(57)【要約】【課題】走査レンズの複屈折を改善し、結像性能を向上させることができる走査レンズの製造方法を提供する。【解決手段】走査レンズの製造方法は、主走査方向に長い走査レンズの製造方法であって、金型に樹脂を注入して走査レンズを成形する第１工程と、第１工程で成形した走査レンズを、各主走査位置で、｜Ｒ×Δφ×Ｗｓ｜≦１９．２４８λ−２０２０．７（ただし、Ｒ：複屈折によるリタデーションの最大値［ｎｍ］、Δφ：主軸方位の副走査方向の単位長さあたりの変化量［ｄｅｇ／ｍｍ］、Ｗｓ：走査レンズの入射面における副走査方向のビーム幅［ｍｍ］、λ：ビームの波長［ｎｍ］）となる条件でアニール処理を行う第２工程と、を備える。【選択図】図５
2017001278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主走査方向に長い走査レンズの製造方法であって、
金型に樹脂を注入して前記走査レンズを成形する第１工程と、
前記第１工程で成形した走査レンズを、各主走査位置で、
｜Ｒ×Δφ×Ｗｓ｜≦１９．２４８λ−２０２０．７    ・・・（１）
ただし、
Ｒ：複屈折によるリタデーションの最大値［ｎｍ］
Δφ：副走査方向の単位長さあたりの主軸方位の変化量［ｄｅｇ／ｍｍ］
Ｗｓ：走査レンズの入射面における副走査方向のビーム幅［ｍｍ］
λ：ビームの波長［ｎｍ］
となる条件でアニール処理を行う第２工程と、を備えることを特徴とする走査レンズの製造方法。
【請求項２】
前記第２工程において、前記第１工程で成形した走査レンズを、各主走査位置で、
５０００≦｜Ｒ×Δφ×Ｗｓ｜ｍａｘ    ・・・（２）
ただし、
｜Ｒ×Δφ×Ｗｓ｜ｍａｘ：各主走査位置で求めた｜Ｒ×Δφ×Ｗｓ｜の主走査範囲内での最大値
となる条件でアニール処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の走査レンズの製造方法。
【請求項３】
前記第２工程において、走査レンズを前記樹脂の荷重たわみ温度より高くガラス転移温度よりも低い所定温度範囲に所定時間、維持することで、前記アニール処理を行い、
前記所定時間は、前記所定温度範囲を一定としたときにアニール処理後の走査レンズが、前記（１）式および前記（２）式を満たす時間とすることを特徴とする請求項２に記載の走査レンズの製造方法。
【請求項４】
前記樹脂の光弾性係数の絶対値は、１．５×１０−１４［Ｐａ−１］以上であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の走査レンズの製造方法。
【請求項５】
前記樹脂の光弾性係数の絶対値は、１．０×１０−１２［Ｐａ−１］以下であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の走査レンズの製造方法。
【請求項６】
前記樹脂は、ガラス転移温度が１３５［℃］以上１４５［℃］以下であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の走査レンズの製造方法。
【請求項７】
前記樹脂は、環状ポリオレフィンであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の走査レンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂からなる走査レンズの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂を成型して製造した走査レンズがある。この走査レンズにおいては、成形時に割れにくくするために、曲げ強度が高い材料を使用することが望ましいが、剛性が高い材料は光弾性係数が大きいものが多い。そのため、成形後の走査レンズは、成形時の残留応力によって複屈折が大きくなり、ビームの結像特性が悪くなる場合があった。
【０００３】
この複屈折を改善するため、例えば、成形後に走査レンズをアニールする方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−７７８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、アニールが過剰であると、レンズ面が熱によって変形するおそれがある。また、アニールが不足すると、残留応力が残り、複屈折が大きくなり結像性能が悪化するおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、走査レンズの複屈折を改善し、結像性能を向上させることができる走査レンズの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記した目的を達成するため、本発明の走査レンズの製造方法は、主走査方向に長い走査レンズの製造方法であって、金型に樹脂を注入して走査レンズを成形する第１工程と、第１工程で成形した走査レンズを、各主走査位置で、
｜Ｒ×Δφ×Ｗｓ｜≦１９．２４８λ−２０２０．７    ・・・（１）
ただし、
Ｒ：複屈折によるリタデーションの最大値［ｎｍ］
Δφ：副走査方向の単位長さあたりの主軸方位の変化量［ｄｅｇ／ｍｍ］
Ｗｓ：走査レンズの入射面における副走査方向のビーム幅［ｍｍ］
λ：ビームの波長［ｎｍ］
となる条件でアニール処理を行う第２工程と、を備える。
【０００８】
これによれば、走査レンズの複屈折を改善し、結像性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、走査レンズの複屈折を改善し、結像性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る走査レンズを備えた光走査光学装置の主走査断面図である。
【図２】ある主走査位置での副走査方向の位置とリタデーションの関係を示すグラフ（ａ）と、アニール処理前とアニール処理後の主走査方向の各位置でのリタデーションの最大値Ｒの変化を示すグラフ（ｂ）である。
【図３】ある主走査位置での副走査方向の位置と主軸方位φの関係を示すグラフ（ａ）と、アニール処理前とアニール処理後の主走査方向の各位置でのΔφの変化を示すグラフ（ｂ）である。
【図４】主走査方向の位置と副走査方向のビーム幅Ｗｓの関係を示すグラフである。
【図５】アニール処理前とアニール処理後の主走査方向の各位置での｜Ｒ×Δφ×Ｗｓ｜の変化を示すグラフである。
【図６】アニール処理の温度を示すグラフである。
【図７】各主走査位置で求めた｜Ｒ×Δφ×Ｗｓ｜の最大値である｜Ｒ×Δφ×Ｗｓ｜ｍａｘと副走査方向の像面シフトの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、まず、本発明の実施形態に係る走査レンズを備えた光走査装置の概略構成について簡単に説明した後、走査レンズの製造方法について説明する。
【００１２】
図１に示すように、走査光学装置１０は、半導体レーザ１、カップリングレンズ２、開口絞り３、ポリゴンミラー５、走査レンズ６を有し、これらにより、半導体レーザ１から出射されたレーザ光を感光体ドラム９の被走査面９Ａに点状に集光し、走査するように構成されている。これらの半導体レーザ１、カップリングレンズ２、開口絞り３、ポリゴンミラー５および走査レンズ６は、図示しない樹脂製の筐体に固定されて配置されている。
【００１３】
カップリングレンズ２は、半導体レーザ１とポリゴンミラー５の間に設けられ、半導体レーザ１から出射した光ビームを、主走査方向には僅かに収束する光ビームとし、副走査方向にはポリゴンミラー５のミラー面５Ａの近傍で結像させるレンズである。主走査方向とは、ポリゴンミラー５によってビームが偏光される方向であり、図１の紙面において左右方向である。副走査方向とは、主走査方向およびビームの進行方向に直交する方向であり、図１の紙面奥行き方向である。
【００１４】
開口絞り３は、カップリングレンズ２を通過した光ビームの主走査方向および副走査方向の大きさを規定する開口を有する部材である。
【００１５】
ポリゴンミラー５は、複数のミラー面５Ａが、回転軸５Ｂから等距離に配置された部材であり、図１では、６つミラー面５Ａを有するものを例示している。ポリゴンミラー５は、回転軸５Ｂを中心に一定速度で回転され、開口絞り３を通過した光ビームを主走査方向に偏向する。
【００１６】
走査レンズ６は、ポリゴンミラー５で偏向されたレーザ光が通過するレンズである。この走査レンズ６は、レーザ光を主走査方向および副走査方向に収束させることで、レーザ光を被走査面９Ａ上にスポット状に結像するとともに、ポリゴンミラー５のミラー面５Ａの面倒れを補正する。また、走査レンズ６は、ポリゴンミラー５により等角速度で偏向されたレーザ光を、被走査面９Ａ上に等速度で走査するようなｆθ特性を有している。
【００１７】
走査レンズ６は、樹脂からなり、主走査方向に長い形状を有している。この走査レンズ６の材料となる樹脂は、ガラス転移温度が１３５℃以上１４５℃以下の樹脂を採用するのが望ましい。このように、ガラス転移温度が比較的高い樹脂で走査レンズ６を形成することで、走査レンズ６の曲げ強度を高くすることが可能である。
【００１８】
そして、走査レンズ６の材料となる樹脂は、光弾性係数が、１．５×１０−１４［Ｐａ−１］以上であってもよい。また、走査レンズ６の材料となる樹脂は、光弾性係数が、１．０×１０−１２［Ｐａ−１］以下であるのがよい。例えば、走査レンズ６の材料となる樹脂は、環状ポリオレフィンとすることができる。
【００１９】
次に、走査レンズ６の製造方法について説明する。
まず、金型に樹脂を注入して走査レンズ６を成形する（第１工程）。
【００２０】
次に、走査レンズ６の残留応力を低減して複屈折を改善するため、第１工程で成形した走査レンズ６にアニール処理を行う（第２工程）。この際、アニール処理が不足すると、複屈折が大きくなるため、走査レンズ６にレーザ光を入射させたとき、複屈折がない場合と比較して被走査面９Ａでの結像性能が悪くなってしまう。また、一方で、アニール処理が過剰であると、走査レンズ６のレンズ面形状が崩れることで、結像性能が悪化してしまう。そこで、本実施形態では、第２工程において、走査レンズ６を、各主走査位置で、
｜Ｒ×Δφ×Ｗｓ｜≦１９．２４８λ−２０２０．７    ・・・（１）
ただし、
Ｒ：複屈折によるリタデーションの最大値［ｎｍ］
Δφ：副走査方向の単位長さあたりの主軸方位の変化量［ｄｅｇ／ｍｍ］
Ｗｓ：走査レンズの入射面における副走査方向のビーム幅［ｍｍ］
λ：ビームの波長［ｎｍ］
となり、さらに、
５０００≦｜Ｒ×Δφ×Ｗｓ｜ｍａｘ    ・・・（２）
ただし、
｜Ｒ×Δφ×Ｗｓ｜ｍａｘ：各主走査位置で求めた｜Ｒ×Δφ×Ｗｓ｜の主走査範囲内での最大値
となる条件でアニール処理を行う。
【００２１】
（１）式は、走査レンズ６にレーザ光を入射させたときに、波長λが８５０，７８８，６５０，５１５［ｎｍ］のいずれにおいても、複屈折をしない場合と比較した被走査面９Ａでのビームスポット径の拡大が１０％以下となる条件である。そのため、この条件を満たすようにアニール処理を行うことにより、光弾性係数が大きい樹脂で走査レンズ６を形成しても、走査レンズ６の結像性能を向上させることができる。
【００２２】
また、（２）式は、走査レンズ６のレンズ面形状の崩れが許容範囲となるようにアニール処理を行ったときの｜Ｒ×Δφ×Ｗｓ｜ｍａｘの下限値を表している。アニール処理を行うと、｜Ｒ×Δφ×Ｗｓ｜ｍａｘが小さくなっていく。ところが、図７に示すように、｜Ｒ×Δφ×Ｗｓ｜ｍａｘが５０００より小さくなると、副走査方向の結像点のずれ、つまり、像面シフトが大きくなる。そのため、（２）式の条件を満たすようにアニール処理を行うことで、走査レンズ６の面形状の劣化を抑制することができる。
【００２３】
（１），（２）式で用いた各値について説明する。なお、図２以降で示すグラフは、一例であり、走査レンズ６の材料となる樹脂や、走査レンズ６の成形方法、アニール処理の方法の違いにより、Ｒ、Δφ、Ｗｓの値は異なる。
【００２４】
図２（ａ）は、ある主走査位置における複屈折によるリタデーションを示したもので、副走査方向の位置でリタデーションの値は異なっている。各走査位置での複屈折によるリタデーションの最大値Ｒは、副走査方向でレーザ光が通過する幅内、つまり、図２（ａ）の破線で示すビーム幅Ｗｓの間におけるリタデーションの最大値とする。
【００２５】
そして、図２（ｂ）に示すように、各主走査位置での複屈折によるリタデーションの最大値Ｒは、走査レンズ６にアニール処理を行うことにより、小さくなるとともに、各主走査位置の間での差も小さくなる。
【００２６】
図３（ａ）に示すように、複屈折の主軸方位φは、各主走査位置において、副走査方向の一方側に向かうにつれて徐々に一方向に回転している。この副走査方向における位置と主軸方位φの関係を、副走査方向でレーザ光が通過する幅内、つまり、図３（ａ）の破線で示すビーム幅Ｗｓの間において、３次曲線ｙ＝ａｘ３＋ｂｘ２＋ｃｘ＋ｄに近似させたときの係数ｃを、各主走査位置での副走査方向の単位長さあたりの主軸方位φの変化量Δφとする。
【００２７】
そして、図３（ｂ）に示すように、各主走査位置での副走査方向の単位長さあたりの主軸方位φの変化量Δφは、走査レンズ６にアニール処理を行うことにより、各主走査位置での差が小さくなる。
【００２８】
走査レンズ６の入射面における副走査方向のビーム幅Ｗｓは、主走査位置によって異なる。例えば、走査レンズ６の入射面における副走査方向のビーム幅Ｗｓは、図４に示すように、主走査方向において、外側に向かうほど大きくなる。
【００２９】
以上より、図５に示すように、｜Ｒ×Δφ×Ｗｓ｜の値は、各主走査位置で、アニール処理前よりアニール処理後の方が小さな値となり、また、主走査方向における各位置での差が小さくなる。
【００３０】
そして、本実施形態において、アニール処理は、各主走査位置での｜Ｒ×Δφ×Ｗｓ｜の値すべてが、アニール処理後に、｜Ｒ×Δφ×Ｗｓ｜≦１９．２４８λ−２０２０．７かつ５０００≦｜Ｒ×Δφ×Ｗｓ｜ｍａｘとなるように行われる。
【００３１】
次に、第２工程でのアニール処理の方法について説明する。
第２工程においては、図６に示すように、走査レンズ６を樹脂の荷重たわみ温度より高くガラス転移温度よりも低い所定温度範囲に所定時間ｔｃ、維持することで、アニール処理を行う。
【００３２】
具体的に、アニール処理においては、第１工程で成形した走査レンズ６をアニール炉に入れ（ｔ＝０）、アニール炉内の温度であるアニール温度を常温から目標最高温度Ｔ１に向けて上昇させていく。そして、アニール温度が目標最高温度Ｔ１に達したら（ｔ＝ｔ１）、所定の冷却勾配でアニール温度を下げていく。なお、冷却勾配とは、単位時間当たりの温度の低下量である。アニール温度が荷重たわみ温度よりも低い取出温度Ｔ２まで下がったら（ｔ＝ｔ２）、走査レンズ６をアニール炉から取り出す。
【００３３】
ここで、所定時間ｔｃは、所定温度範囲を一定としたときにアニール処理後の走査レンズ６が前記した（１）式および（２）式を満たす時間である。この所定時間ｔｃは、図６でハッチングで示す部分の面積、すなわち、（アニール温度−荷重たわみ温度）の積分値が、所定値になるように設定される。
【００３４】
一例として、目標最高温度Ｔ１は、ガラス転移温度より１．５〜４．５℃、例えば、３℃低い温度であり、取出温度Ｔ２は、荷重たわみ温度より７℃以上低い温度であり、冷却勾配は、２．０℃／ｍｉｎ以下とすることができる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【００３６】
前記実施形態では、走査レンズ６が環状ポリオレフィンから形成されていた。ここで、環状ポリオレフィンは、環状ポリオレフィン・ポリマーや、環状ポリオレフィン・コポリマーであってもよい。また、走査レンズ６の材料はこれに限定されるものではない。例えば、走査レンズ６の材料となる樹脂は、ポリカーボネート等の他の樹脂であってもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１      半導体レーザ
５      ポリゴンミラー
６      走査レンズ
９Ａ    被走査面
１０    走査光学装置
【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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