JPH03269455A - Ledプリンタ - Google Patents

Ledプリンタ

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JPH03269455A
JPH03269455A JP2068103A JP6810390A JPH03269455A JP H03269455 A JPH03269455 A JP H03269455A JP 2068103 A JP2068103 A JP 2068103A JP 6810390 A JP6810390 A JP 6810390A JP H03269455 A JPH03269455 A JP H03269455A
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led array
led
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heating
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一彦 佐藤
Toshio Konaka
胡中 俊雄
Tomohisa Mikami
三上 知久
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術(第9〜11図) 発明が解決しようとする課題(第9〜11図)課題を解
決するための手段(第1.2図)実施例(第3〜8図) 発明の効果 (概要) 複数の記録ユニットを持ち、各記録ユニット毎に、LE
D素子を配列したLED素子群からなるLEDアレイを
有するLEDプリンタに関して、LEDアレイを用いた
電子写真方式のカラープリンタにおいて、各色毎に設け
られた記録ユニットが有するLEDアレイの温度を互い
に均一にさせることで、各色毎のLEDアレイの熱膨張
に伴う長さの違いにより生じる各色間の記録画素の位置
ずれを防ぐことを目的として、 LEDアレイに設けてLEDアレイを加熱させる加熱手
段と、LEDアレイに設けた温度センサと、温度センサ
からの信号に基づいて温度を検出する温度検出手段と、
検出された温度と予め定めた基準温度とを比較する温度
比較手段と、各記録ユニットにおけるLEDアレイの温
度を基準温度に保つために、当該比較された温度差に基
づきLEDアレイに設けられた加熱手段に加える加熱量
を制御する加熱制御手段とを、各記録ユニット毎に有す
る構成である。
(産業上の利用分野) 電子写真方式によるプリンタはレーザプリンタ、LED
プリンタ、液晶プリンタと各種のものが開発されている
。これらのプリンタは、高速、高解像、高画質の特徴を
持ち、今後も大きく発展すると予想される。
本発明は上記プリンタの内、LEDプリンタについての
ものである。LEDプリンタは、従来多く用いられてい
るレーザプリンタと比較して、■固体走査であり機械的
な駆動部品を必要としない、■光路長を短くすることが
でき装置を小型にできる、■半導体技術の進歩により、
価格が安くなる、などの特長を持っている。今後、プリ
ンタの高機能化が進むとともに、カラープリンタのニー
ズが増大する。特に電子写真方式は高速の記録が可能な
ため、高速のカラープリンタが実現できる。
(従来の技術) 第9図に、従来のLEDアレイを用いたカラープリンタ
の構成図を示す。このプリンタ装置は、3原色のイエロ
ー マゼンダ、シアンとこれにブラックを加えた4色の
記録を行うための4組の記録ユニット870を持つ。そ
れぞれの記録ユニット870は、感光ドラム871と、
帯電器872と、LED光学系873と、現像器874
と、クリーナ875とからなる。各カラー記録ユニット
870では、当業者には既知である電子写真方式の記録
が行われ、感光ドラム871上にカラートナーによるカ
ラー画像が形成される。用紙カセット881の記録紙は
ピックアップローラ882によりピックアップされ、記
録紙搬送系883により各記録ユニット870の下を搬
送される。記録紙が各感光ドラム871の下に搬送され
てきた時、感光ドラム871上のカラートナー像は、転
写器876により、記録紙へ転写される。4色の転写が
行われた記録紙は、定着器884で、熱によりトナーが
溶融することで記録紙に定着が行われスタッカ885へ
出力される。
この構成のプリンタは、各記録ユニット870がパイプ
ライン式に並行して記録動作を行うため、高速の記録が
可能となっている。
なお、本装置に用いているLED光学系のLEDヘッド
の構成国を第10図に示す。
LEDアレイ840は、多数のLEDアレイチップ84
6およびドライバIC845が並んだセラミック基板8
48からなり、その上に、LEDからの光を結像するセ
ルフォックレンズ(登録商標)847が一定の間隔を保
って保持されている。第11図に示すように、ドライバ
IC845には、シフトレジスタ844、ラッチ843
、LEDドライバ842が内蔵されている。データをシ
リアルに入力することで、信号線を少なくするとともに
LEDアレイ840の制御を簡素化している。セラミッ
ク基板848は熱伝導率が大きいため、多数のLED素
子841からなるLEDアレイチップ846が発生した
熱を効率よくセラくツク基板848全体に伝え、LED
アレイチップ846の冷却を行っている。
〔発明が解決しようとする課題) ところで、従来、記録ユニット870が4組並んだ構成
を採っているため、各LED光学系873に含まれるL
EDアレイ840の露光ドツト(画素)位置が各LED
光学系873毎に異なっていると、色ずれをおこし出力
画像が劣化する問題がある。このため、LEDアレイ8
40の各ドツト位置を精度良く保つ必要がある。しかし
、プリンタ装置の設置環境の温度変化や、プリンタ装置
内部からの発熱による温度上昇等でLEDアレイ840
の温度が変化すると、熱膨張によりLEDアレイ840
の長さが変わる問題が発生する。
LEDアレイ840はセラミック基板848上に多数の
LED素子841が集積された複数のLEDチップが並
べられて構成されている。通常、セラくツク基板848
は6.8 xto−6/degの線膨張率を示す。例え
ば、LEDアレイ840の全長を300mmとし、温度
上昇が30°Cあるとすると、セラミック基板848の
長さの変化ΔLは次の式で算出される。
ΔL=300 X30X6.8 XIO”6= 0.0
612(mm ) ここで、LEDアレイ840の解像度が400dpiで
あるとすると、1ドツトのピッチは63.51Lmであ
り、約1ドツトの長さの変化が生じることになる。例え
ば、4色の内の一色の露光部のLEDアレイ840が、
他のLEDアレイ840に比べて温度が30°C高いと
すると、その色だけ、記録幅が長くなる。仮に、左端の
ドツトの位置が4色とも一致しているとすると、右端の
ドツトの位置は、温度の高いLEDアレイ840のみ、
約60gm右にずれる。各色の記録位置がずれると、色
ずれが生じたり、文字の判読が困難になる問題が発生す
る。LEDアレイ840の長さが長い場合、また、基板
に金属等の膨張率の大きい材質を用いた場合には、長さ
の変化が大きくなるためさらに大きい問題となる。
そこで、本発明では各LEDアレイの温度を均一にさせ
るために、LEDアレイの温度を検出する温度検出器(
たとえばサーくスタ等)を設け、検出されたLEDアレ
イの温度に基づきヒータに加える電力を制御し、LED
アレイ全体の温度を均一にさせることで、熱膨張に伴う
LEDアレイのドツト位置ずれを防ぐことを目的として
なされたものである。
(課題を解決するための手段) 以上の技術的課題を解決するため第一の発明は第1図に
示すように、複数の記録ユニットA〜Nを持ち、各記録
ユニット毎に、LED素子を配列したLED素子群から
なるLEDアレイ1を有するLEDプリンタにおいて、 LEDアレイ1に設けてLEDアレイ1を加熱させる加
熱手段3と、LEDアレイlに設けた温度センサ2と、
温度センサ2からの信号に基づいて温度を検出する温度
検出手段4と、検出された温度と予め定めた基準温度と
を比較する温度比較手段5と、各記録ユニットにおける
LEDアレイ1の温度を基準温度に保つために、当該比
較された温度差に基づきLEDアレイ1に設けられた加
熱手段3に加える加熱量を制御する加熱制御手段6とを
、各記録ユニット毎に右する。
また、第二の発明は第2図に示すように、複数の記録ユ
ニットA−Nを持ち、各記録ユニットに、LED素子を
配列した発光素子群からなるLEDアレイ1を有するL
EDプリンタにおいて、 LEDアレイ1に設けてLEDアレイ1を加熱させる加
熱手段3と、LEDアレイ1に設けた温度センサ2と、
温度センサ2からの信号に基づいて温度を検出する温度
検出手段4と、温度検出手段4で検出された各LEDア
レイ1の温度の内から、最大の温度を検出する最大温度
検出手段7と、検出された最大温度と温度検出手段4で
検出された温度とを比較する温度比較手段5と、各記録
ユニットにおけるLEDEDアレイ温度を最大温度検出
手段7で検出された最大温度に保つために、当該比較さ
れた温度差に基づきLEDアレイ1に設けられた加熱手
段3に加える加熱量を制御する加熱制御手段6とを、最
大温度検出手段7を除いて各記録ユニット毎に有する。
(作用) 第一の発明に係るLEDプリンタの記録精度安定法は次
のように動作する。第1図に示すように、温度検出手段
4により、LEDアレイ1に設けられた温度センサ2か
らの信号に基づきLEDアレイ1の温度を検出する。次
に、温度比較手段5において当該検出された温度と予め
定められた基準温度とを比較して互いの温度差を求める
。当該基準温度は加熱のみによる制御を行うため、通常
使用時の温度より少し高めに設定される。続いて、加熱
制御手段6において、前記で求められた温度差に基づき
LEDEDアレイ設けられた加熱手段3に供給する加熱
量を制御して、各記録ユニットにおけるLEDアレイ1
の温度を基準温度に保ちLEDアレイの熱膨張に伴う各
LEDアレイ1の長さを均一に保つようにする。
次に、第二の発明に係る動作を説明する。
第2図に示すように温度検出手段4により、LEDアレ
イ1に設けられた温度センサ2からの信号に基づきLE
Dアレイ1の温度を検出する。
続いて、最大温度検出手段7において、前記で検出され
た各LEDアレイlの温度の内から最大の温度を検出す
る。次に、温度比較手段5において当該検出された最大
温度と温度検出手段4で検出された温度とを比較する。
当該比較された温度差に基づき、加熱制御手段6におい
て、LEDアレイ1に設けられた加熱手段3に供給する
加熱量を制御する。ここで、制御を安定させるため各L
EDアレイ1の温度を最大温度検出手段7で検出された
最大温度から1〜2°C低い温度に保ち、LEDアレイ
1の熱膨張に伴う各LEDアレイlの長さを均一に保つ
ようにする。
(実施例) 続いて、第一の発明に係る実施例について説明する。第
3図に4組の記録ユニット(1)〜(4)を搭載した場
合の実施例に係る構成図を示す。
LEDアレイ1としてのLEDアレイ部3部位部位1数
光素子が集積されたLEDチップを複数並べたLEDア
レイとLEDアレイを搭載したセラミック基板とで構成
され、当該セラくツク基板の温度を検出するため、温度
センサ2としてのサーミスタ32がセラミック基板に取
り付けられている。温度検出手段4としての温度検出回
路34では、サーくスタ32が温度に従って抵抗値が変
化することを利用して温度を検出する。つまり、サーミ
スタ32に安定化した電源(+5V)から電圧を加えて
おくと、温度に従って抵抗値が変化するため、温度に対
応する電圧を検出する検出抵抗34aとサーミスタ32
の分圧比が変化し、検出抵抗34aにかかる電圧が変化
するので当該電圧の変化に応じた差動増幅器34bの出
力が変化し、増幅回路34cから変化した温度に対応す
る電圧が得られる。温度比較手段5としての温度比較回
路35では、前記の検出抵抗34aにかかる電圧を増幅
回路34cにより増幅して、基準温度に対応した基準電
圧を発生する基準電圧発生器50からの電圧と比較する
ことで、セラくツク基板の温度が基準温度と比べてどの
程度低いかを判断する。
PWM (Pulse Width Modulati
on)回路36aでは、温度比較回路35で比較された
基準電圧との差から、ヒータに加える電流のデユーティ
を変え、電圧の差に応じたパルス巾の信号を得る(第4
図参照)。すなわち、方形波発振器51により出力され
るパルスの幅を温度比較回路35の出力により変化させ
る。当該電圧に応じたパルス巾の信号は加熱手段3とし
てのヒータ33に加える電力に対応ずけられる。次に、
ヒータドライブ回路、36bでは、当該PWM回路36
aのパルス巾の信号に応じた電力なヒータ33に供給す
る。ここで、PWM回路36aと、ヒータドライブ回路
36bとは加熱制御手段6に該当する。
今、セラくツク基板の温度が基準温度に近い温度であれ
ば、セラミック基板に取り付けたヒータ33に加える電
力を少なくするよう制御する。
セラくツク基板の温度が基準温度に比較してずっと低い
場合は、ヒータ33に加える電力を多くするよう制御す
る。この制御を行うことで、セラミック基板の温度が基
準温度になるようにする。
基準温度はLEDアレイ部31の通部長1用時の温度よ
り少し高めに設定しておくことで、各LEDアレイ部3
1を基準温度に保つことができる。
この結果、本発明によれば、各記録ユニット(1)〜(
4)の各LEDアレイ部31の温度は互いに均一に保た
れ、各記録ユニットのLEDアレイ部31の熱部長1伴
なう長さが同一になる。従って、各記録ユニット(1)
〜(4)間における互いの記録ドツトの相対的位置すれ
かなくなり色ずれのない記録が行える。
また、本発明によると、出力画像のドツト位置精度が高
くでき、CAD図面の出力等高精度を要求される用途に
用いることもできる。
続いて第二の発明につき説明する。ところで、今回の構
成のカラープリンタの場合、それぞれのLEDアレイ部
31をあ部長1った温度にする必要は必ずしもない。4
組のLEDアレイ部31が同部長1であれば、−の画像
における色づれは生じない。そのためには、4組のLE
Dアレイ部31の温部長1−であれば良い。また、LE
Dアレイ部分の発熱は少ない方が消費電力が少なくてす
み、装置全体としても発熱は少ない方が望ましい。そこ
で、できるだけ低い温度で4組のLEDアレイ部31の
温部長1−にさせる方法、つまり4組のLEDアレイ部
31の内部量1温度の高いLEDアレイ部31に他部長
1Dアレイ部31の温部長1わせる方法を実現した。
第5図に4組の記録ユニット(1)〜(4)を搭載した
場合の実施例に係る構成図を示す。
当該構成において、LEDアレイ部31と、部長1スタ
32と、ヒータ33と、温度検出回路34と、温度比較
回路35と、PWM回路36aと、ヒータドライバ回路
36bとは前記第一の発明と同様であるので説明を省略
する。ここでは、さらに各温度検出回路34で検出した
温度の内から最大の温度を選び出す最大温度検出回路3
7を設けた。
続いて動作を説明する。まず温度検出回路34において
サーくスタ32の抵抗値に基づいてLEDアレイ部31
の温部長1出する。続いて最大温度検出手段7としての
最大温度検出回路37において、各温度検出回路34で
検出された温度検出結果を比較しそのうちの最大温度を
選ぶ。次に、その最大温度に他の3組のLEDアレイ部
31の温部長1わせるために、温度比較回路35におい
て当該最大温度と温度検出回路34で検出された温度と
の差を求める。続いて、当該温度差に基づいて、前記で
説明したPWM回路36aとヒータドライブ回路36b
とにより、他の3組のLEDアレイ部31のヒ部長13
に加える電力を制御する。なお、制御を安定させるため
、最大温度を示すLEDアレイ部31より部長126C
低い温度を保つよう他のLEDアレイ部31の温部長1
御する。1〜26Cならば、各LEDアレイ部31の長
さの違いは微小であり無視できる。
第6図に実施例に係る動作説明図を示す。なお、第6図
は説明を容易にするため、2組のLEDアレイ部31を
用部数1合を示した。
LEDアレイ部31の湿部数1周回部度、自己発熱等に
より変化するが、4組のLEDアレイ部31の内部数1
の温度を示すLEDアレイ部31の温部数1って他のL
EDアレイ部31の温部数1化する。ある基準温度に保
つ方式に比べると、各LEDアレイ部31の内の最大温
度に保つ方式は、4組のLEDアレイ部31の内部数1
ヒータに加える電力が零ですむとともに、通常化の3組
との温度差が比較的小さいため、ヒータに加える電力が
小さくてすむ。
本発明によれば、周囲温度が変化しても、各記録ユニッ
トが宥するLEDアレイ部31の技部数1て均一に保た
れるため、記録ドツトの相対的位置ずれかない記録が行
える。又、各LEDアレイの長さを均一に保つための電
力消費も少なくてすむ。
以下に第2の発明の他の実施例について説明する。
第7図は第2の発明の他の実施例の構成国であり、第8
図はLEDアレイの制御シーケンスを示すフローチャー
トである。第7図の構成として、処理部61と、ROM
62と、RAM63と、A/D変換器64と、D/A変
換器65と、4組のLEDアレイ31(夫々、LEDI
LED2.LED3.LED4とする)を有する。
以下、第8図を用いてその動作を説明する。
まず、各LEDアレイ31の温度は夫々のサーくスタ3
2で電圧に変換される。この電圧はA/D変換器64に
入力される。処理部61はCPUを有し、RAM63に
格納された制御プログラムに従って動作する。まず、A
/D変換器でディジタル信号に変えられた各LEDアレ
イ31の温度値(Tユ〜T4)を読み込む(ステップ■
〜■)。次に、処理部61は、それらを比較して、最大
の温度値(TM )を求める(ステップ■)。次に、処
理部61は最大の温度を示すLEDアレイ31のヒータ
33に加える電力を減らすか0にして、温度がそれ以上
増加しないようにする。残り3組のLEDアレイ31に
ついては、LEDアレイ31の温度が最大の温度を示す
LEDアレイ31の温度の18C〜2℃以内に入るよう
に、それぞれのLEDアレイ31の温度値と最大の温度
を示すLEDアレイ31の温度の差に従って、D/A変
換器65にデータを与える。
すなわち、処理部61は各LEDアレイ31の温度値T
、〜T4と最大値TMとの差を求める(ステップ■〜■
)。そして、処理部61は各LEDアレイ31毎の温度
差データに基づきROM62に格納されている温度差−
ヒータ電力テーブルを参照し、各LEDアレイ31に与
える電力値(P1〜P4)を求める(ステップ[株]〉
続いて、処理部61は求めた電力値(P1〜P4)を夫
々D/A変換器65を通して図示しないヒータドライバ
回路(例えば第3図のPWM回路36a、ヒータドライ
ブ回路36bに該当する)に与える(ステップ■)。
D/A変換器65では、与えられたデータがアナログ電
圧に変換され、ヒータドライバ回路に加えられる。前述
の実施例で述べたように、ヒータドライバ回路では、加
えられた電圧に依存して、ヒータに加わる電流にパルス
幅変調がかけられる。その結果、ヒータの発熱量が変り
、LEDアレイ31の温度が目標とする温度に近づく。
なお、最大温度値を示すLEDアレイ31は、ヒータの
発熱による温度上昇がなくなるため、徐々に冷却する。
他のLEDアレイ31の温度もこの温度に従って変化す
る。ただし、発光の状態が大きく変わると、最大の温度
値を示すLEDアレイ31が入れ替わる。この場合は、
前述した制御シーケンスに従って新しい温度値の最大値
に従って各LEDアレイ31のヒータが制御されること
になる。
なお、処理部61の処理能力に余裕がある場合は、D/
A変換器65とPWM回路の機能を処理部61の内部で
処理することも可能である。この場合、D/A変換器6
5と、PWM回路が不要になり、回路が簡素になる。。
このようにして、4組のLEDアレイ31のうち、最大
の温度を示すLEDアレイ31の温度に従った温度にす
べてのLEDアレイ31の温度が制御される。ある基準
温度に保つ方式に比べると、4組のLEDアレイ31の
内、1組はヒータに加える電力がOもしくは極めて小さ
くてすむとともに、他の3組の温度は前述の実施例に示
したものより低くてよいため、ヒータに加える電力が小
さくてすむ。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明ではカラーLEDプリンタ
の各色間の記録画素のドツト位置精度を保つために、各
記録ユニットが有するLEDアレイの温度を検出する手
段と、当該検出された温度に基づきLEDアレイに取り
付けた加熱手段に加える加熱量を制御する手段とを設け
て、各LEDアレイの温度を均一にさせることでLED
アレイの熱膨張に伴うLEDのドツト位置変動を防ぐよ
うにしている。
したがって、周囲温度が変化した場合にも、各記録ユニ
ットに係るLEDアレイの長さが均一に保たれるため、
各色の記録ドツトの相対的位置すれかなくなり色ずれの
ない良好なカラー記録が行え有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は第一の発明の原理ブロック図、第2図は第二の
発明の原理ブロック図、第3図は第一の発明の実施例に
係る構成国、第4図は実施例に係る動作説明図(1〉、
第5図は第二の発明の実施例に係る構成国、第6図は実
施例に係る動作説明図(2)、第7図は第2の発明の他
の実施例に係る構成国、第8図はLEDアレイの温度制
御シーケンス、第9図は従来例に係る構成国、第10図
はLEDヘッドの構成国、第11図はLEDアレイチッ
プとそのドライバICの構成国である。 1、(31)・・・LEDアレイ (LEDアレイ部) 2、(32)・・・温度センサ(サーくスタ)3、(3
3)・・・加熱手段(ヒータ)4、(34)・・・温度
検出手段 (温度検出回路) 5、(35)・・・温度比較手段 (温度比較回路) 6 、  (36a 、 36 b ) ・・・加熱制
御手段(PWM回路、ヒータドライブ回路) 7、(37)・・・最大温度検出手段 (最大温度検出回路)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)複数の記録ユニット(A〜N)を持ち、各記録ユ
    ニット毎に、LED素子を配列したLED素子群からな
    るLEDアレイ(1)を有するLEDプリンタにおいて
    、 LEDアレイ(1)に設けてLEDアレイ (1)を加熱させる加熱手段(3)と、 LEDアレイ(1)に設けた温度センサ(2)と、 温度センサ(2)からの信号に基づいて温度を検出する
    温度検出手段(4)と、 検出された温度と予め定めた基準温度とを比較する温度
    比較手段(5)と、 各記録ユニットにおけるLEDアレイ(1)の温度を基
    準温度に保つために、当該比較された温度差に基づきL
    EDアレイ(1)に設けられた加熱手段(3)に加える
    加熱量を制御する加熱制御手段(6)とを、各記録ユニ
    ット毎に有することを特徴とするLEDプリンタの記録
    精度安定法。 (2)複数の記録ユニット(A〜N)を持ち、各記録ユ
    ニットに、LED素子を配列した発光素子群からなるL
    EDアレイ(1)を有するLEDプリンタにおいて、 LEDアレイ(1)に設けてLEDアレイ (1)を加熱させる加熱手段(3)と、 LEDアレイ(1)に設けた温度センサ(2)と、 温度センサ(2)からの信号に基づいて温度を検出する
    温度検出手段(4)と、 温度検出手段(4)で検出された各LEDアレイ(1)
    の温度の内から、最大の温度を検出する最大温度検出手
    段(7)と、 検出された最大温度と温度検出手段(4)で検出された
    温度とを比較する温度比較手段(5)と、 各記録ユニットにおけるLEDアレイ(1)の温度を最
    大温度検出手段(7)で検出された最大温度に保つため
    に、当該比較された温度差に基づきLEDアレイ(1)
    に設けられた加熱手段(3)に加える加熱量を制御する
    加熱制御手段(6)とを、最大温度検出手段(7)を除
    いて各記録ユニット毎に有することを特徴とする LEDプリンタの記録精度安定法。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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