JP2013088592A - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 安定的に光源パワーを得ることができ、高品位な画像出力を維持しつつ、レイアウト性を向上することができる光走査装置および画像形成装置を得る。
【解決手段】 光源１と、光源１からの光束を偏向する偏向手段７と、光源からの光束を偏向手段の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像させる結像光学系５ａ，５ｂと、偏向手段により偏向された光束を主走査方向に走査する走査光学系８と、を備えた光走査装置において、光源から偏向手段への光路上に、光源からの光束を分割する光束分割手段４が配置され、結像光学系から偏向手段への光路上に、光源からの光束の偏光状態を変える平行平板状の光学素子１１ａ，１１ｂが配置されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に具備される光走査装置、及び、その光走査装置を備えたレーザプリンタ、レーザプロッタ、デジタル複写機、普通紙ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。

レーザプリンタ、レーザプロッタ、デジタル複写機、普通紙ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等で用いられる電子写真方式の画像形成装置においては、近年、カラー化や高速化が進み、像担持体である感光体を複数（通常は４つ）有するタンデム方式対応の画像形成装置が普及してきている。このタンデム方式の画像形成装置では、記録材を搬送する転写ベルト（または中間転写ベルト）に沿って例えば４つの感光体を並設し、各感光体を帯電手段で帯電した後、書込ユニットで各感光体上に潜像を形成し、各感光体上の潜像を現像手段の色の異なる現像剤（例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー）で各々現像して顕像化し、この各色の顕像を転写ベルトで搬送される記録材（または中間転写ベルト）に重ね合わせて転写し、カラー画像を形成する。

また、電子写真方式のカラー画像形成装置としては、感光体を１つのみ有し、色の数だけ感光体を回転して中間転写体に順次重ね合わせて転写し、中間転写体上にカラー画像を形成した後、記録材に一括して転写するという、所謂１ドラム−中間転写方式のものもあるが、この方式では、４色で１ドラムの場合、１枚の画像形成毎に感光体を４回転する必要が有り、タンデム方式に比べて生産性が劣る。

このようにタンデム方式の画像形成装置は、１ドラム−中間転写方式に比べて高速化を図ることができ、カラー画像形成の生産性を向上することができる。しかし、タンデム方式の画像形成装置の場合、光走査装置を用いた書込ユニットで複数の感光体に光書込みを行うために、どうしても光走査装置の光源数が増えてしまう（例えば感光体が４つの場合には、通常４つの光源が必要となる）。その結果、部品点数の増加、複数光源間の波長差に起因する色ずれ、コストアップ等の問題が生じてしまう。

また、書込ユニットの故障の原因として半導体レーザの劣化が挙げられている。よって、光源数が多くなると、故障の確率が増え、リサイクル性が劣化する。

そこで、光源からの１本の光束を光束分割手段で主走査方向にずらした２本の光束に分割し、１枚のポリゴンミラーで相異なる２本の被走査面を走査する構成の光走査装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術では、汎用されているポリゴンミラーを用いて、光源数を減らすことができ、複数光源間の波長差に起因する色ずれをなくすことができる。

しかし、このような従来技術では光束を分割するための素子が必要であるため、光路上に配置される光学部品の数が増えてレイアウト性が低下する。また、光束を分割する手段として偏光状態を利用する手段があるが、光束を分割する光学素子の周辺に、偏光状態を変えることのできる光学素子を必要とする。屈折力を持たない平行平板状の光学素子を光路中に配置すると、平行平板の内部反射に起因した光束の干渉が生じ、光学素子の透過率が変動してしまうため光量が安定しない。

本発明は、以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、安定的に光源パワーを得ることができ、高品位な画像出力を維持しつつ、レイアウト性を向上することができる光走査装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、光源と、光源からの光束を偏向する偏向手段と、光源からの光束を偏向手段の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像させる結像光学系と、偏向手段により偏向された光束を主走査方向に走査する走査光学系と、を備えた光走査装置において、光源から偏向手段への光路上に、光源からの光束を分割する光束分割手段が配置され、結像光学系から偏向手段への光路上に、光源からの光束の偏光状態を変える平行平板状の光学素子が配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、安定的に光源パワーを得ることができ、高品位な画像出力を維持しつつ、レイアウト性を向上することができる。

本発明にかかる光走査装置の実施の形態を示す概略斜視図である。 上記光走査装置の偏向手段前の光学系の光学配置図であって、（ａ）は主走査断面図、（ｂ）は副走査断面図である。 上記光走査装置の偏向手段前の光学系の光学配置図であって、（ａ）は副走査断面図、（ｂ）は上記光学系に含まれる平行平板状の第１光学素子と第２光学素子の傾きを示す拡大図である。 上記光学素子を通過する光束の面内反射を説明する図であって、（ａ）は光束が略平行光束、（ｂ）は光束が非平行光束（収束光束）、（ｃ）は光束が非平行光束（発散光束）、の場合である。 上記光走査装置を構成するシリンドリカルレンズの前後に配置したときの上記第１光学素子のサイズを説明する図であって、（ａ）はシリンドリカルレンズに入射するまでの略平行光束中に配置した場合、（ｂ）はシリンドリカルレンズから偏向手段までの収束光束中に配置した場合、である。 上記光走査装置を構成するカップリングレンズの前後に配置したときの上記第２光学素子のサイズを説明する図であって、（ａ）はカップリングレンズから光束分割手段までの略平行光束中に配置した場合、（ｂ）はカップリングレンズに入射するまでの発散光束中に配置した場合、である。 上記光走査装置の光源と上記第２光学素子の一体化を説明する図である。 上記光源と上記第２光学素子とを別体構造としたときの、（ａ）は上記光源から上記第２光学素子までのレイアウトの副走査断面図、（ｂ）は上記光源の光軸と垂直方向の断面図である。 上記光源から上記偏向手段までの主走査断面図であって、（ａ）はアパーチャを上記シリンドリカルレンズよりも上記光源側の光路中、（ｂ）はアパーチャを上記シリンドリカルレンズよりも上記偏向手段側の光路中、に配置した場合である。 本発明にかかる光走査装置の別の実施の形態を示す概略斜視図である。 図１０の光走査装置の偏向手段前の光学系の光学配置図であって、（ａ）は主走査断面図、（ｂ）は副走査断面図である。 本発明にかかる光走査装置のさらに別の実施の形態を示す概略斜視図である。 図１１の光走査装置の偏向手段前の光学系の光学配置図であって、（ａ）は主走査断面図、（ｂ）は副走査断面図である。 本発明にかかる画像形成装置の実施の形態を示す中央断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明にかかる光走査装置および画像形成装置の実施の形態について説明する。

先ず、本発明にかかる光走査装置について説明する。

［実施形態１］
図１は、本発明にかかる光走査装置の実施形態を示す概略斜視図である。同図において符号１は光源としての複数の発光点を有する半導体レーザアレイ、２（２ａ、２ｂ）は入射ミラー、３はカップリングレンズ、４は光束分割手段（偏向ビームスプリッタ）、５（５ａ、５ｂ）はシリンドリカルレンズ、６（６ａ、６ｂ）は開口絞り（アパーチャ）、７は偏向手段としての偏向器（例えば４つの偏向反射面を有するポリゴンミラー）、８は走査レンズ、９は光路折返し用のミラー、１０は被走査面としての感光体、１１（１１ａ、１１ｂ）は偏光状態を変えることのできる平行平板状の第１光学素子（λ／４板）、１２は偏光状態を変えることのできる平行平板状の第２光学素子（λ／４板）、をそれぞれ示している。

ここで、ポリゴンミラー７は、図示しない駆動機構により回転軸を軸として、図中の矢印方向に等角速度回転している。以下、半導体レーザアレイ１から出射された光束がポリゴンミラー７で偏向走査される方向を主走査方向とし、主走査方向と直交する方向を副走査方向とする。

半導体レーザアレイ１から射出された発散光束は、λ／４板１２を通過し、カップリングレンズ３により略平行光束に変換される。カップリングレンズ３を出た光束は、光束分割手段４に入射する。光束分割手段４に入射した共通の光源からの光束は、それぞれ２つに分割され、光束分割手段４を出射する光束は２本の光束となる。光束分割手段４から射出された２本の光束は、それぞれシリンドリカルレンズ５によりポリゴンミラー７の偏向反射面近傍にてそれぞれ主走査方向に長い線像に変換される。シリンドリカルレンズ５を通過して副走査方向に収束された光束中に、被走査面上（感光体１０の表面上）でのビーム径を安定させるためのアパーチャ６を配置する。アパーチャ６を通過した光束は、さらにλ／４板１１を通過してポリゴンミラー７の偏向反射面近傍で主走査方向に長い線像となる。

図２は、光走査装置の偏向手段前の光学系の光学配置図であって、（ａ）は主走査断面図、（ｂ）は副走査断面図である。

半導体レーザアレイ１から射出される光束のうち、ポリゴンミラー７での偏向方向に対して略ｐ偏光成分を持って射出される光束は、λ／４板１２を通過後に略円偏光状態となる。略円偏光状態の光束が偏光ビームスプリッタ４に入射すると、ｐ偏光成分は偏光ビームスプリッタ４を透過し、ｓ偏光成分は偏光ビームスプリッタ４の反射面で反射される。このように、半導体レーザアレイ１からの光束は、ｐ偏光の光束とｓ偏光の光束の２本の光束に分割され、それぞれポリゴンミラー７の偏向反射面に入射する。

ポリゴンミラー７が４面の偏向反射面を持つ場合、ポリゴンミラー７から半導体レーザアレイ１への戻り光束が発生する場合がある。そのため、偏光ビームスプリッタ４とポリゴンミラー７の間にλ／４板１１を配備し、半導体レーザアレイ１への戻り光束をカットする必要がある。半導体レーザアレイ１から射出される光束の偏光方向がポリゴンミラー７の偏向方向に対してｓ偏光その他の直線偏光状態である場合も、同様に光束を５０％ずつの反射光束と透過光束に分割することができ、かつ、戻り光束をカットすることができる。

なお、本実施形態では光源として半導体レーザアレイを用いることにより、半導体レーザアレイから射出される光束の偏光状態をポリゴンミラー７での偏向方向に対して略ｐ偏光状態としている。ここで、光源としてシングルビームの半導体レーザを用いる場合、半導体レーザから射出される光束の偏光状態が略ｓ偏光状態になることがある。この場合であっても、前述の半導体レーザアレイを用いたときと同様の光学配置とすることで、前述の効果を得ることができる。

ここで、偏光ビームスプリッタ４からシリンドリカルレンズ５の光路中にλ／４板１１を配備すると、λ／４板１１を配備するための光路長を確保する必要がある。その結果、光学系全体として光路長が延び、レイアウト性が悪化し、光走査装置が大型化する。一方、シリンドリカルレンズ５からポリゴンミラー７の偏向走査面までの光路の長さは、その他の光学特性によって設定するシリンドリカルレンズ５の焦点距離により決まるため、シリンドリカルレンズ５の焦点距離だけ距離を持たなければならない。そのため、図２（ｂ）に示すように、λ／４板１１をシリンドリカルレンズ５とポリゴンミラー７の間の光路中に配備することで、光学系全体の光路長を短くすることができ、レイアウト性を向上させることが可能となる。

また、アパーチャ６をハウジング２０と一体成形することにより、λ／４板１１の位置決めをアパーチャ６で行うことができる。その結果、λ／４板１１を単独でハウジング２０に位置決めをするよりも、アパーチャ６からλ／４板１１までの距離を近づけることが可能となり、より光路長を短くすることができ、レイアウト性を向上させることが可能となる。

図３は、平行平板状の光学素子の傾きを説明する図である。同図（ａ）は、半導体レーザアレイ１からポリゴンミラー７までの光路の副走査断面図であり、符号５０は、カップリングレンズ３の光軸に垂直な面を示している。

図３（ｂ）に示すように、面５０に対して半導体レーザアレイ１への戻り光束が発生しないように、λ／４板１１、及びλ／４板１２を、光束の進行方向の前後方向（紙面左右方向）に傾けておくことが望ましい。面５０に対するλ／４板１１の傾き角をθとした場合、λ／４板１２の傾き角θ’を面５０に対してθとは逆向きとなるように配備することにより、波面収差を低減することができる。また、λ／４板１２の傾き角θ’を−θとなるように配備することで、波面収差をさらに低減することができる。

なお、本実施形態においては、λ／４板１１，１２が副走査方向に傾き角θ及びθ’を有している。ただし、これに代えて、λ／４板１１，１２が主走査方向に傾き角を有する場合も、同様に波面収差を低減する効果が得られる。

図４は、平行平板状の光学素子を通過する光束の面内反射について説明する図である。同図（ａ）は、平行平板状のλ／４板１１を通過する光束が略平行光束である場合の面内反射を説明する図である。λ／４板１１に入射した光束は全て透過せず、射出面１１２で一部が反射され、反射された光束は入射面１１１で再度反射され、射出面１１２から射出する。一度も反射せずに透過した光束と、射出面１１２と入射面１１１で反射した後の光束の位相が等しい場合は強め合い、位相がπだけ異なる場合は弱め合う。光源の半導体レーザアレイ１は、注入電流により出力される光束の波長が変化し、かつ、媒質中の光路長は波長に依存する屈折率に比例する。そのため、注入電流を変化させていくと、半導体レーザアレイ１から射出される光束の波長が変化し、媒質の屈折率が変化し、位相が変化するため、干渉の影響で光量に揺らぎが生じる。この場合、理想的な注入電流対光出力の比例関係が崩れるため、好ましくない。

しかし、図４（ｂ）に示すように、光束が非平行光束中（収束光束中）に通過するようにλ／４板１１を配置することで、一度も反射せずに透過した光束と射出面１１２と入射面１１１で反射した後の光束は重なり合うことがないために、干渉を起こさない。また、同図（ｃ）に示すように、光束が非平行光束中（発散光束中）に通過するようにλ／４板１２を配置した場合でも、一度も反射せずに透過した光束と射出面１２２と入射面１２１で反射した後の光束も重なり合うことがなく、干渉を起こさない。そのため、光束が非平行光束中に通過するようにλ／４板１１を配置することで、注入電流を変化させてもλ／４板１１の透過率は変化せず、安定的に光量を確保できる。

図５は、λ／４板１１を通過する光束に対するλ／４板１１のサイズを説明する図である。同図（ａ）は、光束分割手段４から射出され、シリンドリカルレンズ５に入射するまでの略平行光束中にλ／４板１１を配置した場合のλ／４板１１のサイズを説明する図である。λ／４板１１は、光束幅よりも大きなサイズである必要がある。しかし、同図（ｂ）に示すように、シリンドリカルレンズ５から射出され、ポリゴンミラー７の偏向反射面までの収束光束中にλ／４板１１を配置することで、λ／４板１１を通過する光束の光束幅が狭まり、λ／４板１１の小型化が可能となる。

図６は、λ／４板１２を通過する光束に対するλ／４板１２のサイズを説明する図である。同図（ａ）は、半導体レーザアレイ１から射出された発散光束がカップリングレンズ３を通過し、略平行光束となり、光束分割手段４に入射するまでの略平行光束中にλ／４板１２を配置した場合のλ／４板１２のサイズを説明する図である。λ／４板１２は、光束幅よりも大きなサイズである必要がある。しかし、同図（ｂ）に示すように、半導体レーザアレイ１から射出され、カップリングレンズ３に入射するまでの発散光束中にλ／４板１２を配置することで、λ／４板１２を通過する光束の光束幅が狭まり、λ／４板１２の小型化が可能となる。

図７は、光源と第２光学素子の一体化を説明するための図である。同図に示すように、λ／４板１２は、半導体レーザアレイ１を覆うキャップ２１により保持されている。このように、半導体レーザアレイ１とλ／４板１２とをキャップ２１を介して一体化することで、λ／４板１２はさらに小型化が可能となる。また、キャップ２１を介して、半導体レーザアレイ１の位置や角度を調整することで、これらの調整の際に半導体レーザアレイ保持部材（不図示）が半導体レーザアレイ１のパッケージを直接掴むことがなく、半導体レーザアレイ１の劣化を防止することができる。

図８は、光源と第２光学素子とを別体構造としたときの例を説明する図である。同図（ａ）は、半導体レーザアレイ１とλ／４板１２までのレイアウトの副走査断面図である。同図（ｂ）は、半導体レーザアレイ１の光軸と垂直方向の断面図である。複数の発光点を有する半導体レーザアレイ１は、複数の発光点間の副走査方向の距離を調節するために、光軸を中心とした角度方向（γ方向）に回転させる。半導体レーザアレイ１とλ／４板１２を別体で構成することにより、半導体レーザアレイ１の位置及び角度、特に、γ方向の調節として、半導体レーザアレイ１の角度を所望の状態にする場合でも、λ／４板１２の光学軸が理想状態からずれることのない構成とすることができる。

図９は、光源から偏向手段までの主走査断面図である。同図（ａ）は、アパーチャ６をシリンドリカルレンズ５よりも半導体レーザアレイ１側の光路中に配置した場合の図である。アパーチャ６からポリゴンミラー７までの光路が長くなると、半導体レーザアレイ１の各発光点からの光束は、主走査方向に距離が生じる。同図（ｂ）は、アパーチャ６をシリンドリカルレンズ５とポリゴンミラー７の間の光路中に配置した図である。アパーチャ６からポリゴンミラー７までの光路が短くなると、半導体レーザアレイ１の各発光点からの光束は、主走査方向の距離が縮まる。主走査方向の光学特性の発光点間偏差が小さくなることで、被走査面上でのビームスポット径を安定的に保つことができる。また、副走査方向でも同様にポリゴンミラー７の偏向反射面での偏差が小さくなり、ポリゴンミラーの軸倒れやポリゴンミラーの受け部の倒れによる副走査方向のビームピッチばらつきを低減することができる。

以上説明した実施の形態によれば、λ／４板１１，１２を非平行光束中に配置することで、λ／４板１１，１２の面内反射の干渉による透過率の変動を抑制することができ、安定的に光源パワーを得ることができる。また、λ／４板１２を非平行光束中に配置することで、λ／４板１２の小型化とレイアウト性を向上することができる。さらに、λ／４板１１，１２を光束に垂直な面に対して非平行に配置することで、波面収差を低減することができる。さらにまた、半導体レーザアレイ１とλ／４板１２を一体化することで、λ／４板１２の小型化とレイアウト性を向上することができる。

［実施形態２］
図１０は、本発明にかかる光走査装置の別の実施形態を示す概略斜視図である。同図において符号１は光源としての半導体レーザアレイ、２は入射ミラー、３はカップリングレンズ、４は光束分割手段（偏向ビームスプリッタ）、５（５ａ、５ｂ）はシリンドリカルレンズ、６（６ａ、６ｂ）は開口絞り（アパーチャ）、７０は偏向手段としての偏向器（例えば６つの偏向反射面を有するポリゴンミラー）、８は走査レンズ、９は光路折返し用のミラー、１０は被走査面としての感光体、１３は偏光状態を変えることのできる平行平板状の第１光学素子（λ／２板）、１２は偏光状態を変えることのできる平行平板状の第２光学素子（λ／４板）、をそれぞれ示している。

半導体レーザアレイ１から出射した発散光束は、λ／４板１２を通過し、カップリングレンズ３により略平行光束に変換される。カップリングレンズ３を出た光束は、光束分割手段４に入射する。光束分割手段４に入射した共通の光源からの光束は、それぞれ２つに分割され、光束分割手段４を出射する光束は２本の光束となる。光束分割手段４から射出された２本の光束は、それぞれシリンドリカルレンズ５によりポリゴンミラー７０の偏向反射面近傍にてそれぞれ主走査方向に長い線像に変換される。シリンドリカルレンズ５を通過して副走査方向に収束された光束中に、被走査面上でのビーム径を安定させるためのアパーチャ６配置する。すなわち、シリンドリカルレンズ５からの光束は、アパーチャ６を通過してポリゴンミラー７０の偏向反射面近傍で主走査方向に長い線像となる。

ここで、アパーチャ６とポリゴンミラー７０の間の光路中、偏光状態によって反射率や透過率が変化する光学素子にとって不利な偏光状態の光束の光路上に、偏光状態が有利となるようにλ／２板１３を配備する。

図１１は、光走査装置の偏向手段（ポリゴンミラー７０）前の光学系の光学配置図であって、（ａ）は主走査断面図、（ｂ）は副走査断面図である。

図１１（ａ）において、半導体レーザアレイ１から射出される光束のうち、ポリゴンミラー７０での偏向方向に対して略ｐ偏光成分を持って射出される光束は、λ／４板１２を通過後に略円偏光状態となる。略円偏光状態の光束が偏光ビームスプリッタ４に入射すると、ｐ偏光成分は偏光ビームスプリッタ４を透過し、ｓ偏光成分は偏光ビームスプリッタ４の反射面で反射される。それぞれｐ偏光状態の光束とｓ偏光状態の光束の２本の光束に分割され、ｓ偏光状態の光束の光路中にのみλ／２板１３を配置してｐ偏光状態にし、ｐ偏光状態の光束をそれぞれポリゴンミラー７０の反射面に入射する。

本実施形態では、光源として半導体レーザアレイを用いることにより、半導体レーザアレイから射出される光束の偏光状態はポリゴンミラー７０での偏向方向に対して略ｐ偏光状態としている。なお、光源としてシングルビームの半導体レーザを用いる場合は、半導体レーザから射出される光束の偏光状態が略ｓ偏光状態にすることがある。この場合でも、前述した配置により前述同様の効果を得ることができる。

図１１（ｂ）において、偏光ビームスプリッタ４からシリンドリカルレンズ５の光路中にλ／４板１１を配備すると、光学素子を配備するための光路長を確保する必要がある。その結果、光学系全体として光路長が延び、レイアウト性が悪化し、光走査装置が大型化する。一方、シリンドリカルレンズ５からポリゴンミラー７０の偏向走査面までの光路の長さは、その他の光学特性によって設定するシリンドリカルレンズ５の焦点距離により決まる。その結果、シリンドリカルレンズ５の焦点距離だけ距離を持たなければならない。そのため、λ／２板１３をシリンドリカルレンズ５とポリゴンミラー７０の間の光路中に配備することで、光学系全体の光路長を短くすることができ、レイアウト性を向上させることが可能となる。

本実施形態では、６面ポリゴンミラーを用いたときに、戻り光束が発生しない入射角に設定しているため、戻り光束の影響を考慮しなくても良い。なお、４面ポリゴンミラーを用いた場合も、戻り光束を発生しないレイアウトにするか、もしくは、戻り光束が発生するタイミングで光源を発光させないようなシステム構成とすれば、本実施例の構成とすることができる。

以上説明した実施の形態によれば、偏向状態によって反射率や透過率が変化する光学素子にとって不利な偏向状態の光束の光路上に、偏向状態が有利になるようにλ／４板１３を配置することで、光源パワーのロスを低減することができる。その結果、安定的に光源パワーを得ることができる。

［実施形態３］
図１２は、本発明にかかる光走査装置のさらに別の実施形態を示す概略斜視図である。同図において、符号１は光源としての半導体レーザアレイ、３はカップリングレンズ、４０は光束分割手段（偏向ビームスプリッタ）、５（５ａ、５ｂ）はシリンドリカルレンズ、６１は開口絞り（アパーチャ）、７７は偏向手段としての偏向器（例えば、４つの偏向反射面を有しており、位相をπ／２異ならせて副走査方向に重ねた位相差ポリゴンミラー）、８は走査レンズ、９は光路折返し用のミラー、１０は被走査面としての感光体、１１は偏光状態を変えることのできる平行平板状の第１光学素子（λ／４板）、１２は偏光状態を変えることのできる平行平板状の第２光学素子（λ／４板）、をそれぞれ示している。

半導体レーザアレイ１から出射した発散光束は、λ／４板１２を通過し、カップリングレンズ３により略平行光束に変換される。カップリングレンズ３を出た光束は、光束分割手段４０に入射する。光束分割手段４０に入射した共通の光源からの光束は、それぞれ２つに分割され、光束分割手段４０を出射する光束は２本の光束となる。光束分割手段４０から射出された２本の光束は、それぞれシリンドリカルレンズ５によりポリゴンミラー７７の偏向反射面近傍にてそれぞれ主走査方向に長い線像に変換される。シリンドリカルレンズ５を通過して主走査方向に垂直な副走査方向に収束された光束中にλ／４板１１を配備し、λ／４板１１を通過した収束光束中に被走査面上でのビーム径を安定させるためのアパーチャ６１配置する。すなわち、アパーチャ６１を通過した光束は、位相差ポリゴンミラー７７の偏向反射面近傍で主走査方向に長い線像となる。

図１３は、本実施形態の光走査装置の偏向手段（位相差ポリゴンミラー７７）前の光学系の光学配置図であって、（ａ）は主走査断面図、（ｂ）は副走査断面図である。

図１３（ａ）において、偏向手段に位相差ポリゴンミラー７７を用いると、位相差ポリゴンミラー７７から半導体レーザアレイへの戻り光束が必ず生じる。そのため偏光ビームスプリッタ４０とポリゴンミラー７７の間にλ／４板１１を配備し、半導体レーザアレイ１への戻り光束をカットする必要がある。

図１３（ｂ）において、半導体レーザアレイ１から射出される光束は、位相差ポリゴンミラー７７の偏向方向に対して略ｐ偏光成分を持って射出され、略ｐ偏光状態の光束はλ／４板１２を通過後に略円偏光状態となる。略円偏光状態の光束が偏光ビームスプリッタ４０に入射すると、位相差ポリゴンミラー７７の偏向方向に対してｓ偏光成分は偏光ビームスプリッタ４０を透過し、ｐ偏光成分は偏光ビームスプリッタ４０の反射面で反射される。それぞれｓ偏光の光束とｐ偏光の光束の２本の光束に分割され、それぞれλ／４板１１と通過した後位相差ポリゴンミラー７７の反射面に入射する。λ／４板１１を配置することで、位相差ポリゴンミラー７７から半導体レーザアレイ１への戻り光束は、光束分割手段４０で半導体レーザアレイ１の配置されていない方向に射出される。

なお、本実施形態では光源として半導体レーザアレイを用いることにより、半導体レーザアレイから射出される光束の偏光状態は位相差ポリゴンミラー７７の偏向方向に対して略ｐ偏光状態としている。ここで、光源としてシングルビームの半導体レーザを用いる場合、半導体レーザから射出される光束の偏光状態が略ｓ偏光状態になることがある。この場合であっても、前述の半導体レーザアレイを用いたときと同様の光学配置することで、前述の効果を得ることができる。

また、偏光ビームスプリッタ４０からシリンドリカルレンズ５の光路中にλ／４板を配備すると、光学素子を配備するための光路長を確保する必要がある。その結果、光学系全体として光路長が延び、レイアウト性が悪化し、光走査装置が大型化する。一方、シリンドリカルレンズ５から位相差ポリゴンミラー７７の偏向走査面までの光路の長さは、その他の光学特性によって設定されるシリンドリカルレンズ５の焦点距離により決まる。その結果、シリンドリカルレンズ５の焦点距離だけ距離を持たなければならない。そこで、λ／４板１１をシリンドリカルレンズ５と位相差ポリゴンミラー７７の間の光路中に配備することで、光学系全体の光路長を短くすることができ、レイアウト性を向上させることが可能となる。

以上説明した実施の形態によれば、λ／４板１１をシリンドリカルレンズ５と位相差ポリゴンミラー７７の間の光路中に配置することで、レイアウト性を向上させることができる。

［実施形態４］
次に、本発明にかかる画像形成装置の実施の形態について説明をする。画像形成装置は、後述する各手段を備え、光書込装置としての光走査装置から像担持体である感光体に光書込みを行い、電子写真法により、感光体の表面上に静電潜像を形成する。

図１４は、本発明にかかる画像形成装置の実施の形態を示す中央断面図である。画像形成装置としてのレーザプリンタは、光走査装置９００、画像形成ステーション、転写ベルト９０６、給紙トレイ９０７、給紙コロ９０８、レジストローラ対９０９、定着ローラ９１０、排紙トレイ９１１、排紙ローラ９１２などを備えている。ここで、光走査装置９００は、先に説明した本発明に係る光走査装置である。

ここで、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応する４つの画像形成ステーションが転写ベルト９０６の移動方向に並列されている。各画像形成ステーションは、トナー色が異なるだけで、基本的には同一構成である。各画像形成ステーションからのイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像が転写ベルト９０６上にタイミングを合わせて順次転写され、重ね合わされてカラー（多色）画像が形成される。

画像形成ステーションは、感光体ドラム９０１と、感光体９０１の表面を高圧に帯電する帯電チャージャ９０２、光走査装置９００により記録された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラ９０３、現像ローラ９０３にトナーを補給するトナーカートリッジ９０４、感光体ドラム９０１の表面に残ったトナーを掻き取り備蓄するクリーニングケース９０５などで構成されている。感光体ドラム９０１は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム９０１の表面が被走査面である。感光体ドラム９０１は、紙面時計回りに回転し、この回転方向に沿って、帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、クリーニングケース９０５が配置されている。

光走査装置９００は、帯電チャージャ９０２で帯電された感光体ドラム９０１の表面を、上位装置（例えばパーソナルコンピュータ）からの画像情報に基づいて変調された光束により走査し、感光体ドラム９０１の表面に画像情報に対応した潜像を形成する。ここで形成された潜像は、感光体ドラム９０１の回転に伴って現像ローラ９０３の方向に移動する。

給紙トレイ９０７には記録紙が格納されている。この給紙トレイ９０７の近傍には給紙コロ９０８が配置されており、給紙コロ９０８は、記録紙を給紙トレイ９０７から１枚ずつ取り出してレジストローラ対９０９に搬送する。レジストローラ対９０９は、給紙コロ９０８によって取り出された記録紙を一旦保持するとともに、記録紙を感光体ドラム９０１の回転に合わせて感光体ドラム９０１と転写チャージャ（不図示）との間隙に向けて送り出す。

転写チャージャには、感光体ドラム９０１の表面のトナーを電気的に記録紙に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム９０１の表面のトナー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９１０に送られる。

定着ローラ９１０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９１２を介して排紙トレイ９１１に送られて、排紙トレイ９１１上に順次スタックされる。

感光体ドラム９０１の表面は、除電ユニット（不図示）により除電され、クリーニングユニット９０５により残留トナーが除去された後に、再度帯電チャージャ９０２に対向する位置に戻る。

以上説明した実施の形態によれば、光走査装置９００として本発明に係る光走査装置を用いることで、安定的に光源パワーを得ることができ、レイアウト性を向上すると共に、高品位な画像出力を維持することができる。

なお、以上説明した実施の形態は、４ステーション構成のフルカラータンデム方式の画像形成装置を例とするものであった。これに代えて、５ステーション以上のタンデム方式の画像形成装置や、モノクロ機においても、本発明の光走査装置を光書込装置として適用することで、前述の効果を得ることができる。

１ 光源
４ 光束分割手段
７ 偏向手段
８ 走査レンズ
１０ 感光体
１１ 第１光学素子
１２ 第２光学素子

特開２００８−２５７１６９号公報

Claims (11)

1. 光源と、
   前記光源からの光束を偏向する偏向手段と、
   前記光源からの光束を前記偏向手段の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像させる結像光学系と、
   前記偏向手段により偏向された光束を主走査方向に走査する走査光学系と、
   を備えた光走査装置において、
   前記光源から前記偏向手段への光路上に、前記光源からの光束を分割する光束分割手段が配置され、
   前記結像光学系から前記偏向手段への光路上に、前記光源からの光束の偏光状態を変える平行平板状の光学素子が配置されていることを特徴とする光走査装置。
2. 請求項１記載の光走査装置において、
   前記光源と前記光源から射出された光束を略平行光束とするカップリング光学系の間に偏光状態を変える平行平板状の別の光学素子が配置されていることを特徴とする光走査装置。
3. 請求項２記載の光走査装置において、
   前記光学素子と前記別の光学素子とが前記カップリング光学系の光軸に垂直な面に対して非平行に設置され、
   前記光学素子の光学面と前記別の光学素子の光学面とが前記垂直な面に対して逆方向に傾いて配置されていることを特徴とする光走査装置。
4. 請求項２または３記載の光走査装置において、
   前記光学素子と前記別の光学素子とが前記カップリング光学系の光軸に垂直な面に対して非平行に設置され、
   前記光学素子の光学面と前記別の光学素子との光学面が前記垂直な面に対して対称に傾いて配置されていることを特徴とする光走査装置。
5. 請求項２乃至４のいずれかに記載の光走査装置において、
   前記光源と前記別の光学素子とが一体であることを特徴とする光走査装置。
6. 請求項２乃至４のいずれかに記載の光走査装置において、
   前記光源は複数の発光点を有し、
   前記光源と前記別の光学素子とが別体で構成されていることを特徴とする光走査装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の光走査装置において、
   前記光源は複数の発光点を有し、
   前記結像光学系から前記偏向手段への光路上にアパーチャが配置されていることを特徴とする光走査装置。
8. 請求項７記載の光走査装置において、
   前記アパーチャがハウジングと一体成形されていることを特徴とする光走査装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の光走査装置において、
   前記光学素子と前記別の光学素子とは、略π／２の位相差を与える波長板であることを特徴とする光走査装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の光走査装置において、
    前記光束分割手段は、偏光状態により光束を分割することを特徴とする光走査装置。
11. 光書込装置から像担持体に光書込みを行い、電子写真法により、この像担持体上に静電潜像を形成する画像形成装置であって、
    前記光書込装置は、請求項１乃至１０のいずれかに記載の光走査装置であることを特徴とする画像形成装置。