JP4998055B2

JP4998055B2 - 露光装置、画像形成装置

Info

Publication number: JP4998055B2
Application number: JP2007097727A
Authority: JP
Inventors: 善之鈴木
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2007-04-03
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2027-04-03
Also published as: JP2008256862A

Description

本発明は、プリンタや複写機等の画像形成装置において光書き込みを行う露光装置等に関する。

プリンタや複写機等といった電子写真方式を採用したカラー画像形成装置として、複数の感光体ドラムを備えたタンデム型の画像形成装置が知られている。この種のタンデム型の画像形成装置で用いられる露光装置として、複数の光源から出射される複数の光を回転するポリゴンミラーの同一面にて偏向させ、偏向された複数の光を空間的に分離し複数の結像レンズを介して複数の感光体ドラムそれぞれを露光するものが知られている。このような露光装置では、偏向された複数の光を空間的に分離するために、ポリゴンミラーに対する複数の光の入射角度をそれぞれ異ならせるようにしている。
ただし、このような構成を採用した場合、各感光体ドラム上において結像される光の走査線の傾きに違いが生じ、その結果、各色感光体ドラム上に形成されたトナー像を重ね合わせた際に色ずれが生じてしまうことがあった。このため、例えば走査線の傾きを吸収できるように結像レンズのレンズ形状を設定しておく技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−２１５４８６号公報

本発明は、出射される複数の光の傾きの違いに伴う位置ずれの調整を容易に実行可能とすることを目的とする。

請求項１記載の発明は、複数の光を出射する光源と、前記光源から出射される複数の前記光が、副走査方向にそれぞれ異なる角度にて入射されるとともに、複数の当該光を、当該副走査方向と直交する主走査方向に偏向する偏向部材と、前記偏向部材にて偏向された複数の前記光それぞれに対応して前記副走査方向に並べて設けられ、それぞれが前記主走査方向に沿って延びるとともに、当該主走査方向に対して対称であって当該副走査方向に屈折力を有するレンズ形状を備えた複数の個別レンズと、前記副走査方向に並べて配置される複数の前記個別レンズのうち、当該副走査方向において奇数番目に配置される個別レンズについては前記主走査方向の一端側を軸とし、当該副走査方向において偶数番目に配置される個別レンズについては当該主走査方向の他端側を軸として、複数の当該個別レンズを透過する前記光の光軸に垂直な面内で複数の当該個別レンズをそれぞれ回転可能に保持する保持部材と、前記保持部材に回転可能に保持された複数の前記個別レンズを当該保持部材に固定する固定手段とを含む露光装置である。
請求項２記載の発明は、前記保持部材は、複数の前記光の走査領域外にて複数の前記個別レンズにおける前記主走査方向の前記一端側を保持し、前記固定手段は、複数の前記光の走査領域外にて複数の前記個別レンズにおける前記主走査方向の前記他端側を固定することを特徴とする請求項１記載の露光装置である。
請求項３記載の発明は、前記保持部材には、４つの前記個別レンズが前記副走査方向に並べて保持されるとともに、４つの当該個別レンズには、当該副走査方向に対して対称な複数の前記光が入射するように構成され、前記副走査方向に並べて配置される４つの前記個別レンズのうち、当該副走査方向において１番目に配置される個別レンズおよび４番目に配置される個別レンズは、共通のレンズ形状を有するとともに前記主走査方向に対する向きを反転させた状態で前記保持部材に保持され、当該副走査方向において２番目に配置される個別レンズおよび３番目に配置される個別レンズは、共通のレンズ形状を有するとともに当該主走査方向に対する向きを反転させた状態で当該保持部材に保持されることを特徴とする請求項１または２記載の露光装置である。
請求項４記載の発明は、前記偏向部材にて偏向された複数の前記光が入射し、複数の前記個別レンズに向けて複数の当該光を出射する単一の共通レンズをさらに含み、前記共通レンズにおける光の入射面はアナモルフィック非球面で構成されるとともに、当該共通レンズにおける光の出射面はｙトーリック面で構成され、複数の前記個別レンズのそれぞれにおける光の入射面はｙトーリック面で構成され、複数の当該個別レンズのそれぞれにおける光の出射面は前記副走査方向の曲率が前記主走査方向に沿って変化する面で構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の露光装置である。

請求項５記載の発明は、複数の像保持体と、複数の前記像保持体を露光する露光手段とを有し、前記露光手段は、複数の前記像保持体に対応する複数の光を出射する光源と、前記光源から出射される複数の前記光が、副走査方向にそれぞれ異なる角度にて入射されるとともに、複数の当該光を、当該副走査方向と直交する主走査方向に偏向する偏向部材と、前記偏向部材にて偏向された複数の前記光それぞれに対応して前記副走査方向に並べて設けられ、それぞれが前記主走査方向に沿って延びるとともに、当該主走査方向に対して対称であって当該副走査方向に屈折力を有するレンズ形状を備え、複数の前記像保持体に複数の前記光をそれぞれ結像させる複数の個別レンズと、前記副走査方向に並べて配置される複数の前記個別レンズのうち、当該副走査方向において奇数番目に配置される個別レンズについては前記主走査方向の一端側を軸とし、当該副走査方向において偶数番目に配置される個別レンズについては当該主走査方向の他端側を軸として、複数の当該個別レンズを透過する前記光の光軸に垂直な面内で複数の当該個別レンズをそれぞれ回転可能に保持する保持部材と、前記保持部材に回転可能に保持された複数の前記個別レンズを当該保持部材に固定する固定手段とを含む画像形成装置である。
請求項６記載の発明は、前記保持部材は、複数の前記光の走査領域外にて複数の前記個別レンズにおける前記主走査方向の前記一端側を保持し、前記固定手段は、複数の前記光の走査領域外にて複数の前記個別レンズにおける前記主走査方向の前記他端側を固定することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置である。
請求項７記載の発明は、前記保持部材には、４つの前記個別レンズが前記副走査方向に並べて保持されるとともに、４つの当該個別レンズには、当該副走査方向に対して対称な複数の前記光が入射するように構成され、前記副走査方向に並べて配置される４つの前記個別レンズのうち、当該副走査方向において１番目に配置される個別レンズおよび４番目に配置される個別レンズは、共通のレンズ形状を有するとともに前記主走査方向に対する向きを反転させた状態で前記保持部材に保持され、当該副走査方向において２番目に配置される個別レンズおよび３番目に配置される個別レンズは、共通のレンズ形状を有するとともに当該主走査方向に対する向きを反転させた状態で当該保持部材に保持されることを特徴とする請求項５または６記載の画像形成装置である。

請求項１記載の発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、例えば隣接する２つの個別レンズの位置ずれを調整する場合に、一方の個別レンズの調整と他方の個別レンズの調整とを併行して行うことが可能になる。
請求項２記載の発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、保持部材および保持部材にて保持される個別レンズによって光の光路が妨げられるという事態を回避することおよび各個別レンズの位置の調整範囲を広く確保することができる。
請求項３記載の発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、４つの光路を形成するために必要な個別レンズの種類（形状）を、光路の数の半分となる２つで実現することができる。
請求項４記載の発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、各個別レンズの面形状を簡易なものとすることができる。
請求項５記載の発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、例えば隣接する２つの個別レンズの位置ずれを調整する場合に、一方の個別レンズの調整と他方の個別レンズの調整とを併行して行うことが可能になる。
請求項６記載の発明によれば、保持部材および保持部材にて保持される個別レンズによって光の光路が妨げられるという事態を回避することおよび各個別レンズの位置の調整範囲を広く確保することができる。
請求項７記載の発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、４つの光路を形成するために必要な個別レンズの種類（形状）を、光路の数の半分となる２つで実現することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態という)について詳細に説明する。
＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態が適用される画像形成装置１の構成の一例を示した図である。図１に示す画像形成装置１は、電子写真方式を用いた所謂タンデム型のデジタルカラープリンタであって、各色の画像データに対応して画像形成を行う画像形成プロセス部７０、画像形成装置１全体の動作を制御する制御部８０、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３やスキャナ等の画像読取装置４等から受信した画像データに所定の画像処理を施す画像処理部８１、処理プログラムや画像データ等が記憶される例えばハードディスク（Hard Disk Drive）にて実現される主記憶部８２を備えている。

画像形成プロセス部７０は、４つの画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ（以下の説明では、「画像形成ユニット１０」と総称することがある）が上下方向（略鉛直方向）に一定の間隔で並列配置されている。画像形成ユニット１０は、像保持体としての感光体ドラム１１、感光体ドラム１１の表面を帯電する帯電ロール１２、感光体ドラム１１上に形成された静電潜像を各色トナーで現像する現像器１３、転写後の感光体ドラム１１表面を清掃するドラムクリーナ１４を備えている。
そして、各画像形成ユニット１０は、画像形成装置１本体に対して着脱自在に構成され、例えば現像器１３内のトナーが消費されたり、感光体ドラム１１が寿命に達した場合等には、画像形成ユニット１０単位で交換される。

帯電ロール１２は、アルミニウムやステンレス等の導電性の芯金上に、導電性弾性体層と導電性表面層とが順次積層されたロール部材で構成されている。そして、帯電電源（不図示）から帯電バイアス電圧の供給を受け、感光体ドラム１１に対して従動回転しながら感光体ドラム１１の表面を所定電位で一様に帯電する。
現像器１３は、画像形成ユニット１０それぞれにおいて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を保持して、感光体ドラム１１上に形成された静電潜像を各色トナーで現像する。
ドラムクリーナ１４は、ウレタンゴム等のゴム材料により形成された板状部材を感光体ドラム１１表面に接触させて、感光体ドラム１１上に付着したトナーや紙粉等を除去する。

また、本実施の形態の画像形成装置１には、各画像形成ユニット１０それぞれに配設された感光体ドラム１１を露光する露光手段（露光装置）の一例としてのレーザ露光器２０が設けられている。レーザ露光器２０は、各色毎の画像データを画像処理部８１から取得し、取得した画像データに基づいて点灯制御されたレーザ光により、各画像形成ユニット１０の感光体ドラム１１上をそれぞれ走査露光する。
さらに、各画像形成ユニット１０の感光体ドラム１１と接触しながら移動するように、記録材である用紙Ｐを搬送する用紙搬送ベルト３０が配置されている。用紙搬送ベルト３０は、用紙Ｐを静電吸着するフィルム状の無端ベルトで形成されている。そして、駆動ロール３２とアイドルロール３３とに掛け渡されて循環移動し、感光体ドラム１１との間に用紙Ｐが略鉛直方向下方から上方に向けて搬送される用紙搬送路Ｍ１を形成している。

用紙搬送ベルト３０の内側であって各感光体ドラム１１と対向する位置には、それぞれ転写ロール３１が配置されている。各転写ロール３１は、感光体ドラム１１との間に転写電界を形成することで、用紙搬送ベルト３０に保持・搬送される用紙Ｐ上に、各画像形成ユニット１０で形成された各色トナー像を順次転写する。さらに、用紙搬送ベルト３０の外側であって各転写ロール３１の下流側には、転写後の感光体ドラム１１を除電する除電ランプ１５が設けられている。
用紙搬送ベルト３０の感光体ドラム１１側の最上流部には、用紙搬送ベルト３０を帯電する吸着ロール３４が配置されている。用紙搬送ベルト３０は、表面が吸着ロール３４により所定電位に帯電されることで、用紙Ｐを安定的に静電吸着させる。
また、用紙搬送路Ｍ１に沿って用紙搬送ベルト３０の下流側には、用紙Ｐ上の未定着トナー像に対して熱および圧力による定着処理を施す定着器４０が設けられている。

さらに、用紙搬送ベルト３０以外の用紙搬送系としては、給紙側に、用紙Ｐを収容する用紙収容部５０、この用紙収容部５０に収容された用紙Ｐを所定のタイミングで取り出して搬送するピックアップロール５１、ピックアップロール５１により繰り出された用紙Ｐを搬送する搬送ロール５２、画像形成動作に合わせて用紙Ｐを用紙搬送ベルト３０に送り出すレジストロール５３が設けられている。
一方、排紙側には、定着器４０にて定着処理された用紙Ｐを搬送する排紙ロール５４、片面プリントの場合には用紙Ｐを装置本体上部に設けられた排紙積載部９０に向けて排出し、両面プリントの場合には所定のタイミングで排紙積載部９０に向けた回転方向から逆方向に反転することで、定着器４０にて片面が定着された用紙Ｐを両面搬送路Ｍ２に向けて送り出す反転ロール５５が配設されている。加えて、両面搬送路Ｍ２には、両面搬送路Ｍ２に沿って複数の搬送ロール５６が設けられている。

本実施の形態の画像形成装置１において、画像形成プロセス部７０は、制御部８０による制御の下で画像形成動作を行う。すなわち、ＰＣ３や画像読取装置４等から入力された画像データは、画像処理部８１によって所定の画像処理が施され、レーザ露光器２０に供給される。そして、例えば黒（Ｋ）の画像形成ユニット１０Ｋでは、帯電ロール１２により所定電位で一様に帯電された感光体ドラム１１の表面が、レーザ露光器２０により画像処理部８１からの画像データに基づいて点灯制御されたレーザ光で走査露光され、感光体ドラム１１上に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像器１３により現像され、感光体ドラム１１上には黒（Ｋ）のトナー像が形成される。画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃにおいても、同様にして、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色トナー像が形成される。

一方、各画像形成ユニット１０での各色トナー像の形成が開始されると、用紙収容部５０から取り出された用紙Ｐは、レジストロール５３によりトナー像の形成タイミングに合わせて用紙搬送ベルト３０に供給される。用紙搬送ベルト３０は、吸着ロール３４により表面が所定電位に帯電される。それにより、用紙Ｐは用紙搬送ベルト３０上に静電吸着され、図１の矢印方向に循環移動する用紙搬送ベルト３０により、用紙搬送路Ｍ１に沿って搬送される。その途中で、転写ロール３１により形成される転写電界によって各色トナー像が用紙Ｐ上に順次転写される。
各色トナー像が静電転写された用紙Ｐは、画像形成ユニット１０Ｋの下流で用紙搬送ベルト３０から剥離され、定着器４０に搬送される。用紙Ｐが定着器４０に搬送されると、用紙Ｐ上の未定着トナー像は、熱および圧力による定着処理を受けて用紙Ｐに定着される。各色トナー像が定着された用紙Ｐは、画像形成装置１の排出部に設けられた排紙積載部９０に積載される。一方、両面プリント時には、両面搬送路Ｍ２を経由して再度の同様な画像形成動作が行なわれた後、排紙積載部９０に積載されることとなる。

次に、本実施の形態で用いられるレーザ露光器２０について説明する。
図２は、本実施の形態のレーザ露光器２０の概略構成を説明する側断面図である。図２に示したように、レーザ露光器２０は、例えば４つの半導体レーザからなる光源２１を備えている。さらに、光源２１からの各レーザ光に対応して設けられた４つのコリメータレンズ２２、シリンダーレンズ２３、例えば正六角面体で形成された偏向部材の一例としての回転多面鏡（ポリゴンミラー）２４、各レーザ光が共通に通過する共通レンズとしての共通ｆθレンズ２５、複数の折り返しミラー２６、各レーザ光が個別に通過する４つの個別ｆθレンズ２７Ｋ、２７Ｃ、２７Ｍ、２７Ｙ（以下の説明では、「個別ｆθレンズ２７」と総称することがある）を備えている。なお、本実施の形態では、共通ｆθレンズ２５と個別ｆθレンズ２７とによってｆθレンズが構成される。また、レーザ露光器２０は、ハウジング２８内に構成され、レーザ光の外部への漏洩や各光学部材への埃等の付着を抑えている。さらにレーザ露光器２０には、画像形成装置１内に設置するためのハウジング２８と一体的に設けられた支持シャフト２８ａ、複数の個別レンズの一例としての個別ｆθレンズ２７Ｋ、２７Ｃ、２７Ｍ、２７Ｙを固定する保持部材としてのレンズ固定フレーム２９が備えられている。

このレーザ露光器２０では、光源２１から出射された複数の光としての発散性の４本のレーザ光ＬＫ、ＬＣ、ＬＭ、ＬＹが、各コリメータレンズ２２によって平行光に変換され、副走査方向にのみ屈折力を持つシリンダーレンズ２３により、ポリゴンミラー２４の偏向反射面２４ａ近傍にて主走査方向に長い線像として結像される。そして、各レーザ光ＬＫ、ＬＣ、ＬＭ、ＬＹは、高速で定速回転するポリゴンミラー２４の偏向反射面２４ａにより反射され、等角速度的に走査される。

ここで、ポリゴンミラー２４へのビーム入射方式としては、複数ビームを主走査方向に角度を持たせて入射させるタンジェンシャル・オフセット入射方式や、複数ビームを副走査方向にそれぞれ異なる角度で入射させるサジタル・オフセット入射方式等がある。そして、本実施の形態では、図２にも示したように、ポリゴンミラー２４の偏向反射面２４ａに入射する各レーザ光ＬＫ、ＬＣ、ＬＭ、ＬＹがそれぞれ副走査方向に角度を持ち、サジタル方向に互いにオフセット入射するサジタル・オフセット入射方式を採用している。そして、ポリゴンミラー２４に入射する各レーザ光ＬＫ、ＬＣ、ＬＭ、ＬＹは、偏向反射面２４ａにおける反射位置が副走査方向に一致するように設定される。
ただし、本実施の形態では、各光源２１から出射されるレーザ光ＬＫ、ＬＣ、ＬＭ、ＬＹの発光波長が同一であるため、各光源２１から出射されるレーザ光ＬＫ、ＬＣ、ＬＭ、ＬＹを各感光体ドラム１１上に導くためには、各レーザ光ＬＫ、ＬＣ、ＬＭ、ＬＹを空間分離することが必要となる。例えば偏向反射面２４ａに対し副走査断面内で斜め方向からレーザ光ＬＫ、ＬＣ、ＬＭ、ＬＹを入射させると、目的の空間分離が可能となるが、レーザ露光器２０を小型化すれば空間分離のための光路長が短くなるために偏向反射面２４ａに対する入射角度を大きくせざるを得ず、感光体ドラム１１上での走査線曲がりや結像成能の劣化という問題が発生する。これに対応するため、本実施の形態では後述するように共通ｆθレンズ２５および各個別ｆθレンズ２７の面形状の設定を行っている。

ポリゴンミラー２４で偏向された各レーザ光ＬＫ、ＬＣ、ＬＭ、ＬＹは、共通ｆθレンズ２５を通過し、複数の折り返しミラー２６により感光体ドラム１１の表面に向けて方向を変えられ、各個別ｆθレンズ２７Ｋ、２７Ｃ、２７Ｍ、２７Ｙを介して各画像形成ユニット１０の感光体ドラム１１の表面を走査露光する。ここで、ｆθレンズを構成する共通ｆθレンズ２５および個別ｆθレンズ２７Ｋ、２７Ｃ、２７Ｍ、２７Ｙは、それぞれレーザ光の光スポットの走査速度を感光体ドラム１１上で等速化する機能を有している。
また、上記した線像は、ポリゴンミラー２４の偏向反射面２４ａの近傍に結像し、ｆθレンズは副走査方向に関して偏向反射面２４ａを物点として光スポットを感光体ドラム１１の表面上に結像させるので、この走査光学系は、偏向反射面２４ａの面倒れを補正する機能を有している。

ところで、本実施の形態に係るデジタルカラープリンタでは、各感光体ドラム１１上における露光位置が主走査方向や副走査方向にずれると、用紙Ｐ上に重ね合わされる各色トナー像にずれが生じてしまう。このデジタルカラープリンタにおいて、許容される位置ずれ量は、主走査方向および副走査方向に対して１ドット（出力解像度が６００ｄｐｉ（dot per inch）の場合には４２．３μｍ）未満である。このような露光位置の位置ずれを補正するためには、レーザ露光器２０内の各種レンズやミラー等の取り付け位置の調整を行うことが有効である。
ただし、露光位置の主走査方向ずれを改善するための調整を行った際に副走査方向ずれが大きくなったり、逆に露光位置の副走査方向ずれを改善するための調整を行った際に主走査方向ずれが大きくなったりすることは好ましくない。
そこで、本実施の形態では、個別ｆθレンズ２７を調整対象として選択するとともに、副走査方向の特性を調整するための面には主走査方向の性能に影響する特性を持たせない面形状とし、また、主走査方向の特性を調整するための面には副走査方向の性能に影響する特性を持たせない面形状としている。

図３は、共通ｆθレンズ２５のレンズ形状を説明するための図である。
共通ｆθレンズ２５にレーザ光が入射する面を入射面Ｓ１、出射する面を出射面Ｓ２とするとき、入射面Ｓ１はアナモルフィック非球面となっており、出射面Ｓ２はｙトーリック面となっている。
ここで、ｙトーリック面である出射面Ｓ２はｘ方向、つまり副走査方向の曲率が常に一定であり、下記z(y)で表される形状をy軸の周りに回転してできる面形状となっている。
すなわち、
CUY：光軸原点の主走査方向曲率
K：コーニック定数
A,B,C,D:y軸方向の高次の係数
とすると、
共通ｆθレンズ２５の出射面Ｓ２は次の式で表される。

また、
CUX：光軸原点の副走査方向曲率
CUY：光軸原点の主走査方向曲率
Kx：副走査方向コーニック定数
Ky：主走査方向コーニック定数
AR,BR,CR,DR：回転対称の偶数次係数
AP,BP,CP,DP：回転対称の奇数次係数
とすると、
共通ｆθレンズ２５の入射面Ｓ１は次の式で表される。

図４は、個別ｆθレンズ２７のレンズ形状を説明するための図である。
個別ｆθレンズ２７にレーザ光が入射する面を入射面Ｓ３、出射する面を出射面Ｓ４とするとき、入射面Ｓ３はｙトーリック面となっており、出射面Ｓ４はｘｙ面上でｘ１（ｙ）で作られる母線を頂点とし、曲率半径Ｒ（ｙ）が主走査方向の位置ｙで決まる円弧を連ねて作られる面となっている。この出射面Ｓ４は母線が湾曲し副走査方向の曲率が主走査方向に沿って変化する面である。
入射面Ｓ３は前述の共通ｆθレンズ２５の出射面Ｓ２と同様の式で表される。
これに対して個別ｆθレンズ２７の出射面Ｓ４は次の式で表される。

この式に使われている変数C₀、B_2ｎ，Ｘ₀，A_2ｎ等を変えても、主走査方向の特性にはまったく影響を与えない。
上記のように、出射面Ｓ４の面形状を規定することで、主走査方向の特性を調整すれば副走査方向の性能にも影響が出てしまう、あるいは副走査方向の特性を調整すれば主走査方向の性能にも影響が出てしまうといった事態が生じにくくなっている。
すなわち副走査方向の特性（例えばサジタル・オフセット時の走査線湾曲補正と副走査方向の像面湾曲補正）を満たすための面すなわち個別ｆθレンズ２７の出射面Ｓ４には、主走査方向の性能に影響する特性を持たせない面形状を設定し、また逆に主走査方向の特性（リニアリティ補正、主走査方向の像面湾曲補正）を満たすための面すなわち個別ｆθレンズ２７の入射面Ｓ３には、副走査方向の性能に影響する特性を持たせない面形状を設定することで、主走査方向／副走査方向独立にレンズの性能を追い込んで行くことが可能となっている。

ところで、上述したような露光位置のずれの一つとして、主走査方向１ライン分の露光位置が副走査方向に対して傾斜するスキューと呼ばれるものがある。
図５は、このようなスキューの発生要因を説明するための図である。
図５（ａ）は、回転するポリゴンミラー２４にて偏向されるレーザ光を、ポリゴンミラー２４の回転方向に直交する方向から見た図である。なお、ポリゴンミラー２４は、回転軸２４ｂを中心として図中矢印方向に回転しているものとする。また、ポリゴンミラー２４の偏向反射面２４ａには、入射光（レーザ光）ＬＩが照射される。
この例では、回転するポリゴンミラー２４が図中実線で示す位置に到達したときに主走査方向１ライン分の走査を開始し、この偏向反射面２４ａが図中破線で示す状態に到達したときにその走査を完了する。なお、図中に示す偏向反射面２４ａ（Ｓ）は走査開始時における偏向反射面２４ａの位置を、偏向反射面２４ａ（Ｅ）は走査完了時における偏向反射面２４ａの位置を、それぞれ示している。

走査開始時において、入射光ＬＩは偏向反射面２４ａ（Ｓ）によって正反射され、反射光ＬＲ（Ｓ）として出力される。一方、走査完了時において、入力光ＬＩは偏向反射面２４ａ（Ｅ）によって正反射され、反射光ＬＲ（Ｅ）として出力される。そして、これらの間にも、回転するポリゴンミラー２４に対する入射光ＬＩの入射およびその正反射が行われ、感光体ドラム１１上に主走査方向１ライン分の光書き込みがなされる。
ここで、図５（ａ）を参照すると、走査開始時と走査完了時とで入力光ＬＩに対する偏向反射面２４ａの反射位置が異なっていることがわかる。具体的に説明すると、走査完了時における反射位置は、走査開始時における反射位置よりも感光体ドラム１１から遠ざかる。

図５（ｂ）は図５（ａ）をVb方向から見た図である。
本実施の形態では、上述したように、ポリゴンミラー２４に対する各レーザ光の入射角度を副走査方向に異ならせたサジタル・オフセット入射方式を採用している。このため、入射光ＬＩは、図中に示すように偏向反射面２４ａに対して副走査方向に傾いた状態で入射されてくる。すると、上述したように走査開始時と走査完了時とで偏向反射面２４ａの位置が異なっているために、走査開始時の反射光ＬＲ（Ｓ）の感光体ドラム１１上での露光位置と、走査完了時の反射光ＬＲ（Ｅ）の感光体ドラム１１上での露光位置とが副走査方向にずれる。
その結果、図５（ｃ）に示すように、主走査方向１ライン分の光書き込みを行った際に、そのラインの始点と終点とが副走査方向にΔだけずれる、いわゆるスキューが生じてしまうことになる。

このようなスキューは、個別ｆθレンズ２７の取り付け角度を調整することによって修正することができる。このため、本実施の形態では、工場での製造工程において、個別ｆθレンズ２７の取り付け角度の設定が行われる。具体的には、レーザ露光器２０を計測装置に設置し、実際にレーザ光を発光させて、個別ｆθレンズ２７Ｋ、２７Ｃ、２７Ｍ、２７Ｙから出射されるレーザ光の露光位置を計測しながら、個別ｆθレンズ２７Ｋ、２７Ｃ、２７Ｍ、２７Ｙの設定角度を微調整し、設計値に合わせるような調整が施される。そして、最終的に露光位置が設計値に一致した状態で個別ｆθレンズ２７Ｋ、２７Ｃ、２７Ｍ、２７Ｙをハウジング２８に固定手段としての接着剤にて固定する。これにより、レーザ露光器２０における主走査方向および副走査方向の露光位置を高精度に設定している。

図６は、個別ｆθレンズ２７の構成を説明するための図である。ここで、図６（ａ）は個別ｆθレンズ２７の正面図を、図６（ｂ）は個別ｆθレンズ２７の長手方向側面図を、図６（ｃ）は個別ｆθレンズ２７の背面図を、それぞれ示している。なお、図６に示す個別ｆθレンズ２７の基本構成は、各個別ｆθレンズ２７Ｋ、２７Ｃ、２７Ｍ、２７Ｙで共通である。

個別ｆθレンズ２７は、主走査方向に沿って伸びるレンズ部２７１と、レンズ部２７１の周囲を囲う枠部２７２と、枠部２７２の長手方向一端部から突出して形成される第１突出部２７３と、枠部２７２の長手方向他端部から突出して形成される第２突出部２７４とを備える。そして、第１突出部２７３の端部には、正面側から背面側に向かうＶ字溝２７５が形成されている。なお、これらレンズ部２７１、枠部２７２、第１突出部２７３、および第２突出部２７４は、光源２１から照射されるレーザ光に対して透明な環状ポリレフィン等の合成樹脂を一体成形したもので構成される。
本実施の形態におけるレンズ部２７１は、図６（ｂ）および図４に示したように、長手方向すなわち主走査方向に対称なレンズ形状を有している。また、レンズ部２７１は、主走査方向と直交する副走査方向にパワーすなわち屈折力を有している。

図７は、図２に示すレーザ露光器２０を各画像形成ユニット１０側から見た正面図である。図７に示したように、レーザ露光器２０の各画像形成ユニット１０側には、個別ｆθレンズ２７Ｋ、２７Ｃ、２７Ｍ、２７Ｙが配置されている。ここで、レンズ固定フレーム２９には、片側２個ずつ合計で４個の軸部２９ａが互い違いに設けられている。そして、個別ｆθレンズ２７Ｋ、２７Ｃ、２７Ｍ、２７Ｙは、それぞれに設けられたＶ字溝２７５が各軸部２９ａにはめ込まれた状態で固定されている。なお、各個別ｆθレンズ２７Ｋ、２７Ｃ、２７Ｍ、２７Ｙは、それぞれが所定の設定角度θＫ、θＣ、θＭ、θＹに調整された状態で、レンズ固定フレーム２９に接着固定されている。
また、ハウジング２８の側壁のうち、各個別ｆθレンズ２７Ｋ、２７Ｃ、２７Ｍ、２７Ｙの自由端側と対向する部位には、それぞれ２個ずつ貫通口２８ｂが形成されている。ここで、図８は、レーザ露光器２０の側部拡大図を示している。図８に示すように、各貫通口２８ｂはそれぞれが長方形の形状を有している。

なお、各個別ｆθレンズ２７Ｋ、２７Ｃ、２７Ｍ、２７Ｙは、それぞれが異なる面形状を有するものを使用するのではなく、本実施の形態の光路が図２に示すように副走査方向に対称な構造であることを利用して、同一形状のレンズ２個を組として用いる。すなわち、個別ｆθレンズ２７Ｋ、２７Ｙは配置位置および配置方向を違えた同一形状のレンズであり、同様に個別ｆθレンズ２７Ｃ、２７Ｍは配置位置および配置方向を違えた同一形状のレンズである。これにより個別ｆθレンズ２７は装置全体として２種類のレンズを２個ずつ用意すればよいことになる。

図９は、個別ｆθレンズ２７の角度を調整する角度調整装置１００およびその角度調整手順を説明するための図である。角度調整装置１００は、個別ｆθレンズ２７の第２突出部２７４の一側端に接するように設けられた第１のアーム１０１と、この第２突出部２７４の他側端に接するように設けられた第２のアーム１０２とを備える。また、角度調整装置１００は、レーザ露光器２０を固定するためのホルダ（図示せず）を備えている。

第１のアーム１０１および第２のアーム１０２は、それぞれが図中左右方向に進退自在に構成されている。そして、これら第１のアーム１０１および第２のアーム１０２は、図８に示す貫通口２８ｂを介して挿入され、第２突出部２７４にて個別ｆθレンズ２７を押している。なお、初期状態においては、図９（ａ）に示すように、第１のアーム１０１および第２のアーム１０２が揃った状態におかれる。また、個別ｆθレンズ２７の第１突出部２７３および第２突出部２７４は、上方から板バネ１１０で押さえつけられている。なお、板バネ１１０は、個別ｆθレンズ２７が回転できる程度の強さで個別ｆθレンズ２７を押さえている。

そして、計測装置により個別ｆθレンズ２７から出射されたレーザ光の照射位置が計測され、その計測値に基づいて、角度調整装置１００により個別ｆθレンズ２７の設定角度θが微調整される。このとき、例えば図９（ｂ）に示すように、第１のアーム１０１を図中左方向に進出させる一方、第２のアーム１０２を図中右側に待避させることで、個別ｆθレンズ２７が軸部２９ａを中心に回転し、個別ｆθレンズ２７が負方向（θ＜０）に移動する。あるいは図９（ｃ）に示すように、第１のアーム１０１を図中右側に待避させる一方、第２のアーム１０２を図中左側に進出させることで、個別ｆθレンズ２７が軸部２９ａを中心に回転し、個別ｆθレンズ２７が正方向（θ＞０）に移動する。つまり、レンズ固定フレーム２９は、各個別ｆθレンズ２７を透過する光の光軸に垂直な面内でこれら各個別ｆθレンズ２７をそれぞれ回転可能に保持している。また、レンズ固定フレーム２９は、各個別ｆθレンズ２７のレンズ部２７１以外すなわち光の走査領域外にて各個別ｆθレンズ２７をそれぞれ回転可能に保持している。

そして、図７に示したように、レーザ露光器２０における主走査方向および副走査方向の露光位置のスキューが感光体ドラム１１の所定位置（設計値）に設定されるように、個別ｆθレンズ２７Ｋを角度θＫに、個別ｆθレンズ２７Ｃを角度θＣに、個別ｆθレンズ２７Ｍを角度θＭに、個別ｆθレンズ２７Ｙを角度θＹに、それぞれ調整する。調整が終了した後、個別ｆθレンズ２７Ｋ、２７Ｃ、２７Ｍ、２７Ｙが板バネ１１０等を用いてレンズ固定フレーム２９に仮固定され、その後、紫外線硬化樹脂等を用いてこれらが接着、固定される。

このように、本実施の形態では、個別ｆθレンズ２７にＶ字溝２７５を設けるとともに、レンズ固定フレーム２９に軸部２９ａを設けることで、個別ｆθレンズ２７を回転可能に設定した。そして、軸部２９ａを回転中心として個別ｆθレンズ２７を少しずつ回転させることで、個別ｆθレンズ２７の取り付け角度を容易に調整できるようにした。これにより、ポリゴンミラー２４に対して各レーザ光ＬＫ、ＬＣ、ＬＭ、ＬＹをサジタル・オフセット入射方式にて入射させることに伴って生ずる露光位置のスキューを抑制することが可能になる。その結果、各色トナー像の色ずれが抑制された良好な画像が得られる。

ここで、本実施の形態では、個別ｆθレンズ２７のレンズ形状を、主走査方向に対称なものとした。これにより、個別ｆθレンズ２７の取り付け角度を変えた場合においても主走査方向の屈折率変化が抑えられることになり、スキュー改善時に主走査方向の性能に影響が出てしまうことを抑制できる。

なお、本実施の形態では、個別ｆθレンズ２７にＶ字溝２７５を設け、レンズ固定フレーム２９に軸部２９ａを設けることで、個別ｆθレンズ２７を回転可能な状態に設定したが、これに限られない。すなわち、例えば図１０（ａ）に示すように、個別ｆθレンズ２７の第１突出部２７３に突起部２７６を設け、レンズ固定フレーム２９にこの突起部２７６を受ける受け部２９ｂを設けるようにしてもよい。また、例えば図１０（ｂ）に示すように、個別ｆθレンズ２７の第１突出部２７３に円形の貫通口２７７を設け、レンズ固定フレーム２９にこの貫通口２７７を貫通する円柱状の軸部２９ｃを設けるようにしてもよい。

また、本実施の形態では、第１のアーム１０１および第２のアーム１０２を用い、第２突出部２７４を介して個別ｆθレンズ２７の取り付け角度を調整していたが、これに限られるものではない。例えば図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示したように第２突出部２７４の端部から側方にゲート部２７４ａを突出形成し、このゲート部２７４ａを図中上方向あるいは下方向に動かすことで個別ｆθレンズ２７の角度調整を行うようにしてもよい。

さらに、本実施の形態では、ポリゴンミラー２４に対して各レーザ光ＬＫ、ＬＣ、ＬＭ、ＬＹをサジタル・オフセット入射方式にて入射させていたが、ポリゴンミラー２４に対して各レーザ光ＬＫ、ＬＣ、ＬＭ、ＬＹをタンジェンシャル・オフセット入射方式で入射させた場合にも、同様の理由で各レーザ光ＬＫ、ＬＣ、ＬＭ、ＬＹのスキュー量が変わってしまう。このため、本実施の形態で用いた手法を、タンジェンシャル・オフセット入射方式を採用したレーザ露光器２０およびデジタルカラープリンタに適用してもよい。

＜実施の形態２＞
本実施の形態は、実施の形態１とほぼ同様であるが、実施の形態１では個別ｆθレンズ２７の主走査方向一端部を軸として個別ｆθレンズ２７を回転させていたのに対し、本実施の形態では、個別ｆθレンズ２７の主走査方向中央部を軸として個別ｆθレンズ２７を回転させるようにしたものである。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様のものについては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

図１１は、本実施の形態で用いられる個別ｆθレンズ２７の構成を説明するための図である。
この個別ｆθレンズ２７は、主走査方向に沿って伸びるレンズ部２７１と、レンズ部２７１の周囲を囲う枠部２７２と、枠部２７２の短手方向一端側の中央部すなわちレンズ部２７１の主走査方向中央部から側方に突出して形成される第１凸部２７８と、枠部２７２の短手方向逆端側の中央部すなわちレンズ部２７１の主走査方向中央部から第１凸部２７８とは逆方向に突出して形成される第２凸部２７９とを備えている。ここで、第１凸部２７８および第２凸部２７９は、それぞれ円弧状の端面形状を有している。

図１２は、本実施の形態におけるレーザ露光器２０を各画像形成ユニット１０側からみた正面図である。図１２に示したように、本実施の形態においても、レーザ露光器２０の各画像形成ユニット１０側には、個別ｆθレンズ２７Ｋ、２７Ｃ、２７Ｍ、２７Ｙが配置されている。また、本実施の形態では、個別ｆθレンズ２７Ｋ、２７Ｃ、２７Ｍ、２７Ｙの主走査方向両端を接着して固定するレンズ固定フレーム２９に加え、個別ｆθレンズ２７Ｋ、２７Ｃ、２７Ｍ、２７Ｙの主走査方向中央部にてこれら個別ｆθレンズ２７Ｋ、２７Ｃ、２７Ｍ、２７Ｙを回転可能に保持する保持部２９ｄが設けられている。そして、保持部２９ｄは、個別θレンズ２７Ｋ、２７Ｃ、２７Ｍ、２７Ｙそれぞれに設けられた第１凸部２７８および第２凸部２７９を挟み込む形状を有している。

なお、本実施の形態でも、個別ｆθレンズ２７Ｋ、２７Ｙは配置位置および配置方向を違えた同一形状のレンズであり、同様に個別ｆθレンズ２７Ｃ、２７Ｍは配置位置および配置方向を違えた同一形状のレンズである。このため、個別ｆθレンズ２７Ｋ、２７Ｃと個別ｆθレンズ２７Ｍ、２７Ｙとでは、第１凸部２７８および第２凸部２７９の上下関係が逆転している。

本実施の形態においても、実施の形態１で説明した角度調整装置１００を用いて、個別ｆθレンズ２７の取り付け角度を調整することができる。ただし、本実施の形態では、取り付け角度の調整を行う際、個別ｆθレンズ２７が、第１凸部２７８および第２凸部２７９の形成部位すなわち個別ｆθレンズ２７の主走査方向中央部を軸として回転する。このため、取り付け角度の調整によって露光位置のスキュー補正を行った際に、実施の形態１の場合よりも露光位置のリードレジがずれにくくなるという利点がある。

実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成を示す図である。レーザ露光器の概略構成を説明する側断面面図である。共通ｆθレンズのレンズ形状を説明するための図である。個別ｆθレンズのレンズ形状を説明するための図である。スキューの発生要因を説明するための図である。個別ｆθレンズの構成を説明するための図である。レーザ露光器を各画像形成ユニット側から見た正面図である。レーザ露光器の側面図である。個別ｆθレンズの角度調整装置および角度調整手順を説明するための図である。個別ｆθレンズの他の構成例を説明するための図である。実施の形態２で用いられる個別ｆθレンズの構成を説明するための図である。実施の形態２で用いられるレーザ露光器を各画像形成ユニット側から見た正面図である。

符号の説明

１…画像形成装置、１１…感光体ドラム、２０…レーザ露光器、２１…光源、２２…コリメータレンズ、２３…シリンダーレンズ、２４…回転多面鏡（ポリゴンミラー）、２５…共通ｆθレンズ、２６…折り返しミラー、２７…個別ｆθレンズ、２７１…レンズ部、２７２…枠部、２７３…第１突出部、２７４…第２突出部、２７５…Ｖ字溝、２７６…突起部、２８…ハウジング、２９…レンズ固定フレーム

Claims

複数の光を出射する光源と、
前記光源から出射される複数の前記光が、副走査方向にそれぞれ異なる角度にて入射されるとともに、複数の当該光を、当該副走査方向と直交する主走査方向に偏向する偏向部材と、
前記偏向部材にて偏向された複数の前記光それぞれに対応して前記副走査方向に並べて設けられ、それぞれが前記主走査方向に沿って延びるとともに、当該主走査方向に対して対称であって当該副走査方向に屈折力を有するレンズ形状を備えた複数の個別レンズと、
前記副走査方向に並べて配置される複数の前記個別レンズのうち、当該副走査方向において奇数番目に配置される個別レンズについては前記主走査方向の一端側を軸とし、当該副走査方向において偶数番目に配置される個別レンズについては当該主走査方向の他端側を軸として、複数の当該個別レンズを透過する前記光の光軸に垂直な面内で複数の当該個別レンズをそれぞれ回転可能に保持する保持部材と、
前記保持部材に回転可能に保持された複数の前記個別レンズを当該保持部材に固定する固定手段と
を含む露光装置。
前記保持部材は、複数の前記光の走査領域外にて複数の前記個別レンズにおける前記主走査方向の前記一端側を保持し、
前記固定手段は、複数の前記光の走査領域外にて複数の前記個別レンズにおける前記主走査方向の前記他端側を固定すること
を特徴とする請求項１記載の露光装置。
前記保持部材には、４つの前記個別レンズが前記副走査方向に並べて保持されるとともに、４つの当該個別レンズには、当該副走査方向に対して対称な複数の前記光が入射するように構成され、
前記副走査方向に並べて配置される４つの前記個別レンズのうち、当該副走査方向において１番目に配置される個別レンズおよび４番目に配置される個別レンズは、共通のレンズ形状を有するとともに前記主走査方向に対する向きを反転させた状態で前記保持部材に保持され、当該副走査方向において２番目に配置される個別レンズおよび３番目に配置される個別レンズは、共通のレンズ形状を有するとともに当該主走査方向に対する向きを反転させた状態で当該保持部材に保持されることを特徴とする請求項１または２記載の露光装置。
前記偏向部材にて偏向された複数の前記光が入射し、複数の前記個別レンズに向けて複数の当該光を出射する単一の共通レンズをさらに含み、
前記共通レンズにおける光の入射面はアナモルフィック非球面で構成されるとともに、当該共通レンズにおける光の出射面はｙトーリック面で構成され、
複数の前記個別レンズのそれぞれにおける光の入射面はｙトーリック面で構成され、複数の当該個別レンズのそれぞれにおける光の出射面は前記副走査方向の曲率が前記主走査方向に沿って変化する面で構成されること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の露光装置。
複数の像保持体と、
複数の前記像保持体を露光する露光手段とを有し、
前記露光手段は、
複数の前記像保持体に対応する複数の光を出射する光源と、
前記光源から出射される複数の前記光が、副走査方向にそれぞれ異なる角度にて入射されるとともに、複数の当該光を、当該副走査方向と直交する主走査方向に偏向する偏向部材と、
前記偏向部材にて偏向された複数の前記光それぞれに対応して前記副走査方向に並べて設けられ、それぞれが前記主走査方向に沿って延びるとともに、当該主走査方向に対して対称であって当該副走査方向に屈折力を有するレンズ形状を備え、複数の前記像保持体に複数の前記光をそれぞれ結像させる複数の個別レンズと、
前記副走査方向に並べて配置される複数の前記個別レンズのうち、当該副走査方向において奇数番目に配置される個別レンズについては前記主走査方向の一端側を軸とし、当該副走査方向において偶数番目に配置される個別レンズについては当該主走査方向の他端側を軸として、複数の当該個別レンズを透過する前記光の光軸に垂直な面内で複数の当該個別レンズをそれぞれ回転可能に保持する保持部材と、
前記保持部材に回転可能に保持された複数の前記個別レンズを当該保持部材に固定する固定手段と
を含む画像形成装置。
前記保持部材は、複数の前記光の走査領域外にて複数の前記個別レンズにおける前記主走査方向の前記一端側を保持し、
前記固定手段は、複数の前記光の走査領域外にて複数の前記個別レンズにおける前記主走査方向の前記他端側を固定すること
を特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
前記保持部材には、４つの前記個別レンズが前記副走査方向に並べて保持されるとともに、４つの当該個別レンズには、当該副走査方向に対して対称な複数の前記光が入射するように構成され、
前記副走査方向に並べて配置される４つの前記個別レンズのうち、当該副走査方向において１番目に配置される個別レンズおよび４番目に配置される個別レンズは、共通のレンズ形状を有するとともに前記主走査方向に対する向きを反転させた状態で前記保持部材に保持され、当該副走査方向において２番目に配置される個別レンズおよび３番目に配置される個別レンズは、共通のレンズ形状を有するとともに当該主走査方向に対する向きを反転させた状態で当該保持部材に保持されることを特徴とする請求項５または６記載の画像形成装置。