JP5440911B2 - 偏光分離デバイス、光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、偏光分離デバイス、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、偏光方向が異なる光を分離する偏光分離デバイス、該偏光分離デバイスを用いた光走査装置、及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。

電子写真の画像記録では、レーザを用いた画像形成装置が広く用いられている。この場合、画像形成装置は光走査装置を備え、感光性を有するドラムの軸方向に偏向器（例えば、ポリゴンミラー）を用いてレーザ光を走査しつつ、ドラムを回転させ、ドラムの表面に潜像を形成する方法が一般的である。

近年、画像形成装置において、カラー化、高速化が進み、感光性を有するドラムを複数（通常は４つ）有するタンデム方式の画像形成装置が普及してきている。

タンデム方式ではドラム数の増加に伴い画像形成装置が大型化する傾向にあり、光走査装置を含め小型化が求められている。小型化のためには、偏向器から各ドラムに向かう走査光の複数の光路を重ね合わせることが有効である。

例えば、特許文献１には、互いに直角を成す方向に直線偏光され、記録すべき信号によって輝度変調されたレーザ光を放射する２つのレーザ光源と、これらレーザ光源から放射される２つのレーザ光を合成する偏光光合成手段と、この合成されたレーザ光を主走査方向に偏向する偏向手段と、この偏向手段により偏向された合成レーザ光を走査記録面で別々のスポットに分離する偏光光分離手段とを具える記録装置が開示されている。

また、特許文献２には、単一のレーザ光源と、光源からのレーザ光の２つの偏光光にそれぞれ異なる情報を与える情報制御手段と、情報制御手段からの情報に基づいて偏光量を制御する偏光制御手段と、偏光制御された光を所定の照射面に走査照射するための走査手段と、走査された光を偏光状態に応じて２つの光に分光する分離手段と、走査手段からの光を分離手段に入射する入射角に応じてレーザ光を旋光制御する旋光制御手段とを有する光走査装置が開示されている。

また、特許文献３には、光源と、複数の偏向反射面を副走査方向に備えた光偏向器と、光源からの光束を複数の偏向反射面のそれぞれに入射する複数の光束に分割する光束分割用回折光学素子と、光偏向器により偏向される光束を被走査面上に集光する走査光学系とを備える光走査装置が開示されている。

本発明は、第１の観点からすると、互いに偏光方向が直交する第１光束及び第２光束が含まれる光束が偏向器により偏向走査されることにより入射角を変化させながら入射する、ビーム分離面を有するビームスプリッタと；前記ビームスプリッタを透過した光束の光路上に配置され、前記第１光束を透過させる第１の偏光子と；前記ビームスプリッタで反射された光束の光路上に配置され、前記第２光束を透過させる第２の偏光子と；を備え、前記ビーム分離面に入射する際の前記第１光束の入射面と前記第１光束の偏光方向とのなす角度θ_１（０°≦θ_１≦９０°）、前記ビーム分離面に入射する際の前記第２光束の入射面と第２光束の偏光方向とのなす角度θ_２（０°≦θ_２≦９０°）、前記ビーム分離面におけるＰ偏光成分の透過率Ｔｐ及び反射率Ｒｐ、Ｓ偏光成分の透過率Ｔｓ及び反射率Ｒｓを用いて、入射角範囲内で、前記角度θ_１及び角度θ_２が４５°または４５°に最も近い場合の｜Ｔｓ−Ｔｐ｜及び｜Ｒｓ−Ｒｐ｜の少なくとも一方の値が、４５°から最も遠い場合の値より小さいことを特徴とする偏光分離デバイスである。

なお、入射面とは、入射する光束の主光線とビーム分離面における入射位置の法線を含む面をいう。

これによれば、互いに偏光方向が直交する光束の分離特性を従来よりも向上させることが可能となる。

本発明は、第２の観点からすると、光束により複数の被走査面を走査する光走査装置であって、互いに偏光方向が異なる第１光束と第２光束を含む複数の光束を出力する光源ユニットと；前記光源ユニットからの複数の光束を偏向する偏向器と：本発明の偏光分離デバイスを含み、前記偏向器で偏向された複数の光束を対応する被走査面上に個別に集光する走査光学系と；を備える光走査装置である。

これによれば、本発明の偏光分離デバイスを用いているため、高コスト化及び大型化を招くことなく、ゴースト光の発生を安定して抑制することが可能となる。

本発明は、第３の観点からすると、複数の像担持体と；前記複数の像担持体を光束により走査する少なくとも１つの本発明の光走査装置と；を備える画像形成装置である。

これによれば、本発明の光走査装置を備えているため、結果として、高コスト化を招くことなく、小型で、高品質の画像を形成することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を示す図である。 光走査装置を説明するための図（その１）である。 光走査装置を説明するための図（その２）である。 光源ユニットＬＵ１を説明するための図である。 光源ユニットＬＵ１における光源を説明するための図である。 光源ユニットＬＵ２を説明するための図である。 光源ユニットＬＵ２における光源を説明するための図である。 偏光分離デバイス１６_１の構造を説明するための図である。 ビームスプリッタ１６_１０の構造を説明するための図である。 入射面を説明するための図である。 ビームスプリッタ１６_１０での、Ｔｓ及びＴｐとθ１との関係を説明するための図である。 ビームスプリッタ１６_１０での、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜とθ１との関係を説明するための図である。 ビームスプリッタ１６_１０での、Ｒｓ及びＲｐとθ２との関係を説明するための図である。 ビームスプリッタ１６_１０での、｜Ｒｓ−Ｒｐ｜とθ２との関係を説明するための図である。 比較例での、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜とθ１との関係を説明するための図である。 比較例での、｜Ｒｓ−Ｒｐ｜とθ２との関係を説明するための図である。 ビームスプリッタ１６_１０及び比較例について、反射光におけるゴースト光の比率とθ１との関係を計算した結果を説明するための図である。 ビームスプリッタ１６_１０及び比較例について、反射光におけるゴースト光の比率と偏向角との関係を計算した結果を説明するための図である。 ビームスプリッタ１６_１０及び比較例について、透過光におけるゴースト光の比率とθ２との関係を計算した結果を説明するための図である。 ビームスプリッタ１６_１０及び比較例について、透過光におけるゴースト光の比率と偏向角との関係を計算した結果を説明するための図である。 ビームスプリッタ１６_１０での、反射光における位相差の絶対値とθ１との関係を計算した結果を説明するための図である。 比較例での、反射光における位相差の絶対値とθ１との関係を計算した結果を説明するための図である。 ビームスプリッタ１６_１０及び比較例について、反射光におけるゴースト光の比率とθ１との関係を計算した結果を説明するための図である。 ビームスプリッタ１６_１０及び比較例について、反射光におけるゴースト光の比率と偏向角との関係を計算した結果を説明するための図である。 ビームスプリッタ１６_１０での、透過光における位相差の絶対値とθ２との関係を計算した結果を説明するための図である。 比較例での、透過光における位相差の絶対値とθ２との関係を計算した結果を説明するための図である。 ビームスプリッタ１６_１０及び比較例について、透過光におけるゴースト光の比率とθ２との関係を計算した結果を説明するための図である。 ビームスプリッタ１６_１０及び比較例について、透過光におけるゴースト光の比率と偏向角との関係を計算した結果を説明するための図である。 ビームスプリッタ１６_１０での、反射光における位相差の絶対値とθ１との関係の変形例を説明するための図である。 ビームスプリッタ１６_１０の変形例について、反射光におけるゴースト光の比率とθ１との関係を計算した結果を説明するための図である。 ビームスプリッタ１６_１０の変形例について、反射光におけるゴースト光の比率と偏向角との関係を計算した結果を説明するための図である。 ビームスプリッタ１６_１０のビーム分離面が偏向面に対して６０°傾斜しているときの、偏向角、入射角、θ１及びθ２の関係を説明するための図である。 ビームスプリッタ１６_１０のビーム分離面が偏向面に対して６０°傾斜しているときの、反射光におけるゴースト光の比率とθ１との関係を計算した結果を説明するための図である。 ビームスプリッタ１６_１０のビーム分離面が偏向面に対して６０°傾斜しているときの、反射光におけるゴースト光の比率と偏向角との関係を計算した結果を説明するための図である。 ビームスプリッタ１６_１０のビーム分離面が偏向面に対して３０°傾斜しているときの、偏向角、入射角、θ１及びθ２の関係を説明するための図である。 ビームスプリッタ１６_１０のビーム分離面が偏向面に対して３０°傾斜しているときの、反射光におけるゴースト光の比率とθ１との関係を計算した結果を説明するための図である。 ビームスプリッタ１６_１０のビーム分離面が偏向面に対して３０°傾斜しているときの、反射光におけるゴースト光の比率と偏向角との関係を計算した結果を説明するための図である。 偏光子の構造を説明するための図である。 偏光子の作用を説明するための図である。 ２つの偏光子（１６_１１、１６_１２）の配置と各偏光子からの不要光との関係、及び該不要光を遮光するための２つの遮光部材（７_１１、７_１２）を説明するための図である。 偏光分離デバイス１６_２の構造を説明するための図である。 走査光学系の変形例を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図４１に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。

このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置２０１０、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、４つのトナーカートリッジ（２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃ、２０３４ｄ）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着ローラ２０５０、給紙コロ２０５４、レジストローラ対２０５６、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。

なお、ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向に沿った方向をＹ軸方向、４つの感光体ドラムの配列方向に沿った方向をＸ軸方向として説明する。

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。

各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転するものとする。

感光体ドラム２０３０ａの表面近傍には、感光体ドラム２０３０ａの回転方向に沿って、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、クリーニングユニット２０３１ａが配置されている。

感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、トナーカートリッジ２０３４ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｂの表面近傍には、感光体ドラム２０３０ｂの回転方向に沿って、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、クリーニングユニット２０３１ｂが配置されている。

感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、トナーカートリッジ２０３４ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｃの表面近傍には、感光体ドラム２０３０ｃの回転方向に沿って、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、クリーニングユニット２０３１ｃが配置されている。

感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃは、組として使用され、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。

感光体ドラム２０３０ｄの表面近傍には、感光体ドラム２０３０ｄの回転方向に沿って、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、クリーニングユニット２０３１ｄが配置されている。

感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄは、組として使用され、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。

各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。

光走査装置２０１０は、上位装置からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）に基づいて、各色毎に変調された光束を、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方向に移動する。なお、この光走査装置２０１０の構成については後述する。

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

各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（トナー画像）は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト２０４０の方向に移動する。

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。ところで、転写ベルト２０４０上でトナー画像の移動する方向は「副方向」と呼ばれ、該副方向に直交する方向（ここでは、Ｙ軸方向）は「主方向」と呼ばれている。

給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚づつ取り出し、レジストローラ対２０５６に搬送する。該レジストローラ対２０５６は、所定のタイミングで記録紙を転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出す。これにより、転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。ここで転写された記録紙は、定着ローラ２０５０に送られる。

定着ローラ２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここで定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次スタックされる。

各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。

次に、前記光走査装置２０１０の構成について説明する。

この光走査装置２０１０は、一例として図２及び図３に示されるように、２つの光源ユニット（ＬＵ１、ＬＵ２）、２つのシリンドリカルレンズ（１２_１、１２_２）、ポリゴンミラー１４、２つのｆθレンズ（１５_１、１５_２）、２つの偏光分離デバイス（１６_１、１６_２）、２つの反射ミラー（１７_１、１７_２）、複数の折り返しミラー（１８ａ、１８ｂ_１、１８ｂ_２、１８ｃ_１、１８ｃ_２、１８ｄ）、４つのアナモフィックレンズ（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ）及び不図示の走査制御装置を有している。そして、これらは、光学ハウジング２３００（図２では図示省略、図３参照）の所定位置に組み付けられている。

光学ハウジング２３００には、４つの出射窓（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）が設けられている。各出射窓には、ガラス製あるいは樹脂製の透明部材が取り付けられている。

なお、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。

光源ユニットＬＵ１と光源ユニットＬＵ２は、Ｘ軸方向に関して離れた位置に配置されている。そして、光源ユニットＬＵ１における主走査対応方向を「ｍ１方向」とし、光源ユニットＬＵ２における主走査対応方向を「ｍ２方向」とする。

また、シリンドリカルレンズ１２_１の光軸方向を「ｗ１方向」、シリンドリカルレンズ１２_２の光軸方向を「ｗ２方向」とする。

光源ユニットＬＵ１は、一例として図４に示されるように、２つの光源（１０ａ、１０ｂ）、及び２つのコリメートレンズ（１１ａ、１１ｂ）を有している。

光源１０ａ及び光源１０ｂは、いずれも同等の半導体レーザを有する光源である。そして、光源１０ａ及び光源１０ｂは、一例として図５に示されるように、それらの半導体レーザから出射される光束の偏光方向が互いに直交するように回路基板上に配置されている。すなわち、２つの光源のうちの一方の光源は他方の光源に対して直交する姿勢で配置されている。ここでは、光源１０ａからＰ偏光が出射され、光源１０ｂからＳ偏光が出射されるものとする。

図４に戻り、コリメートレンズ１１ａは、光源１０ａから出射された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光とする。なお、以下では、光源１０ａから出射された光束を光束ＬＢａともいう。

コリメートレンズ１１ｂは、光源１０ｂから出射された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光とする。なお、以下では、光源１０ｂから出射された光束を光束ＬＢｂともいう。

光源ユニットＬＵ２は、一例として図６に示されるように、２つの光源（１０ｃ、１０ｄ）、及び２つのコリメートレンズ（１１ｃ、１１ｄ）を有している。

光源１０ｃ及び光源１０ｄは、いずれも同等の半導体レーザを有する光源である。そして、光源１０ｃ及び光源１０ｄは、一例として図７に示されるように、それらの半導体レーザから出射される光束の偏光方向が互いに直交するように回路基板上に配置されている。すなわち、２つの光源のうちの一方の光源は他方の光源に対して直交する姿勢で配置されている。ここでは、光源１０ｃからＳ偏光が出射され、光源１０ｄからＰ偏光が出射されるものとする。

図６に戻り、コリメートレンズ１１ｃは、光源１０ｃから出射された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光とする。なお、以下では、光源１０ｃから出射された光束を光束ＬＢｃともいう。

コリメートレンズ１１ｄは、光源１０ｄから出射された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光とする。なお、以下では、光源１０ｄから出射された光束を光束ＬＢｄともいう。

図２に戻り、シリンドリカルレンズ１２_１は、光源ユニットＬＵ１からの各光束（ＬＢａ、ＬＢｂ）を、ポリゴンミラー１４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

シリンドリカルレンズ１２_２は、光源ユニットＬＵ２からの各光束（ＬＢｃ、ＬＢｄ）を、ポリゴンミラー１４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

ポリゴンミラー１４は、一例として４面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。このポリゴンミラー１４は、Ｚ軸方向に平行な軸回りに等速回転し、各シリンドリカルレンズからの光束をＸＹ平面に平行な面内で等角速度的に偏向する。

ここでは、シリンドリカルレンズ１２_１からの光束はポリゴンミラー１４の−Ｘ側に偏向され、シリンドリカルレンズ１２_２からの光束はポリゴンミラー１４の＋Ｘ側に偏向される。なお、ポリゴンミラー１４の偏向反射面で偏向された光束が経時的に形成する光線束面は、「偏向面」と呼ばれている（特開平１１−２０２２５２参照）。ここでは、偏向面はＸＹ面に平行である。

ｆθレンズ１５_１は、ポリゴンミラー１４の−Ｘ側であって、ポリゴンミラー１４で偏向されたシリンドリカルレンズ１２_１からの光束の光路上に配置されている。

偏光分離デバイス１６_１は、一例として図８に示されるように、ビームスプリッタ１６_１０、及び２つの偏光子（１６_１１、１６_１２）を有している。

ビームスプリッタ１６_１０は、ｆθレンズ１５_１の−Ｘ側であって、ｆθレンズ１５_１を介した光束（光束ＬＢａと光束ＬＢｂ）の光路上に配置されている。このビームスプリッタ１６_１０は、入射する光束を、その偏光方向を維持した状態で、一部を透過させ、残りを反射する。

ビームスプリッタ１６_１０は、一例として図９に示されるように、Ｙ軸方向を長手方向とする板状のビームスプリッタであり、ガラス板あるいは透明樹脂板等の透明な基板の＋Ｘ側の面にビーム分離面が形成されている。このビーム分離面は、互いに異なる屈折率を有する少なくとも２種類の誘電体膜が積層されている面、すなわち、いわゆる誘電体多層膜面である。ここでは、ＴａＯとＳｉＯとが交互に積層されている。

また、基板の−Ｘ側の面（ビーム分離面と反対側の面、裏面）には、反射防止膜がコーティングされている。これにより、ビーム分離面を透過した光束の一部が基板の−Ｘ側の面で反射し、不要な反射光となるのを抑制できる。

ビームスプリッタ１６_１０は、ビーム分離面が偏向面に対して４５°傾斜した状態で配置されている。

ビームスプリッタ１６_１０に入射する光束ＬＢａが、図１０に示されている。この光束ＬＢａは、偏向角によらずＺ軸と電界ベクトルが平行な直線偏光である。光束ＬＢａの入射面は、主光線がＸ軸と平行な場合、すなわち偏向角が０°の場合はＺ軸に平行であるが、偏向角の絶対値が大きくなるにつれて、Ｚ軸に対して傾斜するようになる。

入射面と平行な偏光成分はＰ偏光成分、これと直交する偏光成分はＳ偏光成分である。そこで、ビームスプリッタ１６_１０に入射する光束ＬＢａは、偏向角が０°のときはＰ偏光成分のみであるが、偏向角の絶対値が大きくなるにつれて、Ｐ偏光成分が減少し、Ｓ偏光成分が増加する。

ところで、ビームスプリッタ１６_１０への光束の入射角は、偏向角が０°のときに４５．０°、偏向角が＋４０°及び−４０°のときに５７．２°である。そこで、例えば、感光体ドラムの表面を光走査をする際の偏向角が±４０°の範囲内にある場合には、偏光分離デバイス１６_１における有効入射角範囲は４５．０°〜５７．２°である。

また、偏光方向がＺ軸と平行であるとき、入射面と偏光方向とのなす角は、偏向角が０°のときに０°、偏向角が＋４０°のときに３２．７°である。一方、偏光方向がＺ軸に垂直であるとき、入射面と偏光方向とのなす角は、偏向角が０°のときに９０°、偏向角が＋４０°のときに５７．２°である。

以下では、便宜上、偏光方向がＺ軸と平行な光束を光束Ａといい、この偏光方向が入射面となす角をθ１とする。また、偏光方向がＺ軸と垂直な光束を光束Ｂといい、この偏光方向が入射面となす角をθ２とする。

ここで、ビームスプリッタの透過率とビームスプリッタを透過した光における電界ベクトルの方向との関係、及びビームスプリッタの反射率とビームスプリッタで反射された光における電界ベクトルの方向との関係について述べる。なお、ビーム分離面でのＰ偏光成分の透過率をＴｐ、Ｐ偏光成分の反射率をＲｐ、Ｓ偏光成分の透過率をＴｓ、Ｓ偏光成分の反射率をＲｓとする。また、ここでは、光学的位相差については考慮しない。

（１）ＴｐとＴｓが等しい場合：

この場合は、ビームスプリッタに入射した光束は、ビームスプリッタを透過する際に、電界ベクトルの方向は変化しない。そこで、例えば、ビームスプリッタに光束Ａが入射すると、ビームスプリッタを透過した光束は、Ｚ軸方向に電界ベクトルを有する直線偏光である。

（２）ＴｐとＴｓが異なる場合：
この場合は、ビームスプリッタに入射した光束は、ビームスプリッタを透過する際に、電界ベクトルの方向が回転する。極端な例として、Ｔｓが０の場合、ビームスプリッタを透過した光束は、Ｐ偏光成分のみとなる。

（３）ＲｐとＲｓが等しい場合：

この場合は、ビームスプリッタに入射した光束は、ビームスプリッタで反射される際に、電界ベクトルの方向は変化しない。

（４）ＲｐとＲｓが異なる場合：
この場合は、ビームスプリッタに入射した光束は、ビームスプリッタで反射される際に、電界ベクトルの方向が回転する。

ところで、実際のビームスプリッタでは、Ｔｐ＝Ｔｓ、Ｒｐ＝Ｒｓの関係がすべての入射角で成立することは困難である。

本実施形態では、ビーム分離面が偏向面に対して４５°傾斜している。この場合、θ１は０°から４５°までの値を、θ２は９０°から４５°までの値をとりうる。偏向角０°でθ１は０°、θ２は９０°である。偏向角９０°はありえないが、これに近い条件ではθ１、θ２とも４５°に近づく。

図１１には、ビームスプリッタ１６_１０におけるＴｓ及びＴｐとθ１との関係について計算した結果が示されている。そして、ＴｓとＴｐの差の絶対値｜Ｔｓ−Ｔｐ｜は、図１２に示されるように、θ１が４５°に近いほど値が小さくなっている。このような、ビーム分離面の透過率の特性は、誘電体多層膜の膜厚及び屈折率を調整することで、実現することができる。

図１３には、ビームスプリッタ１６_１０におけるＲｓ及びＲｐとθ２との関係について計算した結果が示されている。そして、ＲｓとＲｐの差の絶対値｜Ｒｓ−Ｒｐ｜は、図１４に示されるように、θ１が４５°に近いほど値が小さくなっている。このような、ビーム分離面の反射率の特性は、誘電体多層膜の膜厚や屈折率を調整することで、実現することができる。

なお、図１５に示されるように、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜がθ１に対して変化せず、また、図１６に示されるように、｜Ｒｓ−Ｒｐ｜がθ２に対して変化しない従来のビームスプリッタ（ビームスプリッタＡという）を比較例とする。

図１７には、ビームスプリッタ１６_１０（実施例）及びビームスプリッタＡ（比較例）について、それぞれ反射光におけるゴースト光の比率（％）とθ１との関係について計算した結果が示されている。この計算では、ビームスプリッタで反射された光束の進行方向に、光束Ａを遮光し、光束Ｂを透過させる偏光子が配置され、光束Ｂが信号光となる構成を想定している。この場合、偏光子からの光束Ａの漏れ光がゴースト光となる。なお、Ｐ偏光とＳ偏光の光学的位相差は０としている。さらに、ビームスプリッタでの光吸収、及び基板の裏面での反射は考慮していない。

これによると、ビームスプリッタＡでは、θ１が大きくなるにつれて、ゴースト光の比率は単調に増加している。一方、ビームスプリッタ１６_１０では、ゴースト光の比率は、θ１が３０°をこえた付近から小さくなり、ゴースト光の発生が抑制されていることがわかる。

図１８は、図１７における横軸をθ１から偏向角に変換したものである。実際の光走査装置では、偏向角の範囲は−４０°〜＋４０°程度が一般的である。これによると、ビームスプリッタ１６_１０では、偏向角が大きい高偏向角側でのゴースト光の発生が、ビームスプリッタＡよりも大幅に抑えられているのが確認できる。

図１９には、ビームスプリッタ１６_１０（実施例）及びビームスプリッタＡ（比較例）について、それぞれ透過光におけるゴースト光の比率（％）とθ２との関係について計算した結果が示されている。この計算では、ビームスプリッタを透過した光束の進行方向に、光束Ｂを遮光し、光束Ａを透過させる偏光子が配置され、光束Ａが信号光となる構成を想定している。この場合、偏光子からの光束Ｂの漏れ光がゴースト光となる。なお、Ｐ偏光とＳ偏光の光学的位相差は０としている。さらに、ビームスプリッタでの光吸収、基板の裏面での反射は考慮していない。

これによると、ビームスプリッタＡでは、θ２が大きくなるにつれて、ゴースト光の比率は単調に増加している。一方、ビームスプリッタ１６_１０では、ゴースト光の比率は、θ２が３０°をこえた付近から小さくなり、ゴースト光の発生が抑制されていることがわかる。

図２０は、図１９における横軸をθ２から偏向角に変換したものである。これによると、ビームスプリッタ１６_１０では、偏向角が大きい高偏向角側でのゴースト光の発生が、ビームスプリッタＡよりも大幅に抑えられているのが確認できる。

上記比較例において、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜または｜Ｒｓ−Ｒｐ｜が、それぞれθ１、θ２に対して変化しないにもかかわらず、ゴースト光がθ１、θ２に対して変化するのは、ビーム分離面に入射するＰ偏光成分とＳ偏光成分の強度比がθ１、θ２に対応して変化するためである。例えば、光束Ａが、θ１が限りなく０°に近くθ２が限りなく９０°に近い状態で入射するとき、透過光はほぼＰ偏光成分のみでＳ偏光成分はほとんど含まれない。従って、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜または｜Ｒｓ−Ｒｐ｜の大きさにかかわらず偏光回転量はきわめて小さい。一方、θ１、θ２が４５°に近い条件では、射出光のＰ偏光成分とＳ偏光成分の強度比は１：１に近く、ＴｓとＴｐの差またはＲｓとＲｐの差が偏光回転量に影響しやすくなる。そのためゴースト光も発生しやすくなる。

上記計算では、ビームスプリッタから出力される光束に含まれるＳ偏光成分とＰ偏光成分との間の光学的位相差が０としたが、次に、ビームスプリッタから出力される光束に含まれるＳ偏光成分とＰ偏光成分との間に光学的位相差が存在する場合について説明する。

（Ａ）ビームスプリッタで反射された光束に含まれるＳ偏光成分とＰ偏光成分との間に光学的位相差δ（ｒｓ，ｒｐ）がある場合：

この場合に、直線偏光の光束がビームスプリッタに入射し、ビームスプリッタで反射されると、その反射された光束は楕円偏光となる。極端な例として光学的位相差の大きさが波長の１／４であり、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分の強度が等しい場合は円偏光となる。

ここでは、ビームスプリッタで反射された光束に含まれる光束Ａは、遮光する必要があるが、楕円偏光になっていると、遮光できない成分が含まれることとなり、それがゴースト光となる。そこで、光学的位相差についても制御する必要がある。

なお、ここでも、ビーム分離面が偏向面に対して４５°傾斜しているものとする。

図２１には、ビームスプリッタ１６_１０について、｜δ（ｒｓ，ｒｐ）｜とθ１との関係について計算した結果が示されている。θ１が４５°に近いほど｜δ（ｒｓ，ｒｐ）｜が小さくなっている。この光学的位相差の特性は、誘電体多層膜の膜厚及び屈折率を調整することで、実現することができる。

なお、図２２に示されるように、｜δ（ｒｓ，ｒｐ）｜がθ１に対して変化しない従来のビームスプリッタ（ビームスプリッタＢという）を比較例とする。

図２３には、ビームスプリッタ１６_１０（実施例）及びビームスプリッタＢ（比較例）について、それぞれ反射光におけるゴースト光の比率（％）とθ１との関係について計算した結果が示されている。この計算では、ビームスプリッタで反射された光束の進行方向に、光束Ａを遮光し、光束Ｂを透過させる偏光子が配置され、光束Ｂが信号光となる構成を想定している。この場合、偏光子からの光束Ａの漏れ光がゴースト光となる。また、Ｔｓ、Ｔｐ、Ｒｓ及びＲｐは、全て５０％としている。さらにビームスプリッタでの光吸収、基板の裏面での反射は考慮していない。

これによると、ビームスプリッタＢでは、θ１が大きくなるにつれて、ゴースト光の比率は単調に増加している。一方、ビームスプリッタ１６_１０では、ゴースト光の比率は、θ１が２０°をこえた付近から小さくなり、θ１が約２２°以上では、ビームスプリッタＢよりもゴースト光発生が抑制されていることがわかる。

図２４は、図２３における横軸をθ１から偏向角に変換したものである。ビームスプリッタ１６_１０では、偏向角が大きい高偏向角側でのゴースト光の発生が、ビームスプリッタＢよりも大幅に抑えられているのが確認できる。

（Ｂ）ビームスプリッタを透過した光束に含まれるＳ偏光成分とＰ偏光成分との間に光学的位相差δ（ｔｓ，ｔｐ）がある場合：

この場合に、直線偏光の光束がビームスプリッタに入射し、ビームスプリッタを透過すると、その透過した光束は楕円偏光となる。

ここでは、ビームスプリッタを透過した光束に含まれる光束Ｂは、遮光する必要があるが、楕円偏光になっていると、遮光できない成分が含まれることとなり、それがゴースト光となる。そこで、光学的位相差についても制御する必要がある。

なお、ここでも、ビーム分離面が偏向面に対して４５°傾斜しているものとする。

図２５には、ビームスプリッタ１６_１０について、｜δ（ｔｓ，ｔｐ）｜とθ２との関係について計算した結果が示されている。θ２が４５°に近いほど光学的位相差の大きさが小さくなっている。この光学的位相差の特性は、誘電体多層膜の膜厚及び屈折率を調整することで、実現することができる。

なお、図２６に示されるように、｜δ（ｔｓ，ｔｐ）｜がθ２に対して変化しない従来のビームスプリッタ（ビームスプリッタＣという）を比較例とする。

図２７には、ビームスプリッタ１６_１０（実施例）及びビームスプリッタＣ（比較例）について、それぞれ透過光におけるゴースト光の比率（％）とθ２との関係について計算した結果が示されている。この計算では、ビームスプリッタを透過した光束の進行方向に、光束Ｂを遮光し、光束Ａを透過させる偏光子が配置され、光束Ａが信号光となる構成を想定している。この場合、偏光子からの光束Ｂの漏れ光がゴースト光となる。また、Ｔｓ、Ｔｐ、Ｒｓ及びＲｐは、全て５０％としている。さらにビームスプリッタでの光吸収、基板の裏面での反射は考慮していない。

これによると、ビームスプリッタＣでは、θ２が大きくなるにつれて、ゴースト光の比率は単調に増加している。一方、ビームスプリッタ１６_１０では、ゴースト光の比率は、θ２が２０°をこえた付近から小さくなり、θ２が約２２°以上では、ビームスプリッタＣよりもゴースト光発生が抑制されていることがわかる。

図２８は、図２７における横軸をθ２から偏向角に変換したものである。これによると、ビームスプリッタ１６_１０では、偏向角が大きい高偏向角側でのゴースト光の発生が、ビームスプリッタＣよりも大幅に抑えられているのが確認できる。

実用的な観点からは、感光体の露光を想定した場合、ゴースト光の比率は１％以下が基準となる。ビームスプリッタ１６_１０では、図２４及び図２８から明らかなように、走査光学装置における偏向角をほぼカバーする範囲（−４０°〜＋４０°）で上記基準を満足している。

上記比較例において、δ（ｒｓ，ｒｐ）またはδ（ｔｓ，ｔｐ）が、それぞれθ１、θ２に対して変化しないにもかかわらず、ゴースト光がθ１、θ２に対して変化するのは、ビーム分離面に入射するＰ偏光成分とＳ偏光成分の強度比がθ１、θ２に対応して変化するためである。例えば、光束Ａが、θ１が限りなく０°に近くθ２が限りなく９０°に近い状態で入射するとき、透過光はほぼＰ偏光成分のみでＳ偏光成分はほとんど含まれない。従って、δ（ｒｓ，ｒｐ）またはδ（ｔｓ，ｔｐ）の大きさにかかわらず楕円率はきわめて小さい。一方、θ１、θ２が４５°に近い条件では、射出光のＰ偏光成分とＳ偏光成分の強度比は１：１に近く、δ（ｒｓ，ｒｐ）またはδ（ｔｓ，ｔｐ）が楕円偏光化に大きく影響する。そのためゴースト光が発生しやすくなる。

ここまでの解析では、θ１、θ２が４５°のときに｜Ｔｓ−Ｔｐ｜、｜Ｒｓ−Ｒｐ｜、｜δ（ｔｓ，ｔｐ）｜及び｜δ（ｒｓ，ｒｐ）｜が最小値をとる場合についてシミュレーション結果を述べた。しかしながら、これらの最小値は、有効入射角範囲に対応して適宜変更すべきである。その場合でもθ１、θ２が４５°に最も近くなる条件で最小値をとるように設計するのが望ましい。

例えば、前述のとおり実際の光走査装置では、偏向角の範囲は−４０°〜＋４０°が一般的であり、入射角に直すと、４５°から５７．２°である。この場合θ１は、入射角が４５°のときに０°、入射角が＋５７．２°のときに３２．７°である。一方、θ２は、入射角が４５°のときに９０°、入射角が５７．２°のときに５７．３°である。そこでθ１＝３２．７°、θ２＝５７．３°のときに、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜、｜Ｒｓ−Ｒｐ｜、｜δ（ｔｓ，ｔｐ）｜及び｜δ（ｒｓ，ｒｐ）｜が最小値をとるように設計するのが好適である。

θ１については、０°から３２．７°に変化するにつれ、θ２については９０°から５７．３°に変化するにつれ、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜、｜Ｒｓ−Ｒｐ｜、｜δ（ｔｓ，ｔｐ）｜及び｜δ（ｒｓ，ｒｐ）｜が小さくなるよう設計することがゴースト光を抑える上で効果的である。実用的にはこのように単調減少せずとも、傾向として小さくなるよう設計すれば十分な場合もある。

図２９には、｜δ（ｒｓ，ｒｐ）｜とθ１との関係についての変形例が示されている。この変形例は、破線で示される上記図２１の場合と異なり、位相差はθ１に対して単調減少していない。この光学的位相差の特性は、誘電体多層膜の膜厚及び屈折率を調整することで、実現することができる。

図３０には、図２９の変形例に対応して、反射光におけるゴースト光の比率（％）とθ１との関係について計算した結果が示されている。この計算では、ビームスプリッタで反射された光束の進行方向に、光束Ａを遮光し、光束Ｂを透過させる偏光子が配置され、光束Ｂが信号光となる構成を想定している。この場合、偏光子からの光束Ａの漏れ光がゴースト光となる。また、Ｔｓ、Ｔｐ、Ｒｓ及びＲｐは、全て５０％としている。さらにビームスプリッタでの光吸収、基板の裏面での反射は考慮していない。上記図２３における実施例が破線で示されている。

この場合、ゴースト光比率は、上記実施例と比較すると、θ１が０〜１０°の範囲ではほとんど違いはなく、４０〜４５°の範囲では違いがあるものの、もともとの位相差が十分小さいため問題になるほどのゴースト光とはなっていない。

図３１は、図３０における横軸をθ１から偏向角に変換したものである。このように、特にθ１が０°に近い範囲、あるいは十分｜Ｔｓ−Ｔｐ｜、｜Ｒｓ−Ｒｐ｜、｜δ（ｔｓ，ｔｐ）｜及び｜δ（ｒｓ，ｒｐ）｜が小さい範囲であれば、実用的には位相差が単調減少せずとも、傾向として小さくなるように設計すれば十分な場合もある。その場合でも少なくとも、有効入射角範囲内で、前記角度θ１及び角度θ２が４５°または４５°に最も近い場合の｜Ｔｓ−Ｔｐ｜及び｜Ｒｓ−Ｒｐ｜の少なくとも一方の値が、４５°から最も遠い場合の値より小さいことが必要である。

ここまでは、ビームスプリッタ１６_１０のビーム分離面が偏向面に対して４５°傾斜した状態で配置されている場合について解析した。実際にはレイアウト上の都合から４５°以外に配置する場合もありうる。たとえばビーム分離面を、偏向面に対して６０°傾斜した状態で配置した場合、偏向角範囲を同様に−４０°〜＋４０°とすると、入射角は３０°から４８．４°である。この場合θ１は、入射角が３０°のときに０°、入射角が＋４８．４°のときに４８．１°である。一方θ２は、入射角が３０°のときに９０°、入射角が４８．４°のときに４１．９°である（図３２参照）。

そこで、θ１＝θ２＝４５°のときに、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜、｜Ｒｓ−Ｒｐ｜、｜δ（ｔｓ，ｔｐ）｜及び｜δ（ｒｓ，ｒｐ）｜が最小値をとるように設計するのが好適である。θ１＝４５°のゴースト光比率は、図３３の実線上の点Ｐ２に示される。また、図３３では、Ｐ１位置がθ１＝０°、Ｐ３位置がθ１＝４８．１°のゴースト光比率である。Ｐ２位置でのゴースト光が、Ｐ１位置以外では最も小さいことが確認できる。図３３には、破線にて図２２の位相差を用いた比較例を同時に示している。

図３４は、図３３における横軸をθ１から偏向角に変換したものである。

同様にビーム分離面を、偏向面に対して３０°傾斜した状態で配置した場合を考える。この場合、偏向角範囲を−４０°〜＋４０°とすると、入射角は６０°から６７．５°である。この場合θ１は、入射角が６０°のときに０°、入射角が＋６７．５°のときに２０．４°である。一方θ２は、入射角が６０°のときに９０°、入射角が６７．５°のときに６９．６°である（図３５参照）。

そこで、θ１＝２０．４°、θ２＝６９．６°のときに、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜、｜Ｒｓ−Ｒｐ｜、｜δ（ｔｓ，ｔｐ）｜及び｜δ（ｒｓ，ｒｐ）｜が最小値をとるように設計するのが好適である。θ１＝２０．４°のゴースト光比率は、図３６の実線上の点Ｐ２に示される。また、図３６では、Ｐ１位置がθ１＝０°のゴースト光比率である。Ｐ２位置でのゴースト光が、Ｐ１位置以外では最も小さいことが確認できる。図３６には、破線にて図２２の位相差を用いた比較例を同時に示している。

図３７は、図３６における横軸をθ１から偏向角に変換したものである。

図８に戻り、偏光子１６_１１は、ビームスプリッタ１６_１０の−Ｘ側であって、ビームスプリッタ１６_１０を透過した光束の光路上に配置されている。偏光子１６_１２は、ビームスプリッタ１６_１０の−Ｚ側であって、ビームスプリッタ１６_１０で反射された光束の光路上に配置されている。

各偏光子として、ヨウ素あるいは二色性染料で染色された膜を、一軸方向に延伸して得られる一般的な偏光フィルムを使用することができる。ここでは、偏光子１６_１１は、一例として図３８に示されるように、偏光フィルム１６_１１ａが、ガラス板等の２枚の透明基板（１６_１１ｂ、１６_１１ｃ）で両側から挟み込まれた構造をしている。この場合は、波面収差特性を格段に向上させることができる。なお、より高い消光比が必要なときには、各偏光子として、ワイヤーグリッド偏光子、及び金属分散型偏光フィルム等を用いても良い。そして、偏光子１６_１２は、偏光子１６_１１と同様な構造をしている。

偏光子１６_１１は、その透過軸方向がＺ軸に平行となるように配置されている。そこで、一例として図３９に示されるように、ビームスプリッタ１６_１０を透過した光束ＬＢａの大部分は、偏光子１６_１１を透過する。一方、ビームスプリッタ１６_１０を透過した光束ＬＢｂの大部分は、偏光子１６_１１で遮光される。従って、偏光子１６_１１は、ビームスプリッタ１６_１０を透過した光束から光束ＬＢａのみを選択的に透過させることができる。

偏光子１６_１２は、その透過軸方向がＹ軸に平行となるように配置されている。そこで、一例として図３９に示されるように、ビームスプリッタ１６_１０で反射された光束ＬＢｂの大部分は、偏光子１６_１２を透過する。一方、ビームスプリッタ１６_１０で反射された光束ＬＢａの大部分は、偏光子１６_１２で遮光される。従って、偏光子１６_１２は、ビームスプリッタ１６_１０で反射された光束から光束ＬＢｂのみを選択的に透過させることができる。

ところで、偏光分離デバイス１６_１は、偏光子からの反射光が多く発生するため、この反射光がノイズ光とならないようにすることが望ましい。ここでノイズ光とは、ゴースト光が所定の感光体ドラム以外の別の感光体ドラムに向かう光をさしていたのに対して、ゴースト光を含みさらに別の感光体ドラム以外の方向にも向かう光をも含んだ光のことをいう。

ノイズ光がもたらす不都合として、（１）光源に偏光分離デバイスからの反射光が到達し、光出力の不安定化を招く、（２）所定の受光部材（ここでは、感光体ドラム）以外の受光部材（ここでは、他の感光体ドラム）に、ゴースト光として光が漏れる、の２つがあげられる。（１）の対策として、偏光子から出射される有効光以外の光が光源に戻らないよう、偏光子を入射光に対して傾けて配置することが効果的である。また、（２）に対しては、偏光子から出射される有効光以外の光を遮光する遮光部材を設けるのが好ましい。

本実施形態では、一例として図４０に示されるように、偏光子１６_１１はＺ軸に対して角度α傾斜して配置され、偏光子１６_１２はＸ軸に対して角度β傾斜して配置されている。また偏光子１６_１１及び１６_１２からの反射光は、遮光部材７_１１及び遮光部材７_１２で吸収されるようになっている。

図３に戻り、偏光分離デバイス１６_１を透過した光束（ここでは、光束ＬＢａ）は、折り返しミラー１８ａ、アナモフィックレンズ１９ａ及び出射窓２１ａを介して感光体ドラム２０３０ａの表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー１４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ａの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ａ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ａでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ａの回転方向が、感光体ドラム２０３０ａでの「副走査方向」である。

このように、ｆθレンズ１５_１と偏光分離デバイス１６_１と折り返しミラー１８ａとアナモフィックレンズ１９ａは、「Ｋステーション」の走査光学系である。

一方、偏光分離デバイス１６_１で−Ｚ方向に反射された光束（ここでは、光束ＬＢｂ）は、反射ミラー１７_１で−Ｘ方向に反射された後、折り返しミラー１８ｂ_１、折り返しミラー１８ｂ_２、アナモフィックレンズ１９ｂ及び出射窓２１ｂを介して感光体ドラム２０３０ｂの表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー１４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｂの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ｂ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｂでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｂの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｂでの「副走査方向」である。

このように、ｆθレンズ１５_１と偏光分離デバイス１６_１と反射ミラー１７１と折り返しミラー１８ｂ_１と折り返しミラー１８ｂ_２とアナモフィックレンズ１９ｂは、「Ｃステーション」の走査光学系である。

すなわち、ｆθレンズ１５_１と偏光分離デバイス１６_１は、２つの画像形成ステーションで共有されている。

図２に戻り、ｆθレンズ１５_２は、ポリゴンミラー１４の＋Ｘ側であって、ポリゴンミラー１４で偏向されたシリンドリカルレンズ１２_２からの光束の光路上に配置されている。

偏光分離デバイス１６_２は、一例として図４１に示されるように、ビームスプリッタ１６_２０、及び２つの偏光子（１６_２１、１６_２２）を有している。

ビームスプリッタ１６_２０は、ｆθレンズ１５_２の＋Ｘ側であって、ｆθレンズ１５_２を介した光束（光束ＬＢｃと光束ＬＢｄ）の光路上に配置されている。このビームスプリッタ１６_２０は、上記ビームスプリッタ１６_１０と同様なビームスプリッタである。

偏光子１６_２１はビームスプリッタ１６_２０の＋Ｘ側であって、ビームスプリッタ１６_２０を透過した光束の光路上に配置されている。偏光子１６_２２はビームスプリッタ１６_２０の−Ｚ側であって、ビームスプリッタ１６_２０で反射された光束の光路上に配置されている。

偏光子１６_２１は、上記偏光子１６_１１と同様な偏光子であり、偏光子１６_２２は、上記偏光子１６_１２と同様な偏光子である。

そこで、偏光分離デバイス１６_２を透過する光束は、そのほとんどが光束ＬＢｄであり、偏光分離デバイス１６_２で反射される光束は、そのほとんどが光束ＬＢｃである。

図３に戻り、偏光分離デバイス１６_２で−Ｚ方向に反射された光束（ここでは、光束ＬＢｃ）は、反射ミラー１７_２で＋Ｘ方向に反射された後、折り返しミラー１８ｃ_１、折り返しミラー１８ｃ_２、アナモフィックレンズ１９ｃ及び出射窓２１ｃを介して感光体ドラム２０３０ｃの表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー１４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｃの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ｃ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｃでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｃの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｃでの「副走査方向」である。

このように、ｆθレンズ１５_２と偏光分離デバイス１６_２と反射ミラー１７_２と折り返しミラー１８ｃ_１と折り返しミラー１８ｃ_２とアナモフィックレンズ１９ｃは、「Ｍステーション」の走査光学系である。

一方、偏光分離デバイス１６_２を透過した光束（ここでは、光束ＬＢｄ）は、折り返しミラー１８ｄ、アナモフィックレンズ１９ｄ及び出射窓２１ｄを介して感光体ドラム２０３０ｄの表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー１４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｄの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ｄ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｄでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｄの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｄでの「副走査方向」である。

このように、ｆθレンズ１５_２と偏光分離デバイス１６_２と折り返しミラー１８ｄとアナモフィックレンズ１９ｄは、「Ｙステーション」の走査光学系である。

すなわち、ｆθレンズ１５_２と偏光分離デバイス１６_２は、２つの画像形成ステーションで共有されている。また、各折り返しミラーは、各画像形成ステーションでの光路長が互いに等しくなるように設けられている。

本実施形態では、ｆθレンズは、ポリゴンミラーと偏光分離デバイスの間に設けられている。そして、２つの光路が、Ｚ軸方向に関してほぼ重なっているため、ｆθレンズを２つのステーションで共用化することができる。

走査制御装置は、各光源に対応した光源制御回路を有している。そして、光源１０ａ及び光源１０ｂに対応した光源制御回路は、光源ユニットＬＵ１の回路基板上に実装されている。また、光源１０ｃ及び光源１０ｄに対応した光源制御回路は、光源ユニットＬＵ２の回路基板上に実装されている。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る偏光分離デバイス１６_１では、ビームスプリッタ１６_１０によって本発明のビームスプリッタが構成され、偏光子１６_１１によって本発明の第１の偏光子が構成され、偏光子１６_１２によって本発明の第２の偏光子が構成されている。また、偏光分離デバイス１６_２では、ビームスプリッタ１６_２０によって本発明のビームスプリッタが構成され、偏光子１６_２１によって本発明の第１の偏光子が構成され、偏光子１６_２２によって本発明の第２の偏光子が構成されている。

そして、偏光分離デバイス１６_１では、光束ＬＢａが第１光束であり、光束ＬＢｂが第２光束である。また、偏光分離デバイス１６_２では、光束ＬＢｄが第１光束であり、光束ＬＢｃが第２光束である。

以上説明したように、本実施形態に係る偏光分離デバイス１６_１によると、光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂがそれぞれ入射角を変化させながら入射するビーム分離面を有するビームスプリッタ１６_１０と、ビームスプリッタ１６_１０を透過した光束の光路上に配置され、光束ＬＢａを透過させる偏光子１６_１１と、ビームスプリッタ１６_１０で反射された光束の光路上に配置され、光束ＬＢｂを透過させる偏光子１６_１２とを備えている。

そして、ビーム分離面に入射する際の光束ＬＢａの入射面と光束ＬＢａの偏光方向とのなす角度θ_１（０≦θ_１≦９０）、及びビーム分離面に入射する際の光束ＬＢｂの入射面と光束ＬＢｂの偏光方向とのなす角度θ_２（０≦θ_２≦９０）が、４５°に近いほど、ビーム分離面は、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜及び｜Ｒｓ−Ｒｐ｜が小さい分離特性を有している。

また、ビーム分離面は、角度θ_１及び角度θ_２が４５°に近いほど、｜δ（ｔｓ，ｔｐ）｜及び｜δ（ｒｓ，ｒｐ）｜が小さい分離特性を有している。

この場合には、光束ＬＢａと光束ＬＢｂの分離特性を従来よりも向上させることができる。

また、本実施形態に係る偏光分離デバイス１６_２によると、光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄがそれぞれ入射角を変化させながら入射するビーム分離面を有するビームスプリッタ１６_２０と、ビームスプリッタ１６_２０を透過した光束の光路上に配置され、光束ＬＢｄを透過させる偏光子１６_２１と、ビームスプリッタ１６_２０で反射された光束の光路上に配置され、光束ＬＢｃを透過させる偏光子１６_２２とを備えている。

そして、ビーム分離面に入射する際の光束ＬＢｄの入射面と光束ＬＢｄの偏光方向とのなす角度θ_１（０≦θ_１≦９０）、及びビーム分離面に入射する際の光束ＬＢｃの入射面と光束ＬＢｃの偏光方向とのなす角度θ_２（０≦θ_２≦９０）が、４５°に近いほど、ビーム分離面は、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜及び｜Ｒｓ−Ｒｐ｜が小さい分離特性を有している。

また、ビーム分離面は、角度θ_１及び角度θ_２が４５°に近いほど、｜δ（ｔｓ，ｔｐ）｜及び｜δ（ｒｓ，ｒｐ）｜が小さい分離特性を有している。

この場合には、光束ＬＢｃと光束ＬＢｄの分離特性を従来よりも向上させることができる。

また、各ビームスプリッタ（１６_１０、１６_２０）は、いずれも、透明な基板を有し、ビーム分離面は、透明な基板の一側の面で、互いに異なる屈折率を有する少なくとも２種類の誘電体膜が積層されている面である。そして、透明な基板の他側の面には、反射防止膜がコーティングされている。

また、偏光子１６_１１は、透過軸方向がＺ軸方向となるように配置され、偏光子１６_１２は、透過軸方向がＹ軸方向となるように配置されている。これにより、偏光子１６_１１での透過率が最大となる直線偏光に対して、偏光子１６_１２での透過率は最小となる。

同様に、偏光子１６_２１は、透過軸方向がＺ軸方向となるように配置され、偏光子１６_２２は、透過軸方向がＹ軸方向となるように配置されている。これにより、偏光子１６_２１での透過率が最大となる直線偏光に対して、偏光子１６_２２での透過率は最小となる。

さらに、各偏光子は、偏光フィルムが２枚の透明基板（１６_１１ｂ、１６_１１ｃ）で両側から挟み込まれた構造をしている。

そして、本実施形態に係る光走査装置２０１０によると、互いに偏光方向が異なる２つの光束を出力する光源ユニット（ＬＵ１、ＬＵ２）と、光源ユニットからの各光束を偏向面内で等角速度的に偏向するポリゴンミラー１４と、偏光分離デバイス（１６_１、１６_２）を含み、ポリゴンミラー１４で偏向された各光束を偏光分離デバイスで分離し、対応する感光体ドラムの表面に個別に集光する走査光学系とを備えている。

この場合は、各偏光分離デバイスにおいて、互いに偏光方向が異なる２つの光束の分離特性が従来よりも向上しているため、ゴースト光の発生を従来よりも低減することができる。そこで、高コスト化及び大型化を招くことなく、ゴースト光の発生を安定的に抑制することが可能である。

また、ｆθレンズと偏光分離デバイスは、２つの画像形成ステーションで共有されているため、小型化を図ることができる。

また、各光源ユニットでは、２つの光源のうちの一方の光源が他方の光源に対して直交する姿勢で配置されているため、偏光の直交状態を得るための光学素子が不要となり低コスト化を図ることができる。

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、高品質の画像を描画することが可能となる。

なお、上記実施形態において、各光源ユニットでは、互いに直交する２つの光源を設ける代わりに、１つの光源を設け、該光源の偏光方向を時間的に切り換えても良い。この場合、光源からポリゴンミラー１４にいたる光路上に、λ／２の光学的位相差をアクティブに発生させる液晶等を含む光学素子を設けると良い。これにより、光源の個数が減少し、小型化及び低コスト化を図ることができる。

また、上記実施形態では、ビーム分離面が誘電体多層膜で構成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い。例えば、ビーム分離面がワイヤーグリッドで構成されても良い。但し、優れた波面収差特性を必要とする場合には、上記実施形態のように誘電体多層膜で構成するのが好ましい。

また、上記実施形態では、偏光分離デバイスのビームスプリッタが板状の場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、偏光分離デバイスのビームスプリッタが、断面形状が直角二等辺三角形である三角柱状の２つの透明な部材でビーム分離面を挟み込んだキュービック構造であっても良い。但し、上記実施形態のように、基板の片面にビーム分離面を形成した構造のほうが、簡単な工程で製造できる点で有利である。

また、上記実施形態において、偏光分離デバイスのビームスプリッタでの透過光の強度と反射光の強度の差、すなわち｜Ｔｓ＋Ｔｐ｜と｜Ｒｓ＋Ｒｐ｜の差についても小さいことが好ましい。これにより、感光体ドラム間での光量補正が容易あるいは不要となる。

また、上記実施形態において、偏光分離デバイスを構成する偏光子を出射窓に取り付けても良い。これにより、出射窓に取り付けられる前記透明部材が不要となり、部品点数を減らすことができる。また、光源から出射され感光体ドラムに向かう光束の光路上に介在する光学素子の数を減らすことができる。さらに、走査光学系内に偏光子が配置される領域を確保する必要がなくなる。

また、上記実施形態において、偏光分離デバイスを構成する偏光子をアナモフィックレンズと一体化させても良い。この場合には、アナモフィックレンズの平面部分に偏光子を設けるのが好ましい。

また、上記実施形態では、偏光分離デバイスを構成するビームスプリッタと偏光子は、その間に他の光学素子を介在させずに配置する場合について説明したが、偏光状態を変化させることがなければ、ビームスプリッタと偏光子の間に他の光学素子を介在させても良い。

また、上記実施形態において、一例として図４２に示されるように、ポリゴンミラー１４とｆθレンズとの間に偏光分離デバイスを配置しても良い。但し、光束ＬＢａ用のｆθレンズ１５ａと、光束ＬＢｂ用のｆθレンズ１５ｂと、光束ＬＢｃ用のｆθレンズ１５ｃと、光束ＬＢｄ用のｆθレンズ１５ｄが必要となる。この場合には、各ｆθレンズを光束の偏光状態、光路長、結像位置、走査長に適したレンズ形状とすることができる。

また、上記実施形態では、角度θ_１及び角度θ_２が４５°に近いほど、ビーム分離面が、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜及び｜Ｒｓ−Ｒｐ｜が小さい分離特性を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。ビーム分離面が、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜及び｜Ｒｓ−Ｒｐ｜の少なくとも一方が小さい分離特性を有していれば良い。

また、上記実施形態では、角度θ_１及び角度θ_２が４５°に近いほど、ビーム分離面が、｜δ（ｔｓ，ｔｐ）｜及び｜δ（ｒｓ，ｒｐ）｜が小さい分離特性を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。ビーム分離面が、｜δ（ｔｓ，ｔｐ）｜及び｜δ（ｒｓ，ｒｐ）｜の少なくとも一方が小さい分離特性を有していれば良い。

また、上記実施形態では、各光源が１つの発光部を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、各光源が複数の半導体レーザを有しても良い。また、各光源が複数の発光部を持つ半導体レーザアレイを有しても良い。

また、上記実施形態では、画像形成装置として４つの感光体ドラムを有するカラープリンタ２０００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、２つの感光体ドラムを有するプリンタであっても良い。この場合には、１つの光源ユニットが用いられることとなる。

以上説明したように、本発明の偏光分離デバイスによれば、互いに偏光方向が直交する光束の分離特性を従来よりも向上させるのに適している。また、本発明の光走査装置によれば、高コスト化及び大型化を招くことなく、ゴースト光の発生を安定して抑制するのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高コスト化を招くことなく、小型で、高品質の画像を形成するのに適している。

１０ａ〜１０ｄ…光源、１４…ポリゴンミラー（偏向器）、１５_１，１５_２…ｆθレンズ（走査光学系の一部）、１６_１，１６_２…偏光分離デバイス、１６_１０，１６_２０…ビームスプリッタ、１６_１１，１６_１２，１６_２１，１６_２２…偏光子、１７_１，１７_２…反射ミラー（走査光学系の一部）、１８ａ，１８ｂ_１，１８ｂ_２，１８ｃ_１，１８ｃ_２，１８ｄ…折り返しミラー（走査光学系の一部）、１９ａ〜１９ｄ…アナモフィックレンズ（走査光学系の一部）、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２０１０…光走査装置、ＬＵ１…光源ユニット、ＬＵ２…光源ユニット。

特開昭６０−３２０１９号公報 特開平７−１４４４３４号公報 特開２００７−２７９６７０号公報

Claims (14)

1. 互いに偏光方向が直交する第１光束及び第２光束が含まれる光束が偏向器により偏向走査されることにより入射角を変化させながら入射する、ビーム分離面を有するビームスプリッタと；
   前記ビームスプリッタを透過した光束の光路上に配置され、前記第１光束を透過させる第１の偏光子と；
   前記ビームスプリッタで反射された光束の光路上に配置され、前記第２光束を透過させる第２の偏光子と；を備え、
   前記ビーム分離面に入射する際の前記第１光束の入射面と前記第１光束の偏光方向とのなす角度θ_１（０°≦θ_１≦９０°）、前記ビーム分離面に入射する際の前記第２光束の入射面と第２光束の偏光方向とのなす角度θ_２（０°≦θ_２≦９０°）、前記ビーム分離面におけるＰ偏光成分の透過率Ｔｐ及び反射率Ｒｐ、Ｓ偏光成分の透過率Ｔｓ及び反射率Ｒｓを用いて、
   入射角範囲内で、前記角度θ_１及び角度θ_２が４５°または４５°に最も近い場合の｜Ｔｓ−Ｔｐ｜及び｜Ｒｓ−Ｒｐ｜の少なくとも一方の値が、４５°から最も遠い場合の値より小さいことを特徴とする偏光分離デバイス。
2. 入射角範囲内で、前記角度θ１及び角度θ２が４５°に近づくにつれて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜及び｜Ｒｓ−Ｒｐ｜の少なくとも一方が小さくなることを特徴とする請求項１に記載の偏光分離デバイス。
3. 前記ビームスプリッタを透過した光束に含まれるＳ偏光成分とＰ偏光成分の光学的位相差δ（ｔｓ，ｔｐ）、及び前記ビームスプリッタで反射された光束に含まれるＳ偏光成分とＰ偏光成分の光学的位相差δ（ｒｓ，ｒｐ）を用いて、
   入射角範囲内で、前記角度θ_１及び角度θ_２が４５°または４５°に最も近い場合の｜δ（ｔｓ，ｔｐ）｜及び｜δ（ｒｓ，ｒｐ）｜の少なくとも一方の値が、４５°から最も遠い場合の値より小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の偏光分離デバイス。
4. 入射角範囲内で、前記角度θ_１及び角度θ_２が４５°に近づくにつれて、｜δ（ｔｓ，ｔｐ）｜及び｜δ（ｒｓ，ｒｐ）｜の少なくとも一方が小さくなることを特徴とする請求項３に記載の偏光分離デバイス。
5. 前記ビームスプリッタは、透明基板を有し、
   前記ビーム分離面は、前記透明基板の一側の面で、互いに異なる屈折率を有する少なくとも２種類の誘電体膜が積層されている面であ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偏光分離デバイス。
6. 前記透明基板の他側の面は、反射防止膜がコーティングされていることを特徴とする請求項５に記載の偏光分離デバイス。
7. 前記第１の偏光子及び前記第２の偏光子は、
   前記第１の偏光子での透過率が最大となる直線偏光に対して、前記第２の偏光子での透過率が最小となるように配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の偏光分離デバイス。
8. 前記第１の偏光子及び前記第２の偏光子は、偏光フィルムが一対の透明板で挟まれている構造であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の偏光分離デバイス。
9. 光束により複数の被走査面を走査する光走査装置であって、
   互いに偏光方向が異なる第１光束と第２光束を含む複数の光束を出力する光源ユニットと；
   前記光源ユニットからの複数の光束を偏向する偏向器と：
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の偏光分離デバイスを含み、前記偏向器で偏向された複数の光束を前記偏光分離デバイスで分離し、対応する被走査面上に個別に集光する走査光学系と；を備える光走査装置。
10. 前記偏光分離デバイスの第１の偏光子及び第２の偏光子は、その入射位置の法線方向が、入射角範囲内において入射光束が入射する方向と非平行であることを特徴とする請求項９に記載の光走査装置。
11. 前記偏光分離デバイスの第１の偏光子及び第２の偏光子から出射される有効光以外の光を遮光する遮光部材を更に備えることを特徴とする請求項９又は１０に記載の光走査装置。
12. 前記偏光分離デバイスの第１の偏光子及び第２の偏光子は、光学ハウジングの出射窓に取り付けられていることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載の光走査装置。
13. 前記光源ユニットは、２つの光源を有し、
    前記２つの光源のうちの一方の光源は他方の光源に対して直交する姿勢で配置されていることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項に記載の光走査装置。
14. 複数の像担持体と；
    前記複数の像担持体を光束により走査する少なくとも１つの請求項９〜１３のいずれか一項に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。