JP2009223093A - 回折光学素子および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度でかつ組立性に優れた回折光学素子を提供する。
【解決手段】光軸Ｌ方向から見ると直線状に見えるパターンＰが形成され、光軸Ｌを含みパターンＰに直角な平面Ｓで切った断面形状が両側部で高く中央部で低い階段状を成した回折光学素子１０であって、パターンＰで挟まれた各領域を直線輪帯部１１〜１９としたとき、各直線輪帯部１１〜１９は山形を成し、その上面に帯状の回折面１１Ａ〜１９Ａが、回折面１１Ａ〜１９Ａの両端に帯状の傾斜面１１Ｂ〜１９Ｂ，１１Ｃ〜１９Ｃがそれぞれ形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面に微細な階段状のパターンを有する回折光学素子、その回折光学素子の加工精度評価方法、および回折光学素子成形用の金型の加工方法などに関するものである。

光走査装置に用いられる各種のレンズを樹脂材料で形成すると、樹脂製レンズは、軽量で低コストに形成でき、また、非球面に代表される特殊な面形状の形成が容易であるため、樹脂製レンズに特殊面を採用することにより、光学的な特性を向上させるとともに、光学系を構成するレンズ枚数を低減させることができる。

しかし、その反面、周知のように、樹脂製レンズは、環境変化、特に温度変化に伴って、形状が変化したり屈折率が変化したりするので、光学特性とくにパワー（集光力）が設計値から変化し、被走査面上の光スポットの径である「ビームスポット径」が環境変動により変動する問題がある。

温度変化に伴う光学特性の変化と、光源における波長変化とを考慮し、パワーを有する回折面を採用して光学特性を安定させた光走査装置（レーザ走査装置）として、特許文献１のものが知られている。この特許文献１においては、光プリンタやデジタル複写機用の光走査装置のポリゴンミラー前光学素子で実施されており、光源波長が基準波長を保っている間はパワーをもたず、温度外乱によって波長がずれたときのみパワーをもつ、階段状の同心円回折面をもつカップリングレンズ、およびシリンダレンズが適用されている。

樹脂製の回折レンズを製作する場合、金型に回折面の形状を形成し、その回折面の形状を射出成形法によってレンズ面に転写成形するのが一般的である。従来では、金型に回折面の形状を形成するには、切削加工やドライエッチングが施されてきた。例えば、特許文献２には、プリズム群素子の金型を切削工法で製作する一例が開示されている。

特許文献２においては、図１３に示すように、光軸Ｌ方向から見ると直線状に見えるパターンＰが形成され、光軸Ｌを含みパターンＰに直角な平面で切った断面形状が両側部で高く中央部で低い階段状を成した回折光学素子１を対象としており、この回折光学素子１は上面が回折面１Ａに、回折面１Ａの両端部が切り立った立ち壁１Ｂとなっている。このような回折光学素子１を転写するための金型を製作するには、図１４に示すように、底面の大きさａ，ｂが回折光学素子１の素子面の大きさａ’，ｂ’と同寸法の型部材２を用意する。そして、型部材２から離れた位置にダイヤモンドバイト３をセットして、このダイヤモンドバイト３を矢印Ａで示すツールパスに沿って走査することにより、型部材２に階段状のパターンＰ’が加工される。
特開２００６−１３５０６９号公報 特開２００５−０３７６２３号公報

しかしながら、光走査装置に用いるシリンダレンズはその光学面が数ｍｍ程度であり、特許文献２のように、回折光学素子１の素子面の大きさ（特にａ’）が型部材２の底面の大きさａと同寸法であると、回折光学素子１が小さくなりすぎて、組立性が非常に悪くなるとともに、回折面１Ａと立ち壁１Ｂとの直角度の確保が困難となっていた。

また、上記回折光学素子１を成形加工する金型（つまり、加工後の型部材２）においては、一度成形に用いた金型の回折面成形部（回折光学素子１の回折面１Ａを成形するための部位）を修正するために再加工する時など、そのセッティングに多くの手間を生じ、多くのロスが発生していた。

本発明の課題は、高精度でかつ組立性に優れた回折光学素子を提供するとともに、その回折光学素子の加工精度評価方法、および手間が掛からずに回折光学素子成形用の金型を加工することのできる加工方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、回折光学素子成形用金型において、回折光学素子の回折面を成形する回折面成形部の加工の際に、回折面成形部の両端部に深さが徐々に深くなるアプローチ部（傾斜面成形部）を設ける。これによって、回折光学素子の光学面（回折面）を形成する型部材（金型）の寸法を、光学面寸法とは独立に自由に設定することが可能となる。例えば、型部材を大きくすることで、金型組み付け時の平行調整が容易となる一方、光学面再加工時の加工機取り付けが簡易にかつ高精度にでき、また回折面の外周高さが容易に計測できるため、レンズ厚管理にも活用できる。結果として、高精度の回折光学素子を高能率に製造することが可能となる。また、回折光学素子においては、単にアプローチ用の斜面面とするだけではなく、３つの平面（回折面、傾斜面、および回折面や傾斜面の立ち壁である段差面）が交わる角部を観察することで、転写性評価の簡易チェッカとして用いることができ、量産時の品質管理に活用可能な素子形状を実現するものである。

すなわち、請求項１に記載の発明は、光軸方向から見ると直線状に見えるパターンが形成され、光軸を含み前記パターンに直角な平面で切った断面形状が、両側部で高く中央部で低いまたは両側部で低く中央部で高い階段状を成した回折光学素子であって、前記パターンで挟まれた各領域を直線輪帯部としたとき、当該各直線輪帯部は山形を成し、その上面に帯状の回折面が、前記回折面の両端に帯状の傾斜面がそれぞれ形成されていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記回折面と前記傾斜面との成す角度は、前記直線輪帯部の各々について一定であることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記パターンが形成されたレンズ面と反対側のレンズ面には、前記パターンに平行にシリンダ中心軸を有するシリンダ面が設けられ、かつ、前記シリンダ面の両端部は曲面状に形成されていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、光源と、該光源からの光束をカップリングするカップリングレンズと、該カップリングレンズからの光束を主走査方向に平行光とするシリンダレンズと、該シリンダレンズからの光束を主走査方向に偏向させる光偏向器と、該光偏向器により偏向された光束を集光する走査レンズとを備えた光走査装置であって、前記シリンダレンズとして、請求項１，２又は３に記載の回折光学素子が搭載されていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、電子写真プロセスを行って画像を形成する画像形成装置であって、電子写真プロセスの露光プロセスを行う手段として、請求項４に記載の光走査装置が搭載されていることを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、請求項１，２又は３に記載の回折光学素子の加工精度を評価する際に、前記回折面と前記傾斜面とで形成される稜線、前記回折面とその立ち壁である段差面とで形成される稜線、前記傾斜面とその立ち壁である段差面とで形成される稜線、及び前記３つの稜線の交点を観察し、前記各稜線の太さ及び前記交点の大きさから前記パ
ターンの転写レベルを判定することを特徴としている。

請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の回折光学素子を射出成形で製作する場合で、その射出成形用の金型を加工する際に、非回転の直線稜線を持つ単結晶ダイヤモンドバイトを用い、かつ、前記回折面を成形するための回折面成形部と、前記傾斜面を成形するための傾斜面成形部との成す角度をθとしたとき、θ≦４５度に設定して加工を行うことを特徴としている。

請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の回折光学素子を射出成形で製作する場合で、その射出成形用の金型を加工する際に、直線稜線を持つ単結晶ダイヤモンドバイトを回転させたフライカット形態の工具を用い、かつ、前記回折面を成形するための回折面成形部と、前記傾斜面を成形するための傾斜面成形部に対して、当該各成形部の面上で切り込み動作を行うことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、光学面（回折面）を形成する型部材の寸法を光学面寸法とは独立に自由に設定することが可能となる。例えば、型部材を大きくすることで、金型組付時の平行調整が容易となる。また、光学面再加工時の加工機取付けが簡易にかつ高精度にでき、加えて、回折面の外周高さが容易に計測できるため、レンズ厚管理にも活用できる。結果として、高精度でかつ組立性に優れた回折光学素子の製造が可能となる。さらに、回折面の両端部を傾斜面とすることで、回折光学素子を樹脂で成形した場合に、樹脂流動がスムーズになる。

請求項２の発明によれば、回折面と傾斜面との成す角度を一定とすることで、クセのない樹脂流動、転写、収縮が実現され、高精度で高安定な回折光学素子の成形プロセスを獲得することができる。

請求項３の発明によれば、シリンダ面の両端部を曲面状にすることで、回折光学素子を樹脂で成形した場合に、樹脂流動がスムーズになる。

請求項４の発明によれば、光源における波長変化と考慮し、パワーを有する回折面を採用して樹脂製走査レンズを用いた場合でも、温度外乱に強く、かつ光学特性の安定した光走査装置を得ることができる。

請求項５の発明によれば、温度外乱に強く、かつ光学特性の安定した画像形成装置を実現することができる。

請求項６の発明によれば、単にアプローチ用傾斜面とするだけではなく、３つの平面が交わる角部を観察することで、転写性評価の簡易チェッカとして用いることができ、ＡＦＭ(Atomic force Microscope)などによる長時間検査をすることなく、量産時の品質管理を高効率かつ低コストで実施可能となる。

請求項７の発明によれば、ダイヤモンド工具の製作限界からくる値を設定することで、確実な工具干渉の回避が可能となる。

請求項８の発明によれば、フライカット工具を用いることで工具干渉を気にせず自由なツールパスとしてのθ（回折面成形部と傾斜面成形部との成す角度）を設定することができる。また、切削抵抗が非回転工具に比べ格段に小さくできるため、切削抵抗が問題となる加工物、型加工では無く、素子加工として樹脂等の低剛性部材への適用が可能である。

以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。

図１および図２は本発明に係る回折光学素子を示しており、図１はその外観斜視図、図２（ａ）は上面図である。図２（ｂ）および（ｃ）は（ａ）のＢ部の拡大図である。

図１および図２（ａ）に示すように、本発明に係る回折光学素子１０は光軸Ｌ方向から見ると直線状に見えるパターンＰが形成され、光軸Ｌを含みパターンＰに直角な平面Ｓで切った断面形状が両側部で高く中央部で低い階段状を成している。

そして、パターンＰで挟まれた各領域を直線輪帯部１１〜１９としたとき、各直線輪帯部１１〜１９は山形を成し、ベース板２０の上に形成されている。直線輪帯部１１と直線輪帯部１９は幅（平面Ｓに沿った長さ：以下同じ）が同じであり、また、直線輪帯部１２と直線輪帯部１８、直線輪帯部１３と直線輪帯部１７、直線輪帯部１４と直線輪帯部１６も幅がそれぞれ同じである。幅は直線輪帯部１５が最も広く、以下、直線輪帯部１４と直線輪帯部１６、直線輪帯部１３と直線輪帯部１７、直線輪帯部１２と直線輪帯部１８の順に狭くなり、直線輪帯部１１と直線輪帯部１９が最も狭い。

一方、高さは直線輪帯部１１と直線輪帯部１９が最も高く、以下、直線輪帯部１２と直線輪帯部１８、直線輪帯部１３と直線輪帯部１７、直線輪帯部１４と直線輪帯部１６の順に低くなり、直線輪帯部１５が最も低い。なお、直線輪帯部１１〜１９は一体的に形成されている。

直線輪帯部１１には、その上面に帯状の回折面１１Ａが、回折面１１Ａの両端に帯状の傾斜面１１Ｂ，１１Ｃがそれぞれ形成され、直線輪帯部１２には、その上面に帯状の回折面１２Ａが、回折面１２Ａの両端に帯状の傾斜面１２Ｂ，１２Ｃがそれぞれ形成されている。また、直線輪帯部１３には、その上面に帯状の回折面１３Ａが、回折面１３Ａの両端に帯状の傾斜面１３Ｂ，１３Ｃがそれぞれ形成され、直線輪帯部１４には、その上面に帯状の回折面１４Ａが、回折面１４Ａの両端に帯状の傾斜面１４Ｂ，１４Ｃがそれぞれ形成されている。さらに、直線輪帯部１５には、その上面に帯状の回折面１５Ａが、回折面１５Ａの両端に帯状の傾斜面１５Ｂ，１５Ｃがそれぞれ形成されている。

また、直線輪帯部１６には、その上面に帯状の回折面１６Ａが、回折面１６Ａの両端に帯状の傾斜面１６Ｂ，１６Ｃがそれぞれ形成され、直線輪帯部１７には、その上面に帯状の回折面１７Ａが、回折面１７Ａの両端に帯状の傾斜面１７Ｂ，１７Ｃがそれぞれ形成されている。また、直線輪帯部１８には、その上面に帯状の回折面１８Ａが、回折面１８Ａの両端に帯状の傾斜面１８Ｂ，１８Ｃがそれぞれ形成され、直線輪帯部１９には、その上面に帯状の回折面１９Ａが、回折面１９Ａの両端に帯状の傾斜面１９Ｂ，１９Ｃがそれぞれ形成されている。

各直線輪帯部１１〜１９について、回折面と傾斜面の成す角度は一定である。すなわち、直線輪帯部１１についての回折面１１Ａと傾斜面１１Ｂとの成す角度および回折面１１Ａと傾斜面１１Ｃとの成す角度、直線輪帯部１２についての回折面１２Ａと傾斜面１２Ｂとの成す角度および回折面１２Ａと傾斜面１２Ｃとの成す角度、直線輪帯部１３についての回折面１３Ａと傾斜面１３Ｂとの成す角度および回折面１３Ａと傾斜面１３Ｃとの成す角度、直線輪帯部１４についての回折面１４Ａと傾斜面１４Ｂとの成す角度および回折面１４Ａと傾斜面１４Ｃとの成す角度が各々一定である。また、直線輪帯部１５についての回折面１５Ａと傾斜面１５Ｂとの成す角度および回折面１５Ａと傾斜面１５Ｃとの成す角度が前記一定の角度とそれぞれ同じである。

さらに、直線輪帯部１６についての回折面１６Ａと傾斜面１６Ｂとの成す角度および回折面１６Ａと傾斜面１６Ｃとの成す角度、直線輪帯部１７についての回折面１７Ａと傾斜面１７Ｂとの成す角度および回折面１７Ａと傾斜面１７Ｃとの成す角度、直線輪帯部１８についての回折面１８Ａと傾斜面１８Ｂとの成す角度および回折面１８Ａと傾斜面１８Ｃとの成す角度、直線輪帯部１９についての回折面１９Ａと傾斜面１９Ｂとの成す角度および回折面１９Ａと傾斜面１９Ｃとの成す角度が前記一定の角度と各々同じである。

また、直線輪帯部１１〜１９について、回折面の長手方向の長さは同一である。すなわち、回折面１１Ａ、回折面１２Ａ、回折面１３Ａ、回折面１４Ａ、回折面１５Ａ、回折面１６Ａ、回折面１７Ａ、回折面１８Ａおよび回折面１９Ａの長手方向の長さは同一である。

そして、直線輪帯部１１，１９の高さが最も高く、直線輪帯部１２，１８、直線輪帯部１３，１７、直線輪帯部１４，１６、直線輪帯部１５の順に低くなっているので、傾斜面１１Ｂ，１９Ｂはベース２０上を最も外側（図２の左側）に突出して配置され、以下、傾斜面１２Ｂ，１８Ｂ、傾斜面１３Ｂ，１７Ｂ、傾斜面１４Ｂ，１６Ｂの順に突出量が小さくなり、傾斜面１５Ｂの突出量が最も小さい。同様に、傾斜面１１Ｃ，１９Ｃはベース２０上を最も外側（図２の右側）に突出して配置され、以下、傾斜面１２Ｃ，１８Ｃ、傾斜面１３Ｃ，１７Ｃ、傾斜面１４Ｃ，１６Ｃの順に突出量が小さくなり、傾斜面１５Ｃの突出量が最も小さい。

上記構成の回折光学素子１０において、光学的機能は回折面１１Ａ〜１９Ａが有しており、入射光束はこれら回折面１１Ａ〜１９Ａの領域を通過する。転写性を重視する場合は、樹脂の流動方向を回折パターンと平行にとることが多いが、このような場合、上述したように、回折面１１Ａ〜１９Ａと傾斜面１１Ｂ〜１９Ｂとの成す角度、および回折面１１Ａ〜１９Ａと傾斜面１１Ｃ〜１９Ｃとの成す角度を一定とした方が、転写性、均等な収縮の確保に有利な傾向がある。

図２（ｂ）および（ｃ）は、回折面１３Ａと傾斜面１３Ｃとで形成される稜線２１、回折面１３Ａとその立ち壁である段差面（図示せず）とで形成される稜線２２、傾斜面１３Ｃとその立ち壁である段差面（図示せず）とで形成される稜線２３、及び前記３つの稜線２１，２２，２３の交点２４を拡大して示したものである。このように３つの面が交わる角部は、樹脂が完全には充填されにくい箇所であり、充填不良に敏感な部位となっている。この角部を光学顕微鏡で観察してみると、充填が完全である場合は、図２（ｂ）に示すようにきれいな十字線が確認され、転写は良好であるが、充填が不十分である場合は、図２（ｃ）に示すように、交点２４部に未充填領域が確認され、良好な転写は得られない。

したがって、稜線２１，２２，２３の太さ、および交点２４の大きさの閾値を設定することで、簡易に量産時の成形状況をモニタリングすることが可能となる。従来は、角ダレ等の転写不良は、ＡＦＭ(Atomic force Microscope)などで検査し、非常に多くの長時間を要しており実用的では無かった。

図３は、直線輪帯部１１〜１９（つまり、回折面１１Ａ〜１９Ａや傾斜面１１Ｂ〜１９Ｂ，１１Ｃ〜１９Ｃ）を成形するための金型２５の外観斜視図である。金型２５には、回折面１１Ａ〜１９Ａや傾斜面１１Ｂ〜１９Ｂ，１１Ｃ〜１９Ｃを反転させた形状の凹部２６が形成されている。金型２５の母材はマルテンサイト系ステンレスで、成形面には１５０μｍ厚の無電解Ｎｉメッキが施されている。

直線輪帯部１５を成形するための部位において、回折面１５Ａ’の彫り込み深さはトータルで７０μｍである。回折面１５Ａ’の大きさは 短手方向で３ｍｍ、長手方向で６ｍｍであり、その両端に傾斜面１５Ｂ’，１５Ｃ’の端部が形成されている。ここでは、回折面１５Ａ’と傾斜面１５Ｂ’，１５Ｃ’の成す角度θ＝２０度としているため、前記彫り込み深さは７０μｍ×ｔａｎ２０°＝２６μｍであり、傾斜面１５Ｂ’，１５Ｃ’の端部は最も長いものでもこの長さであり、不必要に成形品を大きくするものではない。

図４は、非回転工具を用いた場合の、前記金型の加工法を説明するものである。図５は、図４を側面から見た模式図である。

単結晶ダイヤモンドバイト２７を型部材２５’の上空に位置させ、所定の角度で斜めに型部材２５’を切り込んでゆく。矢印ＣおよびＤに示すように、斜めのツールパスが傾斜面の端部加工のツールパスであり、工具のアプローチとリトラクト行っている。矢印Ｅは回折面加工のツールパスである。

ここで、重要な点は、回折面と傾斜面とが成す角度θに注意することである。ダイヤモンドバイト２７の前ニゲ面２７ａが回折面となす角をφとするとき、
θ＜φ
の関係に設定しないと、工具アプローチ時に前ニゲ面２７ａと傾斜面の端部とが干渉し、切削面がむしれ面になるだけでなく、工具損傷の原因ともなりうる。現在、単結晶バイトの製作限界は前逃げ角が３０°、加工時の姿勢としては負のスクイ角状態として−１５°あたりが使用限界であり、これらをあわせると４５°であり、θは４５°以下とすることが望ましい。

本実施例によれば、回折面を形成する型部材の寸法を光学面寸法とは独立に自由に設定することができ、例えば、型部材を大きくすることで、金型組付時の平行調整が容易となる。また、光学面再加工時の加工機取付けが簡易にかつ高精度にでき、加えて、回折面の外周高さが容易に計測できるため、レンズ厚管理にも活用できる。結果として、高精度でかつ組立性に優れた回折光学素子の製造が可能となる。さらに、回折面の両端部を傾斜面とすることで、回折光学素子を樹脂で成形した場合に、樹脂流動がスムーズになる。

図６および図７は回折光学素子を裏返した状態を示しており、図６はその外観斜視図、図７は図６の側面図である。

図６および図７は、回転工具によって端部斜面を形成した例を示している。パターンＰ（図１参照）が形成されたレンズ面と反対側のレンズ面には、パターンＰに平行にシリンダ中心軸を有するシリンダ面２８が設けられ、かつ、シリンダ面２８の両端部には曲面状部分２８Ａ，２８Ｂが形成されている。シリンダ面２８はＲバイトのフライカットで加工を行っているため、曲面状部分２８Ａ，２８Ｂはトーリック面のような曲面となっている。

なお、この例では、直線輪帯部２９の両端（回折面の両端）は傾斜面ではなく、円弧面（シリンダ面）２９Ａ，２９Ｂとなっている。

以上の実施例においては、回折光学素子１０は、平面Ｓ（図１参照）での断面形状が両側部で高く中央部で低い階段状を成したものであったが、これに限らず、前記平面Ｓでの断面形状が両側部で低く中央部で高い階段状を成したものでもよい。

図８は、回転工具による型部材の加工法を説明するものである。ツールパスは、図４および図５の場合と同様に、傾斜面を形成するための矢印Ｃ，Ｄ方向のものと、回折面を形成するための矢印Ｅ方向のものとで構成される。非回転工具との違いは、前逃げ面の干渉が回転工具３０の回転半径で決定され、ツールパスに依存しない点である。そのため、ツールパスとしてのθは９０°にとることも可能である。しかし、回転工具３０先端の回転半径は最小でも３ｍｍ程度となるため、傾斜面端部は非回転工具よりも長くなってしまう。回転工具の場合、ツールパスとしてのθと、加工面としてのθが一致しない点を考慮して実施する必要がある。

図９は、回折光学素子の他の実施例を示したものである。図９においては、回折面１１ａ〜１９ａと傾斜面１１ｂ〜１９ｂ，１１ｃ〜１９ｃとの成す角度を一定とせずに、傾斜面１１ｂ〜１９ｂ，１１ｃ〜１９ｃの端部を一定に揃えた点に特徴がある。他の構成は、図１および図２の場合と同様である。

このように構成すれば、素子の長手寸法に厳しい制約がある場合などに活用することができる。

なお、図９の場合も、回折光学素子１０は、平面Ｓ（図１参照）での断面形状が両側部で高く中央部で低い階段状を成したものであるが、これに限らず、前記平面Ｓでの断面形状が両側部で低く中央部で高い階段状を成したものでもよい。

図１０は、射出成形により回折光学素子を成形する金型３１を模式的に表した断面図である。この金型３１は、固定側金型３２と、可動側金型３３とからなり、これら両金型３２，３３を結合することによって、所定の形状の回折光学素子を成形するための空間（キャビティ）３４が形成される。また、可動側金型３３には樹脂材料を空間３４内に注入するための樹脂注入口３５が設けられている。この金型３１を用いた回折光学素子の成形過程は以下の通りである。
（１）金型３２，３３を成形温度１３０〜１４０度程度に加熱する。
（２）樹脂注入口３５から溶融した樹脂材料を３０〜１００Ｍｐａ高圧で空間３４内に注入する。
（３）全体を冷却する。
（４）適当な温度に下がったところで、固定側金型３２と可動側金型３３とを分離する。
（５）型開きの状態では、回折光学素子は可動側金型３３に張り付いた状態である。
（６）樹脂による成形品である回折光学素子を光軸方向（図の左側方向）に引き出し、図示なきイジェクタピンで押し出し取り出す。

図１１（ａ）は図１２に示した光走査装置４０に搭載され、光路上のポリゴンミラー４１前方に位置する第１光学系の構成図である。なお、図１２において、ポリゴンミラー４１後方の走査レンズ４２による構成を第２光学系としている。

図１１（ａ）に示すように、第１光学系は、光源である半導体レーザ（ＬＤ）４３からの発散光を緩やかな収束光としてポリゴンミラー４１に投射させる機能をもつ。ＬＤ４３からの発散光であるレーザ光４４がカップリングレンズ４５の回折面４５Ａに入射する。カップリングレンズ４５は、図１１（ｂ）に示すように、同心円パターンの回折面４５Ａを有する。

カップリングレンズ４５の出射面４５Ｂは共軸非球面であり、レーザ光４４はアパーチャ４６を通過して、所望のビーム形状に成形された後に、シリンダレンズ４７のシリンダ面４７Ａに入射する。その後、レーザ光４４は、シリンダレンズ４７の出射面４７Ｂから緩やかな収束光となって出射される。シリンダレンズ４７は、図１１（ｃ）に示すように、直線状パターンの回折面４７Ｂを有する。なお、ここで示したシリンダレンズ４７は、図１等に示した回折光学素子１と同等のものである。

上記光走査装置４０は、プリンタ等の画像形成装置に適用可能である。

本発明に係る回折光学素子の外観斜視図である。 （ａ）は本発明に係る回折光学素子の上面図、（ｂ）および（ｃ）は（ａ）のＢ部の拡大図である。 回折光学素子の直線輪帯部を成形するための金型の外観斜視図である。 非回転工具を用いて、図３に示した金型を加工する方法を説明する図である。 非回転工具を用いて金型を加工する方法を示しており、図４を側方より見た図である。 裏返したときの回折光学素子の外観斜視図である。 図６の側面図である。 回転工具によって型部材を加工する方法を説明する図である。 他の実施例による回折光学素子の上面図である。 シリンダレンズを成形するための金型構造の模式図である。 （ａ）は光走査装置のポリゴンミラー前方に位置する第１光学系の構成図、（ｂ）は第１光学系に配置されたカップリングレンズの回折面を示す図、（ｃ）は第１光学系に配置されたシリンダレンズの回折面を示す図である。 光走査装置の構成を示す図である。 従来技術によるシリンダレンズの外観斜視図である。 図１３のシリンダレンズを成形するための金型を、加工する方法を説明する図である。

符号の説明

１０ 回折光学素子
１１〜１９ 直線輪帯部
１１Ａ〜１９Ａ 回折面
１１Ｂ〜１９Ｂ，１１Ｃ〜１９Ｃ 傾斜面
２１，２２，２３ 稜線
２４ 交点
２５ 金型
２５’ 型部材
２７ 単結晶ダイヤモンドバイト
２８ シリンダ面
２８Ａ，２８Ｂ 曲面状部分
３０ 回転工具
４０ 光走査装置
Ｐ 直線状のパターン

Claims (8)

1. 光軸方向から見ると直線状に見えるパターンが形成され、光軸を含み前記パターンに直角な平面で切った断面形状が、両側部で高く中央部で低いまたは両側部で低く中央部で高い階段状を成した回折光学素子であって、
   前記パターンで挟まれた各領域を直線輪帯部としたとき、当該各直線輪帯部は山形を成し、その上面に帯状の回折面が、前記回折面の両端に帯状の傾斜面がそれぞれ形成されていることを特徴とする回折光学素子。
2. 前記回折面と前記傾斜面との成す角度は、前記直線輪帯部の各々について一定であることを特徴とする請求項１に記載の回折光学素子。
3. 前記パターンが形成されたレンズ面と反対側のレンズ面には、前記パターンに平行にシリンダ中心軸を有するシリンダ面が設けられ、かつ、前記シリンダ面の両端部は曲面状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回折光学素子。
4. 光源と、該光源からの光束をカップリングするカップリングレンズと、該カップリングレンズからの光束を主走査方向に平行光とするシリンダレンズと、該シリンダレンズからの光束を主走査方向に偏向させる光偏向器と、該光偏向器により偏向された光束を集光する走査レンズとを備えた光走査装置であって、
   前記シリンダレンズとして、請求項１，２又は３に記載の回折光学素子が搭載されていることを特徴とする光走査装置。
5. 電子写真プロセスを行って画像を形成する画像形成装置であって、
   電子写真プロセスの露光プロセスを行う手段として、請求項４に記載の光走査装置が搭載されていることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１，２又は３に記載の回折光学素子の加工精度を評価する際に、
   前記回折面と前記傾斜面とで形成される稜線、前記回折面とその立ち壁である段差面とで形成される稜線、前記傾斜面とその立ち壁である段差面とで形成される稜線、及び前記３つの稜線の交点を観察し、前記各稜線の太さ及び前記交点の大きさから前記パターンの転写レベルを判定することを特徴とする回折光学素子の加工精度評価方法。
7. 請求項１に記載の回折光学素子を射出成形で製作する場合で、その射出成形用の金型を加工する際に、非回転の直線稜線を持つ単結晶ダイヤモンドバイトを用い、かつ、前記回折面を成形するための回折面成形部と、前記傾斜面を成形するための傾斜面成形部との成す角度をθとしたとき、θ≦４５度に設定して加工を行うことを特徴とする成形用金型の加工方法。
8. 請求項１に記載の回折光学素子を射出成形で製作する場合で、その射出成形用の金型を加工する際に、直線稜線を持つ単結晶ダイヤモンドバイトを回転させたフライカット形態の工具を用い、かつ、前記回折面を成形するための回折面成形部と、前記傾斜面を成形するための傾斜面成形部に対して、当該各成形部の面上で切り込み動作を行うことを特徴とする成形用金型の加工方法。

Images