(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調駆動される光源と、多面の反射面を有する偏向手段と、前記偏向手段により偏向走査されたビームを被走査面に導く走査光学系を有する光走査装置において、
前記光源と前記偏向手段の間に光路切り換え手段を具備し、該光路切り換え手段では第１の光路と第２の光路に切り換え可能であり、前記第１の光路の前記偏向手段への入射光路と前記第２の光路の入射光路とが略π／２の開き角を有しており、かつ前記偏向手段が４面の反射面を有し、前記第１の光路を通るビームと前記第２の光路を通るビームは異なる被走査面に導かれることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１記載の光走査装置において、前記光路切り換え手段と前記偏向手段の間の前記第１の光路上および前記第２の光路上に各々入射ミラーを備え、前記第１の光路の入射ミラーから前記偏向手段までの光路と前記第２の光路の入射ミラーから前記偏向手段までの光路とは略π／２の開き角を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の光走査装置において、
前記光路切り換え手段は、回折光学素子と、該回折光学素子に電界印加が可能な電界印加手段を具備してなることを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項３記載の光走査装置において、
前記光路切り換え手段をなす前記回折光学素子は、非重合性液晶からなる領域と等方性媒質からなる領域の周期的な構造からなり、前記非重合性液晶からなる領域の特定の偏光方向に対する屈折率が電界印加により変化し、電界印加に応じて前記特定の偏光方向の光を透過または回折することを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の光走査装置において、
前記光路切り換え手段をなす前記回折光学素子は、主にポリマーから成る領域と主に非重合性液晶から成る領域との周期的な相分離構造を形成したポリマー分散型液晶ホログラム素子であることを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
変調駆動される光源と、多面の反射面を有する偏向手段と、前記偏向手段により走査されたビームを被走査面に導く走査光学系を有する光走査装置において、
前記光源と前記偏向手段との間に、偏光方向が切り換え可能な偏光切り換え手段と、互いに直交する偏光成分を分離する偏光分離手段からなる光路切り換え手段を具備し、該光路切り換え手段では第１の光路と第２の光路に切り換え可能であり、前記第１の光路の前記偏向手段への入射光路と前記第２の光路の入射光路とが略π／２の開き角を有しており、かつ前記偏向手段が４面の反射面を有し、前記第１の光路を通るビームと前記第２の光路を通るビームは異なる被走査面に導かれることを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
請求項６記載の光走査装置において、前記光路切り換え手段と前記偏向手段の間の前記第１の光路上および前記第２の光路上に各々入射ミラーを備え、前記第１の光路の入射ミラーから前記偏向手段までの光路と前記第２の光路の入射ミラーから前記偏向手段までの光路とは略π／２の開き角を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項８】
請求項６または７記載の光走査装置において、
前記偏光分離手段は、回折光学素子からなり、該回折光学素子は、光学異方性を示す領域と光学等方性を示す領域からなる周期的な構造を有し、透過および回折により、互いに直交する偏光成分を分離することを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
請求項８記載の光走査装置において、
前記偏光切り換え手段は、一対の透明基板と、前記基板の内面側に設けられた配向膜と、前記配向膜によりホモジニアス配向をなすキラルスメクチックＣ相よりなる液晶層と、前記透明基板面に対して略垂直方向に電界を印加する電界印加手段とからなり、電界強度に応じて特定の偏光方向を略９０°回転することを特徴とする光走査装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の光走査装置において、
温度調整手段を具備してなることを特徴とする光走査装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光走査装置において、
入射ビームを境として前記走査光学系と反対側に同期検知手段を配備することを特徴とする光走査装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光走査装置において、
前記被走査面に形成される複数の走査線の副走査方向ピッチを調整するピッチ調整手段を前記光路切り換え手段と前記偏向手段の間に配置したことを特徴とする光走査装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光走査装置において、
複数の光源を有し、該複数の光源が副走査方向に異なる位置に配置されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の光走査装置において、
共通の光源が相異なる被走査面を走査する時に、それぞれの被走査面に対して互いに異なる光量を設定することを特徴とする光走査装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の光走査装置において、
前記光源に面発光レーザを用いることを特徴とする光走査装置。
【請求項１６】
光源からのビームを被走査面である像担持体に照射して潜像を形成する書込ユニットを備えた画像形成装置において、
前記書込ユニットに請求項１〜１５のいずれか１項に記載の光走査装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の画像形成装置において、
前記像担持体を複数備え、前記書込ユニットで複数の像担持体にそれぞれ形成した潜像を色の異なる現像剤で現像して顕像化し、前記複数の像担持体に形成した各色の顕像を直接または中間転写体を介して記録材に重ね合せて転写して多色またはフルカラー画像を形成する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、電子写真方式の画像形成装置に具備される光走査装置、及び、その光走査装置を備えたレーザプリンタ、レーザプロッタ、デジタル複写機、普通紙ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタ、レーザプロッタ、デジタル複写機、普通紙ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等で用いられる電子写真方式の画像形成装置においては、近年、カラー化、高速化が進み、像担持体である感光体を複数（通常は４つ）有するタンデム方式対応の画像形成装置が普及してきている。このタンデム方式の画像形成装置では、記録材を搬送する転写ベルト（または中間転写ベルト）に沿って例えば４つの感光体を並設し、各感光体を帯電手段で帯電した後、書込ユニットで各感光体上に潜像を形成し、各感光体上の潜像を現像手段の色の異なる現像剤（例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー）で各々現像して顕像化し、この各色の顕像を転写ベルトで搬送される記録材（または中間転写ベルト）に重ね合わせて転写し、カラー画像を形成する。
【０００３】
また、電子写真方式のカラー画像形成装置としては、感光体を１つのみ有し、色の数だけ感光体を回転して中間転写体に順次重ね合わせて転写し、中間転写体上にカラー画像を形成した後、記録材に一括して転写するという、所謂１ドラム−中間転写方式のものもあるが、この場合には、４色、１ドラムだと、１枚の画像形成毎に感光体を４回転する必要が有り、タンデム方式に比べて生産性が劣る。
【０００４】
このようにタンデム方式の画像形成装置では、１ドラム−中間転写方式に比べて高速化が図れ、カラー画像形成の生産性を向上することができるが、タンデム方式の画像形成装置の場合、光走査装置を用いた書込ユニットで複数の感光体に光書込みを行うために、どうしても光走査装置の光源数が増えてしまい（例えば感光体が４つの場合には、通常４つの光源が必要となる）、それに伴い、部品点数の増加、複数光源間の波長差に起因する色ずれ、コストアップ等の問題が生じてしまう。
また、書込ユニットの故障の原因として半導体レーザの劣化が挙げられている。このため光源数が多くなると、故障の確率が増える。
【０００５】
そこで、タンデム方式の画像形成装置に用いる光走査装置で光源の数を増やさない工夫がなされた例がある。
例えば特許文献１（特開２００６−２８４８２２号公報）に記載の発明では、共通の光源からのビームが異なる被走査面を走査する手段として、位相をずらして２段に重ねたポリゴンミラーを用いようとするものであるが、位相をずらしたポリゴンミラーは汎用品でなく、コストアップが懸念される。また、ポリゴンミラーの加工性も要求され、それぞれの段の面倒れが異なることや面精度も異なることから、画像品質の劣化が懸念される。
【０００６】
また、特許文献２（特開２００７−０６０１６８号公報）に記載の発明では、１段のポリゴンミラーで位相をずらして入射させたビームが異なる被走査面を走査するようにし、さらなるコストダウンや、ポリゴンミラーの加工性の課題もクリアしたが、この方式においては、共通の光源からのビームパワーが約半分となるように分割して使用するため、光源パワーの実効率はロスし、複数の光源を用いる方式に比べて、倍以上のパワーが必要となる。しかし、パワーの増大はレーザ光源の劣化に繋がり、書込みユニットの故障の原因となる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２８４８２２号公報
【特許文献２】特開２００７−０６０１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、光源数を減らしながらも、ビームパワーのロスがなく、高速な画像出力を可能にすることができ、かつ、低コスト、高画質対応の光走査装置を提供することを目的とし、さらには、その光走査装置を備えた高画質で多色対応の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】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明では以下のような解決手段を採っている。
本発明の第１の手段は、変調駆動される光源と、多面の反射面を有する偏向手段と、前記偏向手段により偏向走査されたビームを被走査面に導く走査光学系を有する光走査装置において、
前記光源と前記偏向手段の間に光路切り換え手段を具備し、該光路切り換え手段では第１の光路と第２の光路に切り換え可能であり、前記第１の光路の前記偏向手段への入射光路と前記第２の光路の入射光路とが略π／２の開き角を有しており、かつ前記偏向手段が４面の反射面を有し、前記第１の光路を通るビームと前記第２の光路を通るビームは異なる被走査面に導かれることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第２の手段は、第１の手段の光走査装置において、前記光路切り換え手段と前記偏向手段の間の前記第１の光路上および前記第２の光路上に各々入射ミラーを備え、前記第１の光路の入射ミラーから前記偏向手段までの光路と前記第２の光路の入射ミラーから前記偏向手段までの光路とは略π／２の開き角を有することを特徴とする。
本発明の第３の手段は、第１または第２の手段の光走査装置において、前記光路切り換え手段は、回折光学素子と、該回折光学素子に電界印加が可能な電界印加手段を具備してなることを特徴とする。
また、本発明の第４の手段は、第３の手段の光走査装置において、前記光路切り換え手段をなす前記回折光学素子は、非重合性液晶からなる領域と等方性媒質からなる領域の周期的な構造からなり、前記非重合性液晶からなる領域の特定の偏光方向に対する屈折率が電界印加により変化し、電界印加に応じて前記特定の偏光方向の光を透過または回折することを特徴とする。
さらに本発明の第５の手段は、第３または第４の手段の光走査装置において、前記光路切り換え手段をなす前記回折光学素子は、主にポリマーから成る領域と主に非重合性液晶から成る領域との周期的な相分離構造を形成したポリマー分散型液晶ホログラム素子であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第６の手段は、変調駆動される光源と、多面の反射面を有する偏向手段と、前記偏向手段により走査されたビームを被走査面に導く走査光学系を有する光走査装置において、
前記光源と前記偏向手段との間に、偏光方向が切り換え可能な偏光切り換え手段と、互いに直交する偏光成分を分離する偏光分離手段からなる光路切り換え手段を具備し、該光路切り換え手段では第１の光路と第２の光路に切り換え可能であり、前記第１の光路の前記偏向手段への入射光路と前記第２の光路の入射光路とが略π／２の開き角を有しており、かつ前記偏向手段が４面の反射面を有し、前記第１の光路を通るビームと前記第２の光路を通るビームは異なる被走査面に導かれることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第７の手段は、第６の手段の光走査装置において、前記光路切り換え手段と前記偏向手段の間の前記第１の光路上および前記第２の光路上に各々入射ミラーを備え、前記第１の光路の入射ミラーから前記偏向手段までの光路と前記第２の光路の入射ミラーから前記偏向手段までの光路とは略π／２の開き角を有することを特徴とする。
本発明の第８の手段は、第６または第７の手段の光走査装置において、前記偏光分離手段は、回折光学素子からなり、該回折光学素子は、光学異方性を示す領域と光学等方性を示す領域からなる周期的な構造を有し、透過および回折により、互いに直交する偏光成分を分離することを特徴とする。
また、本発明の第９の手段は、第８の手段の光走査装置において、前記偏光切り換え手段は、一対の透明基板と、前記基板の内面側に設けられた配向膜と、前記配向膜によりホモジニアス配向をなすキラルスメクチックＣ相よりなる液晶層と、前記透明基板面に対して略垂直方向に電界を印加する電界印加手段とからなり、電界強度に応じて特定の偏光方向を略９０°回転することを特徴とする。
【００１３】
本発明の第１０の手段は、第１〜第９のいずれか１つの手段の光走査装置において、温度調整手段を具備してなることを特徴とする。
また、本発明の第１１の手段は、第１〜第１０のいずれか１つの手段の光走査装置において、入射ビームを境として前記走査光学系と反対側に同期検知手段を配備することを特徴とする。
さらに本発明の第１２の手段は、第１〜第１１のいずれか１つの手段の光走査装置において、前記被走査面に形成される複数の走査線の副走査方向ピッチを調整するピッチ調整手段を前記光路切り換え手段と前記偏向手段の間に配置したことを特徴とする。
【００１４】
本発明の第１３の手段は、第１〜第１２のいずれか１つの手段の光走査装置において、複数の光源を有し、該複数の光源が副走査方向に異なる位置に配置されていることを特徴とする。
また、本発明の第１４の手段は、第１〜第１３のいずれか１つの手段の光走査装置において、共通の光源が相異なる被走査面を走査する時に、それぞれの被走査面に対して互いに異なる光量を設定することを特徴とする。
さらに本発明の第１５の手段は、第１〜第１４のいずれか１つの手段の光走査装置において、前記光源に面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER））を用いることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第１６の手段は、光源からのビームを被走査面である像担持体に照射して潜像を形成する書込ユニットを備えた画像形成装置において、前記書込ユニットに第１〜第１５のいずれか１つの手段の光走査装置を備えたことを特徴とする。
また、本発明の第１７の手段は、第１６の手段の画像形成装置において、前記像担持体を複数備え、前記書込ユニットで複数の像担持体にそれぞれ形成した潜像を色の異なる現像剤で現像して顕像化し、前記複数の像担持体に形成した各色の顕像を直接または中間転写体を介して記録材に重ね合せて転写して多色またはフルカラー画像を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１の手段の光走査装置では、光源と偏向手段の間にアクティブな光路切り換え手段を備えており、このアクティブな光路切り換え手段でビームを時分割で切り換えて利用することができるので、従来の光束分割方式に比べて、光源からのビームパワーを効率よく光走査に利用することができる。
第２の手段の光走査装置では、前記光路切り換え手段と前記偏向手段の間の前記第１の光路上および前記第２の光路上に各々入射ミラーを備え、前記第１の光路の入射ミラーから前記偏向手段までの光路と前記第２の光路の入射ミラーから前記偏向手段までの光路とは略π／２の開き角を有することで、第１の手段と同様に光源からのビームパワーを効率よく光走査に利用することができる。
第３の手段の光走査装置では、第１または第２の手段の構成及び効果に加え、光路切り換え手段として、回折光学素子と電界印加手段を用いることで、電界制御による光路の切り換えが可能となる。
第４の手段の光走査装置では、第３の手段の構成及び効果に加え、非重合性液晶から成る領域と等方性媒質から成る領域の周期的な構造からなる回折光学素子を用いることで、電界制御により周期構造の屈折率差の有無が容易に実現でき、かつ、周期構造の屈折率差が大きくとれる。
第５の手段の光走査装置では、第３または第４の手段の構成及び効果に加え、干渉露光により作製する液晶ホログラム素子は原版複製が可能であるため、低コスト化が実現できる。また、電界駆動に対して応答性に優れている。
【００１７】
第６の手段の光走査装置では、光路切り換え手段として偏光分離手段と偏光切り換え手段を備えているため、偏光切り換え手段により偏光方向を制御し、偏光分離手段により光路の切り換えが可能である。また、アクティブな光路の切り換えは、従来の光束分割方式に比べて、光源からのビームパワーを効率よく光走査に利用することができる。
第７の手段の光走査装置では、前記光路切り換え手段と前記偏向手段の間の前記第１の光路上および前記第２の光路上に各々入射ミラーを備え、前記第１の光路の入射ミラーから前記偏向手段までの光路と前記第２の光路の入射ミラーから前記偏向手段までの光路とは略π／２の開き角を有することで、第６の手段と同様に光源からのビームパワーを効率よく光走査に利用することができる。
第８の手段の光走査装置では、第６または第７の手段の構成及び効果に加え、偏光分離手段として、回折光学素子を用いた構成としていため、従来のミラー分割によるミラー面精度ばらつきの影響及び配置誤差の影響によるビームスポット径劣化の不具合がなく、高価なハーフミラープリズムに比べて低コスト化が実現できる。
第９の手段の光走査装置では、第８の手段の構成及び効果に加え、偏光切り換え手段として、キラルスメクチックＣ相よりなる強誘電性液晶素子と電界印加手段を用いているため、光源の波長および偏光方向に対応して、液晶層の膜厚および配向方向を設定することで、偏光方向の切り換えが電界制御により容易に実現することができる。また、強誘電性液晶は応答性に優れているという効果もある。
【００１８】
第１０の手段の光走査装置では、第１〜第９のいずれか１つの手段の構成及び効果に加え、温度調整手段を具備しているため、光路切り換えまたは偏光切り換えの応答性が安定した光走査装置を提供することができる。
第１１の手段の光走査装置では、第１〜第１０のいずれか１つの手段の構成及び効果に加え、入射ビームを境として走査光学系と反対側に同期検知手段を配備することでレイアウト自由度が向上する。
第１２の手段の光走査装置では、第１〜第１１のいずれか１つの手段の構成及び効果に加え、複数の走査線の副走査方向ピッチ調整手段を光束分割手段と偏向手段の間に配置することで被走査面上の副走査方向の走査線間隔を精度良く補正できる。
【００１９】
第１３の手段の光走査装置では、第１〜第１２のいずれか１つの手段の構成及び効果に加え、複数の光源を副走査方向に異なる位置に配置することにより、副走査方向に異なる光束を一つの光路切り換え手段で時分割可能となり、コストダウンの達成が可能となる。
第１４の手段の光走査装置では、第１〜第１３のいずれか１つの手段の構成及び効果に加え、光量調整により、それぞれの色の光量調整が可能となり、色再現性の優れた高品位な画像を出力することが可能となる。
第１５の手段の光走査装置では、第１〜第１４のいずれか１つの手段の構成及び効果に加え、面発光レーザを用いることにより、高速な光走査装置を実現することができる。
【００２０】
第１６の手段の画像形成装置では、書込ユニットに第１〜第１５のいずれか１つの手段の光走査装置を備えたことにより、高速・高品位を維持しつつコストダウンが可能な画像形成装置を提供することができる。
第１７の手段の画像形成装置では、第１６の手段の構成及び効果に加え、前記像担持体を複数備え、前記書込ユニットで複数の像担持体にそれぞれ形成した潜像を色の異なる現像剤で現像して顕像化し、前記複数の像担持体に形成した各色の顕像を直接または中間転写体を介して記録材に重ね合せて転写して多色またはフルカラー画像を形成することにより、高速・高品位を維持しつつコストダウンが可能なカラー画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の構成、動作及び作用効果を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す光走査装置の概略構成図である。同図において符号１、１' は光源としての半導体レーザ（ＬＤ）、２，２' は入射ミラー、３、３' はカップリングレンズ、４は光路切り換え手段、５（５ｃ，５ｄ）、５'（５ａ，５ｂ）は２段に重ねたシリンドリカルレンズ、６は防音ガラス、７は偏向手段としての偏向器（例えば４つの偏向反射面（反射鏡）を有するポリゴンミラー）、８（８ａ，８ｂ）は第１走査レンズ、９は光路折返し用のミラー、１０（１０ａ，１０ｂ）は第２走査レンズ、１１（１１ａ，１１ｂ）は被走査面としての感光体、１２は開口絞り（アパーチャ）をそれぞれ示している。
【００２２】
半導体レーザ１、１' から出射した各２本の発散光束はカップリングレンズ３、３' により、弱い収束光束、または平行光束、または弱い発散光束に変換される。カップリングレンズ３、３'を出たビームは被走査面上でのビーム径を安定させるための開口絞り１２を通過し、光路切り換え手段４に入射する。光路切り換え手段４に入射した共通の光源からのビームはそれぞれ２つの方向に時分割される。この場合、光源１，１' の配置が副走査方向のみに異なるため、光路切り換え手段４は共通で使用でき、副走査方向に異なる２本のビームを２つの光路に時分割して切り換えることができる。なお、光路切り換え手段４の構成については以下で詳細に説明する。
【００２３】
［第１の実施形態］
本発明の第１〜第５の手段に対応する実施形態について図２〜図１１を参照して説明する。
図２に光走査装置の一部を示す。この光走査装置は、レーザ光源１、カップリングレンズ３、光路切り換え手段４、入射ミラー２，２’、多面の反射鏡を有する偏向手段（例えばポリゴンミラー）７とで構成されている。なお、図２では開口絞り（アパーチャ）、シリンドリカルレンズ、被走査面への結像光学系等を省略している。
詳細は後述するが、光路切り換え手段４としては、図３に示すような電界印加手段を具備した回折光学素子５０で構成されており、電界印加ＯＮ時と電界印加ＯＦＦ時では異なる光路を通る。
【００２４】
ここで、光走査装置の動作について説明する。レーザ光源１から出射したビームは、前述の光路切り換え手段４における電界印加制御により、主走査方向にビーム光路が変更され、時分割で入射角が９０°異なる状態でポリゴンミラー７にそれぞれ入射される。ここでは、電界印加制御において、電界印加ＯＮ時に光路１、電界印加ＯＦＦ時に光路２を通過するようにしているが、電界印加ＯＮ時に光路２、電界印加ＯＦＦ時に光路１を通過するような構成としてもよい。ポリゴンミラー７は、４面の偏向反射面（反射鏡）を用いた構成としている。
【００２５】
このような構成において、光路切り換え手段４における電界印加を制御することで、時分割で光路1 と光路2 の切り換えが実現でき、光路1 を選んでポリゴンミラー７へビームが入射して感光体面（被走査面）を走査しているときは、ビームは略光路1 のみを通過し、光路2 はほとんど通過しない。また、光路2 を選んでポリゴンミラー７へのビームが（光路1 に対して）９０°異なる角度で入射して感光体面（被走査面）を走査しているときは、ビームは略光路2 のみを通過し、光路1 はほとんど通過しない動作が実現できる。すなわち、光源からのビーム光量のロスはなく、光源パワーを効率的に利用できる。そのため、光源の長寿命化や劣化確立の低減に繋がる。特に高密度化に有効な面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を光源として用いる場合、効果が大きくなる。
【００２６】
ここで、光路切り換え手段４について具体的に説明する。図４に光路切り換え手段４をなす回折光学素子５０の概略を示す。
この回折光学素子５０では、支持部材５４により所定の間隙を隔てて対向した一対の基板５１，５２の一方側に格子形状５３が形成されており、その格子間に液晶材料５５が封入されて、非重合性液晶からなる領域と等方性媒質からなる領域の周期的な構造が形成されている。ここで、周期的構造の形成は、フォトリソグラフィーとエッチングまたは切削加工や成形技術等により一方の基板５１に格子形状５３を形成し、格子間に非重合性の液晶材料５５を充填することにより実現できる。
【００２７】
回折光学素子の構成に関して、非重合性液晶としてはネマチック、コレステリック、スメクチックなど一般的な液晶タイプを使用することができ、等方性媒質としては、フォトポリマー等の透明樹脂や石英、青板、白板、ＢＫ７等の光学硝材が使用できるが、複屈折性を有さなければこれに限るものではない。また、図示しないが、作製時には液晶の配向方向を規制する電界が印加可能な電極を設け、液晶の複屈折性を効率よく利用するために配向膜、ラビング、光配向等の配向処理をすることが好ましい。
【００２８】
ここで、図５、図６に光路切り換え手段４をなす回折光学素子５０の機能動作を示す。
図５は基板面に対して略垂直配向となるように配向処理がされており、ｓ偏光（紙面垂直方向）の光が入射する構成としている。
図５（ａ）のように電界印加ＯＦＦ時において、液晶の常光成分屈折率ｎo と等方性媒質の屈折率ｎが一致している場合、光は格子の影響を受けずに直進し、同図（ｂ）の電界印加ＯＮ時において、液晶の異常光成分屈折率ｎe と等方性媒質の屈折率ｎが一致しない場合、光は格子の影響を受けて回折する。
【００２９】
また、図６は基板面に対して略水平配向（格子の稜線方向）となるように配向処理がされており、ｓ偏光（紙面垂直方向）の光が入射構成としている。
図６（ａ）のように電界印加ＯＦＦ時において、液晶の異常光成分屈折率ｎe と等方性媒質の屈折率ｎが一致していない場合、光は格子の影響を受けて回折し、同図（ｂ）の電界印加ＯＮ時において、液晶の常光成分屈折率ｎo と等方性媒質の屈折率ｎが一致している場合、光は格子の影響を受けずに直進する。
【００３０】
このように前述した構成の回折光学素子５０は、電界印加の制御により透過または回折の動作を示す。このような動作を有する回折光学素子５０を用いることで、光路の切り換えが可能となる。また、図５、図６においては入射偏光をｓ偏光としているが、液晶の配向方向を図７（ａ）のように基板面に対して略水平配向で格子の稜線方向とは略垂直な方向とすることで、ｐ偏光に対しても同様の動作が実現できる。
【００３１】
回折機能に関して詳細な説明は省略するが、−１次光または＋１次光の回折効率は略１００％得られることが好ましく、回折光学素子としては格子ピッチに対して格子高さｈが厚い体積位相型回折格子が好ましい。また、片側次数の回折光の効率を高くするには、ブラッグ回折条件を満たすように格子を傾けることが好ましい。格子の傾き調整は図７（ｂ）のように格子形状５３を傾斜させてもよいし、図８、図９のように回折光学素子自体を傾斜させてもよい。
【００３２】
ここで、光路切り替え手段４をなす回折光学素子５０の作製及び動作確認について説明する。
厚さ約０．５ｍｍのＢＫ７基板にＳｉＯＮを成膜し、フォトリソグラフィとエッチングにより、ピッチ約１μｍ、高さ約２．５μｍの格子形状を形成し、図４のように格子形成基板５１と平面基板５２間にネマチック液晶５５（メルク製ＺＬＩ−２２４８）を保持した。このとき平面基板５２のみに配向膜をスピンコートで成膜した。基板間隔は一対の支持部材（例えばアルミ電極スペーサー）５４で約６μｍに設定し、アルミ電極は格子稜線方向に電界が印加可能なように配置した。この回折光学素子に電界強度４．５Ｖ／μｍ（１００Ｈｚ）の電圧を印加し、青色ＬＤの光を入射したところ、素子（格子）を１２°傾斜させた配置において、＋１次光にて７０％の高い回折効率が得られた。この状態で電界印加をＯＦＦしたところ、０次光にて、７０％の透過率が得られた。このとき偏光方向は格子稜線方向（ｓ偏光）に設定しており、図５に示す動作が確認できた。
【００３３】
ここで、光路切り換え手段４をなす体積位相型回折格子の一例として、ポリマー分散型液晶ホログラム素子について説明する。干渉露光前の液晶ホログラム素子の断面構成の概略を図１０に示す。非重合性液晶分子と重合性モノマーあるいはプレポリマーと図示しない光重合開始剤とを均一に混合した組成物を透明電極（図示しない）が成膜された二枚の透明基板間に挟む。組成物の厚みは基板間隔を制御する図示しないスペーサー部材によって制御できる。この組成物は感光性を有するため、素子作製工程において感度を有する波長域の光を遮断した環境下で取り扱う。
【００３４】
液晶ホログラム素子の構成に関して、スペーサー部材としては、液晶表示装置に用いられるような球形スペーサー、ファイバースペーサー、ＰＥＴフィルム、マイラーフィルムなどを用いることができる。また、フォトリソグラフィーとエッチングあるいは成型技術などによって基板表面に突起形状（凹凸形状も含む）を加工しても良い。スペーサー部材はホログラム領域内に存在してもよいが、光散乱等の影響を考えるとホログラムの有効領域外に形成することがよい。スペーサー部材の高さは数μｍから数十μｍの範囲にて使用でき、回折光の波長とポリマー部と液晶部の屈折率差に応じて所望のホログラム層厚みとなるように適宜設定する。透明基板としては、液晶表示装置に用いられるようなガラス、プラスチック基板などを用いることができる。
【００３５】
組成物に関して、非重合性液晶としては屈折率異方性を有する液晶ならば一般的なものを使用できる。液晶材料を選択する時は、あるオーダーパラメーターの配向状態において、重合性モノマーあるいはプレポリマーの硬化層の屈折率とほぼ等しい屈折率となる液晶材料を選択してもよく、また、液晶材料を選択してから、その液晶のあるオーダーパラメーターの配向状態での屈折率とほぼ等しい屈折率になるように重合性モノマーあるいはプレポリマーを選択してもよい。
重合性モノマーまたはプレポリマーとしては、重合による硬化収縮が大きいものを用いることが好ましい。また、上記の他に熱重合禁止剤、可塑剤等が添加されても良い。
【００３６】
光重合開始剤としては、公知の材料を用いることができ、添加量は照射する光の波長に対する各材料の吸光度に依存するが、モノマーまたはプレポリマー全量に対して０．１重量％以上、１０重量％以下がよく、さらに０．５重量％以上、３重量％以下が最良である。光重合開始剤の添加量に関しての詳細な説明は省略するが、添加量が少なすぎる場合にはポリマーと液晶の相分離が起こり難くなり、必要な露光時間が長くなってしまう。逆に、光重合開始剤が多すぎる場合にはポリマーと液晶の相分離が不十分な状態で硬化してしまうため、ポリマー中に多くの液晶分子が取り込まれ、偏光選択性が悪くなるという問題がある。同様にして、非重合性液晶材料と重合性モノマーあるいはプレポリマーの混合比率も相分離に大きく影響し、非重合液晶の混合比率が少なすぎる場合には、十分な複屈折（屈折率変調量）が得られず、多すぎる場合には、ポリマー中に多くの液晶分子が取り込まれ、偏光選択性が悪くなる。また、ポリマー中の液晶分子はドロップレット化し、散乱成分の原因となるため全体の透過率は低下する。混合比率としては、重合性モノマーあるいはプレポリマーの合計量１００重量％に対して、非重合性液晶材料は１０重量％〜３０重量％の割合がよく。さらには２０重量％〜２５重量％の割合が最良である。この割合においては得られる複屈折と液晶による散乱成分とのバランスが良く、高透過率となる。
【００３７】
ここで、相分離によるホログラム形成過程について図１１を用いて説明する。図示しない所望の波長のレーザ光源による二光束干渉露光を用いて、組成物中に露光を行うと、干渉縞の明部において重合性モノマーあるいはプレポリマーの光重合反応が始まる。この時、硬化収縮が起こって密度差が生じ、隣接する重合性モノマーあるいはプレポリマーが明部に移動し更に重合が進行する。それと同時に明部に存在していた非重合性液晶が暗部に向かって追い出されることで相分離が起こる。この時、液晶分子が移動して行く際にモノマーやポリマー鎖との相互作用で液晶分子長軸を移動方向に配向させようとする力が働くと考えられる。すなわち、相分離過程において干渉縞の間隔方向に液晶分子を配向させようとする力が働くと考えられる。最終的には図１１の下段の図のように干渉縞の明暗のピッチに対応してポリマー層と非重合性液晶層の周期構造が形成され、液晶層部の配向ベクトルが干渉縞の間隔方向を向いた状態が得られると考えられる。この干渉露光および相分離過程において、試料を適当な温度に加熱保持しておくことがよく。温度によって相分離の速度が変化し、液晶分子の配向性に影響を及ぼすと考えられる。最適な加熱温度は使用する材料に依存するが概ね４０℃から１００℃程度である。
【００３８】
相分離によるポリマー層と非重合性液晶層の周期構造では、厳密にはポリマーと非重合性液晶が周期的に完全に分離することは困難であり、ここで言うポリマー層とはポリマー成分が多い領域であり液晶分子を含んでいても良い。また、非重合性液晶層とは非重合性液晶成分が多い領域でありポリマー成分を含んでいても良い。実際にはポリマー層と液晶層の界面は理想的な平面では無く凹凸状であると推測されるため、図１１示したように界面での液晶分子長軸方向のバラツキは大きく、液晶層のオーダーパラメーターは若干小さい状態となっている。
【００３９】
作製する周期構造のピッチは所望の回折角や波長によって異なるが、概ね０．２μｍから１０μｍの範囲である。例えば６５０ｎｍの波長の入射光に対して４０°の回折角を得るためには１．０μｍ程度のピッチ、７８０ｎｍの波長の入射光に対しては１．２μｍ程度のピッチが必要となる。ポリマー層と液晶層界面の傾斜角は基板面に対して垂直方向を０°として０°から±２０°程度が好ましい。露光量としては光重合開始剤の添加濃度や露光時の温度に依存するが、屈折率変調量が飽和安定した状態を得る０．５Ｊ／ｃｍ２から３０Ｊ／ｃｍ２がよく、さらには安定した生産性を得るためには１Ｊ／ｃｍ２から１５Ｊ／ｃｍ２がよい。
【００４０】
このような干渉露光により作製する液晶ホログラム素子は原版複製が可能であるため、低コスト化が実現できる。また、ポリマーによる配向規制の関係から、格子形状に液晶を充填した回折光学素子と比較して、電界駆動に対して応答性に優れている。
ここで、光路切り替え手段４をなす液晶ホログラム素子の作製および動作確認について説明する。
【００４１】
厚み０．７ｍｍのガラス基板の片面に青色光および赤色光に対する反射防止膜を形成し、反射防止膜とは反対の面にはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）電極を成膜した。およそ８μｍ径のビーズスペーサーをそれぞれ混入したそれぞれの接着剤により前記のガラス基板を電極面が対向するように貼り合わせた。接着剤の塗布は反射防止膜形成面とは反対の面で、基板の縁２箇所に塗布した。
【００４２】
次に以下の（１）〜（５）の材料の混合物からなる組成物を約６５℃に加熱しながら毛管法によりセル中に注入し、厚み約８μｍの組成物層を形成した。なお、この組成物は緑色より短波長の光に反応性を示すため赤色光を用いた暗室下で取り扱った。
（１）ネマチック液晶（メルク製ＴＬ２１６、Δε＞０）：２５重量部
（２）フェニルグリシジルエーテルアクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー（共栄社化学製ＡＨ６００）：７５重量部
（３）ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート（共栄社化学製ＤＣＰ−Ａ）：１０重量部
（４）２−ヒドロキシエチルメタクリレート（共栄社化学製ＨＯ）：５重量部
（５）ビスアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤（チバガイギー製イルガキュア８１９）：１重量部
上記の（１）〜（５）の材料の混合物からなる組成物をセル中に注入後、この組成物は室温下において等方性を示した。
【００４３】
次に波長４４２ｎｍ、出力８０ｍＷのＨｅ−Ｃｄレーザによる二光束干渉露光系を作成した。レーザ光を分割、拡大して、１つの光束が約１０ｍＷ／ｃｍ２程度の平行光として、２光束の交差角度を２８度に設定した。この波長と交差角度では二光束の交差領域に約１μｍ周期の干渉縞が生成される。セル基板を加熱装置に取り付け、約６５℃に加熱した状態で、約１分間の二光束干渉露光を行い、液晶ホログラム素子を作製した。この時、基板面の垂直方向に対して＋７度と＋３５度の方向から二光束が入射するように設定した。
【００４４】
液晶ホログラム素子の特性評価としては、作製した素子に波長６３３ｎｍの直線偏光のレーザ光を照射して、入射光強度に対する０次光と＋１次回折光強度を測定した。入射光強度は５ｍＷ程度になるようにＮＤフィルターを用いて調整し、入射光路中に直線偏光板と半波長板を配置し、半波長板の光軸を４５度回転させることで、素子に入射する偏光方向（ｐ偏光、ｓ偏光）を切り換え可能な構成とした。このときのｐ偏光は干渉露光時の干渉縞と直交方向とし、ｓ偏光は干渉縞の方向とした。入射偏光方向をｐ偏光に設定したところ、＋１次光にて８０％の高い回折効率（０次光は８％の透過率）が得られた。ここで、入射偏光方向をｐ偏光に固定し、基板間に電界強度４０Ｖ／μｍ（１００Ｈｚ）となる電圧を印加したところ、＋１次光の回折効率は略０％となり、０次光にて８８％の高い透過率が得られた。このときの応答速度を高速度カメラにて測定したところ、電界印加ＯＮ時は約１００μsec、電界印加ＯＦＦ時は約２５０μsecと一般的な液晶素子より２桁も高速応答性を示した。すなわち、この液晶ホログラム素子を図３に示す回折光学素子５０とすることで、電界印加の制御により光路の切り換えが実現できる。
【００４５】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第６〜第８の手段に対応する実施形態について図１２〜図１６を参照して説明する。
図１２に光走査装置の一部を示す。この光走査装置は、レーザ光源１、カップリングレンズ３、偏光切り換え手段１３、偏光分離手段１４、入射ミラー２，２’、多面の反射鏡を有する偏向手段（例えばポリゴンミラー）７とで構成されており、共通の光源１からのビームの光路切り換え手段として、偏光切り換え手段１３と偏光分離手段１４を組合わせた構成としたものである。
なお、図１２では開口絞り（アパーチャ）、シリンドリカルレンズ、被走査面への結像光学系等を省略している。
【００４６】
ここで、偏光分離手段１４としては、ＰＢＳプリズムや、回折光学素子があるが、ＰＢＳプリズムは高価であるため、図１３のように回折光学素子６０を組み合わせた構成の方が低コスト化に有利である。
図１３ではｓ偏光は透過し、ｐ偏光は回折する機能を有する回折光学素子６０を偏光分離素子として用いた構成としているが、透過および回折により、互いに直交する偏光成分を分離する機能を有するものであれば問題ない。
【００４７】
ここで、回折光学素子を組み合わせた偏光分離手段の作製および動作確認について説明する。
厚み０．７ｍｍのガラス基板の片面に青色光および赤色光に対する反射防止膜を形成し、およそ８μｍ径のビーズスペーサーをそれぞれ混入したそれぞれの接着剤により二枚のガラス基板を貼り合わせた。接着剤の塗布は反射防止膜形成面とは反対の面で、基板の縁２箇所に塗布した。
【００４８】
次に以下の（１）〜（５）の材料の混合物からなる組成物を約６５℃に加熱しながら毛管法によりセル中に注入し、厚み約８μｍの組成物層を形成した。なお、この組成物は緑色より短波長の光に反応性を示すため赤色光を用いた暗室下で取り扱った。
（１）ネマチック液晶（メルク製ＴＬ２１６、Δε＞０）：２５重量部
（２）フェニルグリシジルエーテルアクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー（共栄社化学製ＡＨ６００）：７５重量部
（３）ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート（共栄社化学製ＤＣＰ−Ａ）：１０重量部
（４）２−ヒドロキシエチルメタクリレート（共栄社化学製ＨＯ）：５重量部
（５）ビスアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤（チバガイギー製イルガキュア８１９）：１重量部
上記の（１）〜（５）の材料の混合物からなる組成物をセル中に注入後、この組成物は室温下において等方性を示した。
【００４９】
次に波長４４２ｎｍ、出力８０ｍＷのＨｅ−Ｃｄレーザによる二光束干渉露光系を作成した。レーザ光を分割、拡大して、１つの光束が約１０ｍＷ／ｃｍ２程度の平行光として、２光束の交差角度を２８度に設定した。この波長と交差角度では二光束の交差領域に約１μｍ周期の干渉縞が生成される。セル基板を加熱装置に取り付け、約６５℃に加熱した状態で、約１分間の二光束干渉露光を行い、液晶ホログラム素子を作製した。この時、基板面の垂直方向に対して＋７度と＋３５度の方向から二光束が入射するように設定した。
【００５０】
液晶ホログラム素子の特性評価としては、作製した素子に波長６３３ｎｍの直線偏光のレーザ光を照射して、入射光強度に対する０次光と＋１次回折光強度を測定した。入射光強度は５ｍＷ程度になるようにＮＤフィルターを用いて調整し、入射光路中に直線偏光板と半波長板を配置し、半波長板の光軸を４５度回転させることで、素子に入射する偏光方向（ｐ偏光、ｓ偏光）を切り換え可能な構成とした。このときのｐ偏光は干渉露光時の干渉縞と直交方向とし、ｓ偏光は干渉縞の方向とした。ｐ偏光入射時は＋１次光にて８９％の高い回折効率（０次光は９％の透過率）が得られており、ｓ偏光入射時は０次光にて９８％の高い透過率（＋１次光は０％の回折効率）が得られた。
【００５１】
ここで、上記の液晶ホログラム素子を用いて、図１３のように偏光分離素子を作製した。ｐ偏光およびｓ偏光をそれぞれ入射して偏光方向に対する光利用効率を測定したところ、ｐ偏光入射時の光利用効率は７８％、ｓ偏光入射時の光利用効率は９４％であり、良好に偏光分離することができた。
【００５２】
また、偏光切り換え手段１３としては、電界印加により屈折率が変化する性質をもつ材料に、電界印加手段を具備した構成にて実現できる。例えば、ＬＮ等の強誘電体結晶や液晶素子などからなる構成があるが、前者は結晶基板を切り出してデバイス加工するため、小型化、高密度化に限界があり、非常に高価である。後者は表示用途に広く使用されているため、安価であるが、液晶素子として一般的なツイストネマチィック液晶は応答速度が数十ｍsecで高速応答には向かない。そこで、比較的安価で高速応答性を示す強誘電性液晶による偏光切り換え素子が好ましい。
【００５３】
ここで、図１２の光走査装置の動作としては、レーザ光源１から出射したビームは、前述の偏光切り換え手段１３における電界制御により、ビームの偏光方向が切り換えられ、前述の偏光分離手段１４により直交する偏光方向のそれぞれのビームは、主走査方向にビーム光路が時間分割で偏光され、位相差９０°でポリゴンミラー７にそれぞれ入射される。ポリゴンミラー７は４面の偏向反射面（反射鏡）を用いた構成としている。
【００５４】
このような構成において、偏光切り換え手段１３における電界を制御することで、時分割で光路1 と光路2 の切り換えが実現でき、光路1 を選んでポリゴンミラー７へビームが入射して感光体面（被走査面）を走査しているときは、ビームは略光路1 のみを通過し、光路2 はほとんど通過しない。また、光路2 を選んでポリゴンミラー７へのビームが（光路1 に対して）９０°異なる角度で入射して感光体面（被走査面）を走査しているときは、ビームは略光路2 のみを通過し、光路1 はほとんど通過しない動作が実現でき、光源からのビーム光量をロスなく、効率的に利用できる。そのため、光源の長寿命化や劣化確立の低減に繋がる。特に高密度化に有効な面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）アレイ（図１７参照）を光源として用いる場合、効果が大きくなる。
【００５５】
ここで、偏光切り換え手段１３について具体的に説明する。図１４に強誘電性液晶素子７０を用いた偏光切り換え手段１３の概略を示す。
この偏光切り換え手段は、一対の透明基板７１，７２と、図示しない配向膜と、ホモジニアス配向をなすキラルスメクチックＣ相よりなる強誘電性液晶層７５と、前記透明基板面に対して略垂直方向に電界印加を可能とする一対の透明電極７３，７４とからなる強誘電性液晶素子７０と、図示しない電界印加手段とからなる構成とされている。
【００５６】
前述したように高速応答にはホモジニアス配向されたキラルスメクチックＣ相よりなる強誘電性液晶を用いることが好ましいが、それほど高速応答が必要ない用途によっては、ネマチック液晶も同様の構成で用いることができる。また、配向膜はＴＮ液晶、ＳＴＮ液晶等に用いられるポリイミド等の通常の配向膜が利用でき、液晶ダイレクタの方向を強く規制するため、ラビング処理や光配向処理を別途施すことが好ましい。透明電極はＩＴＯ等を用いる事ができる。
【００５７】
図１５は強誘電性液晶素子６０のスイッチング動作を説明する模式図である。一般にキラルスメクチックＣ相よりなる強誘電性液晶層は螺旋構造を有しているが、その螺旋ピッチより薄いセルギャップｄ間に挟持すると、螺旋構造がほどけ、表面安定化強誘電性液晶層（ＳＳＦＬＣ）となる。ＳＳＦＬＣは図１５に示すように、液晶分子がスメクチック層法線に対して傾き角−θ（ここでは、θ＝２２．５°）だけ傾いて安定する配向状態と、逆方向にθだけ傾いて安定する配向状態とが混在する状態が実現できる。図１５において、Ｗはスメクチック相の層法線、ｎは液晶分子の長軸方向（ダイレクタ）、白丸（○）内の小さな黒丸（●）の記号と、白丸（○）内の＋の記号は自発分極の方向を表している。紙面に垂直な方向に電界を印加することにより、液晶分子とその自発分極の向きを一様に揃えることができ、その状態を保持しておくことができる。そして、印加する電界の極性を切り替えることによって、２つの状態間のスイッチングを行うことができる。すなわち、図１５において−Ｅの電界を印加すると、スメクチック相の層法線方向Ｗから−θだけ傾いた配向状態１に、＋Ｅの電界を印加すると、スメクチック相の層法線方向Ｗからθだけ傾いた配向状態２に安定化することができる。すなわち、θ＝２２．５°とする場合、配向状態１から４５°傾いた配向状態２に安定させることができる。
【００５８】
図１６は、前述したＳＳＦＬＣを用いた偏光切り換え手段の動作を示す模式図である。図１６において、液晶層の厚さ（セルギャップ）ｄは入射光の波長λ（例えば６５０ｎｍまたは７８０ｎｍ）と液晶材料の６５０ｎｍまたは７８０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎによって決まり、Δｎ×ｄ＝λ／２を満たすように（すなわち、半波長板条件を満たすように）決定する。
【００５９】
ここで、入射偏光方向は液晶層における液晶分子配向の２つの配向状態のうち、どちらか一方の配向状態における液晶分子の短軸方向または長軸方向と位置するように調整配置する必要がある（ここでは、−Ｅの電界を印加した時の配向状態１の短軸方向としている）。調整法としては、位相板の配置により偏光方向を調整することが可能である。また、ラビング等の配向処理により、液晶分子の初期配向を設定する、または液晶素子自体を回転調整しても可能である。
【００６０】
このような構成とすることで図１６に示すように、透明電極間に−Ｅの電界を印加した場合、液晶分子はスメクチック相の層法線方向Ｗから−θだけ傾いた配向状態（配向状態１）をとり、入射偏光は、そのままの偏光方向を保持したまま出射する。一方、透明電極に＋Ｅの電界を印加した場合、液晶分子はスメクチック相の層法線方向Ｗから＋θだけ傾いた配向状態、（配向状態２）をとる。この場合、ここではθ＝２２．５°としているので、入射偏光に対して、液晶分子長軸方向（ダイレクタ）は２θ＝４５°傾いて配向する。その結果、半波長板条件が成立し、出射偏光は入射偏光から略９０°回転した偏光方向となる。すなわち、電界制御により偏光切り換えが実現でき、強誘電性液晶を用いているため、偏光切り換えに有する応答速度は数十μsec〜数百μsecと高速応答である。
【００６１】
ここで、強誘電性液晶素子７０を用いた偏光切り換え手段１３の作製および動作確認について説明する。
厚さ１．１ｍｍの無アルカリガラス基板にＩＴＯ電極（膜厚１５００Å）を成膜した。基板電極面に配向膜（ＡＬ３０４６ −Ｒ３１  ＪＳＲ 社製）をスピンコートにより約８００Åの厚さに形成し、その基板表面を、ラビング法により配向処理を行った。前述したガラス基板を２枚用い、電極面を対向させて、基板間が約２.５μｍになるようにビーズを混入した接着剤にて貼り合わせた。基板を９０度に加熱した状態で２枚の基板間に液晶層として、強誘電性液晶（クラリアント製Ｒ５００２、Δｎ＝０．１７、２θ＝９０度）を毛管法で注入し、７０℃から５５℃までを１０Ｖ／μｍの直流電圧を印加した状態で冷却後に封止し、図１４のような液晶素子６０を作製した。配向状態を光学顕微鏡により観察したところ、ほぼ均一な配向状態を確認した。この液晶素子６０に周波数１００Ｈｚ、±１０Ｖ／μｍの矩形波信号を入力し、クロスニコル下での明暗のスイッチング速度を測定した（液晶素子特性評価装置  大塚電子製）。図１８に液晶素子の応答速度特性を示す。室温（２５℃）付近における応答速度は約１ｍsec、であり、一般的な液晶素子より１桁も高速応答性を示した。
【００６２】
またここで、電界制御による偏光切り換えの動作に関しては、偏光切り換えを効率よく実現するには、図１６に示すように強誘電性液晶のコーン角２θが４５°であることが好ましいため、２θが４５°である強誘電性液晶（クラリアント製ＦＥＬＩＸ０１８−１００、Δｎ＝０．１７、２θ＝４５）を用いて、前述と同様にして液晶素子を作製評価した。評価方法は作製した液晶素子をλ／２板と、偏光板の間に配置し、入射時の偏光方向と出射時の偏光方向を評価した。光源は赤色ＬＤ（波長６５０ｎｍ）を用いた。まず、λ／２板にて入射偏光方向がラビング方向と略２２．５°傾いた方向となるように設定した。次に、素子電極間に＋１０Ｖ／μｍの電界を印加したところ、若干楕円偏光になっているが、入射時と出射時の偏光方向は略同じであった。更に、素子電極間に極性の異なる−１０Ｖ／μｍの電界を印加したところ、これも若干楕円偏光になっているが、入射時と出射時の偏光方向は略９０度異なった方向となった。すなわち、電界印加の制御により偏光方向が９０°切り換えることができた。出射偏光が楕円偏光になるのは、Δｎ×ｄ=λ／２条件が最適化されていないためである。
【００６３】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第１０の手段に対応する実施形態について説明する。
前述した第１の実施形態または第２の実施形態の光走査装置において、光源１からのビームをロスすることなく、時間分割でポリゴンミラー７に９０°の位相差をつけてそれぞれ入射するためには、光路切り換えの応答速度が重要となる。前述したように、光路の切り換えは、光路切り替え手段４（アクティブな回折光学素子４０）あるいは偏光切り換え手段１３（強誘電性液晶素子からなる偏光切り替え素子６０））の電界制御によりなされる。そこで、安価な素子を実現するために液晶を用いた構成としている。液晶材料は一般的に温度依存性を示し、温度が高くなるに従い、粘性が低くなり、応答速度が速くなる性質をもつ（図１８参照）。そこで、光路切り換えを高速化するための温度調整手段を設けることが好ましい。
【００６４】
温度調整手段としては、光路切り換えの応答性に影響するアクティブな回折光学素子あるいは偏光切り換え素子に直接ペルチェ素子や小型ヒーターなどの温度調整素子を設けることが可能である。このような構成とする場合、直接素子を温度調整するため、調整温度に達する時間が早く、高精度の調整ができるといった利点がある。一般にペルチェ素子は高価であるため、小型ヒーターを用いることが好ましく、小型ヒーターとしては例えば、セラミックヒーター等を用いることができる。
【００６５】
また、光走査ユニット内の温度を調整するように光走査装置に温度調整手段を設ける構成もある。図１９に温度調整手段を具備した光走査装置の概略を示す。
図１９のように図示しない光学部品（光源、光路切り換え手段、ポリゴンミラー、結像光学系等）を覆う筐体をヒーターを用いて、温度調整する構成としている。例えば、ヒーターとしては、加熱源と熱拡散板とで構成することができ、加熱源によって加熱された雰囲気は、熱拡散板によって均一に拡散される。また、ファンによる送風量を調節することでも装置内の温度を調整することができる。また、特定の温度範囲に調整されるようにサイリスタやサーモスタットを設けることが好ましい。
【００６６】
ここで例えば、図１８のような応答性を示す液晶素子を光路切り換えに用いる場合、温度調整手段における温度範囲を３０℃〜４０℃に設定することで０．５ｍsec以下の高速応答を保つことができる。
温度を検知する手段としてはサーミスタ、熱電対などを用いることができるが、以下の理由のため熱電対を用いることが好ましい。サーミスタは抵抗温度変化特性の直線性が悪く測定精度が低い。熱電対は、熱起電力が大きく、特性のバラツキが小さく、互換性がある。また、熱に対し安定で寿命が長いなどの特徴があり信頼性が高い。材質としては例えば、ＪＩＳ規格に規定されているＫ（クロメルーアルメル）、Ｊ（鉄−コンスタンタン）、Ｔ（銅−コンスタンタン）、Ｅ（クロメル−コンスタンタン）、Ｎ（ナイクロシル−ナイシル）または、ＪＩＳ規格外の（ニッケル−ニッケル１８％モリブデン）、（タングステン５％レニウム−タングステン２６％レニウム）などを用いることができる。
【００６７】
［第４の実施形態］
次に、前述の図１に示した構成の光走査装置において、光路切り換え手段４以降の光学系の構成についてより詳細に説明する。
図１において、光路切り換え手段４を出射したビームは上下段それぞれに配備されるシリンドリカルレンズ５（５ｃ、５ｄ）、５'（５ａ，５ｂ）により、偏向器（ポリゴンミラー）７の偏向反射面の近傍にて主走査方向に長い線像に変換される。
なお、図１では、光路切り換え手段４で２方向に時分割された光束のうち、シリンドリカルレンズ５ａ，５ｂと入射ミラー２' を介して偏向器７の片側へ入射された一方側の入射光を偏向器７で偏向し、２つの感光体１１ａ，１１ｂを走査する走査光学系（第１走査レンズ８ａ，８ｂ、光路折返し用のミラー９、第２走査レンズ１０ａ，１０ｂ）のみを図示しているが、実際は偏向器７を挟んで、図示された光学系と同様の走査光学系が略対称な位置に配備された構成となっており、光路切り換え手段４で分割された他方の光束も、シリンドリカルレンズ５ｃ，５ｄと入射ミラー２を介して偏向器７の他方側へ入射して偏向され、同様の構成の図示しない走査光学系を介して図示しない２つの感光体を走査するようになっている。
【００６８】
図２０は光路切り換え手段４で２方向に時分割された時分割光による光走査を説明するための図である。同図（ａ）に示すように、光路切り換え手段４を出射したビームは時分割で上側の光路（すなわち図中の入射光ｘ）を通過している時は、下側の光路（すなわち図中の入射光ｙ）には殆ど通過しないが、若干下側の光路にもビームが通過する。また、逆も同じで下側の光路をビームが通過している時も上側の光路をビームが通過する。それゆえ、上側の光路からのビームが感光体上の走査領域を走査している時は下側の光路からのビームが感光体上の走査領域を走査してはならない。また、逆も同様のことが言える。
【００６９】
図２０（ａ）に示すように共通の光源から光路切り換え手段を通過した後の入射光は偏向器７の異なる面に入射するようにしており、位相差を９０°つけている（図中の入射光ｘ，入射光ｙ）。位相差が９０°近傍であれば分割された光束が同時に有効走査領域を走査することがない。例として、図２０（ａ）に示す上側の有効走査領域ｘを走査している時（反射光ａが反射光ｂ、反射光ｃへと走査される時）の下側の反射光について説明する。
【００７０】
上側の入射光ｘが反射光ａとなる時は、図２０（ｂ）に示すように下側の反射光は位相差が９０°なので走査領域に入らない。偏光器７が回転して上側の入射光が反射光ｂとなる時は、図２０（ｃ）に示すように下側の反射光はｂ' となり走査領域に入らない。また、さらに偏光器７が回転して、上側の入射光が反射光ｃとなる時も、図２０（ｄ）に示すように下側の反射光はｃ' となり走査領域に入らない。すなわち図２０（ｂ）から図２０（ｃ）を経て図２０（ｄ）まで下側の反射光は、走査領域に入らないことが分かる。これは、入射光の位相差が９０°であり、偏光器７の面数が４面であるため、反射光の位相差が必ず９０°になることで上記関係が成立するのである。この上側の入射光（入射光ｘ）が有効走査領域内を走査している時は、下側の入射光は有効走査領域外を走査しており、感光体面上を走査しない関係は、位相差が９０°より少しずれても成立するのは上記関係から自明である。逆に下側の入射光が有効走査領域内を走査している時は、上側の入射光は有効走査領域外を走査しており感光体面上を走査しないことも上下対称配置となっているため自明である。
【００７１】
光源の変調駆動は上側の入射光が有効走査領域内を走査している時は対応する色（例えばマゼンタ）の画像情報に基づき光源の変調駆動を行う。さらに、下側の入射光が有効走査領域内を走査している時は対応する色（例えばブラック）の画像情報に光源の変調駆動を行うことで、共通の光源で２色分の画像を走査することが可能となる。
【００７２】
図２１に示すように偏向器７の同一の反射面に入射光ｘと入射光ｙを入射させることも出来るが、走査領域を跨って光線をミラー２，２' で折り返す必要があり、レイアウト性が悪くなる。また、偏向器７の同一の反射面に入射させると、分割された光束は副走査方向に異なる位置で偏向器７に入射させる必要があるため、光束分割素子とミラーにより、副走査方向の位置を変えなければならない。従って、図１に示すように偏向器７の異なる反射面に分割された光束を入射させた方がレイアウト性も向上する。
【００７３】
図２２は複数色用の露光のタイミングチャートである。同図において縦軸は光量、横軸は時間をそれぞれ表す。
前述したように、光路切り換え手段４で時分割された共通の光源からのビームを偏向器７で偏向走査して２つの感光体１１ａ，１１ｂ（例えばブラックとマゼンタ用の感光体）の露光を時分割で行い、なおかつ、有効走査領域において、それぞれ全点灯する場合のタイムチャートを同図に示す。実線がブラックに相当する部分、点線がマゼンタに相当する部分を示している。ブラック、マゼンタにおける書き出しのタイミングは、有効走査幅外に配備される同期検知手段（同期検知センサ）で走査ビームを検知することにより決定される。なお、図１では同期検知手段は図示されていないが、通常はフォトダイオード等の受光素子を用いた同期検知センサが用いられる。
【００７４】
図２３は色によって露光量を異ならせるためのタイミングチャートである。図２２ではブラックとマゼンタの領域での光量を同じに設定しているが、実際には光学素子の透過率、反射率が相対的に異なるため、光源の光量を同じにしてしまうと、感光体に到達するビームの光量が異なってしまう。そこで、図２３に示すように、異なる感光体面を走査するときに互いの設定光量を異ならせることにより、異なる感光体面上に到達するビーム光量を等しくできる。
【００７５】
ところで、図１に記載の２つの光源１、１' から出射した各々のビームは、異なる２つの感光体１１ａ，１１ｂにそれぞれ露光されるので、２つの感光体１１ａ，１１ｂには、それぞれ一回の走査で２つの走査線が形成される。このとき、画素密度に応じて、走査線の副走査方向のピッチを調整する必要がある。副走査方向のピッチ調整の方法としてよく用いられる方法としては、光源ユニット（光源１、１' 、カップリングレンズ３、３' 、開口絞り１２を１つのユニットとする）を主走査方向および副走査方向に垂直な軸を中心に回転させる方法があるが、この場合、ある感光体においては、所望のピッチとすることができるが、もう一方の感光体については光路切り換え手段４以降の光学素子の形状誤差、取り付け誤差等によりピッチ誤差が生じる。
この不具合を解決するためには光路切り換え手段４と偏向手段（偏向器）７の間に副走査方向のピッチを調整する手段を配備する必要がある。
【００７６】
ここで、図２４はピッチ調整手段の一例を示す図である。同図（ａ）は片側調整の手段、同図（ｂ）は両側調整の手段を示す図である。
ここでは一例として、光路切り換え手段４と偏向器７の間に配置された光学素子５（例えば図１のシリンドリカルレンズ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄにピッチ調整手段を設けた場合について説明する。
シリンドリカルレンズ５は２１ａ（または２１ｂ、２１ｃ）の中間部材を介して光走査装置のハウジング（図示を省略）に装着される。それぞれの装着面には予め硬化性樹脂（例えば光硬化性樹脂）を塗布しておく。このとき、中間部材２１ａ（または２１ｂ、２１ｃ）はハウジングに対し、「主走査方向に平行な軸回りの偏心調整」と「光軸方向の調整」が可能であり、シリンドリカルレンズ５は中間部材２１ａ（または２１ｂ、２１ｃ）に対して「光軸に平行な軸回りの偏心調整」、「副走査方向の配置調整」が可能であり、ハウジングに対して中間部材２１ａ（または２１ｂ、２１ｃ）が調整可能な方向の少なくとも１つと、中間部材２１ａ（または２１ｂ、２１ｃ）に対してシリンドリカルレンズ５の調整可能な方向の少なくとも１つが異なっている。このような構成とすることで、複数の光学特性（ビームウエスト径太り、ビームウエスト位置ずれ低減、ビームスポット位置ずれ低減）を同時に確保でき、なおかつ、シリンドリカルレンズ５を光軸に平行な回りに偏心調整可能とすることで、副走査方向の走査線間隔を最適に設定することができる。また、中間部材２１ａのシリンドリカルレンズ５に接する面とハウジングに接する面は平面となっていて調整が容易になっている。調整が終了したら硬化性樹脂を所定の方法（例えば紫外線照射等）で硬化させることにより、相互の位置を固定させる。
【００７７】
図２５は実際の調整方法の一例を説明するための図である。同図（ａ）は片側調整、同図（ｂ）は両側調整の例を示している。
シリンドリカルレンズ５を冶具で保持しておき、調整すべき方向（ここでは光軸方向位置、光軸に平行な軸回りの偏心、副走査方向の位置）にシリンドリカルレンズ５を移動する。その後、硬化性樹脂（例えば紫外線硬化樹脂）を塗布した中間部材２１ａ（または２１ｂ、２１ｃ）をシリンドリカルレンズ５およびハウジングの台座２２に押し当て、紫外線を照射しシリンドリカルレンズ５を固定する。このような構成とすることで、簡単な構造で容易に複数方向の調整が可能となる。ここで、中間部材２１ａ（または２１ｂ、２１ｃ）は透明とすることにより、紫外線硬化樹脂による固定がより容易になる。
なお、図２４（ａ）のように１つの中間部材２１ａを用いて光学素子（シリンドリカルレンズ５等）を保持することも可能だが、光ビームを挟んで互いに逆側に複数の中間部材２１ｂ、２１ｃを配備することも可能であり、このような構成とすることにより、例えば、ハウジングと中間部材２１（樹脂を想定）の線膨張係数が異なるとき、温度上昇が発生しても光軸に対して光学素子に関し対称的に応力が発生するので、光学素子の姿勢変化は小さくなる。
【００７８】
通常、画像形成装置に用いる半導体レーザは光量自動制御（Ａuto Ｐower Ｃontrol：以下ＡＰＣと称す）を行い、光出力の安定化を図っている。ＡＰＣとは半導体レーザの光出力をフォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子によりモニタし、半導体レーザの光出力に比例する受光電流の検出信号により、半導体レーザの順方向電流を所望の値に制御する方式のことである。
半導体レーザが端面発光型半導体レーザの場合、上記受光素子はカップリングレンズに向かって出射する方向と逆方向に出射した光をモニタするフォトダイオードを用いることが多いが、ＡＰＣを行なう際に、余計なゴースト光が入射すると、上記受光素子で検出する光量が増加してしまう。
【００７９】
例えば、偏向器７の反射面（反射鏡）へのビームの入射角が０のとき、その反射面（反射鏡）が光源方向に正対しているので、この位置でＡＰＣを行なうと、反射ビームが光源に戻り、モニタ用の受光素子で検出する光量が増加してしまう。そこで、入射角が０であるときはＡＰＣを行なわないように設定しておく。この構成をとることにより、適切な濃度で、濃度むらの少ない画像出力が可能となる。
【００８０】
次に同期検知手段の配置例としては、図２６の下側に示すように、光源と反対側は有効走査領域外にフォトダイオード等の同期検知センサを置いて走査光を検知することが可能であるが、光源側は有効走査領域近傍に入射光があるため、同期検知センサを設置する余裕がない。そのため、光源側の同期検知は、図２６の上側に示すように、入射光を境として光源側の反射光を同期検知に使用する。
また、上記の方式に代えて、前記ＡＰＣ用の受光素子を利用し、偏向器７の反射面へのビームの入射角が０の時の受光素子の光出力を使用して同期検知することも可能である。これは、入射角０の時には偏向器７の反射面からの反射光がそのままＬＤに戻ることから、ＡＰＣ用の受光素子にもＬＤへ戻った光が検知され、その信号を利用して同期検知用の信号として利用するのである。このようにＡＰＣ用の受光素子で同期検知をすることにより、同期検知専用のセンサ数を減らすことができ、さらに部品点数が下がり、かつコストダウン効果も期待できる。
【００８１】
上述した本発明の技術は、図１７に示すような集積化された面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を光源とした時も当然有効であり、例えば４０チャンネルの面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）アレイを用いる場合、光源が２つで４色４０チャンネルのビームを得ることができ、４０ビーム書込みの高速性を維持したまま光源のコストダウンが可能となる。
【００８２】
［第５の実施形態］
次に、上述した本発明の光走査装置を書込ユニットに備えた画像形成装置の実施形態について説明する。
図２７は本発明の一実施形態を示す多色画像形成装置の概略構成図である。同図において符号３１は像担持体である感光体、３２は感光体を帯電する帯電器、３３は帯電された各感光体に画像信号に応じて変調されたビームを露光して静電潜像を形成する前述の光走査装置を用いた書込ユニット、３４は感光体上の潜像を各色のトナーで現像して顕像化する現像器、３５は感光体上の転写残トナーを清掃するクリーニング手段、３６は感光体上の顕像を記録材に転写するための転写用帯電手段、３７は記録材を担持搬送する転写ベルト、３８ａ，３８ｂは転写ベルトが架張される駆動ローラと従動ローラ、３９は記録材に転写された画像を定着する定着手段、４０はシート状の記録材（例えば記録紙）Ｓが収容された給紙カセット、４１は記録材Ｓを給紙する給紙ローラ、４２は給紙ローラで給紙される記録材Ｓを１枚づつに分離する分離ローラ、４３，４４は記録材を搬送する搬送ローラ、４５は各感光体上での画像形成にタイミングを合せて記録材Ｓを転写ベルト３７に送り出すレジストローラをそれぞれ示している。また、符号に付けたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは画像の色を表し、それぞれＹ：イエロー、Ｍ：マゼンダ、Ｃ：シアン、Ｋ：ブラックを示している。
【００８３】
４つの感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋは転写ベルト３７に沿って並設され、それぞれ時計回り方向に回転し、回転方向の順に帯電器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ、現像器３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃ、３４Ｋ、転写用帯電手段３６Ｙ、３６Ｍ、３６Ｃ、３６Ｋ、クリーニング手段３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋが配備されている。
【００８４】
帯電器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋは、感光体表面を均一に帯電するための帯電装置を構成するものであり、この帯電器には、ローラ状やブラシ状等の接触帯電方式の帯電部材や、帯電チャージャ等の非接触帯電方式のもの等がある。この帯電器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋと現像器３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃ、３４Ｋの間の感光体表面に書込ユニット３３によりそれぞれビームが照射され、感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋに静電潜像が形成されるようになっている。そして、静電潜像に基づき、現像器３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃ、３４Ｋにより感光体面上にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー像が形成される。さらに、転写用帯電手段３６Ｙ、３６Ｍ、３６Ｃ、３６Ｋにより、転写ベルト３７で搬送される記録材Ｓに各色のトナー像が順次重ね合わせて転写された後、最終的に定着手段３９により記録材Ｓに画像が定着される。
【００８５】
なお、図１に示した光走査装置では、２つの感光体１１ａ，１１ｂに対応する図のみ示しているが、図２７に示す画像形成装置の書込ユニット３３内には、図１に示す光走査装置と同様の構成に加えて、前述の第４の実施形態で述べたように、偏向器７を挟んで、図示された光学系と同様の走査光学系が対称な位置に配備された構成となっており、上記の４つの感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋに対応した光走査を行うことができるようになっている。
【実施例】
【００８６】
次に図１の実施形態に示した構成の光走査装置の光学系の具体的な実施データを以下に示す。
・光源１，１' の波長：６５５ｎｍ
・カップリングレンズ３，３' の焦点距離：１５ｍｍ
・カップリング作用：コリメート作用
・ポリゴンミラー７：偏向反射面数：４
内接円半径：７ｍｍ
また、光路切り替え手段４（または偏光切り替え手段１３と偏光分離手段１４）と偏向手段（ポリゴンミラー）７の間に焦点距離１１０ｍｍのシリンドリカルレンズ５，５' が配備されており、偏向器７の反射面近傍にて主走査方向に長い線像を形成している。
【００８７】
偏向器以降のレンズデータを以下に示す。
第１走査レンズ８ａ，８ｂの第１面および第２走査レンズ１０ａ，１０ｂの両面は以下の式（１）、（２）で表現される。
【００８８】
・主走査非円弧式
主走査面内における面形状は非円弧形状をなしており、光軸における主走査面内の近軸曲率半径をＲｍ、光軸からの主走査方向の距離をＹ、円錐常数をＫ、高次の係数をＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、・・・とするとき、光軸方向のデプスをＸとして次の多項式（１）で表している。
Ｘ＝（Ｙ２／Ｒｍ）／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ／Ｒｍ）２｝
＋Ａ１・Ｙ＋Ａ２・Ｙ２＋Ａ３・Ｙ３＋Ａ４・Ｙ４＋Ａ５・Ｙ５＋Ａ６・Ｙ６＋・・
・・・（１）
ここで奇数次の係数Ａ１、Ａ３、Ａ５・・にゼロ以外の数値を代入した場合、主走査方向に非対称形状を有する。
なお、本実施例では偶数次のみを用いており、主走査方向に対称系である。
【００８９】
・副走査曲率式
副走査曲率が主走査方向に応じて変化する式を以下の式（２）に示す。
Ｃｓ（Ｙ）＝１／Ｒｓ（０）
＋Ｂ１・Ｙ＋Ｂ２・Ｙ２＋Ｂ３・Ｙ３＋Ｂ４・Ｙ４＋Ｂ５・Ｙ５＋・・
・・・（２）
ここでＹの奇数乗係数のＢ１、 Ｂ３、Ｂ５、・・がゼロ以外の数値を代入した場合、副走査の曲率半径が主走査方向に非対称となる。
また、第１走査レンズの第２面は回転対称非球面であり、以下の式（３）で表現される。
【００９０】
・回転対称非球面
光軸における近軸曲率半径をＲ、光軸からの主走査方向の距離をＹ、円錐常数をＫ、高次の係数をＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、・・とするとき光軸方向のデプスをＸとして次の多項式で表している。
Ｘ＝（Ｙ２／Ｒ）／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ／Ｒｍ）２｝
＋Ａ１・Ｙ＋Ａ２・Ｙ２＋Ａ３・Ｙ３＋ Ａ４・Ｙ４＋Ａ５・Ｙ５＋Ａ６・Ｙ６＋・・
・・・（３）
【００９１】
第１走査レンズの第１面の形状
Ｒｍ＝−２７９．９、Ｒｓ＝−６１．０
Ｋ＝−２．９０００００Ｅ＋０１
Ａ４＝１．７５５７６５Ｅ−０７
Ａ６＝−５．４９１７８９Ｅ−１１
Ａ８＝１．０８７７００Ｅ−１４
Ａ１０＝−３．１８３２４５Ｅ−１９
Ａ１２＝−２．６３５２７６Ｅ−２４
Ｂ１＝−２．０６６３４７Ｅ−０６
Ｂ２＝５．７２７７３７Ｅ−０６
Ｂ３＝３．１５２２０１Ｅ−０８
Ｂ４＝２．２８０２４１Ｅ−０９
Ｂ５＝−３．７２９８５２Ｅ−１１
Ｂ６＝−３．２８３２７４Ｅ−１２
Ｂ７＝１．７６５５９０Ｅ−１４
Ｂ８＝１．３７２９９５Ｅ−１５
Ｂ９＝−２．８８９７２２Ｅ−１８
Ｂ１０＝−１．９８４５３１Ｅ−１９
なお、上記で「Ｅ＋０１」は「×１０01」、「Ｅ−０７」は「×１０-07」を意味しており、以下でも同様である。
【００９２】
第１走査レンズの第２面の形状
Ｒ＝−８３．６
Ｋ＝−０．５４９１５７
Ａ４＝２．７４８４４６Ｅ−０７
Ａ６＝−４．５０２３４６Ｅ−１２
Ａ８＝−７．３６６４５５Ｅ−１５
Ａ１０＝１．８０３００３Ｅ−１８
Ａ１２＝２．７２７９００Ｅ−２３
【００９３】
第２走査レンズの第１面の形状
Ｒｍ＝６９５０、Ｒｓ＝１１０．９
Ｋ＝０．００００００＋００
Ａ４＝１．５４９６４８Ｅ−０８
Ａ６＝１．２９２７４１Ｅ−１４
Ａ８＝−８．８１１４４６Ｅ−１８
Ａ１０＝−９．１８２３１２Ｅ−２２
Ｂ１＝−９．５９３５１０Ｅ−０７
Ｂ２＝−２．１３５３２２Ｅ−０７
Ｂ３＝−８．０７９５４９Ｅ−１２
Ｂ４＝２．３９０６０９Ｅ−１２
Ｂ５＝２．８８１３９６Ｅ−１４
Ｂ６＝３．６９３７７５Ｅ−１５
Ｂ７＝−３．２５８７５４Ｅ−１８
Ｂ８＝１．８１４４８７Ｅ−２０
Ｂ９＝８．７２２０８５Ｅ−２３
Ｂ１０＝−１．３４０８０７Ｅ−２３
【００９４】
第２走査レンズの第２面の形状
Ｒｍ＝７６６、Ｒｓ＝−６８．２２
Ｋ＝０．００００００＋００
Ａ４＝−１．１５０３９６Ｅ−０７
Ａ６＝１．０９６９２６Ｅ−１１
Ａ８＝−６．５４２１３５Ｅ−１６
Ａ１０＝１．９８４３８１Ｅ−２０
Ａ１２＝−２．４１１５１２Ｅ−２５
Ｂ２＝３．６４４０７９Ｅ−０７
Ｂ４＝−４．８４７０５１Ｅ−１３
Ｂ６＝−１．６６６１５９Ｅ−１６
Ｂ８＝４．５３４８５９Ｅ−１９
Ｂ１０＝−２．８１９３１９Ｅ−２３
なお、使用波長における走査レンズの屈折率は全て１．５２７２４である。
【００９５】
以下に光学配置を示す。
偏向器の偏向反射面から第１走査レンズの第１面までの距離ｄ１：６４ｍｍ
第１走査レンズの中心肉厚ｄ２：２２．６ｍｍ
第１走査レンズの第２面から第２走査レンズの第１面までの距離ｄ３：７５．９ｍｍ
第２走査レンズの中心肉厚ｄ４：４．９ｍｍ
第２走査レンズの第２面から被走査面までの距離ｄ５：１５８．７ｍｍ
【００９６】
なお、図１に示す光走査装置では、屈折率１．５１４、厚さ１．９ｍｍの防音ガラス６と防塵ガラス（図示せず）が配置されており、防音ガラス６は、ゴースト光の発生を防止するために、偏向回転面内において主走査方向に平行な方向に対し１０ｄｅｇ傾けて設置されている。
また、防塵ガラスについては図示されていないが、第２走査レンズ１０ａ，１０ｂと被走査面１１ａ，１１ｂの間に配備されている。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の一実施形態を示す光走査装置の概略構成図である。
【図２】第１の実施形態の光走査装置の一部を示す図である。
【図３】回折光学素子を組み合わせた光路切り換え手段の一例を示す図である。
【図４】光路切り換え手段をなす回折光学素子の概略構成を示す図である。
【図５】光路切り換え手段をなす回折光学素子の機能動作の一例を示す図である。
【図６】光路切り換え手段をなす回折光学素子の機能動作の別の例を示す図である。
【図７】回折光学素子の液晶の配向方向及び格子の傾き方向の説明図である。
【図８】傾斜させた回折光学素子の機能動作の一例を示す図である。
【図９】傾斜させた回折光学素子の機能動作の別の例を示す図である。
【図１０】干渉露光前の液晶ホログラム素子の断面構成の概略を示す図である。
【図１１】液晶ホログラム素子の相分離によるホログラム形成過程の説明図である。
【図１２】第２の実施形態の光走査装置の一部を示す図である。
【図１３】回折光学素子を組み合わせた偏光分離手段の一例を示す図である。
【図１４】強誘電性液晶素子を用いた偏光切り換え手段の概略構成を示す図である。
【図１５】強誘電性液晶素子のスイッチング動作を説明する模式図である。
【図１６】偏光切り換え手段の動作を示す模式図である。
【図１７】面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）アレイの一例を示す図である。
【図１８】温度に対する液晶素子の応答速度特性を示す図である。
【図１９】温度調整手段を具備した光走査装置の概略を示すブロック図である。
【図２０】光路切り換え手段の時分割光による光走査を説明するための図である。
【図２１】光路切り換え手段の時分割光を偏向器の同じ反射面に入射した場合の問題点の説明図である。
【図２２】複数色用の露光のタイミングチャートを示す図である。
【図２３】色によって露光量を異ならせるためのタイミングチャートを示す図である。
【図２４】ピッチ調整手段の一例を示す図である。
【図２５】実際のピッチ調整方法の一例を説明するための図である。
【図２６】同期検知センサの配置位置の説明図である。
【図２７】本発明の一実施形態を示す多色画像形成装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００９８】
１、１' ：光源（半導体レーザ（ＬＤ））
２，２' ：入射ミラー、
３、３' ：カップリングレンズ
４：光路切り換え手段
５，５'（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）：シリンドリカルレンズ
６：防音ガラス
７：偏向手段（偏向器（ポリゴンミラー））
８（８ａ，８ｂ）：第１走査レンズ
９：光路折返し用のミラー
１０ａ，１０ｂ：第２走査レンズ
１１ａ，１１ｂ：被走査面
１２：開口絞り（アパーチャ）
１３：偏光切り換え手段
１４：偏光分離手段
３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ
３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ：帯電器
３３：書込ユニット
３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃ、３４Ｋ：現像器
３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋ：クリーニング手段
３６Ｙ、３６Ｍ、３６Ｃ、３６Ｋ：転写用帯電手段
３７：転写ベルト
３８ａ：駆動ローラ
３８ｂ：従動ローラ
３９：定着手段
４０：給紙カセット
４１：給紙ローラ
４２：分離ローラ
４３，４４：搬送ローラ
４５：レジストローラ
５０：回折光学素子（光路切り換え手段）
６０：回折光学素子（偏光分離手段）
７０：強誘電性液晶素子（偏光切り換え手段）
Ｓ：記録材
【図１】
0004992154.tif 000002
【図２】
0004992154.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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