JPH04283771A - 電子写真記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はＬＥＤなどの発光素子
を複数ドットおきに配列し、これらの発光素子をその配
列方向へ往復運動させる方式の電子写真記録装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の電子写真記録装置として例えば
実開昭５８−５８５５３号があり、１ドットおきにＬＥ
Ｄを集積したアレイを往復運動させることにより、ＬＥ
Ｄおよびドライバの数を少なくする技術が開示されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のものは、１チップに多数のＬＥＤを封入し、アレイと
するものであるため、チップ面積は減少しないものであ
った。当業者にはよく知られているように、半導体の製
造コストを下げるには、このチップ面積を小さくするこ
とが重要であるが、上記従来技術ではこの点に留意され
ておらず、このため製造コストを大幅に下げる事ができ
ないものであった。またチップの中の１個の発光素子が
壊れてもチップ全体を交換しなければならない欠点があ
った。更に１ラインを印字するためにはチップを多数必
要とするが、このとき通常チップ内では発光強度のバラ
ツキが小さいが、他のチップとのバラツキは大きいこと
が問題となっており、このためチップごとに補正回路を
付加したり、同じ程度の発光強度のチップを選択して用
いたりする必要があるため、更にコストが上がるという
欠点があった。

【０００４】またチップを並設する場合、隣接するチッ
プ間にすき間ができ、印字できない部分が生ずるので、
各チップを千鳥状に配列する必要があり、発光素子を搭
載したキャリッジの幅が広くなり、大型になるばかりで
なく、重量も重くなり、このため駆動用のモータも高価
な高出力のものを用いる必要があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】表面が連続移動する感光
ドラムなどの感光体と、この感光体の移動方向に対し、
直角方向に等間隔に複数個配列され、その発光部が感光
面に対向するように設けられたＬＥＤなどの発光素子と
、この配列された発光素子を配列方向および配列方向と
垂直方向に往復運動させる駆動手段とを備えた電子写真
記録装置において、前記発光素子として１チップにつき
１個の発光部を有する発光素子を、等間隔に配列した。

【０００６】

【作用】本発明では、１チップにつき１個の発光部を有
する発光素子を、等間隔に配列し、この配列された発光
素子群を配列方向および配列方向と垂直方向に往復運動
させながら発光させるので、きわめて少ない発光素子で
も高密度に印字できる。発光素子は１チップにつき１個
の発光部しかないので、チップ面積の小さいものを使用
できる。また発光素子が破損したり、発光素子の発光強
度がばらついたりしても、チップ単位で個別に交換すれ
ばよい。また発光素子の間隔を十分とり、発光素子を１
列に並べることが可能となる。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の第１実施例の平面図、図２は
その斜視図である。図１および図２において１は図示せ
ぬモータにより定速回転される円筒状の感光体、２は感
光体１に対向して配置されたキャリッジ、３はこのキャ
リッジ２上にその発光面が感光体１に対面するようにし
て、長手方向へ６４ドットおきに１個ずつ配列された発
光ダイオード（以下ＬＥＤという）、４はキャリッジ２
を取り囲む枠体４ａと、この枠体４ａとキャリッジ２と
の間にあってキャリッジ２を下方向に押下げる２個の第
１板バネ４ｂと、この第１板バネ４ｂのバネの力に抗し
てキャリッジ２を上方へ駆動する第１圧電素子４ｃとか
らなる垂直シフト駆動手段、５はＬ字型の第１ブロック
５ａと、一端がこの第１ブロック５ａの一端に固定され
他端が上記枠体４ａの右端に固定されたＬ字型の第２板
バネ５ｂと、第１ブロック５ａの他端に固定され図示せ
ぬ電源により電圧を印加されたときに変形して第２板バ
ネ５ｂを変形させる積層型の第２圧電素子５ｃとからな
り、キャリッジ２を左右へ振動させる水平シフト駆動手
段、６は一端が枠体４ａの左端に固定されたＬ字型の第
３板バネ６ａとこの第３板バネ６ａを支持するＬ字型の
第２ブロック６ｂとからなるバネ支持機構、７はキャリ
ッジ２と感光体１との間にあってＬＥＤ３から発光され
た光を感光体１の表面に導くセルフォックレンズ（日本
板硝子株式会社の登録商標）などの光ガイドであり、こ
の光ガイドは図示せぬフレームに固定されている。

【０００８】上記構成の実施例の動作としては、まず感
光体１が図示せぬモータにより定速回転される。定速回
転に達した後に第１圧電素子４ｃに図３（ａ）に示す波
形の電圧を印加し、第２圧電素子５ｃに図３（ｂ）に示
す波形の電圧を印加することにより、キャリッジ２を感
光体１の回転軸方向に往復運動しながら上下にシフトす
る。すなわち第１圧電素子４ｃに直線的に上昇する電圧
を印加すると、この第１圧電素子４ｃはその積層方向に
膨張するのでキャリッジ２は第１板バネ４ｂを変形しな
がら上方へ段階的にシフトする。この動作に同期しなが
ら第２圧電素子５ｃに６４段階に階段状に上昇する電圧
を印加すると、第２圧電素子５ｃは小刻みに膨張し、第
２板バネ５ｂを変形しながら枠体４ａを左へ移動する。 このようにしてキャリッジ２を上記６４段階のうち１段
階分移動するごとにＬＥＤ３を発光し、光ガイド７を経
て感光体１を１ドット感光させる。これを６４段階につ
いて行うと感光体１にはＬＥＤ１個につき６４ドットの
ラインが形成され全体としては感光体１のほぼ全幅にわ
たって１本の直線のラインが形成される。６４段階の移
動が完了したところで第１圧電素子４ｃの印加電圧を一
気に零にすると、第１圧電素子４ｃは急速に元の形状に
縮み、これにともないキャリッジ２は第１板バネ４ｂの
力で急速に１ドット分下降する。次に第１圧電素子４ｃ
に再び直線的に上昇する電圧を印加すると第１圧電素子
４ｃはその積層方向に再び膨張するのでキャリッジ２は
第１板バネ４ｂを変形しながら上方へ連続的にシフトす
る。この動作に同期しながら今度は第２圧電素子５ｃに
６４段階に階段状に下降する電圧を印加すると、第２圧
電素子５ｃは小刻みに縮み、第２板バネ５ｂの力で枠体
４ａを今度は右へ移動する。このようにしてキャリッジ
２を上記６４段階のうち１段階分移動するごとにＬＥＤ
３を発光し、光ガイド７を経て感光体１を１ドット感光
させる。これを６４段階について行うと感光体１にはＬ
ＥＤ１個につき６４ドットの直線の潜像ラインが形成さ
れ全体としては感光体１のほぼ全幅にわたって更にもう
１本の直線ラインが形成される。６４段階の移動が完了
したところで第１圧電素子４ｃの印加電圧を一気に零に
すると、第２圧電素子５ｃは急速に元の形状に縮み、こ
れにともないキャリッジ２は第１板バネ４ｂの力で急速
に１ドット分下降する。このような動作を繰り返すこと
で次々と感光体１にラインを形成する。もちろん印字す
べき画像データに応じてＬＥＤ３の発光が制御されるの
で感光体１には画像データに応じた潜像が形成される。

【０００９】この後図示せぬ公知の現像器で現像され、
転写器で用紙にトナーが転写され、定着器で定着された
のち用紙は排出される。

【００１０】図４は上記キャリッジ２の運動を示す図で
、右上方へ動き、下降し、左上方へ動き、再び下降する
一連の運動を繰り返すことを表わしている。

【００１１】図５は第１板バネ４ｂと枠体４ａおよびキ
ャリッジ２との結合関係を示す斜視図であり、第１板バ
ネ４ｂは第１枠体４ａにリベットあるいは溶接などによ
り、固定されているが、キャリッジ２に対しては、図示
のようにキャリッジ２に取り付けられたピン２ａが、第
１板バネ４ｂに穿設された長孔４ｄの中を長手方向に移
動できるようになっている。図６はキャリッジ２の平面
図であり、印字密度３００ｄｐｉ、印字幅１８４ｍｍと
し、１個のＬＥＤで６４ドット印字する場合では、ＬＥ
Ｄ３が約５．４２ｍｍごとに３４個配列されている。

【００１２】尚ＬＥＤ３を３４個としたのは単なる実施
例であって、印字幅、感光体の速度またはドット密度に
より多くも少なくもなることはいうまでもない。

【００１３】図７は上記第１実施例に適する駆動回路の
１例を示すブロック図である。図７において、８はプロ
グラムを記憶するＲＯＭ、演算用のデータを一時記憶す
るＲＡＭを内蔵したマイクロプロセッサにより構成され
るＣＰＵであり、このＣＰＵ８はＲＡＭの一部を第１カ
ウンタ８ａ、第２カウンタ８ｂ、第３カウンタ８ｃ、方
向フラグ８ｄとして使用している。９ａ及び９ｂはＣＰ
Ｕ８から出力されるデジタルデータをアナログ電圧に変
換する第１ＤＡコンバータおよび第２ＤＡコンバータ、
１０ａおよび１０ｂはそれぞれ第１ＤＡコンバータ９ａ
および第２ＤＡコンバータ９ｂの出力を電力増幅する第
１および第２ドライバであり、第１ドライバ１０ａは第
１圧電素子４ｃを駆動し、第２ドライバ１０ｂは第２圧
電素子５ｃを駆動し、第１ＤＡコンバータ９ａおよび第
２ＤＡコンバータ９ｂの入力レジスタにセットされる値
をＤＡＣ１、ＤＡＣ２と表記する。

【００１４】この駆動回路の動作を図８のフローチャー
トにより説明する。説明のため第１カウンタ８ａ、第２
カウンタ８ｂ、第３カウンタ８ｃ、方向フラグ８ｄの値
をそれぞれＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３、ＤＦで表記する。

【００１５】さてステップ１では第１カウンタ８ａ、第
２カウンタ８ｂ、第３カウンタ８ｃ、方向フラグ８ｄを
クリアし、また第１ＤＡコンバータ１０ａおよび第２Ｄ
Ａコンバータ１０ｂに０をセットする。これで第１圧電
素子４ｃと第２圧電素子５ｃが最も縮んだ状態となるの
で、キャリッジ２は右端に来ており、かつ最も下の位置
にある。

【００１６】ステップ２では印字が可能かどうかをチェ
ックしており、装置に何らかの異常がある場合などは印
字せずに終了するが、印字が可能であればステップ３に
進む。

【００１７】ステップ３では第１カウンタ８ａの値ＣＴ
１を１加算し、この第１カウンタ８ａの値ＣＴ１を第１
ＤＡコンバータ９ａにセットする。これにより第１ＤＡ
コンバータ９ａは値１に相当する電圧を第１ドライバ１
０ａに出力し、第１ドライバ１０ａはこれを電力増幅し
て第１圧電素子４ｃに供給する。このためキャリッジ２
は１段階上昇する。

【００１８】ステップ４では第１カウンタ８ａの値ＣＴ
１が１０２４に等しいかチェックされ、もし等しいなら
ばステップ５へ進み、このステップ５で方向フラグ８ｄ
の値ＤＦを０から１（または１から０）へ反転し、第１
カウンタ８ａ値ＣＴ１を０にしてステップ６へ進む。も
しその値ＣＴ１が１０２４よりも小さければ何もせずス
テップ６へ進む。

【００１９】ステップ６では第２カウンタ８ｂの値ＣＴ
２を１加算する。

【００２０】ステップ７ではこの第２カウンタ８ｂの値
ＣＴ２が１６に等しいかチェックし、１６に等しいなら
ステップ８へ進むが、１６よりも小さいなら何もせず、
ステップ９へ進む。ステップ８ではＬＥＤ３を消灯し、
第２カウンタ８ｂの値ＣＴ２を０とし、ステップ９へ進
む。

【００２１】ステップ９では方向フラグ８ｄの値ＤＦが
０か１かをチェックする。方向フラグ８ｄの値ＤＦが０
ならば、ステップ１０に進み、第３カウンタ８ｃの値Ｃ
Ｔ３が１加算されステップ１２へ進む。方向フラグ８ｄ
の値ＤＦが１ならばステップ１１に進み、第３カウンタ
８ｃの値ＣＴ３が１減算されステップ１２へ進む。

【００２２】ステップ１２では第２ＤＡコンバータ９ｂ
に第３カウンタ８ｃの値ＣＴ３をセットし、ステップ１
３へ進む。

【００２３】ステップ１３ではＬＥＤ３を点灯し、更に
別の処理を行うか、アイドルで時間調整を行い、この後
ステップ２に戻る。これにより第２ＤＡコンバータ９ｂ
は第３カウンタ８ｃの値ＣＴ３に相当する電圧を第２ド
ライバ１０ｂに出力し、第２ドライバ１０ｃはこれを電
力増幅して上記第２圧電素子５ｃに供給するので、上述
のように第２圧電素子５ｃは膨張し、キャリッジ２を左
（または右）に移動する。

【００２４】さて上記の動作を繰り返すと、第１カウン
タ８ａは値が１０２４になるまで上昇し、１０２４にな
ると方向フラグ８ｄの値ＤＦを反映する（ここでは０に
リセットされることになる）。また第２カウンタ８ｂの
値ＣＴ２が１６になるごとに第３カウンタ８ｃの値ＣＴ
３が方向フラグ８ｄの値ＤＦに応じて１加算もしくは減
算されることになる。方向フラグ８ｄの値ＤＦは上記の
ように第１カウンタ８ａの値ＣＴ１が１０２４を越える
までは変わらないでので、第３カウンタ８ｃの値ＣＴ３
は結局０から６３まで加算され、その後は６３から０ま
で減算される。このようにして第１カウンタ８ａおよび
第３カウンタ８ｃの値が変わるので、第１圧電素子４ｃ
は１０２４段階でほぼ直線的に膨張し、これに伴いキャ
リッジ２がほぼ連続的に１ドット分上昇するが、これに
対して第２圧電素子５ｃは同じ時間内に６４段階しか変
化せず、このためキャリッジ２をステップ的に右または
左に１ドット分ずつ６４回移動することになる。

【００２５】またＬＥＤ３はキャリッジ２が右または左
に移動中は消灯し、次に移動するまでの間は印字データ
に応じて点灯する。

【００２６】また上記ステップ２からステップ１３まで
の処理時間は、ステップ１３で調整されるので、上記第
１カウンタ８ａが１０２４計数する間に、キャリッジ２
が上昇する距離と、その間に感光体１の表面が移動する
距離を等しくすることができ、相対的には停止している
ことになる。したがってこの実施例の場合は、接合面全
体が発光するタイプのＬＥＤを用い、発光面は真円また
は正方形とするのが望ましい。

【００２７】以上のようにして、印字データを全て印字
してしまうと、ステップ２で印字不可となり、ステップ
１４でＬＥＤを消灯してから終了する。

【００２８】なおこのような感光体１とキャリッジ２と
の同期については、感光体１とキャリッジ２の駆動制御
を同じＣＰＵで行っても良いが、感光体の駆動とキャリ
ッジの駆動とを別々のＣＰＵで行っても良い。

【００２９】また配列方向の移動と感光体の移動方向へ
の第１、第２の駆動手段および発光素子の発光タイミン
グを同期させるため、各々の移動原点にセンサーを設け
てこれを同期原点とすることも出来る。

【００３０】また上記フローチャートではオープンルー
プ制御として説明したが、感光体１の回転量をセンサで
検出し、この検出信号をフィードバックしてキャリッジ
２の移動を制御するようにしても良い。

【００３１】また上記駆動回路において、例えば感光体
の回転速度を２倍とし、各カウンタを１加算する代わり
に２を加算すると、１／２の印字密度だが２倍の速度で
印字できトナーの使用量も１／２になる。

【００３２】また回転速度を変えずに、各カウンタを１
加減算する代わりに、２加減算すれば、印字速度は変わ
らず１／２の印字密度で印字できる。この場合もトナー
の使用量は１／２になる。

【００３３】同様にして感光体の回転速度に対してカウ
ンタの計数の度合を種々変えることで、１００ＤＰＩ、
２００ＤＰＩ、３００ＤＰＩ、４００ＤＰＩ、６００Ｄ
ＰＩ、１２００ＤＰＩ　などの印字密度で印字すること
が可能となる。また上記説明では１ラインの印字を１０
２４段階で説明したが、これは説明を簡単にするためで
あり、通常は更に細かく制御されるし、各カウンタの加
算もしくは減算の値も１ずつに限定されない。

【００３４】上記実施例では両方向印字を行っているが
、第１圧電素子４ｃに図９（ａ）に示す波形の電圧を印
加し、第２圧電素子５ｃに図９（ｂ）に示す波形の電圧
を印加することにより、片方向印字もできる。片方向印
字ではＬＥＤ３の取り付け精度が悪くても縦のラインは
ずれないので、縦の罫線が１直線にきれいに印字できる
。したがってノーマルモードと高速印字モードとを選択
するスイッチを設け、このスイッチを手動で操作するか
、パーソナルコンピュータなどの上位システムから電気
的に切り換えるようにして、印字品質を上げる場合には
片方向印字とし、印字速度を上げる場合には両方向印字
するのが良い。また片方向印字ではキャリッジ２を右端
または左端に復帰させる必要があるが、ストロークが大
きいため、急速に復帰させることが困難である。この為
復帰に要する時間Ｔｒは印字ができず、行方向のドット
ピッチが粗くなるので、感光体１の回転速度を低くした
ほうが良い。

【００３５】また前記実施例ではシフトブロック４を左
右に移動する駆動源として圧電素子を用いたが、圧電素
子で十分なストロークが得られない場合には、例えば図
１３に示すようにモータ１１（例えばパルスモータ）の
回転を偏心カム１２により往復運動に変換する機構とし
てシフトブロック４を左右に移動させるようにしても良
いし、図１４に示すようにリニモータ１３によりシフト
ブロック４を左右に移動させるようにしても良い。

【００３６】またシフトブロック４を上下にシフトする
駆動源は微小距離を多段階でデジタル的に制御出来る点
で圧電素子が優れているが、パルスモータや直流モータ
など種々のモータが使用出来る。

【００３７】また第１圧電素子４ｃと第２圧電素子５ｃ
の２個の駆動源を有しているが、実質的に独立した駆動
源であれば良く、例えば１個のモータの回転を偏心カム
により往復直線運動に変換してキャリッジを左右に振動
し、かつこのモータに電磁クラッチとギヤを結合して動
力を間欠的に取り出すと共に駆動方向も反転可能にする
事により、キャリッジを上下にシフトさせるようにして
もよい。

【００３８】またキャリッジを６４段階に移動する代わ
りに、連続的に移動してもよい。この場合には形成され
るドットが横へ流れるように広がり、いわゆる尾引きが
生ずるので、ＬＥＤは接合部の端面が発光するタイプを
使用し、その接合面が感光体の回転方向に沿う方向とな
るように取り付けるほうが望ましい。すなわちこのタイ
プのＬＥＤ３’は図６に示すように接合面３ａに沿う方
向に広がった強度分布で発光するのでハッチングで示す
ような楕円になるが、図１１のように取り付ければＬＥ
Ｄ３’を発光しながらキャリッジ２を左右へ移動したと
きに、尾引きにより波線まで含めた面積が感光されるの
で、ドットが真円に近くなり、印字品質が向上する。

【００３９】またＬＥＤとして集光レンズ付のものを使
用すれば、セルフォックレンズ（日本板硝子株式会社の
登録商標）などの光ガイドも不要となる。

【００４０】また図１に示す実施例では第２板バネ５ｂ
および第３板バネ６ｂの屈曲部を回転中心として、感光
体１の回転軸を通る平面に沿ってシフトブロック４を振
動させているので、微視的には振動につれてシフトブロ
ック４と感光体１との距離が変わってしまい、焦点ずれ
を生ずる恐れがある。このような場合には図１２に示す
ように、取り付け方向を９０度変えた第２板バネ５ｂ’
と第３板バネ６ａ’によりシフトブロック４を往復運動
可能に支持するようにすればよい。

【００４１】更に上記実施例ではキャリッジ２を上下お
よび左右に１ドット単位で移動するとして説明したが、
ドットの１／２あるいは１／３を単位として移動し、ド
ットが重なるようにしてもよい。すなわち基本ドットの
間に１個ないし複数個の中間ドットを形成するようにし
てもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、表面が連続移動する感光体と、この感光体の移動方
向に対し、直角方向に等間隔に複数個配列され、その発
光部が感光面に対向するように設けられた発光素子と、
この配列された発光素子を配列方向および配列方向と垂
直方向に往復運動させる駆動手段とを備えた電子写真記
録装置において、前記発光素子として１チップにつき１
個の発光部を有する発光素子を、複数ドットおきに配列
したので、チップ面積の小さい、発光素子を使用でき、
また発光素子が破損したり、発光素子の発光強度がばら
ついたりしても、個別に交換することができる。また発
光素子の間隔を十分とれば、発光素子を１列に並べるこ
とが可能となり、このため発光素子を搭載したキャリッ
ジの幅が狭くなり、小型になるばかりでなく、重量も軽
くなり、このため駆動用のモータも安価な低出力のもの
を用いることができるようになるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の平面図

【図２】第１実施例の斜視図

【図３】第１および第２圧電素子に印加する電圧波形

【
図４】キャリッジ２の運動を示す図

【図５】第１板バネ４ｂと枠体４ａおよびキャリッジ２
との結合関係を示す斜視図

【図６】キャリッジ２の平面図

【図７】駆動回路の１例を示すブロック図

【図８】駆動
回路の動作を説明するフローチャート

【図９】片方向印
字における第１および第２圧電素子に印加する電圧波形

【図１０】ＬＥＤの発光強度分布図

【図１１】ＬＥＤの取り付け方向を示す断面図

【図１２
】本発明の第２実施例の要部斜視図

【図１３】本発明の
第３実施例の要部斜視図

【図１４】本発明の第４実施例
の要部斜視図

【符号の説明】

１　　　　感光体 ２　　　　キャリッジ ３　　　　ＬＥＤ ４　　　　シフトブロック ５　　　　第１の駆動手段 ５ａ　　　　第１ブロック ５ｂ　　　　第２板バネ ５ｃ　　　　第２圧電素子 ６　　　　バネ支持機構 ６ａ　　　　第３板バネ ６ｂ　　　　第２ブロック ７　　　　光ガイド ８　　　　ＣＰＵ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　表面が連続移動する感光体と、この感
   光体の移動方向に対し、直角方向に等間隔に複数個配列
   され、その発光部が感光面に対向するように設けられた
   発光素子と、この配列された発光素子を配列方向に往復
   運動させる駆動手段とを備えた電子写真記録装置におい
   て、前記発光素子として１チップにつき１個の発光部を
   有する発光素子を、等間隔に配列したことを特徴とする
   電子写真記録装置。