JP5773333B2 - 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、複数の被走査面を光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。この場合、画像形成装置は光走査装置を備え、感光性を有するドラム（以下では、「感光体ドラム」という）の軸方向に光偏向器（例えば、ポリゴンミラー）を用いてレーザ光を走査しつつ、感光体ドラムを回転させ、感光体ドラムの表面に潜像を形成する方法が一般的である。

近年、画像形成装置において、カラー化及び高速化が進み、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。

そして、画像形成装置の更なる小型化、低コスト化、出力画像の高画質化が要求され、それに伴い、光走査装置に対しても、小型化、低コスト化、高精度化が要求されている。

そこで、小型化、低コスト化に対応すべく、複数の感光体ドラムを有する画像形成装置に用いられる光走査装置において、光源の数を減らすことが提案された（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

また、特許文献３には、並設された複数の像担持体と、その複数の像担持体の被走査面上にそれぞれ光ビームによる光スポットを形成することにより潜像を書き込む光書込装置と、画素密度を高画質モード時と速度優先モード時とで切り替える画素密度切替機構とを備え、光書込装置にはブラック画像用として２ビーム以上の光源ユニットとブラック以外のカラー画像用として各色ごとに１ビームの光源ユニットをそれぞれ具備している画像形成装置が開示されている。

しかしながら、特許文献３に開示されている画像形成装置では、ブラック画像用の複数のビームのうちの少なくとも１つのビームはカラー画像を形成する際に用いられず、本来装置が備えている機能を生かしきれていなかった。

本発明は、第１の観点からすると、射出される２つの光束の状態を、偏光方向が互いに直交している第１の状態と、偏光方向が互いに平行である第２の状態との間で切り換えることができる偏向器前光学系と、前記偏向器前光学系からの前記２つの光束を偏向する光偏向器と、前記光偏向器で偏向された前記２つの光束が入射され、該２つの光束が前記第１の状態のときに、該２つの光束を互いに異なる被走査面に導光し、該２つの光束が前記第２の状態のときに、該２つの光束を同じ被走査面に導光する走査光学系と、を備える光走査装置である。

本発明は、第２の観点からすると、本発明に記載の光走査装置と、前記光走査装置によって光走査される被走査面を有する複数の像担持体と、を備える画像形成装置である。

本発明の光走査装置によれば、カラー画像及びモノクロ画像のいずれにも対応し、大型化及び高コスト化を招くことなく、モノクロ画像の画素密度を高くすることができる。

本発明の画像形成装置によれば、カラー画像及びモノクロ画像のいずれにも対応し、大型化及び高コスト化を招くことなく、モノクロ画像の画像品質の向上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２０１０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２０１０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。 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。 図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は、それぞれ感光体ドラム２０３０ａにおける走査線間隔を説明するための図である。 各光源が複数の発光部を有する場合の、感光体ドラム２０３０ａにおける走査線間隔を説明するための図（その１）である。 各光源が複数の発光部を有する場合の、感光体ドラム２０３０ａにおける走査線間隔を説明するための図（その２）である。 偏光切換素子としての液晶素子の構造を説明するための図である。 図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、それぞれ電圧が印加されていないときの、液晶素子における液晶分子の配向状態を説明するための図である。 図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、それぞれ電圧が印加されているときの、液晶素子における液晶分子の配向状態を説明するための図である。 光路シフト素子の作用を説明するための図である。 信号光及びゴースト光の光路を説明するための図（その１）である。 信号光及びゴースト光の光路を説明するための図（その２）である。 一軸光学結晶を説明するための図である。 一軸光学結晶における結晶厚と光路シフト量との関係を説明するための図である。 光路シフト素子の変形例１を説明するための図である。 光路シフト素子の変形例２を説明するための図である。 光走査装置の変形例（光走査装置２０１０Ａ）を説明するための図である。 光走査装置２０１０Ａ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における光源を説明するための図である。 光走査装置２０１０Ａにおける光源ユニットＬＵ４を説明するための図である。 光源ユニットＬＵ４における光源を説明するための図である。 光走査装置２０１０Ａにおけ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。 光走査装置２０１０Ａにおけ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。 光走査装置２０１０Ａにおけ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。 光走査装置２０１０Ａにおける光路シフト素子の作用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２２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）、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。

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。

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。

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。

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。

《フルカラー画像を形成する場合》
プリンタ制御装置２０９０は、通信制御装置２０８０を介して受信した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）を光走査装置２０１０に通知する。

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し、対応する帯電装置によって、表面がそれぞれ均一に帯電される。

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に基づいて色毎に変調された光束で、対応する帯電された感光体ドラムの表面を走査する。これにより、各感光体ドラムの表面では、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装置の方向に移動する。なお、光走査装置の詳細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、重ね合わされてフルカラー画像が形成される。

そして、給紙トレイ２０６０から記録紙が取り出され、転写ベルト２０４０上のフルカラー画像が記録紙に転写される。フルカラー画像が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。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。

《モノクロ画像を形成する場合》
プリンタ制御装置２０９０は、通信制御装置２０８０を介して受信した上位装置からのブラック画像情報を光走査装置２０１０に通知する。

感光体ドラム２０３０ａ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し、帯電装置２０３２ａによって、表面がそれぞれ均一に帯電される。

光走査装置２０１０は、プリンタ制御装置２０９０からのブラック画像情報に基づいて変調された光束で、帯電された感光体ドラム２０３０ａの表面を走査し潜像を形成する。

現像ローラ２０３３ａは、感光体ドラム２０３０ａの表面に形成された潜像にブラック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２０３０ａの回転に伴って転写ベルト２０４０の方向に移動し、転写ベルト２０４０上に転写される。

そして、給紙トレイ２０６０から記録紙が取り出され、転写ベルト２０４０上のモノクロ画像が記録紙に転写される。モノクロ画像が転写された記録紙は、定着装置２０５０に送られる。

モノクロ画像が形成された記録紙は、上記フルカラー画像を形成する場合と同様にして、排紙トレイ２０７０上に順次積み重ねられる。

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つの偏光分離素子（１６_１、１６_２）、２つの反射ミラー（１７_１、１７_２）、複数の折り返しミラー（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）、及び不図示の走査制御装置を有している。そして、これらは、光学ハウジング２３００（図２では図示省略、図３参照）の所定位置に組み付けられている。

光学ハウジング２３００には、各感光体ドラムに向かう光束が通過するスリット状の４つの射出窓（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ）が設けられている。各射出窓は、それぞれ防塵ガラスで覆われている。

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）、偏光切換素子ＰＡ、及び光束合成素子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の発光部からは直線偏光の光束（光束ＬＢａという）が射出される。ここでは、光束ＬＢａの偏光方向がＺ軸方向に平行になるように設定されている。以下では、偏光方向がＺ軸方向に平行な直線偏光を便宜上「縦偏光」といい、該縦偏光に直交する直線偏光を「横偏光」という。

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の発光部からは直線偏光の光束（光束ＬＢｂという）が射出される。ここでは、光束ＬＢｂの偏光方向が縦偏光になるように設定されている。

なお、各光束の偏光方向の調整は、半導体レーザ自体を回転させることによって行っても良いし、射出光の光路上に１／２波長板を配置し、該１／２波長板の光軸方向を調整することによって行っても良い。

図４に戻り、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、該光束を略平行光とする。

偏光切換素子ＰＡは、コリメートレンズ１１ｂから射出された光束ＬＢｂの光路上に配置されている。この偏光切換素子ＰＡは、走査制御装置からの信号に応じて、光束ＬＢｂの偏光方向を縦偏光及び横偏光のいずれかに設定する。ここでは、走査制御装置は、偏光切換素子ＰＡから射出される光束ＬＢｂの偏光方向が、フルカラー印刷の際に横偏光となり、モノクロ印刷の際に縦偏光となるように、偏光切換素子ＰＡを制御する。

光束合成素子１３_１は、コリメートレンズ１１ａを介した光束ＬＢａ及び偏光切換素子ＰＡを介した光束ＬＢｂの光路上に配置され、光束ＬＢａの光路と光束ＬＢｂの光路を重ね合わせる。ここでは、光束合成素子１３_１は、無偏光ハーフミラーよりなり、入射する光束の偏光状態を維持しつつ、該光束の略半分を透過させ、残りを反射する。

この光束合成素子１３_１で反射された光束ＬＢａと、光束合成素子１３_１を透過した光束ＬＢｂが、光源ユニットＬＵ１から射出される。なお、図２及び図４では、分かりやすくするため、光源ユニットＬＵ１から射出される光束ＬＢａの光路と光束ＬＢｂの光路を互いに離して図示している。

光源ユニットＬＵ２は、一例として図７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）、及び光束合成素子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の発光部からは直線偏光の光束（光束ＬＢｃという）が射出される。ここでは、光束ＬＢｃの偏光方向が横偏光になるように設定されている。

光源１０ｄ_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１０１ｄを含んでいる。該半導体レーザ１０１ｄの発光部からは直線偏光の光束（光束ＬＢｄという）が射出される。ここでは、光束ＬＢｄの偏光方向が縦偏光になるように設定されている。

なお、各光束の偏光方向の調整は、半導体レーザ自体を回転させることによって行っても良いし、射出光の光路上に１／２波長板を配置し、該１／２波長板の光軸方向を調整することによって行っても良い。

図７に戻り、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。

光束合成素子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、光束ＬＢｃの光路と光束ＬＢｄの光路を重ね合わせる。ここでは、光束合成素子１３_２は、無偏光ハーフミラーよりなり、入射する光束の偏光状態を維持しつつ、該光束の略半分を透過させ、残りを反射する。

この光束合成素子１３_２で反射された光束ＬＢｄと、光束合成素子１３_２を透過した光束ＬＢｃが、光源ユニットＬＵ２から射出される。なお、図２及び図７では、分かりやすくするため、光源ユニットＬＵ２から射出される光束ＬＢｃの光路と光束ＬＢｄの光路を互いに離して図示している。

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からの光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂの光路上に配置され、これらの光束を、ポリゴンミラー１４の反射面近傍に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からの光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄの光路上に配置され、これらの光束を、ポリゴンミラー１４の反射面近傍に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軸方向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_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。

偏光分離素子１６_１は、走査レンズ１５_１の−Ｘ側であって、走査レンズ１５_１を介した光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂの光路上に配置されている。

偏光分離素子１６_２は、走査レンズ１５_２の＋Ｘ側であって、走査レンズ１５_２を介した光束ＬＢｄ及び光束ＬＢｃの光路上に配置されている。

各偏光分離素子は、縦偏光の光を透過させ、横偏光の光を反射する偏光分離素子である。

折り返しミラー１８ａは、偏光分離素子１６_１を透過した光束の光路上に配置され、該光束の光路を感光体ドラム２０３０ａに向かう方向に折り返す。

反射ミラー１７_１は、偏光分離素子１６_１で反射された光束の光路上に配置され、該光束を＋Ｘ方向に反射する。

折り返しミラー１８ｂは、反射ミラー１７_１で反射された光束の光路上に配置され、該光束の光路を感光体ドラム２０３０ｂに向かう方向に折り返す。

ここでは、光束ＬＢａは、縦偏光である。そこで、ポリゴンミラー１４で偏向された光束ＬＢａは、走査レンズ１５_１を介して偏光分離素子１６_１に入射し、その大部分は偏光分離素子１６_１を透過する。偏光分離素子１６_１を透過した光束ＬＢａは、折り返しミラー１８ａ及び射出窓１９ａを介して感光体ドラム２０３０ａの表面に照射され、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１４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ａの長手方向に移動する。

このように、走査レンズ１５_１と偏光分離素子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、光束ＬＢｂは、フルカラー印刷の際は横偏光であり、モノクロ印刷の際は縦偏光である。そこで、フルカラー印刷の際は、ポリゴンミラー１４で偏向された光束ＬＢｂは、走査レンズ１５_１を介して偏光分離素子１６_１に入射し、その大部分は偏光分離素子１６_１で反射される。偏光分離素子１６_１で反射された光束ＬＢｂは、反射ミラー１７_１、折り返しミラー１８ｂ、及び射出窓１９ｂを介して感光体ドラム２０３０ｂの表面に照射され、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１４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｂの長手方向に移動する。

このように、走査レンズ１５_１と偏光分離素子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。

すなわち、走査レンズ１５_１と偏光分離素子１６_１は、２つの画像形成ステーションで共用されている。

反射ミラー１７_２は、偏光分離素子１６_２で反射された光束の光路上に配置され、該光束を−Ｘ方向に反射する。

折り返しミラー１８ｃは、反射ミラー１７_２で反射された光束の光路上に配置され、該光束の光路を感光体ドラム２０３０ｃに向かう方向に曲げる。

折り返しミラー１８ｄは、偏光分離素子１６_２を透過した光束の光路上に配置され、該光束の光路を感光体ドラム２０３０ｄに向かう方向に折り返す。

光束ＬＢｃは、横偏光である。そこで、ポリゴンミラー１４で偏向された光束ＬＢｃは、走査レンズ１５_２を介して偏光分離素子１６_２に入射し、その大部分は偏光分離素子１６_２で反射される。偏光分離素子１６_２で反射された光束ＬＢｃは、反射ミラー１７_２、折り返しミラー１８ｃ及び射出窓１９ｃを介して感光体ドラム２０３０ｃの表面に照射され、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１４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｃの長手方向に移動する。

このように、走査レンズ１５_２と偏光分離素子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。

光束ＬＢｄは、縦偏光である。そこで、ポリゴンミラー１４で偏向された光束ＬＢｄは、走査レンズ１５_２を介して偏光分離素子１６_２に入射し、その大部分は偏光分離素子１６_２を透過する。偏光分離素子１６_２を透過した光束ＬＢｄは、折り返しミラー１８ｄ及び射出窓１９ｄを介して感光体ドラム２０３０ｄの表面に照射され、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１４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｄの長手方向に移動する。

なお、各感光体ドラムにおける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。

このように、走査レンズ１５_２と偏光分離素子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。

すなわち、走査レンズ１５_２と偏光分離素子１６_２は、２つの画像形成ステーションで共用されている。

ところで、モノクロ印刷の際は、光束ＬＢｂは縦偏光である。このとき、ポリゴンミラー１４で偏向された光束ＬＢｂは、走査レンズ１５_１を介して偏光分離素子１６_１に入射し、その大部分は偏光分離素子１６_１を透過する。偏光分離素子１６_１を透過した光束ＬＢｂは、折り返しミラー１８ａ及び射出窓１９ａを介して感光体ドラム２０３０ａの表面に照射され、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１４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、光束ＬＢｂは、感光体ドラム２０３０ａ上を光束ＬＢａとともに走査する。

このように、感光体ドラム２０３０ａ上には、光束ＬＢａによる光スポットと光束ＬＢｂによる光スポットが混在することになる。

ここでは、隣接する光スポットの間隔が等しくなるように、半導体レーザ１０１ａの発光部の位置と半導体レーザ１０１ｂの発光部の位置が設定されている。これにより、バンディングのない良好なモノクロ画像を形成することができる。

また、光束ＬＢａのみで感光体ドラム２０３０ａを走査するときの走査線ピッチをＬ（図１０（Ａ）参照）としたときに、感光体ドラム２０３０ａ表面における光束ＬＢｂによる光スポットの位置が、光束ＬＢａによる光スポットの位置に対して、副走査方向に関してＬ／２離れた位置となるように調整されている。

そこで、モノクロ印刷の際は、一例として図１０（Ｂ）に示されるように、１回の走査で、２本の走査線が形成される。そして、光束ＬＢａのみでモノクロ印刷するのに比べ、光束ＬＢｂを追加することで、同等の通紙速度で２倍の高解像度化を図ることができる。

また、解像度を変えず通紙速度を２倍相当に高速化することも可能である（図１０（Ｃ）参照）。この場合は、感光体ドラム２０３０ａ表面における光束ＬＢｂによる光スポットの位置が、光束ＬＢａによる光スポットの位置に対して、副走査方向に関してＬだけ離れた位置となるように調整される。

なお、光源１０ａ_１及び光源１０ｂ_１が、複数の発光部を有していても良い。一例として、各光源が４つの発光部を有する場合が、図１１及び図１２に示されている。この場合も、高解像度化あるいは高速化を図ることができる。

ところで、当然のことながら、モノクロ印刷の際は、光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄは射出されない。

次に、上記偏光切換素子ＰＡについて説明する。本実施形態では、偏光切換素子ＰＡとして、液晶素子（以下では、「液晶素子ＰＡ」という）を用いている。

この液晶素子ＰＡでは、一例として図１３に示されるように、２枚の透明なガラス板４０_１の間に、透明電極４０_３を介して、ホモジニアス配向をなすネマチック液晶４０_２が封入されている。なお、透明電極４０_３とネマチック液晶４０_２との間の配向膜は図示を省略している。

配向膜としては、ＴＮ液晶、ＳＴＮ液晶等に用いられるポリイミド等の通常の配向膜や、耐久性能が高いＳｉＯ、ＳｉＯ_２、ポリシロキサン系の無機配向膜を利用することができる。そして、液晶ダイレクタを強く規制するため、ラビング処理や光配向処理を別途施すことが好ましい。また、各透明電極にはＩＴＯ等を用いることができる。

配向膜のラビング方向は、光束の進行方向を軸として、Ｚ軸方向から時計まわりに４５°傾斜した方向に設定されている。

この場合は、液晶分子４０_４は棒形状をなしており、２つの透明電極４０_３間に電圧が印加されていない状態では、液晶分子４０_４の長手方向は、配向膜のラビング方向に揃っている（図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）参照）。

ここで、液晶分子４０_４の常光屈折率すなわち液晶分子４０_４の長軸方向に直交する方向の屈折率をｎｏ、異常光屈折率すなわち液晶分子４０_４の長軸方向に平行な方向の屈折率をｎｅとする。そして、入射する光束の波長をλとする。このとき、液晶層の厚みｄ（図１４（Ａ）参照）が、次の（１）式を満足していると、液晶素子ＰＡは、垂直に入射する光束に対して１／２波長板として振舞う。なお、Ｎは正の整数である。

（ｎｅ−ｎｏ）ｄ＝（２Ｎ−１）λ／２ ……（１）

従って、液晶素子ＰＡに入射する光束が、その偏光方向がＺ軸方向に平行な直線偏光（縦偏光）であれば、液晶素子ＰＡから射出される光束は、その偏光方向がＺ軸方向に直交する直線偏光（横偏光）となる。

一方、２つの透明電極４０_３間に電圧が印加されると、ガラス板４０_１の表面に直交する方向に電界が生じ、液晶分子の長軸方向は、ガラス板４０_１の表面に直交する方向に揃う（図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）参照）。

この場合は、液晶素子ＰＡは、垂直に入射する光束に対して、光学的に等方な媒質として振舞い、偏光方向の回転は生じない。

このように、液晶素子ＰＡに対する電圧印加の有無で、液晶素子ＰＡを偏光切換部材として用いることができる。

ここでは、半導体レーザ１０１ｂから射出されるときの光束ＬＢｂは、偏光方向が縦偏光になるように設定されているため、走査制御装置は、偏光切換素子ＰＡに対して、フルカラー印刷の際には「印加電圧なし」とし、モノクロ印刷の際には「印加電圧あり」とする。

なお、本実施形態では、ホモジニアス配向の液晶素子が用いられる場合について説明したが、ツイスト配向の液晶素子を用いることも可能である。また、負の誘電率異方性を有する垂直配向モードの液晶、基板面と平行な面内で液晶分子が回転するインプレーンスイッチング（ＩＰＳ）モードの液晶を用いることもできる。

また、偏光切換素子ＰＡとして、１／２波長板とこれを回転させる回転駆動機構とを用いても良い。この場合、１／２波長板に入射する光束の偏光方向と１／２波長板の光学軸とのなす角を、回転駆動機構によって０°と４５°との間で切り換えれば良い。そして、この場合は、回転駆動機構によって１／２波長板を回転させた後は、その状態を維持するための電力は不要である。なお、液晶素子ＰＡでは、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）の状態を維持するため、電圧を印加し続ける必要がある。

次に、前記光走査装置２０１０において、光束の進行方向を調整し、ゴースト光を遮光する技術について説明する。

カラープリンタ２０００では、半導体レーザ１０１ａと半導体レーザ１０１ｂは、モノクロ印刷の際に、走査線ピッチが等間隔に維持されるように、それぞれの発光部の副走査対応方向に関する間隔が決定されている。

光束ＬＢｂは、モノクロ印刷の際には感光体ドラム２０３０ａに導光され、カラー印刷の際には感光体ドラム２０３０ｂに導光される。しかしながら、カラー印刷の際に、光束ＬＢｂが偏光分離素子１６_１で１００％反射されず、偏光分離素子１６_１を透過する成分が存在すると、この成分は感光体ドラム２０３０ａに向かう。この成分を、ここでは「ゴースト光」と呼ぶ。ゴースト光は極力発生させないのが好ましいが、実際上、ゴースト光の発生を０にするのはコスト的に困難である。そこで、発生したゴースト光は、感光体ドラムに到達する前に遮光するのが好ましい。

ここでは、モノクロ印刷の際に感光体ドラム２０３０ａに向かう光束ＬＢｂは遮光せず、カラー印刷の際に感光体ドラム２０３０ａに向かう光束ＬＢｂを遮光する方法について説明する。

一例として図１６に示されるように、シリンドリカルレンズ１２_１とポリゴンミラー１４との間に、光路シフト素子５０を配置する。この光路シフト素子５０は、横偏光は直進させ、縦偏光はＺ軸方向に関して射出位置を入射位置に対してΔだけ下方にシフトさせる。

従って、光束ＬＢｂは、モノクロ印刷の際には、発光位置からΔだけ下方にシフトしてポリゴンミラー１４に入射し、カラー印刷の際には、シフトせずポリゴンミラー１４に入射する。一方、光束ＬＢａは常に縦偏光であることから、モノクロ印刷の際、及びカラー印刷の際のいずれにおいても、発光位置からΔだけ下方にシフトしてポリゴンミラー１４に入射する。すなわち、カラー印刷の際は、光束ＬＢａと光束ＬＢｂは、Δだけ離間した状態でポリゴンミラー１４に入射する。

ポリゴンミラー１４の後段においてゴースト光を適切に遮光するため、Δは、モノクロ印刷の際の光束ＬＢａと光束ＬＢｂの間隔に比べ十分大きくとる必要がある。すなわち、光束ＬＢｂの偏光方向が光束ＬＢａの偏光方向に直交しているときに、光路シフト素子５０から射出される光束ＬＢａと光束ＬＢｂの間隔Ｄｔと、光束ＬＢｂの偏光方向が光束ＬＢａの偏光方向に平行であるときに、光路シフト素子５０から射出される光束ＬＢａと光束ＬＢｂの間隔Ｄｐとが、次の（２）式の関係を満足する必要がある。

Ｄｔ＞Ｄｐ ……（２）

カラー印刷の際に、ポリゴンミラー１４で偏向された光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂの光路が図１７に示されている。

光束ＬＢａと光束ＬＢｂは、Ｚ軸方向に関して略Δだけ離間してポリゴンミラー１４に入射するため、それらの走査レンズ１５_１への入射位置も異なる。走査レンズ１５_１は副走査対応方向に関してパワーを有しているため、走査レンズ１５_１から射出された光束ＬＢａと光束ＬＢｂは、互いの主光線がＸＺ面内では非平行になる。そこで、光束ＬＢａと光束ＬＢｂは、互いの主光線がＸＺ面内で非平行な状態で偏光分離素子１６_１に入射する。

光束ＬＢａは、その大部分は偏光分離素子１６_１を透過するが、一部は偏光分離素子１６_１で反射される。図１７では、偏光分離素子１６_１を正常に透過した成分を光束ＬＢａ’、偏光分離素子１６_１で反射された成分を光束ＬＢａ’’としている。光束ＬＢａ’’はゴースト光である。

光束ＬＢｂは、その大部分は偏光分離素子１６_１で反射されるが、一部は偏光分離素子１６_１を透過する。図１７では、偏光分離素子１６_１で正常に反射された成分を光束ＬＢｂ’、偏光分離素子１６_１を透過した成分を光束ＬＢｂ’’としている。光束ＬＢｂ’’はゴースト光である。

図１７に示されるように、光束ＬＢａと光束ＬＢｂとは重なった光路を通らず、光スポットが形成される位置すなわち感光体ドラム表面に近づくにつれて、ビーム径が絞られてくるため、空間的に互いに離間するようになる。特に、ポリゴンミラー１４上の副走査対応方向の像が、走査レンズ１５_１により、感光体ドラム上に拡大像として結像する関係にあるときは、上記離間の距離が一層増加する。

ここで、光束ＬＢａ’のみが通過し、光束ＬＢｂ’’は通過しないように、射出窓１９ａの窓幅及び位置を設定することにより、光束ＬＢｂ’’を遮光することができる。

同様に、光束ＬＢｂ’のみが通過し、光束ＬＢａ’’は通過しないように、射出窓１９ｂの窓幅及び位置を設定することにより、光束ＬＢａ’’を遮光することができる。

一方、光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄは、カラー印刷の際のみ使用され、モノクロ印刷の際には使用されない。そこで、特に光路シフト素子５０を設けずとも、半導体レーザ１０１ｃ及び半導体レーザ１０１ｄにおける発光部の位置をはじめから、前記Δの分だけＺ軸方向にずらして配置しておけば良い。

ポリゴンミラー１４で偏向された光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄの光路が図１８に示されている。

半導体レーザ１０１ｃにおける発光部の位置と半導体レーザ１０１ｄにおける発光部の位置とが、Ｚ軸方向に関して相対的に離間した配置となっているため、光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄのポリゴンミラー１４への入射位置が異なり、それらの走査レンズ１５_２への入射位置も異なる。走査レンズ１５_２は副走査対応方向に関してパワーを有しているため、走査レンズ１５_２から射出された光束ＬＢｃと光束ＬＢｄは、互いの主光線がＸＺ面内では非平行になる。そこで、光束ＬＢｃと光束ＬＢｄは、互いの主光線がＸＺ面内で非平行な状態で偏光分離素子１６_２に入射する。

光束ＬＢｄは、その大部分は偏光分離素子１６_２を透過するが、一部は偏光分離素子１６_２で反射される。図１８では、偏光分離素子１６_２を正常に透過した成分を光束ＬＢｄ’、偏光分離素子１６_２で反射された成分を光束ＬＢｃ’’としている。光束ＬＢｃ’’はゴースト光である。

光束ＬＢｃは、その大部分は偏光分離素子１６_２で反射されるが、一部は偏光分離素子１６_２を透過する。図１８では、偏光分離素子１６_２で正常に反射された成分を光束ＬＢｃ’、偏光分離素子１６_２を透過した成分を光束ＬＢｃ’’としている。光束ＬＢｃ’’はゴースト光である。

図１８に示されるように、光束ＬＢｃと光束ＬＢｄとは重なった光路を通らず、光スポットが形成される位置すなわち感光体ドラム表面に近づくにつれて、ビーム径が絞られてくるため、空間的に互いに離間するようになる。特に、ポリゴンミラー１４上の副走査対応方向の像が、走査レンズ１５_２により、感光体ドラム上に拡大像として結像する関係にあるときは、上記離間の距離が一層増加する。

ここで、光束ＬＢｃ’のみが通過し、光束ＬＢｄ’’は通過しないように、射出窓１９ｃの窓幅及び位置を設定することにより、光束ＬＢｄ’’を遮光することができる。

同様に、光束ＬＢｄ’のみが通過し、光束ＬＢｃ’’は通過しないように、射出窓１９ｄの窓幅及び位置を設定することにより、光束ＬＢｃ’’を遮光することができる。

走査レンズ１５_１、１５_２には、副走査対応方向に関して中心から離れた位置に光束が入射するため、結像特性が変化する場合があるが、レンズ形状を適宜調整することで、結像特性の変化を抑制することができる。また、走査レンズを複数枚用いて、結像特性を最適化させることもできる。

次に、上記光路シフト素子５０について説明する。

光路シフト素子５０としては、光学軸が、一方の直線偏光の電界ベクトルに対して直交し、他方の直線偏光の電界ベクトルに対して所定角β（０°＜β＜９０°）をなす一軸光学結晶を用いることができる。例えば、方解石（ＣａＣＯ_３）、水晶（ＳｉＯ_２）、ＫＤＰ（ＫＨ_２ＰＯ_４）、ＡＤＰ（ＮＨ_４Ｈ_３ＰＯ_４）、ウルツ鉱（ＺｎＳ）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、ルチル（ＴｉＯ_２）、トルマリン、リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ_３）などを用いることができる。

図１９には、一軸光学結晶において、入射光の偏光方向と該一軸光学結晶における光軸傾斜角βとの関係が示されている。入射光の電界ベクトルが光軸に対して直交する場合、光線は屈折せず一軸光学結晶中を直進する。一方、入射光の電界ベクトルが光軸に対して角度β（＝光軸傾斜角）をなす場合、光線は屈折し光路がシフトする。

図２０には、一軸光学結晶として方解石を用いた場合の、結晶厚及び光軸傾斜角βに対する光路シフト量の計算結果が示されている。ここでは、方解石の屈折率は、波長０．６３μｍの光に対する値である、常光屈折率ｎｏ＝１．６５５７、異常光屈折率ｎｅ＝１．４８５２を用いている。図２０に示されるように、β＝４５°のときが、得られる光路シフト量が最も大きく、例えば２ｍｍの光路シフト量を得るのに必要な結晶厚は１８．５ｍｍである。このように、光軸傾斜角βとしては、所望の光路シフト量及び結晶厚に応じて、（０°＜β＜９０°）の範囲内で設定すれば良い。

図２１には、多層膜面を有する２つのプリズム（プリズムＩ、プリズムＩＩ）と全反射面を有するウェッジミラーよりなる光路シフト素子が示されている。プリズムＩ及びプリズムＩＩの多層膜面は、それぞれ、複数の透明誘電体材料を多層膜化してなる面であり、一方の直線偏光（光束ＬＢｂ）を反射し、他方の直線偏光（光束ＬＢａ）を透過させる。多層膜は例えば、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２等の屈折率の異なる２種、あるいはＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等の３種の透明な誘電体材料よりなる。全反射面は、アルミニウム、金等の金属材料や、全反射特性を満たす誘電体材料等より得ることができる。

プリズムＩに対してプリズムＩＩをＺ軸方向に移動することで、移動量に応じた光路シフト量が得られる。プリズムＩ、プリズムＩＩ及びウェッジミラーは、例えば光学接着剤で貼り合わせることができる。この場合、空気界面が介在しないので、波面収差の劣化が発生しない利点がある。この光路シフト素子では、ＬＢａとＬＢｂとの光路長が異なることとなるので、平行光の光路上に配置するのが好ましい。

図２２には、多層膜面を有する２つのプリズム（プリズムＩ、プリズムＩＩ）と全反射面を有する２つのウェッジミラーよりなる光路シフト素子が示されている。プリズムＩ及びプリズムＩＩの多層膜面は、それぞれ、複数の透明誘電体材料を多層膜化してなる面であり、一方の直線偏光（光束ＬＢｂ）を反射し、他方の直線偏光（光束ＬＢａ）を透過させる。多層膜は例えば、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２等の屈折率の異なる２種、あるいはＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等の３種の透明な誘電体材料よりなる。また、プリズムＩＩの入射側には、入射光の偏光方向を９０度回転させる偏光回転面が設けられている。この偏光回転面は、１／２波長板等で構成することができる。全反射面は、アルミニウム、金等の金属材料や、全反射特性を満たす誘電体材料等より得ることができる。

プリズムＩに対してプリズムＩＩを光の進行方向に移動することで、移動量に応じた光路シフト量が得られる。プリズムＩ、プリズムＩＩ、ウェッジミラーＩ及びウェッジミラーＩＩは、例えば光学接着剤で貼り合わせることができる。この場合、空気界面が介在しないので、波面収差劣化が発生しない利点がある。この光路シフト素子では、図２１に示される光路シフト素子と比べ、部品点数は多くなるものの、光束ＬＢａと光束ＬＢｂとの光路長差の設定自由度が増す利点がある。

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つの偏光分離素子（１６_１、１６_２）、２つの反射ミラー（１７_１、１７_２）、複数の折り返しミラー（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）、及び走査制御装置を有している。

光源ユニットＬＵ１は、偏光切換素子ＰＡを有し、フルカラー印刷の際は縦偏光の光束ＬＢａと横偏光の光束ＬＢｂを射出し、モノクロ印刷の際は縦偏光の光束ＬＢａと縦偏光の光束ＬＢｂを射出する。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、フルカラー印刷の際は、光束ＬＢａは感光体ドラム２０３０ａに導光され、光束ＬＢｂは感光体ドラム２０３０ｂに導光され、光束ＬＢｃは感光体ドラム２０３０ｃに導光され、光束ＬＢｄは感光体ドラム２０３０ｄに導光される。

一方、モノクロ印刷の際は、光束ＬＢａは感光体ドラム２０３０ａに導光され、光束ＬＢｂも感光体ドラム２０３０ａに導光される。

この場合、光源ユニットＬＵ１において、光束ＬＢａの射出位置と光束ＬＢｂの射出位置の副走査対応方向に関する間隔を調整することにより、モノクロ画像の走査線密度をフルカラー画像の走査線密度の２倍とすることができる。

すなわち、カラー画像及びモノクロ画像のいずれにも対応し、大型化及び高コスト化を招くことなく、モノクロ画像の画素密度を高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、大型化及び高コスト化を招くことなく、モノクロ画像の画像品質の向上を図ることができる。

なお、上記実施形態では、各光源ユニットにおいて、２つの光源からの光束を光束合成素子を用いて同一の光路に重ね合わせ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。前記光束合成素子を用いないで、２つの光源からの光束をそれぞれ別の光路でポリゴンミラー１４に向かうように各光源ユニットを構成しても良い。この場合、光利用効率を向上させることができる。

次に、上記光走査装置２０１０の変形例（「光走査装置２０１０Ａ」という）について説明する。この光走査装置２０１０Ａは、ポリゴンミラー１４に向かう複数の光束を射出する偏向器前光学系が、前述した光走査装置２０１０と異なる点に特徴を有する。従って、以下においては、光走査装置２０１０との相違点を中心に説明するとともに、前述した光走査装置２０１０と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。

光走査装置２０１０Ａは、図２３に示されるように、２つの光源ユニット（ＬＵ３、ＬＵ４）、無偏光ハーフミラーＨＭ、２つのシリンドリカルレンズ（１２Ａ、１２Ｂ）、２つの入射ミラー（Ｍ１、Ｍ２）、ポリゴンミラー１４、走査光学系、及び不図示の走査制御装置を有している。

光源ユニットＬＵ３は、一例として図２４に示されるように、光源１０Ａ_１、及びコリメートレンズ１１Ａ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１０Ａ_１は、一例として図２５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の発光部からは直線偏光の光束（光束ＬＢ１という）が射出される。ここでは、光束ＬＢ１が「縦偏光」となるように設定されている。

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、該光束を略平行光とする。

光源ユニットＬＵ４は、一例として図２６に示されるように、光源１０Ｂ_１、偏光切換素子ＰＡ、及びコリメートレンズ１１Ｂを有している。

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１０Ｂ_１は、一例として図２７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の発光部からは直線偏光の光束（光束ＬＢ２という）が射出される。ここでは、光束ＬＢ２が「縦偏光」となるように設定されている。

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、該光束を略平行光とする。

偏光切換素子ＰＡは、コリメートレンズ１１Ｂから射出された光束ＬＢ２の光路上に配置されている。この偏光切換素子ＰＡは、走査制御装置からの信号に応じて、光束ＬＢ２の偏光方向を縦偏光及び横偏光のいずれかに設定する。ここでは、走査制御装置は、偏光切換素子ＰＡから射出される光束ＬＢ２の偏光方向が、フルカラー印刷の際に横偏光となり、モノクロ印刷の際に縦偏光となるように、偏光切換素子ＰＡを制御する。

図２３に戻り、無偏光ハーフミラーＨＭは、光源ユニットＬＵ３から射出された光束ＬＢ１及び光源ユニットＬＵ４から射出された光束ＬＢ２の光路上に配置されている。無偏光ハーフミラーＨＭは、入射された光束を、その偏光状態を維持しつつ、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略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、無偏光ハーフミラー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、無偏光ハーフミラーＨＭで反射された光束ＬＢ１が感光体ドラム２０３０ａに導光される光束ＬＢａである。そして、無偏光ハーフミラーＨＭを透過した光束ＬＢ２が、フルカラー印刷の際に感光体ドラム２０３０ｂに導光され、モノクロ印刷の際に感光体ドラム２０３０ａに導光される光束ＬＢｂである。また、無偏光ハーフミラーＨＭで反射された光束ＬＢ２が感光体ドラム２０３０ｃに導光される光束ＬＢｃであり、無偏光ハーフミラーＨＭを透過した光束ＬＢ１が感光体ドラム２０３０ｄに導光される光束ＬＢｄである。

シリンドリカルレンズ１２Ａは、無偏光ハーフミラー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、それぞれ入射ミラー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、無偏光ハーフミラー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、それぞれ入射ミラー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。

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、入射ミラーＭ１を介した光束（光束ＬＢａ、光束ＬＢｂ）と入射ミラーＭ２を介した光束（光束ＬＢｃ、光束ＬＢｄ）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に入射する入射ミラーＭ１を介した光束と入射ミラーＭ２を介した光束とのなす角が、平面視において、略９０°となるように設定されている（図２３参照）。

そこで、フルカラー印刷の際に、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２８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２９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３０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。

モノクロ印刷の際には、上記実施形態と同様に、光束ＬＢａと光束ＬＢｂによって感光体ドラム２０３０ａが走査される。

なお、ポリゴンミラー１４に入射する入射ミラーＭ１を介した光束と入射ミラーＭ２を介した光束とのなす角は、平面視において、９０°から少しずれていても良い。

この場合は、光源の数が、上記実施形態の場合の半数であり、小型化、低コスト化の効果が大きい。

また、この場合においても、一例として図３１に示されるように、シリンドリカルレンズ１２Ａとポリゴンミラー１４との間の光路上に、前述した光路シフト素子５０を配置することにより、上記実施形態と同様にして、ゴースト光を効果的に遮光することができる。

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。

１０ａ_１，１０ｂ_１，１０ｃ_１，１０ｄ_１…光源、１０Ａ_１…光源（第１の光源）、１０Ｂ_１…光源（第２の光源）、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…コリメートレンズ（偏向器前光学系の一部）、１１Ａ，１１Ｂ…コリメートレンズ（偏向器前光学系の一部）、１２_１，１２_２…シリンドリカルレンズ（偏向器前光学系の一部）、１２Ａ，１２Ｂ…シリンドリカルレンズ（偏向器前光学系の一部）、１３_１，１３_２…光束合成素子、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…偏光分離素子（走査光学系の一部）、１６_２…偏光分離素子（走査光学系の一部）、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、５０…光路シフト素子（光路シフト部材）、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…無偏光ハーフミラー（光束分割部材）、ＬＵ１，ＬＵ２，ＬＵ３，ＬＵ４…光源ユニット、Ｍ１，Ｍ２…入射ミラー（導光光学系）、ＰＡ…偏光切換素子（偏光切換部材）。

特開２００９−１３９６３９号公報 特許第４５６８６３３号公報 特許第４４２５５０５号公報

Claims (10)

1. 射出される２つの光束の状態を、偏光方向が互いに直交している第１の状態と、偏光方向が互いに平行である第２の状態との間で切り換えることができる偏向器前光学系と、
   前記偏向器前光学系からの前記２つの光束を偏向する光偏向器と、
   前記光偏向器で偏向された前記２つの光束が入射され、該２つの光束が前記第１の状態のときに、該２つの光束を互いに異なる被走査面に導光し、該２つの光束が前記第２の状態のときに、該２つの光束を同じ被走査面に導光する走査光学系と、を備える光走査装置。
2. 前記偏向器前光学系は、前記２つの光束を射出する２つの光源と、該２つの光源のうちの一の光源から射出された光束の光路上に配置され、該光束の偏光方向を、他の光源から射出された光束の偏光方向に対して、平行な方向と直交している方向との間で切り換える偏光切換部材とを有することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記偏向器前光学系は、第１の直線偏光を射出する第１の光源と、第２の直線偏光を射出する第２の光源と、前記第２の光源から射出された第２の直線偏光の光路上に配置され、該第２の直線偏光の偏光方向を、前記第１の直線偏光の偏光方向に対して、平行な方向と直交している方向との間で切り換える偏光切換部材と、前記第１の光源から射出された第１の直線偏光を光束ＬＢａと光束ＬＢｄに分割し、前記偏光切換部材を介した前記第２の直線偏光を光束ＬＢｂと光束ＬＢｃに分割する光束分割部材と、該光束分割部材で分割された前記光束ＬＢａ及び前記光束ＬＢｂを前記光偏向器の一の偏向反射面に導光し、前記光束ＬＢｃ及び前記光束ＬＢｄを前記光偏向器の他の偏向反射面に導光する導光光学系と、を有し、
   前記走査光学系は、前記光束ＬＢａと前記光束ＬＢｂの偏光方向が互いに直交しているとき、前記光束ＬＢａ及び前記光束ＬＢｂを互いに異なる被走査面に導光し、前記光束ＬＢａと前記光束ＬＢｂの偏光方向が互いに平行のとき、前記光束ＬＢａと前記光束ＬＢｂを同じ被走査面に導光することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
4. 前記偏光切換部材と前記光偏向器との間の光路上に配置され、入射する光束の偏光方向に応じて、該光束の光路を副走査方向に関してシフトさせる光路シフト部材を更に備え、
   該光路シフト部材を介した前記２つの光束の副走査方向に関する間隔が、前記第１の状態のときのほうが、前記第２の状態のときよりも大きいことを特徴とする請求項２又は３に記載の光走査装置。
5. 前記光路シフト部材は、一軸光学結晶を含み、
   該一軸光学結晶の光軸は、前記２つの光束が前記第１の状態のとき、一の光束の電界ベクトルに直交し、他の光束の電界ベクトルと所定の角度β（０°＜β＜９０°）をなすことを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
6. 前記光路シフト部材は、互いに屈折率の異なる複数の誘電体材料からなる多層膜面を有する第１の光学素子、及び全反射面を有する第２の光学素子を含むことを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
7. 前記偏光切換部材は、液晶素子であることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の光走査装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の光走査装置と、
   前記光走査装置によって光走査される被走査面を有する複数の像担持体と、を備える画像形成装置。
9. 前記光走査装置における２つの光束は、同じ被走査面に導光されるとき、副走査方向に関して互いに異なる位置に導光され、該被走査面における走査線間隔が等間隔であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記光走査装置における２つの光束が導光される一の被走査面は、ブラック画像に対応した被走査面であることを特徴とする請求項８又は９に記載の画像形成装置。