JP2945434B2

JP2945434B2 - Ｌｅｄプリンタ

Info

Publication number: JP2945434B2
Application number: JP6810390A
Authority: JP
Inventors: 一彦佐藤; 俊雄胡中; 知久三上
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-03-20
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 1999-09-06
Anticipated expiration: 2014-09-06
Also published as: JPH03269455A

Description

【発明の詳細な説明】〔目次〕概要産業上の利用分野従来の技術（第８〜10図）発明が解決しようとする課題（第８〜10図）課題を解決するための手段（第１図）実施例（第２〜７図）発明の効果〔概要〕複数の記録ユニットを持ち、各記録ユニット毎に、LE
D素子を配列したLED素子群からなるLEDアレイを有するL
EDプリンタに関して、 LEDアレイを用いた電子写真方式のカラープリンタに
おいて、各色毎に設けられた記録ユニットが有するLED
アレイの温度を互いに均一にさせることで、各色毎のLE
Dアレイの熱膨張に伴う長さの違いにより生じる各色間
の記録画素の位置ずれを防ぐことを目的として、 LEDアレイに設けてLEDアレイを加熱させる加熱手段
と、LEDアレイに設けた温度センサと、温度センサから
の信号に基づいて温度を検出する温度検出手段と、前記
温度検出手段により検出された各LEDアレイの温度の内
から、最大の温度を検出する最大温度検出手段と、前記
温度検出手段により検出された温度と前記最大温度検出
手段により検出された最大温度とを比較する温度比較手
段と、前記各記録ユニットにおけるLEDアレイの温度を
前記最大温度検出手段により検出された最大温度に保つ
ために、比較された温度差に基づきLEDアレイに設けら
れた加熱手段に加える加熱量を制御する加熱制御手段と
を備えた構成である。

〔産業上の利用分野〕

電子写真方式によるプリンタはレーザプリンタ、LED
プリンタ、液晶プリンタと各種のものが開発されてい
る。これらのプリンタは、高速、高解像、高画質の特徴
を持ち、今後も大きく発展すると予想される。

本発明は上記プリンタの内、LEDプリンタについての
ものである。LEDプリンタは、従来多く用いられている
レーザプリンタと比較して、固体走査であり機械的な
駆動部品を必要としない、光路長を短くすることがで
き装置を小型にできる、半導体技術の進歩により、価
格が安くなる、などの特長を持っている。今後、プリン
タの高機能化が進むとともに、カラープリンタのニーズ
が増大する。特に電子写真方式は高速の記録が可能なた
め、高速のカラープリンタが実現できる。

〔従来の技術〕

第８図に、従来のLEDアレイを用いたカラープリンタ
の構成図を示す。このプリンタ装置は、３原色のイエロ
ー、マゼンダ、シアンとこれにブラックを加えた４色の
記録を行うための４組の記録ユニット870を持つ。それ
ぞれの記録ユニット870は、感光ドラム871と、帯電器87
2と、LED光学系873と、現像器874と、クリーナ875とか
らなる。各カラー記録ユニット870では、当業者には既
知である電子写真方式の記録が行われ、感光ドラム871
上にカラートナーによるカラー画像が形成される。用紙
カセット881の記録紙はピックアップローラ882によりピ
ックアップされ、記録紙搬送系883により各記録ユニッ
ト870の下を搬送される。記録紙が各感光ドラム871の下
に搬送されてきた時、感光ドラム871上のカラートナー
像は、転写器876により、記録紙へ転写される。４色の
転写が行われた記録紙は、定着器884で、熱によりトナ
ーが溶融することで記録紙に定着が行われスタッカ885
へ出力される。この構成のプリンタは、各記録ユニット
870がパイプライン式に並行して記録動作を行うため、
高速の記録が可能となっている。

なお、本装置に用いているLED光学系のLEDヘッドの構
成図を第９図に示す。LEDアレイ840は、多数のLEDアレ
イチップ846およびドライバIC845が並んだセラミック基
板848からなり、その上に、LEDからの光を結像するセル
フォックレンズ（登録商標）847が一定の間隔を保って
保持されている。第10図に示すように、ドライバIC845
には、シフトレジスタ844、ラッチ843、LEDドライバ842
が内蔵されている。データをシリアルに入力すること
で、信号線を少なくするとともにLEDアレイ840の制御を
簡素化している。セラミック基板848は熱伝導率が大き
いため、多数のLED素子841からなるLEDアレイチップ846
が発生した熱を効率よくセラミック基板848全体に伝
え、LEDアレイチップ846の冷却を行っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、従来、記録ユニット870が４組並んだ構成
を採っているため、各LED光学系873に含まれるLEDアレ
イ840の露光ドット（画素）位置が各LED光学系873毎に
異なっていると、色ずれをおこし出力画像が劣化する問
題がある。このため、LEDアレイ840の各ドット位置を精
度良く保つ必要がある。しかし、プリンタ装置の設置環
境の温度変化や、プリンタ装置内部からの発熱による温
度上昇等でLEDアレイ840の温度が変化すると、熱膨張に
よりLEDアレイ840の長さが変わる問題が発生する。

LEDアレイ840はセラミック基板848上に多数のLED素子
841が集積された複数のLEDチップが並べられて構成され
ている。通常、セラミック基板848は6.8×10^-6/degの線
膨張率を示す。例えば、LEDアレイ840の全長を300mmと
し、温度上昇が30℃あるとすると、セラミック基板848
の長さの変化ΔＬは次の式で算出される。

ΔＬ＝300×30×6.8×10^-6 ＝0.0612（mm）ここで、LEDアレイ840の解像度が400dpiであるとする
と、１ビットのピッチは63.5μｍであり、約１ドットの
長さの変化が生じることになる。例えば、４色の内の一
色の露光部のLEDアレイ840が、他のLEDアレイ840に比べ
て温度が30℃高いとすると、その色だけ、記録幅が長く
なる。仮に、左端のドットの位置が４色とも一致してい
るとすると、右端のドットの位置は、温度の高いLEDア
レイ840のみ、約60μｍ右にずれる。各色の記録位置が
ずれると、色ずれが生じたり、文字の判読が困難になる
問題が発生する。LEDアレイ840の長さが長い場合、ま
た、基板に金属等の膨張率の大きい材質を用いた場合に
は、長さの変化が大きくなるためさらに大きい問題とな
る。

そこで、本発明では各LEDアレイの温度を均一にさせ
るために、LEDアレイの温度を検出する温度検出器（た
とえばサーミスタ等）を設け、検出されたLEDアレイの
温度に基づきヒータに加える電力を制御し、LEDアレイ
全体の温度を均一にさせることで、熱膨張に伴うLEDア
レイのドット位置ずれを防ぐことを目的としてなされた
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

以上の技術的課題を解決するため本発明は、第１図に
示すように、複数の色成分の画像を重ね合わせてカラー
画像を得るLEDプリンタであって、前記各色成分に対応
した複数の記録ユニットＡ〜Ｎを有し、各記録ユニット
は、各記録ユニット毎に独立して設けられたLED素子を
配列した発光素子群からなるLEDアレイ１と、この各LED
アレイ１毎に設けられて対応するLEDアレイ１を加熱さ
せる加熱手段３と、前記各LEDアレイ１毎に設けられた
温度センサ２と、各温度センサ２毎に設けられて対応す
る温度センサ２からの信号に基づき当該LEDアレイ１の
温度を検出する温度検出手段４と、前記各温度検出手段
４により検出された前記各LEDアレイ１の温度の内か
ら、温度の最大値を検出する最大温度検出手段７と、各
温度検出手段４毎に設けられて対応する温度検出手段４
により検出された温度と前記最大温度検出手段７により
検出された温度の最大値とを比較する温度比較手段５
と、各温度比較手段５毎に設けられて、対応する加熱手
段３に加える加熱量を、当該温度比較手段５により比較
されて得られた温度差に基づき、当該LEDアレイ１の温
度を前記最大温度検出手段７により検出された温度の最
大値に保つように制御する加熱制御手段６とを有するも
のである。

〔作用〕

本発明に係るLEDプリンタの動作を説明する。第１図
に示すように、温度検出手段４により、LEDアレイ１に
設けられた温度センサ２からの信号に基づきLEDアレイ
１の温度を検出する。続いて、最大温度検出手段７にお
いて、前記で検出された各LEDアレイ１の温度の内から
最大の温度を検出する。次に、温度比較手段５において
当該検出された最大温度と温度検出手段４で検出された
温度とを比較する。当該比較された温度差に基づき、加
熱制御手段６において、LEDアレイ１に設けられた加熱
手段３に供給する加熱量を制御する。ここで、制御を安
定させるため各LEDアレイ１の温度を最大温度検出手段
７で検出された最大温度から１〜２℃低い温度に保ち、
LEDアレイ１の熱膨張に伴う各LEDアレイ１の長さを均一
に保つようにする。

〔実施例〕

続いて、本発明に係る実施例について説明する。第２
図に４組の記録ユニット（１）〜（４）を搭載した場合
の実施例に係る構成図を示す。

LEDアレイ１としてのLEDアレイ部31は多数の発光素子
が集積されたLEDチップを複数並べたLEDアレイとLEDア
レイを搭載したセラミック基板とで構成され、当該セラ
ミック基板の温度を検出するため、温度センサ２として
のサーミスタ32がセラミック基板に取り付けられてい
る。温度検出手段４としての温度検出回路34では、サー
ミスタ32が温度に従って抵抗値が変化することを利用し
て温度を検出する。つまり、サーミスタ32に安定化した
電源（＋5V）から電圧を加えておくと、温度に従って抵
抗値が変化するため、温度に対応する電圧を検出する検
出抵抗34aとサーミスタ32の分圧比が変化し、検出抵抗3
4aにかかる電圧が変化するので当該電圧の変化に応じた
差動増幅器34bの出力が変化し、増幅回路34cから変化し
た温度に対応する電圧が得られる。温度比較手段５とし
ての温度比較回路35では、前記の検出抵抗34aにかかる
電圧を増幅回路34cにより増幅して、基準温度に対応し
た基準電圧を発生する基準電圧発生器50からの電圧と比
較することで、セラミック基板の温度が基準温度と比べ
てどの程度低いかを判断する。

PWM（Pulse Width Modulation）回路36aでは、温度比
較回路35で比較された基準電圧との差から、ヒータに加
える電流のデューティを変え、電圧の差に応じたパルス
巾の信号を得る（第４図参照）。すなわち、方形波発振
器51により出力されるパルスの幅を温度比較回路35の出
力により変化させる。当該電圧に応じたパルス巾の信号
は加熱手段３としてのヒータ33に加える電力に対応ずけ
られる。次に、ヒータドライブ回路36bでは、当該PWM回
路36aのパルス巾の信号に応じた電力をヒータ33に供給
する。ここで、PWM回路36aと、ヒータドライブ回路36b
とは加熱制御手段６に該当する。

今、セラミック基板の温度が基準温度に近い温度であ
れば、セラミック基板に取り付けたヒータ33に加える電
力を少なくするよう制御する。セラミック基板の温度が
基準温度に比較してずっと低い場合は、ヒータ33に加え
る電力を多くするよう制御する。この制御を行うこと
で、セラミック基板の温度が基準温度になるようにす
る。基準温度はLEDアレイ部31の通常の使用時の温度よ
り少し高めに設定しておくことで、各LEDアレイ部31を
基準温度に保つことができる。

この結果、本実施例によれば、各記録ユニット（１）
〜（４）の各LEDアレイ部31の温度は互いに均一に保た
れ、各記録ユニットのLEDアレイ部31の熱膨張に伴なう
長さが同一になる。従って、各記録ユニット（１）〜
（４）間における互いの記録ドットの相対的位置ずれが
なくなり色ずれのない記録が行える。

また、本実施例によると、出力画像のドット位置精度
が高くでき、CAD図面の出力等高精度を要求される用途
に用いることもできる。

続いて第二の実施例につき説明する。ところで、今回
の構成のカラープリンタの場合、それぞれのLEDアレイ
部31をある定まった温度にする必要は必ずしもない。４
組のLEDアレイ部31が同じ長さであれば、一の画像にお
ける色づれは生じない。そのためには、４組のLEDアレ
イ部31の温度が同一であれば良い。また、LEDアレイ部
分の発熱は少ない方が消費電力が少なくてすみ、装置全
体としても発熱は少４ない方が望ましい。そこで、でき
るだけ低い温度で４組のLEDアレイ部31の温度を均一に
させる方法、つまり４組のLEDアレイ部31の内で最も温
度の高いLEDアレイ部31に他のLEDアレイ部31の温度を合
わせる方法を実現した。

第４図に４組の記録ユニット（１）〜（４）を搭載し
た場合の実施例に係る構成図を示す。

当該構成において、LEDアレイ部31と、サーミスタ32
と、ヒータ33と、温度検出回路34と、温度比較回路35
と、PWM回路36aと、ヒータドライバ回路36bとは前記第
一の実施例と同様であるので説明を省略する。ここで
は、さらに各温度検出回路34で検出した温度の内から最
大の温度を選び出す最大温度検出回路37を設けた。

続いて動作を説明する。まず温度検出回路34において
サーミスタ32の抵抗値に基づいてLEDアレイ部31の温度
を検出する。続いて最大温度検出手段７としての最大温
度検出回路37において、各温度検出回路34で検出された
温度検出結果を比較しそのうちの最大温度を選ぶ。次
に、その最大温度に他の３組のLEDアレイ部31の温度を
合わせるために、温度比較回路35において当該最大温度
と温度検出回路34で検出された温度との差を求める。続
いて、当該温度差に基づいて、前記で説明したPWM回路3
6aとヒータドライブ回路36bとにより、他の３組のLEDア
レイ部31のヒータ33に加える電力を制御する。なお、制
御を安定させるため、最大温度を示すLEDアレイ部31よ
り、１〜２℃低い温度を保つよう他のLEDアレイ部31の
温度を制御する。１〜２℃ならば、各LEDアレイ部31の
長さの違いは微少であり無視できる。

第５図に実施例に係る動作説明図を示す。なお、第５
図は説明を容易にするため、２組のLEDアレイ部31を用
いた場合を示した。

LEDアレイ部31の温度は、周囲温度、自己発熱等によ
り変化するが、４組のLEDアレイ部31の内、最大の温度
を示すLEDアレイ部31の温度に従って他のLEDアレイ部31
の温度も変化する。ある基準温度に保つ方式に比べる
と、各LEDアレイ部31の内の最大温度に保つ方式は、４
組のLEDアレイ部31の内１組はヒータに加える電力が零
ですむとともに、通常他の３組との温度差が比較的小さ
いため、ヒータに加える電力が小さくてすむ。

本実施例によれば、周囲温度が変化しても、各記録ユ
ニットが有するLEDアレイ部31の長さが全て均一に保た
れるため、記録ドットの相対的位置ずれがない記録が行
える。又、各LEDアレイの長さを均一に保つための電力
消費も少なくてすむ。

以下に第二の実施例の別態様について説明する。

第７図は第二の実施例の別態様を示す構成図であり、
第７図はLEDアレイの制御シーケンスを示すフローチャ
ートである、第６図の構成として、処理部61と、ROM62
と、RAM63と、A/D変換器64と、D/A変換器65と、４組のL
EDアレイ31（夫々、LED1,LED2,LED3,LED4とする）を有
する。

以下、第７図を用いてその動作を説明する。

まず、各LEDアレイ31の温度は夫々のサーミスタ32で
電圧に変換される。この電圧はA/D変換器64に入力され
る。処理部61はCPUを有し、RAM63に格納された制御プロ
グラムに従って動作する。まず、A/D変換器でディジタ
ル信号に変えられた各LEDアレイ31の温度値（T₁〜T₄）
を読み込む（ステップ〜）。次に、処理部61は、そ
れらを比較して、最大の温度値（T_M）を求める（ステッ
プ）。次に、処理部61は最大の温度を示すLEDアレイ3
1のヒータ33に加える電力を減らすか０にして、温度が
それ以上増加しないようにする。残り３組のLEDアレイ3
1については、LEDアレイ31の温度が最大の温度を示すLE
Dアレイ31の温度の１℃〜２℃以内に入るように、それ
ぞれのLEDアレイ31の温度値と最大の温度を示すLEDアレ
イ31の温度の差に従って、D/A変換器65にデータを与え
る。

すなわち、処理部61は各LEDアレイ31の温度値T₁〜T₄
と最大値T_Mとの差を求める（ステップ〜）。そし
て、処理部61は各LEDアレイ31毎の温度差データに基づ
きROM62に格納されている温度差−ヒータ電力テーブル
を参照し、各LEDアレイ31に与える電力値（P₁〜P₄）を
求める（ステップ）。続いて、処理部61は求めた電力
値（P₁〜P₄）を夫々D/A変換器65を通して図示しないヒ
ータドライバ回路（例えば第２図のPWM回路36a,ヒータ
ドライバ回路36bに該当する）に与える（ステップ
）。

D/A変換器65では、与えられたデータがアナログ電圧
に変換され、ヒータドライバ回路に加えられる。前述の
実施例で述べたように、ヒータドライバ回路では、加え
られた電圧に依存して、ヒータに加わる電流にパルス幅
変調がかけられる。その結果、ヒータの発熱量が変り、
LEDアレイ31の温度が目標とする温度に近づく。

なお、最大温度値を示すLEDアレイ31は、ヒータの発
熱による温度上昇がなくなるため、徐々に冷却する。他
のLEDアレイ31の温度もこの温度に従って変化する。た
だし、発光の状態が大きく変わると、最大の温度値を示
すLEDアレイ31が入れ替わる。この場合は、前述した制
御シーケンスに従って新しい温度値の最大値に従って各
LEDアレイ31のヒータが制御されることになる。

なお、処理部61の処理能力に余裕がある場合は、D/A
変換器65とPWM回路の機能を処理部61の内部で処理する
ことも可能である。この場合、D/A変換器65と、PWM回路
が不要になり、回路が簡素になる。

このようにして、４組のLEDアレイ31のうち、最大の
温度を示すLEDアレイ31の温度に従った温度にすべてのL
EDアレイ31の温度が制御される。ある基準温度に保つ方
式に比べると、４組のLEDアレイ31の内、１組はヒータ
に加える電力が０もしくは極めて小さくてすむととも
に、他の３組の温度は前述の実施例に示したものより低
くてよいため、ヒータに加える電力が小さくてすむ。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明では、カラーLEDプリン
タの各色間の記録画素のドット位置精度を保つために、
各記録ユニットが有するLEDアレイの温度を検出する温
度検出手段と、当該検出された最大の温度を検出する最
大温度検出手段と、これらの検出された温度と最大の温
度とを比較する温度比較手段と、検出された温度に基づ
き各LEDアレイに取り付けた加熱手段に加える加熱量を
制御する加熱制御手段とを備えて、各LEDアレイの最大
の温度と各LEDアレイの温度との温度差に基づき加熱制
御手段により加熱手段に供給する加熱量を制御して、各
LEDアレイの温度を最大温度検出手段により検出された
最大の温度に保持することにより、各LEDアレイの温度
を均一にさせ、熱膨張に伴うドット位置の変動を防止す
るから、すべてのLEDアレイ温度をある基準温度に保つ
ようにする従来の方式に比較して、少なくとも１組のLE
Dアレイは加熱手段に加える電力が０もしくは極めて小
さくて済むとともに、他のLEDアレイの温度は電力量の
大きいものから小さいものまで幅が広くなったとしても
平均するとそれらの半分の電力量になるため、少ない電
力供給量で必要な温度を保持することができ、全体とし
ては加熱手段に加える電力が従来のものよりも少なくて
済む。

このため、周囲温度が変化した場合にも、各記録ユニ
ットに係るLEDアレイの長さが均一に保たれ、各色の記
録ドットの相対的位置ずれがなくなり色ずれのない良好
なカラー記録が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、第２図は第一の実施
例に係る構成図、第３図は実施例に係る動作説明図
（１）、第４図は第二の実施例に係る構成図、第５図は
第二の実施例に係る動作説明図（２）、第６図は第二の
実施例の別態様に係る構成図、第７図はLEDアレイの温
度制御シーケンス、第８図は従来例に係る構成図、第９
図はLEDヘッドの構成図、第10図はLEDアレイチップとそ
のドライバICの構成図である。 1,（31）……LEDアレイ（LEDアレイ部） 2,（32）……温度センサ（サーミスタ） 3,（33）……加熱手段（ヒータ） 4,（34）……温度検出手段（温度検出回路） 5,（35）……温度比較手段（温度比較回路） 6,（36a,36b）……加熱制御手段（PWM回路，ヒータドラ
イブ回路） 7,（37）……最大温度検出手段（最大温度検出回路）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平３−218864（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−202878（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−299360（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/447 B41J 2/45 - 2/46 G03G 15/01

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の色成分の画像を重ね合わせてカラー
画像を得るLEDプリンタであって、前記各色成分に対応した複数の記録ユニット（Ａ〜Ｎ）
を有し、各記録ユニットは、各記録ユニット毎に独立して設けられたLED素子を配列
した発光素子群からなるLEDアレイ（１）と、この各LEDアレイ（１）毎に設けられて対応するLEDアレ
イ（１）を加熱させる加熱手段（３）と、前記各LEDアレイ（１）毎に設けられた温度センサ
（２）と、各温度センサ（２）毎に設けられて対応する温度センサ
（２）からの信号に基づき当該LEDアレイ（１）の温度
を検出する温度検出手段（４）と、前記各温度検出手段（４）により検出された前記各LED
アレイ（１）の温度の内から、最大の温度を検出する最
大温度検出手段（７）と、各温度検出手段（４）毎に設けられて対応する温度検出
手段（４）により検出された温度と前記最大温度検出手
段（７）により検出された最大の温度とを比較する温度
比較手段（５）と、各温度比較手段（５）毎に設けられて、対応する加熱手
段（３）に加える加熱量を、当該温度比較手段（５）に
より比較されて得られた温度差に基づき、当該LEDアレ
イ（１）の温度を前記最大温度検出手段（７）により検
出された最大の温度に保つように制御する加熱制御手段
（６）とを有することを特徴とするLEDプリンタ。