JP2007286298A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】「かぶり」の発生を確実に防止する。
【解決手段】CPU111は、非画像部においてレーザダイオード141aに印加する電流値であるバイアス電流値を、レーザダイオード141aのレーザ発光の電流閾値以上の値に制御する電流制御部111aと、バイアス電流値に対応して、感光ドラムに印加する電圧を制御する電圧制御部111bを備える。
【選択図】図2

Description

本発明は、感光ユニットに配設された感光ドラムにレーザダイオードからのレーザビームを照射して潜像を形成し、形成された潜像に対応するトナー画像を記録紙に形成する画像形成装置に関するものである。特に、複写機、プリンタ、ファクシミリ、インターネットファクシミリ、及び、これらの機能の内のいずれかの機能を有する複合機に関するものである。
感光ユニットに配設された感光ドラムにレーザダイオードからのレーザビームを照射して潜像を形成し、形成された潜像に対応するトナー画像を記録紙に形成する画像形成装置においては、レーザダイオードの劣化等に起因してバイアス発光量が増加し、トナー画像を形成しない領域である非画像部にトナーが付着する現象(いわゆる、「かぶり」)が発生する。
この「かぶり」の発生を防止するために種々の技術が開示されている。例えば、バイアス発光量をフォトセンサで検出し、検出されたバイアス発光量に応じて現像バイアスとバイアス発光量の目標値とを変化させる画像形成装置が開示されている(特許文献1参照)。
特開2003−84222号公報
しかしながら、上記画像形成装置においては、バイアス発光の電流値を、レーザダイオードのレーザ発光の電流閾値以下の値に設定しているため、バイアス発光の発光量は小さい値となり、フォトセンサの検出誤差が大きくなる場合がある。その結果、バイアス発光の発光量が適正な値に制御されない場合があり、そのような場合には、非画像部の感光ドラムの表面電位が適正な値に制御されないため、「かぶり」が発生する虞がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、「かぶり」の発生を確実に防止することの可能な画像形成装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために請求項1に記載の画像形成装置は、感光ユニットに配設された感光ドラムにレーザダイオードからのレーザビームを照射して潜像を形成し、形成された潜像に対応するトナー画像を記録紙に形成する画像形成装置であって、トナー画像を形成しない領域である非画像部において、レーザダイオードに印加する電流値であるバイアス電流値を、レーザダイオードのレーザ発光の電流閾値以上の値に制御する電流制御手段と、前記バイアス電流値に対応して、感光ドラムに印加する電圧を制御する電圧制御手段とを備えることを特徴としている。
請求項2に記載の画像形成装置は、請求項1に記載の画像形成装置であって、感光ドラムの感度情報を格納する感度記憶手段を備え、前記電圧制御手段が、前記感度情報に基づき、感光ドラムに印加する電圧を制御することを特徴としている。
請求項3に記載の画像形成装置は、請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置であって、前記感度記憶手段は、感光ドラムの幅方向及び周方向の少なくとも一方について複数箇所に対応する感度情報を格納し、前記電流制御手段が、前記複数箇所に対応する感度情報に基づき、前記バイアス電流値を、レーザダイオードからのレーザビームが照射される感光ドラム上の位置に応じて制御することを特徴としている。
請求項4に記載の画像形成装置は、請求項2又は請求項3に記載の画像形成装置であって、前記感度情報が、予め設定された所定光量を感光ドラムに照射した場合に降下する電圧値であることを特徴としている。
請求項1に記載の画像形成装置によれば、トナー画像を形成しない領域である非画像部において、レーザダイオードに印加する電流値であるバイアス電流値が、レーザダイオードのレーザ発光の電流閾値以上の値に制御されるため、安定した制御が実現できる。そして、バイアス電流値に対応して、感光ドラムに印加する電圧が制御されるため、非画像部において、感光ドラムが適正な大きさの電圧に制御されるので、「かぶり」の発生を確実に防止することができる。
請求項2に記載の画像形成装置によれば、感光ドラムの感度情報が格納されており、その感度情報に基づき、感光ドラムに印加する電圧が制御されるため、非画像部における感光ドラムの電位のバラツキを抑制することができるので、「かぶり」の発生を更に確実に防止することができる。
請求項3に記載の画像形成装置によれば、感光ドラムの幅方向及び周方向の少なくとも一方についての複数箇所に対応する感度情報に基づき、非画像部におけるレーザダイオードのバイアス電流値が、レーザダイオードからのレーザビームが照射される感光ドラム上の位置に応じて制御されるため、非画像部における感光ドラムの電位のバラツキを更に効果的に抑制することができるので、「かぶり」の発生を更に確実に防止することができる。
請求項4に記載の画像形成装置によれば、感度情報が、予め設定された所定光量を感光ドラムに照射した場合に降下する電圧値であるため、感度情報を正確に表現することができる。
以下、本発明に係る画像形成装置の一例について図面を参照して説明する。図1は、本発明に係る画像形成装置の概略構成の一例を示すブロック図である。なお、ここでは、画像形成装置が、プリンタである場合について説明するが、記録紙上に画像を形成する他の画像形成装置(例えば、ファクシミリ、インターネットファクシミリ、複写機、複合機等)である形態でもよい。図1に示すように、プリンタ1は、制御部11、表示部12、操作部13、及び、印刷処理部14を備えている。なお、プリンタ1は、図略のパーソナルコンピュータと通信可能に接続され、パーソナルコンピュータからの指示を受け付けて、記録紙上に画像を形成するものである。
制御部11は、プリンタ1全体の動作を制御するものであって、CPU(Central Processing Unit)111と、RAM(Random Access Memory)112とを備えている。
表示部12は、LCD(Liquid Crystal Display)、LED(Light Emitting Diode)等を備え、制御部11(CPU111)からの指示に基づき、設定情報、ガイダンス情報、メッセージ情報等をユーザから視認可能に表示するものである。
操作部13は、ユーザからの操作入力を受け付けて、受け付けられた操作入力に対応する操作入力情報を生成し、制御部11(CPU111)に出力するものである。操作部13は、例えば、テンキー、スタートボタン等の各種ボタン、及び、表示部12に配設されたLCDと一体に形成されたタッチパネル等を備えている。
印刷処理部14は、記録紙上に電子写真方式で画像(ここでは、パーソナルコンピュータから受け付けられる画像情報に対応する画像)を形成するものであって、本発明に係るレーザビーム走査ユニット141、現像ユニット142、感光ユニット143、及び、帯電制御ユニット144を備えている。
レーザビーム走査ユニット141は、レーザダイオード141aを備え、レーザダイオード141aから出射されたレーザビームによって静電潜像を感光ドラム143bの表面に形成するものである。現像ユニット142は、レーザビーム走査ユニット141により形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成するものである。
感光ユニット143は、記録紙上にトナー像を形成するものであって、感度記憶素子143a、感光ドラム143b、及び、帯電ローラ143cを備える。感度記憶素子143a(感度記憶手段に相当する)は、感光ユニット内に配設され、感光ドラム143bの感度情報を格納するものである帯電ローラ143cは、感光ドラム143bに所定の電位を付与するものである。
まず、感光ドラム143bの表面が帯電ローラ143cによって略均一に帯電される。次に、レーザビーム走査ユニット141によって、感光ドラム143bに静電潜像が形成され、現像ユニット142によって、静電潜像にトナーが付着されてトナー像が形成される。そして、感光ドラム143bに形成されたトナー像が、記録紙上に転写され、トナー像が形成される。帯電制御ユニット144は、後述する電圧制御部111bからの指示に従って、帯電ローラ143cに付与する電位を制御するものである。
感度記憶素子143aは、感光ユニット143の適所に配設され、感光ドラム143bの幅方向位置と対応付けて感度情報を格納するものであって、ここでは、感度記憶素子143aは、感光ドラム143bが幅方向に32等分され、分割されて生成された32箇所の感光ドラム143bの幅方向位置にそれぞれ対応付けて感度情報を格納するものである。
図2は、本発明の主要部の機能構成の一例を示す機能構成図である。制御部11のCPU111は、機能的に、電流制御部111a、及び、電圧制御部111bを備えている。制御部11のRAM112は、機能的に、感度記憶部112aを備えている。
ここでは、CPU111が、ROM(Read Only Memory)等に予め格納されたプログラムを読み出して実行することにより、電流制御部111a、及び、電圧制御部111b等の機能部として機能すると共に、RAM112を、感度記憶部112a等の機能部として機能させるものである。
また、RAM112、ROMに格納された各種データのうち装着脱可能な記録媒体に格納され得るデータは、例えばハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、フレキシブルディスクドライブ、シリコンディスクドライブ、カセット媒体読み取り機等のドライバで読み取り可能にしてもよく、この場合、記録媒体は、例えばハードディスク、光ディスク、フレキシブルディスク、CD、DVD、半導体メモリ等である。
電流制御部111a(電流制御手段に相当する)は、非画像部においてレーザダイオード141aに印加する電流値を、レーザダイオード141aのレーザ発光の電流閾値Is以上の値Ibに制御するものである(図4参照)。また、電流制御部111aは、非画像部においてレーザダイオード141aに印加する電流値Ibを、画像部においてレーザダイオード141aに印加する電流値Ia未満の値Ibに制御するものである(図3参照)。
更に、電流制御部111aは、感度記憶素子143aに格納された感度情報を所定のタイミング(例えば、感光ユニット143の交換の時点)で読み出し、感度記憶部112aに格納するものである。また、電流制御部111aは、非画像部においてレーザダイオード141aに印加する電流値Ibを、感度情報に基づき、レーザダイオード141aからのレーザビームが照射される感光ドラム143b上の位置に応じて制御するものである。すなわち、電流制御部111aは、レーザダイオード141aからのレーザビームが照射される感光ドラム143b上の位置に対応する感度情報に基づき、非画像部においてレーザダイオード141aに印加する電流値Ibを決定して制御するものである(図7を用いて後述する)。
図3は、レーザダイオード141aに印加される電流と光量との関係の一例を示すグラフである。図の横軸は、レーザダイオード141aに印加される電流(mA)であり、縦軸は、レーザダイオード141aの光量(J)である。図に示すように、レーザダイオード141aに流れる電流が大きくなるほど、レーザダイオード141aの光量は増加する。また、所定の電流値(電流閾値Is)以上では、レーザ発光領域となり、電流値に略比例した光量が得られる。そして、電流制御部111aによって、非画像部において、レーザダイオード141aに印加される電流値が電流閾値Is以上の所定の電流値Ib(以下、バイアス電流値Ibという)と一致するべく制御され、画像部において、レーザダイオード141aに印加される電流値が電流閾値Is以上の所定の電流値Ia(Ia>Ib)と一致するべく制御される。
図4は、レーザダイオード141aの光量の一例を示すグラフである。図の横軸は、走査時間(μsec)であり、縦軸は、レーザダイオード141aの光量P(J)である。図に示すように、電流制御部111aによって、画像部においては、レーザダイオード141aの光量Pが光量Paと一致するべく(=電流が電流値Iaと一致するべく)制御され、非画像部においては、レーザダイオード141aの光量Pが光量Pbと一致するべく(=電流が電流値Ibと一致するべく)制御されている。
再び、図2に戻って、主要部の機能構成を説明する。電圧制御部111b(電圧制御手段の一部に相当する)は、バイアス電流値Ibに対応して、感光ドラム143bに印加する電圧を制御するものである。電圧制御部111bは、感度記憶部112aに格納された感度情報(ここでは、感光ドラム143bの幅方向中央部に対応する感度情報)に基づき、帯電制御ユニット144を介して感光ドラム143bに印加する(=帯電ローラ143cに印加する)電位を制御するものである。
図5は、電圧制御部111bによって感光ドラム143bに印加される電圧の一例を示すグラフである。この図では、バイアス電流値が、レーザダイオード141aのレーザ発光の電流閾値Is以下の値に設定されている場合(=従来の設定)と比較して、電圧制御部111bによって感光ドラム143bに印加する電圧について説明する。図の横軸は時間であり、縦軸は、感光ドラム143bの表面電位(V)である。
従来の印加電圧Vf0は、270Vであり、レーザダイオード141aにレーザ発光の電流閾値Is以下の値に設定されたバイアス電流が印加されて、バイアス発光が開始すると、感光ドラム143bの表面電位は、電圧降下量Vb01(=5V)〜電圧降下量Vb02(=15V)程度、電圧が降下する。このように、従来は、バイアス電流がレーザ発光の電流閾値Is以下の値に設定されていたため、バイアス発光が開始された状態での感光ドラム143bの表面電位のバラツキが大きく、これに起因して「かぶり」が発生していたのである。
これに対して、電圧制御部111bによって感光ドラム143bに印加する電圧Vfは、290Vであり、従来の印加電圧Vf0より20V高めに設定される。これは、バイアス電流値Ibが、レーザダイオード141aのレーザ発光の電流閾値Is以上の値に設定されているため、従来の電圧降下量Vb01(=5V)〜電圧降下量Vb02(=15V)より大きな電圧降下量Vb(=20V)の電圧降下が発生するため、これを補完する目的で、従来の印加電圧Vf0より20V高めに設定しているのである。また、この場合、バイアス電流値Ibが、レーザダイオード141aのレーザ発光の電流閾値Is以上の値に設定されているため、電圧降下量Vbの変動は小さく、バイアス発光が開始された状態での感光ドラム143bの表面電位のバラツキが小さく、「かぶり」の発生が抑制されるのである。
再び、図2に戻って、主要部の機能構成を説明する。感度記憶部112aは、電圧制御部111bによって感度記憶素子143aから読み出された感光ドラム143bの感度情報を感光ドラム143bの幅方向位置に対応付けて格納するものである。
図6は、感度記憶素子143aに格納される感度情報の一例の説明図である。図の横軸は、感光ドラム143bに照射されるレーザビームの光量(J)であり、縦軸は、感光ドラム143bの電位(V)である。感光ドラム143bは、その表面が、電圧制御部111bによって(帯電制御ユニット144を介して)初期電位V0に印加され、レーザダイオード141aからの照射されるレーザビームの光量が大きくなる程、その電位が低下するものである。この特性を示すものが感度情報であって、ここでは、予め設定された所定光量PLを感光ドラム143bに照射した場合に降下する電圧値(=V0−VL)に対応する傾きα(=(V0−VL)/PL)である。なお、感度情報は、傾きαに換えて電圧値(=V0−VL)である形態でもよい。
図7は、電圧制御部111bによって感光ドラム143bに印加される電位の分布の一例を示すグラフである。図の横軸は、感光ドラム143bの幅方向位置であり、縦軸は、感光ドラム143bに印加される電位である。図に示すように、感光ドラム143bの幅方向位置中央位置に電圧Vfを付与した場合には、感光ドラム143bの幅方向の感度の差違に起因して、両端部程電位が高くなってしまう。これを、補正するために、電流制御部111aは、感度記憶部112aに格納された感光ドラム143bの感度情報の内、レーザダイオード141aからのレーザビームが照射される感光ドラム143b上の幅方向位置に対応する感度情報を選定し、選定された感度情報に基づいて、非画像部におけるレーザダイオード141aの電流値Ibを制御するものである(図3参照)。
図8は、制御部11(CPU111)の動作の一例を示すフローチャートである。なお、ここでは、予め、電流制御部111aによって、感度記憶素子143aに格納された感光ドラム143bの感度情報が読み出されて、感度記憶部112aに格納されているものとする。まず、電圧制御部111bによって、感度記憶部112aに格納された感度情報の内、感光ドラム143bの幅方向中央部に対応する感度情報αM(M=16)が読み出される(S101)。そして、電圧制御部111bによって、帯電制御ユニット144を介して感光ドラム143bに印加する(=帯電ローラ143cに印加する)電圧Vfが感度情報αMを用いて求められ、求められた電圧Vfが感光ドラム143bに印加される(S103)。
次に、電流制御部111aによって、感度記憶部112aに格納された感光ドラム143bの感度情報αN(N=1〜32)が読み出される(S105)。そして、電流制御部111aによって、感度情報αN(N=1〜32)毎に非画像部の光量P1N(以下、「バイアス発光光量」という:N=1〜32)が次の(1)式を用いて求められる(S107)。
P1N=(V0−Vf)÷αN (1)
そして、電流制御部111aによって、画像部か否かの判定が行われる(S109)。画像部であると判定された場合(S109でYES)には、予め設定された通常発光光量P2に対応する電流値Ia(図3参照)が求められ(S111)、レーザダイオード141aに印加する電流が電流値Iaに制御され(S113)、処理が終了される。
非画像部であると判定された場合(S109でNO)には、電流制御部111aによって、レーザダイオード141aからのレーザビームが照射される感光ドラム143b上の幅方向位置に対応するバイアス発光光量P1Nが抽出される(S115)。そして、電流制御部111aによって、バイアス発光光量P1Nに対応する電流値IbN(図3参照)が算出される(S117)。電流制御部111aによって、レーザダイオード141aに印加する電流が電流値IaNに制御され(S119)、処理が終了される。
このようにして、トナー画像を形成しない領域である非画像部において、レーザダイオード141aに印加する電流値であるバイアス電流値Ibが、レーザダイオード141aのレーザ発光の電流閾値Is以上の値に制御されるため、安定した制御が実現できる。そして、バイアス電流値Ibに対応して、感光ドラム143bに印加する電圧Vfが制御されるため、非画像部において、感光ドラム143bが適正な大きさの電圧Vfに制御されるので、「かぶり」の発生を確実に防止することができる。
また、感光ドラム143bの感度情報αM(M=16)が格納されており、その感度情報αMに基づき、感光ドラム143bに印加する電圧Vfが制御されるため、非画像部における感光ドラム143bの電位のバラツキを抑制することができるので、「かぶり」の発生を更に確実に防止することができる。
更に、感光ドラム143bの幅方向の複数箇所(ここでは32箇所)に対応する感度情報αN(N=1〜32)に基づき、非画像部におけるレーザダイオード141aのバイアス電流値IbNが、レーザダイオード141aからのレーザビームが照射される感光ドラム143b上の位置に応じて制御されるため、非画像部における感光ドラム143bの電位のバラツキを更に効果的に抑制することができるので、「かぶり」の発生を更に確実に防止することができる。
加えて、感度情報αN(N=1〜32)が、予め設定された所定光量(ここでは、単位光量)を感光ドラム143bに照射した場合に降下する電圧値(=傾き)であるため、感度情報を正確に表現することができる。
なお、本発明は、以下の形態にも適用可能である。
(A)本実施形態では、電圧制御部111bが、感度記憶部112aに格納された感光ドラム143bの幅方向中央部に対応する感度情報に基づき、感光ドラム143bに印加する電位を制御する場合について説明したが、電圧制御部111bが、感度記憶部112aに格納された感光ドラム143bの複数箇所の感度情報に基づき、感光ドラム143bに印加する電位を制御する形態でもよい。例えば、感光ドラム143bの全ての箇所(ここでは、32箇所)の感度情報αNの平均値に基づき、感光ドラム143bに印加する電位を制御する形態でもよい。
(B)本実施形態では、感度記憶素子143aが、感光ドラム143bの幅方向位置と対応付けて感度情報を格納する場合について説明したが、感光ドラム143bの周方向位置及び幅方向位置の少なくとも一方と対応付けて感度情報を格納する形態でもよい。すなわち、感度記憶素子143aが、感光ドラム143bの周方向位置及び幅方向位置に対応付けて感度情報を格納する場合には、非画像部における感光ドラム143bの電位のバラツキを更に効果的に抑制することができるので、「かぶり」の発生を更に確実に防止することができる。
は、本発明に係る画像形成装置の概略構成の一例を示すブロック図である。 は、本発明の主要部の機能構成の一例を示す機能構成図である。 は、レーザダイオードに印加される電流と光量との関係の一例を示すグラフである。 は、レーザダイオードの光量の一例を示すグラフである。 は、電圧制御部によって感光ドラムに印加される電圧の一例を示すグラフである。 は、感度記憶素子に格納される感度情報の一例の説明図である。 は、電圧制御部によって感光ドラムに印加される電位の分布の一例を示すグラフである。 は、制御部(CPU)の動作の一例を示すフローチャートである。
符号の説明
1 プリンタ
11 制御部
111 CPU
111a 電流制御部(電流制御手段)
111b 電圧制御部(電圧制御手段の一部)
112 RAM
112a 感度記憶部
14 印刷処理部
141 レーザビーム走査ユニット
141a レーザダイオード
142 現像ユニット
142a 感光ドラム
143 感光ユニット
143a 感度記憶素子(感度記憶手段)
143b 感光ドラム
143c 帯電ローラ
144 帯電制御ユニット(電圧制御手段の一部)

Claims (4)

  1. 感光ユニットに配設された感光ドラムにレーザダイオードからのレーザビームを照射して潜像を形成し、形成された潜像に対応するトナー画像を記録紙に形成する画像形成装置であって、
    トナー画像を形成しない領域である非画像部において、レーザダイオードに印加する電流値であるバイアス電流値を、レーザダイオードのレーザ発光の電流閾値以上の値に制御する電流制御手段と、
    前記バイアス電流値に対応して、感光ドラムに印加する電圧を制御する電圧制御手段と
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
  2. 感光ドラムの感度情報を格納する感度記憶手段を備え、
    前記電圧制御手段は、前記感度情報に基づき、感光ドラムに印加する電圧を制御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. 前記感度記憶手段は、感光ドラムの幅方向及び周方向の少なくとも一方について複数箇所に対応する感度情報を格納し、
    前記電流制御手段は、前記複数箇所に対応する感度情報に基づき、前記バイアス電流値を、レーザダイオードからのレーザビームが照射される感光ドラム上の位置に応じて制御することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記感度情報は、予め設定された所定光量を感光ドラムに照射した場合に降下する電圧値であることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の画像形成装置。
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JP2012137743A (ja) * 2010-12-10 2012-07-19 Canon Inc カラー画像形成装置
JP2016105201A (ja) * 2010-12-10 2016-06-09 キヤノン株式会社 カラー画像形成装置

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