(57)【要約】【課題】樹脂製の非球面光学素子によりガラス製の球面光学素子で生じる収差を補正しつつ、非球面光学素子の光学面で反射するフレアの影響を低減できる導光光学系とその製造方法および光走査装置並びに画像形成装置を提供する。【解決手段】光源からの発散光束を光走査のための偏向器へ導く導光光学系であって、光源からの光路に沿って、発散光束中に設けられる樹脂製の非球面光学素子と、ガラス製の球面光学素子と、を順に有することを特徴とする。【選択図】図１
2013246200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの発散光束を光走査のための偏向器へ導く導光光学系であって、
前記光源からの光路に沿って、発散光束中に設けられる樹脂製の非球面光学素子と、ガラス製の球面光学素子と、を順に有することを特徴とする導光光学系。
【請求項２】
前記球面光学素子は、入射面の曲率半径が出射面の曲率半径より大きく、
前記非球面光学素子の出射面側に形成された受け部と、前記球面光学素子の入射面が当接することを特徴とする請求項１に記載の導光光学系。
【請求項３】
前記球面光学素子は、入射面が平面で、出射面が凸面である平凸レンズであることを特徴とする請求項２に記載の導光光学系。
【請求項４】
前記非球面光学素子の軸上のパワーをφｐ、前記球面光学素子の軸上のパワーをφｇとするとき、｜φｐ｜／｜φｇ｜＜０．０１１であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の導光光学系。
【請求項５】
｜φｐ｜＝０であることを特徴とする請求項４に記載の導光光学系。
【請求項６】
前記非球面光学素子は、軸上近傍の曲率半径が入射面と出射面で同じであり、少なくとも一方の光学面が非球面であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の導光光学系。
【請求項７】
光源からの発散光束を光走査のための偏向器へ導く導光光学系の製造方法であって、
前記光源からの光路に沿った順として樹脂製の非球面光学素子、ガラス製の球面光学素子を一体化する工程と、
前記樹脂製の非球面光学素子を前記光源からの発散光束中に設置する工程と、
を有することを特徴とする導光光学系の製造方法。
【請求項８】
前記一体化する工程の前に、
前記非球面光学素子と前記球面光学素子を、前記球面光学素子の光軸に垂直な面内で互いに調整する工程を有することを特徴とする請求項７に記載の導光光学系の製造方法。
【請求項９】
前記設置する工程は、
前記非球面光学素子と前記球面光学素子を、一体的に少なくとも前記球面光学素子の光軸方向に調整する工程を有することを特徴とする請求項７または８に記載の導光光学系の製造方法。
【請求項１０】
前記設置する工程は、
前記非球面光学素子と前記球面光学素子を、一体的に前記球面光学素子の光軸に垂直な面内で調整する工程を有することを特徴とする請求項９に記載の導光光学系の製造方法。
【請求項１１】
偏向反射面で偏向される光束を主走査方向に走査する偏向器と、
光源からの発散光束を前記偏向器へ導く導光光学系と、
前記偏向器によって偏向された光束を被走査面上に結像する結像光学系と、
を有する光走査装置であって、
前記導光光学系は、前記光源からの光路に沿って、発散光束中に設けられる樹脂製の非球面光学素子と、ガラス製の球面光学素子と、を順に有することを特徴とする光走査装置。
【請求項１２】
前記導光光学系は、前記ガラス製の球面光学素子と前記偏向器との間の光路にアナモフィックなパワーを有するアナモフィック光学系を有し、副走査方向において前記光源からの光束を前記反射面に結像させることを特徴とする請求項１１に記載の光走査装置。
【請求項１３】
前記光源は複数の発光点を有し、主走査方向の画角が副走査方向の画角より広くなるように前記複数の発光点が配置され、
前記非球面光学素子の非球面は、主走査方向の形状が前記球面光学素子の主走査方向の像面湾曲を補正する非球面量を持つ非円弧形状であり、かつ、副走査方向の曲率が主走査方向の位置によって異なることを特徴とする請求項１１または１２に記載の光走査装置。
【請求項１４】
前記光源は複数の発光点を有し、主走査方向の画角が副走査方向の画角より狭くなるように前記複数の発光点が配置され、
前記非球面光学素子の非球面は、副走査方向の形状が前記球面光学素子の副走査方向の像面湾曲を補正する非球面量を持つ非円弧形状であり、かつ、主走査方向の曲率が副走査方向の位置によって異なることを特徴とする請求項１１または１２に記載の光走査装置。
【請求項１５】
前記非球面光学素子の非球面は、軸上における主走査方向の曲率と副走査方向の曲率が同じであることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項１６】
前記光源は、発光点の背後に発光量制御用の受光センサを有するレーザ素子である
ことを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項１７】
前記光源は、複数の発光点を有する垂直共振型の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）であることを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項１８】
請求項１１乃至１７のいずれか１項に記載の光走査装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記光走査装置で走査された光束によって前記感光体の上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
請求項１１乃至１７のいずれか１項に記載の光走査装置と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラと、を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの発散光束を光走査のための偏向器へ導く導光光学系とその製造方法、および光走査装置並びに画像形成装置に関し、レーザビームプリンターやデジタル複写機などに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザビームプリンターやデジタル複写機用の光走査装置は、少なくとも光源、集光素子、アナモフィックレンズ、偏向器としてのポリゴンミラー、走査光学結像素子を有する。即ち、光源であるレーザ素子から放射された光束を平行光束、もしくは若干の収束光束や発散光束に変換する集光素子（コリメータレンズ）が用いられている。そして、集光素子を通過した光束は、副走査方向に主なパワーを有するアナモフィックレンズ（通常はシリンダレンズ）により、副走査方向に集光作用を受け、主走査方向に細長い線像を形成する。集光素子とアナモフォックレンズを合わせて入射光学系と称する。
【０００３】
そして、形成された線像付近にポリゴンミラーの偏向反射面が設けられ、偏向走査された光源からの光束は、アナモフィックな走査光学結像素子（Ｆθレンズ）により、被走査面（感光ドラムなど）上で偏向走査されるビームスポットとなる。
【０００４】
レーザビームプリンター用やデジタル複写機用の光走査装置における集光素子の構成として一番シンプルなものは、単玉の球面ガラスレンズである。しかし、単玉の球面ガラスレンズは、球面収差があるためにビームスポットの集光性能を著しく劣化させ、ビームスポット径を小さく絞り込むことができない。
【０００５】
特に、スポットを絞るために光束幅を広げる場合は、集光素子のＮＡ（開口数）が明るくなって（大きくなって）球面収差の影響を受けやすくなる。従って、単玉の球面ガラスレンズで集光レンズを構成する製品は、性能面を割り切って費用を抑えた製品に限られる。そして、ビームスポットの集光性能の劣化が許容されない性能重視の製品は、集光素子の構成を工夫する必要がある。かつては集光素子を５枚程度のガラス（球面）レンズで構成していたが、ガラス球面レンズと樹脂製の非球面レンズを組み合わせた集光素子の簡素化が提案されている。
【０００６】
即ち、特許文献１では、集光素子をガラス球面レンズと負のパワーを有する樹脂レンズで構成し、樹脂レンズに軸対称な非球面を設けることで波面収差の低減を試みている。また特許文献２では、結合レンズと偏向器の間に軸上パワーが略ゼロの非球面光学素子を配置し、集光素子を結合レンズと非球面光学素子で構成し、球面収差の低減を試みている。特に、アレイ状の光源、いわゆるマルチビーム光源を用いる際に、結合レンズの後側焦点面近傍に非球面光学素子を設け、マルチビームそれぞれの光路が重なる位置で非球面作用を持たせている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−１９２０２号公報
【特許文献２】特開２００２−２６７９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の従来技術では、光源からの発散光束をガラス球面レンズで集光した平行光束の光路中に、樹脂製の非球面光学素子を設けているため、非球面光学素子で反射したフレア光が問題となる。ここで反射が関与するのは、樹脂製の非球面光学素子の光学面に反射防止コーティングを施す場合は、低温蒸着法を使用しなければならず、工数がかかり非常に高価なものとなるので、通常はコーティングを施すことができないことに因る。
【０００９】
非球面光学素子で反射したフレア光について、図２１を用いて説明する。図２１中、１０１は光源、１０２はガラス球面レンズ、１０３は樹脂製の非球面光学素子、１０４はガラス球面レンズ１０２で集光された光束である。集光された光束１０４は平行光束に近い状態となっているので、その中に設けられた樹脂製の非球面光学素子１０３の表面で反射されたフレア光は、再度ガラス球面レンズ１０２へ戻り、光源１０１の発光点付近に集光するようになる。
【００１０】
発光点付近に集光したフレア光の一部は、光源（レーザ）の素子内部に設けられたＡＰＣ（オート・パワー・コントロール）の受光センサに入射し、正確なＡＰＣを阻害する。また、発光点付近に集光したフレア光の一部はチップ面で反射して、再びガラス球面レンズを通過し、被走査面に向かい適正な印字露光を阻害する。
【００１１】
本発明の目的は、樹脂製の非球面光学素子によりガラス製の球面光学素子で生じる収差を補正しつつ、非球面光学素子の光学面で反射するフレアの影響を低減できる導光光学系とその製造方法および光走査装置並びに画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明に係る導光光学系は、光源からの発散光束を光走査のための偏向器へ導く導光光学系であって、前記光源からの光路に沿って、発散光束中に設けられる樹脂製の非球面光学素子と、ガラス製の球面光学素子と、を順に有することを特徴とする。
【００１３】
また本発明に係る導光光学系の製造方法は、光源からの発散光束を光走査のための偏向器へ導く導光光学系の製造方法であって、前記光源からの光路に沿った順として樹脂製の非球面光学素子、ガラス製の球面光学素子を一体化する工程と、前記樹脂製の非球面光学素子を前記光源からの発散光束中に設置する工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
また本発明に係る光走査装置は、偏向反射面で偏向される光束を主走査方向に走査する偏向器と、光源からの発散光束を前記偏向器へ導く導光光学系と、前記偏向器によって偏向された光束を被走査面上に結像する結像光学系と、を有する光走査装置であって、前記導光光学系は、前記光源からの光路に沿って、発散光束中に設けられる樹脂製の非球面光学素子と、ガラス製の球面光学素子と、を順に有することを特徴とする。
【００１５】
また上記光走査装置を用いた画像形成装置も本発明の他の一側面を構成する。
【００１６】
（作用）
樹脂製の非球面光学素子が発散光束中に設けられることで、樹脂製の非球面光学素子の表面で反射されたフレア光が光源の発光点付近に集光しなくなる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、樹脂製の非球面光学素子によりガラス製の球面光学素子で生じる収差を補正しつつ、非球面光学素子の光学面で反射するフレアの影響を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明における第１の実施形態の走査光学系の主走査配置図である。
【図２】本発明における第１の実施形態の走査光学系の副走査配置図である。
【図３】本発明における第１の実施形態の集光素子である。
【図４】本発明における第２の実施形態の集光素子である。
【図５】本発明における第３の実施形態の集光素子である。
【図６】本発明における第４の実施形態の集光素子である。
【図７】本発明における別の走査光学系の副走査配置図である。
【図８】本発明の実施形態に係る走査光学系を搭載した画像形成装置の説明図である。
【図９】比較例の収差図である。
【図１０】本発明における第１の実施形態の収差図である。
【図１１】本発明における第２の実施形態の収差図である。
【図１２】本発明における第３の実施形態の収差図である。
【図１３】本発明における第４の実施形態の収差図である。
【図１４】本発明における第５の実施形態の収差図である。
【図１５】本発明における第６の実施形態の収差図である。
【図１６】本発明における第７の実施形態の収差図である。
【図１７】本発明における第８の実施形態の収差図である。
【図１８】本発明における第９の実施形態の収差図である。
【図１９】本発明における第１０の実施形態の収差図である。
【図２０】本発明における第１１の実施形態の収差図である。
【図２１】従来技術における集光素子である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
《第１の実施形態》
（画像形成装置）
図８は、本発明の実施形態に係る光走査装置を搭載した画像形成装置としてのカラー画像形成装置の要部概略図である。この画像形成装置は、光走査装置を４個備え、各々並行した光路で像担持体である4個の感光ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。
【００２１】
図８において、６０はカラー画像形成装置、６１、６２、６３、６４は光走査装置、７１、７２、７３、７４は像担持体としての感光ドラム、３１、３２、３３、３４は現像器、５１は搬送ベルトである。なお、本画像形成装置は、現像器で現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器（不図示）と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器（不図示）とを有している。
【００２２】
図８において、カラー画像形成装置６０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器５２からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号がコードデータとして入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ５３によって、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各画像データ（ドットデータ）に変換される。
【００２３】
これらの画像データは、それぞれ光走査装置６１、６２、６３、６４に入力される。そして、これらの光走査装置６１、６２、６３、６４からは、各画像データに応じて変調された光ビーム４１、４２、４３、４４が射出され、これらの光ビームによって感光ドラム７１、７２、７３、７４の感光面が主走査方向に走査される。
【００２４】
４個並べられた光走査装置（６１、６２、６３、６４）は、各々がＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応する。そして、各々が平行光路にて感光ドラム７１、７２、７３、７４面上に画像信号（画像情報）を記録し、カラー画像を高速に印字する。即ち、４つの光走査装置６１、６２、６３、６４により、各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の静電潜像を各々対応する感光ドラム７１、７２、７３、７４面上に形成し、その後、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成している。
【００２５】
外部機器５２としては、例えばＣＣＤセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【００２６】
（光走査装置）
図１乃至図３に、本実施形態に係る光走査装置の概略図を示す。図１は、主走査配置図、図２は副走査配置図、図３は図１の主要部の詳細図である。図中、半導体レーザからなる光源１、集光素子２、絞り３、シリンダーレンズ４、偏向器としてのポリゴンミラー５、第１走査レンズ６、第２走査レンズ７、カバーガラス８、被走査面（感光体）９である。第１走査レンズ６、第２走査レンズ７は、主走査方向に走査される光束が入射する樹脂製の結像レンズで、図２に示すような副走査断面内で、ポリゴンミラー５の偏向反射面に垂直な面内で走査する光学系（所謂偏向面内走査系）を構成する。
【００２７】
（光源および導光光学系）
光源１は半導体レーザで、単一のチップに複数の発光部を有するマルチビームレーザであるが、発光点の配列は１次元でも２次元（面発光）でも良い。光源１は、発光点の背後に発光量制御用の受光センサを有するレーザ素子となっている。なお、発光方式は端面発光方式でも垂直共振型（ＶＣＳＥＬ）であってもよい。光源１から放射された発散光束は、集光素子２（第１光学系）によって略平行光に変換される。集光素子２は、図３を用いて後に詳述するように、光源からの光路に沿って発散光束中に設けられる樹脂製の非球面光学素子２１と、ガラス製の球面光学素子である球面レンズ２２と、を順に有する。
【００２８】
集光素子２からの略平行光は、絞り３により所望の光束幅に変換された後、アナモフィック光学系としてのシリンダーレンズ４（第２光学系）により副走査方向に収束する光束に変換され、偏向器５の１つの偏向反射面５１近傍に集光する。これにより、偏向反射面５１近傍に線像が形成される。絞り３は、被走査面上のスポット形状に関連して、楕円形状、矩形形状、長円形状などの開口を有し、使用される光源の波長や要求されるビームスポットの大きさや形状によりこの開口を決定すればよい。
【００２９】
絞り３は、集光素子２とシリンダーレンズ４の間に設けられているが、必ずしもこれに限られるものではなく、光源１と集光素子２の間や、シリンダーレンズ４と偏向器５の間に設けても良い。また、絞り３を複数の部材、例えば副走査方向に淵が伸びて主走査方向の光束を制限するスリット部材と、主走査方向に淵が伸びて副走査方向の光束を制限するスリット部材の２つのスリット部材に分割して設置しても良い。
【００３０】
特に光源として使用するレーザの発光点数が多い場合は、主走査方向の光束を制限するスリット部材を偏向器近傍に設けた方が、ジッターを低減することができる。また、同様に、光源に使用するレーザの発光点数が多い場合は、副走査方向の光束を制限するスリット部材を走査レンズと共役な位置（おおむね光源１と集光素子２の間）に設けた方が、複数のビームの印字間隔の均一性が向上する。このような技術的な観点を考慮した上で、複数の部材に分割した絞りを採用すれば良い。
【００３１】
導光光学系を構成する部材としての第１光学系（集光素子２）、絞り３、第２光学系（シリンダレンズ４）は、偏向器前光学系もしくは入射光学系とも呼ばれる光学系を構成する。
【００３２】
（偏向器）
複数の偏向反射面で構成された偏向器５は、不図示の駆動系により図１の紙面に垂直な回転軸により回転駆動される。上述した導光光学系によって偏向器５に導かれた入射光束の主光線は、図２に示す副走査断面内で偏向反射面５１に対して垂直に入射している。そして、回転駆動する任意の偏向反射面５１で光束を偏向し、走査レンズ６、７（Ｆθレンズ、第３光学系）に導いている。
【００３３】
（走査結像光学系）
本実施形態の走査結像光学系としてのＦθレンズ系（第３光学系）は、樹脂製の第１走査結像レンズと樹脂製の第２走査結像レンズの２枚構成である。以下、本実施形態の走査結像光学系の作用について述べる。走査結像光学系は、偏向器５で反射偏向された光束を被走査面９上に結像しビームスポットを形成すると共に、被走査面９上を等速走査する。樹脂製の走査結像レンズは、金型に樹脂を充填させ冷却後に型から取り出す既知の成形技術にて製造される。これにより、ガラスレンズを使用した従来の走査結像レンズより安価に製造できる。
【００３４】
走査結像レンズ６、７は既知のパワー配置により設計される。例えば、第１の走査結像レンズ６は、主に主走査方向にパワーを有する非球面レンズとして構成される。レンズ面形状は、既知の関数で表現された非球面形状であり、副走査断面内のパワーより主走査断面内のパワーの方が大きく、かつ、主走査断面が非円弧で偏向器５側に凹面を向けた凸メニスである。主走査断面内の形状は光軸に対して対称であり、副走査方向に対しては、入射面と出射面が同じ曲率の略ノンパワーであっても良く、仕様に応じてパワーを持たせても良い。
【００３５】
一方の第２の走査結像レンズ７は、主に副走査方向にパワーを持つアナモフィックレンズである。レンズ面形状は、既知の関数で表現された非球面形状である。第２の走査レンズ７は、主走査断面内のパワーより副走査断面内のパワーの方が大きく、かつ、主走査断面の入射面が円弧であり他の面が非円弧の形状をしている。主走査断面内の形状は光軸に対して対称であり、軸上近傍の主走査方向は略ノンパワーであり、副走査断面の形状は、入射面の曲率が極めて緩い略平面、出射面が軸上から軸外にかけて曲率が徐々に変化する凸形状であり、光軸に対して対称形状をしている。
【００３６】
第２の走査結像レンズ７は、入射した光束に対し主に副走査方向の結像及び主走査方向の若干の歪曲収差の補正を担っている。第１、第２の走査レンズ６、７からなる走査結像光学系による副走査方向の結像関係は、偏向反射面５１と被走査面９が略共役関係となる所謂倒れ補正系となっている。
【００３７】
カバーガラス８は図２に示すごとく、副走査断面内で入射光束に対し角度を持つように傾けられ、カバーガラスでの表面反射光が光源に回帰しないようにされている。表面反射光が光源に回帰してしまうと、光源のレーザ発振が不安定になり光量が変動することがあるためである。
【００３８】
なお、走査結像光学系は必ずしも上記のような構成をとる必要はなく、また関数表現式も既知の表現式であっても良い。また、より結像性能を向上させるために、光軸に対して非対称形状にしても良い。ここで、走査結像光学系の光軸は、走査領域の中心に向かう光束の主光線の光路と一致している。また、上述した実施形態では走査結像光学素子を2枚のレンズで構成したが、これに限らず1枚のレンズで構成しても良い。
【００３９】
また、図１と図２の走査結像光学系は、１つの偏向器（ポリゴンミラー）で１つの被走査面を走査する方式を説明したが、１つの偏向器（ポリゴンミラー）で複数の被走査面を走査する方式のカラー画像形成装置へも転用可能である。例えば、図７のように１つの偏向器（ポリゴンミラー）の異なる偏向面にそれぞれに異なる光源から発したレーザを入射して走査し、それぞれのビームに対応して走査結像レンズ６、７を設けたカラー画像形成装置用の走査結像光学系に使用できる。
【００４０】
このようなカラー画像形成装置の走査結像光学系の集光素子２に対して本件の実施形態を適用することで、光源部の収差補正を向上させるとともに組立作業性を向上させ、ゴーストの影響の少ない走査光学装置を提供することができる。
【００４１】
（導光光学系における集光素子）
次に、図３を用いて本実施形態の導光光学系における集光素子２の詳細を説明する。図３では、光源１、光源側から樹脂製の非球面光学素子２１、ガラス製の球面光学素子２２よりなる集光素子２（第１光学系）が示される。光源１から放射された発散光束は、集光素子２によって略平行光に変換される。集光素子２は、光源１からの光路に沿って、発散光束中に設けられる樹脂製の非球面光学素子２１と、ガラス製の球面光学素子２２と、を順に有する。光源１は複数の発光点を有し、マルチビームが共通の集光素子２（第１光学系）によって集光される。
【００４２】
ガラス製の球面光学素子２２（平凸レンズ）は、入射面２２ａが平面（＝曲率半径無限大）、出射面２２ｂが凸面であり、入射面の曲率半径が大きい。そして、樹脂製の非球面光学素子２１は、入射面２１ａと出射面２１ｂの二つの光学面と、出射面２１ｂに隣接して設けられた受け面２１Ｃを少なくとも有する。ここで、ガラス製の球面光学素子２２の入射面２２ａは、樹脂製の非球面光学素子２１の受け面２１Ｃで当接している。
【００４３】
（集光素子の数値設計例）
本実施形態に係る集光素子の数値設計例を表１に示す。表１での光学配置は、いわゆる逆トレースであり、集光素子２の出射面側から平行光束が入射して光源で集光するように光学系を配置した場合の設定となる。表１で、Ｒは曲率半径、Ｄは各光学面間隔、Ｎは各光学面間隔の領域の屈折率である。
【００４４】
【表１】
2013246200.tif 000003
【００４５】
表中、回転対称非球面はＲ５であり、表現式は以下のように表せる既知の回転対称非球面である。
【００４６】
Ｘ＝｛（Ｙ＾２＋Ｚ＾２）／Ｒ｝  ／  ［１＋  √｛１−  （Ｙ＾２＋Ｚ＾２）／Ｒ＾２｝］  ＋Ｃ４×（Ｙ＾２＋Ｚ＾２）  ＋Ｃ６×（Ｙ＾２＋Ｚ＾２）
ここで、Ｘ方向は光軸方向、Ｙ方向は主走査方向、Ｚ方向は副走査方向である。表１では、Ｒ＝Ｒ５＝０であるので，樹脂製の非球面光学素子２１の軸上パワーφｐ＝０となる。，樹脂製の非球面光学素子２１の非球面は，軸上における曲率が図３の紙面内でもこれに直交する面内でも同じである。
また、ガラス製の球面光学素子２２のパワーφｇ＝  １／｛（１．７６６−１）／２２．９９４｝＝０．０３３３であり、以下の２つの式を満たす。
【００４７】
｜φｐ｜＝０    （式１）
｜φｐ｜／｜φｇ｜＜０．０１１  （式２）
式１および式２は、集光素子２を構成する樹脂製の非球面光学素子２１と、ガラス製の球面光学素子２２のパワー比を表しており、樹脂製の非球面光学素子２１のパワーをガラス製の球面光学素子２２より小さくする。更に望ましくは、樹脂製の非球面光学素子２１のパワーをガラス製の球面光学素子２２の０．０１１倍より小さくする。樹脂はガラスに比べ、環境温度昇温時の屈折率変動や線膨張、吸湿による屈折率変動など、環境耐久性が大きい。
【００４８】
式１及び式２は、樹脂製の非球面光学素子２１のパワーをガラス製の球面光学素子２２のパワーより小さく設定するもので、集光素子２としての環境耐久性を向上させるために必要な条件である。更に、後述する製造方法（組み付け調整方法）の手順を達成する上でも、樹脂製の非球面光学素子２１のパワーを小さく設定する必要がある。即ち、良好な組立調整を行うために、式２の条件が必要であり、式２の上限を越えると後述するように組立調整時の中央部の発光点ピント敏感度が大きくなってしまい、組立調整時の収束性が劣化してしまう。
【００４９】
本構成における収差図を図１０に、また比較例として表１で用いられているガラス製の球面光学素子２１単体（Ｆ＝３０ｍｍ）の収差図を図９に示す。比較例を示す図９では、メリ像面湾曲が像高０．７７５ｍｍで５７μｍ、像高０．９７５ｍｍで９０μｍ、サジ像面湾曲が像高０．７７５ｍｍで２３μｍ、像高０．９７５ｍｍで３６μｍも発生している。
【００５０】
なお、像高０．７７５ｍｍは、発光点ピッチ５０μｍで３２個の発光点を一列に並べた際、発光点の配列の中央を集光素子２の光軸（球面光学素子２２の光軸）に合わせた際の一番外側の発光点の像高で、０．０５×（３２−１）／２＝０．７７５である。また像高０．９７５ｍｍは、発光点ピッチ５０μｍで４０個の発光点を一列に並べた際、発光点の配列の中央を集光素子２の光軸に合わせた際の一番外側の発光点の像高で、０．０５×（４０−１）／２＝０．９７５である。
【００５１】
図９の比較例に対し、図１０の本実施形態では、メリ像面湾曲が像高０．７７５ｍｍで２．３μｍ、像高０．９７５ｍｍで３．７μｍ、サジ像面湾曲が像高０．７７５ｍｍで−３．０μｍ、像高０．９７５ｍｍで−４．７μｍと大幅に改善していることが分かる。集光素子２の像面湾曲が大幅に改善したことで、集光素子２とシリンダーレンズ４、走査レンズ６、７で構成される走査光学系の被走査面９上での主走査及び副走査方向において、中心部発光点と最端部発光点の間のピント差を大幅に低減できる。
【００５２】
なお上記説明では、発光点を一列に並べたマルチビームを例に挙げて説明したが、必ずしもこれに限られるわけではない。例えば２次元配列された面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の場合でも、光軸から一番遠い発光点までの距離を０．７７５ｍｍや０．９７５ｍｍとして同様な効果が得られる。
【００５３】
（光源および集光素子の組み付け調整方法（製造方法））
次に、光源１および集光素子２の組み付け調整方法（製造方法）について説明する。前述した従来技術で説明した通り、光源１および集光素子２は光軸方向に５μ、光軸と垂直な方向で１０μｍオーダの相対位置に配置することが求められる。この精度を部品の寸法精度だけで達成しようとすると、高度な部品精度の管理が必要となる。そこで光学的な性能を検知しながら組み付ける方法が現実的となる。
【００５４】
即ち、図３の絞り３より更に下流に、高精度に製作された冶工具レンズ（不図示）を配置し、その像面に２次元ＣＣＤ（不図示）を配置する。そして、非球面光学素子２１と球面光学素子２２を保持して微調整する微調整手段（不図示）を有した測定調整装置により、光源１および集光素子２の位置を調整する。以下、この手順を説明する。
【００５５】
先ず、配列された発光点のうち、光軸近傍の中央部の発光点を用いて粗ピント合わせを行う。光軸近傍の中央部の発光点の一つを点灯させると、中央部の発光点から射出された光束は集光素子２により集光され、絞り３により所望のビーム形状に成形され冶工具レンズ（不図示）により２次元ＣＣＤ（不図示）に結像される。そして２次元ＣＣＤ（不図示）に結像されたビームスポットをモニターしながら、工具の微調整手段（不図示）で保持された非球面光学素子２１と球面レンズである球面光学素子２２を一体的に光軸方向に移動させる。
【００５６】
すると、モニターされたビームスポットが、理想のスポットサイズ以下となる光軸の位置の範囲を検出する。理想のスポットサイズ以下となる光軸の位置の範囲のほぼ中央付近に集光素子２を再び移動させて、微調整手段を停止させる。次に、配列された発光点のうち光軸から一番離れた発光点の一つを用いて発光点間のピント差を低減させる調整を行う。光軸から一番離れた発光点が複数ある時はそれぞれ順次ピント差を検知し差分が最小になるように調整を行う。
【００５７】
光軸近傍の中央部の発光点に対して、光軸から一番離れた発光点の間のピントの差は、非球面光学素子２１と球面光学素子２２が光軸と垂直な面内で互いにシフトした、即ち軸ずれしたことで生じる。これは、球面光学素子２２が持っている像面湾曲を非球面光学素子２１の非球面効果で補償しているためであり、光軸と垂直な面内で互いにシフトすると各素子の光束通過位置が異なり、光軸から離れている発光点程、収差補償の関係が崩れる。従って、非球面光学素子２１と球面光学素子２２を互いに光軸と垂直な面内でシフトさせる調整を行う。
【００５８】
本実施形態では、球面光学素子２２を固定して、非球面光学素子２１を移動させる方法で行うものとする。シフト調整する方向は、少なくとも発光点が配列している方向と平行な方向、さらに良好な補正を行う場合は発光点が配列している方向と垂直な方向である。別の方法としては、発光点が配列している方向に対して±４５度の２つの方向に対して行うとよい。特に発光点が１次元配列の場合、±４５度のどちらの方向に対しても同じ敏感度のピントの調整が可能である。調整の方向は諸事情を勘案した上で、所定の方向（１または複数）を予め定めておく。
【００５９】
非球面光学素子２１と球面光学素子２２間のシフト調整は、２次元ＣＣＤ（不図示）に結像されたビームスポットをモニターしながら行う。球面光学素子２２に対して、非球面光学素子２１を、微調整手段（不図示）により光軸方向と垂直な面内で最初の所定の方向に移動させる。モニターされたビームスポットが、理想のスポットサイズ以下となる光軸の位置の範囲を検出する。理想のスポットサイズ以下となる相対位置の範囲のほぼ中央付近に非球面光学素子２１を再び移動させて、微調整手段を停止させる。
【００６０】
光軸方向と垂直な面内で、最初の所定の方向への微調整が終了した後、別の所定の方向への微調整を行う。光軸から一番離れた発光点が複数ある時は、それぞれ順次ピント差を検知し、差分が最小になるように調整を行う。光軸方向と垂直な面内でのすべての所定の方向への調整が終了した後に、非球面光学素子２１と球面光学素子２２は紫外線硬化樹脂等の接着部材により固着され一体化される。以上により、非球面光学素子２１と球面光学素子２２の軸ずれが調整される。
【００６１】
次に、光源１と集光素子２の軸ずれを調整する。複数の発光点のうち任意の発光点が２次元ＣＣＤの任意の位置に結像するように、微調整手段で保持した非球面光学素子２１と球面光学素子２２を一体で光軸方向と垂直な面内で微調整する。任意の発光点が所望の位置に結像することが確認された後、非球面光学素子２１と球面光学素子２２からなる集光素子２は、不図示のホルダーに固着される。
【００６２】
なお、不図示のホルダーには、光源１も固定されており、光源１と集光素子２の位置が保持されたまま光走査装置に組み付けられることになる。複数の発光点を有する光源１は光軸周りの調整が必要な場合があるが、これは既知の方法を採用すればよい。
【００６３】
（発光点の間のピント差）
本実施形態では、光軸近傍の中央部の発光点の光束は、球面光学素子２２に対して非球面光学素子２１を軸ずれさせても、ピントの変動が小さい。即ち、式２のように非球面光学素子２１の軸上のパワーを球面光学素子２２の軸上パワーより大幅に小さく設定したため、非球面光学素子２１の軸上近傍を通過している中央部発光点の光束は非球面光学素子２１を軸ずれさせてもパワーの変動を受けにくい。
【００６４】
球面光学素子２２に対する非球面光学素子２１のシフト量は、０．１ｍｍ程度見込む必要がある。例えば、表１の本実施形態では式２を満たしたことで、非球面光学素子２１が０．１ｍｍ軸ずれした場合の中央部発光点のピント変動量は１．６μｍであり、光軸から０．９７５ｍｍの発光点のピント変動量１７．１μｍに比べ１／１０以下である。
【００６５】
従って、非球面光学素子２１を光軸と垂直な面内でシフト調整して、光軸から遠い発光点のピント調整を行った際に、中央部発光点のピント変動量はほとんど生じない。即ち、式２を満たすことで、最初に光軸方向に集光素子を振って中央部付近の発光点のピントを合わせた後に、非球面光学素子２１を光軸と垂直な面内でシフト調整して光軸から遠い発光点のピント調整が可能となる。
【００６６】
これに対し、式２の上限を超えて非球面光学素子２１の軸上パワーφｐを大きくしてしまうと、非球面光学素子２１を光軸と垂直な面内で互いにシフト調整して光軸から遠い発光点のピント調整を行った際に、中央部発光点のピントも変動してしまうことになる。
【００６７】
即ち、最初に光軸方向に集光素子を振って中央部付近の発光点のピントを合わせた後に、非球面光学素子２１を光軸と垂直な面内で互いにシフト調整して光軸から遠い発光点のピント調整を行うと中央部発光点のピントも変動してしまい再調整が必要になってしまう。よって、組立調整時に何度も繰り返して調整をする必要が生じて、収束性が劣化することになる。
【００６８】
球面光学素子２２と非球面光学素子２１の調整では、球面光学素子２２を固定して非球面光学素子２１を移動させたが、非球面光学素子２１と球面光学素子２２の両方を逆向きに移動させても良い。また、非球面光学素子２１を固定して球面光学素子２２を移動させても良い。
【００６９】
以上、本実施形態によれば、非球面を有する樹脂製の補正素子の表面で反射するフレア光の影響を低減した走査光学装置を提供することができる。更には、以下の点で改善がされた走査光学装置を提供することができる。
【００７０】
１）ガラス球面レンズと樹脂製の非球面光学素子の位置、また光源と集光素子の位置を適正な精度で配置でき、公差バラツキなどによる各収差の発生を抑えることができる。
【００７１】
２）更に、マルチビーム間のピント差を低減した走査光学装置を提供することができる。上述した更なる効果１）、２）に関連して、従来技術における追加されるべき課題は以下の通りである。
【００７２】
即ち、追加されるべき第１の課題は、ガラス球面レンズと樹脂製の非球面光学補正素子の相対的な設置位置精度が厳しいというものである。公差により、球面レンズとその球面収差を補正する非球面が光軸と垂直な方向に相対的に変位すると、大きなコマ収差が発生し、非球面による球面収差補正量が大きい程、このコマ収差の発生は顕著となる。
【００７３】
また、公差により、ガラス球面レンズと樹脂製の非球面光学補正素子が光軸方向に相対的に変位すると、球面収差が発生し、非球面による球面収差補正量が大きい程、この球面収差の発生は顕著となる。このように、ガラス球面レンズと樹脂製の非球面光学素子の相対的な配置は厳密な管理が課題となるところ、従来技術ではこのような議論は行われていない。
【００７４】
また、光源と集光素子の相対的な位置はさらに厳密な管理が求められるというものである。具体的には、一般に光軸方向には５μ以下、光軸と垂直な方向には１０μｍ程度の相対位置になるように位置調整が行われている。光源に対し、集光素子を光軸垂直方向や光軸方向に調整した場合、ガラス球面レンズと樹脂製の非球面光学素子の相対的な位置が変位するので、上記のようなコマ収差や球面収差が発生してしまう。
【００７５】
更に、追加されるべき第２の課題は、光源にマルチビーム光源（アレイ光源）を使用した場合は、光源数の増加に伴い画角が増大し、ガラス球面レンズが像面湾曲を生じ、被走査面で各ビーム光束間に相対的なピント差が生じるというものである。例えば、光源として発光点が３２個、５０μｍピッチで並んだマルチビームをＦ＝３０ｍｍのガラス球面レンズ単体で集光する場合は、ガラス球面レンズのメリ像面湾曲がメリ方向で５７μｍ残存する（図９の比較例を参照）。
【００７６】
この球面ガラスレンズと一般的な走査レンズとしてＦ＝２１０ｍｍを組み合わせ、マルチレーザの発光点の配列を主走査方向から若干傾けた場合、結像倍率は（２１０／３０）＾２＝４９倍となる。これにより、３２個の発光点のうち、最端部と中心付近の発光点では被走査面上で０．０５７×４９＝２．８ｍｍもの主走査方向のピント差を生じる。この像面湾曲は、集光素子のＮＡが小さい場合でも生じるものである。
【００７７】
《第２の実施形態》
図４を用いて、本実施形態の集光素子２の詳細を説明する。図４は、図３の詳細図の変形例で、図３との違いは、ガラス球面レンズである球面光学素子２２の入射面２２ａを凸面としたことである。ただし、入射面２２ａの曲率半径は、出射面２２ｂより大きく設定している。従って、図１及び図２の光走査装置へ適用可能な構成である。
【００７８】
図４では、光源１、光源側から樹脂製の非球面光学素子２１、ガラス製の球面光学素子２２よりなる集光素子２（第１光学系）である。光源１から放射された発散光束は、集光素子２によって略平行光に変換される。集光素子２は、光源側から樹脂製の非球面光学素子２１とガラス製の球面光学素子２２の順で配置される。光源１は、複数の発光点を有するマルチビームであり共通の集光素子２（第１光学系によって集光される。
【００７９】
球面光学素子２２は、入射面２２ａと出射面２２ｂが共に球面であり、入射面２２ａ’の曲率半径は、出射面２２ｂの曲率半径より大きい。そして、樹脂製の非球面光学素子２１は入射面２１ａと出射面２１ｂの二つの光学面と、出射面２１ｂに隣接して設けられた受け面２１Ｃを少なくとも有し、球面光学素子２２の入射面２２ａと樹脂製の非球面光学素子２１の受け面２１Ｃで当接している。
【００８０】
本実施形態の数値設計例を表２に示す。表２での光学配置はいわゆる逆トレースであり、集光素子２の出射面側から平行光束が入射して光源部で集光するように光学系を配置した場合の設定となる。
【００８１】
【表２】
2013246200.tif 000004
【００８２】
表中、回転対称非球面はＲ５であり、表現式は第１の実施形態と同様な回転対称非球面である。表２ではＲ＝Ｒ５＝０であるので非球面光学素子２１の軸上パワーφｐはゼロとなる。非球面光学素子２１の非球面は、軸上における曲率が図４の紙面内でもこれに直交する面内でも同じである。
【００８３】
また球面ガラスレンズ２２のパワーφｇ＝  １／｛（１．７６６−１）／２２．９９４｝＝０．０３３３であり、以下の２つの式を満たす。
｜φｐ｜＝０    式１
｜φｐ｜／｜φｇ｜＜０．０１１  式２
本構成における収差図を図１１に示す。図９の比較例に対し、図１１では像面湾曲が大幅に改善していることが分かる。集光素子２の像面湾曲が大幅に改善したことで、図１の光走査装置に適用することで、走査結像光学系の被走査面９上での主走査及び副走査方向で、中心部発光点と最端部発光点の間のピント差を大幅に低減できる。なお上記説明では発光点を一列に並べたマルチビームを例に挙げて説明したが、必ずしもこれに限られるわけではなく、例えば２次元配列された面発光レーザの場合でも同様な効果を得られる。
【００８４】
本実施形態では、球面光学素子２２の入射面２２ａを凸面としたことで、非球面光学素子２１を光軸に垂直な面内でシフト調整した場合でも、非球面光学素子２１の偏心チルト量を小さく抑え、第１の実施形態と同様な調整が可能となる。
【００８５】
《第３の実施形態》
図５を用いて、本実施形態の集光素子２の詳細を説明する。図５は図３の詳細図の変形例で、図５と図３の違いは非球面光学素子の非球面を出射面２１ｂに設けたことである。従って、図１及び図２の光走査装置へ適用可能な構成である。図５では、光源１、光源側から樹脂製の非球面光学素子２１、ガラス球面レンズ２２よりなる集光素子２（第１光学系）である。光源１から放射された発散光束は集光素子２によって略平行光に変換される。集光素子２は光源側から樹脂製の非球面光学素子２１とガラス製の球面光学素子２２の順で配置される。
【００８６】
光源１は、複数の発光点を有するマルチビームであり、共通の集光素子２（第１光学系）によって集光される。球面光学素子２２は入射面２２ａが平面（＝曲率半径無限大）、出射面２２ｂが凸面であり、入射面の曲率半径が大きい。そして、樹脂製の非球面光学素子２１は入射面２１ａと出射面２１ｂの二つの光学面と、出射面２１ｂに隣接して設けられた受け面２１Ｃを少なくとも有し、球面光学素子２２の入射面２２ａが非球面光学素子２１の受け面２１Ｃで当接している。
【００８７】
本実施形態の数値設計例を表３に示す。表３での光学配置はいわゆる逆トレースであり、集光素子２の出射系面側から平行光束が入射して光源部で集光するように光学系を配置した場合の設定となる。
【００８８】
【表３】
2013246200.tif 000005
【００８９】
表中、回転対称非球面はＲ４であり、表現式は第１の実施形態と同様な回転対称非球面である。表３ではＲ＝Ｒ４＝０であるので非球面光学素子２１の軸上パワーφｐ＝０となる。非球面光学素子２１の非球面は軸上における曲率は図５の紙面内でもこれに直行する面内でも同じである。
【００９０】
また球面光学素子２２のパワーφｇ＝  １／｛（１．７６６−１）／２２．９９４｝＝０．０３３３であり、以下の２つの式を満たす。
｜φｐ｜＝０    式１
｜φｐ｜／｜φｇ｜＜０．０１１  式２
本構成における収差図を図１２に示す。図９の比較例に対し、図１２の本実施形態は像面湾曲が大幅に改善していることが分かる。集光素子２の像面湾曲が大幅に改善したことで、図１の光走査装置に適用することで、被走査面９上での主走査及び副走査方向で、中心部発光点と最端部発光点の間のピント差を大幅に低減できる。なお上記説明では発光点を一列に並べたマルチビームを例に挙げて説明したが、必ずしもこれに限られるわけではなく、例えば２次元配列された面発光レーザの場合でも同様な効果を得られる。
【００９１】
本実施形態では、Ｒ４面の非球面形状を最適化することで像面湾曲を低減させることができる。なお、表３と表１では、絞りの位置と絞り形状（矩形と楕円）が異なるが、表１のような絞りの位置と絞り形状であっても、Ｒ４面の非球面形状を最適化すれば良い。
【００９２】
《第４の実施形態》
図６を用いて本実施形態の集光素子２の詳細を説明する。図６は、図３の詳細図の変形例で、図６と図３の違い（表４と表１の違い）は非球面光学素子２１の入射面２１ａと出射面２１ｂの両面に曲率をつけ、入射面２１ａ（表１のＲ５面）を非球面としたことである。従って、図１及び図２の光走査装置へ適用可能な構成である。
【００９３】
ガラス球面レンズ２２は入射面２２ａが平面（＝曲率半径無限大）、出射面２２ｂが凸面であり、入射面の曲率半径が大きい。そして、樹脂製の非球面光学素子２１は入射面２１ａと出射面２１ｂの二つの光学面と、出射面２１ｂに隣接して設けられた受け面２１Ｃを少なくとも有する。ガラス球面レンズ２２の入射面２２ａと樹脂製の非球面光学素子２１の受け面２１Ｃで当接している。
【００９４】
本実施形態の数値設計例を表４に示す。表４での光学配置はいわゆる逆トレースであり、集光素子２の出射面側から平行光束が入射して光源部で集光するように光学系を配置した場合の設定となる。
【００９５】
【表４】
2013246200.tif 000006
【００９６】
表中、回転対称非球面はＲ５であり、表現式は第１の実施形態と同様な回転対称非球面である。非球面光学素子２１の非球面は、軸上における曲率が図６の紙面内でもこれに直交する面内でも同じである。表４ではＲ＝Ｒ５＝０であるので非球面光学素子２１の軸上パワーφｐ＝０．０００３となる。また球面光学素子２２のパワーφｇ＝  １／｛（１．７６６−１）／２２．９９４｝＝０．０３３３であり、｜φｐ｜／｜φｇ｜＝０．００９となり、以下の式を満たす。
｜φｐ｜／｜φｇ｜＜０．０１１  式２
本構成における収差図を図１３に示す。図９の比較例に対し、図１３の本実施形態は像面湾曲が大幅に改善していることが分かる。集光素子２の像面湾曲が大幅に改善したことで、図１の光走査装置に適用することで、被走査面９上での主走査及び副走査方向で、中心部発光点と最端部発光点の間のピント差を大幅に低減できる。なお、上記説明では発光点を一列に並べたマルチビームを例に挙げて説明したが必ずしもこれに限られるわけではなく、たとえば２次元配列された面発光レーザの場合でも同様な効果を得られる。
【００９７】
（光源および集光素子の組み付け調整方法（製造方法））
次に光源１および集光素子２の組み付け調整方法については、第１の実施形態で述べたものと同様である。ここで、球面光学素子２２に対する非球面光学素子２１をシフト量は０．１ｍｍ程度見込む必要がある。表４の実施形態４では式２を満たしたことで、非球面光学素子２１が０．１ｍｍ軸ずれした場合の中央部発光点のピント変動量は１．１μｍであり、光軸から０．９７５ｍｍの発光点のピント変動量１７．６μｍに比べ１／１０以下である。
【００９８】
《第５の実施形態》
図３の変形例として集光素子２の別の形態を説明する。図３と同様に、光源側から樹脂製の非球面光学素子２１、ガラス製の球面光学素子２２よりなる集光素子の構成として、数値形態を表５に示す。
【００９９】
球面光学素子２２は入射面２２ａ（表中Ｒ３）が平面（＝曲率半径無限大）、出射面２２ｂ（表中Ｒ２）が凸面であり、入射面の曲率半径が大きい。そして、非球面光学素子２１は入射面２１ａと出射面２１ｂの二つの光学面と、出射面２１ｂに隣接して設けられた受け面２１Ｃを少なくとも有し、球面光学素子２２の入射面２２ａが非球面光学素子２１の受け面２１Ｃで当接している。
【０１００】
表１に対して異なるのは、非球面光学素子２１の入射面２１ａに回転非対称非球面を採用したことである。回転非対称非球面は、母線方向と子線方向の形状が異なる。母線方向の形状が非球面量を持つ非円弧形状であり、子線方向の曲率が母線方向の位置によって異なる非球面とした。
【０１０１】
また、図１の走査結像光学系で、発光点の配列方向が副走査方向（紙面に垂直な方向）より主走査方向（紙面内）の方が集光素子２からみた画角が広くなるように配列している。この方向を勘案した上で、非球面光学素子２１の入射面２１ａに関し、回転非対称非球面は主走査方向に母線を一致させ、また副走査方向に子線を一致させて配置するものとする。これにより、非球面光学素子２１の入射面２１ａは、主走査方向の形状が非球面量を持つ非円弧形状であり、副走査方向の曲率が主走査方向の位置によって異なる形状となる。
【０１０２】
光源１は半導体レーザを用いる。単一のチップに複数の発光部を有するマルチビームレーザである。発光点の配列は１次元とする。配列方向は、図３の紙面内の方向の方が、紙面と垂直な方向に比べ広がりを持つように配置する。表５での光学配置はいわゆる逆トレースであり、集光レンズ２の出射系面側から平行光束が入射して光源部で集光するように光学系を配置した場合の設定となる。
【０１０３】
【表５】
2013246200.tif 000007
【０１０４】
表中、非球面はＲ５であり、表現式は、母線方向が以下の式で表される。
【０１０５】
Ｘ＝｛（Ｙ＾２＋Ｚ＾２）／Ｒ｝  ／  ［１＋  √｛１−  （Ｙ＾２＋Ｚ＾２）／Ｒ＾２｝］  ＋ｂ４×（Ｙ＾２＋Ｚ＾２）  ＋ｂ６×（Ｙ＾２＋Ｚ＾２）
また、子線方向は母線に垂直な断面内で以下の式で表される。
【０１０６】
１／ｒ＝１／ｒ０  ＋  ｅ２×Ｙ＾２    ＋    ｅ４×Ｙ＾４  ＋    ｅ６×Ｙ＾６
即ち、母線方向の位置によって子線の曲率半径が異なる回転非対称非球面である。表５ではＲ＝Ｒ５＝０であるので、非球面光学素子２１の母線方向の軸上パワーφｐ＝０となる。また、ｒ０＝０とし、非球面光学素子２１の子線方向の軸上パワーφｐ＝０としている。従って、非球面光学素子２１の非球面は、軸上における主走査方向の曲率と副走査方向の曲率が同じである．
表５では球面光学素子２２のパワーφｇ＝  １／｛（１．７６６−１）／２２．９９４｝＝０．０３３３であり、以下の２つの式を満たす。
｜φｐ｜＝０    式１
｜φｐ｜／｜φｇ｜＜０．０１１  式２
本構成における収差図を図１４に示す。図９の比較例に対し、図１４の本実施形態は像面湾曲が大幅に改善していることが分かる。
【０１０７】
本実施形態では、発光点の配列方向が副走査方向より主走査方向の方が集光素子２からみた画角が広くなるように配列している。即ち、非球面光学素子２１の入射面２１ａに関して、回転非対称非球面は主走査方向に母線を一致させ、また副走査方向に子線を一致させて配置している。
【０１０８】
発光点の配置は１次元に限られるものではない。単一のチップに複数の発光部を２次元的に配列した垂直共振型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）であってもよい。その場合は、発光点の配列の広がりは、副走査方向より主走査方向の方が集光素子２からみた画角が広くなるように配列する。
【０１０９】
仮に発光点の配列方向が主走査方向より副走査方向の方が集光素子２からみた画角が広くなるように配列している場合は、母線と子線を入れ替えて非球面光学素子２１の入射面２１ａに回転非対称非球面を設定するとよい。ここで、発光点の配列方向が主走査方向より副走査方向の方が集光素子２からみた画角が広くなるように配列している場合は、以下のようにする。即ち、非球面光学素子２１の入射面２１ａは、主走査方向の形状がガラス球面レンズの副走査方向の像面湾曲を補正する非球面量を持つ非円弧形状とし、主走査方向の曲率が副走査方向の位置によって異なる形状とすれば良い。
【０１１０】
《第６の実施形態》
図３の変形例として集光素子２の別の形態を説明する。数値実施形態を表６に示す。表６での光学配置はいわゆる逆トレースであり、集光素子２の出射系面側から平行光束が入射して光源部で集光するように光学系を配置した場合の設定となる。
【０１１１】
【表６】
2013246200.tif 000008
【０１１２】
表中、回転対称非球面はＲ５であり、表現式は第１の実施形態と同様な回転対称非球面である。表６ではＲ＝Ｒ５＝０であるので補正素子２１の軸上パワーφｐ＝０となる。また球面ガラスレンズ２２のパワーφｇ＝  １／｛（１．７６６−１）／１９．１６２｝＝０．０４０であり、以下の２つの式を満たす。
｜φｐ｜＝０    式１
｜φｐ｜／｜φｇ｜＜０．０１１  式２
本構成における収差図を図１５に示す。図９の比較例に対し、図１５の本実施形態は像面湾曲が大幅に改善していることが分かる。
【０１１３】
《第７の実施形態》
図３の変形例として集光素子２の別の形態を説明する。数値実施形態を表７に示す。表７での光学配置はいわゆる逆トレースであり、集光素子２の出射系面側から平行光束が入射して光源部で集光するように光学系を配置した場合の設定となる。
【０１１４】
【表７】
2013246200.tif 000009
【０１１５】
表中、回転対称非球面はＲ５であり、表現式は第１の実施形態と同様な回転対称非球面である。表７ではＲ＝Ｒ５＝０であるので非球面光学素子２１の軸上パワーφｐ＝０となる。また球面光学素子２２のパワーφｇ＝  １／｛（１．７６６−１）／３０．６５９｝＝０．０２５０であり、以下の２つの式を満たす。
｜φｐ｜＝０    式１
｜φｐ｜／｜φｇ｜＜０．０１１  式２
本構成における収差図を図１６に示す。図９の比較例に対し、図１６の本実施形態は像面湾曲が大幅に改善していることが分かる。
【０１１６】
《第８の実施形態》
図３の変形例として集光素子２の別の形態を説明する。数値実施形態を表８に示す。表８での光学配置はいわゆる逆トレースであり、集光素子２の出射系面側から平行光束が入射して光源部で集光するように光学系を配置した場合の設定となる。
【０１１７】
【表８】
2013246200.tif 000010
【０１１８】
表中、回転対称非球面はＲ５であり、表現式は第１の実施形態と同様な回転対称非球面である。表８ではＲ＝Ｒ５＝０であるので非球面光学素子２１の軸上パワーφｐ＝０となる。また球面光学素子２２のパワーφｇ＝  １／｛（１．７６６−１）／４５．９８９｝＝０．０１６７であり、以下の２つの式を満たす。
｜φｐ｜＝０    式１
｜φｐ｜／｜φｇ｜＜０．０１１  式２
本構成における収差図を図１７に示す。図９の比較例に対し、図１７の本実施形態は像面湾曲が大幅に改善していることが分かる。
【０１１９】
《第９の実施形態》
図３の変形例として集光素子２の別の形態を説明する。数値実施形態を表９に示す。表９での光学配置はいわゆる逆トレースであり、集光素子２の出射系面側から平行光束が入射して光源部で集光するように光学系を配置した場合の設定となる。
【０１２０】
【表９】
2013246200.tif 000011
【０１２１】
表中、回転対称非球面はＲ５であり、表現式は第１の実施形態と同様な回転対称非球面である。表９ではＲ＝Ｒ５＝０であるので非球面光学素子２１の軸上パワーφｐ＝０となる。また球面ガラスレンズ２２のパワーφｇ＝  １／｛（１．７６６−１）／２２．９９４｝＝０．０３３３であり、以下の２つの式を満たす。
｜φｐ｜＝０    式１
｜φｐ｜／｜φｇ｜＜０．０１１  式２
本構成における収差図を図１８に示す。図９の比較例に対し、図１８の本実施形態は像面湾曲が大幅に改善していることが分かる。
【０１２２】
《第１０の実施形態》
図３の変形例として集光素子２の別の形態を説明する。数値実施形態を表１０に示す。表９での光学配置はいわゆる逆トレースであり、集光素子２の出射系面側から平行光束が入射して光源部で集光するように光学系を配置した場合の設定となる。
【０１２３】
【表１０】
2013246200.tif 000012
【０１２４】
表中、回転対称非球面はＲ５であり、表現式は実施形態１と同様な回転対称非球面である。表１０ではＲ＝Ｒ５＝０であるので非球面光学素子２１の軸上パワーφｐ＝０となる。また球面光学素子２２のパワーφｇ＝  １／｛（１．７６６−１）／２２．９９４｝＝０．０３３３であり、以下の２つの式を満たす。
｜φｐ｜＝０    式１
｜φｐ｜／｜φｇ｜＜０．０１１  式２
本構成における収差図を図１９に示す。図９の比較例に対し、図１９の本実施形態は像面湾曲が大幅に改善していることが分かる。
【０１２５】
《第１１の実施形態》
図３の変形例として集光素子２の別の形態を説明する。数値実施形態を表１１に示す。表１１での光学配置はいわゆる逆トレースであり、集光素子２の出射系面側から平行光束が入射して光源部で集光するように光学系を配置した場合の設定となる。
【０１２６】
【表１１】
2013246200.tif 000013
【０１２７】
表中、回転対称非球面はＲ５であり、表現式は第１の実施形態と同様な回転対称非球面である。表１１ではＲ＝Ｒ５＝０であるので非球面光学素子２１の軸上パワーφｐ＝０となる。また球面光学素子２２のパワーφｇ＝  １／｛（１．７６６−１）／２２．９９４｝＝０．０３３３であり、以下の２つの式を満たす。
｜φｐ｜＝０    式１
｜φｐ｜／｜φｇ｜＜０．０１１  式２
本構成における収差図を図２０に示す。図９の比較例に対し、図２０の本実施形態は像面湾曲が大幅に改善していることが分かる。
【０１２８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【０１２９】
１・・光源、２・・集光素子、５・・偏向器、６、７・・走査結像レンズ、９・・被走査面（感光体）、２１・・非球面光学素子、２２・・球面光学素子
【図９】
2013246200.tif 000014
【図１０】
2013246200.tif 000015
【図１１】
2013246200.tif 000016
【図１２】
2013246200.tif 000017
【図１３】
2013246200.tif 000018
【図１４】
2013246200.tif 000019
【図１５】
2013246200.tif 000020
【図１６】
2013246200.tif 000021
【図１７】
2013246200.tif 000022
【図１８】
2013246200.tif 000023
【図１９】
2013246200.tif 000024
【図２０】
2013246200.tif 000025
【図１】
2013246200.tif 000026
【図２】
2013246200.tif 000027
【図３】
2013246200.tif 000028
【図４】
2013246200.tif 000029
【図５】
2013246200.tif 000030
【図６】
2013246200.tif 000031
【図７】
2013246200.tif 000032
【図８】
2013246200.tif 000033
【図２１】
2013246200.tif 000034