JP2020157676A - Exposure device and image formation device - Google Patents

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杉山 大介
Daisuke Sugiyama
大介 杉山
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Abstract

To provide means that allows for desired current control, in a light-emitting element array in which multiple light-emitting elements are arrayed.SOLUTION: A control unit controls a current with a first current value to flow through an open drain driver in a first time and then, performs two-stage control so that a current with a second current value necessary for light emission of a light-emitting element flows through the open drain driver in a second time necessary for light exposure by the light-emitting element.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、複数の発光素子が配列された露光装置および画像形成装置に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus and an image forming apparatus in which a plurality of light emitting elements are arranged.

従来の露光装置は、高速ターンオン素子として、絶縁ゲート付サイリスタを使用し、その絶縁ゲート付サイリスタにおいて、n型ベース層における電子のライフタイムが素子に通電するパルス状電流がそのピーク値の0.1倍の電流値まで増加するのに要する時間より長く設定し、電子および正孔のライフタイムがパルス状電流通電後アノード電圧を印加するまでの時間間隔より短く設定し、低損失で高速ターンオンし、かつ、電流減衰後は短時間でアノード電圧を立ち上げても誤点弧しないようにしている(例えば、特許文献1参照)。 The conventional exposure apparatus uses a thyristor with an insulating gate as a high-speed turn-on element, and in the thyristor with an insulating gate, the pulsed current in which the electron lifetime in the n-type base layer energizes the element is 0. Set longer than the time required to increase the current value to 1 times, set the lifetime of electrons and holes shorter than the time interval until the anode voltage is applied after energizing the pulsed current, and turn on at high speed with low loss. Moreover, even if the anode voltage is raised in a short time after the current is attenuated, it is prevented from erroneously firing (see, for example, Patent Document 1).

特開平5−13754号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-13754

しかしながら、従来の技術においては、高速パルス駆動において、サイリスタを有する発光素子単体ではカソードの寄生容量が小さく、短時間でターンオンするが、カソード共通で構成された複数の発光素子が配列された発光素子アレイではカソードの寄生容量が大きくなり、短時間でサイリスタのディスチャージができず、ターンオンに時間がかかってしまう。
オープンドレイン方式のカソードに大きな電流制御を行うと、サイリスタをターンオンさせるために電圧が急峻に変化する。発光素子アレイでは、ターンオンに時間がかかるため、その間カソード電圧が降下し続けてアンダーシュートしてしまい、オープンドレインドライバに電流を流すためのドレイン電圧が足りなくなり、意図した電流制御ができないという問題がある。
However, in the conventional technique, in high-speed pulse drive, a light emitting element having a thyristor has a small parasitic capacitance of the cathode and turns on in a short time, but a light emitting element in which a plurality of light emitting elements configured in common with the cathode are arranged. In the array, the parasitic capacitance of the cathode becomes large, the thyristor cannot be discharged in a short time, and it takes a long time to turn on.
When a large current control is applied to the open-drain cathode, the voltage changes sharply in order to turn on the thyristor. In the light emitting element array, since it takes time to turn on, the cathode voltage continues to drop during that time and undershoots, and the drain voltage for passing the current to the open drain driver becomes insufficient, which causes a problem that the intended current control cannot be performed. is there.

本発明は、このような問題を解決することを課題とし、複数の発光素子が配列された発光素子アレイにおいて、所望の電流制御を行えるようにすることを目的とする。 An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to enable desired current control in a light emitting element array in which a plurality of light emitting elements are arranged.

そのため、本発明は、複数の発光素子が配列された露光装置であって、それぞれの前記発光素子に対応して設けられ、アノード側に発光層が形成されたサイリスタと、それぞれの前記サイリスタのカソード側に接続されたオープンドレインドライバと、前記オープンドレインドライバに流れる電流の電流値と、前記電流が流れる時間とを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、第1の電流値の電流が、第1の時間で前記オープンドレインドライバに流れるように制御した後、前記発光素子の発光に必要な第2の電流値の電流が前記発光素子による露光に必要な第2の時間で前記オープンドレインドライバに流れるように2段階の制御を行うことを特徴とする。 Therefore, the present invention is an exposure apparatus in which a plurality of light emitting elements are arranged, and a thyristor provided corresponding to each of the light emitting elements and having a light emitting layer formed on the anode side and a cathode of each of the thyristors. It has an open drain driver connected to the side, a control unit that controls a current value of a current flowing through the open drain driver, and a control unit that controls the time during which the current flows, and the control unit has a first current value. After controlling the current to flow to the open drain driver in the first time, the current of the second current value required for light emission of the light emitting element is the second time required for exposure by the light emitting element. It is characterized by performing two-step control so that it flows to the open drain driver.

このようにした本発明は、複数の発光素子が配列された発光素子アレイにおいて、所望の電流制御を行うことができるという効果が得られる。 As described above, the present invention has an effect that desired current control can be performed in a light emitting element array in which a plurality of light emitting elements are arranged.

実施例における発光素子を有する制御基板の回路図Circuit diagram of a control board having a light emitting element in an embodiment 実施例におけるオープンドレインドライバの制御構成を示すブロック図Block diagram showing the control configuration of the open drain driver in the embodiment 実施例における画像形成装置の概略側断面図Schematic side sectional view of the image forming apparatus in the examples 実施例におけるタイミングチャートTiming chart in the examples 実施例における2段階制御のタイミングチャートTiming chart of two-stage control in the embodiment

以下、図面を参照して本発明による露光装置および画像形成装置の実施例を説明する。 Hereinafter, examples of the exposure apparatus and the image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図3は実施例における画像形成装置の概略側断面図である。
図3において、画像形成装置100は、媒体に画像を形成して印刷するものであり、例えば電子写真方式のプリンタである。なお、本実施例では、画像形成装置1をモノクロプリンタとして説明するが、カラープリンタであっても良い。また、本実施例では、予め所定の大きさに切断された定型の媒体(プレカット紙)を印刷するプリンタとして説明するが、連続する媒体(例えば、連続紙にラベル部が設けられた媒体など)を印刷するプリンタとしても良い。
FIG. 3 is a schematic side sectional view of the image forming apparatus in the embodiment.
In FIG. 3, the image forming apparatus 100 forms an image on a medium and prints the image, and is, for example, an electrophotographic printer. Although the image forming apparatus 1 will be described as a monochrome printer in this embodiment, it may be a color printer. Further, in the present embodiment, the printer will be described as a printer that prints a standard medium (pre-cut paper) cut into a predetermined size in advance, but a continuous medium (for example, a medium having a label portion on the continuous paper) It may be used as a printer for printing.

なお、媒体として印刷用紙の他に、OHP用紙、封筒、複写紙、特殊紙等とすることができる。 In addition to printing paper, OHP paper, envelopes, copy paper, special paper, and the like can be used as the medium.

画像形成装置100は、給紙カセット10と、レジストローラ11と、画像形成ユニット12と、LED(Light Emitting Diode)ヘッド16と、転写ローラ17と、定着装置21と、排出ローラ24と、排紙積載部25とを有している。
給紙カセット10は、現像剤像が形成される媒体Pを積層して収容するものであり、ホッピングローラ10aが回転することにより、媒体Pを1枚ずつ分離して図中矢印Aが示す媒体搬送方向に給紙してレジストローラ11へ搬送する。
The image forming apparatus 100 includes a paper feed cassette 10, a resist roller 11, an image forming unit 12, an LED (Light Emitting Mode) head 16, a transfer roller 17, a fixing device 21, an ejection roller 24, and a paper ejection. It has a loading unit 25.
The paper feed cassette 10 stacks and accommodates the media P on which the developer image is formed, and the media P are separated one by one by the rotation of the hopping roller 10a, and the media indicated by the arrow A in the drawing is shown. Paper is fed in the transport direction and transported to the resist roller 11.

レジストローラ11は、ホッピングローラ10aにより給紙カセット10から搬送された媒体Pを画像形成ユニット12による現像のタイミングに合わせて画像形成ユニット12に供給するものである。
このように、画像形成ユニット12の下方に配設された給紙機構は、給紙カセット10、ホッピングローラ10a、およびレジストローラ11を有している。
The resist roller 11 supplies the medium P conveyed from the paper feed cassette 10 by the hopping roller 10a to the image forming unit 12 at the timing of development by the image forming unit 12.
As described above, the paper feeding mechanism arranged below the image forming unit 12 has a paper feeding cassette 10, a hopping roller 10a, and a resist roller 11.

画像形成ユニット12は、現像剤像としてのトナー像を形成するものであり、感光体ドラム121と、帯電ローラ122と、現像ローラ123と、トナー供給ローラ124と、現像ブレード125とを有している。 The image forming unit 12 forms a toner image as a developer image, and has a photoconductor drum 121, a charging roller 122, a developing roller 123, a toner supply roller 124, and a developing blade 125. There is.

像担持体としての感光体ドラム121は、LEDヘッド16によって静電潜像が形成されるものである。感光ドラム121は、画像形成ユニット12に、図中矢印が示す方向に回転可能に支持され、その回転方向の上流から順に、帯電ローラ122、LEDヘッド16、および現像ローラ123が配置されている。 In the photoconductor drum 121 as an image carrier, an electrostatic latent image is formed by the LED head 16. The photosensitive drum 121 is rotatably supported by the image forming unit 12 in the direction indicated by the arrow in the drawing, and the charging roller 122, the LED head 16, and the developing roller 123 are arranged in this order from the upstream in the rotation direction.

帯電器としての帯電ローラ122は、感光体ドラム121の表面を一様かつ均一に帯電させるものである。
現像器としての現像ローラ123は、LEDヘッド16によって感光体ドラム121に形成された静電潜像に、現像剤としてのトナーを付着させ、可視像であるトナー像を形成するものである。
The charging roller 122 as a charger charges the surface of the photoconductor drum 121 uniformly and uniformly.
The developing roller 123 as a developing device attaches toner as a developer to an electrostatic latent image formed on the photoconductor drum 121 by the LED head 16 to form a visible toner image.

現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ124は、現像ローラ123に接触し、トナーを現像ローラ123に供給するものである。このトナー供給ローラ124は、トナーカートリッジに収容されたトナーを現像ローラ123に供給する。
現像ブレード125は、現像ローラに押圧され、現像ローラ123上において、トナー供給ローラ124から供給されたトナーを薄層化するものである。
The toner supply roller 124 as a developer supply member contacts the developing roller 123 and supplies toner to the developing roller 123. The toner supply roller 124 supplies the toner contained in the toner cartridge to the developing roller 123.
The developing blade 125 is pressed by the developing roller to thin the toner supplied from the toner supply roller 124 on the developing roller 123.

露光装置としてのLEDヘッド16は、画像形成ユニット12における感光体ドラム121の上方に、感光体ドラム121と対向する位置に配設され、帯電ローラ122で帯電された感光体ドラム121の表面を選択的に露光し、感光体ドラム121の表面に静電潜像を形成するものである。LEDヘッド16は、画像データに従って感光体ドラム121を露光し、静電潜像を形成する。
また、LEDヘッド16は、主走査方向に延在する制御基板を有し、複数の発光素子としてのLEDが制御基板上の主走査方向に配列され、発光素子アレイが形成されている。
The LED head 16 as an exposure device is arranged above the photoconductor drum 121 in the image forming unit 12 at a position facing the photoconductor drum 121, and selects the surface of the photoconductor drum 121 charged by the charging roller 122. To form an electrostatic latent image on the surface of the photoconductor drum 121. The LED head 16 exposes the photoconductor drum 121 according to the image data to form an electrostatic latent image.
Further, the LED head 16 has a control board extending in the main scanning direction, and LEDs as a plurality of light emitting elements are arranged in the main scanning direction on the control board to form a light emitting element array.

転写装置としての転写ローラ17は、画像形成ユニット12における感光体ドラム121の下方に、感光体ドラム121と対向する位置に配設され、媒体Pをトナーと逆極性に帯電させ、感光体ドラム121上に形成されたトナー像を媒体Pに転写するものである。
定着装置21は、加熱ローラ22とバックアップローラ23とを有し、転写ローラ17から搬送された媒体Pに転写されたトナー像を熱と圧力で定着させるものである。
The transfer roller 17 as a transfer device is arranged below the photoconductor drum 121 in the image forming unit 12 at a position facing the photoconductor drum 121, charges the medium P in the opposite polarity to the toner, and charges the photoconductor drum 121. The toner image formed above is transferred to the medium P.
The fixing device 21 has a heating roller 22 and a backup roller 23, and fixes the toner image transferred to the medium P conveyed from the transfer roller 17 by heat and pressure.

排出ローラ24は、定着装置22でトナー像が定着された媒体Pを装置外へ搬送し、排出するものである。
排紙積載部25は、排出ローラ24により排出された媒体Pを積載するものである。
The discharge roller 24 conveys the medium P on which the toner image is fixed by the fixing device 22 to the outside of the device and discharges the medium P.
The paper discharge loading unit 25 loads the medium P discharged by the discharge roller 24.

図1は実施例における発光素子を有する制御基板の回路図であり、図3に示すLEDヘッド16の制御基板の制御回路の回路図である。
図1において、図3に示すLEDヘッド16の制御基板における制御回路160は、複数の発光素子が配列された発光素子アレイを有するものであり、LEDヘッド16の主走査方向に配列された発光素子に対応してサイリスタ1が複数(本実施例では、192個)配列されたものである。この制御回路160は、アノード2と、カソード3と、オープンドレインドライバ4と、ゲート5と、抵抗6と、LED7とを有している。
FIG. 1 is a circuit diagram of a control board having a light emitting element in the embodiment, and is a circuit diagram of a control circuit of the control board of the LED head 16 shown in FIG.
In FIG. 1, the control circuit 160 in the control board of the LED head 16 shown in FIG. 3 has a light emitting element array in which a plurality of light emitting elements are arranged, and the light emitting elements arranged in the main scanning direction of the LED head 16. A plurality of thyristors 1 (192 in this embodiment) are arranged corresponding to the above. The control circuit 160 has an anode 2, a cathode 3, an open drain driver 4, a gate 5, a resistor 6, and an LED 7.

なお、本実施例では、図3に示すLEDヘッド16の解像度は1200dpi(ドット/インチ)とし、制御基板には192個のサイリスタ1およびLED7を有する制御回路160が主走査方向に略平行して2列に配設されたものであるが、それぞれの制御回路160は同様の構成であるため、そのうちの1つの制御回路160について説明する。 In this embodiment, the resolution of the LED head 16 shown in FIG. 3 is 1200 dpi (dots / inch), and a control circuit 160 having 192 thyristors 1 and LEDs 7 is substantially parallel to the main scanning direction on the control board. Although they are arranged in two rows, since each control circuit 160 has the same configuration, one of the control circuits 160 will be described.

また、本実施例では、制御回路160には、192個のサイリスタ1およびLED7が配列されたものとして説明するが、それに限られることなく、LEDヘッドの解像度に応じてサイリスタ1およびLED7の数を変更することができる。 Further, in the present embodiment, 192 thyristors 1 and LEDs 7 are described as being arranged in the control circuit 160, but the number of thyristors 1 and LEDs 7 is not limited to this, depending on the resolution of the LED head. Can be changed.

サイリスタ1は、高抵抗n型ベース層の一方の面にp型エミッタ層が形成され、他方の面に選択的にp型ベース層とn型エミッタ層が形成されたpnpn構造を有するもの等である。
それぞれのサイリスタ1には、アノード2が共通として、またカソード3が共通として接続されている。
The thyristor 1 has a pnpn structure in which a p-type emitter layer is formed on one surface of a high-resistance n-type base layer and a p-type base layer and an n-type emitter layer are selectively formed on the other surface. is there.
The anode 2 is connected to each thyristor 1 in common, and the cathode 3 is connected in common.

また、それぞれのサイリスタ1のアノード2側には、発光層としてのLED層が形成されてLED7が構成され、サイリスタ1が導通状態になるとLED7は発光し、サイリスタ1が非導通状態になるとLED7は消灯する。 Further, an LED layer as a light emitting layer is formed on the anode 2 side of each thyristor 1 to form an LED 7. When the thyristor 1 becomes conductive, the LED 7 emits light, and when the thyristor 1 becomes non-conductive, the LED 7 emits light. Turns off.

このように、本実施例のサイリスタ1はそれぞれのLED7に対応して設けられ、そのサイリスタ1のアノード側に発光層が形成されている。 As described above, the thyristor 1 of this embodiment is provided corresponding to each LED 7, and a light emitting layer is formed on the anode side of the thyristor 1.

カソード3は、オープンドレインドライバ4に接続され、電源電圧VDDで抵抗(R)6を介して5Vにプルアップされている。
サイリスタ1のゲート5であるG1〜G192は、シフトレジスタに接続され、駆動するサイリスタ1のゲートが選択される。
The cathode 3 is connected to the open drain driver 4 and is pulled up to 5V via the resistor (R) 6 at the power supply voltage VDD.
The gates 5 of the thyristor 1, G1 to G192, are connected to a shift register, and the gate of the thyristor 1 to be driven is selected.

ゲート5は、複数のサイリスタ1の中から1個のサイリスタ1を、G1〜G192により、順次選択するものである。
また、アノード2の端子には、電源電圧VDD(5V)が供給される。
オープンドレインドライバ4は、それぞれのサイリスタ1のカソード3側に接続されたものである。
The gate 5 sequentially selects one thyristor 1 from a plurality of thyristors 1 by G1 to G192.
Further, a power supply voltage VDD (5V) is supplied to the terminals of the anode 2.
The open drain driver 4 is connected to the cathode 3 side of each thyristor 1.

このオープンドレインドライバ4は、後述する制御部およびレジスタから出力される定電流制御信号CSにより端子間に流れる定電流Idsが制御され、ゲート5で選択されたサイリスタ1の導通(オン)または非導通(オフ)を切り替えるものである。 In this open drain driver 4, the constant current Ids flowing between the terminals is controlled by the constant current control signal CS output from the control unit and the register, which will be described later, and the thyristor 1 selected by the gate 5 conducts (on) or does not conduct. It switches (off).

オープンドレインドライバ4に定電流Idsが流れ、オープンドレインドライバ4の端子間のドレイン電圧Vdsがハイレベル(H)から低下することにより、ゲート5で選択されたサイリスタ1が導通(オン)状態になり、当該サイリスタ1に接続されたLED7が発光する。 A constant current Ids flows through the open drain driver 4, and the drain voltage Vds between the terminals of the open drain driver 4 drops from the high level (H), so that the thyristor 1 selected by the gate 5 becomes conductive (on). , The LED 7 connected to the thyristor 1 emits light.

一方、オープンドレインドライバ4に流れる電流がなくなると、オープンドレインドライバ4の端子間のドレイン電圧Vdsが低下した状態からハイレベル(H)に変化することにより、ゲート5で選択されたサイリスタ1が非導通(オフ)状態になり、当該サイリスタ1に形成されたLED7が消灯する。
このように、オープンドレインドライバ4によりLED7の点消灯が制御され、図3に示すLEDヘッド16により所望の画像形成が行われる。
On the other hand, when the current flowing through the open drain driver 4 disappears, the drain voltage Vds between the terminals of the open drain driver 4 changes from a lowered state to a high level (H), so that the thyristor 1 selected by the gate 5 is not displayed. The state of continuity (off) is reached, and the LED 7 formed on the thyristor 1 is turned off.
In this way, the open drain driver 4 controls the turning on and off of the LED 7, and the LED head 16 shown in FIG. 3 performs desired image formation.

図2は実施例におけるオープンドレインドライバの制御構成を示すブロック図である。
図2において、オープンドレインドライバ4は、レジスタ9を介して制御部8に接続されている。
FIG. 2 is a block diagram showing a control configuration of the open drain driver in the embodiment.
In FIG. 2, the open drain driver 4 is connected to the control unit 8 via the register 9.

制御部8は、CPU(Central Processing Unit)等の制御手段であり、メモリ等の記憶手段に記憶された制御プログラム等に基づいてオープンドレインドライバ4を制御するものである。制御部8は、画像データに応じてオープンドレインドライバ4を制御する。また、制御部8は、オープンドレインドライバ4に流れる電流の電流値と、その電流が流れる時間とを制御する。 The control unit 8 is a control means such as a CPU (Central Processing Unit), and controls the open drain driver 4 based on a control program or the like stored in a storage means such as a memory. The control unit 8 controls the open drain driver 4 according to the image data. Further, the control unit 8 controls the current value of the current flowing through the open drain driver 4 and the time during which the current flows.

レジスタ9は、定電流制御信号CSを制御してオープンドレインドライバ4に流れる定電流Idsを制御するものである。このレジスタ9は、制御部8により電流値が書き込まれることにより、定電流制御信号CSを制御することができるようになっている。 The register 9 controls the constant current control signal CS to control the constant current Ids flowing through the open drain driver 4. The register 9 can control the constant current control signal CS by writing the current value by the control unit 8.

本実施例では、レジスタ9に書き込まれる電流値を第1の電流値にすることにより、プレ電流制御信号を出力することができ、またレジスタ9に書き込まれる電流値を第2の電流値にすることにより、メイン電流制御信号を出力することができるようになっている。 In this embodiment, the pre-current control signal can be output by setting the current value written to the register 9 to the first current value, and the current value written to the register 9 is set to the second current value. This makes it possible to output the main current control signal.

したがって、制御部8は、レジスタ9を介して定電流制御信号CSを制御することにより、プレ電流制御信号とメイン電流制御信号との2段階の制御信号をオープンドレインドライバ4に出力し、オープンドレインドライバ4に流れる定電流Idsをプレ電流とメイン電流とに制御することができる。 Therefore, the control unit 8 outputs the two-stage control signal of the pre-current control signal and the main current control signal to the open drain driver 4 by controlling the constant current control signal CS via the register 9, and the open drain The constant current Ids flowing through the driver 4 can be controlled to a pre-current and a main current.

また、制御部8は、オープンドレインドライバ4に、プレ電流が流れる時間と、メイン電流が流れる時間を制御することができる。 Further, the control unit 8 can control the time during which the pre-current flows and the time during which the main current flows through the open drain driver 4.

本実施例の制御部8は、第1の電流値のプレ電流が、第1の時間でオープンドレインドライバ4に流れるように制御した後、図1に示すLED7の発光に必要な第2の電流値の電流がLED7による露光に必要な第2の時間でオープンドレインドライバ4に流れるように2段階の制御を行う。 The control unit 8 of the present embodiment controls the pre-current of the first current value to flow to the open drain driver 4 in the first time, and then the second current required for light emission of the LED 7 shown in FIG. Two-step control is performed so that the value current flows through the open drain driver 4 in the second time required for exposure by the LED 7.

図4は実施例におけるタイミングチャートであり、図1に示す制御回路160を駆動する信号のタイミングチャートである。
図4において、それぞれのゲートG1〜G192にゲート制御信号が入力されることによってそれぞれのゲートG1〜G192がハイレベル(H)に設定される。
FIG. 4 is a timing chart in the embodiment, and is a timing chart of a signal for driving the control circuit 160 shown in FIG.
In FIG. 4, each gate G1 to G192 is set to a high level (H) by inputting a gate control signal to each of the gates G1 to G192.

それぞれのゲートG1〜G192がハイレベル(H)の状態でオープンドレインドライバ4に定電流制御信号(図1に示す定電流制御信号CS)が入力されると、オープンドレインドライバ4に定電流Idsが流れ、カソード3に接続されているドレイン電圧Vdsが変化する。 When a constant current control signal (constant current control signal CS shown in FIG. 1) is input to the open drain driver 4 with the respective gates G1 to G192 at a high level (H), the constant current Ids is transmitted to the open drain driver 4. The flow changes and the drain voltage Vds connected to the cathode 3 changes.

定電流制御信号は、プレ電流制御信号と、メイン電流制御信号との2段階の制御信号としてオープンドレインドライバ4に入力される。プレ電流制御信号が入力されるとプレ電流Pc(第1の電流値の電流)が定電流Idsとしてオープンドレインドライバ4に流れ、メイン電流制御信号が入力されるとメイン電流Mc(図1に示すLED7の発光に必要な第2の電流値の電流)が定電流Idsとしてオープンドレインドライバ4に流れる。 The constant current control signal is input to the open drain driver 4 as a two-stage control signal of a pre-current control signal and a main current control signal. When the pre-current control signal is input, the pre-current Pc (current of the first current value) flows to the open drain driver 4 as a constant current Ids, and when the main current control signal is input, the main current Mc (shown in FIG. 1). The current of the second current value required for light emission of the LED 7) flows to the open drain driver 4 as a constant current Ids.

上述した構成の作用について説明する。
まず、画像形成装置の印刷動作を図3に基づいて説明する。
画像形成装置100の用紙収容カセット10内の媒体Pは、ホッピングローラ10aによって繰り出され、レジストローラ11へ送られ、続いてレジストローラ11から画像形成ユニット12へと搬送される。
The operation of the above-described configuration will be described.
First, the printing operation of the image forming apparatus will be described with reference to FIG.
The medium P in the paper accommodating cassette 10 of the image forming apparatus 100 is unwound by the hopping roller 10a, sent to the resist roller 11, and then conveyed from the resist roller 11 to the image forming unit 12.

画像形成ユニット12において、感光体ドラム121の表面は、帯電ローラ122によって帯電され、LEDヘッド16によって露光され、静電潜像が形成される。感光体ドラム121に形成された静電潜像には、現像ローラ123上で薄層化されたトナーが静電的に付着されてトナー像が形成される。 In the image forming unit 12, the surface of the photoconductor drum 121 is charged by the charging roller 122 and exposed by the LED head 16 to form an electrostatic latent image. A thin layer of toner is electrostatically adhered to the electrostatic latent image formed on the photoconductor drum 121 on the developing roller 123 to form a toner image.

感光体ドラム121に形成されたトナー像は、転写ローラ17によって媒体Pに転写され、媒体P上にトナー像が形成される。なお、転写後に、感光体ドラム121上に残留したトナーは、クリーニング装置によって除去される。 The toner image formed on the photoconductor drum 121 is transferred to the medium P by the transfer roller 17, and the toner image is formed on the medium P. The toner remaining on the photoconductor drum 121 after the transfer is removed by the cleaning device.

トナー像が形成された媒体Pは、定着装置21へ搬送され、定着装置21においてトナー像が媒体Pに定着され、画像が形成される。
トナー像が定着された媒体Pは、排出ローラ24によって挟持されて排紙積載部25へ排出される。
The medium P on which the toner image is formed is conveyed to the fixing device 21, and the toner image is fixed on the medium P in the fixing device 21 to form an image.
The medium P on which the toner image is fixed is sandwiched by the discharge roller 24 and discharged to the paper discharge loading unit 25.

このようにして、画像形成装置10は媒体Pに画像を形成して印刷を行う。 In this way, the image forming apparatus 10 forms an image on the medium P and prints it.

次に、図3に示すLEDヘッド16の制御基板の制御回路の動作を図1、図2、図4、および図5に基づいて説明する。なお、LEDヘッド16の制御回路のオープンドレインドライバ4は、図2に示す制御部8により制御される。 Next, the operation of the control circuit of the control board of the LED head 16 shown in FIG. 3 will be described with reference to FIGS. 1, 2, 4, and 5. The open drain driver 4 of the control circuit of the LED head 16 is controlled by the control unit 8 shown in FIG.

図1に示す制御回路160は、図4に示すように、初期状態(タイミングT0)では、ゲートG1〜G192がローレベル(L)であり、またオープンドレインドライバ4がハイインピーダンス(Hi−Z)でカソード3がプルアップされており、サイリスタ1はオフ(非導通)の状態である。このとき、LED7は消灯状態である。 In the control circuit 160 shown in FIG. 1, as shown in FIG. 4, in the initial state (timing T0), the gates G1 to G192 are at a low level (L), and the open drain driver 4 has a high impedance (Hi-Z). The cathode 3 is pulled up and the thyristor 1 is in an off (non-conducting) state. At this time, the LED 7 is in the off state.

ドライバのシフトレジスタからゲート制御信号が入力され、選択されたゲート(図4に示すG1)がハイレベル(H)になり、それ以外のゲートはオフ(ローレベル(L))の状態である。
シフトレジスタから出力されるゲート制御信号により、ゲートはG1からG192に向かって順次ハイレベル(H)がシフトする。
A gate control signal is input from the shift register of the driver, the selected gate (G1 shown in FIG. 4) is in the high level (H) state, and the other gates are in the off (low level (L)) state.
The gate is sequentially shifted in high level (H) from G1 to G192 by the gate control signal output from the shift register.

ここで、ゲートのハイレベル(H)について図5のタイミングチャートを使用して説明する。なお、図5は、図4におけるタイミングT1からタイミングT2までのゲートG1のハイレベル(H)の間の定電流Idsおよびドレイン電圧Vdsの波形を拡大した図である。 Here, the high level (H) of the gate will be described using the timing chart of FIG. Note that FIG. 5 is an enlarged view of the waveforms of the constant current Ids and the drain voltage Vds between the high level (H) of the gate G1 from the timing T1 to the timing T2 in FIG.

図5に示すように、ゲートのハイレベル(H)の周期Twは、印刷速度、解像度による副走査方向におけるライン間の距離(ライン間隔)、1ラインの点灯回数(本実施例では、192回)から算出される。 As shown in FIG. 5, the high level (H) period Tw of the gate is the distance between lines (line spacing) in the sub-scanning direction depending on the printing speed and resolution, and the number of times one line is lit (192 times in this embodiment). ) Is calculated.

また、周期Twからシフトレジスタの安定時間(ゲートの安定時間)Ts、サイリスタ1のオフに必要な時間Tgqを減算した時間が発光制御に使用できる時間Tcとなる。
即ち、Tc=Tw−Ts−Tgq
となる。
Further, the time obtained by subtracting the shift register stabilization time (gate stabilization time) Ts and the time Tgq required to turn off the thyristor 1 from the period Tw is the time Tc that can be used for light emission control.
That is, Tc = Tw-Ts-Tgq
Will be.

なお、周期Twは、ゲートにより1個のサイリスタが選択されている時間であり、時間Tcは、制御部8がオープンドレインドライバ4の制御に使用可能な制御時間である。
ゲートがハイレベル(H)になってからシフトレジスタの安定時間Tsが経過した後、ゲートにはプレ電流制御信号Pcが入力される。
The period Tw is the time when one thyristor is selected by the gate, and the time Tc is the control time that the control unit 8 can use to control the open drain driver 4.
After the stable time Ts of the shift register elapses after the gate reaches the high level (H), the pre-current control signal Pc is input to the gate.

プレ電流Ipは、サイリスタの寄生容量の電荷Qのディスチャージ電流であり、カソード3に接続されているドレイン電圧Vdsがアンダーシュートを起こさない程度の小さな定電流である。なお、電荷Qは、アレイ数であるサイリスタの数やサイリスタの特性によって変動するものである。 The pre-current Ip is a discharge current of the charge Q of the parasitic capacitance of the thyristor, and is a small constant current such that the drain voltage Vds connected to the cathode 3 does not cause undershoot. The charge Q varies depending on the number of thyristors, which is the number of arrays, and the characteristics of the thyristors.

プレ電流Ipを小さい電流値として、オープンドレインドライバ4を駆動させることにより、ドレイン電圧Vdsは、図5に示す波形W1のように、緩やかに低下する。
また、ドレイン電圧Vdsが低下することにより、アノード2とカソード3との間に電圧がかかってターンオン(図5に示す波形W2)し、電流が流れる。
By driving the open drain driver 4 with the pre-current Ip as a small current value, the drain voltage Vds gradually decreases as shown in the waveform W1 shown in FIG.
Further, as the drain voltage Vds decreases, a voltage is applied between the anode 2 and the cathode 3 to turn on (waveform W2 shown in FIG. 5), and a current flows.

プレ電流Ipの電流値、およびプレ電流Ipを流すプレ電流時間Tipは調整可能であり、プレ電流Ipの電流値が小さいほどターンオンするまでの時間が長くなる。一方、プレ電流Ipの電流値が大きいほどターンオンするまでの時間が短くなるが、ドレイン電圧Vdsが急峻に低下する。本実施例では、プレ電流Ipの電流値は、メイン電流Imの電流値よりも小さい電流値としている。 The current value of the pre-current Ip and the pre-current time Tip through which the pre-current Ip flows are adjustable, and the smaller the current value of the pre-current Ip, the longer the time until turn-on. On the other hand, the larger the current value of the pre-current Ip, the shorter the time until the turn-on is performed, but the drain voltage Vds drops sharply. In this embodiment, the current value of the pre-current Ip is set to be smaller than the current value of the main current Im.

定電流Idsの電流値が大きすぎると、ドレイン電圧Vdsがターンオンするまで急峻に低下し続け、最小電圧Vmin以下になってアンダーシュートを起こしてしまい、定電流Idsが流れなくなり、意図した制御ができなくなってしまう。 If the current value of the constant current Ids is too large, the drain voltage Vds will continue to drop sharply until it turns on, and the minimum voltage Vmin or less will cause undershoot, the constant current Ids will not flow, and the intended control will be possible. It will disappear.

そのため、本実施例では、ドレイン電圧Vdsがアンダーシュートを起こさず、サイリスタ1がターンオンした状態またはターンオンする直前までプレ電流Ipの電流値、およびプレ電流Ipを流すプレ電流時間Tipを制御する。 Therefore, in this embodiment, the drain voltage Vds does not undershoot, and the current value of the pre-current Ip and the pre-current time Tip through which the pre-current Ip flows are controlled until the thyristor 1 is turned on or just before the turn-on.

メイン電流Imは、図3に示す感光体ドラム121を露光するに必要なエネルギーで発光させるための駆動電流であり、第2の時間としての発光時間Timは、LED7による露光に必要な発光時間であり、発光制御に使用可能な時間Tcからプレ電流時間Tipを除いた時間内で制御する。 The main current Im is a drive current for causing the photoconductor drum 121 shown in FIG. 3 to emit light with the energy required for exposure, and the light emission time Tim as the second time is the light emission time required for exposure by the LED 7. Yes, it is controlled within the time Tc that can be used for light emission control minus the pre-current time Tip.

したがって、「発光時間Tim<発光制御に使用可能な時間Tc−プレ電流時間Tip」となる。 Therefore, "light emission time Tim <time Tc-pre-current time Tip that can be used for light emission control".

なお、露光に必要なエネルギーである露光量(J)は、光量(W)と発光時間Timの積で求められる。また、光量は、発光素子の駆動電流や焦点位置を調整するレンズで決まる。
また、制御部8は、サイリスタ1がターンオンした状態またはターンオンする直前の状態からメイン電流Imがオープンドレインドライバ4に流れるように制御する。
The exposure amount (J), which is the energy required for exposure, is obtained by the product of the light amount (W) and the emission time Tim. The amount of light is determined by the lens that adjusts the drive current and focal position of the light emitting element.
Further, the control unit 8 controls the main current Im to flow to the open drain driver 4 from the state in which the thyristor 1 is turned on or the state immediately before the thyristor 1 is turned on.

サイリスタ1がターンオンした状態、またはターンオン直前の状態では、プレ電流Ipからメイン電流Imに移行してもドレイン電圧Vdsの急峻な変動が抑えられ、オープンドレインドライバ4を駆動するためのドレイン電圧Vdsを確保することができる。
露光に必要な発光時間Timでメイン電流Imを流した後、オープンドレインドライバ4がハイインピーダンスになり、カソード電圧がプルアップされ、サイリスタ1がオフとなる。
In the state where the thyristor 1 is turned on or immediately before the turn-on, a steep fluctuation of the drain voltage Vds is suppressed even when the pre-current Ip is changed to the main current Im, and the drain voltage Vds for driving the open drain driver 4 is set. Can be secured.
After the main current Im is applied at the emission time Tim required for exposure, the open drain driver 4 becomes high impedance, the cathode voltage is pulled up, and the thyristor 1 is turned off.

その後、ゲート制御信号により、次のサイリスタのゲートが選択され、上述した制御が行われ、ゲートG1〜G192が同様に制御される。
本実施例では、ターンオンするまでの時間が長くならず、かつドレイン電圧Vdsがアンダーシュートを起こさないようにするため、プレ電流Ipの電流値はメイン電流Imよりも小さい電流値とし、またプレ電流Ipを流すプレ電流時間Tipは以下の範囲とした。
After that, the gate of the next thyristor is selected by the gate control signal, the above-mentioned control is performed, and the gates G1 to G192 are similarly controlled.
In this embodiment, the current value of the pre-current Ip is set to a current value smaller than the main current Im and the pre-current is set so that the time until the turn-on is not long and the drain voltage Vds does not cause undershoot. The pre-current time Tip for passing Ip was in the following range.

100ns(閾値)≦プレ電流時間Tip<発光制御に使用可能な時間Tc−発光時間Tim
なお、プレ電流時間Tipの下限値となる閾値は、100ns(ナノ秒)であり、実験により計測した。
100ns (threshold value) ≤ pre-current time Tip <time available for light emission control Tc-light emission time Tim
The threshold value, which is the lower limit of the pre-current time Tip, is 100 ns (nanoseconds), and was measured experimentally.

また、「プレ電流時間Tip<発光制御に使用可能な時間Tc−発光時間Tim」は、上述した「発光時間Tim<発光制御に使用可能な時間Tc−プレ電流時間Tip」に基づく条件である。 Further, the "pre-current time Tip <time Tc-light emission time Tim that can be used for light emission control" is a condition based on the above-mentioned "light emission time Tim <time that can be used for light emission control Tc-pre-current time Tip".

このように、本実施例では、制御部8は、第1の電流値の電流(プレ電流Ip)が、第1の時間(プレ電流時間Tip)でオープンドレインドライバ4に流れるように制御した後、LED7の発光に必要な第2の電流値の電流(メイン電流Im)がLED7による露光に必要な第2の時間(発光時間Tim)でオープンドレインドライバ4に流れるように2段階の制御を行うことにより、複数のLED7が配列された発光素子アレイにおいて、所望の電流制御を行うことができるようになる。 As described above, in this embodiment, after the control unit 8 controls the current of the first current value (pre-current Ip) to flow to the open drain driver 4 in the first time (pre-current time Tip). , Two-step control is performed so that the current of the second current value (main current Im) required for light emission of the LED 7 flows to the open drain driver 4 in the second time (light emission time Tim) required for exposure by the LED 7. This makes it possible to perform desired current control in a light emitting element array in which a plurality of LEDs 7 are arranged.

また、プレ電流の制御でカソード電圧がアンダーシュートを起こすことなく、サイリスタ1をターンオンさせることができ、メイン電流が大きい場合でもカソード電圧がアンダーシュートすることなく、安定したメイン電流の制御を行うことができる。 In addition, the thyristor 1 can be turned on by controlling the pre-current without causing the cathode voltage to undershoot, and even when the main current is large, the cathode voltage does not undershoot and stable main current control is performed. Can be done.

さらに、メイン電流が小さい場合でもプレ電流の制御でターンオンさせているため、速やかにメイン電流制御に移行でき、所望の発光時間を確保することができる。 Further, even when the main current is small, the turn-on is performed by controlling the pre-current, so that the main current control can be quickly shifted and a desired light emission time can be secured.

上述したLEDヘッド16の制御回路160の電流制御を本実施例の画像形成装置100に適用した場合を以下に説明する。 The case where the current control of the control circuit 160 of the LED head 16 described above is applied to the image forming apparatus 100 of this embodiment will be described below.

図3に示す画像形成装置100の印刷速度がA4サイズの印刷媒体において35ppm(枚/分)場合、主走査方向の1ラインの周期(1ラインに配列された192個のサイリスタを駆動させる時間)は約106μsとなる。
主走査方向の1ラインの周期の中で主走査方向の1ラインの発光素子を192回発光させるため、1ラインの周期を発光回数およびマージンを含む時間で分割すると、発光素子1ドット当たりの発光時間は550nsとなる。
When the printing speed of the image forming apparatus 100 shown in FIG. 3 is 35 ppm (sheets / minute) on an A4 size printing medium, the period of one line in the main scanning direction (time to drive 192 thyristors arranged in one line). Is about 106 μs.
Since the light emitting element of one line in the main scanning direction emits light 192 times in the cycle of one line in the main scanning direction, when the period of one line is divided by the number of times of light emission and the time including the margin, the light emission per dot of the light emitting element The time will be 550 ns.

発光素子1ドット当たりの発光時間550nsからシフトレジスタの安定時間50nsおよびサイリスタ1のオフ時間80nsを除き、発光に使用できる時間は410nsとなる。 Excluding the shift register stabilization time of 50 ns and the thyristor 1 off time of 80 ns from the light emission time of 550 ns per dot of the light emitting element, the time that can be used for light emission is 410 ns.

露光に必要な露光エネルギーと発光素子の特性から露光に必要な発光時間Timを算出して150nsとし、プレ電流時間Tipに使用できる時間260ns内、かつドレイン電圧Vdsがアンダーシュートしないプレ電流時間Tipおよびプレ電流Ipの電流値を導出し、プレ電流時間Tipを200ns、プレ電流Ipの電流値を2.5mAとした。 The emission time Tim required for exposure is calculated from the exposure energy required for exposure and the characteristics of the light emitting element to be 150 ns, and the pre-current time Tip and the pre-current time Tip in which the drain voltage Vds does not undershoot within the time 260 ns that can be used for the pre-current time Tip and The current value of the pre-current Ip was derived, the pre-current time Tip was set to 200 ns, and the current value of the pre-current Ip was set to 2.5 mA.

なお、プレ電流Ipの電流値は、メイン電流Imよりも小さい電流値であって、ドレイン電圧Vdsがアンダーシュートしない電流値として実験の結果により2.5mAとした。 The current value of the pre-current Ip was set to 2.5 mA according to the result of the experiment as a current value smaller than the main current Im and the drain voltage Vds does not undershoot.

このようにすることにより、複数のLED7が配列された発光素子アレイを有する画像形成装置100において、所望の電流制御を行うことができるようになる。
以上説明したように、本実施例では、複数の発光素子が配列された発光素子アレイにおいて、所望の電流制御を行うことができるという効果が得られる。
By doing so, it becomes possible to perform desired current control in the image forming apparatus 100 having a light emitting element array in which a plurality of LEDs 7 are arranged.
As described above, in the present embodiment, it is possible to obtain an effect that desired current control can be performed in the light emitting element array in which a plurality of light emitting elements are arranged.

また、プレ電流の制御でカソード電圧がアンダーシュートを起こすことなく、サイリスタをターンオンさせることができ、メイン電流が大きい場合でもカソード電圧がアンダーシュートすることなく、安定したメイン電流の制御を行うことができるという効果が得られる。
さらに、メイン電流が小さい場合でもプレ電流の制御でターンオンさせているため、速やかにメイン電流制御に移行でき、所望の発光時間を確保することができるという効果が得られる。
なお、本実施例では、画像形成装置をプリンタとして説明したが、それに限られるものでなく、露光装置を有するものであれば、複写機、ファクシミリ装置、または複合機(MFP)としても良い。
In addition, the thyristor can be turned on by controlling the pre-current without causing the cathode voltage to undershoot, and even when the main current is large, the cathode voltage does not undershoot and stable main current control can be performed. The effect of being able to do it is obtained.
Further, even when the main current is small, the turn-on is performed by controlling the pre-current, so that it is possible to quickly shift to the main current control and obtain an effect that a desired light emission time can be secured.
In this embodiment, the image forming apparatus has been described as a printer, but the present invention is not limited to this, and any apparatus having an exposure apparatus may be used as a copying machine, a facsimile machine, or a multifunction device (MFP).

1 サイリスタ
2 アノード
3 カソード
4 オープンドレインドライバ
5 ゲート
6 抵抗
7 LED
8 制御部
9 レジスタ
10 給紙カセット
11 レジストローラ
12 画像形成ユニット
16 LEDヘッド
17 転写ローラ
21 定着装置
24 排出ローラ
25 排紙積載部
160 制御回路
1 thyristor 2 anode 3 cathode 4 open drain driver 5 gate 6 resistor 7 LED
8 Control unit 9 Register 10 Paper feed cassette 11 Resist roller 12 Image formation unit 16 LED head 17 Transfer roller 21 Fixing device 24 Discharge roller 25 Paper discharge loading unit 160 Control circuit

Claims (8)

複数の発光素子が配列された露光装置であって、
それぞれの前記発光素子に対応して設けられ、アノード側に発光層が形成されたサイリスタと、
それぞれの前記サイリスタのカソード側に接続されたオープンドレインドライバと、
前記オープンドレインドライバに流れる電流の電流値と、前記電流が流れる時間とを制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、第1の電流値の電流が、第1の時間で前記オープンドレインドライバに流れるように制御した後、前記発光素子の発光に必要な第2の電流値の電流が前記発光素子による露光に必要な第2の時間で前記オープンドレインドライバに流れるように2段階の制御を行うことを特徴とする露光装置。
An exposure device in which a plurality of light emitting elements are arranged.
A thyristor provided corresponding to each of the light emitting elements and having a light emitting layer formed on the anode side,
An open drain driver connected to the cathode side of each of the thyristors,
A control unit that controls the current value of the current flowing through the open drain driver and the time during which the current flows.
Have,
The control unit controls the current of the first current value to flow to the open drain driver in the first time, and then the current of the second current value required for light emission of the light emitting element is the light emitting element. An exposure apparatus characterized in that a two-step control is performed so as to flow to the open drain driver in a second time required for exposure by.
請求項2に記載の露光装置において、
前記第1の電流値は、前記第2の電流値より小さいことを特徴とする露光装置。
In the exposure apparatus according to claim 2,
The exposure apparatus, wherein the first current value is smaller than the second current value.
請求項1または請求項2に記載の露光装置において、
複数の前記サイリスタの中から1個のサイリスタを順次選択するゲートを有し、
前記ゲートにより1個のサイリスタが選択されている時間のうち、前記制御部が前記オープンドレインドライバの制御に使用可能な制御時間をTc、
前記発光素子による露光に必要な発光時間である前記第2の時間をTim、
とすると、
前記第1の時間は、閾値以上、かつ(Tc−Tim)未満であることを特徴とする露光装置。
In the exposure apparatus according to claim 1 or 2.
It has a gate for sequentially selecting one thyristor from the plurality of the thyristors.
Of the time when one thyristor is selected by the gate, the control time that the control unit can use to control the open drain driver is Tc.
The second time, which is the light emission time required for exposure by the light emitting element, is Tim.
Then
The exposure apparatus, wherein the first time is equal to or greater than a threshold value and less than (Tc-Tim).
請求項3に記載の露光装置において、
前記閾値は、100nsであることを特徴とする露光装置。
In the exposure apparatus according to claim 3,
An exposure apparatus characterized in that the threshold value is 100 ns.
請求項3または請求項4に記載の露光装置において、
前記ゲートにより1個のサイリスタが選択される時間をTw、前記ゲートの安定時間Ts、前記サイリスタのオフに必要な時間Tgqとすると、
前記制御時間Tcは、
Tc=Tw−Ts−Tgq
であることを特徴とする露光装置。
In the exposure apparatus according to claim 3 or 4.
Let Tw be the time when one thyristor is selected by the gate, the stabilization time Ts of the gate, and the time Tgq required to turn off the thyristor.
The control time Tc is
Tc = Tw-Ts-Tgq
An exposure apparatus characterized by being.
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の露光装置において、
前記制御部は、前記サイリスタがターンオンした状態またはターンオンする直前の状態から前記第2の電流値の電流が前記オープンドレインドライバに流れるように制御することを特徴とする露光装置。
In the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 5.
The control unit is an exposure device that controls the current of the second current value to flow to the open drain driver from a state in which the thyristor is turned on or a state immediately before the thyristor is turned on.
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の露光装置を有することを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus comprising the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 6. 請求項7に記載の画像形成装置において、
印刷速度がA4サイズの印刷媒体において35ppm(枚/分)であり、前記サイリスタの数が192個の場合、
前記第1の電流値は、2.5mA、かつ前記第1の時間は、200nsであることを特徴とする画像形成装置。
In the image forming apparatus according to claim 7,
When the printing speed is 35 ppm (sheets / minute) on an A4 size printing medium and the number of the thyristors is 192,
An image forming apparatus, characterized in that the first current value is 2.5 mA and the first time is 200 ns.
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