JPH02240617A - 光ビーム走査装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばレーザビームプリンタ等に用いられる
光ビーム走査装置に関するものである。

〔従来の技術〕

光ビームを用いた走査装置において、光ビームの偏向装
置として回転多面鏡等その偏向面が回転に対して倒れ得
るものを用いる場合、この面の倒れ（一般に面倒れとい
う）によって光ビームが走査方向と垂直な方向にずれ、
走査線のピッチむらを生じる。これを補正するために、
走査方向と垂直な面内において、偏向面と被走査面（例
えば、感光ドラム面）とが共役関係となうような結像光
学系を用いる方法は、例えば特公昭５２−２８６６６号
等によって知られている。

また、上記走査装置の光学系には走査方向面内において
、光ビームが被走査面上を等速度走査するための特性（
一般にｆ・θ特性という）を持たせると共に、上記被走
査面上の光ビームのスポット径の大きさが走査方向の位
置に対して常に均一になるように像面湾曲を補正すると
いう性能も要求される。

このように、走査方向面内の特性とこれに垂直な面内で
の特性を同時に実現するためには、両者の面内でパワー
の異なる光学系が必要であり、シリンダレンズ等が用い
られる。

一方、光学系をコンパクトにするためには、レンズ枚数
を低減し極力簡易な構成とすることが望ましい。上記の
ような面倒れを補正しつつ、レンズ枚数を少なく構成を
簡易化した光学系としては例えば、特開昭５８−９３０
２１号公報に示されるように球面単レンズと長尺シリン
ダレンズとで構成したものや、特開昭５７−１４４５１
５号公報に示されるように球面単レンズとトーリック面
を有する単レンズとで構成したもの等が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕 上記のような従来の光学系は、簡易なレンズ構成ではあ
るが、被走査面上のスポット径が８０〜１００μｍ以上
のような比較的解像度の低い場合に対応したものであっ
た。

このような光学系を用いて、高解像度に対応させるべく
上記被走査面上のスポット径を例えば、４０〜５０μｍ
と小さくした場合、像面湾曲が大きいために、走査位置
に対するスポット径の一様を良好に保つことができない
という問題点があった。

この様子を第１６図、第１７図に示す。第１６図は、光
ビームを集束させる場合に、集束する光ビームの最小ビ
ーム径（ビームウェスト）近傍の光ビーム径の変化を光
ビームの光軸方向位置に対して求めた（ビームエンベロ
ープ）ものである。第１６図に示すように、ビームウェ
スト径が大きい場合８２に比べ、ビームウェスト径を小
さく集束した場合８１の方が、光軸方向位置に対するビ
ーム径の変化が大きくなる。

第１７図は、上記第１６図を、像面湾曲を有する光学系
に適用した場合の被走査面上のビームスポット径の走査
位置による変化を示したものである。

第１７図に示すように、走査中央部のビーム８７に比へ
、走査の端のビーム８６では、像面湾曲８８のためにビ
ームウェストが被走査面８５から離れ、被走査面８５上
のスポット径が大きくなる。走査中央と走査の端でのス
ポット径の差は、この第１７図かられかるように、ビー
ムウェスト径が小さい程大きい。

以上のことから、スポット径を小さくするほど像面湾曲
も小さく保たれている必要がある。

スポット径が８０〜１００μ踵の場合、像面湾曲の許容
値は±３ｍ程度と言われているが、スポット径を４０〜
５０μｍと小さくすると、像面湾曲の許容値は±１ｍ以
下が必要であ′る。

従来の光学系において、まず、長尺シリンダレンズを用
いる場合、走査方向に垂直な方向（以後、副走査方向と
いう）の断面での像面湾曲が大きく発生する。

第１８図は、長尺シリンダレンズ７０による副走査方向
の像面湾曲の発生の様子を示す図である。図示のごとく
、走査中央に入射するビーム７１は被走査面７４上に集
束するのに対し、走査端に入射するビーム７２は、角度
θを成すためビームがシリンダレンズ７０の面を斜めに
通過することにより、見かけの曲率が強くなり像面湾曲
７３を発生する。

このため像面湾曲を小さく、すなわち上記許容値である
±１ｍ以内とするためには光ビームの偏向角を±７度程
度と小さくする必要があり、偏向装置から被走査面まで
の光路長が膨大となり光学系の小形化を図れない。

また、従来の他の光学系では、シリンダレンズに代えて
トーリック面を用いて面倒れ補正を行っている。トーリ
ック面は走査方向面内でも曲率を有するため副走査方向
像面湾曲の発生が緩和され、レンズを偏向器に近づけて
配置でき光学系をコンパクトにできる。残留する副走査
方向像面湾曲はトーリック面の裏面に形成する負のパワ
ーを有するシリンダ面により補正している。

しかしながら、このように１つのシリンダ面で副走査方
向像湾曲面を補正する場合、偏向角が±２０度以下程度
と小さい場合はよいが、±２０度以出土３０環径度とな
ると高次の収差が発生し、副走査方向像面湾曲が第１９
図に示すように大きく発生し、上記像面湾曲の目標値±
１ｍ以内にまで低減することはできない。第１９図にお
いて、縦軸は相対走査位置を表し、最大走査位置ｉ、ｏ
は、偏向角３０度、走査位置１４８ｍｍに対応する。第
１９図の横軸は、副走査方向の像面湾曲を示す。

このように、従来の光学系では、高解像度に対応し得る
に充分小さい像面湾曲値を得ることが出来ないという問
題点があった。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、光源、偏向装置、被走査面、光源と偏向装
置の間に配置され偏向装置の偏向反射面の近傍に走査方
向に平行な線像をＭ像するシリンダレンズ、偏向装置と
被走査面の間に配置されｆ・θ特性を有する光学系（以
後、偏向光学系という）とから構成される光ビーム走査
装置において、上記ｆ・θ特性を有する偏向光学系を、
偏向装置から順に、副走査方向にのみ負のパワーを持つ
シリンダ面と球面とを有する第１のレンズと、副走査方
向にのみ負のパワーを有するシリンダ面と副走査方向に
比較的小さい曲率半径を有し走査方向に比較的大きい曲
率半径を有するトロイダル面とを有する第２のレンズと
で構成し、さらに、上記シリンダレンズを、その光軸を
回転軸にした回転を可能としその回転角を調節可能とす
るような機構を設けることにより達成される。

〔作用〕

上記のような構成において、上記偏向光学系を構成する
第１のレンズの球面と第２のレンズのトロ、イダル面の
走査方向の曲率半径によって、走査方向の像面湾曲と走
査の等速性からのずれを大略補正し、偏向装置から第１
のレンズまでの距離と第１のレンズから第２のレンズま
での距離によって走査方向の像面湾曲と走査の等速性か
らのずれの残留分を補正する作用を行う。

上記第１のレンズのシリンダ面と上記第２のレンズのシ
リンダ面とトロイダル面の副走査方向の断面の曲率によ
って偏向装置の反射面と被走査面とを副走査断面内で共
役関係にし、偏向装置の反射面の倒れによる被走査面上
の光ビーム走査位置のずれを補正する作用を行う。

これと同時に、上記第１のレンズの負のパ’７−を有す
るシリンダ面と、第２のレンズの負のパワーを有するシ
リンダ面の２つのシリンダ面を配置し、両者のパワーの
比を適切にすることにより、副走査方向の像面湾曲を前
述の許容値±１ｍ以内となるように補正する作用を行う
。これによって、高解像度化に対応しスポット系を４０
〜５０μｍと小さくした場合にも、スポットの均一性を
良好に保ち得るレベルにまで像面湾曲を低減する作用を
行う。

さらに、上記した偏向装置の反射面近傍に線像を結像す
るシリンダレンズ（以後、入射光学系シリンダレンズと
いう）を光軸の回りに回転させその角度を調節し得る機
構（以後、レンズ回転調節装置という）は、レンズの加
工２組立等の誤差による被走査面上の光ビームスポット
の光強度分布の形状（以後、スポット形状と略す）の乱
れを、上記入射光学系シリンダレンズの回転調節によっ
て補正し、スポット形状をほぼ円形に良好に保つ作用を
行う。

このレンズ回転機構の作用について、さらに詳細に説明
する。

高解像度化のためスポット径を４０〜５０μｍと小さく
す乞には、光学系に入射するビーム径を大きく、すなわ
ち光学系のＮＡを大とする必要があり、このような光学
系においては、大ＮＡのために部品製造や組立てにおけ
る面形状や配置の誤差により波面収差が増大することに
よるスポット形状の劣化を来たし易い。

また、面倒れ補正を行った光学系では、前述したように
、偏向装置の反射面と被走査面とを副走査方向断面での
み共役にすることから、被走査面上でほぼ円形のスポッ
ト形状を得るためには、光源と偏向装置の間に副走査方
向にのみパワーを有するシリンダレンズを配置し、偏向
装置の反射面の近傍に、走査平面に平行な線像を形成さ
せる。

このため、偏向装置で偏向された光ビームは相対・称で
なくなり、断面形状が円形でなくなる。

このような条件の下で、レンズ加工や組立の誤差により
シリンダ面やトロイダル面がその先軸の回りに回転する
ような誤差を生じた場合には、上記偏向反射面の線像か
ら発散する光線のレンズ面への入射角（面法線と成す角
）が、レンズ面のわずかの回転でも急激に変化するため
大きな波面収差を生じ、スポット形状が著しく劣化する
。

例えば、偏向光学系のトロイダル面がその光軸の回りに
０．１度だけ回転し傾いて設定されただけで、被走査面
上のスポット形状は著しく劣化し。

ビームスポットのエネルギー密度は約１／３に低下する
。

このようなスポット形状の劣化は、上記入射光学系のシ
リンダレンズをその光軸の回りに回転させ、偏向反射面
近傍の線像を、回転誤差を生じている面と同じ方向に回
転させ平行にすることにより、上記入射角をもと通りに
して、スポット形状の乱れを補正することができること
を見い出した。

特に、本発明の光学系においては、上記偏向光学安にシ
リンダ面を２面有し従来の光学系より多くなっており、
上記のようなシリンダ面の光軸回りの回転誤差によるス
ポット形状の劣化を、従来にも増して来たし易い。

そこで、上記シリンダレンズの回転機構を設け、その回
転角度を、スポット形状が最良と成るように微調整可能
とし、スポット形状の劣化補正作用を行わしめるように
したものである。

すなわち、上記レンズ回転調節装置は、レンズ面加工や
組立時に起こるシリンダ面やｌ・ロイダル面の光軸回り
の回転誤差によるスポット形状の劣化を補正し、これに
よって、レンズの製造・組立に対するきびしい精度を緩
和し、製作容易ならしめる作用を行う。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

第１図に、本発明の一実施例の構成図を示す。また、第
２図は、本実施例の副走査方向断面図である。

本実施例は、光源３．結合レンズ４．シリンダレンズ５
．シリンダレンズ５の回転調節装置ｉｉ。

偏向装置（モータ６、回転多面鏡７）、一方がシリンダ
面ＩＩＬで他方が球面１ｂである第１のレンズ、一方が
シリンダ面２山で他方がトロイダル面２ｂである第２の
レンズ、被走査面（例えば感光ドラム表面）８とで構成
される。

次に、各々の動作について説明する。光源３は本実施例
では半導体レーザであり、上記光源３がらのビームは発
散光が出射される。

結合レンズ４は、上記発散光をコリメートし、はぼ平行
光束にするとともに、その光軸方向位置の調節によって
走査方向の断面内で被走査面８上に光ビーム（９山〜９
ｃ）が集束するようピント合わせを行う。

シリンダレンズ５は、第２図に示すように、副走査方向
の断面内でだけパワーを有し、光ビーム９ｄを偏向装置
の多面１７の反射面１０の近傍に一度集束させる（副走
査方向）。走査方向の断面では、シリンダレンズ５はパ
ワーを持たないためビームを集束せず、上記反射面１ｏ
上で光ビームは第１図に示すように線像となる。

シリンダレンズ５の回転調節装置１１は、第３図に構造
の詳細な見取図を示すように、シリンダレンズ５の取付
台１］、ｂが、ベース台１１ｃに接続ピンｌｉｄで接続
されており、接続ピンｌｉｄを支点に回転し得る構造と
なっている。ベース台１１ｃの接続ピンの反対の端には
ネジ溝を切った捧１１ｆが保持台１１ｂを貫通して固定
されている。保持台ｌｌｂはネジｌｉｅにより上方に押
し上げられる一方、ネジ棒１１ｆにかん合した調節ネジ
ｌｌｚに押し付けられている。調節ネジ１１ｏ−を回し
て調節することにより、保持台１１ｂが接続ピンｌｉｄ
を支点して傾き、保持台１１ｂ及びそれに取付けられた
レンズ５の傾き角すなわち光軸回りの回転角を調節でき
、これによって被走査面上のスポット形状を最良に調節
する動作を行う。

回転調節装置１１はさらに、ガイドレール１２上にあり
、シリンダレンズ５の光軸方向に移動可能であり、副走
査方向の断面内で被走査面８上にピントが合うよう位置
調整される。

偏向装置である回転多面鏡７はモータ６で睡動され第１
図の矢印の方向に回転し、反射面１０の角度が変化する
ことによって、光ビームを９山→９ｈ→９ｃと偏向する
。１つの反射面が通過する間に１回の走査が行われ、多
面鏡７が１回転する間に反射面の数だけの走査が行われ
る。本実施例では、光ビームの偏向角は±３０度である
。また、光ビームの偏向走査は、回転多面鏡７の回転軸
にほぼ垂直な平面（走査面）内でなされ、上記光源３か
らシリンダ面５までは、その光軸が走査面内にあるよう
に配置される。

偏向装置７と被走査面８の間に配置された偏向光学系に
おいて、その第１のレンズ１は、その先軸を走査面内で
走査中央の光ビームにほぼ一致するように配置している
。上記第１のレンズにおいて、シリンダ面１山は副走査
方向にのみ負のパワーを有し副走査方向の像面湾曲の補
正作用を有する。他方の球面１ｂは、走査方向の像面湾
曲と走査の等速性のずれ（以後リニアリティと言う）を
補正する作用を有する。

偏向光学系の第２のレンズ２は、その光軸を第１のレン
ズの光軸の延長上に置き、最終的に光ビームを被走査面
８の上に一点に集束させる作用を行う。第２のレンズ２
のシリンダ面２／１．は、副走査方向にのみ負のパワー
を有し、上記第１のレンズのシリンダ面１ａ、と共に副
走査方向の像面湾曲の補正作用を有する。他方のトロイ
ダル面２ｂは、その走査方向の曲率により走査方向の像
面湾曲とリニアリティの補正作用を有し、その副走査方
向の曲率により偏向装置の反射面ｌＯと被走査面８とが
共役関係になるように調整することで第２図に示すよう
に反射面１０が破線１０′で示すように傾いて（すなわ
ち面倒れ）反射後筒１のＬ／レンズにむかう光ビームが
第２図の破線のように副走査方向にずれた方向に反射さ
れる状態が発生しても被走査面上ではもとの走査位置と
同じ所に集束され走査位置誤差を生じないよう補正する
作用を行っている。

被走査面８は、例えば感光ドラムの表面であり、光ビー
ムの信号を記録する。

次に２本実施例における偏向光学系の第１及び第２のレ
ンズ１，２の収差補正作用を第４図〜第９図により説明
する。

第４図は、偏向光学系の構成および配置を示す模式図で
ある。第４図の上側は走査方向断面、下側は副走査方向
断面図である。第４図において、Ｑｏ、２□１　Ｒ３は
各々のレンズごとの間隔であり、Ｒ□は球面の、Ｒ２は
トロイダル面の走査方向の、Ｒ３は第１のレンズのシリ
ンダ面の、Ｒ１は第２のレンズのシリンダ面の、Ｒ６は
第２図のレンズのトロイダル面の副走査方向の各々曲率
半径である。

第５図〜第７図は、第４図に示すＲ１，Ｒ，と、Ｑ□ｌ
　”２１　Ｒ３とをそれぞれ変化させた場合の走査方向
像面湾曲とリニアリティの変化を示したものである。各
図において、縦軸は最大偏向時（偏向角３０度）の走査
方向の像面湾曲を示し、横軸はリニアリティを示す。

第５図において、実線２１は上記Ｒよ、Ｒ２を適当に変
化させた場合の両収差の変化の軌跡を示したものであり
、この実線２１から解かるように曲率半径Ｒユ、Ｒ２の
組合せを最適に決めることにより、主走査方向の像面湾
曲をゼロ近傍に補正することができる。

また、実線２２．２３は、実線２１の条件に対し、Ｑ。

のみを変化させたのちに、実線２１と同様に曲率半径Ｒ
□、Ｒ２を変化させた場合の両収差の変化の軌跡を示し
たものである。実線２１に比べ、実４！＋３の方がリニ
アリティが全体に小さくなる方向に変化したことかわか
る。

第６図は、第５図の実線２１の条件を基準にＲ５のみを
変化させたのちに、第５図の実線２１と同様に曲率半径
Ｒ工、Ｒ２を変化させた場合の両収差の変化の軌跡を示
したものである。Ｑ、を変化させることにより、実線２
１が実線２４．２５に変化し、すなわちリニアリティが
変化し、また、曲率半径Ｒ１・、Ｒ，を変化させること
により主走査方向像面湾曲が変化することがわかる。

第７図は、第５図の実線２１の条件を基準にＲ４のみを
変化させたのちに第５図と同様に曲率半径Ｒ工、Ｒ２を
変化させた場合の両収差の変化の軌跡を示したものであ
る。面間距離Ｑ、を変化させることにより、実線２１が
実線２６．２７に変化、すなわちリニアリティが変化し
、曲率半径Ｒ□、Ｒ２を変化させることで主走査方向の
像面湾曲が変化することが解かる。

以上のように、第５図から第７図の結果により本実施例
では、第４図に示すパラメータのうち、Ｑ、、Ｑ、、Ｑ
５をそれぞれ適当な値に定めることにより、リニアリテ
ィの補正が行える。この場合Ｑ工をできるだけ小さい値
にし、Ｑ、、　　１２５を設定する方がレンズ外径を小
さくすることができる。

また、第４図に示すパラメータのうち、曲率半径Ｒ１，
Ｒ，をそれぞれ適当な値に定めることにより主走査方向
の像面湾曲の補正が行える。

このように、第１のレンズｌと第３のレンズ３の両レン
ズの位置と両レンズの一方の面の曲率半径により、主走
査方向像面湾曲とりニアリティは補正できる。

このため、第２のレンズ２は、主走査方向断面内におい
ては両面ともパワーを持たせる必要がなく、その位置を
、第１のレンズ１と第２のレンズ２の間で自由に変化さ
せても、上記主走査方向の性能は変化しないことがわか
る。

次に、補正すべきもう一つの収差である副走査方向の像
面湾曲の補正作用について説明する。

第８図は、前述の走査方向の像面湾曲とりニアリティを
補正した後、第４図下に示すＲ，、Ｒ４゜Ｒ，の値を反
射面１０と被走査面８とが共役になるよう調節しながら
、Ｒ３，Ｒ，の設定値のバランスを変化させた場合の副
走査方向像面湾曲の変化を示す。

第８図において、横軸は副走査方向像面湾曲量を示し、
縦軸は走査位置を相対値で示す。

第８図から、Ｒ３とＲ４のバランスにおいてＲ１の値が
比較的小さい方が、副走査方向の像面湾曲を良好に補正
し得ることがねかる。

特に、Ｒ１とＲ４の関係において、 １／Ｒ，＞１／Ｒ４ となる時、本実施例の光ビーム走査光学系においてその
補正効果が著しい。

以上説明した本実施例にお番ブる偏向光学系（偏向装置
の反射面１ｏがら被走査物８面までの間）のレンズデー
タを以下に示す。

第１実施例（収差図は第９図） （１）第１の単レンズ１ ■シリンダ面の曲率半径Ｒ３：１０ａ。

■球面の曲率半径Ｒ，：　３６１．．４６ｎａ■レンズ
厚みｔ、：１５ｎａ ■硝材：Ｆ２ ■反射面１０とシリンドリカル面までの軸上面間距離α
、：３０圃 （２）第２の単レンズ２ ■シリンドリカル面の曲率半径Ｒ，：　３５０ｎａ■ト
ロイダル面の主走査方向の曲率半径Ｒ２：１２４．７ａ
ｎ ■トロイダル面の副走査方向の曲率半径Ｒ５：３２．０
４ａｗｎ ■レンズ厚みｔ、：２０ａｎ ■硝材：５Ｆ１１ ■第ルンズのＲよがら第２レンズＲ４までの軸上面間距
離Ｑ、：２０ｍｍ ■第２レンズのＲ２から被走査物８面までの軸上面間距
離す、　：　３５０ｍｍ 第９図に本実施例の収差性能を示す。（左側）は像面湾
曲を示し、破線（主）が走査方向、実線（副）が副走査
方向である。（右側）はリニアリティを示す。ここで（
左）、（右）ともに縦軸は相対走査位置で表し最大走査
位置１．０は偏向角±３０°、走査幅±１４８．５ｎｏ
のときである。

第２実施例（収差図は第１０図） （１）第１の単レンズ１ ■シリンダ面の曲率半径：　１０ｎｎ ■球面の曲率半径Ｒ工：　４４３．３４ｎａ■レンズ厚
みｔ□：１５画 ■硝材：Ｆ２ ■反射面１０とシリンドリカル面までの軸上面間距離Ｑ
、：４０ａａ （２）第２の単レンズ２ ■シリンドリカル面の曲率半径Ｒ４：　４４５ｎｎ＋■
トロイダル面の主走査方向の曲率半径Ｒ２：Ｌ４６，５
ｏｎ ■トロイダル面の副走査方向の曲率半径Ｒ５：３７．７
８ｍ ■レンズ厚みｔ、：２０ｎ＋ｍ ■硝材：５Ｆ１ｉ ■第ルンズのＲ工から第２レンズＲ４までの軸上面間距
離Ｑ２：３０１１Ｉｎ ■第２レンズのＲ２から被走査物８面までの軸上面間距
離Ｑ、：３４０ａｎ 第１Ｏ図に本実施例の収差性能を示す。（右側）は像面
湾曲を示゛し、破線（主）が走査方向、実線（副）が副
走査方向である。（左）はリニアリティを示す。ここで
（右）、（左）ともに縦軸は相対走査位置で表し最大走
査位置１．０は偏向角±３０’走査幅走査４８．５ａｍ
のときである。

次に、レンズ回転調節装置のスポット形状の乱れ補正作
用について説明する。

前述したように１本発明光学系のように面倒れ補正を行
った光学系では、偏向装置の反射面近傍に走査方向に平
行な線像を結像する。さらに、本発明光学系では、高解
像度化に対応し、スポット径を４０〜５０μｍと小さく
するためＮＡを大きく設定している。

このような光学系において、レンズ加工や光学系組立の
時にシリンダ面やトロイダル面がその光軸の回りに回転
するような誤差を生じた場合、わずかの誤差でスポット
形状が著しく劣化する。

その感度は、レンズ厚さや光軸ずれ等の誤差に比べ非常
に高く、スポット形状劣化の大きな原因となっている。

第１１図は、本発明第１の実施例における走査中央での
スポット形状をシミュレーションにより求めたものであ
り、第１１図（Ａ）は、被走査面上スポットの光強度分
布を３次元的に投影表示したものであり、第１１図（ｂ
）は、光強度分布の等高線を示す。

第１２図は、−例として、本発明第１の実施例において
、トロイダル面を光軸の回りに０．１度回転させた場合
のスポット形状を示す（走査中央）。

第１２図に示すように、トロイダル面のわずかの回転に
よりスポット形状は大きく劣化する。

その理由は、上記偏向装置の反射面近傍に結像される線
像と、シリンダ面の母線（又はトロイダル面の走査方向
対称軸）とは本来同一平面上にあるべきものが、上記回
転誤差により両者はネジレの位置関係になり、このよう
な位置変化は、上記線像から発散する光線がシリンダ面
（又はトロイダル面）に入射する入射角を急激に変化さ
せ、光ビームのネジレを生じ、大きな波面収差を発生さ
せるためである。この影響は、光学系のＮＡが大きいほ
ど大きい。

上記理由から、シリンダ面やトロイダル面が上記した光
軸回りの回転誤差を生じた場合、この回転量に応じて、
上記偏向装置の反射面近傍の線像を傾けてやることで、
上記回転によるスポット形状の劣化を補正することが可
能と考えられる。

レンズ５の回転調節装置１１は、上記線像を傾は調節す
る作用を行うものである。

第１３図は１本発明の偏向光学系の第１の実施例におい
てトロイダル面をその先軸の回りに回転させスポット形
状が第１２図のように劣化した状態において、レンズ５
の回転調節装置１１によってシリンダレンズ５の光軸回
りの回転角を調節してスポット形状の乱れを補正した後
のスポット形状を、シミュレーションにより求めた結果
を示している。

第１３図（山）は、光強度分布の３次元投影表示であり
、第１３図（ｂ）は、強度分布の等高線を示す。

第１３図に示すように、トロイダル面の光軸回りの回転
誤差に対するスポット形状の乱れは、シリンダレンズ５
の光軸回り回転角の調節によって補正可能であることを
見い出した。

シリンダ面についても同様であり、シリンダレンズ５自
体の誤差についても当然補正可能である。

特に、本発明光学系の場合、前述のように従来光学、系
に比ベシリンダ面が１面多く、上記のような光軸回りの
回転誤差によるスポット形状の劣化を来たし易い。

このような回転誤差は、上記したように、０．１程度度
の微小な誤差によってスポット形状が大きく劣化するた
め、上記回転調節装置なしでは、しンズ加工２組立にお
いて非常に高い精度が要求され、光学系の製造が著しく
困難になる。

このように、入射光学系のシリンダレンズ５の回転調節
装置１１によって、その調整ネジ１１ノを用いて容易に
最良スポット形状を得る状態に調節出来、レンズの加工
・組立における精度を緩和し、光学系の製造を容易にな
らしめることができる。

第１４図は、シリンダレンズ５の回転調節ａｍの第２の
実施例である。

シリンダレンズ５は、押さえバネ４４ｚ、４４ｂにより
ベースに押し付けられながら、上下方向に移動可能とな
っており、支持バネ４３ｃ、４３ｂにより保持されてい
る。

調整ネジ４２山又は４２ｂを回すことにより、シリンダ
レンズ５をその先軸の回りに回転調整し得るものである
。

また、４２ａ、、４２ｂ共に動かすことにより、シリン
ダレンズ５の副走査方向の位置調整も可能である。

ベース４】は、ガイドレール４５上で光軸方向に移動調
整可能であり、副走査方向のピント合わせの作用を行う
。

第１５図は、シリンダレンズ５の回転調節装置の第３の
実施例である。

シリンダレンズ５は、保持筒５２に埋め込まれ、保持筒
５２は、光学ベースに固定されたガイド５１の中で、光
軸の回りの回転が可能であり、その回転角度は、調整ネ
ジ５３を回すことにより調節可能である。

保持筒５２はまた、ガイド５１の中で光軸方向にも摺動
可能であり、副走査方向のピント合わせを行うことがで
きる。

〔発明の効果〕

以上述べたように５本発明によれば、レンズ２枚という
簡易・小形な構成ながら、像面湾曲１１ｍ以下という高
解像度化に充分対応し得る高い光学性能を実現でき、か
つ、レンズの加工・組立における精度を緩和し、光学系
の製造を容易ならしめることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の外観図、第２図は第１図の
副走査方向の断面図、第３図はシリンダレンズの回転調
節装置の実施例の外観図、第４図は本発明の収差補正を
説明するための模式図、第５図〜第７図は走査方向の性
能の変化を示す特性図、第８図は副走査方向の像面湾曲
を示す特性図。 第９．第１０図は本発明実施例の収差特性図、第１１図
は、本発明実施例におけるスポットの光強度分布図、第
１２図は、本発明実施例においてトロイダル面を光軸口
りに回転させた時のスポット形状図、第１３図は、これ
をシリンダレンズの回転ＩＲｍにより補正した後のスポ
ット形状図、第１４図は、シリンダレンズの回転調節装
置の第２の実施例、第１５図は、シリンダレンズの回転
調節装置の第３の実施例筒１６．第１７図は、光ビーム
のエンベロープと一様性の関連を示す概念説明図、第１
８図は長尺シリンダレンズの像面湾曲を示す概念図、第
１９図は、従来の光学系で大偏向角にした時の像面湾曲
の例を示す説明図である。 １・・・第１の単レンズ、　　１山・・・シリンドリカ
ル面。 １ｂ・・・球面、　　　　　　２・・・第２の単レンズ
、２ｔＬ・・・シリンドリカル面、 ２ｂ・・・トロイダル面、　　３・・・光源、４・・・
結合レンズ、 ５・・・シリンドリカルレンズ、 ６・・・モータ、　　　　　７・・・回転多面鏡、８・
・・被走査物、　　　　　９ｔＬ、〜９ｂ・・・光ビー
ム、１０・・・反射面。 １１・・・シリンダレンズの回転調節装置。 第 Ｚ 図 あ （Ａ） ？ ？ 第 図 図 馬 図 見 と 図 ＝・ｊ支賞方伺イ象面清白 （荒ｍつ 第 ■ 図 十 士−５０ 篤 霞 第１Ｚ図 （β） （Ａ） 第１３０ 第 図 ≠３α ｙｂ’１ （Ａ） （Ｆ５） 線面迂曲 （７ｆＬ広ン 第 囚 （Ａン （８ン Ａ（面ジ゛ち曲 （ｍｌノ リニアリティ （ηｔｘノ 第 凶 （Ａ） ６１＼ 第 図 ヒ゛−ム中心卓由方イ句Ａｎ、ｚ（オＢ月イ直）第 図 第 ！げ 圀 蔓 閉 シリ走１１方向り、イ線５６ｈ５考曲 （〃じπ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、光ビーム発生装置、光ビームを受けて偏向させる偏
   向装置、該偏向装置で偏向された光ビームにより走査を
   受ける被走査面、上記光ビーム発生装置と上記偏向装置
   の間に配置され上記偏向装置の偏向反射面の近傍に線像
   を結像するシリンダレンズ、偏向装置と被走査面の間に
   配置され、ｆθ特性を有する偏向光学系とで構成される
   光学系であって、上記ｆθ特性を有する偏向光学系が、
   偏向装置から順に、走査方向に垂直な方向にのみ負のパ
   ワーを有するシリンダ面と球面とを有する第１のレンズ
   と、走査方向と垂直な方向にのみ負のパワーを有するシ
   リンダ面と走査方向に垂直な方向で比較的小さい曲率半
   径を有し走査方向で比較的大きい曲率半径を有するトロ
   イダル面とを有する第２のレンズとで構成され、上記シ
   リンダレンズがその光軸を回転軸にした回転が可能でそ
   の回転角を調節可能とする調節機構を有することを特徴
   とする光ビーム走査装置。