JP5772165B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

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、光束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を形成する光走査装置を備えている。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、複数（通常は４つ）の感光体ドラムを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一部で重ね合わせることが有効である。

例えば、特許文献１には、互いに直角を成す方向に直線偏光され、記録すべき信号によって輝度変調されたレーザ光を放射する２つのレーザ光源と、これらレーザ光源から放射される２つのレーザ光を合成する偏光光合成手段と、この合成されたレーザ光を主走査方向に偏向する偏向手段と、この偏向手段により偏向された合成レーザ光を走査記録面で別々のスポットに分離する偏光光分離手段とを具える記録装置が開示されている。

また、特許文献２には、単一のレーザ光源と、光源からのレーザ光の２つの偏光光にそれぞれ異なる情報を与える情報制御手段と、情報制御手段からの情報に基づいて偏光量を制御する偏光制御手段と、偏光制御された光を所定の照射面に走査照射するための走査手段と、走査された光を偏光状態に応じて２つの光に分光する分離手段と、走査手段からの光を分離手段に入射する入射角に応じてレーザ光を旋光制御する旋光制御手段とを有する光走査装置が開示されている。

また、特許文献３には、多層膜を１対のプリズムの接合面に有し、感光体の２か所に静電潜像を同時に形成するためにブリュースターアングルでの入射位置を中心にプリズムの長軸方向に走査されて接合面の各位置に走査角に応じた入射角で入射されるエネルギビ−ムを偏光成分に応じて２方向に分岐するレーザプリンタ装置用の偏光ビームスプリッタにおいて、前記多層膜を構成する各薄膜の光学的膜厚（ｄ）は、ブリュースターアングルで入射されたエネルギビ−ムの光路長が略λ０／４となる光学的な基準膜厚（２＊ｄ０）よりも薄いことを特徴とするレーザプリンタ装置用の偏光ビームスプリッタが開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示されている記録装置では、偏向手段での偏向角が大きくなるにつれて、偏光光分離手段において、ビーム分離面の法線と該ビーム分離面に入射するレーザ光の入射方向とが含まれる入射面に対して、レーザ光の偏光方向が平行もしくは垂直の状態から大きくずれるようになり、光利用効率が低下するという不都合があった。

また、特許文献２に開示されている光走査装置では、旋光制御手段として磁気光学素子を用いる場合には、高コスト化を招くという不都合があった。また、旋光制御に伴って消費電力が増加し、発熱を生じるという不都合があった。さらに、旋光角が温度等の環境条件によって変化しやすく、性能が安定するように管理するのが困難であった。

また、特許文献３に開示されているレーザプリンタ装置用の偏光ビームスプリッタでは、プリズム接合面に多層膜を設けた構成であり、走査範囲を広くとる必要がある場合、光学的に均質な接合界面を得るのが難しかった。さらに、該偏光ビームスプリッタでは、入射光の入射角変動に対する消光比の変動抑制効果が不十分であった。

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、光利用効率を高く維持しつつ、主走査方向に関する光利用効率のばらつきを抑制す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２の目的は、高コスト化を招くことなく、高い画像品質を維持しつつ、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、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、互いに偏光方向が直交する第１光束と第２光束を含む複数の光束を射出する光源ユニットと、前記光源ユニットからの複数の光束を偏向する光偏向器と、ビーム分離面を有する光束分離素子を含み、前記光偏向器で偏向された複数の光束を対応する被走査面上に個別に集光する走査光学系とを備える光走査装置において、前記ビーム分離面は、各被走査面上の有効走査領域に対応する走査範囲内で、入射面に平行な偏光の透過率と入射面に直交する偏光の反射率の合計値について、入射角が最小となる入射位置での合計値よりも入射角が最大となる入射位置での合計値のほうが大きいことを特徴とする光走査装置である。

これによれば、光利用効率を高く維持しつつ、主走査方向に関する光利用効率のばらつきを抑制することができる。

本発明は、第２の観点からすると、複数の像担持体と、画像情報に応じて変調された光束により前記複数の像担持体を個別に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、その結果として、高コスト化を招くことなく、高い画像品質を維持しつつ、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示す図である。 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２における光源ユニットＬＵ１を説明するための図である。 光源ユニットＬＵ１における光源１０ａ_１を説明するための図である。 光源ユニットＬＵ１における光源１０ｂ_１を説明するための図である。 Ｚ軸方向に関する光源１０ａ_１と光源１０ｂ_１の位置関係を説明するための図である。 図２における光源ユニットＬＵ２を説明するための図である。 光源ユニットＬＵ２における光源１０ｃ_１を説明するための図である。 光源ユニットＬＵ２における光源１０ｄ_１を説明するための図である。 Ｚ軸方向に関する光源１０ｃ_１と光源１０ｄ_１の位置関係を説明するための図である。 光束分離素子１６_１のビーム分離面を説明するための図である。 光束分離素子１６_１の作用を説明するための図（その１）である。 光束分離素子１６_１の作用を説明するための図（その２）である。 ビーム分離面における入射面を説明するための図である。 ビーム分離面における入射面の回転角と偏向角との関係を説明するための図である。 複数の設置角について、ビーム分離面における縦偏光の透過率と偏向角との関係を説明するための図である。 設置角が５５°のとき、ビーム分離面における縦偏光の透過率と偏向角との理想的な関係を説明するための図である。 設置角が５５°のとき、（Ｔｐ＋Ｒｓ）／２と入射角との理想的な関係を説明するための図である。 市販されている偏光ビームスプリッタにおける（Ｔｐ＋Ｒｓ）／２と入射角との関係を説明するための図である。 市販されている偏光ビームスプリッタにおける縦偏光の透過率と偏向角との関係を説明するための図である。 市販されている偏光ビームスプリッタにおける横偏光の反射率と偏向角との関係を説明するための図である。 本実施形態の光束分離素子におけるビーム分離面の誘電体多層膜の設計例を説明するための図である。 図２３の誘電体多層膜における（Ｔｐ＋Ｒｓ）／２と入射角との関係を説明するための図（その１）である。 図２３の誘電体多層膜における縦偏光の透過率と偏向角との関係を説明するための図である。 図２３の誘電体多層膜における横偏光の反射率と偏向角との関係を説明するための図である。 図２３の誘電体多層膜における（Ｔｐ＋Ｒｓ）／２と入射角との関係を説明するための図（その２）である。 設置角が５５．０°で、入射光の波長が変化したときの、図２３の誘電体多層膜における（Ｔｐ＋Ｒｓ）／２と入射角との関係を説明するための図である。 設置角が５５．６°で、入射光の波長が変化したときの、図２３の誘電体多層膜における（Ｔｐ＋Ｒｓ）／２と入射角との関係を説明するための図である。 光束分離素子と反射光の最初の折り返しミラーの位置関係を説明するための図である。 光源ユニットＬＵ１の変形例を説明するための図である。 光源ユニットＬＵ２の変形例を説明するための図である。 変形例の光源ユニットＬＵ１が用いられるときに光束分離素子で発生するゴースト光の遮光を説明するための図である。 変形例の光源ユニットＬＵ２が用いられるときに光束分離素子で発生するゴースト光の遮光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。 図３５における光源ユニットＬＵ３を説明するための図である。 光源ユニットＬＵ３における光源１０Ａ_１を説明するための図である。 光源ユニットＬＵ３における光源１０Ｂ_１を説明するための図である。 Ｚ軸方向に関する光源１０Ａ_１と光源１０Ｂ_１の位置関係を説明するための図である。 図３５におけるハーフミラーの作用を説明するための図である。 ポリゴンミラーの偏向反射面で偏向された２つの光束の光路を説明するための図（その１）である。 ポリゴンミラーの偏向反射面で偏向された２つの光束の光路を説明するための図（その２）である。 ポリゴンミラーの偏向反射面で偏向された２つの光束の光路を説明するための図（その３）である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図３０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。

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、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。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。

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、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。

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、色毎に変調された４つの光束で、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、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。

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。カラ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（ＬＵ１、ＬＵ２）、２つのシリンドリカルレンズ（１２_１、１２_２）、ポリゴンミラー１４、２つの走査レンズ（１５_１、１５_２）、２つの光束分離素子（１６_１、１６_２）、２つの反射ミラー（１７_１、１７_２）、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。

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。

光源ユニットＬＵ１は、一例として図４に示されるように、２つの光源（１０ａ_１、１０ｂ_１）、２つのコリメートレンズ（１１ａ、１１ｂ）、及び光合成素子１３_１などを有している。

光源１０ａ_１は、該光源１０ａ_１を駆動する光源駆動回路を含む駆動用チップ１０ａ_２とともに回路基板１０ａ_３に実装されている。光源１０ｂ_１は、該光源１０ｂ_１を駆動する光源駆動回路を含む駆動用チップ１０ｂ_２とともに回路基板１０ｂ_３に実装されている。

光源１０ａ_１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から射出された縦偏光を光束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１３_１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１０ｂ_１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から射出された横偏光を光束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１３_１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。

コリメートレンズ１１ａは、光源１０ａ_１からの光束ＬＢａの光路上に配置され、該光束ＬＢａを略平行光とする。

コリメートレンズ１１ｂは、光源１０ｂ_１からの光束ＬＢｂの光路上に配置され、該光束ＬＢｂを略平行光とする。

光合成素子１３_１は、コリメートレンズ１１ａを介した光束ＬＢａ及びコリメートレンズ１１ｂ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１３_１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の主光線と光束ＬＢｂの主光線がＺ軸方向に関して重なるように、光束ＬＢａと光束ＬＢｂを合成する（図７参照）。光合成素子１３_１から射出される光束ＬＢａと光束ＬＢｂが、光源ユニットＬＵ１から射出される。

光源ユニットＬＵ２は、一例として図８に示されるように、２つの光源（１０ｃ_１、１０ｄ_１）、２つのコリメートレンズ（１１ｃ、１１ｄ）、及び光合成素子１３_２などを有している。

光源１０ｃ_１は、該光源１０ｃ_１を駆動する光源駆動回路を含む駆動用チップ１０ｃ_２とともに回路基板１０ｃ_３に実装されている。光源１０ｄ_１は、該光源１０ｄ_１を駆動する光源駆動回路を含む駆動用チップ１０ｄ_２とともに回路基板１０ｄ_３に実装されている。

光源１０ｃ_１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から射出された横偏光を光束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１３_２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１０ｄ_１は、一例として図１０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から射出された縦偏光を光束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１３_２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。

コリメートレンズ１１ｃは、光源１０ｃ_１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１１ｄは、光源１０ｄ_１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。

光合成素子１３_２は、コリメートレンズ１１ｃを介した光束ＬＢｃ及びコリメートレンズ１１ｄ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１３_２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の主光線と光束ＬＢｄの主光線がＺ軸方向に関して重なるように、光束ＬＢｃと光束ＬＢｄを合成する（図１１参照）。光合成素子１３_２から射出される光束ＬＢｃと光束ＬＢｄが、光源ユニットＬＵ２から射出される。

図２に戻り、シリンドリカルレンズ１２_１は、光源ユニットＬＵ１から射出された光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂの光路上に配置され、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１２_２は、光源ユニットＬＵ２から射出された光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄの光路上に配置され、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１２_１からの光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂ、シリンドリカルレンズ１２_２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に戻り、走査レンズ１５_１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１５_１を通過した光束は、光束分離素子１６_１に入射し、その偏光方向に応じて透過し、もしくは反射される。

光束分離素子１６_１を透過した光束は、折り返しミラー１８ａ及び射出窓１９ａを介して光走査装置２０１０から射出され、感光体ドラム２０３０ａの表面を照明する。

光束分離素子１６_１で−Ｚ方向に反射された光束は、反射ミラー１７_１で＋Ｘ方向に反射された後、折り返しミラー１８ｂ及び射出窓１９ｂを介して光走査装置２０１０から射出され、感光体ドラム２０３０ｂの表面を照明する。

走査レンズ１５_２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。

走査レンズ１５_２を通過した光束は、光束分離素子１６_２に入射し、その偏光方向に応じて透過し、もしくは反射される。

光束分離素子１６_２で−Ｚ方向に反射された光束は、反射ミラー１７_２で−Ｘ方向に反射された後、折り返しミラー１８ｃ及び射出窓１９ｃを介して光走査装置２０１０から射出され、感光体ドラム２０３０ｃの表面を照明する。

光束分離素子１６_２を透過した光束は、折り返しミラー１８ｄ及び射出窓１９ｄを介して光走査装置２０１０から射出され、感光体ドラム２０３０ｄの表面を照明する。

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。

走査レンズ１５_１と光束分離素子１６_１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。また、走査レンズ１５_１と光束分離素子１６_１と反射ミラー１７_１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。ここでは、走査レンズ１５_１と光束分離素子１６_１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１５_２と光束分離素子１６_２と反射ミラー１７_２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。また、走査レンズ１５_２と光束分離素子１６_２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。ここでは、走査レンズ１５_２と光束分離素子１６_２は、２つの画像形成ステーションで共用されている。

ここで、各光束分離素子について説明する。なお、光束分離素子１６_１と光束分離素子１６_２は、同じ構成であり、同じ機能を有しているため、ここでは、光束分離素子１６_１を代表として説明する。

光束分離素子１６_１は、一例として図１２に示されるように、透明基板の一側の面に形成されたビーム分離面を有している。このビーム分離面は、縦偏光の大部分を透過させ、横偏光の大部分を反射するように設定されている。そして、透明基板の他側の面には、反射防止膜が形成されている。ビーム分離面及び反射防止膜は、一例として図１３に模式的に示されるように、複数の透明な誘電体が積層された誘電体多層膜である。

そして、一例として図１４に示されるように、光束分離素子１６_１に向かう光束の進行方向とＸ軸方向とのなす角を「偏向角」といい、ビーム分離面の法線とＸ軸方向とのなす角を「設置角」という。なお、ビーム分離面の法線はＸＺ面に平行である。

また、一例として図１５に示されるように、ビーム分離面の法線と入射光の入射方向とが含まれる平面を「入射面」といい、ビーム分離面の法線と入射光の入射方向とのなす角を「入射角θ」という。さらに、偏光方向が入射面に平行な偏光を「ｐ偏光」、偏光方向が入射面に直交する偏光を「ｓ偏光」という。また、ビーム分離面におけるｐ偏光の透過率を「透過率Ｔｐ」、ｐ偏光の反射率を「反射率Ｒｐ」、ｓ偏光の透過率を「透過率Ｔｓ」、ｓ偏光の反射率を「反射率Ｒｓ」という。透過率Ｔｐ、反射率Ｒｐ、透過率Ｔｓ、反射率Ｒｓは、ビーム分離面の構造の他に、入射光の波長及び入射角により異なる。

ビーム分離面において、上記有効走査領域に対応する光束の走査範囲を「有効走査範囲」という。この有効走査範囲内では、入射角θは、入射光の進行方向がＸＺ面に平行となるときに最小値θ_０となり、入射光が有効走査範囲の一端に入射するときに最大値θ_１となる。

入射面とＺ軸方向のなす角（以下では、「回転角φ」という）は、ビーム分離面における光の入射位置によって異なっている（図１５参照）。すなわち、光束分離素子では、入射光の偏向角に応じて入射面が回転している。一例として、光束分離素子の設置角が４５°のときの、入射光の偏向角と回転角φとの関係（計算結果）が図１６に示されている。

入射面が回転することにより、仮に透過率Ｔｐ、反射率Ｒｐ、透過率Ｔｓ及び反射率Ｒｓが入射角によらず一定であったとしても、縦偏光が入射したときの透過率、及び横偏光が入射したときの反射率は、偏向角によって変化する。なお、縦偏光が入射したときの透過率、及び横偏光が入射したときの反射率は、それぞれ光利用効率に対応している。

縦偏光の透過率Ｔｖは次の（１）式で表され、横偏光の反射率Ｒ_Ｈは次の（２）式で表される。

Ｔｖ＝Ｔｐ・ｃｏｓ^２φ＋Ｔｓ・ｓｉｎ^２φ ・・・・・・（１）
Ｒ_Ｈ＝Ｒｓ・ｃｏｓ^２φ＋Ｒｐ・ｓｉｎ^２φ ・・・・・・（２）

図１７には、Ｔｐ＝Ｒｓ＝１、Ｔｓ＝Ｒｐ＝０とし、光束分離素子の設置角が４５°、５０°、５５°、６０°のときの、縦偏光の透過率Ｔｖと偏向角との関係が示されている。偏向角が０°では、縦偏光はｐ偏光と等価であるため透過率は１（＝１００％）であるが、偏向角の増加とともにｓ偏光成分が増加しｐ偏光成分が減少するため、透過率が低下する。

例えば、上記有効走査範囲に対応する偏向角が±３０°のとき、設置角が４５°での透過率Ｔｖの最小値は０．８００であり、設置角が５０°での透過率Ｔｖの最小値は０．８５であり、設置角が５５°での透過率Ｔｖの最小値は０．８９１である。設置角が大きいほど、透過率Ｔｖの低下を抑制することができる。これは設置角が大きいほど、回転角φの増大を抑えられるからである。

上記（１）式と上記（２）式とを比較すると明らかなように、横偏光の反射率Ｒ_Ｈについても縦偏光の透過率Ｔｖと同じことが言える。そこで、以下では、主に縦偏光の透過率Ｔｖについて説明を進める。

光束分離素子の光利用効率としては、通常０．８（＝８０％）以上が求められる。ところで、光束分離素子では、射出面での裏面反射、内部での光吸収及び光散乱などによって光利用効率が低下するため、その低下分を考慮して、ビーム分離面での光利用効率は、少なくとも０．８５が必要である。そこで、有効走査範囲に対応する偏向角が±３０°のとき、光束分離素子の設置角は、５０°より大きくするのが好ましい。

また、光束分離素子の光利用効率は、偏向角によらず一様であることが好ましい。すなわち、透過率Ｔｖ及び反射率Ｒ_Ｈが偏向角によらず一定であることが好ましい。仮に偏向角によって光利用効率が異なると、主走査方向に関して画像の濃度ムラが発生する。

そこで、一例として、設置角が５５°の場合について説明する。この場合は、図１８に示されるように、透過率Ｔｖがすべての偏向角で０．８９１となるような、透過率Ｔｐ、及び反射率Ｒｓを求める。

透過率Ｔｖ及び反射率Ｒ_Ｈを偏向角によらず一定値とするとともに、該一定値を最大値とすることを考慮すると、透過率Ｔｐと反射率Ｒｓは等しい値となる。そこで、便宜上、透過率Ｔｐと反射率Ｒｓの平均値である（Ｔｐ＋Ｒｓ）／２を用いて説明する。なお、反射率Ｒｐについては、Ｒｐ＝１−Ｔｐから求めることができる。また、透過率Ｔｓについては、Ｔｓ＝１−Ｒｓから求めることができる。

図１９には、（Ｔｐ＋Ｒｓ）／２と入射角との関係が示されている。入射角と偏向角及び入射位置は、互いに関連している。例えば、入射角θが最小値θ_０となる入射位置Ｐ_０は、光の入射方向がＸ軸方向に平行となる位置であり、偏向角が０°のときの入射位置に対応する。ここでの入射角（＝θ_０）は５５．０°である。入射位置Ｐ_０における透過率ＴｐをＴｐ_０、反射率ＲｓをＲｓ_０とすると、Ｔｐ_０＝Ｒｓ_０＝０．８９１であり、（Ｔｐ_０＋Ｒｓ_０）／２＝０．８９１である。

また、入射角θが最大値θ_１となる入射位置Ｐ_１は、偏向角が最も大きい位置であり、偏向角が±３０°のときの入射位置に対応する。ここでの入射角（＝θ_１）は６０．２°である。入射位置Ｐ_１における透過率ＴｐをＴｐ_１、反射率ＲｓをＲｓ_１とすると、Ｔｐ_１＝Ｒｓ_１＝１であり、（Ｔｐ_１＋Ｒｓ_１）／２＝１である。

最適な透過率Ｔｐを得るための、各入射角における（Ｔｐ＋Ｒｓ）／２は、（Ｔｐ_０＋Ｒｓ_０）／２、と（Ｔｐ_１＋Ｒｓ_１）／２を結ぶ直線で近似できる。すなわち、最適な（Ｔｐ＋Ｒｓ）／２は、入射角が大きくなるにつれて単調に増加する。

図２０には、市販されている偏光ビームスプリッタとしてメレスグリオ社製のレーザライン偏光キューブビームスプリッタ（市販品）における入射角と（Ｔｐ＋Ｒｓ）／２との関係（実測値）が示されている。この市販品では、（Ｔｐ＋Ｒｓ）／２は、入射角が増加するにつれ単調に減少する。また、（Ｔｐ＋Ｒｓ）／２は、入射角が５５°から５７．４°までは０．９８以上の高い値を示すが、入射角が５７．４°より大きくなると急激に低下する。

図２１には、上記市販品における偏向角と縦偏光の透過率との関係（実測値）が示されている。市販品では、縦偏光の透過率は、偏向角が増加するとともに低下する。偏向角が３０°のとき、縦偏光の透過率は０．６９４である。なお、最適な縦偏光の透過率は、偏向角によらず０．８９１である。

図２２には、上記市販品における偏向角と横偏光の反射率との関係（実測値）が示されている。市販品では、横偏光の反射率は、偏向角が増加するとともに低下する。偏向角が３０°のとき、横偏光の反射率は０．８９１である。なお、最適な横偏光の透過率は、偏向角によらず０．８９１である。

このような市販品を用いる場合に、全ての偏向角での光利用効率を一様にするには、ＮＤフィルタ等を用いて光学的に、あるいは光源の発光パワーを制御して電気的に、最も小さい光利用効率に合せる必要がある。この光利用効率は、偏向角が３０°のときの縦偏光の透過率０．６９４に対応する。

光束分離素子では、有効走査範囲内で、次の（３）式が満足されるのが好ましい。

（Ｔｐ_０＋Ｒｓ_０）／２＜（Ｔｐ_１＋Ｒｓ_１）／２ ・・・・・・（３）

さらに、（Ｔｐ＋Ｒｓ）／２は、入射角θが大きくなるにつれて単調増加することが好ましい。

そこで、本実施形態における光束分離素子について、最適な光利用効率を達成するための設計例として、材料、構造及び動作を説明する。

各光源から射出される光束の波長は６５５ｎｍであり、透明基板の屈折率は１．５１３８とした。ビーム分離面の誘電体多層膜を構成する誘電体としては、二酸化チタンＴｉＯ_２と二酸化ケイ素ＳｉＯ_２の２種を選定した。

設計では、上記最適なＴｐ及びＲｓを目標にして、光学シミュレータを用い、各誘電体の膜数及び膜厚を求めた。その結果の一例が図２３に示されている。ここでは、ビーム分離面の誘電体多層膜は、透明基板側からＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２の順に３１層が積層されている。図２３では、横軸の層番号の奇数がＳｉＯ_２に対応し、偶数がＴｉＯ_２に対応する。なお、例えば光学的膜厚がλ／４のとき、その膜の実際の厚さＤは、Ｄ＝λ／４ｎ（但し、ｎはその膜の媒質の屈折率）である。

図２３の誘電体多層膜について、入射角と（Ｔｐ＋Ｒｓ）／２との関係（計算値）が図２４に示されている。ここでは、（Ｔｐ_０＋Ｒｓ_０）／２＜（Ｔｐ_１＋Ｒｓ_１）／２の関係が満足され、かつ入射角θが大きくなるにつれて（Ｔｐ＋Ｒｓ）／２が単調増加している。以下では、入射角と（Ｔｐ＋Ｒｓ）／２との関係を表す曲線を「設計曲線」ともいう。

図２５には、図２３の誘電体多層膜について、偏向角と縦偏光の透過率との関係が示されている。上記市販品と比べると、偏向角に対する縦偏光の透過率の変化は少なく、透過率低下が抑制されている。

図２６には、図２３の誘電体多層膜について、偏向角と横偏光の反射率との関係が示されている。上記市販品と比べると、偏向角に対する縦偏光の透過率の変化は少なく、透過率低下が抑制されている。

図２７は、図２４に（Ｔｐ_０＋Ｒｓ_０）／２と（Ｔｐ_１＋Ｒｓ_１）／２を結ぶ直線Ｌを追加した図である。ここで、設計曲線における入射角が最大となる点での接線の傾きは、直線Ｌの傾きよりも大きい。

ビーム分離面の誘電体多層膜を設計する際、設計曲線を直線Ｌに近づけることが望ましいが、現実的には直線を得ることは不可能である。この場合、仮に設計曲線における入射角が最大となる点での接線の傾きが直線Ｌの傾きよりも小さいと、入射角θ_１側で透過率が所望の透過率よりも小さくなるおそれがある。そこで、設計曲線における入射角が最大となる点での接線の傾きが直線Ｌの傾きよりも大きいことが好ましい。

次に、光束の波長変動に対応した光束分離素子の保持手段の例を述べる。

半導体レーザは、製造誤差や環境温度の変化等により、狙いの波長に対して、数ｎｍから十数ｎｍ変動する場合がある。

図２８には、図２３の誘電体多層膜をビーム分離面とする光束分離素子に、波長６５０ｎｍの光、波長６５５ｎｍの光、波長６６０ｎｍの光が入射したときの、入射角と（Ｔｐ＋Ｒｓ）／２との関係が示されている。なお、該光束分離素子の設置角は５５°である。設計波長の６５５ｎｍに対し、短波長側の波長６５０ｎｍでは最適値からの乖離が大きくなっている。

図２９には、上記光束分離素子において、設置角を５５°から５５．６°に変更した場合に、波長６５０ｎｍの光、波長６５５ｎｍの光、波長６６０ｎｍの光が入射したときの、入射角と（Ｔｐ＋Ｒｓ）／２との関係が示されている。設置角変更によって、入射角θの最小値θ_０は５５．６°となり、最大値θ_１は６０．７°となる。

図２９からわかるように、設置角を変更（増加）することで、入射光の波長が６５０ｎｍに変化した場合でも最適値からの乖離を小さくすることができる。

ところで、設置角を変えると、それ以降の光路が変化し、被走査面での走査位置及び結像位置が所定位置からずれてしまう。そこで、設置角を増加させすぎると、被走査面での光スポットの位置が変化しやすくなるため、安易に増加することはできない。これを回避するためには、一例として図３０に示されるように、光束分離素子のビーム分離面と該光束分離素子で反射された光束が最初に入射する折り返しミラーの反射面とが直交関係にあり、該ビーム分離面を延長した面と該反射面を延長した面との交線を軸に回転可能に保持されるよう構成すれば良い。

このように構成することにより、設置角を変化させても、光束分離素子に入射する入射光束と最初の折り返しミラーで反射された反射光束との間隔Ｄは維持される。この場合は、光路長が若干変化するが結像特性への影響はほとんどない。もし結像特性に影響するようであれば、上記交線が前後に移動可能となるように構成し、交線の位置を調整すれば良い。

走査制御装置は、ブラック画像情報に基づいて光源１０ａ_１から射出される光束を変調し、シアン画像情報に基づいて光源１０ｂ_１から射出される光束を変調し、マゼンタ画像情報に基づいて光源１０ｃ_１から射出される光束を変調し、イエロー画像情報に基づいて光源１０ｄ_１から射出される光束を変調する。

そして、各感光体ドラムは、対応する光源から射出された光束によって、８０％以上の光利用効率を維持しつつ、主走査方向に関して一様な光利用効率で走査される。

なお、本実施形態では、ビーム分離面が誘電体多層膜からなるものとしたが、ビーム分離面がワイヤグリッドからなる場合であっても、設置角を変化させることで光利用効率が変化するため、同様にして光束分離素子を設計することができる。

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（ＬＵ１、ＬＵ２）、２つのシリンドリカルレンズ（１２_１、１２_２）、ポリゴンミラー１４、２つの走査レンズ（１５_１、１５_２）、２つの光束分離素子（１６_１、１６_２）、２つの反射ミラー（１７_１、１７_２）、４つの折り返しミラー（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）などを有している。

光源ユニットＬＵ１は、縦偏光の光束ＬＢａと横偏光の光束ＬＢｂを射出し、光源ユニットＬＵ２は、横偏光の光束ＬＢｃと縦偏光の光束ＬＢｄを射出する。そして、光束ＬＢａと光束ＬＢｂは、光束分離素子１６_１で分離され、光束ＬＢｃと光束ＬＢｄは、光束分離素子１６_２で分離される。

各光束分離素子のビーム分離面は、誘電体多層膜であり、（Ｔｐ_０＋Ｒｓ_０）／２＜（Ｔｐ_１＋Ｒｓ_１）／２の関係が満足されている。この場合は、ビーム分離面における縦偏光の透過率及び横偏光の反射率を、いずれも０．８９（＝８９％）以上とし、かつ入射角θに関係なくほぼ一定とすることができる。

また、各光束分離素子のビーム分離面は、入射角θが大きくなるにつれて（Ｔｐ＋Ｒｓ）／２が単調増加するように設計されている。また、各光束分離素子のビーム分離面は、設計曲線における入射角が最大となる点での接線の傾きが直線Ｌの傾きよりも大きくなるように設計されている。これにより、入射角θによる光利用効率の変動をより小さくすることができる。そこで、電気的な補正（シェーディング補正）と組み合わせる場合、補正に必要なメモリ容量を低減することができる。

この場合は、光利用効率を高く維持しつつ、主走査方向に関する光利用効率のばらつきを抑制することができる。そこで、高コスト化を招くことなく、高精度の光走査を維持しつつ、小型の光走査装置を実現することができる。

また、シリンドリカルレンズが、同一の偏向反射面に向かう２つの光束で共用されているため、部品点数を減らすことができる。

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、その結果として、高コスト化を招くことなく、高い画像品質を維持しつつ、小型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３１に示されるように、光源ユニットＬＵ１から射出される光束ＬＢａと光束ＬＢｂがＺ軸方向に関して離間するように、光源１０ａ_１と光源１０ｂ_１のＺ軸方向に関する位置を異ならしても良い。同様に、一例として図３２に示されるように、光源ユニットＬＵ２から射出される光束ＬＢｃと光束ＬＢｄがＺ軸方向に関して離間するように、光源１０ｃ_１と光源１０ｄ_１のＺ軸方向に関する位置を異ならしても良い。

この場合、ポリゴンミラー１４に対する光束ＬＢａと光束ＬＢｂの入射位置及び射出位置がＺ軸方向に関して異なるため、ポリゴンミラー１４で偏向された光束ＬＢａと光束ＬＢｂの走査レンズ１５_１における入射位置もＺ軸方向に関して異なることとなる。走査レンズ１５_１はＺ軸方向に関して光束を収束させる光学的なパワーを持っているため、走査レンズ１５_１を通過した光束ＬＢａと光束ＬＢｂは、互いの主光線が非平行で、いずれも偏向面に対して傾斜した光束となる。すなわち、光束ＬＢａと光束ＬＢｂは、互いの主光線が非平行で、いずれも偏向面に対して傾斜した状態で光束分離素子１６_１に入射する。

このとき、光束分離素子１６_１に対して、光束ＬＢａの大部分（「光束ＬＢａ１」とする）は透過するが、一部（「光束ＬＢａ２」とする）は反射される。該光束ＬＢａ２はゴースト光である。また、光束分離素子１６_１に対して、光束ＬＢｂの大部分（「光束ＬＢｂ１」という）は反射されるが、一部（「光束ＬＢｂ２」という）は透過する。該光束ＬＢｂ２はゴースト光である。

同様に、ポリゴンミラー１４に対する光束ＬＢｃと光束ＬＢｄの入射位置及び射出位置がＺ軸方向に関して異なるため、ポリゴンミラー１４で偏向された光束ＬＢｃと光束ＬＢｄの走査レンズ１５_２における入射位置もＺ軸方向に関して異なることとなる。走査レンズ１５_２はＺ軸方向に関して光束を収束させる光学的なパワーを持っているため、走査レンズ１５_２を通過した光束ＬＢｃと光束ＬＢｄは、互いの主光線が非平行で、いずれも偏向面に対して傾斜した光束となる。すなわち、光束ＬＢｃと光束ＬＢｄは、互いの主光線が非平行で、いずれも偏向面に対して傾斜した状態で光束分離素子１６_２に入射する。

このとき、光束分離素子１６_２に対して、光束ＬＢｃの大部分（「光束ＬＢｃ１」という）は反射されるが、一部（「光束ＬＢｃ２」という）は透過する。該光束ＬＢｃ２はゴースト光である。また、光束分離素子１６_２に対して、光束ＬＢｄの大部分（「光束ＬＢｄ１」という）は透過するが、一部（「光束ＬＢｄ２」という）は反射される。該光束ＬＢｄ２はゴースト光とである。

ここで、一例として図３３に示されるように、射出窓１９ａの大きさ及び位置を、ＬＢａ１は透過できるが、ＬＢｂ２は透過できないように設定することにより、ＬＢｂ２を光学ハウジングで遮光することができる。また、射出窓１９ｂの大きさ及び位置を、ＬＢｂ１は透過できるが、ＬＢａ２は透過できないように設定することにより、ＬＢａ２を光学ハウジングで遮光することができる。

同じく、一例として図３４に示されるように、射出窓１９ｃの大きさ及び位置を、ＬＢｃ１は透過できるが、ＬＢｄ２は透過できないように設定することにより、ＬＢｄ２を光学ハウジングで遮光することができる。また、射出窓１９ｄの大きさ及び位置を、ＬＢｄ１は透過できるが、ＬＢｃ２は透過できないように設定することにより、ＬＢｃ２を光学ハウジングで遮光することができる。

また、上記実施形態において、一例として図３５に示されるように、光源ユニットの数を１つ（光源ユニットＬＵ３）とし、該光源ユニットＬＵ３から射出される２つの光束（ＬＢ１、ＬＢ２）をそれぞれハーフミラーＨＭで２分割し、それら４つの光束で４つの感光体ドラムを個別に走査しても良い。

光源ユニットＬＵ３は、一例として図３６に示されるように、２つの光源（１０Ａ_１、１０Ｂ_１）、２つのコリメートレンズ（１１Ａ、１１Ｂ）、及び光合成素子１３などを有している。

光源１０Ａ_１は、該光源１０Ａ_１を駆動する光源駆動回路を含む駆動用チップ１０Ａ_２とともに回路基板１０Ａ_３に実装されている。光源１０Ｂ_１は、該光源１０Ｂ_１を駆動する光源駆動回路を含む駆動用チップ１０Ｂ_２とともに回路基板１０Ｂ_３に実装されている。

光源１０Ａ_１は、一例として図３７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、縦偏光が射出されるように設置されている。ここでは、半導体レーザ１０１Ａから射出される縦偏光を「光束ＬＢ１」と表記する。

光源１０Ｂ_１は、一例として図３８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、横偏光が射出されるように設置されている。ここでは、半導体レーザ１０１Ｂから射出される横偏光を「光束ＬＢ２」と表記する。

コリメートレンズ１１Ａは、光源１０Ａ_１からの光束ＬＢ１の光路上に配置され、該光束ＬＢ１を略平行光とする。

コリメートレンズ１１Ｂは、光源１０Ｂ_１からの光束ＬＢ２の光路上に配置され、該光束ＬＢ２を略平行光とする。

光合成素子１３は、コリメートレンズ１１Ａを介した光束ＬＢ１及びコリメートレンズ１１Ｂを介した光束ＬＢ２の光路上に配置されている。この光合成素子１３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ＬＢ１の主光線と光束ＬＢ２の主光線がＺ軸方向に関して離間するように、光束ＬＢ１と光束ＬＢ２を合成する（図３９参照）。光合成素子１３から射出される光束ＬＢ１と光束ＬＢ２が、光源ユニットＬＵ３から射出される。

ハーフミラーＨＭは、光源ユニットＬＵ３から射出された光束ＬＢ１及び光束ＬＢ２の光路上に配置されている。ハーフミラーＨＭは、一例として図４０に示されるように、入射された光束を透過光束と反射光束とに分割する分割面を有している。該分割面は、透過光束の光量と反射光束の光量の割合が１：１となるように設定されている。なお、分割面の設定は、各感光体ドラム表面での光量が略等しくなるように、ハーフミラーＨＭと感光体ドラムとの間に配置されている光学系の特性に応じて決定され、これに限定されるものではない。

ここでは、ハーフミラーＨＭで反射された光束ＬＢ１が感光体ドラム２０３０ａに向かう光束ＬＢａであり、ハーフミラーＨＭで反射された光束ＬＢ２が感光体ドラム２０３０ｂに向かう光束ＬＢｂである。また、ハーフミラーＨＭを透過した光束ＬＢ２が感光体ドラム２０３０ｃに向かう光束ＬＢｃであり、ハーフミラーＨＭを透過した光束ＬＢ１が感光体ドラム２０３０ｄに向かう光束ＬＢｄである。

なお、光束ＬＢａと光束ＬＢｂを区別する必要がないときは、それらを総称して「ＨＭ反射光束」ともいい、光束ＬＢｃと光束ＬＢｄを区別する必要がないときは、それらを総称して「ＨＭ透過光束」ともいう。

シリンドリカルレンズ１２Ａは、ハーフミラーＨＭから射出された光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂの光路上に配置されている。そして、シリンドリカルレンズ１２Ａは、光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂを、それぞれミラーＭ１を介して、ポリゴンミラー１４の偏向反射面近傍でＺ軸方向に関して集光する。

シリンドリカルレンズ１２Ｂは、ハーフミラーＨＭから射出された光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄの光路上に配置されている。そして、シリンドリカルレンズ１２Ｂは、光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄを、それぞれミラーＭ２を介して、ポリゴンミラー１４の偏向反射面近傍でＺ軸方向に関して集光する。

平面視において、ポリゴンミラー１４に入射するミラーＭ１を介した光束と、ミラーＭ２を介した光束とのなす角は、略９０°である（図３５参照）。

ここでは、ポリゴンミラー１４における偏向反射面の数が４面であり、ＨＭ反射光束及びＨＭ透過光束は、互いに異なる偏向反射面に入射する。そして、ポリゴンミラー１４に入射するＨＭ反射光束とＨＭ透過光束とのなす角が、平面視において、略９０°となるように設定されている。そこで、光束ＬＢａと光束ＬＢｄ、及び光束ＬＢｂと光束ＬＢｃが、それぞれの対応する感光体ドラムにおける有効走査領域を同時に走査することはない。

例えば、図４１に示されるように、ポリゴンミラー１４の偏向反射面で反射された光束ＬＢａが、感光体ドラム２０３０ａにおける書き込み開始位置に向かう時、ポリゴンミラー１４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｄは、感光体ドラム２０３０ｄにおける書き込み終了位置よりも＋Ｙ側の位置に向かう。

また、図４２に示されるように、ポリゴンミラー１４の偏向反射面で反射された光束ＬＢａが、感光体ドラム２０３０ａにおける有効走査領域の中央（像高０）位置に向かう時、ポリゴンミラー１４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｄは、＋Ｙ方向に向かう。

また、図４３に示されるように、ポリゴンミラー１４の偏向反射面で反射された光束ＬＢａが、感光体ドラム２０３０ａにおける有効走査領域の書き込み終了位置に向かう時、ポリゴンミラー１４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｄは、感光体ドラム２０３０ｄにおける書き込み開始位置よりも−Ｙ側の位置に向かう。

このように、ポリゴンミラー１４の偏向反射面で反射された光束ＬＢａが、感光体ドラム２０３０ａにおける有効走査領域を走査している時には、ポリゴンミラー１４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｄは、感光体ドラム２０３０ｄにおける有効走査領域内には向かわない。

逆に、ポリゴンミラー１４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｄが、感光体ドラム２０３０ｄにおける有効走査領域を走査している時には、ポリゴンミラー１４の偏向反射面で反射された光束ＬＢａは、感光体ドラム２０３０ａにおける有効走査領域内には向かわない。

同様に、ポリゴンミラー１４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｂが、感光体ドラム２０３０ｂにおける有効走査領域を走査している時には、ポリゴンミラー１４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｃは、感光体ドラム２０３０ｃにおける有効走査領域内には向かわない。

また、ポリゴンミラー１４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｃが、感光体ドラム２０３０ｃにおける有効走査領域を走査している時には、ポリゴンミラー１４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｂは、感光体ドラム２０３０ｂにおける有効走査領域内には向かわない。

そこで、光束ＬＢａと光束ＬＢｄは、光源１０Ａ_１から射出される時点では、１つの光束として同一の変調がなされるが、光束ＬＢａが感光体ドラム２０３０ａにおける有効走査領域を走査する時は、走査制御装置は、ブラックの画像情報に応じて変調された光束が射出されるように光源１０Ａ_１を駆動し、光束ＬＢｄが感光体ドラム２０３０ｄにおける有効走査領域を走査する時は、走査制御装置は、イエローの画像情報に応じて変調された光束が射出されるように光源１０Ａ_１を駆動する。

同様に、光束ＬＢｂと光束ＬＢｃは、光源１０Ｂ_１から射出される時点では、１つの光束として同一の変調がなされるが、光束ＬＢｂが感光体ドラム２０３０ｂにおける有効走査領域を走査する時は、走査制御装置は、シアンの画像情報に応じて変調された光束が射出されるように光源１０Ｂ_１を駆動し、光束ＬＢｃが感光体ドラム２０３０ｃにおける有効走査領域を走査する時は、走査制御装置は、マゼンタの画像情報に応じて変調された光束が射出されるように光源１０Ｂ_１を駆動する。

この場合も、シリンドリカルレンズを、同一の偏向反射面に向かう２つの光束で共用することができ、部品点数を減らすことができる。

なお、ポリゴンミラー１４に入射するＨＭ反射光束とＨＭ透過光束とのなす角は、平面視において、９０°から少しずれていても良い。

また、上記実施形態では、光走査装置２０１０がプリンタに用いられる場合について説明したが、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。

以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、光利用効率を高く維持しつつ、主走査方向に関する光利用効率のばらつきを抑制するのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高コスト化を招くことなく、高い画像品質を維持しつつ、小型化を図るのに適している。

１０ａ_１，１０ｂ_１，１０ｃ_１，１０ｄ_１…光源、１０Ａ_１，１０Ｂ_１…光源、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…コリメートレンズ、１１Ａ，１１Ｂ…コリメートレンズ、１２_１，１２_２…シリンドリカルレンズ、１２Ａ，１２Ｂ…シリンドリカルレンズ、１４…ポリゴンミラー（光偏向器）、１５_１，１５_２…走査レンズ（走査光学系の一部）、１６_１，１６_２…光束分離素子、１７_１，１７_２…反射ミラー（走査光学系の一部）、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ…折り返しミラー（走査光学系の一部）、１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ…射出窓、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、２０３０ａ，２０３０ｂ，２０３０ｃ，２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、ＨＭ…ハーフミラー（光束分割部材）、ＬＵ１，ＬＵ２，ＬＵ３…光源ユニット、Ｍ１，Ｍ２…ミラー（導光光学系）。

特開昭６０−３２０１９号公報 特開平０７−１４４４３４号公報 特許第３２４７４９７号公報

Claims (9)

1. 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、
   互いに偏光方向が直交する第１光束と第２光束を含む複数の光束を射出する光源ユニットと、
   前記光源ユニットからの複数の光束を偏向する光偏向器と、
   ビーム分離面を有する光束分離素子を含み、前記光偏向器で偏向された複数の光束を対応する被走査面上に個別に集光する走査光学系とを備える光走査装置において、
   前記ビーム分離面は、各被走査面上の有効走査領域に対応する走査範囲内で、入射面に平行な偏光の透過率と入射面に直交する偏光の反射率の合計値について、入射角が最小となる入射位置での合計値よりも入射角が最大となる入射位置での合計値のほうが大きいことを特徴とする光走査装置。
2. 前記合計値は、入射角が増加するにつれて、単調増加することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記第１光束は前記複数の被走査面における第１の被走査面に対応し、前記第２光束は前記複数の被走査面における第２の被走査面に対応し、
   前記第１光束の前記光束分離素子での透過光は前記第１の被走査面に導光され、前記第２光束の前記光束分離素子での反射光は前記第２の被走査面に導光され、前記第２光束の前記光束分離素子での透過光及び前記第１光束の前記光束分離素子での反射光は、いずれの被走査面にも到達しない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. 前記走査光学系は、前記光束分離素子で反射された光束が最初に入射する反射ミラーを含み、
   前記光束分離素子と前記反射ミラーは、前記光束分離素子のビーム分離面と前記反射ミラーの反射面とのなす角が９０°を維持した状態で、前記主走査方向に平行な軸まわりに回動可能であ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走査装置。
5. 前記走査範囲内で、入射角の最小値は５０°であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光走査装置。
6. 前記光源ユニットから射出された前記第１光束及び前記第２光束を、それぞれ透過光束と反射光束とに２分割する光束分割部材と、
   前記光束分割部材から射出された２つの透過光束及び２つの反射光束を前記光偏向器に導く導光光学系とを備え、
   前記走査光学系は、２つの前記光束分離素子を第１の光束分離素子及び第２の光束分離素子として含み、
   前記第１の光束分離素子は、前記光偏向器で偏向された前記２つの反射光束を分離し、前記第２の光束分離素子は、前記光偏向器で偏向された前記２つの透過光束を分離す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走査装置。
7. 前記光偏向器は、回転軸まわりに回転する４つの反射面を有し、
   平面視において、前記光偏向器に入射する前記２つの反射光束と前記２つの透過光束とのなす角は、略９０°であることを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
8. 前記ビーム分離面は、複数の誘電体が積層された誘電体多層膜であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光走査装置。
9. 複数の像担持体と、
   画像情報に応じて変調された光束により前記複数の像担持体を個別に走査する請求項１〜８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。