(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、この光源から出射された発散光を平行光または収束光に変換する第１光学部材と、を一体に保持する保持手段と、
前記第１光学部材から出射された平行光または収束光を第１方向に収束させるとともに、この第１方向にのみ正のパワーが与えられた第２光学部材と、
回転可能に形成された複数の反射面を含み、前記第２光学部材を通過した光ビームを前記第１方向に直交する第２方向に偏向する偏向手段と、
前記偏向手段によって偏向された光ビームを所定の像面に等速で走査するように結像させる結像手段と、
前記保持手段が配置されるとともに、前記保持手段を位置決めするための第１平行ピン及び第２平行ピンを備えたハウジングと、を備え、
ｆ：第１光学部材の焦点距離
ＬG ：光源と第１光学部材の前側主点との距離
ｎ：第１光学部材の屈折率
αg ：第１光学部材の温度変化に対する線膨張係数
αu ：保持手段の温度変化に対する線膨張係数
λ：光源の波長
κm ：光学装置全体の第２方向の縦倍率
κs ：光学装置全体の第１方向の縦倍率
ωm ：３０℃での像面における第２方向のビーム径
ωs ：３０℃での像面における第１方向のビーム径
としたときに、
【数１】
0003872872.tif 000028
【数２】
0003872872.tif 000029
を満たし、
しかも、前記保持手段は、前記ハウジングに接触する面に第１平行ピン及び第２平行ピンにそれぞれ対応する第１ホール及び第２ホールが形成され、
前記第１ホールは光軸に平行な方向に拡大された長円状に形成され、前記第２ホールは円形に形成されたことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
Ｎ個の光源と、
各光源からそれぞれ出射された発散光を平行光または収束光に変換するＮ個の第１光学部材と、
各光源と各第１光学部材とを一体に保持するＮ個の保持手段と、
前記第１光学部材から出射された平行光または収束光を第１方向に収束させるとともに、この第１方向にのみ正のパワーが与えられた第２光学部材と、
回転可能に形成された複数の反射面を含み、前記第２光学部材を通過したＮ本の光ビームを前記第１方向に直交する第２方向に偏向する偏向手段と、
前記偏向手段によって偏向されたＮ本の光ビームを所定の像面に等速で走査するように結像させる単一の結像手段と、
前記保持手段が配置されるとともに、前記保持手段を位置決めするための第１平行ピン及び第２平行ピンを備えたハウジングと、を備え、
ｆ：第１光学部材の焦点距離
ＬG ：光源と第１光学部材の前側主点との距離
ｎ：第１光学部材の屈折率
αg ：第１光学部材の温度変化に対する線膨張係数
αu ：保持手段の温度変化に対する線膨張係数
λ：光源の波長
κm ：光学装置全体の第２方向の縦倍率
κs ：光学装置全体の第１方向の縦倍率
ωm ：３０℃での像面における第２方向のビーム径
ωs ：３０℃での像面における第１方向のビーム径
としたときに、
【数３】
0003872872.tif 000030
【数４】
0003872872.tif 000031
を満たし、
しかも、前記保持手段は、前記ハウジングに接触する面に第１平行ピン及び第２平行ピンにそれぞれ対応する第１ホール及び第２ホールが形成され、
前記第１ホールは光軸に平行な方向に拡大された長円状に形成され、前記第２ホールは円形に形成されたことを特徴とする光学装置。
【請求項３】
Ｎ個の光源と、
各光源からそれぞれ出射された発散光を平行光または収束光に変換するＮ個の第１光学部材と、
各光源と各第１光学部材とを一体に保持するＮ個の保持手段と、
前記第１光学部材から出射された平行光または収束光を第１方向に収束させるとともに、この第１方向にのみ正のパワーが与えられた第２光学部材と、
回転可能に形成された複数の反射面を含み、前記第２光学部材を通過したＮ本の光ビームを前記第１方向に直交する第２方向に偏向する偏向手段と、
前記偏向手段によって偏向されたＮ本の光ビームを所定の像面に等速で走査するように結像させる単一の結像手段と、
前記保持手段が配置されるとともに、前記保持手段を位置決めするための第１平行ピン及び第２平行ピンを備えたハウジングと、を備え、
前記保持手段は、前記第１光学部材の焦点距離のシフト量を補正するように、前記光源と第１光学部材との間の距離を変化させる線膨張係数を有する材料によって形成され、
しかも、前記保持手段は、前記ハウジングに接触する面に第１平行ピン及び第２平行ピンにそれぞれ対応する第１ホール及び第２ホールが形成され、
前記第１ホールは光軸に平行な方向に拡大された長円状に形成され、前記第２ホールは円形に形成されたことを特徴とする光学装置。
【請求項４】
Ｎ個の光源と、
各光源からそれぞれ出射された発散光を平行光または収束光に変換するＮ個の第１光学部材と、
各光源と各第１光学部材とを一体に保持するＮ個の保持手段と、
前記第１光学部材から出射された平行光または収束光を第１方向に収束させるとともに、この第１方向にのみ正のパワーが与えられた第２光学部材と、
回転可能に形成された複数の反射面を含み、前記第２光学部材を通過したＮ本の光ビームを前記第１方向に直交する第２方向に偏向する偏向手段と、
前記偏向手段によって偏向されたＮ本の光ビームを所定の像面に等速で走査するように結像させる単一の結像手段と、
前記保持手段が配置されるとともに、前記保持手段を位置決めするための第１平行ピン及び第２平行ピンを備えたハウジングと、を備え、
温度が変化した際に、前記保持手段は、温度変化量に応じて光源と第１光学部材との間の距離を変化させ、前記温度変化に対する前記第１光学部材の結像位置のシフト量を補正するとともに、
前記保持手段は、前記ハウジングに接触する面に第１平行ピン及び第２平行ピンにそれぞれ対応する第１ホール及び第２ホールが形成され、
前記第１ホールは光軸に平行な方向に拡大された長円状に形成され、前記第２ホールは円形に形成されたことを特徴とする光学装置。
【請求項５】
光源と、この光源から出射された発散光を平行光または収束光に変換する第１光学部材と、を一体に保持する保持手段と、
前記第１光学部材から出射された平行光または収束光を第１方向に収束させるとともに、この第１方向にのみ正のパワーが与えられた第２光学部材と、
回転可能に形成された複数の反射面を含み、前記第２光学部材を通過した光ビームを前記第１方向に直交する第２方向に偏向する偏向手段と、
前記偏向手段によって偏向された光ビームを所定の像面に等速で走査するように結像させる結像手段と、
前記保持手段が配置されるとともに、前記保持手段を位置決めするための第１平行ピン及び第２平行ピンを備えたハウジングと、を備え、
ｆ：第１光学部材の焦点距離
ＬG ：光源と第１光学部材の前側主点との距離
ｎ：第１光学部材の屈折率
αg ：第１光学部材の温度変化に対する線膨張係数
αu ：保持手段の温度変化に対する線膨張係数
λ：光源の波長
κm ：光学装置全体の第２方向の縦倍率
κs ：光学装置全体の第１方向の縦倍率
ωm ：３０℃での像面における第２方向のビーム径
ωs ：３０℃での像面における第１方向のビーム径
としたときに、
【数５】
0003872872.tif 000032
【数６】
0003872872.tif 000033
を満たし、
しかも、前記保持手段は、前記ハウジングに接触する面に第１平行ピン及び第２平行ピンにそれぞれ対応する第１ホール及び第２ホールが形成され、
前記第１ホールは光軸に平行な方向に拡大された長円状に形成され、前記第２ホールは円形に形成された光学装置と、
前記結像手段によって結像される光ビームの像面に対応する位置に配置された感光体上に、光源から出射された光ビームに対応する像を形成する画像形成手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
Ｎ個の光源と、
各光源からそれぞれ出射された発散光を平行光または収束光に変換するＮ個の第１光学部材と、
各光源と各第１光学部材とを一体に保持するＮ個の保持手段と、
前記第１光学部材から出射された平行光または収束光を第１方向に収束させるとともに、この第１方向にのみ正のパワーが与えられた第２光学部材と、
回転可能に形成された複数の反射面を含み、前記第２光学部材を通過したＮ本の光ビームを前記第１方向に直交する第２方向に偏向する偏向手段と、
前記偏向手段によって偏向されたＮ本の光ビームを所定の像面に等速で走査するように結像させる単一の結像手段と、
前記保持手段が配置されるとともに、前記保持手段を位置決めするための第１平行ピン及び第２平行ピンを備えたハウジングと、を備え、
ｆ：第１光学部材の焦点距離
ＬG ：光源と第１光学部材の前側主点との距離
ｎ：第１光学部材の屈折率
αg ：第１光学部材の温度変化に対する線膨張係数
αu ：保持手段の温度変化に対する線膨張係数
λ：光源の波長
κm ：光学装置全体の第２方向の縦倍率
κs ：光学装置全体の第１方向の縦倍率
ωm ：３０℃での像面における第２方向のビーム径
ωs ：３０℃での像面における第１方向のビーム径
としたときに、
【数７】
0003872872.tif 000034
【数８】
0003872872.tif 000035
を満たし、
しかも、前記保持手段は、前記ハウジングに接触する面に第１平行ピン及び第２平行ピンにそれぞれ対応する第１ホール及び第２ホールが形成され、
前記第１ホールは光軸に平行な方向に拡大された長円状に形成され、前記第２ホールは円形に形成された光学装置と、
前記単一の結像手段によって結像される光ビームの像面に対応する位置に配置された感光体上に、光源から出射された光ビームに対応する像を形成する画像形成手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光学装置に係り、特に複数ドラム方式カラープリンタ、複数ドラム方式カラー複写機、多色カラープリンタ、多色カラー複写機、高速レーザプリンタ、デジタル複写機などに利用可能な、複数のビームを走査するマルチビーム光走査装置ならびにこのマルチビーム光走査装置が利用される画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、複数ドラム方式カラープリンタあるいは複数ドラム方式カラー複写機などの画像形成装置では、色分解された各色成分に対応する複数の画像形成部、及び、この画像形成部に、色成分ごとの画像データに対応する複数のレーザビームを提供する光走査装置すなわちレーザ露光装置が利用される。
【０００３】
この種の画像形成装置では、各画像形成部のそれぞれに対応して複数の光走査装置が配置される例と、複数のレーザビームを提供可能に形成されたマルチビーム光走査装置が配置される例とが知られている。
【０００４】
一般に、光走査装置は、光源としての複数の半導体レーザ素子、各レーザ素子からそれぞれ出射された複数のレーザビームのビーム径を所定の大きさに絞り込む第１のレンズ群すなわち偏向前光学系、第１のレンズ群により絞り込まれた複数のレーザビームを記録媒体が搬送される方向すなわち副走査方向と直交する方向すなわち主走査方向に連続的に反射する光偏向装置、光偏向装置により偏向されたレーザビームを記録媒体上の所定の位置すなわち像面と実際にレーザビームが結像する結像面とを一致させるように収束する第２のレンズ群すなわち偏向後光学系などを有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この光走査装置の偏向前光学系は、光源としての半導体レーザ、及びこの半導体レーザから出射された発散性のレーザビームのビーム径を所定の大きさに絞り込む有限焦点レンズあるいは平行化するコリメータレンズを備えている。
【０００６】
このような光走査装置を備えた画像形成装置を高温または低温の環境下で使用する場合、あるいは、画像形成装置内で発生する熱により筐体内の温度が上昇した場合には、光走査装置内に備えられている各種レンズが熱の影響を受けることにより、屈折率が変化し、焦点距離が変動するなどの光学特性を悪化させる。特に、半導体レーザから出射される発散性のレーザビームを収束または平行化する有限焦点レンズまたはコリメータレンズの屈折率変化に伴う焦点距離変動は、感光体ドラム上でのビーム径を増大させ、感光体ドラム上に形成される画像の画質を劣化させる問題が発生する。
【０００７】
すなわち、半導体レーザから出射されたレーザビームは、各種レンズ群によって、像面位置すなわち感光体ドラム上で最小のビーム径となるように収束される。しかしながら、レンズの焦点距離が像面位置から前後に変動すると、感光体ドラム上でのビーム径が増大してしまい、この結果、高精細で高画質な画像が得られなくなる。
【０００８】
また、複数のレーザビームを同時に偏向し、走査するマルチビーム光学系では、それぞれの光源及び有限焦点レンズあるいはコリメータレンズが配置されている位置の温度が異なるため、環境変動、特に温度変化により、レンズの焦点距離が変動し、像面すなわち感光体ドラム上での各ビーム径が異なってしまう。これにより、光学特性が悪化し、画像の画質を劣化させる問題が発生する。
【０００９】
この発明の目的は、高画質化が可能となる光学装置及びこの光学装置を適用した画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記目的を達成するために、
請求項１によれば、
光源と、この光源から出射された発散光を平行光または収束光に変換する第１光学部材と、を一体に保持する保持手段と、
前記第１光学部材から出射された平行光または収束光を第１方向に収束させるとともに、この第１方向にのみ正のパワーが与えられた第２光学部材と、
回転可能に形成された複数の反射面を含み、前記第２光学部材を通過した光ビームを前記第１方向に直交する第２方向に偏向する偏向手段と、
前記偏向手段によって偏向された光ビームを所定の像面に等速で走査するように結像させる結像手段と、を備え、
ｆ：第１光学部材の焦点距離
ＬG ：光源と第１光学部材の前側主点との距離
ｎ：第１光学部材の屈折率
αg ：第１光学部材の温度変化に対する線膨張係数
αu ：保持手段の温度変化に対する線膨張係数
λ：光源の波長
κm ：光学装置全体の第２方向の縦倍率
κs ：光学装置全体の第１方向の縦倍率
ωm ：３０℃での像面における第２方向のビーム径
ωs ：３０℃での像面における第１方向のビーム径
としたときに、
【数９】
0003872872.tif 000002
【００１１】
【数１０】
0003872872.tif 000003
【００１２】
を満たすことを特徴とする光学装置が提供される。
【００１３】
請求項２によれば、
Ｎ個の光源と、
各光源からそれぞれ出射された発散光を平行光または収束光に変換するＮ個の第１光学部材と、
各光源と各第１光学部材とを一体に保持するＮ個の保持手段と、
前記第１光学部材から出射された平行光または収束光を第１方向に収束させるとともに、この第１方向にのみ正のパワーが与えられた第２光学部材と、
回転可能に形成された複数の反射面を含み、前記第２光学部材を通過したＮ本の光ビームを前記第１方向に直交する第２方向に偏向する偏向手段と、
前記偏向手段によって偏向されたＮ本の光ビームを所定の像面に等速で走査するように結像させる単一の結像手段と、を備え、
ｆ：第１光学部材の焦点距離
ＬG ：光源と第１光学部材の前側主点との距離
ｎ：第１光学部材の屈折率
αg ：第１光学部材の温度変化に対する線膨張係数
αu ：保持手段の温度変化に対する線膨張係数
λ：光源の波長
κm ：光学装置全体の第２方向の縦倍率
κs ：光学装置全体の第１方向の縦倍率
ωm ：３０℃での像面における第２方向のビーム径
ωs ：３０℃での像面における第１方向のビーム径
としたときに、
【数１１】
0003872872.tif 000004
【００１４】
【数１２】
0003872872.tif 000005
【００１５】
を満たすことを特徴とする光学装置が提供される。
【００１６】
請求項３によれば、
Ｎ個の光源と、
各光源からそれぞれ出射された発散光を平行光または収束光に変換するＮ個の第１光学部材と、
各光源と各第１光学部材とを一体に保持するＮ個の保持手段と、
前記第１光学部材から出射された平行光または収束光を第１方向に収束させるとともに、この第１方向にのみ正のパワーが与えられた第２光学部材と、
回転可能に形成された複数の反射面を含み、前記第２光学部材を通過したＮ本の光ビームを前記第１方向に直交する第２方向に偏向する偏向手段と、
前記偏向手段によって偏向されたＮ本の光ビームを所定の像面に等速で走査するように結像させる単一の結像手段と、を備え、
前記保持手段は、前記第１光学部材の焦点距離のシフト量を補正するように、前記光源と第１光学部材との間の距離を変化させる線膨張係数を有する材料によって形成されていることを特徴とする光学装置が提供される。
【００１７】
請求項４によれば、
Ｎ個の光源と、
各光源からそれぞれ出射された発散光を平行光または収束光に変換するＮ個の第１光学部材と、
各光源と各第１光学部材とを一体に保持するＮ個の保持手段と、
前記第１光学部材から出射された平行光または収束光を第１方向に収束させるとともに、この第１方向にのみ正のパワーが与えられた第２光学部材と、
回転可能に形成された複数の反射面を含み、前記第２光学部材を通過したＮ本の光ビームを前記第１方向に直交する第２方向に偏向する偏向手段と、
前記偏向手段によって偏向されたＮ本の光ビームを所定の像面に等速で走査するように結像させる単一の結像手段と、を備え、
温度が変化した際に、前記保持手段は、温度変化量に応じて光源と第１光学部材との間の距離を変化させ、前記温度変化に対する前記第１光学部材の結像位置のシフト量を補正することを特徴とする光学装置が提供される。
【００１８】
請求項５によれば、
光源と、この光源から出射された発散光を平行光または収束光に変換する第１光学部材と、を一体に保持する保持手段と、
前記第１光学部材から出射された平行光または収束光を第１方向に収束させるとともに、この第１方向にのみ正のパワーが与えられた第２光学部材と、
回転可能に形成された複数の反射面を含み、前記第２光学部材を通過した光ビームを前記第１方向に直交する第２方向に偏向する偏向手段と、
前記偏向手段によって偏向された光ビームを所定の像面に等速で走査するように結像させる結像手段と、を備え、
ｆ：第１光学部材の焦点距離
ＬG ：光源と第１光学部材の前側主点との距離
ｎ：第１光学部材の屈折率
αg ：第１光学部材の温度変化に対する線膨張係数
αu ：保持手段の温度変化に対する線膨張係数
λ：光源の波長
κm ：光学装置全体の第２方向の縦倍率
κs ：光学装置全体の第１方向の縦倍率
ωm ：３０℃での像面における第２方向のビーム径
ωs ：３０℃での像面における第１方向のビーム径
としたときに、
【数１３】
0003872872.tif 000006
【００１９】
【数１４】
0003872872.tif 000007
【００２０】
を満たす光学装置と、
前記結像手段によって結像される光ビームの像面に対応する位置に配置された感光体上に、光源から出射された光ビームに対応する像を形成する画像形成手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２１】
請求項６によれば、
Ｎ個の光源と、
各光源からそれぞれ出射された発散光を平行光または収束光に変換するＮ個の第１光学部材と、
各光源と各第１光学部材とを一体に保持するＮ個の保持手段と、
前記第１光学部材から出射された平行光または収束光を第１方向に収束させるとともに、この第１方向にのみ正のパワーが与えられた第２光学部材と、
回転可能に形成された複数の反射面を含み、前記第２光学部材を通過したＮ本の光ビームを前記第１方向に直交する第２方向に偏向する偏向手段と、
前記偏向手段によって偏向されたＮ本の光ビームを所定の像面に等速で走査するように結像させる単一の結像手段と、を備え、
ｆ：第１光学部材の焦点距離
ＬG ：光源と第１光学部材の前側主点との距離
ｎ：第１光学部材の屈折率
αg ：第１光学部材の温度変化に対する線膨張係数
αu ：保持手段の温度変化に対する線膨張係数
λ：光源の波長
κm ：光学装置全体の第２方向の縦倍率
κs ：光学装置全体の第１方向の縦倍率
ωm ：３０℃での像面における第２方向のビーム径
ωs ：３０℃での像面における第１方向のビーム径
としたときに、
【数１５】
0003872872.tif 000008
【００２２】
【数１６】
0003872872.tif 000009
【００２３】
を満たす光学装置と、
前記単一の結像手段によって結像される光ビームの像面に対応する位置に配置された感光体上に、光源から出射された光ビームに対応する像を形成する画像形成手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の光学装置、並びにこの光学装置を利用した画像形成装置の一実施の形態について詳細に説明する。
【００２５】
図１には、この発明の実施の形態であるマルチビーム光走査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では、通常、Ｙすなわちイエロー、Ｍすなわちマゼンタ、ＣすなわちシアンおよびＢすなわちブラック（黒）の各色成分ごとに色分解された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組利用されることから、各参照符号に、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。
【００２６】
図１に示されるように、画像形成装置１００は、色分解された色成分すなわちＹ＝イエロー，Ｍ＝マゼンタ，Ｃ＝シアンおよびＢ＝ブラックごとに画像を形成する画像形成手段としての第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。
【００２７】
各画像形成部５０（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）は、図２を用いて後述するマルチビーム光走査装置１の第３の折り返しミラー３７Ｙ，３７Ｍ，３７Ｃおよび第１の折り返しミラー３３Ｂを介して各色成分画像に対応するレーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）が出射される位置に対応して、光走査装置１の下方に、５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃおよび５０Ｂの順で直列に配置されている。
【００２８】
各画像形成部５０（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の下方には、各画像形成部５０（ＹＭ，ＣおよびＢ）により形成された画像を搬送する搬送ベルト５２が配置されている。
【００２９】
搬送ベルト５２は、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、ベルト駆動ローラ５６が回転される方向に所定の速度で回転される。
【００３０】
各画像形成部５０（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）は、それぞれ、円筒ドラム状で、矢印の方向に回転可能に形成され、画像に対応する静電潜像が形成される像担持体として機能する感光体ドラム５８Ｙ，５８Ｍ，５８Ｃおよび５８Ｂを有している。
【００３１】
それぞれの感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の周囲には、感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の表面に所定の電位を提供する帯電装置６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃおよび６０Ｂ、感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の表面に形成された静電潜像に対応する色が与えられているトナーを供給することで現像する現像手段として機能する現像装置６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃおよび６２Ｂ、搬送ベルト５２を感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）との間に介在させた状態で感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）に対向され、搬送ベルト５２または搬送ベルト５２を介して搬送される記録媒体すなわち記録用紙Ｐに感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）のトナー像を転写する転写装置６４Ｙ，６４Ｍ，６４Ｃおよび６４Ｂ、転写装置６４（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）を介してトナー像が転写されたあとに感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）上に残った残存トナーを除去するクリーナ６６Ｙ，６６Ｍ，６６Ｃおよび６６Ｂ、及び、転写装置６４（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）を介してトナー像が転写されたあとの感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）上に残った残存電位を除去する除電装置６８Ｙ，６８Ｍ，６８Ｃおよび６８Ｂが、各感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の回転方向に沿って順に配置されている。
【００３２】
なお、光走査装置１の各ミラー３７Ｙ，３７Ｍ，３７Ｃおよび３３Ｂにより案内される感光体ドラム５８上で副走査方向に２つのビームとなる、２本のビームを合成されたレーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢは、それぞれ、各帯電装置６０（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）と各現像装置６２（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）との間に照射される。
【００３３】
搬送ベルト５２の下方には、各画像形成部５０（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）により形成された画像が転写されるための記録媒体すなわち用紙Ｐを収容する用紙カセット７０が配置されている。
【００３４】
用紙カセット７０の一端であって、テンションローラ５４に近接する側には、おおむね半月状に形成され、用紙カセット７０に収容されている用紙Ｐを、最上部から１枚ずつ取り出す送り出しローラ７２が配置されている。送り出しローラ７２とテンションローラ５４との間には、カセット７０から取り出された１枚の用紙Ｐの先端と画像形成部５０Ｂ（黒）の感光体ドラム５８Ｂに形成されたトナー像の先端とを整合させるためのレジストローラ７４が配置されている。
【００３５】
レジストローラ７４と第１の画像形成部５０Ｙとの間であって、テンションローラ５４の近傍、実質的に、搬送ベルト５２を挟んでテンションローラ５４の外周上には、レジストローラ７２を介して所定のタイミングで搬送される１枚の用紙Ｐに、所定の静電吸着力を提供する吸着ローラ７６が配置されている。なお、吸着ローラ７６の軸線とテンションローラ５４は、平行に配置される。
【００３６】
搬送ベルト５２の一端であって、ベルト駆動ローラ５６の近傍、実質的に、搬送ベルト５２を挟んでベルト駆動ローラ５６の外周上には、搬送ベルト５２あるいは搬送ベルト５２により搬送される用紙Ｐ上に形成された画像の位置を検知するためのレジストセンサ７８および８０が、ベルト駆動ローラ５６の軸方向に所定の距離をおいて配置されている。
【００３７】
ベルト駆動ローラ５６の外周に対応する搬送ベルト５２上には、搬送ベルト５２上に付着したトナーあるいは用紙Ｐの紙かすなどを除去する搬送ベルトクリーナ８２が配置されている。
【００３８】
搬送ベルト５２を介して搬送された用紙Ｐがテンションローラ５６から離脱されてさらに搬送される方向には、用紙Ｐに転写されたトナー像を用紙Ｐに定着する定着装置８４が配置されている。
【００３９】
図２には、図１に示したカラー画像形成装置に利用されるマルチビーム光走査装置が示されている。なお、図１に示したカラー画像形成装置では、通常、Ｙすなわちイエロー、Ｍすなわちマゼンタ、ＣすなわちシアンおよびＢすなわちブラック（黒）の各色成分ごとに色分解された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組利用されることから、同様に、各参照符号に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。
【００４０】
図２に示されるように、マルチビーム光走査装置１は、光源としてのレーザ素子から出射されたレーザビームを、所定の位置に配置された像面すなわち図１に示した第１ないし第４の画像形成部５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃおよび５０Ｂの感光体ドラム５８Ｙ，５８Ｍ，５８Ｃおよび５８Ｂのそれぞれの所定の位置に向かって所定の線速度で偏向する偏向手段としてのただ１つの光偏向装置５を有している。なお、以下、光偏向装置５によりレーザビームが偏向される方向を主走査方向と示す。
【００４１】
光偏向装置５は、複数、たとえば、８面の平面反射鏡（面）が正多角形状に配置された多面鏡本体、即ちポリゴンミラー５ａと、ポリゴンミラー５ａを、主走査方向に所定の速度で回転させる図示しないモータとを有している。ポリゴンミラー５ａは、たとえば、アルミニウムにより形成される。また、ポリゴンミラー５ａの各反射面は、ポリゴンミラー５ａが回転される方向を含む面すなわち主走査方向と直交する面、すなわち、副走査方向に沿って切り出されたのち、切断面に、たとえば、ＳｉＯ2   などの表面保護層が蒸着されることで提供される。
【００４２】
光偏向装置５と像面との間には、光偏向装置５の反射面により所定の方向に偏向されたレーザビームに所定の光学特性を与える結像手段としての第１および第２の結像レンズ３０ａおよび３０ｂからなる２枚組みの偏向後光学系３０、偏向後光学系３０の第２の結像レンズ３０ｂから出射されたそれぞれの合成されたレーザビームＬ（ＹＭ，ＣおよびＢ）の個々のビームが、画像が書き込まれる領域より前の所定の位置に到達したことを検知するためのただ１つの水平同期検出器２３、及び、偏向後光学系３０と水平同期検出器２３との間に配置され、偏向後光学系３０内の後述する少なくとも一枚のレンズを通過された４×２本の合成されたレーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の一部を、水平同期検出器２３に向かって主・副走査方向共異なる方向へ反射させるただ１組の水平同期用折り返しミラー２５などが配置されている。
【００４３】
次に、光源としてのレーザ素子と光偏向装置５との間の偏向前光学系について詳細に説明する。
【００４４】
光走査装置１は、Ｎｉ（ｉは正の整数）を満たす第１および第２の２つ（Ｎ１＝Ｎ２＝Ｎ３＝Ｎ４＝２）のレーザ素子を含み、色成分に色分解された画像データに対応するレーザビームを発生する第１ないし第４の光源３Ｙ，３Ｍ，３Ｃおよび３Ｂ（Ｍ，Ｍは正の整数で、ここでは４）を有している。
【００４５】
第１ないし第４の光源３Ｙ，３Ｍ，３Ｃおよび３Ｂは、それぞれ、Ｙすなわちイエロー画像に対応するレーザビームを出射するイエロー第１レーザ３Ｙａおよびイエロー第２レーザ３Ｙｂ、Ｍすなわちマゼンタ画像に対応するレーザビームを出射するマゼンタ第１レーザ３Ｍａおよびマゼンタ第２レーザ３Ｍｂ、Ｃすなわちシアン画像に対応するレーザビームを出射するシアン第１レーザ３Ｃａおよびシアン第２レーザ３Ｃｂ、ならびに、Ｂすなわちブラック画像に対応するレーザビームを出射する黒第１レーザ３Ｂａおよび黒第２レーザ３Ｂｂを有している。なお、それぞれのレーザ素子からは、互いに対をなす第１ないし第４のレーザビームＬＹａおよびＬＹｂ，ＬＭａおよびＬＭｂ，ＬＣａおよびＬＣｂ、ならびに、ＬＢａおよびＬＢｂが出射される。
【００４６】
それぞれのレーザ素子３Ｙａ，３Ｍａ，３Ｃａならびに３Ｂａと光偏向装置５との間には、それぞれの光源３Ｙａ，３Ｍａ，３Ｃａならびに３ＢａからのレーザビームＬＹａ，ＬＭａ，ＬＣａならびにＬＢａの断面ビームスポット形状を所定の形状に整える４組みの偏向前光学系７（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）が配置されている。
【００４７】
ここで、イエロー第１レーザ３Ｙａから光偏向装置５に向かうレーザビームＬＹａを代表させて、偏向前光学系７（Ｙ）について説明する。
【００４８】
イエロー第１レーザ３Ｙａから出射された発散性のレーザビームは、有限焦点レンズあるいはコリメータレンズ９Ｙａにより所定の収束性が与えられたのち、絞り１０Ｙａにより、断面ビーム形状が所定の形状に整えられる。絞り１０Ｙａを通過されたレーザビームＬＹａは、第２光学部材としてのハイブリッドシリンダレンズ１１Ｙを介して、副走査方向に対してのみ、さらに、所定の収束性が与えられて、光偏向装置５に案内される。
【００４９】
有限焦点レンズ９Ｙａとハイブリッドシリンダレンズ１１Ｙとの間には、ハーフミラー１２Ｙが、有限焦点レンズ９Ｙａとハイブリッドシリンダレンズ１１Ｙとの間の光軸に対して所定の角度で挿入されている。
【００５０】
ハーフミラー１２Ｙにおいて、イエロー第１レーザ３ＹａからのレーザビームＬＹａが入射される面と反対の面には、イエロー第１レーザ３ＹａからのレーザビームＬＹａに対して副走査方向に所定のビーム間隔を提供可能に配置されたイエロー第２レーザ３ＹｂからのレーザビームＬＹｂが、イエロー第１レーザ３ＹａからのレーザビームＬＹａに対して副走査方向に所定のビーム間隔で入射される。なお、イエロー第２レーザ３Ｙｂとハーフミラー１２Ｙとの間には、イエロー第２レーザ３ＹｂからのレーザビームＬＹｂに所定の収束性を与える有限焦点レンズ９Ｙｂおよび絞り１０Ｙｂが配置されている。
【００５１】
ハーフミラー１２Ｙを介して副走査方向に所定のビーム間隔を有する実質的に１本のレーザビームにまとめられたそれぞれのレーザビームＬＹａおよびＬＹｂは、レーザ合成ミラーユニット１３を通過され、光偏向装置５に案内される。
【００５２】
以下、同様に、Ｍすなわちマゼンタに関連して、マゼンタ第１レーザ３Ｍａとレーザ合成ミラーユニット１３との間には、有限焦点レンズ９Ｍａ、絞り１０Ｍａ、ハイブリッドシリンダレンズ１１Ｍ、ハーフミラー１２Ｍ、マゼンタ第２レーザ３Ｍｂ、有限焦点レンズ９Ｍｂおよび絞り１０Ｍｂ、Ｃすなわちシアンに関連して、シアン第１レーザ３Ｃａとレーザ合成ミラーユニット１３との間には、有限焦点レンズ９Ｃａ、絞り１０Ｃａ、ハイブリッドシリンダレンズ１１Ｃ、ハーフミラー１２Ｃ、シアン第２レーザ３Ｃｂ、有限焦点レンズ９Ｃｂおよび絞り１０Ｃｂ、ならびに、Ｂすなわち黒に関連して、黒第１レーザ３Ｂａとレーザ合成ミラーユニット１３との間には、有限焦点レンズ９Ｂａ、絞り１０Ｂａ、ハイブリッドシリンダレンズ１１Ｂ、ハーフミラー１２Ｂ、黒第２レーザ３Ｂｂ、有限焦点レンズ９Ｂｂおよび絞り１０Ｂｂが、それぞれ、所定の位置に配置されている。なお、それぞれの光源３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）、偏向前光学系７（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）、および、レーザ合成ミラーユニット１３は、たとえば、アルミニウム合金などの金属や樹脂によって形成されたハウジング１５上の所定位置にそれぞれ配置されている。
【００５３】
有限焦点レンズ９（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）ａおよび９（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）ｂには、それぞれ、非球面ガラスレンズもしくは球面ガラスレンズに図示しないＵＶ硬化プラスチック非球面レンズを貼り合わせた単レンズが利用される。
【００５４】
図３は、偏向前光学系７の半導体レーザと光偏向装置５の反射面との間の光路に関し、折り返しミラーなどを省略した状態で副走査方向から見た部分断面図である。なお、図３では、１つのレーザビームＬＹ（ＬＹａ）に対する光学部品のみが代表して示されている。
【００５５】
ハイブリッドシリンダレンズ１１（Ｙ）は、副走査方向に対して実質的に等しい曲率を持つＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリル）のシリンダレンズ１７（Ｙ）とガラスのシリンダレンズ１９（Ｙ）とによって形成されている。ＰＭＭＡのシリンダレンズ１７（Ｙ）は、空気と接する面がほぼ平面に形成される。
【００５６】
また、ハイブリッドシリンダレンズ１１（Ｙ）は、シリンダレンズ１７（Ｙ）とシリンダレンズ１９（Ｙ）とが、シリンダレンズ１７（Ｙ）の出射面とシリンダレンズ１９（Ｙ）の入射面との間の接着により、あるいは、図示しない位置決め部材に向かって所定の方向から押圧されることで、一体に形成される。なお、ハイブリッドシリンダレンズ１１（Ｙ）は、シリンダレンズ１９（Ｙ）の入射面に、シリンダレンズ１７（Ｙ）が一体に成型されてもよい。
【００５７】
プラスチックシリンダレンズ１７（Ｙ）、たとえば、ＰＭＭＡなどの材質により形成される。ガラスシリンダレンズ１９（Ｙ）は、たとえば、ＴａＳＦ２１などの材質により形成される。また、それぞれのシリンダレンズ１７（Ｙ）および１９（Ｙ）は、保持部材１５と一体に形成された位置決め部により、有限焦点レンズ９と正確な間隔で固定される。
【００５８】
図４には、図３に示した偏向前光学系７（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）のそれぞれを、光偏向装置５の反射面の回転軸に直交する方向（副走査方向）のそれぞれのレーザ合成ミラーの反射面１３Ｙ，１３Ｍおよび１３Ｃから光偏向装置５に向かうレーザビームＬＹ，ＬＭおよびＬＣが示されている。（ＬＹはＬＹａとＬＹｂ、ＬＭはＬＭａとＬＭｂ、ＬＣはＬＣａとＬＣｂから成っている）
図４から明らかなように、それぞれのレーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢは、光偏向装置５の反射面の回転軸と平行な方向に、相互に異なる間隔で、光偏向装置５に案内される。また、レーザビームＬＭおよびＬＣは、光偏向装置５の反射面の回転軸と直交するとともに反射面の副走査方向の中心を含む面、すなわち、光走査装置１の系の光軸を含む面を挟んで非対称に、光偏向装置５の各反射面に案内される。なお、光偏向装置５の各反射面上でのレーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢ相互の間隔は、ＬＹ−ＬＭ間で３．２０ｍｍ、ＬＭ−ＬＣ間で２．７０ｍｍ、及び、ＬＣ−ＬＢ間で２．３０ｍｍである。
【００５９】
図５には、光走査装置１の光偏向装置５から各感光体ドラム５８すなわち像面までの間に配置される光学部材に関し、光偏向装置５の偏向角が０°の位置で副走査方向から見た状態が示されている。
【００６０】
図５に示されるように、偏向後光学系３０の第２の結像レンズ３０ｂと像面との間には、レンズ３０ｂを通過された４×２本のレーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）を像面に向かって折り曲げる第１の折り返しミラー３３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）、第１の折り返しミラー３３Ｙ，３３Ｍおよび３３Ｃにより折り曲げられたレーザビームＬＹ，ＬＭおよびＬＣを、さらに折り返す第２および第３の折り返しミラー３５Ｙ，３５Ｍおよび３５Ｃならびに３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃが配置されている。なお、図５から明らかなように、Ｂ（ブラック）画像に対応するレーザビームＬＢは、第１の折り返しミラー３３Ｂにより折り返されたのち他のミラーを経由せずに、像面に案内される。
【００６１】
第１および第２の結像レンズ３０ａおよび３０ｂ、第１の折り返しミラー３３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）、及び、第２の折り返しミラー３５Ｙ，３５Ｍおよび３５Ｃは、それぞれ、光走査装置１の中間ベース１ａに、たとえば、一体成型により形成された図示しない複数の固定部材に、接着などにより固定される。
【００６２】
また、第３の折り返しミラー３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃは、図示しない固定用リブと傾き調整機構を介して、ミラー面と垂直方向に関連した少なくとも１方向に関し、移動可能に配置される。
【００６３】
第３の折り返しミラー３７Ｙ，３７Ｍ，３７Ｃおよび第１の折り返しミラー３３Ｂと像面との間であって、それぞれのミラー３３Ｂ、３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃを介して反射された４×２＝８本のレーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，Ｃおよび）が光走査装置１から出射される位置には、さらに、光走査装置１内部を防塵するための防塵ガラス３９（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）が配置されている。
【００６４】
次に、偏向前光学系７と偏向後光学系３０との間の光学特性について詳細に説明する。
【００６５】
偏向後光学系３０すなわち２枚組みの第１および第２の結像レンズ３０ａおよび３０ｂは、プラスチック、たとえば、ＰＭＭＡにより形成されることから、周辺温度が、たとえば、０°Ｃから５０°Ｃの間で変化することで、屈折率ｎが、１．４８７６から１．４７８９まで変化することが知られている。この場合、第１および第２の結像レンズ３０ａおよび３０ｂを通過されたレーザビームが実際に集光される結像面、すなわち、副走査方向における結像位置は、±１２ｍｍ程度変動してしまう。
【００６６】
このことから、図３に示した偏向前光学系７に、偏向後光学系３０に利用されるレンズの材質と同一の材質のレンズを、曲率を最適化した状態で組み込むことで、温度変化による屈折率ｎの変動に伴って発生する結像面の変動を、±０．５ｍｍ程度に抑えることができる。すなわち、偏向前光学系７がガラスレンズで、偏向後光学系３０がプラスチックレンズにより構成される従来の光学系に比較して、偏向後光学系３０のレンズの温度変化による屈折率の変化に起因して発生する副走査方向の色収差が補正できる。
【００６７】
ところで、図３に示した偏向前光学系のうち、イエロー第１レーザ３Ｙａ、有限焦点レンズあるいはコリメータレンズ９Ｙａ、及び絞り１０Ｙａは、相互の位置関係が適正化された状態、すなわちレーザから所定の距離をおいた位置でのビーム径状が最適化された状態でホルダに固定され、有限レンズユニットを構成している。このような有限レンズユニットは、各色の光源の数に対応してそれぞれ設けられている。そして、各有限レンズユニットは、光走査装置におけるハウジング上の所定位置に配置され、各ユニットに固定されたレーザ、有限焦点レンズあるいはコリメータレンズ、及び絞りが、それぞれの相対的な位置関係を維持した状態で所定位置に配置される。
【００６８】
有限レンズユニットは、ハウジング上に各色毎すなわちこの実施の形態では、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックに対応してそれぞれ２個ずつ配置されているが、有限レンズユニットに含まれるレーザ、有限焦点レンズ、及び絞りは、同一であるため、以下、共通の参照番号を付して説明する。すなわち、レーザ３、有限焦点レンズ９、及び絞り１０とする。
【００６９】
すなわち、図６に示したような構造の有限レンズユニットは、ハウジング上に位置決めされ、固定されている。図６の（ａ）乃至（ｃ）に示すように、有限レンズユニット９０は、半導体レーザ３、有限焦点レンズ９、及び絞り１０をホルダ９１を一体に保持することによって形成されている。
【００７０】
ハウジング１００は、有限レンズユニット９０を位置決めするための２本の平行ピン１０２、１０３を備えている。有限レンズユニット９０のホルダ９１におけるハウジング１００に接触する面、すなわち底面には、平行ピン１０２、１０３にそれぞれ対応する２個のホール９２、９３が形成されている。
【００７１】
ホール９２は、平行ピン１０２の外径より若干大きな内径を有するとともに、光軸に平行な方向、すなわち第１方向Ａに沿って拡大された長円状に形成されている。ホール９３は、平行ピン１０３の外径より若干大きな内径を有する円形に形成されている。
【００７２】
そして、このような構造の有限レンズユニット９０をハウジング１００上に配置する際には、ホルダ９１の底面に形成されたホール９２、９３をハウジング１００に形成された平行ピン１０２、１０３に係合させることにより、位置決めされ、固定されている。
【００７３】
次に、図１を参照して、画像形成装置１００の動作を説明する。
【００７４】
まず、図示しない操作パネルあるいはホストコンピュータから画像形成開始信号が供給されることで、各画像形成部５０（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）がウォームアップされるとともに、光走査装置１の光偏向装置５のポリゴンミラー５ａが所定の回転速度で回転される。
【００７５】
続いて、外部記憶装置あるいはホストコンピュータもしくはスキャナ（画像読取装置からプリントすべき画像データが取り込まれる。
【００７６】
そして、所定のタイミングで、送り出しローラ７２が付勢され、用紙カセット７０から１枚の用紙Ｐが取り出される。この取り出された用紙Ｐは、レジストローラ７２により各画像形成部５０（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）による画像形成動作により提供されるＹ，Ｍ，ＣおよびＢの各トナー像とタイミングが整合され、吸着ローラ７４により搬送ベルト５２に密着されて、搬送ベルト５２の回転にともなって、各画像形成部５０に向かって案内される。
【００７７】
そして、所定のタイミングで、取り込まれた画像データが各半導体レーザを駆動する駆動部に供給され、各有限レンズユニットに備えられたレーザ３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）ａおよび３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）ｂから、それぞれ画像データに対応して強度変調されたレーザビームが出射され、各有限焦点レンズ及び絞りを通過することにより所定の光学特性が付与され、各画像形成部５０（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の各感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）に照射されることにより、各画像形成部５０（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の各感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）に、ずれのない画像が形成される。
【００７８】
この結果、各感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）に案内される各レーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）が、各光源３の各レーザ３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）から各感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）までの間の光路の偏差あるいは各感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の直径の偏差に起因する像面でのビームスポット径の変動の影響を受けることなく、各感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）に正確に結像される。
【００７９】
第１ないし第４の画像形成部５０（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）のそれぞれの感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）に結像された第１ないし第４の各レーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）は、予め所定の電位に帯電されている各感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の電位を、画像データに基づいて変化させることで、各感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）に、画像データに対応する静電潜像を形成する。
【００８０】
この静電潜像は、各現像装置６２（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）により、対応する色を有するトナーにより現像され、トナー像に変換される。
【００８１】
各トナー像は、それぞれの感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の回転にともなって搬送ベルト５２により搬送されている用紙Ｐに向かって移動され、予め決められたタイミングにより、転写装置６４により、搬送ベルト５２上の用紙Ｐに、所定のタイミングで転写される。
【００８２】
これにより、用紙Ｐ上で互いに正確に重なりあった４色のトナー像が用紙Ｐに形成される。なお、トナー像が用紙Ｐに転写されたあとに、各感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）に残った残存トナーは、クリーナ６６（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）により除去され、また、各感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）に残った残存電位は、除電ランプ６８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）により除電されて、引き続く画像形成に利用される。
【００８３】
４色のトナー像を静電的に保持した用紙Ｐは、搬送ベルト５２の回転にともなってさらに搬送され、ベルト駆動ローラ５６の曲率と用紙Ｐの直進性との差によって搬送ベルト５２から分離されて、定着装置８４へ案内される。定着装置８４へ導かれた用紙Ｐは、定着装置８４によりそれぞれのトナーが溶融されることにより、カラー画像としてのトナー像が定着されたのち、図示しない排出トレイに排出される。
【００８４】
一方、用紙Ｐを定着装置８４に供給したあとの搬送ベルト５２はさらに回転されつつ、ベルトクリーナ８２により、表面に残った不所望なトナーが除去され、再び、カセット７０から給送される用紙Ｐの搬送に利用される。
【００８５】
ここで、この画像形成装置を高温または低温の環境下で使用する場合、あるいは、画像形成装置内で発生する熱、例えば定着装置８４で発生される熱などにより筐体内の温度上昇が生じた場合、光走査装置における光学系に含まれる各種レンズの屈折率変化、及び形状変化により、レンズの焦点距離が変化し、光学特性が悪化する。特に、半導体レーザ素子から出射される発散性のレーザビームを収束または平行化する有限焦点レンズの焦点距離変動は、感光体ドラム上でのビーム径の増大に大きく影響を与え、感光体ドラム上に形成される画像に悪影響を及ぼす。
【００８６】
また、上述したような複数レーザビームを同時に走査するマルチビーム光学系では、それぞれの光源位置付近での温度が場所により異なるため、環境変動、特に温度変化により各光源からのレーザビームに所定の光学特性を与える有限焦点レンズの屈折率が変動し、感光体ドラム上での各ビーム径が異なる。このため、各走査線の太さが異なり、画像の画質に悪影響を与える問題がある。
【００８７】
このような画質の劣化を防止するためには、感光体ドラム上でのビーム径の変動は、２０％以下とする必要がある。
【００８８】
有限焦点レンズは、温度変化によって焦点距離が変動する。特に、半導体レーザ素子からの発散光を収束光に変換する有限焦点レンズの焦点距離変動は、像面の変動、収差の発生に大きな影響を与える。
【００８９】
半導体レーザ素子の発光点と、有限焦点レンズの前側主点との間の距離をＬG1、このレンズの後側主点と像面との間の距離をＬG2、レンズの焦点距離をｆとすると、これらは次式の関係が成り立つ。
【００９０】
【数１７】
0003872872.tif 000010
【００９１】
ここで、焦点距離ｆの変化ｄｆによるＬG1、ＬG2の変化は、（１）式を微分することにより求められる。
【００９２】
【数１８】
0003872872.tif 000011
【００９３】
ＬG2が変動しない条件は、ｄＬG2＝０とおくと、次式が得られる。
【００９４】
【数１９】
0003872872.tif 000012
【００９５】
次に、温度変動ｄＴに対する、焦点距離の変動ｄｆを求める。単レンズの薄肉レンズ近似公式を用いれば、第１面の曲率半径をｒ1 、第２面の曲率半径をｒ2 、レンズの屈折率をｎ0 とすると、
【数２０】
0003872872.tif 000013
【００９６】
となる。よって、
【数２１】
0003872872.tif 000014
【００９７】
ここで、レンズの線膨張係数をαG ［／℃］とおくと、
【数２２】
0003872872.tif 000015
【００９８】
であるから、（５）式は、
【数２３】
0003872872.tif 000016
【００９９】
となる。ここで、  ｎ0 ／  Ｔは、温度変化に対する屈折率変化を表すが、その要因として、レンズ硝材自体の屈折率変化、及び半導体レーザ素子の波長変化による屈折率変化が挙げられる。よって、レンズ硝材の屈折率をｎと書き直し、半導体レーザ素子の波長をλとすると、
【数２４】
0003872872.tif 000017
【０１００】
と表され、（７）式は、
【数２５】
0003872872.tif 000018
【０１０１】
となり、ｄｆとｄＴの関係が求められる。したがって、（３）式、（９）式より、次式が得られる。
【０１０２】
【数２６】
0003872872.tif 000019
【０１０３】
すなわち、温度変動ｄＴに対して、（１０）式を満たすようにＬG1をｄＬG1変動させることで温度補償できる。ここで、ｄＬG1とｄｆは、 線形関係に近似できる。そこで、半導体レーザ素子、及び有限焦点レンズを一体的に固定する有限レンズユニットのホルダの熱膨張を利用することによりｄＬG1変動させ、焦点移動を相殺することが可能となる。
【０１０４】
ホルダの線膨張係数をαu 、温度変動ｄＴに対するホルダの膨張をｄＬu1とおくと、 次式が成立する。
【０１０５】
【数２７】
0003872872.tif 000020
【０１０６】
ここで、光学系全体の主走査方向及び副走査方向の縦倍率をκm 、κs とすると、像面でのビームウエスト位置の変動量ΔＺm 、ΔＺs は、それぞれ以下のように表される。
【０１０７】
【数２８】
0003872872.tif 000021
【０１０８】
【数２９】
0003872872.tif 000022
【０１０９】
また、ビームウエスト位置とビームウエスト位置からの距離Ｚでのビーム半径は、ビーム半径をω、ビームウエスト半径をω0 、半導体レーザ素子から出射されるレーザ波長をλとすると、
【数３０】
0003872872.tif 000023
【０１１０】
で与えられる。よってビーム径が２０％増大する時のＺは、（１４）式を変形すると、
【数３１】
0003872872.tif 000024
【０１１１】
となり、ω＝１．２ω0 とおくことにより、
【数３２】
0003872872.tif 000025
【０１１２】
が得られる。また、光学系の温度としては、１０℃乃至６０℃の温度範囲を考慮すればよい。すなわち、温度変化としては、｜ｄｔ｜≦３０℃を考慮すればよい。
【０１１３】
よって、（１２）（１３）（１５）式より、常温すなわち３０℃での主走査方向のビーム半径をωm 、副走査方向のビーム半径をωs とし、ｄｔ＝３０℃とすると、ビームウエスト位置が、ほぼ感光体ドラム上にあることから、画像を劣化させない条件は、
【数３３】
0003872872.tif 000026
【０１１４】
【数３４】
0003872872.tif 000027
【０１１５】
となる。
【０１１６】
上述したような（Ａ）（Ｂ）式を満足するように、有限焦点レンズの焦点距離ｆ、半導体レーザ素子と有限焦点レンズとの間の距離ＬG1、有限焦点レンズの屈折率ｎ、有限焦点レンズ及びホルダの線膨張係数αG 、αU 、半導体レーザ素子の発振波長λ、光学系全体の主走査方向及び副走査方向の縦倍率κm 、κs 、及び光学系全体の主走査方向及び副走査方向のビーム径ωm 、ωs を選択することにより、環境変動が生じた場合でも、有限焦点レンズの焦点距離が変動するが、半導体レーザ素子と有限焦点レンズとを一体に備えたホルダの熱膨張により、半導体レーザ素子と有限焦点レンズとの間の距離が変化し、焦点距離の変化をキャンセルすることができる。
【０１１７】
これにより、画像形成装置の動作により温度が上昇した場合、または温度が低い環境で作動された場合であっても、感光体ドラム上でビーム径が安定した光学装置を提供することができる。特に、マルチビーム光学系において、各ビームのビーム径が異なることにより走査線の太さが異なるといった問題を抑制することができ、高画質で高精細な画像を得ることができる。
【０１１８】
次に、上述した（Ａ）（Ｂ）式を満足する光学装置の一例について説明する。なお、上述した式を満足する光学装置のほかに、上述した式を満足しない光学装置を比較例としてあげる。
【０１１９】
すなわち、（Ａ）及び（Ｂ）式を満足する第１の光学装置は、以下のような条件で構成されている。
【０１２０】
有限焦点レンズの焦点距離ｆ＝１６．７ｍｍ
半導体レーザ素子と有限焦点レンズとの間の距離ＬG1＝１８．２ｍｍ
有限焦点レンズの屈折率ｎ＝１．７９８
有限焦点レンズの線膨張係数αG ＝７３＊１０-7／℃
ホルダの線膨張係数αU ＝２１＊１０-6／℃
ｎ／  Ｔ＝４．７＊１０−６／℃
ｎ／  λ＝−７．７６８＊１０−５／ｎｍ
λ／  Ｔ＝０．２ｎｍ／℃
半導体レーザ素子の発振波長λ＝６７０ｎｍ
光学系全体の主走査方向の縦倍率κm ＝７１２
光学系全体の副走査方向の縦倍率κs ＝９７
光学系全体の主走査方向のビーム半径ωm ＝２５μｍ
光学系全体の副走査方向のビーム半径ωs ＝２７．５μｍ
また、（Ｂ）式を満足しているが、（Ａ）式を満足していない第２の光学装置は、以下のような条件で構成されている。
【０１２１】
有限焦点レンズの焦点距離ｆ＝１６．７ｍｍ
半導体レーザ素子と有限焦点レンズとの間の距離ＬG1＝１８．２ｍｍ
有限焦点レンズの屈折率ｎ＝１．７９８
有限焦点レンズの線膨張係数αG ＝７３＊１０-7／℃
ホルダの線膨張係数αU ＝３０＊１０-6／℃
ｎ／  Ｔ＝４．７＊１０−６／℃
ｎ／  λ＝−７．７６８＊１０−５／ｎｍ
λ／  Ｔ＝０．２ｎｍ／℃
半導体レーザ素子の発振波長λ＝６７０ｎｍ
光学系全体の主走査方向の縦倍率κm ＝７１２
光学系全体の副走査方向の縦倍率κs ＝９７
光学系全体の主走査方向のビーム半径ωm ＝２５μｍ
光学系全体の副走査方向のビーム半径ωs ＝２７．５μｍ
このような第１の光学装置及び第２の光学装置において、像面での波面収差を計算した。図７には、各色成分に対応したビームにおいて、第２の光学装置の像面における波面収差の計算結果を示し、図８には、第２の光学装置の像面でのビーム径すなわちビームの直径の計算結果を示した。また、図９には、各色成分に対応したビームにおいて、第１の光学装置の像面における波面収差の計算結果を示し、図１０には、第１の光学装置の像面でのビーム径すなわちビームの直径の計算結果を示した。なお、この測定では、像面において、常温すなわち３０℃の時と、温度上昇が生じて６０℃に達したときの波面収差をそれぞれ測定した。
【０１２２】
波面収差の許容値として、Ｍａｒｅｃｈｅｌ  ｃｒｉｔｅｒｉｏｎより、λ／１４（＝０．０７１４λ）以内であることが望ましい。
【０１２３】
図７に示した第２の光学装置では、波面収差は、温度変化により０．１λ以上ある。すなわち、３０℃における波面収差は、６０度では、その０．０８λ以上増大していることが分かる。図８は、３０℃におけるビーム径（直径）と１０℃、６０℃に温度変化した時のビーム径を表している。副走査方向は、条件式を満足しているため、ビーム径の増大は、ほとんどないが、主走査方向は、ビーム径が０．０４ｍｍ（４０μｍ）増大している。すなわち、（Ａ）及び（Ｂ）式を両方満足しない第２の光学装置では、波面収差が許容値を超え、その結果、像面位置においてビーム径が増大し、画像の画質に悪影響を及ぼす。
【０１２４】
一方、図９に示した第１の光学装置では、温度変化による波面収差の差が許容値以内である。また、図１０は、３０℃におけるビーム径（直径）と１０℃、６０℃に温度変化した時のビーム径を表している。すなわち、３０℃における波面収差は、６０℃での波面収差にほぼ等しく、温度変化による像面でのビーム径の変化を補償していることが分かる。したがって、（Ａ）及び（Ｂ）式を満足する第１の光学装置では、温度変化に対して像面でのビーム径の変化が抑制され、感光体ドラム上に高画質で高精細の画像を形成することが可能となる。
【０１２５】
上述したように、この光学装置及びこの光学装置を適用した画像形成装置によれば、環境変動が生じた場合でも、有限焦点レンズの焦点距離が変動するが、半導体レーザ素子と有限焦点レンズとを一体に備えたホルダの熱膨張により、半導体レーザ素子と有限焦点レンズとの間の距離が変化し、焦点距離の変化をキャンセルすることができる。これにより、環境変化に対して像面でのビーム径の変化が抑制され、感光体ドラム上に高画質で高精細の画像を形成することが可能となる。
【０１２６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、高画質化が可能となる光学装置、並びに、この光学装置を適用した画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の実施の形態に係るマルチビーム光走査装置が適用される画像形成装置を概略的に示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示した画像形成装置に組み込まれる光走査装置の光学部材の配置を示す概略平面図である。
【図３】図３は、図２に示した光走査装置を第１の光源と光偏向装置との間の系の光軸に沿って切断した部分断面図である。
【図４】図４は、図２に示した光走査装置の副走査方向部分断面であって、光偏向装置に向かう第１ないし第４のレーザビームの状態を示す概略図である。
【図５】図５は、図２に示した光走査装置を光偏向装置の偏向角が０°の位置で切断した概略断面図である。
【図６】図６の（ａ）乃至（ｃ）は、この発明の実施の形態に係る光走査装置に適用される有限レンズユニットを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は正面図である。
【図７】図７は、比較例としての第２の光学装置の像面での波面収差の計算結果を示す図である。
【図８】図８は、比較例としての第２の光学装置の像面でのビーム径を示す図である。
【図９】図９は、この発明の実施の形態に係る第１の光学装置の像面での波面収差の計算結果を示す図である。
【図１０】図１０は、この発明の実施の形態に係る第１の光学装置の像面でのビーム径を示す図である。
【符号の説明】
１…マルチビーム光走査装置
３（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂ）…半導体レーザ
５…光偏向装置
７（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂ）…偏向前光学系
９（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂ）…有限焦点レンズ
１０…絞り
３０…偏向後光学系
５０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂ）…画像形成部
９０…有限レンズユニット
９１…ホルダ
【図１】
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【図２】
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【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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