JP2014123088A - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

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寛 城野
Keiichi Serizawa
敬一 芹沢
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Kazunori Watanabe
一範 渡辺
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Abstract

【課題】同一光源の光束で2つの感光体ドラムを交互に光走査する場合、一方の感光体ド
ラムのみの光走査が行われるとき、他方の感光体ドラムが光走査されないようにする。
【解決手段】光走査装置は、光源から放射される光束を、光束分割手段2203Aにより
空間的に複数分割し、分割された各光束L1、L2を光偏向器により時間的に分離して偏
向し、偏向された複数光束の個々を、走査光学系により複数の被走査面の光走査を行う装
置であって、光束分割手段2203Aにより分割された光束L2の光路に配設され、独立
して光路開閉を行う光路開閉手段2110、2111と、その開閉を制御する制御手段と
を有することを特徴とする。
【選択図】図1

Description

この発明は、光走査装置及び画像形成装置に関する。
この発明の画像形成装置は、電子写真プロセスにより画像形成を行う装置である。
即ち、この発明の画像形成装置は、レーザプリンタ等の光プリンタや光プロッタ、デジ
タル電子複写装置、普通紙ファクシミリ装置等として実施できる。
近来、レーザプリンタ、デジタル電子複写装置、普通紙ファックシミリ装置等の画像形
成装置では、形成画像のカラー化や高速化、装置のコンパクト化が求められている。
このような要請に応じて、光導電性の感光体を複数用いる種々の画像形成装置が提案さ
れ、実現されている。
このような画像形成装置として、複数の感光体に対し「光走査用の光源を共通化」する
ものが提案されている(特許文献1)。
画像形成装置において、光走査の光源としては、半導体レーザや面発光型半導体レーザ
(所謂「VCSEL」)等の「半導体発光素子」が一般に用いられる。
これら「半導体発光素子」の駆動の高速化も進み、画像情報に基づき露光エネルギを変
調する信号も、数MHzから数十MHzの「より高周波の変調信号」となった。
このような「周波数の極めて高い変調信号」で用いられる半導体発光素子では、発光の立上り特性や発光パワーの安定性のため、常時「オフセット発光」が行なわれる。
オフセット発光は、光走査の最中、画像情報による画像書込みに寄与していない時間中
も、一定の弱い発光強度で発光を行なうことである。
複数の感光体に対して光源である半導体発光素子を共通化するとともに、共通化された
半導体発光素子で上記「オフセット発光」を行なう場合、以下の問題が生じる。
説明の具体性のため「1つの半導体発光素子が、2つの感光体に共通化」され、一方の
感光体に画像Aを形成し、他方に画像Bを形成する場合を想定する。
画像A、Bは例えば、カラー画像形成に用いるシアン画像とブラック画像等である。
この場合、A画像とB画像を共に形成する場合には、半導体発光素子を連続的に発光さ
せ、A画像書込み用の変調信号とB画像書込み用の変調信号で、交互に変調を行う。
画像Aのみを形成する場合には、画像A用の感光体は「変調された光」により光走査さ
れるが、画像B用の感光体は「オフセット発光された光」により光走査される。
この場合、感光体駆動エネルギの節約のため、画像B用の感光体を停止すると、該感光
体は「同一箇所がオフセット発光された光により繰り返し光走査される」ことになる。
このため、該感光体の「繰り返して光走査される箇所」に光疲労を生じて感光特性が劣
化し易い。このような感光特性劣化は「ライン状」に生じる。
「感光特性がライン状に劣化した感光体」は、これを用いて、画像Bの形成を行なうと、ライン状の感光特性劣化が原因して筋状の濃度ムラ等の異常画像となり現れる。
この発明は、上述した異常画像を良好に防止した光走査装置の実現を課題とする。
この発明の光走査装置は、光源から放射される光束を、光束分割手段により空間的に複
数分割し、分割された各光束を光偏向器により時間的に分離して偏向し、偏向された複数
光束の個々を、走査光学系により複数の被走査面の個々に1以上の光スポットとして集光
させて光走査を行うことにより、複数の被走査面を光走査する装置であって、前記光束分
割手段により分割された複数光束の1以上の光路に配設され、独立して光路開閉を行う1
以上の光路開閉手段と、該1以上の光路開閉手段による光路の開閉を制御する制御手段と
、を有することを特徴とする。
この発明の光走査装置では、複数の被走査面のうち、光走査される必要が無い被走査面
への光路を閉ざすことができる。
画像形成装置の実施の1形態を説明するための図である。 光走査装置を説明するための図である。 光走査装置を説明するための図である。 光走査装置を説明するための図である。 光束分割を説明するための図である。 同一光源からの光束による2つの被走査面の光走査を説明する図である。 光路開閉手段による光路開閉の1例を説明するための図である。 光路開閉手段による光路開閉の別例を説明するための図である。 光路開閉手段による光路開閉の他の例を説明するための図である。 光路開閉手段による光路開閉のさらに他の例を説明するための図である。 光路開閉手段による光路開閉のさらに他の例を説明するための図である。 半導体発光素子の1例であるVCSELを説明するための図である。
以下、実施の形態を説明する。
図1は、画像形成装置の実施の1形態を説明図として示している。
この画像形成装置は「タンデム方式のカラープリンタ」である。
符号2000で示すカラープリンタは4色画像(ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー)を重ね合わせてフルカラーの画像を形成する多色のカラープリンタである。
カラープリンタ2000は、2つの光走査装置2010a、2010bを備えている。
また、4つの感光体として、感光体ドラム2030a、2030b、2030c、20
30dを備えている。
感光体ドラム2030aの周囲には、クリーニングユニット2031a、帯電装置20
32a、現像ローラ2033a、トナーカートリッジ2034aが配備されている。
感光体ドラム2030a、クリーニングユニット2031a、帯電装置2032a、現
像ローラ2033a、トナーカートリッジ2034aは「Kステーション」をなす。
「Kステーション」は、ブラック画像を形成する画像形成ステーションである。
感光体ドラム2030bの周囲には、クリーニングユニット2031b、帯電装置20
32b、現像ローラ2033b、トナーカートリッジ2034bが配備されている。
感光体ドラム2030b、クリーニングユニット2031b、帯電装置2032b、現
像ローラ2033b、トナーカートリッジ2034bは「Cステーション」をなす。
「Cステーション」は、シアン画像を形成する画像形成ステーションである。
感光体ドラム2030cの周囲には、クリーニングユニット2031c、帯電装置20
32c、現像ローラ2033c、トナーカートリッジ2034cが配備されている。
感光体ドラム2030c、クリーニングユニット2031c、帯電装置2032c、現
像ローラ2033c、トナーカートリッジ2034cは「Mステーション」をなす。
「Mステーション」は、マゼンタ画像を形成する画像形成ステーションである。
感光体ドラム2030dの周囲には、クリーニングユニット2031d、帯電装置20
32d、現像ローラ2033d、トナーカートリッジ2034dが配備されている。
感光体ドラム2030d、クリーニングユニット2031d、帯電装置2032d、現
像ローラ2033d、トナーカートリッジ2034dは「Yステーション」をなす。
「Yステーション」は、イエロー画像を形成する画像形成ステーションである。
これらのK〜Yステーションの下位には、転写ベルト2040、転写ローラ2042、
定着装置2050が配備されている。
これ等のK〜Yステーションの下位には、給紙トレイ2060、給紙コロ2054、タ
イミングローラ対2056が設けられている。
画像形成装置本体の上部には、排紙ローラ2058、排紙トレイ2070が配備されて
いる。
また、通信制御装置2080、上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置2090
などが画像形成装置本体の上部側に配備されている。
通信制御装置2080は、ネットワークなどを介した「上位装置(例えばコンピュータ
等)」との双方向の通信を制御する。
プリンタ制御装置2090は、CPU、ROM、RAM、AD変換回路等を有する。
ROMには、前記CPUにより解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログ
ラムを実行する際に用いられる各種データが格納されている。
RAMは、作業用のメモリであり、AD変換回路はアナログデータをデジタルデータに
変換するものである。
プリンタ制御装置2090は、前記「上位装置」からの画像情報を光走査装置2010a、2010bに送る。
プリンタ制御装置2090はまた、光走査装置2010a、2010bによる光走査の
各種制御を行う。後述する「光路開閉の制御」もプリンタ制御装置2090が行う。
各感光体ドラム2030a〜2030dは、その外周面が光導電性の感光層として形成
されている。
これら感光体ドラム2030a〜2030dの感光層表面が、光走査を受ける「被走査
面」である。
フルカラー画像を形成するときには、感光体ドラム2030a〜2030dが、図示さ
れない駆動手段により、それぞれ時計回りに回転される。
各感光体ドラム2030a〜2030dは、それぞれ、対応する帯電装置2032a〜
2032dにより均一帯電される。
この形態例において、帯電装置はコロナ放電式のものが例示されているが、帯電装置は
これに限らず、帯電ローラ等の接触式・被接触式のものを用いることができる。
均一帯電された各感光体ドラムは、光走査装置による光走査を受ける。
即ち、感光体ドラム2030a、2030bは光走査装置2010aにより、感光体ド
ラム2030c、2030dは光走査装置2010bによりそれぞれ光走査される。
光走査は「帯電装置と現像ローラとの間」で行われる。
光走査装置2010aは、上位装置からプリンタ制御装置2090を介して供給される
ブラック、シアンの各画像情報に基づき光走査を行う。
この光走査により、感光体ドラム2030a、2030bが光走査される。
この光走査で、感光体ドラム2030aにはブラック画像情報に対応する「K潜像」が
形成される。
感光体ドラム2030bにはシアン画像情報に対応する「C潜像」が形成される。
同様に、光走査装置2010bは、上位装置からプリンタ制御装置2090を介して供
給されるマゼンタ画像情報、イエロー画像情報に基づき光走査を行う。
この光走査により、感光体ドラム2030c、2030dが光走査される。
この光走査で、感光体ドラム2030cにはマゼンタ画像情報に対応する「M潜像」が
、感光体ドラム2030dにはイエロー画像情報に対応する「Y線像」が形成される。
各感光体ドラム2030a〜2030dに形成されたK潜像〜Y潜像は、各々対応する
現像ローラ3033a〜3033dにより現像される。
即ち、トナーカートリッジ2034aは、格納したブラックトナーを現像ローラ203
3aに供給する。
現像ローラ2033aは、供給されたブラックトナーにより、感光体ドラム2030a
に形成されているK潜像を可視化する。
トナーカートリッジ2034bは、格納したシアントナーを現像ローラ2033bに供
給する。
現像ローラ2033bは、供給されたシアントナーにより、感光体ドラム2030bに
形成されているC潜像を可視化する。
トナーカートリッジ2034cは、格納したマゼンタトナーを現像ローラ2033cに
供給する。
現像ローラ2033cは、供給されたマゼンタトナーにより、感光体ドラム2030c
に形成されているM潜像を可視化する。
トナーカートリッジ2034dは、格納したイエロートナーを現像ローラ2033dに
供給する。
現像ローラ2033dは、供給されたイエロートナーにより、感光体ドラム2030d
に形成されているY潜像を可視化する。
このようにして、感光体ドラム3030a〜3030dに、それぞれ、ブラック画像、
シアン画像、マゼンタ画像、イエロー画像が形成される。
即ち、複数の光導電性の感光体である感光体ドラム3030a〜3030dに、電子写真プロセスにより異なるトナー画像が形成される。
このように形成されたブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色画像は、所定のタ
イミングで転写ベルト2040上に順次転写される。
各色画像の転写ベルト2040への転写は、公知の適宜の転写手段により行なうことができ、転写手段は、図1において図示を省略されている。
転写される各色画像は、転写ベルト2040上で互いに重畳されて「カラー画像」を形
成する。
各感光体ドラムから転写ベルト2040への各色画像の転写を「1次転写」と呼ぶ。
このカラー画像は、シート状記録媒体である記録紙上に転写され、定着される。
即ち、カラー画像を転写・定着される記録紙Sは、給紙トレイ2060の中に積み重ねた状態で格納され、給紙コロ2054により1枚ずつ送り出されて給紙される。
給紙された記録紙Sは、タイミングローラ対2056により先端部を挟持される。
タイミングローラ対2056は、挟持した記録紙Sを、所定のタイミングで転写ベルト
2040と転写ローラ2042との対向部である「2次転写部」に向けて送り出す。
記録紙Sが2次転写部を通過する際に、転写ベルト2040上のカラー画像が記録紙S
に2次転写される。
カラー画像を転写された記録紙Sは、定着装置2050で熱と圧力の作用によりカラー
画像を定着され、排紙ローラ2058により排紙トレイ2070上に排出される。
各クリーニングユニット2031a〜2031dは、対応する感光体ドラム2030a
〜2030dの表面に残った「転写残りトナー」を除去する。
転写残りトナーが除去された各感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。
次に、光走査装置2010a、2010bについて説明する。光走査装置2010a、2
010bは、同一構成であるので、光走査装置2010aを例にとって説明する。
光走査装置2010aの1例を図2〜図4に即して説明する。
図2〜図4において、符号2200Aは光源としての「単一の半導体発光素子」、符号
QvA、Qa、Qbは「1/4波長板」、符号2201Aは「カップリングレンズ」を示す。
また、符号2202Aは「開口板」を、符号2203Aは光束分割手段である「光束分
割部材」、符号2204a、2204は「シリンドリカルレンズ」を示す。
さらに、符号2104Aは「ポリゴンミラー」を示す。
符号2105a、2105bは「1次走査レンズ」を示し、符号2107a、2107
bは「2次走査レンズ」を示す。
また、符号2106a、2106b、2108a、2108bは「光路屈曲ミラー」を
示す。
これらは、図示されない「光学ハウジング」に、所定の位置関係で配備されている。な
お、図2以下において、Z方向が副走査方向、Y方向が主走査方向である。
光走査装置2010a、2010bが、対応する感光体ドラム(被走査面)を光走査する方向が「主走査方向」である。
また、被走査面上で、主走査方向に直交する方向が「副走査方向」である。
以下では、半導体発光素子2200Aから各被走査面に到る光束の光軸光路上において
も、主走査方向・副走査方向に対応する方向を、主走査方向・副走査方向と呼ぶ。
図2において、半導体発光素子2200Aは「半導体レーザ」であり、所定波長(この
例では780nm帯)の直線偏光の光束(単一光束)を放射する。
放射された光束は、1/4波長板QvAに入射し「1/4波長分の光学的位相差」を与
えられ、円偏光に変換される。
1/4波長板QvAは、光束の進行方向に直交する面に対して傾斜し、1/4波長板Q
vAによる反射光束が「半導体発光素子2200Aに戻る量」を減少させている。
1/4波長板QvAを通過した光束は、カップリングレンズ2201Aにより略平行光
束化され、開口板2202Aの開口部により所謂「ビーム整形」される。
光束分割部材2203Aは、ビーム整形された光束を2光束に分割する。
この光束分割を、図5を参照して説明する。
図5において、符号L0は、開口板2202A側から光束分割部材2203Aに入射す
る光束を示す。光束L0は「円偏光」である。
光束分割部材2203Aは、図5に示すように、断面形状が直角三角形である三角プリ
ズムP1と、断面形状が平行四辺形である四角プリズムP2を組合せてなる。
これらプリズムP1、P2の接合面は「偏光分離面」をなし、入射する光束L0のP偏
向成分の光束L1を透過させ、S偏光成分の光束L2を反射する。
偏光分離面を透過した光束L1は、光束分割部材2203Aから「入射光束L0の方向
を保って射出」する。
偏向分離面で反射された光束L2は、四角プリズムP2の上面の「反射ミラー面」により反射され、光束L1と「平行に分離」して光束分割部材2203Aから射出する。
即ち、半導体発光素子2200Aからの光束L0は、光束分割部材2203Aにより副
走査方向において互いに平行な2光束L1、L2に分割される。
別言すれば、光源である半導体発光素子2200Aから放射される光束は、光束分割手段である光束分割部材2203Aにより空間的に複数分割(2分割)される。
即ち、光束分割部材2203Aによる光束の分割数は2である。
また、光束分割部材2203Aによる光束の分割は偏光性を利用して行われている。
図3に示すように、光束分割部材2203Aから射出した2光束のうちの一方である第1光束(上記光束L1)は、1/4波長板Qaに入射し、円偏光に変換される。
同様に、光束分割部材2203Aから射出した2光束のうちの他方である第2光束(上記光束L2)は、1/4波長板Qbに入射し、円偏光に変換される。
このように、円偏光に変換された光束L1、L2は、それぞれシリンドリカルレンズ2
204a、2204bに入射し、副走査方向(図3のZ方向)に集光される。
「光偏向器」としてのポリゴンミラー2104Aは、偏向反射面を4面有する4面鏡を
「副走査方向に2段に配置」したものである。
図2〜図4に示すように、1段目(上段)の4面鏡(第1多面鏡)ではシリンドリカルレンズ2204bからの光束(光束L2)が偏向反射面に入射して偏向される。
2段目(下段)の4面鏡(第2多面鏡)ではシリンドリカルレンズ2204aからの光束(光束L1)が偏向される。
各光束L1、L2は、シリンドリカルレンズ2204a、2204bの作用により、入射する4面鏡の偏向反射面近傍に「主走査方向に長い線像」として結像する。
ポリゴンミラー2104Aを構成する「2段の4面鏡」は、偏向反射面の法線が互いに
45度をなしており、光走査のための偏向は、1段目と2段目とで交互に行われる。
換言すれば、1段目と2段目の4面鏡は「位相が45度ずれて回転」する。
図2、図4に示す2つの第1走査レンズ2105a、2105bは、それぞれ「fθ機
能」を有する。
即ち、ポリゴンミラー2104Aの回転に伴い等角速度で偏向される光束による、対応
する感光体ドラム面上の主走査速度を等速化する機能を有する。
図4に示すように、第1走査レンズ2105aと第1走査レンズ2105bは、Z方向
(副走査方向)に積み重ねられている。
そして、第1走査レンズ2105aは「下段の4面鏡」に対向し、第1走査レンズ21
05bは「上段の4面鏡」に対向している。
ポリゴンミラー2104Aの「上段の4面鏡」により偏向された光束は、第1走査レン
ズ2105bを透過後、光路屈曲ミラー2106bにより光路を屈曲される。
そしてさらに、第2走査レンズ2107b、光路屈曲ミラー2108bを介して、感光
体ドラム2030bに照射され、光スポットを形成する。
この光スポットは、ポリゴンミラー2104Aの回転に伴い、感光体ドラム2030b
を等速的に主走査してシアン画像の書込みを行う。
また、ポリゴンミラー2104Aの「下段の4面鏡」で偏向された光束は、第1走査レ
ンズ2105aを透過後、光路屈曲ミラー2106aにより光路を屈曲される。
そしてさらに、第2走査レンズ2107a、光路屈曲ミラー2108aを介して、感光
体ドラム2030aに照射され、光スポットを形成する。
この光スポットは、ポリゴンミラー2104Aの回転に伴い、感光体ドラム2030a
を等速的に主走査して、ブラック画像の書込みを行う。
各光路屈曲ミラーは、ポリゴンミラー2104Aから各感光体ドラムに至る各光路長が
互いに一致するように設けられている。
各光路屈曲ミラーは、また、各「感光体ドラムへの光束の入射位置・入射角」が互いに
等しくなるように設けられている。
シリンドリカルレンズ2204a、2204bと、これらに対応する第2走査レンズ2
107a、2107bと、により所謂「面倒れ補正系」を構成している。
即ち、シリンドリカルレンズ2204aによる上記「線像」と、感光体ドラム2030
aの走査位置とは、第2走査レンズ2107aにより副走査方向に共役となっている。
シリンドリカルレンズ2204bによる上記「線像」と、感光体ドラム2030bの走
査位置も、第2走査レンズ2107bにより副走査方向に共役関係となっている。
第1走査レンズ2105a、2105b、第2走査レンズ2107a、2107b、光
路屈曲ミラー2106a、2106b、2108a、2108bは走査光学系をなす。
上に説明したのは、感光体ドラム2030a、2030bを光走査する光走査装置20
10aの構成である。
従って、第1走査レンズ2105aと第2走査レンズ2107aと光路屈曲ミラー21
06a、2108aが「Kステーションの走査光学系」をなしている。
同様に、第1走査レンズ2105bと第2走査レンズ2107bと光路屈曲ミラー21
06b、2108bが「Cステーションの走査光学系」をなしている。
前述の如く、感光体ドラム2030c、2030dを光走査する光走査装置2010b
も、光走査装置2010aと同様の構成である。
各感光体ドラムにおける画像情報が書き込まれる主走査方向の光走査領域を「有効走査
領域」と呼ぶ。
図2において、符号2301Aは「同期レンズ」を示し、符号2302Aは「同期検知
センサ」を示している。
同期レンズ2301Aは、ポリゴンミラー2104Aの「下段の4面鏡」で偏向された
偏向光束(光束L1)を検出するのに用いられる。
即ち、同期レンズ2301Aは、第1走査レンズ2105bの−Y側端部の「主走査方
向にパワーの無いノンパワー部分」を透過した上記偏向光束の光路上に配置されている。
そして、上記偏向光束を、同期検知センサ2302Aの受光面上に集光する。
同期検知センサ2302Aは、受光した偏向光束の光量に応じた信号を、光走査の制御
を行うプリンタ制御装置2090に出力する。
プリンタ制御装置2090は、同期検知センサ2302Aの出力信号に基づき、感光体
ドラム2030a、2030bに対する「書き込み開始のタイミング」を決定する。
同期レンズ2301Aと同期検知センサ2302Aとは「同期検知系」を構成する。
同期検知センサ2302Aで受光される偏向光束は「同期検知用光束」と呼ばれる。
同期検知用光束は、第1走査レンズ2105aのノンパワー部分を通過しており、環境
温度変化による第1走査レンズの変形に拘わらず、期検知用光束の光路は変化しない。
この形態例では、半導体発光素子2200Aからの2つの光束L1、L2は、一方の感
光体ドラムを走査しているときは、他方の感光体ドラムに到達しない。
図示されない「光源駆動部」は、光束L1が感光体ドラム2030aを光走査するとき
、ブラック画像情報に基づいて半導体発光素子2200Aを変調駆動する。
また、光束L2が感光体ドラム2030bを光走査するとき、シアン画像情報に基づき
半導体発光素子2200Aを変調駆動する。
この場合の、感光体ドラム2300a、2300bに対する光走査のタイムチャートを
図6に示す。図中、縦軸は露光の「光量」、横軸は「時間」をそれぞれ表す。
共通の光源である半導体発光素子2200Aからの光束により、ブラック画像情報とマ
ゼンタ画像情報による露光を行う。
即ち、空間的に分離された個々の光束L1、L2は、光偏向器であるポリゴンミラー2104Aにより「時間的に分離」して交互に偏向される。
そして、偏向された複数光束の個々により異なる感光体の走査が行われる。
このタイムチャートは、各感光体ドラムの有効走査領域において、それぞれ全点灯する
場合のタイミングを示している。
図6において、実線がブラック画像情報に相当する部分、破線がシアン画像情報に相当
する部分を示す。
図中「走査線1」とあるのは、上述の光束L1による走査線(主走査を行う光スポット
の軌跡)、「走査線2」とあるのは光束L2による走査線を意味する。
フルカラーの画像形成を行う場合は、光走査装置2010a、2010bにより上記の如くして、各感光体ドラム2030a〜2030dの光走査を行う。
図1の画像形成装置はまた、4つの画像形成ステーションのうちの「一部のみを用いる
画像形成」が可能である。
この場合、4つの画像形成ステーションのうちの1以上で画像形成が行われない。
最も簡単で且つ代表的な場合として「Kステーションのみによる画像形成で、ブラック
画像をモノクロ画像として形成」する場合を説明する。
この場合、ブラック画像の形成に必要な光走査装置2010aのみを作動させ、光走査
装置2010bの動作は停止させる。
ブラック画像の形成に必要な半導体発光素子2200Aの変調駆動は、前記同期検知系
によるブラック画像、シアン画像の書き出しタイミング決定後から行われる。
従って、書き出しタイミングが決定されるまでの間は、半導体発光素子2200Aを強
制点灯させ偏向させて同期検知光束を同期検知センサ2302Aで受光する。
この時、半導体発光素子2200Aを強制点灯しているので、同期検知センサ2302
A上のみならず、感光体ドラム2030a、2030bも光走査される。
前述の如く、半導体発光素子2200Aの光パワーの立ち上がり特性、パワー安定性の改善のため、半導体発光素子はオフセット発光される。
オフセット発光により、僅かな光量ながら「オフセット光」が常時放射されている。
前記書き出しタイミングの決定後、感光体ドラム2030aの光走査を行うときは、ブ
ラック画像情報に基づき半導体発光素子2200Aを変調駆動する。
この場合、シアン画像形成用の感光体ドラム2030bは、前記オフセット光による露
光を受ける。
オフセット光による感光体ドラム2030bの露光は、感光体ドラム2030bの光疲
労による劣化を齎す。
特に、ブラック画像形成の際に、感光体ドラム2030bの回転を停止させて、消費電
力を低減する場合には、前述の「濃度ムラ等の異常画像」の原因となる。
この発明では、この問題を「1以上の光路開閉手段と制御手段」を用いて解決する。
1以上の光路開閉手段は、光束分割手段により分割された複数光束の1以上の光路に配
設され、独立して光路開閉を行う。
制御手段は、1以上の光路開閉手段による光路の開閉を制御する。
図7に、実施の1形態を示す。
この実施の形態では、光束分割部材2203Aと被走査面の間に、光路開閉手段として
遮蔽部材2109(と図示されない駆動手段)を設ける。
遮蔽部材2109は、分割された光束の一方(シアン画像の書き込みを行う光束L2)
の光路を開閉するように設けられている。
即ち、遮蔽部材2109は、光路開閉を行う光路を導光される光束L2を遮蔽する。
遮蔽部材2109の設置される位置は、基本的には光束分割手段により半導体発光素子
からの光束が2分割された後の位置から感光体ドラム面までの位置のどこでも良い。
しかし、光偏向器により光束が偏向される前までの位置が、遮蔽部材2109を小さく
でき、設置スペース、コストの点において有利である。
この実施の形態例では、遮蔽部材2109は、光束分割部材2203Aの直後の位置に
おいて、光束L2の光路上に配設されている。
遮蔽部材2109は、図示されない駆動手段(図1のプリンタ制御装置2090により
制御される。)により、図面に直交するY方向に平行移動するように駆動される。
従って、遮蔽部材2109と図示されない駆動手段は「光路開閉手段」をなし、プリン
タ制御装置2090は「制御手段」をなす。
遮蔽部材2109は、入力された画像情報に応じ「光路の開閉状態」を切り替えること
が出来る。
入力される画像情報が、フルカラー印刷のように、分割された光束の何れもが画像形成
に必要となる場合は、遮蔽部材2109により「両光束の光路を開放状態」とする。
この状態を図7(a)に示す。遮蔽部材2109は、破線で示すように、光束L2の光
路から退避しており、何れの光路も閉ざしていない。
入力された画像情報が、モノクロ画像形成(ブラック画像形成)の場合は、分割された
光束の一方(光束L1)のみを必要とし、他方(光束L2)は不要である。
この場合には、図示されない駆動手段により、遮蔽部材2109をY方向に変位させ、
光束L2の光路のみを遮蔽状態とする。この状態を図7(b)に示す。
このようにすると、光束L2の光路は遮蔽部材2109により閉ざされるので、光束L
2(オフセット光)により感光体ドラム2030bが光走査されることはない。
従って、オフセット光による不要な光走査による感光体ドラム2030bの光疲労を抑
制でき、「濃度ムラ等の異常画像」を防止し、長期にわたり高品質な画像を形成できる。
図7に示す実施の形態では、遮蔽部材2109は、単純な平行移動で光束L2の光路中
に出入して光路を開閉する。
即ち、遮蔽部材2109を変位駆動する駆動手段は、遮蔽部材2109に単純な往復平行移動を行なわせる。
単純な平行移動を行なわせるための駆動手段は「公知の適宜の平行移動機構」を用いる
ことができ、形成すべき画像に応じて光路の開閉を制御すればよい。
別の実施の形態を図8に即して説明する。
この実施の形態では、光束分割部材2203Aと被走査面の間に、光路開閉手段として
遮蔽手段を設ける。
遮蔽手段は、分割された光束の一方(シアン画像の書き込みを行う光束L2)の光路を
開閉するように設けられている。
遮蔽手段は、揺動可能な遮蔽部材2110とこれを駆動させる駆動手段2111により
構成されている。駆動手段2111は「ステッピングモータ」である。
図8(a)は、光束L1、L2の何れの光路も開放されている状態である。同図(b)
は光束L2の光路を閉じた状態を示す。
光束L1、L2は、図面に直交する副走査方向に重なり合っている。
ステッピングモータ2111により、遮蔽部材2110を、図8(a)の状態から反時
計回りに90度回転させて、遮蔽部材2110を光束L2の光路内に配置する。
この配置により光束L2の光路が閉ざされる。
図8(b)の状態から、遮蔽部材2110を時計回りに90度回転させれば、遮蔽部材
2110は光束L2の光路から退避して、光束L2の光路を開放する。
遮蔽部材2110の動作速度は、画像情報の入力から同期検知光が発光するまでの時間
内(数百ms以内)で開閉動作が完了すれば良い。
従って、この時間に合わせ、駆動手段であるステッピングモータ2111を動作させれ
ばよい。
ステッピングモータ2111は、入力信号に応じて一定の角度の回転が可能であり、複
雑な制御を行わず開閉動作させるが可能である。
図8に示す実施の形態はまた、光センサ2112bとアクチュエータ2112aを有し
ている。アクチュエータ2112aは、遮蔽部材2110に一体的に設けられている。
光束L2の光路が解放された図8(a)の状態では、アクチュエータ2112aは光セ
ンサ2112bを遮光状態としている。
図8(b)のように、遮蔽部材2110が光束L2の光路を閉ざすと、アクチュエータ
2112aは、光センサ2112bを開放状態とし、光センサ2112bはONとなる。
これにより、光束L2の光路が閉ざされていることが検知される。
このようにすると、駆動部の故障時など、開閉状態の制御が不能となった場合に、この
状態を検知可能であり、光束L2による不要な光走査を防ぐことができる。
なお、遮蔽部材2109や2110の「光束が当たる部材」を、黒色、パイル状にする
ことで光吸収率を高め、遮蔽した光束の反射・散乱を抑制できる。
従って、感光体ドラムや装置内に設置されている光センサ等への悪影響を防止でき、高
品質の画像を形成できる。
図9以下を参照して、他の実施の形態を3例説明する。
図9(a)、(b)において、符号2203A、2110、2111は、図8におけると同じく、光束分割部材、遮蔽部材、ステッピングモータを示す。
遮蔽部材2110は正逆回転可能で、回転軸2110Aの回りに正逆に回転し、光束L2の光路を開閉する。図9(a)は開放状態、(b)は遮蔽状態である。
遮蔽部材2110にはまた、回転駆動部2110Bが一体的に設けられている。
回転駆動部2110Bは、この例において「U次形状」で、長手方向に平行な隙間部を有する。
この隙間部には、駆動部材のアーム部2120Aの先端部近傍に固定して設けられたピン2120A1が遊びをもって差し込まれている。
駆動部材は、アーム部2120Aと一体に、別のアーム部2120Bを有する。
駆動部材は、駆動手段であるステッピングモータ2111により、図9の図面に直交する軸の回りに正逆回転される。
駆動部材の回転軸は、ステッピングモータ2111の駆動軸と同軸である。
駆動部材のアーム部2120Aと、回転駆動部2110Bと、ピン2120A1とは、リンク機構を構成している。
光束L2の光路が開放している図9(a)の状態から、ステッピングモータ2111により、駆動部材を反時計方向へ所定角回動させる。
すると回転駆動部2110Bが時計方向に回転され、図9(b)に示すように、遮蔽部材2110は光束L2の光路を閉ざす。
図9に図示されていないが、図8に即して説明した光束L1に対しては、図8の実施の形態と同様、光路の開閉を行わない。
なお、図9において、符号2130で示す部分は、ステッピングモータ2111への信号入力部である。
ステッピングモータ2111により駆動部材を時計回りに回転させれば、遮蔽部材2110は、図9(b)の状態から反時計回りに略90度回転して上記光路を開く。
遮蔽部材2110の動作速度は、画像情報の入力から同期検知光が発光するまでの時間内(数百ms以内)で開閉動作が完了すれば良い。
従って、この時間に合わせ、駆動手段であるステッピングモータ2111を動作させればよい。この動作の制御も、図1のプリンタ制御装置2090により行われる。
ステッピングモータ2111は、入力信号に応じて一定角度の回転が可能であり、複雑な制御を行わずに、上記の開閉動作が可能である。
図9の実施の形態では、光路開閉手段が上記の如く「リンク機構」を構成し、このため、駆動部材のアーム部2120Aと遮蔽部材2110の変位量を異ならせて設定できる。
従って、駆動手段により、遮蔽部材を直接的に動作させる場合と比して、光路開閉手段に対する設計の自由度やレイアウトの自由度を大幅に向上させることができる。
その結果、偏向前光学系中などの「レイアウトの余裕の少ない箇所」への設置が可能となる。
リンク機構には、その構成により「駆動部の動作量に対し従動部の動作量が小さくなる死点」が存在する。
光路開閉動作において、光束L2の光路が完全に開放した図9(a)の状態と、上記光路が完全に閉じた図9(b)の状態を、リンク機構の死点近傍で実現するのが良い。
図9の実施の形態では、このようになっている。
即ち、光路が完全に開放した図9(a)の状態では、回転駆動部2110Bの隙間部の長手方向が「駆動部材の回転によるピン2120A1の移動方向」と平行に近い。
従って、図9(a)の状態で駆動部材を回転させるとき、駆動部材の回転角に比して、遮蔽部材2110の回転角は小さくなる。
同様に、光路が完全に閉じた図9(b)の状態でも、回転駆動部2110Bの隙間部の長手方向は「駆動部材の回転によるピン2120A1の移動方向」と平行に近い。
従って、図9(b)の状態で駆動部材を反時計回りに回転させるとき、駆動部材の回転角に比して、遮蔽部材2110の回転角は小さくなる。
即ち、光路開閉手段の駆動部材による遮蔽部材2110の変位量が、光路開閉の不完全開閉時よりも完全開閉時の方が小さい。
光路開閉の「完全開閉」は、光路の開閉が完全に行われることを意味する。
光路開閉の「不完全開閉」は、光路の開閉が完全でないことを意味する。
このようにすると、駆動部材の回動で開閉状態を切り替える際に、狙いの回動量がばらついても、遮蔽部材2110の回転量のバラつきを小さくできる。
従って、光束L2の光路の確実な開閉が可能となる。
図10は、更に他の実施の形態を説明するための図である。
図9に即して説明した実施の形態では、駆動部材は、その平面形状が、ステッピングモータ2111の回転軸に対して軸対称な形状になっていない。
このような場合、駆動部材の重心は、ステッピングモータ2111の回転軸から離れている。
駆動部材固有の慣性能率を「I」とし、ステッピングモータの回転軸と駆動部材の重心との距離を「d」、駆動部材の質量をMとする。
そうすると、ステッピングモータ2111による駆動部材の回転駆動に関係する慣性能率は「I+Md」となる。
即ち、距離「d」が大きいほど、慣性能率は大きくなり、駆動部材の回転に必要なモーメントも大きくなる。
また、駆動部材の回転の際に、駆動部材に作用する遠心力も、距離「d」の増大と共に大きくなり、その反作用がステッピングモータ2111の回転軸に作用する。
図10の実施の形態は、このような点に対して配慮した形態例である。
図10は、ステッピングモータ2111の下方側から見た状態を示している。繁雑を避けるため、混同の恐れが無いと思われるものについては図9と符号を共通化している。
図10において、符号2120は「駆動部材」を示している。
駆動部材2120は、アーム部2120Aや2120Dを有する。
アーム部2120Dは、図9に示されたアーム部2120Bとは形状が異なる。
駆動部材2120は、図10に示すように、符号2120Cで示す「構造部分」を有している。
構造部分2120Cは「半切の中空シリンダ状部分」と、放射状の「半切の車輪軸状部分」とを有し、駆動部材2120と一体に形成されている。
構造部分2120Cは、アーム部2120Aや2120Dに対する「カウンタバランス部」である。
この構造部分2120Cを設けることにより、駆動部材2120の重心を、ステッピングモータ2111の回転軸に近くでき、前記「d」を小さくできる。
理想的には「d=0」となるように構造部分2120Cを形成するのが良いが、dが十分に小さくなれば「d」は0でなくともよい。
「d」が小さくなることにより、慣性能率「I+Md」が小さくなり、回転駆動力が小さくなり、また、反作用としてステッピングモータに作用する遠心力も小さくなる。
従って、駆動部材2120の回転を安定させることができ、遮蔽部材2110の開閉動作も安定したものとすることができる。
図11の実施の形態は、図9に即して説明した実施の形態に対して、光路開閉手段による光路の開閉状態を検知する検知手段2140を設けた例である。
図11(a)に示すように、駆動部材に設けられたアーム部2120Bは、その先端部が折り曲げられている。
アーム部2120Bの先端部は、ステッピングモータ2111の駆動軸と略平行に折り曲げられている。
曲げられた部分は、光センサ2140に対する遮光部2120B1となっている。
即ち、図11(b)に示す光センサ2140の、センサ部2140Aの「発光部と受光部との間」を遮光部2120B1で遮光する。
遮蔽部材2110が、光束L2の光路を遮蔽していない状態(図11(a)の状態)では、遮光部2120B1は、センサ部2140Aの発光部と受光部との間に位置する。
この状態は、光センサ2140の「Hi」の状態である。
ステッピングモータ2111により駆動部材が回転され、図11(b)の状態となると、光束L2の光路は遮蔽される。
このとき、遮光部2120B1は、センサ部2140Aの発光部と受光部との間から退避しており、光センサ2140は「Lo」の状態になる。
このように、ステッピングモータ2111による駆動部材の回転駆動に連動して、光センサ2140の「Hi/Lo」を切り替える。
この構成により、光束L2の光路の開閉状態を確実に検知できる。
このようにすると、駆動部の故障時など、開閉状態の制御が不能となった場合に、この
状態を検知可能であり、光束L2による不要な光走査を防ぐことができる。
図9〜図11に示す実施の形態においても、遮蔽部材2110の「光束が当たる部材」を黒色・パイル状にして光吸収率を高め、遮蔽した光束の反射・散乱を抑制できる。
このようにすることにより、感光体ドラムや装置内に設置されている光センサ等への悪影響を防止でき、高品質の画像を形成できる。
なお、遮光部を、図11のように駆動部材に設ける代わりに、遮蔽部材2110に一体的に設け、遮蔽部材2110の回転を直接に検知するようにできる。
この場合には、より確実に、光路の開閉状態を検知できる。
光路の開閉状態を検知することにより、光路遮蔽不全による異常画像の発生を防止して、長期にわたり高品質な画像を形成できる。
なお、図10の実施の形態においては、駆動部材に「カウンタバランス」として構造部分2120Cを形成した。
このような構造部分2120Cを、図9や図11の実施の形態における駆動部材に形成して良いことは言うまでも無い。
図1に示した画像形成装置は、感光体の数が4であり、これらにカラー画像の形成に必要な4色のトナー画像を形成するものである。
そして、この画像形成装置に用いられる光走査装置2010a、2010bとしては、上に説明した各種のものを用いることができる。
勿論、これに限らず、光走査装置2010a、2010bの何れか1つを用い、例えば、赤・黒2色画像を形成する画像形成装置を実施することも可能である。
上には、光源として「単一のレーザを放射する半導体レーザ」を用いる場合を例として
説明した。
しかし、光源はこれに限らず「複数の発光部を有し、複数光束を独立して放射可能」であるものを用いることもできる。
即ち、光源は、上記のものに限らず、端面発光型の半導体レーザアレイでも良いし、面発光型の半導体レーザ(VCSEL)でも良い。
このような半導体発光素子では、単一の素子から「複数の光束」が放射される。
この場合、請求項1に言う「光源から放射される光束」は、放射される「複数の光束の
集合」を意味する。
従って、光束分割手段は、上記「複数の光束の集合」を単位として、複数単位に分割し
、分割された「1単位の光束」は、複数光束で構成される。
従って、分割された1単位の光束は、光走査する被走査面上に「2以上の光スポット」
として集光される。そして、これ等複数のスポットにより「マルチビーム走査」される。
図12は、このような複数光束を独立して放射する半導体発光素子の1例である「VCSEL」を説明するための図である。
図12(a)に示すように、VCSEL100は同一基板上に2次元的に配列された「32個の発光部」と、これを囲繞して配設された「電極パッドと配線部材」を有する。
図12(b)は、発光部の配列状態を示している。
32個の発光部は、隣接する発光部が、主走査方向(図12(a)において主走査対応方向)に間隔:Xで配列されている。
また、副走査方向(図12(b)において副走査対応方向)には間隔:d2で配列されている。
また、主走査方向における「発光部の1列」では、隣接する発光部間が副走査方向に距
離:d1ずつ「ずれ」ている。
この「ずれ」は、すべての発光部を「副走査方向に伸びる仮想線上に正射影」したとき
に、射影された発光部間隔が等間隔:d1となるように設定されている。
2200A 半導体発光素子(半導体レーザ)
2203A 光束分割手段(光束分割部材)
2104A 光偏向器
2105a 第1走査レンズ
2107a 第2走査レンズ
2030a 感光体ドラム
2109 遮蔽部材
特開2012−145667号公報

Claims (10)

  1. 光源から放射される光束を、光束分割手段により空間的に複数分割し、分割された各光
    束を光偏向器により時間的に分離して偏向し、偏向された複数光束の個々を、走査光学系
    により複数の被走査面の個々に1以上の光スポットとして集光させて光走査を行うことに
    より、複数の被走査面を光走査する装置であって、
    光束分割手段により分割された複数光束の1以上の光路に配設され、独立して光路開閉
    を行う1以上の光路開閉手段と、
    該1以上の光路開閉手段による光路の開閉を制御する制御手段と、を有することを特徴
    とする光走査装置。
  2. 請求項1記載の光走査装置において、
    光束分割手段による分割数が2であり、
    光偏向手段が、互いにずれた位相で回転する第1多面鏡と第2多面鏡を有し、
    前記光束分割手段により2分割された光束のうちの、第1光束を前記第1多面鏡で偏向
    し、第2光束を前記第2多面鏡で偏向するものであることを特徴とする光走査装置。
  3. 請求項1または2記載の光走査装置において、
    光束分割手段による分割数が2であり、
    光束分割手段が、半導体発光素子から放射される光束の偏光性を利用して光束分割を行
    うものであることを特徴とする光走査装置。
  4. 請求項1〜3の任意の1に記載の光走査装置において、
    光路開閉手段が、光路開閉を行う光路を導光される光束を遮蔽する遮蔽部材と、該遮蔽
    部材を変位駆動する駆動手段と、を備えることを特徴とする光走査装置。
  5. 請求項1〜3の任意の1に記載の光走査装置において、
    光路開閉手段が、光路開閉を行う光路を導光される光束を遮蔽する遮蔽部材と、該遮蔽部材とリンク機構を形成する駆動部材と、該駆動部材を回動させる駆動手段、とを備えることを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、
    光路開閉手段の駆動部材による遮蔽部材の変位量が、光路開閉の不完全開閉時よりも完全開閉時の方が小さいことを特徴とする光走査装置。
  7. 請求項1〜6の任意の1に記載の光走査装置において、
    光路開閉手段による光路の開閉状態を検知する検知手段を有することを特徴とする光走
    査装置
  8. 請求項1〜7の任意の1に記載の光走査装置において、
    制御手段が、入力された画像情報に応じて、光路開閉手段を制御することを特徴とする
    光走査装置。
  9. 請求項1〜8の任意の1に記載の光走査装置において、
    光源が、複数の発光部を有し、複数光束を独立して放射可能であることを特徴とする光走査装置。
  10. 複数の光導電性の感光体に、電子写真プロセスにより異なるトナー画像を形成し、これらのトナー画像を共通のシート状記録媒体上に重畳して転写し、定着する画像形成装置において、
    複数の感光体を複数の被走査面として光走査する光走査装置として、請求項1〜9の任
    意の1に記載のものを用いることを特徴とする画像形成装置。
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