JPH0862492A

JPH0862492A - 走査レンズ系

Info

Publication number: JPH0862492A
Application number: JP6195256A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Nagasaka; 泰志長坂; Hiroshi Nakamura; 弘中村; Osamu Ono; 理小野
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1994-08-19
Filing date: 1994-08-19
Publication date: 1996-03-08
Also published as: US5671079A

Abstract

(57)【要約】【目的】主走査方向及び副走査方向の像面湾曲並びに歪
曲収差が良好に補正された、有限物点の走査レンズ系を
提供する。【構成】走査レンズ系ＳＬは、主走査(ｙ)方向の物点が
有限距離にある偏向されたビームＢを被走査面８上に結
像させることによって、ビームＢで被走査面８上を走査
する。第４面ｒ₄は被走査面８の主走査方向走査幅の中
央を通る光軸ＡＸに対し主走査方向に平行偏心した状態
にあり、第３，４面ｒ₃，ｒ₄は副走査(ｚ)方向に平行な
軸を中心として光軸ＡＸに対し回転偏心した状態にあ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走査レンズ系に関する
ものであり、更に詳しくはレーザビーム走査光学系等に
用いられる走査レンズ系に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】走査光学系において、ポリゴンミラーで
の反射点(即ち偏向点)は、主走査方向の画角(即ち偏向
角)の変化に従って移動する。このように偏向点が移動
すると、それに伴って副走査方向の物点距離が変化する
ため、副走査方向の像面には傾きが生じてしまう。これ
を補正するため、米国特許第５，１８９，５４６号で
は、トーリック面を主走査方向に平行偏心させたｆθレ
ンズが提案されている。

【０００３】一方、走査レンズ系から被走査面までの距
離を短くして走査光学系全体を小型化するため、米国特
許第５，１１１，２１９号等では、主走査方向の物点
(即ち走査レンズ系がない場合のビームの自然収束点)が
有限距離にある偏向されたビームを被走査面上に結像さ
せることによって、ビームで被走査面上を走査する走査
レンズ系(以下「有限物点の走査レンズ系」という。)が
提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】米国特許第５，１８
９，５４６号では、ｆθレンズに入射するビームが平行
ビームである(つまり、主走査方向の物点が無限距離に
ある)ため、前記偏向点移動によって主走査方向の物点
距離が変化することはない。従って、主走査方向の走査
性能(像面，歪曲収差)が偏向点移動の影響を受けること
もない。しかし、米国特許第５，１１１，２１９号で
は、主走査方向の物点が有限距離にあるため、偏向点移
動が主走査方向の走査性能にも影響を及ぼすことにな
る。

【０００５】本発明はこれらの点に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、主走査方向及び副走査方向の像
面湾曲並びに歪曲収差が良好に補正された、有限物点の
走査レンズ系を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る走査レンズ系は、主走査方向の物点が
有限距離にある偏向されたビームを被走査面上に結像さ
せることによって、前記ビームで被走査面上を走査する
走査レンズ系であって、前記走査レンズ系は、前記被走
査面の主走査方向走査幅の中央を通る基準軸に対し、副
走査方向に平行な軸を中心として回転偏心した面を有す
ることを特徴とする。

【０００７】また、主走査方向の物点が有限距離にある
偏向されたビームを被走査面上に結像させることによっ
て、前記ビームで被走査面上を走査する走査レンズ系で
あって、前記走査レンズ系は、前記被走査面の主走査方
向走査幅の中央を通る基準軸に対し主走査方向に平行偏
心した面と、副走査方向に平行な軸を中心として前記基
準軸に対し回転偏心した面とを有することを特徴とす
る。

【０００８】以下に上記平行偏心{図２(Ａ)，(Ｂ)}、及
び副走査方向に平行な軸を中心とした回転偏心{図３
(Ａ)，(Ｂ)}を説明する。

【０００９】上記平行偏心は、図２(Ａ)に示すように走
査レンズを構成するレンズの一部(例えば第１レンズＧ
１，第２レンズＧ２)又は走査レンズ系全体を、レンズ
ブロック単位で被走査面の主走査方向走査幅の中央を通
る基準軸に対し主走査方向に移動させる平行偏心(以下
「レンズブロック平行偏心」という。)と、図２(Ｂ)に
示すように走査レンズ系を構成するレンズの片面のみ
を、被走査面の主走査方向走査幅の中央を通る基準軸に
対し主走査方向に移動させる面のみの平行偏心(以下
「面別平行偏心」という。)とに分けられるが、本発明
を構成する平行偏心は、この両方の平行偏心をいうもの
とする。上記レンズブロック平行偏心は、言い換えれば
走査レンズ系を構成するレンズの両面を被走査面の主走
査方向走査幅の中央を通る基準軸に対し共に主走査方向
に移動させる両面の平行偏心である。なお、偏心させる
場合、図２(Ａ)，(Ｂ)中、右方向への平行偏心をプラス
方向の偏心として、プラスの変位量で示し、それと逆の
左方向への平行偏心をマイナス方向の偏心として、マイ
ナスの変位量で示す。

【００１０】上記平行偏心を更に詳細に説明する。走査
レンズ系をレンズ２枚構成とし、第２レンズＧ２のビー
ム入射側面を第３面ｒ₃、像側の面を第４面ｒ₄として、
第２レンズＧ２のみがレンズブロック平行偏心した状態
にあるものとする。この場合、被走査面(像面)の主走査
方向走査幅の中央を通る基準軸(即ち、走査レンズ系の
光軸)ＡＸに対し、図２(Ａ)に示すように第２レンズＧ
２のみが主走査方向(ｙ方向)に移動した状態(ＡＸ’は
第２レンズＧ２の光軸を示す。)、即ち第３，４面ｒ₃，
ｒ₄が共に平行移動(Δｙは面シフト量を表す。)した状
態(図中、破線で示す。)となる。

【００１１】これに対し、第４面ｒ₄のみが面別平行偏
心した状態にあるものとした場合には、走査レンズ系の
光軸ＡＸに対し、図２(Ｂ)に示すように第４面ｒ₄のみ
が主走査方向に平行移動(ＡＸ’は第４面ｒ₄の中心軸を
示し、Δｙは面シフト量を表す。)した状態(図中、破線
で示す。)となる。図１６に、この状態における各面
ｒ₃，ｒ₄を構成する円と、その曲率中心位置Ｃ₃；Ｃ₄，
Ｃ₄’との関係を示す。図１６から、この面別平行偏心
では、第４面ｒ₄の曲率中心が位置Ｃ₄から位置Ｃ₄’に
Δｙだけ移動していることが分かる。

【００１２】副走査方向に平行な軸を中心とした回転偏
心は、図３(Ａ)に示すように走査レンズを構成するレン
ズの一部(例えば第１レンズＧ１，第２レンズＧ２)又は
走査レンズ系全体を、レンズブロック単位で副走査方向
に平行な軸(図中紙面垂直方向)を中心として被走査面の
主走査方向走査幅の中央を通る基準軸に対し回転させる
回転偏心(以下「レンズブロック回転偏心」という。)
と，図３(Ｂ)に示すように走査レンズ系を構成するレン
ズの片面のみを副走査方向に平行な軸を中心として被走
査面の主走査方向走査幅の中央を通る基準軸に対し回転
させる面のみの回転偏心(以下「面別回転偏心」とい
う。)とに分けられるが、本発明を構成する副走査方向
に平行な軸を中心とした回転偏心は、この両方の偏心を
いうものとする。上記レンズブロック回転偏心は、言い
換えれば走査レンズ系を構成するレンズの両面を共に副
走査方向に平行な軸を中心として被走査面の主走査方向
走査幅の中央を通る基準軸に対し回転させる両面の回転
偏心である。なお、偏心させる場合、図３(Ａ)，(Ｂ)
中、時計回り方向への回転偏心をプラス方向として、プ
ラスの変位角度で示し、反時計回り方向への回転偏心を
マイナス方向として、マイナスの変位角度で示す。

【００１３】上記回転偏心を更に詳細に説明する。走査
レンズ系をレンズ２枚構成とし、第２レンズＧ２のビー
ム入射側面を第３面ｒ₃、像側の面を第４面ｒ₄として、
第２レンズＧ２のみがレンズブロック回転偏心した状態
にあるものとする。この場合、走査レンズ系の光軸ＡＸ
に対し、図３(Ａ)に示すように第２レンズＧ２のみが副
走査方向に平行な回転軸Ｃ_R(図中紙面垂直方向)を中心
として回転移動した状態(ＡＸ’は第２レンズＧ２の光
軸を示す。)、即ち第３，４面ｒ₃，ｒ₄が共に回転移動
(Δθ_zは面シフト量を表す。)した状態(図中、破線で示
す。)となる。図１７に、この状態における各面ｒ₃，ｒ
₄を構成する円と、その曲率中心位置Ｃ₃，Ｃ₃’；Ｃ₄，
Ｃ₄’との関係を示す。図１７から、このブロック回転
偏心では、面ｒ₃，ｒ₄の曲率中心がそれぞれ位置Ｃ₃，
Ｃ₄から位置Ｃ₃’，Ｃ₄’にΔθ_zだけ移動していること
が分かる。

【００１４】これに対し、面ｒ₄のみが面別回転偏心し
た状態にあるものとした場合には、走査レンズ系の光軸
ＡＸに対し、図３(Ｂ)に示すように面ｒ₄のみが副走査
方向に平行な回転軸Ｃ_Rを中心として回転移動(ＡＸ’は
面ｒ₄の中心軸を示し、Δθ_zは面シフト量を表す。)し
た状態(図中、破線で示す。)となる。図１８に、この状
態における各面ｒ₃，ｒ₄を構成する円と、その曲率中心
との関係を示す。図１８から、この面別回転偏心では、
第４面ｒ₄の曲率中心が位置Ｃ₄から位置Ｃ₄’にΔθ_zだ
け移動していることが分かる。

【００１５】なお、回転偏心における回転軸Ｃ_Rは、回
転させたい面(図１７中の第３，４面ｒ₃，ｒ₄、図１８
中の第４面ｒ₄)の曲率中心位置Ｃ₃，Ｃ₄以外にあればよ
い。これは、図１７において第３面ｒ₃の曲率中心位置
Ｃ₃に回転軸Ｃ_Rを設定すると、図１８の面別回転偏心と
同じになり、図１８において第４面ｒ₄の曲率中心位置
Ｃ₄に回転軸Ｃ_Rを設定すると、偏心しないことになるか
らである。

【００１６】

【作用】レンズブロックの偏心，面のみの偏心，平行偏
心，副走査方向に平行な軸を中心とした回転偏心等、偏
心の与え方によって、主・副走査方向の像面湾曲，歪曲
収差の傾き変化の方向，量は異なる。被走査面の主走査
方向走査幅の中央を通る基準軸に対し、副走査方向に平
行な軸を中心として回転偏心した面を用いれば、偏向点
移動を含んだ状態でも、像面湾曲の変化は抑えられつつ
歪曲収差は大きく補正される方向にシフトする。これに
更に前記基準軸に対し主走査方向に平行偏心した面を組
み合わせれば、主・副走査方向の像面湾曲は補正する方
向にシフトするため、３つの収差がバランスすることに
なる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明に係る走査レンズ系の実施例を
説明する。まず、表１及び表２に実施例(後述する走査
レンズ系ＳＬ)、表３に比較例(後述する走査レンズ系Ｓ
Ｌ’)の諸元を示す。表３に示す比較例は平行ビーム入
射の走査レンズ系であり、これに対して表１，表２に示
す実施例は収束ビーム入射(有限物点)の走査レンズ系で
ある。実施例において、ポリゴン反射面(第０面)から主
走査方向の物点までの距離Ｓ１は＋２１０ｍｍである。
なお、表１及び表３中、屈折率は波長780nmの光に対す
るものである。

【００１８】実施例において第２レンズＧ２の像側面
(第４面ｒ₄)は、主走査方向と副走査方向とで屈折力が
異なるトーリック面であるが、ここで拡張ｙトーリック
面を例に挙げて、この第２レンズＧ２のトーリック面を
説明する。この面は、図１５に示すように主走査断面が
非球面であり、主走査断面に沿って副走査方向曲率が連
続して変化するようなトーリック面である。この面は、
ｙとｚの関数として次の式(A)で定義される。

【００１９】ｘ＝[κ・ｚ²／{１＋(１−μ・κ²・ｚ²)^1/2}]＋ρ＋Ａ …(A) ここで、 κ＝Κ／(１−Κ・ρ) …(B) ρ＝ｃ・ζ²／{１＋(１−ε・ｃ²・ζ²)^1/2} …(C) ζ＝ｙ−Ｓ …(D) である。

【００２０】すなわち、拡張ｙトーリック面は、基準ｙ
トーリック面に２次元的な付加項Ａ(ｙ，ｚ)を加えたも
のとして得られる。ここで、主走査断面における曲線を
主曲線Ｃ_m、副走査断面における曲線をプロファイル曲
線Ｃ_pとすると(つまり、ｘ：光軸方向，ｙ：主走査方
向，ｚ：副走査方向である。)、Κ，ｃはそれぞれ面頂
点での主曲線方向，プロファイル曲線方向の曲率(正確
にはそれぞれΚ＋２ａ_0,2，ｃ＋２ａ_2,0)を表し{つま
り、１／Κ：主曲線Ｃ_mの面頂点曲率半径，１／ｃ：プ
ロファイル曲線Ｃ_pの曲率半径(主曲線Ｃ_mの面頂点での
副走査方向曲率半径)である。}、μ，εはそれぞれ主曲
線方向，プロファイル曲線方向の２次曲線パラメータ
(負のときは双曲線、ゼロのときは放物線、正のときは
楕円を、特に１のときには円)を表す。

【００２１】例えば、μ＝１，Ｓ＝０，Ａ＝０のとき、
式(A)は従来のトーリック面(２次のプロファイル曲線ρ
を半径１／Κでｙ軸平行な軸回りに回転したもの)を表
す。また、式(A)中のＳ，Ａはそれぞれ以下の数１，数
２の式で表される。

【００２２】

【数１】

【００２３】

【数２】

【００２４】但し、数２の式中、ａ_0,0≡０ａ_i,1≡０ａ_1,j≡０である。

【００２５】また、実施例中、回転対称非球面で構成さ
れた面は、非球面の面形状を表わす次の数３の式で定義
するものとする。

【００２６】

【数３】

【００２７】但し、数３の式中、 X :光軸方向の基準面からの変位量 Y :光軸と垂直な方向の高さ C :近軸曲率 ε:２次曲線パラメータ Ai:i次の非球面係数(i=4,6,8,12) である。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】

【表３】

【００３１】図１２に本実施例が適用される従来のレー
ザ走査装置の全体図を示す。このレーザ走査装置は、偏
向器５を備え、更に偏向器５によって等角速度的に偏向
されたビームを被走査面８上に結像させ、被走査面８上
を実質的に等速で走査するように作用する走査レンズＳ
Ｌ’を備えている。更に具体的に説明する。半導体レー
ザ等から成る光源１から発せられたビームＢは、集光レ
ンズ２及びシリンドリカルレンズ４に入射し、そして、
シリンドリカルレンズ４を出たビームＢは、偏向器(ポ
リゴンミラー)５に入射する。高速で回転{副走査方向に
対して平行な軸を中心とした回転}する偏向器５によっ
て、等角速度的に偏向走査されたビームＢは、走査レン
ズＳＬ’に入射する。走査レンズＳＬ’により、ビーム
Ｂは像面(つまり感光体上の被走査面)８上で均一ビーム
となって、被走査面８を実質的に等速で走査する。図１
２中の走査レンズ系ＳＬ’は比較例(表３)を表している
が、本実施例(表１，表２)の走査レンズ系ＳＬもこれと
同様にしてレーザ走査装置に組み込まれて使用される。

【００３２】次に、走査レンズＳＬの特徴を説明する。
走査レンズ系ＳＬが適用された走査光学系の主走査断面
を図１に示す。走査レンズＳＬは、図１及び表１の光学
構成から明らかなように、偏向器５側から順に負の第１
レンズＧ１と正の第２レンズＧ２とから成っており、い
ずれも樹脂製レンズである。第１レンズＧ１が軸対称に
構成されているのに対し、第２レンズＧ２は第４面ｒ₄
が主走査方向と副走査方向とで屈折力が異なる(つま
り、曲率半径が異なる)拡張ｙトーリック面を有してい
る。走査レンズ系ＳＬは、主走査方向(ｙ方向)の物点が
有限距離にある偏向されたビームを被走査面８上に結像
させることによって、ビームＢで被走査面８上を走査す
る。ここで、主走査方向の物点が有限距離であるとは、
走査レンズ系ＳＬに入射するビームＢが主走査方向に収
束ビーム又は発散ビームであることを意味する。

【００３３】走査レンズ系ＳＬは偏心した面を有するこ
とに特徴がある。そこで、以下に実施例及び比較例の各
々について偏心を与えたときの走査性能(歪曲収差，副
走査方向，主走査方向の像面湾曲)の挙動を説明し、収
束ビーム入射の走査レンズ系ではどのような偏心調整が
必要かを説明する。

【００３４】まず、走査性能を表す収差図(図５〜図１
１)において、横軸，右縦軸及び左縦軸を以下のように
定義する。横軸は、表１〜表３におけるレンズコンスト
ラクションでの走査レンズ系ＳＬ，ＳＬ’の光軸ＡＸ
と、走査されるビームＢとの成す角度(つまり、偏向角
に相当する画角)を示し、ｄｅｇでスケールしたもので
ある。プラス／マイナスは、図４に示すように入射ビー
ムＢが小さい角度で偏向される側をプラスとし、大きい
角度で偏向される側をマイナスとする。右縦軸は、その
偏向角θでのビームＢの評価面における歪曲収差量(主
走査方向における理想像高と実際の像高のズレ)であ
り、％でスケールしたものである。左縦軸は、その偏向
角θでのビームＢの評価面８における像面湾曲量(理想
像面と実際の像面位置のズレ)であり、ｍｍでスケール
したものである。そして、収差図中、実線Ｃ_Sは副走査
方向の像面湾曲を表し、破線Ｃ_Mは主走査方向の像面湾
曲を表し、二点鎖線Ｄは歪曲収差を表すものとする。な
お、偏心におけるプラス／マイナスの関係は、前述した
通りである。

【００３５】図５(Ａ)〜(Ｃ)は、いずれも平行ビーム入
射の走査レンズ系(ｆθレンズ)ＳＬ’の走査性能を示し
ている。図５(Ａ)は、偏向点移動を勘案せず、１点の偏
向点からビームＢを偏向走査して、走査レンズ系ＳＬ’
に入射したときの像面８での走査性能(以下、「偏向点
移動がない走査性能」という。)を示している。図５
(Ｂ)は、内接円径３０ｍｍのポリゴンミラー５を用い
て、移動する各偏向点Ｐ₃(図１３)からのビームＢが入
射したときの走査性能(以下「偏向点移動がある走査性
能」という。)を示している。図５(Ｃ)は、走査レンズ
系ＳＬ’(レンズＧ１〜Ｇ３)をビーム入射方向に０．４
ｍｍ偏心(Δｙ＝−０．４ｍｍ)させたときの走査性能を
示している。

【００３６】ところで、ビームＢは図１３に示すように
ポリゴン反射面９で偏向するが、このとき偏向角θが変
化するに従って副走査方向の偏向点は図１４に示すよう
に移動する。先に述べた図５(Ｂ)は、このように偏向点
移動したときの走査性能を表している。なお、図１３
中、Ｐ₀は原点、Ｐ₁は入射光の副走査側集光位置、Ｐ₂
は副走査側の物点、Ｐ₃は偏向点を示しており、図１４
中、Ｂ_EはＥＯＩ(End OfImage)でのビーム、Ｂ_SはＳＯ
Ｓ(Start Of Scanning)でのビーム、ｔは副走査方向の
物点の軌跡を示している。

【００３７】図５(Ａ)と図５(Ｂ)とを比較すると、主走
査方向の走査性能(主走査方向の像面湾曲と歪曲収差)
は、先に述べたように偏向点移動があってもなくても走
査レンズ系ＳＬ’から見た主走査方向の物点距離の変化
がない(つまり、無限)ため、変化しないことが分かる。
しかしながら、副走査方向においては物点が偏向面９付
近にあるため、副走査方向の像面湾曲は偏向点移動があ
る場合とない場合とで異なる(図１３，図１４参照)。

【００３８】図５(Ｂ)に示すように、偏向角θがプラス
のときは負の方向の副走査像面湾曲が大であり、偏向角
θがマイナスのときは正の副走査方向の像面湾曲が大で
ある。そのため、図５(Ｃ)に示すように、第１〜第３レ
ンズＧ１〜Ｇ３をプラス方向に平行偏心させることによ
って、偏向角θがプラスのビームに対する副走査方向の
パワーを弱め、偏向角θがマイナスのビームに対する副
走査方向のパワーを強めることによって(θ＝３０°付
近)、トータルで(つまり、評価面８全体で)副走査方向
の像面湾曲を抑えることができる。但し、ポリゴンミラ
ー５の偏向点移動を含んだ状態では、走査レンズ系Ｓ
Ｌ’を偏心させても、副走査方向の像面湾曲以外の走査
性能は変化しないことが分かる。なお、走査レンズ系Ｓ
Ｌ’を平行偏心させる代わりに、トーリック面のみをプ
ラス方向に平行偏心させても同様の効果が得られる。

【００３９】図６〜図１１は、いずれも収束ビーム入射
の走査レンズ系ＳＬ(表１，表２)の走査性能を、偏心が
ない場合とある場合とについて示している。図６(Ａ)
は、偏向点移動がなく偏心もないときの走査性能を示し
ている。図６(Ｂ)は、内接円径φ３０ｍｍのポリゴンミ
ラー５を用いた偏向点移動があり偏心がないときの走査
性能を示している。図６(Ａ)と図６(Ｂ)とから、偏向点
移動によって、副走査方向の像面湾曲だけでなく主走査
方向の像面湾曲及び歪曲収差も変動することが分かる。
また、プラス画角では副走査像面湾曲と歪曲収差がプラ
スにシフトし、マイナス画角では歪曲収差がマイナスに
シフトしていることが分かる。

【００４０】次に、走査レンズ系ＳＬに偏心を与えた際
の走査性能(図７〜図１０)の挙動の変化を説明する。こ
こでは、副走査方向の像面湾曲及び歪曲収差{図６(Ｂ)}
を低減させる偏心についてアプローチする。

【００４１】まず、平行偏心を行ったときの走査性能の
挙動を説明する。図７及び図８は、いずれも偏向点移動
がある場合で、それぞれレンズブロック平行偏心(図
７)、面別平行偏心(図８)を行ったときの走査性能(Ｓ１
＝＋２１０ｍｍ)を示している。図７(Ａ)は、第１レン
ズＧ１をプラス方向に１ｍｍレンズブロック平行偏心さ
せた(Δｙ＝＋１ｍｍ)ときの走査性能を示しており、図
７(Ｂ)は、第２レンズＧ２をプラス方向に１ｍｍレンズ
ブロック平行偏心させた(Δｙ＝＋１ｍｍ)ときの走査性
能を示している。図８(Ａ)は、第３面ｒ₃をプラス方向
に１ｍｍ面別平行偏心させた(Δｙ＝＋１ｍｍ)ときの走
査性能を示しており、図８(Ｂ)は、第４面(トーリック
面)ｒ₄をプラス方向に１ｍｍ面別平行偏心させた(Δｙ
＝＋１ｍｍ)ときの走査性能を示している。

【００４２】図７(Ａ)に示すように、第１レンズＧ１を
レンズブロック平行偏心させた場合、副走査方向の像面
湾曲の変化は少なく、プラス方向への偏心によって図６
(Ｂ)の歪曲収差が増えることが分かる。また、図７(Ｂ)
から分かるように、トーリック面(ｒ４)を含む第２レン
ズＧ２をレンズブロック平行偏心させた場合、プラス方
向への偏心が図６(Ｂ)の歪曲収差を補正する方向にシフ
トさせ、また、マイナス方向への偏心が図６(Ｂ)の副走
査方向の像面湾曲を補正する方向にシフトさせることが
分かる。しかし、両収差を補正しようとしても、各々の
補正のための偏心方向が逆方向であるため、このレンズ
ブロック平行偏心のみでは両収差の補正は不可能であ
る。

【００４３】一方、図８(Ａ)に示すように、第３面ｒ₃
のみをプラス方向に面別平行偏心させた場合は、副走査
方向の像面湾曲，歪曲収差共に増える方向にシフトして
いることが分かる。また、図８(Ｂ)から分かるように、
トーリック面である第４面ｒ₄のみをプラス方向に面別
平行偏心させた場合は、図６(Ｂ)の副走査方向の像面湾
曲，歪曲収差を共に補正する方向にシフトさせることが
できるが、感度が異なるため(つまり、偏心量に対する
各々の収差の変化量，シフト量が異なる。)、この偏心
のみでは完全に収差補正することができない。

【００４４】以上のように、収束ビーム入射の走査レン
ズ系ＳＬにおいては、第３レンズＧ３の平行偏心，第４
レンズＧ４の平行偏心，第３面ｒ₃の平行偏心，第４面
ｒ₄の平行偏心のみでは、図６(Ｂ)に示すような副走査
方向の像面湾曲，歪曲収差の両方の補正は不可能であ
る。これは、本実施例の走査レンズ系ＳＬ以外の収束ビ
ーム入射の走査レンズにおいても有り得ることである。

【００４５】上記のような平行偏心や他の平行偏心等に
おいて、複数の平行偏心を組み合わせて補正することも
考えられるが、偏心量の設定が困難であり(不可能なこ
ともある。)、また、面のみの偏心が増えて偏心レンズ
が増えることになるため、これがコストアップの原因に
なってしまう。

【００４６】次に、副走査方向に平行な軸を中心とした
回転偏心を行ったときの走査性能の挙動を説明する。図
９及び図１０は、いずれも偏向点移動がある場合で、そ
れぞれレンズブロック回転偏心(図９)、面別回転偏心
(図１０)を行ったときの走査性能(Ｓ１＝＋２１０ｍｍ)
を示している。図９(Ａ)は、第１レンズＧ１の第１面の
面頂点を通る副走査方向に平行な軸を中心として第１レ
ンズＧ１をレンズブロック回転偏心をさせた(Δθ_z＝＋
１°)ときの走査性能を示しており、図９(Ｂ)は、第３
面ｒ₃の面頂点を通る副走査方向に平行な軸を中心とし
て第２レンズＧ２をレンズブロック回転偏心をさせた
(Δθ_z＝＋１°)ときの走査性能を示している。図１０
(Ａ)は、第３面ｒ₃をその面頂点を通る副走査方向に平
行な軸を中心として面別回転偏心させた(Δθ_z＝＋１
°)ときの走査性能を示しており、図１０(Ｂ)は、トー
リック面である第４面ｒ₄をその面頂点を通る副走査方
向に平行な軸を中心として面別回転偏心をさせた(Δθ_z
＝＋１°)ときの走査性能を示している。

【００４７】第２レンズＧ２のレンズブロック平行偏心
(図７(Ｂ))と、第２レンズＧ２の副走査方向に平行な軸
を中心としたレンズブロック回転偏心(図９(Ｂ))とを比
較すると、前者と後者とでは収差を逆方向に変化させる
ことが分かる。つまり、各々副走査方向の像面湾曲を増
やす方向に偏心させると、前者は歪曲収差を補正する方
向にシフトさせるが、後者は増やす方向にシフトさせ、
逆に、副走査方向の像面湾曲を減らす方向に偏心させる
と、前者は歪曲収差を増やす方向にシフトさせ、後者は
補正する方向にシフトさせることが分かる。また、回転
偏心は、副走査方向の像面湾曲の変化に対して、歪曲収
差の変化が大であることが分かる。特に、図９(Ａ)，図
１０(Ａ)，(Ｂ)では、これが顕著に表れている。

【００４８】以上のようにレンズブロックの偏心，面の
みの偏心，平行偏心，副走査方向に平行な軸を中心とし
た回転偏心等、偏心の与え方によって、主・副走査方向
の像面湾曲，歪曲収差の傾き変化の方向，量は異なる。
そこで、本実施例では、以上のような平行偏心及び副走
査方向に平行な軸を中心とした回転偏心による走査性能
の変化の挙動に着目し、第２レンズＧ２の副走査方向に
平行な軸を中心とした回転偏心が、主・副走査方向の像
面湾曲の変化と比べて歪曲収差を大きく変化させること
を利用する。

【００４９】つまり、本実施例は、図１中に拡大して示
すように、光軸ＡＸに対し第４面ｒ₄(同図中、Ｔ₄は第
４面ｒ₄の面頂点を示す。)をマイナス方向に０．１ｍｍ
面別平行偏心させること(Δｙ＝−０．１ｍｍ)によっ
て、主・副走査方向の像面湾曲を補正する方向にシフト
させるとともに、第３面ｒ₃の面頂点Ｔ₃を通る副走査方
向に平行な軸を中心として第２レンズＧ２をマイナス方
向に０．９°レンズブロック回転偏心させること(Δθ_z
＝−０．９°)によって、像面湾曲の変化は少ないが歪
曲収差を補正する方向に大きく変化させる構成となって
いる。図１１に示す本実施例の走査性能(Ｓ１＝＋２１
０ｍｍ)から、各収差は共に良好に補正されていること
が分かる。なお、第２レンズＧ２のレンズブロック回転
偏心は、前述した図１７に示すように、第２レンズＧ２
の両面(即ち、第３面ｒ₃と第４面ｒ₄)を、副走査方向に
平行な軸を中心として共に−０．９°、光軸ＡＸに対し
回転させた両面の回転偏心を意味する。

【００５０】本実施例のように有限物点の走査レンズ系
では、偏向点移動に伴う副走査方向の像面湾曲，歪曲収
差を両方共補正する必要がある。副走査方向に平行な軸
を中心として回転偏心した面を用いれば、偏向点移動を
含んだ状態でも、像面湾曲の変化に比べて歪曲収差の変
化が大きいため、像面湾曲の変化は抑えられつつ歪曲収
差は大きく補正される方向にシフトする。従って、歪曲
収差の補正に有効なこの回転偏心を、像面湾曲が補正さ
れ歪曲収差が残存している走査レンズ系に適用すれば、
像面湾曲の変化は抑えられながら歪曲収差が補正される
ため、各収差を共に良好に補正することが可能である。
そこで、これに更に光軸ＡＸに対し主走査方向に平行偏
心した面を組み合わせれば、主・副走査方向の像面湾曲
は補正する方向にシフトするため、３つの収差がバラン
スすることになる。

【００５１】なお、本実施例では偏心が第２レンズＧ２
の面についてのものであるため、被走査面８の主走査方
向走査幅の中央を通る基準軸と一致する走査レンズ系Ｓ
Ｌの光軸ＡＸは第１レンズＧ１の中心軸となっている
が、走査レンズ系ＳＬ全体をレンズブロック平行偏心又
はレンズブロック回転偏心させた状態では、偏心の基準
は被走査面８の主走査方向走査幅の中央を通る基準軸と
なる。また、上記のように本実施例は第４面ｒ₄の面別
平行偏心と第２レンズＧ２のレンズブロック回転偏心が
行われた状態にあるが、どのように偏心された面を用い
るかは走査レンズ系のレンズタイプにより異なる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、有限物
点の走査レンズ系でありながら、被走査面の主走査方向
走査幅の中央を通る基準軸に対し、副走査方向に平行な
軸を中心として回転偏心した面によって、３つの走査性
能、即ち主走査方向及び副走査方向の像面湾曲並びに歪
曲収差を良好に補正することを可能とする。

【００５３】また、被走査面の主走査方向走査幅の中央
を通る基準軸に対し主走査方向に平行偏心した面と、副
走査方向に平行な軸を中心として前記基準軸に対し回転
偏心した面とを組み合わせることによって、上記３つの
走査性能を更に良好に補正しバランスさせることを可能
とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した走査レンズ系を備えた走査光
学系の概略構成を示す主走査断面図。

【図２】本発明に係る走査レンズ系の平行偏心を説明す
るための図。

【図３】本発明に係る走査レンズ系の副走査方向に平行
な軸を中心とした回転偏心を説明するための図。

【図４】本発明に係る走査レンズ系における偏向角を説
明するための図。

【図５】従来例(平行ビーム入射のｆθレンズ)の走査性
能を示す収差図。

【図６】図１の実施例において偏心がない場合の走査性
能を示す収差図。

【図７】図１の実施例においてレンズブロック平行偏心
のみ成された場合の走査性能を示す収差図。

【図８】図１の実施例において面別平行偏心のみ成され
た場合の走査性能を示す収差図。

【図９】図１の実施例においてレンズブロック回転偏心
のみ成された場合の走査性能を示す収差図。

【図１０】図１の実施例において面別回転偏心のみ成さ
れた場合の走査性能を示す収差図。

【図１１】面別平行偏心及びレンズブロック回転偏心が
成された図１の実施例の走査性能を示す収差図。

【図１２】図１の実施例が適用される従来のレーザビー
ム走査光学系の斜視図。

【図１３】走査光学系におけるポリゴン反射面に対する
ビームの偏向状態を説明するための図。

【図１４】走査光学系における副走査方向の偏向点移動
を示す図。

【図１５】図１の実施例を構成する第２レンズの変形ト
ーリック面を説明するための図。

【図１６】本発明における面別平行偏心を説明するため
の図。

【図１７】本発明におけるレンズブロック回転偏心を説
明するための図。

【図１８】本発明における面別回転偏心を説明するため
の図。

【符号の説明】

Ｇ１ …第１レンズＧ２ …第２レンズＳＬ …走査レンズ１ …光源２ …集光レンズ４ …シリンドリカルレンズ５ …偏向器(ポリゴンミラー) ８ …像面(感光体上の被走査面，評価面) ９ …ポリゴン反射面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主走査方向の物点が有限距離にある偏向さ
れたビームを被走査面上に結像させることによって、前
記ビームで被走査面上を走査する走査レンズ系であっ
て、前記走査レンズ系は、前記被走査面の主走査方向走査幅
の中央を通る基準軸に対し、副走査方向に平行な軸を中
心として回転偏心した面を有することを特徴とする走査
レンズ系。
【請求項２】主走査方向の物点が有限距離にある偏向さ
れたビームを被走査面上に結像させることによって、前
記ビームで被走査面上を走査する走査レンズ系であっ
て、前記走査レンズ系は、前記被走査面の主走査方向走査幅
の中央を通る基準軸に対し主走査方向に平行偏心した面
と、副走査方向に平行な軸を中心として前記基準軸に対
し回転偏心した面とを有することを特徴とする走査レン
ズ系。