JP2008122616A - 走査光学装置および画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ゴースト光の発生を防止することができる走査光学装置およびこの走査光学装置を備える画像形成装置を提供する。
【解決手段】走査光学装置2は、半導体レーザ21から出射されたレーザ光を複数の反射面24aを有する回転多面鏡24で偏向することによって被走査体上に走査するものであり、アパーチャ4と、アパーチャ4を揺動する揺動手段5とを備えている。揺動手段5は、半導体レーザ21が水平同期信号を取得するためにレーザ光を出射するときに、アパーチャ4を揺動して、当該アパーチャ4で整形されるレーザ光が所定の向きになる反射面24a以外の反射面24aに入射しなくなるまでレーザ光の主走査方向の径を小さくする。
【選択図】図7

Description

本発明は、走査光学装置および画像形成装置に関するものである。
従来、走査光学装置としては、例えば画像形成装置に組み込まれて、半導体レーザから出射されたレーザ光を複数の反射面を有する回転多面鏡で偏向することによって被走査体である感光体ドラム上に走査するものが知られている。
このような走査光学装置は、通常は、半導体レーザから出射されたレーザ光を平行光束にするコリメート光学素子と、平行光束にされたレーザ光を前記走査を行う方向である主走査方向に延びる長丸状に整形するアパーチャと、整形されたレーザ光を主走査方向と直交する副走査方向に集光して回転多面鏡上に線状に結像するシリンドリカル光学素子と、回転多面鏡で偏向されたレーザ光を感光体ドラム上に点状に結像するfθ光学素子とを備えている。
さらに走査光学装置には、画像書き出しタイミングを決定する水平同期信号を取得するための構成として、前記走査が行われる画像領域に入る前に回転多面鏡で反射されるレーザ光を受光する光電素子が設けられている(例えば、特許文献1参照)。
前記半導体レーザは、一般的に、回転多面鏡の隣り合う反射面同士の間のエッジ部がレーザ光の光線範囲を通過して、各反射面が所定の向きになるごとに、すなわち反射面で反射されるレーザ光が光電素子で受光され得る状態となる向きになるごとにレーザ光を出射するように制御される。そして、反射面で反射されたレーザ光が受光素子で受光されることにより水平同期信号が取得される。
特開2004−205741号公報
前記のとおり、水平同期信号取得用のレーザ光は、回転多面鏡のエッジ部がレーザ光の光線範囲を通過した後に出射されることが好ましいが、回転多面鏡の小型化や反射面の数の減少または画像領域の拡大を図る場合には、回転多面鏡のエッジ部がレーザ光の光線範囲を通過する前に水平同期信号取得用のレーザ光を出射するようにせざるを得ない。
しかしながら、このようにすると、所定の向きになる反射面だけでなくその隣の反射面にもレーザ光が入射するようになるため、当該隣の反射面でレーザ光が反射されることによりゴースト光が発生する。そして、画像形成装置の場合には、ゴースト光が感光体ドラムに照射されると良好な画像が得られなくなるおそれがある。
本発明は、このような事情に鑑み、ゴースト光の発生を防止することができる走査光学装置およびこの走査光学装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
請求項1の発明は、半導体レーザから出射されたレーザ光を複数の反射面を有する回転多面鏡で偏向することによって被走査体上に走査する走査光学装置であって、前記半導体レーザは、画像書き出しタイミングを決定する水平同期信号を取得するために、前記回転多面鏡の各反射面が所定の向きになるごとにレーザ光を出射するように制御されるものであり、前記半導体レーザから出射されたレーザ光を平行光束にするコリメート光学素子と、平行光束にされたレーザ光を整形するアパーチャと、このアパーチャを前記走査を行う方向である主走査方向と直交する副走査方向に延びる軸回りに揺動する揺動手段とを備え、前記揺動手段は、前記半導体レーザが水平同期信号を取得するためにレーザ光を出射するときに、前記アパーチャを揺動して、当該アパーチャで整形されるレーザ光が前記所定の向きになる反射面以外の反射面に入射しなくなるまでレーザ光の主走査方向の径を小さくするものであることを特徴とするものである。
請求項2の発明は、請求項1に記載の走査光学装置において、前記揺動手段が前記アパーチャを揺動する揺動中心は、前記アパーチャの主走査方向の一方の端部またはその近傍に設定されていることを特徴とするものである。
請求項3の発明は、請求項1または2に記載の走査光学装置において、前記半導体レーザは、水平同期信号を取得するためにレーザ光を出射するときのレーザ出力が、走査が行われる際にレーザ光を出射するときのレーザ出力よりも大きくなるように制御されるものであることを特徴とするものである。
請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の走査光学装置と、前記被走査体である感光体ドラムとを備えることを特徴とする画像形成装置である。
請求項1の発明によれば、アパーチャを揺動して水平同期信号を取得するときのレーザ光の主走査方向の径を小さくすることにより、当該レーザ光を回転多面鏡の所定の向きになる反射面以外の反射面に入射しなくなるようにしたから、所定の向きになる反射面以外の反射面の反射によるゴースト光の発生を防止することができる。そして、このようにアパーチャを合理的に利用することで、安価かつ簡易な構成で前記効果を得ることができる。
請求項2の発明によれば、アパーチャの揺動中心を当該アパーチャの主走査方向の一方の端部またはその近傍に設定したから、少ない揺動量でレーザ光の主走査方向の径を効果的に小さくとすることができる。
請求項3の発明によれば、水平同期信号を取得するときのレーザ出力を大きくするようにしたから、レーザ光の主走査方向の径が小さくなることによって光量が低下したとしても水平同期信号取得用のレーザ光のエネルギー量を十分に確保することができる。
請求項4の発明によれば、感光体ドラムにゴースト光が照射されることを防止することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る走査光学装置(レーザスキャナユニットまたはLSUともいう)2が組み込まれたプリンタ10の概略構成図である。なお、走査光学装置2は、プリンタ以外の他の画像形成装置(例えば、複写機、ファクシミリ装置、複合機等)に組み込むことも可能である。
プリンタ10は、用紙を搬送路Lに沿って搬送する途中で、端末等から送られた画像データに基づいて用紙に画像を形成するものであり、箱状の装置本体1の内部に、感光体ドラム131の表面にトナー像を形成した後にそのトナー像を用紙に転写する画像形成部13と、画像形成部13に用紙を供給する給紙部12と、トナー像を用紙に定着させる定着部14とを備えている。
前記搬送路Lは、前方から後方(図1の右側から左側)に略水平に延びる水平部L1と、水平部L1の後端部から略垂直に立上る垂直部L2とを有し、側面視で略L字状をなしている。
前記給紙部12は、搬送路Lの水平部L1の下方に配設される給紙カセット121を有しており、給紙カセット121に収納された用紙をピックアップローラ12aによって取り出すとともに、その用紙を給紙ローラ12b〜12eによって1枚ずつ搬送路Lの水平部L1に送り出し、さらに搬送路Lに送り出された用紙を、レジストローラ12fによって一旦待機させ、所定のタイミングで画像形成部13に供給するようになっている。
また、給紙部12は、装置本体1の前面に設けられた開口11内に配設された手差しユニット122をも有しており、手差しユニット122に載置された用紙をピックアップローラ12gおよび給紙ローラ12c,12eによって搬送路Lの水平部L1に送り出すことができるようになっている。なお、開口11は、装置本体1に揺動可能に取り付けられた蓋部材11aによって開閉可能となっている。
前記画像形成部13は、搬送路Lの水平部L1の前後方向の略中央に配設される感光体ドラム131と、感光体ドラム131の上方に配設される帯電部132と、感光体ドラム131の前方に配設される現像部133と、感光体ドラム131の下方に配設される転写部134と、感光体ドラム131の後方に配設されるクリーニング部135と、帯電部132およびクリーニング部135並びに前記定着部14の上方に前側が持ち上げられた姿勢で配設される走査光学装置2とを有している。
前記感光体ドラム131は、図1において時計回りに回転するようになっており、その表面には、当該表面が帯電部132によって一様に帯電された後に、走査光学装置2によって画像データに基づくレーザ光が帯電部132と現像部133との間から照射されることにより静電潜像が形成され、さらに静電潜像が形成された表面に、現像部133からトナーが供給されることによってトナー像が形成されるようになっている。
そして、前記給紙部12から供給された用紙は、転写部134の転写ローラ134aによって感光体ドラム131に押し付けられながら搬送されることにより、その表面(転写面)に、感光体ドラム131の表面に形成されたトナー像が転写され、その後に定着部14に送り込まれる。
なお、転写後の感光体ドラム131の表面に残留した残留電荷およびトナーは、クリーニング部135によって除去されるようになっている。
前記定着部14は、熱ローラ14aと、圧力ローラ14bとを有しており、これらのローラ14a,14bでトナー像が転写された用紙を挟み込むことにより、熱と圧力でトナー像を用紙に定着させるようになっている。
そして、トナー像が定着された用紙は、排出ローラ18によって装置本体1の上面に形成された排出部19に排出される。
なお、本実施形態のプリンタ10では、搬送路Lの水平部L1と給紙カセット121との間に、スイッチバック部15が設けられており、用紙の両面に画像を形成できるようになっている。
前記走査光学装置2は、具体的には、図2および図3に示すように、光源である半導体レーザ21から出射されたレーザ光を回転多面鏡(ポリゴンミラーともいう)24で偏向することによって被走査体である感光体ドラム131上に走査するものであり(図2中の矢印A参照)、半導体レーザ21および回転多面鏡24を収容する上方に開口する容器状のハウジング2Aと、このハウジング2Aの開口を塞ぐ蓋体2B(図1参照)とを備えている。なお、図2および図3では、蓋体2Bを省略している。
半導体レーザ21は、ハウジング2A内の右側略中央位置に配設されていて、ハウジング2Aの底面20と平行な面上で斜め後方に向かってレーザ光を出射するようになっている。
回転多面鏡24は、正八角形の板状に形成されていて、周方向に並ぶ8つの反射面24aを有しており、ハウジング2A内の後側位置に配設されている。この回転多面鏡24は、ハウジング2Aの底面20に回転軸が直交する状態で固定されたモータにより図3において反時計回りに一定速度で回転させられるようになっている。すなわち、ハウジング2A内では、底面20に平行な方向が前記走査を行う方向である主走査方向となっており、底面20に直交する方向が主走査方向と直交する副走査方向となっている。
また、ハウジング2A内には、半導体レーザ21および回転多面鏡24に加え、半導体レーザ21から出射されたレーザ光を平行光束にするコリメート光学素子22と、平行光束にされたレーザ光を主走査方向に延びる長丸状(例えば、主走査方向の径が3mmで副走査方向の径が1.5mm)に整形するアパーチャ4と、整形されたレーザ光を副走査方向に集光して回転多面鏡24上に線状に結像するシリンドリカル光学素子23と、回転多面鏡24の前方に配設され、回転多面鏡24で偏向されたレーザ光を感光体ドラム131上に点状に結像する2つのfθ光学素子25,26と、fθ光学素子25,26を透過したレーザ光を感光体ドラム131に向かって反射する反射ミラー27とが配設されている。そして、ハウジング2Aには、反射ミラー27で反射されたレーザ光が通る位置に開口が形成されているとともに、この開口を塞ぐように防塵ガラス28が設けられており、レーザ光は防塵ガラス28を透過してハウジング2A外に放射されるようになっている。なお、アパーチャ4については後述にて詳細に説明する。
さらに、ハウジング2A内には、画像書き出しタイミング、すなわち画像データに基づく半導体レーザ21のON・OFFの切替を開始するタイミングを決定する水平同期信号を取得するための構成として、右側前方位置に配線基板32に実装された光電素子31が配設されているとともに、左側前方位置に前記走査が行われる画像領域に入る前に回転多面鏡24で反射されるレーザ光を光電素子31に向かって反射する反射ミラー33が配設されている。また、反射ミラー33と光電素子31との間には、反射ミラー33で反射されたレーザ光を集光する集光レンズ34が配設されている。そして、反射ミラー33で反射され集光レンズ34で集光されたレーザ光を受光素子31が受光することにより水平同期信号が取得される。
より詳しくは、図5に示すように、半導体レーザ21は制御部7により制御されるようになっている。この制御部7は、半導体レーザ21が接続される回路基板21Aや前記配線基板32等で構成されている。
まず、制御部7は、回転多面鏡24が回転を開始すると、半導体レーザ21からレーザ光を出射し、そのレーザ光が回転多面鏡24のいずれかの反射面24aで反射されて光電素子31で受光された時に、第1回目の水平同期信号を取得する。
その後は、制御部7は、回転多面鏡24の各反射面24aが所定の向きになるごとに、すなわち図7に破線で示すように反射面24aで反射されるレーザ光が光電素子31で受光され得る状態となる向きになるごとにレーザ光を出射するように半導体レーザ21を制御する。なお、本実施形態では、画像領域を大きく設定したためにこのときの隣り合う反射面24a同士の間のエッジ部24bは、レーザ光の光軸を通過しているもののその光軸を中心とするレーザ光の光線範囲内に留まっている。
具体的には、制御部7には、図6に示すように、水平同期信号を取得してから次に水平同期信号を取得するためにレーザ光の出射を開始するまでの回転多面鏡24の回転数に応じた時間tが予め記憶されていて、制御部7は、水平同期信号を取得してから時間tが経過するたびに半導体レーザ21をONにし、水平同期信号を所得した時に半導体レーザ21をOFFにする。なお、時間tは、例えば次に水平同期信号を取得する予定の15μs程度前の時間である。
また、制御部7には、水平同期信号を取得してから画像領域に至るまでの回転多面鏡24の回転数に応じた時間tも記憶されており、水平同期信号を取得してから時間t経過後が画像書き出しタイミングとなる。
さらに、制御部7は、水平同期信号を取得するためにレーザ光を出射するときのレーザ出力が、走査が行われる際にレーザ光を出射するときのレーザ出力よりも大きくなるように半導体レーザ21を制御する。
前記アパーチャ4は、図4(a)に示すように、レーザ光の光軸方向に扁平でかつ副走査方向に延びる長方形板状をなしており、レーザ光を上述した形状に整形するための整形口41を有している。なお、以下では説明の便宜のために、レーザ光の光軸方向をX方向といい、特にレーザ光の進行方向を+X方向、その反対方向を−X方向というとともに、主走査方向のうちレーザ光の進行方向に対して右側の方向を右方、左側の方向を左方という。
また、ハウジング2Aの底面20には、アパーチャ4を、図4(a)に示すように当該アパーチャ4がレーザ光の光軸と直交した姿勢となる正規位置(図7に実線で示す位置)と、図4(b)に示すように当該アパーチャ4が副走査方向から見たときに正規位置から+X方向に所定角度だけ傾斜した姿勢となる傾斜位置(図7に破線で示す位置)との間で揺動する揺動手段5が設けられている。
前記揺動手段5は、底面20のアパーチャ4の左側位置に立設された柱部55と、アパーチャ4を−X方向から覆うように底面20から立ち上がる支持壁51と、この支持壁51を貫通するように設けられる押圧部材65と、この押圧部材65を駆動するアクチュエータ6とを有している。
前記柱部55は、台形状の断面形状で底面20から上方に延在しており、その頂面55aにアパーチャ4の左端面が面接触可能になっている。この頂面55aは、アパーチャ4の左端面よりもX方向に大きく設定されている。
前記支持壁51には、レーザ光を通すための長方形状の窓51aが設けられている。また、支持壁51の窓51aよりも右側位置には、貫通孔が設けられており、この貫通孔にX方向に延びる棒状の押圧部材65が挿通されることにより、押圧部材65が支持壁51にX方向に移動可能に支持されている。
さらに、支持壁51の右端面には、アパーチャ4の右側部分を−X方向に付勢する上下一対の板ばね57が取り付けられていて、アパーチャ4の右側部分が板ばね57によって押圧部材65の先端に押し付けられている。
さらには、支持壁51の左側位置には、+X方向に突出して副走査方向に延びる半円柱状の突条部52が設けられている。一方、柱部55の+X方向側の傾斜面には、アパーチャ4の左側部分を−X方向に付勢する板ばね58が取り付けられていて、アパーチャ4の左側部分が板ばね58によって支持壁51の突条部52に押し付けられている。
このため、図4(a)に示す状態から、押圧部材65を板ばね57の付勢力に抗して+X方向に移動させて当該押圧部材65でアパーチャ4を押すと、アパーチャ4は、図4(b)に示すように左端面と+X方向側の面とのコーナー部を支点にして、すなわち副走査方向に延びる軸回りに+X方向に揺動するようになる。逆に、図4(b)に示す状態から、押圧部材65を−X方向に移動させると、アパーチャ4は、板ばね57に付勢されることにより先ほどと同じく左端面と+X方向側の面とのコーナー部を支点にして、すなわち副走査方向に延びる軸回りに−X方向に揺動するようになる。換言すれば、揺動手段5がアパーチャ4を揺動する揺動中心は、アパーチャ4の左端部に設定されている。
前記アクチュエータ6は、リニアモータの先端に回転力を推進力に変換する機構が設けられたものであり、押圧部材65を+X方向に押すためのX方向にピストン移動可能な可動軸(図示せず)を有している。そして、アクチュエータ6が可動軸を前進させると、押圧部材65が可動軸に押されて+X方向に移動し、逆にアクチュエータ6が可動軸を後退させると、押圧部材65は前記板ばね57の付勢力で可動軸に追従して−方向に移動するようになる。
具体的には、アクチュエータ6は、水平同期信号に基づいて、制御部7によって制御されるようになっている(図5参照)。
制御部7は、まず、第1回目の水平同期信号を取得したときには、押圧部材65が−X方向に移動するようにアクチュエータ6を制御して、アパーチャ4を正規位置に揺動させる。
その後、制御部7は、半導体レーザ21が水平同期信号を取得するためにレーザ光を出射するのに同期させて、すなわち水平同期信号を取得してから所定時間経過するたびに一定時間だけ押圧部材65が+X方向に移動するようにアクチュエータ6を制御して、アパーチャ4を傾斜位置に揺動させる。アパーチャ4が傾斜位置に揺動すると、図7に破線で示すように、レーザ光の光軸と直交する面への整形口41の投影面積が主走査方向に減少することにより、レーザ光の光線範囲が回転多面鏡24のエッジ部24bを回避するまで左方に偏心しながら小さくなり、アパーチャ4で整形されたレーザ光が所定の向きになる反射面24a以外の反射面24aに入射しなくなるまでレーザ光の主走査方向の径が小さくなる。ここで、所定の向きになる反射面24aとは、レーザ光を反射ミラー33に向けて反射する反射面24aのことである。
換言すれば、アパーチャ4は、アクチュエータ6が制御部7で制御されることにより、通常は正規位置に留まっていて、半導体レーザ21が水平同期信号を取得するためにレーザ光を出射する間だけ傾斜位置に揺動するようになっている。
このように、本実施形態の走査光学装置2では、アパーチャ4を揺動して水平同期信号を取得するときのレーザ光の主走査方向の径を小さくすることにより、当該レーザ光を回転多面鏡24の所定の向きになる反射面24a以外の反射面24aに入射しなくなるようにしたから、所定の向きになる反射面24a以外の反射面24aの反射(図7の二点鎖線参照)によるゴースト光の発生を防止することができ、感光体ドラム131にゴースト光が照射されることを防止することができる。そして、このようにアパーチャ4を合理的に利用することで、安価かつ簡易な構成で前記効果を得ることができる。
また、水平同期信号を取得するときのレーザ出力を大きくするようにしたから、レーザ光の主走査方向の径が小さくなることによって光量が低下したとしても水平同期信号取得用のレーザ光のエネルギー量を十分に確保することができ、光電素子31が良好に反応するようになる。
なお、前記実施形態では、アパーチャ4を揺動する揺動手段5の駆動源として、アクチュエータ6を採用した形態を示したが、アクチュエータ6以外にも、例えば図9に示すように、出力軸にカム68が取り付けられたモータ6’等を採用することも可能である。
さらに、前記実施形態では、揺動手段5がアパーチャ4を揺動する揺動中心がアパーチャ4の左端部に設定されているが、アパーチャ4の揺動中心は、アパーチャ4の主走査方向の中央に設定されていてもよい。ただし、前記実施形態のようにアパーチャ4の揺動中心が当該アパーチャ4の左端部に設定されているか、またはその近傍に設定されていれば、少ない揺動量でレーザ光の主走査方向の径を効果的に小さくとすることができる。
また、図8に示すように、回転多面鏡24の回転方向が前記実施形態とは反対の時計回りであり、水平同期信号を取得するためのレーザ光を反射する方向が鋭角になっている場合には、アパーチャ4の揺動中心を当該アパーチャ4の右端部またはその近傍に設定すればよい。
さらに、回転多面鏡24は、八角形板状である必要はなく、他の多角形板状であってもよい。
また、走査光学装置2は、画像形成装置だけでなく、レーザ光を用紙上に直接走査して焼付けする印刷機に組み込んでもよい。
本発明の一実施形態に係る走査光学装置が組み込まれたプリンタの概略構成図である。 走査光学装置の斜視図である。 走査光学装置の平面図である。 走査光学装置のアパーチャが配設される部分の斜視図であり、(a)はアパーチャが正規位置に位置するときにレーザ光の進行方向から見た状態、(b)はアパーチャが傾斜位置に位置するときにレーザ光の進行方向と反対側から見た状態を示す。 走査光学装置のブロック図である。 走査光学装置のタイミングチャートである。 アパーチャが移動したときの状態を説明する説明図である。 変形例の走査光学装置における図7に対応する図である。 変形例の揺動手段の斜視図である。
符号の説明
10 プリンタ(画像形成装置)
131 感光体ドラム(被走査体)
2 走査光学装置
21 半導体レーザ
22 コリメート光学素子
23 シリンドリカル光学素子
24 回転多面鏡
24a 反射面
24b エッジ部
4 アパーチャ
5 揺動手段
6 アクチュエータ

Claims (4)

  1. 半導体レーザから出射されたレーザ光を複数の反射面を有する回転多面鏡で偏向することによって被走査体上に走査する走査光学装置であって、
    前記半導体レーザは、画像書き出しタイミングを決定する水平同期信号を取得するために、前記回転多面鏡の各反射面が所定の向きになるごとにレーザ光を出射するように制御されるものであり、
    前記半導体レーザから出射されたレーザ光を平行光束にするコリメート光学素子と、平行光束にされたレーザ光を整形するアパーチャと、このアパーチャを前記走査を行う方向である主走査方向と直交する副走査方向に延びる軸回りに揺動する揺動手段とを備え、前記揺動手段は、前記半導体レーザが水平同期信号を取得するためにレーザ光を出射するときに、前記アパーチャを揺動して、当該アパーチャで整形されるレーザ光が前記所定の向きになる反射面以外の反射面に入射しなくなるまでレーザ光の主走査方向の径を小さくするものであることを特徴とする走査光学装置。
  2. 前記揺動手段が前記アパーチャを揺動する揺動中心は、前記アパーチャの主走査方向の一方の端部またはその近傍に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の走査光学装置。
  3. 前記半導体レーザは、水平同期信号を取得するためにレーザ光を出射するときのレーザ出力が、走査が行われる際にレーザ光を出射するときのレーザ出力よりも大きくなるように制御されるものであることを特徴とする請求項1または2に記載の走査光学装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の走査光学装置と、前記被走査体である感光体ドラムとを備えることを特徴とする画像形成装置。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101532612B1 (ko) * 2009-06-03 2015-06-30 삼성전자주식회사 렌즈 조립기준면이 개선된 광주사장치
CN116399440A (zh) * 2023-06-08 2023-07-07 中国船舶集团有限公司第七一九研究所 螺旋桨振动测量装置及方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101532612B1 (ko) * 2009-06-03 2015-06-30 삼성전자주식회사 렌즈 조립기준면이 개선된 광주사장치
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CN116399440B (zh) * 2023-06-08 2023-08-04 中国船舶集团有限公司第七一九研究所 螺旋桨振动测量装置及方法

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