JP4015249B2 - マルチビーム露光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数ドラム方式カラープリンタ装置、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、単色の高速レーザプリンタ、単色の高速デジタル複写機等に使用され、複数の光ビームを走査するマルチビーム露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、各光ビームにより形成された画像を保持する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、偏向装置により偏向された光ビームを記録媒体の所定の位置に結像させる第２のレンズ群などを有している。
【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、各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なマルチビーム露光装置を用いる例とに分類されている。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、高解像度の画像を形成可能でしかも高速度の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】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した露光装置において、画像形成装置の高速化および解像度を向上するために偏向装置の反射面の回転数を増大させると、反射面を回転可能に保持する軸受け機構に、高価な空気軸受けが必要となる。また、モータの回転数にも上限が存在するとともに、高速回転可能なモータは、単体のコストが大きくしかもモータを回転させるための駆動回路も高価であり、コストの増大に見合う回転数の増加が見込めない問題がある。なお、反射面の回転数を増大することは、反射面の風損を加速するとともに、風切り音が増大される問題がある。
【０００６】
これに対して、反射面の数を増大させるとモータの回転数の増加を抑えることができるが、画像周波数が増大されることから、画像信号（画像データ）に重畳される虞れの高いノイズ成分が増大する問題がある。また、画像周波数を高めることは、制御回路の回路設計あるいは実装において、さまざまな制約をもたらす問題がある。
【０００７】
このため、複数の光ビームを一度に偏向（走査）することで、反射面の回転数および画像周波数のそれぞれを低減することのできる上述したマルチビーム露光が既に提案されている。
【０００８】
ところで、マルチビーム露光においては、色成分に分解された色成分毎に複数の光源を用い、それぞれの光源から出射された光ビームを色成分単位で合成して１本の光ビームとして偏向（走査）する方法が利用されており、また光源としては、半導体レーザ素子が用いられている。
【０００９】
しかしながら、半導体レーザ素子から放射される光ビーム（レーザビーム）の波長は、レーザ素子が設置される環境の温度により、発光波長が変化することが知られている。また、半導体レーザ素子は、個々に、温度変化に対する発光波長の変動量が異なる。この場合、各半導体レーザ素子の周辺で温度がばらついたり、各レーザ素子の経時変化の度合いに差がでてくると、それぞれの光源から出る光ビームの波長にばらつきがでてきてしまう。
【００１０】
さらに、半導体レーザ素子の特徴として、０．１°Ｃ程度の温度変化に対して発光波長が１．５ｎｍ程度変化するモードホッピング現象が存在することから、例え、ある条件下で発光波長を一致させたとしても、広い環境温度範囲で全てのレーザ素子の発光波長を均一に揃えることは困難である。
【００１１】
このように、温度変化によってそれぞれの半導体レーザ素子から放射される光ビームの発光波長が変動することは、例えば像面と等価な位置に水平同期検出用のビーム検知センサを配置して、センサをビームが通過するタイミングより前に光ビームを発光させて光ビームがセンサに入射したことを検知し、その検知したタイミング時に光ビームが同じ位置にあることとして、その後一定時間後に画像領域に入るとして画像を書き込む、水平同期の検出および書き出し位置の特定において、光ビームがセンサに入射するタイミングが同じであっても、偏向装置の各反射面に光ビームが案内される際の振り角が異なる角度になることになる。
【００１２】
すなわち、ビーム検知センサの位置は固定であるから、温度変化によって発光波長が変動した場合、光ビームがセンサに入射したことを検知した一定時間後に画像を書き込むと、画像の書き出し位置は概ね一定に維持されるが書き出し位置と反対側の画像の露光の終了位置においては、温度の変化によって変化した波長の変化分により偏向装置の各反射面上での振り角の変化量をΔθとすると、２倍の（２×Δθの）変化が生じてしまう問題がある。
【００１３】
このことは、カラープリンタ装置においては、色ずれや、予定された色を再現できない等の現象を生じさせ、高速プリンタ装置においては、画像を構成するドット（感光体上の光ビームの集合体）の外径および形状を変動させることによる解像度の低下やジッタを生じさせる問題がある。
【００１４】
この発明の目的は、複数のビームを走査する露光装置において、各ビーム相互のずれを低減して画像を正確に形成し、色ずれあるいは解像度の低下の生じない露光装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上述した問題点に基づきなされたもので、複数の光源と、この複数の光源からの光に所定の特性を与える偏向前光学手段と、この偏向前光学手段からの光を第１の方向へ偏向する偏向手段と、この偏向手段によって偏向された光を所定の像面に等速度で結像させるレンズと、前記レンズを通過した光を検出して所定の信号を出力する光検知手段と、を有するマルチビーム露光装置において、前記偏向手段と前記検知手段との間の光路中に、プリズムを、前記プリズムへ入射する光と前記プリズムの入射面のなす角度と、前記プリズムから出射する光と前記プリズムの出射面のなす角度が等しくなるように配置し前記偏向手段の反射面が同一の回転角である場合に、温度の変化により波長が変動した光を前記光検知手段の所定の信号を出す位置に案内するようにしたことを特徴とするマルチビーム露光装置を提供するものである。
【００１８】
またさらに、この発明のプリズムは、入射面と出射面に挟まれる角を頂角とし、それぞれの面の長さが等しい二等辺三角形の断面を有することを特徴とする。
【００１９】
さらにまた、この発明のプリズムの頂角は、偏向手段により偏向された光が前記レンズに入射するとき、前記偏向手段での光の反射点と前記レンズとの間の距離が最小となる方向に向けられていることを特徴とする。
【００２２】
またさらにこの発明は、複数の光源と、この複数の光源からの光を１本の光と見なすことのできるようまとめて所定の特性を与える偏向前光学手段と、この偏向前光学手段からの光を第１の方向へ偏向する偏向手段と、上記第１の方向に延出され、前記偏向手段によって偏向された光を、所定像面上に等速度で結像させるレンズと、上記所定像面と光学的に等価の距離に定義され、前記レンズを通過した光が到達する位置であって、前記所定像面のうちの画像領域以外の領域に配置され、前記レンズを通過した光を検出して所定の信号を出力する光検知手段と、を有するマルチビーム露光装置において、前記レンズと前記検知手段との間の光路中に、プリズムを、前記プリズムへ入射する光と前記プリズムの入射面のなす角度と、前記プリズムから出射する光と前記プリズムの出射面のなす角度が等しくなるように配置し前記偏向手段の反射面が同一の回転角である場合に、温度の変化により波長が変動した光を前記光検知手段の所定の信号を出す位置に案内するようにしたことを特徴とするマルチビーム露光装置を提供するものである。
【００２３】
さらにまたこの発明は、複数の光源と、この複数の光源からの光を１本の光と見なすことのできるようまとめて所定の特性を与える偏向前光学手段と、この偏向前光学手段からの光を第１の方向へ偏向する偏向手段と、上記第１の方向に延出され、前記偏向手段によって偏向された光を、所定像面上に等速度で結像させるレンズと、上記所定像面と光学的に等価の距離に定義され、前記レンズを通過した光が到達する位置であって、前記所定像面のうちの画像領域以外の領域に配置され、前記レンズを通過した光を検出して所定の信号を出力する光検知手段と、前記レンズと前記検知手段との間の光路中に配置され、前記第１の方向に関して、前記複数の光源からの光の温度の変化による波長の変動にあわせて出射角を変え、波長の差によって前記レンズにより発生する前記所定像面上での位置ずれ量と量が同じで逆向きの方向に光が到達する位置をずらすことにより、前記偏向手段の反射面が同一の回転角である場合に、温度の変化により波長が変動した光を前記検出手段の検出面上の同じ位置に案内するプリズムと、を有するマルチビーム露光装置において、前記プリズムへ入射する光と前記プリズムの入射面のなす角度と、前記プリズムから出射する光と前記プリズムの出射面のなす角度が等しくなるように配置したことを特徴とするマルチビーム露光装置を提供するものである。
【００２４】
またさらにこの発明は、複数の光源と、この複数の光源からの光を１本の光と見なすことのできるようまとめて所定の特性を与える偏向前光学手段と、この偏向前光学手段からの光を第１の方向へ偏向する偏向手段と、上記第１の方向に延出され、前記偏向手段によって偏向された光を、所定像面上に等速度で結像させるレンズと、上記所定像面と光学的に等価の距離に定義され、前記レンズを通過した光が到達する位置であって、前記所定像面のうちの画像領域以外の領域に配置され、前記レンズを通過した光を検出して所定の信号を出力する光検知手段と、前記レンズと前記検知手段との間の光路中に配置され、前記第１の方向に関して、前記複数の光源からの光の温度の変化による波長の変動にあわせて出射角を変え、波長の差によって前記レンズにより発生する位置ずれ量と量が同じで逆向きの方向に光が到達する位置をずらすことにより、基準波長と波長が異なる光により書き出しタイミングがずれることにより生じた上記第１の方向の書き出し位置と反対側での主走査方向位置のずれを低減するプリズムと、を有するマルチビーム露光装置において、前記プリズムへ入射する光と前記プリズムの入射面のなす角度と、前記プリズムから出射する光と前記プリズムの出射面のなす角度が等しくなるように配置したことを特徴とするマルチビーム露光装置を提供するものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
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。
【００２６】
図１には、この発明の実施の形態であるマルチビーム露光装置が組み込ま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、減法混色により任意の色を表示するために、Ｙ（イエロー）すなわち「黄」、Ｍ（マゼンタ）すなわち「深紅」、Ｃ（シアン）すなわち「青紫」およびＢ（ブラック）すなわち「黒」（但し、黒は、イエロー、マゼンタおよびシアンのそれぞれが重なり合って黒を表示する画像領域を単色で置き換える墨入れと文字原稿などの黒色単色画像の形成のために利用される）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こととする。
【００２７】
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毎に画像を形成する第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。
【００２８】
それぞれの画像形成部５０（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）は、図２および図３を用いて後段に詳述するマルチビーム光走査装置１の第１の折り返しミラー３３Ｂおよび第３の折り返しミラー３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃにより各色成分の画像情報を露光するためのレーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）が出射される位置のそれぞれに対応する光走査装置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。
【００２９】
各画像形成部５０（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の下方には、それぞれの画像形成部５０（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）を介して形成された画像を転写される転写材を搬送する搬送ベルト５２が配置されている。
【００３０】
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ならびにテンションローラ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。
【００３１】
各画像形成部５０（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）は、矢印方向に回転可能な円筒状に形成され、光走査装置１により露光された画像に対応する静電潜像が形成される感光体ドラム５８Ｙ，５８Ｍ，５８Ｃおよび５８Ｂを有している。
【００３２】
各感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の周囲には、各感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）表面に所定の電位を提供する帯電装置６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃおよび６０Ｂ、各感光体ドラム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装置６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃおよび６２Ｂ、各感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）との間に搬送ベルト５２を介在させた状態で搬送ベルト５２の背面から各感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）に対向され、搬送ベルト５２により搬送される記録媒体すなわち記録用紙Ｐに、各感光体ドラム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、各転写装置６４（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）による用紙Ｐへのトナー像の転写の際に転写されなかった感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）上の残存トナーを除去するクリーナ６６（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）ならびに各転写装置６４（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）によるトナー像の転写のあとに感光体ドラム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６８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）が、各感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）が回転される方向に沿って、順に、配置されている。
【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記録用紙Ｐを収容している用紙カセット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。
【００３５】
送り出しローラ７２とテンションローラ５４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。
【００３６】
レジストローラ７４と第１の画像形成部５０Ｙの間のテンションローラ５４の近傍であって、実質的に、テンションローラ５４と搬送ベルト５２が接する位置に対応する搬送ベルト５２の外周上に対向される位置には、レジストローラ７２により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。
【００３７】
搬送ベルト５２の一端かつベルト駆動ローラ５６の近傍であって、実質的に、ベルト駆動ローラ５６と接した搬送ベルト５２の外周上には、搬送ベルト５２に形成された画像または用紙Ｐに転写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（図１は、正面断面図であるから、図１において紙面前方に位置される第１のセンサ７８は見えない）。
【００３８】
ベルト駆動ローラ５６と接した搬送ベルト５２の外周上であって、搬送ベルト５２により搬送される用紙Ｐと接することのない位置には、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。
【００３９】
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。
【００４０】
図２および図３には、図１に示した画像形成装置に組み込まれるマルチビーム露光装置が示されている。
【００４１】
図２および図３に示されるように、マルチビーム露光装置１は、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のそれぞれに向けて光ビームを出力する光源３Ｙ，３Ｍ，３Ｃおよび３Ｂ、各光源３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）を放射された光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の外周面に向かって所定の線速度で偏向（走査）する偏向手段としてのただ１つの光偏向装置７を有している。なお、光偏向装置７と各光源３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）との間には、偏向前光学系５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）が、光偏向装置７と像面との間には、偏向後光学系９が、それぞれ、配置されている。また、光偏向装置７により各レーザビームが偏向（走査）される方向を主走査方向と示し、主走査方向および光偏向装置が走査（偏向）したレーザビームが主走査方向となるよう光偏向装置がレーザビームに与える偏向動作の基準となる軸線のそれぞれに直交する方向を副走査方向と示す。従って、マルチビーム露光装置１により偏向されたレーザビームの副走査方向は、図１に示した画像形成装置１００において、記録用紙が搬送される方向すなわち各画像形成部５０（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）が回転される方向および搬送ベルト５２が移動される方向に一致される。また、主走査方向は、記録用紙が搬送される方向と直交する方向となる。
【００４２】
各光源３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）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（ブラックすなわち黒）毎に、２つの半導体レーザ素子３Ｙａおよび３Ｙｂ，３Ｍａおよび３Ｍｂ，３Ｃａおよび３Ｃｂ，３Ｂａおよび３Ｂｂが所定の配列には位置されて構成されている。
【００４３】
偏向前光学系５は、各光源であるレーザ３Ｙａおよび３Ｙｂ，３Ｍａおよび３Ｍｂ，３Ｃａおよび３Ｃｂ，３Ｂａおよび３Ｂｂのそれぞれから出射されたレーザビームＬＹａとＬＹｂ、ＬＭａとＬＭｂ、ＬＣａとＬＣｂ、およびＬＢａとＬＢｂを同一色成分毎に１本のレーザビームにまとめる群合成ミラー１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃおよび１５Ｂによりそれぞれ１本に合成され、カラー合成ミラー１９Ｍ，１９Ｃおよび１９Ｂのそれぞれによりさらに１本のレーザビームＬ｛（ＬＹａ＋ＬＹｂ）＝ＬＹ，（ＬＭａ＋ＬＭｂ）＝ＬＭ，（ＬＣａ＋ＬＣｂ）＝ＬＣ、ならびに（ＬＢａ＋ＬＢｂ）＝ＬＢ｝として合成されて、光偏向装置７に向けて案内される。
【００４４】
なお、光源３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）と群合成ミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）、群合成ミラー１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃおよび１５Ｂのそれぞれとカラー合成ミラー１９Ｍ，１９Ｃおよび１９Ｂのそれぞれとの間には、図４、図６および図８を用いて後段に詳述する有限焦点レンズ１３、絞り１４、シリンダレンズ１７が設けられている。
【００４５】
光偏向装置７は、例えば８面の平面反射面（平面反射鏡）が正多角形状に配置された多面鏡本体７ａと多面鏡本体７ａを主走査方向に所定の速度で回転させるモータ７ｂとを有している。なお、多面鏡本体７ａは、モータ７ｂの回転軸に、一体的に形成されている。
【００４６】
多面鏡本体７ａは、たとえば、アルミニウムにより形成される。また、多面鏡７ａの各反射面は、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、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等の表面保護層が蒸着されることで提供される。
【００４７】
偏向後光学系９は、多面鏡７ａにより偏向（走査）されたレーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の像面上での形状および位置を最適化する２枚組み結像レンズ２１すなわち第１および第２の結像レンズ２１ａおよび２１ｂ、光偏向装置７で偏向され、２枚組結像レンズ２１を通過されたそれぞれのレーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の水平同期を整合させるために、各レーザビームＬを検知する水平同期用光検出器２３、水平同期用光検出器２３に向けて、各レーザビームＬを折り返す水平同期用折り返しミラー２５、折り返しミラー２５と水平同期検出用光検出器２３との間に配置され、折り返しミラー２５により水平同期検出用光検出器２３に向けて反射された各レーザビームＬを、各レーザビームＬの波長がレーザ素子（光源３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ））の配置されている部分（環境）の温度の変化に起因して変化した場合であっても、水平同期検出用光検出器２３の検出面上の入射位置を概ね一致させることのできる光路補正素子２７、２枚組み結像レンズ２１の第２の結像レンズ２１ｂを出射された各レーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）を、それぞれのレーザビームＬと対応される感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）に案内する複数のミラー３３Ｙ（イエロー第１）、３５Ｙ（イエロー第２）、３７Ｙ（イエロー第３）、３３Ｍ（マゼンタ第１）、３５Ｍ（マゼンタ第２）、３７Ｍ（マゼンタ第３）、３３Ｃ（シアン第１）、３５Ｃ（シアン第２）、３７Ｃ（シアン第３）、３３Ｂ（黒専用）、ならびに上述した多くの光学要素を含む光走査装置１を防塵する防塵ガラス３９（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＭ）を有している。
【００４８】
次に、各光源３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）を構成するレーザ３Ｙａ，３Ｙｂ，３Ｍａ，３Ｍｂ，３Ｃａ，３Ｃｂ，３Ｂａおよび３Ｂｂのそれぞれと光偏向装置７との間の偏向前光学系５について、それぞれのレーザ毎に詳細に説明する。
【００４９】
各光源３Ｙ，３Ｍ，３Ｃおよび３Ｂは、図２に示したように、それぞれレーザビームＬＹ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と、レーザビームＬＭ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と、レーザビームＬＣ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と、レーザビームＬＢ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、各光源を構成するレーザ３Ｙａ，３Ｙｂ，３Ｍａ，３Ｍｂ，３Ｃａ，３Ｃｂ，３Ｂａおよび３Ｂｂのそれぞれから出射されたレーザビームＬＹａおよびＬＹｂ、ＬＭａおよびＬＭｂ、ＬＣａおよびＬＣｂならびにＬＢａおよびＬＢｂは、同一色成分毎に、入射レーザビームの概ね５０％を反射し、概ね５０％を透過する群合成ミラー（ハーフミラーすなわち第１の合成ミラー）１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃおよび１５Ｂによりそれぞれ合成され、カラー合成ミラー（第２の合成ミラー）１９Ｍ，１９Ｃおよび１９Ｂにより合成されて光偏向装置７に向けて案内される。また、各光源を構成するレーザ３Ｙａ，３Ｍａ，３Ｃａおよび３Ｂａのそれぞれから出射されたレーザビームＬＹａ，ＬＭａ，ＬＣａおよびＬＢａは、ハーフミラー１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃおよび１５Ｂにより対をなすレーザビームＬＹｂ，ＬＭｂ，ＬＣｂおよびＬＢｂのそれぞれと合成される前に、対応するガルバノミラー１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃおよび１８Ｂの反射角が所定の角度に設定されることにより、副走査方向の間隔が所定の間隔に設定される。
【００５０】
偏向前光学系５は、図４（任意のレーザビームＬを代表として示している）を用いて詳述するように、レーザ３を出射されたレーザビームＬに所定の集束性を与える有限焦点レンズ１３、有限焦点レンズ１３を通過したレーザビームＬに任意の断面ビーム形状を与える絞り１４、ハーフミラー（第１の合成ミラー）１５、ハーフミラー１５により合成されたレーザビームＬに副走査方向に関してさらに所定の集束性を与えるシリンダレンズ１７を含み、レーザ３を出射されたレーザビームＬの断面ビーム形状を所定の形状に整えて、光偏向装置７の反射面に案内する。なお、有限焦点レンズ１３は、例えば非球面ガラスレンズあるいは球面ガラスレンズのレーザ入射面および出射面の少なくとも一方の面に、例えばＵＶ（Ｕｒｔｒａ−Ｖｉｏｌｅｔ＝紫外線）硬化型の図示しないプラスチックレンズを貼り合わせた（または図示しないプラスチックレンズを一体成形した）レンズが利用される。また、レーザ３、有限焦点レンズ１３および絞り１４は、図５を用いて以下に説明するレンズホルダ１１により一体に保持されている。
【００５１】
図５（任意のレーザ３と対応するレンズホルダ１１を代表として示している）に示されるように、レンズホルダ１１は、例えば高い加工精度を有しその一方で温度の変化に対する形状変化の少ないアルミダイカスト製であって、偏向前光学系５の構成要素を保持するベースプレート１０の凹部１０ａ上に、凹部１０ａ上を矢印Ｘ方向に沿って凹部１０ａ上を移動可能に配置されている。なお、ベースプレート１０は、露光装置１の中間ベース１ａ上に位置されている。
【００５２】
レンズホルダ１１は、レンズホルダ１１と実質的に等しい材質のアルミニウムにより形成されたアルミダイカスト製のレーザホルダ１２に固定されたレーザ３と有限焦点レンズ１３を所定の間隔に維持して保持するホルダ本体１１ａを有し、レーザ３の発光点すなわちレーザホルダ１２とホルダ本体１１ａとが接触される位置から所定の距離の位置に、有限焦点レンズ１３を保持する。すなわち、有限焦点レンズ１３は、フランジ部分が円筒状に形成された円筒フランジ付きレンズであって、レンズホルダ１１のホルダ本体１１ａの底部１１ｂの側方からホルダ本体１１ａの側面１１ｃに向けて加圧可能に配置された板ばね１６によりレンズホルダの側面１１ｃに押しつけられることで、レンズホルダ１１に固定される。従って、有限焦点レンズ１３は、レーザ３から有限焦点レンズ１３を通ってシリンダレンズ１７に向かう光軸ｏに沿ってホルダ本体１１ａを移動可能で、レーザ支持体１２に固定されたレーザ３との間隔が所定の間隔となるようレンズホルダ１１に固定される。また、絞り１４は、図６を用いて以下に説明するように、有限焦点レンズ１３の後ろ側焦点位置に位置されるよう、レンズホルダ１１の所定位置すなわち絞り保持部１１ｄに固定されている。なお、光軸ｏは、ベースプレート１０の凹部１０ａが延出される方向と概ね平行に規定されている。
【００５３】
図６（任意のレーザビームＬを代表として示している）は、レンズホルダ１１内の有限焦点レンズ１３と絞り１４とを、光軸ｏに沿って抜き出した概略図である。図６に示されるように、絞り１４を、有限焦点レンズ１３の後ろ側焦点位置に配置することで、レーザ３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢのいづれか）ａと対応する組のレーザ３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢのいづれか）ｂのそれぞれを放射されたレーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢのいづれか）ａとレーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢのいづれか）ｂの双方の効率を概ね等しくできる。
【００５４】
再び図２および図３を参照すれば、ハーフミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）は、例えば厚さｔが５ｍｍに形成された平行平板ガラスの一方の面に金属膜が蒸着されることで、透過率および反射率が所定の大きさとなるよう制御されたもので、レーザ３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢのいづれか）ａと対応する組のレーザ３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢのいづれか）ｂから放射される２本のレーザビームのうちの所定の１本のレーザビーム、例えばレーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）ａまたはＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）ｂを水平同期検出器２３で検知して得られる水平同期およびビーム位置信号に基づいて、図７を用いて以下に説明するミラー保持機構２０により、主走査方向および副走査方向のそれぞれの方向に関して反射角が設定される。
【００５５】
なお、それぞれのレーザビームＬＹａ，ＬＭａ，ＬＣａおよびＬＢａは、上述したように、それぞれハーフミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）を透過され、レーザ３Ｙｂ，３Ｍｂ，３Ｃｂおよび３Ｂｂを出射されたそれぞれのレーザビームＬＹｂ，ＬＭｂ，ＬＣｂおよびＬＢｂは、ハーフミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）で反射される。また、各レーザビームＬ（Ｙａ，Ｙｂ，Ｍａ，Ｍｂ，Ｃａ，Ｃｂ，ＢａおよびＢｂ）がハーフミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）を透過する回数は、上述したように、１または０回となる。具体的には、ＬＢａ，ＬＭａ，ＬＣａおよびＬＹａは、ハーフミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）を１回だけ透過し、それ以外のレーザビームＬＢｂ，ＬＭｂ，ＬＣｂおよびＬＹｂは、ハーフミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）で反射される。なお、それぞれのハーフミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）は、各ハーフミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）を透過して光偏向装置７に向かうレーザビームＬＢａ，ＬＭａ，ＬＣａおよびＬＹａのそれぞれに対して同一の方向に、同一量（角度）傾けられる。この場合、それぞれのハーフミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）が傾けられる角度Ｕは、それぞれ、４５°に設定される。
【００５６】
ここで、それぞれのハーフミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の反射率と透過率の比を１：１とすることで、各光源３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の各レーザ素子３Ｙａおよび３Ｙｂ、３Ｍａおよび３Ｍｂ、３Ｃａおよび３Ｃｂならびに３Ｂａおよび３Ｂｂの出力を実質的に同一に設定できる。これにより、結像面での出力を同一とすることが可能となり、各レーザビームＬ（Ｙａ，Ｙｂ，Ｍａ，Ｍｂ，Ｃａ，Ｃｂ，ＢａおよびＢｂ）の結像特性を等しくすることが容易となる。
【００５７】
図７は、ハーフミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の光入射面および光出射面（光反射面）の傾きを、任意のレーザビームを代表として、主走査方向および副走査方向のそれぞれの方向に関連した方向に調整可能とするミラー保持機構２０を説明する概略図である。
【００５８】
図７に示されるように、ハーフミラー１５は、ベースプレート１０の所定位置に、ベースプレート１０と一体に形成された突起状のミラー保持部１０ｂとこのミラー保持部１０ｂに向けて加圧可能に配置された板ばね２０ａにより、光軸ｏに対して任意の傾きを示すよう固定される。
【００５９】
ミラー保持機構２０は、詳細には、ミラー保持部１０ｂの底部すなわちベースプレート１０に近接する側に設けられた第１の調整ねじ２０ｂ、ベースプレート１０から所定の距離に設けられた第２および第３の調整ねじ２０ｃおよび２０ｄを有し、それぞれのねじ２０ｂ，２０ｃおよび２０ｄの繰り出し量を個々に設定することで、板ばね２０ａからの押しつけ力により押しつけられるミラー１５の傾きを、３本のねじ２０ｂ，２０ｃおよび２０ｄの繰り出し量により設定される方向および角度に設定できる。なお、板ばね２０ａは、ミラー１５の外郭部のみに接するよう、ベースプレート１０との固定部分を除いて２本の帯状領域に分割され、ミラー保持部１０ｂは、２０ｂ，２０ｃおよび２０ｄが設けられる領域を除いて欠き取られた構造であり、ミラー１５に対して、ミラー保持部１０ｂ側と板ばね２０ａ側の双方からのレーザビームの入射あるいは反射を可能とする。
【００６０】
シリンダレンズ１７は、例えばポリメチルメタクリル（ＰＭＭＡ）等に代表されるプラスチック材料により副走査方向断面形状が円筒面の一部となる形状に形成されることで空気と接するレンズ面に副走査方向のパワーが与えられてレーザ３側に配置されたプラスチックレンズ１７ａと、例えばＬＡＨ７８等のガラス材料から形成され、光偏向装置７側に配置されたガラスレンズ１７ｂとが、接着によりまた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たハイブリッド（複合）レンズである。従って、プラスチックシリンダレンズ１７ａのガラスレンズ１７ｂと接する面とガラスシリンダレンズ１７ｂのプラスチックレンズ１７ａと接する面の副走査方向の曲率は、等しく設定される。また、ガラスシリンダレンズ１７ｂにプラスチックシリンダレンズ１７ａが一体に成型されてもよい。
【００６１】
図８は、光偏向装置７の多面鏡７ａの前段（上流側）における各レーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）とカラー合成ミラー１９Ｍ，１９Ｃおよび１９Ｂとの副走査方向の間隔を説明する概略図である。
【００６２】
図８に示されるように、副走査方向に関して隣り合うレーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）は、それぞれ、レーザビーム毎に所定の間隔で光偏向装置７に案内される。すなわち、図８から明らかなように、レーザビームＬＢとレーザビームＬＣとの間の間隔は、例えば１．４５ｍｍに、レーザビームＬＣとレーザビームＬＭとの間の間隔は、例えば１．７１ｍｍに、レーザビームＬＭとレーザビームＬＣとの間の間隔は、例えば２．２６ｍｍに、それぞれ設定される。
【００６３】
次に、光偏向装置７の反射面に案内され、反射面で偏向（走査）されたレーザビームＬＹａおよびＬＹｂ、ＬＭａおよびＬＭｂ、ＬＣａおよびＬＣｂならびにＬＢａおよびＬＢｂのそれぞれと光偏向装置７と像面との間に位置される偏向後光学系９について、それぞれのレーザ毎に詳細に説明する。
【００６４】
光偏向装置７に案内されたレーザビームＬＹａおよびＬＹｂは、光偏向装置７の多面鏡７ａの各反射面の回転により、概ね等速度で偏向されて、偏向後光学系９すなわち２枚組結像レンズ２１の第１の結像レンズ２１ａの入射面に、所定の角度で入射される。
【００６５】
以下、レーザビームＬＹａおよびＬＹｂは、感光体ドラム５８Ｙの表面上でのビームスポットの形状および大きさが所定の形状および大きさになるよう、第２の結像レンズ２１ｂにより所定の収束性ならびに方向性が与えられ、ミラー３３Ｙおよび３５Ｙで順に反射され、ミラー３７Ｙにより所定の角度で反射されて、防塵ガラス３９Ｙを通って、感光体ドラム５８Ｙの所定の位置に照射される。
【００６６】
同様に、レーザビームＬＭａおよびＬＭｂ、ＬＣａおよびＬＣｂのそれぞれは、光偏向装置７の多面鏡７ａの各反射面の回転により、概ね等速度で偏向されて、偏向後光学系９すなわち２枚組結像レンズ２１の第１の結像レンズ２１ａの入射面に所定の角度で入射され、感光体ドラム５８Ｍおよび５８Ｃの表面上でのビームスポットの形状および大きさが所定の形状および大きさになるよう、第２の結像レンズ２１ｂにより所定の収束性ならびに方向性が与えられ、ミラー３３Ｍ，３３Ｃ、３５Ｍおよび３５Ｃで順に反射され、ミラー３７Ｍおよび３７Ｃにより所定の角度で反射されて、防塵ガラス３９Ｍおよび３７Ｃを通って、感光体ドラム５８Ｍおよび５８Ｃの所定の位置に照射される。
【００６７】
光偏向装置７に案内されたレーザビームＬＢａおよびＬＢｂは、光偏向装置７の多面鏡７ａの各反射面の回転により、概ね等速度で偏向されて、偏向後光学系９すなわち２枚組結像レンズ２１の第１の結像レンズ２１ａの入射面に、所定の角度で入射される。
【００６８】
以下、レーザビームＬＢａおよびＬＢｂは、感光体ドラム５８Ｂの表面上でのビームスポットの形状および大きさが所定の形状および大きさになるよう、第２の結像レンズ２１ｂにより所定の収束性ならびに方向性が与えられ、ミラー３３Ｂのみにより所定の角度で反射されて、防塵ガラス３９Ｍを通って、感光体ドラム５８Ｂの所定の位置に照射される。
【００６９】
なお、各レーザビームＬ（Ｙ，ＭおよびＣ）のそれぞれに対応して設けられている第３ミラー３７（Ｙ，ＭおよびＣ）は、図９に示す反射角および平行度調整機構４０により、各レーザビームＬ（Ｙ，ＭおよびＣ）を任意の方向に反射可能に保持されるとともに感光体ドラム５８（Ｙ，ＭおよびＣ）の長手方向の両端部のビームスポット径の変動量を任意の大きさに設定可能に形成されている。
【００７０】
反射角および平行度調整機構４０は、各ミラー３７（Ｙ，ＭおよびＣ）の長手方向の両端部に対応して露光装置１の中間ベース１ａから突出された一対の突起部４１，４１とそれぞれの突起部４１，４１向けて押しつけ力を提供する一対の板ばね４３，４３と、突起部４１，４１に設けられた第１ないし第３の調整ねじ４１ａ，４１ｂおよび４１ｃを含み、それぞれのねじ４１ａ，４１ｂおよび４１ｃの繰り出し量を個々に設定することで、板ばね４３，４３からの押しつけ力により押しつけられるミラー３７の傾きを、３本のねじ４１ａ，４１ｂおよび４１ｃの繰り出し量により設定される方向および角度に設定できる。なお、各ミラー３７（Ｙ，ＭおよびＣ）は、ミラー３３Ｂにより感光体ドラム５８Ｂに向けて案内されたレーザビームＬＢを基準として、対応する感光体ドラム５８（Ｙ，ＭおよびＣ）に導かれた各レーザビーム（Ｙ，ＭおよびＣ）により得られる画像が、感光体ドラム５８Ｂにより提供される画像と等しい間隔およびビームスポット径（線幅）となるよう、画像形成装置１００の搬送ベルト５２上に提供される画像を、詳述しないモニタ機構を用いてモニタすることで、設定される。
【００７１】
なお、偏向前光学系５および偏向後光学系９に用いられる各レンズならびに各レーザビームに対して所定の特性を与える光学部材すなわち有限焦点レンズ１３（偏向前光学系）、ハーフミラー１５（偏向前光学系）、ガラスシリンダレンズ１７ａ（シリンダレンズ１７）、プラスチックシリンダレンズ１７ｂ（シリンダレンズ１７）、第１の結像レンズ２１ａ（偏向後光学系）、第２の結像レンズ２１ｂ（偏向後光学系）および防塵ガラス３９（偏向後光学系）の光学特性は、表１ないし表３に示す通りである。また、偏向前光学系において、レーザビームＬＹに利用される要素とレーザビームＬＢに利用される要素は、副走査方向において光軸ｏを挟んで対称である。なお、表２におけるＣＵＸおよびＣＵＹは、第１および第２の結像レンズ２１ａおよび２１ｂのそれぞれにおける入射面と出射面のレンズ面形状を（１）式に示す多項式で示したときの計数である。
【００７２】
【表１】
【００７３】
【表２】
【００７４】
【表３】
【００７５】
【数１】
次に、シリンダレンズと偏向後光学系との間の光学特性について詳細に説明する。
【００７６】
偏向後光学系９すなわち２枚組みレンズ２１の第１および第２の結像レンズ２１ａおよび２１ｂ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２１ａおよび２１ｂ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、±４ｍｍ程度変動してしまう。
【００７７】
これに対して、図４に示した偏向前光学系５に、偏向後光学系９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５がガラスレンズで、偏向後光学系９がプラスチックレンズにより構成されるような周知の光学系に比較して、偏向後光学系２１の第１および第２のレンズ２１ａおよび２１ｂ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。
【００７８】
ところで、補正可能な色収差の補正量は、プラスチックシリンダレンズ１７ｂのパワー、すなわちプラスチックシリンダレンズ１７ｂの入射面曲率と出射面曲率との差に応じて決まることから、プラスチックシリンダレンズ１７ｂの入射面を平面とすれば、ガラスシリンダレンズ１７ａの曲率が特定される。
【００７９】
このことから、ガラスシリンダレンズ１７ａに利用される材料が特定されるとシリンダレンズ１７の焦点距離が決定される。従って、偏向後光学系２１の光学特性が特定されると、副走査方向のビームスポットの最小径は、シリンダレンズ１７の焦点距離のみによって設定可能となる。しかしながら、このことは、設計自由度をせまくするので、目標とするビームスポットを得ることおよび色消しを両立しなくなることも考慮する必要を生じさせる。なお、ガラス材料を変更することにより屈折率を変えてガラスシリンダレンズ１７ａの焦点距離を調整することによりシリンダレンズ１７としての焦点距離を設定する方法もあるが、ガラスの材質によっては、研削性、保管あるいは運送に際して必ずしも有益とは限らず、自由度が低くなることは避けられない。
【００８０】
このような観点から、ガラスシリンダレンズ１７ａの入射面と出射面に曲率を与えることでプラスチックシリンダレンズ１７ｂのパワーとシリンダレンズ１７のパワーを独立の関数とする方法もことも可能である。
【００８１】
しかしながら、成型により作成するプラスチックシリンダレンズ１７ｂの入射面と出射面の両面に曲率を与え、プラスチックシリンダレンズ１７ｂのパワーとシリンダレンズ１７のパワーを独立の関数とする上記方法により最もコストを低減できる。
【００８２】
図１０は、図３に示した光偏向装置の多面鏡の所定の反射面と感光体ドラムとの間のレーザビームと副走査方向の光軸との関係を示す光路図である。
【００８３】
図１０に示されるように、光偏向装置７の多面鏡７ａの各反射面で反射されたレーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）は、それぞれ、第１の結像レンズ２１ａと第２の結像レンズ２１ｂとの間で、副走査方向に関し、光軸ｏと交差して像面（感光体ドラム５８）に案内される。
【００８４】
ところで、光偏向装置の各反射面で反射されたレーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）は、第１ないし第２の結像レンズ２１ａおよび２１ｂにより所定の収差特性が与えられ、折り返しミラー３３Ｂ，３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃにより、所定の方向に折り返される。
【００８５】
このとき、レーザビームＬＢは、第１の折り返しミラー３３Ｂで反射されたのち、そのまま防塵ガラス３９Ｂを通って感光体ドラム５８ｂに案内される。これに対し、残りのレーザビームＬＹ，ＬＭおよびＬＣは、それぞれ、第２の折り返しミラー３５Ｙ，３５Ｍおよび３５Ｃに案内され、第２の折り返しミラー３５Ｙ，３５Ｍおよび３５Ｃによって、第３の折り返しミラー３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃに向かって反射され、さらに、第３の折り返しミラー３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃで反射されたのち、それぞれ、防塵ガラス３９Ｙ，３９Ｍおよび３９Ｃにより、おおむね等間隔でそれぞれの感光体ドラムに結像される。この場合、第１の折り返しミラー３３Ｂで出射されたレーザビームＬＢとレーザビームＬＢに隣り合うレーザビームＬＣも、おおむね等間隔で感光体ドラム５８Ｂおよび５８Ｃのそれぞれに結像される。なお、図３に示されるように、レーザビームＬＢは、多面鏡５ａの各反射面で偏向された後は、折り返しミラー３３Ｂで反射されるのみで、光走査装置１から感光体ドラム５８に向かって出射される。
【００８６】
このレーザビームＬＢは、光路中に複数のミラーが存在する場合に、ミラーの数に従って増大（逓倍）される結像面での像のさまざまな収差特性の変動あるいは主走査線曲がりなどに関し、残りのレーザビームＬ（Ｙ，ＭおよびＣ）を相対的に補正する際の基準光線として有益である。
【００８７】
なお、光路中に複数のミラーが存在する場合には、それぞれのレーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢごとに利用されるミラーの枚数を奇数または偶数に揃えることが好ましい。すなわち、図３に示されるように、レーザビームＬＢに関与する偏向後光学系内のミラーの枚数は、光偏向装置７の多面鏡７ａを除いて１枚（奇数）で、レーザビームＬＣ，ＬＭおよびＬＹに関与する偏向後光学系内のミラーの枚数は、それぞれ、多面鏡７ａを除いて３枚（奇数）である。ここで、いづれか１つのレーザビームＬＣ，ＬＭおよびＬＹに関し、第２のミラー３５が省略されたと仮定すれば、第２のミラー３５が省略された光路（ミラーの枚数は偶数）を通るレーザビームのレンズなどの傾きなどによる主走査線曲がりの方向は、他のレーザビームすなわちミラーの枚数が奇数のレンズなど傾きなどによる主走査線曲がりの方向と逆になり、所定の色を再現する際に有害な問題である色ズレを引き起こす。このことから、全てのレーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢを重ねて所定の色を再現する際には、レーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢの偏光後光学系９の光路中に配置されるミラーの枚数は、実質的に、奇数か偶数に統一される。
【００８８】
図１１は、偏向後光学系の水平同期用折り返しミラーの形状を説明するもので、水平同期用折り返しミラー２５は、レーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）を、主走査方向には水平同期検出器２３に同じタイミングで反射させるとともに、副走査方向には水平同期検出器２３上で実質的に同一の高さを提供できるよう、主走査方向へは同じ角度および副走査方向へは異なる角度に形成された第１ないし第４の折り返しミラー面２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃおよび２５Ｂとそれらを一体に保持するミラーブロック２５ａを有している。ミラーブロック２５ａは、例えばＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリル）などにより成型される。また、各ミラー２５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）は、所定の角度で成型されたブロック２５ａの対応する位置に、例えば、アルミニウムなどの金属が蒸着されて形成される。また、ミラーブロック２５ａは、型のミラー面が１つにブロックから切削加工により作成可能に設計され、アンダーカットを必要とせずに、型から抜けるよう工夫されている。
【００８９】
折り返しミラー２５は、光偏向装置７で偏向された各レーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢを１つの検出器２３の同一の検出位置に入射させることが可能で、例えば検出器が複数個配置される際に問題となる各検出器の感度あるいは位置ずれに起因する水平同期信号のずれが除去できる。なお、電源投入時、用紙と用紙の間すなわち紙間等の印字以外の時間に、水平同期検出器２３に、水平同期用折り返しミラー２５により主走査方向１ラインあたりレーザビーム群ＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢが合計８回入射される。また、検出器２３における検出位置は、経時変化による変動が他の要素に比較して小さいため、印字以外の時間に測定したあるレーザビームに対するずれを図示しないメモリに記憶させ、画像出力時には、このずれに基づいて印字信号の出射タイミングを変化することで、色ずれのない画像を容易に提供できる。
【００９０】
次に、上述したマルチビーム露光装置１により感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の外周面に案内されるレーザビーム（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の特性について詳細に説明する。
【００９１】
図２に示されるように、イエロー第１レーザ３Ｙａを出射されたレーザビームＬＹａは、有限焦点レンズ１３Ｙａにより、主走査方向および副走査方向のそれぞれに関して概ね平行（わずかに収束光）に変換され、絞り１４Ｙａを通って所定の断面ビーム形状が与えられる。絞り１４Ｙａを通って所定の断面ビーム形状が与えられたレーザビームＬＹａは、反射面が任意の方向に設定可能な半固定ミラー１８Ｙにより所定の方向に折り曲げられ、ハーフミラー１５Ｙに案内される。なお、半固定ミラー１８は、図７に示したミラー保持機構２０に類似した固定装置または図示しない超音波モータにより任意の方向に反射面の角度が設定可能なガルバノミラーである。
【００９２】
ハーフミラー１５Ｙに案内されたレーザビームＬＹａは、ハーフミラー１５Ｙを透過し、ハーフミラー１５Ｙにより、以下に説明するイエロー第２レーザ３ＹｂからのレーザビームＬＹｂと重ね合わせられて、レーザビームＬＹとして、シリンダレンズ１７Ｙに案内される。シリンダレンズ１７Ｙに案内されたレーザビームＬＹは、シリンダレンズ１７Ｙにより副走査方向に関してさらに集束されて光偏向装置７の多面鏡７ａに案内される。なお、ハーフミラー１５Ｙは、レーザビームＬＹａに対して、副走査方向の反射角が所定の角度になるよう配置されている。また、ハーフミラー１５Ｙの副走査方向の傾きは、後段に説明する偏向後光学系９の水平同期および副走査ビーム位置検出器２３により得られるビーム位置データに基づいて設定される。
【００９３】
イエロー第２レーザ３Ｙｂを出射されたレーザビームＬＹｂは、有限焦点レンズ１３Ｙｂにより、主走査方向および副走査方向のそれぞれに関して概ね平行（わずかに収束光）に変換され、絞り１４Ｙｂを通って所定の断面ビーム形状が与えられる。絞り１４Ｙｂを通って所定の断面ビーム形状が与えられたレーザビームＬＹｂは、ハーフミラー１５Ｙで反射され、ハーフミラー１５Ｙにより、上述したイエロー第１レーザ３ＹａからのレーザビームＬＹａと重ね合わせられて、光偏向装置７の多面鏡７ａに案内される。
【００９４】
マゼンタ第１レーザ３Ｍａを出射されたレーザビームＬＭａは、有限焦点レンズ１３Ｍａにより、主走査方向および副走査方向のそれぞれに関して概ね平行（わずかに収束光）に変換され、絞り１４Ｍａを通って所定の断面ビーム形状が与えられる。絞り１４Ｍａを通って所定の断面ビーム形状が与えられたレーザビームＬＭａは、ハーフミラー１５Ｍに案内される。ハーフミラー１５Ｍに案内されたレーザビームＬＭａは、ハーフミラー１５Ｍを透過し、ハーフミラー１５Ｍにより、以下に説明するマゼンタ第２レーザ３ＭｂからのレーザビームＬＭｂと重ね合わせられて、レーザビームＬＭとして、シリンダレンズ１７Ｍに案内される。シリンダレンズ１７Ｍに案内されたレーザビームＬＭは、シリンダレンズ１７Ｍにより副走査方向に関してさらに集束されて光偏向装置７の多面鏡７ａに案内される。なお、ハーフミラー１５Ｍは、レーザビームＬＭａに対して、副走査方向の反射角が所定の角度になるよう配置されている。また、ハーフミラー１５Ｍの副走査方向の傾きは、後段に説明する偏向後光学系９の水平同期および副走査ビーム位置検出器２３により得られるビーム位置データに基づいて設定される。
【００９５】
マゼンタ第２レーザ３Ｍｂを出射されたレーザビームＬＭｂは、有限焦点レンズ１３Ｍｂにより、主走査方向および副走査方向のそれぞれに関して概ね平行（わずかに収束光）に変換され、絞り１４Ｍｂを通って所定の断面ビーム形状が与えられる。絞り１４Ｍｂを通って所定の断面ビーム形状が与えられたレーザビームＬＭｂは、ハーフミラー１５Ｍで反射され、ハーフミラー１５Ｍにより、上述したマゼンタ第１レーザ３ＭａからのレーザビームＬＭａと重ね合わせられて、光偏向装置７の多面鏡７ａに案内される。
【００９６】
シアン第１レーザ３Ｃａを出射されたレーザビームＬＣａは、有限焦点レンズ１３Ｃａにより、主走査方向および副走査方向のそれぞれに関して概ね平行（わずかに収束光）に変換され、絞り１４Ｃａを通って所定の断面ビーム形状が与えられる。絞り１４Ｃａを通って所定の断面ビーム形状が与えられたレーザビームＬＣａは、ハーフミラー１５Ｃに案内される。ハーフミラー１５Ｃに案内されたレーザビームＬＣａは、ハーフミラー１５Ｃを透過し、ハーフミラー１５Ｃにより、以下に説明するシアン第２レーザ３ＣｂからのレーザビームＬＣｂと重ね合わせられて、レーザビームＬＣとして、シリンダレンズ１７Ｃに案内される。シリンダレンズ１７Ｃに案内されたレーザビームＬＣは、シリンダレンズ１７Ｃにより副走査方向に関してさらに集束されて光偏向装置７の多面鏡７ａに案内される。なお、ハーフミラー１５Ｃは、レーザビームＬＣａに対して、副走査方向の反射角が所定の角度になるよう配置されている。また、ハーフミラー１５Ｃの副走査方向の傾きは、後段に説明する偏向後光学系９の水平同期および副走査ビーム位置検出器２３により得られるビーム位置データに基づいて設定される。
【００９７】
シアン第２レーザ３Ｃｂを出射されたレーザビームＬＣｂは、有限焦点レンズ１３Ｃｂにより、主走査方向および副走査方向のそれぞれに関して概ね平行（わずかに収束光）に変換され、絞り１４Ｃｂを通って所定の断面ビーム形状が与えられる。絞り１４Ｃｂを通って所定の断面ビーム形状が与えられたレーザビームＬＣｂは、ハーフミラー１５Ｃで反射され、ハーフミラー１５Ｃにより、上述したシアン第１レーザ３ＣａからのレーザビームＬＣａと重ね合わせられて、光偏向装置７の多面鏡７ａに案内される。
【００９８】
黒第１レーザ３Ｂａを出射されたレーザビームＬＢａは、有限焦点レンズ１３Ｂａにより、主走査方向および副走査方向のそれぞれに関して概ね平行（わずかに収束光）に変換され、絞り１４Ｂａを通って所定の断面ビーム形状が与えられる。絞り１４Ｂａを通って所定の断面ビーム形状が与えられたレーザビームＬＢａは、反射面が任意の方向に設定可能な半固定ミラー１８Ｂにより所定の方向に折り曲げられ、ハーフミラー１５Ｂに案内される。ハーフミラー１５Ｂに案内されたレーザビームＬＢａは、ハーフミラー１５Ｂを透過し、ハーフミラー１５Ｂにより、以下に説明する黒第２レーザ３ＢｂからのレーザビームＬＢｂと重ね合わせられて、シリンダレンズ１７Ｂに案内される。シリンダレンズ１７Ｂに案内されたレーザビームＬＢは、シリンダレンズ１７Ｂにより副走査方向に関してさらに集束されて光偏向装置７の多面鏡７ａに案内される。なお、ハーフミラー１５Ｂは、レーザビームＬＢａに対して、副走査方向の反射角が所定の角度になるよう配置されている。また、ハーフミラー１５Ｂの副走査方向の傾きは、後段に説明する偏向後光学系９の水平同期および副走査ビーム位置検出器２３により得られるビーム位置データに基づいて設定される。
【００９９】
黒第２レーザ３Ｂｂを出射されたレーザビームＬＢｂは、有限焦点レンズ１３Ｂｂにより、主走査方向および副走査方向のそれぞれに関して概ね平行（わずかに収束光）に変換され、絞り１４Ｂｂを通って所定の断面ビーム形状が与えられる。絞り１４Ｂｂを通って所定の断面ビーム形状が与えられたレーザビームＬＢｂは、ハーフミラー１５Ｂで反射され、ハーフミラー１５Ｂにより、上述した黒第１レーザ３ＢａからのレーザビームＬＢａと重ね合わせられて、光偏向装置７の多面鏡７ａに案内される。
【０１００】
なお、イエロー第１レーザ３Ｙａから出射されたレーザビームＬＹａおよび黒第１レーザ３Ｂａから出射されたレーザビームＬＢａの光路に位置される半固定ミラー１８Ｙおよび１８Ｂは、例えば図７に示したハーフミラー１５を保持するミラー保持機構２０に類似したミラー保持機構により、主走査方向および副走査方向のそれぞれの方向にレーザビームの反射方向および角度を変更可能に、配置されている。
【０１０１】
ハーフミラー１５Ｍ，１１Ｃおよび１１Ｂによりまとめられた３本×２群＝６本のレーザビームＬＭ，ＬＣおよびＬＢは、それぞれのレーザビームＬ（Ｍ，ＣおよびＢ）に対応され、ハーフミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）および半固定ミラー１８Ｙおよび１８Ｂと同様に、図７に示したハーフミラー１５を保持するミラー保持機構２０に類似したミラー保持機構により、主走査方向および副走査方向のそれぞれの方向にレーザビームの反射方向および角度を変更可能に、配置されているカラー合成ミラー（すなわち第２の合成ミラー）１９Ｍ，１９Ｃおよび１９Ｂにより所定方向に折り返されて光偏向装置７に案内される。このとき、各レーザビームＬ（Ｍ，ＣおよびＢ）は、図８を用いて説明したように、副走査方向に関し、所定の間隔を維持した状態で光偏向装置７に案内される。
【０１０２】
なお、ハーフミラー１５Ｙにより２本のレーザビームＬＹａとＬＹｂがまとめられたレーザビームＬＹは、途中で折り返されることなく、光偏向装置７に向けて直線で案内される。すなわちレーザビームＬＹは、カラー合成ミラー１９Ｍ，１９Ｃおよび１９Ｂのそれぞれに対し、光偏向装置７の多面鏡７ａの反射面の回転軸方向に距離を置いたどのミラーからも遮られることのない空間を通って、光偏向装置７に案内される。また、このレーザビームＬＹは、図８を用いて既に説明したように、副走査方向に関し、隣り合うレーザビーム（ＬＹは、ＬＭにとなり合う）との間隔が最大となるよう、光偏向装置７に案内される。
【０１０３】
以下、上述した偏向前光学系５により１まとめにまとめられ、光偏向装置７に案内されて、光偏向装置７の各反射面で偏向（走査）された４色＝４本のレーザビームＬは、偏向後光学系９により所定の特性が与えられて、各感光体ドラム５８の所定の位置に結像される。
【０１０４】
なお、画像書き込み時以外の際、例えば画像形成装置が起動されて画像データを書き込み始める前、もしくは連続して画像を形成している途中、または用紙上に走査光学系による印字の影響が無いタイミング、さらには一定時間間隔のいづれかあるいはその任意の組み合わせにより、副走査方向については、各々の画像形成部に導かれる対をなすレーザビーム相互間距離、すなわちＬＹａとＬＹｂ，ＬＭａとＬＭｂ，ＬＣａとＬＣｂおよびＬＢａとＬＢｂの相対位置関係を計測し、その計測結果に基づいて、その相対位置関係が所定の間隔となるよう、各レーザビーム位置を、ガルバノミラー１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃおよび１８Ｂの反射角度が制御される。また、主走査方向についても、画像書き込み時以外の際、例えば画像形成装置が起動されて画像データを書き込み始める前、または連続して画像を形成している途中で用紙上に走査光学系による印字の影響が無いタイミング、あるいは一定時間間隔で、各々の画像形成部に導かれるレーザビーム相互間距離、すなわちＬＹａとＬＹｂ，ＬＭａとＬＭｂ，ＬＣａとＬＣｂおよびＬＢａとＬＢｂの相対通過タイミング関係を計測し、その値を保持しておいて、その計測結果に基づいて、その通過タイミングのずれをキャンセルするように、光源３Ｙａと３Ｙｂ，３Ｍａと３Ｍｂ，３Ｃａと３Ｃｂおよび３Ｂａと３Ｂｂの発光タイミングが制御される。
【０１０５】
また、レジストセンサ８０を用いて各画像形成部で書き込まれた画像のずれを検知した結果により、それぞれのレーザビームＬＹ（＝ＬＹａ＋ＬＹｂ），ＬＭ（＝ＬＭａ＋ＬＭｂ），ＬＣ（＝ＬＣａ＋ＬＣｂ）およびＬＢ（＝ＬＢａ＋ＬＢｂ）相互間の主走査方向のずれおよび副走査方向のずれを検知し、副走査方向のずれに関しては、画像を書き込むタイミングにより、主走査方向のずれに関しては、画像を書き込むタイミング及び画像周波数により、ずれを補正できる。
【０１０６】
ところで、従来技術の欄でも説明したように、半導体レーザ素子は、個々に、温度変化に対する発光波長の変動量が異なる。この場合、各半導体レーザ素子の周辺で温度がばらついたり、各レーザ素子の経時変化の度合いに差がでてくると、それぞれの光源から出る光ビームの波長にばらつきがでてきてしまう。さらに、半導体レーザ素子の特徴として、０．１°Ｃ程度の温度変化に対して発光波長が１．５ｎｍ程度変化するモードホッピング現象が存在することから、例え、ある条件下で発光波長を一致させたとしても、広い環境温度範囲で全てのレーザ素子の発光波長を均一に揃えることは困難である。
【０１０７】
一方、レーザ素子を放射されるレーザビームの波長が変動すると、光偏向装置７の各反射面の回転角が同一であるにもかかわらわず、（波長が変化した）レーザビームと、基準とした波長のレーザビームのレンズ２１ａ，２１ｂで屈折される角度に差が生ずる。
【０１０８】
多くの場合、偏向後光学系９の２枚組レンズ２１の各レンズの有効画角の両端の色収差が「０」であることは少なく、レーザ素子から放射されたレーザビームの波長が変化した場合、２枚組レンズ２１の各レンズ２１ａ，２１ｂを順に通過したレーザビームは、水平同期用光検出器２３に対し、基準とした波長のレーザビームが入射されるタイミングとは異なるタイミングで入射される。
【０１０９】
しかしながら、光路補正素子２７に、以下に示す特性を与えることにより、主走査方向に関して、各光源３のレーザ素子３Ｙａ，３Ｙｂ，３Ｍａ，３Ｍｂ，３Ｃａ，３Ｃｂ，３Ｂａおよび３Ｂｂのそれぞれから放射されるレーザビームの波長に合わせて水平同期検出用光検出器２３の光検出面に向かう出射角を変えることで、光偏向装置７の各反射面の回転角が同一角度である場合に、水平同期検出用光検出器２３の光検出面上におけるレーザビームの位置を、概ね等しくすることができる。
【０１１０】
詳細には、光路補正素子２７に、図１２に示すような断面形状が二等辺三角形であるプリズムを用いることで、光源を出射されたレーザビームの波長が温度の変化により変化することによって光偏向装置７の各反射面が同一の回転角度であるにもかかわらず異なる位置に照射されて反射されることで、実際には同一のタイミングで水平同期検出用光検出器２３の異なる位置に案内される現象の影響を低減できる。
【０１１１】
図１３は、半導体レーザ素子のモードホッピングにより、環境温度が変動した場合に、発光波長が変動する様子を示すグラフである。
【０１１２】
図１３に示されるように、ある半導体レーザ素子から放射されるレーザビームの発光波長は、環境温度（この場合、レーザ素子の発光チップを取り巻くケースの温度とする）が１０°ｃ上昇する毎に、概ね２ｎｍ長くなる（発振周波数が、下がる）ことが認められる。
【０１１３】
しかしながら、図１３のＡ部またはＢ部に示されるように、温度の変化と波長とは、局所的には、非線形であり、既に説明したように、温度変化が極わずかであっても波長が１ｎｍ以上変動することがある。なお、この局所的な波長変動が生じる温度はレーザ素子単体毎に異なり、現在のところ、特定できない。
【０１１４】
図１４は、図１２に示したプリズム（光路補正素子）２７の特性を特定するために、レーザ素子を出射されたレーザビームの波長が変化した場合に、２枚組レンズ２１の各レンズ２１ａ，２１ｂを通過して像面に結像されるレーザビームの位置の変化を、主走査方向の相対位置として示すグラフである。
【０１１５】
図１４に示すように、波長が６８０ｎｍ（曲線ａ）のレーザビームを基準として、６６５ｎｍ（曲線ｂ），６７０ｎｍ（曲線ｃ），６７５ｎｍ（曲線ｄ），６８５ｎｍ（曲線ｅ），６９０ｎｍ（曲線ｆ）および６９５ｎｍ（曲線ｇ）の波長のレーザビームの主走査方向の結像位置は、光偏向装置７の各反射面の振り角の変動と関連して、最大で０．０４５ｍｍ程度変化することが認められる。なお、図１４に示されるように、波長が短い場合と長い場合とで、結像位置が変化する極性は、逆向きとなる。また、図１３に示したように、レーザ素子は、局所的な波長変動を生じることが多く、従って、図１４に示した相対値の大きさは、実際には、さらに大きく変動する要素を含むことになる。
【０１１６】
図１５は、図２および図３に示したこの発明の実施の形態であるマルチビーム露光装置１から光路補正素子２７を取り外した状態で、各レーザ素子からのレーザビームの波長が図１４に示したような温度−波長変化を示すとした場合の像面に結像されるビーム位置の変化を主走査方向の相対位置として示すグラフである。なお、図１５においては、各曲線αないしζは、波長が５ｎｍ異なる条件毎の差、すなわち波長６６５−６７０の差（曲線α）、波長６７０−６７５の差（曲線β）、波長６７５−６８０の差（曲線γ）、波長６８０−６８５の差（曲線δ）、波長６８５−６９０の差（曲線ε）、波長６９０−６９５の差（曲線ζ）を、それぞれ示している。なお、図１５においても、図１３に示した局所的な波長変動を生じた場合には、さらに大きく変動することになる。
【０１１７】
ところで、図１６に示すように、光偏向装置７の各反射面が回転される方向をプラス（＋）方向からマイナス（−）方向とし、各レーザビームは、像面上で、マイナス（−）からプラス（＋）方向へ移動されるとすると、水平同期検出用光検出器２３が設けられる位置を、主走査方向位置の−１６０ｍｍとすると、波長が６７５ｎｍのレーザビームを検出するタイミングと波長６８０ｎｍのレーザビームを検出するタイミングとの間で、光偏向装置７の各反射面の回転角度ΔθがΔθ＝７．５μｒａｄだけずれることが認められる。このことは、水平同期検出用光検出器２３が設けられる位置が、主走査方向で概ね７．５ｎｍだけ、プラス（＋）側へ移動したと同様の挙動を示す。
【０１１８】
また、上述した水平同期用検出器２３の見かけ上のずれは、全ての画像領域において、Δθ＝７．５μｒａｄずれた状態で画像の書き込みを行うことに他ならず、結果として、波長が異なる２つのレーザビーム相互間の書き込み開始位置の相対位置ずれ量は、図１５に示した０．０６７５−０．０６８０で表されたビーム位置のずれ量７．５μｍと、書き出しタイミング基準を波長により位置が異なる端部の主走査位置とするために生じた光偏向装置７の各反射面の回転角度Δθの分だけずれた影響分、すなわち主走査方向位置ｙがｙ＝ｙ＋Δｙとなり、Δｙ＝７．５μｍが加えられた大きさとなる。
【０１１９】
このことから、図１７に示すように、主走査方向位置ｙが、ｙ＝−１６０付近では、概ね等しくなるが、その反対側のｙ＝１６０付近では、ビーム位置のずれ量７．５μｍに加え、水平同期位置でのビームの主走査方向相対位置ずれ量Δｙ＝７．５μｍとの合計により、計１５μｍのずれが生してしまうことになる。
【０１２０】
再び、図１２を参照すれば、二等辺三角形のプリズム２７は、図１３ないし図１７に示した温度によるレーザビームの波長変化により書き出し位置が主走査方向にずれる量を元に戻して、所定の位置に設けられている水平同期検出用光検出器２３の検出面上の基準となる波長のレーザビームが入射される位置に入射することのできる光学素子であって、詳細には、プリズム２７の頂角を「Ａ」、プリズムの屈折率を「ｎ」、波長λのレーザビームが入射角αで入射したとき、入射レーザビームと出射レーザビームとのなす角すなわち偏角をＢとするとき、
ｓｉｎα＝ｎｓｉｎ（Ａ／２） （１）
であり、
（Ｂ＋Ａ）／２＝α （２）
から、
が導かれる。
【０１２１】
式（１）ないし（３）から、基準となるレーザビームの波長をλ、温度変化により変動したレーザビームの波長をλ＋Δλとすると、入射角αでプリズム２７に波長λのレーザビームが入射したときに比較して、λ＋Δλの波長のレーザビームが入射したときの偏角Ｂの変化量ΔＢと波長の変化分Δλは、
ΔＢ／Δλ
＝ΔＢ／Δｎ×Δｎ／Δλ
＝２ｓｉｎ（Ａ／２）／（１−ｎ2 ｓｉｎ2 （Ａ／２））(1/2)
×Δｎ／Δλ （４）
で示される。
【０１２２】
また、プリズム２７と水平同期検出用光検出器２３との間の距離をＤとすると、
Δｙ／Δλ
＝−Ｄ×ΔＢ／Δλ
＝−Ｄ×２ｓｉｎ（Ａ／２）／（１−ｎ2 ｓｉｎ2 （Ａ／２））(1/2)
×Δｎ／Δλ （５）
が満足されるように、プリズム２７の形状および位置を設定することで、レーザビームの波長λがλ＋Δλに変動した場合の２枚組レンズでのレーザビーム位置の変動を、キャンセルすることができる。
【０１２３】
なお、（５）式におけるΔｙ／Δλは、図２および図３に示したマルチビーム露光装置１のプリズム（光路補正素子）２７を取り外し、水平同期検出用光検出器２３の検出面において、波長λのレーザビームが入射する位置と波長λ＋Δλのレーザビームが入射する位置のそれぞれを、２枚組レンズ２１のそれぞれのレンズ２１ａ，２１ｂの特性から計算し、その結果を、ｙsns とｙsns ＋Δｙとすることにより求められる。
【０１２４】
従って、（５）式に基いて、Ｄ，Ａ，ｎ及びΔｎを設定すればよいことになる。なお、ｎおよびΔｎは、プリズム２７に利用されるガラスの材質により特定されることから、ガラスの材質が決まると、プリズム２７が配置可能なＤおよびＡの範囲が設定される。
【０１２５】
ここで、Ｄを先に決めてＡを計算する場合、（５）式をＡについて解き、
Ａ＝２ａｒｃｓｉｎ（（Δｙ／Δλ）／（４Ｄ2 （Δｎ／Δλ）2
＋ｎ2 （Δｙ）／Δλ）2 ）(1/2) ） （６）
が導かれる。
【０１２６】
この場合の入射角および出射角αは、
α＝ａｒｃｓｉｎ（ｎｓｉｎ（Ａ／２）） （７）
により求めることができる。
【０１２７】
より詳細には、図２および図３に示したマルチビーム露光装置１からプリズム２７を取り外すと、水平同期検出用光検出器２３に入射するレーザビームは、図１４に示したように、波長λが５ｎｍ変動すると、７．５μｍずれた位置に案内されることから、（５）式より、
Δｙ／Δλ＝７．５×１０-3／５
＝１．５×１０-3（ｍｍ／ｎｍ） （８）
となる。
【０１２８】
このとき、プリズム２７の材質をＢＫ７（光学ガラス）とすると、その屈折率ｎおよび屈折率変化／波長変化Δｎ／Δλは、
ｎ＝１．５１３６０５
Δｎ／Δλ＝−２．８４８６×１０-5（１／ｎｍ）
により示される。
【０１２９】
また、プリズム２７と水平同期検出用光検出器２３との間の距離を１２３ｍｍとすると、（６）式より
により、ＤとＡが求められる。
【０１３０】
以下に、コンピュータシミュレーションによる光線追跡の結果から最適化したプリズム２７の位置、副走査方向のレーザビームの位置および主走査方向の水平同期検出用光検出器２３からの距離、２枚組レンズ２１の第２レンズ２１ｂを出射したレーザビームの主光線に対する入射角αの組み合わせ、および（６）式および（７）式から求めた頂角Ａと入射角αを、プリズム２７の材質をＢＫ７としたときの特性を、表４に示す。なお、表４において、ｘ1 、ｙ1 は、２枚組レンズ２１の第２レンズ２１ｂの出射面の光軸とレンズ面の交点を原点として、プリズム２７へのレーザビームの入射面と第２レンズ２１ｂから出射したレーザビームの主光線との交点の相対座標を示している。また、表４に示す各パラメータ、すなわちθ1 ，θ2 ，Ｄ3 ，θ4 ，θ5 ，Ｄ6 ，θ7 ，ｙ7 は、それぞれ、光路補正素子すなわちプリズム２７を光偏向装置７の反射面の回転角が０°である位置を主走査方向の中心とするときに、−１６０ｍｍの位置にレーザビームの主光線が入射されることを示し、その入射位置における入射面とのなす角、対応する（図１２で定義した）角度γ、入射面と出射面との間の距離、出射面に対する（図１２で定義した）角度γ、図１２に示した角度αに対応する角度、プリズム２７を出射した主光線が水平同期検出器２３の表面ガラスに入射するまでの距離、水平同期検出器２３の表面ガラスと水平同期検出器２３の表面ガラスに入射する主光線とのなす角、厚さ０．４ｍｍの水平同期検出器２３の表面ガラスによって主光線が主走査方向に移動される量、をそれぞれ、示している。なお、Ａは、図１２を用いて定義した頂角であり、（６）式および（７）式により、Ａ／２が概ねθ4 が概ねＡ／２となり、θ5 が概ねαとなる。
【０１３１】
【表４】
以上説明したように、水平同期検出用光検出器２３の検出面と水平同期検出用折り返しミラー２５との間に、２枚組レンズ２１の第２レンズ２１ｂを出射したレーザビームの温度の変化による波長の変化に対応して、レーザビームの方向を変化させる光路補正素子として図１２に示したような二等辺三角形のプリズム２７を、所定の条件で挿入することにより、光源３Ｙａと３Ｙｂ、３Ｍａと３Ｍｂ、３Ｃａと３Ｃｂおよび３Ｂａと３Ｂｂの相互間の温度の変化に伴う発光波長のばらつきに起因して、各レーザビームが像面に投影される位置が主走査方向にずれることが防止できる。
【０１３２】
なお、図１２に示したプリズム２７は、角度をβ倍、位置を１／βとする機能を持つため、βが１を取らない場合、すなわち集光光が入射した場合に、結像位置がずれてしまうことになる。例えば、ビーム径ｈのレーザビームが収束角ｕで入射してきた場合、プリズム２７が存在しない場合には、その径ｈを持つ場所から、ｌ＝ｈ／ｕの位置で結像するが、プリズム２７が存在する場合、ビーム径ｈは、ｈ＝β×ｈ、収束角ｕは、ｕ＝ｕ／βとなるため結像位置ｌが、
となってしまう。
【０１３３】
その一方で、副走査方向に関しては、波長の変動によりレーザビームの位置が変化すると、水平同期検出用光検出器２３の検出面の感度むらあるいはエッジ部形状による変動等の影響が出てしまうため、入射面と出射面を平行にする必要がある。
【０１３４】
また、２枚組レンズ２１の第２レンズから画像領域に案内されるレーザビームは、プリズム２７が存在しない場合に、主走査方向および副走査方向のそれぞれに関して概ね等しい位置で結像されることから、βが１とならない場合は、等価像面に位置される水平同期検出用光検出器２３の検出面上においても主走査方向と副走査方向の結像位置に、
ｌ−ｌ’＝（１−β2 ）×ｌ
の差がでてしまうため、大きな非点収差を持つことになってしまう。
【０１３５】
このため、フレアが発生し易くなる、ビーム径が変動し易くなる等、検知部での結像状態が不安定となり、検知精度が劣化してしまう。
【０１３６】
この現象の発生を防ぐためには、β＝１にする必要があり、これは、プリズム頂角に関して、入射光と屈折光が対称となる場合であるにのみ満足される。
【０１３７】
このことから、プリズム２７の頂角Ａに関して、入射光と屈折光が対称となる関係とし、主走査方向と副走査方向のレーザビームのそれぞれが同じ場所で収束されるよう頂角Ａを設定することにより、フレアの発生あるいはレーザビーム径の変動を抑え、光検出器２３の検出面での結像状態を安定化し、検知精度を向上させることができる。
【０１３８】
なお、プリズム２７は、その頂角Ａが図２に示されるように、画像領域の方向すなわち光偏向装置７により偏向されたレーザビームが第２レンズ２１ｂに入射するときに、光偏向装置７の反射面でのレーザビームの反射点と第２レンズ２１ｂとの間の距離が最小となる方向に向けて配置されている。これは、各レーザ素子を出射されたレーザビームの波長が短くなる場合に、２枚組レンズ２１の第１レンズ２１ａ，第２レンズ２１ｂを通過したレーザビームがレンズ２１ａ，２１ｂの主走査方向の中心に向けて過剰に屈折されることに対応するものである。
【０１３９】
以上説明したように、光偏向装置７と像面との間の結像レンズ２１と水平同期検出用光検出器２３との間の光路中に、主走査方向に関して、光源からのレーザビームの温度の変化による波長の変動にあわせて出射角を変え、波長の差によって結像レンズにより発生する位置ずれ量と量が同じで逆向きの方向にビーム位置をずらすことのできるプリズム２７を用いることにより、光偏向装置７の反射面が同一の回転角である場合に、温度の変化により波長が変動したレーザビームを水平同期検出用光検出器の検出面上の同じ位置に案内できる。
【０１４０】
このため、基準波長と波長が異なるレーザビームにより書き出しタイミングがずれることにより生じた主走査方向の書き出し位置と反対側での主走査方向位置のずれを、約１／２とすることが可能となる。
【０１４１】
図１８および図１９は、図２および図３に示したマルチビーム露光装置の別の実施の形態を示す概略図である。なお、図１８および図１９に示すマルチビーム露光装置は、図２および図３に示した露光装置の水平同期検出用ミラー２５を、以下に説明する回折格子と置き換え、図２および図３に示した露光装置に示したプリズム２７を取り除いたものであるから、同一の構成には同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
【０１４２】
図１８および図１９に示されるように、回折格子（すなわちレーザビーム方向変換素子）２９は、偏向後光学系９の２枚組結像レンズ２１の第２のレンズ２１ｂと、水平同期検出用光検出器２３との間の光路中に配置されている。
【０１４３】
なお、回折格子２９は、２枚組レンズ２１の第２レンズ２１ｂから出射された全てのレーザビームが水平同期検出用光検出器２３へ向かうように、副走査方向に傾きをもっており、また、主走査方向へは、格子全体の平面に対する法線から見て、入射角と出射角が方向が反対で、なす角が等しくなるようになっている。なお、回折格子２９の格子は、副走査方向と平行な方向に溝が形成されており、主走査方向へは、以下に説明する所定のピッチで形成されている。また、回折格子２９は、等価像面に位置されている水平同期検出用光検出器２３に向けて、全てのレーザビームを反射により、案内する。
【０１４４】
図１３ないし図１６を用いて既に説明したように、マルチビーム露光装置においては、回折格子２９を挿入しない場合、光源であるレーザ素子から放射されるレーザビームの波長が５ｎｍ長くなる毎に、像面に案内されたレーザビームの主走査方向位置が７．５μｍずれることから
Δｙ／Δλ＝７．５×１０-3／５
＝１．５×１０-3（ｍｍ／ｎｍ）
となる。
【０１４５】
また、レーザビームの基準とする波長は６８０ｎｍで有るため、λ＝６８０×１０-6であり、回折格子２９の種類としては、副走査方向と平行に格子を設け、格子の方向と直交する方向の断面の形が図１９に示すような鋸歯状のエシェレット格子である。
【０１４６】
以下、回折格子２９の格子の特性について詳細に説明する。
【０１４７】
回折格子すなわちエシェレット格子２９において、回折格子２９に平行光束が入射した場合の格子定数をａ、入射角をΨ、回折角をΨ’と示すと、それぞれの溝表面での反射光と格子表面全体からの回折光の方向が一致するとき（Ψ＋Ψ’＝２θｂとなるとき）、回折光率が最大となる。また、入射光と回折光のなす角（偏角）を（Ψ−Ψ’）とすると、斜面と格子２９の平面部とのなす角θｂは、以下に示す（１１）式を満たす際に、回折効率を最大とすることができる。
が成り立ち、
（１２）式を微分して、角度分散ΔΨ’／Δλは、
により求められる。
【０１４８】
以下、プリズム２７を使用する際と同様に回折格子２９を取り外し、水平同期検出用光検出器２３の検出面において、波長λのレーザビームが入射する位置と波長λ＋Δλのレーザビームが入射する位置のそれぞれを、２枚組レンズ２１のそれぞれのレンズ２１ａ，２１ｂの特性から計算し、その結果を、ｙsns とｙsns ＋Δｙとすると、Δｙ／Δλを求めることができる。
【０１４９】
ここで、回折格子２９と水平同期検出用光検出器２３との間の距離をＤとすると、
が満足されるように、回折格子２９の形状および挿入位置を設定することで、レーザビームの波長λがλ＋Δλに変動した場合の２枚組レンズでのレーザビーム位置の変動を、キャンセルすることができる。なお、Ψは、以下に示す（１５）式により求められる。
を求めることができる。
【０１５０】
以下、（１５）式に基いて、ａ，ｍ，ＤおよびΨを設定し、このΨと（１２）式からΨ’を、（１１）式からθｂを、それぞれ求める。なお、Ψ’は、
と書き表される。
【０１５１】
以下に、コンピュータシミュレーションによる光線追跡の結果から最適化した回折格子２９と水平同期検出用光検出器２３との距離、回折格子２９への入射角、回折格子２９からの出射角および回折格子２９の入射面の局所的な角度θｂを表５に示す。
【０１５２】
【表５】
以上説明したように、回折格子２９を用いても、光源３Ｙａと３Ｙｂ、３Ｍａと３Ｍｂ、３Ｃａと３Ｃｂおよび３Ｂａと３Ｂｂの相互間の温度の変化に伴う発光波長のばらつきに起因して同じ偏向角時に、各レーザビームが像面に投影される位置が主走査方向にずれることが防止できる。
【０１５３】
すなわち、光偏向装置７と像面との間の結像レンズ２１と水平同期検出用光検出器２３との間の光路中に、主走査方向に関して、光源からのレーザビームの温度の変化による波長の変動にあわせて出射角を変え、波長の差によって結像レンズにより発生する位置ずれ量と量が同じで逆向きの方向にビーム位置をずらすことのできる回折格子２９を用いることにより、光偏向装置７の反射面が同一の回転角である場合に、温度の変化により波長が変動したレーザビームを水平同期検出用光検出器の検出面上の同じ位置に案内できる。
【０１５４】
このため、基準波長と波長が異なるレーザビームにより書き出しタイミングがずれることにより生じた主走査方向の書き出し位置と反対側での主走査方向位置のずれを、約１／２とすることが可能となる。
【０１５５】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明のマルチビーム露光装置は、光偏向装置７と像面との間の結像レンズ２１と水平同期検出用光検出器２３との間の光路中に、主走査方向に関して、光源からのレーザビームの温度の変化による波長の変動にあわせて出射角を変え、波長の差によって結像レンズにより発生する位置ずれ量と量が同じで逆向きの方向にビーム位置をずらすことのできるプリズム２７を用いることにより、光偏向装置７の反射面が同一の回転角である場合に、温度の変化により波長が変動したレーザビームを水平同期検出用光検出器の検出面上の同じ位置に案内できる。
【０１５６】
また、この発明のマルチビーム露光装置は、光偏向装置７と像面との間の結像レンズ２１と水平同期検出用光検出器２３との間の光路中に、主走査方向に関して、光源からのレーザビームの温度の変化による波長の変動にあわせて出射角を変え、波長の差によって結像レンズにより発生する位置ずれ量と量が同じで逆向きの方向にビーム位置をずらすことのできる回折格子２９を用いることにより、光偏向装置７の反射面が同一の回転角である場合に、温度の変化により波長が変動したレーザビームを水平同期検出用光検出器の検出面上の同じ位置に案内できる。
【０１５７】
これにより、レーザビームの主走査方向の位置のずれを、書き出し基準と反対側において、概ね１／２に低減できる。
【０１５８】
従って、色ずれのないカラー画像を提供可能なカラー画像形成装置および線画の輪郭のぼけおよびにじみのない高速度の画像形成装置を提供できる。
【０１５９】
なお、偏向装置は、１個のみであるから、装置の大きさが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態であるマルチビーム露光装置が組み込まれるカラー画像形成装置の一例を示す概略図。
【図２】図１に示したカラー画像形成装置のマルチビーム露光装置の概略平面図。
【図３】図２に示したマルチビーム露光装置を、光偏向装置の反射点を含む副走査断面で切断した概略断面図。
【図４】図２に示した露光装置における偏向前光学系の要部を説明する概略図。
【図５】図２に示した露光装置に用いられるレンズホルダおよび光源の構成を示す概略図。
【図６】図５に示したレンズホルダ内の光源と絞りとの位置関係を説明する概略図。
【図７】図２に示した露光装置において、ハーフミラー、半固定ミラーおよびカラー合成ミラーを保持する機構を説明する概略図。
【図８】図２に示した露光装置におけるカラー合成ミラーにより合成される２本×４色のレーザビーム相互の副走査方向間隔を説明する概略図。
【図９】図２に示した露光装置において、折り返しミラーを保持する機構を説明する概略図。
【図１０】図２に示した露光装置において、光偏向装置の多面鏡の所定の反射面と感光体ドラムとの間のレーザビームと副走査方向の光軸との関係を示す光路図
【図１１】図２に示した露光装置において、水平同期検出器に向けて２本×４色のレーザビームを所定のタイミングで案内する水平同期用折り返しミラーの一例を示す概略図。
【図１２】図２に示した露光装置に用いられる光路補正素子を光入射面に対する断面方向からみた概略図。
【図１３】半導体レーザ素子のモードホッピングにより、環境温度が変動した場合に発光波長が変動する様子を示すグラフ。
【図１４】図１２に示したプリズムの特性を特定するために、レーザ素子を出射されたレーザビームの波長が変化した場合に、２枚組レンズを通過して像面に結像されるレーザビームの位置の変化を、主走査方向の相対位置として示すグラフ
【図１５】図２に示したマルチビーム露光装置からプリズムを取り外した状態で、各レーザ素子からのレーザビームの波長が図１４に示したような温度−波長変化を示すとした場合の像面に結像されるビーム位置の変化を主走査方向の相対位置として示すグラフ。
【図１６】主走査方向位置の書き出し位置を−１６０ｍｍとしたときに、波長が６７５ｎｍのレーザビームを検出するタイミングと波長６８０ｎｍのレーザビームを検出するタイミングとの間で、光偏向装置の各反射面の回転角度ΔθがΔθ＝７．５μｒａｄだけずれた場合に、水平同期検出用光検出器２３が設けられる位置が、主走査方向に関して移動する量を示すグラフ。
【図１７】主走査方向位置の書き出し位置を−１６０ｍｍとしたときに、書き出し位置と反対の側の主走査方向位置のずれの程度を示すグラフ。
【図１８】図２に示したマルチビーム露光装置の別の実施の形態を示す概略図。
【図１９】図１８に示したマルチビーム露光装置に組み込まれる回折格子の特性の一例を示す概略図。
【符号の説明】
１ ・・・マルチビーム露光装置、
３ ・・・光源、
５ ・・・偏向前光学系、
７ ・・・光偏向装置、
９ ・・・偏向後光学系、
１０ ・・・ベースプレート、
１１ ・・・レンズホルダ、
１２ ・・・レーザ支持体、
１３ ・・・有限焦点レンズ、
１４ ・・・絞り、
１５ ・・・群合成ミラー（ハーフミラー）、
１６ ・・・板ばね、
１７ ・・・シリンダレンズ、
１８ ・・・半固定ミラー、
１９ ・・・カラー合成ミラー（第２の合成ミラー）、
２０ ・・・ミラー保持機構、
２１ ・・・２枚組レンズ、
２１ａ・・・第１の結像レンズ、
２１ｂ・・・第２の結像レンズ、
２３ ・・・ビーム位置検出器（水平同期用光検出器）、
２５ ・・・水平同期検出用ミラー、
２７ ・・・光路補正素子（プリズム）、
２９ ・・・光路補正素子（回折格子）、
３３ ・・・第１露光ミラー、
３５ ・・・第２露光ミラー、
３７ ・・・第３露光ミラー、
３９ ・・・防塵ガラス、
４０ ・・・平行度調整機構
１００ ・・・カラー画像形成装置。
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数ドラム方式カラープリンタ装置、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、単色の高速レーザプリンタ、単色の高速デジタル複写機等に使用され、複数の光ビームを走査するマルチビーム露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、各光ビームにより形成された画像を保持する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、偏向装置により偏向された光ビームを記録媒体の所定の位置に結像させる第２のレンズ群などを有している。
【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、各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なマルチビーム露光装置を用いる例とに分類されている。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、高解像度の画像を形成可能でしかも高速度の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】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した露光装置において、画像形成装置の高速化および解像度を向上するために偏向装置の反射面の回転数を増大させると、反射面を回転可能に保持する軸受け機構に、高価な空気軸受けが必要となる。また、モータの回転数にも上限が存在するとともに、高速回転可能なモータは、単体のコストが大きくしかもモータを回転させるための駆動回路も高価であり、コストの増大に見合う回転数の増加が見込めない問題がある。なお、反射面の回転数を増大することは、反射面の風損を加速するとともに、風切り音が増大される問題がある。
【０００６】
これに対して、反射面の数を増大させるとモータの回転数の増加を抑えることができるが、画像周波数が増大されることから、画像信号（画像データ）に重畳される虞れの高いノイズ成分が増大する問題がある。また、画像周波数を高めることは、制御回路の回路設計あるいは実装において、さまざまな制約をもたらす問題がある。
【０００７】
このため、複数の光ビームを一度に偏向（走査）することで、反射面の回転数および画像周波数のそれぞれを低減することのできる上述したマルチビーム露光が既に提案されている。
【０００８】
ところで、マルチビーム露光においては、色成分に分解された色成分毎に複数の光源を用い、それぞれの光源から出射された光ビームを色成分単位で合成して１本の光ビームとして偏向（走査）する方法が利用されており、また光源としては、半導体レーザ素子が用いられている。
【０００９】
しかしながら、半導体レーザ素子から放射される光ビーム（レーザビーム）の波長は、レーザ素子が設置される環境の温度により、発光波長が変化することが知られている。また、半導体レーザ素子は、個々に、温度変化に対する発光波長の変動量が異なる。この場合、各半導体レーザ素子の周辺で温度がばらついたり、各レーザ素子の経時変化の度合いに差がでてくると、それぞれの光源から出る光ビームの波長にばらつきがでてきてしまう。
【００１０】
さらに、半導体レーザ素子の特徴として、０．１°Ｃ程度の温度変化に対して発光波長が１．５ｎｍ程度変化するモードホッピング現象が存在することから、例え、ある条件下で発光波長を一致させたとしても、広い環境温度範囲で全てのレーザ素子の発光波長を均一に揃えることは困難である。
【００１１】
このように、温度変化によってそれぞれの半導体レーザ素子から放射される光ビームの発光波長が変動することは、例えば像面と等価な位置に水平同期検出用のビーム検知センサを配置して、センサをビームが通過するタイミングより前に光ビームを発光させて光ビームがセンサに入射したことを検知し、その検知したタイミング時に光ビームが同じ位置にあることとして、その後一定時間後に画像領域に入るとして画像を書き込む、水平同期の検出および書き出し位置の特定において、光ビームがセンサに入射するタイミングが同じであっても、偏向装置の各反射面に光ビームが案内される際の振り角が異なる角度になることになる。
【００１２】
すなわち、ビーム検知センサの位置は固定であるから、温度変化によって発光波長が変動した場合、光ビームがセンサに入射したことを検知した一定時間後に画像を書き込むと、画像の書き出し位置は概ね一定に維持されるが書き出し位置と反対側の画像の露光の終了位置においては、温度の変化によって変化した波長の変化分により偏向装置の各反射面上での振り角の変化量をΔθとすると、２倍の（２×Δθの）変化が生じてしまう問題がある。
【００１３】
このことは、カラープリンタ装置においては、色ずれや、予定された色を再現できない等の現象を生じさせ、高速プリンタ装置においては、画像を構成するドット（感光体上の光ビームの集合体）の外径および形状を変動させることによる解像度の低下やジッタを生じさせる問題がある。
【００１４】
この発明の目的は、複数のビームを走査する露光装置において、各ビーム相互のずれを低減して画像を正確に形成し、色ずれあるいは解像度の低下の生じない露光装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上述した問題点に基づきなされたもので、複数の光源と、この複数の光源からの光に所定の特性を与える偏向前光学手段と、この偏向前光学手段からの光を第１の方向へ偏向する偏向手段と、この偏向手段によって偏向された光を所定の像面に等速度で結像させるレンズと、前記レンズを通過した光を検出して所定の信号を出力する光検知手段と、を有するマルチビーム露光装置において、前記偏向手段と前記検知手段との間の光路中に、プリズムを、前記プリズムへ入射する光と前記プリズムの入射面のなす角度と、前記プリズムから出射する光と前記プリズムの出射面のなす角度が等しくなるように配置し前記偏向手段の反射面が同一の回転角である場合に、温度の変化により波長が変動した光を前記光検知手段の所定の信号を出す位置に案内するようにしたことを特徴とするマルチビーム露光装置を提供するものである。
【００１８】
またさらに、この発明のプリズムは、入射面と出射面に挟まれる角を頂角とし、それぞれの面の長さが等しい二等辺三角形の断面を有することを特徴とする。
【００１９】
さらにまた、この発明のプリズムの頂角は、偏向手段により偏向された光が前記レンズに入射するとき、前記偏向手段での光の反射点と前記レンズとの間の距離が最小となる方向に向けられていることを特徴とする。
【００２２】
またさらにこの発明は、複数の光源と、この複数の光源からの光を１本の光と見なすことのできるようまとめて所定の特性を与える偏向前光学手段と、この偏向前光学手段からの光を第１の方向へ偏向する偏向手段と、上記第１の方向に延出され、前記偏向手段によって偏向された光を、所定像面上に等速度で結像させるレンズと、上記所定像面と光学的に等価の距離に定義され、前記レンズを通過した光が到達する位置であって、前記所定像面のうちの画像領域以外の領域に配置され、前記レンズを通過した光を検出して所定の信号を出力する光検知手段と、を有するマルチビーム露光装置において、前記レンズと前記検知手段との間の光路中に、プリズムを、前記プリズムへ入射する光と前記プリズムの入射面のなす角度と、前記プリズムから出射する光と前記プリズムの出射面のなす角度が等しくなるように配置し前記偏向手段の反射面が同一の回転角である場合に、温度の変化により波長が変動した光を前記光検知手段の所定の信号を出す位置に案内するようにしたことを特徴とするマルチビーム露光装置を提供するものである。
【００２３】
さらにまたこの発明は、複数の光源と、この複数の光源からの光を１本の光と見なすことのできるようまとめて所定の特性を与える偏向前光学手段と、この偏向前光学手段からの光を第１の方向へ偏向する偏向手段と、上記第１の方向に延出され、前記偏向手段によって偏向された光を、所定像面上に等速度で結像させるレンズと、上記所定像面と光学的に等価の距離に定義され、前記レンズを通過した光が到達する位置であって、前記所定像面のうちの画像領域以外の領域に配置され、前記レンズを通過した光を検出して所定の信号を出力する光検知手段と、前記レンズと前記検知手段との間の光路中に配置され、前記第１の方向に関して、前記複数の光源からの光の温度の変化による波長の変動にあわせて出射角を変え、波長の差によって前記レンズにより発生する前記所定像面上での位置ずれ量と量が同じで逆向きの方向に光が到達する位置をずらすことにより、前記偏向手段の反射面が同一の回転角である場合に、温度の変化により波長が変動した光を前記検出手段の検出面上の同じ位置に案内するプリズムと、を有するマルチビーム露光装置において、前記プリズムへ入射する光と前記プリズムの入射面のなす角度と、前記プリズムから出射する光と前記プリズムの出射面のなす角度が等しくなるように配置したことを特徴とするマルチビーム露光装置を提供するものである。
【００２４】
またさらにこの発明は、複数の光源と、この複数の光源からの光を１本の光と見なすことのできるようまとめて所定の特性を与える偏向前光学手段と、この偏向前光学手段からの光を第１の方向へ偏向する偏向手段と、上記第１の方向に延出され、前記偏向手段によって偏向された光を、所定像面上に等速度で結像させるレンズと、上記所定像面と光学的に等価の距離に定義され、前記レンズを通過した光が到達する位置であって、前記所定像面のうちの画像領域以外の領域に配置され、前記レンズを通過した光を検出して所定の信号を出力する光検知手段と、前記レンズと前記検知手段との間の光路中に配置され、前記第１の方向に関して、前記複数の光源からの光の温度の変化による波長の変動にあわせて出射角を変え、波長の差によって前記レンズにより発生する位置ずれ量と量が同じで逆向きの方向に光が到達する位置をずらすことにより、基準波長と波長が異なる光により書き出しタイミングがずれることにより生じた上記第１の方向の書き出し位置と反対側での主走査方向位置のずれを低減するプリズムと、を有するマルチビーム露光装置において、前記プリズムへ入射する光と前記プリズムの入射面のなす角度と、前記プリズムから出射する光と前記プリズムの出射面のなす角度が等しくなるように配置したことを特徴とするマルチビーム露光装置を提供するものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
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。
【００２６】
図１には、この発明の実施の形態であるマルチビーム露光装置が組み込ま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、減法混色により任意の色を表示するために、Ｙ（イエロー）すなわち「黄」、Ｍ（マゼンタ）すなわち「深紅」、Ｃ（シアン）すなわち「青紫」およびＢ（ブラック）すなわち「黒」（但し、黒は、イエロー、マゼンタおよびシアンのそれぞれが重なり合って黒を表示する画像領域を単色で置き換える墨入れと文字原稿などの黒色単色画像の形成のために利用される）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こととする。
【００２７】
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毎に画像を形成する第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。
【００２８】
それぞれの画像形成部５０（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）は、図２および図３を用いて後段に詳述するマルチビーム光走査装置１の第１の折り返しミラー３３Ｂおよび第３の折り返しミラー３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃにより各色成分の画像情報を露光するためのレーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）が出射される位置のそれぞれに対応する光走査装置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。
【００２９】
各画像形成部５０（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の下方には、それぞれの画像形成部５０（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）を介して形成された画像を転写される転写材を搬送する搬送ベルト５２が配置されている。
【００３０】
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ならびにテンションローラ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。
【００３１】
各画像形成部５０（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）は、矢印方向に回転可能な円筒状に形成され、光走査装置１により露光された画像に対応する静電潜像が形成される感光体ドラム５８Ｙ，５８Ｍ，５８Ｃおよび５８Ｂを有している。
【００３２】
各感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の周囲には、各感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）表面に所定の電位を提供する帯電装置６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃおよび６０Ｂ、各感光体ドラム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装置６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃおよび６２Ｂ、各感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）との間に搬送ベルト５２を介在させた状態で搬送ベルト５２の背面から各感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）に対向され、搬送ベルト５２により搬送される記録媒体すなわち記録用紙Ｐに、各感光体ドラム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、各転写装置６４（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）による用紙Ｐへのトナー像の転写の際に転写されなかった感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）上の残存トナーを除去するクリーナ６６（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）ならびに各転写装置６４（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）によるトナー像の転写のあとに感光体ドラム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６８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）が、各感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）が回転される方向に沿って、順に、配置されている。
【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記録用紙Ｐを収容している用紙カセット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。
【００３５】
送り出しローラ７２とテンションローラ５４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。
【００３６】
レジストローラ７４と第１の画像形成部５０Ｙの間のテンションローラ５４の近傍であって、実質的に、テンションローラ５４と搬送ベルト５２が接する位置に対応する搬送ベルト５２の外周上に対向される位置には、レジストローラ７２により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。
【００３７】
搬送ベルト５２の一端かつベルト駆動ローラ５６の近傍であって、実質的に、ベルト駆動ローラ５６と接した搬送ベルト５２の外周上には、搬送ベルト５２に形成された画像または用紙Ｐに転写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（図１は、正面断面図であるから、図１において紙面前方に位置される第１のセンサ７８は見えない）。
【００３８】
ベルト駆動ローラ５６と接した搬送ベルト５２の外周上であって、搬送ベルト５２により搬送される用紙Ｐと接することのない位置には、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。
【００３９】
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。
【００４０】
図２および図３には、図１に示した画像形成装置に組み込まれるマルチビーム露光装置が示されている。
【００４１】
図２および図３に示されるように、マルチビーム露光装置１は、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のそれぞれに向けて光ビームを出力する光源３Ｙ，３Ｍ，３Ｃおよび３Ｂ、各光源３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）を放射された光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の外周面に向かって所定の線速度で偏向（走査）する偏向手段としてのただ１つの光偏向装置７を有している。なお、光偏向装置７と各光源３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）との間には、偏向前光学系５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）が、光偏向装置７と像面との間には、偏向後光学系９が、それぞれ、配置されている。また、光偏向装置７により各レーザビームが偏向（走査）される方向を主走査方向と示し、主走査方向および光偏向装置が走査（偏向）したレーザビームが主走査方向となるよう光偏向装置がレーザビームに与える偏向動作の基準となる軸線のそれぞれに直交する方向を副走査方向と示す。従って、マルチビーム露光装置１により偏向されたレーザビームの副走査方向は、図１に示した画像形成装置１００において、記録用紙が搬送される方向すなわち各画像形成部５０（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）が回転される方向および搬送ベルト５２が移動される方向に一致される。また、主走査方向は、記録用紙が搬送される方向と直交する方向となる。
【００４２】
各光源３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）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（ブラックすなわち黒）毎に、２つの半導体レーザ素子３Ｙａおよび３Ｙｂ，３Ｍａおよび３Ｍｂ，３Ｃａおよび３Ｃｂ，３Ｂａおよび３Ｂｂが所定の配列には位置されて構成されている。
【００４３】
偏向前光学系５は、各光源であるレーザ３Ｙａおよび３Ｙｂ，３Ｍａおよび３Ｍｂ，３Ｃａおよび３Ｃｂ，３Ｂａおよび３Ｂｂのそれぞれから出射されたレーザビームＬＹａとＬＹｂ、ＬＭａとＬＭｂ、ＬＣａとＬＣｂ、およびＬＢａとＬＢｂを同一色成分毎に１本のレーザビームにまとめる群合成ミラー１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃおよび１５Ｂによりそれぞれ１本に合成され、カラー合成ミラー１９Ｍ，１９Ｃおよび１９Ｂのそれぞれによりさらに１本のレーザビームＬ｛（ＬＹａ＋ＬＹｂ）＝ＬＹ，（ＬＭａ＋ＬＭｂ）＝ＬＭ，（ＬＣａ＋ＬＣｂ）＝ＬＣ、ならびに（ＬＢａ＋ＬＢｂ）＝ＬＢ｝として合成されて、光偏向装置７に向けて案内される。
【００４４】
なお、光源３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）と群合成ミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）、群合成ミラー１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃおよび１５Ｂのそれぞれとカラー合成ミラー１９Ｍ，１９Ｃおよび１９Ｂのそれぞれとの間には、図４、図６および図８を用いて後段に詳述する有限焦点レンズ１３、絞り１４、シリンダレンズ１７が設けられている。
【００４５】
光偏向装置７は、例えば８面の平面反射面（平面反射鏡）が正多角形状に配置された多面鏡本体７ａと多面鏡本体７ａを主走査方向に所定の速度で回転させるモータ７ｂとを有している。なお、多面鏡本体７ａは、モータ７ｂの回転軸に、一体的に形成されている。
【００４６】
多面鏡本体７ａは、たとえば、アルミニウムにより形成される。また、多面鏡７ａの各反射面は、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、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等の表面保護層が蒸着されることで提供される。
【００４７】
偏向後光学系９は、多面鏡７ａにより偏向（走査）されたレーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の像面上での形状および位置を最適化する２枚組み結像レンズ２１すなわち第１および第２の結像レンズ２１ａおよび２１ｂ、光偏向装置７で偏向され、２枚組結像レンズ２１を通過されたそれぞれのレーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の水平同期を整合させるために、各レーザビームＬを検知する水平同期用光検出器２３、水平同期用光検出器２３に向けて、各レーザビームＬを折り返す水平同期用折り返しミラー２５、折り返しミラー２５と水平同期検出用光検出器２３との間に配置され、折り返しミラー２５により水平同期検出用光検出器２３に向けて反射された各レーザビームＬを、各レーザビームＬの波長がレーザ素子（光源３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ））の配置されている部分（環境）の温度の変化に起因して変化した場合であっても、水平同期検出用光検出器２３の検出面上の入射位置を概ね一致させることのできる光路補正素子２７、２枚組み結像レンズ２１の第２の結像レンズ２１ｂを出射された各レーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）を、それぞれのレーザビームＬと対応される感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）に案内する複数のミラー３３Ｙ（イエロー第１）、３５Ｙ（イエロー第２）、３７Ｙ（イエロー第３）、３３Ｍ（マゼンタ第１）、３５Ｍ（マゼンタ第２）、３７Ｍ（マゼンタ第３）、３３Ｃ（シアン第１）、３５Ｃ（シアン第２）、３７Ｃ（シアン第３）、３３Ｂ（黒専用）、ならびに上述した多くの光学要素を含む光走査装置１を防塵する防塵ガラス３９（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＭ）を有している。
【００４８】
次に、各光源３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）を構成するレーザ３Ｙａ，３Ｙｂ，３Ｍａ，３Ｍｂ，３Ｃａ，３Ｃｂ，３Ｂａおよび３Ｂｂのそれぞれと光偏向装置７との間の偏向前光学系５について、それぞれのレーザ毎に詳細に説明する。
【００４９】
各光源３Ｙ，３Ｍ，３Ｃおよび３Ｂは、図２に示したように、それぞれレーザビームＬＹ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と、レーザビームＬＭ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と、レーザビームＬＣ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と、レーザビームＬＢ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、各光源を構成するレーザ３Ｙａ，３Ｙｂ，３Ｍａ，３Ｍｂ，３Ｃａ，３Ｃｂ，３Ｂａおよび３Ｂｂのそれぞれから出射されたレーザビームＬＹａおよびＬＹｂ、ＬＭａおよびＬＭｂ、ＬＣａおよびＬＣｂならびにＬＢａおよびＬＢｂは、同一色成分毎に、入射レーザビームの概ね５０％を反射し、概ね５０％を透過する群合成ミラー（ハーフミラーすなわち第１の合成ミラー）１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃおよび１５Ｂによりそれぞれ合成され、カラー合成ミラー（第２の合成ミラー）１９Ｍ，１９Ｃおよび１９Ｂにより合成されて光偏向装置７に向けて案内される。また、各光源を構成するレーザ３Ｙａ，３Ｍａ，３Ｃａおよび３Ｂａのそれぞれから出射されたレーザビームＬＹａ，ＬＭａ，ＬＣａおよびＬＢａは、ハーフミラー１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃおよび１５Ｂにより対をなすレーザビームＬＹｂ，ＬＭｂ，ＬＣｂおよびＬＢｂのそれぞれと合成される前に、対応するガルバノミラー１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃおよび１８Ｂの反射角が所定の角度に設定されることにより、副走査方向の間隔が所定の間隔に設定される。
【００５０】
偏向前光学系５は、図４（任意のレーザビームＬを代表として示している）を用いて詳述するように、レーザ３を出射されたレーザビームＬに所定の集束性を与える有限焦点レンズ１３、有限焦点レンズ１３を通過したレーザビームＬに任意の断面ビーム形状を与える絞り１４、ハーフミラー（第１の合成ミラー）１５、ハーフミラー１５により合成されたレーザビームＬに副走査方向に関してさらに所定の集束性を与えるシリンダレンズ１７を含み、レーザ３を出射されたレーザビームＬの断面ビーム形状を所定の形状に整えて、光偏向装置７の反射面に案内する。なお、有限焦点レンズ１３は、例えば非球面ガラスレンズあるいは球面ガラスレンズのレーザ入射面および出射面の少なくとも一方の面に、例えばＵＶ（Ｕｒｔｒａ−Ｖｉｏｌｅｔ＝紫外線）硬化型の図示しないプラスチックレンズを貼り合わせた（または図示しないプラスチックレンズを一体成形した）レンズが利用される。また、レーザ３、有限焦点レンズ１３および絞り１４は、図５を用いて以下に説明するレンズホルダ１１により一体に保持されている。
【００５１】
図５（任意のレーザ３と対応するレンズホルダ１１を代表として示している）に示されるように、レンズホルダ１１は、例えば高い加工精度を有しその一方で温度の変化に対する形状変化の少ないアルミダイカスト製であって、偏向前光学系５の構成要素を保持するベースプレート１０の凹部１０ａ上に、凹部１０ａ上を矢印Ｘ方向に沿って凹部１０ａ上を移動可能に配置されている。なお、ベースプレート１０は、露光装置１の中間ベース１ａ上に位置されている。
【００５２】
レンズホルダ１１は、レンズホルダ１１と実質的に等しい材質のアルミニウムにより形成されたアルミダイカスト製のレーザホルダ１２に固定されたレーザ３と有限焦点レンズ１３を所定の間隔に維持して保持するホルダ本体１１ａを有し、レーザ３の発光点すなわちレーザホルダ１２とホルダ本体１１ａとが接触される位置から所定の距離の位置に、有限焦点レンズ１３を保持する。すなわち、有限焦点レンズ１３は、フランジ部分が円筒状に形成された円筒フランジ付きレンズであって、レンズホルダ１１のホルダ本体１１ａの底部１１ｂの側方からホルダ本体１１ａの側面１１ｃに向けて加圧可能に配置された板ばね１６によりレンズホルダの側面１１ｃに押しつけられることで、レンズホルダ１１に固定される。従って、有限焦点レンズ１３は、レーザ３から有限焦点レンズ１３を通ってシリンダレンズ１７に向かう光軸ｏに沿ってホルダ本体１１ａを移動可能で、レーザ支持体１２に固定されたレーザ３との間隔が所定の間隔となるようレンズホルダ１１に固定される。また、絞り１４は、図６を用いて以下に説明するように、有限焦点レンズ１３の後ろ側焦点位置に位置されるよう、レンズホルダ１１の所定位置すなわち絞り保持部１１ｄに固定されている。なお、光軸ｏは、ベースプレート１０の凹部１０ａが延出される方向と概ね平行に規定されている。
【００５３】
図６（任意のレーザビームＬを代表として示している）は、レンズホルダ１１内の有限焦点レンズ１３と絞り１４とを、光軸ｏに沿って抜き出した概略図である。図６に示されるように、絞り１４を、有限焦点レンズ１３の後ろ側焦点位置に配置することで、レーザ３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢのいづれか）ａと対応する組のレーザ３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢのいづれか）ｂのそれぞれを放射されたレーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢのいづれか）ａとレーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢのいづれか）ｂの双方の効率を概ね等しくできる。
【００５４】
再び図２および図３を参照すれば、ハーフミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）は、例えば厚さｔが５ｍｍに形成された平行平板ガラスの一方の面に金属膜が蒸着されることで、透過率および反射率が所定の大きさとなるよう制御されたもので、レーザ３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢのいづれか）ａと対応する組のレーザ３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢのいづれか）ｂから放射される２本のレーザビームのうちの所定の１本のレーザビーム、例えばレーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）ａまたはＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）ｂを水平同期検出器２３で検知して得られる水平同期およびビーム位置信号に基づいて、図７を用いて以下に説明するミラー保持機構２０により、主走査方向および副走査方向のそれぞれの方向に関して反射角が設定される。
【００５５】
なお、それぞれのレーザビームＬＹａ，ＬＭａ，ＬＣａおよびＬＢａは、上述したように、それぞれハーフミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）を透過され、レーザ３Ｙｂ，３Ｍｂ，３Ｃｂおよび３Ｂｂを出射されたそれぞれのレーザビームＬＹｂ，ＬＭｂ，ＬＣｂおよびＬＢｂは、ハーフミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）で反射される。また、各レーザビームＬ（Ｙａ，Ｙｂ，Ｍａ，Ｍｂ，Ｃａ，Ｃｂ，ＢａおよびＢｂ）がハーフミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）を透過する回数は、上述したように、１または０回となる。具体的には、ＬＢａ，ＬＭａ，ＬＣａおよびＬＹａは、ハーフミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）を１回だけ透過し、それ以外のレーザビームＬＢｂ，ＬＭｂ，ＬＣｂおよびＬＹｂは、ハーフミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）で反射される。なお、それぞれのハーフミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）は、各ハーフミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）を透過して光偏向装置７に向かうレーザビームＬＢａ，ＬＭａ，ＬＣａおよびＬＹａのそれぞれに対して同一の方向に、同一量（角度）傾けられる。この場合、それぞれのハーフミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）が傾けられる角度Ｕは、それぞれ、４５°に設定される。
【００５６】
ここで、それぞれのハーフミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の反射率と透過率の比を１：１とすることで、各光源３（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の各レーザ素子３Ｙａおよび３Ｙｂ、３Ｍａおよび３Ｍｂ、３Ｃａおよび３Ｃｂならびに３Ｂａおよび３Ｂｂの出力を実質的に同一に設定できる。これにより、結像面での出力を同一とすることが可能となり、各レーザビームＬ（Ｙａ，Ｙｂ，Ｍａ，Ｍｂ，Ｃａ，Ｃｂ，ＢａおよびＢｂ）の結像特性を等しくすることが容易となる。
【００５７】
図７は、ハーフミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の光入射面および光出射面（光反射面）の傾きを、任意のレーザビームを代表として、主走査方向および副走査方向のそれぞれの方向に関連した方向に調整可能とするミラー保持機構２０を説明する概略図である。
【００５８】
図７に示されるように、ハーフミラー１５は、ベースプレート１０の所定位置に、ベースプレート１０と一体に形成された突起状のミラー保持部１０ｂとこのミラー保持部１０ｂに向けて加圧可能に配置された板ばね２０ａにより、光軸ｏに対して任意の傾きを示すよう固定される。
【００５９】
ミラー保持機構２０は、詳細には、ミラー保持部１０ｂの底部すなわちベースプレート１０に近接する側に設けられた第１の調整ねじ２０ｂ、ベースプレート１０から所定の距離に設けられた第２および第３の調整ねじ２０ｃおよび２０ｄを有し、それぞれのねじ２０ｂ，２０ｃおよび２０ｄの繰り出し量を個々に設定することで、板ばね２０ａからの押しつけ力により押しつけられるミラー１５の傾きを、３本のねじ２０ｂ，２０ｃおよび２０ｄの繰り出し量により設定される方向および角度に設定できる。なお、板ばね２０ａは、ミラー１５の外郭部のみに接するよう、ベースプレート１０との固定部分を除いて２本の帯状領域に分割され、ミラー保持部１０ｂは、２０ｂ，２０ｃおよび２０ｄが設けられる領域を除いて欠き取られた構造であり、ミラー１５に対して、ミラー保持部１０ｂ側と板ばね２０ａ側の双方からのレーザビームの入射あるいは反射を可能とする。
【００６０】
シリンダレンズ１７は、例えばポリメチルメタクリル（ＰＭＭＡ）等に代表されるプラスチック材料により副走査方向断面形状が円筒面の一部となる形状に形成されることで空気と接するレンズ面に副走査方向のパワーが与えられてレーザ３側に配置されたプラスチックレンズ１７ａと、例えばＬＡＨ７８等のガラス材料から形成され、光偏向装置７側に配置されたガラスレンズ１７ｂとが、接着によりまた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たハイブリッド（複合）レンズである。従って、プラスチックシリンダレンズ１７ａのガラスレンズ１７ｂと接する面とガラスシリンダレンズ１７ｂのプラスチックレンズ１７ａと接する面の副走査方向の曲率は、等しく設定される。また、ガラスシリンダレンズ１７ｂにプラスチックシリンダレンズ１７ａが一体に成型されてもよい。
【００６１】
図８は、光偏向装置７の多面鏡７ａの前段（上流側）における各レーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）とカラー合成ミラー１９Ｍ，１９Ｃおよび１９Ｂとの副走査方向の間隔を説明する概略図である。
【００６２】
図８に示されるように、副走査方向に関して隣り合うレーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）は、それぞれ、レーザビーム毎に所定の間隔で光偏向装置７に案内される。すなわち、図８から明らかなように、レーザビームＬＢとレーザビームＬＣとの間の間隔は、例えば１．４５ｍｍに、レーザビームＬＣとレーザビームＬＭとの間の間隔は、例えば１．７１ｍｍに、レーザビームＬＭとレーザビームＬＣとの間の間隔は、例えば２．２６ｍｍに、それぞれ設定される。
【００６３】
次に、光偏向装置７の反射面に案内され、反射面で偏向（走査）されたレーザビームＬＹａおよびＬＹｂ、ＬＭａおよびＬＭｂ、ＬＣａおよびＬＣｂならびにＬＢａおよびＬＢｂのそれぞれと光偏向装置７と像面との間に位置される偏向後光学系９について、それぞれのレーザ毎に詳細に説明する。
【００６４】
光偏向装置７に案内されたレーザビームＬＹａおよびＬＹｂは、光偏向装置７の多面鏡７ａの各反射面の回転により、概ね等速度で偏向されて、偏向後光学系９すなわち２枚組結像レンズ２１の第１の結像レンズ２１ａの入射面に、所定の角度で入射される。
【００６５】
以下、レーザビームＬＹａおよびＬＹｂは、感光体ドラム５８Ｙの表面上でのビームスポットの形状および大きさが所定の形状および大きさになるよう、第２の結像レンズ２１ｂにより所定の収束性ならびに方向性が与えられ、ミラー３３Ｙおよび３５Ｙで順に反射され、ミラー３７Ｙにより所定の角度で反射されて、防塵ガラス３９Ｙを通って、感光体ドラム５８Ｙの所定の位置に照射される。
【００６６】
同様に、レーザビームＬＭａおよびＬＭｂ、ＬＣａおよびＬＣｂのそれぞれは、光偏向装置７の多面鏡７ａの各反射面の回転により、概ね等速度で偏向されて、偏向後光学系９すなわち２枚組結像レンズ２１の第１の結像レンズ２１ａの入射面に所定の角度で入射され、感光体ドラム５８Ｍおよび５８Ｃの表面上でのビームスポットの形状および大きさが所定の形状および大きさになるよう、第２の結像レンズ２１ｂにより所定の収束性ならびに方向性が与えられ、ミラー３３Ｍ，３３Ｃ、３５Ｍおよび３５Ｃで順に反射され、ミラー３７Ｍおよび３７Ｃにより所定の角度で反射されて、防塵ガラス３９Ｍおよび３７Ｃを通って、感光体ドラム５８Ｍおよび５８Ｃの所定の位置に照射される。
【００６７】
光偏向装置７に案内されたレーザビームＬＢａおよびＬＢｂは、光偏向装置７の多面鏡７ａの各反射面の回転により、概ね等速度で偏向されて、偏向後光学系９すなわち２枚組結像レンズ２１の第１の結像レンズ２１ａの入射面に、所定の角度で入射される。
【００６８】
以下、レーザビームＬＢａおよびＬＢｂは、感光体ドラム５８Ｂの表面上でのビームスポットの形状および大きさが所定の形状および大きさになるよう、第２の結像レンズ２１ｂにより所定の収束性ならびに方向性が与えられ、ミラー３３Ｂのみにより所定の角度で反射されて、防塵ガラス３９Ｍを通って、感光体ドラム５８Ｂの所定の位置に照射される。
【００６９】
なお、各レーザビームＬ（Ｙ，ＭおよびＣ）のそれぞれに対応して設けられている第３ミラー３７（Ｙ，ＭおよびＣ）は、図９に示す反射角および平行度調整機構４０により、各レーザビームＬ（Ｙ，ＭおよびＣ）を任意の方向に反射可能に保持されるとともに感光体ドラム５８（Ｙ，ＭおよびＣ）の長手方向の両端部のビームスポット径の変動量を任意の大きさに設定可能に形成されている。
【００７０】
反射角および平行度調整機構４０は、各ミラー３７（Ｙ，ＭおよびＣ）の長手方向の両端部に対応して露光装置１の中間ベース１ａから突出された一対の突起部４１，４１とそれぞれの突起部４１，４１向けて押しつけ力を提供する一対の板ばね４３，４３と、突起部４１，４１に設けられた第１ないし第３の調整ねじ４１ａ，４１ｂおよび４１ｃを含み、それぞれのねじ４１ａ，４１ｂおよび４１ｃの繰り出し量を個々に設定することで、板ばね４３，４３からの押しつけ力により押しつけられるミラー３７の傾きを、３本のねじ４１ａ，４１ｂおよび４１ｃの繰り出し量により設定される方向および角度に設定できる。なお、各ミラー３７（Ｙ，ＭおよびＣ）は、ミラー３３Ｂにより感光体ドラム５８Ｂに向けて案内されたレーザビームＬＢを基準として、対応する感光体ドラム５８（Ｙ，ＭおよびＣ）に導かれた各レーザビーム（Ｙ，ＭおよびＣ）により得られる画像が、感光体ドラム５８Ｂにより提供される画像と等しい間隔およびビームスポット径（線幅）となるよう、画像形成装置１００の搬送ベルト５２上に提供される画像を、詳述しないモニタ機構を用いてモニタすることで、設定される。
【００７１】
なお、偏向前光学系５および偏向後光学系９に用いられる各レンズならびに各レーザビームに対して所定の特性を与える光学部材すなわち有限焦点レンズ１３（偏向前光学系）、ハーフミラー１５（偏向前光学系）、ガラスシリンダレンズ１７ａ（シリンダレンズ１７）、プラスチックシリンダレンズ１７ｂ（シリンダレンズ１７）、第１の結像レンズ２１ａ（偏向後光学系）、第２の結像レンズ２１ｂ（偏向後光学系）および防塵ガラス３９（偏向後光学系）の光学特性は、表１ないし表３に示す通りである。また、偏向前光学系において、レーザビームＬＹに利用される要素とレーザビームＬＢに利用される要素は、副走査方向において光軸ｏを挟んで対称である。なお、表２におけるＣＵＸおよびＣＵＹは、第１および第２の結像レンズ２１ａおよび２１ｂのそれぞれにおける入射面と出射面のレンズ面形状を（１）式に示す多項式で示したときの計数である。
【００７２】
【表１】
【表２】
【表３】
【数１】
【００７６】
偏向後光学系９すなわち２枚組みレンズ２１の第１および第２の結像レンズ２１ａおよび２１ｂ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２１ａおよび２１ｂ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、±４ｍｍ程度変動してしまう。
【００７７】
これに対して、図４に示した偏向前光学系５に、偏向後光学系９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５がガラスレンズで、偏向後光学系９がプラスチックレンズにより構成されるような周知の光学系に比較して、偏向後光学系２１の第１および第２のレンズ２１ａおよび２１ｂ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。
【００７８】
ところで、補正可能な色収差の補正量は、プラスチックシリンダレンズ１７ｂのパワー、すなわちプラスチックシリンダレンズ１７ｂの入射面曲率と出射面曲率との差に応じて決まることから、プラスチックシリンダレンズ１７ｂの入射面を平面とすれば、ガラスシリンダレンズ１７ａの曲率が特定される。
【００７９】
このことから、ガラスシリンダレンズ１７ａに利用される材料が特定されるとシリンダレンズ１７の焦点距離が決定される。従って、偏向後光学系２１の光学特性が特定されると、副走査方向のビームスポットの最小径は、シリンダレンズ１７の焦点距離のみによって設定可能となる。しかしながら、このことは、設計自由度をせまくするので、目標とするビームスポットを得ることおよび色消しを両立しなくなることも考慮する必要を生じさせる。なお、ガラス材料を変更することにより屈折率を変えてガラスシリンダレンズ１７ａの焦点距離を調整することによりシリンダレンズ１７としての焦点距離を設定する方法もあるが、ガラスの材質によっては、研削性、保管あるいは運送に際して必ずしも有益とは限らず、自由度が低くなることは避けられない。
【００８０】
このような観点から、ガラスシリンダレンズ１７ａの入射面と出射面に曲率を与えることでプラスチックシリンダレンズ１７ｂのパワーとシリンダレンズ１７のパワーを独立の関数とする方法もことも可能である。
【００８１】
しかしながら、成型により作成するプラスチックシリンダレンズ１７ｂの入射面と出射面の両面に曲率を与え、プラスチックシリンダレンズ１７ｂのパワーとシリンダレンズ１７のパワーを独立の関数とする上記方法により最もコストを低減できる。
【００８２】
図１０は、図３に示した光偏向装置の多面鏡の所定の反射面と感光体ドラムとの間のレーザビームと副走査方向の光軸との関係を示す光路図である。
【００８３】
図１０に示されるように、光偏向装置７の多面鏡７ａの各反射面で反射されたレーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）は、それぞれ、第１の結像レンズ２１ａと第２の結像レンズ２１ｂとの間で、副走査方向に関し、光軸ｏと交差して像面（感光体ドラム５８）に案内される。
【００８４】
ところで、光偏向装置の各反射面で反射されたレーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）は、第１ないし第２の結像レンズ２１ａおよび２１ｂにより所定の収差特性が与えられ、折り返しミラー３３Ｂ，３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃにより、所定の方向に折り返される。
【００８５】
このとき、レーザビームＬＢは、第１の折り返しミラー３３Ｂで反射されたのち、そのまま防塵ガラス３９Ｂを通って感光体ドラム５８ｂに案内される。これに対し、残りのレーザビームＬＹ，ＬＭおよびＬＣは、それぞれ、第２の折り返しミラー３５Ｙ，３５Ｍおよび３５Ｃに案内され、第２の折り返しミラー３５Ｙ，３５Ｍおよび３５Ｃによって、第３の折り返しミラー３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃに向かって反射され、さらに、第３の折り返しミラー３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃで反射されたのち、それぞれ、防塵ガラス３９Ｙ，３９Ｍおよび３９Ｃにより、おおむね等間隔でそれぞれの感光体ドラムに結像される。この場合、第１の折り返しミラー３３Ｂで出射されたレーザビームＬＢとレーザビームＬＢに隣り合うレーザビームＬＣも、おおむね等間隔で感光体ドラム５８Ｂおよび５８Ｃのそれぞれに結像される。なお、図３に示されるように、レーザビームＬＢは、多面鏡５ａの各反射面で偏向された後は、折り返しミラー３３Ｂで反射されるのみで、光走査装置１から感光体ドラム５８に向かって出射される。
【００８６】
このレーザビームＬＢは、光路中に複数のミラーが存在する場合に、ミラーの数に従って増大（逓倍）される結像面での像のさまざまな収差特性の変動あるいは主走査線曲がりなどに関し、残りのレーザビームＬ（Ｙ，ＭおよびＣ）を相対的に補正する際の基準光線として有益である。
【００８７】
なお、光路中に複数のミラーが存在する場合には、それぞれのレーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢごとに利用されるミラーの枚数を奇数または偶数に揃えることが好ましい。すなわち、図３に示されるように、レーザビームＬＢに関与する偏向後光学系内のミラーの枚数は、光偏向装置７の多面鏡７ａを除いて１枚（奇数）で、レーザビームＬＣ，ＬＭおよびＬＹに関与する偏向後光学系内のミラーの枚数は、それぞれ、多面鏡７ａを除いて３枚（奇数）である。ここで、いづれか１つのレーザビームＬＣ，ＬＭおよびＬＹに関し、第２のミラー３５が省略されたと仮定すれば、第２のミラー３５が省略された光路（ミラーの枚数は偶数）を通るレーザビームのレンズなどの傾きなどによる主走査線曲がりの方向は、他のレーザビームすなわちミラーの枚数が奇数のレンズなど傾きなどによる主走査線曲がりの方向と逆になり、所定の色を再現する際に有害な問題である色ズレを引き起こす。このことから、全てのレーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢを重ねて所定の色を再現する際には、レーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢの偏光後光学系９の光路中に配置されるミラーの枚数は、実質的に、奇数か偶数に統一される。
【００８８】
図１１は、偏向後光学系の水平同期用折り返しミラーの形状を説明するもので、水平同期用折り返しミラー２５は、レーザビームＬ（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）を、主走査方向には水平同期検出器２３に同じタイミングで反射させるとともに、副走査方向には水平同期検出器２３上で実質的に同一の高さを提供できるよう、主走査方向へは同じ角度および副走査方向へは異なる角度に形成された第１ないし第４の折り返しミラー面２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃおよび２５Ｂとそれらを一体に保持するミラーブロック２５ａを有している。ミラーブロック２５ａは、例えばＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリル）などにより成型される。また、各ミラー２５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）は、所定の角度で成型されたブロック２５ａの対応する位置に、例えば、アルミニウムなどの金属が蒸着されて形成される。また、ミラーブロック２５ａは、型のミラー面が１つにブロックから切削加工により作成可能に設計され、アンダーカットを必要とせずに、型から抜けるよう工夫されている。
【００８９】
折り返しミラー２５は、光偏向装置７で偏向された各レーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢを１つの検出器２３の同一の検出位置に入射させることが可能で、例えば検出器が複数個配置される際に問題となる各検出器の感度あるいは位置ずれに起因する水平同期信号のずれが除去できる。なお、電源投入時、用紙と用紙の間すなわち紙間等の印字以外の時間に、水平同期検出器２３に、水平同期用折り返しミラー２５により主走査方向１ラインあたりレーザビーム群ＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢが合計８回入射される。また、検出器２３における検出位置は、経時変化による変動が他の要素に比較して小さいため、印字以外の時間に測定したあるレーザビームに対するずれを図示しないメモリに記憶させ、画像出力時には、このずれに基づいて印字信号の出射タイミングを変化することで、色ずれのない画像を容易に提供できる。
【００９０】
次に、上述したマルチビーム露光装置１により感光体ドラム５８（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の外周面に案内されるレーザビーム（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）の特性について詳細に説明する。
【００９１】
図２に示されるように、イエロー第１レーザ３Ｙａを出射されたレーザビームＬＹａは、有限焦点レンズ１３Ｙａにより、主走査方向および副走査方向のそれぞれに関して概ね平行（わずかに収束光）に変換され、絞り１４Ｙａを通って所定の断面ビーム形状が与えられる。絞り１４Ｙａを通って所定の断面ビーム形状が与えられたレーザビームＬＹａは、反射面が任意の方向に設定可能な半固定ミラー１８Ｙにより所定の方向に折り曲げられ、ハーフミラー１５Ｙに案内される。なお、半固定ミラー１８は、図７に示したミラー保持機構２０に類似した固定装置または図示しない超音波モータにより任意の方向に反射面の角度が設定可能なガルバノミラーである。
【００９２】
ハーフミラー１５Ｙに案内されたレーザビームＬＹａは、ハーフミラー１５Ｙを透過し、ハーフミラー１５Ｙにより、以下に説明するイエロー第２レーザ３ＹｂからのレーザビームＬＹｂと重ね合わせられて、レーザビームＬＹとして、シリンダレンズ１７Ｙに案内される。シリンダレンズ１７Ｙに案内されたレーザビームＬＹは、シリンダレンズ１７Ｙにより副走査方向に関してさらに集束されて光偏向装置７の多面鏡７ａに案内される。なお、ハーフミラー１５Ｙは、レーザビームＬＹａに対して、副走査方向の反射角が所定の角度になるよう配置されている。また、ハーフミラー１５Ｙの副走査方向の傾きは、後段に説明する偏向後光学系９の水平同期および副走査ビーム位置検出器２３により得られるビーム位置データに基づいて設定される。
【００９３】
イエロー第２レーザ３Ｙｂを出射されたレーザビームＬＹｂは、有限焦点レンズ１３Ｙｂにより、主走査方向および副走査方向のそれぞれに関して概ね平行（わずかに収束光）に変換され、絞り１４Ｙｂを通って所定の断面ビーム形状が与えられる。絞り１４Ｙｂを通って所定の断面ビーム形状が与えられたレーザビームＬＹｂは、ハーフミラー１５Ｙで反射され、ハーフミラー１５Ｙにより、上述したイエロー第１レーザ３ＹａからのレーザビームＬＹａと重ね合わせられて、光偏向装置７の多面鏡７ａに案内される。
【００９４】
マゼンタ第１レーザ３Ｍａを出射されたレーザビームＬＭａは、有限焦点レンズ１３Ｍａにより、主走査方向および副走査方向のそれぞれに関して概ね平行（わずかに収束光）に変換され、絞り１４Ｍａを通って所定の断面ビーム形状が与えられる。絞り１４Ｍａを通って所定の断面ビーム形状が与えられたレーザビームＬＭａは、ハーフミラー１５Ｍに案内される。ハーフミラー１５Ｍに案内されたレーザビームＬＭａは、ハーフミラー１５Ｍを透過し、ハーフミラー１５Ｍにより、以下に説明するマゼンタ第２レーザ３ＭｂからのレーザビームＬＭｂと重ね合わせられて、レーザビームＬＭとして、シリンダレンズ１７Ｍに案内される。シリンダレンズ１７Ｍに案内されたレーザビームＬＭは、シリンダレンズ１７Ｍにより副走査方向に関してさらに集束されて光偏向装置７の多面鏡７ａに案内される。なお、ハーフミラー１５Ｍは、レーザビームＬＭａに対して、副走査方向の反射角が所定の角度になるよう配置されている。また、ハーフミラー１５Ｍの副走査方向の傾きは、後段に説明する偏向後光学系９の水平同期および副走査ビーム位置検出器２３により得られるビーム位置データに基づいて設定される。
【００９５】
マゼンタ第２レーザ３Ｍｂを出射されたレーザビームＬＭｂは、有限焦点レンズ１３Ｍｂにより、主走査方向および副走査方向のそれぞれに関して概ね平行（わずかに収束光）に変換され、絞り１４Ｍｂを通って所定の断面ビーム形状が与えられる。絞り１４Ｍｂを通って所定の断面ビーム形状が与えられたレーザビームＬＭｂは、ハーフミラー１５Ｍで反射され、ハーフミラー１５Ｍにより、上述したマゼンタ第１レーザ３ＭａからのレーザビームＬＭａと重ね合わせられて、光偏向装置７の多面鏡７ａに案内される。
【００９６】
シアン第１レーザ３Ｃａを出射されたレーザビームＬＣａは、有限焦点レンズ１３Ｃａにより、主走査方向および副走査方向のそれぞれに関して概ね平行（わずかに収束光）に変換され、絞り１４Ｃａを通って所定の断面ビーム形状が与えられる。絞り１４Ｃａを通って所定の断面ビーム形状が与えられたレーザビームＬＣａは、ハーフミラー１５Ｃに案内される。ハーフミラー１５Ｃに案内されたレーザビームＬＣａは、ハーフミラー１５Ｃを透過し、ハーフミラー１５Ｃにより、以下に説明するシアン第２レーザ３ＣｂからのレーザビームＬＣｂと重ね合わせられて、レーザビームＬＣとして、シリンダレンズ１７Ｃに案内される。シリンダレンズ１７Ｃに案内されたレーザビームＬＣは、シリンダレンズ１７Ｃにより副走査方向に関してさらに集束されて光偏向装置７の多面鏡７ａに案内される。なお、ハーフミラー１５Ｃは、レーザビームＬＣａに対して、副走査方向の反射角が所定の角度になるよう配置されている。また、ハーフミラー１５Ｃの副走査方向の傾きは、後段に説明する偏向後光学系９の水平同期および副走査ビーム位置検出器２３により得られるビーム位置データに基づいて設定される。
【００９７】
シアン第２レーザ３Ｃｂを出射されたレーザビームＬＣｂは、有限焦点レンズ１３Ｃｂにより、主走査方向および副走査方向のそれぞれに関して概ね平行（わずかに収束光）に変換され、絞り１４Ｃｂを通って所定の断面ビーム形状が与えられる。絞り１４Ｃｂを通って所定の断面ビーム形状が与えられたレーザビームＬＣｂは、ハーフミラー１５Ｃで反射され、ハーフミラー１５Ｃにより、上述したシアン第１レーザ３ＣａからのレーザビームＬＣａと重ね合わせられて、光偏向装置７の多面鏡７ａに案内される。
【００９８】
黒第１レーザ３Ｂａを出射されたレーザビームＬＢａは、有限焦点レンズ１３Ｂａにより、主走査方向および副走査方向のそれぞれに関して概ね平行（わずかに収束光）に変換され、絞り１４Ｂａを通って所定の断面ビーム形状が与えられる。絞り１４Ｂａを通って所定の断面ビーム形状が与えられたレーザビームＬＢａは、反射面が任意の方向に設定可能な半固定ミラー１８Ｂにより所定の方向に折り曲げられ、ハーフミラー１５Ｂに案内される。ハーフミラー１５Ｂに案内されたレーザビームＬＢａは、ハーフミラー１５Ｂを透過し、ハーフミラー１５Ｂにより、以下に説明する黒第２レーザ３ＢｂからのレーザビームＬＢｂと重ね合わせられて、シリンダレンズ１７Ｂに案内される。シリンダレンズ１７Ｂに案内されたレーザビームＬＢは、シリンダレンズ１７Ｂにより副走査方向に関してさらに集束されて光偏向装置７の多面鏡７ａに案内される。なお、ハーフミラー１５Ｂは、レーザビームＬＢａに対して、副走査方向の反射角が所定の角度になるよう配置されている。また、ハーフミラー１５Ｂの副走査方向の傾きは、後段に説明する偏向後光学系９の水平同期および副走査ビーム位置検出器２３により得られるビーム位置データに基づいて設定される。
【００９９】
黒第２レーザ３Ｂｂを出射されたレーザビームＬＢｂは、有限焦点レンズ１３Ｂｂにより、主走査方向および副走査方向のそれぞれに関して概ね平行（わずかに収束光）に変換され、絞り１４Ｂｂを通って所定の断面ビーム形状が与えられる。絞り１４Ｂｂを通って所定の断面ビーム形状が与えられたレーザビームＬＢｂは、ハーフミラー１５Ｂで反射され、ハーフミラー１５Ｂにより、上述した黒第１レーザ３ＢａからのレーザビームＬＢａと重ね合わせられて、光偏向装置７の多面鏡７ａに案内される。
【０１００】
なお、イエロー第１レーザ３Ｙａから出射されたレーザビームＬＹａおよび黒第１レーザ３Ｂａから出射されたレーザビームＬＢａの光路に位置される半固定ミラー１８Ｙおよび１８Ｂは、例えば図７に示したハーフミラー１５を保持するミラー保持機構２０に類似したミラー保持機構により、主走査方向および副走査方向のそれぞれの方向にレーザビームの反射方向および角度を変更可能に、配置されている。
【０１０１】
ハーフミラー１５Ｍ，１１Ｃおよび１１Ｂによりまとめられた３本×２群＝６本のレーザビームＬＭ，ＬＣおよびＬＢは、それぞれのレーザビームＬ（Ｍ，ＣおよびＢ）に対応され、ハーフミラー１５（Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ）および半固定ミラー１８Ｙおよび１８Ｂと同様に、図７に示したハーフミラー１５を保持するミラー保持機構２０に類似したミラー保持機構により、主走査方向および副走査方向のそれぞれの方向にレーザビームの反射方向および角度を変更可能に、配置されているカラー合成ミラー（すなわち第２の合成ミラー）１９Ｍ，１９Ｃおよび１９Ｂにより所定方向に折り返されて光偏向装置７に案内される。このとき、各レーザビームＬ（Ｍ，ＣおよびＢ）は、図８を用いて説明したように、副走査方向に関し、所定の間隔を維持した状態で光偏向装置７に案内される。
【０１０２】
なお、ハーフミラー１５Ｙにより２本のレーザビームＬＹａとＬＹｂがまとめられたレーザビームＬＹは、途中で折り返されることなく、光偏向装置７に向けて直線で案内される。すなわちレーザビームＬＹは、カラー合成ミラー１９Ｍ，１９Ｃおよび１９Ｂのそれぞれに対し、光偏向装置７の多面鏡７ａの反射面の回転軸方向に距離を置いたどのミラーからも遮られることのない空間を通って、光偏向装置７に案内される。また、このレーザビームＬＹは、図８を用いて既に説明したように、副走査方向に関し、隣り合うレーザビーム（ＬＹは、ＬＭにとなり合う）との間隔が最大となるよう、光偏向装置７に案内される。
【０１０３】
以下、上述した偏向前光学系５により１まとめにまとめられ、光偏向装置７に案内されて、光偏向装置７の各反射面で偏向（走査）された４色＝４本のレーザビームＬは、偏向後光学系９により所定の特性が与えられて、各感光体ドラム５８の所定の位置に結像される。
【０１０４】
なお、画像書き込み時以外の際、例えば画像形成装置が起動されて画像データを書き込み始める前、もしくは連続して画像を形成している途中、または用紙上に走査光学系による印字の影響が無いタイミング、さらには一定時間間隔のいづれかあるいはその任意の組み合わせにより、副走査方向については、各々の画像形成部に導かれる対をなすレーザビーム相互間距離、すなわちＬＹａとＬＹｂ，ＬＭａとＬＭｂ，ＬＣａとＬＣｂおよびＬＢａとＬＢｂの相対位置関係を計測し、その計測結果に基づいて、その相対位置関係が所定の間隔となるよう、各レーザビーム位置を、ガルバノミラー１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃおよび１８Ｂの反射角度が制御される。また、主走査方向についても、画像書き込み時以外の際、例えば画像形成装置が起動されて画像データを書き込み始める前、または連続して画像を形成している途中で用紙上に走査光学系による印字の影響が無いタイミング、あるいは一定時間間隔で、各々の画像形成部に導かれるレーザビーム相互間距離、すなわちＬＹａとＬＹｂ，ＬＭａとＬＭｂ，ＬＣａとＬＣｂおよびＬＢａとＬＢｂの相対通過タイミング関係を計測し、その値を保持しておいて、その計測結果に基づいて、その通過タイミングのずれをキャンセルするように、光源３Ｙａと３Ｙｂ，３Ｍａと３Ｍｂ，３Ｃａと３Ｃｂおよび３Ｂａと３Ｂｂの発光タイミングが制御される。
【０１０５】
また、レジストセンサ８０を用いて各画像形成部で書き込まれた画像のずれを検知した結果により、それぞれのレーザビームＬＹ（＝ＬＹａ＋ＬＹｂ），ＬＭ（＝ＬＭａ＋ＬＭｂ），ＬＣ（＝ＬＣａ＋ＬＣｂ）およびＬＢ（＝ＬＢａ＋ＬＢｂ）相互間の主走査方向のずれおよび副走査方向のずれを検知し、副走査方向のずれに関しては、画像を書き込むタイミングにより、主走査方向のずれに関しては、画像を書き込むタイミング及び画像周波数により、ずれを補正できる。
【０１０６】
ところで、従来技術の欄でも説明したように、半導体レーザ素子は、個々に、温度変化に対する発光波長の変動量が異なる。この場合、各半導体レーザ素子の周辺で温度がばらついたり、各レーザ素子の経時変化の度合いに差がでてくると、それぞれの光源から出る光ビームの波長にばらつきがでてきてしまう。さらに、半導体レーザ素子の特徴として、０．１°Ｃ程度の温度変化に対して発光波長が１．５ｎｍ程度変化するモードホッピング現象が存在することから、例え、ある条件下で発光波長を一致させたとしても、広い環境温度範囲で全てのレーザ素子の発光波長を均一に揃えることは困難である。
【０１０７】
一方、レーザ素子を放射されるレーザビームの波長が変動すると、光偏向装置７の各反射面の回転角が同一であるにもかかわらわず、（波長が変化した）レーザビームと、基準とした波長のレーザビームのレンズ２１ａ，２１ｂで屈折される角度に差が生ずる。
【０１０８】
多くの場合、偏向後光学系９の２枚組レンズ２１の各レンズの有効画角の両端の色収差が「０」であることは少なく、レーザ素子から放射されたレーザビームの波長が変化した場合、２枚組レンズ２１の各レンズ２１ａ，２１ｂを順に通過したレーザビームは、水平同期用光検出器２３に対し、基準とした波長のレーザビームが入射されるタイミングとは異なるタイミングで入射される。
【０１０９】
しかしながら、光路補正素子２７に、以下に示す特性を与えることにより、主走査方向に関して、各光源３のレーザ素子３Ｙａ，３Ｙｂ，３Ｍａ，３Ｍｂ，３Ｃａ，３Ｃｂ，３Ｂａおよび３Ｂｂのそれぞれから放射されるレーザビームの波長に合わせて水平同期検出用光検出器２３の光検出面に向かう出射角を変えることで、光偏向装置７の各反射面の回転角が同一角度である場合に、水平同期検出用光検出器２３の光検出面上におけるレーザビームの位置を、概ね等しくすることができる。
【０１１０】
詳細には、光路補正素子２７に、図１２に示すような断面形状が二等辺三角形であるプリズムを用いることで、光源を出射されたレーザビームの波長が温度の変化により変化することによって光偏向装置７の各反射面が同一の回転角度であるにもかかわらず異なる位置に照射されて反射されることで、実際には同一のタイミングで水平同期検出用光検出器２３の異なる位置に案内される現象の影響を低減できる。
【０１１１】
図１３は、半導体レーザ素子のモードホッピングにより、環境温度が変動した場合に、発光波長が変動する様子を示すグラフである。
【０１１２】
図１３に示されるように、ある半導体レーザ素子から放射されるレーザビームの発光波長は、環境温度（この場合、レーザ素子の発光チップを取り巻くケースの温度とする）が１０°ｃ上昇する毎に、概ね２ｎｍ長くなる（発振周波数が、下がる）ことが認められる。
【０１１３】
しかしながら、図１３のＡ部またはＢ部に示されるように、温度の変化と波長とは、局所的には、非線形であり、既に説明したように、温度変化が極わずかであっても波長が１ｎｍ以上変動することがある。なお、この局所的な波長変動が生じる温度はレーザ素子単体毎に異なり、現在のところ、特定できない。
【０１１４】
図１４は、図１２に示したプリズム（光路補正素子）２７の特性を特定するために、レーザ素子を出射されたレーザビームの波長が変化した場合に、２枚組レンズ２１の各レンズ２１ａ，２１ｂを通過して像面に結像されるレーザビームの位置の変化を、主走査方向の相対位置として示すグラフである。
【０１１５】
図１４に示すように、波長が６８０ｎｍ（曲線ａ）のレーザビームを基準として、６６５ｎｍ（曲線ｂ），６７０ｎｍ（曲線ｃ），６７５ｎｍ（曲線ｄ），６８５ｎｍ（曲線ｅ），６９０ｎｍ（曲線ｆ）および６９５ｎｍ（曲線ｇ）の波長のレーザビームの主走査方向の結像位置は、光偏向装置７の各反射面の振り角の変動と関連して、最大で０．０４５ｍｍ程度変化することが認められる。なお、図１４に示されるように、波長が短い場合と長い場合とで、結像位置が変化する極性は、逆向きとなる。また、図１３に示したように、レーザ素子は、局所的な波長変動を生じることが多く、従って、図１４に示した相対値の大きさは、実際には、さらに大きく変動する要素を含むことになる。
【０１１６】
図１５は、図２および図３に示したこの発明の実施の形態であるマルチビーム露光装置１から光路補正素子２７を取り外した状態で、各レーザ素子からのレーザビームの波長が図１４に示したような温度−波長変化を示すとした場合の像面に結像されるビーム位置の変化を主走査方向の相対位置として示すグラフである。なお、図１５においては、各曲線αないしζは、波長が５ｎｍ異なる条件毎の差、すなわち波長６６５−６７０の差（曲線α）、波長６７０−６７５の差（曲線β）、波長６７５−６８０の差（曲線γ）、波長６８０−６８５の差（曲線δ）、波長６８５−６９０の差（曲線ε）、波長６９０−６９５の差（曲線ζ）を、それぞれ示している。なお、図１５においても、図１３に示した局所的な波長変動を生じた場合には、さらに大きく変動することになる。
【０１１７】
ところで、図１６に示すように、光偏向装置７の各反射面が回転される方向をプラス（＋）方向からマイナス（−）方向とし、各レーザビームは、像面上で、マイナス（−）からプラス（＋）方向へ移動されるとすると、水平同期検出用光検出器２３が設けられる位置を、主走査方向位置の−１６０ｍｍとすると、波長が６７５ｎｍのレーザビームを検出するタイミングと波長６８０ｎｍのレーザビームを検出するタイミングとの間で、光偏向装置７の各反射面の回転角度ΔθがΔθ＝７．５μｒａｄだけずれることが認められる。このことは、水平同期検出用光検出器２３が設けられる位置が、主走査方向で概ね７．５ｎｍだけ、プラス（＋）側へ移動したと同様の挙動を示す。
【０１１８】
また、上述した水平同期用検出器２３の見かけ上のずれは、全ての画像領域において、Δθ＝７．５μｒａｄずれた状態で画像の書き込みを行うことに他ならず、結果として、波長が異なる２つのレーザビーム相互間の書き込み開始位置の相対位置ずれ量は、図１５に示した０．０６７５−０．０６８０で表されたビーム位置のずれ量７．５μｍと、書き出しタイミング基準を波長により位置が異なる端部の主走査位置とするために生じた光偏向装置７の各反射面の回転角度Δθの分だけずれた影響分、すなわち主走査方向位置ｙがｙ＝ｙ＋Δｙとなり、Δｙ＝７．５μｍが加えられた大きさとなる。
【０１１９】
このことから、図１７に示すように、主走査方向位置ｙが、ｙ＝−１６０付近では、概ね等しくなるが、その反対側のｙ＝１６０付近では、ビーム位置のずれ量７．５μｍに加え、水平同期位置でのビームの主走査方向相対位置ずれ量Δｙ＝７．５μｍとの合計により、計１５μｍのずれが生してしまうことになる。
【０１２０】
再び、図１２を参照すれば、二等辺三角形のプリズム２７は、図１３ないし図１７に示した温度によるレーザビームの波長変化により書き出し位置が主走査方向にずれる量を元に戻して、所定の位置に設けられている水平同期検出用光検出器２３の検出面上の基準となる波長のレーザビームが入射される位置に入射することのできる光学素子であって、詳細には、プリズム２７の頂角を「Ａ」、プリズムの屈折率を「ｎ」、波長λのレーザビームが入射角αで入射したとき、入射レーザビームと出射レーザビームとのなす角すなわち偏角をＢとするとき、
ｓｉｎα＝ｎｓｉｎ（Ａ／２） （１）
であり、
（Ｂ＋Ａ）／２＝α （２）
から、
【０１２１】
式（１）ないし（３）から、基準となるレーザビームの波長をλ、温度変化により変動したレーザビームの波長をλ＋Δλとすると、入射角αでプリズム２７に波長λのレーザビームが入射したときに比較して、λ＋Δλの波長のレーザビームが入射したときの偏角Ｂの変化量ΔＢと波長の変化分Δλは、
ΔＢ／Δλ
＝ΔＢ／Δｎ×Δｎ／Δλ
＝２ｓｉｎ（Ａ／２）／（１−ｎ2 ｓｉｎ2 （Ａ／２））(1/2)
×Δｎ／Δλ （４）
で示される。
【０１２２】
また、プリズム２７と水平同期検出用光検出器２３との間の距離をＤとすると、
Δｙ／Δλ
＝−Ｄ×ΔＢ／Δλ
＝−Ｄ×２ｓｉｎ（Ａ／２）／（１−ｎ2 ｓｉｎ2 （Ａ／２））(1/2)
×Δｎ／Δλ （５）
が満足されるように、プリズム２７の形状および位置を設定することで、レーザビームの波長λがλ＋Δλに変動した場合の２枚組レンズでのレーザビーム位置の変動を、キャンセルすることができる。
【０１２３】
なお、（５）式におけるΔｙ／Δλは、図２および図３に示したマルチビーム露光装置１のプリズム（光路補正素子）２７を取り外し、水平同期検出用光検出器２３の検出面において、波長λのレーザビームが入射する位置と波長λ＋Δλのレーザビームが入射する位置のそれぞれを、２枚組レンズ２１のそれぞれのレンズ２１ａ，２１ｂの特性から計算し、その結果を、ｙsns とｙsns ＋Δｙとすることにより求められる。
【０１２４】
従って、（５）式に基いて、Ｄ，Ａ，ｎ及びΔｎを設定すればよいことになる。なお、ｎおよびΔｎは、プリズム２７に利用されるガラスの材質により特定されることから、ガラスの材質が決まると、プリズム２７が配置可能なＤおよびＡの範囲が設定される。
【０１２５】
ここで、Ｄを先に決めてＡを計算する場合、（５）式をＡについて解き、
Ａ＝２ａｒｃｓｉｎ（（Δｙ／Δλ）／（４Ｄ2 （Δｎ／Δλ）2
＋ｎ2 （Δｙ）／Δλ）2 ）(1/2) ） （６）
が導かれる。
【０１２６】
この場合の入射角および出射角αは、
α＝ａｒｃｓｉｎ（ｎｓｉｎ（Ａ／２）） （７）
により求めることができる。
【０１２７】
より詳細には、図２および図３に示したマルチビーム露光装置１からプリズム２７を取り外すと、水平同期検出用光検出器２３に入射するレーザビームは、図１４に示したように、波長λが５ｎｍ変動すると、７．５μｍずれた位置に案内されることから、（５）式より、
Δｙ／Δλ＝７．５×１０-3／５
＝１．５×１０-3（ｍｍ／ｎｍ） （８）
となる。
【０１２８】
このとき、プリズム２７の材質をＢＫ７（光学ガラス）とすると、その屈折率ｎおよび屈折率変化／波長変化Δｎ／Δλは、
ｎ＝１．５１３６０５
Δｎ／Δλ＝−２．８４８６×１０-5（１／ｎｍ）
により示される。
【０１２９】
また、プリズム２７と水平同期検出用光検出器２３との間の距離を１２３ｍｍとすると、（６）式より
【０１３０】
以下に、コンピュータシミュレーションによる光線追跡の結果から最適化したプリズム２７の位置、副走査方向のレーザビームの位置および主走査方向の水平同期検出用光検出器２３からの距離、２枚組レンズ２１の第２レンズ２１ｂを出射したレーザビームの主光線に対する入射角αの組み合わせ、および（６）式および（７）式から求めた頂角Ａと入射角αを、プリズム２７の材質をＢＫ７としたときの特性を、表４に示す。なお、表４において、ｘ1 、ｙ1 は、２枚組レンズ２１の第２レンズ２１ｂの出射面の光軸とレンズ面の交点を原点として、プリズム２７へのレーザビームの入射面と第２レンズ２１ｂから出射したレーザビームの主光線との交点の相対座標を示している。また、表４に示す各パラメータ、すなわちθ1 ，θ2 ，Ｄ3 ，θ4 ，θ5 ，Ｄ6 ，θ7 ，ｙ7 は、それぞれ、光路補正素子すなわちプリズム２７を光偏向装置７の反射面の回転角が０°である位置を主走査方向の中心とするときに、−１６０ｍｍの位置にレーザビームの主光線が入射されることを示し、その入射位置における入射面とのなす角、対応する（図１２で定義した）角度γ、入射面と出射面との間の距離、出射面に対する（図１２で定義した）角度γ、図１２に示した角度αに対応する角度、プリズム２７を出射した主光線が水平同期検出器２３の表面ガラスに入射するまでの距離、水平同期検出器２３の表面ガラスと水平同期検出器２３の表面ガラスに入射する主光線とのなす角、厚さ０．４ｍｍの水平同期検出器２３の表面ガラスによって主光線が主走査方向に移動される量、をそれぞれ、示している。なお、Ａは、図１２を用いて定義した頂角であり、（６）式および（７）式により、Ａ／２が概ねθ4 が概ねＡ／２となり、θ5 が概ねαとなる。
【０１３１】
【表４】
【０１３２】
なお、図１２に示したプリズム２７は、角度をβ倍、位置を１／βとする機能を持つため、βが１を取らない場合、すなわち集光光が入射した場合に、結像位置がずれてしまうことになる。例えば、ビーム径ｈのレーザビームが収束角ｕで入射してきた場合、プリズム２７が存在しない場合には、その径ｈを持つ場所から、ｌ＝ｈ／ｕの位置で結像するが、プリズム２７が存在する場合、ビーム径ｈは、ｈ＝β×ｈ、収束角ｕは、ｕ＝ｕ／βとなるため結像位置ｌが、
【０１３３】
その一方で、副走査方向に関しては、波長の変動によりレーザビームの位置が変化すると、水平同期検出用光検出器２３の検出面の感度むらあるいはエッジ部形状による変動等の影響が出てしまうため、入射面と出射面を平行にする必要がある。
【０１３４】
また、２枚組レンズ２１の第２レンズから画像領域に案内されるレーザビームは、プリズム２７が存在しない場合に、主走査方向および副走査方向のそれぞれに関して概ね等しい位置で結像されることから、βが１とならない場合は、等価像面に位置される水平同期検出用光検出器２３の検出面上においても主走査方向と副走査方向の結像位置に、
ｌ−ｌ’＝（１−β2 ）×ｌ
の差がでてしまうため、大きな非点収差を持つことになってしまう。
【０１３５】
このため、フレアが発生し易くなる、ビーム径が変動し易くなる等、検知部での結像状態が不安定となり、検知精度が劣化してしまう。
【０１３６】
この現象の発生を防ぐためには、β＝１にする必要があり、これは、プリズム頂角に関して、入射光と屈折光が対称となる場合であるにのみ満足される。
【０１３７】
このことから、プリズム２７の頂角Ａに関して、入射光と屈折光が対称となる関係とし、主走査方向と副走査方向のレーザビームのそれぞれが同じ場所で収束されるよう頂角Ａを設定することにより、フレアの発生あるいはレーザビーム径の変動を抑え、光検出器２３の検出面での結像状態を安定化し、検知精度を向上させることができる。
【０１３８】
なお、プリズム２７は、その頂角Ａが図２に示されるように、画像領域の方向すなわち光偏向装置７により偏向されたレーザビームが第２レンズ２１ｂに入射するときに、光偏向装置７の反射面でのレーザビームの反射点と第２レンズ２１ｂとの間の距離が最小となる方向に向けて配置されている。これは、各レーザ素子を出射されたレーザビームの波長が短くなる場合に、２枚組レンズ２１の第１レンズ２１ａ，第２レンズ２１ｂを通過したレーザビームがレンズ２１ａ，２１ｂの主走査方向の中心に向けて過剰に屈折されることに対応するものである。
【０１３９】
以上説明したように、光偏向装置７と像面との間の結像レンズ２１と水平同期検出用光検出器２３との間の光路中に、主走査方向に関して、光源からのレーザビームの温度の変化による波長の変動にあわせて出射角を変え、波長の差によって結像レンズにより発生する位置ずれ量と量が同じで逆向きの方向にビーム位置をずらすことのできるプリズム２７を用いることにより、光偏向装置７の反射面が同一の回転角である場合に、温度の変化により波長が変動したレーザビームを水平同期検出用光検出器の検出面上の同じ位置に案内できる。
【０１４０】
このため、基準波長と波長が異なるレーザビームにより書き出しタイミングがずれることにより生じた主走査方向の書き出し位置と反対側での主走査方向位置のずれを、約１／２とすることが可能となる。
【０１４１】
図１８および図１９は、図２および図３に示したマルチビーム露光装置の別の実施の形態を示す概略図である。なお、図１８および図１９に示すマルチビーム露光装置は、図２および図３に示した露光装置の水平同期検出用ミラー２５を、以下に説明する回折格子と置き換え、図２および図３に示した露光装置に示したプリズム２７を取り除いたものであるから、同一の構成には同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
【０１４２】
図１８および図１９に示されるように、回折格子（すなわちレーザビーム方向変換素子）２９は、偏向後光学系９の２枚組結像レンズ２１の第２のレンズ２１ｂと、水平同期検出用光検出器２３との間の光路中に配置されている。
【０１４３】
なお、回折格子２９は、２枚組レンズ２１の第２レンズ２１ｂから出射された全てのレーザビームが水平同期検出用光検出器２３へ向かうように、副走査方向に傾きをもっており、また、主走査方向へは、格子全体の平面に対する法線から見て、入射角と出射角が方向が反対で、なす角が等しくなるようになっている。なお、回折格子２９の格子は、副走査方向と平行な方向に溝が形成されており、主走査方向へは、以下に説明する所定のピッチで形成されている。また、回折格子２９は、等価像面に位置されている水平同期検出用光検出器２３に向けて、全てのレーザビームを反射により、案内する。
【０１４４】
図１３ないし図１６を用いて既に説明したように、マルチビーム露光装置においては、回折格子２９を挿入しない場合、光源であるレーザ素子から放射されるレーザビームの波長が５ｎｍ長くなる毎に、像面に案内されたレーザビームの主走査方向位置が７．５μｍずれることから
Δｙ／Δλ＝７．５×１０-3／５
＝１．５×１０-3（ｍｍ／ｎｍ）
となる。
【０１４５】
また、レーザビームの基準とする波長は６８０ｎｍで有るため、λ＝６８０×１０-6であり、回折格子２９の種類としては、副走査方向と平行に格子を設け、格子の方向と直交する方向の断面の形が図１９に示すような鋸歯状のエシェレット格子である。
【０１４６】
以下、回折格子２９の格子の特性について詳細に説明する。
【０１４７】
回折格子すなわちエシェレット格子２９において、回折格子２９に平行光束が入射した場合の格子定数をａ、入射角をΨ、回折角をΨ’と示すと、それぞれの溝表面での反射光と格子表面全体からの回折光の方向が一致するとき（Ψ＋Ψ’＝２θｂとなるとき）、回折光率が最大となる。また、入射光と回折光のなす角（偏角）を（Ψ−Ψ’）とすると、斜面と格子２９の平面部とのなす角θｂは、以下に示す（１１）式を満たす際に、回折効率を最大とすることができる。
（１２）式を微分して、角度分散ΔΨ’／Δλは、
【０１４８】
以下、プリズム２７を使用する際と同様に回折格子２９を取り外し、水平同期検出用光検出器２３の検出面において、波長λのレーザビームが入射する位置と波長λ＋Δλのレーザビームが入射する位置のそれぞれを、２枚組レンズ２１のそれぞれのレンズ２１ａ，２１ｂの特性から計算し、その結果を、ｙsns とｙsns ＋Δｙとすると、Δｙ／Δλを求めることができる。
【０１４９】
ここで、回折格子２９と水平同期検出用光検出器２３との間の距離をＤとすると、
【０１５０】
以下、（１５）式に基いて、ａ，ｍ，ＤおよびΨを設定し、このΨと（１２）式からΨ’を、（１１）式からθｂを、それぞれ求める。なお、Ψ’は、
【０１５１】
以下に、コンピュータシミュレーションによる光線追跡の結果から最適化した回折格子２９と水平同期検出用光検出器２３との距離、回折格子２９への入射角、回折格子２９からの出射角および回折格子２９の入射面の局所的な角度θｂを表５に示す。
【０１５２】
【表５】
【０１５３】
すなわち、光偏向装置７と像面との間の結像レンズ２１と水平同期検出用光検出器２３との間の光路中に、主走査方向に関して、光源からのレーザビームの温度の変化による波長の変動にあわせて出射角を変え、波長の差によって結像レンズにより発生する位置ずれ量と量が同じで逆向きの方向にビーム位置をずらすことのできる回折格子２９を用いることにより、光偏向装置７の反射面が同一の回転角である場合に、温度の変化により波長が変動したレーザビームを水平同期検出用光検出器の検出面上の同じ位置に案内できる。
【０１５４】
このため、基準波長と波長が異なるレーザビームにより書き出しタイミングがずれることにより生じた主走査方向の書き出し位置と反対側での主走査方向位置のずれを、約１／２とすることが可能となる。
【０１５５】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明のマルチビーム露光装置は、光偏向装置７と像面との間の結像レンズ２１と水平同期検出用光検出器２３との間の光路中に、主走査方向に関して、光源からのレーザビームの温度の変化による波長の変動にあわせて出射角を変え、波長の差によって結像レンズにより発生する位置ずれ量と量が同じで逆向きの方向にビーム位置をずらすことのできるプリズム２７を用いることにより、光偏向装置７の反射面が同一の回転角である場合に、温度の変化により波長が変動したレーザビームを水平同期検出用光検出器の検出面上の同じ位置に案内できる。
【０１５６】
また、この発明のマルチビーム露光装置は、光偏向装置７と像面との間の結像レンズ２１と水平同期検出用光検出器２３との間の光路中に、主走査方向に関して、光源からのレーザビームの温度の変化による波長の変動にあわせて出射角を変え、波長の差によって結像レンズにより発生する位置ずれ量と量が同じで逆向きの方向にビーム位置をずらすことのできる回折格子２９を用いることにより、光偏向装置７の反射面が同一の回転角である場合に、温度の変化により波長が変動したレーザビームを水平同期検出用光検出器の検出面上の同じ位置に案内できる。
【０１５７】
これにより、レーザビームの主走査方向の位置のずれを、書き出し基準と反対側において、概ね１／２に低減できる。
【０１５８】
従って、色ずれのないカラー画像を提供可能なカラー画像形成装置および線画の輪郭のぼけおよびにじみのない高速度の画像形成装置を提供できる。
【０１５９】
なお、偏向装置は、１個のみであるから、装置の大きさが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態であるマルチビーム露光装置が組み込まれるカラー画像形成装置の一例を示す概略図。
【図２】図１に示したカラー画像形成装置のマルチビーム露光装置の概略平面図。
【図３】図２に示したマルチビーム露光装置を、光偏向装置の反射点を含む副走査断面で切断した概略断面図。
【図４】図２に示した露光装置における偏向前光学系の要部を説明する概略図。
【図５】図２に示した露光装置に用いられるレンズホルダおよび光源の構成を示す概略図。
【図６】図５に示したレンズホルダ内の光源と絞りとの位置関係を説明する概略図。
【図７】図２に示した露光装置において、ハーフミラー、半固定ミラーおよびカラー合成ミラーを保持する機構を説明する概略図。
【図８】図２に示した露光装置におけるカラー合成ミラーにより合成される２本×４色のレーザビーム相互の副走査方向間隔を説明する概略図。
【図９】図２に示した露光装置において、折り返しミラーを保持する機構を説明する概略図。
【図１０】図２に示した露光装置において、光偏向装置の多面鏡の所定の反射面と感光体ドラムとの間のレーザビームと副走査方向の光軸との関係を示す光路図
【図１１】図２に示した露光装置において、水平同期検出器に向けて２本×４色のレーザビームを所定のタイミングで案内する水平同期用折り返しミラーの一例を示す概略図。
【図１２】図２に示した露光装置に用いられる光路補正素子を光入射面に対する断面方向からみた概略図。
【図１３】半導体レーザ素子のモードホッピングにより、環境温度が変動した場合に発光波長が変動する様子を示すグラフ。
【図１４】図１２に示したプリズムの特性を特定するために、レーザ素子を出射されたレーザビームの波長が変化した場合に、２枚組レンズを通過して像面に結像されるレーザビームの位置の変化を、主走査方向の相対位置として示すグラフ
【図１５】図２に示したマルチビーム露光装置からプリズムを取り外した状態で、各レーザ素子からのレーザビームの波長が図１４に示したような温度−波長変化を示すとした場合の像面に結像されるビーム位置の変化を主走査方向の相対位置として示すグラフ。
【図１６】主走査方向位置の書き出し位置を−１６０ｍｍとしたときに、波長が６７５ｎｍのレーザビームを検出するタイミングと波長６８０ｎｍのレーザビームを検出するタイミングとの間で、光偏向装置の各反射面の回転角度ΔθがΔθ＝７．５μｒａｄだけずれた場合に、水平同期検出用光検出器２３が設けられる位置が、主走査方向に関して移動する量を示すグラフ。
【図１７】主走査方向位置の書き出し位置を−１６０ｍｍとしたときに、書き出し位置と反対の側の主走査方向位置のずれの程度を示すグラフ。
【図１８】図２に示したマルチビーム露光装置の別の実施の形態を示す概略図。
【図１９】図１８に示したマルチビーム露光装置に組み込まれる回折格子の特性の一例を示す概略図。
【符号の説明】
１ ・・・マルチビーム露光装置、
３ ・・・光源、
５ ・・・偏向前光学系、
７ ・・・光偏向装置、
９ ・・・偏向後光学系、
１０ ・・・ベースプレート、
１１ ・・・レンズホルダ、
１２ ・・・レーザ支持体、
１３ ・・・有限焦点レンズ、
１４ ・・・絞り、
１５ ・・・群合成ミラー（ハーフミラー）、
１６ ・・・板ばね、
１７ ・・・シリンダレンズ、
１８ ・・・半固定ミラー、
１９ ・・・カラー合成ミラー（第２の合成ミラー）、
２０ ・・・ミラー保持機構、
２１ ・・・２枚組レンズ、
２１ａ・・・第１の結像レンズ、
２１ｂ・・・第２の結像レンズ、
２３ ・・・ビーム位置検出器（水平同期用光検出器）、
２５ ・・・水平同期検出用ミラー、
２７ ・・・光路補正素子（プリズム）、
２９ ・・・光路補正素子（回折格子）、
３３ ・・・第１露光ミラー、
３５ ・・・第２露光ミラー、
３７ ・・・第３露光ミラー、
３９ ・・・防塵ガラス、
４０ ・・・平行度調整機構
１００ ・・・カラー画像形成装置。
Claims (6)
- 複数の光源と、
この複数の光源からの光に所定の特性を与える偏向前光学手段と、
この偏向前光学手段からの光を第１の方向へ偏向する偏向手段と、
この偏向手段によって偏向された光を所定の像面に等速度で結像させるレンズと、
前記レンズを通過した光を検出して所定の信号を出力する光検知手段と、
を有するマルチビーム露光装置において、
前記偏向手段と前記検知手段との間の光路中に、プリズムを、前記プリズムへ入射する光と前記プリズムの入射面のなす角度と、前記プリズムから出射する光と前記プリズムの出射面のなす角度が等しくなるように配置し前記偏向手段の反射面が同一の回転角である場合に、温度の変化により波長が変動した光を前記光検知手段の所定の信号を出す位置に案内するようにしたことを特徴とするマルチビーム露光装置。 - 前記プリズムは入射面と出射面に挟まれる角を頂角とし、それぞれの面の長さが等しい二等辺三角形の断面を有することを特徴とする請求項１記載のマルチビーム露光装置。
- 前記頂角は、前記偏向手段により偏向された光が前記レンズに入射するとき、前記偏向手段での光の反射点と前記レンズとの間の距離が最小となる方向に向けられていることを特徴とする請求項２記載のマルチビーム露光装置。
- 複数の光源と、
この複数の光源からの光を１本の光と見なすことのできるようまとめて所定の特性を与える偏向前光学手段と、
この偏向前光学手段からの光を第１の方向へ偏向する偏向手段と、
上記第１の方向に延出され、前記偏向手段によって偏向された光を、所定像面上に等速度で結像させるレンズと、
上記所定像面と光学的に等価の距離に定義され、前記レンズを通過した光が到達する位置であって、前記所定像面のうちの画像領域以外の領域に配置され、前記レンズを通過した光を検出して所定の信号を出力する光検知手段と、
を有するマルチビーム露光装置において、
前記レンズと前記検知手段との間の光路中に、プリズムを、前記プリズムへ入射する光と前記プリズムの入射面のなす角度と、前記プリズムから出射する光と前記プリズムの出射面のなす角度が等しくなるように配置し前記偏向手段の反射面が同一の回転角である場合に、温度の変化により波長が変動した光を前記光検知手段の所定の信号を出す位置に案内するようにしたことを特徴とするマルチビーム露光装置。 - 複数の光源と、
この複数の光源からの光を１本の光と見なすことのできるようまとめて所定の特性を与える偏向前光学手段と、
この偏向前光学手段からの光を第１の方向へ偏向する偏向手段と、
上記第１の方向に延出され、前記偏向手段によって偏向された光を、所定像面上に等速度で結像させるレンズと、
上記所定像面と光学的に等価の距離に定義され、前記レンズを通過した光が到達する位置であって、前記所定像面のうちの画像領域以外の領域に配置され、前記レンズを通過した光を検出して所定の信号を出力する光検知手段と、
前記レンズと前記検知手段との間の光路中に配置され、前記第１の方向に関して、前記複数の光源からの光の温度の変化による波長の変動にあわせて出射角を変え、波長の差によって前記レンズにより発生する前記所定像面上での位置ずれ量と量が同じで逆向きの方向に光が到達する位置をずらすことにより、前記偏向手段の反射面が同一の回転角である場合に、温度の変化により波長が変動した光を前記検出手段の検出面上の同じ位置に案内するプリズムと、
を有するマルチビーム露光装置において、
前記プリズムへ入射する光と前記プリズムの入射面のなす角度と、前記プリズムから出射する光と前記プリズムの出射面のなす角度が等しくなるように配置したことを特徴とするマルチビーム露光装置。 - 複数の光源と、
この複数の光源からの光を１本の光と見なすことのできるようまとめて所定の特性を与える偏向前光学手段と、
この偏向前光学手段からの光を第１の方向へ偏向する偏向手段と、
上記第１の方向に延出され、前記偏向手段によって偏向された光を、所定像面上に等速度で結像させるレンズと、
上記所定像面と光学的に等価の距離に定義され、前記レンズを通過した光が到達する位置であって、前記所定像面のうちの画像領域以外の領域に配置され、前記レンズを通過した光を検出して所定の信号を出力する光検知手段と、
前記レンズと前記検知手段との間の光路中に配置され、前記第１の方向に関して、前記複数の光源からの光の温度の変化による波長の変動にあわせて出射角を変え、波長の差によって前記レンズにより発生する位置ずれ量と量が同じで逆向きの方向に光が到達する位置をずらすことにより、基準波長と波長が異なる光により書き出しタイミングがずれることにより生じた上記第１の方向の書き出し位置と反対側での主走査方向位置のずれを低減するプリズムと、
を有するマルチビーム露光装置において、
前記プリズムへ入射する光と前記プリズムの入射面のなす角度と、前記プリズムから出射する光と前記プリズムの出射面のなす角度が等しくなるように配置したことを特徴とするマルチビーム露光装置。
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