JP4412642B2 - 光書込み装置および画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、光書込み装置およびそれを備えた、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置に関する。
従来のレーザプリンタなどに使用されるタンデム方式の光書込み装置はカラー画像形成に用いられるだけでなく、白黒画像形成にも用いられる。この白黒画像形成時の生産性を向上させるために、ブラック用の光源ユニットのみをマルチビーム構成にし、生産性の向上を行うものが提案されている(たとえば、特許文献1)。
また、マルチビーム構成の光源ユニットと、ビーム合成プリズムを用い、カラー画像形成時には複数の感光体へ各レーザビームで書込みを行い、白黒画像形成時には、1つの感光体へ複数のレーザビームによる書込みを行うものが提案されている(たとえば、特許文献2)。
特開2002−139884号公報 特開2001−296492号公報
しかしながら、上記特許文献1の場合、(1)光源ユニットが少なくとも4つは必要であり光書込み装置が大型化する、(2)白黒モード時ではカラー用の3つの光源ユニットは使用されず、カラーモード時では、ブラック用の光源ユニットでは複数の光ビームのうち1ビームのみが使用されるので、効率的に光源ユニットが使われていない、などの問題があった。
また、上記特許文献2の場合、(A)副走査方向のピッチ切換えが出来ないため画素密度を可変とすることが出来ない、(B)合成手段が多少動いただけで等ピッチとならず、ビームピッチを正確に調整できない、(C)光ビームL3と光ビームL4の識別が出来ないため、光ビームL3と光ビームL4の潜像が入れ替わってしまう、(D)副走査方向の検知手段をもたないためピッチ調整は初期調整しか出来ず、画像形成装置内で不具合が発生した場合にビームピッチ調整が出来ない、などの問題があった。
そこでこの発明の目的は、白黒画像形成時の画素密度を変化させうる光書込み装置を提供することにある。
請求項1の発明は、光ビームを照射する複数の光源を備えた複数の光源ユニットと、
該複数の光源ユニットから照射された前記複数の光ビームが1の像担持体上の副走査方向に所定のビームピッチで照射されるよう合成する合成手段と、
該合成手段を傾ける駆動手段と、
前記複数の光源ユニットから照射された複数の光ビームを主走査方向に偏向する偏向手段とを備えた光書込み装置において、
フルカラーモード時には、前記複数の光ビームが前記合成手段を透過しないよう、前記駆動手段が前記合成手段を回動させて、少なくとも4以上の光ビームを前記像担持体に照射して各色の潜像を形成し、
白黒モード時には、前記複数の光ビームが前記合成手段を透過するよう、前記駆動手段が前記合成手段を回動させて、前記合成手段で少なくとも2以上の光ビームを合成し、前記像担持体に照射して黒色の潜像を形成することを特徴とする。
請求項1の発明によれば、フルカラーモード時には、複数の光ビームが合成手段を透過しないよう、駆動手段が合成手段を回動させて、少なくとも4以上の光ビームを像担持体に照射して各色の潜像を形成し、白黒モード時には、複数の光ビームが合成手段を透過するよう、駆動手段が合成手段を回動させて、合成手段で少なくとも2以上の光ビームを合成し、像担持体に照射して黒色の潜像を形成するので、白黒モード時にはカラー用に使われていた光ビームを使用する。
請求項2の発明は、請求項1に記載の光書込み装置において、前記合成手段にて前記2以上の光ビームの副走査方向のビームピッチを画素密度に応じて調整することを特徴とする。
請求項2の発明によれば、合成手段にて2以上の光ビームの副走査方向のビームピッチを画素密度に応じて調整するので、副走査方向のピッチ切り替えが出来るため、白黒モード時の画素密度を可変とする。
請求項3の発明は、請求項1または2に記載の光書込み装置前記駆動手段は、前記合成手段を回動させることにより傾けて、前記ビームピッチを調整することを特徴とする。
請求項3の発明によれば、合成手段を回動させることにより傾けて、ビームピッチを調整するので、構成を簡単にしてビームピッチを調整可能とする。
請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の光書込み装置において、検知手段を備え、該検知手段により複数の光ビームを識別することを特徴とする。
請求項4の発明によれば、検知手段を備え、その検知手段により複数の光ビームを識別することを特徴とするので、複数の光ビームを正確に識別することが可能となる。
請求項5の発明は、請求項に記載の光書込み装置において、前記検知手段により検知された情報をもとに副走査方向の前記ビームピッチを調整することを特徴とする。
請求項5の発明によれば、検知手段により検知された情報をもとに副走査方向のビームピッチを調整するので、副走査方向のビームピッチを検知し、最適なビームピッチを維持することが可能となる。
請求項6の発明は、請求項1ないし5のいずれかに記載の光書込み装置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に記載の発明によれば、フルカラーモード時には、複数の光ビームが合成手段を通過しないよう、駆動手段が合成手段を回動させて、少なくとも4以上の光ビームを像担持体に照射して各色の潜像を形成し、白黒モード時には、複数の光ビームが前成手段を通過するよう、駆動手段が合成手段を回動させて、合成手段で少なくとも2以上の光ビームを合成し、像担持体に照射して黒色の潜像を形成するので、カラーモード時は全ての光ビームを使用し、白黒モード時にはカラー用に使われていた光ビームを使用することができる。したがって、白黒画像形成時の画素密度を変化させうる光書込み装置を提供することができる。
請求項2に記載の発明によれば、合成手段にて2以上の光ビームの副走査方向のビームピッチを画素密度に応じて調整するので、副走査方向のピッチ切り替えが出来るため、白黒モード時の画素密度を変化させることができる。
請求項3に記載の発明によれば、合成手段を回動させることにより傾けて、ビームピッチを調整するので、構成を簡単にしてビームピッチを調整することができる。また、合成手段の回転角に応じてビームピッチが変化するため、ビームピッチ調整を正確に且つ容易に行うことができる。
請求項4に記載の発明によれば、検知手段を備え、その検知手段により複数の光ビームを識別することを特徴とするので、複数の光ビームを正確に識別することができる。また、光ビームL3と光ビームL4の識別が容易にでき、光ビームL3,L4の潜像が入れ替わることがなくなるため、高精度な画像形成をすることができる。
請求項5に記載の発明によれば、検知手段により検知された情報をもとに副走査方向のビームピッチを調整するので、一定間隔で副走査方向のビームピッチを検知し、調整することにより、常に最適なビームピッチを維持することが出来る。
請求項6に記載の発明によれば、請求項1ないし5のいずれかに記載の光書込み装置を備えるので、上記効果を有する画像形成装置を提供することができる。
以下、本発明の一例としての光書込み装置を備えた画像形成装置の構成、動作及び作用について図示の実施例に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の実施例を示す画像形成装置の概略構成図であり、図2は図1に示す画像形成装置に具備される光書込み装置の1例を示す図であって、光書込み装置の基板上面側の構成を示す平面図であり、図3は図2に示す光書込み装置のA−A´線部分の断面構成を示す断面図である。
また、図4は図2に示す光書込み装置の構成から光源ユニット、光偏向器及び光学系を抜き出してその配置構成を示したものであり、図5は図3に示す光書込み装置の構成から光偏向器及び光学系を抜き出して配置構成を示したものである。
図1に示す画像形成装置は、複数の像担持体として、複数のドラム状の像担持体である光導電性感光体(以下、感光体ドラム)1,2,3,4を並置したフルカラー画像形成装置であり、この4つの感光体ドラム1,2,3,4は、例えば図に対して右から順にイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(BK)の各色に対応した画像を形成するものである。なお、色の順序はこの限りではなく任意に設定してもよい。
その4つの感光体ドラム1,2,3,4の各々の周囲には、電子写真プロセスにより画像形成を行うための、帯電部6,7,8,9(帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電チャージ等)と、光書込み装置5からの光ビームL1,L2,L3,L4露光部と、現像部10,11,12,13(Y,M,C,BKの各色の現像装置)と、転写搬送ベルト22a及びその裏面に配置された転写手段14,15,16,17(転写ローラ、転写ブラシなど)を備えた転写搬送装置22と、クリーニング部18,19,20,21(クリーニングブレード、クリーニングブラシ等)などが配設されており、それぞれの感光体ドラム1,2,3,4に各色画像形成を行うことが可能となっている。
より詳しく述べると、図1において、図中のZ方向を鉛直上方向、X,Y方向を水平方向とした場合、4つの感光体ドラム1,2,3,4の並設方向は水平面に対して傾斜しており、(なお、図1の場合はX方向に対して傾斜している)、転写搬送装置22は4つの感光体ドラム1,2,3,4の並設方向と略平行となるように水平面に対して傾斜して配置され、転写材はその傾斜方向の下方側から給紙され転写搬送ベルト22aにより上方側に向けて4つの感光体ドラム1,2,3,4の転写部を順次搬送される構成であり、その転写材の搬送方向下流側で前記傾斜方向の上方側には定着装置26が配設されている。
また、光書込み装置5は、4つの感光体ドラム1,2,3,4が並設された作像部の斜め上方に配置され、且つ光書込み装置5のハウジング50は、4つの感光体ドラム1,2,3,4の並設方向と略平行となるように水平面(図中のX方向)に対して傾斜して配置されており、画像形成装置本体の傾斜したフレーム29,30に固定されている。
ここで、光書込み装置5は、図2,3,4,5に構成例を示すように、光ビームを照射する複数の光源を備えた2つの光源ユニット52,53と各光源ユニットから照射される光ビームL1,L2,L3,L4を対称な2方向の主走査方向に振り分けて偏向走査する光偏向器62と、この光偏向器(偏向手段)62と、この光偏向器62を中心にして前記2方向に対称に配置され光偏向器62により変更走査される複数の光ビームL1,L2,L3,L4をそれぞれ対応する感光体ドラム1,2,3,4の被走査面上に導き結像する光学系(結像用レンズ63,64,69,70,71,72、光路折り返し用ミラー65,66,67,68,73.74.75,76,77,78,79,80等の光学部材からなる)を備えており、これらの構成部材は一つのハウジング50内に収納されている。
より具体的には、ハウジング50は光偏向器62や光学系が配設される基盤50Aと、基盤50Aの周囲を囲む枠上の側壁50Bとを有すると共に、基盤50Aが側壁50Bの略中央部に設けられてハウジング50を上下に仕切る構造であり、2つの光源ユニット52,53はハウジング50の側壁50Bに配置され、光偏向器62はハウジング50の基盤50Aの略中央部に配置され、光学系を構成する光学部材結像用レンズ63,64,69,70,71,72、光路折り返し用ミラー65,66,67,68,73.74.75,76,77,78,79,80等は、基盤50Aの両面(上面側と下面側)に分けて配設されている。また、ハウジング50の上部と下部にはカバー87,88が設けられており、下部側のカバー87には光ビームを通過する開口が設けられ、その開口には防塵ガラス83,84,85,86が取り付けられている。
この光書込み装置5では、図示しない原稿読取装置(スキャナー)あるいは画像データ出力装置(パーソナルコンピュータ,ワードプロセッサ,ファクシミリの受信部など)から入力される色分解された画像データを光源駆動用の信号に変換し,それに従い各光源ユニット52,53内の光源(半導体レーザ(LD))を駆動して光ビームを出射する。各光源ユニット52,53から出射された光ビームは、面倒れ補正用のシリンドリカルレンズ58,59,60,61を通り、光偏向器62に至り、ポリゴンモータ62Cで等速回転される2段のポリゴンミラー62a,62bで対称な2方向に偏向走査される。
なお、図3,5の構成ではポリゴンミラーはL2,L3の光ビーム用と、L1,L4の光ビーム用の上下2段に分けた構成となっているが、一つの厚めのポリゴンミラ−で偏向走査する構成としてもよい。
光偏向器62のポリゴンミラー62a,62bで2ビームずつ2方向に偏向走査された光ビームは、例えば上下2層構成のfθレンズ等からなる第1の結像用レンズ63,64をそれぞれ通過し、第1折り返しミラー65,66,67,68により折り返されて基盤50Aの開口部を通過した後、例えば長尺トロイダルレンズ等からなる第2の結像用レンズ69,70,71,72を通過し、第2折り返しミラー73,75,77,79、第3折り返しミラー74,76,78,80、防塵ガラス83,84,85,86を介して各色用の感光体ドラム1,2,3,4の被走査面上に照射され静電潜像を書き込む。
上記の構成の光書込み装置5においては、例えば光源ユニット52がマゼンタ用及びイエロー用、光源ユニット53がブラック用及びシアン用であり、光源ユニット52,53は光源である2つ以上の半導体レーザ(LD)とその半導体レーザの出射光束をコリメートするコリメートレンズから構成され、これらがホルダ等の保持部材で一体に保持されたマルチビーム構成である。
ここで本発明におけるマルチビーム光源ユニットからの光ビームの合成方法とピッチ調整の1例を図6、図7に示す。図6(a)において、説明を簡易にするため図中のZ方向を鉛直上方向、X,Y方向を水平方向とした。図6(a),(b)において光源ユニット53は、複数の光ビーム(本実施例においては2つの光ビーム)を同時に出射し得るマルチビーム光源として構成されている。すなわち、光源ユニット53内には、各々図示しないLD駆動部により個別に点灯制御される2個のレーザダイオードLD3,LD4を発光源として備え、2個のレーザダイオードLD3,LD4から出射される2つの光ビームをあたかも1つの光源から出射される如く合成して出射させる構成としている。
画像データである印字データを奇数行、偶数行に分け、図示しないLD駆動部により2つのレーザダイオードLD3,LD4をデータに合わせて点灯させる。そして第1のレーザダイオードLD4からの光ビームは、コリメートレンズ60により平行光束化され、ビーム合成プリズム54の下部側に入射する。また、第2のレーザダイオードLD3からの光ビームは、コリメートレンズ61により平行光束化され、λ/2板54aに入射し、ここで偏光面を90度回転された後、ビーム合成プリズム54の上部側に入射し、ビーム合成プリズム(合成手段)54内の傾斜面54bで下方に向けて反射される。
図6(a)において、このビーム合成プリズム54内の下部側には、第1のレーザダイオードLD4の光軸に対して45度傾けて配置された偏光分離面54cが設けられており、この偏光分離面54cは、第1のレーザダイオードLD4からの光ビームは透過するが、第2のレーザダイオードLD3からの光ビームは偏光面が90度回転されているので偏光分離面54cで反射されることにより、何れの光ビームもビーム合成プリズム54を透過して同方向に出射される。また、この出射に際しては、2つの光ビームをλ/4板54dを通すことにより、2つのレーザダイオードLD3,LD4による光ビームの偏光状態を近づける。
ここで図6(a)は白黒モード時のビーム合成プリズム54の姿勢を示しており、前記光ビームの合成方法により2つの光ビームを近接して出射する。このとき、2つの光ビームがビーム合成プリズム54を透過するようステッピングモータ(駆動手段)57(図2)がビーム合成プリズム54を回動させて、2つの光ビームを合成し、感光体ドラムに照射して、黒色の潜像を形成する。
また、図6(b)はフルカラーモード時のビーム合成プリズムの姿勢を示しており、ビーム合成プリズム54から伸びた回転軸55は光書込み装置5上の軸受け形状56で軸固定され、ビーム合成プリズムは回転軸55を中心として回転し、2つのレーザダイオードLD3,LD4から出射された光ビームL3,L4と平行な姿勢で光ビームL3,L4の中央に位置することになり、光ビームL3,L4はビーム合成プリズム内を透過しない構成となっている。このとき、2つの光ビームがビーム合成プリズム54を透過しないようステッピングモータ57ビーム合成プリズム54を回動させて、各光ビームを感光体ドラム1〜4に照射して各色の潜像を形成する。
図7は図6(a),(b)におけるX方向からの様子を示したものである。図7(a)におけるビーム合成プリズムの姿勢を第1の状態とした時、ビーム合成プリズムから出射された光ビームL3,L4のビームピッチはd1となる。また図7(b)においては、前記第1の状態からθだけ回転した状態であり、この時のビーム合成プリズムの姿勢を第2の状態とした時ビーム合成プリズムから出射された光ビームL3,L4のビームピッチはd2となる。この時回転角θを得るため図示しないピッチ可変用ステッピングモータ57(図2)は特定パルス数回転する。回転量を変化させることによりビームピッチを変える事ができ、回転量は前記ステッピングモータ57からの駆動パルス数により容易に制御できる。すなわち、ビーム合成プリズム54にて光ビームL3,L4の副走査方向のビームピッチを画素濃度に応じて調整する。
次に図2〜5に示す構成の光書込み装置5においては、各光ビームL1,L2,L3,L4の光路には、主走査方向の走査開始位置の光束を取り出すための図示しない同期検知用ミラーが設けられており、同期検知用ミラーで反射された光束は、図5中に破線で示すように同期検知器(検知手段)81a,82aで受光されて走査開始の同期信号(情報)が出力される。また、図示しない同期検知器81b,82bで受光されて走査終了の同期信号が出力される。同期検知器81b,82bは同期検知器81a,82aに対し角度α(図8)だけ回転して取り付けられている。
ここで、本発明における白黒モード時の光ビームL3,L4の識別方法及び、ビームピッチ測定の一例を図8に示す。図8においてまず光ビームL3のみを点灯し同期検知器82aからの同期信号と同期検知器82bからの同期信号との時間差t1から光ビームL3の主走査方向の走査時間を特定する。次に光ビームL4のみを点灯し前記光ビームL3と同様にして同期検知器82aからの同期信号と同期検知器82bからの同期信号との時間差t2から光ビームL4を特定する。光ビームL3,L4の走査時間差より光ビームL3,L4を識別し、また光ビームL3,L4の走査時間差及び同期検知器82bの回転角αよりビームピッチΔdを算出する。算出された結果より、画素密度に応じたビームピッチを決定することができ、ピッチ調整を容易に行えるようになる。
次に図5に示すように、L1,L2,L3の光ビームの光路に配置された第3折り返しミラー74,76,78にはスキュー調整用のステッピングモータ92,93,94が設けられており、L4の光ビームの走査線位置を基準にして、L1,L2,L3の光ビームの走査線位置のずれを補正している。なお、光偏向器62によって偏向走査される光ビームの走査方向が主走査方向であり、これは各感光体ドラムの軸方向である。
また、この主走査方向に直交する方向が副走査方向であり、これは感光体ドラムの回転方向(感光体ドラム表面の移動方向)であり、さらには後述する転写搬送ベルト22aの搬送方向である。すなわち転写搬送ベルト22aの幅方向が主走査方向、搬送方向が副走査方向となる。
次に図1に示すように、並設された4つの感光体ドラム1,2,3,4の下には駆動ローラと複数の従動ローラに張架された転写搬送ベルト22aが配設されており、駆動ローラにより図中に矢印で示す方向に搬送されている。また、画像形成装置の本体下部には記録用紙等の転写材を収納した複数の給紙部23,24が設置されており、この給紙部23,24に収納された転写材が、給紙ローラ、搬送ローラ、レジストローラ25を介して転写搬送ベルト22aに給紙され、転写搬送ベルト22aにより担持され搬送される。
光書込み装置5により各感光体ドラム1,2,3,4に形成された各潜像は、各現像部10,11,12,13のY,M,C,Bkの各色のトナーで現像されて顕像化され、その顕像化されたY,M,C,Bkの各色のトナー画像は、転写搬送装置22の各転写手段14,15,16,17により転写搬送ベルト22a上に担持された転写材に順次重ね合わせて転写される。そして、4色の画像が転写された転写材は定着装置26に搬送され、定着装置26で画像が定着された後、排紙ローラ27により排紙トレイ28上に排出される。
なお、白黒モードの時は、光書込み装置5のブラック用及びイエロー用の光源ユニット53により書込みが行われ、ブラック用の感光体ドラム1に対して上述の作像動作が行われる。
以上、本発明に係る画像形成装置の構成・動作について説明したが、図1に示す構成の画像形成装置では、4つの感光体ドラム1,2,3,4が並設された作像部や光書込み装置5及び転写搬送装置22が画像形成装置本体内にコンパクトに収納され、さらには水平方向(図中のX方向)に対して斜めに設置されているので、従来の水平配置に比べて設置スペースが小さくて済み、タンデム式のカラー画像形成装置の更なる小型化を達成することができる。
この発明の光書込み装置を備えた画像形成装置の一例の概略断面図である。 図1に備える光書込み装置の平面図である。 図2のA−A´断面図である。 図2の要部平面図である。 図3の要部断面図である。 この発明の光書込み装置に備えるビーム合成プリズムの、(a)は白黒モード時、(b)はカラーモード時の説明図である。 (a),(b)は、図6(a)におけるビーム合成プリズムの白黒モード時のビームピッチの調整を説明するための図である。 この発明の白黒モード時のL3,L4の識別方法の一例を示した図である。
符号の説明
1,2,3,4 感光体ドラム(像担持体)
5 光書込み装置
52,53 光源ユニット
54 ビーム合成プリズム(合成手段)
57 ステッピングモータ(駆動手段)
62 光偏向器(偏向手段)
81a,81b,82a,82b 同期検知器(検知手段)
d1、d2 ビームピッチ
L1,L2,L3,L4 光ビーム
LD1,LD2,LD3,LD4 レーザダイオード(光源)

Claims (6)

  1. 光ビームを照射する複数の光源を備えた複数の光源ユニットと、
    該複数の光源ユニットから照射された前記複数の光ビームが1の像担持体上の副走査方向に所定のビームピッチで照射されるよう合成する合成手段と、
    該合成手段を傾ける駆動手段と、
    前記複数の光源ユニットから照射された複数の光ビームを主走査方向に偏向する偏向手段とを備えた光書込み装置において、
    フルカラーモード時には、前記複数の光ビームが前記合成手段を透過しないよう、前記駆動手段が前記合成手段を回動させて、少なくとも4以上の光ビームを前記像担持体に照射して各色の潜像を形成し、
    白黒モード時には、前記複数の光ビームが前記合成手段を透過するよう、前記駆動手段が前記合成手段を回動させて、前記合成手段で少なくとも2以上の光ビームを合成し、前記像担持体に照射して黒色の潜像を形成することを特徴とする光書込み装置。
  2. 前記合成手段にて前記2以上の光ビームの副走査方向のビームピッチを画素密度に応じて調整することを特徴とする請求項1に記載の光書込み装置。
  3. 前記駆動手段は、前記合成手段を回動させることにより傾けて、前記ビームピッチを調整することを特徴とする請求項1または2に記載の光書込み装置。
  4. 検知手段を備え、該検知手段により複数の光ビームを識別することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の光書込み装置。
  5. 前記検知手段により検知された情報をもとに副走査方向の前記ビームピッチを調整することを特徴とする請求項4に記載の光書込み装置。
  6. 請求項1ないし5のいずれかに記載の光書込み装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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