JP2012163638A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光走査の安定性を低下させることなく、光源の数を減らすことができる光走査装置を提供する。
【解決手段】 光束分割部材２２０３Ａは、偏光方向が互いに直交する２つの直線偏光の一方を透過させ、他方を反射する偏光分離面を有している。１／２波長板ＨＡは、光源２２００Ａと光束分割部材２２０３Ａとの間の光路上に配置されている。１／２波長板Ｈａは、光束分割部材２２０３Ａで分割された２つの光束のうち、−ｚ側の光束の光路上に配置されている。この場合は、ポリゴンミラーの上段で反射された光束が光源２２００Ａに戻り、光源２２００Ａで反射されても、ポリゴンミラーの下段に達するのを抑制することができる。また、ポリゴンミラーの下段で反射された光束が光源２２００Ａに戻り、光源２２００Ａで反射されても、ポリゴンミラーの上段に達するのを抑制することができる。
【選択図】図９

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、被走査面を光によって走査する光走査装置、及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。

レーザプリンタ、デジタル複写機、普通紙ファックス等の画像形成装置において、カラー化、高速化が進み、感光体ドラムを複数（通常は４つ）有するタンデム方式の画像形成装置が普及してきている。

タンデム方式の画像形成装置では、感光体ドラムの数に応じて光源及び光学部品の数が増加し、故障する確率の増大、リサイクル性の低下、コストアップという不都合があった。

例えば、特許文献１には、１個の光源からの光ビームでｎ個の光走査位置を光走査する光走査装置が開示されている。

また、特許文献２には、共通の光源からの光ビームを分割して偏向手段の異なる段の反射鏡に分割された光ビームを入射させる光束分割手段を備える光走査装置が開示されている。

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示されている光走査装置では、２段構成のポリゴンミラーの一方の段に向けた光束が反射されて戻ってくると、該戻り光は、光源で反射され、ポリゴンミラーの他方の段に向かうおそれがあった。

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、光走査の安定性を低下させることなく、光源の数を減らす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２の目的は、画像品質を低下させることなく、低価格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、少なくとも２つの被走査面を光によって個別に主走査方向に走査する光走査装置であって、光源と、前記光源からの光束の光路上に配置された１／２波長板と、偏光方向が互いに直交する２つの直線偏光の一方を透過させ、他方を反射する偏光分離面を有し、前記１／２波長板を介した光束を第１光束と第２光束とに分割する光束分割手段と、前記光束分割手段からの前記第１光束及び前記第２光束を偏向する光偏向器と、を備える光走査装置である。

これによれば、光走査の安定性を低下させることなく、光源の数を減らすことができる。

本発明は、第２の観点からすると、少なくとも２つの像担持体と、前記少なくとも２つの像担持体を画像データに応じて変調された光束により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、画像品質を低下させることなく、低価格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を説明するための図（その１）である。 図１における光走査装置を説明するための図（その２）である。 図１における光走査装置を説明するための図（その３）である。 図１における光走査装置を説明するための図（その４）である。 光源に含まれる面発光レーザアレイを説明するための図である。 面発光レーザアレイにおける複数の発光部の配列を説明するための図である。 光束分割部材の構成を説明するための図である。 偏向器前光学系Ａを説明するための図である。 入射光束、１／２波長板ＨＡ、偏光分離面の各特性の組み合わせ例を説明するための図である。 図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）は、それぞれ図１０における１番目の組み合わせを説明するための図であり、図１１（Ｅ）は、１／２波長板Ｈａの特性を説明するための図である。 図１２（Ａ）は光源２２００Ａから射出された光束の偏光状態を説明するための図であり、図１２（Ｂ）は１／２波長板ＨＡを通過した光束の偏光状態を説明するための図であり、図１２（Ｃ）は光束分割部材２２０３Ａの偏光分離面を透過した光束の偏光状態を説明するための図であり、図１２（Ｄ）は光束分割部材２２０３Ａの偏光分離面で反射された光束の偏光状態を説明するための図であり、図１２（Ｅ）は１／２波長板Ｈａを通過した光束の偏光状態を説明するための図である。 光束分割部材を用いた従来の走査光学系の不都合点を説明するための図である。 本実施形態の効果を説明するための図（その１）である。 本実施形態の効果を説明するための図（その２）である。 シェーディングを説明するための図である。 １／２波長板ＨＡと１／２波長板Ｈａと光束分割部材２２０３Ａの一体化を説明するための図（その１）である。 １／２波長板ＨＡと１／２波長板Ｈａと光束分割部材２２０３Ａの一体化を説明するための図（その２）である。 １／２波長板ＨＡと１／２波長板Ｈａと光束分割部材２２０３Ａの一体化を説明するための図（その３）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。 光走査装置の変形例２を説明するための図である。 光走査装置の変形例３を説明するための図である。 光走査装置の変形例４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１６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、定着装置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。

プリンタ制御装置２０９０は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、アナログデータをデジタルデータに変換するＡＤ変換回路などを有している。そして、プリンタ制御装置２０９０は、上位装置からの画像情報を光走査装置２０１０に送る。

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、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、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。

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、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。

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。

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、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。

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にはシアン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２０３３ｃに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｄ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。

イエロー、マゼンタ、シアン、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、定着装置２０５０に送られる。

定着装置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上に順次積み重ねられる。

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。

光走査装置２０１０は、一例として図２〜図５に示されるように、２つの光源（２２００Ａ、２２００Ｂ）、４つの１／２波長板（ＨＡ、ＨＢ、Ｈａ、Ｈｄ）、２つのカップリングレンズ（２２０１Ａ、２２０１Ｂ）、２つの開口板（２２０２Ａ、２２０２Ｂ）、２つの光束分割部材（２２０３Ａ、２２０３Ｂ）、４つのシリンドリカルレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ）、ポリゴンミラー２１０４、４つの第１走査レンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ）、８枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１０８ｃ、２１０８ｄ）、４つの第２走査レンズ（２１０７ａ、２１０７ｂ、２１０７ｃ、２１０７ｄ）、及び不図示の走査制御装置などを備えている。そして、これらは、光学ハウジング（図示省略）の所定位置に組み付けられている。

なお、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と光源２２００Ｂは、Ｘ軸方向に関して離れた位置に配置されている。

各光源は、いずれも、一例として図６に示されるように、同一基板上に３２個の発光部が２次元的に配列されている面発光レーザアレイ１００を有している。

３２個の発光部は、図７に示されるように、すべての発光部を副走査対応方向に伸びる仮想線上に正射影したときに、発光部間隔が等間隔ｄ１となるように配置されている。なお、本明細書では、「発光部間隔」とは２つの発光部の中心間距離をいう。

また、各発光部は、発振波長が７８０ｎｍ帯であり、直線偏光を射出する。

また、各光源は、面発光レーザアレイ１００から射出された光束の一部を分岐する分岐光学系、及び該分岐光学系で分岐された光束を受光する光量モニタ用の受光素子を有している。そして、走査制御装置は、該受光素子の出力信号に基づいて、各発光部の発光パワーを一定に保つためのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行う。

図２に戻り、１／２波長板ＨＡは、光源２２００Ａから射出された光束の光路上に配置されている。

１／２波長板ＨＢは、光源２２００Ｂから射出された光束の光路上に配置されている。

また、１／２波長板ＨＡ及び１／２波長板ＨＢは、光束の進行方向に直交する面に対して傾斜している。これにより、１／２波長板ＨＡ及び１／２波長板ＨＢの表面で反射された光が光源に戻るのを抑制することができる。

カップリングレンズ２２０１Ａは、１／２波長板ＨＡを通過した光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。カップリングレンズ２２０１Ｂは、１／２波長板ＨＢを通過した光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

開口板２２０２Ａは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１Ａを介した光束を整形する。開口板２２０２Ｂは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１Ｂを介した光束を整形する。

光束分割部材２２０３Ａは、開口板２２０２Ａの開口部を通過した光束の光路上に配置され、該光束を２つの光束に分割する。また、光束分割部材２２０３Ｂは、開口板２２０２Ｂの開口部を通過した光束の光路上に配置され、該光束を２つの光束に分割する。

各光束分割部材は、一例として図８に示されるように、入射光束に含まれる第１の偏光方向の直線偏光を透過させ、第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の直線偏光を−Ｚ方向に反射する偏光分離面と、該偏光分離面で反射された光束の光路上に偏光分離面に対して平行に配置された反射ミラー面とを有している。反射ミラー面に入射した光束は、偏光分離面を透過した光束の進行方向と同じ方向に反射される。すなわち、光束分割部材２２０３は、Ｚ軸方向に関して、入射光束を互いに平行な２つの光束に分割する。

１／２波長板Ｈａは、光束分割部材２２０３Ａから射出される２つの光束のうち−Ｚ側の光束の光路上に配置されている。

１／２波長板Ｈｄは、光束分割部材２２０３Ｂからの２つの光束のうち−Ｚ側の光束の光路上に配置されている。

シリンドリカルレンズ２２０４ａは、１／２波長板Ｈａを通過した光束の光路上に配置され、該光束を、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。

シリンドリカルレンズ２２０４ｂは、光束分割部材２２０３Ａからの２つの光束のうち＋Ｚ側の光束の光路上に配置され、該光束を、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。

シリンドリカルレンズ２２０４ｃは、光束分割部材２２０３Ｂからの２つの光束のうち＋Ｚ側の光束の光路上に配置され、該光束を、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。

シリンドリカルレンズ２２０４ｄは、１／２波長板Ｈｄを通過した光束の光路上に配置され、該光束を、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。

ここでは、便宜上、光源２２００Ａとポリゴンミラー２１０４との間の光路上に配置されている光学系を「偏向器前光学系Ａ」ともいい、光源２２００Ｂとポリゴンミラー２１０４との間の光路上に配置されている光学系を「偏向器前光学系Ｂ」ともいう。

ポリゴンミラー２１０４は、２段構造の４面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。そして、１段目（下段）の４面鏡ではシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束がそれぞれ偏向され、２段目（上段）の４面鏡ではシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束及びシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束がそれぞれ偏向されるように配置されている。なお、１段目の４面鏡及び２段目の４面鏡は、互いに位相が略４５°ずれて回転し、書き込み走査は１段目と２段目とで交互に行われる。

ここでは、シリンドリカルレンズ２２０４ａ及びシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束はポリゴンミラー２１０４の−Ｘ側に偏向され、シリンドリカルレンズ２２０４ｃ及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束はポリゴンミラー２１０４の＋Ｘ側に偏向される。

各第１走査レンズはそれぞれ、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って、対応する感光体ドラム面上で光スポットが主走査方向に等速で移動するようなパワーを有する非円弧面形状を有している。

第１走査レンズ２１０５ａ及び第１走査レンズ２１０５ｂは、ポリゴンミラー２１０４の−Ｘ側に配置され、第１走査レンズ２１０５ｃ及び第１走査レンズ２１０５ｄは、ポリゴンミラー２１０４の＋Ｘ側に配置されている。

そして、第１走査レンズ２１０５ａと第１走査レンズ２１０５ｂはＺ軸方向に積層され、第１走査レンズ２１０５ａは１段目の４面鏡に対向し、第１走査レンズ２１０５ｂは２段目の４面鏡に対向している。また、第１走査レンズ２１０５ｃと第１走査レンズ２１０５ｄはＺ軸方向に積層され、第１走査レンズ２１０５ｃは２段目の４面鏡に対向し、第１走査レンズ２１０５ｄは１段目の４面鏡に対向している。

そこで、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からの光束は、第１走査レンズ２１０５ａ、折り返しミラー２１０６ａ、第２走査レンズ２１０７ａ、及び折り返しミラー２１０８ａを介して、感光体ドラム２０３０ａ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。

また、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からの光束は、第１走査レンズ２１０５ｂ、折り返しミラー２１０６ｂ、第２走査レンズ２１０７ｂ、及び折り返しミラー２１０８ｂを介して、感光体ドラム２０３０ｂ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。

また、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束は、第１走査レンズ２１０５ｃ、折り返しミラー２１０６ｃ、第２走査レンズ２１０７ｃ、及び折り返しミラー２１０８ｃを介して、感光体ドラム２０３０ｃ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。

また、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束は、第１走査レンズ２１０５ｄ、折り返しミラー２１０６ｄ、第２走査レンズ２１０７ｄ、及び折り返しミラー２１０８ｄを介して、感光体ドラム２０３０ｄ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。

なお、各折り返しミラーは、ポリゴンミラー２１０４から各感光体ドラムに至る各光路長が互いに一致するとともに、各感光体ドラムにおける光束の入射位置及び入射角がいずれも互いに等しくなるように、それぞれ配置されている。

また、シリンドリカルレンズとそれに対応する第２走査レンズとにより、偏向点とそれに対応する感光体ドラム表面とを副走査方向に共役関係とする面倒れ補正光学系が構成されている。

ところで、各感光体ドラムにおける画像情報が書き込まれる主走査方向の走査領域は「有効走査領域」、「画像形成領域」、あるいは「有効画像領域」などと呼ばれている。

ポリゴンミラー２１０４と各感光体ドラムとの間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、第１走査レンズ２１０５ａと第２走査レンズ２１０７ａと２枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０８ａ）とからＫステーションの走査光学系が構成されている。また、第１走査レンズ２１０５ｂと第２走査レンズ２１０７ｂと２枚の折り返しミラー（２１０６ｂ、２１０８ｂ）とからＣステーションの走査光学系が構成されている。そして、第１走査レンズ２１０５ｃと第２走査レンズ２１０７ｃと２枚の折り返しミラー（２１０６ｃ、２１０８ｃ）とからＭステーションの走査光学系が構成されている。さらに、第１走査レンズ２１０５ｄと第２走査レンズ２１０７ｄと２枚の折り返しミラー（２１０６ｄ、２１０８ｄ）とからＹステーションの走査光学系が構成されている。

ここで、偏向器前光学系について説明する。なお、偏向器前光学系Ａと偏向器前光学系Ｂは、同じ構成を有しているため、代表として偏向器前光学系Ａについて説明する。

光源２２００Ａから射出される光束の偏光方向をθ、光束分割部材２２０３Ａにおける前記第１の偏光方向をγａ、前記第２の偏光方向をγｂ、１／２波長板ＨＡの進相軸方向をφ１、１／２波長板Ｈａの進相軸方向をφ２とする。

また、図９に示されるように、光源２２００Ａからポリゴンミラー２１０４に向かう方向を「ｘ方向」、光源２２００Ａにおける主走査対応方向を「ｙ方向」、副走査対応方向を「ｚ方向」とする。そして、偏光方向及び進相軸方向を、ｙｚ面内で、＋ｙ方向に対する反時計回りの角度で表すものとする。

光源２２００Ａからの光束は、１／２波長板ＨＡに入射し、偏光方向がθ’の直線偏光に変換される。θ’は、次の（１）式で表すことができる。

θ’＝−θ＋２×φ１ ……（１）

１／２波長板ＨＡを介した光束を光束分割部材２２０３Ａで光量が略等しい２つの光束に分割するには、偏光分離面を透過した光束の偏光方向（＝偏光分離面の透過軸）γａがθ’に対して±４５度の角度となるように設定する必要がある。つまり、次の（２）式が満足される必要がある。

θ’＝γａ±４５ ……（２）

上記（１）式と上記（２）式とから、次の（３）式が得られる。

φ１＝（θ＋γａ±４５°）／２ ……（３）

偏光分離面で反射された光束の偏光方向（＝偏光分離面の反射軸）γｂは、偏光分離面を透過した光束の偏光方向γａに直交するので、次の（４）式の関係が満足されている。

γｂ＝γａ±９０° ……（４）

θとφ１とγａとγｂの組み合わせ例が図１０に示されている。なお、θの値は、何度であっても良い。

また、１／２波長板Ｈａの進相軸方向φ２は、次の（５）式の関係が満足されている。

φ２＝γａ±４５° ……（５）

例えば、番号１の組み合わせは、θ＝９０°、φ１＝６７．５°、γａ＝９０°、γｂ＝０°である（図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）参照）。このとき、φ２は４５°とすることができる（図１１（Ｅ）参照）。

そして、光源２２００Ａから射出された光束Ｌ０の偏光状態が図１２（Ａ）に示され、１／２波長板ＨＡを通過した光束Ｌｈ１の偏光状態が図１２（Ｂ）に示されている。そして、偏光分離面を透過した光束Ｌ１の偏光状態が図１２（Ｃ）に示され、偏光分離面で反射された光束Ｌ２の偏光状態が図１２（Ｄ）に示されている。また、１／２波長板Ｈａを通過した光束Ｌｈ２の偏光状態が図１２（Ｅ）に示されている。

ところで、特許文献１及び特許文献２に開示されている光走査装置では、一例として図１３に示されるように、光源から射出され光ビーム分割手段の分離面（ハーフミラー）を透過した光束は、光偏向器の上段に入射する。光偏向器の上段で反射された光束が光ビーム分割手段に戻ってくると、該戻り光の一部は、光ビーム分割手段の分離面を透過して光源に入射する。該戻り光は、光源の表面で反射され、光ビーム分割手段に入射し、その一部は分離面で反射され、反射ミラーを介して光偏向器の下段に入射する。そこで、光偏向器の下段で偏向された光束で書込が行われているとき、該書込光束の光量が所望の光量に対して変化するおそれがあった。

本実施形態では、光源２２００Ａから射出され、ポリゴンミラー２１０４の下段の４面鏡で偏向された光束で書込が行われているとき、図１４に示されるように、光源２２００Ａからθ＝９０°の直線偏光Ｌ０が射出されると、１／２波長板ＨＡを通過した光束Ｌｈ１は偏光方向が４５°の直線偏光になる。そして、光束分割部材２２０３Ａの偏光分離面を透過した光束Ｌ１は偏光方向が９０°の直線偏光になる。なお、図１４では、開口板２２０２Ａ及びカップリングレンズ２２０１Ａの図示を省略している。

この光束Ｌ１がポリゴンミラー２１０４の上段の４面鏡で反射されて光束分割部材２２０３Ａに戻ってくると、該戻り光は偏光分離面を透過し、開口板２２０２Ａ及びカップリングレンズ２２０１Ａを介して１／２波長板ＨＡに入射する。

１／２波長板ＨＡに入射した戻り光は、偏光方向が４５°の直線偏光になり、光源２２００Ａに向かう。光源２２００Ａで反射された戻り光は、１／２波長板ＨＡで偏光方向が９０°の直線偏光になり、光束分割部材２２０３Ａの偏光分離面を透過し、ポリゴンミラー２１０４の上段に向かう。すなわち、光束Ｌ１の戻り光は、ポリゴンミラー２１０４の下段に到達することはない。

一方、光源２２００Ａから射出され、ポリゴンミラー２１０４の上段の４面鏡で偏向された光束で書込が行われているとき、図１５に示されるように、光源２２００Ａからθ＝９０°の直線偏光Ｌ０が射出されると、１／２波長板ＨＡを通過した光束Ｌｈ１は偏光方向が４５°の直線偏光になる。そして、光束分割部材２２０３Ａの偏光分離面で反射された光束Ｌ２は偏光方向が０°の直線偏光になる。この光束Ｌ２は１／２波長板Ｈａを通過すると偏光方向が９０°の直線偏光Ｌｈ２になる。なお、図１５では、開口板２２０２Ａ及びカップリングレンズ２２０１Ａの図示を省略している。

この光束Ｌｈ２がポリゴンミラー２１０４の下段の４面鏡で反射されて１／２波長板Ｈａに入射すると、該光束は１／２波長板Ｈａで偏光方向が０°の直線偏光になり、光束分割部材２２０３Ａに戻ってくる。該戻り光は反射ミラー面及び偏光分離面で反射され、開口板２２０２Ａ及びカップリングレンズ２２０１Ａを介して１／２波長板ＨＡに入射する。

１／２波長板ＨＡに入射した戻り光は、偏光方向が１３５°の直線偏光になり、光源２２００Ａに向かう。光源２２００Ａで反射された戻り光は、１／２波長板ＨＡで偏光方向が０°の直線偏光になり、光束分割部材２２０３Ａの偏光分離面で反射される。すなわち、光束Ｌｈ２の戻り光は、ポリゴンミラー２１０４の上段に到達することはない。

図１６には、光束Ｌ１の偏光方向及び光束Ｌｈ２の偏光方向が、いずれも９０°のときの、感光体ドラム２０３０ａ及び感光体ドラム２０３０ｂにおけるシェーディングが示されている。図１６における２つのシェーディングは、像高に対して略同等の傾向を示し、感光体ドラム間の光量偏差が２％以下に抑えられている。ここでの感光体ドラム間のシェーディングの差は、折り返しミラーの枚数、折り返し角度の差によるものである。そこで、感光体ドラム間のシェーディングの差を考慮する必要がある場合には、ポリゴンミラー２１０４に向かう複数の光束の偏光状態を同一とするのが好ましい。

ところで、一般的に、迷光の光量が書き込み光量の約２％以上になると画像上に視認できるほどの濃度差（画像異常）が現れるため、戻り光の光量は、書き込み光量に対して１％以下であれば許容することができる。

そして、φ１が上記（３）式から算出される角度に対して±５°の範囲内であれば、戻り光の光量を書き込み光量に対して１％以下とすることができる。すなわち、φ１の誤差として、±５°までは許容可能である。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置２０１０によると、２つの光源（２２００Ａ、２２００Ｂ）、偏向器前光学系Ａ、偏向器前光学系Ｂ、ポリゴンミラー２１０４、４つの走査光学系、及び走査制御装置などを備えている。

偏向器前光学系Ａは、１／２波長板ＨＡ、光束分割部材２２０３Ａ、１／２波長板Ｈａなどを有している。１／２波長板ＨＡは、光源２２００Ａと光束分割部材２２０３Ａとの間の光路上に配置され、１／２波長板Ｈａは、光束分割部材２２０３Ａで分割された２つの光束のうち、−Ｚ側の光束の光路上に配置されている。

この場合は、ポリゴンミラー２１０４の上段で反射された光束が光源２２００Ａに戻り、光源２２００Ａで反射されても、ポリゴンミラー２１０４の下段に達するのを抑制することができる。また、ポリゴンミラー２１０４の下段で反射された光束が光源２２００Ａに戻り、光源２２００Ａで反射されても、ポリゴンミラー２１０４の上段に達するのを抑制することができる。

偏向器前光学系Ｂは、１／２波長板ＨＢ、光束分割部材２２０３Ｂ、１／２波長板Ｈｄなどを有している。１／２波長板ＨＢは、光源２２００Ｂと光束分割部材２２０３Ｂとの間の光路上に配置され、１／２波長板Ｈｄは、光束分割部材２２０３Ｂで分割された２つの光束のうち、−Ｚ側の光束の光路上に配置されている。

この場合は、ポリゴンミラー２１０４の上段で反射された光束が光源２２００Ｂに戻り、光源２２００Ｂで反射されても、ポリゴンミラー２１０４の下段に達するのを抑制することができる。また、ポリゴンミラー２１０４の下段で反射された光束が光源２２００Ｂに戻り、光源２２００Ｂで反射されても、ポリゴンミラー２１０４の上段に達するのを抑制することができる。

そこで、光走査の安定性を低下させることなく、光源の数を減らすことができる。

また、各１／２波長板は、光束の進行方向に直交する面に対して傾斜して配置されている。これにより、各１／２波長板で反射された光が光源に戻るのを抑制することができる。

また、１／２波長板ＨＡと１／２波長板Ｈａは、互いに反対の向きに傾斜している。同様に、１／２波長板ＨＢと１／２波長板Ｈｄは、互いに反対の向きに傾斜している。そこで、収差の劣化を抑制することができる。

また、各偏向器前光学系からポリゴンミラー２１０４に向かう４つの光束の偏光状態を同一としているため、感光体ドラム間のシェーディングの差を小さくすることができる。

そして、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、低価格化を図ることができる。

なお、上記実施形態において、一例として図１７に示されるように、１／２波長板ＨＡと１／２波長板Ｈａと光束分割部材２２０３Ａとが一体化されても良い。このとき、一例として図１８及び図１９に示されるように、各１／２波長板で反射された光束が光源２２００Ａに戻らないように、該一体化された状態で傾斜させても良い。

同様に、１／２波長板ＨＢと１／２波長板Ｈｄと光束分割部材２２０３Ｂとが一体化されても良い。このとき、各１／２波長板で反射された光束が光源２２００Ｂに戻らないように、該一体化された状態で傾斜させても良い。

また、上記実施形態では、１／２波長板Ｈａが、光束分割部材２２０３Ａで分割された２つの光束のうち、−Ｚ側の光束の光路上に配置さ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、一例として図２０に示されるように、１／２波長板Ｈａが、光束分割部材２２０３Ａで分割された２つの光束のうち、＋Ｚ側の光束の光路上に配置されても良い。

また、上記実施形態において、光束分割部材２２０３Ａで分割された２つの光束のうち、＋Ｚ側の光束の光路上にも、進相軸方向がγａと等しい１／２波長板が配置されても良い。

また、上記実施形態において、一例として図２１に示されるように、前記１／２波長板Ｈａに代えて、第１の１／４波長板Ｑ１と第２の１／４波長板Ｑ２を用いても良い。ここでは、光束分割部材２２０３Ａで分割された２つの光束のうち、＋Ｚ側の光束の光路上に第１の１／４波長板Ｑ１が配置され、−Ｚ側の光束の光路上に第２の１／４波長板Ｑ２が配置されている。

このとき、第１の１／４波長板Ｑ１の進相軸方向をφ２ａ、第２の１／４波長板Ｑ２の進相軸方向をφ２ｂとすると、φ２ａ＝γａ＋４５°、かつφ２ｂ＝γａ−４５°、又は、φ２ａ＝γａ−４５°、かつφ２ｂ＝γａ＋４５°、の関係が満足されるように設定される。

それにより、各１／４波長板を通過してポリゴンミラー２１０４に向かう光束の偏光状態は、いずれも円偏光である。この場合であっても、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。

また、上記実施形態において、感光体ドラム間のシェーディングの差を考慮する必要がない場合は、前記１／２波長板Ｈａ及び前記１／２波長板Ｈｄはなくても良い。

また、上記実施形態では、光束分割手段は、入射光束を、副走査対応方向に関して離間している光束Ｌ１と光束Ｌ２とに分割する場合について説明したが、これに限定される物ではない。

一例として図２２には、光源２２００Ａから射出され、１／２波長板ＨＡを介した光束を、副走査対応方向に直交する面内で２つの光束Ｌ１と光束Ｌ２とに分割する光束分割手段２２０３Ａ’が示されている。この場合は、２つの光束Ｌ１と光束Ｌ２は、２つのミラー（Ｍａ、Ｍｂ）によってポリゴンミラー２１０４の同じ段（上段）の互いに異なる偏向反射面に向かう。そして、光源２２００Ｂは、光源２２００Ａの−Ｚ側に配置され、光源２２００Ｂから射出され１／２波長板ＨＢを介した光束は、光束分割手段２２０３Ａ’で２つの光束に分割され、該２つの光束は、上記２つの光束（Ｌ１、Ｌ２）とは異なる段（下段）の互いに異なる偏向反射面に向かう。

また、一例として図２３に示されるように、上記実施形態の光束分割手段を、入射光束が主走査対応方向に関して離間している２つの光束に分割されるように配置し、該２つの光束を、３つのミラー（Ｍａ１、Ｍａ２、Ｍｂ）などを用いてポリゴンミラー２１０４の同じ段（例えば、上段）の互いに異なる偏向反射面に入射しても良い。

また、上記実施形態では、トナー像が感光体ドラムから転写ベルトを介して記録紙に転写され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、記録紙に直接転写されても良い。

また、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、画像品質を低下させることなく、低価格化を図ることができる。

以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、光走査の安定性を低下させることなく、光源の数を減らすのに適している。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、低価格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〜２１０５ｄ…第１走査レンズ、２１０６ａ〜２１０６ｄ…折り返しミラー、２１０７ａ〜２１０７ｄ…第２走査レンズ、２１０８ａ〜２１０８ｄ……折り返しミラー、２２００Ａ，２２００Ｂ…光源、２２０１Ａ，２２０１Ｂ…カップリングレンズ、２２０３Ａ，２２０３Ｂ…光束分割部材、ＨＡ，ＨＢ…１／２波長板、Ｈａ，Ｈｄ…１／２波長板（偏光変換光学系）、Ｑ１，Ｑ２…１／４波長板（偏光変換光学系）。

特許第４４４５２３４号公報 特開２００８−１９１４３５号公報

Claims (8)

1. 少なくとも２つの被走査面を光によって個別に主走査方向に走査する光走査装置であって、
   光源と、
   前記光源からの光束の光路上に配置された１／２波長板と、
   偏光方向が互いに直交する２つの直線偏光の一方を透過させ、他方を反射する偏光分離面を有し、前記１／２波長板を介した光束を第１光束と第２光束とに分割する光束分割手段と、
   前記光束分割手段からの前記第１光束及び前記第２光束を偏向する光偏向器と、を備える光走査装置。
2. 前記光源から射出される光束は直線偏光であり、該光束の偏光方向θ、前記偏光分離面を透過した光束の偏光方向γａ、前記１／２波長板の進相軸方向φ１を用いて、
   φ１＝（θ＋γａ±４５°）／２の関係が満足されることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記偏光分離面を透過した光束の光路上、及び前記偏光分離面で反射された光束の光路上の少なくとも一方に配置され、前記偏光分離面を透過した光束と前記偏光分離面で反射された光束とを互いに同じ偏光状態とする偏光変換光学系を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
4. 前記偏光変換光学系は、前記偏光分離面を透過した光束の光路上に配置された第１の１／４波長板と、前記偏光分離面で反射された光束の光路上に配置された第２の１／４波長板を含み、
   前記第１の１／４波長板の進相軸方向φ２ａ、及び前記第２の１／４波長板の進相軸方向φ２ｂを用いて、φ２ａ＝γａ＋４５°、かつφ２ｂ＝γａ−４５°、又は、φ２ａ＝γａ−４５°、かつφ２ｂ＝γａ＋４５°、の関係が満足されることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
5. 前記偏光変換光学系は、前記偏光分離面を透過した光束の光路上、及び前記偏光分離面で反射された光束の光路上の一方に配置された第２の１／２波長板を含み、
   前記第２の１／２波長板の進相軸方向φ２を用いて、φ２＝γａ±４５°の関係が満足されることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
6. 前記光源からの光束の光路上に配置された１／２波長板、及び前記偏光変換光学系は、いずれも光束の進行方向に直交する面に対して傾斜しており、その傾斜の向きが互いに逆向きであることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の光走査装置。
7. 前記光束分割手段は、光束が入射する面及び光束が射出される面の少なくとも一方が、光束の進行方向に直交する面に対して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走査装置。
8. 少なくとも２つの像担持体と、
   前記少なくとも２つの像担持体を画像データに応じて変調された光束により走査する請求項１〜７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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