JP2000275558A - 光偏向走査装置 - Google Patents

光偏向走査装置

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JP2000275558A
JP2000275558A JP11080747A JP8074799A JP2000275558A JP 2000275558 A JP2000275558 A JP 2000275558A JP 11080747 A JP11080747 A JP 11080747A JP 8074799 A JP8074799 A JP 8074799A JP 2000275558 A JP2000275558 A JP 2000275558A
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JP
Japan
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laser
laser holder
holder
scanning
light source
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JP11080747A
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Kimio Kono
公雄 河野
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マルチビーム光源ユニットの組み付けとライ
ン間隔の調整を簡単かつ迅速に行なう。 【解決手段】 マルチビーム半導体レーザ11を保持す
るレーザホルダ11aを基台14に組み付けるときに
は、レーザホルダ11aを回転させてライン間隔の調整
を行なう作業が必要である。そこで、基台14の嵌合穴
14bの内径φAとレーザホルダ11aの嵌合部11b
の外径φBが常温でφA<φB、ヒータH1によって加
熱された昇温状態でφA>φBのスキマばめになるよう
に構成しておく。スキマばめの昇温状態でレーザホルダ
11aを回転させてライン間隔の調整を行ない、常温に
もどしてシマリばめの状態で固定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームプリ
ンタやデジタル複写機等において複数のレーザビームに
よるマルチビーム書き込み光学系を備えた光偏向走査装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】レーザビームプリンタ、デジタル複写機
やレーザファクシミリ等に用いられる画像情報の書き込
み光学系は、高速回転する回転多面鏡によって偏向走査
されたレーザビームを、結像レンズ等を用いて感光ドラ
ム上の感光体に結像させる。感光体に結像する点像(ス
ポット)は、回転多面鏡の回転による主走査と、感光ド
ラムの回転による副走査によって2次元的な静電潜像を
形成する。その後は、公知の電子写真記録技術によって
ハードコピーが出力され、プリント(印刷)等が行なわ
れる。
【0003】近年、プリント出力の高速化や、記録密度
の高密度化の要請により、回転多面鏡の回転速度はより
一層高くなる傾向になる。ところが、回転多面鏡の回転
速度が3万rpm以上の高速になると、振動や騒音の問
題を解決するのが容易ではない。
【0004】そこで、別の対応手段として2つの発光点
を有するマルチビーム光源を用いて、同時に2ライン分
の走査を行なう技術が開発されている。これは、回転多
面鏡の回転速度を変えずにプリント速度や記録密度を2
倍に上げることができるマルチビーム書き込み光学系と
して将来性が期待される。
【0005】2つ以上の発光点を有するマルチビーム半
導体レーザ等のマルチビーム光源を用いる場合は、発光
点から出射される複数のレーザビームによって感光ドラ
ム上に走査される複数の走査ラインが所定の間隔になる
ように調整する必要がある。その一つの手段として、マ
ルチビーム半導体レーザを回転調整する方法がある。
【0006】詳しく説明すると、まず、光偏向走査装置
の回転多面鏡等を支持する筐体に、マルチビーム半導体
レーザの光軸を中心軸とする円環状の支持部を有する基
台を固定する。マルチビーム半導体レーザはレーザホル
ダに保持させ、該レーザホルダを前記基台の円環状の支
持部に嵌合させて、該円環状の支持部の中心軸のまわり
にレーザホルダを回転可能にしておく。
【0007】回転多面鏡を回転駆動し、マルチビーム半
導体レーザを発光させて複数の走査ラインを形成させ、
これら複数の走査ラインの間隔すなわちライン間隔を検
出手段によって検出し、ライン間隔が所定の値になるよ
うにレーザホルダを回転させ、所定の値が得られたとこ
ろでレーザホルダを基台にビス止め等によって固定す
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、以下のような未解決の課題がある。
【0009】(1)レーザホルダを基台等の嵌合部分
(支持部)に嵌合し、該嵌合部分をガイドとして回転す
るとき、レーザホルダと嵌合部分の間には一般的に数1
0μmの隙間が存在するため、レーザホルダは回転しつ
つ前記隙間のためにガタつき、ふらついて回る。このよ
うなふらつきがあると、走査ラインの位置とレーザホル
ダの回転角度との間に一定の相互関係が成立せず、ライ
ン間隔の調整作業に時間がかかる。
【0010】(2)レーザホルダを所定の回転位置で基
台に固定するにはビスによる締結を行なうが、ビスを回
転させる締結作業中に、レーザホルダがビスと連れ回り
を起こして調整崩れを発生し易い。調整崩れが発生する
と再調整が必要となり、作業効率が低下する。
【0011】本発明は、上記従来の技術の有する未解決
の課題に鑑みてなされたものであり、マルチビームのラ
イン間隔を調整する作業を高精度で迅速かつ容易に行な
うことができるうえに、ビス等の締結手段を必要とせ
ず、組立工程の簡略化と組立部品点数の低減等に大きく
貢献できる光偏向走査装置を提供することを目的とする
ものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の光偏向走査装置は、複数のレーザビームを
発生するマルチビーム半導体レーザと、これを保持する
レーザホルダと、前記複数のレーザビームをそれぞれ走
査して結像面に結像させる走査結像手段と、前記レーザ
ホルダを支持する光源支持部材を有し、該光源支持部材
が、所定の昇温状態において前記レーザホルダを回転自
在に嵌合させ、常温において前記レーザホルダをシマリ
ばめによって固定支持するように構成された支持部を備
えていることを特徴とする。
【0013】複数のレーザビームを発生するマルチビー
ム半導体レーザと、これを保持するレーザホルダと、前
記複数のレーザビームをそれぞれ走査して結像面に結像
させる走査結像手段と、前記レーザホルダを支持する支
持部を備えた筐体を有し、前記レーザホルダが、所定の
昇温状態において前記筐体の前記支持部に回転自在に嵌
合し、常温において前記筐体の前記支持部にシマリばめ
によって固定されるように構成された嵌合部を備えてい
ることを特徴とする光偏向走査装置でもよい。
【0014】レーザホルダの嵌合部の材質が、該嵌合部
を除く残りの部分の材質と異なっていてもよい。
【0015】筐体が、走査結像手段を内蔵する光学箱で
あってもよい。
【0016】
【作用】マルチビーム半導体レーザとレーザホルダを含
むマルチビーム光源ユニットを光源支持部材に組み付け
るときは、その支持部を加熱して昇温状態とし、レーザ
ホルダを回転させて複数のレーザビームのライン間隔を
調整する作業を行なう。調整作業が完了したら光源支持
部材の加熱を停止して常温にもどし、冷却収縮によるシ
マリばめによってレーザホルダを光源支持部材に固定す
る。
【0017】光源支持部材を介在させることなく、直接
マルチビーム光源ユニットを光学箱等の筐体に組み付け
る場合は、筐体の支持部にかぶせたレーザホルダの嵌合
部の方を加熱して昇温状態とし、レーザホルダを回転さ
せてライン間隔の調整作業を行ない、常温にもどしてレ
ーザホルダを冷却収縮させ、シマリばめによる固定を行
なう。
【0018】レーザホルダの嵌合部のみを熱膨張しやす
い合成樹脂等の材質とし、残りの部分を、例えばマルチ
ビーム半導体レーザを安定保持するための剛性や寸法精
度を確保しやすい金属製にしてもよい。
【0019】ライン間隔調整後に、ビス等を用いてレー
ザホルダを筐体や光源支持部材に締結する場合に比べ
て、ビスを締結するときの連れ回りによる調整崩れ等の
トラブルがなく、ライン間隔の調整作業に費す時間を大
幅に短縮できる。
【0020】組立工程を簡略化し、組立を迅速に行なう
とともに、ビス等を省略することで組立部品点数を大幅
に削減できる。
【0021】また、ビスを締結する工具等のためのスペ
ースを確保しておく必要がないため、光源部全体を小型
化できるという利点もある。
【0022】これによって、装置の小型化および製造コ
ストの低減等に大きく貢献できる。
【0023】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。
【0024】図1は第1の実施の形態による光偏向走査
装置を示すもので、これは、マルチビーム光源ユニット
1の光源であるマルチビーム半導体レーザ11から2本
の光ビームであるレーザビームP1 ,P2 を発生させ、
それぞれコリメータレンズ12によって平行化したうえ
で、シリンドリカルレンズ2を経て、回転多面鏡3の反
射面に照射し、回転多面鏡3とともに走査結像手段を構
成する結像レンズ系4を経て感光ドラム5の結像面であ
る感光体に結像させる。
【0025】2本のレーザビームP1 ,P2 は回転多面
鏡3の反射面に入射し、それぞれ主走査方向に走査さ
れ、回転多面鏡3の回転によるY軸方向の主走査と感光
ドラム5の回転によるZ軸方向の副走査に伴なって感光
体に静電潜像を形成する。
【0026】なお、シリンドリカルレンズ2は、各レー
ザビームP1 ,P2 を回転多面鏡3の反射面に線状に集
光する。これは、前述のように感光体に結像する点像
が、回転多面鏡3の面倒れによって歪を発生するのを防
止する機能を有し、また、結像レンズ系4は、球面レン
ズ4aとトーリックレンズ4b等からなり、シリンドリ
カルレンズ2と同様に感光体上の点像の歪を防ぐ機能を
有するとともに、前記点像が感光体上で主走査方向に等
速度で走査されるように補正する機能を有する。
【0027】2本のレーザビームP1 ,P2 は、それぞ
れ、主走査面(XY平面)の末端で検出ミラー6によっ
て分離され、主走査面の反対側の集光レンズ7aを経て
光センサ7に導入され、図示しないコントローラにおい
て書き込み開始信号に変換されてマルチビーム半導体レ
ーザ11に送信される。マルチビーム半導体レーザ11
は書き込み開始信号を受けて各レーザビームP1 ,P2
の書き込み変調を開始する。
【0028】このように両レーザビームP1 ,P2 の書
き込み変調のタイミングを調節することで、感光ドラム
5上の感光体に形成される静電潜像の書き込み開始(書
き出し)位置を制御する。
【0029】なお、先行するレーザビームのみを光セン
サ7によって検出し、後続のレーザビームについては一
定の時間差で変調のタイミングを制御してもよい。
【0030】シリンドリカルレンズ2、回転多面鏡3、
結像レンズ系4等は、図2に示すフレーム8に組み付け
られて、マルチビームスキャナユニット10を構成す
る。
【0031】マルチビーム半導体レーザ11は、前述の
ように複数のレーザビームP1 ,P 2 を同時に発光する
もので、レーザホルダ11aを介してコリメータレンズ
12を内蔵する鏡筒12aと一体的に結合されたユニッ
トとして、レーザ駆動回路基板13とともに光源支持部
材である基台14に組み付けられている。
【0032】マルチビーム光源ユニット1の組み立て
は、圧入あるいは接着等の公知の方法でマルチビーム半
導体レーザ11を固定したレーザホルダ11aに、コリ
メータレンズ12の鏡筒12aをかぶせてコリメータレ
ンズ12のピント調整や光軸合わせ等の3次元的調整を
行なったうえで、鏡筒12aをレーザホルダ11aに接
着する。
【0033】マルチビーム光源ユニット1を基台14に
組み付けるときには、マルチビーム光源ユニット1を回
転させてレーザビームP1 ,P2 のライン間隔の調整を
する作業が必要である。そこで、基台14の筒状部14
aに支持部である嵌合穴14bとその中心軸に直交する
基準面14cを設けて、基台14の筒状部14aを加熱
し、熱膨張によって嵌合穴14bの内径を拡大して、レ
ーザホルダ11aの嵌合部11bを回転自在に嵌合させ
るスキマばめの昇温状態にしたうえで、レーザホルダ1
1aの嵌合部11bを嵌合穴14bに嵌挿し、基台14
の基準面14cにレーザホルダ11aの当接部11cを
当接する。この状態で、所定のライン間隔を得る角度ま
でレーザホルダ11aを回転させる調整作業を行なう。
【0034】調整作業終了後に、基台14の加熱を停止
して常温にもどすと、筒状部14aの冷却、収縮による
いわゆるシマリばめによってレーザホルダ11aを基台
14に固定することができる。
【0035】詳しく説明すると、基台14の嵌合穴14
bの内径寸法φAと、嵌合穴14bに嵌着されるレーザ
ホルダ11aの嵌合部11bの外径寸法φBの間に、常
温では、φA<φBの関係が成立するように構成されて
いる。レーザホルダ11aを基台14に組み付けるとき
は、以下のようにライン間隔の調整を行なう。
【0036】まず、高周波加熱器などのヒータH1 を用
いて基台14の筒状部14aを加熱する。このとき、嵌
合穴14bの近傍のみが加熱されるように、ヒータH1
の発熱部を嵌合穴14bにできるだけ近づけて接触させ
る。嵌合穴14bを加熱し、熱膨張によってその内径寸
法φAがレーザホルダ11aの嵌合部11bの外径寸法
φBより大きくなるように拡大し、その昇温状態でレー
ザホルダ11aの嵌合部11bを基台14の嵌合穴14
bに挿入し、基準面14cにレーザホルダ11aの当接
部11cを当接する。ヒータH1 の発熱部の温度を制御
することにより、嵌合穴14bの内径寸法φAがレーザ
ホルダ11aの嵌合部11bの外径寸法φBよりわずか
に大きく、例えば、数μmの隙間を持つスキマばめの状
態にすることができる。これによって、基台14の嵌合
穴14bとレーザホルダ11aの嵌合部14bとが極め
てガタつきの少ない状態で互いに回転自在に嵌合するこ
とになる。
【0037】なお、レーザホルダ11aの当接部11c
と基台14の基準面14cは双方とも光軸に対する直角
精度を高精度に出しておくことが必要である。
【0038】次に、回転多面鏡3を回転させながらマル
チビーム半導体レーザ11を発光させてレーザビームP
1 ,P2 による複数の走査ラインを形成させる。レーザ
ビームP1 ,P2 が結像されてスポットを形成する走査
面すなわち感光ドラム5の感光体の表面に相当する位置
にスクリーンを配設し、該スクリーンの後方に対物レン
ズとカメラを配置し、走査ラインによる副走査方向の間
隔すなわちライン間隔を検出し、所定の値になるように
レーザホルダ11aを回転させてライン間隔の調整を行
なう。
【0039】ライン間隔が所定の値になったところで、
基台14の筒状部14aを熱しているヒータH1 の発熱
部の温度を下げる。その結果、基台14の筒状部14a
は収縮し、その内径寸法φAは本来の寸法に戻ろうとす
るため、基台14の嵌合穴14bはレーザホルダ11a
の嵌合部14b上に締まり、いわゆるシマリばめによっ
てレーザホルダ11aは基台14に強固に固定される。
【0040】本実施の形態は上記のように、レーザホル
ダに設けられた嵌合部の内径寸法とレーザホルダに設け
られた嵌合穴の外径寸法を通常はシマリばめ関係とし、
両者を嵌合させてライン間隔の調整を行なう際に、一時
的に基台を加熱する。このようにして基台の嵌合穴を熱
膨張させて、レーザホルダの嵌合穴との間に数μm程度
の極めて小さい隙間を形成する状態で嵌合させ、レーザ
ホルダを回転させてライン間隔の調整を行なう。ライン
間隔が所定の値になったところで、基台を常温に戻して
収縮させることによってレーザホルダを基台に強固に固
定するものである。
【0041】レーザホルダの嵌合部をガイドとして回転
調整する工程で、嵌合部分には数μmの隙間しか存在せ
ず、極めてガタつきが少ないため、従来例のようにレー
ザホルダがふらついて回転することがない。従って、走
査ラインの位置がレーザホルダのふらつきによってずれ
ることなく、ライン間隔の調整が容易である。
【0042】また、調整を終えてレーザホルダを基台に
固定するとき、ビス止め等の締結作業を必要とせず、レ
ーザホルダを回転させる方向の外力を加えることのない
シマリばめによる固定であるため、調整崩れを起こすお
それがない。
【0043】複数のレーザビームのライン間隔の調整作
業を高精度で迅速に行ない、光偏向走査装置の高精度化
と低コスト化に大きく貢献できる。
【0044】レーザホルダの材質は、発光部の放熱性を
必要とする場合は亜鉛ダイキャスト等の金属材料を用い
ることが多く、また、剛性や寸法精度の点からはガラス
ファイバー入り強化樹脂が一般的に用いられる。他方、
基台の材質は機能面から見て非強化の樹脂で充分であ
り、一般的に基台の熱膨張係数はレーザホルダの熱膨張
係数よりもはるかに大きい。本実施の形態では、熱膨張
係数の大きい基台の方を加熱することにより、より低い
ヒータ温度でシマリばめを行なうように工夫されてい
る。
【0045】また、本実施の形態においては、基台はレ
ーザホルダを保持するためにだけ使われる単機能部材で
あるから、周囲にヒータのアクセス空間を確保しやすい
という利点がある。
【0046】さらに、シマリばめによる固定は、ビス等
の締結部材を必要とせず、従って、必要部品点数を削減
できる。また、ビス等の締結作業のために余分な作業ス
ペースを確保する必要もなく、省スペースすなわち小型
化の観点からも大きな利点がある。
【0047】図3は第2の実施の形態を示す。これは、
回転多面鏡3等を筐体である光学箱28に内蔵し、光学
箱28の側壁28aに直接マルチビーム光源ユニット2
1を組み付けるように構成したもので、光学箱28の側
壁28aから筒状の支持部である嵌合部28bを突出さ
せ、該嵌合部28bを、マルチビーム半導体レーザ31
を保持するレーザホルダ31aの嵌合部である嵌合穴3
1bに第1の実施の形態と同様のシマリばめによって嵌
着する。
【0048】詳しく説明すると、レーザホルダ31aに
は、マルチビーム半導体レーザ31を保持する穴と同軸
の嵌合穴31bが設けられ、光学箱28の側壁28aに
は回転多面鏡3に入射するレーザビームの光路を中心軸
とする嵌合部28bが設けられている。また、光学箱2
8の側面には、レーザホルダ31aの当接部31cを当
接させる基準面28cが設けられ、両者は、前記中心軸
に対する直角精度を出すために高精度の平面度に仕上げ
られている。
【0049】光学箱28の嵌合部28bの外径寸法φC
と、レーザホルダ31aの嵌合穴31bの内径寸法φD
の間には、常温でφC>φDの関係が成立するように構
成される。
【0050】回転多面鏡3、コリメータレンズ12等は
第1の実施の形態と同様であるので同一符号で表わし、
説明は省略する。次に、マルチビーム光源ユニット21
を光学箱28に回転調整のうえで固定する方法を説明す
る。
【0051】まず、高周波加熱器等のヒータH2 を用い
てレーザホルダ31aの外周部を加熱する。このとき、
嵌合穴31bの近傍のみを加熱すべくヒータH2 の発熱
部を嵌合穴31bにできるだけ近接させる。加熱によっ
て、レーザホルダ31aの嵌合穴31bが熱膨張しその
内径寸法φDが光学箱28の嵌合部28bの外径寸法φ
Cより大きくなる。ここで、ヒータH2 の温度を制御す
ることによって、レーザホルダ31aの嵌合穴31bの
内径寸法φDが光学箱28の嵌合部28bの外径寸法φ
Cよりわずかに大きく、例えば、数μmの隙間を持つよ
うにする。すなわち、光学箱28の嵌合部28bとレー
ザホルダ31aの嵌合穴31bとを極めて隙間の少ない
スキマ嵌め状態で嵌合させ、レーザホルダ31aの当接
部31cを光学箱28の基準面28cに当接する。
【0052】次に、回転多面鏡3を回転させた状態でマ
ルチビーム半導体レーザ21を発光させて複数の走査ラ
インを形成させる。走査されている複数のスポットの副
走査方向の隙間すなわちライン間隔を検出し、それが所
定の値になるようにレーザホルダ31aを回転させて調
整を行なう。所定のライン間隔になったところでレーザ
ホルダ31aを熱しているヒータH2 の温度を下げる。
これによって、レーザホルダ31aの嵌合穴31bは収
縮しその内径寸法φDは本来の寸法に戻ろうとする。そ
の結果、レーザホルダ31aの嵌合穴31bは光学箱2
8の嵌合部28bに締まり、いわゆるシマリばめによっ
てレーザホルダ31aは光学箱28に強固に固定され
る。
【0053】本実施の形態も第1の実施の形態と同様
に、ライン間隔の調整作業を高精度で迅速に行なうこと
ができる。
【0054】光学箱の材質は、それに要求される剛性や
寸法精度の点からガラスファイバー入り強化樹脂が用い
られており、一般的に、レーザホルダの方が熱膨張係数
が大きい。従って、より熱膨張係数の大きいレーザホル
ダを加熱する方が、より低い温度でシマリばめを行なう
ことができる。その他の点は第1の実施の形態と同様で
ある。
【0055】図4は第2の実施の形態の一変形例を示
す。これは、レーザホルダ31aと同様のレーザホルダ
41aの嵌合穴41bを有する外周部41cを樹脂製に
して、残りの本体部分41dを金属製にしたものであ
る。
【0056】マルチビーム半導体レーザ41を保持する
本体部分41dに、放熱性がよくて、剛性の高い金属材
料を用いることで寸法精度等を確保する一方で、レーザ
ホルダ41aの外周部41cに熱膨張係数の大きい樹脂
材料を用いて、低い加熱温度で嵌合穴41bによるスキ
マばめを行なうことができるという利点が付加される。
【0057】
【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、次に記載するような効果を奏する。
【0058】マルチビームのライン間隔を調整する作業
を高精度で迅速かつ容易に行なうことができるうえに、
ビス等の締結手段を必要とせず、組立工程の簡略化と組
立部品点数の低減および装置の小型化等に大きく貢献で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態による光偏向走査装置を説明
する模式斜視図である。
【図2】図1の装置の主要部を示す部分断面図である。
【図3】第2の実施の形態の主要部を示す部分断面図で
ある。
【図4】第2の実施の形態の一変形例を示す部分断面図
である。
【符号の説明】
1,21 マルチビーム光源ユニット 2 シリンドリカルレンズ 3 回転多面鏡 4 結像レンズ系 5 感光ドラム 8 フレーム 11,31,41 マルチビーム半導体レーザ 11a,31a,41a レーザホルダ 11b,28b 嵌合部 12 コリメータレンズ 12a 鏡筒 14 基台 14b,31b,41b 嵌合穴 28 光学箱 41c 外周部 41d 本体部分

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のレーザビームを発生するマルチビ
    ーム半導体レーザと、これを保持するレーザホルダと、
    前記複数のレーザビームをそれぞれ走査して結像面に結
    像させる走査結像手段と、前記レーザホルダを支持する
    光源支持部材を有し、該光源支持部材が、所定の昇温状
    態において前記レーザホルダを回転自在に嵌合させ、常
    温において前記レーザホルダをシマリばめによって固定
    支持するように構成された支持部を備えていることを特
    徴とする光偏向走査装置。
  2. 【請求項2】 複数のレーザビームを発生するマルチビ
    ーム半導体レーザと、これを保持するレーザホルダと、
    前記複数のレーザビームをそれぞれ走査して結像面に結
    像させる走査結像手段と、前記レーザホルダを支持する
    支持部を備えた筐体を有し、前記レーザホルダが、所定
    の昇温状態において前記筐体の前記支持部に回転自在に
    嵌合し、常温において前記筐体の前記支持部にシマリば
    めによって固定されるように構成された嵌合部を備えて
    いることを特徴とする光偏向走査装置。
  3. 【請求項3】 レーザホルダの嵌合部の材質が、該嵌合
    部を除く残りの部分の材質と異なっていることを特徴と
    する請求項2記載の光偏向走査装置。
  4. 【請求項4】 筐体が、走査結像手段を内蔵する光学箱
    であることを特徴とする請求項2または3記載の光偏向
    走査装置。
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