JP2006235069A - Optical scanner and image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce fluctuation of a beam spot diameter caused by change not only in temperature but also in oscillation wavelength through mode hopping, using a power diffraction face. <P>SOLUTION: The optical scanner performs optical scanning by converting an optical beam from a semiconductor laser to a desired type of optical beam with a coupling lens, guiding it to an optical deflector through an anamorphic optical element, and converging the deflected optical beam on a surface to be scanned by a scanning optical system to form an optical spot. The scanning optical system contains one or more resin-made lens. The anamorphic optical element 4 is a resin-made lens one side of which is a rotation symmetric face having a concentric power diffraction face and the other side of which is a face including a power diffraction face parallel to the main scanning direction and convergent only in the subscanning direction, wherein a power in each power diffraction face is set in a manner making a beam waist positional change come to nearly zero in the main scanning direction and/or subscanning direction caused by mode hopping or temperature change in the semiconductor laser. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は光走査装置および画像形成装置に関する。   The present invention relates to an optical scanning device and an image forming apparatus.

光走査装置は従来から、光プリンタやデジタル複写機、光プロッタ等の画像形成装置に関連して広く知られているが、近時、低価格化とともに「環境変動の影響を受け難く、高精細な画像を形成できる光走査装置」が求められている。また、光走査装置を用いる画像形成装置として、複数の感光体を光走査し、形成される静電潜像を異なる色のトナーで可視化し、得られる色違いのトナー画像を合成してカラー画像を得る方式のものも知られている(特許文献1)。   Conventionally, optical scanning devices are widely known in connection with image forming apparatuses such as optical printers, digital copying machines, and optical plotters. There is a need for an optical scanning device capable of forming a clear image. Also, as an image forming apparatus using an optical scanning device, a plurality of photoconductors are optically scanned, the formed electrostatic latent images are visualized with different color toners, and the resulting different color toner images are combined to form a color image. There is also known a method for obtaining the above (Patent Document 1).

光走査装置に用いられる各種のレンズを樹脂材料で形成すると、樹脂製レンズは、軽量で低コストに形成でき、また、非球面に代表される特殊な面形状の形成が容易であるため、樹脂製レンズに特殊面を採用することにより、光学的な特性を向上させるとともに、光学系を構成するレンズ枚数を低減させることができる。   When the various lenses used in the optical scanning device are made of resin material, the resin lens is lightweight and can be formed at low cost, and it is easy to form special surface shapes typified by aspherical surfaces. By adopting a special surface for the manufactured lens, the optical characteristics can be improved and the number of lenses constituting the optical system can be reduced.

即ち、樹脂製レンズの採用は、光走査装置のコンパクト化・軽量化・低コスト化に資するところが大きい。しかし反面、良く知られたように、樹脂製レンズは、環境変化、特に温度変化に伴って、形状が変化したり屈折率が変化したりするので、光学特性とくにパワーが設計値から変化し、被走査面上の光スポットの径である「ビームスポット径」が環境変動により変動する問題がある。   In other words, the use of a resin lens greatly contributes to the reduction in size, weight, and cost of the optical scanning device. However, on the other hand, as is well known, resin lenses change shape and refractive index with environmental changes, especially temperature changes, so optical characteristics, especially power, change from design values. There is a problem that the “beam spot diameter” which is the diameter of the light spot on the surface to be scanned fluctuates due to environmental fluctuations.

温度変化に伴う樹脂製レンズのパワー変動は、正レンズと負レンズとで互いに逆に発生するので、光走査装置の光学系内に、正と負の樹脂製レンズを含め、これら正・負樹脂製レンズにおいて発生する「環境変化に起因する光学特性変化」を互いに相殺させる方法は従来から良く知られている。   Since the power fluctuation of the resin lens accompanying the temperature change occurs in the opposite direction between the positive lens and the negative lens, the positive and negative resins are included in the optical system of the optical scanning device. A method of canceling out “changes in optical characteristics due to environmental changes” that occur in a manufactured lens is well known.

また、光走査装置の光源として一般的な半導体レーザは、温度が上昇すると発光波長が長波長側へずれる性質(「温度変化による波長変化」)があり、また「モードホップ」による波長変化もある。光源における波長変化は、光走査装置に用いられる光学系の色収差による特性変化を惹起し、この特性変化もビームスポット径変動の原因となる。   Further, a general semiconductor laser as a light source of an optical scanning device has a property that an emission wavelength shifts to a longer wavelength side when a temperature rises (“wavelength change due to temperature change”), and also a wavelength change due to “mode hop”. . A wavelength change in the light source causes a characteristic change due to chromatic aberration of an optical system used in the optical scanning apparatus, and this characteristic change also causes a beam spot diameter fluctuation.

したがって、光学系内に樹脂製レンズを含み、光源に半導体レーザを用いる光走査装置では、温度変化に伴う光学特性の変化とともに、光源における波長変化に伴う光学特性の変化をも考慮した光学設計を行う必要がある。   Therefore, in an optical scanning device that includes a resin lens in the optical system and uses a semiconductor laser as the light source, an optical design that takes into account changes in the optical characteristics accompanying changes in the wavelength of the light source as well as changes in the optical characteristics accompanying changes in temperature. There is a need to do.

温度変化に伴う光学特性の変化と、光源における波長変化とを考慮し、パワー回折面を採用して光学特性を安定させた光走査装置(レーザ走査装置)として、特許文献2〜4記載のものが知られている。   Patent Documents 2 to 4 describe optical scanning devices (laser scanning devices) that employ a power diffractive surface to stabilize optical properties in consideration of changes in optical properties associated with temperature changes and wavelength changes in the light source. It has been known.

特許文献2は、レーザ光源から射出されたレーザ光を主走査方向には平行光とし副走査方向には光偏向器の偏向反射面近傍に集光させる光源光学系を「回転対称軸を持たない1面以上の反射面と、2面の透過面とを有し、透過面にパワー回折面を設け、樹脂で構成された1つの光学素子」とした光走査装置を開示し、また、比較例として「半導体レーザからの光ビームをコリメートする樹脂製のコリメータレンズと、コリメートされた光ビームを副走査方向に集束させる樹脂製のシリンダレンズの各々に1面ずつパワー回折面を設けた光走査装置」を開示している。「パワー回折面」は、回折によるレンズパワーを持つ回折面である。   In Patent Document 2, a light source optical system that condenses laser light emitted from a laser light source into parallel light in the main scanning direction and in the sub-scanning direction in the vicinity of the deflecting reflection surface of the optical deflector “has no rotational symmetry axis. Disclosed is an optical scanning device having one or more reflecting surfaces and two transmissive surfaces, a power diffractive surface provided on the transmissive surface, and a single optical element made of resin, and a comparative example "An optical scanning device in which a power diffractive surface is provided on each of a resin collimator lens that collimates a light beam from a semiconductor laser and a resin cylinder lens that focuses the collimated light beam in the sub-scanning direction. Is disclosed. The “power diffractive surface” is a diffractive surface having lens power by diffraction.

特許文献3は、光偏向器よりも光源側に回折面を配すると共に、偏向光束を被走査面に向かって収束させる走査光学系にも回折面を配し、波長変動に伴う回折角の変化により、「被走査面を走査する光束の集光位置」の変動を軽減・補償する方法を開示している。   In Patent Document 3, a diffractive surface is disposed on the light source side of the optical deflector, and a diffractive surface is also disposed in a scanning optical system that converges the deflected light beam toward the scanned surface, and the change in the diffraction angle due to the wavelength variation. Discloses a method for reducing or compensating for fluctuations in the “condensing position of the light beam for scanning the surface to be scanned”.

特許文献4は、半導体レーザから放射される発散性のレーザ光束を平行光束化するコリメートレンズのレンズ面をパワー回折面とすることにより、半導体レーザの発光波長変動に伴う「被走査面を走査するレーザ光束の集光位置の変動」を補正する方法を開示している。   In Patent Document 4, a lens surface of a collimating lens that converts a divergent laser beam emitted from a semiconductor laser into a parallel beam is used as a power diffractive surface. A method of correcting the “variation in the condensing position of the laser beam” is disclosed.

特許文献2記載の「回転対称軸を持たない1面以上の反射面と、2面の透過面とを有し、透過面にパワー回折面を設け、樹脂で構成された1つの光学素子」による光源光学系は、1つの光学素子内に透過面と反射面とを形成しなければならず、曲面形状の反射面が含まれるため製造が必ずしも容易ではない。   According to Patent Document 2, “one optical element having one or more reflecting surfaces that do not have a rotational symmetry axis and two transmissive surfaces, a power diffractive surface provided on the transmissive surface, and made of resin” The light source optical system has to form a transmission surface and a reflection surface in one optical element, and is not always easy to manufacture because it includes a curved reflection surface.

また、半導体レーザからのレーザ光束を平行光束化するコリメータレンズは一般に「光走査装置に用いられる光学素子のうちで最も強いパワーを持つレンズ」であり、特許文献2に「比較例として開示されているもの」や特許文献4のように、コリメータレンズにパワー回折面を採用する場合には、副作用として「コリメートされた光ビームの波面収差の劣化」が懸念される。光ビームの波面収差の劣化は、ビームスポット径を増大させる作用を有するため、高精細な画像形成を行うために極めて小さいビームスポット径が要求される場合には重大な問題となる。   A collimator lens for converting a laser beam from a semiconductor laser into a parallel beam is generally a “lens having the strongest power among optical elements used in an optical scanning device”, and is disclosed in Patent Document 2 as a comparative example. When a power diffractive surface is used for the collimator lens as in the case of “What is” or Patent Document 4, “deterioration of wavefront aberration of collimated light beam” is a concern as a side effect. Deterioration of the wavefront aberration of the light beam has the effect of increasing the beam spot diameter, and therefore becomes a serious problem when a very small beam spot diameter is required to form a high-definition image.

また、光走査装置では、光源と被走査面との間に配置される光学素子のうちに「主走査方向と副走査方向とで結像作用の異なるアナモフィック光学素子」が含まれるのが一般的であり、光走査装置における結像作用は主走査方向と副走査方向とで一般に異なる。上記特許文献2や特許文献4記載の「コリメートレンズにパワー回折面を形成する方法」では、形成されるパワー回折面が光軸に関して回転対称であるため、半導体レーザの発光波長変動の影響を主走査方向と副走査方向とで独立に補正できない。   In addition, the optical scanning device generally includes “anamorphic optical elements having different imaging effects in the main scanning direction and the sub-scanning direction” among the optical elements arranged between the light source and the surface to be scanned. In general, the image forming action in the optical scanning device is different between the main scanning direction and the sub-scanning direction. In the “method for forming a power diffractive surface on a collimating lens” described in Patent Document 2 and Patent Document 4 described above, since the formed power diffractive surface is rotationally symmetric with respect to the optical axis, the influence of fluctuations in the emission wavelength of the semiconductor laser is mainly used. Correction cannot be performed independently in the scanning direction and the sub-scanning direction.

また、特許文献3に記載の方法の場合、パワー回折面を形成する「偏向光束を被走査面に向かって収束させる走査光学系」は一般に主走査方向に長い大型のレンズであり、このような大型のレンズの有効領域に回折面を形成しようとすると、回折面が大面積になるた、回折面の加工に時間がかかり、回折面を形成したレンズの製造効率が低いためコストアップを招来し易い。   In the case of the method described in Patent Document 3, the “scanning optical system that converges the deflected light beam toward the scanning surface” that forms the power diffraction surface is generally a large lens that is long in the main scanning direction. If an attempt is made to form a diffractive surface in the effective area of a large lens, the diffractive surface becomes large, and it takes time to process the diffractive surface, resulting in low manufacturing efficiency of the lens having the diffractive surface, resulting in an increase in cost. easy.

特開2004−280056JP2004-280056 特開2002−287062JP 2002-287062 特許第3397683号明細書Japanese Patent No. 3397683 特開2000−171741JP 2000-171741 A

この発明は上述した事情に鑑み、パワー回折面を用いた光走査装置において、温度変動によるビームスポット径変動のみならず、モードホップによる発振波長の変化によるビームスポット径変動をも低減し、より安定したビームスポット径で光走査を行い得る光走査装置の実現、さらには、かかる光走査装置を用いる画像形成装置の実現を課題とする。   In view of the circumstances described above, the present invention is more stable in an optical scanning device using a power diffraction surface by reducing not only beam spot diameter fluctuation due to temperature fluctuation but also beam spot diameter fluctuation due to oscillation wavelength change due to mode hopping. It is an object of the present invention to realize an optical scanning device capable of performing optical scanning with the beam spot diameter, and to realize an image forming apparatus using such an optical scanning device.

この発明の光走査装置は「半導体レーザからの光ビームをカップリングレンズにより所望のビーム形態の光ビームに変換した後、アナモフィック光学素子を介して光偏向器に導光し、光偏向器により偏向された光ビームを、走査光学系により被走査面上に集光させて光スポットを形成し、被走査面を光走査する光走査装置」であって、以下のごとき特徴を有する(請求項1)。   The optical scanning device of the present invention “converts a light beam from a semiconductor laser into a light beam having a desired beam shape by a coupling lens, then guides the light beam to an optical deflector through an anamorphic optical element, and deflects it by the optical deflector. An optical scanning device that condenses the light beam on the surface to be scanned by the scanning optical system to form a light spot and optically scans the surface to be scanned ”, and has the following characteristics. ).

即ち、「走査光学系」は1以上の樹脂製レンズを含む。
また、カップリングレンズ側からの光ビームを光偏向器に導光する「アナモフィック光学素子」は、片面が「同心円状のパワー回折面を有する回転対称形状な面」で、他方の面が「主走査方向に平行な直線状のパワー回折面を有し、副走査方向にのみ集光作用を有する面」で構成された樹脂製レンズである。
そして、半導体レーザにおけるモードホップや温度変化に起因する、主走査方向および/または副走査方向のビームウエスト位置の変動を「略0とする」ように、上記各パワー回折面のパワーが設定される。
That is, the “scanning optical system” includes one or more resin lenses.
In addition, the “anamorphic optical element” that guides the light beam from the coupling lens side to the optical deflector is “a rotationally symmetric surface having a concentric power diffractive surface” on one side and “the main surface”. This is a resin lens having a linear power diffractive surface parallel to the scanning direction and having a condensing function only in the sub-scanning direction.
Then, the power of each of the power diffractive surfaces is set so that the fluctuation of the beam waist position in the main scanning direction and / or the sub-scanning direction due to the mode hop or temperature change in the semiconductor laser is “substantially zero”. .

「パワー回折面」は前述の如く、レンズ作用と同等な回折機能を有する回折面であり、これが同心円状であるとは「パワー回折面を構成する格子溝の形状が同心円状である」ことを意味し、これが主走査方向に平行な直線状であるとは「パワー回折面を構成する格子溝の形状が主走査方向に平行な直線状である」ことを意味する。上記「モードホップや温度変化に起因する」とは「モードホップおよび/または温度変化に起因する」との意味である。   As described above, the “power diffractive surface” is a diffractive surface having a diffractive function equivalent to that of the lens function, and that it is concentric is that “the shape of the grating grooves constituting the power diffractive surface is concentric”. This means that this is a straight line parallel to the main scanning direction, which means that “the shape of the grating grooves constituting the power diffraction surface is a straight line parallel to the main scanning direction”. The above “because of mode hop and / or temperature change” means “because of mode hop and / or temperature change”.

上記の如く「カップリングレンズ」は、半導体レーザからの光ビームを「所望のビーム形態の光ビーム」に変換するが、ここに言う「所望のビーム形態の光ビーム」は、「平行ビーム」であることもできるし「弱い発散性もしくは弱い収束性の光ビーム」であることもできる。カップリングレンズにより変換された光ビームがどのようなものであるかに応じて、カップリングレンズよりも像側の光学系の性質が調整されるのである。   As described above, the “coupling lens” converts a light beam from a semiconductor laser into a “light beam in a desired beam form”. The “light beam in a desired beam form” referred to here is a “parallel beam”. It can be a “weakly divergent or weakly convergent light beam”. Depending on what kind of light beam is converted by the coupling lens, the properties of the optical system closer to the image side than the coupling lens are adjusted.

光走査装置が被走査面上に形成する光スポットは、光源である半導体レーザの発光部の像であるが、光源と被走査面との間に配置される光学系のパワーは一般に、主走査方向と副走査方向とで異なっているので、ビームウエスト位置は、主走査方向と副走査方向とで別個に考える必要がある。   The light spot formed on the surface to be scanned by the optical scanning device is an image of the light emitting part of the semiconductor laser that is the light source, but the power of the optical system disposed between the light source and the surface to be scanned is generally the main scanning. Since the direction and the sub-scanning direction are different, the beam waist position needs to be considered separately in the main scanning direction and the sub-scanning direction.

上記請求項1記載の光走査装置の「アナモフィック光学素子(アナモフィックな樹脂製レンズ)」は、片面が「球面上に同心円状のパワー回折面を形成」され、他方の面が「シリンドリカル面上に直線状のパワー回折面を形成」されたものであることができる(請求項2)。「球面上に同心円状のパワー回折面が形成される。」とは、同心円状のパワー回折面が形成される面自体が球面形状であることを意味し、「シリンドリカル面上に直線状のパワー回折面が形成される。」とは、直線状のパワー回折面が形成される面自体がシリンドリカル面であることを意味する。   The “anamorphic optical element (anamorphic resin lens)” of the optical scanning device according to claim 1 has one surface “forms a concentric power diffractive surface on a spherical surface” and the other surface “on a cylindrical surface. A linear power diffractive surface can be formed "(Claim 2). “A concentric power diffractive surface is formed on a spherical surface.” Means that the surface on which the concentric power diffractive surface is formed is a spherical surface, and “a linear power on a cylindrical surface. “A diffractive surface is formed” means that the surface on which the linear power diffractive surface is formed is a cylindrical surface.

このようにパワー回折面を球面やシリンドリカル面上に形成すると、パワー回折面のパワーと「パワー回折面の形成された曲面の光学パワー」とをパワーとして合成することができる。   When the power diffractive surface is formed on a spherical surface or a cylindrical surface in this way, the power of the power diffractive surface and the “optical power of the curved surface on which the power diffractive surface is formed” can be combined as power.

請求項2の光走査装置におけるアナモフィック光学素子は「同心円状のパワー回折面のパワーと、この同心円状のパワー回折面が形成されている球面のパワーとを、基準波長に対して相殺させる」ことにより、「基準波長に対して、主走査方向にパワーを持たず、副走査方向に正のパワーを有する光学素子」として構成することができる(請求項3)。
「基準波長」は、光学系設計上の半導体レーザの発光波長である。
この場合、カップリングレンズのカップリング作用は「コリメート作用」とするのが好ましい。
The anamorphic optical element in the optical scanning device according to claim 2 is configured to “cancel the power of the concentric power diffractive surface and the power of the spherical surface on which the concentric power diffractive surface is formed with respect to the reference wavelength”. Thus, “an optical element having no power in the main scanning direction and having a positive power in the sub scanning direction with respect to the reference wavelength” can be configured.
The “reference wavelength” is the emission wavelength of the semiconductor laser in the optical system design.
In this case, the coupling action of the coupling lens is preferably a “collimating action”.

アナモフィック光学素子が「主走査方向にパワーを持たない」ようにすると、光学系の初期の組付け時における加工誤差や組み付け誤差などに起因する副走査方向のビームウエスト位置変動を、アナモフィック光学素子を光軸方向へ変位させることにより「主走査方向の光学特性に影響を与えることなく」調整することができる。   If the anamorphic optical element is `` no power in the main scanning direction '', the beam waist position fluctuations in the sub-scanning direction due to processing errors and assembly errors during the initial assembly of the optical system will be reduced. By adjusting the displacement in the optical axis direction, adjustment can be performed “without affecting the optical characteristics in the main scanning direction”.

また、請求項2の場合のように、片方の面を「球面に形成された同心円状のパワー回折面」とすると、この面は光軸を回転軸とした回転によって光学性能の劣化には寄与しなくなるので、入射面と射出面の位置合わせが容易である。   Further, if one surface is a “concentric power diffractive surface formed on a spherical surface” as in the case of claim 2, this surface contributes to the deterioration of the optical performance due to the rotation about the optical axis. Therefore, it is easy to align the entrance surface and the exit surface.

請求項1〜3の任意の1に記載の光走査装置におけるカップリングレンズは「ガラス製レンズ」であることが好ましい(請求項4)。ガラス製レンズは環境変動の影響を受けにくいので、ガラス製カップリングレンズを用いると他の光学素子の設計が容易になる。   The coupling lens in the optical scanning device according to any one of claims 1 to 3 is preferably a “glass lens” (claim 4). Since glass lenses are not easily affected by environmental fluctuations, the use of glass coupling lenses facilitates the design of other optical elements.

この発明の光走査装置に関して若干付言すると、光源として用いられる半導体レーザは通常のものを1つ用いてシングルビーム走査方式を行うように構成することもできるが、半導体レーザアレイや「2以上の半導体レーザからの光ビームを合成する方式」の光源を用いることにより、周知の「マルチビーム走査方式」を実行するように構成することもできる。   To add a little about the optical scanning device of the present invention, a semiconductor laser used as a light source can be configured to perform a single beam scanning method using one normal laser, but a semiconductor laser array or “two or more semiconductors” By using a light source of “method of combining light beams from lasers”, a well-known “multi-beam scanning method” can be executed.

この発明の画像形成装置は「感光性の像担持体に対して光走査手段による光走査を行って潜像を形成し、この潜像を現像手段で可視化して画像を得る画像形成部を1以上有する画像形成装置」であって、像担持体の光走査を行う光走査手段として請求項1〜4の任意の1に記載の光走査装置を1以上用いたことを特徴とする(請求項5)。   The image forming apparatus according to the present invention includes: “an image forming unit for forming a latent image by performing optical scanning by a light scanning unit on a photosensitive image carrier and visualizing the latent image by a developing unit to obtain an image; What is claimed is: 1. An image forming apparatus having one or more of the optical scanning apparatuses according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical scanning apparatus performs optical scanning of an image carrier. 5).

画像形成部は1以上であるから、画像形成部を1つとしてモノクロームの画像形成を行うようにすることもできるし、2以上の画像形成部にして2色画像や多色画像、さらにはカラー画像を形成するように画像形成装置を構成することもできる。この場合、各画像形成部において光走査を行う光走査装置は、画像形成部ごとに別個のものであってもよいし、例えば、特許文献1等により知られたように「光学要素の一部、例えば光偏向器や走査光学系の一部を、複数の走査光学系で共有する」ようにしてもよい。   Since the number of image forming units is one or more, it is possible to form a monochrome image by using one image forming unit. Alternatively, two or more image forming units can be used to form a two-color image, a multicolor image, or a color image. The image forming apparatus can also be configured to form an image. In this case, the optical scanning device that performs optical scanning in each image forming unit may be separate for each image forming unit. For example, as known from Patent Document 1 or the like, “part of optical elements” For example, a part of the optical deflector and the scanning optical system may be shared by a plurality of scanning optical systems ”.

画像形成部が2以上ある場合、2以上の画像形成部を同一の像担持体に対して異なる位置に設定することもできるし、所謂タンデム式のカラー画像形成装置のように、前後方向に配列させた複数の像担持体の個々に対して個別の画像形成部を設定することもできる。   When there are two or more image forming units, the two or more image forming units can be set at different positions with respect to the same image carrier, or arranged in the front-rear direction as in a so-called tandem color image forming apparatus. An individual image forming unit can be set for each of the plurality of image carriers.

ここで、光走査装置の光学系に樹脂製レンズが含まれる場合に、環境変動や波長変化に対して「被走査面に向かって集光される光ビーム」のビームウエスト位置の変動を簡単に考察する。   Here, when a resin lens is included in the optical system of the optical scanning device, the fluctuation of the beam waist position of the “light beam condensed toward the scanned surface” can be easily changed with respect to environmental fluctuations and wavelength changes. Consider.

先ず、温度変動によるビームウエスト位置変動の原因となるものとして、温度変動に伴う「樹脂製レンズの屈折率自体の変化」、「樹脂製レンズの形状変化」、「半導体レーザの波長変化による樹脂製レンズの屈折率変化(色収差)」が考えられる。   First of all, the causes of beam waist position fluctuations due to temperature fluctuations are “change in refractive index of resin lens itself”, “change in shape of resin lens”, “resin made by change in wavelength of semiconductor laser”. The change in the refractive index of the lens (chromatic aberration) is considered.

「樹脂製レンズの屈折率」は温度上昇に伴う膨張による低密度化により減少する。
「樹脂製レンズの形状」は、温度上昇に伴う膨張によりレンズ面の曲率が減少する。
The “refractive index of the resin lens” decreases as the density decreases due to the expansion due to the temperature rise.
In the “resin lens shape”, the curvature of the lens surface decreases due to the expansion due to the temperature rise.

「半導体レーザの発光波長」は、一般に温度上昇とともに長波長側へずれる。波長が長波長側へずれると、樹脂製レンズの屈折率は、一般に、減少する側へずれる。
即ち、樹脂製レンズは、正レンズであるか負レンズであるかに拘わらず、温度上昇とともにその「半導体レーザからの光に対するパワーの絶対値」が減少するように変化する。
“The emission wavelength of the semiconductor laser” generally shifts to the longer wavelength side as the temperature rises. When the wavelength shifts to the longer wavelength side, the refractive index of the resin lens generally shifts to the decreasing side.
That is, regardless of whether the lens made of resin is a positive lens or a negative lens, the “absolute value of power with respect to light from the semiconductor laser” decreases as the temperature rises.

一方、パワー回折面の「回折部」によるパワーは、回折角が波長に比例するところから、パワー回折面の「回折部」のパワーは、それが正であっても負であっても、パワーの絶対値は「波長が長くなると大きくなる」傾向を持つ。   On the other hand, since the diffraction angle of the power diffracting surface is proportional to the wavelength, the power of the diffracting portion of the power diffractive surface is positive or negative. There is a tendency that the absolute value of increases as the wavelength increases.

従って、例えば、光走査装置の光学系における「樹脂製レンズの合成パワー」が正(または負)である場合には、パワー回折面の「回折部」のパワーを正(または負)とすることにより、樹脂製レンズにおける「温度変動に伴うパワー変化」を、パワー回折面の「回折部」における「温度変動に伴うパワー変化」で相殺することが可能になる。   Therefore, for example, when the “composite power of the resin lens” in the optical system of the optical scanning device is positive (or negative), the power of the “diffractive part” of the power diffractive surface is positive (or negative). Thus, the “power change due to temperature fluctuation” in the resin lens can be canceled out by the “power change accompanying temperature fluctuation” in the “diffractive part” of the power diffraction surface.

上記の如く、この発明の光走査装置に用いられるアナモフィック光学素子のパワー回折面は、平面に形成されるもののみならず、球面やシリンドリカル面に形成されたものをも含み、回折面を形成している基板に当たる部分もパワーを有する場合がある。このように「基板に当たる部分」の有するパワーを除いた部分、即ち、回折面のみのパワーを生じる部分を、上記の如くパワー回折面の「回折部」と称するのである。   As described above, the power diffraction surface of the anamorphic optical element used in the optical scanning device of the present invention includes not only a flat surface but also a spherical surface or a cylindrical surface, and forms a diffraction surface. There is a case where the portion that hits the substrate is also powered. Thus, the portion excluding the power of the “portion that hits the substrate”, that is, the portion that generates only the power of the diffractive surface is referred to as the “diffractive portion” of the power diffractive surface as described above.

説明を具体的にするため、光学系内に含まれる樹脂製レンズのパワーと、パワー回折面の「回折部」のパワーがともに正である場合に、環境温度が上昇した場合を考える。
このとき、
樹脂製レンズの屈折率の変化によるビームウエスト位置変動量:A
樹脂製レンズの形状変化によるビームウエスト位置変動量:B
半導体レーザの発光波長変化に起因する樹脂製レンズの屈折率変化によるビームウエスト位置変動量:C
半導体レーザの発光波長変化に起因するパワー回折面の「回折部」におけるパワー変化によるビームウエスト位置変動量:D
とすると、A>0、B>0、C>0で、D<0(光偏向器から離れる向きの変化を正としている。)である。
For the sake of specific explanation, consider a case where the environmental temperature rises when both the power of the resin lens contained in the optical system and the power of the “diffractive part” of the power diffraction surface are positive.
At this time,
Beam waist position fluctuation amount due to change in refractive index of resin lens: A
Beam waist position variation due to resin lens shape change: B
Beam waist position fluctuation amount due to change in refractive index of resin lens due to change in emission wavelength of semiconductor laser: C
Beam waist position fluctuation amount due to power change in “diffractive part” of power diffractive surface due to change in emission wavelength of semiconductor laser: D
Then, A> 0, B> 0, C> 0, and D <0 (change in the direction away from the optical deflector is positive).

そして、この温度変化に伴うトータルのビームウエスト位置変動量は、A+B+C−Dである。A〜Cは、樹脂製レンズを含む光学系が定まれば定まるので、ビームウエスト位置変動量が0となる条件:A+B+C−D=0を満たすようにパワー回折面の「回折部」のパワーを設定することにより、温度変化に伴うビームウエスト位置変動を良好に補正できる。   And the total amount of beam waist position fluctuation | variation accompanying this temperature change is A + B + C-D. A to C are determined when the optical system including the resin lens is determined. Therefore, the power of the “diffractive portion” of the power diffraction surface is set so as to satisfy the condition that the beam waist position fluctuation amount is 0: A + B + C−D = 0. By setting, it is possible to satisfactorily correct the beam waist position fluctuation accompanying the temperature change.

ところで、前述したように光源である半導体レーザの発光波長の変化は、温度変化によるもののみでなく、モードホップによる波長変化もある。モードホップによる発光波長変化は微視的な物理現象によって引き起こされるため予測が極めて困難である。   By the way, as described above, the change in the emission wavelength of the semiconductor laser, which is a light source, is not only due to a temperature change, but also due to a mode hop. The change in the emission wavelength due to the mode hop is caused by a microscopic physical phenomenon, which is very difficult to predict.

モードホップによる発光波長変化は温度変化と無関係に生じ、「基準温度からの温度変化がない状態」でモードホップによる発光波長変化が起こると、上記AとBは0であるから、モードホップによるDの変化が過剰となり、ビームウエスト位置変動量がC−D<0となって補正されず、ビームウエスト位置が大きく変化する。   The light emission wavelength change due to the mode hop occurs independently of the temperature change, and when the light emission wavelength change due to the mode hop occurs in the “state where there is no temperature change from the reference temperature”, A and B are 0. Changes excessively, the beam waist position fluctuation amount becomes CD <0 and is not corrected, and the beam waist position changes greatly.

このように、光走査装置にパワー回折面を採用した場合、温度変動によるビームウエスト位置変動を補正するだけでなく、モードホップによる発光波長変化によるビームウエスト位置変動を低減するようにしないと、常に安定したビームスポット径を得ることはできない。   As described above, when the power diffractive surface is adopted in the optical scanning device, not only the correction of the beam waist position fluctuation due to the temperature fluctuation but also the reduction of the beam waist position fluctuation due to the emission wavelength change due to the mode hop is always performed. A stable beam spot diameter cannot be obtained.

温度変動によるビームウエスト位置変動を補正するだけでなく、モードホップによる発光波長変化によるビームウエスト位置変動を低減するには、パワー回折面の「回折部」に与えるパワーを適切に設定する必要がある。パワー回折面の「回折部」に余り大きなパワーを与えてしまうと、モードホップによる発光波長変化によるビームウエスト位置変動を増大させてしまう。   In addition to correcting beam waist position fluctuations due to temperature fluctuations, in order to reduce beam waist position fluctuations due to emission wavelength changes due to mode hops, it is necessary to appropriately set the power applied to the “diffractive part” of the power diffractive surface. . If too much power is given to the “diffractive part” of the power diffractive surface, the beam waist position fluctuation due to the emission wavelength change due to the mode hop is increased.

以上を鑑み、この発明の光走査装置では、半導体レーザにおけるモードホップや温度変化に起因する、主走査方向および/または副走査方向のビームウエスト位置の変動を「略0とする」ように、パワー回折面の「回折部」のパワーを設定するのである。   In view of the above, in the optical scanning device of the present invention, the power is set so that the fluctuation of the beam waist position in the main scanning direction and / or the sub-scanning direction due to the mode hop or temperature change in the semiconductor laser is “substantially zero”. The power of the “diffractive part” of the diffraction surface is set.

このように設定されるパワー回折面の「回折部」の(主走査方向および/または副走査方向の)パワー:Pm(主走査方向)、Ps(副走査方向)は、カップリングレンズのパワー:Pcm(主走査方向)、Pcs(副走査方向)に対して、
(1)4<Pcm/Pm<26
(2)0.5<Pcs/Ps<26
の範囲であることが好ましい。この発明においては、アナモフィック光学素子の入射側面・射出側面ともにパワー回折面が形成されるので、ここに言うPm、Psはアナモフィック光学素子各面のパワー回折面のパワーを「主・副走査方向それぞれ合成したパワー」である。
The power (in the main scanning direction and / or the sub-scanning direction) of the “diffractive part” of the power diffractive surface set in this way: Pm (main scanning direction) and Ps (sub-scanning direction) are the power of the coupling lens: For Pcm (main scanning direction) and Pcs (sub-scanning direction),
(1) 4 <Pcm / Pm <26
(2) 0.5 <Pcs / Ps <26
It is preferable that it is the range of these. In the present invention, since the power diffractive surfaces are formed on both the incident side surface and the exit side surface of the anamorphic optical element, Pm and Ps mentioned here indicate the power of the power diffractive surface of each surface of the anamorphic optical element as “the main and sub scanning directions respectively. "Synthesized power".

条件(1)のパラメータ:Pcm/Pmを横軸にとり、モードホップによる発光波長変化による主走査方向のビームウエスト位置の変動量を縦軸にとり、両者の関係を調べると、「モードホップによる発光波長変化による主走査方向のビームウエスト位置の変動量」はパラメータ:Pcm/Pmの増加と共に直線的に増大する。   Condition (1) parameters: Pcm / Pm on the horizontal axis, the amount of fluctuation of the beam waist position in the main scanning direction due to the change in emission wavelength due to mode hops on the vertical axis, and the relationship between them is examined. The “variation in the beam waist position in the main scanning direction due to the change” increases linearly as the parameter: Pcm / Pm increases.

「モードホップによる発光波長変化による主走査方向のビームウエスト位置の変動量」は0.5mm以下に抑えることが好ましい。上記直線的な増大の関係において「モードホップによる発光波長変化による主走査方向のビームウエスト位置の変動量:0.5mm」に対応するパラメータ:Pcm/Pmの値は26である。従って、条件(1)のパラメータの上限値は26として与えられる。   The “variation in the beam waist position in the main scanning direction due to the change in the emission wavelength due to the mode hop” is preferably suppressed to 0.5 mm or less. In the above-described linear increase relationship, the value of the parameter: Pcm / Pm corresponding to “variation in beam waist position in the main scanning direction due to emission wavelength change due to mode hop: 0.5 mm” is 26. Therefore, the upper limit value of the parameter of condition (1) is given as 26.

条件(1)のパラメータ:Pcm/Pmを横軸にとり、温度変化による主走査方向のビームウエスト位置の変動量を縦軸にとり、両者の関係を調べると、「温度変動による主走査方向のビームウエスト位置の変動量」はパラメータ:Pcm/Pmの増加と共に直線的に減少する。   Condition (1) parameters: Pcm / Pm is plotted on the horizontal axis, the amount of fluctuation in the beam waist position in the main scanning direction due to temperature change is plotted on the vertical axis, and the relationship between the two is examined. The “positional variation” decreases linearly as the parameter: Pcm / Pm increases.

「温度変化による主走査方向のビームウエスト位置の変動量」も0.5mm以下に抑えることが好ましい。上記直線的な減少の関係において「温度変化による主走査方向のビームウエスト位置の変動量:0.5mm」に対応するパラメータ:Pcm/Pmの値は4である。従って、条件(1)のパラメータの下限値は4として与えられる。   It is preferable that the “variation in beam waist position in the main scanning direction due to temperature change” is also suppressed to 0.5 mm or less. In the linear reduction relationship, the parameter Pcm / Pm corresponding to “variation in beam waist position in the main scanning direction due to temperature change: 0.5 mm” is 4. Therefore, the lower limit value of the parameter of condition (1) is given as 4.

条件(2)についても同様であり、条件(2)のパラメータ:Pcs/Psを横軸にとり、モードホップによる発光波長変化による副走査方向のビームウエスト位置の変動量を縦軸にとり、両者の関係を調べると、「モードホップによる発光波長変化による副走査方向のビームウエスト位置の変動量」は、パラメータ:Pcm/Pmの増加と共に直線的に増大する。   The same applies to condition (2). The parameter: Condition (2): Pcs / Ps is taken on the horizontal axis, and the amount of fluctuation of the beam waist position in the sub-scanning direction due to the change in emission wavelength due to mode hops is taken on the vertical axis. The “amount of fluctuation of the beam waist position in the sub-scanning direction due to the emission wavelength change due to the mode hop” increases linearly as the parameter: Pcm / Pm increases.

「モードホップによる発光波長変化による副走査方向のビームウエスト位置の変動量」も0.5mm以下に抑えることが好ましく、上記直線的な増大の関係において「モードホップによる発光波長変化による副走査方向のビームウエスト位置の変動量:0.5mm」に対応するパラメータ:Pcs/Psの値は26である。従って、条件(2)のパラメータの上限値は26として与えられる。   It is preferable that “the amount of fluctuation of the beam waist position in the sub-scanning direction due to the change in the emission wavelength due to the mode hop” is also suppressed to 0.5 mm or less. The value of the parameter: Pcs / Ps corresponding to “the variation amount of the beam waist position: 0.5 mm” is 26. Therefore, the upper limit value of the parameter of condition (2) is given as 26.

条件(2)のパラメータ:Pcs/Psを横軸にとり、温度変化による副走査方向のビームウエスト位置の変動量を縦軸にとり、両者の関係を調べると、「温度変動による副走査方向のビームウエスト位置の変動量」はパラメータ:Pcs/Psの増加と共に直線的に減少する。   Condition (2) parameters: Pcs / Ps is plotted on the horizontal axis, and the amount of fluctuation of the beam waist position in the sub-scanning direction due to temperature change is plotted on the vertical axis. The “position fluctuation amount” decreases linearly as the parameter: Pcs / Ps increases.

「温度変化による副走査方向のビームウエスト位置の変動量」も0.5mm以下に抑えることが好ましい。上記直線的な減少の関係において「温度変化による副走査方向のビームウエスト位置の変動量:0.5mm」に対応するパラメータ:Pcs/Psの値は0.5である。従って、条件(2)のパラメータの下限値は0.5として与えられる。   It is preferable that the “variation in beam waist position in the sub-scanning direction due to temperature change” is also suppressed to 0.5 mm or less. In the above linear reduction relationship, the parameter: Pcs / Ps corresponding to “variation in beam waist position in the sub-scanning direction due to temperature change: 0.5 mm” is 0.5. Therefore, the lower limit value of the parameter of condition (2) is given as 0.5.

上記の如く、この発明の光走査装置では、半導体レーザにおけるモードホップや温度変化に起因する、主走査方向および/または副走査方向のビームウエスト位置の変動を「略0とする」ように、パワー回折面のパワーを設定するので、温度変動のみならずモードホップによる発光波長変動に対してもビームウエスト位置変動が有効に補正され、常に安定したビームスポット径で光走査を行うことができ、この光走査装置を用いることによりこの発明の画像形成装置は安定した画像形成が可能である。   As described above, in the optical scanning device of the present invention, the power waist position fluctuations in the main scanning direction and / or the sub-scanning direction due to mode hops and temperature changes in the semiconductor laser are set to “substantially zero”. Since the power of the diffractive surface is set, the beam waist position variation is effectively corrected not only for temperature variations but also for emission wavelength variations due to mode hops, and optical scanning can always be performed with a stable beam spot diameter. By using the optical scanning device, the image forming apparatus of the present invention can form a stable image.

以下、発明の実施の形態を説明する。
図1は、光走査装置の実施の1形態の光学配置を示している。
符号1は光源である半導体レーザ、符号2はカップリングレンズ、符号3はアパーチュア、符号4はアナモフィック光学素子、符号5は光偏向器である回転多面鏡のポリゴンミラー、符号6は走査光学系、符号8は被走査面をそれぞれ示す。また、符号G1はポリゴンミラー5を収納する防音ハウジング(図示されず)の窓を塞ぐ防音ガラスを示し、符号G2は図1の光学系を収納するハウジングの偏向光ビームの射出部に設けられた防塵ガラスを示している。
Embodiments of the invention will be described below.
FIG. 1 shows an optical arrangement of an embodiment of an optical scanning device.
Reference numeral 1 is a semiconductor laser as a light source, reference numeral 2 is a coupling lens, reference numeral 3 is an aperture, reference numeral 4 is an anamorphic optical element, reference numeral 5 is a polygon mirror of a rotating polygon mirror as an optical deflector, reference numeral 6 is a scanning optical system, Reference numeral 8 denotes a surface to be scanned. Reference numeral G1 denotes a soundproof glass that closes a window of a soundproof housing (not shown) that houses the polygon mirror 5, and reference numeral G2 is provided at the exit portion of the deflected light beam of the housing that houses the optical system of FIG. The dustproof glass is shown.

半導体レーザ1から放射された発散性の光ビームは、カップリングレンズ2により実質的な平行光ビームに変換され、アパーチュア3によりビーム整形されてアナモフィック光学素子4に入射する。アナモフィック光学素子4を透過した光ビームは、副走査方向に集束しつつ防音ガラスG1を透過してポリゴンミラー5の偏向反射面近傍に「主走査方向に長い線像」として結像し、偏向反射面に反射されると、防音ガラスG1を透過して走査光学系6に入射する。   The divergent light beam emitted from the semiconductor laser 1 is converted into a substantially parallel light beam by the coupling lens 2, is shaped by the aperture 3, and enters the anamorphic optical element 4. The light beam transmitted through the anamorphic optical element 4 passes through the soundproof glass G1 while being focused in the sub-scanning direction, and is formed as a “long line image in the main scanning direction” in the vicinity of the deflection reflection surface of the polygon mirror 5 to be deflected and reflected. When reflected by the surface, the light passes through the soundproof glass G 1 and enters the scanning optical system 6.

走査光学系6は2枚のレンズ6−1、6−2により構成され、これらレンズ6−1、6−2を透過した光ビームは防塵ガラスG2を介して被走査面8に入射し、走査光学系6の作用により被走査面8上に光スポットを形成する。   The scanning optical system 6 is composed of two lenses 6-1 and 6-2, and the light beam transmitted through these lenses 6-1 and 6-2 is incident on the surface to be scanned 8 through the dust-proof glass G2, and is scanned. A light spot is formed on the scanned surface 8 by the action of the optical system 6.

ポリゴンミラー5が等速回転すると、偏向反射面により反射された光ビームは等角速度的に偏向する。走査光学系6は等角速度的に偏向しつつ入射してくる光ビームによる光スポットが、被走査面上において主走査方向(図の上下方向)へ等速的に移動するようにするfθ特性を有しており、光スポットは、被走査面8を等速的に光走査する。   When the polygon mirror 5 rotates at a constant speed, the light beam reflected by the deflecting reflecting surface is deflected at a constant angular velocity. The scanning optical system 6 has an fθ characteristic that allows a light spot by a light beam incident while being deflected at a uniform angular velocity to move at a constant speed in the main scanning direction (vertical direction in the figure) on the surface to be scanned. The light spot scans the scanned surface 8 at a constant speed.

走査光学系6もアナモフィックで、副走査方向においてはポリゴンミラー5の偏向反射面位置と被走査面位置とを幾何光学的な共役関係としており、これによりポリゴンミラーの面倒れを補正している。被走査面8は、実体的には「感光性媒体の感光面」である。   The scanning optical system 6 is also anamorphic, and in the sub-scanning direction, the deflecting / reflecting surface position of the polygon mirror 5 and the scanned surface position are in a geometric optical conjugate relationship, thereby correcting the tilting of the polygon mirror. The scanned surface 8 is essentially a “photosensitive surface of a photosensitive medium”.

アナモフィック光学素子4は「片面が、球面上に同心円状のパワー回折面が形成された面で、他方の面が、シリンドリカル面上に直線状のパワー回折面が形成された面」であるアナモフィックな樹脂製レンズである。   The anamorphic optical element 4 is an anamorphic optical element in which “one surface is a surface on which a concentric power diffraction surface is formed on a spherical surface and the other surface is a surface on which a linear power diffraction surface is formed on a cylindrical surface”. It is a resin lens.

図2はアナモフィック光学素子4を説明図的に示している。
図2において、(2A)に示すのは「アナモフィック光学素子4の入射側面を光軸方向から見た図」であり、(2B)に示すのは「アナモフィック光学素子4の射出側面を光軸方向から見た図」である。これらの図においては、左右方向が主走査方向、上下方向が副走査方向である。また、(2C)はアナモフィック光学素子4の「光軸を含み主走査方向に平行な仮想的断面上の断面形状」を説明図的に示し、(2D)はアナモフィック光学素子4の「光軸を含み副走査方向に平行な仮想的断面上の断面形状」を説明図的に示している。
FIG. 2 illustrates the anamorphic optical element 4 in an explanatory manner.
In FIG. 2, (2A) shows a “view of the incident side surface of the anamorphic optical element 4 from the optical axis direction”, and (2B) shows “the exit side surface of the anamorphic optical element 4 in the optical axis direction”. It is the figure seen from ". In these drawings, the horizontal direction is the main scanning direction, and the vertical direction is the sub-scanning direction. FIG. 2C is an explanatory view of “a cross-sectional shape on a virtual cross section including the optical axis and parallel to the main scanning direction” of the anamorphic optical element 4, and FIG. 2D is a diagram illustrating the “optical axis of the anamorphic optical element 4. The cross-sectional shape on a virtual cross section parallel to the sub-scanning direction is illustrated.

アナモフィック光学素子4の入射側面4Aは、図(2A)に示すように、光軸方向から見ると「同心円状の溝の集合によるパワー回折面」が形成されているが、このパワー回折面4ARは図(2C)、(2D)に示すように「凹の球面」の上に形成されている。入射側のパワー回折面4ARの「同心円状のパワー回折面」は正のパワーを有するが、このパワー回折面を形成された凹球面は負のパワーを有する。同心円状のパワー回折面による正のパワーと、凹の球面による負のパワーとは基準波長に対しては互いに相殺する。   As shown in FIG. 2A, the incident side surface 4A of the anamorphic optical element 4 has a “power diffractive surface formed by a set of concentric grooves” when viewed from the optical axis direction. As shown in FIGS. 2C and 2D, it is formed on a “concave spherical surface”. The “concentric power diffractive surface” of the power diffractive surface 4AR on the incident side has a positive power, but the concave spherical surface formed with this power diffractive surface has a negative power. The positive power due to the concentric power diffractive surface and the negative power due to the concave spherical surface cancel each other with respect to the reference wavelength.

アナモフィック光学素子4の射出側面4Bは、図(2B)に示すように、光軸方向から見ると、「直線状の溝の集合」による直線状のパワー回折面4BRが形成されている。このパワー回折面4BRは図(2D)に示すように「凹のシリンドリカル面」の上に形成されている。射出側のパワー回折面4BRの「直線状のパワー回折面」は副走査方向に正のパワーを有するが、このパワー回折面を形成された凹シリンドリカル面は負のパワーを有する。直線状のパワー回折面による副走査方向の正のパワーは、基準波長に対して凹シリンドリカル面による副走査方向の負のパワーを凌駕する。   As shown in FIG. 2B, the exit side surface 4B of the anamorphic optical element 4 is formed with a linear power diffraction surface 4BR based on “a set of linear grooves” when viewed from the optical axis direction. The power diffractive surface 4BR is formed on a “concave cylindrical surface” as shown in FIG. 2D. The “linear power diffractive surface” of the power diffractive surface 4BR on the exit side has a positive power in the sub-scanning direction, but the concave cylindrical surface on which the power diffractive surface is formed has a negative power. The positive power in the sub-scanning direction due to the linear power diffraction surface surpasses the negative power in the sub-scanning direction due to the concave cylindrical surface with respect to the reference wavelength.

従って、アナモフィック光学素子4は、同心円状のパワー回折面のパワーと、このパワー回折面が形成されている凹球面のパワーとが基準波長に対して相殺し、直線状のパワー回折面による副走査方向の正のパワーが、基準波長に対して凹シリンドリカル面による副走査方向の負のパワーを凌駕することにより、「基準波長に対して、主走査方向にパワーを持たず、副走査方向に正のパワーを有する」光学素子となっている。   Therefore, in the anamorphic optical element 4, the power of the concentric power diffractive surface and the power of the concave spherical surface on which the power diffractive surface is formed cancel each other with respect to the reference wavelength, and the sub-scanning by the linear power diffractive surface is performed. The positive power in the direction exceeds the negative power in the sub-scanning direction due to the concave cylindrical surface with respect to the reference wavelength. The optical element has the power of “.

従って、光源側からアナモフィック光学系4に入射する光ビーム(平行光ビーム)は、アナモフィック光学素子4を透過すると、主走査方向には平行で、副走査方向には集束するビーム形態となる。   Therefore, when the light beam (parallel light beam) incident on the anamorphic optical system 4 from the light source side is transmitted through the anamorphic optical element 4, the light beam is parallel to the main scanning direction and converges in the sub scanning direction.

パワー回折面の主・副走査方向のパワーは、半導体レーザ1におけるモードホップや温度変化に起因する、主走査方向および/または副走査方向のビームウエスト位置の変動を略0とするように設定される。   The power in the main / sub-scanning direction of the power diffractive surface is set so that the fluctuation of the beam waist position in the main scanning direction and / or the sub-scanning direction due to mode hopping and temperature change in the semiconductor laser 1 is substantially zero. The

以下、上記実施の形態に関する具体的な実施例を挙げる。
実施例および後述する比較例において用いるガラス材料(ガラス1およびガラス2と称する。)および樹脂材料(樹脂と称する。)のデータを表1に挙げる。
Specific examples relating to the above embodiment will be given below.
Table 1 shows data of glass materials (referred to as glass 1 and glass 2) and resin materials (referred to as resins) used in Examples and Comparative Examples described later.

Figure 2006235069
Figure 2006235069

表1において「中央値」とあるのは、基準温度:25℃における使用波長(基準波長)に対する屈折率、「波長飛び」とあるのは、モードホップにより波長飛びを生じたときの屈折率、「温度変動」とあるのは、温度が基準温度から20度上昇したときの屈折率である。モードホップによる「波長飛び」は、余裕を見て0.8nmの波長変化を想定している。   In Table 1, the “median” is the refractive index with respect to the wavelength used (reference wavelength) at the reference temperature: 25 ° C., and the “wavelength jump” is the refractive index when the wavelength jump is caused by the mode hop, “Temperature fluctuation” is the refractive index when the temperature rises by 20 degrees from the reference temperature. “Wavelength skip” due to mode hopping assumes a wavelength change of 0.8 nm with a margin.

光学系の各要素は以下の如くである。
「光源」
光源である半導体レーザ1は、基準波長である設計上の発光波長:655nmで、標準温度:25℃に対して温度が1℃上昇すると、発光波長が0.2nm長波長側へずれる。モードホップは上記の如く0.8nmの波長変化を想定している。
Each element of the optical system is as follows.
"light source"
The semiconductor laser 1 as the light source has a design emission wavelength of 655 nm as a reference wavelength, and when the temperature rises by 1 ° C. with respect to the standard temperature of 25 ° C., the emission wavelength shifts to the longer wavelength side by 0.2 nm. The mode hop assumes a wavelength change of 0.8 nm as described above.

「カップリングレンズ」
カップリングレンズ2は、上記ガラス1を材料とするガラスレンズであり、焦点距離:27mmでコリメート作用を有するように、前側主点が半導体レーザ1の発光部から27mm離れた位置になるように配置される。カップリングレンズ2には非球面が用いられ、コリメートされた光ビームの波面収差を非球面により十分に補正している。
"Coupling lens"
The coupling lens 2 is a glass lens using the glass 1 as a material, and is arranged so that the front principal point is located 27 mm away from the light emitting portion of the semiconductor laser 1 so as to have a collimating function at a focal length of 27 mm. Is done. An aspherical surface is used for the coupling lens 2, and the wavefront aberration of the collimated light beam is sufficiently corrected by the aspherical surface.

半導体レーザ1とカップリングレンズ2とは、線膨張係数:7.0×10−5の材質による保持部材に固定的に保持されている。 The semiconductor laser 1 and the coupling lens 2 are fixedly held by a holding member made of a material having a linear expansion coefficient of 7.0 × 10 −5 .

「アパーチュア」
アパーチュア3は、主走査方向の開口径:8.14mm、副走査方向の開口径:2.96mmの「長方形形状の開口」を有し、カップリングレンズ2によりコリメートされた光ビームをビーム整形する。
"Aperture"
The aperture 3 has a “rectangular opening” having an aperture diameter of 8.14 mm in the main scanning direction and an aperture diameter of 2.96 mm in the sub-scanning direction, and shapes the light beam collimated by the coupling lens 2. .

「アナモフィック光学素子」
アナモフィック光学素子4は、入射側面が「凹球面上に形成された同心円状のパワー回折面」で、射出側面は「凹シリンドリカル面に形成された直線状のパワー回折面」を形成したものである。
"Anamorphic optics"
In the anamorphic optical element 4, the incident side surface is a “concentric power diffractive surface formed on a concave spherical surface”, and the emission side surface is a “linear power diffractive surface formed on a concave cylindrical surface”. .

入射側面のパワー回折面は、位相関数:Winが、
in=C・r
で表されるものであり、射出側面のパワー回折面は、位相関数:woutが、
out=C・Z
で表されるものである。尚、rは、主走査方向の座標をY、副走査方向の座標をZ(共に光軸位置を原点とする。)として、
=Y+Z
で表される。
Power diffractive surface of the incident side, the phase function: W in is,
W in = C 0 · r 2
The power diffractive surface on the exit side has a phase function: w out ,
W out = C z · Z 2
It is represented by In addition, r is the coordinate in the main scanning direction as Y and the coordinate in the sub scanning direction as Z (both are the optical axis position as the origin).
r 2 = Y 2 + Z 2
It is represented by

上記係数:C、Cは、
=−1.07033×10−3、C=−7.8825×10−3
である。
The above coefficients: C 0 and C z are
C 0 = −1.07033 × 10 −3 , C z = −7.8825 × 10 −3
It is.

「光偏向器」
光偏向器のポリゴンミラー5は反射面数:5面で内接円半径:18mmのものである。
アナモフィック光学素子4の射出側面と、ポリゴンミラー5の回転軸との距離は、図1の配置で「左右方向の距離:x」、「上下方向の距離:y」が、x=82.97mm、y=112.77mmに設定されている。
"Optical deflector"
The polygon mirror 5 of the optical deflector has the number of reflection surfaces: 5 and the inscribed circle radius: 18 mm.
The distance between the exit side surface of the anamorphic optical element 4 and the rotation axis of the polygon mirror 5 is “displacement in the horizontal direction: x” and “distance in the vertical direction: y” in the arrangement of FIG. y is set to 112.77 mm.

防音ガラスG1はガラス1を材質とし、厚さ:1.9mmで、上記y方向(図の上下方向)からの傾き角:αは16度である。
また、光源側から入射する光ビームの進行方向と、偏向反射面により「被走査面8における像高:0の位置へ向けて反射される光ビームの進行方向」のなす角:θは58度である。表2に、上に述べた「光源から光偏向器までの光学系データ」を示す。
The soundproof glass G1 is made of glass 1, has a thickness of 1.9 mm, and an inclination angle α from the y direction (vertical direction in the drawing): 16 degrees.
Also, an angle θ between the traveling direction of the light beam incident from the light source side and the “traveling direction of the light beam reflected toward the position where the image height is 0 on the scanned surface 8” by the deflection reflecting surface is 58 degrees. It is. Table 2 shows the “optical system data from the light source to the optical deflector” described above.

Figure 2006235069
Figure 2006235069

上の表記に於いて、Rは主走査方向の曲率半径、Rは副走査方向の曲率半径、Lは面間隔で、単位はmmである。 In notation above, R m in the main scanning direction of the radius of curvature, R s is the sub-scanning direction of the curvature radius, L is a plane interval, the unit is in mm.

表3に、光偏向器以降の光学系データを与える。   Table 3 gives optical system data after the optical deflector.

Figure 2006235069
Figure 2006235069

上の表記においてRは「主走査方向の近軸曲率」、Rは「副走査方向の近軸曲率」であり、D、Dは「各光学素子の原点から次の光学素子の原点までの相対距離」を表している。単位はmmである。
例えば、光偏向器に対するD、Dについてみると、光偏向器(ポリゴンミラー5)の回転軸から見て、走査光学系6のレンズ6−1の入射面の原点(入射側面の光軸位置)は、光軸方向(x方向、図1の左右方向)に79.75mm離れ、主走査方向(y方向、図1の上下方向)に8.8mm離れている。
In the above notation, R m is “paraxial curvature in the main scanning direction”, R s is “paraxial curvature in the sub scanning direction”, and D x and D y are “from the origin of each optical element to the next optical element. "Relative distance to the origin". The unit is mm.
For example, regarding D x and D y with respect to the optical deflector, the origin of the incident surface of the lens 6-1 of the scanning optical system 6 (the optical axis of the incident side surface) is viewed from the rotational axis of the optical deflector (polygon mirror 5). The position is 79.75 mm away in the optical axis direction (x direction, left-right direction in FIG. 1) and 8.8 mm away in the main scanning direction (y direction, up-down direction in FIG. 1).

また、レンズ6−1の光軸上の肉厚は22.6mm、レンズ6−1と6−2の間の面間隔は75.85mm、レンズ6−2の光軸上の肉厚は4.9mm、レンズ6−2から被走査面までの距離は158.71mmである。なお、走査光学系6のレンズ6−2と被走査面の間には、図1に示すように「表1のガラス1」を材質とする厚さ:1.9mmの防塵ガラスG2が配置される。   The thickness of the lens 6-1 on the optical axis is 22.6 mm, the surface interval between the lenses 6-1 and 6-2 is 75.85 mm, and the thickness of the lens 6-2 on the optical axis is 4. 9 mm, and the distance from the lens 6-2 to the surface to be scanned is 158.71 mm. In addition, between the lens 6-2 of the scanning optical system 6 and the surface to be scanned, a dust-proof glass G2 having a thickness of 1.9 mm made of “Glass 1 of Table 1” is disposed as shown in FIG. The

走査光学系6のレンズ6−1、6−2の各面は非球面である。
レンズ6−1の入射側面とレンズ6−2の入射側面および射出側面は、主走査方向には「式1で与えられる非円弧形状」で、副走査断面(光軸と副走査方向とに平行な仮想的断面)内の曲率が主走査方向に「式2に従って変化」する特殊面である。
Each surface of the lenses 6-1 and 6-2 of the scanning optical system 6 is aspheric.
The incident side surface of the lens 6-1 and the incident side surface and the exit side surface of the lens 6-2 have a “non-arc shape given by Formula 1” in the main scanning direction, and are in the sub-scanning section (parallel to the optical axis and the sub-scanning direction). This is a special surface in which the curvature in the (virtual cross section) “changes according to Equation 2” in the main scanning direction.

また、レンズ6−1の射出側面は「式3により表現される共軸非球面」である。   In addition, the exit side surface of the lens 6-1 is “a coaxial aspheric surface expressed by Expression 3.”

「非円弧形状」
主走査断面内の近軸曲率半径:R、光軸からの主走査方向の距離:Y、円錐定数:K、高次の係数:A、A、A、A、A、…、光軸方向のデプス:Xとして周知の次式1で表現される。
"Non-arc shape"
Paraxial radius of curvature in main scanning section: R m , distance in main scanning direction from optical axis: Y, conic constant: K, higher order coefficients: A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , A 5 , ... Depth in the optical axis direction: X is expressed by the following well-known formula 1.

X=(Y2/Rm)/[1+√{1-(1+Km)(Y/Rm)2}]+A1Y+A2Y2+A3Y3+A4Y4+A5Y5+・・(式1)
「副走査断面における曲率の変化」
副走査断面内の曲率:C(Y)(Y:光軸位置を原点とする主走査方向の座標)が主走査方向に変化する状態を表現する式は、光軸を含む副走査断面内の曲率半径:R(0)、B、B、B、…を係数として次の通りである。
Cs(Y)={1/Rs(0)}+B1Y+B2Y2+B3Y3+B4Y4+・・ (式2)
「回転対称非球面」
近軸曲率半径:R、光軸からの距離:H、円錐定数:K、高次の係数をA、A、A、A、A、…、光軸方向のデプス:Xとして次式で表される。
X = (Y 2 / Rm) / [1 + √ {1- (1 + Km) (Y / Rm) 2 }] + A 1 Y + A 2 Y 2 + A 3 Y 3 + A 4 Y 4 + A 5 Y 5 + ・ ・ (Formula 1)
"Change of curvature in sub-scan section"
The expression expressing the state in which the curvature in the sub-scanning section: C s (Y) (Y: coordinates in the main scanning direction with the optical axis position as the origin) changes in the main scanning direction is in the sub-scanning section including the optical axis. The curvature radii of: R s (0), B 1 , B 2 , B 3 ,.
Cs (Y) = {1 / Rs (0)} + B 1 Y + B 2 Y 2 + B 3 Y 3 + B 4 Y 4 +. (Formula 2)
"Rotationally symmetric aspheric surface"
Paraxial radius of curvature: R, distance from optical axis: H, conic constant: K, higher order coefficients as A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , A 5 ,..., Depth in optical axis direction: X It is expressed by the following formula.

X=(H2/R)/[1+√{1-(1+K)(H/R)2}]+A1Y+A2Y2+A3Y3+A4Y4+A5Y5+・・(式3)
レンズ6−1の入射側面(特殊面)の係数を表4に挙げる。
X = (H 2 / R) / [1 + √ {1- (1 + K) (H / R) 2 }] + A 1 Y + A 2 Y 2 + A 3 Y 3 + A 4 Y 4 + A 5 Y 5 + ・ ・ (Formula 3)
Table 4 lists the coefficients of the incident side surface (special surface) of the lens 6-1.

Figure 2006235069
Figure 2006235069

レンズ6−1の射出側面(共軸非球面)の係数を表5に挙げる。   Table 5 lists the coefficients of the exit side surface (coaxial aspheric surface) of the lens 6-1.

Figure 2006235069
Figure 2006235069

レンズ6−2の入射側面(特殊面)の係数を表6に挙げる。   Table 6 lists the coefficients of the incident side surface (special surface) of the lens 6-2.

Figure 2006235069
Figure 2006235069

レンズ6−2の射出側面(特殊面)の係数を表7に挙げる。   Table 7 lists the coefficients of the exit side surface (special surface) of the lens 6-2.

Figure 2006235069
Figure 2006235069

実施例1における、主走査方向及び副走査方向のビームスポット径と「ビームウエスト位置が被走査面に対してデフォーカスした」ときの関係を、図3(a)、(b)に示す。   3A and 3B show the relationship between the beam spot diameters in the main scanning direction and the sub-scanning direction and “the beam waist position is defocused with respect to the scanning surface” in the first embodiment.

これらの図には、基準温度:25℃のときの関係(「常温」)と、常温に対して20℃の温度上昇があるときの関係(「温度変動」)と、モードホップにより発光波長が0.8nm変化した場合の関係(「波長飛び」)を示している。   These figures show the relationship when the reference temperature is 25 ° C. (“room temperature”), the relationship when there is a temperature increase of 20 ° C. relative to room temperature (“temperature fluctuation”), and the emission wavelength due to mode hopping. The relationship (“wavelength skip”) when changed by 0.8 nm is shown.

図3(a)は主走査方向のビームスポット径、(b)は副走査方向のビームスポット径に関するものであり、何れも「光スポットの像高:0」のときのものである。図3から明らかなように、実施例1の光走査装置では、ビームスポット径とデフォーカス量との関係は、主・副走査方向とも「常温状態でも温度変動状態でも波長飛び状態でも」実質的に変化しない。このことは、主走査方向・副走査方向のビームウエスト位置が、温度変動やモードホップに拘わらず実質的に変化しないことを意味している。   FIG. 3A shows the beam spot diameter in the main scanning direction, and FIG. 3B shows the beam spot diameter in the sub-scanning direction, both of them when “image height of light spot: 0”. As is apparent from FIG. 3, in the optical scanning apparatus of the first embodiment, the relationship between the beam spot diameter and the defocus amount is substantially “in normal temperature state, temperature fluctuation state, or wavelength skip state” in both the main and sub scanning directions. Does not change. This means that the beam waist position in the main scanning direction and the sub-scanning direction does not substantially change regardless of temperature fluctuations and mode hops.

因みに、実施例1において、パワー回折面の主・副走査方向のパワー:Pm(主走査方向)、Ps(副走査方向)と、カップリングレンズの(主走査方向および/または副走査方向の)パワー:Pcm(主走査方向)、Pcs(副走査方向)に対する比:Pcm/Pm、Pcs/Psの値はそれぞれ、
Pcm/Pm=9.2、Pcs/Ps=1.1
であって、前述の条件(1)、(2)を満足する。なお、Pmは、入射側面におけるパワー回折面(同心円状のパワー回折面)の回折部の主走査方向のパワーであり、Psは、入射側面のパワー回折面の回折部の副走査方向のパワーと、射出側面のパワー回折面の回折部の副走査方向のパワーを合成したパワーである。
Incidentally, in Example 1, the power of the power diffraction surface in the main / sub-scanning direction: Pm (main scanning direction), Ps (sub-scanning direction), and the coupling lens (in the main scanning direction and / or the sub-scanning direction). Power: Pcm (main scanning direction), Pcs (sub-scanning direction) ratio: Pcm / Pm, Pcs / Ps values are respectively
Pcm / Pm = 9.2, Pcs / Ps = 1.1
And the above-mentioned conditions (1) and (2) are satisfied. Pm is the power in the main scanning direction of the diffractive portion of the power diffractive surface (concentric power diffractive surface) on the incident side surface, and Ps is the power in the sub-scanning direction of the diffractive portion of the power diffractive surface on the incident side surface. The power in the sub-scanning direction of the diffractive portion of the power diffractive surface on the exit side is combined.

即ち、上記実施例1の光走査装置は、半導体レーザ1からの光ビームをカップリングレンズ2により所望のビーム形態の光ビームに変換した後、アナモフィック光学素子4を介して光偏向器5に導光し、光偏向器により偏向された光ビームを、走査光学系6により被走査面8上に集光させて光スポットを形成し、被走査面8を光走査する光走査装置であって、走査光学系6は1以上の樹脂製レンズ6−1、6−2を含み、アナモフィック光学素子4は、片面が同心円状のパワー回折面を有する回転対称形状な面であり、他方の面が主走査方向に平行で副走査方向にのみ集光作用を有するパワー回折面を有する面である樹脂製レンズであり、半導体レーザ1におけるモードホップや温度変化に起因する、主走査方向および副走査方向のビームウエスト位置の変動を略0とするように、各パワー回折面のパワーを設定したものである(請求項1)。   That is, the optical scanning device of the first embodiment converts the light beam from the semiconductor laser 1 into a light beam having a desired beam shape by the coupling lens 2 and then guides it to the optical deflector 5 through the anamorphic optical element 4. An optical scanning device that irradiates and deflects a light beam deflected by an optical deflector onto a surface to be scanned 8 by a scanning optical system 6 to form a light spot, and optically scans the surface to be scanned 8. The scanning optical system 6 includes one or more resin lenses 6-1 and 6-2. The anamorphic optical element 4 is a rotationally symmetric surface having a concentric power diffractive surface on one side, and the other surface is the main surface. This is a resin lens that is a surface having a power diffractive surface that is parallel to the scanning direction and has a condensing function only in the sub-scanning direction, and is caused by mode hopping and temperature change in the semiconductor laser 1 in the main scanning direction and the sub-scanning direction. Beamow Variations in strike position to substantially zero, is obtained by setting the power of each power diffractive surface (claim 1).

また、アナモフィック光学素子4は、片面が、球面上に同心円状のパワー回折面を形成され、他方の面が、シリンドリカル面上に直線状のパワー回折面を形成されたものであり(請求項2)、同心円状のパワー回折面のパワーと、このパワー回折面が形成されている球面のパワーとが基準波長に対して相殺することにより、基準波長に対して、主走査方向にパワーを持たず、副走査方向に正のパワーを有する(請求項3)。また、カップリングレンズ2はガラス製レンズである(請求項4)。   The anamorphic optical element 4 has one surface formed with a concentric power diffractive surface on a spherical surface, and the other surface formed with a linear power diffractive surface on a cylindrical surface. ) The power of the concentric power diffractive surface and the power of the spherical surface on which the power diffractive surface is formed cancel each other with respect to the reference wavelength, so that there is no power in the main scanning direction with respect to the reference wavelength. And has a positive power in the sub-scanning direction. The coupling lens 2 is a glass lens.

以下に、比較例を挙げる。
「比較例」
比較例では、上記実施例1において、アパーチュア3の開口の開口径を主走査方向につき7.85mm、副走査方向につき3mmに変え、アナモフィック光学素子4として「表1のガラス2」を材質とするシリンダレンズを用いた。また、光偏向器以降の光学配置に対して、実施例1と条件を同じにするため、シリンダレンズと光偏向器との位置関係を変更した。他は実施例1と同一である。
A comparative example is given below.
"Comparative example"
In the comparative example, the aperture diameter of the aperture 3 of the aperture 3 is changed to 7.85 mm in the main scanning direction and 3 mm in the sub-scanning direction, and “Glass 2 in Table 1” is used as the material for the anamorphic optical element 4. A cylinder lens was used. In addition, the positional relationship between the cylinder lens and the optical deflector was changed in order to make the same conditions as in Example 1 for the optical arrangement after the optical deflector. Others are the same as the first embodiment.

比較例の光源から光偏向器までのデータを表2に倣って表8に示す。   The data from the light source of the comparative example to the optical deflector is shown in Table 8 following Table 2.

Figure 2006235069
Figure 2006235069

図4は、比較例の光走査装置における、主走査方向及び副走査方向のビームスポット径とビームウエスト位置が、被走査面に対してデフォーカスしたときの関係を、図3(a)、(b)に倣って示している。これらの図には基準温度:25℃のときの関係(「常温」)と、常温に対して20℃の温度上昇があるときの関係(「温度変動」)とを示している。   4 shows the relationship when the beam spot diameter and the beam waist position in the main scanning direction and the sub-scanning direction are defocused with respect to the surface to be scanned in the optical scanning device of the comparative example. It is shown following b). These figures show the relationship when the reference temperature is 25 ° C. (“room temperature”) and the relationship when the temperature rises by 20 ° C. relative to the room temperature (“temperature fluctuation”).

図4から明らかなように、比較例ではパワー回折面が用いられていないので、温度が上昇すると主走査方向(図4(a))・副走査方向(図4(b))ともにビームウエスト位置変動が大きく、高精細な画像書き込み行うためには、環境変動によるビームウエスト位置変動を極力抑える措置が必要となることが分かる。   As apparent from FIG. 4, since the power diffraction surface is not used in the comparative example, the beam waist position in both the main scanning direction (FIG. 4A) and the sub-scanning direction (FIG. 4B) when the temperature rises. It can be seen that in order to perform high-definition image writing with large fluctuations, it is necessary to take measures to minimize the beam waist position fluctuation due to environmental fluctuations.

図5は、画像形成装置の実施の1形態を略示している。   FIG. 5 schematically shows one embodiment of the image forming apparatus.

この画像形成装置は「タンデム型フルカラー光プリンタ」である。   This image forming apparatus is a “tandem type full-color optical printer”.

装置下部側には、水平方向に配設された給紙カセット30から給紙される転写紙(図示されず)を搬送する搬送ベルト32が設けられている。搬送ベルト32の上部には、イエローY用の感光体7Y、マゼンタM用の感光体7M、シアンC用の感光体7C、及びブラックK用の感光体7Kが上流側から順に等間隔で配設されている。なお、以下において、符号中のY、M、C、Kでイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを区別する。   A transport belt 32 that transports transfer paper (not shown) fed from a paper feed cassette 30 disposed in the horizontal direction is provided on the lower side of the apparatus. Above the conveyor belt 32, a yellow Y photoconductor 7Y, a magenta M photoconductor 7M, a cyan C photoconductor 7C, and a black K photoconductor 7K are arranged in order from the upstream side at equal intervals. Has been. In the following, yellow, magenta, cyan, and black are distinguished by Y, M, C, and K in the code.

感光体7Y、7M、7C、7Kは全て同一径に形成され、その周囲に、電子写真プロセスに従いプロセス部材が順に配設されている。感光体3Yを例に採れば、帯電チャージャ40Y、光走査装置50Y、現像装置60Y、転写チャージャ30Y、クリーニング装置80Y等が順に配設されている。他の感光体3M、3C、3Kについても同様である。   The photoreceptors 7Y, 7M, 7C, and 7K are all formed to have the same diameter, and process members are sequentially disposed around the photoreceptors according to an electrophotographic process. Taking the photoconductor 3Y as an example, a charging charger 40Y, an optical scanning device 50Y, a developing device 60Y, a transfer charger 30Y, a cleaning device 80Y, and the like are sequentially arranged. The same applies to the other photoconductors 3M, 3C, and 3K.

即ち、この画像形成装置は、感光体7Y、7M、7C、7Kを各色毎に設定された被走査面とするものであり、各々に対して光走査装置50Y、50M、50C、50Kが1対1の対応関係で設けられている。   That is, this image forming apparatus uses the photoconductors 7Y, 7M, 7C, and 7K as scanning surfaces set for the respective colors, and a pair of optical scanning devices 50Y, 50M, 50C, and 50K is provided for each. 1 correspondence relationship.

これら光走査装置は、それぞれが図1に示したような光学配置を有するものを独立に用いることもできるし、例えば、特開2004−280056等により従来から知られたもののように、光偏向器(回転多面鏡)を共用し、各光走査装置における走査光学系のレンズ6−1を、感光体7Mと7Yの光走査に共用するとともに、感光体7Kと7Cの光走査に共有するものとすることもできる。   As these optical scanning devices, those having an optical arrangement as shown in FIG. 1 can be used independently. For example, optical deflectors such as those conventionally known from JP-A-2004-280056 are used. (Rotating polygon mirror) is shared, and the lens 6-1 of the scanning optical system in each optical scanning device is shared for optical scanning of the photoconductors 7M and 7Y, and is shared for optical scanning of the photoconductors 7K and 7C. You can also

搬送ベルト32の周囲には、感光体7Yよりも上流側に位置させてレジストローラ9と、ベルト帯電チャージャ10が設けられ、感光体7Kよりも下流側に位置させてベルト分離チャージャ11、除電チャージャ12、クリーニング装置13等が設けられている。ベルト分離チャージャ11よりも搬送方向下流側には定着装置14が設けられ、排紙トレイ15に向けて排紙ローラ16で結ばれている。   Around the conveyance belt 32, a registration roller 9 and a belt charging charger 10 are provided on the upstream side of the photoconductor 7Y, and a belt separation charger 11 and a charge removal charger are provided on the downstream side of the photoconductor 7K. 12, a cleaning device 13 and the like are provided. A fixing device 14 is provided downstream of the belt separation charger 11 in the transport direction, and is connected to a paper discharge tray 15 by a paper discharge roller 16.

このような構成において、例えば、フルカラーモード時であれば、各感光体7Y、7M、7C、7Kに対し、Y、M、C、K各色の画像信号に基づき各光走査装置50Y、50M、50C、50Kによる光走査で静電潜像が形成される。これら静電潜像は対応する色トナーで現像されてトナー画像となり、搬送ベルト32上に静電的に吸着されて搬送される転写紙上に順次転写されることにより重ね合わせられ、定着装置14によりフルカラー画像として定着された後、排紙トレイ15上に排紙される。   In such a configuration, for example, in the full color mode, the optical scanning devices 50Y, 50M, and 50C are applied to the photosensitive members 7Y, 7M, 7C, and 7K based on the image signals of Y, M, C, and K colors. , An electrostatic latent image is formed by optical scanning at 50K. These electrostatic latent images are developed with corresponding color toners to form toner images, which are superposed by being sequentially transferred onto transfer paper that is electrostatically adsorbed onto the conveyance belt 32 and conveyed. After being fixed as a full-color image, it is discharged onto a discharge tray 15.

かかる画像形成装置に、実施例で説明した光走査装置を用いることにより、常に安定したビームスポット径を得ることができ、高精細な印字に適した画像形成装置をコンパクトで且つ安価に実現できる(請求項5)。   By using the optical scanning device described in the embodiment for such an image forming apparatus, a stable beam spot diameter can be obtained at all times, and an image forming apparatus suitable for high-definition printing can be realized in a compact and inexpensive manner ( Claim 5).

光走査装置の実施の1形態を説明すための図である。It is a figure for demonstrating one Embodiment of an optical scanning device. アナモフィック光学素子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an anamorphic optical element. 実施例の特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of an Example. パワー回折面を用いない比較例の特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of the comparative example which does not use a power diffraction surface. 画像形成装置の実施の1形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Embodiment of an image forming apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体レーザ
2 カップリングレンズ
3 アパーチュア
4 アナモフィック光学素子
5 光偏向器
6 走査光学系
8 被走査面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser 2 Coupling lens 3 Aperture 4 Anamorphic optical element 5 Optical deflector 6 Scanning optical system 8 Surface to be scanned

Claims (5)

半導体レーザからの光ビームをカップリングレンズにより所望のビーム形態の光ビームに変換した後、アナモフィック光学素子を介して光偏向器に導光し、上記光偏向器により偏向された光ビームを、走査光学系により被走査面上に集光させて光スポットを形成し、上記被走査面を光走査する光走査装置であって、
上記走査光学系は1以上の樹脂製レンズを含み、
上記アナモフィック光学素子は、片面が同心円状のパワー回折面を有する回転対称形状な面で、他方の面が主走査方向に平行で副走査方向にのみ集光作用を有するパワー回折面を有する面である樹脂製レンズであり、
半導体レーザにおけるモードホップや温度変化に起因する、主走査方向および/または副走査方向のビームウエスト位置の変動を略0とするように、上記各パワー回折面のパワーを設定したことを特徴とする光走査装置。
A light beam from a semiconductor laser is converted into a light beam having a desired beam shape by a coupling lens, and then guided to an optical deflector through an anamorphic optical element, and the light beam deflected by the optical deflector is scanned. An optical scanning device that focuses light on a surface to be scanned by an optical system to form a light spot and optically scans the surface to be scanned,
The scanning optical system includes one or more resin lenses,
The anamorphic optical element is a rotationally symmetric surface with one side having a concentric power diffractive surface, and the other surface having a power diffractive surface parallel to the main scanning direction and having a condensing function only in the sub-scanning direction. A resin lens,
The power of each of the power diffractive surfaces is set so that the fluctuation of the beam waist position in the main scanning direction and / or the sub-scanning direction due to mode hopping and temperature change in the semiconductor laser is set to approximately zero. Optical scanning device.
請求項1記載の光走査装置において、
アナモフィック光学素子は、片面が、球面上に同心円状のパワー回折面を形成され、他方の面が、シリンドリカル面上に直線状のパワー回折面を形成されたものであることを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 1,
An anamorphic optical element is characterized in that one side has a concentric power diffractive surface formed on a spherical surface, and the other surface has a linear power diffractive surface formed on a cylindrical surface. apparatus.
請求項2記載の光走査装置において、
アナモフィック光学素子は、同心円状のパワー回折面のパワーと、このパワー回折面が形成されている球面のパワーとが基準波長に対して相殺することにより、上記基準波長に対して、主走査方向にパワーを持たず、副走査方向に正のパワーを有することを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 2.
The anamorphic optical element has the power of the concentric power diffractive surface and the power of the spherical surface on which the power diffractive surface is formed cancel each other with respect to the reference wavelength. An optical scanning device characterized by having no power and positive power in the sub-scanning direction.
請求項1〜3の任意の1に記載の光走査装置において、
カップリングレンズがガラス製レンズであることを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to any one of claims 1 to 3,
An optical scanning device, wherein the coupling lens is a glass lens.
感光性の像担持体に対して光走査手段による光走査を行って潜像を形成し、この潜像を現像手段で可視化して画像を得る画像形成部を1以上有する画像形成装置において、
像担持体の光走査を行う光走査手段として、請求項1〜4の任意の1に記載の光走査装置を1以上用いたことを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus having one or more image forming units that perform light scanning by a light scanning unit on a photosensitive image carrier to form a latent image, and visualize the latent image with a developing unit to obtain an image.
An image forming apparatus using at least one optical scanning device according to any one of claims 1 to 4 as optical scanning means for optically scanning an image carrier.
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