レーザ走査光学装置
【課題】光路間での光量ムラの差を抑えること。
【解決手段】光ビームＢｙ，Ｂｋの第１の光路ペアが形成され、光ビームＢｍ，Ｂｃの第２の光路ペアが形成される。各光路ペアにおいて、２個の光源１１ｙ，１１ｋは、偏光面Ｆｓａ，Ｆｓｂが水平面Ｆ１に対し互いに対称になるよう配置される。さらに、各光路ペアの光ビームＢｙ，Ｂｋは、水平面Ｆ１に対し対称な傾き角θｐ１でポリゴンミラーに入射される。その後、光ビームＢｙ，Ｂｋはいずれも、水平面Ｆ１に対し対称形状を有する共通走査レンズ２１，２２を通過する。その後、光ビームＢｙ，Ｂｋは、水平面Ｆ１に対し対称に配置される個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋを通過する。
【解決手段】光ビームＢｙ，Ｂｋの第１の光路ペアが形成され、光ビームＢｍ，Ｂｃの第２の光路ペアが形成される。各光路ペアにおいて、２個の光源１１ｙ，１１ｋは、偏光面Ｆｓａ，Ｆｓｂが水平面Ｆ１に対し互いに対称になるよう配置される。さらに、各光路ペアの光ビームＢｙ，Ｂｋは、水平面Ｆ１に対し対称な傾き角θｐ１でポリゴンミラーに入射される。その後、光ビームＢｙ，Ｂｋはいずれも、水平面Ｆ１に対し対称形状を有する共通走査レンズ２１，２２を通過する。その後、光ビームＢｙ，Ｂｋは、水平面Ｆ１に対し対称に配置される個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋを通過する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学異方性を持つ走査レンズを備えるレーザ走査光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フルカラーの複写機やプリンタなどの画像形成装置では、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色に対応して四つの感光体を並置し、各感光体上に形成された各色の画像を中間転写ベルトに転写して合成するタンデム方式が主流となっている。また、タンデム方式の画像形成装置には、偏向手段（ポリゴンミラー）を用いて４本の光ビームを同時に各感光体上に走査して画像を描画するレーザ走査光学装置が搭載されている。
【０００３】
従来より、レーザ走査光学装置におけるシェーディング（光量ムラ）を抑えるために様々な手法が提案されている。例えば特許文献１に記載の発明では、シェーディング特性の異なる光源が偏光プリズムで合成される。これにより、平均的な光量分布が平滑化され、高画質化を達成している。また、光量ムラを補正するため、特許文献２には、主走査方向に高さが異なる凹凸形状を有する光量分布制御素子が記載されている。このような光量分布制御素子を用いることで、複数の色間での光量ムラ差を抑えることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１８８１８８号公報
【特許文献２】特開２００５−１５７３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、レーザ走査光学装置には、光学異方性（複屈折）を有する走査レンズが備わることがある。この走査レンズを光ビームが通過すると、複屈折により、通過光ビームの偏光状態が変化するため、走査レンズの主走査方向に沿って反射率・透過率にムラが生じ、その結果、感光体上で光量ムラが発生する。特にタンデム方式の場合には、図１０に示すように、主走査方向に沿う光量ムラだけでなく、色毎の光路間で光量ムラの差が発生するため、各色画像を合成した画像の品質低下を招いてしまうという問題点がある。
【０００６】
それゆえに、本発明は、光路間での光量ムラの差を抑えることが可能な、レーザ走査光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一態様は、複数の色毎に設けられた感光体の被走査面上に光ビームを主走査方向に走査する、レーザ走査光学装置であって、複数の発光点から光ビームを出射する、複数の光源と、各前記光源からの光ビームが入射されると、入射光ビームをポリゴンミラーにより偏向する偏向手段と、前記偏向手段で偏向された光ビームを、前記複数の色毎の被走査面上に結像させる走査光学系と、を備えている。ここで、各前記光源からの出射光ビームのうち、予め定められたペアの光ビームは、入射前記ポリゴンミラーの中心軸に直交しかつ該ポリゴンミラーの副方向中心を通過する水平面を基準として対称に同一の傾き角で該ポリゴンミラーに入射される。また、前記走査光学系は、前記ポリゴンミラーにより偏光されたペアの光ビームが入射され、光学異方性を有する共通走査レンズと、前記共通走査レンズを通過したペアの光ビームの一方及び他方がそれぞれ入射され、光学異方性を有する、第１及び第２の個別走査レンズと、を含んでいる。また、前記複数の発光点を含む面を偏光面とするとき、該偏光面の前記水平面に対する角度は０°及び９０°以外であり、前記ペアの光ビームを出射する光源は、それぞれの偏光面が前記水平面に対し対称になるように配置される。また、前記第１及び前記第２の個別走査レンズは前記水平面に対し対称になるように配置される。前記共通走査レンズは、自身の光軸を含みかつ前記水平面と平行な面を基準として前記副方向に対称な形状を有する。また、各前記個別走査レンズは、自身の光軸を含み前記水平面と平行な面を基準として前記副方向に非対称な形状を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、光路間での光量ムラの差を抑えることが可能な、レーザ走査光学装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザ走査光学装置の外観斜視図である。
【図２】（Ａ）は図１の各光源を示す斜視図であり、（Ｂ）は同光源の発光面の正面図である。
【図３】（Ａ）は、Ｙ，Ｍの光源における偏光面と水平面との関係を示す模式図であり、（Ｂ）は、Ｃ，Ｋの光源における偏光面と水平面との関係を示す模式図である。
【図４】図１のレーザ走査光学装置の要部をＸ軸方向に展開した模式図である。
【図５】個別走査レンズのＺＸ平面に沿う断面図である。
【図６】共通走査レンズにおける複屈折量を示す等高線を示す模式図である。
【図７】本実施形態による、各色の被走査面上での光量ムラを示す図である。
【図８】本発明の変形例に係るレーザ走査光学装置の外観斜視図である。
【図９】図８のレーザ走査光学装置における光ビームの傾き角を示す模式図である。
【図１０】従来例による、各色の被走査面上での光量ムラを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施形態）
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るレーザ走査光学装置について説明する。
【００１１】
（レーザ走査光学装置の構成）
まず、図１に示すＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸について説明する。Ｙ軸は、各感光体ドラム４０の表面において光ビームＢが走査される方向（以下、主走査方向という）を示す。Ｚ軸は、副方向を示す。Ｘ軸は、Ｙ軸及びＺ軸の双方に直交する方向を示す。
【００１２】
レーザ走査光学装置１０は、大略的に、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの色毎に設けられた感光体ドラム４０（４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋ）に、光ビームＢ（Ｂｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋ）を走査する。ここで、参照符号の右側の添え字ｙ，ｍ，ｃ，ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを表す。例えば、感光体ドラム４０ｙは、イエローの感光体ドラム４０を表す。
【００１３】
レーザ走査光学装置１０は、光源１１（１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｋ）、コリメータレンズ１２（１２ｙ，１２ｍ，１２ｃ，１２ｋ）、絞り１３（１３ｙ，１３ｍ，１３ｃ，１３ｋ）、合成ミラー１４（１４ｙ，１４ｍ，１４ｃ，１４ｋ）、ミラー１５、シリンドリカルレンズ１６、偏向器１７、走査レンズ群２０、ミラー２４（２４ｙ，２４ｍ，２４ｃ，２４ｋ），２５（２５ｙ，２５ｍ，２５ｃ）、２６（２６ｍ，２６ｃ）及び防塵用ウインドウ２７（２７ｙ，２７ｍ，２７ｃ，２７ｋ）を備える。ここで、少なくとも、走査レンズ群２０と、ミラー２４とにより、走査光学系が構成される。
【００１４】
光源１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｋは、上から下へとこの順に並ぶように配置され、光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋを出射する。
【００１５】
以下、図２，図３を参照して、各光源１１について詳細に説明する。まず、図２中、Ｘ’軸は、各光源１１の光軸Ａｏの方向を示す。また、Ｙ’軸及びＺ’軸は、正面視で各光源１１の発光面の左右方向及び上下方向を示す。
【００１６】
各光源１１は、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、例えばマルチビームレーザダイオードである。また、各光源１１は、自身の発光面（Ｙ’Ｚ’平面）上に少なくとも２個の発光点Ｅ１，Ｅ２を有し、各発光点Ｅ１，Ｅ２から光軸Ａｏ（Ｘ’軸）に平行な光ビームＢを出射する。ここで、以下、２個の発光点Ｅ１，Ｅ２を結ぶ線分と、光軸Ａｏとを含む面を偏光面Ｆｓという。
【００１７】
光源１１ｙ，１１ｍはそれぞれ、図３（Ａ）に示すように、発光面を正面視した時に、偏光面ＦｓａとＸ’Ｙ’平面とが所定角度θａ（θａ＝４４．４３°）で交差するように配置される。また、光源１１ｃ，１１ｋはそれぞれ、図３（Ｂ）に示すように、発光面を正面視した時に、偏光面ＦｓｂとＸ’Ｙ’平面とが所定角度θｂ（θｂ＝１３５．５７°）で交差するように配置される。ここで、光源１１ｙの偏光面Ｆｓａと、光源１１ｋの偏光面Ｆｓｂとは、後述する水平面Ｆ１（図４を参照）を基準として対称である。また、光源１１ｍの偏光面Ｆｓａと、光源１１ｃの偏光面Ｆｓｂとは、水平面Ｆ１を基準として対称である。θａ，θｂはいずれも０°と９０°とを除く値に選ばれる。
【００１８】
再度図１を参照する。コリメータレンズ１２ｙ，１２ｍ，１２ｃ，１２ｋはそれぞれ、光源１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｋに対応して設けられており、光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋを平行光に変換する。絞り１３ｙ，１３ｍ，１３ｃ，１３ｋはそれぞれ、平行な光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，ＢｋをＺ軸方向（副方向）に所定幅を有するように整形する。
【００１９】
合成ミラー１４ｙ，１４ｍ，１４ｃはそれぞれ、光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃを反射して、光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃの進行方向を合成ミラー１４ｋで反射された光ビームＢｋの進行方向に揃える合成手段として機能する。ミラー１５は、合成ミラー１４により進行方向がそろえられた光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋを反射する。
【００２０】
シリンドリカルレンズ１６は、光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，ＢｋをＺ軸方向（副方向）に集光する。より詳細には、シリンドリカルレンズ１６は、光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋが偏向器１７のポリゴンミラーの反射面近傍において線状に結像するように、光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，ＢｋをＺ軸方向に集光する。
【００２１】
偏向器１７は、ポリゴンミラー及びモータ（図示せず）により構成されており、光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，ＢｋをＹ軸方向（主走査方向）に偏向する。
【００２２】
ここで、図４を参照する。図４において、ポリゴンミラーにおけるＺ軸方向の中心（以下、副方向中心という）をＰｉとする。また、ポリゴンミラーの中心軸Ａｃ（図１参照）に直交しかつ副方向中心Ｐｉを含む水平面をＦ１とする。光ビームＢｙ，Ｂｋは、水平面Ｆ１を基準として対称にかつ傾き角θｐ１で、偏光器１７に入射される（斜入射光学系）。光ビームＢｍ，Ｂｃは、水平面Ｆ１を基準として対称にかつ傾き角θｐ２（０＜θｐ２＜θｐ１）で、偏光器１７に入射される。以下、傾き角θｐ１が互いに共通の光ビームＢｙ，Ｂｋを第１のペアと称し、傾き角θｐ２が共通の光ビームＢｍ，Ｂｃを第２のペアと称する。なお、本実施形態では、θｐ１は例えば２．１９°であり、θｐ２は例えば０．７３°である。
【００２３】
再度図１を参照する。走査レンズ群２０は、偏向器１７により偏向された光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋを感光体ドラム４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋの周面（被走査面）に結像させる。より詳細には、走査レンズ群２０は、感光体ドラム４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋ上での光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋの走査速度が一定となると共に、光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋのビーム径が均一となる光学特性を有している。そして、走査レンズ群２０は、各色で共通の共通走査レンズ２１，２２と、色毎に設けられる個別走査レンズ２３（２３ｙ，２３ｍ，２３ｃ，２３ｋ）とを含む。走査レンズ２１，２２，２３は、この順番で、光ビームＢの進行方向の上流（光源１１側）から下流（感光体ドラム４０）に向けて設けられている。
【００２４】
ミラー２４（２４ｙ，２４ｍ，２４ｃ，２４ｋ），２５（２５ｙ，２５ｍ，２５ｃ）、２６（２６ｍ，２６ｃ）は、共通走査レンズ２２を通過した光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋを反射して、感光体ドラム４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋに導く。
【００２５】
より詳細には、光ビームＢｙは、ミラー２４ｙで反射され、第１の個別走査レンズ２３ｙを通過し、更に、ミラー２５ｙで反射され、防塵用ウインドウ２７ｙを通過して感光体ドラム４０ｙ上に結像する。光ビームＢｍは、ミラー２４ｍ，２５ｍで反射され、第３の個別走査レンズ２３ｍを通過し、更に、ミラー２６ｍで反射され、防塵用ウインドウ２７ｍを通過して感光体ドラム４０ｍ上に結像する。光ビームＢｃは、ミラー２４ｃで反射され、第４の個別走査レンズ２３ｃを通過し、更に、ミラー２５ｃ，２６ｃで反射され、防塵用ウインドウ２７ｃを通過して感光体ドラム４０ｃ上に結像する。光ビームＢｋは、第２の個別走査レンズ２３ｋを通過し、ミラー２４ｋで反射され、防塵用ウインドウ２７ｋを通過して感光体ドラム４０ｋ上に結像する。
【００２６】
ここで、共通走査レンズ２１，２２及び各個別走査レンズ２３の詳細について説明する。各レンズ２１〜２３はいずれも、例えばポリカーボネートのように、光学異方性（複屈折）を有する樹脂で成形されたレンズである。さらに具体的には、各レンズ２１〜２３は、４０×１０−１２ Ｐａ−１以上の光弾性係数を有する。また、共通走査レンズ２１，２２はそれぞれ、自身の光軸を含みかつ前述の水平面Ｆ１に平行な面を基準としてＺ軸方向（副方向）に対称な形状を有する。
【００２７】
共通走査レンズ２１，２２は、例示的に、以下の表１に示す構成を有する。なお、面番号１，２は、共通走査レンズ２１における光ビームＢの入射面，出射面であり、面番号３，４は共通走査レンズ２２における入射面，出射面である。
【００２８】
【表１】
【００２９】
表１における面番号１〜４の自由曲面係数を以下の表２に示す。
【００３０】
【表２】
【００３１】
また、第１及び第２の個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋは、図５に例示するように、各レンズの光軸Ａｌを含みかつ水平面Ｆ１に平行な平面を基準としてＺ軸方向（副方向）に非対称な形状を有する。また、両個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋは、同一の型から製造された成型レンズである。さらに、両個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋは、同じ形状のレンズを互いに逆向きで（つまり光軸Ａ１に対して１８０度回転させて）、かつ水平面Ｆ１を基準として対称な位置に配置したものである。一般的に、複屈折の分布（分布例については図６を参照）を決める支配的な要因は、レンズの形状と成形段階での樹脂の流路である。従って、同一形状のレンズである限り生産ロットが異なっていても複屈折分布の状態はほとんど変動しない。そのため、同一の型から製造した同一形状の走査レンズを使用することにより、入射角度θｐの絶対値が等しいペアの光ビームＢｙ，Ｂｋの光路において、光源から発せられた光ビームが個別走査レンズ２３ｙ（又は２３ｋ）に対して相対的に同じ位置を通過するため、走査角度毎で、走査レンズの複屈折位相差分布と走査レンズへの入射光ビームの偏光状態とが等しくなる。こうすることで、複屈折位相差分布に対する偏光状態の変化を光路毎に合わせることができ、斜入射角度が等しい２つの光路間での反射透過率ムラを等しくすることができる。つまり、被走査面上での光量ムラが等しくなり、光量ムラの光路間差を低減させることができる。
【００３２】
また、第３及び第４の個別走査レンズ２３ｍ，２３ｃも、同一の型から製造された成型レンズであるが、第１及び第２の個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋとは異なる形状を有する。また、両個別走査レンズ２３ｍ，２３ｃは、同一形状のレンズを互いに逆向きで（つまり光軸Ａ１に対して１８０度回転させて）、かつ水平面Ｆ１を基準として対称な位置に配置されることで、上記と同様の効果を得ることが可能となる。
【００３３】
第３及び第４の個別走査レンズ２３ｍ，２３ｃは、例示的に、以下の表３の下段に示す構成を有する。第１及び第２の個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋは、例えば、表３の上段に示す構成を有する。ここで、表３において、ｆθ３内の面番号５，６，７は、第３及び第４の個別走査レンズ２３ｍ，２３ｃの入射面，出射面，像面を意味し、ｆθ３外の面番号５，６，７は、第１及び第２の個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋの入射面，出射面，像面を意味する。
【００３４】
【表３】
【００３５】
表３における各面番号５〜７の自由曲面係数を、以下の表４に示す。
【００３６】
【表４】
【００３７】
また、感光体ドラム４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋは一定速度で回転駆動される。以上のような構成により、光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，ＢｋがＹ軸（主走査方向）に沿って走査されると共に、感光体ドラム４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋがＹ軸回りに回転されることにより、感光体ドラム４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋ上に静電潜像が形成される。
【００３８】
（レーザ走査光学装置の作用・効果）
各共通走査レンズ及び各個別走査レンズは、樹脂成形レンズの場合、成形的な要因から複屈折が発生する。この複屈折量の大きさは、複屈折した光の位相差と実質同じ意味であり、図６に示すようにレンズ位置により異なる。ここで、図６には、レンズおいて複屈折量の大きさが同じ位置を線で結んだ等高線（点線枠内に示す）が示される。このようなレンズを光ビームが通過すると、通過位置によって光ビームの偏光状態の変化度合いも変わってしまう。また、レーザ走査光学装置におけるレンズ、ミラーの透過率、反射率は入射光ビームの偏光状態に依存するため、入射位置に応じて偏光状態の変化が異なれば、光ビームに透過ムラ、反射ムラが生じてしまう。これら透過ムラや反射ムラが各感光体ドラム４０の被走査面上での光量ムラにつながる。また、色毎に透過ムラや反射ムラが異なることから、図１０を参照して説明したように、色毎の光路間で光量ムラの差が発生する。
【００３９】
光路間での光量ムラの差を低減するために、本発明では、２つの光ビームＢを含むペアが少なくとも１組形成される。本実施形態では、好ましい一例として、光ビームＢｙ，Ｂｋが第１のペアとして予め定められ、光ビームＢｍ，Ｂｃが第２のペアとして定められる。例えば第１のペアに関し、図２〜図４に示すように、２個の光源１１ｙ，１１ｋは、偏光面Ｆｓａ，Ｆｓｂが水平面Ｆ１に対し互いに対称になるよう配置される。さらに、光ビームＢｙ，Ｂｋは、図４に示すように、水平面Ｆ１に対し対称な傾き角θｐ１でポリゴンミラーに入射される。その後、光ビームＢｙ，Ｂｋはいずれも、水平面Ｆ１に対し対称形状を有する共通走査レンズ２１，２２を通過する。その後、光ビームＢｙ，Ｂｋは、水平面Ｆ１に対し対称に配置される第１及び第２の個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋを通過する。
【００４０】
以上のように、各共通走査レンズ２１，２２は対称形状を有し、かつ光ビームＢｙ，Ｂｋの間でも対称性が確保されている。したがって、各共通走査レンズ２１，２２への入射光ビームＢｙ，Ｂｋには、主走査角度毎で実質的に等しい量の複屈折が生じ、その結果、各共通走査レンズ２１，２２への入射光ビームＢｙ，Ｂｋの偏光状態は実質的に等しくなる。また、第１及び第２の個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋは、同一の型から製造した同一ロット形状で、逆向きで対称に配置されるため、同じ主走査角度の光ビームＢｙ，Ｂｋには、実質的に等しい量の複屈折が生じる。その結果、各第１及び第２の個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋへの入射光ビームＢｙ，Ｂｋの偏光状態もまた実質的に等しくなる。以上のことから、ペアをなす光ビームＢｙ，Ｂｋの間で偏光の変化度合を主走査方向に揃えることができ、光ビームＢｙ，Ｂｋの間で透過ムラ、反射ムラを揃えることが可能となる。
【００４１】
以上のことを換言すると、図７に示すように、感光体ドラム４０ｙ，４０ｋの被走査面上での光量ムラの差を抑え、光路間での光量ムラの差を抑えることが可能となる。より具体的には、図１０の従来例に関しては、特にＹ，Ｋの光路間差を見ると、光量比の差は最大で８％であるが、図７の本実施形態に関しては、Ｙ，Ｋ間の光量比の差は最大で４％程度となっている。
【００４２】
なお、以上の説明では、光ビームＢｙ，Ｂｋのペアについて説明したが、第２のペアでも同様の対称性は確保されているため、光ビームＢｍ，Ｂｃの間でも光量ムラの差を抑えることが可能となる。
【００４３】
また、コストの観点から、各走査レンズ２１〜２３に、光弾性係数が大きな材料（光弾性係数が例えば４０×１０−１２ Ｐａ−１以上）を採用した場合、各走査レンズ２１〜２３の応力複屈折が大きくなり、各被走査面上での光量ムラが大きくなる。このような走査レンズ２１〜２３をレーザ走査光学装置が有する場合に、本実施形態の構成を採用すれば、光路間での光量ムラの差を良好に抑えることが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態では、いわゆる片側偏向のレーザ走査光学装置を例に取り上げ説明した。なお、片側偏向において、全ての光ビームＢはポリゴンミラーの片側で偏光される。この片側偏向では、各共通走査レンズ２１，２２に、全ての光ビームＢが入射されるため、水平面Ｆ１からＺ軸方向に離れた光ビームＢｙ，Ｂｋほど複屈折量が大きくなる。しかし、本実施形態の構成によれば、各共通走査レンズ２１，２２において、光ビームＢｙ，Ｂｋは、実質的に同じ量の複屈折を受ける位置に入射されるので、より効果的に光路間での光量ムラの差を抑えることが可能となる。
【００４５】
また、各ミラー２４，２５，２６には、いわゆるマルチコーティング、つまり、金属膜上に複数層（例えば５層）の光学薄膜を塗布されることが好ましい。例えば、第１層目は屈折率１．３８で０．２５波長の膜厚で、第２層目は屈折率２．３５で０．２５波長の膜厚で、第３層目は屈折率１．３８で０．２５波長の膜厚で、第４層目は屈折率２．３５で０．２５波長の膜厚で、第５層目は屈折率１．４６で０．５波長の膜厚とされる。マルチコーティングするのは、以下の理由による。ミラーは、レンズと異なり、光路の引き回しなどの都合上、光路間で枚数が異なる場合がある。本実施形態では、光ビームＢｙの光路上には、ミラー２４ｙ，２５ｙの２枚であったが、光ビームＢｍの光路上にはミラー２４ｍ，２５ｍ，２６ｍの３枚が配置されている。このような場合、光路間で、ミラー枚数の違いに基づく光量ムラの差が生じてしまう。このような光量ムラの差を低減するために、本実施形態では、各ミラー２４〜２６にマルチコーティングを施している。これにより、光量ムラにおけるミラーの寄与度を減らすことができるので、より効果的に、光路間での光量ムラの差を低減することが可能となる。
【００４６】
第１及び第２の個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋは、各レンズの光軸Ａｌ（図５参照）の方向と、Ｚ軸方向（副方向）とで形成される平面を基準として、Ｙ軸方向（主走査方向）に対称な形状を有することが好ましい。これにより、第１及び第２の個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋのいずれか一方を１８０°回転させると、いずれか他方と同じ形状になる。したがって、第１及び第２の個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋとして同じレンズを使うことができる。第３及び第４の個別走査レンズ２３ｍ，２３ｃも同じレンズとすることができる。これにより、光路間での光量ムラの差を低減しつつ、レーザ走査光学装置のコストダウンを図ることが可能となる。
【００４７】
（レーザ走査光学装置の変形例）
前述の実施形態では、いわゆる片側偏向を採用したレーザ走査光学装置について説明した。これに限らず、本実施形態の構成は、図８に示すような両側偏向を採用したレーザ走査光学装置へも適用可能である。図８においては、本発明の要部にのみ参照符号を付す。また、図８において、図１の構成に相当するものには同一の参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。
【００４８】
図８において、４個の光源１１（１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｋ）からの光ビームＢ（Ｂｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋ）は、シリンドリカルレンズ等を介して偏向器１７のポリゴンミラーに入射される。具体的には、光ビームＢｙ，Ｂｍの組みと、光ビームＢｃ，Ｂｋの組みが、それぞれポリゴンミラーの異なる面に入射される。ここで、同一反射面に入射する光ビームＢｙ，Ｂｍと、光ビームＢｃ，Ｂｋは、図９に示すように、前述の実施形態で説明した水平面Ｆ１を基準として、互いに同じ角度θｐ（例えば１．３７°）で斜入射する。
【００４９】
また、偏光器１７で主走査方向Ｙに偏向された各光ビームＢｙ，Ｂｍを各感光体ドラム４０ｙ，４０ｍ上に結像するための共通走査レンズ２１，２２と、該レンズ２１，２２を透過した光束を各感光体ドラム４０ｙ，４０ｍに導くための複数枚のミラーと、各光路に個別に配置された個別走査レンズ２３ｙ，２３ｍが配置されている。同様に、偏光器１７で主走査方向Ｙに偏向された各光ビームＢｃ，Ｂｋを、各感光体ドラム４０ｃ，４０ｋ上に結像するための共通走査レンズ２１，２２と、該レンズ２１，２２を透過した光束を各感光体ドラム４０ｃ，４０ｋに導くための複数枚のミラーと、各光路に個別に配置された個別走査レンズ２３ｃ，２３ｋが配置されている。
【００５０】
本変形例の共通走査レンズ２１，２２は、例示的に、以下の表５に示す構成を有する。なお、面番号１，２は、共通走査レンズ２１における光ビームＢの入射面、出射面であり、面番号３，４は共通走査レンズ２２における入射面、出射面である。
【００５１】
【表５】
【００５２】
表５における面番号１〜４の自由曲面係数を以下の表６に示す。
【００５３】
【表６】
【００５４】
本変形例では、各個別走査レンズ２３は、同じ構成でよく、以下の表７に示す構成を有する。ここで、表７において、面番号５，６，７は、各個別走査レンズ２３の入射面、出射面、像面を意味する。
【００５５】
【表７】
【００５６】
表７における各面番号５〜７の自由曲面係数を、以下の表８に示す。
【００５７】
【表８】
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明に係るレーザ走査光学装置は、光路間での光量ムラの差を抑えることが可能であり、フルカラーの複写機、プリンタ又はそれらの複合機に好適である。
【符号の説明】
【００５９】
１０ レーザ走査光学装置
１１ 光源
１７ 偏光器
２０ 走査レンズ群
２１，２２ 共通走査レンズ
２３ 個別走査レンズ
２４，２５，２６ ミラー
４０ 感光体ドラム
Ｂ 光ビーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学異方性を持つ走査レンズを備えるレーザ走査光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フルカラーの複写機やプリンタなどの画像形成装置では、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色に対応して四つの感光体を並置し、各感光体上に形成された各色の画像を中間転写ベルトに転写して合成するタンデム方式が主流となっている。また、タンデム方式の画像形成装置には、偏向手段（ポリゴンミラー）を用いて４本の光ビームを同時に各感光体上に走査して画像を描画するレーザ走査光学装置が搭載されている。
【０００３】
従来より、レーザ走査光学装置におけるシェーディング（光量ムラ）を抑えるために様々な手法が提案されている。例えば特許文献１に記載の発明では、シェーディング特性の異なる光源が偏光プリズムで合成される。これにより、平均的な光量分布が平滑化され、高画質化を達成している。また、光量ムラを補正するため、特許文献２には、主走査方向に高さが異なる凹凸形状を有する光量分布制御素子が記載されている。このような光量分布制御素子を用いることで、複数の色間での光量ムラ差を抑えることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１８８１８８号公報
【特許文献２】特開２００５−１５７３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、レーザ走査光学装置には、光学異方性（複屈折）を有する走査レンズが備わることがある。この走査レンズを光ビームが通過すると、複屈折により、通過光ビームの偏光状態が変化するため、走査レンズの主走査方向に沿って反射率・透過率にムラが生じ、その結果、感光体上で光量ムラが発生する。特にタンデム方式の場合には、図１０に示すように、主走査方向に沿う光量ムラだけでなく、色毎の光路間で光量ムラの差が発生するため、各色画像を合成した画像の品質低下を招いてしまうという問題点がある。
【０００６】
それゆえに、本発明は、光路間での光量ムラの差を抑えることが可能な、レーザ走査光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一態様は、複数の色毎に設けられた感光体の被走査面上に光ビームを主走査方向に走査する、レーザ走査光学装置であって、複数の発光点から光ビームを出射する、複数の光源と、各前記光源からの光ビームが入射されると、入射光ビームをポリゴンミラーにより偏向する偏向手段と、前記偏向手段で偏向された光ビームを、前記複数の色毎の被走査面上に結像させる走査光学系と、を備えている。ここで、各前記光源からの出射光ビームのうち、予め定められたペアの光ビームは、入射前記ポリゴンミラーの中心軸に直交しかつ該ポリゴンミラーの副方向中心を通過する水平面を基準として対称に同一の傾き角で該ポリゴンミラーに入射される。また、前記走査光学系は、前記ポリゴンミラーにより偏光されたペアの光ビームが入射され、光学異方性を有する共通走査レンズと、前記共通走査レンズを通過したペアの光ビームの一方及び他方がそれぞれ入射され、光学異方性を有する、第１及び第２の個別走査レンズと、を含んでいる。また、前記複数の発光点を含む面を偏光面とするとき、該偏光面の前記水平面に対する角度は０°及び９０°以外であり、前記ペアの光ビームを出射する光源は、それぞれの偏光面が前記水平面に対し対称になるように配置される。また、前記第１及び前記第２の個別走査レンズは前記水平面に対し対称になるように配置される。前記共通走査レンズは、自身の光軸を含みかつ前記水平面と平行な面を基準として前記副方向に対称な形状を有する。また、各前記個別走査レンズは、自身の光軸を含み前記水平面と平行な面を基準として前記副方向に非対称な形状を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、光路間での光量ムラの差を抑えることが可能な、レーザ走査光学装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザ走査光学装置の外観斜視図である。
【図２】（Ａ）は図１の各光源を示す斜視図であり、（Ｂ）は同光源の発光面の正面図である。
【図３】（Ａ）は、Ｙ，Ｍの光源における偏光面と水平面との関係を示す模式図であり、（Ｂ）は、Ｃ，Ｋの光源における偏光面と水平面との関係を示す模式図である。
【図４】図１のレーザ走査光学装置の要部をＸ軸方向に展開した模式図である。
【図５】個別走査レンズのＺＸ平面に沿う断面図である。
【図６】共通走査レンズにおける複屈折量を示す等高線を示す模式図である。
【図７】本実施形態による、各色の被走査面上での光量ムラを示す図である。
【図８】本発明の変形例に係るレーザ走査光学装置の外観斜視図である。
【図９】図８のレーザ走査光学装置における光ビームの傾き角を示す模式図である。
【図１０】従来例による、各色の被走査面上での光量ムラを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施形態）
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るレーザ走査光学装置について説明する。
【００１１】
（レーザ走査光学装置の構成）
まず、図１に示すＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸について説明する。Ｙ軸は、各感光体ドラム４０の表面において光ビームＢが走査される方向（以下、主走査方向という）を示す。Ｚ軸は、副方向を示す。Ｘ軸は、Ｙ軸及びＺ軸の双方に直交する方向を示す。
【００１２】
レーザ走査光学装置１０は、大略的に、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの色毎に設けられた感光体ドラム４０（４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋ）に、光ビームＢ（Ｂｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋ）を走査する。ここで、参照符号の右側の添え字ｙ，ｍ，ｃ，ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを表す。例えば、感光体ドラム４０ｙは、イエローの感光体ドラム４０を表す。
【００１３】
レーザ走査光学装置１０は、光源１１（１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｋ）、コリメータレンズ１２（１２ｙ，１２ｍ，１２ｃ，１２ｋ）、絞り１３（１３ｙ，１３ｍ，１３ｃ，１３ｋ）、合成ミラー１４（１４ｙ，１４ｍ，１４ｃ，１４ｋ）、ミラー１５、シリンドリカルレンズ１６、偏向器１７、走査レンズ群２０、ミラー２４（２４ｙ，２４ｍ，２４ｃ，２４ｋ），２５（２５ｙ，２５ｍ，２５ｃ）、２６（２６ｍ，２６ｃ）及び防塵用ウインドウ２７（２７ｙ，２７ｍ，２７ｃ，２７ｋ）を備える。ここで、少なくとも、走査レンズ群２０と、ミラー２４とにより、走査光学系が構成される。
【００１４】
光源１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｋは、上から下へとこの順に並ぶように配置され、光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋを出射する。
【００１５】
以下、図２，図３を参照して、各光源１１について詳細に説明する。まず、図２中、Ｘ’軸は、各光源１１の光軸Ａｏの方向を示す。また、Ｙ’軸及びＺ’軸は、正面視で各光源１１の発光面の左右方向及び上下方向を示す。
【００１６】
各光源１１は、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、例えばマルチビームレーザダイオードである。また、各光源１１は、自身の発光面（Ｙ’Ｚ’平面）上に少なくとも２個の発光点Ｅ１，Ｅ２を有し、各発光点Ｅ１，Ｅ２から光軸Ａｏ（Ｘ’軸）に平行な光ビームＢを出射する。ここで、以下、２個の発光点Ｅ１，Ｅ２を結ぶ線分と、光軸Ａｏとを含む面を偏光面Ｆｓという。
【００１７】
光源１１ｙ，１１ｍはそれぞれ、図３（Ａ）に示すように、発光面を正面視した時に、偏光面ＦｓａとＸ’Ｙ’平面とが所定角度θａ（θａ＝４４．４３°）で交差するように配置される。また、光源１１ｃ，１１ｋはそれぞれ、図３（Ｂ）に示すように、発光面を正面視した時に、偏光面ＦｓｂとＸ’Ｙ’平面とが所定角度θｂ（θｂ＝１３５．５７°）で交差するように配置される。ここで、光源１１ｙの偏光面Ｆｓａと、光源１１ｋの偏光面Ｆｓｂとは、後述する水平面Ｆ１（図４を参照）を基準として対称である。また、光源１１ｍの偏光面Ｆｓａと、光源１１ｃの偏光面Ｆｓｂとは、水平面Ｆ１を基準として対称である。θａ，θｂはいずれも０°と９０°とを除く値に選ばれる。
【００１８】
再度図１を参照する。コリメータレンズ１２ｙ，１２ｍ，１２ｃ，１２ｋはそれぞれ、光源１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｋに対応して設けられており、光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋを平行光に変換する。絞り１３ｙ，１３ｍ，１３ｃ，１３ｋはそれぞれ、平行な光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，ＢｋをＺ軸方向（副方向）に所定幅を有するように整形する。
【００１９】
合成ミラー１４ｙ，１４ｍ，１４ｃはそれぞれ、光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃを反射して、光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃの進行方向を合成ミラー１４ｋで反射された光ビームＢｋの進行方向に揃える合成手段として機能する。ミラー１５は、合成ミラー１４により進行方向がそろえられた光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋを反射する。
【００２０】
シリンドリカルレンズ１６は、光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，ＢｋをＺ軸方向（副方向）に集光する。より詳細には、シリンドリカルレンズ１６は、光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋが偏向器１７のポリゴンミラーの反射面近傍において線状に結像するように、光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，ＢｋをＺ軸方向に集光する。
【００２１】
偏向器１７は、ポリゴンミラー及びモータ（図示せず）により構成されており、光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，ＢｋをＹ軸方向（主走査方向）に偏向する。
【００２２】
ここで、図４を参照する。図４において、ポリゴンミラーにおけるＺ軸方向の中心（以下、副方向中心という）をＰｉとする。また、ポリゴンミラーの中心軸Ａｃ（図１参照）に直交しかつ副方向中心Ｐｉを含む水平面をＦ１とする。光ビームＢｙ，Ｂｋは、水平面Ｆ１を基準として対称にかつ傾き角θｐ１で、偏光器１７に入射される（斜入射光学系）。光ビームＢｍ，Ｂｃは、水平面Ｆ１を基準として対称にかつ傾き角θｐ２（０＜θｐ２＜θｐ１）で、偏光器１７に入射される。以下、傾き角θｐ１が互いに共通の光ビームＢｙ，Ｂｋを第１のペアと称し、傾き角θｐ２が共通の光ビームＢｍ，Ｂｃを第２のペアと称する。なお、本実施形態では、θｐ１は例えば２．１９°であり、θｐ２は例えば０．７３°である。
【００２３】
再度図１を参照する。走査レンズ群２０は、偏向器１７により偏向された光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋを感光体ドラム４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋの周面（被走査面）に結像させる。より詳細には、走査レンズ群２０は、感光体ドラム４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋ上での光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋの走査速度が一定となると共に、光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋのビーム径が均一となる光学特性を有している。そして、走査レンズ群２０は、各色で共通の共通走査レンズ２１，２２と、色毎に設けられる個別走査レンズ２３（２３ｙ，２３ｍ，２３ｃ，２３ｋ）とを含む。走査レンズ２１，２２，２３は、この順番で、光ビームＢの進行方向の上流（光源１１側）から下流（感光体ドラム４０）に向けて設けられている。
【００２４】
ミラー２４（２４ｙ，２４ｍ，２４ｃ，２４ｋ），２５（２５ｙ，２５ｍ，２５ｃ）、２６（２６ｍ，２６ｃ）は、共通走査レンズ２２を通過した光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋを反射して、感光体ドラム４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋに導く。
【００２５】
より詳細には、光ビームＢｙは、ミラー２４ｙで反射され、第１の個別走査レンズ２３ｙを通過し、更に、ミラー２５ｙで反射され、防塵用ウインドウ２７ｙを通過して感光体ドラム４０ｙ上に結像する。光ビームＢｍは、ミラー２４ｍ，２５ｍで反射され、第３の個別走査レンズ２３ｍを通過し、更に、ミラー２６ｍで反射され、防塵用ウインドウ２７ｍを通過して感光体ドラム４０ｍ上に結像する。光ビームＢｃは、ミラー２４ｃで反射され、第４の個別走査レンズ２３ｃを通過し、更に、ミラー２５ｃ，２６ｃで反射され、防塵用ウインドウ２７ｃを通過して感光体ドラム４０ｃ上に結像する。光ビームＢｋは、第２の個別走査レンズ２３ｋを通過し、ミラー２４ｋで反射され、防塵用ウインドウ２７ｋを通過して感光体ドラム４０ｋ上に結像する。
【００２６】
ここで、共通走査レンズ２１，２２及び各個別走査レンズ２３の詳細について説明する。各レンズ２１〜２３はいずれも、例えばポリカーボネートのように、光学異方性（複屈折）を有する樹脂で成形されたレンズである。さらに具体的には、各レンズ２１〜２３は、４０×１０−１２ Ｐａ−１以上の光弾性係数を有する。また、共通走査レンズ２１，２２はそれぞれ、自身の光軸を含みかつ前述の水平面Ｆ１に平行な面を基準としてＺ軸方向（副方向）に対称な形状を有する。
【００２７】
共通走査レンズ２１，２２は、例示的に、以下の表１に示す構成を有する。なお、面番号１，２は、共通走査レンズ２１における光ビームＢの入射面，出射面であり、面番号３，４は共通走査レンズ２２における入射面，出射面である。
【００２８】
【表１】
【００２９】
表１における面番号１〜４の自由曲面係数を以下の表２に示す。
【００３０】
【表２】
【００３１】
また、第１及び第２の個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋは、図５に例示するように、各レンズの光軸Ａｌを含みかつ水平面Ｆ１に平行な平面を基準としてＺ軸方向（副方向）に非対称な形状を有する。また、両個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋは、同一の型から製造された成型レンズである。さらに、両個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋは、同じ形状のレンズを互いに逆向きで（つまり光軸Ａ１に対して１８０度回転させて）、かつ水平面Ｆ１を基準として対称な位置に配置したものである。一般的に、複屈折の分布（分布例については図６を参照）を決める支配的な要因は、レンズの形状と成形段階での樹脂の流路である。従って、同一形状のレンズである限り生産ロットが異なっていても複屈折分布の状態はほとんど変動しない。そのため、同一の型から製造した同一形状の走査レンズを使用することにより、入射角度θｐの絶対値が等しいペアの光ビームＢｙ，Ｂｋの光路において、光源から発せられた光ビームが個別走査レンズ２３ｙ（又は２３ｋ）に対して相対的に同じ位置を通過するため、走査角度毎で、走査レンズの複屈折位相差分布と走査レンズへの入射光ビームの偏光状態とが等しくなる。こうすることで、複屈折位相差分布に対する偏光状態の変化を光路毎に合わせることができ、斜入射角度が等しい２つの光路間での反射透過率ムラを等しくすることができる。つまり、被走査面上での光量ムラが等しくなり、光量ムラの光路間差を低減させることができる。
【００３２】
また、第３及び第４の個別走査レンズ２３ｍ，２３ｃも、同一の型から製造された成型レンズであるが、第１及び第２の個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋとは異なる形状を有する。また、両個別走査レンズ２３ｍ，２３ｃは、同一形状のレンズを互いに逆向きで（つまり光軸Ａ１に対して１８０度回転させて）、かつ水平面Ｆ１を基準として対称な位置に配置されることで、上記と同様の効果を得ることが可能となる。
【００３３】
第３及び第４の個別走査レンズ２３ｍ，２３ｃは、例示的に、以下の表３の下段に示す構成を有する。第１及び第２の個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋは、例えば、表３の上段に示す構成を有する。ここで、表３において、ｆθ３内の面番号５，６，７は、第３及び第４の個別走査レンズ２３ｍ，２３ｃの入射面，出射面，像面を意味し、ｆθ３外の面番号５，６，７は、第１及び第２の個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋの入射面，出射面，像面を意味する。
【００３４】
【表３】
【００３５】
表３における各面番号５〜７の自由曲面係数を、以下の表４に示す。
【００３６】
【表４】
【００３７】
また、感光体ドラム４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋは一定速度で回転駆動される。以上のような構成により、光ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，ＢｋがＹ軸（主走査方向）に沿って走査されると共に、感光体ドラム４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋがＹ軸回りに回転されることにより、感光体ドラム４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋ上に静電潜像が形成される。
【００３８】
（レーザ走査光学装置の作用・効果）
各共通走査レンズ及び各個別走査レンズは、樹脂成形レンズの場合、成形的な要因から複屈折が発生する。この複屈折量の大きさは、複屈折した光の位相差と実質同じ意味であり、図６に示すようにレンズ位置により異なる。ここで、図６には、レンズおいて複屈折量の大きさが同じ位置を線で結んだ等高線（点線枠内に示す）が示される。このようなレンズを光ビームが通過すると、通過位置によって光ビームの偏光状態の変化度合いも変わってしまう。また、レーザ走査光学装置におけるレンズ、ミラーの透過率、反射率は入射光ビームの偏光状態に依存するため、入射位置に応じて偏光状態の変化が異なれば、光ビームに透過ムラ、反射ムラが生じてしまう。これら透過ムラや反射ムラが各感光体ドラム４０の被走査面上での光量ムラにつながる。また、色毎に透過ムラや反射ムラが異なることから、図１０を参照して説明したように、色毎の光路間で光量ムラの差が発生する。
【００３９】
光路間での光量ムラの差を低減するために、本発明では、２つの光ビームＢを含むペアが少なくとも１組形成される。本実施形態では、好ましい一例として、光ビームＢｙ，Ｂｋが第１のペアとして予め定められ、光ビームＢｍ，Ｂｃが第２のペアとして定められる。例えば第１のペアに関し、図２〜図４に示すように、２個の光源１１ｙ，１１ｋは、偏光面Ｆｓａ，Ｆｓｂが水平面Ｆ１に対し互いに対称になるよう配置される。さらに、光ビームＢｙ，Ｂｋは、図４に示すように、水平面Ｆ１に対し対称な傾き角θｐ１でポリゴンミラーに入射される。その後、光ビームＢｙ，Ｂｋはいずれも、水平面Ｆ１に対し対称形状を有する共通走査レンズ２１，２２を通過する。その後、光ビームＢｙ，Ｂｋは、水平面Ｆ１に対し対称に配置される第１及び第２の個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋを通過する。
【００４０】
以上のように、各共通走査レンズ２１，２２は対称形状を有し、かつ光ビームＢｙ，Ｂｋの間でも対称性が確保されている。したがって、各共通走査レンズ２１，２２への入射光ビームＢｙ，Ｂｋには、主走査角度毎で実質的に等しい量の複屈折が生じ、その結果、各共通走査レンズ２１，２２への入射光ビームＢｙ，Ｂｋの偏光状態は実質的に等しくなる。また、第１及び第２の個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋは、同一の型から製造した同一ロット形状で、逆向きで対称に配置されるため、同じ主走査角度の光ビームＢｙ，Ｂｋには、実質的に等しい量の複屈折が生じる。その結果、各第１及び第２の個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋへの入射光ビームＢｙ，Ｂｋの偏光状態もまた実質的に等しくなる。以上のことから、ペアをなす光ビームＢｙ，Ｂｋの間で偏光の変化度合を主走査方向に揃えることができ、光ビームＢｙ，Ｂｋの間で透過ムラ、反射ムラを揃えることが可能となる。
【００４１】
以上のことを換言すると、図７に示すように、感光体ドラム４０ｙ，４０ｋの被走査面上での光量ムラの差を抑え、光路間での光量ムラの差を抑えることが可能となる。より具体的には、図１０の従来例に関しては、特にＹ，Ｋの光路間差を見ると、光量比の差は最大で８％であるが、図７の本実施形態に関しては、Ｙ，Ｋ間の光量比の差は最大で４％程度となっている。
【００４２】
なお、以上の説明では、光ビームＢｙ，Ｂｋのペアについて説明したが、第２のペアでも同様の対称性は確保されているため、光ビームＢｍ，Ｂｃの間でも光量ムラの差を抑えることが可能となる。
【００４３】
また、コストの観点から、各走査レンズ２１〜２３に、光弾性係数が大きな材料（光弾性係数が例えば４０×１０−１２ Ｐａ−１以上）を採用した場合、各走査レンズ２１〜２３の応力複屈折が大きくなり、各被走査面上での光量ムラが大きくなる。このような走査レンズ２１〜２３をレーザ走査光学装置が有する場合に、本実施形態の構成を採用すれば、光路間での光量ムラの差を良好に抑えることが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態では、いわゆる片側偏向のレーザ走査光学装置を例に取り上げ説明した。なお、片側偏向において、全ての光ビームＢはポリゴンミラーの片側で偏光される。この片側偏向では、各共通走査レンズ２１，２２に、全ての光ビームＢが入射されるため、水平面Ｆ１からＺ軸方向に離れた光ビームＢｙ，Ｂｋほど複屈折量が大きくなる。しかし、本実施形態の構成によれば、各共通走査レンズ２１，２２において、光ビームＢｙ，Ｂｋは、実質的に同じ量の複屈折を受ける位置に入射されるので、より効果的に光路間での光量ムラの差を抑えることが可能となる。
【００４５】
また、各ミラー２４，２５，２６には、いわゆるマルチコーティング、つまり、金属膜上に複数層（例えば５層）の光学薄膜を塗布されることが好ましい。例えば、第１層目は屈折率１．３８で０．２５波長の膜厚で、第２層目は屈折率２．３５で０．２５波長の膜厚で、第３層目は屈折率１．３８で０．２５波長の膜厚で、第４層目は屈折率２．３５で０．２５波長の膜厚で、第５層目は屈折率１．４６で０．５波長の膜厚とされる。マルチコーティングするのは、以下の理由による。ミラーは、レンズと異なり、光路の引き回しなどの都合上、光路間で枚数が異なる場合がある。本実施形態では、光ビームＢｙの光路上には、ミラー２４ｙ，２５ｙの２枚であったが、光ビームＢｍの光路上にはミラー２４ｍ，２５ｍ，２６ｍの３枚が配置されている。このような場合、光路間で、ミラー枚数の違いに基づく光量ムラの差が生じてしまう。このような光量ムラの差を低減するために、本実施形態では、各ミラー２４〜２６にマルチコーティングを施している。これにより、光量ムラにおけるミラーの寄与度を減らすことができるので、より効果的に、光路間での光量ムラの差を低減することが可能となる。
【００４６】
第１及び第２の個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋは、各レンズの光軸Ａｌ（図５参照）の方向と、Ｚ軸方向（副方向）とで形成される平面を基準として、Ｙ軸方向（主走査方向）に対称な形状を有することが好ましい。これにより、第１及び第２の個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋのいずれか一方を１８０°回転させると、いずれか他方と同じ形状になる。したがって、第１及び第２の個別走査レンズ２３ｙ，２３ｋとして同じレンズを使うことができる。第３及び第４の個別走査レンズ２３ｍ，２３ｃも同じレンズとすることができる。これにより、光路間での光量ムラの差を低減しつつ、レーザ走査光学装置のコストダウンを図ることが可能となる。
【００４７】
（レーザ走査光学装置の変形例）
前述の実施形態では、いわゆる片側偏向を採用したレーザ走査光学装置について説明した。これに限らず、本実施形態の構成は、図８に示すような両側偏向を採用したレーザ走査光学装置へも適用可能である。図８においては、本発明の要部にのみ参照符号を付す。また、図８において、図１の構成に相当するものには同一の参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。
【００４８】
図８において、４個の光源１１（１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｋ）からの光ビームＢ（Ｂｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋ）は、シリンドリカルレンズ等を介して偏向器１７のポリゴンミラーに入射される。具体的には、光ビームＢｙ，Ｂｍの組みと、光ビームＢｃ，Ｂｋの組みが、それぞれポリゴンミラーの異なる面に入射される。ここで、同一反射面に入射する光ビームＢｙ，Ｂｍと、光ビームＢｃ，Ｂｋは、図９に示すように、前述の実施形態で説明した水平面Ｆ１を基準として、互いに同じ角度θｐ（例えば１．３７°）で斜入射する。
【００４９】
また、偏光器１７で主走査方向Ｙに偏向された各光ビームＢｙ，Ｂｍを各感光体ドラム４０ｙ，４０ｍ上に結像するための共通走査レンズ２１，２２と、該レンズ２１，２２を透過した光束を各感光体ドラム４０ｙ，４０ｍに導くための複数枚のミラーと、各光路に個別に配置された個別走査レンズ２３ｙ，２３ｍが配置されている。同様に、偏光器１７で主走査方向Ｙに偏向された各光ビームＢｃ，Ｂｋを、各感光体ドラム４０ｃ，４０ｋ上に結像するための共通走査レンズ２１，２２と、該レンズ２１，２２を透過した光束を各感光体ドラム４０ｃ，４０ｋに導くための複数枚のミラーと、各光路に個別に配置された個別走査レンズ２３ｃ，２３ｋが配置されている。
【００５０】
本変形例の共通走査レンズ２１，２２は、例示的に、以下の表５に示す構成を有する。なお、面番号１，２は、共通走査レンズ２１における光ビームＢの入射面、出射面であり、面番号３，４は共通走査レンズ２２における入射面、出射面である。
【００５１】
【表５】
【００５２】
表５における面番号１〜４の自由曲面係数を以下の表６に示す。
【００５３】
【表６】
【００５４】
本変形例では、各個別走査レンズ２３は、同じ構成でよく、以下の表７に示す構成を有する。ここで、表７において、面番号５，６，７は、各個別走査レンズ２３の入射面、出射面、像面を意味する。
【００５５】
【表７】
【００５６】
表７における各面番号５〜７の自由曲面係数を、以下の表８に示す。
【００５７】
【表８】
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明に係るレーザ走査光学装置は、光路間での光量ムラの差を抑えることが可能であり、フルカラーの複写機、プリンタ又はそれらの複合機に好適である。
【符号の説明】
【００５９】
１０ レーザ走査光学装置
１１ 光源
１７ 偏光器
２０ 走査レンズ群
２１，２２ 共通走査レンズ
２３ 個別走査レンズ
２４，２５，２６ ミラー
４０ 感光体ドラム
Ｂ 光ビーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の色毎に設けられた感光体の被走査面上に光ビームを主走査方向に走査する、レーザ走査光学装置であって、
複数の発光点から光ビームを出射する、複数の光源と、
各前記光源からの光ビームが入射されると、入射光ビームをポリゴンミラーにより偏向する偏向手段と、
前記偏向手段で偏向された光ビームを、前記複数の色毎の被走査面上に結像させる走査光学系と、を備え、
各前記光源からの出射光ビームのうち、予め定められたペアの光ビームは、入射前記ポリゴンミラーの中心軸に直交しかつ該ポリゴンミラーの副方向中心を通過する水平面を基準として対称に同一の傾き角で該ポリゴンミラーに入射され、
前記走査光学系は、
前記ポリゴンミラーにより偏光されたペアの光ビームが入射され、光学異方性を有する共通走査レンズと、
前記共通走査レンズを通過したペアの光ビームの一方及び他方がそれぞれ入射され、光学異方性を有する、第１及び第２の個別走査レンズと、を含み、
前記複数の発光点を含む面を偏光面とするとき、該偏光面の前記水平面に対する角度は０°及び９０°以外であり、前記ペアの光ビームを出射する光源は、それぞれの偏光面が前記水平面に対し対称になるように配置され、
前記第１及び前記第２の個別走査レンズは前記水平面に対し対称になるように配置され、
前記共通走査レンズは、自身の光軸を含みかつ前記水平面と平行な面を基準として前記副方向に対称な形状を有し、
各前記個別走査レンズは、自身の光軸を含み前記水平面と平行な面を基準として前記副方向に非対称な形状を有する、
レーザ走査光学装置。
【請求項２】
前記第１及び前記第２の個別走査レンズは、同一の型から製造した同一形状の樹脂成型品である、
請求項１に記載のレーザ走査光学装置。
【請求項３】
各前記個別走査レンズは、自身の光軸方向と前記副方向とで構成される平面を基準として前記主走査方向に対称な形状を有する、
請求項１又は２に記載のレーザ走査光学装置。
【請求項４】
前記共通走査レンズと、前記第１及び前記第２の個別走査レンズとは、光弾性係数が４０×１０−１２ Ｐａ−１以上の材料からなる、
請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
【請求項５】
前記複数の光源は４個であり、
前記４個の光源からの出射光ビームのうち、第１のペアを構成する光ビームは、前記水平面を基準として対称に同一の傾き角θｐ１で前記ポリゴンミラーに入射され、
前記４個の光源からの出射光ビームのうち、第２のペアを構成する光ビームは、前記水平面を基準として対称に同一の傾き角θｐ２で前記ポリゴンミラーに入射され、
前記第１及び前記第２のペアを構成する光ビームが前記共通走査レンズに入射される、
請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
【請求項６】
前記走査光学系はさらに、前記偏向手段で偏向された光ビームを、前記複数の色毎の被走査面上に結像させる複数の反射手段、を含み、
前記複数の反射手段にはマルチコーティングが施されている、
請求項１〜５のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
【請求項１】
複数の色毎に設けられた感光体の被走査面上に光ビームを主走査方向に走査する、レーザ走査光学装置であって、
複数の発光点から光ビームを出射する、複数の光源と、
各前記光源からの光ビームが入射されると、入射光ビームをポリゴンミラーにより偏向する偏向手段と、
前記偏向手段で偏向された光ビームを、前記複数の色毎の被走査面上に結像させる走査光学系と、を備え、
各前記光源からの出射光ビームのうち、予め定められたペアの光ビームは、入射前記ポリゴンミラーの中心軸に直交しかつ該ポリゴンミラーの副方向中心を通過する水平面を基準として対称に同一の傾き角で該ポリゴンミラーに入射され、
前記走査光学系は、
前記ポリゴンミラーにより偏光されたペアの光ビームが入射され、光学異方性を有する共通走査レンズと、
前記共通走査レンズを通過したペアの光ビームの一方及び他方がそれぞれ入射され、光学異方性を有する、第１及び第２の個別走査レンズと、を含み、
前記複数の発光点を含む面を偏光面とするとき、該偏光面の前記水平面に対する角度は０°及び９０°以外であり、前記ペアの光ビームを出射する光源は、それぞれの偏光面が前記水平面に対し対称になるように配置され、
前記第１及び前記第２の個別走査レンズは前記水平面に対し対称になるように配置され、
前記共通走査レンズは、自身の光軸を含みかつ前記水平面と平行な面を基準として前記副方向に対称な形状を有し、
各前記個別走査レンズは、自身の光軸を含み前記水平面と平行な面を基準として前記副方向に非対称な形状を有する、
レーザ走査光学装置。
【請求項２】
前記第１及び前記第２の個別走査レンズは、同一の型から製造した同一形状の樹脂成型品である、
請求項１に記載のレーザ走査光学装置。
【請求項３】
各前記個別走査レンズは、自身の光軸方向と前記副方向とで構成される平面を基準として前記主走査方向に対称な形状を有する、
請求項１又は２に記載のレーザ走査光学装置。
【請求項４】
前記共通走査レンズと、前記第１及び前記第２の個別走査レンズとは、光弾性係数が４０×１０−１２ Ｐａ−１以上の材料からなる、
請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
【請求項５】
前記複数の光源は４個であり、
前記４個の光源からの出射光ビームのうち、第１のペアを構成する光ビームは、前記水平面を基準として対称に同一の傾き角θｐ１で前記ポリゴンミラーに入射され、
前記４個の光源からの出射光ビームのうち、第２のペアを構成する光ビームは、前記水平面を基準として対称に同一の傾き角θｐ２で前記ポリゴンミラーに入射され、
前記第１及び前記第２のペアを構成する光ビームが前記共通走査レンズに入射される、
請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
【請求項６】
前記走査光学系はさらに、前記偏向手段で偏向された光ビームを、前記複数の色毎の被走査面上に結像させる複数の反射手段、を含み、
前記複数の反射手段にはマルチコーティングが施されている、
請求項１〜５のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−８００２３（Ｐ２０１３−８００２３Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１８８２３（Ｐ２０１１−２１８８２３）
【出願日】平成２３年１０月３日（２０１１．１０．３）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３日（２０１１．１０．３）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]