JP2010117556A - Method of adjusting optical scanning apparatus, and optical scanning apparatus adjusted by the method - Google Patents

Method of adjusting optical scanning apparatus, and optical scanning apparatus adjusted by the method Download PDF

Info

Publication number
JP2010117556A
JP2010117556A JP2008290756A JP2008290756A JP2010117556A JP 2010117556 A JP2010117556 A JP 2010117556A JP 2008290756 A JP2008290756 A JP 2008290756A JP 2008290756 A JP2008290756 A JP 2008290756A JP 2010117556 A JP2010117556 A JP 2010117556A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
scanning device
semiconductor laser
adjustment
wavelength
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008290756A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidekazu Shimomura
秀和 下村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2008290756A priority Critical patent/JP2010117556A/en
Publication of JP2010117556A publication Critical patent/JP2010117556A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a method of adjusting an optical scanning apparatus by which a stable optical adjustment is performed, the optical performance of an apparatus is stabilized particularly while the apparatus is frequently used, and an optical scanning apparatus adjusted by the method. <P>SOLUTION: The optical scanning apparatus includes: a first optical system which condenses a luminous flux radiated from a semiconductor laser; an optical deflector which scanningly deflects the luminous flux; and a second optical system which images the scanningly deflected luminous flux onto a face to be scanned. The adjustment of each component is performed as follows: at least one of first and second optical systems has a diffraction optical element, the oscillation wavelength of the semiconductor laser immediately after the igniting the laser is denoted by λ1, and the wavelength of the semiconductor laser, which emits light on the whole image area in an actual operation state of the optical scanning apparatus, after the oscillation wavelength reaches a stable state is denoted by λ2, then the each member composing the optical scanning apparatus is optically adjusted at the wavelength λ3 which satisfies the condition (5λ1+λ2)/6<λ3<(λ1+λ2)/2. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は光走査装置の調整方法及びそれで調整された光走査装置に関し、電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタやデジタル複写機やマルチファンクションプリンタ(多機能プリンタ)の画像形成装置に搭載される光走査装置に好適なものである。   BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of adjusting an optical scanning device and an optical scanning device adjusted thereby, and optical scanning mounted on an image forming apparatus of a laser beam printer, a digital copying machine, or a multifunction printer (multifunction printer) having an electrophotographic process. It is suitable for the apparatus.

従来よりレーザービームプリンタ(LBP)やデジタル複写機やマルチファンクションプリンタ等には光走査装置が用いられている。この光走査装置においては画像信号に応じて光源手段から光変調され出射した光束(光ビーム)を、例えば回転多面鏡(ポリゴンミラー)より成る光偏向器により周期的に偏向させている。そして偏向された光束をfθ特性を有する結像光学系によって感光性の記録媒体(感光ドラム)面上にスポット状に集束させ、その面上を光走査して画像記録を行っている。   Conventionally, an optical scanning device is used in a laser beam printer (LBP), a digital copying machine, a multifunction printer, or the like. In this optical scanning device, a light beam (light beam) that is light-modulated and emitted from a light source means in accordance with an image signal is periodically deflected by an optical deflector composed of, for example, a rotating polygon mirror (polygon mirror). The deflected light beam is focused in a spot shape on the surface of a photosensitive recording medium (photosensitive drum) by an imaging optical system having fθ characteristics, and image recording is performed by optically scanning the surface.

図18は従来の光走査装置の要部概略図である。   FIG. 18 is a schematic view of a main part of a conventional optical scanning device.

同図において光源手段1から出射した単一又は複数の発散光束はコリメータレンズ2により平行光束に変換され、絞り3によって該光束を制限して副走査方向にのみ特定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ4に入射している。シリンドリカルレンズ4に入射した平行光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で射出する。また副走査断面内においては集束してポリゴンミラーから成る光偏向器5の偏向面(反射面)5aに線像として結像している。   In the figure, a single or a plurality of divergent light beams emitted from the light source means 1 are converted into parallel light beams by a collimator lens 2, and the light beams are limited by a diaphragm 3, and a cylindrical lens 4 having a specific refractive power only in the sub-scanning direction. Is incident. Among the parallel light beams incident on the cylindrical lens 4, the light is emitted as it is in the main scanning section. In the sub-scan section, the light beam is focused and formed as a line image on the deflecting surface (reflecting surface) 5a of the optical deflector 5 comprising a polygon mirror.

そして光偏向器5の偏向面5aで偏向された光束をfθ特性を有する結像レンズ6を介して被走査面としての感光ドラム面8上に導光する。そして光偏向器5を矢印A方向に回転させることによって、単一又は複数の光束で感光ドラム面8上を矢印B方向(主走査方向)に光走査して画像情報の記録を行っている。尚、図18において18は同期検出用のミラー、19は同期検出用のセンサーである。   Then, the light beam deflected by the deflecting surface 5a of the optical deflector 5 is guided onto the photosensitive drum surface 8 as the surface to be scanned through the imaging lens 6 having the fθ characteristic. Then, by rotating the light deflector 5 in the direction of arrow A, image information is recorded by optically scanning the photosensitive drum surface 8 in the direction of arrow B (main scanning direction) with a single or a plurality of light beams. In FIG. 18, 18 is a synchronization detection mirror, and 19 is a synchronization detection sensor.

また、従来より回折光学素子を用いて温度補償を行う光走査装置及びその調整方法が種々と提案されている(特許文献1〜3参照)。   Conventionally, various optical scanning apparatuses that perform temperature compensation using a diffractive optical element and adjustment methods thereof have been proposed (see Patent Documents 1 to 3).

図19(A)、(B)は各々特許文献1で開示されている光走査装置の光路を展開したときの要部断面図であり、同図(A)は主走査断面図、同図(B)は副走査断面図である。   19A and 19B are cross-sectional views of main parts when the optical path of the optical scanning device disclosed in Patent Document 1 is developed. FIG. 19A is a main-scan cross-sectional view and FIG. B) is a sub-scan sectional view.

同図(A),(B)においては光源手段1から出射した発散光束をアナモフィックなパワー(屈折力)を有する単一の光学素子25により、主走査断面内においては平行光束、副走査断面内においては集束光束に変換している。そして変換された光束は、ポリゴンミラーから成る光偏向器の偏向面(反射面)5aに線像として結像している。この光学素子25の光束入射側の面201は平面上にアナモフィックなパワーを有する回折格子(楕円状の格子)が形成されており、光束出射側の面202はアナモフィックなパワーを有する屈折面となっている。   In FIGS. 4A and 4B, the divergent light beam emitted from the light source means 1 is converted into a parallel light beam in the main scanning section and in the sub-scanning section by a single optical element 25 having anamorphic power (refractive power). Is converted into a focused light beam. The converted light beam is formed as a line image on the deflecting surface (reflecting surface) 5a of the optical deflector formed of a polygon mirror. A diffraction grating (elliptical grating) having anamorphic power is formed on the plane 201 on the light beam incident side of the optical element 25, and a surface 202 on the light beam emission side is a refracting surface having anamorphic power. ing.

同図(A)における主走査断面図はポリゴンミラーを簡略化し、画像中心を走査している場合の図を描いている。実際には多数の面から構成されたポリゴンミラーが回転することにより、矢印B方向に光束が走査すると共に、感光ドラム(感光ドラム面)8が同図(B)に示す矢印C方向に回転することにより、2次元画像が描かれる。   The main scanning sectional view in FIG. 6A shows a case where the polygon mirror is simplified and the center of the image is scanned. Actually, the polygon mirror composed of a large number of surfaces rotates, so that the light beam scans in the direction of arrow B, and the photosensitive drum (photosensitive drum surface) 8 rotates in the direction of arrow C shown in FIG. Thus, a two-dimensional image is drawn.

特許文献2には、ポリゴンミラーで偏向走査された光束を被走査面としての感光ドラム面上に結像させるための結像光学系に長尺の回折光学素子を用い、環境安定性に優れた光走査装置が提案されている。   In Patent Document 2, a long diffractive optical element is used in an image forming optical system for forming an image of a light beam deflected and scanned by a polygon mirror on a photosensitive drum surface as a scanned surface, and has excellent environmental stability. Optical scanning devices have been proposed.

上記特許文献1、2では、プラスチックレンズの表面に回折格子を形成した光学素子(回折光学素子)を用いて温度変化に伴う収差変化を、該光学素子の屈折部と回折部のパワー変化と、半導体レーザーの波長変動とにより補正している。   In the above Patent Documents 1 and 2, the aberration change accompanying the temperature change using the optical element (diffractive optical element) in which the diffraction grating is formed on the surface of the plastic lens, the power change of the refractive part and the diffractive part of the optical element, Correction is made based on the wavelength variation of the semiconductor laser.

特許文献3には、その回折光学素子を用いた光走査装置において、光源手段である半導体レーザーの個体差(製造ばらつき)による波長の差に基づく結像点位置の差を補正する調整手法が提案されている。
特開2006−154748号公報 特開平11−223783 特開2001−324691号公報
Patent Document 3 proposes an adjustment method for correcting a difference in imaging point position based on a wavelength difference due to individual differences (manufacturing variation) of semiconductor lasers as light source means in an optical scanning device using the diffractive optical element. Has been.
JP 2006-154748 A JP 11-223783 A JP 2001-324691 A

従来から提案されている回折光学素子を用いた光走査装置及びその調整方法には次に挙げる課題が存在する。   Conventionally proposed optical scanning devices using diffractive optical elements and adjustment methods thereof have the following problems.

光走査装置の光源手段として一般的に用いられる半導体レーザー(単に「レーザー」とも称す。)は、レーザーを点灯した直後からレーザー素子自体の自己発熱や周囲の環境温度の変化に起因するモードホップと呼ばれる波長変化が見られる。この波長変化の量は、周囲の環境温度が一定の時は、半導体レーザーに供給される電流値や電流を流す時間などに依存する。電流値が大きければ大きいほど波長変化量も大きく、電流値が一定であっても点灯時間とともに波長変化量が大きくなり、ある一定時間経過後、熱的に安定した状態に達した時点で波長変化は止まる。   A semiconductor laser (also referred to simply as “laser”), which is generally used as a light source means of an optical scanning device, has mode hops caused by self-heating of the laser element itself and changes in ambient environmental temperature immediately after the laser is turned on. There is a so-called wavelength change. The amount of this wavelength change depends on the current value supplied to the semiconductor laser, the current flow time, etc., when the ambient environmental temperature is constant. The larger the current value, the larger the wavelength change amount. Even if the current value is constant, the wavelength change amount increases with the lighting time, and after a certain period of time, the wavelength changes when it reaches a thermally stable state. Stops.

また、パルス幅変調を行った際の発光波形の立ち上がりを急峻にするために、バイアス電流を与えた制御を行うことも一般的である。このバイアス電流により半導体レーザー素子自身が温まり、バイアス電流を流さない発光制御に比べるとモードホップ(波長変化)の量は大きくなる傾向がある。   In addition, in order to make the rise of the emission waveform steep when pulse width modulation is performed, it is common to perform control with a bias current applied. This bias current warms the semiconductor laser element itself, and the amount of mode hops (wavelength change) tends to increase compared to light emission control in which no bias current flows.

光源手段から被走査面である感光ドラム面に至るまでの光学系が、反射光学素子又は屈折光学素子の少なくとも一方から構成されている場合は、上記波長変化によるピントシフトなどの光学性能劣化は問題ないレベルである。しかしながら、特許文献1〜3などに開示されている回折光学素子を用いた光学系では、波長変化に対する光学性能への影響が大きい。   When the optical system from the light source means to the photosensitive drum surface, which is the surface to be scanned, is composed of at least one of a reflective optical element and a refractive optical element, optical performance deterioration such as focus shift due to wavelength change is a problem. There is no level. However, in an optical system using a diffractive optical element disclosed in Patent Documents 1 to 3 and the like, there is a great influence on optical performance with respect to wavelength change.

光学材料の分散の強さを示す指標として良く用いられるアッベ数νは、屈折光学素子の場合
ν=(n−1)/(n−n
で定義され、一般的な光学材料は20〜80の値をとる。
The Abbe number ν d often used as an index indicating the intensity of dispersion of the optical material is ν d = (n d −1) / (n F −n C ) in the case of a refractive optical element.
A general optical material takes a value of 20 to 80.

一方、回折光学素子の場合のアッベ数νd_diffは以下の式で定義され、
νd_diff=λ/(λ−λ)=587.56/(486.13−656.27)=−3.453
とマイナスの符号を持ち、可視域における通常の光学材料に対して1桁も強い分散特性を示す。
On the other hand, the Abbe number ν d_diff in the case of a diffractive optical element is defined by the following equation:
ν ddiff = λ d / (λ F −λ C ) = 587.56 / (486.13−656.27) = − 3.453
It has a minus sign and exhibits a dispersion characteristic that is one order of magnitude stronger than that of a normal optical material in the visible range.

また、部分分散比θg,F
θg,F=(λ−λ)/(λ−λ)=(435.84−486.13)/(486.13−656.27)=0.2956
となり、通常の光学材料が0.53〜0.63であることから、非常に大きな異常分散特性も合わせ持つことが分かる。
The partial dispersion ratio θ g, F is θ g, F = (λ g −λ F ) / (λ F −λ C ) = (435.84−486.13) / (486.13−656.27) = 0.2956
Thus, since ordinary optical materials are 0.53 to 0.63, it can be seen that they also have very large anomalous dispersion characteristics.

このように、回折光学素子は非常に弱いパワーであったとしても、上記のように強い分散特性を持つため、波長変化に対する性能劣化を考慮した上で使用しなければならない。   As described above, even if the diffractive optical element has a very weak power, it has a strong dispersion characteristic as described above, so it must be used in consideration of performance degradation with respect to wavelength change.

上記特許文献3に示した調整方法は、回折光学素子を用いた光走査装置において、光源手段である半導体レーザーの個体差(製造ばらつき)による波長の差に基づく結像点位置の差を補正する調整である。特許文献3は前述した半導体レーザーのモードホップに起因する波長変化による結像点位置のシフトを考慮した調整方法ではない。   The adjustment method shown in Patent Document 3 corrects a difference in imaging point position based on a wavelength difference due to individual differences (manufacturing variation) of semiconductor lasers as light source means in an optical scanning device using a diffractive optical element. It is adjustment. Patent Document 3 is not an adjustment method that takes into account the shift of the imaging point position due to the wavelength change caused by the mode hop of the semiconductor laser described above.

よって、従来から、とられていた調整方法を用いた種々の光走査装置においては、特に中間調域における濃度の安定性に課題が存在していた。   Therefore, in various optical scanning devices using the adjustment method that has been conventionally used, there is a problem in density stability particularly in the halftone region.

また、波長が変化している状態で光学調整を行ってしまうと、調整自体が半導体レーザーの点灯開始からの経過時間に依存するため、安定した光学調整が行えないといった課題も存在していた。   Further, if the optical adjustment is performed in a state where the wavelength is changed, the adjustment itself depends on the elapsed time from the start of lighting of the semiconductor laser, so that there is a problem that stable optical adjustment cannot be performed.

本発明は安定した光学調整を行うと共に、特に装置本体の使用頻度が高い状態における装置の光学性能の安定化を図ることができる光走査装置の調整方法及びそれで調整された光走査装置の提供を目的とする。   The present invention provides an optical scanning device adjustment method capable of performing stable optical adjustment and stabilizing the optical performance of the device, particularly in a state in which the device main body is frequently used, and an optical scanning device adjusted thereby. Objective.

請求項1の発明の光走査装置の調整方法は、
半導体レーザーと、前記半導体レーザーから発振される光束を集光する第1の光学系と、前記第1の光学系からの光束を偏向走査する光偏向器と、前記光偏向器で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる第2の光学系とを有する光走査装置を構成する各部材を調整する光走査装置の調整方法において、
前記第1の光学系又は前記第2の光学系のうち、少なくとも一方は回折光学素子を有しており、
前記半導体レーザーの点灯直後の発振波長をλ1、
前記半導体レーザーを光走査装置の実使用状態で画像領域内の全てで発光させて、前記半導体レーザーから発振される光束の発振波長が安定した後の波長をλ2とするとき、
(5λ1+λ2)/6<λ3<(λ1+λ2)/2
なる条件を満足する波長λ3の波長にて光走査装置を構成する各部材の光学調整がなされているようにしたことを特徴としている。
The adjustment method of the optical scanning device of the invention of claim 1
A semiconductor laser, a first optical system for condensing a light beam emitted from the semiconductor laser, an optical deflector for deflecting and scanning the light beam from the first optical system, and deflected and scanned by the optical deflector In an adjustment method of an optical scanning device for adjusting each member constituting an optical scanning device having a second optical system that forms an image of a light beam on a surface to be scanned,
At least one of the first optical system and the second optical system has a diffractive optical element,
The oscillation wavelength immediately after turning on the semiconductor laser is λ1,
When the semiconductor laser is caused to emit light in the entire image region in the actual use state of the optical scanning device, and the wavelength after the oscillation wavelength of the light beam emitted from the semiconductor laser is stabilized is λ2,
(5λ1 + λ2) / 6 <λ3 <(λ1 + λ2) / 2
Each member constituting the optical scanning device is optically adjusted at a wavelength of λ3 that satisfies the following conditions.

請求項2の発明は請求項1の発明において、
前記光学調整時には、前記半導体レーザーで発振される発振波長λ1のレーザー光で行い、その後、波長λ1の光束にて調整された光学調整値に対して、
(λ2−λ1)/6<Δλ<(λ2−λ1)/2
なる条件を満足する波長差Δλに相当する分、光学調整値をずらすように再度光学調整をすることを特徴としている。
The invention of claim 2 is the invention of claim 1,
At the time of the optical adjustment, a laser beam having an oscillation wavelength λ1 oscillated by the semiconductor laser is performed, and then an optical adjustment value adjusted by a light beam having a wavelength λ1 is used.
(Λ2-λ1) / 6 <Δλ <(λ2-λ1) / 2
The optical adjustment is performed again so that the optical adjustment value is shifted by an amount corresponding to the wavelength difference Δλ that satisfies the above condition.

請求項3の発明は請求項1又は2の発明において、
前記第1の光学系は、回折光学素子を有し、前記光学調整では、前記第1の光学系に含まれる光学素子の位置又は前記半導体レーザーの位置を変位させてピント調整することを特徴としている。
The invention of claim 3 is the invention of claim 1 or 2, wherein
The first optical system includes a diffractive optical element, and in the optical adjustment, focus adjustment is performed by displacing a position of the optical element included in the first optical system or a position of the semiconductor laser. Yes.

請求項4の発明は請求項1から3の何れか1項の発明において、
前記第2の光学系は、回折光学素子を有し、前記光学調整では、前記第2の光学系に含まれる光学素子の位置又は前記光走査装置の取り付け位置を変位させて、前記光偏向器の偏向面と前記被走査面の共役関係を調整することを特徴としている。
The invention of claim 4 is the invention of any one of claims 1 to 3,
The second optical system includes a diffractive optical element, and in the optical adjustment, the optical deflector is displaced by displacing a position of an optical element included in the second optical system or a mounting position of the optical scanning device. The conjugate relationship between the deflection surface and the scanned surface is adjusted.

請求項5の発明は請求項1から4の何れか1項の発明において、
前記光学調整時には、前記半導体レーザーの発光Dutyを20%以下としたことを特徴としている。
The invention of claim 5 is the invention of any one of claims 1 to 4,
At the time of the optical adjustment, the emission duty of the semiconductor laser is set to 20% or less.

請求項6の発明の光走査装置の調整方法は、
半導体レーザーから発振される光束を第1の光学系により集光し、該集光された光束を光偏向器により偏向走査し、該偏向走査された光束を第2の光学系を介して被走査面上に結像させる光走査装置を構成する各部材を調整する光走査装置の調整方法において、
光学調整時には、前記半導体レーザーの発光Dutyを20%以下としたことを特徴としている。
An adjustment method for an optical scanning device according to a sixth aspect of the present invention comprises:
A light beam oscillated from a semiconductor laser is condensed by a first optical system, the condensed light beam is deflected and scanned by an optical deflector, and the deflected and scanned light beam is scanned via a second optical system. In the adjustment method of the optical scanning device for adjusting each member constituting the optical scanning device that forms an image on the surface,
During the optical adjustment, the emission duty of the semiconductor laser is set to 20% or less.

請求項7の発明は請求項1から6の何れか1項の発明において、
前記半導体レーザーは樹脂で形成されたホルダーに固定されていることを特徴としている。
The invention of claim 7 is the invention of any one of claims 1 to 6,
The semiconductor laser is fixed to a holder made of resin.

請求項8の発明の光走査装置の調整方法は、
半導体レーザーと、前記半導体レーザーから発振させる光束を集光する第1の光学系と、前記第1の光学系からの光束を偏向走査する光偏向器と、前記光偏向器で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる第2の光学系とを有する光走査装置において、
前記第1の光学系又は前記第2の光学系のうち、少なくとも一方は回折光学素子を有しており、
前記半導体レーザーの点灯直後の画像中心での主走査方向の深度中心位置をXm1、副走査方向の深度中心位置をXs1とし、
前記光走査装置の実使用状態で画像領域内の全てで前記半導体レーザーを発振させ、発振波長が安定した後の画像中心での主走査方向の深度中心位置をXm2、副走査方向の深度中心位置をXs2とし、被走査面位置をXtとするとき、
(Xm1+Xm2)/2<Xt<(5Xm1+Xm2)/6
又は、
(Xs1+Xs2)/2<Xt<(5Xs1+Xs2)/6
の少なくとも一方の式を満足することを特徴としている。
An adjustment method of the optical scanning device according to the invention of claim 8 comprises:
A semiconductor laser, a first optical system for condensing a light beam oscillated from the semiconductor laser, an optical deflector for deflecting and scanning the light beam from the first optical system, and a light beam deflected and scanned by the optical deflector And a second optical system that forms an image on the surface to be scanned,
At least one of the first optical system or the second optical system has a diffractive optical element,
The depth center position in the main scanning direction at the center of the image immediately after the semiconductor laser is turned on is Xm1, and the depth center position in the sub-scanning direction is Xs1,
In the actual use state of the optical scanning device, the semiconductor laser is oscillated all over the image area, and the depth center position in the main scanning direction at the image center after the oscillation wavelength is stabilized is Xm2, and the depth center position in the sub-scanning direction Is Xs2 and the scanned surface position is Xt.
(Xm1 + Xm2) / 2 <Xt <(5Xm1 + Xm2) / 6
Or
(Xs1 + Xs2) / 2 <Xt <(5Xs1 + Xs2) / 6
It is characterized by satisfying at least one of the following formulas.

請求項9の発明は請求項8の発明において、
前記半導体レーザーは、樹脂で形成されたホルダーに固定されていることを特徴としている。
The invention of claim 9 is the invention of claim 8,
The semiconductor laser is fixed to a holder made of resin.

請求項10の発明の画像形成装置は、
請求項1から7の何れか1項に記載の光走査装置の調整方法で調整された光走査装置又は請求項8又は9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束によって前記感光体の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。
An image forming apparatus according to the invention of claim 10
An optical scanning device adjusted by the optical scanning device adjustment method according to claim 1 or an optical scanning device according to claim 8 or 9, and a photoconductor disposed on the surface to be scanned. A developing unit that develops an electrostatic latent image formed on the photosensitive member by a light beam scanned by the optical scanning device as a toner image, and a transfer unit that transfers the developed toner image to a transfer material. And a fixing device for fixing the transferred toner image to the transfer material.

請求項11の発明は請求項10の発明において、
外部機器から入力した信号を画像データに変換するプリンタコントローラを備えたことを特徴としている。
The invention of claim 11 is the invention of claim 10,
A printer controller for converting a signal input from an external device into image data is provided.

本発明によれば安定した光学調整を行うと共に、特に装置本体の使用頻度が高い状態における装置の光学性能の安定化を図ることができる光走査装置の調整方法及びそれで調整された光走査装置を達成することができる。   According to the present invention, there is provided an optical scanning device adjustment method capable of performing stable optical adjustment and stabilizing the optical performance of the device particularly when the device main body is frequently used, and an optical scanning device adjusted thereby. Can be achieved.

本発明の光走査装置の調整方法は、半導体レーザーと、半導体レーザーから発振される光束を集光する第1の光学系と、第1の光学系からの光束を偏向走査する光偏向器と、光偏向器で偏向走査された光束を被走査面上に結像する第2の光学系の各部材を調整する。   An adjustment method of an optical scanning device of the present invention includes a semiconductor laser, a first optical system that collects a light beam emitted from the semiconductor laser, an optical deflector that deflects and scans a light beam from the first optical system, Each member of the second optical system that focuses the light beam deflected and scanned by the optical deflector on the surface to be scanned is adjusted.

第1の光学系又は第2の光学系のうち、少なくとも一方は回折光学素子を有しており、光学調整時には、狙いの波長λ3の波長にて光走査装置を構成する各部材の光学調整がなされる。   At least one of the first optical system and the second optical system has a diffractive optical element, and at the time of optical adjustment, the optical adjustment of each member constituting the optical scanning device is performed at the target wavelength λ3. Made.

ここで波長λ3は半導体レーザーの点灯直後の波長λ1や発振波長が安定したときの波長λ2を考慮した波長である。   Here, the wavelength λ3 is a wavelength considering the wavelength λ1 immediately after the semiconductor laser is turned on and the wavelength λ2 when the oscillation wavelength is stabilized.

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は本発明の実施例1の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)である。   FIG. 1 is a sectional view (main scanning sectional view) of the main part in the main scanning direction according to the first embodiment of the present invention.

尚、以下の説明において、結像光学系の光軸または軸上と表現した場合は、被走査面の中心で被走査面に垂直方向の軸のことである。また、レンズの光軸と表現する場合には、レンズの入射面及び出射面の面頂点を結んだ直線のことを言う。   In the following description, the expression “on the optical axis or on the axis of the imaging optical system” means an axis perpendicular to the scanned surface at the center of the scanned surface. When expressed as the optical axis of the lens, it means a straight line connecting the surface vertices of the entrance surface and the exit surface of the lens.

また、副走査方向(Z方向)とは、偏向手段の回転軸と平行な方向である。主走査断面とは、副走査方向(偏向手段の回転軸と平行な方向)を法線とする断面である。主走査方向(Y方向)とは、偏向手段で偏向走査される光束を主走査断面に投射した方向である。副走査断面とは、主走査方向を法線とする断面である。   The sub-scanning direction (Z direction) is a direction parallel to the rotation axis of the deflecting unit. The main scanning section is a section whose normal is the sub-scanning direction (direction parallel to the rotation axis of the deflecting means). The main scanning direction (Y direction) is the direction in which the light beam deflected and scanned by the deflecting means is projected onto the main scanning section. The sub-scanning cross section is a cross section whose normal is the main scanning direction.

図1において、1Aは光源手段(光源))であり、例えば半導体レーザーによって成っている。本実施例では、設計波長790nmの赤外半導体レーザーを使用している。3Aは絞りであり、光束(光量)を制限している。   In FIG. 1, reference numeral 1A denotes a light source means (light source), which is composed of, for example, a semiconductor laser. In this embodiment, an infrared semiconductor laser having a design wavelength of 790 nm is used. Reference numeral 3A denotes an aperture that restricts the luminous flux (light quantity).

2Aは第1の光学系としてのアナモフィックなパワーを有する光学素子であり、光源手段1Aから出射した光束を主走査断面内においては平行光束、副走査断面内においては集束して光偏向器5の偏向面5aに線像として結像させている。   Reference numeral 2A denotes an optical element having anamorphic power as a first optical system. The light beam emitted from the light source means 1A is converged in the main scanning section in the parallel scanning section and in the sub-scanning section to be converged. A line image is formed on the deflection surface 5a.

本実施例における光学素子2Aは、光束の入射側の面が平面上にアナモフィックなパワーを有する回折格子(楕円状の格子)、光束の出射側の面がアナモフィックな屈折面で形成されたアナモフィックレンズ(回折光学素子とも称す。)より成っている。   The optical element 2A in the present embodiment has an anamorphic lens in which the incident surface of the light beam is formed of a diffraction grating (elliptical grating) having an anamorphic power on a flat surface, and the radiating surface of the light beam is formed of an anamorphic refractive surface. (Also referred to as a diffractive optical element).

尚、絞り3A及びアナモフィックレンズ2Aの各要素はそれぞれ入射光学系(集光光学系)LAの一要素を構成している。   Each element of the aperture stop 3A and the anamorphic lens 2A constitutes an element of the incident optical system (condensing optical system) LA.

また本実施例では、第1の光学系をアナモフィックレンズより構成したが、これに限らず、例えばコリメータレンズやシリンドリカルレンズ等を用いて構成しても良い。このときはコリメータレンズ又はシリンドリカルレンズの少なくとも1面にアナモフィックなパワーを有する回折格子を設ければよい。   In the present embodiment, the first optical system is configured by an anamorphic lens. However, the present invention is not limited to this. For example, a collimator lens or a cylindrical lens may be used. In this case, a diffraction grating having anamorphic power may be provided on at least one surface of the collimator lens or the cylindrical lens.

5は偏向手段としての光偏向器(ポリゴンミラー)であり、外接円半径17mmの5面構成のものである。また、ポリゴンミラー5はモーター(不図示)により同図に示した矢印A方向に一定速度で回転することで、被走査面8Aを矢印B方向(主走査方向)に走査している。   An optical deflector (polygon mirror) 5 as a deflecting means has a five-surface configuration with a circumscribed circle radius of 17 mm. Further, the polygon mirror 5 is rotated at a constant speed in the direction of arrow A shown in the figure by a motor (not shown), thereby scanning the surface to be scanned 8A in the direction of arrow B (main scanning direction).

SAは第2の光学系としての結像光学系であり、第1、第2の結像レンズ(fθレンズ)6A、7Aを有している。結像光学系SAは、光偏向器5によって偏向走査された画像情報に基づく光束を被走査面としての感光ドラム面8A上に結像させている。かつ結像光学系SAは、副走査断面内において光偏向器5の偏向面5aと感光ドラム面8Aとの間を共役関係にすることにより偏向面5aの面倒れ補償を行っている。   SA is an imaging optical system as a second optical system, and includes first and second imaging lenses (fθ lenses) 6A and 7A. The imaging optical system SA forms an image of a light beam based on the image information deflected and scanned by the optical deflector 5 on the photosensitive drum surface 8A as a surface to be scanned. In addition, the imaging optical system SA performs surface tilt compensation of the deflection surface 5a by making a conjugate relationship between the deflection surface 5a of the optical deflector 5 and the photosensitive drum surface 8A in the sub-scan section.

通常、ポリゴンミラーなどの複数の偏向面が存在する光偏向器の場合、偏向面毎に副走査方向への偏向面の倒れ角が異なるため、面倒れ補正光学系を採用することが一般的である。   Usually, in the case of an optical deflector having a plurality of deflecting surfaces such as a polygon mirror, the tilting angle of the deflecting surface in the sub-scanning direction is different for each deflecting surface. is there.

尚、本実施例では結像光学系SAを2枚のレンズより構成したが、これに限らず、例えば単一、もしくは3枚以上のレンズより構成しても良い。   In this embodiment, the imaging optical system SA is composed of two lenses. However, the present invention is not limited to this. For example, the imaging optical system SA may be composed of a single lens or three or more lenses.

8Aは被走査面としての感光ドラム面である。   Reference numeral 8A denotes a photosensitive drum surface as a surface to be scanned.

本実施例において、光源手段である半導体レーザ1Aから出射した発散光束は絞り3Aによって光量を制限され、アナモフィックレンズ2Aに入射する。アナモフィックレンズ2Aに入射した光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で出射する。また副走査断面内においては収束して光偏向器5の偏向面5aに線像(主走査方向に長手の線像)として結像する。   In this embodiment, the divergent light beam emitted from the semiconductor laser 1A as the light source means is limited in light quantity by the aperture 3A and enters the anamorphic lens 2A. Out of the light beam incident on the anamorphic lens 2A, the light beam is emitted as it is in the main scanning section. In the sub-scan section, the light beam converges and forms a line image (a line image long in the main scanning direction) on the deflecting surface 5a of the optical deflector 5.

そして光偏向器5の偏向面5aで偏向走査された光束は結像光学系SAにより感光ドラム面8A上にスポット状に結像され、光偏向器5を矢印A方向に回転させることによって感光ドラム面8A上を矢印B方向(主走査方向)に等速度で光走査している。これにより記録媒体である感光ドラム面8A上に単一の走査線又は複数の走査線を同時に形成し、画像記録を行っている。   The light beam deflected and scanned by the deflecting surface 5a of the optical deflector 5 is spot-formed on the photosensitive drum surface 8A by the imaging optical system SA, and the photosensitive deflector 5 is rotated in the direction of arrow A by rotating the optical deflector 5 in the direction of arrow A. Optical scanning is performed on the surface 8A in the arrow B direction (main scanning direction) at a constant speed. As a result, a single scanning line or a plurality of scanning lines are simultaneously formed on the photosensitive drum surface 8A, which is a recording medium, to perform image recording.

図2は図1に示した本発明の光走査装置をカラー画像形成装置に用いたとき副走査方向の要部断面図(副走査断面図)である。同図において図1に示した要素と同一要素には同符番を付している。   FIG. 2 is a sectional view (sub-scanning sectional view) of the principal part in the sub-scanning direction when the optical scanning device of the present invention shown in FIG. 1 is used in a color image forming apparatus. In the figure, the same elements as those shown in FIG.

同図におけるカラー画像形成装置は、偏向手段5を挟み走査ユニットSR,SLを2つ備えている。そして、1つの偏向手段5により4本の光束Ra、Rb、R´a、R´bを偏向走査し、対応する感光ドラム面8A(Bk),8B(C),8C(M),8D(Y)を走査している。   The color image forming apparatus in the figure includes two scanning units SR and SL with the deflecting means 5 interposed therebetween. Then, the four light beams Ra, Rb, R′a, R′b are deflected and scanned by one deflecting means 5, and the corresponding photosensitive drum surfaces 8A (Bk), 8B (C), 8C (M), 8D ( Y) is being scanned.

ここで走査ユニットSRにおいて、偏向手段である光偏向器(5面ポリゴンミラー)5の偏向面5aで偏向反射した偏向光束Raは、結像レンズ6A、7Aを通過後、反射ミラーM1により折り返され、被走査面である感光ドラム8A(Bk)に導かれる。また、光偏向器5の偏向面5aで偏向反射した偏向光束Rbは、結像レンズ6Aを通過後、反射ミラーM2、M3で折り返され、結像レンズ7Bを通過し、反射ミラーM4により折り返され、被走査面である感光ドラム8B(C)に導かれる。   Here, in the scanning unit SR, the deflected light beam Ra deflected and reflected by the deflecting surface 5a of the optical deflector (five-sided polygon mirror) 5 serving as a deflecting means passes through the imaging lenses 6A and 7A and is then folded by the reflecting mirror M1. Then, it is guided to the photosensitive drum 8A (Bk) which is the surface to be scanned. Further, the deflected light beam Rb deflected and reflected by the deflecting surface 5a of the optical deflector 5 passes through the imaging lens 6A, is then folded by the reflecting mirrors M2 and M3, passes through the imaging lens 7B, and is folded by the reflecting mirror M4. Then, it is guided to the photosensitive drum 8B (C) which is the surface to be scanned.

一方、走査ユニットSLにおいて、光偏向器5の偏向面5´aで偏向反射した偏向光束R´aは結像レンズ6´A、7´Aを通過後、反射ミラーM´1により折り返され、被走査面である感光ドラム8D(Y)に導かれる。また、光偏向器5の偏向面5´aで偏向反射した偏向光束R´bは結像レンズ6´Aを通過後反射ミラーM´2、M´3で折り返され結像レンズ7´Bを通過し、反射ミラーM´4により折り返され、被走査面である感光ドラム8C(M)に導かれる。   On the other hand, in the scanning unit SL, the deflected light beam R′a deflected and reflected by the deflecting surface 5′a of the optical deflector 5 passes through the imaging lenses 6′A and 7′A, and is then folded by the reflecting mirror M′1. It is guided to the photosensitive drum 8D (Y) that is the surface to be scanned. Further, the deflected light beam R′b deflected and reflected by the deflecting surface 5′a of the optical deflector 5 passes through the imaging lens 6′A and is then folded back by the reflecting mirrors M′2 and M′3 to pass through the imaging lens 7′B. Then, the light is returned by the reflecting mirror M′4 and guided to the photosensitive drum 8C (M) which is the surface to be scanned.

図中、C0は軸上光束の主光線の偏向点である。副走査方向においては、光束Ra、Rb(R´a、R´b)は偏向点C0にて交差する。偏向点C0は結像光学系の基準点であり、偏向点C0から被走査面までの距離を以下、「結像光学系の光路長」と定義する。   In the figure, C0 is the deflection point of the principal ray of the axial light beam. In the sub-scanning direction, the light beams Ra and Rb (R′a and R′b) intersect at the deflection point C0. The deflection point C0 is a reference point of the imaging optical system, and the distance from the deflection point C0 to the scanned surface is hereinafter defined as “optical path length of the imaging optical system”.

本実施例においては、このように一つの光偏向器の異なる偏向面にそれぞれ複数の光源手段から出射した光束をそれぞれ対応する入射光学系を介して入射させ、該光偏向器を挟んだ両側を偏向走査している。これによって、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の4色を同時に走査できる光走査装置を達成している。   In this embodiment, the light beams emitted from the plurality of light source means are incident on the different deflection surfaces of one optical deflector through the corresponding incident optical systems, and both sides sandwiching the optical deflector are arranged. Deflection scanning. This achieves an optical scanning device that can simultaneously scan four colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (Bk).

尚、図2において、9はモーター、10は光学箱(筐体)、11は光走査装置である。   In FIG. 2, 9 is a motor, 10 is an optical box (housing), and 11 is an optical scanning device.

図3は図2に示したカラー画像形成装置において一方の走査ユニットSRの入射光学系LA、LBの副走査要部断面図である。同図において図1に示した要素と同一要素には同符番を付している。   FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of the sub-scan of the incident optical systems LA and LB of one scanning unit SR in the color image forming apparatus shown in FIG. In the figure, the same elements as those shown in FIG.

尚、他方の走査ユニットSLの入射光学系も走査ユニットSRの入射光学系と構成及び光学的作用は同一である。   The incident optical system of the other scanning unit SL has the same configuration and optical action as the incident optical system of the scanning unit SR.

本実施例では光源手段に赤外半導体レーザー(設計波長:790nm)1A、1Bを使用し、赤外半導体レーザー1A、1Bから出射した発散光束を絞り3A、3Bを介し、アナモフィックなパワーを有するアナモフィックレンズ2A、2Bに入射させている。そしてアナモフィックレンズ2A、2Bより、主走査断面内においては平行光束、副走査断面内においては集束してポリゴンミラーから成る光偏向器5の偏向面(反射面)5aに線像として結像している。   In this embodiment, an infrared semiconductor laser (design wavelength: 790 nm) 1A, 1B is used as a light source means, and divergent light beams emitted from the infrared semiconductor lasers 1A, 1B are anamorphic having an anamorphic power through the apertures 3A, 3B. The light is incident on the lenses 2A and 2B. Then, from the anamorphic lenses 2A and 2B, the parallel light beam is focused in the main scanning section, and the light beam is focused in the sub-scanning section and focused as a line image on the deflecting surface (reflecting surface) 5a of the optical deflector 5 composed of a polygon mirror. Yes.

このアナモフィックレンズ2A、2Bは上述した如く光束の入射側の面201A、201Bが平面上にアナモフィックなパワーを有する回折格子(楕円状の格子)、光束の出射側の面202A、202Bがアナモフィックな屈折面で形成されている。   In the anamorphic lenses 2A and 2B, as described above, the light incident surfaces 201A and 201B have a diffraction grating (ellipsoidal grating) having anamorphic power on the plane, and the light emitting surfaces 202A and 202B have anamorphic refraction. It is formed with a surface.

本実施例では、アナモフィックレンズ2A、2Bをプラスチックモールド成形により一体化して二眼のアナモフィックレンズ20として製造している。   In this embodiment, the anamorphic lenses 2A and 2B are integrated by plastic molding to produce a two-lens anamorphic lens 20.

絞り3A、3Bはそれぞれの被走査面上で所望のスポット径(スポットのピーク光量の1/eスライス径)が得られるように光束幅を制限している。 The apertures 3A and 3B limit the beam width so that a desired spot diameter (1 / e 2 slice diameter of the spot peak light amount) can be obtained on each scanned surface.

このようにコリメータレンズとシリンドリカルレンズの作用をアナモフィックなパワーを有するアナモフィックレンズ2A、2Bに集約させ、且つアナモフィックレンズ2A、2Bを上下で一体化させることで部品点数を削減し、装置全体の簡素化を図っている。   In this way, the actions of the collimator lens and the cylindrical lens are integrated into the anamorphic lenses 2A and 2B having anamorphic power, and the anamorphic lenses 2A and 2B are integrated vertically to reduce the number of parts and simplify the entire apparatus. I am trying.

本実施例において、光偏向器5の偏向面5aに対して垂直で且つ基準点C0を通過する面をP0としたとき、面P0に対してそれぞれγa=3.0°、γb=3.0°の斜入射角の光束を偏向走査させている。   In this embodiment, when a plane perpendicular to the deflection surface 5a of the optical deflector 5 and passing through the reference point C0 is P0, γa = 3.0 ° and γb = 3.0 with respect to the plane P0, respectively. A light beam having an oblique incident angle of ° is deflected and scanned.

尚、図3において、12はレーザーユニット、LAは赤外半導体レーザー1A側の入射光学系、LBは赤外半導体レーザー1B側の入射光学系である。   In FIG. 3, reference numeral 12 denotes a laser unit, LA denotes an incident optical system on the infrared semiconductor laser 1A side, and LB denotes an incident optical system on the infrared semiconductor laser 1B side.

次に本実施例における光走査装置のレンズ面形状及び光学配置を表1に示す。表1は光束Raを通過する結像光学系についての面形状と、光路を展開した場合の光学配置を示している。光束Rb、R´a、R´bについても、Raに対する光学系と同じであるため、レンズ面形状などの具体的な数値に関しては省略する。尚、「E−X」の表示は「×10-X」を意味している。 Next, Table 1 shows the lens surface shape and optical arrangement of the optical scanning device according to this embodiment. Table 1 shows the surface shape of the imaging optical system that passes the light beam Ra and the optical arrangement when the optical path is developed. Since the light beams Rb, R′a, and R′b are the same as the optical system for Ra, specific numerical values such as the lens surface shape are omitted. Note that the display of “ EX ” means “× 10 −X ”.

ここに、表1は結像光学系SA、入射光学系LAのレンズ形状及び配置を示している。   Here, Table 1 shows lens shapes and arrangements of the imaging optical system SA and the incident optical system LA.

結像レンズ(fθレンズ)6A、7Aのレンズ入射面、レンズ出射面の母線形状は、10次までの関数として表せる非球面形状により構成している。結像レンズ6A、7Aのそれぞれのレンズ面と結像レンズ6A、7Aの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軸とする。そのとき、主走査方向に対応する母線方向が、   The generatrix shapes of the lens entrance surfaces and lens exit surfaces of the imaging lenses (fθ lenses) 6A and 7A are aspherical shapes that can be expressed as functions up to the 10th order. The intersection between the lens surfaces of the imaging lenses 6A and 7A and the optical axes of the imaging lenses 6A and 7A is the origin, the optical axis direction is the X axis, and the axis orthogonal to the optical axis in the main scanning section is the Y axis. To do. At that time, the bus direction corresponding to the main scanning direction is

(但し、Rは母線曲率半径,K,B4,B6,B8,B10,は非球面係数)
なる式で表されるものである。
(Where R is the radius of curvature of the bus, and K, B 4 , B 6 , B 8 , B 10 are aspherical coefficients)
It is expressed by the following formula.

非球面係数B4,B6,B8,B10は光走査装置の半導体レーザー1Aが配置されている側(B4s,B6 s,B8 s,B10 s)と半導体レーザー1Aが配置されていない側(B4e,B6 e,B8 e,B10 e)とで数値を異ならせる。このことで、主走査方向に非対称な形状を表現することができる。 The aspheric coefficients B 4 , B 6 , B 8 , and B 10 are arranged on the side (B 4s , B 6 s , B 8 s , B 10 s ) on which the semiconductor laser 1A of the optical scanning device is arranged and the semiconductor laser 1A. The numerical values are different from those on the side that is not (B 4e , B 6 e , B 8 e , B 10 e ). As a result, an asymmetric shape in the main scanning direction can be expressed.

また、副走査方向に対応する子線方向が、   Also, the direction of the child line corresponding to the sub-scanning direction is

なる式で表されるものである。Sは母線方向の各々の位置における母線の法線を含み主走査面と垂直な面内に定義される子線形状である。 It is expressed by the following formula. S is a child line shape defined in a plane perpendicular to the main scanning plane including the normal line of the bus bar at each position in the bus bar direction.

ここで主走査方向に光軸からY離れた位置における副走査方向の曲率半径(子線曲率半径)Rs*が、   Here, the radius of curvature (sub-wire curvature radius) Rs * in the sub-scanning direction at a position Y away from the optical axis in the main scanning direction is

(但し、Rsは光軸上の子線曲率半径,D2,D4,D6,D8,D10は子線変化係数)
なる式で表されるものである。
(However, Rs is the radius of curvature of the strand on the optical axis, and D 2 , D 4 , D 6 , D 8 , and D 10 are the strand changing coefficients)
It is expressed by the following formula.

こちらも主走査方向の形状と同様に行う。つまり非球面係数D2,D4,D6,D8,D10は光走査装置の半導体レーザー1Aが配置されている側(D2s,D4s,D6s,D8s,D10s)と配置されていない側(D2e,D4e,D6e,D8e,D10e)とで数値を異ならせる。このことで、主走査方向に非対称な形状を表現することができる。 This is also performed in the same manner as the shape in the main scanning direction. That is, the aspheric coefficients D 2 , D 4 , D 6 , D 8 , and D 10 are arranged on the side (D 2s , D 4s , D 6s , D 8s , D 10s ) on which the semiconductor laser 1A of the optical scanning device is arranged. Different values are used on the side that is not (D 2e , D 4e , D 6e , D 8e , D 10e ). As a result, an asymmetric shape in the main scanning direction can be expressed.

また、アナモフィックレンズ2Aの光束入射側の面201Aは以下の位相多項式で規定される回折格子面となっている。   The surface 201A on the light beam incident side of the anamorphic lens 2A is a diffraction grating surface defined by the following phase polynomial.

φ=2πm/λ0{C1Z+C2Y+C3Z2+C4ZY+C5Y2・・・}
φは位相関数、mは回折次数、λ0は基準波長であり、本実施例においては790(nm)、mは回折次数であり、本実施例においては1次を使用している。
φ = 2πm / λ0 {C 1 Z + C 2 Y + C 3 Z 2 + C 4 ZY + C 5 Y 2 ···}
φ is the phase function, m is the diffraction order, and λ 0 is the reference wavelength. In this embodiment, 790 (nm), m is the diffraction order, and in this embodiment, the first order is used.

出射面202Aは主走査方向の曲率半径RmがRm=−27.8387、副走査方向の曲率半径RsがRs=−20.3713のトーリック面となっている。   The exit surface 202A is a toric surface having a radius of curvature Rm in the main scanning direction of Rm = -27.8387 and a radius of curvature Rs in the sub-scanning direction of Rs = -20.3713.

尚、本実施例では面形状を上記定義式により函数を定義したが、本発明の権利の範囲はこれを制限するものではない。   In the present embodiment, the function of the surface shape is defined by the above definition formula, but the scope of the right of the present invention is not limited thereto.

上記のように回折格子のパワーを定めておくと、光走査装置全体が(入射光学素子及び走査光束学素子及び半導体レーザーが)一律に昇温した際のピントずれが補償される(温度補償効果)。   If the power of the diffraction grating is determined as described above, the entire optical scanning device (incident optical element, scanning luminous element, and semiconductor laser) is compensated for defocus when the temperature rises uniformly (temperature compensation effect). ).

半導体レーザーの波長の温度特性は、
dλ/dt=0.255nm/℃、
プラスチック材料の屈折率の温度特性は、
dn/dt=−7.896E−5/℃、
プラスチック材料の屈折率の波長特性は、
dn/dλ=−2.290E−5/℃
であり、それらを用いて20℃昇温したときの、ピントシフトは以下のように計算される。
The temperature characteristic of the wavelength of the semiconductor laser is
dλ / dt = 0.255 nm / ° C.
The temperature characteristic of the refractive index of plastic material is
dn / dt = −7.896E−5 / ° C.,
The wavelength characteristic of the refractive index of plastic material is
dn / dλ = −2.290E−5 / ° C.
The focus shift when the temperature is raised by 20 ° C. using these is calculated as follows.

主走査方向dm=+0.39
副走査方向ds=−0.41
また本実施例では、結像レンズ7Aは光軸を回転軸として光偏向器側から見て時計周りに、0.2分回転させている。また結像レンズ7Bは光軸を回転軸として光偏向器側から見て反時計周りに0.2分回転させている。このようにすることで走査線の傾きを補正している。
Main scanning direction dm = + 0.39
Sub-scanning direction ds = −0.41
In this embodiment, the imaging lens 7A is rotated by 0.2 minutes clockwise from the optical deflector side with the optical axis as the rotation axis. The imaging lens 7B is rotated by 0.2 minutes counterclockwise as viewed from the optical deflector side with the optical axis as the rotation axis. In this way, the inclination of the scanning line is corrected.

通常、副走査断面内において斜め方向から光束を入射させる光走査装置では、波面収差の捩れによりスポットが崩れる現象が見られる。   In general, in an optical scanning device in which a light beam is incident from an oblique direction in a sub-scanning section, a phenomenon that a spot is broken due to twist of wavefront aberration is observed.

本実施例においては各面のパワー配置、レンズのチルト量、シフト量を最適化することで波面収差の捩れを低減している。結像光学系SAでは結像レンズ7Aを面P0に対して1.50mm副走査方向にシフトさせることで波面収差の補正を行っている。   In this embodiment, the twist of wavefront aberration is reduced by optimizing the power arrangement of each surface, the tilt amount of the lens, and the shift amount. In the imaging optical system SA, the wavefront aberration is corrected by shifting the imaging lens 7A in the sub-scanning direction of 1.50 mm with respect to the surface P0.

ここで、以下の説明に用いる半導体レーザーの発光Dutyについて図20を用いて説明する。図20はレーザー発光シーケンスに光走査装置の図を併記させた図である。   Here, the emission duty of the semiconductor laser used in the following description will be described with reference to FIG. FIG. 20 is a diagram in which a diagram of an optical scanning device is shown together with a laser emission sequence.

図20において、Taは画像を書き出す前に走査線毎に行うレーザーの光量調整(オートパワーコントロール)のための発光時間である。Tbは、画像の主走査方向の書き出し位置を揃えるために行う同期検出用の発光時間である。Tcは、有効画像領域を実際に画像を書くために行う発光時間である。Tdは、ポリゴンミラー1面で偏向走査することができる時間であり、5面ポリゴンであれば72°回転するのにかかる時間と同じとなる。また、時間Tdは同期検知周期Teと同じ時間になる。   In FIG. 20, Ta is a light emission time for laser light amount adjustment (auto power control) performed for each scanning line before writing an image. Tb is a light emission time for synchronization detection performed to align the writing position of the image in the main scanning direction. Tc is a light emission time for performing an effective image area to actually write an image. Td is the time that can be deflected and scanned by one surface of the polygon mirror, and is the same as the time required to rotate 72 ° for a five-surface polygon. The time Td is the same time as the synchronization detection period Te.

これらの時間を用いてレーザーの発光Dutyを定義すると、有効画像領域を全部点灯させた場合、
発光Duty=(Ta+Tb+Tc)/Td×100(%)
となる。
Using these times to define the laser emission duty, when the entire effective image area is lit,
Luminescence Duty = (Ta + Tb + Tc) / Td × 100 (%)
It becomes.

また、有効画像領域内の一部分(α%)を発光させた場合の発光Dutyは、
発光Duty=(Ta+Tb+Tc×α/100)/Td×100(%)
となる。
The emission duty when a part (α%) of the effective image area is emitted is
Luminescence Duty = (Ta + Tb + Tc × α / 100) / Td × 100 (%)
It becomes.

図4はある一つの半導体レーザーを、本実施例における光学調整時に用いられる半導体レーザーの点灯回路を使って発光させた場合の発光経過後における波長変化を示したグラフである。   FIG. 4 is a graph showing the wavelength change after the light emission when one semiconductor laser emits light using the lighting circuit of the semiconductor laser used in the optical adjustment in this embodiment.

レーザー点灯は50kHzの周波数でPWM変調(パルス幅変調)を行っており、発光Dutyを10%と61.2%の2つで測定した結果である。また、この点灯回路ではレーザー素子の自己発熱を極力抑えるためバイアス電流を流していない。Duty10%のような低い発光Dutyにおいては、熱のこもりが少なくモードホップによる波長変化は見られない。しかし、Duty61.2%の場合は、2回のモードホップにより約2分後に0.8nm程度、長波長側に波長が変化する。   Laser lighting is the result of measuring PWM emission (pulse width modulation) at a frequency of 50 kHz and measuring the emission duty at two of 10% and 61.2%. Further, in this lighting circuit, no bias current is passed to suppress self-heating of the laser element as much as possible. In a low emission duty such as 10% duty, there is little heat accumulation and no wavelength change due to mode hop is observed. However, in the case of Duty 61.2%, the wavelength changes to the long wavelength side by about 0.8 nm after about 2 minutes due to two mode hops.

安定した光学調整を行い且つ測定の再現性を良くするためには、波長変化しないような発光モードで点灯させなければならない。そのようにするためには、発光Dutyが20%以下とした低い発光Dutyが良い。   In order to perform stable optical adjustment and improve the reproducibility of measurement, it is necessary to turn on the light emission mode so as not to change the wavelength. In order to do so, a low light emission duty with a light emission duty of 20% or less is preferable.

更には、レーザー素子の素子の構造の違いや、製造ばらつきなどを考慮すると、例えばバイアス電流を流さず、50kHzのPWM変調でDuty10%以下の発光をするのが望ましい。以下この発光モードを「発光モード1」と定義する。   Furthermore, considering the difference in the structure of the laser elements, manufacturing variations, etc., for example, it is desirable to emit light with a duty of 10% or less by PWM modulation at 50 kHz without passing a bias current. Hereinafter, this light emission mode is defined as “light emission mode 1”.

一方、図4で測定したものと同じ半導体レーザーを光走査装置の実使用状態で点灯し、波長変化を測定したものが図5である。   On the other hand, the same semiconductor laser as that measured in FIG. 4 is turned on in the actual use state of the optical scanning device, and the wavelength change is measured in FIG.

本実施例における光走査装置の実使用状態では、5面ポリゴンミラーが38267.7rpmで回転するため、同期検知は313.58μs間隔(3.189kHz)で行われる。5面ポリゴンミラーの走査可能角度は360/5×2=144°であり、本実施例の光走査装置の走査画角が83.49°であるため、画像領域全部をフルに点灯させたとしても、58.0%の発光時間になる。それに加えAPC(オートパワーコントロール)と同期検知(BD)のための発光を合わせると、最大でも61.2%の発光時間になる。よって、最大値は61.2%となるため、Duty61.2%以上で発光させた場合の波長変化まで考慮する必要はない。   In the actual use state of the optical scanning device in the present embodiment, since the five-sided polygon mirror rotates at 38267.7 rpm, synchronization detection is performed at an interval of 313.58 μs (3.189 kHz). The scanable angle of the five-sided polygon mirror is 360/5 × 2 = 144 °, and the scanning angle of view of the optical scanning device of this embodiment is 83.49 °. Therefore, even if the entire image area is turned on, The light emission time is 58.0%. In addition, when combined with the light emission for APC (auto power control) and synchronization detection (BD), the maximum light emission time is 61.2%. Therefore, since the maximum value is 61.2%, it is not necessary to consider the wavelength change when light is emitted at a duty of 61.2% or more.

また、光走査装置の実使用状態では、パルス幅変調を行った際の発光波形の立ち上がりを急峻にするために、バイアス電流を与えた制御を行っている。このバイアス電流のため、レーザー素子自身が温まり、APCと同期検知のためだけの発光(Duty約3%)であったとしても、3回のモードホップにより約3分後に1.2nm程度、長波長側に波長が変化してしまう。   Further, in the actual use state of the optical scanning device, control with a bias current is performed in order to make the emission waveform rise sharply when pulse width modulation is performed. Due to this bias current, even if the laser element itself warms up and emits light only for APC and synchronous detection (Duty approx. 3%), about 3 nm after about 3 minutes due to three mode hops, the long wavelength side The wavelength will change.

製品の実使用状態において、半導体レーザーの点灯直後の発振波長をλ1(図5ではλ1=793.4nm)とする。又製品実使用状態での最大の発光時間(画像100%+APC+同期検知)(Duty61.2%)(実使用状態で画像領域内の全て)で発光させて半導体レーザから発振される光束の発振波長が安定した後の波長をλ2(図5ではλ2=795.76nm)とする。   In the actual use state of the product, the oscillation wavelength immediately after the semiconductor laser is turned on is λ1 (λ1 = 793.4 nm in FIG. 5). In addition, the maximum emission time in the actual use state of the product (image 100% + APC + synchronous detection) (Duty 61.2%) (all in the image area in the actual use state) and the oscillation wavelength of the light beam emitted from the semiconductor laser The wavelength after the stabilization is λ2 (λ2 = 795.76 nm in FIG. 5).

また、本光走査装置のピントの波長敏感度(波長が1nm変化したときのピント位置変動量)は、主走査方向で−0.71mm/nm、副走査方向で−1.27mm/nmとなっている。   In addition, the wavelength sensitivity of the focus of this optical scanning device (the amount of change in focus position when the wavelength changes by 1 nm) is -0.71 mm / nm in the main scanning direction and -1.27 mm / nm in the sub-scanning direction. ing.

よって、製品の実使用状態では点灯直後から濃度100%の画像を10分近く出し続けた後の状態とでは、波長差が、λ2−λ1=2.36nmあり、ピント換算で、主走査方向で−1.67mm、副走査方向で−3.00mmのずれが生じる。これは、設計深度幅から考えて無視できる量ではない。   Therefore, in the actual use state of the product, the wavelength difference is λ2−λ1 = 2.36 nm from the state after the image of 100% density has been taken out for almost 10 minutes immediately after lighting, and in the main scanning direction in terms of focus. Deviation of −1.67 mm and −3.00 mm occurs in the sub-scanning direction. This is not a negligible amount considering the design depth.

また、図5の点線で囲った領域Sと実線で囲った領域Mとでは、圧倒的に領域Sでプリントされる機会が多く、領域Sでの光学性能が特に重要である。よって、波長λ1と波長λ2のちょうど中間の波長(λ1+λ2)/2で調整するより、(λ1+λ2)/2よりも短波長側で光学調整する方が領域Sを重視した調整となってよい。   Further, in the region S surrounded by the dotted line and the region M surrounded by the solid line in FIG. 5, there are many opportunities for printing in the region S, and the optical performance in the region S is particularly important. Therefore, the adjustment with an emphasis on the region S may be performed by optical adjustment on the shorter wavelength side than (λ1 + λ2) / 2 rather than the adjustment at the wavelength (λ1 + λ2) / 2 which is exactly between the wavelengths λ1 and λ2.

また、点灯開始直後の波長λ1そのもので調整してしまうと、領域Mをカバーしきれずバランスの悪い調整となってしまう。   Further, if the adjustment is made with the wavelength λ1 itself immediately after the start of lighting, the region M cannot be covered and the adjustment is unbalanced.

よって、以下の条件式(1)で示した波長域で調整値を決定するのが、製品の実使用を考えた上で好ましい調整方法と言える。つまり、
(5λ1+λ2)/6<λ3<(λ1+λ2)/2 ‥‥‥(1)
なる条件を満足する波長λ3の波長にて光走査装置を構成する各部材の光学調整を行うのが望ましい。
Therefore, it can be said that determining the adjustment value in the wavelength region indicated by the following conditional expression (1) is a preferable adjustment method in consideration of actual use of the product. That means
(5λ1 + λ2) / 6 <λ3 <(λ1 + λ2) / 2 (1)
It is desirable to perform optical adjustment of each member constituting the optical scanning device at a wavelength of wavelength λ3 that satisfies the following conditions.

本実施例の場合は、
793.8nm<λ3<794.6nm ‥‥‥(1a)
の波長域で調整値を決定するのが望ましい。
In the case of this example,
793.8 nm <λ3 <794.6 nm (1a)
It is desirable to determine the adjustment value in the wavelength region.

尚、どの波長で光学調整を行うかは、画像形成装置本体の仕様に関わっている。1分間の出力枚数が30枚以上の高速機では、大量に出力される機会もあるため、上記条件式(1)の上限値近傍で調整するのが好ましい。   The wavelength at which the optical adjustment is performed is related to the specifications of the image forming apparatus main body. In a high-speed machine that outputs 30 sheets or more per minute, there is an opportunity to output a large amount, so it is preferable to adjust near the upper limit value of the conditional expression (1).

一方、出力枚数が20枚以下の低速機では、大量に出力することがほとんど無いので、上記条件式(1)の下限値近傍で調整するのが好ましい。   On the other hand, a low-speed machine with 20 or less output sheets rarely outputs a large amount, so it is preferable to adjust near the lower limit value of the conditional expression (1).

本実施例は、最終的に光学調整された光走査装置の調整値が、条件式(1)の波長域内で決定されていれば良いのであって、実際に調整に用いる波長はどの波長であっても構わない。   In this embodiment, it is only necessary that the adjustment value of the optical scanning device finally optically adjusted be determined within the wavelength range of the conditional expression (1), and which wavelength is actually used for the adjustment. It doesn't matter.

上記条件式(1)の範囲内の波長で実際に調整を行っても良いし、また上記条件式(1)の範囲外の波長で調整を行った後、調整値をずらすようにしても良い。   The adjustment may be actually performed at a wavelength within the range of the conditional expression (1), or the adjustment value may be shifted after adjustment is performed at a wavelength outside the range of the conditional expression (1). .

但し、上記条件式(1)の範囲内の波長で調整をする場合は以下に述べる課題を伴うので、安定した波長で調整を行った後で調整値をずらすやり方の方が簡易で安定した調整方法と言える。   However, when adjusting at a wavelength within the range of the conditional expression (1), there are problems described below, so the method of shifting the adjustment value after adjusting at a stable wavelength is simpler and more stable. It's a method.

半導体レーザーの波長を例えばλ3=794.2nm近傍にするためには、光学調整時に用いられる半導体レーザーの点灯回路を使用した場合、Duty61.2%で約2分かかり、その分調整時間が長くなってしまう。また、故意に半導体レーザーを温めて波長794.2nmに素早く到達させてしまうと、その後に波長を安定させることが難しくなる。   In order to set the wavelength of the semiconductor laser to, for example, near λ3 = 794.2 nm, when a semiconductor laser lighting circuit used for optical adjustment is used, it takes about 2 minutes at a duty of 61.2%, and the adjustment time becomes longer accordingly. End up. In addition, if the semiconductor laser is intentionally warmed to reach the wavelength 794.2 nm quickly, it becomes difficult to stabilize the wavelength thereafter.

そこで、前述した発光モード1はレーザーの点灯開始直後から波長が安定しているので、波長λ1で点灯させて実際の光学調整を行う。そして、予めΔλ=λ3−λ1の分のピント移動量を計算で求めておき、その分を以下の条件式(2)を満たすように光学調整値をオフセットさせるようにすればよい。   Therefore, since the wavelength of the above-described emission mode 1 is stable immediately after the start of laser lighting, the actual optical adjustment is performed by turning on the light at the wavelength λ1. Then, the amount of focus movement corresponding to Δλ = λ3−λ1 may be obtained in advance, and the optical adjustment value may be offset so as to satisfy the following conditional expression (2).

つまり、光学調整時には、半導体レーザーで発振される発振波長λ1のレーザー光で行い、その後、波長λ1の光束にて調整された光学調整値に対して、
(λ2−λ1)/6<Δλ<(λ2−λ1)/2 ‥‥‥(2)
なる条件を満足する波長差Δλに相当する分、光学調整値をずらすように再度光学調整をするようにすれば良い。
That is, at the time of optical adjustment, it is performed with a laser beam having an oscillation wavelength λ1 oscillated by a semiconductor laser, and thereafter, with respect to an optical adjustment value adjusted with a light beam having a wavelength λ1,
(Λ2-λ1) / 6 <Δλ <(λ2-λ1) / 2 (2)
The optical adjustment may be performed again so that the optical adjustment value is shifted by an amount corresponding to the wavelength difference Δλ that satisfies the above condition.

上記条件式(2)を満たすようにすれば波長の変化がなく、安定した光学調整を早く行えるのと同時に、狙いの波長(条件式(1)を満足する波長)λ3で光学調整を行ったのと同等の光学性能を得ることができる。   If the conditional expression (2) is satisfied, the wavelength does not change and stable optical adjustment can be performed quickly, and at the same time, the optical adjustment is performed at the target wavelength (wavelength satisfying the conditional expression (1)) λ3. The same optical performance can be obtained.

本実施例は、半導体レーザーが樹脂で形成されたホルダーに固定されている場合に特に効果を発揮する。   This embodiment is particularly effective when the semiconductor laser is fixed to a holder made of resin.

樹脂のホルダーは金属のホルダーなどに対し放熱性に劣っている為、図4及び図5で示したような大きな波長変化が発生してしまう。よって、光学性能の安定性に欠ける樹脂ホルダーに対して本実施例は有効に作用する。   Since the resin holder is inferior in heat dissipation to a metal holder or the like, a large wavelength change as shown in FIGS. 4 and 5 occurs. Therefore, the present embodiment works effectively for a resin holder that lacks stability in optical performance.

以上説明してきたことを光走査装置の深度中心位置で説明しておくと以下の様になる。   What has been described above is described below with respect to the depth center position of the optical scanning device.

ここで、深度中心とはスポット径を縦軸に、光軸方向の位置を横軸にグラフに描いたとき(図21参照)、スポット径があるスライスレベル(例えば最小スポット径Dminの1.25倍)を横切る光軸方向の位置の中心と定義する。スポット径とは、スポットピーク光量の1/e2でスライスした直径のことと定義する。 Here, when the depth center is plotted on the graph with the spot diameter on the vertical axis and the position in the optical axis direction on the horizontal axis (see FIG. 21), a slice level with a spot diameter (for example, 1.25 of the minimum spot diameter Dmin). Defined as the center of the position in the optical axis direction across The spot diameter is defined as a diameter sliced at 1 / e 2 of the spot peak light quantity.

図6は本発明の実施例1の各波長での深度中心位置と被走査面との関係を説明する図である。   FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the depth center position and the surface to be scanned at each wavelength according to the first embodiment of the present invention.

同図において、半導体レーザーの点灯直後(波長はλ1)の画像中心での主走査方向の深度中心位置をXm1、副走査方向の深度中心位置をXs1(不図示)とする。さらに、光走査装置の実使用状態で画像領域内の全てで半導体レーザーを発振させ、発振波長が安定した後(波長はλ2)の画像中心での主走査方向の深度中心位置をXm2、副走査方向の深度中心位置をXs2(不図示)とし、被走査面位置をXtとする。そのとき、
(Xm1+Xm2)/2<Xt<(5Xm1+Xm2)/6 ‥‥‥(3)
又は、
(Xs1+Xs2)/2<Xt<(5Xs1+Xs2)/6 ‥‥‥(4)
なる条件の少なくとも一方を満たすように被走査面位置Xtを設定するのが望ましい。
In the figure, the depth center position in the main scanning direction at the image center immediately after the semiconductor laser is turned on (wavelength is λ1) is Xm1, and the depth center position in the sub-scanning direction is Xs1 (not shown). Furthermore, after the semiconductor laser is oscillated in the entire image area in the actual use state of the optical scanning device and the oscillation wavelength is stabilized (wavelength is λ2), the depth center position in the main scanning direction at the image center is Xm2, sub-scanning The depth center position in the direction is Xs2 (not shown), and the surface to be scanned is Xt. then,
(Xm1 + Xm2) / 2 <Xt <(5Xm1 + Xm2) / 6 (3)
Or
(Xs1 + Xs2) / 2 <Xt <(5Xs1 + Xs2) / 6 (4)
It is desirable to set the scanned surface position Xt so as to satisfy at least one of the following conditions.

図7(A),(B)は各々本実施例の半導体レーザーの調整に用いられる調整工具の光学系の要部断面図である。同図(A)は副走査断面図、同図(B)は主走査断面図である。同図(A),(B)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。   FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views of the main part of the optical system of the adjusting tool used for adjusting the semiconductor laser of this embodiment. FIG. 4A is a sub-scanning sectional view, and FIG. 4B is a main-scanning sectional view. In FIGS. 4A and 4B, the same elements as those shown in FIG.

同図(A),(B)では、半導体レーザー1A側の調整をしている図であるが、半導体レーザー1Bも同様な構成の調整工具50で調整を行っている。本実施例では、入射光学系LAの照射位置(結像位置)とピント位置に関する調整を行っている。   In FIGS. 2A and 2B, the semiconductor laser 1A side is adjusted, but the semiconductor laser 1B is also adjusted with the adjustment tool 50 having the same configuration. In this embodiment, adjustments are made regarding the irradiation position (imaging position) and focus position of the incident optical system LA.

本実施例では、アナモフィックレンズ20から出射した光束を、副走査方向のみにパワーを有する冶具シリンダーレンズ51(焦点距離120mm)、及び2枚の貼り合わせレンズからなる冶具球面レンズ52(焦点距離200mm)を通過させている。そして、通過光束を調整ターゲット位置T0においてスポット状に結像させている。   In the present embodiment, a light beam emitted from the anamorphic lens 20 is a jig cylinder lens 51 (focal length 120 mm) having power only in the sub-scanning direction, and a jig spherical lens 52 (focal length 200 mm) composed of two bonded lenses. Pass through. The passing light beam is imaged in a spot shape at the adjustment target position T0.

同図(A),(B)のように、調整工具51,52の光学系はアッベ数の異なる複数枚のレンズから構成し、軸上色収差を補正しておくことが重要である。軸上色収差を補正していない場合は、アナモフィックレンズ20で発生している軸上色収差なのか、調整工具側の光学系で発生する軸上色収差なのかの切り分けが出来なくなってしまう。   As shown in FIGS. 2A and 2B, it is important that the optical system of the adjustment tools 51 and 52 is composed of a plurality of lenses having different Abbe numbers and corrects longitudinal chromatic aberration. If the axial chromatic aberration is not corrected, it is impossible to distinguish between the axial chromatic aberration generated in the anamorphic lens 20 and the axial chromatic aberration generated in the optical system on the adjustment tool side.

調整ターゲット位置T0において結像した空間像を対物レンズ53により2次元CCDより成るエリアセンサーで測定する。尚、同図において、54は調整用レーザー発光回路である。   The aerial image formed at the adjustment target position T0 is measured by the objective lens 53 with an area sensor composed of a two-dimensional CCD. In the figure, reference numeral 54 denotes a laser light emission circuit for adjustment.

図8は本実施例における光走査装置の光学調整のフローチャートである。   FIG. 8 is a flowchart of optical adjustment of the optical scanning device in this embodiment.

本実施例は、アナモフィックレンズ2Aと2Bをプラスチックモールド成形により一体で形成したため、光学調整で変位させる光学部材は半導体レーザーとなる。最終的には、光学調整された半導体レーザー1Aと1Bとアナモフィックレンズ20が不図示のホルダーに固定されレーザーユニット12が完成する。   In this embodiment, since the anamorphic lenses 2A and 2B are integrally formed by plastic molding, the optical member displaced by optical adjustment is a semiconductor laser. Finally, the optically adjusted semiconductor lasers 1A and 1B and the anamorphic lens 20 are fixed to a holder (not shown) to complete the laser unit 12.

まず、アナモフィックレンズ20をホルダーに紫外線硬化型の接着剤などで固定する(工程1)。次に、そのアナモフィックレンズ20をホルダーを介して調整工具に取り付け(工程2)、前述した波長変化が起こらない安定した発光モード(発光モード1:バイアス電流なし、50kHzPWM発光、Duty10%)にてレーザーを点灯させる(工程3)。光学調整は、先に半導体レーザー1AをY方向及びZ方向に移動させ調整ターゲット位置T0に一致するように照射位置の調整を行う(工程4)。   First, the anamorphic lens 20 is fixed to the holder with an ultraviolet curable adhesive or the like (step 1). Next, the anamorphic lens 20 is attached to the adjustment tool through the holder (step 2), and the laser is operated in the stable light emission mode (light emission mode 1: no bias current, 50 kHz PWM light emission, Duty 10%) that does not cause the wavelength change described above. Is turned on (step 3). In the optical adjustment, the semiconductor laser 1A is first moved in the Y direction and the Z direction, and the irradiation position is adjusted so as to coincide with the adjustment target position T0 (step 4).

次に、半導体レーザー1Aを光軸方向(X方向)に移動させピント位置の調整を行う(工程5)。この状態では前述の波長λ1にてピント位置がベストになるように調整されているため、次の工程6にて調整値をシフトさせる。   Next, the semiconductor laser 1A is moved in the optical axis direction (X direction) to adjust the focus position (step 5). In this state, since the focus position is adjusted to be the best at the wavelength λ1, the adjustment value is shifted in the next step 6.

本実施例ではΔλ=0.8nmであり、その分に相当する半導体レーザー1Aの位置は12μmである。よって、波長λ1でピントベストに調整された状態から半導体レーザー1Aをアナモフィックレンズ20に近づける方向に一律12μm移動させる。これで、狙いの波長(条件式(1)を満足する波長)λ3の光束で実際に光学調整を行ったことと同じ状態になり、その状態で半導体レーザー1Aをホルダーに接着固定する(工程7)。   In this embodiment, Δλ = 0.8 nm, and the corresponding position of the semiconductor laser 1A is 12 μm. Therefore, the semiconductor laser 1A is uniformly moved by 12 μm in the direction approaching the anamorphic lens 20 from the state adjusted to the focus best at the wavelength λ1. This is the same state as when optical adjustment is actually performed with a light beam having a target wavelength (wavelength satisfying conditional expression (1)) λ3, and in this state, the semiconductor laser 1A is bonded and fixed to the holder (step 7). ).

以上の調整が終わった後、レーザーユニット12を調整工具50から取り外し(工程8)、スキャナーユニット11の組立工程で、光学箱(筐体)10に固定される(工程9)。   After the above adjustment is completed, the laser unit 12 is removed from the adjustment tool 50 (step 8) and fixed to the optical box (housing) 10 in the assembly step of the scanner unit 11 (step 9).

ここで工程6の別の方法としては、半導体レーザー1Aを12μm一律アナモフィックレンズ20に近づける代わりにΔλ=0.8nmに相当する分ターゲット位置T0をアナモフィックレンズ20から遠ざける方向にシフトさせた位置T0´として行う。このように行っても上記工程6の方法と同じことである。   Here, as another method of Step 6, instead of bringing the semiconductor laser 1A closer to the 12 μm uniform anamorphic lens 20, the target position T0 corresponding to Δλ = 0.8 nm is shifted in a direction away from the anamorphic lens 20 at a position T0 ′. Do as. Even if it carries out like this, it is the same as the method of the said process 6. FIG.

本実施例の場合、
T0´=T0+0.53
となる。このようにすれば、一律12μmレーザーを移動する分の時間がかからず、いきなり狙いの(安定した)光学調整を行うことができる。
In this example,
T0 '= T0 + 0.53
It becomes. In this way, it does not take time to move the 12 μm laser uniformly, and sudden (stable) optical adjustment can be performed.

尚、半導体レーザー1B側の調整方法も上記に示した調整方法と同様である。   The adjustment method on the semiconductor laser 1B side is the same as the adjustment method described above.

本実施例では、半導体レーザーの位置を変位させて調整を行ったが、アナモフィックレンズが各レーザーに対応して個別にある場合は、アナモフィックレンズの位置を変位させて調整を行っても良い。また、結像光学系SAを通した光走査装置全系でピント調整を行ってもよい。   In this embodiment, the adjustment is performed by displacing the position of the semiconductor laser. However, when there is an anamorphic lens corresponding to each laser, the adjustment may be performed by displacing the position of the anamorphic lens. Further, focus adjustment may be performed in the entire system of the optical scanning device that has passed through the imaging optical system SA.

このように本実施例では上述した如く発光Duty20%以下のような自己発熱によるモードホップの影響がでないような発光モードで光学調整を行い、光学調整時の波長と狙いの波長λ3との差の分、光学調整値をずらして行っている。これにより、本実施例では、従来より長い時間をかけること無く、安定した光学調整を行うことができる。   As described above, in this embodiment, as described above, optical adjustment is performed in a light emission mode in which there is no influence of mode hopping due to self-heating such as a light emission duty of 20% or less, and the difference between the wavelength at the time of optical adjustment and the target wavelength λ3 is calculated. Minute, the optical adjustment value is shifted. Thus, in this embodiment, stable optical adjustment can be performed without taking a longer time than in the past.

また本実施例では上述した如く光走査装置の実使用状態での波長λ2と点灯直後の波長λ1の中間の波長よりも短波長側に狙いの波長を定めて調整している。これにより、画像形成装置本体の使用頻度が高い状態における光学性能の安定化を図り、画像形成装置の例えば中間調域の濃度などの画像品質の劣化を防止することを可能としている。   In the present embodiment, as described above, the target wavelength is set and adjusted on the shorter wavelength side than the intermediate wavelength between the wavelength λ2 in the actual use state of the optical scanning device and the wavelength λ1 immediately after lighting. This stabilizes the optical performance in a state where the image forming apparatus main body is frequently used, and prevents image quality deterioration such as the density of the halftone area of the image forming apparatus.

図9は本発明の実施例2の副走査方向の要部断面図(副走査断面図)である。同図では、偏向面と被走査面との間の共役関係の調整方法を示している。同図において図2に示した要素と同一要素には同符番を付している。   FIG. 9 is a sectional view (sub-scanning sectional view) of the main part in the sub-scanning direction according to the second embodiment of the present invention. This figure shows a method for adjusting the conjugate relationship between the deflection surface and the surface to be scanned. In the figure, the same elements as those shown in FIG.

本実施例において前述の実施例1と異なる点は、第2の光学系SAに回折光学素子7Eを含ませて構成したことである。その他の構成及び光学的作用は実施例1と同様であり、これにより同様な効果を得ている。   The present embodiment is different from the first embodiment in that the second optical system SA includes the diffractive optical element 7E. Other configurations and optical functions are the same as those in the first embodiment, and the same effects are obtained.

つまり同図において、SAは第2の光学系としての結像光学系であり、結像レンズ6E、回折光学素子(結像レンズ)7E、そして3枚の反射ミラーM5、M6、M7を有している。   That is, in the figure, SA is an imaging optical system as a second optical system, and has an imaging lens 6E, a diffractive optical element (imaging lens) 7E, and three reflecting mirrors M5, M6, and M7. ing.

本実施例において偏向手段である光偏向器(ポリゴンミラー)で偏向反射した光束は結像レンズ6Eを通過後、2枚の反射ミラーM5、M6により光路を折り曲げられ、回折光学素子7Eに達する。回折光学素子7Eは光束の入射面701Eが屈折光学面であり、出射面702Eが回折光学面である。   In this embodiment, the light beam deflected and reflected by the optical deflector (polygon mirror) which is a deflecting means passes through the imaging lens 6E, and the optical path thereof is bent by the two reflecting mirrors M5 and M6 to reach the diffractive optical element 7E. In the diffractive optical element 7E, a light incident surface 701E is a refractive optical surface, and an output surface 702E is a diffractive optical surface.

回折光学素子7Eを通過した光束は更に反射ミラーM7により折り返され、被走査面T1に導かれている。   The light beam that has passed through the diffractive optical element 7E is further folded by the reflecting mirror M7 and guided to the surface to be scanned T1.

前述したようにポリゴンミラーの各面は副走査方向に微小角の倒れがあり、それが原因となって被走査面上での結像位置が上下する所謂ピッチムラが発生する。ピッチムラを低減するため、ポリゴンミラーの偏向点(偏向面)C0近傍と被走査面T1を副走査断面内において、光学的に共役な関係にすることが必要である。   As described above, each surface of the polygon mirror is tilted by a small angle in the sub-scanning direction, which causes so-called pitch unevenness in which the imaging position on the surface to be scanned rises and falls. In order to reduce pitch unevenness, it is necessary to make the vicinity of the deflection point (deflection surface) C0 of the polygon mirror and the surface to be scanned T1 optically conjugate in the sub-scan section.

本実施例では、結像光学系SAに存在するプラスチックレンズの表面に回折格子を形成した光学素子(回折光学素子)7Eを用いることにより、副走査断面内において、偏向面C0と被走査面T1との間の共役関係の温度補償を行っている。   In this embodiment, by using an optical element (diffractive optical element) 7E in which a diffraction grating is formed on the surface of a plastic lens existing in the imaging optical system SA, the deflection surface C0 and the surface to be scanned T1 in the sub-scan section. Compensation temperature compensation is performed.

この共役関係の調整に関しても、半導体レーザーの製造誤差による波長ばらつきとモードホップによる波長変化の両方を考慮した光学調整を行わなければならない。   Regarding the adjustment of the conjugate relationship, it is necessary to perform an optical adjustment in consideration of both the wavelength variation due to the manufacturing error of the semiconductor laser and the wavelength change due to the mode hop.

共役関係の調整には、光路長を変化させ行うことが考えられる。例えば、光学的に最も被走査面に近い反射ミラー(光学素子)M7の位置を図9に示す矢印D方向に変位させることで調整することができる。   It is conceivable to adjust the conjugate relationship by changing the optical path length. For example, it can be adjusted by displacing the position of the reflecting mirror (optical element) M7 optically closest to the surface to be scanned in the direction of arrow D shown in FIG.

本実施例では、光学調整を高精度に行うために、製品に投入するポリゴンミラーの変わりに、わざと面倒れ量が大きいポリゴンミラー5´を使用する。検知系はハの字スリット56とフォトセンサー55とを用いる。そして、検知の際には、ハの字スリット56を構成するslit1、slit2を通過するのに要した時間から走査線の高さを検出する(図10参照)。   In the present embodiment, in order to perform optical adjustment with high accuracy, a polygon mirror 5 ′ that intentionally has a large surface tilt amount is used instead of the polygon mirror that is put into the product. The detection system uses a C-shaped slit 56 and a photosensor 55. At the time of detection, the height of the scanning line is detected from the time required to pass through the slits 1 and 2 constituting the C-shaped slit 56 (see FIG. 10).

図10には図11に示したポリゴンミラー5´の複数の偏向面(5a〜5d)のうち、偏向面5a、5bで偏向反射された光束の走査線の軌跡を描いている。   FIG. 10 shows the trajectory of the scanning line of the light beam deflected and reflected by the deflection surfaces 5a and 5b among the plurality of deflection surfaces (5a to 5d) of the polygon mirror 5 ′ shown in FIG.

複数の偏向面5a〜5eからの5つの走査光束に対する走査時間に時間差がなくなった状態がポリゴンミラー5´の偏向点(偏向面)C0とスリット位置T1(つまり被走査面である感光ドラム面位置)が共役な関係となっている状態である。   The state in which there is no time difference in the scanning time for the five scanning beams from the plurality of deflection surfaces 5a to 5e is the deflection point (deflection surface) C0 of the polygon mirror 5 'and the slit position T1 (that is, the photosensitive drum surface position that is the surface to be scanned). ) Is a conjugate relationship.

また、ポリゴンミラーを回転させずに共役関係を測定する方法として、図13に示すように、調整工具用の冶具ミラー57を用いた構成も考えられる。冶具ミラー57を入射光束58の右側半分57Rと左側半分57Lの2つの領域に分割し、各領域において反射面の主走査方向及び副走査方向の角度を若干異ならせておく。この冶具ミラー57で反射された入射光束は光束58Rと光束58Lの2方向に反射され、2次元CCDなどで2つのスポット像を観察する。   Further, as a method for measuring the conjugate relationship without rotating the polygon mirror, a configuration using a jig mirror 57 for an adjustment tool as shown in FIG. 13 is also conceivable. The jig mirror 57 is divided into two regions of the right half 57R and the left half 57L of the incident light beam 58, and the angles of the reflecting surface in the main scanning direction and the sub scanning direction are slightly different in each region. The incident light beam reflected by the jig mirror 57 is reflected in the two directions of the light beam 58R and the light beam 58L, and two spot images are observed with a two-dimensional CCD or the like.

偏向面と被走査面との間の共役関係がずれているときは、被走査面上でのスポット59は二つに割れ図14(A)に示すような状態になり、共役関係が成立している状態では図14(B)に示すように副走査方向でのスポット59の位置が揃う。2つのスポット59の重心位置を求めることで共役関係であるか否かの判定を行うことができる。   When the conjugate relationship between the deflection surface and the surface to be scanned is deviated, the spot 59 on the surface to be scanned is broken into two states as shown in FIG. 14A, and the conjugate relationship is established. In this state, the spots 59 are aligned in the sub-scanning direction as shown in FIG. By determining the barycentric positions of the two spots 59, it can be determined whether or not they are in a conjugate relationship.

また、例えば2つのスポット像を副走査方向に積分する。そして、一つのLSF(ラインスプレッドファンクション)として、このLSFのピーク光量値が最大になるか、ピーク光量値の1/eのスライス径が最小になった状態が共役関係にある状態として判断することも可能である。 For example, two spot images are integrated in the sub-scanning direction. Then, as one LSF (line spread function), it is determined that the peak light amount value of the LSF is maximized or the state where the 1 / e 2 slice diameter of the peak light amount value is minimized is in a conjugate relationship. It is also possible.

本実施例においても、前述の実施例1と同様に光走査装置の実使用状態で、最も使用頻度の高い状態において光学調整を行うようにしなければならない。   Also in the present embodiment, it is necessary to perform the optical adjustment in the most frequently used state in the actual use state of the optical scanning device as in the first embodiment.

そこで、半導体レーザーの点灯直後の波長λ1に対して共役関係の調整を前述したような調整方法で行った後、反射ミラーM7をΔλ分変位させることが考えられる。つまり前述した条件式(2)を満足する波長差Δλに相当する分、光学調整値をずらすように再度光学調整をする。   Therefore, it is conceivable that the reflection mirror M7 is displaced by Δλ after adjusting the conjugate relation with respect to the wavelength λ1 immediately after the semiconductor laser is turned on by the adjustment method as described above. That is, the optical adjustment is performed again so that the optical adjustment value is shifted by an amount corresponding to the wavelength difference Δλ that satisfies the conditional expression (2).

また、別な調整方法としては、フォトセンサー55の位置をあらかじめ被走査面T1に対してΔλ分だけ光走査装置から遠ざかる方向にオフセットさせて調整してもよい。   As another adjustment method, the position of the photosensor 55 may be offset in advance in a direction away from the optical scanning device by Δλ with respect to the scanned surface T1 in advance.

また、図9に示したように光走査装置に搭載されている第2の光学系SAの少なくとも一部の光学素子の位置を変位することで共役関係の調整を行うこともできる。さらには、図15に示すように光走査装置11そのものの取り付け位置を画像形成装置本体に対して図中、矢印F方向へずらしても(変位させても)調整することができる。   Further, as shown in FIG. 9, the conjugate relationship can be adjusted by displacing the positions of at least some of the optical elements of the second optical system SA mounted on the optical scanning device. Furthermore, as shown in FIG. 15, the mounting position of the optical scanning device 11 itself can be adjusted by shifting (displacement) in the direction of arrow F in the figure relative to the image forming apparatus main body.

光走査装置11の画像形成装置への取り付け位置を変更するためには、例えば図15に示したビス60により調整することが可能である。   In order to change the attachment position of the optical scanning device 11 to the image forming apparatus, it is possible to adjust the position by using, for example, a screw 60 shown in FIG.

尚、図15において、10は筐体(光学箱)であり、ビス60により画像形成装置本体の取り付け基板13に取り付けられている。11は光走査装置である。   In FIG. 15, reference numeral 10 denotes a housing (optical box), which is attached to the mounting substrate 13 of the image forming apparatus main body by screws 60. Reference numeral 11 denotes an optical scanning device.

図16は本実施例における光走査装置の光学調整のフローチャートである。   FIG. 16 is a flowchart of optical adjustment of the optical scanning device in this embodiment.

本実施例においては、まず、結像レンズ、回折光学素子、反射ミラー、ポリゴンミラー、入射光学系(レーザーユニット、ピント調整用のシリンダーレンズなど)を光学箱(筐体)10に取り付ける(工程1)。   In this embodiment, first, an imaging lens, a diffractive optical element, a reflecting mirror, a polygon mirror, and an incident optical system (laser unit, focus adjusting cylinder lens, etc.) are attached to an optical box (housing) 10 (step 1). ).

前述したように共役関係の調整では光路長を変化させるためピント位置がずれてしまう。よって、ピントの微調整は共役関係の調整を行った後に行う。しかし、ピントが全く出ていない状態で共役関係の調整を行っても調整精度が低下するため、大雑把でもよいのでピントの粗調整を行っておくことが必要である(工程2)。   As described above, the adjustment of the conjugate relationship changes the optical path length, so that the focus position is shifted. Therefore, the fine adjustment of the focus is performed after adjusting the conjugate relationship. However, even if the conjugate relationship is adjusted in a state where there is no focus at all, the adjustment accuracy is lowered, so that rough adjustment may be required (step 2).

ピントの粗調整には、入射光学系に存在する主走査シリンダーレンズ(不図示)や副走査シリンダーレンズ(不図示)などの光学部材や半導体レーザーなどの光源手段を光軸方向にずらすことで行うことができる。   The coarse focus adjustment is performed by shifting optical members such as a main scanning cylinder lens (not shown) and a sub-scanning cylinder lens (not shown) existing in the incident optical system and light source means such as a semiconductor laser in the optical axis direction. be able to.

次に、共役関係の調整に移る。共役関係の調整には前述したように副走査方向の面の倒れ量が大きい共役関係調整用の冶具ポリゴンミラーを使っても良いし(工程3)、静止光束として測定した場合は、図13に示した冶具用反射ミラー57を用いてもよい。半導体レーザーの点灯は、実施例1の時と同じように波長が安定している発光モード1で発光させる(工程4)。   Next, the adjustment of the conjugate relationship is performed. As described above, the conjugate relationship adjustment may be performed by using a conjugate relationship adjustment jig polygon mirror having a large tilt amount of the surface in the sub-scanning direction (step 3). The jig reflection mirror 57 shown may be used. The semiconductor laser is turned on in the light emission mode 1 in which the wavelength is stable as in the first embodiment (step 4).

半導体レーザーの点灯直後の波長λ1で点灯している光束を用いて、例えば反射ミラーM7を図9で示した矢印D方向に移動させることで共役関係の調整を行う(工程5)。この状態では前述の波長λ1にて共役関係がベストになるように調整されている。よって、Δλ相当分、反射ミラーM7を矢印D方向にオフセットさせ、狙いの波長(条件式(1)を満足する波長)λ3にて共役関係がベストになるようにする(工程6)。   The conjugate relationship is adjusted by, for example, moving the reflecting mirror M7 in the direction of arrow D shown in FIG. 9 using the light beam that is lit at the wavelength λ1 immediately after the semiconductor laser is lit (step 5). In this state, the conjugate relationship is adjusted to be the best at the wavelength λ1. Therefore, the reflection mirror M7 is offset in the direction of the arrow D by an amount corresponding to Δλ so that the conjugate relationship becomes the best at the target wavelength (wavelength satisfying the conditional expression (1)) λ3 (step 6).

次に、反射ミラーM7を図12で示した矢印E方向に回転させて、被走査面上での走査線の高さ(照射位置)の調整を行う(工程7)。ここで反射ミラーM7を固定し(工程8)、共役関係と照射位置の調整が終了する。   Next, the reflection mirror M7 is rotated in the direction of arrow E shown in FIG. 12 to adjust the height (irradiation position) of the scanning line on the surface to be scanned (step 7). Here, the reflecting mirror M7 is fixed (step 8), and the adjustment of the conjugate relationship and the irradiation position is completed.

次に、ピント位置の調整工程に移る。共役関係の調整に用いていた冶具ポリゴンミラーを製品ポリゴンミラーに載せ替え(工程9)、再度発光モード1にて半導体レーザーを点灯させる(工程10)。ピント位置の微調整は、工程2で行った方法と同じ光学部材を用いても良いし、調整敏感度の低い別の光学部材を用いても良い(工程11)。この状態では前述の波長λ1にてピントがベストになるように調整されている。よって、Δλ相当分調整値をオフセットさせ、狙いの波長(条件式(1)を満足する波長)λ3にてピントがベストになるようにする(工程12)。これで、狙いの波長λ3の光束で実際に光学調整を行ったことと同じ状態になり、その状態でピント調整に用いた光学部材を光学箱に接着固定する(工程13)。   Next, the process moves to a focus position adjustment step. The jig polygon mirror used for adjusting the conjugate relation is replaced with the product polygon mirror (step 9), and the semiconductor laser is turned on again in the light emission mode 1 (step 10). For fine adjustment of the focus position, the same optical member as that used in step 2 may be used, or another optical member having low adjustment sensitivity may be used (step 11). In this state, the focus is adjusted to be the best at the wavelength λ1. Therefore, the adjustment value corresponding to Δλ is offset so that the best focus is obtained at the target wavelength (wavelength satisfying conditional expression (1)) λ3 (step 12). As a result, the optical adjustment is actually performed with the light beam having the target wavelength λ3. In this state, the optical member used for the focus adjustment is bonded and fixed to the optical box (step 13).

このように本実施例では上述した如く発光Duty20%以下のような自己発熱によるモードホップの影響がでないような発光モードで光学調整を行い、光学調整時の波長と狙いの波長との差の分、光学調整値をずらして行っている。これにより、本実施例では、従来より長い時間をかけること無く、安定した光学調整を行うことができる。   As described above, in this embodiment, as described above, optical adjustment is performed in a light emission mode in which there is no influence of mode hopping due to self-heating such as a light emission duty of 20% or less, and the difference between the wavelength at the time of optical adjustment and the target wavelength is determined. The optical adjustment value is shifted. Thus, in this embodiment, stable optical adjustment can be performed without taking a longer time than in the past.

また本実施例では上述した如く光走査装置の実使用状態での波長λ2と点灯直後の波長λ1の中間の波長よりも短波長側に狙いの波長を定めて調整している。これにより、画像形成装置本体の使用頻度が高い状態における光学性能の安定化を図り、画像形成装置の例えば中間調域の濃度などの画像品質の劣化を防止することを可能としている。   In the present embodiment, as described above, the target wavelength is set and adjusted on the shorter wavelength side than the intermediate wavelength between the wavelength λ2 in the actual use state of the optical scanning device and the wavelength λ1 immediately after lighting. This stabilizes the optical performance in a state where the image forming apparatus main body is frequently used, and prevents image quality deterioration such as the density of the halftone area of the image forming apparatus.

[カラー画像形成装置]
図17は、本発明のカラー画像形成装置の実施例を示す副走査方向の要部断面図である。図において、符号100はカラー画像形成装置を示す。このカラー画像形成装置100には、パーソナルコンピュータ等の外部機器102からコードデータ(R、G,Bの色信号)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101によって、Yi(イエロー)、Mi(マゼンタ)、Ci(シアン)、Bki(ブラック)の異なった色の画像データに変換され、実施例1、2に示した構成を有する光走査装置11に入力される。そして、この光走査装置11からは、画像データYi、Mi、Ci、Bkiに応じて変調された光ビームが出射され、この光ビームによって感光ドラム21〜24の感光面を主走査方向に走査される。
[Color image forming apparatus]
FIG. 17 is a cross-sectional view of the main part in the sub-scanning direction showing the embodiment of the color image forming apparatus of the present invention. In the figure, reference numeral 100 denotes a color image forming apparatus. The color image forming apparatus 100 receives code data (R, G, B color signals) Dc from an external device 102 such as a personal computer. The code data Dc is converted into image data of different colors Yi (yellow), Mi (magenta), Ci (cyan), and Bki (black) by the printer controller 101 in the apparatus. The light is input to the optical scanning device 11 having the configuration shown. The light scanning device 11 emits a light beam modulated according to the image data Yi, Mi, Ci, Bki, and the light beams scan the photosensitive surfaces of the photosensitive drums 21 to 24 in the main scanning direction. The

静電潜像担持体(感光体)たる感光ドラム21〜24は、モータ(不図示)によって時計廻り(R方向)に回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム21〜24の感光面が光ビームに対して、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21〜24の上方には、感光ドラム21〜24の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ(不図示)が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラによって帯電された感光ドラム21〜24の表面に、前記光走査装置11によって走査される光ビームが照射されるようになっている。   The photosensitive drums 21 to 24 serving as electrostatic latent image carriers (photoconductors) are rotated clockwise (R direction) by a motor (not shown). With this rotation, the photosensitive surfaces of the photosensitive drums 21 to 24 move in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction with respect to the light beam. Above the photosensitive drums 21 to 24, a charging roller (not shown) for uniformly charging the surface of the photosensitive drums 21 to 24 is provided so as to contact the surface. The surface of the photosensitive drums 21 to 24 charged by the charging roller is irradiated with a light beam scanned by the optical scanning device 11.

先に説明したように、光ビームは、画像データYi、Mi、Ci、Bkiに基づいて変調されており、この光ビームを照射することによって感光ドラム21〜24の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光ビームの照射位置よりもさらに感光ドラム21〜24の回転方向の下流側で感光ドラム21〜24に当接するように配設された現像器31〜34によってトナー像として現像される。   As described above, the light beam is modulated based on the image data Yi, Mi, Ci, and Bki, and an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drums 21 to 24 by irradiation with the light beam. Let me. This electrostatic latent image is developed into a toner image by developing units 31 to 34 disposed so as to contact the photosensitive drums 21 to 24 further downstream in the rotation direction of the photosensitive drums 21 to 24 than the irradiation position of the light beam. As developed.

現像器31〜34によって現像されたトナー像は、感光ドラム21〜24の上方で、感光ドラム21〜24に対向するように配設された中間転写ベルト103上で、一旦4色のトナー像が転写されカラー画像として形成される。そして、中間転写ベルト103上に形成されたカラートナー画像は転写ローラ(転写器)104によって被転写材たる用紙108上に転写される。用紙108は用紙カセット107内に収納されている。   The toner images developed by the developing units 31 to 34 are temporarily formed on the intermediate transfer belt 103 disposed so as to be opposed to the photosensitive drums 21 to 24 above the photosensitive drums 21 to 24. Transferred to form a color image. The color toner image formed on the intermediate transfer belt 103 is transferred onto a sheet 108 as a transfer material by a transfer roller (transfer device) 104. The paper 108 is stored in a paper cassette 107.

未定着トナー像を転写された用紙108はさらに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105とこの定着ローラ105に圧接するように配設された加圧ローラ106とで構成されている。これにより、転写部から搬送されてきた用紙108を定着ローラ105と加圧ローラ106の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙108上の未定着トナー像を定着せしめる。そして、定着された用紙108は画像形成装置の外に排出させられる。   The sheet 108 to which the unfixed toner image is transferred is further conveyed to a fixing device. The fixing device includes a fixing roller 105 having a fixing heater (not shown) therein and a pressure roller 106 disposed so as to be in pressure contact with the fixing roller 105. As a result, the sheet 108 conveyed from the transfer unit is heated while being pressed at the pressure contact portion between the fixing roller 105 and the pressure roller 106 to fix the unfixed toner image on the sheet 108. Then, the fixed sheet 108 is discharged out of the image forming apparatus.

109はレジストレーションセンサであり、中間転写ベルト103上に形成された、Y、M、C、Bkのレジストレーションマークを読取る事で、各色の色ずれ量を検知する。その検出結果を光走査装置11にフィードバックすることで、色ずれのない高品位なカラー画像を形成することを可能にしている。   A registration sensor 109 reads the Y, M, C, and Bk registration marks formed on the intermediate transfer belt 103 to detect the color misregistration amount of each color. By feeding back the detection result to the optical scanning device 11, it is possible to form a high-quality color image without color misregistration.

図17においては図示していないが、プリントコントローラ101は、先に説明したデータの変換だけでなく、画像形成装置内の各部や、光走査装置内のポリゴンモータなどの制御も行う。   Although not shown in FIG. 17, the print controller 101 performs not only the data conversion described above but also controls each unit in the image forming apparatus, a polygon motor in the optical scanning apparatus, and the like.

本発明の実施例1の光走査装置の主走査断面図FIG. 3 is a main scanning sectional view of the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1の画像形成装置の副走査断面図FIG. 3 is a sub-scan sectional view of the image forming apparatus according to the first exemplary embodiment of the present invention. 本発明の実施例1の光走査装置の入射光学系の副走査断面図FIG. 3 is a sub-scan sectional view of the incident optical system of the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention. 調整工具で発光させたレーザーの波長変化を表すグラフGraph showing the wavelength change of the laser emitted by the adjustment tool 製品使用時の発光モードで発光させたレーザーの波長変化を表すグラフGraph showing the change in wavelength of the laser emitted in the emission mode when using the product 各波長での深度中心位置と被走査面の関係を説明する図The figure explaining the relation between the depth center position and the surface to be scanned at each wavelength 本発明の実施例1の光学調整装置の要部断面図Sectional drawing of the principal part of the optical adjustment apparatus of Example 1 of this invention 本発明の実施例1の光学調整のフローチャートFlowchart of optical adjustment according to the first embodiment of the present invention 本発明の実施例2の光学調整を説明する図The figure explaining the optical adjustment of Example 2 of this invention 本発明の実施例2の光学調整に用いられるハの字スリットの図Diagram of a C-shaped slit used for optical adjustment of Example 2 of the present invention 5面ポリゴンミラーの要部断面図Cross section of the main part of the 5-sided polygon mirror 本発明の実施例2の光学調整を説明する図The figure explaining the optical adjustment of Example 2 of this invention 本発明の実施例2の光学調整を説明する図The figure explaining the optical adjustment of Example 2 of this invention 本発明の実施例2の光学調整を説明する図The figure explaining the optical adjustment of Example 2 of this invention 本発明の実施例2の光学調整の別の手法を説明する図The figure explaining another method of the optical adjustment of Example 2 of this invention 本発明の実施例2の光学調整のフローチャートFlow chart of optical adjustment according to the second embodiment of the present invention 本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図1 is a schematic view of a main part of a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 従来の光走査装置の要部斜視図Main part perspective view of a conventional optical scanning device 従来の光走査装置の要部断面図Sectional view of the main part of a conventional optical scanning device 本発明の実施例1のレーザー発光シーケンスに光走査装置の図を併記させたときの図The figure when the figure of an optical scanning device is written together with the laser emission sequence of Example 1 of this invention スポット径と光軸方向位置との関係をグラフに描いた図A graph depicting the relationship between the spot diameter and the position in the optical axis direction

符号の説明Explanation of symbols

1A、1B 光源手段(半導体レーザー)
2A、2B 第1の光学系(アナモフィックレンズ)
20 二眼アナモフィックレンズ
3A、3B 開口絞り
5 光偏向器
5´ 調整用ポリゴンミラー
5a〜5d 偏向面
6A、6´A、7A、7B、7´A、7´B、6E 結像レンズ
7E 回折光学素子
M1〜M6 ミラー
8A〜8D 被走査面(感光ドラム)
LA 入射光学系
SA 第2の光学系(結像光学系)
SR、SL 走査ユニット
9 モーター
10 筐体(光学箱)
11 光走査装置
12 レーザユニット
50 調整工具
51 冶具シリンダーレンズ
52 冶具球面レンズ
53 対物レンズ
54 調整用レーザー発光回路
55 フォトセンサー
56 ハの字スリット
57 冶具ミラー
58 光束
59 スポット
60 調整用ビス
100 カラー画像形成装置
101 プリンタコントローラ
102 外部機器(パーソナルコンピューター)
103 中間転写ベルト
104 転写ローラ
105 定着ローラ
106 加圧ローラ
107 用紙カセット
108 転写材(用紙)
109 レジストレーションセンサ
1A, 1B Light source means (semiconductor laser)
2A, 2B First optical system (anamorphic lens)
20 Binocular anamorphic lens 3A, 3B Aperture stop 5 Optical deflector 5 'Adjusting polygon mirror 5a-5d Deflection surface 6A, 6'A, 7A, 7B, 7'A, 7'B, 6E Imaging lens 7E Diffraction optics Element M1 to M6 Mirror 8A to 8D Scanned surface (photosensitive drum)
LA incident optical system SA second optical system (imaging optical system)
SR, SL Scan unit 9 Motor 10 Case (Optical box)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Optical scanning device 12 Laser unit 50 Adjustment tool 51 Jig cylinder lens 52 Jig spherical lens 53 Objective lens 54 Adjustment laser light emission circuit 55 Photo sensor 56 C-shaped slit 57 Jig mirror 58 Light flux 59 Spot 60 Adjustment screw 100 Color image formation Device 101 Printer controller 102 External device (personal computer)
103 Intermediate transfer belt 104 Transfer roller 105 Fixing roller 106 Pressure roller 107 Paper cassette
108 Transfer material (paper)
109 Registration Sensor

Claims (11)

半導体レーザーと、前記半導体レーザーから発振される光束を集光する第1の光学系と、前記第1の光学系からの光束を偏向走査する光偏向器と、前記光偏向器で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる第2の光学系とを有する光走査装置を構成する各部材を調整する光走査装置の調整方法において、
前記第1の光学系又は前記第2の光学系のうち、少なくとも一方は回折光学素子を有しており、
前記半導体レーザーの点灯直後の発振波長をλ1、
前記半導体レーザーを光走査装置の実使用状態で画像領域内の全てで発光させて、前記半導体レーザーから発振される光束の発振波長が安定した後の波長をλ2とするとき、
(5λ1+λ2)/6<λ3<(λ1+λ2)/2
なる条件を満足する波長λ3の波長にて光走査装置を構成する各部材の光学調整がなされているようにしたことを特徴とする光走査装置の調整方法。
A semiconductor laser, a first optical system for condensing a light beam emitted from the semiconductor laser, an optical deflector for deflecting and scanning the light beam from the first optical system, and deflected and scanned by the optical deflector In an adjustment method of an optical scanning device for adjusting each member constituting an optical scanning device having a second optical system that forms an image of a light beam on a surface to be scanned,
At least one of the first optical system and the second optical system has a diffractive optical element,
The oscillation wavelength immediately after turning on the semiconductor laser is λ1,
When the semiconductor laser is caused to emit light in the entire image region in the actual use state of the optical scanning device, and the wavelength after the oscillation wavelength of the light beam emitted from the semiconductor laser is stabilized is λ2,
(5λ1 + λ2) / 6 <λ3 <(λ1 + λ2) / 2
An optical scanning device adjustment method, wherein each member constituting the optical scanning device is optically adjusted at a wavelength of λ3 that satisfies the following conditions.
前記光学調整時には、前記半導体レーザーで発振される発振波長λ1のレーザー光で行い、その後、波長λ1の光束にて調整された光学調整値に対して、
(λ2−λ1)/6<Δλ<(λ2−λ1)/2
なる条件を満足する波長差Δλに相当する分、光学調整値をずらすように再度光学調整をすることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置の調整方法。
At the time of the optical adjustment, a laser beam having an oscillation wavelength λ1 oscillated by the semiconductor laser is performed, and then an optical adjustment value adjusted by a light beam having a wavelength λ1 is used.
(Λ2-λ1) / 6 <Δλ <(λ2-λ1) / 2
2. The method of adjusting an optical scanning device according to claim 1, wherein the optical adjustment is performed again so as to shift the optical adjustment value by an amount corresponding to the wavelength difference Δλ that satisfies the following condition.
前記第1の光学系は、回折光学素子を有し、前記光学調整では、前記第1の光学系に含まれる光学素子の位置又は前記半導体レーザーの位置を変位させてピント調整することを特徴とする請求項1又は2に記載の光走査装置の調整方法。   The first optical system includes a diffractive optical element, and in the optical adjustment, focus adjustment is performed by displacing a position of the optical element included in the first optical system or a position of the semiconductor laser. The method of adjusting an optical scanning device according to claim 1 or 2. 前記第2の光学系は、回折光学素子を有し、前記光学調整では、前記第2の光学系に含まれる光学素子の位置又は前記光走査装置の取り付け位置を変位させて、前記光偏向器の偏向面と前記被走査面の共役関係を調整することを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の光走査装置の調整方法。   The second optical system includes a diffractive optical element, and in the optical adjustment, the optical deflector is displaced by displacing a position of an optical element included in the second optical system or a mounting position of the optical scanning device. 4. The method of adjusting an optical scanning device according to claim 1, wherein a conjugate relationship between the deflection surface of the optical scanning device and the surface to be scanned is adjusted. 5. 前記光学調整時には、前記半導体レーザーの発光Dutyを20%以下としたことを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の光走査装置の調整方法。   5. The method of adjusting an optical scanning device according to claim 1, wherein the emission duty of the semiconductor laser is set to 20% or less during the optical adjustment. 半導体レーザーから発振される光束を第1の光学系により集光し、該集光された光束を光偏向器により偏向走査し、該偏向走査された光束を第2の光学系を介して被走査面上に結像させる光走査装置を構成する各部材を調整する光走査装置の調整方法において、
光学調整時には、前記半導体レーザーの発光Dutyを20%以下としたことを特徴とする光走査装置の調整方法。
A light beam oscillated from a semiconductor laser is condensed by a first optical system, the condensed light beam is deflected and scanned by an optical deflector, and the deflected and scanned light beam is scanned via a second optical system. In the adjustment method of the optical scanning device for adjusting each member constituting the optical scanning device that forms an image on the surface,
An adjustment method of an optical scanning device, wherein the emission duty of the semiconductor laser is set to 20% or less during optical adjustment.
前記半導体レーザーは樹脂で形成されたホルダーに固定されていることを特徴とする請求項1から6に記載の光走査装置の調整方法。   7. The method of adjusting an optical scanning device according to claim 1, wherein the semiconductor laser is fixed to a holder made of resin. 半導体レーザーと、前記半導体レーザーから発振させる光束を集光する第1の光学系と、前記第1の光学系からの光束を偏向走査する光偏向器と、前記光偏向器で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる第2の光学系とを有する光走査装置において、
前記第1の光学系又は前記第2の光学系のうち、少なくとも一方は回折光学素子を有しており、
前記半導体レーザーの点灯直後の画像中心での主走査方向の深度中心位置をXm1、副走査方向の深度中心位置をXs1とし、
前記光走査装置の実使用状態で画像領域内の全てで前記半導体レーザーを発振させ、発振波長が安定した後の画像中心での主走査方向の深度中心位置をXm2、副走査方向の深度中心位置をXs2とし、被走査面位置をXtとするとき、
(Xm1+Xm2)/2<Xt<(5Xm1+Xm2)/6
又は、
(Xs1+Xs2)/2<Xt<(5Xs1+Xs2)/6
の少なくとも一方の式を満足することを特徴とする光走査装置。
A semiconductor laser, a first optical system for condensing a light beam oscillated from the semiconductor laser, an optical deflector for deflecting and scanning the light beam from the first optical system, and a light beam deflected and scanned by the optical deflector And a second optical system that forms an image on the surface to be scanned,
At least one of the first optical system and the second optical system has a diffractive optical element,
The depth center position in the main scanning direction at the center of the image immediately after the semiconductor laser is turned on is Xm1, and the depth center position in the sub-scanning direction is Xs1,
In the actual use state of the optical scanning device, the semiconductor laser is oscillated all over the image area, and the depth center position in the main scanning direction at the image center after the oscillation wavelength is stabilized is Xm2, and the depth center position in the sub-scanning direction Is Xs2 and the scanned surface position is Xt.
(Xm1 + Xm2) / 2 <Xt <(5Xm1 + Xm2) / 6
Or
(Xs1 + Xs2) / 2 <Xt <(5Xs1 + Xs2) / 6
An optical scanning device satisfying at least one of the following expressions.
前記半導体レーザーは、樹脂で形成されたホルダーに固定されていることを特徴とする請求項8に記載の光走査装置。   9. The optical scanning device according to claim 8, wherein the semiconductor laser is fixed to a holder made of resin. 請求項1から7の何れか1項に記載の光走査装置の調整方法で調整された光走査装置又は請求項8又は9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束によって前記感光体の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。   An optical scanning device adjusted by the optical scanning device adjustment method according to claim 1 or an optical scanning device according to claim 8 or 9, and a photoconductor disposed on the surface to be scanned. A developing unit that develops an electrostatic latent image formed on the photosensitive member by a light beam scanned by the optical scanning device as a toner image, and a transfer unit that transfers the developed toner image to a transfer material. And a fixing device for fixing the transferred toner image to the transfer material. 外部機器から入力した信号を画像データに変換するプリンタコントローラを備えたことを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 10, further comprising a printer controller that converts a signal input from an external device into image data.
JP2008290756A 2008-11-13 2008-11-13 Method of adjusting optical scanning apparatus, and optical scanning apparatus adjusted by the method Pending JP2010117556A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008290756A JP2010117556A (en) 2008-11-13 2008-11-13 Method of adjusting optical scanning apparatus, and optical scanning apparatus adjusted by the method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008290756A JP2010117556A (en) 2008-11-13 2008-11-13 Method of adjusting optical scanning apparatus, and optical scanning apparatus adjusted by the method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010117556A true JP2010117556A (en) 2010-05-27

Family

ID=42305263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008290756A Pending JP2010117556A (en) 2008-11-13 2008-11-13 Method of adjusting optical scanning apparatus, and optical scanning apparatus adjusted by the method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010117556A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013200363A (en) * 2012-03-23 2013-10-03 Brother Ind Ltd Optical scanner, and image forming apparatus
JP2016133777A (en) * 2015-01-22 2016-07-25 キヤノン株式会社 Optical scanner and image forming apparatus including the optical scanner
JP2018151423A (en) * 2017-03-09 2018-09-27 キヤノン株式会社 Optical scanner and image forming apparatus including the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013200363A (en) * 2012-03-23 2013-10-03 Brother Ind Ltd Optical scanner, and image forming apparatus
JP2016133777A (en) * 2015-01-22 2016-07-25 キヤノン株式会社 Optical scanner and image forming apparatus including the optical scanner
JP2018151423A (en) * 2017-03-09 2018-09-27 キヤノン株式会社 Optical scanner and image forming apparatus including the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4641478B2 (en) Optical scanning device and image forming apparatus using the same
KR100854024B1 (en) Optical scanning apparatus and method for adjusting the same
US20070058255A1 (en) Optical scanner and image forming apparatus
JP4314010B2 (en) Optical scanning device and image forming apparatus using the same
JP2006154748A (en) Optical scanning apparatus and method for adjusting the same
US20070019269A1 (en) Optical scanning device and image forming apparatus
KR100856154B1 (en) Optical scanning apparatus and image-forming apparatus using the same
JP2004184657A (en) Scanning optical device and image forming apparatus using the same
US7253936B2 (en) Laser scanning unit
JP2010117556A (en) Method of adjusting optical scanning apparatus, and optical scanning apparatus adjusted by the method
US8767029B2 (en) Light source device, optical scanning device, and image forming apparatus
JP2008224943A (en) Optical scanner and image forming apparatus using the same
JP4455308B2 (en) Optical scanning device and image forming apparatus using the same
JP4878158B2 (en) Optical scanning device and image forming apparatus using the same
JP2004163740A (en) Multiple beam scanning optical device and image forming apparatus using the same
JP2005134624A (en) Optical scanner and image forming apparatus using same
JP2007093770A (en) Scanning optical apparatus and image forming apparatus using same
JP4455309B2 (en) Optical scanning device and image forming apparatus using the same
JP4594040B2 (en) Optical scanning device and image forming apparatus using the same
JP2005156943A (en) Optical scanner
JP4630593B2 (en) Scanning optical device and image forming apparatus using the same
JP4404667B2 (en) Optical scanning device
JP5882692B2 (en) Optical scanning apparatus and image forming apparatus
JP2019020517A (en) Optical scanner and image formation apparatus
JP4401950B2 (en) Optical scanning device and image forming apparatus using the same