JP2010117588A - Optical scanner and image forming device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly stable optical scanner with improved robustness of optical characteristics for temperature fluctuation of an oblique-incidence optical system, in which the number of parts has been reduced in achieving high functionality and a large variety of optical scanners. <P>SOLUTION: The scanner comprises: an incidence optical system having one or a plurality of luminous points and including a light source 1, a coupling lens 2 for coupling luminous fluxes with a succeeding optical system, an aperture 3 for shaping the luminous fluxes from the coupling lens, an optical deflector 5 for deflecting the luminous fluxes in a main-scanning direction, and a single linear image forming lens 4 for condensing the luminous fluxes on an optical deflection surface as a linear image that is long in a main-scanning direction; and two lenses of a first scanning lens 6a and a second scanning lens 6b for causing the luminous fluxes deflected by the optical deflector to form an image on a surface to be scanned. The first scanning lens that is closer to the optical deflector is configured such that groups of luminous fluxes guided to the different surfaces to be scanned are incident in common. The linear image forming lens 4 has a diffraction surface and is formed by step-like level difference parallel to the sub-scanning direction. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、デジタル複写機、FAX若しくはレーザプリンタなどに好適である光走査装置、光書込装置及び画像形成装置に関する。   The present invention relates to an optical scanning device, an optical writing device, and an image forming apparatus suitable for a digital copying machine, a FAX, a laser printer, or the like.

光走査装置は従来から、光プリンタやデジタル複写機、光プロッタ等の画像形成装置に関連して広く知られているが、近年、小型化、低価格化とともに、環境変動の影響を受け難く画質も良い高安定・高精細・高速な画像形成装置が求められ、これに対応した光走査装置が求められている。   Conventionally, optical scanning devices are widely known in connection with image forming apparatuses such as optical printers, digital copying machines, and optical plotters. However, in recent years, image quality that is less susceptible to environmental fluctuations as well as downsizing and cost reduction. Therefore, there is a need for a good, high-stability, high-definition, and high-speed image forming apparatus, and an optical scanning apparatus corresponding to the image forming apparatus.

画像形成装置の小型化、低価格化を実現するための光捜査装置として、斜入射光学系が提案されている。斜入射光学系を用いることにより、複数の被走査面の書込に対して必要な光偏向器が1つでよく、また単一の走査レンズに複数の被走査面へ向かう光束を入射できるレイアウトが可能となるためである。   An oblique incidence optical system has been proposed as an optical investigation device for realizing a reduction in size and cost of an image forming apparatus. By using an oblique incidence optical system, a single optical deflector is required for writing on a plurality of scanned surfaces, and a layout that allows a light beam directed to a plurality of scanned surfaces to be incident on a single scanning lens This is because it becomes possible.

光学機器の高安定、低価格化、部品点数低減を実現する方法として、微細な形状を有する光学素子(回折光学素子・回折レンズ・位相シフタ・SWSなど)に関する技術が、昨今の高精度加工技術の進歩にともない広く知られ、また様々な光学系において用いられている。特に、光走査装置への回折光学素子(以下、「回折レンズ」とする。)の搭載は、回折レンズの負分散特性を利用した温度補償機能を得ることができるため、広く用いられている(例えば、特許文献1参照)。   As a method to achieve high stability, low cost, and reduction in the number of parts of optical equipment, technologies related to optical elements with fine shapes (diffractive optical elements, diffractive lenses, phase shifters, SWS, etc.) are the latest high-precision processing technologies. Is widely known and used in various optical systems. In particular, mounting of a diffractive optical element (hereinafter referred to as “diffractive lens”) to an optical scanning device is widely used because a temperature compensation function utilizing the negative dispersion characteristic of the diffractive lens can be obtained ( For example, see Patent Document 1).

斜入射光学系は、走査レンズに対するスキュー光線により走査する光学系であるため、走査レンズの光軸に対して光束が入射する従来の水平入射方式に比べ、被走査面上での光学特性が確保しにくい。そのため斜入射光学系で高精度な走査を実現するためには、主走査断面内における走査レンズのなるべく中央部を用いた収差補正が望ましい。このような光学設計思想に基づくと画角は狭くする必要が生じ、最終的に「画角が狭く、光路長が長い」光学系が好適ということになる。さらに、斜入射光学系は走査線の曲がりも大きく発生するため、各走査線を補正するための副走査方向のパワーを持った2枚目の走査レンズがそれぞれ必要になる。以上の斜入射光学系に関する光学設計の指針をまとめると、「画角が狭く、光路長が長く、副走査方向のパワーを持った2枚目の走査レンズが被走査面に近い位置に配置される」ことになる。このような光学系は一般に、副走査方向の主平面が被走査面に寄り、横倍率が極めて小さくなる。横倍率が小さいと、外乱による光学的な誤差は縮小されるため、副走査方向に関しては本来安定性の高い光学系となる。   Since the oblique incidence optical system is an optical system that scans with a skew beam with respect to the scanning lens, it ensures optical characteristics on the scanned surface compared to the conventional horizontal incidence method in which a light beam enters the optical axis of the scanning lens. Hard to do. Therefore, in order to realize high-accuracy scanning with the oblique incidence optical system, it is desirable to correct aberration using the central portion of the scanning lens in the main scanning section as much as possible. Based on such an optical design concept, it is necessary to make the angle of view narrow, and an optical system having a “narrow angle of view and a long optical path length” is finally preferable. Further, since the oblique incidence optical system generates a large amount of bending of the scanning line, a second scanning lens having a power in the sub-scanning direction for correcting each scanning line is required. The optical design guidelines for the oblique incidence optical system are summarized as follows: “The second scanning lens with a narrow angle of view, a long optical path length, and a power in the sub-scanning direction is placed near the surface to be scanned. It will be. In such an optical system, the main plane in the sub-scanning direction is generally close to the surface to be scanned, and the lateral magnification is extremely small. When the lateral magnification is small, the optical error due to disturbance is reduced, so that the optical system is inherently highly stable in the sub-scanning direction.

しかしながら、走査レンズ2枚構成の斜入射光学系においては、主走査方向の倍率の方が副走査方向の倍率よりも特に大きくなり、温度変動に対する主走査方向光学特性のロバスト性が下がる。そこで、斜入射光学系に関し、温度補償用レンズを用いる提案がなされている(特許文献2参照)。さらに、温度補償レンズを用いる回折レンズの温度補償に関し、直線状の段差をもつ回折面の形態が提案されている(特許文献3参照)。また、斜入射光学系に関し、温度補償に用いるレンズの回折面に関する条件式が提案されている。(特許文献4参照)。   However, in the oblique incidence optical system having two scanning lenses, the magnification in the main scanning direction is particularly larger than the magnification in the sub-scanning direction, and the robustness of the optical characteristics in the main scanning direction with respect to temperature fluctuations is reduced. In view of this, regarding the oblique incidence optical system, a proposal using a temperature compensating lens has been made (see Patent Document 2). Furthermore, regarding the temperature compensation of a diffractive lens using a temperature compensation lens, a form of a diffractive surface having a linear step has been proposed (see Patent Document 3). In addition, regarding an oblique incidence optical system, a conditional expression relating to a diffractive surface of a lens used for temperature compensation has been proposed. (See Patent Document 4).

特開2005-031357号公報JP 2005-031357 A 特開2007-293182号公報JP 2007-293182 A 特開2002-287062号公報JP 2002-287062 A 特開2004-126192号公報JP 2004-126192 A

しかしながら、特許文献2では、温度補償用の回折レンズの形態に対する言明がない。回折レンズは形体的な変化の問題から温度補償ができなくなることがあり、特許文献2に記載の発明は、高安定性に関しては不十分であった。さらに、特許文献3では、直線状の段差を持つ回折面の形態が提案されているが、斜入光学系特有の温度補償の思想及びそれに付随する回折レンズの形態に関しての提案がなされていない。特許文献4では、温度補償に用いる回折面に関する条件式は記載されているが、斜入射光学系特有の温度補償の思想及びそれに付随する回折レンズの形態に関する改善は記載がなく、不十分なものであった。   However, in Patent Document 2, there is no statement regarding the form of the temperature compensating diffraction lens. The diffractive lens may not be able to perform temperature compensation due to the problem of shape change, and the invention described in Patent Document 2 is insufficient in terms of high stability. Furthermore, Patent Document 3 proposes a diffractive surface form having a linear step, but no proposal has been made regarding the temperature compensation concept unique to the oblique optical system and the accompanying diffractive lens form. Patent Document 4 describes a conditional expression related to a diffractive surface used for temperature compensation, but there is no description about the idea of temperature compensation peculiar to an oblique incidence optical system and the accompanying improvement of the form of a diffractive lens, which is insufficient. Met.

本発明は、前記従来技術の未解決の課題を解決することを目的とする。
具体的には、被走査面上に結像する2枚の走査レンズのうち光偏向器に近い側の走査レンズは、それぞれ異なる被走査面へ導かれる光束群が共通して入射する構成となっている走査レンズ系を有する光走査装置であり、線像形成レンズ゛が回折面を有し、回折面は、副走査方向に平行な階段状の温度変動に強い段差の形状を持つことにより、斜入射光学系の温度変動に対する光学特性のロバスト性を向上することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the unsolved problems of the prior art.
Specifically, of the two scanning lenses that form an image on the scanned surface, the scanning lens closer to the optical deflector has a configuration in which a group of light beams guided to different scanned surfaces are incident in common. The line image forming lens has a diffractive surface, and the diffractive surface has a step shape that is strong against a stepwise temperature variation parallel to the sub-scanning direction. An object of the present invention is to improve the robustness of optical characteristics with respect to temperature fluctuation of an oblique incidence optical system.

本発明は、単数又は複数の発光点を有し、単数又は複数の光束を射出する光源、単数又は複数の光束を後続の光学系にカップリングするカップリングレンズ、カップリングレンズから射出する光束を整形するアパーチャ、上記単数又は複数の光束を主走査方向に偏向する光偏向装置、カップリング光学系より射出される単数又は複数の光束を光偏向装置へ導き、主走査方向に長い線像として光偏向面に集光する単一の線像形成レンズを含み、光偏向装置の反射面法線に対して副走査方向に角度をもって光束が入射するよう設置された入射光学系と、
光偏向装置によって偏向された単数又は複数の光束を被走査面上に結像する2枚の第一の走査レンズ(以下「L1」とする。)及び第二の走査レンズ(以下、「L2」とする。)から成り、そのうち光偏向器に近い側の走査レンズL1は、それぞれ異なる被走査面へ導かれる光束群が共通して入射する構成と成っている走査レンズ系とを有する光走査装置において、
上記線像形成レンズは回折面を有し、この回折面は、副走査方向に平行な階段状の段差により成っていることを特徴とすることを主要な特徴とする。
The present invention includes a light source that emits one or a plurality of light beams, a coupling lens that couples the one or a plurality of light beams to a subsequent optical system, and a light beam emitted from the coupling lens. Aperture for shaping, light deflecting device for deflecting the light beam or beams in the main scanning direction, light beam or light beams emitted from the coupling optical system to the light deflecting device, and light as a long line image in the main scanning direction An incident optical system that includes a single line image forming lens that condenses on the deflecting surface, and is installed so that a light beam is incident at an angle in the sub-scanning direction with respect to the normal surface of the reflecting surface of the light deflector;
Two first scanning lenses (hereinafter referred to as “L1”) and a second scanning lens (hereinafter referred to as “L2”) that form an image of the single or plural light beams deflected by the optical deflecting device on the surface to be scanned. The scanning lens L1 on the side close to the optical deflector has a scanning lens system in which a group of light beams guided to different scanning surfaces are incident in common. In
The line image forming lens has a diffractive surface, and the diffractive surface is formed by a stepped step parallel to the sub-scanning direction.

2枚の走査レンズL1及びL2構成の走査光学系においては、光偏向装置から1枚目の走査レンズL1に主走査方向のパワーを集中させ、2枚目の走査レンズL2に副走査方向のパワーを集中させることが好ましい。主走査方向に関しては走査レンズ系には、「被走査面上の走査特性を確保しつつ全像高に亘ってピントを合わせる」ことが求められるが、これを実現する場合、走査特性は光偏向器に近い位置で確保するのが好ましい。走査特性の確保は光束の進行方向に作用するものであるため、光偏向器から遠い位置で性能を得ようとすると強い主走査方向の屈折パワーが求められる。そのため、走査レンズの主走査形状が湾曲あるいは偏肉になり生産上好ましくない。   In the scanning optical system having the two scanning lenses L1 and L2, the power in the main scanning direction is concentrated from the optical deflector to the first scanning lens L1, and the power in the sub-scanning direction is applied to the second scanning lens L2. It is preferable to concentrate. With respect to the main scanning direction, the scanning lens system is required to “focus on the entire image height while ensuring the scanning characteristics on the surface to be scanned”. It is preferable to secure it at a position close to the vessel. Ensuring the scanning characteristics acts in the traveling direction of the light beam. Therefore, a strong refractive power in the main scanning direction is required to obtain performance at a position far from the optical deflector. Therefore, the main scanning shape of the scanning lens becomes curved or uneven, which is not preferable for production.

一方、副走査方向に関しては光偏向器で偏向された光束を、全像高に亘って副走査方向に集光するだけでよい。ここで光偏向器から遠い位置に副走査方向の集光パワーを設けると、走査レンズ系の副走査方向の横倍率を低減でき、ロバスト性を確保できる。   On the other hand, regarding the sub-scanning direction, the light beam deflected by the optical deflector need only be condensed in the sub-scanning direction over the entire image height. Here, if the condensing power in the sub-scanning direction is provided at a position far from the optical deflector, the lateral magnification in the sub-scanning direction of the scanning lens system can be reduced, and robustness can be ensured.

斜入射光学系は、異なる被走査面に向かう複数の光束が、光偏向器反射面法線に対してそれぞれ角度をもって入射する光走査装置の一つの形式を指す。斜入射光学系は、異なる被走査面に向かう複数の光束を、単一の光偏向器で偏向することができるため、装置の簡略化及び小型化に有効な方式である。   The oblique incidence optical system refers to one type of optical scanning device in which a plurality of light beams directed to different scanned surfaces are incident at angles with respect to the normal surface of the optical deflector reflecting surface. The oblique incidence optical system is an effective system for simplification and miniaturization of the apparatus because a plurality of light beams directed to different scanning surfaces can be deflected by a single optical deflector.

従来の斜入射でない方式(以下「水平入射光学系」という。)である場合、互いに異なる被走査面に向かう複数の光束を副走査方向に分離する必要があることから、多段型の光偏向器が必要になる、あるいは複数の光偏向器が必要になるなど、光走査装置が大型化且つ高価格化してしまう。   In the case of a conventional non-oblique incidence method (hereinafter referred to as “horizontal incidence optical system”), it is necessary to separate a plurality of light beams directed to different scanning surfaces in the sub-scanning direction. The optical scanning device becomes larger and more expensive, such as requiring a plurality of optical deflectors.

斜入射光学系は、小型化に効果がある代償として、副走査断面内において偏心した光学系であることから水平入射光学系に比べて収差補正が困難となる。従って、複数枚の走査レンズによる収差補正が好ましい。   The oblique incidence optical system is an optical system that is decentered in the sub-scan section as a compensation for reducing the size, and therefore, it is difficult to correct aberrations compared to the horizontal incidence optical system. Therefore, aberration correction using a plurality of scanning lenses is preferable.

斜入射光学系において、光偏向器付近では、互いに異なる被走査面へ向かう光束が接近している。従って、走査レンズ系の第一の走査レンズL1を、互いに異なる被走査面へ向かう複数の光束で共有する構成(以下「L1共有構成」)が好ましい。L1を各被走査面に対して用意すると、各被走査面に対応する光束が充分に分離される領域にL1を設置することになり、光走査装置が大型化してしまう。L1共有構成は、光走査装置の部品低減にも有効である。   In the oblique incidence optical system, light beams directed toward different scanning surfaces are close to each other in the vicinity of the optical deflector. Accordingly, a configuration in which the first scanning lens L1 of the scanning lens system is shared by a plurality of light beams directed to different scanning surfaces (hereinafter referred to as “L1 sharing configuration”) is preferable. If L1 is prepared for each surface to be scanned, L1 is installed in a region where the light flux corresponding to each surface to be scanned is sufficiently separated, and the optical scanning device becomes large. The L1 shared configuration is also effective in reducing the parts of the optical scanning device.

L1共有構成に前提をおくと、L1は光偏向器になるべく近い場所に配置するのが好ましい。これは前述のように光偏向器付近は各被走査面に対応する光束が接近しているためである。光偏向器から離れた場所のL1共有構成を実現しようとするとL1は副走査方向に大型化せざるを得なくなってしまう。   Assuming a shared L1 configuration, it is preferable to arrange L1 as close as possible to the optical deflector. This is because the light beams corresponding to the scanned surfaces are close to the vicinity of the optical deflector as described above. If an L1 shared configuration at a location away from the optical deflector is to be realized, L1 must be enlarged in the sub-scanning direction.

同時に各被走査面に対応して配置される第二の走査レンズL2は、各被走査面に向かう光束が互いに分離した領域に配置される必要があり、光偏向器から離れて配置される。これまでの「斜入射光学系」「走査レンズ2枚構成」「L1共有構成」を前提にすると、以下のような走査レンズ系が好ましい。
L1:光偏向器に近く、主に主走査方向にパワーをもつ。異なる被走査面に向かう光束が同じL1に入射する。
L2:光偏向器から遠い長尺レンズで、主に副走査方向のパワーをもち、各被走査面に対応して配置される。
At the same time, the second scanning lens L2 disposed corresponding to each scanned surface needs to be disposed in a region where the light beams directed to each scanned surface are separated from each other, and is disposed away from the optical deflector. Assuming the conventional “oblique incidence optical system”, “two scanning lens configuration”, and “L1 sharing configuration”, the following scanning lens system is preferable.
L1: Close to the optical deflector and has power mainly in the main scanning direction. Light beams traveling toward different scanned surfaces are incident on the same L1.
L2: A long lens far from the optical deflector, which has a power mainly in the sub-scanning direction and is arranged corresponding to each surface to be scanned.

従って本発明の光学系は全系において「主走査方向の横倍率>副走査方向の横倍率」となる光学系であり、斜入射光学系は主走査方向の光学性能が副走査方向に対して特に脆弱であることが示唆される。一般的な光走査装置においては主走査方向の開口数NAが大きく、焦点深度が浅いため、被走査面上でのビームスポットを小径化するためには、主走査方向のピントのロバスト性を向上する必要がある。   Therefore, the optical system of the present invention is an optical system in which “the lateral magnification in the main scanning direction> the lateral magnification in the sub-scanning direction” in the entire system, and the oblique incident optical system has an optical performance in the main scanning direction with respect to the sub-scanning direction. It is suggested to be particularly vulnerable. In general optical scanning devices, the numerical aperture NA in the main scanning direction is large and the focal depth is shallow, so that the robustness of the focus in the main scanning direction is improved in order to reduce the beam spot on the surface to be scanned. There is a need to.

回折レンズは一般に強い負分散特性が知られている。温度上昇時、一般の屈折レンズは膨張及び光源波長の長波長化による材料分散の影響を受けて光学系全体の焦点距離が長くなり、ピントずれとして観測される。特に樹脂材料を用いている場合は膨張量が大きく、ピントずれは極めて大きいものとなる。これに対して回折レンズは光源波長の長波長化に対し、焦点距離を短くするという特性(負分散特性)をもつ。この特性を用いて温度上昇時のピントずれを補償するような回折面を形成すれば、温度変動に対してロバスト性を備えた光学系を実現することができる。   Diffractive lenses are generally known to have strong negative dispersion characteristics. When the temperature rises, a general refractive lens is affected by material dispersion due to expansion and a longer wavelength of the light source, and the focal length of the entire optical system becomes longer, which is observed as a focus shift. In particular, when a resin material is used, the amount of expansion is large and the focus shift is extremely large. On the other hand, the diffractive lens has a characteristic (negative dispersion characteristic) of shortening the focal length as the light source wavelength becomes longer. If a diffractive surface that compensates for a focus shift at the time of temperature rise is formed using this characteristic, an optical system having robustness against temperature fluctuations can be realized.

特に、温度上昇時のピントずれの主要因は、樹脂製で最も厚い有限焦点距離の光学素子である走査レンズであることが多い。即ち温度補償が成立している光走査装置においては、走査レンズの膨張によるピントずれと回折レンズによる補正パワーが釣り合わされていると言ってよい。上記の課題を踏まえ、主走査方向に回折面による補正パワーを設けるとき、レンズの態様は、図4、図5のような、副走査方向に平行な階段状の段差となる。   In particular, the main cause of defocusing when the temperature rises is often the scanning lens which is an optical element made of resin and having the thickest finite focal length. In other words, in an optical scanning device in which temperature compensation is established, it can be said that the defocus due to expansion of the scanning lens and the correction power by the diffraction lens are balanced. In consideration of the above problems, when the correction power by the diffractive surface is provided in the main scanning direction, the lens form is a stepped step parallel to the sub-scanning direction as shown in FIGS.

回折レンズが有する回折面は、屈折面の面形状を適切な段差、ピッチで折り返した形状であり、先述の通り屈折面と同じくパワーを有する。面の形状とパワーは、回折部のものと屈折部のものを合ったものになる。通常レンズの周辺部に向かって上記ピッチは微細になる。本発明の回折面の面形状は、マルチステップ形状であることを特徴とすることが好ましい。マルチステップ形状は、上記折返し部分の角度が直角となり、光軸に対称な階段状の形状を指す。鋸歯状の回折面よりも成形上の簡便性が更に向上する。光学的にはノンパワーの面と等価であり、偏心に対して光学性能が劣化しにくくなり、部品・組付誤差に対してもロバスト性を備えた光走査装置を実現できる。マルチステップ形状は、図6のように、凹面の屈折面、凸面の回折面(例えば、フレネルレンズ型)を組み合わせた形として理解できる。   The diffractive surface of the diffractive lens is a shape obtained by folding the surface shape of the refracting surface with an appropriate step and pitch, and has the same power as the refracting surface as described above. The shape and power of the surface are a combination of that of the diffraction part and that of the refraction part. Usually, the pitch becomes fine toward the periphery of the lens. The surface shape of the diffractive surface of the present invention is preferably a multi-step shape. The multi-step shape refers to a step-like shape in which the angle of the folded portion is a right angle and symmetric with respect to the optical axis. The ease of molding is further improved as compared with the sawtooth diffractive surface. Optically equivalent to a non-power surface, optical performance is less likely to deteriorate with respect to decentration, and an optical scanning device having robustness against component / assembly errors can be realized. The multi-step shape can be understood as a combination of a concave refracting surface and a convex diffractive surface (for example, Fresnel lens type) as shown in FIG.

画像形成装置における感光性の像担持体としては種々のものを使用することが可能である。例えば、像担持体として銀塩フィルムを用いることができる。この場合、光走査による書込みで潜像が形成されるが、この潜像は通常の銀塩写真プロセスによる処理で可視化することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、CTスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。感光性の像担持体としてはまた光走査の際にビームスポットの熱エネルギーにより発色する発色媒体(ポジの印画紙)を用いることもでき、この場合には、光走査により直接に可視画像を形成できる。   Various photosensitive image carriers can be used in the image forming apparatus. For example, a silver salt film can be used as the image carrier. In this case, a latent image is formed by writing by optical scanning, and this latent image can be visualized by processing by a normal silver salt photographic process. Such an image forming apparatus can be implemented as an optical plate making apparatus or an optical drawing apparatus that draws a CT scan image or the like. As the photosensitive image carrier, it is also possible to use a color developing medium (positive printing paper) that develops color by the thermal energy of the beam spot during optical scanning. In this case, a visible image is directly formed by optical scanning. it can.

感光性の像担持体としてはまた光導電性の感光体を用いることができる。光導電性の感光体としては、酸化亜鉛紙のようにシート状のものを用いることもできるし、セレン感光体や有機光半導体等ドラム状あるいはベルト状で繰り返し使用されるものを用いることができる。   As the photosensitive image bearing member, a photoconductive photosensitive member can also be used. As the photoconductive photoreceptor, a sheet-like one such as zinc oxide paper can be used, or a selenium photoreceptor, an organic optical semiconductor, or the like that is repeatedly used in the form of a drum or a belt can be used. .

光導電性の感光体を像担持体として用いる場合には、電子写真プロセスを実行することによって画像が形成される。すなわち、感光体の均一帯電と、光走査装置による光走査により静電潜像が形成される。静電潜像は現像によりトナー画像として可視化される。トナー画像は、感光体が酸化亜鉛紙のようにシート状のものである場合は感光体上に直接的に定着され、感光体が繰り返し使用可能なものである場合には、転写紙やOHPシート(オーバヘッドプロジェクタ用のプラスチックシート)等のシート状記録媒体に転写され、定着される。   When a photoconductive photoreceptor is used as an image carrier, an image is formed by performing an electrophotographic process. That is, an electrostatic latent image is formed by uniform charging of the photosensitive member and optical scanning by the optical scanning device. The electrostatic latent image is visualized as a toner image by development. The toner image is directly fixed on the photoconductor when the photoconductor is in the form of a sheet such as zinc oxide paper, and transfer paper or an OHP sheet when the photoconductor can be used repeatedly. It is transferred and fixed on a sheet-like recording medium such as (plastic sheet for overhead projector).

光導電性の感光体からシート状記録媒体へのトナー画像の転写は、感光体からシート状記録媒体へ直接的に転写(直接転写方式)しても良いし、感光体から一旦中間転写ベルト等の中間転写媒体に転写した後、この中間転写媒体からシート状記録媒体へ転写(中間転写方式)するようにしてもよい。
The transfer of the toner image from the photoconductive photosensitive member to the sheet-like recording medium may be directly transferred from the photosensitive member to the sheet-like recording medium (direct transfer method), or may be temporarily transferred from the photosensitive member to an intermediate transfer belt or the like. After transfer to the intermediate transfer medium, transfer from the intermediate transfer medium to a sheet-like recording medium (intermediate transfer method) may be performed.

このような画像形成装置は、光プリンタや光プロッタ、デジタル複写装置等として実施できる。また、この発明の画像形成装置は、上記感光体を複数個、シート状記録媒体の搬送路に沿って配置し、複数の光走査装置を用いて感光体ごとに静電潜像を形成し、これらを可視化して得られるトナー画像を同一のシート状記録媒体に転写・定着して合成的にカラー画像や多色画像を得るタンデム式の画像形成装置として実施することができる。   Such an image forming apparatus can be implemented as an optical printer, an optical plotter, a digital copying apparatus, or the like. In the image forming apparatus of the present invention, a plurality of the photoconductors are arranged along the conveyance path of the sheet-like recording medium, and an electrostatic latent image is formed for each photoconductor using a plurality of optical scanning devices. The toner image obtained by visualizing these can be transferred and fixed to the same sheet-like recording medium, and can be implemented as a tandem type image forming apparatus that synthetically obtains a color image or a multicolor image.

本発明に係る光走査装置によれば、被走査面上に結像する2枚の走査レンズL1及びL2のうち光偏向器に近い側の走査レンズL1はそれぞれ異なる被走査面へ導かれる光束群が共通して入射する構成となっている走査レンズ系を有していて、光偏向に主走査方向に長い線象を形成する線像形成レンズ゛が回折面を有し、この回折面は、副走査方向に平行な階段状の温度変動に強い段差の形状を持つことにより、斜入射光学系の温度変動に対する光学特性のロバスト性を向上することができる。そのため、光走査装置の高機能化及び多種の光走査装置の実現に伴う部品点数を低減すると同時に安定性の高い光走査装置を実現する。また、光走査装置の生産に関わる材料使用量を削減でき、資源採掘量・プラスチックゴミ排出量に関して環境負荷の低減につながるものである。   According to the optical scanning device of the present invention, among the two scanning lenses L1 and L2 that form an image on the surface to be scanned, the scanning lens L1 on the side close to the optical deflector is a light beam group that is guided to a different surface to be scanned. Have a diffractive surface, and a line image forming lens that forms a long line figure in the main scanning direction for light deflection, By having a step shape that is strong against a stepwise temperature variation parallel to the sub-scanning direction, it is possible to improve the robustness of the optical characteristics against the temperature variation of the oblique incidence optical system. Therefore, it is possible to realize a highly stable optical scanning device while simultaneously reducing the number of parts associated with increasing the functionality of the optical scanning device and realizing various types of optical scanning devices. In addition, the amount of material used in the production of the optical scanning device can be reduced, leading to a reduction in the environmental burden with respect to the amount of mined resources and the amount of plastic waste discharged.

以下、本発明にかかる光走査装置及び画像形成装置の実施の形態を図を用いて説明する。図1は本発明を実施した光走査装置の要部を示す主走査断面に相当する。図1は便宜上光偏向面への入射光学系を折り返して表示している。   Embodiments of an optical scanning apparatus and an image forming apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 corresponds to a main scanning section showing a main part of an optical scanning apparatus embodying the present invention. FIG. 1 shows the incident optical system on the light deflection surface folded for convenience.

「入射光学系」
半導体レーザである光源1から放射された光束は、カップリングレンズ2により以後の光学系にカップリングされる。カップリングレンズ2を透過した光束は、アパーチャ3の開口部を通過する際、光束周辺部が遮断されて整形され、線像形成光学系である回折レンズ゛4に入射する。回折レンズ4は、入射してくる光束を副走査方向に集束させ、光偏向器であるポリゴンミラー5の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として集光させる。回折レンズ4は走査光学系の変動を補正するパワーを持たせている。
"Injection optics"
The light beam emitted from the light source 1 which is a semiconductor laser is coupled to the subsequent optical system by the coupling lens 2. When the light beam transmitted through the coupling lens 2 passes through the opening of the aperture 3, the peripheral portion of the light beam is blocked and shaped, and enters the diffraction lens 4 that is a line image forming optical system. The diffractive lens 4 focuses the incident light beam in the sub-scanning direction and collects it as a long line image in the main scanning direction in the vicinity of the deflection reflection surface of the polygon mirror 5 that is an optical deflector. The diffractive lens 4 has a power for correcting fluctuations in the scanning optical system.

光偏向器への入射光学系は、レイアウトの要請からミラーなどにより屈曲させられていてもよい。この実施例では、単一の発光点を持つ半導体レーザ素子を例に取っているが、複数の発光点をもつ半導体レーザアレイであってもよく、1つの走査光学系に対して入射光学系が複数存在していてもよい。   The optical system incident on the optical deflector may be bent by a mirror or the like because of layout requirements. In this embodiment, a semiconductor laser element having a single light emitting point is taken as an example, but a semiconductor laser array having a plurality of light emitting points may be used, and an incident optical system is provided for one scanning optical system. There may be more than one.

入射光学系は、光偏向器の反射面法線に対して特定の角度をもって光束が入射するように設けられている。(以下、これを「斜入射角を与える」と呼ぶ)。斜入射角の与え方については幾つかの方式がある。最も単純な方式としては、入射光学系の全体を光偏向器に対して斜入射角分傾けて設置するものがある。   The incident optical system is provided so that the light beam enters at a specific angle with respect to the normal surface of the reflecting surface of the optical deflector. (Hereafter, this is referred to as “giving an oblique incidence angle”). There are several methods for giving the oblique incidence angle. As the simplest system, there is a system in which the entire incident optical system is inclined with respect to the optical deflector by an oblique incident angle.

この実施例においては、図2で示すように、4つの被走査面にそれぞれ向かう光束201、202、203、204が光偏向器5の共通の反射面にて偏向される方式を想定する。光束201、202、203、204はそれぞれ、光偏向器5の反射面法線51に対して、+3.3°、+1.46°、−1.46°、−3.3°で入射するように入射光学系を設けてある。斜入射角を与える他の方法として、線像形成レンズ4に対して副走査方向に偏心した状態で入射させ、線像形成レンズ4の副走査方向に関する屈折力を用いて斜入射角を与える方式がある。本発明実施の態様としては、いずれの方式でもよい。   In this embodiment, as shown in FIG. 2, a method is assumed in which light beams 201, 202, 203, and 204 directed to four scanned surfaces are deflected by a common reflecting surface of the optical deflector 5. The light beams 201, 202, 203, and 204 are incident on the reflective surface normal line 51 of the optical deflector 5 at + 3.3 °, + 1.46 °, −1.46 °, and −3.3 °, respectively. Is provided with an incident optical system. As another method for providing an oblique incident angle, a method in which an incident angle is applied to the line image forming lens 4 while being decentered in the sub-scanning direction, and the oblique incident angle is provided using the refractive power of the line image forming lens 4 in the sub-scanning direction There is. Any mode may be used as an embodiment of the present invention.

「走査光学系〜被走査面」
この実施例では光偏向器5はポリゴンミラーであることが好ましい。反射面により反射された光束201、202、203、204は、ポリゴンミラー5の等速回転に伴い等角速度的に偏向しつつ、走査光学系をなす走査レンズ系6を透過し、光束を被走査面に導光するための折り曲げミラー7により光路を折曲げられ、被走査面の実体をなす光導電性の感光体8上にビームスポットとして集光し、被走査面を光走査する。走査レンズ系6は2枚構成としている。
"Scanning optical system-surface to be scanned"
In this embodiment, the optical deflector 5 is preferably a polygon mirror. The light beams 201, 202, 203, and 204 reflected by the reflecting surface pass through the scanning lens system 6 forming the scanning optical system while being deflected at a constant angular velocity as the polygon mirror 5 rotates at a constant speed, and the light beams are scanned. The optical path is bent by a bending mirror 7 for guiding light to the surface, and the light is condensed as a beam spot on the photoconductive photosensitive member 8 forming the substance of the surface to be scanned, and the surface to be scanned is optically scanned. The scanning lens system 6 has a two-lens configuration.

光束201、202、203、204は、図2に示しているように、2枚の走査レンズ゛のうち、1枚目の走査レンズ6aを共通に通過する構成になっている。また、図3のように、ポリゴンミラー5の対向する反射面を用いて複数の被走査面8を走査する方式であってもよい。   As shown in FIG. 2, the light beams 201, 202, 203, and 204 are configured to pass through the first scanning lens 6 a out of the two scanning lenses. Further, as shown in FIG. 3, a method of scanning a plurality of scanned surfaces 8 using the opposing reflecting surfaces of the polygon mirror 5 may be used.

(実施例1)
実施例1において用いるガラス材料および樹脂材料のデータは表1のとおりである。

Figure 2010117588
表1において「中央値」は、基準温度25℃における使用波長に対する屈折率、「温度変動」は、温度が基準温度から25℃上昇したときの屈折率である。 Example 1
The data of the glass material and resin material used in Example 1 are as shown in Table 1.

Figure 2010117588
In Table 1, “median” is the refractive index with respect to the wavelength used at the reference temperature of 25 ° C., and “temperature fluctuation” is the refractive index when the temperature is increased by 25 ° C. from the reference temperature.

「光源」
光源である半導体レーザ1は設計上の発光波長780nmで、標準温度25℃に対して温度が1℃上昇すると、発光波長が0.25nm長波長側へシフトする。この性質は端面発光型半導体レーザの一般的なものである。
"light source"
The semiconductor laser 1 as the light source has a designed emission wavelength of 780 nm, and when the temperature rises by 1 ° C. with respect to the standard temperature of 25 ° C., the emission wavelength shifts to the longer wavelength side of 0.25 nm. This property is common for edge-emitting semiconductor lasers.

「カップリングレンズ」
カップリングレンズ2はガラスで成形されたガラスモールド製レンズであり、焦点距離は、約12.5mmで略平行の光束に変換する機能を有するように配置される。略平行の光束は、弱い発散・弱い収束光であってもよい。カップリングレンズ2は非球面が用いられている。非球面係数(非開示である)は、カップリングされた光束の波面収差を非球面により十分に補正しているとこが好ましい。
"Coupling lens"
The coupling lens 2 is a glass mold lens formed of glass, and has a focal length of about 12.5 mm and is arranged to have a function of converting into a substantially parallel light beam. The substantially parallel light beam may be weak divergence / weak convergent light. The coupling lens 2 is an aspherical surface. The aspheric coefficient (which is not disclosed) is preferably such that the wavefront aberration of the coupled light beam is sufficiently corrected by the aspheric surface.

「アパーチャ」
アパーチャ3は被走査面8上で求められるビームスポット径に応じた寸法の開口である。アパーチャ3は、筐体と一体化していても、素子として組みつけられていてもよい。アパーチャの形状は必要に応じて矩形、楕円形、円形等を選択する。
"aperture"
The aperture 3 is an opening having a size corresponding to the beam spot diameter required on the scanned surface 8. The aperture 3 may be integrated with the housing or may be assembled as an element. As the shape of the aperture, a rectangle, an ellipse, a circle, or the like is selected as necessary.

「回折レンズ」
線像形成レンズとしての回折レンズ4は、入射面に副走査方向に曲率をもつ曲率半径69.5mmのシリンドリカル面、射出面にマルチステップ形状の回折面をもつ、肉厚3mmの樹脂製回折レンズである。マルチステップ形状の回折面は、図6に記載の階段状の段差22により分割された光軸に垂直な無数の領域から成る。回折レンズ4は、副走査方向に関して焦点距離約145mmである。
"Diffraction lens"
The diffractive lens 4 as a line image forming lens is a resin diffractive lens with a thickness of 3 mm, having a cylindrical surface with a curvature radius of 69.5 mm and a multi-step diffractive surface on the exit surface. It is. The multi-step diffractive surface is composed of an infinite number of regions perpendicular to the optical axis divided by the stepped steps 22 shown in FIG. The diffractive lens 4 has a focal length of about 145 mm with respect to the sub-scanning direction.

マルチステップ形状は、図6に示すように、屈折レンズ形状を折り返したフレネルレンズ型の「回折部」と「屈折部」を組み合わせた形状として実現される。このとき「回折部」と「屈折部」は同じパワーを有しており、マルチステップ形状において、段差で区切られる各領域は光軸に対して垂直な面となる。マルチステップ形状とすることで、加工成形の容易性、偏心に対するロバスト性が向上する。マルチステップ゜形状に内在する「回折部」のパワーが、波長変動時の負分散によるパワー変動の大きさ、あるいは本明細書で記載される温度補償パワーに相当し、形状としては段数に相当する。   As shown in FIG. 6, the multi-step shape is realized as a shape combining a “diffractive portion” and a “diffractive portion” of a Fresnel lens type obtained by folding a refractive lens shape. At this time, the “diffractive part” and the “refractive part” have the same power, and in the multi-step shape, each region delimited by a step is a surface perpendicular to the optical axis. By adopting a multi-step shape, the ease of processing molding and the robustness against eccentricity are improved. The power of the “diffractive part” inherent in the multistep shape corresponds to the magnitude of power fluctuation due to negative dispersion at the time of wavelength fluctuation or the temperature compensation power described in this specification, and the shape corresponds to the number of steps. .

実施例1において回折面形状は、主凹シリンダー面の「屈折部」に、それを正負反転して、特定の段差で折り返した主凸シリンダー面の「回折部」を重ね合わせることで実現される。「屈折部」である主凹シリンダー面の主走査方向及び副走査方向の曲率を本明細書では「基板曲率」と呼ぶ。マルチステップ面は、「屈折部」と「回折部」の曲率が互いに等しいため、温度補償パワーは基板曲率と比例すると考えてよい。   In the first embodiment, the diffractive surface shape is realized by superimposing the “refractive portion” of the main concave cylinder surface on the “refractive portion” of the main concave cylinder surface and superimposing the “diffractive portion” of the main convex cylinder surface turned back at a specific step. . The curvature in the main scanning direction and the sub-scanning direction of the main concave cylinder surface that is the “refractive portion” is referred to as “substrate curvature” in this specification. Since the curvatures of the “refractive part” and “diffractive part” are equal to each other on the multi-step surface, the temperature compensation power may be considered to be proportional to the substrate curvature.

図6のように、回折面形状は以下のような形態をとりうる。
・マルチステップ型
温度変動、波長ばらつきがない場合は光学的平面と等価であるが、温度変動により波長が変動したり、波長がばらついたりした場合に、回折面形状に応じた波面変換作用を持つ。
・フレネルレンズ型
外乱を考慮せずとも設計値の段階で波面変換作用を呈する。いずれの場合も、本発明で狙っている効果は変わらず得られるが、加工容易性等の理由でマルチステッフ゜型を選択するとより好ましい。
As shown in FIG. 6, the shape of the diffractive surface can take the following form.
・ Multi-step type Equivalent to an optical plane when there is no temperature variation and wavelength variation, but when the wavelength varies or varies due to temperature variation, it has a wavefront conversion function according to the shape of the diffractive surface. .
-Fresnel lens type The wavefront conversion function is exhibited at the design value level without considering disturbance. In either case, the effect aimed at by the present invention can be obtained without change, but it is more preferable to select the multi-step type for reasons such as ease of processing.

「入射光学系の配置」
上に述べた入射光学系の光軸上の配置は以下の通りである。
光源からカップリングレンズ入射面まで:10.8mm
カップリングレンス゛肉厚:2.5mm
カップリングレンス゛射出面からアパーチャまで:1.0mm
アパーチャから線像形成レンズ入射面まで:81.5mm
線像形成レンス゛肉厚:3mm
`` Arrangement of incident optical system ''
The arrangement of the incident optical system described above on the optical axis is as follows.
From light source to coupling lens entrance surface: 10.8mm
Coupling lens thickness: 2.5mm
Coupling lens From exit surface to aperture: 1.0 mm
From aperture to line image forming lens entrance surface: 81.5 mm
Line image forming lens thickness: 3mm

「光偏向器と走査光学系」
図1に走査光学系の略図を示す。また、走査光学系は図2に示す折返しミラー7ほかのミラーで実際には光路が折り返されているが、図1では簡略化のため省略している。表2に、走査光学系のレイアウトを示す。本光学系は、被走査面8にて±108mmの像高に亘って光走査による書込を行うものである。

Figure 2010117588




表2においてRmは「主走査方向の近軸曲率」、Rsは「副走査方向の近軸曲率」であり、x、yは「各光学素子の原点から次の光学素子の原点までの相対距離」を表している。単位はmmである。 "Optical deflector and scanning optical system"
FIG. 1 shows a schematic diagram of a scanning optical system. In the scanning optical system, the optical path is actually folded by other mirrors such as the folding mirror 7 shown in FIG. 2, but is omitted in FIG. 1 for simplification. Table 2 shows the layout of the scanning optical system. This optical system performs writing by optical scanning over an image height of ± 108 mm on the scanned surface 8.

Figure 2010117588




In Table 2, Rm is “paraxial curvature in the main scanning direction”, Rs is “paraxial curvature in the sub-scanning direction”, and x and y are “relative distances from the origin of each optical element to the origin of the next optical element. ". The unit is mm.

内接円半径が13mmの6面ポリゴンミラー5に対するx、yについてみると、ポリゴンミラー5の回転軸から見て、第1走査結像レンズ6aの入射面の原点(入射側面の光軸位置)は、光軸方向(x方向、図1の左右方向)に11.30mm離れ、主走査方向(y方向、図1の上下方向)に6.34mm離れている。なお、走査レンズL2(6b)と被走査面8の間には、ガラスを材質とする厚さ:1.9mmの防塵ガラス14が配置される。   As for x and y with respect to the hexahedral polygon mirror 5 having an inscribed circle radius of 13 mm, the origin of the incident surface of the first scanning imaging lens 6a (the optical axis position of the incident side surface) is viewed from the rotational axis of the polygon mirror 5. Are 11.30 mm apart in the optical axis direction (x direction, left-right direction in FIG. 1) and 6.34 mm apart in the main scanning direction (y direction, vertical direction in FIG. 1). In addition, between the scanning lens L2 (6b) and the surface 8 to be scanned, a dust-proof glass 14 having a thickness of 1.9 mm made of glass is disposed.

走査レンズ系の各面は非球面であり、全面ともに主走査方向には非円弧形状で、L1(6a)の射出面以外は副走査断面(光軸と副走査方向とに平行な仮想的断面)内の曲率が主走査方向に従って変化する特殊面である。走査レンズ系は、等角速度回転する光偏向器5によって偏向される光束を、被走査面8に対して略等速運動となるよう変換し、且つ常に被走査面8に集光するように設計されている。   Each surface of the scanning lens system is aspheric, and all surfaces are non-circular in the main scanning direction, and other than the exit surface of L1 (6a), the sub-scanning cross section (virtual cross section parallel to the optical axis and the sub-scanning direction) ) Is a special surface whose curvature changes in accordance with the main scanning direction. The scanning lens system is designed so that the light beam deflected by the optical deflector 5 rotating at a constant angular velocity is converted to a substantially constant speed movement with respect to the scanned surface 8 and is always condensed on the scanned surface 8. Has been.

主走査方向あるいは副走査方向におけるパワー配置に着目し表2を見直すと、副走査方向に関してはL2の入射面にしか集光パワーが設けられていない。従って走査レンズ系としては、主走査方向のパワーはL1に、副走査方向のパワーはL2に集中していることがわかる。ポリゴンミラー5から遠い位置に副走査方向のパワーを集中させることで、副走査方向の横倍率が下がり、本来走査線が曲がっている斜入射光学系において結像位置ずれの低減などに有利となる。   When focusing on the power arrangement in the main scanning direction or the sub-scanning direction and reviewing Table 2, the condensing power is provided only on the incident surface of L2 in the sub-scanning direction. Therefore, it can be seen that the power in the main scanning direction is concentrated on L1 and the power in the sub-scanning direction is concentrated on L2 as the scanning lens system. By concentrating the power in the sub-scanning direction at a position far from the polygon mirror 5, the lateral magnification in the sub-scanning direction is lowered, which is advantageous in reducing the imaging position deviation in an oblique incident optical system in which the scanning line is originally bent. .

「回折レンズの効果」
回折面の形状として、実施例1では以下の回折レンズを用いる。
「実施例:温度補償回折レンズ」(本発明の回折レンズ)
曲率半径:第1面副走査方向のみ69.5mm
基板曲率半径:主走査方向−130mm
段差:1.489μm
回折部の位相関数の2次係数:主走査方向:+0.002015235
回折面は線像形成レンズ4の射出面に設けられ、図4のような形態となる。温度補償を行う回折面の形態は光学系によっては逆パワーの図5のような形態となる場合もある。
"Effect of diffraction lens"
In the first embodiment, the following diffractive lens is used as the shape of the diffractive surface.
"Example: temperature-compensated diffractive lens" (diffractive lens of the present invention)
Curvature radius: 69.5mm only in the first surface sub-scanning direction
Substrate curvature radius: main scanning direction -130mm
Step: 1.490μm
Second-order coefficient of phase function of diffraction part: main scanning direction: +0.002015235
The diffractive surface is provided on the exit surface of the line image forming lens 4 and has a form as shown in FIG. Depending on the optical system, the diffractive surface for performing temperature compensation may have a reverse power as shown in FIG.

「比較例:回折面を持たない樹脂シリンドリカルレンズ」
曲率半径:第1面副走査方向のみ74.9mm
回折面の位相関数φ(y)は、下式で表される。Yは主走査方向を表す。
φ(y)=C1・Y
光走査装置の温度変動のモデルとして、光走査装置内の全光学素子が、光偏向器の温度50℃となっているモデルを考える。駆動していない光走査装置に、恒温槽などで環境温度変動を与えた場合の飽和状態に相当する。
"Comparative example: Resin cylindrical lens without diffractive surface"
Curvature radius: 74.9mm only in the first surface sub-scanning direction
The phase function φ (y) of the diffraction surface is expressed by the following equation. Y represents the main scanning direction.
φ (y) = C1 ・ Y 2
As a model of temperature fluctuation of the optical scanning device, a model in which all the optical elements in the optical scanning device have a temperature of the optical deflector of 50 ° C. is considered. This corresponds to a saturation state when an environmental temperature change is given to an optical scanning device that is not driven in a thermostatic chamber or the like.

上記タイプ1の回折レンズ゛は、温度変動によるピントずれがちょうどキャンセルされるように設定されている。タイプ1、2の回折レンズ及び樹脂シリンドリカルレンズを適用した場合のピントずれ量を以下の表3に示す。ここでは簡略化のため、図2の実施例における光束201の像高0mmの値を示している。

Figure 2010117588
本発明の回折レンズを用いない場合、主走査方向に3mmものピントずれが生じる。副走査方向に関しては、光学系のもつ副走査方向横倍率の小ささのために1mm以内のピントずれで収まっている。 The type 1 diffractive lens is set so that the out-of-focus due to temperature fluctuation is just canceled. Table 3 below shows the amount of defocus when Type 1 and 2 diffractive lenses and resin cylindrical lenses are applied. Here, for simplification, the value of the image height 0 mm of the light beam 201 in the embodiment of FIG. 2 is shown.

Figure 2010117588
When the diffractive lens of the present invention is not used, a focus shift of 3 mm occurs in the main scanning direction. Regarding the sub-scanning direction, the optical system has a defocus within 1 mm due to the small lateral magnification in the sub-scanning direction of the optical system.

本発明は、斜入射光学系における主副の倍率比から、温度補償用回折パワーを主走査方向に設定することで光学特性の安定性向上をもたらすものであり、また本発明の回折レンズは斜入射光学系特有の課題解決に有効な形態を持つものである。   In the present invention, the stability of the optical characteristics is improved by setting the temperature-compensating diffraction power in the main scanning direction based on the main / sub magnification ratio in the oblique incidence optical system. It has an effective form for solving the problems specific to the incident optical system.

「画像形成装置」
図7に画像形成装置の実施の1形態を示す。この画像形成装置は、感光性の像担持体1110を中心にして、これに帯電、露光、転写、定着、クリーニングの電子写真プロセスを実行することによりよって画像を形成するものである。
この画像形成装置はレーザプリンタである。レーザプリンタ1000は感光性の像担持体1110として「円筒状に形成された光導電性の感光体」を有している。像担持体1110の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ1121、現像装置1131、転写ローラ1141、クリーニング゛装置1151が配備されている。帯電手段としては「コロナチャージャ」を用いることもできる。
"Image forming device"
FIG. 7 shows an embodiment of the image forming apparatus. This image forming apparatus forms an image by performing an electrophotographic process of charging, exposure, transfer, fixing, and cleaning on a photosensitive image carrier 1110 as a center.
This image forming apparatus is a laser printer. The laser printer 1000 has a “photoconductive photosensitive member formed in a cylindrical shape” as a photosensitive image carrier 1110. Around the image carrier 1110, a charging roller 1121, a developing device 1131, a transfer roller 1141, and a cleaning device 1151 as a charging unit are provided. A “corona charger” can also be used as the charging means.

上記露光プロセスを実行する装置として、レーザ光束LBにより光走査を行う光走査装置1171が設けられ、帯電ローラ11211と現像装置1131との間で「光書込による露光」を行うようになっている。図7において、符号1161は定着装置、符号1181はカセット、符号1191はレジストローラ対、符号1201は給紙コロ、符号1211は搬送路、符号1221は排紙ローラ対、符号1231はトレイ、符号Pはシート状記録媒体としての転写紙を示している。   An optical scanning device 1171 that performs optical scanning with the laser beam LB is provided as a device that performs the above exposure process, and “exposure by optical writing” is performed between the charging roller 11211 1 and the developing device 1131. . In FIG. 7, reference numeral 1161 denotes a fixing device, reference numeral 1181 denotes a cassette, reference numeral 1191 denotes a registration roller pair, reference numeral 1201 denotes a paper feeding roller, reference numeral 1211 denotes a conveyance path, reference numeral 1221 denotes a discharge roller pair, reference numeral 1231 denotes a tray, reference numeral P Indicates transfer paper as a sheet-like recording medium.

画像形成を行うときは、光導電性の感光体である像担持体1110が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ1121により均一帯電され、光走査装置1171のレーザ光束LBの光書込による露光を受けて静電潜像が形成される。形成された静電潜像は所謂「ネガ潜像」であって画像部が露光されている。   When image formation is performed, the image carrier 1110 that is a photoconductive photosensitive member is rotated at a constant speed in the clockwise direction, the surface thereof is uniformly charged by the charging roller 1121, and the optical beam of the laser beam LB of the optical scanning device 1171 is written. An electrostatic latent image is formed upon exposure to the image. The formed electrostatic latent image is a so-called “negative latent image”, and the image portion is exposed.

この静電潜像は現像装置1131により反転現像され、像担持体1110上にトナー画像が形成される。転写紙Pを収納したカセット1181は、画像形成装置1000本体に脱着可能であり、図7のように装着された状態において、収納された転写紙Pの最上位の1枚が給紙コロ1201により給紙され、給紙された転写紙Pは、その先端部をレジストローラ対1191に銜えられる。レジストローララ対1191は、像担持体1110上のトナー画像が転写位置へ移動するのにタイミングを合わせて、転写紙Pを転写部へ送り込む。   This electrostatic latent image is reversely developed by the developing device 1131, and a toner image is formed on the image carrier 1110. The cassette 1181 storing the transfer paper P is detachable from the main body of the image forming apparatus 1000. When the transfer paper P is mounted as shown in FIG. The fed transfer paper P is fed to the registration roller pair 1191 at the leading end. The registration roller pair 1191 feeds the transfer paper P to the transfer unit in time with the toner image on the image carrier 1110 moving to the transfer position.

送り込まれた転写紙Pは、転写部においてトナー画像と重ね合わせられ転写ローラ1141の作用によりトナー画像を静電転写される。トナー画像を転写された転写紙Pは定着装置1161へ送られ、定着装置1161においてトナー画像を定着され、搬送路1211を通り、排紙ローラ対1221によりトレイ1231上に排出される。トナー画像が転写された後の像担持体1110の表面は、クリーニング装置1151によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。
光走査装置1171として本発明の光走査装置を用いることにより、良好な画像形成が可能となる。
The transferred transfer paper P is superimposed on the toner image at the transfer portion, and the toner image is electrostatically transferred by the action of the transfer roller 1141. The transfer paper P to which the toner image has been transferred is sent to the fixing device 1161, where the toner image is fixed by the fixing device 1161, passes through the conveyance path 1211, and is discharged onto the tray 1231 by the discharge roller pair 1221. The surface of the image carrier 1110 after the toner image has been transferred is cleaned by a cleaning device 1151 to remove residual toner, paper dust, and the like.
By using the optical scanning device of the present invention as the optical scanning device 1171, good image formation is possible.

「多色画像形成装置」
図8に多色画像形成装置の実施の一形態を示す。
図8において、感光体1Y、1M、1C、1Kは矢印の方向に回転し、回転順に帯電器2Y、2M、2C、2K、現像器4Y、4M、4C、4K、転写用帯電手段6Y、6M、6C、6K、クリーニング手段5Y、5M、5C、5Kが配備されている。帯電部材2Y、2M、2C、2Kは、感光体表面を均一に帯電するための帯電装置を構成する帯電部材である。この帯電部材と現像部材4Y、4M、4C、4Kの間の感光体表面に書き込みユニットによりビームが照射され、感光体に静電潜像が形成されるようになっている。そして、静電潜像に基づき、現像部材により感光体面上にトナー像が形成される。さらに、転写用帯電手段6Y、6M、6C、6Kにより、記録紙11に各色順次転写トナー像が転写され、最終的に定着手段30により記録紙に画像が定着する。
"Multicolor image forming device"
FIG. 8 shows an embodiment of a multicolor image forming apparatus.
In FIG. 8, photoconductors 1Y, 1M, 1C, and 1K rotate in the direction of the arrow, and in the order of rotation, chargers 2Y, 2M, 2C, and 2K, developing devices 4Y, 4M, 4C, and 4K, and transfer charging units 6Y and 6M. , 6C, 6K and cleaning means 5Y, 5M, 5C, 5K are provided. The charging members 2Y, 2M, 2C, and 2K are charging members that constitute a charging device for uniformly charging the surface of the photoreceptor. A beam is irradiated by a writing unit onto the surface of the photosensitive member between the charging member and the developing members 4Y, 4M, 4C, and 4K, so that an electrostatic latent image is formed on the photosensitive member. Then, based on the electrostatic latent image, a toner image is formed on the photoreceptor surface by the developing member. Further, each color sequential transfer toner image is transferred onto the recording paper 11 by the transfer charging means 6Y, 6M, 6C, 6K, and finally the image is fixed on the recording paper by the fixing means 30.

本発明の位相型光学素子を用いた光走査装置を多色画像形成装置に展開することで、感光体上でのビームスポット径の変動を抑えることができる。従って、出力画像のドット径の変動を抑えることができるため、ドット径の揃った高画質な画像を提供することができる。また、感光体上におけるビームスポット径が安定化するということは、複数あるプロセス制御条件のうちの1つが安定化するということを意味する。従って、プロセス制御頻度を低減することができ、省エネ等の環境負荷低減が可能である。また、本発明は単色の画像形成装置に対しても本発明は適用可能である。   By deploying the optical scanning device using the phase type optical element of the present invention to a multicolor image forming apparatus, it is possible to suppress fluctuations in the beam spot diameter on the photosensitive member. Therefore, since fluctuations in the dot diameter of the output image can be suppressed, a high-quality image with a uniform dot diameter can be provided. Further, stabilization of the beam spot diameter on the photoconductor means that one of a plurality of process control conditions is stabilized. Therefore, the process control frequency can be reduced, and environmental loads such as energy saving can be reduced. The present invention can also be applied to a monochrome image forming apparatus.

本発明を実施した光走査装置の要部を示した主走査断面図である。It is the main scanning sectional view showing the important section of the optical scanning device which implemented the present invention. 本発明を実施した光走査装置の副走査断面を示した図である。It is the figure which showed the subscanning cross section of the optical scanning device which implemented this invention. 斜め入射の対向走査方式光書き込み装置の例を示す光学配置図である。It is an optical arrangement | positioning figure which shows the example of the diagonally-facing opposing scanning system optical writing apparatus. 副走査方向に平行な段差を持つレンズの斜視図である。It is a perspective view of a lens with a level | step difference parallel to a subscanning direction. 副走査方向に平行な段差を持つレンズの他の態様の斜視図である。It is a perspective view of the other aspect of the lens which has a level | step difference parallel to a subscanning direction. 光学素子における屈折部および回折部の一般的形状を説明するためのモデル図である。It is a model figure for demonstrating the general shape of the refractive part and diffraction part in an optical element. 画像形成装置の実施の1形態を示す正面図である。1 is a front view showing an embodiment of an image forming apparatus. 多色画像形成が可能な画像形成装置の実施形態を示す正面図である。1 is a front view illustrating an embodiment of an image forming apparatus capable of multicolor image formation.

符号の説明Explanation of symbols

1 光源
2 カップリングレンズ
3 アパーチャ
4 線像形成レンズとしての回折レンズ
5 ポリゴンミラー
6 走査光学系をなす走査レンズ系
6a 第一走査結像レンズ
6b 第二走査結合レンズ
7 ビームスポットミラー
8 感光体
14 防塵ガラス
22 回折レンズのバックカット
23 回折レンズの外表面
51 ポリゴンミラー5の反射面法線
201 第一の光束
202 第二の光束
203 第三の光束
204 第四の光束
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Coupling lens 3 Aperture 4 Diffraction lens as a line image formation lens 5 Polygon mirror 6 Scanning lens system which makes a scanning optical system 6a First scanning imaging lens 6b Second scanning coupling lens 7 Beam spot mirror 8 Photoconductor 14 Dust-proof glass 22 Back cut of diffractive lens 23 Outer surface of diffractive lens 51 Reflective surface normal of polygon mirror 5 201 First light beam 202 Second light beam 203 Third light beam 204 Fourth light beam

Claims (6)

単数又は複数の発光点を有し、単数又は複数の光束を射出する光源、単数又は複数の光束を後続の光学系にカップリングするカップリングレンズ、カップリングレンズから射出する光束を整形するアパーチャ、上記単数又は複数の光束を主走査方向に偏向する光偏向装置、カップリング光学系より射出される単数又は複数の光束を光偏向装置へ導き、主走査方向に長い線像として光偏向面に集光する単一の線像形成レンズを含み、光偏向装置の反射面法線に対して副走査方向に角度をもって光束が入射するよう設置された入射光学系と、
光偏向装置によって偏向された単数又は複数の光束を被走査面上に結像する2枚の第一の走査レンズ及び第二の走査レンズから成り、そのうち光偏向器に近い側の第一の走査レンズはそれぞれ異なる被走査面へ導かれる光束群が共通して入射する構成となっている走査レンズ系とを有する光走査装置において、
上記線像形成レンズは回折面を有し、この回折面は、副走査方向に平行な階段状の段差により成っていることを特徴とする光走査装置。
A light source that emits one or a plurality of light beams, a coupling lens that couples the one or a plurality of light beams to a subsequent optical system, an aperture that shapes the light beam emitted from the coupling lens, The light deflector for deflecting the single or plural light beams in the main scanning direction and the single or plural light beams emitted from the coupling optical system are guided to the optical deflecting device and collected on the light deflecting surface as a long line image in the main scanning direction. An incident optical system that includes a single line-image-forming lens that illuminates, and is installed so that a light beam is incident at an angle in the sub-scanning direction with respect to the reflection surface normal of the light deflector;
Consists of two first scanning lenses and a second scanning lens that image one or more light beams deflected by the optical deflecting device on the surface to be scanned, and the first scanning on the side close to the optical deflector In the optical scanning device, the lens has a scanning lens system in which a group of light beams guided to different scanning surfaces are incident in common.
The line image forming lens has a diffractive surface, and the diffractive surface is formed by a stepped step parallel to the sub-scanning direction.
回折面の形状はマルチステップ面であることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。   The optical scanning device according to claim 1, wherein the diffraction surface has a multi-step surface. 光偏向装置はポリゴンミラーであ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。   3. The optical scanning device according to claim 1, wherein the optical deflection device is a polygon mirror. 回折面の設けられた光学素子は樹脂製であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光学走査装置。   The optical scanning device according to claim 1, wherein the optical element provided with the diffractive surface is made of resin. 電子写真プロセスを実行することにより画像を形成する画像形成装置であって、電子写真プロセスの露光プロセスを実行する装置として請求項1〜5のいずれかに記載の光走査装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus for forming an image by executing an electrophotographic process, wherein the optical scanning device according to claim 1 is used as an apparatus for performing an exposure process of an electrophotographic process. An image forming apparatus. 複数の感光体を備え、各感光体に電子写真プロセスを実行することにより画像を形成する画像形成装置であって、各感光体にそれぞれの色に対応する画像信号が書き込む光走査装置を備え、この光走査装置は、請求項1〜4のいずれかに記載の光走査装置であるカラー対応の画像形成装置。   An image forming apparatus that includes a plurality of photoconductors and forms an image by performing an electrophotographic process on each photoconductor, and includes an optical scanning device that writes an image signal corresponding to each color on each photoconductor, The optical scanning device is a color-compatible image forming apparatus that is the optical scanning device according to claim 1.
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