JP4515893B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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本発明は、画像形成装置に関し、さらに詳しくは、画像形成装置に装備されている光書込装置に用いられる光学素子の取り付け構造に関する。
複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置などの画像形成装置においては、潜像担持体として用いられる感光体への静電潜像を形成する装置の一つとしてレーザ光などの光ビームを用いる光書込装置が用いられる場合がある(例えば、特許文献1,2)。
光書込装置においては、光源から出射された光ビームを走査レンズや折り返しミラーなどを用いた光学素子を介して潜像担持体に導き、スポット照射するようになっている。そして、これら光学素子は、防塵のために内部が略密閉された筐体内に収容されて固定保持されている。
ところで、前述した光学素子は画像形成装置内に装備されている書込装置を構成する筐体に対して直接取り付けられて設けられることが多い。このため、装置内での環境変動、例えば、温度変化によって光学素子の特性が変化することがある。つまり、温度上昇により筐体が熱膨張するとこれに応じて光学素子が変位してしまうことがある。この結果、潜像担持体上での光ビームのスポット位置、いわゆる結像位置が所定の位置から外れてしまい、例えば複数の色画像を重合するような場合には色ずれなどを生じた異常画像が得られてしまうことになる。
従来、光学素子の変位によるスポット位置ずれを防止する構成として、光学素子として用いられる折り返しミラーの向きを調整するようにした構成(例えば、特許文献3)、複数の色画像を作成する際に用いられる各作像部を対象とする光書込装置に用いられる光源や偏向手段を各作像部毎に個別化されたユニット内に配置すると共に、結像光学系に用いられる折り返しミラー群を纏めて収容する空間部を空冷する構成(例えば、特許文献4)が知られている。
特開平6−148553号公報(段落「0002」欄) 特開平10−232360号公報(段落「0004」欄) 特開2002−277785号公報(段落「0035」欄) 特開2002−116400号公報(段落「0013」欄)
熱膨張の影響による折り返しミラーの変位を防止する構成として、折り返しミラーの向きを調整する構成では複数色の画像作成を対象とした場合にその調整作業が面倒となるばかりでなく、調整した後においても筐体側の熱膨張が起こるたびに折り返しミラーの変位が生じる虞がある。
一方、ユニット化することで光源や偏向手段への熱膨張の影響を避けるようにした場合、ユニット化による装置の大型化は否めない。しかも、折り返しミラー群をユニットとは別の位置に配置して冷却することからユニットとは別の冷却部を設けることになることからも装置の大型化や複雑化は否めなくなる。
本発明の目的は、上記従来の画像形成装置、特に画像形成装置に用いられる光書込装置における問題に鑑み、環境変動による光学素子の変位を防止して結像位置での位置ずれを防ぐことができる構成を備えた光書込装置を備えた画像形成装置を提供することにある。
請求項1記載の発明は、光源から出射された光ビームの光学路中に折り返しミラーを備え、該光ビームを潜像担持体に向けて導くことにより該潜像担持体上に静電潜像を形成する光書込装置を備えた画像形成装置において、前記画像形成装置の取り付け位置に対して締結可能な位置決め部が側壁の4隅に設けられて内部が略密閉され、該内部で副走査方向両側の底面には基準平面部が設けられている筐体と、前記筐体よりも線膨張係数が低い材質からなる枠部材で形成されて該筐体に対して装着可能であり、前記折り返しミラーを支持する素子保持部材とを有し、前記素子保持部材は、前記筐体側での装着位置に設けられている基準平面部に対して当接可能な位置決め基準部および前記筐体側に装備されている位置決め部近傍に対応させて前記筐体側から挿通されたネジにより締結可能な連結部とを該枠部材の4隅に備え、前記筐体側から挿通されたネジにより締結されることにより、前記位置決め基準部および前記連結部が前記筐体の側壁内面に引かれて密着すると、これら密着する位置決め基準部および連結部が位置する4隅以外の箇所が筐体内壁面との隙間を持たせて保持されることを特徴としている。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の画像形成装置において、前記光書込装置に装備されている素子保持部材には、少なくとも前記折返しミラーと、光源部とが配置されていることを特徴としている。
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の画像形成装置において、前記光書込装置に装備されている素子保持部材の位置決め基準部は、枠部材における前記筐体の基準平面部に対面して平行する折り曲げ部であり、該折り曲げ部の折り曲げ方向が素子保持部材の外側に向けた方向とされていることを特徴としている。
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のうちの一つに記載の画像形成装置において、前記光書込装置に装備されている素子保持部材の前記折り曲げ部にはハーネスクランプ用の穴部が設けられ、同期光学系、光偏向器、サーミスタ等のハーネス経路に用いることを特徴としている。
請求項1記載の発明によれば、光書込装置において素子保持部材の4隅に設けられている位置決め基準部および連結部のみが筐体の側壁内面に密着する構成であるので、筐体に対して素子保持部材側の接触部は位置決め基準部と連結部ということになり、その他の箇所は筐体とは接触しない関係とされる。これにより、筐体から素子保持部材への伝熱経路がきわめて少ない状態とされて、光書込装置の周辺温度が変動した場合、筐体に膨張、収縮あるいはねじれなどの変形が生じた場合でも素子保持部材側での伝熱が抑制される。この結果、光学素子への伝熱を低くして光学素子の変位を防止することにより光学素子の変位が原因する色ずれなどの異常画像の発生を防止できることになる。
請求項3記載の発明によれば、素子保持部材に設けられている位置決め基準部が筐体の基準平面部と対面して平行する折り曲げ部であるので、当接させるだけで筐体に対する素子保持部材の位置決めを完了させることができる。これにより、特別な位置決め構造を用いないで済む。しかも、折り曲げ部の折り曲げ方向が素子保持部材お外側に向けた方向であるので、筐体側からの熱が素子保持部材内部に行き渡ることがなく、これにより光学素子の変位を抑制することが可能となる。
請求項4記載の発明によれば、折り曲げ部を単なる位置決め部として用いるのでなく、ハーネス経路として用いるので、単一部に多機能を備えさせて構成の簡略化が可能となる。
以下、図示実施例により本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図1は、本発明実施例による光書込装置が適用される画像形成装置を示しており、同図に示した画像形成装置は、複数の色画像を形成する作像部がベルトの展張方向に沿って並置されたタンデム方式を用いるカラープリンタあるが、本発明はこの方式に限ることはなく、またプリンタだけではなく複写機やファクシミリ装置などを対象とすることも可能である。
図1において画像形成装置100は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な像担持体としての感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkを並設したタンデム構造が採用されている。
図1に示す構成の画像形成装置100は、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkに形成された可視像が、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkに対峙しながら矢印A1方向に移動可能な無端ベルトが用いられる中間転写体(以下、転写ベルトという)11に対して1次転写行程を実行してそれぞれの画像が重畳転写され、その後、記録シートなどが用いられる転写紙Sに対して2次転写行程を実行することで一括転写されるようになっている。
各感光体ドラムの周囲には、感光体ドラムの回転に従い画像形成処理するための装置が配置されており、いま、ブラック画像形成を行う感光体ドラム20Bkを対象として説明すると、感光体ドラム20Bkの回転方向に沿って画像形成処理を行う帯電装置30Bk,現像装置40Bk、1次転写ローラ12Bkおよびクリーニング装置50Bkが配置されている。帯電後に行われる書き込みは、後述するように、光書込装置8が用いられる。
転写ベルト11に対する重畳転写は、転写ベルト11がA1方向に移動する過程において、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkに形成された可視像が、転写ベルト11の同じ位置に重ねて転写されるよう、転写ベルト11を挟んで各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkに対向して配設された1次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkによる電圧印加によって、A1方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。
各感光体ドラム感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkは、A1方向の上流側からこの順で並んでいる。各感光体ドラム感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像をそれぞれ形成するための画像ステーションに備えられている。
画像形成装置100は、各色毎の画像形成処理を行う4つの画像ステーションと、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkの上方に対向して配設され、転写ベルト11及び1次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkを備えた転写ベルトユニット10と、転写ベルト11に対向して配設され転写ベルト11に従動し、連れ回りする転写部材としての転写ローラである2次転写ローラ5と、転写ベルト11に対向して配設され転写ベルト11上をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置13と、これら4つの画像ステーションの下方に対向して配設された光書き込み装置としての光書込装置8とを有している。
本実施例における光書込装置8は、光源としての半導体レーザ、カップリングレンズ、fθレンズ、トロイダルレンズ、折り返しミラーおよび偏向手段としての回転多面鏡などを装備しており、各感光体ドラム20Y,20C,20M,20Bkに対して色毎に対応した書き込み光Lb(図1では、便宜上、ブラック画像の画像ステーションのみを対象として符号が付けてあるが、その他の画像ステーションも同様である)を出射して感光体ドラム20Y,20C,20M,20Bkに静電潜像を形成する構成とされている。なお、光書込装置に関する構成については後で詳述する。
画像形成装置100には、感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkと転写ベルト11との間に向けて搬送される転写紙Sを積載した給紙カセットとしてのシート給送装置61と、シート給送装置61から搬送されてきた記録紙Sを、画像ステーションによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkと転写ベルト11との間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対4と、転写紙Sの先端がレジストローラ対4に到達したことを検知する図示しないセンサとが設けられている。
画像形成装置100には、トナー像が転写された転写紙Sにトナー像を定着させるためのローラ定着方式の定着ユニットとしての定着装置6と、定着済みの転写紙Sを画像形成装置100の本体外部に排出する排紙ローラ7と、画像形成装置100の本体上部に配設され排出ローラ7により画像形成装置100の本体外部に排出された転写紙Sを積載する排紙トレイ17と、排紙トレイ17の下側に位置し、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを充填されたトナーボトル9Y、9C、9M、9Bkとが備えられている。
転写ベルトユニット10は、転写ベルト11、1次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkの他に、転写ベルト11が掛け回されている駆動ローラ72及び従動ローラ73を有している。
従動ローラ73は、転写ベルト11に対する張力付勢手段としての機能も備えており、このため、従動ローラ73には、バネなどを用いた付勢手段が設けられている。このような転写ベルトユニット10と、1次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkと、2次転写ローラ5と、クリーニング装置13とで転写装置71が構成されている。
シート給送装置61は、画像形成装置100の本体下部に配設されており、最上位の転写紙Sの上面に当接する給紙ローラとしての給送ローラ3を有しており、給送ローラ3が反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の転写紙Sをレジストローラ対4に向けて給送するようになっている。
定着装置6は、熱源を内部に有する定着ローラ62と、定着ローラ62に圧接された加圧ローラ63とを有しており、トナー像を担持した転写紙Sを定着ローラ62と加圧ローラ63との圧接部である定着部に通すことで、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を転写紙Sの表面に定着するようになっている。
転写装置71に装備されているクリーニング装置13は、詳細な図示を省略するが、転写ベルト11に対向、当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードとを有しており、転写ベルト11上の残留トナー等の異物をクリーニングブラシとクリーニングブレードとにより掻き取り、除去して、転写ベルト11をクリーニングするようになっている。クリーニング装置13はまた転写ベルト11から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための図示しない排出手段を有している。なお、図1に示す構成の画像形成装置100では、転写ベルト11に対して各感光体ドラムで形成された画像を順次転写することで色画像が重畳されたものを2次転写ローラ5により転写紙Sに一括転写する方式であるが、これに代えて、転写ベルト11に転写紙Sを担持し、この転写紙Sを各感光体ドラムに対峙させて各色の画像を直接転写紙S上で重畳する方式とすることも可能である。
図2は、光書込装置8を示す図であり、同図において光書込装置8は、画像形成装置100内の不動部に取り付けられる筐体8Aに対して装着可能な素子保持部材800を備えている。
筐体8Aは、上面が開放されて内部に部品の収容空間を有した箱状部材で構成され、書き込み走査系に用いられる部材のうちで、光源ユニット、偏向器、結像光学系、同期光学系、折り返しミラーの一部およびアパーチャやシリンドリカルレンズなどを収容できるようになっている。筐体8Aの上面は、透明な樹脂あるいはガラス製のカバー部材8C(図2参照)が配置されて塞がれるようになっている。
素子保持部材800は、書き込み走査系を構成する部材のうちで複数の折り返しミラー8Bが配置され、筐体8A内に収容された状態で筐体8Aの開放面がカバー部材8により塞がれることによる略密閉された状態を維持して防塵されるようになっている。
筐体8Aは、その開放面がカバー部材8Cで覆われるが、素子保持部材800内に有する折り返しミラー8Bから感光体ドラムに対する光ビームの出射部が窓部として形成され、その窓部はガラスなどの透明部材で塞がれて防塵できるようになっている。以下、各部について説明する。
図3は、筐体8Aの構成を示す図であり、図4は素子保持部材800の構成を示す図であり、そして図5は筐体8Aに対して素子保持部材800が装着された状態を示す図である。
図3において筐体8Aの内部底面には、収容される部材の一つである回転多面鏡の取り付け部8A1が中央に設けられ、中央部を挟んで図中、矢印で示す副走査方向の両側には基準平面部8A2が設けられている。
基準平面部8A2は、素子保持部材800の載置面をなし、図において副走査方向と直角な方向に相当する主走査方向両側に位置する側壁8A3には、画像形成装置本体側の不動部である筐体側に位置する取り付け位置に対して締結可能な位置決め部8A30が4隅近傍に設けられている。
位置決め部8A30を装置本体側に締結する際には、装置本体側の支持部における取り付け位置からネジを挿通して位置決め部8A30を締結する。このため、位置決め部8A30には、樹脂中に雌ねじを形成したナットが充填されている。
一方、図4において素子保持部材800は、筐体8Aよりも線膨張係数が低い金属製の枠部材で構成されており、複数の折り返しミラー8Bがその長手方向両端を取り付けられて一体化されている。
素子保持部材800の底面において副走査方向(図中、矢印で示す方向)の両側には筐体8Aに設けられている基準平面部8A2に当接可能な位置決め基準部800Aが枠部材の4隅部分に設けられている。
位置決め基準部800Aは、素子保持部材800を構成している枠部材における底面の一部を折り曲げた折り曲げ部により構成されており、折り曲げ部の折り曲げ方向が素子保持部材800の外側に向けた方向とされている。これにより、筐体8A側の基準平面部8A2に位置決め基準部800Aを載置させて当接させることができるので、筐体8A側の基準となる平面部と素子保持部材800側との整合関係を一致させて筐体8A側に配置されている光学部材と素子保持部材800側に装備されている光学素子との光路を所定条件に設定することができる。
しかも、折り曲げ方向を素子保持部材800の外側に向けていることにより、筐体8Aからの伝熱が素子保持部材800の内部に及ばないようにすることができる。
さらに、位置決め基準部800Aには、図示しないが、切り欠きあるいは穴によってハーネスクランプ部が設けられ、このハーネスクランプ部を同期光学系、光偏向器、サーミスタ等のハーネス経路として用いるようになっている。このように一部材を多機能部品として用いることで構成の簡略化が図れるようになっている。
素子保持部材800を構成する枠部材における位置決め基準部800Aの近傍には、筐体8A側の位置決め部8A3の近傍に対応する位置に連結部800Bが設けられている。
連結部800Bは、筐体8A側に形成された貫通穴に挿通されるネジの締結部で構成されており、筐体8Aの外側からネジを挿通することにより素子保持部材800を締結した際に素子保持部材800を筐体8Aの側壁内面に向けて密着させることができるようになっている。
上述した連結部800Bは、筐体8Aの側壁内面に向けて突出する突起部で構成されて筐体8A側に締結された際に密着するようになっている。このため、副走査方向に沿った素子保持部材800の枠部材における長手方向においては、連結部800B以外の箇所が筐体8Aの側壁内面との間に隙間が形成されるとともに、連結部800Bによって筐体8Aの側壁内面と素子保持部材8Aの側面との平行度が確保されるようになっている。
本実施例は以上のような構成であるから、筐体8Aに対して素子保持部材800を装着する際には、筐体8Aに対して素子保持部材800を締結することが行われる。
締結に際しては、素子保持部材800を筐体8A内に装填し、素子保持部材800の底面に有する位置決め基準部800Aを筐体8A側の基準平面部8A2に載置する。これにより、基準平面部8A2を基準とした上下方向での両者の位置が整合される。
基準平面部8A2に載置された素子保持部材800は、連結部800Bに対して筐体8A側から挿通されたネジを締結されることにより筐体8Aの側壁内面に向けて引かれることになる。この状態で連結部800Bが筐体8Aの側壁内面に密着することができ、連結部800Bが筐体の側壁内面に密着すると副走査方向では連結部以外の箇所が筐体8Aの側壁内面との間で隙間を持たせた状態で保持される。
これにより、筐体8Aに対して素子保持部材800側の接触部は位置決め基準部800Aと連結部800Bということになり、その他の箇所は筐体8Aとは接触しない関係とされる。このため、筐体8Aから素子保持部材800への伝熱経路がきわめて少ない状態とされるので、光書込装置8の周辺温度が変動した場合、筐体8Aに膨張、収縮あるいはねじれなどの変形が生じた場合でも素子保持部材800側での伝熱が抑制されていることになる。
素子保持部材800は、自身の線膨張係数が筐体8Aよりも低いことも相俟って、伝熱による膨張、収縮あるいはねじれの変形を生じにくくなるので、折り返しミラーの変形や位置ずれを防止することができる。これにより折り返しミラーの変形や位置ずれによるスポット位置ずれが防止できることになり、画像同士の重合位置ずれを防ぐことが可能となる。
一方、筐体8Aに収容された状態で装着されて一体化される素子保持部材800は、筐体8Aに対する補強部材となる裏当て部材として機能するとともに、筐体8Aの放熱が行える部材として機能することができる。これにより、筐体8Aの剛性を高めると共に、筐体8Aでの温度上昇を抑えて熱的な変形を抑制することができる。特に、筐体8Aの構成材料である樹脂よりも剛性の高い金属製の素子保持部材800が筐体8Aの補強部材として用いられているので、光書込装置8の周辺温度の変動による筐体8Aの変形を抑止しやすくすることができ、感光体に対する結像光学系での光路変化を防止することも可能となる。
なお、筐体8Aの変形抑止のために機能する素子保持部材800は、上記したように連結部800Bのみを筐体8Aの側壁内面に密着させる構成とすることに限定されるものではなく、例えば、連結部800Bと同様にエンボス部とした部分を副走査方向に複数設けて筐体8Aとの接触面積を小さくした状態で側壁内面に密着させる構成やあるいはビード加工などにより側壁内面の副走査方向で連続して接触する構成とすることも可能である。なお、装置本体側の筐体支持部と素子保持部材800との線膨張係数をほぼ同等に設定することもでき、この場合には、装置本体側に支持されている感光体ドラムと素子保持部材800側との温度変化による変形度合いを同じにすることができるので、感光体ドラムとこれに対する結像光学素子とが同方向に変位することになり、両者間での相対位置の変動を小さくすることも可能となり、感光体ドラム上でのスポット位置変動が低減されることにもなる。
また、筐体8Aの基準平面部8B2に載置される素子保持部材800の位置決め基準部800Bには、ハーネス経路が設けられているので、ハーネスを迂回させないで素子保持部材800に設けられている光学素子に対して短い距離で接続させることができる。これにより、ハーネスの取り回しに必要となるスペースを敢えて設ける必要がなくなり、装置内の小型化が可能となる。
本発明の実施例による光書込装置を備えた画像形成装置の構成を説明するための図である。 本発明実施例による光書込装置に装備されている部材を説明するための図である。 本発明実施例による光書込装置に用いられる筐体の構成を説明するための図である。 本発明実施例による光書込装置に用いられる素子保持部材の構成を説明するための図である。 図3および4に示した筐体および素子保持部材の装着状態を示す図である。
符号の説明
8 光書込装置
8A 筐体
8A2 基準平面部
8B 折り返しミラー
100 画像形成装置
800 素子保持部材
800A 位置決め基準部
800B 連結部

Claims (4)

  1. 光源から出射された光ビームの光学路中に折り返しミラーを備え、該光ビームを潜像担持体に向けて導くことにより該潜像担持体上に静電潜像を形成する光書込装置を備えた画像形成装置において、
    前記光書き込み装置は、画像形成装置本体の取り付け位置に対して締結可能な位置決め部が側壁の4隅に設けられて内部が略密閉され、該内部で副走査方向両側の底面には基準平面部が設けられている筐体と、
    前記筐体よりも線膨張係数が低い材質からなる枠部材で形成されて該筐体に対して装着可能であり、前記折り返しミラーを支持する素子保持部材とを有し、
    前記素子保持部材は、前記筐体側での装着位置に設けられている基準平面部に対して当接可能な位置決め基準部および前記筐体側に装備されている位置決め部近傍に対応させて前記筐体側から挿通されたネジにより締結可能な連結部とを該枠部材の4隅に備え、
    前記筐体側から挿通されたネジにより締結されることにより、前記位置決め基準部および前記連結部が前記筐体の側壁内面に引かれて密着すると、これら密着する位置決め基準部および連結部が位置する4隅以外の箇所が筐体内壁面との隙間を持たせて保持されることを特徴とする画像形成装置。
  2. 請求項1記載の画像形成装置において、
    前記光書込装置に装備されている素子保持部材には、少なくとも前記折返しミラーと、光源部とが配置されていることを特徴とする画像形成装置。
  3. 請求項1または2記載の画像形成装置において、
    前記光書込装置に装備されている素子保持部材の位置決め基準部は、枠部材における前記筐体の基準平面部に対面して平行する折り曲げ部であり、該折り曲げ部の折り曲げ方向が素子保持部材の外側に向けた方向とされていることを特徴とする画像形成装置。
  4. 請求項1乃至3のうちの一つに記載の画像形成装置において、
    前記光書込装置に装備されている素子保持部材の前記折り曲げ部にはハーネスクランプ用の穴部が設けられ、同期光学系、光偏向器、サーミスタ等のハーネス経路に用いることを特徴とする画像形成装置。
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JP2002311369A (ja) * 2001-04-17 2002-10-23 Fuji Xerox Co Ltd 光走査装置

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