JP6752644B2 - 光走査装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に備えられる光走査装置に関する。
電子写真方式を用いた画像形成装置は、光走査装置から出射される光ビームによって感光体を露光することにより、感光体上に潜像を形成し、この潜像をトナーによって現像する。この画像形成装置は、感光体上に現像されたトナー像を記録材上に転写し、記録材上のトナー像を定着器により記録材に定着させる。さらに、この画像形成装置は、定着処理を行った記録材を排紙する。
光走査装置は、光源から出射された光ビームが感光体上を走査するように光ビームを偏向する偏向装置を備える。偏向装置は、例えば、複数の反射面を備える回転多面鏡とそれを回転させる駆動モータ、あるいは1つの反射面を備えるガルバノミラーとそれを往復動作させる駆動モータ、を備える。偏向装置によって偏向された光ビームは、光走査装置の光学箱に備えられたレンズおよびミラーによって感光体上に導かれる。
このような光走査装置において、駆動モータの振動の周波数とミラーの固有信号の周波数が合致すると、ミラーが共振してしまう。ミラーが共振することによって反射後の光ビームの光路が振動するため、画像不良が発生してしまうことがある。ミラーは板バネからの押圧力を受けて光学箱に固定されることが多いが、ミラーの長手方向全域において押圧力を受けておらず、ミラーはその長手方向や幅方向に移動可能である。そのため、画像形成装置の出荷時などの輸送時の振動によって、ミラーの位置が微小に変動してしまうことがある。
特許文献1は、反射ミラーの振動を低減するために、反射ミラーと光学箱の側壁との間、かつ反射ミラーの長手方向中央部に配置された中間部材を反射ミラーと光学箱の側壁とにゴム系接着剤で接着する光走査装置を開示している。中間部材を反射ミラーと光学箱の側壁に接着することで反射ミラーの振動が低減される。また、中間部材を介して反射ミラーが光学箱に接着固定されるため、上記中間部材は物流時の振動によって反射ミラーの姿勢が変化することが抑制される効果を生んでいる。
特開2012−93474号公報
しかしながら、特許文献1には次のような課題がある。即ち、光学箱の側壁は薄肉板状であるため、反射ミラーの中央部に対向する側壁面は側壁の角から離れた位置となる。そのため、その部分は、構造上剛性が低く振動に対して弱くなりやすい。反射ミラー単体の振動を抑えるためには、中央部を固定することが望ましいものの、そのような振動に弱い箇所に固定部材を介してミラーを接着してしまうと、側壁の振動の影響を受けて反射ミラー自体が振動してしまい、十分な振動低減効果を得られない。
そこで本出願に掛かる目的は、光学箱の側壁の振動の影響を受けることなくミラーの振動を低減することを目的としている。
本発明の光走査装置は、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射される前記光ビームが感光体上を走査するように前記光ビームを偏向する回転多面鏡と前記回転多面鏡を回転軸を中心に回転させる駆動モータとを備える偏向装置と、前記光学箱の内部に収容され、前記偏向装置によって偏向された光ビームを感光体上に導く反射ミラーと、前記偏向装置と前記反射ミラーを内部に収容する光学箱であって、前記反射ミラーの長手方向において前記反射ミラーの一端側を支持するための第1の支持部と前記第1の支持部に前記反射ミラーを押圧する第1の板バネが取り付けられる第1の取付部を含む第1の固定機構と、前記反射ミラーの長手方向において前記反射ミラーの他端側を支持するための第2の支持部と前記第2の支持部に前記反射ミラーを押圧する第2の板バネが取り付けられる第2の取付部を含む第2の固定機構と、を含み、前記第1の支持部と前記第2の支持部とによって前記反射ミラーが前記光学箱の1つの側壁に沿って支持されるように前記第1の固定機構と前記第2の固定機構が内部に設けられた光学箱と、前記長手方向における前記反射ミラーの中央と前記第1の固定機構との間において前記光学箱の前記側壁の内面と前記反射ミラーの反射面以外の面との両方に接着された第1の中間部材と、前記長手方向における前記反射ミラーの中央と前記第2の支持部との間において前記光学箱の前記側壁の内面と前記反射ミラーの反射面以外の面との両方に接着された第2の中間部材と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、反射ミラーの中央部に対向する側壁の内面を避けて第1の中間部材と第2の中間部材を配置しているため、反射ミラーに対する光学箱の側壁の振動の影響を抑制することができる。
実施例における光走査装置、中間部材、および動吸振器を示す図 図1に示されたA−A部分の断面図 実施例における光走査装置に備えられた反射ミラーの振動特性を示す図 図1に示されたA−A部分の断面図 反射ミラーの振動加速度を示す図 反射ミラー405の振動低減効果を示す図 実施例における中間部材が取り付けられた光走査装置の斜視図および比較例の光走査装置の斜視図 ブラック用の光走査装置を示す斜視図および断面図 中間部材の形状を示す図 実施例における光走査装置の斜視図および断面図 実施例における画像形成装置を示す図
(画像形成装置)
図11は、複数色のトナーを用いて画像形成するデジタルフルカラープリンター(カラー画像形成装置)の概略断面図である。以下、図11を用いた実施例を説明する。実施例をカラー画像形成装置及びそれに備えられる光走査装置を例に説明するが、実施の形態はカラー画像形成装置及びそれに備えられる光走査装置に限られるものではなく単色のトナー(例えば、ブラック)のみで画像形成する画像形成装置及びそれに備えられる光走査装置であっても良い。
画像形成装置100には色別に画像を形成する4つの画像形成部(画像形成手段)101Y、101M、101C、101Bkが備えられている。ここでのY、M、C、Bkは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを表している。画像形成部101Y、101M、101C、101Bkはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを用いて画像形成を行う。
画像形成部101Y、101M、101C、101Bkには感光体であるところの感光ドラム102Y、102M、102C、102Bkが備えられている。感光ドラム102Y、102M、102C、102Bkの周りには、帯電装置103Y、103M、103C、103BK、光走査装置104Y、104M、104C、104Bk、現像装置105Y、105M、105C、105Bkがそれぞれ設けられている。また、感光ドラム102Y、102M、102C、102Bkの周りには、ドラムクリーニング装置106Y、106M、106C、106Bkが配置されている。
感光ドラム102Y、102M、102C、102Bkの下方には無端ベルト状の中間転写ベルト107が配置されている。中間転写ベルト107は、駆動ローラ108と従動ローラ109及び110とに張架され、画像形成中は図中の矢印B方向に回転する。また、中間転写ベルト107(中間転写体)を介して、感光ドラム102Y、102M、102C、102Bkに対向する位置には一次転写装置111Y、111M、111C、111Bkが設けられている。
また、本実施形態の画像形成装置100は、中間転写ベルト107上のトナー像を記録媒体Sに転写するための2次転写装置112、記録媒体S上のトナー像を定着するための定着装置113を備える。
ここでかかる構成を有する画像形成装置100の帯電工程から現像工程までの画像形成プロセスを説明する。各画像形成部における当該画像形成プロセスは同一であるため、画像形成プロセスを画像形成部101Yを例にして説明し、画像形成部101M、101C、101Bkにおける画像形成プロセスについては説明を省略する。
まず画像形成部101Yの帯電装置により回転駆動される感光ドラム102Yを帯電する。帯電された感光ドラム102Y(像担持体上)は、光走査装置104Yから出射される光ビームによって露光される。これによって、回転する感光体上に静電潜像が形成される。その後、該静電潜像は現像装置105Yによってイエローのトナー像として現像される。
以下2次転写工程以降の画像形成プロセスについて画像形成部を例にして説明をする。一次転写装置111Y、111M、111C、111Bkが転写ベルトに転写バイアスを印加することによって各画像形成部の感光ドラム102Y、102M、102C、102Bk上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像はそれぞれ中間転写ベルト107に転写される。これによって中間転写ベルト107上で各色のトナー像が重ね合わされる。
中間転写ベルト107に4色のトナー像が転写されると、中間転写ベルト107上に転写された4色トナー像は2次転写装置112にて、手差し給送カセット114または給紙カセット115から2次転写部T2に搬送されてきた記録媒体S上に再び転写(2次転写)される。そして、記録媒体S上のトナー像は定着装置113で加熱定着され、排紙部116に排紙され、記録媒体S上にフルカラー画像が得られる。
なお、転写が終了したそれぞれの感光ドラム102Y、102M、102C、102Bkは、ドラムクリーニング装置106Y、106M、106C、106Bkによって残留トナーを除去され、その後、上記の画像形成プロセスが引き続き行われる。
(光走査装置の構成)
図10(a)は光走査装置104の斜視図である。図10(b)は、図10(a)におけるC−Cの断面図である。
図10(a)に示すように、光学箱401には光学ユニット200が取り付けられている。光学箱401は上下に開放した形状であり、図示しない上フタと下フタが取り付けられることで内部が密閉される。光学箱401の内部には、光ビームが感光ドラム102上を所定の方向に走査するように光学ユニットから出射された光ビームを偏向する偏向手段であるところのポリゴンミラー402(回転多面鏡)が備えられている。ポリゴンミラー402は図10(b)に示すモータ403によって回転駆動される。ポリゴンミラー402によって偏向された光ビームは第1のfθレンズ404に入射する。第1のfθレンズ404を通過した光ビームは、反射ミラー405、反射ミラー406によって反射され、第2のfθレンズ407に入射する。第2のfθレンズ407を通過した光ビームは第3のミラー408によって反射され、防塵ガラス409を通過して感光ドラム102上に導かれる。第1のfθレンズ404と第2のfθレンズ407を通過した光ビームは、感光ドラム102上に結像し、かつ感光ドラム102上を一定速度で走査する。
図10(a)に示すように、反射ミラー405は、板バネ417によって両端が光学箱401に向けて押圧されている。反射ミラー406、反射ミラー408も同様に光学箱401に不図示の板バネによって押圧されている。反射ミラー405は、走査光を反射する部材であるため、図7(a)に示すように、レーザ光の走査方向に細長い形状を有している。また、図7(a)および(b)からわかるように、反射ミラー405は角柱形状であり、角は面取りされている。本実施例の反射ミラー405は四角柱である。反射ミラー406、および反射ミラー407も同様の形状である。反射ミラー405はガラス製のミラーである。 反射ミラー405の長手方向の長さは165mmである。反射ミラー405の副走査方向に対応する方向は、10mmである。反射ミラー405の厚みは5mmである。
図1は、図10(a)に示す光走査装置の拡大図である。光学箱401の側壁501に沿って反射ミラー405が光学箱401の内部に収容されている。光学箱401の側壁には、複数の板バネ417が取り付けられる取付部が設けられている。反射ミラー405の長手方向において、本実施例の反射ミラー405と側壁501は平行である。
図2は、図1のA−Aの断面を示す図である。図2に示すように、光学箱401には、反射ミラー405を支持する支持部21、22が形成されている。支持部21は、反射ミラー405の反射面と同一面に接触する支持面21aを備える。支持部22は、反射ミラー405の反射面に隣接する面を支持する支持面22aを備える。支持部21および支持部22は反射ミラー405の長手方向において反射ミラー405の両端に設けられている。両端の支持部間の距離は154mmである。反射ミラー405の両端を支持する複数の支持部21は、光ビームの走査領域の外側において反射ミラー405を支持する。後述する図6における反射ミラー405の右側を一端側、左側を他端側とする。反射ミラー405の長手方向において一端側の支持部21と支持部22の位置は同一であり、他端側の支持部21と支持部22の位置は同一である。支持面21aおよび支持面22aの反射ミラー405の長手方向の幅は2mmである。一端側の支持部21、支持部22、板バネ417、取付部が反射ミラー405を光学箱401内に固定するための第1の固定機構を構成する。一端側の支持面21aおよび支持面22aは反射ミラー405の一端から6mmの位置に設けられている。また、他端側の支持部21、支持部22、板バネ417、取付部が反射ミラー405を光学箱401内に固定するための第2の固定機構を構成する。他端側の支持面21aおよび支持面22aは反射ミラー405の一端から3.5mmの位置に設けられている。
(反射ミラーの振動抑制機構)
図1は、本実施例における反射ミラー405の振動抑制機構を示す図である
反の反射面との裏面には、おもり11と両面テープ12を備える動吸振器が貼り付けられている。反射ミラー405の長手方向において、おもり11はその中央部において両面テープ12によって反射ミラー405の反射面とは異なる面(具体的には反射面の裏面)に固定されている。両面テープ12は、反射ミラー405の中央部(反射ミラー405の振動の腹部分)に取り付けられている。反射ミラー405の長手方向における両面テープ12の幅は50mmであり、反射ミラー405の一端側から57.5mmから107.5mmの位置に貼られている。おもり11は、反射ミラー405の長手方向において両面テープ12に関して両側が自由端となっている。おもりの長さは115mmであり、両面テープ12に貼られていない両端32.5mmが自由端となっている。反射ミラー405に振動エネルギーが伝わると、動吸振器が振動エネルギーを吸収して自由端が振動する。動吸振器のおもり11が振動することによって反射面405の振幅が抑制される。両面テープ12は、反射ミラー405の中央部(反射ミラー405の振動の腹部分)に取り付けられている。
図3は、300Hzから600Hzまでの振動をスイープ加振したときの反射ミラー405の振動特性を示すグラフである。横軸は周波数、縦軸は振動加速度を示している。縦軸が大きくなるほどその周波数における振動が大きくなっていることを示している。
図3(a)は動吸振器が取り付けられていない反射ミラー405の振動特性を示している。図3(a)によれば、動吸振器が取り付けられていない反射ミラー405は500Hz付近に固有周波数を持つ形であることがわかる。例えば、この系においてモータ403の加振周波数が500Hz付近にあると、反射ミラー405が大きく振動してしまい、モータ403の振動に対して弱い系であるといえる。
それに対して、図3(b)は動吸振器が取り付けられた反射ミラー405の振動特性を示している。図3(b)によれば、動吸振器が取り付けられた反射ミラー405は500Hz付近のピークが大きく減少する。これは、上述したように反射ミラー405を振動させる振動エネルギーが、動吸振器のおもりの振動エネルギーに変換されたためと考えられる。
(ミラー姿勢の安定化)
図1において、反射ミラー405は、2つの中間部材10(第1の中間部材および第2の中間部材)によって光学箱401の側壁の内面に連結されている。中間部材10は、支持部21、支持部22上に支持された反射ミラー405の振動および移動を抑制するために、反射ミラー405と側壁501の内面とに接着される部材である。
中間部材10の形状を図9(a)(b)を用いて説明する。図9に示すように、中間部材10は、およそ三角形の形状であり、各辺に概ね沿う接触面10a、10b、10c(接触平面)を備える。また、中間部材10は、接着剤を塗布するための塗布領域10d、10e、10fを備える。
側壁501の内面と反射ミラー401との距離が近い構造において、光走査装置の組立時に、図9(a)に示すように三角形状の最も長い辺が側壁501の内面に接触するように反射ミラー405と側壁501との間に中間部材10が載置される。接触面10aと接触面10cのなす角度は、接触面10aが接触する反射ミラー405側の平面と接触面10cが接触する側壁501側の平面との成す角度に略等しい。この状態において、接触面10aと反射ミラー405の表面とが接触し、接触面10cと側壁501の内面とが接触する。そして、中間部材10は、塗布領域10dと10eに接着剤を塗布することによって反射ミラー401と側壁501の内面とに接着される。
側壁501の内面と反射ミラー401との距離が遠い構造において、光走査装置の組立時に、図9(b)に示すように楔型の三角形状の最も長い辺ではない辺が側壁501の内面に接触するように反射ミラー405と側壁501との間に中間部材10が載置される。接触面10aと接触面10bのなす角度は、接触面10aが接触する反射ミラー405側の平面と接触面10bが接触する側壁501側の平面との成す角度に略等しい。この状態において、接触面10bと反射ミラー405の表面とが接触し、接触面10aと側壁501の内面とが接触する。そして、中間部材10は、塗布領域10fと10eに接着剤を塗布することによって反射ミラー401と側壁501の内面とに接着される。
本実施例の画像形成装置では、市場で多く印刷されるBkの感光体寿命を延ばすために、YMCに対応する光走査装置と、Kに対応する光走査装置の二種類の光走査装置を搭載している。図1で示した第1の光走査装置はYMCに対応するものであり、Bkに対応する第2の光走査装置を図8に示す。ポリゴンモータ402やミラー405といった構成要素はほぼ変わらないものの、光学箱の形状がやや異なっている。そのため、ミラー405と光学箱の壁面までの距離Lが異なっており、図1の第1の光走査装置と比較するとL1<L2の関係になっている。そのため、反射ミラーと側壁の内面とに固定される中間部材10は同様の装着方法では装着できなくなってしまう。そこで、図8に示すように、中間部材10の形状は変えずに、装着の向きを変更することで両者にも対応できる中間部材形状としている。
2つの中間部材10は、図9(a)および図9(b)に示すように光学箱401の側壁501の内面と反射ミラー405の両端部の両方に接触し、かつ接着固定されている。側壁501は、剛性の弱い中央部が最も振動し、端に行くにつれて光学箱401の角部に近づくことになるため振動は小さくなる。本実施例では側壁501の端部側に複数の中間部材10を設けたため、反射ミラー401が側壁501の振動の影響を受けにくくなっている。
図2は、図1のA−A断面であり、中間部材10の固定の様子を示している。中間部材10は、反射ミラー405と側壁501との間に楔上に差し込まれている。接着領域13には紫外線硬化樹脂を塗布されている。接着領域13に紫外線が照射されることによって中間部材10は反射ミラー10と側壁501の内面に接着固定される。
本実施例における板バネ417は、反射ミラー405の反射面の裏面のみを押圧している。そのため、図4(a)および(b)に示すように、反射ミラー405は、支持部21の座面21aには接しているものの、支持部22の座面22aに対して接触している場合と、接触していない場合が起こりうる。図5に示す図は、反射ミラー405の姿勢が図4(a)および(b)の時における反射ミラー401の500Hzにおける振動加速度を示している。なお、両者共に前述の動吸振器を装着した状態での測定結果である。図5から判るように、反射ミラー405と光学箱401が接触しているか否かで振動加速度は約2倍もの差が出てしまっている。前述のように、図4(b)に示す状態は輸送における振動によって十分に起こり得るため、反射ミラー405が光学箱401に接触した図4(a)の状態を安定的に作り出すためにも、上述の中間部材10によって反射ミラー405の移動を抑制する必要がある。
(本実施例と従来例の振動低減効果)
図6および図7は本実施例における反射ミラー405の振動低減効果を示す図である。図6(a)は反射ミラー405に動吸振器も中間部材10も装着していない構成、図(b)は従来例にあるような反射ミラー405の中央部に中間部材10を取り付けた構成、図6(c)は本実施例における反射ミラー405に動吸振器および中間部材10を装着した構成、における振動加速度を示している。
図6(c)に示すように、中間部材10は、その長手方向における反射ミラー405の中央部と反射ミラーを固定するための2つの固定機構との間にそれぞれ一つずつ設けられている。反射ミラー405の一端側の中間部材10は、中間部材10の一端が反射ミラー405の一端から16mmの位置になるように、反射ミラー405に固定される。反射ミラー405の他端側の中間部材10は、中間部材10の他端が反射ミラー405の他端から15mmの位置になるように、反射ミラー405に固定される。反射ミラー405の長手方向における中間部材10の幅は5mmである。
図7(a)〜(c)は、図6(a)〜(c)にそれぞれ対応し、反射ミラー405および光学箱401の側壁501の中央部の振動加速度を示したものである。図7から判るように、反射ミラー405の振動は、図6(a)の構造が最も悪く、図6(b)の構造、図6(c)の構造の順に振動加速度が低減していることがわかる。図6(b)の構造が図6(c)の構造よりも振動加速度が大きい理由として、図6(b)の構造は側壁501の中央部に中間部材10を固定しているため、側壁501の振動の影響を受けていると考えられる。一方で側壁510の中央部の振動加速度を見ると、図6(b)の構造が最も小さく、図6(c)の構造は図6(b)の構造よりも振動が増加していることがわかる。図6(b)の構造では側壁501の中央部の振動が低減するものの、その分反射ミラー405の振動が増加してしまっており、図6(c)の構造では側壁501の中央部が振動してしまっているものの、反射ミラー405と側壁501の中央部の振動が切り離されており、反射ミラー405の振動が小さくなっている。図6(c)の構図では側壁501の中央部の振動が図6(b)の構造よりも振動が増加してしまっているものの、実際の画像不良につながるのは反射ミラー405の振動であり、いくら光学箱401の側壁が振動していても反射ミラー405が振動していなければ画像不良になることはない。したがって、反射ミラー405の振動が最も小さい図6(c)の構造が画像不良への影響が最も小さい高品質の系であると言える。
以上、説明したように、その長手方向における反射ミラー405の中央部と反射ミラー405を固定するための2つの固定機構との間にそれぞれ一つずつ中間部材10を設け、反射ミラー405と光学箱401の側壁501の内面に両中間部材10を固定することによって反射ミラー405の振動を抑制することができる。
10 中間部材
100 画像形成装置
403 モータ
405 反射ミラー

Claims (7)

  1. 光ビームを出射する光源と、
    前記光源から出射される前記光ビームが感光体上を走査するように前記光ビームを偏向する回転多面鏡と前記回転多面鏡を回転させる駆動モータとを備える偏向装置と、
    前記光学箱の内部に収容され、前記偏向装置によって偏向された光ビームを感光体上に導く反射ミラーと、
    前記偏向装置と前記反射ミラーを内部に収容する光学箱であって、前記反射ミラーの長手方向において前記反射ミラーの一端側を支持するための第1の支持部と前記第1の支持部に前記反射ミラーを押圧する第1の板バネが取り付けられる第1の取付部を含む第1の固定機構と、前記反射ミラーの長手方向において前記反射ミラーの他端側を支持するための第2の支持部と前記第2の支持部に前記反射ミラーを押圧する第2の板バネが取り付けられる第2の取付部を含む第2の固定機構と、を含み、前記第1の支持部と前記第2の支持部とによって前記反射ミラーが前記光学箱の1つの側壁に沿って支持されるように前記第1の固定機構と前記第2の固定機構が内部に設けられた光学箱と、
    前記長手方向における前記反射ミラーの中央と前記第1の固定機構との間において前記光学箱の前記側壁の内面と前記反射ミラーの反射面以外の面との両方に接着された第1の中間部材と、
    前記長手方向における前記反射ミラーの中央と前記第2の支持部との間において前記光学箱の前記側壁の内面と前記反射ミラーの反射面以外の面との両方に接着された第2の中間部材と、を有する光走査装置。
  2. 前記第1の支持部および前記第2の支持部は前記反射ミラーの反射面と対向するように前記光学箱に設けられ、前記第1の中間部材および前記第2の中間部材は前記反射面とは異なる同一面に接着されていることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
  3. 前記反射ミラーの前記側壁に対向する対向面が前記光学箱の開口に向かうに従って前記側壁の内面から遠ざかるように、前記反射ミラーは前記第1の支持部および前記第2の支持部によって支持され、
    前記第1の中間部材および前記第2の中間部材は、前記反射ミラーに含まれる前記側壁の内面に向かう面に接触する第1の平面と、前記側壁の内面に接触する第2の平面と、を有することを特徴とする請求項1または2に記載の光走査装置。
  4. 前記第1の平面と前記の第2平面の成す角度は、前記第1の平面が接触する前記反射ミラーの面と前記第2の平面が接触する前記側壁面の成す角度と略等しいことを特徴とする請求項3に記載の光走査装置。
  5. 前記第1の支持部と前記第2の支持部によって支持された前記反射ミラーと前記側壁の内面とは平行であることを特徴とする請求項3または4に記載の光走査装置。
  6. 前記反射ミラーの反射面とは異なる面に取り付けられ、前記反射ミラーの振動を吸収する動吸振器を備え、
    前記第1の中間部材および前記第2の中間部材は、前記長手方向において前記動吸振器の両端で前記反射ミラーに接着されていることを特徴とする請求項1または2に記載の光走査装置。
  7. 前記第1の支持部および前記第2の支持部は前記反射ミラーの反射面と対向するように前記光学箱に設けられ、前記第1の中間部材および前記第2の中間部材は前記反射面とは異なる同一面に接着されていることを特徴とする請求項1乃至6いずれか1項に記載の光走査装置。
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