(57)【要約】    【課題】  フレアーやゴーストの元となるレンズ面でのフレネル（表面）反射を低減させることができる光学素子及びそれを有する走査光学系を得ること。    【解決手段】  少なくとも１つの光学面に微細構造格子を設けた光学素子であって、該微細構造格子は光束の入射角度に応じた反射防止作用を有する構成より成っていること。【選択図】    図２
2008116965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源手段と、前記光源手段から射出された光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学手段と、を有する走査光学系において、
前記結像光学手段は、０次格子である微細構造格子が光学面を形成する基板と一体的に形成された樹脂製の成形レンズを備え、
前記被走査面上の所定像高に達する光束が前記微細構造格子を通過する中心からの主走査方向の位置ｙにおける格子ピッチをＰｙ、前記光源手段から射出された光束の波長をλ、前記位置ｙでの光束の入射角度をθｉ、前記微細構造格子の入射側の媒質の屈折率をＮｉ、前記微細構造格子の出射側の媒質の屈折率をＮｓとするとき、
Ｐｙ＜λ／（Ｎｓ＋Ｎｉ・sinθｉ）
を満足し、
画角を、主走査断面内において前記微細構造格子を設けた光学面に入射する光線の主光線と前記走査光学系の光軸との成す角度と定義し、
前記微細構造格子を設けた光学面の各画角における反射率の最大値をＲｍａｘとするとき、
Ｒｍａｘ≦１（％）
なる条件を満たすように、前記微細構造格子を設けた光学面への各画角の光束の入射角度に応じて前記微細構造格子の軸外の格子ピッチを前記微細構造格子の軸上の格子ピッチより小さくしていることを特徴とする走査光学系。
【請求項２】
前記微細構造格子は、主走査断面内において、前記走査光学系の複数の光学面のうち前記入射角度が最大になる光学面に設けられることを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。
【請求項３】
前記微細構造格子は、前記走査光学系の複数の光学面のうち前記偏向手段に最も近い面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。
【請求項４】
前記微細構造格子は、前記走査光学系の複数の光学面のうち前記被走査面に最も近い面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の走査光学系と、前記被走査面に配置された感光体と、前記走査光学系で走査された光束によって前記感光体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６】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の走査光学系と、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走査光学系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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光束の入射角度に応じた反射防止作用を有する光学素子を有する走査光学系に関する。この他本発明は光源手段から射出した光束を光偏向器（偏向手段）で偏向させ、ｆθ特性を有し、かつ微細構造格子を設けた光学素子を含む走査光学手段を介して被走査面上を光走査して画像情報を記録するようにした装置に関する。例えば電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタやデジタル複写機、そしてマルチファンクションプリンタ（多機能プリンタ）等の画像形成装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザービームプリンター（ＬＢＰ）等の走査光学系においては画像信号に応じて光変調された光源手段から出射された光束を、例えばポリゴンミラーから成る光偏向器により周期的に偏向させている。そして、ｆθ特性を有する結像光学系によって感光性の記録媒体面上にスポット状に集束させ光走査して画像記録を行っている（特許文献１、２）。
【０００３】
図１１は従来の走査光学系の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。
【０００４】
同図において９１は光源手段であり、例えば半導体レーザー等より成っている。９２はコリメーターレンズであり、光源手段９１から射出された発散光束を略平行光束に変換している。９３は開口絞りであり、通過光束を制限してビーム形状を整形している。９４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９３を通過した光束を副走査断面内で後述する光偏向器９５の偏向面（反射面）９５ａにほぼ線像として結像させている。
【０００５】
９５は偏向手段としての光偏向器であり、例えば４面構成のポリゴンミラー（回転多面鏡）より成っており、モーター等の駆動手段（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度で回転している。
【０００６】
９６は集光機能とｆθ特性とを有する走査光学手段としての走査レンズ系であり、第１、第２の２枚の走査レンズ９６ａ，９６ｂより成っている。そして、光偏向器９５によって反射偏向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９７上に結像させている。更に、副走査断面内において光偏向器９５の偏向面９５ａと感光ドラム面９７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。
【０００７】
同図において半導体レーザー９１から出射した発散光束はコリメーターレンズ９２により略平行光束に変換され、開口絞り９３によって通過光束を制限してビーム形状を整形し、シリンドリカルレンズ９４に入射している。シリンドリカルレンズ９４に入射した略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９５の偏向面９５ａにほぼ線像（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９５の偏向面９５ａで反射偏向された光束は第１、第２の走査レンズ９６ａ，９６ｂを介して感光ドラム面９７上にスポット状に結像されている。そして、該光偏向器９５を矢印Ａ方向に回転させることによって、該感光ドラム面９７上を矢印Ｂ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９７上に画像記録を行なっている。
【特許文献１】特開２０００−２０６４４５号公報
【特許文献２】特開２００１−６６５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記の従来の走査光学系においては以下に示す課題を有する。
【０００９】
近年、走査光学系の走査光学手段（走査レンズ系）は、非球面形状を構成しやすく製造しやすいプラスチックで生産されることが一般的になってきている。ところがプラスチックレンズは技術的、コスト的な理由からレンズ面に反射防止コートを施すことが困難であり、各レンズ面でのフレネル反射が発生してしまう。
【００１０】
図１２は、例えば屈折率ｎ＝１．５２４の樹脂光学部材に光束を入射させたときのＰ偏光およびＳ偏光の反射率の角度依存性を示した説明図である。同図に示すように各光学面（レンズ面）におけるフレネル反射は入射角によって数％から１０％以上の大きなものとなる。
【００１１】
したがって、反射防止コートを省略したレンズ面で生じるフレネル反射光が、他のレンズ面で反射して最終的に被走査面に到達してゴーストとなる。
【００１２】
例えば、第１のケースとして、軸上光束に対しては第１、第２の走査レンズ９６ａ、９６ｂのそれぞれの入射面、出射面のうち、任意の２面間で多重反射して被走査面９７に到達してしまう。
【００１３】
第２のケースとして、図１１に示すように第１、第２の走査レンズ９６ａ、９６ｂのうち、比較的光偏向器９５に近いレンズ面９６ａ１が凹面形状で入射光束が垂直に近いと、このレンズ面９６ａ１でのフレネル反射光が光偏向器９５に戻る。この結果、該光偏向器９５の偏向面（反射面）９５ａで反射して走査光学手段９６を通過後、被走査面９７上に到達してゴーストとなってしまう。レーザービームプリンタ（ＬＢＰ）の画像形成方式にもよるが、ゴースト光が正規の光束に対して、概ね１％を越えると画像劣化が顕著になってくる。
【００１４】
また第３のケースとして、被走査面の位置に配した感光ドラム（感光体）の表面９７で反射された表面反射光が第１、第２の走査レンズ９６ａ、９６ｂのそれぞれの入射面、出射面のいずれかで表面反射し、再度感光ドラムにもどってフレアー光になることがある。特に影響が大きいのは被走査面９７に近い第２の走査レンズ９６ｂの出射面９６ｂ２である。
【００１５】
従来はこれらのケースに対して、ゴースト光の影響を低減するため、パワー配置を調整し被走査面上でゴースト光が集光しないように設計しており、この結果、設計自由度が束縛されてしまっていた。
【００１６】
別の方法として、透過光量を最適化する方法が特許文献１、２等で提案されている。
【００１７】
特許文献１では走査光学手段の中に設けられた回折格子面の回折効率を適時設定することで解決を試みている。すなわち、倍率色収差補正やピント補正を目的に所望のパワー配分として所望のピッチで格子が刻まれ、かつ回折格子面の格子の高さ（深さ）を適時設定している。これにより使用する回折光（１次回折光）の回折効率を軸上と軸外で変化させ、他の屈折面で生じる透過率の変化と打ち消しあうようにしている。
【００１８】
しかしながらこの方法では、使用する回折光の回折効率を減少させると、別の次数の回折光（不要回折光ともいう。）が増大してしまう。増大した別の次数の回折光は適時遮光壁などを設けて遮らないと被走査面上に達してしまい、フレアー光になり画像の劣化の要因となってしまう。
【００１９】
特許文献２では、折り返しミラーの位置と感光ドラムへの入射角度を工夫して、被走査面の位置に配した感光ドラムの表面で反射された表面反射光が走査レンズに戻らない条件を開示している。しかしながら、これも設計上、パーツ（光学素子）の配置に対して制約となってしまっている。
【００２０】
本発明はフレアーやゴーストの元となるレンズ面でのフレネル（表面）反射を低減させることができる光学素子を有する走査光学系の提供を目的とする。
【００２１】
この他、本発明はコーティングなどの追加工程を増やすことなく、レンズ面でのフレネル反射を低減させることができる光学素子を有する走査光学系の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
請求項１の発明の走査光学系は、光源手段と、前記光源手段から射出された光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学手段と、を有する走査光学系において、
前記結像光学手段は、０次格子である微細構造格子が光学面を形成する基板と一体的に形成された樹脂製の成形レンズを備え、
前記被走査面上の所定像高に達する光束が前記微細構造格子を通過する中心からの主走査方向の位置ｙにおける格子ピッチをＰｙ、前記光源手段から射出された光束の波長をλ、前記位置ｙでの光束の入射角度をθｉ、前記微細構造格子の入射側の媒質の屈折率をＮｉ、前記微細構造格子の出射側の媒質の屈折率をＮｓとするとき、
Ｐｙ＜λ／（Ｎｓ＋Ｎｉ・sinθｉ）
を満足し、
画角を、主走査断面内において前記微細構造格子を設けた光学面に入射する光線の主光線と前記走査光学系の光軸との成す角度と定義し、
前記微細構造格子を設けた光学面の各画角における反射率の最大値をＲｍａｘとするとき、
Ｒｍａｘ≦１（％）
なる条件を満たすように、前記微細構造格子を設けた光学面への各画角の光束の入射角度に応じて前記微細構造格子の軸外の格子ピッチを前記微細構造格子の軸上の格子ピッチより小さくしていることを特徴としている。
【００２３】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記微細構造格子は、主走査断面内において、前記走査光学系の複数の光学面のうち前記入射角度が最大になる光学面に設けられることを特徴としている。
【００２４】
請求項３の発明は請求項１の発明において、前記微細構造格子は、前記走査光学系の複数の光学面のうち前記偏向手段に最も近い面に設けられていることを特徴としている。
【００２５】
請求項４の発明は請求項１の発明において、前記微細構造格子は、前記走査光学系の複数の光学面のうち前記被走査面に最も近い面に設けられていることを特徴としている。
【００２６】
請求項５の発明の画像形成装置は、請求項１乃至４の何れか一項に記載の走査光学系と、前記被走査面に配置された感光体と、前記走査光学系で走査された光束によって前記感光体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している。
【００２７】
請求項６の発明の画像形成装置は、請求項１乃至４の何れか一項に記載の走査光学系と、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走査光学系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している。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば前述の如く光束の入射角度に応じた反射防止作用を有する構成より成る微細構造格子を設けた光学素子を走査光学系に適用している。これにより、フレアーやゴーストの元となるレンズ面でのフレネル（表面）反射を低減させることができる光学素子を有する走査光学系を達成することができる。
【００２９】
この他、本発明によれば前述の如くコーティングなどの追加工程を増やすことなく、レンズ面でのフレネル反射を低減させることができる光学素子を有する走査光学系を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
［実施形態１］
本発明に係る光学素子（以下「本発明の光学素子」ともいう。）は少なくとも１つの光学面に微細構造格子を設けた光学素子であって、該微細構造格子は光束の入射角度に応じた反射防止作用を有する構成より成っている。
【００３１】
本発明の光学素子は入射角度が素子の中心部から周辺部にかけて変化する撮影系、投影系、画像形成系等の各種の光学系に適用可能である。
【００３２】
次に図１〜図４を用いて本発明の光学素子を走査光学系に適用した実施形態１を説明する。図１は本発明の走査光学系の実施形態１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。
【００３３】
尚、本明細書において偏向手段によって光束が反射偏向（偏向走査）される方向を主走査方向、走査光学手段の光軸及び主走査方向と直交する方向を副走査方向と定義する。
【００３４】
同図において１は光源手段であり、例えば半導体レーザーより成っている。２は集光レンズ（コリメーターレンズ）であり、光源手段１から射出された発散光束を略平行光束もしくは収束光束に変換している。
【００３５】
３は開口絞りであり、通過光束を制限してビーム形状を整形している。４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３を通過した光束を副走査断面内で後述する光偏向器５の偏向面（反射面）５ａにほぼ線像として結像させている。
【００３６】
５は偏向手段としての光偏向器であり、例えば４面構成のポリゴンミラー（回転多面鏡）より成っており、モーター等の駆動手段（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度で回転している。
【００３７】
６は集光機能とｆθ特性とを有する走査光学手段としての走査レンズ系であり、プラスチック材料（透明樹脂材）（樹脂製）より成る第１、第２の２枚の走査レンズ（結像素子）（成形レンズ）６ａ，６ｂより成っている。光偏向器５によって反射偏向された画像情報に基づく光束を被走査面7上に結像させ、かつ副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａと被走査面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。
【００３８】
尚、上記の光学要素２,３,４を用いないで光源手段１からの光束を直接、光偏向器５に入射させるようにしても良い。
【００３９】
本実施形態における第１、第２の２枚の走査レンズ６ａ，６ｂの各レンズ面は図１に示す主走査断面内においては球面もしくは非球面の曲面形状より成っている。そして、それと垂直な副走査断面内においては軸上（走査中心）から軸外（走査周辺）に向かって曲率が変化する既知の特殊非球面形状をベース形状としている。
【００４０】
第１の走査レンズ６ａの入射面（光偏向器５に一番近い面）６ａ１と出射面６ａ２及び第２の走査レンズ６ｂの入射面６ｂ１と出射面（被走査面７に一番近い面）６ｂ２の全面に後述する透明樹脂材又はガラス材より成る微細構造格子８を形成している。
【００４１】
この微細構造格子８は走査レンズへ入射する光束の入射角度に応じた反射防止作用を有する構成より成り、走査光学手段６のレンズ面からの反射光が被走査面７上に入射するのを低減している。
【００４２】
本実施形態において半導体レーザー１から出射した発散光束はコリメーターレンズ２により略平行光束に変換され、開口絞り３によって通過光束を制限してビーム形状を整形し、シリンドリカルレンズ４に入射している。
【００４３】
シリンドリカルレンズ４に入射した略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５の偏向面５ａにほぼ線像（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５の偏向面５ａで反射偏向された光束は第１、第２の走査レンズ６ａ，６ｂを介して被走査面7上にスポット状に結像され、該光偏向器５を矢印Ａ方向に回転させている。これによって、該被走査面7上を矢印Ｂ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被走査面7上に画像記録を行なっている。
【００４４】
本実施形態では走査光学手段６に入射する光束がほぼＰ偏光で入射するように光源である半導体レーザー１を配置している。つまり、半導体レーザー１の水平横モード方向が被走査面７に略平行となるように配置している。
【００４５】
本実施形態では上記の如く走査光学手段６の第１の走査レンズ６ａの入射面６ａ１と出射面６ａ２及び第２のレンズ６ｂの入射面６ｂ１と出射面６ｂ２の全面に特殊非球面形状をベース形状とし、その表面に図２に示す微細構造格子８を形成している。
【００４６】
これによって本実施形態では反射率（及び透過率）を任意に制御することができる。そして、走査光学手段６の第１の走査レンズ６ａの入射面６ａ１と出射面６ａ２及び第２のレンズ６ｂの入射面６ｂ１と出射面６ｂ２との間で生じるフレネル（表面）反射を適切に調整している。そして２つのレンズ面間で発生する多重表面反射光束が被走査面７に到達する光束を抑制し、該被走査面７に達するフレアー及びゴースト光を低減させている。
【００４７】
画角を、主走査断面内において前記微細構造格子を設けた光学面に入射する光線の主光線と前記走査光学系の光軸との成す角度と定義する。このとき本実施形態において微細構造格子８を設けたレンズ面の各画角における反射率の最大値をＲｍａｘとするとき、
Ｒｍａｘ≦１（％）  ‥‥（Ａ）
なる条件を満たすように設定している。上記条件式（Ａ）を外れると被走査面７に達するフレアー、ゴースト光の低減を図ることが難しくなってくるので良くない。
【００４８】
尚、本実施形態においては被走査面７上に達するフレアー、ゴースト光に最も影響のある１つの光学面（入射角度（入射角度の変化）が最も大きな面など）に微細構造格子８を設けても良い。この他１つ又は複数の微細構造格子８を設けても良い。微細構造格子８を設ける面は球面又は非球面又は回転非対称な曲面、回折面、平面でも良い。
【００４９】
また本実施形態では上記の如く第１の走査レンズ６ａの入射面６ａ１と出射面６ａ２及び第２のレンズ６ｂの入射面６ｂ１と出射面６ｂ２の両レンズ面に各々微細構造格子８を設けた。しかしながら、本実施形態ではこれに限らず、何れか一方のレンズ面のみでも本発明の効果を得ることができる。
【００５０】
微細構造格子８は図２に示すように格子部８１と非格子部８２の２つの部分が一次元方向（主走査方向）に配列され繰り返し構造となっている。格子部８１と非格子部８２の１周期分の長さを格子ピッチＰとし、格子定数Ｆとしたとき、格子部８１の配列方向の長さＬはＬ＝Ｆ×Ｐである。また格子の深さをＤとする。尚、微細構造格子８は光学面を形成する基板（ガラス基板もしくは透明樹脂基板）と一体的に構成しても良い。
【００５１】
微細構造格子８は、いわゆる０次格子としての条件を満たす格子ピッチＰが選択される。微細構造格子８はＳＷＳ（subwave structure）と称され、通常の回折格子よりも格子ピッチが１桁から２桁小さいものであり、回折作用を有さない０次光の使用を対象としている。
【００５２】
０次格子とは、周期状の微細構造格子において０次格子以外の回折光が生じない格子である（Optical Society of America Vol.11,No10/October 1994/J.Opt.Soc.Am.A p2695 参照）。
【００５３】
通常、周期状の構造格子では回折の条件式
Ｐ（Ｎｓ・sinθｍ−Ｎｉ・sinθi）＝ｍλ  ‥‥（１）
但し、Ｐ：格子ピッチ、Ｎｉ：入射側の（構造格子の媒質の）屈折率、
θi：入射角度、θｍ：ｍ次の回折角度、Ｎｓ：出射側の（構造
格子の媒質の）屈折率、ｍ：回折次数、λ：使用波長
を満たす回折角度で回折光が発生する。条件式（１）より明らかであるが回折角はθｍ≧θ1（ｍ＝１）である。Optical Society of Americaでは、＋１次の回折光が発生しない条件として、垂直入射のときは
θ+1≧９０°      ‥‥（２）
であるので、
Ｐ＜λ／（Ｎｓ＋Ｎｉ・sinθｉ）      ‥‥（３）
が０次格子の条件であることが示されている。
【００５４】
尚、最軸外のときはθ+1が９０度以上と成り、格子ピッチＰは更に小さいピッチＰａとなる。入射角度が０度以外のときは格子ピッチＰは更に小さくする必要がある。
【００５５】
本実施形態では被走査面７上の所定像高に達する光束が微細構造格子８を通過する中心からの位置ｙにおける格子のピッチをＰｙ、光源手段１からの光束の波長をλとする。該位置ｙでの光束の入射角度をθｉ、該微細構造格子８の入射側の媒質の屈折率をＮｉ、該微細構造格子８の出射側の媒質の屈折率をＮｓとするとき、
Ｐｙ＜λ／（Ｎｓ＋Ｎｉ・sinθｉ）      ‥‥（４）
を満足している。
【００５６】
図３はレンズの材質の屈折率ｎ＝１．５２４、使用波長λ＝７８０nmとしたとき、入射角度θｉに対して格子ピッチＰがどのようになるかをグラフで示した説明図である。グラフは０次格子を満たす最大ピッチであり、これ以下のピッチであれば０次以外の回折光が発生しないことになる。これによれば入射角度θｉがゼロ、すなわち垂直入射の場合では微細構造格子の格子ピッチＰが０．５μｍならば、０次格子として振舞うことが分かる。しかしながら入射角度θｉが４５°の場合は微細構造格子の格子ピッチＰが０．５μｍでは０次格子の条件を満たさない。入射角度θｉが４５°に対する０次格子は格子ピッチＰが０．３５μｍより小さいことが必要となることがわかる。即ち、微細構造格子の軸外の格子ピッチを微細構造格子の軸上の格子ピッチより小さくしている。
【００５７】
本実施形態において、走査光学手段６の各レンズ面、すなわち第１のレンズ６ａの入射面６ａ１と出射面６ａ２及び第２のレンズ６ｂの入射面６ｂ１と出射面６ｂ２の各レンズ面はレンズ面上の位置ｙにおいて、入射する光束の入射角度θｉが決まってしまう。よってこの各レンズ面の各所において０次格子を満たす最大ピッチを決めることができる。
【００５８】
すなわち、光束が微細構造格子８に入射するときの最大入射角度をθｙｍａｘとしたときに決定される格子ピッチをＰｙｍａｘとするとき、
Ｐ＜Ｐｙｍａｘ      ‥‥（５）
となる格子ピッチＰで微細構造格子８を構成するとよい。
【００５９】
よって最大入射角度θｙｍａｘ＝４５°とすれば、Ｐｙｍａｘ≒０.３５μｍなので、これ以下の格子ピッチＰを選択すれば良いことになる。
【００６０】
次に上記の格子定数Ｆについて説明する。光学的に等方な物質が、分子より十分に大きく、かつ光の波長より小さな粒子として規則的に配列した場合、構造性複屈折として振舞うことが知られている。光学の原理iii 東海大学出版会  Ｐ１０３０では図２に示すような格子の配列方向の断面形状が矩形形状のいわゆる矩形格子を、格子部８１と非格子部８２が薄い平行平板との集合体としてモデル化できることが示されている。
【００６１】
これによれば格子定数Ｆと格子部８１と非格子部８２の材質の屈折率から、格子配列方向および格子配列に垂直な方向の２軸に対して異なる屈折率を呈することが分かる。よって格子の配列方向と使用レーザの偏光方向を決めれば格子定数Ｆを定めることができる。
【００６２】
本実施形態では格子の配列方向は光束の偏向方向に一致、すなわち格子の溝が光束の偏向方向に対して垂直となるように微細構造格子を構成することとする。光束の偏光方向は先に述べたようにＰ偏光（図１で紙面に水平な方向、光束の偏向方向）であるので、構造性複屈折の影響を受けないようにするためには格子の配列方向と光束の偏光方向を平行もしくは垂直な関係になるようにすればよいのである。
【００６３】
本実施形態では０次光のＰ偏光透過率が入射角度によらず変化が小さくなるように微細構造格子の最適化を行った。その結果、微細構造格子の形状は使用波長λ＝７８０ｎｍ、走査レンズの材質の屈折率ｎ＝１.５２４として、格子ピッチＰ＝０．３μｍ、格子定数Ｆ＝０．６５、格子深さＤ＝０．１６μｍを得た。この格子形状で入射角度によるＰ偏光の透過率特性は図４に示す如くである。
【００６４】
すなわち、光学素子（走査レンズ）への入射角度が０°〜４５°の範囲で透過率が９９．８％以上、言い換えるとフレネル反射率は最大０．２％である。図１２の従来例でＰ偏光の反射率が約４％に対して１／２０以下、フレアーとして画像に影響が軽微である１％以下に改善していることが分かる。
【００６５】
本実施形態では各レンズ面で発生するフレネル反射が小さくなるように、所定像高に達する光束が微細構造格子８を通過する位置における入射角度に応じて、格子ピッチ、格子の深さ、格子定数を決めている。これにより被走査面７上に達するフレアー、ゴースト光を低減し、良好なる画像出力が可能な走査光学系の提供を可能としている。また本実施形態においては被走査面７上の広い領域での照度分布を略均一にしている。
【００６６】
尚、格子ピッチ、格子の深さ、格子定数のうち１つ以上の要素を決めればほぼ目的を達成することができる。
【００６７】
また本実施形態においては第１、第２の２枚の走査レンズ６ａ，６ｂの各レンズ面を主走査断面内においては球面形状もしくは非球面形状より形成している。そして、副走査断面内においては軸上から軸外にむかって曲率が変化する既知の特殊非球面形状をベース形状としたが、必ずしもこの形状に限られるのもではない。例えば偏向された光束を被走査面７上にスポット形状に結像して等速度で光走査する機能（ｆθ特性）をもった、いわゆるｆθレンズであればこの限りではない。
【００６８】
また本実施形態においては光源手段１をシングルビームレーザより構成したが、これに限定されるものではない。例えば複数の発光部を有するモノチップマルチビームやシングルビームレーザをビーム合成手段等で光路を合成した合成マルチビーム光源であっても良い。
【００６９】
また本実施形態おいては走査光学手段６に入射する光束がほぼＰ偏光で入射するように半導体レーザー１を配置したが、これに限定されるものではない。例えばＳ偏光入射や偏光方向を任意に設定してもよく、更には走査光学手段６に入射する光束の偏光方向に合わせて微細構造格子８の形状を最適化に形成しても良い。
【００７０】
本実施形態では矩形断面を１次元方向に配列した格子形状を取り上げたが、これに限定されるものではなく、三角や台形や波形など断面形状、またそれらを１次元ばかりでなく２次元配列するなどして形状を最適化しても良い。
【００７１】
レンズ面への構成方法としては、射出成形の金型に微細構造格子の形状を作りこんで成形することが可能である。
【００７２】
また本実施形態おいては走査光学手段６を２枚のレンズより構成したが、これに限定されるものではなく、例えば単一、もしくは３枚以上のレンズより構成しても良い。
【００７３】
［実施形態２］
図５は本発明の実施形態２の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００７４】
本実施形態において前述の実施形態１と異なる点は走査光学手段１６の第１のレンズ１６ａの入射面１６ａ１の表面のみに微細構造格子８を形成したことである。その他の構成および光学的作用は実施形態１と略同様であり，これにより同様な効果を得ている。
【００７５】
即ち、同図において１６は集光機能とｆθ特性とを有する走査光学手段としての走査レンズ系であり、プラスチック材料より成る第１、第２の２枚の走査レンズ１６ａ，１６ｂより成っている。そして光偏向器５によって反射偏向された画像情報に基づく光束を被走査面7上に結像させ、かつ副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａと被走査面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。
【００７６】
本実施形態における第１、第２の２枚の走査レンズ１６ａ，１６ｂのレンズ面は図５に示す主走査断面内においては球面もしくは非球面の曲面形状より成っている。それと垂直な副走査断面内においては軸上（走査中心）から軸外(走査周辺)に向かって曲率が変化する既知の特殊非球面形状をベース形状としている。
【００７７】
本実施形態においては上記の如く走査光学手段１６の第１のレンズ１６ａの入射面１６ａ１の表面のみに微細構造格子８を形成している。
【００７８】
本実施形態における微細構造格子の形状は使用波長λ＝７８０ｎｍ、屈折率ｎ＝１.５２４として以下のように設定されている。
【００７９】
まず格子ピッチＰは前述の実施形態１で述べたのと同様の理由でＰ＝０．３μｍとしている。また実施形態１と同じく格子の深さＤ＝０．１６μｍとしている。
【００８０】
次に格子定数Ｆは以下のように設定している。微細構造格子８の格子定数Ｆと０次格子の透過光量との関係を入射角度θｉ＝０°,３０°，４５°の場合について調べた結果を図６に示す。これによれば入射角度θｉが決まれば、格子定数Ｆを適時設定することで、任意の透過率・反射率を得ることができる。
【００８１】
一方、本実施形態のような走査光学系において、走査光学手段１６の第１のレンズ１６ａの入射面１６ａ１はレンズ面上の位置ｙにおいて、入射する光束の入射角度θｉが決まる。この結果を元に任意の像高における走査光学手段１６の第１のレンズ１６ａの入射面１６ａ１でのフレネル反射光を低減するように、第１のレンズ１６ａの入射面１６ａ１のレンズ面上の位置ｙでの入射角度θｉに対応させて格子定数Ｆを最適化すればよい。
【００８２】
言い換えると所定像高に達する光束が微細構造格子８を通過する位置における入射角度に応じて、微細構造格子８の軸上（走査中心）と軸外(走査周辺)の格子定数Ｆを異ならせることで反射率の最適化を図ることができる。
【００８３】
以上の手順で最適化した結果を図７に示す。同図では走査光学手段１６の第１のレンズ１６ａの入射面１６ａ１の(表面)反射率を示している。
【００８４】
これにより、第１のレンズ１６aの入射面１６ａ１でのフレネル反射光が作用するフレアー、ゴースト光として、例えば、次のものを低減することができる。
【００８５】
１．第１のレンズ１６ａの入射面１６ａ１でのフレネル反射光が光偏向器５に戻り、該光偏向器５の偏向面（反射面）５ａで反射して走査光学手段６を通過後、被走査面７上に到達するゴースト光を低減することができる。
【００８６】
２．第１のレンズ１６ａの入射面１６ａ１と出射面１６ａ２の２面間で多重反射して被走査面７に到達してしまうゴースト光を大幅に低減することができる。
【００８７】
［実施形態３］
図８は本発明の実施形態３の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００８８】
本実施形態において前述の実施形態１と異なる点は走査光学手段２６の第２のレンズ２６ｂの出射面２６ｂ２の表面のみに微細構造格子８を形成したことである。その他の構成および光学的作用は実施形態１と略同様であり，これにより同様な効果を得ている。
【００８９】
即ち、同図において２６は集光機能とｆθ特性とを有する走査光学手段としての走査レンズ系であり、プラスチック材料より成る第１、第２の２枚の走査レンズ２６ａ，２６ｂより成っている。そして、光偏向器５によって反射偏向された画像情報に基づく光束を被走査面7上に結像させ、かつ副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａと被走査面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。
【００９０】
本実施形態における第１、第２の２枚の走査レンズ２６ａ，２６ｂのレンズ面は図８に示す主走査断面内においては球面もしくは非球面の曲面形状より成っている。それと垂直な副走査断面内においては軸上（走査中心）から軸外(走査周辺)にむかって曲率が変化する既知の特殊非球面形状をベース形状として形成している。
【００９１】
本実施形態においては走査光学手段２６の第２のレンズ２６ｂの出射面２６ｂ２の表面のみに微細構造格子８を形成している。
【００９２】
本実施形態における微細構造格子８の形状は使用波長λ＝７８０ｎｍ、屈折率ｎ＝１.５２４として以下のように設定されている。
【００９３】
まず格子ピッチＰは実施形態１で述べたのと同様の理由でＰ＝０．３μmとしている。また実施形態１と同じく格子定数ＦをＦ＝０．６５としている。
【００９４】
次に格子の深さＤは以下のように設定している。微細構造格子８の格子の深さＤと０次格子の透過光量との関係を入射角度θｉ＝０°,３０°，４５°の場合について調べた結果を図９に示す。これによれば入射角度θｉが決まれば、格子深さＤを適時設定することで、任意の透過率を得ることができる。
【００９５】
一方、本実施形態のような走査光学系において、走査光学手段２６の第２のレンズ２６ｂの出射面２６ｂ２はレンズ面上の位置ｙにおいて、入射する光束の入射角度θｉが決まる。この結果を元に任意の像高における走査光学手段２６の第２のレンズ２６ｂの出射面２６ｂ２でのフレネル反射光を低減するように、該出射面２６ｂ２のレンズ面上の位置ｙでの入射角度θｉに対応させて格子の深さＤを最適化すればよい。
【００９６】
言い換えると所定像高に達する光束が微細構造格子８を通過する位置における入射角度に応じて、微細構造格子８の軸上（走査中心）と軸外(走査周辺)の格子の深さＤを異ならせることで透過率・反射率の最適化を図ることができる。
【００９７】
これにより、第２のレンズ２６ｂの出射面２６ｂ２でのフレネル反射光が作用するフレアー、ゴースト光として、例えば、次のものを低減することができる。
【００９８】
１．被走査面7での表面反射光が第２のレンズ２６ｂの出射面２６ｂ２で表面反射し、再度被走査面7にもどったフレアー光を低減することができる。
【００９９】
２．第２のレンズ２６ｂの入射面２６ｂ１と出射面２６ｂ２との２面間で多重反射して被走査面７に到達してしまうゴースト光を大幅に低減することができる。
【０１００】
また上記の実施形態２，３では所定像高に達する光束が微細構造格子８を通過する位置における入射角度に応じて、該微細構造格子８の軸上（走査中心）と軸外(走査周辺)の格子定数Ｆ又は格子の深さＤを異ならせることで透過率の最適化を図った。各実施形態ではこれに限らず、例えば格子ピッチＰ、格子の深さＤ、そして格子定数Ｆ、全てを異ならせて構成しても良い。
【０１０１】
また所定像高に達する光束が微細構造格子８を通過する位置における入射角度に応じて、格子ピッチ、格子の深さ、そして格子定数の１つ以上を変化させればほぼ本発明の目的を達成することができる。
【０１０２】
［画像形成装置］
図１０は、前述した実施形態１、２又は３の走査光学系を用いた画像形成装置（電子写真プリンタ）の実施形態を示す副走査断面内における要部断面図である。図１０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、各実施形態１、２、３で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（走査光学系）１００からは、画像データＤｉに応じて変調された光ビーム（光束）１０３が射出され、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。
【０１０３】
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設けられている。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。
【０１０４】
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の回転断面内における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。
【０１０５】
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（転写器）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１０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。
【０１０６】
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１０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、転写部から撒送されてきた用紙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。
【０１０７】
図１０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、光走査ユニット１００内のポリゴンモータなどの制御を行う。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の実施形態１の主走査断面図
【図２】本発明の実施形態１の微細構造格子を示した図
【図３】本発明の実施形態１の格子ピッチと入射角との関係を示した図
【図４】本発明の実施形態１の透過率と入射角との関係を示した図
【図５】本発明の実施形態２の主走査断面図
【図６】本発明の実施形態２の格子と透過率との関係を示した図
【図７】本発明の実施形態２の像高と透過率との関係を示した図
【図８】本発明の実施形態３の主走査断面図
【図９】本発明の実施形態３の格子深さと透過率との関係を示した図
【図１０】本発明の走査光学系を用いた画像形成装置（電子写真プリンタ）の構成例を示す副走査断面図
【図１１】従来の走査光学系の主走査断面図
【図１２】Ｐ偏光の反射率，透過率の入射角度依存性を示す説明図
【符号の説明】
【０１０９】
１    光源手段（半導体レーザ）
２    コリメータ−レンズ
３    開口絞り
４    シリンドリカルレンズ
５    偏向手段（光偏向器）
５ａ    偏向面
６，１６，２６    走査光学手段（走査レンズ系）
６ａ，１６ａ，２６ａ    第１の走査レンズ
６ｂ，１６ｂ，２６ｂ    第２の走査レンズ
７    被走査面（感光ドラム面）
８    微細構造格子
１００  走査光学系
１０１  感光ドラム
１０２  帯電ローラ
１０３  光ビーム
１０４  画像形成装置
１０７  現像装置
１０８  転写ローラ
１０９  用紙カセット
１１０  給紙ローラ
１１１  プリンタコントローラ
１１２  転写材（用紙）
１１３  定着ローラ
１１４  加圧ローラ
１１５  モータ
１１６  排紙ローラ
１１７  外部機器
【図１】
2008116965.tif 000003
【図２】
2008116965.tif 000004
【図３】
2008116965.tif 000005
【図４】
2008116965.tif 000006
【図５】
2008116965.tif 000007
【図６】
2008116965.tif 000008
【図７】
2008116965.tif 000009
【図８】
2008116965.tif 000010
【図９】
2008116965.tif 000011
【図１０】
2008116965.tif 000012
【図１１】
2008116965.tif 000013
【図１２】
2008116965.tif 000014