JP7018324B2 - 光走査装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、偏向走査したビームをビーム検知部で検知する光走査装置及びそれを備えた複写機、複合機、プリンタ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。
偏向走査したビームをビーム検知部で検知する光走査装置として、例えば、特許文献1に記載のものがある。
すなわち、特許文献1は、結像レンズ(ビーム検知用レンズ、例えばBDレンズ)を介して光偏向器で偏向された光束(ビーム)を同期検出素子としての光センサ(ビーム検知部、例えばBDセンサ)に導く構成を開示している。
ところで、光走査装置では、内部に埃が入ってレンズ系の部材に埃が付着すると、形成される画像に影響が出る。この場合、レンズ系の部材を清掃することで、不都合が解消される。ところが、ビーム検知部に入射されるビームが埃により遮られると、ビーム検知エラーとなって画像形成自体できないことがある。従って、ビーム検知部に入射されるビームが埃で遮られることを防止することが要求されている。
この点に関し、特許文献1に記載の構成では、ビーム検知部に入射されるビームが埃で遮られることを防止する構成にはなっていない。
特開2004-333556号公報
そこで、本発明は、偏向走査したビームをビーム検知部で検知する光走査装置であって、ビーム検知部に入射されるビームが埃で遮られることを効果的に防止することができる光走査装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明に係る光走査装置は、ビームを偏向走査する偏向器と、前記偏向器にて偏向走査されて被走査面に向かう前記ビームが通過するfθレンズと、前記ビームの有効走査領域の範囲外に設けられたビーム検知用レンズと、前記ビーム検知用レンズからの前記ビームを前記有効走査領域の範囲外で検知するビーム検知部と、前記fθレンズ及び前記ビーム検知用レンズの間を塞ぐ塞ぎ部材とを備えており、前記fθレンズ及び前記ビーム検知用レンズは、前記ビームを偏向走査する走査方向と、前記走査方向及び前記偏向器の回転軸方向に直交する直交方向との双方において互いに重なる位置に配設されており、前記fθレンズ及び前記ビーム検知用レンズで角部又は隙間が形成されており、前記塞ぎ部材は、前記fθレンズ及び前記ビーム検知用レンズで形成される前記角部又は前記隙間を塞ぐことを特徴とする。
本発明によると、ビーム検知部に入射されるビームが埃で遮られることを効果的に防止することが可能となる。
本発明の実施の形態に係る光走査装置を備えた画像形成装置を正面から視た概略断面図である。 光走査装置及び被走査面を正面側の斜め上方から視た斜視図である。 光走査装置の第2筐体を取り外した状態を示す斜視図である。 図3に示す光走査装置を左側面側の斜め上方から視た斜視図である。 図3に示す光走査装置を正面側の斜め上方から視た斜視図である。 図5に示す塞ぎ部材部分を示す斜視図である。 光走査装置における塞ぎ部材部分を示す平面図である。 光源及びビーム検知部を搭載した基板部分を示す平面図である。 図8において基板を取り外した様子を示す平面図である。 光源及びビーム検知部を搭載した基板を取り外した第1筐体を示す背面図である。
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同じである。従って、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
[画像形成装置]
図1は、本発明の実施の形態に係る光走査装置200を備えた画像形成装置100を正面から視た概略断面図である。本実施の形態に係る画像形成装置100は、モノクロ画像形成装置である。画像形成装置100は、画像読取装置1により読み取られた画像データ、又は、外部から伝達された画像データに応じて、画像形成処理を行う。なお、画像形成装置100は、用紙Pに対して多色及び単色の画像を形成するカラー画像形成装置であってもよい。
画像形成装置100は、原稿送り装置108と、画像形成装置本体110とを備えている。画像形成装置本体110には、画像形成部102と用紙搬送系103とが設けられている。
画像形成部102は、光走査装置200(具体的には光走査ユニット)、現像ユニット2、静電潜像担持体として作用する感光体ドラム3、クリーニング部4、帯電装置5及び定着ユニット7を備えている。これらの構成部材は、画像形成装置100の本体フレーム101に支持されている。また、用紙搬送系103は、給紙トレイ81、手差し給紙トレイ82、排出ローラ31及び排出トレイ14を備えている。
画像形成装置本体110の上部には、原稿Gの画像を読み取るための画像読取装置1が設けられている。画像読取装置1は、原稿Gが載置される原稿載置台107を備えている。原稿載置台107は、透明の強化ガラスからなる四角形状ものとされている。また、原稿載置台107の上側には原稿送り装置108が設けられている。画像形成装置100では、画像読取装置1で読み取られた原稿Gの画像は、画像データとして画像形成装置本体110に送られ、用紙P上に画像が記録される。
画像形成装置本体110には用紙搬送路W1が設けられている。給紙トレイ81又は手差し給紙トレイ82は、用紙Pを用紙搬送路W1に供給する。用紙搬送路W1は、用紙Pを転写ローラ10及び定着ユニット7を経て排出トレイ14に導く。定着ユニット7は、用紙P上に形成されたトナー像を用紙Pに加熱定着する。用紙搬送路W1の近傍には、ピックアップローラ11a,11b、搬送ローラ12a、レジストローラ13、転写ローラ10、定着ユニット7におけるヒートローラ71及び加圧ローラ72、排出ローラ31が配設されている。
画像形成装置100では、給紙トレイ81又は手差し給紙トレイ82にて供給された用紙Pはレジストローラ13まで搬送される。次に、用紙Pはレジストローラ13により用紙Pと感光体ドラム3上のトナー像とを整合するタイミングで転写ローラ10に搬送される。感光体ドラム3上のトナー像は転写ローラ10により用紙P上に転写される。その後、用紙Pは定着ユニット7におけるヒートローラ71及び加圧ローラ72に通過し、搬送ローラ12a及び排出ローラ31を経て排出トレイ14上に排出される。用紙Pの表面だけでなく、裏面に画像形成を行う場合は、用紙Pは排出ローラ31から反転用紙搬送路W2へ逆方向に搬送される。用紙Pは反転搬送ローラ12b~12bを経て用紙Pの表裏を反転してレジストローラ13へ再度導かれる。そして、用紙Pは、表面と同様にして、裏面にトナー像が形成されて定着された後、排出トレイ14へ向けて排出される。
[光走査装置]
図2は、光走査装置200及び被走査面Fを正面側の斜め上方から視た斜視図である。図3は、光走査装置200の第2筐体202を取り外した状態を示す斜視図である。なお、図において、符号Xは主走査方向(この例では奥行方向)、符号X1,X2はそれぞれ一方側(背面側)、他方側(正面側)を表している。符号Yは主走査方向Xに直交する副走査方向(この例では上下方向、鉛直方向)を表している。符号Zは主走査方向X及び副走査方向Yの双方に直交する直交方向(この例正面から視て左右方向)、符号Z1,Z2はそれぞれ一方側(正面から視て右側)、他方側(正面から視て左側)を表している。
光走査装置200は、入射光学系220と、偏向器230と、出射光学系240と、検知部250とを備えている。入射光学系220は、ビームBMの進行方向において偏向器230の上流側に配設されている。入射光学系220は、ビームBMを偏向器230に入射させる。偏向器230は、ビームBMを主走査方向Xに偏向走査する。出射光学系240は、ビームBMの光路上において偏向器230と被走査面F(この例では感光体ドラム3の表面)との間に配設されている。出射光学系240は、偏向器230にて偏向走査されたビームBMを被走査面F上に照射する。検知部250は、偏向器230にて偏向走査されたビームBMを検知する。入射光学系220、偏向器230、出射光学系240及び検知部250は、第1筐体201(筐体の一例)に収容されている。
光走査装置200では、入射光学系220からのビームBMを偏向器230に入射させ、偏向器230にて主走査方向Xに偏向走査させ、検知部250にて検出しつつ出射光学系240を介して感光体ドラム3の表面の被走査面F上に画像情報を書き込む。なお、ビームBMは、被走査面Fを主走査方向Xに定期的に走査するが、感光体ドラム3は回転方向B(図2参照)に回転しているため、感光体ドラム3上の副走査方向Yにも走査することができる。
(入射光学系)
入射光学系220は、ビームBMを偏向器230の反射面231aに照射する。入射光学系220は、光源部210と、コリメータレンズ221と、アパーチャ部材222と、シリンドリカルレンズ223とを備えている。
光源部210は、光源211を備えている。光源211は、ビームBMを出射するレーザダイオード等の半導体レーザ素子からなっている。光源211は、画像データに応じて変調されたビームBMを射出する。光源211は、光軸に垂直なビーム断面が円形状のビームBMを出射する。光源211は、基板260に搭載されている。
コリメータレンズ221は、光源211から出射されたビームBMを平行に整形する光学部品である。アパーチャ部材222は、主走査方向Xに長いスリット状の開口222aが形成された板状部材である。アパーチャ部材222は、コリメータレンズ221からのビームBMが通過するときにビーム断面を矩形状に整形する光学部品である。シリンドリカルレンズ223は、アパーチャ部材222からのビームBMを偏向器230の反射面231aに向けて収束させる光学部品である。
(偏向器)
偏向器230は、この例では、ポリゴンミラー231(回転多面鏡)と、ポリゴンミラー231を回転駆動する駆動モータ232とを備えている。ポリゴンミラー231は、駆動モータ232の回転軸232aに固定されている。ポリゴンミラー231は、周囲に回転軸232aに沿った複数の反射面231aを有している。駆動モータ232は、一定の回転方向Eへ一定の回転速度で回転する。これにより、ポリゴンミラー231は、反射面231aに入射したビームBMを主走査方向Xに偏向走査することができる。
(反射光学系)
出射光学系240は、主走査方向Xに繰り返し走査されるビームBMを被走査面F~F上に照射する。出射光学系240は、fθレンズ241を備えている。fθレンズ241は、偏向器230にて偏向走査されて被走査面Fに向かうビームBMが通過する。fθレンズ241は、主走査方向Xに長くされた棒状に形成されている。
fθレンズ241は、偏向器230の反射面231aから出射されて等角速度で移動するビームBMが被走査面F上を等速度で移動するように補正する機能を有する。また、fθレンズ241は、ビームBMを被走査面F上に収束させる機能を有する。
(検知部)
検知部250は、ビーム検知用レンズ251と、ビーム検知部252(具体的には半導体光センサ)とを備えている。ビーム検知用レンズ251は、偏向器230の反射面231aで反射されてfθレンズ241を通過してくるビームBMをビーム検知部252に向けて屈曲させる機能を有する。また、ビーム検知用レンズ251は、ビームBMをビーム検知部252に集光する機能を有する。ビーム検知部252は、ビーム検知用レンズ251からのビームBMを有効走査領域αの範囲外で検知する。ビームBMの有効走査領域αは、ビームBMが被走査面Fに照射する領域であり、実際に画像形成するための画像形成幅として使用する走査範囲である。ビーム検知部252は、ビーム検知用レンズ251で集光されたビームBMを光電変換する。この例では、ビーム検知部252は、ビームBMの走査タイミング(具体的には被走査面Fへの画像の書き込みタイミング)を制御するためのビーム検出(BD:Beam Detect)センサとされている。
詳しくは、検知部250は、被走査面Fへの有効走査領域αの範囲外に配設されている。ビーム検知用レンズ251は、有効走査領域αの範囲外でのビームBMの光路上に配設されている。ビーム検知部252は、ビーム検知用レンズ251からのビームBMを入射する。ビーム検知部252は、基板260に搭載されている。
(筐体)
第1筐体201には、偏向器230にて偏向走査されたビームBMを有効走査領域αで出射する開口201aが設けられている。この例では、開口201aは、外部に開放している。従って、光走査装置200は、外部からの空気が開口201aから内部に流通するようになっている。そうすると、光走査装置200では、内部に埃が入り易い。そして、レンズ系の部材に埃が付着すると、形成される画像に影響が出易い。この場合、レンズ系の部材を清掃することで、不都合が解消される。ところが、ビーム検知部252に入射されるビームBMが埃により遮られると、ビーム検知エラーとなって画像形成自体できないことがある。従って、ビーム検知部252に入射されるビームBMが埃で遮られることを防止することが要求されている。
ところで、光走査装置200内での空気の流れにより流される埃は角部(特に鋭角の角部)又は隙間に溜まり易い。そして、ビーム検知部252に入射されるビームBMが通過する領域において埃が溜まり易い箇所は、fθレンズ241及びビーム検知用レンズ251で形成される角部(特に鋭角の角部)又は隙間である。また、ビーム検知用レンズ251では迷光が発生することがある。この場合、ビーム検知用レンズ251での迷光が有効走査領域αへ侵入してしまう。そうすると、ビーム検知用レンズ251での迷光による画像に影響を及ぼす。
(第1実施形態)
かかる観点から、本実施の形態に係る光走査装置200は、fθレンズ241及びビーム検知用レンズ251の間を塞ぐ塞ぎ部材270を備えている。塞ぎ部材270は、fθレンズ241及びビーム検知用レンズ251で形成される角部(この例では鋭角の角部)又は隙間を塞ぐ。
図4は、図3に示す光走査装置200を左側面側の斜め上方から視た斜視図である。図5は、図3に示す光走査装置200を正面側の斜め上方から視た斜視図である。図6は、図5に示す塞ぎ部材270部分を示す斜視図である。図7は、光走査装置200における塞ぎ部材270部分を示す平面図である。
本実施の形態によれば、塞ぎ部材270は、fθレンズ241及びビーム検知用レンズ251の間を塞ぐ。従って、ビーム検知部252に入射されるビームBMが通過する領域の埃が溜まり易い角部又は隙間への埃溜まりを抑制することができる。これにより、ビーム検知部252に入射されるビームBMが埃で遮られることを効果的に防止することができる。しかも、塞ぎ部材270によりビーム検知用レンズ251での迷光の有効走査領域αへの侵入を抑制することができる。従って、ビーム検知用レンズ251での迷光による画像の影響を少なくすることができる。ここで、迷光に対する遮光性の観点から、塞ぎ部材270は、不透明又は光透過率が所定値よりも小さい材料で形成することができる。また、塞ぎ部材270は、光が反射しない又は光反射率が所定値よりも小さい材料で形成することができる。この例では、塞ぎ部材270は、黒色の材料で形成されている。
ところで、塞ぎ部材270がfθレンズ241及びビーム検知用レンズ251の間でビームBMが通過するビーム通過領域βを遮ってしまうと、ビーム検知エラーとなって画像形成自体できない。一方、塞ぎ部材270が有効走査領域αを遮ってしまうと、形成される画像に影響を及ぼす。
この点、本実施の形態では、塞ぎ部材270は、ビーム通過領域βと、有効走査領域αとの間を仕切る仕切り部である。こうすることで、塞ぎ部材270がビーム通過領域β及び有効走査領域αを遮ることなく、ビーム検知部252に入射されるビームBMが通過する領域の埃が溜まり易い角部又は隙間への埃溜まりを抑制することができる。
本実施の形態では、塞ぎ部材270は、シート状の部材で構成されている。こうすることで、簡単かつ安価な構成でありながら、ビーム検知部252に入射されるビームBMが通過する領域の埃が溜まり易い角部又は隙間への埃溜まりを抑制することができる。この例では、塞ぎ部材270は、樹脂からなるシート状の部材(弾性樹脂フィルム)とされている。
本実施の形態では、ビーム検知用レンズ251は、平坦部251aを有している。シート状の部材で構成された塞ぎ部材270は、ビーム検知用レンズ251における平坦部251aに設けられ(具体的には接着され)ている。こうすることで、塞ぎ部材270を設けるための構成を別途設ける必要がない。これにより、省スペース化を実現させた状態で塞ぎ部材270を設けることができる。具体的には、平坦部251aは、ビームBMが通過しない部分に位置している。
本実施の形態では、塞ぎ部材270は、ビーム検知用レンズ251に対しfθレンズ241とは反対側に延びている。こうすることで、塞ぎ部材270によりビーム検知用レンズ251での迷光の有効走査領域αへの侵入をさらに抑制することができる。従って、ビーム検知用レンズ251での迷光による画像の影響をさらに少なくする或いはなくすことができる。この例では、塞ぎ部材270は、平坦部251aに沿って偏向器230とは反対側に延びている。
詳しくは、第1筐体201の外周部には、外周側壁201eが設けられている。塞ぎ部材270は、有効走査領域αを遮らない状態で、外周側壁201eの外周内壁面201fに対向して近接又は接触するように延びていてもよい。
(第2実施形態)
本実施の形態では、ビーム検知用レンズ251は、プリズムレンズである。こうすることで、プリズムレンズであるビーム検知用レンズ251により偏向器230からのビームBMの進行方向を屈曲させることができる。これにより、光走査装置200を小型化するための所望の箇所にビーム検知部252を配設することができる。従って、光走査装置200の小型化を容易に実現させることができる。
図8は、光源211及びビーム検知部252を搭載した基板260部分を示す平面図である。図9は、図8において基板260を取り外した様子を示す平面図である。図10は、光源211及びビーム検知部252を搭載した基板260を取り外した第1筐体201を示す背面図である。
(第3実施形態)
本実施の形態では、第1筐体201と、光源211と、基板260とをさらに備えている。第1筐体201には、偏向器230、fθレンズ241、ビーム検知用レンズ251及びビーム検知部252が設けられる。基板260は、光源211及びビーム検知部252を同一の基板面261に搭載する。こうすることで、光源用の基板とビーム検知部用の基板とを1枚の基板で共用することができる。これにより、低コスト化を実現させることができる。また、第1筐体201には、光源用開口201bと、ビーム検知用開口201cとが設けられている。光源用開口201bは、光源211から出射されるビームBMを通過させる。ビーム検知用開口201cは、ビーム検知部252に入射されるビームBMを通過させる。基板260は、光源211が光源用開口201bに対向し、かつ、ビーム検知部252がビーム検知用開口201cに対向するように第1筐体201の外側から第1筐体201に設けられている。こうすることで、第1筐体201内の基板を設けるためのスペースを削減することができる。これにより、光走査装置のさらなる小型化を実現させることができる。
詳しくは、第1筐体201は、コリメータレンズ221、アパーチャ部材222、シリンドリカルレンズ223、偏向器230、fθレンズ241及びビーム検知用レンズ251を収容している。光源用開口201b及びビーム検知用開口201cは、外周側壁201eに設けられている。基板260は、光源211及びビーム検知部252の搭載側が第1筐体201の外周側壁201eに向くように設けられている。そして、光源211は、光源用開口201b内に位置し、ビーム検知部252は、ビーム検知用開口201c内に位置している。これにより、光源211からのビームBMをコリメータレンズ221に向けて出射させることができる。また、ビーム検知用レンズ251からのビームBMをビーム検知部252に入射させることができる。
本実施の形態において、塞ぎ部材270は、fθレンズ241とビーム検知用レンズ251とに接触している。こうすることで、ビーム検知部252に入射されるビームBMが通過する領域の埃が溜まり易い角部又は隙間への埃溜まりを確実に抑制することができる。しかも、ビーム検知用レンズ251での迷光による画像の影響をさらに少なくすることができる。この場合、塞ぎ部材270を第1筐体201の底面201dに対向させて接触又は近接させてもよい。また、塞ぎ部材270を第2筐体202(上蓋)に対向させて接触又は近接させてもよい。
(その他の実施の形態)
本実施の形態において、塞ぎ部材270は、第1筐体201の底面201dから立設したリブで構成されていてもよい。こうすることで、塞ぎ部材270を第1筐体201の底面201dに安定的に保持することができる。従って、ビーム検知部252に入射されるビームBMが通過する領域の埃が溜まり易い角部又は隙間への埃溜まりを確実に抑制することができる。しかも、ビーム検知用レンズ251での迷光による画像の影響をさらに少なくすることができる。この場合、塞ぎ部材270をfθレンズ241及びビーム検知用レンズ251に近接させることができる。また、塞ぎ部材270を第2筐体202に対向させて接触又は近接させてもよい。また、塞ぎ部材270は、第2筐体202の底面から立設したリブで構成されていてもよい。この場合、塞ぎ部材270をfθレンズ241及びビーム検知用レンズ251に対向させて近接させることができる。また、塞ぎ部材270を第1筐体201の底面201dに接触又は近接させてもよい。また、塞ぎ部材270は、fθレンズ241に設けられていてもよい。また、第1筐体201の開口201aには、ガラス等の透明板が設けられていて開口201aを塞ぐようになっていてもよい。
本発明は、以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、かかる実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
100 画像形成装置
200 光走査装置
201 第1筐体(筐体の一例)
201a 開口
201b 光源用開口
201c ビーム検知用開口
201d 底面
201e 外周側壁
202 第2筐体
210 光源部
211 光源
220 入射光学系
221 コリメータレンズ
222 アパーチャ部材
223 シリンドリカルレンズ
230 偏向器
231 ポリゴンミラー
240 出射光学系
241 fθレンズ
250 検知部
251 ビーム検知用レンズ
251a 平坦部
252 ビーム検知部
260 基板
261 基板面
270 塞ぎ部材
B 回転方向
BM ビーム
E 回転方向
F 被走査面
X 主走査方向
Y 副走査方向
α 有効走査領域
β ビーム通過領域

Claims (9)

  1. ビームを偏向走査する偏向器と、
    前記偏向器にて偏向走査されて被走査面に向かう前記ビームが通過するfθレンズと、
    前記ビームの有効走査領域の範囲外に設けられたビーム検知用レンズと、
    前記ビーム検知用レンズからの前記ビームを前記有効走査領域の範囲外で検知するビーム検知部と、
    前記fθレンズ及び前記ビーム検知用レンズの間を塞ぐ塞ぎ部材と
    を備えており、
    前記fθレンズ及び前記ビーム検知用レンズは、前記ビームを偏向走査する走査方向と、前記走査方向及び前記偏向器の回転軸方向に直交する直交方向との双方において互いに重なる位置に配設されており、
    前記fθレンズ及び前記ビーム検知用レンズで角部又は隙間が形成されており、
    前記塞ぎ部材は、前記fθレンズ及び前記ビーム検知用レンズで形成される前記角部又は前記隙間を塞ぐことを特徴とする光走査装置。
  2. 請求項1に記載の光走査装置であって、
    前記塞ぎ部材は、前記fθレンズ及び前記ビーム検知用レンズの間で前記ビームが通過するビーム通過領域と、前記有効走査領域との間を仕切る仕切り部であることを特徴とする光走査装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の光走査装置であって、
    前記塞ぎ部材は、シート状の部材で構成されていることを特徴とする光走査装置。
  4. 請求項3に記載の光走査装置であって、
    前記ビーム検知用レンズは、平坦部を有し、前記シート状の部材で構成された前記塞ぎ部材が前記平坦部に設けられていることを特徴とする光走査装置。
  5. 請求項1から請求項4までの何れか1つに記載の光走査装置であって、
    前記塞ぎ部材は、前記ビーム検知用レンズに対し前記fθレンズとは反対側に延びていることを特徴とする光走査装置。
  6. 請求項1から請求項5までの何れか1つに記載の光走査装置であって、
    前記ビーム検知用レンズは、プリズムレンズであることを特徴とする光走査装置。
  7. 請求項6に記載の光走査装置であって、
    前記偏向器、前記fθレンズ、前記ビーム検知用レンズ及び前記ビーム検知部が設けられる筐体と、
    前記ビームを出射する光源と、
    前記光源及び前記ビーム検知部を同一の基板面に搭載する基板と
    をさらに備え、
    前記筐体には、前記光源から出射されるビームを通過させる光源用開口と、前記ビーム検知部に入射されるビームを通過させるビーム検知用開口とが設けられ、
    前記基板は、前記光源が前記光源用開口に対向し、かつ、前記ビーム検知部が前記ビーム検知用開口に対向するように前記筐体の外側から該筐体に設けられていることを特徴とする光走査装置。
  8. 請求項1から請求項7までの何れか1つに記載の光走査装置であって、
    前記塞ぎ部材は、前記fθレンズと前記ビーム検知用レンズとに接触していることを特徴とする光走査装置。
  9. 請求項1から請求項8までの何れか1つに記載の光走査装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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