JP2006146101A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 偏向手段で発生した熱が筐体を伝播することに起因する温度分布の偏りを抑制する、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に搭載される光走査装置及びこれを搭載するかかる画像形成装置の提供。
【解決手段】光源から出射されたビームを偏向する偏向手段42と、前記ビームを被走査面に結像させるための複数の光学素子43、45b、45cのうちの少なくとも1つを保持する保持部材32と、光源と偏向手段42と複数の光学素子43、45b、45cと保持部材32とを収容する筐体31と、偏向手段42の放熱を促進する放熱促進手段32bとを有する光走査装置8および画像形成装置。
【選択図】図3

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に搭載される光走査装置及びこれを搭載するかかる画像形成装置に関する。
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において、感光体等の像担持体を備えた画像形成装置にあっては、像担持体の回転に従って、像担持体の潜像形成、現像、転写が行われる。かかる潜像形成を行うため、かかる画像形成装置は、画像情報に応じたレーザビームとしてのビームを像担持体の表面に照射する光走査装置を備えている。
かかる光走査装置は、光源から出射されたビームを、回転多面鏡等の偏向部材、偏向部材を回転駆動するモータ、付属する電子回路等を備えた偏向手段により偏向して像担持体上を走査するようにしており、ビームの光路中には、ビームを像担持体に結像させるための走査結像光学系といわれる光学素子群が配置されている。
かかる画像形成装置において良好な画像を得るには、像担持体を、光走査装置によって発せられるビームにより正確に走査する必要がある。特に、画像形成装置が、カラー画像を形成可能な多色画像形成装置であって、この多色画像形成装置がたとえば、複数の像担持体を並設し、各色の画像形成ステーションで形成したトナー像を重ねるタイプの多色画像形成装置である場合には、各像担持体上の照射位置すなわち走査位置を正確に合わせなければ、色ずれや色変わりとなって画像品質を劣化させるため、光走査装置は、そのビームにより像担持体を正確に走査する必要がある。
光走査装置は、光源によって発せられたビームが、レンズやミラーによって構成される複数の光学素子を経ることによって、感光体ドラムを走査するようになっているため、光源、偏向部材、かかる複数の光学素子の相互間の位置関係は、像担持体をビームにより正確に走査して良好な画像を得るうえで非常に重要である。
しかしながら、偏向手段に備えられたモータは、偏向部材を20,000〜50,000rpmという高速で回転駆動するため、その回転軸の軸受部や電子回路が著しく発熱し、これにより光走査装置に備えられた部材、特に、かかる軸受部や電子回路の近傍にある光学素子やこれを支持している部分を部分的に熱膨張させ、光走査装置内に温度分布の偏りを発生させる。したがって、光源、偏向部材、複数の光学素子の相互間の位置関係にずれが生じ、像担持体上の結像特性に影響を与え、部分的な倍率誤差や像担持体上の走査位置のずれ等を生じさせ、画像品質低下の原因となっていた。
ここで、かかる軸受部や電子回路で発生した熱は、
1.光走査装置内の空気を伝播すること
2.光走査装置に備えられた筐体を伝播すること
によって、光走査装置内に拡散すると考えられる。
上記1.の伝播は、偏向部材の高速回転に伴って発生する気流や、光走査装置内に生じる自然対流によって、かかる熱が伝播するものであり、特に前者の気流が伝播の大きな原因となっている。これらの気流は、光走査装置内のある特定の部分に流れ易いため、光走査装置内に温度分布の偏りを発生させる。
また、上記2.の伝播も、光走査装置内のある特定の部分に生じ易いため、光走査装置内に温度分布の偏りを発生させる。
そこで、従来においては、たとえば〔特許文献1〕等に記載されているように、上記1.の伝播による光走査装置内の温度分布の偏りを抑制することを目的として、偏向手段の周囲を、防音ガラスとしても兼用可能な透明な板等を用いて密閉し、偏向部材の高速回転に伴って発生する気流を遮断することが提案されている。
特開2003−307695号公報
しかし、偏向部材の高速回転に伴って発生する気流を遮断しても、熱源たる偏向手段そのものの発熱が抑えられたわけではないため、数分〜数十分程度の連続運転時には、偏向手段を密閉した部分が過熱されて昇温し、結果的にかかる部分が熱源となってしまう。その結果、偏向手段の熱は、かかる透明な板等を介して、光走査装置内の空気や筐体を伝播して、光走査装置内に温度分布の偏りを発生させる。すなわち、上記1.の伝播は、偏向部材の高速回転に伴って発生する気流によるものについては抑制されるが、結果として、上述した自然対流に起因する上記1.の伝播や上記2.の伝播を生じさせる。
本発明は、上記2.の伝播すなわち偏向手段で発生した熱が筐体を伝播することに起因する温度分布の偏りを抑制する、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に搭載される光走査装置及びこれを搭載するかか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記載の発明は、光源と、前記光源から出射されたビームを偏向する偏向手段と、前記ビームを被走査面に結像させるための光学素子群と、前記光学素子群を構成する複数の光学素子のうちの少なくとも1つを保持する保持部材と、前記光源と前記偏向手段と前記光学素子群と前記保持部材とを収容する筐体と、前記偏向手段の放熱を促進する放熱促進手段とを有する光走査装置にある。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の光走査装置において、前記保持部材が、前記複数の光学素子のうち保持した被保持光学素子の各端部を保持するための一対の端部保持部材と、前記一対の端部保持部材を連結する連結部材とを有し、前記放熱促進手段が、前記連結部材を有することを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項2記載の光走査装置において、前記保持部材の少なくとも前記端部保持部材が金属製であることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項2または3記載の光走査装置において、前記端部保持部材が、前記偏向手段に対向していることを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項1ないし3記載の光走査装置において、前記偏向手段を、前記光源と前記光学素子群とから隔てる隔壁部と、前記隔壁部と一体をなし前記偏向手段を支持して前記隔壁部とともに前記偏向手段を収容するための支持部と、前記支持部に形成され前記偏向手段の熱を放熱するための放熱孔とを有し、前記放熱促進手段が、前記放熱孔を有することを特徴とする特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項5記載の光走査装置において、前記放熱孔が、前記支持部の、前記偏向手段と、前記光源と前記光学素子群との少なくとも一方との間に位置することを特徴とする。
請求項7記載の発明は、請求項5または6記載の光走査装置であって、請求項2記載の光走査装置に従属する光走査装置において、前記放熱孔が、前記端部保持部材に対向し、前記偏向手段の熱を前記端部保持部材に放熱することを特徴とする。
請求項8記載の発明は、請求項2または3記載の光走査装置において、前記端部保持部材が、前記偏向手段を支持していることを特徴とする。
請求項9記載の発明は、請求項1ないし8の何れか1つに記載の光走査装置において、前記筐体が樹脂製であることを特徴とする。
請求項10記載の発明は、請求項1ないし9の何れか1つに記載の光走査装置と、前記光走査装置によって前記ビームを結像されることで潜像を形成される被走査面を備えた像担持体とを有する画像形成装置にある。
請求項11記載の発明は、請求項10記載の画像形成装置において、前記像担持体を複数有し、前記光走査装置を前記複数の像担持体のそれぞれに対応して配設したことを特徴とする。
本発明は、光源と、前記光源から出射されたビームを偏向する偏向手段と、前記ビームを被走査面に結像させるための光学素子群と、前記光学素子群を構成する複数の光学素子のうちの少なくとも1つを保持する保持部材と、前記光源と前記偏向手段と前記光学素子群と前記保持部材とを収容する筐体と、前記偏向手段の放熱を促進する放熱促進手段とを有する光走査装置にあるので、放熱促進手段により、偏向手段で発生した熱が筐体を伝播することに起因する温度分布の偏りを抑制することができ、光源、偏向手段、複数の光学素子の相互間の位置関係を保ち、被走査面をビームにより正確に走査して結像特性を維持し、部分的な倍率誤差や被走査面上の走査位置のずれ等を防止することができ、これにより画像品質を良好に保つことに寄与することができる光走査装置を提供することができる。
前記保持部材が、前記複数の光学素子のうち保持した被保持光学素子の各端部を保持するための一対の端部保持部材と、前記一対の端部保持部材を連結する連結部材とを有し、前記放熱促進手段が、前記連結部材を有することとすれば、連結部材によって構成された放熱促進手段により、偏向手段で発生した熱が筐体を伝播することに起因する温度分布の偏りを抑制することができ、光源、偏向手段、複数の光学素子の相互間の位置関係を保ち、被走査面をビームにより正確に走査して結像特性を維持し、部分的な倍率誤差や被走査面上の走査位置のずれ等を防止することができ、これにより画像品質を良好に保つことに寄与することができる光走査装置を提供することができる。
前記保持部材の少なくとも前記端部保持部材が金属製であることとすれば、金属製の連結部材によって構成された放熱促進手段により、偏向手段で発生した熱を連結部材によってすばやく吸収でき、かかる熱が筐体を伝播することに起因する温度分布の偏りを抑制することができ、光源、偏向手段、複数の光学素子の相互間の位置関係を保ち、被走査面をビームにより正確に走査して結像特性を維持し、部分的な倍率誤差や被走査面上の走査位置のずれ等を防止することができ、これにより画像品質を良好に保つことに寄与することができる光走査装置を提供することができる。
前記端部保持部材が、前記偏向手段に対向していることとすれば、偏向手段に対向した連結部材によって構成された放熱促進手段により、偏向手段で発生した熱を連結部材で効率よく吸収でき、かかる熱が筐体を伝播することに起因する温度分布の偏りを抑制することができ、光源、偏向手段、複数の光学素子の相互間の位置関係を保ち、被走査面をビームにより正確に走査して結像特性を維持し、部分的な倍率誤差や被走査面上の走査位置のずれ等を防止することができ、これにより画像品質を良好に保つことに寄与することができる光走査装置を提供することができる。
前記偏向手段を、前記光源と前記光学素子群とから隔てる隔壁部と、前記隔壁部と一体をなし前記偏向手段を支持して前記隔壁部とともに前記偏向手段を収容するための支持部と、前記支持部に形成され前記偏向手段の熱を放熱するための放熱孔とを有し、前記放熱促進手段が、前記放熱孔を有することとすれば、放熱孔によって構成された放熱促進手段により、偏向手段で発生した熱を放熱することで、かかる熱が筐体を伝播することに起因する温度分布の偏りを抑制することができ、光源、偏向手段、複数の光学素子の相互間の位置関係を保ち、被走査面をビームにより正確に走査して結像特性を維持し、部分的な倍率誤差や被走査面上の走査位置のずれ等を防止することができ、これにより画像品質を良好に保つことに寄与することができる光走査装置を提供することができる。
前記放熱孔が、前記支持部の、前記偏向手段と、前記光源と前記光学素子群との少なくとも一方との間に位置することとすれば、放熱孔によって構成された放熱促進手段により、偏向手段で発生した熱を放熱することで、かかる熱が筐体を伝播することに起因する、特に光源や光学素子群に関する温度分布の偏りを抑制することができ、光源、偏向手段、複数の光学素子の相互間の位置関係を保ち、被走査面をビームにより正確に走査して結像特性を維持し、部分的な倍率誤差や被走査面上の走査位置のずれ等を防止することができ、これにより画像品質を良好に保つことに寄与することができる光走査装置を提供することができる。
前記放熱孔が、前記端部保持部材に対向し、前記偏向手段の熱を前記端部保持部材に放熱することとすれば、放熱孔及び端部保持部材によって構成された放熱促進手段により、偏向手段で発生した熱を放熱し、放熱された熱を連結部材で効率よく吸収することで、かかる熱が筐体を伝播することに起因する温度分布の偏りを抑制することができ、光源、偏向手段、複数の光学素子の相互間の位置関係を保ち、被走査面をビームにより正確に走査して結像特性を維持し、部分的な倍率誤差や被走査面上の走査位置のずれ等を防止することができ、これにより画像品質を良好に保つことに寄与することができる光走査装置を提供することができる。
前記端部保持部材が、前記偏向手段を支持していることとすれば、偏向手段を支持した連結部材によって構成された放熱促進手段により、偏向手段で発生した熱を直接、連結部材で、効率よく吸熱することで、かかる熱が筐体を伝播することに起因する温度分布の偏りを抑制することができ、光源、偏向手段、複数の光学素子の相互間の位置関係を保ち、被走査面をビームにより正確に走査して結像特性を維持し、部分的な倍率誤差や被走査面上の走査位置のずれ等を防止することができ、これにより画像品質を良好に保つことに寄与することができる光走査装置を提供することができる。
前記筐体が樹脂製であることとすれば、放熱促進手段により、偏向手段で発生した熱が筐体を伝播することに起因する温度分布の偏りを抑制することができ、光源、偏向手段、複数の光学素子の相互間の位置関係を保ち、被走査面をビームにより正確に走査して結像特性を維持し、部分的な倍率誤差や被走査面上の走査位置のずれ等を防止することができるとともに、筐体が安価で軽量であることから、画像品質を良好に保つことに寄与することができる、安価で軽量な光走査装置を提供することができる。
本発明は、請求項1ないし9の何れか1つに記載の光走査装置と、前記光走査装置によって前記ビームを結像されることで潜像を形成される被走査面を備えた像担持体とを有する画像形成装置にあるので、上述の各効果を奏する光走査装置を備え、放熱促進手段により、偏向手段で発生した熱が筐体を伝播することに起因する温度分布の偏りを抑制することができ、光源、偏向手段、複数の光学素子の相互間の位置関係を保ち、被走査面をビームにより正確に走査して結像特性を維持し、部分的な倍率誤差や被走査面上の走査位置のずれ等を防止することができ、これにより画像品質を良好に保つことができ、高画質の画像形成を常時行うことができる画像形成装置を提供することができる。
前記像担持体を複数有し、前記光走査装置を前記複数の像担持体のそれぞれに対応して配設したこととすれば、放熱促進手段により、偏向手段で発生した熱が筐体を伝播することに起因する温度分布の偏りを抑制することができ、光源、偏向手段、複数の光学素子の相互間の位置関係を保ち、被走査面をビームにより正確に走査して結像特性を維持し、部分的な倍率誤差や被走査面上の走査位置のずれ等を防止することができ、これにより、走査位置を良好かつ安定した状態に保つことができるから、画像品質を良好に保つことができ、色ずれを防止した高画質のカラー画像形成を常時行うことができるタンデム型の画像形成装置を提供することができる。
図1に本発明を適用した、カラー画像を形成可能な画像形成装置の概略を示す。画像形成装置100は、カラーレーザプリンタであるが、他のタイプのプリンタ、ファクシミリ、複写機、複写機とプリンタとの複合機等、他の画像形成装置であっても良い。画像形成装置100は、外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行なう。画像形成装置100は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、OHPシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをもシート状の記録媒体として画像形成を行なうことが可能である。
画像形成装置100は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な像担持体としての感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKを並設したタンデム構造を採用している。感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKは、画像形成装置100の本体99の内部のほぼ中央部に配設された無端のベルトである中間転写体としての転写ベルト11の外周面側すなわち作像面側に位置している。
転写ベルト11は、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKに対峙しながら矢印A1方向に移動可能となっている。各感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKに形成された可視像すなわちトナー像は、矢印A1方向に移動する転写ベルト11に対しそれぞれ重畳転写され、その後、記録媒体である転写紙Sに一括転写されるようになっている。転写ベルト11は、その下側の部分が各感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKに対向しており、この対向した部分が、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20BK上のトナー像を転写ベルト11に転写する転写部98を形成している。
転写ベルト11に対する重畳転写は、転写ベルト11がA1方向に移動する過程において、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKに形成されたトナー像が、転写ベルト11の同じ位置に重ねて転写されるよう、転写ベルト11を挟んで各感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKに対向する位置に配設された1次転写ローラ12Y、12C、12M、12BKによる電圧印加によって、A1方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。
転写ベルト11は、その全層をゴム剤等の弾性部材を用いて構成した弾性ベルトである。転写ベルト11は、単層の弾性ベルトであっても良いし、その一部を弾性部材とした弾性ベルトであっても良いし、従来から用いられている、フッ素系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂等を用いても良く、非弾性ベルト等であっても良い。
転写ベルト11は、その縁部にそれぞれ、寄り止め部材としての図示しない寄り止めガイドを有している。寄り止めガイドは、転写ベルト11がA1方向に回転するときに、図1における紙面と垂直な何れかの方向に偏倚することを防止するために配設されている。寄り止めガイドは、ウレタンゴム製であるが、その他、シリコンゴムなど各種ゴム材料により構成することができる。
各感光体ドラム感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKは、本体99の図示しないフレームに回転自在に支持され、A1方向の上流側からこの順で並んでいる。各感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKはそれぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像を形成するための、画像形成部としてのトナー像形成部たる画像ステーション60Y、60C、60M、60BKに備えられている。なおフレームは鉄製である。
画像形成装置100は、本体99内に、4つの画像ステーション60Y、60C、60M、60BKと、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKの上方に対向して配設され、転写ベルト11を備えたユニットとしての転写ベルトユニット10と、転写ベルト11に対向して配設され転写ベルト11に従動し、連れ回りする転写部材としての2次転写ローラ5と、画像ステーション60Y、60C、60M、60BKの下方に対向して配設された光書き込み装置としての光走査装置8とを有している。
画像形成装置100はまた、本体99内に、感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKと転写ベルト11との間に向けて搬送される転写紙Sを多数枚積載可能な給紙カセットとしてのシート給送装置61と、シート給送装置61から搬送されてきた記録紙Sを、画像ステーション60Y、60C、60M、60BKによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKと転写ベルト11との間の転写部98に向けて繰り出すレジストローラ対4と、転写紙Sの先端がレジストローラ対4に到達したことを検知する図示しないセンサとを有している。
画像形成装置100はまた、本体99内に、トナー像を転写された転写紙Sに同トナー像を定着させるためのローラ定着方式の定着ユニットとしての定着装置6と、定着済みの転写紙Sを本体99の外部に排出する排紙ローラ7と、転写ベルトユニット10の上方に配設され、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを充填されたトナーボトル9Y、9C、9M、9BKと、本体99の上側に配設され排出ローラ7により本体99の外部に排出された転写紙Sを積載する排紙トレイ17とを有している。
転写ベルトユニット10は、転写ベルト11の他に、1次転写ローラ12Y、12C、12M、12BKと、転写ベルト11を巻き掛けられた、駆動部材である駆動ローラ72と、転写入口ローラ73と、クリーニング対向ローラ74と、クリーニング対向ローラ74を転写ベルト11の張力を増加する方向に付勢する付勢手段としてのばね75とを有している。
転写ベルトユニット10はまた、本体99のフレームに着脱自在に支持され、駆動ローラ72、転写入口ローラ73、クリーニング対向ローラ74、ばね75等を保持し、転写ベルトユニット10の筐体をなす中間転写ベルトケース14と、中間転写ベルトケース14と一体をなし、転写ベルト11に対向して配設され転写ベルト11上をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置としてのクリーニング装置13とを有している。
クリーニング対向ローラ74は、ばね75の作用により、転写ベルト11に、転写に適した所定の張力を与える加圧部材としてのテンションローラたる機能を有している。
クリーニング装置13は、詳細な図示を省略するが、転写ベルト11に対向、当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードとを有しており、転写ベルト11上の残留トナー等の異物をクリーニングブラシとクリーニングブレードとにより掻き取り、除去して、転写ベルト11をクリーニングするようになっている。
シート給送装置61は、本体99の下部に配設されており、最上位の転写紙Sの上面に当接する給紙ローラとしての給送ローラ3を有しており、給送ローラ3が反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の転写紙Sをレジストローラ対4に向けて給送するようになっている。
定着装置6は、熱源を内部に有する定着ローラ62と、定着ローラ62に圧接された加圧ローラ63とを有しており、トナー像を担持した転写紙Sを定着ローラ62と加圧ローラ63との圧接部である定着部に通すことで、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を転写紙Sの表面に定着するようになっている。
トナーボトル9Y、9C、9M、9BK内のイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーは、図示しない搬送経路を経て、所定の補給量だけ、画像ステーション60Y、60C、60M、60BKにそれぞれ備えられた図2に示す現像装置80Y等に補給される。
画像ステーション60Y、60C、60M、60BKについて、そのうちの一つの、感光体ドラム20Yを備えた画像ステーション60Yの構成を代表して構成を説明する。なお、他の画像ステーションの構成に関しても実質的に同一であるので、以下の説明においては、便宜上、画像ステーション60Yの構成に付した符号に対応する符号を、他の画像ステーションの構成に付し、詳細な説明については適宜省略することとし、符号の末尾にY、C、M、Kが付されたものはそれぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像形成を行うための構成であることを示すこととする。
図2に示すように、感光体ドラム20Yを備えた画像ステーション60Yは、感光体ドラム20Yの周囲に、図中時計方向であるその回転方向B1に沿って、1次転写ローラ12Yと、クリーニング手段としてのクリーニング装置70Yと、帯電手段としての帯電装置90Yと、現像手段としての現像ユニットである現像装置80Yとを有している。
帯電装置90Yは、感光体ドラム20Yの表面に対向して配設された非接触のコロトロン方式を採用したものであるが、感光体ドラム20Yの表面に当接して回転する帯電ローラ、帯電ローラにバイアスを印加する電圧印加手段等を有するタイプのものであっても良い。帯電装置90Yは、感光体ドラム20Yと対向する帯電領域において、感光体ドラム20Yの表面を除電すると同時に、所定の極性に帯電するようになっている。
現像装置80Yは、感光体ドラム20Yに対向する部分に開口部を有する現像ケース85Yと、かかる開口部から感光体ドラム20Yに臨むよう感光体ドラム20Yに近接対向して配設された現像ローラ81Yと、現像ローラ81Y上の現像剤を一定の高さに規制する現像ブレード82Yと、現像ケース85Yの下部に互いに対向するように配設され、現像剤を攪拌するとともに現像ローラ81Yに現像剤を供給するための第1搬送スクリュ83Y及び第2攪拌スクリュ84Yと、直流成分の現像バイアスを印加する図示しないバイアス印加手段等とを有している。
現像装置80Yにおいては、現像ブレード82Yによって現像剤の担持量を規制された現像ローラ81Yが、その矢印C1方向への回転及びバイアス印加手段による現像バイアスにより、現像ローラ81Yと感光体ドラム20Yとの間の現像領域に、現像ブレード82Yによって量を適量とされた現像剤を運び、現像剤中のイエロートナーが感光体ドラム20Yの表面に形成された静電潜像に静電的に移行して、静電潜像をイエロートナー像として可視像化するようになっている。
現像ケース85Y内の現像剤には、トナーボトル9Yからイエロートナーが補給、供給され、第1搬送スクリュ83Y及び第2攪拌スクリュ84Yによって供給されたイエロートナーと現像剤とが攪拌混合され、攪拌混合された現像剤が現像ローラ81Yに供給される。
本形態では、バイアス印加手段により直流成分の現像バイアスを印加しているが、現像バイアスは、交流成分であっても良いし、直流成分に交流成分を重畳したものであっても良い。
1次転写ローラ12Yには、図示しない電源を備えたバイアス印加手段とバイアス制御手段とによって1次転写に適した所定の電圧が印加されるようになっている。
図1に示した光走査装置8は、図2に示すように、感光体ドラム20Yにおける帯電領域と現像領域との間の領域に、光変調されたレーザー光Lを照射して、帯電装置90Yにより帯電された後の感光体ドラム20Yの表面の被走査面をスポット照射によって露光し、現像装置80Yによってイエロートナー像として可視像化される、画像データに応じた静電潜像を書き込むようになっている。光走査装置8の構成については、図3以下を参照して後述する。
クリーニング装置70Yは、感光体ドラム20Yに対向する部分に開口部を有するクリーニングケース76Yと、感光体ドラム20Yに当接し感光体ドラム20Y上の残留トナー、キャリア、紙粉等の不要物を掻き取ってクリーニングする回転ブラシとしてのブラシローラ77Yと、感光体ドラム20Yの回転方向B1において、ブラシローラ77Yよりも下流側の位置で感光体ドラム20Yに当接し感光体ドラム20Y上の不要物を掻き取ってクリーニングするためのブレードとしてのクリーニングブレード78Yとを有している。
クリーニング装置70Yはまた、クリーニングケース76Yに回転自在に支持され、ブラシローラ77Y、クリーニングブレード78Yによって掻き取られ、また除去された不要物を図示しない廃トナーボトルに向けて搬送するための図示しない排出経路の一部を構成する排出スクリュ79Yを有している。
感光体ドラム20Yは、B1方向への回転に伴い、帯電装置90Yにより表面を一様に帯電され、光走査装置8からのレーザー光Lの露光走査によりイエロー色に対応した静電潜像を形成され、この静電潜像を現像装置80Yによりイエロー色のトナーにより現像され、現像により得られたイエロー色のトナー像を1次転写ローラ12YによりA1方向に移動する転写ベルト11に1次転写され、転写後に残留したトナーを含む不要物をクリーニング装置70Yにより良好に除去されて帯電装置90Yによる次の除電、帯電に供される。
他の感光体ドラム20C、20M、20BKにおいても同様に各色のトナー像が形成等され、形成された各色のトナー像は、1次転写ローラ12C、12M、12BKにより、A1方向に移動する転写ベルト11上の同じ位置に順次1次転写される。転写ベルト11上に重ね合わされたトナー像は、転写ベルト11のA1方向の回転に伴い、2次転写ローラ5との対向位置である2次転写部まで移動し、転写紙Sに2次転写される。
転写ベルト11と2次転写ローラ5との間に搬送されてきた転写紙Sは、シート給送装置61から給送ローラ3によって繰り出されてフィードされ、レジストローラ対4によって、センサによる検出信号に基づいて、転写ベルト11上のトナー像の先端部が2次転写ローラ5に対向するタイミングで送り出されたものである。
転写紙Sは、すべての色のトナー像を転写され、担持すると、定着装置6に進入し、定着ローラ62と加圧ローラ63との間の定着部を通過する際、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を定着され、転写紙S上にカラー画像が形成される。定着装置6を通過した定着済みの転写紙Sは、排紙ローラ7を経て、本体99の上部の排紙トレイ17上にスタックされる。一方、2次転写を終えた転写ベルト11は、クリーニング装置13に備えられたクリーニングブラシ及びクリーニングブレードによってクリーニングされ、次の現像工程に備える。
図3、図4または図5に示すように、光書込装置8は、筐体31と、保持部材としての光学素子保持部材32とを有している。
筐体31は、後述する光学素子を防塵する機能を発揮するもので、上面開口の筐体本体31aと、筐体本体31aの開口部分を閉止する蓋カバー31bとから構成されている。筐体本体31a及び蓋カバー31bは、樹脂製であり、安価で軽量な構造とされている。筐体本体31aの底部中央には、後述する光学部材の一部を保持する保持部31cが凸設されている。
蓋カバー31bには、レーザー光Lが通過する4つの開口33が形成されており、これらの開口33にはレーザー光Lの透過を許容して塵挨の侵入を規制する防塵部材34が取り付けられている。この防塵部材34としては、例えば、平板ガラスを用いることができる。
筐体本体31aの側面には、筐体31を本体99のフレームに連結するための連結部35が形成され、この連結部35をフレームに形成された凹部に嵌合させることにより、光書込装置8が本体99に連結される。
光学素子保持部材32は、本体99のフレームと同じ材料である金属製、具体的には鉄で形成された枠状部材であり、略平行に対向する一対の端部保持部材としての側面部32aと、側面部32aの略中央部において各側面部32aを連結する連結部材としてのステー32bとを有している。光学素子保持部材32は金属製、具体的には鉄製であるため、その線膨張係数は樹脂で形成された筐体31の線膨張係数より小さい。光学素子保持部材32は、筐体31内に収容され、図示しないネジにより、筐体31に、その同一内側面の2箇所において固定されている。光学素子保持部材32と筐体31との連結位置は、筐体31の連結部35の近傍とされている。
光走査装置8は、光ビームたるビームを発振する4つの光源としてのLDユニットたる光源ユニット41Y、41C、41M、41BKと、各光源ユニット41Y、41C、41M、41BKから出射されたビームを対称な2方向に振り分けて偏向し走査する偏向手段としての光偏向器42と、光偏向器42が偏向走査した光ビームを感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKの被走査面上で所望の大きさに結像させる一対のfθレンズである走査レンズ43とを有している。
光走査装置8はまた、ビームの走査開始タイミングを検知する同期検知光学系素子44と、ビームを折り返して感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKに導くための折返しミラー45a、45b、45cと、各光源ユニット41Y、41C、41M、41BKと光偏向器42との間に配設された面倒れ補正用のアパーチャ52、シリンダレンズ53とを有している。
アパーチャ52、シリンダレンズ53、走査レンズ43、折返しミラー45a、45b、45cは、各ビームが経る各組において、当該ビームを感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKの被走査面に結像させるための光学素子群を形成している。なお、折返しミラー45aは、光源ユニット41Y、41BKから出射されたビームが経る光学素子群に関してのみ備えられており、折返しミラー45cは、光源ユニット41C、41Mから出射されたビームが経る光学素子群に関してのみ備えられている。
光学素子保持部材32は、光走査装置8に備えられた光学部材すなわち光源ユニット41Y、41C、41M、41BK、アパーチャ52、シリンダレンズ53、光偏向器42、走査レンズ43、折返しミラー45a、45b、45c、同期検知光学系素子44のうち、折返しミラー45bのみを保持し、その他の光学部材は、筐体31に保持されている。
よって、光学素子保持部材32は、上述した光学素子群を構成する複数の光学素子たるアパーチャ52、シリンダレンズ53、走査レンズ43、折返しミラー45a、45b、45cのうち、折返しミラー45bのみを、被保持光学素子として保持している。
各折り返しミラー45bは長尺形状のミラーであり、光学素子保持部材32は、側面部32aにおいて、各折り返しミラー45bの各端部を保持している。
筐体31は、保持部31cの上面に、上述の光学部材のうちアパーチャ52、シリンダレンズ53、光偏向器42、走査レンズ43、折り返しミラー45a、同期検知光学系素子44を保持している。折り返しミラー45cは長尺形状のミラーであり、各端部を筐体本体31aの対向する内側面に支持されている。
筐体31は、光走査装置8に備えられた光学部材すなわち光源ユニット41Y、41C、41M、41BK、アパーチャ52、シリンダレンズ53、光偏向器42、走査レンズ43、折返しミラー45a、45b、45c、同期検知光学系素子44のすべてを収容し、これらを防塵している。
光源ユニット41Y、41C、41M、41BKはそれぞれ、半導体レーザ46と、半導体レーザ46から射出された発散光を路平行化するコリメートレンズ47と、図示しない半導体レーザ駆動回路基板とを有している。光源ユニット41Y、41C、41M、41BKは、筐体31の内側面に形成された図示しない凸部にネジ止めによって保持されている。
光偏向器42は、2段の偏向部材としての回転多面鏡であるポリゴンミラー49と、ポリゴンミラー49を20,000〜50,000rpmの高速で回転させる駆動手段としてのポリゴンモータ50と、ポリゴンモータ50の図示しない駆動回路とを有している。光偏向器42の上方の、光偏向器42に対向する位置には、ステー32bが位置している。
同期検知光学系素子44はそれぞれ、同期検知用ミラー44aと、結像レンズ44bと、光電素子44cと、光電素子44cを一体に有する電気回路基板44dと、これら同期検知用ミラー44a、結像レンズ44b、光電素子44cおよび光電素子44cを保持する図示しない検知光学系保持部材とを有している。
このような構成の光走査装置8においては、画像形成装置100の外部、たとえばパーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、ファクシミリの受信部等の画像データ出力装置から受信し入力された、画像情報に対応する色分解された画像データを光源駆動用の信号に変換し、それに従い各光源ユニット41Y、41C、41M、41BK内の半導体レーザ46を駆動してビームを出射する。なお、画像形成装置100がスキャナー等の原稿読取装置を備えている場合には、原稿読取装置において読み取った画像に基づき、その画像情報に対応する色分解された画像データを光源駆動用の信号に変換し、各半導体レーザ46を駆動してビームを出射する。
各光源ユニット41Y、41C、41M、41BKから出射されたビームは、アパーチャ52、シリンダレンズ53、折返しミラー45a(光源ユニット41Y、41Kから出射されたビームのみ)を介して光傭向器42に至り、ポリゴンモータ50で等速かつ高速に回転されているポリゴンミラー49で対称な2方向に偏向走査される。
ポリゴンミラー49で2ビームずつ2方向に偏向走査されたビームは、走査レンズ43をそれぞれ通過し、折返しミラー45bにより折り返され、さらに光源ユニット41C、41Mから出射されたビームのみ折返しミラー45cにより折り返され、防塵部材34を透過して、レーザー光Lとして感光体ドラム20Y、20C、20M、20BK上にスポット照射されて静電潜像を書き込む。このとき、4つのレーザー光Lの感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKに対する照射角度は、ほぼ同一である。
一方、書込み開始のタイミングを決定するための同期検知光学系素子44は、走査レンズ43を通過したビームを同期検知用ミラー44aで折り返して結像レンズ44bを経て光電素子44cにて受光し、走査開始の同期信号を出カする。ここで、同期検知の本来の意味は、走査光のタイミングを取ることであるので、同期検知光学系素子44は、通常走査に先立ってビームを受光するように設置されていれば良いが、更に、1走査の速度あるいは時間の変動を検知するために、走査後端においても検知するようにしても良く、本形態は、そのような、走査の前後で同期を取る構成を採用している。
このような動作時において、ポリゴンモータ50は、ポリゴンミラー49を高速で回転させるため、その回転軸の軸受や駆動回路が著しく発熱するが、光偏向器42の上方にはステー32bが対向配置されており、またステー32bを含む光学素子保持部材32が鉄製であること、ステー32bが光学素子保持部材32の中央部に配設されていることも相俟って、光偏向器42にて発生した熱が、ステー32bに伝熱し、さらには側面部32aにも伝熱し、ステー32bを含む光学素子保持部材32によってその放熱が促進されるため、筐体31を伝播することに起因する温度分布の偏りが抑制され、光偏向器42の周囲にある光学部材やこれを支持している部分の部分的な熱膨張が抑制され、光走査装置8内の温度分布の偏りの発生が抑制される。ここに、ステー32b、ステー32bを含む光学素子保持部材32は、光偏向器42の放熱を促進する放熱促進手段としての機能を発揮している。
鉄により形成されている光学素子保持部材32は線膨張係数が小さく、温度変化が生じた場合でも膨張又は収縮等の発生が低減され、この光学素子保持都材32に保持されている折り返しミラー45bの変位量が低減される。さらに、光学部材間の相対位置の変位量も低減される。しかも、本体99のフレームヘの筐体31の連結位置と、筐体31への光学素子保持部材32の連結位置とが近いので、温度変化により筐体31が膨張又は収縮したことが原因となる光学素子保持部材32の変位が少なくなる。
これにより、光走査装置8において温度変化が生じた場合でも、光学部材の変位量が少なくなり、レーザー光Lの感光体ドラム20Y、20C、20M、20BK上での照射位置が適正位置に維持される。特に、折返しミラー45a、45b、45cの変位は、レーザー光Lのスポット照射位置の変位に大きく影響するので、温度変化に伴う折返しミラー45a、45b、45cの変位量が低減されることは、感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKに照射するレーザー光Lのスポット照射位置の変位の低減に大きく貢献する。
そして筐体31としては線膨張係数を考慮せず軽量で安価な械料を選択することができ、光走査装置8の低コスト化と軽量化とを図ることができる。また、本形態では、光学素子保持部材32が筐体31に対して2箇所で結合されているので、それらの2箇所の結合部の間の筐体31の変形が光学素子保持部材32により抑えられる。つまり、光学素子保持部材32が筐体31に対する補強部材として機能する。この場合、光学素子保持部械32が樹脂製の筐体31よりも高剛性である鉄製であることも、筐体31の変形を抑えることに寄与している。
これにより、感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKに静電潜像を書き込むレーザー光Lのスポット照射位置が温度変化に伴って変位する量が低減され、感光体ドラム20Y、20C、20M、20BK上の結像特性に影響を与えることが抑制され、部分的な倍率誤差や感光体ドラム20Y、20C、20M、20BK上の走査位置のずれ等が抑制され、色ずれが抑制され、画像品質が高い状態で保たれる。
また本体99のフレームと光学素子保持部材32との線膨張係致が略同じであることにより、温度変化が生じた場合には、本体99のフレームに保持された感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKと、光学素子保持部材32に保持された折り返しミラー45bとは同じように変位するので、それらの間の相対位置の変位が低減され、レーザービームLの感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKのスポット照射位置が適正位置に維持され、このことによっても感光体ドラム20Y、20C、20M、20BK上の結像特性に影響を与えることが抑制され、部分的な倍率誤差や感光体ドラム20Y、20C、20M、20BK上の走査位置のずれ等が抑制され、色ずれが抑制され、画像品質が高い状態で保たれる。
なお、筐体31の変形を抑える構成は、他にも、例えば、光学素子保持部材32の側面部を全て筐体31に結合する構成や、光学素子保持部材32の対向する一対の側面部を筐体31に結合させる構成などを挙げることができる。
また、光書込装置8が傭える各光学部材は、筐体31に覆われて防塵されており、性能が保たれる。
図6、図7に、光走査装置8の別の形態例を示す。この形態について、上記の形態と異なる部分を主に説明する。なお、図7においては、光学素子保持部材32及び折り返しミラー45c、45bの図示を省略している。
この光走査装置8においては、筐体31が、筐体本体31aの保持部31cの上面に立設された隔壁部31dと、隔壁部31dと一体をなし隔壁部31dを上方から塞ぐように配設され、光偏向器42を上方から支持した支持部31eと、隔壁部31dを下方から塞き、光偏向器42に対向するように配設された蓋部材36とを有している。
隔壁部31dは、光偏向器42を、光源ユニット41Y、41C、41M、41BKと、上述の光学素子群すなわちアパーチャ52、シリンダレンズ53、走査レンズ43、折り返しミラー45a、45b、45cと、同期検知光学系素子44とから隔てるものであって、上述の光学部材のうち光偏向器42を除くものを光偏向器42から隔てている。隔壁部31dは、ビームが通過する開口31fを形成されているとともに、開口31fに取り付けられビームの透過を許容して塵埃の進入を規制する防塵部材37を有している。防塵部材37としては、例えば、平板ガラスを用いることができ、防音ガラスとして構成することができる。
支持部31eは、隔壁部31d、蓋部材36とともに光偏向器42を収容している。支持部31eは、その上面がステー32bに対向している。支持部31eは、本形態においてはその上面がステー32bに当接し密着している。支持部31eは、光偏向器42の熱を、隔壁部31dと支持部31eと蓋部材36とによって光偏向器42を収容した空間から放熱するための放熱孔31gを有している。
放熱孔31gは、支持部31eの、光偏向器42と、上述した光学素子群、特に光偏向器42の近傍に位置する各走査レンズ43との間に位置している。放熱孔31gは、支持部31eの上面がステー32bに密着していることから、ステー32bによって塞がれた状態となっている。
したがって、隔壁部31d、防塵部材37、支持部31e、ステー32b、蓋部材36によって、光偏向器42は密閉した空間内に収容されている。よって、光偏向器42の防塵性が保たれ、塵埃の混入による汚損が防止され、しかも、光偏向器42によって発生したかかる空間内の熱は、放熱孔31gを介してステー32bに伝熱し、ステー32bを含む光学素子保持部材32によってその放熱、廃熱が促進される。また、かかる空間内の熱は、支持部31eによってもステー32bに伝熱し、ステー32bを含む光学素子保持部材32によってその放熱、廃熱が促進される。さらに、支持部31eや隔壁部31dの熱変形が、排熱孔31gによって吸収される。
よって、筐体31を伝播することに起因する温度分布の偏りが抑制され、光偏向器42の周囲にある光学部材やこれを支持している部分、特に走査レンズ33に関する部分的な熱膨張が抑制され、光走査装置8内の温度分布の偏り、位置関係のずれの発生が抑制される。ここに、ステー32bを含む光学素子保持部材32、放熱孔31g及び支持部31eは、光偏向器42の放熱を促進する放熱促進手段としての機能を発揮している。
図8に示すように、放熱孔31gは、支持部31eの、光偏向器42と、光源ユニット41Y、41C、41M、41BKとの間に位置するように配設しても良い。この場合も、放熱孔31gは、支持部31eの上面がステー32bに密着していることから、ステー32bによって塞がれた状態となっている。なお、図7においては、光学素子保持部材32及び折り返しミラー45c、45bの図示を省略している。
この場合には、光偏向器42の周囲にある光学部材、特に光源ユニット41Y、41C、41M、41BKに関する部分的な熱膨張が抑制される。このように、放熱孔31gは、光源ユニット41Y、41C、41M、41BKと、上述した光学素子群との少なくとも一方との間に配設することが望ましく、これら両者との間にそれぞれ配設しても良い。
なお、支持部31eは、本形態においてはその上面がステー32bに当接し密着しているが、ステー32bと近接し、離間していても良く、この場合には、放熱孔31gからの空気の立ち上りにより、放熱孔31gからの放熱、排熱がより効果的に行われる。
また、放熱孔31gや支持部31eからの放熱、排熱が十分に行なわれるのであれば、これらからステー32bへの伝熱は必ずしも必要でなく、放熱孔31g、支持部31eとステー32bとを非対向状態で配設するなど、離間した態様で配設しても良く、この場合には、放熱孔31g及び支持部31eが光偏向器42の放熱を促進する放熱促進手段としての機能を発揮する。
図9、図10に、光走査装置8のさらに別の形態例を示す。この形態について、図3ないし5に示した形態と異なる部分を主に説明する。
この光走査装置8においては、光偏向器42がステー32bによって支持されている。ステー32bが光偏向器42を支持しているため、光偏向器42によって発生したかかる空間内の熱は直接ステー32bに伝熱し、ステー32bを含む光学素子保持部材32によってその放熱、廃熱が高効率で促進される。
よって、筐体31を伝播することに起因する温度分布の偏りが抑制され、光偏向器42の周囲にある光学部材やこれを支持している部分の部分的な熱膨張が抑制され、光走査装置8内の温度分布の偏り、位置関係のずれの発生が抑制される。ここに、ステー32b、ステー32bを含む光学素子保持部材32は、光偏向器42の放熱を促進する放熱促進手段としての機能を発揮している。
以上、本発明を実施するための形態として、本発明を適用した光走査装置8及びこれを有する画像形成装置100について説明したが、保持部材は少なくともその端部保持部材が金属製であれば良い。上記形態では、複数の像担持体のそれぞれに対応して1つの光走査装置を、共通の光走査装置として配設したが、複数の像担持体のそれぞれに対応して、光走査装置を1対1で配設しても良い。
本発明の適用は、上述の説明において特に限定を行っていない限り、上述の形態に限られるものではない。
本発明を適用した画像形成装置の概略正面図である。 図1に示した画像形成装置に備えられた複数の像担持体のうち1つの像担持体周りの構成を示す概略正面図である。 図1に示した画像形成装置に備えられた光走査装置を示すとともにこの光走査装置と複数の像担持体との配設関係を示す概略正面図である。 図3に示した光走査装置の一部の分解斜視図である。 図3に示した光走査装置の平断面図である。 図1に示した画像形成装置に備えられた別の形態の光走査装置を示す概略正面図である。 図6に示した光走査装置の一部の平断面図である。 図6に示した光走査装置の一部を変形した形態の平断面図である。 図1に示した画像形成装置に備えられたさらに別の形態の光走査装置の一部を示す概略斜視図である。 図9に示した光走査装置の平断面図である。
符号の説明
8 光走査装置
20Y、20C、20M、20BK 像担持体
31 筐体
31d 隔壁部
31e 支持部
31g 放熱孔
31e、31g、32、32b 放熱促進手段
32 保持部材
32a 端部保持部材
32b 連結部材
41Y、41C、41M、41BK 光源
42 偏向手段
43、45a、45b、45c、52、53 光学素子群、光学素子群を構成する複数の光学素子
100 画像形成装置

Claims (11)

  1. 光源と、
    前記光源から出射されたビームを偏向する偏向手段と、
    前記ビームを被走査面に結像させるための光学素子群と、
    前記光学素子群を構成する複数の光学素子のうちの少なくとも1つを保持する保持部材と、
    前記光源と前記偏向手段と前記光学素子群と前記保持部材とを収容する筐体と、
    前記偏向手段の放熱を促進する放熱促進手段とを有する光走査装置。
  2. 請求項1記載の光走査装置において、
    前記保持部材が、前記複数の光学素子のうち保持した被保持光学素子の各端部を保持するための一対の端部保持部材と、前記一対の端部保持部材を連結する連結部材とを有し、
    前記放熱促進手段が、前記連結部材を有することを特徴とする光走査装置。
  3. 請求項2記載の光走査装置において、前記保持部材の少なくとも前記端部保持部材が金属製であることを特徴とする光走査装置。
  4. 請求項2または3記載の光走査装置において、前記端部保持部材が、前記偏向手段に対向していることを特徴とする光走査装置。
  5. 請求項1ないし3記載の光走査装置において、
    前記偏向手段を、前記光源と前記光学素子群とから隔てる隔壁部と、
    前記隔壁部と一体をなし前記偏向手段を支持して前記隔壁部とともに前記偏向手段を収容するための支持部と、
    前記支持部に形成され前記偏向手段の熱を放熱するための放熱孔とを有し、
    前記放熱促進手段が、前記放熱孔を有することを特徴とする特徴とする光走査装置。
  6. 請求項5記載の光走査装置において、前記放熱孔が、前記支持部の、前記偏向手段と、前記光源と前記光学素子群との少なくとも一方との間に位置することを特徴とする光走査装置。
  7. 請求項5または6記載の光走査装置であって、請求項2記載の光走査装置に従属する光走査装置において、前記放熱孔が、前記端部保持部材に対向し、前記偏向手段の熱を前記端部保持部材に放熱することを特徴とする光走査装置。
  8. 請求項2または3記載の光走査装置において、前記端部保持部材が、前記偏向手段を支持していることを特徴とする光走査装置。
  9. 請求項1ないし8の何れか1つに記載の光走査装置において、前記筐体が樹脂製であることを特徴とする光走査装置。
  10. 請求項1ないし9の何れか1つに記載の光走査装置と、前記光走査装置によって前記ビームを結像されることで潜像を形成される被走査面を備えた像担持体とを有する画像形成装置。
  11. 請求項10記載の画像形成装置において、前記像担持体を複数有し、前記光走査装置を前記複数の像担持体のそれぞれに対応して配設したことを特徴とする画像形成装置。
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JP2009023102A (ja) * 2007-07-17 2009-02-05 Ricoh Co Ltd 光書込装置および画像形成装置
JP2011170027A (ja) * 2010-02-17 2011-09-01 Ricoh Co Ltd 光学ハウジング、光走査装置及び画像形成装置

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