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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen LED-Kopf, der sich zur Erstellung
eines Bilds in Kombination mit der Elektrophotographie einsetzen
läßt, insbesondere
betrifft sie einen LED-Kopf mit hoher Auflösung sowie eine Bilderzeugungsvorrichtung
wie zum Beispiel einen LED-Drucker oder dergleichen, der von dem
LED-Kopf Gebrauch macht. Außerdem betrifft
die Erfindung ein Verfahren zum Messen einer aus dem LED-Array kommenden
Lichtmenge zur Messung der Emissions-Charakteristik des LED-Arrays,
welches bei LED-Köpfen
und LED-Druckern eingesetzt wird.
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Technischer Hintergrund
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(Stand der Technik 1)
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Bislang
war es üblich,
LED-Drucker mit relativ geringer Auflösung von beispielsweise 300
dpi in Verbindung mit einem hellen Feld (Array) aus zwei Zeilen
Stablinsen einer Nenn-Winkelapertur von 20° und einer Nenn-Zeilengröße von 0,9
mm oder 1,1 mm zu verwenden. Beim Einsatz eines solchen Stablinsen-Arrays
wird ein photoempfindlicher Körper
einem Emissionsmuster der LEDs (Leuchtdioden) ausgesetzt, wodurch
auf dem photoempfindlichen Körper
ein elektrostatisches Bild entsteht. Dieses elektrostatische Bild
wird mit Toner entwickelt, und das Tonerbild wird auf einem Transferbogen übertragen und
dann fixiert. Im Anschluß daran
wird der Transferbogen aus dem LED-Drucker ausgegeben.
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Als
Werkstoffe für
LEDs mit Strahlungszonen für
den Einsatz in Verbindung mit einem solchen Stablinsen-Array sind
Werkstoffe auf AlGaAs-Basis und dergleichen bekannt.
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Allerdings
besteht in jüngerer
Zeit die Neigung, die erforderliche Auflösung von Druckern auf Werte
von 600 bis 1.200 dpi heraufzusetzen. Unter diesen Umständen gibt
es eine zunehmende Tendenz dahingehend, ein Stablinsen-Array zu
verwenden, bei welchem ein Stapel aus zwei Zeilen von Stapellinsen
hoher Auflösung
mit einer Nenn-Winkelapertur von 12° und einer Nenn-Zeilengröße von 0,6 mm
in Verbindung mit dem LED-Array eingesetzt wird.
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Andererseits
allerdings zeigen LEDs auf AlGaAs-Basis das Phänomen, daß es häufig ein Neben-(Sub-)Emissionsband
nahe 870 nm zusätzlich zum
Hauptemissionsband nahe 780 nm gibt, wie dieses in dem Spektrum
in 3 dargestellt ist.
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3 ist
ein Diagramm, bei dem auf der Abszisse die Wellenlänge und
auf der Ordinate die photoempfindliche Empfindlichkeit aufgetragen
sind, wobei letztere besagt, wie empfindlich der photoempfindliche
Körper
für jede
spektrale Zone auf die Emissionsintensität der LEDs reagiert.
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Bei
den herkömmlichen
Druckköpfen
geringer Auflösung
war der Punkt-Mittenabstand
des Stablinsen-Arrays ausreichend größer als Bilddefekte, so daß es zwischen
punktweisen Defekten kaum zu einer Störung kam. Der Einfluß der Emission
dieses Neben-Emissionsbands führte
also zu keinem ernsthaften Problem.
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In
den vergangenen Jahren allerdings zeigt dieses Subemissionsband
abträgliche
Einflüsse
auf das Bild bei zunehmendem Auflösungsvermögen von Druckern. Eine hohe
Auflösung
und hohe Bildqualität
mit Druckerköpfen
unter Einsatz von LED-Arrays
auf AlGaAs-Basis, bei denen das Subemissionsband in unvorhersehbarer
Weise auftritt, zu erreichen, ist folglich äußerst schwierig.
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4 zeigt
die Abbildungsbeziehung eines LED-Strahlungspunkts 1 eines
LED-Chips 2 mit
dem Subemissionsband, wobei LEDs mit einem Mittenabstand P angeordnet
sind und ein hochauflösendes Stablinsen-Array 3 derzeit
bekannter Bauart mit einer Nenn-Winkelapertur von 12° und relativ
stark unterdrücktem
Farbfehler verwendet wird. Die Figur zeigt, daß das Hauptemissionsband und
das Subemissionsband eine geringe Differenz D der TC-Länge zwischen
TCmain und TCsub demonstrieren, wobei die F-Zahl ebenfalls groß ist, so
daß das
Licht des Subemissionsbands auf dem photoempfindlichen Körper nicht
so verschwommen ist.
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5 zeigt
schematisch, wie die Punkte aufgelöst werden, wenn Wafer mit unterschiedlichen
Intensitäten
des Subemissionsbands einander benachbart sind.
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In 5 zeigt
der obere Teil einen Zustand, in welchem die Luminanz B des Subemissionsbands, welches
von Wafer zu Wafer über
die Chipgrenze hinaus entsprechend einer in der Mitte befindlichen
gestrichelten Linie variiert, der Luminanz A des Hauptemissionsbands
konstanter Lichtintensität überlagert ist,
wobei der mittlere Bereich schematisch veranschaulicht, wie ein
Punktbild jedes LED-Chips gebildet wird. Dementsprechend veranschaulicht 5 einen
Fall, in welchem das Subemissionsband B die Punkt- oder Fleck-Luminanzverteilung
auf der rechten Seite stärker
beeinflußt
als auf der linken Seite. Da die Unschärfe des linken Subemissionsbands klein
ist, erscheint das Subemissionsband als Lichtmengen-Ungleichheitskomponente,
die einem vorbestimmten Entwicklungspegel unregelmäßig überlagert
ist, so daß entwickelte
Punktgrößen von
Chip zu Chip variieren, was im unteren Teil der 5 dargestellt
ist. Als Folge davon kommt es in Chipeinheiten zu einer Dichte-Abweichung,
die als Beeinträchtigung
der Bildqualität
in Erscheinung tritt. Insbesondere dann, wenn ein Wafer-Chip mit
verschiedenen Charakteristika im Subemissionsband im Zuge eines Reparaturschritts
des Chips nach dem Chip-Bonden eingesetzt wird, erscheinen ungleichmäßige Streifen im
Bereich von einigen Millimetern im Halbtonbild. Dies war ein Nachteil
in Form der Verschlechterung der Bildqualität insbesondere bei bildlichen
Darstellungen.
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Ferner
ist es sehr schwierig, die Höhe
des Spitzenwerts dieses Subemissionsbands für jeden Wafer beim Fertigungsprozeß zu handhaben.
Darüber
hinaus kann ein Verfahren zum Behandeln jeder dieser Wellenlängenverteilungen
und das Ausführen von
Arbeiten beim Chip-Bonden in starkem Maße die Kosten treiben, was
in der Praxis nicht günstig
ist.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Einfluß des Subemissionsbands
zu senken, basierend auf der Konstruktion des Stablinsen-Arrays in dem LED-Druckerkopf,
eine Konfiguration, bei der das Licht des Subemissionsbands das
Entwicklungsniveau nicht erreicht, zu schaffen und im Gegenteil
eine hohe Bildqualität
zu realisieren.
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(Stand der Technik 2)
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In
den vergangenen Jahren haben sich mit der Ausbreitung von Personal-Computern sehr rasch Farb-Bürodokumente
verbreitet, und damit einhergehend ziehen LED-Drucker Aufmerksamkeit
auf sich, die Druckköpfe
zum Erstellen von Farbdokumenten mit hoher Geschwindigkeit enthalten.
Bei herkömmlichen
LED-Druckern jedoch
lag das Hauptaugenmerk auf der Qualität von Buchstaben, wohingegen
Bildern, Halbtonbildern und dergleichen kaum Beachtung geschenkt
wurde. Darüber
hinaus war auch die Korrektur von Lichtmengen nur in dem Maße interessant,
in welchem Schwankungen zwischen verschiedenen Chips durch Chip-Widerstand korrigiert
werden konnten.
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Die
anstehende Ära
erfordert also Methoden zum exakten Steuern von Lichtmengen bei
gleichzeitiger exakter Messung von Lichtmengenschwankungen, die
mit der Bilderzeugung einhergehen, um bildliche Farbdokumente ausgeben
zu können.
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Bei
der Entwicklung von Hochgeschwindigkeitsdruckern sind Werkstoffe
auf AlGaAs-Basis grundsätzlich
bekannt als Werkstoffe für
LEDs, die eine hocheffiziente Emission ermöglichen.
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Die
LEDs auf AlGaAs-Basis beruhen auf dem Phänomen, daß das Subemissionsband B seinen
Ursprung darin hat, daß ein
GaAs-Substrat vorhanden ist, so daß das Band zusätzlich zu
dem Hauptemissionsband A in Erscheinung tritt, wie in 10 durch
die ausgezogene Linie dargestellt ist. Die Wellenlänge des
Hauptemissionsbands A beträgt annähernd 780
nm, die Wellenlänge
des Subemissionsbands B beträgt
annähernd
870 nm.
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Es
ist außerdem übliche Praxis,
von einer PIN-Silicium-Photodiode mit einer spektralen Empfindlichkeitskennlinie
Gebrauch zu machen, wie sie in 10 durch
die strichpunktierte Linie C dargestellt ist, um einen Sensor zum
Messen von Lichtmengen zur Verfügung
zu haben.
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11 zeigt
einen typischen Aufbau einer herkömmlichen Lichtmengenmeßvorrichtung
mit LED-Array.
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Dieser
Aufbau ist ein typischer Meßgeräteaufbau,
von dem üblicherweise
bei zahlreichen LED-Lichtmengenmeßvorrichtungen Gebrauch gemacht
wird, beispielsweise in der Art und Weise, wie dies in Anmeldungen
des Erfinders beschrieben ist, oder auch in anderen Anmeldungen,
beispielsweise in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift
Nr. 10-185684.
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In 11 wird
von einem Treiber 21 eines Emissionssignalgenerators ein
Emissionssignal, welches für
die Emission einer zu messenden Lichtmenge ausreicht, an das LED-Array 22 als
Meßobjekt
gegeben, um eine vorbestimmte LED zur Lichtemission zu bringen.
Das emittierte Licht läuft
durch eine Abbildungslinse 23 und erreicht eine PIN-Photodiode 26 mit
der in 10 durch die strichpunktierte
Linie C dargestellten spektralen Empfindlichkeit, so daß ein Sensorteil 24 ein
zu der Lichtmenge proportionales elektrisches Ausgangssignal liefert.
Das Analogsignal entsprechend diesem elektrischen Ausgangssignal
wird von einem A/D-Wandler 25 in ein digitales Signal umgewandelt,
anschließend
führt ein
Verarbeitungssystem 27 einen Vorgang aus, um festzustellen,
ob die Emissionsmenge der vorbestimmten LED normal ist oder nicht.
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Allerdings
haben jüngere
Forschungen gezeigt, daß bei
jedem Wafer-Prozeß eine
geringe Schwankung der Lichtmenge im oben erwähnten Subemissionsband B auftritt.
Deshalb werden die von verschiedenen Wafern ausgeschnittenen LED-Chips nach dem obigen
Verfahren bewertet und auf einem einzigen Kopf angebracht, so daß es dazu
kommt, daß Chips
mit unterschiedlichen Lichtmengen im Subemissionsband B in dem Kopf
vermischt vorliegen.
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Da
in solchen Fällen
der Einfluß der
Lichtmenge des Subemissionsbands auf die tatsächlichen Bilder anders ist
als beim Hauptemissionsband, was den Beitrag zur Empfindlichkeit
angeht, entstand das Problem, daß selbst bei Messung der Lichtmengen mit
dem Sensor, der die in 10 gezeigte spektrale Kennlinie
C besitzt, beim Bewerten der durchschnittlichen Lichtmenge des Chips
und der Korrektur der Lichtmenge für jedes Bit basierend auf dem
Meßergebnis
eine unüberwindliche
Schwierigkeit darin bestand, die Lichtmengen mit Pegeln von tatsächlichen Bildern
in der Situation in Übereinstimmung
zu bringen, in der die Chips mit unterschiedlichen Subemissionsbändern gemischt
wurden.
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Es
ist daher ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum Messen einer
Lichtmenge aus dem LED-Array in der Lichtmengenmeßvorrichtung
zur Messung der Emissionslichtmenge anzugeben, welches nicht nur
die Emission aus den LED-Chips,
sondern auch die Emission aus dem LED-Array berücksichtigt, und einen LED-Druckkopf
anzugeben sowie einen LED-Drucker, der dieses Meßergebnis entsprechend dem
Meßverfahren
berücksichtigt.
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Die
EP 0 704 915 offenbart einen
AlGaAs-LED-Druckkopf mit einer selbstfokussierenden Linsenanordnung
zum Fokussieren des emittierten Lichts.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Um
das oben beschriebene Problem des Standes der Technik 1 zu lösen, ist
es ein erster Aspekt der Erfindung, den Punkt oder Fleck des von Wafer
zu Wafer variierenden Subemissionsbands dadurch vollständig unscharf
zu machen, daß von
der Größe des Farblängsfehlers
zwischen den Peak-Wellenlängen
des Hauptemissionsbands und des Subemissionsbands Gebrauch gemacht
wird, um zu verhindern, daß das
Licht des Subemissionsbands den Entwicklungspegel erreicht, wodurch letztlich
die hohe Bildqualität
erreicht wird.
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Das
Problem des vorstehend beschriebenen Standes der Technik 2 entstand
dadurch, daß die
unterschiedliche Wirkungen auf das Bild zeitigenden Lichtmengen
der beiden Emissionsbänder
auf gleicher Basis gehandhabt wurden.
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Um
dieses Problem zu lösen,
besteht ein zweiter Aspekt der Erfindung darin, ein optisches Element
zur Separierung von Hauptemissionsband und Subemissionsband einzufügen, beispielsweise
ein optisches Element mit der in 6 gezeigten
spektralen Kennlinie D, um das Hauptemissionsband A vom Subemissionsband
B zu separieren, diese separat zu messen und auszuwerten, eine Arbeitsfolge entsprechend
dem Ausmaß des
Einflusses auf den Drucker auszuführen, und die Daten als Lichtmengendaten
zu handhaben, um dadurch eine genaue Korrektur der Lichtmengen und
eine exakte Bewertung von Chips zu ermöglichen.
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Ein
LED-Kopf gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist ein LED-Kopf, umfassend ein LED-Array aus
Leuchtdioden (LEDs), die Licht nach Maßgabe eines Bildsignals emittieren,
und die mit einem Auflösungsabstand
P von nicht weniger als 600 dpi angeordnet sind, und ein Mehrfachlinsen-Array
zum Erzeugen eines Emissionsbilds des LED-Arrays auf einem Informationsträger,
- – wobei
jede LED des LED-Arrays ein Hauptemissionsband, bei dem es sich
um ein Emissionsspektrum zur Erzeugung eines Hauptbilds handelt,
und ein Nebenemissionsband versetzt gegenüber einer Peak-Wellenlänge des
Emissionsspektrums des Hauptemissionsbands besitzt, und
- – wobei
eine Differenz D zwischen besten TCs bei Peak-Wellenlängen des
Emissionsspektrums des Hauptemissionsbands und eines Emissionsspektrums
des Nebenemissionsbands durch das Mehrfachlinsen-Array mindestens
0,15 mm beträgt,
und die optische Justierung des LED-Arrays und des Mehrfachlinsen-Arrays derart implementiert
ist, daß Licht
des Hauptemissionsbands in einer vorbestimmten Abbildungsbeziehung
auf das vorbestimmte Informationsmedium fokussiert wird.
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In
dem LED-Kopf gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist das Informationsmedium ein photoempfindlicher
Körper,
liegen die Peak-Wellenlänge
des Hauptemissionsbands und die des Neben-(Sub-)emissionsbands 50
nm oder mehr auseinander, und ein photoempfindliches Intensitätsverhältnis R
des Subemissionsbands zu dem Hauptemissionsband in dem photoempfindlichen
Körper
beträgt nicht
weniger als 0,01.
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In
dem LED-Kopf gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Abbildungselement verwendet,
welches die folgende Beziehung erfüllt: (2PF/D)2·R < 0,01wobei
F eine äquivalente
F-Zahl des Mehrfachlinsen-Arrays ist.
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In
dem LED-Kopf gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird das LED-Array durch LED-Chips
auf AlGaAs-Basis gebildet.
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In
dem LED-Kopf gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung besitzt das Hauptemissionsband eine
Spitze (Peak) im Bereich von 700 nm bis 800 nm, und das Subemissionsband
eine Spitze im Bereich von 850 nm bis 900 nm.
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In
dem LED-Kopf gemäß einem
noch weiteren Aspekt der Erfindung ist das Mehrfachlinsen-Array
ein Array aus zwei Zeilen von Gradientenindex-Glasstablinsen mit einer Nenn-Winkelapertur von
20° und
einer Nenn-Stabgröße von 0,6
mm in Dreischichtausbildung.
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Eine
Bilderzeugungsvorrichtung gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Bilderzeugungsvorrichtung
mit dem LED-Array gemäß einem
der obigen LED-Köpfe, wobei
das Informationsmedium ein photoempfindlicher Körper ist, die Bilderzeugungsvorrichtung
eine Entwicklungseinheit zum Aufbringen von Toner auf dem photoempfindlichen Körper zwecks
Erzeugung eines Tonerbilds hierauf, einen Transferlader zum Transferieren
des auf dem photoempfindlichen Körper
gebildeten Tonerbilds auf ein Transfermedium und eine Fixiereinheit
zum Fixieren des transferierten Tonerbilds auf dem Transfermedium
aufweist.
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Eine
Bilderzeugungsvorrichtung gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Bilderzeugungsvorrichtung,
bei der das LED-Array nach einem der obigen LED- Köpfe
vorgesehen ist, wobei das Informationsmedium ein photoempfindlicher
Körper
ist, die Bilderzeugungsvorrichtung eine Drucksteuerung aufweist
zum Umwandeln von seitens eines externen Geräts zugelieferten Codedaten
in ein Bildsignal und zum Liefern des Bildsignals zu dem LED-Array.
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Ein
Verfahren zum Messen einer aus einem LED-Array kommenden Lichtmenge
sieht vor: ein LED-Array aus Leuchtdioden (LEDs) für einen LED-Kopf,
ferner ein Sensorteil zum Empfangen einer von einer aktivierten
LED emittierten Lichtmenge und zum Erzeugen eines der empfangenen
Lichtmenge entsprechenden elektrischen Ausgangssignals,
- – wobei
das LED-Array eines gemessenen Objekts ein Hauptemissionsband als
Emissionsspektrum für
die Erzeugung eines Bilds und ein Nebenemissionsband als weiteres
Emissionsspektrum versetzt gegenüber
einer Peak-Wellenlänge
des Emissionsspektrums des Hauptemissionsbands besitzt,
- – wobei
die spektrale Empfindlichkeit des Sensorteils eine angenähert flache
Kennlinie für
das Hauptemissionsband und das Nebenemissionsband besitzt, wobei
ein optisches Element zum Leiten der Lichtmenge des Hauptemissionsbands mit
größerem Wirkungsgrad
als die Lichtmenge des Nebenemissionsbands gemäß der Empfindlichkeitskennlinie
des photoempfindlichen Körpers
unter Verwendung der LEDs zwischen dem LED-Array und dem Sensorteil
angeordnet ist und die Emissionskennlinie des LED-Arrays gemessen
wird.
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Bei
dem Verfahren gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung besitzt das LED-Array das Hauptemissionsband des Emissionsspektrums
zum Erzeugen des Bilds und das Nebenemissionsband eines weiteren
Emissionsspektrums mit einem Abstand von 50 nm oder mehr gegenüber der
Peakwellenlänge
des Haupt-Emissionsspektrums,
wobei eine Peaklichtmenge des Nebenemissionsbands 3% oder mehr der
Peaklichtmenge des Hauptemissionsbands beträgt.
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Ein
LED-Kopf gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist ein LED-Kopf, bei dem eine Bewertung
oder Korrektur der Lichtmenge nach Maßgabe von Meßdaten der
Lichtmengen-Ungleichmäßigkeit des
LED-Arrays erfolgt, gemessen mit Hilfe des oben angegebenen Verfahrens.
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Ein
weiteres LED-Array-Lichtmengenmeßverfahren gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Messen einer
Lichtmenge aus einem LED-Array,
wobei ein LED-Array (aus Leuchtdioden) für einen LED-Kopf und zwei Sensorteile
zum Empfangen einer von einem aktivierten LED (einer Leuchtdiode)
emittierten Lichtmenge und zum Erzeugen eines der empfangenen Lichtmenge entsprechenden
elektrischen Ausgangssignals aufweist,
- – wobei
das LED-Array des Meßobjekts
ein Hauptemissionsband als Emissionsspektrum zur Erzeugung eines
Bilds und ein Nebenemissionsband als weiteres Emissionsspektrum
abgerückt von
einer Peak-Wellenlänge
des Emissionsspektrums des Hauptemissionsbands aufweist,
- – wobei
die spektrale Empfindlichkeit der Sensorteile eine annähernd flache
Kennlinie für
das Haupt- und das Nebenemissionsband aufweist,
- – wobei
ein optisches Element zum Reflektieren oder Transmittieren einer
Lichtmenge des Hauptemissionsbands und zum Transmittieren oder Reflektieren
einer Lichtmenge des Nebenemissionsbands zwischen dem LED-Array
und den zwei Sensorteilen plaziert ist,
wobei die Lichtmenge
des Hauptemissionsbands durch einen Sensorteil der beiden Sensorteile
gemessen wird und die Lichtmenge des Nebenemissionsbands von dem
anderen Sensorteil gemessen wird, eine vorbestimmte Operation bezüglich Meßdaten der
Lichtmenge des Hauptemissionsbands und Meßdaten der Lichtmenge des Nebenemissionsbands
ausgeführt
wird, um Einzel-Lichtmengen-Meßdaten zu
gewinnen, und Emissions-Kennwerte des LED-Arrays gemessen werden.
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Bei
dem Verfahren gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung besitzt das LED- Array das Hauptemissionsband des Emissionsspektrums
zur Erzeugung des Bilds und das Nebenemissionsband eines weiteren
Emissionsspektrums gegenüber
der Peak-Wellenlänge
des Haupt-Emissionsspektrums um 50 nm oder mehr versetzt, wobei
die Peak-Lichtmenge des Nebenemissionsbands 3% oder mehr einer Peak-Lichtmenge des Hauptemissionsbands ausmacht.
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Bei
dem Verfahren gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist die vorbestimmte Operation eine
Operation zum Bestimmen einer Rate des Einflusses seitens des Hauptemissionsbands
und seitens des Nebenemissionsbands gemäß der Empfindlichkeitskennlinie
des photoempfindlichen Körpers, auf
dem das Bild abhängig
von den Lichtmengen aus dem LED-Array und von kombinierten Meßdaten der Lichtmenge
des Hauptemissionsbands und der Lichtmenge des Nebenemissionsbands
erzeugt wird.
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Ein
weiterer LED-Kopf gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist ein LED-Kopf, bei dem eine Bewertung (Rangbildung)
oder Korrektur für Lichtmengen
nach Maßgabe
von Meßdaten
der Lichtmengenunregelmäßigkeit
des LED-Arrays erfolgt, die nach dem Verfahren des obigen Verfahrens gemessen
wird.
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Ein
weiteres LED-Array-Lichtmengenmeßverfahren gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Messen einer
Lichtmenge aus einem LED-Array,
welches Leuchtdioden (LEDs) für
einen LED-Kopf und einen Sensorteil zum Empfangen einer Lichtmenge
von einer aktivierten LED und zum Erzeugen eines elektrischen Ausgangssignals,
welches der empfangenen Lichtmenge entspricht, aufweist,
- – wobei
das LED-Array eines Meßobjekts
ein Hauptemissionsband als Emissionsspektrum zur Erzeugung eines
Bilds und ein Nebenemissionsband mit einem weiteren Emissionsspektrum
aufweist, welches von einer Peak-Wellenlänge des Emissionsspektrums
des Hauptemissionsbands beabstandet ist,
- – wobei
die spektrale Empfindlichkeit des Sensorteils ein nahezu flaches Kennlinienverhalten
für das
Hauptemissionsband und das Nebenemissionsband besitzt,
- – wobei
ein optisches Element zum Abscheiden entweder einer Lichtemissionsmenge
des Nebenemissionsbands oder einer Lichtmenge des Hauptemissionsbands
in einem zurückziehbaren Zustand
zwischen dem LED-Array und dem Sensorteil angeordnet ist, über zwei
Ausgangssignalwerte aus zwei Zuständen des Vorhandenseins und
des Fehlens des optischen Elements bezüglich des Sensorteils eine
vorbestimmt Operation ausgeführt
wird, und die Emissions-Kennlinie
des LED-Arrays gemessen wird.
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Bei
dem Verfahren gemäß dem weiteren
Aspekt der Erfindung handelt es sich um ein Verfahren, bei dem das
LED-Array das Hauptemissionsband des Emissionsspektrums zum Erzeugen
eines Bilds und das Nebenemissionsband eines weiteren Emissionsspektrums
gegenüber
der Spitzenwellenlänge des
Haupt-Emissionsspektrums
um 50 nm oder mehr versetzt ist, und eine Peak-Lichtmenge des Nebenemissionsbands
3% oder mehr der Peak-Lichtmenge des Hauptemissionsbands beträgt.
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Bei
dem Verfahren gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung verhält es sich so, daß die vorbestimmte
Operation eine Operation zum Bestimmen einer Rate des Einflusses
seitens des Hauptemissionsbands und seitens des Nebenemissionsbands gemäß der Empfindlichkeitskennlinie
des photoempfindlichen Körpers
ist, auf dem ein Bild erzeugt wird, abhängig von dem von dem LED-Array
emittierten Licht und zum Kombinieren von Meßdaten der Lichtmenge des Hauptemissionsbands
und der Lichtmenge des Nebenemissionsbands.
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Ein
weiterer LED-Kopf gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist ein LED-Kopf, bei dem eine Rangbildung oder
Korrektur für
Lichtmengen nach Maßgabe
von Meßdaten
der Lichtmengenunregelmäßigkeit
des LED-Arrays, die nach dem Verfahren gemäß dem obigen Anspruch gemessen
wurden, erfolgt.
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Bei
dem Verfahren gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung handelt es sich bei dem LED-Array
um LED-Chips auf AlGaAs-Basis.
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Bei
dem Verfahren gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung besitzt das Hauptemissionsband einen
Peak- oder Spitzenwert im Bereich von 600 nm bis 800 nm, und das
Nebenemissionsband besitzt einen Spitzenwert im Bereich von 850
nm bis 900 nm.
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Bei
dem Verfahren gemäß dem weiteren
Aspekt der Erfindung ist der Sensorteil mit der flachen Kennlinie
eine PIN-Silicium-Photodiode.
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Bei
dem Verfahren gemäß dem weiteren
Aspekt der Erfindung ist es so, daß das optische Element ein
dichroitisches Filter oder ein dichroitischer Spiegel ist, gebildet
durch Stapeln dielektrischer Schichten, und eine mittlere Wellenlänge des
dichroitischen Filters oder Spiegels eingestellt ist auf einen Wert
zwischen der Peak-Wellenlänge
des Hauptemissionsbands und der des Nebenemissionsbands.
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Bei
dem Verfahren nach einem noch weiteren Aspekt der Erfindung verhält es sich
so, daß das optische
Element ein absorbierendes Filter ist, welches im Nebenemissionsband
eine höhere
Absorptionsfähigkeit
besitzt als im Hauptemissionsband, wobei eine Durchlässigkeitsrate
des Hauptemissionsbands und die Durchlässigkeit des Nebenemissionsbands
annähernd
gleich ist einer Rate des Einflusses auf den photoempfindlichen
Körper,
auf dem ein Bild abhängig
von Lichtmengen aus dem LED-Array erzeugt wird, bezogen auf die
Lichtmenge von dem Hauptemissionsband und die Lichtmenge des Nebenemissionsbands.
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Bei
dem Verfahren gemäß dem weiteren
Aspekt der Erfindung ist das Absorptionsfilter ein wärmeabsorbierendes
Filter mit unterschiedlichen Absorptionsvermögen im Haupt- und im Nebenemissionsband,
wobei eine Durchlässigkeitsrate
des Hauptemissionsbands und eine Durchlässigkeitsrate des Nebenemissionsbands
durch Steuern der Dicke des wärmeabsorbierenden
Filters optimiert wird.
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Eine
weitere Bilderzeugungsvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der
Erfindung ist eine Bilderzeugungsvorrichtung mit einem photoempfindlichen
Körper,
mit einer Entwicklungseinheit zum Anbringen von Toner an dem photoempfindlichen
Körper,
um dort ein Tonerbild zu erzeugen, mit einem Transferauflader zum
Transferieren des auf dem photoempfindlichen Körper erzeugten Tonerbilds auf ein
Transfermedium, und mit einer Fixiereinheit zum Fixieren des transferierten
Tonerbilds an dem Transfermedium.
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Eine
weitere Bilderzeugungsvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der
Erfindung ist eine Bilderzeugungsvorrichtung mit dem LED-Kopf, wie
er oben angegebene wurde, und mit einer Steuerung zum Umwandeln
von Codedaten, die von einem externen Gerät geliefert wurden, in ein
Bildsignal und zum Zuleiten des Bildsignals zu dem LED-Array.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein anschauliches Diagramm zur Darstellung der ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 ist
ein Diagramm zur Darstellung des Prinzips der ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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3 ist
ein anschauliches Diagramm zum Veranschaulichen des Hauptemissionsbands
und des Subemissionsbands einer LED (Leuchtdiode);
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4 ist
ein anschauliches Diagramm zur Darstellung eines LED-Druckers herkömmlicher
Bauart;
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5 ist
ein anschauliches Diagramm zur Darstellung des dem Stand der Technik
anhaftenden Problems;
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6 ist
ein anschauliches Diagramm zur Darstellung der Charakteristik des
LED-Arrays und der
Filterkennlinie als Prinzip der Erfindung;
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7 ist
ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Meßverfahrens gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung;
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8 ist
ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Meßverfahrens gemäß der vierten
Ausführungsform
der Erfindung;
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9 ist
ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Meßverfahrens gemäß der fünften Ausführungsform
der Erfindung;
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10 ist
ein Kennliniendiagramm zum Veranschaulichen der Kennlinie der Lichtemissionsbauelement
des LED-Arrays, was die Probleme im Stand der Technik veranschaulicht;
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11 ist
ein Blockdiagramm zur Darstellung des Aufbaus einer LED-Array-Lichtmengenmeßeinrichtung
gemäß Stand
der Technik; und
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12 ist
ein Diagramm zur Darstellung eines LED-Druckers gemäß der Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsform
A der Erfindung
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Eine
Ausführungsform
A gemäß der Erfindung
wird anhand der Zeichnungen im einzelnen beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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1 ist
eine Querschnittansicht zum Erläutern
einer Ausführungsform
der Erfindung. In 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 Strahlungspunkte
von Leuchtdioden (LEDs), 2 LED-Chips, 3 eine Abbildungseinrichtung
und 4 einen photoempfindlichen Körper. Mehrere solcher LED-Chips 2 sind
tandemweise zur Bildung eines LED-Arrays für einen LED-Kopf angeordnet.
Die Abbildungseinrichtung 3 ist eine aufrichtendes 1:1-Linsensystem,
bestehend aus einem Array von Ionenaustausch-Stablinsen, welches
ein Emissionsmuster von LED-Strahlungspunkten 1 auf dem
photoempfindlichen Körper 4 erzeugt
und dadurch den photoempfindlichen Körper 4 mit Licht abhängig von
einem Bildsignal belichtet.
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Der
photoempfindliche Körper 4 wird
durch Drehen oder dergleichen in vertikaler Richtung, das heißt in einer
Nebenabtastrichtung relativ zur Erstreckungsrichtung der Leuchtdioden
in dem Array abgetastet, um dadurch ein latentes Bild der zweidimensionalen
Bildinformation zu erzeugen. In diesem Fall befinden sich, wie aus 1 hervorgeht,
die Strahlungspunkte des LED-Chips 2 und des photoempfindlichen
Körpers 4 in
einer konjugierten Lagebeziehung auf der Grundlage der Wellenlänge des
Hauptemissionsbands und des Abstands zwischen ihnen, bezeichnet
als TCmain. In diesem Fall ist die bestmögliche konjugierte Beziehung
des Nebenemissionsbands der abweichenden Wellenlänge als TCsub dargestellt.
Die Differenz zwischen TCsub des Nebenemissionsbands und TCmain
des Hauptemissionsbands ist mit D bezeichnet.
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Für den Druckkopf
hoher Auflösung
von nicht weniger als 600 dpi in dem LED-Array ist das Abbildungselement als
Abbildungseinrichtung 3 ein hochauflösendes Stablinsen-Array vom
Typ mit einer Zeilengröße von 0,6
mm, starkem Farbfehler und einer Nenn-Winkelapertur von 20°. Der photoempfindliche Körper 4 wird
entsprechend dem Emissionsmuster beleuchtet.
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Die
Strahlungspunkte 1 der LED-Chips sind mit einem Mittenabstand
P in dem LED-Array angeordnet und besitzen ein Sub- oder Nebenemissionsband
zusätzlich
zum Hauptemissionsband.
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In
diesem Fall ist die Differenz der TC-Länge zwischen dem Hauptemissionsband
und dem Nebenemissionsband groß,
und die F-Zahl ist klein aufgrund der großen Winkelapertur. Wenn daher
das Hauptemissionsband sich in der besten TC-Längen-Relation befindet, wird das Licht des
Nebenemissionsbands auf dem photoempfindlichen Körper stark verwischt, was in
der Figur schematisch dargestellt ist.
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2 zeigt
schematisch, wie die Punkte oder Flecken entwickelt werden, wo Wafer
mit unterschiedlichen Intensitäten
des Nebenemissionsbands einander benachbart sind.
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Der
obere Teil der 2 zeigt einen Zustand, in welchem
die Leuchtdichte B im Nebenemissionsband, die von Wafer zu Wafer über die
Chip-Grenzen hinweg variiert, der Leuchtdichte A im Hauptemissionsband
konstanter Lichtintensität überlagert
ist, und der mittlere Teil zeigt schematisch, wie Punkt- oder Fleckbilder
der einzelnen LED-Chips gebildet werden. Da die Verwischung im Nebenemissionsband ausgeprägt ist,
kann folglich der Fleck des Nebenemissionsbands keine stark versetzte
Komponente über
dem Lichtmengenfleck des Hauptemissionsbands sein, wenn die zufällig verteilten
Lichtmengen dem vorbestimmten Entwicklungspegel überlagert sind. Im Ergebnis hat
das Nebenemissionsband während
der Entwicklung über
den Schnittpegel hinaus keinen Einfluß auf die Schwankung der Lichtmengen. Damit
hängt die
Schwankung in den Größen des
entwickelten Flecks kaum ab von der Intensität des Nebenemissionsbands,
wie im unteren Teil der 2 gezeigt ist. Dies ist der
Grund dafür,
daß selbst
dann, wenn es Chips mit verschiedenen Nebenemissionsbändern benachbart
zueinander gibt, es kaum zu einer Dichtedifferenz über die
Grenze hinweg kommt, wodurch es einfach wird, eine gleichmäßige und hohe
Bildqualität
zu erzielen.
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Speziell
werden die Leuchtdioden (LEDs) auf AlGaAs-Basis in Kombination mit
dem Stablinsen-Array einer Nenn-Winkelapertur von 20° und einer
Liniengröße von 0,6
mm verwendet. Bei den LEDs auf AlGaAs-Basis ist die Spitzenwellenlänge des
Hauptemissionsbands durch Steuern der Dotierstoffmenge Al auf 780
nm eingestellt. Die LEDs selbst besitzen ein Nebenemissionsband
mit einer Spitzenwellenlänge
in der Nähe
von 890 nm aufgrund der Emission des GaAs-Substrats.
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Das
Stablinsen-Array mit der Nenn-Winkelapertur von 20° und der
Liniengröße von 0,6
mm ist eine aufrichtende 1:1-Anordnung mit der äquivalenten F-Zahl von 1,1,
was auf einen starken Farbfehler hinweist. Die Differenz D zwischen
TCmain und TCsub beträgt
0,34 mm.
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Das
gesamte Spektralempfindlichkeits-Intensitätsverhältnis R des photoempfindlichen
Körpers 4,
welches erhalten wird durch Multiplizieren eines Separierungsempfindlichkeits-Verhältnisses
des photoempfindlichen Körpers 4 im
Hauptemissionsband und im Nebenemissionsband, beispielsweise bei
einer OPC-Trommel
mit dem Verhältnis
von 0,33, mit dem spektralen Emissionsintensitätsverhältnis von 0,30 der LEDs 1,
beträgt
etwa 0,1.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
wurde der Effekt mit Hilfe eines Modells verifiziert, bei dem die äquivalente
F-Zahl den Wert 1,1 hatte, der LED-Mittenabstand P = 0,0423 mm (600 dpi)
betrug, die Differenz D der besten TC-Länge
zwischen der Spitze von 780 nm des Hauptemissionsbands und der Spitze
bei 890 nm des Nebenemissionsbands 0,34 mm betrug, und das Empfindlichkeitsverhältnis des
photoempfindlichen Körpers
für die
Hauptemission und die Nebenemission, das heißt das Verhältnis R der spektralen Empfindlichkeit
und der Emissionsintensität,
R = 0,1. (2PF/D)2·R = 0,0075 < 0,01
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Beispielsweise
(2 × 0,0423 × 1,1/0,34)2 × 0,1 =
0,0075, wobei dieser Wert nicht mehr als 0,01 beträgt.
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Wird
das Stablinsen-Array in Verbindung mit den mehreren LEDs unter der
Bedingung verwendet, daß die
obige Gleichung gilt, so läßt sich
das LED-Array als Array ausgestalten, welches kaum von dem Nebenemissionsband
beeinflußt
wird.
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Beispielsweise
haben speziell LEDs auf AlGaAs-Basis den Vorteil der Erzielung einer
hohen Auflösung
und hoher Geschwindigkeit, weil große Lichtmengen zur Verfügung stehen
und der erfindungsgemäße Effekt
erreicht werden kann durch die Kombination von LEDs auf AlGaAs-Basis
mit dem Stablinsen-Array einer Nenn-Winkelapertur von 20° und einer Zeilengröße von 0,6
mm (um das Licht das Nebenemissionsbands durch Farbfehler (chromatische Aberration)
zu verwischen).
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Ein
Drucker läßt sich
unter Verwendung des LED-Druckkopfs dieser Ausführungsform aufbauen, und auf
dem photoempfindlichen Körper
läßt sich
ein elektrostatisches Bild dadurch erzeugen, daß man den photoempfindlichen
Körper 4 mit
dem Emissionsmuster der LEDs über
dieses Stablinsen-Array 3 belichtet. Dieses elektrostatische
Bild wird mit Toner entwickelt, und das Tonerbild wird auf einen
Transferbogen übertragen
und dort fixiert. Anschließend
kann der Transferbogen aus dem LED-Drucker ausgetragen werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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Die
zweite Ausführungsform
der Erfindung wird dargestellt, um einen Fall zu erläutern, bei
dem die Spitzenwellenlänge
des Hauptemissionsbands eine kürzere
Wellenlänge
ist.
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Die
kürzere
Wellenlänge
des Hauptemissions-Spitzenwerts ist eine Hauptemissions-Spitzenwellenlänge von
740 nm, um das Verhältnis
der Lichtmengen von Haupt- und Nebenemission zu erhöhen. Selbst
wenn das Empfindlichkeitsverhältnis
einen großen
Wert von etwa R = 0,15 aufweist, so nimmt der Wert der Differenz
D zwischen TCmain und TCsub auf 0,50 zu, bedingt durch die erhöhte Wellenlängendifferenz,
und die obige Gleichung gestaltet sich wie folgt: (2PF/D)2·R
= 0,0045 < 0,01
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Aus
diesem Grund läßt sich
ohne Probleme ein hoher Qualitätszustand
erhalten.
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Selbst
wenn das LED-Emissionsmuster das Nebenemissionsband zusätzlich zu
dem Hauptemissionsband enthält,
kann der mit diesem LED-Druckkopf ausgestattete LED-Drucker den
Wert proportional zum Empfindlichkeitspegel pro Unschärfenbetragseinheit
auch dann erhalten, wenn die Schwankung im Nebenemissionsband unter
den LEDs innerhalb des LED-Arrays vorhanden ist, indem man von der
Kombination des Stablinsen-Arrays mit dem erfindungsgemäßen LED-Array
Gebrauch macht, um den Einfluß des
Nebenemissionsbands zu schwächen
und dadurch zu verhindern, daß das
Licht des Nebenemissionsbands den Entwicklungspegel erreicht, um
dadurch eine hohe Qualität
zu erzielen.
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Wie
oben beschrieben wurde, sorgt die vorliegende Erfindung für die Realisierung
des LED-Druckers hoher Auflösung
und hoher Bildqualität,
während
die Intensitätsschwankung
des Nebenemissionsbands unter den verschiedenen Wafern aufgehoben
wird, indem in ausreichender Weise das Licht des Nebenemissionsbands
auf einen Wert defokussiert wird, bei dem die Entwicklung nicht
abträglich beeinflußt wird,
wozu von der axialen Farbfehlereigenschaft der Abbildungseinrichtung
Gebrauch gemacht wird.
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Ausführungsform
B der Erfindung
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Eine
Ausführungsform
B gemäß der Erfindung
wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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(Dritte Ausführungsform)
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7 zeigt
einen Drucker, der hergestellt ist durch Verwenden des herkömmlichen
Systems nach 11 in Verbindung mit einem optischen
Element 26, welches erfindungsgemäß ausgestaltet ist. Das optische
Element 26 zeigt die spektrale Durchlässigkeit, wie sie in 6 durch
die gestrichelte Linie D dargestellt ist, und es besitzt eine solche
Kennlinie, daß sie
nur die Lichtmengenkomponente im Hauptemissionsband A durchläßt, die
Lichtmenge im Nebenemissionsband B jedoch sperrt.
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Ein
solches optisches Element ist ein Interferenzfilter, welches sich
in einfacher Weise durch abwechselndes Stapeln dünner Filme eines Dielektrikums
mit hohem Brechungsindex bzw. eines Dielektrikums mit niedrigem
Brechungsindex herstellen läßt, es ist
das gleiche Element, welches auch als dichroitisches Filter bezeichnet
wird, weil es im sichtbaren Bereich Dichroismus, das heißt Zweifarbigkeit, zeigt.
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In 7 wird
zunächst
von dem Treiber 21 des Emissionssignalgenerators an das
LED-Array 22 als Meßobjekt
ein Emissionssignal geliefert, demzufolge eine zu messende Lichtmenge
emittiert wird, damit ein vorbestimmtes LED Licht abgibt. Das emittierte
Licht läuft
durch die Abbildungslinse 23 und erreicht das optische
Element 26 einer PIN-Photodiode mit der spektralen Empfindlichkeit
gemäß der gestrichelten
Linie D in 6, und der dazugehörige Sensorteil 24 liefert
ein elektrisches Ausgangssignal proportional zur Lichtmenge. Das
analoge Signal entsprechend diesem elektrischen Ausgangssignal wird von
dem A/D-Wandler 25 in ein digitales Signal umgewandelt,
und anschließend
führt das
Signalverarbeitungssystem 27 eine Operation mit dem von
dem Treiber 21 emittierten Signal aus, um festzustellen, ob
die von der vorbestimmten Leuchtdiode emittierte Lichtmenge normal
ist oder nicht. Die Kennwerte sämtlicher
Lichtemissionseinrichtungen innerhalb des LED-Arrays werden sukzessive
gemessen, um festzustellen, ob das LED-Array gut ist oder nicht.
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In 7 wird
das Stablinsen-Array als Abbildungssystem 23 unverändert eingesetzt,
und die Lichtmengen werden in der Form des LED-Druckkopfs gemessen.
Daher kann der LED-Druckkopf dann als LED-Druckkopf eingesetzt werden,
wenn der photoempfindliche Körper
sich an der Stelle des optischen Elements 26 befindet,
wenn das LED-Array 22 und die Abbildungslinse 23 nach 7 im
Einsatz sind und das LED-Array 22 von dem von einem Bildsignal
angesteuerten Treiber 21 betrieben wird. Der LED-Druckkopf
ist nämlich
in der gleichen Weise ausgebildet wie das Meßsystem. Der LED-Drucker wird
dadurch gebildet, daß der
LED-Druckkopf mit dem photoempfindlichen Element zusammengebracht
wird, das Bildsignal auf dem photoempfindlichen Element mit Toner
entwickelt wird und das Tonerbild auf einen Transferbogen übertragen
und fixiert wird.
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Die
vorliegende Ausführungsform
ist außerdem äußerst effektiv
in solchen Fällen,
in denen das Nebenemissionsband B keinen abträglichen Einfluß auf die verwendeten
LED-Drucker hat, beispielsweise bei Bilderzeugungsvorrichtungen
mit einem Element zum Abschneiden des Nebenemissionsbands auf der
Seite des Hauptkörpers,
außerdem
bei LED-Druckköpfen,
bei denen das Licht des Nebenemissionsbands B von dem Abbildungselement
mit starkem Farbfehler unscharf gemacht wird.
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Das
LED-Array des Meßobjekts
besitzt das Hauptemissionsband eines Emissionsspektrums zur Erzeugung
eines Bilds und das Nebenemissionsband eines weiteren Emissionsspektrums
in einem Abstand von 50 nm oder mehr bezüglich der Spitzen-Wellenlänge des
Haupt-Emissionsspektrums, wie in 6 dargestellt
ist, und der Spitzenlichtmenge des Nebenemissionsbands B beträgt mehr
als 3% oder darüber
von der Spitzenlichtmenge des Hauptemissionsbands A.
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Wenn
die spektrale Empfindlichkeit des Sensorteils 24 einen
etwa flachen Kennlinienverlauf bezüglich des Hauptemissionsbands
A und des Nebenemissionsbands B besitzt, so befindet sich zwischen dem
LED-Array 22 und dem Sensorteil 24 ein optisches
Element zum Leiten der Lichtmenge des Hauptemissionsbands A mit
hohem Wirkungsgrad, wobei aber die Lichtmenge des Nebenemissionsbands
B gesperrt wird.
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Wenn
ein System nicht mit irgendeiner Einrichtung zur Abschwächung des
Einflusses des Nebenemissionsbands B ausgestattet ist, und mit diesem
System ein Meßobjekt
ein LED-Kopf mit einem Abbildungselement kleinen Farbfehlers ist,
so ist es mehr zu bevorzugen, als optisches Element 26 ein solches
Element zu verwenden, welches das Licht durchläßt, während das Ausmaß des Einflusses
angepaßt
wird an die Einflußrate.
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Die
mittlere Stärke
des den Chips zugeleiteten Stroms wird so modifiziert, daß die Differenz
der Lichtmengen unter den Chips der Reihenfolge der durchschnittlichen
Lichtmengen der einzelnen Chips entspricht, die anhand der Meßdaten des
LED- Arrays 22 gewonnnen
werden. Insbesondere werden die Lichtmengenpegel des Photoempfangselements 26 dadurch
gemittelt, daß ein
Chipwiderstand ausgewählt
wird, wobei die Stromstärke
für Chips
mit geringer Lichtmenge erhöht,
jedoch für
Chips mit großer Lichtmenge
vermindert wird. Die Korrektur für
Lichtmengenungleichmäßigkeit
unter den Chips läßt sich derart
ausgestalten, daß die
Emissionszeitspanne elementweise so gesteuert wird, daß konstante
Belichtungsstärken
erreicht werden.
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Dazu
werden die Strahlungspunkte mit unterschiedlichen Emissions-Wirkungsgraden auch
bei konstanter Stromstärke
innerhalb der Emissionszeitspanne derart gesteuert, daß die Belichtungsstärke einem
durchschnittlichen Wert entspricht, das heißt derart, daß (Emissionsstärke pro
Zeiteinheit × Emissionszeit)
konstant ist, wodurch der LED-Drucker mit verminderter Lichtmengenungleichmäßigkeit
und mit hoher Qualität
realisierbar ist.
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Insbesondere
ist es bevorzugt, ein Lichtabsorptionsfilter mit verschiedenen Absorptionsfähigkeiten
im Hauptemissionsband und im Nebenemissionsband unter Optimierung
seiner Dicke einzusetzen.
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(Vierte Ausführungsform)
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Die
vorliegende Ausführungsform
wird als ein Beispiel beschrieben, um zu erläutern, wie der LED-Druckkopf
zu verwenden ist, bei dem das mit Hilfe des LED-Drucker-Meßverfahrens der dritten Ausführungsform
gemessene LED-Array mit umfangreicher Vielseitigkeit ausgestattet
ist.
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Beim
Handel außer
Haus in Form des Druckerkopfs variieren – anders als bei der hauseigenen Fertigung – die Empfindlichkeitsunterschiede
von Hauptemissionsband und Nebenemissionsband, die Belichtungs-
und Entwicklungsbedingungen etc. abhängig von photoempfindlichen
Körpern,
die von verschiedenen LED-Drucker-Herstellern benutzt werden. Aus
diesem Grund ist das in 8 dargestellte Meßsystem
so aufgebaut, daß es
eine allgemeine Vielseitigkeit aufweist.
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Bei
diesem System wird gemäß 8 ein vorbestimmtes
Emissionssignal von dem Treiber 21 an das LED-Array 22 gegeben,
um das LED-Array 22 zu aktivieren. Das daraus emittierte
Licht wird über ein
Objektiv 23 geführt
und in der Mitte seines Wegs von dem optischen Element 26,
welches das durch die gestrichelte Linie D in 6 dargestellte
optische Reflexionsvermögen
besitzt, aufgetrennt in das Hauptemissionsband A und das Nebenemissionsband
B, die Strahlen der jeweiligen Bänder
werden von separaten Sensoren 24A und 24B aufgenommen,
um separat von A/D-Wandlern 25A, 25B in Ausgangssignale
umgewandelt zu werden, und das Verarbeitungssystem 27 führt eine
Operation durch, um die Signale in zu korrigierende Lichtmengendaten umzuwandeln,
indem sie in einem vorbestimmten Verhältnis entsprechend dem Anwendungszweck
addiert werden, das heißt
nach Maßgabe
der Empfindlichkeitskennlinie des photoempfindlichen Körpers. Dieser
Vorgang läßt sich
auch mit einer Analogschaltung ausführen, wenn das vorbestimmte
Verhältnis des
Hauptemissionsbands A zu dem Nebenemissionsband B bekannt ist.
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Speziell
läßt sich
der Einfluß auf
das Bild auch durch Experimente oder durch Berechnung bestimmen,
als Beispiel jedoch können
wir bei einem Verhältnis
von 8:2 des Hauptemissionsbands zum Nebenemissionsband im Emissionsspektrum
des LED-Arrays bei konstanter Photoempfangs-Kennlinie des entsprechenden
photoempfindlichen Körpers
im gesamten Band solche LED-Arrays einsetzen, daß die Lichtmengendaten Werte
annehmen, die proportional zu folgender Beziehung sind:
0,8 × (Ausgangssignal
des Sensors 4B) + 0,2 × (Ausgangssignal
des Sensors 4A).
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In
Verbindung mit der dritten Ausführungsform
wurde der Fall beschrieben, daß die
gestrichelte Linie D in 6 den spektralen Durchlässigkeitsdaten
des Hauptemissionsbands A des optischen Elements entsprechen, es
ist aber auch möglich,
die Verarbeitung ähnlich
wie oben beschrieben auszuführen,
um ein Bild mit hoher Qualität
von einem Bildsignal dadurch zu gewinnen, daß die optischen Kennwerte des
in dem LED-Druckkopf verwendeten LED-Arrays in Übereinstimmung gebracht werden mit
den Kennwerten des photoempfindlichen Körpers des LED-Druckers und
mit den Werten des Transferbogens und des Toners, die von dem photoempfindlichen
Element transferiert werden.
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(Fünfte Ausführungsform)
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9 ist
ein Blockdiagramm eines Meßsystems,
in welchem das zu testende LED-Array 22 Licht emittiert,
wenn es von dem Treiber 21 des Emissionssignalgenerators
zum Erzeugen eines Emissionssignals aktiviert wird. Das Licht wird
von der Abbildungslinse 23 mit optischem Filter 26 entsprechend
der gestrichelten Linie D in 6 verdichtet,
um das Hauptemissionsband durchzulassen, jedoch das Nebenemissionsband
zu sperren, damit der optische Sensor 24 beleuchtet wird.
Die Signalverarbeitungsschaltung 27 führt eine Signalverarbeitung
eines über
den A/D-Wandler 25 zugeführten Signals aus. Der Speicher
dient als Speichermedium für
die Signalverarbeitung und speichert Daten, die durch das Filter 26 gelangen,
sowie Daten ohne Durchgang durch das Filter 26, welche
der Signalverarbeitung unterzogen werden.
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In 9 wird
das Filter 26 zum Sperren des Nebenemissionsbands in den
und aus dem optischen Weg bewegt, um ein Ausgangssignal a mit Filter 26 und
ein Ausgangssignal b ohne das Filter 26 zu erhalten. Die
Ausgangssignale a und b werden miteinander verglichen, um geeignete
Lichtmengen-Korrekturdaten zu gewinnen. Angenommen, das Ausmaß des Einflusses
auf den LED-Drucker betrage Hauptemissionsband:Nebenemissionsband
= 8:2 wie bei der vierten Ausführungsform.
Damit wird es leicht, die Genauigkeit der Berechnung des Korrekturmaßes zu steigern,
indem als Lichtmengendaten Werte verwendet werden, die proportional
zu folgendem Ausdruck sind:
0,8 × Ausgangssignal a + 0,2 × (Ausgangssignal
b – Ausgangssignal
a).
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Es
sei zum Beispiel angenommen, das Ausgangssignal a in Beisein des
Filters 26 betrage 1 V und das Ausgangssignal b betrage
1,2 V bei einem Lichtemissions-Bauelement.
Durch Einsetzen in die obige Gleichung erhält man 0,8 × 1 + 0,2 × (1,2 – 1) = 0,76. Wenn die anderen
Lichtemissions-Bauelemente Übereinstimmung
mit diesem Wert von 0,76 haben (der Bereich wird vorab durch geeignete Schwellenwerte
festgelegt), so wird beurteilt, daß die übrigen Lichtemissionsbauelemente
passende Genauigkeit zum Berechnen der Korrekturgröße haben, und
demzufolge das LED-Array als das von dem Benutzer gewünschte Bauelement
geliefert werden kann. Es sei außerdem erwähnt, daß der LED-Druckkopf und der
LED-Drucker mit diesem LED-Array in der Lage sind, das Bild mit
hoher Qualität
und guter Genauigkeit zu reproduzieren.
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Wie
oben ausgeführt
wurde, ist es leicht möglich
geworden, den LED-Druckkopf und den LED-Drucker in zum Druck von
bildlichen Darstellungen geeigneter Weise auszubilden, indem eine
exakte Lichtmengenkorrektur und Bewertung von Chips ermöglicht wird,
wozu das Hauptemissionsband und das Nebenemissionsband durch Verwendung
des optischen Elements zum Separieren der Bänder der LEDs getrennt gemessen
und ausgewertet werden, dieser Vorgang abhängig vom Ausmaß des Einflusses
auf den Drucker vorgenommen wird und die Daten als Lichtmengendaten
behandelt werden.
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12 ist
eine schematische Querschnittansicht, die ein Konfigurationsbeispiel
eines optischen Druckers unter Verwendung des Stablinsen-Arrays gemäß der Erfindung
darstellt. Dieses Beispiel ist ein Beispiel für einen Leuchtdiodendrucker
(LED-Drucker).
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Der
Drucker-Hauptkörper 100 übernimmt
die Eingabe von Codedaten Dc von einem externen Gerät 115,
zum Beispiel einem Personal-Computer oder dergleichen. Diese Codedaten
Dc werden von einer in der Vorrichtung befindlichen Druckersteuerung 116 in
Bilddaten (Punktdaten) Di umgewandelt. Diese Bilddaten Di werden
an einen Druckerkopf 104 mit dem für die Ausführungsbeispiele 1 bis 5 beschriebenen
Aufbau geliefert. Anschließend
emittiert dieses Leuchtdioden-(LED-)Array 105 ein
Emissionsmuster, welches nach Maßgabe der Bilddaten Di moduliert ist,
und eine photoempfindliche Fläche
einer als Informationsmedium fungierenden photoempfindlichen Trommel 106 wird
von diesem Emissionsmuster in der Hauptabtastrichtung abgetastet.
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In 12 dreht
sich die photoempfindliche Trommel 106 im Uhrzeigersinn
und ist im Inneren des Drucker-Hauptkörpers 100 aufgenommen.
Oberhalb der photoempfindlichen Trommel 106, die als Informationsmedium
fungiert, befindet sich der Leuchtdioden-(LED-)Druckkopf 104 zur
Belichtung der photoempfindlichen Trommel. Der LED-Druckkopf 104 besteht
aus dem Leuchtdioden-(LED-)Array 105, in welchem mehrere
Leuchtdioden zum Emittieren von Licht abhängig von dem Bildsignal angeordnet
sind, und das Stablinsen-Array 101 dient zum Abbilden des
Emissionsmusters der Leuchtdioden auf die photoempfindliche Trommel 106.
Das Stablinsen-Array 101 hat hier den oben beschriebenen
Aufbau entsprechend einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 5. Die
Bauteile sind derart angeordnet, daß die Bildebene der Leuchtdioden
aufgrund des Stablinsen-Arrays 101 übereinstimmt mit der Lage der
photoempfindlichen Trommel 106. Die strahlende Oberfläche der Leuchtdioden
und die photoempfindliche Fläche
der photoempfindlichen Trommel werden dazu in einer optisch konjugierten
Relation zueinander mit Hilfe des Stablinsen-Arrays gehalten.
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Um
die als Informationsmedium fungierende photoempfindliche Trommel 106 herum
befinden sich eine Aufladeeinheit 103 zum gleichmäßigen Aufladen
der Oberfläche
der photoempfindlichen Trommel 106 und eine Entwicklungseinheit 102 zum
Erzeugen eines Tonerbilds, in dem Toner an der photoempfindlichen
Trommel 106 abhängig
von dem Belichtungsmuster durch den Druckkopf 104 angebracht
wird. Die Vorrichtung ist außerdem
mit einem Transferauflader 107 ausgestattet, um das auf
der photoempfindlichen Trommel 106 gebildete Tonerbild
auf einen als Kopierbogen oder dergleichen fungierenden, nicht dargestellten
Transferbogen zu übertragen,
ferner eine Reinigungseinrichtung 108 zum Aufsammeln von
Toner, der nach dem Transfer auf der photoempfindlichen Trommel 106,
diese umgebend, verbleibt.
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Außerdem ist
der Drucker-Hauptkörper 100 mit
einer Blattkassette 109 für Transferbögen, einer Blattzuführeinheit 110 zum
einzelnen Zuführen
der in der Kassette 109 befindlichen Transferbögen in den Raum
zwischen der Trommel 106 und dem Transferauflader 107,
eine Fixiereinheit 112 zum Fixieren des transferierten
Tonerbilds an den Transferbogen, eine Blatttransporteinheit 111 zum
Leiten des Transferbogens zu der Fixiereinheit 112 und
ein Blattaustragfach 113 zur Aufnahme des Transferbogens
nach der Fixierung ausgestattet. Die Arbeitsvorgänge der Bilderzeugung in dem
oben beschriebenen LED-Drucker werden im folgenden beschrieben.
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Zunächst wird
die photoempfindliche Trommel 106 von der Aufladeeinheit 103 gleichmäßig aufgeladen.
In dem Druckerkopf 104 werden die Leuchtdioden des LED-Arrays 105 selektiv
aktiviert entsprechend der von einer nicht dargestellten Bildinformations-Moduliereinrichtung
gelieferten Bildinformation aktiviert, damit sie Licht emittieren.
Das dadurch entstehende Emissionsmuster des LED-Arrays 105 wird von
dem Stablinsen-Array 101 auf die photoempfindliche Trommel 106 fokussiert,
um eine Belichtung entsprechend der Bildinformation vorzunehmen. Nach
Beendigung dieses Belichtungsvorgangs ist ein potentialähnliches
latentes Bild entsprechend dem Belichtungsmuster auf der gleichmäßig vorgeladenen
photoempfindlichen Trommel 106 gebildet.
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Anschließend wird
von der Entwicklungseinheit 102 zur Sichtbarmachung des
Belichtungsmusters Entwicklungstoner an dem potentialähnlichen, latenten
Bild auf der photoempfindlichen Trommel 106 angebracht.
Andererseits wird ein Transferbogen in die Nähe der photoempfindlichen Trommel 106 transportiert,
synchron mit deren Drehung, wobei der Bogen von der Zuführeinrichtung 110 aus
der Blattkassette 109 zugeführt wird. Wenn der Transferbogen
zwischen der photoempfindlichen Trommel 106 und dem Transferlader 107 durchläuft, überträgt der Transferlader 107 das
Tonerbild von der photoempfindlichen Trommel 106 auf den
Transferbogen.
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Der
Transferbogen mit dem darauf aufgebrachten Tonerbild wird von der
Transporteinrichtung 111 zur Fixiereinheit 112 transportiert,
wo der Toner auf dem Transferbogen fixiert wird. Der Transferbogen
mit dem fixierten Toner wird auf das Blattaustragfach 113 ausgetragen.
Der nach dem Transfer des Tonerbilds auf den Transferbogen auf der
photoempfindlichen Trommel 106 verbliebene Toner wird von der
Reinigungseinrichtung 108 entfernt. In dem LED-Drucker
dieses Beispiels wird die Bilderzeugung ausgeführt, indem ein derartiger sequentieller Vorgang
wiederholt ausgeführt
wird.