JP4578361B2

JP4578361B2 - マルチビーム光走査装置

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Publication number: JP4578361B2
Application number: JP2005266012A
Authority: JP
Inventors: 貴志白石
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Priority date: 2005-03-16
Filing date: 2005-09-13
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2025-09-13
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Description

本発明は、レーザプリンタ、デジタル複写機等の画像形成装置に適用可能なマルチビーム光走査装置に関する。

従来、複数ビームの光路を合成する方式の中で、光学効率の低下を防ぐために、偏光の特性を以下のように利用する方式がある（特許文献１参照）。

２つのビームを合成する際に、片方のビームを長軸が入射光の偏光方向に対し４５度の角度を持つλ／２波長板を通して、２つのビームの偏光方向が互いに９０度の角度を持つようにした後、偏光ビームスプリッタ面により合成を行う。２つのビームの偏光方向の差による、光学系通過時の透過率に差が出ないよう、円偏光を出射させるλ／４波長板を通過させる。
特開２０００−０３５５４６号公報

しかしながら、従来の方式では、半導体レーザの接合面の光進行方向周りの角度に対する制約が多く、また、偏光ビームスプリッタの設置角度にも多くの制約があった。

例えば、光走査装置では、半導体レーザから放射されたビームの発散角を、ほぼ平行光となるように、発散角を低減、若しくは、平行、緩い収束光に変える第１のレンズと、この第１のレンズからの出射ビームを副走査方向に集光させるための、偏向器（ポリゴンミラー）と第１のレンズの間に設けられたシリンダレンズを持ち、このシリンダレンズを通過したビームを偏向器により偏向し、偏向されたビームを、結像光学系により、被走査面上に結像させつつ均一な速度で走査させる。ここで、副走査方向について偏向器上に集光させるのは、結像光学系により、偏向器の反射面と被走査面とを共役な関係とし、偏向面の面倒れによる像面でのビームの副走査方向位置のぱらつきを発生させないようにするためである。

同じ結像光学系の場合、主走査方向の像面（被走査面）でのビーム径は、偏向器上での主走査方向ビーム径に反比例し、副走査方向ビーム径は、偏向器上での副走査方向ビーム径に比例するという関係がある。偏向器上での副走査方向ビーム径は、シリンダレンズ上の副走査方向ビーム径（これは、偏向器上での主走査方向ビーム径に比例）に反比例し、かつ、シリンダレンズと偏向器との間の距離に比例するという関係がある。

ここで、偏光方向を所定の方向と定めると、半導体レーザの接合面方向が決まり、主走査、副走査方向の放射角が決まる。第１のレンズの位置を決めると、偏向器上での主走査方向ビーム径から、第１のレンズ上での主走査方向ビーム径が決まるため、第１のレンズの焦点距離が決まる。上記の値が決まると、第１のレンズからの出射ビームは平行光に近いため、シリンダレンズ上で副走査方向ビーム径がほぼ決まり、副走査方向像面ビーム径からシリンダレンズ位置が決まる。

このように、ある結像光学系において、偏光方向を決めてしまい、像面のビーム径を決めると、シリンダレンズの位置が決まってしまうが、これにより、実装上の制約が大きくなってしまう。

また、これとは別に、ＬＤアレイを使用する際には、感光体上でのビームピッチを所定の距離にするために、ＬＤアレイ接合面角度を調整するが、この場合には、偏光方向が任意の角度になり、偏光ビームスプリッタで高い光学効率を保つためには、複数のＬＤアレイの内の１つのＬＤアレイからの光が、偏光ビームスプリッタの偏光ビームスプリッタ反射面に対し、Ｐ波又はＳ波となって入射するように、偏光ビームスプリッタの角度を決める必要がある。

この角度が、副走査方向に対して大きいと、偏光ビームスプリッタに入射させる光線を副走査方向に対し、傾ける必要が出てきて、光学ユニットの副走査方向の厚みが大きくなってしまうという問題があった。例えば、偏光方向が４５度だけ主走査方向から傾いている場合、偏光ビームスプリッタ面で反射される光線を、偏光ビームスプリッタに入射させるまでの光学系の各素子は、偏向面から４５度傾いた直線上に配列され、そのため、光学ユニットの副走査方向の厚みが大きくなってしまう。

そのため、光源からの光線の、光軸に対する偏光方向又はその直交方向に制約をつけることなく光源を配置しても、光学効率を挙げることができるマルチビーム光走査装置が望まれている。

かかる課題を解決するために、本発明のマルチビーム光走査装置は、単一の光偏向装置と、それぞれが半導体レーザ素子でなる複数（但し３以上とする）の光源からの光線を上記光偏向装置に入射させる偏向前光学系と、上記光偏向装置からの各反射光線を光源毎の被走査面に結像させる偏向後光学系とを有し、上記偏向前光学系が、上記複数の光源からの光線のうち少なくとも３つの光線の光路を合成する偏光ビームスプリッタと、上記偏光ビームスプリッタの２つの入射面へのそれぞれの光線に対し、その偏光方向を変更し、偏光ビームスプリッタ面でＰ波及びＳ波とする偏光方向変更手段と、いずれかの上記光源からの光線を折り曲げて上記偏光ビームスプリッタ側へ進行させる、上記偏光方向変更手段より上流側に設けられた光路折曲手段を有し、上記偏光ビームスプリッタの２つの入射面の少なくとも一方の入射面には、傾き角が同じ２つの上記半導体レーザ素子から射出された２つの光線が入射され、これら２つの光線のうち一方が上記光路折曲手段によって進行方向が折曲されたものであり、他方がいずれの上記光路折曲手段を介さずに入射面に入射されたものであり、上記光路折曲手段には、直線偏光光である入射光と出射光との、Ｐ波及びＳ波の位相変化の差が、１８０度の整数倍にする処理が施されていることを特徴とする。

ここで、上記偏光方向変更手段が、上記偏光ビームスプリッタの２つの入射面へのそれぞれの光線に対し、その偏光方向を変更し、偏光ビームスプリッタ面でＰ波及びＳ波とする第１及び第２の１／２波長板であり、上記光路折曲手段が折り曲げミラーであり、上記折り曲げミラーは、直線偏光光である入射光と出射光との、Ｐ波及びＳ波の位相変化の差が、１８０度の整数倍にするような誘電体多層膜が反射面に設けられていることが好ましい。

本発明によれば、光源からの光線の、光軸に対する偏光方向又はその直交方向に制約をつけることなく光源を配置しても、光学効率を挙げることができる。

以下、図面を用いて、本発明によるマルチビーム光走査装置の好適な実施形態について説明する。

（Ａ）第１の実施形態
まず、本発明によるマルチビーム光走査装置の第１の実施形態を説明する。第１の実施形態のマルチビーム光走査装置は２ビーム光走査装置であり、その２ビーム光走査装置を含む画像形成装置は単色画像形成装置である。

図１は、第１の実施形態である２ビーム光走査装置が利用される単色画像形成装置を示している。図１は、単色画像形成装置の概略縦断面図である。

図１において、画像形成装置２００は、周知のレーザビームプリンタ方式の画像形成部２５０を有している。

画像形成部２５０は、後述する光走査装置２０１の折り曲げミラー２３３を介してレーザビームＬ１、Ｌ２が出射される位置に配置されている。

画像形成部２５０は、円筒ドラム状で、所定の方向に回転可能に形成され、画像に対応する静電潜像が形成される感光体ドラム２５８を有している。感光体ドラム２５８の周囲には、感光体ドラム２５８の表面に所定の電位を提供する帯電装置２６０、感光体ドラム２５８の表面に形成された静電潜像に対応する色が与えられているトナーを供給することで現像する現像装置２６２、感光体ドラム２５８に対向され、搬送ベルト２５２を介して搬送される記録媒体（用紙Ｐ）に感光体ドラム２５８上のトナー像を転写する転写装置２６４、転写装置２６４を介してトナー像が転写された後に感光体ドラム２５８上に残った残存トナーを除去するクリーナ２６６及び転写装置２６４を介してトナー像が転写された後の感光体ドラム２５８上に残った残存電位を除去する除電装置２６８が、感光体ドラム２５８の回転方向に沿って、順に、配置されている。

なお、光走査装置２０１の折り曲げミラー２３３により案内されるレーザビームＬ１及びＬ２は、帯電装置２６０と現像装置２６２との間に照射される。

感光体２５８の下方には、画像形成部２５０により形成された画像が転写されるための用紙Ｐを収容する用紙カセット２７０が配置されている。

用紙カセット２７０の一端であって、レジストローラ２７６に対向するローラ２５４に近接する側には、概ね半月状に形成され、用紙カセット２７０に収容されている用紙Ｐを最上部から１枚ずつ取り出す送り出しローラ２７２が配置されている。送り出しローラ２７２と感光体ドラム２５８との間には、カセット２７０から取り出された１枚の用紙Ｐの先端と感光体ドラム２５８に形成されたトナー像の先端とを整合させるためのレジストローラ２７６が配置されている。

転写装置２６４により感光体ドラム２５８に形成された画像が転写された用紙Ｐが搬送される方向には、用紙Ｐに転写されたトナー像を用紙Ｐに定着する定着装置２８４が配置されている。

図２は、図１に示した画像形成装置２００に利用される２ビーム光走査装置２０１を示している。図２は、折り曲げミラー２３３による折り返しを展開して示す概略平面図である。

図２において、２ビーム光走査装置２０１は、光源としての第１及び第２のレーザ素子２０３ａ及び２０３ｂから出射された２本のレーザビームを、所定の位置に配置された像面（感光体ドラム２５８）の所定の位置に向かって所定の線速度で偏向する偏向手段としてのただ１つの光偏向装置２０５を有している。

光偏向装置５と像面との間には、光偏向装置２０５の反射面により所定の方向に偏向された第１及び第２のレーザビームに所定の光学特性を与えるただ１枚の結像レンズ２３０が配置されている。なお、結像レンズ２３０と像面との間には、折り曲げミラー２３３（図１参照）や防塵ガラス２３９が配置されている。

光走査装置２０１の偏向前光学系は、第１及び第２のレーザ素子２０３ａ及び２０３ｂを含む１群の光源２０３を有している。

光源２０３の第１のレーザ２０３ａと光偏向装置２０５との間には、偏向前光学系としての有限焦点レンズ２０９ａ、絞り２１０ａ、偏光ビームスプリッタ２１２、及び、ハイブリッドシリンダレンズ２１１が配置されている。また、偏光ビームスプリッタ２１２の第１のレーザ２０３ａからのレーザビームＬ１が入射される面と異なる入射面の上流には、第２のレーザ２０３ｂ、有限焦点レンズ２０９ｂ及び絞り２１０ｂが配置されている。なお、副走査方向への集束機能を担うシリンダレンズは、図２に示すハイブリッドシリンダレンズ２１１に限定されず、偏光ビームスプリッタ２１２に至る前の別個の光路上にそれぞれ、１個ずつ設けるようにしても良い。

図３は、偏光ビームスプリッタ２１２の詳細構成を示す概略平面図である。

図３において、偏光ビームスプリッタ２１２は、偏光ビームスプリッタ本体１００と、第１のレーザ素子２０３ａからのレーザビームＬ１の入射面に設けられた第１の１／２波長板１０１ａと、第２のレーザ素子２０３ｂからのレーザビームＬ２の入射面に設けられた第２の１／２波長板１０１ｂと、出射面に設けられた第３の１／２波長板１０２とを有する。

第１の１／２波長板１０１ａ、第２の１／２波長板１０１ｂ及び第３の１／２波長板１０２は、デスクリート部品である板状の１／２波長板を偏光ビームスプリッタ本体１００に貼りつけたものであっても良く、また、蒸着処理若しくはコーティング処理により偏光ビームスプリッタ本体１００の該当する面に誘電体多層膜を形成させ、その誘電体多層膜に１／２波長板としての機能を担当させるようにしたものであっても良い。後者のものも、この明細書においては「１／２波長板」と呼ぶ（後述する「１／４波長板」についても同様である）。

上述した第１及び第２のレーザ素子（レーザダイオード）２０３ａ及び２０３ｂはそれぞれ、主走査方向から接合面角度が４５度だけ傾けられたものである。なお、この角度に限定されるものではなく、接合面の副走査方向からの傾きの絶対値が、副走査方向に対してほぼ同じ角度であれば良い（理由は後述する）。

第１の１／２波長板１０１ａは、図４に例示するように、その光学軸が主走査方向から２２．５度だけ傾けられたものであり、第２の１／２波長板１０１ｂは、図４に例示するように、その光学軸が主走査方向から６７．５度だけ傾けられたものである。第３の１／２波長板１０２は、その光学軸が主走査方向から２２．５度だけ傾けられたものである。

従って、この第１の実施形態の偏光ビームスプリッタ２１２においては、第１及び第２のレーザ素子２０３ａ及び２０３ｂからのレーザビームＬ１、Ｌ２は、対応する第１又は第２の１／２波長板１０１ａ又は１０１ｂを通過することにより、それぞれ、Ｓ波、Ｐ波となって、偏光ビームスプリッタ面に到達する。この偏光ビームスプリッタ面で合成されたレーザビームは、第３の１／２波長板１０２を通過することにより、図４に示すように、偏光方向が±４５度となった状態で射出され、ハイブリッドシリンダレンズ２１１を通過した後、偏向器２０５に入射される。

偏光ビームスプリッタ２１２の２つの入射面に１／２波長板１０１ａ及び１０１ｂを設けたのは、第１及び第２のレーザ素子２０３ａ及び２０３ｂの光軸に対する結合部方向に制約を付けることなく光学効率を上げるためであり、また、偏光ビームスプリッタ２１２の出射面に１／２波長板１０２を設けたのは、偏向時に、２個レーザビームに光量むらが発生することを防ぐためである。以下では、かかる理由を詳述する。

偏光ビームスプリッタ２１２のビームスプリッタ面での透過率、反射率を最大にするためには、偏光ビームスプリッタ面への入射光は、直線偏光のＰ波又はＳ波とする必要がある。１つの入射面に関しては、偏光ビームスプリッタ面上で、Ｓ波となる偏光方向と、入射光の偏光方向の中間の角度（上述した６７．５度に限定されない）に光学軸がくるように第１の１／２波長板１０１ａを設け、もう１方の入射面に関しては、偏光ビームスプリッタ面上で、Ｐ波となる偏光方向と、入射光の偏光方向の中間の角度（上述した２２．５度に限定されない）に光学軸がくるように第２の１／２波長板１０１ｂを設ける。

このようにして合成されたレーザビームは、ビームスプリッタ面に対し、Ｐ波成分とＳ波成分に分かれているが、偏光ビームスプリッタ２１２が光軸周りに４５度傾いている場合の他は、偏向後光学系での透過率が異なってきてしまい、光線毎の光量分布が異なってきてしまうことになってしまう。

これは、図５に示すように、偏向後光学系に、偏向されたレーザビームが入射する際に、偏向角が大きくなるほど、光学部品の面に対する光線の入射角が大きくなって入射し、Ｐ波とＳ波の透過率の角度依存性が異なってきてしまうためである。

これを防ぐために、偏光ビームスプリッタ２１２の出射面に、第３の１／２波長板１０２を設けて、偏光方向を主走査方向に対して４５度だけ傾け、透過率を、Ｓ波とＰ波の中間の値にする。図５に示すように、透過率は、４５度だけ偏光角が傾いたレーザビームについては、ほぼＰ波とＳ波の平均値となって、透過率変動を抑えることができる。

なお、Ｐ波とＳ波の透過率の角度依存性を抑制するために設けた第３の１／２波長板１０２に代えて、偏光ビームスプリッタ２１２の出射面に、１／４波長板を設けて、偏光ビームスプリッタ２１２から円偏光の合成レーザビームを出射するようにしても良い。円偏光のレーザビームは、平均的に見れば、Ｐ波成分とＳ波成分とがほぼ等しく、Ｐ波とＳ波の透過率の角度依存性を抑制することができる。

以上のような偏光ビームスプリッタ２１２の機能を有効に発揮させるためには、第１及び第２のレーザ素子（レーザダイオード）２０３ａ及び２０３ｂの設置の仕方も問題となる。偏光ビームスプリッタ２１２への入射光の偏光方向は、１／２波長板１０１ａ及び１０１ｂを設けたことにより、任意の傾きを持って良いことになるが、レーザ素子の場合、偏光方向の平行方向に放射角が小さくなっている。このため、ビーム径等の光学特性を同じにするには、放射角の小さい方向の副走査方向に対する角度を合わせる必要があり、レーザ素子の接合面の副走査方向からの傾きの絶対値が、副走査方向に対してほぼ同じ角度にすれば良い。

第１の実施形態のマルチビーム光走査装置によれば、偏光ビームスプリッタの２つの入射面にそれぞれ１／２波長板を設けたので、レーザ素子の光軸に対する接合部方向に制約をつけることなく、光学特性を向上させることができる。また、偏光ビームスプリッタの出射面に１／２波長板若しくは１／４波長板を設けたので、偏向時に、２レーザビーム間での光量むらが発生することを抑えることができる。

（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明によるマルチビーム光走査装置の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態のマルチビーム光走査装置は４ビーム光走査装置であり、その４ビーム光走査装置を含む画像形成装置はカラー画像形成装置である。

図６は、第２の実施形態である４ビーム光走査装置が利用されるカラー画像形成装置を示している。図６は、第２の実施形態のカラー用画像形成装置の概略縦断面図である。

なお、この種のカラー画像形成装置では、通常、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）及びＢ（ブラック）の各色成分ごとに色分解された４種類の画像データと、Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢのそれぞれに対応して各色成分ごとに画像を形成するさまざまな装置が４組利用されることから、各参照符号に、Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢを付加することで色成分ごとの画像データとそれぞれに対応する装置を識別することとする。

図６に示すように、画像形成装置３００は、色分解された色成分毎に画像を形成する第１〜第４の画像形成部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ及び５０Ｂを有している。

それぞれの画像形成部５０（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）は、図７及び図８を用いて詳述するマルチビーム光走査装置１の第１の折り曲げミラー３３Ｂ及び第３の折り曲げミラー３７Ｙ、３７Ｍ及び３７Ｃにより各色成分の画像情報を光走査するためのレーザビームＬ（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）が出射される位置のそれぞれに対応する光走査装置１の下方に、画像形成部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ及び５０Ｂの順で配置されている。

各画像形成部５０（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）の下方には、それぞれの画像形成部５０（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）を介して形成された画像を転写される転写材を搬送する搬送ベルト５２が配置されている。

搬送ベルト５２は、図示しないモータにより、矢印の方向に回転されるベルト駆動ローラ５６ならびにテンションローラ５４に掛け渡され、ベルト駆動ローラ５６が回転される方向に所定の速度で回転される。

各画像形成部５０（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）は、矢印方向に回転可能な円筒状に形成され、光走査装置１により露光された画像に対応する静電潜像が形成される感光体ドラム５８Ｙ、５８Ｍ、５８Ｃ及び５８Ｂを有している。

各感光体ドラム５８（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）の周囲には、各感光体ドラム５８（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）表面に所定の電位を提供する帯電装置６０（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）、各感光体ドラム５８（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）の表面に形成された静電潜像に対応する色が与えられているトナーを供給することで現像する現像装置６２（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）、各感光体ドラム５８（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）との間に搬送ベルト５２を介在させた状態で搬送ベルト５２の背面から各感光体ドラム５８（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）に対向され、搬送ベルト５２により搬送される記録媒体すなわち記録用紙Ｐに、各感光体ドラム５８（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）のトナー像を転写する転写装置６４（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）、各転写装置６４（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）による用紙Ｐへのトナー像の転写の際に転写されなかった感光体ドラム５８（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）上の残存トナーを除去するクリーナ６６（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）並びに各転写装置６４（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）によるトナー像の転写後に感光体ドラム５８（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）上に残った残存電位を除去する除電装置６８（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）が、各感光体ドラム５８（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）が回転される方向に沿って、順に、配置されている。

搬送ベルト５２の下方には、各画像形成部５０（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）により形成された画像が転写される記録用紙Ｐを収容している用紙カセット７０が配置されている。

用紙カセット７０の一端であって、テンションローラ５４に近接する側には、おおむね半月状に形成され、用紙カセット７０に収容されている用紙Ｐを最上部から１枚ずつ取り出す送り出しローラ７２が配置されている。

送り出しローラ７２とテンションローラ５４の間には、カセット７０から取り出された１枚の用紙Ｐの先端と画像形成部５０Ｂ（黒）の感光体ドラム５８Ｂに形成されたトナー像の先端を整合させるためのレジストローラ７４が配置されている。

レジストローラ７４と第１の画像形成部５０Ｙの間のテンションローラ５４の近傍であって、実質的に、テンションローラ５４と搬送ベルト５２が接する位置に対応する搬送ベルト５２の外周上に対向される位置には、レジストローラ７４により所定のタイミングで搬送される１枚の用紙Ｐに、所定の静電吸着力を提供する吸着ローラ７６が配置されている。

搬送ベルト５２の一端かつベルト駆動ローラ５６の近傍であって、実質的に、ベルト駆動ローラ５６と接した搬送ベルト５２の外周上には、搬送ベルト５２に形成された画像又は用紙Ｐに転写された画像の位置を検知するためのレジストレーションセンサ７８及び８０が、ベルト駆動ローラ５６の軸方向に所定の距離をおいて配置されている（図６は、正面断面図であるから、図６において紙面前方に位置される第１のセンサ７８は見えない）。

ベルト駆動ローラ５６と接した搬送ベルト５２の外周上であって、搬送ベルト５２により搬送される用紙Ｐと接することのない位置には、搬送ベルト５２上に付着したトナーあるいは用紙Ｐの紙かすなどを除去する搬送ベルトクリーナ８２が配置されている。

搬送ベルト５２を介して搬送された用紙Ｐがベルト駆動ローラ５６から離脱されてさらに搬送される方向には、用紙Ｐに転写されたトナー像を用紙Ｐに定着する定着装置８４が配置されている。

図７は、図６に示した画像形成装置に組み込まれるマルチビーム光走査装置（４ビーム光走査装置）１を示している。偏向後光学系については、その折り曲げミラーによる折り曲げを展開して示したものである。

マルチビーム光走査装置１は、図６に示した第１〜第４の画像形成部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ及び５０Ｂのそれぞれに向けて光ビームを出力する光源３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ及び３Ｂ、各光源３（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）が放射した光ビーム（レーザビーム）を所定の位置に配置された像面すなわち図６に示した第１〜第４の画像形成部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ及び５０Ｂの感光体ドラム５８Ｙ、５８Ｍ、５８Ｃ及び５８Ｂの外周面に向かって所定の線速度で偏向（走査）する偏向手段としてのただ１つの光偏向装置７を有している。光偏向装置７と各光源３（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）との間には、偏向前光学系５（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）が、光偏向装置７と像面との間には、偏向後光学系が、それぞれ、配置されている。

偏向前光学系５は、図７に示すように、半導体レーザ素子でなる色成分毎の各光源３（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）と、各光源３（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）を出射されたレーザビームに所定の集束性を与える有限焦点レンズ１３（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）、有限焦点レンズ１３（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）を通過したレーザビームＬに任意の断面ビーム形状を与える絞り１４（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）、絞り１４（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）を通過した副走査方向に関してさらに所定の集束性を与えるシリンダレンズ１７（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）を含み、各光源３（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）を出射されたレーザビームの断面ビーム形状を所定の形状に整えて、光偏向装置７の反射面に案内する。

図８は、光路の合成に関係する光学素子でのレーザビームの進行方向の説明図である。

シリンダレンズ１７Ｙから出射されたイエローのレーザビームＬＹは、折り曲げミラー１５Ｃの下方を通過した後、偏光ビームスプリッタ１９によって反射されて光偏向装置７の偏向面に案内される。シリンダレンズ１７Ｍから出射されたマゼンタのレーザビームＬＭは、折り曲げミラー１５Ｂの下方を通過した後、偏光ビームスプリッタ１９を直進して光偏向装置７の偏向面に案内される。シリンダレンズ１７Ｃから出射されたシアンのレーザビームＬＣは、折り曲げミラー１５Ｃによって光路が折り曲げられた後、偏光ビームスプリッタ１９によって反射されて光偏向装置７の偏向面に案内される。シリンダレンズ１７Ｂから出射されたブラックのレーザビームＬＢは、折り曲げミラー１５Ｂによって光路が折り曲げられた後、偏光ビームスプリッタ１９を直進して光偏向装置７の反射面に案内される。

光偏向装置７は、例えば８面の平面反射面（平面反射鏡）が正多角形状に配置された多面鏡本体（いわゆるポリゴンミラー）７ａと、多面鏡本体７ａを主走査方向に所定の速度で回転させるモータ７ｂとを有している。

偏向後光学系９は、多面鏡本体７ａにより偏向（走査）されたレーザビームＬ（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）の像面上での形状及び位置を最適化する２枚組み結像レンズ２１（２１ａ及び２１ｂ）、２枚組み結像レンズ２１から出射された各色成分毎のレーザビームＬ（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）を対応する感光体ドラム５８（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）に案内する複数のミラー３３Ｙ、３５Ｙ及び３７Ｙ（イエロー）、３３Ｍ、３５Ｍ及び３７Ｍ（マゼンタ）、３３Ｃ、３５Ｃ及び３７Ｃ（シアン）、並びに、３３Ｂ（黒）などを有している。

この第２の実施形態においても、半導体レーザ素子でなる各光源３（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）の接合面方向（すなわち、偏光方向）は、主走査方向に対して４５度に傾けられている。なお、この角度に限定されるものではなく、接合面の副走査方向からの傾きの絶対値が、副走査方向に対してほぼ同じ角度であれば良い。

また、偏向前光学系５の偏光ビームスプリッタ１９として、図３や図４に示したような、２つの入射面に１／２波長板１０１ａ、１０１ｂを有し、出射面に１／２波長板（若しくは１／４波長板）１０２を有するものが適用されている。適用理由は、第１の実施形態の場合と同様である。

第２の実施形態では、上述のように、偏向前光学系５に、２つの折り曲げミラー１５Ｃ及び１５Ｂを含んでいる。各光源３（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）と偏光ビームスプリッタ１９との間に挿入されたこれらの折り曲げミラー１５Ｃ及び１５Ｂは、入射光と出射光の、Ｐ波、Ｓ波の位相の変化の差が１８０度（又はその整数倍）となるように、その表面に誘電体多層膜が形成されている（上記の位相関係を実現できるのであれば、その表面処理は他の方法であっても良い）。なお、偏向前光学系５の折り曲げミラーの数が、図８に示すものより少なくても多くても、全ての折り曲げミラーに上述のような表面処理を施すことが好ましい。

折り曲げミラー１５Ｃ及び１５Ｂに対して、このような表面処理を施しているのは、光源（半導体レーザ素子）３（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）からの直線偏光の状態を維持して偏光ビームスプリッタ１９に入力させるためである。

すなわち、偏光ビームスプリッタ１９への入射光が円偏光成分を持っていると、偏光ビームスプリッタ面での透過率や反射率が落ちてしまうため、折り曲げミラー１５Ｃ及び１５Ｂでの反射を経ても直線偏光の状態を維持させる。

これにより、入射光の偏光方向は任意の傾きを持って良いことになるが、半導体レーザ素子の場合、偏光方向の平行方向に放射角が小さくなっている。このため、ビーム径等の光学特性を同じにするには、放射角の小さい方向の副走査方向に角度を合わせる必要がある。

偏光ビームスプリッタ１９の同じ入射面に２本のレーザビーム（例えばＬＹ及びＬＣ）を入れる場合において、光源（半導体レーザ素子）と偏光ビームスプリッタ１９との間に片方にのみ折り曲げミラー（１５Ｃ）が入っていると、半導体レーザ素子の傾き角が同じとき、折り曲げミラーは、入射光と、出射光のＰ波とＳ波の位相変化の差を１８０度にすれば、偏光ビームスプリッタ１９の入射面での２本のレーザビームの偏光方向が同じとなる。半導体レーザ素子の副走査方向に対する傾き角が反対の場合には、折り曲げミラーは、入射光と出射光の、Ｐ波とＳ波の位相変化の差を０度にすれば、偏光ビームスプリッタ１９の入射面での偏光方向が同じとなる。

第２の実施形態のマルチビーム光走査装置によっても、偏光ビームスプリッタの２つの入射面にそれぞれ１／２波長板を設けたので、レーザ素子の光軸に対する接合部方向に制約をつけることなく、光学特性を向上させることができる。

また、偏向前光学系における折り曲げミラーは、入射光と出射光の、Ｐ波、Ｓ波の位相の変化の差が１８０度又はその整数倍となるように、その表面が処理されているので、反射しても直線偏光状態を維持でき、上述した効果を有効に発揮させることができる。

さらに、偏光ビームスプリッタの出射面に１／２波長板若しくは１／４波長板を設けたので、偏向時に、４レーザビーム間での光量むらが発生することを抑えることができる。

（Ｃ）他の実施形態
上記各実施形態の説明においても、種々変形実施形態に言及したが、さらに、以下に例示するような変形実施形態を挙げることができる。

本発明は、光路合成部材として偏光ビームスプリッタを偏光前光学系に少なくとも１個含むマルチビーム光走査装置に広く適用することができる。

上記各実施形態では、偏光ビームスプリッタへの２つの入射光を処理する１／２波長板を、偏光ビームスプリッタの表面に設けたものを示したが、偏光ビームスプリッタから分離して、偏光ビームスプリッタへの２つの入射光を処理する２つの１／２波長板を設けるようにしても良い。例えば、偏光ビームスプリッタの上流側にシリンダレンズを有する光走査装置であれば、そのシリンダレンズの入射面又は出射面のうちの平面側に、偏光ビームスプリッタへの入射光を処理する１／２波長板を設けるようにしても良い。

同様に、上記偏光ビームスプリッタの出射面に設けられる１／２波長板若しくは１／４波長板も、上記偏光ビームスプリッタから分離して配置するようにしても良い。

上記各実施形態では、偏光ビームスプリッタからの出射面に、１／２波長板若しくは１／４波長板を設けたものを示したが、この波長板を省略し、偏光ビームスプリッタを光軸周りに４５度だけ回転して配置することで、光量むらを抑えるようにしても良い。

第１の実施形態の２ビーム光走査装置が適用された画像形成装置の概略縦断面図である。図１の画像形成装置に組み込まれる２ビーム光走査装置の光学部材の配置を示す概略平面図である。図２の偏光ビームスプリッタの詳細構成を示す概略平面図である。図２の偏光ビームスプリッタの入出射光の偏光方向などの説明図である。平板１枚当たりのＰ波及びＳ波別のポリゴンミラー振り角と透過率との関係を示す説明図である。第２の実施形態の４ビーム光走査装置が適用された画像形成装置の概略縦断面図である。図６の画像形成装置に組み込まれる４ビーム光走査装置の光学部材の配置を示す概略平面図である。図７の偏向前光学系における光路の合成に関係する光学素子でのレーザビームの進行方向の説明図である。

符号の説明

１００…偏光ビームスプリッタ本体、１０１ａ、１０１ｂ、１０２…１／２波長板、２００…画像形成装置、２０１…光走査装置、２０５…光偏向装置、２１２…偏向ビームスプリッタ。

Claims

単一の光偏向装置と、
それぞれが半導体レーザ素子でなる複数（但し３以上とする）の光源からの光線を上記光偏向装置に入射させる偏向前光学系と、
上記光偏向装置からの各反射光線を光源毎の被走査面に結像させる偏向後光学系とを有し、
上記偏向前光学系は、
上記複数の光源からの光線のうち少なくとも３つの光線の光路を合成する偏光ビームスプリッタと、
上記偏光ビームスプリッタの２つの入射面へのそれぞれの光線に対し、その偏光方向を変更し、偏光ビームスプリッタ面でＰ波及びＳ波とする偏光方向変更手段と、
いずれかの上記光源からの光線を折り曲げて上記偏光ビームスプリッタ側へ進行させる、上記偏光方向変更手段より上流側に設けられた光路折曲手段を有し、
上記偏光ビームスプリッタの２つの入射面の少なくとも一方の入射面には、傾き角が同じ２つの上記半導体レーザ素子から射出された２つの光線が入射され、これら２つの光線のうち一方が上記光路折曲手段によって進行方向が折曲されたものであり、他方がいずれの上記光路折曲手段をも介さずに入射面に入射されたものであり、
上記光路折曲手段には、直線偏光光である入射光と出射光との、Ｐ波及びＳ波の位相変化の差が、１８０度の整数倍にする処理が施されている
ことを特徴とするマルチビーム光走査装置。
上記偏光方向変更手段は、上記偏光ビームスプリッタの２つの入射面へのそれぞれの光線に対し、その偏光方向を変更し、偏光ビームスプリッタ面でＰ波及びＳ波とする第１及び第２の１／２波長板であり、
上記光路折曲手段は、折り曲げミラーであり、上記折り曲げミラーは、直線偏光光である入射光と出射光との、Ｐ波及びＳ波の位相変化の差が、１８０度の整数倍にするような誘電体多層膜が反射面に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチビーム光走査装置。