JP2002033883A - レーザ駆動制御装置 - Google Patents

レーザ駆動制御装置

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JP2002033883A
JP2002033883A JP2001139810A JP2001139810A JP2002033883A JP 2002033883 A JP2002033883 A JP 2002033883A JP 2001139810 A JP2001139810 A JP 2001139810A JP 2001139810 A JP2001139810 A JP 2001139810A JP 2002033883 A JP2002033883 A JP 2002033883A
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light
light emitting
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JP2001139810A
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English (en)
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Koji Ito
孝治 伊藤
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Brother Industries Ltd
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Brother Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の発光点を有するマルチビームスキャナ
に対して、コストを上昇させることなく、且つ、簡易な
調整を可能とするレーザ駆動制御装置を提供すること。 【解決手段】 可変抵抗VRにより、V0/n(n=1
〜∞)の値をとるように構成すると共に、R1=R2、
及びR3=R4として、図1に示すような減算回路を構
成する。従って、常にV2=V0−V1が成立し、可変
抵抗VRにより基準値V1を大きくなる方向に調整する
と、基準値V2は小さくなる方向に調整される。また、
基準値V1を小さくなる方向に調整すると、基準値V2
は大きくなる方向に調整される。これにより、2つの発
光点を有する半導体レーザアレイに対して収束の速い調
整が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の発光点を有
するマルチビームスキャナのレーザ駆動制御装置の技術
分野に属するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、アレー状に配列された複数個の光
源を有する半導体レーザーアレー(レーザーダイオード
アレー)を光源部に用い、複数のレーザービームを同時
に感光体等の被走査面上に結像して、複数のラインを同
時に走査するマルチビームスキャナが提案されている。
このマルチビームスキャナによれば、走査速度を向上さ
せることができ、画像形成装置の記録速度を向上させる
ことができる。
【0003】このようなマルチビームスキャナに使用さ
れる複数個の光源は、一定電流で駆動しても、自らの発
光による温度上昇によりレーザーの発光効率が低下する
ため、時間の経過に伴ってレーザー出力が変化するとい
う特性があり、一律に駆動電流を設定しても、適正な露
光が行えないという問題点がある。そこで、適正な露光
を行うために、光源を順次発振させて、各光源からのレ
ーザ発光量をフォトダイオードなどの受光素子で受光
し、制御回路にフィードバックして、基準値との比較に
基づいて適正な発光量となる駆動電流を各光源に流すよ
うにAPC(AutoPower Control)制御が行われてい
る。半導体レーザーアレーの光源毎に電流−光量特性の
ばらつき及びフォトダイオードとの結合効率が異なるた
め、基準値は各光源毎に設定する必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の制御方式においては、設定された基準値を出力する
ための回路を光源毎に設ける必要があり、回路のコスト
が実質的に複数倍になるという問題があった。
【0005】また、各光源毎に設けられた複数個の回路
について、適正な基準値が出力されるようにそれぞれ調
整する必要があるため、調整後に組み立てを行う作業工
程において、作業時間も複数倍かかるという問題もあっ
た。
【0006】本発明は、以上のような問題を解決し、複
数個の発光点を有するマルチビームスキャナに対して、
コストを上昇させることなく、且つ、簡易な調整を可能
とするレーザ駆動制御装置を提供することを課題として
いる。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載のレーザ駆
動制御装置は、前記課題を解決するために、光源に複数
の発光点を有する半導体レーザアレイにおけるレーザ駆
動を制御するレーザ駆動制御装置であって、走査領域外
において前記半導体レーザアレイの各発光点から射出さ
れる各光束を順次検出する光検出手段と、前記各発光点
に対応する各基準電位を、その和が常に一定となるよう
に調整・出力する調整手段と、前記光検出手段の出力
を、前記調整手段から出力された各基準電位と比較する
比較手段と、前記比較手段の出力に応じて各発光点に流
れる駆動電流をそれぞれ制御するレーザ駆動制御手段
と、を備えたことを特徴とする。
【0008】請求項1記載のレーザ駆動制御装置によれ
ば、光源に複数の発光点を有する半導体レーザアレイの
各発光点から射出される各光束は、光検出手段によって
順次検出される。次に、この光検出手段の出力は、比較
手段によって、調整手段から出力された各基準電位と比
較される。そして、レーザ駆動制御手段は、この比較手
段の出力に応じて、各発光点に流れる駆動電流をそれぞ
れ制御する。ここで、前記調整手段は、前記各基準電位
をその和が常に一定となるように出力調整されている。
従って、一方の発光点に対する基準電位の調整が、他方
の発光点に対する基準電位の調整に直ちに反映されるこ
とになるので、調整手段を複数個設けることなく、容易
に、且つ、迅速に、複数の半導体レーザの調整が行われ
ることになる。
【0009】請求項2記載のレーザ駆動制御装置は、前
記課題を解決するために、請求項1記載のレーザ駆動制
御装置において、前記半導体レーザアレイは、光源に2
つの発光点を有する半導体レーザアレイであり、前記調
整手段は、前記各基準電位のうち、第1の発光点に対応
した第1の基準電位をV1、第2の発光点に対応した第
2の基準電位をV2とする時、常にV1とV2の和が一
定となるように、各基準電位を出力調整する手段である
ことを特徴とする。
【0010】請求項2記載のレーザ駆動制御装置によれ
ば、前記調整手段は、前記各基準電位のうち、第1の発
光点に対応した第1の基準電位をV1、第2の発光点に
対応した第2の基準電位をV2とする時、常にV1とV
2の和が一定となるように各基準電位を調整する。従っ
て、一方の発光点に対する基準電位の調整が、他方の発
光点に対する基準電位の調整に直ちに反映されることに
なるので、調整手段を2つ分設けることなく、光源に2
つの発光点を有する半導体レーザアレイの調整が容易、
且つ、迅速に行われることになる。
【0011】請求項3記載のレーザ駆動制御装置は、前
記課題を解決するために、請求項2記載のレーザ駆動制
御装置において、前記調整手段は、前記V1とV2の和
をV0とした時、V0の値の基準電位を分圧して前記第
1の基準電位V1を得るための可変抵抗手段と、前記V
0と第1の基準電位V1の差分を前記前記第2の基準電
位V2として出力する差分電位出力手段とを備えること
を特徴とする。
【0012】請求項3記載のレーザ駆動制御装置によれ
ば、可変抵抗手段により、V0の値の基準電位を分圧し
て前記第1の基準電位V1を調整すると、基準電位V2
は、差分電位出力手段により、前記V0と第1の基準電
位V1の差分として出力される。従って、常にV1とV
2の和が一定となるように各基準電位を調整する。従っ
て、一方の発光点に対する基準電位の調整を、他方の発
光点に対する基準電位の調整に直ちに反映させることに
なるので、調整手段を2つ分設けることなく、光源に2
つの発光点を有する半導体レーザアレイの調整が容易に
行われることになる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて説明する。まず、本実施形態にお
けるマルチビームスキャナの構成について、図2及び図
3を用いて詳しく説明する。
【0014】図2は当該マルチビームスキャナのコリメ
ート部の構成を説明するための図、図3は当該マルチビ
ームスキャナ全体の光学系の構成を説明するための図で
ある。
【0015】図2に示すように、本実施形態のマルチビ
ームスキャナ100は、複数個の発光点を有するレーザ
ーダイオード90と、カバーガラス91と、レーザーダ
イオード90からの複数のレーザービームを各々略平行
光束にするコリメータレンズ92と、レーザービームの
光束を絞るためのスリット93とを備えている。尚、本
実施形態のレーザーダイオードは2つの発光点ch1,
ch2を光源として備えており、発光点ch1,ch2
からはレーザービームLB1,LB2がそれぞれ射出さ
れるものとする。
【0016】更に、本実施形態のマルチビームスキャナ
100は、図3に示すように、前記スリット93から射
出されるレーザービームLB1,LB2を副走査方向だ
けに絞り、ポリゴンミラー41における面倒れ補正を行
う蒲鉾形状のシリンドリカルレンズ94と、レーザービ
ームLB1,LB2を主走査方向に偏向走査するポリゴ
ンミラー41と、fθレンズ42及びトーリックレンズ
45からなる走査レンズとを備えている。ポリゴンミラ
ー41は、図示しない駆動モータにより駆動されて、矢
印Rの方向に回転する。回転するポリゴンミラー41に
偏向されて等角運動するレーザービームLB1,LB2
は、fθレンズ42及びトーリックレンズ45によって
感光体20上を主走査方向に略同時に等速移動するよう
に照射されて、隣接した2つの走査ラインが感光体20
上に走査される。
【0017】また、感光体20は、主走査方向の走査タ
イミングに連動して、図示しない駆動モータによって駆
動されて、矢印Mの方向に回転するため、感光体20上
には副走査方向に順次走査ラインが形成されることにな
り、感光体20全体が露光されて潜像が形成される。
【0018】ここで、図6は、レーザーダイオード90
の構造を示す斜視図である。レーザーダイオード90
は、キャップ90Bで覆われたレーザー素子90A及び
PIN受光素子90C等がステム90D上に取り付けら
れた構造となっている。レーザー素子90Aの内部に
は、発光点ch1,ch2が設けられており、図6の上
方に位置するポリゴンミラー41に向けてレーザービー
ムLB1,LB2が射出される。また、発光点ch1,
ch2からのレーザービームは、その一部が図6の下方
にも射出され、PIN受光素子90Cに入射する。PI
N受光素子90Cは、発光点ch1,ch2から射出さ
れたレーザービームLB1,LB2の光量を検出し、光
量信号として出力する。
【0019】以上のような本実施形態のマルチビームス
キャナに用いるレーザーダイオード90として、図4に
示すように、2つの発光点ch1,ch2が1つのレー
ザー素子90Aに設けられているモノリシック構造のも
の、或いは、図5に示すように、2つの発光点ch1,
ch2が別個のレーザー素子90Aに設けられているデ
ィスクリート構造のものの何れも使用可能であるが、何
れの場合も、2つの発光点ch1,ch2は発光面から
内部に入り込んだ位置になっている。更に、製造上のば
らつきから、2つの発光点ch1,ch2の位置は光軸
方向にΔZの隔たりを生じているものとする。
【0020】レーザーダイオード90の組み立て方如何
によっては、レーザー素子90Aの発光面が、図4及び
図5に示すように前記コリメータレンズ等の光軸に垂直
な面に対してある角度を有することになる。その結果、
光量検出用のPIN受光素子90Cに対する入射角度が
発光点ch1,ch2毎に異なり、発光点毎の電流−光
量特性のばらつきが小さい場合でも、PIN受光素子9
0Cによる受光量の差異は大きくなることがある。そこ
で、本実施形態では、以下のようなレーザ駆動制御回路
1を設けている。
【0021】図1に本実施形態におけるレーザ駆動制御
回路のブロック図を示す。図1に示すように、本実施形
態のレーザ駆動制御回路1は、図示しない制御部と、発
光点ch1,ch2それぞれに対して露光データの入力
を行う変調回路10、11と、発光点ch1,ch2か
らのレーザービームを受光するPIN受光素子90C
と、PIN受光素子90Cの出力を所定の倍率で増幅す
る増幅器30と、増幅器30の出力をサンプルホールド
するサンプルホールド回路40、41と、サンプルホー
ルド回路40からの出力と基準値V2とを比較する比較
器50と、サンプルホールド回路41からの出力と基準
値V1とを比較する比較器51と、比較器50、51か
らの出力に応じてレーザーダイオード90の駆動電流を
調節するAPC(Auto Power Control)回路60、61
と、前記基準値V1、V2の出力調整を行う調整回路7
0とを備えている。
【0022】以上のような構成において、制御部は、感
光体20上の走査領域外において、露光データに応じ
て、発光点ch1,ch2を順次発振させる。PIN受
光素子90Cが発光点ch1,ch2から射出されたレ
ーザービームLB1,LB2を順次受光して、各受光量
を光量信号として出力すると、増幅器30は、PIN受
光素子90Cの出力を所定の倍率で増幅する。サンプル
ホールド回路40、41は、増幅器30の出力をサンプ
ルホールドすると、比較器50、51は、サンプルホー
ルド回路40、41からの出力と調整回路70から出力
される基準値V1、V2とをそれぞれ比較する。比較器
50、51の比較結果に基づいて、APC回路60、6
1は、発光点ch1,ch2の駆動電流をそれぞれ調節
する。
【0023】ここで、レーザーダイオード90の2つの
発光点ch1,ch2の電流−光量特性が常に等しけれ
ば、前記基準値V1、V2にも共通の固定値を用いるこ
とができる。しかし、上述したように、電流−光量特性
は発光点毎のばらつき、更には、レーザーダイオード9
0の組み立て方等が原因となって、2つの発光点の発光
量が等しい場合でも、PIN受光素子90Cによる受光
量に差異を生じる場合がある。
【0024】例えば、レーザー素子90Aがステム90
Dに対して所定の角度で傾いた場合、2つの発光点の発
光量が実際には等しく適正であっても、一方の発光点か
らの受光量は適正量より大きく、他方の発光点からの受
光量は適正量より小さいと検出されてしまうことがあ
る。このような場合に、共通の固定値の基準値V1、V
2を用いると、前記一方の発光点への駆動電流を大きく
すると共に、前記他方の発光点への駆動電流を小さくす
るようにAPC回路60、61が動作して、レーザ駆動
制御回路1による制御が適正には行われないという問題
が生じる。
【0025】よって、発光点ch1,ch2から射出さ
れているレーザービームLB1,LB2の実際の発光量
とPIN受光素子90Cが検出する受光量との相関関係
を考慮して、基準値V1、V2を調整することにより、
前記受光量の差異を減少させる必要がある。尚、基準値
V1,V2の調整は、通常、マルチビームスキャナの組
み立て時に行われる。
【0026】そこで、本実施形態では、前記調整回路7
0を設けることにより、基準値V1、V2を容易に調整
可能としている。以下、調整回路70について詳しく説
明する 図1に示すように、調整回路70は、コンパレータ(オ
ペアンプ)71と、トランジスタTr1,Tr2と、抵
抗R1,R2,R3,R4,R5,R6と、可変抵抗V
Rと、コンデンサC1とから構成されている。尚、図1
には、本実施形態における抵抗R1,R2,R3,R
4,R5,R6や可変抵抗VRの抵抗値、コンデンサC
1の容量値を実際の数値を挙げて示したが、本発明はこ
のような態様に限定されるものではない。
【0027】トランジスタTr1,Tr2は、この調整
回路70による基準値V1、V2の出力をオン/オフす
るためのスイッチング用のトランジスタであり、トラン
ジスタTr2にHighレベルの電圧が印加されること
により、トランジスタTr2がオンし、トランジスタT
r1がオフすることにより、調整回路70の出力が有効
となる。一方、トランジスタTr2にLowレベルの電
圧が印加されることにより、トランジスタTr2がオフ
し、トランジスタTr1がオンすることにより、調整回
路70の出力は共に0[V]となる。このとき、APC回
路はサンプルホールド回路の出力も0[V]になるように
制御するため、レーザダイオードには電流が流れない
(オフ状態)。
【0028】ここで、トランジスタTr2にHighレ
ベルの電圧が印加され、調整回路70の出力が有効にな
った場合を考え、抵抗R3と抵抗R4との直列抵抗値
と、可変抵抗VRの抵抗値との合成抵抗値をRgとする
と、基準電圧V0は、次式から求められる。
【0029】
【数1】V0 = Rg/(R5+Rg)×VCC 尚、可変抵抗VRにおいて、端子1と端子3の間の抵抗
値VR1-3及び端子2と端子3の間の抵抗値VR2-3は、
上述したように、マルチビームスキャナの組み立て時
に、発光点ch1,ch2から射出されているレーザー
ビームLB1,LB2の実際の発光量とPIN受光素子
90Cが検出する受光量との相関関係を考慮して、配分
されている。則ち、抵抗値VR1-3及び抵抗値VR2-3
は、基準値V1,V2に応じて配分されている。
【0030】よって、電圧V1の値は、抵抗値VR1-3
に対する抵抗値VR2-3の比から求められる。例えば、
抵抗値VR2-3がVR1-3/2の値であれば、V1はV0
/2であり、抵抗値VR2-3がVR1-3/3の値であれ
ば、V1はV0/3となる。
【0031】次に、コンパレータ71の非反転入力に対
する電圧をV+とすると、次式が成立する。
【0032】
【数2】(V0−V+)/R4 = V+/R3 従って、これをV0について解くと、
【0033】
【数3】V0 = (1+R4/R3)V+ 本実施形態では、R3=R4なので、結局、
【0034】
【数4】V0 = 2V+ 次に、コンパレータ71の反転入力に対する電圧をV−
とすると、次式が成立する。
【0035】
【数5】 (V1−[V−])/R2 =( [V−]−V2)/R1 従って、これをV2について解くと、
【0036】
【数6】V2 = (−R1/R2)V1+(1+R1/
R2)[V−] 本実施形態では、R1=R2なので、結局、
【0037】
【数7】V2 = −V1+2[V−] ここで、V+=V−と考えられるので、前記(4)式と
(7)式より、
【0038】
【数8】V0 = V2+V1 つまり、本実施形態の調整回路70では、この(8)式
が常に成立している。従って、例えば、電圧V1がV0
/2であれば、電圧V2もV0/2となり、電圧V1が
V0/3であれば、電圧V2は2V0/3となるように
調節される。
【0039】従って、例えば、レーザダイオード90が
ステムに対して所定の角度で傾いた場合、発光点ch1
からの受光量は、前記所定の角度が0である場合に比べ
て多くなり、発光点ch2からの受光量少なくなってい
る。前記調整回路70において、電圧V1が小さくなる
ように可変抵抗VRを調整すれば、自動的に電圧V2が
大きくなるように調整されていることになる。
【0040】このように、本実施形態によれば、基準値
V1,V2の比に応じて可変抵抗VRの端子間の抵抗値
を設定することにより、基準値V1,V2の合計が常に
基準電圧V0に等しくなるように基準値V1,V2の出
力を調整しているので、容易、且つ、迅速に受光量の調
節の収束を進めるできる。また、調整回路を2つの発光
点分設けることがないので、コストを増大させることも
ない。
【0041】なお、本実施形態では、発光点が2つの場
合について説明したが、本発明はこのような態様に限定
されるものではなく、発光点の個数が増加しても、各基
準値の合計が一定になるように調整回路を構成すれば良
い。
【0042】
【発明の効果】請求項1記載のレーザ駆動制御装置によ
れば、各発光点に対応する各基準電位の和が常に一定と
なるように各基準電位を調整するので、一方の発光点に
対する基準電位の調整が、他方の発光点に対する基準電
位の調整に直ちに反映され、調整手段を複数個設けるこ
となく、容易、且つ、迅速に複数の発光点に対する各基
準電位の調整を行うことができる。
【0043】請求項2記載のレーザ駆動制御装置によれ
ば、半導体レーザアレイとして、光源に2つの発光点を
有する半導体レーザアレイを用い、調整手段として、前
記各基準電位のうち、第1の発光点に対応した第1の基
準電位をV1、第2の発光点に対応した第2の基準電位
をV2とする時、常にV1とV2の和が一定となるよう
に各基準電位の出力を調整する手段を用いたので、一方
の発光点に対する基準電位の調整を、他方の発光点に対
する基準電位の調整に直ちに反映させることができ、調
整手段を2つ分設けることなく、光源に2つの発光点を
有する半導体レーザアレイの調整を容易、且つ、迅速に
行うことができる。
【0044】請求項3記載のレーザ駆動制御装置によれ
ば、調整手段として、前記V1とV2の和をV0とした
時、V0の値の基準電位を分圧して前記第1の基準電位
V1を得るための可変抵抗手段と、前記V0と第1の基
準電位V1の差分を前記前記第2の基準電位V2として
出力する差分電位出力手段とを備えたので、一方の発光
点に対する基準電位の調整を、他方の発光点に対する基
準電位の調整に直ちに反映させることができ、調整手段
を2つ分設けることなく、光源に2つの発光点を有する
半導体レーザアレイの調整を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態におけるレーザ駆動制御装
置の概略構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施形態におけるマルチビームスキ
ャナのコリメート部を示す斜視図である。
【図3】本発明の一実施形態におけるマルチビームスキ
ャナの全体構成を模式的に示す斜視図である。
【図4】本発明の一実施形態におけるマルチビームスキ
ャナにおける半導体レーザーの構造及び発光点を示す斜
視図である(その1)。
【図5】本発明の一実施形態におけるマルチビームスキ
ャナにおける半導体レーザーの構造及び発光点を示す斜
視図である(その2)。
【図6】本発明の一実施形態におけるマルチビームスキ
ャナの半導体レーザーの構造を示す斜視図である。
【符号の説明】 ch1,ch2 発光点 1 レーザー駆動制御回路 50,51 比較器 70 調整回路 71 コンパレータ 90C PIN受光素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01S 5/40 B41J 3/00 D H04N 1/113 H04N 1/04 104A Fターム(参考) 2C362 AA03 AA13 AA17 BA60 BA67 2H045 BA23 BA32 CB33 5C051 AA02 CA07 DA02 DB02 DB07 DB22 DB24 DB30 DC03 DE30 5C072 AA03 BA02 HA02 HA06 HA13 HB02 HB04 5F073 AB15 EA29 GA12 GA37

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源に複数の発光点を有する半導体レー
    ザアレイにおけるレーザ駆動を制御するレーザ駆動制御
    装置であって、 走査領域外において前記半導体レーザアレイの各発光点
    から射出される各光束を順次検出する光検出手段と、 前記各発光点に対応する各基準電位を、その和が常に一
    定となるように、出力調整する調整手段と、 前記光検出手段の出力を、前記調整手段から出力された
    各基準電位と比較する比較手段と、 前記比較手段の出力に応じて各発光点に流れる駆動電流
    をそれぞれ制御するレーザ駆動制御手段と、 を備えたことを特徴とするレーザ駆動制御装置。
  2. 【請求項2】 前記半導体レーザアレイは、光源に2つ
    の発光点を有する半導体レーザアレイであり、 前記調整手段は、前記各基準電位のうち、第1の発光点
    に対応した第1の基準電位をV1、第2の発光点に対応
    した第2の基準電位をV2とする時、常にV1とV2の
    和が一定となるように、各基準電位を出力調整する手段
    である、 ことを特徴とする請求項1記載のレーザ駆動制御装置。
  3. 【請求項3】 前記調整手段は、前記V1とV2の和
    をV0とした時、V0の値の基準電位を分圧して前記第
    1の基準電位V1を得るための可変抵抗手段と、前記V
    0と第1の基準電位V1の差分を前記前記第2の基準電
    位V2として出力する差分電位出力手段とを備えること
    を特徴とする請求項2記載のレーザ駆動制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010109168A (ja) * 2008-10-30 2010-05-13 Fuji Electric Systems Co Ltd Led駆動装置、led駆動方法および照明装置
JP2019044146A (ja) * 2017-09-01 2019-03-22 ドン シーオー., エルティディ. 有機溶剤を含有していない眼鏡レンズ用ハードコーティング液組成物及びその製造方法

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