JPH10193684A - Ｌｅｄ書き込み装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＬＥＤ素子の経時変化による発光バラツキを
補正する。 【解決手段】 電源が入れられて定着ヒータのウオーム
アップ時にＬＥＤアレイ５２３の１番目のドットを点灯
させ、その光量をセンサユニットのフォトダイオード７
０４で読み取り、その信号が光量検出信号として入力さ
れる。読み取った値は基準値と比較され、その差分を補
正する補正信号をＲＡＭに格納する。次にセンサの位置
をずらして２番目のドットを点灯させ、同様の作業を行
う。このようにして１〜１４３３６ドットまですべての
ＬＥＤ素子の光量を測定し、補正信号を作る。また、読
み取った値と基準値との差分が所定値以上のときには、
ＬＥＤの光量を上げても補正しきれないので、ＬＥＤヘ
ッドの交換時期を知らせる異常信号を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオード
（ＬＥＤ）素子を一列に配列したＬＥＤアレイの各素子
を選択的に点灯してその光を感光体上に照射することに
より潜像を書き込むＬＥＤ書き込み装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＬＥＤプリンタはＬＥＤアレイ
の各素子を選択的に点灯して光を感光体上に照射するの
で、レーザプリンタのポリゴンミラーのような可動部が
なく高信頼性であり、また、大判サイズのプリント出力
を必要とする幅広プリンタの場合には光を主走査方向に
走査させるための大きな光学的空間が不要で小型化する
ことができるのでレーザプリンタに置き代わられてい
る。

【０００３】ところで、レーザプリンタでは出力が１０
ｍＷ程度の１個の光源（レーザダイオード）を点灯して
そのビームをポリゴンミラー、ｆ−θレンズ等を介して
走査させるのに対し、ＬＥＤプリンタでは１画素毎に１
個のＬＥＤ素子を複数個主走査方向に一列に並べて各Ｌ
ＥＤ素子に１０ｍＡ程度の駆動電流を印加して発光させ
る。したがって、文字出力が主要目的であって画像密度
が比較的小さいプリンタや、図形などの線画のみを出力
するプロッタに適用した場合には、消費電力もさほど問
題にならないため、画像密度もせいぜい５％〜８％程度
にしか想定された設計しかされていなかった。当然ＬＥ
Ｄヘッドに電力を供給するＤＣ電源についても同様で、
画像密度１００％を想定した余裕のある容量にすること
は形状およびコスト面から不可能であった。

【０００４】一方、ＬＥＤ素子の発光バラツキを補正す
る方法としては、例えば特開昭６２−２００９６６号公
報に示すように、ＬＥＤヘッドの各ＬＥＤ素子の発光バ
ラツキに応じた補正データを予めＲＯＭに記憶し、その
補正データに基づいて各ＬＥＤ素子の駆動電流を補正す
ることにより、各ＬＥＤ素子の発光バラツキを少なくし
て光量分布を均一化する方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、各ＬＥＤ素
子を選択的に点灯させるかまたは点灯されないかのオン
／オフ制御（２値制御）のみで各ＬＥＤ素子の発光バラ
ツキは問題とならないが、デジタル複写機に適用した場
合には、例えばポスター原稿のように黒べたが多い原稿
や写真のように中間調（ハーフトーン）が多い原稿をコ
ピーする場合があるので、このときには、ＬＥＤヘッド
の消費電力が急激に多くなり。ＬＥＤヘッド自体の発熱
が増えたり、ＬＥＤヘッドに電力を供給するＤＣ電源内
の発熱のため連続コピーに耐えきれず、ダウンしたりす
るという不具合が発生することもあった。

【０００６】しかも、画像メモリを搭載している装置の
場合には、原稿を一度読み込んだだけで、後は何回でも
読み出すだけで、コピーの生産性を高めるために作像エ
ンジンの速度を最大にして、また、給紙間隔を極力小さ
くして生産性を高めるように設定されているが、このよ
うにして生産性を高めると電源側の負担がさらに大きく
なり、上記不具合の発生の頻度も多くなる。

【０００７】一方、前記公知の方法では、ＬＥＤ素子の
製造時の発光バラツキに応じた補正データを予めＲＯＭ
に記憶して補正するので、製造時のバラツキが変化しな
い場合には対処することはできるが、径時変化によりＬ
ＥＤ素子の発光バラツキが発生すると、これを補正する
ことはできない。また、当然のように電源側の負担が大
きくなって消費電力が急激に増大した場合にも対処する
ことはできない。

【０００８】本発明はこのような従来技術の実情に鑑み
てなされたもので、その第１の目的は、ＬＥＤ素子の発
光光量のバラツキがあっても補正することができるＬＥ
Ｄ書き込み装置を提供することにある。

【０００９】また、第２の目的は、ＬＥＤ素子の発光量
の制御では、バラツキを補正することができない場合、
その結果を知らせて対処できるようにしたＬＥＤ書き込
み装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために第１の手段は、複数のＬＥＤ素子が主走査方向
に配列された１次元のＬＥＤアレイと、前記複数のＬＥ
Ｄ素子の各発光光量を検出する検出手段と、前記複数の
ＬＥＤ素子に電力を供給する供給手段と、前記複数のＬ
ＥＤ素子を発光させる駆動手段と、前記検出手段により
検出された発光光量に基づいて前記駆動手段に駆動用の
データを転送し、前記複数のＬＥＤ素子の各発光光量を
制御する制御手段とを備えたＬＥＤ書き込み装置とした
ことを特徴としている。

【００１１】上記第１の目的を達成するため第２の手段
は、第１の手段において、前記制御手段は、前記複数の
ＬＥＤ素子を点灯させる駆動信号のデューティ比を変更
することにより前記複数のＬＥＤ素子の各発光光量を制
御することを特徴としている。

【００１２】上記第２の目的を達成するため第３の手段
は、第１または第２の手段において、前記検出手段によ
り検出された発光光量が補正可能な値以下の場合に異常
を報知することを特徴としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１は本発明に係るＬＥＤ
書き込み装置の一実施形態が適用された複写機を示すブ
ロック図、図２は図１の原稿読み取り装置を示す構成
図、図３は図１の複写機を示す構成図、図４は図１の操
作パネルを示す説明図、図５は図１のＬＥＤ書き込み制
御回路を詳しく示すブロック図、図６は図１のＬＥＤド
ライバ回路およびＬＥＤヘッドを詳しく示すブロック図
である。

【００１４】図１において、この複写機は概略的に、原
稿を読み取る原稿読み取り装置１００と、原稿読み取り
装置１００により読み取られた原稿画像を用紙に複写す
るための複写装置２００と、操作装置４００とを有す
る。複写装置２００は画像メモリ３０１およびシステム
制御装置３０２を有する画像情報記憶装置３００と、複
写回路５００を有し、操作装置４００は図４に示すよう
な操作パネル４２０と、操作パネル４２０を介して入力
した操作情報をシステム制御装置３０２に出力したり、
システム制御装置３０２の制御に基づいて操作パネル４
２０の表示制御を行う操作制御回路４１０を有する。

【００１５】原稿読み取り装置１００では図２に示すよ
うに、ローラ１の挿入口にオペレータが原稿を挿入する
と、この原稿がローラ１によりコンタクトガラス２上を
搬送され、この搬送中の原稿が蛍光灯４により照明さ
れ、その反射光がレンズ５により撮像素子（ＣＣＤ）６
の受光面に結像され、ＣＣＤ６により光電変換されて原
稿画像が読み取られる。ＣＣＤ６により光電変換された
アナログの画像信号は、図１に示すように読み取り制御
回路１０６の制御に基づいて、また、同期制御回路１０
５からのクロックに同期して画像増幅回路１０１に出力
されて増幅され、次いでＡ／Ｄ変換回路１０２により画
素毎の多値のデジタル画像信号に変換される。

【００１６】続くシェーディング補正回路１０３は蛍光
灯４の光量むら、コンタクトガラス２の汚れ、ＣＣＤ６
の各素子毎の感度むら等を補正する。シェーディング補
正回路１０３により補正された画像信号は、画像処理回
路１０４によりデジタル記録画像情報に変換された後に
画像ページメモリ部３０１に格納される。この画像情報
は適宜読み出され、複写回路５００に出力されて図５に
詳しく示すＬＥＤ書き込み制御回路５０１、ＬＥＤドラ
イバ回路５０２を介して図６に詳しく示すＬＥＤヘッド
５０３に印加され、ＬＥＤヘッド５０３により画像情報
に応じて変調された赤外光に変換される。

【００１７】図３を参照して複写装置２００の構成を説
明する。感光体ドラム２５の表面は帯電装置２６により
例えば−８５０Ｖに一様に帯電され、ＬＥＤヘッド５０
３の赤外光により潜像が形成される。ここで、ＬＥＤヘ
ッド５０３は多数のＬＥＤがアレイ状に配列されてその
各赤外光をセルフォックレンズアレイを介して感光体ド
ラム２５上に照射するように構成されている。そして、
原稿濃度の淡い部分（２値信号が非記録レベル）ではＬ
ＥＤ素子を点灯させず、原稿濃度の濃い部分（２値信号
が記録レベル）ではＬＥＤ素子を点灯させることによ
り、感光体ドラム２５上の赤外光の非照射部は−８５０
Ｖ、照射部は−１００Ｖ程度の電位になり、その結果、
画像の濃淡に応じた静電潜像が感光体ドラム２５上に形
成される。

【００１８】この感光体ドラム２５上の潜像は現像ユニ
ット２７により現像される。ここで、現像ユニット２７
内のトナーは撹拌されて負に帯電されて−６００Ｖのバ
イアスが印加されており、感光体ドラム２５上の赤外光
照射部分のみにトナーが付着することにより潜像がトナ
ーで現像される。感光体ドラム２５上のトナー像は転写
チャージャ２３により用紙に転写され、次いで分離チャ
ージャ２８によって感光体ドラム２５上から用紙が分離
され、次いで感光体ドラム２５上の残存トナーがクリー
ニングユニット２９により除去される。

【００１９】用紙は３つの給紙台９ａ、９ｂ、９ｃにそ
れぞれ、幅が異なるロール紙１１ａ、１１ｂ、１１ｃの
形態で予めセットされている。ロール紙１１ａ〜１１ｃ
は画像の大きさに応じてそれぞれフィードローラ１２ａ
〜１２ｃにより選択的に給紙されてカッタ１３ａ〜１３
ｃによりカットされ、次いでローラ１４ａ〜１４ｃによ
り搬送された後、レジストローラ２４により感光体ドラ
ム２５上のトナー像と一致するように搬送されて転写チ
ャージャ２３によりトナー像が転写される。次いで感光
体ドラム２５から分離された用紙は、搬送ベルト３１に
より搬送され、定着ユニット３０によりトナーが定着さ
れ、排紙トレイ３２上に排出される。このような複写装
置２００は図１に示すプリンタ駆動制御回路５０４の制
御に基づいてプリンタ駆動装置５０５により駆動され
る。

【００２０】操作パネル４２０には図４に示すように、
各種機能を指定するためのキーとして例えば用紙サイズ
キー、紙種指定キー、給紙段指定キー、テンキー、スタ
ートキー、モードクリアキー、ストップキー、濃度調整
キー、画質調整キー、変倍キー等が設けられ、また、表
示部としてコピー枚数表示部、変倍率表示部、原稿挿入
可表示部等が設けられている。

【００２１】次に、図５に示すＬＥＤ書き込み制御回路
５０１について詳細に説明する。読取装置１００から複
写装置２００に入力された画像は複写装置２００内部に
ある画像メモリ３０１に一旦蓄えられ、そのままで、あ
るいはデータ編集やデータ加工が行われた後、同期信号
と画像クロックに同期してＬＥＤ書き込み制御回路５０
１に入力される。ＬＥＤ書き込み制御回路５０１の画像
入力部５１１に２ライン分（ｎライン、ｎ＋１ライン）
同時に入力された画像データは、シフトレジスタ５１
２、５１３に各々ＯＤＤ，ＥＶＥＮに分割され、さらに
前半分、後半分を別々のラインメモリ群５１４に一時格
納する。分割処理は処理時間短縮の目的でＬＥＤヘッド
の内部構成を作っているため、格納された画像データは
セレクタ５１５によって最初にｎライン目のデータ、続
けてｎ＋１ライン目のデータが時分割して読み出され
る。ｎライン目は「ＯＤＤ・前半分」、「ＥＶＥＮ・前
半分」、「ＯＤＤ・後半分」、「ＥＶＥＮ・後半分」の
４分割されたデータが同時に読み出され、同期信号、画
素転送クロック信号、発光光量（Ｄｕｔｙ）信号、ＬＥ
Ｄ光量補正信号を付加し、画像出力部５１８を介してＬ
ＥＤヘッド５０３に転送する。ｎ＋１ライン目も同様の
処理が行われ、この一連の処理はｎ＋２、ｎ＋３ライン
目が入力され、同じラインメモリに格納される時間内に
行われ、以下、この動作が繰り返される。

【００２２】５１６はプリンタ制御部のタイマからのＬ
ＥＤ書き込みＣＬＫを受けて、ＬＥＤ制御部の各タイミ
ングを発生する発生部、５１７はこの発生部５１６から
の信号によってＬＥＤヘッド内の転送クロックを発生す
る画像データ転送クロック発生部、５１９はＬＥＤ１ド
ット毎の光量を測定して、そのバラツキを補正する発光
光量補正制御部、５２０は感光体ドラムの感度のバラツ
キなどによりＬＥＤの発光光量を制御する制御部であ
る。

【００２３】このような各要素からなるＬＥＤ書き込み
制御回路５０１の動作は以下のようになる。

【００２４】毎朝機械の電源が入れられて定着ヒータの
ウオームアップ時にＬＥＤアレイ５２３の１番目のドッ
トを点灯させ、その光量をセンサユニット６０５のフォ
トダイオード７０４で読み取り、その信号が光量検出信
号として入力される。読み取った値は基準値と比較さ
れ、その差分を補正する補正信号を図示しないＲＡＭに
格納する。次にセンサの位置をずらして２番目のドット
を点灯させ、同様の作業を行う。このようにして１〜１
４３３６ドットまですべてのＬＥＤ素子の光量を測定
し、補正信号を作る。また、読み取った値と基準値との
差分が所定値以上のときには、ＬＥＤの光量を上げても
補正しきれないので、ＬＥＤヘッド５０３の交換時期を
知らせる異常信号を出力する。

【００２５】ＬＥＤヘッド５０３に転送された画像デー
タは、ＬＥＤドライバ５０２を介してシフトレジスタ５
２２−１〜４により順次対応するＬＥＤアレイ５２３の
各素子１〜１４３３６ドット位置まで転送され、発光光
量（Ｄｕｔｙ）信号とその補正両信号時間分だけパルス
点灯し、感光体ドラム２５面上に潜像を形成する。５０
４はＬＥＤヘッドに点灯用の電源Ｖccを供給するＬＥＤ
点灯用電源である。

【００２６】図６はＬＥＤヘッドの要部斜視図である。
同図において、６０１はヒートシンクで、ＬＥＤの点灯
によって発生した熱を空中に逃がすため、表面積を大き
く取ったアルミニウムの押し出し材によって作成され、
セラミック基板６０２、ＳＬＡ（セルフォックレンズア
レイ）６０４を取り付ける構造体も兼ねている。６０２
はＬＥＤアレイ５２３およびＬＥのドライバＩＣ５０２
を搭載したセラミック基板である。６０４はＬＥＤ素子
の光を感光体表面でピントが合うように位置を調整して
取り付けられた収束用のＳＬＡである。６０５は光量検
出用のセンサユニットで、ＳＬＡ６０４の表面をクリー
ニングを兼ねて毎日朝１回ＬＥＤヘッド５０３の端から
端まで走査してＬＥＤ各素子の発光光量を測定する。６
０６はセンサユニットを走査させるためのヘリカルねじ
のシャフトで、ステッピングモータによって回転する。

【００２７】センサユニット６０５は図７の断面図に示
すようにＳＬＡ６０４の表面の汚れを拭き取るスポンジ
のパッドからなるクリーナ７０１と、センサユニット内
の汚れを防止する防塵ガラス７０２、ＬＥＤ素子（５２
３）から感光体ドラム２５に向かう光をセンサのフォト
ダイオード７０４に向けるミラー７０１からなり、前述
のようにクリーニングを行うとともに、ＬＥＤ各素子の
発光光量をフォトダイオード７０４で測定する。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、複数のＬＥＤ素子の各発光光量を検出し、検
出された発光光量に基づいて前記駆動手段に駆動用のデ
ータを転送し、前記複数のＬＥＤ素子の各発光光量を制
御するので、ＬＥＤ素子の発光のバラツキがあっても補
正することが可能となり、これによって品質の高い画像
を提供することができる。

【００２９】請求項２記載の発明によれば、複数のＬＥ
Ｄ素子を点灯させる駆動信号のデューティ比を変更する
ことにより前記複数のＬＥＤ素子の各発光光量を制御す
るので、ＬＥＤ素子の発光のバラツキがあっても精度の
より補正が可能になる。

【００３０】請求項３記載の発明によれば、検出された
発光光量が補正可能な値以下の場合に異常を報知するの
で、補正不能な場合に例えばＬＥＤの交換を促すなどに
よって、異常な自体に速やかに対処することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＬＥＤ書き込み装置の一実施形態
が適用された複写機を示すブロック図である。

【図２】図１の原稿読み取り装置を示す構成図である。

【図３】図１の複写機を示す構成図である。

【図４】図１の操作パネルを示す説明図である。

【図５】図１のＬＥＤ書き込み制御回路を詳しく示すブ
ロック図である。

【図６】図１のＬＥＤヘッドを詳しく示す要部斜視部で
ある。

【図７】ＬＥＤの光量を検出するセンサユニットの内部
構造を示す断面図である。

【符号の説明】

５０１ ＬＥＤ書き込み制御回路 ５０２ ＬＥＤドライバ ５０３ ＬＥＤヘッド ５０４ ＬＥＤ点灯用電源 ５１１ 画像入力部 ５１２，５１３ シフトレジスタ ５１４ ラインメモリ群 ５１５ セレクタ ５１６ タイミング発生部 ５１７ 画像データ転送クロック発生部 ５１８ 画像出力部 ５１９ 発光光量（Ｄｕｔｙ）制御部 ５２０ 発光光量補正制御部 ５２２−１〜４ シフトレジスタ ５２３ ＬＥＤアレイ ６０４ ＳＬＡ ６０５ 光量センサユニット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のＬＥＤ素子が主走査方向に配列さ
   れた１次元のＬＥＤアレイの任意のＬＥＤに駆動手段に
   よって電力を供給し、供給したＬＥＤを発光させて画像
   を書き込むＬＥＤ書き込み装置において、 前記複数のＬＥＤ素子の各発光光量を検出する検出手段
   と、 前記検出手段により検出された発光光量に基づいて前記
   駆動手段に駆動用のデータを転送し、前記複数のＬＥＤ
   素子の各発光光量を制御する制御手段と、を備えたＬＥ
   Ｄ書き込み装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記複数のＬＥＤ素子
   を点灯させる駆動信号のデューティ比を変更することに
   より前記複数のＬＥＤ素子の各発光光量を制御すること
   を特徴とする請求項１記載のＬＥＤ書き込み装置。
3. 【請求項３】 前記検出手段により検出された発光光量
   が補正可能な値以下の場合に異常を報知することを特徴
   とする請求項１または２記載のＬＥＤ書き込み装置。