JP4804884B2 - 光書き込み装置及び画像形成装置 - Google Patents

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本発明は、光ビームによって画像書き込みを行う光書き込み装置、及びこの光書き込み装置を備えたレーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置、あるいはこれらの機能を複合したデジタル複合機等の画像形成装置に関する。
半導体レーザ(以下、LDとも称す)の駆動制御の一つにAPC(Auto Power Control)と呼ばれる制御がある。このAPCは、1ライン走査毎に非画像領域(画像書き込みを行わない領域)においてLDを点灯させ、出力光をモニタしてフィードバックして予め設定した適正光量が得られるように制御する技術である(特開平9−11531公報、参照)。1ラインは通常、同期信号が入ってから次の同期信号が入るまでの間を指している。ライン中ではLD駆動に用いられる周波数を基にカウントしており、カウント値を用いてAPCのための点灯開始位置・終了位置を設定することができる。
APCのための点灯開始位置・終了位置は再設定する場合がある。例えば、温度変化によるレンズ特性の変化のため、高温になるとカウント値は小さくなり、低温になると大きくなる傾向にある。これにより同期信号が入るカウント値は走査線毎に変わる可能性があるため、APCのための点灯開始位置・終了位置も走査線毎に変更しなくてはならない場合がある。
一方、この種の技術として特許文献1に記載された発明が知られている。この発明は、書き込み制御ASICが、光検出器からの同期検知信号に基づいて感光体ドラムの表面における主走査方向の画像書き出し位置を決定し、その決定結果に基づいて感光体ドラムの表面における主走査方向の任意の画像書き込み位置にて書き込みクロックの周波数を単発的に変更し、その周波数の変更によって発生する画像の伸縮差分の位置補正を、感光体ドラムの表面における主走査方向の上記書き込みクロックの周波数の変更に対応する画像書き込み位置である第1の補正位置と他の画像書き込み位置である第2の補正位置へ割り振って行うというものである。
なお、APCを使用した技術としては特許文献2及び3に記載された発明も公知である。
特開2005−238660号公報 特開2002−086793号公報 特開平5−183695号公報
しかし、この特許文献1をはじめとした従来技術では、画像領域の温度変化による主走査方向のクロック変化についての考慮はしていても、APC位置について配慮はされてはいない。
他方、温度変化以外にも、周波数が不安定な状態でAPC制御が働いてしまう場合には、意図した位置でAPC制御ができなくなる。ここで、周波数が不安定な状態でAPC制御が働いてしまう場合とは、例えば時間短縮のためにLDが起動している状態(走査中)で周波数変更をするようなとき、周波数出力が安定するまでに時間がかかり、周波数が不安定な状態でLDが起動することになるなどの場合である。前述のように意図した位置でAPC制御ができなくなり、APC点灯位置がずれると、同期検知異常や走査線上に意図していない横スジを感光体上に引いてしまうなどの問題が発生する可能性がある。そのため、APC点灯位置が多少前後しても問題が起こらないような位置、例えば同期検知位置や画像領域に対して十分余裕のある位置、すなわち後端同期検知板〜先端同期検知板の中間位置に変更する必要がある。
APCのための点灯開始位置・終了位置を変更する際、単純なシーケンスに基づいて変更するとカウント値による点灯開始位置・終了位置が一時的に逆転する。多くの場合、カウント値は同期信号を検知するとリセットされるため、カウント値が点灯終了位置になるまで点灯し続ける構造の場合、点灯開始位置・終了位置の逆転が発生して、同期信号が入った後、カウント値が点灯終了位置になるまで点灯し続けることが考えられる。LDが点灯し続けるということは、感光体へ露光し続けることになるため、感光体に余計な負荷を与えることになる。また、印刷中にLDが点灯し続けると感光体上の静電潜像がベタ画像になるため、印刷物が異常画像となる。
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、カウント値による点灯開始位置・終了位置の逆転によってLDが点灯し続けることがないようにすることにある。
前記目的を達成するため、第1の手段は、光書き込み手段を有し、感光体上に光書き込みを行う光書き込み装置において、前記光書き込み手段によって光書き込みを行う際に、光量を走査中に調整するために点灯位置及び消灯位置を設定する手段を備え、前記設定する手段は、前記点灯位置から先に設定する場合、設定しようとしている点灯位置と現在設定されている前記消灯位置で逆転が起こると判断された場合は消灯位置から先に設定することを特徴とする。
第2の手段は、光書き込み手段を有し、感光体上に光書き込みを行う光書き込み装置において、前記光書き込み手段によって光書き込みを行う際に、光量を走査中に調整するために点灯位置及び消灯位置を設定する手段を備え、前記設定する手段は、前記消灯位置から先に設定する場合、設定しようとしている消灯位置と現在設定されている前記点灯位置で逆転が起こると判断された場合は点灯位置から先に設定することを特徴とする。
第3の手段は、第1又は第2の手段において、前記設定する手段は、前記点灯位置と前記消灯位置を異なるタイミングで設定することを特徴とする。
第4の手段は、第1ないし第3のいずれかの手段において、前記現在設定されている点灯位置と消灯位置を記憶する記憶手段を備えていることを特徴とする。
第5の手段は、第1ないし第4のいずれかの手段に係る光書き込み装置を画像形成装置が備えていることを特徴とする。
なお、光書き込み手段は図2の感光体ドラム43を除く各部、あるいは書き込み制御ASIC11、LD制御部12及びLDアレイ13に、感光体は感光体ドラム43に、点灯位置及び消灯位置を設定する手段は書き込み制御ASIC11内の点灯位置演算部101に、記憶する手段は点灯位置記憶部102に、それぞれ対応する。
本発明によれば、これから設定する点灯開始位置がこれまで設定していた終了位置よりも大きい値の場合、終了位置から先に設定し、これから設定する点灯終了位置がこれまで設定していた開始位置よりも小さい値の場合、開始位置から先に設定するので、光書き込み手段が点灯開始位置と終了位置の逆転により点灯し続けることを防止することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る光書き込み装置を搭載したデジタル複写機の要部構成の一例を示すブロック図である。このデジタル複写機は、原稿の画像を光学的に読み取るスキャナ部1と、スキャナ部1によって読み取られた画像データ(画像信号)をプリント出力するプリンタ部10と、このデジタル複写機全体を統括的に制御するメイン制御部(本体制御部)20と、ユーザが指示を与える操作部30とを備えている。
スキャナ部1は、VPU2及びIPU3を備えている。VPU2は、図示しないCCDセンサからの原稿画像に応じた電気信号をA/D変換し、更に黒オフセット補正、シェーディング補正、画素位置補正を行い、画像データとして出力する。IPU3はVPU2からの画像データに対して所定の画像処理を施す。
プリンタ部10は、書き込み制御ASIC11、LD制御部12、LDアレイ13を備えている。書き込み制御ASIC11は、スキャナ部1あるいは画像メモリ24からの画像データ(画像情報)に基づいてプリンタ部10全体を統括的に制御する。LD制御部12は、書き込み制御ASIC11からの画像データに基づいてLDアレイ13を制御する。LDアレイ13は、複数個(この実施例では4個)の発光素子(LD)及び1個の受光素子を1パッケージに納めたものであり、その各発光素子からそれぞれ画像データ(書き込み画像)に応じて変調されたレーザビーム(光ビーム)を射出し、図示しないポリゴンミラー等を介して感光体(他の像担持体でもよい)の表面である被走査面(図示しない帯電器により帯電されている)に照射することにより、静電潜像を形成させる。なお、LDアレイ13の代わりに単体のLDを使用してもよい。
メイン制御部20は、CPU21、ROM22、RAM23及び画像メモリ24を備えている。それらは、システムバス25によって相互に接続されている。また、このシステムバス25とI/F(インタフェース)部31により、スキャナ部1とプリンタ部10とメイン制御部20とが相互に接続されている。CPU21は、ROM22内の制御プログラムに従ってメイン制御部20全体を統括的に制御する中央処理装置である。ROM22は、CPU21が使用する制御プログラムを記憶している読み出し専用メモリである。RAM23は、CPU21がデータ処理を行う際に使用するワークメモリ等として使用する読み書き可能なメモリである。画像メモリ24は、スキャナ部1からの画像データをページ単位に記憶する読み書き可能なメモリである。
図2は、プリンタ部10内のこの発明に係る光書き込み装置(書き込みユニット)の構成例を示す図である。この光書き込み装置は、画像データ(書き込み画像)に対応するレーザビーム(光ビーム)を感光体ドラム43の表面(被走査面)の移動方向である副走査方向に所定ピッチずつずらしつつ、その副走査方向と直交する主走査方向に感光体ドラム43の表面を走査して、その表面に画像書き込みを行う。すなわち、LDアレイ13の発光部51より前方に射出されたレーザビームは、図示しないコリメータレンズによりコリメートされて、回転多面鏡(ポリゴンミラー)からなる偏向器(ビーム光走査手段)41で周期的に偏向され、Fθレンズ42により感光体ドラム43の図示しない帯電器で一様に帯電された表面(被走査面)に結像されて、その結像スポットが偏向器41の回転で感光体ドラム43の軸方向である主走査方向に反復して移動走査されると同時に、感光体ドラム43が回転する。
LDアレイ13は、4個の発光素子からなる発光部51を有しているため、感光体ドラム43の表面に副走査方向(主走査方向と直交する方向である感光体ドラム43の表面の移動方向)に所定ピッチずつずれた(所定の位置差をもった)4本のレーザビーム照射軌跡が描かれる。なお、レーザビームの照射によって感光体ドラム43の表面には静電潜像(静電画像)が形成される。この静電潜像は図示しない現像器からのトナーによって現像され、トナー画像が形成される。このトナー画像は、図示しない給紙部から給紙される転写紙に図示しない転写器によって転写される。
感光体ドラム43の表面を走査する直前のレーザビームは、感光体ドラム43の表面の有効画像領域の外(主走査書き込み領域外)の前側に配置されたフォトダイオード等の受光素子からなる光検出器(書出基準位置検出手段)44を通過するため、その光検出器44がそのレーザビーム(感光体ドラム43の表面における主走査方向の画像書き出し位置の基準位置)を検出(検知)して主走査方向の位置合わせを行う(主走査方向の画像書き出し位置を規定する)ための同期検知信号(検出信号)を生成して出力する。また、有効画像領域外の光走査方向下流側にも光検出器44と同等の光検出器45が配置されており、これらの光検出器44,45をペアで使用することにより、前記光検出器44,45をレーザビームが通過する時間差(書き込みクロック数)をFθレンズ42の全体の誤差を求める情報とする。
書き込み制御ASIC11は、光検出器44からの同期検知信号に基づいて感光体ドラム43の表面における主走査方向の画像書き出し位置を決定し、その決定結果に基づいてLD制御部12内の4個のLD駆動制御回路60(半導体レーザ駆動制御手段)への4つ(4ライン分)の画像データ(DATA信号)の出力タイミング、切替スイッチ回路65へのSW切替信号の出力タイミング、及び各LD駆動制御回路60のAPC制御部62へのAPC信号(制御開始信号)、光量調整信号の各出力タイミング、後述する出力データコントロール部73へのクロック伸縮信号(伸縮データ)の出力タイミングをそれぞれ決定し、それらの信号をそれぞれ決定したタイミングで出力する。そのうち、4ライン分の画像データはそれぞれ後述する書き込みクロック(書き込みCLK)に同期してLD制御部12へ出力される。
また、決定した画像書き出し位置に基づいて必要に応じて感光体ドラム43の表面における主走査方向の任意の画像書き込み位置にて書き込みクロックの周波数を単発的に伸縮(変更)し、その書き込みクロックの周波数の伸縮によって発生する画像の伸縮差分の位置補正を、感光体ドラム43の表面における主走査方向の上記書き込みクロックの周波数の伸縮に対応する画像書き込み位置である第1の補正位置と他の画像書き込み位置である第2の補正位置へ割り振って行う。このとき、書き込みクロックの周波数(幅)の伸縮に合わせて第1,第2の補正位置に対する1dot(ドット)の画像データのbit(ビット)数を変更する。第1の補正位置と第2の補正位置との間隔は、調整可能である。よって、この書き込み制御ASIC11は、書き出し位置決定手段、書き込みクロック周波数変更手段、位置補正実行手段、及び間隔調整手段としての機能を果たす。
各LD駆動制御回路60はそれぞれ、LD駆動部61とAPC制御部62とによって構成されている。各LD駆動制御回路60内のLD駆動部61はそれぞれ、書き込み制御ASIC11からの4ライン分の画像データにより、LDアレイ13の発光部51の4つの発光素子を同時に駆動してその各発光素子からそれぞれレーザビームを射出させ、感光体ドラム43の表面に4ライン分の光書き込みを同時に行わせ、静電潜像を形成させる。LDアレイ13の発光部51から後方に射出されるレーザビームは、フォトダイオード等の受光素子からなる受光部52に入射される。受光部52は、入射されるレーザビーム(但しAPC動作時に発光部51の各発光素子から順次射出されるレーザビーム)の光強度(発光素子の発光レベル)を検出し、それに対応する受光信号を切替スイッチ回路65(切替スイッチ手段)により切り替えていずれかのLD駆動制御回路60のAPC制御部62(今回対応する発光素子を発光させたLD駆動部61を有するLD駆動制御回路60のAPC制御部62)へ出力する。
切替スイッチ回路65は、4個の切替スイッチ(以下「切替SW」ともいう)66〜69によって構成されており、書き込み制御ASIC11からのSW切替信号によって切替SW66〜69のいずれかを選択的にON状態にすることにより、LDアレイ13の受光部52から出力される受光信号をいずれのLD駆動制御回路60の負帰還ループ(光電気負帰還ループ)として構成させるかを切り替える。各LD駆動制御回路60内のAPC制御部62はそれぞれ、ゲート信号としてのAPC信号のアサート期間に、APC動作を行う。つまり、入力される受光信号に応じてLD駆動部61を制御してLDアレイ13の発光部51の対応する発光素子の発光レベルを一定に制御する(受光信号と発光レベル指定信号とがそれぞれ等しくなるように、その発光素子に流れる順方向電流を制御する)。このとき、LDアレイ13の対応する発光素子の駆動電源をその発光素子の発光レベルが一定になるように(対応する受光信号と発光レベル指定信号とがそれぞれ等しくなるように)調整して保持する。
一方、電子写真を作像するために使用される光照射デバイス(LD)は、光量を調整したり書き込み開始位置を走査線毎に揃えるために点灯開始位置と点灯終了位置を指定して、その区間で点灯した光の光量を調整したり、受光デバイスで点灯を認識して書き込み開始位置を揃える。点灯開始位置と終了位置は主走査カウント値で指定される。点灯開始位置と終了位置を変更する途中で、点灯開始位置が終了位置よりも大きい値が入ると、点灯開始位置から点灯するが、カウント値が終了位置にならないため、カウント値がリセットされて終了位置に指定されたカウント値になるまで点灯し続ける。そこで、これから設定する点灯開始位置がこれまで設定していた終了位置よりも大きい値の場合、終了位置から先に設定することにより点灯開始位置と終了位置の逆転によって点灯し続けるという現象が回避できる。同様に、これから設定する点灯終了位置がこれまで設定していた開始位置よりも大きい値の場合、開始位置から先に設定することにより点灯開始位置と終了位置の逆転によって点灯し続けるという現象が回避できる。
これから設定する点灯開始位置・終了位置とこれまで設定していた点灯開始位置・終了位置を比較するためには点灯開始位置・終了位置を記憶しておく必要がある。NVRAMなどの記憶手段を使って設定している点灯開始位置・終了位置を保存しておくことで点灯開始位置・終了位置を比較することができる。以下、詳述する。
図3は、本発明の実施形態に係るシステムのシステム構成を示すブロック図である。同図において、このシステムは、点灯位置演算部101、点灯位置記憶部102、設定順番判断部103を備え、設定順番判断部103で判断された設定順番がハードウェア104に入力され、ハードウェア104では、APCのための点灯開始位置・終了位置が設定されると、設定された位置で点灯/消灯してAPCを行う。前記点灯位置演算部101はAPCのための点灯開始位置・終了位置を算出、点灯位置記憶部102は現在のAPCのための点灯開始位置・終了位置を記憶し、設定順番判断部103は、現在の設定値と、点灯位置演算部101の算出したこれから設定する値を比較して、設定順番を判断する。点灯位置記憶部102は点灯開始位置/終了位置を記憶するためにNVRAMを備えており、点灯開始位置/終了位置を設定するたびにNVRAMに値を記憶する。ハードウェア104は、本実施形態では、APC動作を行う光書き込み装置(書き込みユニット)のLD制御部12、切替スイッチ回路65、LDアレイ13であり、点灯位置演算部101、点灯位置記憶部102及び設定順番判定部103は書き込み制御ASIC11内に設定される。
このシステムはAPCのための点灯開始位置・終了位置の変更要求を受け付けると、まず点灯位置演算部101でAPCのための点灯開始位置・終了位置を算出し、設定順番判断部103が点灯位置記憶部102に保存してある現在のAPCのための点灯開始位置・終了位置と点灯位置演算部101が算出したAPCのための点灯開始位置・終了位置を比較して、設定順番を決定し、ハードウェア104に順番通りに設定する。また、点灯開始位置/終了位置情報が更新されるたびに点灯位置記憶部102が更新情報を記憶する。
図4は点灯位置開始位置と終了位置の設定手順を示すフローチャートである。同図において、点灯開始位置から先に設定する場合(ステップS102)には、これから設定しようとしている点灯開始位置が現在の点灯終了位置よりも小さいか否かをチェックし(ステップS101)、これから設定しようとしている点灯開始位置が現在の点灯終了位置よりも小さければ(ステップS101−YES)、点灯開始位置を変更しても、点灯しっぱなしとなることはないので点灯開始位置を設定して(ステップS102)、点灯開始位置を設定する(ステップS103)。
現在の点灯終了位置がこれから設定しようとしている点灯開始位置よりも小さい場合(ステップS101−NO)、点灯開始位置を変更すると、図5に示すように点灯開始位置と点灯終了位置の一時的な逆転が発生してしまう。図6に示すように副走査カウンタが点灯開始位置になると、点灯を開始する。そして、図7に示すように副走査カウンタがリセットされて点灯終了位置になるまで点灯しっぱなしになる。そのため、図8に示すように点灯終了位置から先に設定し(ステップS104)、その後、点灯開始位置を設定する(ステップS105)。このように点灯終了位置から先に設定することによって図9に示すように「点灯開始位置<点灯終了位置」の関係を保つことができて点灯しっぱなしという状態を回避することができる。
一方、点灯終了位置から先に設定する場合、図10のフローチャートに示すように、現
在の点灯開始位置がこれから設定しようとしている点灯終了位置よりも小さい場合(ステ
ップS201−YES)、点灯終了位置を変更しても、点灯しっぱなしとなることはない
ので点灯終了位置を設定して(ステップS202)、点灯開始位置を設定する(ステップ
S203)。現在の点灯開始位置がこれから設定しようとしている点灯終了位置よりも大
きい場合(ステップS201−NO)、点灯終了位置を変更すると、図11に示すように
点灯開始位置と点灯終了位置の一時的な逆転が発生し、図12に示すように副走査カウン
タが点灯開始位置になると、点灯を開始する。そして、図13に示すように副走査カウン
タがリセットされて点灯終了位置になるまで点灯しっぱなしになる。そのため、図14の
ように点灯開始位置から先に設定する(ステップS204)。点灯開始位置から先に設定
し、次いで点灯終了位置を設定する(ステップS205)。これにより、図15に示すよ
うに点灯開始位置<点灯終了位置の関係を保つことが可能となり、点灯しっぱなしという
状態を回避することができる。
以上のように本実施形態によれば、
1)これから設定する点灯開始位置がこれまで設定していた終了位置よりも大きい値の場合、終了位置から先に設定するため、点灯開始位置と終了位置の逆転により点灯し続けることを防止することができる。
2)これから設定する点灯終了位置がこれまで設定していた開始位置よりも小さい値の場合、開始位置から先に設定するため、点灯開始位置と終了位置の逆転により点灯し続けるころと防止することができる。
3)記憶手段としてNVRAMで現在の点灯開始位置・終了位置を保存しておくことにより、新たに設定しようとしている点灯開始位置・終了位置とを比較することができる。
等の効果を奏する。
本発明の実施形態に係る光書き込み装置を搭載したデジタル複写機の要部構成の一例を示すブロック図である。 図1におけるプリンタ部内の光書き込み装置の構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るシステムのシステム構成を示すブロック図である。 図3におけるシステムの点灯位置開始位置と終了位置の設定手順を示すフローチャートである。 点灯開始位置と点灯終了位置の一時的な逆転が発生する状態を示す説明図である。 副走査カウンタが点灯開始位置になり、点灯が開始するときの状態を示す説明図である。 副走査カウンタがリセットされて点灯終了位置になるまで点灯しっぱなしになるときの状態を示す説明図である。 点灯終了位置から先に設定したときの状態を示す説明図である。 点灯開始位置<点灯終了位置の関係を保つことができる状態を示す説明図である。 図3におけるシステムの点灯位置開始位置と終了位置の設定手順の他の例を示すフローチャートである。 点灯開始位置と点灯終了位置の一時的な逆転が発生する状態を示す説明図である。 副走査カウンタが点灯開始位置になると、点灯を開始する。 副走査カウンタがリセットされて点灯終了位置になるまで点灯しっぱなしになるときの状態を示すフローチャートである。 点灯終了位置から先に設定したときの状態を示す説明図である。 点灯開始位置<点灯終了位置の関係を保つことができる状態を示す説明図である。
符号の説明
1 スキャナ部
10 プリンタ部
20 メイン制御部(本体制御部)
30 操作部
101 点灯制御部
102 点灯位置記憶部
103 設定順番判断部
104 ハードウェア

Claims (5)

  1. 光書き込み手段を有し、感光体上に光書き込みを行う光書き込み装置において、
    前記光書き込み手段によって光書き込みを行う際に、光量を走査中に調整するために点灯位置及び消灯位置を設定する手段を備え、
    前記設定する手段は、前記点灯位置から先に設定する場合、設定しようとしている点灯位置と現在設定されている前記消灯位置で逆転が起こると判断された場合は消灯位置から先に設定することを特徴とする光書き込み装置。
  2. 光書き込み手段を有し、感光体上に光書き込みを行う光書き込み装置において、
    前記光書き込み手段によって光書き込みを行う際に、光量を走査中に調整するために点灯位置及び消灯位置を設定する手段を備え、
    前記設定する手段は、前記消灯位置から先に設定する場合、設定しようとしている消灯位置と現在設定されている前記点灯位置で逆転が起こると判断された場合は点灯位置から先に設定することを特徴とする光書き込み装置。
  3. 前記設定する手段は、前記点灯位置と前記消灯位置を異なるタイミングで設定すること
    を特徴とする請求項1又は2記載の光書き込み装置。
  4. 前記現在設定されている点灯位置と消灯位置を記憶する記憶手段を備えていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の光書き込み装置。
  5. 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の光書き込み装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
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