JP2003241127A - 走査光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 型からの転写性の高い回折輪帯構造を有する
接合素子を含む走査光学系を、提供する。 【解決手段】 ハイブリッド構造のレンズ６は、予め熱
可塑性樹脂から射出成形されたベース６−１の接合面６
ｂ上に回折輪帯構造形状の型を当て、それによって形成
された空間内に光硬化性樹脂を注入し、硬化させること
によって形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザープリンタ
ー等の走査光学装置の光学系として利用される走査光学
系に関し、特に、屈折レンズの特性によって発生する色
収差を回折輪帯構造を用いて補正可能な走査光学系に関
する。

【０００２】

【従来の技術】この種の走査光学系は、例えば特開平１
０−１９７８２０号公報、あるいは特開平１０−６８９
０３号公報に記載されている。これらの公報に開示され
た走査光学系は、レーザー光源、このレーザー光源から
発したレーザー光を偏向するポリゴンミラー、偏向され
た光束を感光体ドラム等の描画面上にスポットとして収
束させるｆθレンズを備えている。そして、ｆθレンズ
の一面に、回折輪帯構造が形成されている。

【０００３】特開平１０−１９７８２０号公報記載の光
学系は、ｆθレンズ材料の波長分散に起因する主走査方
向の倍率色収差を補正するため、回転対称な輪帯状のパ
ターンの一部として形成された回折輪帯構造を備えてい
る。また、特開平１０−６８９０３号記載の公報の光学
系は、プラスチックレンズの温度変化による倍率変化や
ピント位置の変化を補正するため、同様の回折輪帯構造
を備えている。従来、このような回折輪帯構造が形成さ
れた光学素子は、一般的に、ガラスの熱成形や、樹脂の
射出成形といった製造方法によって成型されていた。

【０００４】なお、以下の説明において、「主走査方
向」は、ポリゴンミラーの回転に伴う描画面上でのスポ
ットの移動方向に相当する方向、「副走査方向」は描画
面上でのスポットの移動方向に直交する方向に相当する
方向をいう。

【０００５】

【特許文献１】特開平１０−１９７８２０号公報

【０００６】

【特許文献２】特開平１０−６８９０３号公報

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようなガラスの熱成形や樹脂の射出成形では、回折輪
帯構造の良好な形成は、容易ではない。即ち、ガラス
や、射出成形用の熱可塑性樹脂は、成形温度下での流動
性が低いので、金型に形成された回折輪帯構造形状の段
差の隅にまではうまく廻らないために、成形によって得
られる回折輪帯構造のエッジは、なまりがちである。こ
れが、従来における第１の問題点である。

【０００８】さらに、成形温度から常温までの冷却中に
起こるレンズの熱収縮によって、形成によって得られる
回折輪帯構造に、ダレや割れが生じてしまうこともあ
る。このような熱収縮に因る不良は、形成される光学素
子の径が数mm程度であれば、熱収縮量はそれほど大きく
ならないので致命的な欠陥とはならないが、形成される
光学素子が数十mm以上の幅を有する走査光学系用の光学
素子である場合には、熱収縮量が大きくなってしまうの
で、その性能に大きく影響してしまう。これが、従来に
おける第２の問題点である。

【０００９】本発明の課題は、上述した問題点を解決
し、型からの転写性の高い回折輪帯構造を有する接合素
子を含む走査光学系を、提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために案出された本発明の第１の態様による走査光学系
は、レーザー光源と、前記レーザー光源から発したレー
ザー光を偏向する偏向器と、少なくとも一つの光学素子
から構成され、前記偏向器によって偏向された光束を走
査対象面である描画面上にスポットとして収束させる結
像光学系とを有する走査光学系において、前記結像光学
系を構成する少なくとも一つの光学素子は、回折構造が
形成されている外表面を有する光硬化性樹脂製の層を基
材上に形成することによって構成された接合素子である
ことを、特徴とする。

【００１１】また、本発明の第２の態様による走査光学
系は、レーザー光源と、前記レーザー光源から発したレ
ーザー光を偏向する偏向器と、少なくとも一つの光学素
子から構成され、前記偏向器によって偏向された光束を
走査対象面である描画面上にスポットとして収束させる
結像光学系とを有する走査光学系において、前記結像光
学系を構成する少なくとも一つの光学素子は、回折構造
が形成されている外表面を有する熱硬化性樹脂製の層を
基材上に形成することによって構成された接合素子であ
ることを、特徴とする。

【００１２】本発明による走査光学系に含まれる少なく
とも一つの光学素子は、ガラスの熱成形や樹脂の射出成
形等によって予め成形しておいた基材を、型内にセット
するとともに、基材の表面と回折輪帯構造形状が形成さ
れた型の内面との間に形成された空間に、熱硬化性樹脂
又は光硬化性樹脂を入れて硬化させることによって、製
造される。これら熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂は、常
温で高い流動性を有するので、光又は熱を加える硬化前
においては、型の内面における回折輪帯構造形状に良く
馴染む。即ち、回折輪帯構造形状における段差の隅にま
で、良く浸透する。従って、本発明による走査光学系に
含まれる光学素子は、型からの転写性の高い良好な輪帯
回折構造が形成されているので、設計性能を良好に発揮
することができる。

【００１３】さらに、本発明の第１の態様によれば、常
温中で硬化する光硬化性樹脂に回折輪帯構造が形成され
るので、熱収縮が全く生じない。従って、上述した従来
における第１の問題点の他、第２の問題点も同時に解決
され、ダレや割れの全く生じていない良好な回折輪帯構
造を得ることができる。

【００１４】本発明によって回折輪帯構造が形成される
光学素子は、走査光学系において光が通過するいかなる
光学素子であっても良い。従って、屈折レンズとしての
特性も併せ持つ回折レンズであって良いのはもちろんの
こと、平行平面板を基材とする回折板であっても良い
し、回折ミラーであっても良い。従って、基材の表面の
形状，即ち、接合面の形状は、球面であっても良いし、
非球面であっても良いし、平面であっても良い。また、
前記光学素子は、一個の素子からなるものであっても良
いし、複数個の素子からなるものであっても良い。

【００１５】本発明による走査光学系は、単独で用いら
れても良いし、カラープリンタやカラーコピーにおいて
各トナーの色毎に設置されても良い。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明による走査光学系の
実施の形態を、図面に基づいて説明する。

【００１７】

【実施形態１】図１は、第１の実施形態による走査光学
系の主走査方向における光学構成の説明図である。図１
において、半導体レーザー等の光源１から発してコリメ
ートレンズ２により平行光束とされたレーザー光は、副
走査方向にのみパワーを持つシリンドリカルレンズ３を
介して、回転軸４ａ回りに回転駆動されるポリゴンミラ
ー(偏向器)４に入射し、ポリゴンミラー４によって走査
・偏向されて、走査レンズである２枚構成のｆθレンズ
５を介して描画面８上に収束されて、主走査方向に走査
するスポットを形成する。

【００１８】シリンドリカルレンズ３は、光源１から発
する光束をポリゴンミラー４のミラー面の近傍で線状に
結像させるために副走査方向に正のパワーを有する。

【００１９】ｆθレンズ５は、副走査方向においてミラ
ー面近傍で線状に結像された光束を、その入射角如何に
関わらず、その光軸に対して垂直な描画面８上に、ほぼ
円形のスポットとして再結像させる。このようにミラー
面と像面とを副走査方向においてほぼ共役とすることに
より、ポリゴンミラー４の面倒れ誤差による走査線ズレ
を低減させることができる。

【００２０】このｆθレンズ５は、ポリゴンミラー４側
から描画面８側に向けて順に、ポリゴンミラー４側に凹
面を向けた正メニスカスレンズである第１レンズ６と、
ほぼ副走査方向のみに正のパワーを有する長尺の第２レ
ンズ７とから、構成される。そして、第１レンズ６は、
比較的ポリゴンミラー４の近くに配置され、第２レンズ
７は、比較的描画面８の近くに配置されている。

【００２１】この第１レンズ６のポリゴンミラー４側の
レンズ面６ａは球面である。また、第１レンズ６の描画
面８側のレンズ面６ｃのベースカーブは、回転対称な非
球面であり、描画面８側から見た背面図である図２に示
されるように、光軸を中心とした回折輪帯構造が形成さ
れている。この回折輪帯構造は、ｆθレンズ５の屈折レ
ンズとしての特性により発生する主走査方向の収差、こ
の例では倍率色収差を補正する作用を有する。

【００２２】なお、この第１レンズ６は、図３に示す概
略拡大図に示されるように、その内部に存在するポリゴ
ンミラー４側に凹面を向けた回転対称な非球面である接
合面６ｂを境に、接合面６ｂとレンズ面６ａとの間を占
める熱可塑性樹脂からなるベース（基材）６−１と、接
合面６ｂとレンズ面６ｃとの間を占める光硬化性樹脂か
らなるハイブリッド層６−２とから、構成されている。

【００２３】このようなハイブリッド構造を有する第１
レンズ６は、図４に示された成形装置によって、製造さ
れる。図４に示されるように、先ず、予め射出成形によ
って成形されたベース６−１が、自己の外形よりも僅か
に大きい外枠１０内に、収容される。

【００２４】この外枠１０内において、ベース６−１の
レンズ面６ａ（図４における下側の面）には、ベース６
−１と同形のガラス型１１が接触している。このガラス
型１１の上面は、面形成のための型として使用される訳
ではないので、必ずしてもベース６−１のレンズ面６ａ
と同形状である必要はないが、精密なレンズ形成のため
には、ベース６−１のレンズ面６ａと密着していること
が望ましい。

【００２５】外枠１０の上端からは、ベース６−１の反
対側面（即ち、上述した接合面６ｂ）に対して所定の間
隔を空けて対向するように、金型１２が挿入される。こ
の金型１２の端面には、上述したレンズ面６ｃを形成す
るための回折輪帯構造の形状が、彫り込まれている。そ
して、この金型１２とベース６−１の接合面６ｂとの間
に形成された空間に、光硬化性樹脂が充填される。この
状態においては、光硬化性樹脂は、硬化前であるために
高い流動性を示す。従って、金型１２の端面に形成され
た回折輪帯構造形状における各段差の隅にまで、光硬化
性樹脂が、隙間無く行きわたるのである。

【００２６】以上のように、成形装置の各部品がセット
された状態において、金型１２とベース６−１との間に
充填された光硬化性樹脂に対して、ガラス型１１及びベ
ース６−１を通して、紫外光が照射される。すると、光
硬化性樹脂は、この紫外光に反応して、それが充填され
ていた空間の形状通りの形状に、硬化する。これによ
り、ベース６−１上に、接合面６ｂを介してこれと接す
るとともに回折輪帯構造が形成されたレンズ面６ｃを有
するハイブリッド層６−２が、形成される。なお、この
硬化の過程中に、光硬化性樹脂の温度はほとんど変化し
ないために、ハイブリッド層６−２に熱収縮は生じない
ので、回折輪帯構造のダレも割れも生じない。

【００２７】なお、ハイブリッド層６−２の媒質として
熱硬化性樹脂が用いられる場合には、ガラス型１１の代
わりに、金属又はセラミック等の耐熱性のある材料から
なる型が用いられ、紫外光の代わりに、熱が熱硬化性樹
脂に加えられる。

【００２８】図１の説明に戻り、第２レンズ７のポリゴ
ンミラー４側のレンズ面７ａは、アナモフィック非球面
（即ち、主走査断面が光軸からの主走査方向の距離の関
数として、副走査断面が光軸からの主走査方向の距離の
関数として、夫々独立に定義される非球面）である。ま
た、第２レンズ７の描画面８側のレンズ面７ｂは、回転
対称な非球面である。

【００２９】以下の表１は、第１実施形態の走査光学系
のポリゴンミラー４の反射面より描画面８側の構成を示
す。表中の記号Ｆはｆθレンズ５全体の焦点距離，ＦＢ
はｆθレンズの最終面から描画面８までの距離，ｒｙは
各面の主走査方向における曲率半径、ｒｚは各面の副走
査方向における曲率半径(回転対称面の場合には省略)，
ｄは次の面までの光軸上の距離，ｎは次の面までの媒質
の屈折率（空気の場合には省略），νｄは次の面までの
媒質のアッベ数（空気の場合には省略）である。また、
表中、面番号０がポリゴンミラーの反射面，面番号１が
第１レンズ６のポリゴンミラー側面６ａ（第１面）、面
番号２が第１レンズ６中の接合面６ｂ（第２面），面番
号３が第１レンズ６の描画面側面６ｃ（第３面）のベー
スカーブ，面番号４が第２レンズ７のポリゴンミラー側
面７ａ（第４面），面番号５が第２レンズ７の描画面側
面７ｂ（第５面）を、夫々示している。

【００３０】

【表１】 光軸回りに回転対称な非球面の形状は、光軸からの高さ
がｈとなる対象面上の座標点の当該対象面に対する光軸
上での接平面からの距離(サグ量)をX(h)として、下記式
（１）によって表される。

【００３１】 X(h)=Ch²/(1+√(1-(1+κ)C²h²))+A₄h⁴+A₆h⁶+A₈h⁸ ……(１) 但し、Ｃは、対象面の近軸曲率（＝１／ｒ_y）であり、
κは円錐係数であり、Ａ₄，Ａ₆，Ａ₈は夫々４次，６
次，８次の非球面係数である。本実施形態において回転
対称非球面である第２面，第３面のベースカーブ及び第
５面に適用される各係数は、表２に列挙されている。

【００３２】

【表２】 面番号 κ A₄ A₆ A₈ ２ 0.000 3.200×10^-7 0.000×10⁺⁰ 0.000×10⁺⁰ ３ 0.000 3.200×10^-7 0.000×10⁺⁰ 0.000×10⁺⁰ ５ 0.000 −7.840×10^-8 0.000×10⁺⁰ 0.000×10⁺⁰ また、上述したように定義されるアナモフィック非球面
の主走査方向における断面形状は、主走査方向における
光軸からの距離をｙ、光軸からの距離がｙとなる対象面
上の座標点の当該対象面に対する光軸上での接平面から
の距離(サグ量)をX(y)として、下記式（２）によって表
される。

【００３３】 X(y)=Cy²/(1+√(1-(κ+1)C²y²))+AM₄y⁴+AM₆y⁶+AM₈y⁸ ……（２） 但し、Ｃは対象面の主走査方向における近軸曲率（＝１
／ｒ_y）であり、κは円錐係数であり、AM₄，AM₆，AM₈は
夫々４次，６次，８次の非球面係数である。また、主走
査方向の各位置ｙにおける副走査方向における曲率半径
r_z(y)は、下記式（３）によって表される。

【００３４】 1/r_z(y)=1/r_z+AS₁y+AS₂y²+AS₃y³+AS₄y⁴+AS₅y⁵+AS₆y⁶ ……（３） 但し、AS₁，AS₂，AS₃，AS₄，AS₅，AS₆は夫々１次，２
次，３次，４次，５次，６次の非球面係数である。本実
施形態においてアナモフィックレンズである第４面に適
用される各係数は、表３に列挙されている。但し、値が
０である係数については省略してある。

【００３５】

【表３】 κ AM₄ AM₆ AM₈ 0.000 5.000×10^-8 −5.500×10^-12 1.900×10^-16 AS₁ AS₂ AS₄ −6.000×10^-7 −1.330×10^-6 4.000×10^-11 ベースカーブに付加される回折輪帯構造による光路長の
付加量（光軸からの高さｈにおける付加量）は、ｎ次
(偶数次)の光路差関数係数をＰｎ，設計波長をλ，２
次，４次，６次の光路差関数係数を夫々Ｐ₂，Ｐ₄，Ｐ₆
として、下記式（４）に示される光路差関数φ(ｈ)よっ
て、表される。

【００３６】 φ(h)=(P₂h²+P₄h⁴+P₆h⁶)×λ ……(４) 本実施形態において第３面のベースカーブ上に付加され
る回折輪帯構造の各光路差関数係数は、表４に列挙され
ている。

【００３７】

【表４】 面番号 P₂ P₄ P₆ ３ −9.000×10^-2 −3.500×10^-5 0.000×10⁺⁰ 図５は、本実施形態による走査光学系の倍率色収差図
（７８０ｎｍの光線による主走査方向の走査位置を基準
とした７９０ｎｍの光線による主走査方向の走査位置の
ズレ）である。この図５においては、縦軸は、描画面８
での像高を示し、横軸は、収差発生量を示す。この図５
から明らかなように、回折輪帯構造によって倍率色収差
が良好に補正されている。本実施形態によると、正確な
回折輪帯構造が第３面に形成されるので、設計通りの性
能を実現することができる。従って、使用される光源の
発光波長にバラツキがある場合でも描画性能の変化を抑
えることができる。特に、本実施形態による走査光学系
が、複数のビームを同時に走査するマルチビーム走査光
学系において、走査線長さのズレの発生を防止すること
ができる。

【００３８】

【実施形態２】本発明の第２実施形態による走査光学系
は、上記第１実施形態と比較して、ポリゴンミラー４を
収容する防塵または防音用のケースに設けられたレーザ
ー光透過用のカバーガラス９に、光硬化性樹脂又は熱硬
化性樹脂によって回折輪帯構造を成形したことを特徴と
する。

【００３９】図６は、第２実施形態による走査光学系の
主走査方向における光学構成の説明図である。図６にお
いて、第１実施形態中の構成と同じ構成については、第
１実施形態のものと同じ参照番号を付すことにより、そ
の説明を省略する。図６に示された構成から明らかなよ
うに、第２実施形態による走査光学系も、第１実施形態
のものと同様に、半導体レーザー等の光源１から発して
コリメートレンズ２により平行光束とされたレーザー光
を、副走査方向にのみパワーを持つシリンドリカルレン
ズ３を介して、回転軸４ａ回りに回転駆動されるポリゴ
ンミラー４によって走査・偏向し、走査レンズである２
枚構成のｆθレンズ５１を介して描画面８上に収束する
ことによって、主走査方向に走査するスポットを形成す
る。

【００４０】但し、本実施形態２においては、ポリゴン
ミラー４は、図示せぬ防塵用の密閉ケース内に収容され
ている。この図示せぬ密閉ケースには、シリンドリカル
レンズ３からポリゴンミラー４の各反射面へ向かうレー
ザー光が透過するカバーガラス（図示略），及び、ポリ
ゴンミラー４の各反射面によって反射・偏向されたレー
ザー光が透過するカバーガラス９が、夫々嵌め込まれて
いる。図６に示すように、後者のカバーガラス９は、略
平行平面板であり、ｆθレンズ５１の光軸に対して垂直
に設置されている。

【００４１】具体的には、カバーガラス９のポリゴンミ
ラー側面９ａは平面であり、カバーガラス９の描画面側
面９ｃには、曲率半径が非常に大きい凸の回転対称非球
面をベースカーブとする回折輪帯構造が、ｆθレンズ５
１の光軸を中心として形成されている。この回折輪帯構
造は、ｆθレンズ５１の屈折レンズとしての特性により
発生する主走査方向の収差、この例では倍率色収差を補
正する作用を有する。また、この回折輪帯構造は、完全
な平行平面ガラスであるベース９−１の平面（ポリゴン
ミラー側面９ａとは反対側の面，即ち、接合面９ｂ）上
に、回折輪帯構造の形状が彫り込まれている金型を当
て、接合面９ｂと金型内面との間に形成される空間に光
硬化性樹脂を充填して紫外線を照射することによって硬
化されたハイブリッド層９−２として、形成されてい
る。第１実施例において説明した通り、光硬化性樹脂
は、硬化前には高い流動性を示すので、金型１２の端面
に形成された回折輪帯構造形状における各段差の隅にま
で、光硬化性樹脂が、隙間無く行きわたる。しかも、硬
化の過程中に熱収縮は生じない。従って、設計された回
折輪帯構造が正確に転写されるのである。

【００４２】ｆθレンズ５１は、ポリゴンミラー４側か
ら描画面８側に向けて順に、ポリゴンミラー４側に凹面
を向けた正メニスカスレンズである第１レンズ６１と、
ほぼ副走査方向のみに正のパワーを有する長尺の第２レ
ンズ７１とから、構成される。そして、第１レンズ６１
は、比較的ポリゴンミラー４の近くに配置され、第２レ
ンズ７１は、比較的描画面８の近くに配置されている。

【００４３】この第１レンズ６１のポリゴンミラー４側
のレンズ面６１ａは球面であり、第１レンズ６１の描画
面８側のレンズ面６１ｂは、回転対称な非球面である。
また、第２レンズ７１のポリゴンミラー４側のレンズ面
７１ａは、アナモルフィック非球面であり、第２レンズ
７１の描画面８側のレンズ面７１ｂは、回転対称な非球
面である。

【００４４】以下の表５は、第２実施形態の走査光学系
のポリゴンミラー４の反射面より描画面８側の構成を示
す。表中の各記号の意味は、上述した第１実施例のもの
と同じである。但し、面番号０がポリゴンミラーの反射
面，面番号１がカバーガラス９のポリゴンミラー側面９
ａ（第１面），面番号２がカバーガラス９中の接合面９
ｂ（第２面），面番号３がカバーガラス９の描画面側面
９ｃのベースカーブ（第３面），面番号４が第１レンズ
６１のポリゴンミラー側面６１ａ（第４面），面番号５
が第１レンズ６１の描画面側面６１ｂ（第５面），面番
号６が第２レンズ７１のポリゴンミラー側面７１ａ（第
６面），面番号７が第２レンズ７１の描画面側面７１ｂ
（第７面）を、夫々示している。

【００４５】

【表５】 本実施形態において回転対称非球面である第３面のベー
スカーブ，第５面及び第７面に関して上述した式（１）
に適用される各係数は、表６に列挙されている。

【００４６】

【表６】 面番号 κ A₄ A₆ A₈ ３ -1.000 3.032×10^-7 0.000×10⁺⁰ 0.000×10⁺⁰ ５ 0.000 2.770×10^-7 0.000×10⁺⁰ 0.000×10⁺⁰ ７ 0.000 −7.840×10^-8 0.000×10⁺⁰ 0.000×10⁺⁰ 本実施形態においてアナモフィック非球面である第６面
に関して上述した式（２）及び式（３）に適用される各
係数は、表７に列挙されている。但し、値が０である係
数については省略してある。

【００４７】

【表７】 κ AM₄ AM₆ AM₈ 0.000 5.000×10^-8 −5.500×10^-12 1.900×10^-16 AS₁ AS₂ AS₄ −6.000×10^-7 −1.330×10^-6 4.000×10^-11 本実施形態において第３面のベースカーブ上に付加され
る回折輪帯構造に関して上述した式（４）に適用される
各計数は、表８に列挙されている。

【００４８】

【表８】 面番号 P₂ P₄ P₆ ３ −2.200×10^-1 −2.600×10^-4 0.000×10⁺⁰ 図７は、本実施形態による走査光学系の倍率色収差図で
ある。図７における縦横各軸の意味は、図５のそれと同
じである。この図７から明らかなように、回折輪帯構造
によって倍率色収差が良好に補正されている。本実施形
態によると、正確な回折輪帯構造が第３面に形成される
ので、設計通りの性能を実現することができる。従っ
て、使用される光源の発光波長にバラツキがある場合で
も描画性能の変化を抑えることができる。

【００４９】

【実施形態３】本発明の第３実施形態による走査光学系
は、上記第１実施形態と比較して、ｆθレンズ５２を３
枚構成として、その第１レンズ５２のポリゴンミラー側
面に回折輪帯構造を形成したことを特徴とする。

【００５０】図８は、第３実施形態による走査光学系の
主走査方向における光学構成の説明図である。図８にお
いて、第１実施形態中の構成と同じ構成については、第
１実施形態のものと同じ参照番号を付すことにより、そ
の説明を省略する。図８に示された構成から明らかなよ
うに、第３実施形態による走査光学系も、第１実施形態
のものと同様に、半導体レーザー等の光源１から発して
コリメートレンズ２により平行光束とされたレーザー光
を、副走査方向にのみパワーを持つシリンドリカルレン
ズ３を介して、回転軸４ａ回りに回転駆動されるポリゴ
ンミラー４によって走査・偏向し、走査レンズである２
枚構成のｆθレンズ５２を介して描画面８上に収束する
ことによって、主走査方向に走査するスポットを形成す
る。

【００５１】このｆθレンズ５２は、ポリゴンミラー４
側から描画面８側に向けて順に、ポリゴンミラー４側に
凹面を向けた正メニスカスレンズである第１レンズ６２
と、ポリゴンミラー４側に平面を向けた平凸レンズであ
る第２レンズ６３と、ほぼ副走査方向のみに正のパワー
を有する長尺の第３レンズ７２とから、構成される。そ
して、第１レンズ６２及び第２レンズ６３は、比較的ポ
リゴンミラー４の近くに配置され、第３レンズ７２は、
比較的描画面８の近くに配置されている。

【００５２】この第１レンズ６２のポリゴンミラー４側
のレンズ面６２ａのベースカーブは回転対称な非球面で
あり、光軸を中心とした回折輪帯構造が形成されてい
る。まこの回折輪帯構造は、ｆθレンズ５の屈折レンズ
としての特性により発生する主走査方向の収差、この例
では倍率色収差を補正する作用を有する。

【００５３】なお、この第１レンズ６２は、第１実施形
態における第１レンズ６と同様に、その内部に存在する
ポリゴンミラー４側に凹面を向けた回転対称な非球面で
ある接合面６２ｂを境に、接合面６２ｂとレンズ面６２
ｃとの間を占める熱可塑性樹脂からなるベース６２−２
と、接合面６２ｂとレンズ面６２ａとの間を占める光硬
化性樹脂からなるハイブリッド層６２−１とから、構成
されている。このようなハイブリッド構成を有する第１
レンズ６２は、図４に示された成形装置によって、第１
実施形態において説明したように、製造される。

【００５４】第２レンズ６３のポリゴンミラー４側のレ
ンズ面６３ａは平面であり、第２レンズ６３の描画面側
のレンズ面６３ｂは回転対称な非球面である。また、第
３レンズ７２のポリゴンミラー４側のレンズ面７２ａは
アナモフィック非球面であり、第３レンズ７２の描画面
８側のレンズ面７２ｂは球面である。

【００５５】以下の表９は、第３実施形態の走査光学系
のポリゴンミラー４の反射面より描画面８側の構成を示
す。表中の各記号の意味は、上述した第１実施例のもの
と同じである。但し、面番号０がポリゴンミラーの反射
面，面番号１が第１レンズ６２のポリゴンミラー側面６
２ａ（第１面）、面番号２が第１レンズ６２中の接合面
６２ｂ（第２面），面番号３が第１レンズ６２の描画面
側面６２ｃ（第３面）のベースカーブ，面番号４が第２
レンズ６３のポリゴンミラー側面６３ａ（第４面），面
番号５が第２レンズ６３の描画面側面６３ｂ（第５
面），面番号６が第２レンズ７２のポリゴンミラー側面
７２ａ（第６面），面番号７が第２レンズ７２の描画面
側面７２ｂ（第７面）を、夫々示している。

【００５６】

【表９】 本実施形態において回転対称非球面である第１面のベー
スカーブ，第２面，第３面及び第５面に関して上述した
式（１）に適用される各係数は、表１０に列挙されてい
る。

【００５７】

【表１０】 面番号 κ A₄ A₆ A₈ １ 0.000 2.800×10^-6 −7.100×10^-10 0.000×10⁺⁰ ２ 0.000 2.800×10^-6 −7.100×10^-10 0.000×10⁺⁰ ３ 0.000 3.420×10^-7 0.000×10⁺⁰ 0.000×10⁺⁰ ５ 0.000 1.700×10^-6 −2.900×10^-10 0.000×10⁺⁰ 本実施形態においてアナモフィック非球面である第６面
に関して上述した式（２）及び式（３）に適用される各
係数は、表１１に列挙されている。但し、値が０である
係数については省略してある。

【００５８】

【表１１】 κ AM₄ AM₆ AM₈ 0.000 1.270×10^-7 −5.800×10^-12 1.200×10^-16 AS₁ AS₂ AS₄ AS₆ −4.000×10^-7 −9.000×10^-7 −3.600×10^-12 2.360×10^-15 本実施形態において第１面のベースカーブ上に付加され
る回折輪帯構造に関して上述した式（４）に適用される
各計数は、表１２に列挙されている。

【００５９】

【表１２】 面番号 P₂ P₄ P₆ １ −1.200×10^-1 −2.500×10^-5 0.000×10⁺⁰ 図９は、本実施形態による走査光学系の倍率色収差図で
ある。図９における縦横各軸の意味は、図５のそれと同
じである。この図９から明らかなように、回折輪帯構造
によって倍率色収差が良好に補正されている。本実施形
態によると、正確な回折輪帯構造が第1面に形成される
ので、設計通りの性能を実現することができる。従っ
て、使用される光源の発光波長にバラツキがある場合で
も描画性能の変化を抑えることができる。

【００６０】

【実施形態４】本発明の第４実施形態による走査光学系
は、上記第１実施形態と比較して、ｆθレンズ５３を１
枚のレンズで構成して、そのｆθレンズ５３のポリゴン
ミラー側面に回折輪帯構造を形成したことを特徴とす
る。

【００６１】図１０は、第４実施形態による走査光学系
の主走査方向における光学構成の説明図である。図１０
において、第１実施形態中の構成と同じ構成について
は、第１実施形態のものと同じ参照番号を付すことによ
り、その説明を省略する。図１０に示された構成から明
らかなように、第４実施形態による走査光学系も、第１
実施形態のものと同様に、半導体レーザー等の光源１か
ら発してコリメートレンズ２により平行光束とされたレ
ーザー光を、副走査方向にのみパワーを持つシリンドリ
カルレンズ３を介して、回転軸４ａ回りに回転駆動され
るポリゴンミラー４によって走査・偏向し、走査レンズ
である一枚のｆθレンズ５３を介して描画面８上に収束
することによって、主走査方向に走査するスポットを形
成する。

【００６２】このｆθレンズ５３は、両凸レンズであ
り、比較的ポリゴンミラー４の近くに配置されている。

【００６３】このｆθレンズ５３のポリゴンミラー４側
のレンズ面５３ａのベースカーブは、回転対称な非球面
である。また、ｆθレンズ５３の走査対象面８側のレン
ズ面５３ｃは、アナモルフィックな非球面であり、光軸
を中心とした回折輪帯構造が形成されている。この回折
輪帯構造は、ｆθレンズ５３の屈折レンズとしての特性
により発生する主走査方向の収差、この例では倍率色収
差を補正する作用を有する。

【００６４】このｆθレンズ５３は、その内部に存在す
るポリゴンミラー４側に凸面を向けた回転対称な非球面
である接合面５３ｂを境に、接合面５３ｂとレンズ面５
３ｃとの間を占める熱可塑性樹脂からなるベース５３−
２と、接合面５３ｂとレンズ面５３ａとの間を占める光
硬化性樹脂からなるハイブリッド層５３−１とから、構
成されている。このようなハイブリッド構成を有するｆ
θレンズ５３は、図４に示された成形装置によって、第
１実施形態において説明したように、製造される。

【００６５】以下の表１３は、第４実施形態の走査光学
系のポリゴンミラー４の反射面より描画面８側の構成を
示す。表中の各記号の意味は、上述した第１実施例のも
のと同じである。但し、面番号０がポリゴンミラーの反
射面，面番号１がｆθレンズ５３のポリゴンミラー側面
５３ａ（第１面）のベースカーブ、面番号２がｆθレン
ズ５３中の接合面５３ｂ（第２面），面番号３がｆθレ
ンズ５３の描画面側面５３ｃ（第３面）を、夫々示して
いる。

【００６６】

【表１３】 本実施形態において回転対称非球面である第１面のベー
スカーブ，第２面に関して上述した式（１）に適用され
る各係数は、表１４に列挙されている。

【００６７】

【表１４】 面番号 κ A₄ A₆ A₈ １ 0.000 −1.060×10^-6 2.700×10^-10 −3.340×10^-14 ２ 0.000 −1.060×10^-6 2.700×10^-10 −3.340×10^-14 本実施形態においてアナモフィック非球面である第３面
に関して上述した式（２）及び（３）に適用される各係
数は、表１５に列挙されている。但し、値が０である係
数については省略してある。

【００６８】

【表１５】 κ AM₄ AM₆ AM₈ 0.000 −2.230×10^-7 −1.330×10^-10 8.540×10^-15 AS₁ AS₂ AS₃ AS₄ AS₆ 1.700×10^-5 1.700×10^-6 4.800×10^-9 −2.230×10^-9 −3.400×10^-14 本実施形態において第１面のベースカーブ上に付加され
る回折輪帯構造に関して上述した式（４）に適用される
各計数は、表１６に列挙されている。

【００６９】

【表１６】 面番号 P₂ P₄ P₆ １ −1.550×10^-1 0.000×10⁺⁰ 0.000×10⁺⁰ 図１１は、本実施形態による走査光学系の倍率色収差図
である。図１１における縦横各軸の意味は、図５のそれ
と同じである。この図１１から明らかなように、回折輪
帯構造によって倍率色収差が良好に補正されていること
がわかる。本実施形態によると、正確な回折輪帯構造が
第1面に形成されるので、設計通りの性能を実現するこ
とができる。従って、使用される光源の発光波長にバラ
ツキがある場合でも描画性能の変化を抑えることができ
る。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
型からの転写性の高い回折輪帯構造を有する接合素子
を、容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態による走査光学系の光
学構成図

【図２】 第１レンズの概略拡大図

【図３】 第１レンズを描写面から見た背面図

【図４】 第１レンズの製造方法の説明図

【図５】 第１実施形態による走査光学系の倍率色収差
図

【図６】 本発明の第２実施形態による走査光学系の光
学構成図

【図７】 第２実施形態による走査光学系の倍率色収差
図

【図８】 本発明の第３実施形態による走査光学系の光
学構成図

【図９】 第３実施形態による走査光学系の倍率色収差
図

【図１０】本発明の第４実施形態による走査光学系の光
学構成図

【図１１】第４実施形態による走査光学系の倍率色収差
図

【符号の説明】

４ ポリゴンミラー ５ ｆθレンズ ６ 描画面 ９ カバーガラス ５１ ｆθレンズ ５２ ｆθレンズ ５３ ｆθレンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C362 BA85 BA86 2H045 CA62 DA02 2H049 AA04 AA18 AA40 AA43 AA51 AA55 AA64 2H087 KA19 LA22 LA28 NA14 PA01 PA02 PA03 PA17 PA18 PB02 PB03 PB04 QA01 QA02 QA03 QA07 QA12 QA13 QA21 QA22 QA25 QA26 QA34 QA37 QA41 QA45 QA46 RA05 RA08 RA12 RA13 RA46 UA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザー光源と、前記レーザー光源から発
   したレーザー光を偏向する偏向器と、少なくとも一つの
   光学素子から構成され、前記偏向器によって偏向された
   光束を走査対象面である描画面上にスポットとして収束
   させる結像光学系とを、有する走査光学系において、 前記結像光学系を構成する少なくとも一つの光学素子
   は、回折構造が形成されている外表面を有する光硬化性
   樹脂製の層を基材上に形成することによって構成された
   接合素子であることを特徴とする走査光学系。
2. 【請求項２】レーザー光源と、前記レーザー光源から発
   したレーザー光を偏向する偏向器と、少なくとも一つの
   光学素子から構成され、前記偏向器によって偏向された
   光束を走査対象面である描画面上にスポットとして収束
   させる結像光学系とを、有する走査光学系において、 前記結像光学系を構成する少なくとも一つの光学素子
   は、回折構造が形成されている外表面を有する熱硬化性
   樹脂製の層を基材上に形成することによって構成された
   接合素子であることを特徴とする走査光学系。
3. 【請求項３】前記接合素子を構成する前記基材は、射出
   成形された熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項
   １又は２記載の走査光学系。
4. 【請求項４】前記接合素子は全体としてレンズとして機
   能することを特徴とする請求項３記載の走査光学系。
5. 【請求項５】前記接合素子を構成する前記基材の媒質
   は、ガラスであることを特徴とする請求項１又は２記載
   の走査光学系。