JP2002337386A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2002337386A
JP2002337386A JP2001146362A JP2001146362A JP2002337386A JP 2002337386 A JP2002337386 A JP 2002337386A JP 2001146362 A JP2001146362 A JP 2001146362A JP 2001146362 A JP2001146362 A JP 2001146362A JP 2002337386 A JP2002337386 A JP 2002337386A
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dust
light
image
photoconductor
light beam
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JP2001146362A
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English (en)
Inventor
Yoichi Watanabe
洋一 渡辺
Kaoru Yoshida
薫 吉田
Shinichi Ohashi
慎一 大橋
Toru Kuno
徹 久野
Yoshitsuki Kitazawa
佳月 北沢
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、レーザプリンタ、複写機、ファクシ
ミリ装置などのデジタルゼログラフィ方式の画像形成装
置に関し、埃などの付着物による画質劣化が防止され
た。 【解決手段】光源ユニットの出射窓に、幅20μm×長
さ2mmのほこりが付着したときのほこりによる感光体
表面での光ビームの光量低下が2.0%以内に収まるよ
うに、出射窓と感光体との間の距離、および光ビーム
の、感光体上でのスポット径が調整されてなる

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザプリンタ、
複写機、ファクシミリ装置などのデジタルゼログラフィ
方式の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のレーザプリンタ、複写機、ファク
シミリ装置などのデジタルゼログラフィ装置の画像露光
部には、レーザ光をポリゴンミラーで偏向走査させる
「光走査装置」を用いる方式のものが主流である。
【0003】図8は、従来の一般的な光走査装置の概要
図である。
【0004】図8に示すように、この光走査装置1は、
ゼログラフィ装置内の感光体2を、レーザ光3で走査し
て感光体2表面に数十μm程度の光ドットを精度良く結
像させるものであるが、光走査装置1内の光源3から感
光体2表面の結像部位に至るレーザ光の光路上に粉塵等
の異物が存在すると、レーザ光3が遮られ、感光体2表
面に到達する光エネルギが低下し、結像部位の感光体表
面電位が所望の値まで下がりきらず、出力画像に悪影響
を及ぼすことがある。そこで、光走査装置1をハウジン
グ6で密閉するとともに、レーザ光の出射窓であるウイ
ンドウガラス5への粉塵等の付着が少なくなるように、
ウインドウガラス5をハウジング6の横壁もしくは下方
に配置するようにすることが一般的に行われている。
【0005】しかし近年、マシンレイアウトの都合か
ら、ゼログラフィエンジンの下方に画像露光部を配置す
る例が増えている。このようなレイアウトを採用した場
合、画像露光部の光出射窓が上方を向くことになるた
め、自由落下してきた粉塵等が光出射窓上に降り積も
る。従って、その粉塵に対する配慮が必要となり、種々
の対策が提案されている。
【0006】光走査装置のウインドウガラス上に付着す
る恐れがある粉塵類としては、次のようなものが挙げら
れる。
【0007】
【表1】
【0008】表1に示した粉塵類の中で、綿屑、衣類の
ほこり、髪の毛などの繊維埃や切削粉はマシン内の気流
に乗って浮遊する。そのため、マシン組立て時には粉塵
で汚染されていないウインドウガラスが装着されても、
マシンの使用中に粉塵が付着し汚染される確率が高い。
その中でも特に繊維埃の付着による画質への影響は大き
く、繊維埃がウインドウガラスに1本付着しただけで、
画像上には1mm程度の「白筋」と呼ばれる低濃度の帯
状の画像欠陥が発生する。この画像欠陥は目に付きやす
いので特に問題である。
【0009】一方、トナーその他の微細粉塵に関して
は、マシン内気流の条件等にもよるが、ウインドウガラ
スの面上に一様に付着する傾向が強い。従って、画像へ
の影響は画像全面に及ぶ濃度低下となって現れるが、画
像欠陥として認識されるまでには長い時間がかかるとい
う特徴がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来、このような粉塵
の防護策として種々の対策が検討されてきた。先ず第1
の対策としては、「粉塵を付着させにくくする」方法が
あり、光走査装置の光出射窓に開閉式のシャッタを設け
て遮蔽したり、光走査装置の周囲に空気の循環流を発生
させて粉塵を付着させないようにしたり、光走査装置と
感光体の間に電極を設けて粉塵を電磁的に寄せ付けない
ようにしたものなどが提案されている。
【0011】図9は、従来の光走査装置における粉塵防
護方法の一例を示す図である。
【0012】特開平11−167080号公報には、図
9に示すように、光走査装置のハウジング16に嵌め込
まれたウインドウガラス15を矢印A方向に開閉自在な
シャッタ17により遮蔽した粉塵防護方法が開示されて
いる。
【0013】図10は、従来の光走査装置における粉塵
防護方法の他の例を示す図である。
【0014】特開平5−197237号公報には、図1
0に示すように、光走査装置のハウジング26と感光体
22の間に一対の対向電極23,24を設け対向電極2
3,24間の浮遊トナーを感光体22側に電磁的に移動
させるようにして粉塵を光走査装置側に寄せ付けないよ
うにした粉塵防護方法が開示されている。
【0015】これらの粉塵防護方法のうち、開閉式シャ
ッタによる方法と空気循環流による方法とを組み合わ
せ、画像露光時はシャッタを開くとともに空気流で粉塵
を進入させないようにし、非露光時はシャッタを閉じて
しまうようにすることにより高い防塵効果が期待され
る。しかし、実際には、停電等の予期せぬ停止状態にお
ける粉塵の付着を完全に防止することは難しく、前述の
繊維埃を無くすことは現実には極めて難しい課題であ
る。
【0016】なお、粉塵が付着してしまった場合には、
「粉塵付着を検知し」、「粉塵を除去する」という対策
が取られることになる。粉塵付着の検知には、ユーザが
出力画像の濃度ムラをチェックするなどの方法の他に、
何らかのセンサで埃の付着を検知し、要メンテナンスの
フラグを立て、それに基づきユーザインターフェース上
にアラームを表示するという方法を取ることもできる。
【0017】粉塵の付着を検知する方法としては、次の
ような例がある。
【0018】図11は、従来の光走査装置における粉塵
検知方法の一例を示す図である。
【0019】特開平5−188004号公報には、図1
1に示すように、光照射光学系32から被検査体31に
対して所定の角度で光Lを照射し、被検査体31表面の
異物により生じた散乱光を受光器38で検出する粉塵検
知方法が開示されている。
【0020】図12は、従来の光走査装置における粉塵
検知方法の他の例を示す図である。
【0021】特開平7−256922号公報には、図1
2に示すように、感光体ドラム41のアース線にドラム
アース電流検出部42を設け、ここで検出されたドラム
アース電流と、画像信号とを比較部43で比較すること
により、感光体ドラム41への粉塵の付着による画素の
欠落を検知する粉塵検知方法が開示されている。
【0022】これらは、いずれも粉塵の「有無」を検知
し、必要に応じてメンテナンスフラグを立てアラームを
表示する等の方法であり、付着した粉塵の除去には、何
らかの清掃機構を自動でもしくは手動で作動させる必要
がある。
【0023】図13は、従来のウインドウガラスの自動
清掃機構の一例を示す図である。
【0024】特開2000−162528公報には、図
13に示すように、拭取り部材54を矢印D方向に往復
動させる拭取り機構53により、光走査装置のハウジン
グ56に嵌め込まれたウインドウガラス55を拭き取る
ようにした自動清掃機構が開示されている。
【0025】しかし、このような清掃機構を設けるとそ
れに付随した二次障害が誘発される危険性が高い。例え
ば、微粉埃が一様に降り積もったウインドウガラス上に
繊維埃が付着し、それを清掃しようとした場合を考える
と、清掃機構が繊維埃および微粉埃を完全に掃除できれ
ば理想的であるが、実際には筋状の拭き残しが生ずるこ
とが多い。このような現象が起こると、繊維埃同様に白
筋が発生する。
【0026】また清掃機構を複数回使用し続けると、以
前に拭取り機構で拭き取った汚れがウインドウガラスに
再付着し、やはり白筋を発生させることになりかねな
い。
【0027】以上のように、ウインドウガラスの汚れ対
策として、完壁な防塵機構を導入するには複雑なシステ
ムを付与することが必要であり、また、清掃機構を採用
した場合は、ユーザやサービスマンによるメンテナンス
の負担が増大するという問題や、自動検知機構や自動清
掃機構などの複雑なシステムの必要性、およびそれに付
随する二次障害の防止など多くの課題が残る。
【0028】本発明は、上記事情に鑑み、埃などの付着
物による画質劣化が防止された画像形成装置を提供する
ことを目的とする。
【0029】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の画像形成装置は、所定の副走査方向に回転しながら
表面に静電潜像が形成される感光体と、光ビームを出射
する光源および該光源から出射された光ビームを所定の
一次元方向に繰り返し偏向させるビーム偏向光学系が内
蔵された光源ユニットとを備え、その光源ユニットから
出射され前記感光体を該感光体の回転軸に平行な主走査
方向に走査する光ビームにより該感光体表面に静電潜像
を形成し、その感光体表面に形成された静電潜像をトナ
ーで現像して該感光体表面にトナー像を形成し、該トナ
ー像を、最終的に、所定の記録用紙上に転写および定着
することにより該記録用紙上に定着トナー像からなる画
像を形成する画像形成装置において、上記光源ユニット
は、ビーム偏向光学系により一次元的に走査された光ビ
ームが、その光ビームを透過する窓部材が嵌め込まれた
出射窓から光源ユニット外部に出射する構造を有するも
のであって、上記出射窓に、幅20μm×長さ2mmの
ほこりが付着したときのそのほこりによる感光体表面で
の光ビームの光量低下が2.0%以内に収まるように、
出射窓と感光体との間の距離、および光ビームの、感光
体上でのスポット径が調整されてなることを特徴とす
る。
【0030】ここで、上記2.0%以内に代わり、上記
出射窓に、幅20μm×長さ2mmのほこりが付着した
ときのそのほこりによる感光体表面での光ビームの光量
低下が1.0%以内に収まるように、出射窓と感光体と
の間の距離、および光ビームの、感光体上でのスポット
径が調整されてなることがさらに好ましい。
【0031】後述する実験によると、出射窓に付着した
ほこりに起因する、感光体表面での光量低下が2.0%
以内であればそのほこりに起因する画像上の欠陥は許容
レベルに収まることが認められる。1.0%以内であれ
ば一層有効である。ここでは、その光量低下は、出射窓
と感光体との間の距離、および光ビームの、感光体上で
のスポット径によって調整することができることに想い
到り、‘ほこり’を規定するのに幅20μm×長さ2m
mを採用し、その‘ほこり’が出射窓に付着したときの
光量低下が2.0%以内あるいは1.0%以内となるよ
うに出射窓と感光体との間の距離、および、光ビームの
感光体上でのスポット径を調整したものであり、出射窓
にほこりが多少付着してもそれによる画質欠陥の発生を
免れた高画質の画像を形成することができる。
【0032】ここで、上記光源ユニットは、出射窓を上
方または斜め上方に向けて感光体よりも下方に配置され
たものである場合に大きな改善効果がある。
【0033】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。
【0034】図1は、本発明の実施形態の画像形成装置
の一実施形態であるプリンタの概略構成図である。
【0035】ここには、C(シアン)、M(マゼン
タ)、Y(イエロー)、およびK(黒)の4色のトナー
に対応した4つの感光体101,102,103,10
4が備えられている。これら4つの感光体101,10
2,103,104は、それぞれ図示の矢印A方向に回
転しながら、光源ユニット110からの、画像情報を担
持した光ビーム111,112,113,114の照射
を受け、公知の画像形成プロセスにより、各感光体10
1,102,103,104の表面に各色トナーによる
トナー像が形成される。これらの感光体101,10
2,103,104の上に形成されたトナー像は、矢印
C方向に循環移動する中間転写ベルト30の上に順次重
なるように転写される。中間転写ベルト30上に転写さ
れたトナー像は、転写ロール40の作用により、搬送経
路60に沿って搬送されてくる用紙Pの上に転写され、
トナー像の転写を受けた用紙P上のトナー像は定着器5
0の作用によりその用紙P上に定着され、これによりそ
の用紙P上に定着トナー像からなる画像が形成される。
【0036】ここで、この光源ユニット110は、後述
するように、その光源ユニット110に内蔵されたビー
ム偏向光学系により一次元的に走査された光ビームが、
該光ビームを透過する窓部材が嵌め込まれた出射窓から
その光源ユニット110の外部に出射する構造となって
いる。
【0037】図2は、本実施形態における光源ユニット
の概略構成図であり、図3は、本実施形態における光源
ユニットと感光体との位置関係を示す図である。尚、こ
こでは、光ビーム一本分の構成について説明する。
【0038】図2および図3に示すように、この光源ユ
ニット110は、矢印A方向(副走査方向)に回転する
感光体の露光面101a上を照射する光ビーム103を
出射する光源であるレーザダイオード111a、および
レーザダイオード111aから出射された光ビーム10
3を、矢印Bで示す一次元方向(主走査方向)に繰り返
し偏向させるポリゴンミラー112a、露光面101a
上に正しいスポットを形成するためのf・θレンズ11
2b、シリンダレンズ112cなどからなるビーム偏向
光学系を内蔵している。
【0039】これらの光源ユニット110の各部材は密
閉されたハウジング114(図3参照)の中に収められ
ており、通常の使用条件下においては、光源ユニット1
10内部に粉塵は侵入しにくい。光源ユニットのハウジ
ングの出射窓114aには、光ビーム103を透過する
窓部材であるウインドウガラス113が嵌め込まれてい
る。
【0040】この光源ユニット110は、図3に示すよ
うに、感光体101よりも下方に、ウインドウガラス1
13が嵌め込まれた出射窓114aを上方に向けて配置
されており、感光体101を下方から露光するように配
置されている。
【0041】次にこの光源ユニット110の動作につい
て説明する。
【0042】レーザダイオード111は、図示しない制
御部からのレーザ点灯信号に基づき点灯される。レーザ
光103はポリゴンミラー112a、f・θレンズ11
2b、シリンダレンズ112cなどを経て、感光体露光
面101a上に等速移動するビームスポットSとして結
像される。走査開始端にはSOS(Start ofS
can)センサ112dが配置されており、ポリゴンミ
ラー112aによって偏向されたレーザ光103の走査
タイミングを検知してその情報を制御部に送る。制御部
は、SOSセンサ112dから送られてきた走査タイミ
ングに基づき所定の時間経過後に画像の書き込みを開始
する。
【0043】図4は、以下の計算に用いる記号の説明図
である。
【0044】ここでは、図4に示すように、出射窓と感
光体との距離をL、出射窓上のビーム径を、主走査方向
についてWWFS、副走査方向についてWWSS、出射窓上の
スポット面積をAW、感光体上のビーム径を、主走査方
向についてWPFS、副走査方向についてWPSS、出射窓か
ら感光体に向かう光ビームの収束角度をθ、この光ビー
ムの波長をλ、出射窓上のほこりの面積をAD、画像上
の濃度差に相当する感光体上での露光量差(ほこりのな
い場合の露光量に対するほこりが付着したときの露光量
の比率)を光量減衰率ΔExpとする。このとき、 θ=λ/(πWPSS) ……(1) WWSS=L×θ ……(2) AW=π×WWFS×WWSS ……(3) ΔExp=AD/AW ……(4) が成立する。
【0045】ここで、(4)式より光量減衰率ΔExp
を小さい値に抑える(後述するように、実験結果から
0.02(2%)以下、さらに好ましくは0.01(1
%)以下に抑える)には、AWを大きくすればよく、AW
を大きくするには、(3)式、(2)式より、出射窓と
感光体との間の距離Lを大きくするか、さらに(1)式
より、角度θを大きくとって感光体上でのスポット径W
PSSを小さくすればよいことがわかる。
【0046】図5は、色差線幅との関係における官能検
査結果を示す図である。
【0047】ここに示す曲線は WL=1.5/ΔE1.5 ……(5) 但しWLは線幅(mm)、ΔEは色差を表わす。であ
り、この曲線により画質が許容レベル以下であるか許容
レベル以上の良好な画質であるかが分けられることがわ
かる。
【0048】出射面にほこりが付着すると、画面上に色
筋となってあらわれるが、色差ΔEを1.0以下に抑え
れば1.5mm幅の色筋まで許容レベル以上の画質が保
たれることがわかる。また、色差ΔEを0.5以下に抑
えれば色筋の幅にかかわらず良好な画質が保たれること
がわかる。
【0049】図6は、感光体上の光量減衰率(%)に対
する色差ΔEを示すグラフである。
【0050】図1に示す画像形成装置では、単位面積あ
たりのトナーが付着した領域の面積の割合(網点面積
率)で階調を表現するという、いわゆる面積階調で濃度
を表現しており、図6は、その網点面積率Cinが30
%,40%,60%のときの光量減衰率(%)と色差
(ΔE)との関係を示すグラフである。
【0051】図7も、図6と同様、感光体上の光量減衰
率(%)に対する色差ΔEを示すグラフである。
【0052】この図7では、Cinが30%のM(マゼ
ンタ)に関し、2種類の網点の形成方法についての光量
減衰率(%)と色差(ΔE)との関係が示されている。
【0053】これらのグラフから色差ΔEを1.0以下
に抑えるには、光量減衰率を2%以下、色差(ΔE)を
0.5以下に抑えるには、光量減衰率を1%以下に抑え
ればよいことがわかる。
【0054】表2は、従来例と本実施形態における実験
結果との比較を示す表である。
【0055】
【表2】
【0056】この表2には、出射窓に幅20μm×長さ
2mmのほこりが付着してそのほこりにより光ビームの
一部が遮えぎられたとしたときの計算結果および実測値
が示されている。
【0057】従来のある画像形成装置では、出射窓と感
光体との間の距離Lは54.0mmであり、このとき上
述の(1)〜(4)式を用いて計算すると光量減衰率
(%)は3.1%、図6,図7より色筋の色差ΔEは
1.3、図5よりその色筋の良否レベルは、NGレベル
である。幅20μm×長さ2mmの繊維を出射窓に付着
させて行なった実測値でも、色筋ΔEは1.6、色筋幅
は1.5mmであり、NGレベルであった。
【0058】これに対し、光量減衰率(%)が2.0%
となるときの出射窓と感光体との間の距離は83.3m
mであり、このときは、色筋ΔEは0.9と計算され、
色筋レベルはOKレベルであると判定される。実測値で
も色筋ΔEは0.8、色筋幅は0.8mmであり、色筋
レベルはOKレベルであった。
【0059】ここで説明している実施形態では、以上の
知見に基づき、出射窓に幅20μm×長さ2mmのほこ
りが付着したときのそのほこりによる感光体表面での光
量減衰率(%)が2%以内に収まるように出射窓と感光
体との間の距離Lが調整されているため、出射窓に上記
のレベルのほこりが付着しても、画質の欠陥がほとんど
目立たない、高画質の画像が形成される。感光体表面で
の光量減衰率(%)が1%以内に収まるように距離Lを
調整すると、図5〜図7の実験結果からわかるように、
色筋の幅に関係なく、OKレベルとなり高画質の画像が
形成される。
【0060】尚、ここでは出射窓と感光体との間の距離
Lを調整する旨説明したが、上述の(2)式に示すよう
に、距離Lに代えて角度θ、すなわち、(1)式に示す
ように感光体上のスポット径を調整してもよい。ただし
感光体上のスポット径は画像の分解能等とも関係するた
め、それらを総合した調整が必要となる。
【0061】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の画像形
成装置は、光量減衰率が2%以内、さらに好ましくは光
量減衰率が1%以内に収まるように出射窓と感光体との
間の距離および感光体上のスポット径が調整されている
ため、ほこりに強い装置が構成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の画像形成装置の一実施形態
であるプリンタの概略構成図である。
【図2】本実施形態における光源ユニットの概略構成図
である。
【図3】本実施形態における光源ユニットと感光体との
位置関係を示す図である。
【図4】以下の計算に用いる記号の説明図である。
【図5】色差線幅との関係における官能検査結果を示す
図である。
【図6】感光体上の光量減衰率(%)に対する色差ΔE
を示すグラフである。
【図7】感光体上の光量減衰率(%)に対する色差ΔE
を示すグラフである。
【図8】従来の一般的な光走査装置の概要図である。
【図9】従来の光走査装置における粉塵防護方法の一例
を示す図である。
【図10】従来の光走査装置における粉塵防護方法の他
の例を示す図である。
【図11】従来の光走査装置における粉塵検知方法の一
例を示す図である。
【図12】従来の光走査装置における粉塵検知方法の他
の例を示す図である。
【図13】従来のウインドウガラスの自動清掃機構の一
例を示す図である。
【符号の説明】
21,22,23,24 感光体 30 中間転写ベルト 40 転写ロール 50 定着器 60 搬送経路 110 光源ユニット 111,112,113,114 光ビーム 111a レーザダイオード 112a ポリゴンミラー 112b f・θレンズ 112c シリンダレンズ 112d SOSセンサ 113 ウインドウガラス 114a 出射窓
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 1/113 H04N 1/29 H 5C072 1/23 103 B41J 3/00 D 5C074 1/29 H04N 1/04 104A (72)発明者 大橋 慎一 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 久野 徹 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 北沢 佳月 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 Fターム(参考) 2C362 AA19 AA42 AA47 AA48 AA52 BA90 DA03 DA04 DA12 DA14 2H027 JA03 JC05 ZA07 2H045 CB35 DA41 2H071 BA03 BA23 BA27 BA35 DA02 DA15 EA04 EA10 EA18 2H076 AB02 AB05 AB09 AB12 AB18 AB22 AB32 AB82 5C072 AA03 BA15 HA01 HA13 HB04 XA05 5C074 AA02 BB03 BB17 CC26 DD05 DD24 DD28 EE02 HH02

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の副走査方向に回転しながら表面に
    静電潜像が形成される感光体と、光ビームを出射する光
    源および該光源から出射された光ビームを所定の一次元
    方向に繰り返し偏向させるビーム偏向光学系が内蔵され
    た光源ユニットとを備え、該光源ユニットから出射され
    前記感光体を該感光体の回転軸に平行な主走査方向に走
    査する光ビームにより該感光体表面に静電潜像を形成
    し、該感光体表面に形成された静電潜像をトナーで現像
    して該感光体表面にトナー像を形成し、該トナー像を、
    最終的に、所定の記録用紙上に転写および定着すること
    により該記録用紙上に定着トナー像からなる画像を形成
    する画像形成装置において、 前記光源ユニットは、前記ビーム偏向光学系により一次
    元的に走査された光ビームが、該光ビームを透過する窓
    部材が嵌め込まれた出射窓から該光源ユニット外部に出
    射する構造を有するものであって、 前記出射窓に、幅20μm×長さ2mmのほこりが付着
    したときの該ほこりによる前記感光体表面での前記光ビ
    ームの光量低下が2.0%以内に収まるように、前記出
    射窓と前記感光体との間の距離、および前記光ビーム
    の、前記感光体上でのスポット径が調整されてなること
    を特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 前記光源ユニットは、前記出射窓を上方
    または斜め上方に向けて前記感光体よりも下方に配置さ
    れたものであることを特徴とする請求項1記載の画像形
    成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8456588B2 (en) 2008-06-03 2013-06-04 Panasonic Corporation Liquid crystal display backlight and liquid crystal display device using same

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