JP5108478B2 - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置および画像形成装置に関する。

近年、レーザプリンタおよびデジタル複写機等で用いられる電子写真画像形成装置において、カラー化や高速化が進んできている。カラーの電子写真画像形成装置としては、１つの感光体を有しかつ当該感光体を色の数だけ回転するという方式（４色の場合には感光体を４回転する。）もあるが、この方式は高速性に劣ることから、感光体を複数（通常は４つ）有するタンデム方式を採用した画像形成装置が普及してきている。

ここで、タンデム方式の画像形成装置では、高速化が可能であるが部品点数が増加しかつ光源数が増加することからコストの上昇を招くとともに、複数光源間の波長差に起因する色ずれが生じる虞がある。また、光走査を行う個所での故障の原因としては、光源としての半導体レーザの劣化が挙げられており、光源数の増加は、画像形成装置における故障の確率を増加させてしまう。特に、光源として面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ−Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）やＬＤアレイ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ アレイ）を用いる場合、当該光源の故障確率が増加することから、光源数の増加を抑制することが望ましい。

そこで、本出願人は、光源数の増加を抑制しつつ高速な画像出力を可能とすべく、走査のために回転される多面鏡式光偏向器を２段構成とし、共通の光源からのビームを２分割し、この分割された２つのビームを多面鏡式光偏向器の異なる段の偏向反射面に入射させ、分割された２つのビームで互いに異なる被走査面（感光体）を時間的にずらして交互に走査するという方式のものを、既に出願した発明で提案した（例えば、特許文献１および特願２００３―１２９２５８等参照）。
特開２００５−９２１２９号公報

ところが、上記した方式においては、両ビームの光強度が略等しくなるように共通の光源からのビームを２分割し、その一方のビームで一方の感光体を走査している場面では他方の感光体を走査しないものであることから、光源の実質効率が略半分となってしまうとともに、分割された各ビームで対応する１つの感光体を走査するものであることから、各感光体を走査する際のビームの光強度が出射強度の略半分となるので、複数の光源を用いる方式に比較して倍以上の強度のビームを光源から出射させる必要がある。このように光源から出射させるビームの強度を増大させると、感光体上でのビームスポットの光学的特性の劣化を招く虞があることから高速での画像記録が困難なものとなるとともに、光源自体の寿命にも影響を与えることから光走査を行う個所の故障の確率を増加させる原因となる虞がある。このことは、光源として面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を用いる場合、出射させるビームの強度を増大することが容易ではないことから、光源から出射させるビームの強度の増大に伴う影響も顕著なものとなる。

そこで、２段構成の多面鏡式光偏向器を用いることは上記した方式と同様としつつ、共通の光源からのビームを２分割することに代えて、当該光源からのビームが一方の段の偏向反射面に至る光路と他方の段の偏向反射面に至る光路とのいずれか一方を選択的に進行するように、共通の光源からのビームの光路を切り換え可能な方式とすることが考えられる。

この方式における光路切換手段として、Ｓｉ基板をフォトリソグラフィ手法でエッチング作成したＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏ ｅｌｅｃｔｒｏ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）ミラー等の反射偏向手段、または超音波光偏向器、あるいはホログラフィックポリマ分散液晶素子等の回折による偏向手段等を用い、そこに走査同期信号から生成される電気信号である光路切換駆動信号を印加させることにより、光源からのビームの光路を切り換えるものが考えられる。

また、その他には、偏光切換え素子と偏光分離素子とを組合わせた構成とし、偏光切換え素子に走査同期信号から生成される電気信号である光路切換駆動信号を印加させて、光源からのビームの光路を切り換えることも考えられる。この偏光切換え素子としては、表面安定化強誘電性液晶、あるいはＰＬＺＴ（Ｐｌｏｍｂ Ｌａｎｔｈａｎｕｍ Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ）電気光学セラミックスなどへの電界印加偏光スイッチングにより光源から出射されたビームの偏光方向を切換え可能なものとすることが考えられ、偏光分離素子としては、多層膜偏光ビームスプリッタ(ＰＢＳ：Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ)の偏光選択透過／反射作用、あるいは偏光ホログラムの偏光選択透過／回折作用により光路切換え動作を行わせることが考えられる。

ところが、上記したように共通の光源からのビームの光路を切り換える場合、いずれの方法であっても、電気信号である光路切換駆動信号に印加により光路切換手段の特性を切り換える必要があるが、電気信号を印加してから特性が完全に切り換わるまでには所定の応答時間が存在するので、感光体を走査する際に同一の走査ライン上であっても均一な強度のビームで走査することができなくなる虞がある。

本発明は、上記の問題に鑑みて為されたもので、光源数の増加を抑制しつつ高速な画像出力を可能なものとするとともに、光源から出射させるビームの強度の増大を招くことなく光源の実質効率を高めつつ均一な強度のビームで走査することができる光走査装置、およびそれを用いた多色対応の画像形成装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、共通の光源から２つの異なる被走査面へと向かう２つの光走査光路と、前記光源から出射されたビームの前記両光走査光路のうちのいずれか一方への選択的な進行を可能とする光路切換手段とを備え、該光路切換手段による前記光源から出射されたビームの進行光路の切り換えにより前記両被走査面を時間的にずらして交互に走査する光走査装置であって、前記光路切換手段は、前記光源から出射されたビームを前記両光走査光路のうちのいずれか一方へと進行させるように特性が切り換え可能とされた光束切換部と、該光束切換部の特性を切り換えるための光路切換駆動信号を前記光束切換部へと出力可能な電気信号印加部とを有し、該電気信号印加部は、前記被走査面において所望の強度のビームが照射されることが求められる有効走査領域を走査している期間である有効走査期間の開始時点よりも、所定の特定時間だけ先行して前記光路切換駆動信号を前記光束切換部へと出力し、前記特定時間は、前記光束切換部において前記光路切換駆動信号を受けてから特性が切り換わるまでに要する時間である光路切換時間以上であり、かつ、時間的に隣接する２つの前記有効走査期間の間の時間である無効走査期間と、前記光束切換部の動作が保証された温度範囲の最高値において前記光束切換部が前記光路切換駆動信号を受けてから特性の変化が開始するまでに要する時間と、の和以下であることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光走査装置であって、前記特定時間は、前記光路切換時間において、前記光束切換部の動作が保証された温度範囲の最低値における前記光路切換時間である最低温度光路切換時間以上に設定されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の光走査装置であって、前記光束切換部は、前記電気信号印加部が接続され入射されたビームの偏光方向を変更可能な偏光切換素子と、偏光方向に応じて光路切換えを行う偏光分離素子とを有し、前記偏光切換素子は、一対の透明基板と、該両透明基板の内面側に設けられた配向膜と、該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相よりなり前記一対の透明基板の間に設けられた強誘電性液晶層と、前記透明基板の平面に直交する方向に電界を生じさせるための一対の透明電極とを有し、該一対の透明電極間では、前記電気信号印加部から前記光路切換駆動信号として電圧が印加されることにより前記電界が生じる構成とされていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光走査装置が搭載された画像形成装置であって、異なる２つの前記被走査面として、２つの感光体ドラムを有し、前記光路切換手段による前記光源から出射されたビームが進行する光路の切り換えにより前記両感光体ドラムを時間的にずらして交互に走査記録することを特徴とする。

本発明に係る光走査装置では、１つの光源で２つの異なる被走査面を順次走査記録するために、この光源からのビームの光路を切り換えるものであることから、光源から出射させるビームの強度の増大に起因する光源の寿命への影響を生じさせることなく、各被走査面上に画像を高品質かつ高速に形成することができる。

また、本発明に係る光走査装置では、光束切換部に電気信号印加部が接続されて構成された光路切換手段において、有効走査期間の開始時点から特定時間だけ先行して電気信号印加部から光束切換部へと光路切換駆動信号を出力する構成としたものであることから、有効走査期間の始期（開始時点）から終期（終了時点）に至る全期間において均一な強度のビームで走査することができる。このため、光源数の増加を抑制しつつ高速な画像出力を可能なものとするとともに、光源から出射させるビームの強度の増大を招くことなく光源の実質効率を高めつつ均一な強度のビームで２つの異なる被走査面を走査することができる。

上記した構成に加えて、前記特定時間は、前記光束切換部において前記光路切換駆動信号を受けてから特性が切り換わるまでに要する時間である光路切換時間以上に設定されていることとすると、有効走査期間の始期から終期に至る全期間において均一な強度のビームで走査することをより確実なものとすることができる。

上記した構成に加えて、前記特定時間は、前記光路切換時間において、前記光束切換部の動作が保証された温度範囲の最低値における前記光路切換時間である最低温度光路切換時間以上に設定されていることとすると、光束切換部の動作が保証される温度範囲においては、有効走査期間の開始時点において必ず光路の切り換えを完了させることができるので、より確実に均一な光強度の光走査をおこなうことができる。

上記した構成に加えて、前記特定時間は、前記光束切換部において前記光路切換駆動信号を受けてから特性の変化が開始するまでに要する時間である不応答時間と、特性の変化が開始してから特性が切り換わるまでに要する時間である応答時間とを有し、前記特定時間が、時間的に隣接する２つの前記有効走査期間の間に設定された無効走査期間よりも長い場合、前記特定時間と前記無効走査期間との時間差が前記光束切換部の動作が保証された温度範囲の最高値における前記光路切換時間である最高温度不応答時間以下となる関係とされていることとすると、各被走査面を走査する際の有効走査期間の間に設けられた無効走査期間を利用して、光路切換手段における電気信号印加部から出力された光路切換駆動信号により光束切換部の特性を切り換えることができる。

上記した構成に加えて、さらに、前記光束切換部の温度を検知するための温度センサを備え、前記電気信号印加部は、前記温度センサからの検知結果に基づき前記光束切換部の温度に対応させて前記特定時間を設定することとすると、光路切換手段の温度に応じた適切な時間（特定時間）だけ先行して当該光路切換手段に光路切換駆動信号を出力することができるので、動作が保証された温度範囲全域において有効走査期間の始期から終期に至る全期間を均一な強度のビームで走査することができる。

上記した構成に加えて、前記光束切換部は、前記電気信号印加部が接続され入射されたビームの偏光方向を変更可能な偏光切換素子と、偏光方向に応じて光路切換えを行う偏光分離素子とを有し、前記偏光切換素子は、一対の透明基板と、該両透明基板の内面側に設けられた配向膜と、該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相よりなり前記一対の透明基板の間に設けられた強誘電性液晶層と、前記透明基板の平面に直交する方向に電界を生じさせるための一対の透明電極とを有し、該一対の透明電極間では、前記電気信号印加部から前記光路切換駆動信号として電圧が印加されることにより前記電界が生じる構成とされていることとすると、駆動電圧（光路切換駆動信号としての電圧）を数十Ｖ以下に抑制することができることから当該駆動電圧が極端に高くすることを防止できるとともに、偏光切換素子の作成が容易でありかつ製造コストを抑制することができる。

上記した構成の光走査装置が搭載された画像形成装置であって、異なる２つの前記被走査面として、２つの感光体ドラムを有し、前記光路切換手段による前記光源から出射されたビームが進行する光路の切り換えにより前記両感光体ドラムを時間的にずらして交互に走査記録することとすると、光源から出射させるビームの強度の増大に起因する寿命への影響を生じさせることなく、多色の画像を高品質かつ高速に形成することができる。

以下に、本発明に係る光走査装置の一例の各実施例を図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明に係る光走査装置１０の一実施形態を模式的に示す説明図である。図２は、多面鏡式光偏向器１６を説明するための説明図であり、図３は、多面鏡式光偏向器１６による偏向の様子を説明するための説明図である。なお、以下の説明では、光走査装置が被走査面（感光体ドラム）上を光走査する方向を主走査方向とし、被走査面上において主走査方向と直交する方向を副走査方向とする。

光走査装置１０は、本実施例では、１走査をレーザ２ビームで同時走査するマルチビーム走査光学系に適用したもので、図１に示すように、レーザ光源ユニット１１と、アパーチュア１２と、光路切換手段１３と、２つのシリンドリカルレンズ１４と、防音ガラス１５と、多面鏡式光偏向器１６（ポリゴンミラー）と、走査結像光学系１７と、複数枚の反射ミラー１８と、感光体ドラム１９Ａおよび感光体ドラム１９Ｂと、同期検知フォトダイオード２０等とを備える。

レーザ光源ユニット１１は、２つの半導体レーザ２１と、両半導体レーザ２１を所定位置に保持するホルダ２２と、各半導体レーザ２１に対応する２つのカップリングレンズ２３とを有する。２つの半導体レーザ２１（以下、２つを区別する場合には半導体レーザ２１１と半導体レーザ２１２とで示す。）は、図示を略す制御部の制御下でビームを出射するものであり、出射したビームが感光体ドラム１９Ａおよび感光体ドラム１９Ｂにおいて所定の位置関係でビームスポットを形成すべく略走査方向に沿う所定の配置関係で並列するようにホルダ２２に保持されている。

各カップリングレンズ２３は、対応する半導体レーザ２１の光軸上に位置するようにホルダ２２に保持されている。両カップリングレンズ２３は、対応する半導体レーザ２１から出射されたビームを以後の光学系に適した光束形態（平行光束あるいは弱い発散性もしくは弱い収束性の光束）に変換するものである。本実施例では、両カップリングレンズ２３は、対応する半導体レーザ２１から出射されたビームを平行光束に変換している。

このレーザ光源ユニット１１から出射され略走査方向に沿って並列する２つのビームは、アパーチュア１２によりビーム整形される。このアパーチュア１２には、レーザ光源ユニット１１から出射される２つのビームに対応して２つの開口部が設けられている。

このアパーチュア１２を通過して整形された２つのビームは、光路切換え手段である光路切換手段１３を通過することにより、入射した際の進行方向および位置を維持する上側光路（図１において実線で示す２つのビーム参照）と、入射した際の進行方向を維持しつつ副走査方向に平行移動するように位置が変更された下側光路（図１において破線で示す２つのビーム参照）と、のいずれか一方を選択的に略走査方向に沿って並列しつつ進行する。この光路切換手段１３の詳細な構成については後述する。ここで、上側光路とは、２つのシリンドリカルレンズ１４のうちの上側（１４ａ）を経て、後述する多面鏡式光偏向器１６の上段多面反射鏡１６ａの偏向反射面２４（２４ａ）に至るものであり、下側光路とは、２つのシリンドリカルレンズ１４のうちの下側（１４ｂ）を経て、後述する多面鏡式光偏向器１６の下段多面反射鏡１６ｂの偏向反射面２４（２４ｂ）に至るものである。

シリンドリカルレンズ１４は、上述した上側光路と下側光路とのそれぞれに対応して２つ設けられており（上側を１４ａとし下側を１４ｂとする）、それぞれが対応する光路を進行してきた２つのビームを多面鏡式光偏向器１６の偏向反射面２４近傍に主走査方向に長い線像として結像し、後述する走査結像光学系１７を協働して、当該結像位置を被走査面（感光体ドラム１９）とを副走査方向に共役関係とすることで面倒れ補正光学系を形成している。

多面鏡式光偏向器１６は、図２に示すように、上段多面反射鏡１６ａと下段多面反射鏡１６ｂとが副走査方向に２段に重ねられ、図示を略す駆動モータにより副走査方向に伸びる共通の回転軸１６ｃ回りに回転駆動可能とされている。この多面鏡式光偏向器１６は、本実施例では、上段多面反射鏡１６ａと下段多面反射鏡１６ｂとが共に４面の反射面を持つ同一形状のものであり、互いに回転方向へ所定角θ＝４５度ずれて重ねられている。この上段多面反射鏡１６ａと下段多面反射鏡１６ｂとは、一体的に形成してもよく、別体として組み付けてもよい。この多面鏡式光偏向器１６は、図１に示すように、シリンドリカルレンズ１４を経て入射された２つのビームを走査結像光学系１７へ向けて反射する。多面鏡式光偏向器１６は、図示を略す防音ハウジングに収容されており、その窓に設けられた防音ガラス１５を介して２つのビームの行き来がなされている。

走査結像光学系１７は、ｆθレンズである第１走査レンズ２５と、アナモフィックレンズである第２走査レンズ２６とを有し、複数枚の反射ミラー１８と協働して、多面鏡式光偏向器１６により反射された２つのビームを感光体ドラム１９Ａおよび感光体ドラム１９Ｂの被走査面上でビームスポットとする。このビームスポットは、多面鏡式光偏向器１６が回転されることにより、感光体ドラム１９Ａおよび感光体ドラム１９Ｂの被走査面上を等速移動することとなる。以下の説明では、上述した上側光路に対応するものを走査結像光学系１７ａ、複数枚の反射ミラー１８ａとし、上述した下側光路に対応するものを走査結像光学系１７ｂ、複数枚の反射ミラー１８ｂとする。

このため、上述した上側光路を経て上段多面反射鏡１６ａにより反射された２つのビームは、走査結像光学系１７ａ（第１走査レンズ２５ａおよび第２走査レンズ２６ａ）、および複数枚の反射ミラー１８ａを経て、感光体ドラム１９Ａ上で副走査方向に分離した２つの光スポットとされる。また、上述した下側光路を経て下段多面反射鏡１６ｂにより反射された２つのビームは、走査結像光学系１７ｂ（第１走査レンズ２５ｂおよび第２走査レンズ２６ｂ）、および複数枚の反射ミラー１８ｂを経て、感光体ドラム１９Ｂ下で副走査方向に分離した２つの光スポットとされる。

また、レーザ光源ユニット１１の２つの半導体レーザ２１（２１１、２１２）から出射された２つのビームは、多面鏡式光偏向器１６の回転軸１６ｃ方向（副走査方向）から見ると、偏向反射面２４（２４ａ、２４ｂ）の近傍において主光線が交差するように光学配置が定められている。このため、多面鏡式光偏向器１６の偏向反射面２４（２４ａ、２４ｂ）に入射する２つのビームは、互いに開き角（偏向反射面２４の側から光源の側を見たとき、２つのビームの回転軸１６ｃに直交する面への射影が為す角）を有する。この開き角により、レーザ光源ユニット１１から出射された２つのビームにより感光体ドラム１９Ａ上または感光体ドラム１９Ｂ上に形成される２つのビームスポットは、主走査方向にも互いに分離している。これにより、感光体ドラム１９Ａまたは感光体ドラム１９Ｂを走査する２つのビームを個別的に検出して光走査開始の同期をビーム毎に（出射する半導体レーザ２１１、半導体レーザ２１２毎に）取ることができる。この２つのビームの検出は、感光体ドラム１９Ａまたは感光体ドラム１９Ｂにおける有効露光領域外に配置された同期検知フォトダイオード２０（感光体ドラム１９Ｂ側は図示せず）により行われる。

このように、回転する多面鏡式光偏向器１６の上段多面反射鏡１６ａにより偏向される２つのビームにより、感光体ドラム１９Ａがマルチビーム走査（１度の走査で２ライン分を走査する）され、回転する多面鏡式光偏向器１６の下段多面反射鏡１６ｂにより偏向される２つのビームにより、感光体ドラム１９Ｂがマルチビーム走査される。

ここで、図２および図３に示すように、光走査装置１０では、上述したように多面鏡式光偏向器１６の上段多面反射鏡１６ａと下段多面反射鏡１６ｂとが互いに回転方向に４５度ずれており、副走査方向から見て互いに重なる個所が正八角形を描くこととなる。光走査装置１０では、多面鏡式光偏向器１６に入射されるビームの光軸（主走査方向に長い線像の中心位置）から見ると、正八角形の各面すなわち上段多面反射鏡１６ａの４つの側面において副走査方向に下段多面反射鏡１６ｂが重なった個所と、下段多面反射鏡１６ｂの４つの側面において副走査方向に上段多面反射鏡１６ａが重なった個所とが、レーザ光源ユニット１１から出射された２つのビームに対する偏向反射面２４として利用されるように設定されている（図２のハッチングで示す個所参照）。入射されるビームの光軸が偏向反射面２４上に位置している場合には、当該ビームとしての主走査方向に長い線像全体が当該偏向反射面２４を構成する上段多面反射鏡１６ａ（下段多面反射鏡１６ｂ）の同一の側面に入射していることとなるので、当該ビームは、その主走査方向に長い線像を欠けさせることなく反射（偏向）されることとなる（図２（ｂ）の下段多面反射鏡１６ｂに示す副走査方向に並列された主走査方向に長い２つ線像および矢印および図３（ａ）（ｂ）参照）。このため、多面鏡式光偏向器１６では、その回転方向で見ると、上段多面反射鏡１６ａの側面と下段多面反射鏡１６ｂの側面とにより交互に連続するように偏向反射面２４が形成されることとなり、多面鏡式光偏向器１６の回転角度位置に拘らず上段多面反射鏡１６ａおよび下段多面反射鏡１６ｂのいずれか一方のみの側面により偏向反射面２４が形成されることとなる。このため、光走査装置１０では、多面鏡式光偏向器１６の回転角度位置に拘らずレーザ光源ユニット１１から出射された２つのビームが常に偏向反射面２４に入射するように当該２つのビームの光路を光路切換手段１３により切り換える、すなわち上段多面反射鏡１６ａの側面により偏向反射面２４が形成されている際には上述した上側光路を通るように（図３（ａ）参照）、かつ下段多面反射鏡１６ｂの側面により偏向反射面２４が形成されている際には上述した下側光路を通るように（図３（ｂ）参照）、当該２つのビームの光路を光路切換手段１３により切り換える。この光路切換手段１３について詳細に説明する。

光路切換手段１３は、図４に示すように、光束切換部２８に電気信号印加部２９が接続されて構成されており、レーザ光源ユニット１１から出射された２つのビームが光束切換部２８に入射するように配置されている。この光路切換手段１３では、電気信号印加部２９が走査同期信号から電気信号である光路切換駆動信号を生成し、電気信号印加部２９からの光路切換駆動信号により光束切換部２８の特性を切り換える。この光束切換部２８では、特性が切り換えられることにより、入射された２つのビームを上側光路または下側光路に選択的に出射することができる。このため、光路切換手段１３では、電気信号印加部２９から出力させる光路切換駆動信号を制御することで、レーザ光源ユニット１１から出射された２つのビームが上側光路を通過している場面では下側光路をビームが通過することを略防止することができ、レーザ光源ユニット１１から出射された２つのビームが下側光路を通過している場面では上側光路をビームが通過することを略防止することができる。このため、光走査装置１０では、レーザ光源ユニット１１から出射されたビームの略総てを感光体ドラム１９Ａまたは感光体ドラム１９Ｂの走査面上に導光することができるので、レーザ光源ユニット１１からのビームを効率的に利用できる。これにより、レーザ光源ユニット１１からのビームが走査面上に所望の強度でビームスポットを形成した場合、光源から出射されたビームを分割する方式に比較して、光源（半導体レーザ２１）の出射パワーが少なくて済み、ビームスポットの光学的特性の劣化を防止することができることから高速記録を可能とするとともに、半導体レーザ２１（レーザ光源ユニット１１）の寿命の低下を防止することができる。このことは、高密度化に有効な面発光レーザを光源（レーザ光源ユニット１１）として用いる場合、効果が大きくなる。

次に、この光路切換手段１３（光束切換部２８）について具体的に説明する。

光路切換手段１３は、図５に示すように、光束切換部２８が偏光切換素子３０と偏光分離素子３１とを有し、この偏光切換素子３０に電気信号印加部２９が接続されて構成されている。この偏光切換素子３０としては、例えば、表面安定化強誘電性液晶、あるいはＰＬＺＴ電気光学セラミックス等を用いることができ、電気信号印加部２９からの電界印加による偏光スイッチング（入射光と出射光との間で偏光方向を変化させるか否かの切り換え）により、この偏光切換素子３０を通過したビームの偏光方向を切り換えることができる。また、偏光分離素子３１としては、例えば、偏光選択透過／反射作用を有する多層膜偏光ビームスプリッタ(ＰＢＳ：Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ)、あるいは偏光選択透過／回折作用を有する偏光ホログラムを用いることができ、偏光切換素子３０を通過したビームの偏光方向に応じて光路切換えを行うことができる。

本実施例では、図６に示すように、偏光切換素子３０として表面安定化強誘電性液晶を採用している。この偏光切換素子３０は、一対の透明基板３２と、その両透明基板３２の内面側に設けられた図示を略す配向膜と、該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相よりなり一対の透明基板３２の間に設けられた強誘電性液晶層３３と、透明基板３２の平面に直交する方向に電界を生じさせるための一対の透明電極３４とを有し、この一対の透明電極３４間では、電気信号印加部２９（図５参照）から電圧が印加されることにより電界が生じる構成とされている。なお、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場合には、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、配向膜としては、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、また耐久性能が高いＳｉＯ、ＳｉＯ２、ポリシロキサン系の無機配高膜を利用することができ、液晶ダイレクタの方向を強く規制する観点からラビング処理や光配向処理を別途施すことが好ましい。透明電極としてはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等を用いる事ができる。

次に、この偏光切換素子３０における強誘電性液晶のスイッチングについて図７および図８を用いて説明する。この図７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）、○内に●の記号と○内に＋の記号とは自発分極の方向を表している。

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３３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（図６および図８参照）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：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）となる。ＳＳＦＬＣは、液晶分子がスメクチック層法線に対して傾き角−θｉ（ここでは、θｉ＝２２．５°）だけ傾いて安定する配向状態と、逆方向にθｉだけ傾いて安定する配向状態とが混在する状態を実現することができる。これに、図７の紙面に垂直な方向に電界を生じさせることにより、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、その後電界を維持しなくても液晶分子とその自発分極の向きが一様に揃った状態を保持しておくことができる。そして、生じさせる電界の向きを切り換えるすなわち印加する電圧の極性を切り換えることによって、上記した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、−Ｅの電界を生じさせると、スメクチック相の層法線方向Ｗから−θｉだけ傾いた配向状態１（図７において左側に示す）で安定化させることができ、＋Ｅの電界を生じさせると、スメクチック相の層法線方向Ｗからθｉだけ傾いた配向状態２（図７において右側に示す）に安定化することができる。このため、傾き角θｉ＝２２．５°とする場合、相互間で４５°傾いた配向状態１と配向状態２とで安定させることができる。

図８は、図７のＳＳＦＬＣを用いた偏光切換素子３０の動作を説明するための模式図である。強誘電性液晶層３３の厚さ（セルギャップ）ｄは、入射光の波長λ（一例として６５０ｎｍまたは７８０ｎｍ）と液晶材料の波長λ（この場合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）決定される。

この強誘電性液晶層３３は、上述したように、生じさせる電界の向きにより配向状態１と配向状態２とを切り換えることができるが、この２つの配向状態のうちの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、強誘電性液晶層３３（偏光切換素子３０）に入射するビームの偏光方向とが一致するように、レーザ光源ユニット１１と偏光切換素子３０とを調整配置する必要がある。本実施例では、図８に示すように、−Ｅの電界を生じさせた時の配向状態１の短軸方向と、強誘電性液晶層３３（偏光切換素子３０）に入射するビームの偏光方向とを一致させている。この調整の方法としては、位相板の配置により偏光方向を調整すること、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こと、液晶素子自体を回転調整すること等があげられる。

この強誘電性液晶層３３（偏光切換素子３０）では、透明電極間に−Ｅの電界を生じさせた場合、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）となり、入射されたビームは偏光方向を変えることなく出射されることとなる（図８において左側に示す）。他方、透明電極に＋Ｅの電界を生じさせた場合、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）となり、本実施例ではθ＝２２．５°であるから入射されたビームは偏光方向に対して、液晶分子長軸方向（ダイレクタ）が２θ＝４５°傾いて配向することとなる。このため、半波長板条件が成立するので、入射されたビームでは偏光方向が略９０°回転されることとなる（図８において右側に示す）。このように、強誘電性液晶層３３（偏光切換素子３０）では、生じさせる電界の向きを制御するすなわち印加する電圧を制御することによって偏光方向の切り換えをすることができる。また、強誘電性液晶であることから、偏光切り換えに有する応答速度は数十μｓｅｃ以下と高速である。

このため、光走査装置１０では、レーザ光源ユニット１１から出射された２つのビームが光路切換手段１３を通過することにより、上側光路と下側光路とのいずれか一方を略走査方向に沿って並列しつつ進行するように選択的に切り換えられ、感光体ドラム１９Ａと感光体ドラム１９Ｂとの光走査を時間的にずれて交互に行うことができる。このため、光走査装置１０では、上側光路を選択したときすなわち感光体ドラム１９Ａを走査するときは感光体ドラム１９Ａに対応する色（例えばブラック）の画像情報に基づいてレーザ光源ユニット１１の両半導体レーザ２１の変調駆動を行い、下側光路を選択したときすなわち感光体ドラム１９Ｂを走査するときは感光体ドラム１９Ｂに対応する色（例えばマゼンタ）の画像情報に基づいてレーザ光源ユニット１１の両半導体レーザ２１の変調駆動を行う。この変調駆動の様子を図９のグラフに示す。

図９は、レーザ光源ユニット１１の両半導体レーザ２１の変調駆動の様子に、多面鏡式光偏向器１６において偏向反射面２４を構成している多面反射鏡を対応させて説明するためのグラフであり、縦軸が両半導体レーザ２１の光量を示しかつ横軸が時間を示している。この図９では、理解容易のため、感光体ドラム１９Ａにおける有効走査領域を走査している間で全点灯（実線で示しており上記した例ではブラックに相当する）させ、感光体ドラム１９Ｂにおける有効走査領域を走査している間で全点灯（破線で示しており上記した例ではマゼンタに相当する）させている場合を示している。ここでいう有効走査領域とは、走査方向で見て感光体ドラム１９Ａ（感光体ドラム１９Ｂ）における有効露光領域（感光体ドラム上における実質的な走査領域）に同期検知領域（図１の同期検知フォトダイオード２０参照）を加えたものであり、被走査側から見て所望の強度のビームスポットで照射されることが求められる領域である。この図９に示すように、感光体ドラム１９Ａの有効走査領域を走査している期間と、感光体ドラム１９Ｂの有効走査領域を走査している期間とは連続してはいないが、上段多面反射鏡１６ａの側面と下段多面反射鏡１６ｂの側面とを交互に利用する偏向反射面２４は時間的に途切れることはない。これは、上段多面反射鏡１６ａ（下段多面反射鏡１６ｂ）の側面を偏向反射面２４として利用している期間（感光体ドラム１９Ａ（感光体ドラム１９Ｂ）側へ向けて導光可能な期間）全体と、感光体ドラム１９Ａ（感光体ドラム１９Ｂ）の有効走査領域を走査するのに要する期間とを一致させてしまうと、光学系の配置誤差等により正確な走査をすることができなくなってしまう虞があることから、感光体ドラム１９Ａ（感光体ドラム１９Ｂ）の有効走査領域を走査するのに要する期間に対し、上段多面反射鏡１６ａ（下段多面反射鏡１６ｂ）の側面を偏向反射面２４として利用している期間（感光体ドラム１９Ａ（感光体ドラム１９Ｂ）側へ向けて導光可能な期間）を短く設定していることによる。本発明では、この感光体ドラム１９Ａにおける有効走査領域を走査している期間（以下、有効走査期間Ｅａとする）と、感光体ドラム１９Ｂにおける有効走査領域（以下、有効走査期間Ｅｂとする）を走査している期間との間の期間（以下、無効走査期間Ｉとする）を有効的に利用する。このことについて以下で詳細に説明する。

上述したように、光走査装置１０では、光路切換手段１３において電気信号印加部２９からの電圧の印加により偏光切換素子３０の特性を切り換えることにより、レーザ光源ユニット１１から出射された２つのビームの進行位置が上側光路であるか下側光路であるかを選択的に切り換えるものであるが、この偏光切換素子３０の特性の切り換わりは駆動電圧が印加される（電界が生じる）と瞬時に為されるものではない。この強誘電性液晶による偏光切換素子３０の応答波形を図１０に示す。

図１０は、光路切換手段１３の偏光切換素子３０に入射させ偏光分離素子３１を通過したビームのうち一方の偏光成分を有するビームの強度と、偏光切換素子３０に印加した駆動電圧（光路切換駆動信号）とを、実際に計測した際の検出結果を示すグラフである。すなわち、図１０は、偏光切換素子３０からの光路切換駆動信号に対する一方の光路（上側光路と下側光路とは裏表の関係となることからいずれであっても該当する。）におけるビームの強度の推移（光路切換駆動信号応答波形）を示すものである。図１０では、横軸を時間ｔとし、上段に光路切換駆動信号としての駆動電圧波形の推移を示し、下段に偏光切換素子３０および偏光分離素子３１を通過したビームの強度（図示を略すフォトダイオードの受光により計測）の推移（光強度応答波形）を示している。ここで、駆動信号応答波形は、上述したように、偏光切換素子３０における配向状態を切り換えるものであることから、＋Ｖの電圧パルスを一対の透明電極３４間に印加したあとは−Ｖの電圧パルスを一対の透明電極３４間に印加することとなる。

図１０に示すように、偏光切換素子３０では、＋Ｖの電圧が一対の透明電極３４間（図６参照）に印加されると、その印加の開始から一定の時間はビームの強度が０％のまま変化することない、すなわち配向状態の変更に伴う偏光方向の切り換えが為されることはない（以下、不応答時間ｄｅｌａｙという）。また、偏光切換素子３０では、不応答時間ｄｅｌａｙの経過の後（＋Ｖの電圧の印加は継続）、所定の時間を要してビームの強度が０％から１００％へと立ち上がる（以下、応答時間τという）。このように、偏光切換素子３０では、＋Ｖの電圧の一対の透明電極３４間への印加の開始から、不応答時間ｄｅｌａｙ＋応答時間τとなる時間（以下、偏光切換時間ｔｃといい光路切換時間に相当する）を要してビームの強度が１００％となる、すなわち配向状態の変更に伴う偏光方向の切り換え（光路の切り換え）が完了することとなる。この関係は、他方の光路への切り換え（図１０ではビームの強度を１００％から０％へとたち下げる場合に相当する）でも同様となる。

また、この偏光切換時間ｔｃすなわち不応答時間ｄｅｌａｙおよび応答時間τは、偏光切換素子における構成により略一義的に決まるものではあるが、同一の偏光切換素子３０であってもそれ自体の温度により変化してしまう。図１１は、その一例として、本実施例の表面安定化強誘電性液晶素子で構成された偏光切換素子３０（図５および図６参照）における温度変化に対する偏光切換時間ｔｃ、不応答時間ｄｅｌａｙおよび応答時間τの推移（応答時間の温度特性）を示す。図１１では、縦軸を時間、横軸を偏光切換素子３０の温度で示しており、偏光切換時間ｔｃを実線および三角の図柄で示し、不応答時間ｄｅｌａｙを破線および丸の図柄で示し、および応答時間τを一点鎖線および四角の図柄で示している。図１１に示すように、偏光切換素子３０では、温度が低下するに連れて偏光切換時間ｔｃ（不応答時間ｄｅｌａｙ＋応答時間τ）が大きくなる、すなわち切り換えのための＋Ｖの電圧の一対の透明電極３４間への印加に対する応答が遅くなるとういう特性を有している。なお、偏光切換素子３０では、入射されたビームの偏光方向の切り換え作用を確実に行うことが可能な温度が設定されており、その最低値を最低動作温度Ｔｍｉｎとし、その最高値を最高動作温度Ｔｍａｘとする。

本発明に係る光走査装置１０は、基本的には、無効捜査期間Ｉの間に光路切換手段１３よる光路の切り換えを行うために、有効走査期間Ｅａまたは有効走査期間Ｅｂの開始時点よりも特定時間ｔｐだけ先行して電気信号印加部２９から偏光切換素子３０へと光路切換駆動信号を出力する、すなわち電気信号印加部２９が偏光切換素子３０の一対の透明電極３４へと電圧の印加を開始するものとするものである（図１２参照）。この光路の切り替えと有効走査期間Ｅａ、有効走査期間Ｅｂおよび無効走査期間Ｉとの関係を図１２のグラフに示す。

図１２では、横軸を等しい時間軸として、（ａ）は光路切換手段１３の電気信号印加部２９から出力される光路切換駆動信号を電圧の大きさとして縦軸に示す（電圧印加波形）ものであり、（ｂ）は光路切換手段１３を経て上側光路に切り換えられているすなわち感光体ドラム１９Ａ側へと導光されている際のビームの強度を縦軸に示す（光強度波形）ものであり、（ｃ）は光路切換手段１３を経て下側光路に切り換えられているすなわち感光体ドラム１９Ｂ側へと導光されている際のビームの強度を縦軸に示す（光強度波形）ものである。

図１２に示すように、光走査装置１０では、有効走査期間Ｅａまたは有効走査期間Ｅｂの開始時点よりも特定時間ｔｐだけ先行して電気信号印加部２９から偏光切換素子３０へと光路切換駆動信号を出力する、すなわち電気信号印加部２９が偏光切換素子３０の一対の透明電極３４へと電圧の印加を開始することから、無効走査期間Ｉを利用して電気信号印加部２９（偏光切換素子３０）における光路切り換えを行うことができる。このことから、有効走査期間Ｅａまたは有効走査期間Ｅｂが開始される時点では、光路の切り換えが完了していることとなるため、レーザ光源ユニット１１から出射された２つのビームが１００％の強度として感光体ドラム１９Ａ側または感光体ドラム１９Ｂ側へと導光されるので、有効走査期間Ｅａおよび有効走査期間Ｅｂを均一な強度のビームで走査することができるとともに、レーザ光源ユニット１１（半導体レーザ２１）から出射されたビームを効率よく利用することができる。この特定時間ｔｐは、有効走査期間Ｅａまたは有効走査期間Ｅｂの開始時点で光路の切り換えが完了していればよいことから、少なくとも構成した偏光切換素子３０における偏光切換時間ｔｃ（不応答時間ｄｅｌａｙ＋応答時間τ）以上に設定すればよい。

ここで、有効走査期間Ｅａまたは有効走査期間Ｅｂの開始時点に特定時間ｔｐだけ先行して電気信号印加部２９から偏光切換素子３０へと光路切換駆動信号を出力させるタイミングは、同期検知フォトダイオード２０（図１参照）による走査同期信号の発生タイミングと有効走査期間Ｅａまたは有効走査期間Ｅｂの開始タイミングの関係を予め光学系および同期検知フォトダイオード２０の配置関係から知ることができることから、この同期検知フォトダイオード２０による走査同期信号を基準として設定することができる。

また、上述したように、偏光切換素子３０では、温度が低下するに連れて偏光切換時間ｔｃ、不応答時間ｄｅｌａｙおよび応答時間τが大きくなる、すなわち切り換えのための＋Ｖの電圧の一対の透明電極３４間への印加に対する応答が遅くなるとういう特性を有している（図１１参照）ことから、このことを考慮して特定時間ｔｐを設定することがより望ましい。

この温度特性を考慮した特定時間ｔｐの設定方法としては、偏光切換素子３０の動作が保証される温度範囲において最も応答が遅くなる場面、すなわち最低動作温度Ｔｍｉｎにおける偏光切換時間ｔｃｍｉｎ（図１１参照）以上とすればよい。この場合、偏光切換素子３０の動作が保証される温度範囲においては、有効走査期間Ｅａまたは有効走査期間Ｅｂが開始される時点において必ず光路の切り換えを完了させることができるので、均一な光強度の光走査をおこなうことができる。ここで、最低動作温度Ｔｍｉｎは、必ずしも偏光切換素子３０の動作が保証される温度範囲における最低値である必要はなく、例えば、図示は略すが偏光切換素子３０が所定の温度を下回ることがないように加熱手段を用いて当該偏光切換素子３０の温度制御を行う構成とした場合における所定の温度であってもよく、光走査装置が使用される状況下において偏光切換素子のなり得る温度範囲において最も応答が遅くなる温度であればよい。

以上では、有効走査期間Ｅａまたは有効走査期間Ｅｂの開始時点に特定時間ｔｐだけ先行して電気信号印加部２９から偏光切換素子３０へと光路切換駆動信号を出力させることについて述べてきたが、設定した特定時間ｔｐが無効走査期間Ｉよりも長くなることが考えられる（図１３参照）。この場合であっても、図１３に示すように、特定時間ｔｐと無効走査期間Ｉの時間差ｔｄが、最も応答が早くなる場面である最高動作温度Ｔｍａｘにおける偏光切換素子３０の不応答時間ｄｅｌａｙｍａｘ（図１１参照）以下、すなわち最高動作温度Ｔｍａｘにおける偏光切換素子３０の応答時間τｍａｘ（図１１参照）が無効走査期間Ｉ以下であれば、無効走査期間Ｉに前後する有効走査期間Ｅａ（または有効走査期間Ｅｂ）と有効走査期間Ｅｂ（または有効走査期間Ｅａ）とにおいて全域に渡り１００％の強度のビームで走査することが可能となる。このように、特定時間ｔｐと無効走査期間Ｉの時間差ｔｄが、最高動作温度Ｔｍａｘにおける偏光切換素子３０の不応答時間ｄｅｌａｙｍａｘ以下、すなわち最高動作温度Ｔｍａｘにおける偏光切換素子３０の応答時間τｍａｘを無効走査期間Ｉ以下とするには、感光体ドラム１９Ａ（感光体ドラム１９Ｂ）における有効走査領域を勘案しつつレーザ光源ユニット１１から多面鏡式光偏向器１６を経て感光体ドラム１９Ａ（感光体ドラム１９Ｂ）に至る光学系を適宜設定することにより、調整することができる。

本発明に係る光走査装置１０では、１つの半導体レーザ２１１（２１２）で２つの感光体ドラム１９Ａ、１９Ｂを順次走査記録する構成であって、単独の半導体レーザ２１１（２１２）（レーザ光源ユニット１１）から出射されたビームの光路を切り換えることにより感光体ドラム１９Ａ、１９Ｂを交互に走査するものであることから、光源から出射させるビームの強度の増大に起因する半導体レーザ２１１（２１２）の寿命への影響を生じさせることなく、各被走査面（感光体ドラム１９Ａ、１９Ｂ）上に画像を高品質かつ高速に形成することができる。

また、光走査装置１０では、光束切換部２８に電気信号印加部２９が接続されて構成された光路切換手段１３において、特定時間ｔｐだけ先行して電気信号印加部２９から光束切換部２８（偏光切換素子３０）へと光路切換駆動信号を出力する構成としたものであることから、各感光体ドラム１９Ａ、１９Ｂを走査する際の有効走査期間Ｅａおよび有効走査期間Ｅｂの間に設けられた無効走査期間Ｉを利用して、光路切換手段１３における電気信号印加部２９から出力された光路切換駆動信号により光束切換部２８（偏光切換素子３０）の特性を切り換えることができるので、有効走査期間Ｅａおよび有効走査期間Ｅｂの始期から終期に至る全期間において均一な強度のビームで走査することができる。

さらに、光走査装置１０では、特定時間ｔｐを少なくとも光束切換部２８（偏光切換素子３０）における偏光切換時間ｔｃ以上とするものであることから、有効走査期間Ｅａおよび有効走査期間Ｅｂの始期から終期に至る全期間において均一な強度のビームで走査することをより確実なものとすることができる。

光走査装置１０では、光束切換部２８の偏光切換素子３０が、一対の透明基板３２と、その内面側に設けられた配向膜（図示せず）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３３と、一対の透明基板３２の平面に直交する方向に電界を生じさせるための一対の透明電極３４とで構成されており、この一対の透明電極３４に電気信号印加部２９が光路切換駆動信号を出力する（電圧を印加する）ものであることから、駆動電圧を数十Ｖ以下に抑制することができることから当該駆動電圧が極端に高くすることを防止できるとともに、作成が容易でありかつ製造コストを抑制することができる。

したがって、本発明に係る光走査装置１０では、光源数の増加を抑制しつつ高速な画像出力を可能なものとするとともに、光源（レーザ光源ユニット１１（半導体レーザ２１））から出射させるビームの強度の増大を招くことなく光源（レーザ光源ユニット１１（半導体レーザ２１））の実質効率を高めつつ均一な強度のビームで被走査面（感光体ドラム１９Ａおよび感光体ドラム１９Ｂ）を走査することができる。

次に、本発明に係る光走査装置１０が搭載されたカラー画像形成装置５０の構成の概要について説明する（図１４参照）。このカラー画像形成装置５０は、図１４に示すように、上述した光走査装置１０が２組搭載されて構成されており、以下の説明では、一方が有する２つの感光体ドラム（１９Ａ、１９Ｂ）を感光体ドラム１９Ｙ、１９Ｍで示し、他方が有する２つの感光体ドラム（１９Ａ、１９Ｂ）を感光体ドラム１９Ｃ、１９Ｋで示す。

カラー画像形成装置５０は、中間転写体としての中間転写ベルト５１を有し、その移動方向に沿って像担持体としての感光体ドラム１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋを備えた各画像形成ステーションが並列配置されている。

前記感光体ドラム１９Ｙを有する画像形成ステーションでは、イエロー（Ｙ）のトナー
画像が、前記感光体ドラム１０２を有する画像形成ステーションでは、マゼンタ（Ｍ）のトナー画像が、前記感光体ドラム１０３を有する画像形成ステーションでは、シアン（Ｃ）のトナー画像が、前記感光体ドラム１０４を有する画像形成ステーションでは、ブラック（Ｋ）のトナー画像が形成される。この各画像形成ステーションは、いずれも同様の構成であることから、イエローのトナー画像を形成する画像形成ステーションについて説明し、他の画像形成ステーションについては同一の符号に色を示す符号（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）を付してその詳細な説明は省略する。

感光体ドラム１９Ｙの周囲には、感光体ドラム１９Ｙの表面を一様に帯電する帯電部材５２Ｙと、一方の光走査装置１０により形成された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラ５３Ｙａを備えた現像装置５３Ｙと、中間転写ベルト５１の内側に設けられ、感光体ドラム１９Ｙ上のトナー画像を中間転写ベルト５１に一次転写するための転写用帯電部材５４Ｙと、転写後感光体ドラム１９Ｙ上に残ったトナーを掻き取り備蓄するクリーニング手段５５Ｙと、が配置されている。

このイエローのトナー画像を形成する画像形成ステーションの動作について説明する。帯電部材５２Ｙは、感光体ドラム１９Ｙの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る。なお、この帯電部材５２Ｙの代わりに、コロナチャージャを用いることもできる。この帯電部材５２Ｙと現像装置５３Ｙとの間において、感光体ドラム１９Ｙの表面に光走査装置１０によるマルチビーム走査が所定の回数行われることにより所望の静電潜像が形成される。この静電潜像に基づき、現像装置５３Ｙにより感光体ドラム１９Ｙの表面上にトナー像が形成される。他の画像形成ステーションでも、それぞれに対応する色のトナー像が形成される。

中間転写ベルト５１は、２つのローラ５６ａ、５６ｂ間に掛け回されて支持されており、反時計回り方向に回転される。感光体ドラム１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋに形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、中間転写ベルト５１上にタイミングを合わせて順次転写され、それらが重ね合わされることによりカラー画像が形成される。

シート状記録媒体としての記録紙５７は、図示を略す給紙トレイから給紙コロにより最上のものから順に１枚ずつ給紙されてレジストローラ対により副走査方向の記録開始のタイミングに合わせて転写部位へ送り出される。

中間転写ベルト５１上の重ね合わされたカラー画像は、図示を略す転写部位で２次転写手段としての２次転写ローラにより記録紙５７上に一括転写される。カラー画像を転写された記録紙５７は、定着ローラ５８ａと加圧ローラ５８ｂを有する定着装置５８へ送られ、ここでカラー画像が記録紙５７に定着される。

この本発明に係る光走査装置１０が搭載されたカラー画像形成装置５０では、１つの光走査装置１０で２つの感光体ドラム１９Ａ、１９Ｂを順次走査記録する構成であって、両光走査装置１０が単独のレーザ光源ユニット１１からのビームの光路を切り換えることにより感光体ドラム１９Ａ、１９Ｂを交互に走査するものであることから、光源から出射させるビームの強度の増大に起因する寿命への影響を生じさせることなく、４色のカラー画像を高品質かつ高速に形成することができる。

以上、本発明を実施例に基づき詳述してきたが、この具体的な構成に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明の技術的範囲に含まれる。

なお、上記した実施例では、温度特性を考慮した特定時間ｔｐの設定方法としての一例を挙げていたが、他の設定方法とすることができる。これについて以下で説明する。この他の設定方法では、図１５に示すように、偏光切換素子３０の近傍に温度センサ３５が配置され、この温度センサ３５を偏光切換素子３０の駆動制御回路としての電気信号印加部２９´に接続されている。電気信号印加部２９´は、温度センサ３５により検知された温度情報と、偏光切換素子３０の動作保証温度範囲における温度とそのときの特定時間ｔｐとの対応データＤｃとに基づいて、偏光切換素子３０の温度に対応する特定時間ｔｐを設定する。ここで、上記した対応データＤｃは、電気信号印加部２９´の内部または外部に設けられた記憶部３６（図１５の例では外部）に格納されており、ルックアップテーブルとして格納されていることが望ましい。この設定方法の場合、偏光切換素子３０の温度に応じた適切な時間（特定時間ｔｐ）だけ先行して当該偏光切換素子３０に光路切換駆動信号を出力することができるので、動作が保証された温度範囲全域において有効走査期間Ｅａおよび有効走査期間Ｅｂの始期から終期に至る全期間を均一な強度のビームで走査することができる。

また、上記した実施例では、光路切換手段１３として、偏光切換素子３０と偏光分離素子３１とを有する光束切換部２８と、その偏光切換素子３０に接続された電気信号印加部２９とを備える構成とされていたが、他の構成であってもよく上記した実施例に限定されるものではない。この光路切換手段の他の例（１３´）としては、図１６に示すように、光束切換部（２８）として光路切換えを光の偏向により行う光偏向光路切換素子３７を用いることができる。このような光偏向光路切換素子３７としては、例えば、Ｓｉ基板をフォトリソグラフィ手法でエッチング作成したＭＥＭＳミラー等の反射偏向手段、あるいは超音波光偏向器、あるいはホログラフィックポリマ分散液晶素子等の回折による偏向手段があり、この光偏向光路切換素子３７に電気信号印加部２９が光路切換駆動信号を出力することにより、入射光（レーザ光源ユニット１１から出射された２つのビーム）を高速に上側光路と下側光路との間で切り換えすることができる。このものであっても、電気信号印加部２９からの光路切換駆動信号が出力された時点から光偏向光路切換素子３７の特性が切り換わる（光路が完全に切り換わる）までには所定の時間を要することから、上記した実施例と同様に特定時間ｔｐだけ先行して光偏向光路切換素子３７に光路切換駆動信号を出力する構成とすることによる効果が得られることとなる。

さらに、上記した実施例では、特定時間ｔｐと無効走査期間Ｉの時間差ｔｄが、最高動作温度Ｔｍａｘにおける偏光切換素子３０の不応答時間ｄｅｌａｙｍａｘ以下、すなわち最高動作温度Ｔｍａｘにおける偏光切換素子３０の応答時間τｍａｘを無効走査期間Ｉ以下となるように設定されていたが、特定時間ｔｐと無効走査期間Ｉの時間差ｔｄが、最高動作温度Ｔｍａｘにおける偏光切換素子３０の不応答時間ｄｅｌａｙｍａｘ以下、すなわち最高動作温度Ｔｍａｘにおける偏光切換素子３０の応答時間τｍａｘが無効走査期間Ｉ以下とはならない場合には、有効走査期間Ｅａおよび有効走査期間Ｅｂの始期または終期のいずれか一方を優先させてもよく、適宜設定すればよい。始期を優先させる場合、特定時間ｔｐは、最高動作温度Ｔｍａｘにおける偏光切換素子３０の偏光切換時間ｔｃとなり、終期を優先させる場合、特定時間ｔｐは、無効走査期間Ｉに最高動作温度Ｔｍａｘにおける偏光切換素子３０の不応答時間ｄｅｌａｙを加えたものとすればよい。始期を優先させる場合、同期検知フォトダイオード２０（図１参照）の受光による同期検知を安定させることができ、終期を優先させる場合、感光体ドラム１９Ａおよび感光体ドラム１９Ｂを安定して走査できる領域をより多くすることができる。

上記した実施例では、多面鏡式光偏向器１６は、それぞれ４面の反射面を有する同一形状の上段多面反射鏡１６ａと下段多面反射鏡１６ｂとが回転方向に４５度ずらして重ねられて構成されていたが、その回転方向で見て、上段多面反射鏡が形成する偏向反射面と下段多面反射鏡が形成する偏向反射面とが連続するものであれば、反射面の面数および多面反射鏡の形状は適宜設定することができ、上記した実施例に限定されるものではない。

上記した実施例では、カラー画像形成装置の一例として、図１４に示すような２組の光走査装置１０が搭載されたカラー画像形成装置５０を示したが、本発明に係る光走査装置が搭載された画像形成装置であれば、例えば、３組の光走査装置が搭載されたカラー画像形成装置であってもよく、上記した実施例に限定されるものではない。

上記した実施例では、単一のレーザ光源ユニット１１が２つの半導体レーザ２１を有する構成とされていたが、これは被走査面（感光体ドラム１９Ａまたは感光体ドラム１９Ｂ）をマルチビーム走査（１度の走査で２ライン分を走査する）するために２つの半導体レーザ２１（２１１、２１２）を有しているものであって、その半導体レーザ２１１および半導体レーザ２１２はそれぞれが１つの（共通の）光源に相当するものであり、それぞれが上側光路（感光体ドラム１９Ａ側に向かう）と下側光路（感光体ドラム１９Ｂ側に向かう）とのいずれか一方に選択的に進行するものである。このことから、上記した実施例では、単一のレーザ光源ユニット１１が２つの半導体レーザ２１を有する構成とされていたが、レーザ光源ユニットは、単一の光源（半導体レーザ）を有する構成であってもよく、複数（例えば４つ）の光源を有する構成であってもよく、上記した実施例に限定されるものではない。

本発明に係る光走査装置の一実施形態を模式的に示す説明図である。 光走査装置の多面鏡式光偏向器を説明するための説明図である。 多面鏡式光偏向器による偏向の様子を説明するための説明図であり、（ａ）は上段多面反射鏡により偏向されている様子を示し、（ｂ）は下段多面反射鏡により偏向されている様子を示している。 光路切換手段を説明するための説明図である。 光路切換手段の具体的な構成を説明するための説明図である。 光路切換手段の偏光切換素子の構成を説明するための説明図である。 偏光切換素子（強誘電性液晶層）における作用を説明するための説明図である。 偏光切換素子（強誘電性液晶層）における偏光方向の切り換えの様子を説明するための説明図である。 被走査面における走査の期間と偏向反射面により偏向されている期間との関係を示すグラフである。 偏光切換素子における応答特性を示すグラフである。 偏光切換素子における偏光切換時間（光路切換時間）の温度特性を示すグラフである。 光路切換手段における駆動電圧の印加に対して光路が切り換わる様子を説明するためのグラフであり、（ａ）が駆動電圧（光路切換駆動信号）の変化を示し、（ｂ）が上側光路におけるビームの強度の推移を示し、（ｃ）が下側光路におけるビームの強度の推移を示している。 設定した特定時間が無効走査期間よりも長い場面における図１２と同様のグラフであり、（ａ）が駆動電圧（光路切換駆動信号）の変化を示し、（ｂ）が上側光路におけるビームの強度の推移を示し、（ｃ）が下側光路におけるビームの強度の推移を示している。 本発明に係る光走査装置が搭載された画像形成装置を示す説明図である。 図５とは異なる例の光路切換手段の具体的な構成を説明するための説明図である。 図５および図１５とは異なる例の光路切換手段の具体的な構成を説明するための説明図である。

符号の説明

１０ 光走査装置
１１ （光源としての）レーザ光源ユニット
１３ 光路切換手段
１９ （被走査面としての）感光体ドラム
２１ （光源としての）半導体レーザ
２８ 光束切換部
２９ 電気信号印加部
３０ 偏光切換素子
３１ 偏光分離素子
３２ 一対の透明基板
３３ 強誘電性液晶層
３４ 一対の透明電極
３５ 温度センサ
画像形成装置５０
Ｅ 有効走査領域
Ｉ 無効走査領域
ｔｐ 特定時間
ｔｃ （光路切換時間としての）偏光切換時間
ｄｅｌａｙ 不応答時間
τ 応答時間

Claims (4)

1. 共通の光源から２つの異なる被走査面へと向かう２つの光走査光路と、前記光源から出射されたビームの前記両光走査光路のうちのいずれか一方への選択的な進行を可能とする光路切換手段とを備え、該光路切換手段による前記光源から出射されたビームの進行光路の切り換えにより前記両被走査面を時間的にずらして交互に走査する光走査装置であって、
   前記光路切換手段は、前記光源から出射されたビームを前記両光走査光路のうちのいずれか一方へと進行させるように特性が切り換え可能とされた光束切換部と、該光束切換部の特性を切り換えるための光路切換駆動信号を前記光束切換部へと出力可能な電気信号印加部とを有し、
   該電気信号印加部は、前記被走査面において所望の強度のビームが照射されることが求められる有効走査領域を走査している期間である有効走査期間の開始時点よりも、所定の特定時間だけ先行して前記光路切換駆動信号を前記光束切換部へと出力し、
   前記特定時間は、前記光束切換部において前記光路切換駆動信号を受けてから特性が切り換わるまでに要する時間である光路切換時間以上であり、かつ、時間的に隣接する２つの前記有効走査期間の間の時間である無効走査期間と、前記光束切換部の動作が保証された温度範囲の最高値において前記光束切換部が前記光路切換駆動信号を受けてから特性の変化が開始するまでに要する時間と、の和以下であることを特徴とする光走査装置。
2. 前記特定時間は、前記光路切換時間において、前記光束切換部の動作が保証された温度範囲の最低値における前記光路切換時間である最低温度光路切換時間以上に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記光束切換部は、前記電気信号印加部が接続され入射されたビームの偏光方向を変更可能な偏光切換素子と、偏光方向に応じて光路切換えを行う偏光分離素子とを有し、
   前記偏光切換素子は、一対の透明基板と、該両透明基板の内面側に設けられた配向膜と、該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相よりなり前記一対の透明基板の間に設けられた強誘電性液晶層と、前記透明基板の平面に直交する方向に電界を生じさせるための一対の透明電極とを有し、該一対の透明電極間では、前記電気信号印加部から前記光路切換駆動信号として電圧が印加されることにより前記電界が生じる構成とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光走査装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された光走査装置が搭載された画像形成装置であって、
   異なる２つの前記被走査面として、２つの感光体ドラムを有し、
   前記光路切換手段による前記光源から出射されたビームが進行する光路の切り換えにより前記両感光体ドラムを時間的にずらして交互に走査記録することを特徴とする画像形成装置。

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