(57)【要約】【課題】複数のビームを走査する露光装置において、高速のカラープリンタ装置に利用可能な大型で画像形成部の自由度の高い露光装置を提供する。【解決手段】この発明の露光装置１は、アッベ数νが６０以上、２８以下および６５以下の３枚のガラス製の第１ないし第３の結像レンズ２３，２５および２７からなる結像系９を含み、それぞれのレンズを通過するレーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）を偏向装置５の多面鏡と第１の結像レンズとの間、多面鏡の回転軸方向に関して相互に交差させる光路としたことにより、加工コストが低く、画像形成部に要求される形状に対する光路の自由度を高め、結像位置におけるレーザビームのビーム径および結像位置を変動を低減可能である。【選択図】図２
2011227520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ΣＮｉ（Ｎ１＋Ｎ２＋・・・＋ＮＭ、Ｍは２以上の整数、かつＮｉのそれぞれは１以上の整数）の光源と、前記ΣＮｉ個の光源から出射された光を収束光または平行光に変換する複数の有限焦点レンズもしくはコリメータレンズと、前記複数の有限焦点レンズおよびコリメータレンズにより収束光または平行光に変換された光を、前記有限焦点レンズまたはコリメータレンズにより収束光または平行光に変換された光を、光が進行する方向と直交する面における第１の方向に関してさらに収束させるために前記第１の方向にのみ正のパワーが与えられたＭ組の光学部材と、を含む第１の光学手段と、
回転可能に形成された反射面を有し、前記第１の光学手段で少なくとも前記第１の方向に関して収束性が与えられ、もしくは平行光に変換された光を前記第１の方向および前記光が進行する方向のそれぞれと直交する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ΣＮｉ本の光を所定の距離の位置で前記反射面の回転角と前記所定の距離の位置で前記第１の方向と直交する第２の方向の距離を比例させるとともに、前記偏向手段の前記反射面と前記回転軸とのなす角の偏差の影響を補正しながら、前記所定の距離の位置に結像する機能を持つレンズを含む第２の光学手段と、
を有し、
前記Ｍ群の光のそれぞれが、前記偏向手段の前記反射面と前記第２の光学手段のレンズのうち最も偏向手段側に位置するレンズとの間で、互いに交差するよう構成されていることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
ΣＮｉ（Ｎ１＋Ｎ２＋・・・＋ＮＭ、Ｍは２以上の整数、かつＮｉのそれぞれは１以上の整数）の光源と、前記ΣＮｉ個の光源から出射された光を収束光または平行光に変換する複数の有限焦点レンズもしくはコリメータレンズのいづれかと、前記複数の有限焦点レンズおよびコリメータレンズのいづれかにより収束光または平行光に変換された光を、光が進行する方向と直交する面における第１の方向に関してさらに収束させるために前記第１の方向にのみ正のパワーが与えられたＭ組の光学部材と、を含む第１の光学手段と、
回転可能に形成された反射面を有し、前記第１の光学手段で少なくとも前記第１の方向に収束性が与えられた光を前記第１の方向および前記光が進行する方向のそれぞれと直交する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ΣＮｉ本の光を、所定の距離の位置で前記反射面の回転角と前記所定の距離の位置で前記第１の方向と直交する第２の方向の距離を比例させるとともに、前記偏向手段の前記反射面と前記回転軸とのなす角の偏差の影響を補正するように前記所定の距離の位置に結像するレンズを含む第２の光学手段と、
を有し、
前記Ｍ群の光の主光線は、前記第２の光学手段から前記所定の距離の位置に向かう間に、前記第１の方向の間隔が相互に近接されることを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数ドラム方式のカラープリンタ装置あるいはカラー複写装置、多色カラープリンタ装置あるいはカラー複写装置、および複数露光ビームによる単色の高速レーザプリンタあるいは高速デジタル複写装置等に使用され、複数の光ビームを一括して露光走査する光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、複数の感光体ドラムを含む画像形成ユニットを用いたカラープリンタ装置またはカラー複写装置などの画像形成装置では、色分解された色成分に対応する複数の画像データすなわち少なくとも画像形成ユニットの数に等しい複数の光ビームを提供する露光装置が利用されている。
【０００３】
この種の露光装置は、色分解された色成分毎の画像データに対応する所定数の光ビームを放射する複数の半導体レーザ素子、各半導体レーザ素子を放射された各光ビームの断面ビーム径を所定の大きさおよび形状に絞り込む第１のレンズ群、第１のレンズ群により所定の大きさおよび形状に絞り込まれた光ビーム群を記録媒体が搬送される方向と直交する方向に連続的に反射することで偏向する偏向装置および偏向装置により偏向された光ビームを記録媒体の所定位置に結像させる第２のレンズ群等を有している。
【０００４】
上述した露光装置は、適用される画像形成装置に合わせ、画像形成ユニットのそれぞれに対応した複数の露光装置を用いる例と、複数の光ビームを１つの露光装置で提供可能としたマルチビーム露光装置を用いる例とに分類される。なお、今日、画像形成速度の高速化および解像度の向上のために、同一色の画像データを並列に露光することで、高速度に、画像形成が可能な高速プリンタ装置も提案されている。
【０００５】
例えば、特開平７−２５６９２６号公報には、色分解された色成分に対応する４組の画像形成部と、それぞれの画像形成部に対して４色分の画像データを単一の露光装置により露光する例が開示されている。また、特開平３−５３２１３号公報には、４組の光源と、２方向に分離された２組の結像レンズ系とを含む露光装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特開平３−５３２１３号公報に開示されている露光装置は、露光装置単体の大きさが大きく、結果として画像形成装置の大きさを増大することが知られている。これに対して、特開平７−２５６９２６号公報に開示されている露光装置は、偏向装置と像面（感光体ドラム）との間に設けられる結像レンズ系が１組のみであり、露光装置および画像形成装置がコンパクトに構成されている。
【０００７】
しかしながら、今日、カラー画像形成装置において、黒のみの画像の出力可能枚数を増大することが要求されている。このことは、例えば現像装置が収容するトナー量を増大することにより容易に達成できるが、露光装置の結像レンズ系に関して、黒画像用の結像レンズ系と黒画像用の以外の結像レンズ系に要求される光学特性の違いに起因して、露光装置の大きさが大きくなる問題がある。
【０００８】
この発明に目的は、高速のカラープリンタ装置に利用可能な大型で画像形成部の自由度の高い露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、上述した問題点に基づきなされたもので、
ΣＮｉ（Ｎ１＋Ｎ２＋・・・＋ＮＭ、Ｍは２以上の整数、かつＮｉのそれぞれは１以上の整数）の光源と、前記ΣＮｉ個の光源から出射された光を収束光または平行光に変換する複数の有限焦点レンズもしくはコリメータレンズと、前記複数の有限焦点レンズおよびコリメータレンズにより収束光または平行光に変換された光を、前記有限焦点レンズまたはコリメータレンズにより収束光または平行光に変換された光を、光が進行する方向と直交する面における第１の方向に関してさらに収束させるために前記第１の方向にのみ正のパワーが与えられたＭ組の光学部材と、を含む第１の光学手段と、
回転可能に形成された反射面を有し、前記第１の光学手段で少なくとも前記第１の方向に関して収束性が与えられ、もしくは平行光に変換された光を前記第１の方向および前記光が進行する方向のそれぞれと直交する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ΣＮｉ本の光を前記偏向手段により偏向された光を所定の距離の位置で前記反射面の回転角と前記所定の距離の位置で前記第１の方向と直交する第２の方向の距離を比例させるとともに、前記偏向手段の前記反射面と前記回転軸とのなす角の偏差の影響を補正しながら、前記所定の距離の位置に結像する機能を持つレンズを含む第２の光学手段と、
を有し、
前記Ｍ群の光のそれぞれが、前記偏向手段の前記反射面と前記第２の光学手段のレンズのうち最も偏向手段側に位置するレンズとの間で、互いに交差するよう構成されていることを特徴とする光学装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の露光装置は、周囲温度が上昇に伴って生じるレーザビームの結像位置の変動に関し、コリメータレンズよりも後段（像面側）に配置される各光学要素により生じる結像位置の変動量を、半導体レーザ素子とコリメータレンズ単体により生じる結像位置の変動量によりキャンセルすることができ、像面でのビーム径の変動を低減できる。
【００１１】
また、この発明の露光装置は、副走査方向および主走査方向のそれぞれの方向の画角を広く確保でき、また、光路を選択する際の自由度が向上されているので、例えば黒画像のために黒トナーの容量の増大を可能とする。
【００１２】
さらに、この発明の露光装置においては、偏向後光学系（結像光学系）の３枚のレンズのうちの最も偏向装置寄りのレンズは、入射面および出射面のそれぞれのレンズ面が成型加工に適した自由曲面で構成されることから、レンズ単体の製造コストが低減される。
【００１３】
またさらに、この発明の露光装置は、各レーザビームを、偏向装置の多面鏡との結像光学系（偏向後光学系）のうちの最も偏向装置寄りのレンズの偏向装置側に面するレンズ面との間で、交差させる構成を有することから、共役の関係にある結像位置の近傍におけるレーザビーム相互の間隔を低減可能であるとともに、偏向装置の多面鏡の厚さを低減できる。これにより、偏向装置の多面鏡のコストが低減される。
【００１４】
従って、露光装置の製造コストおよび組立コストが低減され、画像形成装置のコストも低減される。
【００１５】
また、レーザビームの光路の選択の自由度が高いことから、画像形成装置側の要求に合わせて、特定のレーザビームの光路を容易に変更できる。これにより、大型で高速の画像形成が可能なプリンタ装置やカラーコピー装置に対する適用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態としての露光装置が組み込まれる画像形成装置の一例を示す概略図。
【図２】図１に示した画像形成装置に組み込まれる露光装置の光路を平面方向から見た状態を示す概略図。
【図３】図２に示した露光装置を、偏向装置の反射面の反射点（偏向角が０°の位置）を含む副走査断面で切断した概略断面図。
【図４】図２および図３に示した露光装置において、第１ないし第３の結像レンズの各レンズ面の形状を最適化するための要素を説明する概略図。
【図５】図２および図３に示した露光装置の偏向装置の反射面の近傍における光ビームの状態を説明する概略図。
【図６】図２および図３に示した露光装置において、図５に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのマゼンタ用光ビームの主走査方向結像位置を説明するグラフ。
【図７】図２および図３に示した露光装置において、図５に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのシアン用光ビームの主走査方向結像位置を説明するグラフ。
【図８】図２および図３に示した露光装置において、図５に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのイエロー用光ビームおよび黒用光ビームのそれぞれの主走査方向結像位置を説明するグラフ。
【図９】図２および図３に示した露光装置において、図５に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのマゼンタ用光ビームの副走査方向結像位置を説明するグラフ。
【図１０】図２および図３に示した露光装置において、図５に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのシアン用光ビームの副走査方向結像位置を説明するグラフ。
【図１１】図２および図３に示した露光装置において、図５に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのイエロー用光ビームおよび黒用光ビームのそれぞれの副走査方向結像位置を説明するグラフ。
【図１２】図２および図３に示した露光装置において、図５に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのマゼンタ用光ビームのポリゴンミラー面倒れ１分時の面倒れによるビーム位置の変動量を説明するグラフ。
【図１３】図２および図３に示した露光装置において、図５に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのシアン用光ビームのポリゴンミラー面倒れ１分時の面倒れによるビーム位置の変動量を説明するグラフ。
【図１４】図２および図３に示した露光装置において、図５に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのイエロー用光ビームおよび黒用光ビームのそれぞれのポリゴンミラー面倒れ１分時の面倒れによるビーム位置の変動量を説明するグラフ。
【図１５】図２および図３に示した露光装置において、図５に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのマゼンタ用光ビームのシアン用光ビームのポリゴン振り角０度、常温時の位置に対する副走査方向相対位置の関係を説明するグラフ。
【図１６】図２および図３に示した露光装置において、図５に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのシアン用光ビームのシアン用光ビームのポリゴン振り角０度、常温時の位置に対する副走査方向相対位置の関係を説明するグラフ。
【図１７】図２および図３に示した露光装置において、図５に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのイエロー用光ビームおよび黒用光ビームのそれぞれのシアン用光ビームのポリゴン振り角０度、常温時の位置に対する副走査方向相対位置の関係を説明するグラフ。
【図１８】図２および図３に示した露光装置において、図５に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのマゼンタ用光ビームのシアン用光ビームの同じ温度に対する主走査方向相対位置の関係を説明するグラフ。
【図１９】図２および図３に示した露光装置において、図５に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのイエロー用光ビームおよび黒用光ビームのそれぞれのシアン用光ビームの同じ温度に対する主走査方向相対位置の関係を説明するグラフ。
【図２０】図２および図３に示した露光装置において、図５に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのマゼンタ用光ビームのｆθ特性からのずれ量を説明するグラフ。
【図２１】図２および図３に示した露光装置において、図５に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのシアン用光ビームのｆθ特性からのずれ量を説明するグラフ。
【図２２】図２および図３に示した露光装置において、図５に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのイエロー用光ビームおよび黒用光ビームのそれぞれのｆθ特性からのずれ量の関係を説明するグラフ。
【図２３】図２および図３に示した露光装置の偏向装置の反射面の近傍における光ビームの状態であって、図５に示した例とは異なる特性を提供可能な各光学要素の配列および構成の実施の形態を説明する概略図。
【図２４】図２および図３に示した露光装置において、図２３に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのマゼンタ用光ビームの主走査方向結像位置を説明するグラフ。
【図２５】図２および図３に示した露光装置において、図２３に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのシアン用光ビームの主走査方向結像位置を説明するグラフ。
【図２６】図２および図３に示した露光装置において、図２３に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのイエロー用光ビームおよび黒用光ビームのそれぞれの主走査方向結像位置を説明するグラフ。
【図２７】図２および図３に示した露光装置において、図２３に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのマゼンタ用光ビームの副走査方向結像位置を説明するグラフ。
【図２８】図２および図３に示した露光装置において、図２３に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのシアン用光ビームの副走査方向結像位置を説明するグラフ。
【図２９】図２および図３に示した露光装置において、図２３に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのイエロー用光ビームおよび黒用光ビームのそれぞれの副走査方向結像位置を説明するグラフ。
【図３０】図２および図３に示した露光装置において、図２３に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのマゼンタ用光ビームのポリゴンミラー面倒れ１分時の面倒れによるビーム位置の変動量を説明するグラフ。
【図３１】図２および図３に示した露光装置において、図２３に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのシアン用光ビームのポリゴンミラー面倒れ１分時の面倒れによるビーム位置の変動量を説明するグラフ。
【図３２】図２および図３に示した露光装置において、図２３に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのイエロー用光ビームおよび黒用光ビームのそれぞれのポリゴンミラー面倒れ１分時の面倒れによるビーム位置の変動量の関係を説明するグラフ。
【図３３】図２および図３に示した露光装置において、図２３に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのマゼンタ用光ビームのシアン用光ビームのポリゴン振り角０度、常温時の位置に対する副走査方向相対位置の関係を説明するグラフ。
【図３４】図２および図３に示した露光装置において、図２３に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのシアン用光ビームのシアン用光ビームのポリゴン振り角０度、常温時の位置に対する副走査方向相対位置の関係を説明するグラフ。
【図３５】図２および図３に示した露光装置において、図２３に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのイエロー用光ビームおよび黒用光ビームのそれぞれのシアン用光ビームのポリゴン振り角０度、常温時の位置に対する副走査方向相対位置の関係を説明するグラフ。
【図３６】図２および図３に示した露光装置において、図２３に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのマゼンタ用光ビームのシアン用光ビームの同じ温度に対する主走査方向相対位置の関係を説明するグラフ。
【図３７】図２および図３に示した露光装置において、図２３に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのイエロー用光ビームおよび黒用光ビームのそれぞれのシアン用光ビームの同じ温度に対する主走査方向相対位置を示すの関係を説明するグラフ。
【図３８】図２および図３に示した露光装置において、図２３に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのマゼンタ用光ビームのｆθ特性からのずれ量を説明するグラフ。
【図３９】図２および図３に示した露光装置において、図２３に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのシアン用光ビームのｆθ特性からのずれ量を説明するグラフ。
【図４０】図２および図３に示した露光装置において、図２３に示した特性を提供可能な各光学要素の配列および構成を用いたときのイエロー用光ビームおよび黒用光ビームのそれぞれのｆθ特性からのずれ量を説明するグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
図１には、この発明の実施の形態である露光装置が利用されるカラー画像形成装置が示されている。なお、この種のカラー画像形成装置においては、減法混色を用いてカラー画像を形成することから、通常、Ｙすなわちイエロー（黄）、Ｍすなわちマゼンタ（深紅）、Ｃすなわちシアン（青紫）、およびＢすなわちブラック（黒、墨入れ用）の色成分に色分解された４種類の画像データと、Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢのそれぞれに対応して各色成分ごとに画像を形成するさまざまな装置が４組ずつ利用されることから、以下に説明する際に、参照符号に、Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢを付加することで、色成分ごとの画像データとそれぞれに対応する装置を識別することとする。
【００１９】
図１に示されるように、画像形成装置１００は、周知の減法混色法に基づいて色分解された色成分のそれぞれに対応する画像を形成する第１ないし第４の画像形成部５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃおよび５０Ｂを有している。
【００２０】
各画像形成部５０（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ，以下、第１ないし第４の全ての画像形成部およびそれぞれの画像形成部を構成する要素に対する共通な説明については、参照符号に「＊」を付加して、代表して説明する）は、図２および図５を用いて後段に説明する露光装置１のうちの黒（ブラック）画像の露光に利用される第１ミラー３３Ｂ、イエロー、マゼンタおよびシアンのそれぞれの画像の露光に利用される第３ミラー３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃにより露光装置１から外部に出射された画像光としての４組のレーザビームＬ＊のそれぞれに対応する位置に、５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃおよび５０Ｂの順で直列に配置されている。
【００２１】
露光装置１の各ミラー３７Ｙ，３７Ｍ，３７Ｃおよび３３Ｂにより、各感光体ドラム５８＊に案内されるレーザビームＬ＊は、図２を用いて後段に詳述する８個の半導体レーザ素子から出射され、各ミラー３７Ｙ，３７Ｍ，３７Ｃおよび３３Ｂに対応されるそれぞれの感光体ドラム５８＊の外周面の所定の位置に、各帯電装置６０＊と各現像装置６２＊との間から照射される。
【００２２】
各感光体ドラム５８＊に照射されたレーザビームＬ＊すなわち色成分に色分解された画像情報は、それぞれの感光体ドラム５８に組み合わせて配置された現像装置６２＊からトナーが供給されることで可視化され、用紙カセット７０から給紙ローラ７２およびアライニングローラ７４を通ってまたは詳述しない手差し部からアライニングローラ７４を通って、図示しないモータにより矢印の方向に回転されるベルト駆動ローラ５６およびテンションローラ５４に掛け渡された搬送ベルト５２に、帯電ローラ７６により印加される電界により静電吸着されて搬送ベルトとともに移動される被転写材である記録用紙Ｐに、転写装置６４＊により、順に転写される。なお、各感光体ドラム５８＊に残存した転写残りトナーは、クリーナ６６＊により除去される。また、各感光体ドラム５８＊上に残った残存電位は、除電装置６８＊により、除去される。
【００２３】
このようにして、各現像装置６４＊により可視化され、搬送ベルト５２により搬送される用紙Ｐに転写された４色（または黒一色）の画像は、定着装置８０により、用紙Ｐに、熱定着される。
【００２４】
なお、黒画像形成装置５０Ｂと組み合わせられる黒現像装置６２Ｂは、黒一色の非カラー画像が形成される頻度を考慮して、他の現像装置よりも多くのトナーを収容可能に形成されている。
【００２５】
次に、図１に示した画像形成装置に利用される露光装置を詳細に説明する。
【００２６】
図２は、図１に示した画像形成装置１００に組み込まれる露光装置１の光路を展開して平面方向（以下に説明する偏向装置の回転軸と直交する方向）から見た状態を、図３は、図２に示した平面方向と直交する方向（同偏向装置の回転軸と平行な方向）において、偏向装置の反射点から結像位置（像面）までの間に配置される光学部材を通過する光ビームに関し、偏向装置による偏向角が０°の位置で見た状態を、それぞれ示している。
【００２７】
露光装置１は、図１に示した画像形成装置１００の４組の画像形成部５０＊のそれぞれにより形成される色分解された色成分毎の画像に対応する４色分の画像データに対応するレーザビームを発生する２個×４色＝８個のレーザ素子３Ｙａおよび３Ｙｂ，３Ｍａおよび３Ｍｂ，３Ｃａおよび３Ｃｂ，３Ｂａおよび３Ｂｂと、回転可能に形成された複数の反射面５ａを含み、個々の反射面５ａを所定の速度で回転することにより、それぞれのレーザ素子を出射されたレーザビームを所定の位置に設けられた像面すなわち図１に示した４組の画像形成部５０＊の４つの感光体ドラム５８＊に向けて所定の線速度で偏向する偏向装置５、各レーザ素子３＊ａおよび３＊ｂと偏向装置５との間に設けられ、各レーザビームＬ＊ａおよびＬ＊ｂのそれぞれの断面ビームスポット形状を所定の形状に整えるとともに、各レーザビームを２本×４組のレーザビーム群として配列する偏向前光学系７＊、および偏向装置５により偏向（反射）されたレーザビームを感光体ドラム５８＊に結像させる偏向後光学系９を有している。なお、多くの場合、偏向装置５によりそれぞれのレーザビームが偏向（連続的に、直線状に反射）される方向が主走査方向（反射面５ａが回転される方向に平行な方向）、この主走査方向に直交し、偏向装置５の反射面５ａが回転される際の回転軸の軸方向に平行な方向が副走査方向と呼ばれる。
【００２８】
各レーザ素子から放射された８本のレーザビームは、それぞれのレーザ素子に近接して設けられた８個のコリメータレンズ１１Ｙａ，１１Ｙｂ，１１Ｍａ，１１Ｍｂ，１１Ｃａ，１１Ｃｂ，１１Ｂａおよび１１Ｂｂ（偏向前光学系７＊）によりコリメートされる。なお、偏向後光学系９のレンズの適切な選択により全てのコリメータレンズは、有限焦点レンズに置き換えられることもある。また、表３および表４を用いて後段に説明するように、各コリメータレンズは、有限焦点レンズに類似した特性を示す。
【００２９】
各コリメータレンズによりコリメートされた８本のレーザビームは、それぞれ絞り１３Ｙａ，１３Ｙｂ，１３Ｍａ，１３Ｍｂ，１３Ｃａ，１３Ｃｂ，１３Ｂａおよび１３Ｂｂ（偏向前光学系７＊）により所定の断面ビーム形状が与えられ、ハーフミラー１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃおよび１５Ｂ（偏向前光学系７＊）により互いに対をなす２本のレーザビームＬＹａおよびＬＹｂ、ＬＭａおよびＬＭｂ、ＬＣａおよびＬＣｂ、ＬＢａおよびＬＢｂ相互に、偏向装置５で偏向される方向と直交する方向である副走査方向に関して所定の間隔に整列される。
【００３０】
ここで、レーザ素子の個数と色成分の数を整理すると、色成分の数を「Ｍ」、各色成分毎のレーザ素子の個数を「Ｎｉ（ｉは正の整数で最大値がＭ）」とすると、Ｎ１（Ｙ）＝Ｎ２（Ｍ）＝Ｎ３（Ｃ）＝Ｎ４（Ｂ）２×Ｍ組（Ｍは正の整数で，Ｍ＝４）と表すことができる。すなわち、８本のレーザビームは、ハーフミラー１５＊により整列されることにより、主走査方向から見た状態で４組（各２本）のΣＮｉ本のレーザビーム群として取り扱うことが可能となる。
【００３１】
ハーフミラー１５Ｙにより副走査方向に所定の間隔で整列された２本のレーザビームＬＹａ，ＬＹｂは、シリンダレンズ１７Ｙ（偏向前光学系７Ｙ）により少なくとも副走査方向側について収束性が与えられたのちレーザ合成ミラー１９Ｙ（偏向前光学系７Ｙ）で反射されて偏向装置５の反射面５ａに案内される。
【００３２】
同様に、ハーフミラー１５Ｍにより副走査方向に所定の間隔で整列された２本のレーザビームＬＭａ，ＬＭｂは、シリンダレンズ１７Ｍ（偏向前光学系７Ｍ）により少なくとも副走査方向側について収束性が与えられたのちレーザ合成ミラー１９Ｍ（偏向前光学系７Ｍ）で反射され、レーザ合成ミラー１９Ｙにより折り返されるレーザビームＬＹａ，ＬＹｂに対して主走査方向から見た状態で概ね重なるよう、かつ副走査方向からみた状態でレーザビームＬＹａ，ＬＹｂよりも内側（偏向装置５の反射面５ａの副走査方向長さの中心寄り）を通るよう位置合わせされ、ハーフミラー１９Ｙを通って偏向装置５の反射面５ａに案内される。
【００３３】
また、ハーフミラー１５Ｃにより副走査方向に所定の間隔で整列された２本のレーザビームＬＣａ，ＬＣｂは、シリンダレンズ１７Ｃ（偏向前光学系７Ｃ）により少なくとも副走査方向側について収束性が与えられたのちレーザ合成ミラー１９Ｃ（偏向前光学系７Ｃ）で反射され、レーザ合成ミラー１９Ｍにより折り返されるレーザビームＬＭａ，ＬＭｂに対して主走査方向から見た状態で概ね重なるように位置合わせされ、レーザ合成ミラー１９Ｍおよび１９Ｙとは副走査方向にずれた光路を通って偏向装置５の反射面５ａに案内される。
【００３４】
さらに、ハーフミラー１５Ｂにより副走査方向に所定の間隔で整列された２本のレーザビームＬＢａ，ＬＢｂは、シリンダレンズ１７Ｂ（偏向前光学系７Ｂ）により少なくとも副走査方向側について収束性が与えられたのち折り返しミラー１９Ｂ（偏向前光学系７Ｂ）で反射され、レーザ合成ミラー１９Ｃにより折り返されたレーザビームＬＣａ，ＬＣｂに対して主走査方向から見た状態で概ね重なるよう、かつ副走査方向からみた状態でレーザビームＬＣａ，ＬＣｂよりも外側で偏向装置５の反射面５ａの副走査方向長さの中心を対称軸としてレーザビームＬＹａ，ＬＹｂのそれぞれと軸対称となるように位置合わせされ、レーザ合成ミラー１９Ｃ，１９Ｍ，１９Ｙとは副走査方向にずれた空間を順に通って偏向装置５の反射面５ａに案内される。
【００３５】
なお、それぞれのレーザ素子３＊ａないし３＊ｂと、コリメータレンズ１１＊ａないし１１＊ｂと、絞り１３＊ａないし１３＊は、図示しないレンズホルダに一体に組み込まれ、例えばアルミニウム合金等により形成された保持部材２１上を光軸方向に沿って移動可能に形成されている。また、各ハーフミラー１５＊は、反射面角度調整機構つきの図示しないミラーホルダにより、各シリンダレンズ１７＊は、焦点距離調整機構つきの図示しないレンズマウントにより、各レーザ合成ミラーミラー１９＊は、角度調整機構つき図示しないミラーマウントにより、それぞれ独立に保持され、同保持部材２１の所定の位置に一体的に配置される。
【００３６】
偏向装置５の各反射面５ａの回転により順次偏向された８本（４組）のレーザビームは、主走査方向と平行な方向が円弧状に形成された第１ないし第３の結像レンズ２３，２５および２７（偏向後光学系９）を順に通過されることにより、それぞれのレンズで所定の結像特性が与えられ、結像状態（光軸方向の焦点位置のずれ）および結像位置（主走査方向および副走査方向焦点位置）、断面ビーム径およびその形状、収差状態等が最適に設定されて、像面（感光体ドラム５８＊の外周面）に案内される。なお、第３の結像レンズ２７の所定の領域であって、各感光体ドラム５８＊の非画像領域に対応する部分に到達可能な領域を通過したレーザビームの一部は、水平同期信号を得るために、水平同期ミラー２９により水平同期検出器３１に向けて折り曲げられる。また、像面に案内される各レーザビーム（黒用のレーザビームＬＢａ，ＬＢｂを除く）は、図１から明らかなように、第１ないし第３のミラー３３Ｙ，３５Ｙおよび３７Ｙ，３３Ｍ，３５Ｍおよび３７Ｍ、３３Ｃ，３５Ｃおよび３７Ｃ（偏向後光学系９）のそれぞれにより順次折り曲げられ（黒用のレーザビームＬＢａ，ＬＢｂは、第１ミラー３３Ｂにのみ折り曲げられ）、防塵フィルタ３９＊（偏向後光学系９）を通って像面に照射される。
【００３７】
像面すなわち各画像形成部５０＊の感光体ドラム５８＊に照射された色成分毎のレーザビームＬ＊ａおよびＬ＊ｂは、先に説明したように、それぞれの感光体ドラム５８に対応する帯電装置６０＊により予め帯電されている（感光体ドラム５８＊の）表面電位を選択的に変化させる。この表面電位の変化は、静電潜像として、所定時間、維持され、対応する現像装置６２＊から現像剤であるトナーが供給されることにより可視化される（現像される）。
【００３８】
このように、４組（８本）のレーザビームを媒体として複写された画像データすなわちトナー像は、カセット７０から給送され、搬送ベルト５２により第１の画像形成部５０Ｙの側から第４の画像形成部５０Ｂに向けて搬送される用紙Ｐに順に転写され、定着装置８４によって、用紙Ｐに定着される。
【００３９】
このとき、それぞれの画像形成部５０＊の各現像装置６２により形成された４色のトナー像（トナー）は、定着装置８４から供給される熱により溶融されるので、トナーに固有の色とそれぞれのトナーが混じり合うことにより生じる中間色および濃淡（黒）が最適に再現され、カラー（黒）画像となる。
【００４０】
以下、カラー（黒）画像が定着された用紙Ｐは、画像形成装置１００の外部に順に排出され、ストックされる。
【００４１】
次に、偏向前光学系７および偏向後光学系９のそれぞれに含まれる光学要素のそれぞれの光学特性について詳細に説明する。なお、それぞれのレンズあるいは光学要素の光学特性は、表１ないし表３を用いて後段に示す通りである。
【００４２】
コリメータレンズ１１Ｙａ，１１Ｙｂ，１１Ｍａ，１１Ｍｂ，１１Ｃａ，１１Ｃｂ，１１Ｂａおよび１１Ｂｂのそれぞれは、ガラス製の非球面レンズである。なお、それぞれのコリメータレンズの光学特性は、単体では同一であり、焦点距離は、例えば５７．０６ｍｍである。また、レンズの材料として、ガラス材料は、好ましくは、ＦＫ５，ＳＦ６０，ＦＳＫ１等である。
【００４３】
絞り１３Ｙａ，１３Ｙｂ，１３Ｍａ，１３Ｍｂ，１３Ｃａ，１３Ｃｂ，１３Ｂａおよび１３Ｂｂのそれぞれは、厚さ０．１ｍｍのステンレス鋼の薄板に、所定の大きさおよび形状の開口部を設けたもので、各レーザ素子に取付誤差が生じた場合であっても光量変動が最小となるように、コリメータレンズの後ろ側焦点に配置されている。
【００４４】
ハーフミラー１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃおよび１５Ｂのそれぞれは、厚さが５ｍｍで透過率９７％のガラス製の平行平板の少なくとも一方の面に、透過率が５１。５％となるよう、所定の厚さの金属薄膜が例えば蒸着により堆積されたもので、レーザ素子３Ｙａ，３Ｍａ，３Ｃａおよび３Ｂａのそれぞれから放射されたレーザビームを透過させ、レーザ素子３Ｙｂ，３Ｍｂ，３Ｃｂおよび３Ｂｂのそれぞれから放射されたレーザビームを反射することにより、各色成分に対応する２本のレーザビームを、副走査方向に所定の間隔となるよう合成する。
【００４５】
シリンダレンズ１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃおよび１７Ｂのそれぞれは、副走査方向（レーザビームが進行する方向をＸ軸、レーザビームが進行する方向に直交する平面のうち主走査方向をＹ軸、主走査方向に直交する副走査方向をＺ軸として示すとき、Ｚ軸方向）にのみパワー（曲率表示で０．０２３３８）が与えられたガラス製のレンズである。なお、ガラス材料としては、好ましくは、ＢＫ７等が利用される。
【００４６】
レーザ合成ミラー１９Ｙ，１９Ｍ，１９Ｃおよび１９Ｂのそれぞれは、厚さが５ｍｍのガラス製の平行平板の少なくとも一方の面に、反射率が８５％以上となるよう、所定の厚さの金属薄膜が例えば蒸着により堆積されたもので、ハーフミラー１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃおよび１５Ｂのそれぞれにより４組に合成され、シリンダレンズ１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃおよび１７Ｂを通って所定の断面ビーム径が与えられたレーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢのそれぞれを、実質的に１本のレーザビームと見なすことができる状態で副走査方向に所定の間隔（レーザビーム相互が互いに接しない間隔を所定の場所、例えば合成ミラー１９、分離用ミラー３３＊で確保できる程度の間隔）となるようさらに合成して偏向装置５に向けて折り返すものである。
【００４７】
偏向装置５は、回転可能に形成された多面鏡の外周面に設けられた例えば８面の反射面を所定の速度で主走査方向に沿って回転することで、レーザ合成ミラー１９Ｙ，１９Ｍおよび１９Ｃのそれぞれにより一まとめに合成された各レーザビームを、以下に説明する偏向後光学系９に、順に入射させる。
【００４８】
第１ないし第３の結像レンズ２３，２５および２７は、それぞれガラスにより形成され、副走査方向に関しては、３枚のレンズにより与えられる収束性が合成されることにより、像面すなわち各感光体ドラム５８＊の外周面の所定の位置に、各レーザ素子からの４組のレーザビームと色成分とを対応させて分離するとともに所定の形状および断面ビーム径のレーザビームを提供する。また、それぞれのレンズは、主走査方向に関しては、３枚のレンズにより与えられる収束性が合成されることにより、各感光体ドラム５８＊の外周面の所定の位置に、それぞれのレーザビームと各色成分とを対応させるとともに、各感光体ドラム５８＊の長手（軸）方向の位置と偏向装置５の各反射面５ａの回転角とを比例させながら所定の形状および断面ビーム径のレーザビームを提供する。なお、いづれのレンズもガラスレンズであり、通常は、レンズ面は研磨により形成されるが、第１の結像レンズ２３についてのみ、後段に詳述するように、２面のレンズ面とも成形加工により形成される。
【００４９】
第１ないし第３のミラー３３Ｙ，３３Ｍ，３３Ｃ，３３Ｂ，３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃのそれぞれは、通常のフロートガラスの一方の面に、反射面を構成する金属層が、例えば蒸着により所定厚さに形成されたものである。なお、それぞれのミラーは、詳述しないミラー保持部材により、主走査方向、副走査方向およびレーザビームが進行する光軸方向のそれぞれの方向に関して独立に位置および角度が調整可能に形成されている。
【００５０】
防塵フィルタ３９＊は、それぞれ、例えば厚さ２ｍｍのフロートガラスであり、必要に応じて、任意の色に着色されてもよい。なお、画像形成装置１００内部を浮遊するトナーの自己融着をさけるために、樹脂材料は、避けられる。
【００５１】
ところで、既に説明したように、特開平７−２５６９２６号公報に開示されているような露光装置を用いると、例えば黒のみの画像の出力可能枚数を増大することが要求された場合、黒画像用のトナーの容量を増大することにより対応可能となるが、多くの量のトナーを収容可能とするために、露光装置の大きさが増大されることになる。なお、特開平７−２５６９２６号公報に開示されている露光装置では、偏向装置５と像面の間の距離が短いため、トナーの収容量を増大することは困難である。
【００５２】
以下、露光装置の大きさを増大することなく現像装置のトナー収容量を増やすことのできる結像光学系の構成について説明する。
【００５３】
図４は、結像光学系９の第１ないし第３の結像レンズ２３，２５および２７のそれぞれの条件の与え方を最適化する例を説明する概略図である。
【００５４】
結像光学系９の第１ないし第３の結像レンズ２３，２５および２７はそれぞれ入射面と出射面の２面のレンズ面を有するから、偏向装置５に近い側から、第１面ないし第６面と名称を与え、それぞれのレンズ面の形状および加工時の加工軸（回転対称軸）の向きとレンズの材質について詳細に説明する。
【００５５】
第１の結像レンズ２３は、偏向装置５に面する側すなわち入射面（第１面）がトーリック面に、出射面（第２面）が特定の回転対称軸のみでは加工されない自由曲面に定義されたレンズである。また、曲率の方向は、第１面および第２面のそれぞれにおいて、主走査方向および副走査方向のいづれの方向に関しても、偏向装置５側に凹である。なお、第１面における回転対称軸（加工時の加工軸）の方向は、副走査方向に一致されている。また、第１面の母線の円弧の中心は、偏向装置５側に定義されている。なお、レンズの材質は、例えばアッベ数「νｄ」が、νｄ＝６４．２である光学ガラス（ＢＫ７）である。
【００５６】
第２の結像レンズ２５は、第１の結像レンズ２３（偏向装置５）に面する側すなわち入射面（第３面）が回転対称軸が副走査方向に定義された円筒面で、出射面（第４面）が平面に定義されたレンズである。なお、レンズの材質は、例えばνｄ＝２５．４６である光学ガラス（ＳＦ６０）である。
【００５７】
第３の結像レンズ２７は、第２の結像レンズ２５（偏向装置５）に面する側すなわち入射面（第５面）が円筒面に、出射面（第６面）がトーリック面に定義されたレンズである。また、曲率の方向は、第５面が偏向装置５側に凸で、第６面が偏向装置５側に凹である。なお、第５面および第６面のそれぞれの回転対称軸の方向は、いづれも副走査方向に定義されている。また、レンズの材質は、νｄ＝６４．２の光学ガラス（ＢＫ７）である。
【００５８】
上述した各レンズ面の形状および加工時の加工軸（回転対称軸）の向きとレンズの材質は、図４に示されるように、さまざまな条件の組み合わせに対し、以下に説明する評価関数が最小となる条件を選択することにより求められたもので、加工コストおよび加工に要求される時間等も考慮した結果から導き出された条件の１つである。
【００５９】
すなわち、主走査方向のデフォーカス量、副走査方向のデフォーカス量、面倒れ（偏向装置の各反射面の角度の誤差によるレーザビームの副走査方向の反射角のずれ）補正量、各レーザビームの主走査方向の相対位置ずれ、各レーザビームの副走査方向の相対位置ずれ、ｆθ特性およびレーザ素子の発光波長の波長変動による位置ずれ量のそれぞれに関し、目標値（基準値）からのずれを求め、そのずれの２乗和を評価関数として、評価関数が最小となる条件を求めることにより第１ないし第６のレンズ面（第１ないし第３の結像レンズの各レンズ面）を最適化できる。なお、第１の結像レンズ２３の入射面を第１のレンズ面とし、第３の結像レンズ２７の出射面を第６のレンズ面とする。従って、第２のレンズ面は、第１の結像レンズ２３の出射面、第３のレンズ面は、第２の結像レンズ２５の入射面、第４のレンズ面は、第２の結像レンズ２５の出射面、第５のレンズ面は、第３の結像レンズ２７の入射面に、それぞれ対応される。
【００６０】
詳細には、第１ないし第６の各レンズ面を、  
４  ：回転対称軸を持たない自由曲面  
ｃｖ：主走査、副走査方向断面形状が共に円弧の面  
により入射面および出射面のそれぞれが定義  
されているレンズ（「ｃｖ」で２面）  
（ｆは、レンズ面の最適化を示す識別子）  
のそれぞれに分類し、図４（ａ）に、レンズ面構成として示すように、第１ないし第６のレンズ面の順に、  
４４ｃｖｃｖ          ・・・  （１１）  
ｃｖｃｖ４４          ・・・  （１２）  
ｃｖ４４ｃｖ          ・・・  （１３）  
ｃｖｃｖｃｖ          ・・・  （１４）  
と条件を変化させながら、回転対称軸を持たない自由曲面を配列すべきレンズ位置（レンズ面番号）を最適化すると、（１１）で示される第１の結像レンズ２３の各レンズ面（第１のレンズ面および第２のレンズ面）のそれぞれを自由曲面とする例において、評価関数の数値の小さな条件が存在することが認められる。なお、図４（ａ）に示されるように、自由曲面を配列すべきレンズ面が第１レンズ面および第２レンズ面に定義されることは、サイズが小さく、研磨による加工が適さない第１の結像レンズ２３の加工、すなわち成形加工に好都合であり、かつ成形加工に要求されるサイクルタイムを短縮できる利点が生じる。
【００６１】
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した条件から求められる最適なレンズ面の配置において、第１の結像レンズ２３の入射面と出射面を既に説明した自由曲面とし、第２および第３の結像レンズ２５，２７のそれぞれの第３ないし第６のレンズ面の形状をより最適化する例を示している。
【００６２】
すなわち、第２の結像レンズ２５の入射面である第３のレンズ面、第２の結像レンズ２５の出射面である第４のレンズ面、第３の結像レンズ２７の入射面である第５のレンズ面および第３の結像レンズ２７の出射面である第６のレンズ面のそれぞれに関し、  
ｄ  ：回転対称軸が副走査方向に定義された円筒面  
ｃ  ：回転対称軸が主走査方向に定義された円筒面  
ｓ  ：球面  
ｕ  ：回転対称軸が副走査方向に定義されている  
トーリック面で、母線形状は円弧  
のいづれかの条件に分類し、図４（ａ）に示したと同様に、第１ないし第６のレンズ面の順に、  
４−４−ｄ−ｃ−ｄ−ｕ  ・・・  （２１）  
４−４−ｄ−ｄ−ｄ−ｕ  ・・・  （２２）  
４−４−ｄ−ｃ−ｓ−ｕ  ・・・  （２３）  
４−４−ｄ−ｄ−ｓ−ｕ  ・・・  （２４）  
４−４−ｄ−ｃ−ｃ−ｕ  ・・・  （２５）  
４−４−ｄ−ｄ−ｃ−ｕ  ・・・  （２６）  
と条件を変化させながら、第３のレンズ面ないし第６のレンズ面のそれぞれの面の形状を最適化すると、（５）および（６）もしくは（７）の例において、評価関数の数値が小さくなる条件が存在することが認められる。なお、評価関数の大きさは、図４（ａ）の例とは異なるので、評価関数の数値のみによる比較はできない。
【００６３】
すなわち、図４（ｂ）に示されるように、少なくとも第３のレンズ面（第２の結像レンズの入射面）については、回転対称軸が副走査方向に定義された円筒面が好ましく、第５のレンズ面（第３の結像レンズの入射面）については、母線の形状が円弧で回転対称軸が副走査方向に定義されているトーリック面または球面のいづれかが好ましいことが認められる。
【００６４】
図４（ｃ）は、図４（ｂ）により求められた第３および第５のレンズ面の条件を生かしながら、すでに求められた第１および第２のレンズ面の条件を、コストおよび製造のしやすさの点で異なる条件に変更可能か否かを考慮した結果を示し、第１または第２のレンズ面のいづれか一方に関し  
ｔ  ：回転対称軸が主走査方向に定義されている  
トーリック面で、母線形状は円弧  
ｐ  ：平面  
の条件を新たに付与しながら、図４（ａ）に示したと同様に、第１ないし第６のレンズ面の順に、  
ｕ−４−ｄ−ｃ−ｄ−ｕ  ・・・  （３１）  
ｕ−４−ｄ−ｄ−ｄ−ｕ  ・・・  （３２）  
４−４−ｄ−ｃ−ｓ−ｕ  「ＳＦ１０」  
・・・  （３３）  
ｕ−４−ｄ−ｐ−ｄ−ｕ  ・・・  （３４）  
４−４−ｄ−ｃ−ｄ−ｕ  ・・・  （３５）  
ｔ−４−ｄ−ｃ−ｓ−ｕ  ・・・  （３６）  
ｕ−４−ｄ−ｃ−ｓ−ｕ  ・・・  （３７）  
ｔ−４−ｄ−ｃ−ｄ−ｕ  ・・・  （３８）  
ｄ−４−ｄ−ｃ−ｓ−ｕ  ・・・  （３ａ）  
ｓ−４−ｄ−ｃ−ｓ−ｕ  ・・・  （３ｂ）  
ｃ−４−ｄ−ｃ−ｓ−ｕ  ・・・  （３ｃ）  
４−ｔ−ｄ−ｃ−ｄ−ｕ  ・・・  （３ｄ）  
ｕ−４−ｄ−ｐ−ｃ−ｕ  ・・・  （３ｅ）  
ｕ−４−ｄ−ｐ−ｓ−ｕ  ・・・  （３ｆ）  
ｕ−４−ｄ−ｄ−ｐ−ｕ  ・・・  （３ｇ）  
ｕ−４−ｄ−ｐ−ｐ−ｕ  ・・・  （３ｈ）  
と条件を変化させながら、第３のレンズ面ないし第６のレンズ面のそれぞれの面の形状を最適化すると、（３１）ないし（３３）の例において、評価関数の数値が小さくなる条件が存在することが認められる。なお、評価関数の大きさは、図４（ａ）あるいは図４（ｂ）の例とは異なるので、評価関数の数値のみによる比較はできない。
【００６５】
ところで、評価関数の数値の大きさとしては（３１）の例に比較して大きくなるが、第１または第２のレンズ面に母線の形状が円弧で回転対称軸が主走査方向に定義されているトーリック面を用いる例（３８）あるいは（３ｄ）についても、例えば製造のしやすさの点で、僅かではあるが有意性が認められる。すなわち、第１の結像レンズ２３の入射面（第１のレンズ面）と、第３の結像レンズ２７の出射面（第６のレンズ面）のそれぞれを、母線形状が球面で回転対称軸が副走査方向に向けられているガラス製のトーリック面を使用すると、評価関数の大きさは、小さくなる。なお、この条件において、第１のレンズ面を自由曲面とすることで、さらに光学特性が向上できるが第１の結像レンズ２３を成形加工するための金型コストが増大するため、第１のレンズ面は、トーリック面とする。従って、第１の結像レンズ２３の入射面（第１面）をトーリック面、出射面（第２面）を自由曲面、第２の結像レンズ２５の入射面（第３面）を、加工が容易な円筒面、出射面（第４面）を、平面、第３の結像レンズ２７の入射面（第５面）を、円筒面および出射面（第６面）を、トーリック面とすることにより、コストおよび製造の容易さを確保しながら、要求される所定の光学特性を得ることができる。なお、第３の結像レンズ２７に関し、入射面（第５面）の形状としては、副走査方向に関しては、偏向装置５に向けて凸および凹もしくは平面のいづれの条件も設定可能であるが、主走査方向に関しては、偏向装置５に向けて凸である必要が生じる。ここで、副走査方向の形状を偏向装置５に向けて凹とするならば、評価関数は、５０％程度増大（劣化）することが認められる。このため、第６面（第３の結像レンズ２７の出射面）の形状を、回転対称軸の方向が偏向装置５の反射面の回転軸の方向と平行な副走査方向に向けられているトーリック面として第５面（第３の結像レンズ２７の入射面）の副走査方向の形状を、偏向装置５に向かって凸とすることにより、評価関数の大きさを小さくできる。
【００６６】
図４（ｄ）は、図４（ｃ）により求められた「平面」を含むレンズ面の構成において、レンズの材質を変更することにより、さらに最適化した結果を示すもので、レンズの材質を図４（ｃ）において利用した「ＳＦ１０」を、  
ｕ−４−ｄ−ｐ−ｄ−ｕ  「ＳＦ６」  
・・・  （４１）  
ｕ−４−ｄ−ｐ−ｄ−ｕ  「ＳＦ６０」  
・・・  （４２）  
ｕ−４−ｄ−ｐ−ｄ−ｕ  「ＳＦ１１」  
・・・  （４３）  
ｕ−４−ｄ−ｐ−ｄ−ｕ  「ＳＦ１４」  
・・・  （４４）  
ｕ−４−ｄ−ｐ−ｄ−ｕ  「ＳＦ１３」  
・・・  （４５）  
と変化させたところ、「ＳＦ６０」または「ＳＦ６」を用いることにより、より評価関数の数値が小さくなる条件が存在することが認められる（表４参照）。
【００６７】
より詳細には、各レンズに用いるガラス材料のアッベ数「νｄ」を変化させて検討した結果、基本とした「ＳＦ１０」におけるνｄがνｄ＝２８．８３であるに対して、νｄ＝２７．７６であるＳＦ１３、νｄ＝２５．４６であるＳＦ６、νｄ＝２５．４６であるＳＦ６０、νｄ＝２５．７０であるＳＦ１２、νｄ＝２６．５５であるＳＦ１４のそれぞれのガラス材料を用いることにより、各レーザ素子から放射されるレーザビームの発光波長が、例えば最大で１５ｎｍ程度変動したとしても、像面におけるレーザビームが到達する位置（ビーム到達位置）の変動量を１０μｍ以下に抑えることができる。なお、上述したように「ＳＦ６」および「ＳＦ６０」を用いると、より効果が顕著となることはいうまでもない。
【００６８】
これにより、実際に露光装置を組み立てる際に、温度の変化により発生するレーザ素子の発光波長の変動量の大きさを考慮する必要がなくなる。
【００６９】
以上説明したように、偏向後光学系９の第１ないし第３の結像レンズ２３，２５および２７のそれぞれの入射面および出射面の形状を、  
第１面（第１の結像レンズ２３の入射面）  →  
主走査方向の母線の形状が偏向装置５に向けて凹で、回転対称軸の向きが副走査方向で回転中心が偏向装置５寄りのトーリック面、  
第２面（第１の結像レンズ２３の出射面）  →  
主走査方向の母線の形状が偏向装置５に向けて凹で、副走査方向の断面形状が偏向装置５に向けて凹の自由曲面、  
第３面（第２の結像レンズ２５の入射面）  →  
主走査方向の母線の形状が偏向装置５に向けて凹で、回転対称軸の向きが副走査方向で回転中心が偏向装置５寄りの円筒面、  
第４面（第２の結像レンズ２５の出射面）  →  平面、  
第５面（第３の結像レンズ２７の入射面）  →  
主走査方向の母線の形状が偏向装置５に向けて凸で、回転対称軸の向きが副走査方向で回転中心が像面寄りの円筒面、  
第６面（第３の結像レンズ２７の出射面）  →  
主走査方向の母線の形状が偏向装置５に向けて凹で、回転対称軸の向きが副走査方向で回転中心が偏向装置５寄りのトーリック面、  
と定義することにより、偏向後光学系９の全ての結像レンズをガラス製のレンズとして、現像装置あるいはトナー収容部の大きさの増大を許容可能な露光装置を提供できる。
【００７０】
表１ないし表３は、以上説明した偏向前光学系７＊および偏向後光学系９＊の第１の実施の形態における各光学要素の光学的数値データを示す。なお、表１は、偏向後光学系９の第１ないし第３の結像レンズ２３，２５および２７のそれぞれのレンズ面の形状（Ｙ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれの曲率）、レンズ相互間の距離、それぞれのレーザビームに対する位置、材質等を示し、表２は、第１のレンズ２３の出射面（偏向装置５から遠い側の面（自由曲面））の曲率を示している。また、表３は、コリメータレンズまたは有限焦点レンズ１３について、ガラスの材質を変化した場合について示したものである。
【表１】
2011227520.tif 000003
【００７１】
【表２】
2011227520.tif 000004
【００７２】
【表３】
2011227520.tif 000005
【００７３】
【表４】
2011227520.tif 000006
【００７４】
表３は、表１に記載された第１の実施の形態においてコリメータレンズまたは有限焦点レンズのガラスの材質を変化した結果を示し、それぞれのガラスの材質に対して、２０°Ｃおよびこれに対して温度が４０°Ｃ上下した場合の、  
ｓ１（物点−物点側主点間距離）、  
ｓ２（像面側主点−結像面間距離）、  
φ（２０°Ｃにおけるレンズパワー）、  
ｎ（温度の変化による屈折率の変化、レーザ素子の波長変動を含む）、  
ガラスの材質の線膨張係数、  
ｄ（レンズ厚）、  
ｃ１（入射面の近軸での曲率）、  
ｃ２（出射面の近軸での曲率）、  
φ′（各温度におけるレンズパワー）、  
ｓ１ｈ（入射面−物点側主点間距離）、  
ｓ２ｈ′（出射面−像面側主点間距離）、および
シリンダレンズ入射面−像面間距離、  
のそれぞれと、以下に説明する（Ａ）式の値を示している。
【００７５】
なお、表３では、コリメータレンズまたは有限焦点レンズを保持する部材に、最も一般的なアルミダイキャスト材料であるＡＤＣ１２を想定しており、ＡＤＣ１２の線膨張係数は、２．１×１０-5である。
【００７６】
また、表１に示したシリンダレンズ入射面−像面位置の値が、表３の右から２番めの値（シリンダレンズ入射面−像面間距離の欄）の表記と一致することが好ましい。
【００７７】
より詳細には、表３から明らかなように、ガラスの材質がＦＫ５，ＳＦ６０，ＦＳＫ１である場合には、偏向後光学系によるデフォーカスの傾向と反対の方向へデフォーカスを動かす（シフトする）ことになり、コリメータレンズまたは有限焦点レンズと偏向後光学系を組み合わせることにより、光学性能が向上する。しかし、一般に用いられているガラスの材質であるＢＫ７では、温度が上昇した場合に、像面側主点−結像面間距離が減少し、偏向後光学系によるデフォーカスの傾向と一致してしまうため、全体としてのデフォーカスは、大きい側に、加算されることになる。
【００７８】
このことを、レンズの材質、特性の面から検討すると、例えば特開平３−１７９４２０号公報に開示されているように、単レンズを用いた場合に、温度が上昇しても像面での近軸結像点距離が変化しない条件は、  
Ｌo2／ｆo×［｛１／（１−ｎo）｝×  
｛（∂ｎo／∂ｔ）＋（∂ｎo／∂λ）×（∂λ／∂ｔ）＋αo｝］  
−α1×Ｌo＝０                      ・・・（Ａ）  
ｔ；温度、  
Ｌ1；像面側主点−結像点間距離、  
Ｌo；物点−物点側主点間距離、  
ｆo；レンズの近軸焦点距離、  
ｎo；レンズの屈折率、  
∂ｎo／∂ｔ；レンズの材質の屈折率の温度上昇による変化率、  
∂ｎo／∂λ；レンズの材質の屈折率の波長変化による変化率、  
∂λ／∂ｔ；発光源の温度変化による波長変化率、  
αo；レンズの材質の線膨張係数、  
α1；保持部材の材質の線膨張係数、  
により表すことができる。
【００７９】
この場合、偏向後光学系において、温度の変化により結像点移動が生じた場合には、その移動を削減することができない。
【００８０】
また、図４を用いて上述したように、偏向後光学系において、温度が上昇した時に、結像点を偏向装置側へシフトさせる構成であることが判明した。従って、これをキャンセルするためには、レンズ単体で、温度が上昇した場合に、結像点が遠くへ移動する特性が必要となる。
【００８１】
このため、（Ａ）式の値を、表３および表４に示したように計算し、望ましい値を比較すると、（Ａ）式の左辺が以下に示すように、  
７．４×１０-4  ＞  Ｌo2／ｆo×［｛１／（１−ｎo）｝×  
｛（∂ｎo／∂ｔ）＋（∂ｎo／∂λ）×（∂λ／∂ｔ）＋αo｝］  
−α1×Ｌo  ＞  ８×１０-5 
の範囲内の値を満足する場合に、好ましい結果が得られることが認められた。
【００８２】
なお、図４を用いて上述した光学特性を有する露光装置１すなわち周囲の温度が上昇した場合、すなわち表３および表４を用いて説明したように、各レンズのガラスの材質を特定するとともに、各コリメータレンズ１１＊の出射面側の主点から、各コリメータレンズのみを用いた場合に各レーザビームが収束される位置（感光体ドラム）までの距離が温度の上昇に伴って増大される構成を用いることにより、周知の露光装置において、温度上昇時に、各半導体レーザ素子から放射されるレーザビームの波長の増大および各レンズの膨張に起因して各レンズの屈折率が見かけじょう減少し、また各レンズを保持するハウジングや支持部材の膨張により各レンズ間距離が変化されることで、それぞれのレーザビームＬ＊が結像される位置が感光体ドラム５８＊の外周面よりも偏向装置５側に移動される現象に対し、温度上昇の影響をキャンセルでき、感光体ドラム５８＊上での各レーザビームＬ＊のビームスポット径の変動を抑えることができる。
【００８３】
また、図４に示した設計手順に従って結像レンズ（偏向後光学系９の３枚）のレンズ面の形状を最適化することにより、副走査方向の広い範囲において、光学特性を補正できる。これにより、各レーザ素子から感光体ドラムに向かうレーザビームの光路の設計の自由度が増大し、例えば使用頻度の高い黒用現像装置６４Ｂに供給するトナー量を増大するために黒用現像装置６４Ｂの周囲の空間を増大することができる。さらに、黒現像装置６４Ｂ向けにセットされるトナーの量を増大しながら、同一の露光装置を用いてカラー用の露光装置を提供できる。
【００８４】
またさらに、偏向後光学系９の第１ないし第３の結像レンズ２３，２５および２７のアッベ数を、第１の結像レンズから順に、νｄ１，νｄ２およびνｄ３として、  
６０＜νｄ１，νｄ２＜２８およびνｄ３＜６５  
に定義することにより、任意の半導体レーザ素子相互間で個体差により、波長が１５ｎｍ程度の範囲で変動した場合であっても、それぞれのレーザビームが結像される位置の変動量を１０μｍ程度に抑止することができる。
【００８５】
さらにまた、図２，図３および表１および表４に示した結像レンズ２３，２５および２７（偏向後光学系９）によれば、それぞれの結像レンズを偏向装置側へシフトすることができ、結果として、主走査方向の光学特性の補正が広い範囲で可能となる。これにより、例えば使用頻度の高い黒用現像装置６４Ｂに供給するトナー量を増大するために黒用現像装置６４Ｂの周囲の空間を増大することができる。このことは、同時に、画角の大きな高速度の露光が可能な大型の露光装置およびその露光装置を用いる高速で大型のデジタル複写装置もしくはプリンタ装置への適用を可能とする。
【００８６】
なお、上述した結像レンズ２３，２５および２７のレンズ面の組み合わせは、研磨による加工が他のレンズに比較して困難であって、多くの場合、成型加工により形成される偏向装置寄りのレンズ（第１の結像レンズ２３）の加工に有益であり、このため、第１の結像レンズ２３の成型時のサイクルタイムの低減とそれに伴うコストの低減を可能とする。
【００８７】
図５は、偏向装置５と像面との間を通過するレーザビームＬ＊の副走査方向の特性を示す概略図である。なお、図５は、特性を明確にするために、副走査方向の軸線に沿って拡大した模式図である。また、図５において、横軸は、光路長を示し、Ｏ点は、偏向装置５の多面鏡５ａ上の反射点を示し、ＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢは、対応する感光体ドラム５８＊に向かうレーザビームを、ＬＹｐ，ＬＭｐ，ＬＣｐおよびＬＢｐは、各レーザビームの中心である主光線を表している。
【００８８】
図５に示されるように、偏向装置５の多面鏡５ａの任意の反射面で反射された２本×４組＝８本のレーザビームＬ＊は、副走査方向断面に関し、任意の反射面と第１の結像レンズ２３との間で相互に交差されて、像面に案内される。
【００８９】
詳細には、図５において、水平方向の軸線を偏向前光学系から偏向装置による反射を伴って像面に向かう露光装置１の系の光軸（各レーザビームＬ＊の副走査方向の位置を定義するための基準）、紙面左側を偏向前光学系、紙面右側を像面とし、垂直方向の軸線を偏向装置５の任意の反射面とすると、例えば偏向装置５の任意の反射面に、系の光軸の上方（垂直方向の軸線の（＋）側）から入射したレーザビームは、反射面の近傍で系の光軸と交差したのち第１の結像レンズ２３の副走査方向の下端側に入射する。同様に、例えば偏向装置５の任意の反射面に、系の光軸の下方（垂直方向の軸線の（−）側）から入射したレーザビームは、反射面の近傍で系の光軸と交差したのち第１の結像レンズ２３の副走査方向の上端側に入射する。また、図５に示されるように、偏向装置５の反射面に案内されるそれぞれのレーザビームは、レーザ素子３＊ａ，＊ｂのそれぞれの発光点の位置が最適に設定されることにより、副走査方向すなわち垂直方向の軸線（＋）側から、例えば黒（ＬＢ）、シアン（ＬＣ）、マゼンタ（ＬＭ）およびイエロー（ＬＹ）の順に整列されているので、それぞれのレーザビームＬ＊が第１の結像レンズ２３に入射する順は、垂直方向の軸線（＋）側から、イエロー（ＬＹ）、マゼンタ（ＬＭ）、シアン（ＬＣ）および黒（ＬＢ）となる。
【００９０】
なお、図５に示したように、各レーザビームが系の光軸と交差する位置が第１の結像レンズ２３と偏向装置５の反射面との間に定義されることにより、感光体ドラム５８＊のそれぞれに向けられる各レーザビームＬ＊は、各レーザビーム毎に収束されながら、感光体ドラム５８＊の所定の位置に案内される。すなわち、各感光体ドラム５８＊が同一面にあると想定した結像位置（所定像面）における副走査方向のレーザビーム相互の間隔を小さくすることができる。このことは、共役な関係にある位置すなわち第１の結像レンズ２３と偏向装置５の反射面との間でそれぞれのレーザビームＬ＊の副走査方向の間隔が小さいことを示し、結果として、偏向装置５の反射面の厚さ（副走査方向高さ）を低減できることを示している。
【００９１】
これにより、偏向装置５の多面鏡５ａを形成する際に、多面鏡５ａを回転軸の方向に複数枚積層した状態で同一工程で加工可能な多面鏡５ａの枚数が増大でき、偏向装置のコストが低減される。また、多面鏡５ａの厚さが薄くなることにより風損（回転時の空気抵抗に起因する回転力のロス）が低減可能で、同一のパワーのミラーモータを用いる場合には、消費電力および発熱を抑止できる。その一方で、ミラーモータが小型化でき、この場合には、モータ駆動回路のコストが低減できる。
【００９２】
図６ないし図２２は、図５を用いて説明した第１の結像レンズ２３と偏向装置５との間で交差する各レーザビームＬ＊を提供可能な露光装置１により得られるさまざまな結像特性を示すグラフである。なお、図６ないし図２２のそれぞれにおいて、曲線ａ（実線）は、周囲温度が２０°Ｃ時の、曲線ｂ（破線）は、周囲温度が７０°Ｃ時の、および曲線ｃ（一点鎖線）は、周囲温度が−３０°Ｃ時のそれぞれの特性（表３および表４を用いて説明した常温＝２０°Ｃ±４０°Ｃ）を示すものとする。また、それぞれの図において、横軸は、主走査方向の距離を示す。
【００９３】
図６ないし図８は、各レーザビームの主走査方向結像位置の変動を示し、図６は、マゼンタ用レーザビーム、図７は、シアン用レーザビーム、および図８は、イエロー用レーザビームおよび黒用レーザビームに対応される。
【００９４】
図６ないし図８から、全ての温度条件において、主走査方向のほとんどの位置（Ａ３サイズの用紙の短辺方向に印字可能であるから、−１６０ｍｍないし１６０ｍｍの範囲）において、主走査方向のデフォーカス量の変動量が、２５０μｍから−３００μｍの範囲内に抑えられることが認められる。
【００９５】
図９ないし図１１は、各レーザビームの副走査方向結像位置の変動を示し、図９は、マゼンタ用レーザビーム、図１０は、シアン用レーザビーム、および図１１は、イエロー用レーザビームおよび黒用レーザビームに対応される。
【００９６】
図９ないし図１１から、全ての温度条件において、主走査方向のほとんどの位置（Ａ３サイズの用紙の短辺方向に印字可能であるから、−１６０ｍｍないし１６０ｍｍの範囲）において、副走査方向のデフォーカス量の変動量が、５００μｍから−４００μｍの範囲内に抑えられることが認められる。
【００９７】
図１２ないし図１４は、偏向装置５の多面鏡５ａの各反射面の角度精度のばらつき（面倒れ）が１分である場合に各レーザビームが結像される位置が補正される程度を示し、図１２は、マゼンタ用レーザビーム、図１３は、シアン用レーザビーム、および図１４は、イエロー用レーザビームおよび黒用レーザビームに対応される。
【００９８】
図１２ないし図１４に示されるように、全ての温度条件において、主走査方向の全領域で、面倒れの影響が１μｍ以下に抑えられることが認められる。
【００９９】
図１５ないし図１７は、シアン用レーザビームが偏向装置５の多面鏡５ａにより各レーザビームが反射される角度（多面鏡５ａの振り角）が０°である場合に、常温（２０°Ｃ）時の副走査方向の各レーザビームの相対位置を示し、図１５は、マゼンタ用レーザビーム、図１６は、シアン用レーザビーム、および図１７は、イエロー用レーザビームおよび黒用レーザビームのそれぞれに対応される。
【０１００】
図１５ないし図１７から、図２および図３に示した露光装置１により、カラー画像を露光する際の副走査方向の色ずれ量は、各色成分単独で、全温度条件において、最大で１０μｍ以下に、各色成分相互間で、最大で２４μｍ以下に、それぞれ補正されることが認められる。
【０１０１】
図１８および図１９は、図１５ないし図１７に示した条件における主走査方向の各レーザビームの相対位置を示し、図１８は、マゼンタ用レーザビームおよび図１９は、イエロー用レーザビームおよび黒用レーザビームのそれぞれに対応される。
【０１０２】
図１８および図１９から明らかなように、図２および図３に示した露光装置１により、カラー画像を露光する際の主走査方向の色ずれ量は、各色成分単独で、全温度条件において、最大で１μｍ以下に、各色成分相互間で、最大で１０μｍ以下に、それぞれ補正されることが認められる。
【０１０３】
図２０ないし図２２は、各レーザビームのｆθ特性の基準値からずれを示し、図２０は、マゼンタ用レーザビーム、図２１は、シアン用レーザビーム、および図２２は、イエロー用レーザビームおよび黒用レーザビームに対応される。
【０１０４】
図２０ないし図２２に示されるように、全ての温度条件において、主走査方向の全領域で、ｆθ特性のずれの大きさが、±１５０μｍ以内に抑えられることが認められる。
【０１０５】
表４、表５および表６は、以上説明した偏向前光学系７＊および偏向後光学系９＊の第２の実施の形態における各光学要素の光学的数値データを示す。なお、表５は、偏向後光学系９の第１ないし第３の結像レンズ２３，２５および２７のそれぞれのレンズ面の形状（Ｙ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれの曲率）、レンズ相互間の距離、それぞれのレーザビームに対する位置等を示し、表６は、第１のレンズ２３の出射面（偏向装置５から遠い側の面（自由曲面））の曲率を示している。また、表４は、表５に示した偏向後光学系に対し、最適なコリメータレンズまたは有限焦点レンズを選択する際に、ガラスの材質を変化させて検討した結果を示し、実質的に、表３に示した第１の実施の形態と同様の結果が得られている。
【表５】
2011227520.tif 000007
【０１０６】
【表６】
2011227520.tif 000008
【０１０７】
表５および表６に示した光学的数値データにより特定される露光装置１の第２の実施の形態においては、結像光学系（偏向後光学系）９＊の第１の結像レンズ２３の特徴は、偏向装置５側に面する面が回転対称軸の方向が副走査方向に向けられたトーリック面であり、像面（感光体ドラム）側に面する面は、回転対称軸が存在しない自由曲面である。また、レンズ面の凹凸の方向（母線を定義する円弧の中心が凸になる向き）は、偏向装置５側の面については、偏向装置側、像面（感光体ドラム）側に面する面については、主走査方向および副走査方向のそれぞれの方向ともに、偏向装置側に対して凹である。なお、レンズの材質としては、アッベ数νｄが６４．２であるＢＫ７を用いている。
【０１０８】
また、第２の結像レンズ２５の特徴は、偏向装置５側に面する面が回転対称軸が副走査方向に向けられた円筒面であり、像面側に面する面は、回転対称軸が主走査方向に向けられた円筒面である。なお、レンズ面の凹凸の方向は、偏向装置５側の面については、偏向装置側に凹、像面（感光体ドラム）側に面する面については、偏向装置側に関しては直線である。また、レンズの材質としては、アッベ数νｄが２５．４６であるＳＦ６を用いている。
【０１０９】
一方、第３の結像レンズ２７の特徴は、偏向装置側に面する面が球面であり、像面側に面する面は、回転対称軸が副走査方向に向けられたトーリック面である。なお、偏向装置５側に面する面の主走査方向形状（母線の凹凸の向き）は、偏向装置５に向かって凸で、像面側に面する面の回転対称軸の向きは、偏向装置側で、母線の円弧の中心も偏向手段側である。また、レンズの材料としては、アッベ数νｄが６４．２であるＢＫ７である。
【０１１０】
図２３は、表５および表６に示した第２の実施の形態において、偏向装置５と像面との間を通過するレーザビームＬ＊の副走査方向の特性を示す概略図である。なお、図２３は、特性を明確にするために、図５と同様に、副走査方向の軸線に沿って拡大した模式図である。また、図２３において、横軸は、光路長を示し、Ｏ点は、偏向装置５の多面鏡５ａ上の反射点を示し、ＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢは、対応する感光体ドラム５８＊に向かうレーザビームを、ＬＹｐ，ＬＭｐ，ＬＣｐおよびＬＢｐは、各レーザビームの中心である主光線を表している。
【０１１１】
図２３に示されるように、偏向装置５の多面鏡５ａの任意の反射面で反射された２本×４組＝８本のレーザビームＬ＊は、副走査方向断面に関し、任意の反射面と第１の結像レンズ２３との間で相互に交差されて、像面に案内される。
【０１１２】
詳細には、図２３において、水平方向の軸線を偏向前光学系から偏向装置による反射を伴って像面に向かう露光装置１の系の光軸（各レーザビームＬ＊の副走査方向の位置を定義するための基準）、紙面左側を偏向前光学系、紙面右側を像面とし、垂直方向の軸線を偏向装置５の任意の反射面とすると、例えば偏向装置５の任意の反射面に、系の光軸の上方（垂直方向の軸線の（＋）側）から入射したレーザビームは、反射面の近傍で系の光軸と交差したのち第１の結像レンズ２３の副走査方向の下端側に入射する。同様に、例えば偏向装置５の任意の反射面に、系の光軸の下方（垂直方向の軸線の（−）側）から入射したレーザビームは、反射面の近傍で系の光軸と交差したのち第１の結像レンズ２３の副走査方向の上端側に入射する。また、図２３に示されるように、偏向装置５の反射面に案内されるそれぞれのレーザビームは、レーザ素子３＊ａ，＊ｂのそれぞれの発光点の位置が最適に設定されることにより、副走査方向すなわち垂直方向の軸線（＋）側から、例えば黒（ＬＢ）、シアン（ＬＣ）、マゼンタ（ＬＭ）およびイエロー（ＬＹ）の順に整列されているので、それぞれのレーザビームＬ＊が第１の結像レンズ２３に入射する順は、垂直方向の軸線（＋）側から、イエロー（ＬＹ）、マゼンタ（ＬＭ）、シアン（ＬＣ）および黒（ＬＢ）となる。
【０１１３】
なお、図２３に示したように、各レーザビームが系の光軸と交差する位置が第１の結像レンズ２３と偏向装置５の反射面との間に定義されることにより、感光体ドラム５８＊のそれぞれに向けられる各レーザビームＬ＊は、各レーザビーム毎に収束されながら、感光体ドラム５８＊の所定の位置に案内される。すなわち、各感光体ドラム５８＊が同一面にあると想定した結像位置（所定像面）における副走査方向のレーザビーム相互の間隔を小さくすることができる。このことは、共役な関係にある位置すなわち第１の結像レンズ２３と偏向装置５の反射面との間でそれぞれのレーザビームＬ＊の副走査方向の間隔が小さいことを示し、結果として、偏向装置５の反射面の厚さ（副走査方向高さ）を低減できることを示している。
【０１１４】
これにより、偏向装置５の多面鏡５ａを形成する際に、多面鏡５ａを回転軸の方向に複数枚積層した状態で同一工程で加工可能な多面鏡５ａの枚数が増大でき、偏向装置のコストが低減される。また、多面鏡５ａの厚さが薄くなることにより風損（回転時の空気抵抗に起因する回転力のロス）が低減可能で、同一のパワーのミラーモータを用いる場合には、消費電力および発熱を抑止できる。その一方で、ミラーモータが小型化でき、この場合には、モータ駆動回路のコストが低減できる。
【０１１５】
図２４ないし図４０は、図２３を用いて説明した第１の結像レンズ２３と偏向装置５との間で交差する各レーザビームＬ＊を提供可能な露光装置１により得られるさまざまな結像特性を示すグラフである。なお、図２４ないし図４０のそれぞれにおいて、曲線ａ（実線）は、周囲温度が２０°Ｃ時の、曲線ｂ（破線）は、周囲温度が７０°Ｃ時の、および曲線ｃ（一点鎖線）は、周囲温度が−３０°Ｃ時のそれぞれの特性を示すものとする。また、それぞれの図において、横軸は、主走査方向の距離を示す。
【０１１６】
図２４ないし図２６は、各レーザビームの主走査方向結像位置の変動を示し、図２４は、マゼンタ用レーザビーム、図２５は、シアン用レーザビーム、および図２６は、イエロー用レーザビームおよび黒用レーザビームに対応される。
【０１１７】
図２４ないし図２６から、全ての温度条件において、主走査方向のほとんどの位置において、主走査方向のデフォーカス量の変動量が、２５０μｍから−３００μｍの範囲内に抑えられることが認められる。
【０１１８】
図２７ないし図２９は、各レーザビームの副走査方向結像位置の変動を示し、図２７は、マゼンタ用レーザビーム、図２８は、シアン用レーザビーム、および図２９は、イエロー用レーザビームおよび黒用レーザビームに対応される。
【０１１９】
図２７ないし図２９から、全ての温度条件において、主走査方向のほとんどの位置において、副走査方向のデフォーカス量の変動量が、５００μｍから−４００μｍの範囲内に抑えられることが認められる。
【０１２０】
図３０ないし図３２は、偏向装置５の多面鏡５ａの各反射面の角度精度のばらつき（面倒れ）が１分である場合に各レーザビームが結像される位置が補正される程度を示し、図３０は、マゼンタ用レーザビーム、図３１は、シアン用レーザビーム、および図３２は、イエロー用レーザビームおよび黒用レーザビームに対応される。
【０１２１】
図３０ないし図３２に示されるように、全ての温度条件において、主走査方向の全領域で、面倒れの影響が１μｍ以下に抑えられることが認められる。
【０１２２】
図３３ないし図３５は、シアン用レーザビームが偏向装置５の多面鏡５ａにより各レーザビームが反射される角度（多面鏡５ａの振り角）が０°である場合に、常温（２０°Ｃ）時の副走査方向の各レーザビームの相対位置を示し、図３３は、マゼンタ用レーザビーム、図３４は、シアン用レーザビーム、および図３５は、イエロー用レーザビームおよび黒用レーザビームのそれぞれに対応される。
【０１２３】
図３３ないし図３５から、表５および表６に示した光学特性が与えられた露光装置１により、カラー画像を露光する際の副走査方向の色ずれ量は、各色成分単独で、全温度条件において、最大で１２μｍ以下に、各色成分相互間で、最大で２４μｍ以下に、それぞれ補正されることが認められる。
【０１２４】
図３６および図３７は、図３３ないし図３５に示した条件における主走査方向の各レーザビームの相対位置を示し、図３６は、マゼンタ用レーザビームおよび図３７は、イエロー用レーザビームおよび黒用レーザビームのそれぞれに対応される。
【０１２５】
図３６および図３７から明らかなように、上述した第２の実施の形態が適用された露光装置１により、カラー画像を露光する際の主走査方向の色ずれ量は、各色成分単独で、全温度条件において、最大で１μｍ以下に、各色成分相互間で、最大で１０μｍ以下に、それぞれ補正されることが認められる。
【０１２６】
図３８ないし図４０は、各レーザビームのｆθ特性の基準値からずれを示し、図３８は、マゼンタ用レーザビーム、図３９は、シアン用レーザビーム、および図４０は、イエロー用レーザビームおよび黒用レーザビームに対応される。
【０１２７】
図３８ないし図４０に示されるように、全ての温度条件において、主走査方向の全領域で、ｆθ特性のずれの大きさが、±１５０μｍ以内に抑えられることが認められる。
【０１２８】
以上説明したように、この発明の露光装置は、周囲温度が上昇することによりコリメータレンズよりも後段に配置される多くの光学要素によるレーザビームの結像位置が変動する場合において、コリメータレンズよりも後段に配置される各光学要素により生じる結像位置の変動量と、レーザ素子とコリメータレンズ単体により生じる結像位置の変動量をキャンセルすることができ、像面でのビーム径の変動を低減できる。
【０１２９】
また、この発明の露光装置は、副走査方向および主走査方向のそれぞれの方向の画角を広く確保でき、また、光路を選択する際の自由度が向上されているので、例えば黒画像のために黒トナーの容量の増大を可能とする。
【０１３０】
さらに、この発明の露光装置は、偏向後光学系の３枚の結像レンズのアッベ数を、偏向装置に近い側から順に６０以上、２８以下および６５以下としたので、複数のレーザ素子から放射されるそれぞれのレーザビームの波長に所定範囲内（１５ｎｍ程度）の個体差が存在する場合でも、個々の各レーザビームが所定のビーム径に収束される位置の変動を１０μｍ以下に抑制できる。
【０１３１】
以上説明したようにこの発明の露光装置は、周囲温度が上昇に伴って生じるレーザビームの結像位置の変動に関し、コリメータレンズよりも後段（像面側）に配置される各光学要素により生じる結像位置の変動量を、半導体レーザ素子とコリメータレンズ単体により生じる結像位置の変動量によりキャンセルすることができ、像面でのビーム径の変動を低減できる。
【０１３２】
また、この発明の露光装置は、副走査方向および主走査方向のそれぞれの方向の画角を広く確保でき、また、光路を選択する際の自由度が向上されているので、例えば黒画像のために黒トナーの容量の増大を可能とする。
【符号の説明】
【０１３３】
１  ・・・露光装置、  
５  ・・・偏向装置、  
７  ・・・偏向前光学系、  
９  ・・・偏向後光学系、  
１１  ・・・コリメータレンズ、  
１３  ・・・絞り、  
１５  ・・・ハーフミラー、  
１７  ・・・シリンダレンズ、  
１９  ・・・合成ミラー、  
２１  ・・・保持部材、  
２３  ・・・第１結像レンズ、  
２５  ・・・第２結像レンズ、  
２７  ・・・第３結像レンズ、  
２９  ・・・水平同期ミラー、  
３１  ・・・水平同期検出器、  
３３  ・・・第１ミラー、  
３５  ・・・第２ミラー、  
３７  ・・・第３ミラー、  
３９  ・・・防塵フィルタ、
１００  ・・・画像形成装置。
【図１】
2011227520.tif 000009
【図２】
2011227520.tif 000010
【図３】
2011227520.tif 000011
【図４】
2011227520.tif 000012
【図５】
2011227520.tif 000013
【図６】
2011227520.tif 000014
【図７】
2011227520.tif 000015
【図８】
2011227520.tif 000016
【図９】
2011227520.tif 000017
【図１０】
2011227520.tif 000018
【図１１】
2011227520.tif 000019
【図１２】
2011227520.tif 000020
【図１３】
2011227520.tif 000021
【図１４】
2011227520.tif 000022
【図１５】
2011227520.tif 000023
【図１６】
2011227520.tif 000024
【図１７】
2011227520.tif 000025
【図１８】
2011227520.tif 000026
【図１９】
2011227520.tif 000027
【図２０】
2011227520.tif 000028
【図２１】
2011227520.tif 000029
【図２２】
2011227520.tif 000030
【図２３】
2011227520.tif 000031
【図２４】
2011227520.tif 000032
【図２５】
2011227520.tif 000033
【図２６】
2011227520.tif 000034
【図２７】
2011227520.tif 000035
【図２８】
2011227520.tif 000036
【図２９】
2011227520.tif 000037
【図３０】
2011227520.tif 000038
【図３１】
2011227520.tif 000039
【図３２】
2011227520.tif 000040
【図３３】
2011227520.tif 000041
【図３４】
2011227520.tif 000042
【図３５】
2011227520.tif 000043
【図３６】
2011227520.tif 000044
【図３７】
2011227520.tif 000045
【図３８】
2011227520.tif 000046
【図３９】
2011227520.tif 000047
【図４０】
2011227520.tif 000048