JP2003072135A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2003072135A
JP2003072135A JP2001262572A JP2001262572A JP2003072135A JP 2003072135 A JP2003072135 A JP 2003072135A JP 2001262572 A JP2001262572 A JP 2001262572A JP 2001262572 A JP2001262572 A JP 2001262572A JP 2003072135 A JP2003072135 A JP 2003072135A
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image forming
image
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smoothing
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Michiharu Masuda
道晴 増田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 面発光レーザアレイを用いた画像形成装置に
おいても、1画素中の主副の潜像形成を制御すること
で、スムージング処理を可能とする。 【解決手段】 面発光レーザアレイを用いた画像形成装
置において、画素単位で各チップの発光強度を可変する
手段及び発光時間を制御する手段を持つことで、1画素
の主副の潜像形成を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置に関
し、特にレーザ光源からの光変調されたレーザ光を感光
体や、静電記録媒体等の像担持面上に導光して、その面
上に例えば静電潜像から成る画像情報を形成するように
した複写機、レーザビームプリンター、ファクシミリ等
に好適な画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高画質及び高密度の画像記録を高速で実
行する画像記録装置として、2次元面発光レーザアレイ
を感光体ドラムに光学系を介して対面させて配置し、2
次元面発光レーザアレイの各発光素子を画像信号に応じ
て独立に駆動して各発光素子から画像信号に応じた光ビ
ームを出射させ、出射した光ビームによって副走査方向
に回転する感光体ドラムを光学系を介して走査露光する
ことにより感光体ドラム上に静電潜像を形成する画像記
録装置が注目されてきている。
【0003】この記録装置によると、光ビームを主走査
方向に偏向するポリゴンミラーを使用しなくてもよいの
で、画像記録の高速化が実現でき、また、2次元面発光
レーザアレイの各素子の高密度化、及び光学系の工夫に
よって記録画像の高画質化及び高密度化が期待される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のポリゴンモータ
を用いた回転走査系のレーザスキャナーにおいては、主
走査方向にレーザビームが走査されるので、発光時間を
画素単位で制御すれば、主走査方向に自由な形で作像す
ることが可能であった。これは、カラープリンターにお
けるスクリーンの形成や、文字の解像度及び品位を上げ
るためのスムージング処理として、親しまれてきた技術
である。
【0005】しかしながら、現在考えられている2次元
面発光レーザを用いた記録装置によると、2次元面発光
レーザ、光学系及び感光ドラム等が筐体に固定されてお
り、主走査方向の作像に関しては、レーザのスポット径
の形状及び大きさで物理的に作像位置が決まってしま
う。よって、記録密度及び主走査方向の発光パターンを
変更するためには、面発光レーザアレイの素子密度を上
げる必要がある。面発光レーザアレイの素子密度を上げ
るのは、技術的に困難であり、また製造上の歩留まり等
を考慮するとコストUPを招く要因となる。
【0006】以上のことから本発明の目的は、面発光レ
ーザアレイの素子密度を上げることなく、従来行われて
いた高画質化/高密度化の技術を面発光レーザアレイを
用いた画像形成装置でも実現できる手段を提供すること
である。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によればこのよう
な画像形成装置におけるレーザ駆動回路において、前記
複数のレーザ光源を駆動するレーザ駆動手段と、前記各
々のレーザ駆動手段はレーザの発光強度を可変できるレ
ーザ発光強度可変手段と、を備えることで、画像データ
ごとに感光体上のレーザスポット径を可変し、主走査方
向のビーム形状も変更させることが可能になる。これに
より、主走査方向のレーザビームの照射位置を可変し、
主走査方向の作像を制御することで従来のようなスムー
ジング処理が可能になる。
【0008】
【発明の実施の形態】(実施例1)以下に図面を参照し
て本発明の実施例を説明する。
【0009】図2は本発明に基づくデジタル複写機の例
である。
【0010】原稿自動送り装置201の原稿載置部20
3に置かれた原稿は、給紙ローラー204によって分
離、給紙され、搬送ガイド206を経由して、読取装置
202に搬送される。さらに搬送ベルト208によって
一定速度で搬送され、排紙ローラー205によって機外
に排出される。この間、読取装置202の読取位置で照
明系209で照明された画像は反射ミラー210、21
1、212からなる光学系によって画像読取部213で
画像信号に変換される。画像読取部213はレンズ、光
電変換素子であるCCD,CCDの駆動回路等からな
る。
【0011】原稿の読取りは原稿を一定速度で搬送し読
取系は停止して読取る流し読みモードと、原稿を読取装
置202の原稿ガラス台214上に載置して照明系20
9およびミラー210、211、212を一定速度で移
動して読取る固定モードがある。通常、シート状の原稿
は流し読みモードで、綴じられた原稿は固定モードで読
取られる。
【0012】画像信号は、画像処理部103(図示せ
ず)で処理された後、ページ単位で画像再生装置301
で記録紙に再生される。画像信号は面発光レーザーアレ
イ(図示せず)によって光信号に変調される。変調され
たレーザー光は、レーザアレイユニット311、ミラー
312、313を経由して、帯電器310によって表面
を一様に帯電された感光ドラム309上に露光され、静
電潜像を形成する。静電潜像は現像器314のトナーに
よって現像され、転写分離器315によってトナー像が
記録紙に転写される。記録紙は紙カセット302および
304に収納されている。
【0013】なお、本実施例においては、紙カセット3
02には標準紙が、紙カセット304にはタブ紙が収納
されている。紙カセット302からの記録紙(本実施例
では標準紙)は給紙ローラー303よって給紙され、搬
送ローラー306によって搬送され、レジストローラ3
08によって画像とのタイミングを調整して、感光ドラ
ムの転写位置に搬送される。
【0014】一方、紙カセット304の記録紙(本実施
例ではタブ紙)は給紙ローラー305よって給紙され、
搬送ローラ307、306によって搬送され、レジスト
ローラ308によって画像とのタイミングを調整して、
感光ドラムの転写位置に搬送される。ここで、タブ紙の
タブ部に画像形成する場合には、後述するように、レジ
ストローラ308のタイミング調整時に、タブ分だけ早
くタブ紙を送りだすことで、タブ紙のタブ部に画像位置
を合わせるように搬送される。トナー像が転写された記
録紙は搬送ベルト317で定着器318に搬送され記録
紙上のトナーが定着される。
【0015】片面モードが設定されている時は、定着器
318からの記録紙は定着排紙ローラー319および排
紙ローラー324によって機外に排紙される。両面モー
ドが設定されている場合は、記録紙は定着排紙ローラー
319から搬送ローラー320を経由して反転ローラー
321によって反転パス325へ搬送される。さらに、
記録紙の後端が両面パス326との合流ポイントを通過
した直後に反転ローラー321の回転を反転する事で記
録紙は反転し両面パス326へと搬送される。両面パス
に搬送された記録紙はローラー322、323によって
搬送され、再び搬送ローラー306を経由してレジスト
ローラー308で裏面画像とのタイミング調整された
後、転写、定着され機外に排出される。
【0016】また、定着器318からの記録紙の表と裏
を反転して機外に排紙する場合には、記録紙をいったん
搬送ローラー320へ搬送し、記録紙の後端が搬送ロー
ラー320を通過する直前に搬送ローラー320の回転
を反転して、排紙ローラー324によって機外に排紙さ
れる。
【0017】図3は本装置の複写制御部105のブロッ
ク図を示す。
【0018】本装置は全て、システムコントローラ15
1によって統括的にコントロールされる。システムコン
トローラ151は、主に本装置内の各負荷の駆動、セン
サ類の情報収集解析及び前述した画像制御部100に加
えて、操作部600、即ちユーザインターフェースとの
データの交換の役割を担っている。システムコントロー
ラ151の内部構成は、上述した役割を担うために、C
PU151aが搭載されており、CPU151aは、同
様にシステムコントローラ151に搭載されたROM1
51bに格納されたプログラムによって、予め決められ
た画像形成シーケンスに纏わる様々なシーケンスを実行
する。
【0019】また、その際、一次的または恒久的に保存
することが必要な書換可能なデータを格納するために、
RAM151cも搭載されている。RAM151cに
は、例えば後述する高圧制御部155への高圧設定値、
後述する各種データ、操作部152からの画像形成指令
情報などが保存されることになる。
【0020】システムコントローラ151は、画像制御
部100に対し、画像処理部102に必要な各部の仕様
設定値データを送出することに加えて、各部からの信
号、例えば原稿画像濃度信号などを受信して、後述する
高圧制御部105や画像処理部103を制御して最適な
画像形成を行うための設定を行う。
【0021】操作部600に対しては、ユーザにより設
定された複写倍率、濃度設定値などの情報を得ることに
加えて、画像形成装置の状態、例えば画像形成枚数や画
像形成中か否かの情報、ジャムの発生やその箇所等をユ
ーザに示すためのデータを送出している。また、後述す
る、タブ紙に対する各種設定や、タブ紙に対する警告表
示を行うためのやり取りが行われる。
【0022】次に装置内の各負荷の駆動、センサ類の情
報収集解析について説明する。
【0023】本装置は、装置内部の各所にモータ、クラ
ッチ/ソレノイド等のDC負荷及び、フォトインターラ
プターやマイクロスイッチ等のセンサが配置されてい
る。つまり、モータの駆動や各DC負荷を適宜駆動させ
ることで、転写材の搬送や各ユニットの駆動を行ってお
り、その動作を監視しているものが各種センサである。
そこでシステムコントローラ151は、各種センサ類1
59からの信号をもとに、モータ制御部157により各
モータをコントロールさせると同時に、DC負荷制御部
158により、クラッチ/ソレノイドを動作させて画像
形成動作を円滑に進めている。
【0024】また、高圧制御部155に各種高圧制御信
号を送出することで、高圧ユニット156を構成する各
種帯電器である一次帯電器310、転写帯電器315、
現像器314の現像ローラに適切な高圧を印可させてい
る。更に前述した定着器318内の定着ローラーには、
それぞれローラーを加熱するためのヒータ161が内蔵
されており、その各ヒータはACドライバ160によっ
てON/OFF制御されている。
【0025】またこの際、各定着ローラーにはその温度
を測定するためのサーミスタ154が設けられ、A/D
503によって、各定着ローラーの温度変化に応じたサ
ーミスタ154の抵抗値変化を電圧値に変換した後、デ
ジタル値としてシステムコントローラ151に入力され
る。この温度データをもとに前述のACドライバ160
を制御することになる。
【0026】図4は本画像形成装置の操作部600の配
置構成例を示す。
【0027】図4において、601はリセットキーで、
コピーモードを標準モードにするとき使用する。602
はストップキーで、コピーを中止するとき使用する。6
03はスタートキーで、コピーを開始するとき使用す
る。604はテンキーで、コピー枚数の設定、テンキー
からの数値入力に使用する。605はクリアキーで、コ
ピー枚数を1にするとき、テンキーからの数値入力をク
リアするときに使用する。606は暗証キーで、暗証モ
ード設定時に使用する。607は予熱キーで、予熱モー
ドの設定/解除時に使用する。予熱モードの設定時には
定着器の温度を下げて消費電力を少なくすることができ
る。608は割り込みキーで、割り込みコピーをすると
き使用する。609はユーザーモードキーで、仕様設
定、タイマー設定など、ユーザーモードの設定/解除時
に使用する。610はガイドキーで、モードの説明を表
示させるときに使用する。
【0028】700はメッセージディスプレイで、32
0*240ドットの透過型LCD(液晶)ユニット70
1と、冷陰極管からなるバックライト702で構成さ
れ、表面には15*20のキーマトリックスのタッチパ
ネル703が配置され、各種設定モード表示や各種状態
表示、また、タッチパネルのキー入力に対応したキー表
示などが行われる。
【0029】図5はメッセージディスプレイ700の表
示及びキー配置例を示す。
【0030】図5は、標準状態の画面を示し、710は
倍率、選択給紙カセット、コピー枚数などの表示部であ
る。711は縮小/拡大キーで、定型変倍の縮小/拡大
時に使用する。712は等倍キーで、倍率を等倍(10
0%)に戻すとき使用する。712は用紙選択キーで、
オート用紙選択、上段カセット302、下段カセット3
04を選択するとき使用する。714はズームキーで、
ズームモードの設定時に使用する。715は少し小さめ
キーで、原稿の画像を少し縮小(93%)してコピーす
るときに使用する。716はコピー濃度キーで、コピー
濃度をマニュアルで調整するとき使用する。717はA
Eキーで、AEモード(自動濃度調整)の設定/解除時
に使用する。718はソーターキーで、オプションで、
不図示のソータが接続されたときに表示され、ソートモ
ード、ステイプルソートモード、グループモード選択時
に使用する。719は両面キーで、両面モードの設定/
解除時に使用する。720は応用モードキーで、基本画
面に出ていない応用モードを選択するとき使用する。
【0031】図6は、従来例のレーザアレイ駆動回路で
ある。810は810a〜810yからなるレーザアレ
イで、このレーザアレイを複数個並べることによって、
主走査1ライン分の画像を形成している。ここでは、そ
の1つのレーザアレイ810に関しての説明を行う。
【0032】このレーザアレイ810にはそれぞれシリ
アルに電流制限抵抗及び、電流のON/OFFを制御す
るスイッチ回路が接続されている。また、前記スイッチ
回路にはそれぞれ画像データと801のシフトレジスタ
からなる制御信号をゲートするゲート回路が接続されて
いる。804は画像制御部で、ここで各レーザアレイの
発光を制御している。802は各レーザアレイの実際の
点灯タイミングを生成するタイミング発生回路で、80
4の画像制御部からの制御信号によって設定されたタイ
ミング信号の生成を行っている。この802のタイミン
ブ生成回路で生成されたタイミングにもとづいて、80
1のシフトレジスタに点灯タイミングが送られ、個々の
レーザの点灯タイミングがこの801のシフトレジスタ
より前記ゲート回路に送信される。
【0033】前記レーザアレイ801の個々のレーザ
は、このゲート回路に送信されたゲート信号と画像デー
タによって点灯が制御される。また、この発光タイミン
グは回路のドライブ能力及び発熱によるレーザアレイの
発光特性の劣化を考慮して、810a〜810yへと順
次点灯するようになっている。
【0034】図7は、図6の従来例の駆動回路によって
感光体上に作像された潜像の様子である。レーザアレイ
810a〜810yに対応した画像が、a〜yに相当
し、1、2、3はラインを示す。
【0035】この画像は、a、h、xの部分は副走査方
向に1画素分の直線で、d、e、f部分は△を表現しよ
うとしている。図6に示す従来例の駆動回路では、図7
のように2のラインのd,fの部分を発光するか否かの
選択しかできない為、たとえば図7のように凸のような
形になってしまう。これに比べ、ポリゴン等の回転体を
用いたレーザ走査系では、主走査方向の発光時間を制御
できるので、図8のようにより△に近い形にすることが
可能である。図8の潜像形成の1例は、中央成長のPW
M方式を用いたレーザスキャナー系を例に挙げた。
【0036】図9に本発明のレーザアレイ駆動回路を示
す。図6に比較して、レーザ駆動用の電流源を2つ持っ
ている。この第二の電流源805はスムージング回路8
06の出力によって、接続がON/OFFされ、各レー
ザの駆動電流が変更される。スムージング回路806は
注目画素の周囲の画像パターンに応じて、注目画素の画
素濃度を決定する回路である。よって、注目画素が例え
ば斜め線のエッジの場合、左右の画素を見ることでエッ
ジであることが判別され、上下の画素をみることで斜め
線であることが判別できるので、注目画素は濃度を下げ
るようにレーザのスポット径を小さくするために、電流
源805に接続されたSWはOFFされる。
【0037】図10は、このスムージング処理によって
形成された潜像の様子で、左側の図がスムージンデ前で
右側の図がスムージング後である。黒く塗りつぶしてあ
る部分が注目画素で、この部分のみ処理が施されてい
る。
【0038】図10であると、潜像の様子なのでスムー
ジングの効果がわかりにくいが、実際現像されて紙に転
写され、定着されてトナーがつぶれると、もっと画像は
連続性をもつことになり、なめらかな斜め線となる。こ
のように、スムージング回路806にはパターンマッチ
ングのためのテーブルを持ち、このテーブルと画像デー
タを比較することで、注目画素の濃度を決定する。通常
画素の濃度は、電流源803、805両方に接続されて
得られる発光強度によるスポット径となる。
【0039】図11に図9の回路の動作シーケンスを示
す。転送CLKは、801のシフトレジスタに入力され
る基準CLKである。シフトレジスタ出力a〜yは、8
10のレーザアレイの各レーザ素子a〜yに接続された
SWを制御するゲート回路に入力されるシフトレジスタ
801の各出力である。画像データは、前記ゲート回路
及びスムージング回路806に入力されるものである。
スムージング出力は、スムージング回路806の出力
で、電流源805に接続されているSWを制御し、HI
レベルでSWがONとなる。
【0040】よって、図11においては、レーザアレイ
810のレーザチップcとfにスムージングの処理の結
果、濃度補正が施されていることになり、この決められ
た電流量で各シフトレジスタ出力に応じた画像データで
各レーザが発光し、感光体上に潜像が形成される。
【0041】レーザアレイを用いた作像に関する画像デ
ータの形態は基本的には2値が用いられている。また、
高精細化/高速化が要求されている現在の画像形成装置
は、画像情報のハンドリングを考慮して、2値の画像処
理が主流である。したがって、感光体上のEV特性(光
量と感光電位の特性)の中間調で使用することはなく、
基本的にレーザパワーを上げてEV特性のサチッタ部分
の特性で潜像形成を行っている。よって、本発明のよう
にEV特性のサチッタ部分においては、レーザの発光強
度を変えることで、レーザスポットの大きさによる1画
素内の潜像形成の大きさを可変することが可能となる。
【0042】(実施例2)次に本発明における第二の実
施例を図12に示す。
【0043】図9の構成ではレーザ強度を可変しただけ
になるので、スポット径が主副同時に変わってしまい、
副走査方向のスムージングを自由に行うことができな
い。第二の実施例においては、主走査のスムージングだ
けでなく、副走査のスムージングをも可能にする本発明
に関して説明を行う。
【0044】図12は図9に対して、スムージング処理
を主走査だけでなく副走査に関してもできるスムージン
グ回路807及び、副走査方向のスムージング処理を行
うゲート回路808a〜808yを加えたものである。
スムージング回路807では、主走査方向に加え副走査
方向のスムージング処理も行うため、主走査方向のスム
ージング出力と副走査方向のスムージング出力を備え、
主走査方向のスムージング出力は、実施例1と同じよう
に第二の電流源に接続されたSWの制御を行い、副走査
方向のスムージング出力はゲート回路808a〜808
yに入力され、副走査方向の発光時間を制御する。
【0045】図13はこの図12の回路を用いて実際に
スムージング処理を行って,感光体上に生成された潜像
画像の様子で、上側がスムージング処理を行わなかった
場合で、下側がスムージング処理を行った場合である。
【0046】実際には△△△という図形を表現したいわ
けであるが、スムージング処理を行わないと、凸凸凸と
いった画像になってしまうのに対し、スムージング処理
を行った場合は、かなり△△△という形に近くなってい
る。図13であると、潜像の様子なのでスムージングの
効果がわかりにくいが、実際現像されて紙に転写され、
定着されてトナーがつぶれると、もっと画像は連続性を
もつことになり、なめらかな画像となる。
【0047】図14は図12の回路の動作シーケンスを
示したものである。転送CLKは、801のシフトレジ
スタに入力される基準CLKである。シフトレジスタ出
力a〜yは、810のレーザアレイの各レーザ素子a〜
yに接続されたSWを制御するゲート回路に入力される
シフトレジスタ801の各出力である。
【0048】画像データは、前記ゲート回路及びスムー
ジング回路807に入力されるものである。スムージン
グ出力1は、スムージング回路807の主走査方向の出
力で、電流源805に接続されているSWを制御し、H
IレベルでSWがONとなる。また、スムージング出力
2はスムージング回路807の副走査方向の出力で、ゲ
ート回路808a〜yに入力され、各レーザの副走査方
向の発光時間を制御するものである。
【0049】図14においてはスムージングの処理の結
果、レーザアレイ810のレーザチップb、cとfに濃
度補正が施されていることになっている。bの出力は、
副走査方向のみのスムージング処理が施されていて、画
素の副走査方向中央付近のみ発光するように制御されて
いる。図13における谷間の画像に相当する。また、c
の出力は主副両方のスムージング処理が施されており、
レーザチップを発光させる電流が減って、副走査方向の
発光も画素の半分となっている。図13における頂点の
画像がこれに相当する。fの出力は主走査のみのスムー
ジングなので、実施例1で説明済である。このように、
図12の構成をとることにより、1画素中の主走査/副
走査の両方に対して潜像形成の大きさを可変することが
可能となる。
【0050】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の構成
をとることによって,2次元面発光レーザを用いた画像
形成装置においても、主走査/副走査両方のスムージン
グ処理を行うことが可能となり、より高精細/高画質な
画像形成装置を提供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の画像処理部の一例を示すブロック図
【図2】 本発明の画像形成装置の一例を示す断面構成
【図3】 本発明の複写制御部の一例を示すブロック図
【図4】 本発明の画像形成装置の操作部の配置構成例
を示す図
【図5】 本発明の画像形成装置のメッセージディスプ
レーの表示及びキーを示す図
【図6】 従来例のレーザアレイ駆動回路を示す図
【図7】 従来例のスムージング処理を施さない感光体
の僣像形成図
【図8】 従来例のスムージング処理を施した感光体の
潜像形成図
【図9】 本発明における実施例1のレーザアレイ駆動
回路を示す図
【図10】 本発明における実施例1によって形成され
る感光体の潜像形成図
【図11】 本発明における実施例1の動作シーケンス
説明図
【図12】 本発明における実施例2のレーザアレイ駆
動回路を示す図
【図13】 本発明における実施例2によって形成され
る感光体の潜像形成図
【図14】 本発明における実施例2の動作シーケンス
説明図
【符号の説明】
101 画像読取部 102 画像処理部 103 画像書込部 105 複写制御部 201 原稿自動送り装置 202 読取装置 203 原稿載置部 204 給紙ローラ 205 排紙ローラ
フロントページの続き Fターム(参考) 2C162 AE28 AE47 AF20 AF56 AF70 AF72 FA04 FA18 5C072 AA03 BA15 HA02 HA06 HB01 HB10 UA11 XA01 XA05 5C074 AA02 CC26 DD05 DD11 DD15 DD16 EE02 EE04 HH02

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のレーザ光源からの光変調されたレ
    ーザ光を像担持対面上に導光して,画像情報を形成する
    画像形成装置において、 前記複数のレーザ光源を駆動するレーザ駆動手段と、前
    記各々のレーザ駆動手段はレーザの発光強度を可変でき
    るレーザ発光強度可変手段を備えることを特徴とする画
    像形成装置。
  2. 【請求項2】 前記請求項1の画像形成装置において、
    前記複数のレーザ光源はアレイ状の発光部を有するレー
    ザアレイ光源であることを特徴とする画像形成装置。
  3. 【請求項3】 前記請求項1の画像形成装置において、
    前記レーザ発光強度可変手段は画素毎に各レーザの発光
    強度を可変する可変手段であることを特徴とする画像形
    成装置。
  4. 【請求項4】 前記請求項1の画像形成装置において、
    前記複数のレーザ光源を駆動するレーザ駆動手段は、画
    素毎に各レーザ光源の発光時間を制御する発光時間制御
    手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  5. 【請求項5】 前記請求項4の画像形成装置において、
    前記レーザ発光強度可変手段によってレーザの発光強度
    を変更した場合は、前記各レーザ光源の発光時間を制御
    する発光時間制御手段によって、各レーザの発光時間を
    可変することを特徴とする画像形成装置。
  6. 【請求項6】 前記請求項5の画像形成装置において、
    レーザの発光強度に対応した発光時間のテーブルを持つ
    ことを特徴とする画像形成装置。
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