JP5105253B2 - Optical scanning apparatus, image forming apparatus, and multicolor image forming apparatus - Google Patents

Optical scanning apparatus, image forming apparatus, and multicolor image forming apparatus Download PDF

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Description

本発明は、画像形成装置、レーザ計測装置、レーザ加工装置等に応用される光走査装置と、その光走査装置を備え、良好な画像形成を行うことができるデジタル複写機、レーザプリンタ、レーザプロッタ、レーザファクシミリ、あるいはこれらの機能を備えた複合機等の画像形成装置及び多色画像形成装置に関する。   The present invention relates to an optical scanning apparatus applied to an image forming apparatus, a laser measuring apparatus, a laser processing apparatus, and the like, and a digital copying machine, a laser printer, and a laser plotter that include the optical scanning apparatus and can perform good image formation. The present invention relates to an image forming apparatus and a multicolor image forming apparatus such as a laser facsimile, or a multifunction machine having these functions.

近年、デジタル複写機、レーザプリンタ、レーザプロッタ、レーザファクシミリ、あるいはこれらの機能を備えた複合機(MFP)等の画像形成装置の出力画像の画質向上が市場で求められている。出力画像の画質向上のためには、ビームスポット径の小径化及び安定化が必要不可欠である。ビームスポット径の安定化は、ビームの深度余裕(許容するビームスポット径以下となる光軸方向の距離)が大きくなれば達成できる。しかし、深度余裕dとビームスポット径w(波長:λ)には以下の関係、
d ∝ w^2/λ
があり、ビームスポット径の小径化と、安定化(深度余裕の拡大)は物理的に相反する関係にあり、ビームスポット径の小径化を実現すると、通常は深度余裕が狭くなり、ビームスポット径の安定性が低下する。
In recent years, there has been a demand in the market for improvement in image quality of output images from image forming apparatuses such as digital copying machines, laser printers, laser plotters, laser facsimiles, or multifunction machines (MFPs) having these functions. In order to improve the image quality of the output image, it is essential to reduce and stabilize the beam spot diameter. Stabilization of the beam spot diameter can be achieved if the beam depth margin (distance in the optical axis direction that is less than or equal to the allowable beam spot diameter) is increased. However, the following relationship exists between the depth margin d and the beam spot diameter w (wavelength: λ),
d ∝ w ^ 2 / λ
There is a physical contradiction between beam spot diameter reduction and stabilization (expansion of depth margin), and when beam spot diameter reduction is realized, the depth margin usually becomes narrower and beam spot diameter The stability of is reduced.

深度余裕を狭くすることなく、ビームスポット径の小径化を実現するためには、ビームスポットの深度余裕を拡大する必要がある。深度余裕を拡大する方法として、特許文献1(特開2008−26586号公報)に記載のように、位相型光学素子を用いて被走査面上でのビームプロファイルのサイドローブ強度を増大させることで深度余裕を拡大する方法が知られている。   In order to reduce the beam spot diameter without narrowing the depth margin, it is necessary to expand the beam spot depth margin. As a method of expanding the depth margin, as described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-26586), the side lobe intensity of the beam profile on the scanned surface is increased using a phase type optical element. A method for increasing the depth margin is known.

また、深度余裕に影響を与えるパラメータとして、光走査装置に通常用いられるアパーチャ部材の開口部の大きさと、アパーチャ部材に入射するビームの大きさがある。開口部の大きさに対して、アパーチャ部材に入射するビームの大きさが小さければ、被走査面上においてサイドローブ強度が弱くなり、その結果、深度余裕が減少する。逆に、ビームが十分大きければ、サイドローブ強度が強くなり、深度余裕は増大する。   Further, parameters affecting the depth margin include the size of the aperture of the aperture member that is normally used in the optical scanning device and the size of the beam incident on the aperture member. If the size of the beam incident on the aperture member is smaller than the size of the opening, the side lobe intensity is weak on the scanned surface, and as a result, the depth margin is reduced. Conversely, if the beam is sufficiently large, the side lobe intensity increases and the depth margin increases.

一般の光走査装置においては、主走査方向と副走査方向の両方の深度余裕を確保する必要があるので、アパーチャ部材の開口部の大きさの主走査と副走査の比と、開口部に入射するビームの主走査と副走査の比も重要になる。
アパーチャ部材の開口部の大きさ、及び開口部の大きさの主走査と副走査の比は、光学系と、被走査面上でのビームスポットの大きさによって決まる。また、開口部に入射するビームの大きさ、及びその主走査と副走査の比は、光源の発散角とカップリングレンズの焦点距離によって決まる。開口部の主走査と副走査の比と、開口部に入射するビームの主走査と副走査の比は同一にするのが望ましく、そうすることで、主走査方向と副走査方向の深度余裕を効率よく確保することができる。しかし、そうすることは通常は非常に難しい。
そのため、主走査方向と副走査方向のどちらか一方は、開口部に対して入射するビームの大きさが小さくなってしまい、深度が減少してしまうという問題がある。カップリングレンズの焦点距離を十分長くすれば、その問題は回避できるが、そうすると開口部を透過する光量が大きく減少してしまい、光走査装置の高速化に対して非常に不利になってしまう。
In a general optical scanning device, it is necessary to ensure a depth margin in both the main scanning direction and the sub-scanning direction, so the ratio of the main scanning and sub-scanning of the size of the aperture of the aperture member and the incident on the aperture The ratio of the main scanning to the sub-scanning of the beam to be performed becomes important.
The size of the aperture of the aperture member and the ratio of main scanning to sub-scanning of the size of the aperture are determined by the optical system and the size of the beam spot on the surface to be scanned. The size of the beam incident on the aperture and the ratio of main scanning to sub scanning are determined by the divergence angle of the light source and the focal length of the coupling lens. It is desirable that the ratio between the main scanning and the sub scanning of the aperture and the ratio of the main scanning and the sub scanning of the beam incident on the aperture are the same, so that the depth margin in the main scanning direction and the sub scanning direction is increased. It can be secured efficiently. However, it is usually very difficult to do so.
For this reason, in either the main scanning direction or the sub-scanning direction, there is a problem that the size of the beam incident on the opening is reduced and the depth is reduced. If the focal length of the coupling lens is made sufficiently long, this problem can be avoided, but if so, the amount of light transmitted through the aperture is greatly reduced, which is very disadvantageous for speeding up the optical scanning device.

特開2008−26586号公報JP 2008-26586 A

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アパーチャ部材の開口部の大きさと開口部に入射するビームの大きさの関係に起因する深度減少を防止して、ビームスポット径の安定化を図り、且つ、光走査装置の高速化に不利となることがない光走査装置、及びそれを用いた画像形成装置、多色画像形成装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to prevent a decrease in depth due to the relationship between the size of the aperture of the aperture member and the size of the beam incident on the aperture, thereby reducing the beam spot diameter. And an image forming apparatus using the same, and a multicolor image forming apparatus using the same.

上記の目的を達成するため、本発明では以下のような解決手段を採っている。
本発明の第1の解決手段は、光走査装置であって、光源と、前記光源からの発散光をカップリングするカップリングレンズと、前記光源からの光束の一部のみを透過させる開口部をもつアパーチャ部材と、前記光束の一部の位相を部分的に変化させる位相型光学素子と、前記アパーチャ部材を透過した光束を偏向し走査する偏向手段と、前記偏向手段により走査された走査ビームを被走査面に結像する走査レンズと、を有し、前記アパーチャ部材の開口部における主走査方向端部における光強度をIm、副走査方向端部における光強度をIsとするとき(ここでは開口中心を通る断面で考える)、前記位相型光学素子は、前記被走査面上のビームプロファイルにおいて、前記ImとIsのうち小さい方向のサイドローブ増大量の方が、前記ImとIsのうち大きい方向のサイドローブ増大量よりも大きくなるように、サイドローブ強度を増大させる機能を有していることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following solutions.
The first solving means of the present invention is an optical scanning device, comprising: a light source; a coupling lens for coupling divergent light from the light source; and an opening for transmitting only a part of the light beam from the light source. An aperture member having a phase, a phase optical element that partially changes the phase of the light beam, a deflecting unit that deflects and scans the light beam that has passed through the aperture member, and a scanning beam scanned by the deflecting unit. A scanning lens that forms an image on the surface to be scanned, where Im is the light intensity at the end in the main scanning direction at the opening of the aperture member, and Is is the light intensity at the end in the sub-scanning direction (here, opening) In the beam profile on the surface to be scanned, the phase-type optical element has a side lobe increase amount in a smaller direction between Im and Is. And to be greater than the direction of the side lobe increases the amount greater of Is, characterized in that it has the function of increasing the side lobe intensity.

本発明の第2の解決手段は、第1の解決手段の光走査装置において、前記位相型光学素子における位相変調部の形状において、前記サイドローブ光の増大量が小さい方向の幅の方が大きい形状を有することを特徴とする。
また、本発明の第3の解決手段は、第1または第2の解決手段の光走査装置において、前記位相型光学素子の位相変調部は、前記アパーチャ部材の開口部を光ビームの進行方向に沿って平行に位相型光学素子上に射影した開口射影部を考えたとき、少なくとも前記開口射影部の中心部に設けることを特徴とする。
さらに本発明の第4の解決手段は、第1〜第3のいずれか一つの解決手段の光走査装置において、前記位相変調部の形状は、前記開口部の一方の端部から他方の端部まで途切れることなく続く形状を有することを特徴とする。
さらに本発明の第5の解決手段は、第1〜第4のいずれか一つの解決手段の光走査装置において、前記位相型光学素子の位相変調部は、1箇所のみであることを特徴とする。
According to a second solving means of the present invention, in the optical scanning device of the first solving means, in the shape of the phase modulation section in the phase type optical element, the width in the direction in which the increase amount of the sidelobe light is small is larger. It has a shape.
According to a third solving means of the present invention, in the optical scanning device of the first or second solving means, the phase modulation section of the phase type optical element has the opening of the aperture member in the traveling direction of the light beam. When an aperture projection part projected onto the phase-type optical element in parallel is considered, it is provided at least in the central part of the aperture projection part.
Furthermore, a fourth solving means of the present invention is the optical scanning device according to any one of the first to third solving means, wherein the shape of the phase modulation section is changed from one end of the opening to the other end. It has a shape that continues without interruption.
Further, the fifth solving means of the present invention is characterized in that, in the optical scanning device of any one of the first to fourth solving means, the phase-type optical element has only one phase modulation section. .

本発明の第6の解決手段は、第2〜第5のいずれか一つの解決手段の光走査装置において、前記位相型光学素子の位相変調部の形状は、長方形形状で且つ前記サイドローブ光の増大量が小さい方向の幅の方が大きい形状を有することを特徴とする。
また、本発明の第7の解決手段は、第6の解決手段の光走査装置において、前記アパーチャ部材の開口部を光ビームの進行方向に沿って平行に位相型光学素子上に射影した開口射影部を考えたとき、前記長方形形状の長い方の幅は、前記開口射影部と等しいか、もしくはそれよりも大きいことを特徴とする。
さらに本発明の第8の解決手段は、第1〜第7のいずれか一つの解決手段の光走査装置において、前記アパーチャ部材の開口部の形状は矩形形状であることを特徴とする。
According to a sixth solving means of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the second to fifth solving means, the shape of the phase modulation unit of the phase type optical element is a rectangular shape and the sidelobe light is A feature is that the width in the direction in which the increase amount is small has a larger shape.
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an optical projection apparatus according to the sixth aspect, wherein the aperture of the aperture member is projected onto the phase type optical element in parallel along the traveling direction of the light beam. When considering the portion, the longer width of the rectangular shape is equal to or larger than the opening projection portion.
Further, according to an eighth solving means of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to seventh solving means, the shape of the opening of the aperture member is a rectangular shape.

本発明の第9の解決手段は、第1〜第8のいずれか一つの解決手段の光走査装置において、前記光源を面発光レーザ、もしくは面発光レーザアレイとし、Im<Isとすることを特徴とする。
また、本発明の第10の解決手段は、第1〜第8のいずれか一つの解決手段の光走査装置において、前記光源は端面発光レーザアレイとし、該端面発光レーザアレイの光源の配列方向を副走査方向から傾けて配置させ、Im<Isとすることを特徴とする。
According to a ninth solving means of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to eighth solving means, the light source is a surface emitting laser or a surface emitting laser array, and Im <Is. And
According to a tenth solving means of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to eighth solving means, the light source is an edge emitting laser array, and an arrangement direction of the light sources of the edge emitting laser array is changed. It is arranged to be inclined from the sub-scanning direction, and Im <Is.

本発明の第11の解決手段は、第1〜第10のいずれか一つの解決手段の光走査装置において、前記位相型光学素子は、主走査方向のサイドローブ増大量の方が副走査方向のサイドローブ増大量よりも大きくなるような位相型光学素子における位相変調部と、副走査方向のサイドローブ増大量の方が主走査方向のサイドローブ増大量よりも大きくなるような位相型光学素子の位相変調部を重ね合わせた位相変調部を有することを特徴とする。
また、本発明の第12の解決手段は、第11の解決手段の光走査装置において、前記位相型光学素子における位相変調部は、主走査方向に長い形状と副走査方向に長い形状が、交わる形状を含むことを特徴とする。
さらに本発明の第13の解決手段は、第12の解決手段の光走査装置において、前記位相変調部における主走査方向に長い形状、および副走査方向に長い形状は長方形を含むことを特徴とする。
The eleventh solving means of the present invention is the optical scanning device according to any one of the first to tenth solving means, wherein the phase type optical element has a side lobe increase amount in the main scanning direction in the sub scanning direction. The phase modulation unit in the phase type optical element that is larger than the side lobe increase amount and the phase type optical element in which the side lobe increase amount in the sub-scanning direction is larger than the side lobe increase amount in the main scanning direction. It has the phase modulation part which piled up the phase modulation part, It is characterized by the above-mentioned.
According to a twelfth solving means of the present invention, in the optical scanning device according to the eleventh solving means, the phase modulation section in the phase type optical element has a shape that is long in the main scanning direction and a shape that is long in the sub-scanning direction. It includes a shape.
Further, the thirteenth solving means of the present invention is characterized in that, in the optical scanning device of the twelfth solving means, the long shape in the main scanning direction and the long shape in the sub-scanning direction in the phase modulation section include a rectangle. .

本発明の第14の解決手段は、画像形成装置であって、第1〜第13のいずれか一つの解決手段の光走査装置と、前記光走査装置により像担持体上にそれぞれ形成された静電像をトナーで顕像化する現像手段と、前記像担持体上に顕像化された画像を記録媒体に転写する転写手段と、転写された画像を前記記録媒体に定着させる定着手段とを有することを特徴とする。
また、本発明の第15の解決手段は、多色画像形成装置であって、第1〜第13のいずれか一つの解決手段の光走査装置と、前記光走査装置により複数の像担持体上にそれぞれ形成された静電像を各色トナーで顕像化する現像手段と、前記像担持体上に顕像化された各色画像を重ね合わせて記録媒体に転写する転写手段と、転写された画像を前記記録媒体に定着させる定着手段とを有し、多色またはカラー画像を出力することを特徴とする。
A fourteenth solving means of the present invention is an image forming apparatus, the optical scanning device of any one of the first to thirteenth solving means, and the static formed on the image carrier by the optical scanning device. A developing unit that visualizes an electric image with toner, a transfer unit that transfers an image visualized on the image carrier to a recording medium, and a fixing unit that fixes the transferred image on the recording medium. It is characterized by having.
The fifteenth solving means of the present invention is a multi-color image forming apparatus, wherein the optical scanning device of any one of the first to thirteenth solving means and a plurality of image carriers on the optical scanning device. A developing unit that visualizes each of the electrostatic images formed on the image carrier with each color toner, a transfer unit that superimposes the color images visualized on the image carrier and transfers them to a recording medium, and a transferred image. And fixing means for fixing the image to the recording medium, and outputting a multicolor or color image.

本発明の光走査装置では、第1の解決手段の構成を採用することで、開口部を透過する光量が大きく、且つ被走査面上でのビームスポット径における深度余裕を拡大することができ、高速かつ安定性が高い光走査装置を実現することができる。
また、本発明の光走査装置では、第2の解決手段の構成を採用することで、ImとIsの小さい方向のサイドローブを重点的に増大させることができる。
さらに本発明の光走査装置では、第3、第4、第5の解決手段の構成を採用することで、高次回折光が発生するのを避けつつ、効果的に深度拡大が実現でき、画像に悪影響を及ぼすことや、光利用効率が低下することを防止できる。
In the optical scanning device of the present invention, by adopting the configuration of the first solving means, the amount of light transmitted through the opening is large, and the depth margin in the beam spot diameter on the scanned surface can be expanded, A high-speed and highly stable optical scanning device can be realized.
Further, in the optical scanning device of the present invention, by adopting the configuration of the second solution means, it is possible to increase the side lobes in the direction where the Im and Is are small.
Furthermore, in the optical scanning device of the present invention, by adopting the configurations of the third, fourth, and fifth solving means, the depth expansion can be effectively realized while avoiding the generation of high-order diffracted light, and the image can be realized. It is possible to prevent adverse effects and decrease in light utilization efficiency.

本発明の光走査装置では、上記の構成及び効果に加え、第6の解決手段の構成を採用することで、サイドローブの増大量が小さい方向の増大量をより小さく設定でき、サイドローブの増大量が大きい方向の増大量をより重点的に増大することができる。
また、本発明の光走査装置では、第7の解決手段の構成を採用することで、サイドローブ増大量が小さい方向のサイドローブ強度はほとんど変化しなくすることができる。
さらに本発明の光走査装置では、第8の解決手段の構成を採用することで、非点収差による深度余裕の減少を避けることができる。
さらに本発明の光走査装置では、第9または第10の解決手段の構成を採用することで、深度余裕の減少を避けつつ、開口部を通過する光量を増大させることができ、小型で且つ光利用効率がよく、且つ深度が広い光走査装置を実現できる。
In the optical scanning device of the present invention, in addition to the above configuration and effects, the configuration of the sixth solving means is adopted, so that the increase amount in the direction in which the increase amount of the side lobe is small can be set smaller. The amount of increase in the direction in which the mass is large can be more intensively increased.
Further, in the optical scanning device of the present invention, by adopting the configuration of the seventh solving means, the side lobe intensity in the direction in which the side lobe increase amount is small can be hardly changed.
Furthermore, in the optical scanning device of the present invention, by adopting the configuration of the eighth solving means, it is possible to avoid a reduction in depth margin due to astigmatism.
Furthermore, in the optical scanning device of the present invention, by adopting the configuration of the ninth or tenth solution means, it is possible to increase the amount of light passing through the opening while avoiding a decrease in the depth margin, and to reduce the size and light. An optical scanning device with high utilization efficiency and wide depth can be realized.

本発明の光走査装置では、第11、第12の解決手段の構成を採用することで、画像に悪影響を及ぼすことがなく、主走査方向、副走査方向ともに、良好な深度余裕を得ることができる。
また、本発明の光走査装置では、第13の解決手段の構成を採用することで、主走査方向と副走査方向のサイドローブ強度を完全に独立に制御することができる。
In the optical scanning device of the present invention, by adopting the configurations of the eleventh and twelfth solving means, it is possible to obtain a good depth margin in both the main scanning direction and the sub-scanning direction without adversely affecting the image. it can.
In the optical scanning device of the present invention, the sidelobe intensity in the main scanning direction and the sub-scanning direction can be controlled completely independently by adopting the configuration of the thirteenth solution means.

本発明の画像形成装置または多色画像形成装置では、第1〜第13のいずれか一つの解決手段の光走査装置を用いることで、開口部を通過する光量を増大させつつ、深度余裕を拡大できることから、高速で且つ画像安定性が高い、画像形成装置を実現することができる。さらに、プロセス制御頻度を低減することができ、トナー消費量低減等の環境負荷低減が可能である。   In the image forming apparatus or the multicolor image forming apparatus of the present invention, the depth margin is increased while the amount of light passing through the opening is increased by using the optical scanning device of any one of the first to thirteenth solving means. As a result, an image forming apparatus having high speed and high image stability can be realized. Furthermore, the frequency of process control can be reduced, and environmental loads such as toner consumption can be reduced.

以下、本発明の構成、動作及び作用効果を、図示の実施例に基いて詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration, operation, and effects of the present invention will be described in detail based on the illustrated embodiments.

[実施例1]
(光走査装置の説明)
まず、本発明に係る光走査装置の一実施例について図1〜3を用いて説明する。
図1は光走査装置の構成例を示す主走査断面図を示しており、1ステーション分の光走査装置の基本的な構成例を示している。図2はフルカラー画像形成装置に展開した光走査装置を立体的に示した図であり、図3は図2に示す光走査装置の偏向手段(ポリゴンミラー等の光偏向器)105以降の光学系の概略構成を示す断面図である。
図1〜3に示す光走査装置は、光源ユニット1001と、シリンドリカルレンズ1041と、光源ユニット1001からの光ビームを偏向し走査する偏向手段である光偏向器105と、該光偏向器により走査された走査ビームを被走査面(像担持体である感光体ドラム)1(1Y,1M、1C、1K)に結像する第1の走査レンズ1061〜1064と第2の走査レンズ1071〜1074とを有しており、ここでは光偏向器の一例であるポリゴンミラー105に対して対向する方向に2ステーション分ずつ走査している。また、図1、図2では、説明の簡略化のため、光源ユニット1001や第1走査レンズ以降の光学系は、1ステーション分のみを図示している。
[Example 1]
(Description of optical scanning device)
First, an embodiment of an optical scanning device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a main scanning sectional view showing a configuration example of an optical scanning device, and shows a basic configuration example of an optical scanning device for one station. 2 is a three-dimensional view of the optical scanning device developed in the full-color image forming apparatus, and FIG. 3 is an optical system after the deflecting means (optical deflector such as a polygon mirror) 105 of the optical scanning device shown in FIG. It is sectional drawing which shows schematic structure of these.
The optical scanning device shown in FIGS. 1 to 3 is scanned by a light source unit 1001, a cylindrical lens 1041, an optical deflector 105 that deflects and scans a light beam from the light source unit 1001, and the optical deflector. The first scanning lenses 1061 to 1064 and the second scanning lenses 1071 to 1074 that image the scanned beam on the surface to be scanned (photosensitive drum as an image carrier) 1 (1Y, 1M, 1C, 1K) Here, scanning is performed for two stations in a direction facing the polygon mirror 105 as an example of the optical deflector. In FIGS. 1 and 2, for simplification of explanation, the light source unit 1001 and the optical system after the first scanning lens only illustrate one station.

図1〜3に示す光走査装置3では、被走査面1である4つの感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kを転写ベルト10の移動方向に沿って配列し、順次異なる色のトナー像を転写することでカラー画像を形成する画像形成装置において、各光走査装置を一体的に構成し単一のポリゴンミラー105で全ての光ビームを走査する。また、ポリゴンミラー105は6面とし、上下2段の構造としている。   In the optical scanning device 3 shown in FIGS. 1 to 3, four photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1K that are the scanning surface 1 are arranged along the moving direction of the transfer belt 10, and toner images of different colors are sequentially arranged. In an image forming apparatus that forms a color image by transferring, each light scanning device is integrally formed, and all light beams are scanned by a single polygon mirror 105. The polygon mirror 105 has six surfaces and has a two-stage structure.

図1に示すように、光源ユニット1001内には、光源(例えば半導体レーザ、または面発光レーザ、もしくは面発光レーザアレイ、あるいは端面発光レーザアレイ)101と、光源からの発散光をカップリングするカップリングレンズ102と、光源からの光束の一部のみを透過させる開口部をもつアパーチャ部材103と、光束の一部の位相を部分的に変化させる位相型光学素子104が配設されている。位相型光学素子104は、例えばアパーチャ部材103とシリンドリカルレンズ1041の間に設けられるが、図1の例ではアパーチャ部材103に密接して(一体化して)設けられている。   As shown in FIG. 1, a light source unit 1001 includes a light source (for example, a semiconductor laser, a surface emitting laser, a surface emitting laser array, or an edge emitting laser array) 101 and a cup for coupling divergent light from the light source. A ring lens 102, an aperture member 103 having an opening that transmits only a part of the light beam from the light source, and a phase-type optical element 104 that partially changes the phase of the light beam are disposed. For example, the phase optical element 104 is provided between the aperture member 103 and the cylindrical lens 1041. In the example of FIG. 1, the phase optical element 104 is provided in close contact (integrated) with the aperture member 103.

この光源ユニット1001において、光源101から射出された光束は、カップリングレンズ102によって略平行光化もしくは略発散光束化もしくは略収束光束化されるが、この実施例では略平行光としている。その後、アパーチャ部材103により所望の光束幅に切り取られた光束1002は位相型光学素子104を通過し、シリンドリカルレンズ1041により、ポリゴンミラー105近傍で副走査方向に一度集光され、第1走査レンズL1(1061〜1064)、第2走査レンズL2(1071〜1074)からなる走査光学系により被走査面(像面)1(1Y,1M、1C、1K)上にビームスポットを形成する。このように、通常の光走査装置では、ポリゴンミラー105の面倒れによる光学特性の劣化を低減するため、ポリゴンミラー105近傍で一度副走査方向に集光する面倒れ補正光学系が採用されている。   In the light source unit 1001, the light beam emitted from the light source 101 is converted into a substantially parallel light, a substantially divergent light beam, or a substantially convergent light beam by the coupling lens 102. In this embodiment, the light beam is substantially parallel light. Thereafter, the light beam 1002 cut to a desired light beam width by the aperture member 103 passes through the phase-type optical element 104, and is once condensed in the sub-scanning direction in the vicinity of the polygon mirror 105 by the cylindrical lens 1041, and the first scanning lens L1. (1061-1064) and a beam spot is formed on the scanned surface (image surface) 1 (1Y, 1M, 1C, 1K) by the scanning optical system including the second scanning lens L2 (1071-1074). As described above, the normal optical scanning apparatus employs a surface tilt correction optical system that once collects light in the sub-scanning direction in the vicinity of the polygon mirror 105 in order to reduce deterioration of optical characteristics due to the surface tilt of the polygon mirror 105. .

この実施例の光走査装置において、第1走査レンズL1(1061〜1064)、第2走査レンズL2(1071〜1074)はともに樹脂製であり、回折格子を1つまたは複数の光学面上に形成しても良い。
カップリングレンズ102はガラスモールド製、シリンドリカルレンズ1041はガラス製としているが、回折構造を形成し、樹脂により作製しても良い。
また、通常は、図3に示すように、偏光手段(ポリゴンミラー)105と像面(被走査面)1(1Y,1M、1C、1K)の間に折り返しミラー(1111〜1114、1121〜1124)が1枚以上挿入され、光路が折りたたまれる。また、各ステーション毎の走査光学系は2枚の走査レンズで構成される実施例を示したが、1枚もしくは3枚以上の走査レンズを用いても良い。
In the optical scanning device of this embodiment, the first scanning lens L1 (1061 to 1064) and the second scanning lens L2 (1071 to 1074) are both made of resin, and the diffraction grating is formed on one or more optical surfaces. You may do it.
Although the coupling lens 102 is made of glass mold and the cylindrical lens 1041 is made of glass, a diffractive structure may be formed and made of resin.
In general, as shown in FIG. 3, the folding mirrors (1111-1114, 1121-1124) are provided between the polarizing means (polygon mirror) 105 and the image plane (scanned surface) 1 (1Y, 1M, 1C, 1K). ) Is inserted, and the optical path is folded. In addition, although the embodiment in which the scanning optical system for each station is composed of two scanning lenses is shown, one or three or more scanning lenses may be used.

光学面形状の表現式は下記の式1、式2、式3のとおりであり、Xはレンズの光軸方向の座標)、Yは主走査方向座標、Zは副走査方向の座標を示す。Cm0は中央(Y=0:ポリゴンミラーの回転中心を通る断面)の主走査方向曲率を示し曲率半径Rmの逆数であり、a00,a01,a02,・・・は主走査形状の非球面係数である。CS(Y)はYに関する副走査方向の曲率であり、式2に示すとおりであり、RS0は副走査方向の光軸上の曲率を示し、b00,b01,b02,・・・は副走査方向の非球面係数である。式1におけるKZ(Y)は、式3に示すとおりである。 Expression expressions of the optical surface shape are as shown in the following Expressions 1, 2, and 3, where X is a coordinate in the optical axis direction of the lens, Y is a coordinate in the main scanning direction, and Z is a coordinate in the sub-scanning direction. C m0 indicates the curvature in the main scanning direction at the center (Y = 0: cross section passing through the rotation center of the polygon mirror) and is the reciprocal of the radius of curvature Rm, and a 00 , a 01 , a 02,. Aspheric coefficient. C S (Y) is the curvature in the sub-scanning direction with respect to Y, as shown in Equation 2, R S0 represents the curvature on the optical axis in the sub-scanning direction, b 00 , b 01 , b 02 ,. -Is an aspheric coefficient in the sub-scanning direction. K Z (Y) in Formula 1 is as shown in Formula 3.

下記の表1は走査レンズL1,L2、シリンドリカルレンズ1041の各係数を示しており、表2は、各光学素子間の距離、および各光学素子の屈折率(波長655nm)を示している。表2における座標は図1に示すとおりである。表2において、「次の面とのなす角度」は、x軸からの角度であり、x軸からy軸に向かう向きを正としている。「次の面中心との座標差」とは、次の面中心の座標から、現在の面中心の座標を引いた値である。なお、分かりやすくするため、「現在の面中心から次の面中心までの距離、角度」と「次の面中心との座標差」の2つのうちどちらか一方を用いて記載している。下記の表3はカップリングレンズ102の係数データであり、カップリングレンズ102は回転対称非球面であり、下記の式4に従う。なお、シリンドリカルレンズ1041の射出面(第2面)は平面である。カップリングレンズ102はガラスモールドであり、シリンドリカルレンズ1041はガラス、走査レンズL1,L2は樹脂とした。また、走査レンズの副走査方向の横倍率は約−0.96倍である。また、表1〜3の各寸法表記単位はmmである。   Table 1 below shows the coefficients of the scanning lenses L1 and L2 and the cylindrical lens 1041, and Table 2 shows the distance between the optical elements and the refractive index (wavelength 655 nm) of each optical element. The coordinates in Table 2 are as shown in FIG. In Table 2, the “angle formed with the next surface” is an angle from the x axis, and the direction from the x axis to the y axis is positive. The “coordinate difference with the next surface center” is a value obtained by subtracting the coordinates of the current surface center from the coordinates of the next surface center. For the sake of simplicity, the description is made using either one of “distance and angle from the current surface center to the next surface center” and “coordinate difference from the next surface center”. Table 3 below shows coefficient data of the coupling lens 102, and the coupling lens 102 is a rotationally symmetric aspherical surface, and follows Formula 4 below. The exit surface (second surface) of the cylindrical lens 1041 is a flat surface. The coupling lens 102 is a glass mold, the cylindrical lens 1041 is made of glass, and the scanning lenses L1 and L2 are made of resin. Further, the lateral magnification of the scanning lens in the sub-scanning direction is about −0.96 times. Moreover, each dimension description unit of Tables 1-3 is mm.

なお、図1における防音ガラス108はα=16deg、β=2.8degとしており、防塵ガラス1091は光軸と垂直方向に対して副走査方向に18.5deg傾けて配置している。ここで、αはx軸からy軸に向かう角度で、βはz軸からx軸に向かう角度である。厚さは、どちらも1.9mm(屈折率は1.514371(波長655nm))である。   Note that the soundproof glass 108 in FIG. 1 is set to α = 16 deg and β = 2.8 deg, and the dustproof glass 1091 is disposed at an angle of 18.5 deg in the sub-scanning direction with respect to the direction perpendicular to the optical axis. Here, α is an angle from the x-axis toward the y-axis, and β is an angle from the z-axis toward the x-axis. Both thicknesses are 1.9 mm (refractive index is 1.514371 (wavelength 655 nm)).

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(位相型光学素子による深度拡大の説明)
次に、深度余裕を拡大できる位相型光学素子104について説明する。
深度余裕を拡大できる方法としては幾つかの方法が知られており、例えばベッセルビームを用いる方法が知られており、その発生方法として幾つかの方法があるが、前述の特許文献1に記載のように、光利用効率の面や、レイアウト性の面であまり好ましくない。深度拡大は、特許文献1に記載のように、位相型光学素子を用いて、被走査面上におけるビームプロファイルのサイドローブを少し増大させることで実現するのが良い。
また、増大させるサイドローブは、メインローブに最も近い1次のサイドローブ強度とするのが良い。
(Explanation of depth expansion by phase type optical element)
Next, the phase type optical element 104 capable of expanding the depth margin will be described.
Several methods are known as methods for expanding the depth margin. For example, a method using a Bessel beam is known, and there are several methods for generating the method. Thus, it is not so preferable in terms of light utilization efficiency and layout. As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228867, the depth expansion is preferably realized by slightly increasing the side lobe of the beam profile on the surface to be scanned using a phase type optical element.
The side lobe to be increased is preferably the primary side lobe intensity closest to the main lobe.

ここで、位相型光学素子104とは、透明基板上に凹凸構造を作製することで、透過光に対して位相分布を付与する素子である。凹凸構造の変わりに、屈折率分布を作製することによっても、位相分布の付与は可能である。以下では、凹凸構造(屈折率分布構造)を付与して、位相を変更した部分を、位相変調部と呼ぶ。
上記の位相変調部の構造を適切に設定することで、被走査面上におけるビームプロファイルのサイドローブを増大させることが可能である。以下に具体的な実施例を示す。
Here, the phase-type optical element 104 is an element that imparts a phase distribution to transmitted light by producing a concavo-convex structure on a transparent substrate. A phase distribution can also be provided by preparing a refractive index distribution instead of the uneven structure. Below, the part which gave the uneven structure (refractive index distribution structure) and changed the phase is called a phase modulation part.
By appropriately setting the structure of the phase modulation unit, it is possible to increase the side lobe of the beam profile on the surface to be scanned. Specific examples are shown below.

(実施例1−1)
前述のように、深度余裕に影響を与えるパラメータとして、光走査装置に通常用いられるアパーチャ部材103の開口部の大きさと、アパーチャ部材103に入射するビームの大きさがある。アパーチャ部材103の開口部の大きさに対して、入射するビームの大きさが小さければ、被走査面上においてサイドローブ強度が弱くなり、その結果、深度余裕が減少する。逆に、ビームが十分大きければ、サイドローブ強度が強くなり、深度余裕は増大する。
(Example 1-1)
As described above, the parameters that affect the depth margin include the size of the aperture of the aperture member 103 that is normally used in the optical scanning device and the size of the beam incident on the aperture member 103. If the size of the incident beam is small with respect to the size of the opening of the aperture member 103, the side lobe intensity becomes weak on the scanned surface, and as a result, the depth margin decreases. Conversely, if the beam is sufficiently large, the side lobe intensity increases and the depth margin increases.

図4にシミュレーション結果を示す。シミュレーションには、上記の図1、表1〜3で示した光学系を用いた。図4は主走査方向のビームスポット径vsデフォーカス曲線(以下、B−D曲線と呼ぶ)である。(a)、(b)においてアパーチャ部材103の開口部の形状は矩形である。
図4(a)は、アパーチャ部材103上のビーム径が主走査6.93mm×副走査1.82mm、アパーチャ部材103の開口部(矩形)の幅が主走査5.00mm×副走査1.28mmとしたときのB−D曲線である。また、アパーチャ部材103の開口部の中心部を通る主走査方向の断面、および副走査方向の断面を考え、主走査断面において、アパーチャ部材の開口部における主走査方向開口端部における光強度をIm、副走査断面において、副走査方向開口端部における光強度をIsとすると、Im=0.771、Is=0.787である。ただし開口部におけるピーク値を1に規格化している。また、中心部を通る断面の代わりに、重心断面としてもよく、結果にほとんど差異はない。
FIG. 4 shows the simulation results. For the simulation, the optical system shown in FIG. 1 and Tables 1 to 3 was used. FIG. 4 is a beam spot diameter vs. defocus curve (hereinafter referred to as a BD curve) in the main scanning direction. In (a) and (b), the shape of the opening of the aperture member 103 is rectangular.
In FIG. 4A, the beam diameter on the aperture member 103 is 6.93 mm in the main scanning × 1.82 mm in the sub scanning, and the width of the aperture (rectangular) of the aperture member 103 is 5.00 mm in the main scanning × 1.28 mm in the sub scanning. Is a BD curve. Further, considering the cross section in the main scanning direction and the cross section in the sub scanning direction passing through the center of the opening of the aperture member 103, the light intensity at the opening end in the main scanning direction at the opening of the aperture member in the main scanning cross section is Im. In the sub-scanning section, if the light intensity at the opening end in the sub-scanning direction is Is, Im = 0.711 and Is = 0.787. However, the peak value at the opening is normalized to 1. Moreover, it is good also as a gravity center cross section instead of the cross section which passes along a center part, and there is almost no difference in a result.

なお、シミュレーションでは、アパーチャ部材103の開口部に入射させるビームをガウス分布と仮定し、開口部の中心に入射させている。そのため、Im、Isは、両方の端部でほぼ同じ値となっている。なお、両方の端部で、Im、Isの値が異なる際は、小さい方の値をIm、Isとする。   In the simulation, the beam incident on the aperture of the aperture member 103 is assumed to have a Gaussian distribution and is incident on the center of the aperture. Therefore, Im and Is have substantially the same value at both ends. When the values of Im and Is are different at both ends, the smaller value is set to Im and Is.

図4(b)は、アパーチャ部材103上のビーム径が主走査3.35mm×副走査1.82mm、アパーチャ部材103の開口部(矩形)の幅が5.52mm×1.28mmとしたときのB−D曲線であり、Im=0.257、Is=0.787である。像高±148.5、±100、±50、0mm像高のB−D曲線をまとめて描いている。また、図4(a),(b)において、像高0mm、デフォーカス0mmのビームスポット径は、概略45×50μmになるようにしている。   FIG. 4B shows a case where the beam diameter on the aperture member 103 is 3.35 mm in the main scanning × 1.82 mm in the sub scanning, and the width of the opening (rectangular) of the aperture member 103 is 5.52 × 1.28 mm. It is a BD curve, Im = 0.257, Is = 0.787. BD curves of image heights ± 148.5, ± 100, ± 50, and 0 mm image height are drawn together. 4A and 4B, the beam spot diameter at an image height of 0 mm and a defocus of 0 mm is set to approximately 45 × 50 μm.

図4(a),(b)において、ビームスポット径が50μm以下となるデフォーカス領域(=深度)は、(a)は−2mm〜1.8mm(幅で3.8mm)、(b)は−1.6mm〜1.5mm(幅で3.1mm)である。上記のように、開口部端部の光強度(上記の例ではIm)が小さくなると((a)ではIm=0.771に対し、(b)ではIm=0.257)、深度が減少する。このときの主走査方向(主走査断面)のビームプロファイルを図5に示す。   4A and 4B, the defocus region (= depth) where the beam spot diameter is 50 μm or less is as follows. (A) is −2 mm to 1.8 mm (3.8 mm in width), and (b) is -1.6 mm to 1.5 mm (3.1 mm in width). As described above, when the light intensity at the end of the opening (Im in the above example) becomes small (Im = 0.711 in (a), Im = 0.257 in (b)), the depth decreases. . The beam profile in the main scanning direction (main scanning section) at this time is shown in FIG.

図5の(a)は、像高0mm、デフォーカス0mmにおける、主走査方向のビームプロファイル(重心断面)を示しており、同図(b)は(a)の一部分を拡大したグラフである。また、実線(1) のグラフは図4の(a)、破線(2) のグラフは図4の(b)に対応したビームプロファイルである。実線(1) のグラフのサイドローブピーク強度は、破線(2) のグラフのサイドローブピーク強度よりも大きく、実線(1)が4.2%、破線(2) が2.0%である(左右どちらのサイドローブでも、ほぼ同じ値)。   FIG. 5A shows a beam profile (cross section of the center of gravity) in the main scanning direction at an image height of 0 mm and defocus of 0 mm, and FIG. 5B is a graph in which a part of FIG. The solid line (1) is a beam profile corresponding to FIG. 4A, and the broken line (2) is a beam profile corresponding to FIG. 4B. The side lobe peak intensity of the graph of the solid line (1) is larger than the side lobe peak intensity of the graph of the broken line (2), the solid line (1) is 4.2% and the broken line (2) is 2.0% ( The value is almost the same for both left and right side lobes).

ここで、サイドローブピーク強度とは、メインローブに最も近いサイドローブのピーク強度を示している。なお、通常は、メインローブの両側にサイドローブが発生するが、両側のサイドローブピーク強度が異なるときは、小さい方の値とする。
上記より、開口部端部の光強度が減少すると、サイドローブピーク強度が減少し、深度余裕が低下するのが分かる。上記では、主走査断面のみを説明したが、副走査断面においても同じことが言える。
Here, the side lobe peak intensity indicates the peak intensity of the side lobe closest to the main lobe. Normally, side lobes occur on both sides of the main lobe, but when the side lobe peak intensities on both sides are different, the smaller value is used.
From the above, it can be seen that when the light intensity at the edge of the opening decreases, the sidelobe peak intensity decreases and the depth margin decreases. Although only the main scanning section has been described above, the same can be said for the sub-scanning section.

図6に、位相型光学素子104を用いて、上記の深度余裕の低下を補う実施例(シミュレーション結果)を示す。シミュレーションには、上記と同じ光学系を用いた。図6の(a)は、シミュレーションに用いた位相型光学素子104で、矩形形状の点線104bは、用いたアパーチャ部材103の開口部を光軸と平行に射影した形状(開口射影部と呼ぶ)を示している。   FIG. 6 shows an example (simulation result) that compensates for the above-described decrease in the depth margin using the phase optical element 104. The same optical system as described above was used for the simulation. 6A shows the phase-type optical element 104 used in the simulation, and a rectangular dotted line 104b is a shape obtained by projecting the opening of the aperture member 103 used in parallel with the optical axis (referred to as an aperture projection). Is shown.

図6(a)において、斜線部が位相変調部104aであり、使用波長(655nm)において、非位相変調部(斜線部以外)との位相差がπラジアンになるように設定している。位相変調部104aは長方形形状で、副走査方向は開口射影部部104bよりも大きく、主走査方向の幅は100μmとした。また、位相型光学素子104は、図1に示すように、アパーチャ部材103の直後に密接して一体的に配置したこととした。同図(b)のB−D曲線で、アパーチャ部材上のビーム径は主走査3.35mm×副走査1.82mm(図4の(b)と同じ)で、開口部(矩形)の幅は、5.2mm×1.28mmで、Im=0.300、Is=0.787である。
図6(b)は、主走査方向のB−D曲線を示しており、ビームスポット径が50μm以下となるデフォーカス領域(=深度)は、−2.1mm〜1.8mm(幅3.9mm)となり、図4(a)と同等の深度余裕である。
In FIG. 6A, the hatched portion is the phase modulation unit 104a, and the phase difference from the non-phase modulation unit (other than the hatched portion) is set to π radians at the used wavelength (655 nm). The phase modulation unit 104a has a rectangular shape, the sub-scanning direction is larger than the aperture projection unit 104b, and the width in the main scanning direction is 100 μm. Further, the phase-type optical element 104 is arranged in close contact with and immediately after the aperture member 103 as shown in FIG. In the BD curve of FIG. 4B, the beam diameter on the aperture member is 3.35 mm in main scanning × 1.82 mm in sub scanning (same as in FIG. 4B), and the width of the opening (rectangle) is At 5.2 mm × 1.28 mm, Im = 0.300 and Is = 0.787.
FIG. 6B shows a BD curve in the main scanning direction, and the defocus region (= depth) where the beam spot diameter is 50 μm or less is −2.1 mm to 1.8 mm (width 3.9 mm). This is a depth margin equivalent to that shown in FIG.

図7に位相型光学素子104を用いた時の、像高0mm、デフォーカス0mmにおける、主走査方向のビームプロファイル(重心断面)を示す。
図7(a)の破線(3) のグラフが上記の位相型光学素子104を用いたときのビームプロファイルであり、(b)は(a)の一部を拡大したグラフである。実線(1) のグラフは、比較のために示した図4の(a)のビームプロファイルである。破線(3) のグラフのサイドローブピーク強度は5.9%である。
なお、上記のシミュレーション(図4(a),(b)、および図6(b))において、副走査方向サイドローブ強度は全く変化していない。
FIG. 7 shows the beam profile (centroid cross section) in the main scanning direction when the phase type optical element 104 is used and the image height is 0 mm and the defocus is 0 mm.
A broken line (3) graph in FIG. 7A is a beam profile when the phase optical element 104 is used, and FIG. 7B is an enlarged graph of a part of FIG. The graph of the solid line (1) is the beam profile of FIG. 4A shown for comparison. The side lobe peak intensity of the broken line (3) graph is 5.9%.
In the above simulation (FIGS. 4A, 4B, and 6B), the side-lobe intensity in the sub-scanning direction does not change at all.

上記の実線(1) のグラフと、破線のグラフ(2)、(3)を比較すると、破線のグラフ(2) に対して破線のグラフ(3) は、Imは同等((2) のIm=0.257、(3) のIm=0.300)だが、サイドローブピーク強度は(3) の方が大きいため((2) は2.0%、(3) は5.9%)、Im低下に伴う深度減少が効果的に抑止できており、(1) と同等の深度余裕が得られている。また、(1) と(3) を比較すると、Imは、(1) が0.771に対し、(3) は0.300である(Isは同じ)。従って、光源から射出されるビームの光量が等しいとすると、アパーチャ部材103の開口部を透過する光量は、Imが小さい(3) の方が大きくなる。従って、破線のグラフ(3) のビームプロファイル、つまり位相型光学素子104を用いる方が、光量面で有利であり、光走査装置の高速化に向く。   When comparing the solid line (1) graph with the broken line graphs (2) and (3), the broken line graph (3) is the same as the broken line graph (2) (Im of (2)). = 0.257, Im of (3) = 0.300), but the sidelobe peak intensity is larger in (3) ((2) is 2.0%, (3) is 5.9%), Depth reduction due to Im reduction can be effectively suppressed, and a depth margin equivalent to (1) is obtained. When (1) and (3) are compared, Im is 0.771 for (1) and 0.300 for (3) (Is is the same). Accordingly, assuming that the amount of light emitted from the light source is equal, the amount of light transmitted through the aperture of the aperture member 103 is larger when (3) is small. Therefore, using the beam profile of the broken line graph (3), that is, using the phase type optical element 104 is advantageous in terms of light quantity, and is suitable for speeding up the optical scanning device.

実際の光走査装置において、アパーチャ部材103上のビーム径は、光源101の発散角とカップリングレンズ102(1枚、非球面)の焦点距離で決まる。カップリングレンズ102の焦点距離を変更すると、アパーチャ部材103上のビーム径を可変できるが、主走査方向と副走査方向を独立に変化させることはできない。カップリングレンズ102を複数枚で構成すれば、独立に変化させることも可能であるが、調整が複雑になり、またレンズ枚数が増えるため、安定性が減少し、コストアップの要因にもなるため好ましくない。そのため、深度余裕を広くするためには、カップリングレンズ102の焦点距離を長くする必要があるが、ImとIsのうち、例えばIm<Isであるとすると、Imに合わせて焦点距離を設定すると、Isについては値が大きくなりすぎる。ImやIsの値が大きくなりすぎると、アパーチャ部材103の開口部を透過する光量が減少するため、光走査装置の高速化に不利となる。そのため、ImとIsのうち値が大きい方に合わせて焦点距離を設定し(ImとIsの大きい方は0.7〜0.9に設定するのが好ましい)、ImとIsのうち値が小さい方については、位相型光学素子104を用いて、被走査面上のビームプロファイルのサイドローブを増大させ、深度余裕を増大させるのが良い。このようにすることで、アパーチャ部材103の開口部を透過する光量が大きく、且つ被走査面上でのビームスポット径における深度余裕が広い光走査装置を実現することができる。   In an actual optical scanning device, the beam diameter on the aperture member 103 is determined by the divergence angle of the light source 101 and the focal length of the coupling lens 102 (one aspherical surface). When the focal length of the coupling lens 102 is changed, the beam diameter on the aperture member 103 can be varied, but the main scanning direction and the sub-scanning direction cannot be changed independently. If the coupling lens 102 is composed of a plurality of lenses, they can be changed independently, but the adjustment becomes complicated and the number of lenses increases, so that the stability is reduced and the cost is increased. It is not preferable. Therefore, in order to widen the depth margin, it is necessary to increase the focal length of the coupling lens 102. If Im <Is, for example, between Im and Is, the focal length is set according to Im. , Is is too large. If the values of Im and Is are too large, the amount of light transmitted through the opening of the aperture member 103 is reduced, which is disadvantageous for speeding up the optical scanning device. Therefore, the focal length is set according to the larger value of Im and Is (the larger value of Im and Is is preferably set to 0.7 to 0.9), and the smaller value of Im and Is. On the other hand, it is preferable to use the phase optical element 104 to increase the side lobe of the beam profile on the surface to be scanned and increase the depth margin. By doing so, it is possible to realize an optical scanning device that has a large amount of light transmitted through the opening of the aperture member 103 and a wide depth margin in the beam spot diameter on the surface to be scanned.

なお、Im、Isの評価は、例えば、光ビームをアパーチャ部材103の開口部に入射させた状態で、対物レンズ、カメラレンズ等のレンズを用いて、CCDカメラで測定することができる。CCDカメラによる撮像結果において、アパーチャ部材103の開口部の中心を通る主走査断面、副走査断面を抽出し、開口部の端部に相当する光強度からIm、Isを求めればよい。また、中心を通る断面の変わりに重心を通る断面としても良く、結果にほとんど違いは生じない。なお、Im、Isを求める際、アパーチャ部材103の開口部におけるピーク強度で規格化しておくのがよい。   The evaluation of Im and Is can be measured with a CCD camera using a lens such as an objective lens or a camera lens in a state where a light beam is incident on the opening of the aperture member 103, for example. In the imaging result by the CCD camera, the main scanning section and the sub-scanning section passing through the center of the opening of the aperture member 103 are extracted, and Im and Is may be obtained from the light intensity corresponding to the end of the opening. Moreover, it is good also as a cross section which passes along a gravity center instead of the cross section which passes along a center, and a difference hardly arises in a result. When obtaining Im and Is, it is preferable to normalize the peak intensity at the opening of the aperture member 103.

次に、アパーチャ部材103の開口部を、光ビームの進行方向に沿って平行に位相型光学素子104上に射影した、開口射影部を考える。図8は、位相型光学素子104のImとIsの小さい方向のサイドローブ形状を重点的に増大できる位相変調部104aの形状例を示しており、主走査方向のサイドローブを重点的に増大させると仮定したときの実施例である。   Next, consider an aperture projection part in which the aperture part of the aperture member 103 is projected onto the phase optical element 104 in parallel along the traveling direction of the light beam. FIG. 8 shows an example of the shape of the phase modulation unit 104a that can increase the side lobe shape of the phase type optical element 104 in the direction of small Im and Is, and increases the side lobe in the main scanning direction. This is an example when it is assumed.

ImとIsの小さい方向のサイドローブを重点的に増大させるためには、位相型光学素子104における位相変調部104aは、図8に示すように、サイドローブを増大量が大きい方向の幅をA、サイドローブを増大量が小さい方向の幅をBとしたとき、AよりもBの方が大きくなるように位相変調部104aの幅を設定することで実現できる。なお、AもしくはBが開口射影部104bよりも大きいときは、AもしくはBは、開口射影部104bの幅とする。位相変調部104aの外形形状が曲線のときは、外形形状を表す曲線を、それを横切る直線で近似し、且つ面積を同一にして矩形形状をフィットして、その矩形形状で考える。なお、図8における点線部が開口射影部104bである。また、図8は、主走査方向のサイドローブ強度を増大させると仮定して、主走査方向の幅よりも副走査方向の幅の方が広い形状(縦長な形状)を示している。副走査方向のサイドローブ形状を増大させるためには、横長な形状にすればよい。   In order to intensively increase the side lobes in the direction of small Im and Is, the phase modulation unit 104a in the phase-type optical element 104 has a width in the direction in which the amount of increase of the side lobe is large as shown in FIG. This can be realized by setting the width of the phase modulation unit 104a so that B is larger than A, where B is the width of the side lobe in the direction in which the amount of increase is small. When A or B is larger than the aperture projection part 104b, A or B is the width of the aperture projection part 104b. When the outer shape of the phase modulation unit 104a is a curve, a curve representing the outer shape is approximated by a straight line crossing the outer shape, and a rectangular shape is fitted with the same area, and the rectangular shape is considered. In addition, the dotted line part in FIG. 8 is the aperture projection part 104b. FIG. 8 shows a shape (longitudinal shape) in which the width in the sub-scanning direction is wider than the width in the main scanning direction, assuming that the side lobe intensity in the main scanning direction is increased. In order to increase the side lobe shape in the sub-scanning direction, a horizontally long shape may be used.

図8の(a)、(b)は、位相変調部104aが長方形形状であり、(c)、(d)は、位相変調部104aが楕円形状、(e)、(f)は、位相変調部が、中央部がくびれた形状である。(g)は(c)、(d)の楕円形状を、(h)は(e)、(f)の中央部がくびれた形状を、矩形形状(太い点線104cで示す)でフィットすることを示す模式図である。   8A and 8B, the phase modulation unit 104a has a rectangular shape, FIGS. 8C and 8D show that the phase modulation unit 104a has an elliptical shape, and FIGS. 8E and 8F show phase modulation. The part has a constricted central part. (G) fits the elliptical shape of (c) and (d), (h) fits the shape narrowed at the center of (e) and (f) with a rectangular shape (indicated by a thick dotted line 104c). It is a schematic diagram shown.

上記のB(位相変調部104aの長い方の幅)は開口射影部104bの縁まで達していても良いし、開口射影部104bの中に納まる形状でもよいが、上記のAとBの差は大きい方が良く、またBはなるべく長い方が良い。そうすることで、サイドローブの増大量が小さい方向の増大量をより小さく設定でき、サイドローブの増大量が大きい方向の増大量をより重点的に増大できる。
なお、開口射影部104bよりも外側の領域は、光がほとんど透過しないので、位相変調部104aを設けても設けなくても、光学特性にはほとんど影響がない。
The above B (the longer width of the phase modulation unit 104a) may reach the edge of the aperture projection unit 104b, or may have a shape that fits in the aperture projection unit 104b, but the difference between A and B is as follows. The larger one is better, and the longer B is better. By doing so, the increase amount in the direction in which the increase amount of the side lobe can be set smaller, and the increase amount in the direction in which the increase amount of the side lobe is large can be increased more intensively.
It should be noted that since light hardly passes through the region outside the aperture projection part 104b, the optical characteristics are hardly affected even if the phase modulation part 104a is not provided.

上記の位相型光学素子104における位相変調部104aは、開口射影部104bの中心部に設けるのが良い。開口射影部104bの周辺部の光は、被走査面上の1点(集光点)に集光されるときに、開口射影部104bの中心部の光よりも大きい角度(中心部の光は0度で被走査面に入射すると考える)で、被走査面に入射する。大きい角度で入射する光は、高い空間周波数を持った光波であるため、高い空間周波数を持った光波の位相を、開口射影部104bの中心を透過する光に対して位相を変化させると、集光点から離れた位置にピークが立ちやすい(高次回折光が発生しやすい)ため、画像に悪影響を及ぼしたり、光利用効率が低下したりする恐れがある。そのため、位相変調部104aは、開口射影部104bの中心付近に設けるのがよく、そうすることで、高次回折光が発生するのを避けつつ、効果的に深度拡大が実現でき、画像に悪影響を及ぼすことや、光利用効率が低下することを防止できる。   The phase modulation unit 104a in the phase optical element 104 is preferably provided at the center of the aperture projection unit 104b. When the light at the periphery of the aperture projection part 104b is condensed at one point (condensing point) on the surface to be scanned, the angle is larger than the light at the center part of the aperture projection part 104b (the light at the center part is It is assumed that the light enters the surface to be scanned at 0 degree). Since light incident at a large angle is a light wave having a high spatial frequency, if the phase of the light wave having a high spatial frequency is changed with respect to the light transmitted through the center of the aperture projection unit 104b, the light is collected. Since a peak tends to stand at a position away from the light spot (high-order diffracted light is likely to be generated), there is a risk of adversely affecting the image or reducing the light use efficiency. Therefore, the phase modulation unit 104a is preferably provided in the vicinity of the center of the aperture projection unit 104b. By doing so, it is possible to effectively expand the depth while avoiding the generation of high-order diffracted light, and to adversely affect the image. Can be prevented, and the light utilization efficiency can be prevented from decreasing.

位相型光学素子104の位相変調部104aは、途中で途切れた形状にすると、それが回折格子になって、高次回折光が発生してしまう恐れがある。そのため、図8の(a)、(c)、(e)のように、開口射影部104bの一方の端部から、他方の端部まで、途切れることなく続く形状にする方が好ましい。そうすることで、高次回折光の発生を最小限に抑えることができる。   If the phase modulation unit 104a of the phase-type optical element 104 is cut in the middle, it may become a diffraction grating, and high-order diffracted light may be generated. Therefore, as shown in FIGS. 8A, 8 </ b> C, and 8 </ b> E, it is preferable to have a shape that continues from one end of the aperture projection portion 104 b to the other end without interruption. By doing so, generation of high-order diffracted light can be minimized.

また、位相変調部104aを位相型光学素子104の複数箇所に設けると、それが回折格子になり、高次回折光が発生してしまう恐れがあるので、位相変調部104aは1箇所のみに設ける方が好ましい。   In addition, if the phase modulation unit 104a is provided at a plurality of locations on the phase-type optical element 104, it becomes a diffraction grating and high-order diffracted light may be generated. Therefore, the phase modulation unit 104a is provided only at one location. Is preferred.

位相型光学素子104の位相変調部104aの形状として、最も望ましい形状は、サイドローブ光の増大量が大きい方向よりも、サイドローブ光の増大量が小さい方向の幅の方が大きい長方形形状である。そうすることで、サイドローブの増大量が小さい方向の増大量をより小さく設定でき、サイドローブの増大量が大きい方向の増大量をより重点的に増大することができる。   As the shape of the phase modulation unit 104a of the phase type optical element 104, the most desirable shape is a rectangular shape in which the width in the direction in which the increase amount of the side lobe light is small is larger than the direction in which the increase amount in the side lobe light is large. . By doing so, the increase amount in the direction in which the increase amount of the side lobe can be set smaller, and the increase amount in the direction in which the increase amount of the side lobe is large can be increased more intensively.

図8の(a)、(b)のよう長方形形状の位相変調部104aにおいて、長い方の幅が、開口射影部104bよりも小さいと、サイドローブの増大量が小さい方向において、少しではあるがサイドローブ強度が増大する。そのため、長方形形状の位相変調部104aの長い方の幅は、開口射影部104bと同じにするか、もしくはそれよりも広くする方がよい。そうすることで、サイドローブ増大量が小さい方向のサイドローブ強度はほとんど変化しなくなり、望ましい。   In the rectangular phase modulation unit 104a as shown in FIGS. 8A and 8B, if the longer width is smaller than that of the aperture projection unit 104b, the increase amount of the side lobe is slightly small. Sidelobe strength increases. Therefore, the longer width of the rectangular phase modulation unit 104a is preferably the same as that of the aperture projection unit 104b or wider. By doing so, the side lobe intensity in the direction in which the side lobe increase is small hardly changes, which is desirable.

なお、上記では、位相型光学素子104の位相変調部104aは、図6(a)に示すように、基板を掘り下げる実施例を示したが、位相変調部が出っ張る形状にしても、効果は全く同等である。   In the above, the phase modulation unit 104a of the phase type optical element 104 has been described as an example in which the substrate is dug as shown in FIG. 6A. However, even if the phase modulation unit protrudes, there is no effect. It is equivalent.

また、アパーチャ部材103の開口形状を、矩形以外の形状にすると、主走査方向と副走査方向の独立性が失われ、非点収差(主走査方向のピント位置と副走査方向のピント位置がずれること)による、ビームスポット径の劣化(深度余裕の減少)が発生してしまう。そのため、アパーチャ部材103の開口形状は矩形形状(長方形形状)とするのが良く、そうすることで、深度余裕を増大できる。   Further, if the aperture shape of the aperture member 103 is a shape other than a rectangle, the independence of the main scanning direction and the sub-scanning direction is lost, and astigmatism (the focus position in the main scanning direction and the focus position in the sub-scanning direction are deviated). This causes deterioration of the beam spot diameter (decrease in the depth margin). Therefore, the aperture shape of the aperture member 103 is preferably a rectangular shape (rectangular shape), and the depth margin can be increased by doing so.

なお、アパーチャ部材103の開口形状を矩形とし、位相型光学素子104の位相変調部104aは長方形として、長い方の幅を開口射影部104bと等しいか、もしくはそれよりも大きくすると(例えば図8(a)の例)、主走査方向と副走査方向は独立になり、主走査方向と副走査方向のどちらか一方(もしくは両方)のサイドローブ強度を選択的に増大させることができ、しかも非点収差の影響を全く受けなくなるので、本発明に最も好適である。   The aperture shape of the aperture member 103 is rectangular, the phase modulation unit 104a of the phase optical element 104 is rectangular, and the longer width is equal to or larger than the aperture projection unit 104b (for example, FIG. 8 ( a) example), the main scanning direction and the sub-scanning direction are independent, and the sidelobe intensity in either the main scanning direction or the sub-scanning direction (or both) can be selectively increased, and astigmatism is achieved. Since it is completely unaffected by aberrations, it is most suitable for the present invention.

(実施例1−2)
次に光走査装置の光源101に面発光レーザや面発光レーザアレイを用いたときの実施例を示す。
面発光レーザからは真円に近いビームが射出される。そのため、アパーチャ部材103の開口部の形状は、主走査方向と副走査方向で幅が同じ形状、例えば、正方形形状や円形形状が望ましい。しかし、そのような開口形状を持った光走査装置を設計してしまうと、光偏向器(ポリゴンミラー)105よりも光源側の光学系の長さを非常に長くする必要があり、光走査装置が大型化してしまう。そこで、アパーチャ部材103の開口形状は、主走査方向の幅の方が、副走査方向の幅よりも長く設定する(つまりIm<Isにする)ことで、ポリゴンミラー105よりも光源側の光学系の長さを短縮するのが良い。しかし、そのままでは、Imが小さいことに起因して、主走査方向の深度余裕が狭くなってしまう。また、Imを十分大きくすると、前述のように、開口部を通過する光量が減少し、高速化に対して不利になってしまう。従って、Imは低く設定し、変わりに前述の実施例1で説明した位相型光学素子104を用いて主走査方向のサイドローブ強度を増大させることで、主走査方向の深度余裕を増大させるのが良い。
(Example 1-2)
Next, an example in which a surface emitting laser or a surface emitting laser array is used as the light source 101 of the optical scanning device will be described.
A surface emitting laser emits a beam close to a perfect circle. Therefore, the shape of the opening of the aperture member 103 is desirably a shape having the same width in the main scanning direction and the sub-scanning direction, for example, a square shape or a circular shape. However, if an optical scanning device having such an aperture shape is designed, it is necessary to make the length of the optical system closer to the light source than the optical deflector (polygon mirror) 105. Will become larger. Therefore, the aperture shape of the aperture member 103 is set so that the width in the main scanning direction is longer than the width in the sub-scanning direction (that is, Im <Is), so that the optical system on the light source side than the polygon mirror 105 is set. It is better to shorten the length. However, as it is, the depth margin in the main scanning direction becomes narrow due to the small Im. If Im is sufficiently large, as described above, the amount of light passing through the opening is reduced, which is disadvantageous for speeding up. Therefore, Im is set low, and the depth margin in the main scanning direction is increased by increasing the side lobe intensity in the main scanning direction using the phase optical element 104 described in the first embodiment. good.

Imの範囲としてより好ましいのは、0.2<Im(強度が低い方)<0.7に設定するのが良い。Im(強度が低い方)が0.2以下では、レーザの発散角ばらつきに起因した、被走査面上でのビームスポット径のばらつきが大きくなってしまい、あまり好ましくない。0.7よりも大きくすると、位相型光学素子104による深度拡大効果が小さくなってしまい、さらにアパーチャ部材103の開口部を通過する光量が小さくなってしまうため望ましくなく、あまり好ましくない。   The range of Im is more preferably 0.2 <Im (lower strength) <0.7. If Im (lower intensity) is 0.2 or less, the variation in the beam spot diameter on the surface to be scanned due to the variation in the divergence angle of the laser becomes large, which is not preferable. If it is larger than 0.7, the effect of expanding the depth by the phase type optical element 104 is reduced, and the amount of light passing through the opening of the aperture member 103 is reduced, which is undesirable and not preferred.

(実施例1−3)
次に光走査装置の光源101に、端面発光レーザアレイを用いたときの実施例を示す。
端面発光レーザアレイの複数の発光部が副走査方向に並ぶようにして用いると、複数の発光部の間隔を非常に狭く設定しなければならない。発光部の間隔を狭くしてしまうと、発光部間で熱的な干渉が発生してしまい、レーザの変調特性の劣化を引き起こしてしまうため、好ましくない。そのため、発光部の間隔は、比較的広く設定し(10〜30μm程度)、代わりに発光部の配列方向を、副走査方向から傾けて用いるのがよい。
(Example 1-3)
Next, an embodiment when an edge emitting laser array is used as the light source 101 of the optical scanning device will be described.
If a plurality of light emitting portions of the edge emitting laser array are used in the sub-scanning direction, the interval between the plurality of light emitting portions must be set very narrow. If the interval between the light emitting portions is narrowed, thermal interference occurs between the light emitting portions, which causes deterioration of the laser modulation characteristics, which is not preferable. For this reason, the interval between the light emitting units is set to be relatively wide (about 10 to 30 μm), and instead, the arrangement direction of the light emitting units is preferably inclined from the sub-scanning direction.

端面発光レーザアレイの発光部の配列の模式図を図9に示す。同図(a)は端面発光レーザアレイの発光部の配列方向を副走査方向に設定したときで、(b)は、発光部の配列方向を副走査差方向から傾けて用いたときの例である。端面発光レーザからは、互いに直交する方向での発散角が異なった楕円状のビームが射出され、端面発光レーザアレイのときは、発光部の配列方向と垂直方向に長軸を持つ楕円状のビームが射出される。発光部の配列方向を傾けるときの傾け角度は、光学系の副走査方向の倍率と、発光点間ピッチ、書込解像度(dpi)に依存するが、45deg以上に傾ける必要がある場合が非常に多く、70deg程度まで傾ける必要があるときも多い。   A schematic diagram of the arrangement of the light emitting portions of the edge emitting laser array is shown in FIG. FIG. 4A shows an example in which the arrangement direction of the light emitting parts of the edge emitting laser array is set to the sub-scanning direction, and FIG. 5B shows an example in which the arrangement direction of the light emitting parts is tilted from the sub-scanning difference direction. is there. An edge-emitting laser emits an elliptical beam with different divergence angles in directions orthogonal to each other. In the case of an edge-emitting laser array, an elliptical beam having a major axis perpendicular to the arrangement direction of the light emitting units. Is ejected. The tilt angle when tilting the arrangement direction of the light emitting units depends on the magnification in the sub-scanning direction of the optical system, the pitch between the light emitting points, and the writing resolution (dpi), but it may be necessary to tilt it to 45 degrees or more. In many cases, it is necessary to tilt to about 70 deg.

このように、端面発光レーザアレイの発光点の配列方向を傾けて使用すると、主走査方向よりも副走査方向の幅の方が広いビームが、アパーチャ部材103の開口部に入射することになる。前述のように、ポリゴンミラー105よりも光源側の光学系の長さを短くするためには、アパーチャ部材103の開口形状を、主走査方向の幅の方が、副走査方向の幅よりも長い形状にする必要があり、そうすると、Im<Isとなってしまい、主走査方向の深度余裕が減少してしまう。それを避けて設計すると(例えば、副走査方向の方が長い開口形状を用いることや、レーザアレイの発光点間ピッチを小さくして、レーザアレイの傾け角を小さくする)、前述のように、ポリゴンミラー105よりも光源側の光学系の長さが長くなってしまい、書込光学系が大型化してしまうと言った問題や、レーザの変調特性といった問題を引き起こす恐れがある。   As described above, when the arrangement direction of the emission points of the edge-emitting laser array is tilted, a beam having a wider width in the sub-scanning direction than in the main scanning direction is incident on the opening of the aperture member 103. As described above, in order to shorten the length of the optical system closer to the light source than the polygon mirror 105, the aperture shape of the aperture member 103 is longer in the main scanning direction than in the sub scanning direction. In this case, Im <Is and the depth margin in the main scanning direction is reduced. Designing to avoid this (for example, using an aperture shape that is longer in the sub-scanning direction, or reducing the pitch between the laser array emission points and reducing the tilt angle of the laser array), as described above, The length of the optical system on the light source side is longer than that of the polygon mirror 105, which may cause a problem that the writing optical system is enlarged and a problem such as a laser modulation characteristic.

そこで、そのような設計はせず、レーザアレイを傾けて用い、且つ、主走査方向の幅の方が、副走査方向の幅よりも広い開口形状を用いるのが良い。そして、前述の実施例1で説明した位相型光学素子104を用いて主走査方向のサイドローブ強度を増大させ、主走査方向の深度余裕を増大させるのが良い。そうすることで、小型で且つ光利用効率がよく、且つ深度が広い光走査装置を実現することができる。
なお、Imの範囲がより好ましいのは、前述のように、0.2<Im(強度が低い方)<0.7に設定するのがよい。
Therefore, it is preferable not to use such a design, but to use an inclined laser array with an opening shape whose width in the main scanning direction is wider than that in the sub-scanning direction. Then, the side lobe intensity in the main scanning direction is preferably increased by using the phase optical element 104 described in the first embodiment, and the depth margin in the main scanning direction is preferably increased. By doing so, it is possible to realize an optical scanning device that is small in size, has good light utilization efficiency, and has a wide depth.
Note that the range of Im is more preferably set to 0.2 <Im (lower strength) <0.7 as described above.

(実施例1−4)
上記のことを応用すれば、主走査方向と副走査方向の両方のサイドローブ強度を任意に制御することが可能な位相型光学素子104も実現可能である。その実施例を図10に示す。図10は主走査方向と副走査方向の両方のサイドローブ強度を増大させる位相型光学素子の例である。
主走査方向と副走査方向の両方のサイドローブ強度を任意に制御するためには、主走査方向のサイドローブ増大量の方が副走査方向のサイドローブ増大量よりも大きくなるような位相型光学素子の位相変調部(以下、Hmと呼ぶ)と、副走査方向のサイドローブ増大量の方が主走査方向のサイドローブ増大量よりも大きくなるような位相型光学素子の位相変調部(以下、Hsと呼ぶ)とを重ね合わせた位相変調部104aを有する位相型光学素子104で実現できる。Hm、Hsは前述の実施例1で説明した方法で実現できる(例えば図8)。
(Example 1-4)
By applying the above, it is possible to realize the phase type optical element 104 that can arbitrarily control the side lobe intensity in both the main scanning direction and the sub-scanning direction. An example thereof is shown in FIG. FIG. 10 shows an example of a phase type optical element that increases the side lobe intensity in both the main scanning direction and the sub-scanning direction.
In order to arbitrarily control the side lobe intensity in both the main scanning direction and the sub-scanning direction, phase type optics in which the side lobe increase amount in the main scanning direction is larger than the side lobe increase amount in the sub-scanning direction. The phase modulator of the element (hereinafter referred to as Hm) and the phase modulator of the phase type optical element (hereinafter referred to as Hm) in which the side lobe increase amount in the sub-scanning direction is larger than the side lobe increase amount in the main scanning direction. Hs) can be realized by the phase type optical element 104 having the phase modulation unit 104a superposed on each other. Hm and Hs can be realized by the method described in the first embodiment (for example, FIG. 8).

図10において、上段は、主走査方向と副走査方向の両方のサイドローブ強度を増大させる位相変調部(Hm+Hs)104aを有する位相型光学素子104で、中段は、Hsを有する位相型光学素子、下段は、Hmを有する位相型光学素子である。また、同図(a)は位相変調部Hm、Hsの形状を長方形形状としたとき、(b)は位相変調部Hm、Hsの形状を楕円としたとき、(c)は位相変調部Hm、Hsの形状を中央部がくびれた形状としたときである。
なお、図10において、位相変調部104aの、非位相変調部に対する位相差は、使用波長(例えば655nm)に対してπラジアンになると仮定している。
In FIG. 10, the upper stage is a phase type optical element 104 having a phase modulation section (Hm + Hs) 104a that increases the side lobe intensity in both the main scanning direction and the sub-scanning direction, and the middle stage is a phase type optical element having Hs. The lower stage is a phase type optical element having Hm. 3A shows the phase modulation units Hm and Hs having a rectangular shape, FIG. 3B shows the phase modulation units Hm and Hs having an elliptical shape, and FIG. 3C shows the phase modulation units Hm and Hs. This is when the shape of Hs is constricted at the center.
In FIG. 10, it is assumed that the phase difference of the phase modulation unit 104a with respect to the non-phase modulation unit is π radians with respect to the wavelength used (for example, 655 nm).

ここで、2つの位相型光学素子を重ね合わせるとは、2つの位相型光学素子の位相を加えるということを指す。図10において、位相型光学素子104の2つの位相変調部Hm、Hsが重なり合っている部分(交差している部分)の位相は、非位相変調部の位相(0ラジアン)と等価になっている。これはπラジアン+πラジアン=2πラジアン=0ラジアンであるためである。このように、2つの位相変調部が重なりあう部分は、非位相変調部と等価な位相に設定するのが良い。   Here, superposing two phase type optical elements means adding the phases of the two phase type optical elements. In FIG. 10, the phase of the portion where the two phase modulation portions Hm and Hs of the phase optical element 104 overlap (the intersecting portion) is equivalent to the phase of the non-phase modulation portion (0 radians). . This is because π radians + π radians = 2π radians = 0 radians. As described above, it is preferable to set the portion where the two phase modulation units overlap with each other in a phase equivalent to that of the non-phase modulation unit.

また、ImとIsのうち、小さい方向の方がサイドローブ強度が弱く、深度が狭い。そのため、ImとIsのうち小さい方向のサイドローブ強度の増大量を大きくし、深度余裕の増大量を大きくするのが良い。ImとIsのうち大きい方向のサイドローブ強度を大きくしすぎても、深度余裕の増大量は大きくすることができず、逆にサイドローブ強度が大きすぎて画像に悪影響を及ぼす恐れが出てくる。そのため、ImとIsのうち小さい方向のサイドローブ強度の増大量を大きくするのがよく、そうすることで、画像に悪影響を及ぼすことがなく、主走査方向、副走査方向ともに、良好な深度余裕を得ることができる。   Moreover, the side lobe intensity is weaker and the depth is narrower in the smaller direction of Im and Is. Therefore, it is preferable to increase the increase amount of the side lobe intensity in the smaller direction between Im and Is and increase the increase amount of the depth margin. Even if the side lobe intensity in the larger direction of Im and Is is increased too much, the amount of increase in the depth margin cannot be increased, and conversely, the side lobe intensity is too large, which may adversely affect the image. . For this reason, it is preferable to increase the side lobe intensity increase in the smaller direction between Im and Is, so that the image is not adversely affected, and a good depth margin is obtained in both the main scanning direction and the sub-scanning direction. Can be obtained.

なお、位相変調部104aの位相をπから少しずらして用いる際は、上記の交差する部分の位相は、非位相変調部とは少し異なる(例えば、0.9π+0.9π=1.8π)が、非位相変調部と同じ位相にしても、実用上はほとんど影響がない。そのため、素子の加工性を考えると、交差する部分の位相は非位相変調部と同じ位相にするのが望ましい。   When the phase of the phase modulation unit 104a is slightly shifted from π, the phase of the intersecting portion is slightly different from that of the non-phase modulation unit (for example, 0.9π + 0.9π = 1.8π), Even if the phase is the same as that of the non-phase modulation unit, there is almost no effect in practical use. Therefore, considering the processability of the element, it is desirable that the phase of the intersecting portion is the same as that of the non-phase modulation unit.

なお、図10において最も望ましいのは、図10(a)の位相変調部104aを有する位相型光学素子104であり、HmおよびHsをともに長方形形状と考え、それらを重ね合わせた形状にするのがよく、そうすることで、主走査方向と副走査方向のサイドローブ強度を完全に独立に制御できる。つまり、Hmは主走査方向のサイドローブ強度のみを増大させ、Hsは副走査方向のサイドローブ強度のみを増大させることができる。また、前述のように、開口形状を矩形形状とすると、非点収差の影響を受けないため、なお良い。   Note that the most desirable in FIG. 10 is the phase type optical element 104 having the phase modulation unit 104a of FIG. 10A, where both Hm and Hs are considered to be rectangular shapes, and they are superposed. Well, by doing so, the sidelobe intensity in the main scanning direction and the sub-scanning direction can be controlled completely independently. That is, Hm can increase only the side lobe intensity in the main scanning direction, and Hs can increase only the side lobe intensity in the sub scanning direction. Further, as described above, if the opening shape is a rectangular shape, it is more preferable because it is not affected by astigmatism.

[実施例2]
(画像形成装置の説明)
次に実施例1で説明した光走査装置を用いた画像形成装置の構成例を以下に示す。
図11に本発明に係る光走査装置を用いた多色対応の画像形成装置の一構成例を示す。図中の符号1Y,1M,1C,1Kは、転写ベルト10に沿って並設された感光体ドラムであり、図2や図3に示した被走査面(感光体ドラム)1Y,1M,1C,1Kに相当するものである。
[Example 2]
(Description of image forming apparatus)
Next, a configuration example of an image forming apparatus using the optical scanning device described in the first embodiment is shown below.
FIG. 11 shows an example of the configuration of a multi-color image forming apparatus using the optical scanning device according to the present invention. Reference numerals 1Y, 1M, 1C, and 1K in the figure denote photosensitive drums arranged in parallel along the transfer belt 10, and the scanned surfaces (photosensitive drums) 1Y, 1M, and 1C shown in FIGS. , 1K.

各感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kは図中の矢印方向に回転され、その周囲には、帯電装置2Y,2M,2C,2K(図では帯電ローラによる接触式のものを示しているが、この他、帯電ブラシや、非接触式のコロナチャージャ等を用いることもできる)、実施例1で説明したような構成の本発明の光走査装置3、各色の現像装置4Y,4M,4C,4K、転写装置(転写チャージャ、転写ローラ、転写ブラシ等)5Y,5M,5C,5K、クリーニング装置6Y,6M,6C,6K等が配設されている。また、図中の符号30は定着装置、20は記録紙等のシート状記録媒体Sを積載した給紙カセット、21は給紙ローラ、22は分離ローラ、23は搬送ローラ、24はレジストローラを示している。   Each of the photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1K is rotated in the direction of the arrow in the drawing, and charging devices 2Y, 2M, 2C, and 2K (in the drawing, a contact type using a charging roller is shown). In addition, a charging brush, a non-contact type corona charger, or the like can also be used), the optical scanning device 3 of the present invention having the configuration described in the first embodiment, the developing devices 4Y, 4M, 4C of the respective colors, 4K, transfer devices (transfer charger, transfer roller, transfer brush, etc.) 5Y, 5M, 5C, 5K, cleaning devices 6Y, 6M, 6C, 6K and the like are arranged. In the figure, reference numeral 30 denotes a fixing device, 20 denotes a paper feed cassette on which a sheet-like recording medium S such as recording paper is stacked, 21 denotes a paper feed roller, 22 denotes a separation roller, 23 denotes a transport roller, and 24 denotes a registration roller. Show.

感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kは潜像形成手段である光走査装置3により画像情報に応じて強度変調された光ビームが露光され、静電潜像が形成される。この露光工程を行う光走査装置3の基本的な構成は実施例1で説明した通りであり、図11の例では、図1〜3と同様に1つの偏向手段(光偏向器)105で4系統のビームを振り分けて走査する構成である。すなわち、図11に示す光走査装置3では、4つの感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kにそれぞれ対応するための4つの光源ユニット1001とシリンドリカルレンズ1041、偏向手段である1つのポリゴンミラー105、4系統の光学系(第1走査レンズ(L1)1061〜1064、折り返しミラー1111〜1114,1121〜1124、第2走査レンズ(L2)1071〜1074等)を備えており、1つの偏向手段(ポリゴンミラー)105で4系統の光ビームを左右に振り分けて走査し、4系統の光学系で各光ビームを各感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kに照射する構成である。   The photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1K are exposed to a light beam that has been intensity-modulated in accordance with image information by an optical scanning device 3 that is a latent image forming unit, thereby forming an electrostatic latent image. The basic configuration of the optical scanning device 3 that performs this exposure step is as described in the first embodiment. In the example of FIG. 11, four deflectors (optical deflectors) 105 are used as in FIG. In this configuration, the system beams are distributed and scanned. That is, in the optical scanning device 3 shown in FIG. 11, four light source units 1001 and a cylindrical lens 1041 for corresponding to the four photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1K, one polygon mirror 105 that is a deflecting unit, It has four optical systems (first scanning lens (L1) 1061 to 1064, folding mirrors 1111 to 1114, 1121 to 1124, second scanning lens (L2) 1071 to 1074, etc.), and one deflection means (polygon) The mirror) 105 distributes and scans the four light beams to the left and right, and irradiates the photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1K with the light beams by the four optical systems.

各感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kに形成された静電潜像は、イエロー(Y)現像装置4Y、マゼンタ(M)現像装置4M、シアン(C)現像装置4C、ブラック(K)現像装置4Kによって現像され、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のトナー像として顕像化される。また、この現像工程にタイミングを合わせて給紙カセット20からシート状記録媒体Sが給紙ローラ21と分離ローラ22により1枚ずつ給紙され、搬送ローラ23を経てレジストローラ24に至る。そして、上記の現像工程で顕像化された各感光体ドラム1Y,1M,1C,1K上のトナー像が転写位置に来るタイミングに合わせてレジストローラ24によりシート状記録媒体Sが転写ベルト10に送り出され、転写ベルト10によりシート状記録媒体Sが担持されて各色の転写位置に順次搬送される。そして、転写ベルト10を挟んで各感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kに対向して配置された転写装置5Y,5M,5C,5Kにより転写バイアスが印加され、各感光体ドラム1Y,1M,1C,1K上の各色のトナー像がシート状記録媒体Sに順次重ね合わせて転写される。シート状記録媒体S上に転写された4色重ね合わせのトナー画像(カラー画像)は定着装置30によって熱及び圧力を加えることにより定着される。そして、トナー画像を定着されたシート状記録媒体Sは装置外の図示しない排紙部に排出される。また、トナー画像転写後の各感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kはクリーニング装置6Y,6M,6C,6Kのクリーニング部材(ブレード、ブラシ等)によりクリーニングされて残留トナーや紙粉が除去される。   The electrostatic latent images formed on the photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1K are yellow (Y) developing device 4Y, magenta (M) developing device 4M, cyan (C) developing device 4C, and black (K) developing. The image is developed by the apparatus 4K and visualized as toner images of each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K). The sheet-like recording medium S is fed one by one from the paper feed cassette 20 by the paper feed roller 21 and the separation roller 22 in synchronization with this development process, and reaches the registration roller 24 through the transport roller 23. Then, the sheet-like recording medium S is transferred to the transfer belt 10 by the registration rollers 24 in accordance with the timing at which the toner images on the photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1K visualized in the developing process come to the transfer position. The sheet-like recording medium S is carried by the transfer belt 10 and is sequentially conveyed to the transfer positions of the respective colors. Then, a transfer bias is applied by the transfer devices 5Y, 5M, 5C, and 5K arranged to face the photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1K with the transfer belt 10 interposed therebetween, and the photosensitive drums 1Y, 1M, and 5K are applied. The toner images of the respective colors on 1C and 1K are sequentially superimposed and transferred onto the sheet-like recording medium S. The four-color superimposed toner image (color image) transferred onto the sheet-like recording medium S is fixed by applying heat and pressure by the fixing device 30. Then, the sheet-like recording medium S on which the toner image is fixed is discharged to a paper discharge unit (not shown) outside the apparatus. The photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1K after the toner image transfer are cleaned by cleaning members (blades, brushes, etc.) of the cleaning devices 6Y, 6M, 6C, and 6K to remove residual toner and paper dust. .

なお、図11に示す画像形成装置では、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)のいずれか1色の画像を形成する単色モード、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)のいずれか2色の画像を重ねて形成する2色モード、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)のいずれか3色の画像を重ねて形成する3色モード、上記のように4色の重ね画像を形成するフルカラーモードを有し、これらのモードを図示しない操作部にて指定して実行することで単色、多色、フルカラーの画像形成が可能である。   In the image forming apparatus shown in FIG. 11, a single color mode for forming an image of any one of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K), yellow (Y), magenta ( M), Cyan (C), Black (K) Two-color mode that forms two colors of images, Yellow (Y), Magenta (M), Cyan (C), Black (K) It has a three-color mode in which three-color images are superimposed and a full-color mode in which a four-color superimposed image is formed as described above. Multicolor and full-color image formation is possible.

また、図11に示す構成の画像形成装置では、各色の作像部で帯電→露光→現像→転写という工程を経てシート状記録媒体S上に多色画像形成を行なうものであるが、各感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kからシート状記録媒体Sに直接転写する方式に換えて、中間転写ベルト等の中間転写媒体を用い、各感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kから中間転写ベルトに1次転写して各色の重ね画像を形成した後、中間転写ベルトからシート状記録媒体Sに一括して2次転写する構成の、中間転写方式の画像形成装置としてもよい。   In the image forming apparatus having the configuration shown in FIG. 11, a multicolor image is formed on the sheet-like recording medium S through the steps of charging → exposure → development → transfer in each color image forming unit. Instead of the method of transferring directly from the photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, 1K to the sheet-like recording medium S, an intermediate transfer medium such as an intermediate transfer belt is used, and the photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, 1K are transferred from the intermediate transfer belts. In addition, an intermediate transfer type image forming apparatus may be configured in which a primary transfer is performed to form an overlapping image of each color, and then secondary transfer is collectively performed from the intermediate transfer belt to the sheet-like recording medium S.

以上のように、本発明に係る画像形成装置では、各色の作像部で帯電→露光→現像→転写という工程を経てシート状記録媒体S上に多色やフルカラー画像形成を行なうものであるが、本発明の位相型光学素子104を用いた光走査装置3を上記の画像形成装置に用いることで、アパーチャ部材の開口部を通過する光量を増大させつつ、深度余裕を拡大できることから、各感光体ドラム上でのビームスポット径の変動を抑えることができ、ドット径の揃った高画質な画像を提供することができので、高速で且つ画像安定性が高い、画像形成装置を実現することができる。
また、各感光体ドラム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、トナー消費量低減、省エネルギー等の環境負荷の低減が可能である。
As described above, in the image forming apparatus according to the present invention, a multicolor or full-color image is formed on the sheet-like recording medium S through the steps of charging → exposure → development → transfer in the image forming unit of each color. Since the optical scanning device 3 using the phase type optical element 104 of the present invention is used in the above image forming apparatus, the depth margin can be increased while increasing the amount of light passing through the opening of the aperture member. The variation of the beam spot diameter on the body drum can be suppressed, and a high-quality image with a uniform dot diameter can be provided, so that an image forming apparatus that is fast and has high image stability can be realized. it can.
In addition, stabilization of the beam spot diameter on each photosensitive drum means that one of a plurality of process control conditions is stabilized. Therefore, the frequency of process control can be reduced, and the environmental load such as toner consumption reduction and energy saving can be reduced.

なお、上記の実施例では、多色(カラー)画像形成装置を例に上げて説明したが、単色の画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。
また、本発明の光走査装置は、レーザ走査方式のレーザ加工装置やレーザ計測装置等にも応用可能である。
In the above-described embodiments, a multicolor image forming apparatus has been described as an example. However, the present invention can be applied to a single color image forming apparatus.
The optical scanning device of the present invention can also be applied to laser scanning laser processing devices, laser measuring devices, and the like.

光走査装置の基本的な構成例を示す主走査断面図である。It is a main scanning sectional view showing a basic configuration example of an optical scanning device. フルカラー画像形成装置に展開した光走査装置の概略構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a schematic configuration of an optical scanning device developed in a full-color image forming apparatus. 図2に示す光走査装置の光偏向器(ポリゴンミラー)以降の光学系の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the optical system after the optical deflector (polygon mirror) of the optical scanning device shown in FIG. (a),(b)は主走査方向のビームスポット径vsデフォーカス曲線(B−D曲線)を示すグラフである。(A), (b) is a graph which shows the beam spot diameter vs defocus curve (BD curve) of the main scanning direction. (a)は像高0mm、デフォーカス0mmにおける主走査方向のビームプロファイル(重心断面)を示したグラフ、(b)は(a)の一部分を拡大したグラフである。(A) is a graph showing a beam profile (cross section of the center of gravity) in the main scanning direction at an image height of 0 mm and defocus of 0 mm, and (b) is a graph in which a part of (a) is enlarged. 位相型光学素子を用いて深度余裕の低下を補う実施例(シミュレーション結果)を示す図であって、(a)は位相型光学素子の一例を示す図(平面図及び断面図)、(b)は位相型光学素子を用いた場合の主走査方向のビームスポット径vsデフォーカス曲線(B−D曲線)を示すグラフである。It is a figure which shows the Example (simulation result) which compensates the fall of a depth margin using a phase type optical element, Comprising: (a) is a figure (plan view and sectional drawing) which shows an example of a phase type optical element, (b) These are graphs showing the beam spot diameter vs. defocus curve (BD curve) in the main scanning direction when a phase type optical element is used. (a)は位相型光学素子を用いた時の像高0mm、デフォーカス0mmにおける主走査方向のビームプロファイル(重心断面)を示したグラフ、(b)は(a)の一部分を拡大したグラフである。(A) is a graph showing the beam profile (centroid cross section) in the main scanning direction at an image height of 0 mm and defocus of 0 mm when using a phase type optical element, and (b) is a graph in which a part of (a) is enlarged. is there. 位相型光学素子のImとIsの小さい方向のサイドローブ形状を重点的に増大できる位相変調部の形状例を示す図である。It is a figure which shows the example of a shape of the phase modulation part which can increase intensively the side lobe shape of the direction of small Im and Is of a phase type optical element. 端面発光レーザアレイの発光部の配列の模式図であり、(a)は端面発光レーザアレイの発光部の配列方向を副走査方向に設定したときの例を示す図、(b)は発光部の配列方向を副走査差方向から傾けて用いたときの例を示す図である。It is a schematic diagram of the arrangement | sequence of the light emission part of an end surface light emitting laser array, (a) is a figure which shows the example when the arrangement direction of the light emission part of an end surface light emission laser array is set to the subscanning direction, (b) is a light emitting part. It is a figure which shows an example when using it by inclining the arrangement direction from a subscanning difference direction. 主走査方向と副走査方向の両方のサイドローブ強度を増大させる位相型光学素子の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the phase type optical element which increases the side lobe intensity | strength of both the main scanning direction and a subscanning direction. 本発明に係る光走査装置を用いた多色対応の画像形成装置の一構成例を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration example of a multi-color image forming apparatus using an optical scanning device according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1(1Y,1M,1C,1K):被走査面(感光体ドラム)
2Y,2M,2C,2K:帯電装置
3:光走査装置
4Y,4M,4C,4K:現像装置
5Y,5M,5C,5K:転写装置
6Y,6M,6C,6K:クリーニング装置
10:転写ベルト
20:給紙カセット
21:給紙ローラ
22:分離ローラ
23:搬送ローラ
24:レジストローラ
30:定着装置
101:光源
102:カップリングレンズ
103:アパーチャ部材
104:位相型光学素子
104a:位相変調部
104b:開口射影部
105:光偏向器(ポリゴンミラー(偏向手段))
108:防音ガラス
1001:光源ユニット
1041:シリンドリカルレンズ
1061〜1064:第1走査レンズ(L1)
1071〜1074:第2走査レンズ(L2)
1091:防塵ガラス
1111〜1114、1121〜1124:折り返しミラー
S:シート状記録媒体
1 (1Y, 1M, 1C, 1K): surface to be scanned (photosensitive drum)
2Y, 2M, 2C, 2K: Charging device 3: Optical scanning device 4Y, 4M, 4C, 4K: Developing device 5Y, 5M, 5C, 5K: Transfer device 6Y, 6M, 6C, 6K: Cleaning device 10: Transfer belt 20 : Paper cassette 21: Paper feed roller 22: Separation roller 23: Transport roller 24: Registration roller 30: Fixing device 101: Light source 102: Coupling lens 103: Aperture member 104: Phase type optical element 104 a: Phase modulation unit 104 b: Aperture projection unit 105: optical deflector (polygon mirror (deflection means))
108: Soundproof glass 1001: Light source unit 1041: Cylindrical lenses 1061-1064: First scanning lens (L1)
1071-1074: 2nd scanning lens (L2)
1091: Dust-proof glass 1111-1114, 1121-1124: Folding mirror S: Sheet-like recording medium

Claims (15)

光源と、
前記光源からの発散光をカップリングするカップリングレンズと、
前記光源からの光束の一部のみを透過させる開口部をもつアパーチャ部材と、
前記光束の一部の位相を部分的に変化させる位相型光学素子と、
前記アパーチャ部材を透過した光束を偏向し走査する偏向手段と、
前記偏向手段により走査された走査ビームを被走査面に結像する走査レンズと、を有し、
前記アパーチャ部材の開口部における主走査方向端部における光強度をIm、副走査方向端部における光強度をIsとするとき、前記位相型光学素子は、前記被走査面上のビームプロファイルにおいて、前記ImとIsのうち小さい方向のサイドローブ増大量の方が、前記ImとIsのうち大きい方向のサイドローブ増大量よりも大きくなるように、サイドローブ強度を増大させる機能を有していることを特徴とする光走査装置。
A light source;
A coupling lens for coupling divergent light from the light source;
An aperture member having an opening that transmits only a part of the light beam from the light source;
A phase-type optical element that partially changes the phase of a part of the luminous flux;
Deflection means for deflecting and scanning the light beam transmitted through the aperture member;
A scanning lens that forms an image of the scanning beam scanned by the deflecting unit on a surface to be scanned,
When the light intensity at the end portion in the main scanning direction at the opening of the aperture member is Im and the light intensity at the end portion in the sub-scanning direction is Is, the phase type optical element has the beam profile on the surface to be scanned in the beam profile. It has a function of increasing the side lobe strength so that the side lobe increase amount in the smaller direction of Im and Is is larger than the side lobe increase amount in the larger direction of Im and Is. An optical scanning device.
請求項1に記載の光走査装置において、
前記位相型光学素子における位相変調部の形状において、前記サイドローブ光の増大量が小さい方向の幅の方が大きい形状を有することを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 1,
An optical scanning device characterized in that the phase modulation portion in the phase type optical element has a shape in which the width in the direction in which the increase amount of the sidelobe light is small is larger.
請求項1または2に記載の光走査装置において、
前記位相型光学素子の位相変調部は、前記アパーチャ部材の開口部を光ビームの進行方向に沿って平行に位相型光学素子上に射影した開口射影部を考えたとき、少なくとも前記開口射影部の中心部に設けることを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 1 or 2,
When the phase modulation unit of the phase type optical element is an aperture projection unit in which the aperture of the aperture member is projected onto the phase type optical element in parallel along the traveling direction of the light beam, at least of the aperture projection unit An optical scanning device characterized by being provided at the center.
請求項1〜3のいずれか一つに記載の光走査装置において、
前記位相変調部の形状は、前記開口部の一方の端部から他方の端部まで途切れることなく続く形状を有することを特徴とする光走査装置。
In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 3,
2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the phase modulation section has a shape that continues without interruption from one end of the opening to the other end.
請求項1〜4のいずれか一つに記載の光走査装置において、
前記位相型光学素子の位相変調部は、1箇所のみであることを特徴とする光走査装置。
In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 4,
The optical scanning device according to claim 1, wherein the phase modulation unit of the phase type optical element has only one portion.
請求項2〜5のいずれか一つに記載の光走査装置において、
前記位相型光学素子の位相変調部の形状は、長方形形状で且つ前記サイドローブ光の増大量が小さい方向の幅の方が大きい形状を有することを特徴とする光走査装置。
In the optical scanning device according to any one of claims 2 to 5,
An optical scanning device characterized in that the phase modulation section of the phase type optical element has a rectangular shape and a width in a direction in which the increase amount of the sidelobe light is small.
請求項6に記載の光走査装置において、
前記アパーチャ部材の開口部を光ビームの進行方向に沿って平行に位相型光学素子上に射影した開口射影部を考えたとき、前記長方形形状の長い方の幅は、前記開口射影部と等しいか、もしくはそれよりも大きいことを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 6.
When considering an aperture projection part in which the aperture part of the aperture member is projected onto the phase optical element in parallel along the traveling direction of the light beam, is the longer width of the rectangular shape equal to the aperture projection part? Or an optical scanning device characterized by being larger than that.
請求項1〜7のいずれか一つに記載の光走査装置において、
前記アパーチャ部材の開口部の形状は矩形形状であることを特徴とする光走査装置。
In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 7,
The optical scanning device according to claim 1, wherein the opening of the aperture member has a rectangular shape.
請求項1〜8のいずれか一つに記載の光走査装置において、
前記光源を面発光レーザ、もしくは面発光レーザアレイとし、Im<Isとすることを特徴とする光走査装置。
In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 8,
An optical scanning device characterized in that the light source is a surface emitting laser or a surface emitting laser array, and Im <Is.
請求項1〜8のいずれか一つに記載の光走査装置において、
前記光源は端面発光レーザアレイとし、該端面発光レーザアレイの光源の配列方向を副走査方向から傾けて配置させ、Im<Isとすることを特徴とする光走査装置。
In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 8,
The light source is an edge-emitting laser array, and the arrangement direction of the light sources of the edge-emitting laser array is tilted from the sub-scanning direction so that Im <Is.
請求項1〜10のいずれか一つに記載の光走査装置において、
前記位相型光学素子は、主走査方向のサイドローブ増大量の方が副走査方向のサイドローブ増大量よりも大きくなるような位相型光学素子における位相変調部と、副走査方向のサイドローブ増大量の方が主走査方向のサイドローブ増大量よりも大きくなるような位相型光学素子の位相変調部を重ね合わせた位相変調部を有することを特徴とする光走査装置。
In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 10,
The phase type optical element includes a phase modulation unit in the phase type optical element in which the side lobe increase amount in the main scanning direction is larger than the side lobe increase amount in the sub scanning direction, and the side lobe increase amount in the sub scanning direction. An optical scanning device comprising: a phase modulation unit in which phase modulation units of phase type optical elements are superposed such that the amount of the side lobe is larger than the side lobe increase amount in the main scanning direction.
請求項11に記載の光走査装置において、
前記位相型光学素子における位相変調部は、主走査方向に長い形状と副走査方向に長い形状が、交わる形状を含むことを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 11.
An optical scanning device, wherein the phase modulation unit in the phase type optical element includes a shape in which a long shape in the main scanning direction and a long shape in the sub-scanning direction intersect.
請求項12に記載の光走査装置において、
前記位相変調部における主走査方向に長い形状、および副走査方向に長い形状は長方形を含むことを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 12, wherein
The optical scanning device characterized in that the long shape in the main scanning direction and the long shape in the sub-scanning direction in the phase modulation unit include a rectangle.
請求項1〜13のいずれか一つに記載の光走査装置と、
前記光走査装置により像担持体上にそれぞれ形成された静電像をトナーで顕像化する現像手段と、前記像担持体上に顕像化された画像を記録媒体に転写する転写手段と、転写された画像を前記記録媒体に定着させる定着手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
An optical scanning device according to any one of claims 1 to 13,
A developing unit that visualizes the electrostatic images formed on the image carrier by the optical scanning device with toner; a transfer unit that transfers the image visualized on the image carrier to a recording medium; An image forming apparatus comprising: a fixing unit that fixes the transferred image to the recording medium.
請求項1〜13のいずれか一つに記載の光走査装置と、
前記光走査装置により複数の像担持体上にそれぞれ形成された静電像を各色トナーで顕像化する現像手段と、前記像担持体上に顕像化された各色画像を重ね合わせて記録媒体に転写する転写手段と、転写された画像を前記記録媒体に定着させる定着手段とを有し、多色またはカラー画像を出力することを特徴とする多色画像形成装置。
An optical scanning device according to any one of claims 1 to 13,
A developing unit that visualizes the electrostatic images formed on the plurality of image carriers by the optical scanning device with each color toner, and the respective color images that are visualized on the image carrier are superposed on each other to form a recording medium. A multi-color image forming apparatus, comprising: a transfer unit that transfers to the recording medium; and a fixing unit that fixes the transferred image to the recording medium, and outputs a multicolor or color image.
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