JP5780710B2 - Image forming apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、露光装置に関し、とりわけ画像形成装置に用いられる露光装置に関する。   The present invention relates to an exposure apparatus, and more particularly to an exposure apparatus used in an image forming apparatus.

近年、電子写真方式を採用した複写機やプリンタ等(以降、電子写真装置)において発光素子アレイを備えたプリントヘッドが注目されている(特許文献1、2)。プリントヘッドは、固体走査光学系の露光装置とも呼ばれることがあり、共振ミラーや回転多面鏡のような回転走査光学系を用いずに、直接、光を感光体に照射する点に特徴がある。高解像度(例:2400dpi以上)と高速印刷性(例:100ppm以上)が重視されるようになると、回転走査光学系では限界に近く、固体走査光学系が有利となる。   2. Description of the Related Art In recent years, attention has been paid to a print head including a light emitting element array in a copying machine, a printer, or the like (hereinafter referred to as an electrophotographic apparatus) employing an electrophotographic system (Patent Documents 1 and 2). The print head is sometimes referred to as a solid-state scanning optical system exposure device, and is characterized in that light is directly irradiated onto a photosensitive member without using a rotational scanning optical system such as a resonance mirror or a rotary polygon mirror. When high resolution (eg, 2400 dpi or more) and high-speed printability (eg, 100 ppm or more) are emphasized, the rotational scanning optical system is close to the limit, and the solid scanning optical system is advantageous.

ところで、発光素子アレイを構成する複数の発光素子の光量変動を抑制するためには、フィードバック制御やフィードフォワード制御が必要となる。その解決策として、例えば、複数のレーザー素子に対して1対1で対応する複数の受光素子を配置し、個々のレーザー素子についての光量をそれぞれ個別にAPC(自動光量制御)することが考えられる。   By the way, feedback control and feedforward control are necessary to suppress fluctuations in the amount of light of a plurality of light emitting elements constituting the light emitting element array. As a solution, for example, it is conceivable to arrange a plurality of light receiving elements corresponding to a plurality of laser elements in a one-to-one manner, and individually APC (automatic light quantity control) for the light quantity of each laser element. .

特開2007−118495号公報JP 2007-118495 A

ところで、固体走査光学系において2400dpiを実現するには、プリントヘッドが例えば2万個の発光素子を備える必要がある。つまり、高精度な光量制御を膨大な数の発光素子全てに実行しなければならず、高価な制御系が必要となってしまう。例えば、1つの発光素子に対して1つの受光素子と制御回路とを設ければ、製造コストは高いものとなる。   By the way, in order to realize 2400 dpi in the solid-state scanning optical system, the print head needs to include, for example, 20,000 light emitting elements. That is, high-precision light quantity control must be performed on all of a large number of light emitting elements, and an expensive control system is required. For example, if one light receiving element and a control circuit are provided for one light emitting element, the manufacturing cost becomes high.

そこで、本発明は、このような課題および他の課題のうち、少なくとも1つを解決することを目的とする。例えば、本発明は、露光装置の光量制御に係るコストを安価にすることを目的とする。なお、他の課題については明細書の全体を通して理解できよう。   Therefore, an object of the present invention is to solve at least one of such problems and other problems. For example, an object of the present invention is to reduce the cost related to the light amount control of an exposure apparatus. Other issues can be understood throughout the specification.

本発明は、たとえば、
回転する感光体と、
前記感光体の回転軸方向と平行に配列された複数の発光素子と、第1、第2、第3の光量調整用発光素子と、前記第1、第2、第3の光量調整用発光素子のそれぞれに対応して設けられ、前記第1、第2、第3の光量調整用発光素子から発光された光をそれぞれ受光する第1、第2、第3の光量調整用受光素子と、を備える露光ユニットと、前記第1、第2、第3の光量調整用受光素子からの出力に基づいて前記複数の発光素子を駆動する電流を制御する制御手段と、
を有し、前記複数の発光素子からの光を前記感光体に照射する画像形成装置において、
前記露光ユニットは、前記第1の光量調整用発光素子、及び複数の発光素子を備える第1ブロックと、前記第2の光量調整用発光素子、及び複数の発光素子を備える第2ブロックと、前記第3の光量調整用発光素子、及び複数の発光素子を備える第3ブロックと、を有し、
前記第1、第2、第3ブロックは前記回転軸方向に沿う方向において互いにずれた位置に配置されているとともに、前記第2ブロックは前記第1ブロック及び前記第3ブロックとは前記回転軸方向と直交する方向においてずれた位置に配置されており、
前記回転軸方向に沿う方向に関して、前記第1の光量調整用発光素子と前記第2の光量調整用発光素子と前記第3の光量調整用発光素子とは離れ、且つ、前記第1の光量調整用発光素子と前記第2の光量調整用発光素子との間には、前記第1ブロックの前記複数の発光素子が配置され、前記第2の光量調整用発光素子と前記第3の光量調整用発光素子との間には前記第2ブロックの前記複数の発光素子が配置されていることを特徴とする画像形成装置を提供する。
The present invention is, for example,
A rotating photoreceptor,
A plurality of light emitting elements arranged in parallel with the rotation axis direction of the photosensitive member, first, second, and third light amount adjusting light emitting elements; and the first, second, and third light amount adjusting light emitting elements. First, second, and third light amount adjusting light-receiving elements that respectively receive light emitted from the first, second, and third light amount adjusting light-emitting elements. An exposure unit comprising: a control means for controlling currents for driving the plurality of light emitting elements based on outputs from the first, second, and third light quantity adjusting light receiving elements;
In the image forming apparatus for irradiating the photosensitive member with light from the plurality of light emitting elements,
The exposure unit includes: a first block that includes the first light amount adjustment light emitting element and a plurality of light emitting elements; a second block that includes the second light amount adjustment light emitting element and a plurality of light emitting elements; A third light amount adjusting light emitting element, and a third block including a plurality of light emitting elements,
The first, second, and third blocks are arranged at positions shifted from each other in a direction along the rotation axis direction, and the second block is different from the first block and the third block in the rotation axis direction. It is arranged at a position shifted in the direction orthogonal to
Regarding the direction along the rotation axis direction, away from said first light amount adjusting light-emitting element and the second light quantity adjusting light emitting element third light intensity adjustment light emitting element, and the first The plurality of light emitting elements of the first block are arranged between the light amount adjusting light emitting element and the second light amount adjusting light emitting element, and the second light amount adjusting light emitting element and the third light amount are arranged. The image forming apparatus is characterized in that the plurality of light emitting elements of the second block are arranged between the light emitting elements for adjustment.

本発明によれば、固体走査光学系におけるプリントヘッドなどに使用される露光装置の光量制御に係るコストを安価にすることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to reduce the cost related to the light amount control of an exposure apparatus used for a print head or the like in a solid scanning optical system.

光量制御手段を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining a light quantity control means. 図2(a)は受光光量に対する光電変換特性図である。図2(b)は係るD/Aコンバータに対するD/A変換特性図である。FIG. 2A is a photoelectric conversion characteristic diagram with respect to the amount of received light. FIG. 2B is a D / A conversion characteristic diagram for the D / A converter. 露光装置と電子写真装置の露光部に対する応用例を示す図である。It is a figure which shows the application example with respect to the exposure part of exposure apparatus and an electrophotographic apparatus. 全体制御を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining overall control. リアルタイムAPCを実行するタイミングチャートである。It is a timing chart which performs real-time APC. 遮光構造を説明する露光装置における構成を示した図である。It is the figure which showed the structure in the exposure apparatus explaining a light-shielding structure. 露光装置のリサイクル性を可能にするための構成を示した図である。It is the figure which showed the structure for enabling the recyclability of exposure apparatus.

以下で、露光装置に使用可能な光源ブロックを、n個の発光素子から構成される発光素子アレイと、n個の発光素子のうちnよりも十分小さな値であるm個の発光素子(n>m)に対応して設けられたm個の受光素子とにより構成する例について説明する。ここでは、説明を簡潔化するために最も簡単な事例として、m=1と仮定して説明する。もちろん、mが2以上でも良いことはいうまでもない。   In the following, a light source block that can be used in the exposure apparatus includes a light-emitting element array composed of n light-emitting elements, and m light-emitting elements (n>) having a value sufficiently smaller than n among the n light-emitting elements. An example constituted by m light receiving elements provided corresponding to m) will be described. Here, in order to simplify the description, the simplest case will be described assuming that m = 1. Of course, it goes without saying that m may be 2 or more.

図1において、光量検出回路11は、発光素子LED M、受光素子PD、トランジスタTr M、抵抗RM、ディテクタ抵抗DR、スイッチング用トランジスタSw Mを備えている。つまり、光量検出回路11は、APCのためのフィードバック光量検出部として位置付けられる。発光素子LED Mは、画像形成に使用されない光量調整用発光素子である。受光素子PDは、発光素子LED Mから放射された光を受光する光量調整用受光素子である。つまり、発光素子LED Mと受光素子PDとが一対一で設けられている。発光素子LED Mは、n個の発光素子のうちm個の発光素子(n>m)の一例である。トランジスタTr Mは、ディジタルA/Dコンバータ21から出力される定電圧値VLEDに応じて動作する。抵抗RMは、定電圧値VLEDに応じて発光素子LED Mを駆動するための電流値を決定する。受光素子PDは、n個の発光素子のうちm個の発光素子(mはnに対して十分小さな値)に対応して設けられたm個の受光素子の一例である。ディテクタ抵抗DRは、受光素子PDが受光して光電変換した電流の電流値を電圧値に変換するための抵抗器である。スイッチング用トランジスタSw Mは、発光素子LED Mの点滅(駆動電流を発光素子LED Mに流すか否か)を切り替えるためのスイッチとして機能する。なお、スイッチング用トランジスタSw Mは、CPUなどの制御部40から出力される光量制御実行信号exeに基づきオン/オフを制御される。 In FIG. 1, the light amount detection circuit 11 includes a light emitting element LED M, a light receiving element PD, a transistor Tr M, a resistor RM, a detector resistor DR, and a switching transistor Sw M. That is, the light quantity detection circuit 11 is positioned as a feedback light quantity detection unit for APC. The light emitting element LED M is a light amount adjusting light emitting element that is not used for image formation. The light receiving element PD is a light amount adjusting light receiving element that receives light emitted from the light emitting element LED M. That is, the light emitting element LED M and the light receiving element PD are provided on a one-to-one basis. The light emitting element LED M is an example of m light emitting elements (n> m) among the n light emitting elements. The transistor Tr M operates according to the constant voltage value V LED output from the digital A / D converter 21. The resistor RM determines a current value for driving the light emitting element LED M according to the constant voltage value V LED . The light receiving element PD is an example of m light receiving elements provided corresponding to m light emitting elements (m is a value sufficiently smaller than n) among the n light emitting elements. The detector resistor DR is a resistor for converting the current value of the current received and photoelectrically converted by the light receiving element PD into a voltage value. The switching transistor Sw M functions as a switch for switching the blinking of the light emitting element LED M (whether or not the drive current flows to the light emitting element LED M). The switching transistor Sw M is controlled to be turned on / off based on the light amount control execution signal exe output from the control unit 40 such as a CPU.

画像形成用の発光素子アレイ12は、発光素子LED 0〜LED N(Nは自然数)、トランジスタTr 0〜Tr N、抵抗R0〜RN、スイッチング用トランジスタSw 0〜Sw Nを備えている。発光素子LED 0〜LED Nは、n個の発光素子のうちの(n−m)個の発光素子である。トランジスタTr 0〜Tr N、抵抗R0〜RNおよびスイッチング用トランジスタSw 0〜Sw Nは、それぞれ対応する発光素子LED 0〜LED Nの駆動回路を形成している。すなわち、駆動回路は、発光素子ごとに設けられている。スイッチング用トランジスタSw 0〜Sw Nには、対応するPWM変調器PWM 0〜PWM Nからの変調信号にしたがってスイッチング動作を実行する。   The light-emitting element array 12 for image formation includes light-emitting elements LED0 to LEDN (N is a natural number), transistors Tr0 to TrN, resistors R0 to RN, and switching transistors Sw0 to SwN. The light emitting elements LED 0 to LED N are (nm) light emitting elements among the n light emitting elements. The transistors Tr 0 to Tr N, the resistors R 0 to RN, and the switching transistors Sw 0 to Sw N form drive circuits for the corresponding light emitting elements LED 0 to LED N, respectively. That is, the drive circuit is provided for each light emitting element. The switching transistors Sw 0 to Sw N perform a switching operation according to the modulation signals from the corresponding PWM modulators PWM 0 to PWM N.

電圧比較器13は、m個の発光素子から発光された光を対応するm個の受光素子によって検出することで得られた検出光量(電圧値)と、設定部により設定された目標光量(電圧値)とを比較する比較器の一例である。電圧比較器13は、光量検出回路11から出力される測定電圧値VLPDと制御部40から出力される基準電圧値Vrefとを比較する。制御部40は、複数の光源ブロックに対して共通に設けられ、各光源ブロックにおける目標光量を設定する設定部として機能している。また電圧比較器13は、測定した光量に対応した測定電圧値VLPDと、設定光量値に対応した基準電圧値Vrefとを比較し、発光素子LED Mの光量が目標値(設定光量値)に達したか否かを判定する。電圧比較器13は、光量が目標値に達していなければUp(光量の増加)を指示し、光量が目標値を超えていればDown(光量の削減)をアップ/ダウン多ビットカウンタ(多段カウンタ22)に指示する。つまり、測定光量の発光光量(駆動電流)へのフィードバックが実施される。 The voltage comparator 13 detects a light amount (voltage value) obtained by detecting light emitted from m light emitting elements with the corresponding m light receiving elements, and a target light amount (voltage) set by the setting unit. It is an example of a comparator that compares (value). The voltage comparator 13 compares the measured voltage value V LPD output from the light amount detection circuit 11 with the reference voltage value V ref output from the control unit 40. The control unit 40 is provided in common for a plurality of light source blocks, and functions as a setting unit that sets a target light amount in each light source block. The voltage comparator 13 compares the measured voltage value V LPD corresponding to the measured light amount with the reference voltage value V ref corresponding to the set light amount value, and the light amount of the light emitting element LED M is the target value (set light amount value). It is determined whether or not it has been reached. The voltage comparator 13 instructs Up (increase in the amount of light) if the amount of light does not reach the target value, and up / down multi-bit counter (multi-stage counter) if the amount of light exceeds the target value. 22). That is, the measurement light amount is fed back to the light emission amount (drive current).

ディジタルA/Dコンバータ21は、制御部40や電圧比較器13とともに、光量制御部として機能する。光量制御部は、検出光量が目標光量を下回っていればm個の発光素子を駆動するための駆動電流の値を上昇させ、検出光量が目標光量を下回っていなければm個の発光素子を駆動するための駆動電流の値を減少させるよう制御する制御部である。ディジタルA/Dコンバータ21は、多段カウンタ22と、多段カウンタ22の出力値をアナログ電圧値に変換するR−2Rラダー抵抗23と、ボルテイジフォロア構成するバッファ段のオペアンプ24とを備えている。制御部40は、APCを実行するために、計数クロックClk、多段カウンタ22の出力値のクリアを指示する指示信号CLRを多段カウンタ22に出力する。多段カウンタ22は、計数クロックClk、指示信号CLRおよび電圧比較器13の比較結果にしたがってアップカウント/ダウンカウントを実行する。多段カウンタ22は、CLR信号が入力されると出力値を0へと初期化する。図2(a)に示した光電変換特性201にしたがって受光光量は測定電圧値VLPDに変換される。そして、測定電圧値VLPDが基準電圧Vref未満であれば、電圧比較器13は、Lowを出力する。測定電圧値VLPDが基準電圧Vref以上であれば、電圧比較器13は、Hiを出力する。多段カウンタ22は、Lowを入力されると、アップカウントを実行する。多段カウンタ22は、Hiを入力されると、ダウンカウントを実行する。 The digital A / D converter 21 functions as a light amount control unit together with the control unit 40 and the voltage comparator 13. The light amount control unit increases the value of the drive current for driving the m light emitting elements if the detected light amount is less than the target light amount, and drives the m light emitting elements if the detected light amount is not less than the target light amount. It is a control part which controls to reduce the value of the drive current for doing. The digital A / D converter 21 includes a multistage counter 22, an R-2R ladder resistor 23 that converts an output value of the multistage counter 22 into an analog voltage value, and a buffer stage operational amplifier 24 that constitutes a voltage follower. The control unit 40 outputs to the multistage counter 22 a count clock Clk and an instruction signal CLR instructing to clear the output value of the multistage counter 22 in order to execute APC. The multistage counter 22 performs up-count / down-count according to the count clock Clk, the instruction signal CLR, and the comparison result of the voltage comparator 13. The multistage counter 22 initializes the output value to 0 when the CLR signal is input. The amount of received light is converted into a measured voltage value V LPD according to the photoelectric conversion characteristic 201 shown in FIG. If the measured voltage value V LPD is less than the reference voltage V ref , the voltage comparator 13 outputs Low. If the measured voltage value V LPD is equal to or higher than the reference voltage V ref , the voltage comparator 13 outputs Hi. The multistage counter 22 performs up-counting when Low is input. The multistage counter 22 performs down-counting when Hi is input.

多段カウンタ22の出力値(現在のカウント値)は、R−2Rラダー抵抗23により、出力値に比例した電圧値VLEDに変換される。つまり、多段カウンタ22の出力値は、図2(b)に示すような比例関係にしたがって、アナログの電圧値VLEDへ変換される。この電圧値VLEDは、ボルテイジフォロア用のオペアンプ24によって、定電圧値(VLED)に維持され、複数のトランジスタTr 0からTr N、Tr Mまでのそれぞれに印加される。この電圧値VLEDが光量調整用の発光素子LED M及び受光素子PDによる電流制御の結果であり、この制御結果を、複数の発光素子LED 0〜LED N(Nは自然数)に反映させることで、露光装置の光量制御に係るコストを安価にすることができる。 The output value (current count value) of the multistage counter 22 is converted into a voltage value V LED proportional to the output value by the R-2R ladder resistor 23. That is, the output value of the multistage counter 22 is converted into an analog voltage value V LED according to a proportional relationship as shown in FIG. The voltage value V LED is maintained at a constant voltage value (V LED ) by the operational amplifier 24 for voltage follower, and is applied to each of the plurality of transistors Tr 0 to Tr N and Tr M. This voltage value V LED is a result of current control by the light emitting element LED M and the light receiving element PD for adjusting the light amount, and by reflecting this control result on the plurality of light emitting elements LED 0 to LED N (N is a natural number). The cost for controlling the light amount of the exposure apparatus can be reduced.

電圧値VLEDは、各トランジスタのベースーエミッタ間の電圧降下Vdを差し引かれ、残りの電圧が抵抗R0からRN、RMへ並列に印加される。さらに、それぞれ並列に接続された発光素子LED 0からLED N、LED Mに一定の駆動電流を流すことが可能となる。なお、APCの実行時には発光素子LED 0からLED N、LED Mが強制的に点灯するよう、スイッチング用トランジスタSw 0からSw N、Sw Mはこれらを制御する。このように、オペアンプ24の電圧値VLEDが上昇すれば、各発光素子の光量を増加させることができる。 The voltage value V LED is subtracted from the base-emitter voltage drop Vd of each transistor, and the remaining voltage is applied in parallel from the resistors R0 to RN and RM. Furthermore, it becomes possible to flow a constant drive current from the light emitting elements LED 0 connected in parallel to the LEDs N and M. Note that the switching transistors Sw 0 to Sw N and Sw M control the light emitting elements LED 0 to LED N and LED M so that they are forcibly turned on when APC is executed. Thus, if the voltage value V LED of the operational amplifier 24 increases, the light quantity of each light emitting element can be increased.

光量検出回路11においても、複数の発光素子LED 0からLED Nと同様に電圧値VLEDの上昇とともに発光素子LED Mの光量が増加される。発光素子LED Mからの光を受光することで受光素子PDが発生する起電流により、ディテクタ抵抗DRの端子間電圧の電圧値VLPDが上昇する。最終的に、図2(a)に示す如く、電圧値VLPDは、基準電圧Vrefを上回ると、電圧比較器13は、出力レベルをLoからHiへ反転する。よって、電圧値VLPDは、基準電圧値Vrefに収束し、各発光素子の発光光量も目標光量に収束する。 Also in the light quantity detection circuit 11, the light quantity of the light emitting element LED M is increased as the voltage value V LED is increased similarly to the plurality of light emitting elements LED 0 to LED N. The voltage value V LPD of the inter-terminal voltage of the detector resistor DR rises due to the electromotive current generated by the light receiving element PD by receiving the light from the light emitting element LED M. Finally, as shown in FIG. 2A, when the voltage value V LPD exceeds the reference voltage V ref , the voltage comparator 13 inverts the output level from Lo to Hi. Therefore, the voltage value V LPD converges to the reference voltage value V ref , and the light emission amount of each light emitting element also converges to the target light amount.

電子写真装置の制御を司る制御部40は、電圧比較器13の出力レベルをモニタし、多段カウンタ22の計数クロックClkを制御する。APCが終了した後は、リアルタイムAPCに移行する。つまり、発光素子の温度上昇などに依存して発光光量が低下するため、リアルタイムAPCによって、目標光量が維持される。リアルタイムAPCでは、複数の発光素子LED 0からLED N、LED Mが点灯中であれば、基本的に常時(リアルタイム)、発光光量は目標光量へ収束するよう電圧値VLED(つまり駆動電流)が継続的に補正される。 A control unit 40 that controls the electrophotographic apparatus monitors the output level of the voltage comparator 13 and controls the count clock Clk of the multistage counter 22. After APC is completed, the process shifts to real time APC. That is, since the amount of emitted light decreases depending on the temperature rise of the light emitting element, the target amount of light is maintained by real-time APC. In the real-time APC, when the plurality of light emitting elements LED 0 to LED N and LED M are lit, the voltage value V LED (that is, the drive current) is basically always (real time) so that the emitted light amount converges to the target light amount. It is corrected continuously.

画像信号伝達回路31は、画像形成に使用される複数の発光素子LED 0からLED Nの点滅時間を制御するための回路である。点滅時間は、画像の濃度に対応している。画像情報分配部32は、入力された画像信号(Video Data)を同期用クロックShift ClkにしたがってシフトしてPWM変調信号として出力する。各PWM変調信号は、発光素子LED 0からLED Nに対応したPWM変調器PWM 0〜PWM Nへ出力される。PWM変調器PWM 0〜PWM Nからの信号は、スイッチング用トランジスタSw 0からSw Nへ出力される。   The image signal transmission circuit 31 is a circuit for controlling the blinking time of the plurality of light emitting elements LED 0 to LED N used for image formation. The blinking time corresponds to the image density. The image information distribution unit 32 shifts the input image signal (Video Data) according to the synchronization clock Shift Clk and outputs it as a PWM modulation signal. Each PWM modulation signal is output from the light emitting elements LED 0 to PWM modulators PWM 0 to PWM N corresponding to LED N. Signals from the PWM modulators PWM 0 to PWM N are output from the switching transistors Sw 0 to Sw N.

スイッチング用トランジスタSw Mに制御部40から入力される光量制御実行信号exeは、画像形成用のいずれかの発光素子LED 0からLED Nが点灯する際にオンとなる信号である。画像形成用のいずれかの発光素子LED 0からLED Nのすべてが消灯すると、光量制御実行信号exeはオフとなる。このように、画像形成用のいずれかの発光素子LED 0からLED Nが1つでも点灯すれば、APC用の発光素子LED Mも点灯する。これにより、APCのためのフィードバック情報がリアルタイムで更新され続ける。このように、制御部40は、n個の発光素子のうち(n−m)個の発光素子の少なくとも1つが点灯するときはm個の発光素子も点灯させることで、駆動電流の値を更新し続ける。   The light amount control execution signal exe input from the control unit 40 to the switching transistor Sw M is a signal that is turned on when any of the light emitting elements LED 0 to LED N for image formation is lit. When all of the light emitting elements LED 0 to LED N for image formation are turned off, the light quantity control execution signal exe is turned off. As described above, when any one of the light emitting elements LED 0 to LED N for image formation is turned on, the light emitting element LED M for APC is also turned on. Thereby, the feedback information for APC is continuously updated in real time. As described above, the control unit 40 updates the value of the drive current by turning on the m light emitting elements when at least one of the (n−m) light emitting elements among the n light emitting elements is turned on. Keep doing.

このように、実施例によれば、複数の発光素子のうち一部の発光素子にのみ対応して受光素子を設け、この受光素子により受光した光の光量にしたがって複数の発光素子の光量制御を実行する。上記の例では、発光素子LED 0からLED Nの駆動電流の値が発光素子LED Mの駆動電流の値と同じように制御される。よって、受光素子の数やすべての発光素子の数に対するAPCの延べ実行回数を削減できる。また、画像形成の際に発光光量に微少変動が発生しても、リアルタイムAPCによって微小変動を打ち消すように光量を制御できる。   Thus, according to the embodiment, the light receiving elements are provided corresponding to only some of the light emitting elements, and the light amount control of the plurality of light emitting elements is performed according to the light amount of light received by the light receiving elements. Run. In the above example, the value of the drive current of the light emitting elements LED 0 to LED N is controlled in the same manner as the value of the drive current of the light emitting element LED M. Therefore, the total number of executions of APC for the number of light receiving elements and the number of all light emitting elements can be reduced. In addition, even if a slight fluctuation occurs in the amount of emitted light during image formation, the light quantity can be controlled so as to cancel the minute fluctuation by real-time APC.

なお、電子写真装置の所定の条件(例:プリントスピード)に応じて、制御部40が、電圧比較器13に入力される基準電圧Vrefを変更してもよい。 Note that the control unit 40 may change the reference voltage V ref input to the voltage comparator 13 in accordance with a predetermined condition (eg, print speed) of the electrophotographic apparatus.

次に電子写真装置における露光装置への適用について説明する。なお、発光素子アレイが備える発光素子の数は、予め定める任意の数であると述べたように、限定された発光素子数ではない。露光装置に発光素子アレイを適用するためには、半導体ウエハから発光素子を取り出して、発光素子アレイとして組み立てて調整する。よって、発光素子アレイが備える発光素子の数は、製造歩留まり具合によって決定されるべき事項である。もちろん、安価な露光用のプリントヘッドにしなくては採算が取れない。例えば、解像度が600dpiでは5000ビット程度の発光素子アレイが必要となるが、解像度が2400dpiでは実に2万ビットの発光素子アレイが必要となる。よって、解像度に依存して、半導体ウエハ上での歩留まり率の影響が大幅に異なるのである。もし調整工程において不良ビットが1ビットで発見されれば、残りの19999ビットが正常でもそのプリントヘッドは廃棄される。すなわち、発光素子アレイの多ビット化は、高解像度化や高スループット化と引き換えに、大きなリスクとコストアップを招く。よって、電子写真装置で必要とされる解像度に応じたヘッドの総ビット数にはあまり依存せずに、一律の任意の数での複数の発光素子による発光素子アレイを構成し、検査工程で発見された不良部分を入れ替え可能とすることが好ましい。これにより、露光装置の歩留まり率が向上し、コストアップを抑制できる。なお、図1で説明した光量制御回路は、必ずしも図4(b)で説明したような、複数ブロック(発光素子アレイ)でプリントヘッドを構成する場合に限定されるわけではない。図4(a)のようは1本の発光素子アレイからなるプリントヘッドに適用しても良い。   Next, application to an exposure apparatus in an electrophotographic apparatus will be described. Note that the number of light-emitting elements included in the light-emitting element array is not a limited number of light-emitting elements, as described above. In order to apply the light emitting element array to the exposure apparatus, the light emitting elements are taken out from the semiconductor wafer, and assembled and adjusted as the light emitting element array. Therefore, the number of light emitting elements included in the light emitting element array is a matter to be determined depending on the manufacturing yield. Of course, it is not possible to make a profit without using an inexpensive print head for exposure. For example, a light emitting element array of about 5000 bits is required at a resolution of 600 dpi, but a light emitting element array of 20,000 bits is actually required at a resolution of 2400 dpi. Therefore, depending on the resolution, the influence of the yield rate on the semiconductor wafer is significantly different. If one bad bit is found in the adjustment process, the printhead is discarded even if the remaining 19999 bits are normal. That is, the increase in the number of bits of the light emitting element array leads to a large risk and an increase in cost in exchange for higher resolution and higher throughput. Therefore, a light-emitting element array with a plurality of light-emitting elements in a uniform arbitrary number is configured without much reliance on the total number of bits of the head corresponding to the resolution required for the electrophotographic apparatus, and discovered in the inspection process. It is preferable to be able to replace the defective part. Thereby, the yield rate of the exposure apparatus can be improved and the cost increase can be suppressed. The light amount control circuit described in FIG. 1 is not necessarily limited to the case where the print head is configured by a plurality of blocks (light emitting element arrays) as described in FIG. As shown in FIG. 4A, the present invention may be applied to a print head including a single light emitting element array.

図3(a)に示すように、固体走査光学系のプリントヘッド301は、回転する感光体ドラム302の長手方向(回転軸方向)に対して平行に取り付けられる。すなわち、感光体ドラム302の回転軸は、プリントヘッド301に対向し、かつ、プリントヘッド301の長手方向に対して平行となっている。なお、プリントヘッド301の図中の左側端部に対向して感光体ドラム302の表面にはナノインエンコーダー303と呼ばれる複数の溝が設けられる。ナノインエンコーダー303は、感光体ドラム302の表面のうち、画像形成領域306よりも端部側に配置されている。なお、ナノインエンコーダー303を構成している隣り合った2つの溝の形成位置はオフセットされている。このように、ナノインエンコーダー303は、感光体の表面のうち感光体の長手方向の端部表面に配置された位置検出用の溝である。   As shown in FIG. 3A, the print head 301 of the solid scanning optical system is attached in parallel to the longitudinal direction (rotational axis direction) of the rotating photosensitive drum 302. That is, the rotation axis of the photosensitive drum 302 faces the print head 301 and is parallel to the longitudinal direction of the print head 301. A plurality of grooves called nano-in encoders 303 are provided on the surface of the photosensitive drum 302 so as to face the left end portion of the print head 301 in the drawing. The nano-in encoder 303 is disposed on the end side of the image forming region 306 on the surface of the photosensitive drum 302. In addition, the formation position of two adjacent grooves constituting the nano-in encoder 303 is offset. As described above, the nano-in encoder 303 is a position detection groove arranged on the end surface in the longitudinal direction of the photoreceptor among the surface of the photoreceptor.

プリントヘッド301の取り付け精度を出すためには、図4(a)が示すように、1本の発光素子アレイと駆動制御回路とによりプリントヘッド301を構成するとよい。しかし、1ビットでも不良素子が混ざると、もはやそのプリントヘッド301は使用できない。例えば、解像度が2400dpiで2万ビットからなる発光素子アレイでは、歩留まり率は悪化する。そこで、図4(b)で説明したように、所定数の発光素子からなる発光素子アレイを1つのブロックとし、複数のブロックによりプリントヘッドを構成する。1つのブロックあたりの発光素子の数は、例えば、半導体ウエハからの取り出しビット長に依存する。また、1つのプリントヘッド当たりに必要となるブロックの数は、解像度に依存する。ところで、すべてのブロックに対して単一の光量制御回路や単一の駆動回路を一つのICとしてまとめてしまうと、歩留まり率の向上はあまり見込めない。図4(b)の構成は、図4(a)の構成に比較すると、発光素子に関する歩留まり率は向上するものの、組立工程後に実行される最終的な光量調整工程で不良ヘッドが発見されるため、ICを含めた全体での歩留まり率の向上は見込めない。   In order to increase the mounting accuracy of the print head 301, as shown in FIG. 4A, the print head 301 may be composed of one light emitting element array and a drive control circuit. However, if defective elements are mixed even in one bit, the print head 301 can no longer be used. For example, in a light emitting element array having a resolution of 2400 dpi and 20,000 bits, the yield rate is deteriorated. Therefore, as described with reference to FIG. 4B, a light-emitting element array including a predetermined number of light-emitting elements is used as one block, and a print head is configured by a plurality of blocks. The number of light emitting elements per block depends on, for example, the bit length taken out from the semiconductor wafer. Also, the number of blocks required per print head depends on the resolution. By the way, if a single light quantity control circuit and a single drive circuit are combined into one IC for all the blocks, the yield rate cannot be expected to improve much. In the configuration shown in FIG. 4B, the yield rate related to the light emitting element is improved as compared with the configuration shown in FIG. 4A, but a defective head is found in the final light amount adjustment process performed after the assembly process. The overall yield rate including IC cannot be expected.

そこで、本発明では、図1に示した光量制御回路系もブロックごとに設けている。つまり、各ブロックの組立工程の後で光量調整工程を実行し、不良ブロックを省いた正常ブロックのみでプリントヘッドを組み立てる。これにより、プリントヘッドの歩留まり率は格段に向上するであろう。さらに、プリントヘッドは光量調整の済んだブロックの集合体であるため、隣り合うブロック間でのバラツキも補正しやすい。さらに、ブロック内での発光素子間のバラツキはほとんど無視できる。ブロック内のn個の複数の発光素子は、同一ウエハから取り出されて製造された発光素子だからである。   Therefore, in the present invention, the light quantity control circuit system shown in FIG. 1 is also provided for each block. That is, the light amount adjustment process is executed after the assembly process of each block, and the print head is assembled only with the normal blocks from which the defective blocks are omitted. This will significantly improve the yield rate of the print head. Furthermore, since the print head is an aggregate of blocks whose light quantity has been adjusted, it is easy to correct variations between adjacent blocks. Furthermore, the variation between the light emitting elements in the block is almost negligible. This is because the n plurality of light emitting elements in the block are light emitting elements manufactured by being taken out from the same wafer.

本実施例では、ブロック単位で目標光量を独立して調整可能であるが、各ブロックの電圧比較器13に入力する基準電圧を並列に印加することができる。すなわち、入力インピータンスのマッチングを調整する必要がないことも利点となろう。ただし、光量制御回路がブロックごとに独立しているため、ブロックごとに光量制御を実行するタイミングを指示しながら走査する必要がある。   In this embodiment, the target light amount can be adjusted independently for each block, but a reference voltage input to the voltage comparator 13 of each block can be applied in parallel. In other words, it may be advantageous that the input impedance matching need not be adjusted. However, since the light quantity control circuit is independent for each block, it is necessary to scan while instructing the timing for executing the light quantity control for each block.

図4(c)を用いて、ブロックごとの選択指示に関するタイミングについて説明する。ここでは、説明の簡略化のために、1つのプリントヘッドあたりで、10個のブロックが存在するものとする。ここでのプリントヘッドの構成は、図4(b)に示すように、1つのブロックに光量制御回路が含まれる構成となる。なお、この光量制御回路には、図1で説明した独立した光量設定・光量維持のためのAPC回路も含まれる。   The timing related to the selection instruction for each block will be described with reference to FIG. Here, for simplification of explanation, it is assumed that there are 10 blocks per print head. The configuration of the print head here is a configuration in which a light amount control circuit is included in one block, as shown in FIG. The light quantity control circuit includes the APC circuit for independent light quantity setting and light quantity maintenance described with reference to FIG.

図1において、画像信号伝達回路31は、露光対象のラインの画像情報を1つ前のラインの露光中に制御部40から取得して保持している。図4(c)に示したタイミングチャートにおいて約70μ秒ごとに、ライン同期信号が発生する。ライン同期信号が発生すると、制御部40は、ブロックの配置順番に応じて、ブロックごとに光量制御実行信号exeと多段カウンタ22への各種の動作制御信号を出力する。各ブロックを電子写真装置の動作条件(例:感光体ドラムの回転速度等)に従い、制御部40は、ブロックごとの順次駆動を実施すれば良い。ブロックの集合体(プリットヘッド)のうち制御部40が調整した実行タイミングに応じてエンター指示したブロックのみが動作する。   In FIG. 1, an image signal transmission circuit 31 acquires and holds image information of a line to be exposed from the control unit 40 during exposure of the previous line. In the timing chart shown in FIG. 4C, a line synchronization signal is generated about every 70 μsec. When the line synchronization signal is generated, the control unit 40 outputs a light amount control execution signal exe and various operation control signals to the multistage counter 22 for each block according to the arrangement order of the blocks. The control unit 40 may perform sequential driving for each block in accordance with the operation conditions of the electrophotographic apparatus (for example, the rotational speed of the photosensitive drum). Only the block instructed to enter according to the execution timing adjusted by the control unit 40 of the aggregate of blocks (the prethead) operates.

以上が本発明の基本的回路構成である。以降、本発明の基本回路構成に基づき、リアルタイムAPCの実行や寿命判定、リサイクル性について説明する。   The above is the basic circuit configuration of the present invention. Hereinafter, real-time APC execution, life determination, and recyclability will be described based on the basic circuit configuration of the present invention.

図5を用いて、発光素子アレイの素子ごとの熱特性等による光量変動を抑えて光量の安定性を向上させるためのリアルタイムAPCについて説明する。なお、図5は図4における1つのブロックにおける発光制御の詳細を示している。制御部40は、基準電圧Vrefを出力する。この基準電圧Vrefの値は特に限定されるものではなく、電子写真装置の目標光量の仕様に基づいて決定される固定の電圧値である。基準電圧Vrefは、例えば、記憶装置(例:不揮発性メモリ、ディップスイッチ)に格納されている値や、CPUが電子写真装置の動作状態に応じて演算した値である。 A real-time APC for improving the stability of the light quantity by suppressing the fluctuation of the light quantity due to the thermal characteristics of each element of the light emitting element array will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows details of light emission control in one block in FIG. The control unit 40 outputs a reference voltage V ref . The value of the reference voltage V ref is not particularly limited, and is a fixed voltage value determined based on the specification of the target light amount of the electrophotographic apparatus. The reference voltage V ref is, for example, a value stored in a storage device (eg, non-volatile memory, dip switch) or a value calculated by the CPU according to the operating state of the electrophotographic apparatus.

本実施例の電子写真装置の仕様は、例えば、解像度が2400dpi(dot/inch)、毎分40枚出力(40ppm)、A4横送り、紙間隔50mmである。また、省電力化を実現するために、10分割した各ブロックを順次時間をずらして駆動していく。つまり、1ラインにおける単位時間当りの使用電流量は、1つのブロックに流れる電流量に一致するため、省電力化が実現される。例えば、解像度が2400dpiであれば、発光素子の総数は2万ビットになるため、1つのブロックは2000ビットの発光素子を備えている。1ビットに通電される電流の値が0.01mAであれば、トータルでは200mAとなる。なお、POD(プリント・オンデマンド)機のように、消費電力より出力スピードが重視される場合、10個のブロックが一斉点灯(並列同時点灯制御)する。個の場合、消費される電流の値は10倍の2Aとなる。このように、単位ブロックごとの順次駆動を、複数ブロックの並列同時駆動とすることで、出力スピードを10倍(400ppm)とすることもできる。   The specifications of the electrophotographic apparatus of this embodiment are, for example, a resolution of 2400 dpi (dot / inch), output of 40 sheets per minute (40 ppm), A4 horizontal feed, and a paper interval of 50 mm. Further, in order to realize power saving, each of the 10 divided blocks is driven by shifting the time sequentially. That is, since the amount of current used per unit time in one line matches the amount of current flowing through one block, power saving is realized. For example, if the resolution is 2400 dpi, the total number of light emitting elements is 20,000 bits, so one block includes 2000 bits of light emitting elements. If the value of the current applied to one bit is 0.01 mA, the total is 200 mA. When the output speed is more important than the power consumption as in a POD (print on demand) machine, 10 blocks are turned on simultaneously (parallel simultaneous lighting control). In this case, the value of the consumed current is 10 times 2A. In this manner, the output speed can be increased 10 times (400 ppm) by sequentially driving each unit block as parallel simultaneous driving of a plurality of blocks.

上記仕様において装置定数を算出してみる。1画素あたりのサイズは、
25.4mm/inch÷2400dot/inch=10.58μm/dot
である。よって、1ラインあたりも同様に10.58μmになる。
Let's calculate the device constants in the above specifications. The size per pixel is
25.4 mm / inch ÷ 2400 dots / inch = 10.58 μm / dot
It is. Therefore, it becomes 10.58 μm similarly per line.

紙間隔50mm、A4横送り210mmという条件下で、毎分40枚出力するための搬送速度は、
10.58μm÷{(50+210)mm/枚×40枚/分÷60秒/分}
≒61μsec/ライン
となる。すなわち、1ラインあたり60μ秒で画像形成することになる。1ラインあたり10個のブロックが使用されるため、1ブロックあたりで6μ秒で単位ブロック内で発光素子が一斉点灯する。60μ秒で、10個すべてのブロックが順次点灯する。図4(b)に示した構成で6μ秒ごとにトータルで10スキャンすれば、1ラインが完成する。なお、実際には、単位ブロック毎の副走査方向の画像形成位置について、各ブロックにより形成される各画像位置の相対関係が、本来の相対関係位置になるように、各ブロックの発光タイミング制御がなされている。
Under the conditions of a paper interval of 50 mm and an A4 horizontal feed of 210 mm, the conveyance speed for outputting 40 sheets per minute is
10.58 μm ÷ {(50 + 210) mm / sheet × 40 sheets / min ÷ 60 seconds / min}
≈61 μsec / line. That is, an image is formed in 60 μsec per line. Since 10 blocks are used per line, the light emitting elements are simultaneously turned on in the unit block in 6 μsec per block. In 10 seconds, all 10 blocks are turned on sequentially. If a total of 10 scans are performed every 6 μs with the configuration shown in FIG. 4B, one line is completed. In practice, the light emission timing control of each block is performed so that the relative relationship between the image positions formed by each block is the original relative position with respect to the image forming position in the sub-scanning direction for each unit block. Has been made.

画像信号伝達回路31において、素子発光のための実行ラインであるnラインの素子ごとの画像情報とPWMデータ値は、例えば、画像情報分配部32が備えるシフトレジスタ回路とラッチ回路で分離される。nラインの画像情報は、シフトレジスタ回路が(n−1)ラインを処理している際に取得され、nライン実行時にラッチ回路が保持している。つまり、実行ラインがnラインであるときに次ぎのn+1ラインの画像情報がシフトレジスタ回路によって取得される。n+1ライン実行時にラッチ回路が保持している。例えば、特開平11−286136号公報にLED発光におけおるシフトレジスト回路やラッチ回路の動作が詳しく説明されている。   In the image signal transmission circuit 31, the image information and the PWM data value for each of the n lines of elements that are execution lines for light emission of the elements are separated by, for example, a shift register circuit and a latch circuit included in the image information distribution unit 32. Image information of n lines is acquired when the shift register circuit is processing (n−1) lines, and is held by the latch circuit when n lines are executed. That is, when the execution line is n lines, the next n + 1 line image information is acquired by the shift register circuit. The latch circuit holds when executing n + 1 line. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-286136 describes in detail the operation of a shift register circuit and a latch circuit in LED light emission.

図5において、1つのブロック内における複数の発光素子の点灯制御は、2つのタイミングブロックから構成されている。1つのブロック内では複数の発光素子が同時に駆動される。1ドットの形成時間は6μ秒で、前半のタイミングブロックは2.56μ秒であり、後半のタイミングブロックは3.44μ秒である。図5に示すように、前半のタイミングブロックはAPCに利用され、後半は画像形成のための露光とリアルタイムAPCとに利用される。   In FIG. 5, lighting control of a plurality of light emitting elements in one block is composed of two timing blocks. In one block, a plurality of light emitting elements are driven simultaneously. The formation time of one dot is 6 μs, the first half timing block is 2.56 μs, and the second half timing block is 3.44 μs. As shown in FIG. 5, the first half timing block is used for APC, and the second half is used for exposure for image formation and real-time APC.

前半のタイミングブロックにおいて、図1で述べた光量制御実行信号exeでセレクトされるまで、多段カウンタ22は、リセット(CLR)状態である。よって、発光素子アレイの駆動電流はゼロ(消灯)状態となる。ブロックが光量制御実行信号exeでエンターされると、図5が示すように、そのブロックの多段カウンタ22は直ちにカウントアップを開始し、発光素子LED Mへの駆動電流を上昇させ始める。このとき、他の発光素子LED 0からLED Nは消灯状態を維持する。これは、画像信号伝達回路31が、PWM出力をリセットしたままに維持するからである。よって、スイッチング用トランジスタSw Mのみがオンとなり、スイッチング用トランジスタSw 0からSw Nまでは全てオフとなる。つまり、感光体ドラム302への画像情報のための光照射は実行されない。   In the first half of the timing block, the multistage counter 22 is in a reset (CLR) state until it is selected by the light amount control execution signal exe described in FIG. Therefore, the drive current of the light emitting element array is zero (lights off). When the block is entered with the light quantity control execution signal exe, as shown in FIG. 5, the multistage counter 22 of that block immediately starts counting up and starts increasing the drive current to the light emitting element LED M. At this time, the other light emitting elements LED 0 to LED N maintain the extinguished state. This is because the image signal transmission circuit 31 keeps the PWM output reset. Therefore, only the switching transistor Sw M is turned on, and the switching transistors Sw 0 to Sw N are all turned off. That is, light irradiation for image information to the photosensitive drum 302 is not executed.

多段カウンタ22は、電圧比較器13の出力値がLoからHiに反転するまではカウントアップを続ける。電圧比較器13の出力がHiになると、多段カウンタ22はダウンカウント状態に移行するが、多段カウンタ22は制御部40により一旦停止される。このカウントアップ時間は、本実施例では256ビットと仮定している。従って、100MHzのクロックで256カウントまで実施可能にするために、前半時間を2.56μ秒と設定する。1つのブロックが備える画像形成用の発光素子の駆動電流の値は0%から100%まで可変であるが、100%の電流値は、APC用の発光素子LED Mの駆動電流の値に一致する。画像形成用の発光素子の駆動電流の値は0%から100%まで、画像信号伝達回路31からの出力されるパルスの幅に応じて調整される。APC用の発光素子LED Mの駆動電流の値を、画像形成用の発光素子の駆動電流の値の100%に設定することで、発光素子の目標光量の制御精度が向上する。   The multistage counter 22 continues to count up until the output value of the voltage comparator 13 is inverted from Lo to Hi. When the output of the voltage comparator 13 becomes Hi, the multistage counter 22 shifts to the down-count state, but the multistage counter 22 is temporarily stopped by the control unit 40. This count-up time is assumed to be 256 bits in this embodiment. Therefore, the first half time is set to 2.56 microseconds in order to enable implementation up to 256 counts with a 100 MHz clock. The drive current value of the light-emitting element for image formation included in one block is variable from 0% to 100%, but the current value of 100% matches the drive current value of the light-emitting element LED M for APC. . The value of the driving current of the light emitting element for image formation is adjusted from 0% to 100% according to the width of the pulse output from the image signal transmission circuit 31. By setting the drive current value of the light emitting element LED M for APC to 100% of the drive current value of the light emitting element for image formation, the control accuracy of the target light amount of the light emitting element is improved.

次に、図5に示した後半のタイミングブロックについて説明する。後半のタイミングブロックでは、画像形成のための露光とリアルタイムAPCが実行される。画像信号伝達回路31は、発光素子ごとに定められたパルス幅時間で各々の発光素子をPWM制御する。すなわち、スイッチング用トランジスタSw 0からSw NがPWM駆動され、発光素子LED 0〜LED Mが画像形成のための点灯を実行する。一方、後半のタイミングブロックである3.44μ秒において、初期APCに引き続いてリアルタイムAPCが光量制御実行信号exeにしたがって実行される。つまり、多段カウンタ22は、電圧比較器13の出力がHiであればカウントダウンし、Loであればカウントアップする。これにより、駆動電流の100%値が、測定された光量の変化に応じて補正されてゆくことになる。つまり、熱等によって光量と駆動電流との関係が図5の理想曲線から実質曲線にずれたとしても、リアルタイムAPCによってこのずれが低減され、目標光量の安定性が向上する。なお、制御部40が発行する基準電圧Vrefを制御すれば、目標光量の絶対値を、どのタイミングでも容易に変更できる。 Next, the second half timing block shown in FIG. 5 will be described. In the later timing block, exposure for image formation and real-time APC are executed. The image signal transmission circuit 31 performs PWM control of each light emitting element with a pulse width time determined for each light emitting element. That is, the switching transistors Sw 0 to Sw N are PWM driven, and the light emitting elements LED 0 to LED M execute lighting for image formation. On the other hand, in the second half timing block, which is 3.44 μs, real time APC is executed in accordance with the light amount control execution signal exe following the initial APC. That is, the multistage counter 22 counts down if the output of the voltage comparator 13 is Hi, and counts up if it is Lo. As a result, the 100% value of the drive current is corrected according to the change in the measured light quantity. That is, even if the relationship between the light amount and the drive current is shifted from the ideal curve in FIG. 5 to the substantial curve due to heat or the like, this shift is reduced by real-time APC, and the stability of the target light amount is improved. If the reference voltage V ref issued by the control unit 40 is controlled, the absolute value of the target light amount can be easily changed at any timing.

ところで、制御部40は、自ら発するクロックClkの数と多段カウンタ22のアップカウント/ダウンカウントを認識しているため、LED Mを駆動する電流の値(上述した100%値)の経年変化から、画像形成用の発光素子の寿命を認知できる。つまり、寿命が尽きたか否かを判定するための駆動電流の変動許容範囲を100%値のデータから予め決定しておき、それを記憶装置に記憶しておく。制御部40は、現在設定されている駆動電流の変動量が予め定めた変動許容範囲を逸脱しているかどうかを判定する。もし変動量が変動許容範囲を逸脱すると、制御部40は、その光源ブロックは寿命が尽きたと判定する。このように、制御部40は寿命判定部として機能する。また、単位ブロックごとの経年変化や寿命を判定することができるため、ブロックごとの交換やリサイクルが可能となり、電子写真装置のコストダウンや露光装置のリサイクル性が向上する。   By the way, since the control unit 40 recognizes the number of clocks Clk generated by itself and the up / down count of the multistage counter 22, from the secular change of the value of the current driving the LED M (the above-mentioned 100% value), The lifetime of the light emitting element for image formation can be recognized. In other words, a drive current fluctuation allowable range for determining whether or not the lifetime has expired is determined in advance from 100% value data, and is stored in the storage device. The controller 40 determines whether or not the currently set fluctuation amount of the drive current deviates from a predetermined fluctuation allowable range. If the fluctuation amount deviates from the fluctuation allowable range, the control unit 40 determines that the light source block has expired. Thus, the control unit 40 functions as a life determination unit. Further, since the secular change and the life of each unit block can be determined, replacement and recycling for each block can be performed, and the cost of the electrophotographic apparatus can be reduced and the recyclability of the exposure apparatus can be improved.

図6、図7を用いて露光装置の構成について説明する。図6はリアルタイムAPC実行部の精度向上を推進する光量検出の実行センシング部品の実装構成である。図6(a)〜図6(c)に示した発光素子アレイ600は、上述した1つのブロックに相当する。   The configuration of the exposure apparatus will be described with reference to FIGS. FIG. 6 shows a mounting configuration of an execution sensing component for light amount detection that promotes improvement in accuracy of the real-time APC execution unit. The light emitting element array 600 shown in FIGS. 6A to 6C corresponds to one block described above.

図6(a)では、APC用の発光素子LED Mの発熱に対する受光素子PDの起電流特性を調整するとともに、漏れ光や迷光を抑制することが意図されている。半導体製造において、受光素子PDの構造は基本的に発光素子の逆構造である。よって、温度上昇に応じて発光素子の光量は低下するが、受光素子は温度上昇に応じて検出光量が上昇する。図6(a)に示すように、m個(図6中では1個)の発光素子のそれぞれはm個の受光素子に対向するように配置されている。このように、熱に対する特性が対照的な2つの半導体素子を一対とする。発光素子LED Mと受光素子PDをそれぞれ別のウエハで製造しても、図6(a)に示す密着構造を採用すれば、熱の影響を相殺させることができる。図6(a)では、発光素子LED Mと受光素子PDの共通コモン端子となる電極601を金等の金属にて構成し、発光素子LED Mと電極601に対して蓋をするように受光素子PDを密着させる。これにより、熱は電極601を通して均衡化され、漏れ光や迷光も低減できる。   In FIG. 6A, it is intended to adjust the electromotive current characteristic of the light receiving element PD with respect to the heat generation of the light emitting element LED M for APC, and to suppress leakage light and stray light. In semiconductor manufacturing, the structure of the light receiving element PD is basically the inverse structure of the light emitting element. Therefore, the light amount of the light emitting element decreases as the temperature rises, but the detected light amount of the light receiving element increases as the temperature rises. As shown in FIG. 6A, each of the m (one in FIG. 6) light emitting elements is arranged to face the m light receiving elements. Thus, a pair of two semiconductor elements having contrasting characteristics with respect to heat is used. Even if the light emitting element LED M and the light receiving element PD are manufactured on different wafers, the influence of heat can be offset by adopting the close contact structure shown in FIG. In FIG. 6A, an electrode 601 serving as a common common terminal for the light emitting element LED M and the light receiving element PD is made of a metal such as gold, and the light receiving element is covered with the light emitting element LED M and the electrode 601. Close the PD. Thereby, heat is balanced through the electrode 601 and leakage light and stray light can be reduced.

図6(b)では、電極601で密着密封し、かつ、強度的に剛性を保つためにキャップ状のカバー602により、発光素子LED M、受光素子PDおよび電極601を覆う構成が示されている。m個の発光素子とm個の受光素子とによるm個のペアにm個のカバーを被せることで迷光や漏光を低減することが可能となる。   FIG. 6B shows a configuration in which the light emitting element LED M, the light receiving element PD, and the electrode 601 are covered with a cap-like cover 602 in order to tightly seal with the electrode 601 and to maintain strength rigidity. . It is possible to reduce stray light and light leakage by covering m pairs of m light emitting elements and m light receiving elements with m covers.

図6(c)では、m個の発光素子とm個の受光素子とによるm個のペアのそれぞれを、遮光性を有した接着剤で包含することを示している。このように、透光性のない材料で合成した接着剤(例:エポキシ樹脂系硬化接着剤)により、発光素子LED M、受光素子PDおよび電極601を密封してもよい。   FIG. 6C shows that each of m pairs of m light emitting elements and m light receiving elements is included with an adhesive having a light shielding property. As described above, the light emitting element LED M, the light receiving element PD, and the electrode 601 may be sealed with an adhesive (eg, epoxy resin-based cured adhesive) synthesized with a material that does not transmit light.

なお、特に図示していないが、1つの発光素子と1つの受光素子との一対を半導体製造工程やウエハ上での製造工程で一体化して製造するようにしてもよい。本実施例では、1つのブロックに含まれる1つの発光素子を受光素子とペアにする例について説明したが、複数の発光素子と同数の受光素子とを対にしてもよい。つまり、APC用に複数の発光素子および受光素子とのペアが形成され、その制御結果が画像形成用の複数の発光素子に反映される。   Although not particularly illustrated, a pair of one light emitting element and one light receiving element may be integrally manufactured in a semiconductor manufacturing process or a manufacturing process on a wafer. In this embodiment, an example in which one light emitting element included in one block is paired with a light receiving element has been described, but a plurality of light emitting elements and the same number of light receiving elements may be paired. That is, a pair of a plurality of light emitting elements and light receiving elements is formed for APC, and the control result is reflected in the plurality of light emitting elements for image formation.

図7を用いて、リサイクル対応性と露光装置の歩留まり向上と達成させるための発光素子アレイの実装例について説明する。ここでは、1つのブロックを形成する発光素子アレイ600、光学レンズアレイ701および駆動回路702を一体化してICチップ700を形成する。   With reference to FIG. 7, a mounting example of a light emitting element array for achieving recyclability and improving the yield of the exposure apparatus will be described. Here, the light emitting element array 600, the optical lens array 701, and the driving circuit 702 forming one block are integrated to form the IC chip 700.

電子写真装置の露光装置では、一般に、発光素子からの照射光を集光する光学系が必要である。つまり、電子写真装置の露光装置は、光源、集光レンズおよび感光体の3つが主要な構成部品となるため、これらの取り付け位置に要求される精度は高い。特に、光源と集光レンズとの位置精度は厳しいため、露光装置の製造ラインで調整して取り付けることは非効率的である。そこで、ウエハから取り出した半導体素子レベルの駆動回路702と発光素子アレイ600とマイクロレンズ等の光学レンズアレイ701とを電極配線やボンディング配線等を利用して組み立てる。光学レンズアレイ701は、封止ガラス等を含み、光を透過可能となっている。このように、1つの光源ブロックは、画像形成に使用される(n−m)個の発光素子に対向して設けられた(n−m)個の集光レンズを有した光学レンズアレイ701とともにICチップ500を構成している。また、複数のICチップ700をその長さ方向に複数配列することで画像形成装置用のプリントヘッド301を構成している。   In general, an exposure apparatus of an electrophotographic apparatus requires an optical system that collects irradiation light from a light emitting element. In other words, the exposure apparatus of the electrophotographic apparatus has three components, ie, the light source, the condensing lens, and the photosensitive member, so that the accuracy required for these mounting positions is high. In particular, since the positional accuracy between the light source and the condenser lens is strict, it is inefficient to adjust and mount the exposure apparatus on the production line. Therefore, the semiconductor element level drive circuit 702 taken out from the wafer, the light emitting element array 600, and the optical lens array 701 such as a microlens are assembled using electrode wiring, bonding wiring, or the like. The optical lens array 701 includes sealing glass and the like and can transmit light. As described above, one light source block is used together with the optical lens array 701 having (nm) condenser lenses provided to face (nm) light emitting elements used for image formation. An IC chip 500 is configured. Further, the print head 301 for the image forming apparatus is configured by arranging a plurality of IC chips 700 in the length direction.

ところで、従来のプリントヘッドでは、プリットヘッドが組みあがった状態でないと光源検査や光源調整を実行できなかった。一方、本実施例であれば、1つのブロックを構成するICチップ700ごとに独立して駆動可能な駆動回路が含まれているため、ICチップ700が完成した段階で光源検査や光源調整を実行可能となる。さらに必要に応じて、電子写真装置に搭載したときの光源照射位置など、歩留まりに係る項目の検査や調整もこの段階で実行可能になる。よって、不良があれば、ICチップ700を単位として排除することが可能となる。従来であれば、プリントヘッドに含まれる発光素子の1つでも不良があれば、2万素子からなる1つのプリントヘッドが廃棄されていた。しかし、本実施例では、ブロック(ICチップ700)ごとに排除できるため、歩留まりが大幅に向上するであろう。つまり、廃棄単位がプリントヘッド一つか、ブロック一つかでは、コストにおいて大きな違いが生まれるのである。また、不良発光素子の発生確率は同じであるため、発光素子の総数が2万個と1千個であれば歩留まり率が20倍向上するのは当然である。   By the way, in the conventional print head, the light source inspection and the light source adjustment cannot be executed unless the pret head is assembled. On the other hand, in the present embodiment, each IC chip 700 constituting one block includes a drive circuit that can be driven independently. Therefore, light source inspection and light source adjustment are performed when the IC chip 700 is completed. It becomes possible. Furthermore, if necessary, inspection and adjustment of items relating to yield, such as a light source irradiation position when mounted on an electrophotographic apparatus, can be performed at this stage. Therefore, if there is a defect, it is possible to eliminate the IC chip 700 as a unit. Conventionally, if even one of the light emitting elements included in the print head is defective, one print head composed of 20,000 elements has been discarded. However, in this embodiment, since it can be eliminated for each block (IC chip 700), the yield will be greatly improved. That is, there is a great difference in cost depending on whether the discard unit is one print head or one block. In addition, since the occurrence probability of defective light emitting elements is the same, it is natural that the yield rate is improved by 20 times if the total number of light emitting elements is 20,000 and 1,000.

上述したように、発光素子の寿命検出は、ブロックごとに実行できるため、寿命が尽きそうなブロックを予め交換することが可能となる。さらに、廃棄された電子写真装置から露光装置を取り出してリサイクルする際には、ブロックごとの寿命検出結果に応じて、ブロック単位でリサイクルを行ったり、プリントヘッド単位でリサイクルすることも可能となる。このように、本実施例の構成は、従来構成と比較して、リサイクル性能も高いといえる。   As described above, since the life detection of the light emitting element can be performed for each block, it is possible to replace in advance a block whose life is likely to end. Further, when the exposure apparatus is taken out from the discarded electrophotographic apparatus and recycled, it is possible to recycle in units of blocks or in units of print heads according to the life detection result for each block. Thus, it can be said that the structure of a present Example has high recycle performance compared with the conventional structure.

上述した実施例は、複数の発光素子LED 0〜LED Mに対して1つの受光素子PDを設けるといった基本的な事例であった。しかし、複数の発光素子LED 0〜LED Mのうち2つ以上の発光素子に対応して同数の受光素子PDを配置してもよい。   The embodiment described above is a basic case in which one light receiving element PD is provided for a plurality of light emitting elements LED0 to LEDM. However, the same number of light receiving elements PD may be arranged corresponding to two or more light emitting elements among the plurality of light emitting elements LED0 to LEDM.

図3(b)によれば、プリントヘッド301の端部には、上述したブロック構成を変形した変形ブロック310、320が設けられる。変形ブロック310、320は、ナノインエンコーダー303の溝に対して光を照射する発光素子と溝からの反射光を受光する受光素子とを備えた位置検出用光源ブロックである。なお、変形ブロック310、320は、画像の書き出し開始側においてナノインエンコーダー303に対向するように設けられる。なお、ナノインエンコーダー303は、電子写真装置が有する解像度の半分の大きさ(2400dpiでは10.5μmの半分である5.25μm)で掘られた溝である。つまり、感光体ドラム302がライン半分移動するごとに、溝一つが通過することになる。   According to FIG. 3B, deformed blocks 310 and 320 obtained by modifying the above-described block configuration are provided at the end of the print head 301. The deformation blocks 310 and 320 are position detection light source blocks including a light emitting element that emits light to the groove of the nano-in encoder 303 and a light receiving element that receives reflected light from the groove. The deformation blocks 310 and 320 are provided to face the nano-in encoder 303 on the image writing start side. Note that the nano-in encoder 303 is a groove dug in a size half the resolution of the electrophotographic apparatus (5.25 μm, which is half of 10.5 μm at 2400 dpi). That is, each time the photosensitive drum 302 moves half a line, one groove passes.

変形ブロック310は、書き出し側から6ビット分だけ発光素子304と受光素子305とのペアを有している。これらのペアはAPCには利用されない。さらに、6ビット分の受光素子305は、ナノインエンコーダー303の溝列に対して、図3(a)の拡大図に示すように、隣り合った溝列のうち主走査方向で重複した部分に対向するように2ビット分のペアが配置されている。つまり、nライン側列専用の2ビットと、重複部分の2ビットと、n+1ライン側列専用の2ビットとで、合計で6ビットのペアが配置される。6ビットの発光素子304を常時点灯させ、溝からの反射光を対応する6ビットの受光素子305によって受講することで、感光体ドラム302の移動速度のムラを制御部40がモニタする。つまり、制御部40は、検出した移動速度のムラに応じて、副走査方向での書き出しタイミングを調整することができる。一般には、移動速度検出機構とプリントヘッド301とは異なる位置に取り付けられているため、取り付け誤差の分だけ、精度が出ない。一方、本実施例では、移動速度検出機構をプリントヘッド301に一体化したため、取り付け誤差に対する調整が不要となり、移動速度の検出精度も向上できる。   The deformation block 310 has a pair of a light emitting element 304 and a light receiving element 305 for 6 bits from the writing side. These pairs are not used for APC. Furthermore, as shown in the enlarged view of FIG. 3A, the light receiving element 305 for 6 bits is located in the overlapping portion in the main scanning direction in the adjacent groove rows with respect to the groove row of the nano-in encoder 303. Two-bit pairs are arranged so as to face each other. That is, a total of 6-bit pairs are arranged with 2 bits dedicated to the n-line side column, 2 bits of the overlapping portion, and 2 bits dedicated to the n + 1 line-side column. When the 6-bit light emitting element 304 is always turned on and the reflected light from the groove is received by the corresponding 6-bit light receiving element 305, the control unit 40 monitors the unevenness of the moving speed of the photosensitive drum 302. That is, the control unit 40 can adjust the writing start timing in the sub-scanning direction according to the detected unevenness of the moving speed. In general, since the moving speed detection mechanism and the print head 301 are mounted at different positions, the accuracy is not obtained by the amount of mounting error. On the other hand, in this embodiment, since the moving speed detection mechanism is integrated with the print head 301, adjustment for the mounting error is unnecessary, and the moving speed detection accuracy can be improved.

図3(b)には、変形ブロック310とは異なる変形ブロック320が例示されている。上述したように、複数の発光素子に対して発光素子の数よりも少数の受光素子により変形ブロックを構成することができる。変形ブロック320では、長方形の受光素子305’を採用している。なお、変形ブロック310、変形ブロック320のいずれにおいても、受光素子を複数の発光素子に対して180°の位置に配置してもよいし、発光素子に対して0°ないしは数10°の角度を付けて配置してもよい。発光素子からの光を受光可能な位置であれば、受光素子の位置はどのような位置でもよい。例えば、ミラー307を介して、受光素子305は間接的に発光素子304からの光を受光してもよい。ただし、注目発光素子に対して隣接している隣接発光素子から光を受光しないよう、構造的または制御シーケンス上の工夫は必要である。例えば、注目発光素子と隣接発光素子との同時発光を回避するような制御シーケンスを設計すればよい。   FIG. 3B illustrates a deformation block 320 that is different from the deformation block 310. As described above, a deformed block can be configured with a smaller number of light receiving elements than the number of light emitting elements for a plurality of light emitting elements. In the deformation block 320, a rectangular light receiving element 305 'is employed. In any of the deformation block 310 and the deformation block 320, the light receiving element may be arranged at a position of 180 ° with respect to the plurality of light emitting elements, and an angle of 0 ° to several tens of degrees with respect to the light emitting elements. You may arrange it. The position of the light receiving element may be any position as long as it can receive light from the light emitting element. For example, the light receiving element 305 may indirectly receive light from the light emitting element 304 via the mirror 307. However, it is necessary to devise a structural or control sequence so as not to receive light from the adjacent light emitting element adjacent to the target light emitting element. For example, a control sequence that avoids simultaneous light emission of the light emitting element of interest and the adjacent light emitting element may be designed.

なお、実施例で述べた具体的な回路構成は本発明にとって必須というわけではなく、本発明の技術思想を反映した回路であればどのような回路構成であってもよい。また、1つのブロックあたりでm個の受光素子で光量検出を行う場合、m個の検出結果が得られる。この場合、フィードバックに用いるデータは、m個の検出結果の平均値でもよいし、重み付け平均値であってもよいし、m個のうちいくつかを除外した平均値を用いてもよい。このように本実施例では、受光素子数を減らすことで露光装置の製造コストを安価にし、ブロック単位でAPCを実行することで光量制御の精度も十分に確保される。   The specific circuit configuration described in the embodiments is not essential for the present invention, and any circuit configuration that reflects the technical idea of the present invention may be used. In addition, when the light amount detection is performed by m light receiving elements per block, m detection results are obtained. In this case, the data used for feedback may be an average value of m detection results, a weighted average value, or an average value excluding some of the m detection values. As described above, in this embodiment, the manufacturing cost of the exposure apparatus is reduced by reducing the number of light receiving elements, and the accuracy of light amount control is sufficiently ensured by executing APC in units of blocks.

Claims (7)

回転する感光体と、
前記感光体の回転軸方向と平行に配列された複数の発光素子と、第1、第2、第3の光量調整用発光素子と、前記第1、第2、第3の光量調整用発光素子のそれぞれに対応して設けられ、前記第1、第2、第3の光量調整用発光素子から発光された光をそれぞれ受光する第1、第2、第3の光量調整用受光素子と、を備える露光ユニットと、前記第1、第2、第3の光量調整用受光素子からの出力に基づいて前記複数の発光素子を駆動する電流を制御する制御手段と、
を有し、前記複数の発光素子からの光を前記感光体に照射する画像形成装置において、
前記露光ユニットは、前記第1の光量調整用発光素子、及び複数の発光素子を備える第1ブロックと、前記第2の光量調整用発光素子、及び複数の発光素子を備える第2ブロックと、前記第3の光量調整用発光素子、及び複数の発光素子を備える第3ブロックと、を有し、
前記第1、第2、第3ブロックは前記回転軸方向に沿う方向において互いにずれた位置に配置されているとともに、前記第2ブロックは前記第1ブロック及び前記第3ブロックとは前記回転軸方向と直交する方向においてずれた位置に配置されており、
前記回転軸方向に沿う方向に関して、前記第1の光量調整用発光素子と前記第2の光量調整用発光素子と前記第3の光量調整用発光素子とは離れ、且つ、前記第1の光量調整用発光素子と前記第2の光量調整用発光素子との間には、前記第1ブロックの前記複数の発光素子が配置され、前記第2の光量調整用発光素子と前記第3の光量調整用発光素子との間には前記第2ブロックの前記複数の発光素子が配置されていることを特徴とする画像形成装置。
A rotating photoreceptor,
A plurality of light emitting elements arranged in parallel with the rotation axis direction of the photosensitive member, first, second, and third light amount adjusting light emitting elements; and the first, second, and third light amount adjusting light emitting elements. First, second, and third light amount adjusting light-receiving elements that respectively receive light emitted from the first, second, and third light amount adjusting light-emitting elements. An exposure unit comprising: a control means for controlling currents for driving the plurality of light emitting elements based on outputs from the first, second, and third light quantity adjusting light receiving elements;
In the image forming apparatus for irradiating the photosensitive member with light from the plurality of light emitting elements,
The exposure unit includes: a first block that includes the first light amount adjustment light emitting element and a plurality of light emitting elements; a second block that includes the second light amount adjustment light emitting element and a plurality of light emitting elements; A third light amount adjusting light emitting element, and a third block including a plurality of light emitting elements,
The first, second, and third blocks are arranged at positions shifted from each other in a direction along the rotation axis direction, and the second block is different from the first block and the third block in the rotation axis direction. It is arranged at a position shifted in the direction orthogonal to
Regarding the direction along the rotation axis direction, away from said the first light amount adjusting light-emitting element and the second light quantity adjusting light emitting element third light intensity adjustment light emitting element, and the first The plurality of light emitting elements of the first block are arranged between the light amount adjusting light emitting element and the second light amount adjusting light emitting element, and the second light amount adjusting light emitting element and the third light amount are arranged. The image forming apparatus , wherein the plurality of light emitting elements of the second block are arranged between the light emitting elements for adjustment.
前記第1ブロックにおいて、前記第1ブロックの前記複数の発光素子の少なくとも1つが点灯するときは前記第1の光量調整用発光素子も点灯させることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。 2. The image forming apparatus according to claim 1 , wherein in the first block , when at least one of the plurality of light emitting elements of the first block is turned on, the first light amount adjusting light emitting element is also turned on. 前記第1の光量調整用発光素子は前記第1の光量調整用受光素子に対向して配置され、前記第2の光量調整用発光素子は前記第2の光量調整用受光素子に対向して配置され、前記第3の光量調整用発光素子は前記第3の光量調整用受光素子に対向して配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。   The first light amount adjustment light emitting element is disposed to face the first light amount adjustment light receiving element, and the second light amount adjustment light emitting element is disposed to face the second light amount adjustment light receiving element. 3. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the third light amount adjusting light emitting element is disposed to face the third light amount adjusting light receiving element. 4. 前記第1の光量調整用発光素子と前記第1の光量調整用受光素子とを覆うカバーをさらに有することを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 3, further comprising a cover that covers the first light amount adjusting light emitting element and the first light amount adjusting light receiving element. 前記第1の光量調整用発光素子と前記第1の光量調整用受光素子とが、遮光性を有した接着剤で覆われていることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 3, wherein the first light amount adjusting light emitting element and the first light amount adjusting light receiving element are covered with an adhesive having a light shielding property. 前記露光ユニットは、前記複数の発光素子の各々に対向して設けられた集光レンズを有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the exposure unit includes a condenser lens provided to face each of the plurality of light emitting elements. 前記露光ユニットは、前記感光体の表面に配置された位置検出部に対して光を照射する発光素子と前記溝からの反射光を受光する受光素子とを有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の画像形成装置。   2. The exposure unit according to claim 1, further comprising: a light emitting element that irradiates light to a position detection unit disposed on a surface of the photoconductor; and a light receiving element that receives reflected light from the groove. The image forming apparatus according to claim 6.
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