JP2013123906A - 光書込装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 LDドライバ410では、画像書き込み時以外のタイミングでLD201(発光素子)を目標光量に対応する駆動電流値で点灯させ、その点灯によるLD201の立ち上がり中の発光量(電圧値)を書き込みクロックに応じたタイミングで光量検出部411が検出して光量記憶部414に記憶する。また、LD201の立ち上がり後の発光量を書き込みクロックに応じたタイミングで光量検出部411が検出して光量記憶部414に記憶する。駆動電流制御部413は、入力されるLD点灯信号に応じた画像書き込み時のタイミングでLD201を点灯させる際に、書き込みクロックによる点灯タイミングで駆動電流演算部412に光量記憶部414に記憶されている発光量に対応する駆動電流値の演算を行わせる。そして、その演算結果に応じて目標光量に対応する駆動電流値を調整してLD201を点灯させる。
【選択図】 図6
Description
すなわち、まず副走査方向に移動するドラム状又はベルト状の感光体を帯電部によって均一に帯電する。なお、ドラム状の感光体等の部材(回転部材)が副走査方向に移動することを「回転する」又は「回動する」ともいう。また、ベルト状の感光体等の部材(ベルト部材)が副走査方向に移動することを「回動する」ともいう。
偏向手段によって偏向された光ビームは、感光体の画像領域以外、例えば静電画像の書き込み開始位置の直前(書き込み終了位置の直後でもよい)で同期検知センサに入射される。同期検知センサは、光ビームが入射されると、同期検知信号を生成して出力する。
この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、発光素子の応答性の影響も含んだ高精度の光量調整を実現することを目的とする。
すなわち、上記画像書き込みを行うための書き込みクロックを上記画像書き込み時以外のタイミングでの上記発光素子の点灯時にも生成するクロック生成手段と、上記発光素子の発光量を検出する光量検出手段と、その光量検出手段によって検出される発光量に応じて、上記発光素子に通電する電流値を調節することによってその発光素子の発光量を目標光量に一致させるように調整する光量調整を行う光量調整手段とを設ける。
以下の実施形態では、発光素子のAPC(光量調整)を行うのに際して、以下の特徴を有する。つまり、発光素子のAPC点灯を行う際に、受光素子が受光する光量(光波形)をその立ち上がり中に画素クロック(以下「書き込みクロック」ともいう)に応じたタイミングでサンプリング(検出)する。それによって、点灯パターンに寄らず、発光素子の応答性を含めた高精度の光量制御が可能となることが特徴になっている。
まず、この発明の一実施形態である光書込装置を搭載した画像形成装置の機械構成および画像形成動作について説明する。
図1は、その画像形成装置の機械的構成の一例を示す模式図である。
この画像形成装置100は、タンデム方式のデジタルカラー複写機,デジタルカラー複合機,カラーファクシミリ装置,カラープリンタ等の画像形成装置であり、次のように構成している。
なお、「主走査方向」をレーザビームLの走査方向として定義し、「副走査方向」を主走査方向に対して直交する方向、この画像形成装置100では感光体ドラム104a,106a,108a,110aが回転する方向、つまりそれらの表面の移動方向として定義する。
その各光導電層は、コロトロン、スコロトロン、または帯電ローラなどによって構成される帯電器104b,106b,108b,110bにより、それぞれ表面電荷が付与されて均一に帯電される。各感光体ドラム104a,106a,108a,110aの帯電された光導電層の表面は、それぞれ光走査装置102からのレーザビームLによって像状露光され、2次元の静電潜像(静電画像)が形成される。なお、その静電潜像および後述するトナー画像の形成は、この実施形態ではY,M,C,Kの順に開始される。
2次転写部は、搬送ローラ118a,118bにより矢示B方向に搬送される2次転写ベルト118を含んで構成される。中間転写ベルト114の搬送ローラ114bは、2次転写対向ローラの機能も果す。
そのフルカラーのトナー画像が転写された記録媒体124は、2次転写ベルト118の矢示B方向への回動によって定着装置120へ搬送される。
トナー画像を転写した後の中間転写ベルト114の表面は、クリーニングブレードを含むクリーニング部116により転写残留トナーが除去されて、次の像形成プロセスに備える。
図2は、その感光体ドラム104aを露光するための光学系の概略的な構成例を示す斜視図である。なお、図示の都合上、図1のK色用のWTLレンズ102dの図示は省略している。
K色用の光源200KのLDから射出されたレーザビームは、ポリゴンミラー102cで偏向される。
ポリゴンミラー102cは、数千〜数万回転する図示しないポリゴンモータ(スピンドルモータ等)により回転駆動される。
なお、図3に示す光源200および同期検知センサ210を含む各部(ポリゴンミラー102cを除く)は、各色毎に搭載されているため、例えばフルカラー画像形成時には、K色用以外の光源200および同期検知センサ210も、K色用の光源200Kおよび同期検知センサ210Kと同様の動作が行われる。
図3は、上記制御系の概略的な構成例をデータ,信号の流れと共に示すブロック図である。
この画像書込制御部30における処理系は、各光源200のLD201の点灯を制御するための処理とポリゴンミラー102cを回転させるポリゴンモータ102hの回転を制御するための処理を行う。
なお、各光源200のLD201の点灯動作とポリゴンミラー102cの回転は所定のタイミングとなるように制御され、且つ各光源200のLD201による静電画像の書き込みは、ポリゴンミラー102cの回転により走査されるレーザビームを検知する各同期検知センサ210からの同期検知信号との関係で定まるので、これらの動作タイミングは、画像領域制御および各種タイミング制御部38によって、主制御部のCPU20のコマンドに従い、一元的に管理される。
画像書込制御部30は、速度変換用ラインメモリ31、各種パターン生成部32、書込γ変換部33、LD変調および各種クロック生成部34、連続点灯検出部35、LUT(ルックアップテーブル)36、バイアス電流発生部37、画像領域制御および各種タイミング制御部38、各種設定レジスタおよびポリゴンモータ制御部39を備えている。
また、画像書込制御部30は、画像データ入力インタフェース(以下「インタフェース」を「I/F」と略称する)11、コマンドI/F21、LD変調I/F42、同期検知I/F46、ポリゴンモータI/F44によって外部からのデータ又は信号の入力、外部へのデータ又は信号の出力を行う。
コマンドI/F21は、主制御部のCPU20からの同期シリアル等のコマンドを画像書込制御部30内に入力する。
LD変調I/F42は、各光源200のLD201を駆動するレーザ駆動部41に駆動制御信号として、画像書込制御部30内で生成したLD点灯信号、APC信号等を出力する。
ポリゴンモータI/F44は、ポリゴンモータ102hを駆動するポリゴンモータドライバ43に制御信号として、画像書込制御部30内で生成した制御クロック等を出力する。
各種パターン生成部32は、速度変換用ラインメモリ31に格納された画像データから各種パターンを生成して出力する。
書込γ変換部33は、各種パターン生成部32からの各種パターンに対して書込γ変換を行う。
バイアス電流は、LD変調および各種クロック生成部34で、各同期検知センサ210からの同期検知信号に基づいてレーザ駆動部41側にLD点灯信号として出力される。LD変調および各種クロック生成部34からの出力はLD変調I/F42を介してレーザ駆動部41に入力される。
ポリゴンモータ102hは、ポリゴンミラー102c(図1参照)を回転させ、各光源200のLD201からそれぞれ射出される変調されたレーザビームを各感光体ドラム104a,106a,108a,110aの主走査方向に露光走査する。これにより、各感光体ドラム104a,106a,108a,110a上にそれぞれ静電画像が形成される。
図4は、図3のレーザ駆動部41であるLDドライバ410と光源200のこの発明の前提となる基本構成を示すブロック図である。なお、そのLDドライバ410と光源200は、実際には各色毎に搭載されている。
LDドライバ410は、光量検出部411、駆動電流演算部412、および駆動電流制御部413を備えている。
光源200内のLD201が目標光量に対応する電流値で点灯(発光)すると、PD202にLD201の発光量に対応する電流が流れる(通電される)。そして、その電流量を抵抗Rにて電圧変換した値(電圧値)をLDドライバ410にて検出し、その電圧値を調節することによってLD201の発光量を目標光量に一致させるように制御(調整)する。この光量調整を「APC」と呼ぶ。
駆動電流演算部412は、光量検出部411にて検出されたLD201の発光量(電圧値)からLD201に通電する電流、つまりLD201の駆動電流(以下単に「駆動電流」ともいう)の値を演算する。
駆動電流制御部413は、駆動電流演算部412にて演算された駆動電流の値に基づいて、入力データのタイミングに応じてLD201に駆動電流を流し、LD201を点灯させる。
図5は、そのAPC制御のシーケンスの一例を示すタイミングチャートである。
図3に示した画像書込制御部30による画像書き込み制御時のLD201の点灯シーケンスとしては、LD201の同期点灯にて同期検知信号を生成し、主走査画像書き出しタイミングを制御する。そして、画像領域では(画像書き込み時には)LD点灯信号に応じた点灯/消灯を行い、非画像領域外にて(画像書き込み時以外のタイミングで)APC点灯を行う。
LD201の点灯は、図14に示すように、発光量(光波形)の立ち上がりに鈍りが発生する。従って、従来は、APC点灯期間をある程度長く取り、発光量が安定したタイミングにて光量検出部411でその発光量のサンプリングを行うことが一般的であった。
画像書込制御部30による実際の画像領域でのLD201の点灯としては、図15に示すように、上流から送られてくる画像データに応じて変調(点灯/消灯)を行い、パルス点灯を行う期間(パルス点灯期間)や、連続点灯を行う期間(連続点灯期間)、点灯しない期間がある。
この場合、図14によって説明したAPC点灯では、図16に示すように、LD201の連続点灯時の発光量は、光量検出部411によってサンプリングされると、目標光量に適切に補正できる。しかし、高速変調時のパルス点灯時のAPCでは、1パルス(1ドット)の点灯は、発光量(光波形)の鈍りと発振遅延のために発光量が目標光量まで立ち上がらず、その発光量を光量検出部411によってサンプリングしても、目標光量への補正はできない。従って、パルス点灯期間の画像濃度が適切ではなくなり、画像品質が低下するという課題があった。なお、一般的なLDの特性として、電流を注入してから光始めるまで、数ns程度のディレイが発生する。このディレイを「発振遅延」という。
図6は、図3のレーザ駆動部41であるLDドライバ410と光源200のこの発明に関わる構成の第1例を示すブロック図であり、図4と対応する部分には同一符号を付している。なお、そのLDドライバ410と光源200は、実際には各色毎に搭載されている。
この例のLDドライバ410は、図4に示した各部に加え、光量記憶部414を備えている。
光量記憶部414は、不揮発性メモリ(フラッシュメモリ等)等の半導体メモリを用いた記憶手段であり、光量検出部411によって検出されたLD201の発光量を記憶する。
駆動電流制御部413は、駆動電流演算部412にて演算された駆動電流の値に基づいて、入力データのタイミングに応じてLD201に駆動電流を流し、LD201を点灯させる。この駆動電流制御部413は、駆動電流演算部412と共に、光量調整手段としての機能を果す。
この例のLDドライバ410は、図4に示した各部に加え、不揮発性メモリ(フラッシュメモリ等)等の半導体メモリを用いた記憶手段である駆動電流補正値記憶部415を備えている。図6によって説明したように、APC点灯時に、光量検出部411にて検出された発光量を記憶するのではなく、その検出された発光量から駆動電流演算部412にて演算された駆動電流値をLD201に通電する駆動電流の補正値として駆動電流補正値記憶部415に記憶し、LD201の駆動電流を制御するようにしている。
図8は、そのAPC制御時における入力されるAPC信号(点灯データ)および書き込みクロック(書込CLK)とLD201の発光量(光波形)とその発光量のサンプリングタイミングとの関係の一例を示すタイミングチャートである。
LD201は、図16に示したように、1ドット(dot)孤立の点灯においては、1ドットの点灯中の発光量(光波形)の鈍りと発振遅延のために発光量が理想値(目標光量)まで届かない可能性がある。
したがって、LD201のAPC点灯開始後、書き込みクロックに応じたタイミングで(図8の例ではAPC点灯開始からの書き込みクロックの1クロック後に)PD202が受光する光量レベルを光量検出部411によってサンプリングすることで、1ドット点灯時の発光量に相当する発光量をサンプリング可能である。
図9は、その光量補正の説明に供する波形図である。
図9に示すように、LD201のAPC点灯時の1ドット点灯タイミングでサンプリングした発光量を用いて、画像書き込み時にLD201の発光量を予め設定(記憶)された目標光量に合わせる。それによって、1ドット独立点灯の発光量を適切に補正することができ、1ドット画像の濃度が適切なものとなる。
また、主走査ラインのAPC点灯から応答も踏まえた発光量を検出していることで、事前のLD特性検出工程が不要であるというメリットもある。
なお、孤立1ドットの光量補正には限定されない。
図10は、そのAPC制御時における入力されるAPC信号(点灯データ)および書き込みクロックとLD201の発光量とその発光量のサンプリングタイミングとの関係の他の例を示すタイミングチャートである。
それによって、図6,図7に示したLDドライバ410のいずれでも、より精度の高い光量補正が可能となり、書き込みクロックの高速化にも対応できる。また、応答性の悪いLDを使いこなすことが可能となる。
図11は、その画像領域中における入力されるLD点灯信号および書き込みクロックとLD201の駆動電流および発光量との関係の一例を示すタイミングチャートである。
連続2ドットにおいては、1ドット目の発光量、2ドット目の発光量について、それぞれ事前にサンプリングしたLD201の発光量に応じて目標光量値になるように駆動電流を補正している。
(a)図6の駆動電流演算部412に光量記憶部414に記憶されている1ドット目の発光量および目標光量にそれぞれ対応する各駆動電流値を演算させる。そして、その各駆動電流値に応じて目標光量に対応する駆動電流値を調整し、その調整後の駆動電流値でLD201を点灯させる。それによって、そのLD201の発光量は目標光量となる。
(b)図7の駆動電流補正値記憶部415に記憶されている1ドット目の発光量に対応する駆動電流補正値に対応する駆動電流値でLD201を点灯させる。それによっても、そのLD201の発光量は目標光量となる。
(c)図6の駆動電流演算部412に光量記憶部414に記憶されている1,2ドット目の各発光量および目標光量にそれぞれ対応する各駆動電流値を演算させる。そして、その各駆動電流値に応じて目標光量に対応する駆動電流値を順次段階的に調整してLD201を連続点灯させる。それによって、そのLD201の各発光量はいずれも目標光量となる。
(d)図7の駆動電流補正値記憶部415に記憶されている1,2ドット目の各発光量に対応する各駆動電流補正値でLD201を順次点灯させる。それによっても、そのLD201の各発光量はいずれも目標光量となる。
よって、APC制御時におけるLD201の発光量の立ち上がり時のサンプリングを細かくすればするほど、画像パターンにおける補正がより精度よくできる。
LDドライバ410では、駆動電流制御部413が、図3のLD変調I/F42からのAPC信号の入力によって図12の処理ルーチンを開始し、まずステップS1でAPC点灯をオンにする。つまり、APCを行うLD201を目標光量に対応する電流値で点灯させる。
駆動電流制御部413は、以後同様に、残りのドット(予め設定された複数ドットの最終ドットまで)の発光量を順次サンプリングした後、ステップS4でAPC点灯をオフにし、図12の処理ルーチンを終了する。
LDドライバ410では、駆動電流制御部413が、図3のLD変調I/F42から入力される1ドット分のLD点灯信号がLD201の点灯(画像点灯)をオンにする信号の場合(画像点灯開始時)に図13の処理ルーチンを開始する。
そして、次に入力された1ドット分(2ドット目)のLD点灯信号がLD201の点灯をオンにする信号でない(2ドット目を点灯させない)場合には、ステップS16へ移行して、LD201の点灯(画像点灯)をオフにし、図13の処理ルーチンを終了する。
また、次に入力された1ドット分(2ドット目)のLD点灯信号がLD201の点灯をオンにする信号である(2ドット目を点灯させる)場合には、ステップS13へ進み、次の処理を行う。
以後、次に入力される1ドット分(3ドット目以降)のLD点灯信号に対しても上述と同様の処理を行う。
(a)光走査装置102内のLDドライバ410(図6)が、画像書き込み時以外のタイミングでLD201(発光素子)を目標光量に対応する駆動電流値で点灯させて、その点灯によるLD201の立ち上がり中の発光量を書き込みクロックに応じたタイミングで検出して記憶する。そして、画像書き込み時のタイミングでLD201を点灯させる際に、書き込みクロックによる点灯タイミングで目標光量に対応する駆動電流値を上記記憶した発光量に応じて調整してLD201を点灯させる。それによって、LD201の応答性の影響も含んだ高精度の光量調整を実現することができ、画像濃度を適切なレベルに補正できる。
(f)光走査装置102内のLDドライバ410が、LD201の立ち上がり後の発光量を書き込みクロックに応じたタイミングで検出し、その発光量を画像書き込み時のLD201の発光量を調整する際の目標光量として記憶(設定)することにより、適切な画像濃度に対応する目標光量にLD201の発光量を確実に調整することができる。
(g)画像形成装置に、光走査装置102を備えることにより、高品質画像を得ることができる。
また、この発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが対象となることは言うまでもない。
11:画像データ入力I/F 21:コマンドI/F 30:画像書込制御部
31:速度変換用ラインメモリ 32:各種パターン生成部 33:書込γ変換部
34:LD変調および各種クロック生成部 35:連続点灯検出部
36:ルックアップテーブル(LUT) 37:バイアス電流発生部
38:画像領域制御および各種タイミング制御部
39:各種設定レジスタおよびポリゴンモータ制御部 41:レーザ駆動部
42:LD変調I/F 43:ポリゴンモータドライバ
44:ポリゴンモータI/F44 46:同期検知I/F
100:画像形成装置 102:光走査装置
102a,102e,102f:反射ミラー 102b:fθレンズ
102c:ポリゴンミラー 102d:WTLレンズ
104,106,108,110:作像プロセス部
104a,106a,108a,110a:感光体ドラム
104b,106b,108b,110b:帯電器
104c,106c,108c,110c:現像器 112:カラー作像部
114:中間転写ベルト 114a,114b,114c:搬送ローラ
118:2次転写ベルト 120:定着装置 122:転写部 124:記録媒体
130:定着部材 132:印刷物 200(200K):光源
210(210K):同期検知センサ 410:LDドライバ 411:光量検出部
412:駆動電流演算部 413:駆動電流制御部 414:光量記憶部
415:駆動電流補正値記憶部
Claims (7)
- 発光素子の点灯により、副走査方向に移動する像担持体に該副走査方向に直交する主走査方向に画像書き込みを行う光書込装置であって、
前記画像書き込みを行うための書き込みクロックを前記画像書き込み時以外のタイミングでの前記発光素子の点灯時にも生成するクロック生成手段と、
前記発光素子の発光量を検出する光量検出手段と、
該光量検出手段によって検出される発光量に応じて、前記発光素子に通電する電流値を調節することによって該発光素子の発光量を目標光量に一致させるように調整する光量調整を行う光量調整手段とを設け、
前記光量調整手段は、前記画像書き込み時以外のタイミングで前記発光素子を前記目標光量に対応する電流値で点灯させて、該点灯による前記発光素子の立ち上がり中の発光量を前記書き込みクロックに応じたタイミングで前記光量検出手段によって検出させて記憶し、前記画像書き込み時のタイミングで前記発光素子を点灯させる際に、前記書き込みクロックによる点灯タイミングで前記目標光量に対応する電流値を前記記憶した発光量に応じて調整して前記発光素子を点灯させることを特徴とする光書込装置。 - 前記光量調整手段は、前記画像書き込み時以外のタイミングで前記発光素子を前記目標光量に対応する電流値で連続点灯させて、該連続点灯による前記発光素子の立ち上がり中の発光量を前記書き込みクロックに応じた連続する複数のタイミングで前記光量検出手段によって順次検出させて記憶し、前記画像書き込み時のタイミングで前記発光素子を連続点灯させる際に、前記書き込みクロックによる連続する複数の点灯タイミングで前記目標光量に対応する電流値を前記記憶した複数の発光量に応じて順次段階的に調整して前記発光素子を連続点灯させることを特徴とする請求項1に記載の光書込装置。
- 発光素子の点灯により、副走査方向に移動する像担持体に該副走査方向に直交する主走査方向に画像書き込みを行う光書込装置であって、
前記画像書き込みを行うための書き込みクロックを前記画像書き込み時以外のタイミングでの前記発光素子の点灯時にも生成するクロック生成手段と、
前記発光素子の発光量を検出する光量検出手段と、
該光量検出手段によって検出される発光量に応じて、前記発光素子に通電する電流値を調節することによって該発光素子の発光量を目標光量に一致させるように調整する光量調整を行う光量調整手段とを設け、
前記光量調整手段は、前記画像書き込み時以外のタイミングで前記発光素子を前記目標光量に対応する電流値で点灯させて、該点灯による前記発光素子の立ち上がり中の発光量を前記書き込みクロックに応じたタイミングで前記光量検出手段によって検出させて、前記目標光量に対応する電流値を前記検出した発光量に応じて補正した電流値を記憶し、前記画像書き込み時のタイミングで前記発光素子を点灯させる際に、前記書き込みクロックによる点灯タイミングで前記記憶した電流値で前記発光素子を点灯させることを特徴とする光書込装置。 - 前記光量調整手段は、前記画像書き込み時以外のタイミングで前記発光素子を前記目標光量に対応する電流値で連続点灯させて、該連続点灯による前記発光素子の立ち上がり中の発光量を前記書き込みクロックに応じた連続する複数のタイミングで前記光量検出手段によって順次検出させて、前記目標光量に対応する電流値を前記検出した複数の発光量に応じて順次段階的に補正した複数の電流値を記憶し、前記画像書き込み時のタイミングで前記発光素子を連続点灯させる際に、前記書き込みクロックによる連続する複数の点灯タイミングで前記記憶した複数の電流値で前記発光素子を順次点灯させることを特徴とする請求項1に記載の光書込装置。
- 前記目標光量は、予め設定された発光量であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光書込装置。
- 前記光量調整手段は、前記発光素子の立ち上がり後の発光量を前記書き込みクロックに応じたタイミングで前記光量検出手段によって検出させ、該光量検出手段によって検出された立ち上がり後の発光量を前記目標光量として記憶することを特徴とする請求項1又は2に記載の光書込装置。
- 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の光書込装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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