JPH04264874A - レ−ザビ−ム走査型画像形成装置 - Google Patents

レ−ザビ−ム走査型画像形成装置

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JPH04264874A
JPH04264874A JP3047655A JP4765591A JPH04264874A JP H04264874 A JPH04264874 A JP H04264874A JP 3047655 A JP3047655 A JP 3047655A JP 4765591 A JP4765591 A JP 4765591A JP H04264874 A JPH04264874 A JP H04264874A
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laser beam
image forming
light
image
scanning
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Tatsuya Eguchi
達也 江口
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Minolta Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レ−ザビ−ム走査型の
画像形成装置に関する。本発明の装置は、レ−ザビ−ム
検出手段(SOS(Start of Scan)セン
サ)によって検出されるべきレ−ザビ−ムの光量を安定
させることにより、レ−ザビ−ム検出の時刻精度を高め
たものである。
【0002】
【従来の技術】レ−ザプリンタ、レ−ザCOM システ
ム等、レ−ザビ−ムの走査によって画像を形成する装置
が提供されている。上記装置では、各走査ラインの画像
先端位置を厳密に揃えて、ジッタの無い良好な画像を得
るために、走査開始前の所定位置にてレ−ザビ−ムを検
出し、該検出時刻から一定時間経過した後の時刻から、
当該ラインの画像デ−タに基づくレ−ザビ−ムの出力を
開始する制御方式が採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】半導体レ−ザから出力
されるレ−ザビ−ムの光量は、ドル−プ特性と呼ばれる
熱特性の影響を受ける。これは、図2(a)の区間T1
に示す特性である。即ち、半導体レ−ザのオン直後は比
較的低温であるため光量が大きく (光量Lh0)、温
度の上昇に伴って徐々に低下して、一定値 (L1) 
に漸近して安定する特性である。ここに、光量Lh0 
は、光量L1の数倍に達する場合もある。
【0004】なお、上記区間T1は、後述するように、
前記SOS センサによってレ−ザビ−ムを検出するた
めに半導体レ−ザを強制的にオンさせる時間帯である。 故に、区間T1を、以下、強制発光区間T1という。
【0005】図2(a)では、最初の強制発光区間T1
 (左側) と次の強制発光区間T1 (右側) との
間には、画像デ−タが存在しない。即ち、半導体レ−ザ
はオフ状態とされている。このため、最初の強制発光区
間T1と次の強制発光区間T1との間で、半導体レ−ザ
の温度は低下する。 したがって、次の強制発光区間T1の初期の光量は、最
初の強制発光区間T1の初期の光量と略同様に、大きな
値 Lh0となる。即ち、この場合は、強制発光区間T
1の初期にレ−ザビ−ムを検出することとしても (図
2(b)) 、検出されるレ−ザビ−ムの光量に、大き
な変動は無い。
【0006】一方、図2(c)のように、最初の強制発
光区間T1 (左側) と、次の強制発光区間T1 (
右側) との間の区間T4に画像デ−タが存在し、該画
像デ−タに基づいて半導体レ−ザがオン・オフされる場
合には、上記画像信号区間T4に於いて半導体レ−ザの
温度は低下しない。このため、次の強制発光区間T1の
初期の光量は、最初の強制発光区間T1の初期の光量よ
りも、かなり小さな値 Lh1となる。即ち、この場合
に、強制発光区間T1の初期に於いてレ−ザビ−ムを検
出することとすると (図2(d)) 、検出されるレ
−ザビ−ムの光量は、ドル−プ特性の影響により、大き
く変動する。なお、図2(c)の場合のように、画像信
号区間T4に画像デ−タの存在するケ−スが、一般的で
ある。
【0007】ところで、前記SOS センサによるレ−
ザビ−ムの検出時刻 (=画像デ−タの出力のための計
時を開始する基準時刻) は、図5 に示すように、S
OS センサの出力が所定のスレッショルドレベルθを
越える時刻として決定され、該時刻から一定時間経過し
た後に、当該ラインの画像デ−タに基づくレ−ザビ−ム
の出力が開始される。即ち、各走査ラインの画像先端位
置を厳密に揃えて、ジッタを防止する制御が実現される
【0008】したがって、レ−ザビ−ムの光量の大きい
場合 (破線:Lh0)と小さい場合 (実線:Lh1
)とでは、図5 中、ta、tbとして示されるように
、上記基準時刻は若干のズレを生じ、これにより、各ラ
インの画像デ−タに基づくレ−ザビ−ムの出力開始位置
もズレて、ジッタの原因となる。
【0009】換言すれば、前述の強制発光区間T1に於
いて、半導体レ−ザの温度変動によって光量の変動し易
い区間T1初期のレ−ザビ−ムを、図2(d)のように
SOS センサで検出して、図5 の如く前記基準時刻
を定め、これに基づいて制御を行うと、該基準時刻にズ
レが生じて、ジッタの原因となる。
【0010】かかる問題点の解決方法として、特公昭6
2−39431号公報には『強制発光区間T1の末期で
SOS センサによる検出を行うことにより、安定した
光量を検出でき、基準時刻の精度を高め得る』旨、記載
されている。 しかし、高速のレ−ザプリンタでは、強制発光区間T1
を、該区間T1の末期で光量が安定する程度に長く設定
することは、従来、不可能であった。即ち、特公昭62
−39431号公報の方法を、高速のレ−ザプリンタに
適用することは、従来、不可能であった。
【0011】本発明は、かかる問題点に鑑みたものであ
り、高速のレ−ザビ−ム走査により画像形成を行う装置
に於いて、前述の強制発光区間T1の末期でレ−ザビ−
ムの光量を確実に安定させ、該末期のレ−ザビ−ムをS
OS センサにて検出することにより、レ−ザビ−ム検
出時刻 (基準時刻) の精度を高めて、ジッタを防止
することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項に記載
の如く、半導体レ−ザを備えたレ−ザビ−ム発生手段と
、レ−ザビ−ムを画像形成体の表面で主走査方向へ繰り
返して走査させる光学系と、副走査方向へ所定速度で変
位する画像形成体を備えた像形成手段と、主走査開始側
の所定位置に配設されたレ−ザビ−ム検出手段と、画像
形成体の表面の画像形成範囲以後にレ−ザビ−ムを遮光
するべく主走査終了側の所定位置に配設された遮光部材
と、レ−ザビ−ムの検出時刻を基準として計時を開始す
る計時手段と、レ−ザビ−ムの各検出タイミングでレ−
ザビ−ムの出力を禁止し、各主走査が画像形成範囲へ達
するタイミングで1ライン分の画像デ−タに基づくレ−
ザビ−ムの出力を開始させ、各主走査が遮光位置へ達す
るタイミングで所定光量のレ−ザビ−ムの出力を開始さ
せる制御手段と、を備えたレ−ザビ−ム走査型画像形成
装置である。
【0013】上記に於いて、像形成手段は、例えば、感
光体の表面にレ−ザビ−ムに対応するパタ−ンの静電潜
像を形成するための手段である。また、レ−ザCOM 
システム (マイクロフィルム上に像を写し込むための
システム) で使用されるマイクロフィルム上に像を形
成する手段、或いは、銀塩フィルム上にCT画像を写し
込むための手段であってもよい。
【0014】また、遮光部材は、画像形成体の表面の画
像形成範囲以後に於いて、レ−ザビ−ムが画像形成体の
表面に入射しないように遮る部材である。なお、ポリゴ
ンミラ− (後述) の反射面の境界部等での乱反射に
よる画像形成体への入射をも完全に遮り、且つ、遮られ
たレ−ザビ−ムが機外へ出ることをも防止できるものが
望ましい。さらに、レ−ザビ−ム検出手段への入射直前
まで、レ−ザビ−ムを遮光するよう形成してもよい。な
お、画像形成範囲とは、レ−ザビ−ムが画像デ−タによ
って変調されている範囲である。これは、図2(c)で
は区間T4に相当する範囲であり、また、後述する図3
 ではSOI 〜EOI の範囲である。
【0015】また、制御手段によって決定される前記各
タイミングは、請求項2に記載のように、レ−ザビ−ム
検出手段及び遮光部材の取付け位置誤差、光学系の各種
ムラに起因するレ−ザビ−ム走査の移動速度の誤差、及
び、計時手段の誤差を考慮して、画像がレ−ザビ−ムに
よって確実に形成され、且つ、強制発光のレ−ザビ−ム
が確実に遮光されるように決定されるのが望ましい。
【0016】
【作用】駆動デ−タに基づいて変調されて出力されるレ
−ザビ−ムは、光学系に導かれて画像形成体の表面に結
像しつつ、該表面を、主走査方向へ所定時間間隔で繰り
返して走査する。駆動デ−タとしては、画像形成範囲に
於いては、画像デ−タが与えられる。また、画像形成範
囲以後の比較的早期の時刻 (遮光部材による遮光開始
位置に対応する時刻) からは、強制発光を行わせるた
めのデ−タが与えられる。なお、該強制発光用のデ−タ
は、レ−ザビ−ム走査が次ラインに移行し、レ−ザビ−
ム検出手段によって検出されるまで継続される。
【0017】こうして、画像形成範囲には画像が形成さ
れる。また、画像形成範囲を外れた後は、比較的早期に
、即ち、遮光部材による遮光開始位置以後に於いて、レ
−ザビ−ムの強制発光が開始される。その結果、レ−ザ
ビ−ム走査がレ−ザビ−ム検出手段の位置へ移動する時
点では、その光量は十分に安定しており、前述の基準時
刻として、十分に精度の高い値を得ることができ、ジッ
タが防止される。また、強制発光は、遮光部材によって
確実に遮光されるため、画像形成範囲に乱反射によるノ
イズが形成されることもない。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 (1)レ−ザプリンタの構成 まず、図1 に即して、実施例にかかるレ−ザプリンタ
の要部 (電子写真記録に関連する部分) の概略的な
構成を説明する。
【0019】図示のように、レ−ザプリンタは、レ−ザ
ダイオ−ド (半導体レ−ザ)51 と、レ−ザダイオ
−ド51から出力されるレ−ザビ−ムのビ−ム径を平行
光状態のまま拡大するビ−ムエキスパンダ52と、ビ−
ムエキスパンダ52を通過したレ−ザビ−ムを高速回転
しつつ反射する多面体回転鏡 (ポリゴンミラ−)53
 と、ポリゴンミラ−53によって反射されるレ−ザビ
−ムを感光体ドラム55上に結像させるf・θ特性の結
像レンズ54と、感光体ドラム55とを有する。
【0020】ここに、ポリゴンミラ−53による反射は
、レ−ザビ−ムを水平方向 (主走査方向;図の破線矢
印X1方向) に掃引するように行われる。一方、感光
体ドラム55の表面は、レ−ザビ−ムによる走査前に一
様に帯電されており、これにより、該表面には、レ−ザ
ビ−ムに対応するパタ−ンの静電潜像が形成される。
【0021】また、感光体ドラム55の手前の位置 (
レ−ザビ−ムが感光体ドラム55の表面を主走査方向X
1へ走査する直前の位置) には、レ−ザビ−ムの通過
を検出するための光センサ(SOSセンサ)Sが配設さ
れており、該光センサS の出力信号は、波形整形回路
21に入力されてSOS(Start Of Scan
)信号に変換処理された後、イメ−ジコントロ−ル回路
22へ送信される。
【0022】また、感光体ドラム55の画像形成範囲 
(図3:画像領域,SOI〜EOI)を外れた直後の位
置 (レ−ザビ−ムが感光体ドラム55の表面を主走査
方向X1へ走査して、該感光体ドラム55の表面の画像
形成範囲外となった直後の位置) には、遮光板56が
配設されている。これにより、画像形成範囲以後、SO
S センサによるレ−ザビ−ムの検出迄の間に出力され
るレ−ザビ−ム(強制発光のレ−ザビ−ム)は、感光体
ドラム55の表面を照射しないように、完全に遮光され
る。
【0023】一方、前記イメ−ジコントロ−ル回路22
は、波形整形回路21からSOS 信号が入力されると
 (図4:時刻t0) 、計時を開始する。さらに、ホ
ストコンピュ−タ等から送信されて来る画像デ−タを、
上記計時開始時刻から所定時間経過した後に (図4:
時刻t1) 、ライン単位でアクティブとして、LD(
レ−ザダイオ−ド)駆動回路23へ出力する。その後、
1 ライン分の画像デ−タの出力が終了すると (図4
:時刻t2) 、画像形成範囲の終了まで待機し、レ−
ザビ−ムの走査が遮光板56の先端位置に達するタイミ
ングで (図4:時刻t3) 、半導体レ−ザ51を強
制発光させるためのデ−タをLD駆動回路23へ出力し
、且つ、該デ−タの出力を、次ラインのSOS 信号の
入力まで継続させる。なお、1 ライン分の画像デ−タ
の出力の終了後、走査が遮光板56の先端位置に達する
タイミングまでは (図4:時刻t2〜t3) 、レ−
ザビ−ムを発光させるためのデ−タは出力されない。
【0024】LD駆動回路23は、イメ−ジコントロ−
ル回路22から送信されて来るラインデ−タ(LDAT
A: 画像デ−タ, 強制発光用デ−タ) に基づいて
レ−ザダイオ−ド51を駆動する。これにより、レ−ザ
ダイオ−ド51からは、ラインデ−タ(LDATA) 
に対応して変調されたレ−ザビ−ムが出力される。即ち
、画像形成範囲には、画像デ−タに基づく静電潜像を形
成するように、また、遮光板56の先端位置 (図1:
左上端, 図3:右端) から SOSセンサの位置ま
では強制発光するように、それぞれレ−ザビ−ムが出力
される。
【0025】(2)LDATA 出力の具体的タイミン
グ次に、図3 〜図4 に即して、LDATA 出力の
タイミングを説明する。図3 に示すように、半導体レ
−ザ51から出力されるレ−ザビ−ムは、矢印X0方向
に高速回転しているポリゴンミラ−53で反射されるこ
とにより、感光体ドラム55の表面を、破線矢印X1方
向 (主走査方向) へ走査する。
【0026】各ラインの画像領域の走査 (主走査) 
に先立って、強制発光によるレ−ザビ−ムが SOSセ
ンサS によって検出される (図4:時刻t0) 。 ここに、強制発光は、前ラインの画像領域の走査の終了
後、遮光部材56の先端位置に相当するタイミング(E
OIのタイミング) で開始されており、 SOSセン
サS によるレ−ザビ−ムの検出は、図4 『強制発光
』と『 SOS信号』との比較より明らかなように、強
制発光区間T1の末期 (最後の部分) 、即ち、光量
が十分に安定している部分で行われる。
【0027】強制発光によるレ−ザビ−ムが、上述の如
く、 SOSセンサS によって時刻t0で検出される
と、同時に計時が開始される。計時開始後、所定時間が
経過して時刻t1になると、図4 『画像信号』に示す
ように、当該ラインの画像デ−タの出力が開始される。 これにより、該画像デ−タで変調されたレ−ザビ−ムが
出力されて、当該ラインの静電潜像が、感光体ドラム5
5の表面の画像領域(SOI〜EOI)に形成される。 なお、上記時刻t1は、図3 では、SOI(Star
t of Image) に対応する。
【0028】また、上記画像デ−タに基づいて変調され
たレ−ザビ−ムの出力が、時刻t2に於いて終了すると
、次に、時刻t3に於いて、強制発光を行わせるための
デ−タが出力される (図4:『LDATA 』参照)
 。これにより、図4 『強制発光』に示すように、レ
−ザビ−ムの強制発光が開始される。なお、該強制発光
は、前述のように、次ラインのための走査で SOS信
号が検出されるまで継続される。また、上記時刻t3は
、図3 では、EOI(End of Image) 
、即ち、遮光板56によってレ−ザビ−ムの遮光が開始
される位置 (感光体ドラム55の表面上の位置) に
対応する。
【0029】次に、具体的な数値に基づいて説明する。 図3 に示すように、SOS センサS の先端 (図
3 の右端) 〜SOI 間の距離が、 20.0 [
mm]に、SOI 〜EOI の距離、即ち、画像領域
の幅が、 215.9 [mm]に、なるように、前記
LDATA の出力タイミングを制御するものとする。 なお、感光領域は、感光体ドラムの軸方向の長さに相当
し、ここでは、250.0 [mm]である。
【0030】いま、 変調周波数        =2    [MHz] 
 印字密度          =300  [dpi
]  とすると、1 [mm]当たりの走査所要時間は
、1/2 ×(300/25.4)=5.9055 [
μsec/mm] である。故に、 SOSセンサによ
るレ−ザビ−ムの検出時刻 (前記t0に相当する時刻
) から、(20.0 +215.9)×5.9055
   [μsec ] 経過した後の時刻 (前記t3
に相当する時刻) に於いて、半導体レ−ザ51の強制
発光を開始させることにより、前述の制御を行い得る筈
である。
【0031】しかし、 SOSセンサ及び遮光板は、そ
れぞれ、取付け誤差を有する。これらの誤差を、それぞ
れ±0.5mm 以内であるとする。かかる誤差を考慮
して、前述の制御の下で、強制発光のレ−ザビ−ムが確
実に遮光され、且つ、画像領域終端 (図のEOI)ま
で確実に画像形成を行い得るためには、 SOSセンサ
S の先端 (図3 の右端) から、 20.0+0.5 +216.4 +0.5 =237
.4[mm]離れた位置を、EOI の位置として、該
位置に於いて強制発光を開始させるように制御を行えば
よい。なお、216.4 [mm]は、画像領域 SO
I〜EOI 間の距離215.9 [mm]を、遮光部
材56の取付け誤差±0.5 [mm]にかかわらず確
実に確保して、画像領域終端 EOIまで確実に画像形
成を行い得るように、 215.9 [mm]+0.5 [mm]=216.4
 [mm]として設定された値である。こうして算出さ
れた上記値237.4 [mm]を、走査所要時間に換
算すると、237.4 ×5.9055=1401.9
7  [μsec ] となる。即ち、上述の取付け誤
差を考慮した場合には、 SOSセンサによるレ−ザビ
−ムの検出時刻 (前記t0に相当する時刻) から、
1401.97  [μsec ] 経過した後の時刻
 (前記t3に相当する時刻) に於いて、半導体レ−
ザ51の強制発光を開始させことにより、前述の制御を
行い得る。
【0032】しかし、誤差は、上記2 つの取付け誤差
だけではない。即ち、ポリゴンミラ−53の回転数の誤
差によるレ−ザビ−ム走査の移動速度の誤差、及び、計
時を行うためのタイマの誤差をも考慮しなければならな
い。 いま、ポリゴンミラ−53の回転数の誤差を、±0.1
  [%] とすると、前記所要時間である1401.
97  [μsec] は、少なくとも、1401.9
7 ×1.001 =1403.37  [μsec 
] の値に設定しなければ、前述の要請、即ち、『強制
発光のレ−ザビ−ムが確実に遮光され、且つ、画像領域
終端 (図のEOI)まで確実に画像形成を行う』とい
う要請を満たすことはできない。
【0033】また、タイマをCPU にて設定し、且つ
、該CPU のクロックとして、 発振周波数初期偏差      ±0.5  [%] 
発振周波数温度安定性    ±0.4  [%] 経
年変化                ±0.3  
[%] のセラミック発振子 (例: 村田製作所製C
ST12MT)を使用する場合に於いて、上述の所要時
間である1403.37  [μsec]をタイマにセ
ットするためには、タイマの設定値τを、 τ×0.995 ×0.996 ×0.997 =14
03.37 即ち、τ=1403.37/(0.995
×0.996 ×0.997)=1420.35  [
μsec ] として設定しなければならない。なお、
1[μsec ] 以下の値の場合は、現実には、小数
点以下を切上げて、τ=1421 [μsec ]  として設定する。以上のようにして、本実施例装置は実
現される。
【0034】
【発明の効果】以上、本発明は、レ−ザビ−ム発生手段
、光学系、像形成手段、主走査開始側の所定位置に配設
されたレ−ザビ−ム検出手段、主走査終了側の所定位置
に配設された遮光部材、及び、計時手段を備え、さらに
、レ−ザビ−ムの検出タイミング毎にレ−ザビ−ムの出
力を禁止し、主走査が画像形成範囲へ達するタイミング
毎に1 ライン分の画像デ−タに基づくレ−ザビ−ムの
出力を開始させ、主走査が遮光位置へ達するタイミング
毎にレ−ザビ−ムの強制発光を開始させる制御手段を備
えたレ−ザビ−ム走査型画像形成装置である。
【0035】本発明によると、レ−ザビ−ムによる画像
領域の走査終了後、比較的早期の時刻、即ち、遮光部材
による遮光開始位置に対応する時刻から、 SOSセン
サ用の強制発光が開始され、 SOSセンサによる検出
まで継続される。ここに、遮光部材は画像領域の直後の
位置に、また、 SOSセンサは、画像領域の直前の位
置に配設されている。このため、強制発光のレ−ザビ−
ムが SOSセンサの位置に到達した時には、その光量
は十分に安定しており、前述の基準時刻として、十分に
精度の高い値を得ることができる。したがって、高速の
レ−ザプリンタであっても、ジッタの無い良好な画像形
成を行い得る。
【0036】また、強制発光によるレ−ザビ−ムは、遮
光部材によって確実に遮光されるタイミングで発生され
るため、感光体の表面に強制発光による画像が形成され
ることも無い。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例にかかるレ−ザプリンタの主要部 (静
電潜像の形成に関与する部分) の構成を示す説明図で
ある。
【図2】ドル−プ特性の強制発光から SOS信号を取
り出すタイミングと SOS信号のレベルとの関係の説
明図である。
【図3】実施例にかかるレ−ザプリンタの遮光部材と感
光体ドラムの画像領域との位置関係の説明図である。
【図4】実施例にかかるレ−ザプリンタの『強制発光』
『SOS 信号』『画像信号』『LDATA 』の関係
を示すタイムチャ−トである。
【図5】SOSセンサの出力から、画像デ−タの出力開
始時刻の基準となる時刻を決定する原理の説明図である
【符号の説明】
S   SOS センサ 51  半導体レ−ザ 53  ポリゴンミラ− 55  感光体ドラム 56  遮光部材 SOI 〜EOI   画像領域

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  駆動デ−タに基づいて変調されるレ−
    ザビ−ムを半導体レ−ザから出力するレ−ザビ−ム発生
    手段と、レ−ザビ−ムが画像形成体の表面を主走査方向
    へ繰り返して走査するように構成された光学系と、主走
    査方向に直交する副走査方向へ画像形成体の表面を所定
    速度で変位させることにより、該表面に前記駆動デ−タ
    に対応する像を形成する像形成手段と、画像形成体の表
    面の走査に先立ってレ−ザビ−ムを検出するべく、主走
    査開始側の所定位置に配設されたレ−ザビ−ム検出手段
    と、画像形成体の表面の画像形成範囲以後にレ−ザビ−
    ムを遮光するべく、主走査終了側の所定位置に配設され
    た遮光部材と、レ−ザビ−ム検出手段によるレ−ザビ−
    ムの検出時刻を基準として計時を開始する計時手段と、
    レ−ザビ−ムの検出タイミング毎にレ−ザビ−ムの出力
    を禁止し、主走査が画像形成範囲へ達するタイミング毎
    に1ライン分の画像デ−タに基づくレ−ザビ−ムの出力
    を開始させ、主走査が遮光位置へ達するタイミング毎に
    所定光量のレ−ザビ−ムの出力を開始させる制御手段と
    、を有するレ−ザビ−ム走査型画像形成装置。
  2. 【請求項2】  請求項1に於いて、制御手段は、レ−
    ザビ−ム検出手段を主走査開始側の所定位置に配設する
    際の取付け位置誤差、遮光部材を主走査終了側の所定位
    置に配設する際の取付け位置誤差、光学系によるレ−ザ
    ビ−ム走査のビ−ム移動速度の誤差、及び、計時手段の
    誤差を考慮して、上記各誤差にもかかわらず、各ライン
    の画像デ−タに基づくレ−ザビ−ムが確実に画像形成体
    の表面の画像形成範囲を走査し、且つ、主走査が遮光位
    置へ達するタイミングで発生される所定光量のレ−ザビ
    −ムが確実に遮光部材によって遮光されるように、前記
    各タイミングを決定する、レ−ザビ−ム走査型画像形成
    装置。
JP3047655A 1991-02-19 1991-02-19 レ−ザビ−ム走査型画像形成装置 Pending JPH04264874A (ja)

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