JP4875570B2 - 走査光学装置 - Google Patents

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この発明は、複数の光束を射出する光源部と、その複数の光束を偏向する偏向手段とを備え、当該偏向手段により偏向された複数の光束を被走査面上で結像させ走査させる走査光学装置に関する。
特許文献1には、複数の光束を射出する光源部と、当該光束を偏向する偏向手段とを具備し、偏向手段により偏向された光束を被走査面上に結像させ走査させるマルチビーム走査装置が記載されている。このマルチビーム走査装置の光源部には、半導体レーザダイオード(LD)と、コリメートレンズとが当該光源部のベース部に固定されている。光源部から射出されたレーザ光は、シリンダレンズを介して、ポリゴンミラーに入射する。
特許文献2には、2本のレーザ光を射出する光源と、2つのコリメートレンズと、2つのアパーチャと、偏向器とを有するマルチビーム走査装置が記載されている。光源から射出された2本のレーザ光は、それぞれ対応するコリメートレンズとアパーチャを経た後、偏向器に入射する。この装置では、2つのアパーチャは同一部材に形成されている。
特開2001−4941号公報 特開2001−13432号公報
上記特許文献1,2に記載のマルチビーム走査装置では、コリメートレンズ、アパーチャ、シリンダレンズ等の光学部材をそれぞれ固定するための手段が必要であるため、組立部品が複数必要になると共に、その分の組立工数も必要であった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、複数のレーザ光を用いた走査光学装置において、従来と比して、部品点数及び組立工数を削減した走査光学装置を提供することを目的とするものである。
上記の課題を解決するために、本発明は、複数の光束を射出する光源部と、光束を偏向する偏向手段とを備え、偏向手段により偏向された光束を被走査面上に結像させ走査させる走査光学装置であって、光源部は、複数の発光素子と、複数の発光素子から射出された複数の光束をそれぞれ平行光にする複数の第1レンズと、複数の第1レンズから射出された平行光をそれぞれ通過させる複数のスリットが形成されたスリット部と、スリット部を通過した平行光を副走査方向に収束する単一の第2レンズと、少なくとも複数の第1レンズと第2レンズとを配設するためのハウジングと、複数の第1レンズをハウジングの第1レンズ固定位置に固定する第1固定部と、第2レンズをハウジングの第2レンズ固定位置に固定する第2固定部と、を有し、第1固定部、第2固定部およびスリット部が、単一の固定部材として一体的に形成されていることを特徴とする走査光学装置を提供する。
この構成によれば、光源部において、1つの固定手段を用いて、複数のコリメートレンズとシリンダレンズとを固定することができる。また、当該固定手段には、スリットが形成されている。したがって、従来と比して、走査光学装置における部品点数及び組立工数を削減することができる。
また、本発明の走査光学装置では、上記第1固定部は、複数の第1レンズのそれぞれを個別に押圧可能な複数の押圧部を有し、複数の第1レンズのそれぞれを第1レンズ固定位置の内壁に対して押圧することにより固定する。また、複数の第1レンズは、それぞれが鏡枠によって保持されていてもよい。その場合、上記第1固定部は、複数の第1レンズの鏡枠のそれぞれを個別に押圧可能な複数の押圧部を有し、複数の第1レンズのそれぞれを第1レンズ固定位置に対して押圧することにより固定する。
また、上記固定部材は、ハウジングに固定される被固定部を有している。上記複数の押圧部は、固定手段がハウジングに固定された状態で、弾性変形しており、その復元力により押圧するよう構成されている。
また、上記第2固定部は、一端が前記スリット部に結合しており、他端が自由端であり、スリット部と第2レンズとの間に配置され、且つ複数のスリットを通過した平行光を通す開口部が形成された板状部である。
また、第2固定部は、第2レンズが第2レンズ固定位置に配置された状態では、弾性変形により当該板状部がスリット部側に変位した状態にあることにより、第2レンズを第2レンズ固定位置の内壁に対して押圧することにより固定する。
また、上記板状部は、その一端から自由端の間であって開口部を有する位置のうちの少なくとも一箇所において、第2レンズ側に凸となるように屈曲しており、当該屈曲する位置において第2レンズに当接するよう構成されている。
また、光源部から射出される複数の光束が、偏向手段の偏向面近傍で互いに収束するように光源部が構成されている。
また、複数の発光素子及び複数の第1レンズは略副走査方向に一列に配列されている。
また、走査光学装置は、複数の光束をそれぞれ対応する複数の被走査面上に結像させ走査させる。
したがって、本発明によれば、従来と比して、部品点数及び組立工数を削減した走査光学装置を提供することができる。
以下、図面を参照して、本発明に係る走査光学装置の実施形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態における走査光学装置1の斜視図であり、装置内部を示した図である。図2は、走査光学装置1内における各種光学部材の位置関係と、レーザ光の光路を示した模式図である。
走査光学装置1は、ハウジング2内に、光源ユニット100、ポリゴンミラー10、コリメートミラー15、第1レンズ20、反射ミラー31〜38、第2レンズ41〜44を備えている。走査光学装置1では、第1レンズ20と第2レンズ(41〜44のいずれか)の組み合わせで、fθレンズを構成している。走査光学装置1は、光源ユニット100から4つのレーザ光を射出し、4つのレーザ光をそれぞれ対応する被走査面上に結像させて走査する装置である。走査光学装置1は、例えば、カラーレーザプリンタに用いられるタンデム式の走査光学装置であり、4つのレーザ光はそれぞれY,M,C,Kの各色に対応する。
各レーザ光はポリゴンミラー10により偏向されて走査される。本明細書中においては、各レーザ光において、各レーザ光の光軸に垂直な方向であって、ポリゴンミラー10により走査される方向を主走査方向という。長尺の反射ミラー31〜38や第2レンズ41〜44等は、その長手方向が主走査方向となるように配置されている。この主走査方向の定義は、ポリゴンミラー10により偏向される前のレーザ光においても用いるものとする。また、各レーザ光の光軸と主走査方向に垂直な方向を副走査方向というものとする。なお、各レーザ光は、後述するようにそれぞれの光軸が平行とはなっていないため、副走査方向は、レーザ光ごとに異なる。本明細書中では、レーザ光ごとの副走査方向を説明する際には上記定義を適用するが、4つのレーザ光に対して(光源ユニット100に対して)副走査方向というときには、ポリゴンミラー10の回転軸に沿った方向を副走査方向とするものとする。
図1,2における各種光学部材の位置関係をレーザ光の光路と共に説明するために、先に、レーザ光を射出する光源ユニット100について図3を用いて説明する。図3は、光源ユニット100の内部構成および射出されるレーザ光の光路を示した図である。なお、図3では、射出されたレーザ光の光路を展開して示している。すなわち、各レーザ光は、ポリゴンミラー10等で反射されるが、説明の便宜上、それらの光軸が紙面上にくるように図示した。
光源ユニット100は、4つのLD101〜104と、4つのコリメートレンズ111〜114と、4つのアパーチャスリット(図5において詳述する121〜124)と、シリンダレンズ130を有する。4つのLD101〜104は、副走査方向に沿って一列に配列されている。4つのアパーチャスリット(121〜124)は、後述するように固定部材300に形成されている。シリンダレンズ130は、副走査方向にのみパワーを持つレンズである。
LD101〜104から射出された発散レーザ光は、それぞれ、コリメートレンズ111〜114により平行光とされた後、4つのアパーチャスリット(121〜124)を通過することによりビーム整形がなされ、シリンダレンズ130により副走査方向に収束する収束光となって、光源ユニット100から射出される。本明細書中においては、LD101〜104から射出されたレーザ光をそれぞれL1〜L4というものとする。
シリンダレンズ130は、レーザ光L1〜L4の各々がポリゴンミラー10の偏向面10A近傍(偏向点P)で副走査方向に収束するように設計されている。また、4つのレーザ光L1〜L4が互いに偏向点Pで収束するように、4つのLD101〜104はその出射角度が調整されている。シリンダレンズ130から射出したレーザ光L1〜L4は、コリメートミラー15で反射された後、偏向点Pへ向かう。偏向点Pにおいて偏向されたレーザ光L1〜L4は、第1レンズ20に入射する。
図2に戻って説明を続けるが、レーザ光L1は、第1レンズ20を透過した後、反射ミラー31及び32で反射され、第2レンズ41に入射する。レーザ光L2は、第1レンズ20を透過した後、反射ミラー33及び34で反射され、第2レンズ42に入射する。レーザ光L3は、第1レンズ20を透過した後、反射ミラー35及び36で反射され、第2レンズ43に入射する。レーザ光L4は、第1レンズ20を透過した後、反射ミラー37及び38で反射され、第2レンズ44に入射する。第2レンズ41〜44を通過したレーザ光L1〜L4は、それぞれ対応する被走査面上(不図示)に結像する。ポリゴンミラー10の偏向により、レーザ光L1〜L4は、それぞれの被走査面上に走査される。被走査面としては、例えば、感光ドラム表面が挙げられる。
図4は、光源ユニット100の斜視図である。光源ユニット100は、基部200と、コリメートレンズ111〜114を備える鏡枠11〜14と、シリンダレンズ130と、鏡枠11〜14とシリンダレンズ130を固定するための固定部材300とを有する。
鏡枠11〜14は、コリメートレンズ111〜114を保持する筒状部材である。基部200には、鏡枠11〜14が配置されるスペースS1と、シリンダレンズ130を配置するスペースS2とが形成されている。基部200には、スペースS1とスペースS2とを仕切る仕切り部201が形成されている。さらに、基部200には、スペースS2において、仕切り部201に対向する位置に、シリンダレンズ130の位置決めのためのコの字形状の壁202が形成されている。
また、基部200のスペースS1において、仕切り部201に対向する位置には、LDが取り付けられる壁203があり、壁203にLD101〜104を位置決めし保持するための貫通孔211〜214が形成されている。鏡枠11〜14のそれぞれは、スペースS1において、貫通孔211〜214の位置に合わせて配置される。すなわち、鏡枠11〜14は、貫通孔211〜214のそれぞれに配置されたLD101〜104からの光がコリメートレンズ111〜114に入射する位置に配置される。仕切り部201には、コリメートレンズ111〜114から射出された平行光が通過できるように、貫通孔221〜224が形成されている(図3参照)。
固定部材300は、仕切り部201に固定される。具体的には、固定部材300の孔300bに仕切り部201に形成された突起部201aが嵌め込まれることにより、固定部材300が位置決めされ、その後、固定部材300は孔300a,cを介してネジ止めされる。
次に、図5を参照して、固定部材300の構造について詳述する。図5(a)は固定部材300の斜視図であり、図5(b)は固定部材300を図5(a)中矢印A方向に見た図であり、図5(c)は固定部材300を図5(a)中矢印B方向に見た図である。
固定部材300は、鏡枠固定部310と、アパーチャスリット形成部320と、シリンダレンズ固定部330とが一体的に形成された部材である。固定部材300は、例えは金属板をプレス加工によって打ち抜き、折り曲げることによって形成された板金部材である。或いは、固定部材300は樹脂成型品であってもよい。
鏡枠固定部310は、略長方形状の板部であり、その一辺からは略垂直に略長方形状の板部であるアパーチャスリット形成部320が延びている。アパーチャスリット形成部320において鏡枠固定部310と繋がっている辺に隣接する辺のうちの一方からシリンダレンズ固定部330が延びている。シリンダレンズ固定部330は、この辺近傍において折り返されており、アパーチャスリット形成部320と対向する位置に配置されている。
鏡枠固定部310は、櫛状に形成された4つの押圧部311〜314を有する。4つの押圧部311〜314にはそれぞれ、鏡枠11〜14に当接する部位である当接部311A〜314Aが設けられている。また、鏡枠固定部310には、固定部材300を光源ユニット100の基部200に固定するための上述した孔300a、300b、300cが形成されている。
図5(b)は、固定部材300が基部200に固定されたと仮定した場合の、固定部材300と鏡枠11の位置関係を示している。固定部材300の初期状態(外力が加えられていない状態)は、当接部311Aが鏡枠11と重複する位置となる。すなわち、固定部材300が基部200に固定された状態(図4に示す状態)では、押圧部311が弾性変形しており、それにより生じた復元力により、当接部311Aが鏡枠11を押圧した状態となる。鏡枠11は、基部200内において、押圧部311に対向する内壁との間で挟持される。押圧部312〜314においても同様の構成であり、それぞれ鏡枠12〜14を押圧し挟持する。また、押圧部311〜314は互いに離間しているため、それぞれ独立して鏡枠11〜14を押圧することができる。すなわち、押圧部311〜314は、隣接する押圧部の弾性変形状態により影響を受けることなく、それぞれの鏡枠を押圧することができる。
アパーチャスリット形成部320は、鏡枠固定部310に対して略直角となるように形成されており、アパーチャスリット121〜124を有する。アパーチャスリット121〜124は、副走査方向に沿って一列に配列されており、主走査方向に長い略長方形の形状を有する。固定部材300を基部200に固定した状態では、貫通孔221〜224(図3)とアパーチャスリット121〜124が連通する。貫通孔221〜224を通過した平行光は、アパーチャスリット121〜124を通ることにより整形される。
シリンダレンズ固定部330は、アパーチャスリット形成部320の副走査方向の一端から延出して形成されている。シリンダレンズ固定部330は、開口部330Aを有する。シリンダレンズ固定部330の各部分は、基端部であって湾曲した部分を湾曲部331と、副走査方向中央部付近の折れ曲がった部分を屈曲部332と、先端部分を先端部333というものとする。シリンダレンズ固定部330は、シリンダレンズ130側に凸となるように屈曲している。
シリンダレンズ固定部330は、湾曲部331以外の部分(例えば屈曲部332や先端部333)がアパーチャスリット形成部320の方向に押圧されると、湾曲部331が弾性変形によりさらに湾曲する。この押圧された状態では、復元力によって、例えば屈曲部332の位置は、アパーチャスリット形成部320から離れる方向に変位しようとする。すなわち、図4に示すように固定部材300が基部200に固定された状態では、シリンダレンズ固定部330の湾曲部331が上記のように弾性変形している場合、シリンダレンズ固定部330によって、シリンダレンズ130が壁202側に押圧されている。シリンダレンズ130は当該押圧により、シリンダレンズ固定部330と壁202とにより挟持されて、基部200内に固定される。
図5(c)に示されるように、シリンダレンズ固定部330の開口部330Aは、この方向(各レーザ光の略進行方向)から見て、アパーチャスリット121〜124と重なっていないため、アパーチャスリット121〜124を通過した光は全て、シリンダレンズ130に入射する。言い換えれば、シリンダレンズ固定部330は、アパーチャスリット121〜124からシリンダレンズ130へ入射するレーザ光の光路に影響を与えないような形状になっている。
次に、光源ユニット100の組み立て手順について説明する。なお、基部200の貫通孔211〜214には既にLD101〜104が取り付けられているものとする。
第一に、コリメートレンズ111〜114を備えた鏡枠11〜14を基部200のスペースS1に並べる。
第二に、固定部材300を所定位置に取り付け、ネジ止めする。ネジ止めすることにより、鏡枠11〜14は、固定部材300の押圧部311〜314により基部200の内壁に向けて押圧されて固定される。
第三に、シリンダレンズ130を図4中上側(副走査方向上側)からスライドインさせる。基部200のスペースS2には、シリンダレンズ固定部330が位置している。シリンダレンズ固定部330の屈曲部332と壁202(コの字の連結部)との間の間隔は、シリンダレンズ130の中央部付近の厚みよりも狭くなるよう構成されている。よって、シリンダレンズ130をスペースS2内にスライドさせていくと、屈曲部332がシリンダレンズ130の表面により押され、シリンダレンズ固定部330の湾曲部331は次第に弾性変形する。シリンダレンズ130が所定位置に配置された状態では、シリンダレンズ130は、屈曲部332により壁202側へ押圧されるので、シリンダレンズ130は基部200内に固定される。
以上の第一から第三の手順によれば、4つのコリメータレンズ、4つのアパーチャスリット、1つのシリンダレンズを光源ユニット100内に固定するために、1つの固定部材300を用いるだけで済む。また、4つのコリメータレンズを固定すると同時に、アパーチャスリットが位置決めされる。さらに、シリンダレンズ130は、スライドして固定位置に押し込むことができるため、組立作業が容易である。なお、シリンダレンズ130をスライドインさせる際に、シリンダレンズ130表面とシリンダレンズ固定部330との間に摩擦が生じ、シリンダレンズ130表面に細かなキズが付く可能性があるが、シリンダレンズ固定部330は開口部330Aを有しているため、シリンダレンズ130表面のうちのレーザ光の光路に関係する部分には、そのようなキズは付かない。つまり、屈曲部332は、シリンダレンズ130の表面のうちレーザ光の光路に関係する部分には触れることがない。
したがって、本発明に係る走査光学装置によれば、複数の光学部材(コリメートレンズ、シリンダレンズ)を1つの固定部材を用いて固定することができるので、従来よりも部品点数が少なく且つ組立工数が少なくなる。
なお、本発明に係る走査光学装置は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
例えば、固定部材300のシリンダレンズ固定部330の先端部333は、閉じた形状としたが、開放した形状であってもよい。また、シリンダレンズ固定部330を板バネ状としたが、アパーチャスリット121〜124によるレーザ光の光路と干渉しない位置に巻きばねを設けて、当該巻きばねでシリンダレンズ130を壁202側へ押圧するような構成としてもよい。また、シリンダレンズ固定部330は、アパーチャスリット形成部320の副走査方向の一端から延出する構成としたが、主走査方向の端部から延出する構成でもよい。さらに、シリンダレンズ固定部330は、シリンダレンズ130を壁202側へ押圧する構成としたが、アパーチャスリット121〜124とシリンダレンズ130の間に壁202が配置されるように基部200を設計して、シリンダレンズ130を壁202側へ押圧する(アパーチャスリット形成部320側へ引っ張る)構成としてもよい。また、さらに、基部200に壁202を設けずに、固定部材300がシリンダレンズ130を保持する部位を有していてもよい。すなわち、シリンダレンズ固定部330の代わりに、シリンダレンズ130をアパーチャスリット121〜124に対して所定位置に保持するような部位を固定部材300に設けてもよい。
また、例えば、固定部材300の鏡枠固定部310の当接部311A〜314Aの形状は、図5に示すような、鏡枠11〜14の外周面に一点で当接するような形状に限定されず、鏡枠11〜14の外周面を1/4周から半周程度覆うような湾曲形状であってもよい。
また、コリメートレンズ111〜114は、鏡枠11〜14に備えられたが、鏡枠11〜14を用いずにコリメートレンズ111〜114を直接、固定部材300を用いて基部200に固定する構成であってもよい。
また、本発明の実施形態の走査光学装置は、タンデム式の走査光学装置であったが、その光源の構成は、複数のレーザ光を単一の感光ドラム上に結像させるような方式の走査光学装置においても採用し得る。
本発明の実施形態における走査光学装置の内部を示す斜視図である。 走査光学装置内における各種光学部材の位置関係とレーザ光の光路を示した模式図である。 光源ユニットの内部構成およびレーザ光の光路を示した図である。 光源ユニットの斜視図である。 固定部材の外観図である。
符号の説明
1 走査光学装置
10 ポリゴンミラー
100 光源ユニット
101〜104 LD
111〜114 コリメートレンズ
121〜124 アパーチャスリット
130 シリンダレンズ
200 基部
300 固定部材
310 鏡枠固定部
320 アパーチャスリット形成部
330 シリンダレンズ固定部
332 屈曲部

Claims (11)

  1. 複数の光束を射出する光源部と、前記光束を偏向する偏向手段とを備え、前記偏向手段により偏向された前記光束を被走査面上に結像させ走査させる走査光学装置であって、
    前記光源部は、
    複数の発光素子と、
    前記複数の発光素子から射出された複数の光束をそれぞれ平行光にする、複数の第1レンズと、
    前記複数の第1レンズから射出された平行光をそれぞれ通過させる複数のスリットが形成されたスリット部と、
    前記スリット部を通過した平行光を副走査方向に収束する、単一の第2レンズと、
    少なくとも前記複数の第1レンズと前記第2レンズとを配設するためのハウジングと、
    前記複数の第1レンズを前記ハウジングの第1レンズ固定位置に固定する第1固定部と、
    前記第2レンズを前記ハウジングの第2レンズ固定位置に固定する第2固定部と、
    を有し、
    前記第1固定部、前記第2固定部および前記スリット部が、単一の固定部材として一体的に形成されていることを特徴とする走査光学装置。
  2. 前記第1固定部は、前記複数の第1レンズのそれぞれを個別に押圧可能な複数の押圧部を有し、前記複数の第1レンズのそれぞれを前記第1レンズ固定位置の内壁に対して押圧することにより固定することを特徴とする請求項1に記載の走査光学装置。
  3. 前記複数の第1レンズは、それぞれが鏡枠によって保持されていることを特徴とする請求項1に記載の走査光学装置。
  4. 前記第1固定部は、前記複数の第1レンズの鏡枠のそれぞれを個別に押圧可能な複数の押圧部を有し、前記複数の第1レンズのそれぞれを前記第1レンズ固定位置の内壁に対して押圧することにより固定することを特徴とする請求項3に記載の走査光学装置。
  5. 前記固定部材は、前記ハウジングに固定される被固定部を有し、
    前記複数の押圧部は、前記固定手段が前記ハウジングに固定された状態で、弾性変形しており、その復元力により押圧することを特徴とする請求項2または4に記載の走査光学装置。
  6. 前記第2固定部は、一端が前記スリット部に結合しており、他端が自由端であり、前記スリット部と前記第2レンズとの間に配置され、且つ前記複数のスリットを通過した平行光を通す開口部が形成された板状部であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の走査光学装置。
  7. 前記第2固定部は、前記第2レンズが前記第2レンズ固定位置に配置された状態では、弾性変形により当該板状部が前記スリット部側に変位した状態にあることにより、前記第2レンズを前記第2レンズ固定位置の内壁に対して押圧することにより固定することを特徴とする請求項6に記載の走査光学装置。
  8. 前記板状部は、前記一端から前記自由端の間であって前記開口部を有する位置のうちの少なくとも一箇所において、前記第2レンズ側に凸となるように屈曲しており、当該屈曲する位置において前記第2レンズに当接することを特徴とする請求項6または7に記載の走査光学装置。
  9. 前記光源部から射出される複数の光束が、前記偏向手段の偏向面近傍で互いに収束するように前記光源部が構成されていることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の走査光学装置。
  10. 前記複数の発光素子及び前記複数の第1レンズが略副走査方向に一列に配列されていることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の走査光学装置。
  11. 前記走査光学装置は、前記複数の光束をそれぞれ対応する複数の被走査面上に結像させ走査させることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の走査光学装置。
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