(57)【要約】【課題】高価格化を招くことなく、透過後の光の偏光状態の変化を抑制することができる光学素子を提供する。【解決手段】  各走査光学系の走査レンズ（光学素子）は、本体部１０１及び微細構造部１０２を有している。この微細構造部１０２は、長手方向が本体部１０１における複屈折の主軸方位と一致している複数の直方体を含んでいる。この場合、走査レンズを通過しても光の偏光状態はほとんど変化しない。また、本体部１０１と微細構造部１０２は、一体成形されている。そこで、高価格化を招くことなく、透過後の光の偏光状態の変化を抑制することができる樹脂製の光学素子を実現することができる。【選択図】図１０
2014203011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂性の光学素子であって、
本体部と、該本体部における入射側の光学面及び射出側の光学面の少なくとも一方に設けられた微細構造部とを有し、
前記微細構造部は複数の柱状体を含み、該複数の柱状体の少なくとも一部は長手方向が前記本体部における複屈折の主軸方位と一致している光学素子。
【請求項２】
前記複数の柱状体の前記少なくとも一部は、入射光の波長よりも短い間隔で配列されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記複数の柱状体の前記少なくとも一部では、前記本体部での位相差δｒ、前記微細構造部での位相差δｓ、整数ｍを用いて、δｓ＋δｒ＝２ｍπが満足されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記複数の柱状体の前記少なくとも一部は、その高さが前記本体部での位相差に応じて異なってい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学素子。
【請求項５】
前記複数の柱状体は、長手方向が揃ってい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学素子。
【請求項６】
前記柱状体は、直方体であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項７】
光偏向器で偏向された光の光路上に配置された光学素子を含む走査光学系であって、
前記光学素子が、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学素子であることを特徴とする走査光学系。
【請求項８】
前記光学素子には、偏光方向が互いに異なる２つの光が同じ光路で入射され、
前記光学素子を介した前記２つの光の光路を分離させる偏光分離手段を含むことを特徴とする請求項７に記載の走査光学系。
【請求項９】
光源装置と、
前記光源装置からの光を偏向する光偏向器と、
前記光偏向器で偏向された光を被走査面に導光する請求項７又は８に記載の走査光学系とを備える光走査装置。
【請求項１０】
像担持体と、
前記像担持体を画像情報に応じて変調された光によって走査する請求項９に記載の光走査装置とを備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子、走査光学系、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、樹脂製の光学素子、該光学素子を含む走査光学系、該走査光学系を有する光走査装置、及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像記録では、レーザ光を用いた画像形成装置が広く用いられている。この画像形成装置は、感光性を有するドラムの表面をレーザ光で走査し、該ドラムの表面に潜像（静電潜像）を形成する光走査装置を備えている。
【０００３】
そして、光走査装置は、光学素子を含み、該光学素子として、光学面の面精度及び製造コストの点から、樹脂成型品が多く用いられている。しかしながら、樹脂製の光学素子では複屈折が種々の不都合を生じさせている。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１には、複屈折の低減を目的とするプラスチック成形品の成形方法が開示されている。また、光学素子の複屈折の影響で迷光が生じても、被走査面に集光されなければゴースト画像は形成されないので、２つの光ビームを主走査平面に対し異なる角度で伝搬させる「斜入射方式」が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の樹脂製の光学素子では、高価格化を招くことなく、透過後の光の偏光状態の変化を抑制することが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、樹脂性の光学素子であって、本体部と、該本体部における入射側の光学面及び射出側の光学面の少なくとも一方に設けられた微細構造部とを有し、前記微細構造部は複数の柱状体を含み、該複数の柱状体の少なくとも一部は長手方向が前記本体部における複屈折の主軸方位と一致している光学素子である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の光学素子によれば、高価格化を招くことなく、透過後の光の偏光状態の変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を示す図である。
【図２】図１における光走査装置を説明するための図である。
【図３】光源ユニットＬＵ１を説明するための図である。
【図４】光源ユニットＬＵ２を説明するための図である。
【図５】ハーフミラープリズムの作用を説明するための図である。
【図６】走査光学系Ａ及び走査光学系Ｂを説明するための図である。
【図７】図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、それぞれ偏光分離素子の一例を説明するための図である。
【図８】被走査面でのシェーディングに対する円偏光と楕円偏光の違いを説明するための図である。
【図９】樹脂走査レンズを通過することによる光の偏光状態の変化を説明するための図である。
【図１０】本実施形態における走査レンズを説明するための図である。
【図１１】本体部単体での主軸方位θとレンズ高さＨとの関係を説明するための図である。
【図１２】本体部単体でのリタデーションＲとレンズ高さＨとの関係を説明するための図である。
【図１３】本体部単体での迷光比Ｐｇとレンズ高さＨとの関係を説明するための図である。
【図１４】微細構造部の直方体を説明するための図である。
【図１５】直方体の配列ピッチを説明するための図である。
【図１６】本実施形態における走査レンズでの迷光比Ｐｇとレンズ高さＨとの関係を説明するための図である。
【図１７】走査レンズにおける分割された複数の領域を説明するための図である。
【図１８】各領域における直方体の長手方向を説明するための図である。
【図１９】長手方向の±符号を説明するための図である。
【図２０】各領域における直方体の一例を説明するための図である。
【図２１】本体部単体での主軸方位θとレンズ高さＨとの関係の変形例を説明するための図である。
【図２２】図２１に対応する微細構造部を説明するための図である。
【図２３】球面レンズの場合の主軸方位を説明するための図である。
【図２４】図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）は、それぞれ長尺レンズの場合の主軸方位を説明するための図である。
【図２５】走査レンズの変形例１を説明するための図である。
【図２６】走査レンズの変形例２を説明するための図である。
【図２７】三角柱を説明するための図である。
【図２８】直方体列を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図２４（Ｂ）に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。
【００１０】
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）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着ローラ２０５０、給紙コロ２０５４、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。
【００１１】
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。
【００１２】
プリンタ制御装置２０９０は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器などを有している。そして、プリンタ制御装置２０９０は、上位装置からの要求に応じて各部を制御するとともに、上位装置からの多色の画像情報を光走査装置２０１０に送出する。
【００１３】
感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、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。
【００１４】
感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。
【００１５】
感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。
【００１６】
感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。
【００１７】
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。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。
【００１８】
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。
【００１９】
光走査装置２０１０は、プリンタ制御装置２０９０からの４色の画像情報（ブラックの画像情報、シアンの画像情報、マゼンタの画像情報、イエローの画像情報）に基づいて色毎に変調された光束によって、対応する帯電された感光体ドラムの表面をそれぞれ走査する。これにより、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。すなわち、ここでは、各感光体ドラムが像担持体であり、各感光体ドラムの表面が被走査面である。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の詳細については後述する。
【００２０】
ところで、各感光体ドラムにおける画像情報が書き込まれる領域は、「画像形成領域」あるいは「有効画像領域」などと呼ばれている。
【００２１】
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（図示省略）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。
【００２２】
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。
【００２３】
給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚ずつ取り出す。該記録紙は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出される。これにより、転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。カラー画像が転写された記録紙は、定着ローラ２０５０に送られる。
【００２４】
定着ローラ２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。トナーが定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次積み重ねられる。
【００２５】
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。
【００２６】
次に、前記光走査装置２０１０の詳細について説明する。
【００２７】
この光走査装置２０１０は、一例として図２に示されるように、２つの光源ユニット（ＬＵ１、ＬＵ２）、ハーフミラープリズム２２０５、２つのシリンドリカルレンズ（２２０４Ａ、２２０４Ｂ）、２つの反射ミラー（Ｍ１、Ｍ２）、光偏向器２１０４、走査光学系Ａ、走査光学系Ｂ、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（図２では図示省略、図６参照）の所定位置に組み付けられている。
【００２８】
ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向（回転軸方向）に沿った方向をＹ軸方向、光偏向器２１０４の回転軸方向に沿った方向をＺ軸方向として説明する。
【００２９】
また、以下では、便宜上、各光学部材において、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。
【００３０】
光学ハウジング２３００には、各感光体ドラムに向かう光束が通過するスリット状の４つの射出窓（２１１１ａ、２１１１ｂ、２１１１ｃ、２１１１ｄ）が設けられている（図６参照）。各射出窓は、それぞれ防塵ガラスで覆われている。
【００３１】
光源ユニットＬＵ１は、一例として図３に示されるように、光源２２００Ａ、カップリングレンズ２２０１Ａ、及び開口板２２０３Ａなどを有している。
【００３２】
光源２２００Ａは、偏光方向（電界ベクトルの振動面）がＺ軸方向に平行な直線偏光が射出されるように設置されている。なお、以下では、便宜上、偏光方向がＺ軸方向に平行な直線偏光を「縦偏光」ともいう。具体的には、光源２２００Ａから射出される光束が縦偏光となるように、カップリングレンズ２２０１Ａの光軸周りに関する光源２２００Ａの姿勢を調整しても良いし、光源２２００Ａから射出される光束が縦偏光と直交する偏光であれば、該光束の光路上に１／２波長板を設けて、縦偏光に変換しても良い。
【００３３】
光源ユニットＬＵ２は、一例として図４に示されるように、光源２２００Ｂ、カップリングレンズ２２０１Ｂ、及び開口板２２０３Ｂなどを有している。
【００３４】
光源２２００Ｂは、偏光方向（電界ベクトルの振動面）がＺ軸方向に直交する直線偏光が射出されるように設置されている。なお、以下では、便宜上、偏光方向がＺ軸方向に直交する直線偏光を「横偏光」ともいう。具体的には、光源２２００Ｂから射出される光束が横偏光となるように、カップリングレンズ２２０１Ｂの光軸周りに関する光源２２００Ｂの姿勢を調整しても良いし、光源２２００Ｂから射出される光束が縦偏光であれば、該光束の光路上に１／２波長板を設けて、横偏光に変換しても良い。
【００３５】
各カップリングレンズは、対応する光源から射出された光束を略平行光束とする。
【００３６】
開口板２２０３Ａは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１Ａを介した光束を整形する。開口板２２０３Ａの開口部を通過した光束が光源ユニットＬＵ１から射出される光束である。
【００３７】
開口板２２０３Ｂは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１Ｂを介した光束を整形する。開口板２２０３Ｂの開口部を通過した光束が光源ユニットＬＵ２から射出される光束である。
【００３８】
なお、以下では、光源ユニットＬＵ１から射出される光束を「光束ＬＢ１」ともいい、光源ユニットＬＵ２から射出される光束を「光束ＬＢ２」ともいう。
【００３９】
図２に戻り、ハーフミラープリズム２２０５は、光源ユニットＬＵ１から射出された光束ＬＢ１及び光源ユニットＬＵ２から射出された光束ＬＢ２の光路上に配置されている。
【００４０】
ハーフミラープリズム２２０５は、入射する光束ＬＢ１及び光束ＬＢ２に対して、いずれも透過率と反射率とが等しいビーム分割面を有している。ここでは、該ビーム分割面はいわゆるハーフミラー面である。
【００４１】
そこで、光束ＬＢ１及び光束ＬＢ２は、それぞれハーフミラープリズム２２０５により反射光と透過光とに等しい光強度で分割される。以下では、ハーフミラープリズム２２０５で分割された光束ＬＢ１の反射光を「光束ＬＢａ」、光束ＬＢ１の透過光を「光束ＬＢｄ」といい、光束ＬＢ２の透過光を「光束ＬＢｂ」、光束ＬＢ２の反射光を「光束ＬＢｃ」という（図５参照）。ここでは、光束ＬＢａと光束ＬＢｂの光路は同一である。また、光束ＬＢｃと光束ＬＢｄの光路も同一である。
【００４２】
シリンドリカルレンズ２２０４Ａは、ハーフミラープリズム２２０５から射出された光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂの光路上に配置され、各光束を副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向と同じ）に関して集光する。すなわち、シリンドリカルレンズ２２０４Ａは、光束ＬＢａと光束ＬＢｂとで共用される。
【００４３】
シリンドリカルレンズ２２０４Ｂは、ハーフミラープリズム２２０５から射出された光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄの光路上に配置され、各光束を副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向と同じ）に関して集光する。すなわち、シリンドリカルレンズ２２０４Ｂは、光束ＬＢｃと光束ＬＢｄとで共用される。
【００４４】
反射ミラーＭ１は、シリンドリカルレンズ２２０４Ａを介した光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂの光路を、光偏向器２１０４に向かう方向に曲げる。
【００４５】
反射ミラーＭ２は、シリンドリカルレンズ２２０４Ｂを介した光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄの光路を、光偏向器２１０４に向かう方向に曲げる。
【００４６】
この場合、光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂの線像が、光偏向器２１０４の同一の偏向反射面に形成される。また、光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄの線像が、光偏向器２１０４の同一の偏向反射面に形成される。
【００４７】
各光源と光偏向器２１０４との間に配置されている光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。
【００４８】
光偏向器２１０４は、回転多面鏡を有し、各鏡面がそれぞれ偏向反射面となる。この回転多面鏡は、Ｚ軸方向に平行な軸まわりに等速回転し、反射ミラーＭ１を介した光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂ、反射ミラーＭ２を介した光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄを、等角速度的に偏向する。ここでは、該回転多面鏡は回転４面鏡である。
【００４９】
光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂは、光偏向器２１０４の回転軸に対して−Ｘ側に位置する偏向反射面に入射し、光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄは、該回転軸に対して＋Ｘ側に位置する偏向反射面に入射する。
【００５０】
Ｚ軸方向に直交する面に正射影したとき、光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂの光路と光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄの光路とは互いに直交している（図２参照）。そこで、光束ＬＢａと光束ＬＢｄが、それぞれの対応する感光体ドラムにおける画像形成領域を同時に走査することはない。また同様に、光束ＬＢｂと光束ＬＢｃが、それぞれの対応する感光体ドラムにおける画像形成領域を同時に走査することはない。
【００５１】
走査光学系Ａは、一例として図６に示されるように、走査レンズ２１０５Ａ、偏光分離素子２１１０Ａ、３枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ｂ）を有している。
【００５２】
走査光学系Ｂは、一例として図６に示されるように、走査レンズ２１０５Ｂ、偏光分離素子２１１０Ｂ、３枚の折り返しミラー（２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０８ｃ）を有している。
【００５３】
走査レンズ２１０５Ａは、光偏向器２１０４で偏向された光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂの光路上に配置されている。すなわち、走査レンズ２１０５Ａは、光束ＬＢａと光束ＬＢｂとで共用される。
【００５４】
走査レンズ２１０５Ｂは、光偏向器２１０４で偏向された光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄの光路上に配置されている。すなわち、走査レンズ２１０５Ｂは、光束ＬＢｃと光束ＬＢｄとで共用される。
【００５５】
ここでは、各走査レンズは、光学面が長尺形状で樹脂製のレンズである。該樹脂は、入射光に対して透明な樹脂である。各走査レンズは、溶融状態にある該樹脂を金型のキャビティ内に注入し、所定の形状に成形したものである。また、各走査レンズの主走査対応方向（ここでは、Ｙ軸方向と同じ）に関する有効走査範囲は±５０ｍｍである。
【００５６】
以下では、各走査レンズにおいて、光偏向器２１０４で偏向された光束が入射する面を「入射光学面」ともいい、入射光学面に入射した光束が偏光分離素子に向けて射出される面を「射出光学面」ともいう。
【００５７】
各偏光分離素子は、ワイヤーグリッドによって形成された偏光分離面（例えば、特開２０１０−１３４４１１号公報参照）を有している。この偏光分離面は、ワイヤーの張られている方向に平行な偏光成分を反射し、直交する偏光成分を透過させる。ここでは、ワイヤーの張られている方向がＹ軸方向に平行となるように設定されている。そこで、各偏光分離素子では、横偏光が反射され、縦偏光が透過する。すなわち、横偏光と縦偏光は、各偏光分離素子によってＸＺ面内で互いに直交する２つの方向に分離される。
【００５８】
偏光分離素子の一例が図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に示されている。ワイヤーグリッドは、板状の基体上に形成され、その格子ピッチが入射光の波長よりも小さい微細構造格子である。なお、図７（Ｃ）は、図７（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００５９】
ワイヤーグリッドの格子ピッチは、一例として０．１５μｍ、デューティ比（格子幅／格子ピッチ）は５０％、格子の深さは０．０５μｍなどが選定される。また、ワイヤーの素材はアルミニウム、銀、白金等の高導電性材料が選ばれる。また、基体としてはガラス、硬質プラスチック等の透明材料が選ばれる。
【００６０】
偏光分離素子２１１０Ａは、走査レンズ２１０５Ａの−Ｘ側に配置され、走査レンズ２１０５Ａを介した光束ＬＢａを透過させ、光束ＬＢｂを−Ｚ方向に反射する。
【００６１】
偏光分離素子２１１０Ｂは、走査レンズ２１０５Ｂの＋Ｘ側に配置され、走査レンズ２１０５Ｂを介した光束ＬＢｃを−Ｚ方向に反射し、光束ＬＢｄを透過させる。
【００６２】
偏光分離素子２１１０Ａを透過した光束ＬＢａは、折り返しミラー２１０６ａ、及び射出窓２１１１ａを介して感光体ドラム２０３０ａの表面に導光される。
【００６３】
偏光分離素子２１１０Ａで−Ｚ方向に反射された光束ＬＢｂは、折り返しミラー２１０６ｂ、折り返しミラー２１０８ｂ、及び射出窓２１１１ｂを介して感光体ドラム２０３０ｂの表面に導光される。
【００６４】
偏光分離素子２１１０Ｂで−Ｚ方向に反射された光束ＬＢｃは、折り返しミラー２１０６ｃ、折り返しミラー２１０８ｃ、及び射出窓２１１１ｃを介して感光体ドラム２０３０ｃの表面に導光される。
【００６５】
偏光分離素子２１１０Ｂを透過した光束ＬＢｄは、折り返しミラー２１０６ｄ、及び射出窓２１１１ｄを介して感光体ドラム２０３０ｄの表面に導光される。
【００６６】
ところで、各走査レンズとして、樹脂製の走査レンズ（以下、「樹脂走査レンズ」と略述する）が一般的に用いられている。樹脂走査レンズは、ガラス製の走査レンズに比べて、非球面形状への加工が容易で、所望の光学性能が得られやすく、更に安価に製造することができる。
【００６７】
しかしながら、樹脂走査レンズは複屈折を生じやすいという不都合がある。
【００６８】
例えば、入射光が円偏光のとき、樹脂走査レンズ通過後、楕円偏光に変換されることがある。この場合、該樹脂走査レンズの後段に配置されている折返しミラーなどでの反射率特性が変化し、被走査面において像高毎に光量が異なる「シェーディング」が発生する。具体例として図８に示されるように、円偏光のときには小さいシェーディングだったものが、楕円偏光になることでシェーディングが増加する。このようなシェーディングの増加は、出力画像における濃度ムラとなり、好ましくない。
【００６９】
また、直線偏光の向きが互いに直交関係にある２つの光束（第１光束と第２光束）を混在させて１つの樹脂走査レンズに入射させ、その後、該２つの光束の光路を偏光分離素子によって分離し、第１光束を被走査面Ａに集光させ、第２光束を被走査面Ｂに集光させる光走査装置では、上記シェーディング以外にも次のような不都合がある。
【００７０】
例えば、偏光方向が樹脂走査レンズの長手方向に平行な直線偏光である第１光束と、偏光方向が樹脂走査レンズの短手方向に平行な直線偏光である第２光束とが樹脂走査レンズに入射する場合を考える。このとき、樹脂走査レンズに複屈折が存在すると、樹脂走査レンズ通過後、第１光束では、短手方向の偏光成分が生じ、本来であれば、第１光束のすべてが偏光分離素子を透過するはずのところ、一部は偏光分離素子で反射され、該反射された第１光束が迷光となって被走査面Ｂに集光され、好ましくないゴースト画像を形成する。同様に、第２光束では、長手方向の偏光成分が生じ、本来であれば、第２光束のすべてが偏光分離素子で反射されるはずのところ、一部は偏光分離素子を透過し、該透過した第２光束が迷光となって被走査面Ａに集光され、好ましくないゴースト画像を形成する。
【００７１】
樹脂走査レンズでは、レンズの体積、成形時間、コスト、残存する複屈折の大きさ、の４つのバランスを考慮しなければならない。特許文献１に開示されているプラスチック成形品の成形方法は、樹脂走査レンズの複屈折を低減させようとするものであるが、体積の大きい樹脂走査レンズを成形しようとすると、残存する複屈折を低減するためには成形時間を長くする必要がある。しかし、成形時間を長くすると単位時間当たりの樹脂走査レンズの成形個数が減るので、コストアップが避けられなかった。
【００７２】
また、折返しミラーの反射率特性を調整するには、誘電体多層膜の膜厚を折返しミラーにおける光の入射位置に応じて異ならせる必要がある。そして、そのためには蒸着工程に複雑なプロセスを盛り込まねばならず、これが作業時間を大幅に増加させ、コストアップを招いていた。
【００７３】
また、特許文献２に開示されている光走査装置は、偏光分離を利用した薄型の光走査装置であり、複屈折によりゴースト光（迷光）が発生したとしても、斜入射を利用することによりゴースト光（迷光）を感光体ドラム（被走査面）に到達させないようにしている。この光走査装置では、確実に迷光を被走査面の画像形成領域から外すためには、斜入射角を大きくする必要がある。しかし、斜入射角の大きい光束が走査レンズに入射すると、被走査面上で走査線曲がりが不可避的に発生する。また、波面収差の増大が大きくなり、書き込み用の光束（信号光束）が被走査面で集光されないという不都合が生じる。加えて、斜入射にすることにより、走査光学系が収容される光学ハウジングの高さが増し、光学ハウジングの小型化への大きな妨げになるという不都合が生じる。
【００７４】
また、一例として図９には、光偏向器で偏向された縦偏光が樹脂走査レンズから射出されるときに楕円偏光となる場合が示されている。なお、ここでは、説明を分かりやすくするため、光偏向器の回転軸に沿った方向をｚ軸方向、主走査対応方向をｙ軸方向、ｚ軸方向及びｙ軸方向のいずれにも直交する方向をｘ軸方向とするローカルな座標系を用いている。
【００７５】
上記楕円偏光における楕円の程度は、樹脂走査レンズの材質及び形状、並びに角度φによって異なる。ここで角度φは、樹脂走査レンズから射出された光の進行方向とｘ軸方向とのなす角である。
【００７６】
複屈折材料における複屈折は、屈折率差、位相差δ、及び主軸方位θで表されることが多い。ここでは、樹脂走査レンズにおける複屈折の主軸方位θは、＋ｚ方向に対する時計回りの角度を正とする。但し、−１８０°≦θ≦１８０°である。位相差δについても、−１８０°≦δ≦１８０°とする。なお、この範囲を超えるときは、３６０×ｍ（ｍは任意の整数）を加算あるいは減算し、上記範囲内となるように調整する。
【００７７】
図９に示されるように、樹脂走査レンズの後段に偏光分離素子が設けられている場合に、樹脂走査レンズを通過することによって光の偏光状態が変化すると、偏光分離素子において所望の光の分離を行うことが困難になる。例えば、図９の場合では、楕円偏光のｙ方向成分が偏光分離不良となる。この成分を以下では「迷光」という。また、偏光分離素子に入射する光の光強度に対する迷光の光強度を「迷光比」という。
【００７８】
次に、本実施形態における各走査レンズについて説明する。なお、走査レンズ２１０５Ａと走査レンズ２１０５Ｂは同一形状であるため、ここでは、代表として走査レンズ２１０５Ｂについて説明する。
【００７９】
ところで、走査レンズにおける主走査対応方向（ここでは、Ｙ軸方向と同じ）に関する位置は「レンズ高さ」と呼ばれており、走査レンズの中心を０とする。
【００８０】
走査レンズ２１０５Ｂは、一例として図１０に示されるように、本体部１０１及び微細構造部１０２を有している。
【００８１】
先ず、本体部１０１のみ（微細構造部１０２がない状態）、すなわち、本体部１０１単体について、主軸方位θ及びリタデーションＲを検光子回転法を用いて測定した。なお、測定に用いた光の波長（以下では、「測定波長」と略述する）λは６５５ｎｍである。
【００８２】
図１１には、主軸方位θとレンズ高さＨとの関係の測定結果が示されている。主軸方位θは±４°以内に収まっている。ここでは、一例として走査レンズ複屈折測定装置（森田展弘、「走査レンズ複屈折測定装置の開発」、Ｒｉｃｏｈ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ、ＮＯＶＥＭＢＥＲ、２０００、Ｎｏ２６、ｐ．１１５−１２０参照）を用いて、主軸方位θを測定した。なお、主軸方位θの測定方法は、これに限定されるものではない。
【００８３】
図１２には、リタデーションＲとレンズ高さＨとの関係の測定結果が示されている。リタデーションＲは、本体部１０１の中央付近で大きくなる傾向にあるが、１１０ｎｍ以内に収まっている。なお、リタデーションＲと本体部１０１での位相差δｒとの関係は、測定波長λを用いて、次の（１）式で表すことができる。
【００８４】
【数１】
2014203011.tif 000003
【００８５】
また、図１３には、本体部１０１単体に直線偏光の光が入射されたときの、迷光比Ｐｇとレンズ高さＨとの関係の測定結果が示されている。なお、迷光比Ｐｇは、主軸方位θ及び位相差δｒの大きさに依存する。
【００８６】
微細構造部１０２は、複数の直方体が入射光の波長よりも短い間隔で配列されたものであり、本体部１０１と一体的に形成されている。ここでは、一例として図１４に示されるように、直方体の高さをＤ、直方体の厚さをＷ、直方体の長さをＬとする。Ｌ＞Ｗである。すなわち、直方体の長さ方向が直方体の長手方向である。また、直方体の材料の屈折率をｎとする。
【００８７】
複数の直方体は、図１１の測定結果に基づいて、それぞれの長さ方向（長手方向）が本体部１０１の主軸方位θと同一となるように形成されている。なお、このときの直方体の長さ方向を「ＴＥ方向」、厚さ方向を「ＴＭ方向」ともいう。また、一例として図１５に示されるように、複数の直方体のＴＭ方向に関する配列ピッチをＰとする。そこで、隣接する２つの直方体の間隔はＰ−Ｗである。
【００８８】
ところで、微細構造部１０２におけるＴＥ方向の有効屈折率ｎＴＥは、次の（２）式で見積もることができる。
【００８９】
【数２】
2014203011.tif 000004
【００９０】
また、微細構造部１０２におけるＴＭ方向の有効屈折率ｎＴＭは、次の（３）式で見積もることができる。
【００９１】
【数３】
2014203011.tif 000005
【００９２】
なお、上記（２）式及び（３）式におけるｆは、フィリング・ファクターと呼ばれ、次の（４）式で求められる。
【００９３】
【数４】
2014203011.tif 000006
【００９４】
さらに、入射光の波長λに対して、微細構造部１０２での位相差δｓは、次の（５）式で求めることができる。
【００９５】
【数５】
2014203011.tif 000007
【００９６】
従って、図１１に示されるように測定された本体部１０１単体でのリタデーションＲに基づいて、上記（１）式を用いて、レンズ高さＨ毎に位相差δｒを算出し、次の（６）式が満足されるように、微細構造部１０２を決定することにより、樹脂走査レンズである走査レンズ２１０５Ｂを通過する際に、光の偏光状態が変化するのを抑制することができる。
【００９７】
【数６】
2014203011.tif 000008
【００９８】
図１６には、Ｌ＝１００μｍ、Ｐ＝２００μｍ、ｎ＝１．５２５８３とし、直方体の高さＤをレンズ高さＨに応じて変化させたときの迷光比Ｐｇとレンズ高さＨとの関係の測定結果が示されている。図１３と比べて、迷光比が効果的に低減されていることがわかる。
【００９９】
なお、フィリング・ファクターｆを変えても位相差δｒを調整することができるので、例えば、直方体の厚さＷをレンズ高さＨに応じて変化させても良いし、直方体の配列ピッチＰをレンズ高さＨに応じて変化させても良い。但し、直方体の高さＤを調整する方が、（１）成型用の金型の加工が容易である、（２）感度が高いため、小さな調整量で、上記（６）式を満足させることができる、という利点がある。
【０１００】
また、走査レンズをＹ軸方向に関して複数の領域に分割し、領域内では、複数の直方体の長手方向を揃えても良い。図１７には、一例として１６個の領域（領域Ａ〜領域Ｐ）に分割した場合が示されている。この場合、各領域のＹ軸方向に関する長さは６．２５ｍｍである。そして、図１１に基づいて、領域毎に主軸方位の平均値を求め、各領域における直方体の長手方向とした（図１８参照）。なお、ここでは、長手方向が、−Ｚ方向に対して右側に傾斜しているものを＋（プラス）、左側に傾斜しているものを−（マイナス）としている（図１９参照）。図２０は、各領域における複数の直方体の一例を分かりやすくするため相対的に図示したものであり、長手方向は厳密なものではない。
【０１０１】
また、本体部１０１での位相差δｒのレベルによっては、直方体の配列ピッチ、直方体の厚さ、直方体の高さをレンズ高さＨに応じて連続的に変えなくても良い。例えば、適切な成形条件で成形することによって本体部１０１の複屈折をできるだけ抑え、その残余を微細構造部１０２で抑えるようにする場合は、本体部１０１の光学面をいくつかのエリアに分割し、１番目のエリア内では直方体の配列ピッチをＰ１、直方体の厚さをＷ１、直方体の高さをＤ１とし、２番目のエリア内では直方体の配列ピッチをＰ２、直方体の厚さをＷ２、直方体の高さをＤ２とするように、各エリア内では直方体の配列ピッチ、直方体の厚さ、直方体の高さを同じにし、エリア毎に直方体の配列ピッチ、直方体の厚さ、直方体の高さを変えても、所望の効果を得ることができる。なお、この場合、エリア毎に直方体の配列ピッチ、直方体の厚さ、及び直方体の高さのいずれかを変えても良い。
【０１０２】
微細構造部１０２の複数の直方体は、予め走査レンズを射出成形する際に用いられる金型のキャビティ面に形成しておけば、射出成形の工程で樹脂成形体に転写されるので、誘電体多層膜などを別の工程で施すよりも簡便である。しかも、樹脂に適した誘電体多層膜材料はガラスに適した誘電体多層膜材料に比べて種類が少なく、しかも線膨張係数の違いから、誘電体多層膜を形成した後、環境温度の変化の影響で誘電体多層膜にひび割れを生じる懸念がある。従って、微細構造部１０２を本体部１０１と一体的に形成している本実施形態の方が、安定した走査レンズを提供することができる。
【０１０３】
さらに、走査レンズとは別体で位相補償板を設けるのに比べ、本実施形態では、組み付け時の位置合わせ工程が不要となる。
【０１０４】
ところで、一例として図２１に示されるように、本体部１０１単体での主軸方位θが、レンズ高さＨに依らずほぼ一定の場合は、一例として図２２に示されるように、微細構造部１０２の全ての直方体の長手方向が揃っていても良い。
【０１０５】
微細構造部の有無を確認する方法としては、次のような方法がある。例えば、本体部１０１に微細構造部１０２が設けられている走査レンズでは、理想的には入射光と射出光について偏光状態は変化していない。しかし、走査レンズを、該走査レンズと屈折率が同じ液体（マッチングオイル）中に浸すと、微細構造部１０２の効果が相対的に消失するので、本体部１０１に存在する複屈折の影響を受けて、射出光の偏光状態は、入射光の偏光状態と異なる。つまり、マッチングオイルの有無で、入射光と射出光について偏光状態が変化すれば、微細構造部１０２が走査レンズに施されていることが確認できる。
【０１０６】
なお、球面レンズの場合は、成型用の金型の関係で、一例として図２３に示されるように複屈折が生じる。この場合は、微細構造部で透過後の光の偏光状態の変化を抑制することは困難である。一方、長尺形状のレンズ（長尺レンズ）の場合は、一例として図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）に示されるように主軸方位が揃いやすい。この場合は、微細構造部で透過後の光の偏光状態の変化を抑制することが可能である。
【０１０７】
以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置２０１０は、２つの光源ユニット（ＬＵ１、ＬＵ２）、ハーフミラープリズム２２０５、２つのシリンドリカルレンズ（２２０４Ａ、２２０４Ｂ）、２つの反射ミラー（Ｍ１、Ｍ２）、光偏向器２１０４、走査光学系Ａ、走査光学系Ｂ、及び走査制御装置などを有している。
【０１０８】
各走査光学系は、樹脂製の走査レンズ、偏光分離素子、及び複数の折り返しミラーを有している。
【０１０９】
樹脂製の走査レンズは複屈折を生じやすい。この場合、該走査レンズに光が入射すると、複屈折によって入射光の偏光状態とは異なる偏光状態の光が走査レンズから射出されることがある。すなわち、走査レンズを通過することによって光の偏光状態が変化することがある。例えば、直線偏光が楕円偏光に変化したり、偏光方向が回転する現象が生じる。
【０１１０】
本実施形態では、各走査光学系の走査レンズは、本体部１０１及び微細構造部１０２を有している。この微細構造部１０２は、長手方向が本体部１０１における複屈折の主軸方位と一致している複数の直方体を含んでいる。この場合、走査レンズを通過しても光の偏光状態はほとんど変化しない。また、本体部１０１と微細構造部１０２は、一体成形されている。そこで、高価格化を招くことなく、透過後の光の偏光状態の変化を抑制することができる樹脂製の走査レンズを実現することができる。
【０１１１】
そして、走査レンズを通過しても光の偏光状態はほとんど変化しないので、走査レンズの後段に配置されている偏光分離素子において所望の光の分離を行うことができる。その結果、光走査装置２０１０は、迷光の発生が抑制され、各感光体ドラムに所望の潜像を形成することができる。
【０１１２】
また、各走査光学系において、走査レンズと偏光分離素子が、２つの画像形成ステーションで共用されているため、部品点数の削減、及び光走査装置の小型化を図ることができる。そこで、高コスト化及び大型化を招くことなく、迷光の発生を安定的に抑制することができる。
【０１１３】
また、本実施形態では、いわゆる斜入射方式のような特殊な入射方式を用いていないので、被走査面でのいわゆるビーム太りの改善、及びシェーディング特性の改善を図ることができる。すなわち、画像品質を低下を抑制することができる。
【０１１４】
そして、本実施形態に係るカラープリンタ２０００によると、光走査装置２０１０を備えているため、結果として、高コスト化を招くことなく、小型で、高品質の画像を形成することができる。
【０１１５】
なお、上記実施形態では、微細構造部１０２が、走査レンズの入射光学面に設けられ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。例えば、図２５に示されるように、微細構造部１０２が、走査レンズの射出光学面に設けられても良い。また、図２６に示されるように、微細構造部１０２が、走査レンズの入射光学面と射出光学面の両方に設けられても良い。
【０１１６】
また、上記実施形態において、各走査光学系が複数の走査レンズを含んでいても良い。
【０１１７】
また、上記実施形態では、微細構造部１０２が走査レンズに設けられ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。例えば、各走査光学系が、光学的なパワーを有しない樹脂製の光学素子を含んでいる場合、該光学素子に微細構造部１０２が設けられても良い。
【０１１８】
また、上記実施形態において、直方体に代えて、一例として図２７に示されるように、三角柱が用いられても良い。要するに、長手方向を有する柱状体であれば良い。
【０１１９】
また、上記実施形態において、１つの直方体に代えて、一例として図２８に示されるように、ＴＥ方向に沿って複数の小さな直方体が並ぶ直方体列が用いられても良い。この場合に、該直方体列を構成する複数の直方体は、長手方向が揃っていても良いし、長手方向が異なっていても良い。
【０１２０】
また、上記実施形態において、各光源は、複数の発光部を有していても良い。この場合、複数の半導体レーザでそれを実現しても良いし、１つの半導体レーザアレイでそれを実現しても良い。
【０１２１】
また、上記実施形態では、トナー像が感光体ドラムから転写ベルトを介して記録紙に転写され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、トナー像が感光体ドラムから記録紙に直接転写されても良い。
【０１２２】
また、像担持体として光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。
【０１２３】
また、上記実施形態では、光走査装置２０１０がプリンタに用いられる場合について説明したが、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも好適である。
【符号の説明】
【０１２４】
１０１…本体部、１０２…微細構造部、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…光偏向器、２１０５Ａ、２１０５Ｂ…走査レンズ（樹脂性の光学素子）、２１０６ａ〜２１０６ｄ…折り返しミラー（走査光学系の一部）、２１０８ｂ，２１０８ｃ…折り返しミラー（走査光学系の一部）、２１１０Ａ、２１１０Ｂ…偏光分離素子（偏光分離手段）、２１１１ａ〜２１１１ｄ…射出窓、２２００Ａ，２２００Ｂ…光源、２２０１Ａ，２２０１Ｂ…カップリングレンズ、２２０３Ａ，２２０３Ｂ…開口板、２２０４Ａ，２２０４Ｂ…シリンドリカルレンズ、２２０５…ハーフミラープリズム、２３００…光学ハウジング、ＬＵ１，ＬＵ２…光源ユニット（光源装置）、Ｍ１，Ｍ２…反射ミラー。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２５】
【特許文献１】特開２０１１−１４０１４８号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２１４９３号公報
【図１】
2014203011.tif 000009
【図２】
2014203011.tif 000010
【図３】
2014203011.tif 000011
【図４】
2014203011.tif 000012
【図５】
2014203011.tif 000013
【図６】
2014203011.tif 000014
【図７】
2014203011.tif 000015
【図８】
2014203011.tif 000016
【図９】
2014203011.tif 000017
【図１０】
2014203011.tif 000018
【図１１】
2014203011.tif 000019
【図１２】
2014203011.tif 000020
【図１３】
2014203011.tif 000021
【図１４】
2014203011.tif 000022
【図１５】
2014203011.tif 000023
【図１６】
2014203011.tif 000024
【図１７】
2014203011.tif 000025
【図１８】
2014203011.tif 000026
【図１９】
2014203011.tif 000027
【図２０】
2014203011.tif 000028
【図２１】
2014203011.tif 000029
【図２２】
2014203011.tif 000030
【図２３】
2014203011.tif 000031
【図２４】
2014203011.tif 000032
【図２５】
2014203011.tif 000033
【図２６】
2014203011.tif 000034
【図２７】
2014203011.tif 000035
【図２８】
2014203011.tif 000036