JP2007210137A - Exposure device and method for adjusting exposure width - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式を利用して画像を形成する複写機、プリンタ等の画像形成装置等に関する。より詳細には感光体を露光するLEDプリントヘッドを搭載した露光装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine or a printer that forms an image using an electrophotographic system. More particularly, the present invention relates to an exposure apparatus equipped with an LED print head for exposing a photosensitive member.
近年、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置において、記録ヘッドにLEDプリントヘッドを用いたゼログラフィ方式の画像形成装置が種々提案されている。 In recent years, various xerographic image forming apparatuses using an LED print head as a recording head have been proposed for image forming apparatuses such as printers, copiers, and facsimiles.
静電潜像の形成に用いる一般的なLEDプリントヘッドは、複数のLEDアレイを感光体の軸方向に配列している。このようなLEDプリントヘッドでは、高品位の画像を得るために各LEDアレイの露光幅を調整して、露光位置を調整する処理が必要となる。 A general LED print head used for forming an electrostatic latent image has a plurality of LED arrays arranged in the axial direction of a photoreceptor. In such an LED print head, processing for adjusting the exposure position by adjusting the exposure width of each LED array is required in order to obtain a high-quality image.
複数のLEDアレイを用いるタンデム方式のカラー印刷装置の場合、図1に示すように各色の印刷ユニットのLEDアレイの左側の書き出し位置を合わせて印刷位置を合わせるが、各LEDアレイの長さが異なると色ずれが発生し、印刷結果の色合いが異なってしまうという問題がある。 In the case of a tandem color printing apparatus using a plurality of LED arrays, as shown in FIG. 1, the printing position is adjusted by matching the writing position on the left side of the LED array of each color printing unit, but the length of each LED array is different. There is a problem that color misregistration occurs and the color of the printed result is different.
そこで、各色のLEDアレイにヒータを設けてLEDアレイを加熱することで、LEDアレイの熱膨張により各色のLEDヘッドの主走査方向の露光幅を調整するようにしている。 Therefore, a heater is provided in each color LED array to heat the LED array, thereby adjusting the exposure width in the main scanning direction of each color LED head by thermal expansion of the LED array.
しかしながら、印刷時にLEDアレイを使用して露光を行うことによっても、LEDアレイの温度が上昇してしまう。カラー画像では、色ごとの印字率が異なるため、各色ごとにLEDアレイの温度上昇が異なり、LEDアレイの長さも異なってしまう。 However, the temperature of the LED array also rises by performing exposure using the LED array during printing. In a color image, since the printing rate for each color is different, the temperature rise of the LED array is different for each color, and the length of the LED array is also different.
特許文献1では、LEDアレイを駆動する電力と、ヒータに与える電力の和が一定となるように制御することで、LEDアレイの温度を常に一定に保つ技術を開示している。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 discloses a technique for constantly keeping the temperature of the LED array constant by controlling the sum of the power for driving the LED array and the power applied to the heater to be constant.
しかしながら、上述した特許文献1は、LEDアレイに流した電流を検知した後で、ヒータに与える電力との和が一定となるように制御するものである。このため、LEDアレイの温度が目的の温度からずれた後で補正するものであって、無駄な消費電力が発生している。
However,
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、LEDアレイの露光幅の調整を精度よく行うと共に、消費電力の無駄を削減した露光装置及び露光幅調整方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an exposure apparatus and an exposure width adjustment method that accurately adjust the exposure width of an LED array and reduce waste of power consumption.
かかる目的を達成するために本発明の露光装置は、複数のLEDアレイと、各LEDアレイに取り付けられた露光幅調整用の発熱体と、印刷データから、各LEDアレイを発光させるデータ数をカウントし、該カウント値から各発熱体に供給する電力又は電力供給時間を制御する制御手段とを有する構成としている。
従って、LEDアレイの露光幅の調整を精度よく行うことができる。また、LEDアレイの温度リップルを小さくして、消費電力を削減することができる。
In order to achieve such an object, the exposure apparatus of the present invention counts the number of data for causing each LED array to emit light from a plurality of LED arrays, a heating element for adjusting the exposure width attached to each LED array, and print data. And a control means for controlling the electric power supplied to each heating element or the electric power supply time from the count value.
Therefore, the exposure width of the LED array can be adjusted with high accuracy. Further, the temperature ripple of the LED array can be reduced to reduce power consumption.
上記露光装置において、前記各LEDアレイの温度を検出する温度検出手段を有し、前記制御手段は、前記温度検出手段によって検出した温度と、前記カウント値とから各発熱体に供給する電力を制御するとよい。 The exposure apparatus includes a temperature detection unit that detects a temperature of each LED array, and the control unit controls power supplied to each heating element from the temperature detected by the temperature detection unit and the count value. Good.
上記露光装置において、前記制御手段は、前記LEDアレイを前記検出した温度から目標とする温度にするために供給する電力又は電力供給時間から、前記カウント値から求められるLEDアレイの発光によって上昇する温度分に相当する電力又は電力供給時間を減算するとよい。 In the above exposure apparatus, the control means is a temperature that is increased by light emission of the LED array that is obtained from the count value from power or a power supply time that is supplied to bring the LED array from the detected temperature to a target temperature. The power corresponding to the minute or the power supply time may be subtracted.
上記露光装置において、前記発熱体は、複数個のLEDからなるブロックごとに設けられ、前記制御手段は、各ブロックの発熱体に供給する電力又は電力供給時間を制御するとよい。 In the above exposure apparatus, the heating element may be provided for each block including a plurality of LEDs, and the control means may control power supplied to the heating elements of each block or power supply time.
本発明の露光幅調整方法は、複数設けられたLEDアレイを発光させる発光回数を、該LEDアレイごとにカウントするステップと、各LEDアレイに取り付けられた発熱体に供給する電力又は電力供給時間を、カウント値に基づいて算出するステップと、電力を供給し、前記各LEDアレイの露光幅を調整するステップとを有している。 In the exposure width adjusting method of the present invention, the step of counting the number of times of light emission for causing the plurality of LED arrays to emit light is counted for each LED array, and the power or power supply time to be supplied to the heating element attached to each LED array. , Calculating based on the count value, and supplying power and adjusting the exposure width of each LED array.
本発明は、LEDアレイの露光幅の調整を精度よく行うことができる。また、LEDアレイの温度リップルを小さくして、消費電力を削減することができる。 The present invention can accurately adjust the exposure width of the LED array. Further, the temperature ripple of the LED array can be reduced to reduce power consumption.
添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図2には、画像形成装置としてのタンデム型のカラープリンタ1の概略構成を示す。
カラープリンタ本体の内部には、画像形成ユニットとして、黒(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の各色の画像形成ユニット13K、13Y、13M、13Cが、水平方向に沿って一定の間隔をおいて配列されている。さらに、上記4つの画像形成ユニット13K、13Y、13M、13Cの下方には、これらの画像形成ユニットで順次形成される各色のトナー像を、互いに重ね合わせた状態で転写する中間転写体としての中間転写ベルト20が、矢印方向に沿って回動可能に配設されている。そして、上記中間転写ベルト20上に多重に転写された各色のトナー像は、給紙トレイ22等から給紙される記録媒体としての記録用紙21上に一括して転写された後、定着器23によって記録用紙21上に定着され、外部に排出される。
FIG. 2 shows a schematic configuration of a
Inside the color printer main body, as image forming units, black (K), yellow (Y), magenta (M), and cyan (C)
4つの画像形成ユニット13K、13Y、13M、13Cは、形成する画像の色が異なる他は、すべて同様に構成されており、大別して、矢印方向に沿って所定の回転速度で回転する像担持体としての感光体ドラム12K、12Y、12M、12Cと、この感光体ドラム12K、12Y、12M、12Cの表面を一様に帯電する帯電器と、当該感光体ドラム12K、12Y、12M、12Cの表面に各色に対応した画像を露光して静電潜像を形成する露光装置11Y、11M、11C、11Kと、感光体ドラム12K、12Y、12M、12C上に形成された静電潜像を現像する現像器と、クリーニング装置14とから構成されている。
The four
次に、図3を参照しながら露光装置11のLEDプリンタヘッドについて詳細に説明する。図3に示すようにLEDプリンタヘッド40は、LEDアレイ42、ハウジング43、LEDアレイ32を調整固定するとともに、LEDアレイ32の駆動を制御する各種信号を供給するための回路が形成されたプリント基板40、及びLEDアレイ32から出射された光を感光体ドラム12上に結像させるセルフォックレンズアレイ(SLA:登録商標)34を備えている。
Next, the LED printer head of the exposure apparatus 11 will be described in detail with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the
LEDアレイ32及びプリント基板40は、ハウジング36内に取り付けられている。プリント基板40は、LEDアレイ32の取り付け面を感光体ドラム12に対向させている。
The
またLEDアレイ30は、感光体ドラム12の軸線方向(主走査方向)に沿って複数のLED32が配列されて構成されたLEDチップ31が、さらに複数個直列に配列して構成されており、感光体ドラムの軸線方向に所定の解像度で光ビームを照射することができるようになっている(図4参照)。
The
またLEDアレイ30には、図4に示すように発熱体50が一体形成されている。発熱体50は、電流を流すことによって発熱する抵抗体であって、発熱体50に印加する電圧、又は発熱体50に流す信号のパルス幅を制御して発熱体の熱量を制御する。
The
図5には、発熱体50への電力供給を制御する電力供給制御部(本発明の制御手段に該当する)60の構成を示す。電力供給制御部60は、色版ごとに設けられたLEDアレイの長さを揃え、露光幅を一定とするために、各LEDアレイに備えた発熱体への電力供給量、又は電力供給時間を制御する。このとき目標とする温度とするために発熱体50に供給する電力を制御する制御信号をV1とする。さらに、LEDアレイは、露光像を描くために発光させると、自身の発光によって温度が上昇してしまい、目的温度から外れてしまう。そこで、電力供給制御部60では、印刷データからLEDアレイを発光させる回数を各色ごとにカウントする。カウント回数からLEDアレイの発光によって生じる温度上昇を算出し、この温度上昇分の発熱体電力を求める。この補正信号をV2とする。そして、目標温度とするために供給する電力V1から、発光による温度上昇分の電力V2を減算する。
図5に示すように電力供給制御部60は、温度センサ51と、制御部52と、印刷率算出部53と、補正データ生成部54と、減算部55と、電力供給部56とを備えている。なお、制御部52以外の機能部は、各色のLEDアレイごとに設けられており、制御部52は、各色ごとに設けられた温度センサ51のセンサ信号を入力して、各色ごとに設けられた減算部56に制御信号V1を出力する。
FIG. 5 shows a configuration of a power supply control unit 60 (corresponding to the control means of the present invention) 60 that controls power supply to the
As shown in FIG. 5, the power
温度センサ51は、発熱体50に取り付けられており、発熱体50の温度、又は発熱体50に電力を供給していない時にはLEDアレイの周囲の温度を測定し、センサ信号として制御部52に送信する。
The
制御部52は、LEDアレイの加熱開始時に、温度センサ51からのセンサ信号を入力して、各LEDアレイの周囲の温度を把握する。また制御部52には、図6に示すように各LEDアレイの長さの変化分と温度との関係を記録したテーブルが格納されており、このテーブルを参照して各色のLEDアレイに供給する電力、電力供給時間を算出する。まず制御部52は、LEDアレイの加熱開始時の周囲の温度からLEDアレイの長さを求める。次に、各色のLEDアレイの長さを揃えるために目標長さを設定し、この目標長さに合わせるためにLEDアレイに供給する電力又は電力供給時間をLEDアレイごとに求める。算出された電力又は電力供給時間は、発熱体をオンオフする制御信号V1として、各色ごとに設けられた減算部55に出力される。
The
図7には制御部52の詳細な構成を示す。制御部52には、A/Dコンバータ(以下、ADCと略記する)61、マイクロプロセッサユニット(以下、MPUと略記する)62、D/Aコンバータ63が設けられている。ADC61は、温度センサ51によって測定されたLEDアレイの温度情報をデジタル信号に変換する。MPU62は、LEDアレイの現在温度から目標温度(目標長さ)とするために必要な電力又は電力供給時間を算出し、制御信号V1としてDAC63に出力する。制御信号V1はDAC63でアナログ信号に変換され、減算部55に出力される。
FIG. 7 shows a detailed configuration of the
また図8には、LED制御部70と印刷率算出部53の詳細な構成を示す。図8に示すようにLED制御部70には、バッファメモリ71と、駆動制御部72とが設けられている。印刷データは、一度バッファメモリ71に蓄えられる。駆動制御部72は、バッファメモリ71から印刷データを読み出し、読み出した印刷データに従ってLEDアレイの駆動制御を行い、露光像を感光体12上に形成する。また、LED制御部70に入力される印刷データは、印刷率算出部53にも出力される。
FIG. 8 shows detailed configurations of the
また印刷率算出部53には、図8に示すように発光データ検出部75と、加算器76と、ラッチ回路77とが設けられている。発光データ検出部75は、例えば、印刷データからLEDアレイを発光させるデータを検出する。LEDアレイを発光させて感光体上に像を描くデータを検出する。データが検出されると、加算器76に検出信号を出力する。加算器76は、発光データ検出部75から検出信号を入力するごとにカウント値を1インクリメントする。そして、例えば1ページ分の印刷データをカウントすると、得られたカウント値をラッチ回路77に出力する。カウント値は、ラッチ回路77に一旦ラッチされ、補正データ生成部55のDAC78に出力される。DAC78では、カウント値をアナログデータに変換した制御信号V2として減算部55に出力する。
Further, the printing
図9には、減算部55と電力供給部56の構成が示されている。減算部55は、図9に示すように抵抗Rとオペアンプ81から構成される減算器85と、抵抗Rとオペアンプ82とから構成される反転増幅器86と、コンパレータ83とを備えている。
制御部52からはLEDアレイを目的温度にするために、発熱体50と電源VddとをつなぐスイッチングトランジスタTr87を制御する制御信号V1がアナログで出力される。すなわち、発熱体50に印加する電圧に応じた制御信号V1がアナログで出力される。
減算器85は、制御信号の電圧V1からカウント値の電圧V2を減算する。減算結果は、反転増幅器86で増幅され、コンパレータ83で電力供給部56の出力と比較される。コンパレータ83は、発熱体50に供給される電圧と、反転増幅器86の出力電圧とを比較し、比較結果に応じた信号を電力供給部56のスイッチングトランジスタTr87に供給する。
FIG. 9 shows the configuration of the
In order to bring the LED array to the target temperature, the
The
また電力供給部56には、図9に示すようにスイッチングトランジスタTr87と、コイルLとコンデンサCとからなるローパスフィルタ88とが設けられている。減算部55からの制御信号がスイッチングトランジスタTr87のゲートに印加されると、この制御信号の電圧に応じた電流がローパスフィルタ88によって高周波数成分をカットされて発熱体50に流れ込む。
The
このように本実施例は、色版ごとに設けられた色LEDアレイの露光幅の調整を精度よく行うことができる。さらにLEDアレイに電力を供給する前に、LEDアレイの発光による温度上昇分を減算しておくため、温度リップルを小さく抑え、消費電力を削減することができる。 Thus, this embodiment can adjust the exposure width of the color LED array provided for each color plate with high accuracy. Further, since the temperature rise due to the light emission of the LED array is subtracted before supplying power to the LED array, the temperature ripple can be kept small and the power consumption can be reduced.
図10に示すフローチャートを参照しながら電力供給制御部60の制御手順を説明する。制御部52は、温度センサ51からセンサ情報を入力すると(ステップS1)、測定された温度からLEDアレイを目標温度に設定するために必要な電力又は電力供給時間を求め、制御信号V1として減算部55に出力する(ステップS2)。また、印刷率算出部53は、印刷データからLEDアレイをオンさせるデータ数をカウントし、カウント結果を補正データ生成部54に出力する。カウント値を入力した補正データ生成部54は(ステップS3)、このカウント値からLEDアレイの自発光による温度上昇分を求め、この温度上昇に該当する発熱体51の電力又は電力供給時間を求める(ステップS4)。求めた電力又は電力供給時間V2は、減算部55に出力される。減算部55は、制御部52から出力される制御信号V1から補正データ生成部54から出力される補正信号V2を減算し、得られた信号V1−V2で発熱体51に電力を供給する(ステップS5)。
The control procedure of the power
上述した実施例は本発明の好適な実施例である。但し、これ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内において種々変形実施可能である。
例えば、図11に示すようにLEDアレイをブロックに分割し、ブロックごとに発熱体を設けて、この発熱体に供給する電力を制御することもできる。
The embodiment described above is a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
For example, as shown in FIG. 11, the LED array can be divided into blocks, a heating element is provided for each block, and the power supplied to the heating element can be controlled.
1 画像形成装置
11露光装置
12 感光体ドラム
13 画像形成ユニット
14 クリーニング装置
20 中間転写ベルト
21 記録用紙
22 給紙トレイ
23 定着器
30 LEDアレイ
50 発熱体
51 温度センサ
52 制御部
53 印刷率算出部
54 補正データ生成部
55 減算部
56 電力供給部
60 電力供給制御部
70 LED制御部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
各LEDアレイに取り付けられた露光幅調整用の発熱体と、
印刷データから、各LEDアレイを発光させるデータ数をカウントし、該カウント値から各発熱体に供給する電力又は電力供給時間を制御する制御手段と、を有することを特徴とする露光装置。 A plurality of LED arrays;
A heating element for adjusting the exposure width attached to each LED array;
An exposure apparatus comprising: a control unit that counts the number of data for causing each LED array to emit light from print data, and controls the power supplied to each heating element or the power supply time from the count value.
前記制御手段は、前記温度検出手段によって検出した温度と、前記カウント値とから各発熱体に供給する電力を制御することを特徴とする請求項1記載の露光装置。 Temperature detecting means for detecting the temperature of each LED array;
2. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls electric power supplied to each heating element from the temperature detected by the temperature detection unit and the count value.
前記制御手段は、各ブロックの発熱体に供給する電力又は電力供給時間を制御することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の露光装置。 The heating element is provided for each block composed of a plurality of LEDs,
4. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls power supplied to a heating element of each block or a power supply time. 5.
各LEDアレイに取り付けられた発熱体に供給する電力又は電力供給時間を、カウント値に基づいて算出するステップと、
電力を供給し、前記各LEDアレイの露光幅を調整するステップと、
を有することを特徴とする露光幅調整方法。
A step of counting the number of times of light emission for causing the plurality of LED arrays to emit light, for each LED array;
Calculating power or power supply time supplied to the heating element attached to each LED array based on the count value;
Supplying power and adjusting the exposure width of each LED array;
An exposure width adjustment method comprising:
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