JP2005074638A - 多色画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 1ポリゴンミラー構成のタンデム式多色画像形成装置の2ビーム同時レーザ走査構成において、低解像度モード時の色間のラインずれを精度良く補正することができ、画像再現性を向上させることができる。
【解決手段】 4つのツービーム半導体レーザからのレーザービームを1つのポリゴンモータによって回転される1つのポリゴンミラーの各面で反射し、対応する4つのドラムにそれぞれ照射し、ツービームを使用する高解像モードと、単一ビームを使用する低解像度モードを選択して潜像を行う画像形成装置において、低解像度モード時において、ツービームレーザーのうち、ステーション間のラインが近接するようにそれぞれのステーションで使用するレーザービームを選択することを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、多色画像形成装置に係り、特に、複数本の光ビームを偏向手段によって偏向させることにより、それぞれ対応する複数の感光体上で主走査させるとともに、前記感光体を移動させることにより副走査を行って前記感光体上に形成した複数の単色画像を、単一の画像として合成して多色画像を形成する多色画像形成装置に関する。
形成すべき画像に応じて変調した光ビームを感光体上で走査させることで静電潜像を形成し、感光体上に画像を形成する構成の画像形成装置は、従来よりプリンタや複写機等の機器で使用されているが、近年、これからの機器のデジタル化やカラー化に伴い、前述した構成の画像形成装置が広範囲に用いられているようになってきている。カラー画像の形成は、例えば互いに異なる4色(例えばC,M,Y,K)の画像が単一の感光体上で重なり合うように、前記各色の画像を前記感光体上に順に形成することが実現できるが、最終的にカラー画像が形成されるまでに時間がかかるという問題がある。このため、複数の感光体を有し、複数本の光ビームによって各感光体を同時に走査露光して各感光体に互いに異なる色の画像を形成し、各色の画像を同一の転写媒体上に重ね合わせることによってカラー画像を形成する、タンデム方式の画像形成装置が考案されている。タンデム方式の画像形成装置は各色の画像を同時に形成するので、カラー画像の形成に要する時間を大幅に短縮することができる。また、コストパフォーマンスの観点から、各色のビームの偏向を行うポリゴンミラーを各色個別に持たず、共有する構成を採用するシステムもある。
一方、更に高速の画像形成を行うため、各色の光ビームの主走査を、複数ライン同時に遂行するためツインビームのレーザを採用するシステムもある。この構成においては、副走査方向の解像度を落として、単一レーザのみを使用し、これを低解像度モードとして画像形成を行うことも可能である(特許文献1参照)。
特開平05−167809号公報
しかしながら、従来例の多色画像形成装置においては、一つのポリゴンミラーを共有しているので、各色の各感光体へのミラーによるビームの反射の相対的なタイミングは一義的に決定される。ゆえに、合成後の多色画像における各色のラインのずれは、感光体の相互の位置関係によって左右される。感光体の位置関係を、各色のライン間で色ずれがなく精密な精度で整合させるのは困難を極め、これまでは、こうしたシステムの色ずれは妥協せざるを得なかった。
本発明は、以上の点に着目して成されたもので、1ポリゴンミラー構成のタンデム式多色画像形成装置の2ビーム同時レーザ走査構成において、低解像度モード時の色間のラインずれを精度良く補正することができ、画像再現性を向上させることができる多色画像形成装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、画素データに応じて変調される複数のビーム出力を持つ複数の光源からの光ビームを1つの偏向手段によって偏向させて、互いに異なる色毎に設けられた複数の感光体上でそれぞれ主走査させるとともに、前記複数の感光体を移動させることにより副走査を行って、それぞれの感光体上に形成された単色画像を合成して多色画像を形成する多色画像形成装置であって、
前記光源の複数の光ビームによって感光体へ複数ライン同時に主走査を行う高解像度モードと、単一の光ビームによって感光体へ単一ラインの潜像を行う低解像度モードを備え、前記低解像度モード時において、合成した多色画像上の互いの色の走査ラインがより近接するように各光源の光ビームを選択するビーム選択手段を備えたことを特徴としたものである。
請求項2に記載の発明は、画素データに応じて変調される複数のビーム出力を持つ複数の光源からの光ビームを1つの偏向手段によって偏向させて、互いに異なる色毎に設けられた複数の感光体上でそれぞれ主走査させるとともに、前記複数の感光体を移動させることにより副走査を行って、それぞれの感光体上に形成された単色画像を合成して多色画像を形成する多色画像形成装置であって、
前記光源の複数の光ビームのそれぞれに独立した同数のラインの画素データを対応させて感光体へ複数ライン同時に主走査を行う高解像度モードと、1ライン分の画像データの所定主走査位置の画素データを2つの光ビームに重み付けをして対応させて潜像を行う低解像度モードとを備えたことを特徴としたものである。
請求項3記載の発明は、画素データに応じて変調される複数のビーム出力を持つ複数の光源からの光ビームを1つの偏向手段によって偏向させて、互いに異なる色毎に設けられた複数の感光体上でそれぞれ主走査させるとともに、前記複数の感光体を移動させることにより副走査を行って、それぞれの感光体上に形成された単色画像を合成して多色画像を形成する多色画像形成装置であって、
前記光源の複数の光ビームによって感光体へ複数ライン同時に主走査を行う高解像度モードと、所定の色は単一の光ビームによって感光体へ単一ラインの潜像を行い、また、他の所定の色は、1ライン分の画像データの所定主走査位置の画素データを2つの光ビームに重み付けをして対応させて潜像を行う低解像度モードとを備えたことを特徴としたものである。
本発明によれば、1ポリゴンミラー構成のタンデム式多色画像形成装置の2ビーム同時レーザ走査構成において、低解像度モード時の色間のラインずれを精度良く補正することができ、画像再現性を向上させることができる。
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
図面を参照して、本実施例について説明する。
図1には、本発明に係る画像形成装置の概略構成が示されている。多色画像形成装置10は複数の巻き掛けローラ12に巻き掛けられ、矢印A方向に搬送される無端ベルト状の転写ベルト14が備えられている。この転写ベルト14の上方には、ブラック(K)画像形成用の感光体ドラム16K、シアン(C)画像形成用の感光体ドラム16C、マゼンダ(M)画像形成用の感光体ドラム16M、イエロー(Y)画像形成用の感光体ドラム16Yが略等間隔で配置されている。
なお、以下では、K、C、M、Yの各色毎に設けられた部分に対し、上記と同様に、各部分の符号末尾にK/C/M/Yの記号を付して示すが、特に色を区別しない場合は、この符号末尾の記号を省略して説明する。
各感光体ドラム16は軸線が転写ベルト14の移動方向と直交するように各々配置されている。各感光体ドラム16は、モータ(図示省略)によってそれぞれ矢印B方向に所定速度で回転される。
各感光体ドラム16の上方にはK、C、M、Y各色の画像データに基づいて変調された複数の光ビームを各々対応する色の感光体ドラム16に向けて走査しながら照射する光走査装置4(詳細は後述)が配置されている。
また、各感光体ドラム16の周囲で、且つ光走査装置4による光ビームの照射位置よりも感光体ドラム16の回転方向下流側には、感光体ドラム16を一様に帯電させるための帯電器20が各々配置されている。各感光体ドラム16は、各々回転することによって、帯電器20によって帯電された後、光走査装置4によって各々対応する色の画像データに基づいて変調された光ビームが走査露光されて、静電潜像が形成される。
また、各感光体ドラム16の周囲には、感光体ドラム16の回転方向に沿って光ビーム照射位置よりも下流側に、感光体ドラム16上に形成された静電潜像を所定色(K又はC又はM又はY)のトナーによって現像しトナー像を形成させる現像器22、感光体ドラム16上に形成されたトナー像を転写ベルト14に転写する第1の転写器24、感光体ドラム16に残されたトナーを除去するクリーナ26が順に配置されている。
各感光体ドラム16に形成された互いに異なる色のトナー像は、転写ベルト14のベルト面上で互いに重なり合うように転写ベルト14に各々転写される。これにより、転写ベルト14上にカラーのトナー像が形成され、形成されたカラーのトナー像は、第2の転写器28によって、用紙トレイ(図示省略)から1枚ずつ取り出されて搬送されてきた用紙30に転写される。そして、用紙30は図示しない定着装置に送りこまれ、転写されたトナー像が定着される。これにより、用紙30上にカラー画像が形成される。
次に、図2及び図3を参照して、光走査装置4について説明する。光走査装置4には、各感光体ドラム16K、16C、16M、16Yへの照射用の光ビームを2系統出力する光源としてのLD50K、50C、50M、50Yと、各LD50K、50C、50M、50Yから出力された光ビームを偏向して、感光体ドラム16K、16C、16M、16Y上を走査させるポリゴンミラー52とを備えている。各LD50は、光源駆動手段としてのレーザ駆動回路(LDD)54(詳細後述)に各々接続されている。各レーザ駆動回路54は、画像形成装置10の動作を司る制御部58と接続されている。各レーザ駆動回路54は、制御部58から出力される光量制御信号、ビームセレクト信号、光量比重調整信号、解像度モード切替信号および画像処理部59から供給される画像データが入力される。各LD50から出力された光ビームは、各色毎に備えられたコリメータレンズ62を介して各々略平行光とされた後、ポリゴンミラー52に入射される。ポリゴンミラー52は、側面に複数の反射面が設けられた正多角形状(本実施の形態では正六角形)に形成されている。LD54K、54Cから出力された光ビームは、同一の反射面52Aに入射され、LD54M、54Yから出力された光ビームは、この反射面と180度異なる反対側の反射面に入射されるようになっている。
また、ポリゴンミラー52は、モータ64に軸着され、このモータ64の駆動によって、矢印C方向に所定の回転数(所定の速度)で回転される。この回転によって、各反射面への光ビーム、及び光ビームの入射角が連続的に変化し、反射・偏向される。これによって、光ビームが各々対応する感光体ドラム16上を走査する。
ポリゴンミラー52によるLD54K、54Cから出力された光ビームの反射方向には、fθレンズ等からなる集光光学系66Aが配置されている。LD54K、54Cから出力され、ポリゴンミラー52の反射面で反射された光ビームは、集光光学系66Aによって主走査方向及び副走査方向に集光される。このとき各光ビームは、副走査方向に沿って互いに異なる入射角でポリゴンミラー52の反射面に入射されるようになっており、集光光学系66Aを透過した光ビームは別々の反射ミラー68K、68Cへ入射される。
反射ミラー68Kに入射した光ビームは、反射ミラー68Kに反射された後、反射ミラー70K、72Kによって反射され、感光体ドラム16Kへ向けて走査しながら光走査装置4から出力される。また、反射ミラー68Cに入射した光ビームは、反射ミラー68Cに反射された後、反射ミラー70C、72Cによって反射されて、感光体ドラム16Cへ向けて走査しながら光走査装置4から出力される。
一方、ポリゴンミラー52によるLD50M、50Yから出力された光ビームの反射方向には、fθレンズ等からなる集光光学系66Bが配置されている。LD50M、50Yから出力され、ポリゴンミラー52の反射面で反射された光ビームは、集光光学系66Bによって主走査方向及び副走査方向に集光される。このとき各光ビームは、副走査方向に沿って互いに異なる入射角でポリゴンミラー52の反射面に入射されるようになっており、集光光学系66Bを透過した光ビームは別々の反射ミラー68M、68Yへ入射される。
反射ミラー68Mに入射した光ビームは、反射ミラー68Mに反射された後、反射ミラー70M、72Mによって反射され、感光体ドラム16Mへ向けて走査しながら光走査装置4から出力される。また、反射ミラー68Yに入射した光ビームは、反射ミラー68Yに反射された後、反射ミラー70Y、72Yによって反射されて、感光体ドラム16Yへ向けて走査しながら光走査装置4から出力される。
このように、LD50K、50Cから出力された光ビームと、LD50M、50Yから出力された光ビームとは、ポリゴンミラー52の対向する反射面に入射されるため、図2に矢印で各々示すように、逆方向に走査される。
また、光走査装置4内部で、感光体ドラム16へ向けた光ビームの出力部近傍には、反射ミラー72K、72Cによって各々反射された光ビームの走査軌跡を横切るように、ピックアップミラー(平面ミラー)74Aが配置されている。同様に、反射ミラー72M、72Yによって各々反射された光ビームの走査軌跡を横切るように、ピックアップミラー(平面ミラー)74Bが配置されている。
このピックアップミラー74A、74Bは各々の光ビームの走査軌跡のうち、画像形成領域外の走査開始側端部付近に配置されている。
ピックアップミラー74Aによる光ビーム各々の反射方向で、且つピックアップミラー74Aに対して感光体ドラム16K、16Cと略同等の位置には、PD(Photo Diode)等からなるBDセンサ76K、76Cが配置されている。BDセンサ76K、76Cには、各光ビームが感光体ドラム16K、16Cをその軸線方向に走査するごとに、ピックアップミラー74Aによって、画像形成領域外の走査開始側端部の光ビームが案内される。すなわち、BDセンサ76K、76Cでは、光走査装置4による感光体ドラム16K、16Cへの1走査ごとの走査開始タイミングを各々検知し、その結果をBD信号として出力する。このBD信号は、画像処理部59に送出され、所定時間経過後、画像処理部59より、画像データが送出されてくる。
同様に、ピックアップミラー74Bによる光ビーム各々の反射方向で、且つピックアップミラー74Bに対して感光体ドラム16M、16Yと略同等の位置には、PD等からなるBDセンサ76M、76Yが配置されている。BDセンサ76M、76Yには、各光ビームが感光体ドラム16M、16Yをその軸線方向に走査するごとに、ピックアップミラー74Bによって、画像形成領域外の走査開始側端部の光ビームが案内される。すなわち、BDセンサ76M、76Yでは、光走査装置4による感光体ドラム16M、16Yへの1走査ごとの走査開始タイミングを各々検知し、その結果をBD信号として出力する。
次に、本発明による低解像度モード時の色間のラインずれ補正動作を図4、図5を参照して説明する。
図4には、レーザ駆動回路54の一例が示されている。なお、各色のレーザ駆動回路は同様の構成である。また、ツインビームのそれぞれをAレーザ、Bレーザと称する。
図4に示すように、各レーザ駆動回路54には、制御部58から光量制御信号、光量リファレンス値、解像度切り替え信号、ラインバッファメモリ選択信号が供給される。画像処理部59からは、画像データが供給される。内部構成は、ラインバッファメモリ100、可変電流源101、スイッチング回路102、OR回路103、I/V変換部104、比較器105、S/H回路(サンプル/ホールド)回路106、パルス生成部110、画像データ出力制御部111である。
レーザLDは、101の電流が102にスイッチングされて供給されて点灯する。102のスイッチング制御は、103がハイレベルのときON、ローレベルのときはOFFとなる。103には、110からのパルス信号または光量制御信号が入力され、どちらかがアクティブハイの時、102がONすることとなる。
101の電流値は、光量制御信号がハイレベルのときに制御される。このメカニズムについて説明する。光量制御信号が103を介して、102をONにして101の電流がLDに供給されて、LDが点灯する。LDからの出力された光ビームの一部は、モニタ光としてPDで受光され、出力光量に比例した電流が出力される。この電流は、104によって電圧変換され、105において光量リファレンス値と比較される。光量制御信号がハイレベル時に、この比較結果が106に入力される。比較結果が、光量リファレンス値>105出力値となったときには、106は内蔵するコンデンサを充電させ、101の電流値を上げるよう作用する。逆の場合は、コンデンサを放電させ、101の電流値を下げるよう作用する。このような負帰還制御により、光量リファレンス値近傍にLDの光量が制御され、光量制御信号がローレベルになった時点で、106の内蔵コンデンサは、その電荷を保持し、101は所定電流をLDに供給する。
つぎに、解像度切り替え動作について説明する。
感光ドラムに対して2ビームを同時に潜像する高解像度モードの時は、2ビットの解像度切り替え信号を0に設定する。このとき、画像処理部59からは、Aレーザ用、Bレーザ用独立の画像データが供給される。ラインバッファメモリ選択信号は100をスルーする設定となる。そして、111のAINに入力されたAレーザ画像データは、AOUTから出力され、110で、Aレーザ画像データに応じたパルス幅を持つパルス信号A_PULSEに変換され、103Aを介して102Aをスイッチングし、LD_Aの点灯制御が行われ、111のBINに入力されたBレーザ画像データは、BOUTから出力され、110で、Bレーザ画像データに応じたパルス幅を持つパルス信号B_PULSEに変換され、103Bを介して102Bをスイッチングし、LD_Bの点灯制御が行われる。低解像度モードは、3パターンあり、画像処理部59からは、AB同じ画像データが54に入力される。2ビットの解像度切り替え信号を1に設定した場合は、111のAOUTから画像データが出力され、BOUTは、ディセーブル(ローレベル)固定となり、Aレーザのみで感光ドラムの潜像を行う。このとき、ラインバッファメモリ選択信号は100をスルーする設定となる。解像度切り替え信号を2に設定したときは、111のBOUTから画像データが出力され、AOUTは、ディセーブル(ローレベル)固定となり、Bレーザのみで感光ドラムの潜像を行う。解像度切り替え信号を3に設定したときは、AOUT、BOUT双方から画像データが出力され、且つ、視覚的な重心をAレーザが潜像するライン寄りにするかBレーザが潜像するライン寄りにするかを制御する目的で、それぞれの光量リファレンス値の比率の制御が介在する。本発明においては、ABレーザをともに点灯させて走査した場合、Aレーザが、副走査方向の上側、Bレーザが下側を走査することになるが、4色のラインずれの相関関係によっては、解像度切り替え信号が2の設定時に、ABレーザの上下関係を逆転することが要求される。この場合は、Aレーザの画像データを一旦100に1ライン分格納し、1ライン遅らせて111に送出させる。
本発明は、この解像度切り替えモードの低解像度モード時において、多色画像の色間のラインずれを以下のように補正する。図5は、本発明の多色画像形成装置によって低解像度モードで生成された画像を色ごとに独立して表示したものである。図において、ドット枠が実践の領域は、Aレーザ走査領域で、破線はBレーザ走査領域である。そして、内部が斜線表示となっているドットが実際に感光体への潜像が行われたドットである。
図の上段は、色ずれ補正前である。全ての色は、解像度切り替え信号を1に設定されることにより、Aレーザのみの潜像が行われている。ここで、M色基準での色ずれは、Y色が、上方向に1/2ラインずれ、C色が上方向に1/4ラインずれ、K色が下方向に1/4ラインずれという状態である。下段は、これに対し、以下のように色ずれ補正を行った結果である。Y色,C色,K色をM色に整合させている。Y色に関しては、解像度切り替え信号を2に設定して、Bレーザのみを使用している。これにより、ラインがM色とぴったり一致する。C色は、解像度切り替え信号を3に設定して、AB両方のレーザを点灯させ、2つのレーザが走査するラインの間に画像データの重心をずらしている。このとき、AB2つのドットの面積が、1つのレーザで走査している色のドットとできる限り等しくなるように、光量リファレンス値を低めに調整している。また、C色のような1/4ラインずれの場合は重心点をライン間のちょうど中間にもっていけばよいので、AB双方の光量リファレンス値は、同一となる。これにより、C色のラインも視覚的には、M色とラインが一致する。尚、重心をこの位置より上にずらしたいときは、Aレーザの光量リファレンス値を高めにして、Bレーザの光量リファレンス値を低めにすれば良い。K色も、解像度切り替え信号を3に設定する。K色の場合は、同一画像データをBレーザを上側にして走査しなければならないので、ラインバッファメモリ選択信号により、Aレーザ画像データを一旦ラインバッファメモリ100に格納して、1走査遅れで、走査をさせることとなる。光量リファレンス値の設定は、C色と同様となる。これにより、Bレーザが上側、Aレーザが下側といった形で、同一画像データの2レーザ走査が可能となり、K色も視覚的には、M色とラインが一致する。
本発明実施例の多色画像形成装置の概略構成図である。 本発明実施例の光走査装置の上面図である。 本発明実施例の光走査装置の側面図である。 レーザ駆動回路の構成を示す図である。 本発明による色間のラインずれ補正の様子を示す図である。
符号の説明
4 光走査装置
10 多色画像形成装置
16Y、16M、16C、16K 感光体ドラム
58 制御部
59 画像処理部
50Y、50M,50C、50K 半導体レーザ
52 ポリゴンミラー
54Y、54M、54C、54K レーザ駆動回路
100 ラインバッファメモリ
101A、101B 可変電流源
102A、102B スイッチング回路
103A,103B OR回路
104A,104B I/V変換部
105A,105B 比較器
106A,106B サンプルホールド回路
110 パルス生成部
111 画像データ出力制御部

Claims (3)

  1. 画素データに応じて変調される複数のビーム出力を持つ複数の光源からの光ビームを1つの偏向手段によって偏向させて、互いに異なる色毎に設けられた複数の感光体上でそれぞれ主走査させるとともに、前記複数の感光体を移動させることにより副走査を行って、それぞれの感光体上に形成された単色画像を合成して多色画像を形成する多色画像形成装置であって、
    前記光源の複数の光ビームによって感光体へ複数ライン同時に主走査を行う高解像度モードと、単一の光ビームによって感光体へ単一ラインの潜像を行う低解像度モードを備え、
    前記低解像度モード時において、合成した多色画像上の互いの色の走査ラインがより近接するように各光源の光ビームを選択するビーム選択手段を備えたことを特徴とする多色画像形成装置。
  2. 複数のビーム出力を持つ複数の光源からの光ビームを1つの偏向手段によって偏向させて、互いに異なる色毎に設けられた複数の感光体上でそれぞれ主走査させるとともに、前記複数の感光体を移動させることにより副走査を行って、それぞれの感光体上に形成された単色画像を合成して多色画像を形成する多色画像形成装置であって、
    前記光源の複数の光ビームのそれぞれに独立した同数のラインの画素データを対応させて感光体へ複数ライン同時に主走査を行う高解像度モードと、
    1ライン分の画像データの所定主走査位置の画素データを2つの光ビームに重み付けをして対応させて潜像を行う低解像度モードとを備えたことを特徴とする多色画像形成装置。
  3. 複数のビーム出力を持つ複数の光源からの光ビームを1つの偏向手段によって偏向させて、互いに異なる色毎に設けられた複数の感光体上でそれぞれ主走査させるとともに、前記複数の感光体を移動させることにより副走査を行って、それぞれの感光体上に形成された単色画像を合成して多色画像を形成する多色画像形成装置であって、
    前記光源の複数の光ビームによって感光体へ複数ライン同時に主走査を行う高解像度モードと、
    所定の色は単一の光ビームによって感光体へ単一ラインの潜像を行い、また、他の所定の色は、1ライン分の画像データの所定主走査位置の画素データを2つの光ビームに重み付けをして対応させて潜像を行う低解像度モードとを備えたことを特徴とする多色画像形成装置。
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