning apparatus and image forming apparatus employing this apparatus

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