JP2014071221A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像品質を低下させることなく、低コスト化を図ることができる光走査装置を提供する。
【解決手段】 走査レンズ１５Ｂは、樹脂成型部材１５１及び複屈折膜１５２を有している。そして、Ｙ軸方向に関する複数位置において、複屈折膜１５２の主軸方位と樹脂成型部材１５１の主軸方位とが同一となるように設定されている。また、走査レンズ１５Ｂでの位相差δ０（−１８０°≦δ０≦＋１８０°）と樹脂成型部材１５１での位相差δ１（−１８０°≦δ１≦＋１８０°）は、｜δ０｜＜｜δ１｜の関係が満足されるように設定されている。この場合は、偏光分離素子における偏光分離特性が従来よりも向上し、ゴースト光の発生を従来よりも低減することができる。
【選択図】図１８

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、光により被走査面を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。

電子写真の画像記録では、レーザを用いた画像形成装置が広く用いられている。この画像形成装置は、感光性を有するドラム（以下では、「感光体ドラム」ともいう）、及び該感光体ドラムの表面に潜像（静電潜像）を形成する光走査装置などを備えている。

光走査装置は、レーザ光を射出する光源、該光源から射出されたレーザ光を偏向する光偏向器（例えば、ポリゴンミラー）、及び光偏向器で偏向されたレーザ光を感光体ドラムの表面に集光する走査光学系などを有している。

近年、画像形成装置において、カラー化、高速化が進み、感光性を有するドラムを複数（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は、感光体ドラムの数の増加に伴って大型化する傾向にあり、光走査装置を含め小型化が求められている。光走査装置の小型化には、光偏向器から各感光体ドラムに向かう複数のレーザ光の光路を部分的に重ね合わせること、及び複数のレーザ光に対して光学部材の共用化を図ることが有効である（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示されている装置では、画像品質を低下させることなく、低コスト化を図ることは困難であった。

本発明は、被走査面を光によって主走査方向に走査する光走査装置であって、光源装置と、前記光源装置からの光を偏向する光偏向器と、複屈折部材及び前記光偏向器で偏向された光を集光する樹脂成型部材を含み、前記光偏向器で偏向された光を前記被走査面に導光する走査光学系と、を備え、前記主走査方向に関する複数位置において、前記複屈折部材の主軸方位と前記樹脂成型部材の主軸方位とが同一であり、前記複屈折部材及び前記樹脂成型部材での位相差δ０（−１８０°≦δ０≦＋１８０°）、及び前記樹脂成型部材での位相差δ１（−１８０°≦δ１≦＋１８０°）を用い、｜δ０｜＜｜δ１｜である光走査装置である。

なお、本明細書では、複屈折材料における「進相軸」と「遅相軸」を総称して「主軸」と呼び、該主軸の所定の基準方向からの傾き角を「主軸方位」と呼ぶ。

本発明の光走査装置によれば、画像品質を低下させることなく、低コスト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示す図である。 光走査装置を説明するための図（その１）である。 光走査装置を説明するための図（その２）である。 光源ユニット１００Ａを説明するための図である。 光源ユニット１００Ａにおける光源を説明するための図（その１）である。 光源ユニット１００Ａにおける光源を説明するための図（その２）である。 光源ユニット１００Ｂを説明するための図である。 光源ユニット１００Ｂにおける光源を説明するための図（その１）である。 光源ユニット１００Ｂにおける光源を説明するための図（その２）である。 偏光分離素子１６Ａの作用を説明するための図である。 偏光分離素子１６Ｂの作用を説明するための図である。 図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）は、それぞれワイヤーグリッド素子を説明するための図である。 樹脂製の走査レンズによる楕円偏光化を説明するための図である。 本実施形態の走査レンズ１５Ｂを説明するための図である。 樹脂成型部材の主軸方位θとレンズ高さＨとの関係を説明するための図である。 樹脂成型部材のリタデーションＲ１とレンズ高さＨとの関係を説明するための図である。 走査レンズ１５Ｂに代えて、樹脂成型部材を用いたときの、ゴースト光強度Ｐｇとレンズ高さＨとの関係を説明するための図である。 複屈折膜を説明するための図である。 針状誘電体を説明するための図（その１）である。 針状誘電体を説明するための図（その２）である。 針状誘電体を説明するための図（その３）である。 複屈折膜のリタデーションＲ２とレンズ高さＨとの関係を説明するための図である。 複屈折膜の形成方法を説明するための図である。 走査レンズ１５ＢのリタデーションＲ０とレンズ高さＨとの関係を説明するための図である。 走査レンズ１５Ｂを用いたときの、ゴースト光強度Ｐｇとレンズ高さＨとの関係を説明するための図である。 複屈折膜の変形例１を説明するための図である。 変形例１の複屈折膜のリタデーションＲ２とレンズ高さＨとの関係を説明するための図である。 走査レンズ１５Ｂ＿１のリタデーションＲ０＿１とレンズ高さＨとの関係を説明するための図である。 走査レンズ１５Ｂ＿１を用いたときの、ゴースト光強度Ｐｇとレンズ高さＨとの関係を説明するための図である。 複屈折膜の変形例２を説明するための図である。 複屈折膜が樹脂成型部材の射出光学面に設けられる場合を説明するための図である。 複屈折膜が樹脂成型部材の入射光学面と射出光学面の両方に設けられる場合を説明するための図である。 光走査装置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２５に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るカラープリンタ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）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着ローラ２０５０、給紙コロ２０５４、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、増幅回路、アナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器などを有している。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、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、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、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、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。各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。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。

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、プリンタ制御装置２０９０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）に基づいて色毎に変調された光束により対応する帯電された感光体ドラムの表面をそれぞれ走査する。これにより、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。

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（図示省略）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枚ずつ取り出す。該記録紙は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出される。これにより、転写ベルト２０４０上のトナー画像が記録紙に転写される。トナー画像が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。トナーが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。

この光走査装置２０１０は、一例として図２及び図３に示されるように、２つの光源ユニット（１００Ａ、１００Ｂ）、２つのシリンドリカルレンズ（２２Ａ、２２Ｂ）、ポリゴンミラー１４、２つの走査レンズ（１５Ａ、１５Ｂ）、２つの偏光分離素子（１６Ａ、１６Ｂ）、２つの反射ミラー（１７Ａ、１７Ｂ）、４つの折り返しミラー（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）、４つの防塵ガラス（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ）、及び不図示の走査制御装置などを有している。

なお、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（回転軸方向）に沿った方向をＹ軸方向、ポリゴンミラー１４の回転軸に沿った方向をＺ軸方向として説明する。

また、以下では、便宜上、各光学部材における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。

２つの光源ユニット（１００Ａ、１００Ｂ）は、Ｘ軸方向に関して離れた位置に配置されている。

光源ユニット１００Ａは、一例として図４に示されるように、２つの光源（１１０ａ、１１０ｂ）、２つのコリメートレンズ（１１３ａ、１１３ｂ）、及び光合成素子１１４Ａなどを有している。

光源１１０ａは、該光源１１０ａを駆動する光源駆動回路を含む駆動用チップ１１１ａとともに回路基板１１２ａに実装されている。光源１１０ｂは、該光源１１０ｂを駆動する光源駆動回路を含む駆動用チップ１１１ｂとともに回路基板１１２ｂに実装されている。

光源１１０ａは、一例として図５に示されるように、１つの半導体レーザ１０１ａを含んでいる。該半導体レーザ１０１ａは、偏光方向がＺ軸方向に平行な直線偏光が射出されるように設置されている。なお、以下では、便宜上、偏光方向がＺ軸方向に平行な直線偏光を「縦偏光」という。そして、半導体レーザ１０１ａから射出される光束を光束ＬＢａと表記する。

ところで、半導体レーザ１０１ａの設置角度を調整する代わりに、半導体レーザ１０１ａと光合成素子１１４Ａとの間に、半導体レーザ１０１ａから射出された光束の偏光方向を縦偏光の方向にするための１／２波長板等の光学素子を配置しても良い。

光源１１０ｂは、一例として図６に示されるように、１つの半導体レーザ１０１ｂを含んでいる。該半導体レーザ１０１ｂは、偏光方向がＺ軸に直交する直線偏光が射出されるように設置されている。なお、以下では、便宜上、偏光方向がＺ軸に直交する直線偏光を「横偏光」という。そして、半導体レーザ１０１ｂから射出される光束を光束ＬＢｂと表記する。

ところで、半導体レーザ１０１ｂの設置角度を調整する代わりに、半導体レーザ１０１ｂと光合成素子１１４Ａとの間に、半導体レーザ１０１ｂから射出された光束の偏光方向を横偏光の方向にするための１／２波長板等の光学素子を配置しても良い。

ここでは、半導体レーザ１０１ａ及び半導体レーザ１０１ｂにおける各発光部のＺ軸方向に関する位置は同じである。

図４に戻り、コリメートレンズ１１３ａは、光源１１０ａからの光束ＬＢａの光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

コリメートレンズ１１３ｂは、光源１１０ｂからの光束ＬＢｂの光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

ここでは、コリメートレンズ１１３ａを介した光束ＬＢａの光路とコリメートレンズ１１３ｂを介した光束ＬＢｂの光路は、互いに直交している。

光合成素子１１４Ａは、コリメートレンズ１１３ａを介した光束ＬＢａ及びコリメートレンズ１１３ｂを介した光束ＬＢｂの光路上に配置されている。この光合成素子１１４Ａは、縦偏光を反射し、横偏光を透過させる面を有しており、光束ＬＢａと光束ＬＢｂを合成する。ここでは、光束ＬＢａの主光線と光束ＬＢｂの主光線は、Ｚ軸方向に関して重なっている。光合成素子１１４Ａから射出される光束ＬＢａと光束ＬＢｂが、光源ユニット１００Ａから射出される。

光源ユニット１００Ｂは、一例として図７に示されるように、２つの光源（１１０ｃ、１１０ｄ）、２つのコリメートレンズ（１１３ｃ、１１３ｄ）、及び光合成素子１１４Ｂなどを有している。

光源１１０ｃは、該光源１１０ｃを駆動する光源駆動回路を含む駆動用チップ１１１ｃとともに回路基板１１２ｃに実装されている。光源１１０ｄは、該光源１１０ｄを駆動する光源駆動回路を含む駆動用チップ１１１ｄとともに回路基板１１２ｄに実装されている。

光源１１０ｃは、一例として図８に示されるように、１つの半導体レーザ１０１ｃを含んでいる。該半導体レーザ１０１ｃは、横偏光が射出されるように設置されている。なお、半導体レーザ１０１ｃから射出される光束を光束ＬＢｃと表記する。

ところで、半導体レーザ１０１ｃの設置角度を調整する代わりに、半導体レーザ１０１ｃと光合成素子１１４Ｂとの間に、半導体レーザ１０１ｃから射出された光束の偏光方向を横偏光の方向にするための１／２波長板等の光学素子を配置しても良い。

光源１１０ｄは、一例として図９に示されるように、１つの半導体レーザ１０１ｄを含んでいる。該半導体レーザ１０１ｄは、縦偏光が射出されるように設置されている。なお、半導体レーザ１０１ｄから射出される光束を光束ＬＢｄと表記する。

ところで、半導体レーザ１０１ｄの設置角度を調整する代わりに、半導体レーザ１０１ｄと光合成素子１１４Ｂとの間に、半導体レーザ１０１ｄから射出された光束の偏光方向を縦偏光の方向にするための１／２波長板等の光学素子を配置しても良い。

ここでは、半導体レーザ１０１ｃ及び半導体レーザ１０１ｄにおける各発光部のＺ軸方向に関する位置は同じである。

図７に戻り、コリメートレンズ１１３ｃは、光源１１０ｃからの光束ＬＢｃの光路上に配置され、該光束ＬＢｃを略平行光とする。

コリメートレンズ１１３ｄは、光源１１０ｄからの光束ＬＢｄの光路上に配置され、該光束ＬＢｄを略平行光とする。

ここでは、コリメートレンズ１１３ｃを介した光束ＬＢｃの光路とコリメートレンズ１１３ｄを介した光束ＬＢｄの光路は、互いに直交している。

光合成素子１１４Ｂは、コリメートレンズ１１３ｃを介した光束ＬＢｃ及びコリメートレンズ１１３ｄを介した光束ＬＢｄの光路上に配置されている。この光合成素子１１４Ｂは、縦偏光を反射し、横偏光を透過させる面を有しており、光束ＬＢｃと光束ＬＢｄを合成する。ここでは、光束ＬＢｃの主光線と光束ＬＢｄの主光線は、Ｚ軸方向に関して重なっている。光合成素子１１４Ｂから射出される光束ＬＢｃと光束ＬＢｄが、光源ユニット１００Ｂから射出される。

図２に戻り、シリンドリカルレンズ２２Ａは、光源ユニット１００Ａから射出された光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂを、ポリゴンミラー１４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２２Ｂは、光源ユニット１００Ｂから射出された光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄを、ポリゴンミラー１４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

ポリゴンミラー１４は、一例として４面鏡を有し、各鏡面がそれぞれ偏向反射面となる。このポリゴンミラー１４は、Ｚ軸方向に平行な軸まわりに等速回転し、シリンドリカルレンズ２２Ａからの光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂ、シリンドリカルレンズ２２Ｂからの光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄを、Ｚ軸に直交する平面内で等角速度的に偏向する。

光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂはポリゴンミラー１４の−Ｘ側に偏向され、光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄはポリゴンミラー１４の＋Ｘ側に偏向される。

なお、ポリゴンミラー１４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。

図３に示されるように、走査レンズ１５Ａは、ポリゴンミラー１４の−Ｘ側であって、ポリゴンミラー１４で偏向された光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂの光路上に配置されている。

走査レンズ１５Ｂは、ポリゴンミラー１４の＋Ｘ側であって、ポリゴンミラー１４で偏向された光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄの光路上に配置されている。各走査レンズの詳細については後述する。

偏光分離素子１６Ａは、走査レンズ１５Ａの−Ｘ側であって、走査レンズ１５Ａから射出された光束の光路上に配置されている。

偏光分離素子１６Ｂは、走査レンズ１５Ｂの＋Ｘ側であって、走査レンズ１５Ｂから射出された光束の光路上に配置されている。

各偏光分離素子は、ワイヤーグリッドによって形成された偏光分離面を有している。該偏光分離面は、ワイヤーグリッドの線方向に平行な偏光成分を反射し、垂直な偏光成分を透過させる。ここでは、ワイヤーグリッドの線方向がＹ軸方向に平行となるように設定されており、各偏光分離素子は、縦偏光を透過させ横偏光を反射する。

そこで、偏光分離素子１６Ａは、光束ＬＢａを透過させ、光束ＬＢｂを−Ｚ方向に反射することで、光束ＬＢａと光束ＬＢｂを分離する（図１０参照）。

また、偏光分離素子１６Ｂは、光束ＬＢｄを透過させ、光束ＬＢｃを−Ｚ方向に反射することで、光束ＬＢｃと光束ＬＢｄを分離する（図１１参照）。

ワイヤーグリッドの構成の一例が図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）に示されている。ワイヤーグリッドは、板状の基体上に形成され、その格子ピッチが入射光の波長よりも小さい微細構造格子である。なお、図１２（Ｃ）は、図１２（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。

ワイヤーグリッドの格子ピッチは、一例として０．１５μｍ、「格子幅／格子ピッチ」であるデューティ（Ｄｕｔｙ）比は５０％、格子の深さは０．０５μｍなどが選定される。また、ワイヤーの素材はアルミニウム、銀、白金等の高導電性材料が選ばれる。また、基体としてはガラス、硬質プラスチック等の透明材料が選ばれる。

なお、偏光分離素子を透過もしくは反射した光束の光路上に、その透過軸が光束の偏光方向と一致している偏光子を追加しても良い。該偏光子により、ゴースト光の発生をさらに抑制できる。

図３に戻り、偏光分離素子１６Ａを透過した光束（ここでは、光束ＬＢａ）は、折り返しミラー１８ａと防塵ガラス１９ａを介して感光体ドラム２０３０ａの表面に照射される。

偏光分離素子１６Ａで−Ｚ方向に反射された光束（ここでは、光束ＬＢｂ）は、反射ミラー１７Ａで＋Ｘ方向に反射された後、折り返しミラー１８ｂと防塵ガラス１９ｂを介して感光体ドラム２０３０ｂの表面に照射される。

また、偏光分離素子１６Ｂで−Ｚ方向に反射された光束（ここでは、光束ＬＢｃ）は、反射ミラー１７Ｂで−Ｘ方向に反射された後、折り返しミラー１８ｃと防塵ガラス１９ｃを介して感光体ドラム２０３０ｃの表面に照射される。

偏光分離素子１６Ｂを透過した光束（ここでは、光束ＬＢｄ）は、折り返しミラー１８ｄと防塵ガラス１９ｄを介して感光体ドラム２０３０ｄの表面に照射される。

走査レンズ１５Ａと偏光分離素子１６Ａと折り返しミラー１８ａは、「Ｋステーション」の走査光学系である。走査レンズ１５Ａと偏光分離素子１６Ａと反射ミラー１７Ａと折り返しミラー１８ｂは、「Ｃステーション」の走査光学系である。すなわち、走査レンズ１５Ａと偏光分離素子１６Ａは、２つの画像形成ステーションで共用されている。

走査レンズ１５Ｂと偏光分離素子１６Ｂと反射ミラー１７Ｂと折り返しミラー１８ｃは、「Ｍステーション」の走査光学系である。走査レンズ１５Ｂと偏光分離素子１６Ｂと折り返しミラー１８ｄは、「Ｙステーション」の走査光学系である。すなわち、走査レンズ１５Ｂと偏光分離素子１６Ｂは、２つの画像形成ステーションで共用されている。

また、各折り返しミラーは、各画像形成ステーションでの光路長が互いに等しくなるように設けられている。

各感光体ドラム上の光スポットは、ポリゴンミラー１４の回転に伴って感光体ドラムの長手方向に移動する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」であり、感光体ドラムの回転方向が「副走査方向」である。

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。

走査制御装置は、ブラック画像情報に応じて光源１１０ａを駆動し、シアン画像情報に応じて光源１１０ｂを駆動し、マゼンタ画像情報に応じて光源１１０ｃを駆動し、イエロー画像情報に応じて光源１１０ｄを駆動する。

ところで、走査レンズとして、樹脂性の走査レンズ（以下、「樹脂走査レンズ」ともいう）が一般的に用いられている。樹脂走査レンズは、ガラス性の走査レンズに比べて、非球面形状への加工が容易で、所望の光学性能が得られやすく、更に安価に製造することができる。

但し、樹脂走査レンズは、複屈折を生じやすいという不都合がある。この場合、複屈折によって入射光の偏光状態が変化し、例えば直線偏光が楕円偏光に変化したり、偏光方向が回転したりする現象が生じる。

一例として、図１３には、ポリゴンミラーで偏向された縦偏光が、樹脂走査レンズから射出されるときに楕円偏光となる場合が示されている。この楕円偏光の程度は、樹脂走査レンズの材質、形状、及びφによって異なる。なお、φは、樹脂走査レンズから射出された光の進行方向とＸ軸方向とのなす角である。

ここでは、説明を分かりやすくするため、光の進行方向をｘ軸方向、ｘ軸方向及びポリゴンミラーの回転軸に沿った方向（Ｚ軸方向）のいずれにも直交する方向をｙ軸方向とするローカルな座標系を導入する。

複屈折材料における複屈折は、屈折率差、位相差δ、及び主軸方位θで表されることが多い。ここでは、走査レンズにおける複屈折の主軸方位θは、＋ｙ方向に対する時計回りの角度を正とする。但し、−１８０°≦θ≦１８０°である。位相差δについても、−１８０°≦δ≦１８０°とする。なお、この範囲を超えるときは、３６０×ｍ（ｍは任意の整数）を加算あるいは減算し、上記範囲内となるように調整する。

上記樹脂走査レンズの後段に偏光分離素子が設けられている場合に、該樹脂走査レンズで偏光状態が変化すると、偏光分離素子で所望の偏光分離を行うことができなくなる。例えば、図１３では、楕円偏光のｙ成分が偏光分離不良となる。この成分を以下では「ゴースト光」という。また、偏光分離素子に入射する光の光強度に対するゴースト光の光強度を単に「ゴースト光強度」ともいう。

次に、本実施形態における走査レンズ１５Ａ及び走査レンズ１５Ｂについて説明する。なお、走査レンズ１５Ａと走査レンズ１５Ｂは、同じ形状、同じ構造、及び同じ材質である。そこで、ここでは、代表として走査レンズ１５Ｂについて説明する。

なお、走査レンズ１５Ｂにおけるレンズ高さは、Ｙ軸方向に関する走査レンズ１５Ｂの中心を０とする。また、走査レンズ１５ＢのＹ軸方向における有効走査範囲は±５０ｍｍである。

走査レンズ１５Ｂは、一例として図１４に示されるように、樹脂成型部材１５１及び複屈折膜１５２を有している。

樹脂成型部材１５１は、溶融状態の透明な樹脂を金型のキャビティに注入し、所定の形状に成型したものであり、入射光学面及び射出光学面を有している。なお、入射光学面は、ポリゴンミラー１４で偏向された光束が入射する面であり、射出光学面は、入射光学面に入射した光束が偏光分離素子に向けて射出される面である。

樹脂成型部材１５１単体について、検光子回転法を用いて、主軸方位θ及びリタデーションＲ１を測定した。なお、測定に用いた光の波長λは６５５ｎｍである。

図１５には、樹脂成型部材１５１単体での主軸方位θとレンズ高さＨとの関係の測定結果が示されている。この場合は、主軸方位θは±４°以内に収まっている。ここでは、一例として走査レンズ複屈折測定装置（森田展弘、「走査レンズ複屈折測定装置の開発」、Ｒｉｃｏｈ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ、ＮＯＶＥＭＢＥＲ、２０００、Ｎｏ２６、ｐ．１１５−１２０参照）を用いて、主軸方位θを測定した。なお、主軸方位θの測定は、これに限定されるものではない。

図１６には、樹脂成型部材１５１単体でのリタデーションＲ１とレンズ高さＨとの関係の測定結果が示されている。リタデーションＲ１は中央付近で大きくなる傾向にあるが、１１０ｎｍ以内に収まっている。なお、リタデーションＲ１と樹脂成型部材１５１での位相差δ１は、測定波長λを用いて、Ｒ１／λ＝δ１／３６０、で表すことができる。

図１７には、走査レンズ１５Ｂに代えて、樹脂成型部材１５１単体を用いたときの、上記ゴースト光強度Ｐｇとレンズ高さＨとの関係の測定結果が示されている。ゴースト光強度Ｐｇは、主軸方位θ及び位相差δの大きさに依存する。

図１４に戻り、複屈折膜１５２は、樹脂成型部材１５１の入射光学面上に設けられている。

この複屈折膜１５２は、一例として図１８に示されるように、誘電体の微小な針状物（「針状誘電体」ともいう）を複数有している。なお、複屈折膜１５２を強拡大して観察したとき、複数の針状誘電体が個々に独立した状態で形成されていても良い（図１９参照）。すなわち、複屈折膜１５２は、必ずしも樹脂成型部材１５１の入射光学面の全面を覆っていなくても良い。

そして、該複数の針状誘電体は、Ｙ軸方向に関する複数位置において、主光線に直交する面に正射影したときの方向が樹脂成型部材１５１の主軸方位と同一である（図２０参照）。なお、この主光線に直交する面に正射影したときの針状誘電体の方向が、複屈折率膜１５２の主軸方位である。

また、複屈折膜１５２は、Ｙ軸方向に関する複数位置において、複屈折膜１５２での位相差が樹脂成型部材１５１での位相差と逆位相となるように、複屈折膜１５２の厚さ（図２１参照）又は複数の針状誘電体のチルト角（図２１参照）が設定されている。

図２２には、複屈折膜１５２のリタデーションＲ２とレンズ高さＨとの関係が示されている。リタデーションＲ２は、レンズ高さＨによらず、−６５ｎｍ程度となるように設計されている。

複屈折膜１５２は、一例として図２３に示されるように、いわゆる斜方蒸着法によって樹脂成型部材１５１の表面に形成することができる。

そして、樹脂成型部材１５１に向かう蒸着材料の進行方向がほぼ一様となるように、スリットが形成されているマスクが、蒸着源と樹脂成型部材１５１との間に配置されている。そして、樹脂成型部材１５１を、Ｙ軸方向に沿って往復移動させつつ、Ｘ軸まわりに回動させ、樹脂成型部材１５１の主軸方向に応じて、スリットを通過した蒸着材料の入射角をレンズ高さ毎に変化させる。

上記往復移動の回数、移動速度、針状誘電体の長さ及びチルト角は、必要とされる位相差の大きさに応じて設定される。なお、複屈折膜１５２のリタデーションＲ２は、レンズ高さＨによらず一定であるので、スリットを通過した蒸着材料の入射角以外は一定で良い。

複屈折膜１５２における誘電体としては、ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_３などの透明な無機材料を用いることができる。

図２４には、走査レンズ１５ＢのリタデーションＲ０とレンズ高さＨとの関係が示されている。樹脂成型部材１５１での位相差と複屈折膜１５２での位相差とが互いに逆特性の関係にあることから、Ｒ０はＲ１より小さい。従って、走査レンズ１５Ｂでの位相差δ０（−１８０°≦δ０≦＋１８０°）と樹脂成型部材１５１での位相差δ１（−１８０°≦δ１≦＋１８０°）は、｜δ０｜＜｜δ１｜の関係にある。

図２５には、走査レンズ１５Ｂを用いたときの、ゴースト光強度Ｐｇとレンズ高さＨとの関係の測定結果が示されている。走査レンズ１５Ｂにおける位相差δ０が樹脂成型部材１５１におけるδ１より小さいため、走査レンズ１５Ｂを用いたときのゴースト光強度Ｐｇは、樹脂成型部材１５１単体を用いたときのゴースト光強度Ｐｇよりも小さい。

そこで、光走査装置２０１０は、各感光体ドラムの表面に高品質の潜像を形成することができる。そして、その結果、カラープリンタ２０００は、高品質の画像を形成することができる。

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つの光源ユニット（１００Ａ、１００Ｂ）、２つのシリンドリカルレンズ（２２Ａ、２２Ｂ）、ポリゴンミラー１４、２つの走査レンズ（１５Ａ、１５Ｂ）、２つの偏光分離素子（１６Ａ、１６Ｂ）、２つの反射ミラー（１７Ａ、１７Ｂ）、４つの折り返しミラー（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）、及び不図示の走査制御装置などを有している。

各走査レンズは、樹脂成型部材１５１及び複屈折膜１５２を有している。そして、Ｙ軸方向に関する複数位置において、複屈折膜１５２の主軸方位と樹脂成型部材１５１の主軸方位とが同一となるように設定されている。また、各走査レンズは、走査レンズでの位相差δ０（−１８０°≦δ０≦＋１８０°）と樹脂成型部材１５１での位相差δ１（−１８０°≦δ１≦＋１８０°）が、｜δ０｜＜｜δ１｜の関係を満足するように設定されている。

この場合は、各偏光分離素子における偏光分離特性が従来よりも向上し、ゴースト光（ノイズ光）の発生を従来よりも低減することができる。

さらに、走査レンズとは別体で位相補償板を設けるのに比べ、組み付け時の位置合わせ工程が不要となる。

また、走査レンズと偏光分離素子が、２つの画像形成ステーションで共用されているため、小型化を図ることができる。

そこで、高コスト化及び大型化を招くことなく、ゴースト光の発生を安定的に抑制することができる。

また、被走査面でのいわゆるビーム太りの改善、及びシェーディング特性の改善を図ることができる。

従って、画像品質を低下させることなく、低コスト化を図ることが可能である。

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、高コスト化を招くことなく、小型で、高品質の画像を形成することができる。

なお、上記実施形態では、複屈折膜１５２のリタデーションＲ２が、レンズ高さＨによらず一定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い。

例えば、図２６に示される走査レンズ１５Ｂ＿１のように、レンズ高さＨによって針状誘電体の長さを異ならせても良い。

このとき、一例として図２７に示されるように、複屈折膜１５２のリタデーションＲ２を、樹脂成型部材１５１単体でのリタデーションＲ１（図１６参照）を打ち消すような値とすることができる。

図２８には、走査レンズ１５Ｂ＿１のリタデーションＲ０＿１とレンズ高さＨとの関係が示されている。樹脂成型部材１５１での位相差と複屈折膜１５２での位相差とが打ち消し合い、リタデーションＲ０＿１は上記リタデーションＲ０（図２４参照）よりも更に小さい。

図２９には、走査レンズ１５Ｂ＿１を用いたときの、ゴースト光強度Ｐｇとレンズ高さＨとの関係の測定結果が示されている。走査レンズ１５Ｂ＿１での位相差δ０が樹脂成型部材１５１での位相差δ１より小さいため、走査レンズ１５Ｂ＿１を用いたときのゴースト光強度Ｐｇは、樹脂成型部材１５１単体を用いたときのゴースト光強度Ｐｇ（図１７参照）よりも小さい。

また、上記実施形態では、複屈折膜１５２が、複数の針状誘電体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。一例として図３０に示されるように、複屈折膜１５２が、配向膜及び液晶層を有していても良い。配向膜の配向規制方向は、樹脂成型部材１５１の主軸方位に対し平行あるいは垂直である。

液晶材料としては、（１）液晶モノマを架橋して得られる高分子液晶、（２）液晶自体は低分子状態で、液晶分子の周囲を高分子でキュアして得られるスタビライズド液晶、を用いることができる。

いずれの場合も、配向膜上に、ディッピング法等により液晶材料を塗布する。これにより、液晶分子が配向される。その後、紫外線照射処理等により液晶材料を高分子化する。

ところで、走査レンズの光学面は曲面であるため、印刷法やスピンコーティング法での膜形成は困難であり、蒸着法やディッピング法が適している。配向膜もディッピング法で形成することが好ましい。

なお、ディッピング法を用いる場合、樹脂成型部材１５１の耐薬品性を高めるため、無機材料からなる誘電体膜等を下地層としても良い。

また、いわゆる光配向法を用いて配向処理を行っても良い。この場合、配向規制方向が、樹脂成型部材１５１の主軸方位に対し平行あるいは垂直となるように、紫外光の入射角をレンズ高さに応じて局所的に変化させながら照射する。これにより、所望の配向規制方向を得ることができる。

複屈折膜１５２に液晶を用いると、走査レンズの光学面が大面積化あるいは長尺化しても、製造コストを低く抑えることができる。

また、上記実施形態では、複屈折膜１５２が、樹脂成型部材１５１の入射光学面に設けら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い。複屈折膜１５２が、樹脂成型部材１５１の射出光学面に設けられても良いし（図３１参照）、複屈折膜１５２が、樹脂成型部材１５１の入射光学面と射出光学面の両方に設けられても良い（図３２参照）。

また、上記実施形態では、複屈折部材が樹脂成型部材と一体化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、複屈折部材及び樹脂成型部材が個別に設けられても良い。

また、上記実施形態では、Ｙ軸方向に関する少なくとも２つの位置において、複屈折膜１５２の主軸方位と樹脂成型部材１５１の主軸方位とが同一であれば良い。例えば、Ｙ軸方向に関する中央部と一の端部とにおいて、複屈折膜１５２の主軸方位と樹脂成型部材１５１の主軸方位とが同一であっても良い。

また、上記実施形態では、走査光学系が偏光分離素子を含む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３３に示されるように、走査光学系が偏光分離素子を含まなくても良い。この走査光学系では、前記走査レンズ１５に代えて、走査レンズ１５ａと走査レンズ１５ｂが用いられている。そして、走査レンズ１５ａ及び走査レンズ１５ｂは、いずれも前記走査レンズ１５と同様な樹脂成型部材と複屈折膜を有している。この場合は、各被走査面における主走査方向に関する位置毎のビーム特性の偏差（ばらつき）を抑制することができる。

また、上記実施形態では、各画像形成ステーションにおける走査光学系が１つの走査レンズ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、該走査光学系が複数の走査レンズを有していても良い。この場合は、最も肉厚の大きい走査レンズに対して複屈折膜１５２を設けるのが好ましい。

また、上記実施形態では、各光源が１つ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。例えば、各光源が複数の半導体レーザを有しても良い。また、各光源が複数の発光部を持つ半導体レーザアレイを有しても良い。

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画像形成装置について説明したが、これに限定されるものではなく、トナー像が記録紙に直接転写される画像形成装置であっても良い。

また、上記実施形態では、画像形成装置として４つの感光体ドラムを有するカラープリンタ２０００について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、２つの感光体ドラムを有するプリンタであっても良い。また、更に補助色を用いる多色カラープリンタであっても良い。

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。

また、上記実施形態では、光走査装置がプリンタに用いられる場合について説明したが、上記光走査装置は、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも好適である。

１４…ポリゴンミラー（光偏向器）、１５Ａ，１５Ｂ…走査レンズ、１６Ａ，１６Ｂ…偏光分離素子、１７Ａ，１７Ｂ…反射ミラー、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ…折り返しミラー、１９ａ〜１９ｄ…防塵ガラス、２２Ａ，２２Ｂ…シリンドリカルレンズ、１００Ａ，１００Ｂ…光源ユニット（光源装置）、１１０ａ〜１１０ｄ…光源、１５１…樹脂成型部材、１５２…複屈折膜（複屈折部材）、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２０１０…光走査装置。

特開昭６０−３２０１９号公報 特開平７−１４４４３４号公報

Claims (7)

1. 被走査面を光によって主走査方向に走査する光走査装置であって、
   光源装置と、
   前記光源装置からの光を偏向する光偏向器と、
   複屈折部材及び前記光偏向器で偏向された光を集光する樹脂成型部材を含み、前記光偏向器で偏向された光を前記被走査面に導光する走査光学系と、を備え、
   前記主走査方向に関する複数位置において、前記複屈折部材の主軸方位と前記樹脂成型部材の主軸方位とが同一であり、
   前記複屈折部材及び前記樹脂成型部材での位相差δ０（−１８０°≦δ０≦＋１８０°）、及び前記樹脂成型部材での位相差δ１（−１８０°≦δ１≦＋１８０°）を用い、｜δ０｜＜｜δ１｜である光走査装置。
2. 前記複屈折部材は、前記樹脂成型部材の表面上に設けられている複屈折膜であることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記複屈折膜は、複数の針状誘電体を有し、
   該複数の針状誘電体は、前記主走査方向に関する複数位置において、主光線に直交する面に正射影したときの方向が前記樹脂成型部材の主軸方位と同一であることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記複屈折膜は、前記主走査方向に関する複数位置において、該複屈折膜での位相差が前記樹脂成型部材での位相差と逆位相となるように、該複屈折膜の厚さ又は前記複数の針状誘電体のチルト角が設定されていることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
5. 前記複屈折膜は、配向膜と液晶層を有し、
   前記配向膜の配向規制方向は、前記樹脂成型部材の主軸方位に対し平行あるいは垂直であることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
6. 前記光源装置は、互いに偏光方向が直交する２つの光を射出し、
   前記走査光学系は、前記複屈折部材及び前記樹脂成型部材を通過した前記２つの光の光路上に配置された偏光分離素子を含む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走査装置。
7. 複数の像担持体と、
   前記複数の像担持体を光により走査する請求項１〜６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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