JP2004184527A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】液晶素子を用いた光走査装置において、光源となる半導体レーザチップの活性層（光ビームの偏光面）の方向と液晶素子の光学軸の方向が一致していない場合に、簡易な手段に一致させて液晶素子の機能により被走査面上のビームスポット位置を可動とすること、かかる光走査装置を使用した画像形成装置を提供すること。
【解決手段】被走査面１６ｆ上の光ビーム位置を変えることのできる液晶素子４３ａ、４３ｂと、光ビーム２１ａ、２１ｂの偏光面を回転する旋光手段としての１／２波長板２２ａ、２２ｂを液晶素子４３ａ、４３ｂの前方に配置した。
【選択図】図１
【解決手段】被走査面１６ｆ上の光ビーム位置を変えることのできる液晶素子４３ａ、４３ｂと、光ビーム２１ａ、２１ｂの偏光面を回転する旋光手段としての１／２波長板２２ａ、２２ｂを液晶素子４３ａ、４３ｂの前方に配置した。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光走査装置及び画像形成装置に関し、特にデジタルカラー複写機、カラーレーザプリンタ、レーザファクシミリ等の光走査装置及び、これを用いた画像形成装置に適用することが好適なこれら装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザから出射したレーザビーム（以下、光ビームという。）を用いて被走査面上を走査する光走査装置や、該光走査装置を用いた画像形成装置として、従来、次の技術が知られている。
【０００３】
（ａ） マルチビーム走査装置
書込系に用いられる光走査装置において記録速度を向上させる手段として偏向手段であるポリゴンミラーの回転速度を上げる方法がある。しかし、この方法ではモータの耐久性や騒音、振動、及びレーザの変調スピード等が問題となり限界がある。そこで一度に複数の光ビームを走査して複数ラインを同時に記録する提案がなされている。
【０００４】
複数の光ビームを出射するマルチビーム光源装置の方式として、１パッケージ内に複数の発光点（発光チャンネル）をもつマルチビーム半導体レーザ（例えば、半導体レーザアレイ）を用いる方式もあるが、製造プロセス上チャンネル数を増加することが困難であり、また熱的／電気的なクロストークの影響を除去することが難しく、短波長化が困難であるといった理由により、現状では高価な光源手段である。
【０００５】
一方、シングルビーム半導体レーザを光源とし、ビーム合成手段を用いて複数の光ビームを合成する光源装置及び複数ビーム走査装置に関する提案が、従来より多数行われている。ビーム合成手段を用いて複数の光ビームを合成する方法の場合には、環境変動／経時等の影響により、被走査面におけるビームスポット配列（ビームピッチ或いは走査線間隔ともいう。）が変動する、という問題が生じ易いとされ、また、この問題解決のための提案も、従来多数行われてきている。
【０００６】
この提案の一つとして本発明者等による次の非公知技術がある。この非公知提案技術は、電気信号にて駆動される公知の「液晶素子」を用いて被走査面上のビームスポット配列を補正する技術である。つまり、被走査面上のビームスポット配列を可変とするために、光源部（または光源部直後）に配設され、光ビームを微小角度（数分〜数十分）だけ偏向するもので、「光路偏向素子」として「液晶素子」を用いた提案である。
【０００７】
液晶素子を用いて光路偏向する場合、後述のように光ビームの偏光面と液晶素子の「光学軸」を合致させる必要があり、そのためこの非公知技術は、半導体レーザチップの活性層の方向（すなわち偏光面）と液晶素子の光学軸の方向を直交させた場合に限定されていた。
【０００８】
（ａ−１） 光路偏向素子として使用される液晶素子について
光路偏向素子として使用される液晶素子は公知であり、図１６に示すようにホモジニアス分子配列のネマティック液晶層１を２枚のガラス基板２Ｕ、２Ｄで挟んだ構造からなり、これらガラス基板の内側にはそれぞれ、金属酸化物の透明電極３Ｕ、３Ｄが形成されている。
【０００９】
通常の場合、ガラス基板の一方（例えば下面）のガラス基板２Ｄには電気的な接地面を形成するための一様な接地電極が全面にわたって形成され、他方（上面）のガラス基板２Ｕには液晶層に必要な電界分布を与えるための上面電極が形成される。ここでは符号３Ｄで示したのが上記接地電極であり、符号３Ｕで示したのが上記の上面電極である。上面電極３Ｕは例えば、図１７に示すようにストライプ状を呈している。上面電極３Ｕ、接地電極３Ｄ共に透明電極である。
【００１０】
上面電極３Ｕと接地電極３Ｄ間に駆動交流電圧（例えば、数キロヘルツの矩形波）を印加すると、複屈折率（分子の長軸と短軸の屈折率差）を有するネマティック液晶層１のネマティック液晶分子１ａは、電場に沿って傾く。この傾きの様子を図１６に模式的に示した。図１６において、駆動電圧＝０Ｖ印加時に相当する左側の列においては分子の初期配向角ｐに変化はなく、駆動電圧＞Ｖｔｈ（しきい値）印加時に相当する右側の列においては分子の初期配向角ｐについて部分的に傾きの状態変化が見られる。
【００１１】
かかる状態変化の部位は、液晶分子（長軸の向き；これを液晶素子の「光学軸」と呼ぶ）と平行な直線偏光をもった単色光にとって、ネマティック液晶層１は電界分布に応じて局所的に異なった屈折率分布をもった媒質と等価になる。従ってネマティック液晶層１を透過した光の波面には、液晶の印加電圧の面内分布に応じた空間的な波面変調あるいは位相変調が加わることになる。
【００１２】
印加電圧の振幅（実効値）による位相変調に相当した実効複屈折率Ｄｎ（液晶分子の長軸の傾きによって変わる入射光が実効的に影響を受ける複屈折率）の変化（電気光学特性）を図１８に示す。電気光学特性の形状は、使用する液晶の弾性定数、誘電率異方性や電圧無印加時の液晶分子の初期配向角ｐから決定される。小さな初期配向角ｐ（ｐ＝５ｄｅｇ以下）を有する液晶素子は、電気光学特性の低電圧領域で急峻な立下り（しきい値）が見られるが、電圧を増加するにつれて線形に近い応答を示し、その後一定値に飽和する特性を示す。一方、大きな初期配向角（ｐ＝１５ｄｅｇ）を有する液晶素子ではしきい値は消失し、低電圧領域の曲線を二乗曲線で近似できる特性となる。
【００１３】
図１７に示したように、上面電極３Ｕのパターンとして、ストライプ状の多数の細長い電極を配置し、一本一本に所定の電圧を印加する電極設計がすでに米国の研究者らにより提案されている。この構造は、高速の応答、高い空間分解能および波面変調の自由度（ビーム偏向やレンズの機能だけでなく任意の複雑な波面変調）を実現できる特徴を有している。
【００１４】
液晶素子にて光路偏向素子を構成する場合、液晶素子は液晶の電気光学特性の線形な特性領域を利用し、図１７に示したように梯子型の電極構造を用いる。ストライプ状の領域で形成される液晶素子のビーム照射領域４に、現状の露光技術の分解能から決まる線幅と間隔でストライプ状の細長い上面電極３Ｕ（透明電極）を形成している。
【００１５】
このストライプ状の上面電極３Ｕの周期Ｄに相当する両端部の符号Ａ及び符号Ｂで示す部位は、照射領域４の外で二つの横方向に伸びた傾斜電位電極に接続され、全体として梯子型の電極がいくつか並んだ構造を構成している。束ねた細長い電極の数（幅）は、その領域で必要となる最大のビーム偏向角度によって決定される。
【００１６】
横方向に伸びた傾斜電位電極の両端、符号Ａ部及び符号Ｂ部に電気光学特性の線形領域から選んだ２種類の異なる電圧を図示しない駆動回路により印加した場合、図１９に示すようなブレーズ型の位相プロファイルが得られ、マイクロプリズムアレイと等価となる。印加電圧制御によりブレーズ角を変化させることで、ネマティック液晶層１に垂直入射した光ビームの方向制御が可能となる（例えば、非特許文献参照）。
【００１７】
（ｂ） カラー画像形成装置
タンデム型フルカラー画像形成装置においては、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応して４つのドラム状をした感光体（像担持体の一例）を中間転写ベルトの搬送面に沿って列設し、ビーム走査装置により各感光体に対応して設けられたビームを走査して、当該感光体周面に静電潜像を形成すると共に該当する色のトナーで顕像化し、これを中間転写ベルトによって搬送されるシート上に順次転写して多色画像を形成する構成を採用している。
【００１８】
上記ビーム走査装置における走査手段はポリゴンモータ等により所定の回転速度で回転駆動される。ライン同期信号発生手段は走査装置からの光ビームを所定の位置で検出してライン同期信号を発生し、このライン同期信号に同期して光ビームが画像信号により変調されて１ライン分ずつ画像の書き込みが行われる。中間転写基準信号発生手段は中間転写体上のマークを所定の位置で検出して中間転写基準信号を発生し、感光体上に各色のトナー像を形成する各色の画像形成動作が中間転写基準信号に同期して行われる。
【００１９】
しかし上記のカラー画像形成装置では、中間転写基準信号とライン同期信号とが非同期であるので、光ビーム数が増加するほど中間転写基準信号とライン同期信号との位相が大きくずれる可能性があり、副走査方向の画像書き込み開始位置のずれが大きくなって色ずれ（各色のトナー像の位置ずれ）が生じ、カラー画像の劣化が生ずる。
【００２０】
この問題を解決する公知技術としてカラー画像形成装置において、中間転写基準信号とライン同期信号との位相関係に応じて複数の光ビームのうち感光体に最初に画像を書き込む光ビームを切り換えることにより副走査方向の各色毎の画像書き込み開始位置を調整して色ずれを補正する補正手段を備えることとした内容が提案されている（例えば、特許文献参照）。しかしながら、この提案を採用しても、最大で１ライン分の画像書き込み開始位置ずれが発生するおそれがある。
【００２１】
（ａ−１）項で述べたように、液晶素子を用いて光ビームを微小角度だけ光路偏向するには、「液晶素子の光学軸」と「直線偏光を有する光ビームの偏光面」を一致させる（平行にする）必要がある。しかしながら、感光体の表面で構成される被走査面上でのシェーディング特性（光量分布）を良好にするために半導体レーザ（シングルビーム）を光軸回りに傾けたり、あるいは光源部に半導体レーザアレイを用いたマルチビーム走査装置において被走査面上の副走査ビームピッチを所定値に設定するため、その光学倍率に応じて半導体レーザアレイを光軸回りに傾けて用いた場合等、必ずしも光路偏向の方向と光ビームの偏光面が一致しない場合がある。このような場合には液晶素子にて有効に光路偏向を行うことができなかった。
【００２２】
【非特許文献】
独立行政法人通信総合研究所のホームページ
【特許文献】
特開平１０−２３９９３９号公報
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、液晶素子を用いた光走査装置において、光源となる半導体レーザチップの活性層（光ビームの偏光面）の方向と液晶素子の光学軸の方向が一致していない場合に、簡易な手段に一致させて液晶素子の機能により被走査面上のビームスポット位置を可動とすること、かかる光走査装置を使用した画像形成装置を提供することにある。
【００２４】
さらに詳細には、請求項１については、光ビームの偏光面と液晶素子の光軸を光源と液晶素子の間の光路に旋光手段を介在させることにより一致させることであり、請求項２については、光走査装置の大型化を防止し低コスト化を図ることであり、請求項３については、確実に光ビームの偏光面を液晶素子の光学軸と合致させ得る所定の角度だけ回転させることであり、請求項４については、被走査面上のビームスポット位置を実質的に副走査方向にのみ可動することであり、請求項５については、マルチビーム化を容易に達成することであり、請求項６については、傾けて配置された半導体レーザアレイを光源とした場合でも、所望の光路偏向を行うことであり、請求項７については、ビーム合成手段におけるエネルギ損失を抑制することであり、請求項８については、偏光特性に依存することなくビーム合成を可能とすることであり、請求項９については、高品位な出力画像が得られる画像形成装置を提供することであり、請求項１０については、経時／温度変化に伴う（同一の像担持体上の）走査線間隔の変動を補正することであり、請求項１１については、複数機能を有する画像形成装置である複合機について、「プリンタ（６００ｄｐｉ）と複写機（４００ｄｐｉ）相互のモード変換」を可能にすることであり、請求項１２については、タンデム型カラー画像形成装置において高品位な出力画像を得ることであり、請求項１３、１４については、分割走査型の画像形成装置において高品位な出力画像を得ることである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を達成するため以下の構成とした。
（１）． 半導体レーザから出射した光ビームを用いて被走査面上を走査する光走査装置において、被走査面上の光ビーム位置を変えることのできる液晶素子と、光ビームの偏光面を回転する旋光手段とを備えた（請求項１）。
（２）． （１）記載の光走査装置において、前記旋光手段として１／２波長板を用いた（請求項２）。
（３）． （２）記載の光走査装置において、前記１／２波長板は、回転調整手段に保持されていて、略光軸回りに回転調整可能とした（請求項３）。
（４）． （１）乃至（３）の何れかに記載の光走査装置において、被走査面上で光ビーム位置を変える手段として液晶素子を用い、該液晶素子の副走査断面内にて光路を偏向することにより、被走査面上の光ビーム位置を可変とした（請求項４）。
（５）． （１）乃至（４）の何れかに記載の光走査装置において、前記半導体レーザは、複数の発光点を有する半導体レーザアレイである（請求項５）。
（６）． （５）記載の光走査装置において、前記半導体レーザアレイは、出射ビームの略光軸回りに傾けて配置される（請求項６）。
（７）． （４）記載の光走査装置において、少なくとも２つの半導体レーザから出射した２つ以上の光ビームを、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）面を用いて合成した後、前記被走査面上を走査するように構成されていて、前記液晶素子から出射する光ビームが、前記偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）面に対しＳ偏光又はＰ偏光となるように、前記液晶素子が配置されている（請求項７）。
（８）． （４）記載の光走査装置において、少なくとも２つの半導体レーザから出射した２つ以上の光ビームを、ハーフミラーを用いて合成した後、前記被走査面上を走査する（請求項８）。
（９）． 光走査装置によって静電潜像が形成される像担持体と、静電潜像をトナーで顕像化する現像手段と、顕像化されたトナー像を記録紙に転写する転写手段とを有する画像形成装置において、前記請求項１乃至８の何れかに記載の光走査装置を用いている（請求項９）。
（１０）． （９）記載の画像形成装置において、前記光走査装置は複数の光ビームで前記像担持体を走査する構成であり、前記像担持体上での走査線間隔を調整可能とした（請求項１０）。
（１１）． （９）記載の画像形成装置において、前記光走査装置は複数の光ビームで前記像担持体を走査する構成であり、画素密度切替可能である（請求項１１）。
（１２）． （９）記載の画像形成装置において、前記像担持体が複数設けられていて、前記光走査装置は複数の光ビームで前記複数の各像担持体を走査することができ、前記各像担持体間の書込開始位置ずれの補正が可能である（請求項１２）。
（１３）． （９）記載の画像形成装置において、一つの像担持体に対し、複数の光走査装置が主走査方向に直列に配置されていて、主走査方向での前記各光走査装置による走査光の繋ぎ部近傍でのビームスポット位置ずれの補正が可能である（請求項１３）。
（１４）． （１３）記載の分割走査型の画像形成装置において、前記走査光の繋ぎ部近傍でのビームスポット位置ずれの補正は、副走査方向に行う（請求項１４）。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を述べるが、主走査方向、副走査方向の各用語については、次の考え方に従う用い方とした。通常『主走査方向』及び『副走査方向』とは、被走査面でビームスポットが走査される方向とその直交方向を意味するが、本文では、光路の各場所で、（被走査面の）主走査方向と副走査方向に対応する方向を（広い意味で）各々『主走査方向』、『副走査方向』と呼んでいる。
【００２７】
［１］ 光走査装置（請求項１〜８対応）
１．１
図１は、画像出力装置に用いられる「光走査装置」の一例である。本光走査装置は２本の光ビームを同時に走査する２ビーム走査装置であるが、より多くの本数の光ビームを走査するマルチビーム走査装置に展開可能である。
【００２８】
２つの半導体レーザ１１ａ、１１ｂから発射され各々カップリングレンズ１２ａ、１２ｂを出射した２本の光ビーム２１ａ、２１ｂは、シリンドリカルレンズ１３の作用により、偏向器であるポリゴンミラー１４の偏向反射面上に（副走査方向に結像し、主走査方向に長い）線像として結像され、走査光学系（ｆθレンズ、トロイダルレンズなどの走査レンズ）１５を経て、像担持体としてのドラム状をした感光体１６の周面により構成される被走査面１６ｆ上をビームスポットとして走査される。この走査方向は、感光体１６の軸方向と平行であり、主走査方向と称する。また、感光体１６の周面上、主走査方向と直交する方向を、副走査方向と称する。
【００２９】
このように、半導体レーザ１１ａ、１１ｂからなる光源部から出射された光ビーム２１ａ、２１ｂを被走査面１６ｆ上にビームスポットとして走査する装置を、光走査装置２０と呼ぶことにする。
【００３０】
なお、本図においては、２本の光ビーム２１ａ、２１ｂは、ポリゴンミラー１４の回転軸Ｑ―Ｑと直交する仮想平面と平行な主走査断面にてポリゴンミラー１４の偏向反射面近傍で互いに交差する構成を採用している。このような構成を採用することにより、ポリゴンミラー１４での反射点の差異に起因する２本の光ビーム間の光学特性の偏差（結像位置、倍率等）の発生を抑制することが可能となる。
【００３１】
多数の光ビームを用いて走査するタイプのマルチビーム走査装置を含め、光走査装置においては、被走査面上のビームスポット位置或いは光ビームの間隔の初期調整、及び環境変動や経時変動によるずれ補正のため、「光ビーム位置補正手段」が具備されることが多い。
【００３２】
かかる光ビーム位置補正（調整）のため光ビームの光路を微小角度だけ偏向することが行なわれ、その手段として、
▲１▼ 折返しミラーを回転する、
▲２▼ シリンドリカルレンズをシフトし、又は回転する、
▲３▼ プリズムをシフトし、又は回転する、
▲４▼ 電気光学素子、ＡＯＭ（ａｃｏｕｓｔｏ−ｏｐｔｉｃ ｌｉｇｈｔ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：音響光学的光変調器）を利用する、
▲５▼ 半導体レーザとカップリングレンズの間に配設された平行平板を回転する、等、光ビームの光路を微小角度だけ偏向する光路偏向手段が従来採用されてきた。
【００３３】
本発明では、上記従来の光路偏向手段に代えて、図１に示すように、光路偏向手段として、小型、軽量化、省エネルギ対応可能で、かつ、無騒音、無発熱という優れた特徴を有する液晶素子４３ａ、４３ｂをカップリングレンズ１２ａ、１２ｂとシリンドリカルレンズ１３との間に配置する構成を採用した。
【００３４】
液晶素子４３ａ、４３ｂに対し、駆動電圧を制御して印加することで、所望の屈折率を得て、光ビームの被走査面上での照射位置を調整できる。
【００３５】
これにより、上記▲１▼〜▲５▼などに示した従来の方法による装置に比べて装置が小型化し、かつ、消費電力、発熱、騒音などが大幅に低減するという利益を得ることができる。
【００３６】
ここで、［従来の技術］（ａ）欄で述べたように、液晶素子を用いて光路偏向するには、「液晶素子の光学軸」と「直線偏光を有する光ビームの偏光面」を一致させる（平行にする）必要がある。
【００３７】
そこで、本実施形態では、「旋光手段」を用いて、直線偏光を有する光ビームの偏光面を回転（旋光）することで、光ビームの偏光面を液晶素子の光学軸と一致させることとした（請求項１）。旋光手段を用いて光ビームの偏光面を回転させ、レーザビームの偏光面と液晶素子の光軸を一致させることにより、液晶素子での光路偏向（レーザビームを微小角度偏向すること）を効率よく行ない、被走査面上のビームスポット位置を可動とし、調整可能となる。
【００３８】
１．２
本実施形態では、「旋光手段」として１／２波長板を使用した（請求項２）。具体的には、図１において、光ビーム２１ａ、２１ｂの光路上、カップリングレンズ１２ａ、１２ｂとシリンドリカルレンズ１３の間に、液晶素子４３ａ、４３ｂと、光ビームの偏向面を回転させる旋光手段としての１／２波長板２２ａ、２２ｂを液晶素子４３ａ、４３ｂの前方に配置した。
【００３９】
詳しくは、光ビーム２１ａに関しては、カップリングレンズ１２ａ、１／２波長板２２ａ、液晶素子４３ａの順に光ビームが通過するようにし、光ビーム２１ｂに関しては、カップリングレンズ１２ｂ、１／２波長板２２ｂ、液晶素子４３ｂの順に光ビームが通過するようにした。
【００４０】
１／２波長板は低コスト、小型であるので、旋光手段として１／２波長板２２ａ、２２ｂを使用することにより、容易に光ビームの偏光面を回転させて低コスト、小型化可能という利益を得る。
【００４１】
１．３
１／２波長板２２ａ、２２ｂは光ビーム２１ａ、２１ｂの偏向面を回転させるが、その回転角度は固定である。液晶素子の光学軸の方向は既知であり、また、光源から出射される光ビームの振動方向も既知である。また、１／２波長板による偏光面回転角度も一定で既知である。そこで、１／２波長板をその取り付け角度を定めて取り付けることで、光ビームの偏向面を液晶素子の光学軸の方向に合致させることができる。
【００４２】
そして、取り付けには機械的な誤差を伴うので、微調整するため、これら１／２波長板２２ａ、２２ｂを回転調整手段に保持し、略光軸回りに回転調整可能とした（請求項３）。
【００４３】
１／２波長板２２ａ、２２ｂを光ビームの光軸を中心軸として回転可能としておけば、半導体レーザ１１ａ、１１ｂの回転調整に伴い偏光面が回転した場合でも、偏光面の回転に対応して１／２波長板２２ａ、２２ｂを回転調整することで、液晶素子に入射する光ビームの偏光面と液晶素子の光学軸とを一致させることが可能となる。
【００４４】
ここで、回転調整手段について図２、図３を参照しつつ説明する。光走査装置の本体部を符号５で示し、１／２波長板２２ａを保持する回転保持部材を符号６で示す。回転保持部材６は段付きの円筒形状体の如き概形をしていて、筒部６ａの内部に１／２波長板２２ａを保持している。
【００４５】
図３に示すように、筒部６ａはその外径部を本体部５に形成された保持穴に回動可能に嵌合され、かつ、筒部の段部を保持穴の縁部に、適宜の弾性手段により押し当てることで、筒部６ａの軸線Ｏ方向の位置決めをしている。図２では、筒部６ａを保持している本体部５については図示を省略している。
【００４６】
図２に示すように、回転保持部材６からは、筒部６ａの半径方向にアーム６ｂが延出していて、本体部５に形成した凹部５ａ内に位置している。こうして凹部５ａ内に位置するアーム６ｂは、下側から伸張性のばね７により上方に押圧され、この押圧力による移動は調整ねじ７により阻止されている。このように、本例の回転調整手段は、回転保持部材６、ばね７、調整ねじ８などからなる。
【００４７】
かかる構成により、ねじ８を回すことで、筒部６ａを案内として回転保持部材６を回転させ、任意の回転位置に保持することができる。従って、筒部６ａに保持された１／２波長板２２ａを軸線Ｏを中心に任意の角度、回転調整することが可能である。１／２波長板２２ｂについても１／２波長板２２ｂについて説明した上記の構成に準じて調整可能である。
【００４８】
ここで、図４、図５により、１／２波長板による偏光面の回転（旋光）のメカニズムについて説明する。
【００４９】
これら図において、直交座標のｙ軸を任意の１／２波長板の結晶軸とし、ｘ軸を１／２波長板の結晶軸に直交する軸とする。図４において、第１象限でｙ軸と角度φをなす方向に直線偏光する光ビームを照射する。つまり、この１／２波長板は結晶軸の方向が偏光面Ｒに対して角度φ傾いたベクトルＲの光ビームを入射する。すると、偏光面におけるベクトルＲは、ｙ軸方向成分のベクトルＲＡとｘ軸方向成分のベクトルＲＢに分解できる。
【００５０】
この光ビームは、１／２波長板を通過する際、ベクトルＲＡについては１／２波長板の作用を受けないため、変換されず、図５に示すように図４と大きさ方向とも変化しない。これに対し、ベクトルＲＢについては、１／２波長板の作用により、λ／２＝１８０°の位相遅れが生じ、図５に示すように、破線で示す通過前の位置から１８０°ずれた実線で示す位置に変わり、―ＲＢに変換される。その結果、合成ベクトルである光ビームＲ’はその偏光面が、変換前の図４に示す第１象限の位置から図５に示すように変換前に対して２φの角度をなす第３象限の位置に回転する。かかる原理により、偏光面を変えることができ、さらに、本例の回転調整手段により１／２波長板を微小量回転させて光ビームの偏光面を回転させ、レーザビームの偏光面と液晶素子の光学軸をより正確に一致させることができる。
【００５１】
１．４
単一の液晶素子にて光路偏向する場合、光ビームの有する偏光特性を利用しているため、２方向つまり、主走査方向と副走査方向について独立で偏向することは一般には困難であるが、光路偏向の目的は、主として被走査面でのビームスポット位置を副走査方向に移動することであることが多く、従って光路偏向は副走査断面内（光ビームと直交する仮想断面内）のみにて行える構成としても構わない（請求項４）。このため、例えば、図１に示す例では、１／２波長板２２ａ、２２ｂを、光ビーム２１ａ、２１ｂと直交する関係に設定し被走査面上での光ビームの変位方向が副走査方向になるように液晶素子を位置決めしている。本例では、副走査断面内で副走査方向にのみ光路偏向するため、被走査面上のビームスポット位置を実質的に副走査方向にのみ位置調整可能であり、副走査方向の位置ずれに起因する諸問題を解消する。
【００５２】
１．５
図１に示す例において、光ビームを出射する半導体レーザ１１ａ、１１ｂとして、アレイ状に並んだ複数の発光点を有する半導体レーザアレイを用いても構わない。半導体レーザアレイ（発光点数：ｎ）を光源として用いることにより、シングルビーム半導体レーザを用いた場合と比較して、ｎ倍の光ビームで被走査面を走査する（走査線を形成する）マルチビーム化が容易に達成可能となる。これにより、偏向器としてのポリゴンミラーを回転させるポリゴンモータの回転速度を増加させることなく、画像形成の高速化、画質の高密度化を容易に達成することができる（請求項５）。ポリゴンモータの回転速度を増加させることがないため、環境負荷低減（省消費電力化、発熱防止、騒音防止等）を図ることが可能である。
【００５３】
１．６
光走査装置の光源として半導体レーザアレイを使用する場合、その半導体レーザアレイの発光点の配列ピッチと、被走査面上での所望のビームスポット配列ピッチとが不一致の場合がある。その場合でも、当該半導体レーザアレイを使用して被走査面上で所望のビームスポット配列ピッチを得る手段を述べる。その手段というのは、半導体レーザアレイを、出射ビームの略光軸回りに傾けて配置する。別の表現をすれば、発光点の配列方向を副走査方向に対して傾けて配置する（請求項６）。
【００５４】
具体的を示す。図６に符号９で示す半導体レーザ（発光点数：ｎ）について、４つの発光点１０が直線上に等間隔に配列されているものとする。ここで、各発光点１０の隣り合う同士間の配列ピッチをｑとする。そして、各発光点の配列方向が副走査方向に対して角度φだけ傾いて光走査装置の本体部に取り付けられている、つまり、出射ビームの略光軸回りに傾けて配置されている。
【００５５】
このとき、主走査方向から見たときの各発光点の配列ピッチｑＺは、ｑＺ＝ｑ×ｃｏｓ（φ１）となる。また、副走査方向から見たときの各発光点の配列ピッチｑＺは、ｑＹ＝ｑ×ｓｉｎ（φ１）となる。
【００５６】
この半導体レーザ９と組み合わされる走査光学系の副走査倍率をｍＺ、主走査倍率をｍＹとするとき、被走査面上に照射されるビームスポット配列を示したのが図７である。隣合うビームスポット１０Ｐについて、主走査方向からみたときの配列ピッチＱＺは、ＱＺ＝ｑＺ×ｍＺ＝ｑ×ｃｏｓ（φ１）×ｍＺ、副走査方向からみたときの配列ピッチＱＹは、ＱＹ＝ｑＹ×ｍＹ＝ｑ×ｓｉｎ（φ１）×ｍＹとなる。
【００５７】
このように、半導体レーザアレイ９と組み合わされる走査光学系の倍率ｍＺに適合した半導体レーザアレイ９の傾け角度φ１により、走査線間隔ＱＺを設定することができる。
【００５８】
本例によれば、半導体レーザアレイを傾けて配置することで、組み合わされる光走査装置（光走査光学系）の倍率によらず、所望のビームピッチを得ることができる。
【００５９】
このように半導体レーザ（又は半導体レーザアレイ）を光軸回りに傾けて配置した場合、一般には光ビームの偏光面と液晶素子の光学軸が一致しないが、１／２波長板等を用いて光ビームの偏光面を回転（旋光）すれば良い。
【００６０】
なお、被走査面上でのビームスポットの副走査方向の倍率ＲＺは、ＲＺ＝（ｎ―１）ＱＺ＝（ｎ―１）×ｑ×ｃｏｓ（φ１）×ｍＺ、副走査方向の倍率ＲＹは、ＲＹ＝（ｎ―１）×ｑ×ｓｉｎ（φ１）×ｍＹとなる。
【００６１】
１．７
図８、図９は、図１に示した光走査装置の中、ポリゴンミラー１４前の光学系についての構成を一部変更し、２つの半導体レーザから出射した２つ以上の光ビームを、ビーム合成手段としてのビーム合成プリズムの偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）面を用いて合成する構成を示している。該光学系を出た光ビームは、ポリゴンミラー１４を経て被走査面上を走査する。
【００６２】
図１に示す構成の場合、ポリゴンミラー１４の偏向反射面近傍で主走査断面（回転軸Ｑ―Ｑと直交する平面と平行な仮想平面）にて２本の光ビームが互いに交差する構成を採用することで、光学性能の偏差の発生を低減している。さらに、光学性能を良好に維持する（２本の光ビーム間の偏差を小さくする）ためには、２本の光ビームが交差する角度θは小さいことが望ましい。しかし実際には２組の半導体レーザ１１ａ、１１ｂ及びカップリングレンズ１２ａ、１２ｂが主走査方向に並設されているため、角度θをある一定以上の値に確保する必要がある。
【００６３】
一方、図８及び図９に示す構成では、基本的な構成は図１と同じであるものの、２組の半導体レーザ１１ａ、１１ｂ及びカップリングレンズ１２ａ、１２ｂを副走査方向（Ｚ方向）にずらして配置している。また、これに伴い、１／２波長板２２ａ、２２ｂ及び液晶素子４３ａ、４３ｂについても副走査方向（Ｚ方向）にずらして配置している。
【００６４】
この場合には、半導体レーザ１１ａ、１１ｂ及びカップリングレンズ１２ａ、１２ｂは互いに干渉することがないため、上記角度θを実質的に０°にまで小さくすることも可能である。
【００６５】
但し、副走査方向（Ｚ方向）にずれた２つのビームを合成する必要がある。図８及び図９におけるビーム合成プリズム１７は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）面１７−１を利用した合成手段である。図８における光学系の配置を副走査断面で示した図９において、ＰＢＳ面１７−１は、光ビームのＰ偏光成分は透過し、Ｓ偏光成分は反射するような光学膜が形成されている。
【００６６】
図９において、液晶素子４３ａの「光学軸」はＺ方向（副走査方向）に沿っている（光路偏向は副走査断面内にて行なわれる）構成であり、被走査面でのビームスポット位置を副走査方向にのみ可変にすることを意図している。
【００６７】
半導体レーザ１１ａ、１１ｂの偏光面（すなわちレーザチップの活性層）を光軸回りに傾けて配置している場合、光ビームの傾いた偏光面を１／２波長板２２ａ及び２２ｂにて回転し、液晶素子４３の光学軸と一致させればよい。必要に応じ回転調整手段を用いることもできる。
【００６８】
半導体レーザ１１ａを出射した光ビーム２１ａは、液晶素子４３ａを透過した後、ビーム合成プリズム１７に入射するが、ビーム合成プリズム１７内部のＰＢＳ面１７−１に対しては、Ｐ偏光であるため（ＰＢＳ面を）透過し、ビーム合成プリズム１７より出射する。
【００６９】
一方、半導体レーザ１１ｂを出射した光ビーム２１ｂは、液晶素子４３ｂを透過した後、旋光手段としての別の１／２波長板２２ｃにて偏光面を９０°回転させられて、ＰＢＳ面１７−１に対してＳ偏光とすることにより、ＰＢＳ面で反射されビーム合成プリズム１７より出射する。
【００７０】
上記偏向面の回転によるビーム合成について補足して説明する。図１０に示す直交座標において、光ビームが原点及びＺ方向とＹ方向の中間の方向を通る平面上を振動する態様を矢印（ａ）で、光ビームが原点及びＺ方向を共通に通る平面上を振動する態様を矢印（ｂ）で、光ビームが原点及びＹ法右行を共通に通る平面上を振動する態様を矢印（ｃ）でそれぞれ示す。
【００７１】
図９において、光ビーム２１ａに着目すると、カップリングレンズ１２ａを出射したときの振動方向は（ａ）であり、これが１／２波長板２２ａを出射するときには振動方向は（ｂ）に回転している。この振動方向（ｂ）は液晶素子４３ａ、ビーム合成プリズム１７を出射したときにも変わりない。つまり、ＰＢＳ面１７−１は振動方向（ｂ）の光ビームのみ透過する。
【００７２】
一方、光ビーム２１ｂに着目すると、カップリングレンズ１２ｂを出射したときの振動方向は（ａ）であり、これが１／２波長板２２ａを出射するときには振動方向は（ｂ）に回転している。この振動方向（ｂ）は１／２波長板２２ｃを出射するときには振動方向（ｃ）に回転している。ＰＢＳ面１７−１は振動方向（ｂ）の光ビームのみ透過し、振動方向（ｃ）の光ビームは透過せず反射するから、光ビーム２１ａと合成される。
【００７３】
図１１により、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）面を用いたビーム合成プリズムにてビーム合成を行なう別の例を説明する。
本例を説明した図１１に示す光源及び光学系の構成を図１の偏向器前に設けて光走査装置を構成する。図９に示す構成との比較では光ビーム２１ｂの光路上に設けられていた液晶素子４３ｂと１／２波長板２２ｃが無い。光ビーム２１ａの光路上には、液晶素子４３と１／２波長板２２ａとが設けられている。
【００７４】
半導体レーザ１１ａから出射した光ビーム２１ａの振動方向は（ａ）であり、１／２波長板２２ａの透過により振動方向が（ｂ）に回転し、そのままＰＢＳ面１７−１を透過する。
【００７５】
半導体レーザ１１ｂから出射した光ビーム２１ｂの振動方向は（ａ）であるが１／２波長板２２ｂを透過することで振動面が回転して紙面に垂直な振動方向（ｃ）となる。このように、振動面が回転するように１／２波長板２２ｂの傾きを定めて配置しておく。
【００７６】
ＰＢＳ面１７−１は振動方向（ｂ）の光ビームのみ透過し、振動方向（ｃ）の光ビームは透過せず反射するから、光ビーム２１ｂはＰＢＳ面１７−１で反射されて光ビーム２１ａと合成される。本例の場合には、被走査面上で光ビーム２１ａを基準にして、光ビーム２１ｂのピーム位置を位置調整することになる。この位置調整は、液晶素子４３の駆動電圧を制御することで屈折率を変えて行う。
【００７７】
１／２波長板と偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）面とを利用してビーム合成する前記図９、図１１などの例に準じた構成を「４ビーム走査装置」に展開した例を、図１２により説明する。本例を説明した図１２に示す光源及び光学系の構成を図１の偏向器前に設けて光走査装置を構成する。図１２において、４つの半導体レーザ１１Ａ〜１１Ｄから出射されカップリングレンズ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄにて各々カップリングされた光ビーム２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄは、個々に取り付け位置を定めて取り付けられた第一の旋光手段である１／２波長板２２−１Ａ、２２−１Ｂ、２２−１Ｃ、２２−１Ｄにより液晶素子４３の光学軸と一致するように旋光される。
【００７８】
液晶素子４３により必要に応じ光路偏向された４本の光ビームのうち、２１Ｃ及び２１Ｄは第二の旋光手段としての１／２波長板２２−２により、その偏光面を９０°回転される。
【００７９】
すなわち光ビーム２１Ａ及び２１Ｂの偏光面と、光ビーム２１Ｃ及び２１Ｄの偏光面は、互いに直交しており、各々の偏光面に対応する偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）面１７−１を有するビーム合成プリズム１７により、互いに近接して合成される。光ビーム２１Ａ，２１Ｂはビーム合成プリズム１７を透過するので図９における光ビーム２１ａに対応し、光ビーム２１Ｃ、２１ＤはＰＢＳ面１７−１で反射されるので図９における光ビーム２１ｂに対応する。
【００８０】
このように、液晶素子４３を出射する光ビームが、ビーム合成プリズムのＰＢＳ面に対してＳ偏光（ＰＢＳ面で反射される偏光面の光）又はＰ偏光（ＰＢＳ面を透過する偏光面の光）となるように液晶素子を配置することで、液晶素子とＰＢＳ面の間に余分な旋光手段（１／２波長板等）を付加することなく、光路偏向とビーム合成を達成することが可能となる。また、偏光を利用したビーム合成手段（偏光ビームスプリッタ：ＰＢＳ）を用いてビーム合成を行なうため、ビーム合成手段でのエネルギ損失を抑制することができる（請求項７）。
【００８１】
１．８
前記した図９、図１１及び図１２等においては、偏光ビームスプリッタのＰＢＳ面を利用したビーム合成プリズム１７にてビーム合成を行ったが、別の構成として、図１３に示すハーフミラー１７−２を利用したビーム合成プリズム１７を用いてビーム合成しても構わない。本例を説明した図１３に示す光源及び光学系の構成を図１の偏向器前に設けて光走査装置を構成する。
【００８２】
図１３において、半導体レーザ１１ａを出射した光ビーム２１ａは、カップリングレンズ１２ａを通った後、１／２波長板２２ａで液晶素子４３の光学軸と合うように偏光面が回転させられて振動方向が（ｂ）となり、そのままビーム合成プリズム１７のハーフミラー１７−２を透過して被走査面へ向かう。
【００８３】
半導体レーザ１１ｂを出射した光ビーム２１ｂは、カップリングレンズ１２ｂを通った後、１／２波長板２２ｂで液晶素子４３の光学軸と合うように偏光面が回転させられて振動方向が（ｂ）となり、そのままビーム合成プリズム１７のハーフミラー１７−２で反射されて光ビーム２１ａと合成されて被走査面へ向かう。
【００８４】
このように、ハーフミラーを利用したビーム合成プリズムにてビーム合成を行う場合には、ＰＢＳ面を利用した場合とは異なり、光ビームの偏光面の向きに依存することなくビーム合成が可能である。そのため液晶素子４３とビーム合成プリズム１７の間に１／２波長板等の旋光手段を配設する必要がなく、部品点数の削減による低コスト化を図ることが可能となる（請求項８）。
【００８５】
［２］ 画像形成装置
２．１
これまで説明した各例における光走査装置を適用した画像形成装置の例を以下に説明する。以下に述べる画像形成装置では、少なくとも光走査装置によって静電潜像が形成される像担持体（この像担持体上に被走査面が形成される）と、静電潜像をトナーで顕像化する現像手段と、顕像化されたトナー像を記録紙に転写する転写手段とを有する。
【００８６】
図１４において、感光体のまわりには、帯電手段、現像手段、転写手段、転写後の残トナーを除くクリーニング手段など電子写真プロセスに従いプロセス部材が配置され、また、転写ベルト２０５の下方には記録紙を収容し供給する給紙カセットなどの給紙手段、転写ベルト２０５の内側で感光体に対向する部位には転写手段、転写ベルト２０５の矢印で示す回転方向上流位置にはベルト帯電手段、下流位置にはベルト分離チャージャや定着手段なども配されているが、これらは周知であり、また繁雑となるのでここでは図示を省略している。
【００８７】
本例は複数の感光体上を光走査装置で露光して静電潜像を形成したのち現像し、各感光体上の可視像を転写ベルト２０５に重ね転写し、さらにこの転写ベルト２０５上の重ね転写像を同一のシート状媒体（記録紙）に一括転写してカラー画像を得る画像形成装置をその要部について示している。
【００８８】
なお、光走査装置からは、所定枚数のプリント毎に、色ずれ検知用のトナー像を形成するための光ビーム（レーザービーム或いは光ビームともいう。）が出射される。これにより色ずれ検知用トナー像３３０Ｚが３箇所ずつ、転写ベルト２０５上に形成されると、これらのトナー像による色ずれが色ずれ検知用センサ３３０により検知される。
【００８９】
光走査装置はユニット化されていて、感光体１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋの上方に位置している。光走査装置は図１に示した構成の半導体レーザ１１ａ、１１ｂ、カップリングレンズ１２ａ、１２ｂ、１／２波長板２２ａ、２２ｂ、液晶素子４３ａ、４３ｂからなる構成が上下に２段重ねの状態で配置されて４つの光ビームを出射するようになっている。
【００９０】
これら４つの光ビームによる被走査面たる４つの感光体１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋは直線に沿って配列されていて、回転駆動されるようになっている。画像形成に際しては、光走査装置からの４つの光ビームによりこれら感光体１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋに異なる色のトナー像で現像されるべき潜像を形成し、現像したのち、中間転写体としての転写ベルト２０５上にこれらカラートナー像を重ね転写する。
【００９１】
光走査装置からの光ビームはポリゴンミラー１４に向かう。さらに、ポリゴンミラー１４により偏向走査されてｆθレンズ１２０、折り返しミラー１１０Ｍ、トロイダルレンズ１００などの走査光学系を経て、各感光体１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋ上を露光走査する。
【００９２】
各感光体１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋの長手方向は主走査方向に対応しており、各感光体の有効画像領域の両外側に対応して、ビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂが対向して配置されている。３００ａは書き込み開始位置検知用であり、３００ｂは書き込み終端位置検知用である。
【００９３】
この画像形成装置では、静電潜像が形成される各感光体１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋまわりに、光走査装置からの光ビームによる露光前に感光体を一様に帯電する帯電手段、光ビームの露光走査により感光体上に形成された静電潜像をトナーで顕像化する現像手段、現像手段により顕像化されたトナー像を記録紙に転写する転写手段、さらに記録紙上の未定着トナー像を定着する定着手段などを有し、光走査装置が備える液晶素子、旋光手段などのビームスポット位置調整機能により必要に応じて感光体上のビームスポット位置を調整することができるため、高品位な出力画像を得ることが可能となる。さらに、本例では、複数ビームを同時に走査する複数ビーム走査装置であるので、プリント速度の高速化／高密度化を図ることが可能となる（請求項９）。
【００９４】
２．２
前記画像形成装置をプリンタやデジタル複写機等の実機として使用した場合、製品の工場出荷後の搬送時の振動またはユーザ先への設置場所の制限等により、出荷前の調整工程にて調整したビームスポット間隔（主として副走査方向の間隔、すなわち走査線間隔）が変動するおそれがある。またユーザ先での使用時の経時変化や、設置場所の温度環境／連続プリント時等での機内温度上昇等により、走査線間隔が変化する恐れがある。
【００９５】
そのような場合には、画像形成装置に走査線間隔を検出する検出系を備えることで、上記原因により発生する走査線間隔を検出し、その結果に基づき液晶素子を駆動して走査線間隔を補正することが可能となる（請求項１０）。つまり、高品位な出力画像が得られる画像形成装置を提供するため、経時や温度変化に伴う（同一の感光手段上の）走査線間隔の変動を補正することで高品位の画像を得る。
【００９６】
２．３
前記画像形成装置をプリンタと複写機（コピー機）の機能を併有する複合機に適用した場合、プリンタモード（複合機をプリンタとして使用する状態）とコピーモード（複合機を複写機として利用する状態）で、画素密度を切り替える場合がある。例えば「プリンタモードでは６００ｄｐｉ、コピーモードでは４００ｄｐｉ」のように画素密度を切り替えることにより、各モードに適した画素密度を実現することができる。
【００９７】
また、画像形成装置に備えられた操作パネル等からオペレータが画素密度切替の指令を出すことにより、使用目的（求める機能）に応じて、「高画質対応（１２００ｄｐｉ）と高速度（多出力枚数）対応（６００ｄｐｉ）との相互間の機能変換」のように、画素密度を切り替えたい場合もある。かかる場合には、本画像形成装置に具備された光走査装置内の液晶素子への駆動電圧を制御することで容易に画素密度を切り替えることが可能となる（請求項１１）。例えば、マルチファンクションプリンタ（プリンタ／複写機の複合機）等にて、プリンタ機能と複写機の機能とをモード変換する時の画素密度切替が可能となる。画像密度の異なる２つの画像形成機能を切り替え可能な画像形成装置においては、その２つの機能をモード変換する時の画素密度切替が可能となる。
【００９８】
２．４
これまでの例では、一つの感光体ドラム（被走査面）上を走査する複数ビーム間の相対位置（ビームピッチ）を所望の値に調整し、高品位な出力画像を得ることを目的とした。一方、図１４に示した画像形成装置の例では、複数の感光体間の走査線位置（複数の画像ステーション間の色ずれ）を補正するが可能である。
【００９９】
従来、上述のカラー画像形成装置では転写ベルト２０５の移動とポリゴンミラー１４の回転の位相が非同期である。そのため副走査方向の画像書込開始位置が、画像ステーション間にて最大で一走査分ずれるおそれがある。
【０１００】
図１４に示す構成においては、各感光体ドラム１６０Ｋ、１６０Ｃ、１６０Ｍ、１６０Ｙに至る光ビームの光路内に、液晶素子４３ａ、４３ｂを配設した。上記液晶素子４３ａ、４３ｂは、一つの素子内に複数の有効エリアを有するものでもよいし、各レーザビーム毎に一つの有効エリアを有する独立した素子としても構わない。
【０１０１】
このような構成を採用し液晶素子４３ａ、４３ｂにより各感光体ドラム（１６Ｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙ）上のビームスポット位置を可変することで、転写ベルト２０５の移動とポリゴンミラー１４回転の位相の非同期に起因するステーション間の書込開始位置偏差（すなわち感光体間の相対的なビームスポット位置）を補正することが可能となる。
【０１０２】
例えば、転写ベルト２０５上に形成された、ステーション間の色ずれを検知するトナー像３３０Ｚを、色ずれ検知用センサ３３０にて検出し、その検出結果（ステーション間の色ずれの程度）に従い液晶素子４３ａ、４３ｂなどを駆動することにより、副走査方向の書込開始タイミング（すなわち書込開始位置）を補正することができる。
【０１０３】
なお、液晶素子４３は全てのレーザビームの光路に配設する必要はない。ある基準色（例えばブラック）に対して位置合わせするために、他の色（シアン、マゼンタ、イエロー）の光路内にのみ液晶素子を配設することでも十分に対処できる。
【０１０４】
こうして転写ベルト２０５上でのトナー３３０像Ｚの色ずれを低減することが可能となり、その結果として高品位な出力画像（カラー画像）を得ることができる（請求項１２）。このように、本例ではタンデム型カラー画像形成装置において高品位な出力画像を得るため、各ステーション間の書込開始位置（紙搬送方向）を一致させることが可能である。
【０１０５】
２．５
本例は、図１４の画像形成装置において、仮に、感光体１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋ及び転写ベルト２０５が図示の倍の長さ、主走査方向に長いような場合、光走査装置及び光学系、ポリゴンミラーをもう１組、主走査方向に配置したような構成の画像形成装置である。
【０１０６】
かかる構成を簡略化して示したのが図１５であり、一つの感光体、例えば、感光体１６０に対し、同じ構成の２つ（複数）の光走査装置２０、２０’が主走査方向に直列に配置されていて、主走査方向でのこれら各光走査装置２０、２０’による光ビームの繋ぎ部近傍での２つのビームスポット位置ずれの補正が可能である。
【０１０７】
光走査装置２０は、半導体レーザ１１ａ、１１ｂ、カップリングレンズ１２ａ、１２ｂ、折り返しミラーＭ１、Ｍ２、ポリゴンミラー１４、トロイダルレンズ１２０等を具備している。なお、これらの光学系は例示であり、複数ビームによる感光体（被走査面）への走査を可能にする構成である。もちろん、液晶素子、旋光手段などを具備しているが、ここでは、図を煩雑を避けるため図示を省略している。光走査装置２０’についても上記光走査装置２０と全く同じ構成を具備している。
【０１０８】
このように、光走査装置２０、２０’を主走査方向に並列して配備し、有効書込幅を分割して走査する構成としている。液晶素子を利用してビームスポット位置を副走査方向に可変することで、図１５に示す分割走査の繋ぎ部１８近傍でのビームスポット位置のずれ（初期調整時、環境／経時変動）を補正することができる。ここでのビームスポット位置ずれの補正は、副走査方向のみ（すなわち走査線位置）である（請求項１４）。本例によれば、分割走査型画像形成装置において各ステーション間の繋ぎ部のビームスポット位置を一致させ、高品位な出力画像を得る。
【０１０９】
このように走査光学系を並列して配備することにより、有効書込幅を大きくできる。また、同じ有効書込幅であれば、光学素子、偏向器を小型化でき、メカ公差や温度変動によるビームウエスト位置変動が小さくなり、波面収差が低減できる。結果として高品位な出力画像を得ることが可能となる。
【０１１０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、旋光手段を用いて光ビームの偏光面を回転させ、レーザビームの偏光面と液晶素子の光軸を一致させることにより、液晶素子での光路偏向（レーザビームを微小角度偏向すること）を効率よく行ない、被走査面上のビームスポット位置を可動とし、調整可能となる。
【０１１１】
請求項２記載の発明では、旋光手段として小型、低コストな１／２波長板を用いることで、光走査装置の大型化、高コスト化を防止することができる。請求項３記載の発明では、１／２波長板を回転調整可能としているため、より確実にレーザビームの偏光面を所定の角度だけ回転させて、液晶素子の光学軸の方向に一致させることができる。
【０１１２】
請求項４記載の発明では、副走査断面内で光路偏向するため、被走査面上のビームスポット位置を実質的に副走査方向にのみ位置調整可能であり、副走査方向の位置ずれに起因する諸問題を解消する。
【０１１３】
請求項５記載の発明では、偏向器としてのポリゴンミラーを回転させるポリゴンモータの回転速度を増加させることなく、画像形成の高速化、画質の高密度化を容易に達成することができる。
【０１１４】
請求項６記載の発明では、半導体レーザアレイを傾けて配置することで、組み合わされる光走査装置（光走査光学系）の倍率によらず、所望のビームピッチを得ることができる。
【０１１５】
請求項７記載の発明では、偏光を利用したビーム合成手段（偏光ビームスプリッタ：ＰＢＳ）を用いてビーム合成を行なうため、ビーム合成手段でのエネルギ損失を抑制することができる。
【０１１６】
請求項８記載の発明では、光ビームの偏光面の向きに依存することなくビーム合成が可能であり、液晶素子とビーム合成プリズムの間に１／２波長板等の旋光手段を配設する必要がなく、部品点数の削減による低コスト化を図ることが可能となる。
【０１１７】
請求項９記載の発明では、高品位な出力画像が得られる画像形成装置を提供することができる。
【０１１８】
請求項１０記載の発明では、高品位な出力画像が得られる画像形成装置を提供するため、経時や温度変化に伴う（同一の感光手段上の）走査線間隔の変動を補正することで高品位の画像を得る。
【０１１９】
請求項１１記載の発明では、画像密度の異なる２つの画像形成機能を切り替え可能な画像形成装置においては、その２つの機能をモード変換する時の画素密度切替が可能となる。
【０１２０】
請求項１２記載の発明では、タンデム型カラー画像形成装置において高品位な出力画像を得るため、各ステーション間の書込開始位置（紙搬送方向）を一致させることが可能である。
【０１２１】
請求項１３、１４記載の発明では、分割走査型画像形成装置において各ステーション間の繋ぎ部のビームスポット位置（走査線位置）を一致させ、高品位な出力画像を得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】光走査装置の構成を説明した斜視図である。
【図２】回転調整手段の概略正面図である。
【図３】回転調整手段の要部断面図である。
【図４】１／２波長板による直線偏光の回転について回転前を模視的に説明した図である。
【図５】１／２波長板による直線偏光の回転について回転後を模視的に説明した図である。
【図６】半導体アレイを発光点の配列と共に示した正面図である。
【図７】被走査面でのビームスポット配列を拡大して説明した図である。
【図８】ビーム合成プリズムによるビーム合成を様子を説明した光走査装置の要部斜視図である。
【図９】ビーム合成プリズムによるビーム合成を様子を説明した光走査装置の要部構成図である。
【図１０】直線偏光の振動方向を説明した図である。
【図１１】ビーム合成プリズムによるビーム合成を様子を説明した光走査装置の要部構成図である。
【図１２】４ビーム合成を行なう様子を説明した光走査装置の要部構成図である。
【図１３】ハーフミラーを用いたビーム合成プリズムによるビーム合成を様子を説明した光走査装置の要部構成図である。
【図１４】タンデム型カラー画像形成装置の要部構成を説明した斜視図である。
【図１５】複数の光走査装置を主走査方向に配置した画像形成装置の概略構成図である。
【図１６】液晶光学デバイスの断面図である。
【図１７】電極パターンの模視的な拡大平面図である。
【図１８】ネマティック液晶の電気工学的特性を示した図である。
【図１９】位相分布を例示した図である。
【符号の説明】
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２−１Ａ、２２−１Ｂ、２２−１Ｃ、２２−１Ｄ、２２−２ １／２波長板
４３ａ、４３ｂ 液晶素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、光走査装置及び画像形成装置に関し、特にデジタルカラー複写機、カラーレーザプリンタ、レーザファクシミリ等の光走査装置及び、これを用いた画像形成装置に適用することが好適なこれら装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザから出射したレーザビーム（以下、光ビームという。）を用いて被走査面上を走査する光走査装置や、該光走査装置を用いた画像形成装置として、従来、次の技術が知られている。
【０００３】
（ａ） マルチビーム走査装置
書込系に用いられる光走査装置において記録速度を向上させる手段として偏向手段であるポリゴンミラーの回転速度を上げる方法がある。しかし、この方法ではモータの耐久性や騒音、振動、及びレーザの変調スピード等が問題となり限界がある。そこで一度に複数の光ビームを走査して複数ラインを同時に記録する提案がなされている。
【０００４】
複数の光ビームを出射するマルチビーム光源装置の方式として、１パッケージ内に複数の発光点（発光チャンネル）をもつマルチビーム半導体レーザ（例えば、半導体レーザアレイ）を用いる方式もあるが、製造プロセス上チャンネル数を増加することが困難であり、また熱的／電気的なクロストークの影響を除去することが難しく、短波長化が困難であるといった理由により、現状では高価な光源手段である。
【０００５】
一方、シングルビーム半導体レーザを光源とし、ビーム合成手段を用いて複数の光ビームを合成する光源装置及び複数ビーム走査装置に関する提案が、従来より多数行われている。ビーム合成手段を用いて複数の光ビームを合成する方法の場合には、環境変動／経時等の影響により、被走査面におけるビームスポット配列（ビームピッチ或いは走査線間隔ともいう。）が変動する、という問題が生じ易いとされ、また、この問題解決のための提案も、従来多数行われてきている。
【０００６】
この提案の一つとして本発明者等による次の非公知技術がある。この非公知提案技術は、電気信号にて駆動される公知の「液晶素子」を用いて被走査面上のビームスポット配列を補正する技術である。つまり、被走査面上のビームスポット配列を可変とするために、光源部（または光源部直後）に配設され、光ビームを微小角度（数分〜数十分）だけ偏向するもので、「光路偏向素子」として「液晶素子」を用いた提案である。
【０００７】
液晶素子を用いて光路偏向する場合、後述のように光ビームの偏光面と液晶素子の「光学軸」を合致させる必要があり、そのためこの非公知技術は、半導体レーザチップの活性層の方向（すなわち偏光面）と液晶素子の光学軸の方向を直交させた場合に限定されていた。
【０００８】
（ａ−１） 光路偏向素子として使用される液晶素子について
光路偏向素子として使用される液晶素子は公知であり、図１６に示すようにホモジニアス分子配列のネマティック液晶層１を２枚のガラス基板２Ｕ、２Ｄで挟んだ構造からなり、これらガラス基板の内側にはそれぞれ、金属酸化物の透明電極３Ｕ、３Ｄが形成されている。
【０００９】
通常の場合、ガラス基板の一方（例えば下面）のガラス基板２Ｄには電気的な接地面を形成するための一様な接地電極が全面にわたって形成され、他方（上面）のガラス基板２Ｕには液晶層に必要な電界分布を与えるための上面電極が形成される。ここでは符号３Ｄで示したのが上記接地電極であり、符号３Ｕで示したのが上記の上面電極である。上面電極３Ｕは例えば、図１７に示すようにストライプ状を呈している。上面電極３Ｕ、接地電極３Ｄ共に透明電極である。
【００１０】
上面電極３Ｕと接地電極３Ｄ間に駆動交流電圧（例えば、数キロヘルツの矩形波）を印加すると、複屈折率（分子の長軸と短軸の屈折率差）を有するネマティック液晶層１のネマティック液晶分子１ａは、電場に沿って傾く。この傾きの様子を図１６に模式的に示した。図１６において、駆動電圧＝０Ｖ印加時に相当する左側の列においては分子の初期配向角ｐに変化はなく、駆動電圧＞Ｖｔｈ（しきい値）印加時に相当する右側の列においては分子の初期配向角ｐについて部分的に傾きの状態変化が見られる。
【００１１】
かかる状態変化の部位は、液晶分子（長軸の向き；これを液晶素子の「光学軸」と呼ぶ）と平行な直線偏光をもった単色光にとって、ネマティック液晶層１は電界分布に応じて局所的に異なった屈折率分布をもった媒質と等価になる。従ってネマティック液晶層１を透過した光の波面には、液晶の印加電圧の面内分布に応じた空間的な波面変調あるいは位相変調が加わることになる。
【００１２】
印加電圧の振幅（実効値）による位相変調に相当した実効複屈折率Ｄｎ（液晶分子の長軸の傾きによって変わる入射光が実効的に影響を受ける複屈折率）の変化（電気光学特性）を図１８に示す。電気光学特性の形状は、使用する液晶の弾性定数、誘電率異方性や電圧無印加時の液晶分子の初期配向角ｐから決定される。小さな初期配向角ｐ（ｐ＝５ｄｅｇ以下）を有する液晶素子は、電気光学特性の低電圧領域で急峻な立下り（しきい値）が見られるが、電圧を増加するにつれて線形に近い応答を示し、その後一定値に飽和する特性を示す。一方、大きな初期配向角（ｐ＝１５ｄｅｇ）を有する液晶素子ではしきい値は消失し、低電圧領域の曲線を二乗曲線で近似できる特性となる。
【００１３】
図１７に示したように、上面電極３Ｕのパターンとして、ストライプ状の多数の細長い電極を配置し、一本一本に所定の電圧を印加する電極設計がすでに米国の研究者らにより提案されている。この構造は、高速の応答、高い空間分解能および波面変調の自由度（ビーム偏向やレンズの機能だけでなく任意の複雑な波面変調）を実現できる特徴を有している。
【００１４】
液晶素子にて光路偏向素子を構成する場合、液晶素子は液晶の電気光学特性の線形な特性領域を利用し、図１７に示したように梯子型の電極構造を用いる。ストライプ状の領域で形成される液晶素子のビーム照射領域４に、現状の露光技術の分解能から決まる線幅と間隔でストライプ状の細長い上面電極３Ｕ（透明電極）を形成している。
【００１５】
このストライプ状の上面電極３Ｕの周期Ｄに相当する両端部の符号Ａ及び符号Ｂで示す部位は、照射領域４の外で二つの横方向に伸びた傾斜電位電極に接続され、全体として梯子型の電極がいくつか並んだ構造を構成している。束ねた細長い電極の数（幅）は、その領域で必要となる最大のビーム偏向角度によって決定される。
【００１６】
横方向に伸びた傾斜電位電極の両端、符号Ａ部及び符号Ｂ部に電気光学特性の線形領域から選んだ２種類の異なる電圧を図示しない駆動回路により印加した場合、図１９に示すようなブレーズ型の位相プロファイルが得られ、マイクロプリズムアレイと等価となる。印加電圧制御によりブレーズ角を変化させることで、ネマティック液晶層１に垂直入射した光ビームの方向制御が可能となる（例えば、非特許文献参照）。
【００１７】
（ｂ） カラー画像形成装置
タンデム型フルカラー画像形成装置においては、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応して４つのドラム状をした感光体（像担持体の一例）を中間転写ベルトの搬送面に沿って列設し、ビーム走査装置により各感光体に対応して設けられたビームを走査して、当該感光体周面に静電潜像を形成すると共に該当する色のトナーで顕像化し、これを中間転写ベルトによって搬送されるシート上に順次転写して多色画像を形成する構成を採用している。
【００１８】
上記ビーム走査装置における走査手段はポリゴンモータ等により所定の回転速度で回転駆動される。ライン同期信号発生手段は走査装置からの光ビームを所定の位置で検出してライン同期信号を発生し、このライン同期信号に同期して光ビームが画像信号により変調されて１ライン分ずつ画像の書き込みが行われる。中間転写基準信号発生手段は中間転写体上のマークを所定の位置で検出して中間転写基準信号を発生し、感光体上に各色のトナー像を形成する各色の画像形成動作が中間転写基準信号に同期して行われる。
【００１９】
しかし上記のカラー画像形成装置では、中間転写基準信号とライン同期信号とが非同期であるので、光ビーム数が増加するほど中間転写基準信号とライン同期信号との位相が大きくずれる可能性があり、副走査方向の画像書き込み開始位置のずれが大きくなって色ずれ（各色のトナー像の位置ずれ）が生じ、カラー画像の劣化が生ずる。
【００２０】
この問題を解決する公知技術としてカラー画像形成装置において、中間転写基準信号とライン同期信号との位相関係に応じて複数の光ビームのうち感光体に最初に画像を書き込む光ビームを切り換えることにより副走査方向の各色毎の画像書き込み開始位置を調整して色ずれを補正する補正手段を備えることとした内容が提案されている（例えば、特許文献参照）。しかしながら、この提案を採用しても、最大で１ライン分の画像書き込み開始位置ずれが発生するおそれがある。
【００２１】
（ａ−１）項で述べたように、液晶素子を用いて光ビームを微小角度だけ光路偏向するには、「液晶素子の光学軸」と「直線偏光を有する光ビームの偏光面」を一致させる（平行にする）必要がある。しかしながら、感光体の表面で構成される被走査面上でのシェーディング特性（光量分布）を良好にするために半導体レーザ（シングルビーム）を光軸回りに傾けたり、あるいは光源部に半導体レーザアレイを用いたマルチビーム走査装置において被走査面上の副走査ビームピッチを所定値に設定するため、その光学倍率に応じて半導体レーザアレイを光軸回りに傾けて用いた場合等、必ずしも光路偏向の方向と光ビームの偏光面が一致しない場合がある。このような場合には液晶素子にて有効に光路偏向を行うことができなかった。
【００２２】
【非特許文献】
独立行政法人通信総合研究所のホームページ
【特許文献】
特開平１０−２３９９３９号公報
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、液晶素子を用いた光走査装置において、光源となる半導体レーザチップの活性層（光ビームの偏光面）の方向と液晶素子の光学軸の方向が一致していない場合に、簡易な手段に一致させて液晶素子の機能により被走査面上のビームスポット位置を可動とすること、かかる光走査装置を使用した画像形成装置を提供することにある。
【００２４】
さらに詳細には、請求項１については、光ビームの偏光面と液晶素子の光軸を光源と液晶素子の間の光路に旋光手段を介在させることにより一致させることであり、請求項２については、光走査装置の大型化を防止し低コスト化を図ることであり、請求項３については、確実に光ビームの偏光面を液晶素子の光学軸と合致させ得る所定の角度だけ回転させることであり、請求項４については、被走査面上のビームスポット位置を実質的に副走査方向にのみ可動することであり、請求項５については、マルチビーム化を容易に達成することであり、請求項６については、傾けて配置された半導体レーザアレイを光源とした場合でも、所望の光路偏向を行うことであり、請求項７については、ビーム合成手段におけるエネルギ損失を抑制することであり、請求項８については、偏光特性に依存することなくビーム合成を可能とすることであり、請求項９については、高品位な出力画像が得られる画像形成装置を提供することであり、請求項１０については、経時／温度変化に伴う（同一の像担持体上の）走査線間隔の変動を補正することであり、請求項１１については、複数機能を有する画像形成装置である複合機について、「プリンタ（６００ｄｐｉ）と複写機（４００ｄｐｉ）相互のモード変換」を可能にすることであり、請求項１２については、タンデム型カラー画像形成装置において高品位な出力画像を得ることであり、請求項１３、１４については、分割走査型の画像形成装置において高品位な出力画像を得ることである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を達成するため以下の構成とした。
（１）． 半導体レーザから出射した光ビームを用いて被走査面上を走査する光走査装置において、被走査面上の光ビーム位置を変えることのできる液晶素子と、光ビームの偏光面を回転する旋光手段とを備えた（請求項１）。
（２）． （１）記載の光走査装置において、前記旋光手段として１／２波長板を用いた（請求項２）。
（３）． （２）記載の光走査装置において、前記１／２波長板は、回転調整手段に保持されていて、略光軸回りに回転調整可能とした（請求項３）。
（４）． （１）乃至（３）の何れかに記載の光走査装置において、被走査面上で光ビーム位置を変える手段として液晶素子を用い、該液晶素子の副走査断面内にて光路を偏向することにより、被走査面上の光ビーム位置を可変とした（請求項４）。
（５）． （１）乃至（４）の何れかに記載の光走査装置において、前記半導体レーザは、複数の発光点を有する半導体レーザアレイである（請求項５）。
（６）． （５）記載の光走査装置において、前記半導体レーザアレイは、出射ビームの略光軸回りに傾けて配置される（請求項６）。
（７）． （４）記載の光走査装置において、少なくとも２つの半導体レーザから出射した２つ以上の光ビームを、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）面を用いて合成した後、前記被走査面上を走査するように構成されていて、前記液晶素子から出射する光ビームが、前記偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）面に対しＳ偏光又はＰ偏光となるように、前記液晶素子が配置されている（請求項７）。
（８）． （４）記載の光走査装置において、少なくとも２つの半導体レーザから出射した２つ以上の光ビームを、ハーフミラーを用いて合成した後、前記被走査面上を走査する（請求項８）。
（９）． 光走査装置によって静電潜像が形成される像担持体と、静電潜像をトナーで顕像化する現像手段と、顕像化されたトナー像を記録紙に転写する転写手段とを有する画像形成装置において、前記請求項１乃至８の何れかに記載の光走査装置を用いている（請求項９）。
（１０）． （９）記載の画像形成装置において、前記光走査装置は複数の光ビームで前記像担持体を走査する構成であり、前記像担持体上での走査線間隔を調整可能とした（請求項１０）。
（１１）． （９）記載の画像形成装置において、前記光走査装置は複数の光ビームで前記像担持体を走査する構成であり、画素密度切替可能である（請求項１１）。
（１２）． （９）記載の画像形成装置において、前記像担持体が複数設けられていて、前記光走査装置は複数の光ビームで前記複数の各像担持体を走査することができ、前記各像担持体間の書込開始位置ずれの補正が可能である（請求項１２）。
（１３）． （９）記載の画像形成装置において、一つの像担持体に対し、複数の光走査装置が主走査方向に直列に配置されていて、主走査方向での前記各光走査装置による走査光の繋ぎ部近傍でのビームスポット位置ずれの補正が可能である（請求項１３）。
（１４）． （１３）記載の分割走査型の画像形成装置において、前記走査光の繋ぎ部近傍でのビームスポット位置ずれの補正は、副走査方向に行う（請求項１４）。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を述べるが、主走査方向、副走査方向の各用語については、次の考え方に従う用い方とした。通常『主走査方向』及び『副走査方向』とは、被走査面でビームスポットが走査される方向とその直交方向を意味するが、本文では、光路の各場所で、（被走査面の）主走査方向と副走査方向に対応する方向を（広い意味で）各々『主走査方向』、『副走査方向』と呼んでいる。
【００２７】
［１］ 光走査装置（請求項１〜８対応）
１．１
図１は、画像出力装置に用いられる「光走査装置」の一例である。本光走査装置は２本の光ビームを同時に走査する２ビーム走査装置であるが、より多くの本数の光ビームを走査するマルチビーム走査装置に展開可能である。
【００２８】
２つの半導体レーザ１１ａ、１１ｂから発射され各々カップリングレンズ１２ａ、１２ｂを出射した２本の光ビーム２１ａ、２１ｂは、シリンドリカルレンズ１３の作用により、偏向器であるポリゴンミラー１４の偏向反射面上に（副走査方向に結像し、主走査方向に長い）線像として結像され、走査光学系（ｆθレンズ、トロイダルレンズなどの走査レンズ）１５を経て、像担持体としてのドラム状をした感光体１６の周面により構成される被走査面１６ｆ上をビームスポットとして走査される。この走査方向は、感光体１６の軸方向と平行であり、主走査方向と称する。また、感光体１６の周面上、主走査方向と直交する方向を、副走査方向と称する。
【００２９】
このように、半導体レーザ１１ａ、１１ｂからなる光源部から出射された光ビーム２１ａ、２１ｂを被走査面１６ｆ上にビームスポットとして走査する装置を、光走査装置２０と呼ぶことにする。
【００３０】
なお、本図においては、２本の光ビーム２１ａ、２１ｂは、ポリゴンミラー１４の回転軸Ｑ―Ｑと直交する仮想平面と平行な主走査断面にてポリゴンミラー１４の偏向反射面近傍で互いに交差する構成を採用している。このような構成を採用することにより、ポリゴンミラー１４での反射点の差異に起因する２本の光ビーム間の光学特性の偏差（結像位置、倍率等）の発生を抑制することが可能となる。
【００３１】
多数の光ビームを用いて走査するタイプのマルチビーム走査装置を含め、光走査装置においては、被走査面上のビームスポット位置或いは光ビームの間隔の初期調整、及び環境変動や経時変動によるずれ補正のため、「光ビーム位置補正手段」が具備されることが多い。
【００３２】
かかる光ビーム位置補正（調整）のため光ビームの光路を微小角度だけ偏向することが行なわれ、その手段として、
▲１▼ 折返しミラーを回転する、
▲２▼ シリンドリカルレンズをシフトし、又は回転する、
▲３▼ プリズムをシフトし、又は回転する、
▲４▼ 電気光学素子、ＡＯＭ（ａｃｏｕｓｔｏ−ｏｐｔｉｃ ｌｉｇｈｔ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：音響光学的光変調器）を利用する、
▲５▼ 半導体レーザとカップリングレンズの間に配設された平行平板を回転する、等、光ビームの光路を微小角度だけ偏向する光路偏向手段が従来採用されてきた。
【００３３】
本発明では、上記従来の光路偏向手段に代えて、図１に示すように、光路偏向手段として、小型、軽量化、省エネルギ対応可能で、かつ、無騒音、無発熱という優れた特徴を有する液晶素子４３ａ、４３ｂをカップリングレンズ１２ａ、１２ｂとシリンドリカルレンズ１３との間に配置する構成を採用した。
【００３４】
液晶素子４３ａ、４３ｂに対し、駆動電圧を制御して印加することで、所望の屈折率を得て、光ビームの被走査面上での照射位置を調整できる。
【００３５】
これにより、上記▲１▼〜▲５▼などに示した従来の方法による装置に比べて装置が小型化し、かつ、消費電力、発熱、騒音などが大幅に低減するという利益を得ることができる。
【００３６】
ここで、［従来の技術］（ａ）欄で述べたように、液晶素子を用いて光路偏向するには、「液晶素子の光学軸」と「直線偏光を有する光ビームの偏光面」を一致させる（平行にする）必要がある。
【００３７】
そこで、本実施形態では、「旋光手段」を用いて、直線偏光を有する光ビームの偏光面を回転（旋光）することで、光ビームの偏光面を液晶素子の光学軸と一致させることとした（請求項１）。旋光手段を用いて光ビームの偏光面を回転させ、レーザビームの偏光面と液晶素子の光軸を一致させることにより、液晶素子での光路偏向（レーザビームを微小角度偏向すること）を効率よく行ない、被走査面上のビームスポット位置を可動とし、調整可能となる。
【００３８】
１．２
本実施形態では、「旋光手段」として１／２波長板を使用した（請求項２）。具体的には、図１において、光ビーム２１ａ、２１ｂの光路上、カップリングレンズ１２ａ、１２ｂとシリンドリカルレンズ１３の間に、液晶素子４３ａ、４３ｂと、光ビームの偏向面を回転させる旋光手段としての１／２波長板２２ａ、２２ｂを液晶素子４３ａ、４３ｂの前方に配置した。
【００３９】
詳しくは、光ビーム２１ａに関しては、カップリングレンズ１２ａ、１／２波長板２２ａ、液晶素子４３ａの順に光ビームが通過するようにし、光ビーム２１ｂに関しては、カップリングレンズ１２ｂ、１／２波長板２２ｂ、液晶素子４３ｂの順に光ビームが通過するようにした。
【００４０】
１／２波長板は低コスト、小型であるので、旋光手段として１／２波長板２２ａ、２２ｂを使用することにより、容易に光ビームの偏光面を回転させて低コスト、小型化可能という利益を得る。
【００４１】
１．３
１／２波長板２２ａ、２２ｂは光ビーム２１ａ、２１ｂの偏向面を回転させるが、その回転角度は固定である。液晶素子の光学軸の方向は既知であり、また、光源から出射される光ビームの振動方向も既知である。また、１／２波長板による偏光面回転角度も一定で既知である。そこで、１／２波長板をその取り付け角度を定めて取り付けることで、光ビームの偏向面を液晶素子の光学軸の方向に合致させることができる。
【００４２】
そして、取り付けには機械的な誤差を伴うので、微調整するため、これら１／２波長板２２ａ、２２ｂを回転調整手段に保持し、略光軸回りに回転調整可能とした（請求項３）。
【００４３】
１／２波長板２２ａ、２２ｂを光ビームの光軸を中心軸として回転可能としておけば、半導体レーザ１１ａ、１１ｂの回転調整に伴い偏光面が回転した場合でも、偏光面の回転に対応して１／２波長板２２ａ、２２ｂを回転調整することで、液晶素子に入射する光ビームの偏光面と液晶素子の光学軸とを一致させることが可能となる。
【００４４】
ここで、回転調整手段について図２、図３を参照しつつ説明する。光走査装置の本体部を符号５で示し、１／２波長板２２ａを保持する回転保持部材を符号６で示す。回転保持部材６は段付きの円筒形状体の如き概形をしていて、筒部６ａの内部に１／２波長板２２ａを保持している。
【００４５】
図３に示すように、筒部６ａはその外径部を本体部５に形成された保持穴に回動可能に嵌合され、かつ、筒部の段部を保持穴の縁部に、適宜の弾性手段により押し当てることで、筒部６ａの軸線Ｏ方向の位置決めをしている。図２では、筒部６ａを保持している本体部５については図示を省略している。
【００４６】
図２に示すように、回転保持部材６からは、筒部６ａの半径方向にアーム６ｂが延出していて、本体部５に形成した凹部５ａ内に位置している。こうして凹部５ａ内に位置するアーム６ｂは、下側から伸張性のばね７により上方に押圧され、この押圧力による移動は調整ねじ７により阻止されている。このように、本例の回転調整手段は、回転保持部材６、ばね７、調整ねじ８などからなる。
【００４７】
かかる構成により、ねじ８を回すことで、筒部６ａを案内として回転保持部材６を回転させ、任意の回転位置に保持することができる。従って、筒部６ａに保持された１／２波長板２２ａを軸線Ｏを中心に任意の角度、回転調整することが可能である。１／２波長板２２ｂについても１／２波長板２２ｂについて説明した上記の構成に準じて調整可能である。
【００４８】
ここで、図４、図５により、１／２波長板による偏光面の回転（旋光）のメカニズムについて説明する。
【００４９】
これら図において、直交座標のｙ軸を任意の１／２波長板の結晶軸とし、ｘ軸を１／２波長板の結晶軸に直交する軸とする。図４において、第１象限でｙ軸と角度φをなす方向に直線偏光する光ビームを照射する。つまり、この１／２波長板は結晶軸の方向が偏光面Ｒに対して角度φ傾いたベクトルＲの光ビームを入射する。すると、偏光面におけるベクトルＲは、ｙ軸方向成分のベクトルＲＡとｘ軸方向成分のベクトルＲＢに分解できる。
【００５０】
この光ビームは、１／２波長板を通過する際、ベクトルＲＡについては１／２波長板の作用を受けないため、変換されず、図５に示すように図４と大きさ方向とも変化しない。これに対し、ベクトルＲＢについては、１／２波長板の作用により、λ／２＝１８０°の位相遅れが生じ、図５に示すように、破線で示す通過前の位置から１８０°ずれた実線で示す位置に変わり、―ＲＢに変換される。その結果、合成ベクトルである光ビームＲ’はその偏光面が、変換前の図４に示す第１象限の位置から図５に示すように変換前に対して２φの角度をなす第３象限の位置に回転する。かかる原理により、偏光面を変えることができ、さらに、本例の回転調整手段により１／２波長板を微小量回転させて光ビームの偏光面を回転させ、レーザビームの偏光面と液晶素子の光学軸をより正確に一致させることができる。
【００５１】
１．４
単一の液晶素子にて光路偏向する場合、光ビームの有する偏光特性を利用しているため、２方向つまり、主走査方向と副走査方向について独立で偏向することは一般には困難であるが、光路偏向の目的は、主として被走査面でのビームスポット位置を副走査方向に移動することであることが多く、従って光路偏向は副走査断面内（光ビームと直交する仮想断面内）のみにて行える構成としても構わない（請求項４）。このため、例えば、図１に示す例では、１／２波長板２２ａ、２２ｂを、光ビーム２１ａ、２１ｂと直交する関係に設定し被走査面上での光ビームの変位方向が副走査方向になるように液晶素子を位置決めしている。本例では、副走査断面内で副走査方向にのみ光路偏向するため、被走査面上のビームスポット位置を実質的に副走査方向にのみ位置調整可能であり、副走査方向の位置ずれに起因する諸問題を解消する。
【００５２】
１．５
図１に示す例において、光ビームを出射する半導体レーザ１１ａ、１１ｂとして、アレイ状に並んだ複数の発光点を有する半導体レーザアレイを用いても構わない。半導体レーザアレイ（発光点数：ｎ）を光源として用いることにより、シングルビーム半導体レーザを用いた場合と比較して、ｎ倍の光ビームで被走査面を走査する（走査線を形成する）マルチビーム化が容易に達成可能となる。これにより、偏向器としてのポリゴンミラーを回転させるポリゴンモータの回転速度を増加させることなく、画像形成の高速化、画質の高密度化を容易に達成することができる（請求項５）。ポリゴンモータの回転速度を増加させることがないため、環境負荷低減（省消費電力化、発熱防止、騒音防止等）を図ることが可能である。
【００５３】
１．６
光走査装置の光源として半導体レーザアレイを使用する場合、その半導体レーザアレイの発光点の配列ピッチと、被走査面上での所望のビームスポット配列ピッチとが不一致の場合がある。その場合でも、当該半導体レーザアレイを使用して被走査面上で所望のビームスポット配列ピッチを得る手段を述べる。その手段というのは、半導体レーザアレイを、出射ビームの略光軸回りに傾けて配置する。別の表現をすれば、発光点の配列方向を副走査方向に対して傾けて配置する（請求項６）。
【００５４】
具体的を示す。図６に符号９で示す半導体レーザ（発光点数：ｎ）について、４つの発光点１０が直線上に等間隔に配列されているものとする。ここで、各発光点１０の隣り合う同士間の配列ピッチをｑとする。そして、各発光点の配列方向が副走査方向に対して角度φだけ傾いて光走査装置の本体部に取り付けられている、つまり、出射ビームの略光軸回りに傾けて配置されている。
【００５５】
このとき、主走査方向から見たときの各発光点の配列ピッチｑＺは、ｑＺ＝ｑ×ｃｏｓ（φ１）となる。また、副走査方向から見たときの各発光点の配列ピッチｑＺは、ｑＹ＝ｑ×ｓｉｎ（φ１）となる。
【００５６】
この半導体レーザ９と組み合わされる走査光学系の副走査倍率をｍＺ、主走査倍率をｍＹとするとき、被走査面上に照射されるビームスポット配列を示したのが図７である。隣合うビームスポット１０Ｐについて、主走査方向からみたときの配列ピッチＱＺは、ＱＺ＝ｑＺ×ｍＺ＝ｑ×ｃｏｓ（φ１）×ｍＺ、副走査方向からみたときの配列ピッチＱＹは、ＱＹ＝ｑＹ×ｍＹ＝ｑ×ｓｉｎ（φ１）×ｍＹとなる。
【００５７】
このように、半導体レーザアレイ９と組み合わされる走査光学系の倍率ｍＺに適合した半導体レーザアレイ９の傾け角度φ１により、走査線間隔ＱＺを設定することができる。
【００５８】
本例によれば、半導体レーザアレイを傾けて配置することで、組み合わされる光走査装置（光走査光学系）の倍率によらず、所望のビームピッチを得ることができる。
【００５９】
このように半導体レーザ（又は半導体レーザアレイ）を光軸回りに傾けて配置した場合、一般には光ビームの偏光面と液晶素子の光学軸が一致しないが、１／２波長板等を用いて光ビームの偏光面を回転（旋光）すれば良い。
【００６０】
なお、被走査面上でのビームスポットの副走査方向の倍率ＲＺは、ＲＺ＝（ｎ―１）ＱＺ＝（ｎ―１）×ｑ×ｃｏｓ（φ１）×ｍＺ、副走査方向の倍率ＲＹは、ＲＹ＝（ｎ―１）×ｑ×ｓｉｎ（φ１）×ｍＹとなる。
【００６１】
１．７
図８、図９は、図１に示した光走査装置の中、ポリゴンミラー１４前の光学系についての構成を一部変更し、２つの半導体レーザから出射した２つ以上の光ビームを、ビーム合成手段としてのビーム合成プリズムの偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）面を用いて合成する構成を示している。該光学系を出た光ビームは、ポリゴンミラー１４を経て被走査面上を走査する。
【００６２】
図１に示す構成の場合、ポリゴンミラー１４の偏向反射面近傍で主走査断面（回転軸Ｑ―Ｑと直交する平面と平行な仮想平面）にて２本の光ビームが互いに交差する構成を採用することで、光学性能の偏差の発生を低減している。さらに、光学性能を良好に維持する（２本の光ビーム間の偏差を小さくする）ためには、２本の光ビームが交差する角度θは小さいことが望ましい。しかし実際には２組の半導体レーザ１１ａ、１１ｂ及びカップリングレンズ１２ａ、１２ｂが主走査方向に並設されているため、角度θをある一定以上の値に確保する必要がある。
【００６３】
一方、図８及び図９に示す構成では、基本的な構成は図１と同じであるものの、２組の半導体レーザ１１ａ、１１ｂ及びカップリングレンズ１２ａ、１２ｂを副走査方向（Ｚ方向）にずらして配置している。また、これに伴い、１／２波長板２２ａ、２２ｂ及び液晶素子４３ａ、４３ｂについても副走査方向（Ｚ方向）にずらして配置している。
【００６４】
この場合には、半導体レーザ１１ａ、１１ｂ及びカップリングレンズ１２ａ、１２ｂは互いに干渉することがないため、上記角度θを実質的に０°にまで小さくすることも可能である。
【００６５】
但し、副走査方向（Ｚ方向）にずれた２つのビームを合成する必要がある。図８及び図９におけるビーム合成プリズム１７は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）面１７−１を利用した合成手段である。図８における光学系の配置を副走査断面で示した図９において、ＰＢＳ面１７−１は、光ビームのＰ偏光成分は透過し、Ｓ偏光成分は反射するような光学膜が形成されている。
【００６６】
図９において、液晶素子４３ａの「光学軸」はＺ方向（副走査方向）に沿っている（光路偏向は副走査断面内にて行なわれる）構成であり、被走査面でのビームスポット位置を副走査方向にのみ可変にすることを意図している。
【００６７】
半導体レーザ１１ａ、１１ｂの偏光面（すなわちレーザチップの活性層）を光軸回りに傾けて配置している場合、光ビームの傾いた偏光面を１／２波長板２２ａ及び２２ｂにて回転し、液晶素子４３の光学軸と一致させればよい。必要に応じ回転調整手段を用いることもできる。
【００６８】
半導体レーザ１１ａを出射した光ビーム２１ａは、液晶素子４３ａを透過した後、ビーム合成プリズム１７に入射するが、ビーム合成プリズム１７内部のＰＢＳ面１７−１に対しては、Ｐ偏光であるため（ＰＢＳ面を）透過し、ビーム合成プリズム１７より出射する。
【００６９】
一方、半導体レーザ１１ｂを出射した光ビーム２１ｂは、液晶素子４３ｂを透過した後、旋光手段としての別の１／２波長板２２ｃにて偏光面を９０°回転させられて、ＰＢＳ面１７−１に対してＳ偏光とすることにより、ＰＢＳ面で反射されビーム合成プリズム１７より出射する。
【００７０】
上記偏向面の回転によるビーム合成について補足して説明する。図１０に示す直交座標において、光ビームが原点及びＺ方向とＹ方向の中間の方向を通る平面上を振動する態様を矢印（ａ）で、光ビームが原点及びＺ方向を共通に通る平面上を振動する態様を矢印（ｂ）で、光ビームが原点及びＹ法右行を共通に通る平面上を振動する態様を矢印（ｃ）でそれぞれ示す。
【００７１】
図９において、光ビーム２１ａに着目すると、カップリングレンズ１２ａを出射したときの振動方向は（ａ）であり、これが１／２波長板２２ａを出射するときには振動方向は（ｂ）に回転している。この振動方向（ｂ）は液晶素子４３ａ、ビーム合成プリズム１７を出射したときにも変わりない。つまり、ＰＢＳ面１７−１は振動方向（ｂ）の光ビームのみ透過する。
【００７２】
一方、光ビーム２１ｂに着目すると、カップリングレンズ１２ｂを出射したときの振動方向は（ａ）であり、これが１／２波長板２２ａを出射するときには振動方向は（ｂ）に回転している。この振動方向（ｂ）は１／２波長板２２ｃを出射するときには振動方向（ｃ）に回転している。ＰＢＳ面１７−１は振動方向（ｂ）の光ビームのみ透過し、振動方向（ｃ）の光ビームは透過せず反射するから、光ビーム２１ａと合成される。
【００７３】
図１１により、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）面を用いたビーム合成プリズムにてビーム合成を行なう別の例を説明する。
本例を説明した図１１に示す光源及び光学系の構成を図１の偏向器前に設けて光走査装置を構成する。図９に示す構成との比較では光ビーム２１ｂの光路上に設けられていた液晶素子４３ｂと１／２波長板２２ｃが無い。光ビーム２１ａの光路上には、液晶素子４３と１／２波長板２２ａとが設けられている。
【００７４】
半導体レーザ１１ａから出射した光ビーム２１ａの振動方向は（ａ）であり、１／２波長板２２ａの透過により振動方向が（ｂ）に回転し、そのままＰＢＳ面１７−１を透過する。
【００７５】
半導体レーザ１１ｂから出射した光ビーム２１ｂの振動方向は（ａ）であるが１／２波長板２２ｂを透過することで振動面が回転して紙面に垂直な振動方向（ｃ）となる。このように、振動面が回転するように１／２波長板２２ｂの傾きを定めて配置しておく。
【００７６】
ＰＢＳ面１７−１は振動方向（ｂ）の光ビームのみ透過し、振動方向（ｃ）の光ビームは透過せず反射するから、光ビーム２１ｂはＰＢＳ面１７−１で反射されて光ビーム２１ａと合成される。本例の場合には、被走査面上で光ビーム２１ａを基準にして、光ビーム２１ｂのピーム位置を位置調整することになる。この位置調整は、液晶素子４３の駆動電圧を制御することで屈折率を変えて行う。
【００７７】
１／２波長板と偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）面とを利用してビーム合成する前記図９、図１１などの例に準じた構成を「４ビーム走査装置」に展開した例を、図１２により説明する。本例を説明した図１２に示す光源及び光学系の構成を図１の偏向器前に設けて光走査装置を構成する。図１２において、４つの半導体レーザ１１Ａ〜１１Ｄから出射されカップリングレンズ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄにて各々カップリングされた光ビーム２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄは、個々に取り付け位置を定めて取り付けられた第一の旋光手段である１／２波長板２２−１Ａ、２２−１Ｂ、２２−１Ｃ、２２−１Ｄにより液晶素子４３の光学軸と一致するように旋光される。
【００７８】
液晶素子４３により必要に応じ光路偏向された４本の光ビームのうち、２１Ｃ及び２１Ｄは第二の旋光手段としての１／２波長板２２−２により、その偏光面を９０°回転される。
【００７９】
すなわち光ビーム２１Ａ及び２１Ｂの偏光面と、光ビーム２１Ｃ及び２１Ｄの偏光面は、互いに直交しており、各々の偏光面に対応する偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）面１７−１を有するビーム合成プリズム１７により、互いに近接して合成される。光ビーム２１Ａ，２１Ｂはビーム合成プリズム１７を透過するので図９における光ビーム２１ａに対応し、光ビーム２１Ｃ、２１ＤはＰＢＳ面１７−１で反射されるので図９における光ビーム２１ｂに対応する。
【００８０】
このように、液晶素子４３を出射する光ビームが、ビーム合成プリズムのＰＢＳ面に対してＳ偏光（ＰＢＳ面で反射される偏光面の光）又はＰ偏光（ＰＢＳ面を透過する偏光面の光）となるように液晶素子を配置することで、液晶素子とＰＢＳ面の間に余分な旋光手段（１／２波長板等）を付加することなく、光路偏向とビーム合成を達成することが可能となる。また、偏光を利用したビーム合成手段（偏光ビームスプリッタ：ＰＢＳ）を用いてビーム合成を行なうため、ビーム合成手段でのエネルギ損失を抑制することができる（請求項７）。
【００８１】
１．８
前記した図９、図１１及び図１２等においては、偏光ビームスプリッタのＰＢＳ面を利用したビーム合成プリズム１７にてビーム合成を行ったが、別の構成として、図１３に示すハーフミラー１７−２を利用したビーム合成プリズム１７を用いてビーム合成しても構わない。本例を説明した図１３に示す光源及び光学系の構成を図１の偏向器前に設けて光走査装置を構成する。
【００８２】
図１３において、半導体レーザ１１ａを出射した光ビーム２１ａは、カップリングレンズ１２ａを通った後、１／２波長板２２ａで液晶素子４３の光学軸と合うように偏光面が回転させられて振動方向が（ｂ）となり、そのままビーム合成プリズム１７のハーフミラー１７−２を透過して被走査面へ向かう。
【００８３】
半導体レーザ１１ｂを出射した光ビーム２１ｂは、カップリングレンズ１２ｂを通った後、１／２波長板２２ｂで液晶素子４３の光学軸と合うように偏光面が回転させられて振動方向が（ｂ）となり、そのままビーム合成プリズム１７のハーフミラー１７−２で反射されて光ビーム２１ａと合成されて被走査面へ向かう。
【００８４】
このように、ハーフミラーを利用したビーム合成プリズムにてビーム合成を行う場合には、ＰＢＳ面を利用した場合とは異なり、光ビームの偏光面の向きに依存することなくビーム合成が可能である。そのため液晶素子４３とビーム合成プリズム１７の間に１／２波長板等の旋光手段を配設する必要がなく、部品点数の削減による低コスト化を図ることが可能となる（請求項８）。
【００８５】
［２］ 画像形成装置
２．１
これまで説明した各例における光走査装置を適用した画像形成装置の例を以下に説明する。以下に述べる画像形成装置では、少なくとも光走査装置によって静電潜像が形成される像担持体（この像担持体上に被走査面が形成される）と、静電潜像をトナーで顕像化する現像手段と、顕像化されたトナー像を記録紙に転写する転写手段とを有する。
【００８６】
図１４において、感光体のまわりには、帯電手段、現像手段、転写手段、転写後の残トナーを除くクリーニング手段など電子写真プロセスに従いプロセス部材が配置され、また、転写ベルト２０５の下方には記録紙を収容し供給する給紙カセットなどの給紙手段、転写ベルト２０５の内側で感光体に対向する部位には転写手段、転写ベルト２０５の矢印で示す回転方向上流位置にはベルト帯電手段、下流位置にはベルト分離チャージャや定着手段なども配されているが、これらは周知であり、また繁雑となるのでここでは図示を省略している。
【００８７】
本例は複数の感光体上を光走査装置で露光して静電潜像を形成したのち現像し、各感光体上の可視像を転写ベルト２０５に重ね転写し、さらにこの転写ベルト２０５上の重ね転写像を同一のシート状媒体（記録紙）に一括転写してカラー画像を得る画像形成装置をその要部について示している。
【００８８】
なお、光走査装置からは、所定枚数のプリント毎に、色ずれ検知用のトナー像を形成するための光ビーム（レーザービーム或いは光ビームともいう。）が出射される。これにより色ずれ検知用トナー像３３０Ｚが３箇所ずつ、転写ベルト２０５上に形成されると、これらのトナー像による色ずれが色ずれ検知用センサ３３０により検知される。
【００８９】
光走査装置はユニット化されていて、感光体１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋの上方に位置している。光走査装置は図１に示した構成の半導体レーザ１１ａ、１１ｂ、カップリングレンズ１２ａ、１２ｂ、１／２波長板２２ａ、２２ｂ、液晶素子４３ａ、４３ｂからなる構成が上下に２段重ねの状態で配置されて４つの光ビームを出射するようになっている。
【００９０】
これら４つの光ビームによる被走査面たる４つの感光体１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋは直線に沿って配列されていて、回転駆動されるようになっている。画像形成に際しては、光走査装置からの４つの光ビームによりこれら感光体１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋに異なる色のトナー像で現像されるべき潜像を形成し、現像したのち、中間転写体としての転写ベルト２０５上にこれらカラートナー像を重ね転写する。
【００９１】
光走査装置からの光ビームはポリゴンミラー１４に向かう。さらに、ポリゴンミラー１４により偏向走査されてｆθレンズ１２０、折り返しミラー１１０Ｍ、トロイダルレンズ１００などの走査光学系を経て、各感光体１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋ上を露光走査する。
【００９２】
各感光体１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋの長手方向は主走査方向に対応しており、各感光体の有効画像領域の両外側に対応して、ビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂが対向して配置されている。３００ａは書き込み開始位置検知用であり、３００ｂは書き込み終端位置検知用である。
【００９３】
この画像形成装置では、静電潜像が形成される各感光体１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋまわりに、光走査装置からの光ビームによる露光前に感光体を一様に帯電する帯電手段、光ビームの露光走査により感光体上に形成された静電潜像をトナーで顕像化する現像手段、現像手段により顕像化されたトナー像を記録紙に転写する転写手段、さらに記録紙上の未定着トナー像を定着する定着手段などを有し、光走査装置が備える液晶素子、旋光手段などのビームスポット位置調整機能により必要に応じて感光体上のビームスポット位置を調整することができるため、高品位な出力画像を得ることが可能となる。さらに、本例では、複数ビームを同時に走査する複数ビーム走査装置であるので、プリント速度の高速化／高密度化を図ることが可能となる（請求項９）。
【００９４】
２．２
前記画像形成装置をプリンタやデジタル複写機等の実機として使用した場合、製品の工場出荷後の搬送時の振動またはユーザ先への設置場所の制限等により、出荷前の調整工程にて調整したビームスポット間隔（主として副走査方向の間隔、すなわち走査線間隔）が変動するおそれがある。またユーザ先での使用時の経時変化や、設置場所の温度環境／連続プリント時等での機内温度上昇等により、走査線間隔が変化する恐れがある。
【００９５】
そのような場合には、画像形成装置に走査線間隔を検出する検出系を備えることで、上記原因により発生する走査線間隔を検出し、その結果に基づき液晶素子を駆動して走査線間隔を補正することが可能となる（請求項１０）。つまり、高品位な出力画像が得られる画像形成装置を提供するため、経時や温度変化に伴う（同一の感光手段上の）走査線間隔の変動を補正することで高品位の画像を得る。
【００９６】
２．３
前記画像形成装置をプリンタと複写機（コピー機）の機能を併有する複合機に適用した場合、プリンタモード（複合機をプリンタとして使用する状態）とコピーモード（複合機を複写機として利用する状態）で、画素密度を切り替える場合がある。例えば「プリンタモードでは６００ｄｐｉ、コピーモードでは４００ｄｐｉ」のように画素密度を切り替えることにより、各モードに適した画素密度を実現することができる。
【００９７】
また、画像形成装置に備えられた操作パネル等からオペレータが画素密度切替の指令を出すことにより、使用目的（求める機能）に応じて、「高画質対応（１２００ｄｐｉ）と高速度（多出力枚数）対応（６００ｄｐｉ）との相互間の機能変換」のように、画素密度を切り替えたい場合もある。かかる場合には、本画像形成装置に具備された光走査装置内の液晶素子への駆動電圧を制御することで容易に画素密度を切り替えることが可能となる（請求項１１）。例えば、マルチファンクションプリンタ（プリンタ／複写機の複合機）等にて、プリンタ機能と複写機の機能とをモード変換する時の画素密度切替が可能となる。画像密度の異なる２つの画像形成機能を切り替え可能な画像形成装置においては、その２つの機能をモード変換する時の画素密度切替が可能となる。
【００９８】
２．４
これまでの例では、一つの感光体ドラム（被走査面）上を走査する複数ビーム間の相対位置（ビームピッチ）を所望の値に調整し、高品位な出力画像を得ることを目的とした。一方、図１４に示した画像形成装置の例では、複数の感光体間の走査線位置（複数の画像ステーション間の色ずれ）を補正するが可能である。
【００９９】
従来、上述のカラー画像形成装置では転写ベルト２０５の移動とポリゴンミラー１４の回転の位相が非同期である。そのため副走査方向の画像書込開始位置が、画像ステーション間にて最大で一走査分ずれるおそれがある。
【０１００】
図１４に示す構成においては、各感光体ドラム１６０Ｋ、１６０Ｃ、１６０Ｍ、１６０Ｙに至る光ビームの光路内に、液晶素子４３ａ、４３ｂを配設した。上記液晶素子４３ａ、４３ｂは、一つの素子内に複数の有効エリアを有するものでもよいし、各レーザビーム毎に一つの有効エリアを有する独立した素子としても構わない。
【０１０１】
このような構成を採用し液晶素子４３ａ、４３ｂにより各感光体ドラム（１６Ｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙ）上のビームスポット位置を可変することで、転写ベルト２０５の移動とポリゴンミラー１４回転の位相の非同期に起因するステーション間の書込開始位置偏差（すなわち感光体間の相対的なビームスポット位置）を補正することが可能となる。
【０１０２】
例えば、転写ベルト２０５上に形成された、ステーション間の色ずれを検知するトナー像３３０Ｚを、色ずれ検知用センサ３３０にて検出し、その検出結果（ステーション間の色ずれの程度）に従い液晶素子４３ａ、４３ｂなどを駆動することにより、副走査方向の書込開始タイミング（すなわち書込開始位置）を補正することができる。
【０１０３】
なお、液晶素子４３は全てのレーザビームの光路に配設する必要はない。ある基準色（例えばブラック）に対して位置合わせするために、他の色（シアン、マゼンタ、イエロー）の光路内にのみ液晶素子を配設することでも十分に対処できる。
【０１０４】
こうして転写ベルト２０５上でのトナー３３０像Ｚの色ずれを低減することが可能となり、その結果として高品位な出力画像（カラー画像）を得ることができる（請求項１２）。このように、本例ではタンデム型カラー画像形成装置において高品位な出力画像を得るため、各ステーション間の書込開始位置（紙搬送方向）を一致させることが可能である。
【０１０５】
２．５
本例は、図１４の画像形成装置において、仮に、感光体１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋ及び転写ベルト２０５が図示の倍の長さ、主走査方向に長いような場合、光走査装置及び光学系、ポリゴンミラーをもう１組、主走査方向に配置したような構成の画像形成装置である。
【０１０６】
かかる構成を簡略化して示したのが図１５であり、一つの感光体、例えば、感光体１６０に対し、同じ構成の２つ（複数）の光走査装置２０、２０’が主走査方向に直列に配置されていて、主走査方向でのこれら各光走査装置２０、２０’による光ビームの繋ぎ部近傍での２つのビームスポット位置ずれの補正が可能である。
【０１０７】
光走査装置２０は、半導体レーザ１１ａ、１１ｂ、カップリングレンズ１２ａ、１２ｂ、折り返しミラーＭ１、Ｍ２、ポリゴンミラー１４、トロイダルレンズ１２０等を具備している。なお、これらの光学系は例示であり、複数ビームによる感光体（被走査面）への走査を可能にする構成である。もちろん、液晶素子、旋光手段などを具備しているが、ここでは、図を煩雑を避けるため図示を省略している。光走査装置２０’についても上記光走査装置２０と全く同じ構成を具備している。
【０１０８】
このように、光走査装置２０、２０’を主走査方向に並列して配備し、有効書込幅を分割して走査する構成としている。液晶素子を利用してビームスポット位置を副走査方向に可変することで、図１５に示す分割走査の繋ぎ部１８近傍でのビームスポット位置のずれ（初期調整時、環境／経時変動）を補正することができる。ここでのビームスポット位置ずれの補正は、副走査方向のみ（すなわち走査線位置）である（請求項１４）。本例によれば、分割走査型画像形成装置において各ステーション間の繋ぎ部のビームスポット位置を一致させ、高品位な出力画像を得る。
【０１０９】
このように走査光学系を並列して配備することにより、有効書込幅を大きくできる。また、同じ有効書込幅であれば、光学素子、偏向器を小型化でき、メカ公差や温度変動によるビームウエスト位置変動が小さくなり、波面収差が低減できる。結果として高品位な出力画像を得ることが可能となる。
【０１１０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、旋光手段を用いて光ビームの偏光面を回転させ、レーザビームの偏光面と液晶素子の光軸を一致させることにより、液晶素子での光路偏向（レーザビームを微小角度偏向すること）を効率よく行ない、被走査面上のビームスポット位置を可動とし、調整可能となる。
【０１１１】
請求項２記載の発明では、旋光手段として小型、低コストな１／２波長板を用いることで、光走査装置の大型化、高コスト化を防止することができる。請求項３記載の発明では、１／２波長板を回転調整可能としているため、より確実にレーザビームの偏光面を所定の角度だけ回転させて、液晶素子の光学軸の方向に一致させることができる。
【０１１２】
請求項４記載の発明では、副走査断面内で光路偏向するため、被走査面上のビームスポット位置を実質的に副走査方向にのみ位置調整可能であり、副走査方向の位置ずれに起因する諸問題を解消する。
【０１１３】
請求項５記載の発明では、偏向器としてのポリゴンミラーを回転させるポリゴンモータの回転速度を増加させることなく、画像形成の高速化、画質の高密度化を容易に達成することができる。
【０１１４】
請求項６記載の発明では、半導体レーザアレイを傾けて配置することで、組み合わされる光走査装置（光走査光学系）の倍率によらず、所望のビームピッチを得ることができる。
【０１１５】
請求項７記載の発明では、偏光を利用したビーム合成手段（偏光ビームスプリッタ：ＰＢＳ）を用いてビーム合成を行なうため、ビーム合成手段でのエネルギ損失を抑制することができる。
【０１１６】
請求項８記載の発明では、光ビームの偏光面の向きに依存することなくビーム合成が可能であり、液晶素子とビーム合成プリズムの間に１／２波長板等の旋光手段を配設する必要がなく、部品点数の削減による低コスト化を図ることが可能となる。
【０１１７】
請求項９記載の発明では、高品位な出力画像が得られる画像形成装置を提供することができる。
【０１１８】
請求項１０記載の発明では、高品位な出力画像が得られる画像形成装置を提供するため、経時や温度変化に伴う（同一の感光手段上の）走査線間隔の変動を補正することで高品位の画像を得る。
【０１１９】
請求項１１記載の発明では、画像密度の異なる２つの画像形成機能を切り替え可能な画像形成装置においては、その２つの機能をモード変換する時の画素密度切替が可能となる。
【０１２０】
請求項１２記載の発明では、タンデム型カラー画像形成装置において高品位な出力画像を得るため、各ステーション間の書込開始位置（紙搬送方向）を一致させることが可能である。
【０１２１】
請求項１３、１４記載の発明では、分割走査型画像形成装置において各ステーション間の繋ぎ部のビームスポット位置（走査線位置）を一致させ、高品位な出力画像を得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】光走査装置の構成を説明した斜視図である。
【図２】回転調整手段の概略正面図である。
【図３】回転調整手段の要部断面図である。
【図４】１／２波長板による直線偏光の回転について回転前を模視的に説明した図である。
【図５】１／２波長板による直線偏光の回転について回転後を模視的に説明した図である。
【図６】半導体アレイを発光点の配列と共に示した正面図である。
【図７】被走査面でのビームスポット配列を拡大して説明した図である。
【図８】ビーム合成プリズムによるビーム合成を様子を説明した光走査装置の要部斜視図である。
【図９】ビーム合成プリズムによるビーム合成を様子を説明した光走査装置の要部構成図である。
【図１０】直線偏光の振動方向を説明した図である。
【図１１】ビーム合成プリズムによるビーム合成を様子を説明した光走査装置の要部構成図である。
【図１２】４ビーム合成を行なう様子を説明した光走査装置の要部構成図である。
【図１３】ハーフミラーを用いたビーム合成プリズムによるビーム合成を様子を説明した光走査装置の要部構成図である。
【図１４】タンデム型カラー画像形成装置の要部構成を説明した斜視図である。
【図１５】複数の光走査装置を主走査方向に配置した画像形成装置の概略構成図である。
【図１６】液晶光学デバイスの断面図である。
【図１７】電極パターンの模視的な拡大平面図である。
【図１８】ネマティック液晶の電気工学的特性を示した図である。
【図１９】位相分布を例示した図である。
【符号の説明】
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２−１Ａ、２２−１Ｂ、２２−１Ｃ、２２−１Ｄ、２２−２ １／２波長板
４３ａ、４３ｂ 液晶素子
Claims (14)
- 半導体レーザから出射した光ビームを用いて被走査面上を走査する光走査装置において、
被走査面上の光ビーム位置を変えることのできる液晶素子と、
光ビームの偏光面を回転する旋光手段とを備えたことを特徴とする光走査装置。 - 請求項１記載の光走査装置において、
前記旋光手段として１／２波長板を用いていることを特徴とする光走査装置。 - 請求項２記載の光走査装置において、
前記１／２波長板は、回転調整手段に保持されていて、略光軸回りに回転調整可能であることを特徴とする光走査装置。 - 請求項１乃至３の何れかに記載の光走査装置において、
被走査面上で光ビーム位置を変える手段として液晶素子を用い、該液晶素子の副走査断面内にて光路を偏向することにより、被走査面上の光ビーム位置を可変としたことを特徴とする光走査装置。 - 請求項１乃至４の何れかに記載の光走査装置において、
前記半導体レーザは、複数の発光点を有する半導体レーザアレイであることを特徴とする光走査装置。 - 請求項５記載の光走査装置において、
前記半導体レーザアレイは、出射ビームの略光軸回りに傾けて配置されることを特徴とする光走査装置。 - 請求項４記載の光走査装置において、
少なくとも２つの半導体レーザから出射した２つ以上の光ビームを、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）面を用いて合成した後、前記被走査面上を走査するように構成されていて、
前記液晶素子から出射する光ビームが、前記偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）面に対しＳ偏光又はＰ偏光となるように、前記液晶素子が配置されていることを特徴とする光走査装置。 - 請求項４記載の光走査装置において、
少なくとも２つの半導体レーザから出射した２つ以上の光ビームを、ハーフミラーを用いて合成した後、前記被走査面上を走査することを特徴とする光走査装置。 - 光走査装置によって静電潜像が形成される像担持体と、静電潜像をトナーで顕像化する現像手段と、顕像化されたトナー像を記録紙に転写する転写手段とを有する画像形成装置において、
前記請求項１乃至８の何れかに記載の光走査装置を用いていることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項９記載の画像形成装置において、
前記光走査装置は複数の光ビームで前記像担持体を走査する構成であり、
前記像担持体上での走査線間隔を調整可能としたことを特徴とするマルチビーム型の画像形成装置。 - 請求項９記載の画像形成装置において、
前記光走査装置は複数の光ビームで前記像担持体を走査する構成であり、
画素密度切替可能であることを特徴とするマルチビーム型の画像形成装置。 - 請求項９記載の画像形成装置において、
前記像担持体が複数設けられていて、前記光走査装置は複数の光ビームで前記複数の各像担持体を走査することができ、
前記各像担持体間の書込開始位置ずれの補正が可能であることを特徴とするタンデム式の画像形成装置。 - 請求項９記載の画像形成装置において、
一つの像担持体に対し、複数の光走査装置が主走査方向に直列に配置されていて、主走査方向での前記各光走査装置による走査光の繋ぎ部近傍でのビームスポット位置ずれの補正が可能であることを特徴とする分割走査型の画像形成装置。 - 請求項１３記載の分割走査型の画像形成装置において、
前記走査光の繋ぎ部近傍でのビームスポット位置ずれの補正は、副走査方向に行うことを特徴とする分割走査型画像形成装置。
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2002
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