JP2002303811A - 光走査装置 - Google Patents

光走査装置

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JP2002303811A
JP2002303811A JP2001106922A JP2001106922A JP2002303811A JP 2002303811 A JP2002303811 A JP 2002303811A JP 2001106922 A JP2001106922 A JP 2001106922A JP 2001106922 A JP2001106922 A JP 2001106922A JP 2002303811 A JP2002303811 A JP 2002303811A
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optical
scanning
scanning device
scanning lens
box
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JP2001106922A
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Hideyuki Miyamoto
英幸 宮本
Michiyo Fukutomi
みち代 福冨
Kenichi Tomita
健一 冨田
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Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置内部の温度上昇が走査レンズに与える影
響を緩和して、高品質な画像形成を可能とする光走査装
置を提供する。 【解決手段】 スキャナモータ11の回路基板3上の発
熱部3aを走査レンズ5の光軸に略重ねて配置する。ま
た、走査レンズ5と回路基板3を光学箱1の内面に対し
て所定の隙間を空けて配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転多面鏡によっ
て光束を偏向走査する光走査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、この種の光走査装置は、たと
えば、レーザビームプリンタ・複写機・レーザファクシ
ミリ等の電子写真方式の画像形成装置に広く利用されて
いる。
【0003】従来の光走査装置を図6および図7に示
す。図6は従来の光走査装置の概略構成を示す斜視図で
あり、図7は同光走査装置の概略構成を示す平面図であ
る。
【0004】同図に示す光走査装置においては、光源ユ
ニット102から出射したレーザ光Lを、スキャナモー
タ(不図示)に取り付けられた回転多面鏡104に照射
し、回転多面鏡4を回転させることにより、レーザ光L
を偏向走査させ、走査レンズ105,106を通して像
担持体である感光体の被走査面130に走査線131と
して結像させている。走査線130は光スポットの連続
で形成される。
【0005】スキャナモータは回路基板103に一体的
に固定され、また、この回路基板103上にはスキャナ
モータを駆動制御するための駆動回路(図示略)が実装
されている。回路基板103上の駆動回路の配置は、光
学的な設計とは無関係であるため、回路基板103の取
り付け位置やスキャナモータその他の部材との位置関係
に依存して設計されることが一般的である。
【0006】これらの光学部品は光学箱101に収容さ
れ、光学箱101は内部の防塵のために不図示の蓋部材
で密閉される。このとき特に、回転多面鏡104やスキ
ャナモータは高速回転することで塵埃が付着しやすいた
め、光学箱101の内部に内壁101aを設けて回転多
面鏡104およびスキャナモータの防塵用の密閉空間を
形成している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
光走査装置にあっては、レーザ光Lを偏向走査する際
に、走査レンズ105,106が変形していたり、取り
付け状態が偏ったりしている場合には、走査線に「曲が
り」が発生したり、左右で倍率が不一致となる「片倍率
差」が発生してしまう。
【0008】これらの走査線を模式的に示したものが図
8である。図8(a)が正常な走査線132であり、図
8(b)が「曲がり」の発生した走査線133であり、
図8(c)が「片倍率差」の発生した走査線134であ
る。
【0009】モノクロ画像を形成する場合には、これら
「曲がり」や「片倍率差」の度合いが極端に大きくなら
ないかぎり問題とはならない。しかし、カラー画像を形
成する場合には、複数の走査線を重ね合わせるために、
走査線の少しのズレが画像品質に大きな影響を与えるこ
ととなる。したがって、カラー画像を高精細に形成する
ためには、走査線の「曲がり」と「片倍率差」を十分小
さくして色間での走査線ズレを少なくする必要があるの
である。
【0010】このような走査線の「曲がり」や「片倍率
差」を招く要因としては、以下の2つが考えられる。
【0011】第一に、装置内部の温度上昇に起因する走
査レンズの変形があげられる。
【0012】上述したように、従来の光走査装置では、
光学部品の防塵の必要性からスキャナモータ、回転多面
鏡104および回路基板103(以下、これらを総称し
てスキャナモータ部という。)を特に密閉することが一
般的に行われているが、これは装置内部の温度上昇を招
くという観点からは好ましくない。
【0013】すなわち、スキャナモータの駆動回路のう
ちには、たとえばICや巻線などのように作動時に非常
に高温となる部品(発熱部103a)が存在するのであ
るが、図7に示すように、光学箱101の外壁と内壁1
01aおよび走査レンズ105でスキャナモータ部を密
閉する構造にあっては、発熱部103aの温度上昇が促
進される結果となってしまうのである。
【0014】そして、その熱は、発熱部103aを中心
として周囲に配置された部材に伝播する。走査レンズ1
05についていえば、走査レンズ106側の面よりもス
キャナモータ側の面のほうが、また、発熱部103aか
ら遠い端部よりも近い端部のほうが温度上昇が著しい。
その温度分布を等温線であらわすと図7の点線のように
なる。
【0015】図9に、温度上昇に起因する走査レンズの
変形(膨張)が走査線に与える影響を模式的に示す。図
9(a)は正常な状態(変形していない状態)の走査レ
ンズ105の場合の走査線132を示し、図9(b)は
変形した状態の走査レンズ105″の場合の走査線13
6を示している。同図9(b)では、変形した状態の走
査レンズ105″に重ねて、正常な状態の走査レンズの
形状を点線で示している。
【0016】同図9(b)に示すように、走査レンズ1
05″は、発熱部103aに近い部分の変形度合いが大
きいため、光軸を挟んで形状に左右差が生じ、左右の屈
折率が異なったものとなってしまう。これが走査線の
「片倍率差」となってあらわれるのである。
【0017】なお最近では、走査レンズ105としてプ
ラスチックレンズを用いることが多いが、このプラスチ
ックレンズは線膨張係数が比較的大きいので、熱による
変形が大きく「片倍率差」の問題を生じやすい。
【0018】走査線の「曲がり」や「片倍率差」を招く
第二の要因に、光学部品の組み付け精度(位置精度)が
あげられる。上記従来例では、走査レンズ105,10
6は光学箱101の取り付け部に接着されて固定される
ため、光学箱の取り付け部の加工精度が光学部品の組み
付け精度を左右することとなる。
【0019】図10は、走査レンズの光軸ズレが走査線
に与える影響を模式的に示したものである。図10
(a)は、走査レンズ105,106の光軸が一致して
組み付けられている場合の走査線132を示し、図10
(b)は、走査レンズ105′,106の光軸がズレて
いる場合の走査線135を示している。同図10(b)
に示すように、両走査レンズの光軸がズレている場合に
も、走査線の「片倍率差」を生じてしまうことがわか
る。
【0020】また、図示しないが、走査レンズ106が
傾いて取り付けられてしまい、走査レンズ106のレー
ザ光Lに対する交角が所定の角度(通常は90°)から
外れてしまった場合などに走査線の「曲がり」が生じ
る。
【0021】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであって、その目的とするところは、装置内部の
温度上昇が走査レンズに与える影響を緩和して、高品質
な画像形成を可能とする光走査装置を提供することにあ
る。
【0022】また、第2の目的としては、部品の加工精
度によらず走査レンズの組み付け精度を向上することが
でき、高品質な画像形成を可能とする光走査装置を提供
することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、光源から照射された光束を偏向す
る回転多面鏡と、該回転多面鏡によって偏向された光束
を被走査面上に走査線として導光する走査レンズと、前
記回転多面鏡を回転駆動するモータと、該モータおよび
該モータの駆動回路を具備する回路基板と、を備え、こ
れらを光学箱に収容してなる光走査装置において、前記
回路基板上の発熱部を走査レンズの光軸に略重ねて配置
したことを特徴とする。
【0024】前記走査レンズは、前記光学箱の内面に対
して所定の隙間を空けて配置されるとよい。
【0025】前記回路基板は、前記光学箱の内面に対し
て所定の隙間を空けて配置されるとよい。
【0026】前記隙間は、1mm以上であると好まし
い。
【0027】前記光学箱は、前記走査レンズを通過した
光束を箱外部に透過させる透過部材を有し、該透過部材
と箱外壁によって前記回転多面鏡および前記モータの密
閉空間を形成するとよい。
【0028】前記透過部材を、前記走査レンズを通過し
た光束を収束または拡散する第2の走査レンズで構成す
るとよい。
【0029】また、前記透過部材を、前記走査レンズを
通過した光束を回折する回折光学素子で構成してもよ
い。
【0030】なお、前記透過部材を、光束をそのまま透
過させる防塵ガラスや防塵プラスチックなどで構成して
もよいことはいうまでもない。
【0031】前記透過部材を前記光学箱に固定する前
に、該透過部材の長手方向の位置および光束に対する交
角を調整可能とする調整機構を設けるとよい。
【0032】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。これら
の光走査装置は、レーザビームプリンタ・複写機・レー
ザファクシミリなどの電子写真方式の画像形成装置にお
いて、光束を感光体上に走査する露光ユニットに用いら
れて好適なものである。
【0033】なお、以下の実施の形態に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特
に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれら
のみに限定する趣旨のものではない。
【0034】(第1の実施の形態)図1および図2に、
この発明に係る光走査装置の第1の実施の形態を示す。
【0035】図1は、本実施の形態の光走査装置の概略
構成を示す斜視図である。また、図2(a)は、同光走
査装置の概略構成を示す平面図であり、図2(b)は、
図2(a)のA−A断面図である。
【0036】図1と図2に併せ示すように、本実施の形
態の光走査装置の光学系は、概略、レーザ光L(光束)
を発生する光源ユニット2と、光源ユニット2から照射
されたレーザ光Lを偏向する回転多面鏡4と、回転多面
鏡4によって偏向されたレーザ光Lを不図示の像担持体
たる感光ドラム(被走査面)上に走査線として導光する
走査レンズ5と、走査レンズ5を通過したレーザ光Lを
光学箱1の外部に透過させる透過部材6と、を備えて構
成される。
【0037】また、回転多面鏡4を回転駆動するスキャ
ナモータ部は、概略、回転多面鏡4を回転駆動するスキ
ャナモータ11と、このスキャナモータ11を支持する
回路基板3とを備えて構成され、回路基板3上にはスキ
ャナモータ11を駆動制御する駆動回路が実装されてい
る。
【0038】これらの各構成部材は合成樹脂などから製
せられた光学箱1の内部または側壁に取り付けられる。
そして、光学箱1の上面開口部に蓋部材10を装着し
て、光学箱1内を密閉状態とする。
【0039】上記構成において、スキャナモータ11に
よって回転多面鏡4が回転駆動されると、その反射面は
回転多面鏡4の軸線まわりに等速で回転する。光源ユニ
ット2から照射されるレーザ光Lの光路と回転多面鏡4
の反射面の法線とがなす角、すなわち反射面に対するレ
ーザ光Lの入射角は、回転多面鏡4の回転とともに経時
的に変化する。そして、レーザ光Lの反射角も同様に変
化するため、感光ドラム上でレーザ光Lが集光されてで
きる点像は主走査方向に移動する。
【0040】走査レンズ5および透過部材6は、回転多
面鏡4によって反射されたレーザ光Lを感光ドラム上で
所定のスポット形状の点像に集光するとともに、この点
像の主走査方向への走査速度が等速になるような特性、
いわゆるfθ特性を有している。すなわち、本実施の形
態では透過部材6を第2の走査レンズで構成している。
【0041】感光ドラム上に結像した点像は、回転多面
鏡4の回転による主走査によって線像となり、さらに感
光ドラムの自転による副走査によって面像となる。光源
ユニット2から照射されるレーザ光Lは記録情報に従っ
てON/OFF制御され、ONのときのみ感光ドラム上
にレーザ光Lが照射される。このようにして、感光ドラ
ムの周面にわたってレーザ光による露光部と非露光部が
形成され、記録情報に応じた静電潜像が形成される。
【0042】感光ドラムの周囲には、感光ドラムの表面
を一様に帯電するための帯電装置、感光ドラムの表面に
形成された静電潜像をトナー像に顕像化するための現像
装置、そしてこのトナー像を紙やOHPシートなどのシ
ート材に転写する転写装置など(いずれも不図示)が配
置されており、光源ユニット2から照射されたレーザ光
Lによる記録情報がシート材にプリントされる。
【0043】続いて、本実施の形態の光走査装置の各構
成部材の構造について詳しく説明する。
【0044】スキャナモータ11は回路基板3に一体的
に固定され、また、この回路基板3上にはスキャナモー
タ11を駆動制御するための駆動回路(図示略)が実装
されている。
【0045】この駆動回路のうちには、たとえばICや
巻線などのように作動時に非常に高温となる部品が存在
する。本実施の形態では、これらの部品(発熱部3a)
が走査レンズ5の光軸に略重なる位置に配置されるよう
に(図2(a))、回路基板3上の駆動回路の配置を設
計している。
【0046】スキャナモータ11作動時に発熱部3aか
ら発せられた熱は、発熱部3aを中心として周囲に配置
された部材に伝播し、多かれ少なかれ走査レンズ5の変
形(膨張)を招く。
【0047】しかし、上記のように発熱部3aを光軸に
略重ねて配置した構成あっては、図2(a)の等温線
(点線)のごとく、走査レンズ5についての熱の影響は
光軸を挟んで左右対称になる。したがって、熱の影響に
よって走査レンズ5が変形したとしても、その形状に左
右差が生じることはなく、走査レンズ5の屈折率の左右
のバラツキも生じないため、走査線の「片倍率差」の発
生を防止することができる。
【0048】また、スキャナモータ11を支持する回路
基板3は、図2(b)に示すように、光学箱1の底面に
突出して設けられたボス7上にビス止めまたは接着によ
って固定され、光学箱1の内面(底面、側面および上
面)に対して所定の隙間を空けて配置される。
【0049】一方、走査レンズ5は、光学箱1の底面に
突出して設けられたボス8と押さえ爪9とで挟まれて固
定され、回路基板3と同様に、光学箱1の内面に対して
所定の隙間を空けて配置される。このとき、レーザ光L
の光路を阻害しないように、走査レンズ5の両端部を支
持するようにすると好ましい。
【0050】これにより、スキャナモータ部および走査
レンズ5の周囲全面に空気が流れ、熱が逃げやすくな
る。また、スキャナモータ部から光学箱1へ熱を伝わり
にくくし、また走査レンズ5に対しては光学箱1からの
熱を伝わりにくくする効果がある。なお、発明者らの実
験では、光学箱1の内面との間に約1mm以上の隙間を
設けると上記効果を十分に得られることが確認できた。
【0051】また、走査レンズ5を光学箱1の内面に対
して隙間を空けて配置し、スキャナモータ部が光学箱1
全体に連通するようにしたので、スキャナモータ11お
よび回転多面鏡4の回転によって生ずる空気の流れが走
査レンズ5の周りを越えて光学箱1全体に及ぶようにな
り、スキャナモータ部および走査レンズ5の周囲の温度
上昇を抑えることができる。
【0052】本実施の形態では、透過部材6が光学箱1
の側面開口部を密閉するように接着固定されており、透
過部材6と光学箱1(蓋部材10含む)外壁とでスキャ
ナモータ部の密閉空間を形成している。これにより、ス
キャナモータ部が光学箱1全体に連通する構成にしつつ
も、スキャナモータ部を外部の塵埃から守る密閉状態を
維持することが可能となった。
【0053】なお、透過部材6は発熱部3aから距離を
おいて配置されており、そこでの光学箱1の内側と外側
との温度差は小さいので、「片倍率差」を生じるほどの
光学的影響を受けることはない。
【0054】以上述べたように、本実施の形態の構成に
よれば、装置内部の温度上昇を抑えるとともに、その温
度上昇が走査レンズ5に与える光学的影響を緩和するこ
とができ、高品質な画像形成が可能となる。
【0055】(第2の実施の形態)図3〜図5には、本
発明の第2の実施の形態が示されている。本実施の形態
では、透過部材を光学箱に固定する前に、その取り付け
位置と姿勢を調整可能とする調整機構を設けた構成にし
ている。
【0056】その他の構成および作用については第1の
実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同
一の符号を付して、その説明は省略する。
【0057】図3(b)は、本実施の形態の光走査装置
の概略構成を示す斜視図であり、図3(a)は同光走査
装置に取り付ける透過部材ユニット20を示す斜視図で
ある。
【0058】同図3に示すように、透過部材ユニット2
0の枠部には透過部材6が嵌め込みまたは接着等によっ
て固定されており、また下面には曲面部20aが形成さ
れている。本実施の形態の光走査装置は、この透過部材
ユニット20を一体にして光学箱1に設けられた取り付
け部に接着固定する構成になっている。
【0059】図4は、透過部材ユニット20の取り付け
部21の概略構成を示す模式図であって、光学箱1を透
過部材6の長手方向に沿って切断した様子を示してい
る。また、図5は、図4のC−C断面を示す模式図であ
る。
【0060】図3および図4に併せ示すように、光学箱
1の側壁に設けられた取り付け部21は、透過部材ユニ
ット20の曲面部20aよりもやや大きいRの曲面溝に
なっており、透過部材ユニット20の長手方向両端部を
保持する保持台22a,22bと、透過部材ユニット2
0を接着固定するための接着台23と、を備えている。
ここでは、透過部材ユニット20の曲面部20aと、光
学箱1に設けられた曲面溝状の取り付け部21と、保持
台22a,22bとで調整機構を構成している。
【0061】保持台22a,22bは、透過部材ユニッ
ト20の曲面部20aと略同じRの保持面を有し、この
保持面で透過部材ユニット20を長手方向(図4のB方
向)に平行移動可能に、かつ、曲面部20aのR中心を
軸にして図5のD方向に回動可能に支える。
【0062】接着台23は、保持台22a,22bの略
中央に配置されており、その接着面と透過部材ユニット
20の曲面部20aとの間に所定の隙間が空くように設
けられている。
【0063】そして、透過部材ユニット20を取り付け
部21に固定する際には、まず、透過部材ユニット20
と接着台23との間の隙間に紫外線硬化型の接着剤24
を充填する。その後、透過部材6を図4のB方向に動か
して長手方向の位置を調整するとともに、図5のD方向
に回動してレーザ光に対する交角を適宜調整する。調整
が完了したら、紫外線を照射して接着剤24を硬化させ
て透過部材ユニット20を固定する。最後に、透過部材
ユニット20と光学箱1側壁との間の隙間をモルトプレ
ンなどの弾性部材で閉塞して、光学箱1内の密閉性を確
保する。
【0064】これにより、走査レンズ5と透過部材6の
光軸ズレに起因する「片倍率差」と、透過部材6とレー
ザ光との交角の不良に起因する「曲がり」を高精度に補
正することが可能となり、上記第1の実施の形態で述べ
た効果に加え、より一層高品質な画像形成が可能とな
る。
【0065】以上、2つの実施の形態を例示して本発明
に係る光走査装置について説明したが、本発明に係る光
走査装置は上述した各実施の形態に限定されるものでは
なく、種々の変形が可能である。
【0066】たとえば、上記実施の形態では、透過部材
6として走査レンズを用いていたが、レーザ光をそのま
ま透過させるような防塵ガラスや防塵プラスチックなど
で透過部材を構成してもよい。
【0067】また、透過部材としては、レーザ光を回折
する回折光学素子により構成することも好適である。回
折光学素子の場合は、形状が単純な平板に近いので、温
度上昇に伴う光学的影響を受けにくいという利点があ
る。
【0068】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、モータ
の回路基板上の発熱部を走査レンズの光軸に略重ねて配
置したので、発熱部の熱により走査レンズが変形した場
合であっても、光軸を挟んだ左右の屈折率にバラツキが
生じず、走査線の「片倍率差」の発生を防止して高品質
な画像形成を行うことが可能となる。
【0069】また、走査レンズや回路基板を光学箱の内
面に対して所定の隙間を空けて配置することで、装置内
部の温度上昇を抑え、熱が光学系に与える影響を緩和す
ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の光走査装置の概略
構成を示す斜視図である。
【図2】(a)は、図1の光走査装置の概略構成を示す
平面図であり、(b)は、(a)のA−A断面図であ
る。
【図3】(a)は、本発明の第2の実施の形態に係る透
過部材ユニットを示す斜視図であり、(b)は、同実施
の形態の光走査装置の概略構成を示す斜視図である。
【図4】透過部材ユニットの取り付け部の概略構成を示
す模式図である。
【図5】図4のC−C断面図である。
【図6】従来の光走査装置の概略構成を示す斜視図であ
る。
【図7】図6の光走査装置の概略構成を示す平面図であ
る。
【図8】感光ドラムに照射された走査線を模式的に示し
た図であって、(a)は正常な走査線を、(b)は「曲
がり」の発生した走査線を、(c)は「片倍率差」の発
生した走査線を示したものである。
【図9】温度上昇に起因する走査レンズの変形が走査線
に与える影響を模式的に示した図であって、(a)は正
常な状態の走査レンズを、(b)は変形した状態の走査
レンズを示したものである。
【図10】走査レンズの光軸ズレが走査線に与える影響
を模式的に示した図であって、(a)は光軸ズレのない
状態を、(b)は光軸がズレた状態を示したものであ
る。
【符号の説明】
1 光学箱 2 光源ユニット 3 回路基板 3a 発熱部 4 回転多面鏡 5 走査レンズ 6 透過部材 7,8 ボス 9 押さえ爪 10 蓋部材 11 スキャナモータ 20 透過部材ユニット 20a 曲面部 21 取り付け部 22a,22b 保持台 23 接着台 24 接着剤 L レーザ光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨田 健一 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2C362 AA43 AA45 AA46 AA48 BA86 BA90 DA03 DA12 DA33 DA34 DA41 2H045 CA00 CB22 DA02 DA04 5C051 AA02 CA07 DB02 DB04 DB22 DB24 DB30 DB35 DC03 DC04 DC07 DE21 FA01 5C072 AA03 BA04 BA12 DA02 DA04 DA20 DA21 DA23 HA02 HA09 HA13 HA15 XA01 XA05

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源から照射された光束を偏向する回転多
    面鏡と、 該回転多面鏡によって偏向された光束を被走査面上に走
    査線として導光する走査レンズと、 前記回転多面鏡を回転駆動するモータと、 該モータおよび該モータの駆動回路を具備する回路基板
    と、を備え、これらを光学箱に収容してなる光走査装置
    において、 前記回路基板上の発熱部を走査レンズの光軸に略重ねて
    配置したことを特徴とする光走査装置。
  2. 【請求項2】前記走査レンズは、前記光学箱の内面に対
    して所定の隙間を空けて配置されることを特徴とする請
    求項1に記載の光走査装置。
  3. 【請求項3】前記回路基板は、前記光学箱の内面に対し
    て所定の隙間を空けて配置されることを特徴とする請求
    項1または2に記載の光走査装置。
  4. 【請求項4】前記隙間は、1mm以上であることを特徴
    とする請求項2または3に記載の光走査装置。
  5. 【請求項5】前記光学箱は、前記走査レンズを通過した
    光束を箱外部に透過させる透過部材を有し、該透過部材
    と箱外壁によって前記回転多面鏡および前記モータの密
    閉空間を形成することを特徴とする請求項1〜4のうち
    いずれか1項に記載の光走査装置。
  6. 【請求項6】前記透過部材は、前記走査レンズを通過し
    た光束を収束または拡散する第2の走査レンズであるこ
    とを特徴とする請求項5に記載の光走査装置。
  7. 【請求項7】前記透過部材は、前記走査レンズを通過し
    た光束を回折する回折光学素子であることを特徴とする
    請求項5に記載の光走査装置。
  8. 【請求項8】前記透過部材を前記光学箱に固定する前
    に、該透過部材の長手方向の位置および光束に対する交
    角を調整可能とする調整機構を設けたことを特徴とする
    請求項5,6または7に記載の光走査装置。
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