JP2006245308A - 光源装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 複数種類のLEDからなる光源装置の構成を簡素化する。
【解決手段】 発光色が異なる2種類のLED26,27は、それらが複数個接続された各素子列Ly,Lmを構成している。各素子列Ly,LmはドライバIC28によって駆動され、選択的に点灯される。ドライバIC28は、定電流駆動チャンネルChを複数チャンネル備えている。隣接する素子列Lyと素子列Lmの2列で、1つのグループを構成する。そのグループ毎に、1つの駆動チャンネルChが割り当てられ、各素子列Ly,Lmによって共用される。これにより、部品点数が少なくなり、装置構成が簡素化される。
【選択図】 図3

Description

本発明は、複数の発光素子が配列された光源装置に関するものである。
発光素子であるLED(Light Emitting Diode)が複数個配列されたLEDアレイを備えた光源装置(例えば、下記特許文献1及び2参照)が知られており、照明、ディスプレイなど各種の用途に用いられている。LEDアレイは、例えば、m個のLEDを直列に接続した素子列を、n列並列に接続することで構成される。LEDアレイには、これを駆動するためのドライバICが接続される。ドライバICは、例えば、駆動信号に基づいて各列毎の点灯を制御する点灯制御回路と、各素子列に一定の電流を流して駆動する定電流駆動回路とからなる。定電流駆動回路は、例えば、各素子列の数と同数の駆動チャンネルを備えており、各駆動チャンネルが、それぞれ各素子列に接続される。この定電流駆動回路を用いることで、印加される駆動電圧が所定値より大きくても、各素子列に流れる電流を一定にすることができる。
LEDは、順方向(アノードからカソードへ)に電流を流したときに電圧降下を生じ、この電圧降下は、順方向電圧降下(以下、VFと略称する)と呼ばれる。素子列全体の順方向電圧降下(以下、VFLと略称する)は、素子列を構成する個々のLEDのVFの合計値となる。素子列に対してそのVFL以下の電圧を掛けても点灯しないため、駆動電圧Vd は、前記VFLよりも高い値に設定される。具体的には、個々のLEDの実際のVFにはばらつきがあるため、1個のLEDの平均的なVFAVE にばらつきを見込んだマージンを加え、この値を素子列内のLEDの個数分合計した値が、駆動電圧Vd として設定される。
この駆動電圧Vd と実際のVFLとの差分は、電力損失となり、ドライバICによって無駄に消費される。ドライバICに無駄な電力消費が生じると、その分発熱が大きくなり、内部で局所的な温度上昇等が生じ、最悪の場合には、IC破壊を招く。
こうした光源装置は、例えば、カラー感熱記録紙を用いて画像を熱記録するカラー感熱プリンタの光定着器として用いられる。カラー感熱記録紙は、イエロー,マゼンタ,シアンの各色にそれぞれ発色する複数の感熱発色層を支持体上に層設したものである。このうち、イエロー及びマゼンタの各感熱発色層は、それぞれ特有な波長のY用及びM用の各定着光に対する光定着性を有しており、画像が熱記録された後、各定着光が照射されることにより、未記録部分の発色能力が消失される。
この光源装置を、前記光定着器に使用する場合には、発光色が異なる複数種類(Y用及びM用)のLEDが必要となる。LEDのVF値は、種類毎に異なるため、それらを同一駆動電圧で駆動するとなると、Y用LEDとM用LEDの各VF値の差に応じた電力損失が大きくなるので、Y用及びM用のそれぞれのLEDユニットは、別々に設けられる場合が多い。Y用発光ユニットには、Y用の定着光を発光するY用LEDアレイと、これを駆動するY用のドライバICとからなり、M用の定着光を発光するM用発光ユニットは、これを駆動するM用のドライバICとからなる。
特開平7−321623号公報 特開平9−141932号公報
しかしながら、LEDの種類毎に別々の発光ユニットを設けることは、省スペース化の障害となるだけでなく、専用のドライバICを複数用意する必要があるなど、部品点数の増加によるコストアップの原因となる。
本発明は、小型で簡素な複数種類の発光素子を使用する光源装置を提供することを目的とする。
本発明の光源装置は、発光色が異なる種類毎に複数の発光素子が直列に接続された複数種類の発光素子列と、前記各発光素子列のアノードと電源との間に配置され、前記各発光素子列への給電経路を種類毎に選択的に切り替える給電経路切り替え手段と、
前記各発光素子列のカソード側に配置され、前記アノードに前記電源から印加される駆動電圧が所定値を上回っても、前記各発光素子列に一定の電流を流して駆動する定電流駆動チャンネルを持つドライバICとが設けられ、前記駆動チャンネルを、種類の異なる複数の発光素子列からなる1つのグループ毎に、1チャンネルずつ割り当てたことを特徴とする。
前記各発光素子列の駆動電圧を種類毎に変化させる駆動電圧調節手段を設けることが好ましい。
前記各発光素子の順方向電圧降下値が格納されたメモリと、このメモリから前記順方向電圧降下値を読み出して、前記駆動電圧を算出する駆動電圧算出手段とを設けることが好ましい。
本発明は、発光色が異なる種類毎に複数の発光素子が直列に接続された複数種類の発光素子列と、前記各発光素子列のアノードと電源との間に配置され、前記各発光素子列への給電経路を種類毎に選択的に切り替える給電経路切り替え手段と、前記各発光素子列のカソード側に配置され、前記アノードに前記電源から印加される駆動電圧が所定値を上回っても、前記各発光素子列に一定の電流を流して駆動する定電流駆動チャンネルを持つドライバICとが設けられ、前記駆動チャンネルを、種類の異なる複数の発光素子列からなる1つのグループ毎に、1チャンネルずつ割り当てたから、小型で簡素な複数種類の発光素子を使用する光源装置を提供することができる。
図1は、本発明の光源装置を、光定着光源として用いたカラー感熱プリンタ10を示す。カラー感熱プリンタ10は、例えば、デジタルカメラで撮影した画像データが記憶されたメモリーカードや、パーソナルコンピュータから画像データを取り込み、その画像をカラー感熱記録紙11にプリントする。
周知のように、カラー感熱記録紙11は、支持体上に、上層から順に、Y(イエロー),M(マゼンタ),C(シアン)の各色に発色する3つの感熱発色層を層設したものである。カラー感熱記録紙11は、最上層となるイエロー感熱発色層の熱感度が最も高く、最下層のシアン感熱発色層の熱感度が最も低い。
深層の感熱発色層を加熱する際に上層の感熱発色層の未発色部分が発色しないように、イエロー及びマゼンタの各感熱発色層には、それぞれ特有な波長域の光による光定着性が付与されており、各感熱発色層は、画像が熱記録された後、それぞれの波長の光が照射されることにより光定着される。イエロー感熱発色層は、発光ピークの波長が約420nmの青紫色の光であるイエロー定着光が照射されると発色能力を消失し、マゼンタ感熱発色層は、発光ピークの波長が約365nmの近紫外線であるマゼンタ定着光が照射されると発色能力を消失する。
カラー感熱プリンタ10は、記録紙11を送り方向と、戻し方向とに往復搬送しながら、フルカラー画像の熱記録と、熱記録済みのカラー感熱記録紙11の光定着とを行う。
システムコントローラ21は、CPU,ROM,RAMなどからなり、操作部からの操作信号に基づいてプリンタの各部を統括的に制御する。電源回路22は、コンセントを介して接続された商用電源から供給される電力を、プリンタ10各部へ給電する。
カラー感熱記録紙11の搬送路上には、サーマルヘッド12と、このサーマルヘッド12と対向する位置に配置されカラー感熱記録紙11を裏面から支持するプラテンローラ13が配置されている。サーマルヘッド12は、周知のように、多数の発熱素子を主走査方向(カラー感熱記録紙の幅方向)に沿ってライン状に並べた発熱素子アレイ12aを備えている。この発熱素子アレイ12aをカラー感熱記録紙11に圧接させて、各感熱発色層を加熱することで、イエロー,マゼンタ,シアンの各色の画像を熱記録する。
システムコントローラ21は、メモリに取り込まれた画像データを1ラインずつ読み出して、このラインデータから駆動データを生成して、その駆動データをサーマルヘッド12へ送る。この駆動データに基づいて、サーマルヘッド12が駆動されて、各発熱素子が各画素の階調に応じた印画熱エネルギーを発生する。この印画熱エネルギーがカラー感熱記録紙11に与えられて該記録紙11が発色する。
サーマルヘッド12の順方向下流側には、搬送ローラ対14と、光定着光源となる光定着器16が配置されている。搬送ローラ対14は、給紙されたカラー感熱記録紙11をニップして副走査方向へ搬送する。この搬送中に、カラー感熱記録紙11がサーマルヘッド12及び光定着器16を通過して、熱記録及び光定着が行われる。
搬送ローラ対14は、駆動モータ18によって駆動される。駆動モータ18は、例えば、ステッピングモータが使用されており、モータドライバ19を介してシステムコントローラ21に接続されている。システムコントローラ21は、駆動モータの回転量や回転速度を制御する。この駆動モータ18の制御を通じて、カラー感熱記録紙11の搬送量や搬送速度が制御される。
光定着器16は、サーマルヘッド12の送り方向下流側に配置されており、該ヘッド12によってイエロー又はマゼンタの各色の画像が熱記録された記録済みの各感熱発色層に対して、それぞれに特有な波長域の定着光を照射して光定着する。
図2に示すように、光定着器16は、配線パターンが形成された基板24と、この基板24上に、発光色が異なる2種類のY用LED26,M用LED27を複数個マトリックス状に配列した発光素子アレイからなる。Y用LED26は、発光波長のピークが420nm付近のイエロー定着光を発光し、M用LED27は、発光波長のピークが365nm付近のマゼンタ定着光を発光する。これらY用及びM用の各LED26,27は、イエロー感熱発色層の光定着(Y光定着)を行う際には、Y用LED26のみが発光し、他方、マゼンタ感熱発色層の光定着(M光定着)を行う際には、M用LED27のみが発光するというように、選択的に発光する。
Y用及びM用の各LED26,27は、それぞれ、3個ずつ副走査方向に沿ってライン状に配列されて直列に接続されている。直列に接続された3個のLEDが1組の素子列Lを構成する。各素子列Lは、主走査方向に配列されており、並列に接続される。また、Y用素子列Ly,M用素子列Lmは、それぞれ複数列あり、それらは交互に配列されている。この基板24上に、各素子列Ly,Lmを駆動するドライバIC28(図4参照)がマウントされており、各素子列Ly,Lmとともにユニット化されている。ドライバIC28は、システムコントローラ21から入力される駆動信号に基づいて各素子列Ly,Lmの点灯を制御する。
図4は、光定着器16の電気構成の概略を示す説明図である。光定着器16には、システムコントローラ21と、給電を行う電源回路22とが接続されている。光定着器16の基板24上には、各素子列Ly,LmからなるLEDアレイと、これを駆動するドライバIC28とが設けられている。システムコントローラ21は、ドライバIC28に対して駆動信号(ストローブ信号,ラッチ信号,駆動データ,クロック信号)を入力する。ドライバIC28は、この駆動信号に基づいて各素子列Ly,Lmを駆動する。
ドライバIC28は、各素子列Ly,Lmに一定の電流を流して駆動する定電流駆動チャンネル(以下、駆動チャンネルという)Ch1〜Chnを持つ。各駆動チャンネルCh1〜Chnは、それぞれ定電流回路31と、スイッチングトランジスタTrとからなる。定電流回路31は、素子列Lのカソード側に接続され、電源回路22から各素子列Lのアノードに印加される電圧に関わらず、各素子列Lに一定の電流を流す定電流源である。スイッチングトランジスタTrは、駆動信号に基づいてオンオフして、各素子列Lの通電を制御する。
スイッチングトランジスタTr1〜Trnのベース端子には、ANDゲートアレイ41の各出力端子が接続されている。各素子列Lは、周期的に発生するパルス信号によってパルス駆動される。システムコントローラ21は、例えば、各素子列Lの最大点灯周波数を規定するストローブ信号をANDゲートアレイ41へ出力する。このストローブ信号は、所定のパルス幅を持ち、所定の周期で発生する複数のパルス信号からなるパルス列である。各素子列Lの最大点灯周波数、及び1個の駆動パルス当たりの最大点灯時間は、このストローブ信号によって規定される。ANDゲートアレイ41の各入力端子には、ラッチアレイ42を介してシフトレジスタ43が接続されている。システムコントローラ21は、各素子列L毎の駆動データを出力することによって、各素子列L毎に点灯周波数を制御する。
駆動データは、「1」か「0」の2値データであり、ストローブ信号のパルス周期に合わせて出力される。シフトレジスタ43には、クロック信号に同期して、全素子列L分の駆動データがシフトレジスタ43へシリアルに入力される。各素子列毎の駆動データは、シフトレジスタ43内でシフトされてパラレルな駆動データに変換される。このパラレルな駆動データは、クロック信号に同期して、ラッチアレイ42に転送される。
ラッチアレイ42は、転送された駆動データを保持する。このラッチアレイ42に保持された駆動データは、ラッチ信号に同期して、ANDゲートアレイ41に入力される。ANDゲートアレイ41は、ストローブ信号がハイレベルの期間、駆動データが「1」の場合に、「H(ハイレベル)」の信号を出力する。ANDゲートアレイ41から「H」の信号が出力されると、各スイッチングトランジスタTr1〜Trnがオンして、各素子列Lが点灯する。駆動データが「0」の場合には、「L(ローレベル)」の信号が出力されるため、各スイッチングトランジスタTr1〜Trnがオンせず、各素子列Lは点灯しない。システムコントローラ21は、各素子列毎に出力する駆動データを変化させることで、各素子列毎の点灯周波数を制御する。
このように、各素子列L毎に点灯周波数を制御することによって各素子列Lの輝度が調節される。これにより、例えば、主走査方向の照度分布が均一になるように、各素子列Lの照度が補正される。各素子列Lの照度ムラは、出荷前の検査工程で検出してもよいし、プリンタ内の光定着器付近あるいは光定着器自体に各素子列の照度を検出する照度センサ(図示せず)を設け、この照度センサによって照度ムラを検出してもよい。
Y用素子列LyとM用素子列Lmは、隣接する各1列ずつの計2列の素子列が並列に接続されており、これを1つのグループとして、それぞれのグループ毎に、1つずつ各駆動チャンネルCh1〜Chnが割り当てられている。Y用素子列LyとM用素子列Lmは、選択的に点灯されるので、これら複数種類の素子列で1つの駆動チャンネルChを共用することで、部品点数を少なくしている。
Y用素子列LyとM用素子列Lmには、それぞれスイッチ48が接続されている。スイッチ48は、Y用及びM用の各素子列Ly,Lmの給電経路を選択的に切り替える。システムコントローラ21は、スイッチ48に切替信号を入力して、Y用素子列LyとM用素子列Lmの点灯を切り替える。また、システムコントローラ21は、電源回路22へ制御信号を送り、Y用素子列Lyの駆動電圧Vdyと、M用素子列Lmの駆動電圧Vdmとの切替を制御する。電源回路22は、システムコントローラ21からの制御信号に基づいて、各駆動電圧Vdy,Vdmを、それぞれY用素子列Ly,M用素子列Lmに与える。こうして、Y用素子列Lyと、M用素子列Lmの駆動電圧Vdが調節される。
発光波長(発光色)が異なる複数種類のLEDは、そのVFも異なる。そのため、こうして種類に応じて駆動電圧Vdを変化させることにより、ドライバIC28の電力損失を抑えることができる。すなわち、上述したとおり、各素子列LのVFLには、バラツキがあるため、駆動電圧Vdとしては、そのバラツキを見込んだ高めの値が設定される。そのため、駆動電圧VdとVFLの差が、ドライバIC28を駆動するために必要な最低限の必要駆動電圧を上回ると、その余剰分は、ドライバIC28によって無駄に消費される。VFLのバラツキが大きいと、それだけ大きなマージンを見込んで駆動電圧Vdが設定されるので、列によっては、駆動電圧VdとVFLの差が非常に大きくなる。これは、電力損失になるばかりでなく、ドライバIC28の発熱を増加させ、最悪の場合、IC破壊などを引き起こす原因となる。このため、種類に応じて駆動電圧Vdを変化させることで、駆動電圧VdとVFLの差が小さくなるので、ドライバIC28の電力損失が抑えられる。
以下、上記構成による作用について説明する。プリント指示がなされると、プリントが開始される。記録紙11が給紙されて、サーマルヘッド12によってまずイエロー画像が熱記録される。イエロー画像が記録されると、その記録済み部分が光定着器16へ送られて、イエロー画像の光定着が行われる。システムコントローラ21は、スイッチ48に切替信号を送り、Y用素子列Lyのみ点灯させる。このとき、電源回路22から駆動電圧Vdyが印加される。システムコントローラ21からドライバIC28に駆動信号が与えられると、その駆動信号に応じてスイッチングトランジスタTr1〜Trnがオンして、Y用素子列Lyに一定の電流が流れて点灯する。
イエローの光定着が終了すると、カラー感熱記録紙11は、その記録開始位置がサーマルヘッド12に達するまでいったん戻し方向に搬送される。この後、再び送り方向に搬送されながら、マゼンタ画像の熱記録が開始される。マゼンタ画像が熱記録されると、その記録済み部分が順次光定着器16に送られて、マゼンタ画像の光定着が行われる。このマゼンタ定着の際には、システムコントローラ21は、スイッチ48に切替信号を送り、M用素子列Lmのみ点灯させるとともに、電源回路22を制御して、M用素子列Lmに対して駆動電圧Vdmを与える。
マゼンタの光定着が終了した後、カラー感熱記録紙11は、再度戻し方向に搬送された後、3回目の送り方向の搬送中にシアン画像が熱記録される。これにより、フルカラー画像の記録が完了して、排紙される。
上記第1実施形態では、1つの駆動チャンネルを2種類(Y用及びM用)のLEDで共用する構成で説明したが、図4に示す光定着器51のように、3種類以上のLEDで共用してもよい。光定着器51には、3種類のLED52,53,54のそれぞれを複数個直列に接続した素子列La,Lb,Lcが設けられている。これらは並列に接続されており、スイッチ56によって給電経路が切り替えられ、選択的に点灯される。種類の異なる各素子列La,Lb,Lcは、それぞれを1列ずつ計3列の素子列で1つのグループを構成しており、この1グループに対して、1つの駆動チャンネルChが割り当てられている。1つのグループの各素子列La,Lb,Lcは、選択的に点灯し、1つの駆動チャンネルが共用されて駆動される。このように、1つの駆動チャンネルを共用する数が増えれば増えるほど、部品点数削減による低コスト化のメリットが得られる。
また、システムコントローラ21は、電源回路22を制御することにより、これら各素子列La,Lb,Lcの駆動電圧Vdを調節する。各素子列La,Lb,Lcに対しては、それぞれ駆動電圧Vda,Vdb,Vdcが与えられる。これにより、種類毎の最適電圧に調節されるので、ドライバIC28の無駄な電力消費が少なくなり、発熱が抑えられる。
また、システムコントローラ21が、これら各駆動電圧Vda,Vdb,Vdcを、EEPROM58に格納されたVFデータに基づいて算出して、決定するようにしてもよい。VFデータは、例えば、各LED毎のVF値や、各素子列毎のVFL値である。これらの値は、光定着器51の製造時に予め測定されて、EEPROM58に格納される。LEDのVF値は、同種のものでも製造ロットなどによって異なるので、各光定着器51のVFL値には機差が生じる。このため、EEPROM58に機器毎に測定されたVFデータを格納し、これに基づいて駆動電圧を算出し、決定するようにすれば、種類毎の平均的な駆動電圧で駆動するよりも、より適正な駆動電圧で駆動することが可能になる。これにより、ドライバICの電力消費が低減でき発熱をさらに抑えることができる。
なお、上記例で示した素子列を構成するLEDの個数(3個)は、1例であり、これらの数は適宜変更することができる。また、発光素子としてLEDを例に説明したが、これ以外でも、例えば、EL(Electro Luminescence)素子など各種の発光素子を用いることができる。
上記実施形態では、本発明の光源装置を、感熱プリンタの光定着器に使用した例で説明したが、光定着器以外でもよく、例えば、ディスプレイ、液晶ディスプレイ用のバックライト、照明装置、信号灯、警告装置(例えば、車載用ストップランプ)など各種の用途に用いることができる。発光素子の種類(発光色)は、こうした用途に応じて、適宜選択される。
カラー感熱プリンタの概略を示す構成図である。 光定着器の発光面の説明図である。 光定着器を制御する電気構成を示すブロック図である。 1つの駆動チャンネルを2種類の素子列で共用する場合の説明図である。
符号の説明
1 カラー感熱プリンタ
16 光定着器
21 システムコントローラ
22 電源回路
26 LED
28 ドライバIC
Ly1〜Lyn Y用素子列
Lm1〜Lmn M用素子列
Tr1〜Trn スイッチングトランジスタ
Ch1〜Chn 駆動チャンネル

Claims (3)

  1. 発光色が異なる種類毎に複数の発光素子が直列に接続された複数種類の発光素子列と、
    前記各発光素子列のアノードと電源との間に配置され、前記各発光素子列への給電経路を種類毎に選択的に切り替える給電経路切り替え手段と、
    前記各発光素子列のカソード側に配置され、前記アノードに前記電源から印加される駆動電圧が所定値を上回っても、前記各発光素子列に一定の電流を流して駆動する定電流駆動チャンネルを持つドライバICとが設けられ、
    前記駆動チャンネルを、種類の異なる複数の発光素子列からなる1つのグループ毎に、1チャンネルずつ割り当てたことを特徴とする光源装置。
  2. 前記各発光素子列の駆動電圧を種類毎に変化させる駆動電圧調節手段を設けたことを特徴とする請求項1記載の光源装置。
  3. 前記各発光素子の順方向電圧降下値が格納されたメモリと、このメモリから前記順方向電圧降下値を読み出して、前記駆動電圧を算出する駆動電圧算出手段とを設けたことを特徴とする請求項2記載の光源装置。
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