JP2010156812A - 光学走査装置及び光学走査装置の結像部材の取り付け方法 - Google Patents

光学走査装置及び光学走査装置の結像部材の取り付け方法 Download PDF

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貴之 水田
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正樹 佐藤
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Abstract

【課題】結像部材の位置調整、走査線の調整を精度良く行うことが可能な光学走査装置を提供することを目的とする。また、精度良く結像部材を取り付けることが可能な光学走査装置の結像部材の取り付け方法を提供する。
【解決手段】半導体レーザ装置61、回転多面鏡63、結像レンズ64b、及びこれら、収容し、結像レンズ64bが突き当てられる座面67bが内側面に形成されている光学箱60を有し、結像レンズ64bの位置を調整可能に構成されている光学走査装置において、結像レンズ64bには、副走査方向の両端面にそれぞれ突出部66aが形成されており、突出部66aはそれぞれレーザ光の光軸方向の同じ位置に形成されており、かつ突出部66aは、結像レンズ64bの中心部よりも座面67bに近い方に形成されており、突出部66aを介して結像レンズ64bの位置が調整可能に構成されている。
【選択図】図3

Description

本発明は、レーザ光を像担持体上に走査する光学走査装置において特に結像部材の位置が調整可能に構成されている光学走査装置、及び光学走査装置の結像部材の取り付け方法に関する。
従来、電子写真方式の画像形成装置には、像担持体上にレーザ光を射出し、像担持体上に対してレーザ光による偏向走査を行う光学走査装置が設けられている。そしてこのような光学走査装置として、レーザ光を射出するレーザ光源装置、射出されたレーザ光を偏向する偏向部材、偏向されたレーザ光を像担持体上に結像する結像部材、を備えた光学走査装置が一般的に知られている。
良好な画像品質を得るためには、レーザ光によって像担持体上を高精度に走査することが必要とされ、従来より、結像部材をレーザ光の光軸(射出方向)と直交する方向に移動させ、走査線の調整を行う光学走査装置が提案されている。
例えば特許文献1には、副走査方向の走査線位置の変化を微調整する走査線調整装置の構成が開示されている。図9に、この走査線調整装置の概略構成図を示す。
図9に示す走査線調整装置は、駆動モータ225、226を用いて長尺レンズ205(結像部材)を副走査方向に移動させ、副走査線位置、走査線の曲がり、走査線の傾きを調整する装置である。
特許文献1に開示されているように、特にカラー画像形成装置においては、走査線の曲がりや走査線の傾きが色ごとに違うと、色むら、色ずれといった画像品質の劣化を引き起こすことになる。よって、良好な画像品質を得るためには、走査線の曲がり、走査線の傾きを減少させる必要がある。
そこで特許文献1には、結像部材としての長尺レンズ205を移動させて位置調整を行うことで、走査線の曲がり、走査線の傾きを減少させる構成が開示されている。
具体的には、駆動モータ225、226を光学走査装置内に設け、これらの駆動モータを駆動させることで長尺レンズ205を副走査方向に移動させ、長尺レンズ205の位置調整を行うことで、走査線の調整を行っている。
また、特許文献1に開示されている走査線調整装置の他に、装置本体の外部に配置された組立用の工具によって装置本体内の結像部材を保持し、当該工具を用いて結像部材を移動させて走査線の調整を行う走査光学装置が開示されている(特許文献2)。
特開2007−199242号公報 特開2003−255245号公報
しかしながら上記従来の構成によって走査線の調整を行う際は、以下に示す問題を生じる。
特許文献1に開示された走査線調整装置において長尺レンズ205は、駆動モータ22
5で制御されているアジャスタ228と、アジャスタ228と対向する位置にあるブラケット221に設けられた折曲部221a〜221cとで副走査方向に挟み込まれている。
また、ここで用いられる長尺レンズ205は、従来より知られている結像レンズ(結像部材)と同様のものである。
また、折曲部221a、アジャスタ228の先端形状は、「略楕円形の接触面Aあるいは線接触する平板状のもの、または長尺レンズ205に対して点接触で接触するもの、例えば先端が球面をなす接触面のものを適宜選択する」と記載されている。
しかしながら、かかる構成によって長尺レンズ205の位置調整を行い、走査線を調整する場合、以下の課題を生じる。
図10〜図13は、従来の構成によって長尺レンズ205の位置調整を行う様子を示すものである。なお、ここでは、長尺レンズ205の断面において副走査方向(図中上下方向)の軸を含む断面の概略構成図を示しており、図中一点鎖線はレーザ光の光軸を示している。
従来の走査線調整装置では、ブラケット221とアジャスタ228は共に異なる部材で構成されているので、組立誤差等の要因により、両者がレーザ光の光軸方向にずれる可能性がある。図10〜図13では、両者がレーザ光の光軸方向にtずれている場合を示している。
この場合、長尺レンズ205には板バネ222から受ける押圧力F1により、回転力F1sinθが作用することになる(図10)。その結果、図11のように長尺レンズ205が回転し、光学走査装置のスポット性能が劣化し、画像品質の低下を招いてしまう。
なお、特許文献1では、走査線の調整を行う調整機構(アジャスタ228、ブラケット221等)が光学走査装置内に設けられているが、特許文献2に開示されているように工具によって結像レンズを保持し、位置調整を行う場合でも同様の課題が発生する。
つまり工具によって結像部材を副走査方向の両側から挟み込む場合も、工具の設計誤差、取り付け誤差等によって、結果的に結像部材に回転力が作用することになり、スポット性能の劣化、画像品質の低下を招いてしまう。
また、長尺レンズ205を光学箱の内側面に設けられた座面に突き当て、座面と平行な面内で長尺レンズ205を移動させて走査線の調整を行う場合(図12、図13)では、以下に示す課題を発生する。
図12、図13は、図10、図11に示す構成に加え、光学箱の内側面に座面240を設けた場合を示す概略構成図である。かかる構成によると、長尺レンズ205を座面240に突き当てることで、長尺レンズ205の光軸方向の位置決めを行うことができる。
図12、図13に示す構成では、アジャスタ228を図中矢印方向に移動させ、それに伴い長尺レンズ205を座面240に突き当てつつ、F2の力でアジャスタ228の移動方向へ移動させ、長尺レンズ205の位置調整、走査線の調整を行う。
しかしこの場合、長尺レンズ205は座面240に突き当たったまま移動することになるので、長尺レンズ205は座面240から静止摩擦係数μの摩擦力を受けることになる。
その結果、長尺レンズ205における折曲部221aとの接触部には、F2sinαの力が作用し、長尺レンズ205の端部241には、μ・F2cosαsinαの力が作用することになる。そしてこれらの力が長尺レンズ205を回転させる回転力となる。
なお、この回転力は、折曲部221aと長尺レンズ205とが接触する点と長尺レンズ205の端部241とを結ぶ線と、座面240との成す角度αが大きいほど大きくなる。
そして長尺レンズ205を移動させる際にこの回転力が働き、図13に示すように座面240から長尺レンズ205が浮き上がってしまう。その結果、光学走査装置のスポット性能が劣化し、画像品質の低下を招いてしまう。
そこで本発明は、結像部材の位置調整、走査線の調整を精度良く行うことが可能な光学走査装置を提供することを目的とする。また、精度良く結像部材を取り付けることが可能な光学走査装置の結像部材の取り付け方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明にあっては、
画像情報に応じてレーザ光を射出するレーザ光源装置と、
前記レーザ光源装置から射出されたレーザ光を像担持体上に走査する偏向部材と、
前記偏向部材によって偏向されたレーザ光を像担持体上に結像する結像部材と、
前記レーザ光源装置、前記偏向部材、前記結像部材を収容し、前記結像部材が突き当てられる座面が内側面に形成されている光学箱と、
を有し、
前記結像部材を前記座面に突き当てた状態で、前記結像部材を前記座面に平行な面内で移動させることで、前記レーザ光の光軸に対する前記結像部材の位置を調整可能に構成されている光学走査装置において、
前記結像部材には、副走査方向の両端面にそれぞれ突出部が形成されており、
前記両端面に形成されている突出部はそれぞれ前記レーザ光の光軸方向の同じ位置に形成されており、
かつ前記突出部は、前記結像部材の中心部よりも前記座面に近い方に形成されており、
前記突出部を介して前記結像部材の位置が調整可能に構成されていることを特徴とする。
また、本発明にあっては、
画像情報に応じてレーザ光を射出するレーザ光源装置と、
前記レーザ光源装置から射出されたレーザ光を像担持体上に走査する偏向部材と、
前記偏向部材によって偏向されたレーザ光を像担持体上に結像する結像部材と、
前記レーザ光源装置、前記偏向部材、前記結像部材を収容し、前記結像部材が突き当てられる座面が内側面に形成されている光学箱と、
を有し、
前記結像部材を前記座面に突き当てた状態で、調整器具を用いて前記結像部材を前記座面に平行な面内で移動させて前記結像部材を取り付ける光学走査装置の結像部材の取り付け方法において、
前記結像部材には、副走査方向の両端面にそれぞれ突出部が形成されており、
前記両端面に形成されている突出部はそれぞれ前記レーザ光の光軸方向の同じ位置に形成されており、
かつ前記突出部は、前記結像部材の中心部よりも前記座面に近い方に形成されており、
前記結像部材を前記座面に突き当て、
前記結像部材を前記座面に突き当てた状態で、前記調整器具を前記突出部に当接させて
前記結像部材を移動させ、
前記結像部材を移動させた後に、前記結像部材を前記光学箱に固定する、
ことを特徴とする。
以上説明したように、本発明によれば、結像部材の位置調整、走査線の調整を精度良く行うことが可能な光学走査装置を提供することが可能になる。また、精度良く結像部材を取り付けることが可能な光学走査装置の結像部材の取り付け方法を提供することが可能になる。
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施の形態に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、こ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。
[実施の形態]
図1〜図8を参照して、本発明を適用可能な実施の形態に係る光学走査装置及び光学走査装置の結像部材の取り付け方法について説明を行う。
(画像形成装置の概略構成)
図1に本実施の形態に係る光学走査装置が適用可能な画像形成装置の概略構成図を示す。本実施の形態に係る光学走査装置は、例えば電子写真方式のフルカラー画像形成装置に適用することができる。
画像形成装置は、本実施の形態に係る光学走査装置51Y、51M、51C、51Bkを有している(光学走査装置51については後に詳細に説明する)。なお、Y、M、C、Bkは、対応するトナーの色を示しており、Yはイエロー、Mはマゼンタ、Cはシアン、Bkはブラックを表すものとする。
それぞれの光学走査装置51に対向する位置には、像担持体として回転可能な感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkが等ピッチ間隔で配置されている。
シート材Pに画像を形成する際は、まず画像情報に基づいて各々光変調されたレーザ光LY、LM、LC、LBkが光学走査装置51Y、51M、51C、51Bkから射出され、各々対応する感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkの表面に照射される。
感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkの表面は、予め1次帯電器2Y、2M、2C、2Bkによって一様に帯電されており、そこにレーザ光が走査されることで、感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkには走査パターンに応じた静電潜像が形成される。
形成された静電潜像は、現像器4Y、4M、4C、4Bkによってイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックのトナー画像に可視像化され、転写ローラ5Y、5M、5C、5Bkによって中間転写ベルト8に重ね合わされて静電転写される。
この後、感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkの表面上(像担持体上)に残っている残留トナーがクリーナー6Y、6M、6C、6Bkによって除去され、次のカラー画像を形成するために感光体ドラム1の表面が再度1次帯電器2によって一様に帯電される。
一方、シート材Pは、給紙トレイ21上に複数積載されており、給紙ローラ22によっ
て搬送経路上に1枚ずつ順に給紙され、搬送ベルト7上に送り出される。
シート材Pが搬送ベルト7上を搬送されている間に、上記で説明したプロセスによって中間転写ベルト8面上に形成されたトナー画像がシート材P上に転写され、シート材P上にカラー画像が形成される。
その後、シート材Pは定着器25に搬送され、定着器25内においてカラー画像が熱定着されたのち、排紙ローラ(不図示)などによって搬送されて装置外に出力される。
(光学走査装置の概略構成)
図2を参照して、本実施の形態に係る光学走査装置51の概略構成を説明する。図2は、本実施の形態に係る光学走査装置51Bkの概略構成を示すものであるが、光学走査装置51Y、51M、51C、51Bkは、いずれも同一の構成を有している。よって、ここでは光学走査装置51Bkの概略構成についてのみ説明を行い、他の光学走査装置51の説明は省略する。
光学走査装置51Bkは、レーザ光源装置としての半導体レーザ装置61と、半導体レーザ装置61から射出されるレーザ光(光束)を平行光束にするコリメータレンズ61aが設けられている。
コリメータレンズ61aの光路下流側には、コリメータレンズ61aからの平行光束を線状に集光するシリンドリカルレンズ62と、シリンドリカルレンズ62によって集光された光束を偏向する偏向部材としての回転多面鏡63とが設けられている。
回転多面鏡63は回転可能に構成されており、これを回転させる手段としてスキャナモータ63bが設けられている。
また、回転多面鏡63の光路下流側には、結像部材としての結像レンズ64a、64bが設けられている。結像レンズ64a、64bは、回転多面鏡63によって偏向されたレーザ光の光束を感光体ドラム1Bkの表面上にスポットを形成するように集光して、スポットの走査速度が等速に保たれるように設計されている。
そしてこれらの光学部材(半導体レーザ装置61、シリンドリカルレンズ62、回転多面鏡63、結像レンズ64a、64b等)が光学箱60内の所定の位置に収容されている。
かかる構成を有した光学走査装置によれば、回転多面鏡63の回転によって、感光体ドラム1Bk上の主走査が行われ、また感光体ドラム1Bkがその円筒の軸線まわりに回転駆動することによって、副走査を行うことができる。
つまり本実施の形態において、「主走査方向」とは図6のX方向に相当し、「副走査方向」とは図6のY方向に相当する。
(結像部材の位置調整について)
上記で説明した光学走査装置51Y、51M、51C、51Bkの各々で走査線の傾き、走査線の曲がりがあると、それが色ずれ等の画像不良を引き起こしてしまう。そこで本実施の形態に係る光学走査装置は、結像レンズ64bの位置調整を行うことで、走査線を調整している。以下、結像レンズ64bの位置調整について説明する。
図3〜図5は、図2に示す光学走査装置のAの部分を拡大した図である。
本実施の形態では、結像レンズ64bの位置を調整する調整器具として工具65が用いられる。図3〜図5に示すように、工具65は、副走査方向の両側から結像レンズ64bの副走査方向の両端面に当接して位置調整を行う。
工具65の先端には、レーザ光の光軸と略平行な線状の受け部65aが形成されており、その受け部65aは、結像レンズ64bに形成された短冊状の突出部66aに当接する。具体的には、受け部65aの稜線と突出部66aとが交差することで、工具65と突出部66aとが接触(理想的には点接触)するように構成されている。
突出部66aは結像レンズ64bの副走査方向の両端面に形成されており、このように副走査方向の両側から工具65がそれぞれの突出部66aに当接することで、結像レンズ64bを挟み込んで保持することができる。
なお、ここでは結像レンズ64bの両端面に形成されている突出部66aの形状を「短冊状」として説明したが、突出部66aの形状はこれに限られるものではない。例えば図4に示すように三角柱状の突出部66bであってもよいし、図5に示すように半円柱状の突出部66cであってもよい。
すなわち、図3〜図5に示すように突出部66aは細く形成されることが望ましい。これにより、精度良く結像レンズ64bの位置調整を行うことができる。また、突出部66aは、結像レンズ64bの副走査方向の端面内において、主走査方向にわたって所定長さ伸びている。
このように突出部66aを結像レンズ64bの端面内においてある程度の長さに設けることで、工具65の当接位置に誤差が生じても、工具65と突出部66aとが確実に当接できるようにしている。
工具65を結像レンズ64bの突出部66aに当接させた後、工具65を移動させ、レーザ光の光軸と直交する方向に結像レンズ64bを移動させ、走査線の調整を行う。その後、走査線の調整前に予め塗布されている接着剤を、走査線の調整後に紫外線照射等で固めることで結像レンズ64bを光学箱60に取り付ける。このように非接触で結像レンズ64bを光学箱に接着固定することができるので、結像レンズ64bの位置がずれる可能性が低い。
上記で説明したように、従来では結像部材の位置調整を行う際に、結像部材に回転力が作用して結像部材の浮き上がり等が生じ、精度良く走査線の調整を行うことが出来なかった。これに対して本実施の形態に係る光学走査装置によれば、結像部材の位置調整、取り付けを行うにあたり、結像部材の浮き上がり等が生じる虞がない。以下、この点について詳しく説明を行う。
図7、図8を参照して、工具65を用いた結像レンズ64bの位置調整について詳しく説明する。図7、図8は、本実施の形態に係る光学走査装置の概略断面図であり、特に結像レンズ64bと工具65の位置関係を示すものである。なお、図中の一点鎖線は、レーザ光の光軸(射出方向)を示し、図中鉛直方向が副走査方向である。
光学箱60の内側面には、結像レンズ64bが突き当てられる座面67bが設けられており、結像レンズ64bが座面67bに突き当てられることによって、結像レンズ64bの光軸方向の位置決めがなされている。
この際、結像レンズ64bは、光学箱60内に設けられている支持部材によって座面67b側へF4の力で押圧されている。この力F4が大きいと、光学箱60を歪めることになり、光学箱60が歪められた状態で走査線を調整すると、例えば力F4の大きさが変化することで走査線に狂いが生じてしまう。
そのため、F4の力は結像レンズ64bを座面67bに確実に突き当てることが可能で、かつ光学箱60を歪めない大きさに収めることが求められる。本発明者らの鋭意検討によれば、F4の大きさは200gf〜300gfの範囲にあると望ましいことがわかっている。
結像レンズ64bに形成されている短冊状の平面を有する突出部66aは、結像レンズ64bの中心部よりも座面67bに近い方であって、副走査方向上下でレーザ光の光軸方向における同じ位置に形成されている。そしてこれらの突出部66aに対して、工具65からF3の力が作用する。
工具65からの力F3が作用する位置は、上記で説明したように結像レンズ64bを浮き上がらせないため、光軸方向で一致させる必要がある。つまり光軸方向の同じ位置において、副走査方向の両側からF3が作用することで、結像レンズ64bが回転することなく、その位置調整、走査線の調整、及び取り付けを行うことができる。
本実施の形態では、結像レンズ64bの設計・製造時に、結像レンズ64bの副走査方向の両端面において、光軸方向(光射出方向)の同じ位置にそれぞれの突出部66aを形成するので、光軸方向の同じ位置からF3を受けることができる。
そして結像レンズ64bを座面67bに突き当てた状態で、工具65を突出部66aに当接させ、突出部66aを介して、結像レンズ64bを座面67bに平行な面内で移動させ、結像レンズ64bを精度良く取り付けることができる。
つまり、図8に示すように、工具65が光軸方向にずれていても、結像レンズ64bにかかる力F3の作用点は変わらない。よって、結像レンズ64bを工具65で挟み込むことで座面67bから結像レンズ64bを浮き上がらせることを防ぐことが出来るので、レーザ光の光軸に対する結像レンズ64bの位置を調整可能である。
なお、不図示ではあるが工具65は、一般的に上部分と下部分とが複数の部品で連結された構成であり、図8で示すような誤差が現れやすい。これに対して、結像レンズ64bに形成された突出部66aは、結像レンズ64bと一体に形成されるので、突出部66aを精度良く形成することが出来る。
また、本実施の形態では、突出部66aを結像レンズ64bの中心部よりも座面67bに近い方に形成している。突出部66aが座面67bから離れた位置に形成されるほど、座面67bと結像レンズ64bとの摩擦により、結像レンズ64bに回転力が生じやすくなるが、本実施の形態の構成によれば、回転力が生じる可能性が低い。
よって、結像レンズ64bの位置調整、及び取り付けを行う場合も、結像レンズ64bの姿勢を安定させた状態で行うことが出来、精度良く走査線を調整することができる。
以上、本実施の形態によれば、結像部材の位置調整、走査線の調整を精度良く行うことが可能な光学走査装置を提供することが可能になる。また、精度良く結像部材を取り付けることが可能な光学走査装置の結像部材の取り付け方法を提供することが可能になる。
第1の実施の形態における画像形成装置の概略構成図。 第1の実施の形態に係る光学走査装置の概略構成図。 第1の実施の形態に係る光学走査装置の概略拡大図。 第1の実施の形態に係る光学走査装置の概略拡大図。 第1の実施の形態に係る光学走査装置の概略拡大図。 第1の実施の形態に係る光学走査装置の概略構成図。 第1の実施の形態に係る光学走査装置の概略断面図。 第1の実施の形態に係る光学走査装置の概略断面図。 従来の走査線調整装置の概略構成図。 従来の走査線調整装置の概略断面図。 従来の走査線調整装置の概略断面図。 従来の走査線調整装置の概略断面図。 従来の走査線調整装置の概略断面図。
符号の説明
1 感光体ドラム(像担持体)
51 光学走査装置
60 光学箱
61 半導体レーザ装置(レーザ光源装置)
63 回転多面鏡(偏向部材)
64a結像レンズ(結像部材)
64b結像レンズ(結像部材)
65 工具(調整器具)
66a突出部
67b座面

Claims (4)

  1. 画像情報に応じてレーザ光を射出するレーザ光源装置と、
    前記レーザ光源装置から射出されたレーザ光を像担持体上に走査する偏向部材と、
    前記偏向部材によって偏向されたレーザ光を像担持体上に結像する結像部材と、
    前記レーザ光源装置、前記偏向部材、前記結像部材を収容し、前記結像部材が突き当てられる座面が内側面に形成されている光学箱と、
    を有し、
    前記結像部材を前記座面に突き当てた状態で、前記結像部材を前記座面に平行な面内で移動させることで、前記レーザ光の光軸に対する前記結像部材の位置を調整可能に構成されている光学走査装置において、
    前記結像部材には、副走査方向の両端面にそれぞれ突出部が形成されており、
    前記両端面に形成されている突出部はそれぞれ前記レーザ光の光軸方向の同じ位置に形成されており、
    かつ前記突出部は、前記結像部材の中心部よりも前記座面に近い方に形成されており、
    前記突出部を介して前記結像部材の位置が調整可能に構成されていることを特徴とする光学走査装置。
  2. 前記突出部は、
    前記結像部材の副走査方向の両端面において、前記副走査方向と直交する主走査方向にわたって、ぞれぞれの端面内に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光学走査装置。
  3. 画像情報に応じてレーザ光を射出するレーザ光源装置と、
    前記レーザ光源装置から射出されたレーザ光を像担持体上に走査する偏向部材と、
    前記偏向部材によって偏向されたレーザ光を像担持体上に結像する結像部材と、
    前記レーザ光源装置、前記偏向部材、前記結像部材を収容し、前記結像部材が突き当てられる座面が内側面に形成されている光学箱と、
    を有し、
    前記結像部材を前記座面に突き当てた状態で、調整器具を用いて前記結像部材を前記座面に平行な面内で移動させて前記結像部材を取り付ける光学走査装置の結像部材の取り付け方法において、
    前記結像部材には、副走査方向の両端面にそれぞれ突出部が形成されており、
    前記両端面に形成されている突出部はそれぞれ前記レーザ光の光軸方向の同じ位置に形成されており、
    かつ前記突出部は、前記結像部材の中心部よりも前記座面に近い方に形成されており、
    前記結像部材を前記座面に突き当て、
    前記結像部材を前記座面に突き当てた状態で、前記調整器具を前記突出部に当接させて前記結像部材を移動させ、
    前記結像部材を移動させた後に、前記結像部材を前記光学箱に固定する、
    ことを特徴とする光学走査装置の結像部材の取り付け方法。
  4. 前記突出部は、
    前記結像部材の副走査方向の両端面において、前記副走査方向と直交する主走査方向にわたって、ぞれぞれの端面内に形成されていることを特徴とする請求項3に記載の光学走査装置の結像部材の取り付け方法。
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