JP2010128131A - 光走査装置、および、これを備えた画像形成装置 - Google Patents

光走査装置、および、これを備えた画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】製造コストの増加を抑制しつつ、第1走査方向および第2走査方向の走査ごとにビーム光の走査位置を検知し、ビーム光の検知タイミング基づいて光走査ユニットの走査を精度良く制御することができる光走査装置、および、これを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】レーザ走査装置20は、MEMS26、検知センサ24、反射ミラー25、制御部60を備えている。MEMS26は、ビーム光を感光体ドラム40の被走査ライン上を往復走査する。制御部60は、信号分離部61を有する。検知センサ24は、ビーム光を検知する。検知センサ24と反射ミラー25は、感光体ドラム40を挟んで走査範囲内に配置されている。信号分離部61は、検知センサ24が検知する検知信号S1を検知信号S1と検知信号S2とに分離する。制御部60は、検知信号S1、検知信号S2の検知タイミングに基づいてMEMS26の駆動を制御する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、ビーム光を感光体に走査し潜像を感光体に形成する光走査装置、およびこれを備えた画像形成装置に関するものである。
レーザプリンタ等の画像形成装置では、感光体に潜像を形成する光走査装置を備えている。このような光走査装置の中には、ビーム光を第1走査方向および第2走査方向に往復走査する走査ユニットを有し、走査ユニットが走査するビーム光を用いて感光体の潜像形成領域に潜像を形成するものもある。
潜像形成領域を往復走査する光走査装置では、例えば、周辺環境の温度変化によって走査ユニットの走査速度が変化する場合がある。走査速度が変化すると、潜像の書き込み位置にずれが生じ問題であった。
そこで、従来の光走査装置の中には、走査ユニットの走査範囲内の終端部に走査ユニットが照射するビーム光を検知する光センサ(検知部)を備え、光センサがビーム光を検知する検知信号に基づいて走査ユニットのビーム光の変調開始タイミング、すなわち潜像の書き込み開始タイミングを制御するものもある(例えば、特許文献1参照。)。
特開2007−86677号公報
しかし、上記特許文献に示す光走査装置では走査範囲内を1往復するごとにしかビーム光を検知するごとができない。このため、光走査ユニットの走査を精度良く制御することができないという問題があった。
また、光走査装置の走査範囲内の両端部に検知部を設け、第1走査方向および第2走査方向の走査ごとにビーム光の走査位置を検知し、ビーム光の検知タイミングに基づいて光走査ユニットの走査を制御するには検知部を2つ設ける必要があるため製造コストの増加を招き問題であった。
そこで、本発明は、製造コストの増加を抑制しつつ、第1走査方向および第2走査方向の走査ごとにビーム光の走査位置を検知し、ビーム光の検知タイミング基づいて光走査ユニットの走査を精度良く制御することができる光走査装置、および、これを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
この発明の光走査装置は、感光体表面の潜像形成領域を含む走査範囲内を第1走査方向および第2走査方向に往復走査する光走査装置であり、走査ユニット、検知部、反射部材、制御部を備えている。走査ユニットは、ビーム光によって走査範囲内を往復走査し、潜像形成領域を露光処理する。検知部は、走査ユニットが潜像形成領域を第1走査方向に走査してから第2走査方向に潜像形成領域を走査するまでの間に照射するビーム光を第1検知位置で検知する。反射部材は、走査ユニットが潜像形成領域を第2走査方向に走査してから第1走査方向に潜像形成領域を走査するまでの間に照射するビーム光を検知する第2検知位置に配置され、ビーム光を検知部が検知するように反射する。制御部は、第1検知位置で検知された第1検知信号と第2検知位置で検知された第2検知信号とに検知部がビーム光を検知した検知信号を分離する分離手段を有している。制御部は、第1検知信号と第2検知信号との検知タイミングに基づいて走査ユニットを制御する。
この構成では、検知部が検知した検知信号を第1検知位置で検知された第1検知信号と第2検知位置で検知された第2検知信号とに分離し、第1検知信号および第2検知信号の検知タイミングに基づいて走査ユニットを制御する。
この発明によれば、製造コストの増加を抑制しつつ、第1走査方向および第2走査方向の走査ごとにビーム光の走査位置を検知し、ビーム光の検知タイミング基づいて光走査ユニットの走査を精度良く制御することができる
以下、本発明の実施形態である画像形成装置について説明する。
図1は、本発明の実施形態である画像形成装置の概略構成を示す図である。
画像形成装置10は、感光体ドラム40、レーザ走査装置(光走査装置)20、現像器(現像ユニット)50、帯電器、クリーニングユニット、転写ローラ、定着ユニット等を備え、用紙にトナー像を印刷処理する。
レーザ走査装置20は、レーザダイオード22、アークサインレンズ23、検知センサ24、反射ミラー25、MEMS(走査ユニット)26、制御部60を備え、感光体ドラム40に向かってレーザ光を照射する。なお、MEMSとは、Micro Electro Mechanical Systemsを意味する。
感光体ドラム40は、1点鎖線で図示する回転方向へ回転しつつ、レーザ走査装置20から照射されるレーザ光によって表面に静電潜像が形成される。なお、本実施形態では、感光体ドラム40に静電潜像を形成するするレーザ走査装置を例に挙げているが、潜像を感光体に形成するレーザ走査装置であれば良い。例えば、感光フィルムに潜像を形成するレーザ走査装置にも本発明に係るレーザ走査装置を適用することができる。
現像器50は、静電潜像が形成された感光体ドラム40にトナーを供給し、トナー像を感光体ドラム40表面に担持させる。転写ローラは、感光体ドラム40の回転方向において現像器50の下流側に配置されている。転写ローラおよび感光体ドラム40は、用紙を挟み込み感光体ドラム40が担持するトナー像を用紙に転写する。トナー像の転写された用紙は、定着ユニットで加熱及び圧着され、排紙トレイへ排出される。
帯電器(図示せず)は、レーザ走査装置20によって感光体ドラム40の表面が露光処理される前に、感光体ドラム40の表面を帯電させる。クリーニングユニット(図示せず)は、用紙への転写処理を行った後に、感光体ドラム40表面に残留するトナーを拭き取る。
図2は、MEMS26周辺の構成の一部を示す概略図である。図3は、制御部60の構成を示すブロック図である。
MEMS26は、ガルバノミラー21を往復揺動する。MEMS26は、ガルバノミラー21を主走査方向に沿って往復揺動するインダクタ27を有している。ガルバノミラー21は、感光体ドラム40に面する反射面でレーザダイオード22から照射されたビーム光をアークサインレンズ23へ向かって反射する。ガルバノミラー21は、表裏に磁極を有し、インダクタ27の周囲に形成される磁界の向きに応じて予め設定された角度範囲内で往復揺動する。これにより、レーザダイオード22から出射されたビーム光を所定の走査範囲内へ走査させることができる。
検知センサ24および反射ミラー25は、ガルバノミラー21から感光体ドラム40表面の被走査ライン上(潜像形成領域)へ照射されるビームを遮らない両端部にそれぞれ配置されている。検知センサ24は、一例として、BD(ビームディテクタ)センサを用いる。検知センサ24は、ガルバノミラー21からアークサインレンズ23を経て照射されるビーム光を検知する。
反射ミラー25は、アークサインレンズ23を経て照射されるビーム光を検知センサ24へ向かって反射する。検知センサ24は、反射ミラー25から照射されるビーム光も検知する。これにより、走査範囲内の両端部に照射されるビーム光を検知センサ24で検知することができる。
制御部60は、信号分離部(分離手段)61、信号比較部62、電源電圧制御部63、MEMS駆動部64を有している。
MEMS駆動部64は、極性の向きが異なる第1駆動電圧Vcc1と第2駆動電圧Vcc2とを交互にインダクタ27に印加して、インダクタ27に流れる電流の向きを交互に反転させることができる。このため、インダクタ27周辺に形成される磁界の向きを反転させ、ガルバノミラー21を往復揺動させることができる。
第1駆動電圧Vcc1が印加されるとガルバノミラー21は、反射ミラー25側、すなわちA方向(第2走査方向)へ揺動される。第2駆動電圧Vcc2が印加されるとガルバノミラー21は、検知センサ24側、すなわちB方向(第1走査方向)へ揺動される。
MEMS駆動部64は、第1駆動電圧Vcc1の印加タイミングに同期した第1駆動信号CLK1を信号比較部62に送信する。
図4(A)〜(E)は、遅延信号CLK2、反転信号CLK2R、検知信号S、検知信号S1、検知信号S2、をこの順にそれぞれ示すタイミングチャートである。
信号比較部62は、第1駆動信号CLK1を1/4周期遅延させた遅延信号CLK2を生成し信号分離部61へ送信する。
信号分離部61は、遅延信号CLK2を反転させた反転信号CLK2Rを生成する。また、信号分離部61は、検知センサ24から検知信号Sを受信する。
信号分離部61は、反転信号CLK2RがON状態であるときに受信した検知信号Sを反射ミラー25が検知した検知信号S1として信号比較部62へ送信する。一方、信号分離部61は、反転信号CLK2RがOFF状態であるときに受信した検知信号Sを反射ミラー25を経ずに検知センサ24が受光した検知信号S2として信号比較部62へ送信する。これにより、反転信号CLK2RのON/OFF状態を基準にして検知信号Sを検知信号S1と検知信号S2に分離することができる。
なお、本実施形態では、検知センサ24および反射ミラー25がそれぞれ検知した検知信号Sを反転信号CLK2RのON/OFF状態に基づいて検知信号S1と検知信号S2とに分離する例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、検知センサ24周辺を走査するときのビーム光の波長と、反射ミラー25周辺を走査するときのビーム光の波長を予め設定した異なる波長に変調することも考えられる。この場合には、予め設定した異なる波長に応じて検知信号Sを分離することで本実施形態に係るレーザ走査装置20と同様の効果を得ることができる。
信号比較部62は、検知信号S1、S2の検知タイミングを基にしてA方向の走査時間およびB方向の走査時間を計測し、計測した走査時間が予め設定された時間とずれている場合には、MEMS駆動部64がMEMS26に供給する駆動電圧を基準電圧から変化させる。これにより、ガルバノミラー21の回転速度を調整して走査時間のずれを修正することができる。
図5は、MEMS駆動部64及びMEMS26の回路構成を示す回路図である。
MEMS駆動部64の各入力端子には、電源電圧制御部63から第1駆動電圧Vcc1、第2駆動電圧Vcc2がそれぞれ印加されている。また、MEMS駆動部64には、パルス発生部(図示せず)で生成されるクロック信号CLK_IN1がMEMS駆動部64のトランジスタQ6のベースに入力され、クロック信号CLK_IN2がMEMS駆動部64のトランジスタQ5のベースに入力される。パルス発生部は、クロック信号CLK_IN1とクロック信号CLK_IN2とを交互にMEMS駆動部64へ送信する。
MEMS駆動部64では、クロック信号CLK_IN2が入力してトランジスタQ5がON状態になるのに伴って、トランジスタQ1、Q4がON状態となり、駆動電流がインダクタ27をB方向に通過する。一方、クロック信号CLK_IN1が入力してトランジスタQ6がON状態になるのに伴って、トランジスタQ2、Q3がON状態となり、駆動電流がインダクタ27をA方向に通過する。これにより、インダクタ27を通過する電流の向きが交互に反転し、磁界の向きも反転させることができる。この結果、ガルバノミラー21をA方向またはB方向に所定周期で往復揺動させることができる。
図6(A)は、第1駆動信号CLK1の波形を示している。図6(B)は、第1駆動信号CLK1を1/4周期遅延させた遅延信号CLK2の波形を示す図である。図6(C)は、ビーム光がA方向またはB方向のいずれの方向に向かって走査されるのかを示す信号である。図6(D)は、感光体ドラム40の被走査ライン上へのビーム光の走査の有無と、走査方向がA方向またはB方向のいずれであるかを示している。
図6(E)は、検知センサ24のON/OFFタイミングを示している。検知信号Sのうち、検知信号S2を破線で示し、検知信号S1は実線で示している。
時間長さHは、A方向に走査するビーム光が反射ミラー25で反射され検知センサ24が検知してからB方向に走査するビーム光が再び反射ミラー25で反射され検知センサ24が検知するまでの時間である。
時間長さIは、B方向に走査するビーム光が反射ミラー25で反射され検知センサ24が検知してからビーム光が再び検知センサ24に検知されるまでの時間である。
時間長さJは、B方向に走査するビーム光を検知センサ24が検知してからA方向に走査するビーム光を再び検知センサ24が検知するまでの時間である。
時間長さKは、A方向に走査するビーム光を検知センサ24が検知してからビーム光が反射ミラー25で反射され検知センサ24が再び検知するまでの時間である。
なお、本実施形態では、一例として、時間長さH、Jは、3μsec、時間長さI、Jは、50μsecに設定されている。
なお、A方向およびB方向への走査時間が設定時間から変化した場合についてB方向への走査時間をI´とし、A方向への走査時間をK´として示している。ここでは、I´が49.92μsecであり、K´が51μsecである場合を例に挙げて説明する。
図6(F)、図(G)は、電源電圧制御部63がMEMS駆動部64に供給する第1駆動電圧Vcc1および第2駆動電圧Vcc2の電圧値の変化を示している。第1駆動電圧Vcc1および第2駆動電圧Vcc2の基準電圧は21Vに設定されている。A方向およびB方向への走査時間が設定時間から変化していない場合には、電源電圧制御部63は第1駆動電圧Vcc1および第2駆動電圧Vcc2を基準電圧に維持する。一方、A方向およびB方向への走査時間が設定時間から変化した場合には、電源電圧制御部63は信号比較部62からの入力に基づいて第1駆動電圧Vcc1および第2駆動電圧Vcc2を走査時間の増減量に応じて変化させる。これにより、ガルバノミラー21の走査速度を変化させて走査時間の設定時間からのずれを補正することができる。
図7は、検知信号S1および検知信号S2に基づく駆動電圧の駆動制御の流れを説明するブロック図である。
信号比較部62は、第1計数部62A、第2計数部62B、カウントデータ比較部62Cを有している。信号比較部62は、基準クロックを用いて各時間長さをカウントする。本実施形態では、基準クロックは100MHzである。このため、信号比較部62は1μsecを100カウントとして各演算処理を実行する。
第1計数部62Aは、信号分離部61から送信される検知信号S1、検知信号S2を基にして時間長さH、Iを計測する。第1計数部62Aは、第1駆動信号CLK1がON状態のときに検知される検知信号S1と第1駆動信号CLK1がOFF状態のときに検知される検知信号S1との間の時間長さH(3μsec)を300カウントとして計測する。
第1計数部62Aは、第1駆動信号CLK1がOFF状態のときに検知される検知信号S1と、第1駆動信号CLK1がOFF状態のときに検知される検知信号S2との間の時間長さI(50μsec)を5000カウントとして計測する。
第1計数部62Aは、計測した時間長さH、Iのうち、時間長さIだけをカウントデータ比較部62Cへ送信する。
第2計数部62Bは、信号分離部61から送信される検知信号S1、検知信号S2を基にして、時間長さJ、Kを計測する。第2計数部62Bは、第1駆動信号CLK1がOFF状態のときに検知される検知信号S2と、第1駆動信号CLK1がON状態のときに検知される検知信号S2との間の時間長さJ(3μsec)を300カウントとして計測する。
第2計数部62Bは、第1駆動信号CLK1がON状態のときに検知される検知信号S2と第1駆動信号CLK1がON状態のときに検知される検知信号S1との間の時間長さK(50μsec)を5000カウントとして計測する。
第2計数部62Bは、計測した時間長さJ、Kのうち、時間長さKだけをカウントデータ比較部62Cへ送信する。
カウントデータ比較部62Cは、第1計数部62Aおよび第2計数部62Bが計測した時間長さI、Kが設定した時間長さからずれている場合に、設定した時間長さからのずれに応じた電圧V1、V2を計算して電源電圧制御部63へ供給する。
カウントデータ比較部62Cは、第1計数部62Aおよび第2計数部62Bが計測した時間長さI、Kのカウント数と、設定値である5000カウントとを比較する。カウントデータ比較部62Cは、カウント数が増減している場合には、1カウント当たり0.021Vの電圧を割り当てた電圧値を計算する。第1計数部62Aおよび第2計数部62Bが計測した時間長さがI´(49.92μsec)、K´(51μsec)に変化した場合を例に挙げて説明する。
カウントデータ比較部62Cは、時間長さIと時間長さI´との差分カウント数を計算し、差分カウント数に応じた電圧V1を生成する。ここで、差分カウント数は8カウントであり、電圧V1は0.168Vである。
カウントデータ比較部62Cは、時間長さKと時間長さK´との差分カウント数を計算し、差分カウント数に応じた電圧V2を生成する。ここで、差分カウント数は−100カウントであり、電圧V2は−2.1Vである。
電源電圧制御部63は、第1駆動電圧Vcc1および第2駆動電圧Vcc2をMEMS駆動部64に供給する。電源電圧制御部63は、カウントデータ比較部62Cから電圧V1が印加された場合には、第1駆動電圧Vcc1から電圧V1を差し引いてMEMS26に供給する。具体的には、電圧V1が0.168Vの場合には、電源電圧制御部63はVcc1を21Vから20.832Vに変更する。
電源電圧制御部63は、カウントデータ比較部62Cから電圧V2が印加された場合には、第2駆動電圧Vcc2から電圧V2を差し引いてMEMS26に供給する。具体的には、電圧V2が−2.1Vの場合には、電源電圧制御部63はVcc2から−2.1Vを差し引いて23.10Vに変更する。
これにより、走査ごとの走査時間を計測して走査時間が設定時間から増減している場合には、増減幅に応じてインダクタ27に印加する電圧を変化させて走査時間が設定時間となるように走査速度を補正することができる。また、検知センサ24のみで走査範囲の両端に照射されるビーム光を検知することができるので、製造コストの増加を抑制することができる。
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図されている。
本発明の実施形態である画像形成装置の概略構成を示す図である。 ガルバノミラー周辺の構成を示す図である。 制御部のガルバノミラーの駆動制御の構成を示すブロック図である。 (A)は、第1駆動信号の周期を1/4周期遅延させた遅延信号のON/OFF状態を示す図である。(B)は、(A)に示す遅延信号を反転させた反転信号のON/OFF状態を示す図である。(C)は、検知信号のON/OFF状態を示すタイミングチャートである。(D)は、反射ミラー側で検知した検知信号のON/OFF状態を示す図である。(E)は、検知センサ側で検知した検知信号のON/OFF状態を示す図である。 MEMS駆動部およびMEMSの回路構成を示す回路図である。 (A)は、第1駆動信号の波形を示している。(B)は、遅延信号の波形を示す図である。(C)は、走査を開始する方向がA方向またはB方向のいずれの方向であるのかを示す信号である。(D)は、被走査ライン上へのビーム光の走査の有無と、走査方向がA方向またはB方向のいずれであるのかを示す図である。(E)は、検知センサのON/OFFタイミングを示している。(F)は、電源電圧制御部がMEMS駆動部に供給する第1駆動電圧の電圧値の変化の一例を示している。(G)は、電源電圧制御部がMEMS駆動部に供給する第2駆動電圧の電圧値の変化の一例を示している。 インダクタに印加する駆動電圧の制御の流れを説明するブロック図である。
符号の説明
20 レーザ走査装置
26 MEMS(走査ユニット)
24 検知センサ(検知部)
25 反射ミラー(反射部材)
40 感光体ドラム
60 制御部
61 信号分離部(分離手段)

Claims (3)

  1. 感光体表面の潜像形成領域を含む走査範囲内を第1走査方向および第2走査方向に往復走査する光走査装置であって、
    ビーム光によって前記走査範囲内を往復走査し、前記潜像形成領域を露光処理する走査ユニットと、
    前記走査ユニットが前記潜像形成領域を前記第1走査方向に走査してから前記第2走査方向に前記潜像形成領域を走査するまでの間に照射するビーム光を第1検知位置で検知する検知部と、
    前記走査ユニットが前記潜像形成領域を前記第2走査方向に走査してから前記第1走査方向に前記潜像形成領域を走査するまでの間に照射するビーム光を検知する第2検知位置に配置され、ビーム光を前記検知部が検知するように反射する反射部材と、
    前記第1検知位置で検知された第1検知信号と前記第2検知位置で検知された第2検知信号とに前記検知部がビーム光を検知した検知信号を分離する分離手段を有し、前記第1検知信号と前記第2検知信号との検知タイミングに基づいて前記走査ユニットを制御する制御部と、
    を備えた光走査装置。
  2. 前記分離手段は、前記走査ユニットが前記第1走査方向に前記潜像形成領域を走査した後に前記第2走査方向に前記潜像形成領域の走査を開始するまでの間に前記検知部が検知した検知信号を第1検知信号とし、前記走査ユニットが前記第2走査方向に前記潜像形成領域を走査した後に前記第1走査方向に前記潜像形成領域の走査を開始するまでの間に前記検知部が検知した検知信号を第2検知信号として、前記検知部が検知した検知信号を分離する、
    請求項1に記載の光走査装置。
  3. 請求項1または2に記載の光走査装置と、
    前記走査範囲内を走査するビーム光によって表面に静電潜像が形成される感光体と、
    前記感光体表面の前記静電潜像にトナーを供給する現像ユニットと、
    を備えた画像形成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104924776A (zh) * 2014-03-17 2015-09-23 联想(北京)有限公司 一种打印设备的激光扫描单元
JP2016090758A (ja) * 2014-11-04 2016-05-23 シャープ株式会社 光走査装置及び画像形成装置
JP2017138474A (ja) * 2016-02-03 2017-08-10 富士電機株式会社 ミラーユニット及び光走査装置

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