JP2003005467A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2003005467A
JP2003005467A JP2001191085A JP2001191085A JP2003005467A JP 2003005467 A JP2003005467 A JP 2003005467A JP 2001191085 A JP2001191085 A JP 2001191085A JP 2001191085 A JP2001191085 A JP 2001191085A JP 2003005467 A JP2003005467 A JP 2003005467A
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Toshiaki Ino
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隆幸 山中
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Abstract

(57)【要約】 【課題】光疲労による感光体の感度劣化の偏差の影響を
受けることなく再現性の高い画像形成を行うとともに、
小型化、低コスト化の実現が可能な画像形成装置を提供
する。 【解決手段】画像形成工程の繰り返した際に光疲労によ
る感光体ドラムの感度劣化が生じるが、点光源からの距
離による当該感度劣化量の偏差を、露光工程の際に点光
源からの距離に応じて露光量を調整することにより、実
質上において感光体ドラムの感度劣化の偏差に影響され
ない画像形成処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、光除電方式の除
電工程を行う電子写真方式の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子写真方式の画像形成装置では
像担持体である感光体の周りで帯電、露光、現像、転
写、清掃の各工程が行われることになるところ、これら
の各工程の実行中又は各工程の前後に、感光体に対して
光除電方式による除電作業が行われるものがあった。こ
の光除電方式では発光ダイオード(LED)が用いられ
ることが多く、とりわけ、図1に示すように基板101
上にLEDチップ102を多数アレイ状に配列したLE
Dアレイ100が使用されることが多い。そして、この
構成においては、図1(b)で示すように、LEDチッ
プ102を密に配列することにより、被照明対象となる
感光体ドラム4の表面に対して、実質的に均一化した高
い照度が得られていた。
【0003】ところが、上記構成においては、高価なL
EDチップ102を多数使用することになるため、LE
Dアレイ100を低廉に生産することが困難となり、画
像形成装置の低コスト化を図ることが困難であった。一
方で、低コスト化を図るべく、LEDチップ102の使
用個数を減らすとLEDチップ102同士の間隔が大き
くなり、感光体ドラム104の照度分布にムラが生じる
ため、均一な照明ができなかった。
【0004】そこで、実開昭55−35584号公報で
は、照明用の光源と蛍光発光体とを組み合わせることに
よって、感光体ドラムの表面に光を照射する光除電方式
の除電装置が開示されている。
【0005】また、このような除電装置に適用できるも
のとして、特開平8−43633号公報では、端部に光
源を備え、透光性材料からなる柱状の導光体の長手方向
に沿う側面部に設けた光照射面と、この光照射面と対向
する面に設けた切削加工や粗面加工による光拡散部とを
有する導光体を備えた照明装置についての技術が開示さ
れている。
【0006】さらに、特開平10−133026号公報
では、棒状の透明材料で形成された導光体の端部からL
ED光源の光を入射し、棒状の長手方向に沿う側面部に
入射された光束を射出する光射出面を有するとともに、
光射出面に対向する面に内部に入射された光束を反射、
拡散、又は反射・拡散するための鋸歯状領域を有する導
光体を備えた照明装置が開示されている。
【0007】そして、これらの構成によれば、小型化、
低コスト化に対して有効である、とされている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成においては、感光体では導光体からの光照射によって
光源部からの距離に依存する光量偏差が発生するという
実際の使用上における問題を解消することが困難であ
る。つまり、感光体の軸方向で、光源から近く除電照射
光を多く受ける領域と、光源から遠く比較的除電照射光
を受けない領域とが発生し、両者の間に、上記の構成の
みでは解消し得ない光量偏差が依然として存在するので
ある。この光量偏差は画像処理装置に搭載される感光体
のライフ特性のうち光照射による感度劣化に著しく影響
を及ぼし、感光体長手方向における感度偏差の原因とな
り、例えば画像ベタ部の濃度差、ハーフトーン画像のユ
ニフォミティーの劣化等のように画質に影響を及ぼす。
【0009】この発明の目的は、光疲労による感光体の
感度劣化の偏差の影響を受けることなく再現性の高い画
像形成を行うとともに、小型化、低コスト化の実現が可
能な画像形成装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明は以下の構成を
備えている。
【0011】(1)光除電方式の除電工程を含む電子写
真方式の画像形成工程を行う画像形成装置であって、前
記除電工程によって生じる感光体の軸方向の感度劣化の
偏差に応じて、前記画像形成工程における該感光体に対
する露光量を調整する光量調整手段を備えたことを特徴
とする。
【0012】この構成においては、画像形成工程におけ
る該感光体に対する露光量が、除電工程によって生じる
感光体の軸方向の感度劣化の偏差に応じて調整される。
したがって、感光体の感度劣化の偏差に相当する該感光
体上に形成される静電潜像の画像濃度のバラツキを考慮
に入れた調整後の光量によって露光工程が行われるた
め、光疲労による感光体の感度劣化の偏差に影響されな
い静電潜像が形成されることとなり、再現性の高い画像
形成処理が行われる。
【0013】(2)前記光量調整手段は、前記感光体に
対して照射する光の強度を調整することを特徴とする。
【0014】この構成においては、画像形成工程時に、
感光体に対して照射する光の強度が、除電工程によって
生じる感光体の軸方向の感度劣化の偏差に応じて調整さ
れる。したがって、露光工程の際に感光体の主走査方向
における各画素毎に露光時間を一定に保ちつつ、光疲労
による感光体の感度劣化の偏差に応じた光量によって露
光がされるため、簡易に露光量の調整が行われ、光疲労
による感光体の感度劣化の偏差から生じる画像形成処理
上の問題が解消される。
【0015】(3)前記光量調整手段は、前記感光体に
対して照射する光の露光時間を調整することを特徴とす
る。
【0016】この構成においては、画像形成工程時に、
感光体に対して照射する光の露光時間が除電工程によっ
て生じる感光体の軸方向の感度劣化の偏差に応じて調整
される。したがって、レーザスキャナユニット等の露光
装置の光量を一定に保ったまま、感光体の主走査方向に
おける各画素毎への露光時間を露光工程に支障をきたさ
ない範囲で調整することにより、光疲労による感光体の
感度劣化の偏差から生じる画像形成処理上の問題が解消
される。
【0017】(4)前記光量調整手段は、前記感光体に
対して照射する光の強度及び露光時間を調整することを
特徴とする。
【0018】この構成においては、画像形成工程時に、
感光体に対して照射する光の強度及び露光時間が除電工
程によって生じる感光体の軸方向の感度劣化の偏差に応
じて調整される。したがって、光の強度又は露光時間の
いずれか一方のみで露光量を調整する場合に比較してよ
り広範囲でかつ精度の高い調整が行われる。
【0019】また、調整可能な範囲が拡がることによ
り、感光体を使用する際の光疲労による感度劣化の許容
範囲が拡がるため、感光体の耐用期間が延長される。
【0020】(5)前記露光用の光源が、半導体レーザ
又は発光ダイオードであることを特徴とする。
【0021】この構成においては、画像形成工程時に、
感光体に対する半導体レーザ又は発光ダイオードからの
露光量が調整される。したがって、光量調整手段におけ
る光の強度の調整が容易になる。特に、発光ダイオード
を用いた場合には露光時間の調整についてもより容易に
行われる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、図を用いて本発明の実施形
態を説明する。
【0023】図2は、本発明の画像形成装置の構成を示
す図である。
【0024】本実施形態において、画像形成装置30
は、画像読取部31、画像形成部47、給紙部50、及
び後処理装置34を備えている。
【0025】画像読取部31は、画像形成装置30にお
ける画像入力装置として、原稿等の画像を読み取るため
に設けられるものであり、透明ガラスからなる原稿載置
台35に加えて、両面自動原稿送り装置(以下、RAD
Fという。)36、及び光学系ユニット40を備えてい
る。画像読取部31は、原稿載置台35上に載置された
原稿から1枚毎に当該原稿の画像を順次読み取る。RA
DF36は、図示しない所定の原稿トレイにセットされ
た原稿を1枚ずつ原稿載置台35に搬送するとともに光
学系ユニット40による画像の読取が行われた後に所定
の取り出し位置まで搬出する。
【0026】光学系ユニット40は、原稿載置台35に
搬送される原稿の画像を、走査線方向に所定の単位毎に
読み取る原稿画像読取ユニットとして構成される。光学
系ユニット40は、第1のミラーベース40a、第2の
ミラーベース40b、光学レンズ43、及び光電変換素
子(以下、CCDという。)44を備えている。
【0027】第1のミラーベース40aは、光を照射す
るためのランプリフレクタアセンブリ41と原稿からの
反射光を後述する第2のミラーベース40bに導く第1
の反射ミラー42aとを備えており、原稿載置台35に
沿って同図中において左から右へと一定速度Vで移動し
ながら原稿に光を照射する。
【0028】第2のミラーベース40bは、第1のミラ
ーベース40aからの光を、光学レンズ43及びCCD
44の方向へ導く第2の反射ミラー42b及び第3の反
射ミラー42cを備えており、第1のミラーベース40
aの動作に追随してV/2の速度で移動する。
【0029】光学レンズ43は、第2のミラーベース4
2bからの反射光をCCD44上に結像させる。CCD
44は、光学レンズ43によって結像された光を、電気
信号に変換する。このCCD44によって得られるアナ
ログの電気信号は、ディジタル信号の画像データに変換
され、各種の画像処理が施された後、適宜バッファメモ
リなどを介して画像形成部47に転送される。
【0030】画像形成部47は、画像形成ユニット32
と露光ユニット46とを備えている。露光ユニット46
は、バッファメモリから読み出した画像データ、又は外
部の装置から転送される画像データに応じて感光体を露
光するものであるが、本実施形態ではレーザ光を照射す
る半導体レーザ光源、レーザ光を等角速度で偏光するポ
リゴンミラー、及びポリゴンミラーからの光をさらに偏
光し感光体ドラム10上において等速運動させるf−θ
レンズを備えている。
【0031】図3(a)は、画像形成ユニット32の構
成を示している。同図に示すように、像を担持する感光
体ドラム10の周辺に、感光体ドラム10の表面を所定
の電位に帯電する帯電装置11、露光ユニット46によ
り形成される静電潜像にトナーを供給して顕像化する現
像装置13、感光体ドラム10の表面に形成されるトナ
ー像を用紙に転写する転写装置14、感光体ドラム10
の表面を清掃する清掃装置12、及び感光体ドラム10
の除電をする除電装置15がそれぞれ配置されている。
【0032】この構成において、感光体ドラム10の表
面において、帯電・露光・現像・転写・清掃・除電の各
工程が行われることになる。なお、画像形成ユニット3
2において所定の画像形成処理がされた用紙は、画像形
成ユニット32の下流に設けられる定着装置49におい
て加熱定着され、排紙ローラ57から排紙される。
【0033】画像形成ユニット32及び定着装置49の
下流側には、用紙の両面に画像を形成するために用紙を
反転させるスイッチバック搬送路56、昇降トレイ60
を備えるとともに画像が定着した用紙に対してステープ
ル処理等を施す後処理装置34が配置されている。
【0034】給紙部50は、画像形成ユニット32の下
方に配置されており、手差しトレイ54と、両面ユニッ
ト55と、用紙カセット51、52、及び53からなる
多段給紙部と、これらの用紙の収容部(51〜54)か
ら用紙を画像形成ユニット32へと搬送する搬送手段を
備えている。なお、両面ユニット55は、スイッチバッ
ク搬送路56に通じており、用紙の両面に画像形成を行
う時に用いられる。
【0035】図3(b)は、画像形成ユニット32にお
ける除電装置15の斜視図である。また、図4は、図3
(b)の除電装置15の正面図である。これらの図が示
すように、除電装置15は、点光源であるLEDランプ
15aと導光板15bとを備えている。
【0036】さらに、図5は発明の除電装置15の近傍
の構成を示している。ここで、導光板15bは、同図が
示すように除電用の機器等を搭載したプロセスカートリ
ッジ20に搭載される。プロセスカートリッジ20は、
図5(a)及び(b)が示すように、装置本体のフレー
ム21、22に取り付けられたカートリッジ案内部材2
3上を摺動することにより着脱自在となっている。
【0037】装置本体側において、LEDランプ15a
は、感光体ドラム10の非画像形成領域となるプロセス
カートリッジ20の矢印24で示される装着方向の前端
側の端部20aに対向して配置される。
【0038】導光板15bは、感光体ドラム10と平行
な長手状に形成され、LEDランプ15aに対向する入
射面25から入射した光は、入射面25に直交する出射
面26から感光体ドラム10へ均等に照射される。
【0039】本実施形態においてこの導光板15bは、
図3(b)に示すように板厚Dは3mm、入射面の幅W
1は15mm、長手方向の長さLは323mmであり、
LEDランプ15aからの光線透過率が80%以上で、
屈折率が1.4〜1.7に形成されている。また、導光
板15bは、本実施形態においてアクリル樹脂、ポリカ
ーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、
又はガラスを素材としてインジェクション成形法や押し
出し法で成形されるが、出射面26に対向する光拡散面
27以外の面は、滑面である必要があるため、必要に応
じて当該成形の後に研磨等の処理が行われる。また、導
光板15bの全表面を滑面とし、光拡散面27のみ白濁
した両面テープを貼着する構成にすることもできる。
【0040】さらに、導光板15bには、例えば端部に
光源を備え、透光性材料からなる柱状導光板の長手方向
に沿う側面部に設けた光出射面と、その対向面に設けた
切削加工や粗面加工による、光拡散部とを有する構成
(特開平8−43633号公報)や、棒形状の透明材料
で形成された導光体の端部からLED光源の光を入射
し、棒状体の長手方向に沿う側面部に、入射された光束
を射出する光射出面を有するとともに、光射出面に対向
する側面部に、内部に入射された光束を反射、拡散、又
は反射・拡散するための鋸歯状領域を有する構成(特開
平10−133026号公報)のような従来技術を適用
することもできる。
【0041】LEDランプ15aは、例えばLEDチッ
プを金属性のリードの上にボンディングし、その部分を
透明な樹脂でレンズ状に封止されており、波長が618
nm、実験抵抗値で200Ωの超光輝度LEDランプが
用いられ、入射面25に近接して配置される。このLE
Dランプ15aは1個のみとされ、導光板15bの前記
前端側からのみ光が導入されることから、使用個数を減
少してコストダウンを図ることができる。
【0042】図6(a)は、点光源15aからの距離と
感光体ドラム10表面における光強度との関係を示して
いる。また、図6(b)は、点光源15aからの距離と
感光体ドラム10表面における感度劣化との関係を示し
ている。さらに、図6(c)は、点光源15aからの距
離と感光体ドラム10表面へ照射する光量との関係を示
している。
【0043】除電工程における光強度に図6(a)のよ
うな分布が存在する場合、帯電・露光・除電の繰り返し
において、感光体ドラム10に対して帯電・露光工程で
は略全面均一にストレスがかかることになる一方で、除
電工程では点光源15aと導光体15bによる光除電の
照射は図6(a)のように点光源からの距離によって感
光体ドラム10に照射される光の強度に差があるため、
帯電・露光・除電の繰り返しを行うことによるストレス
の累積も主走査方向において不均一になる。
【0044】このため、図6(b)に示すように感光体
ドラム10の表面において帯電・露光・除電の工程を繰
り返すことにより、光強度分布に依存して光疲労の度合
いが異なるため、偏差を有する感度劣化を生じることに
なる。
【0045】そこで、本発明の光量調整手段として、図
6(c)に示すように点光電15aからの距離によって
露光工程の際のレーザパワー等の光の強度に偏差を設け
ることにより、実質的に帯電・露光・除電工程の繰り返
しによって生じる感光体ドラムの光感度の偏差を補正す
ることになるため、感光体ドラム10上に光疲労による
感度劣化の偏差が生じた状態においても再現性の高い静
電潜像を形成することができる。
【0046】図7(a)は、黒ベタ率と表面電位との関
係を、ライフ初期(同図において、初期と示す)、ライ
フ末期(同図において、ライフと示す。)、及び光量調
整手段を用いた場合のライフ末期(同図において、補正
後と示す。)のそれぞれにおいて示している。さらに、
図7(b)は、繰り返し回数と感光体ドラム10の感度
劣化量との関係を、図6における測定位置0mm(a位
置)及び測定位置300mm(b位置)のそれぞれにお
いて示している。また、図7(c)は、光量調整手段に
おいて照射する光の強度を調整する一例として、a位置
及びb位置における繰り返し回数に対応させた照射すべ
き光の強度(パワー)の関係を示している。また、図7
(d)は、光量調整手段において露光時間を調整する一
例として、a位置及びb位置における繰り返し回数に対
応させた露光時間の関係を示している。
【0047】図7(b)に示すように、繰り返しにおけ
る感度劣化の度合いは点光源からの距離(測定位置)に
よって異なる。このために、図7(c)に示すように、
画像形成処理をする際に、実質的に感光体ドラム10の
感度劣化の補正をするために必要とされるレーザパワー
もまた点光源からの距離に応じてその増加率が異なるこ
とになる。
【0048】そこで、レーザパワー等の露光量の制御に
おいて、繰り返し回数に対する図6(b)におけるa位
置(測定位置0mm)で必要とされるレーザ出力のテー
ブルと、同じく繰り返し回数に対する感光体ドラム10
上の主走査方向における各位置で必要とされるレーザ出
力の傾きを示すテーブルを設け、これらのテーブルを参
照して実質的に感光体ドラム10の感度劣化の偏差に対
応した露光量の補正を行っている。これは、通常、露光
量は照射する光の強度と照射する時間(露光時間)との
積で表されるためである。
【0049】その結果、図7(a)に示すように点光源
からの距離に関係なく、初期からライフを通じて安定し
た感度を供給することができる。
【0050】また、露光工程の際の光源にLED用い、
感光体ドラム10に照射する光の強度及び露光時間の両
方において、光量調整手段としての制御を行った。この
場合、繰り返し回数に対し図7(d)に示すような感光
体ドラム10上の主走査方向における各画素毎に必要と
なる露光時間のテーブルを設け、上述のテーブルに加え
てこの露光時間のテーブルをも参照して実質的に感光体
ドラム10の感度劣化の偏差に対応した露光量の補正を
行なうことができる。
【0051】これにより、図7(a)に示すように点光
源からの距離に関係なく、初期からライフを通じて安定
した実際上の感度を得ることができる。
【0052】なお、本発明に用いる露光ユニットとして
は、レーザスキャナユニットとLED光アレイとのいず
れについても用いられるが、LED光アレイは微小露光
手段として、画素ごとのディジタル露光が可能であるた
め、特に露光時間の調整を行う際に有効である。
【0053】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、以下
の効果を奏することができる。
【0054】(1)画像形成工程における該感光体に対
する露光量を、除電工程によって生じる感光体の軸方向
の感度劣化の偏差に応じて調整することにより、感光体
の感度劣化の偏差に相当する該感光体上に形成される静
電潜像の画像濃度のバラツキを考慮に入れた調整後の光
量によって露光工程を行うことができるため、光疲労に
よる感光体の感度劣化の偏差に影響されない静電潜像を
形成でき、再現性の高い画像形成処理が可能になる。
【0055】(2)画像形成工程時に、感光体に対して
照射する光の強度を、除電工程によって生じる感光体の
軸方向の感度劣化の偏差に応じて調整することにより、
露光工程の際に感光体の主走査方向における各画素毎に
露光時間を一定に保ちつつ、光疲労による感光体の感度
劣化の偏差に応じた光量によって露光をすることがで
き、簡易に露光量の調整を行うとともに、光疲労による
感光体の感度劣化の偏差から生じる画像形成処理上の問
題を解消することができる。
【0056】(3)画像形成工程時に、感光体に対して
照射する光の露光時間を、除電工程によって生じる感光
体の軸方向の感度劣化の偏差に応じて調整することによ
り、レーザスキャナユニット等の露光装置の光量を一定
に保ったまま、感光体の主走査方向における各画素毎へ
の露光時間を露光工程に支障をきたさない範囲で調整す
るため、光疲労による感光体の感度劣化の偏差から生じ
る画像形成処理上の問題を解消することができる。
【0057】(4)画像形成工程時に、感光体に対して
照射する光の強度及び露光時間を、除電工程によって生
じる感光体の軸方向の感度劣化の偏差に応じて調整する
ことにより、光の強度又は露光時間のいずれか一方のみ
で露光量を調整する場合に比較してより広範囲でかつ精
度の高い調整を行うことができる。
【0058】また、調整可能な範囲が拡がることによ
り、感光体を使用する際の光疲労による感度劣化の許容
範囲が拡がるため、感光体の耐用期間を延ばすことがで
きる。
【0059】(5)画像形成工程時に、感光体に対する
半導体レーザ又は発光ダイオードからの露光量を調整す
ることにより、光量調整手段における光の強度の調整が
容易にすることができる。特に、発光ダイオードを用い
た場合には露光時間の調整についてもより容易に行うこ
とができる。
【0060】よって、光疲労による感光体の感度劣化の
偏差の影響を受けることなく再現性の高い画像形成を行
うとともに、小型化、低コスト化の実現が可能な画像形
成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】光除電方式の除電装置の構成の一例を示す図で
ある。
【図2】本発明の画像形成装置の構成を示す図である。
【図3】本発明の画像形成ユニットの構成を示す図であ
る。
【図4】本実施形態における除電装置の構成を示す図で
ある。
【図5】本実施形態における感光体の近傍の構成を示す
図である。
【図6】光源からの距離と光量等との関係を示す図であ
る。
【図7】本発明の露光量調整手段の原理を示す図であ
る。
【符号の説明】
10−感光体ドラム 15−除電装置 30−画像形成装置 31−画像読取部 32−画像形成ユニット 34−後処理装置 46−露光ユニット 47−画像形成部 50−給紙部 100−LEDアレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井野 利昭 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 山中 隆幸 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 北川 高志 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Fターム(参考) 2H027 DA45 EA02 2H076 AB05 AB42 DA09 DA31

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光除電方式の除電工程を含む電子写真方式
    の画像形成工程を行う画像形成装置であって、 前記除電工程によって生じる感光体の軸方向の感度劣化
    の偏差に応じて、前記画像形成工程における該感光体に
    対する露光量を調整する光量調整手段を備えたことを特
    徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】前記光量調整手段は、前記感光体に対して
    照射する光の強度を調整することを特徴とする請求項1
    に記載の画像形成装置。
  3. 【請求項3】前記光量調整手段は、前記感光体に対して
    照射する光の露光時間を調整することを特徴とする請求
    項1に記載の画像形成装置。
  4. 【請求項4】前記光量調整手段は、前記感光体に対して
    照射する光の強度及び露光時間を調整することを特徴と
    する請求項1に記載の画像形成装置。
  5. 【請求項5】前記露光用の光源が、半導体レーザ又は発
    光ダイオードであることを特徴とする請求項1〜4のい
    ずれかに記載の画像形成装置。
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