JP2009301042A - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の色成分に対応する複数の画像形成部からなる画像形成群を備える画像形成装置の機体幅を好適に抑えることができるようにする。
【解決手段】本発明に係る光走査装置においては、光源は複数の光束を出射し、偏向前光学系は光源から出射された光束に所定の特性を与え、光偏向装置は偏向前光学系により所定の特性が与えられた光束を反射によって被走査対象物に対して主走査方向に偏向し、偏向後光学系は、光偏向装置により偏向された光束を被走査対象物に結像させる第1の結像レンズと、第1の結像レンズよりも光路下流側に配置される第2の結像レンズと、第1の結像レンズと第2の結像レンズとの間に設けられる全ての色成分の光束を折り返す反射面を有する光学部品を含むことを特徴とする。
【選択図】 図6

Description

本発明は光走査装置および画像形成装置に係り、特に、複数の色成分に対応する複数の画像形成部からなる画像形成群を備える光走査装置および画像形成装置に関する。
レーザプリンタ、ディジタル複写機、レーザファックスなどの電子写真方式の画像形成装置は、光走査装置を備える。光走査装置は、レーザ光(光ビーム)を感光体ドラムの表面に照射してそのレーザ光を走査することにより感光体ドラム上に静電潜像を形成する。
最近では、単一の光源を用いた走査光学系を備えるモノクロ機以外に、タンデムカラー機も提案されている。タンデムカラー機としての画像形成装置は、感光体ドラムの表面での走査の高速化を図る目的で、複数の光源(レーザダイオード)を備える。複数の光源は、画像形成装置内の1つのレーザユニットに設けられる。これにより、タンデムカラー機としての画像形成装置は、モノクロ機としての画像形成装置に比べて、1回に走査するレーザ光の本数を増やすことができる。
タンデムカラー機としての画像形成装置の中には、次のような光学系を有する画像形成装置がある。この光学系では、各色成分に対応するそれぞれの光源から出射される各レーザ光を単一の偏向面でまとめて反射し、反射されたレーザ光を2枚以上の共通結像レンズに通過させ、通過した各レーザ光を折り返しミラーによって各色の感光体ドラムに案内する。
なお、画像形成装置の小型化に関する技術として次のような技術が知られている(例えば特許文献1参照)。特許文献1に提案されている技術によれば、光走査装置の筐体の外側から光源および光学部品をそれぞれ独立に姿勢調整する複数の調整部材を備え、少なくとも一組の隣接する調整部材が接触せずに重なり合っている。これにより、姿勢調整が必要な複数の光学部品等を調整する調整部材が重なり合っていない場合に比較して、光走査装置の小型化が可能となる。
特開2008−155410号公報
しかしながら、複数の画像形成部からなる画像形成部群が占有する空間領域における幅よりも、偏向前光学系群を含む光走査装置が占有する空間領域における幅の方が広くなる。特に、偏向前光学系群は、画像形成群が占有する空間領域における幅と同じ幅の範囲内に収まることができない。その結果、偏向前光学系群を画像形成装置の機体内に収めるためには画像形成装置の機体幅を偏向前光学系群を含む光走査装置の幅よりも広く設計する必要があることから、画像形成装置の機体幅の拡張が生じてしまう。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、複数の色成分に対応する複数の画像形成部からなる画像形成群を備える光走査装置の機体幅を好適に抑えることができる光走査装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明の光走査装置は、上述した課題を解決するために、複数の光束を出射する光源と、光源から出射された光束に所定の特性を与える偏向前光学系と、偏向前光学系により所定の特性が与えられた光束を反射によって被走査対象物に対して主走査方向に偏向する光偏向装置と、光偏向装置により偏向された光束を被走査対象物に結像させる2つ以上の結像レンズと、2つ以上の結像レンズのうち隣接する2つの結像レンズの間に設けられる全ての色成分の光束を折り返す反射面を有する光学部品を含む偏向後光学系とを備えることを特徴とする。
本発明の光走査装置は、上述した課題を解決するために、複数の光束を出射する光源と、光源から出射された光束に所定の特性を与える偏向前光学系と、偏向前光学系により所定の特性が与えられた光束を反射によって被走査対象物に対して主走査方向に偏向する光偏向装置と、光偏向装置により偏向された光束を被走査対象物に結像させる2つ以上の結像レンズと、2つ以上の結像レンズのうち隣接する2つの結像レンズの間に設けられる少なくとも1つ以上の色成分の光束を折り返す反射面を有する光学部品と、光学部品によって反射された光束の光路上に配置される1または複数の別の結像レンズとを含む偏向後光学系とを備えることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、上述した課題を解決するために、光走査装置を有する画像形成装置において、光走査装置は、複数の光束を出射する光源と、光源から出射された光束に所定の特性を与える偏向前光学系と、偏向前光学系により所定の特性が与えられた光束を反射によって被走査対象物に対して主走査方向に偏向する光偏向装置と、光偏向装置により偏向された光束を被走査対象物に結像させる2つ以上の結像レンズと、2つ以上の結像レンズのうち隣接する2つの結像レンズの間に設けられる全ての色成分の光束を折り返す反射面を有する光学部品を含む偏向後光学系とを備えることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、上述した課題を解決するために、光走査装置を有する画像形成装置において、光走査装置は、複数の光束を出射する光源と、光源から出射された光束に所定の特性を与える偏向前光学系と、偏向前光学系により所定の特性が与えられた光束を反射によって被走査対象物に対して主走査方向に偏向する光偏向装置と、光偏向装置により偏向された光束を被走査対象物に結像させる2つ以上の結像レンズと、2つ以上の結像レンズのうち隣接する2つの結像レンズの間に設けられる少なくとも1つ以上の色成分の光束を折り返す反射面を有する光学部品と、光学部品によって反射された光束の光路上に配置される1または複数の別の結像レンズとを含む偏向後光学系とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、複数の色成分に対応する複数の画像形成部からなる画像形成群を備える画像形成装置の機体幅を好適に抑えることができる。
従来の画像形成装置が備える光走査装置の側面図。 従来の画像形成装置が備える光走査装置の平面図。 図1と図2が示す光走査装置が組み込まれた画像形成装置の構成を示す図。 本実施形態における画像形成装置が備える光走査装置の側面図。 実施形態における画像形成装置が備える光走査装置の平面図。 図4と図5が示す光走査装置が組み込まれた画像形成装置の構成を示す図。 本実施形態における画像形成装置が備える他の光走査装置の側面図。
以下、本実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1と図2は、従来の画像形成装置が備える光走査装置1の構成を表している。図1は、従来の画像形成装置が備える光走査装置1の側面図である。また、図2は、従来の画像形成装置が備える光走査装置1の平面図である。図1が示すように、光走査装置1は、例えば8面の平面反射面(平面反射鏡)が正多角形状に配置された多面鏡本体(いわゆるポリゴンミラー)2aと多面鏡本体2aを主走査方向に所定の速度で回転させるモータ2bからなる光偏向装置2と、各色成分の画像形成部に向けてそれぞれ光ビームを出力する光源10(10Y、10M、10C、および10B)を有する。
光偏向装置2は、光源10(10Y、10M、10C、および10B)が放射した光ビーム(レーザビーム)を所定の位置に配置された像面すなわち(各色成分の画像形成部の感光体ドラムの外周面)に向かって所定の線速度で偏向(走査)する偏向手段である。また、光偏向装置2と光源10(10Y、10M、10C、および10B)との間には、偏向前光学系11(11Y、11M、11C、および11B)が、光偏向装置2と像面との間には、偏向後光学系9が配置されている。
なお、ポリゴンミラー(図1の多面鏡本体2a)により各レーザ光が偏向(走査)される方向(感光体ドラム8の回転軸方向)を「主走査方向」と定義し、光学系の光軸および主走査方向に垂直な方向を「副走査方向」と定義する。従って、副走査方向は、感光体ドラム8上ではドラム回転方向である。また、「像面」は感光体ドラム8の外周面を示しており、「結像面」は実際に光束(レーザ光)が結像する面を示している。
偏向前光学系11は、図2に示されるように、レーザダイオードからなる色成分毎の各光源10(10Y、10M、10C、および10B)と、各光源10(10Y、10M、10C、および10B)を出射されたレーザビームに所定の集束性を与える有限焦点レンズ、有限焦点レンズを通過したレーザビームLに任意の断面ビーム形状を与える絞り、絞りを通過した副走査方向に関してさらに所定の集束性を与えるシリンダレンズを含む。偏向前光学系11は、各光源10(10Y、10M、10C、および10B)から出射されたレーザビームの断面ビーム形状を所定の形状に整えて、光偏向装置2の反射面に案内する。
偏向後光学系9は、多面鏡本体2aにより偏向(走査)されたレーザビームL(Y、M、C及びB)の像面上での形状及び位置を最適化する2枚組み結像レンズであるfθレンズ3(fθレンズ3a及び3b)、fθレンズ3(fθレンズ3a及び3b)を通過したレーザビームL(LY、LM、LC、およびLB)の水平同期を整合させるために、各レーザビームLを検知する水平同期センサ(図示せず)、水平同期センサに向けて、各レーザビームLを折り返す水平同期用折り返しミラー(図示せず)、水平同期用折り返しミラーと水平同期センサとの間に配置され、水平同期用折り返しミラーにより水平同期センサに向けて反射された色成分ごとのレーザビームL(LY、LM、LC、およびLB)を水平同期センサの検出面上の入射位置に概ね一致させる光路補正素子(図示せず)、fθレンズ3(fθレンズ3a及び3b)から出射された各色成分のレーザビームL(LY、LM、LC、およびLB)を対応する感光体ドラム8(8Y、8M、8C、および8B)に案内する複数の偏向後折り返しミラー4Y、5Y、および6Y(イエロー);4M、5M、および6M(マゼンタ);4C、5C、および6C(シアン);4B、5B、および6B(黒)などを有する。なお、実施例ではfθレンズ3は2枚組の例を示したが、3枚以上存在してもよい。図3は、図1と図2が示す光走査装置1が組み込まれた画像形成装置21の構成を表している。
しかしながら、複数の画像形成部22(22Y、22M、22C、および22B)からなる画像形成部群が占有する空間領域における幅よりも、偏向前光学系11を含む光走査装置1が占有する空間領域における幅の方が広くなる。特に、偏向前光学系11は、画像形成群が占有する空間領域における幅と同じ幅の範囲内に収まることができない。図3が示すように、画像形成群が占有する空間領域における幅は点線により示されるが、光偏向装置2より前の偏向前光学系11は、画像形成群が占有する空間領域における幅と同じ幅の範囲内に収まることができない。その結果、偏向前光学系11を画像形成装置21の機体内に収めるためには画像形成装置21の機体幅を偏向前光学系11を含む光走査装置1の幅よりも広く設計する必要があることから、画像形成装置21の機体幅の拡張が生じてしまう。
そこで、本実施形態における光走査装置101は、2枚組み結像レンズである2つのfθレンズの間に全ての色成分に対応するレーザ光を折り返す折り返しミラーを設けるようにする。以下、本実施形態における光走査装置101について説明する。
図4と図5は、本実施形態における光走査装置101の構成を表している。図4は、本実施形態における画像形成装置が備える光走査装置101の側面図である。また、図5は、本実施形態における画像形成装置が備える光走査装置101の平面図である。なお、図4と図5の光走査装置101における偏向前光学系113は、図1と図2の偏向前光学系11と基本的に同様である。
図4が示すように、光走査装置101は、例えば8面の平面反射面(平面反射鏡)が正多角形状に配置された多面鏡本体102aと多面鏡本体102aを主走査方向に所定の速度で回転させるモータ102bからなる光偏向装置102と、各色成分の画像形成部に向けてそれぞれ光ビームを出力する光源112(112Y、112M、112C、および112B)を有する。
光偏向装置102は、光源112(112Y、112M、112C、および112B)が放射した光ビーム(レーザビーム)を所定の位置に配置された像面すなわち(各色成分の画像形成部の感光体ドラムの外周面)に向かって所定の線速度で偏向(走査)する偏向手段である。また、光偏向装置102と光源112(112Y、112M、112C、および112B)との間には、偏向前光学系113(113Y、113M、113C、および113B)が、光偏向装置102と像面との間には、偏向後光学系111が配置されている。
偏向後光学系111は、多面鏡本体102aにより偏向(走査)されたレーザビームL(Y、M、C及びB)の像面上での形状及び位置を最適化する2枚組み結像レンズであるfθレンズ103(fθレンズ103a及び103b)、fθレンズ103(fθレンズ103a及び103b)を通過したレーザビームL(LY、LM、LC、およびLB)の水平同期を整合させるために、各レーザビームLを検知する水平同期センサ(図示せず)、水平同期センサに向けて、各レーザビームLを折り返す水平同期用折り返しミラー(図示せず)、水平同期用折り返しミラーと水平同期センサとの間に配置され、水平同期用折り返しミラーにより水平同期センサに向けて反射された色成分ごとのレーザビームL(LY、LM、LC、およびLB)を水平同期センサの検出面上の入射位置に概ね一致させる光路補正素子(図示せず)、fθレンズ103(fθレンズ103a及び103b)から出射された各色成分のレーザビームL(LY、LM、LC、およびLB)を対応する感光体ドラム110(110Y、110M、110C、および110B)に案内する複数の偏向後折り返しミラー105Yおよび106Y(イエロー);105Mおよび106M(マゼンタ);105CB、106CB、107C、および108C(シアン);105CB、106CB、107B(黒)などを有する。なお、折り返しミラー105CBと106CBは、シアンとブラックの色成分のレーザビームLを折り返す折り返しミラーである。また、偏向後光学系111は、2枚組み結像レンズである2つのfθレンズ103aと103bとの間に、全てのレーザビームL(LY、LM、LC、およびLB)をそれぞれの感光体ドラム110に案内するように折り返す折り返しミラー104を有する。図6は、図4と図5が示す光走査装置101が組み込まれた画像形成装置201の構成を表している。
このように、2枚組み結像レンズである2つのfθレンズ103aと103bとの間に、全てのレーザビームLをそれぞれの感光体ドラム110に案内する折り返す折り返しミラー104を配置することによって、感光体ドラム110(110Y、110M、110C、および110B)へのレーザビームLの照射位置を、光走査装置101の偏向前光学系113の直上に配置することができる。従って、光偏向装置102より前の偏向前光学系113は、画像形成群が占有する空間領域における幅と同じ幅の範囲内に収まることができる。その結果、画像形成装置201の機体幅を好適に削減することができ、光走査装置101および画像形成装置201の小型化を図ることができる。
なお、全てのレーザビームLをそれぞれの感光体ドラム110に案内する折り返す折り返しミラー104の光路下流側に配置するfθレンズ103bは、折り返しミラー104の反射面によって、光軸と主走査方向軸により形成される平面上で鏡面移動したことになるが、fθレンズ103bの形状が光軸と主走査方向軸により形成される平面に対して対称でありさえすれば、既存のfθレンズをそのままfθレンズ103bとして使用することができる。なお、fθレンズ103bは、光軸と主走査方向軸により形成される平面に対して非対称であってもよいし、光軸方向および主走査方向に垂直な副走査方向に対して非対称であってもよい。さらに、画像形成部群が配列される方向と、光軸と主走査方向軸により形成される平面とが平行ではなく、一定の角度θを成すように配置する。すなわち、光偏向装置102の回転軸方向を法線とする平面と、被走査対象物である感光体ドラム110の回転軸と複数の感光体ドラム110の配列方向軸により形成される平面とが所定の角度θを成すように配置する。これにより、光走査装置101の偏向後光学系111内の光学部品をより配置しやすくすることができる。
また、光偏向装置103の回転軸方向は、一般的に光軸と主走査方向軸により形成される平面の法線方向と一致する。この光偏向装置103の回転軸方向を重力方向と一致させることで、モータ102bの寿命を長持ちすることができる。 なお、図4乃至図6の場合、光走査装置101は、2枚組み結像レンズである2つのfθレンズ103aと103bとの間に折り返しミラー104を有し、全てのレーザビームL(LY、LM、LC、およびLB)をそれぞれの感光体ドラム110に案内するように折り返すようにしたが、このような場合に限られない。図7は、本実施形態における画像形成装置が備える他の光走査装置101の側面図である。図7の場合、折り返しミラー104は、4本のレーザビームLのうちの2本のレーザビームを分離して反射し、反射された2本のレーザビームLを折り返しミラー104の光路下流側に配置される共通結像レンズとしてのfθレンズ103cに案内する。一方、折り返しミラー104によって反射されない他の2本のレーザビームLは、共通結像レンズとしてのfθレンズ103bに案内される。
これにより、画像形成装置201の機体幅を好適に削減することができ、光走査装置101および画像形成装置201の小型化を図ることができるとともに、偏向後光学系111における光路長を長く使用することができ、感光体ドラム110間の距離を相当程度維持することができる。その結果、感光体ドラム110の周辺に現像器などを余裕を持って配置することができ、感光体ドラム110間の距離が大きい画像形成装置201にも本実施形態を適用することができる。
また、図7の場合、折り返しミラー104によって分離反射される2本のレーザビームLも、折り返しミラー104によって分離反射されない他の2本のレーザビームもfθレンズ103bまたは103cの一部領域を使用して感光体ドラム110に案内されている。そこで、fθレンズ103bまたは103cを、副走査方向の有効領域を略半分に削減した形状にすることで、光走査装置101のスペースを有効利用することができる。
なお、fθレンズ103bとfθレンズ103cは、光軸と主走査方向軸により形成される平面に対して非対称であってもよいし、光軸方向および主走査方向に垂直な副走査方向に対して非対称であってもよい。
101…光走査装置、102…光偏向装置、103(103a、103b、および103c)…fθレンズ、104…折り返しミラー、105(105Y、105M、および105CB)…折り返しミラー、106(106Y、106M、および106CB)…折り返しミラー、107(107Cおよび107B)…折り返しミラー、108C…折り返しミラー、110(110Y、110M、110C、および110B)…感光体ドラム、111…偏向後光学系、112(112Y、112M、112C、および112B)…光源、113…偏向前光学系。

Claims (13)

  1. 複数の光束を出射する光源と、
    前記光源から出射された光束に所定の特性を与える偏向前光学系と、
    前記偏向前光学系により所定の特性が与えられた光束を反射によって被走査対象物に対して主走査方向に偏向する光偏向装置と、
    前記光偏向装置により偏向された光束を前記被走査対象物に結像させる2つ以上の結像レンズと、2つ以上の前記結像レンズのうち隣接する2つの前記結像レンズの間に設けられる全ての色成分の光束を折り返す反射面を有する光学部品を含む偏向後光学系とを備えることを特徴とする光走査装置。
  2. 前記偏向後光学系は、光軸と主走査方向軸により形成される平面に対して対称であることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
  3. 前記偏向後光学系のうち、前記光学部品が有する反射面以後の光学系は、光軸と主走査方向軸により形成される平面に対して対称であることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
  4. 前記反射面以後に存在する1または複数の結像レンズが、光軸と主走査方向軸により形成される平面に対して対称であることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
  5. 前記光偏向装置の回転軸方向を法線とする平面と、被走査対象物の回転軸と複数の被走査対象物の配列方向軸により形成される平面とが所定の角度を成すことを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
  6. 前記光偏向装置の回転軸方向は、重力方向と一致することを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
  7. 複数の光束を出射する光源と、
    前記光源から出射された光束に所定の特性を与える偏向前光学系と、
    前記偏向前光学系により所定の特性が与えられた光束を反射によって被走査対象物に対して主走査方向に偏向する光偏向装置と、
    前記光偏向装置により偏向された光束を前記被走査対象物に結像させる2枚以上の結像レンズと、2つ以上の前記結像レンズのうち隣接する2つの前記結像レンズの間に設けられる少なくとも1つ以上の色成分の光束を折り返す反射面を有する光学部品と、前記光学部品によって反射された光束の光路上に配置される1または複数の別の結像レンズとを含む偏向後光学系とを備えることを特徴とする光走査装置。
  8. 前記偏向後光学系は、光軸と主走査方向軸により形成される平面に対して対称であることを特徴とする請求項7に記載の光走査装置。
  9. 前記偏向後光学系のうち、前記光学部品が有する反射面以後の光学系は、光軸と主走査方向軸により形成される平面に対して対称であることを特徴とする請求項7に記載の光走査装置。
  10. 前記光学部品によって反射されない光線が通過する1または複数の前記結像レンズ、および前記光学部品によって反射される光線が通過する前記結像レンズであって前記反射面以後に存在する1または複数の結像レンズが、光軸と主走査方向軸により形成される平面に対して対称であることを特徴とする請求項7に記載の光走査装置。
  11. 前記光学部品によって反射されない光線が通過する1または複数の前記結像レンズ、および前記光学部品によって反射される光線が通過する前記結像レンズであって前記反射面以後に存在する1または複数の結像レンズ、光軸方向および主走査方向に垂直な副走査方向に対して非対称であることを特徴とする請求項7に記載の光走査装置。
  12. 光走査装置を有する画像形成装置において、
    前記光走査装置は、
    複数の光束を出射する光源と、
    前記光源から出射された光束に所定の特性を与える偏向前光学系と、
    前記偏向前光学系により所定の特性が与えられた光束を反射によって被走査対象物に対して主走査方向に偏向する光偏向装置と、
    前記光偏向装置により偏向された光束を前記被走査対象物に結像させる2枚以上の結像レンズと、2つ以上の前記結像レンズのうち隣接する2つの前記結像レンズの間に設けられる全ての色成分の光束を折り返す反射面を有する光学部品を含む偏向後光学系とを備えることを特徴とする画像形成装置。
  13. 光走査装置を有する画像形成装置において、
    前記光走査装置は、
    複数の光束を出射する光源と、
    前記光源から出射された光束に所定の特性を与える偏向前光学系と、
    前記偏向前光学系により所定の特性が与えられた光束を反射によって被走査対象物に対して主走査方向に偏向する光偏向装置と、
    前記光偏向装置により偏向された光束を前記被走査対象物に結像させる2枚以上の結像レンズと、2つ以上の前記結像レンズのうち隣接する2つの前記結像レンズの間に設けられる少なくとも1つ以上の色成分の光束を折り返す反射面を有する光学部品と、前記光学部品によって反射された光束の光路上に配置される1または複数の別の結像レンズとを含む偏向後光学系とを備えることを特徴とする画像形成装置。
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