JP2011064888A - 光学装置及び画像形成装置 - Google Patents

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隆義 斉藤
Yoshiaki Oginoya
嘉章 萩野谷
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Abstract

【課題】光学部材を固定する固定部材が回転することで光学部材への加圧点がずれるのを抑制することができる光学装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】光学走査装置100は、ミラー152,153と、ミラー152,153の両端部が挿通可能な開口部115a,115bがそれぞれ形成された一対の側壁105b,105cと、ミラー152,153の両端部を一対の側壁105b,105cの開口部115a,115bにそれぞれ挿通させた状態で開口部115a,115bの内側であってミラー152,153の周囲に形成された隙間に装着されてミラー152,153を一対の側壁105b,105cに固定する一対のミラー固定部材50とを備え、ミラー固定部材50は、突出部51bと、第1の規制部51aと、板材の幅方向の両端側に形成された一対の切り起こし部52bと、第2の規制部52aとを備える。
【選択図】図7

Description

本発明は、光学装置及び画像形成装置に関する。
装置の運搬や稼動中の振動等によりミラーが位置ずれを起こさないようにした画像形成装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載された画像形成装置は、一対のミラー支板のそれぞれに形成した開口にミラーを挿通し、開口とミラーとの間にミラー押えバネを装着することでミラーをミラー支板に固定している。ミラー押えバネは、ミラー支板を挟むための板材の幅中央に形成された曲げ起こし部及び支板ストッパー部と、ミラーを弾性的に押圧するミラー押圧突起と、ミラーの軸方向の移動を規制するミラーストッパー部とを備える。
特開平11−352602号公報
本発明の目的は、光学部材を固定する固定部材が回転することで光学部材への加圧点がずれるのを抑制することができる光学装置及び画像形成装置を提供することにある。
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下の光学装置及び画像形成装置を提供する。
[1]光源から出射される光の光路上に配置される棒状の光学部材と、前記光学部材の長手方向の長さよりも短い間隔を有して配置され、前記光学部材の両端部が挿通可能な開口がそれぞれ形成された一対の壁と、前記光学部材の前記両端部を前記一対の壁の前記開口にそれぞれ挿通させた状態で前記光学部材の周囲に形成された隙間に装着されて前記光学部材を前記一対の壁に固定する固定部材とを備え、前記固定部材は、板材から形成され、前記光学部材の表面に接触する突起と、前記光学部材の長手方向の移動を規制する第1の規制部と、前記板材の幅方向の両端側を切り起こして形成された一対の切り起こし部と、前記一対の切り起こし部との間に前記開口の周辺の前記壁の部分を差し入れて自己の移動を規制する第2の規制部と、を備えた光学装置。
[2]前記固定部材は、前記光学部材の異なる表面に異なる方向から前記突起が接触するように前記光学部材の周囲に装着された一対の第1及び第2の固定部材である前記[1]に記載の光学装置。
[3]画像データに基づいて変調した光ビームを前記光学部材によって反射させて感光体に照射する前記[1]又は[2]に記載の光学装置であって、前記光源及び前記光学部材を複数備え、複数の前記感光体に光ビームを走査することでカラー画像を形成する画像形成装置。
請求項1、3に記載された発明によれば、光学部材を固定する固定部材が回転することで光学部材への加圧点がずれるのを抑制することができる。また、請求項3の発明では、光学部材の加圧点がずれるのを抑制することで光学部材の各色の色ずれを抑制することができるまた、反射ミラーの板厚を薄くすることができるのでコストを抑制できる。
請求項2に記載された発明によれば、光学部材を一対の固定部材で固定する場合と比べて光学部材の移動を抑制することができる。
図1は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略の構成を示す図である。 図2Aは、本発明の実施の形態に係る光学走査装置の光学系を主として示す正面図である。 図2Bは、本発明の実施の形態に係る光学走査装置の光学系を主として示す平面図である。 図3は、本発明の実施の形態に係る光学走査装置の外観を示す正面図である。 図4は、ミラー固定部材の斜視図である。 図5は、図3のA部拡大図である。 図6は、図3のB部拡大図である。 図7は、図5のC−C線断面図である。 図8は、図6のD−D線断面図である。 図9は、図7のE方向矢視図である。 図10(a)は、本実施の形態に係るミラー固定部材が傾いたときの様子を示す図、図10(b)は、比較例として、切り起こし部が幅方向の中央に設けられたミラー固定部材が傾いたときの様子を示す図である。 図11(a)は、比較例として、切り起こし部が幅方向の中央に設けられたミラー固定部材を用いた場合の問題を説明するための断面図であり、図11(b)は、図11(a)のH方向から見た図である。
図1は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略の構成を示す図である。この画像形成装置10は、例えば、デジタルカラープリンタであり、パーソナルコンピュータ等の上位装置から送信された画像データに図示しない画像処理部で画像処理を施してイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像データに変換した後、各色の画像データに基づいてカラー画像を用紙に形成するように構成されている。なお、画像形成装置10は、複写機やファイクシミリ、又は複写機、プリンタ、スキャナ、ファックシミリ等の複数の機能を有する複合機であってもよい。
画像形成装置10は、略箱型状の筐体11を有し、この筐体11内の下部に、記録媒体としての用紙Pを収容する給紙トレイ12を着脱可能に設け、筐体11の上部に、記録済みの用紙Pが排出される用紙排出部13を配設し、給紙トレイ12から用紙排出部13に至るように用紙搬送路14を形成している。用紙搬送路14上には、給紙トレイ12から用紙Pを用紙搬送路14に1枚ずつ取り込むピックアップロール14a、用紙Pを捌く、捌きロール14b、用紙Pを搬送する搬送ロール14c、用紙P上のトナー像を定着する定着器15、及び用紙Pを用紙排出部13に排出する排出ロール14dが配設されている。
また、画像形成装置10は、筐体11内の中央部に画像形成部20を有する。画像形成部20は、駆動ロール30、バックアップロール31及び従動ロール32に張架され、図中の矢印方向に循環移動する中間転写ベルト33と、中間転写ベルト33の外側に一定の間隔を有して着脱可能に配置され、図中の矢印方向に回転しながら、YMCKの各色用のトナー画像が形成される感光体22Y,22M,22C,22Kを有する画像形成ユニット21Y,21M,21C,21Kと、中間転写ベルト33の内側に配置され、感光体22Y,22M,22C,22Kの表面に形成されたトナー画像を中間転写ベルト33に転写する一次転写ロール26Y,26M,26C,26Kとを備える。
画像形成ユニット21Y,21M,21C,21Kは、それぞれ上記感光体22Y,22M,22C,22Kと、感光体22Y,22M,22C,22Kの表面を一様に帯電する帯電器23と、感光体22Y,22M,22C,22Kの表面に後述する光学走査装置100によって形成された静電潜像をトナーで現像することにより感光体22Y,22M,22C,22Kの表面にトナー像を形成する現像器24と、感光体22Y,22M,22C,22Kの表面に残留しているトナーを回収する感光体クリーニング部25とを備える。
現像器24は、トナーを収容するハウジング24aを有し、このハウジング24a内に、感光体22Y,22M,22C,22Kにトナーを供給して感光体22Y,22M,22C,22K上の静電潜像をトナーで現像する現像ロール24bと、現像ロール24bにトナーを供給する供給オーガー24cと、トナーを攪拌するとともに供給オーガー24cにトナーを供給する攪拌オーガー24dとを配設している。現像器24は、トナーボックス35Y,35M,35C,35Kから各色のトナーが供給されるようになっている。
画像形成部20は、中間転写ベルト33を挟んでバックアップロール31の反対側に、二次転写ロール34を設けており、バックアップロール31と形成するニップ領域において、中間転写ベルト33上のトナー画像を用紙Pに二次転写する。
また、画像形成部20は、画像形成ユニット21Yの上流側であって、中間転写ベルト33を挟んで駆動ロール30の反対側にベルトクリーニング部40を配設している。ベルトクリーニング部40は、駆動ロール30側へ押圧され、中間転写ベルト33上に残留しているトナーを掻き取って回収する。
光学走査装置100は、光学装置の一例であり、光学箱101と、YMCK各色の画像データに基づいて変調されたレーザーによる光ビーム111Y,111M,111C,111Kを出射する4つの半導体レーザからなる光源と、光学箱101内に収容され、各半導体レーザから出射された光ビーム111Y,111M,111C,111Kを感光体22Y,22M,22C,22Kの配列位置に応じた方向に光路を変換する光学系とを備える。
(光学走査装置の光学系)
図2A及び図2Bは、光学走査装置100の光学系を主として示し、図2Aは、正面図、図2Bは、平面図である。なお、図2Aでは、光源駆動基板を省略している。
光学箱101は、上方に開口部を有する支持部材の一例である箱本体102と、箱本体102の開口部を覆う蓋体103とを備える。箱本体102及び蓋体103は、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)系やPC(ポリカーボネート)系のガラス繊維強化樹脂等から射出成形によって一体に形成されている。
箱本体102は、光学系を支持する底壁104と、底壁104の四方に形成された側壁105a〜105dと、四隅に設けられてフレーム11aに固定される4つの座部106とを備える。座部106には、フレーム11aに接触する部分に座板106aが設けられ、座板106aを貫通するように取り付け穴が形成されている。座部106は、ねじによりフレーム11aに取り付けられる。
蓋体103には、4本の光ビーム111Y,111M,111C,111Kを透過させるための4つのガラス窓103aが設けられている。
光学走査装置100は、YMCK各色に対応した光ビーム111Y,111M,111C,111Kを出射する半導体レーザ110Y,110M,110C,110Kと、半導体レーザ110Y,110M,110C,110Kから出射された光ビーム111Y,111M,111C,111Kを走査する回転多面鏡141を有する第1光学系140と、第1光学系140からの光ビーム111Y,111M,111C,111Kを各感光体22Y,22M,22C,22Kの配列位置に応じた方向に分離する光分離多面鏡151を有する第2光学系150とを備える。第1光学系140及び第2光学系150は、光学箱101に収容されている。
半導体レーザ110Y,110M,110C,110Kは、半導体レーザ110Y,110M,110C,110Kを駆動するドライバICとともに光源駆動基板120に実装されている。光源駆動基板120は、側壁105aに取り付けられている。
第1光学系140は、半導体レーザ110Y,110M,110C,110Kと回転多面鏡141との間に、コリメータレンズ142、スリット143、第1反射ミラー144A、第1レンズ系145A、第2反射ミラー144B、第3反射ミラー144C及び第2レンズ系145Bが配置され、回転多面鏡141の後段には、第1fθレンズ146A、第2fθレンズ146B及び折り返しミラー147が配置されている。
第2光学系150は、上記光分離多面鏡151と、光分離多面鏡151によって分離された4本の光ビーム111Y,111M,111C,111Kを反射する光学部材の一例である反射ミラー152Y,152M,152C,152Kと、反射ミラー152Y,152M,152C,152Kで反射した4本の光ビーム111Y,111M,111C,111Kを感光体22Y,22M,22C,22Kに集光して反射する光学部材の一例である最終ミラー153Y,153M,153C,153Kとを備える。また、第2光学系150は、光分離多面鏡151を経た例えば光ビーム111Kの走査開始側のビームをSOSミラー154で反射させ、SOSレンズ155で集光させSOSセンサ156に入射させて各色の書き出しタイミングを整えている。
図3は、光学走査装置100の外観を示す正面図である。側壁105bには、反射ミラー152Y,152M,152C,152K(これらを総括して「反射ミラー152」ともいう。)の一方の端部が挿入される開口部115aと、最終ミラー153Y,153M,153C,153K(これらを総括して「最終ミラー153」ともいう。)の一方の端部が挿入される開口部115bとが形成されている。側壁105bの反対側の側壁105cにも、側壁105bと同様に反射ミラー152の他方の端部が挿入される開口部と、最終ミラー153の他方の端部が挿入される開口部とが形成されている。反射ミラー152及び最終ミラー153は、開口部115a,115bにミラー固定部材50を挿入することで両端が固定される。
図4は、ミラー固定部材50の斜視図である。ミラー固定部材50は、第1の板状部51と、第2の板状部52と、第1及び第2の板状部51,52が対向するように湾曲した状態で第1及び第2の板状部51,52を連結する湾曲部53とから構成されている。
第1の板状部51には、反射ミラー152及び最終ミラー153の端面152d,153dの長手方向の位置ずれを規制する第1の規制部51aと、外側すなわち第2の板状部52と反対側に円形に突出し、反射ミラー152及び最終ミラー153の底面152b,153bを点接触又は点に近似した接触により押圧する突出部51bとが形成されている。
第2の板状部52には、L字状に折り曲げられ、開口部115a,115bに対する自己の位置ずれ(例えば回転ずれ)を規制する第2の規制部52aと、幅方向の両端側を切り起こして形成された一対の切り起こし部52bとが形成されている。第2の規制部52aは、立ち上がり部520と折り曲げ部521とからなる。
ミラー固定部材50は、例えば、厚さ0.2〜0.4mm程度、幅5〜15mm程度のSUS304、SK5、りん青銅等の材料からなるばね材に、打ち抜き加工、曲げ加工等を施して形成される。
図5は、図3のA部拡大図、図6は、図3のB部拡大図、図7は、図5のC−C線断面図、図8は、図6のD−D線断面図である。
反射ミラー152は、図5及び図7に示すように、断面長方形の棒状部材からなり、光ビームを反射する平面による反射面152aと、反射面152aと反対側に位置する底面152bと、一対の側面152cと、端面152dとを有する。
最終ミラー153は、図6及び図8に示すように、断面略正方形の棒状部材からなり、図6において凹状の曲面によって形成された光ビームを反射する反射面153aと、反射面153aと反対側に位置する底面153bと、一対の側面153cと、端面153dとを有する。
反射ミラー152及び最終ミラー153は、例えば、ポリカーボネート,アクリル,非晶質ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂を射出成形あるいは射出圧縮成形により成形体を形成し、成形体の反射面となる面に、Al,Cu,Au等の金属からなる反射膜を真空蒸着法によりコーティングして反射面152a,153aを形成して作製される。なお、反射ミラー152及び最終ミラー153は、ガラス、金属等から形成してもよい。
図5に示すように、反射ミラー152が配置される開口部115aには、反射ミラー152の反射面152aが配置される側の第1面1150の中央に1つのデータム116が、ハウジングの対向側にはデータム116が2個設けられ(鎖線部)、反射面を3点で支持している。第1面に対向する第2面1151にミラー固定部材50が装着される(ハウジングの対向側も同様)。
図6に示すように、最終ミラー153が配置される開口部115bには、最終ミラー153の反射面153aが配置される側の第1面1150に中心振り分けで2つのデータム116が、ハウジングの対向側にはデータム116が前記2つのデータム位置の中心に1個設けられ、(鎖線部)、反射面を3点で支持している。第1面1150の隣の第3面1152の中央に1つのデータム116が設け、第1面1150に対向する第2面1151と第3面1152に対向する第4面1153にミラー固定部材50が装着される(ハウジングの対向側も同様)。
図9は、図7のE方向矢視図である。画像形成装置10の運搬や回転多面鏡141の駆動等の稼動中の振動等により、ミラー固定部材50が同図に示す回転方向F及び軸方向Gに移動しようとしても、一対の切り起こし部52b及び第2の規制部52aによって回転方向F及び軸方向Gの移動量が切り起こし部がミラー固定部材50の幅方向の中央に設けた場合よりも抑制される。これを図10及び図11を用いてさらに説明する。
図10(a)は、本実施の形態に係るミラー固定部材が傾いたときの様子を示す図、図10(b)は、比較例として、切り起こし部が幅方向の中央に設けられたミラー固定部材が傾いたときの様子を示す図である。図11(a)は、比較例として、切り起こし部が幅方向の中央に設けられたミラー固定部材を用いた場合の問題を説明するための断面図であり、図11(b)は、図11(a)のH方向から見た図である。
本実施の形態を示す図10(a)において、切り起こし部52bと側壁105cとの隙間Gを有するために、本実施の形態のミラー固定部材50は、図10(a)の右側の図に示すように、最大角度θの傾きが可能である。一方、比較例を示す図10(b)において、切り起こし部52bと側壁105cとの隙間が本実施の形態と同じ隙間Gを有する場合に、切り起こし部52bが幅方向の中央に設けられているため、図10(b)の右側の図に示すように、図10(a)よりも大きい最大角度(θ+α)の傾きが可能となる。
図10(b)に示すミラー固定部材250を、光学部材として、例えば、最終ミラー153の両端の固定に用いた場合、図11(b)に示すように最大角度(θ+α)の傾きが生じたとき、データム116の真下に位置していた突出部51b、すなわち押圧位置が51b’で示す位置に移動する。この結果、図11(a)に示すように、最終ミラー153の一方の端側がミラー固定部材250のばね力によって反り、反射面135aに歪みが生じて半導体レーザ110Y,110M,110C,110Kからの光ビーム(入射光)111Y,111M,111C,111Kの反射光が感光体22Y,22M,22C,22K上で相対的に位置ずれ、すなわち色ずれを生じることになる。押圧位置がずれてもミラーが歪まないように厚さを厚くすることも考えられるが、コスト高を招くおそれがある。
(画像形成装置の動作)
次に、画像形成装置10の動作の概要について説明する。光学走査装置100は、YMCK各色の画像データに基づいて変調された光ビーム111Y,111M,111C,111Kを感光体22Y,22M,22C,22Kに照射して感光体22Y,22M,22C,22Kの表面に静電潜像を形成する。すなわち、図3A及び図3Bに示すように、半導体レーザ110C,110Y,110K,110Mは、光源駆動基板120上のドライバICによって駆動され、光ビーム111Y,111M,111C,111Kを出射する。半導体レーザ110C,110Y,110K,110Mから出射された光ビーム111Y,111M,111C,111Kは、第1光学系140の回転多面鏡141によって走査され、折り返しミラー147で折り返された後、第2光学系150の光分離多面鏡151によって分離され、反射ミラー152Y,152M,152C,152K及び最終ミラー153Y,153M,153C,153Kを経て感光体22Y,22M,22C,22Kに照射される。
光ビーム111Y,111M,111C,111Kが照射によって感光体22Y,22M,22C,22K上に形成された静電潜像は、現像器24によりトナーで現像されてトナー像が形成される。感光体22Y,22M,22C,22K上のトナー画像は、一次転写ロール26Y、26M、26C、26Kによって中間転写ベルト33に転写される。
一方、給紙トレイ12からは、ピックアップロール14aによって用紙Pが用紙搬送路14に取り込まれ、捌きロール14bによって捌かれた後、搬送ロール14cによって二次転写ロール34に搬送され、中間転写ベルト33上のトナー像が用紙Pに転写される。
その後、用紙P上のトナー像は、定着器15によって定着された後、排出ロール14dによって用紙排出部13に排出される。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々に変形実施が可能である。
10…画像形成装置、11…筐体、11a…フレーム、12…給紙トレイ、13…用紙排出部、14…用紙搬送路、14a…ピックアップロール、14b…捌きロール、14c…搬送ロール、14d…排出ロール、15…定着器、20…画像形成部、21Y,21M,21C,21K…画像形成ユニット、22Y,22M,22C,22K…感光体、23…帯電器、24…現像器、24a…ハウジング、24b…現像ロール、24c…供給オーガー、24d…攪拌オーガー、25…感光体クリーニング部、26Y,26M,26C,26K…一次転写ロール、30…駆動ロール、31…バックアップロール、32…従動ロール、33…中間転写ベルト、34…二次転写ロール、35Y,35M,35C,35K…トナーボックス、40…ベルトクリーニング部、50…ミラー固定部材、51…第1の板状部、51a…第1の規制部、51b…突出部、52…第2の板状部、52a…第2の規制部、52b…切り起こし部、53…湾曲部、100…光学走査装置、101…光学箱、102…箱本体、103…蓋体、103a…ガラス窓、104…底壁、105a〜105d…側壁、106…座部、106a…座板、110Y,110M,110C,110K…半導体レーザ、111Y,111M,111C,111K…光ビーム、115a,115b…開口部、120…光源駆動基板、140…第1光学系、141…回転多面鏡、142…コリメータレンズ、143…スリット、144A…第1反射ミラー、144B…第2反射ミラー、144C…第3反射ミラー、145A…第1レンズ系、145B…第2レンズ系、146A…第1fθレンズ、146B…第2fθレンズ、147…折り返しミラー、150…第2光学系、151…光分離多面鏡、152Y,152M,152C,152K…反射ミラー、153Y,153M,153C,153K…最終ミラー、154…SOSミラー、155…S0Sレンズ、156…SOSセンサ、250・・・ミラー固定部材、520…立ち上がり部、521…折り曲げ部、1150…第1面、1151…第2面、1152…第3面、1153…第4面、P…用紙

Claims (3)

  1. 光源から出射される光の光路上に配置される棒状の光学部材と、
    前記光学部材の長手方向の長さよりも短い間隔を有して配置され、前記光学部材の両端部が挿通可能な開口がそれぞれ形成された一対の壁と、
    前記光学部材の前記両端部を前記一対の壁の前記開口にそれぞれ挿通させた状態で前記光学部材の周囲に形成された隙間に装着されて前記光学部材を前記一対の壁に固定する固定部材とを備え、
    前記固定部材は、板材から形成され、前記光学部材の表面に接触する突起と、前記光学部材の長手方向の移動を規制する第1の規制部と、前記板材の幅方向の両端側を切り起こして形成された一対の切り起こし部と、前記一対の切り起こし部との間に前記開口の周辺の前記壁の部分を差し入れて自己の移動を規制する第2の規制部と、
    を備えた光学装置。
  2. 前記固定部材は、前記光学部材の異なる表面に異なる方向から前記突起が接触するように前記光学部材の周囲に装着された一対の第1及び第2の固定部材である請求項1に記載の光学装置。
  3. 画像データに基づいて変調した光ビームを前記光学部材によって反射させて感光体に照射する請求項1又は2に記載の光学装置であって、前記光源及び前記光学部材を複数備え、複数の前記感光体に光ビームを走査することでカラー画像を形成する画像形成装置。
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