偏光切替素子・光束分割素子・光走査装置・画像形成装置
【課題】入射光の波長ずれや素子の設置誤差に対する許容度が大きく、光走査装置の生産性の向上に寄与できる偏光切替素子を提供する。
【解決手段】偏光切替素子１０は、入射光側からλ／４板１１と、電界の向きの切り替えによって液晶分子の配向方向を所定方向に切り替えられる液晶素子１２とで構成される。偏光切替素子１０に入射される光は図の上下方向に偏光している。直線偏光Ｐ１であった入射光はλ／４板１１を通過すると右回り円偏光Ｐ２となる。液晶素子１２の液晶分子が４５°方位を向いているとき、さらにλ／４の位相差が加わり水平方向の偏光Ｐ３となる。次に、液晶への印加電界の向きが切り替わり、液晶分子の方位が同図（ｂ）のように−４５°方位を向いたときにはλ／４板１１透過後の右回り円偏光Ｐ２は上下方向に振動する直線偏光Ｐ５となる。
【解決手段】偏光切替素子１０は、入射光側からλ／４板１１と、電界の向きの切り替えによって液晶分子の配向方向を所定方向に切り替えられる液晶素子１２とで構成される。偏光切替素子１０に入射される光は図の上下方向に偏光している。直線偏光Ｐ１であった入射光はλ／４板１１を通過すると右回り円偏光Ｐ２となる。液晶素子１２の液晶分子が４５°方位を向いているとき、さらにλ／４の位相差が加わり水平方向の偏光Ｐ３となる。次に、液晶への印加電界の向きが切り替わり、液晶分子の方位が同図（ｂ）のように−４５°方位を向いたときにはλ／４板１１透過後の右回り円偏光Ｐ２は上下方向に振動する直線偏光Ｐ５となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光の偏光をそのまま、または、回転させて出射させる偏光切替素子、該偏光切替素子を有する光束分割素子、該光束分割素子を用いた光走査装置（以下、「光書込み装置」ともいう）、該光走査装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、４つの光源、回転多面鏡、アナモフィック面を有する走査光学素子からなる光走査装置が開示されている。画像形成装置に用いたとき、１つの感光体に１つのレーザー光で書込みを行う場合には１つのレーザーが必要であるため、４つの感光体なら４つのレーザー光源が必要になる
特許文献２には、光束分割による１光源複数ドラム記録方式が開示されている。光源からのビーム数を２倍に分割する手段として、ハーフミラーを分割面に用いたプリズムが開示されている。この光束分割素子は入射光を常に２つの光束に分割する。この構成により、タンデム方式の画像形成装置において、光源数を減らしながらも、高速な画像出力を可能にしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−７０１１０号公報
【特許文献２】特開２００５−９２１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２記載のパッシブタイプでは、常に半分のＬＤ光が損失する。
チルト角２２．５°（コーン角４５°）を有する（表面安定化）ＦＬＣと、偏光依存性光路分離素子（ＰＢＳ、または、偏光依存性ホログラム）とによるアクティブ型光束分割素子は光利用効率が向上するが、波長や入射角に敏感であり組付け許容幅が小さかった。
ＬＤ光源から出射される光はほぼ直線偏光であるが、その振動面はばらつく。ＬＤケース内に設置されるＬＤチップの回転ずれや、ＬＤケースを装置（光書込み装置）に組付ける際の回転ずれが発生する。さらには、２つのＬＤからなるＬＤユニットを光源とする光書込み装置ではＬＤユニットの回転調整によって２つのＬＤ光の間隔を微調整するため、この調整によって偏光振動面の回転ずれが生じる。
【０００５】
多面反射鏡（ポリゴンミラー）が２段の構成を用いた光書込み装置で、ＬＤ出射光を多面反射鏡の２段に対応するように光束分割素子で２光束に分割する方式が提案されている。
また、この光束分割素子として回折光学素子（ホログラム）を用いる方式も提案されている。この回折光学素子を使った光束分割素子で、１枚目の回折光学素子に高回折効率の偏光依存性タイプが用いられる方式がある。この方式では、ＬＤの振動面をλ／２板などによって４５°回転させ、１枚目の回折光学素子の回折光と透過光の強度比を揃えることができる。しかし、上記のようにＬＤ振動面の回転ずれが生じた場合、λ／２板によって変換された振動面は４５°から外れる。このため、２つの光束強度比が１：１から外れる。
【０００６】
具体例として、ＬＤ振動面が多面反射鏡によって光が偏向される平面内に垂直な場合を、回転ずれ無しとし、この状態で１枚目の回折光学素子による光束分割比が１と仮定する。
ＬＤ設置ずれにより５°回転ずれを起こすとλ／２板をさらに２．５°回転させると光束分割比１を維持できる。しかし、２つのＬＤからなるＬＤユニットの場合には２つのＬＤ光の振動面が非平行であることが多い。λ／２板の遅相軸とそれぞれのＬＤ振動面との角度差が２２．５°から５°ずれていたとすると、光束分割比は１．１９（またはその逆数の０．８４）となる。
さらに、光束分割素子への入射角ずれや入射光の波長変動による波長ずれによって光束分割の光強度比が変換する問題がある。
【０００７】
本発明は、入射光の波長ずれや素子の設置誤差に対する許容度が大きく、光走査装置の生産性の向上に寄与できる偏光切替素子、該偏光切替素子を有する光束分割素子、該光束分割素子を有する光走査装置、該光走査装置を有する画像形成装置の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、印加電圧の極性に応じて右回り円偏光と左回り円偏光とに切り替えが可能な液晶素子と、λ／４板と、からなり、入射光を異なる偏光方位に切り替えることを特徴とする。
請求項２記載の発明では、請求項１記載の偏光切替素子において、前記液晶素子は、一対の透明基板と、少なくとも一方の透明基板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、前記透明基板の法線方向に電界の向きを生じさせる電界発生手段とからなり、前記液晶層のチルト角が４５°（コーン角が９０°）であることを特徴とする。
ここでは特に、切替速度の高速化を目的とする。
【０００９】
請求項３記載の発明では、請求項１記載の偏光切替素子において、前記液晶素子はネマチック液晶を用いた垂直配向型液晶素子が二段構成で配置され、１段目と２段目の液晶分子の透光性基板へ投影した方位θ１、θ２が、１段目に入射する偏光面に対して、
θ１＝０°、θ２＝４５°
と、
θ１＝４５°、θ２＝０°
とを順次繰り返すことを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明では、光束分割素子において、請求項１〜３のいずれか１つに記載の偏光切替素子と、偏光分離手段とで構成されたことを特徴とする。
請求項５記載の発明では、請求項４記載の光束分割素子において、前記偏光分離手段が偏光ビームスプリッタと偏向プリズムとからなることを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発明では、請求項５記載の光束分割素子において、前記偏光ビームスプリッタが偏光依存性ホログラムであることを特徴とする。
請求項７記載の発明では、光走査装置において、請求項４〜６のいずれか１つに記載の光束分割素子と、多段の回転多面鏡と、少なくともｆθレンズを用いた結像光学系とからなることを特徴とする。
ここでは特に、良好なホワイトバランスを得ることを目的とする。
請求項８記載の発明では、画像形成装置において、請求項７記載の光走査装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、±λ／４の位相差を与える液晶素子とλ／４板との組合せによって、入射光の波長ずれや素子の設置ずれに対する許容が広い偏光切替素子を実現でき、光走査装置の生産性の向上に寄与できる。
請求項２記載の発明によれば、上記効果に加えて、強誘電性液晶を用いるため、応答速度の速い偏光切替素子を実現できる。
請求項３記載の発明によれば、ネマチック液晶を用いることで液晶素子の作製容易化を図ることができる。
請求項４、５、６記載の発明によれば、上記の偏光切替素子と偏光分離手段とを用いることによって、入射光の波長ずれや素子の設置ずれに対する許容が広い光束分割素子を実現でき、光走査装置の生産性の向上に寄与できる。
請求項７記載の発明によれば、上記光束分割素子を搭載することによって、入射光の波長ずれや素子の設置ずれに対する許容が広く、ホワイトバランスの良好な光走査装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を、図を参照して説明する。
まず、図１乃至図４に基づいて第１の実施形態を説明する。図１は本実施形態に係る偏光切替素子１０の機能を説明するための図である。偏光切替素子１０は、入射光側からλ／４板１１と、図示しない電界発生手段と、該電界発生手段による印加電圧の極性（電界の向き）の切り替えによって液晶分子の配向方向を所定方向に切り替えられる液晶素子１２とで構成される。
λ／４板１１は遅相軸が偏光切替素子１０の出口側から見て右回りに４５°傾いた配置をとる。液晶素子１２は一軸異方性を有する液晶（例えばネマチック液晶）が印加電界によって４５°（同図（ａ））もしくは−４５°（同図（ｂ））の方位を向くように制御される。
また、液晶層のリタデーションはλ／４となるように、液晶の常光屈折率と異常光屈折率の差Δｎと、液晶層厚さｄの積は、
Δｎｄ＝λ／４（λは入射光の波長）
とする。
【００１４】
偏光切替素子１０に入射される光は図の上下方向に偏光している。直線偏光Ｐ１であった入射光はλ／４板１１を通過すると右回り円偏光Ｐ２となる。液晶素子１２の液晶分子が４５°方位を向いているとき、さらにλ／４の位相差が加わり水平方向の偏光Ｐ３となる。
次に、液晶への印加電界の向きが切り替わり、液晶分子の方位が同図（ｂ）のように−４５°方位を向いたときにはλ／４板１１透過後の右回り円偏光Ｐ２は上下方向に振動する直線偏光Ｐ５となる。
したがって、液晶素子１２への印加電界によって入射光が９０°回転したり、偏光を維持して（回転せずに）出射させることができる。
【００１５】
本実施形態の効果について以下に詳しく述べる。
図２は比較のために位相差λ／２を与える液晶素子２１による偏光切替素子を図示している。液晶のΔｎｄはλ／２とする。例えば、使用する波長を６５０ｎｍとし、メルク社の液晶ＺＬＩ−１８４０を使用する。６５０ｎｍでのΔｎは０．１４であるため液晶層の厚さは２．３２μｍとすることが望ましい。
ＸＹＺ座標系を図２に示すようにとり、波長ずれや入射角が法線方向からずれた影響を調べた。偏光切替素子に対して入射光が入射角０．３°、方位角０°（もしくは４５°）で入射する場合を考える。
波長は設計値に対して５ｎｍずれた場合を想定し６５５ｎｍであるとする。なお、方位角はＸＹ面でＸ軸方向を０°とし、ｚ軸に対して右回りを正とする。本実施形態（図１）の場合と比較例（図２）の場合とで、出射光を水平方向にしたいとき（ａ）のｘ方向光強度Ｉｘ、垂直方向に切り替えたときの（ｂ）ｙ方向光強度Ｉｙを計算し、その結果を表１に示す。なお、入射光強度を１．０とし、液晶層を挟持するためのガラス基板は計算上、無視するが、液晶層と空気との屈折率差によるフレネル損失（反射による光量損失）は考慮した。
【００１６】
【表１】
【００１７】
表１から、入射光方位角度に関わらず、偏光を切り替えた時の出射光強度は比較例よりも本実施例（本実施形態）のほうが変化が小さい。すなわち、本発明のほうが従来技術（位相差λ／２を与える偏光切替素子）よりも波長変動や素子設置許容が広いことを表している。
なお、図１において、λ／４板１１と液晶素子１２の順番を逆に設置、すなわち、入射光が液晶素子１２とλ／４板１１の順に通過するように設置しても良い。
さらに、ネマチック液晶に限定されることは無く、ホモジニアス配向をなすキラルスメクチックＣ相よりなる液晶で、チルト角が４５°（すなわちコーン角が９０°）のタイプを用いることができる。この場合、ネマチック液晶に比べて応答速度が速くできるため、偏光切り替えの速度を向上させることができる。
【００１８】
コーン角９０°キラルスメクチックＣ相よりなる液晶に関して、以下に示す。
図３は強誘電性液晶のスイッチング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らせん構造を有しているが、そのらせんピッチより薄いセルギャップｄ間に挟持すると、らせん構造がほどけ、表面安定化強誘電性液晶層（ＳＳＦＬＣ）となる。
ＳＳＦＬＣは図４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＝４５°）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３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）、白丸内に黒丸の記号と、白丸内に＋の記号は自発分極の方向を表す。紙面に垂直な方向に電界の向きが生じるように電圧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、印加する電圧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。
【００１９】
すなわち、図３において−Ｅの電界を形成させると、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の電界を形成させると、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＝４５°とする場合、配向状態１から９０°傾いた配向状態２に安定させることができる。
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／４を満たすように決定する。
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２等分角となるように調整配置する必要がある。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。
【００２０】
このような構成とすることで図３に示すように、透明電極間に−Ｅの電界を形成した場合、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の電界を形成した場合、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＝４５°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＝９０°傾いて配向する。その結果、λ／４板条件が成立し、入射直線偏光が右回り円偏光もしくは左回り円偏光となる。
すなわち、電界制御により偏光切り替えが実現でき、強誘電性液晶を用いているため、偏光切り替えに有する応答速度は数十μｓｅｃ〜数百μｓｅｃと高速応答となる。
【００２１】
ここで、強誘電性液晶素子を用いた偏光切り替え手段（偏光切替素子）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１μｍ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、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）ところ、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。
【００２２】
またここで、電界制御による偏光切り替え動作に関して、作製した液晶素子とλ／４板を用いて、直線偏光を入射させたときの出射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、素子電極間に−１０Ｖ／μｍの電界を印加し入射偏光（垂直方向）が９０°回転して出力されるようにλ／４板（図１の１１に相当）を回転調整した。
次に、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、入射時と出射時の偏光方向は略平行方向となった。すなわち、電界印加の制御により液晶素子のリタデーションを＋λ／４と−λ／４に切り替えることができた。
【００２３】
図５及び図６に基づいて第２の実施形態を説明する。
本実施形態に係る偏光切替素子３０は、第一の液晶素子３１と第二の液晶素子３２とλ／４板１１とから構成される。
両液晶素子３１、３２に垂直配向型液晶素子を用いることができる。液晶素子３１は２枚のＩＴＯ成膜付ガラス基板にネマチック液晶を挟んだ構造をとる。液晶層とガラス基板との間には配向膜があり、ラビング処理によって所定方向に液晶を配向させる。
ラビング方位は第一の液晶素子３１では４５°方向に、第二の液晶素子３２では−４５°方向とする。両ＩＴＯへの電圧差が低いときには液晶分子はガラス基板の法線方向から傾き、かつ、ラビング処理による所定方位を向く。
電圧差を大きくとると液晶分子は法線方向を向くようになる。図６（ａ）に示すように、第一の状態Ｔ１では第一の液晶３１は電圧差を小さく（ＶＬ）、第二の液晶３２は電圧差を大きく（ＶＨ）する。
【００２４】
第一の液晶素子３１に直線偏光が入射されると右回り円偏光となり、第二の液晶３２では位相差が発生しないため右回り円偏光のまま出射される。次のλ／４板１１で水平方向の直線偏光に変換される。
一方、図６（ｂ）に示すように、第二の状態Ｔ２では電圧差のかけ方を逆転させる。このため、第一の液晶３１では入射光は直線偏光を維持し、第二の液晶３２で左回り円偏光となる。次のλ／４板１１でもとの垂直方向の直線偏光に戻される。
本実施形態では液晶ライトバルブに使われる液晶を流用でき、また、強誘電性液晶に比べてネマチック液晶の配向の難易度は低いため、生産性に優れる。
【００２５】
図７に基づいて第３の実施形態を説明する。
図７は上述した偏光切替素子を用いた光束分割素子５０を説明するための図である。
図７（ａ）に示すように、光束分割素子５０Ａは、上述の偏光切替素子１０または３０と、偏光分離手段５１と、偏向プリズム５２で構成される。
偏光分離手段５１としては、偏光ビームスプリッタが利用できる。偏光切替素子からの出射光の偏光が紙面に平行ならビームは偏光ビームスプリッタ５１を透過する。
一方、偏光切替素子からの出射光の偏光が紙面に垂直なら、ビームは偏光ビームスプリッタ５１で反射し、偏向プリズム５２で全反射して出射される。本実施形態では光束を上下に切り替えるために偏向プリズム５２が用いられる。
【００２６】
図７（ｂ）に示すように、偏向プリズム５２を偏光ビームスプリッタ５３とした光束分割素子５０Ｂにおいても同じ効果が得られる。
さらに、図７（ｃ）に示すように、偏光分離手段と偏向プリズムとして、それぞれ偏光依存性ホログラム５５、５６を使用した光束分割素子５０Ｃとしても良い。
偏光依存性ホログラムとしてはブレーズ化ホログラムや、深溝の表面レリーフホログラム、ホログラフィックＰＤＬＣ（ポリマー分散型液晶）を用いることができる。
【００２７】
図８に基づいて第４の実施形態を説明する。
図８は上述の偏光切替素子および光束分割素子を用いた光走査装置６０を説明するための図である。
光源６１と、光束分割素子５０と、その後にシリンドリカルレンズ６２、２段ポリゴンミラー（多段の回転多面鏡）６３、結像光学系６５ａ、６５ｂとを配置することによって光走査装置６０を構築できる。
光源６１はＬＤが２つからなるＬＤユニットであり、光束分割素子５０は上述の素子５０Ａまたは５０Ｂまたは５０Ｃを用いる。結像光学系６５は少なくともｆθレンズ６４を用いる。図８ではｆθレンズ６４のほかに補正用レンズや折り返しミラーを配置している。
２つのビームをある時間帯は光走査６６ａのラインへ、残りの時間帯は光走査６６ｂのラインへの光走査を行うことができる。
図示しないが、ＬＤユニットから光束分割素子５０の後のシリンドリカルレンズ６２までの前段の光学系、および、ｆθレンズ６４を含む結像光学系６５のそれぞれを２セットと、２段ポリゴンミラー６３を用いることによって、２ビームで４箇所の被走査面へ書き込む光書込み装置を構築できる。
４個所の被走査面は４色（シアン、イエロー、マゼンダ、黒）に対応する感光体であり、本発明を利用したカラープリンタを構築することができる。
【００２８】
図９に基づいて、上述した光走査装置６０を用いたタンデム型のカラー画像形成装置（第５の実施形態）を説明する。
カラー画像形成装置は、転写ベルト７０の移動方向に沿って並置された４つの感光体７１Ｙ、７１Ｃ、７１Ｍ、７１Ｋを有している。イエロー画像形成用の感光体７１Ｙの周りには、その矢印で示す回転方向において順に、帯電器７２Ｙ、現像器７３Ｙ、転写手段７４Ｙ、クリーニング手段７５Ｙが配置されている。他の色についても同様の構成を有しており、色別の欧文字（Ｃ：シアン、Ｍ：マゼンダ、Ｋ：ブラック）を付して区別し、説明は省略する。
帯電器７２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帯電部材である。帯電器７２と現像器７３の間において感光体表面に光走査装置６０によりビームが照射され、感光体７１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７３により感光体面上にトナー像が形成される。転写手段７４により、転写ベルト７０で搬送される記録媒体（転写紙）に各色の転写トナー像が順次転写され、最終的に定着手段７６により重ね合わせ画像が転写紙に定着される。
【００２９】
このように、タンデム方式の画像形成装置において、光源数を減らしながらも、高速な画像出力を可能にしており、かつ、本発明での偏光切替素子を用いることで、光利用効率が高くて偏光を切り替えた時の強度変化を小さくすることができる。
すなわち、各感光体への書込み強度に差異を発生させることが無いため、カラーバランスの良い画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る偏光切替素子の要部斜視図である。
【図２】比較例に係る偏光切替素子の要部斜視図である。
【図３】強誘電性液晶のスイッチングを説明するための模式図である。
【図４】表面安定化強誘電性液晶層を用いた偏光切替素子の動作を示す模式図である。
【図５】第２の実施形態に係る偏光切替素子の概要構成図である。
【図６】偏光切替素子の動作を示す図である。
【図７】第３の実施形態に係る光束分割素子の概要構成図である。
【図８】第４の実施形態に係る光走査装置の概要斜視図である。
【図９】第５の実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０、３０ 偏光切替素子
１１ λ／４板
１２ 液晶素子
５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ 光束分割素子
５１、５３ 偏光ビームスプリッタ
５２ 偏向プリズム
５５、５６ 偏光依存性ホログラム
６０ 光走査装置
６３ 回転多面鏡
６４ ｆθレンズ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光の偏光をそのまま、または、回転させて出射させる偏光切替素子、該偏光切替素子を有する光束分割素子、該光束分割素子を用いた光走査装置（以下、「光書込み装置」ともいう）、該光走査装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、４つの光源、回転多面鏡、アナモフィック面を有する走査光学素子からなる光走査装置が開示されている。画像形成装置に用いたとき、１つの感光体に１つのレーザー光で書込みを行う場合には１つのレーザーが必要であるため、４つの感光体なら４つのレーザー光源が必要になる
特許文献２には、光束分割による１光源複数ドラム記録方式が開示されている。光源からのビーム数を２倍に分割する手段として、ハーフミラーを分割面に用いたプリズムが開示されている。この光束分割素子は入射光を常に２つの光束に分割する。この構成により、タンデム方式の画像形成装置において、光源数を減らしながらも、高速な画像出力を可能にしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−７０１１０号公報
【特許文献２】特開２００５−９２１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２記載のパッシブタイプでは、常に半分のＬＤ光が損失する。
チルト角２２．５°（コーン角４５°）を有する（表面安定化）ＦＬＣと、偏光依存性光路分離素子（ＰＢＳ、または、偏光依存性ホログラム）とによるアクティブ型光束分割素子は光利用効率が向上するが、波長や入射角に敏感であり組付け許容幅が小さかった。
ＬＤ光源から出射される光はほぼ直線偏光であるが、その振動面はばらつく。ＬＤケース内に設置されるＬＤチップの回転ずれや、ＬＤケースを装置（光書込み装置）に組付ける際の回転ずれが発生する。さらには、２つのＬＤからなるＬＤユニットを光源とする光書込み装置ではＬＤユニットの回転調整によって２つのＬＤ光の間隔を微調整するため、この調整によって偏光振動面の回転ずれが生じる。
【０００５】
多面反射鏡（ポリゴンミラー）が２段の構成を用いた光書込み装置で、ＬＤ出射光を多面反射鏡の２段に対応するように光束分割素子で２光束に分割する方式が提案されている。
また、この光束分割素子として回折光学素子（ホログラム）を用いる方式も提案されている。この回折光学素子を使った光束分割素子で、１枚目の回折光学素子に高回折効率の偏光依存性タイプが用いられる方式がある。この方式では、ＬＤの振動面をλ／２板などによって４５°回転させ、１枚目の回折光学素子の回折光と透過光の強度比を揃えることができる。しかし、上記のようにＬＤ振動面の回転ずれが生じた場合、λ／２板によって変換された振動面は４５°から外れる。このため、２つの光束強度比が１：１から外れる。
【０００６】
具体例として、ＬＤ振動面が多面反射鏡によって光が偏向される平面内に垂直な場合を、回転ずれ無しとし、この状態で１枚目の回折光学素子による光束分割比が１と仮定する。
ＬＤ設置ずれにより５°回転ずれを起こすとλ／２板をさらに２．５°回転させると光束分割比１を維持できる。しかし、２つのＬＤからなるＬＤユニットの場合には２つのＬＤ光の振動面が非平行であることが多い。λ／２板の遅相軸とそれぞれのＬＤ振動面との角度差が２２．５°から５°ずれていたとすると、光束分割比は１．１９（またはその逆数の０．８４）となる。
さらに、光束分割素子への入射角ずれや入射光の波長変動による波長ずれによって光束分割の光強度比が変換する問題がある。
【０００７】
本発明は、入射光の波長ずれや素子の設置誤差に対する許容度が大きく、光走査装置の生産性の向上に寄与できる偏光切替素子、該偏光切替素子を有する光束分割素子、該光束分割素子を有する光走査装置、該光走査装置を有する画像形成装置の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、印加電圧の極性に応じて右回り円偏光と左回り円偏光とに切り替えが可能な液晶素子と、λ／４板と、からなり、入射光を異なる偏光方位に切り替えることを特徴とする。
請求項２記載の発明では、請求項１記載の偏光切替素子において、前記液晶素子は、一対の透明基板と、少なくとも一方の透明基板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、前記透明基板の法線方向に電界の向きを生じさせる電界発生手段とからなり、前記液晶層のチルト角が４５°（コーン角が９０°）であることを特徴とする。
ここでは特に、切替速度の高速化を目的とする。
【０００９】
請求項３記載の発明では、請求項１記載の偏光切替素子において、前記液晶素子はネマチック液晶を用いた垂直配向型液晶素子が二段構成で配置され、１段目と２段目の液晶分子の透光性基板へ投影した方位θ１、θ２が、１段目に入射する偏光面に対して、
θ１＝０°、θ２＝４５°
と、
θ１＝４５°、θ２＝０°
とを順次繰り返すことを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明では、光束分割素子において、請求項１〜３のいずれか１つに記載の偏光切替素子と、偏光分離手段とで構成されたことを特徴とする。
請求項５記載の発明では、請求項４記載の光束分割素子において、前記偏光分離手段が偏光ビームスプリッタと偏向プリズムとからなることを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発明では、請求項５記載の光束分割素子において、前記偏光ビームスプリッタが偏光依存性ホログラムであることを特徴とする。
請求項７記載の発明では、光走査装置において、請求項４〜６のいずれか１つに記載の光束分割素子と、多段の回転多面鏡と、少なくともｆθレンズを用いた結像光学系とからなることを特徴とする。
ここでは特に、良好なホワイトバランスを得ることを目的とする。
請求項８記載の発明では、画像形成装置において、請求項７記載の光走査装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、±λ／４の位相差を与える液晶素子とλ／４板との組合せによって、入射光の波長ずれや素子の設置ずれに対する許容が広い偏光切替素子を実現でき、光走査装置の生産性の向上に寄与できる。
請求項２記載の発明によれば、上記効果に加えて、強誘電性液晶を用いるため、応答速度の速い偏光切替素子を実現できる。
請求項３記載の発明によれば、ネマチック液晶を用いることで液晶素子の作製容易化を図ることができる。
請求項４、５、６記載の発明によれば、上記の偏光切替素子と偏光分離手段とを用いることによって、入射光の波長ずれや素子の設置ずれに対する許容が広い光束分割素子を実現でき、光走査装置の生産性の向上に寄与できる。
請求項７記載の発明によれば、上記光束分割素子を搭載することによって、入射光の波長ずれや素子の設置ずれに対する許容が広く、ホワイトバランスの良好な光走査装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を、図を参照して説明する。
まず、図１乃至図４に基づいて第１の実施形態を説明する。図１は本実施形態に係る偏光切替素子１０の機能を説明するための図である。偏光切替素子１０は、入射光側からλ／４板１１と、図示しない電界発生手段と、該電界発生手段による印加電圧の極性（電界の向き）の切り替えによって液晶分子の配向方向を所定方向に切り替えられる液晶素子１２とで構成される。
λ／４板１１は遅相軸が偏光切替素子１０の出口側から見て右回りに４５°傾いた配置をとる。液晶素子１２は一軸異方性を有する液晶（例えばネマチック液晶）が印加電界によって４５°（同図（ａ））もしくは−４５°（同図（ｂ））の方位を向くように制御される。
また、液晶層のリタデーションはλ／４となるように、液晶の常光屈折率と異常光屈折率の差Δｎと、液晶層厚さｄの積は、
Δｎｄ＝λ／４（λは入射光の波長）
とする。
【００１４】
偏光切替素子１０に入射される光は図の上下方向に偏光している。直線偏光Ｐ１であった入射光はλ／４板１１を通過すると右回り円偏光Ｐ２となる。液晶素子１２の液晶分子が４５°方位を向いているとき、さらにλ／４の位相差が加わり水平方向の偏光Ｐ３となる。
次に、液晶への印加電界の向きが切り替わり、液晶分子の方位が同図（ｂ）のように−４５°方位を向いたときにはλ／４板１１透過後の右回り円偏光Ｐ２は上下方向に振動する直線偏光Ｐ５となる。
したがって、液晶素子１２への印加電界によって入射光が９０°回転したり、偏光を維持して（回転せずに）出射させることができる。
【００１５】
本実施形態の効果について以下に詳しく述べる。
図２は比較のために位相差λ／２を与える液晶素子２１による偏光切替素子を図示している。液晶のΔｎｄはλ／２とする。例えば、使用する波長を６５０ｎｍとし、メルク社の液晶ＺＬＩ−１８４０を使用する。６５０ｎｍでのΔｎは０．１４であるため液晶層の厚さは２．３２μｍとすることが望ましい。
ＸＹＺ座標系を図２に示すようにとり、波長ずれや入射角が法線方向からずれた影響を調べた。偏光切替素子に対して入射光が入射角０．３°、方位角０°（もしくは４５°）で入射する場合を考える。
波長は設計値に対して５ｎｍずれた場合を想定し６５５ｎｍであるとする。なお、方位角はＸＹ面でＸ軸方向を０°とし、ｚ軸に対して右回りを正とする。本実施形態（図１）の場合と比較例（図２）の場合とで、出射光を水平方向にしたいとき（ａ）のｘ方向光強度Ｉｘ、垂直方向に切り替えたときの（ｂ）ｙ方向光強度Ｉｙを計算し、その結果を表１に示す。なお、入射光強度を１．０とし、液晶層を挟持するためのガラス基板は計算上、無視するが、液晶層と空気との屈折率差によるフレネル損失（反射による光量損失）は考慮した。
【００１６】
【表１】
【００１７】
表１から、入射光方位角度に関わらず、偏光を切り替えた時の出射光強度は比較例よりも本実施例（本実施形態）のほうが変化が小さい。すなわち、本発明のほうが従来技術（位相差λ／２を与える偏光切替素子）よりも波長変動や素子設置許容が広いことを表している。
なお、図１において、λ／４板１１と液晶素子１２の順番を逆に設置、すなわち、入射光が液晶素子１２とλ／４板１１の順に通過するように設置しても良い。
さらに、ネマチック液晶に限定されることは無く、ホモジニアス配向をなすキラルスメクチックＣ相よりなる液晶で、チルト角が４５°（すなわちコーン角が９０°）のタイプを用いることができる。この場合、ネマチック液晶に比べて応答速度が速くできるため、偏光切り替えの速度を向上させることができる。
【００１８】
コーン角９０°キラルスメクチックＣ相よりなる液晶に関して、以下に示す。
図３は強誘電性液晶のスイッチング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らせん構造を有しているが、そのらせんピッチより薄いセルギャップｄ間に挟持すると、らせん構造がほどけ、表面安定化強誘電性液晶層（ＳＳＦＬＣ）となる。
ＳＳＦＬＣは図４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＝４５°）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３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）、白丸内に黒丸の記号と、白丸内に＋の記号は自発分極の方向を表す。紙面に垂直な方向に電界の向きが生じるように電圧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、印加する電圧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。
【００１９】
すなわち、図３において−Ｅの電界を形成させると、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の電界を形成させると、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＝４５°とする場合、配向状態１から９０°傾いた配向状態２に安定させることができる。
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／４を満たすように決定する。
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２等分角となるように調整配置する必要がある。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。
【００２０】
このような構成とすることで図３に示すように、透明電極間に−Ｅの電界を形成した場合、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の電界を形成した場合、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＝４５°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＝９０°傾いて配向する。その結果、λ／４板条件が成立し、入射直線偏光が右回り円偏光もしくは左回り円偏光となる。
すなわち、電界制御により偏光切り替えが実現でき、強誘電性液晶を用いているため、偏光切り替えに有する応答速度は数十μｓｅｃ〜数百μｓｅｃと高速応答となる。
【００２１】
ここで、強誘電性液晶素子を用いた偏光切り替え手段（偏光切替素子）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１μｍ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、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）ところ、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。
【００２２】
またここで、電界制御による偏光切り替え動作に関して、作製した液晶素子とλ／４板を用いて、直線偏光を入射させたときの出射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、素子電極間に−１０Ｖ／μｍの電界を印加し入射偏光（垂直方向）が９０°回転して出力されるようにλ／４板（図１の１１に相当）を回転調整した。
次に、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、入射時と出射時の偏光方向は略平行方向となった。すなわち、電界印加の制御により液晶素子のリタデーションを＋λ／４と−λ／４に切り替えることができた。
【００２３】
図５及び図６に基づいて第２の実施形態を説明する。
本実施形態に係る偏光切替素子３０は、第一の液晶素子３１と第二の液晶素子３２とλ／４板１１とから構成される。
両液晶素子３１、３２に垂直配向型液晶素子を用いることができる。液晶素子３１は２枚のＩＴＯ成膜付ガラス基板にネマチック液晶を挟んだ構造をとる。液晶層とガラス基板との間には配向膜があり、ラビング処理によって所定方向に液晶を配向させる。
ラビング方位は第一の液晶素子３１では４５°方向に、第二の液晶素子３２では−４５°方向とする。両ＩＴＯへの電圧差が低いときには液晶分子はガラス基板の法線方向から傾き、かつ、ラビング処理による所定方位を向く。
電圧差を大きくとると液晶分子は法線方向を向くようになる。図６（ａ）に示すように、第一の状態Ｔ１では第一の液晶３１は電圧差を小さく（ＶＬ）、第二の液晶３２は電圧差を大きく（ＶＨ）する。
【００２４】
第一の液晶素子３１に直線偏光が入射されると右回り円偏光となり、第二の液晶３２では位相差が発生しないため右回り円偏光のまま出射される。次のλ／４板１１で水平方向の直線偏光に変換される。
一方、図６（ｂ）に示すように、第二の状態Ｔ２では電圧差のかけ方を逆転させる。このため、第一の液晶３１では入射光は直線偏光を維持し、第二の液晶３２で左回り円偏光となる。次のλ／４板１１でもとの垂直方向の直線偏光に戻される。
本実施形態では液晶ライトバルブに使われる液晶を流用でき、また、強誘電性液晶に比べてネマチック液晶の配向の難易度は低いため、生産性に優れる。
【００２５】
図７に基づいて第３の実施形態を説明する。
図７は上述した偏光切替素子を用いた光束分割素子５０を説明するための図である。
図７（ａ）に示すように、光束分割素子５０Ａは、上述の偏光切替素子１０または３０と、偏光分離手段５１と、偏向プリズム５２で構成される。
偏光分離手段５１としては、偏光ビームスプリッタが利用できる。偏光切替素子からの出射光の偏光が紙面に平行ならビームは偏光ビームスプリッタ５１を透過する。
一方、偏光切替素子からの出射光の偏光が紙面に垂直なら、ビームは偏光ビームスプリッタ５１で反射し、偏向プリズム５２で全反射して出射される。本実施形態では光束を上下に切り替えるために偏向プリズム５２が用いられる。
【００２６】
図７（ｂ）に示すように、偏向プリズム５２を偏光ビームスプリッタ５３とした光束分割素子５０Ｂにおいても同じ効果が得られる。
さらに、図７（ｃ）に示すように、偏光分離手段と偏向プリズムとして、それぞれ偏光依存性ホログラム５５、５６を使用した光束分割素子５０Ｃとしても良い。
偏光依存性ホログラムとしてはブレーズ化ホログラムや、深溝の表面レリーフホログラム、ホログラフィックＰＤＬＣ（ポリマー分散型液晶）を用いることができる。
【００２７】
図８に基づいて第４の実施形態を説明する。
図８は上述の偏光切替素子および光束分割素子を用いた光走査装置６０を説明するための図である。
光源６１と、光束分割素子５０と、その後にシリンドリカルレンズ６２、２段ポリゴンミラー（多段の回転多面鏡）６３、結像光学系６５ａ、６５ｂとを配置することによって光走査装置６０を構築できる。
光源６１はＬＤが２つからなるＬＤユニットであり、光束分割素子５０は上述の素子５０Ａまたは５０Ｂまたは５０Ｃを用いる。結像光学系６５は少なくともｆθレンズ６４を用いる。図８ではｆθレンズ６４のほかに補正用レンズや折り返しミラーを配置している。
２つのビームをある時間帯は光走査６６ａのラインへ、残りの時間帯は光走査６６ｂのラインへの光走査を行うことができる。
図示しないが、ＬＤユニットから光束分割素子５０の後のシリンドリカルレンズ６２までの前段の光学系、および、ｆθレンズ６４を含む結像光学系６５のそれぞれを２セットと、２段ポリゴンミラー６３を用いることによって、２ビームで４箇所の被走査面へ書き込む光書込み装置を構築できる。
４個所の被走査面は４色（シアン、イエロー、マゼンダ、黒）に対応する感光体であり、本発明を利用したカラープリンタを構築することができる。
【００２８】
図９に基づいて、上述した光走査装置６０を用いたタンデム型のカラー画像形成装置（第５の実施形態）を説明する。
カラー画像形成装置は、転写ベルト７０の移動方向に沿って並置された４つの感光体７１Ｙ、７１Ｃ、７１Ｍ、７１Ｋを有している。イエロー画像形成用の感光体７１Ｙの周りには、その矢印で示す回転方向において順に、帯電器７２Ｙ、現像器７３Ｙ、転写手段７４Ｙ、クリーニング手段７５Ｙが配置されている。他の色についても同様の構成を有しており、色別の欧文字（Ｃ：シアン、Ｍ：マゼンダ、Ｋ：ブラック）を付して区別し、説明は省略する。
帯電器７２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帯電部材である。帯電器７２と現像器７３の間において感光体表面に光走査装置６０によりビームが照射され、感光体７１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７３により感光体面上にトナー像が形成される。転写手段７４により、転写ベルト７０で搬送される記録媒体（転写紙）に各色の転写トナー像が順次転写され、最終的に定着手段７６により重ね合わせ画像が転写紙に定着される。
【００２９】
このように、タンデム方式の画像形成装置において、光源数を減らしながらも、高速な画像出力を可能にしており、かつ、本発明での偏光切替素子を用いることで、光利用効率が高くて偏光を切り替えた時の強度変化を小さくすることができる。
すなわち、各感光体への書込み強度に差異を発生させることが無いため、カラーバランスの良い画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る偏光切替素子の要部斜視図である。
【図２】比較例に係る偏光切替素子の要部斜視図である。
【図３】強誘電性液晶のスイッチングを説明するための模式図である。
【図４】表面安定化強誘電性液晶層を用いた偏光切替素子の動作を示す模式図である。
【図５】第２の実施形態に係る偏光切替素子の概要構成図である。
【図６】偏光切替素子の動作を示す図である。
【図７】第３の実施形態に係る光束分割素子の概要構成図である。
【図８】第４の実施形態に係る光走査装置の概要斜視図である。
【図９】第５の実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０、３０ 偏光切替素子
１１ λ／４板
１２ 液晶素子
５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ 光束分割素子
５１、５３ 偏光ビームスプリッタ
５２ 偏向プリズム
５５、５６ 偏光依存性ホログラム
６０ 光走査装置
６３ 回転多面鏡
６４ ｆθレンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加電圧の極性に応じて右回り円偏光と左回り円偏光とに切り替えが可能な液晶素子と、λ／４板と、からなり、入射光を異なる偏光方位に切り替えることを特徴とする偏光切替素子。
【請求項２】
請求項１記載の偏光切替素子において、
前記液晶素子は、一対の透明基板と、少なくとも一方の透明基板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、前記透明基板の法線方向に電界の向きを生じさせる電界発生手段とからなり、前記液晶層のチルト角が４５°（コーン角が９０°）であることを特徴とする偏光切替素子。
【請求項３】
請求項１記載の偏光切替素子において、
前記液晶素子はネマチック液晶を用いた垂直配向型液晶素子が二段構成で配置され、１段目と２段目の液晶分子の透光性基板へ投影した方位θ１、θ２が、１段目に入射する偏光面に対して、
θ１＝０°、θ２＝４５°
と、
θ１＝４５°、θ２＝０°
とを順次繰り返すことを特徴とする偏光切替素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の偏光切替素子と、偏光分離手段とで構成されたことを特徴とする光束分割素子。
【請求項５】
請求項４記載の光束分割素子において、
前記偏光分離手段が偏光ビームスプリッタと偏向プリズムとからなることを特徴とする光束分割素子。
【請求項６】
請求項５記載の光束分割素子において、
前記偏光ビームスプリッタが偏光依存性ホログラムであることを特徴とする光束分割素子。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１つに記載の光束分割素子と、多段の回転多面鏡と、少なくともｆθレンズを用いた結像光学系とからなる光走査装置。
【請求項８】
請求項７記載の光走査装置を有する画像形成装置。
【請求項１】
印加電圧の極性に応じて右回り円偏光と左回り円偏光とに切り替えが可能な液晶素子と、λ／４板と、からなり、入射光を異なる偏光方位に切り替えることを特徴とする偏光切替素子。
【請求項２】
請求項１記載の偏光切替素子において、
前記液晶素子は、一対の透明基板と、少なくとも一方の透明基板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、前記透明基板の法線方向に電界の向きを生じさせる電界発生手段とからなり、前記液晶層のチルト角が４５°（コーン角が９０°）であることを特徴とする偏光切替素子。
【請求項３】
請求項１記載の偏光切替素子において、
前記液晶素子はネマチック液晶を用いた垂直配向型液晶素子が二段構成で配置され、１段目と２段目の液晶分子の透光性基板へ投影した方位θ１、θ２が、１段目に入射する偏光面に対して、
θ１＝０°、θ２＝４５°
と、
θ１＝４５°、θ２＝０°
とを順次繰り返すことを特徴とする偏光切替素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の偏光切替素子と、偏光分離手段とで構成されたことを特徴とする光束分割素子。
【請求項５】
請求項４記載の光束分割素子において、
前記偏光分離手段が偏光ビームスプリッタと偏向プリズムとからなることを特徴とする光束分割素子。
【請求項６】
請求項５記載の光束分割素子において、
前記偏光ビームスプリッタが偏光依存性ホログラムであることを特徴とする光束分割素子。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１つに記載の光束分割素子と、多段の回転多面鏡と、少なくともｆθレンズを用いた結像光学系とからなる光走査装置。
【請求項８】
請求項７記載の光走査装置を有する画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１０９６６９（Ｐ２００９−１０９６６９Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８０７９４（Ｐ２００７−２８０７９４）
【出願日】平成１９年１０月２９日（２００７．１０．２９）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２９日（２００７．１０．２９）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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