(57)【要約】    【課題】  光学素子の光学面が反射防止機能を有する複数の微細構造体より成り、光学面全面にわたり高い反射防止性能を有する光学素子及びそれを用いた光走査装置を得ること。    【解決手段】  少なくとも１つの光学面が入射する光束に対して反射防止機能を有する凸形状より成る複数の微細構造体１１より成る光学素子１２であって、前記複数の微細構造体の平均高さをｈ、前記複数の微細構造体の高さｈ／２における断面での平均断面積をＳ、前記複数の微細構造体の高さｈ／２での総面積が、前記光学面の全面積に対しての占める割合をＦとするとき、        ７００×ｈ≦Ｓ≦１５００×ｈ        ０．５５≦Ｆ≦０．８０なる条件を満足すること。【選択図】    図１
2010256461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの光学面が入射する光束に対して反射防止機能を有する凸形状より成る複数の微細構造体より成る光学素子であって、
前記複数の微細構造体の平均高さをｈ、前記複数の微細構造体の高さｈ／２における断面での平均断面積をＳ、前記複数の微細構造体の高さｈ／２での総面積が、前記光学面の全面積に対しての占める割合をＦとするとき、
７００×ｈ≦Ｓ≦１５００×ｈ
０．５５≦Ｆ≦０．８０
なる条件を満足することを特徴とする光学素子。
【請求項２】
隣接する微細構造体の中心間隔距離の平均値をＰ、前記光束の波長をλ、前記光学素子の材料の屈折率をｎとするとき、
λ／（２ｎ）≦Ｐ≦λ
なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記光学素子は、型を用いた成形により形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記光学素子は、ガラス材料もしくはプラスチック材料よりなることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の光学素子。
【請求項５】
前記光束は、波長４００ｎｍから波長８００ｎｍの範囲のうちの単一波長より成る光束であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の光学素子。
【請求項６】
前記複数の微細構造体は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金を陽極酸化する際に形成される細孔を金型表面に形成する金型製造工程と、前記金型を用いて前記細孔を転写させる転写工程とを用いて、形成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の光学素子。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項の光学素子を有することを特徴とする光学系。
【請求項８】
偏向手段と、光源手段から出射した光束を前記偏向手段に入射させる入射光学系と、前記偏向手段からの光束を被走査面の上に結像させる結像光学系と、を有する光走査装置において、
前記入射光学系と前記結像光学系の少なくとも一方は請求項１乃至６の何れか１項に記載の光学素子を有していることを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
請求項８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１０】
請求項８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していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の光走査装置の被走査面に配置され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とを有することを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項１２】
外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラを有していることを特徴とする請求項１１に記載のカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学素子及びそれを用いた光走査装置に関し、特に光学部材の表面（光入出射面）が反射防止機能を有する微細な凸形状の構造体（微細構造体）より成り、反射防止を効果的に行った光学素子に関するものである。さらに本発明は液晶プロジェクタや電子写真機器等の光走査装置やカメラやビデオカメラ等の撮像機器の光学系に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から光走査装置や撮像機器等の光学系に含まれるレンズ等の光学素子は、光学ガラスや光学プラスチック等の透明部材を用いて製作されている。このような透明部材は、屈折率が大きいため、反射率が高くなる。反射率が高いと、像面に到達する有効光量が少なくなってしまうとともに、不要な反射によってゴーストやフレアが生じる。このため、透明部材を用いた光学素子には、反射防止機能を付与することが必要となる。
【０００３】
例えば、光学素子に反射防止機能を付与する手法として、一般的な光学干渉の理論に従って、透明部材の表面に薄膜の誘電体膜を複数層重ねた多層の反射防止膜が知られている。このような反射防止膜の形成方法としては、例えばドライ法（真空成膜法）やウエット法（湿式成膜法）等がある。ドライ法は、蒸着法やスパッタリング法のように、低屈折率の金属フッ化物や金属酸化物を透明部材の表面にコーティングする方法である。また、ウエット法は、ディッピング法やスピンコート法等によって透明部材の表面に低屈折率材料を含むコート液を塗布した後、乾燥や焼成等を行う方法である。
【０００４】
また、反射防止機能を有する光学素子として、光学面が光学素子に入射する光束の波長（以下、「使用波長」と称す。）程度の微細な凹凸形状の構造体（以下、「微細構造体」と称す。）より成るものが知られている。ここで光束の波長は４００ｎｍから８００ｎｍの範囲内の任意の１つである。
【０００５】
微細構造体の形成方法としては、例えばゾル−ゲル法や陽極酸化法を用いて微細凸形状を形成する手法が知られている（特許文献１、２参照）。
【０００６】
特許文献１では、ゾル−ゲル法を用いることで、花弁状アルミナの微細凹凸組織を持つ透明構造体を形成している。特許文献２では、陽極酸化法を利用し、金型に微細な孔を形成し、この孔を透明部材の成形時に転写することで、微細凸形状を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２０２６４９号公報
【特許文献２】特開平２−２５４１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般的な光学干渉の理論に従う反射防止膜は、ドライ法やウエット法のどちらの成膜手法においても、透明部材の加工後に成膜を行うため、製造工程に制約がある。また、特許文献１においても、透明部材加工後にゾル−ゲル法を用いるため、製造工程に制限がある。特許文献２で提案されたような陽極酸化法を利用した、微細構造体の形成手法は、透明部材の成形と同時に反射防止機能を有する微細な凸形状の形成が可能であり、容易に光学素子を作製することが可能である。
【０００９】
しかしながら、実際に、微細な孔の転写により微細な凸形状を形成する場合、金型の凹部に生じる空気溜まりや透明材料の流動性の問題などから、透明材料が微細な孔形状に完全に充填することは難しい。このため、成形により形成された微細な凸形状の高さは低く、高い反射防止性能を有した光学素子が得られないという問題点が生じた。
【００１０】
この問題点を解決する手法として、透明部材が樹脂の場合は、ヒートサイクル成形法がある。また、透明部材がガラスの場合は、高真空条件下で成形を行う手法がある。
【００１１】
しかしながら、これらの方法は、従来の成形法と比較し、成形タクト(成形効率や成形作業時間）が延びること、設備投資も必要であることが考えられ、製造面での優位性が無い。
【００１２】
本発明は光学素子の光学面が反射防止機能を有する複数の微細構造体より成り、光学面全面にわたり高い反射防止性能を有する光学素子及びそれを用いた光走査装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の光学素子は、少なくとも１つの光学面が入射する光束に対して反射防止機能を有する凸形状より成る複数の微細構造体より成る光学素子であって、
前記複数の微細構造体の平均高さをｈ、前記複数の微細構造体の高さｈ／２における断面での平均断面積をＳ、前記複数の微細構造体の高さｈ／２での総面積が、前記光学面の全面積に対しての占める割合をＦとするとき、
７００×ｈ≦Ｓ≦１５００×ｈ
０．５５≦Ｆ≦０．８０
なる条件を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば光学素子の光学面が反射防止機能を有する複数の微細構造体より成り、光学面全面にわたり高い反射防止性能を有する光学素子及びそれを用いた光走査装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例に関わる光学素子の断面を模式的に示した模式図
【図２】本発明の実施例である光学素子の微細構造体の法線方向の断面図及び接線方向の断面図
【図３】本発明の実施例における光走査装置の要部概略図
【図４】本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査断面図
【図５】本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の光学素子は、少なくとも１つの光学面が、それに入射する光束に対して反射防止機能を有する凸形状（又は凹形状）より成る複数の微細構造体より成っている。このとき複数の微細構造体の平均高さｈ、複数の微細構造体の高さｈ／２における接線方向の断面での平均断面積Ｓ、複数の微細構造体の高さｈ／２での総面積が、光学素子の光学面の全面積に対しての占める割合Ｆ等を適切に設定している。
【００１７】
ここで微細構造体とは入射する光束（例えば波長４００ｎｍから波長８００ｎｍ）に対して反射防止機能を有する程度に小さい凹凸形状より成る構造体を言う。また、光学面が凸形状の微細構造体より成ることは、逆に光学面が凹形状の微細構造体より成ると取り扱っても良い。
【００１８】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施例に関わる光学素子の断面を模式的に示した模式図である。
【００２０】
図２(a)，(b)は各々図１における光学素子（透明部材）上の一部(図１に示す範囲１３）の拡大図である。同図(a)は光学素子の光学面に対して法線方向の要部断面図、同図（b）は高さｈ／２おける光学面（入射面）の接線方向の要部断面図である。詳しくは同図(a)は同図(b)に示した直線Ｂにおける要部断面図であり、同図(b)は同図(a)に示した直線Ａにおける要部断面図である。
【００２１】
ここで、高さｈとは凸形状のときは、凸部の底面１１ａから凸部の頂面１１ｂまでの法線方向の距離である。
【００２２】
図１において、１２は光学素子であり、透明部材（ベース部材）よりなり、その光学面は反射防止機能を有する微細な凸形状より成る微細構造体(凸部）１１より成っている。
【００２３】
図２(a)，(b)において、１１−１、１１−２は各々隣り合った微細構造体(凸部）である。ｈは複数の微細構造体（１１−１、１１−２、‥‥）の法線方向の平均の高さ（平均高さ）（以下、「高さ」と称す。）である。Ｓ１、Ｓ２は各々微細構造体１１−１、１１−２の高さｈ／２における光学面に対し接線方向の断面積（以下、「断面積」と称す。）である。Ｇ１、Ｇ２は各々微細構造体１１−１、１１−２の法線方向の高さｈ／２での接線方向における断面形状の重心である。Ｐ１−２は重心Ｇ１から重心Ｇ２までの距離、つまり隣り合った微細構造体１１−１から微細構造体１１−２までの中心間の距離（中心間隔距離）である。
【００２４】
なお、本実施例において、一つ一つの微細構造体１１はどのような形状であっても構わない。また、微細構造体１１の配列は、正規配列であってもランダムであっても構わない。
【００２５】
ここで光学素子１２の光学面の全ての微細構造体１１における高さｈ／２での断面積の平均値(平均断面積）をＳとする。
【００２６】
また、光学素子１２の全ての隣り合う微細構造体間（凸部間）の中心間隔距離（重心Ｇ間の距離）の平均値（平均距離）をＰとする。
【００２７】
また、光学面の全ての微細構造体１１の高さｈ／２での総面積が、光学素子１２の光学面の全面積に対しての占める割合（占有率）をＦとする。以後、このＦを「面積占有率Ｆ」と称す。
【００２８】
従来から光学素子１２の表面に付与される微細構造体１１が、最も高い反射防止効果をもつには、光学素子１２の材料の屈折率をｎ、光学素子１２に入射する光束の波長（使用波長）をλとするとき、微細構造体１１の高さｈが、
【００２９】
【数１】
2010256461.tif 000003
【００３０】
であることが知られている。また、面積占有率Ｆは、ローレンツ−ローレンツの関係から、0.48〜0.5程度であることが知られている。
【００３１】
ところが、実際に成形を行い、微細構造体１１を形成すると、金型の凹部に生じる空気溜まりや透明材料の流動性の問題などから、透明材料が微細な穴形状の奥まで充填せず、高さ方向が低くなる。つまり、面積占有率Ｆは、金型が有する微細孔の幅により決定するため、面積占有率Ｆを0.48〜0.5程度に作製することは可能だが、微細構造体１１の高さｈは最適条件よりも低くなり、高い反射防止性能が得られない。
【００３２】
本発明者の検討の結果、成形における型温度および型内部圧力などの条件が変わらなければ、微細構造体１１の平均断面積Ｓと平均高さｈの比も変わらないことを見出した。これにより、成形条件の変更は行わなくても、使用する金型が有する微細孔の平均断面積Ｓを大きくすることで、平均高さｈを高くし、反射防止性能の向上が図れる。
【００３３】
よって、成形条件の変更による成形タクトの延長などの製造工程を複雑化にすることなく、高い反射防止性能を有した光学素子を提供することができる。
【００３４】
本実施例では上述した如く複数の微細構造体の平均高さをｈ、複数の微細構造体の高さｈ／２における断面での平均断面積をＳ、複数の微細構造体の高さｈ／２での総面積が、光学素子の光学面の全面積に対しての占める割合をＦとする。そのとき、
７００×ｈ≦Ｓ≦１５００×ｈ        ‥‥(1)
０．５５≦Ｆ≦０．８０        ‥‥(2)
なる条件を満足するように各要素を設定している。
【００３５】
条件式(1)は複数の微細構造体の平均断面積Ｓを規定するものである。条件式(1)を逸脱すると高い反射防止性能が得られなく成ってくる。
【００３６】
条件式(2)は面積占有率Ｆを規定するものである。条件式(2)を逸脱すると高い反射防止性能が得られなく成ってくる。
【００３７】
また、平均断面積Ｓが条件式(1)の下限値を越えると面積占有率Ｆをいかなる値に設定しても高い反射防止性能が得られなく成ってくる。
【００３８】
また、本実施例では上述した如く隣接する微細構造体(凸部)間の中心間隔距離の平均値（平均距離）をＰ、光学素子に入射する光束の波長(使用波長）をλ、光学素子の材料の屈折率をｎとする。そのとき、
λ／（２ｎ）≦Ｐ≦λ        ‥‥(3)
なる条件を満足するように各要素を設定している。
【００３９】
なお、本実施例における光学素子に入射する光束の波長(使用波長）は、波長４００ｎｍから波長８００ｎｍの範囲のうちの単一波長（λ=780nm）である。
【００４０】
条件式(3)は隣接する微細構造体間の中心間隔距離の平均値Ｐを規定するものである。条件式(3)の平均値Ｐにより条件式(1)の平均断面積Ｓの最大値が限定される。条件式(3)の下限値を越えると平均断面積Ｓおよび平均高さｈが小さくなり、高い反射防止性能が得られなく成ってくる。また条件式(3)の上限値を越えると回折光が発生して不具合が生じてくる。
【００４１】
本実施例における光学素子は、型を用いた成形により形成されるものであれば、ガラス材料もしくはプラスチック材料のいずれであっても構わない。
【００４２】
また、微細構造体はアルミニウムもしくはアルミニウム合金を陽極酸化する際に形成される細孔を金型表面に形成する金型製造工程と、前記金型を用いて前記細孔を転写させる転写工程とを用いて形成させることができる。
【００４３】
なお、本実施例の光学素子の成形手法は、これに限定されるものではなく、他の成形手法を用いても構わない。
【００４４】
本実施例における光学素子は、例えばカメラやビデオカメラをはじめとする撮像機器の撮像光学系や液晶プロジェクタや電子写真機器の光走査装置の走査光学系等の光学系に適用することができる。
【００４５】
以下に、具体的な実施例を示す。ただし、これらは例に過ぎず、本発明はこれらの実施例の条件に限定されるものではない。
［実施例１］
次に本発明の実施例１について説明する。
【００４６】
本発明の実施例１では、使用波長が780nmのレーザー光源(光源手段）に使用するレンズ（光学素子）について示す。レンズの材料としては、樹脂であるシクロオレフィンポリマー（屈折率n：1.52）を使用した。このとき、最も反射防止効果が高くなる微細構造体の面積占有率Ｆ及び平均高さｈは、それぞれ
Ｆ＝0.49
ｈ＝160nm
である。
【００４７】
レンズ成形用金型に微細孔を付与する方法は、特に限定しない。本実施例では、微細孔を陽極酸化にて作製した。金型面上にプライマー層、アルミニウム層の順に成膜する。それから、リン酸水溶液中にで、直流電源を印加通電し、金型面に垂直な微細孔を作製したあと、印加通電無しでリン酸水溶液中に浸漬し、徐々に食刻させながら孔径を広げた。
【００４８】
得られたレンズ用金型を走査型顕微鏡により観察した。画像処理により、微細孔断面の重心位置から、細孔間の平均距離Ｐを導出したところ、
Ｐ≒400nm
また、微細孔の面積占有率Ｆは、
Ｆ＝0.7
であった。
【００４９】
上記手順により製作した金型を用いて、シクロオレフィンポリマーを射出成形して、波長780nmのレーザー光源用のレンズを得た。このとき、型温度は130℃、樹脂注入時の保圧を1000Kg/cm2とした。
【００５０】
上記製造法により、得られた波長780nmのレーザー光源用のレンズを走査型電子顕微鏡により観察したところ、ランダムに配列した柱状の微細構造体が観察できた。これらの柱状の微細構造体は、光学面の法線方向に向かって立ち、さらに、微細構造体の太さは先端に向かってほぼ一様であることを確認した。
【００５１】
また、画像処理にて、隣接する微細構造体(凸部)間の中心間隔距離の平均値(平均距離）Ｐを導出したところ、
Ｐ＝400nm
であった。さらに、複数の微細構造体(凸部）の平均高さｈ、平均断面積Ｓ、面積占有率Ｆは、それぞれ
ｈ＝112m、
Ｓ＝112000nm2（=1000×h）、
Ｆ＝0.7
であった。これらの値はそれぞれ条件式(1),(2),(3)を満足している。
【００５２】
このレンズの波長780nmにおける反射率を測定したところ、1.2％であり、高い反射防止性能を示した。
［実施例２］
次に本発明の実施例２について説明する。
【００５３】
本発明の実施例２においても、使用波長が780nmのレーザー光源に使用するレンズについて示す。レンズの材料としては、樹脂であるシクロオレフィンポリマー（屈折率n：1.52）を使用した。このとき、最も反射防止効果が高くなる微細構造体(凸部)の面積占有率Ｆ及び平均高さｈは、それぞれ
Ｆ＝0.49
ｈ＝160nm
である。
【００５４】
レンズ成形用金型に微細孔を付与する方法は、特に限定しない。本実施例では、微細孔は陽極酸化にて作製した。金型面上にプライマー層、アルミニウム層の順に成膜する。それから、リン酸水溶液中にで、直流電源を印加通電し、金型面に垂直な微細孔を作製したあと、印加通電無しでリン酸水溶液中に浸漬し、徐々に食刻させながら孔径を広げた。リン酸水溶液中での印加通電と印加通電無しを数回繰り返すことで、深さ方向に徐々に孔径が細くなる金型表面を得た。
【００５５】
得られたレンズ用金型を走査型顕微鏡により観察した。画像処理により、微細孔断面の重心位置から、細孔間の平均距離Ｐを導出したところ、
Ｐ≒500nm
であった。
【００５６】
上記手順により製作した金型を用いて、シクロオレフィンポリマーを射出成形して、波長780nmのレーザー光源用のレンズを得た。このとき、型温度は130℃、樹脂注入時の保圧を1200Kg/cm2とした。
【００５７】
上記製造法により、得られた波長780nmのレーザー光源用のレンズを走査型電子顕微鏡により観察したところ、ランダムに配列した柱状の微細凸形状が観察できた。これらの微細凸形状は、光学面の法線方向に向かって立ち、さらに、微細凸形状の太さは先端が、根元よりも太い錐台形状であることを確認した。
【００５８】
また、画像処理にて、隣接する微細構造体(凸部)間の中心間隔距離の平均値(平均距離）Ｐを導出したところ、
Ｐ＝500nm
であった。さらに、複数の微細構造体(凸部）の平均高さｈ、平均断面積Ｓ、面積占有率Ｆは、それぞれ
ｈ＝126nm、
Ｓ＝175000nm2（=1389×h）、
Ｆ＝0.7
であった。これらの値はそれぞれ条件式(1),(2),(3)を満足している。
【００５９】
このレンズの波長780nmにおける反射率を測定したところ、1.3％であり、高い反射防止性能を示した。
［実施例３］
次に本発明の実施例３について説明する。
【００６０】
本発明の実施例３においても、使用波長が780nmのレーザー光源に使用するレンズについて示す。レンズの材料としては、バリウム系ガラス材料（屈折率n：1.58）を使用した。このとき、最も反射防止効果が高くなる微細構造体(凸部)の面積占有率Ｆ及び平均高さｈは、それぞれ
Ｆ＝0.49
ｈ＝155nm
である。
【００６１】
レンズ成形用金型に微細孔を付与する方法は、特に限定しない。本実施例では、電子線リソグラフィーとドライエッチングを用いた。まず、電子線リソグラフィーにより、金型表面に微細孔パターンを形成した後、ドライエッチングによって、孔の深さ方向を深くした。
【００６２】
得られたレンズ用金型を走査型顕微鏡により観察した。画像処理により、微細孔は、正規配列をしており、深さ方向に徐々に孔径が細くなっていた。微細孔断面の重心位置から、細孔間の平均距離Ｐを導出したところ、
Ｐ≒400nm
であった。
【００６３】
上記手順により製作した金型表面に離型膜を形成してから、モールド成形機において、バリウム系ガラス材料を成形して、波長780nmのレーザー光源用のレンズを得た。
【００６４】
上記製造法により、得られた波長780nmのレーザー光源用のレンズを走査型電子顕微鏡により観察したところ、正規配列した柱状の微細構造体が観察できた。これらの柱状の微細構造体は、光学面の法線方向に向かって立ち、さらに、微細構造体の太さは先端が、根元よりも太い錐台形状であることを確認した。
【００６５】
また、画像処理にて、隣接する微細構造体(凸部)間の中心間隔距離の平均値(平均距離）Ｐを導出したところ、
Ｐ＝400nm
であった。さらに、複数の微細構造体(凸部）の平均高さｈ、平均断面積Ｓ、面積占有率Ｆは、それぞれ
ｈ＝115nm、
Ｓ＝104000nm2（=900×h）、
Ｆ＝0.65
であった。これらの値はそれぞれ条件式(1),(2),(3)を満足している。
【００６６】
このレンズの波長780nmにおける反射率を測定したところ、1.0％であり、高い反射防止性能を示した。
［実施例４］
次に本発明の実施例４について説明する。
【００６７】
図３は、本発明による光学素子を、電子写真機器等の光走査装置内の結像レンズ（光学素子）に適用したときの実施例４の要部概略図である。
【００６８】
同図において、３１は光源手段（半導体レーザー）であり、例えばシングルレーザーもしくはマルチビームレーザー等により成り立っている。３２はコリメーターレンズであり、光源手段３１から放射された光束を平行光束に近い光束に変換している。３３は開口絞りであり、通過光束を制御してビーム形状を整形している。３４はシリンドリカルレンズであり、副走査方向にのみ所定のパワーを有しており、開口絞り３３を通過した光束を副走査断面内で後述する光偏向器３５の偏向面に線像として結像させている。なお、コリメーターレンズ３２やシリンドリカルレンズ３４等の光学要素は入射光学系ＬＡの一要素を構成している。
【００６９】
３５は偏向手段としての光偏向器であり、例えば４面より成るポリゴンミラー（回転多面鏡）より成っており、モータ等の駆動手段により図中矢印Ｃ方向に一定速度で回転している。
【００７０】
３６は集光機能とｆθ特性とを有する結像光学系としてのｆθレンズ系であり、前述した製造方法で製造された第１、第２のｆθレンズ３６ａ，３６ｂより成っている。本実施例では第１、第２のｆθレンズ３６ａ，３６ｂの入射面及び射出面は複数の微細構造体３８より成っている。第１、第２のｆθレンズ３６ａ，３６ｂは、光偏向器５によって偏向走査された画像情報に基づく光束を被走査面としての感光ドラム面７上に結像させている。かつｆθレンズ系３６は副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａと感光ドラム面７との間を共役関係にすることにより、倒れ補正機能を有している。
【００７１】
３７は被走査面としての感光ドラム面である。
【００７２】
本実施例において、半導体レーザー３１から出射した光束はコリメーターレンズ３２により平行光束に近い光束に変換され、開口絞り３３によって該光束（光量）が制限され、シリンドリカルレンズ３４に入射している。シリンドリカルレンズ３４が入射した平行光束のうち主走査断面においてはそのままの状態で射出する。また副走査断面内においては収束して光偏向器３５の偏向面に線像（主走査方向に長手の線像）として結像している。そして光偏向器３５の偏向面で偏向走査された光束は第１、第２のｆθレンズ３６ａ、３６ｂを介して、感光ドラム面３７上にスポット上に結像される。そして光偏向器５を矢印Ｃ方向に回転させることによって、感光ドラム面３７上を矢印Ｄ方向（主走査方向）に等速度で光走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面７上に画像記録を行っている。
【００７３】
上記構成により、ｆθレンズ（光学素子）の入射面での反射光量を抑えてゴーストなどの不具合を防ぎ、あるいは出射面の透過光量を高めることで、高精度、省エネを実現することができる。更に上記構成により反射防止機能を有するｆθレンズを用いることが可能となる。
【００７４】
尚、上記の光走査装置においては、第１、第２のｆθレンズ３６ａ、３６ｂの入射面及び射出面は微細構造体より成る場合を示したが、これに限らず、どのレンズでもよく、また入射面及び射出面の両面に限らず、一方の面であっても良い。
［比較例１］
次に実施例１に対しての比較例１を説明する。
【００７５】
比較例１は、実施例１との比較を行う。実施例１と同様に、比較例１のレンズは、使用波長780nmのレーザー光源に使用し、材料はシクロオレフィンポリマー（屈折率n：1.52）を使用した。このとき、最も反射防止効果が高くなる微細構造体(凸部)の面積占有率Ｆ及び平均高さｈは、それぞれ
Ｆ＝0.49、
ｈ＝160nm
である。
【００７６】
レンズ用金型に微細孔を付与する方法は、実施例１と同様である。ただし、微細孔形状の孔径を広げるため、リン酸水溶液中に浸漬する時間を実施例１の場合よりも短くした。
得られたレンズ用金型を走査型顕微鏡により観察した。画像処理により、微細孔断面の重心位置から、細孔間の平均距離Ｐを導出したところ、
Ｐ≒400nm
であった。また、微細孔の面積占有率Ｆは、
Ｆ＝0.49
であり、最も反射防止効果が高くなる条件であった。
【００７７】
上記手順により製作した金型を用いて、シクロオレフィンポリマーを射出成形して、波長780nmのレーザー光源用のレンズを得た。このとき、型温度、樹脂注入時の保圧は実施例１と同様に、130℃、および1000Kg/cm2とした。
【００７８】
上記製造法により、得られた波長780nmのレーザー光源用のレンズを走査型電子顕微鏡により観察したところ、ランダムに配列した柱状の微細凸形状が観察できた。これらの柱状の微細構造体は、光学面の法線方向に向かって立ち、さらに、微細構造体の太さは先端に向かってほぼ一様であることを確認した。
【００７９】
また、画像処理にて、隣接する微細構造体(凸部)間の中心間隔距離の平均値(平均距離）Ｐを導出したところ、
Ｐ＝400nm
であった。さらに、複数の微細構造体(凸部）の平均高さｈ、平均断面積Ｓ、面積占有率Ｆは、それぞれ
ｈ＝80nm、
Ｓ＝80000nm2（=1000×h）、
Ｆ＝0.5
であった。
【００８０】
比較例１では、平均断面積Ｓと平均高さｈの比は、実施例１と同様であったが、平均高さｈは32nm低いものが作製された。さらに、このレンズの波長780nmにおける反射率を測定したところ、2.1％であり、実施例１よりも反射率が0.9％高く、反射防止効果が劣っている。
［比較例２］
次に実施例２に対しての比較例２を説明する。
【００８１】
実施例２と同様に、比較例２のレンズは、使用波長780nmのレーザー光源に使用し、材料はシクロオレフィンポリマー（屈折率n：1.52）とした。このとき、最も反射防止効果が高くなる微細構造体(凸部)の面積占有率Ｆ及び平均高さｈは、それぞれ
Ｆ＝0.49、
ｈ＝160nm
である。
【００８２】
レンズ用金型に微細孔を付与する方法は、実施例２と同様である。ただし、微細孔形状の孔径を広げるために行うリン酸水溶液中に浸漬の時間を実施例２よりも短くした。
【００８３】
得られたレンズ用金型を走査型顕微鏡により観察した。画像処理にて、微細孔断面の重心位置から、細孔間の平均距離Ｐを導出したところ、
Ｐ≒500nm
であった。
【００８４】
上記手順により製作した金型を射出成形機において、シクロオレフィンポリマーを射出成形して、波長780nmのレーザー光源用のレンズを得た。このとき、型温度、樹脂注入時の保圧は実施例と同様に、130℃、および1200Kg/cm2とした。
【００８５】
上記製造法により、得られた波長780nmのレーザー光源用のレンズを走査型電子顕微鏡により観察したところ、ランダムに配列した柱状の微細凸形状が観察できた。これらの柱状の微細構造体は、光学面の法線方向に向かって立ち、さらに、微細構造体の太さは先端が、根元よりも太い錐台形状であることを確認した。
【００８６】
また、画像処理にて、隣接する微細構造体(凸部)間の中心間隔距離の平均値(平均距離）Ｐを導出したところ、
Ｐ＝500nm
であった。さらに、複数の微細構造体(凸部）の平均高さｈ、平均断面積Ｓ、面積占有率Ｆは、それぞれ
ｈ＝90nm、
Ｓ＝125000nm2（=1389×h）、
Ｆ＝0.5
であった。
【００８７】
平均断面積Ｓと平均高さｈの比は、実施例１と同様であり、平均高さｈは36nm低いものが作製された。さらに、このレンズの波長780nmにおける反射率を測定したところ、2.1％であり、実施例２よりも反射率が0.8％高く、反射防止効果が劣っている。
［比較例３］
次に実施例３に対しての比較例３を説明する。
【００８８】
前述した実施例３では、使用波長が780nmのレーザー光源に使用するレンズについて示しており、またそのレンズの材料としては、バリウム系ガラス材料（屈折率n：1.58）を使用した。
【００８９】
比較例３は実施例３と同様にレンズは使用波長780nmのレーザー光源に使用し、レンズの材料としては、バリウム系ガラス材料（屈折率n：1.58）を使用した。このとき、最も反射防止効果が高くなる微細構造体(凸部)の面積占有率Ｆ及び平均高さｈは、それぞれ
Ｆ＝0.49、
ｈ＝155nm
である。
【００９０】
レンズ成形用金型に微細孔を付与する方法は、実施例３と同様の方法である。
【００９１】
得られたレンズ用金型の微細孔は、正規配列をしており、深さ方向に徐々に孔径が細くなっていた。また、微細孔断面の重心位置から、細孔間の平均距離Ｐを導出したところ、
Ｐ≒400nm
であった。
【００９２】
上記手順により製作した金型表面に離型膜を形成してから、モールド成形機において、バリウム系ガラス材料を成形して、波長780nmのレーザー光源用のレンズを得た。
【００９３】
上記製造法により、得られた波長780nmのレーザー光源用のレンズを走査型電子顕微鏡により観察したところ、正規配列した柱状の微細凸形状が観察できた。これらの柱状の微細構造体は、光学面の法線方向に向かって立ち、さらに、微細構造体の太さは先端が、根元よりも太い錐台形状であることを確認した。
【００９４】
また、画像処理にて、面積占有率Ｆは、もっとも反射率が低減する、
Ｆ＝0.5
であったが、隣接する微細構造体(凸部)間の中心間隔距離の平均値(平均距離）Ｐは
Ｐ＝400nm
であった。さらに、複数の微細構造体(凸部）の平均高さｈ、平均断面積Ｓは、それぞれ
ｈ＝89nm、
Ｓ＝80000nm2（=900×h）、
であった。
【００９５】
比較例３では、平均断面積Ｓと平均高さｈの比は、実施例３と同様であったが、平均高さｈは27nm低いものが作製された。さらに、このレンズの波長780nmにおける反射率を測定したところ、2.0％であり、実施例３よりも反射率が1.0％高く、反射防止効果が劣っている。
【００９６】
このように本実施例では上述した如く従来の成形手法を用いて、透明部材に微細な凸形状を付与することで、成形タクトの延長など、製造が複雑化になることなく、高い反射防止性能を有した光学素子を提供することができる。
【００９７】
［画像形成装置］
図４は、図３に示した構成を有する光走査装置を用いた本発明の画像形成装置の実施形態を示す副走査方向の要部断面図である。図において、符号１０４は画像形成装置を示す。この画像形成装置１０４には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１１７からコードデータDｃが入力する。このコードデータDｃは、装置内のプリンタコントローラ１１１によって、画像データ（ドットデータ）Dｉに変換される。この画像データDｉは、実施例４に示した構成を有する光走査ユニット１００に入力される。そして、この光走査ユニット１００からは、画像データDｉに応じて変調された光ビーム１０３が出射され、この光ビーム１０３によって感光ドラム１０１の感光面が主走査方向に走査される。
【００９８】
静電潜像担持体（感光体）たる感光ドラム１０１は、モータ１１５によって時計廻りに回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム１０１の感光面が光ビーム１０３に対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光ドラム１０１の上方には、感光ドラム１０１の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ１０２が表面に当接するように配置されている。そして、帯電ローラ１０２によって帯電された感光ドラム１０１の表面に、前記光走査ユニット１００によって走査される光ビーム１０３が照射されるようになっている。
【００９９】
先に説明したように、光ビーム１０３は、画像データDｉに基づいて変調されており、この光ビーム１０３を照射することによって感光ドラム１０１の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光ビーム１０３の照射位置よりもさらに感光ドラム１０１の回転方向の下流側で感光ドラム１０１に当接するように配設された現像器１０７によってトナー像として現像される。
【０１００】
現像器１０７によって現像されたトナー像は、感光ドラム１０１の下方で、感光ドラム１０１に対向するように配設された転写ローラ１０８によって被転写材たる用紙１１２上に転写される。用紙１１２は感光ドラム１０１の前方（図４において右側）の用紙カセット１０９内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。用紙カセット１０９端部には、給紙ローラ１１０が配設されており、用紙カセット１０９内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。
【０１０１】
以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙１１２はさらに感光ドラム１０１後方（図４において左側）の定着器へと搬送される。定着器は内部に定着ヒータ（図示せず）を有する定着ローラ１１３とこの定着ローラ１１３に圧接するように配設された加圧ローラ１１４とで構成されている。そして転写部から搬送されてきた用紙１１２を定着ローラ１１３と加圧ローラ１１４の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙１１２上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ローラ１１３の後方には排紙ローラ１１６が配設されており、定着された用紙１１２を画像形成装置の外に排出せしめる。
【０１０２】
図４においては図示していないが、プリントコントローラ１１１は、先に説明したデータの変換だけでなく、モータ１１５を始め画像形成装置内の各部や、後述する光走査ユニット内のポリゴンモータなどの制御を行う。
【０１０３】
［カラー画像形成装置］
図５は図３に示した構成を有する光走査装置を複数用いた本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施例は、光走査装置（光走査光学系）を４個並べ各々並行して像担持体である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。図５において、６０はカラー画像形成装置、６１，６２，６３，６４は各々実施例４に示した構成を有する光走査装置、７１，７２，７３，７４は各々像担持体としての感光ドラム、３１，３２，３３，３４は各々現像器、５１は搬送ベルトである。尚、図５において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。
【０１０４】
図５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。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。
【０１０５】
本実施例におけるカラー画像形成装置は光走査装置（６１，６２，６３，６４）を４個並べ、各々がＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応している。そして各々平行して感光ドラム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ものである。
【０１０６】
本実施例におけるカラー画像形成装置は上述の如く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潜像を各々対応する感光ドラム７１，７２，７３，７４面上に形成している。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。
【０１０７】
前記外部機器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。
【符号の説明】
【０１０８】
１１  微細構造体、１２  光学素子
【図１】
2010256461.tif 000004
【図２】
2010256461.tif 000005
【図３】
2010256461.tif 000006
【図４】
2010256461.tif 000007
【図５】
2010256461.tif 000008