JP2001341343A - 光プリンタヘッドの光量補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】画像のコントラストを良好に調整して階調を正
確に表現することができる光プリンタヘッドの光量補正
方法を提供する。 【解決手段】多数の回路配線が被着されている回路基板
上に、直線状に配列した多数の発光素子及び該発光素子
に電気的に接続される多数の端子電極を有する発光素子
アレイチップを載置させるとともに、前記回路配線と前
記端子電極とをボンディングワイヤを介して接続させて
なる光プリンタヘッドの各発光素子の光量を補正する光
プリンタヘッドの光量補正方法であって、前記発光素子
を少なくとも１個ずつ発光させ、その直接光ｂ₁の光量
と前記ボンディングワイヤでの反射光ｂ₂の光量とを測
定するとともに、該測定した直接光ｂ₁及び反射光ｂ₂の
光量を１：０．６乃至１：０．７の比率で重み付け加算
することにより得られる補正光量に応じて各発光素子へ
の印加電力を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式のプリ
ンタやファクシミリ，複写機等の露光手段として用いら
れる光プリンタヘッドの光量補正方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真式プリンタ等の露光
手段としてＬＥＤアレイヘッド等の光プリンタヘッドが
用いられている。

【０００３】かかるＬＥＤアレイヘッドは、多数の回路
配線が被着されている回路基板上に、例えば１２８個の
発光ダイオード素子が直線状に配列されているＬＥＤア
レイチップを複数個、一列状に載置させるとともに、こ
れらＬＥＤアレイチップ上にロッドレンズアレイを配設
した構造を有しており、前記ＬＥＤアレイチップの発光
ダイオード素子を画像データに基づいて個々に選択的に
発光させるとともに、該発光した光を前記レンズアレイ
を介して外部の感光体に照射・結像させ、感光体に所定
の潜像を形成することによって露光手段として機能する
ものである。

【０００４】そして、感光体に形成された潜像は、その
後、現像のプロセスを経てトナー像となり、このトナー
像を記録紙に転写・定着させることによって記録紙に所
定の画像が形成される。

【０００５】尚、前記ＬＥＤアレイチップは従来周知の
半導体製造技術によって製作されており、このようにし
て得られるＬＥＤアレイチップには所定の発光バラツキ
がある。

【０００６】それ故、感光体に照射される光の強度を一
定に揃えるには、使用時に光量補正を行う必要があり、
その具体的な方法としては、発光ダイオード素子の光量
を事前に測定し、この測定値に基づいて各発光ダイオー
ド素子への印加電力を調整するといったものが一般的で
あった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の光プリンタヘッドにおいては、印画動作時、感光体
には、通常、発光ダイオード素子からの直接光のみでな
く、ボンディングワイヤでの反射光も照射されるように
なっており、その光量は、ボンディングワイヤの位置や
形状等によって影響を受け、ドット毎に異なる大きさを
もっていた。

【０００８】しかしながら、上述した従来の光量補正方
法においては、発光ダイオード素子からの直接的な光量
のみを測定し、この測定値を基に各発光ダイオード素子
に印加する電力の大きさを調整するようにしており、前
述の反射光が画像濃度に与える影響については全く考慮
されていなかった。このため、写真画像のように階調表
現に正確さが求められる場合には、上述の光量補正では
十分な補正を行うことができず、コントラストの微調整
が難しくなって画像が不鮮明になる欠点を有していた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点に鑑み
案出されたもので、本発明の光プリンタヘッドの光量補
正方法は、多数の回路配線が被着されている回路基板上
に、直線状に配列した多数の発光素子及び該発光素子に
電気的に接続される多数の端子電極を有する発光素子ア
レイチップを載置させるとともに、前記回路配線と前記
端子電極とをボンディングワイヤを介して接続させてな
る光プリンタヘッドの各発光素子の光量を補正する光プ
リンタヘッドの光量補正方法であって、前記発光素子を
少なくとも１個ずつ発光させて、その直接光ｂ₁の光量
と前記ボンディングワイヤでの反射光ｂ₂の光量とを測
定するとともに、該測定した直接光ｂ₁及び反射光ｂ₂の
光量を１：０．６乃至１：０．７の比率で重み付け加算
することにより得られる補正光量に応じて各発光素子に
印加される電力の大きさを調整することを特徴とするこ
とを特徴とするものである。

【００１０】また本発明の光プリンタヘッドの光量補正
方法は、前記光量測定によって得られる強度分布中に、
ボンディングワイヤの発光素子側エッジに対応するピー
クが存在することを特徴とするものである。

【００１１】更に本発明の光プリンタヘッドの光量補正
方法は、前記光プリンタヘッドの発光素子アレイチップ
上にはレンズが配置されており、かつ前記光量測定が前
記レンズの結像位置に対応する高さで行われることを特
徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図１は本発明の一形態に係る光量補
正方法が適用される光プリンタヘッド（ＬＥＤアレイヘ
ッド）の構成を示す斜視図、図２は図１のＬＥＤアレイ
ヘッドの側面図である。

【００１３】同図に示すＬＥＤアレイヘッドは、多数の
回路配線２が被着されている回路基板１の上面に、一列
状に並べられた複数個のＬＥＤアレイチップ（発光素子
アレイチップ）３と複数個のドライバーＩＣ７とをそれ
ぞれ載置・搭載させるとともに、前記ＬＥＤアレイチッ
プ３上の所定位置にロッドレンズアレイ８を配設した構
造を有している。

【００１４】前記回路基板１は、ガラス布基材エポキシ
樹脂やガラス，アルミナセラミックス等の電気絶縁性材
料から成る絶縁基板１ａの上面に多数の回路配線２を所
定パターンに被着・形成させてなり、その上面で多数の
回路配線２や複数個のＬＥＤアレイチップ３，ドライバ
ーＩＣ７等を支持するための支持母材として機能する。

【００１５】また前記回路基板１上に搭載される複数個
のＬＥＤアレイチップ３は、回路基板１の長手方向に沿
って一列状に載置・搭載されており、各々の上面には例
えば６００ｄｐｉのドット密度で直線状に配列した１２
８個の発光ダイオード素子（発光素子）４と該素子４に
電気的に接続される多数の端子電極５とが設けられてい
る。

【００１６】前記ＬＥＤアレイチップ３の発光ダイオー
ド素子４としてはＧａＡｌＡｓ系やＧａＡｓＰ系の発光
ダイオード素子が好適に使用され、該チップ３の端子電
極５は従来周知のワイヤボンディング法によって回路基
板１上の対応する回路配線２に電気的に接続される。

【００１７】かかるＬＥＤアレイチップ３は、電源電力
が回路配線２やボンディングワイヤ６，端子電極５等を
介して発光ダイオード素子４に印加されると、発光ダイ
オード素子４が所定の輝度で発光するようになってい
る。

【００１８】尚、前記ＬＥＤアレイチップ３は従来周知
の半導体製造技術を採用することによって製作され、こ
のような製法によって得られるＬＥＤアレイチップ３
は、通常、所定の発光バラツキを有している。従って、
光プリンタヘッドの使用時、感光体に照射される光量を
一定に揃えるためには、後述する光量補正データを用い
た精度の高い光量補正が不可欠となる。

【００１９】一方、前記回路基板１上に搭載されるドラ
イバーＩＣ７は、上述した発光ダイオード素子４の発光
を外部からの画像データに基づいて個々に制御するため
のものであり、その集積回路形成面には画像データ用の
シフトレジスタやラッチの他に、光量補正データ用のシ
フトレジスタやラッチが設けられ、この２つのラッチに
格納されている２種類のデータに基づいて発光ダイオー
ド素子４への通電が制御される。

【００２０】本形態においては、光量補正を行うのに、
電流値の異なる複数の定電流電源が準備されており、ラ
ッチ内に格納される光量補正データに基づいてこれらの
定電流電源の中からいずれか一つ、もしくは複数を選択
して対応する発光ダイオード素子４に接続させることに
より、発光ダイオード素子４への印加電力を調整するよ
うになっている。

【００２１】尚、前記ドライバーＩＣ７は、先に述べた
ＬＥＤアレイチップ３と同様に、従来周知のワイヤボン
ディング法によって回路基板上面の対応する回路配線２
に電気的に接続される。

【００２２】また前記ＬＥＤアレイチップ２上のロッド
レンズアレイ８は、発光ダイオード素子４の発する光を
外部の感光体Ｐに照射・結像させるためのものであり、
該ロッドレンズアレイ８は直線状に配列された多数の棒
状レンズもしくは２列で千鳥状に配列された多数の棒状
レンズにより構成され、図示しないレンズホルダーによ
って所定位置に保持・固定される。

【００２３】かくして上述したＬＥＤアレイヘッドは、
ＬＥＤアレイチップ３の発光ダイオード素子４を外部か
らの画像データと光量補正データとに基づいて個々に選
択的に発光させるとともに、該発光した光をロッドレン
ズアレイ８を介して外部の感光体Ｐに照射・結像させ、
感光体Ｐに所定の潜像を形成することによって露光手段
として機能する。

【００２４】尚、感光体Ｐに形成された潜像は、その
後、現像のプロセスを経てトナー像となり、このトナー
像を記録紙に転写・定着させることによって記録紙に所
定の画像が形成されることとなる。

【００２５】次に、上述したＬＥＤアレイヘッドの光量
補正に使用される光量補正データの作成方法について説
明する。

【００２６】まず、発光ダイオード素子４を１個ずつ順
番に発光させて、その光量を発光ダイオード素子毎に測
定する。

【００２７】この光量測定は、図３に示す如く、ロッド
レンズアレイ８の結像位置に相当する高さをＬＥＤアレ
イチップ３の配列と平行に移動するＣＣＤカメラを備え
た測定装置を用いて行われ、このＣＣＤカメラで読み込
んだＣＣＤ画像を画像処理することによって図４に示す
如き光量分布が得られる。

【００２８】図４（ａ）は発光ダイオード素子の光をＣ
ＣＤカメラで観察することにより得た画像イメージを示
す図、図４（ｂ）は図４（ａ）の画像イメージに対応す
る光の強度分布を示す図であり、同図によれば、図４
（ａ）の斜線で示される領域、具体的には発光ダイオー
ド素子４の位置に対応する領域Ｂ₁とその周辺の領域Ｂ₂
とでそれぞれ光を検出していることが判る。

【００２９】前記領域Ｂ₁で検出された光は発光ダイオ
ード素子４からの直接光ｂ₁、また前記領域Ｂ₂で検出さ
れた光はボンディングワイヤ６での反射光ｂ₂であり、
反射光ｂ₂の強度は、通常、直接光ｂ₁の強度の５％〜１
５％程度の強さで検出される。

【００３０】写真画像を形成する場合のように精度の高
い階調表現が求められるときには、発光ダイオード素子
４からの直接光ｂ₁だけでなく、前述の反射光ｂ₂による
影響も十分に考慮して光量補正データを作成することが
重要となる。

【００３１】従って本形態では、発光ダイオード素子４
からの直接光ｂ₁と反射光ｂ₂の両方の光量をそれぞれ測
定することができるように、発光ダイオード素子４の直
接光ｂ₁のみを測定するための狭い領域Ｂ₁と、ボンディ
ングワイヤ６での反射光ｂ₂を測定するための広い領域
Ｂ₂とに分けて光量を測定する。

【００３２】例えば発光ダイオード素子４の大きさが縦
３０μｍ×横２０μｍの場合、領域Ｂ₁は発光ダイオー
ド素子４の図心を中心とした半径７０μｍ未満の領域と
し、領域Ｂ₂は発光ダイオード素子４の図心を中心とし
た半径７０μｍ以上、２５０μｍ以内の領域とする。

【００３３】このとき、上記の光量測定によって得られ
る強度分布中には、ボンディングワイヤ６の発光ダイオ
ード素子４側のエッジ部分に対応する反射光ｂ₂のピー
クやボンディングワイヤ６のループ形状の立ち上がり部
分に対応する反射光ｂ₂のピークが確認される。

【００３４】次に、前述の測定によって得られた強度分
布を基に各領域内で検出された光の強度を積算すること
により、発光ダイオード素子４からの直接光ｂ₁の光量
と、反射光ｂ₂の光量とをそれぞれドット毎に求め、し
かる後、各ドットの直接光ｂ₁及び反射光ｂ₂の光量とそ
れぞれの基準値（平均値）との差を埋めるのに必要な所
定の電力値を算出して、この電力値に対応する直接光補
正データと反射光補正データとをそれぞれ作成する。

【００３５】例えば、印加電力の調整を３％きざみの１
６段階で行う場合、１ドットにつき４ビットで直接光補
正データと反射光補正データとがそれぞれ作成される。

【００３６】そして最後に、得られた直接光補正データ
及び反射光補正データを重み付け加算することによって
所定の光量補正データが得られる。

【００３７】ここで、直接光補正データと反射光補正デ
ータを加算する際に重み付けするのは、画像濃度に与え
る影響度が直接光ｂ₁と反射光ｂ₂とで異なっているから
であり、直接光補正データ及び反射光補正データは、
１：０．６乃至１：０．７の比率で重み付け加算され
る。

【００３８】即ち、直接光補正データに反射光補正デー
タを加算して光量補正データを作成する際、反射光補正
データに対して反射補正係数ｒ（０．６〜０．７）を乗
じた上、両者を加算する。

【００３９】このようにして得られた光量補正データ
は、直接光ｂ₁及び反射光ｂ₂の光量を１：０．６乃至
１：０．７の比率で重み付け加算して得られる補正光量
に基づいて作成されたものであり、ＥＥＰロム等の記録
メディアに保存された上、ＬＥＤアレイヘッドと共に電
子写真プリンタ等の装置本体に組み込まれる。

【００４０】そしてＬＥＤアレイヘッドを使用するとき
には、光量補正データを前述の記録メディアより読み出
してドライバーＩＣ７内のラッチに転送・格納し、光量
補正に用いる。

【００４１】このとき、光量補正データは、前述した如
く、発光ダイオード素子４の直接光ｂ₁とボンディング
ワイヤ６での反射光ｂ₂のそれぞれの影響度を考慮して
作成されており、それ故、印画動作時、感光体Ｐに照射
される光の光量はドット毎に最適化され、写真画像のよ
うに精度の高い階調表現が必要とされる場合であって
も、画像のコントラストを良好に調整して階調を正確に
表現することができ、これによって濃度むらの少ない鮮
明な画像を形成することが可能となる。

【００４２】尚、本発明は上述の形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の変更、改良等が可能である。

【００４３】例えば上述の形態においては、発光光量を
測定する際、発光ダイオード素子を１個ずつ順次発光さ
せるようにしたが、これに代えて、発光ダイオード素子
を、反射光が干渉し合わないレベルで複数個同時に発光
さて、これらの発光ダイオード素子に対応する光量を同
時に測定するようにしても構わない。

【００４４】また上述の形態ではロッドレンズアレイ８
を透過させた光を測定して光量補正データの作成に用い
るようにしたが、これに代えてＬＥＤアレイチップ３か
らの光をロッドレンズアレイ８を透過させることなく直
接測定して光量補正データの作成に用いるようにしても
構わない。

【００４５】更に上述の形態では、まず直接光補正デー
タと反射光補正データとをそれぞれ作成し、この２種類
の補正データを重み付け加算することにより光量補正デ
ータを得るようにしたが、これに代えて、まず直接光ｂ
₁及び反射光ｂ₂の光量を重み付け加算することにより補
正光量を求め、得られた補正光量に応じて光量補正デー
タを作成するようにしても構わない。

【００４６】また更に上述の形態ではＣＣＤカメラを使
用して光量測定を行ったが、これに代えてフォトダイオ
ードや光電子増幅管等の光センサーを用いて光量測定を
行っても良い。

【００４７】更にまた上述の形態では発光ダイオード素
子４を流れる電流の大きさを調整することによって光量
の補正を行うようにしたが、これに代えて発光ダイオー
ド素子への通電時間を調整することによって光量の補正
を行うようにしても構わない。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、発光素子からの直接光
ｂ₁とボンディングワイヤでの反射光ｂ₂のそれぞれの影
響度を考慮して光プリンタヘッドの光量補正がなされる
ため、印画動作時、感光体に照射される光の光量はドッ
ト毎に最適化され、写真画像のように精度の高い階調表
現が必要とされる場合であっても、画像のコントラスト
を良好に調整して階調を正確に表現することができ、こ
れによって濃度むらの少ない鮮明な画像を形成すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一形態にかかる光量補正方法が適用さ
れるＬＥＤアレイヘッドの構成を示す斜視図である。

【図２】図１のＬＥＤアレイヘッドの側面図である。

【図３】光量測定に使用される測定装置の構成を示す図
である。

【図４】（ａ）は発光ダイオード素子の光をＣＣＤカメ
ラで観察することにより得た画像イメージを示す図、
（ｂ）は（ａ）の画像イメージに対応する光の強度分布
を示す図である。

【符号の説明】

１・・・回路基板、２・・・回路配線、３・・・ＬＥＤ
アレイチップ（発光素子アレイチップ）、４・・・発光
素子（発光ダイオード素子）、５・・・端子電極、６・
・・ボンディングワイヤ、７・・・ドライバーＩＣ、８
・・・ロッドレンズアレイ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多数の回路配線が被着されている回路基板
   上に、直線状に配列した多数の発光素子及び該発光素子
   に電気的に接続される多数の端子電極を有する発光素子
   アレイチップを載置させるとともに、前記回路配線と前
   記端子電極とをボンディングワイヤを介して接続させて
   なる光プリンタヘッドの各発光素子の光量を補正する光
   プリンタヘッドの光量補正方法であって、 前記発光素子を少なくとも１個ずつ発光させて、その直
   接光ｂ₁の光量と前記ボンディングワイヤでの反射光ｂ₂
   の光量とを測定するとともに、該測定した直接光ｂ₁及
   び反射光ｂ₂の光量を１：０．６乃至１：０．７の比率
   で重み付け加算することにより得られる補正光量に応じ
   て各発光素子に印加される電力の大きさを調整すること
   を特徴とする光プリンタヘッドの光量補正方法。
2. 【請求項２】前記光量測定によって得られる強度分布中
   に、ボンディングワイヤの発光素子側エッジに対応する
   ピークが存在することを特徴とする請求項１に記載の光
   プリンタヘッドの光量補正方法。
3. 【請求項３】前記光プリンタヘッドの発光素子アレイチ
   ップ上にはレンズが配置されており、かつ前記光量測定
   が前記レンズの結像位置に対応する高さで行われること
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の光プリン
   タヘッドの光量補正方法。