JP2005225008A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 駆動モータの配置自由度を高め、駆動モータの大型化あるいは機器本体の小型化を可能とすること。
【解決手段】 画像形成のために装置本体2内で搬送される用紙の幅方向の領域であって、ポリゴンミラー21に対して用紙幅方向側の領域に、ポリゴンミラー21を回転駆動する駆動モータ27を、その出力軸27aがポリゴンミラー21の回転軸21aとは異なる軸線となるように配置し、駆動モータ27の出力軸27aと上記ポリゴンミラー21の回転軸21aを駆動連結機構にて駆動連結している。
【選択図】 図2

Description

本発明は、駆動部にて回転駆動されるポリゴンミラーを有するスキャナユニットからのレーザ光線により感光体に静電潜像を形成する画像形成装置、例えばレーザプリンタに関する。
従来、電子写真方式を採用したレーザプリンタにおいては、図8に示すようなスキャナユニット50が知られている。このスキャナユニット50は略平板状の底板58aの周囲に側壁58bを立設した上向き開放型のフレーム58を備えている。なお、このフレーム58の上方は図示しないカバーが取り付けられて閉じられている。そして、このフレーム58の内側には、上記側壁58bに固定された図示しないレーザ光線発光部から出されたレーザ光線LBの光路を構成する複数の光学部材であるポリゴンミラー51、fθレンズ52、シリンドリカルレンズ53、固定ミラー54等が収納固定されている。すなわち、ポリゴンミラー51にて走査方向に偏向されたレーザ光線を、fθレンズ52、シリンドリカルレンズ53、固定ミラー54等を介してフレーム58の底面58aに形成した開口部55から感光ドラム等の感光体56に照射することにより、感光ドラム56の表面に静電潜像が形成されている。この静電潜像はトナーで顕像化された後、用紙に転写される。
また、上記ポリゴンミラー51は、上記フレーム58の底板58a側に適宜手段にて固定された駆動モータ57により回転駆動される。この駆動モータ57の出力軸は上記ポリゴンミラー51の回転軸51aと兼用されており、その結果、駆動モータ57は、上記ポリゴンミラー51を同軸上に支持し、上記ポリゴンミラー51の反射面51bと直交する面である底面51cと対向するように装着配置されている。
さらに、スキャナユニット50の下側にはプロセスユニット59が配置されており、このプロセスユニット59は、感光ドラム60、帯電器65、転写ローラ61、トナーボックス64、現像ローラ62、トナー供給ローラ63等を収納し、本体内の所定部位に着脱可能なカートリッジ構造になっている。なお、上記駆動モータ57は、上述のようにポリゴンミラー51の回転軸を出力軸に兼用されて配置されているため、上記プロセスユニット59の上方に位置している。
特開2003−167210
しかしながら、上記の従来のレーザプリンタにおいては、駆動モータ57の出力軸がポリゴンミラー51の回転軸51aと兼用された一体形構造であり、ポリゴンミラー51の下方に駆動モータ57が重合して配置されているため、図8に示す通り、レーザ光線LBの光路を構成する光学部材を収容するための最小限の厚さに加えて、少なくとも駆動モータ57の高さ相当分の厚さがスキャナユニット50に要求されるので、機器本体の小型化には限界があるという問題がある。さらに、機器本体の高さを低く押さえようとすると駆動モータ57の大きさが制限され、記録速度や解像度向上のためのポリゴンミラー51のさらなる高速化に対応しづらい反面、ポリゴンミラー51の高速化のため駆動モータ57を大きくすると、機器本体の高さが大きくなってしまうという問題がある。
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであり、機器本体の小型化を可能とするとともに、駆動モータの大型化にも機器本体の高さを抑えつつ対応することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明の画像形成装置は、ポリゴンミラーを回転駆動する駆動モータを、画像形成のために装置本体内で搬送される用紙の幅方向の領域で、かつポリゴンミラーに対して用紙幅方向側の領域に、その出力軸がポリゴンミラーの回転軸とは異なる軸線となるように配置し、駆動モータの出力軸とポリゴンミラーの回転軸を駆動連結機構にて駆動連結したものであり、用紙の給紙方向の機器長さを変えることなくモータの配置自由度が高まり、機器本体の小型化を可能とするとともに駆動モータの大型化にも機器本体の高さを抑えつつ対応することができる。
また、請求項2に記載の発明の画像形成装置は、ポリゴンミラーを回転駆動する駆動モータを、その出力軸がポリゴンミラーの回転軸とは異なる軸線となるようにスキャナユニットのフレームの外部に配置し、駆動モータの出力軸とポリゴンミラーの回転軸を駆動連結機構にて駆動連結したものであり、フレームの外部空間を駆動モータの配置に利用できるため、駆動モータの配置自由度がさらに高まり、機器本体の小型化を可能とするとともに駆動モータの大型化にも機器本体の高さを抑えつつ対応することができる。
請求項3に記載の発明の画像形成装置は、請求項1に記載の発明において、上記駆動モータが画像形成可能な最大サイズの用紙の幅と同一寸法の領域内に配置されているものであり、駆動モータとポリゴンミラーの配置間距離を小さくでき、機器本体全体がコンパクトになる。
請求項4に記載の発明の画像形成装置は、請求項2に記載の発明において、上記駆動モータがプロセスカートリッジと重合しない位置に配置されているものであり、機器本体の高さをさらに小さくすることができる。
請求項5に記載の発明の画像形成装置では、請求項1乃至4のいずれか一つに記載の発明において、上記駆動モータの出力軸は、上記ポリゴンミラーの回転軸と互いに平行になるように配置されているものであり、モータの配置自由度が高まり、駆動モータの大型化への対応、機器本体の高さを小さくし機器の小型化への対応が可能となる。
請求項6に記載の発明の画像形成装置は、請求項5に記載の発明において、上記駆動モータの出力軸と上記ポリゴンミラーの回転軸とは、上記感光体が回転する軸線に対して垂直に配置されているものであり、モータの配置自由度が高まり、駆動モータの大型化への対応、機器本体の高さを小さくし機器の小型化への対応が可能となる。
請求項7に記載の発明の画像形成装置は、請求項1乃至4のいずれか一つに記載の発明において、上記駆動モータの出力軸は、上記ポリゴンミラーの回転軸と交差する状態で配置されているものであり、モータの配置自由度が高まり、駆動モータの大型化への対応、機器本体の高さを小さくし機器の小型化への対応が可能となる。
請求項8に記載の発明の画像形成装置は、請求項1乃至7のいずれか一つに記載の発明において、上記駆動伝達機構は、上記ポリゴンミラーの回転軸に設けた歯車部と上記駆動モータの出力軸に設けた歯車部とを直接または中間歯車を介して間接的に噛み合いさせた歯車機構であるものであり、ポリゴンミラーの回転軸に設けた歯車部と駆動モータの出力軸に設けた歯車部とを直接噛み合わせる場合には駆動モータの回転を効率的にポリゴンミラーに伝達することができ、また、中間歯車を介して間接的に噛み合いさせた場合には駆動モータの回転速度を容易に増速させてポリゴンミラーに伝達することができる。
請求項9に記載の発明の画像形成装置は、請求項1乃至7のいずれか一つに記載の発明において、上記駆動伝達機構は、上記ポリゴンミラーの回転軸と上記駆動モータの出力軸に巻回したベルト機構であるものであり、ベルト機構を採用したため、構造が簡単となる。
本発明の画像形成装置によれば、画像形成のために装置本体内で搬送される用紙の幅方向の領域で、かつポリゴンミラーに対して用紙幅方向側の領域に、ポリゴンミラーを回転駆動する駆動モータを、その出力軸が上記ポリゴンミラーの回転軸とは異なる軸線となるように配置し、駆動モータの出力軸とポリゴンミラーの回転軸を駆動連結機構にて駆動連結した構成であるから、用紙の給紙方向の機器長さを変えることなくモータの配置自由度が高まり、機器本体の小型化を可能とするとともに、駆動モータの大型化にも機器本体の高さを抑えつつ対応することができる。
レーザ発光部と、ポリゴンミラーを含みレーザ光線の光路を構成する複数の光学部材とをフレーム内に収納するスキャナユニットを備え、ポリゴンミラーにより偏向された上記レーザ光線により感光体を走査する画像形成装置において、画像形成のために装置本体内で搬送される用紙の幅方向の領域で、ポリゴンミラーに対して用紙幅方向側の領域に、ポリゴンミラーを回転駆動する駆動モータを、その出力軸がポリゴンミラーの回転軸とは異なる軸線となるように配置し、駆動モータの出力軸とポリゴンミラーの回転軸を駆動連結機構にて駆動連結した構成である。
また、上記画像形成装置において、ポリゴンミラーを回転駆動する駆動モータを、上記フレームの外部に配置し、駆動モータの出力軸とポリゴンミラーの回転軸を駆動連結機構にて駆動連結した構成である。
以下、本発明に係る画像形成装置において、レーザプリンタについて具体化した実施例に基づき図面を参照して説明する。まず、本実施例に係るレーザプリンタの概略構成について図1乃至図3に基づき説明する。
図1はレーザプリンタの概略側断面図であり、レーザプリンタ1は、本体2、本体2の下部に配置され、用紙Pを積層した給紙カセット部3、本体2内に設けられた用紙搬送機構4、感光ドラム8上に静電潜像を形成するスキャナユニット5、静電潜像をトナーで顕像化し、その像を用紙P上に転写するプロセスユニット6、用紙P上のトナーを定着させる定着ユニット7等を有している。本体2の後部上面には、印刷済みの用紙を受けるトレイ2bが形成されている。
ここで、上記スキャナユニット5、プロセスユニット6及び定着ユニット7等がプリント機構部に相当する。プロセスユニット6は、感光ドラム8、帯電器9(図4参照)、現像ローラ10、転写ローラ11、トナーボックス12等を図示しないケーシングに収容して本体2内の所定部位に着脱可能なカートリッジ構造になっており、プロセスカートリッジともいう。
また、上記用紙搬送機構4は、給紙カセット部3から給紙された用紙Pを、プロセスユニット6及び定着ユニット7を介して上記トレイ2bへ搬送するためのものであり、ピックアップローラ18と、一対のレジストローラ19a、19bと、後述する排紙ローラ16a、16b、17a、17bとから構成される。一方のレジストローラ19aは駆動側ローラ、他方のレジストローラ19bは従動ローラである。
従って、給紙カセット部3からピックアップローラ18を介して給紙された用紙Pは、一対のレジストローラ19a、19bに達し、レジスト後に送り駆動されてプロセスユニット6へ搬送される。
上記スキャナユニット5は、プロセスユニット6の上側に配置され、図2乃至図4に示すように、レーザ発光部33、ポリゴンミラー21、レンズ32,26,22,23、固定ミラー24等を有し、レーザ発光部33からのレーザ光線LBを破線矢印で示すように固定ミラー24を介して、帯電器9にて帯電された回転中の感光ドラム8の外周部に高速走査にて照射し、露光することにより感光ドラム8の表面に静電潜像が形成される。このスキャナユニット5の構成については後述にて詳細に説明する。
上記プロセスユニット6は、図示しないケーシング内に感光ドラム8、スコロトロン型帯電器9(図4参照)、現像ローラ11、トナーボックス12、トナー供給ローラ13等を収納したものである。トナーボックス12内のトナーは供給ローラ13を介して現像ローラ10に供給され、ブレード12bにより一定厚さのトナー層として現像ローラ10に担持されて、感光ドラム8に供給される。
感光ドラム8の表面に形成された静電潜像は、現像ローラ10からトナーを付着させて顕像化され、用紙Pが感光ドラム8と転写ローラ11との間を通る間に転写され、その用紙Pは定着ユニット7内へ送られて定着される。定着ユニット7は、用紙Pにトナーを定着させるものであり、加熱ローラ14と、加熱ローラ14に押圧された押圧ローラ15とから構成されている。これらの各ローラ14,15の下流側に設けられた排紙ローラ16a、16b、17a、17bは、用紙Pを本体2の外部のトレイ2bへ排出する。
次に、スキャナユニット5について図2乃至図4に基づいて詳述する。図2はスキャナユニット5の平面図、図3は図2のA−A断面図、図4は図2のB−B断面図で、下部に配置されたプロセスユニット6との関係を示したものである。スキャナユニット5は、略平板状の底板25aの周囲に側壁25bを立設した上向き開放型のフレーム25を備えている。尚、このフレーム25の上方は図示しないカバーが取り付けられて閉じられている。
フレーム25には、側壁25bに固定されたレーザ発光部33と、このレーザ発光部33により発光されたレーザ光線LBの光路を構成する複数の光学部材が収納されている。この複数の光学部材は、コリメートレンズ32、第1シリンドリカルレンズとしての機能を有するレンズユニット26、偏向手段のポリゴンミラー21、fθレンズ22、第2シリンドリカルレンズ部23、固定ミラー24からなり、フレーム25の底板25aに固定されている。
次に、上記各光学部材の機能を説明する。レーザ発光部33から発光されたレーザ光線LBは拡散光であるが、この拡散光を凸レンズからなるコリメートレンズ32により平行光にする。
そして、レンズユニット26は、第1シリンドリカルレンズとしての機能を果たすもので、コリメートレンズ32とポリゴンミラー21との間に配置され、平行光を垂直方向に収斂させてポリゴンミラー21の反射面21bに焦点を合わせる。
また、ポリゴンミラー21は、扁平な正六角柱形状で、側面が6枚の反射面21bから構成される。そして、図3に示すようにポリゴンミラー21を回転駆動する駆動モータ27が、その出力軸27aをポリゴンミラー21の回転軸21aと異なる軸線となるように配置されている。この駆動モータ27とポリゴンミラー21との構成については後で詳述する。
また、fθレンズ22は、ポリゴンミラー21にて反射されたレーザ光線LBの光路上に配置される。ポリゴンミラー21により一定の角速度で回転移動されるレーザ光線LBはそのままで走査すると、感光ドラム8において中心部より左右端部の方が走査速度が高くなり、画像に歪を生じてしまう。そこでfθレンズは、レーザ光線LBが感光ドラム8上にて等速で走査するように補正するものである。
また、第2シリンドリカルレンズ23は、レンズユニット26でポリゴンミラー21上に収斂されたレーザ光線LBが、ポリゴンミラー21に反射された後は再び上下方向に拡散するため、この拡散光を感光ドラム8上に再び収斂するために用いられる。
また、固定ミラー24は、レーザ光線LBの走査幅に対応して構成され、レーザ光線LBを感光ドラム8の方向に偏向させて反射するように配置されている。これにより、感光ドラム8上に静電潜像が形成される。
次に、上記にて説明したポリゴンミラー21と、これを駆動回転させる駆動モータ27との構成について詳述する。
ポリゴンミラー21は、フレーム25の底板25aに固定された断面コ字形の支持部材31に回転可能に支持された回転軸21aに固設されている。そして、ポリゴンミラー21の底面21c側に延ばされた回転軸21aには歯車部28が設けられている。また、このポリゴンミラー21を回転駆動する駆動モータ27が、その出力軸27aをポリゴンミラー21の回転軸21aと異なる軸線となるようにフレーム25に固設されている。そして、駆動モータ27の下面側に延ばされた出力軸27aには歯車部29が設けられている。さらに、ポリゴンミラー21の回転軸21aの歯車部28と、駆動モータ27の出力軸27aの歯車部29とは、フレーム25に回転可能に設けられた回転軸30に設けられた中間歯車30a,30bを介して噛み合わされている。具体的には、中間歯車は、回転軸30上に設けられた上側歯車30aと下側歯車30bとから構成され、駆動モータ27側の歯車29と下側の中間歯車30bとを噛み合わせ、ポリゴンミラー21側の歯車28と上側の中間歯車30aとを噛み合わせることにより、駆動モータ27の回転力をポリゴンミラー21に伝達させるものである。
また、駆動モータ27は、画像形成のために装置本体2で搬送される用紙Pの幅方向(用紙Pの給紙方向と直交する方向)の領域であって、ポリゴンミラー21に対して用紙幅方向側の領域内に位置するように配置されている。特に、本実施例では、駆動モータ27は、ポリゴンミラー21に対して用紙幅方向に沿ってオフセットした位置であって、スキャナユニット5の筐体をなすフレーム25及びカバー(図示せず)の内側に形成される領域内に配置されている。これにより、用紙Pの給紙方向について駆動モータ27や中間歯車30a,30bを配置するための空間を追加することなく、もともとスキャナユニット5のために用意されている空間を利用できることになり、用紙Pの給紙方向の機器長さを変えることなく、機器の小型化に対応できる。
ここで、駆動モータ27は、画像形成可能な最大サイズの用紙幅と同一寸法の領域内に配置されている。
なお、ポリゴンミラー21の回転軸21aの歯車部28と駆動モータ27の出力軸27aの歯車部29間に中間歯車30a,30bを介した構成としているが、中間歯車30a,30bを省いて駆動モータ27側の歯車部29を直接、ポリゴンミラー21側の歯車部29に噛み合わせるようにしてもよい。しかし、中間歯車30a,30bを介するようにするほうが、駆動モータ27の回転速度を容易に増速させてポリゴンミラーに伝達させることができる。
また、本実施例では、駆動モータ27はフレーム25内に配置されていたが、これに代えて駆動モータ27をフレーム25の外側であってポリゴンミラー21の側方(用紙幅方向側)に配置するとともに、フレーム25の側壁25bに貫通孔を形成し、この貫通孔を介して駆動モータ27とポリゴンミラー21の歯車部28とがギヤ結合するように構成してもよい。
さらに、上記のように歯車伝達機構ではなく、後述する第2の実施例(図5参照)に示すような、ポリゴンミラー21の回転軸21aと駆動モータ27の出力軸27aに巻回したベルト機構としてもよい。このベルト機構とすることにより、構造が簡単となる。
また、駆動モータ27の出力軸27aは、上記ポリゴンミラー21の回転軸21aと互いに平行になるように配置されており、好ましくは、出力軸27a及び回転軸21aは感光ドラム8の軸線に対して垂直に配置されている。さらには、駆動モータ27の出力軸27aを、ポリゴンミラー21の回転軸21aと交差する状態で配置されてもよい。いずれにしても、駆動モータ27の配置自由度が高まり、駆動モータ27の大型化あるいは機器本体2の小型化が可能となる。
次に、図5乃至図7に基づいて実施例2について説明する。図5はスキャナユニット5の平面図、図6は図5のC−C断面図、図7は図5のD−D断面図で、下部に配置されたプロセスユニット6との関係を示したものである。尚、実施例1における部品と同一部品には同一符号を付すことで重複説明を避け、実施例1の構成と相違する点のみを説明する。
スキャナユニット5のポリゴンミラー21は、フレーム25の底板25aに固定された断面コ字形の支持部材31に回転可能に支持された回転軸21aに固設されている。そして、ポリゴンミラー21の底面21c側に延ばされた回転軸21aには歯車部28が設けられている。また、ポリゴンミラー21を回転駆動する駆動モータ27はその出力軸27aがポリゴンミラー21の回転軸21aとは異なる軸線となるようにフレーム25の外部(用紙Pの幅方向)に配置されている。すなわち、フレーム25の外部位置で機器本体2に駆動モータ27が固設され、駆動モータ27の出力軸27aが上方に延び、この出力軸27aに歯車部35が設けられている。そして、この駆動モータ27側の歯車部35とポリゴンミラー21側の歯車部28にそれぞれ噛み合う内歯を内周全周に形成したベルト34が巻回されている。この構成により、駆動モータ27の回転力がベルト34を介してポリゴンミラー21に伝達される。なお、25cはフレーム25の側壁25bに形成されたベルト32を通す開口部である。
本実施例では、このベルト34を使用することにより、駆動伝達機構の構成が簡単になる。また、駆動モータ27がフレーム25の外部に配置され、ベルト機構を採用することにより、機器本体2内における駆動モータ27の配置自由度が飛躍的に向上し、駆動モータの大型化あるいは機器本体の小型化に対応できる。
さらに、駆動モータ27を実施例1と同様に、画像形成のために装置本体2内で搬送される用紙の幅方向の領域であって、ポリゴンミラー21に対して用紙幅方向側の領域に位置させてもよい。この場合においても、用紙の給紙方向の機器長さを変えることなく機器の小型化に対応できる。
また、駆動モータ27は、図6に示されるように、プロセスユニット(プロセスカートリッジ)6の上方で重合位置に位置しないように配置されている。これにより、機器本体2の高さをより小さくでき、機器本体の小型化が可能となる。
本発明に係るレーザプリンタの側断面図である。 本発明の実施例1に係るスキャナユニットの平面図である。 図2のA−A断面図である。 図2のB−B断面図である。 本発明の実施例2に係るスキャナユニットの平面図である。 図5のC−C断面図である。 図5のD−D断面図である。 従来のスキャナユニットとプロセスユニットの断面図である。
符号の説明
1 レーザプリンタ
2 機器本体
3 給紙カセット部
4 用紙搬送機構
5 スキャナユニット
6 プロセスユニット
7 定着ユニット
8 感光ドラム
9 帯電器
10 現像ローラ
11 転写ローラ
12 トナーボックス
13 トナー供給ローラ
14 加熱ローラ
15 押圧ローラ
16a、16b、17a、17b 排紙ローラ
18 ピックアップローラ
19a、19b レジストローラ
21 ポリゴンミラー
22 fθレンズ
23 第2シリンドリカルレンズ
24 固定ミラー
25 フレーム
26 レンズユニット
27 駆動モータ
28、29、30a、30b、35 歯車部
32 コリメートレンズ
33 レーザ発光部
34 ベルト

Claims (9)

  1. レーザ発光部と、ポリゴンミラーを含みレーザ光線の光路を構成する複数の光学部材とをフレーム内に収納するスキャナユニットを備え、上記ポリゴンミラーにより偏向された上記レーザ光線により感光体を走査する画像形成装置において、
    画像形成のために装置本体内で搬送される用紙の幅方向の領域で、かつ上記ポリゴンミラーに対して用紙幅方向側の領域に、上記ポリゴンミラーを回転駆動する駆動モータを、その出力軸が上記ポリゴンミラーの回転軸とは異なる軸線となるように配置し、上記駆動モータの出力軸と上記ポリゴンミラーの回転軸を駆動連結機構にて駆動連結したことを特徴とする画像形成装置。
  2. レーザ発光部と、ポリゴンミラーを含みレーザ光線の光路を構成する複数の光学部材とをフレーム内に収納するスキャナユニットを備え、上記ポリゴンミラーにより偏向された上記レーザ光線により感光体を走査する画像形成装置において、
    上記ポリゴンミラーを回転駆動する駆動モータを、その出力軸が上記ポリゴンミラーの回転軸とは異なる軸線となるように上記フレームの外部に配置し、上記駆動モータの出力軸と上記ポリゴンミラーの回転軸を駆動連結機構にて駆動連結したことを特徴とする画像形成装置。
  3. 上記駆動モータは、画像形成可能な最大サイズの用紙の幅と同一寸法の領域内に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  4. 上記駆動モータは、プロセスカートリッジと重合しない位置に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  5. 上記駆動モータの出力軸は、上記ポリゴンミラーの回転軸と互いに平行になるように配置されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載の画像形成装置。
  6. 上記駆動モータの出力軸と上記ポリゴンミラーの回転軸とは、上記感光体が回転する軸線に対して垂直に配置されていることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
  7. 上記駆動モータの出力軸は、上記ポリゴンミラーの回転軸と交差する状態で配置されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載の画像形成装置。
  8. 上記駆動伝達機構は、上記ポリゴンミラーの回転軸に設けた歯車部と上記駆動モータの出力軸に設けた歯車部とを直接または中間歯車を介して間接的に噛み合いさせた歯車機構であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載の画像形成装置。
  9. 上記駆動伝達機構は、上記ポリゴンミラーの回転軸と上記駆動モータの出力軸に巻回したベルト機構であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載の画像形成装置。










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