(57)【要約】【課題】従来よりも優れた表面平滑性で成型することができるシリンドリカルレンズ１０を提供する。【解決手段】光回折用の段差パターンとして、互いに大きさの異なる複数の楕円錐体状の台を光軸方向にて同心上に多段に重ねたような多段楕円錐状の段差パターンを有するシリンドリカルレンズ１０において、段差パターン内で最も中心側に位置する段である中心段以外の段については、中心段を無端状に取り囲む形状であって、且つ、長径方向の中央領域で楕円の軌道に沿って湾曲しつつ、長径方向の両端領域でそれぞれ該軌道よりも楕円中心に近い軌道に沿って延びて該中央領域の湾曲箇所に続く形状にした。【選択図】図１２
2010072165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光回折用の段差パターンとして、互いに大きさの異なる複数の楕円錐体状の台を光軸方向にて同心上に多段に重ねたような多段楕円錐状の段差パターンを有する回折レンズにおいて、
上記段差パターン内で最も中心側に位置する段である中心段以外の段については、該中心段を無端状に取り囲む形状であって、且つ、長径方向の中央領域で楕円の軌道に沿って湾曲しつつ、長径方向の両端領域でそれぞれ該軌道よりも楕円中心に近い軌道に沿って延びて該中央領域の湾曲箇所に続く形状にしたことを特徴とする回折レンズ。
【請求項２】
請求項１の回折レンズにおいて、
上記楕円として、次式を具備するものを採用したことを特徴とする回折レンズ。
【数１】
2010072165.tif 000005
【請求項３】
請求項１又は２の回折レンズにおいて、
複数の段にそれぞれ個別に対応する複数の上記楕円として、長径と短径との比が互いに同じであるものを採用したことを特徴とする回折レンズ。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかの回折レンズにおいて、
各段の上記両端領域における形状をそれぞれ、真円の曲率で湾曲させた弧形状にしたことを特徴とする回折レンズ。
【請求項５】
請求項１乃至３の何れかの回折レンズにおいて、
各段の上記両端領域における形状をそれぞれ、上記楕円の短径方向に沿って延びる直線形状と、その直線の両端それぞれ続く弧形状とを組み合わせた形状にしたことを特徴とする回折レンズ。
【請求項６】
表面に光回折用の段差パターンを有する回折レンズを成型するための型部材であって、
請求項１乃至５の何れかの回折レンズの上記段差パターンに対応する成型パターンを具備することを特徴とする型部材。
【請求項７】
ワークに対して旋盤切削によって成型パターンを加工して型部材を得る型部材製造方法において、
旋盤切削により、請求項１乃至５の何れかの回折レンズの上記段差パターンに対応する成型パターンを加工して、請求項１乃至５の何れかの回折レンズを製造することを特徴とする型部材製造方法。
【請求項８】
潜像を担持する潜像担持体と、光源から発した後の回折レンズに通した光ビームにより、該潜像担持体の表面を光走査して該表面に潜像を書き込む潜像書込手段と、該潜像担持体の表面に形成された潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、
上記回折レンズとして、請求項１乃至５の何れかのものを用いた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、光回折用の段差として、互いに大きさの異なる複数の楕円錐体状の台を光軸方向にて同心上に多段に重ねたような多段楕円錐状の段差パターンを有する回折レンズに関するものである。また、かかる回折レンズを成型するための型部材や、回折レンズを搭載した画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザーダイオードなどの光源から発した光ビームを凸レンズ等の屈折レンズに通して結像する光学系においては、温度変化に伴って、光源波長が変化したり、屈折レンズの屈折率が変化したりすると、光学系内における焦点距離が変化する。そして、これにより、色収差と呼ばれる像の大きさや位置の誤差が発生して、像を乱してしまう。
【０００３】
このような像の乱れを抑えるのに有効な手段として、回折レンズが知られている。回折レンズは、レンズ表面にレリーフ（relief）と呼ばれる段差を有しており、段境界の箇所で光を回折させるものである。温度変化に対する光源波長や屈折レンズ屈折率の変化特性とは逆の特性を発揮することから、温度変化に起因する色収差を相殺して、像の乱れを抑えることができる。
【０００４】
図１は、従来の回折レンズの一例を示す斜視図である。この回折レンズ９００は、図中上側の面が光を回折させる回折面になっている一方で、図中下側の面が光を屈折させる凸屈折面になっている。回折面には、互いに大きさの異なる複数の楕円錐台状の凹部を同心上に重ねた多段楕円錐状の凹部パターン９０１からなるレリーフが形成されている。画像形成装置内において、光走査によって感光体に静電潜像を書き込む光書込ユニットの光学系に用いられ、楕円の長径方向を主走査方向に沿わせつつ、短径方向を副走査方向に沿わせる姿勢でセットされる。この回折レンズ９００は、光学系内の各種光学部品の組み付け誤差により、回折レンズにおける主走査方向の光路位置に多少の誤差が生じたとしても、それによる光学特性の変化を抑えることができる。また、複数の光ビームを同時に主走査方向に並べて発射するマルチビーム方式を採用しても、１つの回折レンズ９００によって個々の光ビームを同時に処理することもできる。
【０００５】
同図において、符号Ａ１は、回折レンズ９００の長径方向における光学有効領域を示している。図示のように、長径方向の両端部の領域は、光学有効領域Ａ１から外れており、この領域に光ビームが通されることはない。そこで、図２に示すように、光学有効領域から外れる長径方向の両端部を除外した形状で加工した回折レンズ９１０が知られている（例えば特許文献１に記載のもの）。この回折レンズ９１０によれば、図１に示した回折レンズ９００と同等の機能を発揮しつつ、省スペース化を図ることができる。
【特許文献１】特開２００７−２４８９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この回折レンズ９１０においては、製造時のレンズ成型の工程で用いる金型を、優れた表面平滑性で加工することが困難になる。具体的には、複雑な形状の回折レンズを構成する材料としては、射出成型等による成型で容易に加工することが可能な樹脂を用いるのが一般的である。そして、樹脂の成型では、金型の表面平滑性がそのまま回折レンズの表面平滑性に反映されることから、金型を優れた表面平滑精度で加工する必要がある。先に図１に示したような、楕円の全領域を残した凹部パターンの回折レンズ９００では、金型の回折面成型部９５０が図３に示すような構造になる。互いに大きさの異なる複数の楕円錐台を、大きいものから順に積み重ねたような構造である。このような構造の金型については、図中矢印で示すように、楕円の中心を軸にしてワークを回転させながら、ダイヤモンドバイト９８０でワークを切削する旋盤切削加工において、ワークの回転を停止させることなく各段を連続的に切削加工することが可能である。一方、図２に示したような、楕円の中央領域だけを残した凹部パターンの回折レンズ９１０では、金型の回折面成型部９６０が図４に示すような構造になる。楕円錐状の各段における長径方向の両端部の輪帯を無くした構造である。このような構造の金型を旋盤切削加工する際には、楕円の長径方向の両端部に相当するワーク箇所において、ダイヤモンドバイト９８０とワークとの接離を繰り返すいわゆる断続切削の状態となる。そして、ダイヤモンドバイト９８０とワークとの接離の際に、ダイヤモンドバイト９８０やワークに大きな振動を発生させたり、切り粉をダイヤモンドバイト９８０とワークとの間に巻き込んだりし易くなる。振動が発生すると、ダイヤモンドバイト９８０による切削面を微妙に波立たせるため、切削加工面の表面平滑性を悪化させてしまう。また、切り粉の巻き込みは、切り粉による切削加工面の傷付きによって表面平滑性を悪化させてしまう。このように、振動や切り粉の巻き込みによって表面平滑性を悪化させることから、金型を優れた表面平滑性で加工することが困難になるのである。よって、図２に示した回折レンズ９１０は、優れた表面平滑性で成型することが困難であった。
【０００７】
本発明は以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、次のような回折レンズ、型部材及び画像形成装置を提供することである。即ち、長径方向における省スペース化を図りつつ、従来よりも優れた表面平滑性で成型することができる回折レンズ等である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、光回折用の段差パターンとして、互いに大きさの異なる複数の楕円錐体状の台を光軸方向にて同心上に多段に重ねたような多段楕円錐状の段差パターンを有する回折レンズにおいて、上記段差パターン内で最も中心側に位置する段である中心段以外の段については、該中心段を無端状に取り囲む形状であって、且つ、長径方向の中央領域で楕円の軌道に沿って湾曲しつつ、長径方向の両端領域でそれぞれ該軌道よりも楕円中心に近い軌道に沿って延びて該中央領域の湾曲箇所に続く形状にしたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の回折レンズにおいて、上記楕円として、次式を具備するものを採用したことを特徴とするものである。
【数１】
2010072165.tif 000003
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の回折レンズにおいて、複数の段にそれぞれ個別に対応する複数の上記楕円として、長径と短径との比が互いに同じであるものを採用したことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかの回折レンズにおいて、各段の上記両端領域における形状をそれぞれ、真円の曲率で湾曲させた弧形状にしたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至３の何れかの回折レンズにおいて、各段の上記両端領域における形状をそれぞれ、上記楕円の短径方向に沿って延びる直線形状と、その直線の両端それぞれ続く弧形状とを組み合わせた形状にしたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、表面に光回折用の段差パターンを有する回折レンズを成型するための型部材であって、請求項１乃至５の何れかの回折レンズの上記段差パターンに対応する成型パターンを具備することを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、ワークに対して旋盤切削によって成型パターンを加工して型部材を得る型部材製造方法において、旋盤切削により、請求項１乃至５の何れかの回折レンズの上記段差パターンに対応する成型パターンを加工して、請求項１乃至５の何れかの回折レンズを製造することを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、光源から発した後の回折レンズに通した光ビームにより、該潜像担持体の表面を光走査して該表面に潜像を書き込む潜像書込手段と、該潜像担持体の表面に形成された潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、上記回折レンズとして、請求項１乃至５の何れかのものを用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
これらの発明における回折レンズでは、段差パターンにおける中心段以外の段が、長径方向の両端箇所を中央箇所の楕円軌道よりも楕円中心に近い軌道に沿わせる形状になっているので、先に図１に示したような、各段の長径方向の両端箇所をそれぞれ中央箇所の楕円軌道に沿って湾曲させる回折レンズ９００に比べて、長径方向の省スペース化を図ることができる。
また、回折レンズの段差パターンにおける中心段以外の段が、何れも中心段を無端状に取り囲む形状になっているので、回折レンズを成型するための型部材の段差パターンも、中心段以外の段が、何れも中心段を無端状に取り囲む形状になる。このような型部材については、先に図３に示した金型の回折面対応部９５０と同様に、旋盤切削加工において、ワークと切削加工具とを繰り返し接離させる断続切削を引き起こすことなく、切削加工具を連続的にワークに接触させたままで旋盤切削加工を行うことが可能であるので、断続切削に起因する型の表面平滑性の悪化を回避する。これにより、型部材として、優れた表面平滑性のものを容易に切削加工することが可能になるので、回折レンズを優れた表面平滑性で成型することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した画像形成装置、回折レンズ、金型及び金型製造方法の実施形態について説明する。
図５は、実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。この画像形成装置は、周知の電子写真プロセスによってトナー像を形成するものである。そして、潜像担持体たるドラム状の感光体５０の周りに、帯電装置５１、現像装置５２、転写ローラ５３、クリーニング装置５４等を備えている。感光体５０は、表面に有機感光層が被覆されたものであり、暗中にて図中時計回り方向に回転駆動される。そして、帯電装置５１によって表面が一様帯電せしめられる。一様帯電後の感光体５０表面は、潜像書込装置としての光書込装置１によって光走査されることで、静電潜像を担持する。この静電潜像は、周知の一成分現像方式あるいは二成分現像方式を採用した現像装置５２によって現像されてトナー像になる。
【００１１】
転写ローラ５３は、感光体５０の表面に当接して転写ニップを形成している。この転写ニップにおいては、転写ローラ５３に対して転写バイアスが印加されることで、転写ローラ５３と感光体５０の画像部との間に転写電界が形成される。
【００１２】
画像形成装置の筺体に対しては、記録紙Ｐを複数枚重ねた紙束の状態で収容する給紙カセット５５が着脱されるようになっている。給紙カセット５５内の記録紙Ｐは、給紙ローラ５５ａの回転駆動によって１枚ずつ給紙路に送り出される。そして、給紙路の末端付近に配設されたレジストローラ対５６のレジストニップに挟み込まれる。
【００１３】
レジストローラ対５６は、レジストニップに挟み込んだ記録紙Ｐを、感光体５０上のトナー像に重ね合わせ得るタイミングで、上述した転写ニップに向けて送り出す。転写ニップに挟み込まれた記録紙Ｐには、転写電界やニップ圧の作用により、感光体５０上のトナー像が静電転写される。このようにしてトナー像が転写された記録紙Ｐは、定着装置５７によって表面のトナー像の定着処理が施された後、排紙ローラ対５８を経て、機外のスタックトレイ５９上に排紙される。
【００１４】
転写ニップを通過した後の感光体５０表面には、記録紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。この転写残トナーは、クリーニング装置５４によって感光体５０表面から除去される。その後、感光体５０表面は、図示しない除電ランプによって除電された後、帯電装置５１によって再び一様帯電せしめられる。
【００１５】
図６は、光書込装置１の光学系を示す斜視図である。図示のように、光書込装置１は、レーザーダイオード等からなる光源２、カップリングレンズ３、アパーチャ４、シリンドリカルレンズ１０、ポリゴンミラー５、走査レンズ６等を有している。光源２から放射された光ビームはカップリングレンズ３により、以後の光学系にカップリングされる。カップリングレンズ３を透過した光ビームは、アパーチャ４の開口部を通過する際に光束周辺部を遮断されてビーム整形され、結像光学部品であるシリンドリカルレンズ１０に入射する。シリンドリカルレンズ１０は、パワーのない方向を主走査方向に向け、副走査方向には正のパワーを有し、入射してくる光ビームを副走査方向に集束させて、回転するポリゴンミラー５の偏向反射面上に結像させる。光ビームは、ポリゴンミラー５の等速回転に伴って偏向編者面で等角速度的に主走査方向に偏向せしめられながら、１枚の走査レンズ６を透過する。これにより、光ビームによる主走査を可能にしている。
【００１６】
実施形態に係る画像形成装置においては、シリンドリカルレンズ１０として、回折面を有する回折レンズからなるものを用いている。ここで、先に、図２に示した従来の回折レンズ９１０の問題点について、補足説明をしておく。上述したように、図２の回折レンズ９１０を成型するためには、図４に示したような回折面成型部９６０を有する金型が必要になるが、その旋盤切削加工が断続旋削の状態になってしまう。断続切削の状態では、工具の摩耗、チッピングの進行、切り取り深さの変動が助長されて型の表面平滑性を悪化させることに加えて、ワークとの接離に伴う衝撃によってバイトの寿命を短くするという問題も引き起こす。更には、スクラッチの発生要因ともなるため、余分な回折光やゴースト光を誘発する要因にもなっていた。これは多数個の型部材を１回の段取りで連続加工する場合には特に大きな問題となってくる。
【００１７】
金型の長径方向の両端に、ヤトイと呼ばれる補助部材を接続して、ワークとヤトイとの一体物を旋盤切削加工すれば、断続切削の発生を回避することは可能である。しかしながら、このような方法では、ワークとヤトイの間の段差やスキマを数ミクロン以下に留める必要があり、コストや手間の観点から実現が困難であった。
【００１８】
図７は、シリンドリカルレンズ１０を示す平断面図である。回折レンズとしてのシリンドリカルレンズ１０は、一方の面が凹状に窪む回折面になっているのに対し、他方の面が凸状に突出する屈折面になっている。回折面側には、互いに大きさの異なる複数の楕円錐台状の凹部を同心上に重ねた多段楕円錐状の凹部パターン１１からなるレリーフが形成されている。画像形成装置内では、楕円の長径方向を主走査方向に沿わせつつ、短径方向を副走査方向に沿わせる姿勢でセットされる。以下、図示のシリンドリカルレンズ１０において、長径方向における図中Ａ２で示した領域を、中央箇所という。また、この中央箇所Ａ２よりも外側の箇所を、端部箇所や両端箇所という。
【００１９】
シリンドリカルレンズ１０の段差パターンとしての凹部パターン１１における全領域のうち、レンズの中央箇所のパターン箇所においては、それぞれの段の形状を楕円軌道に沿って湾曲させるパターンになっている。図８は、シリンドリカルレンズ１０の中央箇所に採用されている楕円軌道を、レンズ中央箇所に留めずに、そのまま長径方向の両端まで延長した場合の楕円パターンを示す模式図である。図中点線で囲った領域が、シリンドリカルレンズ１０の中央箇所に相当する。楕円パターンは、シリンドリカルレンズ１０の中央箇所から、両端側に向けてそれぞれある程度の長さで延出することがわかる。
【００２０】
図９は、図８に示した楕円パターンと、シリンドリカルレンズ１０の中央箇所と両端箇所との境界において、同楕円パターンに対して短径方向で同期させた同心円パターンとを示す模式図である。また、図１０は、同楕円パターンの一端側と、同心円パターンとを示す拡大模式図である。図示の同心円パターンにおける個々の稜線は、レンズの中央箇所と両端箇所との境界に相当する位置で、楕円パターンの稜線にピタリと重ねるように、描かれたものである。同心円パターンにおける個々の円の半径は、楕円パターンの個々の稜線の前記位置における短径と同じになっている。これらの図からわかるように、レンズの中央箇所と両端箇所との境界において、中央箇所の楕円パターンに対して短径方向で同期させた同心円パターンを重ねると、その同心円パターンの前記境界から楕円長径方向端側に向けての突出量が、楕円パターンに比べて遙かに小さくなることがわかる。図１１は、図８に示した楕円パターンにおける点線枠内の箇所と、前述した同心円パターンの前記境界から楕円長径方向端側への突出箇所とを合成した合成パターンを示す模式図である。この合成パターンは、図中点線で示した楕円パターンの軌道との比較からわかるように、図８に示した楕円パターンに比べて、長径方向のサイズを小さくしつつ、個々のパターン稜線を途切れさせることなく、無端状に連続させている。
【００２１】
図１２は、実施形態に係るシリンドリカルレンズ１０の長径方向の片側端部を示す拡大平面図である。シリンドリカルレンズ１０の凹部パターン１１としては、図１１に示した合成パターンを採用している。なお、図１２においては、楕円軌道を長径方向の両端まで延出させた凹部パターンを採用した従来の回折レンズ９００（図１のレンズ）を点線で重ねて示している。このシリンドリカルレンズ１０における長径方向の光学有効領域、即ち、中央箇所Ａ２の長径方向の長さ（主走査方向長さ）は、１２［ｍｍ］（中心から±６ｍｍ）である。また、短径方向の長さ（副走査方向長さ）は、３［ｍｍ］（中心から±１．５ｍｍ）である。主走査方向の光学有効領域を長くしたのは、シリンドリカルレンズ１０に対して２つのレーザービームを主走査方向に並べて同時に入射させるマルチビーム方式を採用しているからである。
【００２２】
レンズ中央箇所の楕円軌道をそのまま長径方向の端部側まで延出させた、従来の回折レンズ９００の場合、実施形態に係るシリンドリカルレンズ１０における中央箇所と端部箇所との境界Ｋ０からレンズ端Ｋ１までの長さがＬ１になっている。これに対し、実施形態に係るシリンドリカルレンズ１０では、境界Ｋ０からレンズ端Ｋ２までの長さがＬ１の半分以下のＬ２で済んでいる。例えば、Ｌ１が３．５［ｍｍ］であるのに対し、Ｌ２は１［ｍｍ］である。
【００２３】
樹脂レンズの場合、外壁から０．５［ｍｍ］程度の領域は成形時の転写が難しくスキン層などの歪みが生じ易い。このため、光学有効領域の外側に０．５［ｍｍ］程度の余肉をつけてレンズ外形寸法を設定するのが一般的であるので、１［ｍｍ］というＬ２の長さは、従来比で実質０．５［ｍｍ］程度であり、中央箇所だけとしていた例えば図２に示した回折レンズ９１０と比べても、ほぼ同じサイズであると言える。
【００２４】
このような構成のシリンドリカルレンズ１０は、図１２から明らかなように、段差パターンである凹部パターンの中央箇所における楕円軌道をそのまま端部まで延出させた従来の回折レンズ９００に比べて、長径方向の省スペース化を図ることができる。
【００２５】
また、図７に示すように、凹部パターンにおける最も中心側の中心段（図７の平面図のパターンで最内部に位置している楕円）以外の段が、何れも中心段を無端状に取り囲む形状になっている。このようなシリンドリカルレンズ１０を成型するための金型の段差パターンも、中心段以外の段が、何れも中心段を無端状に取り囲む形状になる。そして、このような金型については、後述するように、旋盤切削加工において、ワークと切削加工具とを繰り返し接離させる断続切削を引き起こすことなく、切削加工具を連続的にワークに接触させたままで旋盤切削加工を行うことが可能である。
【００２６】
図１３は、図８に示した楕円パターンの長径／短径比を説明する模式図である。図７に示した実施形態に係るシリンドリカルレンズ１０においては、凹部パターン１１の中央箇所の楕円軌道として、図８に示した楕円パターンの軌道を採用している。この楕円パターンは、図示のように、どの稜線（段）においても、長径／短径の比か同じになっている。この比は、主走査方向曲率半径／副走査方向曲率半径の平方根と一致する。実施形態では、３００／１０の平方根となり，比は５．５である。この比率は稜線（段）にかかわらず一定であり、数３で示す式のような関係となっている。
【数３】
2010072165.tif 000004
【００２７】
このような数式の条件を満たしたシリンドリカルレンズ１０を用いた光学系でレーザービームの光量分布を評価したところ、長方形の評価領域において対角線方向のサイドローブが充分に小さくなることが、シミュレーションと実験でともに確認された。
【００２８】
図１４は実施形態に係るシリンドリカルレンズ１０を成型するための金型における回折面成型部８００を示す平断面図である。回折面成型部８００の材料としては、ステンレス鋼からなる母材の表面に無電解ニッケルメッキ層を設けたものを用いている。その無電解ニッケルメッキ層に、回折面の凹部パターンに対応する段状の凸部パターン８０１を形成している。
【００２９】
凸部パターン８０１における各段は、高さ方向に立ち上がるバックカット面と呼ばれる側面を有しており、この側面が各段の平面の外縁（稜線）となっている。バックカット面には、型からの成型品の離型性を向上させたり、型の加工性を向上させたりする観点から、５〜１０［°］程度の抜き勾配が設けられている。
【００３０】
回折面成型部８００の主走査方向曲率半径Ｒｍや副走査方向曲率半径Ｒｓは、レンズの集光機能あるいは発散機能に基づいて決定される。例えば、同図において、回折面成型部８００の縦断面（Ｘ−Ｙ断面）の角部を結んで得られる弧の半径である主走査方向曲率半径Ｒｍは、３００［ｍｍ］である。また、回折面成型部８００の横断面（Ｙ−Ｚ断面）の角部を結んで得られる弧の半径である副走査方向曲率半径Ｒｓは、１０［ｍｍ］である。設計手順としては、まず、主走査方向曲率半径Ｒｍと副走査方向曲率半径Ｒｓとを決定する。それぞれの曲率半径で湾曲する円弧を設計段差で分割して、階段状の断面形状を特定する。レンズでは角部頂点となる一方で、金型では凹みの角隅部となる形状である。その角部頂点と光軸中心（ＸＺ断面ではＺ軸、ＹＺ断面ではＹ軸）までの距離が、各段差での楕円プロファイルの長軸と短軸に相当する。この長軸の値をa、短軸の値をｂとして、「ｘ２／ａ２＋ｙ２／ｂ２＝１」の公式に基づいて、曲率半径で定義されていない箇所の光軸方向からみた楕円輪郭を決定する。
【００３１】
図１５（ａ）は、回折面成型部８００の主走査方向曲率半径Ｒｍを説明する模式図である。また、図１５（ｂ）は、回折レンズの主走査方向曲率半径Ｒｍを説明する模式図である。これらの図において、主走査方向曲率半径Ｒｍで湾曲する円軌道に、各段の稜線を位置させつつ、各段のバックカット面の高さをｄにするように、ワークを切削加工する。なお、ＲｍとＲｓのサフィックスｍとＳはそれぞれｍａｉｎとｓｕｂの頭文字である。また、高さｄは１［μｍ］程度である。この高さｄは、レンズ材料の屈折率と光源の波長から算出されるものである。円軌道と各段の稜線との交点でバイトなどの切削加工具をレンズ厚さ方向（Ｙ方向）に高さｄだけ押し当てることで、狙いの回折面に加工することができる。但し、実際には、切削加工具をＹ方向に沿って押し込むのではなく、上述した抜き勾配に沿って押し込む。副走査方向の断面についても、同様の手順によって狙いの回折面を得ることができる。
【００３２】
図１４に示したように、金型の回折面成型部８００の凸部パターン８０１は、中心段以外の段が、何れも中心段を無端状に取り囲む形状になる。そして、このような凸部パターン８０１については、旋盤切削加工において、ワークと切削加工具とを繰り返し接離させる断続切削を引き起こすことなく、切削加工具を連続的にワークに接触させたままで旋盤切削加工を行うことが可能である。よって、高価な高剛性加工機が準備出来ない環境や、被加工面の形状に対応させて非常に細い切削加工具しか使用できない場合などでも、切削加工具を破損することなく、高い形状精度で金型を切削加工することができる。また、切削加工具とワークとの接離に伴う振動による加工面の波打ちや、切削加工具とワークとの間への切り粉の巻き込みなどを発生させることがないので、加工面を優れた表面平滑性で仕上げることができる。
【００３３】
図１６は、旋盤切削装置を示す斜視図である。同図において、ワーク２０としては、マルテンサイト系ステンレス鋼からなる母材の表面に、無電解ニッケルメッキからなるメッキ層を被覆したものを用いている。このメッキ層に回折面に対応する凸部パターンを旋盤切削加工する。ワークは、ワークターンテーブル９８３上に固定されており、このワークターンテーブル９８３は、主走査方向に相当する図中矢印Ｘ方向に移動可能なＸテーブル９８２上において図中反時計回り方向（矢印α方向）に回転駆動するようになっている。一方、単結晶ダイヤモンドからなる切削加工具としてのバイト９８１は、支持アーム９８５に把持されており、この支持アーム９８５はバイト９８１をレンズ厚み方向に沿った図中Ｙ方向に移動させることができる。また、支持アーム９８５は、図中矢印β方向いｎ回転可能なアームターンテーブル９８５に支持されており、更にこのアームターンテーブル９８５は副走査方向に相当する図中矢印Ｚ方向に移動する支持板９８４に固定されている。このような旋盤切削加工装置により、ワーク２０に凸部パターンを加工することができる。
【００３４】
単結晶ダイヤモンドからなるバイト９８１は、先端を直線稜線とした平バイトであり、その刃先の幅は０．２［ｍｍ］程度である。アームターンテーブル９８５の回転によって矢印β方向の角度が微調整されることで、刃の稜線がＹ方向と直交する方向に位置決めされ。回折面のパターンの各段における平面の幅がバイト９８１の幅を超える場合には、その幅方向にピックフィードしてα軸Ｘ軸の同期制御を行うことでバイト９８１の角部をパターン稜線に沿って動作させる。
【００３５】
図１７は、シリンドリカルレンズ１０の変形例を示す拡大平面図である。この変形例においては、長径方向の両端箇所におけるパターンとして同心円パターンの半分からなる弧パターンを用いる代わりに、次のようなパターンを用いている。即ち、各稜線についてそれぞれ、楕円パターンの境界Ｋ０における短径方向に沿って延びる直線形状と、その直線の両端それぞれ続く弧形状とを組み合わせて、楕円パターンの中央箇所における対応する稜線に繋げるようにした形状である。このようなパターンでは、実施形態のような弧パターンに比べて、境界Ｋ０からレンズ端までの長さを短くして、省スペース化を図ることができる。例えば、図示の境界Ｋ０からレンズ端までの長さＬ３は、０．６［ｍｍ］であり、実施形態における長さＬ２の半分程度になっている。
【００３６】
以上、実施形態に係るシリンドリカルレンズ１０においては、段差パターンの各段の長径方向における中央領域の形状に採用する楕円として、数３で示した数式を具備するものを採用している。かかる構成では、上述したように、サイドローブを十分に小さく抑えることができる。
【００３７】
また、実施形態に係るシリンドリカルレンズ１０においては、段差パターンの複数の段にそれぞれ個別に対応する複数の楕円として、長径と短径との比が互いに同じであるものを採用している。かかる構成では、上述したように、各段の縁部をほぼ同一形状にして、加工性を高めることができる。
【００３８】
また、実施形態に係るシリンドリカルレンズ１０においては、段差パターンの各段について、短径方向の両端領域における形状をそれぞれ、真円の曲率で湾曲させた弧形状にしている。かかる構成では、バイトの移動制御において急な加速減速を必要としないため、特殊な高速制御機でなくとも加工を実施可能である
【００３９】
また、変形例に係るシリンドリカルレンズ１０においては、段差パターンの各段について、短径方向の両端領域における形状をそれぞれ、中央領域の楕円の短径方向に沿って延びる直線形状と、その直線の両端それぞれ続く弧形状とを組み合わせた形状にしている。かかる構成では、上述したように、実施形態に係るシリンドリカルレンズ１０よりも省スペース化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】従来の回折レンズの第１例を示す斜視図。
【図２】従来の回折レンズの第２例を示す斜視図。
【図３】同第１例の回折レンズを成型するための金型の回折面成型部を示す斜視図。
【図４】同第２例の回折レンズを成型するための金型の回折面成型部を示す斜視図。
【図５】実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図。
【図６】同画像形成装置の光書込装置の光学系を示す斜視図。
【図７】同光学系のシリンドリカルレンズを示す平断面図。
【図８】同シリンドリカルレンズの凹部パターンにおける長径方向の中央箇所に採用されている楕円軌道を長径方向の両端まで延長した場合の楕円パターンを示す模式図。
【図９】同シリンドリカルレンズの中央箇所と両端箇所との境界において、同楕円パターンに対して短径方向で同期させた同心円パターンを示す模式図。
【図１０】同楕円パターンの一端側と、同真円パターンとを示す拡大模式図。
【図１１】同楕円パターンにおける中央箇所と、前述した同心円パターンの上記境界から楕円長径方向端側への突出箇所とを合成した合成パターンを示す模式図。
【図１２】実施形態に係るシリンドリカルレンズの長径方向の片側端部を示す拡大平面図。
【図１３】同楕円パターンにおける長径／短径比を説明する模式図。
【図１４】実施形態に係る金型の回折面成型部を示す平断面図。
【図１５】（ａ）は、同回折面成型部の主走査方向曲率半径Ｒｍを説明する模式図。（ｂ）は、回折レンズの主走査方向曲率半径Ｒｍを説明する模式図。
【図１６】実施形態に係る金型製造方法に用いられる旋盤切削加工装置を示す斜視図。
【図１７】変形例に係るシリンドリカルレンズを示す拡大平面図。
【符号の説明】
【００４１】
１：光書込装置（潜像書込手段）
１０：シリンドリカルレンズ（回折レンズ）
５０：感光体（潜像担持体）
５２：現像装置（現像手段）
８００：回折面成型部（型部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年9月18日(2008.9.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
図１３は、図８に示した楕円パターンの長径／短径比を説明する模式図である。図７に示した実施形態に係るシリンドリカルレンズ１０においては、凹部パターン１１の中央箇所の楕円軌道として、図８に示した楕円パターンの軌道を採用している。この楕円パターンは、図示のように、どの稜線（段）においても、長径／短径の比か同じになっている。この比は、主走査方向曲率半径／副走査方向曲率半径の平方根と一致する。実施形態では、３００／１０の平方根となり，比は５．５である。この比率は稜線（段）にかかわらず一定であり、次式のような関係となっている。
【数２】
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