JP6660585B2 - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
画像形成装置たる複写機の装置本体100の上部には、画像読取装置200が取り付けられている。
図2(a)は、プロセスカートリッジの斜視図であり、図2(b)は、プロセスカートリッジの断面図である。
図2(b)に示すように、プロセスカートリッジ1は、潜像担持体たる感光体10と、感光体10の周囲に配置され、感光体10に作用するプロセス手段としての帯電装置11、現像装置12およびクリーニング装置14などを備えている。プロセスカートリッジ1は、装置本体100に着脱可能に装着されている。感光体10、帯電装置11、現像装置12及びクリーニング装置14がプロセスカートリッジ1としてユニット化されることにより、交換やメンテナンスの作業が容易になる。また、各部材間の位置精度を高精度の維持することができ、形成される画像品質の向上を図ることができる。
光書込装置21は、LDユニット40、コリメートレンズ52、アパーチャー54、シリンドリカルレンズ53、ポリゴンスキャナ50、走査レンズ(fθレンズ)43、同期ミラー62、同期レンズ63などを有している。これらは、筐体たる光学ハウジング80に収納されている。光学ハウジング80は、上面が開放した箱型の形状であり、上面がカバー部材70(図4参照)で覆われていて、光書込装置内への塵芥の侵入を防いでいる。LDユニット40は、光学ハウジング80の側面に取り付けられている。コリメートレンズ52、アパーチャー54、シリンドリカルレンズ53、ポリゴンスキャナ50、走査レンズ(fθレンズ)43、同期ミラー62、および同期レンズ63は、光学ハウジング80の取り付け面部たる底面部180に取り付けられている。光学ハウジング80は、ガラス繊維を含有した熱可塑性樹脂で構成されている。
なお、以下の説明において、ポリゴンミラー49の回転軸方向をZ軸、ポリゴンミラー49から感光体10へ向かう方向をX軸、Z−X平面に垂直な方向をY軸と設定して説明する。
光書込装置21は、複写機の装置本体100に対して着脱自在に設けられた着脱ユニットである。具体的には、図1において、装置本体に対して紙面と直交する方向(図4のY軸方向)に着脱可能に構成されている。
図5に示すように、ポリゴンスキャナ50のポリゴンミラー49の回転軸を受ける軸受部50aは、一端が閉じられた円筒形状であり、制御基板50bを貫通するように、制御基板50bに取り付けられている。制御基板50bは。電気回路を持ち、ポリゴンミラーを回転駆動するためのモータを制御するためのものである。
まず、制御基板50bを貫通する軸受部50aを、軸受支持ボス部たる軸受支持部80bにはめ込んで、ポリゴンスキャナ50を光学ハウジング80に位置決めする。制御基板50bの4角には、ネジ50cが貫通する貫通孔500cが形成されている。これら貫通孔500cにネジ50cを貫通させて、開口部80dの4角に設けられた締結部80cにネジ50cを止める。これにより、ポリゴンスキャナ50が、光学ハウジング80に締結される。ポリゴンスキャナ50が光学ハウジング80に締結されると、開口部80dが制御基板50bにより覆われる。これにより、開口部80dから光学ハウジング内に塵や埃が進入するのを抑制することができる。
光書込装置21は、支持板90により複写機の本体内に位置決め支持されている。支持板90は、装置本体の前側板100aと後側板100bとに位置決め固定されている。
支持板90には、3つの位置決め面91,92,93と、2つの位置決め穴95,96とを有している。第1位置決め面91は、光書込装置21が装置本体に装着された際、第1受け部81と対向する箇所に設けられている。第2位置決め面92は、光書込装置21が装置本体に装着された際、第2受け部82と対向する箇所に設けられている。また、第3位置決め面93は、光書込装置21が装置本体に装着された際、第3受け部83と対向する箇所に設けられている。各位置決め面91,92,93は、支持板90からほんの少し突出して設けられており、各位置決め面91,92,93は高い精度の平面度を有している。また、各位置決め面91,92,93の支持板90からの高さは同じとなっている。
図9に示すように、先の図8に示した支持板90の第2板バネ取り付け部98に板バネ120が取り付けられている。板バネ120の先端は、第2位置決め面92に当接している。
光書込装置21の第1固定部87には、ネジ貫通穴87aが設けられている(図4参照)。光書込装置21を支持板90に位置決めしたら、ネジ91bをこのネジ貫通穴87aに挿入して、先の図8に示したネジ穴91aにネジ91bをネジ止めすることで、図10に示すように、第1固定部87が支持板90に固定される。
また、支持板90のX軸方向両端は、Z軸方向に垂直に折り曲げられており、側面部98a,98bが形成されている。一方の側面部98bには、光書込装置21から出射した光ビームを通過させるためのビーム通過口198bが形成されている。
上述したように、書込光を偏向走査する際、ポリゴンミラー49が高速で回転するため、軸受部50aが発熱する。その軸受部50aの熱により軸受支持部80bが加熱され、軸受支持部80bが熱膨張する。軸受支持部80bの熱膨張により軸受支持部80bが外側へ広がろうとする。本実施形態においては、軸受支持部80bを開口部80d内に設けて、軸受支持部80bを囲うように開口が形成されている。その結果、軸受支持部80bの熱膨張の影響が、開口部80dの外側に及び難くなっており、光学ハウジング80のスキャナ取り付け部182以外が、軸受支持部80bの熱膨張の影響で変形するのを抑制することができる。
図11に示すように、各リブ80eは、筒状の軸受支持部80bの外周面の法線方向に対して角度θ傾斜して軸受支持部80bの外周面に接続している。また、各リブ80eは、リブ80eの軸受支持部80bとの接続部Rにおける法線方向に対して、図中時計回り方向に角度θ傾斜させている。
軸受支持部80bが熱膨張すると、各リブ80eに、光学ハウジングの底面と平行な方向(X−Y平面と平行)に力が加わる。この力は、リブ80eを曲げる曲げ力である。リブ80eは、細長い形状であり、曲げ剛性は低い。よって、各リブ80eは、光学ハウジングの底面と平行な方向に容易に曲がり、軸受支持部80bの熱膨張を吸収する。これにより、軸受支持部80bの熱膨張で、各リブ80eが、上下方向に変形するのを抑制することができる。
図13に示す比較例は、軸受支持部80bとの接続部から、上記法線方向に各リブ80eを延ばしたものである。
この比較例においては、図13(b)の鎖線で示す軸受部50aに熱を加える前の状態に対して、各リブ80eは下側(ポリゴンスキャナ50から離れる方向)に変形した。これは、軸受支持部80bとの接続部から、上記法線方向にリブ80eを延ばしているので、軸受支持部80bの熱膨張したとき、各リブ80eに、リブの延びる方向と同方向の力(軸力)が加わる。リブ80eは、剛体であり、軸剛性は強いため、リブの延びる方向にはほとんど変形せず軸受支持部80bの熱膨張を吸収できない。そのため、リブ80eは、リブの延びる方向とは直交する方向に座屈して軸受支持部80bの熱膨張を吸収することになる。
図14(a)は、軸受部50aに熱を与える前の状態を示す斜視図であり、図14(b)は、軸受部50aに熱を与えたときの変形をシミュレーションした結果を示す斜視図であり、図14(c)は、軸受部50aに熱を与えたときの変形をシミュレーションした結果を示す側面図である。
図14(b)に示すように、本実施形態においては、リブ80eは、ほとんど下側へは変形しておらず、図14(c)に示すように、軸受支持部80bが傾いていないことがわかる。これは、上述したように、リブ80eを上記法線方向に対して傾斜させて接続しているので、軸受支持部80bの熱膨張によりリブの延びる方向とは異なる方向にリブ80eを押し込む。この軸受支持部80bの熱膨張によりリブを押し込む力は、リブを曲げる曲げ力である。リブ80eは、細長い形状であるため、曲げ剛性が弱いため、各リブ80eは、光学ハウジングの底面と平行な方向(X−Y平面と平行)に曲がって、軸受支持部80bの熱膨張を吸収する。その結果、リブの下方向に変形するのを抑制することができる。また、リブ自身の熱膨張による伸びを、軸受支持部80bが回動することで吸収することができ、このことも、リブの下方への変形を抑制できたと考えられる。
図15は、リブ80eの変形例1を示す概略図である。
この変形例1では、リブ80eの軸受支持部80bとの接続部Rを、等間隔にしたものである。
このように、リブ80eの軸受支持部80bとの接続部Rを、等間隔にすることで、金型の各リブに対応する空間から軸受支持部に対応する空間に流れ込んだ樹脂が、移動方向下流側のリブに対応する空間へ移動するまでの距離を等しくすることができる。
図16は、リブ80eの変形例2を示す概略斜視図であり、図17は、リブ80eの変形例2を示す概略平面図である。
この変形例2においては、リブ80eを、ポリゴンスキャナの回転軸方向に対して傾けたものである。具体的には、リブ80eのポリゴンスキャナ側である上側へ行くほど、上記法線方向に対する傾斜角度θが小さくなるように、リブを上記回転軸方向に対して傾けたのである。すなわち、上側ほど、軸受支持部80bの外周面に対して立った状態で軸受支持部80bに接続しているのである
図18に示すように傾斜角度が大きい方が、軸受支持部80bの熱膨張により撓み変形による復元力や、リブ自身の熱膨張で、軸受支持部80bを押し込む。リブが撓んだとき、図中鎖線で示すように、リブの傾斜角度が小さいときよりも、傾斜角度が大きい方が、リブの軸受支持部との接続部近傍が、より軸受支持部の外周面側に寄っていることがわかる。その結果、リブの傾斜角度が大きい方が、リブの軸受支持部を押し込む方向を、軸受支持部の接線方向に近くすることができる。その結果、リブの軸受支持部を押し込む力の、軸受支持部を回転させる力である接線方向の成分が、リブの傾斜角度が小さいときよりも、大きくなる。
図19は、変形例の画像形成装置の概略構成図である。
この変形例の画像形成装置は、潜像担持体としての複数、4つのドラム状をした感光体10Y、10C、10M、10Kをタンデム配列したフルカラー画像形成装置である。これら感光体は画像形成手段たる各プロセスカートリッジ1Y、1C、1M、1Kの一部として構成されている。これらプロセスカートリッジ1Y、1C、1M、1Kは順に、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に対応し、これらの色の画像をつくる。
なお、中間転写ベルト161は、黒画像1色形成モードに適合させるために、感光体10Kについては一次転写ローラ16により常時接触させる構成である。他の感光体については、可動のテンションローラの機能により中間転写ベルト161が接離する構成である。中間転写ベルト161上の残トナーを除去するためのクリーニング装置171がローラ161b部に設けられている。
例えば、プロセスカートリッジ1Yの現像装置12については、イエローの現像剤が収納されていて、潜像をイエロー画像で可視像化する。他のプロセスカートリッジについても、それぞれの色の現像剤が収納されていて、その収納されている現像剤の色で潜像を可視像化する。
感光体10Y上のイエロートナー像は、一次転写ローラ16により中間転写ベルト161に転写される。中間転写ベルト161上の、このイエロートナー画像は、プロセスカートリッジ1Cでシアントナー画像、プロセスカートリッジ1Mでマゼンタトナー画像、プロセスカートリッジ1Kでブラックトナー画像と順次重ね転写される。これにより、フルカラートナー画像が形成される。
変形例の画像形成装置では、各感光体上のトナー画像を一旦中間転写ベルト161上に重ね転写して、この重ねトナー画像をシート状媒体に一括転写する方式であるが、かかる中間転写ベルトに代えて表面移動部材たる記録紙搬送ベルトを設け、この記録紙搬送ベルトにより記録材を載せて搬送し、この搬送の過程で、各感光体から順次カラートナー像を記録材上に重ね転写してもよい。
図20は、変形例の光書込装置21Aの構成を示す概略断面図である。
図21は、変形例の光書込装置21Aを上から見たときの概略図である。
図に示す変形例の光書込装置21Aはタンデム式の書込光学系であり、走査レンズ方式を採用しているが、走査レンズ、走査ミラー方式のいずれにも対応可能である。
変形例の光書込装置21Aは、ポリゴンスキャナ50、各種の反射ミラー、各種のレンズ等の光学素子を備えている。ポリゴンスキャナ50は、光書込装置21Aの略中央に設けられ、防音ガラス51と防音壁と、上壁142とで囲われた密閉空間に配置されている。
(態様1)
光を照射する光源41と、光源41から照射された光を回転しながら反射し、偏向して光走査するポリゴンスキャナ50などの回転偏向器と、回転偏向器の回転軸を受ける軸受部50aと嵌合する嵌合穴を備えた軸受支持部80bなどの軸受支持ボス部と、軸受支持ボス部の回転偏向器の回転軸方向と平行な外周面から回転軸方向に対して直交する方向に延び出し、この延び出す方向に位置する締結部80cなどのボス部に接続された複数のリブ80eとを有し、光源41及び回転偏向器とを収納する光学ハウジング80とを備えた光走査装置において、リブ80eが、軸受支持ボス部の外周面の法線方向に対して傾斜する方向に延び出す。
上記特許文献1に記載の光走査装置において、リブは、円筒状の軸受支持部などの軸受支持ボス部の外周面から法線方向に延び出している。このため、回転偏向器の軸受部の発熱により軸受支持ボス部が熱膨張したとき、各リブには、リブの延びる方向(以下、α方向という)と同方向に力が加わる。これらリブに加わる力は軸力である。しかし、リブは剛体であり軸剛性が大きいため、リブが、上記α方向にはほとんど変形せず熱膨張を吸収できない。そのため、リブは、上記α方向と直交する2方向のいずれかに座屈することで、軸受支持ボス部の熱膨張を吸収することになる。上記α方向と直交する2方向は、回転偏向器の回転軸方向(以下、γ方向という)と、上記X方向および上記Z方向のいずれにも直交する方向(以下、β方向という)である。
しかし、上記特許文献1に記載の構成では、リブが、上記γ方向、上記β方向のどちらの方向に変形するかは一概には決まらず、上記γ方向(回転軸方向)に変形するおそれがあった。複数のリブのうちの少なくとも一つが、上記γ方向に変形すると、軸受支持ボス部が傾き、回転偏向器の姿勢が変化するおそれがある。
これに対し、態様1では、リブが、軸受支持ボス部の外周面の法線方向に対して傾斜して延び出している。これにより、軸受支持ボス部が、軸受部50bの発熱により熱膨張したとき、上記β方向の力が各リブに加わる。このリブに加わる力は、リブを曲げる曲げ力である。通常、リブは、細長い形状であるため、曲げ剛性は低く、リブはβ方向に容易に曲がり、軸受支持ボス部の熱膨張を吸収する。これにより、軸受支持ボス部の熱膨張により、リブが上記γ方向(回転偏向器の回転軸方向)に変形するのを抑制することができ、姿勢が変化するのを抑制することができる。
(態様1)において、リブ80eの法線方向に対する傾斜方向を同じ方向とした。
これによれば、実施形態で説明したように、軸受支持部80bなどの軸受支持ボス部の熱膨張によりリブが撓み変形した際の復元力の方向、リブが熱膨張により伸びたときの伸びる方向を、軸受支持ボス部を一方に回転させる方向にすることができる。これにより、リブが撓み変形した際の復元力やリブの熱膨張を軸受支持ボス部が回転することで吸収することができ、リブが、ポリゴンスキャナ50などの回転偏向器の回転軸方向に変形するのを抑制することができる。
また、光学ハウジングをガラス繊維入りの熱可塑性樹脂を用い、射出成型で成型する場合は、金型のリブを形成する空間から、軸受支持ボス部を形成する空間へ流す溶融樹脂の方向を同じにすることができ、ガラス繊維の方向を揃えることができ、精度よく軸受支持ボス部を成形することができる。
(態様1)または(態様2)において、リブ80eが、軸受支持部80bなどの軸受支持ボス部の外周面から接線方向に延び出す。
これによれば、実施形態で説明したように、光学ハウジングを射出成型で成形する場合において、金型の軸受支持ボス部に対応する空間に、スムーズに溶融樹脂を流し込むことができ、溶融樹脂に含まれるガラス繊維が揃い、軸受支持部80bなどの軸受支持ボス部を、所望の寸法や特性にすることができる。
また、各リブの熱膨張による伸びや復元力により、軸受支持ボス部を回転させやすくなり、各リブの熱膨張による伸びや復元力を、軸受支持ボス部が回転することで吸収することができる。これにより、各リブ80eが上下方向に変形するのを良好に抑制することができる。
(態様1)乃至(態様3)いずれかにおいて、光学ハウジング80の軸受支持部80bなどの軸受支持ボス部の周囲を開口し、軸受支持ボス部は、リブ80eにより光学ハウジング80に接続されている。
これによれば、実施形態で説明したように、軸受支持部80bなどの軸受支持ボス部の周囲を開口することで、軸受支持ボス部が熱膨張したとき、開口が狭まるだけで、軸受支持ボス部の熱膨張の影響が、開口の外側に影響するのを抑制することができる。これにより、光学ハウジングの変形を抑制することができる。
また、リブで軸受支持ボス部を光学ハウジングに接続することで、射出成型でリブと軸受支持ボス部とを光学ハウジングと一体成形することができ、装置を安価にすることができる。また、軸受支持ボス部を光学ハウジングに対して規定の位置に設けることができる。
(態様1)乃至(態様4)いずれかにおいて、ポリゴンスキャナ50などの回転偏向器は、回転偏向器の回転を制御する制御基板50bを有し、リブの延び出す方向に位置するボス部が、制御基板50bが固定される締結部80cなどの固定部である。
これによれば、実施形態で説明したように各締結部80cなどの固定部を、制御基板50bで補強することができる。この制御基板50bにより補強された固定部にリブ80eを接続することで、リブ80e軸受支持部80bなどの軸受支持ボス部の熱膨張により、外側に押されても、固定部は、制御基板50bにより補強されたことで、外側へ移動するのを抑制することができる。これにより、固定部よりも外側(軸受支持ボス部から離れた側)に軸受支持ボス部の熱膨張の影響が及ぶのを抑制することができる。
(態様1)乃至(態様5)いずれかにおいて、複数のリブ80eを、軸受支持部80bなどの軸受支持ボス部の外周面に等間隔に配置した。
これによれば、変形例1で説明したように、軸受支持部80bなどの軸受支持ボス部が熱膨張するとき、リブ80eがその熱膨張を抑えようとする抗力が働く。リブ80eの軸受支持ボス部との接続部を、等間隔にすることで、各接続部Rで生じる抗力が釣り合い、軸受支持ボス部が熱膨張したときに、軸受支持ボス部の中心が、ずれるのを抑制することができ、ポリゴンスキャナなどの回転偏向器の軸受部50aにかかる応力を抑えることができる。
また、光学ハウジングを射出成型で成形する場合は、金型の各リブに対応する空間から軸受支持部に対応する空間に流れ込んだ樹脂が、流れ込み方向下流側のリブに対応する空間まで移動する距離を等しくすることができ、樹脂に含まれるガラス繊維を揃えやすいという利点もある。
(態様1)乃至(態様6)いずれかにおいて、リブ80eを、ポリゴンスキャナ50などの回転偏向器の回転軸方向に対して傾斜させた。
これによれば、変形例2で説明したように、リブ80eの捩れを抑制することができ、軸受支持部80bなどの軸受支持ボス部の倒れを抑制することができる。
感光体10などの潜像担持体の表面に光書込装置21などの光走査手段を用いて光を照射することにより潜像担持体の表面に潜像を形成し、潜像を現像することで得た画像を最終的に記録材上に転移させることで画像を形成する画像形成装置において、光走査手段として、(態様1)乃至(態様7)のいずれかの光走査装置を用いる。
これによれば、感光体10の潜像担持体の表面に良好に潜像を形成することが、良好な画像を得ることができる。
10:各感光体
12:現像装置
21,21A:光書込装置
40:LDユニット
41:光源
43:走査レンズ
49:ポリゴンミラー
50:ポリゴンスキャナ
50a:軸受部
50b:制御基板
50c:ネジ
51:防音ガラス
52:コリメートレンズ
53:シリンドリカルレンズ
54:アパーチャー
55:防音壁
62:同期ミラー
63:同期レンズ
70:カバー部材
80:光学ハウジング
80b:軸受支持部
80c:締結部
80d:開口部
80e:リブ
81:第1受け部
82:第2受け部
83:第3受け部
85:第1突出部
86:第2突出部
87:第1固定部
87a:ネジ貫通穴
88:第2固定部
89:第3固定部
90:支持板
91a:ネジ穴
91b:ネジ
91:第1位置決め面
92:第2位置決め面
93:第3位置決め面
95:第1位置決め穴
96:第2位置決め穴
97:第1板バネ取り付け部
98:第2板バネ取り付けv部
R:接続部
S:シート
θ:傾斜角度
Claims (7)
- 光を照射する光源と、
前記光源から照射された光を回転しながら反射し、偏向して光走査する回転偏向器と、
前記回転偏向器の回転軸を受ける軸受部と嵌合する嵌合穴を備えた軸受支持ボス部と、前記軸受支持ボス部の前記回転偏向器の回転軸方向と平行な外周面から前記回転軸方向に対して直交する方向に延び出し、この延び出す方向に位置するボス部に接続された複数のリブとを有し、前記光源及び前記回転偏向器を収納する光学ハウジングとを備えた光走査装置において、
前記リブが、前記軸受支持ボス部の前記外周面の法線方向に対して傾斜する方向に延び出しており、
前記リブを、前記回転偏向器の回転軸方向に対して傾斜させたことを特徴とする光走査装置。 - 請求項1に記載の光走査装置おいて、
前記リブの法線方向に対する傾斜方向を同じ方向としたことを特徴とする光走査装置。 - 請求項2に記載の光走査装置において、
前記リブが、前記軸受支持ボス部の前記外周面から、接線方向に延び出すことを特徴とする光走査装置。 - 請求項1乃至3いずれかに記載の光走査装置において、
前記光学ハウジングの前記軸受支持ボス部の周囲を開口し、前記軸受支持ボス部は、前記リブにより前記光学ハウジングに接続されていることを特徴とする光走査装置。 - 請求項1乃至4いずれかに記載の光走査装置において、
前記回転偏向器は、前記回転偏向器の回転を制御する制御基板を有し、
前記リブの延び出す方向に位置するボス部が、前記制御基板が固定される固定部であることを特徴とする光走査装置。 - 請求項1乃至5いずれかに記載の光走査装置において、
複数のリブを、前記軸受支持ボス部の前記外周面に等間隔で接続したことを特徴とする光走査装置。 - 潜像担持体の表面に光走査手段を用いて光を照射することにより該潜像担持体の表面に潜像を形成し、該潜像を現像することで得た画像を最終的に記録材上に転移させることで画像を形成する画像形成装置において、
上記光走査手段として、請求項1乃至6のいずれかに記載の光走査装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
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