JP2849651B2 - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2849651B2
JP2849651B2 JP25420092A JP25420092A JP2849651B2 JP 2849651 B2 JP2849651 B2 JP 2849651B2 JP 25420092 A JP25420092 A JP 25420092A JP 25420092 A JP25420092 A JP 25420092A JP 2849651 B2 JP2849651 B2 JP 2849651B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の利用分野】この発明はLEDヘッド、サーマル
ヘッド、ELヘッド等の画像形成装置に関し、特に印画
率による出力変動の補正に関する。
【0002】
【従来技術】発明者らは多数のLEDアレイを基板上に
配列し、各LEDアレイを定電流回路で駆動するように
したLEDヘッドを提案した(例えば特開平4−138
263号公報参照)。このようなLEDヘッドは、プリ
ンタやファクシミリ,コピー機等に組み込んで用い、定
電流回路にはプリンタ等の電源から電力を供給する。ま
たLEDアレイは、例えば1アレイずつ時分割で駆動す
る。定電流回路には例えばミラー定電流回路等を用い、
基準抵抗に流れる電流を基準電流とし、基準電流とほぼ
等しい出力電流を発生させる。
【0003】LED1個当りの発光電流を10mAと
し、LEDアレイ当りのLEDの数を64個とすると、
定電流回路の出力は0〜640mAの間で変動する。理
想的な特性の定電流回路を用いることはコスト的に不可
能であるので、定電流回路の出力は入力電圧の変動や出
力電流の変動の影響を受ける。ここで印画率が増加し定
電流回路の出力電流が増加すると、プリンタ等の電源の
安定度の不足や、プリンタ等の電源から定電流回路まで
の間のラインドロップ等のため、定電流回路への入力電
圧が変動する。印画率の増加により入力電圧が減少する
と、基準抵抗に加わる電圧が減少し基準電流が減少す
る。これは入力電圧を安定化せずに、基準抵抗に加える
ためである。仮に基準電流が減少しないとしても、定電
流回路の一般的特性により、入力電圧が低下すると出力
電流も低下する。また印画率が増加すると、定電流回路
とLEDアレイとの間のラインドロップ等の増加によ
り、定電流回路の出力電流は更に低下する。
【0004】印画率の増加による発光電流の減少には、
上記のように3つのメカニズムが関係している。第1の
ものは、定電流回路の出力電流の増加により、定電流回
路への入力電圧が低下することである。第2のものは、
入力電圧の低下により、定電流回路の基準電流が減少
し、これに比例して出力電流が減少することである。第
3のものは、定電流回路の負荷側での電圧降下の増加
に、定電流回路が充分に対応できないことである。
【0005】図5に、従来例でのLEDアレイの発光電
流(1アレイ当りの全発光電流)の変化を示す。図の破
線が理想的な定電流回路の出力特性であるが、上記の3
つの問題のため、印画率100%(発光ドット数64)
では、最大で目標値から10〜20%程度の発光電流の
低下が生じる。このような発光電流の減少は、著しい印
画品質の低下を生じさせる。
【0006】ここではLEDヘッドを例に実施例を説明
したが、サーマルヘッドやELヘッド等でも定電流駆動
の画像形成装置であれば同様の問題がある。これらの画
像形成装置の中で、LEDヘッドは低電圧かつ大電流で
駆動するので、問題が特に著しいのである。
【0007】ここで関連する先行技術を示すと、実開平
2−54539号公報は、LEDヘッドの電源ラインと
アースラインとにセンシング用の配線パターンを接続
し、電圧を監視することを提案している。しかしこの公
報では、LEDヘッドを定電圧駆動し、定電流駆動する
ことを示していない。
【0008】
【発明の課題】この発明の課題は、安価なミラー定電流
回路を用いながら、その出力電流を安定化し、しかも印
画率に応じてミラー定電流回路の出力電流を変化させ
て、印画時の表現力を向上させることにある。
【0009】
【発明の構成】この発明の画像形成装置は、多数の画像
素子アレイを基板上に配列するとともに、該画像素子ア
レイをミラー定電流回路で駆動するようにした画像形成
装置であって、前記画像素子アレイの印画率を求めるた
めの手段を設けて、該手段により求めた印画率に応じ
て、電圧の異なる複数の基準電源のうち最適な基準電源
を選択して、定電圧回路に基準電圧として入力するよう
に構成し、かつ前記定電圧回路の出力電圧を、前記ミラ
ー定電流回路に、基準電圧として入力せしめ、出力調整
するようにしたことを特徴とする。ここに印画率は例え
ばカウンターを用いて、画像素子アレイ毎に、あるいは
複数の画像素子アレイ毎に、もしくは1ラインの画像素
子アレイ全体を対象として、算出する。
【0010】
【発明の作用】この発明では、定電流回路として安価な
ミラー定電流回路を用い、画像素子アレイの印画率に応
じて、複数の基準電源の1つを選択して、定電圧回路に
入力する。そして定電圧回路の出力電圧を、ミラー定電
流回路の基準電圧とする。このため印画率に応じてミラ
ー定電流回路の基準電圧が変化し、画像素子の駆動電流
も印画率に応じて変化し、表現力が向上する。
【0011】
【実施例】図1に、LEDヘッドを示す。図において、
2は制御回路で、例えばプリンタ本体のCPUからクロ
ック信号CLKと印画データDATA、リセット信号R
ESETを受け取る。4は例えば64ビットのシフトレ
ジスタ、6は同じく64ビットのラッチ回路、A1〜A
64は64個のアンド回路である。8は発光電流を供給
するための定電流回路で、64個の個別の定電流回路B
1〜B64からなる。10は例えば64本のデータ線か
らなるデータバスで、データバス10には40個のLE
DアレイL1〜L40を接続する。各LEDアレイL1
〜L40は、それぞれ例えば64個のLEDをワンチッ
プに集積化したものである。
【0012】LEDアレイL1〜L40には、それそれ
スイッチングトランジスタT1〜T40を接続する。ス
イッチングトランジスタT1〜T40はワンチップに集
積化して小型化するとともに、特性を揃える。12はブ
ロック選択回路で、制御回路2からクロック信号CLK
の転送を受け、クロック信号CLKをカウントした後デ
コーダして、スイッチングトランジスタT1〜T40を
1個ずつ例えば30μ秒幅で駆動する。この結果LED
アレイL1〜L40は、例えば32μ秒単位(うち発光
時間30μ秒)で時分割に1個ずつ駆動される。
【0013】14は大容量のコンデンサで、例えば電解
コンデンサやタンタルコンデンサを用い、電圧安定化手
段の例である。コンデンサ14は、好ましくはLEDプ
リントヘッド内に設け、少なくともプリントヘッドのす
ぐ近くに設ける。コンデンサ14には例えばプリンタ等
の電源を接続し、コンデンサ14で安定化した出力+V
DDをLEDヘッドの電源とする。コンデンサ14の容
量は、好ましくは200μF以上とし、より好ましくは
2000〜10000μFとする。コンデンサ14の容
量を200μFとした場合、LEDアレイへの発光電流
を全てコンデンサ14から供給するものとして、1つの
アレイの発光時のコンデンサ14への電圧変動を0.1
Vとすると、LEDアレイにコンデンサ14から供給さ
れる電荷は20μQとなる。印画率100%で最大0.
64Aの電流を30μ秒の間供給すると電荷の総量は2
0μQで、200μF以上のコンデンサ14を用いれ
ば、1つのアレイを印画率100%で駆動した際の入力
電圧の減少を0.1V以下にとどめることができる。一
方コンデンサ14の容量を2000μF以上とすると、
1ラインの全てが印画率100%の場合、即ち40個の
LEDアレイを印画率100%で駆動する場合にも、入
力電圧の減少を0.2V程度以下にとどめることができ
る。ここで40個のLEDアレイを駆動するにも拘ら
ず、コンデンサ14に必要な容量が10倍程度にしか増
加しないのは、LEDアレイL1〜L40はコンデンサ
14のみでなく外部電源からも電流を供給されるためで
ある。
【0014】比較例では各LEDアレイL1〜L40を
ブロックとして時分割駆動したが、スタティック駆動で
も良い。しかしスタティック駆動では2560回路の定
電流回路を設けねばならず、かつ全発光電流が大きいた
め入力電圧の安定化自体が困難である。このため入力電
圧の安定化は、特に時分割駆動に適している。
【0015】図2に、定電流回路B1〜B64の構成を
示す。図において、16は例えばミラー定電流回路、1
8はその基準抵抗で、基準抵抗18を流れる基準電流と
一致するように出力電流が定まる。安価なミラー定電流
回路16を用いるので、基準抵抗18に加える電圧は特
に安定化しておらず、電源電圧+VDDを単に分圧した
だけのものである。このため電源電圧が変動すると、基
準電流がそれに比例して変動し、そのため出力電流も電
源電圧の変動に比例して変動する。これ以外に入力電圧
の変動は、ミラー定電流回路の一般的特性として出力電
流を変動させる。
【0016】比較例の動作を示す。印画率が変動する
と、定電流回路8の出力電流は0〜640mAの範囲で
変動する。プリンタ等の電源は一般に出力容量に余裕が
なく、更に外部電源と定電流回路8の間のラインドロッ
プ等のため、定電流回路8への入力電圧が変動する。こ
こで大容量のコンデンサ14を設けると、印画率が増加
し出力電流が増大した場合には、電源とコンデンサ14
の双方から電流が供給され、定電流回路8への入力電圧
の変動と基準抵抗18での基準電流の変動を抑制するこ
とができる。例えばコンデンサ14の容量を200μF
とすると、1つのLEDアレイを印画率100%で駆動
する間の入力電圧の変動を0.1V以下にとどめること
ができる。またコンデンサ14の容量を2000μF以
上とすると、1つのライン全体を印画率100%で印画
する場合の入力電圧の変動を0.2V以下程度にとどめ
ることができる。このため残る問題は、定電流回路8自
体の出力容量が不十分なことと、データバス10やスイ
ッチングトランジスタT1〜T40での電圧降下のみと
なる。このため単にコンデンサ14を設けることで、印
画率の変動に伴う発光電流の変動の中で、3つの問題の
内2つを解決することができる。
【0017】図3に、実施例で用いる定電圧回路を示
す。図において、22はスイッチングトランジスタ、2
4はインダクタンス素子、26は弾み車ダイオード、2
8,30は抵抗、32は増幅回路、34はツェナーダイ
オード等を利用した基準電源である。この比較例では、
抵抗30で電源+VDDの変動を監視し、基準電源34
の電圧との差を増幅回路32で増幅し、スイッチングト
ランジスタ22を制御して、電源電圧+VDDを安定化
する。スイッチングトランジスタ22がオフの時にも電
流を供給するためインダクタンス素子24を用い、弾み
車ダイオード26から電流を供給する。このようにすれ
ば、定電流回路8への入力電圧を文字どおり安定化する
ことができ、かつ大容量のコンデンサ14を用いないの
で、プリントヘッド内に定電圧回路を収容することが容
易になる。
【0018】図4に、実施例を示し、特に指摘した点以
外は、図1〜図3と同様である。実施例では、例えば3
組の基準電源34,36,38を用い、カウンタ40で
印画率を算出し、デコーダ42でデコードしてスイッチ
S1〜S3を駆動し、基準電源34,36,38を切り
換える。なおスイッチS1〜S3には、例えばスイッチ
ングトランジスタを用いる。
【0019】プリンタ本体等からのデータ信号DATA
をカウンタ40に入力し、64クロック当りのデータの
数を求める。ラッチ回路6のラッチ信号と同期したラッ
チ信号LATCH2で、カウンタ40の値をデコーダ4
2に入力し、その直後にリセット信号RESET2でカ
ウンタ40をリセットする。この結果カウンタ40は、
LEDアレイ1個当りのデータ信号の数(発光ドット
数)を求める。デコーダ42は発光するLEDの数に応
じてスイッチS1〜S3を操作し、増幅回路32への基
準電源34,36,38を切り換える。例えば発光する
LEDの数が40個以下の場合には、低電圧の基準電源
34を用い、LEDの数が41〜60個で中電圧の基準
電源36を用い、LEDの数が61〜64個では高電圧
の基準電源38を用いる。このようにすると定電流回路
8への入力電圧が安定化されるのみならず、印画率に応
じて増加することになる。例えば発光するLEDの数が
40個以下の領域は印画率の低い領域であり、ここでは
入力電圧を小さくして発光エネルギーを小さくし、図示
しない感光体等にシャープな光で鋭く露光する。発光す
るLEDの数が41〜60個では、LEDの発光エネル
ギーを増加させ、発光ビームと発光ビームとの間も充分
に露光されるようにする。発光するLEDの数が61個
以上では、印画率100%のソリッドブラックの印画と
見なし、LEDの発光エネルギーを増加させて、ソリッ
ドブラックへの表現力を高める。この結果、印画率の増
加に伴う発光電流の減少の問題を解決するのみでなく、
印画率の低い領域でのシャープな印画と、ソリッドブラ
ック領域での全黒への表現力の2つを両立させる。
【0020】実施例はLEDヘッドについて示したが、
サーマルヘッドやELヘッド等の他のプリントヘッドに
も同様に適用できる。またLEDヘッドの構造自体は任
意であり、公知技術の範囲で自由に変更できる。
【0021】
【発明の効果】この発明では、以下の効果が得られる。 1)定電流回路に安価なミラー定電流回路を用いなが
ら、画像素子の駆動電流を安定化する。 2)印画率に応じて、ミラー定電流回路の基準電圧が変
化するので、低印画率領域でのシャープな印画と、ソリ
ッドブラック領域での全黒への表現力とを両立させる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来例の画像形成装置の回路図
【図2】 実施例で用いた定電流回路のブロック図
【図3】 実施例で用いる低電圧回路の回路図
【図4】 実施例の画像形成装置の回路図
【図5】 従来例の画像形成装置の特性図
【符号の説明】 2 制御回路 4 シフトレジスタ 6 ラッチ回路 8 定電流回路 10 データバス 12 ブロック選択回路 14 コンデンサ 16 ミラー定電流回路 18 基準抵抗 22 スイッチングトランジスタ 24 インダクタンス素子 26 ダイオード 28,30 抵抗 32 増幅回路 34 基準電源 36,38 基準電源 40 カウンタ 42 デコーダ A1〜A64 アンド回路 B1〜B64 定電流回路 L1〜L40 LEDアレイ T1〜T40 スイッチングトランジスタ S1〜S3 スイッチ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−151363(JP,A) 特開 昭63−221061(JP,A) 特開 昭56−127469(JP,A) 特開 昭60−260359(JP,A) 特開 平3−9858(JP,A) 特開 昭61−185981(JP,A) 特開 昭60−104350(JP,A) 特開 昭61−242859(JP,A) 特開 昭60−23065(JP,A) 特開 平4−255367(JP,A) 実開 昭61−127660(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/44 B41J 2/36 B41J 2/45 B41J 2/455 H01L 33/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数の画像素子アレイを基板上に配列す
    るとともに、該画像素子アレイをミラー定電流回路で駆
    動するようにした画像形成装置であって、 前記画像素子アレイの印画率を求めるための手段を設け
    て、 該手段により求めた印画率に応じて、電圧の異なる複数
    の基準電源のうち最適な基準電源を選択して、定電圧回
    路に基準電圧として入力するように構成し、 かつ前記定電圧回路の出力電圧を、前記ミラー定電流回
    路に、基準電圧として入力せしめ、出力調整するように
    したことを特徴とする、画像形成装置。
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JP5200360B2 (ja) * 2006-09-29 2013-06-05 富士ゼロックス株式会社 露光装置および画像形成装置
JP6622137B2 (ja) 2016-03-31 2019-12-18 住友理工株式会社 防音カバー
JP6622138B2 (ja) 2016-03-31 2019-12-18 住友理工株式会社 防音部材
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