JP2003127462A - 光書込みヘッドの光量補正方法 - Google Patents
光書込みヘッドの光量補正方法Info
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Abstract
おいて、特殊な回路を使用することなく光量補正を可能
とする光書込みヘッドの光量補正方法を提供する。 【解決手段】 画像メモリ22から、自己走査型発光素
子アレイのn番目の発光点に対する階調データが、乗算
器25に送られてくる。一方、補正データROM24か
らは、n番目の発光点に対応する露光量補正データが送
られてくる。乗算器25に送られた階調データ102,
101,100と露光量補正データ200は数値として
積が取られ、露光量データ210が生成される。露光量
データ210を受けた書込み信号生成器28は、データ
210に従って、オン時間を調整した書込み信号φI を
生成し、バッファ32を介して、発光素子Lに供給し、
発光光量を補正する。
Description
光量補正方法、特に、自己走査型発光素子アレイを備
え、一連の階調データよりなる画像データに基づいて書
込み信号を生成し、自己走査型発光素子アレイに出力す
る光書込みヘッドの光量補正方法に関する。
た発光素子アレイは、その駆動用ICと組み合わせて光
プリンタ等の光書込みヘッドの光源として利用されてい
る。本発明者らは発光素子アレイの構成要素としてpn
pn構造を持つ発光サイリスタに注目し、発光点の自己
走査が実現できることを既に特許出願(特開平1−23
8962号公報、特開平2−14584号公報、特開平
2−92650号公報、特開平2−92651号公報)
し、光プリンタ用光源として実装上簡便となること、発
光素子ピッチを細かくできること、コンパクトな発光装
置を作製できること等を示した。
をシフトレジスタとして、発光素子アレイと分離した構
造の自己走査型発光素子アレイを提案している(特開平
2−263668号)。
等価回路図を示す。この発光素子アレイは、スイッチ素
子T1 〜T4 、書込み用発光素子L1 〜L4 からなる。
スイッチ素子部分の構成は、ダイオード接続を用いてい
る。VGKは電源(通常5V)であり、負荷抵抗RL を経
て各スイッチ素子のゲート電極G1 〜G3 に接続されて
いる。また、スイッチ素子のゲート電極G1 〜G3 は、
書込み用発光素子のゲート電極にも接続される。スイッ
チ素子T1 のゲート電極にはスタートパルスφ S が加え
られ、スイッチ素子のアノード電極には、交互に転送用
クロックパルスφ1,φ2が加えられ、書込み用発光素
子のアノード電極には、書込み信号φIが加えられてい
る。
用クロックパルスφ1,φ2、書込み信号φI のパルス
波形を示している。φ1,φ2は共に、Hレベル時間と
Lレベル時間との比(デューティ比)がほぼ1:1であ
る。
クパルスφ1の電圧がハイレベルで、スイッチ素子T2
がオン状態であるとする。このとき、ゲート電極G2 の
電位はVGKの5Vからほぼ零Vにまで低下する。この電
位降下の影響はダイオードD 2 によってゲート電極G3
に伝えられ、その電位を約1Vに(ダイオードD2 の順
方向立上り電圧(拡散電位に等しい))に設定する。し
かし、ダイオードD1は逆バイアス状態であるためゲー
ト電極G1 への電位の接続は行われず、ゲート電極G1
の電位は5Vのままとなる。発光サイリスタのオン電位
は、ゲート電極電位+pn接合の拡散電位(約1V)で
近似されるから、次の転送用クロックパルスφ2のHレ
ベル電圧は約2V(スイッチ素子T3 をオンさせるため
に必要な電圧)以上でありかつ約4V(スイッチ素子T
5 をオンさせるために必要な電圧)以下に設定しておけ
ばスイッチ素子T3 のみがオンし、これ以外のスイッチ
素子はオフのままにすることができる。従って2本の転
送用クロックパルスでオン状態が転送されることにな
る。
作を開示させるためのパルスであり、スタートパルスφ
S をLレベル(約0V)にすると同時に転送用クロック
パルスφ2 をHレベル(約2〜約4V)とし、スイッチ
素子T1 をオンさせる。その後すぐ、スタートパルスφ
S はHレベルに戻される。
とすると、ゲート電極G2 の電位は、VGK(ここでは5
ボルトと想定する)より低下し、ほぼ0Vとなる。した
がって、書込み信号φI の電圧が、pn接合の拡散電位
(約1V)以上であれば、発光素子L2 を発光状態とす
ることができる。
り、ゲート電極G3 は約1Vとなる。したがって、発光
素子L1 の書込み電圧は約6V、発光素子L3 の書込み
電圧は約2Vとなる。これから、発光素子L2 のみに書
き込める書込み信号φI の電圧は、1〜2Vの範囲とな
る。発光素子L2 がオン、すなわち発光状態に入ると、
発光光量は書込み信号φI に流す電流量で決められ、任
意の光量にて画像書込みが可能となる。また、発光状態
を次の発光素子に転送するためには、書込み信号φI ラ
インの電圧を一度0Vまでおとし、発光している発光素
子をいったんオフにしておく必要がある。
例えば128発光点の発光素子アレイ・チップ(長さ約
5.4mm)を、複数個並べることによって作製され
る。このようなチップは、ウェファに多数個作製され、
ダイシングすることにより得られる。通常、得られたチ
ップにおける発光点の光量は均一ではなく、バラツキを
生じる。このような不均一な光量分布は、プリンタによ
り印刷される画像の品質を低下させる。
ば、特開2001−60722号公報に開示されたもの
が知られている。この方法によれば、発光素子の点灯時
間を補正するための補正データを、自己走査型発光素子
アレイを駆動するドライバ回路内のROMに予め保持
し、この補正データに基づいて、発光素子の点灯時間を
調整することにより光量補正を行っている。
光素子アレイ・チップとの結線を示す。図面を簡単にす
るため、5個のチップ12−1,…,12−5が配列さ
れたものを示している。図からわかるように、ドライバ
回路において、クロックパルスφ1,φ2、スタートパ
ルスφS は、各チップに共通に生成され、書込み信号φ
I は、各チップに個別に生成される。
淡のある画像をプリントする場合、階調表現することが
要求される。光プリンタによる階調表現の一つの方法と
して、面積階調がある。面積階調は、1画素を縦,横等
分に分割してドットに細分化し、各ドットを2値表示
(オン,オフ)する方法である。例えば256階調の場
合、図4(A)に示すように1画素を16ドット×16
ドットに細分して、1画素中のオンしたドットの数で階
調を表現している。
めには、1画素14をより多くのドット16に細分しな
ければならず、非常に高精細な光書込みヘッドが要求さ
れるという問題がある。
して、面積階調の方法において、さらに各ドットを階調
表示する方法が行われている。例えば、図4(B)に示
すように、1画素18を8ドット×8ドットに細分し、
1ドット16を4階調で表現することにより、実質的に
256階調を実現している。この場合、ドライバ回路が
生成する1ドットあたりの階調データは、3ビットとな
る(消灯および、4段階の濃度を表現するには2ビット
では足りない)。
場合、前述した自己走査型発光素子アレイを用いた光書
込みヘッドの光量補正を実現するには、図4(A)の階
調方法を用いる光書込みヘッドのドライバ回路をそのま
ま利用することはできない。すなわち、1ドットあたり
の画像データが1ビットであるドライバ回路は、1ドッ
トあたりの階調データが複数ビットのものにはそのまま
利用できず、特殊な回路を必要とする。
ットで階調表現する光書込みヘッドにおいて、特殊な回
路を使用することなく光量補正を可能とする光書込みヘ
ッドの光量補正方法を提供することにある。
光素子アレイを備え、一連の階調データよりなる画像デ
ータに基づいて書込み信号を生成し、前記自己走査型発
光素子アレイに出力する光書込みヘッドの光量補正方法
であって、光量補正データをあらかじめ求めて、保持し
ておくステップと、前記保持された光量補正データを逐
次選択し、選択された前記光量補正データに基づいて、
前記階調データを補正して、露光量データを得るステッ
プと、前記露光量データよりなる画像データに基づい
て、前記自己走査型発光素子アレイの各発光点への書込
み信号を調整するステップとを含むことを特徴とする。
て保持しておくステップは、前記自己走査型発光素子ア
レイの各発光点の光出力を測定して得られた光量データ
に基づいて、いずれかの階調に対する一連の光量補正デ
ータを求めるステップを含み、あるいは、前記自己走査
型発光素子アレイの各発光点の光出力を測定して得られ
た光量データ、または、光量データおよび光強度分布を
特徴づけるパラメータによりいずれかの階調に対する一
連の光量補正データを求めるステップと、前記一組の光
量補正データに基づいて、そのほかの階調に対する光量
補正データを算出するステップとを含むことを特徴とす
る。
記自己走査型発光素子アレイの各発光点への前記書込み
信号のオン時間を調整する、あるいは、前記自己走査型
発光素子アレイの各発光点への前記書込み信号の電圧レ
ベルを調整する、あるいは、前記自己走査型発光素子ア
レイの各発光点への前記書込み信号の電流レベルを調整
する、あるいは、前記自己走査型発光素子アレイの各発
光点への前記書込み信号のオン時間,電圧レベルおよび
電流レベルのうち少なくともいずれか2つの組み合わせ
を調整することを特徴とする。
補正データ数値と階調データ数値の乗算結果を用いるこ
とを特徴とする。
補正データ数値と、階調データによって選択された階調
補正データ値との乗算結果を用いることを特徴とする。
データによって光量補正データを選択することを特徴と
する。
に、前記階調データとして、n+1ビットを用いる、あ
るいは、前記階調データとして、n+1ビットを用い、
nビットで階調を表現し、残りの1ビットで点/滅を表
現することを特徴とする。
する。
法を実現するドライバ回路20の概略構成を示す。ドラ
イバ回路20は、画像データを格納する画像メモリ22
と、光量補正データを格納するメモリ(例えば、RO
M)24と、乗算器25と、書込み信号(φ I )生成器
28と、画像メモリ22,ROM24,乗算器25を制
御するコントローラ30と、書込み信号生成器28から
出力された書込み信号を電流制限用抵抗RI を介して発
光素子Lに供給するバッファ32とを有している。
モリ22から、自己走査型発光素子アレイのn番目の発
光点に対する階調データが、3ビットの階調データ10
2,101,100(本実施例では[100],[01
1],[010],[001],[000]の5種類の
組み合わせを考える)が乗算器25に送られてくる。一
方、補正データROM24からは、n番目の発光点に対
応する自己走査型発光素子アレイの露光量補正データが
送られてくる。本実施例では、ROM24にはすべての
発光点を最も低い濃度である第1階調[001]で点灯
させたときに、露光量のばらつきが0.5%以下となる
ように求めたオン時間に対応する補正データがあらかじ
め格納してある。乗算器25に送られた階調データ10
2,101,100と露光量補正データ200は数値と
して積が取られ、露光量データ210が生成される。例
えば、図5の1番目の階調データは[011]であり、
補正データは[42(h)]((h)は16進数である
ことを表す)であるので、それぞれ10進数で表すと、
[3(d)],[66(d)]((d)は10進数を表
す)である。したがって、その積は3×66=198と
なる。
成器28は、データ210に従って、オン時間を調整し
た書込み信号φI を生成し、バッファ32を介して、発
光素子Lに供給し、発光光量を補正する。これにより、
均一な光量分布が得られる。
調[001]での濃度に対する実測データから補正デー
タを求め、他の階調は、この整数(0,1,2,3,
4)倍のオン時間を演算で生成している。ここで、最低
濃度の第1階調測定値を補正データに採用したのは、ハ
ードコピーでは低濃度領域のムラは高濃度領域に比べて
目につくため、低濃度領域での変換誤差を最小とするた
めである。もちろん、第1階調以外の測定値を用いて補
正データを生成しても、本発明の効果が得られることは
当然である。
トの場合であったが、これに限られるものではなく、2
ビットでも、4ビット以上であっても同様に露光量デー
タ210を生成することができる。
ータからオン時間を調整する例で説明したが、自己走査
型発光素子アレイへの電圧や電流を調整してもよい。ま
た、書込み信号生成器28は、オン時間、電圧および電
流の2つの組み合わせで調整してもよい。また、書込み
信号生成器28は、オン時間、電圧および電流の全ての
組み合わせで調整しても良い。
ータ210は、補正データを階調データ値倍したもので
あった。階調データは整数であるので、生成される露光
量データは、等間隔の値となる。この補正は、露光量と
ハードコピーの画像濃度が正比例の関係にあるときに有
効である。図6(A)に、露光量と画像濃度が正比例す
る場合を示す。画像濃度Γ,2Γ,3Γ,4Γを得るた
めには、露光量はそれぞれe,2e,3e,4eと与え
ればよい。しかし、電子写真方式では、感光ドラムの特
性や現像条件によって、正比例の関係から外れた条件で
使う場合がある。図6(B)に示すようなS字型の特性
の現像系では、濃度の階調が等間隔にΓ,2Γ,3Γ,
4Γと並ぶように、露光量をe1,e2,e3,e4に
調整しなければならない。
の階調に対して、ハードコピーの画像濃度が等間隔とな
るような露光量を得られる階調補正値をあらかじめメモ
リ23に持っておき、階調データ100,101,10
2によって、1組の階調補正データ230を選択肢が4
つのデータセレクタ26によって選択する構成とした。
ち下位2ビットを階調データに、最上位ビット102を
オン/オフデータに割り振った。図7を例に取ると、一
例として階調補正データROM23が[56(h)],
[66(h)],[76(h)],[CD(h)]のと
き、データ101,100が、[00]で[56
(h)]が、[01]で[66(h)]が、[10]で
[76(h)]が、[11]で[CD(h)]が選ばれ
る。オン/オフデータ102は、乗算器25に入り、も
し、データ102が[0]のときは、データ210も
[0]となる。データ210以下は、実施例1と同様で
ある。
ットの階調データと、最上位ビットのオン/オフデータ
に分けたが、これは、選択肢が4つのデータセレクタを
2ビットの信号でコントロールすることで回路を簡単化
できるためである。ただし、データの与え方は、本実施
例の方法に限らず、どんな割り当てを行ってもかまわな
い。また、階調データ102をデータセレクタ26に送
り、このビットが0のときは、あらかじめ階調補正デー
タ23上に用意した[00(h)]データを選択しても
よく、また、あらかじめデータを用意しておくまでもな
く、固定値0に設定してもよい。
タ値または、階調データによって指定される階調補正値
と各発光点の補正データ200を、数値演算的に積を取
った。しかし、積の計算は1クロックでは行えず、処理
が遅いという問題がある。
のであり、図8にドライバ回路の構成を示す。この実施
例では、乗算器で数値的な積を取る代わりに、発光点間
のムラの補正は、書込み信号φI の点灯時間で調整を行
い、一方、階調は、発光点の駆動電圧をDAコンバータ
29で調整する。この場合、発光点の発光タイミング
は、電界効果トランジスタ34のゲートの電圧レベルに
よってコントロールされ、発光素子に印加される電圧
は、電界効果トランジスタ34のドレイン電圧によって
決まる。この2つの要素を独立にコントロールすること
で、両者の積の効果として、発光量の調整がなされる。
って、電圧値とオン時間を調整しているが、アナログス
イッチなどコントロール端子を持つ素子なら何でもよ
く、また、電流とオン時間を調整してもよい。
明する。ドライバ回路20は、画像データを格納する画
像メモリ22と、光量補正データを格納するメモリ(例
えば、ROM)24と、データセレクタ26と、階調補
正データROM23と、書込み信号(φI )生成器28
と、画像メモリ22,ROM24,データセレクタ26
を制御するコントローラ30と、DAコンバータ29
と、書込み信号生成器28から出力された書込み信号に
よって、DAコンバータ29に接続/非接続する電界効
果トランジスタ34とを有している。電界効果トランジ
スタのソースは、電流制限抵抗RI を介して発光素子L
に電流を供給する。DAコンバータ29は、階調データ
100,101,102によって選ばれた階調補正デー
タ220によって電圧値が決められる。
モリ22から、自己走査型発光素子アレイのn番目の発
光点に対する3ビットの階調データ100,101,1
02がデータセレクタ26に送られ、このデータから階
調補正データROM23にある4種類の階調補正データ
または非点灯の0のデータが選択され露光量データ(駆
動電圧データ)220としてDAコンバータ29に送ら
れ、電界効果トランジスタ34のドレイン電圧を決め
る。
66(h),56(h)のデータに対して、DAコンバ
ータの出力電圧はそれぞれ5.0V,2.9V,2.5
V,2.1Vに対応させた。一方、補正データROM2
4からは、n番目の発光点に対応する自己走査型発光素
子アレイの露光量補正データが送られてくる。本実施例
では、ROM24にはすべての発光点における最大電圧
値5.0V時の露光量のばらつきが0.5%以下となる
ように求めたオン時間に対応する補正データがあらかじ
め格納してある。
成器28は、データ210に従って、オン時間を調整し
た書込み信号φI を生成し、電界効果トランジスタ34
をコントロールし、点灯時間を決める。これにより、均
一な光量分布が得られる。
圧を、補正データによって点灯時間の調整を行ったが、
逆に、階調信号によって点灯時間を、補正データによっ
て電圧を調整してもよい。
けるために、2種類の独立した調整方法を併用すること
で乗算と同じ効果を得ることができた。本実施例では、
乗算演算を避ける他の例を示す。その構成を図9に示
す。
に、ROM24に補正データを各階調毎にあらかじめ計
算結果として持つこととした。このことにより、演算を
排除でき、高速な処理が可能となった。
ることから、各ビット毎の細かい補正が可能となる。例
えば、最小階調1のときには同じ画像濃度の発光点で
も、同じ割合で光量を変化させた場合、最小階調4のと
きには画像濃度がずれてしまう場合がある。
画像濃度の関係の一例を示す(図では、画像濃度1が、
第4階調に相当する)。最小階調に相当する、画像濃度
0.25のところでは、ほぼ同じ露光量であるが、第4
階調に相当する画像濃度1を得るために、実線の露光量
よりも破線の露光量の方が3割程度少ない。これは、発
光点によって透過しているロッドレンズが異なるため、
微妙にフォーカス状態が異なり、ドラム上の光量分布形
状が異なる場合などが考えられる。そこで、補正データ
を作るための測定を光量だけではなく、例えば、あるし
きい値以上の光量の面積を測定し、この2つの測定値か
ら補正データ計算を行うこととした。
を流したときのチップの典型光量分布のピーク値の1/
2のところの面積をSとし、光量測定値aとして、a×
Sが一定値となるように第4階調の補正を行った。
は、図10のカーブを使って、2つの曲線と第4階調時
の露光量の比例関係とを使って露光量を計算した。例え
ば、ある発光点の第4階調時の露光量が0.9のとき、
図10の2つの曲線では、それぞれ約1.0と0.7で
あるので、2つの曲線を1:2に内分する曲線(第4階
調では、この内分する曲線と交わる点が露光量0.9で
ある)として、第3,第2,第1階調を計算する。この
補正により、レンズ起因の画像濃度ムラをほぼ解消でき
た。
もとに補正係数を決定したが、この2つのパラメータに
限らず、各種の補正方法を本発明の方法に適用できるの
は明らかである。
データを表現する通常の光書込みヘッドにおいて、一組
の補正データの組を測定し、他の補正データの組は決め
られた階調に応じて、前記一組の補正データから算出す
る。これら補正値の組は、単にメモリに配置されて、そ
の組を選択するだけで、階調表現でき、しかも補正され
た均一な光量の光出力を提供できる。
る。
1,φ2、書込み信号φI のパルス波形を示す図であ
る。
ップとの結線を示す図である。
の概略構成を示す図である。
る。
回路の概略構成を示す図である。
回路の概略構成を示す図である。
回路の概略構成を示す図である。
る。
Claims (14)
- 【請求項1】自己走査型発光素子アレイを備え、一連の
階調データよりなる画像データに基づいて書込み信号を
生成し、前記自己走査型発光素子アレイに出力する光書
込みヘッドの光量補正方法であって、 光量補正データをあらかじめ求めて、保持しておくステ
ップと、 前記保持された光量補正データを逐次選択し、選択され
た前記光量補正データに基づいて、前記階調データを補
正して、露光量データを得るステップと、 前記露光量データよりなる画像データに基づいて、前記
自己走査型発光素子アレイの各発光点への書込み信号を
調整するステップと、を含むことを特徴とする光書込み
ヘッドの光量補正方法。 - 【請求項2】前記光量補正データをあらかじめ求めて保
持しておくステップは、 前記自己走査型発光素子アレイの各発光点の光出力を測
定して得られた光量データに基づいて、いずれかの階調
に対する一連の光量補正データを求めるステップを含む
ことを特徴とする請求項1に記載の光書込みヘッドの光
量補正方法。 - 【請求項3】前記光量補正データをあらかじめ求めて保
持しておくステップは、 前記自己走査型発光素子アレイの各発光点の光出力を測
定して得られた光量データ、または、光量データおよび
光強度分布を特徴づけるパラメータによりいずれかの階
調に対する一連の光量補正データを求めるステップと、 前記一組の光量補正データに基づいて、そのほかの階調
に対する光量補正データを算出するステップと、を含
み、各階調毎に保持することを特徴とする請求項1に記
載の光書込みヘッドの光量補正方法。 - 【請求項4】前記書込み信号を調整するステップは、前
記自己走査型発光素子アレイの各発光点への前記書込み
信号のオン時間を調整することを特徴とする請求項1〜
3のいずれかに記載の光書込みヘッドの光量補正方法。 - 【請求項5】前記書込み信号を調整するステップは、前
記自己走査型発光素子アレイの各発光点への前記書込み
信号の電圧レベルを調整することを特徴とする請求項1
〜3のいずれかに記載の光書込みヘッドの光量補正方
法。 - 【請求項6】前記書込み信号を調整するステップは、前
記自己走査型発光素子アレイの各発光点への前記書込み
信号の電流レベルを調整することを特徴とする請求項1
〜3のいずれかに記載の光書込みヘッドの光量補正方
法。 - 【請求項7】前記書込み信号を調整するステップは、前
記自己走査型発光素子アレイの各発光点への前記書込み
信号のオン時間,電圧レベルおよび電流レベルのうち少
なくともいずれか2つの組み合わせを調整することを特
徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光書込みヘッ
ドの光量補正方法。 - 【請求項8】前記露光量データを得るステップは、光量
補正データ数値と階調データ数値の乗算結果を用いるこ
とを特徴とする請求項1,2,4,5,6,7のいずれ
かに記載の光書込みヘッドの光量補正方法。 - 【請求項9】前記露光量データを得るステップは、光量
補正データ数値と、階調データによって選択された階調
補正データ値との乗算結果を用いることを特徴とする請
求項1,2,4,5,6,7のいずれかに記載の光書込
みヘッドの光量補正方法。 - 【請求項10】前記露光量データを得るステップは、階
調データによって光量補正データを選択することを特徴
とする請求項3〜7のいずれかに記載の光書込みヘッド
の光量補正方法。 - 【請求項11】前記階調データが2n 階調を表現する場
合に、前記階調データとして、n+1ビットを用いるこ
とを特徴とする請求項1〜7,9,10のいずれかに記
載の光書込みヘッドの光量補正方法。 - 【請求項12】前記階調データが2n 階調を表現する場
合に、前記階調データとして、n+1ビットを用い、n
ビットで階調を表現し、残りの1ビットで点/滅を表現
することを特徴とする請求項1〜7,9,10のいずれ
かに記載の光書込みヘッドの光量補正方法。 - 【請求項13】前記階調データは、1画素を縦,横およ
び斜めの少なくともいずれか一つで分割して細分化した
場合の各ドットに対する階調データであることを特徴と
する請求項1〜12のいずれかに記載の光書込みヘッド
の光量補正方法。 - 【請求項14】前記1画素は8ドット×8ドットに細分
化されていることを特徴とする請求項13に記載の光書
込みヘッドの光量補正方法。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2001
- 2001-10-29 JP JP2001330886A patent/JP2003127462A/ja active Pending
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