JPS62246753A - 光プリンタ - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） この発明は光プリンタに関し、特に複数のダイオード素
子を制御して露光を行う光プリンタに関する。

（従来技術） 第８図を参照して、従来の配線構造では、定電圧電源２
の出力電圧は、配線４．４′およびコネクタ３を介して
、発光ダイオードへソド１に含まれかつ並列に接続され
たドライバチップＩＣＩ〜ＩＣｍおよび発光ダイオード
アレイＤＡＩ〜ＤＡｍの８対に供給される。このような
配線構造では、定電圧電源２からの出力電圧は、配線４
．４′、コネクタ３、発光ダイオードヘッド１内のパタ
ーン配線や金ボンディングワイヤなどからなる配線５．
５′の電圧降下によって減圧されて印加されることにな
る。このため、このような従来の配線構造では、配線経
路が長くなる末端部の発光ダイオード素子程供給電圧が
電圧降下によって低下したり、点灯数によって発光ダイ
オードアレイへの供給電圧が変動する欠点があった。

そして、その結果、第９図において、曲線ａで示される
ように、発光ダイオード素子の点灯率が１個点灯状態か
ら１００パーセント点灯状態まで変化した場合、発光ダ
イオード素子１個の単位時間当たりの平均輝度が大幅に
低下する。

このような発光ダイオード素子の輝度変化を抑制するた
めの技術が、たとえば、特開昭５８−７８４７６号公報
や、特ｆＪＭ昭５６−１５５９５９号公報に、開示され
ている。前者では、発光ダイオード素子１個毎の発光変
動低減のため、発光ダイオード素子１個毎の通電時間を
制御する。また、後者では、発光ダイオード１個毎の電
流を制御することにより、印刷スポット径を変えて印写
状態を変える。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のような従来の技術では、いずれも、発光ダイオー
ド素子１個毎の輝度コントロールを制御するものにすぎ
ず、発光ダイオードアレイへ電圧を供給する配線の電圧
降下による全体の輝度変動を解決するものではなかった
。ところが、数十個の発光ダイオード素子を含む発光ダ
イオードアレイの同一チップ内の各発光ダイオード素子
間は相関性が高いため、各発光ダイオード素子毎に輝度
のばらつきはわずかじか生じない。また、発光ダイオー
ドアレイ相互間の輝度のばらつきは、電流制限抵抗のト
リミング、発光ダイオードアレイの輝度ランク選別また
は発光ダイオードアレイの製造技術の進歩によるばらつ
きの圧縮などにより、技術的に十分対処可能になってき
ている。それゆえに、現在では、発光ダイオード素子毎
の輝度のばらつきよりも、発光ダイオードアレイ全体の
輝度のばらつきが問題になっている。すなわち、１つの
発光ダイオード素子だけの点灯時は、発光ダイオードア
レイに供給される電流は数ミリアンペアの微少電流であ
り、逆に、数千の発光ダイオード素子の全部点灯時には
、発光ダイオードアレイには、たとえば約１ＯＡまたは
それ以上の電流が供給される。電圧降下は流入電流が大
きくなる程大きくなるため、電源ユニットから発光ダイ
オードアレイまでの配線の抵抗、コネクタ接触抵抗およ
び発光ダイオードアレイ内の発光ダイオード素子に達す
るまでの配線の抵抗等に起因する電圧降下の変動を補償
しなければならない。しかし、上述の従来技術のいずれ
も、これらを解決するには有効ではない。

それゆえに、この発明の主たる目的は、発光ダイオード
素子の輝度変化を効率よく抑制できる、光プリンタを提
供することである。

（問題点を解決するための手段） この発明は、簡単にいえば、複数の発光ダイオード素子
を有する発光ダイオードアレイ、同時点灯する発光ダイ
オード素子の数を計数するカウンタ手段、およびカウン
タ手段の計数値に応じて、同時点灯する発光ダイオード
素子の点灯時間を制御する点灯制御手段を備える光プリ
ンタである。

（作用） カウンタ手段によって、まず、発光ダイオードアレイの
中の同時に点灯する発光ダイオード素子数が計数される
。その後、計数値に応じて、点灯制御手段で同時に点灯
する発光ダイオード素子の点灯時間が制御される。たと
えば、同時に点灯する発光ダイオード素子の数が多いと
きには、電圧降下が大きくなるから点灯時間を長（し、
逆に点灯する発光ダイオード素子の数が少ないときには
、電圧降下が小さいから点灯時間を短くするようにして
、点灯時間が制御される。したがって、発光ダイオード
アレイへの通電時間が、同時に点灯する発光ダイオード
素子の数に応じて、決定され制御される。

（発明の効果） この発明によれば、発光ダイオードアレイの点灯率、す
なわち発光ダイオードアレイにおける同時に点灯する発
光ダイオード素子の数に拘わらず、発光ダイオード素子
の単位時間当たりの光量、すなわち平均輝度をほぼ一定
に制御することができる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点
は、図面を参照して行なう以下の実施例の詳細な説明か
ら一層明らかとなろう。

（実施例） 第２図は光プリンタの要部を示す斜視図である。以下に
は、この発明が光プリンタに適用されたものとして説明
されるが、この発明は、このような光プリンタ以外の他
、複数の発光ダイオード素子（半導体レーザも含む）に
よって露光を行う像形成装置、たとえば電子複写機、フ
ァクシミリなどにも適用され得るということを予め指摘
しておく。

感光体ドラム１１の長さ方向には、ドラム表面が平行に
対向するように、発光ダイオードヘッド１が配置される
。発光ダイオードヘッドｌと感光ドラム１１との間には
セルフォックレンズのようなレンズ系１２が介挿される
。このレンズ系１２は、発光ダイオードヘッド１から照
射される光を感光ドラム１１の周面上に集束させるため
のものである。発光ダイオードヘッド１にはコネクタ３
を介して配線４．４′が接続される。この配線４．４′
は安定化電源２（第１図）に接続される。

第３図を参照して、発光ダイオードヘッド１は、規則的
に配置されたｍ個の発光ダイオードアレイＤＡ、〜ＤＡ
、と、これら発光ダイオードアレイに供給する電力を制
御するためのｍ個のドライバチップＩＣ，−ＩＣ，とを
有する。

第４図は発光ダイオードヘッドの内部回路構成を説明す
るための回路図である。第４図において、ｍ個の発光ダ
イオードアレイＤＡ、〜ＤＡ、には、それぞれｎ個の発
光ダイオード素子り、〜Ｄ、７．・・・　（Ｄ　ｒ　ｔ
　−Ｄ−）が含まれる。そして、この発光ダイオードア
レイＤＡ、〜ＤＡＩＩには、それぞれ、ｎ個の発光ダイ
オード素子り、、＃Ｄ、。

を制御するため、ｍ個のドライバチップＩＣ＋〜ＩＣ，
が接続される。ｍ個のドライバチップＩＣ１〜ＩＣＩＩ
には、それぞれ、ｎ個の発光ダイオードに対応して、ｎ
個のドライバ素子Ｔ１１〜Ｔｌ１ｌ。

・・・　（Ｔ１〜Ｔ□）が含まれる。以下の説明では、
簡単のために、第１の発光ダイオードアレイＤ　Ａ　＋
　とそれに対応するドライバチップＩＣＩが、他を代表
して説明される。

それぞれのドライバ素子Ｔ５．〜Ｔ、、ｌに対応するビ
ットを有する７ビツトのシフトレジスタ３１１〜５ｌ１
１は、直列に入力される印写データを並列に変換し、ラ
ッチＬｌｌ〜Ｌｌｎは、対応するシフトレジスタ３１１
〜Ｓ１゜のビットの内容を一時記憶する。

アンドゲートＧｌｌ〜Ｇｌ、１は、発光ダイオード素子
Ｄｌｌ”−Ｄｌｆｉの点灯期間を決めるゲートでありこ
れら各ゲートＧ、〜Ｇ１ｏの出力端にはドライバ素子Ｔ
１〜Ｔ１イ（たとえばスイッチングトランジスタで構成
されている）がそれぞれ接続され、さらに電流制限抵抗
Ｒ＋　＋〜Ｒ１ｆｉを介して発光ダイオード素子ＤＩｌ
〜Ｄ５．．が接続される。

このようにして、これらシフトレジスタ３１１〜５Ｉ１
１＋　ラッチＬｌｌ〜Ｌ＋１１＋スイッチ素子Ｔ、〜Ｔ
１．１および電流制限抵抗Ｒ１〜Ｒ１ｎが１つのドライ
バチップ■Ｃ１として構成される。

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図である。

なお、以下の説明では、この発光ダイオードヘッド１の
発光ダイオード素子数は、たとえば２．０４８個である
として説明をする。そして、安定化電源２の最大出力は
、その２，０４８個の素子すべてが点灯されるに十分な
出力を有し、この安定化電源２には、たとえば３端子レ
ギユレータが用いられる。

画像データ出力部６は、たとえばマイクロコンピュータ
のＣＰＵによって制御され、第６図に示すように、印字
データに応じた画像データＤＡＴＡおよび発光ダイオー
ドヘッドｌを制御するためのラッチパルスＬＣＨ並びに
一定のシフトクロックＳＣとを出力する。

画像データＤＡＴＡとシフトクロックＳＣとは、まず、
ゲートＧで論理積されて、カウンタ９に入力される。し
たがって、このゲートＧは、発光ダイオードヘッド１内
のシフトレジスタに与えられるデータＤＡＴＡとシフト
クロックＳＣとに基づいて、点灯される発光ダイオード
素子の数に応じたパルスをカウンタ９に与える。また、
カウンタ９の他の入力端子には、画像データ出力部６か
らラッチパルスＬＣＨが与えられる。したがって、カウ
ンタ９では、これらの与えられるパルスに基づいて、同
時点灯される発光ダイオード素子の数が計数される。

そして、印字データの１行分のカウントを終了すると、
発光ダイオードヘッド１に与えられるラッチパルスＬＣ
Ｈに応答して、カウンタＧのカウント値が、その出力端
子に接続されたラッチ回路８に格納される。ラッチ回路
８への格納が完了すると、そのラッチ信号の立ち上がり
でクリアされ、次の印字データのカウントのためにカウ
ンタ９がリセットされる。

ラッチ回路８にラッチされたデータは、発光ダイオード
ヘッド１のラッチタイミングと同期しているので、発光
ダイオードヘッド１内のラッチＬ１１〜Ｌ１７．・・・
Ｌ１〜ＬＩＩ１．（第４図）の同時点灯する素子の数と
一致している。ラッチ回路８でラッチされたデータは、
デユーティ決定回路１０に与えられる。

デユーティ決定回路１０では、第５図に示すように、ラ
ッチ回路８から出力されたデータすなわちカウンタ９の
カウント値がまず加算器１３の一方の入力に入力される
。この加算器１３の他方の入力には、定数設定回路１４
のデータが入力される。加算器１３には、たとえばフル
アダー或いはハーフアダーが用いられ、定数設定回路１
４にはレジスタが用いられる。加算器１３で、ラッチ回
路８からのデータと定数設定回路１４のデータとを加算
するのは、ラッチ回路８のデータを補正するためである
。すなわち、ラッチ回路８から出力されるデータが、た
とえば１次曲線７＝ａＸ＋ｂで与えられるとすれば、傾
きａは一定として定数すを補正するのがこの定数設定回
路１４である。

加算器１３の出力は、シフトクロックＳＣが供給されて
いるタイマ回路１５に与えられる。このタイマ回路１５
は、加算器１３から与えられるデータに応じて、シフト
クロックＳＣを分周し、出力パルスＴＯＵＴとして出力
する回路である。したがって、同時点灯する発光ダイオ
ード素子の数が増加すると、ラッチ回路８から出力され
るデータ（計数値）が大きくなり、加算器１３の出力値
も大きくなる。そうすると、タイマ回路１５の出力パル
スＴＯＵＴの周期は長くなる。

タイマ回路１５からの出力パルスＴＯＵＴは、１１ビツ
トのシフトレジスタ１６のシフトクロックとして与えら
れる。シフトレジスタ１６のＲＥＳＥＴ端子には、ラッ
チパルスＬＣＨが与えられ、データ人力ＳＩＮには常時
ハイレベルが供給される。そして、シフトレジスタ１６
の下位３ピツ）Ｑ９　、Ｑ＋＊およびＱｌｌからは、そ
れぞれストロ−ブ信号ＳＴＩ、ＳＴ２およびＳｒ１が出
力される。

このようなストローブ信号ＳＴＩ、ＳＴ２およびＳｒ１
が第７図に示され、その周期は、それぞれ、出力パルス
ＴＯＵＴの９倍、１０倍および１１倍になる。ストロー
ブ信号ＳＴ２において、時間ｊは定数設定回路１４に決
定される時間であり、時間に、、ｋｔおよびに、はラッ
チ回路８のデータすなわち、同時点灯する発光ダイオー
ド素子の数に基づいて決定される時間である。この第７
図における時間Ａ、ＢおよびＣは、同時点灯する発光ダ
イオード素子の数が時間Ｃ，ＡおよびＢの順に増加する
状態を示す。したがって、時間Ｃでは定数設定回路１４
によって決定される時間に３が一番短くなり、ストロー
ブ信号ＳＴ２のオン時間が一番長くなるとともに、それ
に応じてストローブ信号ＳＴＩおよびＳｒ１のオン時間
も時間ＡおよびＢのときから比べると長くなる。

ストローブ信号ＳＴ１．Ｓｒ２およびＳｒ１は、発光ダ
イオードヘッド１に入力され、発光ダイオードアレイチ
ップ毎の点灯時間を制御するための制御信号となる。し
たがって、ストローブ信号ＳＴ２を出力する出力端子Ｑ
１゜は、標準輝度を有する発光ダイオードアレイが接続
されたドライバチップＩＣに接続される。そして、スト
ローブ信号ＳＴ３が出力されるビットＱ、は、輝度の低
い発光ダイオードアレイチップが接続されたドライバチ
ップに接続され、ストローブ信号ＳＴＩが出力される出
力端子Ｑ１．は輝度の大６い発光ダイオードアレイチッ
プが接続されたドライバチップにそれぞれ接続される。

このように、発光ダイオードアレイチップを輝度に応じ
て３段階に分けてストローブ信号ＳＴＩ、Ｓｒ２および
Ｓｒ１を供給するのは製品化された発光ダイオードヘッ
ド１になお残る少しの輝度のばらつきを補償するためで
ある。すなわち、標準的な輝度を発生する発光ダイオー
ドアレイチップの点灯時間を１００％とすれば、輝度の
低い発光ダイオードアレイチップには１１０％の点灯時
間が与えられ、輝度の大きい発光ダイオードアレイチッ
プには９０％の点灯時間が与えられる。このようにする
ことによって、どの発光ダイオードアレイの発光ダイオ
ード素子も単位時間当たり一定の光量を発生させるよう
にすることができる。

なお、この実施例では、発光ダイオードアレイチップを
輝度に応じて３段階に分けたが、より細かく輝度のばら
つきを補償したいのであれば、さらに多段階に発光ダイ
オードアレイチップを分けて制御することも可能である
。

このように、シフトレジスタ１６から出力されるストロ
ーブ信号ＳＴＩ、ＳＴ２およびＳｒ１と、画像データ出
力部６から出力されるラッチパルスＬＣＨ，画像データ
ＤＡＴＡおよびシフトクロツタＳＣとによって発光ダイ
オードヘッド１が制御されたときの発光ダイオード素子
の平均輝度曲線は第９図において曲線すのようになる。

曲線ａで示される従来の平均輝度は、発光ダイオードの
点灯率が上昇するに従って低下するが、曲線すでは多少
のカテナリー形状を呈しているが、破線で示される直線
に全範囲において漸近している。したがって、この実施
例によれば、同時点灯される発光ダイオード素子の数に
拘らず、単位時間当たりの１個当たりの発光ダイオード
の平均輝度がほぼ一定に保たれる。このため、光プリン
タの露光が印字データに応じて、□感光体ドラム１１の
ドラム表面全面にわたって正確に行える。

なお、上述の実施例では、シフトレジスタ１６から出力
されるストローブ信号ＳＴＩ、ＳＴ２およびＳｒ１は、
ラッチ回路８から出力されたデータを加算器１３で定数
設定回路１４のデータと加算することによって形成され
たが、この加算器１３および定数設定回路１４をマイク
ロコンピュータのＲＯＭで置き換えることもできる。加
算器１３および定数設定回路１４をマイクロコンピュー
タのＲＯＭで置き換えれば、プログラムを工夫すること
によって、曲線すを破線の直線により近づけることがで
き、精密な点灯制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図である。 第２図は光プリンタの一例を示す要部斜視図である。 第３図は発光ダイオードヘッドの構成を示す斜視図であ
る。 第４図は発光ダイオードヘッドの内部回路の一例を示す
回路図である。 第５図はデユーティ比決定回路を示すブロック図である
。 第６図は画像データ出力部から出力されるパルスの波形
を示すタイミング図である。 第７図はシフトレジスタから出力されるストローブパル
スの波形を示すタイミング図である。 第８図は従来の発光ダイオードヘッド内の接続状態を示
すブロック図である。 第９図はこの発明の一実施例と従来例とを比較した場合
の発光ダイオード点灯率に対する平均輝度の低減比を示
す図である。 図において、１は発光ダイオードヘッド、８はラッチ回
路、９はカウンタ、１０はデユーティ決定回路を示す。 （Ｎｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　、−飛

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　複数の発光ダイオード素子を有する発光ダイオード
   アレイ、 同時点灯する前記発光ダイオード素子の数を計数するカ
   ウンタ手段、および 前記カウンタ手段の計数値に応じて、同時点灯する前記
   発光ダイオード素子の点灯時間を制御する点灯制御手段
   を備える、光プリンタ。 ２　前記点灯制御手段は、前記カウンタ手段の計数値に
   基づいて、前記発光ダイオード素子への通電時間を制御
   する通電制御手段を含む、特許請求の範囲第１項記載の
   光プリンタ。 ３　前記通電制御手段は、前記カウンタ手段の計数値に
   基づいて、前記発光ダイオード素子の通電時間を規定す
   るパルスを発生するためのパルス発生手段を含む、特許
   請求の範囲第２項記載の光プリンタ。 ４　前記パルス発生手段は前記カウンタ手段の計数値と
   、最小通電時間に相当する定数とに基づいて、前記パル
   スの時間を決定するための手段を含む、特許請求の範囲
   第３項記載の光プリンタ。 ５　前記パルス発生手段は所定のパルスのデューティ比
   を変化するデューティ比変化手段とを備える、特許請求
   の範囲第４項記載の光プリンタ。 ６　前記デューティ比変化手段は、前記カウンタ手段の
   計数値と前記定数とに基づいて出力パルスの周期を決定
   する手段、および前記出力パルスの数に応じて少なくと
   も１つの前記パルスを生成する手段を含む、特許請求の
   範囲第５項記載の光プリンタ。