光学装置和图像形成装置 本发明涉及光学装置，特别是涉及多鼓式彩色打印机、多鼓式彩色复印机、多色彩色打印机、多色彩色复印机、高速激光打印机、数字复印机等可以利用的进行多个光束扫描的多光束光扫描装置和利用该多光束扫描装置的图像形成装置。
例如，在多鼓式彩色打印机或多鼓式彩色复印机等图像形成装置中，利用与进行了色分解的各色成分对应的多个图像形成部和向该图像形成部提供与各色成分的图像数据对应的多个激光光束的光扫描装置即激光曝光装置。
在这种图像形成装置中，与各图像形成部对应地配置多个光扫描装置的例子和配置可以提供多个激光光束而形成的多光束光扫描装置的例子是大家所熟知的。
通常，光扫描装置具有作为光源的多个半导体激光元件、将分别从各激光元件射出的多个激光光束的光束直径聚焦为指定的大小的第1透镜组即偏转前光学系统、将由第1透镜组聚焦的多个激光光束连续地向与记录媒体传送的方向即副扫描方向正交的方向即主扫描方向反射地光偏转装置和将由光偏转装置偏转的激光光束聚焦以使记录媒体上的指定的位置即像面与激光光束实际结像的结像面一致的第2透镜组即偏转后光学系统等。
该光扫描装置的偏转前光学系统，具有作为光源的半导体激光和将从该半导体激光射出的发散性的激光光束的光束直径聚焦为指定的大小的有限焦点透镜或使之平行化的平行光镜头。
在高温或低温的环境下使用具有这种光扫描装置的图像形成装置时，或者由于在图像形成装置内发生的热而机箱内的温度升高时，由于光扫描装置内的各种透镜受到热的影响，折射率将发生变化，从而引起焦点距离变化等光学特性恶化。特别是，伴随将从半导体激光射出的发散性的激光光束聚焦或使之平行化的有限焦点透镜或平行光镜头的折射率变化而发生的焦点距离变化将使在感光体鼓上的光束直径增大，从而使在感光体鼓上形成的图像的画质恶化。
即，从半导体激光射出的激光光束，由各种透镜组在像面位置即感光体鼓上聚焦成最小的光束直径。但是，如果透镜的焦点距离从像面位置向前后移动，感光体鼓上的光束直径将增大，结果，就不能高精细地得到高画质的图像。
另外，在使多个激光光束同时偏转、扫描的多光束光学系统中，由于配置各光源和有限焦点透镜或平行光镜头的位置的温度不同，所以，透镜的焦点距离将随环境变化特别是温度变化而变化，从而像面即感光体鼓上的各光束直径将不同。这样，光学特性将恶化，从而使图像的画质恶化。
本发明的目的旨在提供可以实现高画质化的光学装置和应用该光学装置的图像形成装置。
本发明为了达到上述目的，按照第1方案，所提供的光学装置的特征在于：具有将光源和将从该光源射出的发散光变换为平行光或聚焦光的第1光学部件保持为一体的保持单元、将从上述第1光学部件射出的平行光或聚焦光向第1方向聚焦同时只向该第1方向供给正的功率的第2光学部件、包含可以旋转而形成的多个反射面并使通过上述第2光学部件的光束向与上述第1方向正交的第2方向偏转的偏转单元和使由上述偏转单元所偏转的光束在指定的像面上等速地扫描而结像的结像单元，设
f：第1光学部件的焦点距离
LG：光源与第1光学部件的前侧主点的距离
n：第1光学部件的折射率
αg：第1光学部件对温度变化的线膨胀系数
αu：保持单元对温度变化的线膨胀系数
λ：光源的波长
κm：光学装置总体的第2方向的纵倍率
κs：光学装置总体的第1方向的纵倍率
ωm：在30℃下像面上第2方向的光束直径
ωs：在30℃下像面上第1方向的光束直径则满足【式9】|Km[LG1f{-1n-1(∂n∂T+∂n∂λ•∂λ∂T)+αG}-αu]LG1|]]>≤0.0592ωm2λ...(A)]]>【式10】|Ks[LG1f{-1n-1(∂n∂T+∂n∂λ•∂λ∂T)+αG}-αu]LG1|]]>≤0.0592ωs2λ...(B)]]>
按照第2方案，所提供的光学装置的特征在于：具有N个光源、将分别从各光源射出的发散光变换为平行光或聚焦光的N个第1光学部件、将各光源和各第1光学部件保持为一体的N个保持单元、将从上述第1光学部件射出的平行光或聚焦光向第1方向聚焦同时只向该第1方向供给正的功率的第2光学部件、包含可以旋转而形成的多个反射面并使通过上述第2光学部件的N条光束向与上述第1方向正交的第2方向偏转的偏转单元和使由上述偏转单元所偏转的N条光束在指定的像面上等速地扫描而结像的单一的结像单元，设
f：第1光学部件的焦点距离
LG：光源与第1光学部件的前侧主点的距离
n：第1光学部件的折射率
αg：第1光学部件对温度变化的线膨胀系数
αu：保持单元对温度变化的线膨胀系数
λ：光源的波长
κm：光学装置总体的第2方向的纵倍率
κs：光学装置总体的第1方向的纵倍率
ωm：在30℃下像面上第2方向的光束直径
ωs：在30℃下像面上第1方向的光束直径则满足【式11】|Km[LG1f{-1n-1(∂n∂T+∂n∂λ•∂λ∂T)+αG}-αu]LG1|]]>≤0.0592ωs2λ...(A)]]>【式12】|Ks[LG1f{-1n-1(∂n∂T+∂n∂λ•∂λ∂T)+αG}-αu]LG1|]]>≤0.0592ωs2λ...(B)]]>
按照第3方案，所提供的光学装置的特征在于：具有N个光源、将分别从各光源射出的发散光变换为平行光或聚焦光的N个第1光学部件、将各光源和各第1光学部件保持为一体的N个保持单元、将从上述第1光学部件射出的平行光或聚焦光向第1方向聚焦同时只向该第1方向供给正的功率的第2光学部件、包含可以旋转而形成的多个反射面并使通过上述第2光学部件的N条光束向与上述第1方向正交的第2方向偏转的偏转单元和使由上述偏转单元所偏转的N条光束在指定的像面上等速地扫描而结像的单一的结像单元，上述保持单元由具有使上述光源和第1光学部件之间的距离发生变化的线膨胀系数的材料形成，用以修正上述第1光学部件的焦点距离的偏移量。
按照第4方案，所提供的光学装置的特征在于：具有N个光源、将分别从各光源射出的发散光变换为平行光或聚焦光的N个第1光学部件、将各光源和各第1光学部件保持为一体的N个保持单元、将从上述第1光学部件射出的平行光或聚焦光向第1方向聚焦同时只向该第1方向供给正的功率的第2光学部件、包含可以旋转而形成的多个反射面并使通过上述第2光学部件的N条光束向与上述第1方向正交的第2方向偏转的偏转单元和使由上述偏转单元所偏转的N条光束在指定的像面上等速地扫描而结像的单一的结像单元，温度发生变化时，上述保持单元根据温度变化量使光源和第1光学部件之间的距离发生变化，修正与上述温度变化对应的上述第1光学部件的结像位置的偏移量。
按照第5方案，所提供的图像形成装置的特征在于：包括光学装置和图像形成单元，光学装置具有将光源和将从该光源射出的发散光变换为平行光或聚焦光的第1光学部件保持为一体的保持单元、将从上述第1光学部件射出的平行光或聚焦光向第1方向聚焦同时只向该第1方向供给正的功率的第2光学部件、包含可以旋转而形成的多个反射面并使通过上述第2光学部件的光束向与上述第1方向正交的第2方向偏转的偏转单元和使由上述偏转单元所偏转的光束在指定的像面上等速地扫描而结像的结像单元，设
f：第1光学部件的焦点距离
LG：光源与第1光学部件的前侧主点的距离
n：第1光学部件的折射率
αg：第1光学部件对温度变化的线膨胀系数
αu：保持单元对温度变化的线膨胀系数
λ：光源的波长
κm：光学装置总体的第2方向的纵倍率
κs：光学装置总体的第1方向的纵倍率
ωm：在30℃下像面上第2方向的光束直径
ωs：在30℃下像面上第1方向的光束直径则满足【式13】|Km[LG1f{-1n-1(∂n∂T+∂n∂λ•∂λ∂T)+αG}-αu]LG1|]]>≤0.0592ωm2λ...(A)]]>【式14】|Ks[LG1f{-1n-1(∂n∂T+∂n∂λ•∂λ∂T)+αG}-αu]LG1|]]>≤0.0592ωs2λ...(B)]]>
图像形成单元在配置在与由上述结像单元所结像的光束的像面对应的位置的感光体上形成与从光源射出的光束对应的像。
按照第6方案，所提供的图像形成装置的特征在于：包括光学装置和图像形成单元，光学装置具有N个光源、将分别从各光源射出的发散光变换为平行光或聚焦光的N个第1光学部件、将各光源和各第1光学部件保持为一体的N个保持单元、将从上述第1光学部件射出的平行光或聚焦光向第1方向聚焦同时只向该第1方向供给正的功率的第2光学部件、包含可以旋转而形成的多个反射面并使通过上述第2光学部件的N条光束向与上述第1方向正交的第2方向偏转的偏转单元和使由上述偏转单元所偏转的N条光束在指定的像面上等速地扫描而结像的单一的结像单元，设
f：第1光学部件的焦点距离
LG：光源与第1光学部件的前侧主点的距离
n：第1光学部件的折射率
αg：第1光学部件对温度变化的线膨胀系数
αu：保持单元对温度变化的线膨胀系数
λ：光源的波长
κm：光学装置总体的第2方向的纵倍率
κs：光学装置总体的第1方向的纵倍率
ωm：在30℃下像面上第2方向的光束直径
ωs：在30℃下像面上第1方向的光束直径则满足【式15】|Km[LG1f{-1n-1(∂n∂T+∂n∂λ•∂λ∂T)+αG}-αu]LG1|]]>≤0.0592ωm2λ...(A)]]>【式16】|Ks[LG1f{-1n-1(∂n∂T+∂n∂λ•∂λ∂T)+αG}-αu]LG1|]]>≤0.0592ωs2λ...(B)]]>
图像形成单元在配置在与由上述单一的结像单元所结像的光束的像面对应的位置的感光体上形成与从光源射出的光束对应的像。
附图说明：
图1是概略地表示应用本发明实施例的多光束光扫描装置的图像形成装置的剖面图。
图2是表示组装到图1所示的图像形成装置中的光扫描装置的光学部件的配置的概略平面图。
图3是将图2所示的光扫描装置沿第1光源与光偏转装置之间的系统的光轴切断的部分剖面图。
图4是图2所示的光扫描装置的副扫描方向的部分剖面，表示射向光偏转装置的第1～第4激光光束的状态的概略图。
图5是将图2所示的光扫描装置在光偏转装置的偏转角为0°的位置切断的概略剖面图。
图6的(a)～(c)是表示应用于本发明实施例的光扫描装置的有限透镜单元的图，(a)为透视图，(b)为平面图，(c)为正面图。
图7是表示在作为比较例的第2光学装置的像面上的波面像差的计算结果的图。
图8是表示在作为比较例的第2光学装置的像面上的光束直径的图。
图9是表示在本发明实施例的第1光学装置的像面上的波面像差的计算结果的图。
图10是表示在本发明实施例的第1光学装置的像面上的光束直径的图。
下面，参照附图详细说明本发明的光学装置和利用该光学装置的图像形成装置的一个实施例。
图1表示本发明的实施例即利用多光束光扫描装置的彩色图像形成装置。在这种彩色图像形成装置中，通常，利用进行色分解为Y(即黄)、M(即品红)、C(即青)和B(即黑)的各色成分的4种图像数据和4组分别与Y、M、C和B对应地按各色成分形成图像的各种各样的装置，所以，通过给各标号附加上Y、M、C和B，来识别各色成分的图像数据和与它们对应的装置。
如图1所示，图像形成装置100具有作为按进行了色分解的色成分即Y(黄)、M(品红)、C(青)和B(黑)形成图像的图像形成单元的第1～第4图像形成部50Y、50M、50C和50B。
各图像形成部50(Y、M、C和B)，与通过使用图2后面所述的多光束光扫描装置1的第3反射镜37Y、37M、37C和第1反射镜33B射出与各色成分图像对应的激光光束L(Y、M、C和B)的位置对应地在光扫描装置1的下方，按50Y、50M、50C和50B的顺序串联地配置。
在各图像形成部50(Y、M、C和B)的下方，配置传送由各图像形成部50(Y、M、C和B)形成的图像的传送带52。
传送带52套在由图中未示出的电机驱动沿箭头方向转动的传送带驱动轮56和张力轮54上，沿传送带驱动轮56转动的方向以指定的速度转动。
各图像形成部50(Y、M、C和B)分别具有以圆筒鼓状可以沿箭头方向转动而形成的作为形成与图像对应的静电潜像的像载体的感光体鼓58Y、58M、58C和58B。
在各感光体鼓58(Y、M、C和B)的周围，沿各感光体鼓58(Y、M、C和B)的转动方向顺序配置向感光体鼓58(Y、M、C和B)的表面提供指定的电位的带电装置60Y、60M、60C和60B、通过供给给予与在感光体鼓58(Y、M、C和B)的表面形成的静电潜像对应的色的调色剂而进行显影的起显影单元功能的显影装置62Y、62M、62C和62B、在使传送带52处于感光体鼓58(Y、M、C和B)之间的状态下与感光体鼓58(Y、M、C和B)相对并将感光体鼓58(Y、M、C和B)的调色剂像转印到通过传送带52传送来的记录媒体即记录用纸P上的转印装置64Y、64M、64C和64B、在通过转印装置64(Y、M、C和B)转印调色剂像后除去残留在感光体鼓58(Y、M、C和B)上的残余调色剂的清扫器66Y、66M、66C和66B、以及消除在通过转印装置64(Y、M、C和B)转印调色剂像后的感光体鼓58(Y、M、C和B)上残留的残余电位的消电装置68Y、68M、68C和68B。
将在由光扫描装置1的各反射镜37Y、37M、37C和33B导引的感光体鼓58上沿副扫描方向成为2个光束的2条光束合成的激光光束LY、LM、LC和LB分别照射到各带电装置60(Y、M、C和B)和各显影装置62(Y、M、C和B)之间。
在传送带52的下方，配置收纳用于转印由各图像形成部50(Y、M、C和B)形成的图像的记录媒体即记录用纸P的纸盒70。
在纸盒70的一端靠近张力轮54一侧，配置大致形成半月形的将收纳在纸盒70内的记录用纸P从最上部1张1张地取出的进纸轮72。在进纸轮72和张力轮54之间，配置用于将从纸盒70中取出的1张记录用纸P的前端与在图像形成部50B(黑)的感光体鼓58B上形成的调色剂像的前端对齐的夹持轮74。
在夹持轮74与第1图像形成部50Y之间张力轮54的附近，实际上在将传送带52夹在中间的张力轮54的外周上配置向通过夹持轮72按指定的时序传送来的1张记录用纸P提供指定的静电吸引力的吸引轮76。吸引轮76的轴线与张力轮54平行地配置。
在传送带52的一端传送带驱动轮56的附近，实际上在将传送带52夹在中间的传送带驱动轮56的外周上沿传送带驱动轮56的轴向相隔指定的距离配置用于检测传送带52或在由传送带52传送来的记录用纸P上形成的图像的位置的传感器78和80。
在与传送带驱动轮56的外周对应的传送带52上，配置清除附着在传送带52上的调色剂或记录用纸P的纸屑等的传送带清扫器82。
在通过传送带52传送来的记录用纸P从张力轮56上脱离后进一步传送的方向，配置将转印到记录用纸P上的调色剂像定影到记录用纸P上的定影装置84。
图2表示图1所示的彩色图像形成装置利用的多光束光扫描装置。在图1所示的彩色图像形成装置中，通常，利用进行色分解为Y(即黄)、M(即品红)、C(即青)和B(即黑)的各色成分的4种图像数据和4组分别与Y、M、C和B对应地按各色成分形成图像的各种各样的装置，所以，同样，通过给各标号附加上Y、M、C和B，来识别各色成分的图像数据和与它们对应的装置。
如图2所示，多光束光扫描装置1具有使从作为光源的激光元件射出的激光光束向配置在指定的位置的像面即图1所示的第1～第4图像形成部50Y、50M、50C和50B的感光体鼓58Y、58M、58C和58B的指定的位置以指定的线速度偏转的作为偏转单元的1个光偏转装置5。下面，将激光光束由光偏转装置5所偏转的方向表示为主扫描方向。
光偏转装置5具有多个例如8面平面反射镜(面)配置成正多边形的多面镜本体即多角镜5a和使多角镜5a沿主扫描方向以指定的速度转动的图中未示出的电机。多角镜5a利用例如铝形成。另外，多角镜5a的各反射面，对于包含多角镜5a转动的方向的面即与主扫描方向正交的面亦即沿副扫描方向切出的面中的横断面，通过例如真空镀膜镀上SiO2等表面保护层而形成。
在光偏转装置5和像面之间，配置由作为赋予由光偏转装置5的反射面向指定的方向偏转的激光光束以指定的光学特性的结像单元的第1和第2结像透镜30a和30b构成的2组偏转后光学系统30、用于检测从偏转后光学系统30的第2结像透镜30b射出的各合成的激光光束L(YM、C和B)从写入图像的区域到达上述指定的位置的1个水平同步检测器23和配置在偏转后光学系统30与水平同步检测器23之间的使通过偏转后光学系统30内的后面所述的至少1个透镜的4×2条合成的激光光束L(Y、M、C和B)的一部分向着水平同步检测器23并向主、副扫描方向都不同的方向反射的1组水平同步反射镜25等。
下面，详细说明作为光源的激光元件和光偏转装置5之间的偏转前光学系统。
光扫描装置1包括满足Ni(i为正整数)的第1和第2的2个(N1=N2=N3=N4=2)激光元件，具有发生与色分解为色成分的图像数据对应的激光光束的第1～第4光源3Y、3M、3C和3B(M为正整数，这里为4)。
第1～第4光源3Y、3M、3C和3B分别具有射出与Y即黄图像对应的激光光束的黄第1激光器3Ya和黄第2激光器3Yb、射出与M即品红图像对应的激光光束的品红第1激光器3Ma和品红第2激光器3Mb、射出与C即青图像对应的激光光束的青第1激光器3Ca和青第2激光器3Cb、射出与B即黑图像对应的激光光束的黑第1激光器3Ba和黑第2激光器3Bb。从各激光元件射出相互成对的第1～第4激光光束LYa和LYb、LMa和LMb、LCa和LCb、以及LBa和LBb。
在各激光元件3Ya、3Ma、3Ca、3Ba与光偏转装置5之间，配置将从各光源3Ya、3Ma、3Ca和3Ba射出的激光光束LYa、LMa、LCa和LBa的光束断面光点形状调整为指定的形状的4组偏转前光学系统7(Y、M、C和B)。
这里，以从黄第1激光器3Ya射向光偏转装置5的激光光束LYa为代表说明偏转前光学系统7(Y)。
从黄第1激光器3Ya射出的发散性的激光光束由有限焦点透镜或平行光镜头9Ya给予指定的聚焦后，利用光圈10Ya将光束断面形状调整为指定的形状。通过光圈10Ya的激光光束LYa，通过作为第2光学部件的混合圆柱透镜11Y只射向副扫描方向，并进而赋予指定的聚焦后导引到光偏转装置5。
在有限焦点透镜9Ya与混合圆柱透镜11Y之间，相对于有限焦点透镜9Ya与混合圆柱透镜11Y之间的光轴以指定的角度插入半反射镜12Y。
在半反射镜12Y中，在入射黄第1激光器3Ya来的激光光束LYa的面和相反的一面上，配置为可以对黄第1激光器3Ya的激光光束LYa沿副扫描方向提供指定的光束间隔的黄第2激光器3Yb的激光光束LYb相对于黄第1激光器3Ya的激光光束LYa沿副扫描方向以指定的光束间隔入射。在黄第2激光器3Yb与半反射镜12Y之间，配置赋予黄第2激光器3Yb的激光光束LYb以指定的聚焦的有限焦点透镜9Yb和光圈10Yb。
通过半反射镜12Y沿副扫描方向具有指定的光束间隔的实际上归纳为1条激光光束的各激光光束LYa和LYb，通过激光合成反射镜单元13导引到光偏转装置5。
下面，同样与M即品红关联地在品红第1激光器3Ma和激光合成反射镜13之间，将有限焦点透镜9Ma、光圈10Ma、混合圆柱透镜11M、半反射镜12M、品红第2激光器3Mb、有限焦点透镜9Mb和光圈10Mb配置在指定的位置；与C即青关联地在青第1激光器3Ca和激光合成反射镜单元13之间，将有限焦点透镜9Ca、光圈10Ca、混合圆柱透镜11C、半反射镜12C、青第2激光器3Cb、有限焦点透镜9Cb和光圈10Cb配置在指定的位置；与B即黑关联地在黑第1激光器3Ba和激光合成反射镜单元13之间，将有限焦点透镜9Ba、光圈10Ba、混合圆柱透镜11B、半反射镜12B、黑第2激光器3Bb、有限焦点透镜9Bb和光圈10Bb配置在指定的位置。各光源3(Y、M、C和B)、偏转前光学系统7(Y、M、C和B)和激光合成反射镜单元13分别配置在由例如铝合金等金属或树脂形成的外壳15上的指定位置。
对于有限焦点透镜9(Y、M、C和B)a和9(Y、M、C和B)b，分别利用将图中未示出的UV硬化塑料非球面透镜与非球面玻璃透镜或球面玻璃透镜贴合的单透镜。
图3是关于偏转前光学系统7的半导体激光与光偏转装置5的反射面之间的光路在省略反射镜等的状态下从副扫描方向看的部分剖面图。在图3中，只代表性地示出了对1条激光光束LY(LYa)的光学部件。
混合圆柱透镜11(Y)，由具有相对于副扫描方向实际上相等的曲率的PMMA(有机玻璃)的圆柱透镜17(Y)和玻璃的圆柱透镜19(Y)形成。PMMA的圆柱透镜17(Y)与空气接触的面基本上形成为平面。
另外，混合圆柱透镜11(Y)通过圆柱透镜17(Y)和圆柱透镜19(Y)通过在圆柱透镜17(Y)的射出面与圆柱透镜19(Y)的入射面之间的粘接或者通过从指定的方向向图中未示出的定位部件挤压形成为一体。混合圆柱透镜11(Y)也可以将圆柱透镜17(Y)与圆柱透镜19(Y)的入射面一体地成形。
塑料圆柱透镜17(Y)利用例如PMMA等材质形成。玻璃圆柱透镜19(Y)利用例如TaSF21等材质形成。另外，各圆柱透镜17(Y)和19(Y)利用与保持部件15一体地形成的定位部件与有限焦点透镜9以正确的间隔固定。
图4表示从使图3所示的偏转前光学系统7(Y、M、C和B)与光偏转装置5的反射面的旋转轴正交的方向(副扫描方向)的各激光合成反射镜的反射面13Y、13M和13C射向光偏转装置5的激光光束LY、LM和LC。(LY由LYa和LYb构成，LM由LMa和LMb构成，LC由LCa和LCb构成)
由图4可知，各激光光束LY、LM、LC和LB沿着与光偏转装置5的反射面的旋转轴平行的方向以相互不同的间隔导引到光偏转装置5。另外，激光光束LM和LC还导引到与光偏转装置5的反射面的旋转轴正交同时包含反射面的副扫描方向的中心的面即将包含光扫描装置1的系统光轴的面夹在中间非对称地导引到光偏转装置5的各反射面。光偏转装置5的各反射面上的激光光束LY、LM、LC和LB相互的间隔，在LY-LM之间为3.20mm、在LM-LC之间为2.70mm、在LC-LB之间为2.30mm。
图5表示关于配置在光扫描装置1的光偏转装置5到各感光体鼓58即像面之间的光学部件在光偏转装置5的偏转角为0°的位置从副扫描方向看的状态。
如图5所示，在偏转后光学系统30的第2结像透镜30b与像面之间，配置使通过透镜30b的4×2条激光光束L(Y、M、C和B)向像面弯曲的第1反射镜33(Y、M、C和B)和使由第1反射镜33Y、33M和33C而弯曲的激光光束LY、LM和LC进一步折返的第2和第3反射镜35Y、35M和35C以及37Y、37M和37C。由图5可知，与B(黑)图像对应的激光光束LB在由第1反射镜33B弯曲后，不经过其他反射镜而导引到像面上。
第1和第2结像透镜30a和30b、第1反射镜33(Y、M、C和B)和第2反射镜35Y、35M和35C分别固定到光扫描装置1的中间基板1a上，例如通过粘接等固定到利用一体成形而形成的图中未示出的多个固定部件上。
另外，第3反射镜37Y、37M和37C通过图中未示出的固定用凸棱和倾斜调整机构配置为可以沿和反射镜面及垂直方向关联的至少1个方向移动。
在第3反射镜37Y、37M、37C和第1反射镜33B与像面之间，在通过各反射镜33B、37Y、37M和37C而反射的4×2=8条激光光束L(Y、M、C和B)从光扫描装置1射出的位置，进而配置用于将光扫描装置1内部防尘的防尘玻璃39(Y、M、C和B)。
下面，详细说明偏转前光学系统7和偏转后光学系统30之间的光学特性。
根据偏转后光学系统30即2组第1和第2结像透镜30a和30b利用塑料例如PMMA形成可知，周围温度例如在0℃～50℃之间变化时，折射率n就从1.4876～1.4789变化。这时，通过第1和第2结像透镜30a和30b的激光光束实际聚焦的结像面即副扫描方向上的结像位置将变化约±12mm。
这样，通过将与偏转后光学系统30利用的透镜的材质相同的透镜以使曲率最佳的状态组装到图3所示的偏转前光学系统7中，便可将伴随温度变化引起的折射率n的变化而发生的结像面的变化抑制为约±0.5mm。即，与由偏转前光学系统7为玻璃透镜、偏转后光学系统30为塑料透镜构成的先有的光学系统相比，可以修正由于偏转后光学系统30的透镜的温度变化引起的折射率的变化而发生的副扫描方向的色差。
在图3所示的偏转前光学系统中，黄第1激光器3Ya、有限焦点透镜或平行光镜头9Ya和光圈10Ya以相互的位置关系最佳的状态即从激光到相隔指定的距离位置的光束直径为最佳的状态固定在支持物上，构成有限透镜单元。这样的有限透镜单元分别与各色的光源数对应地设置。并且，各有限透镜单元配置在光扫描装置的外壳上的指定位置，固定在各单元上的激光器、有限焦点透镜或平行光镜头和光圈以分别维持相对的位置关系的状态配置在指定位置。
有限透镜单元在外壳上与各色对应地即在本实施例中分别与青、品红、黄、黑对应地各设置2个，但是，由于包含在有限透镜单元中的激光器、有限焦点透镜和光圈相同，所以，下面标以相同的标号进行说明。即，设定为激光器3、有限焦点透镜9和光圈10。
即，图6所示的结构的有限透镜单元，在外壳上定位固定。如图6的(a)～(c)所示，有限透镜单元90通过将半导体激光器3、有限焦点透镜9和光圈10与支持物91保持为一体而形成。
外壳100具有用于将有限透镜单元90定位的2根平行销钉102、103。在有限透镜单元90的支持物91与外壳100接触的面即底面上，形成分别与平行销钉102、103对应的2个孔92、93。
孔92具有比平行销钉102的外径略大的内径，同时，形成为沿与光轴平行的方向即第1方向A扩大的椭圆状。孔93形成为具有比平行销钉103的外径略大的内径的圆形。
并且，将这种结构的有限透镜单元90配置到外壳100上时，通过将在支持物91的底面上形成的孔92、93与在外壳100上形成的平行销钉102、103嵌合，进行定位和固定。
下面，参照图1说明图像形成装置100的动作。
首先，通过从图中未示出的操作面板或主计算机供给图像形成开始信号，对各图像形成部50(Y、M、C和B)进行预热，同时，使光扫描装置1的光偏转装置5的多角镜5a按指定的转动速度进行转动。
接着，从外部存储装置或主计算机或者扫描器(图像读取装置)读入应打印的图像数据。
并且，按指定的时序驱动进纸轮76，从纸盒70中取出1张记录用纸P。该取出的记录用纸P由夹持轮72与根据各图像形成部50(Y、M、C和B)的图像形成动作而提供的Y、M、C和B的各调色剂像进行时序匹配，由吸附轮74使之与传送带52紧密接触，随着传送带52的运转，向各图像形成部50导引。
并且，按指定的时序将读入的图像数据供给驱动各半导体激光器的驱动部，从各有限透镜单元所具有的激光器3(Y、M、C和B)a和3(Y、M、C和B)b与各图像数据对应地射出经过强度调制的激光光束，通过各有限焦点透镜和光圈赋予指定的光学特性，通过照射各图像形成部50(Y、M、C和B)的各感光体鼓58(Y、M、C和B)，在各图像形成部50(Y、M、C和B)的各感光体鼓58(Y、M、C和B)上形成没有偏离的图像。
结果，导引到各感光体鼓58(Y、M、C和B)上的各激光光束L(Y、M、C和B)就不会受到由于从各光源3的各激光器3(Y、M、C和B)到各感光体鼓58(Y、M、C和B)之间的光路的偏差或各感光体鼓58(Y、M、C和B)的直径的偏差引起的在像面上的光束光点直径变化的影响，从而可以在各感光体鼓58(Y、M、C和B)上正确地结像。
在第1～第4图像形成部50(Y、M、C和B)的各感光体鼓58(Y、M、C和B)上结像的第1～第4各激光光束L(Y、M、C和B)通过根据图像数据改变预先带电到指定的电位的各感光体鼓58(Y、M、C和B)的电位，便可在各感光体鼓58(Y、M、C和B)上形成与图像数据对应的静电潜像。
该静电潜像由各显影装置62(Y、M、C和B)利用具有对应的颜色的调色剂进行显影，变换为调色剂像。
各调色剂像随着各感光体鼓58(Y、M、C和B)的转动，向由传送带52传送来的记录用纸P移动，按照预先确定的时序，利用转印装置64按指定的时序转印到传送带52上的记录用纸P上。
这样，便在记录用纸P上形成相互正确地重叠的4色的调色剂像。调色剂像转印到记录用纸P上后，由清扫器66(Y、M、C和B)将残留在各感光体鼓58(Y、M、C和B)上的残余调色剂清除，另外，利用消电灯68(Y、M、C和B)将残留在各感光体鼓58(Y、M、C和B)上的剩余电位消去，便于继续进行图像形成。
以静电方式保持4色的调色剂像的记录用纸P随着传送带52的运行继续传送，利用传送带驱动轮56的曲率与记录用纸P的直进性之差而从传送带52上分离下来，向定影装置84导引。导引到定影装置84的记录用纸P通过由定影装置84使各调色剂熔融从而将作为彩色图像的调色剂像定影后，排出到图中未示出的排出托盘上。
另一方面，将记录用纸P供给定影装置84后的传送带52继续运行，由传送带清扫器82清除残留在表面的不希望有的调色剂，再次用于传送从纸盒70供给的记录用纸P。
这里，在高温或低温的环境下使用该图像形成装置时或由于在图像形成装置内发生的热例如在定影装置84中发生的热灯而机箱内的温度上升时，由于包含在光扫描装置的光学系统中的各种透镜的折射率变化和形状变化，透镜的焦点距离将发生变化，从而光学特性将恶化。特别是将从半导体激光元件射出的发散性的激光光束聚焦或使之平行化的有限焦点透镜的焦点距离变化将对感光体鼓上的光束直径的增大给予很大的影响，从而将影响在感光体鼓上形成的图像的画质。
另外，在使上述多个激光光束同时进行扫描的多光束光学系统中，由于在各光源位置附近的温度随场所而异，所以，由于环境变化特别是温度变化而对各光源的激光光束赋予指定的光学特性的有限焦点透镜的折射率将变化，从而在感光体鼓上的各光束直径不同。因此，各扫描线的粗细就不同，从而将影响图像的画质。
为了防止这种画质的恶化，必须使感光体鼓上的光束直径的变化小于20％。
有限焦点透镜随着温度变化而焦点距离发生变化。特别是将半导体激光元件的发散光变换为聚焦光的有限焦点透镜的焦点距离变化对像面的变化、像差的发生有很大的影响。
设半导体激光元件的发光点与有限焦点透镜的前侧主焦点之间的距离为LG1、该透镜的后侧主焦点与像面之间的距离为LG2、透镜的焦点距离为f，则如下关系式成立。
【式17】1f=1LG1+1LG2...(1)]]>这里，通过求(1)式的微分，可以求出焦点距离f的变化df引起的LG1、LG2的变化。
【式18】dff2=dLG1LG12+dLG2LG22...(2)]]>若令dLG2=0，则得到LG2不变化的条件为下式。
【式19】dLG1=(LG1f)2df...(3)]]>
其次，求与温度变化dT对应的焦点距离的变化df。如果使用单透镜的薄透镜近似公式，设第1面的曲率半径为r1、第2面的曲率半径为r2、透镜的折射率为n0，则有
【式20】1f=(n0-1)(1r1-1r2)...(4)]]>因此，可得
【式21】-1f2∂f∂T=∂∂T{(n0-1)(1r1-1r2)}]]>=∂n0∂T(1r1-1r2)]]>+(n0-1)(-1r12∂r1∂T+1r22∂r2∂T)...(5)]]>
这里，若令透镜的线膨胀系数为αG[/℃]，因有
【式22】1r1∂r1∂T=1r2∂r2∂T=αG...(6)]]>
所以，(5)式成为
【式23】-1f2∂f∂T=(1r1-1r2){∂n0∂T-(n0-1)αG}]]>=1f{1n0-1∂n0∂T-αG}...(7)]]>
其中，n0/T表示与温度变化对应的折射率变化，作为其主要原因，有透镜玻璃材料本身的折射率变化和半导体激光元件的波长变化引起的折射率变化。因此，若将透镜玻璃材料的折射率改写为n、设半导体激光元件的波长为λ，则可表为
【式24】∂n0∂T=∂n∂T+∂n∂λ∂λ∂T...(8)]]>
从而(7)式成为
【式25】df=-fn-1(∂n∂T+∂n∂λ∂λ∂T)dT+αGfdT...(9)]]>
于是，可以求出df与dT的关系。因此，根据(3)式、(9)式可以得到下式
【式26】dLG1=LG12f{-1n--(∂n∂T+∂n∂λ∂λ∂T)+αG}dT...(10)]]>即，对于温度变化dT，通过使LG1变化dLG1用以满足(10)式，便可进行温度补偿。其中，dLG1和df可以近似为线性关系。因此，通过利用将半导体激光元件和有限焦点透镜一体地固定的有限透镜单元的支持器的热膨胀，便可使之变化dLG1，从而抵消焦点移动。
设支持器的线膨胀系数为αu、与温度变化dT对应的支持器的膨胀为dLu1，则下式成立。
【式27】
dLu1=αuLG1dT …(11)
这里，设光学系统全体的主扫描方向和副扫描方向的纵倍率为κm、κs，则像面上的光束宽度位置的变化量ΔZm、ΔZs分别可以表示为
【式28】ΔZm=Km|dLG1-dLu1|]]>=Km[LG1f{-1n-1(∂n∂T+∂n∂λ•∂λ∂T)+αG}-αu]LG1dT...(12)]]>
【式29】ΔZs=Ks|dLG1-dLu1|]]>=Ks[LG1f{-1n-1(∂n∂T+∂n∂λ•∂λ∂T)+αG}-αu]LG1dT...(13)]]>
另外，设光束半径为ω、光束宽度半径为ωo、从半导体激光元件射出的激光波长为λ，则在距光束宽度位置的距离Z处的光束半径可以由
【式30】ω2=ω02[1+(λZπω02)2]...(14)]]>给出。因此，若将(14)式的形式改变一下，则光束半径增大20％时的Z可以表为
【式31】Z2=π2ω02λ2(ω2-ω02)...(15)]]>
通过令ω=1.2ωo，则得到
【式32】Z=1.777ω02λ...(16)]]>
另外，作为光学系统的温度，只要考虑10℃～60℃的温度范围就可以了。即，作为温度变化，只要考虑|dt|≤30℃就可以了。
因此，设在常温即30℃下的主扫描方向的光束半径为ωm、副扫描方向的光束半径为ωs，如果取dt=30℃，由于光束宽度位置基本上位于感光体鼓上，所以，使图像不劣化的条件可以表为
【式33】|Km[LG1f{-1n-1(∂n∂T+∂n∂λ•∂λ∂T)+αG}-αu]LG1|]]>≤0.0592ωm2λ...(A)]]>
【式34】|Ks[LG1f{-1n-1(∂n∂T+∂n∂λ•∂λ∂T)+αG}-αu]LG1|]]>≤0.0592ωs2λ...(B)]]>
通过选择有限焦点透镜的焦点距离f、半导体激光元件与有限焦点透镜之间的距离LG1、有限焦点透镜的折射率n、有限焦点透镜和支持器的线膨胀系数αG、αU、半导体激光元件的振荡波长λ、光学系统全体的主扫描方向和副扫描方向的纵倍率κm、κs、以及光学系统全体的主扫描方向和副扫描方向的光束直径ωm、ωs，即使发生环境变化时，有限焦点透镜的焦点距离也发生变化，但是，利用一体地具有半导体激光元件和有限焦点透镜的支持器的热膨胀，使半导体激光元件与有限焦点透镜之间的距离变化，可以消除焦点距离的变化。
这样，即使由于图像形成装置的动作温度上升时或在温度低的环境下工作时，也可以提供在感光体鼓上光束直径稳定的光学装置。特别是在多光束光学系统中，利用各光束的光束直径不同，可以抑制扫描线的粗细不同的问题，从而可以得到高画质、高精细的图像。
下面，说明满足上述(A)、(B)式的光学装置的一例。除了满足上述公式的光学装置外，作为比较例还举出了不满足上述公式的光学装置。
即，满足(A)和(B)式的第1光学装置按照以下的条件构成。有限焦点透镜的焦点距离f=16.7mm半导体激光元件与有限焦点透镜之间的距离LG1=18.2mm有限焦点透镜的折射率n=1.798有限焦点透镜的线膨胀系数αG=73 * 10-7/℃支持器的线膨胀系数αU=21*10-6/℃
n/T=4.7*10-6/℃
n/λ=-7.768*10-5/nm
λ/T=0.2nm/℃半导体激光元件的振荡波长λ=670nm光学系统全体的主扫描方向的纵倍率κm=712光学系统全体的副扫描方向的纵倍率κs=97光学系统全体的主扫描方向的光束半径ωm=25μm光学系统全体的副扫描方向的光束半径ωs=27.5μm
另外，满足(B)式而不满足(A)式的第2光学装置按照以下条件构成。有限焦点透镜的焦点距离f=16.7mm半导体激光元件与有限焦点透镜之间的距离LG1=18.2mm有限焦点透镜的折射率n=1.798有限焦点透镜的线膨胀系数αG=73*10-7/℃支持器的线膨胀系数αU=30*10-6/℃
n/T=4.7*10-6/℃
n/λ=-7.768*10-5/nm
λ/T=0.2nm/℃半导体激光元件的振荡波长λ=670nm光学系统全体的主扫描方向的纵倍率κm=712光学系统全体的副扫描方向的纵倍率κs=97光学系统全体的主扫描方向的光束半径ωm=25μm光学系统全体的副扫描方向的光束半径ωs=27.5μm
在这种第1光学装置和第2光学装置中，计算了在像面上的波面像差。图7表示对于与各色成分对应的光束在第2光学装置的像面上的波面像差的计算结果，图8表示在第2光学装置的像面上的光束直径即光束的直径的计算结果。另外，图9表示对于与各色成分对应的光束在第1光学装置的像面上的波面像差的计算结果，图10表示在第1光学装置的像面上的光束直径即光束的直径的计算结果。通过这种测定，分别测定像面上常温即30℃时和温度上升达到60℃时的波面像差。
作为波面像差的允许值，根据Marechel criterion，最好是在λ/14(=0.0714λ)以内。
在图7所示的第2光学装置中，波面像差随温度变化而大于0.1λ。即，可知30℃的波面像差在60度下增大0.08λ以上。图8表示30℃的光束直径和温度变化为10℃、60℃时的光束直径。由于副扫描方向满足条件式，所以，光束直径几乎不增大，但是，主扫描方向的光束直径将增大0.04mm(40μm)。即，在不满足(A)和(B)式的第2光学装置中，波面像差超过允许值，结果，在像面位置光束直径增大，从而影响图像的画质。
另一方面，在图9所示的第1光学装置中，温度变化引起的波面像差是在允许值以内。另外，图10表示30℃的光束直径和温度变化为10℃、60℃时的光束直径。即，30℃的波面像差与60℃的波面像差基本上相等，可见补偿了温度变化引起的像面上的光束直径的变化。因此，在满足(A)和(B)式的第1光学装置中，对于温度变化，抑制像面上的光束直径的变化，从而可以在感光体鼓上形成高画质、高精细的图像。
如上所述，按照该光学装置和应用该光学装置的图像形成装置，即使发生环境变化时，虽然有限焦点透镜的焦点距离发生变化，但是，利用一体地具有半导体激光元件和有限焦点透镜的支持器的热膨胀，半导体激光元件与有限焦点透镜之间的距离发生变化，从而可以消除焦点距离的变化。这样，便可抑制像面上的光束直径随环境变化的变化，从而可以在感光体鼓上形成高画质、高精细的图像。
如上所述，按照本发明，可以提供可以实现高画质化的光学装置和应用该光学装置的图像形成装置。