JP5691633B2 - 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。

光走査装置は、従来から、光プリンタやデジタル複写機、光プロッタ等の画像形成装置に関連して広く知られている。そして、画像形成装置の普及に伴って、高安定化、高精細化、高速化とともに、少部品数化、及び小型化も強く求められている。

また、近年、複数の色画像を重ね合わせる多色画像形成装置が開発されている。特に、多色画像形成装置を実現する形態として、複数の走査光学系が、各色に対応する複数の感光体に光スポットを形成するタンデム方式が多く用いられている。

多色画像の書込を実現するために、色毎に光走査装置を設ける方法も用いられているが、この場合、色毎に光学部品を揃えることになって部品点数が増加したり、複数の光走査装置が画像形成装置内に搭載されることで小型化を阻まれたりといった不都合があった。

そこで、複数の走査光学系を内蔵した単一の光走査装置を設ける方式が提案された。この方式は、各色に対応した複数の光束が単一の光偏向器に入射し、それぞれの走査光学系により各感光体に結像させられるものが一般的である（図３２参照）。

但し、この方式は、各色に対応した光学素子が光偏向器の周りに密集してしまい、光走査装置の小型化に限界を与えていた。

このような多色に対応した光走査装置の小型化の限界を克服する方法として、いくつかの方法が考えられた。

例えば、各光束の偏光方向を異ならせ、上下に重なる２つの走査光学系を集約し、走査光学系内に設けられた偏光光束分割素子（偏光分離素子）で分割し、各光束をそれぞれの感光体へ導光する方法（ここでは、「偏光分離方式」という）が考えられた。

この方法は、光走査装置のサイズを光偏向器の回転軸方向に小型化（薄型化）し、且つ走査光学系内の光学素子を上下段で共通して用いることで部品点数を低減させるのに効果的である。

その他の方法として、空間変調素子等の動的能動素子を用いて走査光学系を集約する方法、互いに波長の異なる光源を用いてダイクロイックミラーで分割する方法、単一の光偏向器に対して全色の光束を斜入射させる方法（特許文献１〜特許文献４参照）等が考えられた。

しかしながら、能動素子を用いる場合にはその駆動回路が必要になるし、ダイクロイックミラーを用いる場合は１つの光走査装置に異種の光源が搭載されることになるので、走査光学系の光学素子数が低減されたとしても、その代償としてさらに高価な素子を増やす必要に迫られる。また、斜入射の場合は、光偏向器及び走査レンズへの斜め入射による光学性能劣化が生じる。

そこで、多色に対応した光走査装置の小型化の限界を克服するには、上記偏光分離方式が好適である。

しかしながら、従来の偏光分離方式では、光学性能の低下を抑制するには、書込幅に応じた充分な光路長が必要になるが、その光路長が長すぎると、光走査装置内の光路レイアウトが制約されるという不都合があった。また、小型化を推し進めると光学素子同士が干渉するおそれがあった。

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、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、小型化を図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、第１の方向に沿って配置された４つの被走査体と、互いに偏光方向が異なる第１光束と第２光束、及び互いに偏光方向が異なる第３光束と第４光束を射出する照明系と、前記第１の方向に直交する第２の方向に平行な回転軸まわりに回転する複数の反射面を有し、前記第１光束と前記第２光束を、前記第１の方向と前記第２の方向のいずれにも直交する主走査方向の一側に偏向し、前記第３光束と前記第４光束を、前記主走査方向の他側に偏向する光偏向器と、前記第１の方向に関して前記光偏向器の一側に配置され、前記光偏向器で偏向された前記第１光束及び前記第２光束の一方を透過させ他方を反射する第１偏光分離素子と、該第１偏光分離素子を介した前記第１光束を対応する第１被走査体に導く複数の折り返しミラーからなる第１ミラー群と、前記第１偏光分離素子を介した前記第２光束を対応する第２被走査体に導く複数の折り返しミラーからなる第２ミラー群と、前記第１の方向に関して前記光偏向器の他側に配置され、前記光偏向器で偏向された前記第３光束及び前記第４光束の一方を透過させ他方を反射する第２偏光分離素子と、該第２偏光分離素子を介した前記第３光束を対応する第３被走査体に導く複数の折り返しミラーからなる第３ミラー群と、前記第２偏光分離素子を介した前記第４光束を対応する第４被走査体に導く複数の折り返しミラーからなる第４ミラー群と、前記光偏向器と前記第１偏光分離素子との間の光路上に配置された第１走査レンズ系と、前記光偏向器と前記第２偏光分離素子との間の光路上に配置された第２走査レンズ系とを有する走査光学系と、を備え、前記第１走査レンズ系及び前記第２走査レンズ系は、それぞれ複数の走査レンズからなり、前記光偏向器と前記第１被走査体との間の前記第１光束の光路は、前記光偏向器から前記第１被走査体にかけて、前記第１走査レンズ系、前記第１偏光分離素子、前記第１ミラー群、前記第１被走査体の順番であり、前記光偏向器と前記第２被走査体との間の前記第２光束の光路は、前記光偏向器から前記第２被走査体にかけて、前記第１走査レンズ系、前記第１偏光分離素子、前記第２ミラー群、前記第２被走査体の順番であり、前記光偏向器と前記第３被走査体との間の前記第３光束の光路は、前記光偏向器から前記第３被走査体にかけて、前記第２走査レンズ系、前記第２偏光分離素子、前記第３ミラー群、前記第３被走査体の順番であり、前記光偏向器と前記第４被走査体との間の前記第４光束の光路は、前記光偏向器から前記第４被走査体にかけて、前記第２走査レンズ系、前記第２偏光分離素子、前記第４ミラー群、前記第４被走査体の順番であり、前記光偏向器と前記第１被走査体との間の前記第１光束の光路、及び前記光偏向器と前記第２被走査体との間の前記第２光束の光路において、前記第１偏光分離素子より前に折り返しミラーは存在せず、前記第１偏光分離素子より後に走査レンズは存在せず、前記光偏向器と前記第３被走査体との間の前記第３光束の光路、及び前記光偏向器と前記第４被走査体との間の前記第３光束の光路において、前記第２偏光分離素子より前に折り返しミラーは存在せず、前記第２偏光分離素子より後に走査レンズは存在せず、前記第１ミラー群における最終段の折り返しミラー及び前記第２ミラー群における最終段の折り返しミラーは、前記光偏向器で偏向され前記第１偏光分離素子に向かう前記第１光束と前記第２光束に対して前記第２の方向の一側に配置され、前記第３ミラー群における最終段の折り返しミラー及び前記第４ミラー群における最終段の折り返しミラーは、前記光偏向器で偏向され前記第２偏光分離素子に向かう前記第３光束と前記第４光束に対して前記第２の方向の前記一側に配置され、前記第１の方向に関して、前記回転軸と前記第１偏光分離素子との距離は、前記第１被走査体と前記第２被走査体との距離よりも長く、前記回転軸と前記第２偏光分離素子との距離は、前記第３被走査体と前記第４被走査体との距離よりも長く、前記第１の方向に関して、前記第１偏光分離素子と前記第１ミラー群における前記第１偏光分離素子から数えて１番目の折り返しミラーとの距離は、前記回転軸と前記第１偏光分離素子との距離よりも短く、前記第２偏光分離素子と前記第３ミラー群における前記第２偏光分離素子から数えて１番目の折り返しミラーとの距離は、前記回転軸と前記第２偏光分離素子との距離よりも短く、前記第１被走査体、前記第２被走査体、前記第３被走査体及び前記第４被走査体のうち中央の２つの被走査体での結像位置の前記第１の方向に関する距離Ｐ、前記第１走査レンズ系における前記光偏向器に最も近い走査レンズの射出面と前記第２走査レンズ系における前記光偏向器に最も近い走査レンズの射出面との距離Ｌを用いて、Ｐ＞Ｌの関係が満足されている光走査装置である。

これによれば、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、小型化を図ることができる。

本発明は、第２の観点からすると、複数の像担持体と、前記複数の像担持体に対して画像情報に応じて変調された光を用いて光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、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説明するための図である。 図１における光走査装置の概略構成を示す図（その１）である。 図２における偏向器前光学系を説明するための図である。 図１における光走査装置の概略構成を示す図（その２）である。 図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ光源を説明するための図である。 端面発光素子を説明するための図である。 光合成素子２２０５_１を説明するための図である。 光合成素子２２０５_２を説明するための図である。 回折レンズを説明するための図である。 感光体ドラム２０３０ｂにおける結像位置と感光体ドラム２０３０ｃにおける結像位置との間隔Ｐと、偏向器側走査レンズ２１０５_１の射出側の面と偏向器側走査レンズ２１０５_２の射出側の面との距離Ｌとの関係を説明するための図である。 偏光分離素子を説明するための図である。 偏光分離素子の変形例１を説明するための図である。 偏光分離素子の変形例２を説明するための図である。 理想的な偏光分離特性を説明するための図である。 複屈折性をもつ樹脂製のレンズを介した光束が偏光分離素子に入射する場合を説明するための図である。 ポリゴンミラーの回転中心から偏光分離素子の偏光分離面までの距離が、複数の感光体ドラムの軸間距離よりも短い場合を説明するための図（その１）である。 ポリゴンミラーの回転中心から偏光分離素子の偏光分離面までの距離が、複数の感光体ドラムの軸間距離よりも短い場合を説明するための図（その２）である。 ポリゴンミラーの回転中心から偏光分離素子の偏光分離面までの距離が、複数の感光体ドラムの軸間距離と等しい場合を説明するための図である。 ポリゴンミラーの回転中心から偏光分離素子の偏光分離面までの距離が、複数の感光体ドラムの軸間距離よりも長い場合を説明するための図である。 各感光体ドラムにおける結像位置の間隔と、ポリゴンミラーの回転中心から偏光分離素子の偏光分離面までの距離との関係を説明するための図である。 光学系の設計値の一例を説明するための図である。 像面側走査レンズの形状を説明するための図である。 最終段の折り返しミラーで折り返された光束が対応する感光体ドラムに向かうときの通過領域を説明するための図である。 偏向器前光学系の変形例１を説明するための図（その１）である。 偏向器前光学系の変形例１を説明するための図（その２）である。 偏向器前光学系の変形例２を説明するための図（その１）である。 偏向器前光学系の変形例２を説明するための図（その２）である。 偏向器前光学系の変形例３を説明するための図（その１）である。 偏向器前光学系の変形例３を説明するための図（その２）である。 光走査装置の変形例を説明するための図（その１）である。 光走査装置の変形例を説明するための図（その２）である。 従来の光走査装置の一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２３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。

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、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。

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、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、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。

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。なお、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ものとする。また、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、４つの感光体ドラムの−Ｚ側に配置され、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、各色毎に変調された光束を、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。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。

トナーカートリッジ２０３４ａにはブラックトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ａに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｂにはイエロートナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｂに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｃにはシアントナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｃに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｄにはマゼンタトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｄに供給される。

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。

マゼンタ、シアン、イエロー、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枚づつ取り出し、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。ここで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。ここで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上に順次スタックされる。

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〜図４に示されるように、４つの光源（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）、４つのカップリングレンズ（２２０１ａ、２２０１ｂ、２２０１ｃ、２２０１ｄ）、４つの１／２波長板（２２０２ａ、２２０２ｂ、２２０２ｃ、２２０２ｄ）、２つの光合成素子（２２０５_１、２２０５_２）、２つの開口板（２２０３_１、２２０３_２）、２つの線像形成レンズ（２２０４_１、２２０４_２）、ポリゴンミラー２１０４、２つの偏向器側走査レンズ（２１０５_１、２１０５_２）、２つの像面側走査レンズ（２１０６_１、２１０６_２）、２つの偏光分離素子（２１０７_１、２１０７_２）、８枚の折り返しミラー（２１０８ａ、２１０８ｂ、２１０８ｃ、２１０８ｄ、２１０９ａ、２１０９ｂ、２１０９ｃ、２１０９ｄ）、及び不図示の走査制御装置などを有している。そして、これらは、光学ハウジング２３００に取り付けられている。

なお、複数の折り返しミラーのなかで、折り返された光束が他のミラーで反射されることなく対応する感光体ドラムに導かれるよう設けられた折り返しミラーを「最終段の折り返しミラー」ともいう。ここでは、折り返しミラー２１０９ａ、折り返しミラー２１０９ｂ、折り返しミラー２１０９ｃ、及び折り返しミラー２１０９ｄが、最終段の折り返しミラーである。

また、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。

各光源は、一例として図５（Ａ）に示されるように、２個の端面発光素子が金属等でパッケージングされた半導体レーザを有している。なお、２個の端面発光素子に代えて、一例として図５（Ｂ）に示されるように、２つの発光部を備える１個の端面発光素子が用いられても良い。

端面発光素子は、一般的にｐ型半導体材料とｎ型半導体材料とが接合されたダブルヘテロ接合構造を有し、その接合部に電流が注入されると、接合部に設けられた活性層からレーザ光が射出される。このような構造から射出されるレーザ光は、一例として図６に示されるように、活性層に平行な方向に偏光していることが知られている。

図３に戻り、光源２２００ｂと光源２２００ｃは、Ｘ軸方向に関して離れて配置されており、いずれも−Ｙ方向に光束を射出する。光源２２００ａと光源２２００ｄは、Ｘ軸方向に関して対向して配置されており、光源２２００ａは＋Ｘ方向に光束を射出し、光源２２００ｄは−Ｘ方向に光束を射出する。

以下では、便宜上、光源２２００ａから射出された光束を「光束ＬＢａ」、光源２２００ｂから射出された光束を「光束ＬＢｂ」、光源２２００ｃから射出された光束を「光束ＬＢｃ」、光源２２００ｄから射出された光束を「光束ＬＢｄ」ともいう。

カップリングレンズ２２０１ａは、光源２２００ａから射出された光束ＬＢａの光路上に配置され、該光束を略平行光とする。

カップリングレンズ２２０１ｂは、光源２２００ｂから射出された光束ＬＢｂの光路上に配置され、該光束を略平行光とする。

カップリングレンズ２２０１ｃは、光源２２００ｃから射出された光束ＬＢｃの光路上に配置され、該光束を略平行光とする。

カップリングレンズ２２０１ｄは、光源２２００ｄから射出された光束ＬＢｄの光路上に配置され、該光束を略平行光とする。

ところで、発光部毎にカップリングレンズが設けられていても良い。

１／２波長板２２０２ａは、カップリングレンズ２２０１ａを介した光束ＬＢａの光路上に配置され、一例として図７に示されるように、光束ＬＢａを光合成素子２２０５_１の入射面に対してｓ偏光とする。

１／２波長板２２０２ｂは、カップリングレンズ２２０１ｂを介した光束ＬＢｂの光路上に配置され、一例として図７に示されるように、光束ＬＢｂを光合成素子２２０５_１の入射面に対してｐ偏光とする。

１／２波長板２２０２ｃは、カップリングレンズ２２０１ｃを介した光束ＬＢｃの光路上に配置され、一例として図８に示されるように、光束ＬＢｃを光合成素子２２０５_２の入射面に対してｐ偏光とする。

１／２波長板２２０２ｄは、カップリングレンズ２２０１ｄを介した光束ＬＢｄの光路上に配置され、一例として図８に示されるように、光束ＬＢｄを光合成素子２２０５_２の入射面に対してｓ偏光とする。

光合成素子２２０５_１は、１／２波長板２２０２ａの＋Ｘ側であって、かつ１／２波長板２２０２ｂの−Ｙ側に配置されている。この光合成素子２２０５_１は、偏光ビームスプリッタであり、ｐ偏光を透過させ、ｓ偏光を反射する特性を有している。そこで、光合成素子２２０５_１は、１／２波長板２２０２ａを通過した光束ＬＢａを−Ｙ方向に反射し、１／２波長板２２０２ｂを通過した光束ＬＢｂを透過させる。これにより、光合成素子２２０５_１から射出される光束ＬＢａと光束ＬＢｂの光路はほぼ同一となる。

光合成素子２２０５_２は、１／２波長板２２０２ｄの−Ｘ側であって、かつ１／２波長板２２０２ｃの−Ｙ側に配置されている。この光合成素子２２０５_２は、偏光ビームスプリッタであり、ｐ偏光を透過させ、ｓ偏光を反射する特性を有している。そこで、光合成素子２２０５_２は、１／２波長板２２０２ｄを通過した光束ＬＢｄを−Ｙ方向に反射し、１／２波長板２２０２ｃを通過した光束ＬＢｃを透過させる。これにより、光合成素子２２０５_２から射出される光束ＬＢｃと光束ＬＢｄの光路はほぼ同一となる。

各光合成素子は、２つの三角柱プリズムをビーム分離面で接合したキューブ型である。このビーム分離面は、ワイヤグリッド、誘電体多層膜等で構成することができる。なお、各光合成素子は、平行平板の一側の面をビーム分離面としたプレート型であっても良い。

図３に戻り、開口板２２０３_１は、開口部を有し、光合成素子２２０５_１からの光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂを整形する。

開口板２２０３_２は、開口部を有し、光合成素子２２０５_２からの光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄを整形する。

線像形成レンズ２２０４_１は、開口板２２０３_１の開口部を通過した光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂを、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

線像形成レンズ２２０４_２は、開口板２２０３_２の開口部を通過した光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄを、ポリゴンミラー２１０４の反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

ここでは、各線像形成レンズとして、入射面にシリンドリカル面、射出面に回折面が形成されている回折レンズを用いている（図９参照）。この回折レンズは、回折面の強い負分散特性により、光走査装置の温度変動時に、光源波長の変動を利用して感光体ドラム面上でのピントずれを補正する機能を有している。これにより、偏向器側走査レンズをポリゴンミラー２１０４の近くに配置し、走査光学系が拡大系となっても、走査精度の低下を抑制することができる。なお、温度補正を考慮する必要がないときは、各線像形成レンズとして、シリンドリカルレンズを用いても良い。

このように、４つのカップリングレンズ（２２０１ａ、２２０１ｂ、２２０１ｃ、２２０１ｄ）と、４つの１／２波長板（２２０２ａ、２２０２ｂ、２２０２ｃ、２２０２ｄ）と、２つの光合成素子（２２０５_１、２２０５_２）と、２つの開口板（２２０３_１、２２０３_２）と、２つの線像形成レンズ（２２０４_１、２２０４_２）とによって、偏向器前光学系が構成されている。

そして、この偏向器前光学系では、光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂが関係する光学系（第１の偏向器前光学系）と、光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄが関係する光学系（第２の偏向器前光学系）は、ポリゴンミラー２１０４の回転中心を通りＹ軸方向に平行な直線に対して対称関係となるように配置されている。

また、偏向器前光学系から射出される各光束（光束ＬＢａ、光束ＬＢｂ、光束ＬＢｃ、光束ＬＢｄ）の光路は、Ｙ軸方向に平行である。この場合は、光走査装置２０１０から感光体ドラムに向けて射出される光束との干渉を避けることができる。

図２に戻り、ポリゴンミラー２１０４は、一例として５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２１０４は、モータ機構によってＺ軸方向に平行な軸まわりに等速回転し、各線像形成レンズからの光束を偏向する。なお、該モータ機構は、ポリゴンミラー２１０４の−Ｚ側に配置されている（図４参照）。

線像形成レンズ２２０４_１からの光束（光束ＬＢａ、光束ＬＢｂ）はポリゴンミラー２１０４の−Ｘ側に偏向され、線像形成レンズ２２０４_２からの光束（光束ＬＢｃ、光束ＬＢｄ）はポリゴンミラー２１０４の＋Ｘ側に偏向される。なお、ポリゴンミラー２１０４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。

偏向器側走査レンズ２１０５_１は、ポリゴンミラー２１０４の−Ｘ側であって、ポリゴンミラー２１０４で偏向された線像形成レンズ２２０４_１からの光束（光束ＬＢａ、光束ＬＢｂ）の光路上に配置されている。

偏向器側走査レンズ２１０５_２は、ポリゴンミラー２１０４の＋Ｘ側であって、ポリゴンミラー２１０４で偏向された線像形成レンズ２２０４_２からの光束（光束ＬＢｃ、光束ＬＢｄ）の光路上に配置されている。

各偏向器側走査レンズは、ガラス製であり、光束の複屈折を考慮する必要はない。

像面側走査レンズ２１０６_１は、偏向器側走査レンズ２１０５_１の−Ｘ側であって、偏向器側走査レンズ２１０５_１を介した光束（光束ＬＢａ、光束ＬＢｂ）の光路上に配置されている。

像面側走査レンズ２１０６_２は、偏向器側走査レンズ２１０５_２の＋Ｘ側であって、偏向器側走査レンズ２１０５_２を介した光束（光束ＬＢｃ、光束ＬＢｄ）の光路上に配置されている。

各像面側走査レンズは、樹脂製であり、収差補正を高精度で行うことができる。

複屈折性は一般にモールド成形された樹脂製の走査レンズに大きく現れる。一方、非晶質であるガラス製の走査レンズは、一般に光学特性が等方的であり、複屈折性は殆ど０に近い。従って、偏光分離素子での良好な分離特性を担保するため、ガラス製の走査レンズの使用は有効である。但し、光学面形状の自由度に関してはモールド成形された樹脂製の走査レンズの方が圧倒的に高いため、被走査面上で良好な結像特性を得るためには樹脂製の走査レンズを使用せざるを得ない。樹脂製の走査レンズの複屈折性は、肉厚、均肉性、平坦性等に影響を受ける。従って、本実施形態では、複屈折性の小さいガラス製の走査レンズを偏向器側走査レンズに用い、極力薄く平坦に設計した樹脂製の走査レンズを像面側走査レンズとして用いることで、走査レンズ系としての複屈折性の低減と結像特性の向上とを両立させている。

各偏向器側走査レンズは、ポリゴンミラー２１０４の両側に配置されており、図１０に示されるように、各偏向器側走査レンズの射出側の面の間隔Ｌが、中央の２つの感光体ドラム（２０３０ｂ、２０３０ｃ）における結像位置の間隔Ｐに対して、Ｐ＞Ｌを満たすように配置されている。

この配置によって、最終段の折り返しミラー２１０９ｂから射出される光束が、偏向器側走査レンズ２１０５_１と干渉することなく感光体ドラム２０３０ｂへ向かうことができる。また、最終段の折り返しミラー２１０９ｂと偏向器側走査レンズ２１０５_１が物理的に干渉することもなくなる。同様に、最終段の折り返しミラー２１０９ｃから射出される光束が、偏向器側走査レンズ２１０５_２と干渉することなく感光体ドラム２０３０ｃへ向かうことができる。また、最終段の折り返しミラー２１０９ｃと偏向器側走査レンズ２１０５_２が物理的に干渉することもなくなる。

更に、各偏向器側走査レンズは、必然的に主走査対応方向に関して長さが短いレンズとなる。

ところで、ポリゴンミラー２１０４のモータ機構が駆動により発熱すると、その熱が近接する光学素子に伝搬し、該光学素子を熱膨張させ、光学特性を劣化させるおそれがある。しかしながら、本実施形態では、各偏向器側走査レンズを、線膨張係数の小さいガラス製としているため、モータ機構からの熱の影響を低減することができる。すなわち、各偏向器側走査レンズをガラス製とすることにより、光学特性の温度による変化に対するロバスト性を保ちつつ、ポリゴンミラー２１０４に近接して配置することができる。また、本実施形態のように、偏光分離素子を用いたレイアウトでは、複数の光束が走査レンズにスキューすることなく、且つ同一の光路を通って入射するため、斜入射で小型化を図った方式に対しても上記ロバスト性の点で有利である。

偏光分離素子２１０７_１は、像面側走査レンズ２１０６_１の−Ｘ側であって、像面側走査レンズ２１０６_１を介した光束（光束ＬＢａ、光束ＬＢｂ）の光路上に配置されている。

偏光分離素子２１０７_２は、像面側走査レンズ２１０６_２の＋Ｘ側であって、像面側走査レンズ２１０６_２を介した光束（光束ＬＢｃ、光束ＬＢｄ）の光路上に配置されている。

各偏光分離素子は、一例として図１１に示されるように、２つの三角柱プリズムを偏光分離面で接合したものである。なお、各偏光分離素子として、図１２に示されるように、樹脂製の長尺平行平板を用いても良い。この場合には、入射側の面が偏光分離面となり、ナノサイズの金属細線が規則的に張り巡らされたワイヤグリッド面で構成される。このワイヤグリッドのパターンは、必要な偏光分離特性に合わせて設計されている。また、各偏光分離素子として、図１３に示されるように、樹脂製の長尺ハーフミラープリズムと２つの偏光子を用いても良い。この場合には、ハーフミラーで分割された光束は互いに直交する関係の偏光子にて偏光選択される。

各偏光分離素子は、偏光分離面が偏向面に対して４５°傾斜した状態で配置されている。

そこで、偏光分離素子２１１０_１は、光束ＬＢａを透過させ、光束ＬＢｂを−Ｚ方向に反射する。また、偏光分離素子２１１０_２は、光束ＬＢｄを透過させ、光束ＬＢｃを−Ｚ方向に反射する。

ところで、一般的な偏光分離素子は、入射光束を互いに直交する２つの直線偏光に分割する機能を有している。本明細書では、互いに偏光方向が直交する２つの直線偏光の光束（Ｌａ、Ｌｂ）を含む光束が、偏光分離素子に入射したとき、互いに混成することなく各偏光方向に応じて光束Ｌａ´と光束Ｌｂ´として分離される特性を「偏光分離特性」という。

光束Ｌａ、光束Ｌｂ、光束Ｌａ´、光束Ｌｂ´の光量を、それぞれＡ、Ｂ、Ａ´、Ｂ´と定義すると、理想的な偏光分離特性の場合には、Ａ∝Ａ´、Ｂ∝Ｂ´が成り立ち、Ａ´、Ｂ´はそれぞれＢ、Ａに関係しないことになる。

図１４には、偏光分離素子の機能模式図が示されている。光束Ｌａ、光束Ｌｂに対応した偏光方向をＰａ、Ｐｂとする。ここでは、ＰａとＰｂは互いに直交しており、Ｐａはｚ軸、Ｐｂはｙ軸と平行である。理想的な偏光分離特性をもった偏光分離素子は、直交する偏光方向に応じて光路を分離する。

ここで、光束Ｌａ及び光束Ｌｂが、複屈折性をもつ部材を透過した場合を考える。「複屈折性をもつ」とは、方向により光束が感受する屈折率が異なることを意味している。現実の光走査装置では、生産効率が高いこと、及び複雑な面形状が実現しやすいことから、樹脂製の走査レンズが多く用いられている。このような樹脂製の光学素子は、一般に複屈折性を持ち、光学異方性媒質のように振舞う。

樹脂材料を射出成形などにより成形して製造された樹脂製の光学素子は、成形過程において、ある領域内で樹脂の高分子が配向を揃えて凝固し、光学素子の内部に部分的な光学異方性をもつことがある。この光学素子に直線偏光が入射すると、光学異方性媒質の基本的特性として、直交する断面内で位相差を生じるため、偏光方向の回転が生じる。なお、ガラス製の光学素子の場合は、光学素子内部の構造が非晶質となっており、光学的に等方性を有し、樹脂のような複屈折性は一般に生じない。

そこで、図１５に示されるように、複屈折性をもつ樹脂製のレンズ（以下では、「樹脂レンズ」と略述する）に、上記光束Ｌａ、光束Ｌｂが入射すると、偏光方向が回転する。複屈折性によって、射出光は回転した直線偏光あるいは楕円偏光となる。このような偏光状態で偏光分離素子に入射すると、偏光分離素子の射出光量Ａ´、Ｂ´は、Ａ´∝（Ａ＋ｋＢ）、Ｂ´∝（Ｂ＋ｋＡ）（ｋは比例係数）となり、他方の光量が混入する。この現象は「光量クロストーク」と呼ばれ、偏光分離特性の劣化を表している。

樹脂レンズの複屈折性は、射出成形時の樹脂流動の淀み、あるいは冷却時の不均一な凝固によるものと考えられ、その肉厚や偏肉度に依存して大きくなる。従って、薄くて偏肉度の小さい樹脂レンズは、比較的複屈折の影響が少ないレンズとなる。

しかしながら、薄くて偏肉度の小さい単一の樹脂レンズのみで被走査面上の収差補正をするのは困難であり、近年の高画質化に追随できないおそれがある。一方、樹脂レンズの枚数を増やせば複屈折性の影響が累積し、結局、偏光分離特性を劣化させてしまう。

この場合、樹脂レンズを偏光分離素子の後段に配置する方式も容易に考えられる。しかしながら、偏光分離素子で分離された２つの光束の光路上にそれぞれ樹脂レンズを配置すると、偏光分離素子以後のレイアウトが制限され、光走査装置の薄型化に関して障害となる。

図４に戻り、折り返しミラー２１０８ａは、偏光分離素子２１０７_１の−Ｘ側であって、偏光分離素子２１０７_１を透過した光束ＬＢａの光路上に配置され、該光束ＬＢａの光路を−Ｚ側に折り返す。

折り返しミラー２１０９ａは、偏光分離素子２１０７_１から折り返しミラー２１０８ａに向かう光束ＬＢａの光路に対して−Ｚ側であって、折り返しミラー２１０８ａを介した光束ＬＢａの光路上に配置され、該光束ＬＢａの光路を感光体ドラム２０３０ａに向けて折り返す。

折り返しミラー２１０９ａを介した光束ＬＢａは、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２１０４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、感光体ドラム２０３０ａ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ａでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ａの回転方向が、感光体ドラム２０３０ａでの「副走査方向」である。

このように、偏向器側走査レンズ２１０５_１、像面側走査レンズ２１０６_１、偏光分離素子２１０７_１、２枚の折り返しミラー（２１０８ａ、２１０９ａ）は、「Ｋステーション」の走査光学系である。そして、偏向器側走査レンズ２１０５_１と像面側走査レンズ２１０６_１は、「Ｋステーション」の走査レンズ系である。

折り返しミラー２１０８ｂは、偏光分離素子２１０７_１の−Ｚ側であって、偏光分離素子２１０７_１で反射された光束ＬＢｂの光路上に配置され、該光束ＬＢｂの光路を＋Ｘ方向に折り返す。

折り返しミラー２１０９ｂは、折り返しミラー２１０８ｂの＋Ｘ側であって、折り返しミラー２１０８ｂを介した光束ＬＢｂの光路上に配置され、該光束ＬＢｂの光路を感光体ドラム２０３０ｂに向けて折り返す。

折り返しミラー２１０９ｂを介した光束ＬＢｂは、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２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｂの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ｂ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｂでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｂの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｂでの「副走査方向」である。

このように、偏向器側走査レンズ２１０５_１、像面側走査レンズ２１０６_１、偏光分離素子２１０７_１、２枚の折り返しミラー（２１０８ｂ、２１０９ｂ）は、「Ｙステーション」の走査光学系である。そして、偏向器側走査レンズ２１０５_１と像面側走査レンズ２１０６_１は、「Ｙステーション」の走査レンズ系である。

すなわち、偏向器側走査レンズ２１０５_１、像面側走査レンズ２１０６_１、及び偏光分離素子２１０７_１は、２つの画像形成ステーションで共用されている。

折り返しミラー２１０８ｃは、偏光分離素子２１０７_２の−Ｚ側であって、偏光分離素子２１０７_２で反射された光束ＬＢｃの光路上に配置され、該光束ＬＢｃの光路を−Ｘ方向に折り返す。

折り返しミラー２１０９ｃは、折り返しミラー２１０８ｃの−Ｘ側であって、折り返しミラー２１０８ｃを介した光束ＬＢｃの光路上に配置され、該光束ＬＢｃの光路を感光体ドラム２０３０ｃに向けて折り返す。

折り返しミラー２１０９ｃを介した光束ＬＢｃは、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２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｃの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ｃ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｃでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｃの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｃでの「副走査方向」である。

このように、偏向器側走査レンズ２１０５_２、像面側走査レンズ２１０６_２、偏光分離素子２１０７_２、２枚の折り返しミラー（２１０８ｃ、２１０９ｃ）は、「Ｃステーション」の走査光学系である。そして、偏向器側走査レンズ２１０５_２と像面側走査レンズ２１０６_２は、「Ｃステーション」の走査レンズ系である。

折り返しミラー２１０８ｄは、偏光分離素子２１０７_２の＋Ｘ側であって、偏光分離素子２１０７_２を透過した光束ＬＢｄの光路上に配置され、該光束ＬＢｄの光路を−Ｚ側に折り返す。

折り返しミラー２１０９ｄは、偏光分離素子２１０７_２から折り返しミラー２１０８ｄに向かう光束ＬＢｄの光路に対して−Ｚ側であって、折り返しミラー２１０８ｄを介した光束ＬＢｄの光路上に配置され、該光束ＬＢｄの光路を感光体ドラム２０３０ｄに向けて折り返す。

折り返しミラー２１０９ｄを介した光束ＬＢｄは、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２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｄの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ｄ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｄでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｄの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｄでの「副走査方向」である。

このように、偏向器側走査レンズ２１０５_２、像面側走査レンズ２１０６_２、偏光分離素子２１０７_２、２枚の折り返しミラー（２１０８ｄ、２１０９ｄ）は、「Ｍステーション」の走査光学系である。そして、偏向器側走査レンズ２１０５_２と像面側走査レンズ２１０６_２は、「Ｍステーション」の走査レンズ系である。

すなわち、偏向器側走査レンズ２１０５_２、像面側走査レンズ２１０６_２、及び偏光分離素子２１０７_２は、２つの画像形成ステーションで共用されている。

各最終段の折り返しミラー（２１０９ａ、２１０９ｂ、２１０９ｃ、２１０９ｄ）のＸ軸方向に関する間隔は、複数の感光体ドラムの軸間距離、あるいは各感光体ドラムにおける結像位置の間隔に略等しくなる。従って、Ｘ軸方向に関する結像位置の間隔は、最終段の折り返しミラーの間隔から概算で求めることができる。

ここでは、２枚の最終段の折り返しミラー（２１０９ａ、２１０９ｂ）は、ポリゴンミラー２１０４のモータ機構の−Ｘ側に配置され、２枚の最終段の折り返しミラー（２１０９ｃ、２１０９ｄ）は、ポリゴンミラー２１０４のモータ機構の＋Ｘ側に配置されている。各最終段の折り返しミラー（２１０９ａ、２１０９ｂ、２１０９ｃ、２１０９ｄ）は、Ｚ軸方向に関して、ポリゴンミラー２１０４で偏向された光束と光学ハウジング２３００の底板との間に設置されている。このような配置とすることで、最終段の折り返しミラーで折り返され感光体ドラムに向かう光束の光路は、ポリゴンミラー２１０４から偏光分離素子に向かう光束の光路と交差する。上記の光学素子の配置により、光学ハウジング２３００のＺ軸方向に関する寸法が極めて小さい、すなわち、極めて薄い光走査装置を実現することができる。

ガラス製の走査レンズを用いる場合、光学面形状の自由度が樹脂に比べて低いため、結像特性の補正が困難である。そこで、画角をできるだけ小さくするのが好ましいが、感光体ドラムでの書込幅（有効走査領域）が同じであれば、画角が小さくなるにつれて必要な光路長が長くなる。長い光路長は、畳み込みが困難になるため、光走査装置の小型化に関して不利である。そこで最終段の折り返しミラーを本実施形態のように配置し、光束の交差を許すことは、狭い空間内に長い光路長を畳み込むことを可能にするため意義深いと言える。

折り返しミラーは、平行平板が一般的であるが、ここでは、主走査対応方向に直交する断面形状が台形である。この場合は、他の光学素子や光学ハウジングの壁面との干渉を避けることができ、光学ハウジング内への収納性を向上させることができる。なお、上記台形は、カケ防止の面取りをした三角形も含む。

ここで、いわゆる対向走査光学系を想定し、光偏向器から個別の感光体ドラム表面に到達する複数の光路長が等しくなるように設定する際の、光偏向器の回転中心から偏光分離素子の偏光分離面までの距離Ｌｐｂｓと、複数の感光体ドラムの軸間距離Ｑとの関係について図１６〜図１９を用いて説明する。ところで、対向走査光学系とは、一般に光偏向器の回転軸を中心として両側にそれぞれ光束が走査される光学系をいい、ここでは、４つの感光体ドラム表面を走査する走査光学系が単一の光偏向器を共用している形態とする。なお、図１５〜図１８では、便宜上、走査レンズ及び折り返しミラーは図示を省略し、光路が折り返されている部分には折り返しミラーが設けられているものとする。また、折り返しミラーによる光路の折返しは、簡単のため９０°で統一している。さらに、最終段の折り返しミラーにおける折り返し方向は、本実施形態と逆にしている。また、各感光体ドラム表面への入射角はレイアウトの利便性に関する議論に直接関係しないため０度としている。

また、図１６に示されるように、偏光分離素子で反射された光束について、該偏光分離素子から数えて１番目の折り返しミラーと２番目の折り返しミラーとの間の距離をLｓとし、偏光分離素子を透過した光束について、該偏光分離素子から数えて１番目の折り返しミラーと該偏光分離素子との間の距離をLｈとする。この場合、感光体ドラム２０３０ａ及び感光体ドラム２０３０ｄに向かう光束の光路長と、感光体ドラム２０３０ｂ及び感光体ドラム２０３０ｃに向かう光束の光路長とを等しくするため、感光体ドラム２０３０ｂ及び感光体ドラム２０３０ｃに向かう光束では、上記Ｌｈ分の光路長を、偏光分離素子から数えて１番目の折り返しミラー以降の光路で確保する必要がある。

（１）Ｌｐｂｓ＜Ｑの場合
Ｌｐｂｓ＜Ｑの場合、偏光分離素子とポリゴンミラーとの距離が短いため、Ｌｓも必然的に短くなる。Ｌｓ＜Ｌｈの場合、一例として図１７に示されるように、感光体ドラム２０３０ｂ及び感光体ドラム２０３０ｃに向かう光束では、偏光分離素子の偏光分離面で反射された光束の光路長を確保するために、偏光分離面で反射された光束の光路中の折り返しミラーの数も増え、光走査装置の厚さＨが大きくなってしまう。

（２）Ｌｐｂｓ＝Ｑの場合
Ｌｐｂｓ＝Ｑの場合、一例として図１８に示されるように、Ｌｈ＜Ｌｐｂｓが成立する。Ｌｈ＜Ｌｐｂｓなので、図１７のように何度も光路を折り返す必要がなく、１番目の折り返しミラーと２番目の折り返しミラーは、Ｚ軸方向に関して、ポリゴンミラー２１０４で偏向された光束と光学ハウジング２３００の底板との間に設置することができる。偏光分離素子で反射された光束の光路において、該偏光分離素子から数えて３番目の折り返しミラーと４番目の折り返しミラーが存在する図１７の場合（Ｌｐｂｓ＜Ｑ）に比べ、光走査装置の厚さＨを増やさずに、偏向分離面で反射された光束の光路長を確保することができる。

（３）Ｌｐｂｓ＞Ｑの場合
Ｌｐｂｓ＞Ｑの場合、偏光分離素子とポリゴンミラーとの距離が長く、偏光分離面で反射された光束の光路長を確保するスペースに余裕がある。そのため、図１７の場合（Ｌｐｂｓ＜Ｑ）に比べて、折り返しミラーの数、及び光路の折返しの回数が少なくて済む。偏光分離面を透過した光束については、図１９に示されるようにＸ方向に光路を延ばし光路長を稼ぐことができるため、光走査装置のＺ方向の厚さＨを厚くせずに済む。この場合は、光走査装置の厚さＨを厚くすることなくレイアウト設計の自由度が向上する。

この場合は、また、光偏向器から偏光分離素子までの距離が長くなるため、偏向器側走査レンズ及び像面側走査レンズの配置位置に関する自由度が高くなり、収差補正の観点でも好適な形態であると言える。

本実施形態では、図２０に示されるように、Ｘ軸方向に関して、ポリゴンミラー２１０４の回転中心から偏光分離素子２１０７_１の偏光分離面までの距離をＬｐｂｓ１、ポリゴンミラー２１０４の回転中心から偏光分離素子２１０７_２の偏光分離面までの距離をＬｐｂｓ２、感光体ドラム２０３０ａにおける結像位置と感光体ドラム２０３０ｂにおける結像位置との間隔をＱ１、感光体ドラム２０３０ｃにおける結像位置と感光体ドラム２０３０ｄにおける結像位置との間隔をＱ２とすると、Ｌｐｂｓ１＞Ｑ１、及びＬｐｂｓ２＞Ｑ２の関係が満足されている。そこで、レイアウト設計の自由度を向上させることができる。なお、本実施形態では、Ｑ１＝Ｑ２＝Ｐである。

図２１には、本実施形態における走査光学系の設計値の一例が示されている。Ｒｙは主走査対応方向の近軸曲率半径であり、Ｒｚ（０）は副走査対応方向の近軸曲率半径である。ここでは、ポリゴンミラー２１０４の回転中心をＸ＝０、Ｙ＝０とし、ポリゴンミラー２１０４の反射面で反射された光束の光路のＺ軸方向の位置をＺ＝０としている。各感光体ドラムにおける書込幅（有効走査領域）の長さは、３２３ｍｍである。

また、Ｘ軸方向に関して、各偏向器側走査レンズの射出側の面は、ポリゴンミラー２１０４の回転中心から約３９．７７ｍｍの位置にあり、前記Ｌは３９．７７×２＝７９．５４ｍｍとなるため、感光体ドラム２０３０ｂと感光体ドラム２０３０ｃの軸間距離、あるいは、結像位置の間隔Ｐが９０ｍｍ以上であれば、Ｐ＞Ｌの関係が成立する。

各像面側走査レンズの光学面は、Ｚ軸方向に直交する断面（主走査断面）の形状が次の（１）式で表現され、Ｙ軸方向に直交する断面（副走査断面）の形状が次の（２）式で表現される自由曲面である。

上記（１）式及び（２）式では、主走査対応方向に関する光軸からの距離をｙとしている。また、円錐定数をＫ、高次の係数をＡ_１、Ａ_２、Ａ_３、Ａ_４、Ａ_５、Ａ_６、…としている。さらに、Ｃｍ＝１／Ｒｙである。奇数次の係数（Ａ_１、Ａ_３、Ａ_５、…）の少なくとも１つが０でないときは、主走査対応方向に関して非対称な形状となる。

上記（２）式におけるＲ_０は、副走査断面内における光軸上の曲率半径である。また、高次の係数をＢ_１、Ｂ_２、Ｂ_３、Ｂ_４、Ｂ_５、Ｂ_６、…としている。なお、奇数次の係数（Ｂ_１、Ｂ_３、Ｂ_５、…）の少なくとも１つが０でないときは、副走査対応方向に関して曲率半径の変化が非対称となる。また、高次の係数をＢ_１、Ｂ_２、Ｂ_３、Ｂ_４、Ｂ_５、Ｂ_６、…が全て０であれば、曲率が一定の面となる。Ｋ及び各高次の係数の値の一例が図２２に示されている。なお、自由曲面の表現式は、上に挙げたものに限定されるものではない。

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、４つの光源（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）、偏向器前光学系、ポリゴンミラー２１０４、２つの偏向器側走査レンズ（２１０５_１、２１０５_２）、２つの像面側走査レンズ（２１０６_１、２１０６_２）、２つの偏光分離素子（２１０７_１、２１０７_２）、８枚の折り返しミラー（２１０８ａ、２１０８ｂ、２１０８ｃ、２１０８ｄ、２１０９ａ、２１０９ｂ、２１０９ｃ、２１０９ｄ）などを有している。

そして、光走査装置２０１０は、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）の−Ｚ側に配置され、最終段の折り返しミラー（２１０９ａ、２１０９ｂ）は、Ｚ軸方向に関して、ポリゴンミラー２１０４の−Ｚ側であって、ポリゴンミラー２１０４を駆動するモータ機構の−Ｘ側に配置され、最終段の折り返しミラー（２１０９ｃ、２１０９ｄ）は、Ｚ軸方向に関して、ポリゴンミラー２１０４の−Ｚ側であって、ポリゴンミラー２１０４を駆動するモータ機構の＋Ｘ側に配置されている。

この場合は、ポリゴンミラーを回転駆動するモータ機構の＋Ｘ側及び−Ｘ側の空間を有効に利用することができる。そして、いわゆるクロスレイアウトが可能である。

また、走査レンズ系をポリゴンミラーに近づけて配置することができるため、偏向器側走査レンズをガラス製にしてもコストの上昇を少なく抑えることができる。そこで、偏向器側走査レンズでの複屈折を考慮する必要はない。

また、偏向器前光学系では、光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂが関係する光学系（第１の偏向器前光学系）と、光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄが関係する光学系（第２の偏向器前光学系）は、ポリゴンミラー２１０４の回転中心を通りＹ軸方向に平行な直線に対して対称関係となるように配置されている。そして、偏向器前光学系から射出される各光束（光束ＬＢａ、光束ＬＢｂ、光束ＬＢｃ、光束ＬＢｄ）の光路は、Ｙ軸方向に平行である。この場合は、Ｚ軸方向に直交する面内において、偏向器前光学系をＸ軸方向に関して密集して配置し、小型化のために畳み込まれた走査光学系以降の光路に干渉しないようにすることができる。

具体的には、一例として図２３に示されるように、最終段の折り返しミラーから対応する感光体ドラムに向かう光束が通過する領域を、偏向器前光学系及び各走査レンズ系に阻害されることなく確保することができる。また、最終段の折り返しミラー（２１０９ｂ、２１０９ｃ）と各偏向器側走査レンズとの干渉も避けることができる。

従って、走査精度を低下させることなく、高コスト化を招くことなく、薄型化を図ることが可能となる。

また、本実施形態によると、部品点数を増加させることなく高品質の光走査装置を実現することができる。そのため、光走査装置の生産に関わる材料の使用量を増やす必要がなく、その結果として資源採掘量及びプラスチックゴミ排出量に関して環境負荷の増大を抑制することが可能となる。

また、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、高コスト化を招くことなく、小型化を図ることが可能となる。

ところで、感光体ドラムと光走査装置を隔てた空間には、各色に対して現像、帯電、感光体ドラムのクリーニング、トナーや廃棄トナーの貯蔵、などを行う作像ユニットが収納されるのが一般的である。そこで、画像形成装置自体のサイズがそのままでいい場合には、光走査装置の薄型化が実現されれば、画像形成装置の内部において作像ユニットに許される空間が広くなる。そこで、トナー貯蔵部分を大きくすることができ、ユーザによるトナーの補給回数を従来よりも少なくすることができる。また、露光、現像、クリーニングといった作用を繰返し受ける感光体ドラムのサイズを大きくすることができ、耐久性の向上を見込むことができる。このように、光走査装置の薄型化によって、ユーザが、頻繁なメンテナンスや頻繁な補給トナー調達に煩わされなくなり、「使いやすさの向上」を実現することができる。

なお、上記実施形態において、一例として図２４に示されるように、光源２３００ａから射出される光束が光合成素子２２０５_１に対してｓ偏光であり、光源２３００ｂから射出される光束が光合成素子２２０５_１に対してｐ偏光であれば、前記１／２波長板（２２０２ａ、２２０２ｂ）は不要である。同様に、一例として図２５に示されるように、光源２３００ｃから射出される光束が光合成素子２２０５_２に対してｐ偏光であり、光源２３００ｄから射出される光束が光合成素子２２０５_２に対してｓ偏光であれば、前記１／２波長板（２２０２ｃ、２２０２ｄ）は不要である。

また、上記実施形態において、一例として図２６〜図２９に示されるように、プリズムを用いることによって、各光源を平行に配置することができる。

また、上記実施形態では、回折レンズの回折面の形状がマルチステップ形状であ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。但し、回折面の形状がフレネルレンズ型形状の場合には、加工、成形が難しくなる。

また、上記実施形態において、前記ポリゴンミラー２１０４に代えて、ガルバノミラーやマイクロミラーを利用した光偏向器を用いても良い。

また、上記実施形態では、各光源が、発光素子として端面発光素子を有する場合について説明したが、これに限らず、垂直共振器型の面発光レーザ素子（ＶＣＳＥＬ）を有していても良い。

また、上記実施形態では、各光源が、２つの発光部を有する場合について説明したが、これに限らず、各光源が、１つの発光部を有していても良いし、３つ以上の発光部を有していても良い。

また、上記実施形態において、前記光合成素子２２０５_１に代えて、開口板２２０３_１に向かう光束として、光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂの一方を所定の時間間隔で切り換えて選択することができる空間光変調器を用いても良い。同様に、前記光合成素子２２０５_２に代えて、開口板２２０３_２に向かう光束として、光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄの一方を所定の時間間隔で切り換えて選択することができる空間光変調器を用いても良い。

また、上記実施形態では、光走査装置が、ポリゴンミラー２１０４の一側と他側に走査光学系が配置されているいわゆる対向走査方式の光走査装置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。一例として図３０に示されるように、光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂを偏向するポリゴンミラー２１０４_１と、光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄを偏向するポリゴンミラー２１０４_２とを備え、一方向に走査する方式であっても良い。

この場合、一例として図３１に示されるように、Ｘ軸方向に関して、ポリゴンミラー２１０４_１の回転中心と偏向器側走査レンズ２１０５_１の射出側の面との距離Ｌ１は、Ｐ／２よりも小さいことが好ましい。また、Ｘ軸方向に関して、ポリゴンミラー２１０４_２の回転中心と偏向器側走査レンズ２１０５_２の射出側の面との距離Ｌ２は、Ｐ／２よりも小さいことが好ましい。

また、上記実施形態では、画像形成装置が４つの感光体ドラム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、例えば、画像形成装置が２つの感光体ドラムを有していても良い。また、画像形成装置が５つあるいは６つの感光体ドラムを有していても良い。

また、上記実施形態において、感光体ドラムから記録紙へのトナー画像の転写が、感光体ドラムから記録紙へ直接的に行われる直接転写方式であっても良い。

また、上記実施形態では、像担持体がドラム状の場合について説明したが、これに限らず、シート状やベルト状であっても良い。例えば、シート状の光導電性の感光体として酸化亜鉛紙を用いても良い。

なお、上記実施形態では、画像形成装置としてカラープリンタ２０００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く、例えば、光プロッタやデジタル複写装置であっても良い。

また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で転写対象物としての印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。

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。

要するに、上記光走査装置２０１０を備えた画像形成装置であれば、結果として高コスト化を招くことなく、小型化を図ることが可能となる。

以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、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、小型化を図るのに適している。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。

２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２１０４…ポリゴンミラー（光偏向器）、２１０４_１…ポリゴンミラー（第１の光偏向器）、２１０４_２…ポリゴンミラー（第２の光偏向器）、２１０５_１…偏向器側走査レンズ、２１０５_２…偏向器側走査レンズ、２１０６_１…像面側走査レンズ、２１０６_２…像面側走査レンズ、２１０７_１…偏光分離素子（第１の偏光分離素子）、２１０７_２…偏光分離素子（第２の偏光分離素子）、２１０８ａ〜２１０８ｄ…折返しミラー、２１０９ａ〜２１０９ｄ…折返しミラー（最終段の折返しミラー）、２２０４_１…線像形成レンズ（回折光学素子）、２２０４_２…線像形成レンズ（回折光学素子）、２３００…光学ハウジング、ＬＢａ…光束（第１光束）、ＬＢｂ…光束（第２光束）、ＬＢｃ…光束（第４光束）、ＬＢｄ…光束（第３光束）。

特開２００４−１８４５９１号公報 特開２００６−２６７３９８号公報 特開２０１０−２６０５５号公報 特開２００８−１５１４０号公報

Claims (10)

1. 第１の方向に沿って配置された４つの被走査体と、
   互いに偏光方向が異なる第１光束と第２光束、及び互いに偏光方向が異なる第３光束と第４光束を射出する照明系と、
   前記第１の方向に直交する第２の方向に平行な回転軸まわりに回転する複数の反射面を有し、前記第１光束と前記第２光束を、前記第１の方向と前記第２の方向のいずれにも直交する主走査方向の一側に偏向し、前記第３光束と前記第４光束を、前記主走査方向の他側に偏向する光偏向器と、
   前記第１の方向に関して前記光偏向器の一側に配置され、前記光偏向器で偏向された前記第１光束及び前記第２光束の一方を透過させ他方を反射する第１偏光分離素子と、該第１偏光分離素子を介した前記第１光束を対応する第１被走査体に導く複数の折り返しミラーからなる第１ミラー群と、前記第１偏光分離素子を介した前記第２光束を対応する第２被走査体に導く複数の折り返しミラーからなる第２ミラー群と、前記第１の方向に関して前記光偏向器の他側に配置され、前記光偏向器で偏向された前記第３光束及び前記第４光束の一方を透過させ他方を反射する第２偏光分離素子と、該第２偏光分離素子を介した前記第３光束を対応する第３被走査体に導く複数の折り返しミラーからなる第３ミラー群と、前記第２偏光分離素子を介した前記第４光束を対応する第４被走査体に導く複数の折り返しミラーからなる第４ミラー群と、前記光偏向器と前記第１偏光分離素子との間の光路上に配置された第１走査レンズ系と、前記光偏向器と前記第２偏光分離素子との間の光路上に配置された第２走査レンズ系とを有する走査光学系と、を備え、
   前記第１走査レンズ系及び前記第２走査レンズ系は、それぞれ複数の走査レンズからなり、
   前記光偏向器と前記第１被走査体との間の前記第１光束の光路は、前記光偏向器から前記第１被走査体にかけて、前記第１走査レンズ系、前記第１偏光分離素子、前記第１ミラー群、前記第１被走査体の順番であり、
   前記光偏向器と前記第２被走査体との間の前記第２光束の光路は、前記光偏向器から前記第２被走査体にかけて、前記第１走査レンズ系、前記第１偏光分離素子、前記第２ミラー群、前記第２被走査体の順番であり、
   前記光偏向器と前記第３被走査体との間の前記第３光束の光路は、前記光偏向器から前記第３被走査体にかけて、前記第２走査レンズ系、前記第２偏光分離素子、前記第３ミラー群、前記第３被走査体の順番であり、
   前記光偏向器と前記第４被走査体との間の前記第４光束の光路は、前記光偏向器から前記第４被走査体にかけて、前記第２走査レンズ系、前記第２偏光分離素子、前記第４ミラー群、前記第４被走査体の順番であり、
   前記光偏向器と前記第１被走査体との間の前記第１光束の光路、及び前記光偏向器と前記第２被走査体との間の前記第２光束の光路において、前記第１偏光分離素子より前に折り返しミラーは存在せず、前記第１偏光分離素子より後に走査レンズは存在せず、
   前記光偏向器と前記第３被走査体との間の前記第３光束の光路、及び前記光偏向器と前記第４被走査体との間の前記第３光束の光路において、前記第２偏光分離素子より前に折り返しミラーは存在せず、前記第２偏光分離素子より後に走査レンズは存在せず、
   前記第１ミラー群における最終段の折り返しミラー及び前記第２ミラー群における最終段の折り返しミラーは、前記光偏向器で偏向され前記第１偏光分離素子に向かう前記第１光束と前記第２光束に対して前記第２の方向の一側に配置され、
   前記第３ミラー群における最終段の折り返しミラー及び前記第４ミラー群における最終段の折り返しミラーは、前記光偏向器で偏向され前記第２偏光分離素子に向かう前記第３光束と前記第４光束に対して前記第２の方向の前記一側に配置され、
   前記第１の方向に関して、前記回転軸と前記第１偏光分離素子との距離は、前記第１被走査体と前記第２被走査体との距離よりも長く、前記回転軸と前記第２偏光分離素子との距離は、前記第３被走査体と前記第４被走査体との距離よりも長く、
   前記第１の方向に関して、前記第１偏光分離素子と前記第１ミラー群における前記第１偏光分離素子から数えて１番目の折り返しミラーとの距離は、前記回転軸と前記第１偏光分離素子との距離よりも短く、前記第２偏光分離素子と前記第３ミラー群における前記第２偏光分離素子から数えて１番目の折り返しミラーとの距離は、前記回転軸と前記第２偏光分離素子との距離よりも短く、
   前記第１被走査体、前記第２被走査体、前記第３被走査体及び前記第４被走査体のうち中央の２つの被走査体での結像位置の前記第１の方向に関する距離Ｐ、前記第１走査レンズ系における前記光偏向器に最も近い走査レンズの射出面と前記第２走査レンズ系における前記光偏向器に最も近い走査レンズの射出面との距離Ｌを用いて、Ｐ＞Ｌの関係が満足されている光走査装置。
2. 前記第１走査レンズ系における前記光偏向器に最も近い走査レンズ、及び前記第２走査レンズ系における前記光偏向器に最も近い走査レンズは、ガラス製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. 前記第１走査レンズ系における前記第１偏光分離素子に最も近い走査レンズ、及び前記第２走査レンズ系における前記第２偏光分離素子に最も近い走査レンズは、樹脂製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. 前記第１偏光分離素子は、前記第１光束及び前記第２光束の一方を前記第２の方向の前記一側に反射し、
   前記第２偏光分離素子は、前記第３光束及び前記第４光束の一方を前記第２の方向の前記一側に反射す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. 前記照明系から射出される前記第１光束及び前記第２光束は、略同一の光路を通って前記光偏向器に入射し、
   前記照明系から射出される前記第３光束及び前記第４光束は、略同一の光路を通って前記光偏向器に入射す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. 前記照明系は、前記第１光束を射出する第１光源と、前記第２光束を射出する第２光源と、前記第１光源から射出された前記第１光束の光路と前記第２光源から射出された前記第２光束の光路とを略同一にする第１光路合成素子と、前記第３光束を射出する第３光源と、前記第４光束を射出する第４光源と、前記第３光源から射出された前記第３光束の光路と前記第４光源から射出された前記第４光束の光路とを略同一にする第２光路合成素子と、を含むことを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
7. 前記第１ミラー群、前記第２ミラー群、前記第３ミラー群、及び前記第４ミラー群における各折り返しミラーは、主走査方向に直交する断面の形状が台形であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光走査装置。
8. 前記照明系から射出される複数の光束は、互いに略平行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. 前記照明系は、回折光学素子を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光走査装置。
10. 複数の像担持体と、
    前記複数の像担持体に対して画像情報に応じて変調された光を用いて光走査する請求項１〜９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。