JP4891146B2 - Optical scanning apparatus and image forming apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光束により被走査面を走査する光走査装置及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。   The present invention relates to an optical scanning apparatus and an image forming apparatus, and more particularly to an optical scanning apparatus that scans a surface to be scanned with a light beam and an image forming apparatus including the optical scanning apparatus.

近年、光プリンタ装置、デジタル複写機、及び光プロッタ等の画像形成装置には、高精細化(高画質化)、高速化、低価格化、及び温度変化に対する高安定化、が求められている。また、これらの画像形成装置は、光源からの光束により被走査面を走査する光走査装置を備えている。   In recent years, image forming apparatuses such as optical printers, digital copying machines, and optical plotters are required to have high definition (high image quality), high speed, low price, and high stability against temperature changes. . Further, these image forming apparatuses include an optical scanning device that scans a surface to be scanned with a light beam from a light source.

画像形成装置の高精細化及び高速化については、複数の光束を用いる方法が実施されている。光束の複数化には主として、(1)複数の端面発光型半導体レーザ素子を組み合わせる方法、(2)複数の発光部が1つの基板上に形成された端面発光型半導体レーザアレイを用いる方法がある。しかしながら、(1)の方法では、素子が複数個搭載されるために、(a)光源装置が複雑になる、(b)部品点数が増加する、(c)調整が複雑になるといった不都合があった。また、(2)の方法では、複数の発光部間に波長のばらつきがあり、個別に調整できないという不都合があった。   A method using a plurality of light fluxes has been implemented for high definition and high speed of the image forming apparatus. There are mainly two methods for forming a plurality of luminous fluxes: (1) a method of combining a plurality of edge-emitting semiconductor laser elements, and (2) a method of using an edge-emitting semiconductor laser array in which a plurality of light emitting portions are formed on one substrate. . However, the method (1) has a disadvantage that (a) the light source device becomes complicated, (b) the number of parts increases, and (c) the adjustment becomes complicated because a plurality of elements are mounted. It was. Further, the method (2) has a disadvantage in that there are variations in wavelengths among a plurality of light emitting units, and adjustment cannot be made individually.

ところで、最近、面発光型半導体レーザ素子(Vertical Cavity Surface Emitting Laser、VCSEL)を用いた光源が提案されている。この光源は、1つの基板上に数10個の発光部を2次元的に形成することが容易である。なお、以下では、1つの基板上に複数の発光部が形成されている面発光型半導体レーザ素子を、便宜上「VCSELアレイ」ともいう。   By the way, recently, a light source using a surface emitting semiconductor laser element (Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL) has been proposed. In this light source, it is easy to form several tens of light-emitting portions two-dimensionally on one substrate. Hereinafter, a surface emitting semiconductor laser element in which a plurality of light emitting portions are formed on one substrate is also referred to as a “VCSEL array” for convenience.

画像形成装置の低価格化の代表的な方法として、光走査装置に用いられる光学素子の樹脂化がある。例えば、各種レンズの素材を樹脂材料にすると、(1)軽量化が可能、(2)低コストな成形が可能、(3)特殊な形状の光学面(以下便宜上、「特殊面」ともいう)の形成が容易、というメリットがある。特に、特殊面を有する樹脂製レンズを採用すると、レンズの光学特性を向上させることができる。このような特殊面の1つとして、屈折面の形状を適切なピッチで折り返した形状を有する回折面がある。この回折面は、レンズに屈折面以上のパワーを付加することができるため、光走査装置の光学系を構成するレンズ枚数を低減させることが可能となる。   As a typical method for reducing the price of an image forming apparatus, there is resinization of an optical element used in an optical scanning apparatus. For example, when various lens materials are made of resin, (1) weight reduction is possible, (2) low-cost molding is possible, (3) specially shaped optical surface (hereinafter also referred to as “special surface” for convenience) There is an advantage that it is easy to form. In particular, when a resin lens having a special surface is employed, the optical characteristics of the lens can be improved. As one of such special surfaces, there is a diffractive surface having a shape obtained by folding the shape of the refracting surface at an appropriate pitch. Since this diffractive surface can add more power than the refractive surface to the lens, the number of lenses constituting the optical system of the optical scanning device can be reduced.

また、温度変化に対して高安定な画像形成装置を実現するために、光走査装置において、(A)互いに逆のパワーをもつ複数枚のレンズを組み合わせて、温度変化による光学特性の劣化を補正する方法や、(B)回折面の負分散を用いて、温度変化による光学特性の劣化を補正する方法などが提案されている。特に、回折面を用いる方式は、樹脂材料の成形技術の高度化に伴い、少ない部品点数で、低価格で、温度変化に対して高安定な光走査装置を実現するのに有効な方式である。   In addition, in order to realize an image forming apparatus that is highly stable with respect to temperature changes, in the optical scanning device, (A) a plurality of lenses having opposite powers are combined to correct optical characteristic deterioration due to temperature changes. And (B) a method for correcting deterioration of optical characteristics due to temperature change using negative dispersion of the diffraction surface. In particular, the method using a diffractive surface is an effective method for realizing an optical scanning device with a small number of parts, a low cost, and a high stability with respect to a temperature change as the molding technology of a resin material is advanced. .

例えば、特許文献1には、光源からの光束をカップリングする第1光学系と、この第1光学系からの光束を、主走査方向に長く略線状に集光する第2光学系と、上記略線状の集光部の近傍に偏向反射面を有し、該偏向反射面により光束を偏向する光偏向器により偏向される偏向光束を、被走査面に向けて集光し、上記被走査面上に光走査のための光スポットを形成する第3光学系とを有し、上記第3光学系は、1枚以上の樹脂製結像素子を有し、上記第2光学系は、1枚以上の樹脂製の結像素子と、1枚以上のガラス製の結像素子を有し、第2光学系の少なくとも1面は、主走査方向と副走査方向とで独立に形状を設定されたアナモフィック面で、且つ、副走査断面内において非円弧形状をなす副非円弧面であり、少なくとも1面の副非円弧面が、第2光学系の結像素子のうち、第1光学系側からの光束が副走査方向に最大の光束径をもって通過する結像素子に形成されていることを特徴とする走査結像光学系が開示されている。この走査結像光学系では、回折面を用いずに、偏向器前の光学系に少なくとも3枚のレンズを組み合わせて温度によるピント位置変動を補正している。   For example, Patent Document 1 discloses a first optical system for coupling a light beam from a light source, a second optical system for collecting the light beam from the first optical system in a substantially linear shape that is long in the main scanning direction, A deflected light beam deflected by an optical deflector having a deflecting / reflecting surface in the vicinity of the substantially linear condensing portion and deflecting the light beam by the deflecting / reflecting surface is condensed toward the surface to be scanned, and A third optical system that forms a light spot for optical scanning on the scanning surface, the third optical system includes one or more resin imaging elements, and the second optical system includes: It has one or more resin imaging elements and one or more glass imaging elements, and at least one surface of the second optical system is independently shaped in the main scanning direction and the sub-scanning direction. A sub-non-arc surface having a non-arc shape in the sub-scanning cross section and having at least one sub-non-arc surface. However, among the imaging elements of the second optical system, the scanning imaging optics characterized in that the imaging optical element through which the light beam from the first optical system side passes with the maximum light beam diameter in the sub-scanning direction is formed A system is disclosed. In this scanning imaging optical system, focus position variation due to temperature is corrected by combining at least three lenses in the optical system before the deflector without using a diffraction surface.

また、特許文献2には、半導体レーザーを含む光源手段と、屈折部と回折部とを含む光学素子と、を有する走査光学装置を複数設け、各走査光学装置から出射された複数の光束を単一の像担持体面上の異なる領域に各々導光し、該複数の光束で該像担持体面上を走査してカラー画像を形成するカラー画像形成装置であって、該複数の走査光学装置は各々該走査光学装置の環境変動による該像担持体面上での主走査方向の収差変化が、該光学素子の屈折部と回折部とのパワー変化と、該半導体レーザーの波長変動により補正されるようにしているカラー画像形成装置が開示されている。   In Patent Document 2, a plurality of scanning optical devices having a light source means including a semiconductor laser and an optical element including a refracting portion and a diffractive portion are provided, and a plurality of light beams emitted from the respective scanning optical devices are simply used. A color image forming apparatus that guides light to different areas on the surface of one image carrier and scans the surface of the image carrier with the plurality of light beams to form a color image. An aberration change in the main scanning direction on the surface of the image carrier due to an environmental change of the scanning optical device is corrected by a power change between the refractive part and the diffractive part of the optical element and a wavelength change of the semiconductor laser. A color image forming apparatus is disclosed.

また、特許文献3には、半導体レーザーよりなる光源手段から放射した光束を回折部を有するアナモフィック光学素子を介して偏向素子の偏向面に導光させ、該偏向素子で偏向された光束を屈折部を有する走査光学素子を介し被走査面上に結像させて、該被走査面上を走査する走査光学装置であって、走査光学装置の屈折部の温度変動に伴う主走査方向のピント変化が該温度変動による光源手段の波長変動による回折部のパワー変化で補正されている走査光学装置が開示されている。   In Patent Document 3, a light beam emitted from a light source means made of a semiconductor laser is guided to a deflecting surface of a deflecting element via an anamorphic optical element having a diffractive portion, and the light beam deflected by the deflecting element is refraction unit. A scanning optical device that forms an image on a surface to be scanned through a scanning optical element and scans the surface to be scanned, and the focus change in the main scanning direction due to the temperature variation of the refractive portion of the scanning optical device. There is disclosed a scanning optical device that is corrected by the power change of the diffraction section due to the wavelength variation of the light source means due to the temperature variation.

また、特許文献4には、光源手段と、該光源手段からの光束を光偏向手段に導光する光学手段と、該光偏向手段からの光束を被走査面に導光する結像光学系と、を有し、該光偏向手段の回動動作に基いて該被走査面を光走査する光走査装置において、該光学手段は1以上の面に回折部を有し、所定の条件を満足する光走査装置が開示されている。   Patent Document 4 discloses a light source unit, an optical unit that guides a light beam from the light source unit to a light deflecting unit, and an imaging optical system that guides a light beam from the light deflecting unit to a scanned surface. In the optical scanning device that optically scans the surface to be scanned based on the rotation operation of the light deflecting means, the optical means has a diffractive portion on one or more surfaces and satisfies a predetermined condition. An optical scanning device is disclosed.

また、特許文献5には、半導体レーザから出射されたレーザ光束を偏向器によって偏向し、屈折素子と回折素子によって光束を像担持体上に走査し画像を形成する走査光学装置において、該走査光学装置の環境変動による像担持体面上での主走査方向の結像位置変化が、該走査光学装置内の屈折素子と回折素子とのパワー変化と、半導体レーザの波長変動により補正され、且つ、光束の光源として面発光半導体レーザを用いる走査光学装置が開示されている。   Patent Document 5 discloses a scanning optical device in which a laser beam emitted from a semiconductor laser is deflected by a deflector, and the beam is scanned on an image carrier by a refracting element and a diffractive element to form an image. The change in the imaging position in the main scanning direction on the image carrier surface due to the environment fluctuation of the apparatus is corrected by the power change between the refractive element and the diffraction element in the scanning optical apparatus and the wavelength fluctuation of the semiconductor laser, and the light flux A scanning optical device using a surface emitting semiconductor laser as a light source is disclosed.

特許第3483141号公報Japanese Patent No. 3484141 特開平11−223783号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-223783 特開2003−337295号公報JP 2003-337295 A 特開2004−126192号公報JP 2004-126192 A 特開2005−215188号公報JP 2005-215188 A

ところで、VCSELは、単一縦モード発振というその特質から、温度変動による波長の遷移量が通常の端面発光型半導体レーザ素子に比べて著しく小さい。また、VCSELアレイの複数の発光部は、同時に形成されるため、各発光部における発振波長のばらつきも極めて小さい。   By the way, VCSEL has an extremely small wavelength transition amount due to temperature fluctuations as compared with a normal edge-emitting semiconductor laser device because of its characteristic of single longitudinal mode oscillation. In addition, since the plurality of light emitting portions of the VCSEL array are formed at the same time, variation in oscillation wavelength among the light emitting portions is extremely small.

しかしながら、ロット間における製造工程での各種条件の変動により、VCSELアレイ間の発振波長のばらつきは必ずしも小さくはない。すなわち、VCSELアレイの発振波長は、必ずしも設計波長と同じではない。温度変化に対する安定性を確保するために設けられている回折面は、入射光束の波長に対して非常に敏感である。特に、光源にVCSELアレイが用いられる場合には、温度補償に必要な回折面のパワーが大きくなるため、発振波長の設計波長からのずれが光学系の倍率に影響することがある。   However, variation in oscillation wavelength between VCSEL arrays is not necessarily small due to variations in various conditions in the manufacturing process between lots. That is, the oscillation wavelength of the VCSEL array is not necessarily the same as the design wavelength. The diffractive surface provided to ensure stability against temperature changes is very sensitive to the wavelength of the incident light beam. In particular, when a VCSEL array is used as the light source, the power of the diffractive surface necessary for temperature compensation becomes large, and thus the deviation of the oscillation wavelength from the design wavelength may affect the magnification of the optical system.

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第1の目的は、高コスト化を招くことなく、所望の走査特性を安定して確保することができる光走査装置を提供することにある。   The present invention has been made under such circumstances, and a first object thereof is to provide an optical scanning device capable of stably ensuring desired scanning characteristics without incurring an increase in cost. is there.

また、本発明の第2の目的は、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を安定して形成することができる画像形成装置を提供することにある。   A second object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of stably forming a high-quality image without incurring an increase in cost.

本発明は、第1の観点からすると、光源から射出され偏向器前光学系を介して偏向器で偏向された光束により被走査面を走査する光走査装置において、前記光源は、複数の発光部が2次元配列された面発光レーザアレイを有し、前記偏向器前光学系は、少なくとも1つの面に回折面を有し、前記面発光レーザアレイの発振波長の設計波長からのずれΔλに起因する副走査方向に関する前記光束の合焦位置のずれΔS(Δλ)と、環境温度の変化ΔTに起因する副走査方向に関する前記光束の合焦位置のずれΔS(ΔT)とを用いて、ΔS(Δλ)×ΔS(ΔT)<0、が満足されるように、前記回折面が形成され、前記偏向器前光学系は、前記光源から射出された光束をカップリングする第1光学系と、該第1の光学系を介した光束を前記偏向器に導く第2光学系とを有し、前記回折面は、前記第2光学系に設けられ、同心楕円形状の溝が形成され、前記複数の発光部のうちの中央の発光部からの光束は、前記回折面における中心に最も近い段差に囲まれた領域に、該領域の径よりも小さい光束径で入射する光走査装置である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device that scans a surface to be scanned with a light beam emitted from a light source and deflected by a deflector via a pre-deflector optical system. The light source includes a plurality of light emitting units. Has a two-dimensionally arrayed surface emitting laser array, the pre-deflector optical system has a diffractive surface on at least one surface, and the deviation Δλ d of the oscillation wavelength of the surface emitting laser array from the design wavelength Using the deviation ΔS (Δλ d ) of the focused position of the light beam in the sub-scanning direction and the deviation ΔS (ΔT) of the focused position of the light flux in the sub-scanning direction caused by the change in environmental temperature ΔT, The diffractive surface is formed so that ΔS (Δλ d ) × ΔS (ΔT) <0 is satisfied , and the pre-deflector optical system is a first optical system for coupling the light beam emitted from the light source And the light beam that has passed through the first optical system is A diffractive surface provided in the second optical system, formed with a concentric elliptical groove, and a light beam from a central light emitting part among the plurality of light emitting parts. Is an optical scanning device that enters a region surrounded by a step closest to the center on the diffraction surface with a light beam diameter smaller than the diameter of the region .

これによれば、高コスト化を招くことなく、所望の走査特性を安定して確保することが可能となる。 According to this, it is possible to stably ensure desired scanning characteristics without increasing the cost.

本発明は、第2の観点からすると、少なくとも1つの像担持体と;前記少なくとも1つの像担持体に対して画像情報が含まれる光束を走査する少なくとも1つの本発明の光走査装置と;を備える画像形成装置である。   According to a second aspect of the present invention, there is provided at least one image carrier; and at least one optical scanning device according to the invention that scans a light beam including image information on the at least one image carrier. An image forming apparatus provided.

これによれば、少なくとも1つの本発明の光走査装置を備えているために、結果として、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を安定して形成することが可能となる。   According to this, since at least one optical scanning device according to the present invention is provided, as a result, it is possible to stably form a high-quality image without increasing the cost.

以下、本発明の一実施形態を図1〜図12に基づいて説明する。図1には、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのレーザプリンタ500の概略構成が示されている。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of a laser printer 500 as an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.

このレーザプリンタ500は、感光体ドラム511、帯電ローラ512、現像装置513、転写ローラ514、クリーニング装置515、定着装置516、光走査装置900、カセット518、レジストローラ対519、給紙コロ520、排紙ローラ対522、及びトレイ523などを備えている。   The laser printer 500 includes a photosensitive drum 511, a charging roller 512, a developing device 513, a transfer roller 514, a cleaning device 515, a fixing device 516, an optical scanning device 900, a cassette 518, a registration roller pair 519, a paper feed roller 520, a discharge roller A paper roller pair 522 and a tray 523 are provided.

感光体ドラム511は、像担持体であり、その表面には光導電性を有する感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム511の表面が被走査面である。   The photosensitive drum 511 is an image carrier, and a photosensitive layer having photoconductivity is formed on the surface thereof. That is, the surface of the photosensitive drum 511 is a surface to be scanned.

帯電ローラ512、現像装置513、転写ローラ514及びクリーニング装置515は、それぞれ感光体ドラム511の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム511の回転方向(図1における矢印方向)に沿って、帯電ローラ512→現像装置513→転写ローラ514→クリーニング装置515の順に配置されている。   The charging roller 512, the developing device 513, the transfer roller 514, and the cleaning device 515 are each disposed near the surface of the photosensitive drum 511. The charging roller 512, the developing device 513, the transfer roller 514, and the cleaning device 515 are arranged in this order along the rotation direction of the photosensitive drum 511 (the arrow direction in FIG. 1).

帯電ローラ512は、感光体ドラム511の表面を均一に帯電させる帯電手段である。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。   The charging roller 512 is a charging unit that uniformly charges the surface of the photosensitive drum 511. A “corona charger” can also be used as the charging means.

光走査装置900は、帯電ローラ512で帯電された感光体ドラム511の表面を、上位装置(例えばパソコン)からの画像情報に基づいて変調された光(走査光)LBで走査する。この光走査装置900による光走査により、感光体ドラム511の表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像(静電潜像)が形成される。この潜像は、いわゆるネガ潜像であり、感光体ドラム511の回転に伴って現像装置513の方向に移動する。なお、光走査装置900の構成については後述する。   The optical scanning device 900 scans the surface of the photosensitive drum 511 charged by the charging roller 512 with light (scanning light) LB modulated based on image information from a host device (for example, a personal computer). By the optical scanning by the optical scanning device 900, the charge disappears only on the surface irradiated with light on the surface of the photosensitive drum 511, and a latent image (electrostatic latent image) corresponding to the image information is formed. This latent image is a so-called negative latent image and moves in the direction of the developing device 513 as the photosensitive drum 511 rotates. The configuration of the optical scanning device 900 will be described later.

現像装置513は、トナーが格納されているトナーカートリッジを有しており、感光体ドラム511の表面における光が照射された部分にだけトナーを付着させる。すなわち、現像装置513は、感光体ドラム511の表面に形成された潜像にトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着された潜像(以下、便宜上「トナー画像」ともいう)は、感光体ドラム511の回転に伴って転写ローラ514の方向に移動する。   The developing device 513 includes a toner cartridge in which toner is stored, and causes the toner to adhere only to a portion irradiated with light on the surface of the photosensitive drum 511. That is, the developing device 513 makes the image information visible by attaching toner to the latent image formed on the surface of the photosensitive drum 511. Here, the latent image to which the toner is attached (hereinafter also referred to as “toner image” for convenience) moves in the direction of the transfer roller 514 as the photosensitive drum 511 rotates.

カセット518は、レーザプリンタ500の本体に着脱可能であり、その中には転写対象物としての転写紙Pが収納されている。このカセット518の近傍には給紙コロ520が配置されており、該給紙コロ520は、カセット518に収納されている転写紙Pの最上位の1枚を取り出す。   The cassette 518 can be attached to and detached from the main body of the laser printer 500, and the transfer paper P as a transfer object is accommodated therein. A paper feed roller 520 is disposed in the vicinity of the cassette 518, and the paper feed roller 520 takes out the uppermost sheet of the transfer paper P stored in the cassette 518.

レジストローラ対519は、転写ローラ514の近傍に配置され、給紙コロ520により取り出された転写紙の先端部を捕捉する。そして、レジストローラ対519は、感光体ドラム511上のトナー画像が転写位置へ移動するタイミングに合わせて、転写紙を転写ローラ514と感光体ドラム511との間隙へ送り込む。送り込まれた転写紙は、転写ローラ514によりトナー画像と重ね合わされ、トナー画像が静電転写される。   The registration roller pair 519 is disposed in the vicinity of the transfer roller 514 and captures the leading end portion of the transfer paper taken out by the paper supply roller 520. The registration roller pair 519 feeds the transfer paper into the gap between the transfer roller 514 and the photosensitive drum 511 in accordance with the timing at which the toner image on the photosensitive drum 511 moves to the transfer position. The transferred transfer paper is superimposed on the toner image by the transfer roller 514, and the toner image is electrostatically transferred.

トナー画像が転写された転写紙は、定着装置516へ送られ、定着装置516にてトナー画像が定着され、搬送路521を通り、排紙ローラ対522によりトレイ523上に排出される。   The transfer paper onto which the toner image has been transferred is sent to the fixing device 516, where the toner image is fixed by the fixing device 516, passes through the conveyance path 521, and is discharged onto the tray 523 by the paper discharge roller pair 522.

トナー画像が転写された後の感光体ドラム511の表面は、クリーニング装置515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。   The surface of the photosensitive drum 511 after the toner image is transferred is cleaned by a cleaning device 515 to remove residual toner, paper dust, and the like.

次に、前記光走査装置900の構成について説明する。   Next, the configuration of the optical scanning device 900 will be described.

この光走査装置900は、図2に示されるように、光源1、カップリングレンズ2、開口板3、線像形成レンズ4、ポリゴンミラー5、2つの走査レンズ(6a、6b)、折り曲げミラー7、同期ミラー9、同期レンズ10、及び同期検知センサ11などを備えている。   As shown in FIG. 2, the optical scanning device 900 includes a light source 1, a coupling lens 2, an aperture plate 3, a line image forming lens 4, a polygon mirror 5, two scanning lenses (6 a and 6 b), and a bending mirror 7. , A synchronization mirror 9, a synchronization lens 10, a synchronization detection sensor 11, and the like.

光源1は、一例として図3に示されるように、40個の発光部が1つの基板上に形成されたVCSELアレイ100を有している。   As shown in FIG. 3 as an example, the light source 1 includes a VCSEL array 100 in which 40 light emitting units are formed on one substrate.

このVCSELアレイ100は、主走査方向に対応する方向(以下では、便宜上「M方向」ともいう)から副走査方向に対応する方向(以下では、便宜上「S方向」ともいう)に向かって傾斜角αをなす方向(以下では、便宜上「T方向」という)に沿って10個の発光部が等間隔に配置された発光部列を4列有している。そして、これら4列の発光部列は、S方向に等間隔に配置されている。すなわち、40個の発光部は、T方向とS方向とに沿って2次元的に配列されている。なお、本明細書では、「発光部の間隔」とは2つの発光部の中心間距離をいうものとする。また、M方向及びS方向のいずれにも直交し、光源1からポリゴンミラー5に向かう光束の進行方向を、以下では、便宜上「W方向」とする。   The VCSEL array 100 has an inclination angle from a direction corresponding to the main scanning direction (hereinafter also referred to as “M direction” for convenience) to a direction corresponding to the sub-scanning direction (hereinafter also referred to as “S direction” for convenience). There are four light emitting part rows in which ten light emitting parts are arranged at equal intervals along the direction forming α (hereinafter referred to as “T direction” for convenience). These four light emitting unit rows are arranged at equal intervals in the S direction. That is, the 40 light emitting units are two-dimensionally arranged along the T direction and the S direction. In the present specification, the “interval between the light emitting portions” refers to the distance between the centers of the two light emitting portions. The traveling direction of the light beam that is orthogonal to both the M direction and the S direction and travels from the light source 1 toward the polygon mirror 5 is hereinafter referred to as a “W direction” for convenience.

ここでは、一例として、発光部列における、T方向に関する発光部の間隔d1は24.0μm、S方向に関する発光部列の間隔ds2は24.0μmであり、傾斜角αは5.74°である。そこで、40個の発光部をS方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部の間隔は等間隔となり、その値ds1は2.4μmである。そして、M方向に関する発光部の間隔dmは23.9μmである。   Here, as an example, in the light emitting part row, the distance d1 between the light emitting parts in the T direction is 24.0 μm, the distance ds2 between the light emitting part rows in the S direction is 24.0 μm, and the inclination angle α is 5.74 °. . Therefore, the intervals between the light emitting portions when the 40 light emitting portions are orthogonally projected onto the virtual line extending in the S direction are equal intervals, and the value ds1 is 2.4 μm. And the space | interval dm of the light emission part regarding M direction is 23.9 micrometers.

各発光部は、一例として、発振波長が790nmであり、設計上の発振波長(ここでは、λ=780nm)よりも10nm大きく、基準温度(T=25℃)に対して温度が1℃上昇すると、発振波長が0.062nmだけ長波長側へずれるという特性を有している。 As an example, each light emitting unit has an oscillation wavelength of 790 nm, 10 nm larger than the design oscillation wavelength (here, λ 0 = 780 nm), and a temperature of 1 ° C. with respect to the reference temperature (T 0 = 25 ° C.). When it rises, the oscillation wavelength is shifted to the long wavelength side by 0.062 nm.

また、便宜上、最も−S側にある発光部を発光部v1、最も+S側にある発光部を発光部v40とする。   For the sake of convenience, the light emitting part closest to the −S side is referred to as the light emitting part v1, and the light emitting part closest to the + S side is referred to as the light emitting part v40.

カップリングレンズ2は、焦点距離が約45mmであり、光源1から射出された光束を略平行光とする。   The coupling lens 2 has a focal length of about 45 mm, and the light beam emitted from the light source 1 is substantially parallel light.

カップリングレンズ2は、一例として、主走査方向に対応する方向の近軸曲率半径が98.97mm、副走査方向に対応する方向の近軸曲率半径が98.97mmの入射面と、主走査方向に対応する方向の近軸曲率半径が−31.07mm、副走査方向に対応する方向の近軸曲率半径が−31.07mmの射出面を有するガラス製のレンズである。このガラスは、一例として、780nmの光に対する基準温度での屈折率が1.511913であり、温度が基準温度から20℃上昇したときの屈折率が1.511934であり、線膨張係数が7.5×10−6/Kの物性を有するガラスである。 For example, the coupling lens 2 includes an incident surface having a paraxial radius of curvature of 98.97 mm in the direction corresponding to the main scanning direction and a paraxial radius of curvature of 98.97 mm in the direction corresponding to the sub-scanning direction, and the main scanning direction. Is a glass lens having an exit surface with a paraxial radius of curvature of -31.07 mm in the direction corresponding to, and a paraxial radius of curvature in the direction corresponding to the sub-scanning direction of -31.07 mm. As an example, this glass has a refractive index of 1.511913 at a reference temperature for light of 780 nm, a refractive index of 1.511934 when the temperature rises by 20 ° C. from the reference temperature, and a linear expansion coefficient of 7. It is a glass having physical properties of 5 × 10 −6 / K.

カップリングレンズ2は、入射面及び射出面のいずれも非球面であり、カップリングされた光束の波面収差を十分に補正している。   The coupling lens 2 has both an entrance surface and an exit surface that are aspheric, and sufficiently corrects the wavefront aberration of the coupled light beam.

なお、光源1とカップリングレンズ2は、線膨張係数が2.3×10−5/Kの材料を用いた保持部材(図示省略)によって保持されている。 The light source 1 and the coupling lens 2 are held by a holding member (not shown) using a material having a linear expansion coefficient of 2.3 × 10 −5 / K.

開口板3は、一例として主走査方向に対応する方向の幅が6.4mm、副走査方向に対応する方向の幅が1.18mmの長方形状の開口部を有し、カップリングレンズ2を介した光束を整形し、感光体ドラム511上におけるビームスポット径を決定する。   As an example, the aperture plate 3 has a rectangular aperture having a width in the direction corresponding to the main scanning direction of 6.4 mm and a width in the direction corresponding to the sub-scanning direction of 1.18 mm. The beam flux is shaped to determine the beam spot diameter on the photosensitive drum 511.

なお、本明細書では、「ビームスポット径」は、ビームスポットの光強度分布におけるラインスプレッド関数を用いて定義される。ビームスポットの中心を基準とし、主走査方向に対応する方向の座標Y、副走査方向に対応する方向の座標Zにおけるビームスポットの光強度分布をf(Y、Z)とすると、副走査方向に対応する方向のラインスプレッド関数LSZ(Z)は、次の(1)式で示される。なお、積分は主走査方向に対応する方向におけるビームスポットの全幅について行われる。   In this specification, the “beam spot diameter” is defined using a line spread function in the light intensity distribution of the beam spot. If the light intensity distribution of the beam spot at the coordinate Y in the direction corresponding to the main scanning direction and the coordinate Z in the direction corresponding to the sub-scanning direction is defined as f (Y, Z) with the center of the beam spot as a reference, The line spread function LSZ (Z) in the corresponding direction is expressed by the following equation (1). The integration is performed for the entire width of the beam spot in the direction corresponding to the main scanning direction.

また、主走査方向に対応する方向のラインスプレッド関数LSY(Y)は、次の(2)式で示される。なお、積分は副走査方向に対応する方向におけるビームスポットの全幅について行われる。   The line spread function LSY (Y) in the direction corresponding to the main scanning direction is expressed by the following equation (2). The integration is performed for the entire width of the beam spot in the direction corresponding to the sub-scanning direction.

ラインスプレッド関数LSZ(Z)及びラインスプレッド関数LSY(Y)は、通常、略ガウス分布型の形状であり、主走査方向に対応する方向及び副走査方向に対応する方向のビームスポット径は、これらのラインスプレッド関数が、その最大値の1/e以上となる領域の主走査方向に対応する方向及び副走査方向に対応する方向の幅で与えられる。 The line spread function LSZ (Z) and the line spread function LSY (Y) are generally of a Gaussian distribution type, and the beam spot diameters in the direction corresponding to the main scanning direction and the direction corresponding to the sub-scanning direction are The line spread function is given by the width in the direction corresponding to the main scanning direction and the direction corresponding to the sub-scanning direction of an area that is 1 / e 2 or more of the maximum value.

ラインスプレッド関数により上記の如く定義されるビームスポット径は、ビームスポットをスリットで等速光走査し、スリットを通った光を光検出器で受光し、その受光量を積分することにより容易に測定可能であり、このような測定を行う装置も市販されている。   The beam spot diameter defined above by the line spread function is easily measured by scanning the beam spot at a constant speed with a slit, receiving the light passing through the slit with a photodetector, and integrating the amount of light received. Devices that perform such measurements are also commercially available.

線像形成レンズ4は、開口板3の開口部を通過した光束をポリゴンミラー5の偏向反射面近傍に副走査方向に関して結像する。   The line image forming lens 4 forms an image of the light beam that has passed through the opening of the aperture plate 3 in the vicinity of the deflection reflection surface of the polygon mirror 5 in the sub-scanning direction.

線像形成レンズ4は、樹脂製のレンズである。この樹脂は、一例として、780nmの光に対する基準温度での屈折率が1.523961であり、温度が基準温度から20℃上昇したときの屈折率が1.522188であり、線膨張係数が7.0×10−5/Kの物性を有する樹脂である。 The line image forming lens 4 is a resin lens. As an example, this resin has a refractive index of 1.523961 at a reference temperature with respect to light of 780 nm, a refractive index of 1.522188 when the temperature rises by 20 ° C. from the reference temperature, and a linear expansion coefficient of 7. It is a resin having physical properties of 0 × 10 −5 / K.

線像形成レンズ4の入射面は、主走査方向に対応する方向の近軸曲率半径が∞、副走査方向に対応する方向の近軸曲率半径が118.5mmのシリンドリカル面である。   The incident surface of the line image forming lens 4 is a cylindrical surface having a paraxial radius of curvature in the direction corresponding to the main scanning direction ∞ and a paraxial radius of curvature in the direction corresponding to the sub-scanning direction of 118.5 mm.

線像形成レンズ4の射出面は、一例として図4に示されるように、主走査方向に対応する方向に短軸、副走査方向に対応する方向に長軸を持つ同心楕円状の溝が形成された回折面である。なお、上記長軸の方向は、搭載される光走査装置の特性に応じて自由に選択することができる。   As shown in FIG. 4 as an example, the exit surface of the line image forming lens 4 is formed with a concentric elliptical groove having a minor axis in the direction corresponding to the main scanning direction and a major axis in the direction corresponding to the sub-scanning direction. It is a diffracted surface. The direction of the long axis can be freely selected according to the characteristics of the optical scanning device to be mounted.

この回折面の位相関数φ(Y,Z)は、次の(3)式で示される。   The phase function φ (Y, Z) of this diffractive surface is expressed by the following equation (3).

φ(Y,Z)=C1・Y+C2・Z ……(3) φ (Y, Z) = C1 · Y 2 + C2 · Z 2 (3)

ここでは、C1=−0.001999851、C2=−0.002183171、である。   Here, C1 = −0.001999851 and C2 = −0.002183171.

回折面は、回折効果を有する面(以下、便宜上「第1の面」ともいう)と屈折効果を有する面(以下、便宜上「第2の面」ともいう)とが合成された面形状を有している。   The diffractive surface has a surface shape in which a surface having a diffraction effect (hereinafter also referred to as “first surface” for convenience) and a surface having a refraction effect (hereinafter also referred to as “second surface” for convenience) are combined. is doing.

一例として図5に示されるように、第1の面の形状13は、所定の屈折面の形状12を適切な段差及びピッチで折り返した形状である。従って、第1の面はパワーを有する。   As an example, as shown in FIG. 5, the shape 13 of the first surface is a shape obtained by folding back the shape 12 of the predetermined refracting surface with an appropriate step and pitch. Accordingly, the first surface has power.

第2の面の形状は、第1の面のパワーを相殺するような面形状である。ここでは、第2の面の形状は、主走査に対応する方向の曲率半径が131mm、副走査に対応する方向の曲率半径が120mmのトーリック面の形状である。これにより、線像形成レンズ4の回折面は、主走査方向に対応する方向及び副走査方向に対応する方向ともにノンパワーとなる。   The shape of the second surface is a surface shape that cancels the power of the first surface. Here, the shape of the second surface is the shape of a toric surface having a radius of curvature of 131 mm in the direction corresponding to the main scan and a radius of curvature of 120 mm in the direction corresponding to the sub-scan. Thereby, the diffractive surface of the line image forming lens 4 becomes non-power in both the direction corresponding to the main scanning direction and the direction corresponding to the sub-scanning direction.

なお、ここでは、第1の面のパワーと第2の面のパワーは絶対値が等しいので、第1の面のパワーの指標としてトーリック面の曲率半径(以下では、「基板曲率半径」ともいう)の値を用いることができる。   Here, since the power of the first surface and the power of the second surface are equal in absolute value, the radius of curvature of the toric surface (hereinafter also referred to as “substrate curvature radius”) is used as an index of the power of the first surface. ) Values can be used.

これにより、回折面における複数の回折溝はマルチステップ状になる。   As a result, the plurality of diffraction grooves on the diffraction surface have a multi-step shape.

ところで、回折面を、屈折面の面形状を適切な段差及びピッチで折り返した形状とすると、レンズの周辺部に向かってピッチが徐々に小さくなるため、回折面を成形するための金型の製作が難しい。しかしながら、互いに反対のパワーを有する第1の面と第2の面とを合成して回折面を作成すると、回折面における折返し部分が鈍角となり、金型製作に有利となる。特に、本実施形態のように、回折面の面形状をマルチステップ状にすると、一例として図6に示されるように、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となり、金型製作上の簡便性が更に向上する。   By the way, if the diffractive surface is formed by folding the surface shape of the refracting surface with an appropriate step and pitch, the pitch gradually decreases toward the periphery of the lens, so the mold for forming the diffractive surface is manufactured. Is difficult. However, if a diffractive surface is created by combining the first surface and the second surface having opposite powers, the folded portion on the diffractive surface becomes obtuse, which is advantageous for mold manufacture. In particular, as in the present embodiment, when the surface shape of the diffraction surface is made into a multi-step shape, as shown in FIG. 6 as an example, the angle of the folded portion becomes a right angle and becomes a stepped shape symmetrical to the optical axis, Convenience in mold manufacture is further improved.

また、回折面は、次の(4)式が満足されるように設計されている。ここで、ΔS(Δλ)は、VCSELアレイの発振波長λの設計波長λからのずれΔλに起因する副走査方向に関する走査光の合焦位置と感光体ドラム511との距離(以下では、便宜上「副走査ピント位置ずれ」ともいう)であり、ΔS(ΔT)は、基準温度Tに対する環境温度Tの変化ΔTに起因する副走査ピント位置ずれである。 The diffractive surface is designed so that the following expression (4) is satisfied. Here, ΔS (Δλ d ) is a distance between the focus position of the scanning light in the sub-scanning direction and the photosensitive drum 511 (hereinafter, referred to as “Δλ d”) caused by the deviation Δλ d of the oscillation wavelength λ of the VCSEL array from the design wavelength λ 0. For the sake of convenience, it is also referred to as “sub-scanning focus position deviation”), and ΔS (ΔT) is a sub-scanning focus position deviation caused by the change ΔT of the environmental temperature T with respect to the reference temperature T 0 .

ΔS(Δλ)×ΔS(ΔT)<0 ……(4) ΔS (Δλ d ) × ΔS (ΔT) <0 (4)

ここで、ΔS(ΔT)及びΔS(Δλ)について、図7(A)〜図8(B)を用いて説明する。 Here, ΔS (ΔT) and ΔS (Δλ d ) will be described with reference to FIGS. 7A to 8B.

図7(A)及び図7(B)は、Δλ=0、T=T+ΔTの場合の副走査ピント位置ずれが示されている。図7(A)における符号1´は発振波長がλのVCSELアレイを有している光源であり、符号4´は回折面が形成されていない線像形成レンズであり、符号6は走査レンズである。環境温度が変化すると、光源1´から射出される光束の波長λは変化する。ここでは、この環境温度の変化による波長変化をΔλとする。なお、VCSELアレイの自己発熱による波長変化もΔλに含まれるものとする。また、環境温度が変化すると、光学系全体のパワーも変化する。この環境温度の変化によるパワー変化をΔxとする。すなわち、環境温度が変化すると、発振波長及び光学系全体のパワーが同時に変化するため、波長変化Δλによる副走査ピント位置ずれをΔS(Δλ)、パワー変化Δxによる副走査ピント位置ずれをΔS(Δx)とすると、ΔS(ΔT)=ΔS(Δλ)+ΔS(Δx)と書くことができる(図7(B)参照)。なお、光学系全体のパワー変化は、(1)光学素子の形状及び光学素子間隔の熱膨張、(2)光学素子の分散、(3)温度変化に起因する光学素子の屈折率変化、によるものである。そこで、例えば、環境温度の変化を補償するために回折面を設ける場合に、ΔS(Δλ)=−ΔS(Δx)となるように回折面形状を設計すると、ΔS(ΔT)=0となり温度補償が実現されることになる。 FIGS. 7A and 7B show the sub-scanning focus position shift in the case of Δλ d = 0 and T = T 0 + ΔT. In FIG. 7A, reference numeral 1 ′ denotes a light source having a VCSEL array with an oscillation wavelength of λ 0 , reference numeral 4 ′ denotes a line image forming lens on which no diffraction surface is formed, and reference numeral 6 denotes a scanning lens. It is. When the environmental temperature changes, the wavelength λ of the light beam emitted from the light source 1 ′ changes. Here, the wavelength change due to the change of the environmental temperature and [Delta] [lambda] t. It is assumed that the wavelength changes due to self-heating of the VCSEL array is also included in the [Delta] [lambda] t. Further, when the environmental temperature changes, the power of the entire optical system also changes. The power change due to this environmental temperature change is represented by Δx. That is, when the environmental temperature changes, the oscillation wavelength and the power of the entire optical system change simultaneously. Therefore, the sub-scanning focus position shift due to the wavelength change Δλ t is ΔS (Δλ t ), and the sub-scan focus position shift due to the power change Δx is ΔS. If (Δx), it can be written as ΔS (ΔT) = ΔS (Δλ t ) + ΔS (Δx) (see FIG. 7B). The power change of the entire optical system is due to (1) thermal expansion of the optical element shape and optical element spacing, (2) dispersion of the optical element, and (3) refractive index change of the optical element due to temperature change. It is. Therefore, for example, when a diffractive surface is provided in order to compensate for a change in environmental temperature, if the diffractive surface shape is designed so that ΔS (Δλ t ) = − ΔS (Δx), ΔS (ΔT) = 0 and the temperature Compensation will be realized.

図8(A)及び図8(B)は、λ=λ+Δλ、T=Tの場合の副走査ピント位置ずれが示されている。図8(A)における符号1´´は発振波長λが設計波長λよりもΔλ大きいVCSELアレイを有している光源である。発振波長の変化は、回折面を持たない光学素子に対してほとんど影響しないため、この場合のパワー変化Δx´は、ほぼ0である。従って、この場合の副走査ピント位置ずれは、ΔS(Δλ)が支配的である(図8(B)参照)。 FIGS. 8A and 8B show the sub-scanning focus position deviation in the case of λ = λ 0 + Δλ d and T = T 0 . Reference numeral 1 '' in FIG. 8 (A) is a light source whose oscillation wavelength lambda has a [Delta] [lambda] d greater VCSEL array than the design wavelength lambda 0. Since the change in the oscillation wavelength has little influence on the optical element having no diffraction surface, the power change Δx ′ in this case is almost zero. Therefore, ΔS (Δλ d ) is dominant in the sub-scanning focus position deviation in this case (see FIG. 8B).

実際では、ΔS(Δλ)は、ΔS(Δλ)よりも圧倒的に大きい。そのため、ΔS(Δλ)は、環境温度の変化を考慮する以前に光学性能を劣化させる。組付け時にピント調整を行ったとしても、ピントと倍率は両立できないので、高精度な倍率安定性が求められるVCSEL搭載光走査装置にとっては致命的とも言える。 In practice, ΔS (Δλ d ) is overwhelmingly larger than ΔS (Δλ t ). Therefore, ΔS (Δλ d ) degrades the optical performance before considering the change in environmental temperature. Even if focus adjustment is performed at the time of assembly, since focus and magnification cannot be achieved at the same time, it can be said to be fatal for a VCSEL-equipped optical scanning device that requires high-precision magnification stability.

図9(A)及び図9(B)には、上記(4)式が満足されていない場合の例が示されている。図9(A)の場合は、発振波長の設計波長からのずれを考慮するまでもなく、環境温度の変化による光学性能の劣化が増強される。図9(B)の場合は、発振波長の設計波長からのずれによって著しい光学性能の劣化が起こる。   FIGS. 9A and 9B show an example in which the above equation (4) is not satisfied. In the case of FIG. 9A, it is not necessary to consider the deviation of the oscillation wavelength from the design wavelength, and the deterioration of the optical performance due to the change of the environmental temperature is enhanced. In the case of FIG. 9B, significant optical performance degradation occurs due to the deviation of the oscillation wavelength from the design wavelength.

そこで、上記(4)式が満足されるような回折面とすることにより、温度補償と発振波長のずれ補償とをバランスさせることが可能である。   Therefore, by using a diffractive surface that satisfies the above expression (4), it is possible to balance temperature compensation and oscillation wavelength deviation compensation.

本実施形態では、基板曲率半径が120mmであり、図10に示されるように、上記(4)式が満足されている。そして、感光体ドラム511の表面における複数の光スポットのうち最も外側の光スポット(ここでは、発光部v1あるいは発光部v40からの光束による光スポット)の副走査方向に関する位置ずれ(便宜上、「最外ビーム副走査位置ずれ」ともいう)は、温度変化及び発振波長のずれ双方に対して2μm以下を達成している。すなわち、本実施形態では、上記(4)式が満足されているため、環境温度の変化による副走査ピント位置ずれ、及び発振波長のずれによる副走査方向に関する倍率変化を、いずれも抑制することが可能となる。そして、上記(4)式が満足されない場合は、温度変化及び発振波長のずれ双方に対して光学性能が劣化している。なお、基板曲率半径が18.6mmのときは、ΔS(ΔT)がほぼ0となるため、温度補償解と呼ばれている。   In the present embodiment, the substrate curvature radius is 120 mm, and the above equation (4) is satisfied as shown in FIG. Then, the positional deviation in the sub-scanning direction of the outermost light spot (here, the light spot due to the light beam from the light emitting part v1 or the light emitting part v40) among the plurality of light spots on the surface of the photosensitive drum 511 (for convenience, “the outermost light spot”). The “outer beam sub-scanning position shift” is also 2 μm or less with respect to both temperature change and oscillation wavelength shift. That is, in the present embodiment, since the above expression (4) is satisfied, it is possible to suppress both the sub-scanning focus position shift due to the environmental temperature change and the magnification change in the sub-scanning direction due to the oscillation wavelength shift. It becomes possible. If the above equation (4) is not satisfied, the optical performance deteriorates with respect to both the temperature change and the oscillation wavelength shift. Note that when the substrate radius of curvature is 18.6 mm, ΔS (ΔT) is almost 0, so it is called a temperature compensation solution.

光源1とポリゴンミラー5との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。本実施形態では、偏向器前光学系は、カップリングレンズ2と開口板3と線像形成レンズ4とから構成されている。   The optical system arranged on the optical path between the light source 1 and the polygon mirror 5 is also called a pre-deflector optical system. In the present embodiment, the pre-deflector optical system includes a coupling lens 2, an aperture plate 3, and a line image forming lens 4.

図2に戻り、ポリゴンミラー5は、一例として内接円の半径が7mmの4面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面である。なお、このポリゴンミラー5は、厚さ1.9mmの防音ガラス(不図示)で囲まれている。この防音ガラスの素材のガラスは、カップリングレンズ2の素材のガラスと同じである。   Returning to FIG. 2, the polygon mirror 5 includes, for example, a tetrahedral mirror having an inscribed circle radius of 7 mm, and each mirror is a deflecting reflection surface. The polygon mirror 5 is surrounded by soundproof glass (not shown) having a thickness of 1.9 mm. The glass of the soundproof glass is the same as the glass of the coupling lens 2.

走査レンズ6aは、主走査方向の近軸曲率半径が−110.142mm、副走査方向の近軸曲率半径が−472.788mmの入射面と、主走査方向の近軸曲率半径が−57.939mm、副走査方向の近軸曲率半径が−500mmの射出面を有している。   The scanning lens 6a has an incident surface having a paraxial radius of curvature of −110.142 mm in the main scanning direction and a paraxial radius of curvature of −472.788 mm in the sub-scanning direction, and a paraxial radius of curvature in the main scanning direction of −57.939 mm. The exit surface has a paraxial radius of curvature in the sub-scanning direction of −500 mm.

走査レンズ6bは、主走査方向の近軸曲率半径が−5000mm、副走査方向の近軸曲率半径が93.8mmの入射面と、主走査方向の近軸曲率半径が724.16mm、副走査方向の近軸曲率半径が−60.71mmの射出面を有している。   The scanning lens 6b has an incident surface with a paraxial radius of curvature in the main scanning direction of −5000 mm and a paraxial radius of curvature in the sub scanning direction of 93.8 mm, a paraxial radius of curvature in the main scanning direction of 724.16 mm, and the sub scanning direction. Has an exit surface with a paraxial radius of curvature of −60.71 mm.

走査レンズ6a及び走査レンズ6bは、いずれも樹脂製のレンズである。この樹脂は線像形成レンズ4の素材と同じ物性を有する樹脂である。   The scanning lens 6a and the scanning lens 6b are both resin lenses. This resin is a resin having the same physical properties as the material of the line image forming lens 4.

また、走査レンズ6a及び走査レンズ6bの各面は非球面形状の面であり、いずれの面も、主走査方向に次の(5)式で示される非円弧形状を有し、光軸及び副走査方向を含む仮想的な平面に平行な断面(以下、「副走査断面」という)の曲率が次の(6)式に従って主走査方向に変化する面である。   Further, each surface of the scanning lens 6a and the scanning lens 6b is an aspherical surface, and each surface has a noncircular arc shape expressed by the following equation (5) in the main scanning direction, and the optical axis and the sub-axis. This is a surface in which the curvature of a section parallel to a virtual plane including the scanning direction (hereinafter referred to as “sub-scanning section”) changes in the main scanning direction according to the following equation (6).

ここで、Xは光軸方向のデプス、Rは主走査方向の近軸曲率半径、Yは光軸からの主走査方向の距離、Kは円錐定数、A、A、A、A、A、…は係数、Rs0はY=0での副走査方向の近軸曲率半径、B、B、B、…は係数である。 Here, X is the depth in the optical axis direction, R m is the paraxial radius of curvature in the main scanning direction, Y is the distance in the main scanning direction from the optical axis, K is the conic constant, A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , A 5 ,... Are coefficients, R s0 is the paraxial radius of curvature in the sub-scanning direction when Y = 0, and B 1 , B 2 , B 3 ,.

走査レンズ6aの入射面の円錐定数及び各係数が表1に示されている。   Table 1 shows conical constants and coefficients of the incident surface of the scanning lens 6a.

走査レンズ6aの射出面の円錐定数及び係数が表2に示されている。   Table 2 shows the conic constant and coefficient of the exit surface of the scanning lens 6a.

走査レンズ6bの入射面の円錐定数及び各係数が表3に示されている。   Table 3 shows conical constants and coefficients of the incident surface of the scanning lens 6b.

走査レンズ6bの射出面の円錐定数及び係数が表4に示されている。   Table 4 shows the conical constants and coefficients of the exit surface of the scanning lens 6b.

折り曲げミラー7は、走査レンズ6bを介した光束の光路を感光体ドラム511の表面に向けて折り曲げる。これにより、感光体ドラム511の表面にビームスポットが形成される。このビームスポットは、ポリゴンミラー5の回転に伴って感光体ドラム511の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム511上を走査する。   The bending mirror 7 bends the optical path of the light beam through the scanning lens 6 b toward the surface of the photosensitive drum 511. Thereby, a beam spot is formed on the surface of the photosensitive drum 511. This beam spot moves in the longitudinal direction of the photosensitive drum 511 as the polygon mirror 5 rotates. That is, the photosensitive drum 511 is scanned.

ポリゴンミラー5と感光体ドラム511との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、走査光学系は、走査レンズ6aと走査レンズ6bと折り曲げミラー7とから構成されている。なお、折り曲げミラー7と感光体ドラム511の間には、厚さ1.9mmの防塵ガラス(不図示)が配置されている。この防塵ガラスは、前記防音ガラスと同じ物性を有するガラスでできている。   An optical system disposed on the optical path between the polygon mirror 5 and the photosensitive drum 511 is also called a scanning optical system. In the present embodiment, the scanning optical system includes a scanning lens 6a, a scanning lens 6b, and a bending mirror 7. A dust-proof glass (not shown) having a thickness of 1.9 mm is disposed between the bending mirror 7 and the photosensitive drum 511. The dustproof glass is made of glass having the same physical properties as the soundproof glass.

ところで、上記各光学素子の位置関係が図11に示されている。そして、図11における符号d1〜d11の具体的な値(単位mm)の一例が表5に示されている。   By the way, the positional relationship of each optical element is shown in FIG. Table 5 shows an example of specific values (unit: mm) of the symbols d1 to d11 in FIG.

また、前記W方向と、ポリゴンミラー5の偏向反射面により感光体ドラム511の表面における像高0の位置(図11における符号p0の位置)へ向けて反射される光束の進行方向とのなす角(図11におけるθ)は59度である。   Further, the angle formed by the W direction and the traveling direction of the light beam reflected toward the position of the image height 0 on the surface of the photosensitive drum 511 (the position indicated by the symbol p0 in FIG. 11) by the deflecting and reflecting surface of the polygon mirror 5. (Θ in FIG. 11) is 59 degrees.

図2に戻り、ポリゴンミラー5で偏向され、有効走査領域外に向かう光束の一部は、同期ミラー9及び同期レンズ10を介して同期検知センサ11で受光される。同期検知センサ11は、受光量に応じた信号(光電変換信号)を出力する。この同期検知センサ11の出力信号に基づいて、走査開始のタイミングが決定される。   Returning to FIG. 2, a part of the light beam deflected by the polygon mirror 5 and going outside the effective scanning area is received by the synchronization detection sensor 11 via the synchronization mirror 9 and the synchronization lens 10. The synchronization detection sensor 11 outputs a signal (photoelectric conversion signal) corresponding to the amount of received light. Based on the output signal of the synchronization detection sensor 11, the timing for starting scanning is determined.

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置900によると、光源1、カップリングレンズ2、線像形成レンズ4、ポリゴンミラー5、及び走査光学系を備え、線像形成レンズ4の射出面は、上記(4)式が満足されるように設計されている回折面である。これにより、環境温度の変化による副走査ピント位置ずれ、及び発振波長のずれによる副走査方向に関する倍率変化を、いずれも抑制することができる。従って、結果として、高コスト化を招くことなく、所望の走査特性を安定して確保することが可能となる。   As described above, the optical scanning apparatus 900 according to the present embodiment includes the light source 1, the coupling lens 2, the line image forming lens 4, the polygon mirror 5, and the scanning optical system, and the line image forming lens 4 is emitted. The surface is a diffractive surface designed so as to satisfy the above expression (4). Thereby, both the sub-scanning focus position shift due to the environmental temperature change and the magnification change in the sub-scanning direction due to the oscillation wavelength shift can be suppressed. Therefore, as a result, it is possible to stably secure desired scanning characteristics without increasing the cost.

ところで、回折面が樹脂で成形される場合には、回折面の形状と凹凸が逆の形状が切削により形成された成形用の金型(あるいは金駒)が用いられる。本実施形態によると、線像形成レンズ4の回折面における複数の回折溝はマルチステップ状である。これにより、回折面を成形するための金型(あるいは金駒)の製作が容易となる(図12参照)。   By the way, when the diffractive surface is formed of resin, a molding die (or metal piece) in which the shape of the diffractive surface and the concavity and convexity are formed by cutting is used. According to the present embodiment, the plurality of diffraction grooves on the diffraction surface of the line image forming lens 4 are multi-stepped. This facilitates the manufacture of a mold (or metal piece) for forming the diffractive surface (see FIG. 12).

また、本実施形態によると、線像形成レンズ4の回折面は、主走査方向に対応する方向に短軸、副走査方向に対応する方向に長軸を持つ同心楕円状の溝が形成された回折面である。これにより、長軸方向及び短軸方向に対して互いに独立に回折面の効果を発現することができる。   Further, according to the present embodiment, the diffraction surface of the line image forming lens 4 is formed with concentric elliptical grooves having a minor axis in the direction corresponding to the main scanning direction and a major axis in the direction corresponding to the sub-scanning direction. It is a diffractive surface. Thereby, the effect of a diffractive surface can be expressed independently with respect to the major axis direction and the minor axis direction.

また、本実施形態によると、線像形成レンズ4は、屈折面と回折面とを有し、光源1側の面が屈折面であり、ポリゴンミラー5側の面が回折面である。これにより、散乱光・反射光・不要次数の回折光が光源に戻るのを抑制している。仮に、回折面が光源1側に設けられていると、入射光束の光軸に対して垂直な入射面を有することになるので、入射光束が入射面で強い反射を起こし、それが光源に戻り、干渉を誘発するおそれがある。   Further, according to the present embodiment, the line image forming lens 4 has a refracting surface and a diffractive surface, the surface on the light source 1 side is a refracting surface, and the surface on the polygon mirror 5 side is a diffractive surface. Thereby, scattered light, reflected light, and unnecessary-order diffracted light are prevented from returning to the light source. If the diffractive surface is provided on the light source 1 side, it has an incident surface perpendicular to the optical axis of the incident light beam, so that the incident light beam is strongly reflected on the incident surface, which returns to the light source. , May induce interference.

また、本実施形態によると、光源1が複数の発光部を有しているため、同時に複数の走査が可能となる。従って、高速及び高密度の光走査が可能となる。   Further, according to the present embodiment, since the light source 1 has a plurality of light emitting units, a plurality of scans can be performed simultaneously. Therefore, high-speed and high-density optical scanning is possible.

また、本実施形態によると、部品点数を増加させることなく高安定な光走査装置を実現することができる。そのため、光走査装置の生産に関わる材料の使用量を増やす必要がなく、その結果として資源採掘量及びプラスチックゴミ排出量に関して環境負荷の増大を抑制することが可能となる。   Further, according to the present embodiment, a highly stable optical scanning device can be realized without increasing the number of parts. For this reason, it is not necessary to increase the amount of material used for the production of the optical scanning device, and as a result, it is possible to suppress an increase in environmental load with respect to the resource mining amount and the plastic waste discharge amount.

また、本実施形態に係るレーザプリンタ500によると、高コスト化を招くことなく、所望の走査特性を安定して確保することができる光走査装置900を備えているため、結果として高コスト化を招くことなく、高品質の画像を安定して形成することが可能となる。   In addition, the laser printer 500 according to the present embodiment includes the optical scanning device 900 that can stably secure desired scanning characteristics without causing an increase in cost, resulting in an increase in cost. High quality images can be stably formed without incurring.

また、本実施形態によると、光源1が複数の発光部を有しているため、同時に複数の走査が可能となり、画像形成の高速化を図ることができる。   In addition, according to the present embodiment, since the light source 1 has a plurality of light emitting units, a plurality of scans can be performed simultaneously, and the speed of image formation can be increased.

なお、上記実施形態では、線像形成レンズ4が、回折面を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。偏向器前光学系が、回折面を有していれば良い。なお、一般的に、偏向器前光学系に含まれるカップリング光学系の誤差は、被走査面上のビームスポットに最も大きく影響する。そこで、カップリング光学系の誤差が大きいときには、カップリングされた後の光束が回折面に入射するのが好ましい。   In the above embodiment, the case where the line image forming lens 4 has a diffractive surface has been described. However, the present invention is not limited to this. It is sufficient that the pre-deflector optical system has a diffractive surface. In general, the error of the coupling optical system included in the pre-deflector optical system has the greatest influence on the beam spot on the surface to be scanned. Therefore, when the error of the coupling optical system is large, it is preferable that the light beam after coupling is incident on the diffraction surface.

また、上記実施形態では、走査光学系の走査レンズが2つの場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、走査光学系の走査レンズが1つであっても良いし、走査レンズが3つ以上であっても良い。   In the above embodiment, the case where the scanning optical system has two scanning lenses has been described. However, the present invention is not limited to this, and the scanning optical system may have only one scanning lens. There may be three or more scanning lenses.

なお、上記実施形態では、回折面における中心に最も近い段差に囲まれた領域である第0輪帯に入射する光束の径が第0輪帯の径よりも大きい場合について説明したが、一例として図13に示されるように、第0輪帯に入射する光束の径が第0輪帯の径よりも小さくても良い。例えば、前記基板曲率半径が150mmのときには、第0輪帯に入射する光束の径は第0輪帯の径よりも小さい。この場合には、4aの光束径は第0輪帯の径よりも小さいため、屈折レンズと等価な作用しか受けないが、4bの光束は回折面の作用を受けることができる。すなわち、VCSELアレイ100から射出される多数の光束のうち外側にあるものに対して、回折の効果を選択的に付与することが可能である。   In the above embodiment, the case where the diameter of the light beam incident on the 0th annular zone, which is the region surrounded by the step closest to the center of the diffraction surface, is larger than the diameter of the 0th annular zone, is described as an example. As shown in FIG. 13, the diameter of the light beam incident on the 0th annular zone may be smaller than the diameter of the 0th annular zone. For example, when the substrate curvature radius is 150 mm, the diameter of the light beam incident on the 0th annular zone is smaller than the diameter of the 0th annular zone. In this case, since the light beam diameter of 4a is smaller than the diameter of the 0th annular zone, the light beam 4b can receive only an action equivalent to that of the refractive lens, but the light beam 4b can receive the action of the diffraction surface. In other words, the diffraction effect can be selectively imparted to the outermost light flux emitted from the VCSEL array 100.

また、上記実施形態では、感光体ドラム511から転写紙へのトナー画像の転写が、感光体ドラム511から転写紙へ直接的に行われる直接転写方式の場合について説明したが、感光体ドラム511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転写紙へ転写する中間転写方式であっても良い。   In the above embodiment, the case of the direct transfer method in which the transfer of the toner image from the photosensitive drum 511 to the transfer paper is directly performed from the photosensitive drum 511 to the transfer paper has been described. An intermediate transfer method may be used in which the image is once transferred to an intermediate transfer medium such as an intermediate transfer belt and then transferred from the intermediate transfer medium to a transfer sheet.

また、上記実施形態では、像担持体がドラム状の場合について説明したが、これに限らず、シート状やベルト状であっても良い。例えば、シート状の光導電性の感光体として酸化亜鉛紙を用いても良い。   In the above-described embodiment, the case where the image carrier has a drum shape has been described. However, the image carrier is not limited to this and may be a sheet shape or a belt shape. For example, zinc oxide paper may be used as the sheet-like photoconductive photoreceptor.

なお、上記実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ500の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、光プロッタやデジタル複写装置であっても良い。   In the above embodiment, the case of the laser printer 500 as the image forming apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, and may be, for example, an optical plotter or a digital copying apparatus.

また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で転写対象物としての印画紙に転写することができる。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。   Further, an image forming apparatus using a silver salt film as the image carrier may be used. In this case, a latent image is formed on the silver salt film by optical scanning, and this latent image can be visualized by a process equivalent to a developing process in a normal silver salt photographic process. Then, it can be transferred to a photographic paper as a transfer object by a process equivalent to a printing process in 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.

また、像担持体としてビームスポットの熱エネルギにより発色する発色媒体(ポジの印画紙)を用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により可視画像を直接、像担持体に形成することができる。   Further, an image forming apparatus using a color developing medium (positive photographic paper) that develops color by the heat energy of a beam spot as an image carrier may be used. In this case, a visible image can be directly formed on the image carrier by optical scanning.

要するに、上記光走査装置900を備えた画像形成装置であれば、結果として高コスト化を招くことなく、高品質の画像を安定して形成することが可能となる。   In short, the image forming apparatus provided with the optical scanning device 900 can stably form a high-quality image without increasing the cost as a result.

また、カラー画像を形成する画像形成装置であっても、カラー画像に対応した光走査装置を用いることにより、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を安定して形成することが可能となる。   Further, even in an image forming apparatus that forms a color image, it is possible to stably form a high-quality image without incurring high costs by using an optical scanning device corresponding to the color image. Become.

一例として、カラー画像を形成することができるタンデムカラー機が図14に示されている。このタンデムカラー機は、ブラック用の感光体ドラムK1、帯電器K2、現像器K4、クリーニング手段K5、及び転写用帯電手段K6と、シアン用の感光体ドラムC1、帯電器C2、現像器C4、クリーニング手段C5、及び転写用帯電手段C6と、マゼンタ用の感光体ドラムM1、帯電器M2、現像器M4、クリーニング手段M5、及び転写用帯電手段M6と、イエロー用の感光体ドラムY1、帯電器Y2、現像器Y4、クリーニング手段Y5、及び転写用帯電手段Y6と、光走査装置900Aと、転写ベルト80と、定着手段30などを備えている。   As an example, a tandem color machine capable of forming a color image is shown in FIG. This tandem color machine includes a black photosensitive drum K1, a charging device K2, a developing device K4, a cleaning device K5, a transfer charging device K6, a cyan photosensitive drum C1, a charging device C2, a developing device C4, Cleaning means C5, transfer charging means C6, magenta photosensitive drum M1, charging device M2, developing device M4, cleaning means M5, transfer charging means M6, yellow photosensitive drum Y1, charging device Y2, a developing unit Y4, a cleaning unit Y5, a transfer charging unit Y6, an optical scanning device 900A, a transfer belt 80, a fixing unit 30 and the like.

光走査装置900Aは、前記光走査装置900の偏向器前光学系と同様の偏向器前光学系を有している。   The optical scanning device 900A has a pre-deflector optical system similar to the pre-deflector optical system of the optical scanning device 900.

各感光体ドラムの周囲に、感光体ドラムの回転方向(図14中の矢印の方向)に沿って、対応する帯電器、現像器、転写用帯電手段、及びクリーニング手段がそれぞれ配置されている。各帯電器は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。この帯電器によって帯電された感光体ドラム表面に光走査装置900Aにより光束が照射され、感光体ドラムに静電潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像器により感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写用帯電手段により、記録紙に各色の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される。すなわち、各色の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ことができる。   Corresponding chargers, developing units, transfer charging units, and cleaning units are arranged around the photosensitive drums along the rotation direction of the photosensitive drums (in the direction of the arrows in FIG. 14). Each charger uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum. The surface of the photosensitive drum charged by the charger is irradiated with a light beam by the optical scanning device 900A, and an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum. Then, a toner image is formed on the surface of the photosensitive drum by the corresponding developing device. Further, the toner images of the respective colors are transferred onto the recording paper by the corresponding transfer charging means, and finally the image is fixed on the recording paper by the fixing means 30. That is, a color image or a multicolor image can be synthetically obtained by transferring and fixing toner images of respective colors onto the same sheet-like recording medium.

例えば、光走査装置900Aが、ブラック用の光源(光源K)とシアン用の光源(光源C)とマゼンタ用の光源(光源M)とイエロー用の光源(光源Y)を有する場合に、ポリゴンミラーを各色で共通としても良い。これにより、比較的高価なポリゴンミラーの数が減少し、低コスト化を促進することができる。また、ポリゴンミラーは光走査装置における最大の発熱源であるため、ポリゴンミラーの数の減少により光走査装置の温度上昇を抑制することができる。そして、光走査装置の温度上昇が抑制されることにより、面発光レーザにおける望まないモードホップを低減することができる。この場合に、光走査装置の構成としては、各色の光束がポリゴンミラーの回転軸を含む副走査断面に対して略対称に入射する方式(いわゆる「対向走査方式」)や、各色の光束がポリゴンミラーの同一反射面によって偏向される方式(いわゆる「片側走査方式」)などがある。   For example, when the optical scanning device 900A has a light source for black (light source K), a light source for cyan (light source C), a light source for magenta (light source M), and a light source for yellow (light source Y), the polygon mirror May be common to all colors. As a result, the number of relatively expensive polygon mirrors can be reduced, and cost reduction can be promoted. Further, since the polygon mirror is the largest heat source in the optical scanning device, the temperature rise of the optical scanning device can be suppressed by reducing the number of polygon mirrors. Further, by suppressing the temperature rise of the optical scanning device, it is possible to reduce unwanted mode hops in the surface emitting laser. In this case, the configuration of the optical scanning device includes a method in which the light beams of each color enter substantially symmetrically with respect to the sub-scan section including the rotation axis of the polygon mirror (so-called “opposite scanning method”), There is a method of deflecting by the same reflecting surface of the mirror (so-called “one-side scanning method”).

偏向反射面を2段有するポリゴンミラー5を用いた対向走査方式の構成例が図15に示されている。ここでは、光源Kからの光束及び光源Yからの光束は、それぞれ上段の偏向反射面で偏向され、光源Cからの光束及び光源Mからの光束は、それぞれ下段の偏向反射面で偏向されている。なお、図15における符号6Kはブラック用の走査レンズであり、符号6Cはシアン用の走査レンズであり、符号6Mはマゼンタ用の走査レンズであり、符号6Yはイエロー用の走査レンズである。   FIG. 15 shows an example of the configuration of the opposed scanning method using the polygon mirror 5 having two deflection reflection surfaces. Here, the light beam from the light source K and the light beam from the light source Y are respectively deflected by the upper deflection reflection surface, and the light beam from the light source C and the light beam from the light source M are respectively deflected by the lower deflection reflection surface. . In FIG. 15, reference numeral 6K is a scanning lens for black, reference numeral 6C is a scanning lens for cyan, reference numeral 6M is a scanning lens for magenta, and reference numeral 6Y is a scanning lens for yellow.

また、上記走査方式は、光源からの光束がポリゴンミラーの偏向反射面の法線に平行に入射する形態に限られない。ポリゴンミラーの偏向反射面の法線に対し角度を持って光源からの光束が入射しても良い。本明細書ではこの方式を「斜入射方式」と呼ぶこととする。図16には、対向走査方式で斜入射方式の構成例が示されている。ここでは、光源Kからの光束はポリゴンミラー5で偏向され、走査レンズ6a1と6bKを介して感光体ドラムK1上に集光される。光源Cからの光束はポリゴンミラー5で偏向され、走査レンズ6a1と6bCを介して感光体ドラムC1上に集光される。光源Mからの光束はポリゴンミラー5で偏向され、走査レンズ6a2と6bMを介して感光体ドラムM1上に集光される。光源Yからの光束はポリゴンミラー5で偏向され、走査レンズ6a2と6bYを介して感光体ドラムY1上に集光される。斜入射方式の利点は、偏向反射面が1段のポリゴンミラーで4つの光源からの光束の偏向が可能であるため、更に低コスト化を図ることができる。但し、斜入射方式を適用する場合には、走査線の曲がりと波面収差の劣化が生じるため、斜入射方式に対応した走査レンズを用いる必要がある。   Further, the scanning method is not limited to the form in which the light beam from the light source is incident in parallel to the normal line of the deflection reflection surface of the polygon mirror. The light beam from the light source may be incident at an angle with respect to the normal line of the deflection reflection surface of the polygon mirror. In this specification, this method is referred to as “oblique incidence method”. FIG. 16 shows a configuration example of a grazing incidence method using a counter scanning method. Here, the light beam from the light source K is deflected by the polygon mirror 5 and condensed on the photosensitive drum K1 via the scanning lenses 6a1 and 6bK. The light beam from the light source C is deflected by the polygon mirror 5 and condensed on the photosensitive drum C1 through the scanning lenses 6a1 and 6bC. The light beam from the light source M is deflected by the polygon mirror 5 and condensed on the photosensitive drum M1 through the scanning lenses 6a2 and 6bM. The light beam from the light source Y is deflected by the polygon mirror 5 and condensed on the photosensitive drum Y1 through the scanning lenses 6a2 and 6bY. The advantage of the oblique incidence method is that the deflecting light can be deflected from four light sources with a polygon mirror having a single stage of deflecting reflection surface, so that the cost can be further reduced. However, when the oblique incidence method is applied, a scanning lens corresponding to the oblique incidence method needs to be used because the scanning line is bent and the wavefront aberration is deteriorated.

以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、高コスト化を招くことなく、所望の走査特性を安定して確保するのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を安定して形成するのに適している。   As described above, the optical scanning device of the present invention is suitable for stably securing desired scanning characteristics without increasing the cost. The image forming apparatus according to the present invention is suitable for stably forming a high-quality image without increasing the cost.

本発明の一実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating schematic structure of the laser printer which concerns on one Embodiment of this invention. 図1における光走査装置の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the optical scanning device in FIG. 図2における光源のVCSELアレイを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the VCSEL array of the light source in FIG. 図2における線像形成レンズの回折面を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the diffraction surface of the line image formation lens in FIG. 回折面を説明するための図(その1)である。It is FIG. (1) for demonstrating a diffraction surface. 回折面を説明するための図(その2)である。It is FIG. (2) for demonstrating a diffraction surface. 図7(A)及び図7(B)は、それぞれ環境温度の変化による副走査ピント位置ずれを説明するための図である。FIGS. 7A and 7B are diagrams for explaining sub-scanning focus position shifts due to changes in the environmental temperature. 図8(A)及び図8(B)は、それぞれ発振波長のずれによる副走査ピント位置ずれを説明するための図である。FIGS. 8A and 8B are diagrams for explaining sub-scanning focus position shifts due to oscillation wavelength shifts. 図9(A)及び図9(B)は、それぞれ上記(4)式が満足されない例を説明するための図である。FIG. 9A and FIG. 9B are diagrams for explaining examples in which the above equation (4) is not satisfied. 基板曲率半径と、副走査ピント位置ずれ及び最外ビーム副走査位置ずれとの関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between a substrate curvature radius, subscanning focus position shift, and outermost beam subscanning position shift. 図2の光走査装置における主要部の位置関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the positional relationship of the principal part in the optical scanning device of FIG. 回折面を成形するための金型(あるいは金駒)の製作方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the metal mold | die (or metal piece) for shape | molding a diffraction surface. 回折面に入射する光束を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the light beam which injects into a diffraction surface. タンデムカラー機の概略構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating schematic structure of a tandem color machine. 図14における光走査装置の構成例1を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example 1 of the optical scanning device in FIG. 図14における光走査装置の構成例2を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example 2 of the optical scanning device in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…光源、2…カップリングレンズ(第1光学系)、3…開口板、4…線像形成レンズ(第2光学系)、5…ポリゴンミラー(偏向器)、6a…走査レンズ(走査光学系の一部)、6b…走査レンズ(走査光学系の一部)、100…VCSELアレイ(面発光レーザアレイ)、500…レーザプリンタ(画像形成装置)、511…感光体ドラム(像担持体)、900…光走査装置、900A…光走査装置、K1,C1,M1,Y1…感光体ドラム(像担持体)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source, 2 ... Coupling lens (1st optical system), 3 ... Aperture plate, 4 ... Line image formation lens (2nd optical system), 5 ... Polygon mirror (deflector), 6a ... Scanning lens (scanning optics) Part of system), 6b ... Scanning lens (part of scanning optical system), 100 ... VCSEL array (surface emitting laser array), 500 ... Laser printer (image forming apparatus), 511 ... Photosensitive drum (image carrier) 900, optical scanning device, 900A, optical scanning device, K1, C1, M1, Y1, photosensitive drum (image carrier).

Claims (4)

光源から射出され偏向器前光学系を介して偏向器で偏向された光束により被走査面を走査する光走査装置において、
前記光源は、複数の発光部が2次元配列された面発光レーザアレイを有し、
前記偏向器前光学系は、少なくとも1つの面に回折面を有し、
前記面発光レーザアレイの発振波長の設計波長からのずれΔλに起因する副走査方向に関する前記光束の合焦位置のずれΔS(Δλ)と、環境温度の変化ΔTに起因する副走査方向に関する前記光束の合焦位置のずれΔS(ΔT)とを用いて、ΔS(Δλ)×ΔS(ΔT)<0、が満足されるように、前記回折面が形成され
前記偏向器前光学系は、前記光源から射出された光束をカップリングする第1光学系と、該第1の光学系を介した光束を前記偏向器に導く第2光学系とを有し、前記回折面は、前記第2光学系に設けられ、同心楕円形状の溝が形成され、
前記複数の発光部のうちの中央の発光部からの光束は、前記回折面における中心に最も近い段差に囲まれた領域に、該領域の径よりも小さい光束径で入射する光走査装置。
In an optical scanning device that scans a surface to be scanned with a light beam emitted from a light source and deflected by a deflector via a pre-deflector optical system,
The light source includes a surface emitting laser array in which a plurality of light emitting units are two-dimensionally arranged.
The pre-deflector optical system has a diffractive surface on at least one surface;
A deviation ΔS (Δλ d ) of the in-focus position of the light beam with respect to the sub-scanning direction due to the deviation Δλ d from the design wavelength of the oscillation wavelength of the surface emitting laser array, and a sub-scanning direction due to the change ΔT in the environmental temperature. The diffractive surface is formed so that ΔS (Δλ d ) × ΔS (ΔT) <0 is satisfied using the in-focus position shift ΔS (ΔT) of the light beam ,
The pre-deflector optical system has a first optical system for coupling a light beam emitted from the light source, and a second optical system for guiding the light beam via the first optical system to the deflector, The diffractive surface is provided in the second optical system, and a concentric elliptical groove is formed.
An optical scanning device in which a light beam from a central light emitting unit among the plurality of light emitting units is incident on a region surrounded by a step closest to the center of the diffraction surface with a light beam diameter smaller than the diameter of the region .
前記回折面の形状は、マルチステップ状であることを特徴とする請求項に記載の光走査装置。 The optical scanning device according to claim 1 , wherein the shape of the diffraction surface is a multi-step shape. 少なくとも1つの像担持体と;
前記少なくとも1つの像担持体に対して画像情報が含まれる光束を走査する少なくとも1つの請求項1又は2に記載の光走査装置と;を備える画像形成装置。
At least one image carrier;
Wherein at least an optical scanning device according to at least one of claims 1 or 2 for scanning a light beam that contains image information for one image bearing member; image forming apparatus provided with.
前記画像情報は、カラー画像情報であることを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 3 , wherein the image information is color image information.
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JP4827279B2 (en) * 2000-05-16 2011-11-30 キヤノン株式会社 Optical scanning device and image forming apparatus using the same
JP4151441B2 (en) * 2003-03-19 2008-09-17 富士ゼロックス株式会社 Image forming apparatus
JP2005215188A (en) * 2004-01-28 2005-08-11 Canon Inc Scanning optical apparatus
JP2007011113A (en) * 2005-07-01 2007-01-18 Ricoh Co Ltd Optical scanner and image forming apparatus
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