光走査装置および画像形成装置
【課題】本発明は、光源と偏光部材との間に偏光ビームスプリッタを介したことに起因して生じる光量ムラの発生を抑制可能な光走査装置を提供する。
【解決手段】
レーザビームを、ポリゴンミラー151により偏向させ、反射ミラー群20を介して、感光体ドラム31Ｙ〜Ｋを露光走査する光走査ユニット10であって、
直線偏光のレーザビーム群ＬＫおよびＬＳをそれぞれ出射する光源部２２Ｋおよび２２Ｓと、それぞれ異なる方向から入射したレーザビーム群ＬＫおよびＬＳを、その偏光面の傾きに応じて透過・反射させることにより、ポリゴンミラー151に向かう同一の光路上に射出するビームスプリッタユニット120と、これから選択的に射出されるレーザビーム群ＬＫおよびＬＳに応じて光学軸の方位角が異なる１／４波長板124bを透過させて、各直線偏光のレーザビーム群ＬＫおよびＬＳを、円もしくは楕円偏光状態に変換する円偏光部材124とを備える。
【解決手段】
レーザビームを、ポリゴンミラー151により偏向させ、反射ミラー群20を介して、感光体ドラム31Ｙ〜Ｋを露光走査する光走査ユニット10であって、
直線偏光のレーザビーム群ＬＫおよびＬＳをそれぞれ出射する光源部２２Ｋおよび２２Ｓと、それぞれ異なる方向から入射したレーザビーム群ＬＫおよびＬＳを、その偏光面の傾きに応じて透過・反射させることにより、ポリゴンミラー151に向かう同一の光路上に射出するビームスプリッタユニット120と、これから選択的に射出されるレーザビーム群ＬＫおよびＬＳに応じて光学軸の方位角が異なる１／４波長板124bを透過させて、各直線偏光のレーザビーム群ＬＫおよびＬＳを、円もしくは楕円偏光状態に変換する円偏光部材124とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体を露光走査する光走査装置、および、当該光走査装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル複写機、レーザプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、感光体の表面を光走査ユニットからレーザ光を射出して露光走査し、静電潜像を形成する。そして、静電潜像をトナーで顕像化し、これを転写紙などに転写して画像形成するように構成されている。
このような画像形成装置における光走査ユニットにおいて、副走査方向の解像度を変更したい場合やレーザ光の偏光方向を変更したい場合など、異なる２つのレーザ光源を切り換える必要のある場合に、偏光ビームスプリッタが利用される場合がある。
【０００３】
偏光ビームスプリッタは、正三角柱状の二つのプリズムを、多層簿膜などからなる半透過ミラー膜を介して張り合わせてなる立方体形状をしている。
半透過ミラー膜は、その入射光と反射光（もしくは透過光）を含む平面（以下「入射面」という。）内で、電場が振動する直線偏光（Ｐ偏光）については透過しやすく、当該入射面と直交する平面内で電場が振動する直線偏光（Ｓ偏光）については、反射しやすいという光学特性を有する。
【０００４】
もともとレーザビームは直線偏光であるため、その偏光面を調整して、半透過ミラー膜に対してＰ偏光、Ｓ偏光とし、偏光ビームスプリッタの異なる２つの面から入射させれば、半透過ミラー膜において、それぞれのレーザビームが透過または反射され、２つの直交する方向から入射するレーザ光源を同一の光路上に射出することができる。
偏光ビームスプリッタから射出されたレーザビームは、ポリゴンミラーにより偏向されて、走査レンズ群を介して折り返しミラーでその光路が変更されて、感光体の表面を露光走査するが、レーザビームの走査角度が大きくなるにつれて折り返しミラーへの入射角が大きくなるため、その直線偏光のレーザビームの偏向面の傾きにおいては、反射率の低下が顕著となり、感光体に照射される光ビームの強度が小さくなる。これにより光量ムラが無視できないほど大きくなって、良好な再現画像が得られなくなる。
【０００５】
このような問題を回避するために、偏光ビームスプリッタから出射される直線偏光のレーザビームを、１／４波長板を介して円偏光もしくは楕円偏光に変換してから、ポリゴンミラーで偏向させることにより、特に折り返しミラーにおける入射角に応じた反射率の変動を抑えて、光量ムラを軽減することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１４９２１号公報
【特許文献２】特開２００５−３５２５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のように１／４波長板を介在させても、偏光ビームスプリッタに入射するレーザビームの偏光面の方向によっては、主走査方向における光量ムラの発生が十分抑制されるとは言えないことが判明した。 本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、偏光ビームスプリッタを用いて異なる方向から入射されるレーザビームを、同一ビーム光路上に出射し、偏向手段および反射部材を介して、感光体上を露光走査する構成を有する光走査装置において、それぞれのレーザビームにおける主走査方向の光量ムラを可及的に低減することができる光走査装置および当該光走査装置を備えた画像形成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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る光走査装置は、レーザビームを、偏向手段により主走査方向に偏向し、走査レンズおよび反射部材を介して、感光体の表面を露光する光走査装置であって、直線偏光の第１のレーザビームを第１の方向に出射する第１の光源と、直線偏光の第２のレーザビームを前記第１の方向とは異なる第２の方向に出射する第２の光源と、異なる方向から入射された前記第１および第２のレーザビームを、それらの偏光面の傾きに応じて一方を透過し、他方を反射することにより、それぞれ前記偏向手段に向かう一の方向に射出する偏光ビームスプリッタと、前記第１と第２の光源を、選択的に駆動する駆動手段と、前記偏光ビームスプリッタと前記偏向手段との間に配され、偏光ビームスプリッタから射出されるレーザビームを、その選択された光源に応じて、光学軸の方位角が異なる円偏光素子を透過させて、円偏光もしくは楕円偏光状態に変換する偏光状態変換手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成では、偏向ビームスプリッタから出射されたレーザビームが、第１か第２のレーザビームかによって、光学軸の方位角が異なる円偏光素子を通過させるようにしているので、第１および第２のレーザビームそれぞれについて、主走査方向における光量ムラの発生しにくい光学的条件に設定することができる。
また、前記偏光状態変換手段は、前記偏光ビームスプリッタから射出されたレーザビームの光路上に一個の円偏光素子を配すると共に、当該円偏光素子の光学軸が、第１の方位角と第２の方位角となるように回転させる回転手段を備え、選択された光源に応じて、円偏光素子を回転させてその光学軸の方位角を前記第１と第２の方位角に設定することが望ましい。
【００１０】
もしくは、前記偏光状態変換手段は、第１と第２の円偏光素子と、第１と第２の円偏光素子を保持する保持手段と、第１と第２の光源の選択に応じて、前記第１と第２の円偏光素子のいずれかが、偏光ビームスプリッタから射出されるレーザビームの光路上に位置するように前記保持手段を移動させる移動手段とを備え、前記第１と第２の円偏光素子のそれぞれの光学軸が、前記光路上の位置に移動した状態で、それぞれ第１と第２の方位角となるように、前記保持手段に保持されているとしてもよい。
【００１１】
また、前記第１と第２の方位角は、それぞれ第１と第２のレーザビームで、被感光体を露光走査したときに、その画像走査域における光量の変動量が最も少なくなるように予め設定された値であることが望ましい。
さらに、前記第１および第２の光源は、それぞれ複数本のレーザビームを出射するマルチビーム型のレーザダイオードであるとしてもよい。
【００１２】
なお、本発明は、上記光走査装置を備えた画像形成装置としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る光走査装置を備える画像形成装置の一例であるタンデム型カラープリンタの構成を説明するための概略図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る光走査装置における主要部の構成を説明するための上面透視図であり、（b）は、当該光走査装置の側面透視図である。
【図３】図２（a）および（b）に示された透視図における光源ユニットの主要部の拡大図である。
【図４】（ａ）は、図３のＦ部の拡大図であり、（ｂ）は、Ｆ部のＤ矢視図である。
【図５】（ａ）は、図３のＢ矢視図であり、（ｂ）は、図３のＣ矢視図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るビームスプリッタユニットの構成を示す図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る１／２波長板の作用を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る円偏光部材の光学軸の方位角を変更した場合の光量ムラの発生状況を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る円偏光部材の光学軸の方位角と主走査方向おける折り返しミラーにおける反射率との関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る円偏光ユニットおよびこれを駆動させる駆動源の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る光走査装置および画像形成装置の実施の形態について説明する。
＜画像形成装置の概略構成＞
図１は、本発明の実施の形態に係る光走査装置を備える画像形成装置の一例であるタンデム型カラープリンタ（以下、単に「プリンタ」という）の構成を説明するための概略断面図である。
【００１５】
同図に示すように、このプリンタ１は、画像プロセス部３、給紙部４、定着部５および制御部６０を備えている。プリンタ１は、ネットワーク（例えばＬＡＮ）に接続されて、外部の端末装置（不図示）からのプリントジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいてイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックからなるトナー像を形成し、これらを多重転写してフルカラーの画像形成を実行するいわゆるタンデム型のカラープリンタである。
【００１６】
以下、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各再現色をＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋと表し、各再現色に関連する構成部分の番号にこのＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを添字として付加する。
画像プロセス部３は、Ｙ〜Ｋ色のそれぞれに対応する作像部３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ、光走査ユニット１０（光走査装置）、中間転写ベルト１１などを備えている。
作像部３０Ｙは、感光体ドラム３１Ｙ（被感光体）、その周囲に配設された帯電器３２Ｙ、現像器３３Ｙ、転写ローラ３４Ｙ、感光体ドラム３１Ｙを清掃するためのクリーナ３５Ｙなどを備えている。
【００１７】
作像部３０Ｙは、感光体ドラム３１Ｙ上にＹ色のトナー像を作像する。他の作像部３０Ｍ〜３０Ｋについても、作像部３０Ｙと同様の構成になっており、同図では符号を省略している。
中間転写ベルト１１は、無端状のベルトである。中間転写ベルト１１は、駆動ローラ１２と従動ローラ１３に張架されて矢印Ａ方向に回転駆動される。
【００１８】
光走査ユニット１０は、後述するようにマルチビーム型のレーザダイオードを備えており、フルカラー画像を形成する場合、即ち、カラー印刷モードでは、制御部６０からの駆動信号によりＹ〜Ｋ色の画像形成のための一対のレーザビーム（以下、各色における一対のレーザビームをレーザビーム群と称する）ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫを照射し（図では便宜上、各レーザビーム群を１本の直線で示している。他の図においても同じ）、感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋを露光走査させる。
【００１９】
つまり、カラー印刷モードにおいて、制御部６０は、感光体ドラム３１Ｋを露光する光源として設けられている光源部２２Ｋおよび光源部２２Ｓのうち、光源部２２Ｋを選択して駆動させる。
この露光走査により、帯電器３２Ｙ〜３２Ｋにより帯電された感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋ上に静電潜像が形成される。各静電潜像は現像器３３Ｙ〜３３Ｋにより現像される。
【００２０】
各作像部３０Ｙ〜３０Ｋにおける作像動作は、それぞれ所定時間分タイミングをずらして実行され、各感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋ上に現像されたＹ〜Ｋのトナー像は、一次転写ローラ３４Ｙ〜３４Ｋによる静電力により中間転写ベルト１１上の同じ位置に順次転写され、フルカラーのトナー像が形成される。
一方、給紙部４は、記録シートＳを収容する給紙カセット４１と、給紙カセット４１内の記録シートＳを搬送路４３上に１枚ずつ繰り出す繰り出しローラ４２と、繰り出された記録シートＳを二次転写位置４６に送り出すタイミングをとるためのタイミングローラ対４４などを備えている。
【００２１】
給紙部４は、中間転写ベルト１１上のトナー像の移動タイミングに合わせて給紙部４から記録シートＳを二次転写位置４６に給送し、二次転写ローラ４５の作用により中間転写ベルト１１上のフルカラーのトナー像が記録シートＳ上に二次転写される。
二次転写位置４６を通過した記録シートＳは、定着部５に搬送される。記録シートＳ上のトナー像（未定着画像）が、定着部５における加熱・加圧により記録シートＳに定着される。
【００２２】
記録シートＳは、排出ローラ対７１を介して排出トレイ７２上に排出される。
また、モノクロ画像を形成するモノクロ印刷モードでは、作像部３０Ｋのみが動作し、当該作像部３０Ｋの感光体ドラム３１Ｋに対して、光走査ユニット１０から低解像度用の一対のレーザビーム群ＬＳが照射され、感光体ドラム３１Ｋ上に静電潜像が形成されて、当該静電潜像は現像器３３Ｋにより現像される。転写ローラ３４Ｋによる静電力により中間転写ベルト１１上にブラック、即ち、モノクロのトナー像が転写されて、以下、カラー印刷モードと同様に、記録シートＳへの二次転写、定着を経由して、排出トレイ７２上に排出される。
【００２３】
このモノクロ印刷モードの場合には、制御部６０は、感光体ドラム３１Ｋを露光する光源として、低解像度用の光源部２２Ｓを選択して駆動させると共に、感光体ドラム３１Ｋの回転速度をカラー印刷モードの場合よりも速めて、低解像度のモノクロ画像が形成される。
このように、光源部２２Ｋおよび光源部２２Ｓを選択的に駆動する駆動手段としては、当該光源部２２Ｋおよび光源部２２Ｓのほか、制御部６０も含まれる。
【００２４】
＜光走査ユニットの構成＞
図２（ａ）は、光走査ユニット１０における主要部の構成を説明するための平面図であり、また、図２（ｂ）は、図２（ａ）の正面図である。それぞれ内部構造が分かりやすいように筺体の壁面を取り除いた透視図として示している。
また、図２（ｂ）では、図２（ａ）における光源ユニット１１０を省略して描いている。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、光走査ユニット１０は、光源ユニット１１０と、光偏向部１５０と、走査レンズ１６１および１６２と、反射ミラー群２０とを備える。
光偏向部１５０は、側面に複数（本実施形態では７つ）のミラー面を有して回転するポリゴンミラー１５１と、これを回転するポリゴンモータ１５２（図２（ｂ）参照）とからなる。
【００２６】
カラー印刷モードが実行される際には、高解像度用の各レーザビーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫが、回転状態のポリゴンミラー１５１のミラー面に入射されると、各レーザビーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣおよびＬＫのそれぞれを、各感光体ドラム３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋの軸方向である主走査方向に沿って走査する。
図２（ｂ）に示すように、光偏向部１５０によって主走査方向に沿って走査される各レーザビーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫは、レーザビーム群ＬＣが、上下方向における最も高い位置を通過しており、さらに、レーザビーム群ＬＫ、ＬＭ、ＬＹの順に、通過する上下方向における位置が次第に低くなっている。
【００２７】
これは、ポリゴンミラーの回転軸と平行な方向における各レーザビーム群のミラー面への入射角度がそれぞれ異なっているからである。
反射ミラー群２０は、光偏向部１５０によって主走査方向に沿って偏向走査されるＹ用、Ｍ用、Ｃ用、Ｋ用の各レーザビーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫのそれぞれを一次反射する第１折り返しミラー１７１、１７２、１７３および１７４と、第１折り返しミラー１７１、１７２および１７３により一次反射されたレーザビーム群ＬＹ、ＬＭおよびＬＣを、それぞれ感光体ドラム３１Ｙ、３１Ｍおよび３１Ｃ（図１に参照）に向けて２次反射する第２折り返しミラー１８１、１８２および１８３とからなる。
【００２８】
第１折り返しミラー１７４のみが、入射したレーザビーム群ＬＫを直接感光体ドラム３１Ｋに向けて直接反射する構成となっている。
なお、モノクロ印刷モードの場合には、低解像度用のレーザビーム群ＬＳのみが、レーザビーム群ＬＫと同様の光路を辿って、第１折り返しミラー１７４で反射され、感光体ドラム３１Ｋを露光走査する。
【００２９】
走査レンズ１６１および１６２は、それぞれトロイダルレンズおよびｆθレンズである。
図３は、光源ユニット１１０の構成を示す平面図であり、便宜上筺体の上面を取り除いた状態で示している。
光源ユニット１１０は、１２００ＤＰＩの高解像度に対応した静電潜像を感光体ドラム３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋのそれぞれに形成するために、高解像度用のレーザビーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫ（図２参照）をそれぞれ生成するカラー用光源部２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋを有する。
【００３０】
また、光源ユニット１１０は、６００ＤＰＩの低解像度に対応した静電潜像を感光体ドラム３１Ｋ上に形成するために、低解像度用のレーザビーム群ＬＳ（図２参照）を生成する低解像度用のモノクロ用光源部２２Ｓを有する。
さらに、光源ユニット１１０は、レーザビーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫ、ＬＳ（図２参照）のそれぞれを、光偏向部１５０へと導く光学系（以下、「光源ユニット内光学系」という。）を有する。
【００３１】
カラー用光源部２２Ｙ〜２２Ｋおよびモノクロ用光源部２２Ｓの光源として、いずれも２本のレーザビームを出射するマルチビーム型の半導体レーザ素子が用いられている。
図４（ａ）は、図３のＦ部の光源部２２Ｙを拡大して示すものであり、また、図４（ｂ）は、図４（ａ）を矢印Ｄ方向から見たときの概略図であ。
同図４（ａ）に示すように、光源部２２Ｙは、２本のレーザビームを個別に強度変調して出射するマルチビーム型の半導体レーザ素子２２ａと、当該２本のレーザビームを平行光にするコリメータレンズ２２ｂとからなり、いずれも不図示の取り付け部材を介して、略水平の基準面５０に固定されている。この基準面５０は、例えば、光源ユニット１１０の筺体の上面とすることができる。
【００３２】
また、図４（ｂ）に示すように、半導体レーザ素子２２ａの２つのビーム出射孔２２ｅ、２２ｆの中心を結ぶ直線と基準面５０とがなす角度（以下、「取付角」という。）がθ１となるように、半導体レーザ素子２２ａが光源部２２Ｙ本体に取着されて、これにより副走査方向におけるビーム出射孔２２ｅと２２ｆの間隔ＰＬが、感光体ドラム表面において所望の解像度（１２００ＤＰＩ）となる間隔となるように設定されている。
【００３３】
他のカラー用光源部２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍにおいても、ほぼ同じ構成である。
低解像度（６００ＤＰＩ）のモノクロ用光源部２２Ｓの場合には、副走査方向におけるビーム出射孔２２ｅと２２ｆの間隔ＰＬが、カラー用光源部の場合の２倍となるように半導体レーザ素子２２ａの取付角がθ２に設定されている。
なお、本実施の形態では、光源部２２Ｙ〜２２Ｋの角度θ１は１６°に設定されており、一方、低解像度用の光源部２２Ｓの角度θ２は３４°に設定されている。
【００３４】
これにより、高解像度用のレーザビーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫによって、感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋ上において同時に露光走査が行われる２ラインの副走査方向の間隔ＰＬは、いずれも２１μｍに設定され、また、低解像度用のレーザビーム群ＬＳによって、感光体ドラム３１Ｋ上において同時に露光走査が行われる２ラインの副走査方向の間隔ＰＬは、４２μｍに設定される。
【００３５】
図３に戻り、上面視において、光源部２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｋは、これら全てのレーザ出射方向が、同一方向（以下、「第１の方向」という。）となるように配置されており、また、光源部２２Ｃおよび低解像度用の光源部２２Ｓは、第１の方向と直交する第２の方向に射出するように配置されている。
また、図５（ａ）は、図３の矢印Ｂ方向から見たときの概略図（Ｂ矢視図）であって、同図に示すように、光源部２２Ｙ、光源部２２Ｍ、光源部２２Ｋおよび光源部２２Ｃの順で、基準面５０からの鉛直方向における距離が大きくなるように設けられている。
【００３６】
また、光源部２２Ｓは、基準面５０からの鉛直方向における距離が、光源部２２Ｋと等しくなるように設定されている。
光源ユニット内光学系は、Ｋ用反射ミラー１３１、Ｍ用反射ミラー１３２、Ｙ用反射ミラー１３３および共通反射ミラー１３４などの反射ミラーや、シリンドリカルレンズ１４０（図３参照）およびビームスプリッタユニット１２０（図３参照）などからなり、これらは、不図示の取り付け部材を介して、基準面５０に固定されている。
【００３７】
Ｋ用反射ミラー１３１、Ｍ用反射ミラー１３２およびＹ用反射ミラー１３３のそれぞれは、光源部２２Ｋ、光源部２２Ｍ、光源部２２Ｙのそれぞれから照射されるレーザビーム群ＬＫ、レーザビーム群ＬＭ、レーザビーム群ＬＹを、それぞれ共通反射ミラー１３４の方向に反射するものであって、それぞれの反射光が共通反射ミラー１３４に入射するまでに他のミラーと干渉しないように、この順で鉛直方向における長さが次第に短くなっている。
【００３８】
さらに、Ｋ用反射ミラー１３１は、低解像度用の光源部２２Ｓから照射されるレーザビーム群ＬＳであって、ビームスプリッタユニット１２０により、略９０°光路を変更されたものを、共通反射ミラー１３４の方向に反射する（図３参照）。
なお、レーザビーム群ＬＣ、ＬＫ（ＬＳ）、ＬＭ、ＬＹは、それぞれ水平方向に基準面５０から鉛直方向の高さがずれるように射出される。
【００３９】
共通反射ミラー１３４は、入射したレーザビーム群ＬＣ、ＬＫ、ＬＭ、ＬＹ、ＬＳを光偏向部１５０に向けて反射するものであり、Ｋ用反射ミラー１３１、Ｍ用反射ミラー１３２およびＹ用反射ミラー１３３よりも鉛直方向の長さが長い。
シリンドリカルレンズ１４０は、図３に示すように、共通反射ミラー１３４と光偏向部１５０との間に設けられ、共通反射ミラー１３４により反射されて、平行に進むレーザビーム群ＬＣ、ＬＫ、ＬＭおよびＬＹ、あるいはＬＳを、回転するポリゴンミラー１５１の対応するミラー面の略同一の位置に入射するように副走査方向（ポリゴンミラー１５１の回転軸方向）に集光する。
【００４０】
この際、各レーザビーム群は、入射角が異なるので、図２（ｂ）に示すように、ポリゴンミラー１５１により副走査方向の異なる方角に反射される。
次に、図６に基づき、ビームスプリッタユニット１２０について説明する。
本実施の形態に係るビームスプリッタユニット１２０は、異なる２方向から入射した直線偏光のレーザビームを、その偏光面の傾きに応じて反射・透過して同一方向に射出すると共に、入射されたレーザビームごとに円偏光部材の光学軸の方位角を変えて主走査方向における光量ムラを可及的に抑制することができるように構成されている。
【００４１】
同図に示すように、このビームスプリッタユニット１２０は、偏向ビームスプリッタ１２１と円偏光ユニット１２３とを有する。
偏向ビームスプリッタ１２１は、プリズム部１２２と、１／２波長板１２２ｄと、１／２波長板１２２ｅとからなる。
プリズム部１２２は、誘電体多層膜や金属薄膜などからなる半透過膜１２１ａを介して２つの直角プリズム１２２ａおよび１２２ｂを貼り合わせてなる立方体である。
【００４２】
１／２波長板１２２ｄと、１／２波長板１２２ｅは、入射されるレーザビームの偏光面の傾きを変更するものであり、プリズム部１２２の隣接し合う２面であって、かつ、半透過膜１２１ａが、その２面の間に介在するような位置に取り付けられている。
一般に、半透過膜１２１ａに直線偏光のレーザビームが斜めから入射する場合、当該レーザビームが、半透過膜１２１ａに対してＰ偏光の場合には透過しやすく、レーザビームが、半透過膜１２１ａに対してＳ偏光の場合には反射し易いという光学的特性を有している。
【００４３】
そこで、１／２波長板１２２ｄは、図７（ａ）に示すように、カラー印刷モード時に入射されたレーザビーム群ＬＫが、半透過膜１２１ａに対してＰ偏光となるように、その偏光面２０１ｃ,２０１ｄが同図の水平方向（プリズム部１２２の上面と平行な方向）となるように設定されており、また、１／２波長板１２２ｅは、図７（ｂ）に示すように、モノクロ印刷モード時に入射されたレーザビーム群ＬＳが、半透過膜１２１ａに対してＳ波となるように、その偏光面２０４ｃ,２０４ｄが同図の垂直方向（プリズム部１２２の上面と直交する方向）となるように設定されている。
【００４４】
円偏光ユニット１２３は、図６に示すように、円偏光部材１２４、従動ギヤ１２５ａ、ｂ、ｃ、ｄおよび駆動源３００などからなる。
同図に示すように円偏光部材１２４は、１／４波長板１２４ｂとこれを保持するギヤホルダ１２４ａからなる。
ギヤホルダ１２４ａは、内部に開口部１２４ｃを有するギヤであって、当該開口部１２４ｃに１／４波長板１２４ｂが嵌め込まれている。
【００４５】
１／４波長板１２４ｂは、プリズム部１２１から射出される直線偏光のレーザビームを円偏光もしくは楕円偏光に変換するものである。
従動ギヤ１２５ａ〜１２５ｄは、プリズム部１２１に直接、もしくは不図示の治具を介して、回転自在に軸支されたギヤであり、プリズム部１２１の１／４波長板１２４ｂが配された面の４隅において、いずれもギヤホルダ１２４ａの外周に設けられたギヤと噛み合う位置に設けられている。
【００４６】
なお、円偏光部材１２４が、前方に飛び出さないように、不図示の押さえ板などで、円偏光部材１２４の周縁部など、レーザビームの光路を妨げない部位を、プリズム部１２１方向に軽く押さえつけられるように構成してもよい。
駆動源３００は、本実施の形態ではステッピングモータを使用しており、その駆動軸に取り付けられたスクリュギヤ３０１と従動ギヤ１２５ｃとが噛合してウォームギヤが形成されており、駆動源３００により、１／４波長板１２４ｂを回転させることができるように構成されている。
【００４７】
１／４波長板１２４ｂは、直交する２つの光学軸（fast軸、slow軸）を有しており、レーザビーム群ＬＫおよびＬＳにおいて、その振幅方向が上記２つの光学軸に対して４５°の角度となった状態で入射した場合に、レーザビームを円偏光し、当該角度４５°の角度から逸脱する場合は楕円偏光する光学的特性を有する。
本願発明者らは、１／４波長板１２４ｂの光学軸の方位角によって、これを通過するＰ偏光のレーザビームとＳ偏光のレーザビームの、入射角度に応じた各反射部材における反射光量が異なり、これが光量ムラに影響を与えていることを見い出した。
【００４８】
図８のグラフは、この実験結果を示すグラフである。
同グラフにおいて、横軸は、１／４波長板１２４ｂの一方の光学軸が所定の基準位置にあるときからの回転角の大きさを示し、縦軸が感光体ドラムの走査域内における光量ムラ量（最大光量と最小光量の差分の、最大光量に対する割合をパーセントで示した値）を示している。
【００４９】
このグラフから分かるように、レーザビーム群ＬＫ（１２００ＤＰＩ）で露光走査を行った場合に、走査領域内光量ムラ量［％］が最も小さくなる円偏光部材１２４の角度θ３の値は、１５０°となっており、このとき、走査領域内光量ムラ量［％］は、４．２［％］程度となった。
次に、それぞれ一定の発光強度に保たれた２本のレーザビームからなる低解像度用のレーザビーム群ＬＳで露光走査を行い、円偏光部材１２４の角度を段階的に回転させて、各角度毎に第１折り返しミラー１７４における反射光の主走査方向におけるレーザビーム群ＬＳの強度分布を計測し、このうちの最大値および最小値を抽出して、走査領域内光量ムラ量［％］を求めた。
【００５０】
同図に示すように、低解像度用のレーザビーム群ＬＳ（６００ＤＰＩ）で露光走査を行った場合、円偏光部材１２４の回転位置により走査領域内光量ムラ量［％］が大きく変化し、その最も小さくなる円偏光部材１２４の角度θ４の値は、５０°となった。このとき、走査領域内光量ムラ量［％］は、４．６［％］程度となった。
このような両レーザビームによって、走査領域内光量ムラ量の最小となる回転角が異なるのは、１／４波長板１２４ｂの光学軸の方位角によって、これを通過するＰ偏光のレーザビームとＳ偏光のレーザビームの偏光状態（円偏光が楕円偏光か、楕円偏光であってもその扁平の程度や長径の傾き方など）が異なることによると考えられる。
【００５１】
したがって、本実施の形態では、駆動源３００による変更される光学軸の方位角を、カラー印刷モードかモノクロ印刷モードかによって制御部６０により制御することにより、それぞれの印刷モードにおける光源ユニット１１０から射出されたレーザビームの主走査方向における光量ムラの大きさが最小になるように構成している。
具体的には、レーザビーム群ＬＫにより露光走査する際、円偏光部材１２４は、走査領域内光量ムラ量が最も小さくなるように予め調整しておき、このときの円偏光部材１２４の最頂部を基準点Ｓとし、この角度を初期角度とする。
【００５２】
一方、レーザビーム群ＬＳが偏向ビームスプリッタ１２１に入射する場合には、円偏光部材１２４を、図６に示すように、初期角度から角度θ５（＝θ３−θ４）の位置まで回転させて、レーザビーム群ＬＳについて最も走査領域内光量ムラ量が小さくなる角度に調整する。
制御部６０は、外部端末より受け付けたプリントジョブについて、そのヘッダ情報に基づき、当該プリントジョブが、モノクロ印刷か、カラー印刷であるかを判断し、モノクロ印刷の場合には、円偏光部材１２４を初期角度のままとし、カラー印刷の場合には、駆動源であるステッピングモータ３００を駆動して、基準点ＳがＰ１の位置からＰ２の位置に移動するように、θ５の角度分円偏光部材１２４を回転させる。
【００５３】
この際におけるステッピングモータに与える駆動パルス数が予め求められて制御部６０のＲＯＭなどの不揮発性メモリに記憶されている。
カラー印刷モードの実行が終了すると、制御部６０は、上記駆動パルス数だけステッピングモータを逆回転させて、初期角度に戻す。
なお、本実施の形態では、モノクロ印刷モードの方がカラー印刷モードよりも頻繁に実行されることを想定して、初期角度を設定したが、カラー印刷モードの方が頻繁に実行される場合には、その場合の光量ムラが最小になる回転角を初期角度に設定すればよい。
【００５４】
本実施の形態における光走査ユニット１０は、高解像度用のレーザビーム群ＬＫおよび低解像度用のレーザビーム群ＬＳによる露光走査において、それぞれ円偏光部材１２４を走査領域内光量ムラ量が軽減するのに最適な角度に調整する構成であるため、従来のように、円偏光部材１２４を固定的に配置したものよりも、走査領域内光量ムラ量を軽減することができる。
【００５５】
このように、駆動される光源（光源部２２Ｋもしくは光源部２２Ｓ）に応じて、光量ムラの最小化を実現する構成として、円偏光部材１２４は１つのみで足りるため、円偏光部材１２４が高コストである場合には、コストの上昇を抑えることができる。
図９は、露光走査するレーザビームの解像度に応じて、円偏光部材１２４の回転角度を最適化した場合と、そうでない場合とにおいて、第１折り返しミラー１７４（図２参照）の主走査方向における反射率をシュミレーションで求めた結果を示す図である。
【００５６】
当該反射率が高いものほど、感光体ドラム３１Ｙに照射されるレーザビーム群の強度が大きくなる。 つまり、主走査方向の各位置におけるレーザビーム群の強度の変化幅が小さいほど、走査領域内光量ムラ量が小さく、光量ムラが緩和されることになる。
同図中の「ＬＳ−５０°」は、低解像度（６００ＤＰＩ）用のレーザビーム群ＬＳで露光走査を行うと共に、円偏光部材１２４の回転角度を最も走査領域内光量ムラ量が軽減される値（θ４：５０°）としたときのシミュレーション結果である。
【００５７】
以下、この結果を低解像度最適化時のシミュレーション結果という。
また、同図中の「ＬＫ−１５０°」は、高解像度（１２００ＤＰＩ）用のレーザビーム群ＬＫで露光走査を行うと共に、円偏光部材１２４の回転角度を最も走査領域内光量ムラ量が軽減される値（θ３：１５０°）としたときのシミュレーション結果である。
以下、この結果を高解像度最適化時のシミュレーション結果という。
【００５８】
さらに、同図中の「ＬＫ−５０°」は、高解像度（１２００ＤＰＩ）用のレーザビーム群ＬＫで露光走査を行う際に、円偏光部材１２４の回転角度を最適な値に調整しなかった（回転角度は、θ４：５０°のまま）ときのシミュレーション結果である。
以下、この結果を高解像度未調整時のシミュレーション結果という。
同図の横軸は、図２（ａ）における第１折り返しミラー１７４の主走査方向における位置を示し、走査角度θ５が０のときのレーザスポットの反射位置Ｓ１（基準点）を主走査方向における位置を０とし、これよりも上側を負の領域、下側を正の領域とした。
【００５９】
また、縦軸は、高解像度最適化時において、走査角度０°における反射位置Ｓ１の反射率（以下、「基準反射率」という。）に対する、各反射率の割合を示す。
同図９に示すように、高解像度最適化時および低解像度最適化時のシミュレーション結果を比較すると、同じ走査位置における双方のプロット点がほぼ重なっている。
このことから、高解像度最適化時と低解像度最適化時とでは、光量ムラの発生状況に差はないと思われる。
【００６０】
さらに、高解像度最適化時および低解像度最適化時のシミュレーション結果では、共に０ｍｍの走査位置（図２におけるＳ１）において反射率のピーク点（共に、反射率が１．０００）が存在しており、走査位置がそれぞれ正負の方向に進むにつれ、反射率が減少している。
より具体的には、高解像度最適化時では、走査方向の正負の各領域における反射率の最低値は、それぞれ０．９７２および０．９５０となっており、その差は０．０２２と少なく、走査方向の正負両領域において反射率のバランスがとれた状態となっている。
【００６１】
また、低解像度最適化時では、走査方向の正負の各領域における反射率の最低値は、それぞれ０．９６７および０．９４７となっており、その差が０．０２０と少なく、高解像度最適化時と同様に、走査方向の正負両領域において反射率のバランスがとれた状態となっている。
一方、高解像度未調整時および高解像度最適化時のシミュレーション結果を比較すると、同じ走査位置における双方のプロット点同士は大きくずれており、双方の間で光量ムラの発生状況に差が生じていることがわかる。
【００６２】
より具体的には、高解像度未調整時では、１００ｍｍの走査位置に反射率のピーク点（１．０１５）が存在しており、走査位置が正の領域では、反射率の最低値が０．９９６であるのに対し、走査位置が負の領域では、反射率の最低値が０．９２４となっており、その差が０．０７２と、高解像度最適化時および低解像度最適化時の場合よりも大きく、正負の領域において反射率のバランスが崩れ、光量ムラが発生し易い状態となっていることがわかる。
【００６３】
以上により、本実施の形態によれば、モノクロ印刷モードとカラー印刷モードの双方において、正負の領域において反射率のバランスが崩れ、光量ムラの量を可及的に最小化することができることが分かる。
＜変形例＞
本発明は、上述のような実施の形態に限られるものではなく、次のような変形例であってもよい。
【００６４】
（１）上記実施の形態では、駆動源３００は、ステッピングモータとしたが、回転角度を制御可能なものであれば、どのようなモータであっても構わない。
（２）上記実施の形態では、円偏光部材１２４の外周に設けられたギヤに噛み合う駆動ギヤ１２５ｃを駆動源３００により回転させて、円偏光部材１２４の回転角度を調整したが、この構成に限られない。
【００６５】
例えば、図１０に示すように、外周からＵ字状のアーム部３０３が立設している円筒状のホルダ３０２ａの内部に１／４波長板１２４ｂが保持されてなる円偏光部材３１０と、上部にＶ字状の切欠部３３１ａを有する台座３３１と、アーム部３０３を上下させるアクチュエータ３２０とを備え、ホルダ３０２ａの外周面が切欠部３３１ａの２面に接触して、回転自在に摺設されており、上記アーム部３０３に、アクチュエータ３２０により上下駆動されるシャフト３２２を係合し、上記アーム部３０３を上下させることにより、円偏光部材３１０の回転角度を調整する構成としてもよい。
【００６６】
このとき、円偏光部材３１０は、ばねの３１２ａの先端に板状の摺動部材３１２ｂを設けた付勢部材３１２などにより台座３３１の切欠部３３１ａの２面に押圧されていることが望ましい。
さらに、ホルダ３０２ａの外周面と接触する切欠部３３１ａの上記２面は、テフロン（登録商標）コーティングなどの摺動性を向上させる処理を施すことが望ましい。
【００６７】
また、アーム部３０３とシャフト３２２との係合は、例えば、以下のように行われることが望ましい。
即ち、シャフト３２２の先端部には、同図に示すように、径小部３２２ｂを挟んでこれよりも外径の大きな球状部３２２ａおよび３２２ｃが設けられており、アーム部３０３のＵ字状の中央の切欠部３０３ａに径小部３２２ｂを嵌め込むことにより、アーム部３０３およびシャフト３２２同士が係合される。
【００６８】
このような構成とすることで、円偏光部材３１０の回転角度が変化した際に、アーム部３０３とシャフト３２２との間で、相対的な角度変化を許容しつつ、上記係合を維持することができる。
（３）また、この他にも、低解像度（６００ＤＰＩ）用のレーザビーム群ＬＳで露光走査を行う際に、最も走査領域内光量ムラ量が軽減される回転角度に予め設定された第１の円偏光部材と、高解像度（１２００ＤＰＩ）用のレーザビーム群ＬＫで露光走査を行う際に、最も走査領域内光量ムラ量が軽減される回転角度に予め設定された第２の円偏光部材とを用意し、これらを所定のフレームに同一平面上に並べて配設し（以下、「円偏光部材対」）を、当該フレームをスライド自在な構成とし、レーザビーム群ＬＳで露光走査を行う場合、第１の円偏光部材が偏向ビームスプリッタ１２１の出射面と重なるようにフレームの位置を調整し、また、レーザビーム群ＬＫで露光走査を行う場合には、第２の円偏光部材が偏向ビームスプリッタ１２１の出射面と重なるようにフレームをスライドさせるようにしてもよい。
【００６９】
フレームをスライドさせる代わりに、ある軸を中心として揺動可能な構成にして第１と第２の円偏光部材を切り換えるようにすることも可能である。
要するに、円偏光部材対が、スライドおよび揺動等を含め、第１と第２の円偏光部材の配設方向に移動自在な構成となっていればよい。
このように、駆動される光源（光源部２２Ｋもしくは光源部２２Ｓ）に応じて、光量ムラの最小化を実現する構成として、予め光学軸の方位角が異なる方向に固定された２つの円偏光部材を用いることで、長期にわたって使用しても、当該光学軸の方位角の狂いを生じにくくすることができる。
【００７０】
（４）上記実施の形態では、円偏光部材１２４、第１および第２の円偏光部材を偏向ビームスプリッタ１２１よりも光路下流側であって、当該偏向ビームスプリッタ１２１の出射面に近接するように構成しているが、円偏光部材１２４が、偏向ビームスプリッタ１２１の出射面から離れていても構わない。
但し、少なくとも光偏向部１５０よりも、レーザビームの光路上流側に設ける必要がある。ポリゴンミラー１２１の反射面との角度も周期的に変化するため、この部分での光量ムラの発生を避ける必要があると共に、円偏光部材１２４を光偏向部１５０よりもレーザビームの光路下流側に配設すると、レーザビームの走査範囲の全てをカバーする大きな円偏光部材を設ける必要が生じ、現実的な構成とは言えないためである。
【００７１】
（５）上記実施の形態では、高解像度用のレーザビーム群ＬＫおよび低解像度用のレーザビーム群ＬＳによる露光走査において、それぞれ走査領域内光量ムラ量が最小となるように円偏光部材１２４の角度を調整するとしたが、これに限られるものではなく、走査領域内光量ムラ量が最小とならずとも、従来よりも走査領域内光量ムラ量が小さくなる角度であれば、それでよい。
【００７２】
（６）上記実施の形態では、１回の露光走査で一挙に２ライン分の静電潜像を感光体ドラムに書き込むことで画像形成の高速化が図れるように、半導体レーザ素子２２ａをマルチビーム型であるとしたが、シングルビームであっても構わない。
例えば、ある１つの感光体を露光走査するレーザビームにおいて、スポット径を切り替えて使用する場合、スポット径が異なる２つのシングルビーム型レーザダイオードと偏光ビームスプリッタとを用い、各レーザダイオードから出射されるレーザビームを同一の光路に向けて出射する構成が考えられる。
【００７３】
（７）また、上記実施の形態では、光偏向部１５０は、ポリゴンミラーであるとしたが、これに限らず、ＭＥＭＳスキャナーなどの反射面が周期的に角度変更可能な構成を用いてもよい。
（８）なお、上記実施の形態では、本発明に係る画像形成装置をタンデム型カラーデジタルプリンタに適用した場合の例を説明したが、これに限られず、モノクロ機のように、プリントヘッドを１つしか有しないものも含め、択一的に駆動される２つの光源から出射した光を、それぞれ偏光ビームスプリッタを用いて同方向に出射する光走査装置を備えた全ての画像形成装置に適用することができる。
【００７４】
また、上記実施の形態および上記変形例の内容をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、択一的に駆動する２つの光源から出射した光を、偏光ビームスプリッタを用いて同方向に出射する光走査装置、および、当該光走査装置を備える画像形成装置に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１ プリンタ
３ 画像プロセス部
４ 給紙部
５ 定着部
ＬＹ Ｙ用レーザビーム群
ＬＭ Ｍ用レーザビーム群
ＬＣ Ｃ用レーザビーム群
ＬＫ Ｋ用レーザビーム群
ＬＳ 低解像度レーザビーム群
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ 光走査ユニット
１１ 中間転写ベルト
１２ 駆動ローラ
１３ 従動ローラ
２０ 反射ミラー群
２２Ｙ 光源部
２２Ｍ 光源部
２２Ｃ 光源部
２２Ｋ 光源部
２２Ｓ 低解像度光源部
２２ａ 半導体レーザ素子
２２ｂ コリメータレンズ
２２ｅ ビーム出射孔
３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ 作像部
３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ 感光体ドラム
３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ 帯電器
３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋ 現像器
３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃ、３４Ｋ 転写ローラ
３５ クリーナ
４１ 給紙カセット
４２ 繰り出しローラ
４３ 搬送路
４４ タイミングローラ対
４５ 二次転写ローラ
４６ 二次転写位置
５０ 基準面
６０ 制御部
７１ 排出ローラ対
７２ 排出トレイ
１１０ 光源ユニット
１２０ ビームスプリッタユニット
１２１ 偏向ビームスプリッタ
１２１ａ 半透過膜
１２２ プリズム部
１２２ａ、１２２ｂ 直角プリズム
１２２ｄ、１２２ｅ １／２波長板
１２３ 円偏光ユニット
１２４ 円偏光部材
１２４ａ ギヤホルダ
１２４ｂ 波長板
１２４ｃ 開口部
１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄ 従動ギヤ
１３１ Ｋ用反射ミラー
１３２ Ｍ用反射ミラー
１３３ Ｙ用反射ミラー
１３４ 共通反射ミラー
１４０ シリンドリカルレンズ
１５０ 光偏向部
１６１、１６２ 走査レンズ
１７１、１７２、１７３、１７４ 第１折り返しミラー
１８１、１８２、１８３ 第２折り返しミラー
２０１ｃ、２０１ｄ、２０４ｃ、２０４ｄ 偏光面
３００ 駆動源
３０１ スクリュギヤ
３１２ 付勢部材
３３１ 台座
３３１ａ 切欠部
３０２ａ ホルダ
３０３ アーム部
３０３ａ 切欠部
３１０ 円偏光部材
３１２ 付勢部材
３２０ アクチュエータ
３２２ シャフト
３２２ａ、３２２ｃ 球状部
３２２ｂ 径小部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体を露光走査する光走査装置、および、当該光走査装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル複写機、レーザプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、感光体の表面を光走査ユニットからレーザ光を射出して露光走査し、静電潜像を形成する。そして、静電潜像をトナーで顕像化し、これを転写紙などに転写して画像形成するように構成されている。
このような画像形成装置における光走査ユニットにおいて、副走査方向の解像度を変更したい場合やレーザ光の偏光方向を変更したい場合など、異なる２つのレーザ光源を切り換える必要のある場合に、偏光ビームスプリッタが利用される場合がある。
【０００３】
偏光ビームスプリッタは、正三角柱状の二つのプリズムを、多層簿膜などからなる半透過ミラー膜を介して張り合わせてなる立方体形状をしている。
半透過ミラー膜は、その入射光と反射光（もしくは透過光）を含む平面（以下「入射面」という。）内で、電場が振動する直線偏光（Ｐ偏光）については透過しやすく、当該入射面と直交する平面内で電場が振動する直線偏光（Ｓ偏光）については、反射しやすいという光学特性を有する。
【０００４】
もともとレーザビームは直線偏光であるため、その偏光面を調整して、半透過ミラー膜に対してＰ偏光、Ｓ偏光とし、偏光ビームスプリッタの異なる２つの面から入射させれば、半透過ミラー膜において、それぞれのレーザビームが透過または反射され、２つの直交する方向から入射するレーザ光源を同一の光路上に射出することができる。
偏光ビームスプリッタから射出されたレーザビームは、ポリゴンミラーにより偏向されて、走査レンズ群を介して折り返しミラーでその光路が変更されて、感光体の表面を露光走査するが、レーザビームの走査角度が大きくなるにつれて折り返しミラーへの入射角が大きくなるため、その直線偏光のレーザビームの偏向面の傾きにおいては、反射率の低下が顕著となり、感光体に照射される光ビームの強度が小さくなる。これにより光量ムラが無視できないほど大きくなって、良好な再現画像が得られなくなる。
【０００５】
このような問題を回避するために、偏光ビームスプリッタから出射される直線偏光のレーザビームを、１／４波長板を介して円偏光もしくは楕円偏光に変換してから、ポリゴンミラーで偏向させることにより、特に折り返しミラーにおける入射角に応じた反射率の変動を抑えて、光量ムラを軽減することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１４９２１号公報
【特許文献２】特開２００５−３５２５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のように１／４波長板を介在させても、偏光ビームスプリッタに入射するレーザビームの偏光面の方向によっては、主走査方向における光量ムラの発生が十分抑制されるとは言えないことが判明した。 本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、偏光ビームスプリッタを用いて異なる方向から入射されるレーザビームを、同一ビーム光路上に出射し、偏向手段および反射部材を介して、感光体上を露光走査する構成を有する光走査装置において、それぞれのレーザビームにおける主走査方向の光量ムラを可及的に低減することができる光走査装置および当該光走査装置を備えた画像形成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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る光走査装置は、レーザビームを、偏向手段により主走査方向に偏向し、走査レンズおよび反射部材を介して、感光体の表面を露光する光走査装置であって、直線偏光の第１のレーザビームを第１の方向に出射する第１の光源と、直線偏光の第２のレーザビームを前記第１の方向とは異なる第２の方向に出射する第２の光源と、異なる方向から入射された前記第１および第２のレーザビームを、それらの偏光面の傾きに応じて一方を透過し、他方を反射することにより、それぞれ前記偏向手段に向かう一の方向に射出する偏光ビームスプリッタと、前記第１と第２の光源を、選択的に駆動する駆動手段と、前記偏光ビームスプリッタと前記偏向手段との間に配され、偏光ビームスプリッタから射出されるレーザビームを、その選択された光源に応じて、光学軸の方位角が異なる円偏光素子を透過させて、円偏光もしくは楕円偏光状態に変換する偏光状態変換手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成では、偏向ビームスプリッタから出射されたレーザビームが、第１か第２のレーザビームかによって、光学軸の方位角が異なる円偏光素子を通過させるようにしているので、第１および第２のレーザビームそれぞれについて、主走査方向における光量ムラの発生しにくい光学的条件に設定することができる。
また、前記偏光状態変換手段は、前記偏光ビームスプリッタから射出されたレーザビームの光路上に一個の円偏光素子を配すると共に、当該円偏光素子の光学軸が、第１の方位角と第２の方位角となるように回転させる回転手段を備え、選択された光源に応じて、円偏光素子を回転させてその光学軸の方位角を前記第１と第２の方位角に設定することが望ましい。
【００１０】
もしくは、前記偏光状態変換手段は、第１と第２の円偏光素子と、第１と第２の円偏光素子を保持する保持手段と、第１と第２の光源の選択に応じて、前記第１と第２の円偏光素子のいずれかが、偏光ビームスプリッタから射出されるレーザビームの光路上に位置するように前記保持手段を移動させる移動手段とを備え、前記第１と第２の円偏光素子のそれぞれの光学軸が、前記光路上の位置に移動した状態で、それぞれ第１と第２の方位角となるように、前記保持手段に保持されているとしてもよい。
【００１１】
また、前記第１と第２の方位角は、それぞれ第１と第２のレーザビームで、被感光体を露光走査したときに、その画像走査域における光量の変動量が最も少なくなるように予め設定された値であることが望ましい。
さらに、前記第１および第２の光源は、それぞれ複数本のレーザビームを出射するマルチビーム型のレーザダイオードであるとしてもよい。
【００１２】
なお、本発明は、上記光走査装置を備えた画像形成装置としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る光走査装置を備える画像形成装置の一例であるタンデム型カラープリンタの構成を説明するための概略図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る光走査装置における主要部の構成を説明するための上面透視図であり、（b）は、当該光走査装置の側面透視図である。
【図３】図２（a）および（b）に示された透視図における光源ユニットの主要部の拡大図である。
【図４】（ａ）は、図３のＦ部の拡大図であり、（ｂ）は、Ｆ部のＤ矢視図である。
【図５】（ａ）は、図３のＢ矢視図であり、（ｂ）は、図３のＣ矢視図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るビームスプリッタユニットの構成を示す図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る１／２波長板の作用を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る円偏光部材の光学軸の方位角を変更した場合の光量ムラの発生状況を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る円偏光部材の光学軸の方位角と主走査方向おける折り返しミラーにおける反射率との関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る円偏光ユニットおよびこれを駆動させる駆動源の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る光走査装置および画像形成装置の実施の形態について説明する。
＜画像形成装置の概略構成＞
図１は、本発明の実施の形態に係る光走査装置を備える画像形成装置の一例であるタンデム型カラープリンタ（以下、単に「プリンタ」という）の構成を説明するための概略断面図である。
【００１５】
同図に示すように、このプリンタ１は、画像プロセス部３、給紙部４、定着部５および制御部６０を備えている。プリンタ１は、ネットワーク（例えばＬＡＮ）に接続されて、外部の端末装置（不図示）からのプリントジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいてイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックからなるトナー像を形成し、これらを多重転写してフルカラーの画像形成を実行するいわゆるタンデム型のカラープリンタである。
【００１６】
以下、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各再現色をＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋと表し、各再現色に関連する構成部分の番号にこのＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを添字として付加する。
画像プロセス部３は、Ｙ〜Ｋ色のそれぞれに対応する作像部３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ、光走査ユニット１０（光走査装置）、中間転写ベルト１１などを備えている。
作像部３０Ｙは、感光体ドラム３１Ｙ（被感光体）、その周囲に配設された帯電器３２Ｙ、現像器３３Ｙ、転写ローラ３４Ｙ、感光体ドラム３１Ｙを清掃するためのクリーナ３５Ｙなどを備えている。
【００１７】
作像部３０Ｙは、感光体ドラム３１Ｙ上にＹ色のトナー像を作像する。他の作像部３０Ｍ〜３０Ｋについても、作像部３０Ｙと同様の構成になっており、同図では符号を省略している。
中間転写ベルト１１は、無端状のベルトである。中間転写ベルト１１は、駆動ローラ１２と従動ローラ１３に張架されて矢印Ａ方向に回転駆動される。
【００１８】
光走査ユニット１０は、後述するようにマルチビーム型のレーザダイオードを備えており、フルカラー画像を形成する場合、即ち、カラー印刷モードでは、制御部６０からの駆動信号によりＹ〜Ｋ色の画像形成のための一対のレーザビーム（以下、各色における一対のレーザビームをレーザビーム群と称する）ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫを照射し（図では便宜上、各レーザビーム群を１本の直線で示している。他の図においても同じ）、感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋを露光走査させる。
【００１９】
つまり、カラー印刷モードにおいて、制御部６０は、感光体ドラム３１Ｋを露光する光源として設けられている光源部２２Ｋおよび光源部２２Ｓのうち、光源部２２Ｋを選択して駆動させる。
この露光走査により、帯電器３２Ｙ〜３２Ｋにより帯電された感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋ上に静電潜像が形成される。各静電潜像は現像器３３Ｙ〜３３Ｋにより現像される。
【００２０】
各作像部３０Ｙ〜３０Ｋにおける作像動作は、それぞれ所定時間分タイミングをずらして実行され、各感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋ上に現像されたＹ〜Ｋのトナー像は、一次転写ローラ３４Ｙ〜３４Ｋによる静電力により中間転写ベルト１１上の同じ位置に順次転写され、フルカラーのトナー像が形成される。
一方、給紙部４は、記録シートＳを収容する給紙カセット４１と、給紙カセット４１内の記録シートＳを搬送路４３上に１枚ずつ繰り出す繰り出しローラ４２と、繰り出された記録シートＳを二次転写位置４６に送り出すタイミングをとるためのタイミングローラ対４４などを備えている。
【００２１】
給紙部４は、中間転写ベルト１１上のトナー像の移動タイミングに合わせて給紙部４から記録シートＳを二次転写位置４６に給送し、二次転写ローラ４５の作用により中間転写ベルト１１上のフルカラーのトナー像が記録シートＳ上に二次転写される。
二次転写位置４６を通過した記録シートＳは、定着部５に搬送される。記録シートＳ上のトナー像（未定着画像）が、定着部５における加熱・加圧により記録シートＳに定着される。
【００２２】
記録シートＳは、排出ローラ対７１を介して排出トレイ７２上に排出される。
また、モノクロ画像を形成するモノクロ印刷モードでは、作像部３０Ｋのみが動作し、当該作像部３０Ｋの感光体ドラム３１Ｋに対して、光走査ユニット１０から低解像度用の一対のレーザビーム群ＬＳが照射され、感光体ドラム３１Ｋ上に静電潜像が形成されて、当該静電潜像は現像器３３Ｋにより現像される。転写ローラ３４Ｋによる静電力により中間転写ベルト１１上にブラック、即ち、モノクロのトナー像が転写されて、以下、カラー印刷モードと同様に、記録シートＳへの二次転写、定着を経由して、排出トレイ７２上に排出される。
【００２３】
このモノクロ印刷モードの場合には、制御部６０は、感光体ドラム３１Ｋを露光する光源として、低解像度用の光源部２２Ｓを選択して駆動させると共に、感光体ドラム３１Ｋの回転速度をカラー印刷モードの場合よりも速めて、低解像度のモノクロ画像が形成される。
このように、光源部２２Ｋおよび光源部２２Ｓを選択的に駆動する駆動手段としては、当該光源部２２Ｋおよび光源部２２Ｓのほか、制御部６０も含まれる。
【００２４】
＜光走査ユニットの構成＞
図２（ａ）は、光走査ユニット１０における主要部の構成を説明するための平面図であり、また、図２（ｂ）は、図２（ａ）の正面図である。それぞれ内部構造が分かりやすいように筺体の壁面を取り除いた透視図として示している。
また、図２（ｂ）では、図２（ａ）における光源ユニット１１０を省略して描いている。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、光走査ユニット１０は、光源ユニット１１０と、光偏向部１５０と、走査レンズ１６１および１６２と、反射ミラー群２０とを備える。
光偏向部１５０は、側面に複数（本実施形態では７つ）のミラー面を有して回転するポリゴンミラー１５１と、これを回転するポリゴンモータ１５２（図２（ｂ）参照）とからなる。
【００２６】
カラー印刷モードが実行される際には、高解像度用の各レーザビーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫが、回転状態のポリゴンミラー１５１のミラー面に入射されると、各レーザビーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣおよびＬＫのそれぞれを、各感光体ドラム３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋの軸方向である主走査方向に沿って走査する。
図２（ｂ）に示すように、光偏向部１５０によって主走査方向に沿って走査される各レーザビーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫは、レーザビーム群ＬＣが、上下方向における最も高い位置を通過しており、さらに、レーザビーム群ＬＫ、ＬＭ、ＬＹの順に、通過する上下方向における位置が次第に低くなっている。
【００２７】
これは、ポリゴンミラーの回転軸と平行な方向における各レーザビーム群のミラー面への入射角度がそれぞれ異なっているからである。
反射ミラー群２０は、光偏向部１５０によって主走査方向に沿って偏向走査されるＹ用、Ｍ用、Ｃ用、Ｋ用の各レーザビーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫのそれぞれを一次反射する第１折り返しミラー１７１、１７２、１７３および１７４と、第１折り返しミラー１７１、１７２および１７３により一次反射されたレーザビーム群ＬＹ、ＬＭおよびＬＣを、それぞれ感光体ドラム３１Ｙ、３１Ｍおよび３１Ｃ（図１に参照）に向けて２次反射する第２折り返しミラー１８１、１８２および１８３とからなる。
【００２８】
第１折り返しミラー１７４のみが、入射したレーザビーム群ＬＫを直接感光体ドラム３１Ｋに向けて直接反射する構成となっている。
なお、モノクロ印刷モードの場合には、低解像度用のレーザビーム群ＬＳのみが、レーザビーム群ＬＫと同様の光路を辿って、第１折り返しミラー１７４で反射され、感光体ドラム３１Ｋを露光走査する。
【００２９】
走査レンズ１６１および１６２は、それぞれトロイダルレンズおよびｆθレンズである。
図３は、光源ユニット１１０の構成を示す平面図であり、便宜上筺体の上面を取り除いた状態で示している。
光源ユニット１１０は、１２００ＤＰＩの高解像度に対応した静電潜像を感光体ドラム３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋのそれぞれに形成するために、高解像度用のレーザビーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫ（図２参照）をそれぞれ生成するカラー用光源部２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋを有する。
【００３０】
また、光源ユニット１１０は、６００ＤＰＩの低解像度に対応した静電潜像を感光体ドラム３１Ｋ上に形成するために、低解像度用のレーザビーム群ＬＳ（図２参照）を生成する低解像度用のモノクロ用光源部２２Ｓを有する。
さらに、光源ユニット１１０は、レーザビーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫ、ＬＳ（図２参照）のそれぞれを、光偏向部１５０へと導く光学系（以下、「光源ユニット内光学系」という。）を有する。
【００３１】
カラー用光源部２２Ｙ〜２２Ｋおよびモノクロ用光源部２２Ｓの光源として、いずれも２本のレーザビームを出射するマルチビーム型の半導体レーザ素子が用いられている。
図４（ａ）は、図３のＦ部の光源部２２Ｙを拡大して示すものであり、また、図４（ｂ）は、図４（ａ）を矢印Ｄ方向から見たときの概略図であ。
同図４（ａ）に示すように、光源部２２Ｙは、２本のレーザビームを個別に強度変調して出射するマルチビーム型の半導体レーザ素子２２ａと、当該２本のレーザビームを平行光にするコリメータレンズ２２ｂとからなり、いずれも不図示の取り付け部材を介して、略水平の基準面５０に固定されている。この基準面５０は、例えば、光源ユニット１１０の筺体の上面とすることができる。
【００３２】
また、図４（ｂ）に示すように、半導体レーザ素子２２ａの２つのビーム出射孔２２ｅ、２２ｆの中心を結ぶ直線と基準面５０とがなす角度（以下、「取付角」という。）がθ１となるように、半導体レーザ素子２２ａが光源部２２Ｙ本体に取着されて、これにより副走査方向におけるビーム出射孔２２ｅと２２ｆの間隔ＰＬが、感光体ドラム表面において所望の解像度（１２００ＤＰＩ）となる間隔となるように設定されている。
【００３３】
他のカラー用光源部２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍにおいても、ほぼ同じ構成である。
低解像度（６００ＤＰＩ）のモノクロ用光源部２２Ｓの場合には、副走査方向におけるビーム出射孔２２ｅと２２ｆの間隔ＰＬが、カラー用光源部の場合の２倍となるように半導体レーザ素子２２ａの取付角がθ２に設定されている。
なお、本実施の形態では、光源部２２Ｙ〜２２Ｋの角度θ１は１６°に設定されており、一方、低解像度用の光源部２２Ｓの角度θ２は３４°に設定されている。
【００３４】
これにより、高解像度用のレーザビーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫによって、感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋ上において同時に露光走査が行われる２ラインの副走査方向の間隔ＰＬは、いずれも２１μｍに設定され、また、低解像度用のレーザビーム群ＬＳによって、感光体ドラム３１Ｋ上において同時に露光走査が行われる２ラインの副走査方向の間隔ＰＬは、４２μｍに設定される。
【００３５】
図３に戻り、上面視において、光源部２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｋは、これら全てのレーザ出射方向が、同一方向（以下、「第１の方向」という。）となるように配置されており、また、光源部２２Ｃおよび低解像度用の光源部２２Ｓは、第１の方向と直交する第２の方向に射出するように配置されている。
また、図５（ａ）は、図３の矢印Ｂ方向から見たときの概略図（Ｂ矢視図）であって、同図に示すように、光源部２２Ｙ、光源部２２Ｍ、光源部２２Ｋおよび光源部２２Ｃの順で、基準面５０からの鉛直方向における距離が大きくなるように設けられている。
【００３６】
また、光源部２２Ｓは、基準面５０からの鉛直方向における距離が、光源部２２Ｋと等しくなるように設定されている。
光源ユニット内光学系は、Ｋ用反射ミラー１３１、Ｍ用反射ミラー１３２、Ｙ用反射ミラー１３３および共通反射ミラー１３４などの反射ミラーや、シリンドリカルレンズ１４０（図３参照）およびビームスプリッタユニット１２０（図３参照）などからなり、これらは、不図示の取り付け部材を介して、基準面５０に固定されている。
【００３７】
Ｋ用反射ミラー１３１、Ｍ用反射ミラー１３２およびＹ用反射ミラー１３３のそれぞれは、光源部２２Ｋ、光源部２２Ｍ、光源部２２Ｙのそれぞれから照射されるレーザビーム群ＬＫ、レーザビーム群ＬＭ、レーザビーム群ＬＹを、それぞれ共通反射ミラー１３４の方向に反射するものであって、それぞれの反射光が共通反射ミラー１３４に入射するまでに他のミラーと干渉しないように、この順で鉛直方向における長さが次第に短くなっている。
【００３８】
さらに、Ｋ用反射ミラー１３１は、低解像度用の光源部２２Ｓから照射されるレーザビーム群ＬＳであって、ビームスプリッタユニット１２０により、略９０°光路を変更されたものを、共通反射ミラー１３４の方向に反射する（図３参照）。
なお、レーザビーム群ＬＣ、ＬＫ（ＬＳ）、ＬＭ、ＬＹは、それぞれ水平方向に基準面５０から鉛直方向の高さがずれるように射出される。
【００３９】
共通反射ミラー１３４は、入射したレーザビーム群ＬＣ、ＬＫ、ＬＭ、ＬＹ、ＬＳを光偏向部１５０に向けて反射するものであり、Ｋ用反射ミラー１３１、Ｍ用反射ミラー１３２およびＹ用反射ミラー１３３よりも鉛直方向の長さが長い。
シリンドリカルレンズ１４０は、図３に示すように、共通反射ミラー１３４と光偏向部１５０との間に設けられ、共通反射ミラー１３４により反射されて、平行に進むレーザビーム群ＬＣ、ＬＫ、ＬＭおよびＬＹ、あるいはＬＳを、回転するポリゴンミラー１５１の対応するミラー面の略同一の位置に入射するように副走査方向（ポリゴンミラー１５１の回転軸方向）に集光する。
【００４０】
この際、各レーザビーム群は、入射角が異なるので、図２（ｂ）に示すように、ポリゴンミラー１５１により副走査方向の異なる方角に反射される。
次に、図６に基づき、ビームスプリッタユニット１２０について説明する。
本実施の形態に係るビームスプリッタユニット１２０は、異なる２方向から入射した直線偏光のレーザビームを、その偏光面の傾きに応じて反射・透過して同一方向に射出すると共に、入射されたレーザビームごとに円偏光部材の光学軸の方位角を変えて主走査方向における光量ムラを可及的に抑制することができるように構成されている。
【００４１】
同図に示すように、このビームスプリッタユニット１２０は、偏向ビームスプリッタ１２１と円偏光ユニット１２３とを有する。
偏向ビームスプリッタ１２１は、プリズム部１２２と、１／２波長板１２２ｄと、１／２波長板１２２ｅとからなる。
プリズム部１２２は、誘電体多層膜や金属薄膜などからなる半透過膜１２１ａを介して２つの直角プリズム１２２ａおよび１２２ｂを貼り合わせてなる立方体である。
【００４２】
１／２波長板１２２ｄと、１／２波長板１２２ｅは、入射されるレーザビームの偏光面の傾きを変更するものであり、プリズム部１２２の隣接し合う２面であって、かつ、半透過膜１２１ａが、その２面の間に介在するような位置に取り付けられている。
一般に、半透過膜１２１ａに直線偏光のレーザビームが斜めから入射する場合、当該レーザビームが、半透過膜１２１ａに対してＰ偏光の場合には透過しやすく、レーザビームが、半透過膜１２１ａに対してＳ偏光の場合には反射し易いという光学的特性を有している。
【００４３】
そこで、１／２波長板１２２ｄは、図７（ａ）に示すように、カラー印刷モード時に入射されたレーザビーム群ＬＫが、半透過膜１２１ａに対してＰ偏光となるように、その偏光面２０１ｃ,２０１ｄが同図の水平方向（プリズム部１２２の上面と平行な方向）となるように設定されており、また、１／２波長板１２２ｅは、図７（ｂ）に示すように、モノクロ印刷モード時に入射されたレーザビーム群ＬＳが、半透過膜１２１ａに対してＳ波となるように、その偏光面２０４ｃ,２０４ｄが同図の垂直方向（プリズム部１２２の上面と直交する方向）となるように設定されている。
【００４４】
円偏光ユニット１２３は、図６に示すように、円偏光部材１２４、従動ギヤ１２５ａ、ｂ、ｃ、ｄおよび駆動源３００などからなる。
同図に示すように円偏光部材１２４は、１／４波長板１２４ｂとこれを保持するギヤホルダ１２４ａからなる。
ギヤホルダ１２４ａは、内部に開口部１２４ｃを有するギヤであって、当該開口部１２４ｃに１／４波長板１２４ｂが嵌め込まれている。
【００４５】
１／４波長板１２４ｂは、プリズム部１２１から射出される直線偏光のレーザビームを円偏光もしくは楕円偏光に変換するものである。
従動ギヤ１２５ａ〜１２５ｄは、プリズム部１２１に直接、もしくは不図示の治具を介して、回転自在に軸支されたギヤであり、プリズム部１２１の１／４波長板１２４ｂが配された面の４隅において、いずれもギヤホルダ１２４ａの外周に設けられたギヤと噛み合う位置に設けられている。
【００４６】
なお、円偏光部材１２４が、前方に飛び出さないように、不図示の押さえ板などで、円偏光部材１２４の周縁部など、レーザビームの光路を妨げない部位を、プリズム部１２１方向に軽く押さえつけられるように構成してもよい。
駆動源３００は、本実施の形態ではステッピングモータを使用しており、その駆動軸に取り付けられたスクリュギヤ３０１と従動ギヤ１２５ｃとが噛合してウォームギヤが形成されており、駆動源３００により、１／４波長板１２４ｂを回転させることができるように構成されている。
【００４７】
１／４波長板１２４ｂは、直交する２つの光学軸（fast軸、slow軸）を有しており、レーザビーム群ＬＫおよびＬＳにおいて、その振幅方向が上記２つの光学軸に対して４５°の角度となった状態で入射した場合に、レーザビームを円偏光し、当該角度４５°の角度から逸脱する場合は楕円偏光する光学的特性を有する。
本願発明者らは、１／４波長板１２４ｂの光学軸の方位角によって、これを通過するＰ偏光のレーザビームとＳ偏光のレーザビームの、入射角度に応じた各反射部材における反射光量が異なり、これが光量ムラに影響を与えていることを見い出した。
【００４８】
図８のグラフは、この実験結果を示すグラフである。
同グラフにおいて、横軸は、１／４波長板１２４ｂの一方の光学軸が所定の基準位置にあるときからの回転角の大きさを示し、縦軸が感光体ドラムの走査域内における光量ムラ量（最大光量と最小光量の差分の、最大光量に対する割合をパーセントで示した値）を示している。
【００４９】
このグラフから分かるように、レーザビーム群ＬＫ（１２００ＤＰＩ）で露光走査を行った場合に、走査領域内光量ムラ量［％］が最も小さくなる円偏光部材１２４の角度θ３の値は、１５０°となっており、このとき、走査領域内光量ムラ量［％］は、４．２［％］程度となった。
次に、それぞれ一定の発光強度に保たれた２本のレーザビームからなる低解像度用のレーザビーム群ＬＳで露光走査を行い、円偏光部材１２４の角度を段階的に回転させて、各角度毎に第１折り返しミラー１７４における反射光の主走査方向におけるレーザビーム群ＬＳの強度分布を計測し、このうちの最大値および最小値を抽出して、走査領域内光量ムラ量［％］を求めた。
【００５０】
同図に示すように、低解像度用のレーザビーム群ＬＳ（６００ＤＰＩ）で露光走査を行った場合、円偏光部材１２４の回転位置により走査領域内光量ムラ量［％］が大きく変化し、その最も小さくなる円偏光部材１２４の角度θ４の値は、５０°となった。このとき、走査領域内光量ムラ量［％］は、４．６［％］程度となった。
このような両レーザビームによって、走査領域内光量ムラ量の最小となる回転角が異なるのは、１／４波長板１２４ｂの光学軸の方位角によって、これを通過するＰ偏光のレーザビームとＳ偏光のレーザビームの偏光状態（円偏光が楕円偏光か、楕円偏光であってもその扁平の程度や長径の傾き方など）が異なることによると考えられる。
【００５１】
したがって、本実施の形態では、駆動源３００による変更される光学軸の方位角を、カラー印刷モードかモノクロ印刷モードかによって制御部６０により制御することにより、それぞれの印刷モードにおける光源ユニット１１０から射出されたレーザビームの主走査方向における光量ムラの大きさが最小になるように構成している。
具体的には、レーザビーム群ＬＫにより露光走査する際、円偏光部材１２４は、走査領域内光量ムラ量が最も小さくなるように予め調整しておき、このときの円偏光部材１２４の最頂部を基準点Ｓとし、この角度を初期角度とする。
【００５２】
一方、レーザビーム群ＬＳが偏向ビームスプリッタ１２１に入射する場合には、円偏光部材１２４を、図６に示すように、初期角度から角度θ５（＝θ３−θ４）の位置まで回転させて、レーザビーム群ＬＳについて最も走査領域内光量ムラ量が小さくなる角度に調整する。
制御部６０は、外部端末より受け付けたプリントジョブについて、そのヘッダ情報に基づき、当該プリントジョブが、モノクロ印刷か、カラー印刷であるかを判断し、モノクロ印刷の場合には、円偏光部材１２４を初期角度のままとし、カラー印刷の場合には、駆動源であるステッピングモータ３００を駆動して、基準点ＳがＰ１の位置からＰ２の位置に移動するように、θ５の角度分円偏光部材１２４を回転させる。
【００５３】
この際におけるステッピングモータに与える駆動パルス数が予め求められて制御部６０のＲＯＭなどの不揮発性メモリに記憶されている。
カラー印刷モードの実行が終了すると、制御部６０は、上記駆動パルス数だけステッピングモータを逆回転させて、初期角度に戻す。
なお、本実施の形態では、モノクロ印刷モードの方がカラー印刷モードよりも頻繁に実行されることを想定して、初期角度を設定したが、カラー印刷モードの方が頻繁に実行される場合には、その場合の光量ムラが最小になる回転角を初期角度に設定すればよい。
【００５４】
本実施の形態における光走査ユニット１０は、高解像度用のレーザビーム群ＬＫおよび低解像度用のレーザビーム群ＬＳによる露光走査において、それぞれ円偏光部材１２４を走査領域内光量ムラ量が軽減するのに最適な角度に調整する構成であるため、従来のように、円偏光部材１２４を固定的に配置したものよりも、走査領域内光量ムラ量を軽減することができる。
【００５５】
このように、駆動される光源（光源部２２Ｋもしくは光源部２２Ｓ）に応じて、光量ムラの最小化を実現する構成として、円偏光部材１２４は１つのみで足りるため、円偏光部材１２４が高コストである場合には、コストの上昇を抑えることができる。
図９は、露光走査するレーザビームの解像度に応じて、円偏光部材１２４の回転角度を最適化した場合と、そうでない場合とにおいて、第１折り返しミラー１７４（図２参照）の主走査方向における反射率をシュミレーションで求めた結果を示す図である。
【００５６】
当該反射率が高いものほど、感光体ドラム３１Ｙに照射されるレーザビーム群の強度が大きくなる。 つまり、主走査方向の各位置におけるレーザビーム群の強度の変化幅が小さいほど、走査領域内光量ムラ量が小さく、光量ムラが緩和されることになる。
同図中の「ＬＳ−５０°」は、低解像度（６００ＤＰＩ）用のレーザビーム群ＬＳで露光走査を行うと共に、円偏光部材１２４の回転角度を最も走査領域内光量ムラ量が軽減される値（θ４：５０°）としたときのシミュレーション結果である。
【００５７】
以下、この結果を低解像度最適化時のシミュレーション結果という。
また、同図中の「ＬＫ−１５０°」は、高解像度（１２００ＤＰＩ）用のレーザビーム群ＬＫで露光走査を行うと共に、円偏光部材１２４の回転角度を最も走査領域内光量ムラ量が軽減される値（θ３：１５０°）としたときのシミュレーション結果である。
以下、この結果を高解像度最適化時のシミュレーション結果という。
【００５８】
さらに、同図中の「ＬＫ−５０°」は、高解像度（１２００ＤＰＩ）用のレーザビーム群ＬＫで露光走査を行う際に、円偏光部材１２４の回転角度を最適な値に調整しなかった（回転角度は、θ４：５０°のまま）ときのシミュレーション結果である。
以下、この結果を高解像度未調整時のシミュレーション結果という。
同図の横軸は、図２（ａ）における第１折り返しミラー１７４の主走査方向における位置を示し、走査角度θ５が０のときのレーザスポットの反射位置Ｓ１（基準点）を主走査方向における位置を０とし、これよりも上側を負の領域、下側を正の領域とした。
【００５９】
また、縦軸は、高解像度最適化時において、走査角度０°における反射位置Ｓ１の反射率（以下、「基準反射率」という。）に対する、各反射率の割合を示す。
同図９に示すように、高解像度最適化時および低解像度最適化時のシミュレーション結果を比較すると、同じ走査位置における双方のプロット点がほぼ重なっている。
このことから、高解像度最適化時と低解像度最適化時とでは、光量ムラの発生状況に差はないと思われる。
【００６０】
さらに、高解像度最適化時および低解像度最適化時のシミュレーション結果では、共に０ｍｍの走査位置（図２におけるＳ１）において反射率のピーク点（共に、反射率が１．０００）が存在しており、走査位置がそれぞれ正負の方向に進むにつれ、反射率が減少している。
より具体的には、高解像度最適化時では、走査方向の正負の各領域における反射率の最低値は、それぞれ０．９７２および０．９５０となっており、その差は０．０２２と少なく、走査方向の正負両領域において反射率のバランスがとれた状態となっている。
【００６１】
また、低解像度最適化時では、走査方向の正負の各領域における反射率の最低値は、それぞれ０．９６７および０．９４７となっており、その差が０．０２０と少なく、高解像度最適化時と同様に、走査方向の正負両領域において反射率のバランスがとれた状態となっている。
一方、高解像度未調整時および高解像度最適化時のシミュレーション結果を比較すると、同じ走査位置における双方のプロット点同士は大きくずれており、双方の間で光量ムラの発生状況に差が生じていることがわかる。
【００６２】
より具体的には、高解像度未調整時では、１００ｍｍの走査位置に反射率のピーク点（１．０１５）が存在しており、走査位置が正の領域では、反射率の最低値が０．９９６であるのに対し、走査位置が負の領域では、反射率の最低値が０．９２４となっており、その差が０．０７２と、高解像度最適化時および低解像度最適化時の場合よりも大きく、正負の領域において反射率のバランスが崩れ、光量ムラが発生し易い状態となっていることがわかる。
【００６３】
以上により、本実施の形態によれば、モノクロ印刷モードとカラー印刷モードの双方において、正負の領域において反射率のバランスが崩れ、光量ムラの量を可及的に最小化することができることが分かる。
＜変形例＞
本発明は、上述のような実施の形態に限られるものではなく、次のような変形例であってもよい。
【００６４】
（１）上記実施の形態では、駆動源３００は、ステッピングモータとしたが、回転角度を制御可能なものであれば、どのようなモータであっても構わない。
（２）上記実施の形態では、円偏光部材１２４の外周に設けられたギヤに噛み合う駆動ギヤ１２５ｃを駆動源３００により回転させて、円偏光部材１２４の回転角度を調整したが、この構成に限られない。
【００６５】
例えば、図１０に示すように、外周からＵ字状のアーム部３０３が立設している円筒状のホルダ３０２ａの内部に１／４波長板１２４ｂが保持されてなる円偏光部材３１０と、上部にＶ字状の切欠部３３１ａを有する台座３３１と、アーム部３０３を上下させるアクチュエータ３２０とを備え、ホルダ３０２ａの外周面が切欠部３３１ａの２面に接触して、回転自在に摺設されており、上記アーム部３０３に、アクチュエータ３２０により上下駆動されるシャフト３２２を係合し、上記アーム部３０３を上下させることにより、円偏光部材３１０の回転角度を調整する構成としてもよい。
【００６６】
このとき、円偏光部材３１０は、ばねの３１２ａの先端に板状の摺動部材３１２ｂを設けた付勢部材３１２などにより台座３３１の切欠部３３１ａの２面に押圧されていることが望ましい。
さらに、ホルダ３０２ａの外周面と接触する切欠部３３１ａの上記２面は、テフロン（登録商標）コーティングなどの摺動性を向上させる処理を施すことが望ましい。
【００６７】
また、アーム部３０３とシャフト３２２との係合は、例えば、以下のように行われることが望ましい。
即ち、シャフト３２２の先端部には、同図に示すように、径小部３２２ｂを挟んでこれよりも外径の大きな球状部３２２ａおよび３２２ｃが設けられており、アーム部３０３のＵ字状の中央の切欠部３０３ａに径小部３２２ｂを嵌め込むことにより、アーム部３０３およびシャフト３２２同士が係合される。
【００６８】
このような構成とすることで、円偏光部材３１０の回転角度が変化した際に、アーム部３０３とシャフト３２２との間で、相対的な角度変化を許容しつつ、上記係合を維持することができる。
（３）また、この他にも、低解像度（６００ＤＰＩ）用のレーザビーム群ＬＳで露光走査を行う際に、最も走査領域内光量ムラ量が軽減される回転角度に予め設定された第１の円偏光部材と、高解像度（１２００ＤＰＩ）用のレーザビーム群ＬＫで露光走査を行う際に、最も走査領域内光量ムラ量が軽減される回転角度に予め設定された第２の円偏光部材とを用意し、これらを所定のフレームに同一平面上に並べて配設し（以下、「円偏光部材対」）を、当該フレームをスライド自在な構成とし、レーザビーム群ＬＳで露光走査を行う場合、第１の円偏光部材が偏向ビームスプリッタ１２１の出射面と重なるようにフレームの位置を調整し、また、レーザビーム群ＬＫで露光走査を行う場合には、第２の円偏光部材が偏向ビームスプリッタ１２１の出射面と重なるようにフレームをスライドさせるようにしてもよい。
【００６９】
フレームをスライドさせる代わりに、ある軸を中心として揺動可能な構成にして第１と第２の円偏光部材を切り換えるようにすることも可能である。
要するに、円偏光部材対が、スライドおよび揺動等を含め、第１と第２の円偏光部材の配設方向に移動自在な構成となっていればよい。
このように、駆動される光源（光源部２２Ｋもしくは光源部２２Ｓ）に応じて、光量ムラの最小化を実現する構成として、予め光学軸の方位角が異なる方向に固定された２つの円偏光部材を用いることで、長期にわたって使用しても、当該光学軸の方位角の狂いを生じにくくすることができる。
【００７０】
（４）上記実施の形態では、円偏光部材１２４、第１および第２の円偏光部材を偏向ビームスプリッタ１２１よりも光路下流側であって、当該偏向ビームスプリッタ１２１の出射面に近接するように構成しているが、円偏光部材１２４が、偏向ビームスプリッタ１２１の出射面から離れていても構わない。
但し、少なくとも光偏向部１５０よりも、レーザビームの光路上流側に設ける必要がある。ポリゴンミラー１２１の反射面との角度も周期的に変化するため、この部分での光量ムラの発生を避ける必要があると共に、円偏光部材１２４を光偏向部１５０よりもレーザビームの光路下流側に配設すると、レーザビームの走査範囲の全てをカバーする大きな円偏光部材を設ける必要が生じ、現実的な構成とは言えないためである。
【００７１】
（５）上記実施の形態では、高解像度用のレーザビーム群ＬＫおよび低解像度用のレーザビーム群ＬＳによる露光走査において、それぞれ走査領域内光量ムラ量が最小となるように円偏光部材１２４の角度を調整するとしたが、これに限られるものではなく、走査領域内光量ムラ量が最小とならずとも、従来よりも走査領域内光量ムラ量が小さくなる角度であれば、それでよい。
【００７２】
（６）上記実施の形態では、１回の露光走査で一挙に２ライン分の静電潜像を感光体ドラムに書き込むことで画像形成の高速化が図れるように、半導体レーザ素子２２ａをマルチビーム型であるとしたが、シングルビームであっても構わない。
例えば、ある１つの感光体を露光走査するレーザビームにおいて、スポット径を切り替えて使用する場合、スポット径が異なる２つのシングルビーム型レーザダイオードと偏光ビームスプリッタとを用い、各レーザダイオードから出射されるレーザビームを同一の光路に向けて出射する構成が考えられる。
【００７３】
（７）また、上記実施の形態では、光偏向部１５０は、ポリゴンミラーであるとしたが、これに限らず、ＭＥＭＳスキャナーなどの反射面が周期的に角度変更可能な構成を用いてもよい。
（８）なお、上記実施の形態では、本発明に係る画像形成装置をタンデム型カラーデジタルプリンタに適用した場合の例を説明したが、これに限られず、モノクロ機のように、プリントヘッドを１つしか有しないものも含め、択一的に駆動される２つの光源から出射した光を、それぞれ偏光ビームスプリッタを用いて同方向に出射する光走査装置を備えた全ての画像形成装置に適用することができる。
【００７４】
また、上記実施の形態および上記変形例の内容をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、択一的に駆動する２つの光源から出射した光を、偏光ビームスプリッタを用いて同方向に出射する光走査装置、および、当該光走査装置を備える画像形成装置に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１ プリンタ
３ 画像プロセス部
４ 給紙部
５ 定着部
ＬＹ Ｙ用レーザビーム群
ＬＭ Ｍ用レーザビーム群
ＬＣ Ｃ用レーザビーム群
ＬＫ Ｋ用レーザビーム群
ＬＳ 低解像度レーザビーム群
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ 光走査ユニット
１１ 中間転写ベルト
１２ 駆動ローラ
１３ 従動ローラ
２０ 反射ミラー群
２２Ｙ 光源部
２２Ｍ 光源部
２２Ｃ 光源部
２２Ｋ 光源部
２２Ｓ 低解像度光源部
２２ａ 半導体レーザ素子
２２ｂ コリメータレンズ
２２ｅ ビーム出射孔
３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ 作像部
３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ 感光体ドラム
３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ 帯電器
３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋ 現像器
３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃ、３４Ｋ 転写ローラ
３５ クリーナ
４１ 給紙カセット
４２ 繰り出しローラ
４３ 搬送路
４４ タイミングローラ対
４５ 二次転写ローラ
４６ 二次転写位置
５０ 基準面
６０ 制御部
７１ 排出ローラ対
７２ 排出トレイ
１１０ 光源ユニット
１２０ ビームスプリッタユニット
１２１ 偏向ビームスプリッタ
１２１ａ 半透過膜
１２２ プリズム部
１２２ａ、１２２ｂ 直角プリズム
１２２ｄ、１２２ｅ １／２波長板
１２３ 円偏光ユニット
１２４ 円偏光部材
１２４ａ ギヤホルダ
１２４ｂ 波長板
１２４ｃ 開口部
１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄ 従動ギヤ
１３１ Ｋ用反射ミラー
１３２ Ｍ用反射ミラー
１３３ Ｙ用反射ミラー
１３４ 共通反射ミラー
１４０ シリンドリカルレンズ
１５０ 光偏向部
１６１、１６２ 走査レンズ
１７１、１７２、１７３、１７４ 第１折り返しミラー
１８１、１８２、１８３ 第２折り返しミラー
２０１ｃ、２０１ｄ、２０４ｃ、２０４ｄ 偏光面
３００ 駆動源
３０１ スクリュギヤ
３１２ 付勢部材
３３１ 台座
３３１ａ 切欠部
３０２ａ ホルダ
３０３ アーム部
３０３ａ 切欠部
３１０ 円偏光部材
３１２ 付勢部材
３２０ アクチュエータ
３２２ シャフト
３２２ａ、３２２ｃ 球状部
３２２ｂ 径小部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを、偏向手段により主走査方向に偏向し、走査レンズおよび反射部材を介して、感光体の表面を露光する光走査装置であって、
直線偏光の第１のレーザビームを第１の方向に出射する第１の光源と、
直線偏光の第２のレーザビームを前記第１の方向とは異なる第２の方向に出射する第２の光源と、
異なる方向から入射された前記第１および第２のレーザビームを、それらの偏光面の傾きに応じて一方を透過し、他方を反射することにより、それぞれ前記偏向手段に向かう一の方向に射出する偏光ビームスプリッタと、
前記第１と第２の光源を、選択的に駆動する駆動手段と、
前記偏光ビームスプリッタと前記偏向手段との間に配され、偏光ビームスプリッタから射出されるレーザビームを、その選択された光源に応じて、光学軸の方位角が異なる円偏光素子を透過させて、円偏光もしくは楕円偏光状態に変換する偏光状態変換手段と
を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記偏光状態変換手段は、
前記偏光ビームスプリッタから射出されたレーザビームの光路上に一個の円偏光素子を配すると共に、当該円偏光素子の光学軸が、第１の方位角と第２の方位角となるように回転させる回転手段を備え、
選択された光源に応じて、円偏光素子を回転させてその光学軸の方位角を前記第１と第２の方位角に設定すること
を特徴とする請求項に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記偏光状態変換手段は、
第１と第２の円偏光素子と、
第１と第２の円偏光素子を保持する保持手段と、
第１と第２の光源の選択に応じて、前記第１と第２の円偏光素子のいずれかが、偏光ビームスプリッタから射出されるレーザビームの光路上に位置するように前記保持手段を移動させる移動手段と
を備え、
前記第１と第２の円偏光素子のそれぞれの光学軸が、前記光路上の位置に移動した状態で、それぞれ第１と第２の方位角となるように、前記保持手段に保持されていること
を特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記第１と第２の方位角は、それぞれ第１と第２のレーザビームで、被感光体を露光走査したときに、その画像走査域における光量の変動量が最も少なくなるように予め設定された値である
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項５】
前記第１および第２の光源は、それぞれ複数本のレーザビームを出射するマルチビーム型のレーザダイオードであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項６】
請求項１から５に記載の光走査装置を備える画像形成装置。
【請求項１】
レーザビームを、偏向手段により主走査方向に偏向し、走査レンズおよび反射部材を介して、感光体の表面を露光する光走査装置であって、
直線偏光の第１のレーザビームを第１の方向に出射する第１の光源と、
直線偏光の第２のレーザビームを前記第１の方向とは異なる第２の方向に出射する第２の光源と、
異なる方向から入射された前記第１および第２のレーザビームを、それらの偏光面の傾きに応じて一方を透過し、他方を反射することにより、それぞれ前記偏向手段に向かう一の方向に射出する偏光ビームスプリッタと、
前記第１と第２の光源を、選択的に駆動する駆動手段と、
前記偏光ビームスプリッタと前記偏向手段との間に配され、偏光ビームスプリッタから射出されるレーザビームを、その選択された光源に応じて、光学軸の方位角が異なる円偏光素子を透過させて、円偏光もしくは楕円偏光状態に変換する偏光状態変換手段と
を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記偏光状態変換手段は、
前記偏光ビームスプリッタから射出されたレーザビームの光路上に一個の円偏光素子を配すると共に、当該円偏光素子の光学軸が、第１の方位角と第２の方位角となるように回転させる回転手段を備え、
選択された光源に応じて、円偏光素子を回転させてその光学軸の方位角を前記第１と第２の方位角に設定すること
を特徴とする請求項に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記偏光状態変換手段は、
第１と第２の円偏光素子と、
第１と第２の円偏光素子を保持する保持手段と、
第１と第２の光源の選択に応じて、前記第１と第２の円偏光素子のいずれかが、偏光ビームスプリッタから射出されるレーザビームの光路上に位置するように前記保持手段を移動させる移動手段と
を備え、
前記第１と第２の円偏光素子のそれぞれの光学軸が、前記光路上の位置に移動した状態で、それぞれ第１と第２の方位角となるように、前記保持手段に保持されていること
を特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記第１と第２の方位角は、それぞれ第１と第２のレーザビームで、被感光体を露光走査したときに、その画像走査域における光量の変動量が最も少なくなるように予め設定された値である
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項５】
前記第１および第２の光源は、それぞれ複数本のレーザビームを出射するマルチビーム型のレーザダイオードであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項６】
請求項１から５に記載の光走査装置を備える画像形成装置。
【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２０１２−１０３５２３（Ｐ２０１２−１０３５２３Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５２４３３（Ｐ２０１０−２５２４３３）
【出願日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【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２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【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）】
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