JP2012048092A - 光学素子、光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光の光路を折り畳むことができる光学素子を提供する。
【解決手段】 偏光ビームスプリッタ２１０７_１、及び２つのミラー素子（２１０７_２、２１０７_３）を有している。そして、各ミラー素子は、入射光の偏光方向を９０°回転して反射する機能を有している。偏光ビームスプリッタ２１０７_１は、偏光方向がＺ軸方向の光束を透過させ、偏光方向がＹ軸方向の光束を反射する特性を有し、Ｘ軸方向に対して４５°傾斜して配置されている。２つのミラー素子（２１０７_２、２１０７_３）は、偏光ビームスプリッタ２１０７_１を挟んで、Ｚ軸方向に対向して、ミラー面間隔Ｈで配置されている。この場合、偏光方向がＹ軸方向の光束が入射されると、該光束に２Ｈの光路長が付加されて射出される。
【選択図】図１４

Description

本発明は、光学素子、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光の光路を折り畳むことができる光学素子、該光学素子を有する光走査装置、及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。

光走査装置は、従来から、光プリンタやデジタル複写機、光プロッタ等の画像形成装置に関連して広く知られている。そして、画像形成装置の普及に伴って、高安定化、高精細化、高速化とともに、少部品数化、及び小型化も強く求められている。

また、近年、複数の色画像を重ね合わせる多色画像形成装置が開発されている。特に、多色画像形成装置を実現する形態として、複数の走査光学系が、各色に対応する複数の感光体に光スポットを形成するタンデム方式が多く用いられている。

複数の感光体に光スポットを形成する場合、光走査装置にはそれぞれの感光体に対応した走査光学系が搭載されることになる。例えば、１つの筐体に全ての走査光学系を収納すると、ミラー等の導光素子を多数用いてそれぞれの感光体へ光束を導く必要が生じる。従って、光走査装置内では複数の光学素子が複雑に入り組んでおり、光学素子間の干渉を避ける必要から小型化には限界があった。

上記小型化の限界を克服する方法として、互いに偏光状態を異ならせた２つの光束を、走査光学系内に設けられた偏光光束分割素子（偏光分離素子）で分割してそれぞれの感光体へ導光するという方法が考えられた（例えば、特許文献１〜７参照）。

この方法は、光走査装置のサイズを光偏向器の回転軸方向に小型化（薄型化）し、且つ走査光学系内の光学素子を共用することで部品点数を低減させるのに効果的であった。

しかしながら、「書込幅に応じて決まる光路長」という原始的な走査光学系独特の小型化阻害要因が残るため、上記方法を適用したとしてもある程度の光路長は確保せねばならず、折返しミラーの設置や光路の多段化は避けることができなかった。

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、光の光路を折り畳むことができる光学素子を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、走査精度を低下させることなく、小型化を図ることができる光走査装置を提供することにある。

また、本発明の第３の目的は、画像品質を低下させることなく、小型化を図ることができる画像形成装置を提供することにある。

本発明は、第１の観点からすると、入射光の偏光方向によって透過及び反射特性が異なり、第１の方向に対して傾斜した少なくとも１つの光学面と；前記第１の方向に直交する第２の方向に関して、前記少なくとも１つの光学面の一側に配置され、少なくとも１つの反射面を含み、前記少なくとも１つの光学面を介した前記入射光の偏光方向を９０°回転して反射する第１反射部と；前記第２の方向に関して、前記少なくとも１つの光学面の他側に配置され、少なくとも１つの反射面を含み、前記少なくとも１つの光学面を介した前記入射光の偏光方向を９０°回転して反射する第２反射部と；を有する光学素子である。

これによれば、光の光路を折り畳むことができる。

本発明は、第２の観点からすると、複数の被走査面を主走査方向に光走査する光走査装置であって、互いに波長が異なる第１の光束と第２の光束を射出する照明系と；前記照明系からの前記第１の光束及び前記第２の光束を偏向する光偏向器と；前記光偏向器で偏向された前記第１の光束及び前記第２の光束を対応する被走査面に導く走査光学系と；を備え、該走査光学系は、前記光偏向器に近い順に配置された、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ、本発明の光学素子、１／４波長板、及びダイクロイックミラーを含む光走査装置である。

これによれば、走査光学系が本発明の光学素子を含んでいるため、結果として、走査精度を低下させることなく、小型化を図ることができる。

本発明は、第３の観点からすると、複数の像担持体と；前記複数の像担持体に対して画像情報に応じて変調された光を用いて光走査する本発明の光走査装置と；を備える画像形成装置である。

これによれば、本発明の光走査装置を備えているため、結果として、画像品質を低下させることなく、小型化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を説明するための図である。 図１における光走査装置の概略構成を示す図（その１）である。 図２における入射光学系を説明するための図である。 図１における光走査装置の概略構成を示す図（その２）である。 光合成素子２２０５Ａを説明するための図である。 光合成素子２２０５Ｂを説明するための図である。 ダイクロイック偏光ビームスプリッタの特性を説明するための図である。 折り畳み光学素子を説明するための図（その１）である。 折り畳み光学素子を説明するための図（その２）である。 折り畳み光学素子の偏光ビームスプリッタを説明するための図である。 折り畳み光学素子の偏光ビームスプリッタの特性を説明するための図である。 図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、それぞれ折り畳み光学素子のミラー素子を説明するための図である。 折り畳み光学素子における２つのミラー素子のミラー面間隔Ｈを説明するための図である。 光束ＬＢａに対する折り畳み光学素子の作用を説明するための図である。 光束ＬＢｂに対する折り畳み光学素子の作用を説明するための図である。 ダイクロイックミラーの特性を説明するための図である。 折り畳み光学素子から射出された光束ＬＢａの光路を説明するための図である。 折り畳み光学素子から射出された光束ＬＢｂの光路を説明するための図である。 ダイクロイックミラーで反射された光束ＬＢｂに対する折り畳み光学素子の作用を説明するための図である。 折り畳み光学素子から射出された光束ＬＢｂの光路を説明するための図である。 ポリゴンミラーの回転中心から結像位置までの光束ＬＢａの光路を説明するための図である。 ポリゴンミラーの回転中心から結像位置までの光束ＬＢｂの光路を説明するための図である。 ２段光路を説明するための図である。 折り畳み光学素子を用いない１段光路を説明するための図である。 光走査装置の変形例１を説明するための図である。 ２個の折り畳み光学素子からなる折り畳み光学系を用いる場合を説明するための図である。 光束ＬＢａに対する図２６の折り畳み光学系の作用を説明するための図である。 図２６の折り畳み光学系から射出された光束ＬＢａの光路を説明するための図である。 図２６の折り畳み光学系を用いたときの、ポリゴンミラーの回転中心から結像位置までの光束ＬＢａの光路を説明するための図である。 光束ＬＢｂに対する図２６の折り畳み光学系の作用を説明するための図である。 図２６の折り畳み光学系から射出された光束ＬＢｂの光路を説明するための図である。 ダイクロイックミラーで反射された光束ＬＢｂに対する図２６の折り畳み光学系の作用を説明するための図である。 図２６の折り畳み光学系を用いたときの、ポリゴンミラーの回転中心から結像位置までの光束ＬＢｂの光路を説明するための図である。 図２６の折り畳み光学系の変形例１を説明するための図である。 図２６の折り畳み光学系の変形例２を説明するための図である。 図３６（Ａ）及び図３６（Ｂ）は、それぞれ数値例を説明するための図である。 光走査装置の変形例２を説明するための図（その１）である。 光走査装置の変形例２を説明するための図（その２）である。 折り畳み光学素子の変形例を説明するための図（その１）である。 折り畳み光学素子の変形例を説明するための図（その２）である。 カラープリンタの変形例を説明するための図である。 図４２（Ａ）〜図４２（Ｃ）は、それぞれミラー素子の変形例を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図２４に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。

このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置２０１０、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、４つのトナーカートリッジ（２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃ、２０３４ｄ）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着ローラ２０５０、給紙コロ２０５４、レジストローラ対２０５６、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。

通信制御装置２０８０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。

感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、トナーカートリッジ２０３４ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、トナーカートリッジ２０３４ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。

各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転するものとする。また、ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向に沿った方向をＹ軸方向、４つの感光体ドラムの配列方向に沿った方向をＸ軸方向として説明する。そして、４つの感光体ドラムは、Ｘ軸方向に沿って等間隔に配置されている。

各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。

光走査装置２０１０は、４つの感光体ドラムの−Ｚ側に配置され、上位装置からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）に基づいて、各色毎に変調された光束を、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方向に移動する。なお、この光走査装置２０１０の構成については後述する。

本明細書では、ある時点で、各感光体ドラムの表面における光スポットが形成される位置を「結像位置」という。そこで、隣接する２つの感光体ドラムにおけるそれぞれの結像位置の間隔（間隔Ｐという）は、各感光体ドラムの表面を光がそれぞれＹ軸方向に走査する際の各走査線の間隔と考えても差し支えない。また、該間隔Ｐは、隣接する２つの感光体ドラムにおける軸間距離としてもとらえることができる。

トナーカートリッジ２０３４ａにはブラックトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ａに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｂにはイエロートナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｂに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｃにはシアントナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｃに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｄにはマゼンタトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｄに供給される。

各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（トナー画像）は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト２０４０の方向に移動する。

マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされて多色のカラー画像が形成される。

給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚ずつ取り出し、レジストローラ対２０５６に搬送する。該レジストローラ対２０５６は、所定のタイミングで記録紙を転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出す。これにより、転写ベルト２０４０上の多色のカラー画像が記録紙に転写される。ここで転写された記録紙は、定着ローラ２０５０に送られる。

定着ローラ２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここで定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次スタックされる。

各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。

次に、前記光走査装置２０１０の構成について説明する。

この光走査装置２０１０は、一例として図２〜図４に示されるように、４つの光源（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）、４つのカップリングレンズ（２２０１ａ、２２０１ｂ、２２０１ｃ、２２０１ｄ）、４つの１／２波長板（２２０２ａ、２２０２ｂ、２２０２ｃ、２２０２ｄ）、２つの光合成素子（２２０５Ａ、２２０５Ｂ）、２つの開口板（２２０３Ａ、２２０３Ｂ）、２つのシリンドリカルレンズ（２２０４Ａ、２２０４Ｂ）、ポリゴンミラー２１０４、２つの偏向器側走査レンズ（２１０５Ａ、２１０５Ｂ）、２つのダイクロイック偏光ビームスプリッタ（２１０８Ａ、２１０８Ｂ）、２つの折り畳み光学素子（２１０７Ａ、２１０７Ｂ）、２つの１／４波長板（２３０１Ａ、２３０１Ｂ）、２つのダイクロイックミラー（２３０２Ａ、２３０２Ｂ）、２つの折り返しミラー（２１０９Ａ、２１０９Ｂ）、４つの像面側走査レンズ（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ）、及び不図示の走査制御装置などを有している。そして、これらは、不図示の光学ハウジングに取り付けられている。

以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。

光源２２００ａ及び光源２２００ｄは、波長６５５ｎｍの光束を射出する半導体レーザを有し、光源２２００ｂ及び光源２２００ｃは、波長７８０ｎｍの光束を射出する半導体レーザを有している。そして、各光源は、複数の発光部を有している。なお、各半導体レーザは、端面発光レーザ（ＬＤ）であっても良いし、垂直共振器型の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）であっても良い。

光源２２００ｂと光源２２００ｃは、Ｘ軸方向に関して離れて配置されており、いずれも−Ｙ方向に光束を射出する。光源２２００ａと光源２２００ｄは、Ｘ軸方向に関して対向して配置されており、光源２２００ａは＋Ｘ方向に光束を射出し、光源２２００ｄは−Ｘ方向に光束を射出する。

以下では、便宜上、光源２２００ａから射出された光束を「光束ＬＢａ」、光源２２００ｂから射出された光束を「光束ＬＢｂ」、光源２２００ｃから射出された光束を「光束ＬＢｃ」、光源２２００ｄから射出された光束を「光束ＬＢｄ」ともいう。

カップリングレンズ２２０１ａは、光源２２００ａから射出された光束ＬＢａの光路上に配置され、該光束を略平行光とする。

カップリングレンズ２２０１ｂは、光源２２００ｂから射出された光束ＬＢｂの光路上に配置され、該光束を略平行光とする。

カップリングレンズ２２０１ｃは、光源２２００ｃから射出された光束ＬＢｃの光路上に配置され、該光束を略平行光とする。

カップリングレンズ２２０１ｄは、光源２２００ｄから射出された光束ＬＢｄの光路上に配置され、該光束を略平行光とする。

１／２波長板２２０２ａは、カップリングレンズ２２０１ａを介した光束ＬＢａの光路上に配置され、一例として図５に示されるように、光束ＬＢａを光合成素子２２０５Ａの入射面に対してｓ偏光とする。

１／２波長板２２０２ｂは、カップリングレンズ２２０１ｂを介した光束ＬＢｂの光路上に配置され、一例として図５に示されるように、光束ＬＢｂを光合成素子２２０５Ａの入射面に対してｐ偏光とする。

１／２波長板２２０２ｃは、カップリングレンズ２２０１ｃを介した光束ＬＢｃの光路上に配置され、一例として図６に示されるように、光束ＬＢｃを光合成素子２２０５Ｂの入射面に対してｐ偏光とする。

１／２波長板２２０２ｄは、カップリングレンズ２２０１ｄを介した光束ＬＢｄの光路上に配置され、一例として図６に示されるように、光束ＬＢｄを光合成素子２２０５Ｂの入射面に対してｓ偏光とする。

光合成素子２２０５Ａは、１／２波長板２２０２ａの＋Ｘ側であって、かつ１／２波長板２２０２ｂの−Ｙ側に配置されている。この光合成素子２２０５Ａは、偏光ビームスプリッタであり、ｐ偏光を透過させ、ｓ偏光を反射する特性を有している。そこで、光合成素子２２０５Ａは、１／２波長板２２０２ａを通過した光束ＬＢａを−Ｙ方向に反射し、１／２波長板２２０２ｂを通過した光束ＬＢｂを透過させる。これにより、光合成素子２２０５Ａから射出される光束ＬＢａと光束ＬＢｂの光路はほぼ同一となる。

光合成素子２２０５Ｂは、１／２波長板２２０２ｄの−Ｘ側であって、かつ１／２波長板２２０２ｃの−Ｙ側に配置されている。この光合成素子２２０５Ｂは、偏光ビームスプリッタであり、ｐ偏光を透過させ、ｓ偏光を反射する特性を有している。そこで、光合成素子２２０５Ｂは、１／２波長板２２０２ｄを通過した光束ＬＢｄを−Ｙ方向に反射し、１／２波長板２２０２ｃを通過した光束ＬＢｃを透過させる。これにより、光合成素子２２０５Ｂから射出される光束ＬＢｃと光束ＬＢｄの光路はほぼ同一となる。

なお、図５及び図６では、わかりやすくするため、光合成素子から射出される２つの光束の光路を異ならせて図示している。

各光合成素子は、２つの三角柱プリズムをビーム分離面で接合したキューブ型である。このビーム分離面は、ワイヤグリッド、誘電体多層膜等で構成することができる。なお、各光合成素子は、平行平板の一側の面をビーム分離面としたプレート型であっても良い。

また、ここでは、各光合成素子として、波長６５５ｎｍの光束を反射し、波長７８０ｎｍの光束を透過させるダイクロイックミラーを用いても良い。

図３に戻り、開口板２２０３Ａは、開口部を有し、光合成素子２２０５Ａからの光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂを整形する。

開口板２２０３Ｂは、開口部を有し、光合成素子２２０５Ｂからの光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄを整形する。

シリンドリカル２２０４Ａは、開口板２２０３Ａの開口部を通過した光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂを、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

シリンドリカル２２０４Ｂは、開口板２２０３Ｂの開口部を通過した光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄを、ポリゴンミラー２１０４の反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

このように、４つのカップリングレンズ（２２０１ａ、２２０１ｂ、２２０１ｃ、２２０１ｄ）と、４つの１／２波長板（２２０２ａ、２２０２ｂ、２２０２ｃ、２２０２ｄ）と、２つの光合成素子（２２０５Ａ、２２０５Ａ）と、２つの開口板（２２０３Ａ、２２０３Ａ）と、２つのシリンドリカルレンズ（２２０４Ａ、２２０４Ｂ）とによって、「入射光学系」が構成されている。

図２に戻り、ポリゴンミラー２１０４は、一例として５面鏡を有し、各鏡がそれぞれ反射面となる。このポリゴンミラー２１０４は、不図示のモータ機構によってＺ軸方向に平行な軸まわりに等速回転し、各シリンドリカルレンズからの光束を偏向する。

シリンドリカルレンズ２２０４Ａからの光束（光束ＬＢａ、光束ＬＢｂ）はポリゴンミラー２１０４の−Ｘ側に偏向され、シリンドリカルレンズ２２０４Ｂからの光束（光束ＬＢｃ、光束ＬＢｄ）はポリゴンミラー２１０４の＋Ｘ側に偏向される。なお、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で偏向された光束が経時的に形成する光線束面は、「偏向面」と呼ばれている（特開平１１−２０２２５２号公報参照）。ここでは、偏向面はＸＹ面に平行である。

偏向器側走査レンズ２１０５Ａは、ポリゴンミラー２１０４の−Ｘ側であって、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４Ａからの光束（光束ＬＢａ、光束ＬＢｂ）の光路上に配置されている。

偏向器側走査レンズ２１０５Ｂは、ポリゴンミラー２１０４の＋Ｘ側であって、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４Ｂからの光束（光束ＬＢｃ、光束ＬＢｄ）の光路上に配置されている。

図４に示されるように、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ２１０８Ａは、偏向器側走査レンズ２１０５Ａの−Ｘ側に配置されている。

ダイクロイック偏光ビームスプリッタ２１０８Ｂは、偏向器側走査レンズ２１０５Ｂの＋Ｘ側に配置されている。

各ダイクロイック偏光ビームスプリッタには、波長７８０ｎｍの光束（光束ＬＢｂ、光束ＬＢｃ）に対しては、偏光方向がＺ軸方向の光束を透過させ、偏光方向がＹ軸方向の光束を反射し、波長６５５ｎｍの光束（光束ＬＢａ、光束ＬＢｄ）に対しては、偏光方向がＺ軸方向の光束を反射し、偏光方向がＹ軸方向の光束を透過させる特性が付与されている（図７参照）。

そこで、偏向器側走査レンズ２１０５Ａを介した光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂは、いずれもダイクロイック偏光ビームスプリッタ２１０８Ａを透過する。また、偏向器側走査レンズ２１０５Ｂを介した光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄは、いずれもダイクロイック偏光ビームスプリッタ２１０８Ｂを透過する。

折り畳み光学素子２１０７Ａは、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ２１０８Ａの−Ｘ側に配置されている。

折り畳み光学素子２１０７Ｂは、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ２１０８Ｂの＋Ｘ側に配置されている。

各折り畳み光学素子は、同様な構成の光学素子である。そこで、代表として、折り畳み光学素子２１０７Ａについて説明する。

折り畳み光学素子２１０７Ａは、一例として図８及び図９に示されるように、偏光ビームスプリッタ２１０７_１、及び２つのミラー素子（２１０７_２、２１０７_３）を有している。

偏光ビームスプリッタ２１０７_１は、一例として図１０に示されるように、基板の一側の面上に光学膜が形成されている。この偏光ビームスプリッタ２１０７_１は、波長に関係なく、偏光方向がＺ軸方向の光束を透過させ、偏光方向がＹ軸方向の光束を反射する（図１１参照）。すなわち、偏光ビームスプリッタ２１０７_１は、入射光の偏光方向によって透過及び反射特性が異なる光学面を有している。

なお、光学膜は、ワイヤグリッドや誘電体多層膜等によって実現することができる。また、基板は、光学膜の保持が可能で、取付の際に変形しない程度の機械的強度があれば良く、樹脂或いはガラス等で製造することができる。

偏光ビームスプリッタ２１０７_１は、光学膜がＸ軸方向（第１の方向）に対して４５°傾斜するように配置されている。

各ミラー素子は、基板の一側の面上にミラー面が形成され、該ミラー面上に１／４波長板と同等の機能を持つ位相差板が設けられており、入射光の偏光方向を９０°回転して反射する機能を有している（図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）参照）。ミラー面は、金属蒸着等で実現することができる。また、基板は、ミラー面及び位相差板の保持が可能で、取付の際に変形しない程度の機械的強度があれば良く、樹脂或いはガラス等で製造することができる。なお、ミラー面と位相差板が基板によって挟まれている構成であっても良い。

ここでは、ミラー素子２１０７_２は、偏光ビームスプリッタ２１０７_１の＋Ｚ側に配置され、ミラー素子２１０７_３は、偏光ビームスプリッタ２１０７_１の−Ｚ側に配置されている。そして、各ミラー素子は、それぞれのミラー面及び位相差板が互いに平行であり、それぞれの位相差板がＺ軸方向（第２の方向）に関して対向するように配置されている（図１３参照）。なお、Ｚ軸方向に関して、ミラー素子２１０７_２のミラー面とミラー素子２１０７_３のミラー面との距離（以下では、「ミラー面間距離」ともいう）をＨ（図１３参照）とする。

そこで、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ２１０８Ａを透過した光束ＬＢａは、折り畳み光学素子２１０７Ａに入射すると、図１４に模式図的に示されるように、光束ＬＢａの偏光方向がＹ軸方向であるため、偏光ビームスプリッタ２１０７_１で＋Ｚ方向に反射されミラー素子２１０７_２に入射する。

ミラー素子２１０７_２に入射した光束ＬＢａは、位相差板を透過し、ミラー面で反射され、再び位相差板を透過して偏光ビームスプリッタ２１０７_１に入射する。このとき、光束ＬＢａの偏光方向がＸ軸方向であるため、光束ＬＢａは、偏光ビームスプリッタ２１０７_１を透過しミラー素子２１０７_３に入射する。

ミラー素子２１０７_３に入射した光束ＬＢａは、位相差板を透過し、ミラー面で反射され、再び位相差板を透過して偏光ビームスプリッタ２１０７_１に入射する。このとき、光束ＬＢａの偏光方向がＹ軸方向であるため、光束ＬＢａは、偏光ビームスプリッタ２１０７_１で−Ｘ方向に反射され、折り畳み光学素子２１０７Ａから射出される。

なお、折り畳み光学素子の機能を説明するための図では、わかりやすくするため、進行方向の異なる２つの光束の光路は分離して図示するとともに、基板での屈折は無視している。

一方、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ２１０８Ａを透過した光束ＬＢｂは、折り畳み光学素子２１０７Ａに入射すると、図１５に模式図的に示されるように、光束ＬＢａの偏光方向がＺ軸方向であるため、偏光ビームスプリッタ２１０７_１を透過し、折り畳み光学素子２１０７Ａから射出される。

このように、光束ＬＢａは、折り畳み光学素子２１０７Ａによって上記ミラー面間距離Ｈの２倍（２Ｈ）の光路が付加される。

１／４波長板２３０１Ａは、折り畳み光学素子２１０７Ａの−Ｘ側に配置されている。

そして、ダイクロイックミラー２３０２Ａは、１／４波長板２３０１Ａの−Ｘ側で、Ｘ軸方向に関する感光体ドラム２０３０ａでの結像位置と感光体ドラム２０３０ｂでの結像位置との間隔Ｐを二分する位置に配置されている。また、ダイクロイックミラー２３０２Ａには、偏光方向に関係なく、波長７８０ｎｍの光束（光束ＬＢｂ）を反射し、波長６５５ｎｍの光束（光束ＬＢａ）を透過させる特性が付与されている（図１６参照）。

そこで、折り畳み光学素子２１０７Ａから射出された光束ＬＢａは、１／４波長板２３０１Ａ及びダイクロイックミラー２３０２Ａを透過する（図１７参照）。

ダイクロイックミラー２３０２Ａの−Ｘ側には、折り返しミラー２１０９Ａが配置されている。ダイクロイックミラー２３０２Ａを透過した光束ＬＢａは、折り返しミラー２１０９Ａによって、感光体ドラム２０３０ａに向かう方向（＋Ｚ方向）に折り返される。

一方、折り畳み光学素子２１０７Ａから射出された光束ＬＢｂは、１／４波長板２３０１Ａを透過し、ダイクロイックミラー２３０２Ａで反射される。ダイクロイックミラー２３０２Ａで反射された光束ＬＢｂは、１／４波長板２３０１Ａを透過し、折り畳み光学素子２１０７Ａに入射する（図１８参照）。このとき、光束ＬＢｂは、１／４波長板２３０１Ａを２回通過するため、１／４波長板２３０１Ａから折り畳み光学素子２１０７Ａに向かうときの光束ＬＢｂの偏光方向は、Ｙ軸方向になっている（図１８参照）。

再び折り畳み光学素子２１０７Ａに入射した光束ＬＢｂは、偏光方向がＹ軸方向であるため、偏光ビームスプリッタ２１０７_１で−Ｚ方向に反射されミラー素子２１０７_３に入射する。

ミラー素子２１０７_３に入射した光束ＬＢｂは、位相差板を透過し、ミラー面で反射され、再び位相差板を透過して偏光ビームスプリッタ２１０７_１に入射する。このとき、光束ＬＢｂの偏光方向がＸ軸方向であるため、光束ＬＢｂは、偏光ビームスプリッタ２１０７_１を透過しミラー素子２１０７_２に入射する。

ミラー素子２１０７_２に入射した光束ＬＢｂは、位相差板を透過し、ミラー面で反射され、再び位相差板を透過して偏光ビームスプリッタ２１０７_１に入射する。このとき、光束ＬＢｂの偏光方向がＹ軸方向であるため、光束ＬＢｂは、偏光ビームスプリッタ２１０７_１で＋Ｘ方向に反射され、折り畳み光学素子２１０７Ａから射出される。

このように、光束ＬＢｂは、折り畳み光学素子２１０７Ａによって上記ミラー面間距離Ｈの２倍（２Ｈ）の光路が付加される。

折り畳み光学素子２１０７Ａで２Ｈの光路が付加された光束ＬＢｂは、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ２１０８Ａに入射する。このとき、光束ＬＢｂは、偏光方向がＹ軸方向であるため、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ２１０８Ａによって、感光体ドラム２０３０ｂに向かう方向（＋Ｚ方向）に反射される（図２０参照）。

像面側走査レンズ２１０６ａは、折り返しミラー２１０９Ａによって折り返された光束ＬＢａの光路上に配置されている（図２１参照）。

そして、像面側走査レンズ２１０６ａを介した光束ＬＢａは、感光体ドラム２０３０ａの表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ａの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ａ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ａでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ａの回転方向が、感光体ドラム２０３０ａでの「副走査方向」である。

像面側走査レンズ２１０６ｂは、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ２１０８Ａで反射された光束ＬＢｂの光路上に配置されている（図２２参照）。

そして、像面側走査レンズ２１０６ｂを介した光束ＬＢｂは、感光体ドラム２０３０ｂの表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｂの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ｂ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｂでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｂの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｂでの「副走査方向」である。

本実施形態では、ポリゴンミラー２１０４の回転中心から感光体ドラム２０３０ａの表面までの光束ＬＢａの光路長Ｌｋは、次の（１）式で示される。

Ｌｋ＝３Ｐ／２＋２Ｈ＋Ｌ ……（１）

また、ポリゴンミラー２１０４の回転中心から感光体ドラム２０３０ｂの表面までの光束ＬＢｂの光路長Ｌｙは、次の（２）式で示される。

Ｌｙ＝３Ｐ／２＋２Ｈ＋Ｌ ……（２）

図４に戻り、１／４波長板２３０１Ｂは、折り畳み光学素子２１０７Ｂの＋Ｘ側に配置されている。

そして、ダイクロイックミラー２３０２Ｂは、１／４波長板２３０１Ｂの＋Ｘ側で、Ｘ軸方向に関する感光体ドラム２０３０ｃでの結像位置と感光体ドラム２０３０ｄでの結像位置との間隔Ｐを二分する位置に配置されている。また、ダイクロイックミラー２３０２Ｂには、偏光方向に関係なく、波長７８０ｎｍの光束（光束ＬＢｃ）を反射し、波長６５５ｎｍの光束（光束ＬＢｄ）を透過させる特性が付与されている。

そこで、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ２１０８Ｂを透過した光束ＬＢｃは、偏光方向がＺ軸方向であるため、光路が付与されることなく折り畳み光学素子２１０７Ｂを通過し、１／４波長板２３０１Ｂを介してダイクロイックミラー２３０２Ｂに入射する。

ダイクロイックミラー２３０２Ｂに入射した光束ＬＢｃは、ダイクロイックミラー２３０２Ｂで反射され、１／４波長板２３０１Ｂを透過し、折り畳み光学素子２１０７Ｂに入射する。このとき、光束ＬＢｃは、１／４波長板２３０１Ｂを２回通過するため、１／４波長板２３０１Ｂから折り畳み光学素子２１０７Ｂに向かうときの光束ＬＢｃの偏光方向は、Ｙ軸方向になっている。

再び折り畳み光学素子２１０７Ｂに入射した光束ＬＢｃは、偏光方向がＹ軸方向であるため、上述した光束ＬＢｂと同様に上記２Ｈの光路が付加されて、折り畳み光学素子２１０７Ｂから射出される。

折り畳み光学素子２１０７Ｂで２Ｈの光路が付加された光束ＬＢｃは、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ２１０８Ｂに入射する。このとき、光束ＬＢｃは、偏光方向がＹ軸方向であるため、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ２１０８Ｂによって、感光体ドラム２０３０ｃに向かう方向（＋Ｚ方向）に反射される。

一方、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ２１０８Ｂを透過した光束ＬＢｄは、偏光方向がＹ軸方向であるため、上述した光束ＬＢａと同様に上記２Ｈの光路が付加されて、折り畳み光学素子２１０７Ｂから射出される。

折り畳み光学素子２１０７Ｂから射出された光束ＬＢｄは、１／４波長板２３０１Ｂ及びダイクロイックミラー２３０２Ｂを透過する。

ダイクロイックミラー２３０２Ｂの＋Ｘ側には、折り返しミラー２１０９Ｂが配置されている。ダイクロイックミラー２３０２Ｂを透過した光束ＬＢｄは、折り返しミラー２１０９Ｂによって、感光体ドラム２０３０ｄに向かう方向（＋Ｚ方向）に折り返される。

像面側走査レンズ２１０６ｃは、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ２１０８Ｂで反射された光束ＬＢｃの光路上に配置されている。

そして、像面側走査レンズ２１０６ｃを介した光束ＬＢｃは、感光体ドラム２０３０ｃの表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｃの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ｃ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｃでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｃの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｃでの「副走査方向」である。

像面側走査レンズ２１０６ｄは、折り返しミラー２１０９Ｂによって折り返された光束ＬＢｄの光路上に配置されている。

そして、像面側走査レンズ２１０６ｄを介した光束ＬＢｄは、感光体ドラム２０３０ｄの表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｄの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ｄ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｄでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｄの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｄでの「副走査方向」である。

ポリゴンミラー２１０４の回転中心から感光体ドラム２０３０ｃの表面までの光束ＬＢｃの光路長Ｌｃは、次の（３）式で示される。

Ｌｃ＝３Ｐ／２＋２Ｈ＋Ｌ ……（３）

また、ポリゴンミラー２１０４の回転中心から感光体ドラム２０３０ｄの表面までの光束ＬＢｄの光路長Ｌｍは、次の（４）式で示される。

Ｌｍ＝３Ｐ／２＋２Ｈ＋Ｌ ……（４）

各偏向器前走査レンズは、ガラス製である。この場合は、各偏向器前走査レンズでの複屈折が低減されるため、以降の偏光分離部材での分離特性を劣化させることがない。

図２３には、比較例として、いわゆる２段光路の走査光学系が示されている。この場合、ポリゴンミラーの回転中心から感光体ドラム２０３０ｃへ向かう光束の光路長Ｌ１は、次の（５）式で示される。

Ｌ１＝（Ｐ／２）＋２×ａＰ＋Ｌ＋Ｄ ……（５）

２段光路の場合、ａ＞１／２とすることができるので、２ａ＝（１＋α）（０＜α＜１）とおくと、上記（５）式は、次の（６）式のように書ける。

Ｌ１＝（Ｐ／２）＋（１＋α）Ｐ＋Ｌ＋Ｄ＝（３Ｐ／２）＋Ｌ＋αＰ＋Ｄ ……（６）

上記（６）式から、α及びＤの値に応じて光路長を自由に調整できることがわかるが、光走査装置の厚さはＤの値によって支配される。従って、上記（６）式は、「光走査装置を厚くすれば長い光路長が得られる」という当然の結果を述べているに過ぎない。

図２４には、折り畳み光学素子を用いないで、いわゆる１段光路の走査光学系を構成する場合が示されている。この場合は、各光束の光路長は、３Ｐ／２＋Ｌであり、これを上回ることができない。そこで、「３Ｐ／２＋Ｌ」は、１段光路の限界と呼ぶことができる。また、この場合の光路長は、ＰとＬという光走査装置とは関係のないパラメータのみを含んでいる。従って、光走査装置以外での制約条件で一意に光路長が決まってしまう。

本実施形態では、折り畳み光学素子を用いることにより、上記１段光路における光路長の限界「３Ｐ／２＋Ｌ」に対して、光走査装置の大きさを変えることなく、２Ｈの光路長を付与できていることがわかる。すなわち、本実施形態では、走査光学系にとって避けることのできない「走査幅に規定され長くなってしまう光路長」のコンパクト化を実現している。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光走査装置２０１０では、各折り畳み光学素子によって、本発明の光学素子が構成されている。

以上説明したように、本実施形態に係る折り畳み光学素子によると、偏光ビームスプリッタ２１０７_１、及び２つのミラー素子（２１０７_２、２１０７_３）を有している。そして、各ミラー素子は、入射光の偏光方向を９０°回転して反射する機能を有している。

偏光ビームスプリッタ２１０７_１は、偏光方向がＺ軸方向の光束を透過させ、偏光方向がＹ軸方向の光束を反射する特性を有し、Ｘ軸方向に対して４５°傾斜して配置されている。２つのミラー素子（２１０７_２、２１０７_３）は、偏光ビームスプリッタ２１０７_１を挟んで、Ｚ軸方向に対向して、ミラー面間隔Ｈで配置されている。

この場合、偏光方向がＹ軸方向の光束が折り畳み光学素子に入射されると、該光束に２Ｈの光路が付加されて射出される。すなわち、光の光路を折り畳むことができる。

そして、本実施形態に係る光走査装置２０１０によると、４つの光源（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）、入射光学系、ポリゴンミラー２１０４、２つの偏向器側走査レンズ（２１０５Ａ、２１０５Ｂ）、２つのダイクロイック偏光ビームスプリッタ（２１０８Ａ、２１０８Ｂ）、２つの折り畳み光学素子（２１０７Ａ、２１０７Ｂ）、２つの１／４波長板（２３０１Ａ、２３０１Ｂ）、２つのダイクロイックミラー（２３０２Ａ、２３０２Ｂ）、２つの折り返しミラー（２１０９Ａ、２１０９Ｂ）、４つの像面側走査レンズ（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ）などを有している。

この場合は、１段光路において、ポリゴンミラー２１０４の回転中心から感光体ドラム表面までの各光束の光路長を「３Ｐ／２＋２Ｈ＋Ｌ」とすることができる。

従って、走査精度を低下させることなく、小型化を図ることができる。

また、本実施形態に係るカラープリンタ２０００によると、光走査装置２０１０を備えているため、結果として、画像品質を低下させることなく、小型化を図ることができる。

また、本実施形態によると、光走査装置及び画像形成装置を小型化することができるため、光走査装置及び画像形成装置の生産に関わる材料の使用量を減らすことができ、その結果として資源採掘量及びプラスチックゴミ排出量に関して環境負荷の増大を抑制することが可能となる。

ところで、感光体ドラムと光走査装置を隔てた空間には、各色に対して現像、帯電、感光体ドラムのクリーニング、トナーや廃棄トナーの貯蔵、などを行う作像ユニットが収納されるのが一般的である。そこで、画像形成装置自体のサイズがそのままでいい場合には、光走査装置の薄型化が実現されれば、画像形成装置の内部において作像ユニットに許される空間が広くなる。そこで、トナー貯蔵部分を大きくすることができ、ユーザによるトナーの補給回数を従来よりも少なくすることができる。また、露光、現像、クリーニングといった作用を繰返し受ける感光体ドラムのサイズを大きくすることができ、耐久性の向上を見込むことができる。このように、光走査装置の薄型化によって、ユーザが、頻繁なメンテナンスや頻繁な補給トナー調達に煩わされなくなり、「使いやすさの向上」を実現することができる。

なお、上記実施形態では、ダイクロイック偏光ビームスプリッタと１／４波長板との間に１つの折り畳み光学素子が設けられている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ダイクロイック偏光ビームスプリッタと１／４波長板との間に複数の折り畳み光学素子が設けられても良い。

例えば、図２５に示されるように、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ２１０８Ａと１／４波長板２３０１Ａとの間に２つの折り畳み光学素子（２１０７Ａ１、２１０７Ａ２）が設けられ、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ２１０８Ｂと１／４波長板２３０１Ｂとの間に２つの折り畳み光学素子（２１０７Ｂ１、２１０７Ｂ２）が設けられても良い。

ここでは、２つの折り畳み光学素子は、互いにＸ軸方向に隣接して配置されている（図２６参照）。

この場合、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ２１０８Ａを透過した光束ＬＢａは、図２７に示されるように、折り畳み光学素子２１０７Ａ１に入射すると、２Ｈの光路長が付加されて折り畳み光学素子２１０７Ａ１から射出され、折り畳み光学素子２１０７Ａ２に入射する。

折り畳み光学素子２１０７Ａ２に入射した光束ＬＢａは、２Ｈの光路長が付加されて折り畳み光学素子２１０７Ａ２から射出される（図２８参照）。

折り畳み光学素子２１０７Ａ２から射出された光束ＬＢａは、１／４波長板２３０１Ａ及びダイクロイックミラー２３０２Ａを透過し、折り返しミラー２１０９Ａによって、感光体ドラム２０３０ａに向かう方向（＋Ｚ方向）に折り返される。

このときの、ポリゴンミラー２１０４の回転中心から感光体ドラム２０３０ａの表面までの光束ＬＢａの光路長Ｌｋは、次の（７）式で示される（図２９参照）。

Ｌｋ＝３Ｐ／２＋４Ｈ＋Ｌ ……（７）

一方、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ２１０８Ａを透過した光束ＬＢｂは、図３０に示されるように、折り畳み光学素子２１０７Ａ１に入射すると、光路が付加されることなく折り畳み光学素子２１０７Ａ１から射出され、折り畳み光学素子２１０７Ａ２に入射する。

折り畳み光学素子２１０７Ａ２に入射した光束ＬＢｂは、光路が付加されることなく折り畳み光学素子２１０７Ａ２から射出される。

折り畳み光学素子２１０７Ａ２から射出された光束ＬＢａは、１／４波長板２３０１Ａを透過し、ダイクロイックミラー２３０２Ａで反射され、１／４波長板２３０１Ａを透過して、再び折り畳み光学素子２１０７Ａ２に入射する（図３１参照）。

ダイクロイックミラー２３０２Ａで反射された光束ＬＢｂは、図３２に示されるように、折り畳み光学素子２１０７Ａ２に入射すると、２Ｈの光路長が付加されて折り畳み光学素子２１０７Ａ２から射出され、折り畳み光学素子２１０７Ａ１に入射する。

折り畳み光学素子２１０７Ａ１に入射した光束ＬＢｂは、２Ｈの光路長が付加されて折り畳み光学素子２１０７Ａ１から射出される。

折り畳み光学素子２１０７Ａ１から射出された光束ＬＢｂは、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ２１０８Ａによって、感光体ドラム２０３０ｂに向かう方向（＋Ｚ方向）に反射される。

このときの、ポリゴンミラー２１０４の回転中心から感光体ドラム２０３０ｂの表面までの光束ＬＢｂの光路長Ｌｙは、次の（８）式で示される（図３３参照）。

Ｌｙ＝３Ｐ／２＋４Ｈ＋Ｌ ……（８）

このように、ダイクロイック偏光ビームスプリッタと１／４波長板との間に２つの折り畳み光学素子が設けられていると、光束に４Ｈの光路長を付加することができる。すなわち、折り畳み光学素子が１つの場合よりも、長い光路をコンパクトに折り畳むことができる。

なお、この場合に、一例として図３４に示されるように、折り畳み光学素子２１０７Ａ１のミラー素子２１０７_２と折り畳み光学素子２１０７Ａ２のミラー素子２１０７_２とが一体化されていても良い。同様に、折り畳み光学素子２１０７Ａ１のミラー素子２１０７_３と折り畳み光学素子２１０７Ａ２のミラー素子２１０７_３とが一体化されていても良い。これにより、折り畳み光学素子２１０７Ａ１の偏光ビームスプリッタ２１０７_１と折り畳み光学素子２１０７Ａ２の偏光ビームスプリッタ２１０７_１とをＸ軸方向に関して接近させることが可能となる。２つの偏光ビームスプリッタ２１０７_１を接近させると、折り畳み光学素子２１０７Ａ１と折り畳み光学素子２１０７Ａ２からなる折り畳み光学系のＸ軸方向に関するサイズは小さくなるが、折り畳み光学系により付加される光路長（迂回光路長）は４Ｈのままで変わらない。従って、光路の折り畳み効率（一定の体積内に詰め込まれる光路の長さ）が向上することがわかる。また、ミラー素子の集約化によって、折り畳み光学系の生産効率も向上する。

また、一例として図３５に示されるように、折り畳み光学素子２１０７Ａ１の偏光ビームスプリッタ２１０７_１の傾斜方向と折り畳み光学素子２１０７Ａ２の偏光ビームスプリッタ２１０７_１の傾斜方向とが互いに異なっていても良い。

Ｘ軸方向に対して傾いた板状の透過光学素子は、厚さがあるために入射する光束を屈折させる。その屈折の度合は画角が高いほど大きくなるため、一般に板状の透過光学素子に走査光が入射すると像面上に走査線の曲がりとして現れる。このような傾いた板状の透過光学素子による走査線曲がりは、逆方向に傾いた別の板状の透過光学素子を追加することで軽減することができる。図３５では、２つの板状の偏光ビームスプリッタが、ＸＺ平面内でハの字を為すように配置されている。このような配置にすることにより、本来の折り畳み光学系の機能を損なうことなく、板状の偏光ビームスプリッタで生じる走査線曲がりを相殺することができる。但し、折り畳み光学系の偏光ビームスプリッタ以外にも板状の透過光学素子が存在する場合があるため、折り畳み光学系の偏光ビームスプリッタは上記「ハの字」配置に限られるものではない。

図３６（Ａ）には、折り畳み光学系を用いない場合の光路長の数値例が示されている。また、図３６（Ｂ）には、折り畳み光学系を用いた場合の光路長の数値例が示されている。一般的な光走査装置の走査範囲である約３００ｍｍに対して、許容限度内の像面湾曲や走査等速性を確保しようとすると、ポリゴンミラーの回転中心から結像位置までの光路長としては、約２８０ｍｍ以上が必要になる。従って、複数個の折り畳み光学素子を用いることによって、薄型の光走査装置を実現できることがわかる。

なお、図３６（Ａ）及び図３６（Ｂ）には、比較対象として２段光路（Ｄ＝３０）の場合の、ポリゴンミラーの回転中心から結像位置までの光路長が示されている。折り畳み光学素子が２個のときの光路長は、２段光路のときの光路長と同程度であることがわかる。また、２段光路においては、Ｄ＝３０ｍｍであっても、光学素子の大きさが加わるため、光走査装置の厚さは３０ｍｍを必ず超えることになる。一方、１段光路の場合は、光走査装置の厚さはＨと同程度になるため、２段光路と同等の光路長を確保しながら、光走査装置の厚さを大幅に小さくすることに成功していることがわかる。

また、４Ｈの光路長を付加する構成の変形例が図３７及び図３８に示されている。図３７における符号２３０３Ａは１／４波長板である。図３８における符号２３０４_１は偏光ビームスプリッタ、符号２３０４_２及び２３０４_３はミラー素子である。この場合は、２個の折り畳み光学素子を用いるときよりも、光学膜の枚数が減少し、光利用効率の低下を抑制することができる。すなわち、「光学膜の枚数を減らしつつ光路長を確保する」設計が可能となる。

また、上記実施形態では、折り畳み光学素子が板状部材を組み合わせた構造である場合について説明したが、これに限らず、例えば、図３９及び図４０に示されるように、２つの三角柱プリズムを組み合わせた構造であっても良い。さらに、三角柱プリズムと板状部材を組み合わせた構造であっても良い。

また、上記実施形態において、例えば、光束ＬＢａと光束ＬＢｂの光路長を異ならせる場合には、ダイクロイックミラー２３０２ＡのＸ軸方向に関する位置を調整すれば良い。

また、上記実施形態において、光走査装置２０１０に代えて、図４１に示されるように、感光体ドラム２０３０ａと感光体ドラム２０３０ｂを光走査する光走査装置２０１０Ａと、感光体ドラム２０３０ｃと感光体ドラム２０３０ｄを光走査する光走査装置２０１０Ｂとを用いても良い。

また、上記実施形態では、各ダイクロイック偏光ビームスプリッタが、波長６５５ｎｍの光束（光束ＬＢａ、光束ＬＢｄ）に対しては、偏光方向がＺ軸方向の光束を反射し、偏光方向がＹ軸方向の光束を透過させる特性が付与されている場合について説明したが、偏向器側走査レンズにおいて複屈折性により発生する不要光を考慮する必要がないときは、波長６５５ｎｍの光束（光束ＬＢａ、光束ＬＢｄ）に対しては、偏光方向に関係なく透過させる特性が付与されていても良い。

また、上記実施形態では、各光源が複数の発光部を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態において、前記ポリゴンミラー２１０４に代えて、ガルバノミラーやマイクロミラーを利用した光偏向器を用いても良い。

また、ミラー素子は、様々な入射角の光束が入射してきた場合においても、等しい偏光回転を与えることができるように、Ｙ軸方向の位置によって、偏光回転特性が異なっていても良い（図４２（Ａ）〜図４２（Ｃ）参照）。これは、ミラー素子の１／４波長板がフィルム状であるとき、Ｙ軸方向に関して厚さを変化させたものや、延伸強度及び延伸方向を場所によって異ならせて製造したもの等で実現できる。

なお、上記折り畳み光学素子は、光ディスク装置において光ピックアップの読み出し光を受光素子に導く光学系に用いることができる。また、偏光子と組み合わせた光アイソレータに用いることができる。

また、上記実施形態では、画像形成装置が４つの感光体ドラムを有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、画像形成装置が２つの感光体ドラムを有していても良い。また、画像形成装置が５つあるいは６つの感光体ドラムを有していても良い。

また、上記実施形態において、感光体ドラムから記録紙へのトナー画像の転写が、感光体ドラムから記録紙へ直接的に行われる直接転写方式であっても良い。

また、上記実施形態では、像担持体がドラム状の場合について説明したが、これに限らず、シート状やベルト状であっても良い。例えば、シート状の光導電性の感光体として酸化亜鉛紙を用いても良い。

なお、上記実施形態では、画像形成装置としてカラープリンタ２０００の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、光プロッタやデジタル複写装置であっても良い。

また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で転写対象物としての印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。

また、像担持体としてビームスポットの熱エネルギにより発色する発色媒体（ポジの印画紙）を用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により可視画像を直接、像担持体に形成することができる。

要するに、上記光走査装置２０１０を備えた画像形成装置であれば、結果として高コスト化を招くことなく、小型化を図ることが可能となる。

以上説明したように、本発明の光学素子によれば、光の光路を折り畳むのに適している。また、本発明の光走査装置によれば、走査精度を低下させることなく、小型化を図るのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、画像品質を低下させることなく、小型化を図るのに適している。

２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２１０４…ポリゴンミラー（光偏向器）、２１０５Ａ…偏向器側走査レンズ、２１０５Ｂ…偏向器側走査レンズ、２１０６ａ〜２１０６ｄ…像面側走査レンズ、２１０７Ａ…折り畳み光学素子（光学素子）、２１０７Ｂ…折り畳み光学素子（光学素子）、２１０７_１…偏光ビームスプリッタ、２１０７_２…ミラー素子、２１０７_３…ミラー素子、２１０８Ａ…ダイクロイック偏光ビームスプリッタ、２１０８Ｂ…ダイクロイック偏光ビームスプリッタ、２１０９Ａ…折返しミラー、２１０９Ｂ…折返しミラー、２３０１Ａ…１／４波長板、２３０１Ｂ…１／４波長板、２３０２Ａ…ダイクロイックミラー、２３０２Ｂ…ダイクロイックミラー、ＬＢａ…光束（第１の光束）、ＬＢｂ…光束（第２の光束）、ＬＢｃ…光束（第２の光束）、ＬＢｄ…光束（第１の光束）。

特開２０１０‐０２６４４０号公報 特開２００９‐２０５０９８号公報 特開２００９‐０６９１７８号公報 特開２００９‐０６３６１５号公報 特開２０１０‐０６１１１４号公報 特開２００９‐０６３７３９号公報 特開２００９‐０６９３９９号公報

Claims (14)

1. 入射光の偏光方向によって透過及び反射特性が異なり、第１の方向に対して傾斜した少なくとも１つの光学面と；
   前記第１の方向に直交する第２の方向に関して、前記少なくとも１つの光学面の一側に配置され、少なくとも１つの反射面を含み、前記少なくとも１つの光学面を介した前記入射光の偏光方向を９０°回転して反射する第１反射部と；
   前記第２の方向に関して、前記少なくとも１つの光学面の他側に配置され、少なくとも１つの反射面を含み、前記少なくとも１つの光学面を介した前記入射光の偏光方向を９０°回転して反射する第２反射部と；を有する光学素子。
2. 前記第１反射部及び前記第２反射部は、対向し、互いに平行に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
3. 前記第２の方向に関する前記第１反射部と前記第２反射部との間隔は、折り畳まれる光路の長さに応じて設定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。
4. 前記少なくとも１つの光学面は、前記第１の方向に沿って配置された複数の光学面であり、
   前記第１反射部及び前記第２反射部は、前記複数の光学面に対応する複数の反射面を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学素子。
5. 前記第１反射部における複数の反射面及び前記第２反射部における複数の反射面の少なくともいずれかは、一体化されていることを特徴とする請求項４に記載の光学素子。
6. 前記第１反射部及び前記第２反射部は、前記第１の方向及び前記第２の方向のいずれにも直交する第３の方向における前記入射光の入射位置によって偏光回転特性が異なることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学素子。
7. 前記少なくとも１つの光学面は、前記第１の方向に対して４５°傾斜していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学素子。
8. 複数の被走査面を主走査方向に光走査する光走査装置であって、
   互いに波長が異なる第１の光束と第２の光束を射出する照明系と；
   前記照明系からの前記第１の光束及び前記第２の光束を偏向する光偏向器と；
   前記光偏向器で偏向された前記第１の光束及び前記第２の光束を対応する被走査面に導く走査光学系と；を備え、
   該走査光学系は、前記光偏向器に近い順に配置された、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学素子、１／４波長板、及びダイクロイックミラーを含む光走査装置。
9. 前記走査光学系に入射する前記第１の光束は、第１の波長で第１の偏光方向の光束であり、前記第２の光束は、第２の波長で第２の偏光方向の光束であり、
   前記ダイクロイック偏光ビームスプリッタは、前記第１の波長でかつ前記第１の偏光方向の光束、及び前記第２の波長でかつ前記第２の偏光方向の光束を透過させ、前記第１の波長でかつ前記第２の偏光方向の光束、及び前記第２の波長でかつ前記第１の偏光方向の光束を反射する特性を有することを特徴とする請求項８に記載の光走査装置。
10. 前記ダイクロイックミラーは、前記第１の波長の光束を透過させ、前記第２の波長の光束を反射する特性を有することを特徴とする請求項９に記載の光走査装置。
11. 前記照明系は、前記第１の光束を射出する第１の光源と、前記第２の光束を射出する第２の光源と、前記第１の光源からの前記第１の光束と前記第２の光源からの前記第２の光束を略同一の光路に集約して射出する光路合成素子とを含むことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の光走査装置。
12. 前記走査光学系は走査レンズを含み、
    該走査レンズには、前記第１の光束及び前記第２の光束がいずれも入射することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の光走査装置。
13. 前記走査レンズは、ガラス製レンズであることを特徴とする請求項１２に記載の光走査装置。
14. 複数の像担持体と；
    前記複数の像担持体に対して画像情報に応じて変調された光を用いて光走査する請求項８〜１３のいずれか一項に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。

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