(57)【要約】【課題】光走査装置において、ビームスポット径の劣化を防止すると共に低コスト化を図り、しかも、より小型化，低コスト化を図る。【解決手段】  ポリゴンミラー７の回転により同一方向に偏向された４色分の４本のレーザビームを、走査結像光学系のｆθレンズ群を構成する第１の走査レンズ８を透過させる。その内、ブラック成分画像を書き込むレーザビームとシアン成分画像を書き込むレーザビームは、第１の光路分岐素子９ａに入射すると、ＴＭ偏光であるブラック成分画像を書き込むレーザビームと、ＴＥ偏光であるシアン色の成分画像を書き込むレーザビームとに分岐され、ブラック成分画像を書き込む一方のレーザビームは、ミラー１０Ｋで反射され、第２の走査レンズ１１Ｋを透過し、ハーフミラー１２Ｋを透過して、感光体１３Ｋの表面上に光スポットとして集光し、感光体１３Ｋを光走査する。【選択図】図１
2008070599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光方向の異なる複数の光ビームを出射する光源装置と、該光源装置から出射された前記複数の光ビームを主走査方向に偏向走査する単一の光偏向手段と、前記複数の光ビームをそれぞれ対応する複数の被走査面に向かって集光する走査結像手段と、前記光偏向手段から前記被走査面までの光路中に設けられて、前記複数の光ビームの光路を該光ビームの偏光方向に応じて分岐する光路分岐手段とを備えたことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記光路分岐手段を前記光ビームの波長と同等またはそれ以下のピッチからなる凹凸構造部が形成された光学素子から構成したことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
前記凹凸構造部を樹脂材料により成形したことを特徴とする請求項２記載の光走査装置。
【請求項４】
前記複数の光ビームを前記光偏向手段の反射面の法線に対して角度を有して前記反射面に入射させ、かつ前記複数の光ビームの全てを同方向において偏向走査する構成にしたことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項５】
前記複数の光ビームを前記光偏向器の反射面の法線に対して平行に前記反射面に入射させ、かつ前記複数の光ビームのうち数本を前記光偏向器を挟んで対向する位置において偏向走査する構成にしたことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項６】
前記走査結像手段を複数の走査レンズ群から構成し、該走査レンズ間の光路中に前記光路分岐手段を配設したことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項７】
光走査により複数の潜像担持体に潜像を形成し、該潜像を可視化して所望のカラー画像を得る画像形成装置において、前記光走査を行う光走査部に請求項１〜６いずれか１項記載の光走査装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光ビームを主走査方向に偏向走査する光走査装置、およびその光走査装置を搭載する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カラーレーザプリンタなどのカラー画像形成装置には、回転駆動される複数の感光体に対して複数の異なった色の情報を、複数の走査結像光学系よりなる光走査手段によって、レーザビームの走査ビームでそれぞれ書き込んで静電潜像を形成し、これらの静電潜像を複数の顕像化手段により異なった色の顕像にそれぞれ顕像化し、これらを転写材上に重ね合わせて転写することによりカラー画像を得るタンデム型の構成のものがある。
【０００３】
前記光走査手段は、それぞれ各色の画像情報信号に応じて駆動制御される半導体レーザからレーザビームを出射する。そして、このレーザビームが、ポリゴンミラー，レンズなどの光学部品を介して、一様に帯電された感光体面に集光されることにより、主走査方向に走査され、回転する各感光体面に対して、各色に対応した画像信号が書き込まれて静電潜像が形成される。
【０００４】
光走査手段において、複数の感光体に対して単一の光偏向器を共用する方式のものが知られている。光偏向器を共用することにより、光偏向器の数を減らし、画像形成装置をコンパクト化，低コスト化することを可能にしている。
【０００５】
そのうちの一つとして、光偏向器の偏向反射面における副走査方向に角度を持ってレーザビームを入射させる斜入射方式の走査光学系が知られている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、走査光学系として、主走査平面を挟む両側から２本ずつ反射面に入射する４本のレーザビームを同時に偏向する１個のポリゴンミラー、およびポリゴンミラーで偏向されたレーザビームが全て入射する前側レンズ群と、この前側レンズ群を透過した４本のレーザビームが個々に入射する４個の後側レンズ群とからなる走査結像光学系を備え、主走査平面に近い側の１対の後側レンズ群を、互いに同じ形状で１８０°回転した状態で対向配置し、主走査平面から遠い側の１対の後側レンズ群を、互いに同じ形状で１８０°回転した状態で対向配置する構成のものが記載されている。
【０００７】
この構成によって、ポリゴンミラーに入射される複数本のレーザビームが、その中心軸に直交する平面に対して角度を有して傾けられている斜入射方式を採用しながらも、レーザビームに対して副走査方向にずらして配置されるレンズ群として、低コストのレンズ群を利用することが可能な走査光学が提供できる。
【０００８】
また、特許文献２には、水平入射方式の走査光学系として、複数の色に対応する複数の光源からのレーザビームを、単一の光偏向器（ポリゴンミラー）によって全て同じ方向かつ水平方向に偏向走査し、この光偏向器と被走査面の間に配置される複数の走査結像レンズを通過して前記被走査面に集光する構成のものが記載されている。
【特許文献１】特開２００３−５１１４号公報
【特許文献２】特開２００５−１１５２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記斜入射方式では「走査線曲がり」が大きいという問題がある。この走査線曲がりの発生量は、前記各レーザビームの副走査方向の斜入射角により異なり（斜入射角が大きいほど曲がり量も大きい）、各々のレーザビームで描かれた潜像を各色のトナーにより重ね合わせて可視化した際に、色ずれとなって現れてしまう。
【００１０】
また、斜入射方式特有の問題として、ポリゴンミラーの回転中心から反射面までの距離の面間ばらつきが副走査方向の走査ピッチむら（副走査方向の走査線の間隔ばらつき）を発生させる（ポリゴンミラーへ入射するレーザビームが斜入射であるため、面間ばらつきがあるとポリゴンミラー上の反射点の位置が副走査方向に異なるため）。
【００１１】
また、水平入射方式では前記問題は発生しないが、斜入射方式と同様にポリゴンミラーの面倒れによる走査ピッチむらは発生する。すなわち、斜入射方式は、ポリゴンミラーの面倒れ、およびポリゴンミラーの回転中心から反射面までの距離の面間ばらつきが共に、走査ピッチむらを発生させる要因となる。
【００１２】
さらに、斜入射することにより、レーザビームの光束が走査レンズにねじれて入射することにより、波面収差も増大し、特に周辺の像高で光学性能が著しく劣化し、ビームスポット径が太ってしまい、高画質化を妨げる要因となる（斜入射角が大きいほど顕著）。
【００１３】
本発明は、前記従来技術の課題を解決し、斜入射方式特有の前記問題を解決して、ビームスポット径の劣化を防止すると共に低コスト化を図ることができ、しかも、水平入射方式においても、より小型化，低コスト化を図ることができるようにした光走査装置、およびその光走査装置を搭載する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】
【００１４】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、偏光方向の異なる複数の光ビームを出射する光源装置と、該光源装置から出射された前記複数の光ビームを主走査方向に偏向走査する単一の光偏向手段と、前記複数の光ビームをそれぞれ対応する複数の被走査面に向かって集光する走査結像手段と、前記光偏向手段から前記被走査面までの光路中に設けられて、前記複数の光ビームの光路を該光ビームの偏光方向に応じて分岐する光路分岐手段とを備えたことを特徴とし、この構成によって、光学部品の設置レイアウトの自由度が大きくなり、信頼性のある部品配置が可能になるため、光ビームの走査ピッチむらの問題を解消でき、ビームスポット径の劣化を防止することができ、しかもポリゴンミラーなどの光偏向手段の小型化、低コスト化が可能で、走査線曲がりを小さくすることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、光路分岐手段を光ビームの波長と同等またはそれ以下のピッチからなる凹凸構造部が形成された光学素子から構成したことを特徴とし、この構成によって、高価な光学多層膜のような複雑な工程を経ずに、短冊状の形状で大面積であっても量生産性の高く、安価な光路分岐素子となる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の光走査装置において、凹凸構造部を樹脂材料により成形したことを特徴とし、この構成によって、より安価な光路分岐素子となる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、複数の光ビームを光偏向手段の反射面の法線に対して角度を有して前記反射面に入射させ、かつ前記複数の光ビームの全てを同方向において偏向走査する構成にしたことを特徴とし、このような斜入射方式の場合では、ビームスポット径の劣化を防止し、安価な構成となる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、複数の光ビームを光偏向器の反射面の法線に対して平行に前記反射面に入射させ、かつ前記複数の光ビームのうち数本を光偏向器を挟んで対向する位置において偏向走査する構成にしたことを特徴とし、このような平行入射方式の場合では、ポリゴンミラーなどの光偏向手段の小型化、低コスト化を図ることができ、しかも、走査線曲がりを小さくすることができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、走査結像手段を複数の走査レンズ群から構成し、該走査レンズ間の光路中に光路分岐手段を配設したことを特徴とし、この構成によって、光学部品の設置レイアウトに支障を与えないようにすることができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、光走査により複数の潜像担持体に潜像を形成し、該潜像を可視化して所望のカラー画像を得る画像形成装置において、前記光走査を行う光走査部に請求項１〜６いずれか１項記載の光走査装置を用いたことを特徴とし、この構成によって、光走査部の走査の信頼性が向上し、色ずれの少ない画像形成が実現する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る光走査装置によれば、光学部品の設置レイアウトの自由度が大きくなり、信頼性のある部品配置が可能になるため、光ビームの走査ピッチむらの問題を解消でき、ビームスポット径の劣化を防止することができ、しかもポリゴンミラーなどの光偏向手段の小型化、低コスト化が可能で、走査線曲がりを小さくすることができる。
【００２２】
また、本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る光走査装置を搭載して光走査を行うことにより、低コストで、形成される画像に色ずれの少ない高品位のカラー画像形成が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は本発明の実施形態１である光偏向手段としてポリゴンスキャナを用いた光走査装置の概略構成を示す斜視図であって、カラー機用として４色分（イエロ，マゼンダ，シアン，ブラック）の走査結像光学系をもち、各色に相当する４本のレーザビームが感光体に集光する構成例を示している。
【００２５】
図１において、光源１は、それぞれ２つの半導体レーザ２と、２つのカップリングレンズ３と、レーザビーム合成手段である合成プリズム４と、シリンドリカルレンズ５とにより構成される２組の光源装置１ａ，１ｂからなる。
【００２６】
図２は本実施形態の前記光源装置の一方を副走査方向を断面して示す構成図であって、本例では、ブラック色の成分画像を書込むための半導体レーザ２ａと、シアン色の成分画像を書込むための半導体レーザ２ｂから出射されるレーザビームＬＡ，ＬＢの光束が、それぞれカップリングレンズ３ａ，３ｂにより以後の光学系に適合する光束形態（平行光束、あるいは弱い発散性、あるいは集束性の光束）に変換され、合成プリズム４へ入射する。
【００２７】
合成プリズム４へ入射する際は、一方の半導体レーザ２ａから出射されるレーザビームＬＡはＴＭ偏光に、他方の半導体レーザ２ｂから出射されるレーザビームＬＢはＴＥ偏光となるように各々調整される。すなわち、半導体レーザ２ｂから出射されるレーザビームＬＢは、ＴＭ偏光であるが、偏光子６でＴＥ偏光に変換されて、合成プリズム４へ入射する。合成プリズム４の一部４ａ，４ｂには、ＴＭ偏光は透過し、ＴＥ偏光は反射するように多層膜からなる光学薄膜が形成されている。
【００２８】
合成プリズム４から出射した２本のレーザビームＬＡ，ＬＢは、シリンドリカルレンズ５により副走査方向に集束されて、図１のポリゴンミラー７の反射面近傍に主走査方向に長い線像として集光される。このとき、半導体レーザ２ａ，２ｂから出射したレーザビームＬＡ，ＬＢは、それぞれポリゴンミラー７の反射面の法線に対して角度を有して入射（斜入射）する。
【００２９】
また、他の光源装置１ｂも前記光源装置１ａと同様に、マゼンダ色，イエロー色の成分画像を書き込むための半導体レーザが配置されポリゴンミラー７（ブラック色とシアン色と同じ反射面）へ入射する。すなわち、前記と同様に反射面の法線に対して角度を有して入射（いわゆる、斜入射）され、法線に対しては対称となる角度で入射される。
【００３０】
図１に示すように、ポリゴンミラー７の回転により同一方向に偏向された４色分の４本のレーザビームは、走査結像光学系のｆθレンズ群を構成する第１の走査レンズ８を透過する。ブラック成分画像を書き込むレーザビームとシアン成分画像を書き込むレーザビーム（図１において上側のレーザビーム：なお、図１では第１の走査レンズ８に上下２本のレーザビームが入射するように記したが、実際は４本であって、記載した１本は図２の２本のレーザビームのように、実際は２本である。）は、後で構成を詳述する第１の光路分岐素子９ａに入射すると、ＴＥ偏光とＴＭ偏光は各々回折角が大きく異なることから、ＴＭ偏光であるブラック成分画像を書き込むレーザビームと、ＴＥ偏光であるシアン色の成分画像を書き込むレーザビームとが分岐され、ブラック成分画像を書き込むレーザビームはミラー１０Ｋで反射され、ｆθレンズ群を構成する第２の走査レンズ１１Ｋを透過し、ハーフミラー１２Ｋを透過して、被走査面であるドラム状の光導電性の感光体１３Ｋの表面上に光スポットとして集光し、感光体１３Ｋを矢印方向に光走査する。
【００３１】
一方、シアン成分画像を書込むレーザビームは、第１の光路分岐素子９ａにて光軸方向に対して鋭角となるように回折された後、ｆθレンズ群を構成する第２の走査レンズ１１Ｃを透過し、ミラー１０Ｃで反射され、ハーフミラー１２Ｃを透過して、被走査面であるドラム状の光導電性の感光体１３Ｃの表面上に光スポットとして集光し、感光体１３Ｃを矢印方向に光走査する。
【００３２】
イエロー，マゼンタの各色成分画像を書き込むレーザビームは、それぞれ前記と同様にＴＥ偏光かＴＭ偏光かにより、第２の光路分岐素子９ｂにおいて透過あるいは反射して光路が分岐される。
【００３３】
そして、第２の光路分岐素子９ｂを透過したイエロー成分画像を書き込むレーザビームは、ミラー１０Ｙ−１で反射され、ｆθレンズ群を構成する第２の走査レンズ１１Ｙを透過し、さらにミラー１０Ｙ−２で反射され、ハーフミラー１２Ｙを透過して、被走査面であるドラム状の光導電性の感光体１３Ｙの表面上に光スポットとして集光し、感光体１３Ｙを矢印方向に光走査する。
【００３４】
一方、マゼンタ成分画像を書込むレーザビームは、第２の光路分岐素子９ｂにて光軸方向に対して鋭角となるように回折された後、ｆθレンズ群を構成する第２の走査レンズ１１Ｍを透過し、ミラー１０Ｍで反射され，ハーフミラー１２Ｍを透過して、被走査面であるドラム状の光導電性の感光体１３Ｍの表面上に光スポットとして集光し、感光体１３Ｍを矢印方向に光走査する。
【００３５】
このようにして、各色とも同一の矢印方向に走査される。この光走査により各感光体１３Ｋ〜１３Ｍに対応する色成分画像の静電線像が形成される。これら静電潜像は、図示されない現像装置により対応する色のトナーで可視化され、中間転写ベルト１４上に転写される。転写の際、各色トナー画像は互いに重ね合わせられてカラー画像を構成する。このカラー画像は図示されないシート状記録媒体上ヘ転写されて、シート状記録媒体に対して定着される。カラー画像転写後の中間転写ベルト１４の表面は図示されないクリーニング装置でクリーニングされる。
【００３６】
前記光路分岐素子９ａ，９ｂは、入射するレーザビームが偏光方向が異なることを利用して光路を分岐する回折機能を有する素子であり、光路分岐素子９ａ，９ｂへ入射する偏光方向は前記説明の方向と異なってもよい。
【００３７】
なお、各色のレーザビームの偏向光束は、走査領域の開始側と終了側とにおいて受光素子Ｐ１Ｋ(開始側)とＰ２Ｋ（終了側）によりそれぞれ検出され、開始側での検出に基づき、各光束による書込み開始の同期がとられる。また、開始側と終了側の検出時間差に基づき、各光束に対する駆動クロックの周波数が調整され、各光束の書込幅が同一になるように補正されるようになっている。
【００３８】
また、ｆθレンズ群の第１の走査レンズ８と第２の走査レンズ１１Ｋ〜１１Ｍの材質は、非球面形状が容易かつ低コストなプラスチック材質からなり、具体的には低吸水性，高透明性，成形性に優れたポリカーボネートあるいはポリカーボネートを主成分とする樹脂が好適である。
【００３９】
また、図１において、１５はレーザ透過部材を示しており、光源１側からの各光束は、このレーザ透過部材１５を介してポリゴンミラー７に入射し、偏向光束はレーザ透過部材１５を介して第１の走査レンズ８に入射する。
【００４０】
さらに、図１において、１６，１７，１８は、走査線ずれ検出手段を構成する検出部を示し、検出部１６〜１８は、検知用の半導体レーザ１９からの光束を集光レンズ２０で集光して中間転写ベルト１４の定位置に形成された画像パターン１４ａを照射し、反射光をレンズ２１により受光素子２２上に結像するようになっている。
【００４１】
検出部１６〜１８にて、走査線ずれ検出を行うときは、各光束により１走査中において中間転写ベルト１４の両端部と中央部との３箇所部分に検知用の画像パターン１４ａが書き込まれる。このとき、各色の検知用の画像パターン１４ａは、中間転写ベルト１４上において、互いに副走査方向に等間隔となるように形成される。これらの検知用の画像パターン１４ａは各検出部１６〜１８で検出され、その結果に基づき、各走査線の走査線曲がり（走査線の傾きおよび走査線相互の位置ずれを含む）が決定される。
【００４２】
図３は実施形態１におけるポリゴンミラー以降の光路部分の要部を示す副走査方向からみた構成図であり、ポリゴンミラー７の反射面の法線に対して、レーザビームＬＡ，ＬＢのポリゴンミラーへの斜入射角θは１．５°〜３°の間に設定することが好適である。より好適には２°〜２．５°である（レーザビームＬＡ，ＬＢは略平行であるため斜入射角度は同じ）。
【００４３】
斜入射角θが１．５°未満の場合、両レーザビームＬＡ，ＬＢが極近接するため、２つの光路分岐素子９ａ，９ｂのうち１つが光路を遮ってしまい各光束の分離が困難となる（具体的には光路分岐素子９ｂがレーザビームＬＡを遮る。また分離するためには反射面から距離を大きくする必要があり、光学系が大型化する不具合となる）。このような不具合を避けるために、ポリゴンスキャナにおける副走査方向へのポリゴンミラー７の２段以上の多段化を図ったり、または１段当たりの副走査方向の厚さを厚くしたりすることが考えられるが、高速回転時の消費電力かつ風切による騒音が増大するという課題が発生する。
【００４４】
また、斜入射角θが３°を超える場合、走査線曲がりが１００μｍ以上と大きくなり、かつレーザビームＬＡ，ＬＢのビーム径（ピークパワーの１／ｅ２）の劣化が顕著となり、高画質化に必要なビーム径６０μｍ以上に太径化してしまう。
【００４５】
図４は本発明の実施形態２におけるポリゴンミラー以降の光路部分の要部を副走査方向からみた構成図であり、以下、既に説明した部材に対応する部材などには同一符号を付して説明する。
【００４６】
実施形態２では図３の構成と異なり、レーザビームＬＣ，ＬＤ（図２のレーザビームＬＡ，ＬＢに相当）のポリゴンミラー７への入射角度をポリゴン反射面の法線に対して平行とするためにポリゴンミラー７を挟んで対向（対称）する位置にレーザビームＬＣ，ＬＤをそれぞれ偏向走査し、斜入射方式の前記不具合を解消する平行入射方式の構成を採用したものである。
【００４７】
レーザビームＬＣは、走査結像光学系のｆθレンズ群を構成する一方の第１の走査レンズ８を透過し、第１の光路分岐素子９ａでブラック色の成分画像を書込むためのレーザビーム（ＴＭ偏光）とシアン色の成分画像を書込むためのレーザビーム（ＴＥ偏光）とに分岐され、分岐された各レーザビームが、走査結像光学系のｆθレンズ群を構成する第２の走査レンズ１１Ｋ，１１Ｃと、ミラー１０Ｋ，１０Ｃを経て、感光体１３Ｋ，１３Ｃの面上を走査する。
【００４８】
対向側のレーザビームＬＤ側の光路にも前記レーザビームＬＣと同じ光学素子が略対称に配置されており、走査結像光学系のｆθレンズ群を構成する他方の第１の走査レンズ８を透過し、第２の光路分岐素子９ｂでマゼンダ色とイエロー色の成分画像を書込むためのレーザビーム（ＴＭ偏光）とレーザビーム（ＴＥ偏光）とに分岐され、分岐された各レーザビームが、走査結像光学系のｆθレンズ群を構成する第２の走査レンズ１１Ｙ，１１Ｍとミラー１０Ｙ，１０Ｍを経て、感光体１３Ｙ，１３Ｍの面上を走査する。
【００４９】
図３に示す斜入射方式の構成のものは光走査装置の小型化（主走査幅２００ｍｍのＡ４版に対する光走査好適）に有効であり、また、ｆθレンズ群を構成する第１の走査レンズ８が４色分共有するものであることにより、部品点数が削減され低コスト化にも好適である。
【００５０】
一方、図４に示す対向水平入射方式の構成のものは、既述したように走査線曲がり、およびビーム径の劣化がないため、１２００ｄｐｉ以上のＡ３版（主走査画像幅３００ｍｍ）に対する光走査に好適である。
【００５１】
図３と図４に示す構成共に、光路分岐手段９ａ，９ｂは、第１の走査レンズ８と第２の走査レンズ１１Ｋ〜１１Ｍの間に配置されることにより、光走査装置内のレイアウトの自由度（被走査体である感光体１３Ｋ〜１３Ｍへの入射角度を同じにする必要性がある）が向上して好適である。例えば、第２の走査レンズ１１Ｋ〜１１Ｍ以降の光路に光路分岐手段９ａ，９ｂを配置すると、分岐以降に反射ミラーを多用しても光路長が足りず、感光体への入射角度を同じにすることができない。
【００５２】
以下に前記光路分岐素子９ａ，９ｂについて具体的に説明する。
【００５３】
ポリゴンミラー７以降の光路に光路分岐を行うため機能を有する有効領域は主走査方向に長く、副走査方向に短い短冊状の形状をしている。具体的には有効領域は主走査方向に５０〜３００ｍｍ（走査幅がＡ４版の場合には１００〜２００ｍｍがより好適）、副走査方向に３〜１０ｍｍの範囲内でレーザビームの透過する光束の範囲に応じて有効領域を決めている。
【００５４】
本実施形態では、光路分岐素子９ａ，９ｂは、前記有効領域と光走査装置内に配置固定するための部分が必要であるため、前記長さよりも主走査および副走査共に２ｍｍ以上の周辺部を有して光学素子として構成している。前記周辺部は以下に説明する微細凹凸構造が形成されていない（必要以上に微細凹凸構造を形成しようとすると、構造のばらつきが生じ易く、また加工装置が大型化しコストアップの要因となる）。
【００５５】
光路分岐素子９ａ，９ｂへ入射するレーザビームの光束は主走査方向、副走査方向ともに０．５〜２ｍｍの範囲内（第１の走査レンズ８と各第２の走査レンズ１１Ｋ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｍの間の光路中で変化する）となり、かつ光源装置、ポリゴンスキャナ、走査レンズ各々の配置精度を考慮して前記有効領域を設定している。
【００５６】
図５（ａ）は光路分岐素子の断面図であって、３１は、板状の基板３２の表面に形成され、レーザビームの波長レベルと同じピッチＰを有する周期的に凹凸が形成されている微細凹凸構造部であり、ピッチＰ，凸幅Ｄ，溝深さｈ，基板厚さｔ、および材料の屈折率，使用波長に応じてＴＥ偏光，ＴＭ偏光の透過率，反射率が決定される。
【００５７】
前記微細凹凸構造部３１の凹凸は、一次元の周期性構造により光学的には偏光を制御する偏光分離光学素子としての特性を有する。本実施形態における波長は可視光乃至近赤外領域（４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下）であり、光走査装置におけるレーザビーム径および感光体の波長感度の特性に応じて設定されている。
【００５８】
具体的には波長は６５０ｎｍで、屈折率１．５３の樹脂材料にピッチＰは４００〜６５０ｎｍ（波長と同等、あるいはそれ以下のピッチＰ）、溝深さｈ／凸幅Ｄの比率（ｈ／Ｄ＝１〜２）の範囲内で、ピッチＰおよび溝深さｈ／凸幅Ｄの比率を形成することにより、ＴＭ偏光，ＴＥ偏光の分岐を、それぞれ透過率および反射率を９０％以上で達成することができる（他のフレア光や高次回折光が感光体面上へ向かわないように光路分岐素子と感光体面との間に図示しない遮光手段を配置することが好適である）。
【００５９】
図５（ａ）に示す例は、微細凹凸構造部３１と基板３２とが樹脂材により一体化されており、光走査装置内に配置する際に、板バネによる固定時のたわみ変形による光学特性劣化の影響がないように、基板３２の厚さｔは１ｍｍ以上として、機械的強度を確保するようにしている（ヤング率３０００Ｍｐａ以下である樹脂製のレーザ透過部材の場合）。
【００６０】
図５（ｂ）に示す例は、レーザ透過部材（以下の説明により高いヤング率７３０００Ｍｐａを有する石英が好適である）からなる基板３４上に微細凹凸構造部３３を形成したものであり、樹脂よりも機械的強度が高いため、０．３〜０．５ｍｍでも機械的強度を確保することができ、かつ石英製の基板３４と屈折率の差を大きく異なる（石英の屈折率１．５２に対して０．５以上の樹脂）材料を採用して、微細凹凸構造部３３を形成することにより、回折効率を向上することが可能となる。
【００６１】
図５（ｃ）に示す例は、図５（ｂ）で示した微細凹凸構造部３３の形成を容易にするために、図５（ａ）の基板３２部分を薄板フィルム状にして微細凹凸構造部３１を一体形成したフィルム状部材３５を基板３６上に接着などにより固着したものであり、図５（ｂ）に示す構成例と比較して、製作コストの低減化が図れ、さらに、微細凹凸構造部３３のみ取付けることに比較して、形成精度劣化のない安定した特性を有する光路分岐素子を製作することができる。
【００６２】
図５（ｄ）は光路分岐素子における光路分岐機能の基本的な説明図であって、レーザビームがＴＭ偏光状態にある場合には透過し、ＴＥ偏光状態にある場合には偏向するように機能してレーザビームの光路を分岐する。
【００６３】
図６は本実施形態に係る樹脂材料からなる光路分岐素子形成方法の実施例の説明図である。
【００６４】
台座（図示せず）に固定された光路分岐素子の母材４２に対して、微細凹凸構造４１ａを有する型４１が矢印方向（図面下方）へ移動する（図６（ａ））。型４１の移動およびプレスにより微細凹凸構造４１ａが転写される（図６（ｂ））。この際、樹脂の硬化特性により以下のように適宜設定される。
【００６５】
すなわち、熱可塑性樹脂（アクリル樹脂，ポリスチレン，ポリカーボネート，ゼオネックス（日本ゼオン（株）製）の場合）を、樹脂材料を予めガラス転移点以上に加熱して変形容易な状態にしておき、その状態で型４１をプレスして微細凹凸構造４１ａを転写する。熱硬化性樹脂（熱硬化性ポリイミドの場合）は、粘度の低い状態の樹脂材料に型４１をプレスし、その後、熱硬化温度まで加熱することにより微細凹凸構造４１ａを転写する。紫外線硬化性樹脂（ＴＢ３０７８（（株）スリーボンド製））の場合は、粘度の低い状態の樹脂材料に型４１をプレスし、その後、紫外線を照射することにより硬化し、微細凹凸構造４１ａを転写する。その後、型４１を母材４２から離し（離型）、母材４２に微細凹凸構造部４２ａが形成され、光路分岐素子が完成する（図６（ｃ））。
【００６６】
前記加工を行うことにより、エッチングによる高価で生産性の低い加工方法を行うことなく、安価なプレス方式による加工が可能であるため、加工コストの低減化が図れる。なお、型４１は、大量生産にも対応可能とするため、形状精度かつ摩耗による形状精度劣化の少ない材料である石英材料などに、ＥＢ（Electron Beam）描画や、エッチングによって加工した微細構造のマスタを型として使用することが考えられる。
【００６７】
図７（ａ），（ｂ）は樹脂材料からなる光路分岐素子形成方法の他の実施例の説明図であって、台座（図示せず）に固定された光路分岐素子の母材５１に対して、ローラ表面の円周方向に微細凹凸構造５２ａを有する型５２を、矢印Ａ方向に押圧しながら矢印Ｂ方向に回転軸を中心に回転し、かつ母材５１に沿って矢印Ｃ方向へ移動することにより、微細凹凸構造５２ａを転写する。本実施例によれば、長手方向に長くなる微細凹凸構造の転写に好適である（型の押圧力が図６に示す例と比較して小さくてよいので装置の小型化に寄与する）。
【００６８】
なお、図７（ａ）の移動方向Ｃは相対的な移動方向を示したものであり、型５２が回転するか、母材５１が移動するかどちらでもよい。このことは、転写する樹脂材料によって、図６にて説明した材料（熱可塑性樹脂，熱硬化性樹脂，紫外線硬化性樹脂）と同様に適宜選択されるものの、熱硬化性樹脂，紫外線硬化性樹脂の場合は、転写時に加熱または紫外線を照射し、転写前に熱または紫外線を遮断する必要があることから、装置（加熱装置，紫外線照射装置）を固定できる方法、すなわち母材５１が移動する方が好適である。一方、母材全体を加熱してよい熱可塑性樹脂については、型５２が回転する方が装置の構成を簡単にすることができて好適である。
【００６９】
図８は本発明の実施形態に係る光走査装置を搭載するタンデム型のカラー画像形成装置の概略構成図であって、図１に示すように単一の光学ハウジングに収納された光走査装置６１がカラー画像形成装置内に配置されている。光走査装置６１は、図１に示した４つの感光体１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋが並設された作像部の上方に配置され、装置上部から順に、光走査装置６１、現像装置６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋ、感光体１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ、中間転写ベルト１４、定着装置６３、給紙カセット６４がレイアウトされている。
【００７０】
中間転写ベルト１４には各色に対応した感光体１３Ｙ〜１３Ｋが並列順に等間隔で配設されている。各感光体１３Ｙ〜１３Ｋは同一径に形成されたもので、その周囲には電子写真プロセスを構成する部材が順に配設されている。すなわち、感光体１３Ｙを例に説明すると、帯電チャージャ６４、光走査装置１４から出射された画像信号に基づくレーザビームＬ１、現像装置６２Ｙ、転写チャージャ６５、クリーニング装置６６などが順に配設されている。他の感光体１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋに対しても同様であって、本実施形態では、感光体１３Ｙ〜１３Ｋを各色ごとに設定された被走査面とするものであり、それぞれに対して光走査装置６１からレーザビームＬＡ，ＬＢ，ＬＣ，ＬＤが各々に対応するように設けられている。
【００７１】
本実施形態の作用についても感光体１３Ｙを例に説明すると、帯電チャージャ６４により一様に帯電された感光体１３Ｙは、矢印ＡＡ方向に回転することによってレーザビームＬ１を副走査し、感光体１３Ｙ上に静電潜像が形成される。また、光走査装置６１によるレーザビームＬ１の照射位置よりも感光体１３Ｙの回転方向下流側には、感光体１３Ｙにトナーを供給する現像器６２Ｙが配設され、イエローのトナーが供給される。現像器６２Ｙから供給されたトナーは、静電潜像が形成された部分に付着してトナー像が形成される。同様に感光体１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋには、それぞれＭ，Ｙ，Ｋの単色トナー像が形成される。
【００７２】
感光体１３Ｙの現像器６２Ｙの配設位置よりもさらに回転方向下流側には、中間転写ベルト１４が配置されている。中間転写ベルト１４は、複数のローラ６７に巻付けられ、図示しないモータの駆動により矢印ＢＢ方向に移動搬送されるようになっている。この搬送により、中間転写ベルト１４は順に各感光体１３Ｙ〜１３Ｋに移動されるようになっている。中間転写ベルト１４は各感光体１３Ｙ〜１３Ｋで現像された各々単色画像を転写チャージャ６５で順次重ねあわせて転写し、中間転写ベルト１４上にカラー画像を形成するようになっている。
【００７３】
その後、給紙トレイ６４から転写紙が矢印ＣＣ方向に搬送され、転写ローラ６８にてカラー画像が転写される。カラー画像が形成された転写紙は、定着器６３へ搬送されて定着処理を受けた後、フルカラー画像として排紙ローラ７０にて上部排紙トレイ７１へ排出される。
【００７４】
本カラー画像形成装置では、本発明に係る前記実施形態，実施例の構成を採用してなる光走査装置６１を搭載することにより、光走査装置６１の走査の信頼性が向上し、色ずれの少ないカラー画像形成が実現する。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、複数の光ビームを主走査方向に偏向走査する光走査装置、およびその光走査装置を搭載する複写機，ファクシミリ装置，プリンタなどのカラー画像形成装置に適用され、ポリゴンミラーなどの光偏向手段に対して、光ビームが斜入射するもの、および水平入射する両方式に実施して有効である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施形態１である光偏向手段としてポリゴンスキャナを用いた光走査装置の概略構成を示す斜視図
【図２】本実施形態の光源装置の一方を副走査方向を断面して示す構成図
【図３】実施形態１におけるポリゴンミラー以降の光路部分の要部を示す副走査方向からみた構成図
【図４】本発明の実施形態２におけるポリゴンミラー以降の光路部分の要部を示す副走査方向からみた構成図
【図５】本実施形態の光路分岐素子の構成例および機能を説明するための断面図
【図６】本実施形態に係る樹脂材料からなる光路分岐素子形成方法の実施例の説明図
【図７】本実施形態に係る樹脂材料からなる光路分岐素子形成方法の他の実施例の説明図
【図８】本発明の実施形態に係る光走査装置を搭載するタンデム型のカラー画像形成装置の概略構成図
【符号の説明】
【００７７】
１  光源
１ａ，１ｂ  光源装置
２，２ａ，２ｂ  半導体レーザ
３，３ａ，３ｂ  カップリングレンズ
４  合成プリズム
４ａ，４ｂ  光学薄膜
５  シリンドリカルレンズ
６  偏光子
７  ポリゴンミラー
８  第１の走査レンズ
９ａ，９ｂ  光路分岐素子
１０Ｋ，１０Ｃ，１０Ｙ−１，１０Ｙ−２，１０Ｍ  ミラー
１１Ｋ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｍ  第２の走査レンズ
１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｙ，１２Ｍ  ハーフミラー
１３Ｋ，１３Ｃ，１３Ｙ，１３Ｍ  感光体
１４  中間転写ベルト
３１，３３，４２ａ  微細凹凸構造部
３２，３４，３６  基板
３５  フィルム状部材
４１  型
４１ａ，５２ａ  微細凹凸構造
４２  母材
５１  母材
５２  型
６１  光走査装置
ＬＡ，ＬＢ，ＬＣ，ＬＤ  レーザビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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