JP5227648B2 - 光走査装置、及び画像形成装置 - Google Patents

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本発明は、感光体ドラムを光線で走査して露光する光走査装置、及びこれを用いて用紙に画像を形成する画像形成装置に関する。
従来より、感光体ドラムを光線で走査することにより画像を形成するいわゆる電子写真プロセスの画像形成装置が知られている。このような感光体ドラムは、製造バラツキ等により、周面上の位置毎に感度むら等の特性バラツキが生じてしまう場合がある。そのため、このような感光体ドラムを用いて画像形成を行うと、印刷される画像の濃度にムラが生じてしまう。
そこで、感光体ドラムの周方向に沿った特性バラツキを補正する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。また、主走査方向の感光体ドラムの特性バラツキを補正するためにレーザ光のパワーを印字中に制御する技術が知られている。この場合、1走査の間にレーザ光のパワーを変化させる必要がある。そこで、上述の特性バラツキを補正するためのレーザ光のパワーを示す補正データを、主走査方向の1走査分予め用意しておき、一定の周期タイミングでこの補正データをデジタルアナログコンバータ等の光線強度補正部に設定してアナログ電圧に変換することで、補正データに応じた制御電圧をレーザ光源に付与して、レーザ光の光量を補正する技術も知られている。
ところで、主走査方向の1走査の間にレーザ光のパワーを変化させて、感光体ドラムの特性バラツキを補正するためには、レーザ光による感光体ドラムの走査位置と、補正データに応じた制御電圧の生成タイミングとを同期させる必要がある。そこで、レーザ光による感光体ドラムの走査開始位置の手前に、光センサを設けておき、光センサでレーザ光が検出されたタイミングを基準にして補正データのデジタルアナログコンバータ等の光線強度補正部への転送を開始することで、走査位置と制御電圧とを同期させるようにしている。
特開2005−227452号公報
しかしながら、画像形成速度を高速化するために、レーザ光の走査速度を速くすると、光センサによるレーザ光の検出タイミングから、レーザ光による感光体ドラムの走査が開始されるまでの時間が短くなる。そのため、光センサでレーザ光が検出されてから補正データの光線強度補正部への転送を開始すると、光線強度補正部による制御電圧の生成が、同期タイミングに間に合わなくなるという不都合があった。
本発明は、このような事情に鑑みて為された発明であり、光センサでレーザ光が検出される前に、補正データの光線強度補正部への転送を開始することができる光走査装置、及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明に係る光走査装置は、感光体ドラムを、所定の走査周期で主走査方向に光線で走査する露光部と、前記走査を開始する際の基準位置において、前記光線を検出する光線検出部と、前記感光体ドラムの主走査方向における特性バラツキを補正するように前記主走査方向の一走査の期間における前記光線の強度を補正するための、補正データを予め記憶する補正データ記憶部と、前記補正データ記憶部に記憶されている補正データを、前記露光部による走査位置と同期させるように出力する補正データ出力部と、前記補正データ出力部から出力された補正データに応じて、前記露光部から出力される光線の強度を補正する光線強度補正部とを備え、前記補正データ出力部は、前記光線検出部によって前記光線が検出されたときから、前記走査周期よりも周期が短いクロック信号のカウントを開始する第1カウンタ回路と、前記第1カウンタ回路のカウント値が、所定の第1閾値になったとき、前記クロック信号のカウントを開始する第2カウンタ回路と、所定の開始タイミングで、前記補正データ記憶部に記憶されている補正データの、前記光線強度補正部への転送を開始する補正データ転送部とを備え、前記開始タイミングは、当該開始タイミングで開始される補正データの転送により補正がなされる走査より一周期前の走査において前記光線検出部によって前記光線が検出されたタイミングを基準にしてカウントが開始された前記第1カウンタ回路のカウント値によりカウントが開始された前記第2カウンタ回路のカウント値が、所定の第2閾値になったときである
この構成によれば、光線検出部によって光線が検出されたタイミング、すなわち走査の基準となるタイミングから、第1カウンタ回路によって、クロック信号のカウントが開始される。また、第1カウンタ回路のカウント値が所定の第1閾値になったとき、第2カウンタ回路によりクロック信号のカウントが開始される。そして、第2カウンタ回路のカウント値が所定の第2閾値になったとき、補正データ転送部によって、補正データ記憶部に記憶されている補正データの、光線強度補正部への転送が開始される。
これにより、一周期前の走査タイミングにおいて光センサでレーザ光が検出されたタイミングを基準にして、第1及び第2カウンタ回路によるクロック信号のカウントを行うことで、補正データ転送部による補正データの転送開始タイミングが生成されるので、当該走査周期において光センサでレーザ光が検出される前に、補正データの光線強度補正部への転送を開始することが可能となる。また、カウンタ回路を二つ用いることで、後述するように、走査周期が変動した場合であっても、補正データの転送を開始できなくなるおそれを低減することが可能となる。
また、前記光線検出部によって前記光線が検出されたときから前記補正データ転送部による補正データの転送が開始されるまでの時間が、前記走査周期より短くなるように、前記クロック信号の周期、前記第1閾値、及び前記第2閾値が設定されていることが好ましい。
この構成によれば、一周期前の走査タイミングにおいて光センサでレーザ光が検出されたタイミングから、補正データ転送部による補正データの転送が開始されるまでの時間が、走査周期より短いので、当該走査周期において光センサでレーザ光が検出される前に、補正データの光線強度補正部への転送を開始する確実性が向上する。
また、前記第2カウンタ回路が前記カウントを開始してから前記第2カウンタ回路のカウント値が前記第2閾値になるまでの時間が、前記走査周期の最大偏差より長くなるように、前記クロック信号の周期、及び前記第2閾値が設定されていることが好ましい。
この構成によれば、第2カウンタ回路がカウントを開始してから第2カウンタ回路のカウント値が第2閾値になるまでの時間が、走査周期の最大偏差より長いので、偏差によって走査周期が最も短くなった場合であっても、第2カウンタ回路がカウントを開始する前に、光センサでレーザ光が検出されて第1カウンタ回路が新たにカウントを開始してしまうことで第2カウンタ回路がカウントを開始しないままになってしまうおそれが低減される。
また、本発明に係る画像形成装置は、上述の光走査装置と、前記感光体ドラムと、前記感光体ドラムを用いて用紙に画像を形成する画像形成部とを備える。
この構成によれば、画像形成装置の光走査装置において、光センサでレーザ光が検出される前に、補正データの光線強度補正部への転送を開始することができる。
このような構成の光走査装置及び画像形成装置は、一周期前の走査タイミングにおいて光センサでレーザ光が検出されたタイミングを基準にして、第1及び第2カウンタ回路によるクロック信号のカウントを行うことで、補正データ転送部による補正データの転送開始タイミングが生成されるので、当該走査周期において光センサでレーザ光が検出される前に、補正データの光線強度補正部への転送を開始することが可能となる。また、カウンタ回路を二つ用いることで、後述するように、走査周期が変動した場合であっても、補正データの転送を開始できなくなるおそれを低減することが可能となる。
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。図1は、本発明の一実施形態に係る光走査装置を用いた画像形成装置の一例である複写機の内部構成を概略的に示す構造図である。図2は、図1に示す複写機1の電気的構成の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置は、複写機に限られず、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの機能を兼ね備えた複合機等であってもよい。
この複写機1は、本体部2と、本体部2の左方に配設されたスタックトレイ3と、本体部2の上部に配設された原稿読取部5と、原稿読取部5の上方に配設された原稿給送部6と、本体部2の内部に配設された制御部100とを有している。
複写機1のフロント部には、略長方形の操作パネル部47が設けられている。操作パネル部47は、表示部473と、操作キー部476とを備えている。表示部473は、例えばタッチパネル機能を有する液晶ディスプレイ等によって構成されている。操作キー部476は、例えばユーザが印刷実行指示を入力するためのスタートキーや、印刷部数等を入力するためのテンキー等の各種キースイッチを備えている。
原稿読取部5は、CCD(Charge Coupled Device)512及び露光ランプ511等からなるスキャナ部51と、ガラス等の透明部材により構成された原稿台52及び原稿読取スリット53とを備える。スキャナ部51は、図略の駆動部によって移動可能に構成され、原稿台52に載置された原稿を読み取るときは、原稿台52に対向する位置で原稿面に沿って移動され、原稿画像を走査しつつ取得した画像データを制御部100へ出力する。また、原稿給送部6により給送された原稿を読み取るときは、原稿読取スリット53と対向する位置に移動され、原稿読取スリット53を介して原稿給送部6による原稿の搬送動作と同期して原稿の画像を取得し、その画像データを制御部100へ出力する。
原稿給送部6は、原稿を載置するための原稿載置部61と、画像読み取り済みの原稿を排出するための原稿排出部62と、原稿載置部61に載置された原稿を1枚ずつ繰り出して原稿読取スリット53に対向する位置へ搬送し、原稿排出部62へ排出する原稿搬送機構63とを備える。
本体部2は、複数の給紙カセット461と、給紙カセット461から用紙を1枚ずつ繰り出して画像形成部40へ搬送する給紙ローラ462と、給紙カセット461から搬出されてきた用紙に画像を形成する画像形成部40と、装置全体の動作制御を司る制御部100とを備える。
画像形成部40は、用紙搬送部411、光走査装置42、感光体ドラム43、現像部44、転写部41、及び定着部45を備えている。用紙搬送部411は、画像形成部40内の用紙搬送路中に設けられ、給紙ローラ462によって搬送されてきた用紙を感光体ドラム43に供給する搬送ローラ412や、用紙をスタックトレイ3又は排出トレイ48まで搬送する搬送ローラ463,464等を備えている。
光走査装置42は、制御部100から出力された画像データに基づきレーザ光等を出力して感光体ドラム43を露光することで、感光体ドラム43上に静電潜像を形成する。現像部44は、感光体ドラム43上の静電潜像をトナー現像してトナー像を形成する。転写部41は、感光体ドラム43上のトナー像を用紙に転写する。定着部45は、トナー像が転写された用紙を加熱してトナー像を用紙に定着させる。
制御部100は、例えば所定の演算処理を実行するCPU(Central Processing Unit)と、所定の制御プログラムが記憶されたROM(Read Only Memory)と、データを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)と、これらの周辺回路等とを備えて構成されている。制御部100には、原稿読取部5、画像形成部40、操作パネル部47、及びHDD(Hard Disk Drive)150が接続されている。そして、制御部100は、ROMやHDD150等に記憶された制御プログラムを実行することにより、装置内の各部の動作を制御して、原稿画像の複写を実行する。
具体的には、制御部100は、原稿読取部5によって原稿から読み取られた画像データを、レーザ光源の駆動信号S1に変換して光走査装置42へ送信し、画像形成部40によって、当該画像の画像形成を実行させる。
図3は、本発明の一実施形態に係る光走査装置42の構成の一例を説明するための説明図である。図3に示す光走査装置42は、光センサ421(光線検出部)、補正データ記憶部422、DA(デジタルアナログ)コンバータ423(光線強度補正部)、補正データ出力部424、及び露光部49を備えている。
補正データ出力部424は、第1カウンタ回路425、第2カウンタ回路426、及び補正データ転送部427を備えている。露光部49は、レーザ光源491、コリメータレンズ492、プリズム493、ポリゴンミラー494、f−θレンズ495、及び駆動信号出力部496を備えている。
感光体ドラム43は、支持軸43aにより軸支された状態で回転可能にされている。そして、レーザ光源491は、感光体ドラム43の周面に、画像データに応じて光を照射することで、感光体ドラム43を露光する。ここで、支持軸43aが延びる方向が主走査方向となる。
レーザ光源491は、駆動信号出力部496から出力される駆動信号S3の信号レベルに応じた強度のレーザ光を出力する。
コリメータレンズ492は、レーザ光源491から出力されるレーザ光を集光する。プリズム493は、コリメータレンズ492を透過した光を平行光に変換し、ポリゴンミラー494に向けて放出する。ポリゴンミラー494は、入射光を感光体ドラム43に向けて反射させる反射面を複数有する。そして、ポリゴンミラー494は、例えば図3の矢印方向に一定速度で回転することで、周期的に、レーザ光を感光体ドラム43に反射して感光体ドラム43の主走査方向に走査する。f−θレンズ495は、ポリゴンミラー494により反射されたレーザ光を感光体ドラム43の表面上に所定の径を有するスポット状に結像する。
駆動信号出力部496は、制御部100から出力された駆動信号S1の信号レベルを、DAコンバータ423から出力された補正信号S2の信号レベルに応じて補正することで、レーザ光源491の駆動信号S3を生成する。
光センサ421は、画像の走査線における開始側の感光体ドラム43の端部付近に配設されている。そして、光センサ421にレーザ光があたると、検知信号BDが例えばローレベルにされて、制御部100や補正データ出力部424へ出力される。
補正データ記憶部422は、例えばEEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)等の不揮発性の記憶素子を用いて構成されている。そして、補正データ記憶部422には、感光体ドラム43の主走査方向における特性バラツキを補正するように、主走査方向の1走査の期間におけるレーザ光の強度を補正するための、補正データが予め記憶されている。補正データは、例えば複写機1の生産時に、感光体ドラム43の特性を測定することで得られる。
補正データ出力部424は、DAコンバータ423の応答時間を考慮して、露光部49によるレーザ光の走査位置と補正信号S2とが同期するタイミングで、補正データ記憶部422に記憶されている補正データをDAコンバータ423へ出力する。
第1カウンタ回路425は、光センサ421によってレーザ光が検出されたときから、ポリゴンミラー494によるレーザ光の走査周期よりも周期が短いクロック信号CKのカウントを開始する。第2カウンタ回路425は、第1カウンタ回路425のカウント値が、予め設定された第1閾値になったとき、クロック信号CKのカウントを開始する。
補正データ転送部427は、第2カウンタ回路425のカウント値が、予め設定された第2閾値になったとき、補正データ記憶部422に記憶されている補正データの、DAコンバータ423への転送を開始する。
図4は、図3に示す光走査装置42の動作の一例を示す説明図である。レーザ光源491から出力されたレーザ光は、ポリゴンミラー494の回転に応じて、走査周期tcyc毎に、感光体ドラム43を走査する。そして、レーザ光が光センサ421にあたると、光センサ421の検知信号BDが、パルス状にローレベルにされて、制御部100及び第1カウンタ回路425へ出力される(タイミングT1)。
そうすると、検知信号BDの立上りタイミングで第1カウンタ回路425がリセットされ、第1カウンタ回路425によるクロック信号CKのカウントが開始される(タイミングT2)。そして、第1カウンタ回路425は、カウント値が、例えば第1閾値の一例である「3」になると、信号S4をパルス状にローレベルにして第2カウンタ回路426へ出力する(タイミングT3)。
そうすると、信号S4の立上りタイミングで第2カウンタ回路426がリセットされ、第2カウンタ回路426によるクロック信号CKのカウントが開始される(タイミングT4)。そして、第2カウンタ回路426は、カウント値が、例えば第2閾値の一例である「2」になると、補正データ転送部427へ、補正データの転送開始を指示する制御信号を出力する。
そうすると、この制御信号に応じて、補正データ転送部427によって、補正データ記憶部422に記憶されている補正データが順次読み出され、DAコンバータ423へ出力される(タイミングT5)。このとき、補正データの出力が開始されるタイミングT5は、検知信号BDの立上りタイミング(タイミングT2)から、第1閾値と第2閾値の合計値にクロック信号CKの周期を乗じた時間と、信号S4のパルス幅とを加算した時間の経過後となる。
ここで、信号S4のパルス幅はほとんど無視できる。そして、第1閾値と第2閾値の合計値にクロック信号CKの周期を乗じた時間が、走査周期tcycより、短くなるように、クロック信号CKの周期、第1閾値、及び第2閾値が予め設定されている。その結果、補正データの出力が開始されるタイミングT5は、次に検知信号BDが立ち下がるタイミングT6より前、すなわち光センサ421でレーザ光が検出される前となる。
そして、DAコンバータ423によって、補正データに応じた信号レベルの補正信号S2が、駆動信号出力部496へ出力される。そうすると、タイミングT6より前から、DAコンバータ423によるデジタルアナログ変換が開始されるから、DAコンバータ423の変換時間により補正信号S2が遅れても、タイミングT6と同期して制御部100から出力される駆動信号S1と、補正信号S2とを同期させることが容易となる。
次に、このようにタイミングが同期した駆動信号S1と補正信号S2とに基づいて、駆動信号出力部496によって、レーザ光源491の駆動信号S3が生成され、レーザ光源491へ出力される。
なお、図5においては、補正データもクロック信号CKと同期して変化する例を示しているが、補正データ出力部424は、補正データの転送開始タイミングを生成できればよく、クロック信号CKと同期して補正データを転送させる必要はない。
ところで、レーザ光の走査周期tcycは、ポリゴンミラー494の加工精度やポリゴンミラー494を回転させるモータの回転精度の影響で、変動が生じる。従って、走査周期tcycの最大偏差がtdefであった場合、検知信号BDのパルス間隔が、最短で(tcyc−tdef)になる場合がある。
しかし、図3に示す補正データ出力部424によれば、第2閾値にクロック信号CKの周期を乗じた時間が、最大偏差tdefより長くなるように、クロック信号CKの周期、及び第2閾値が予め設定されているので、例え検知信号BDのパルス間隔が最短の(tcyc−tdef)になった場合であっても、第2カウンタ回路426がカウントを開始するタイミングT8より前に、次の検知信号BDが立ち下がって第1カウンタ回路425がリセットされてしまうことがなく、従って、第2カウンタ回路426のカウントが開始されなくなることがない。
ここで、もし仮に、補正データ出力部424と異なり、カウンタ回路を1つしか用いずに、検知信号BDが立ち下がるタイミングより前、すなわち光センサ421でレーザ光が検出される前に補正データ記憶部422からDAコンバータ423への補正データの出力を開始しようとすると、図5に示すようになる。
この場合、カウンタ回路は、検知信号BDの立上りタイミングでリセットされてカウントを開始する(タイミングT101,T102)。また、補正データ転送部は、このカウンタのカウント値が例えば「6」になったときに、補正データの転送を開始する(タイミングT103,T104)。
ところが、検知信号BDのパルス間隔が、(tcyc−tdef)になった場合、この構成では、カウント値が「6」になる前に「0」にリセットされてしまう(タイミングT105)。カウント値が「6」にならないと、補正データ転送部による新たな補正データの転送が開始されないから、タイミングT105以降、補正データ転送部からDAコンバータ423へ出力される補正データが更新されず、従って、補正データに基づくレーザ光の強度補正ができなくなるという不都合が生じる。
一方、図3に示す補正データ出力部424によれば、図4に示すように、例え検知信号BDのパルス間隔が最短の(tcyc−tdef)になった場合であっても、第2カウンタ回路426は正常にカウントを継続することができる。そして、補正データ転送部427は、第2カウンタ回路426のカウント値に応じて、新たな補正データの転送を開始するので、補正データに基づくレーザ光の強度補正ができなくなるおそれが低減される。
以上のような構成により、感光体ドラム43の表面上でレーザ光が主走査方向に一定速度で繰り返し走査される。帯電された感光体ドラム43表面にレーザ光が照射されると、その照射された部分の電荷が除去される。複写機1は、このような感光体ドラム43の表面に対するレーザ光の照射を画像データに対応して行い、感光体ドラム43の表面の電位を選択的に減衰させて静電潜像を形成し、感光体ドラム43の表面に形成された静電潜像をトナーにより現像し、該トナー像を用紙に転写する。
本発明の一実施形態に係る光走査装置を用いた画像形成装置の一例である複写機の内部構成を概略的に示す構造図である。 図1に示す複写機の電気的構成の一例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る光走査装置の構成の一例を説明するための説明図である。 図3に示す光走査装置の動作の一例を示す説明図である。 カウンタ回路を一つしか用いない光走査装置の動作を説明するための説明図である。
符号の説明
1 複写機
5 原稿読取部
6 原稿給送部
40 画像形成部
41 転写部
42 光走査装置
43 感光体ドラム
44 現像部
45 定着部
47 操作パネル部
48 排出トレイ
49 露光部
51 スキャナ部
52 原稿台
53 原稿読取スリット
61 原稿載置部
62 原稿排出部
63 原稿搬送機構
100 制御部
421 光センサ
422 補正データ記憶部
423 DAコンバータ
424 補正データ出力部
425 第1カウンタ回路
426 第2カウンタ回路
427 補正データ転送部
491 レーザ光源
492 コリメータレンズ
493 プリズム
494 ポリゴンミラー
495 f−θレンズ
496 駆動信号出力部
BD 検知信号
CK クロック信号
S2 補正信号
tcyc 走査周期
tdef 最大偏差

Claims (4)

  1. 感光体ドラムを、所定の走査周期で主走査方向に光線で走査する露光部と、
    前記走査を開始する際の基準位置において、前記光線を検出する光線検出部と、
    前記感光体ドラムの主走査方向における特性バラツキを補正するように前記主走査方向の一走査の期間における前記光線の強度を補正するための、補正データを予め記憶する補正データ記憶部と、
    前記補正データ記憶部に記憶されている補正データを、前記露光部による走査位置と同期させるように出力する補正データ出力部と、
    前記補正データ出力部から出力された補正データに応じて、前記露光部から出力される光線の強度を補正する光線強度補正部とを備え、
    前記補正データ出力部は、
    前記光線検出部によって前記光線が検出されたときから、前記走査周期よりも周期が短いクロック信号のカウントを開始する第1カウンタ回路と、
    前記第1カウンタ回路のカウント値が、所定の第1閾値になったとき、前記クロック信号のカウントを開始する第2カウンタ回路と、
    所定の開始タイミングで、前記補正データ記憶部に記憶されている補正データの、前記光線強度補正部への転送を開始する補正データ転送部とを備え
    前記開始タイミングは、
    当該開始タイミングで開始される補正データの転送により補正がなされる走査より一周期前の走査において前記光線検出部によって前記光線が検出されたタイミングを基準にしてカウントが開始された前記第1カウンタ回路のカウント値によりカウントが開始された前記第2カウンタ回路のカウント値が、所定の第2閾値になったときである
    ことを特徴とする光走査装置。
  2. 前記光線検出部によって前記光線が検出されたときから前記補正データ転送部による補正データの転送が開始されるまでの時間が、前記走査周期より短くなるように、前記クロック信号の周期、前記第1閾値、及び前記第2閾値が設定されていること
    を特徴とする請求項1記載の光走査装置。
  3. 前記第2カウンタ回路が前記カウントを開始してから前記第2カウンタ回路のカウント値が前記第2閾値になるまでの時間が、前記走査周期の最大偏差より長くなるように、前記クロック信号の周期、及び前記第2閾値が設定されていること
    を特徴とする請求項2記載の光走査装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の光走査装置と、
    前記感光体ドラムと、
    前記感光体ドラムを用いて用紙に画像を形成する画像形成部と
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
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