JPS6275614A - 画像形成装置 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明はレーザービームによって感光体上に静電潜像を
形成する画像形成装置の特にレーザービームの走査光学
系に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 従来、レーザービームプリンタ等の画像形成装置におい
ては、情報を感光体上に静電潜像として記録するために
、レーザービームの発生源である例えば半導体レーザー
を備えており、この半導体レーザーから放射されたビー
ムを前記感光体上に照射するために高速で回転するポリ
ゴンミラーを使用している。このポリゴンミラーは、レ
ーザービームを反射する平面からなる反射面を備えてい
るものである。

しかしながら、このような平面からなる反射面でおると
、感光体上に照射するビームの走査角が広角になるにし
たがって、主走査方向のメリジオナル像面湾曲を改善す
る為にはビームの走査方向を修正する修正レンズの枚数
を増加させなければならないという問題があった。

［発明の目的］ 上記事情に鑑みて本発明はなされたものであり、走査ビ
ームの広角化による修正レンズの枚数を増加させること
なく、主走査方向のメリジオナル像面湾曲を改善す８事
ができる画像形成装置の提供を目的とする。

［発明の概要］ 上記目的を達成するための本発明の概要は、感光体表面
に静電潜像を形成すべくレーザービームを発生する半導
体レーザーと、この半導体レーザーからのレーザービー
ムを平行化するコリメータレンズと、このコリメータレ
ンズからのレーザービームを偏平化する偏平化手段と、
この偏平化手段から入射するレーザービームを主走査方
向に反射する反射面を有し回転しつつ偏向走査するポリ
ゴンミラーと、このポリゴンミラーからのレーザービー
ムを前記感光体表面上で等速度で移動すべく光路修正す
る修正レンズとを有する画像形成装置において、前記ポ
リゴンミラーの反射面は、前記ビーム走査範囲を２分す
る対称軸を含み、この走査面と直交する平面上に光束を
持つ入射ビームを反射し、かつ、その表面を凹又は凸面
鏡として構成したことを特徴とするものである。

［発明の実施例］ 以下図面を参照しながら本発明に係る画像形成装置につ
いて説明する。

第１図は画像形成装置の概略断面図で必る。

同図において画像形成装置は、図示本装置の底部に設け
られた記録用紙（以下用紙ともいう）３を収納する用紙
収納部８１と、この用紙収納部８１に収納されている用
紙３を取出し搬送する給紙ローラ１が前記用紙収納部８
１の図示左上方に設けられており、この給紙ローラ１に
よって本装置本体内に１枚づつ搬送取出しされるように
なっている。尚、図中２で示すものは用紙３の押圧部材
であり、この用紙収納部８１に収納されている用紙３を
図示上方に押圧して給紙ローラ１により用紙３が取出し
搬送が容易に行われるようにするものである。この給紙
ローラ１の後段には、前記用紙３の搬送路を挾持するよ
うに１組の搬送ローラ４と、この搬送ローラ４の後段に
は同様に１組のレジストローラ５が設けられている。こ
のレジストローラはストップウォッチ６がとりつけられ
て、前記用紙収納部８１より搬送されてくる用紙３のタ
イミングを計測するようになっている。

このレジストローラ５の後段には感光体７と、この感光
体７に現像剤を供給する現像剤担持体１１と、前記現像
剤を保持すべく前記感光体７に電荷を与える帯電器９と
、感光体７上に保持された現像剤を搬送された用紙３上
に転写する為に感光体７との間で電界を生じさせる転写
器１２と、前記感光体７上の残留電荷を除去する除電ラ
ンプ８と、前記感光体７上の残留現像剤を除去するクリ
ナー１３とが設けられている。又前記感光体７には、レ
ーザー光１０を発生するレーザー走査光源ユニット２０
により発生されたレーザー光１０が照射されて情報を現
像剤の粉体画像として記録するようになっている。前記
感光体７の後段には、この感光体７から情報を転写され
た用紙３の転写情報をこの用紙３上に定着させる定着器
１４と、その後方に排紙ローラ１５．排紙ガイド１６．
排紙スイッチ１７．排紙ローラ１８および排出された用
紙３を受ける排紙トレー１９が設けられている。

このように構成された画像形成装置の作用について説明
する。

前記用紙収納部８１に収納されている用紙３は給紙ロー
ラ１によって１枚づつ取出し搬送されて、後段に設けら
れている搬送ローラ４に挟持される事になる。この搬送
ローラ４によって挾持された用紙３は、さらに後段に設
けられたレジストローラ５に搬送され、ここでこのレジ
ストローラ５の直前に取り付けられているストップウォ
ッチ６の接点をＯＮ状態とする。このストップウォッチ
６は搬送される用紙３が正常に搬送されているか否かを
判断する為のもので、あらかじめ設定された時間内に接
点がＯＮ状態とならない際には、本装置内で用紙３が紙
づまりの状態になったと判断して、前記感光体７へのレ
ーザー光１０の照射を停止するようになっている。次に
、レジストローラ５に挟持された用紙３は、前記感光体
７と同期をとりつつこの感光体７の下部に搬送される。

この時、前記感光体７の表面は帯電器９によって一様に
帯電された後、この表面に図示しない制御部の信号に基
づいてレーザー走査発生ユニット２０から照射されるレ
ーザー光によって情報が静電潜像として形成されており
、ここに前記現像剤担持体］１から供給される現像剤が
その情報に対応して付着されているものである。このよ
うに感光体７表面に形成されている情報を、感光体７の
下部に設けた定着器１２と前記感光体７との間で電界を
形成しその作用によって、この転写器１２と感光体７の
間を搬送される用紙３上に情報を転写するようになって
いる。尚、感光体７はその表面周辺に設けられたクリー
ナー１３によって表面に付着した現像剤を除去された後
、除電ランプ８によって残留電荷を除去され、その後前
記帯電器９によって表面を一様に帯電されて次の転写動
作に備えるようになっている。

その後用紙３は、その表面に転写された粉体情報を定着
器１４によって定着された後、排紙ローラ１５．排紙ガ
イド１６．排紙ローラ１８等を介して排紙トレー１９上
に排出される。尚、前記排紙ローラ１８の直前には排紙
スイッチ１７が取り付けられており、あらかじめ設定さ
れた時間内にこの接点がＯＮ状態とならない際には、搬
送路上で用紙３が紙づまりの状態となったと判断して装
置全体を停止するようになっている。

第３図はレーザー走査光発生ユニット２０の平面図を示
すものである。

このレーザー走査光発生ユニット２０は、弊効果された
レーザー光（以下レーザービームともいう）を発生する
コリメータレンズユニット２１と、このコツメータレン
ズユニット２１から放射されたレーザー光を反射しつつ
高速回転する走査手段であるポリゴンミラー２２と、こ
のポリゴンミラー２２によって反射されたレーザー光を
集光する第１修正レンズ２４と、この集光されたレーザ
ー光を前記感光体７上に導くべく反射させる第１反射ミ
ラー２５．第２反射ミラー２６とを有し、この第１反射
ミラー２５．第２反射ミラー２６を介して導かれたレー
ザー光は前記感光体７に近接する位置にもうけられた第
２修正レンズ４３（第４図参照）と、水平同期信号用折
返しレンズ６５と水平同期信号反射ミラー２７と、この
水平同期信号用折返しレンズ６５および水平同期信号反
射ミラー２７からの水平同期信号を受信する水平同期信
号受信器２８とから構成されている。

前記第１修正レンズ２４は、その詳細を第２図（ａ）、
（ｂ）に示すように、迷光カット用スリット４５（第５
図参照）を有する第１修正レンズ固定板３０と、耐記第
１修正レンズ２４を位置決めする位置決め部材３５．３
６とによって第１修正レンズ固定板３０に固定されて光
軸等が位置決めされるようになっている。又この第１修
正レンズ固定仮３０は、固定ねじ３４によって光学ユニ
ット筐体２３に固定されている。又、この第１修正レン
ズ固定板３０には第１修正レンズ固定用水平ばね３２が
水平ばね固定ねじ３３によって付勢されており、第１修
正レンズ支持部３１に向って押圧されるようになってい
る。ざらに光学ユニット筐体２３には、垂直ばね固定ね
じ３８により固定された２つの第１修正レンズ固定用垂
直ばね３７によって、ポリゴンミラー２２に向って第１
修正レンズを押圧固定している。又固定用垂直ばね３７
の中央部分は第２図（ａ＞に破線で示すように切欠部を
有し、レーザービームを遮らないようになっている。尚
、この固定用垂直ばね３７の第“１修正レンズ２４の押
圧力は垂直ばね移動ねじ３９によって調整されるように
なっている。

このように構成された経路を経て、前記感光体７上にレ
ーザー光によって情報を静電潜像として記録するのであ
る。

前述した前記感光体７上に照射されるレーザービームの
変調は、このレーザービームの照射の開始点における水
平同期信号を基準として行われるものである。この水平
同期信号を得る為に、前記ポリゴンミラー２２から反射
されたレーザービームの照射幅端部に、前記水平同期信
号用折返しレンズ６５および水平同期信号用反射ミラー
２７が設けられ、この水平同期信号用反射ミラー２７に
よって反射されたレーザービームは水平同期信号用折返
しレンズ６５を介して水平同期信号検知部８２に入射さ
れる。

第４図はレーザービーム走査光学系を説明する為の断面
図でおる。

同図に示すレーザービーム走査光学系は、上部に設けら
れたコリメータレンズユニット２１に収納された半導体
レーザー５４（図示しない）から放射されたビームが反
射鏡を介してポリゴンミラー２２に入射され、第１．第
２の修正レンズを通って感光体７上に照射されるように
なっている。

前記コリメータレンズユニット２１から放射されるビー
ムは第１．第２の修正レンズの光軸を含む平面であって
、ビームの主走査方向と直行する平面上で前記ポリゴン
ミラー２２の反射面８３に放射するようになっている。

このように配置する事によって、ポリゴンミラー２２の
反射面を非平面鏡にした際においても、良好な記録画像
を得る事ができる。又第２修正レンズ４３は、光学ユニ
ット筐体２３の基準面である下部に、この第２修正レン
ズ４３の変形を吸収すべく弾性ゴム４２．ホコリ等を防
止すべく防塵ガラス４１を介して棒状レンズ固定板４４
により押圧され、固定板固定ねじ４６によって固定され
ている。

第５図は第４図において矢印Ａ方向から児た棒状レンズ
固定板４４の外観図である。この棒状レンズ固定板４４
の中央部にはほぼ長方形の迷光カット用スリット４５が
設けられている。この部分に前記第２修正レンズが設け
られているのであるが、この第２修正レンズ４３は萌述
したように、弾性ゴム４２を介して押圧固定されている
ので、プラスチックの材質からなるものであっても、当
該レンズに局所的な応力を発生させる事なく、この第２
修正レンズ４３を光学ユニット筐体２３の前記基準面に
押圧固定し、またこのレンズに残留応力による変形があ
る際にも、このプラスチック特有の変形を矯正するよう
に取り付ける事が可能である。

第６図は光学ユニット筐体２３に設けた第２修正レンズ
４３を装入するための切欠部に、前記第２修正レンズ４
３を装着した状態を示す。

同図に示すように、第２修正レンズ４３には第１修正レ
ンズ２４の光軸に対応する部分に凸部４７が設けられて
いる。この凸部４７は、前記光学ユニット筐体２３に設
けられているこの凸部が嵌合する凹部に嵌入させて、第
２修正レンズ４３の位置決めを行う為のものである。こ
のように固定する事により第２修正レンズ４３の熱膨張
による影響を光軸に対して対称に分散する事ができるた
めに、従来方式であるレンズの一端を固定する方式に比
較して像面のたとえばｆ・θ特性等の保持性を向上させ
ることができる。

第７図（ａ）、（ｂ）は本発明に係るコリメータレンズ
ユニット２１の構成を示す断面図である。

同図においてコリメータレンズユニット２１は、外観が
円筒状を呈し、そのほぼ中心に同様に円柱状の中空部を
有するコリメータレンズホルダー４８と、この円柱状の
中空部の一端にはレーザービームを発生させる半導体レ
ーザー５４と、この半導体レーザー５４をその表面に載
置した半導体固定板４９が２個の固定ボルト５０により
その中空部の一端を閉じるように取付られている。ざら
にこの円柱状の中空部には、前記半導体レーザー５４の
他に、この半導体レーザー５４で発生するレーザービー
ムを平行化するコリメータレンズ５１と、このコリメー
タレンズ５１で平行化されたレーザービームを偏平化す
る第１プリズム５６および第２プリズム５７（この２個
のプリズムでビームコンプレッサを形成している）と、
この第１プリズム５６および第２プリズム５７とが取付
られたプリズムホルダー５２が前記中空部内で中心６０
を中心として回動自在に取付られている。尚、このプリ
ズムホルダー５２は、光軸を挟んで相対峙する位置に２
個の調整ボルト６１を設け、この２個の調整ボルト６１
によって微調整可能となっており、従来、この第１．第
２のプリズムに入射するコリメートビームのわずかなズ
レによっても生じていた偏平化されたビームの射出方向
の大きなズレを調整する事が可能となる。ざらにプリズ
ムホルダー５２の前記第１プリズム５６および第２プリ
ズム５７を載置した面と直交する位置に設けたプリズム
ホルダー固定ポルト６２により任意の位置で確実に固定
する事ができる。又コリメータレンズユニット２１は、
前記第１プリズム５６および第２プリズム５７により偏
平化されたレーザービーム５８を中心として、回動自在
に円筒形状を有する絶縁カバー５３に取付られている。

尚、図中５９で示ずボルトは、コリメータレンズ５１の
取付位置の微調整を行うために設けられたものであり、
この２個のコリメータレンズ調整ボルト５９によりたと
えば光軸合せ等を容易に調整可能としている。

前記半導体レーザー５４は半導体固定板４９に載置する
際、通常その取付は位置に対して±０゜１（ｍ）程度の
取付誤差が生じる。ここでコリメータレンズ５１の焦点
距離をｆＯ（ｒＩｖｒｉ）とし、第１修正レンズ２４の
焦点をｆとすると、前記感光体７表面上の像面での取付
誤差の影響はｆ／ｆ。

倍に拡大されることになる。

ここで、コリメータレンズ５１の光軸を進むレーザー光
が集光する位置を理想的な結像位置とすると、この結像
位置に対して士ｆ／ｆ□　ｘｏ、１（Ｍ）の結像位置の
誤差を生ずる事になる。同時にこれは、走査されるレー
ザービームの幅の両端に対しても±ｆ／　ｆｏ　ｘＱ、
　１　（ｓｕ）の誤差を生じてしまう事になる。

そこで本実施例では、感光体７上の有効走査幅を最大記
録幅よりも両端においてそれぞれｆ／ｆ□　ｘＱ、　１
　（ｍｍ）つまりｆ　／　ｆ　ｏ　Ｘ　０．２１ｍ＞だ
け幅方向を大きくする事により、半導体レーザー５４と
コリメータレンズ５１の光軸合せという、コリメータレ
ンズユニット自体を複雑化する構造を省略できるばかり
でなく、その為に必要な微妙な調整を必要としないコリ
メータレンズユニットとしている。

以上のように構成されたコリメータレンズユニットの作
用について簡単に説明する。

半導体レーザー５４で発生されたレーザービームは、こ
の半導体レーザー５４の照射側前面に取り付けられたコ
リメータレンズ５１で平行化される。この平行化された
レーザービームは、次にビームコンプレッサを形成する
第１．第２のプリズムに入射され、ここで偏平化された
後図示しないポリゴンミラー２２に入射する事になる。

尚前述したように、前記ビームコンプレッサから出たレ
ーザービームを中心としてプリズムホルダー４８が回動
するようになっているので、ポリゴンミラー２２に入射
するレーザービームの偏平方向を任意の方向に調整可能
となり、感光体７上での主走査方向と直交する副走査方
向のレーザービームのスポット径を一定にするように調
整ができる。

第８図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ水平同期信号検知部８
２の平面図と断面図とを示すものでおる。

同図に示す水平同期信号検知部８２は、円筒形状を有し
、一部に位置決めの為の突起部６８を設けた水平同期信
号素子ホルダー２８と、この水平同期信号素子ホルダー
２８の内部であって、その底部にとりつけられ、一部に
水平同期信号の位置決めの為の突起部６９を有する水平
同期信号検知素子ケース６７の中に水平同期信号検知素
子６４と、この水平同期信号検知素子６４の前面に副走
査方向にのみパワーを有するシリンダレンズ６６とから
構成されている。

このように構成された水平同期信号検知部８２の作用に
ついて説明する。

本実施例によると、前述した水平同期信号用反射ミラー
２７により反射されたレーザービームは、前記水平同明
信号検知部８２に入射されるが、この時水平同期信号用
反射ミラー２７から水平同期信号検知部８２までの光路
長は、感光体７に至る理想光路長によりも短い光路長と
なっている。しかしながら、前記第３図に示す主走査方
向のビーム走査に対しては、水平同期信号用反射ミラー
２７の前面に主走査方向のみパワーを有する水平同期信
号用折返しレンズ６５を具備しているので、水平同期信
号検知素子６４に集光するようになっており、又、副走
査方向に対しては第８図（ａ）。

（ｂ）に示すように、副走査方向のみパワーを有するシ
リンダレンズ６６を具備しているので、例えば副走査方
向にレーザービームの撮れが生じた際にも、前記水平同
期信号検知素子６４にレーザービームが確実に集光する
ようになっている。本実施例では、主走査方向にのみパ
ワーを有する水平同期信号用折返しレンズ６５と、副走
査方向にのみパワーを有するシリンダーレンズ６６とを
、それぞれ水平同期信号用反射ミラー２７と水平同期信
号検知部８２とに設けたが、これらは例えば前記第８図
（ｂ）に示すように副走査方向のみにパワーを有するシ
リンダーレンズ６６の裏面つまり水平同期信号検知素子
側に主走査方向のみにパワーを有するシリンダーレンズ
（前記水平同期信号用折返しレンズ６５に相当するもの
）を配置するようにしてもよい。このように構成する事
により、立上り特性の良好な水平同期信号を得る事がで
きるばかりでなく、鮮明な画像を得ることができる。

第８図（Ｃ）は、水平同期信号検知素子６４の通電状態
を示す説明図である。

同図に示すように、水平同期信号検知素子６４の水平同
期信号検知素子ケース６７は通電されている為に絶縁す
る必要がある。そこで、水平同期信号素子ホルダー２８
の一部にレンズ面を形成し、水平同期信号素子ホルダー
２８に設けた突起部６８を、光学ユニット筐体２３に嵌
合させてシリンダレンズの母線の方向を所定の方向に固
定すると共に、シリンダレンズ面と水平同期信号検知素
子６４との相対位置を正確に設定できるようになってい
る。同時に、水平同期信号素子ホルダー２８には、水平
同期信号検知素子ケース６７の一部に形成された水平同
期信号素子６４の位置決め突起部６９を嵌合する凹部を
有し、水平同期信号検知素子６４の矩形エッヂ部分がレ
ーザビームの主走査方向に対して直交するように位置決
めし、水平同期信号素子６４を通るレーザービームのわ
ずかな副走査方向のビーム振れに対しても水平同期信号
と書き出し位置のズレが生じないようになっている。

第９図（ａ＞、（ｂ）、（ｃ）は本画像形成装置の光学
系の諸性性を示す説明図である。

同図（ａ）は、走査ビームが形成される平面に直交する
方向からの説明図である。同図において、半導体レーザ
ー５４から発生したレーザービームは図示されるように
、コリメータレンズ５１、第１、第２のプリズム５６．
５７および第１．第２の走査レンズ２４．４３を介して
感光体７上に到達するようになっている。

ここでコリメータレンズ５１の焦点距離ｆｏ＝５（ｍ）
、第１修正レンズ２４の焦点距離ｆ１＝８８．１　（ｓ
）と仮定する。感光体７の近傍に配置された棒状の第２
修正レンズ４３の主走査方向の曲率は、像の近さに対し
て非常に小さいので無視する事ができるので、主走査方
向のレーザービームのスポット径は第１修正レンズ２４
の焦点距離ｆ１と、第１修正レンズに入射する偏平化さ
れたビームの主走査方向幅および第１修正レンズ２４と
感光体７との距離およびポリゴンミラーの反射面の曲率
に依存しているといってもよい。さらにここでは便宜上
第１．第２の修正レンズ２４゜４３の前後焦点間の距離
は無視する事にする。又、ビームの調整時においては、
第１修正レンズ２４に入射する偏平ビームのビームウェ
ストは、反射面が凸面のポリゴンミラー２２とすると、
第１修正レンズ２４の前方ｑ＝１５１．３　（ｍｍ）に
位置するものとする。つまり、本実施例では反射面の凸
曲面半径を、第１修正レンズの屈折率ｎ−１゜７１７と
したときに、７　＝　ｎ　ｆ　１＝　１５１　、３（ｍ
ｍ）としている。よって、メリジオナル像面湾曲を大幅
に改善する事が可能となり、走査角の広角化を可能とす
る事ができる。また、第２修正レンズ４３の第１修正レ
ンズ２４の光軸近傍の副走査方向焦点距離ｆ２−２９．
５（ＩｒＲ）、第１修正レンズ２４とポリゴンミラー２
２の反射面までの距離ｄ２　＝４８　（履）、第１修正
レンズ２４から感光体７までの距離 （ｄ２＋ｄ１　＋ｄ１　）＝２１１　（＃）とし、図中
ｄｉ　＝３３　（簡）としている。このような光学的条
件は計算によって求める事ができるように、ポリゴンミ
ラー２２の反射点と感光体７表面とを互いに共役関係に
おき、反射点を物点としてとき、その物点が感光体７上
に結像するように配置されている。すなわち第９図（ｂ
）においてポリゴンミラー２２が図中７１の状態から７
２で示す状態に傾斜した際においても、レーザービーム
は点線で示すように進みポリゴンミラー２２が傾斜して
いないときに結像する感光体７上の位置に結像するよう
になっている。これがポリゴンミラー２２の面倒れ補正
効果を示すものである。次に、第９図（Ｃ）を参照して
感光体７上の主走査方向のビームスポット径ω′を計算
する。本実施例においては、第１修正レンズ２４への偏
平ビームの半径は主走査方向がω２　＝　２　（ｓ）　
　（ただし、ここで半径という際には中央値の１／ｅ２
の値の半径を示すものとする）、副走査方向がωｏ＝０
．１５（Ｓ）としている。従って、第１修正レンズ２４
により結像される主走査方向のビームウェスト半径ω′
は、第１修正レンズ前段側１５１．３（ｍｍ）に物点が
あるとすると、その像は後段側２１１　（ｍｍ）に結像
する。ここで前記ω′２は大きな値であるので、その半
径がω′＝λ２／πω′２で表される。ここで、ｚ＝２
１１ｃｍ＞、λ＝７９０（ｍｍ）とすると、ω’　＝０
．０２６　（ｍ）となる。ざらに本実施例では、ポリゴ
ンミラー２２の反射面への入射ビームおよびこの回転軸
は修正レンズの光軸を含む平面上に配置され、半導体レ
ーザーからの入射ビームは修正レンズに対して対称に反
射される。この事によって、ビームの絞り込み、ｆ・θ
特性等が光軸に対して対称に配分されて、メリジオナル
像面湾曲が改善されているので、全走査幅に対して均一
なω′を得る事ができる。　ところで、感光体７上にお
ける副走査方向のレーザービームスポット半径ωを求め
るには、第２修正レンズ４３の副走査方向パワー１／ｆ
１も関係を有する。そこで、第１修正レンズ２４のビー
ムウェスト位置をｄ２とし、そこでのビームウェスト半
径ω１、第２修正レンズ４３のビームウェスト位置ｄ′
Ｏ１そこでのビームウェスト半径ω０とし、前記多面鏡
に入射ビームの反射点かあすると、 ω’１＝　０　、１３５　（ｍ） ｄ２＝５５．７　　（ｍ） となる。従って第９図（Ｃ）において、ｄ１＝１２２．
３　（順） となる。ここで再び第２修正レンズ４３に対して前述し
た計算を行うと、 ここで、δ＝πω１／λとすると、以上の関係式％式％
（） となる。これは感光体７上０．５（ｓ）手前にビームウ
ェストを有している事になる。従って、感光体７上での
副走査方向のビームスポット径ωは、ω　＝ωｏ（１＋
（λ２／πωｏ）　）で表される。ここで、Ｚ＝０．５
　（ｓ）を代入すると、 ω＝０．０２８　（閉） となる。ところで、副走査方向のビームスポット径は記
録画像に大きな影響を与える要素である。

従って、半導体レーザーの放射面のバラツキによって、
第１修正レンズ２４へ入射する偏平コリメートビームの
副走査方向半径ω２はＯ−，０７５〜０．１５（ｓ）程
度の大きざでバラツキを生じる。

これは前述した関係式より容易に推測できるように、第
２修正レンズ４３による絞り込み半径ω。

に影響をおよぼすことになる。そこで、本実施例におい
ては、偏平コリメートビームの主光線を中心としてコリ
メータレンズユニット２１を回動可能として、第１修正
レンズ２４への偏平コリメートビームの副走査方向の径
２ω２が常に０．３（ＩＩｕ！！＞となるように設定し
て固定している。

第１０図はポリゴンミラー２２の縦断面図である。

同図においてポリゴンミラー２２は、このポリゴンミラ
ー２２を高速回転させるスキャナモータ４０上部に設け
られているポリゴンミラー取り付は座７５に載置すべく
、このポリゴンミラー取り付は座７５の中心に設けられ
ているポリゴンミラー取り付は軸７６の上部より挿入さ
れ、ざらにこの上からポリゴンミラー押えバネ７７およ
びポリゴンミラー押えバネ固定リング７８によって前記
ポリゴンミラー取り付は軸７６に固定されている。

このように構成されたポリゴンミラー２２の側面つまり
各反射面は、前記ポリゴンミラー取り付は軸７６に対し
てわずかに傾斜を有している。この傾斜は第１にこのポ
リゴンミラー２２が例えばプラスチックにより形成され
ており、このポリゴンミラーの成形型からの扱き勾配の
為であり、第２に、前記感光体７からの乱反射戻り光が
第１゜第２の修正レンズを通過して再びポリゴンミラー
２２に入射する事を防止し、ポリゴンミラーへの再入射
によって生じる例えばその反射光がポリゴンミラーの回
転に関係なく感光体７上に静止したビームスポットを形
成してしまうという問題を防止する事ができる。この光
は非常に弱い輝度ではおるが通常のレーザービームが高
速で短時間照射するのに対してきわめて長時間例えば数
千倍程度の時間にわたって照射される事が問題であった
。

そこで本画像形成装置では、このような問題を解決すべ
くポリゴンミラーの反射面をわずかに傾斜させて、感光
体７からの乱反射戻り光のポリゴンミラーによる感光体
７への反射光の光路を分離するようにしておき、第５図
に示すように迷光カット用スリット４５によってカット
するようになっている。

第１１図（ａ＞、（ｂ）は従来の光学系と本画像形成装
置に係る光学系の比較を説明する説明図である。

同図（ａ＞における従来のポリゴンミラーの補正光学系
では、レーザー光７９はポリゴンミラーにおいて副走査
方向に一度集光し、これを再び第１修正レンズ２４と、
第２修正レンズ４３とによって感光体７上つまり像面に
集光するようになっている。ところが同図に示すように
光の反射点は多面鏡であるため精度上多少前後に移動す
ることが避けられず、さらに第１修正レンズ２４の光軸
と多面鏡への入射ビームが直交しない場合は特に大きな
ものとなる。従って、多面鏡と反則点が図中Δｄまで移
動した際には反射位ａＭ２の集光位置はＰｌからＰ２ま
での距離ｙだけ移動したように見える。この結果前記像
面においては結像点が０２から０１までの距離ｙ′だけ
移動する事になる。この関係は、ｙ′＝ｙ（ｆ２／ｆ１
）で表される。

ところが同図（ｂ）に示す本画像形成装置においては、
反射点である多面鏡への偏平コリメートビーム５８は平
行光線であるので反射位置がＭｌからＭ２に移動しても
主光線の位置がＰｌからＰ２に移動したように見えるだ
けで両ビームの主光線は平行に進行する。従ってこの場
合には、前記の両ビームとも多面鏡の面倒れがない場合
の結像点Ｑに結像する事になる。

第１２図は本画像形成装置のレーザー走査光学系の平面
図である。

同図は特に単一レンズの第１修正レンズと第２修正レン
ズの関係を示すもので、図中Ａ−Ｂで示すものは第１修
正レンズ２４の光軸である。この光軸における第２修正
レンズ４３は副走査方向の曲率が１／ｒ□であり、感光
体７に面する側が凸状となっている棒状のレンズでおる
。この第２修正レンズ４３のポリゴンミラー２２側は副
走査方向のパワーを保持せず、副走査方向の曲率は零と
なっている。ここで、第１修正レンズ２４がら傾きθ′
で割出されるレーザービームが第２修正レンズ４３と交
わる点の副走査方向の曲率を１／γ（θ′　）とする。

図中Ｃで示すものは最大記録幅、Ｄで示すものは有効走
査幅で、前述したようにこの有効走査幅りは最大記録幅
Ｃより（ｆ２／ｆ１）Ｘｏ、２（簡）だけ大ぎく設定さ
れ、ざらに棒状の第２修正レンズ４３のポリゴンミラー
２２側の形状は主走査方向に光軸Ａ−Ｂを対象線として
大ぎく湾曲しており、感光体７上に結像する点の走査ひ
ずみを零とするように光路修正をするようになっている
。

第１３図は第１２図に示す光学系の詳細な説明。

図である。

同図は第１修正レンズ２４の各種パラメータを示し、Ｒ
１＝−１０７，５＜簡＞、ｄ＝７（簡）。

ｎ＝１．７１７とし、ｔは像面湾曲が適正な値となるよ
うに選択している。

第１４図は第１修正レンズ２４のポリゴンミラー２２に
よる光軸に対する走査角が２０’の場合のＲ１／ｆとｆ
・θ特性の関係を示す特性図である。　同図における関
係においては従来［）ｉｓｔＯｒ”ｔｉｏｎが２．３（
％）程度になっている。

第１５図は第１４図と同様に走査角が２０’の場合のＲ
１／ｆと像面湾曲の関係を示す特性図である。同図にお
いては、メリディオナル像面湾曲が１（酎）程度、サジ
タル像面湾曲が７（ｍ）程度である。従って同図に示す
ように、有効走査角が±３２．５°もある場合には単一
レンズだけではｆ・θ特性、ビーム径共に使用できる状
態にない。そこで、従来は第１６図（ａ＞、（ｂ）にそ
の光学系を示すように単一レンズで必る第１修正レンズ
２４に、シリンダレンズ８０を第２修正レンズとして用
いてカバーしていた。

第１７図は第１６図（ａ）、（ｂ）Ｇ、：示す光学系と
同寸法とした光学系の斜視図である。

シリンダレンズである第１修正レンズ２４の光軸に沿っ
て進む平行レーザー光に対する焦点距離ｆｏ、第１修正
レンズにθ′の角度で入射する平行レーザー光に対する
焦点距離をｆ。（θ′）。

第１修正レンズの屈折率をｎＣとすると、次のよ−ｃｏ
ｓθ′　）・ｆｏ　　　　　　　　　　・・・（１）こ
の関係式より＠１６図（ｂ）におけるサジタル像面湾曲
量ΔＳθは次の関係式によって表される。

ここで、 Ａ＝に□　ＣＯ３θ′、Ｂ＝ｆｃ／ｆｏ　（θ′）Ｃ＝
１／にθとすると、 ΔＳθ＝　［１／　（（１／Ａ＞・Ｂ−Ｃ＋１）−１１
・Ｓ　　　　・・・（２） である。

これらの関係式に走査角＝２０°、５ｏ＝２５、（＃）
を代入すると、ΔＳθ＝−２（ｍ）程度となる。しかし
ながら、走査角が±３２．５°程度に大ぎな値となると
、これでもサジタル像面湾曲は大きくなってしまう。ざ
らにサジタル像面湾曲は第１６図（ｂ）に示す感光体上
の副走査方向ビームスポット位置ズレΔＰで表されるよ
うに、ポリゴンミラー２２の面倒れ補正効果を低下させ
る原因ともなっている。そこで、本画像形成装置では第
１２図に示すように、第１修正レンズ２４からのレーザ
ービーム躬出角θ′　ｉ対応した第１暉正レンズの曲率
半径Ｔ（θ′　）をθ′の関数として変化させ、その部
分における焦点距１ｆｃ（θ′　）を次のように決定し
ている。

ｆ　（θ′）＝（にθ／に□　ＣＯＳθ’）ｆ。

・・・（３） つまり前記ΔＳθは、この条件を満足するように、副走
査方向曲率γ（θ′　）を形成した棒状レンズでは零と
なり、完全なサジタル造画湾曲の改善を実現できる。従
って、第１６図（ｂ）に示すように、ΔＳθが零となれ
ばΔＰは発生せず完全なポリゴンミラー面倒れ補正効果
を発揮する事ができ、きわめて高品質の記録画像を得る
事が可能となる。

前記の関係式において、θ−〇とした時の反銅点と像面
との距離をＬｏとすると、 にｏ＝１−３ｏ／ＬＱ で表される。又θ≠Ｏの時には、 にθ＝１−３ｏ／Ｌθ で表されるが通常Ｌｏ＝Ｌθである。従って、に０−に
θと考えてよいので、 ｆ　（θ’　）＝ｆｏ／ＣＯ３θ′ としてよい。しかし実際には、棒状レンズが無い時の第
１修正レンズのサジタル像面湾曲も多少関係を有するの
で、第１修正レンズの性能を考慮して走査角θにおける
サジタル像面湾曲が零となるようにｆ。（θ′　）を決
定している。

次に、棒状レンズ４３のポリゴンミラー２２側の面の曲
線を求める。

第１８図はその様子を示す説明図である。

同図において、第１修正レンズ２４に走査角θで入射し
たレーザービームの主光線は、光軸との角度θ′で射出
している。この角度θ′で第１修正レンズから射出され
たレーザービームは第２修正レンズ４３に高ざＹθで入
射する。ここで、第２修正レンズ４３の第１修正レンズ
２４光軸上のビーム入射位置で光軸に直行する面と、前
記角度θ′で第１修正レンズを射出してきたレーザービ
ームの交点をＹ′　θとする。第２修正レンズ４３の光
軸上の厚さＸ１点Ｇにおける曲面の勾配を、α＝ｔａｎ
−１（ｄ　Ｘθ／ｄ　Ｙθ）とする。又このレーザービ
ームが第２修正レンズを射出する位置Ｍでのレーザービ
ームの主光線の屈折前後の角度３およびγとする。さら
にこのし−ザービームが走査面と入射する位置でのその
先軸からの高さはｙ′θで表す。ここでｙθは第１修正
レンズの焦点距離をｆｌとすると、完全にｆ・θ特性を
満足するように第２修正レンズ４３の入射側曲面を形成
しているので、ｙθ＝ｆ１θで表される。従って、図中
Δｙ′θ＝ｙ′　θ−ｙθは、第２修正レンズ４３の光
路修正量を示すものである。

ところで本画像形成装置においては、第２修正レンズの
レーザービーム射出面は前）ボしたように、副走査方向
にのみパワーを有し、走査角θに対応してそのレーザー
ビームが通過する点の曲率をサジタル像面湾曲が零にな
るように形成したものでおり、その母線は直線でありレ
ーザービーム走査面である感光体７と距離Ｓ。を保持し
ている。これらの関係から、前述した完全なｆ・θ特性
を速成するための第２修正レンズの入射側の曲面につい
て説明する。

まず像面に対する関係式は、 ｙθ−Ｙθ＝Ｘθｔａｎβ十５ｏｔａｎ７”・・・（４
） で表される。ところで、 ＹＢ−Ｙ’　０−　（Ｘ□−Ｘ６＋）ｊａｎθ′である
から上記（４）式は、 ’ＪＢ　　Ｙ’　０＝　（Ｘ□　　ＸＯ）　ｔａｎθ′
士Ｘ　（）　ｔ　ａ　ｎβ十Ｓｏ　ｊ　ａ　ｎ　７・・
・（５） となる。一方、点Ｍでの屈折の法則より、ｎｏｓｉｎβ
＝ｓｉｒ＋７　　　　　　　・　（６）で表される。

上記（６）式を（５）式に代入すると、ｙＢ−Ｙ’　０
＝　（Ｘ□　　ＸＯ）　ｊａｎθ′士Ｘ　Ｂ　ｉ　ａ　
ｎβ＋Ｓｏ　（Ｆ／Ｅ）・・・（７） で表される。ここでＥ＝　　１−Ｍ　　’ｓ冒聾ｆｉ。

Ｆ＝Ｍｏｓ　ｉ　ｎＢである。上記（７）式において、
ｙθ　Ｙ　／　θ、θ′は第１修正レンズ２４に走査角
θのレーザービームを通過させた際に得られるデータで
おるから、任意の走査角θに対して一意的に決定できる
。従って、上記（７）式は未知数Ｘθと角度βとの関係
として表される。ここで、第２修正レンズ４３の入射点
Ｇにおいては、次の関係式が成立する。

β＝ｓ　ｉ　ｎ”（−ｓ　ｉ　ｎ　（θ’　＋α）　）
　−ｒｘｎｃ　　　　　　　　　　・・・（８）従って
、上記（７）、（８）式より、走査角θにあけるＸＯと
αの関係が求められる。

ここで、走査角θを微小量づつ変化させて、これに応じ
た各変数をそれぞれＶ□、Ｖｌ、ｙ２．・・・ｙ＝・・
・、Ｙ’。、　　　　、Ｙ’２．・Ｙ’、・・・、！　
　　　　　Ｙ′１ θ′　、θ′　、θ′２．・・・０層・・・、Ｘｏ、Ｘ
Ｏ１１ １・Ｘ２パ°°Ｘ“°゛°・αＯ・α１・α２パ°°α
ｉ「 ・・・、β。、β１．β２．・・・βｉ・・・とする。

これによって、前記（７）、（８）式は、 ’ｉ・　Ｙ’　Ｈ＝（Ｘ□　　Ｘｌ）ｔａｎθ′ｉ十菅 Ｘ・ｔａｎβ・＋Ｓ□　（１−１／Ｇ）・・・（９） で表される。ここでａ＝Ｊ−〒＝＝に丁”ｓｉｎ”５−
１−１＝ｎｃ　ｓ　ｉ　ｎＢ　ｉｒｉる。

β＝＝ｓｉｎ（−ｓｉｎ（θ′−十αｉ））　−（Ｘｉ
　　　　　　　”　ｃ ・・・（１０） である。上記（９）、（１０）式でｙ・　Ｙ／、。

Ｘ　、θ層、Ｓｏ、ｎｏは既知であるとしてよい。ここ
で、 ｔａｎα−＝（Ｙ・−Ｙ’　　ｉ−１＞／（Ｘ　ｉ　−
Ｘ　ｉ　−１＞ とすると、 Ｙ＝−Ｙ’　　・＝（Ｘ□　　−ＸＨ）ｔａｎθ′　１
であるから、（Ｘ□　　−Ｘｉ）ｔａｎθ＋、＝Ｉとす
ると、 ｔａｎα−＝（Ｙ’　　Ｈ＋Ｉ−ＹＨ−１＞／（Ｘ　、
　−Ｘ　、　−１＞ ・・・（１１） となる。上記（９）、（１０）および（１１〉式におい
て初期値として、Ｘｏ、Ｙ’　θ＝Ｏとすると（９）式
は、Ｘ；、Ｘ・　　Ｙ・　の関係式と＋−１９＋　−１ なり、Ｘｌ−１，Ｙｉ−１が決定されると、Ｘｉが決定
する。このようにして、きわめて高い精度のｆ・θ特性
を実現する事ができる。

以上詳述したように、第２修正レンズ４３の副走査方向
のパワーを、第１修正レンズおよび第２修正レンズの組
合せレーザービーム走査光学系とした際には、走査角θ
に対応した第２修正レンズの位置にあける入射面又は射
出面の少なくともいづれか一方の副走査方向曲率を変え
る事により、サジタル像面湾曲を無くすように適正化す
る事ができる。又、副走査方向のパワーに比較してきわ
めて小さいパワーを有する主走査方向の曲率および傾き
により、完全なｆ・θ特性を実現できる。

これは前述したように、棒状レンズでおる第２修正レン
ズを感光体７近くに配置し、ポリゴンミラー２２の近傍
に配置した第１修正レンズの光学的特性を改善し、これ
らの協動作用によって理想的な走査光学系を形成できる
からである。尚、本画像形成装置においては、第２修正
レンズの副走査方向のパワーが走査角θの定数でない関
数として説明したが、副走査方向のパワーが一定であっ
ても第２修正レンズの曲面自体を感光体７の近傍に近づ
けたり放したりする事によってサジタル像面湾曲を改善
する事も可能である。また、メリジオナル像面湾曲の改
善については説明していないが、この改善をするには第
２修正レンズの厚さおよび八〇」面の曲率つまり主走査
方向のパワーをも考慮して第２修正レンズの形状を形成
するようにする。

つまり本画像形成装置においては、感光体７に面してい
る第２修正レンズの射出面を母船が直線の非円柱上面と
したが、この母線も直線ではなく第２暉正レンズの厚み
および主走査方向のパワー。

傾きをメリジオナル像面湾曲を改善するように修正覆る
事も可能である。ざらに本画像形成装置においては、入
射面のみを湾曲させたが、これに限定されるわけではな
く入射面あるいは出射面のいづれか一方だけを湾曲させ
てもよく、又同時に湾曲させてもよい。ｎ１走査方向に
ついても同様である。

本発明は前記一実施例に限定されるわけではなく、本発
明の要旨の範囲内で様々に変形して実施する事が可能で
ある。

［発明の効果］ 以上詳述した本発明によると、修正レンズの光軸上にポ
リゴンミラー（回転多面鏡）の回転軸があるのでレーザ
ビームは多面鏡の中央に対して対象の点で修正レンズの
光軸上に対して主走査方向に対象な方向に反射される。

このため、回転多面鏡を従来の平面鏡と事なり凹又は凸
面鏡として使用でき、修正レンズによるＤｉｓｔｏｒｓ
ｉｏｎ補正や像面湾曲補正の負担が軽減され修正レンズ
の枚数を減少させることができ、レーザービーム走査光
学系をそれぞれ簡単な構成と１にとができる。また、前
記回転多面鏡の入射ビームが前記多面鏡の回転軸方向か
ら児で前記修正レンズの光軸と一致する方向になってる
ので多面鏡の中央点に対してレーザービームの反射特性
を対称にすることができ、従って光軸に対して対称性を
有している像面湾曲等を有効に解決できる。

また、前記凸又は凹の非平面鏡が主走査方向にのみパワ
ーを有するようにしているので主走査方向のｆθ特性、
像面湾曲等の諸性性を有効に改善するのに貢献すると共
に、入射ビームが副走査方向に多少移動しても主走査方
向の前記諸性性を変化させず樹脂などで多面鏡を制作す
る場合抜き勾配を設けられ容易に制作することができる
。ざらに、光軸上に回転多面鏡の回転軸があるのでレー
ザービームが多面鏡の中央点に対して対象な反射特性を
持つように配置することができ修正レンズの光軸に対し
て主走査方向に対象な光学的性能を（ｆθ特性、像面湾
曲）等をより簡単で効果的に改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は画像形成装置の概略断面図、第２図（ａ）、（
ｂ）は第１修正レンズの取付は方法を示す説明図、第３
図はレーザービーム走査光学系の平面図、第４図はレー
ザービーム走査光学系の概略断面図、第５図は第２修正
レンズの固定ブラケットの外観図、第６図は第２修正レ
ンズの平面図、第７図（ａ＞はコリメータレンズユニッ
トの断面図、第７図（ｂ）は同図（ａ）に示すコリメー
タレンズユニットの側面図、第８図（ａ）は水平同期信
号検知素子部の平面図、第８図（ｂ＞は同図（ａ）に示
す水平同期信号検知素子部の断面図、第８図＜Ｃ）は水
平同期信号検知素子部の回路図、第９図（ａ）は主走査
方向ビームの絞り込みと各光学部品の関係を示す説明図
、第９図（ｂ＞は副走査方向とポリゴンミラー面倒れ補
正を示す説明図、第９図（Ｃ）は主走査および副走査方
向の各光路におけるビーム径とビーム径修正の原理を示
す説明図、第１０図はポリゴンミラー面の傾斜を示す詳
細図、第１１図（ａ）は従来のポリゴンミラー面倒れ補
正の原理と補正量を示す説明図、第１１図（ｂ）はポリ
ゴンミラー面倒れ補正の原理を示す説明図、第１２図は
第１および第２修正レンズの関係を示す説明図、第１３
図は第１修正レンズのパラメータを示す説明図、第１４
図は第１修正レンズのｆθ特性とＲ１／ｆの関係を示す
関係図、第１５図は第１修正レンズの像面湾曲とＲ１の
関係を示す関係図、第１５図は第１修正レンズの像面湾
曲とＲ１／ｆとの関係を示す特性図、第１６図（ａ）は
従来のシリンダレンズによるサジタル像面湾曲を示す説
明図、第１６図（ｂ）はサジタル像面湾曲による面倒れ
補正効果を示す説明図、第１７図はシリンダレンズによ
るサジタル像面湾曲の詳細を示す斜視図、第１８図は非
円柱状棒状レンズによるＤｉｓｔｏｒｓｉｏｎ修正の詳
細を示す説明図である。 ７・・・感光体、２２・・・ポリゴンミラー、２４．４
３・・・修正レンズ、 ５１・・・コリメータレンズ、 ５６．５７・・・偏平化手段、８３・・・反射面。 代理人　弁理士　三　　澤　　正　　義弟２図 （ａ） （ｂ） 弔８図 （ｂ） 第１０図 ５Ｐ１１１図 （ｂ） 第１３図 手続補正書 特許庁長官　殿　　　　昭和６１年１２月２４日１、事
件の表示 昭和６０年特許願第２１８４１０号 ２、発明の名称 画像形成装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　神奈川県用崎市幸区堀用町７２番地名　称　（
３０７）株式会社　東芝 代表者　製甲　杉一部 ４、代理人 住　所　東京都新宿区四ｆ７宿７−２０−１４フ ロ、補正の対象 明細書全文及び図面の内、第１図、第２図（ａ）、（ｂ
）、第３図、第４図、第９図（Ｃ）、第１２図、明細書 １、発明の名称 画像形成装置 ２、特許請求の範囲 （１）感光体表面に静電潜像を形成すべくレーザービー
ムを発生する半導体レーザーと、この半導体レーザーか
らのレーザービームを平行化する］リメータレンズと、
このコリメータレンズからのレーザービームを偏平化す
る偏平化手段と、この偏平化手段から入射するレーザー
ビームを主走査方向に反射する反則面を有し回転しつつ
偏向走査するポリゴンミラーと、このポリゴンミラーか
らのレーザービームを前記感光体表面上で等速度で移動
すべく光路修正する走査レンズとを有する画像形成装置
において、前記ポリゴンミラーの反射面は、前記ビーム
走査範囲を２分する対称軸を含み、この走査面と直交す
る平面上に光束を持つ入射ビームを反則し、かつ、その
表面を凹または凸面Ｎｎとして構成したことを特徴とす
る画像形成装置。 （′２Ｊ　　前記走査手段の反射面はレーザーど−ムの
走査方向にのみパワーを有する凸面鏡である特許請求の
範囲第１項記載の画像形成装置。 ３、発明の詳細な説明 ［発明の技１１トｉ分野１ 本発明はレーザービームによって感光体上に静電潜像を
形成する画像形成装置の特にレーザービームの走査光学
系に関する。 ［発明の技術的前回とその問題点１ 従来、レーザービームプリンタ等の画像形成装置におい
ては、情報を感光体上に静電潜像として記録するために
、レーザービームの発生源である例えば半導体レーザー
を備えており、この半導体レーザーからｂ’ｉ　’ＡＵ
されたビームを前記感光体上に照射するために高速で回
転するポリゴンミラーを使用している。このポリゴンミ
ラーは、レーザービームを反射する平面からなる反則面
を備えているものである。 しかしながら、このような平面からなる反射面であると
、感光体上に照射するビームの走査角が広角になるにし
たがって、主走査方向のメリジオナル像面湾曲を改善す
るためにはビームの走査方向を修正する走査レンズの枚
数を増加させなければならないという問題がおった１、 ［発明の目的］ 上記事情に鑑みて本発明はなされたものでおり、走査ビ
ームの広角化による走査レンズの枚数を増加させること
゛なく、主走査方向のメリジオナル像面湾曲を改善する
事ができる画像形成装置の提供を目的とする。 ［発明の１！！！要１ 上記目的を達成するための本発明のＮ要は、感光体表面
に静電潜像を形成すべくレーザービームを発生ずる半導
体レーザーと、この半導体レーザーからのレーザービー
ムを平行化するコリメータレンズと、このコリメータレ
ンズからのレーザービームを偏平化する偏平化手段と、
この偏平化手段から入御するレーザービームを主走査方
向に反射する反射面を有し回転しつつ偏向走査するポリ
ゴンミラーと、このポリゴンミラーからのレーザービー
ムを前記感光体表面上で等速度で移動すべく光路修正す
る走査レンズとを有する画像形成装置において、前記ポ
リゴンミラーの反射面は、前記ビーム走査範囲を２分す
る対称軸を含み、この走査面と直交する平面上に光束を
持つ入射ビームを反射し、かつ、その表面を凹または凸
面鏡として偶成したことを特徴とするものである。 ［発明の実施例］ 以下図面を参照しながら本発明に係る画像形成装置につ
いて説明覆る。 第１図は画像形成装置の概略断面図である、。 同図にａ３いて画像形成装置は、図示水装置の底部にδ
受けられた記録用紙（以下用紙ともいう）３を収納する
用紙収納部８］と、この用紙収納部８１に収納されてい
る用紙３を取出し搬送Ｊる給紙ローラ１が前記用紙収納
部８１の図示左上方に設けられてｄ′３つ、この給紙ロ
ーラ１によって水芸若水体内に１枚づつ１！０送取出し
されるようになっている。尚、図中２で示すしのは用紙
３の押圧部材で必る。この押圧部！Ａ３により用紙収納
部８１に収納されている用紙３を図示上方に押圧し、給
紙ローラ１により用紙３か取出し搬送が容易に行われる
ようにしている。この給紙ローラ１の後段には、前記用
紙３の搬送路を挟持覆るように１組の搬送ローラ４と、
この搬送ローラ４の後段には同様に１組のレジストロー
ラ５が設けられている。 このレジストローラはストップスイッチ６が取付けられ
て、前記用紙収納部８１より搬送されてくる用紙３のタ
イミングを検知するようになっている。 このレジストローラ５の後段には感光体７ど、この感光
体７に現像剤を供給する現像剤担持体１１と、前記現像
剤を保持すべく前記感光体７に電荷を与える帯電器９と
、感光体７上に保持された現像剤を搬送された用紙３上
に転写プるために感光体７との間で電界を生じざぜる転
写器１２と、前記感光体７上の残留電荷を除去する除電
ランプ８と、前記感光体７上の残留現象剤を除去するク
リナー１３とが設けられている５、また前記感光体７に
は、レーザー光１０を発生するレーザー走査コニツｉ〜
２０に」：り発生されたレーザー光１０が照射されて情
報を現像剤の粉体画像として記録するようになっている
。、前記感光体７の後段には、この感光体７から情報を
転写された用紙３の転写情報をこの用紙３上に定着させ
る定着器１４ど、その後方に排紙ローラ１５．排紙ガイ
ド１６．排紙スイッチ１７．排紙ローラ１８及び排出さ
れた用紙３を受ける排紙トレー１９が設けられている。 尚、図中２６は後述するレーザー走査ユニットである。 このにうに構成された画像形成装置の作用について説明
する。 前記用紙収納部８１に収納されている用紙３は給紙ロー
ラ１によって１枚づつ取出し搬送されて、後段に設けら
れている搬送ローラ４に挾持されることになる。この搬
送ローラ４によって挾持された用紙３は、さらに後段に
設けられたレジストローラ５に搬送され、ここでこのレ
ジストローラ５の直前に取付けられているストップスイ
ッチ６の接点をＯＮ状態とする。このストップスイッチ
６は搬送される用紙３が正常に搬送されているか否かを
判断するためのもので、予め設定された時間内に接点が
ＯＮ状態とならない際には、本装首内で用紙３か紙づま
りの状態になったと判断して、前記感光体７へのレーザ
ー光１０の照射を停止するようになっている。次に、レ
ジストローラ５に挟持された用紙３は、前記感光体７と
同期をとりつつこの感光体７の下部に搬送される。この
時、前記感光体７の表面は帯電器９によって一様に帯電
された後、この表面に図示しない制御部の信号に基づい
てレーザー走査ユニット２０から照射されるレーザー光
によって情報が静電潜像として形成されており、ここに
前記現像剤担持体１１から供給される現像剤がその情報
に対応して付着されているものである。このように感光
体７表面に形成されている情報を、感光体７の下部に設
けた定着器１２と前記感光体７との間で電界を形成しそ
の作用によって、この転写器１２と感光体７の間を搬送
される用紙３上に情報を転写するようになっている。尚
、感光体７はその表面周辺に設けられたクリーナー１３
によって表面に付着した現像剤を除去された後、除電ラ
ンプ８によって残貿電荷を除去され、その後前記帯電器
９によって表面を一様に帯電されて次の転写動作に備え
るようになっている。 その後用紙３は、その表面に転写された粉体情報を定着
器１４によって定着された後、排紙ローラ１５．排紙ガ
イド１６．排紙ローラ１８等を介して排紙トレー１９上
に排出される。尚、前記排紙ローラ１８の直前には排紙
スイッチ１７が取り付けられてあり、予め設定された時
間内にこの接点がＯＮ状態とならない際には、Ｉｆ＆送
路上で用紙３か紙づまりの状態となったと判断して装置
全体を停止するようになっている。 次に、レーザー走査ユニット２０について第２図（ａ）
、（ｂ）、第３図、第４図を中心に説明する。 レーザー走査ユニット２０は、平行化されたレーザー光
（以下レーザービームともいう）８冗生するコリメータ
レンズユニット２１ど、このコリメータレンズユニット
２１から放射されたシー１アー光を反射しつつ高速回転
する走査手段であるポリゴンミラー２２と、このポリゴ
ンミラー２２によって反射されたレーザー光を集光する
第１走査レンズ２／ｌと、この集光されたレーザー光を
前記感光体７上に導くべく反射させる第１反Ｑ」ミラー
２５、第２反射ミラー２６とを有し、この第１反則ミラ
ー２５．第２反則ミラー２６を介して導かれたレーザー
光は前記感光体７に近接する位置に設けられた第２走査
レンズ４３（第４図参照）と、水平同期信号用折返しレ
ンズ６５と水平向１ｇＪ信号反剣ミラー２７と、この水
平同期信号用折返しレンズ６５及び水平同明信号反射ミ
ラー２７からの水平同期信号を受信する水平同期信号受
信器２８とから構成されている。 耐記第１走査レンズ２４は、その詳細を第２図（ａ）、
（ｂ）に示すように、迷光カット用スリット４５（第５
図参照）を有する第１走査レンズ固定仮３０と、前記第
１走査レンズ２４を位置決めする位置決め部！、４３５
．３６とによって第１走査レンズ固定仮３０に固定され
て光軸等が位首決めされるようになっている。またこの
第１走杏レンズ固定仮３０は、固定ねじ３４によって冗
学’Ｊ−ニット筺１ホ２３に固定されている。また、こ
の第１走査レンズ固定仮３０には第１走査レンズ固定用
水平ばね３２か水平ばね固定ねじ３３によってイ（」勢
されてあり、第１走査レンズ支持部３１に向って押圧さ
れるようになっている。ざらに光学ユニット筐体２３に
は、垂直ばね固定ねじ３Ｂにより固定された２つの第１
走査レンズ固定用垂直ばね３７によって、ポリゴンミラ
ー２２に向って第１走査レンズを抑圧固定している。ま
た固定用垂直ばね３７の中央部分は第２図（ｂ）に破線
で示すように切欠部を有し、レーザービームを遮らない
ようになっている。尚、この固定用垂直ばね３７の第１
走査レンズ２４の押圧力は垂直ばね移動ねじ３９によっ
て調整されるようになっている９゜このように構成され
た経路を経て、前記感光体７上にレーザー光によって情
報を静電潜像として記録するのでおる。 前述した前記感光体７上に照射されるレーザービームの
変調は、このレーザービームの照射の開始点における水
平開＋Ｕ］＜＝弓を基準とじて行われるものである１、
この水平１１″ｉ１１υ］信号を１−するために、前記
ポリゴンミラー２２から反射されたレーザービームの照
射幅端部に、前記水平同期信号用折返しレンズ６５及び
水平同期信号用反射ミラー２７が設けら゛れ、この水平
同明信号用反則ミラー２７によって反射されたレーザー
ビームは水平同期信号用折返しレンズ６５を介して水平
同期信号検知部８２に入射される。 第４図にその断面図を示すレーザー走査ユニット２０は
、上部に設けられたコリメータレンズユニット２１に収
納された半導体レーザー５４（後）ホする）から放射さ
れたビームが反射鏡を介してポリゴンミラー２２に大割
され、第１．第２の走査レンズ２４．４３を通って感光
体７上に照射されるようになっている。 ところで、前記コリメータレンズユニット２１から放射
されるビームは第１．第２の走査レンズ２４．４３の光
軸を含む平面であって、ビームの主走査方向と直交する
平面上で前記ポリゴンミラー２２の反射面８３に放射す
るようになっている。 このように配首することによって、ポリゴンミラー２２
の反射面８３を非平面鏡にした際においてら、良好な記
録画像を得ることができる。また第２走査レンズ４３は
、光学ユニット筐体２３の縫準面である下部に、この第
２走査レンズ４３の変形を吸収すべく弾性ゴム４２．ボ
］り等を防止すべく防塵がラス４１を介して棒状レンズ
固定板４４により押圧され、固定仮固定ねじ４６によっ
て固定されている。 第５図は第４図において矢印へ方向から児た棒状レンズ
固定板４４の外観図でおる。この棒状レンズ固定板４４
の中央部にはほぼ長方形の迷光カッ１〜用スリツト４５
が設りられでいる。この部分に前記第２走査レンズ／１
３か設けられているので必るが、この第２走査レンズ４
３は前述したように、弾性ゴム４２を介して抑圧固定さ
れているので、プラスブーツクの！４買からなるしので
あっても、当該レンズに局所的／：ｉ：！；ｉ１５力を
発／！：させることなく、この第２走査レンズ４３を光
学ユニット筐体２３の曲記基（１１面に押圧固定し、ま
たこのレンズに残留応力による変形がおる際にも、この
プラスチック特イ１の変形を矯正するように取り付ける
ことが可能で必る。尚、図中４６は前述した固定板固定
ねじで必る。 第６図は光学ユニット筒体２３に設けた第２走査レンズ
４３を装入するための切欠部に、曲記第２走査レンズ４
３を装着した状態を示ず。 同図に示すように、第２走査レンズ４３には第１走査レ
ンズ２４の光軸に対応する部分に凸部４７　ｈ＜　Ｒ２
けられている。この凸部４７は、曲記光学コニット筐体
２３に設けられているこの凸部が嵌合する四部に嵌入さ
せて、第２走査レンズ４３の位置決めを行うためのもの
である。このように固定することにより第２走査レンズ
４３の熱膨張による影￥！：を光軸に対して対称に分散
することができるために、従来方式であるレンズの一端
を固定する方式に比鮫して像面のたとえばｆ゛・θ特性
等の保持ｔ’Ｌを向上させることができる。 第７図（ａ＞、（ｂ）は本発明に係るコリメータレンズ
ユニット２１の構成を示ずそれぞれ断面図、概略側面図
である。 同図（ａ）においてコリメータレンズユニット２１は、
外観が円筒状を呈し、そのほぼ中心に同様に円柱状の中
空部を有するコリメータレンズホルダー４８と、この円
柱状の中空部の一端にはレーザービームを発生させる半
導体レーザー５４と、この半導体レーザー５４をその表
面に載置した半導体固定板４９が２個の固定ボルト５０
によりその中空部の一端を閉じるように取付られている
。 さらにこの円柱状の中空部には、前記半導体レーザー５
４の他に、この半導体レーザー５４で発生するレーザー
ビームを平行化するコリメータレンズ５１と、このコリ
メータレンズ５１で平行化されたレーザービームを偏平
化する第１プリズム５６及び第２プリズム５７（この２
個のプリズムでビームコンプレッサを形成している）と
、この第１プリズム５６及び第２プリズム５７とが取付
られたプリズムホルダー５２が前記中空部内で中心６０
を中心として回動自在に取付られている３、尚、このプ
リズムホルダー５２は、光軸を挟んで相対峙する位置に
２個の調整ボルト６１を設け、この２個の調整ボルト６
１によって微調整可能となっている。このようにして、
従来、この第１．第２プリズム５６．５７に入射するコ
リメートご−ムのわずかなズレによっても生じていた園
平化されたビームの射出方向の大きなズレを調整するこ
とが可能となる。ざらにプリズムホルダー５２の前記第
１プリズム５６及び第２プリズム５７を載置した面と直
交する位置に設けたプリズムホルダー固定ボルト６２に
より任意の位置で確実に固定することができる。またコ
リメータレンズユニット２１は、前記第１プリズム５６
及び第２プリズム５７により偏平化されたレーザービー
ム５８を中心として、回動自在に円筒形状を有する絶縁
カバー５３に取付られでいる。尚、図中５９で示すボル
トは、コリメータレンズ５１の取付位置の微調整を行う
ために設けられたものであり、この２個のコリメータレ
ンズ調整ボルト５９によりたとえば光軸合せ等を容易に
調整可能としている。 ところで、前記半導体レーザー５４は半導体固定板４９
に載置する際、通常その取付は位置に対して±０．１　
（馴）程度の取付誤差が生じる。ここでコリメータレン
ズ５１の焦点距離をｆｏ（ｓ）とし、第１走査レンズ２
４の焦点をｆとすると、前記感光体７表面上の像面での
取付誤差の影響はｆ　／　ｆ　ｏ倍に拡大されることに
なる。 すなわち、コリメータレンズ５１の光軸を進むレーザー
光が集光する位置を理想的な結像位置とすると、この結
像位置に対して士ｆ／ｆｏＸｏ。 １（ｍ）の結像位置の誤差を生ずることになる。 同時にこれは、走査されるレーザービームの幅の両端に
対しても士ｆ／ｆａ　ｘｏ、１　＜ｎｒｍ）の誤差を生
じてしまうことになる。 そこで本実施例では、感光体７上の有効走査幅を最大記
録幅よりも両端にｄ３いてそれぞれｆ／’ｔ’ｏ　ｘＱ
、　１　（ｍ）つまりｆ／ｆａ　ｘｏ、２　（ｓ）だけ
幅方向を大きくすることにより、半導体レーザー５４と
コリメータレンズ５１の光軸合せという、コリメータレ
ンズユニット自体を複雑化する構造を省略できるばかり
でなく、そのために必要な微妙な調整を必要としないコ
リメータレンズユニットとしている。 以上のように構成されたコリメータレンズユニットの作
用について簡単に説明する。 半導体レーザー５４で発生されたレーザービームは、こ
の半導体レーザー５４の照射側＠面に取付けられたコリ
メータレンズ５１で平行化される。 この平行化されたレーザービームは、次にビームコンプ
レッサを形成する第１．第２のプリズム５６．５７に入
射され、ここで偏平化された後図示しないポリゴンミラ
ー２２に大剣することになる。 尚、萌）ホしたように、前記ビームコンプレッサから出
たレーザービームを中心としてプリズムホルダー４８が
回動するようになっているので、ポリゴンミラー２２に
入射するレーザービームの偏平方向を任意の方向に調整
可能どなり、感光体７上での主走査方向と直交する副走
査方向のレーザービームのスポット径を一定にするよう
に調整ができる。 第８図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ水平同期信号検知部８
２の平面図と断面図とを示すもので必る。 同図に示す水平向１！１ｌｆａ号検知部８２は、円筒形
状を有し、一部に（存置法めのための突起部６８を設け
た水平同期信号素子ホルダー２８と、この水平同期信号
素子ホルダー２８の内部で市って、その底部に取付けら
れ、一部に水平同明信号の位置決めのための突起部６９
を有する水平同期信号検知素子ケース６７の中に水平同
期信号検知素子６４と、この水平同期信号検知素子６４
の前面に副走査方向にのみパワーを有するシリンダレン
ズ６６とから構成されている。 このように構成された水平同期信号検知部８２の作用に
ついて説明する。 本実施例によると、前述した水平同期信号用反射ミラー
２７により反射されたレーザービームは、前記水平同期
信号検知部８２に入射されるが、この時水平同期信号用
反射ミラー２７から水平同期信号検知部８２までの光路
長は、感光体２７に至る理想光路長によりも短い光路長
となっている。しかしながら、前記第３図に示ず主走査
方向のビーム走査に対しては、水平！ｉ′ｉｌ明信弓用
反躬ミラ反射７の曲面に主走査方向のみパワーを有する
水平同期信号用折返しレンズ６５を具備しているので、
水平同期信号検知素子６４に集光するようになってａ′
−３つ、また、副走査方向に対しては第８図（ａ）。 （ｂ）に示すように、０１走査方向のみパワーを有する
シリンダレンズ６６を具備しているので、例えば副走査
方向にレーザービームの振れか生じた際にも、前記水平
同期信号検知素子６４にレーザービームが確実に集光づ
るようになっている。本実施例では、主走査方向にのみ
パワーを有する水平同期信号用折返しレンズ６５と、副
走査方向にのみパワーを有するシリンダーレンズ６６と
を、それぞれ水平同期信号用反射ミラー２７と水平同期
信号検知部８２とに設けたが、これらは例えば前記第８
図（ｂ）に示すように副走査方向のみにパワニを有する
シリンダーレンズ６６の衷面つまり水平同期信号検知素
子側に主走査方向のみにパワーを有するシリンダーレン
ズ（前記水平同期信号用折返しレンズ６５に相当するも
の）を配置するようにしてもよい。このように構成する
ことにより、立上り特性の良好な水平同明信号を得るこ
とができるばかりでなく、鮮明な画像を得ることかでき
る。 第８図（Ｃ）は、水平同期信号検知素子６４の通電状態
を−示す説明図でおる。 同図に示すように、水平同期信号検知素子６４の水平開
Ｉｖ１信号検知素子ケース６７は通電されているために
絶縁する必要がおる。そこで、水平同期信号素子ホルダ
ー２８の一部にレンズ面を形成し、水平同期信号素子ホ
ルダー２８に設けた突起部６８を、光学ユニット筐体２
３に嵌合させてシリンダレンズの母線の方向を所定の方
向に固定すると共に、シリングレンズ面と水平同期信号
検知素子６４との相対位置を正確に設定できるようにな
っている。同時に、水平同期信号素子ホルダー２８には
、水平同明信５１−３倹知素子ケース６７の一部に形成
された水平周＋ｐ１信号素子６４の位置決め突起部６９
を嵌合づる凹部を有し、水平同期信号検知素子６４の矩
形１ツジ部分がレーザビームの主走査方向に対して直交
するように位置決めし、水平同期信号素子６４を通るレ
ーザービームのわずかなｎ１走査方向のビーム振れに苅
しても水平同明信号と占ぎ出し位置のズレが生じないよ
うになっている。 第９図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は本画像形成装置の光学
系の諸性性を示す説明図でおる。 同図（ａ）は、走査ビームが形成される平面に直交する
方向からの説明図である。同図において、半導体レーザ
ー５４から発生したレーザービームは図示されるように
、コリメータレンズ５１、第１、第２のプリズム５６．
５７及び第１．第２の走査レンズ２４．４３を介して感
光体７上に到達づるようになっている。 ここでコリメータレンズ５１の焦点距離ｆｏ−５（ａｎ
）、第１走査レンズ２４の焦点距離ｆ゛１−８８、　１
　（ｍｍ）と仮定する。感光体７の近傍に配置された棒
状の第２走査レンズ４３の主走査方向の曲率は、像の近
さに対して非常に小さいので無視することができるので
、主走査方向のレーザービームのスポット径は第１走査
レンズ２４の焦点距離ｆ１と、第１走査レンズ２４に入
射する偏平化されたビームの主走査方向幅及び第１走査
レンズ２４と感光体７との距離及びポリゴンミラーの反
射面の曲率に依存しているといってもよい。ざらにここ
では便宜上第１．第２の走査レンズ２４゜４３の前後焦
点間の距離は無視することにする。 また、ビームの調整時においては、第１走査レンズ２４
に入射する偏平ビームのビームウェストは、反射面が凸
面のポリゴンミラー２２とすると、第１走査レンズ２４
の前方ｑ＝１５１．３　（簡）に位置するものとする。 つまり、本実施例では反射面の凸曲面半径を、第１走査
レンズ２４の屈折率ｎ＝１．７１７としたときに、γ＝
ｎｆｔ＝１５１．３（＃）としている。よって、メリジ
オナル像面湾曲を大幅に改善することが可能となり、走
査角の広角化を可能とすることができる。また、第２走
査レンズ４３の第１走査レンズ２４の光軸近傍の副走査
方向焦点距離ｆ２　＝２９．５　（＃）。 第１走査レンズ２４とポリゴンミラー２２の反Ｑ１面ま
での距離ｄ２＝４８　（ｍ）、第１走査レンズ２４から
感光体７までの距離（ｄ２　＋ｄ１　＋ｄ　４　）＝２
１１（＃）とし、図中ｄ４−３３（ｍ）としている３、
このような光学的条件は計算によって求めることができ
るように、ポリゴンミラー２２の反則点と感光体７表面
とを互いに共役関係におき、反射点を物点としてとぎ、
その物点か感光体７上に結像するように配置されている
。すなわら第９図（ｂ）においてポリゴンミラー２２が
図中７１の状態から７２で示す状態に傾斜した際におい
ても、レーザービームは点線で示すように進みポリゴン
ミラー２２が傾斜していないときに結像する感光体７上
の位置に結像するようになっている。 これがポリゴンミラー２２の面倒れ補正効果を示ずもの
である。次に、第９図（Ｃ）を参照して感光体７上の主
走査方向のビームスポット径ω′を計算する。本実施例
においては、第１走査レンズ２４への偏平ビームの半径
は主走査方向がω６＝２（ｍｍ）（但し、ここで半径と
いう際には中央値の１／ｅ２の値の半径を示すものとす
る）、副走査方向がω２　＝０．１５　（＃）としてい
る。従って、第１走査レンズ２４により結像される主走
査方向のビームウェスト半径ω６は、第１走査レンズ２
４前段側１５１．３（ｍ）に物点があるとすると、その
像は後段側２１１（＃）に結像する。 ここで前記ω６は大きな値であるので、その半径がω′
＝λ２／πω６で表される。ここで、２−２１１（馴）
、λ＝７９０　（履）とすると、ω′＝０．０２６　（
＃）となる。ざらに本実施例では、ポリゴンミラー２２
の反射面への入射ビーム及びこの回転軸は走査レンズの
光軸を含む平面上に配置され、半導体レーザーからの入
射ビームは走査レンズに対して対称に反射される。この
ことによって、ビームの絞り込み、ｆ・θ特性等が光軸
に対して対称に配分されて、メリジオナル像面湾曲が改
善されているので、全走査幅に対して均一なω′を１■
ることができる。 ところで、感光体７上における酵１走査方向のレーザー
ビームスポット半径ωを求めるには、第２走査レンズ４
３の副走査方向パワー１　／　ｆ　１も関係を有する。 そこで、第１走査レンズ２４のビームウェスト位置をｄ
りとし、そこでのビームウェスト半径ω１、第２走査レ
ンズ４３のビームウェスト位置ｄ６、そこでのビームウ
ェスト半径ω０とし、前記多面鏡に入射ビームの反則点
があるとすると、 ここで、δ＝πω２２／λとする。 すると、 ω１　＝０．１３５　（緬） ｄター５５．７（Ｒ涌） となる。従って第９図（Ｃ）において、ｄ１＝　１２２
．３　（＃ｌＹＩ） となる。ここで再び第２走査レンズ４３に対して前述し
た計算を行うと、 ここで、δ−πω１２／λとすると、以上の関係式％式
％ となる。これは感光体７上０．５（ｍ）平面にビームウ
ェストを有していることになる。従って、感光体７上で
の副走査方向のビームスポット径ωは、 ω２−ωｏ２（１＋（λＺ／πωｏ２）２）で表される
。ここで、ｚ＝ｏ、５　（＃）を代入すると、 ω−０，０２８（＃） となる。ところで、副走査方向のビームスポット径は記
録画像に大きな影響を与える要素て必る。 従って、半導体レーデ−の放ｑ４面のバラツギによって
、第１走査レンズ２４へ入射する偏平コリメートビーム
の副走査方向半径ω２は０．０７５乃至０．１５（ｓ）
程度の大きさでバラツキを生じる。これは前述した関係
式より容易に推測できるように、第２走査レンズ４３に
よる絞り込み半径ω０に影響を及ぼすことになる。そこ
で、木実施例においては、偏平コリメートビームの主光
、１′２を中心としてコリメータレンズユニット２１を
回動可能として、第１走査レンズ２４への偏平］リメー
トビームの副走査方向の径２ω２が常に０．３（ｒＭｌ
）となるように設定して固定している。 第１０図はポリゴンミラー２２の縦断面図である。 同図においてポリゴンミラー２２は、このポリゴンミラ
ー２２を高速回転させるスキャナモータ４０上部に設け
られているポリゴンミラー取り付は座７５に載置すべく
、このポリゴンミラー取りイ」け座７５の中心にｔ２け
られているポリゴンミラー取り付けＩ！１ｌ１１７６の
上部より挿入され、さらにこの上からポリゴンミラー押
えバネ７７及びポリゴンミラー押えバネ固定リング７８
によって前記ポリゴンミラー取り付は軸７６に固定され
ている。 このように１ｒｉ成されたポリゴンミラー２２の側面つ
まり各反射面は、曲記ポリゴンミラー取り付は軸７６に
対してわずかに傾斜を有している。この傾斜は第１にこ
のポリゴンミラー２２が例えばプラスチックにより形成
されており、このポリゴンミラーの成形型からの恢き勾
配のためであり、第２に、首記感光体７からの乱反ｑ」
戻り光が第１゜第２の走査レンズを通過して再びポリゴ
ンミラー２２に入射することを防止し、ポリゴンミラー
への再入ｑ４によって生じる例えばその反射光がポリゴ
ンミラーの回転に関係なく感光体７上に静止したビーム
スポットを形成してしまうという問題を防止することが
できる。この光は非常に弱い輝度では必るが通常のレー
ザービームか高速で短時間照射するのに対して（勇めて
長時間例えば数千倍（・７度の時間にわたって照射され
ることか問題で必った。そこで本画像形成装置では、こ
のような問題を解決ずべくポリゴンミラーの反射面をわ
づ゛かに傾斜さけて、感光体７からの乱反射戻り光のポ
リゴンミラーによる感光体７への反射光の光路を分離す
るようにしておき、第５図に示すように迷光カット用ス
リット４５によってカットするようになっている。 第１１図（ａ）、（ｂ）は従来の光学系と本画像形成装
置に係る光学系の比較を説明する説明図でおる。 同図（ａ）における従来のポリゴンミラーの補正光学系
では、レーザー光７９はポリゴンミラーにおいて副走査
方向に一度集光し、これを再び第１走査レンズ２４と、
第２走査レンズ４３とによって感光体７上つまり像面に
集光ブるようになっている。ところが同図に示すように
光の反射点は多面鏡でおるため精度上多少面接に移動す
ることが避けられず、ざらに第１走査レンズ２４の光軸
と多面鏡への入射ビームか直交しない場合は特に大きな
ものとなる。従って、多面鏡と反射点が図中Δｄまで移
動した際には反射位置Ｍ２の集光位置はＰｌからＲ２ま
での距離ｙだけ移動したように児える。この結果前記像
面においては結像点が０２から０１までの距離ｙ′　だ
け移動することになる。この関係は、’！’　＝Ｖ　（
ｆ２／ｆ１　）で表される。 ところか同図（ｂ）に示す本画像形成装置においては、
反射点である多面鏡への偏平コリメートビーム５８は平
行光線であるので反射位置がＭｌからＭ２に移動しても
主光線の位置がＰｌからＲ２に移動したように児えるだ
けで両ビームの主光線は平行に進行する。従ってこの場
合には、前記の両ビームとも多面鏡の面倒れがない場合
の結像点Ｑに結像することになる。 第１２図は本画像形成装置のレーザー走査光学系の平面
図でおる。 同図は特に単一レンズの第１走査レンズ２４と第２走査
レンズ４３の関係を示すもので、図中Ａ−Ｂで示すもの
は第１走査レンズ２４の光軸である。この光軸における
第２走査レンズ４３は副走査方向の曲率が１／γ０であ
り、感光体７に面する側か凸状となっている棒状のレン
ズである１、この第２走査レンズ４３のポリゴンミラー
２２側は副走査方向のパワーを保持せず、副走査方向の
曲率は零となっている。ここで、第１走査レンズ２４か
ら（頃ぎθ′で射出されるレーザービームが第２走査レ
ンズ４３と交わる点の副走査方向の曲率を１／γ（θ′
　）とする。図中Ｃで示すものは最大記録幅、Ｄで示す
ものは有効走査幅で、前述したようにこの有効走査幅り
は最大記録幅Ｃより（ｆ２／ｆｔ　）Ｘｏ、２　（簡）
だけ大きく設定され、ざらに棒状の第２走査レンズ４３
のポリゴンミラー２２側の形状は主走査方向に光軸Ａ−
８を対象線として大きく湾曲しており、感光体７上に結
像する点の走査ひずみを零とするように光路修正をする
ようになっている。 第１３図は第１２図に示す光学系の詳細な説明図である
。 同図は第１走査レンズ２４の各種パラメータを示し、Ｒ
１＝−１０７，５（順＞、ｄ＝７（繭）。 ｎ＝１，７１７とし、ｔは像面湾曲が適正な値となるよ
うに選択している。 第１４図は第１走査レンズ２４のポリゴンミラー２２に
よる光軸に対する走査角が２０°の場合のＲ１／ｆとｆ
・θ特性の関係を示す特性図で必る。 同図における関係においては従来旧５ｔＯｒｔｉＯｎが
２．３（％）程度になっている。 第１５図は第１４図と同様に走査角が２０’の場合のＲ
ｘ／ｆと像面湾曲の関係を示す特性図である。同図にお
いては、メリディオナル像面湾曲が１（＃）程度、サジ
タル像面湾曲が７（簡）程度である。従って同図に示す
ように、有効走査角が±３２．５°も必る場合には単一
レンズだ（プではｒ・θ特性、ビーム径共に使用できる
状態にない。そこで、従来は第１６図（ａ）、（ｂ）に
その光学系を示すように単一レンズでおる第１走査レン
ズ２４に、シリンダレンズ８０を第２走査レンズ４３と
して用いてカバーしていた。 第１７図は第１６図（ａ）、（ｂ）に示す光学′系と同
寸法とした光学系の斜視図である。 シリンダレンズの第１走査レンズ２４の光軸に沿って進
む平行レーザー光に対する焦点距離ｆｃ。 第１走査レンズ２／１にθ′の角度で入射する平行レー
ザー光に対する焦点距離をｆｃ　（θ′）、シリンダレ
ンズの屈折率をｎｃとすると、次のような関係式が成立
する。 ・・・（１） この関係式より第１６図（ｂ）にお（ブるサジタル像面
湾曲量ΔＳｏは次の関係式によって表される。 ・・・（２） である。 これらの関係式に走査角−２０’　、　Ｓｏ　＝２５（
醋）を代入すると、△Ｓθ＝−２（＃）程度となる。し
かしながら、走査角が±３２．５°程度に人ぎな値とな
ると、これてもサジタル像面湾曲は大きくなってしまう
。ざらにサジタル像面湾曲は第１６図＜ｂ＞に示す感光
体上の副走査方向ビームスポット位置ズレ△Ｐで表され
るように、ポ１ノゴンミラー２２の面倒れ補正効果を低
下させる原因ともなっている。そこで、本画像形成装置
では第１２図に示すように、第１走査レンズ２４からの
レーザービーム射出面θ′に対応した第１走査レンズ２
４の曲率半径Ｔ（θ′　）をθ′の関数として変化させ
、その部分における焦点距離ｆＣ（θ′　）を次のよう
に決定している。 ｆｃ　　（θ′）＝（にθ／にａ　　ｃｏｓθ’）ｆｃ
・・・（３） つまり前記△Ｓθは、この条件を満足するように、副走
査方向曲率γ（θ′　）を形成した棒状レンズでは零と
なり、完全なサジタル遣口湾曲の改善を実現できる。従
って、第１６図（ｂ）に示すように、△Ｓθが零となれ
ばΔＰは発生せず完全なポリゴンミラー面倒れ補正効果
を定押１することができ、（１１λめて高品質の記録画
像を得ることか可能となる。 前記の関１だ式において、θ−〇とした時の反則点と像
面との距離をＬｏとすると、 にｏ＝１−３ｏ／Ｌ。 で表される。またθ≠Ｏの時には、 にｏ＝１ｓｏ／Ｌθ で表されるか通常Ｌｏ＝Ｌθである。したがって、に０
−に０と考えてよいので、 ｆｃ　　（θ’　　）　＝　ｆｃ　／ｃｏｓθ′として
よい。しかし実際には、棒状レンズか無い時の第１走査
レンズ２４のサジタル像面湾曲も多少関係を有するので
、第１走査レンズ２４の性能を考慮して走査角θにおけ
るサジタル像面湾曲か零となるようにｆｃ　　（θ′　
）を決定している。 次に、棒状レンズ４３のポリゴンミラー２２側の面の曲
線を求める。 第１８図はその様子を示す説明図である。 同図において、第１走査レンズ２４に走査角θで入射し
たレーザービームの主光線は、光軸との角度θ′で射出
している。この角度θ′で第１走査レンズ２４から射出
されたレーザービームは第２走査レンズ４３に高ざＹｅ
で入射する。ここで、第２走査レンズ４３の第１走査レ
ンズ２４光軸上のビーム入射位置で光軸に百行する而と
、前記角度θ′で第１走査レンズ２４を射出してきたレ
ーザービームの交点をＹｏとする。第２走査レンズ４３
の光軸上の厚ざＸ１点Ｇにおける曲面の勾配を、 α−ｔａｎ−’　　（ｄＸθ／ｄＹａ　）とする。また
このレーザービームが第２走査レンズ４３を射出する位
置Ｍでのレーザービームの主光線の屈折前後の角度β及
びγとする。さらにこのレーザービームが走査面と入射
する位置ト」でのその先軸からの高さはｙｅで表す。図
中１は第２走査レンズ４３が無いとき、第１走査レンズ
２４を角度θ′で射出してきたレーザービームか走査面
に入射する位置で、その光軸の高さはｙｅで表１゜ここ
で’１０は第１走査レンズ２４の焦点距離をｆｌとする
と、完全にｔ・θ特性を満足するように第２走査レンズ
４３の入射側曲面を形成しているので、Ｖｏ＝ｆ１　　
・θで表される。従って、図中Δｙ６　＝ｙｉｒ−Ｖθ
は、第２走査レンズ４３の光路修正量を示すものである
。 ところで本画像形成装置においては、第２走査レンズ４
３のレーザービーム射出面は前述したように、副走査方
向にのみパワーを有し、走査角θに対応してそのレーザ
ービームが通過する点の曲率をサジタル像面湾曲が零に
なるように形成したものであり、その母線は直線であり
レーザービーム走査面でめる感光体７と距離Ｓｏを保持
している。これらの関係から、前述した完全なｆ・θ特
性を達成するだめの第２走査レンズ４３の入射側の曲面
について説明する。 まず像面に対する関係式は、 ｙｅ　　−Ｙｅ　　＝Ｘ　θ　　　しａｎβ　＋　Ｓｏ
　　　　ｔａｎＴ　・　　（４１で表される。ところで
、 Ｙｏ　　−Ｙ６　−　（Ｘｏ　　−Ｘ　θ　）ｆａｎθ
′であるから上記（４）式は、 ’Ｊｅ　−ＹＡ　＝　（Ｘｏ　−ＸＯ）しａｎθ′＋Ｘ
Ｑ　　ｔａｎβ＋Ｓｏ　　ｔａｎγ−（５１となる。一
方、点Ｍでの屈折の法則より、ｎ（ｓｉｎβ−ｓ　ｉ　
ｎ　ｒ　　　　　　　　　−（６）で表される。 上記（６）式を（５）式に代入すると、’Ｊｏ　−ＹＡ
　＝　（Ｘｏ−ＸＯ）ｔａｎθ′・・・（７） で表される。上記（７）式において、’ｊｏ　、　Ｙｉ
ｒ　。 θ′は第１走査レンズ２４に走査角θのレーザービーム
を通過させた際に得られるデータでおるから、任意の走
査角θに対して一意的に決定できる。 従って、上記（７）式は未知数Ｘｏと角度βとの関係と
して表される。ここで、第２走査レンズ４３の入射点Ｇ
においては、次の関係式が成立する。 （以下余白） ・・・（８） 従って、上記（７］、　（８）式より、走査角θにあけ
るＸＯとαの関係が求められる。 ここで、走査角θを微小ｉづつ変化させて、これに応じ
た各変数をそれぞれ’ｙ’ａ、ｙ１．ｙ２゜・・・ｙ：
・・・、Ｙ　ｏ　＊　Ｙｔ　＊　Ｙ２　＋・・・Ｙ（・
・・、θ６゜θ（、θり、・・・θ［・・・、Ｘｏ　、
　Ｘｉ　、　Ｘ２　、・・・Ｘｉ゛°、α０．α１．α
２　、　”’α１”°°、βＯ１β１゜β２．・・・Ｂ
；・・・とする。これによって、前記（７）。 （８）式は、 ｙ；　　　　　Ｙ：　　　＝　　（Ｘｏ　　　　　Ｘ；
　　　）ｔａｎθ　（・・・（９） で表される。 ・・・（ＩＱ） である。上記（９］、（１０）式で’／　ｉ　＋　Ｙｊ
　＊　ＸＯ＋　θ（。 Ｓｏ、ｎｃは既知であるとしてよい。ここで、ｔａｎα
ｉ　＝　（Ｙ；　　Ｙｉ　　１　）／　（Ｘ；　　Ｘ；
−ｔ　）とすると、 Ｙ；　　−Ｙ：　＝　（Ｘｏ　−Ｘ；　　）ｔａｎθ（
であるから、 （Ｘｏ　−Ｘｉ　）ｔａＩｌθ＜＝１ とすると、 ｔａｎαｉ　　＝　（Ｙｒ　＋　ｊ　−Ｙｔ−ｔ　＞／
　（Ｘｒ　　　Ｘｔ−ｔ　） ・・・（１１） となる。上記（９）、（１０）及び（１１）式において
初期値として、Ｘｏ、Ｙ６＝Ｏとすると（９１式は、Ｘ
ｉ　　。 Ｘ　；−ｔ　、　Ｙ　ｔ−ｔの関係式となり、Ｘ；−ｔ
、　Ｙｔ−ｔが決定されると、Ｘｉ　か決定する。この
ようにして、極めて高い精度のｆ・θ特性を実現するこ
とができる。 以上詳述したように、第２走査レンズ４３の副走査方向
のパワーを、第１走査レンズ２４及び第２走査レンズ４
３の組合せレーザービーム走査光学系とした際には、走
査角θに対応した第２走査レンズ４３の位置における入
射面または射出面の少なくともいづれか一方の副走査方
向曲率を変えることにより、サジタル像面湾曲を無くす
ように適正化することができる。また、副走査方向のパ
ワーに比較して極めて小ざいパワーを有する主走査方向
の曲率及び傾きにより、完全なｆ・θ特性を実現できる
。これは前述したように、棒状レンズである第２走査レ
ンズ４３を感光体７近くに配置し、ポリゴンミラー２２
の近傍に配置した第１走査レンズ２４の光学的特性を改
善し、これらの協動作用によって理想的な走査光学系を
形成できるからである。尚、本画像形成装置においては
、第２走査レンズ４３の副走査方向のパワーか走査角θ
の定数でない関数として説明したか、ｎ１走査方向のパ
ワーが一定であっても第２走査レンズ４３の曲面自体を
感光体７の近傍ｔこ近づけたり放したゆすることによっ
てサジタル像面湾曲を改善づることも可能である。また
、メリジオナル像面湾曲の改善については説明していへ
いが、この改善をするには第２走査レンズ４３の厚さ及
び入射面の曲率つまり主走査方向のパワーをも考慮して
第２走査レンズ４３の形状を形成するようにづる。 つまり本画像形成装置においては、感光体７に面してい
る第２走査レンズ４３の射出面を母線が直線の非円性上
面としたが、この母線も直線ではなく第２走査レンズ４
３の厚み及び主走査方向のパワー、傾きをメリジオナル
像面湾曲を改善するように修正することも可能である。 ざらに本画像形成装置においては、入射面のみを湾曲さ
せたが、これに限定されるわけではなく入射面あるいは
出射面のいずれか一方だけを湾曲させてもよく、また同
時に湾曲させてもよい。副走査方向についても同様であ
る。 本発明は前記一実施例に限定されるわけではな。 く、本発明の要旨の範囲内で様々に変形して実施するこ
とか可能である。 ［発明の効果１ 以上詳ｊホした本発明によるど、走査レンズの光軸上に
ポリゴンミラー（回転多面鏡）の回転軸があるのでレー
ザビームは多面鏡の中央に対して対象の点で走査レンズ
の光軸上に対して主走査方向に対象な方向に反射される
。このため、回転多面鏡を従゛米の平面鏡とことなり凹
または凸面鏡として使用でき、走査レンズによるＤｉＳ
ｔＱｒＳｉＯ１１補正や像面湾曲補正の９担が軽減され
走査レンズの枚数を減少させることができ、レーザービ
ーム走査光学系をそれぞれ簡単な構成とすることができ
る。 また、前記回転多面鏡の入射ビームが前記多面鏡の回転
軸方向から兄で前記走査レンズの光軸と一致する方向に
なってるので多面鏡の中央点に対してレーザービームの
反則特性を対称にすることができ、従って光軸に対して
対称性を有している像面湾曲等を有効に解決できる。 また、前記凸または凹の非平面鏡が主走査方向にのみパ
ワーを有するようにしているので主走査方向の４゛・θ
特性、像面湾曲等の諸特性を有効に改善するのに貢献す
ると共に、入射ビームが副走査方向に多少移動しても主
走査方向の前記諸特性を変化させず樹脂などで多面鏡を
制作する場合俵き勾配を８２けられ容易に制作づること
かできる。。 ざらに、光軸上に回転多面鏡の回転軸があるのでレーザ
ービームが多面鏡の中央点に対して対象な反射特性を持
つように配置することかでき走査レンズの光軸に対して
主走査方向に対象な光学的性能８（ｆ・θ特性、像面湾
曲）等をより簡単で効果的に改善することができる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は画像形成私行の概略断面図、第２図（ａ）、（
ｂ）は第１走査レンズの取付は方法を示ず説明図、第３
図はレーザービーム走査光学系の平面図、第４図はレー
ザービーム走査光学系の概略断面図、第５図は第２走査
レンズの固定ブラケットの外観図、第６図は第２走査レ
ンズの平面図、第７図（ａ）はコ１ノメータレンス゛ユ
ニツ］への断面図、第７図（ｂ）は同図（ａ）に示すコ
リメータレンズコニットの側面図、第８図（ａ）は水平
同明信月倹知素子部の平面図、第８図（ｂ）は同図（ａ
）に示ず水平Ｆ７Ｉ明信円倹知素子部の断面図、第８図
（Ｃ）は水平同期信月倹７．０素子部の回路図、第９図
（ａ）は主走査方向ビームの咬り込みと各光学部品の関
係を示す説明図、第９図（ｂ）は副走査方向とポリゴン
ミラー面倒れ補正を示す説明図、第９図（Ｃ）は主走査
及び副走査方向の各光路におけるビーム径とビーム径修
正の原理を示す説明図、第１０図はポリゴンミラー面の
（げ１斜を示す詳細図、第１１図（ａ）は従来のポリゴ
ンミラー面倒れ補正の原理と補正量を示づ説明図、第１
１図（ｂ）はポリゴンミラー面倒れ補正の原理を示す説
明図、第１２図は第１及び第２走査レンズの関係を示す
説明図、第１３図は第１走査レンズのパラメータを示す
説明図、第１４図は第１走査レンズのｆθ特性とＲ１，
／ｆの関係を示す関係図、第１５図は第１走査レンズの
像面湾曲とＲ１の関係を示す関係図、第１５図は第１走
査レンズの像面湾曲とＲ１／１との関係を示ザ特性図、
第１６図（ａ）は従来のシ１ソングレンズによるすジタ
ル像面湾曲を示す説明図、第１６図（ｂ）はサジタル像
面湾曲による面倒れ補正効果を示す説明図、第″！７図
はシリンダレンズによるサジタル像面湾曲の詳細を示す
斜視図、第１８図は非円柱状棒状レンズによるＤｉＳｔ
ＯｒＳｉＯｎ修正の詳細を示す説明図である。 ７・・・感光体、２２・・・ポリゴンミラー、２４．４
３・・・走査レンズ、 ５１・・・コリメータレンズ、 ５６．５７・・・偏平化手段、８３・・・反射面。 代理人　弁理士　三　　澤　　正　　義第２図 ＣＧ） 第１６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）感光体表面に静電潜像を形成すべくレーザービー
   ムを発生する半導体レーザーと、この半導体レーザーか
   らのレーザービームを平行化するコリメータレンズと、
   このコリメータレンズからのレーザービームを偏平化す
   る偏平化手段と、この偏平化手段から入射するレーザー
   ビームを主走査方向に反射する反射面を有し回転しつつ
   偏向走査するポリゴンミラーと、このポリゴンミラーか
   らのレーザービームを前記感光体表面上で等速度で移動
   すべく光路修正する修正レンズとを有する画像形成装置
   において、前記ポリゴンミラーの反射面は、前記ビーム
   走査範囲を２分する対称軸を含み、この走査面と直交す
   る平面上に光束を持つ入射ビームを反射し、かつ、その
   表面を凹又は凸面鏡として構成したことを特徴とする画
   像形成装置。
2. （２）前記走査手段の反射面はレーザービームの走査方
   向にのみパワーを有する凸面鏡である特許請求の範囲第
   １項記載の画像形成装置。