JPH03198015A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、レーザプリンタ等の装置に用いられる走査
式光学装置、特に、半導体レーザからの光ビームを、レ
ンズ群及び光偏向装置を介して走査対象物へ導く結像光
学装置の改良に関する。

（従来の技術） 一般に、レーザプリンタなどの装置に組込まれる走査式
光学装置では、光ビームを集束させる第一結像光学系（
レンズ群）、第一結像光学系からの光ビームを第二結像
光学系（ｆθレンズなど）に向かって等角速度で反射さ
せる光偏向装置及び光偏向装置で反射された光ビームを
感光体などの走査対象物に対して結像させる第二結像光
学系を備えている。

光源から発生された光ビームは第一結像光学系によって
集束され、その集束された光ビームは光偏向装置によっ
て第二結像光学系に向かって等角速度で反射され、第二
結像光学系によって感光体などの走査対象物に対して結
像される。

非球面ガラスレンズ、プラスチックレンズなどが組合わ
せられている前記第一結像光学系は、発散性である光ビ
ームを平行光或いは集束光に変換する。

所定の方向に回転する回転多面鏡（ポリゴンミラー）で
ある前記光偏向装置は、前記平行化または集束された光
ビームを等角速度で反射し、第二結像光学系を介して走
査対象物の面上に走査する。

ｆθレンズ等で構成され回転多面鏡と走査対象物の間に
配置された第二結像光学系は、回転多面鏡によって反射
された等角速度で走査されている光ビームを走査対象物
の面上に結像させる。

特開昭５５−１３００８号には、回転多面鏡よりも光源
側に光偏向素子を配置し、反射面が凸状に構成された回
転多面鏡を用いた例が開示されている（プレオブジェク
ト型光偏向装置）。また、特開昭５２−４９８５１号に
は、反射面が凸状でしかもｆθ特性の改善のために非球
面円筒面状に構成された回転多面鏡が用いた例が開示さ
れている。さらに、特開昭６０−１２３４１４号及び特
開昭６１−１５８０２０号には、反射面が凸状で少なく
とも偏向点から走査対象物までの距離の１／２よりも大
きな曲率半径を有する円筒或いは球面によって構成され
た像面湾曲補正機能を備えた回転多面鏡が用いた例が開
示されている（ポストオブジェクト型光偏向装置）。

（発明が解決しようとする課題） 上述特開昭５５−１３００８号の発明によれば、光偏向
素子が回転多面鏡よりも光源側に配置されるためレンズ
構成が複雑になるとともにレンズの口径が大きくなる。

また、特開昭５２−４９８５１号の発明では、像面湾曲
の補正ができないため走査対象物の面上でのビームスポ
ットの変動が大きくなる。さらに、特開昭８０−１２３
４１４号及び特開昭６１−１５６０２０号の発明による
回転多面鏡では像面湾曲補正のみがなされるので、ｆθ
特性或いは光強度に関しては他の付加的補正手段を配置
する必要がある。

以上に説明したように、これまでに用いられている走査
式光学装置においては、−枚のレンズでｆθ特性の改善
、像面湾曲及び面倒れ補正における補正のすべてを実行
することは不可能であり付加的補正手段を用いて補正す
る必要があるという問題が見られる。

この発明は、簡単な構成でｆθ特性、像面湾曲及び面倒
れ補正を同時に補正する走査式光学装置を提供すること
を目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、上述問題点に基づきなされたもので、光ビ
ームを走査対象物に対して走査する光走査手段と、この
光走査手段で走査された光ビームを前記走査対象物に結
像させるトーリック面を有するレンズを含む結像光学系
を備えた光学装置において、前記光走査手段は主走査方
向に対して凸状の面を有する回転多面鏡であって、Ｚを
副走査方向における偏向角Ｏ″の状態の偏向点から走査
対象物の面上までの距離、ζ０を前記光走査手段の反射
面から前記トーリック面を含むレンズのレンズ前側主点
までの距離、ｗ、）を副走査方向における前記像面近傍
の前記副走査方向のビームウェスト半径、λを前記光ビ
ームの波長、及び、ψ、を前記結像光学系のレンズの副
走査方向における光軸上でのパワーとするとき、 ４／ＺくψＦ１ ψｐ＜（１０λ／πＷｏ　）＋１　／　（Ｚ−πＷ　ｏ
　／　１０λ）且つ、ζｏ＞Ｚ／２ で規定される条件が満たされることを特徴とする光学装
置が提供される。

（作用） この発明によれば、反射面が凸状に構成される回転多面
鏡と、トーリック面を有する歪曲収差を補正する一種の
ｆθレンズが組合せられて用いられることから像面湾曲
及び面倒れを同時に補正できる。さらに、回転多面鏡の
反射面が円筒形に形成されることで、結像光学系は、−
枚のレンズのみによって形成され、複雑な形状で、しか
も精度の必要とされるｆθレンズにおいてもプラスチッ
クレンズの使用が可能となる。従って、結像光学系全体
が小形化されるとともに、レンズの加工方法が簡素化さ
れコストが低減される。

（実施例） 以下、図面を用いてこの発明の一実施例を説明する。

第１Ａ図及び第１Ｂ図には、この発明の折返しミラー、
鏡筒及びハウジングを省略したレーザプリンタなどに用
いられる光学装置の展開図が示されている。第１Ａ図は
平面図、第１Ｂ図は、副走査方向における偏向角０°の
状態を示す断面図である。

この走査式光学装置は、光ビームを発生する半導体レー
ザ素子２、光学ガラスによって製造された鏡筒及び押え
部材への取付用フランジを有するレンズ４、ハウジング
への取付用フランジがその周囲に形成され、位置決め用
の突起又は凹みが主走査方向のほぼ中心に形成されてい
るプラスチック例えばＰＭＭＡ　（ポリメチルメタクリ
ル）によって製造されている第１プラスチツクレンズ６
及び第２プラスチツクレンズ８を有し、且つ、レンズ４
とレンズ６が例えば亜鉛ダイカストによって製造される
（図示しない）鏡筒によって一体的に形成されている第
−結像光学系、プラスチック例えばＰＭＭＡ　（ポリメ
チルメタクリル）によって製造される第３プラスチツク
レンズ１２及び防塵ガラス１４を有する第二結像光学系
、前記有限レンズ４と前記第１プラスチツクレンズ６の
間に配置される絞り３０．第一結像光学系と第二結像光
学系の間に配置され、ダイレクトベアリング２４を有す
るアキシャルギャップ型のスキャナモータ２２のロタ上
に配置され、止め輪２８及びばね材４９によってロータ
上の座面に押付けられることで固定されて所定の方向に
回転される偏向反射鏡ＩＯ及び水平同期検出用反射ミラ
ー１８を備えている。

半導体レーザ素子２（以下ＬＤとする）から放射された
光ビームは、レンズ４によって集束光或いは平行光に変
換、され、絞り３０によって所定のビームスポットに制
限されて、主走査方向へは負のパワーを有し副走査方向
へは僅かに負のパワーを有する第１プラスチツクレンズ
６へ導かれる。レンズ６を通過した光ビームは、主走査
方向においては平行光に、また、副走査方向では集束光
に変換され、主走査方向に関しては正のパワーを有し、
副走査方向に対しては負のパワーを有する第２プラスチ
ツクレンズ８へ導かれる。

レンズ８を通過した光ビームは、主走査方向及び副走査
方向ともに集束光に変換され、主走査方向の断面が凸で
半径Ｒの円筒面の一部を反射面として有する４面の回転
多面鏡である偏向反射鏡ｌＯへ導かれる。回転多面鏡ｌ
Ｏへ導かれた光ビームは、第２結像光学系の面倒れを補
正する一種のｆθレンズである第３プラスチツクレンズ
１２へ向かって反射される。このレンズ１２は、主走査
方向へは反射面の回転角θに対して像高を比例させたｈ
−ｆθを満たす形状で、副走査方向へは主走査方向への
偏向角が大きくなるに連れてパワーが小さくなる曲率が
与えられた一種のｆθレンズであって、主走査方向にお
いては前記光ビームの像面湾曲の影響を低減し、且つ、
歪曲収差を適切な値にするとともに、副走査方向では前
記光ビームが感光体１Ｂに照射される際の感光体のすべ
ての面上における面倒れ補正面を感光体１６上の所定の
直線上に一致させる。

レンズ１２を通過した光ビームは、光学系ハウジング（
図示しない）内のレンズなどを密閉するための防塵ガラ
ス１４を介して、情報記録媒体即ち感光体１Ｂへ導かれ
る。感光体１６は図示しない他の駆動源によって駆動さ
れ所定の方向に回転し、その外周面に画像が露光される
。この感光体１６に露光された画像は、図示しない顕像
手段によって現像され転写用材料に転写される。

また、一種のｆθレンズ１２を通過した光ビームの一部
は、主走査方向におけるスキャン毎に水平同期検出用反
射ミラー１８へ導かれ、同期信号検出器２０へ向かって
反射されて水平同期が検出される。

第２図には、この発明の一実施例である第３レンズの光
軸がゴースト光防止のためにそのレンズへの入射光の主
光線に対して回転多面鏡へ向かう入射光の側へシフトさ
れた配置を示す第１Ａ図に示した光学装置の副走査方向
における偏向角０″の状態が示されている。この発明の
光学装置においては、副走査方向を含む面内において第
一結像光学系の光軸と第二結像光学系の光軸とがある角
度を有している。このため、第３レンズ１２の光軸が前
述の入射光の側と反対の側ヘシフトされたならば、ゴー
スト光及び画像情報光を分離するために必要なシフト量
を大きくする必要が生じることから、コマ収差成分が増
大し像面における光ビムにフレアがでやすくなる。従っ
て、第３レンズ１２は、第２図に示したように第一結像
光学系から回転多面鏡へ向かう入射光の側へシフトされ
ることが望ましい。

第３Ａ図及び第３Ｂ図には、ＬＤ２、レンズ４及び絞り
３０を固定する手段が示されている。第３Ａ図は、第１
Ａ図及び第１Ｂ図に示した走査式光学装置に用いられる
、ＬＤ２、有限レンズ４及び絞り３０を一つのユニット
とする鏡筒部分の側面図、第３Ｂ図は第３Ａ図の線Ａ−
Ａにおける断面図である。

ＬＤ２は、ねじ４０によってＬＤホルダ３２に固定され
ている。レンズ４は、ウェーブワッシャ３６を介して押
え部材３８によって鏡筒３４へ固定されている。このレ
ンズ４は、ねじ部を有する押え部材３８を回転すること
で矢印Ｂの方向の所定の位置に配置される。また、レン
ズ４は凸状のフランジを有し押え部材３８とは線接触す
るので、押え部材３８を回転するためのトルクは小さく
できる。押え部材３８は、その長さ方向に円筒部とねじ
部を有し、円筒部によって光軸に対して押え部材自身が
傾くことを防止することにより、レンズ４が傾くことを
防止している。この押え部材３８は、専用工具のための
穴４Ｂを有し、この穴４６に専用工具が挿入され、押え
部材３８が回転されることでレンズ４の位置を調整する
。また、この押え部材のねじ部は、弾性体（ウェーブワ
ッシャ）３６によって常にレンズと反対の方向へ力を受
けることから、押え部材３８及び鏡筒３４のねじ部のね
じ山の隙間によってレンズ４にガタが生じることが防止
できる。絞り３０は、鏡筒３４におけるレンズ４の後側
焦点の位置に接着によって固定されている。ＬＤホルダ
３２は、ばね座金５１及び平座金５２を介してねじ５０
により鏡筒３４に所定の圧力で押え付けられるとともに
、鏡筒３４に対して矢印Ｃ或いはＤの方向に任意に調整
可能であって、ＬＤ２から発生される光ビームの光軸調
整を可能にしている。

第４図には、絞り３０の位置によるレンズ４を通過する
光量の関係が示されている。第４図では、ＬＤ２の発光
点が仮想的に符合４８．４９で示されている。絞り３０
がレンズ４の後側焦点位置よりも離れた位置、例えば、
点線３１で示される位置に配置されたならば、ＬＤ２の
僅かなズレ即ち発光点４８が４９に移動することによっ
て、光ビームの光量が大きく変化してしまう。絞り３０
が第４図の３１で示された位置に配置された場合には、
光量は、約１／２になる。従って、絞り３０をレンズ４
の後側焦点位置に配置することで、ＬＤ２から放射され
る光ビームの光軸調整時に、光量がばらつくことを防ぐ
ことができる。上述のように、レンズ４は簡単な構造の
押付は部材によって所定の位置に配置されるとともに、
確実にしかも精度よく鏡筒３４に固定される。

第５図乃至第７図には、この発明による一種のｆθレン
ズと偏向回転多面鏡を組合わせて用いた像面湾曲或いは
ｆ°θ特性を補正する原理が示されている。一般に、回
転多面鏡ＩＯのみを用いて像面湾曲を補正するには、回
転多面鏡の回転角が０のときの偏向点から情報記録媒体
面までの距離Ｚと上記回転角θの間に、Ｒを回転多面鏡
の反射面の曲率を規定する円の半径とし、上記回転角θ
の際の偏向点から情報記録媒体面までの距離Ｚ、がＺ−
２ａで示されるとき、 Ｒ／Ｚ −（１／ｃｏｓθ＋ｃｏｓθ／（１＋ｃｏｓθ）−１）
の関係が成立つ必要がある。

この場合、右辺は、すべてのθに対して０．　５以上に
なってしまう。その結果、 ｆθ特性−（ｈ−ｆθ）／ｆθ×１００で示されるｆθ
特性は、偏向角θの絶対値が大きくなるにつれて、「−
」から「＋」側へ大きくずれてしまう。これを補正する
には、中心部よりも端部で屈折力の大きな一種のｆθレ
ンズが必要になり、このようなレンズを挿入すると、偏
向角が大きくなるにつれて像面湾曲が回転多面鏡側へ移
動するという問題が生じる。

この実施例では、回転多面鏡のみを用いたばあいには回
転角が大きくなるにつれて像面湾曲が回転多面鏡と反対
の側へ移動するようにＲが設定され、その後で一種のｆ
θレンズによって一種のｆθ特性及び像面湾曲が補正さ
れている。このばあい、回転多面鏡は、 Ｒ＜０．５Ｚ の条件をみたすことによって定義され、この実施例では
、 Ｒ−７９，６５，Ｚ−１８７，１２ が与えられている。

第５図を用いて、副走査方向における偏向反射面の法線
と入射光のなす角がγであるときの光線の特性を説明す
る。

偏向点ｃ　（０，０，０）における偏向面の法線をベク
トルＣＤ、入射光をベクトルＡＣ，ベクトルＣＤとベク
トルＣＥのなす角がθのときの反射光をベクトルＣＢ（
ベクトルＣＥの長さ−ベクトルＣＦの長さ−１とする）
とするとき、ベクトルＣＢのｘｚ平面への投影像は、 （−ｔａｎ７，０．−ｃｏｓ２θ）となる。従って、ｆ
θレンズが座標ｚ３にあるとき、第３レンズとの交点Ｘ
、は、 ｘ３−−ｚ３　ｔａｎ７／ｃｏｓ２θ で現される。即ち、θが大きくなるにつれて（θくπ／
２では）第３レンズ先軸位置からのズレΔｘ３が小さく
なる。（絶対値としては大きくなる。）この結果、主走
査平面（ｙｚ平面）と平行な軸を回転対象軸としたトー
リック面を持つレンズにより面倒れを補正するレンズ（
ｆθレンズ）が用いられる場合には、ｆθレンズをｘ３
の「＋」側即ち副走査方向に対して偏向反射面の入射光
側へｆθレンズの光軸をシフトして配置することにより
偏向角の絶対値が小さな領域即ち副走査方向の曲率半径
の小さなレンズの主走査方向における中心付近ではレン
ズへの入射光とレンズ光軸の副走査方向（Ｘ軸方向）の
ズレ、即ち、ｆθレンズを通過する光ビームの主光線と
レンズの光軸の距離の絶対値が小さく　（ΔＸ、が大き
く）、偏向角の絶対値が大きな領域即ち副走査方向の曲
率半径の大きなレンズの主走査方向における両端部分で
はズレの絶対値が大きく（ΔＸ３が小さく）なり、ゴー
スト光を小さな移動量で、画像情報光線から分離するこ
とが出来、また、光軸をシフトすることによる光ビーム
の波面収差の劣化を小さく抑えることが可能となる。

第６図には、第３レンズの光軸に対しである距離分シフ
トされて入射された光ビームの特性が示されている。こ
こで、半径ｒで示される反射面の焦点距離ｆは、 ｆ　−ｒ　／　２ で表される。

第３レンズへ入射する光ビームの副走査方向に対する入
射角は、全域で概ね０°であると近似でき、第３レンズ
の像面側の副走査方向の断面形状は、概ね平面に近似で
きる。従って、レンズの光軸に対して同じズレを有する
光ビームが入射された場合、８２面で反射された光ビー
ムは５１面で再び反射されてゴースト光となって現れる
。ここで、主走査方向の光軸付近、及び、副走査方向の
振り角の大きな領域における光学特性を、それぞれ、ζ
、Ｌを用いて示すと、偏向角の小さい領域に対応するゴ
ースト光Ｉｔｓ偏向角の大きい領域に対応するゴースト
光１１Ｌの光ビームの主光線に対する傾きは、それぞれ
、２Ｘ３．／ｒ（，２ｘｓｔ／　ｒ　Ｌで与えられる。

第６図に示されているように、ゴースト光の傾きはｒに
反比例するのでｒが小さい領域ではゴースト光ＩＩｒの
傾きが大きく、ｒが大きい領域ではゴースト光ＮＬの傾
きが小さくなる。また、傾きは、第３レンズの光軸と光
ビームの交点のズレ量ΔＸ、に比例する。この方向に光
軸をシフトさせた第３レンズでは、偏向角によりΔｘ３
が変化するため、「の小さい部分では１ΔＸ３　１が小
さく、「の大きい部分では１Δｘ、ｌが大きくなる。

この結果、第５図に示されている回転多面鏡と第６図に
示されている第３レンズを組み合わせ、光ビームの主光
線とレンズの光軸が距離を持つよう第３レンズを配置（
シフト）することによって、ズレの大きさが小さくとも
ゴースト光と光ビームを分離できる。

ところで、光ビームの主光線に対して第３レンズの光軸
をシフトする方法として、第一結像光学系から回転多面
鏡へ向かう入射光の側へシフトする方法と、第一結像光
学系から回転多面鏡へ向かう入射光と反対の側へシフト
する方法が考えられる。しかしながら、この発明の光学
装置においては、副走査方向を含む面内において第一結
像光学系の光軸と第二結像光学系の光軸とがある角度を
有しているため、第３レンズの光軸が前述の入射光の側
と反対の側ヘシフトされたならば、第３レンズを通過し
た光ビーム及びゴースト光を分離するために必要なシフ
ト量を大きくする必要が生じることから、像面における
波面収差の劣化の要因となるので、第３レンズは第一結
像光学系から回転多面鏡へ向かう入射光の側へシフトさ
れることが望ましい。

上述したように、光軸をシフトすることによるゴースト
光と光ビームの分離角は、ズレの絶対値が大きいほど大
きく曲率半径の絶対値が小さいほど大きくなるので、像
面において同じＸ座標へ結像させるに際して偏向角の大
きな領域、即ち、像高りが大きな領域では、第３レンズ
を通過する光ビームの主光線とレンズの光軸の距離を大
きくすることができ、レンズのシフト量が少ないにも拘
らずゴースト光をレンズの周辺部まで除去できる。

第７図は、主走査方向の光学装置に関して薄肉光学系を
考えたものである。ここにＣは第５図のおける偏向点と
同じ点を表し、第３レンズが１２で像面が１６で示され
ている。（Ｕは傾きを表し、図示の方向を負とする。ま
た、２軸方向は、第５図と反対方向に示されている。） ここで、薄肉レンズの高さ）’３　　（Ｙ３　＞０の場
合のみを考える）の位置での等価パワーψ（ｙ、）を考
えると、薄肉レンズの式より、 ｕ’（ｙｉ　）−ｕ　（ｙ３　）−ｙ３ψ（ｙ３）・・
・（１）即ち、 ｕ’（ｙｉ　）−ｕ　　（ｙ３）＋Ｖ３　　ψ　（ｙ３
）・・・　（２）が得られる。これをｙ、に対して微分
すると、ψ　（ｙ３　）−１／ζ’（ｙ３　）　　１／
ζ　（ｙ３　）（５） と変形される。

ところで、第３レンズにｈ−ｆθの特性を与えるために
は、 ｕ’　　（ｙ３　）−ｕ　（ｙ３）が、ｙ、の増加に対
して単調増加する必要があり、式（３）の左辺は、０よ
り大きくなければならない。即ち、となる。

また、第３レンズがない場合の結像位置から第３レンズ
の位置までの距離をζ（ｙ、）、第３レンズがある場合
の結像位置から第３レンズの位置までの距離をζ’（Ｙ
３）とすると、ζ’（３’３）は、ｙ、の大きさに関係
なく第３レンズと像面間距離となることが望ましく、式
（１）、（２）は、１／ζ’（ｙ３）−１／ζ（ｙ３）
＋ψ（ｙ、）（４） 即ち、 が満たされる必要がある。

ここで、第３レンズの環境依存性を考慮すると、式（４
）、（５）において、ψ（ｙｉ　）−０のときにその変
動量が最小になる。従って、第３レンズのパワーψ（ｙ
３）を、ψ（ｙ３）÷０とすると、式（６）は、 ａψ（ｙ３）／ａｙ３〉０　　　　　　・・・（７）と
表すことができる。

式（５）において、ｙ、−〇のとき、ψ（０）÷０とす
ると、 １／ζ’（ｙ３　）　　１／ζ　（ｙ、）−ψ　（Ｖ３
　　）　　。

ψ　（ｙｉ　　）　　＞０ が得られ、この結果、 １／ζ′　（ｙ３）〉１／ζ（ｙ３） ゆえに、 ζ′　（ｙ３）くζ（ｙ３） となる。

この条件は、式（２）においてすべてのθに対し、結像
位置と像面が一致しないことを示すものである。従って
、 Ｒ／Ｚ＜０．５ の条件を満たすものである。

第８図には、第７図に示した第３レンズ及び像面の配置
がより具体的に示されている。第８図において、回転多
面鏡の反射面の一辺の長さを規定する回転多面鏡に内接
する円の半径をＬｌ及び、回転多面鏡の反射面の主走査
方向の曲率を規定する円周を与える円の半径Ｒとすると
き、Ｌ／Ｒを変化するとＵが変化する。

第９図には、第８図におけるＬ／Ｒの変化に対するＵの
変化が示されている。

第１０Ａ図及び第１０Ｂ図には、この発明による第３レ
ンズと偏向回転多面鏡を組合わせて用いて像面湾曲或い
は歪曲収差を補正した例の一例が示されている。曲線ａ
は、回転多面鏡ｌＯのみによる像面湾曲及びｆθ特性の
補正による効果を、曲ＩｊＩｂは、回転多面鏡ＩＯとｆ
θレンズ１２を用いた場合の像面湾曲及びｆθ特性の補
正による効果をそれぞれ示している。

次に、第３レンズ即ち一種のｆθレンズ１２が像面に近
接して配置される場合の像面におけるビームスポットの
大、きさについて考慮する。この実施例に示した走査式
光学装置は、レーザプリンタなどに用いられることから
、像面周辺には、画像顕像化手段に用いられるトナー等
の微粉体が存在する。従って、第３レンズが像面に近接
して配置される場合に、ビームスポットの微小化による
極小さなビームスポットがトナー等の微粉体によって散
乱されたり回折されることのないよう或いはトナーその
ものによって遮蔽されても（ケラしても）実用上問題の
ない程度のビームスポットが得られるよう第３レンズを
ある距離だけ像面から遠ざけておく必要がある。

レーザプリンタなどに用いられるトナーの大きさは、概
ね１０〜２０ρであるから、ビームがトナーによって散
乱或いは回折されない或いはトナーによって遮蔽されて
も（ケラしても）実用上問題のない程度のビームスポッ
トが得られるためには、１／ｅ２で規定される像面にお
けるビームスポットのエネルギーの変動を１５％以下に
することが好ましい。ビームスポットのエネルギー分布
が正規ガウス分布である場合には、上記エネルギー変動
を１５％以下にするためにはそのビームスポット径Ｗは
概ねトナー径の１０倍となり、この実施例では、１００
．ｍ〜２００ρが与えられる。

この結果、ζ０　（回転多面鏡の反射面から第３レンズ
前側主点までの距離）を変化することによって第３レン
ズ上でのビーム半径を１００ｎ以上にするための第３レ
ンズと像面の距離は、Ｚ−ζ。≧πｗ０／λＸ０．１ で表される（　ｗ　６はビームウェストでの１／ｅ２半
径）。

また、第３レンズの副走査パワーを変化することによっ
ても像面におけるビームスポットを制御可能である。こ
の場合、光軸位置即ち偏向角０″における副走査方向光
軸上でのパワーをψ、とするとき、 ４／Ｚ＜ψＦ）ψＦ であるときに、面倒れ補正、主走査方向におけるｆθ特
性、及び、像面湾曲を実用範囲内に収めることが可能で
あることがシミュレーションから確認されている。

ここで、第３レンズの面上におけるビームスポット径Ｗ
が前記トナー径よりも十分（概ね１０倍以上）に大きく
なるためには、 ψＦ→１／（Ｚ−ζ。）＋１／ζ。

ζｏ＜（１０λ／πｗｏ　）　＋１／　（Ｚ　−πＷｏ
　／１０λ）が満たされる必要がある。

この結果、第３レンズの副走査パワーを変化することに
よって像面におけるビームスポットを制御するためには
、 ４／Ｚ＜ψＦ）ψ１、 ψＦ＜（１０λ／７ｒＷｏ　）　＋１／　（Ｚ−ｙｒｗ
ｏ　／ｌＯλ）且つ、 ζＯ＞Ｚ／２ によって第３レンズの実用可能範囲が規定される。

さらに、第３レンズのトーリック面側の主走査方向での
光軸中心における曲率Ｃを変化することによっても像面
におけるビームスポット径ｗ１像面湾曲、ｆθ特性及び
面倒れ補正を制御可能である。即ち、トーリック面側の
主走査方向での母線に形状Ｚ′を光軸及びレンズ面の交
点を含む光軸に垂直方向の座標ｙに対応するＺ方向の位
置とするとき、 Ｚ’　−Ｃｙ２／　（１＋　１　　（Ｃｃ　＋１）ｙ２
）＋ＡＤｙ’　＋ＡＥｙ６＋ＡＦｙ８＋ＡＧｙＳＯｙ２
〜ｙ１０は、主走査方向の座標 で表されるレンズを用いた場合、この曲率Ｃ及びＺの積
の絶対値１ｃｍＺｌが、所定の範囲に存在する場合には
、実用可能なレンズを規定できることがシミュレーショ
ンにより確認されている。

以下、上記シミュレーションの結果例１乃至例３を表１
乃至表３及び第１１Ａ図乃至第１１Ｆ図に示す。尚、例
１乃至例３におけるＩｃ−Ｚｌの数値は、次のようにな
る。

例１：　Ｉｃ−Ｚｌ−０，８２゜ 例２　：　Ｉ　Ｃ−Ｚ　ｌ　−０，６７３゜例３：ＩＣ
・Ｚｌ（０，６２１ 例１　結像光学系のデータ（１） ＜Ｌ−８） 例２　結像光学系のデータ（２） （Ｌ■８） ζ０−９４．７゜ Ｚ　　　−１８６，８゜ Ｒ−６９，７゜ Ｃ−Ｚ−０，８２ ψｐ　　＞４／Ｚ−ｏ、　　０２１４ ψｐ＜（１０λ／πＷｏ　）＋１　／　（Ｚ−πＷｏ／
１０λ）■　０．　０５５９ ζｏ　　＞Ｚ／２−９３．　４ ζ。−１０６，８゜ Ｚ　　　−１８２，０゜ Ｒ調　　６４．　９゜ ！　Ｃ拳　Ｚｌ−０，６７３ （ｌａｐ　　＞４／Ｚ−０，０２２０ ψｐ　＜　（１０λ／πｗ　ｏ　）”１　／　（Ｚ−π
Ｗ　ｏ　／　１０λ）−０，０５６１ ζｏ　＞Ｚ／２−９１．０ 例３　結像光学系のデータ（３） （Ｌ−８） ζ。　−１１２，０゜ ２　　−１７６．４゜ Ｒ−６６，７゜ Ｃ−Ｚ−屹６２１ ψｐ　　＞４／Ｚ＝　　　　０．　０２２７ψｐ＜（１
０λ／πｗＱ　　）＋１／　　（Ｚ−０，０５６４ ζ。　＞Ｚ／２−８８．　２ πＷ　ｏ　　／　１０λ） 第１１Ａ図乃至第１１Ｆ図には、ＩＣ−Ｚｌの数値を変
化させた際の回転多面鏡の反射面に集束された光ビーム
のビームスポットの変化及びｆθ特性の変化が示されて
いる。第１１Ａ図、第１１Ｃ図及び第１１Ｅ図は、それ
ぞれ、上記例１乃至例３の条件におけるｆθ特性の変化
、第１１Ｂ図、第１１Ｄ図及び第ＬＩＦ図は、それぞれ
、上記例１乃至例３の条件における周辺光の集光状態の
変化を示している。

以上説明したように例１乃至例３及び多くの実験から、
＋Ｃ−Ｚｌが所定の数値を満たされる範囲において、第
３レンズの実用可能範囲が規定されることが確認されて
いる。しかしながら、例１では、図示しない像面湾曲及
び第１１Ａ図に示すｆθ特性に劣化が見られる。即ち、
Ｉｃ−Ｚｌの数値には上限が存在する。また、例３が利
用される場合には、第１１Ｅ図及び第１１Ｆ図に示した
ｆθ特性の変化及び周辺光の集光状態の変化は、例１の
第１１Ａ図及び第１１Ｂ図に示した場合よりも改善され
るにも拘らず図示しない像面湾曲が増大することから、
Ｉｃ−Ｚｌの数値には同様に下限も存在する。

これらの結果から、 ０．６≦ＩＣ−Ｚｌ≦０．８５ の範囲が第３レンズの実用可能範囲として最適である。

（効果） この発明によれば、反射面が主走査方向には凸面状に、
副走査方向には平面状に形成された回転多面鏡と一枚の
トーリックレンズのみが組合わせられることによって、
ｆθ特性及び像面湾曲が同時に補正できる。また、第二
結像光学系のレンズが一枚ですみ、しかも、このレンズ
はプラスチックであって、成形加工によって精度良く製
造できるので大幅なコストの低減が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は、この発明の折返しミラー、鏡筒及びハウジ
ングを省略したレーザプリンタなどに用いられる光学装
置の平面図、第１Ｂ図は、第１Ａ図に示した光学装置の
副走査方向における偏向角０°の状態を示す断面図、第
２図は、第３レンズの光軸がそのレンズへの入射光の主
光線に対して回転多面鏡へ向かう入射光の側へシフトさ
れた配置を示す第１Ａ図に示した光学装置の副走査方向
における偏向角０＠の状態における断面図、第３Ａ図は
、ＬＤ、ガラスレンズ及び絞りを固定する構造を示す側
面図、第３Ｂ図は、第３Ａ図に示した鏡筒の線Ａ−Ａに
おける断面図、第４図は、絞りをガラスレンズの後側焦
点位置に配置する詳細を示す概略図、第５図は、回転多
面鏡における副走査方向における偏向反射面の法線と入
射光のなす角がγであるときの光線の特性を示すベクト
ル図、第６図は、第３レンズの光軸に対しである距離分
ズして入射された光ビームの特性を示す概略図、第７図
は、この発明による像面湾曲の補正原理を示す概略図、
第８図は、第７図に示した第３レンズ及び像面の配置を
より具体的に示す概略図、第９図は、第８図におけるＬ
／Ｈの変化に対するＵの変化の一例を示すグラフ、第１
０Ａ図及び第１０Ｂ図は、回転多面鏡及び第３レンズに
よる像面湾曲及びｆθ特性の補正による効果を示すグラ
フ、第１１Ａ図乃至第１１Ｆ図は、Ｉｃ−Ｚｌの数値を
変化させた際の回転多面鏡の反射面に集束された光ビー
ムのｆθ特性変化及び周辺光の集光状態の変化を示すグ
ラフである。 ２・・・半導体し＝ザ素子、４・・・ガラスレンズ、６
・・・第１プラスチツクレンズ、８・・・第２プラスチ
ツクレンズ、１０・・・回転多面鏡、１２・・・第３プ
ラスチツクレンズ、１４・・・防塵ガラス、１６・・・
感光体、３０・・・絞り、３２・・・ＬＤホルダ、３４
・・・鏡筒、３６・・・ウェーブワッシャ、３８・・・
押え部材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光ビームを走査対象物に対して走査する光走査手段と、
   この光走査手段で走査された光ビームを前記走査対象物
   に結像させるトーリック面を有するレンズを含む結像光
   学系を備えた光学装置において、 前記光走査手段は主走査方向に対して凸状の面を有する
   回転多面鏡であって、 Ｚを副走査方向における偏向角０゜の状態の偏向点から
   走査対象物の面上までの距離、 ζ＿０を前記光走査手段の反射面から前記トーリック面
   を含むレンズのレンズ前側主点までの距離、 ｗ＿０を副走査方向における前記像面近傍の前記副走査
   方向のビームウェスト半径、 λを前記光ビームの波長、及び、 ψ＿Ｆを前記結像光学系のレンズの副走査方向における
   光軸上でのパワーとするとき、 ４／Ｚ＜ψ＿Ｆ） ψ＿Ｆ＜（１０λ／πｗ＿０）＋１／（Ｚ−πｗ＿０／
   １０λ）且つ、 ζ＿０＞Ｚ／２ で規定される条件が満たされることを特徴とする光学装
   置。