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JP2011154118A - Light scanning optical device, and image forming apparatus using the same - Google Patents

Light scanning optical device, and image forming apparatus using the same Download PDF

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JP2011154118A
JP2011154118A JP2010014659A JP2010014659A JP2011154118A JP 2011154118 A JP2011154118 A JP 2011154118A JP 2010014659 A JP2010014659 A JP 2010014659A JP 2010014659 A JP2010014659 A JP 2010014659A JP 2011154118 A JP2011154118 A JP 2011154118A
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JP
Japan
Prior art keywords
diffractive
scanning direction
light
scanning optical
lens
Prior art date
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Pending
Application number
JP2010014659A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideki Okamura
秀樹 岡村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Document Solutions Inc
Original Assignee
Kyocera Mita Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Mita Corp filed Critical Kyocera Mita Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a reduction in cost, size and weight of a light scanning optical device. <P>SOLUTION: The light scanning optical device includes: a light source that emits laser light; a scanning optical means that deflects the laser light to scan a surface to be scanned with the laser light in a main-scanning direction; a scanning optical system that equalizes the scanning speed of the laser light; a linear light-condensing element that changes the laser light into linear light and forms an image by the linear light on a reflective surface. The linear light-condensing element includes a diffraction part having a diffraction effect, provided on one of the laser light-incident surface and the laser light exit surface thereof. The diffraction part is formed so that the power variation of the diffraction part caused by the ambient temperature fluctuation may correct the focal position variation caused by the ambient temperature fluctuation in a sub-scanning direction. The diffraction part has a blazed grating shape including first and second diffraction surfaces. The first diffraction surface is formed to be a planar shape, and the second diffraction surface is formed to be a curved-surface shape. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、光走査光学装置及びこれを用いた画像形成装置(電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの複合機など)に関する。   The present invention relates to an optical scanning optical device and an image forming apparatus using the optical scanning optical device (such as a copying machine, a printer, a facsimile, and a composite machine using these using an electrophotographic system).

電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの複合機などの画像形成装置は、形成する画像のデータに応じて変調した光を用いて、一様に帯電した感光体を露光することが求められる。高速な画像形成装置においては、レーザダイオードなどの光源からの光を偏向させる回転多面体鏡(ポリゴンミラー)と、偏向された光を感光体上で等速に走査するfθレンズなどで構成された光走査光学装置が用いられる。   Image forming apparatuses such as copiers, printers, facsimiles, and complex machines using electrophotography use a light that is modulated according to the data of the image to be formed to expose a uniformly charged photoreceptor. Is required. In a high-speed image forming apparatus, light composed of a rotating polyhedral mirror (polygon mirror) that deflects light from a light source such as a laser diode, and an fθ lens that scans the deflected light at a constant speed on a photoconductor. A scanning optical device is used.

このような画像形成装置に対して、現在、パーソナル化の要請があり、低価格化、小型化、軽量化並びに形成する画像の高精細化が求められている。このため、光走査光学装置も低価格化、小型化、軽量化並びに温度などの環境変動にかかわらず高精細な画像形成を可能とする手段が求められている。   Currently, there is a demand for personalization of such an image forming apparatus, and there is a demand for reduction in price, size, weight, and high definition of an image to be formed. For this reason, the optical scanning optical apparatus is also required to be capable of forming a high-definition image regardless of environmental changes such as cost reduction, size reduction, weight reduction, and temperature.

このうち、コストや重量の低減に関して述べると、例えば、レンズを非球面化したり、単レンズ化したりする手法が特許文献1に示されている。また、特許文献2に示されるように、プラスチックレンズを用いることも一般的に行われている。   Among these, regarding reduction of cost and weight, for example, Patent Document 1 discloses a method of making an aspherical lens or a single lens. In addition, as shown in Patent Document 2, a plastic lens is generally used.

特許文献3には、光源手段から出射された光束を偏向手段に入射させる入射光学手段と、偏向手段で反射偏向された光束を被走査面上に結像させる走査光学手段とを有する光走査光学装置及びこれを用いた画像形成装置が開示される。特許文献3の光走査光学装置の走査光学手段は、偏向手段側に第1のレンズ及び被走査面側に第2のレンズを有する。第1のレンズは、主走査方向に正のパワーを、副走査方向に負のパワーを有する。また、第1のレンズの主走査方向のパワーは第2のレンズの主走査方向のパワーよりも大きい。第2のレンズは、副走査方向に正のパワーを有する。特許文献3の光走査光学装置及びこれを用いた画像形成装置は、偏向手段から第1のレンズまでの長さを短く、第2のレンズから結像面までの長さを長く設計され、この光走査光学装置並びに画像形成装置は更なる小型化に貢献する。   Patent Document 3 discloses an optical scanning optical system having an incident optical unit that causes a light beam emitted from a light source unit to enter a deflecting unit, and a scanning optical unit that forms an image of the light beam reflected and deflected by the deflecting unit on a surface to be scanned. An apparatus and an image forming apparatus using the apparatus are disclosed. The scanning optical means of the optical scanning optical device of Patent Document 3 has a first lens on the deflecting means side and a second lens on the scanned surface side. The first lens has a positive power in the main scanning direction and a negative power in the sub-scanning direction. Further, the power in the main scanning direction of the first lens is larger than the power in the main scanning direction of the second lens. The second lens has positive power in the sub-scanning direction. The optical scanning optical device of Patent Document 3 and an image forming apparatus using the same are designed such that the length from the deflection unit to the first lens is short and the length from the second lens to the imaging surface is long. The optical scanning optical device and the image forming apparatus contribute to further miniaturization.

しかしながら、プラスチックレンズはガラスレンズと比較した場合、温度変化に対する線膨張や屈折率変化の度合が大きく、焦点ズレによる描画品質の劣化が生じ易いという問題がある。また、光走査光学装置は光偏向器(ポリゴンミラー)の面倒れ誤差による影響を低減するため、一般的に、光ビーム(光束)をポリゴンミラーの近傍で副走査方向についてのみ一旦結像させる構成を採用しており、そのため、副走査方向のパワー(屈折力)が主走査方向のパワーより強いアナモフィック光学系として構成される場合が多い。したがって、温度変化による焦点ズレも、主として副走査方向において問題となる。   However, when compared with a glass lens, the plastic lens has a problem that the degree of linear expansion and refractive index change with respect to temperature change is large, and drawing quality is likely to deteriorate due to focus shift. Further, in order to reduce the influence of the surface deflection error of the optical deflector (polygon mirror), the optical scanning optical device generally forms a light beam (light beam) once in the vicinity of the polygon mirror only in the sub-scanning direction. Therefore, the power (refractive power) in the sub-scanning direction is often configured as an anamorphic optical system that is stronger than the power in the main scanning direction. Therefore, focus shift due to temperature change is also a problem mainly in the sub-scanning direction.

こういった環境温度変動への対応を設計に盛り込むため、特許文献2は、光ビーム発生手段から出射した光変調ビームを、主走査方向に長い線状光として結像させる第1の光学系と、該第1の光学系の結像位置近傍に偏向面を有し、入射された光ビームを主走査方向に偏向走査する光偏向器と、光偏向器で偏向された光ビームを被走査面上に結像させる第2の光学系とを有する光走査光学装置を開示している。この光走査光学装置の第1の光学系は副走査方向に正のパワーを有するガラス材料より成るシリンドリカルレンズと、副走査方向に負のパワーを有するプラスチック材料より成るシリンドリカルレンズとを有する。第2の光学系は複数のレンズを有する。複数のレンズのうち少なくとも1枚のレンズはプラスチック材料より成るレンズで構成され、第1の光学系の負のパワーのプラスチック材料より成るシリンドリカルレンズと、第2の光学系のプラスチックレンズとでプラスチックレンズの温度変動を相殺する。   In order to incorporate such a response to environmental temperature fluctuations into the design, Patent Document 2 discloses a first optical system that forms an image of a light-modulated beam emitted from the light beam generating means as linear light that is long in the main scanning direction. An optical deflector having a deflecting surface in the vicinity of the image forming position of the first optical system, deflecting and scanning the incident light beam in the main scanning direction, and the scanned light beam deflected by the optical deflector An optical scanning optical device having a second optical system that forms an image thereon is disclosed. The first optical system of this optical scanning optical apparatus has a cylindrical lens made of a glass material having a positive power in the sub-scanning direction and a cylindrical lens made of a plastic material having a negative power in the sub-scanning direction. The second optical system has a plurality of lenses. At least one lens of the plurality of lenses is formed of a lens made of a plastic material, and a plastic lens includes a cylindrical lens made of a negative power plastic material of the first optical system and a plastic lens of the second optical system. Cancels temperature fluctuations.

また同様に特許文献3の開示技術では、走査光学手段の第1のレンズは、主走査方向に正のパワーを、副走査方向に負のパワーを有する。また、第1のレンズの主走査方向のパワーは、第2のレンズの主走査方向のパワーよりも大きくされる。第2のレンズが、副走査方向に正のパワーを有するようにすることで、副走査方向の倍率を低減して副走査方向の焦点位置変化への感度低下を図っている。   Similarly, in the technique disclosed in Patent Document 3, the first lens of the scanning optical means has a positive power in the main scanning direction and a negative power in the sub-scanning direction. Further, the power of the first lens in the main scanning direction is made larger than the power of the second lens in the main scanning direction. By making the second lens have a positive power in the sub-scanning direction, the magnification in the sub-scanning direction is reduced to reduce the sensitivity to changes in the focal position in the sub-scanning direction.

また、環境温度変動への対応策として特許文献4には、レーザダイオードからの光を、回折効果を有する集光レンズを透過させて回転多面体鏡(ポリゴンミラー)に結像させて温度補償する技術が開示されている。また、特許文献5には、偏向素子(ポリゴンミラー)で偏向された光束を屈折部と回折部とを有する走査光学素子で被走査面上に結像させるようにした光走査光学装置が開示されている。特許文献6には、光源からの光束を、回折部を有するアナモフィック光学素子により偏向素子に結像させ、その後、この偏向素子を用いて、偏向された光束を、屈折部を有する走査光学素子を介して被走査面上で走査させる光走査光学装置が開示され、この光走査光学装置は、温度変動に伴う主走査方向のピント変化を、温度変動による光源の波長変動による回折部のパワー変化を用いて補正する。   Further, as a countermeasure against environmental temperature fluctuations, Patent Document 4 discloses a technique in which light from a laser diode is transmitted through a condensing lens having a diffraction effect to form an image on a rotating polyhedral mirror (polygon mirror) for temperature compensation. Is disclosed. Patent Document 5 discloses an optical scanning optical device in which a light beam deflected by a deflecting element (polygon mirror) is imaged on a surface to be scanned by a scanning optical element having a refracting portion and a diffracting portion. ing. In Patent Document 6, a light beam from a light source is imaged on a deflecting element by an anamorphic optical element having a diffractive part, and then the deflected light beam is converted into a scanning optical element having a refracting part using this deflecting element. An optical scanning optical device that scans on a surface to be scanned is disclosed, and this optical scanning optical device detects a focus change in the main scanning direction due to a temperature change, and a power change of a diffraction unit due to a wavelength change of a light source due to a temperature change. Use to correct.

特許第3567408(特開平10−148755)号公報Japanese Patent No. 3567408 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-148755) 特開2000−206432号公報JP 2000-206432 A 特開2002−48993号公報JP 2002-48993 A 特許第3317355(特開平4−328951)号公報Japanese Patent No. 3317355 (Japanese Patent Laid-Open No. 4-328951) 特許第3432085(特開平10−68903)号公報Japanese Patent No. 3432085 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-68903) 特開2003−337295号公報JP 2003-337295 A

しかしながら、上述の如く、プラスチックレンズはガラスレンズと比較し、温度変化に対する線膨張や屈折率変化の度合が大きく、焦点ズレによる描画品質の劣化が生じ易い。また、主走査方向に正のパワーを有するとともに副走査方向に負のパワーを有する第1レンズと、副走査方向に正のパワーを有する第2レンズを用い、第1レンズを偏向手段に近づけ、第2レンズから結像面までの長さを長くすると、光走査光学装置を小型に構成できるが、逆に、温度変動により、光走査光学装置を構成するレンズの屈折率の少しの変化が被走査面での大きな焦点位置変化になるという問題がある。   However, as described above, the plastic lens has a greater degree of linear expansion and refractive index change with respect to temperature change than the glass lens, and is liable to cause deterioration in drawing quality due to focus shift. Further, a first lens having a positive power in the main scanning direction and a negative power in the sub-scanning direction and a second lens having a positive power in the sub-scanning direction are used, and the first lens is brought close to the deflecting unit, If the length from the second lens to the imaging surface is increased, the optical scanning optical device can be made compact, but conversely, a slight change in the refractive index of the lens constituting the optical scanning optical device is affected by temperature fluctuations. There is a problem that the focal position changes greatly on the scanning plane.

このため、特許文献3に開示される技術では、第1のレンズの副走査方向には負のパワーを持たせ、第2のレンズの副走査方向には正のパワーを持たせることで、副走査方向の倍率を低減し、副走査方向の焦点位置変化への感度低下を図っている。しかしながら、高性能が要求される現状では、特許文献3の開示技術を用いても、焦点位置変化に対する感度低下効果が不十分な場合が考えられる。また特許文献2では、光学セットにガラスレンズを用いていることや、副走査方向の焦点変動緩和のためだけに凹面シリンダレンズを追加するため、コスト高となる。更に、特許文献2、3、5並びに6に開示される技術において、主走査方向と副走査方向のパワー配分の調整に用いられるシリンドリカルレンズは、光源からの光が平行光にされた後であって、偏向される前に配置されるので、シリンドリカルレンズ入射面からの反射光の影響により、光源の光量制御に悪影響をもたらすことが考えられる。   For this reason, in the technique disclosed in Patent Document 3, the first lens has a negative power in the sub-scanning direction, and the second lens has a positive power in the sub-scanning direction. The magnification in the scanning direction is reduced to reduce the sensitivity to changes in the focal position in the sub-scanning direction. However, in the current situation where high performance is required, there may be a case where the effect of reducing the sensitivity to changes in the focal position is insufficient even if the disclosed technique of Patent Document 3 is used. Further, in Patent Document 2, a glass lens is used for the optical set, and a concave cylinder lens is added only for reducing the focus variation in the sub-scanning direction, resulting in high costs. Furthermore, in the techniques disclosed in Patent Documents 2, 3, 5 and 6, the cylindrical lens used for adjusting the power distribution in the main scanning direction and the sub-scanning direction is after the light from the light source is converted into parallel light. Therefore, it is conceivable that the light amount control of the light source is adversely affected by the influence of the reflected light from the cylindrical lens entrance surface.

また、特許文献4、特許文献5及び特許文献6の開示技術では、温度補償として回折格子を導入し、主走査方向のピント変化を、温度変動による光源の波長変動による回折部のパワー変化で補正するようにしているが、副走査方向に対する考慮はなされていない。加えて、特許文献4、特許文献5及び特許文献6は、回折格子の形状に起因する収差に関する問題点について、何ら言及していない。   Further, in the disclosed technologies of Patent Document 4, Patent Document 5, and Patent Document 6, a diffraction grating is introduced as temperature compensation, and the focus change in the main scanning direction is corrected by the power change of the diffraction unit due to the wavelength fluctuation of the light source due to the temperature fluctuation. However, no consideration is given to the sub-scanning direction. In addition, Patent Document 4, Patent Document 5, and Patent Document 6 do not mention any problems related to aberrations caused by the shape of the diffraction grating.

本発明は、光走査光学装置を含めて画像形成装置を低価格化、小型化並びに軽量化することを課題とする。   An object of the present invention is to reduce the price, size, and weight of an image forming apparatus including an optical scanning optical device.

本発明の一実施形態に係る光走査光学装置は、レーザ光を照射する光源と、該光源からのレーザ光を偏向し、被走査面上で主走査方向に走査させる走査光学手段と、該走査光学手段により偏向されたレーザ光の前記被走査面上における走査速度を等速にする走査光学系と、前記光源からのレーザ光を、主走査方向に長い線状光にし、前記走査光学手段の反射面に結像させる線状集光素子と、を備え、前記線状集光素子は、前記光源からのレーザ光が入射する面又は前記光源からのレーザ光が出射する面のうち一方の面に回折効果を有する回折部を備え、周囲温度変動に起因する前記回折部のパワー変化が、前記主走査方向に対して直交する副走査方向における周囲温度変動起因の焦点位置変化を補正するように前記回折部は形成され、前記回折部は、第1の回折面と第2の回折面とを含むブレーズド格子形状をなし、前記第1の回折面は、平面状に形成され、前記第2の回折面は、曲面状に形成されることを特徴とする(請求項1)。   An optical scanning optical apparatus according to an embodiment of the present invention includes a light source that emits laser light, scanning optical means that deflects the laser light from the light source and scans the surface to be scanned in the main scanning direction, and the scanning A scanning optical system that makes the scanning speed of the laser light deflected by the optical means constant on the surface to be scanned, and the laser light from the light source is made linear light that is long in the main scanning direction, and the scanning optical means A linear condensing element that forms an image on a reflecting surface, and the linear condensing element is one of a surface on which laser light from the light source is incident or a surface on which laser light from the light source is emitted. A diffractive portion having a diffractive effect, so that the power change of the diffractive portion due to ambient temperature fluctuations corrects the focal position change due to ambient temperature fluctuations in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction. The diffraction part is formed and the circuit The portion has a blazed grating shape including a first diffractive surface and a second diffractive surface, the first diffractive surface is formed in a planar shape, and the second diffractive surface is formed in a curved surface shape. (Claim 1).

上記構成によれば、走査光学手段は、光源からのレーザ光を偏向し、被走査面上で主走査方向に走査させる。走査光学系は、偏向されたレーザ光の被走査面上における走査速度を等速にする。レーザ光は、線状集光素子によって、主走査方向に長い線状光にされる。線状集光素子は、レーザ光が入射する又は出射する面のうち一方の面に回折効果を有する回折部を備える。周囲温度変動に起因する回折部のパワー変化は、主走査方向に対して直交する副走査方向における周囲温度変動起因の焦点位置変化を補正する。したがって、副走査方向の焦点位置変化を生ずることが防止される。かくして、ガラスレンズを用いることなく光学系を構成でき、製造コストの低廉化を図ることができる。また、回折部は、第1の回折面と第2の回折面とを含む。第1の回折面は、平面状に形成されるので、比較的廉価に形成可能である。第2の回折面は、曲面状に形成されるので、収差の増大に起因する画像品質の低下を防止することができる。   According to the above configuration, the scanning optical means deflects the laser light from the light source and scans the surface to be scanned in the main scanning direction. The scanning optical system makes the scanning speed of the deflected laser light on the surface to be scanned uniform. The laser light is converted into linear light that is long in the main scanning direction by the linear condensing element. A linear condensing element is provided with the diffraction part which has a diffraction effect in one surface among the surfaces which a laser beam injects or radiate | emits. The power change of the diffractive portion caused by the ambient temperature fluctuation corrects the focal position change caused by the ambient temperature fluctuation in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction. Therefore, it is possible to prevent the focal position change in the sub-scanning direction. Thus, the optical system can be configured without using a glass lens, and the manufacturing cost can be reduced. The diffractive portion includes a first diffractive surface and a second diffractive surface. Since the first diffractive surface is formed in a planar shape, it can be formed at a relatively low cost. Since the second diffractive surface is formed in a curved surface shape, it is possible to prevent a decrease in image quality due to an increase in aberration.

上記構成において、前記第2の回折面は、キノフォームをなすことが好ましい(請求項2)。   In the above configuration, the second diffractive surface preferably forms a kinoform.

上記構成によれば、第2の回折面が、キノフォームをなすので、収差の増大に起因する画像品質の低下を好適に防止することができる。   According to the above configuration, since the second diffractive surface forms a kinoform, it is possible to suitably prevent a decrease in image quality due to an increase in aberration.

上記構成において、前記第2の回折面は、前記回折部の中央に形成されることが好ましい(請求項3)。   In the above configuration, it is preferable that the second diffractive surface is formed at the center of the diffractive portion.

上記構成によれば、第2の回折面が、回折部の中央に形成されるので、収差の増大に起因する画像品質の低下を更に好適に防止することができる。   According to the above configuration, since the second diffractive surface is formed at the center of the diffractive portion, it is possible to more suitably prevent a decrease in image quality due to an increase in aberration.

上記構成において、前記第2の回折面は、前記回折部の中心線から0.5mm以内の距離範囲に形成されることが好ましい(請求項4)。   In the above configuration, it is preferable that the second diffractive surface is formed within a distance range of 0.5 mm or less from the center line of the diffractive portion.

上記構成によれば、第2の回折面は、回折部の中心線から0.5mm以内の距離範囲に形成されるので、回折部の回折面の多くを平面状の第1の回折面から形成することができ、比較的低廉に回折部を形成することができる。   According to the above configuration, since the second diffractive surface is formed within a distance range of 0.5 mm or less from the center line of the diffractive portion, most of the diffractive surfaces of the diffractive portion are formed from the planar first diffractive surface. The diffraction part can be formed at a relatively low cost.

上記構成において、前記線状集光素子は、前記回折部の反対側の面に、前記光源からのレーザ光を屈折させる屈折部を備え、周囲温度変動に起因する前記回折部及び前記屈折部のパワー変化が、前記副走査方向における周囲温度変動起因の焦点位置変化を補正するように前記回折部及び前記屈折部が形成されることが好ましい(請求項5)。   In the above configuration, the linear condensing element includes a refracting unit that refracts laser light from the light source on a surface opposite to the diffractive unit, and the diffractive unit and the refracting unit that are caused by ambient temperature fluctuations. It is preferable that the diffractive part and the refracting part are formed so that the power change corrects the focal position change caused by the ambient temperature fluctuation in the sub-scanning direction.

上記構成によれば、屈折部のパワー変化を併せて利用して、周囲温度変動に起因する焦点位置変化を補正するので、回折格子の設計自由度を向上させることができる。   According to the above configuration, since the change in the focal position caused by the ambient temperature fluctuation is corrected by using the power change in the refracting portion, the degree of freedom in designing the diffraction grating can be improved.

上記構成において、前記屈折部が、前記光源からのレーザ光が入射する面に形成されるとともに、凹面形状をなすことが好ましい(請求項6)。   The said structure WHEREIN: While the said refractive part is formed in the surface into which the laser beam from the said light source injects, it is preferable to make concave surface shape (Claim 6).

上記構成によれば、屈折部界面からの反射光が光源まで到達することを防止することができる。   According to the above configuration, it is possible to prevent the reflected light from the refraction part interface from reaching the light source.

上記構成において、前記走査光学系は、前記走査光学手段側に配した第1のレンズと、前記被走査面側に配した第2のレンズを備え、前記第1のレンズは主走査方向に正のパワーを、前記副走査方向に負のパワーをそれぞれ有し、前記第2のレンズは副走査方向に正のパワーを有し、前記第1のレンズの前記主走査方向のパワーは、前記第2のレンズの主走査方向のパワーよりも大きく、前記第1と第2のレンズのうち一方が非球面形状をなすことが好ましい(請求項7)。   In the above configuration, the scanning optical system includes a first lens disposed on the scanning optical means side and a second lens disposed on the scanned surface side, and the first lens is aligned in the main scanning direction. The second lens has a positive power in the sub-scanning direction, and the power of the first lens in the main scanning direction is the first power in the main scanning direction. It is preferable that one of the first and second lenses has an aspherical shape that is greater than the power of the second lens in the main scanning direction.

上記構成によれば、走査光学手段と第1のレンズとの間を短く、被走査面と第2のレンズとの間を長くすることができ、小型の走査光学系を用いることができる。したがって、光走査光学装置を小型、軽量に構成できる。   According to the above configuration, the distance between the scanning optical means and the first lens can be shortened, and the distance between the surface to be scanned and the second lens can be lengthened, and a small scanning optical system can be used. Therefore, the optical scanning optical device can be configured to be small and light.

上記構成において、前記線状集光素子は、オレフィン系樹脂材料により形成されることが好ましい(請求項8)。   The said structure WHEREIN: It is preferable that the said linear condensing element is formed with an olefin resin material (Claim 8).

上記構成によれば、湿度の高い場所でも水分吸収が少なく、水分吸収による屈折率変化が起きないオレフィン系樹脂材料を用いることにより、屈折率の変動を最小限とすることができる。   According to the said structure, the fluctuation | variation of a refractive index can be minimized by using the olefin resin material which has little moisture absorption in a high humidity place, and the refractive index change by moisture absorption does not occur.

本発明の他の実施形態に係る画像形成装置は、上述した特徴を備える光走査光学装置を搭載する(請求項9)。   An image forming apparatus according to another embodiment of the present invention includes an optical scanning optical device having the above-described features.

上記構成によれば、上記の光走査光学装置に関して示された様々な利点を備える画像形成装置が提供される。   According to the above configuration, an image forming apparatus having various advantages shown with respect to the optical scanning optical device is provided.

上述の如く、本発明に係る光走査光学装置及び画像形成装置は、環境温度の変動に起因する副走査方向への焦点位置変化を好適に防止できる。   As described above, the optical scanning optical apparatus and the image forming apparatus according to the present invention can suitably prevent the focal position change in the sub-scanning direction due to the fluctuation of the environmental temperature.

本発明の一実施形態に係る光走査光学装置を露光装置として組み込んだ画像形成装置の構成概略の斜視図である。1 is a schematic perspective view of a configuration of an image forming apparatus in which an optical scanning optical apparatus according to an embodiment of the present invention is incorporated as an exposure apparatus. 本発明の一実施形態に係る光走査光学装置を画像形成装置における感光体の露光装置に応用した構成概略の斜視図である。1 is a perspective view of a schematic configuration in which an optical scanning optical device according to an embodiment of the present invention is applied to a photoconductor exposure apparatus in an image forming apparatus. 図2に示した光走査光学装置の副走査方向断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view in the sub-scanning direction of the optical scanning optical device shown in FIG. 2. 図4(a)は本発明の一実施形態に係る光走査光学装置に用いられるシリンドリカルレンズ4の回折格子側から見た斜視図であり、図4(b)はシリンドリカル面側から見た斜視図であり、図4(c)はシリンドリカルレンズの断面図であり、図4(c)中の楕円部には、主走査方向にはパワーを持たないフレネルな回折格子の部分が拡大して示される。4A is a perspective view of the cylindrical lens 4 used in the optical scanning optical apparatus according to the embodiment of the present invention as seen from the diffraction grating side, and FIG. 4B is a perspective view as seen from the cylindrical surface side. 4C is a cross-sectional view of the cylindrical lens, and an elliptical portion in FIG. 4C shows an enlarged portion of a Fresnel diffraction grating having no power in the main scanning direction. . シリンドリカルレンズの入射面に形成される凹状の屈折部の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of the concave refracting part formed in the entrance plane of a cylindrical lens. シリンドリカルレンズの入射面に形成される凹状の屈折部の効果を説明するグラフである。It is a graph explaining the effect of the concave refracting part formed in the entrance plane of a cylindrical lens. シリンドリカルレンズの回折部の更なる改良形態を説明する図である。It is a figure explaining the further improvement form of the diffraction part of a cylindrical lens. 図4に示す回折部(ブレーズド格子形状)を備えるシリンドリカルレンズを用いたときの光強度分布と図7に示す回折部(キノフォーム)を備えるシリンドリカルレンズを用いたときの光強度分布を対比するグラフである。FIG. 4 is a graph comparing the light intensity distribution when using a cylindrical lens with a diffractive part (blazed grating shape) shown in FIG. 4 and the light intensity distribution when using a cylindrical lens with a diffractive part (kinoform) shown in FIG. It is. シリンドリカルレンズの回折部の更なる改良形態を説明する図である。It is a figure explaining the further improvement form of the diffraction part of a cylindrical lens. 回折部の中央領域に曲面形状の回折部を形成したときの突条を形成したときの光強度分布を示す。The light intensity distribution when forming a protrusion when a curved diffractive part is formed in the central region of the diffractive part is shown. 回折部の中央領域に平面形状の回折部を形成したときの突条を形成したときの光強度分布を示す。The light intensity distribution when a protrusion is formed when a planar diffractive part is formed in the central region of the diffractive part is shown.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状並びに相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲を限定する趣旨ではなく、単なる例示的説明に過ぎない。   Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely illustrative. Absent.

最初に本発明の一実施形態に係る光走査光学装置の構成を簡単に説明する。本発明の一実施形態に係る光走査光学装置は、半導体レーザからなる光源と、シリンドリカルレンズと、走査光学手段と、走査光学系を備える。シリンドリカルレンズは、光源からの光を、主走査方向に長い線状光にし、線状光を走査光学手段の反射面に結像させる。走査光学手段は、シリンドリカルレンズにより線状化された光を偏向するとともに、被走査面(画像形成装置においては、一様に帯電された感光体など)上で主走査方向に走査させる。尚、走査光学手段として、ポリゴンミラーを例示することができる。走査光学系は、被走査面上の偏向された光の走査速度を等速にする。走査光学系として、fθレンズを例示することができる。   First, the configuration of an optical scanning optical device according to an embodiment of the present invention will be briefly described. An optical scanning optical apparatus according to an embodiment of the present invention includes a light source including a semiconductor laser, a cylindrical lens, scanning optical means, and a scanning optical system. The cylindrical lens converts the light from the light source into linear light that is long in the main scanning direction, and forms an image on the reflecting surface of the scanning optical means. The scanning optical means deflects the light linearized by the cylindrical lens and scans in the main scanning direction on the surface to be scanned (such as a uniformly charged photoconductor in the image forming apparatus). An example of the scanning optical means is a polygon mirror. The scanning optical system makes the scanning speed of the deflected light on the surface to be scanned uniform. An fθ lens can be exemplified as the scanning optical system.

次に、シリンドリカルレンズ及び走査光学系について、詳述する。シリンドリカルレンズは、光が入射又は出射する一の面に回折部を備え、他の面に弧状に湾曲し、凹面をなすシリンドリカル面(屈折部)を備える。回折部は、主走査方向にパワーを持たない回折効果を発揮する。   Next, the cylindrical lens and the scanning optical system will be described in detail. The cylindrical lens includes a diffractive portion on one surface where light enters or exits, and includes a cylindrical surface (refractive portion) that is curved in an arc shape and forms a concave surface on the other surface. The diffractive part exhibits a diffractive effect having no power in the main scanning direction.

fθレンズなどからなる走査光学系は、走査光学手段(ポリゴンミラー)側に配される第1のレンズと、被走査面側に配される第2のレンズから構成される。第1のレンズは、主走査方向に正のパワーを有し、主走査方向と直交する副走査方向には負のパワーを有する。第2のレンズは、副走査方向に正のパワーを有する。尚、第1のレンズの主走査方向のパワーは、第2レンズの主走査方向のパワーよりも大きい。   A scanning optical system including an fθ lens and the like includes a first lens disposed on the scanning optical means (polygon mirror) side and a second lens disposed on the scanned surface side. The first lens has positive power in the main scanning direction and negative power in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction. The second lens has positive power in the sub-scanning direction. Note that the power of the first lens in the main scanning direction is larger than the power of the second lens in the main scanning direction.

第1のレンズと第2のレンズのうちいずれか一方のレンズは、非球面形状をなす。これにより、第1のレンズと走査光学手段(ポリゴンミラー)間の距離が長く、被走査面と第2レンズとの間の距離が短くなるように、第1レンズ及び第2レンズを設置することができる。このような構成を採用することにより、小型の走査光学手段を用いることができ、光走査光学装置の小型化並びに軽量化を図ることができる。   Either one of the first lens and the second lens has an aspherical shape. Thus, the first lens and the second lens are installed so that the distance between the first lens and the scanning optical means (polygon mirror) is long and the distance between the scanned surface and the second lens is short. Can do. By adopting such a configuration, a small scanning optical means can be used, and the optical scanning optical device can be reduced in size and weight.

光走査光学装置中の温度変動は、半導体レーザの波長変動を生じさせ、シリンドリカルレンズの屈折部と回折部のパワー変化をもたらす。したがって、上述した光走査光学装置は、シリンドリカルレンズの屈折部と回折部のパワー変化を用いて、温度変動に起因する走査光学系の副走査方向の焦点位置変化を補正することが可能となる。よって、本実施形態は、非常に簡単な構成で、環境温度の変動があっても、副走査方向への焦点位置変化を起こさず、また、小型且つ軽量化された光走査光学装置と画像形成装置を提供することができる。   Temperature fluctuations in the optical scanning optical device cause wavelength fluctuations in the semiconductor laser, and cause power changes in the refractive and diffractive parts of the cylindrical lens. Therefore, the optical scanning optical device described above can correct the focal position change in the sub-scanning direction of the scanning optical system caused by the temperature variation by using the power change of the refractive part and the diffraction part of the cylindrical lens. Therefore, this embodiment has a very simple configuration, does not cause a change in the focal position in the sub-scanning direction even when the environmental temperature fluctuates, and is an optical scanning optical device and image formation that are small and light. An apparatus can be provided.

図1は、上述の光走査光学装置を組み込んだ画像形成装置の内部構造を概略的に示す図である。尚、図1において示される画像形成装置は、プリンタであるが、ファクシミリ、コピー機などの他の画像形成装置に本実施例の原理を適用することも可能である。図1においてY−Y方向を前後方向といい、特に−Y方向を前方、+Y方向を後方という。上述の光走査光学装置は、図1に示す画像形成装置において、露光装置23として組み込まれている。   FIG. 1 is a diagram schematically showing the internal structure of an image forming apparatus incorporating the above-described optical scanning optical device. The image forming apparatus shown in FIG. 1 is a printer, but the principle of this embodiment can also be applied to other image forming apparatuses such as a facsimile machine and a copier. In FIG. 1, the Y-Y direction is referred to as the front-rear direction, in particular, the -Y direction is referred to as the front, and the + Y direction is referred to as the rear. The above-described optical scanning optical device is incorporated as an exposure device 23 in the image forming apparatus shown in FIG.

プリンタ100は、装置本体11を備える。装置本体11下部に、給紙装置30が配設される。給紙装置30は、積載された用紙P1(記録媒体)の束(以下、用紙束Pという)から1枚ずつ用紙P1を繰り出す。給紙装置30の上方に仕切板115が配される。仕切板115の上方に、給紙装置30から供給された用紙P1上にトナー像を転写する画像形成部20と、画像形成部20で転写された用紙P1上のトナー像を用紙P1に定着させる定着ユニット27が配設される。定着ユニット27でトナー像を定着された用紙P1は、装置本体11の上面の一部を形成する排紙トレイ117へ排紙される。   The printer 100 includes a device main body 11. A sheet feeding device 30 is disposed at the lower part of the apparatus main body 11. The sheet feeding device 30 feeds the sheets P1 one by one from a bundle of stacked sheets P1 (recording medium) (hereinafter referred to as a sheet bundle P). A partition plate 115 is disposed above the sheet feeding device 30. Above the partition plate 115, the image forming unit 20 that transfers the toner image onto the paper P1 supplied from the paper feeding device 30, and the toner image on the paper P1 transferred by the image forming unit 20 is fixed to the paper P1. A fixing unit 27 is provided. The sheet P1 on which the toner image is fixed by the fixing unit 27 is discharged to a discharge tray 117 that forms a part of the upper surface of the apparatus main body 11.

給紙装置30は、用紙束Pを積載するとともに、装置本体11に対して挿脱可能に装着された用紙カセット39と、用紙カセット39の前方側の対応した位置に用紙束Pから1枚ずつ最上位の用紙P1を繰り出させる大径の給紙ローラ311を備える。給紙ローラ311の直上位置には、小径の搬送コロ312が設けられる。   The sheet feeding device 30 stacks the sheet bundle P, and the sheet cassette 39 that is detachably attached to the apparatus main body 11 and the sheet bundle P one by one at a corresponding position on the front side of the sheet cassette 39. A large-diameter paper feed roller 311 for feeding the uppermost paper P1 is provided. A transport roller 312 having a small diameter is provided immediately above the paper feed roller 311.

給紙ローラ311の駆動によって用紙カセット39から繰り出された用紙P1は、搬送コロ312を介し、給紙搬送路313、給紙搬送路313の用紙搬送方向下流端に設けられたレジストローラ対314を順次通って画像形成部20に給紙される。なお、用紙カセット39の前壁38は、給紙ローラ311から画像形成部20へ用紙P1をガイドするガイド面としての役割を担う。   The paper P1 fed out of the paper cassette 39 by driving the paper feed roller 311 passes through a transport roller 312 and passes through a pair of registration rollers 314 provided at the downstream end of the paper feed transport path 313 and the paper feed transport path 313 in the paper transport direction. The paper is sequentially fed to the image forming unit 20. The front wall 38 of the paper cassette 39 serves as a guide surface for guiding the paper P1 from the paper feed roller 311 to the image forming unit 20.

画像形成部20は、コンピュータ等から伝送された画像情報に基づき用紙P1にトナー像を転写する。画像形成部20は、感光体ドラム(像担持体)21を備える。感光体ドラム21は、左右方向(図1の紙面と直交する方向)に延びる回転中心軸を備える。感光体ドラム21の周面に沿って時計回りに、感光体ドラム21の直上位置から帯電器22、露光装置23、現像装置24、転写ローラ25およびクリーニング装置26が配設される。   The image forming unit 20 transfers the toner image onto the paper P1 based on image information transmitted from a computer or the like. The image forming unit 20 includes a photosensitive drum (image carrier) 21. The photosensitive drum 21 includes a rotation center axis extending in the left-right direction (a direction orthogonal to the paper surface of FIG. 1). A charger 22, an exposure device 23, a developing device 24, a transfer roller 25, and a cleaning device 26 are disposed in a clockwise direction along the peripheral surface of the photosensitive drum 21 from a position immediately above the photosensitive drum 21.

感光体ドラム21の周面には、コンピュータ等の外部の機器から伝送される画像データに応じた静電潜像及びこの静電潜像に沿ったトナー像が形成される。帯電器22は、時計回りに回転している感光体ドラム21の周面に一様な電荷を形成する。本実施例においては、ワイヤからのコロナ放電により感光体ドラム21の周面に電荷を付与するコロナ放電方式のものが採用されている。これに代えて、帯電ローラ方式の帯電器22を採用してもよい。帯電ローラ方式の帯電器22を用いる場合は、帯電ローラが感光体ドラム21の周面と当接し、従動回転しながら、感光体ドラム21の周面に電荷を与えることとなる。   An electrostatic latent image corresponding to image data transmitted from an external device such as a computer and a toner image along the electrostatic latent image are formed on the peripheral surface of the photosensitive drum 21. The charger 22 forms a uniform charge on the peripheral surface of the photosensitive drum 21 rotating clockwise. In the present embodiment, a corona discharge type that applies a charge to the peripheral surface of the photosensitive drum 21 by corona discharge from a wire is employed. Instead of this, a charging roller type charger 22 may be adopted. When the charging roller type charger 22 is used, the charging roller comes into contact with the peripheral surface of the photosensitive drum 21 and charges the peripheral surface of the photosensitive drum 21 while being driven to rotate.

露光装置23は、コンピュータ等の外部の機器から伝送されてきた画像データに基づき、強弱の付与されたレーザ光を、回転している感光体ドラム21の周面に照射する。レーザ光が照射された部分の電荷が消去されることによって、静電潜像が感光体ドラム21の周面に形成される。   The exposure device 23 irradiates the peripheral surface of the rotating photosensitive drum 21 with laser light to which intensity is applied based on image data transmitted from an external device such as a computer. The electrostatic latent image is formed on the peripheral surface of the photosensitive drum 21 by erasing the charge of the portion irradiated with the laser light.

現像装置24は、トナーを貯蔵するトナーコンテナ241から感光体ドラム21の周面にトナーを供給し、感光体ドラム21周面の静電潜像が形成された部分にトナーを付着させる。これにより、感光体ドラム21の周面にトナー像が形成される。   The developing device 24 supplies toner from the toner container 241 that stores toner to the circumferential surface of the photosensitive drum 21, and attaches the toner to a portion of the circumferential surface of the photosensitive drum 21 where the electrostatic latent image is formed. As a result, a toner image is formed on the peripheral surface of the photosensitive drum 21.

転写ローラ25は、感光体ドラム21の直下位置に送り込まれた用紙P1に対して、感光体ドラム21の周面に形成されているプラスに帯電したトナー像を用紙P1に転写させる。転写ローラ25は、トナー像の電荷と逆極性であるマイナスの電荷を用紙P1に付与する。   The transfer roller 25 transfers a positively charged toner image formed on the peripheral surface of the photosensitive drum 21 to the paper P1 with respect to the paper P1 sent to a position immediately below the photosensitive drum 21. The transfer roller 25 applies a negative charge having a polarity opposite to that of the toner image to the sheet P1.

感光体ドラム21の直下位置に到達した用紙P1は、転写ローラ25と感光体ドラム21とによって押圧挟持され、用紙P1に対する転写処理が施される。この転写処理は、プラスに帯電した感光体ドラム21周面のトナー像を、マイナスに帯電した用紙P1の表面に向けて引き剥がす処理である。   The paper P1 that has reached the position directly below the photosensitive drum 21 is pressed and sandwiched between the transfer roller 25 and the photosensitive drum 21, and a transfer process is performed on the paper P1. This transfer process is a process of peeling off the toner image on the circumferential surface of the photosensitive drum 21 that is positively charged toward the surface of the negatively charged sheet P1.

クリーニング装置26は、用紙P1への転写処理後の感光体ドラム21の周面に残留しているトナーを取り除いて清浄化する。クリーニング装置26によって清浄化された感光体ドラム21の周面は、次の画像形成処理のために再び帯電器22へ向かう。   The cleaning device 26 removes the toner remaining on the peripheral surface of the photosensitive drum 21 after the transfer process to the paper P1 and cleans it. The peripheral surface of the photoconductive drum 21 cleaned by the cleaning device 26 goes to the charger 22 again for the next image forming process.

定着ユニット27は、画像形成部20において転写された用紙P1上のトナー像を用紙P1に定着させる。定着ユニット27は、加熱源、加熱組立体及び加圧組立体を備える。加熱組立体は、トナー像を熱により定着させるための加熱ローラ271とを備える。加熱源は、略円筒形状に形成された加熱ローラ271内に収容される。本実施例では、加熱源としてハロゲンヒータ273が用いられる。加熱組立体は、加圧ローラ272及び加圧ローラ272を加熱ローラ271に圧接させるための適切な付勢機構を備える。加熱ローラ271は、回転中心軸周りに時計回りに回転し、加圧ローラ272は加熱ローラ272に対して従動回転し、回転中心軸周りに反時計回りに回転する。加熱ローラ271と加圧ローラ272の間にはニップ部が形成される。転写処理後の用紙P1は、ニップ部を通過する。加熱ローラ271からの熱並びに加圧ローラ272からの圧力によって、用紙P1上のトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙P1は、排紙搬送路315を通って排紙トレイ117へ排出される。   The fixing unit 27 fixes the toner image on the paper P1 transferred by the image forming unit 20 to the paper P1. The fixing unit 27 includes a heating source, a heating assembly, and a pressure assembly. The heating assembly includes a heating roller 271 for fixing the toner image by heat. The heating source is accommodated in a heating roller 271 formed in a substantially cylindrical shape. In this embodiment, a halogen heater 273 is used as a heating source. The heating assembly includes a pressure roller 272 and a suitable biasing mechanism for pressing the pressure roller 272 against the heat roller 271. The heating roller 271 rotates clockwise around the rotation center axis, the pressure roller 272 rotates following the heating roller 272, and rotates counterclockwise around the rotation center axis. A nip portion is formed between the heating roller 271 and the pressure roller 272. The sheet P1 after the transfer process passes through the nip portion. The toner image on the paper P <b> 1 is fixed by the heat from the heating roller 271 and the pressure from the pressure roller 272. The sheet P1 on which the toner image is fixed is discharged to the discharge tray 117 through the discharge conveyance path 315.

図2は、図1に露光装置23として組み込まれた光走査光学装置の構成概略の斜視図であり、図3は図2に示す光走査光学装置の副走査方向断面図である。以下の説明では、同一構成要素には同一番号を付している。   2 is a schematic perspective view of the configuration of the optical scanning optical apparatus incorporated as the exposure apparatus 23 in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view in the sub-scanning direction of the optical scanning optical apparatus shown in FIG. In the following description, the same number is attached | subjected to the same component.

本実施形態の光走査光学装置は、例えば、780nm帯半導体レーザよりなる光源1と、光源1からの光を平行光にするカップリングレンズとして用いられるガラス非球面コリメートレンズ2と、この平行光を所定の大きさとする開口31を備える開口絞り(アパーチャー)3と、カップリングレンズからの平行光を主走査方向10に長い線状光にし、回転反射鏡(ポリゴンミラー)5の反射面5aに結像させるシリンドリカルレンズ4などの線状集光素子と、線状集光素子により結像された光を被走査面上で走査する回転反射鏡(ポリゴンミラー)5と、回転反射鏡(ポリゴンミラー)5により偏向された光の被走査面上における走査速度を等速にするfθレンズなどの走査光学系6、7を備える。尚、図2に示す露光装置では、反射鏡8が、走査光学系6、7を通過した光を、被走査面9に反射させているが、本発明はこれに限定されるものではなく、反射鏡8を備えない構成も採用可能である。また、図2に示す露光装置では、シリンドリカルレンズ4は、光源1からの光が入射する入射面に弧状に湾曲したシリンドリカル面(凹面:屈折部)を備え、出射面に回折面を有するが、入射面側に回折面を形成し、出射面側にシリンドリカル面(凹面:屈折部)を形成することも可能である。シリンドリカルレンズ4の材質として、ZEONEXE48R(日本ゼオン株式会社の登録商標)等のオレフィン系樹脂等を例示することができる。   The optical scanning optical device according to the present embodiment includes, for example, a light source 1 made of a 780 nm band semiconductor laser, a glass aspheric collimating lens 2 used as a coupling lens that makes light from the light source 1 parallel light, and the parallel light. An aperture stop (aperture) 3 having an aperture 31 having a predetermined size and parallel light from the coupling lens are converted into linear light that is long in the main scanning direction 10 and is connected to the reflecting surface 5a of the rotary reflecting mirror (polygon mirror) 5. A linear condensing element such as a cylindrical lens 4 to be imaged, a rotating reflecting mirror (polygon mirror) 5 that scans the light imaged by the linear condensing element on the surface to be scanned, and a rotating reflecting mirror (polygon mirror) 5 is provided with scanning optical systems 6 and 7 such as an fθ lens for making the scanning speed of the light deflected by 5 constant on the surface to be scanned. In the exposure apparatus shown in FIG. 2, the reflecting mirror 8 reflects the light that has passed through the scanning optical systems 6 and 7 to the surface 9 to be scanned, but the present invention is not limited to this. A configuration without the reflecting mirror 8 can also be employed. In the exposure apparatus shown in FIG. 2, the cylindrical lens 4 includes a cylindrical surface (concave surface: a refracting portion) curved in an arc shape on an incident surface on which light from the light source 1 is incident, and has a diffraction surface on an output surface. It is also possible to form a diffractive surface on the incident surface side and a cylindrical surface (concave surface: refracting portion) on the output surface side. Examples of the material of the cylindrical lens 4 include olefin-based resins such as ZEONEXE48R (registered trademark of Nippon Zeon Co., Ltd.).

シリンドリカルレンズ4などの線状集光素子に設ける回折面は、フレネルな回折格子であり、主走査方向10にはパワーを持たない形状とされる。これにより、温度変動に起因する回折効果の変化が主走査方向に影響することを防ぐことが可能となる。   A diffractive surface provided in a linear condensing element such as the cylindrical lens 4 is a Fresnel diffraction grating and has a shape having no power in the main scanning direction 10. Thereby, it is possible to prevent the change in the diffraction effect due to the temperature fluctuation from affecting the main scanning direction.

fθレンズ6、7などの走査光学系は、主走査方向に正のパワーを有するとともに、主走査方向と直交する副走査方向に負のパワーを持つ第1レンズ6と、副走査方向に正のパワーを有する第2レンズ7とで構成される。図2に示す光走査光学装置では、第1レンズ6が非球面形状をなし、第2レンズ7が球面形状をなしているが、第1レンズ6を球面形状とし、第2レンズ7を非球面形状とすることも可能である。   The scanning optical system such as the fθ lenses 6 and 7 has a positive power in the main scanning direction, a first lens 6 having a negative power in the sub scanning direction orthogonal to the main scanning direction, and a positive power in the sub scanning direction. And a second lens 7 having power. In the optical scanning optical apparatus shown in FIG. 2, the first lens 6 has an aspherical shape and the second lens 7 has a spherical shape. However, the first lens 6 has a spherical shape and the second lens 7 has an aspherical shape. It is also possible to have a shape.

本実施形態では、fθレンズ6、7などの走査光学系における温度変動に伴う副走査方向の焦点位置変化は、半導体レーザなどの光源1の温度変動に伴う波長変動により生ずるシリンドリカルレンズ4の屈折部と回折部のパワー変化を用いて補正される。   In the present embodiment, the focal position change in the sub-scanning direction accompanying the temperature fluctuation in the scanning optical system such as the fθ lenses 6 and 7 is caused by the wavelength fluctuation accompanying the temperature fluctuation of the light source 1 such as a semiconductor laser. And correction using the power change of the diffraction part.

このように光走査光学装置を構成することで、非常に簡単な構成で、環境温度の変動に起因する副走査方向の焦点位置変化を防ぐことが可能となる。さらに、fθレンズ6、7の主走査方向の正、負のパワーの配分によって、第1のレンズ6とポリゴンミラー5との間を短く、被走査面(感光体)9と第2のレンズ7との間を長くすることができ、光走査光学装置を小型且つ軽量に構成できる。また、この光走査光学装置を用いる画像形成装置も小型且つ軽量にすることができ、加えて、高精細な画像形成が可能となる。   By configuring the optical scanning optical device in this way, it is possible to prevent a change in the focal position in the sub-scanning direction due to a change in the environmental temperature with a very simple configuration. Further, the distribution between the positive and negative powers of the fθ lenses 6 and 7 in the main scanning direction shortens the distance between the first lens 6 and the polygon mirror 5, and the surface to be scanned (photosensitive member) 9 and the second lens 7. The optical scanning optical device can be made small and light. In addition, an image forming apparatus using this optical scanning optical device can be reduced in size and weight, and in addition, a high-definition image can be formed.

図4(a)は、本実施形態の光走査光学装置に用いるシリンドリカルレンズ4を回折格子側から見た斜視図であり、図4(b)はシリンドリカル面(屈折部)側から見た斜視図であり、図4(c)はシリンドリカルレンズの副走査方向の断面図である。図4(c)の楕円で囲んだ部分には、主走査方向10にはパワーを持たないフレネルな回折格子の部分が拡大して示されている。   4A is a perspective view of the cylindrical lens 4 used in the optical scanning optical apparatus according to the present embodiment as seen from the diffraction grating side, and FIG. 4B is a perspective view of the cylindrical lens 4 as seen from the cylindrical surface (refractive portion) side. FIG. 4C is a cross-sectional view of the cylindrical lens in the sub-scanning direction. In the portion surrounded by an ellipse in FIG. 4C, a portion of a Fresnel diffraction grating having no power in the main scanning direction 10 is shown enlarged.

図4に例示されるシリンドリカルレンズ4は、略直方体に形成され、中央部に負のパワーを持つシリンドリカル面(屈折部)42を備え、シリンドリカル面(屈折部)42の逆側の面にフレネルな回折格子41を備える。シリンドリカル面(屈折部)42は、副走査方向において弧状に湾曲した凹形状をなす面である。図4には示されていないが、正のパワーを持つシリンドリカルレンズと組み合わせて、図4のシリンドリカルレンズは用いられる。   The cylindrical lens 4 illustrated in FIG. 4 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, includes a cylindrical surface (refractive portion) 42 having a negative power at the center, and has a Fresnel surface on the opposite side of the cylindrical surface (refractive portion) 42. A diffraction grating 41 is provided. The cylindrical surface (refractive portion) 42 is a surface having a concave shape curved in an arc shape in the sub-scanning direction. Although not shown in FIG. 4, the cylindrical lens of FIG. 4 is used in combination with a cylindrical lens having a positive power.

このシリンドリカルレンズ4のフレネルな回折格子41は、図で明らかなように主走査方向10に略平行(副走査方向に対して直角)に設けられ、かつ、主走査方向10にはパワーを持たない回折格子である。図4(c)に明瞭に示される如く、回折格子41は、主走査方向10に延びる断面略直角三角形状の突条411を副走査方向に連設してなり、回折格子41全体として、鋸刃形状(一般的に、ブレーズド格子形状と呼ばれる)をなす。また、回折格子41中心を軸に各突条411は対称の向きをなす。各突条の斜面が回折面412となる。   The Fresnel diffraction grating 41 of the cylindrical lens 4 is provided substantially parallel to the main scanning direction 10 (perpendicular to the sub-scanning direction) as is apparent in the figure, and has no power in the main scanning direction 10. It is a diffraction grating. As clearly shown in FIG. 4 (c), the diffraction grating 41 is formed by connecting protrusions 411 having a substantially right-angled triangular cross section extending in the main scanning direction 10 in the sub-scanning direction. It has a blade shape (generally called a blazed lattice shape). Further, the protrusions 411 are symmetrical with respect to the center of the diffraction grating 41. The slope of each protrusion becomes the diffraction surface 412.

シリンドリカルレンズ4は、上述の如く、オレフィン系樹脂材料により形成される。オレフィン系樹脂材料は、湿度の高い場所でも水分吸収が少ないため、水分吸収に起因するシリンドリカルレンズ4の屈折率変化を最小限とすることができる。なお、以上の説明では、回折格子をシリンドリカルレンズ4に形成した場合を例に説明したが、シリンドリカルレンズ4とは独立とした回折格子部材に設けても良いことは勿論である。   The cylindrical lens 4 is formed of an olefin resin material as described above. Since the olefin-based resin material has little moisture absorption even in a place with high humidity, the refractive index change of the cylindrical lens 4 due to moisture absorption can be minimized. In the above description, the case where the diffraction grating is formed on the cylindrical lens 4 has been described as an example. However, it is needless to say that the diffraction grating member may be provided independently of the cylindrical lens 4.

次に、この光走査光学装置における温度変動に伴う焦点位置変化に対する補正について説明する。上記の説明において、線状集光素子として用いられるシリンドリカルレンズ4をZEONEXE48R等のオレフィン系樹脂等で形成するとともに、シリンドリカルレンズ4の一の面に回折面を形成した系を用いたが、ここでは、回折面を有さないシリンドリカルレンズを用いた系について考える。この回折面を有さないシリンドリカルレンズを用いた系において、系全体での温度変動に対する感度が、例えば、0.2mm/1℃であるとする。   Next, the correction for the focal position change accompanying the temperature fluctuation in the optical scanning optical apparatus will be described. In the above description, the cylindrical lens 4 used as the linear condensing element is formed of an olefin resin such as ZEONEEXE 48R, and a system in which a diffractive surface is formed on one surface of the cylindrical lens 4 is used. Consider a system using a cylindrical lens without a diffractive surface. In a system using a cylindrical lens having no diffractive surface, the sensitivity to temperature fluctuations in the entire system is, for example, 0.2 mm / 1 ° C.

ここで、この光走査光学装置が、例えば、dtだけ昇温した場合を考える。この昇温で走査光学素子の屈折率nはdn/dtだけ変化し、これに伴う焦点距離変化dφIは、下記(1)式の屈折率の関数として表現できる。尚、L(n)は昇温に対する屈折率変化率を焦点距離変化に変換する係数であり、屈折率nの関数である。   Here, consider a case where the temperature of the optical scanning optical apparatus is increased by, for example, dt. As the temperature rises, the refractive index n of the scanning optical element changes by dn / dt, and the accompanying focal length change dφI can be expressed as a function of the refractive index of the following equation (1). Note that L (n) is a coefficient for converting the refractive index change rate with respect to the temperature rise to the focal length change, and is a function of the refractive index n.

dφI =L(n)dn/dt ……………………(1)
一方、昇温dtによって半導体レーザ等の光源1の発振波長λもdλ/dtだけ変化する。この昇温dtに伴う屈折と回折の焦点距離変化dφL、dφDは、それぞれ下記(2)、(3)式を用いて、共に波長の関数として表すことができる。ここで、昇温dtに対する発振波長λの変化率を焦点距離変化に変換する係数Lw(λ)及びDw(λ)は、波長の関数である。
dφI = L (n) dn / dt (1)
On the other hand, the oscillation wavelength λ of the light source 1 such as a semiconductor laser also changes by dλ / dt due to the temperature rise dt. Refractive and diffractive focal length changes dφL and dφD accompanying the temperature rise dt can be expressed as a function of wavelength by using the following equations (2) and (3), respectively. Here, the coefficients Lw (λ) and Dw (λ) for converting the rate of change of the oscillation wavelength λ with respect to the temperature rise dt into the focal length change are functions of the wavelength.

dφL =Lw(λ)dλ/dt ……………………(2)
dφD =Dw(λ)dλ/dt ……………………(3)
ここで、回折格子41を形成した系を考える。回折格子41は、下記(4)式を満たすように設計される。下記(4)式を満たす回折格子41を用いることにより、環境変動(昇温dt)による副走査方向における倍率変化やピント変化が、回折格子41の屈折及び回折による焦点距離変化で相殺される。
dφL = Lw (λ) dλ / dt (2)
dφD = Dw (λ) dλ / dt (3)
Here, a system in which the diffraction grating 41 is formed is considered. The diffraction grating 41 is designed to satisfy the following expression (4). By using the diffraction grating 41 that satisfies the following equation (4), the magnification change and focus change in the sub-scanning direction due to environmental fluctuations (temperature rise dt) are offset by the focal length change due to refraction and diffraction of the diffraction grating 41.

dφI +dφL+dφD ≒0 …………………(4)
すなわち、この(4)式を満足させるdφL、dφDを有するように回折格子41を形成し、回折格子の設計に対応して半導体レーザなどの光源1の波長変化を補正するために必要な走査光学系の屈折と回折のパワー配分を決めることができる。
dφI + dφL + dφD ≈ 0 (4)
That is, the scanning optics required to form the diffraction grating 41 so as to have dφL and dφD satisfying the expression (4) and correct the wavelength change of the light source 1 such as a semiconductor laser corresponding to the design of the diffraction grating. The power distribution of refraction and diffraction of the system can be determined.

なお、ピントズレの改善は回折部のパワーのみで行うことも可能であるが、この場合、回折格子の間隔が製造不可能なサイズ(メーカによって異なる)になってしまう可能性がある。これを避けるために、屈折部のパワーも利用した方がより簡単にピントズレの補正を行うことができる。尚、回折格子の設計において、下記(5)式で表されるコーシーの分散式などを用いて、屈折率を波長の関数として扱うことも可能である。尚、下記(5)式において、nは屈折率であり、λは波長であり、A、B、C、……は定数である。これにより、回折格子の設計の簡便化を図ることができる。   Although it is possible to improve the focus shift only by the power of the diffraction section, in this case, there is a possibility that the distance between the diffraction gratings becomes a size that cannot be manufactured (depending on the manufacturer). In order to avoid this, it is easier to correct the focus shift by using the power of the refracting portion. In designing a diffraction grating, the refractive index can be treated as a function of wavelength by using a Cauchy dispersion formula represented by the following formula (5). In the following formula (5), n is a refractive index, λ is a wavelength, and A, B, C,... Are constants. As a result, the design of the diffraction grating can be simplified.

n=A+(B/λ2)+(C/λ4)+…… ……(5)
前記したように、光走査光学装置の温度による焦点変動量を0.2mm/1℃とすると、光学系の合成焦点距離fに対する温度変化は、下記(6)式で表されるf(T)なる関数として捉えることができる。
n = A + (B / λ2) + (C / λ4) + (5)
As described above, when the focal variation amount due to the temperature of the optical scanning optical device is 0.2 mm / 1 ° C., the temperature change with respect to the combined focal length f of the optical system is represented by the following equation (6). Can be seen as a function.

f(T)=f+0.2T …………………………(6)
そのため、上述の(1)式で表される温度変動に伴う屈折による焦点変動dφIは、上記(6)式のf(T)とほぼ同値になるため、回折光学素子における温度による焦点距離変動量dφL+dφDを、−1/f(T)とすることで相殺できることになる。
f (T) = f + 0.2T (6)
For this reason, the focus fluctuation dφI due to refraction accompanying the temperature fluctuation expressed by the above equation (1) is almost the same value as f (T) in the above equation (6). It can be canceled by setting dφL + dφD to −1 / f (T).

このように線状集光素子であるシリンドリカルレンズ4に回折格子を付与することで、アナモフィック光学系の特徴である主走査方向と副走査方向でそれぞれにパワーが異なる光学素子の特徴を失うことなく、温度変動によるピントの変化を起こすことのない光走査光学装置とすることができる。   In this way, by adding a diffraction grating to the cylindrical lens 4 which is a linear condensing element, the characteristics of the optical elements having different powers in the main scanning direction and the sub-scanning direction, which are the characteristics of the anamorphic optical system, are not lost. Thus, an optical scanning optical device that does not cause a change in focus due to temperature fluctuation can be obtained.

図5は、シリンドリカルレンズ4の屈折部42の効果を示す概略図である。図5(a)は、屈折部42が形成された場合における光源1からシリンドリカルレンズ4までの光学系の概略図であり、図5(b)は、屈折部42が形成されない場合における光源1からシリンドリカルレンズ4までの光学系の概略図である。   FIG. 5 is a schematic diagram showing the effect of the refracting portion 42 of the cylindrical lens 4. FIG. 5A is a schematic diagram of an optical system from the light source 1 to the cylindrical lens 4 when the refraction part 42 is formed, and FIG. 5B is a view from the light source 1 when the refraction part 42 is not formed. 2 is a schematic diagram of an optical system up to a cylindrical lens 4. FIG.

図5(a)に示す光学系において、光源1から発せられたレーザ光は、コリメートレンズ2を介して、略平行光にされ、その後、開口絞り3を通じて、シリンドリカルレンズ4の屈折部42に達する。屈折部42に達した平行光の大半は、回折部41を通じて下流の光学系に進行するが、一部の平行光は、シリンドリカルレンズ4の界面で反射光RFとなる。副走査方向に弧状に湾曲した凹面をなす屈折部42を介して反射する光は、光源1に達する前に、焦点Fを形成し、光源1に到達する反射光RFはわずかである。   In the optical system shown in FIG. 5A, the laser light emitted from the light source 1 is made into substantially parallel light through the collimating lens 2 and then reaches the refractive part 42 of the cylindrical lens 4 through the aperture stop 3. . Most of the parallel light that reaches the refracting section 42 travels to the downstream optical system through the diffraction section 41, but a part of the parallel light becomes reflected light RF at the interface of the cylindrical lens 4. The light reflected through the refracting portion 42 having a concave surface curved in an arc shape in the sub-scanning direction forms a focal point F before reaching the light source 1, and the reflected light RF reaching the light source 1 is small.

一方で、図5(b)に示すような屈折部42を備えない平坦な入射面を有するシリンドリカルレンズ4を用いた場合、コリメートレンズ2を通じた平行光の一部は、焦点を形成することなく、平行光として反射し、光源1に到達しやすくなる。   On the other hand, when the cylindrical lens 4 having a flat incident surface not provided with the refracting portion 42 as shown in FIG. 5B is used, a part of the parallel light passing through the collimating lens 2 does not form a focal point. , Reflected as parallel light and easily reach the light source 1.

一般に、光源1の光放射側と反対側に配設されたフォトダイオード50を用いて、光源1からの光の光量をモニタし、モニタされた光量に基づき、フィードバック制御を行うことにより、光源1の光量の調節が行われるが、図5(b)に示すようにシリンドリカルレンズ4からの反射光RFが光源1まで達すると、光源1に対するフィードバック制御系に悪影響を与えることとなる。   In general, the light amount of light from the light source 1 is monitored using a photodiode 50 disposed on the opposite side of the light source 1 from the light emission side, and feedback control is performed based on the monitored light amount, whereby the light source 1 However, when the reflected light RF from the cylindrical lens 4 reaches the light source 1 as shown in FIG. 5B, the feedback control system for the light source 1 is adversely affected.

図6は、屈折部42の凹面曲率の異なる2つのシリンドリカルレンズ4を用意し、屈折部42がフィードバック制御系に与える影響を比較したグラフである。図6(a)は、光源1から発せられるレーザ光のうち2%の光が反射光として光源1に戻るように屈折部42を形成したときの光源1のレーザパワー変動を示すグラフであり、図6(b)は、光源1から発せられるレーザ光のうち0.9%の光が反射光として光源1に戻るように屈折部42を形成したときの光源1のレーザパワー変動を示すグラフである。図6(a)及び図6(b)に示す両グラフともに、横軸は時間(秒)であり、縦軸はレーザパワー変動(%)である。   FIG. 6 is a graph in which two cylindrical lenses 4 having different concave curvatures of the refracting portion 42 are prepared and the influence of the refracting portion 42 on the feedback control system is compared. FIG. 6A is a graph showing the laser power fluctuation of the light source 1 when the refracting portion 42 is formed so that 2% of the laser light emitted from the light source 1 returns to the light source 1 as reflected light. FIG. 6B is a graph showing the laser power fluctuation of the light source 1 when the refracting portion 42 is formed so that 0.9% of the laser light emitted from the light source 1 returns to the light source 1 as reflected light. is there. In both graphs shown in FIGS. 6A and 6B, the horizontal axis represents time (seconds), and the vertical axis represents laser power fluctuation (%).

図6に示すグラフから明らかなように、0.9%の反射光の条件では、2%の反射光の条件と比べて、レーザパワー変動がほとんどなく一定であることが分かる。図6に示す条件以外の他の反射光の条件を用いて検証した結果、光源1から発せられるレーザ光のうち1%未満が反射光となる条件において、レーザパワー変動が略一定になることが判明している。   As is apparent from the graph shown in FIG. 6, it can be seen that the condition of 0.9% reflected light is almost constant with little variation in laser power compared to the condition of 2% reflected light. As a result of verification using other reflected light conditions other than the conditions shown in FIG. 6, the laser power fluctuation may be substantially constant under the condition that less than 1% of the laser light emitted from the light source 1 is reflected light. It turns out.

図6(a)に示すようなレーザパワー変動特性を有する光走査光学装置が画像形成装置に用いられると、レーザパワー変動は画像形成装置により作り出される画像の斑に帰結することとなる。一方で、図6(b)に示すようなレーザパワーが一定である特性を有する光走査光学装置を画像形成装置に搭載すると、斑のない画像を作り出すことが可能となる。したがって、光源1から発せられるレーザ光のうち1%未満が反射光となるように屈折部42の凹面曲率を定めることが好ましい。   When an optical scanning optical device having laser power fluctuation characteristics as shown in FIG. 6A is used in an image forming apparatus, the laser power fluctuation results in image spots created by the image forming apparatus. On the other hand, when an optical scanning optical device having the characteristic that the laser power is constant as shown in FIG. 6B is mounted on the image forming apparatus, it is possible to create a spotless image. Therefore, it is preferable to determine the concave curvature of the refraction part 42 so that less than 1% of the laser light emitted from the light source 1 becomes reflected light.

図7は、回折部41の更なる改良形態を示す図であり、回折部41を構成する改良された突条411の断面形態を示す。   FIG. 7 is a view showing a further improved form of the diffractive part 41, and shows a cross-sectional form of the improved protrusion 411 constituting the diffractive part 41.

図4に示す回折部41の突条411の回折面412は直線形状であったが、図7に示す回折部41の突条411の回折面412それぞれは、光路差が波長の整数倍となるように形成される曲面形状(一般的に、キノフォームと称される)をなす。   Although the diffractive surface 412 of the ridge 411 of the diffractive portion 41 shown in FIG. 4 has a linear shape, each of the diffractive surfaces 412 of the ridge 411 of the diffractive portion 41 shown in FIG. The curved surface shape (generally referred to as kinoform) is formed.

図8は、図4に示すブレーズド格子形状の回折部41を有する平坦な回折面412のシリンドリカルレンズ4を用いたときの光強度分布(図8(a))と図7に示すキノフォーム形状の回折部41を有するシリンドリカルレンズ4を用いたときの光強度分布(図8(b))を示す。   FIG. 8 shows the light intensity distribution (FIG. 8A) when the cylindrical lens 4 having the flat diffractive surface 412 having the diffractive portion 41 having the blazed grating shape shown in FIG. 4 and the kinoform shape shown in FIG. The light intensity distribution (FIG. 8B) when the cylindrical lens 4 having the diffractive portion 41 is used is shown.

図8(a)に示す如く、ブレーズド格子形状のシリンドリカルレンズ4を用いると、主走査方向の光強度分布は、略正規分布をなすが、副走査方向の光強度分布は、図8(a)中点線部で囲まれている部分において、収差に起因するサイドローブに似た現象を生じていることを示している。このサイドローブに似た現象は、光走査光学装置が画像形成装置に用いられた場合には、画像の品質劣化を招来する。   As shown in FIG. 8A, when the blazed grating-shaped cylindrical lens 4 is used, the light intensity distribution in the main scanning direction is substantially normal, but the light intensity distribution in the sub-scanning direction is as shown in FIG. It shows that a phenomenon similar to the side lobe caused by the aberration occurs in the portion surrounded by the middle dotted line portion. The phenomenon similar to the side lobe causes degradation of image quality when the optical scanning optical device is used in an image forming apparatus.

一方で、図8(b)に示す如く、キノフォーム形状の回折部41を有するシリンドリカルレンズ4を用いた場合には、光強度分布が主走査方向及び副走査方向ともに略正規分布をなしていることが分かる。したがって、キノフォーム形状の回折部41を有するシリンドリカルレンズ4を用いることにより、一層の画像品質の向上を図ることができることが分かる。   On the other hand, as shown in FIG. 8B, when the cylindrical lens 4 having the kinoform-shaped diffraction portion 41 is used, the light intensity distribution has a substantially normal distribution in both the main scanning direction and the sub-scanning direction. I understand that. Therefore, it can be seen that the image quality can be further improved by using the cylindrical lens 4 having the kinoform-shaped diffraction portion 41.

図9は、更に改良された回折部41を示す。図9に示される回折部41は、図7に示される回折部41と略同様のブレーズド格子形状をなすが、突条411の回折面412の形状が異なる。図9において、回折部41の中心に中心線CLが示されている。回折部41の左右領域に平面状の第1の回折面412aを有する突条411が形成され、回折部41の中央領域に曲面形状(好ましくは、キノフォーム形状)の第2の回折面412bを有する突条411が形成される。図9に示される回折部41は、中央の突条411のみが第2の回折面412bを有し、他の突条411が第1の回折面412aを有するが、本発明はこれに限られるものではなく、回折部41の中心から所定の距離範囲(図9中、±Xで示される)内に第2の回折面412bを有する突条411が形成され、この距離範囲外に第1の回折面412aを有する突条411が形成されてもよい。   FIG. 9 shows a further improved diffraction part 41. The diffractive portion 41 shown in FIG. 9 has a blazed grating shape substantially the same as that of the diffractive portion 41 shown in FIG. 7, but the shape of the diffractive surface 412 of the protrusion 411 is different. In FIG. 9, a center line CL is shown at the center of the diffraction part 41. A ridge 411 having a planar first diffractive surface 412a is formed in the left and right regions of the diffractive portion 41, and a second diffractive surface 412b having a curved surface shape (preferably a kinoform shape) is formed in the central region of the diffractive portion 41. The protruding ridge 411 is formed. In the diffractive portion 41 shown in FIG. 9, only the central ridge 411 has the second diffractive surface 412 b and the other ridge 411 has the first diffractive surface 412 a, but the present invention is limited to this. Instead, a protrusion 411 having a second diffractive surface 412b is formed within a predetermined distance range (indicated by ± X in FIG. 9) from the center of the diffractive portion 41, and the first ridge is outside the distance range. A protrusion 411 having a diffractive surface 412a may be formed.

図10は、図9に示される回折部41を用いたときの光強度分布を示す。尚、光強度分布に用いられた回折部41は、図9に示される中心線CLからの距離Xが0.5mmの範囲の突条411が第2の回折面412bを有する。   FIG. 10 shows a light intensity distribution when the diffractive portion 41 shown in FIG. 9 is used. In the diffractive portion 41 used for the light intensity distribution, the protrusion 411 having the distance X from the center line CL shown in FIG. 9 in the range of 0.5 mm has the second diffractive surface 412b.

図11は、図9に示される中心線CLからの所定の距離Xの範囲に第1の回折面412aを有する突条411が形成された回折部41を用いたときの光強度分布を示す。図11(a)は、X=0.5mmの範囲に第1の回折面412aを有する突条411が形成された回折部41を用いたときの光強度分布を示し、図11(b)は、X=0.7mmの範囲に第1の回折面412aを有する突条411が形成された回折部41を用いたときの光強度分布を示し、図11(c)は、X=1.0mmの範囲に第1の回折面412aを有する突条411が形成された回折部41を用いたときの光強度分布を示す。   FIG. 11 shows a light intensity distribution when using the diffractive portion 41 in which the protrusion 411 having the first diffractive surface 412a is formed in the range of the predetermined distance X from the center line CL shown in FIG. FIG. 11A shows the light intensity distribution when using the diffractive portion 41 in which the protrusion 411 having the first diffractive surface 412a is formed in the range of X = 0.5 mm, and FIG. , X = 0.7 mm shows the light intensity distribution when using the diffractive portion 41 in which the protrusion 411 having the first diffractive surface 412a is formed, and FIG. 11C shows X = 1.0 mm. The light intensity distribution when the diffraction part 41 in which the protrusion 411 having the first diffractive surface 412a is formed is used.

図10に示される如く、第2の回折面412bが形成された突条411が中央領域に形成された光強度分布は、滑らかな正規分布曲線を描く。したがって、第2の回折面412bが形成された突条411を回折部41の中央領域に形成(好ましくは、少なくとも回折部41の中心から±0.5mmの範囲内に)することにより、一層の画像品質の向上を図ることができる。   As shown in FIG. 10, the light intensity distribution in which the protrusion 411 on which the second diffractive surface 412b is formed is formed in the central region draws a smooth normal distribution curve. Therefore, by forming the protrusion 411 on which the second diffractive surface 412b is formed in the central region of the diffractive portion 41 (preferably at least within a range of ± 0.5 mm from the center of the diffractive portion 41), The image quality can be improved.

一方、図11に示される如く、第1の回折面412aが形成された突条411が中央領域に形成された光強度分布は、図10に示される曲線と比べて滑らかでなく、収差に起因するサイドローブに似た現象を生じている。このサイドローブに似た現象は、光走査光学装置が画像形成装置に用いられた場合には、画像の品質劣化を招来する。   On the other hand, as shown in FIG. 11, the light intensity distribution in which the protrusion 411 having the first diffractive surface 412a is formed in the central region is not smooth compared to the curve shown in FIG. A phenomenon similar to the side lobe that occurs. The phenomenon similar to the side lobe causes degradation of image quality when the optical scanning optical device is used in an image forming apparatus.

図10及び図11に示される光強度分布データの比較から、回折部41の中央部の所定範囲の領域での第2の回折面412bの形成は、画像品質の向上に大きな影響を与えることが分かる。したがって、回折部41の中央領域を除く、多くの突条41に対して、平面状の第1の回折面411aを形成することができるので、回折部41の製造コストの低廉化を図ることが可能となる。   From the comparison of the light intensity distribution data shown in FIG. 10 and FIG. 11, the formation of the second diffractive surface 412b in the region of the predetermined range in the central portion of the diffractive portion 41 can greatly affect the improvement of the image quality. I understand. Therefore, since the planar first diffractive surface 411a can be formed on many protrusions 41 excluding the central region of the diffractive part 41, the manufacturing cost of the diffractive part 41 can be reduced. It becomes possible.

本実施形態は、画像形成装置に好適に適用される。   This embodiment is preferably applied to an image forming apparatus.

1・・・・・・光源(半導体レーザ)
2・・・・・・コリメートレンズ
3・・・・・・アパーチャー(開口絞り)
31・・・・・開口
4・・・・・・シリンドリカルレンズ
41・・・・・フレネルな回折格子
411a・・・第1の回折面
411b・・・第2の回折面
42・・・・・負のパワーのシリンドリカル面
5・・・・・・ポリゴンミラー
6、7・・・・fθレンズ
8・・・・・・反射鏡
9・・・・・・感光体(被走査面)
10・・・・・走査方向
100・・・・画像形成装置
1. Light source (semiconductor laser)
2. Collimating lens 3. Aperture (aperture stop)
31... Aperture 4... Cylindrical lens 41... Fresnel diffraction grating 411 a... First diffraction surface 411 b. Negative power cylindrical surface 5... Polygon mirror 6, 7... Fθ lens 8.
10... Scanning direction 100... Image forming apparatus

Claims (9)

レーザ光を照射する光源と、
該光源からのレーザ光を偏向し、被走査面上で主走査方向に走査させる走査光学手段と、
該走査光学手段により偏向されたレーザ光の前記被走査面上における走査速度を等速にする走査光学系と、
前記光源からのレーザ光を、主走査方向に長い線状光にし、前記走査光学手段の反射面に結像させる線状集光素子と、を備え、
前記線状集光素子は、前記光源からのレーザ光が入射する面又は前記光源からのレーザ光が出射する面のうち一方の面に回折効果を有する回折部を備え、
周囲温度変動に起因する前記回折部のパワー変化が、前記主走査方向に対して直交する副走査方向における周囲温度変動起因の焦点位置変化を補正するように前記回折部は形成され、
前記回折部は、第1の回折面と第2の回折面とを含むブレーズド格子形状をなし、
前記第1の回折面は、平面状に形成され、
前記第2の回折面は、曲面状に形成されることを特徴とする光走査光学装置。
A light source that emits laser light;
Scanning optical means for deflecting the laser light from the light source and scanning the surface to be scanned in the main scanning direction;
A scanning optical system for making the scanning speed of the laser beam deflected by the scanning optical means constant on the surface to be scanned;
A linear condensing element that forms laser light from the light source into linear light that is long in the main scanning direction and forms an image on the reflection surface of the scanning optical means,
The linear condensing element includes a diffractive portion having a diffraction effect on one of a surface on which laser light from the light source is incident or a surface on which laser light from the light source is emitted,
The diffractive part is formed so that the power change of the diffractive part due to the ambient temperature fluctuation corrects the focal position change caused by the ambient temperature fluctuation in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction,
The diffractive portion has a blazed grating shape including a first diffractive surface and a second diffractive surface,
The first diffractive surface is formed in a planar shape,
The optical scanning optical device, wherein the second diffractive surface is formed in a curved surface shape.
前記第2の回折面は、キノフォームをなすことを特徴とする請求項1記載の光走査光学装置。   The optical scanning optical apparatus according to claim 1, wherein the second diffractive surface forms a kinoform. 前記第2の回折面は、前記回折部の中央に形成されることを特徴とする請求項1又は2記載の光走査光学装置。   3. The optical scanning optical device according to claim 1, wherein the second diffractive surface is formed at a center of the diffractive portion. 前記第2の回折面は、前記回折部の中心線から0.5mm以内の距離範囲に形成されることを特徴とする請求項3記載の光走査光学装置。   4. The optical scanning optical device according to claim 3, wherein the second diffractive surface is formed within a distance range of 0.5 mm or less from a center line of the diffractive portion. 前記線状集光素子は、前記回折部の反対側の面に、前記光源からのレーザ光を屈折させる屈折部を備え、
周囲温度変動に起因する前記回折部及び前記屈折部のパワー変化が、前記副走査方向における周囲温度変動起因の焦点位置変化を補正するように前記回折部及び前記屈折部が形成されることを特徴とする請求項1乃至4いずれか1項に記載の光走査光学装置。
The linear condensing element includes a refracting unit that refracts laser light from the light source on a surface opposite to the diffraction unit,
The diffractive part and the refracting part are formed so that a power change of the diffractive part and the refracting part due to an ambient temperature fluctuation corrects a focal position change caused by the ambient temperature fluctuation in the sub-scanning direction. The optical scanning optical apparatus according to claim 1.
前記屈折部が、前記光源からのレーザ光が入射する面に形成されるとともに、凹面形状をなすことを特徴とする請求項5に記載の光走査光学装置。   6. The optical scanning optical device according to claim 5, wherein the refracting portion is formed on a surface on which laser light from the light source is incident and has a concave shape. 前記走査光学系は、前記走査光学手段側に配した第1のレンズと、前記被走査面側に配した第2のレンズを備え、
前記第1のレンズは主走査方向に正のパワーを、前記副走査方向に負のパワーをそれぞれ有し、
前記第2のレンズは副走査方向に正のパワーを有し、
前記第1のレンズの前記主走査方向のパワーは、前記第2のレンズの主走査方向のパワーよりも大きく、
前記第1と第2のレンズのうち一方が非球面形状をなすことを特徴とする請求項1乃至6いずれか1項に記載の光走査光学装置。
The scanning optical system includes a first lens disposed on the scanning optical means side and a second lens disposed on the scanned surface side,
The first lens has a positive power in the main scanning direction and a negative power in the sub-scanning direction;
The second lens has a positive power in the sub-scanning direction;
The power in the main scanning direction of the first lens is greater than the power in the main scanning direction of the second lens,
7. The optical scanning optical device according to claim 1, wherein one of the first and second lenses has an aspherical shape.
前記線状集光素子は、オレフィン系樹脂材料により形成されることを特徴とする請求項1乃至7いずれか1項に記載の光走査光学装置。   The optical scanning optical device according to claim 1, wherein the linear condensing element is formed of an olefin resin material. 前記請求項1乃至8のいずれか1項に記載の光走査光学装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the optical scanning optical device according to claim 1.
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