JP2007083652A - Driving device, led array, and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動装置、LEDアレイ及び画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a driving device, an LED array, and an image forming apparatus.
従来、電子写真方式のプリンタ等の画像形成装置においては、感光体上に画像データに基づいた静電潜像を形成するために、LED(Light Emitting Diode)素子を複数並べたLEDアレイを備えるLEDヘッドが露光用の光源として使用されている。この場合、LEDの駆動装置は、駆動時間が相異なる複数の駆動信号に応じて、駆動ドット毎にその累積時間を異なるものとして、露光エネルギー量を変化させ、階調印刷を実現するものであった。そして、各ビットの階調データに対応して、各パルスの組み合わせを選択して、Sd、Sc、Sb及びSa 信号を発生するようになっている(例えば、特許文献1参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus such as an electrophotographic printer, an LED including an LED array in which a plurality of LED (Light Emitting Diode) elements are arranged in order to form an electrostatic latent image based on image data on a photoconductor. A head is used as a light source for exposure. In this case, the LED driving device realizes gradation printing by changing the amount of exposure energy by varying the accumulated time for each driving dot in accordance with a plurality of driving signals having different driving times. It was. A combination of each pulse is selected corresponding to the gradation data of each bit to generate Sd, Sc, Sb, and Sa signals (see, for example, Patent Document 1).
図2は従来のLEDヘッドの回路構造を示す図、図3は従来のLEDヘッドの駆動制御を示すタイムチャート、図4は従来のLED素子の駆動電流波形を示すタイムチャートである。 2 is a diagram showing a circuit structure of a conventional LED head, FIG. 3 is a time chart showing drive control of the conventional LED head, and FIG. 4 is a time chart showing a drive current waveform of the conventional LED element.
図2に示されるようなLEDヘッドには、図示されない制御回路から、図3に示されるように、相異なるパルス幅T8、T4、T2及びT1を持つストローブ信号HD−STB−Nが入力される。そして、該ストローブ信号HD−STB−Nを受信すると、LEDヘッドのCNT回路は、前記パルス幅T8、T4、T2及びT1のそれぞれに対応したSd、Sc、Sb及びSaの各信号を発生する。これらSd、Sc、Sb及びSaの信号の各々とラッチ回路からの出力LT1d、LT1c、LT1b及びLT1aの各々との論理積が取られ、LED駆動信号が作成されることになる。図3に示される例においては、ラッチ回路からの出力LT1d、LT1c、LT1b及びLT1aによって、パルス幅T8及びT1に対応するLED駆動信号が発生するものとしている。 As shown in FIG. 3, a strobe signal HD-STB-N having different pulse widths T8, T4, T2, and T1 is input to the LED head as shown in FIG. 2 from a control circuit (not shown). . When the strobe signal HD-STB-N is received, the CNT circuit of the LED head generates Sd, Sc, Sb, and Sa signals corresponding to the pulse widths T8, T4, T2, and T1, respectively. The logical product of each of these Sd, Sc, Sb and Sa signals and each of the outputs LT1d, LT1c, LT1b and LT1a from the latch circuit is taken, and an LED drive signal is created. In the example shown in FIG. 3, the LED drive signals corresponding to the pulse widths T8 and T1 are generated by the outputs LT1d, LT1c, LT1b, and LT1a from the latch circuit.
図4には、LED駆動電流波形がストローブ信号HD−STB−Nと対応させて示されている。この場合、相異なるパルス幅T8、T4、T2及びT1のそれぞれに応じて4ヶ所のLED駆動電流パルスが発生している。
しかしながら、前記従来の駆動装置においては、図4に示されるように、LED駆動電流波形が、ストローブ信号HD−STB−Nの指令パルスのパルス幅T8、T4、T2及びT1に応じて、4つに分割されたものとなっている。そのため、LED駆動電流の立ち上がり時間や立ち下がり時間が、パルス幅T8、T4、T2及びT1に比べて十分小さい場合には問題はないが、そうでない場合には、各駆動パルスに対するLED電流波形の遷移時間の影響によって、図4のT1に示されるように、各駆動パルスに対する所望の電流が得られなくなってしまう。これにより、画像形成装置の感光体への露光エネルギー量に対する寄与の割合が変動してしまう。 However, in the conventional driving apparatus, as shown in FIG. 4, there are four LED driving current waveforms according to the pulse widths T8, T4, T2 and T1 of the command pulse of the strobe signal HD-STB-N. It has been divided into. Therefore, there is no problem if the rise time and fall time of the LED drive current are sufficiently smaller than the pulse widths T8, T4, T2, and T1, but otherwise, the LED current waveform of each drive pulse is not affected. Due to the influence of the transition time, as shown by T1 in FIG. 4, a desired current for each drive pulse cannot be obtained. As a result, the ratio of contribution to the exposure energy amount of the image forming apparatus to the photoreceptor varies.
この結果、印刷しようとする階調データと、実際の印刷結果との間に大きな差が発生するので、前記階調データを用いて再現性よく印刷することができなくなってしまう。 As a result, a large difference occurs between the gradation data to be printed and the actual printing result, so that it becomes impossible to print with good reproducibility using the gradation data.
本発明は、前記従来の駆動装置の問題点を解決して、駆動電流波形を駆動電流の立ち上がり時間や立ち下がり時間に対して十分な大きさのパルス幅を有するものとして、各駆動パルスの露光エネルギー量に対する寄与の割合が変動することがなく、印刷しようとする階調データと、実際の印刷結果との間に大きな差が発生することのない駆動装置、LEDアレイ及び画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the problems of the conventional drive device, and assumes that the drive current waveform has a pulse width sufficiently large with respect to the rise time and fall time of the drive current, and exposes each drive pulse. Provided are a driving device, an LED array, and an image forming apparatus in which a contribution ratio to an energy amount does not fluctuate and a large difference does not occur between gradation data to be printed and an actual printing result. For the purpose.
そのために、本発明の駆動装置においては、上位装置から送信された階調データに応じて副走査方向に設定された第1及び第2のライン上にデータを配置する階調データ配置手段と、前記第1及び第2のラインに応じて被駆動素子を駆動する駆動エネルギーを選択する選択手段と、該選択手段によって選択された駆動エネルギーに基づいて、前記階調データ配置手段によって配置されたデータに対応する被駆動素子を所定時間駆動する駆動手段とを有する。 Therefore, in the driving device of the present invention, gradation data arrangement means for arranging data on the first and second lines set in the sub-scanning direction according to the gradation data transmitted from the host device, Selection means for selecting drive energy for driving the driven elements according to the first and second lines, and data arranged by the gradation data arrangement means based on the drive energy selected by the selection means Driving means for driving the driven element corresponding to the predetermined time.
本発明によれば、駆動電流波形は、駆動電流の立ち上がり時間や立ち下がり時間に対して十分な大きさのパルス幅を有する。そのため、各駆動パルスの露光エネルギー量に対する寄与の割合が変動することがなく、印刷しようとする階調データと、実際の印刷結果との間に大きな差が発生することがない。 According to the present invention, the drive current waveform has a pulse width that is sufficiently large with respect to the rise time and fall time of the drive current. For this reason, the contribution ratio of each drive pulse to the exposure energy amount does not fluctuate, and a large difference does not occur between the gradation data to be printed and the actual print result.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
なお、本発明における駆動装置は、複数の被駆動素子を選択的に駆動する装置であり、例えば、電子写真方式のプリンタにおいて露光用の光源として使用されるLEDアレイ、サーマルプリンタにおいてプリンタヘッドとして使用される発熱抵抗体の列、表示装置において使用される表示素子の列等、各種の被駆動装置を駆動させるために使用することができるものであるが、ここでは、電子写真方式のプリンタにおけるLEDアレイを駆動するために使用される場合について説明する。 The drive device in the present invention is a device that selectively drives a plurality of driven elements. For example, the LED array is used as an exposure light source in an electrophotographic printer, and is used as a printer head in a thermal printer. Can be used to drive various driven devices such as a row of heating resistors, a row of display elements used in a display device, etc. Here, LEDs in an electrophotographic printer are used. The case where it is used to drive the array will be described.
図1は本発明の第1の実施の形態における画像形成装置の制御回路の構成を示すブロック図、図5は本発明の第1の実施の形態における画像形成装置の動作を示すタイムチャートである。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the control circuit of the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a time chart showing the operation of the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention. .
図1において、11は画像形成装置としての電子写真方式のプリンタにおける印刷制御部であり、図示されないマイクロプロセッサ、ROM、RAM、入出力ポート、タイマ等を有し、プリンタの印刷部の内部に配設され、露光用の光源として使用されるLEDアレイとしてのLEDヘッド27の動作を制御する。また、本実施の形態における画像形成装置は、例えば、電子写真方式のプリンタ、ファクシミリ機、複写機、プリンタとファクシミリ機と複写機との機能を併せ持つ複写機等であるが、いかなる種類の画像形成装置であってもよく、また、モノクロ画像を形成するものであっても、カラー画像を形成するものであってもよい。なお、本実施の形態においては、前記画像形成装置が電子写真方式のプリンタである場合について説明する。
In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a print control unit in an electrophotographic printer as an image forming apparatus, which has a microprocessor, a ROM, a RAM, an input / output port, a timer, etc., not shown, and is arranged inside the printer print unit. It is provided and controls the operation of the
そして、前記印刷制御部11は、図示されない上位装置としての上位コントローラからの制御信号SG1、ビデオ信号(ドットマップデータを一次元的に配列したもの)SG2等によってプリンタ全体をシーケンス制御し、印刷動作を行わせる。 The print control unit 11 performs sequence control of the entire printer by a control signal SG1, a video signal (one-dimensionally arranged dot map data) SG2 from a host controller (not shown) as a host device, and performs a printing operation. To do.
図1に示されるように、画像形成装置の制御回路は、更に、帯電用高圧電源12、転写用高圧電源13、現像器14、転写器15、ドライバ16、ドライバ17、現像・転写プロセス用モータ(PM)18、用紙送りモータ(PM)19、用紙吸入口センサ21、用紙排出口センサ22、用紙残量センサ23、用紙サイズセンサ24、定着器温度センサ25、ヒータ26aを有する定着器26及びLEDヘッド27を備える。そして、各々、前記印刷制御部11によって制御される。なお、前記現像器14及び転写器15は、それぞれ、帯電用高圧電源12及び転写用高圧電源13を介して印刷制御部11によって制御される。また、前記現像・転写プロセス用モータ18及び用紙送りモータ19は、それぞれ、ドライバ16及び17を介して印刷制御部11によって制御される。
As shown in FIG. 1, the control circuit of the image forming apparatus further includes a charging high-voltage power supply 12, a transfer high-voltage power supply 13, a developing
そして、前記制御信号SG1によって印刷指示を受信すると、印刷制御部11は、まず、定着器温度センサ25によって、ヒータ26aを内蔵した定着器26が使用可能な温度範囲にあるか否かを検出し、使用可能な温度範囲になければ、ヒータ26aを加熱して使用可能な温度まで定着器26を加熱する。次に、印刷制御部11は、現像・転写プロセス用モータ18をドライバ16を介して回転させ、同時にチャージ信号SGCによって帯電用高圧電源25をオンにし、現像器14の帯電を行う。
When the print instruction is received by the control signal SG1, the print controller 11 first detects whether or not the
そして、セットされている図示されない用紙の有無及び種類が、用紙残量センサ23及び用紙サイズセンサ24によって検出され、用紙に合った用紙送りが開始される。ここで、用紙送りモータ19はドライバ17を介して双方向に回転させることができ、最初に用紙送りモータ19を逆回転させて、用紙吸入口センサ21が検知するまで、セットされた用紙をあらかじめ設定された量だけ搬送する。続いて、用紙送りモータ19を正回転させて、用紙をプリンタ内部の図示されない印刷機構部に搬送する。
Then, the presence / absence and type of paper (not shown) set is detected by the paper
続いて、前記印刷制御部11は、用紙が印刷可能な位置まで搬送された時点において、上位コントローラに対してタイミング信号SG3(主走査同期信号、副走査同期信号を含む)を送信し、ビデオ信号SG2を受信する。上位コントローラにおいてページ毎に編集され、印刷制御部11によって受信されたビデオ信号SG2は、印刷データ信号HD−DATA3〜0としてLEDヘッド27に転送される。該LEDヘッド27は、それぞれ、1ドット(ピクセル:画素)の印刷のために設けられた被駆動素子である発光素子としてのLEDを複数個線状に配列したものである。本実施の形態において、前記LEDヘッド27は、1画素当たり4ビットから成る階調データを印刷可能なものである。このため、LEDヘッド27は4本のデータ線を備えている。
Subsequently, when the paper is transported to a printable position, the print control unit 11 transmits a timing signal SG3 (including a main scanning synchronization signal and a sub-scanning synchronization signal) to the host controller, and a video signal SG2 is received. The video signal SG2 edited for each page in the upper controller and received by the print control unit 11 is transferred to the
そして、前記印刷制御部11は、1ライン分のビデオ信号SG2を受信すると、LEDヘッド27にラッチ信号HD−LOADを送信し、印刷データ信号HD−DATA3〜0をLEDヘッド27内に保持させる。これにより、印刷制御部11は、上位コントローラから次のビデオ信号SG2を受信している最中においても、LEDヘッド27に保持した印刷データ信号HD−DATA3〜0について印刷を行わせることができる。なお、HD−CLKは、印刷データ信号HD−DATA3〜0をLEDヘッド27に送信するためのクロック信号であり、また、HD−STB−Nはストローブ信号である。
When the print control unit 11 receives the video signal SG2 for one line, the print control unit 11 transmits the latch signal HD-LOAD to the
さらに、ビデオ信号SG2の送受信は、印刷ライン毎に行われる。ここで、LEDヘッド27によって印刷される情報は、マイナス電位に帯電された感光体としての図示されない感光ドラム上において、電位の上昇したドットとして潜像化される。そして、現像器27において、マイナス電位に帯電された画像形成用のトナーが、電気的に吸引力によって各ドットに吸引され、トナー像が形成される。
Furthermore, transmission / reception of the video signal SG2 is performed for each print line. Here, the information printed by the
その後、トナー像は転写器15に送られる。一方、転写信号SG4によってプラス電位の転写用高圧電源13がオンになり、転写器15は感光ドラムと転写器15との間隙(げき)を通過する用紙上にトナー像を転写する。そして、転写されたトナー像を有する用紙は、ヒータ26aを内蔵する定着器26に搬送されて当接し、該定着器26の熱によって、用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、更に搬送されて、プリンタの印刷機構部から用紙排出口センサ22を通過してプリンタ外部に排出される。
Thereafter, the toner image is sent to the
なお、前記印刷制御部11は、用紙サイズセンサ24、用紙吸入口センサ21の検知に対応して、用紙が転写器15を通過している間だけ転写用高圧電源13からの電圧を転写器15に印加する。そして、印刷が終了し、用紙が用紙排出口センサ22を通過すると、帯電用高圧電源12による現像器14への電圧の印刷を終了し、同時に現像・転写プロセス用モータ18の回転を停止させる。また、印刷を更に行う場合には、前述された動作を繰り返す。
Note that the printing control unit 11 corresponds to the detection of the
次に、前記LEDヘッド27について説明する。
Next, the
図6は本発明の第1の実施の形態におけるLEDヘッドの回路構成を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration of the LED head according to the first embodiment of the present invention.
本実施の形態において、LEDヘッド27は、複数個、例えば、26個のドライバIC30及びLEDアレイ36と、1個の制御電圧発生回路40とを有している。そして、各ドライバIC30は、駆動手段としてのLED駆動回路31、AND回路32、ラッチ回路33、階調データ配置手段としてのシフトレジスタ34及び制御回路35を有する。また、前記制御電圧発生回路40は、選択手段としての制御電圧変更回路41、AND回路42及び制御回路43を有する。
In the present embodiment, the
図6に示されるように、印刷データ信号HD−DATA3〜0は、クロック信号HD−CLKとともにLEDヘッド27に入力される。ここで、本実施の形態におけるプリンタが、例えば、1インチ当たり600ドットでA4サイズを印刷可能なプリンタであるとすると、4992ドット分のビットデータが、図示されないフリップフロップ回路FF1a〜FF1d、FF2a〜FF2d、・・・、FF4992a〜FF4992dから成るシフトレジスタ34中を順次転送されることになる。
As shown in FIG. 6, the print data signals HD-
次に、ラッチ信号HD−LOADがLEDヘッド27に入力され、前記ビットデータは各ラッチ回路33にラッチされる。続いて、前記ビットデータと印刷駆動信号としてのストローブ信号HD−STB−Nとによって、LEDアレイ36が有する図示されない発光素子LD1、LD2、・・・、LD4992のうち、High(高)レベルであるドットデータに対応するものが点灯される。
Next, a latch signal HD-LOAD is input to the
次に、制御電圧発生回路40について説明する。
Next, the control
図7は本発明の第1の実施の形態における制御電圧発生回路の一部の構成を示す図、図8は本発明の第1の実施の形態における制御電圧発生回路中の制御電圧変更回路の回路構成を示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a part of the control voltage generation circuit according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 8 shows the control voltage change circuit in the control voltage generation circuit according to the first embodiment of the present invention. It is a figure which shows a circuit structure.
図7には、制御電圧発生回路40中のAND回路42及び制御回路43の回路構成が示されており、AND回路42はAND回路42a〜42dから成る。そして、AND回路42a〜42dの一端はLED駆動電流の制御信号HD−IDAT3〜0のそれぞれに接続され、他端はLEDの駆動時間を制御する制御回路43から出力されるLEDの駆動オン/オフを指令する信号Sa〜Sdに接続される。AND回路42a〜42dの出力S3〜S0は、制御電圧変更回路41に入力される。また、図7に示される回路には、後述される図14に示されるように、1ラインに1つのストローブ信号HD−STB−Nが入力され、それぞれの状態において、制御信号HD−IDAT3〜0のそれぞれが変化させられ、それにより、出力端子VOUTが変化する。
FIG. 7 shows circuit configurations of the AND
図8には、制御電圧発生回路40中の制御電圧変更回路41の内部回路が示されており、r0〜r15は抵抗、50はアナログマルチプレクサである。そして、図8に示されるように、図示されない基準電圧発生回路より基準電圧VREFが印加された端子は、抵抗r0〜r15の直列接続回路の一端に接続される一方で、V15としてアナログマルチプレクサ50へ出力される。
FIG. 8 shows an internal circuit of the control
また、該アナログマルチプレクサ50はインバータ回路51a〜51hを有し、インバータ回路51a〜51hは、複数のPチャネルMOSトランジスタ52及びNチャネルMOSトランジスタ53を備える。そして、S0〜S3端子に入力された論理信号レベルによって、P0〜P15の16個の入力端子に印加された16通りの電圧の中から1つを選択し、その電圧レベルをアナログ値として出力端子VOUTから出力するアナログスイッチとなっている。なお、本実施の形態においては、4通りの電圧レベルを使用するものとして説明する。
The
次に、LED駆動回路31について説明する。
Next, the
図9は本発明の第1の実施の形態におけるLED駆動回路の回路構成を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing a circuit configuration of the LED drive circuit according to the first embodiment of the present invention.
図9において、61はインバータ回路、62a〜62dはNAND回路、63及び64はPチャネルMOSトランジスタ、65はNチャネルMOSトランジスタ、66はLEDの電極パッドと接続するためのLED駆動用電極パッドである。 In FIG. 9, 61 is an inverter circuit, 62a to 62d are NAND circuits, 63 and 64 are P-channel MOS transistors, 65 is an N-channel MOS transistor, and 66 is an LED drive electrode pad for connection to the electrode pad of the LED. .
この場合、ストローブ信号HD−STB−Nに対応するLED駆動のための指令信号はLED駆動回路31のS端子に接続され、前記指令信号はインバータ回路61によって論理反転されて、NAND回路62a〜62dの一方の入力端子に供給される。前記4つのNAND回路62a〜62dの他方の入力端子はラッチ回路33から出力される4本の信号に接続される。このための信号がD3〜D0として図9に記載されている。一方、上下に配置されたPチャネルMOSトランジスタ63とNチャネルMOSトランジスタ65ととによってインバータ回路が構成される。該インバータ回路を構成するPチャネルMOSトランジスタ63のソース端子は基準電圧VREFに接続され、NチャネルMOSトランジスタ65のソース端子は電位VINに接続される。この電位VINは、前述したアナログマルチプレクサ50の出力端子VOUTから得られるものである。
In this case, a command signal for LED driving corresponding to the strobe signal HD-STB-N is connected to the S terminal of the
前記PチャネルMOSトランジスタ63とNチャネルMOSトランジスタ65とによって構成される各2段ずつのインバータ回路は、縦続に接続され、PチャネルMOSトランジスタ64のゲート端子をそれぞれ駆動する。また、PチャネルMOSトランジスタ64のソース端子は基準電圧VREFに接続され、ドレーン端子はLED駆動用電極パッドとしてのD0出力パッドに接続されている。
Each two-stage inverter circuit composed of the P-
次に、本実施の形態における駆動装置の動作について説明する。まず、PチャネルMOSトランジスタの静特性について説明する。 Next, the operation of the drive device in the present embodiment will be described. First, static characteristics of the P-channel MOS transistor will be described.
図10は本発明の第1の実施の形態におけるLED駆動用のPチャネルMOSトランジスタの静特性を示すグラフである。 FIG. 10 is a graph showing the static characteristics of the P-channel MOS transistor for driving the LED in the first embodiment of the present invention.
図10は、横軸にPチャネルMOSトランジスタのゲート・ソース間電圧VGSを採り、縦軸にドレーン電流IDを採り、ドレーン・ソース間電圧VDSを一定にした条件のもとでの静特性を示している。前記PチャネルMOSトランジスタはMOS特性の飽和領域で動作するようにその動作点が設定されている。この状況においては、PチャネルMOSトランジスタのゲート・ソース間電圧VGSとドレーン電流IDとは次の式(1)によって示される。
ID=β(W/L)(VGS−Vt)2 ・・・式(1)
ここで、βは定数、WはトランジスタTr1のゲート幅、LはPチャネルMOSトランジスタのゲート長、VtはPチャネルMOSトランジスタの閾(しきい)値電圧である。
FIG. 10 shows static characteristics under conditions where the horizontal axis represents the gate-source voltage V GS of the P-channel MOS transistor, the vertical axis represents the drain current ID, and the drain-source voltage V DS is constant. Is shown. The operating point of the P-channel MOS transistor is set so as to operate in the saturation region of the MOS characteristics. In this situation, the gate-source voltage V GS and the drain current ID of the P-channel MOS transistor are expressed by the following equation (1).
ID = β (W / L) (V GS −Vt) 2 Formula (1)
Here, β is a constant, W is the gate width of the transistor Tr1, L is the gate length of the P-channel MOS transistor, and Vt is the threshold voltage of the P-channel MOS transistor.
図9に示されるような回路構成を有するLED駆動回路31において、まず、LED駆動のためにラッチ回路33の出力信号であるD0がHighレベルであって、S端子がLowレベルに遷移したとする。すると、インバータ回路61の出力はHighレベルとなって、NAND回路62aの出力はLowレベルに遷移する。これにより、2段のインバータ回路を介して得られるPチャネルMOSトランジスタ64のゲート端子レベルは低い電圧レベルとなって、端子VINの電圧値とほぼ等しい値となる。
In the
この結果、PチャネルMOSトランジスタ64に印加されるゲート・ソース間電圧VGSは、基準電圧VREFから端子VINの電位を減じた値となる。そのため、LED駆動時には、図10に示されるゲート・ソース間電圧VGSに対応した駆動電流がPチャネルMOSトランジスタ64に流れる。そのドレーン電流は、ゲート・ソース間電圧をVGS0 とするとき、次の式(2)によって示される。
ID0=β(W0/L)(VGS0 −Vt)2 ・・・式(2)
そして、ゲート・ソース間電圧VGSをVGS0 からVGS15への16通りに変化させると、それぞれのVGSに対して、ドレーン電流を16通りに変化させることができて、次の式(3)〜(5)得ることができる。
ID0=β(W0/L)(VGS1 −Vt)2 ・・・式(3)
ID0=β(W0/L)(VGS7 −Vt)2 ・・・式(4)
ID0=β(W0/L)(VGS15−Vt)2 ・・・式(5)
同様に、各PチャネルMOSトランジスタ64についても16通りのドレーン電流を得ることができる。
As a result, the voltage V GS between the gate and the source applied to the P-
ID0 = β (W0 / L) (V GS0 −Vt) 2 Formula (2)
When the gate-source voltage V GS is changed in 16 ways from V GS0 to V GS15 , the drain current can be changed in 16 ways for each V GS . ) To (5) can be obtained.
ID0 = β (W0 / L) (V GS1 −Vt) 2 Formula (3)
ID0 = β (W0 / L) (V GS7 −Vt) 2 Formula (4)
ID0 = β (W0 / L) (V GS15 −Vt) 2 Formula (5)
Similarly, 16 drain currents can be obtained for each P-
次に、LEDヘッド27の印刷データ転送方法の動作について説明する。
Next, the operation of the print data transfer method of the
図11は本発明の実施の形態におけるLEDヘッドの印刷データ転送方法を示すタイムチャートである。 FIG. 11 is a time chart showing the print data transfer method of the LED head in the embodiment of the present invention.
図11に示されるように、ラッチ信号LOADIをLowレベルとしておき、1画素当たり4ビットから成る階調データをDATAI3〜DATAI0の各端子を介して入力し、4992個のクロック信号(CLKI)パルスによってシフト転送を行う。そして、転送が完了するとラッチ信号LOADIが発生して、シフトレジスタ34に転送されていたデータをラッチ回路33ヘラッチする。次に、ストローブ信号STB−Nと、LED駆動電流の制御信号HD−IDAT3〜0とを入力すると、制御電圧発生回路40内でLED駆動電流の制御信号HD−IDAT3〜0に応じた電圧を各印刷ライン毎に発生させ、ドライバIC30に供給する。そして、該ドライバIC30は、ストローブ信号STB−Nのパルス幅と制御電圧発生回路40から供給された電圧としてのライン駆動電圧とに応じてLED駆動電流を発生する。
As shown in FIG. 11, the latch signal LOADI is set to a low level, and gradation data consisting of 4 bits per pixel is input via each terminal of DATAI3 to DATAI0, and by 4992 clock signal (CLKI) pulses. Perform shift transfer. When the transfer is completed, a latch signal LOADI is generated, and the data transferred to the
次に、前述されたゲート・ソース間電圧VGSの発生方法について考察する。ここでは、一例として、4ビットで示される階調データが“11”(2進法で“1011”)となる場合について考察する。 Next, a method for generating the above-described gate-source voltage V GS will be considered. Here, as an example, a case where the gradation data indicated by 4 bits is “11” (binary “1011”) will be considered.
図8に示されるような回路構成を有する制御電圧変更回路41おいて、抵抗r0〜r15のそれぞれに流れる電流は等しいので、各出力電圧V0〜V15の電位は、単調に電位が降下する関係が得られる。そのため、前記出力電圧V0〜V15の電位のうちのいずれかを選択して出力端子VOUTから出力し、図9に示されるLED駆動回路31の電位VINとして、PチャネルMOSトランジスタ64のゲートに印加することによって、PチャネルMOSトランジスタ64のドレーン電流を16段階に調整することが可能になるのである。このようにして、LED駆動電流の制御信号によって、LED駆動電流を印刷ライン毎に16段階に調整することができることがわかる。なお、本実施の形態においては、4通りの電圧レベルのみを使用している。
In the control
図12は本発明の第1の実施の形態における露光エネルギー量と印刷濃度との関係を示すグラフ、図13は本発明の第1の実施の形態における階調データと駆動電流との関係を示すグラフである。 FIG. 12 is a graph showing the relationship between exposure energy amount and print density in the first embodiment of the present invention, and FIG. 13 shows the relationship between gradation data and drive current in the first embodiment of the present invention. It is a graph.
図12は、LED素子によって感光ドラムヘ照射する露光エネルギー量と、それにより得られる印刷後の印刷濃度との関係を示しており、図13は、LEDヘッド27において、階調印刷のために入力する階調データと、LED駆動電流の制御信号と、それにより得られるLED駆動電流との関係を示している。
FIG. 12 shows the relationship between the exposure energy amount irradiated to the photosensitive drum by the LED element and the print density after printing obtained thereby, and FIG. 13 shows the input in the
なお、本実施の形態において、LEDヘッド27の各ドットの駆動時間はそれぞれ等しい。また、LED駆動電流に応じて発光パワーが得られるため、露光エネルギー量もLED駆動電流値に即して決定される。そのため、図12及び13においては、露光エネルギー量の数値軸と駆動電流の数値軸とが関連付けて示されている。
In the present embodiment, the driving time of each dot of the
図14は本発明の第1の実施の形態におけるLED駆動電流波形を示すタイムチャートである。 FIG. 14 is a time chart showing the LED drive current waveform in the first embodiment of the present invention.
図14は、あるLED素子の駆動電流波形を、ストローブ信号HD−STB−Nと、制御電圧発生回路40へ入力されるLED駆動電流の制御信号と、制御電圧発生回路40の出力と、階調データとに対応させて示している。本実施の形態においては、図14に示されるように、同一のパルス幅であるが、電流値又は電圧値の大きさの異なる4つのLED駆動電流波形が発生する。
FIG. 14 shows a drive current waveform of an LED element, strobe signal HD-STB-N, LED drive current control signal input to control
この場合、1ライン目の1つ目のSTBによって、HD−DATA3に対応する電圧が出力端子VOUTに発生し、入力される。本実施の形態においては、HD−DATA3=“1”のため、この電圧によって出力パッドは駆動される。また、2ライン目の2つ目のSTBによって、HD−DATA2に対応する電圧が出力端子VOUTに発生し、入力される。本実施の形態においては、HD−DATA2=“0”のため、出力パッドは駆動されない。さらに、3ライン目の3つ目のSTBによって、HD−DATA1に対応する電圧が出力端子VOUTに発生し、入力される。本実施の形態においては、HD−DATA1=“1”のため、出力パッドは駆動され、前記HD−DATA3に対する駆動と合わせられる。以下、4ライン目の4つ目のSTBでも、上記と同様となる。 In this case, a voltage corresponding to HD-DATA3 is generated and inputted to the output terminal VOUT by the first STB of the first line. In this embodiment, since HD-DATA3 = "1", the output pad is driven by this voltage. Further, a voltage corresponding to HD-DATA2 is generated and inputted to the output terminal VOUT by the second STB of the second line. In this embodiment, since HD-DATA2 = "0", the output pad is not driven. Further, a voltage corresponding to HD-DATA1 is generated and inputted to the output terminal VOUT by the third STB of the third line. In the present embodiment, since HD-DATA1 = "1", the output pad is driven, and is matched with the driving for the HD-DATA3. Hereinafter, the same applies to the fourth STB of the fourth line.
これにより、HD−DATA3、1、0に対応した電圧により、駆動されたエネルギーが合わさり、階調データ“11”の出力となる。
Thus, the driven energy is combined by the voltages corresponding to HD-
以上説明したように、本実施の形態におけるLEDヘッド27は、LED駆動電流の制御信号によって、印刷ライン毎に駆動装置に対する制御電圧を変更することができ、異なる大きさの駆動電流を印刷ライン毎に発生させることができる。
As described above, the
このように、本実施の形態においては、LED駆動電流波形が、LED駆動電流の立ち上がり時間や立ち下がり時間よりも十分な大きさのパルス幅を有する。そのため、各駆動パルスに対するLED駆動電流波形の遷移時間の影響によって、各駆動パルスに対する感光ドラムへの露光エネルギー量に対する寄与の割合が変動してしまうことが少ない。 Thus, in the present embodiment, the LED drive current waveform has a pulse width that is sufficiently larger than the rise time and fall time of the LED drive current. Therefore, due to the influence of the transition time of the LED drive current waveform with respect to each drive pulse, the ratio of contribution to the exposure energy amount to the photosensitive drum with respect to each drive pulse rarely varies.
これにより、印刷しようとする階調データと、実際の印刷結果との間に大きな差が発生することがなく、階調データを用いて再現性よく印刷を行うことが可能となる。 Thus, there is no great difference between the gradation data to be printed and the actual printing result, and printing can be performed with good reproducibility using the gradation data.
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同じ構成を有するものについては、同じ符号を付与することによって、その説明を省略する。また、前記第1の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, about what has the same structure as 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol. The description of the same operation and the same effect as those of the first embodiment is also omitted.
まず、LEDヘッド27について説明する。
First, the
図15は本発明の第2の実施の形態におけるLEDヘッドの回路構成を示す図、図16は本発明の第2の実施の形態における制御電圧発生回路の一部の構造を示す図である。 FIG. 15 is a diagram showing a circuit configuration of an LED head according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a diagram showing a partial structure of a control voltage generating circuit according to the second embodiment of the present invention.
図15に示されるように、本実施の形態において、制御電圧発生回路40は、前記第1の実施の形態における制御電圧発生回路40の有する構成に、更に、ラッチ回路44及びシフトレジスタ45が追加された構成を有する。その他の点の構成については、前記第1の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
As shown in FIG. 15, in the present embodiment, the control
図16には、制御電圧発生回路40中のAND回路42、制御回路43、ラッチ回路44及びシフトレジスタ45の構造が示されている。該シフトレジスタ45は、フリップフロップ回路FFV3a 〜FFv3d 、FFv2a 〜FFv2d 、FFv1a 〜FFv1d 及びFFv0a 〜FFv0d から成り、ドライバIC30中のシフトレジスタ34と同様に、ビットデータを順次転送する。該ビットデータは、ラッチ信号HD−LOADによって、ラッチ回路LTv3a 〜LTv3d 、LTv2a 〜LTv2d 、LTv1a 〜LTv1d 及びLTv0a 〜LTv0d でラッチされる。
FIG. 16 shows the structures of the AND
そして、AND回路42a〜42dは、それぞれ、4個あり、各AND回路42a〜42dの一端は、ラッチ回路LTv3a 〜LTv3d 、LTv2a 〜LTv2d 、LTv1a 〜LTv1d 及びLTv0a 〜LTv0d にそれぞれ接続され、他端は、LEDの駆動時間を制御する制御回路43から出力されるLEDの駆動オン/オフを指令する信号Sa〜Sdに接続される。また、AND回路の出力S3〜S0は、制御電圧変更回路41に入力される。その他の点の構成については、前記第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
Then, the AND
本実施の形態においては、図15に示されるように、制御信号HD−IDATが使用されてない。そこで、制御信号HD−IDATの信号線を使用する代わりに、1ライン分のヘッドデータの先頭に各ラインに対応するS0〜S4指定データを付与してヘッドに送信する。 In the present embodiment, as shown in FIG. 15, the control signal HD-IDAT is not used. Therefore, instead of using the signal line of the control signal HD-IDAT, S0 to S4 designation data corresponding to each line is added to the head of the head data for one line and transmitted to the head.
この場合、1ライン目のデータの先頭には、図14における(*1)に相当するデータが付与される(0111)。そして、2ライン目のデータの先頭には、図14における(*2)に相当するデータが付与される(1011)。また、3ライン目のデータの先頭には、図14における(*3)に相当するデータが付与される(1101)。さらに、4ライン目のデータの先頭には、図14における(*4)に相当するデータが付与される(1110)。そして、5ライン目のデータの先頭には、図14における(*1)に相当するデータが付与される(0111)。 In this case, data corresponding to (* 1) in FIG. 14 is added to the head of the data on the first line (0111). Data corresponding to (* 2) in FIG. 14 is added to the head of the data on the second line (1011). Further, data corresponding to (* 3) in FIG. 14 is added to the head of the data on the third line (1101). Furthermore, data corresponding to (* 4) in FIG. 14 is added to the head of the data on the fourth line (1110). Data corresponding to (* 1) in FIG. 14 is added to the head of the data on the fifth line (0111).
次に、本実施の形態における駆動装置の動作について説明する。ここでは、LEDヘッド27の印刷データ転送方法の動作について説明する。
Next, the operation of the drive device in the present embodiment will be described. Here, the operation of the print data transfer method of the
図17は本発明の第2の実施の形態におけるLEDヘッドの印刷データ転送方法の動作を示すタイムチャートである。 FIG. 17 is a time chart showing the operation of the LED head print data transfer method according to the second embodiment of the present invention.
図17に示されるように、ラッチ信号LOADIをLowレベルとしておき、1画素当たり4ビットから成る階調データと、4ビットのライン駆動電圧制御データをDATAI3〜DATAI0の各端子を介して入力し、4992+4=4996個のクロック信号(CLKI)パルスによってシフト転送を行う。そして、転送が完了するとラッチ信号LOADIが発生して、シフトレジスタ34及び45に転送されていたデータをラッチ回路33及び44ヘラッチする。次に、ストローブ信号STB−Nを入力すると、制御電圧発生回路40内でライン駆動電圧制御データに応じた電圧を各印刷ライン毎に発生させ、ドライバIC30に供給する。そして、該ドライバIC30は、ストローブ信号HD−STB−Nのパルス幅と制御電圧発生回路40から供給されたライン駆動電圧とに応じてLEDの駆動電流が発生する。
As shown in FIG. 17, the latch signal LOADI is set to a low level, and gradation data consisting of 4 bits per pixel and 4 bits of line drive voltage control data are input via the DATAI3 to DATAI0 terminals. Shift transfer is performed by 4992 + 4 = 4996 clock signal (CLKI) pulses. When the transfer is completed, a latch signal LOADI is generated, and the data transferred to the shift registers 34 and 45 is latched in the
なお、本実施の形態における駆動装置のその他の動作については、前記第1の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。 Since other operations of the drive device in the present embodiment are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.
以上説明したように、本実施の形態におけるLEDヘッド27は、印刷データに含まれる駆動電圧制御データによって、印刷ライン毎に駆動装置に対する制御電圧を変更することができ、異なる大きさの駆動電流を印刷ライン毎に発生させることができる。また、制御信号HD−IDATの信号線を用いることなく、付与データによって階調表現が可能となり、制御も容易となる。
As described above, the
このように、本実施の形態においては、LED駆動電流波形が、LED駆動電流の立ち上がり時間や立ち下がり時間よりも十分な大きさのパルス幅を有する。そのため、各駆動パルスに対するLED電流波形の遷移時間の影響によって、各駆動パルスに対する感光ドラムへの露光エネルギー量に対する寄与の割合が変動してしまうことが少ない。 Thus, in the present embodiment, the LED drive current waveform has a pulse width that is sufficiently larger than the rise time and fall time of the LED drive current. Therefore, due to the influence of the transition time of the LED current waveform with respect to each drive pulse, the ratio of contribution to the exposure energy amount to the photosensitive drum with respect to each drive pulse rarely varies.
これにより、印刷しようとする階調データと、実際の印刷結果との間に大きな差が発生せず、階調データを用いて再現性よく印刷を行うことが可能となる。 Thus, there is no great difference between the gradation data to be printed and the actual printing result, and printing can be performed with good reproducibility using the gradation data.
そして、本実施の形態においては、前記第1の実施の形態と同様の効果を、より少ない外部入力信号数で実現することができる。 In this embodiment, the same effect as in the first embodiment can be realized with a smaller number of external input signals.
なお、前記第1及び第2の実施の形態は、前述された電子写真方式のプリンタにおけるLEDアレイの他に、サーマルプリンタにおける発熱抗体の列、又は、表示装置における表示素子の列を選択的に駆動する駆動装置に関しても使用することができる。 In the first and second embodiments, in addition to the LED array in the electrophotographic printer described above, a column of exothermic antibodies in a thermal printer or a column of display elements in a display device is selectively used. It can also be used with respect to a driving device to be driven.
また、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and they are not excluded from the scope of the present invention.
27 LEDヘッド
31 LED駆動回路
34 シフトレジスタ
36 LEDアレイ
41 制御電圧変更回路
27
Claims (6)
(b)前記第1及び第2のラインに応じて被駆動素子を駆動する駆動エネルギーを選択する選択手段と、
(c)該選択手段によって選択された駆動エネルギーに基づいて、前記階調データ配置手段によって配置されたデータに対応する被駆動素子を所定時間駆動する駆動手段とを有することを特徴とする駆動装置。 (A) gradation data arrangement means for arranging data on the first and second lines set in the sub-scanning direction according to the gradation data transmitted from the host device;
(B) selection means for selecting drive energy for driving the driven element according to the first and second lines;
(C) a driving device having driving means for driving a driven element corresponding to the data arranged by the gradation data arranging means for a predetermined time based on the driving energy selected by the selecting means; .
(b)前記第1及び第2のラインに応じて発光素子を駆動する駆動エネルギーを選択する選択手段と、
(c)該選択手段によって選択された駆動エネルギーに基づいて、前記階調データ配置手段によって配置されたデータに対応する発光素子を所定時間駆動する駆動手段とを有することを特徴とするLEDアレイ。 (A) gradation data arrangement means for arranging data on the first and second lines set in the sub-scanning direction according to the gradation data transmitted from the host device;
(B) selection means for selecting drive energy for driving the light emitting element according to the first and second lines;
(C) An LED array comprising driving means for driving a light emitting element corresponding to the data arranged by the gradation data arranging means for a predetermined time based on the driving energy selected by the selecting means.
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