JP4158568B2 - 光源制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源制御装置に係り、より詳しくは、各々独立して変調可能な複数の光源から出力された光ビームを被走査面上に走査させる光走査装置に用いられ、前記複数の光源の光量制御を行う光源制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、レーザプリンタや電子写真複写機等、光走査装置によって、光ビームを感光体上に走査させて画像を形成する画像形成装置がある。図16に、一般的な光走査装置の構成を示す。同図に示すように、この光走査装置200では、光源として、端面発光型の半導体レーザ(以下、「LD」と称す)202Aを用い、LD202から出力された光ビームは、レンズ204により平行光化された後、側面に複数の反射面を有し、一定速で回転するポリゴンミラー206へと入射されるようになっている。そして、ポリゴンミラー206の反射面により反射された走査光ビームは、fθレンズ208を透過することにより、感光体表面での走査速度が一定となるように走査速度が補正されてから感光体へ照射されるようになっている。
【0003】
このような光走査装置が用いられる画像形成装置において、良好な画質を得るためには、光ビームの光量が精度よく所定光量となるように制御される必要がある。このため、このような光走査装置では、LDの出力光量を検知し、検知結果が所定光量となるようにLDの駆動電流を調整することで、LDの出力光量制御が行われている。例えば、端面発光型のLD202Aでは、LDパッケージ内に、LDの出力光量を検知するための検知手段として、LDから後方に出力された光ビーム(所謂、バックビーム)を受光するフォトダイオード(以下、「PD」と称す)が設けられており、このPDによりLDのバックビームを検知することにより、LDの出力光量を検知することができるようになっている。
【0004】
また、近年は、VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)と称される面発光型のLDを安価に作成できるようになってきたことから、光走査装置の光源として、従来の端面発光型のLDに代えて、面発光型のLDを用いることも検討されている。この面発光型のLDは、端面発光型のLDのようにバックビームがなく、一方方向にのみ光ビームが出力されるため、図17に示す如く、面発光型のLD202Bとは別に検知手段としてのPD210が設けられ、レンズ204により面発光型のLD202Bからの出力光を平行光化した後、ハーフミラー212によりその一部をPD210へと案内すると共に、レンズ214により集光してPD210に入射させることで、出力光量を検知する方法が考えられている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
この技術を図16で示した光走査装置200に適用した場合、図18に示すような構成となる。なお、以下では、端面発光型と面発光型のLDを特に区別しない場合は、LD202と称して説明する。
【0006】
一方、近年、画像形成速度や画像データにおける解像度を向上させることを目的として、光走査装置の光源として各々独立して変調可能な複数の光ビームを得ることのできるLDアレイが用いられている。この種の光走査装置においても、前述したように、良好な画質を得るためには、各光ビームの光量が精度よく所定光量となるように制御される必要がある。
【0007】
複数の光源の光量を所定光量とするための技術として、従来、非有効走査期間毎に各光源を選択的に順次点灯させ、点灯している光源から出射されるレーザ光の光強度を光検出器により検出して各光源の光強度を各々所定の大きさに保つように各光源の駆動電流を制御する技術(以下、「第1従来技術」という。)があった(例えば、特許文献2参照。)。
【0008】
この技術では、図19(A)に示される駆動電流制御回路内に、図19(B)に示される2つのLDに対応して2つの駆動回路が設けられており、図19(C)に示すように非有効走査期間内において時分割で有効となる2つの選択信号S1、S2により、1ビームずつ光量センサからの出力信号に応じた光量制御を行う構成となっている。この構成により、単一の光検出器(光量センサ)により、各光源の光強度を各々所定の大きさに制御することができる。
【0009】
また、複数の光源の光量を所定光量とするための技術として、従来、複数の光源に対する光量の制御信号をシリアル送信又はコード化して送信する技術(以下、「第2従来技術」という。)もあった(例えば、特許文献3参照。)。
【0010】
この技術では、図20に示されるように、制御信号がクロック信号に同期して時分割で送信され、制御信号切換信号に同期して光量制御回路内で有効となるように構成されており、光量の制御対象となる光源が順次切換えられるものである。これによって、複数の光源を制御する制御信号の数を削減することができる。
【0011】
【特許文献1】
特開平4−355986号公報
【特許文献2】
特開平7−235715号公報
【特許文献3】
特開2000−71514公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第1従来技術では、光ビームの数と同数の選択信号が必要であるので、光ビームの数が多くなるほど回路規模が大きくなってしまう、という問題点があった。
【0013】
特に、光源としてVCSELを適用する場合には、端面発光型のLDよりもアレイ化が容易であり、10ビットを越える多ビーム光源が可能であるため、この場合に上記第1従来技術を適用した場合には、回路規模が著しく大きくなってしまう。
【0014】
一方、上記第2従来技術では、光ビームの数が多くなるほど制御信号のビット数が増加し、それに伴ってクロック信号の変調周波数も増加するので、回路基板に高周波対策を施す必要があり、設計が困難になると共に、光ビームの数が多くなるほどノイズの放射量も増加するので、システム全体としての設計も困難となり、更に光量センサからの出力信号にノイズの影響が生じた場合には光量制御の精度が低下する、という問題点があった。
【0015】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、回路規模を小さくすることができると共に、設計が容易で、かつ高精度に光量制御を行うことのできる光源制御装置を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の光源制御装置は、各々独立して変調可能な複数の光源から出力された光ビームを被走査面上に走査させる光走査装置に用いられ、前記複数の光源の光量が予め設定された設定光量となるように光量制御する光源制御装置であって、前記複数の光源の光量制御順序を示す順序情報を予め記憶した記憶手段と、前記順序情報により示される順序で光量制御を行うように、光量制御の対象となる光源の切換えタイミングを示す変調信号である光源切換信号に同期して光量制御の対象とする光源を切換える切換手段と、を備えている。
【0017】
請求項1に記載の光源制御装置によれば、複数の光源の光量制御順序を示す順序情報が記憶手段によって予め記憶され、当該順序情報により示される順序で光量制御が行われるように、切換手段により、光量制御の対象となる光源の切換えタイミングを示す変調信号である光源切換信号に同期して光量制御の対象とする光源が切換えられる。なお、上記記憶手段には、DRAM、SDRAM等の揮発性メモリの他、フラッシュメモリ、EEPROM等の不揮発性のメモリを含めることができる。
【0018】
このように、請求項1に記載の光源制御装置によれば、複数の光源の光量制御順序を示す順序情報を予め記憶しておき、当該順序情報により示される順序で光量制御を行うように、光量制御の対象となる光源の切換えタイミングを示す変調信号である光源切換信号に同期して光量制御の対象とする光源を切換えているので、光ビームの数とは無関係に光量制御対象とする光源を設定するための制御信号の数を少なくすることができ、この結果として回路規模を小さくすることができる。
【0019】
なお、本発明は、請求項2に記載の発明のように、前記光源切換信号の変調周期を変更する変更手段を更に備えることが好ましい。これにより、変更手段によって光源切換信号の変調周期を長くすることにより、回路基板に高周波対策を施す必要がなく、設計が容易になると共に、ノイズの放射量も低減できるので、システム全体としての設計も容易となり、更に光量センサからの出力信号にノイズの影響が生じ難く光量制御の精度を向上できる。また、変更手段によって光源切換信号の変調周期を短くすることにより、各光源毎の光量制御時間を短くでき、各光源の延べ点灯時間を短縮できる結果、各光源の寿命を長くすることができる。
【0020】
また、本発明は、請求項3に記載の発明のように、前記光源切換信号における特定の光源に対応するパルスの変調周期を変更する特定パルス変更手段を更に備えてもよい。これにより、特定パルス変更手段によって光源切換信号における特定の光源に対応するパルスの変調周期を長くすることにより、光量制御の精度を向上できる。また、特定パルス変更手段によって上記パルスの変調周期を短くすることにより、光量制御時間を短くでき、各光源の延べ点灯時間を短縮できる結果、各光源の寿命を長くすることができる。
【0021】
また、本発明は、請求項4に記載の発明のように、前記光源切換信号による光源の切換え数をカウントすると共に、カウント値が予め定められたタイミングでリセットされるカウント手段を更に備え、前記切換手段は、前記カウント手段によるカウント値により示される順位の光源が光量制御の対象となるように光源を切換えるものとしてもよい。これにより、光源切換信号にノイズが入り、カウント手段によるカウント値に異常が生じた場合でも、次回の光量制御時には正常なカウント値とすることができ、正常な光量制御を行うことができる。
【0022】
更に、本発明は、請求項5に記載の発明のように、前記複数の光源の光量が予め設定された設定光量となるように光量制御した後、前記設定光量を他の光量に切換えて再度前記複数の光源の光量制御を行うように制御する光量制御手段を更に備えてもよい。
【0023】
これにより、本発明に係る複数の光源における複数の光量レベルに対応する複数の駆動量を計測し、外部より入力される強度信号に対応した光強度で各光源を駆動できるように、前記複数の駆動量から光量と駆動量との関係を求め、前記強度信号で示される光量となるように算出した駆動量で各光源を駆動することで、強度変調を可能とすることができる。
【0024】
この結果、例えば、被走査面の露光量分布が不均一な場合、走査位置に対応して光量を強度信号で制御し、露光量分布を均一とすることができる。
【0025】
また、被走査面が感光体表面である場合、感光体の感度むらや、感光体の帯電むらや、転写手段の電位むら等を原因として、走査位置に対応して画像濃度が不均一となるが、このとき、走査位置に対応して光量を強度信号で制御することで走査方向の画像濃度分布を均一とすることができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、ここでは、本発明を、複数の光源により感光体に対して走査露光を行う光走査装置における上記複数の光源の出射光量を制御する光量制御装置に適用した場合について説明する。
【0027】
〔第1実施形態〕
まず、図1を参照して、本実施の形態に係る光量制御装置10Aの構成について説明する。同図に示されるように、この光量制御装置10Aは、光走査装置の光源としてのn(nは2以上の整数であり、本実施の形態では、128)個のLDを含んで構成されると共に、感光体54に対する露光光を出射する光源部50、及び当該光源部50の各LDからの出力光量を検知するPDにより構成された光量センサ52と接続されて用いられる。なお、光量センサ52は、光源部50に含まれる複数のLDが端面発光型である場合は、LDパッケージ内に当該LDの後方出力(バックビーム)を検知するように内蔵されているフォトダイオードを用いればよい。また、LDが面発光型、すなわちVCSELの場合には、図18で示したように、ハーフミラー212によりLDの出力光の一部を取り出し、この取り出された出力光を受光するように光量センサ52を配置すればよい。
【0028】
また、光量制御装置10Aは、光量制御順序設定記憶部12Aと、切換部14Aと、駆動量制御部16と、制御対象とするLDの数と同数のサンプルホールド回路(以下、「S/H」という。)18と、変調部20と、を含んで構成されている。
【0029】
光量制御順序設定記憶部12Aは切換部14Aに接続されている。この光量制御順序設定記憶部12Aには、光源部50に含まれるn個のLDに対する光量制御の順序を示す順序情報が予め記憶されており、切換部14Aは光量制御順序設定記憶部12Aから順序情報を読み出すことができる。
【0030】
また、切換部14Aには、外部(例えば光量制御装置10により光源部50に含まれるLDの光量が制御される光走査装置を搭載した画像形成装置本体側)からn本のビデオIN信号が入力されるようになっており、切換部14Aは、ビデオIN信号に基づいてn本のビデオOUT信号を出力するものとされている。なお、ビデオIN信号は、感光体54に画像を形成する際には当該画像に応じて光源部50の各LDの点灯及び消灯を指定して当該画像を形成させるための信号とされるが、各LDの光量制御を行う際には全てのLDを消灯させる信号とされる。また、ビデオOUT信号は、感光体54に画像を形成する際には入力されたビデオIN信号と同一の信号とされるが、各LDの光量制御を行う際には光量制御の対象となるLDのみを点灯させる信号とされる。
【0031】
更に、切換部14Aには、上記外部から光量制御許可信号及び光源切換信号が入力されるようになっており、切換部14Aは、光量制御許可信号及び光源切換信号と、光量制御順序設定記憶部12Aから読み出した順序情報に基づいて各々n個のS/H18の何れか1個に対応するn本のサンプルホールド信号(以下、「S/H信号」という。)を出力するものとされている。
【0032】
なお、光量制御許可信号は、光源部50に含まれる各LDの光量制御の実行を許可する期間を示す信号であり、本実施の形態では、当該期間にローレベルとされ、他の期間にハイレベルとされる信号である。また、光源切換信号は、光量制御の対象とするLDの切換えタイミングを示す信号であり、本実施の形態では、ローレベルからハイレベルに移行したタイミングが当該切換えタイミングであるものとされている。更に、S/H信号は、対応するS/H18のサンプル状態及びホールド状態を設定するための信号である。
【0033】
一方、駆動量制御部16には、上記外部から各LDの設定光量を示す光量指示信号が入力されると共に、光量センサ52が接続されており、駆動量制御部16は、光量センサ52から入力されたLDの出力光量を示す光量信号と光量指示信号とを等しくするための当該LDの駆動量を示す駆動量設定信号を出力するものとされている。
【0034】
また、切換部14Aのn本のS/H信号を出力する出力端は、各々対応するS/H18の一方の入力端に接続されており、駆動量制御部16の駆動量設定信号を出力する出力端は各S/H18の他方の入力端に接続されている。各S/H18では、一方の入力端から入力されたS/H信号の設定状態に応じて、他方の入力端から入力されている駆動量設定信号に対するサンプル状態及びホールド状態を切換えると共に、ホールドされている信号を対応するLDの駆動量を示す駆動量信号として出力するものとされている。
【0035】
更に、切換部14Aのn本のビデオOUT信号を出力する出力端及び各S/H18の駆動量信号を出力する出力端は各々変調部20に接続されており、変調部20のn本の出力端は、各々光源部50の対応するLDに接続されている。変調部20では、切換部14Aから入力されたビデオOUT信号により点灯が指示されたLDに対して、当該LDに対応するS/H18から入力されている駆動量信号によって示される駆動量で点灯させる。
【0036】
光量制御順序設定記憶部12Aが本発明の記憶手段に、切換部14Aが本発明の切換手段に、各々相当する。
【0037】
次に、本実施の形態に係る光量制御装置10Aの作用として、本発明に特に関係する各LDの光量制御時における光量制御装置10Aの動作について、図2を参照しつつ詳細に説明する。なお、図2は、当該光量制御時における光量制御許可信号、光源切換信号及び制御状態の推移を示すタイムチャートである。また、ここでは、外部から、各LDの光量制御時における設定光量を示す光量指示信号が入力されている場合について説明する。
【0038】
まず、切換部14Aは、光量制御許可信号が各LDの光量制御の許可期間を示す状態(本実施の形態では、ローレベル)とされているとき、光源切換信号の最初の立ち上がりエッジにおいて、光量制御順序設定記憶部12Aから順序情報を読み出し、最初に光量制御を行うLD(以下、「第1光量制御光源」という。)を選択する。
【0039】
そして、切換部14Aは、第1光量制御光源のみを点灯させるようにビデオOUT信号を生成して変調部20に出力すると共に、第1光量制御光源に対応するS/H18をサンプル状態とするS/H信号を出力する。
【0040】
この状態で、駆動量制御部16は、光量センサ52から入力された第1光量制御光源の出力光量を示す光量信号と、外部から入力されている光量指示信号とが等しくなるように、第1光量制御光源からの出力光量をフィードバック制御する。
【0041】
図2に示すように、光源切換信号は所定周期で変調しており、切換部14Aは、光源切換信号の次の立ち上がりエッジで第1光量制御光源に対応するS/H18をホールド状態とするS/H信号を出力する。これに応じて当該S/H18はホールド状態に移行する。
【0042】
これと同時に切換部14Aは、次に光量制御を行うLD(以下、「第2光量制御光源」という。)を光量制御順序設定記憶部12Aから読み出し、同様に第2光量制御光源に対する光量制御を行う。以降、光量制御の対象とするLDを順次切換えながら、連続して光量制御を行うことで全てのLDの光量制御を行う。
【0043】
以上詳細に説明したように、本実施の形態に係る光量制御装置10Aは、複数のLDの光量制御順序を示す順序情報を光量制御順序設定記憶部12Aによって予め記憶しておき、当該順序情報により示される順序で光量制御を行うように、切換部14Aにより、光量制御の対象となるLDの切換えタイミングを示す変調信号である光源切換信号に同期して光量制御の対象とするLDを切換えているので、光ビームの数とは無関係に光量制御対象とする光源を設定するための制御信号の数を少なくすることができ、この結果として回路規模を小さくすることができる。
【0044】
〔第2実施形態〕
上記第1実施形態では、光源切換信号の周期を固定とした場合の形態について説明したが、本第2実施形態では、光源切換信号の周期を可変とした場合の形態について説明する。
【0045】
まず、図3を参照して、本第2実施形態に係る光量制御装置10Bの構成を説明する。なお、図3の図1と同一の構成要素については図1と同一の符号を付して、その説明を省略する。
【0046】
本第2実施形態に係る光量制御装置10Bは、切換部14Aに入力される光源切換信号が変調周期変更部22Aによって出力されたものとされる点のみが、上記第1実施形態に係る光量制御装置10Aと異なっている。
【0047】
変調周期変更部22Aには、外部から基準クロック信号、クロック分周信号、及び出力許可信号が入力されるようになっており、変調周期変更部22Aは、これらの信号に基づいて光源切換信号を生成して切換部14Aに出力する。
【0048】
なお、基準クロック信号は光源切換信号より高速で変調する信号であり、クロック分周信号は基準クロック信号に対する分周比を示す信号であり、出力許可信号は光源切換信号の切換部14Aへの出力を許可する期間を示す信号である。
【0049】
すなわち、変調周期変更部22Aは、光量制御時のみ光源切換信号を変調するように出力許可信号に応じて制御され、出力が許可された状態で基準クロック信号をクロック分周信号で指定された分周比で分周した信号を光源切換信号として出力する。
【0050】
感光体54上にて一定の光量であっても、光走査装置の設計等により、光量センサ52に入射する光量は異なる。光量センサ52への入射光量が多い場合には光量センサ52からの出力電流も大きく、容量負荷が大きいときでも光量信号の立ち上がり及び立ち下がりの変化が速くなり、光量制御の収束が速くなる。また、高速な光量センサ52を用いたり、光量センサ52から駆動量制御部16に至る基板上の配線パターンが短くできると、同様に光量信号の立ち上がり及び立ち下がりの変化が速くなり、光量制御の収束が速くなる。
【0051】
そこで、一例として図4における光量信号で示されるように、光量センサ52への入射光量が比較的多い等の理由で光量制御の収束が速い場合には、光源切換信号の変調周期が短くなるようにクロック分周信号を設定する。これにより、各LD当たりの光量制御時間を短くし、光量制御にかかる時間を短縮することができ、この結果として各LDの延べ点灯時間を短くすることができ、各LDの寿命を長くすることができる。
【0052】
一方、光量センサ52への入射光量が少ない場合には光量センサ52からの出力電流も小さく、容量負荷が大きいときには光量信号の立ち上がり及び立ち下がりの変化が遅くなり、光量制御の収束が遅くなる。また、低速な光量センサ52を用いたり、光量センサ52から駆動量制御部16に至る基板上の配線パターンが長い場合にも、同様に光量信号の立ち上がり及び立ち下がりの変化が遅くなり、光量制御の収束が遅くなる。
【0053】
このように、一例として図5に示すように、光量制御の収束が図4で示される収束より遅い場合は、光源切換信号の変調周期を周期T1より長い周期T2となるようにクロック分周信号を設定する。これにより、光量制御の精度の低下を防止することができる。
【0054】
なお、光量制御装置10Bの各LDの光量制御時における動作は、上記第1実施形態に係る光量制御装置10Aと同様であるので、ここでの説明は省略する。変調周期変更部22Aが本発明の変更手段に相当する。
【0055】
以上詳細に説明したように、本実施の形態に係る光量制御装置10Bは、上記第1実施形態に係る光量制御装置10Aと同様の効果を奏することができると共に、光源切換信号の変調周期を変更する変調周期変更部22Aを備えているので、変調周期変更部22Aによって光源切換信号の変調周期を長くすることにより、回路基板に高周波対策を施す必要がなく、設計が容易になると共に、ノイズの放射量も低減できるので、システム全体としての設計も容易となり、更に光量センサ52からの出力信号(光量信号)にノイズの影響が生じ難く光量制御の精度を向上できる。また、変調周期変更部22Aによって光源切換信号の変調周期を短くすることにより、各LD毎の光量制御時間を短くでき、各LDの延べ点灯時間を短縮できる結果、各LDの寿命を長くすることができる。
【0056】
〔第3実施形態〕
上記第2実施形態では、全てのLDに対応する光源切換信号の周期を可変とした場合の形態について説明したが、本第3実施形態では、特定のLDに対応する光源切換信号の周期のみを可変とした場合の形態について説明する。
【0057】
まず、図6を参照して、本第3実施形態に係る光量制御装置10Cの構成を説明する。なお、図6の図1と同一の構成要素については図1と同一の符号を付して、その説明を省略する。
【0058】
本第3実施形態に係る光量制御装置10Cは、光源切換信号が変調周期変更部22Bによって出力されたものとされる点、切換部14Aに代えてクロック分周信号を出力する機能を有する切換部14Bを設けた点、及び光量制御順序設定記憶部12Aに代えて、上記順序情報に加えて各LD毎の光量制御に必要な時間を示す時間情報が予め記憶された光量制御順序設定記憶部12Bを設けた点のみが、上記第1実施形態に係る光量制御装置10Aと異なっている。
【0059】
変調周期変更部22Bには、外部から基準クロック信号及び出力許可信号が入力され、切換部14Bからクロック分周信号が入力されるようになっており、変調周期変更部22Bは、これらの信号に基づいて光源切換信号を生成して切換部14Bに出力する。
【0060】
なお、基準クロック信号は光源切換信号より高速で変調する信号であり、クロック分周信号は基準クロック信号に対する分周比を示す信号であり、出力許可信号は光源切換信号の切換部14Bへの出力を許可する期間を示す信号である。
【0061】
すなわち、変調周期変更部22Bは、光量制御時のみ光源切換信号を変調するように出力許可信号に応じて制御され、出力が許可された状態で基準クロック信号を切換部14Bから入力されたクロック分周信号で指定された分周比で分周した信号を光源切換信号として出力する。
【0062】
一方、切換部14Bは、光量制御の対象とするLDの光量制御に必要な時間を示す情報を光量制御順序設定記憶部12Bから読み出し、当該情報により示される時間に対応するクロック分周信号を変調周期変更部22Bに出力する。なお、切換部14Bのクロック分周信号を出力する動作以外の動作は切換部14Aと同様であり、光量制御装置10Cの他の部分の各LDの光量制御時における動作も、上記第1実施形態に係る光量制御装置10Aと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【0063】
以上により、基板上の配線パターンの引き回し等の影響によって特定のLDのみの光量制御の収束が遅い場合でも、一例として図7に示すように、当該LD(同図では、2番目に光量制御を行うLD)に対応する光源切換信号の変調周期T2が長くされるので、光量制御の精度の低下を防止することができる。
【0064】
また、反対に、光量制御の収束が速いLDについては、当該LDに対応する光源切換信号の変調周期T1が短くされるので、選択的に光量制御時間を短くすることが可能となり、光量制御にかかる時間を短縮することができ、この結果として各LDの延べ点灯時間を短くすることができ、各LDの寿命を長くすることができる。
【0065】
光量制御順序設定記憶部12Bが本発明の記憶手段に、切換部14Bが本発明の切換手段に、変調周期変更部22Bが本発明の特定パルス変更手段に、各々相当する。
【0066】
以上詳細に説明したように、本実施の形態に係る光量制御装置10Cは、上記第1実施形態に係る光量制御装置10Aと同様の効果を奏することができると共に、光源切換信号における特定のLDに対応するパルスの変調周期を変更する変調周期変更部22Bを備えているので、変調周期変更部22Bによって光源切換信号における特定のLDに対応するパルスの変調周期を長くすることにより、光量制御の精度を向上できる。また、変調周期変更部22Bによって上記パルスの変調周期を短くすることにより、光量制御時間を短くでき、各LDの延べ点灯時間を短縮できる結果、各LDの寿命を長くすることができる。
【0067】
〔第4実施形態〕
本第4実施形態では、光量制御装置に光源切換信号によるLDの切換え数をカウントするカウンタ(以下、「光源カウンタ」という。)を設けた場合の形態について説明する。
【0068】
まず、図8を参照して、本第4実施形態に係る光量制御装置10Dの構成を説明する。なお、図8の図1と同一の構成要素については図1と同一の符号を付して、その説明を省略する。
【0069】
本第4実施形態に係る光量制御装置10Dは、光源カウンタ24を新たに設けた点、光量制御順序設定記憶部12Aに代えて光量制御順序設定記憶部12Cを設けた点及び切換部14Aに代えて切換部14Cを設けた点のみが、上記第1実施形態に係る光量制御装置10Aと異なっている。
【0070】
光源カウンタ24には、外部から光源切換信号及びカウンタリセット信号が入力されるようになっており、光源カウンタ24は、光量制御時におけるLDの切換え数をカウントし、当該カウント値を示すカウント信号を光量制御順序設定記憶部12Cに順次出力する。
【0071】
なお、上記光源切換信号は、光量制御の対象とするLDの切換えタイミングを示す信号であり、本実施の形態では、上記各実施の形態と同様に、ローレベルからハイレベルに移行したタイミングが当該切換えタイミングであるものとされている。また、上記カウンタリセット信号は、光源カウンタ24によるカウントをリセットするための信号であり、本実施の形態では、カウントをリセットする際にハイレベルとされ、カウントを実行する際にローレベルとされる信号である。
【0072】
従って、光源カウンタ24は、カウンタリセット信号がローレベルである場合に光源切換信号の立ち上がりエッジに同期してカウントを行い、カウンタリセット信号がハイレベルとなった際にカウント値がリセットされる。
【0073】
そして、本実施の形態に係る光量制御装置10Dでは、光量制御の直前にカウンタリセット信号により光源カウンタ24がリセットされるものとされている。
【0074】
また、本実施の形態に係る光量制御装置10Dでは、画像形成時における光量制御期間として全てのLDの光量制御を行うのに十分な時間が確保できない場合は、最初の光量制御時に一部のLDのみ光量制御を行い、次回の光量制御時まで光源カウンタ24のカウント値をリセットせずに保持しておき、次回以降の光量制御時に残りのLDの光量制御を行い、全てのLDの光量制御が終了した後に光源カウンタ24のカウント値をリセットする。
【0075】
一方、光量制御順序設定記憶部12Cには、外部から前述の順序情報(各LDに対する光量制御の順序を示す情報)を示すAPC順序制御信号が入力されるようになっており、光量制御順序設定記憶部12Cは、外部からAPC順序制御信号が入力されたときには、当該信号により示される順序情報を記憶する。
【0076】
また、光量制御順序設定記憶部12Cは、光源カウンタ24から入力されたカウント信号によって示されるカウント値の順位で光量制御を行うLDを特定できるLD信号を切換部14Cに出力する。例えば、カウント値が‘1’である場合には、1番目に光量制御を行うLDを特定できるLD信号を切換部14Cに出力する。
【0077】
切換部14Cは、上記LD信号が光量制御順序設定記憶部12Cから入力されると、当該LD信号によって特定されるLD、すなわち光量制御の対象とするLDを点灯させることのできるビデオOUT信号を変調部20に出力すると共に、当該LDに対応するS/H18をサンプル状態とするS/H信号を出力する。なお、これ以外の切換部14Cの光量制御時における動作は上記第1実施形態に係る切換部14Aと同様なので、ここでの説明は省略する。
【0078】
本実施の形態に係る光量制御装置10Dでは、上記のように作用する光源カウンタ24を備えると共に、光量制御の直前にカウンタリセット信号により光源カウンタ24がリセットされるものとされているので、光源切換信号に何らかのノイズが入って光源カウンタ24のカウント値が進んでしまい、光量制御の対象となるLDの数以上となったり、当該カウント値が初期値に戻ってしまった場合でも、次回の光量制御時には正常なカウント値にすることができ、正常な光量制御を行うことができる。
【0079】
また、本実施の形態に係る光量制御装置10Dでは、上記のように、1回の光量制御期間として全LDの光量制御を行うのに十分な時間が確保できない場合は、複数の光量制御期間に分けて光量制御を行っているので、制御対象とするLDの多数化に対応することができる。
【0080】
図9には、6個のLDを3個のLDずつ2回に分割して光量制御を行った場合のタイムチャートの一例が示されている。
【0081】
この場合、光量制御許可信号によって示される最初の光量制御の実行を許可する期間(本実施の形態では、光量制御許可信号がローレベルである期間)が開始される直前に、カウンタリセット信号がリセットを示す状態からカウントを許可する状態に移行(本実施の形態では、ハイレベルからローレベルに移行)される。
【0082】
これによって光源カウンタ24では、光源切換信号の立ち上がりエッジに同期したカウントが開始されるが、1回の光量制御期間では、3個のLDのみしか光量制御を行うことができない。このため、本実施の形態では、光量制御期間が終了した後もカウンタリセット信号をリセットを示す状態とはせず、光源カウンタ24のカウント値を‘3’のままで保持する。従って、次回の光量制御時には、光源カウンタ24のカウントは‘3’から増加することになるので、4番目以降に光量制御を行うことになっている残りの3個のLDに対する光量制御が、当該光量制御時に行われることになる。
【0083】
そして、全ての制御対象とするLDの光量制御が終了した後に、カウンタリセット信号をリセットを示す状態に移行させることにより、光源カウンタ24のカウント値をリセットする。
【0084】
光量制御順序設定記憶部12Cが本発明の記憶手段に、切換部14Cが本発明の切換手段に、光源カウンタ24が本発明のカウント手段に、各々相当する。
【0085】
以上詳細に説明したように、本実施の形態に係る光量制御装置10Dは、上記第1実施形態に係る光量制御装置10Aと同様の効果を奏することができると共に、光源切換信号によるLDの切換え数をカウントすると共に、カウント値が予め定められたタイミングでリセットされる光源カウンタ24を備え、切換部14Cにより、光源カウンタ24によるカウント値により示される順位のLDが光量制御の対象となるようにLDを切換えるものとしているので、光源切換信号にノイズが入り、光源カウンタ24によるカウント値に異常が生じた場合でも、次回の光量制御時には正常なカウント値とすることができ、正常な光量制御を行うことができる。
【0086】
〔第5実施形態〕
本第5実施形態では、光量制御の対象とする複数のLDに対して予め定められた設定光量とする光量制御を行い、その後に設定光量を切換えて再び当該複数の光源に対して光量制御を行う場合の形態について説明する。
【0087】
まず、図10を参照して、本第5実施形態に係る光量制御装置10Eの構成を説明する。なお、図10の図8と同一の構成要素については図8と同一の符号を付して、その説明を省略する。
【0088】
本第5実施形態に係る光量制御装置10Eは、S/H18に代えてS/H18Bを設けた点、変調部20に代えて変調部20Bを設けた点、及び設定光量選択部26を新たに設けた点のみが、上記第4実施形態に係る光量制御装置10Dと異なっている。
【0089】
S/H18Bには、S/H信号、光量切換信号及び駆動量設定信号が入力されるようになっており、S/H18Bは、これらの信号に基づいて2つの駆動量信号1及び駆動量信号2を変調部20Bに出力する。
【0090】
なお、光量切換信号は、各LDに対する設定光量を切換えるタイミングを示す信号であり、本実施の形態では、ローレベルからハイレベルに移行したタイミングが当該設定光量を切換えるタイミングであるものとされている。また、S/H信号及び駆動量設定信号は、上記各実施の形態における同一名称の信号と同様の信号である。
【0091】
また、変調部20Bには、外部からm本の強度信号が入力され、かつ切換部14Cからn本のビデオOUT信号が入力されると共に、各S/H18Bから各々2つの駆動量信号1及び駆動量信号2が入力されるようになっており、変調部20Bは、これらの信号に基づいて光源部50に含まれるn個のLDに対して駆動信号を出力する。なお、上記強度信号は、各LDの駆動時における光強度を示す信号である。
【0092】
一方、設定光量選択部26には、外部から光量切換信号及び光量指示信号が入力されるようになっており、設定光量選択部26は、これらの信号に基づいて駆動量制御部16Bに対して光量制御時における各LDの設定光量を示す設定光量信号を出力する。なお、本実施の形態に係る上記光量指示信号は、光量制御時における各LDの設定光量の基準となる光量(以下、「基準光量」という。)を示す信号である。
【0093】
本実施の形態に係る設定光量選択部26は、光量切換信号がローレベルであるときは、光量制御の対象とするLDの出力光量が光量指示信号により示される基準光量に所定係数(本実施の形態では‘1’)を乗じた設定光量1となるように駆動量制御部16Bを制御し、光量切換信号がハイレベルであるときは当該LDの出力光量が光量指示信号により示される基準光量に上記所定係数より大きな係数(本実施の形態では‘2’)を乗じた設定光量2となるように駆動量制御部16Bを制御する。
【0094】
次に、図11を参照して、本実施の形態に係るS/H18Bの構成を詳細に説明する。同図に示すように、このS/H18Bは、選択部30と、2つのS/H32A及びS/H32Bと、を含んで構成されている。
【0095】
S/H32A及びS/H32Bには、駆動量制御部16Bから駆動量設定信号が入力されるようになっており、S/H32Aは、光量制御の対象とするLDの出力光量が設定光量1となる駆動量1をサンプルホールドし、S/H32Bは、光量制御の対象とするLDの出力光量が設定光量2となる駆動量2をサンプルホールドする。
【0096】
また、選択部30には、切換部14CからS/H信号が入力されると共に、外部から光量切換信号が入力されるようになっており、選択部30は、光量切換信号の状態に応じてS/H32AとS/H32Bとを選択することにより、駆動量1を示す駆動量信号1と駆動量2を示す駆動量信号2を変調部20Bに出力する。
【0097】
次に、図12を参照して、本実施の形態に係る変調部20Bの構成を詳細に説明する。同図に示すように、この変調部20Bは、各々各LDの何れか1つに対応され、かつ駆動量演算部40A及び変調回路40Bを含んで構成されたn個の変調部40を含んで構成されている。
【0098】
駆動量演算部40Aには、外部からm本の強度信号が入力されると共に、対応するS/H18Bから駆動量信号1及び駆動量信号2が入力されるようになっており、駆動量演算部40Aは、強度信号によって示される出力光量が得られる駆動量を演算し、当該駆動量を示す駆動量信号を変調回路40Bに出力する。
【0099】
変調回路40Bには、この駆動量信号に加え、切換部14CからビデオOUT信号が入力されるようになっており、変調回路40Bは、ビデオOUT信号がLDの点灯を示す状態である場合には所定の駆動量で、対応するLDを点灯させる。
【0100】
なお、駆動量演算部40Aにおいて行われる駆動量の演算は、一例として図13に示すように、設定光量1が強度変調範囲の最小値で、設定光量2が強度変調範囲の最大値である場合、強度変調時の駆動量制御範囲は駆動量1から駆動量2の範囲となり、強度信号が最大光量のX%を示す場合の駆動量は、次の(1)式で求めることができる。
【0101】
(駆動量2−駆動量1)×(X/100)+駆動量1 (1)
従って、本実施の形態に係る駆動量演算部40Aでは、(1)式により駆動量を算出する。ここで、光量と駆動量の関係が線形である場合は、特に強度変調範囲の上限、下限でなくとも、関係式を求めることで対応が可能である。
【0102】
以上の各部の構成及び動作により、図14に示すように、光量切換信号がローレベルであり、かつ光量制御許可信号がローレベルである期間内において光源切換信号の1周期毎に各LDの設定光量1での光量制御が行われ、光量切換信号がハイレベルであり、かつ光量制御許可信号がローレベルである期間内において光源切換信号の1周期毎に各LDの設定光量2での光量制御が行われる。
【0103】
設定光量選択部26及び駆動量制御部16Bが本発明の光量制御手段に相当する。
【0104】
以上詳細に説明したように、本実施の形態に係る光量制御装置10Eは、上記第4実施形態に係る光量制御装置10Dと同様の効果を奏することができると共に、複数のLDの光量が予め設定された設定光量となるように光量制御した後、設定光量を他の光量に切換えて再度複数のLDの光量制御を行うように制御しているので、複数のLDにおける複数の光量レベルに対応する複数の駆動量を計測し、外部より入力される強度信号に対応した光強度で各LDを駆動できるように、上記複数の駆動量から光量と駆動量との関係を求め、上記強度信号で示される光量となるように算出した駆動量で各LDを駆動することで、強度変調を可能とすることができる。この結果、例えば、感光体54の感度むらに起因する形成画像のむらの発生を防止すること等が可能となる。
【0105】
なお、上記各実施の形態において示したタイムチャート(図2、図4、図5、図7、図9、図14参照)は各々一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【0106】
また、上記各実施の形態で説明した光量制御装置10A〜10Eの構成(図1、図3、図6、図8、図10〜図12参照)も各々一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【0107】
例えば、光量制御装置10A〜10Eの構成を適宜組み合わせることにより新たな光量制御装置を実現することもできる。
【0108】
また、上記第2、第3実施形態で示した変調周期変更部22A、22Bでは、高速変調する基準クロック信号を分周する構成としたが、電圧制御発振器等の構成を用いても同様の効果を奏することができる。
【0109】
また、光量制御順序設定記憶部12A〜12Cに記憶されている情報は、第1〜第3実施形態に記載されているようにハードウェア的に固定されていてもよいし、第4、第5実施形態のように外部にインタフェースを持ち、所定タイミングで更新してもよい。このとき、上記インタフェースをシリアル通信で情報を送信するものとすることで制御対象とするLDが多くなっても、少ない制御信号で情報更新が可能となるメリットがある。更に、光量制御順序設定記憶部を取り外し可能な記憶デバイスとして、ソケット等を介して容易に交換できるように実装し、光量制御の順序を変更したいときに記憶デバイスを交換するようにしてもよい。
【0110】
また、第4、第5実施形態に記載の光量制御装置(図8及び図10参照)において、光量制御の許可中に光源切換信号にノイズが乗ると光源カウンタ24が誤作動してしまい、所定タイミングが到来するまえに光量制御の対象とするLDの切換え指示を行ってしまうことが予想される。ここで、光源カウンタ24でカウント可能な最大値がLD数より多い場合、光量制御順序設定記憶部12Cに無効なカウント数が入力され、光量制御が正常に行われない可能性がある。
【0111】
この問題は、光源カウンタ24は、光量制御許可時に、LD数を越える回数の光源切換指示が入力された場合は光量制御対象とするLDを切換えないように制御するか、又は光量制御対象とするLDを、再度光量制御開始時に光量制御を行ったLDに設定し、再度光量制御を行うように制御することで防止することができる。また、この問題は、LD数より多いカウント数が切換部14Cに入力された場合に、全てのLDの光量制御を停止するように制御することでも防止することができる。
【0112】
更に、第5実施形態に係る光量制御装置10Eにおける複数のLDの強度変調は、各LDの発光光量を独立に指示する(mビット×LD数)の強度信号を入力することで複数のLDを独立に強度変調させ、より微細に画像形成を行うことも可能であるし、複数のLDに共通のmビットの強度信号を入力し、複数のLDを共通に強度変調することで、一例として特開平11−291548号公報に記載の技術のような、感光体上のレーザ走査位置に対する光量プロファイルが図15に示される‘無補正’のように走査両端で光量が減る場合、LDの出力を同図の‘補正係数’のように変化させ、補正後の均等なプロファイルにする技術も実現可能である。
【0113】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る光源制御装置によれば、複数の光源の光量制御順序を示す順序情報を予め記憶しておき、当該順序情報により示される順序で光量制御を行うように、光量制御の対象となる光源の切換えタイミングを示す変調信号である光源切換信号に同期して光量制御の対象とする光源を切換えているので、光ビームの数とは無関係に光量制御対象とする光源を設定するための制御信号の数を少なくすることができ、この結果として回路規模を小さくすることができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1実施形態に係る光量制御装置10Aの構成を示すブロック図である。
【図2】 第1実施形態に係る光量制御装置10Aの動作の説明に供するタイムチャートである。
【図3】 第2実施形態に係る光量制御装置10Bの構成を示すブロック図である。
【図4】 第2実施形態に係る光量制御装置10Bの動作の説明に供するタイムチャートである。
【図5】 第2実施形態に係る光量制御装置10Bの動作の説明に供する他のタイムチャートである。
【図6】 第3実施形態に係る光量制御装置10Cの構成を示すブロック図である。
【図7】 第3実施形態に係る光量制御装置10Cの動作の説明に供するタイムチャートである。
【図8】 第4実施形態に係る光量制御装置10Dの構成を示すブロック図である。
【図9】 第4実施形態に係る光量制御装置10Dの動作の説明に供するタイムチャートである。
【図10】 第5実施形態に係る光量制御装置10Eの構成を示すブロック図である。
【図11】 光量制御装置10Eに含まれるS/H18Bの構成を示すブロック図である。
【図12】 光量制御装置10Eに含まれる変調部20Bの構成を示すブロック図である。
【図13】 第5実施形態に係る光量制御装置10Eの動作の説明に供するグラフであり、光量制御装置10Eの強度変調時のLD駆動量制御範囲を説明するための光源(LD)駆動量対設定光量のグラフである。
【図14】 第5実施形態に係る光量制御装置10Eの動作の説明に供するタイムチャートである。
【図15】 第5実施形態に係る光量制御装置10Eを、走査位置による光量むらを強度変調により補正する従来の技術に適用する場合の説明に供する光走査装置の構成図である。
【図16】 従来の端面発光型LDを光源に用いた光走査装置の構成図である。
【図17】 従来の面発光型LDを光源に用いた光走査装置の構成図である。
【図18】 図17で示した光走査装置を図16で示した光走査装置に適用した場合の光走査装置の構成図である。
【図19】 従来技術の説明に供する図である。
【図20】 他の従来技術の説明に供する図である。
【符号の説明】
10A〜10E 光量制御装置
12A〜12C 光量制御順序設定記憶部(記憶手段)
14A〜14C 切換部(切換手段)
16 駆動量制御部
16B 駆動量制御部(光量制御手段)
18、18B S/H
20、20B 変調部
22A 変調周期変更部(変更手段)
22B 変調周期変更部(特定パルス変更手段)
24 光源カウンタ(カウント手段)
26 設定光量選択部(光量制御手段)
30 選択部
32A、32B S/H
40 変調部
40A 駆動量演算部
40B 変調回路
50 光源部
52 光量センサ
54 感光体
Claims (5)
- 各々独立して変調可能な複数の光源から出力された光ビームを被走査面上に走査させる光走査装置に用いられ、前記複数の光源の光量が予め設定された設定光量となるように光量制御する光源制御装置であって、
前記複数の光源の光量制御順序を示す順序情報を予め記憶した記憶手段と、
前記順序情報により示される順序で光量制御を行うように、光量制御の対象となる光源の切換えタイミングを示す変調信号である光源切換信号に同期して光量制御の対象とする光源を切換える切換手段と、
を備えた光源制御装置。 - 前記光源切換信号の変調周期を変更する変更手段
を更に備えた請求項1記載の光源制御装置。 - 前記光源切換信号における特定の光源に対応するパルスの変調周期を変更する特定パルス変更手段
を更に備えた請求項1記載の光源制御装置。 - 前記光源切換信号による光源の切換え数をカウントすると共に、カウント値が予め定められたタイミングでリセットされるカウント手段を更に備え、
前記切換手段は、前記カウント手段によるカウント値により示される順位の光源が光量制御の対象となるように光源を切換える
請求項1乃至請求項3の何れか1項記載の光源制御装置。 - 前記複数の光源の光量が予め設定された設定光量となるように光量制御した後、前記設定光量を他の光量に切換えて再度前記複数の光源の光量制御を行うように制御する光量制御手段
を更に備えた請求項1乃至請求項4の何れか1項記載の光源制御装置。
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