JP2001038950A - Ledアレイチップ、ledアレイヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Ledアレイチップ、ledアレイヘッド及び画像形成装置

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JP2001038950A
JP2001038950A JP11217489A JP21748999A JP2001038950A JP 2001038950 A JP2001038950 A JP 2001038950A JP 11217489 A JP11217489 A JP 11217489A JP 21748999 A JP21748999 A JP 21748999A JP 2001038950 A JP2001038950 A JP 2001038950A
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light
led array
chip
average
pixels
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JP11217489A
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English (en)
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Mitsuo Shiraishi
光生 白石
Toshiyuki Sekiya
利幸 関谷
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 視覚特性上発光のムラが認識されにくく且つ
歩留まりの良いLEDチップを提供する。 【解決手段】 チップ両端部について端部から0.6m
mの範囲にある発光画素の平均光量からチップ全体の平
均光量を差し引いた値が前記チップ全体の平均光量に対
して第1の所定値の範囲内にあること、1mm幅の範囲
で連続する発光画素の平均光量のチップ内での最大値と
最小値との差が前記チップ全体の平均光量に対して第2
の所定値以下の比にあること、チップ内の全ての範囲に
おいて、0.09mmの範囲にある発光画素の平均光量
の0.17mmの範囲での最大値と最小値との差が前記
0.09mmの範囲をとって更に前記0.17mmの範
囲をとることにより形成される0.30mmの範囲を含
む1mmの範囲にある発光画素の平均光量に対して第3
の所定値以下の比にあること、が満たされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真記録方式
により記録媒体に永久可視像を形成するための記録用発
光素子として用いられるLEDアレイヘッド及びそれに
備わるLEDアレイチップに関するものである。このL
EDアレイヘッドは、複数のLED発光素子を一列に整
列して構成した半導体チップ(すなわち、LEDアレイ
チップ)を、複数、ガラスエポキシ基板などの整列用の
基板上に一列又は複数列に整列させ、記録すべき画像の
画像信号に応じた所望の駆動信号に応じた駆動電流によ
り、各LED発光素子を発光させ、各LED発光素子よ
り射出された光が所定の倍率のセルフォックレンズアレ
イなどのレンズを介して記録媒体に到達するものであ
る。また、本発明はLEDアレイヘッドを備える画像形
成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電子写真記録方式の露光装置として用い
られるLEDアレイヘッドにおいては、アレイ状に並べ
られた個々のLED発光素子において発光量にムラがあ
る。電子写真の露光装置の光量ムラは、即画像の濃度変
化に影響し、特にハーフトーン画像を広いエリアに亘り
描かれた場合、LEDの発光量のムラによる濃度ムラに
よるスジが顕著に現れる。従来技術ではこのLED発光
素子の発光量のムラを全て一定になるように半導体であ
るLEDを製造することは難しく、電子写真の露光装置
として使用する為には、光量が一定になるように上記個
々のLED発光素子全ての発光ムラを制御していた。ま
た、1つのLED発光素子より成る1画素でもある光量
補正できない光量ムラレベルを越えたLEDアレイチッ
プは不良とされていたため、歩留まりが悪かった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述のよ
うに、LED発光素子全ての光量を調整しようとすれ
ば、例えばA3の用紙幅に対応した600dpi(Dots
Per Inch、1inch≒25.4mm)のLEDアレイヘッドを作
る場合、LED発光素子数は7000素子を越えるた
め、これら7000個以上の全てのLEDの発光量を一
定になるように制御するには7000個各LEDの光量
データを把握し、そのデータをROM等のメモリーに書
き込み、そのデータを参照し発光DUTYやLEDに流
れる電流の調整を7000個分行わなくてはならない。
それ故かなりコスト高になってしまうという問題があっ
た。
【0004】また、上記1画素単位ごとの光量調整で
は、1画素でも光量調整できないレベルまで光量ムラが
ある場合には、不良チップとされ歩留まりを悪化させる
という問題も発生していた。
【0005】本発明は、視覚特性上発光のムラが認識さ
れにくく且つ歩留まりの良いLEDチップ及びそれを備
えるLEDアレイヘッドを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】以上のような問題点を解
決するために、1画素に対応する1つのLED発光素子
の光量ムラのレベルで光量ムラを定義するのではなく、
ある程度空間的な幅(空間的周波数)によって光量ムラ
を定義し、1画素単位で不良レベルとされていた光量ム
ラのチップの歩留まりを上げる。なぜなら、例えば60
0dpiの解像度で並べられたLEDの1画素の光量ム
ラは画像にした場合、人の目には感じにくいムラであ
る。目には画像ムラとして感じやすい区間周波数帯と感
じにくい周波数帯があり、この空間周波数の違いにより
人の目には見えやすいある程度幅をもった数十画素の低
周波領域の光量ムラは比較的厳しく、数画素の高周波な
空間周波数帯においてはムラを人の目には感じにくい程
度まで緩く不良となるレベルを緩和することにより、歩
留まりを上げることができる。また、周波数帯で光量ム
ラを定義し、人の目に目立ちにくいレベル内のチップの
みを使用することにより、各画素ごとに必要であった光
量補正をなくすことができるLEDアレイチップのコス
トダウンをはかれる。
【0007】本発明によるLEDアレイチップは、一列
に整列する複数のLED発光素子を備えるLEDアレイ
チップを、複数、一列又は複数列に整列させ、所望の駆
動信号により、各LED発光素子を所定の駆動電流で発
光させ、各LED発光素子より射出された光が所定の倍
率のレンズを介して記録媒体に到達するLEDアレイヘ
ッドで用いられるLEDアレイチップにおいて、当該L
EDアレイチップにおける光量分布について、チップ両
端部について端部から記録媒体での距離換算で0.6m
mの範囲にある発光画素の平均光量からチップ全体の平
均光量を差し引いた値が前記チップ全体の平均光量に対
して第1の所定値の範囲内にあること、記録媒体での距
離換算で1mm幅の範囲で連続する発光画素の平均光量
のチップ内での最大値と最小値との差が前記チップ全体
の平均光量に対して第2の所定値以下の比にあること、
チップ内の全ての範囲において、記録媒体での距離換算
で0.13mmの範囲にある発光画素の平均光量の記録
媒体での距離換算で0.21mmの範囲での最大値と最
小値との差が前記0.13mmの範囲をとって更に前記
0.21mmの範囲をとることにより形成される記録媒
体での距離換算で0.30mmの範囲を含む記録媒体で
の距離換算で1mmの範囲にある発光画素の平均光量に
対して第3の所定値以下の比にあること、が満たされる
ことを特徴とする。
【0008】また、本発明によるLEDアレイチップ
は、上記のLEDアレイチップにおいて、前記第1の所
定値の範囲は、±3.0%であることを特徴とする。
【0009】更に、本発明によるLEDアレイチップ
は、上記のLEDアレイチップにおいて、前記第2の所
定値は6.0%であることを特徴とする。
【0010】更に、本発明によるLEDアレイチップ
は、上記のLEDアレイチップにおいて、前記第3の所
定値は7.0%であることを特徴とする。
【0011】更に、本発明によるLEDアレイチップ
は、上記のLEDアレイチップにおいて、128個のL
ED発光素子が600dpi(Dots Per Inch)の間隔で
整列することを特徴とする。
【0012】更に、本発明によるLEDアレイチップ
は、上記のLEDアレイチップにおいて、いずれかのL
ED発光素子の光量が全てのLED発光素子の平均光量
から10%以上の誤差を有することを特徴とする。
【0013】更に、本発明によるLEDアレイチップ
は、一列に600dpiの間隔で整列する128個のL
ED発光素子を備えるLEDアレイチップを、複数、一
列又は複数列に整列させ、所望の駆動信号により、各L
ED発光素子を所定の駆動電流で発光させ、各LED発
光素子より射出された光が所定の倍率のレンズを介して
記録媒体に到達するLEDアレイヘッドで用いられるL
EDアレイチップにおいて、当該LEDアレイチップに
おける光量分布について、 1)1つの半導体チップ上の各LED発光素子の光量を
nn (n=1、2、・・・、128) 3画素平均光量En を En =avg(Dn-1 、Dn 、Dn+1 )(2≦n≦12
7) 3画素平均された光量の5画素内の最大値Enmaxを Enmax=max(En-2 、En-1 、En 、En+1 、E
n+2 ) 3画素平均された光量の5画素内の最小値Enminを Enmin=min(En-2 、En-1 、En 、En+1 、E
n+2 ) 前記最大値及び最小値をとる範囲を含む23画素の平均
光量Anを An =avg(Dn-11、Dn-10、Dn-9 、…、Dn+9
n+10、Dn+11) 但し、n≦11では、An =avg(D1 、…、
n+9 、Dn+10、Dn+11) n≧118では、An=avg(Dn-11、Dn-10
n-9、…、D128) としたときに、1mm幅以内に存在する注目発光素子の
周辺0.3mm以内にある連続する発光画素の平均光量
の最大値と最小値の差の該1mm以内にある全発光画素
の平均光量に対する比Sn: Sn =(Enmax−Enmin)/An ×100(4≦n≦1
25) の最大値S: S=max(S4 、S5 、S6 、…、S125 )(%) が第1の所定値以下であること、 2)1つの半導体チップ全体の平均光量Cを C=avg(D1 、D2 、D3 、…、D128 ) 23画素平均された128画素中の最大値Amax を Amax =max(A1 、A2 、A3 、…、A126 、A
127 、A128 ) 23画素平均された128画素中の最小値 Amin を Amin =min(A1 、A2 、A3 、…、A126 、A
127 、A128 ) としたときに、1mm幅以内にある連続する発光素子の
平均光量のチップ内最大値と最小値の差のチップ全体の
平均光量に対する比M: M=(Amax −Amin )/C×100(%) が第2の所定値以下であること、 3)1から12画素までの平均光量Afを Af =avg(D1 、D2 、…、D12) 117から128画素までの平均光量Arを Ar =avg(D117 、D118 、…、D128 ) としたときに、チップ両端部0.6mm以内にある発光
素子の平均光量のチップ全体の平均光量に対する比であ
る、発光画素の1から12bitまでの平均光量のチッ
プ全体の平均光量に対する比Lf : Lf =(Af −C)/C×100(%) 及び発光画素の117から128bitまでの平均光量
のチップ全体の平均光量に対する比Lr : Lr =(Ar −C)/C×100(%) がそれぞれ第3の所定値の範囲内にあること、が満たさ
れることを特徴とする。
【0014】更に、本発明によるLEDアレイチップ
は、上記のLEDアレイチップにおいて、前記第1の所
定値が7.0(%)であることを特徴とする。
【0015】更に、本発明によるLEDアレイチップ
は、上記のLEDアレイチップにおいて、前記第2の所
定値が6.0(%)であることを特徴とする。
【0016】更に、本発明によるLEDアレイチップ
は、上記のLEDアレイチップにおいて、前記第3の所
定値の範囲は±3.0(%)であることを特徴とする。
【0017】更に、本発明によるLEDアレイチップ
は、上記のLEDアレイチップにおいて、いずれかのL
ED発光素子の光量が全てのLED発光素子の平均光量
から10%以上の誤差を有することを特徴とする。
【0018】本発明によるLEDアレイヘッドは上記の
LEDアレイチップを備えることを特徴とする。
【0019】本発明による画像形成装置は、上記のLE
Dアレイヘッドを備えることを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】[実施形態1]以下、図面を参照
して本実施形態を説明する。
【0021】図6に、本発明の実施形態によるカラー記
録装置の一例を示す。この装置は、マゼンタ、シアン、
イエロー、ブラックの4色のトナーを重ね合わせて画像
の形成を行なうカラー電子写真複写機である。
【0022】10Y、10M、10C、10Kはそれぞ
れイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部
であり、8は転写ベルトである。
【0023】カセット1に収納された記録紙は、給紙ロ
ーラー2により給紙された後、搬送ローラー3〜6によ
り搬送されレジストローラー7に到達する。記録紙は、
レジストローラー7により斜行等が補正され、タイミン
グをとって転写ベルト8に向かって送り出される。転写
ベルト8は絶縁性樹脂のシート材でできており、転写ベ
ルト8の下側にある帯電器11によりシート表面が帯電
される。この間に、原稿読み取り装置12、あるいはコ
ンピュータ等の出力装置(不図示)より送られた画像情
報信号によって感光ドラム13C、13M、13Y、1
3K上にはそれぞれ各色に対応した潜像が形成される。
レジストローラー7より送り出された記録紙は、帯電さ
れた転写ベルト上に静電吸着され、転写ベルト8により
各色画像形成部10Y、10M、10C、10Kの下を
通過しながら搬送されていく。
【0024】各画像形成部においては、感光ドラム13
のまわりに帯電器14、露光LEDアレイヘッド15、
現像器16、クリーナー17が配置され、電子写真プロ
セスにより感光ドラム13の表面に各色のトナー像を形
成する。
【0025】転写ベルト8に静電吸着されて搬送された
記録紙が、転写ベルト8と感光ドラム13が近接すると
ころで、各色の画像が順次記録紙上に転写される。4色
の転写が終了した記録紙は、曲率分離により転写ベルト
8から剥がされ、定着ローラー対18,19に達する。
定着ローラー18は、ヒーター(不図示)により加熱さ
れており、各色のトナーは熱溶融し記録紙上に定着され
カラー画像が完成する。
【0026】定着ローラー対18,19によりトナー画
像が表面に定着された記録紙は、装置外部に突出した排
紙トレイ20上に排出される。
【0027】図7を参照すると、本発明の実施形態によ
るLEDアレイチップを搭載したLEDアレイヘッド1
5は、アルミ基台901、アルミ基台に載置されるLE
Dアレイ基板としてのガラスエポキシ基板902、ガラ
スエポキシ基板に形成される電極パターン903、導電
性ペースト904、電極パターン903と導電性ペース
ト904を介して接続され且つ一列に整列する複数のL
ED発光素子を備える半導体チップであるLEDアレイ
チップ905、アルミ基台901に載置される絶縁シー
トとしてのシリコンシート906、アルミ基台901に
シリコンシート906を介して載置されるドライバ基板
907、ドライバ基板907からLEDアレイチップに
信号や電源を供給するためのフレキシブルケーブル90
8及び金ワイヤなどの導電性ワイヤ909、セルフォッ
クレンズアレイ(SLA)910、シリコン材911な
どより構成される。
【0028】LEDアレイチップ905は奥行き方向に
複数個並ぶ。LEDアレイチップ905に搭載される複
数のLED発光素子921は図7(a)の奥行き方向に
1列に並び、SLA910の各レンズも図7(a)の奥
行き方向に一列に並ぶ。この様子を模式的に図7(b)
に示す。なお、図7ではLEDアレイチップ905とS
LA910は一列に形成されるとしたが、これらが複数
列形成されていても良い。
【0029】図8は、このSLEDの一例の構造を示す
図である。図9はこのSLEDを制御するため従来のコ
ントロール信号及びタイミングであり、全素子を点灯す
る場合の例である。以下、図8、9を参照して、SLE
Dの構成及び駆動方法を説明する。
【0030】図8を参照すると、VGAはSLEDの接
地電圧にあたり、スタートパルスφSにカスケードに接
続されている複数のダイオードに抵抗を介して接続され
ている。SLEDはアレー状に配列した転送用のサイリ
スタと、アレー状に配列した発光用サイリスタを備え、
各段のそれぞれの種類のサイリスタのゲート信号は互い
に接続され、1段目の2つのサイリスタのゲートはスタ
ートパルスφSの信号入力部に接続される。2段目の2
つのサイリスタのゲートはスタートパルスφS入力用の
端子にアノードが接続されたダイオードのカソードに接
続される。3段目以降についても同様である。
【0031】図9のタイミングチャートに従い転送及び
発光について説明する。まず、転送はスタートパルスφ
Sを0Vから5Vに変化させることにより始まる。スタ
ートパルスφSが5Vにであるときには、ダイオードの
順方向電圧降下を1.4Vとすると、Va=5V、Vb
=3.6V、Vc=2.2V、Vd以降は0Vとなり、
転送用サイリスタS1′とS2′のゲート信号はそれぞ
れ5V、3.7Vとなる。この状態で、シフトパルスφ
1を5Vから0Vにすることにより、転送用サイリスタ
S1′の各部の電位は、アノード:5V、カソード:0
V、ゲート:3.7Vとなり、転送用サイリスタS1′
についてON条件が満たされ、転送用サイリスタS1′
がONするが、その状態でシフトパルスφSを0Vに変
えても、転送用サイリスタS1′がONしているためV
a≒5Vとなる。何故ならば、φSは抵抗を介してパル
スが印加されており、サイリスタはONするとアノード
とゲート間の電位がほぼひとしくなるからである。この
ため、スタートパルスφSを0Vにしても1番目の転送
用サイリスタS1′のON条件が保持され1番目のシフ
ト動作が完了する。この状態で発光サイリスタ駆動クロ
ックφI信号を5Vから0Vにすると、転送用サイリス
タがONした条件と同じになるため発光サイリスタS1
がONして、1番目のLEDが点灯することになる。1
番目のLEDは発光サイリスタ駆動クロックφIを5V
に戻すことにより発光サイリスタS1のアノード・カソ
ード間の電位差が無くなりサイリスタの最低保持電流を
流せなくなるため発光サイリスタS1はOFFする。
【0032】つぎに、転送用サイリスタ1′から転送用
サイリスタ2′へのサイリスタのON条件の転送につい
て説明すると、発光サイリスタS1がOFFしてもシフ
トパルスφ1が0Vのままであり、従って転送用サイリ
スタS1′はONのままなので、転送用サイリスタS
1′のゲート電圧Va≒5Vであり、転送用サイリスタ
S2′のゲート電圧Vb=3.7Vである。この状態で
シフトパルスφ2を5Vから0Vに変化させることによ
り転送用サイリスタS2′の各部の電位はアノード:5
V、カソード:0V、ゲート:3.7Vとなるので、転
送用サイリスタS2′はONする。転送用サイリスタS
2′がONした後にシフトパルスφ1を0Vから5Vに
変えることにより転送用サイリスタS1′は発光サイリ
スタS1がOFFしたのと同様にOFFする。こうし
て、ONする転送用サイリスタは転送用サイリスタS
1′から転送用サイリスタS2′に移る。そして、発光
サイリスタ駆動クロックφIを5Vから0Vにすると発
光用サイリスタS2がONし発光する。なお、ONして
いる転送用サイリスタに対応した発光サイリスタのみ発
光できる理由は、転送用サイリスタがONしていない場
合、ONしているサイリスタの隣のサイリスタを除いて
ゲート電圧が0VであるためサイリスタのON条件とな
らないからである。隣のサイリスタについても発光用サ
イリスタがONすることにより発光サイリスタ駆動クロ
ックφIの電位は3.4V(発光用サイリスタの順方向
電圧降下分)となるため、隣のサイリスタは、ゲート・
カソード間の電位差がないためONすることができな
い。
【0033】上記の説明のSLEDでは、チップに供給
する信号はスタートパルスφS、シフトパルス(奇数側
転送サイリスタ信号)φ1、シフトパルス(偶数側転送
サイリスタ信号)φ2、発光サイリスタ駆動クロックφ
I、電源5V及びGNDの6個の信号のみであり、これ
らにより1チップ上に並べられたn個の発光素子を順次
発光させることができる。本実施形態のSLEDではL
EDアレイチップの裏面から5Vを給電し、その他5本
の信号はLEDアレイチップ上に設けられた各信号毎の
電極パッドに金ワイヤーにて信号を供給する構成をと
る。なお、金ワイヤの他の導電性のワイヤを用いても良
い。また本実施形態では1チップ上に600dpiの解
像度で128個発光サイリスタを一直線上に配列したL
EDアレイチップを使って感光体露光用LEDアレイヘ
ッドを構成する。本実施形態のLEDアレイヘッドは本
実施形態のSLEDを56個並べ、を総計で7168個
の発光素子を600dpiの解像度で一直線上に配置し
A3用紙サイズのプリンタに使える感光体露光用LED
ヘッドである。
【0034】次に、本実施形態による600dpiの解
像度に一直線上に配列された複数の発光素子を有するL
EDアレイチップであって、発光素子を1チップ内に1
28画素有する代表的な例を用いて本実施形態を説明す
る。
【0035】図1は一般的なLEDアレイチップの各画
素における光量データの代表図であり、本実施形態で説
明する128bitの発光素子を有するものである。
【0036】図1においては第113画素においてチッ
プの平均光量から10%以上の光量ダウンが発生してい
る。従来のLEDアレイチップにおいては、1bit単
位でチップ平均光量から10%以上光量段差が発生した
ものがあればLEDアレイチップ全体が不良とされてい
たため、歩留まりが非常に悪かった。しかし、600d
piの解像度のLEDアレイチップにおいては、実際に
1画素のみにおいてチップ内平均光量に対し10%の光
量ダウンが発生したとしても電子写真の露光装置として
使用された場合に、ほとんど画像に影響を受けないこと
が分かってきた。
【0037】そこで、本実施形態においては、複数のL
ED発光素子を一列に整列、構成した半導体チップを、
複数、基板上に一列に整列させ、所望の駆動信号によ
り、各LED発光素子を所定の駆動電流で発光させるL
EDアレイヘッドにおいて、LED半導体チップは個別
のチップ内における光量分布が、チップ内の全てにおい
て1mm幅以内に存在する注目発光画素の周辺0.3m
m以内にある連続する発光画素の平均光量の最大値と最
小値の差が該1mm以内にある全発光画素の平均光量に
対し、7.0%以下の比を満たすものであれば電子写真
の画像への影響は少ないとし、充分に使用できるものと
判断する。
【0038】その判断と指標として次の計算式を用い
る。
【0039】1チップ上に1列に600dpiの間隔で
LEDがアレイ状に配列され、1チップ上に128画素
の発光LEDを持つことを特徴とするLEDアレイチッ
プにおいて、LED半導体チップは個別のチップ内にお
ける光量分布が以下の要件を満たすもののみからなるこ
とを特徴とするLEDアレイチップで、1mm幅以内に
存在する注目発光画素の周辺0.3mm以内にある連続
する発光画素の平均光量の最大値と最小値の差の該1m
m以内にある全発光画素の平均光量に対する比(ムラ
S) Sn =(Enmax−Enmin)/An ×100(4≦n≦1
25) のムラS最大値 S=max(S4 、S5 、S6 、…、
125 )(%)が所定の数値以下であること。
【0040】但し、 1chip上の各素子の光量 Dnn (n=1、2、3、・・・、128)、 3画素平均光量 Enn =avg(Dn-1 、Dn、Dn+1 )(2≦n≦12
7) 3画素平均された光量の5画素(5画素に亘る距離は
0.212mm≒0.21mm)内の最大 Enmaxnmax=max(En-2 、En-1 、En 、En+1 、E
n+2 ) 3画素平均された光量の5画素内の最小 Enminnmin=min(En-2 、En-1 、En 、En+1 、E
n+2 ) 23画素平均光量 Ann =avg(Dn-11、Dn-10、Dn-9 、…、Dn+9
n+10、Dn+11) 但し、n≦11では、An =avg(D1 、…、
n+9 、Dn+10、Dn+11) n≧118では、An =avg(Dn-11、Dn-10、D
n-9 、…、D128) この計算により、図2に示すように、画素における12
8bitの光量データから23画素の移動平均の光量デ
ータを計算される。23画素で平均をとる理由は、60
0dpiの解像度においては23画素の周期(すなわ
ち、1mmの周期)のムラが視覚的に一番よく光量ムラ
を感じやすいためである。また上記計算によって3画素
の移動平均も計算される。上記ムラSという規格の趣旨
は、23画素の移動平均から見た3画素(3画素に亘る
距離は0.127mm≒0.13mm)の移動平均の変
化の指標であり、3画素の移動平均の変化は7画素(7
画素に亘る距離は0.296mm≒0.30mm)の範
囲での光量変化を検出するためのものである。
【0041】これにより、図3に示すよう図1で従来の
規格ではNGと判断されてしまっていた113画素あた
りの光量が、この新しいムラ規格ムラSでは4%とな
り、充分使用可能となっている。
【0042】[実施形態2]図4は本実施形態のムラM
の計算の方法を表している。
【0043】上記でも述べたように、人の視覚的には6
00bpiの解像度であれば23画素(1mmピッチ)
がもっとも光量ムラ(電子写真では濃度ムラ)を感じや
すい。そのため23画素の移動平均でのチップ光量変化
を計算し、視覚的に見えるムラであればそのLEDアレ
イチップは使用しない方が、濃度ムラに少ない鮮明な画
像形成ができる。
【0044】よって本実施形態では、チップ内の全てに
おいて、1mm幅以内にある連続する発光画素の平均光
量のチップ内最大値と最小値の差がチップ全体の平均光
量に対し、所定値以下の比にあるLEDアレイチップの
みを使用する、例えば、チップ内の全てにおいて、1m
m幅以内にある連続する発光画素の平均光量のチップ内
最大値と最小値の差がチップ全体の平均光量に対し、
6.0%以下の比を満たすLEDアレイチップのみを使
用する。その判断の計算方法として以下の計算式を用い
ている。
【0045】1mm幅以内にある連続する発光画素の平
均光量のチップ内最大値と最小値の差のチップ全体の平
均光量に対する比(ムラM) M=(Amax −Amin )/C×100(%) が所定の数値以下であること。
【0046】但し、 chip全体の平均光量 C C=avg(D1 、D2 、D3 、…、D128 ) 23画素平均された128画素中の最大値 Amaxmax =max(A1 、A2 、A3 、…、A126 、A
127 、A128 ) 23画素平均された128画素中の最小値 Aminmin =min(A1 、A2 、A3 、…、A126 、A
127 、A128 ) 上記計算により求められたムラMで、ムラMが6.0%
以内であれば視覚的にムラの見えにくいLEDアレイチ
ップとして判断し、LEDアレイヘッドへ利用すること
ができる。
【0047】[実施形態3]図5はLEDアレイチップ
を3つ並べた場合の光量データである。LEDアレイヘ
ッドを形成する場合、本実施例で説明しているように1
チップあたり128bitを有する600dpiのLE
Dアレイチップであれば、電子写真の露光装置としてA
3伸びサイズまで対応する場合には、56チップ直線上
に並べる必要がある。図5のマルで囲まれた部分におい
て、隣あうチップとの光量段差が発生する可能性がある
が、本発明においてはこのチップ相互間のつなぎ部分に
当たる光量ムラを規定することで隣接チップ間において
光量ムラの少ないLEDアレイヘッドを形成することを
可能にしている。
【0048】本発明における隣接チップ間の光量ムラを
一定値以下に押さえるためにまず、チップ両端部0.6
mmの範囲にある発光画素の平均光量のチップ全体の平
均光量に対する比が所定値以下にあることが条件とな
る。0.6mmは600dpiでは約12画素分にあた
り、12画素にしている理由は、隣のチップ端部との1
2画素の光量ムラとを並べて見た場合に約23画素の光
量ムラとして視覚的に感じるためである。
【0049】チップ端部の計算方法は次の通りである。
【0050】チップ両端部0.6mm以内にある発光画
素の平均光量のチップ全体の平均光量に対する比で、第
1番目の発光画素から第12番目の発光画素までの平均
光量のチップ全体の平均光量に対する比(ムラLf ) Lf =(Af −C)/C×100(%) 第117番目の発光画素から第128番目の発光画素ま
での平均光量のチップ全体の平均光量に対する比(ムラ
r ) Lr =(Ar −C)/C×100(%) がそれぞれ所定の数値以下であること。
【0051】但し、 1から12画素までの平均光量 Aff =avg(D1 、D2 、…、D12) 117から128画素までの平均光量 Arr =avg(D117 、D118 、…、D128 ) 上記ムラLの計算において、 Lf ≦ ±3.0(%)、Lr ≦ ±3.0(%) であることを満たすもののみからなることを特徴とする
LEDアレイチップであれば、隣接チップ間の光量ムラ
をおさえ、濃度ムラのない鮮明な画像形成ができる。
【0052】半導体チップのいずれかのLED発光素子
の光量がその半導体チップの全てのLED発光素子の平
均光量から10%以上の誤差を有していても、本発明の
実施形態1〜3の条件を満たす半導体チップは検査合格
となり、画像形成装置などの製品に投入することが出来
る。
【0053】なお、上記の距離についての数値はレンズ
の倍率が1倍の場合のものである。レンズの倍率が1倍
でない場合には、上記の距離の数値は、LEDアレイチ
ップ上での距離を記録媒体上での距離に換算した数値と
なる。
【0054】
【発明の効果】以上説明したように、LEDアレイチッ
プにおいて、チップ両端部0.6mm以内にある発光画
素の平均光量のチップ全体の平均光量に対する比が所定
値以下であり、チップ内の全てにおいて、1mm幅以内
にある連続する発光画素の平均光量のチップ内最大値と
最小値の差がチップ全体の平均光量に対し、所定値以下
の比にあり、且つチップ内の全てにおいて、1mm幅以
内に存在する注目発光画素の周辺0.3mm以内にある
連続する発光画素の平均光量の最大値と最小値の差が該
1mm以内にある全発光画素の平均光量に対し、所定値
以下の比にあるLEDアレイチップのみを使用し、LE
Dアレイヘッドを構成することによって、電子写真にお
いて光量ムラによる濃度ムラの少ない鮮明な画像形成が
可能となるばかりではなく、従来では平均光量からの光
量ダウンが所定以下であれば使用不可能と判断されてい
たチップを、空間的周波数でムラをスクリーニングする
ことによって、歩留まりを抑えることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態における600dpiの解像
度の発光素子を128bit一直線上に有するLEDア
レイの光量データのグラフの一例。
【図2】図1の光量データに対し、23画素の移動平均
と3画素の移動平均した光量データ。
【図3】図1に示す光量分布を基に本発明の実施形態に
おける計算方法で計算した光量ムラデータのグラフ。
【図4】本発明の実施形態における600dpiの解像
度の発光素子を128bit一直線上に有するLEDア
レイの光量データのグラフの別の一例と、その光量デー
タに23画素の移動平均を計算したデータのグラフ。
【図5】本発明の実施形態における600dpiの解像
度の発光素子を128bit一直線上に有するLEDア
レイを3チップ並べたときの光量データの一例。
【図6】本発明の実施形態によるLEDアレイヘッドを
用いた画像形成装置の概略断面図である。
【図7】 本発明の実施形態によるLEDアレイチップ
を搭載したLEDアレイヘッドの断面図である。
【図8】本発明の実施形態によるLEDアレイチップの
等価回路図である。
【図9】図6のLEDアレイチップの駆動信号のタイミ
ング図である。
【符号の説明】
901 アルミ基台 902 ガラスエポキシ基板 903 電極パターン 904 導電性ペースト 905 LEDアレイチップ 906 シリコンシート 907 ドライバ基板 908 フレキシブルケーブル 909 導電性ワイヤ 910 セルフォックレンズアレイ(SLA) 911 シリコン材 912 感光体ドラム

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一列に整列する複数のLED発光素子を
    備えるLEDアレイチップを、複数、一列又は複数列に
    整列させ、所望の駆動信号により、各LED発光素子を
    所定の駆動電流で発光させ、各LED発光素子より射出
    された光が所定の倍率のレンズを介して記録媒体に到達
    するLEDアレイヘッドで用いられるLEDアレイチッ
    プにおいて、 当該LEDアレイチップにおける光量分布について、 チップ両端部について端部から記録媒体での距離換算で
    0.6mmの範囲にある発光画素の平均光量からチップ
    全体の平均光量を差し引いた値が前記チップ全体の平均
    光量に対して第1の所定値の範囲内にあること、 記録媒体での距離換算で1mm幅の範囲で連続する発光
    画素の平均光量のチップ内での最大値と最小値との差が
    前記チップ全体の平均光量に対して第2の所定値以下の
    比にあること、 チップ内の全ての範囲において、記録媒体での距離換算
    で0.13mmの範囲にある発光画素の平均光量の記録
    媒体での距離換算で0.21mmの範囲での最大値と最
    小値との差が前記0.13mmの範囲をとって更に前記
    0.21mmの範囲をとることにより形成される記録媒
    体での距離換算で0.30mmの範囲を含む記録媒体で
    の距離換算で1mmの範囲にある発光画素の平均光量に
    対して第3の所定値以下の比にあること、が満たされる
    ことを特徴とするLEDアレイチップ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のLEDアレイチップに
    おいて、前記第1の所定値の範囲は、±3.0%である
    ことを特徴とするLEDアレイチップ。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載のLEDアレイチ
    ップにおいて、前記第2の所定値は6.0%であること
    を特徴とするLEDアレイチップ。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の
    LEDアレイチップにおいて、前記第3の所定値は7.
    0%であることを特徴とするLEDアレイチップ。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の
    LEDアレイチップにおいて、128個のLED発光素
    子が600dpi(Dots Per Inch)の間隔で整列するこ
    とを特徴とするLEDアレイチップ。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の
    LEDアレイチップにおいて、いずれかのLED発光素
    子の光量が全てのLED発光素子の平均光量から10%
    以上の誤差を有することを特徴とするLEDアレイチッ
    プ。
  7. 【請求項7】 一列に600dpiの間隔で整列する1
    28個のLED発光素子を備えるLEDアレイチップ
    を、複数、一列又は複数列に整列させ、所望の駆動信号
    により、各LED発光素子を所定の駆動電流で発光さ
    せ、各LED発光素子より射出された光が所定の倍率の
    レンズを介して記録媒体に到達するLEDアレイヘッド
    で用いられるLEDアレイチップにおいて、当該LED
    アレイチップにおける光量分布について、 1)1つの半導体チップ上の各LED発光素子の光量を
    nn (n=1、2、・・・、128) 3画素平均光量En を En =avg(Dn-1 、Dn 、Dn+1 )(2≦n≦12
    7) 3画素平均された光量の5画素内の最大値Enmaxを Enmax=max(En-2 、En-1 、En 、En+1 、E
    n+2 ) 3画素平均された光量の5画素内の最小値Enminを Enmin=min(En-2 、En-1 、En 、En+1 、E
    n+2 ) 前記最大値及び最小値をとる範囲を含む23画素の平均
    光量Anを An =avg(Dn-11、Dn-10、Dn-9 、…、Dn+9
    n+10、Dn+11) 但し、n≦11では、An =avg(D1 、…、
    n+9 、Dn+10、Dn+11) n≧118では、An=avg(Dn-11、Dn-10
    n-9、…、D128) としたときに、1mm幅以内に存在する注目発光素子の
    周辺0.3mm以内にある連続する発光画素の平均光量
    の最大値と最小値の差の該1mm以内にある全発光画素
    の平均光量に対する比Sn: Sn =(Enmax−Enmin)/An ×100(4≦n≦1
    25) の最大値S: S=max(S4 、S5 、S6 、…、S125 )(%) が第1の所定値以下であること、 2)1つの半導体チップ全体の平均光量Cを C=avg(D1 、D2 、D3 、…、D128 ) 23画素平均された128画素中の最大値Amax を Amax =max(A1 、A2 、A3 、…、A126 、A
    127 、A128 ) 23画素平均された128画素中の最小値 Amin を Amin =min(A1 、A2 、A3 、…、A126 、A
    127 、A128 ) としたときに、1mm幅以内にある連続する発光素子の
    平均光量のチップ内最大値と最小値の差のチップ全体の
    平均光量に対する比M: M=(Amax −Amin )/C×100(%) が第2の所定値以下であること、 3)1から12画素までの平均光量Afを Af =avg(D1 、D2 、…、D12) 117から128画素までの平均光量Arを Ar =avg(D117 、D118 、…、D128 ) としたときに、チップ両端部0.6mm以内にある発光
    素子の平均光量のチップ全体の平均光量に対する比であ
    る、発光画素の1から12bitまでの平均光量のチッ
    プ全体の平均光量に対する比Lf : Lf =(Af −C)/C×100(%) 及び発光画素の117から128bitまでの平均光量
    のチップ全体の平均光量に対する比Lr : Lr =(Ar −C)/C×100(%) がそれぞれ第3の所定値の範囲内にあること、が満たさ
    れることを特徴とするLEDアレイチップ。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載のLEDアレイチップに
    おいて、前記第1の所定値が7.0(%)であることを
    特徴とするLEDアレイチップ。
  9. 【請求項9】 請求項7又は8に記載のLEDアレイチ
    ップにおいて、前記第2の所定値が6.0(%)である
    ことを特徴とするLEDアレイチップ。
  10. 【請求項10】 請求項7乃至9のいずれか1項に記載
    のLEDアレイチップにおいて、前記第3の所定値の範
    囲は±3.0(%)であることを特徴とするLEDアレ
    イチップ。
  11. 【請求項11】 請求項7乃至10のいずれか1項に記
    載のLEDアレイチップにおいて、いずれかのLED発
    光素子の光量が全てのLED発光素子の平均光量から1
    0%以上の誤差を有することを特徴とするLEDアレイ
    チップ。
  12. 【請求項12】 請求項1乃至11のいずれか1項に記
    載のLEDアレイチップを備えることを特徴とするLE
    Dアレイヘッド。
  13. 【請求項13】 請求項12に記載のLEDアレイヘッ
    ドを備えたことを特徴とする画像形成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006240214A (ja) * 2005-03-07 2006-09-14 Fuji Photo Film Co Ltd 露光ヘッドの光量補正方法並びに露光装置
JP2011056961A (ja) * 2010-10-25 2011-03-24 Canon Inc 記録装置

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