JPS6357263A - Ｌｅｄアレイの発光ばらつき調整方法 - 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 本発明は、光書込み装置に使用するＬＥＤ　（発光ダイ
オード）アレイの発光ばらつきを強制劣化により調整す
る方法に関する。

従来の技術 オフィスオートメーションの進行に併ない、高速・高画
質・低門音の特徴を牛かした電子写真式プリンターが注
目されてきている。レーザ゛−による光書込みを応用し
たレーザープリンターか広く実用化されているか、光書
込み部の人ぎいこと、ポリゴンミラーの信頼性か低いこ
と等の問題点から、Ｌ　Ｅ　Ｄアレイをこの分野に応用
することか捉察されている。

）ＦＤアレイとしてはＧａＡＳＰか十に用いられている
が、ＧａＡＳとＧａＡｓＰの格子定数の差により格子欠
陥が多く、ウェハの均一・性か操なわれ、結果として、
出来あがったＬＥＤアレイに輝度のばらつきが大きく、
ひいては１フ率の低さ、電子写真プリンターに応用した
場合の潤度ムラ、線のざらつき等を招いていた。

この欠点を改善するものとして、特開昭５９−１９４５
６６公報、特開昭５９−１９４８７５公報に開示されて
いるように、ＬＥＤ各素子の輝度を記憶手段に記憶させ
、［−「Ｄ素子に印加する電流、電圧又は駆動時間を各
素子ごとに独立に制御し、上記輝度のばらつぎを補正す
る方法が知られている。

発明か解決しようとする問題点 しかしながら、上記従来の方法は、大容量の高速メモリ
を要すること、駆動回路が複雑になるために装置の高価
格化を招くという欠点を有していた。のみならず、電流
を各ＩＦｔつ索子毎に独立に制御するに（ユ、定電流駆
動を放棄しなくてはなら覆゛、かえって駆動回路による
輝度ばらつきを招き、十分４１光最調整効果を得ること
ができなかった。

また、電圧を各１．ＥＤ素子ごとに、独立に制御するに
は多値の電源を用意しなへてはならず、また、大型化、
高価格化することを容認するとしても、輝度補正のステ
ップ数、即ち、電源電圧の種類を多数にすることができ
ず、均一な補正を行なうことはできなかった。さらに、
各ＬＥＤ素子ごとに独立に駆動時間を制御するには、１
ラインの光書込みに多数回データの転送を行なわなくて
（よならないために、ビデオデータの処理が高速化し、
高価な高速素子を用いなＣプればならないこと、「ヒＤ
の平均の発光時間を短かくしなくてはならず、実効的な
光１か下がること、データ転送を多数信号線で行なうこ
とにより高速化すると、画像処理装置から光書込み装置
への信号線数が増加し、高価格化、大型化、低信頼性化
すること、等の問題点を有していた。

したがって、これら従来の方法は装置が大型化、高価格
化するのみならず、高速プリンターには適応できないと
いう欠点を有していた。

本発明は前記の問題点に鑑みなされたもので、装置か大
型化することがなく、低価格で実施することのできる高
精度で補正可能な新規なＬ　Ｆ　Ｄアレイ発光ばらつぎ
調整方法を提供づ−ることを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は、集束性ロートレンズアレイ（以下、「セルフ
ォックレンズ」という。）と組合わ−Ｕ、画像信号に応
じて明滅制御して感光体に光書込みを行うだめのＬＥＤ
アレイの発光ばらつき調整方法に関するもので、 （イ）各１−Ｅ［つ素子の光量を測定する第一の工程、
及び （ロ）各ＬＥＤ素子の光量に応じてＬＥＤ素子を選択的
に点灯し１−ＥＤ素子の強制劣化を行う第二の工程、 よりなることを特徴とする。

以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

１、ＥＤアレイ１は、基板上にＩ−ＥＤ素子を並べ、ト
ライバＩＣを装着し、ワイヤボンディング等により電気
的接続が為されて組立てが終了する。前記した理由によ
り、組立て後の１−「Ｄアレイには輝度（発光）ばらつ
きがある。このＬＥＤアレイ１にセルフォックレンズ２
をブラケット３で固定した後、第１図に示すような装置
を用いて各ＬＥＤ素子の光量を測定する。

第１図は、光量の自動測定装置の例であり、駆動装置７
は制御装置６からの駆動制御信号１１に−〇　− よって制御され、そして、Ｌ　Ｆ　Ｄアレイに、指定さ
れた１つの１．ＥＤ素子のみを発光せしめるような画像
信号とＬＥＤアレイ駆動信号１２を印加復る。また、駆
動装置は図示しない光学セン−リー移動装置を駆動し、
光学センサ４の位置を移動さける。

その際、ＬＥＤアレイの発光位置と光学セン１す１の位
置が略一致するように制御される。発光したＬＥＤ素子
からの光は、セルフ寸ツクレンズ２を通じて光学センサ
４の受光面に達し、光電変換されて光量信号９となり、
光学パワーメーター５に人力される。光学パワーメータ
ーは、光量信号９を△／Ｄ変換して光量信号１０と’＋
’Ｋ　Ｌ、制御Ｓ；￥胃６に送出する。制御装置は内蔵
する記憶手段に光量データを記憶する。そして、制御装
置６は、駆動装置７に、次に測定すべきｌ　「ｌ）素子
の番号を送り、駆動装置７はこれに応じて１−「Ｄ）ア
レイを駆動し、また光学センサを移動させる。このよう
にして、ＬＥＤアレイ内の仝Ｌ　Ｆ　ｆつ素子の初期光
量か測定される。

この初期光量の測定をセルフ寸ツクレンズ２の取（＝ｊ
後に行なうと、発光しているＬＥＤ素子と光量セン４）
の位置合わせの精度を緩和できると共に、セルフォック
レンズのムラも含めた光量ムラを測定することかできる
ので好ましい。

次に、測定した初期光量に応じて点灯による強制劣化を
行なう。第２図に示すように、初期光量データを保持し
た制御装置６１．ｔ、初期光量に応じて各ＬＥＤ素子毎
に強制劣化時間を計算する。それにはＬＥＤアレイの劣
化特性か利用される。第３図は、ＬＥＤアレイの一例の
劣化特性を示すグラフでおる。第３図に示すように点灯
時間により光量が低下していくが、低下の割合は、Ｌ　
Ｆ　Ｄアレイに流づ一順方向電流か大ぎいほど大ぎく、
また、周囲温度か高い程光量低下が大きい。

初期光量ばらつきが比較的小さい時（５％以下）には、
室温で低電流で点灯させることによって、強制劣化させ
、各ＬＥＤ素子の光量をそろえることができる。初期光
量ばらつきが大ぎい場合（１０％以上）には、より苛酷
な条件下で強制劣化を行うのか好ましい。即ち、光書込
み使用時に用いる順方向電流値以上の順方向電流により
Ｌ　ＩＥ　Ｄ素子を点灯することによって、あるいは、
光書込み使用時における雰囲気温度よりも高い温度で、
Ｌ　Ｅ　Ｄ索子を点灯することによって、強制劣化を行
うことか好ましい。なぜならば、その様な苛酷な条件下
で強制劣化を行うと、劣化時間を５ｒｅ縮ｌることがで
きるからである。高温で強制劣化を施すためには、第２
図の恒温槽１４が使用される。

劣化条件の決定には、ＦＥＤアレイの中で最も低輝度の
Ｌ　Ｆ　Ｄ素子の光量か、基準として使用される。即ち
、最も低輝度のＬＥＤ素子に、他の１−ＥＤ素子の輝度
が一致するように劣化時間を決定し、強制劣化を行う。

この方法によって大ｒｌＪに輝度ばらつきを改善するこ
とができる。

このように初期的に光量がそろえられたＬ　ｆＥ　Ｄア
レイは、光書込み装置（例えば電子写真プリンタ）に組
込まれ光書込みに使用される。第４図に示すように光書
込み使用中の劣化の進行速度は、強制劣化を１１０えた
度合いにより異なる。即ら、強制劣化を受けた１−ＦＤ
素子はりでに劣化が進行し−〇　− でいるので、光書込み使用で劣化の進行が遅く、一方、
初期光量の小ざい１．ＥＤ索子、叩ち強制劣化を必より
受けていないＬＥＤ素子は、光書込み使用初期における
劣化の進行が速い。従って、このまま使用すると、使用
中に再びばらつきが大きくなるという問題がある。

この問題を解決するための手段として、（１〉光書込み
装置に組込まれた後、光書込み使用中にもＬＥＤアレイ
の劣化は進行するから、これを考慮に入れた劣化時間決
定法を採用し、強制劣化を行う方法、又は（２）光書込
み装置中で停止時に点灯さけて再強制劣化によりこの劣
化の進行差を補正する方法、を採用するのが好ましい。

（１〉の方法についで説明すると、第５図に示すごとく
、初期光量の最も低いＬＥＤ素子は、強制劣化工程で点
灯されないから、光書込み使用時の劣化の進行が早い。

それに対して強制劣化されたＬ　Ｅ　Ｄ素子は、光書込
み使用開始時にすでに劣化か進行しているから、それ以
後の劣化の進行か遅い。見込まれる光書込み点灯時間（
設訂寿命）を基に、光書込み使用中の劣化の進行度合を
予測できるから、設ｈ１券命中の光量の平均値（時間平
均）を各ＬＥＤ素子ごとに一致させることが可能である
。

従って、ＬＥＤアレイの中で最低の輝度の１４トＤ発光
素子の初期光量ａよりも高い初期光量を示すものについ
ては、設計寿命中の平均値において一致するように、Ｌ
ＥＤアレイの中で最低の輝度のＬＥＤ発光素子の初期光
量よりも低い光早すになるまで強制劣化を行う。

次に、（２）の方法について説明する。第６図に示すよ
うに組込む前の初期強制劣化データを、保持手段１９に
書込／υ℃おき、光書込み使用時間（例えば累積印字ペ
ージ数）に応じて、予測される劣化進行の差分を、ＬＥ
Ｄアレイ制御装置１８からの１．−　Ｆ　Ｄアレイ制御
信号２０による装置内点灯によって強制劣化させて補正
する。この際、感光体に光が入射されて引起こされる副
作用（電子写真感光体の光疲労、銀塩フィルムの場合は
フィルムの無駄な消費）を避けるために、ＩＬＥＤアレ
イユニット１５と感光体１７の間に、遮光板１６を回転
又は移動可能に設ける。遮光板１６は図示しない遮光板
駆動装置により遮光する位置と、しない位置に選択的に
位置せしめられる。遮光板駆動装置はＬＥＤアレイ制御
装置１８からの遮光板制御信号２１により制御管理され
る。

実施例 ＧａＡＳ基材上にＧａＡＳＰエピタキシャル層を形成し
たＧａＡｓＰ　　ＬＥＤ素子を用いて劣化特性を実験的
に求めたところ、第３図に示す結果が得られた。これは
実験式 ％式％（１） によく一致する。ａは定数、王は環境温度、ｉＦはＬＥ
Ｄ順方向電流、ｔは通算点灯時間、ΔＦは光り量の低下
率である。

ＬＥＤアレイをネカ露光の電子写真プリンターに応用す
る場合、設計寿命は点灯時間にして２００時間程度であ
る。

初期光量ばらつきが平均値に対して±２０％のＧａＡＳ
Ｐ　　ＬＥＤアレイに対して、（１）式の劣化特性及び
上）小の設計庁命２００時間を考慮して、各ＬＥＤ素子
に対する強制劣化時間を本発明の方法で決定し、順方向
電流２０ｍＡ、恒温槽温度１００’Ｃで強制劣化を施し
た後、順り向電流５ｍＡの電子写真代ＬＥＤプリンター
に組込み、使用したところ、長期にわたってムラのない
良好な画像を得た。

本発明の他の実施例を示す。

初期光量ばらつきが平均値に対して二Ｉ＝　２０％の同
ＬＥＤアレイに対して、第３図の劣化特性を利用して、
環境温度１００’Ｃ１順方向電流２０ｍＡで初期強制劣
化を行い、電子写真式］−トＤプリンタに組込／υだと
ころ、濃度むらの殆どイ【い良好な画像を得た。また、
光書込み使用条件である環境温度２５°Ｃ１順方向電流
５ｍＡの劣化特性を利用して、印字１０ページ毎に、プ
リンタを停止し、その間に再強制劣化を行った。この光
書込み装量は、ＬＥＤアレイ制御装置のソフトウ＝「ア
により、装置内での再強制劣化操作中に印字要求のあっ
た場合は、印字を優先し、印字終了後、装置内再強制劣
化の残り分を継続するよう管理される構成のものであっ
た。この装置により３か月間、延へ３万枚の印字を行っ
たが、画像の劣化（ｌ　ＥＤアレイ軸方向ｉｉｉ度むら
の増大、横線のざらつきの増大）は観察されなかった。

本発明はＧａＡＳＰ　　ＬＥＤアレイに限定されること
はなく、ＧａＡ　Ｉ　Ａｓシングルへテロ構造Ｌ　Ｅ　
Ｄアレイ、ＧａＡ　Ｉ　ＡｓダブルへテロＬＥＤアレイ
、ダイオードレーザ−アレイにも適用可能である。

また、本発明にお【プるＬＥＤ素子の光量の測定は、第
１図の初期光量測定装置によるものに限定されるもので
はなく、ライン型光量センサによる一括測定も可能であ
り、また−旦、被測定ＬＥＤアレイを用いて階調性の良
いフィルムに露光し、公知のスキＶすにより、フィルム
の濃度を検出することによって行うことも可能である。

制御装置６は、フロッピーディスク装置を有する計測器
制御用マイコンでもよく、又、汎用大型コンピュータで
もにい。

又、光書込み使用時にあける劣化の差１．：Ｊ：、本発
明の上記（２）の方法によって補正し、そして、平均光
量の低下分の補償は、駆動時間、即ら、１ライン書込み
時間巾を、予測される低下分に応じて、ソフトウェア的
に増加させることによって行うことができる。

発明の効果 本発明の方法によれば、装置を人形化することなく、光
書込み装置には何らの変更を加えずに１−「Ｄアレイの
光間補正を行なうことかできる。

また、本発明においては、第１図及び第２図に示したよ
うな装置は、［「１つプリンター組立工程中に一つあれ
ばよく、高＠度、高価な賛同を使用しても製品単価には
大ぎく響かないため、高精度の補正を低コストで実施す
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の初期光量測定工程に用いる装置を示
した概念図、第２図は、本発明の強制劣化工程に用いる
装置を示した概念図、第３図は、ＬＥＤアレイの一例の
劣化特性を表わづ一グラフ、第４図及び第５図は、それ
ぞれ本発明の強制劣化を説明する説明図、第６図は、光
書込み装置内で、本発明の強制劣化を行う装置のブロッ
ク図である。 １・・・ＬＥＤアレイ、２・・・セルフォックレンズ、
３・・・セルフオツクレンズブラケツ１〜．４・・・光
学センサ、５・・・光学パワーメーター、６・・・制御
装置、７・・・駆動装置、８・・・測定機制御信号、９
．１０・・・光量信号、１１・・・駆動装置制御信号、
１２・・・ＬＥＤアレイ駆動信号、１３・・何−ＦＤユ
ニット、１４・・・恒温ＡＩ、１５・・・ＬＥＤアレイ
」ニット、１６・・・遮光板、１７・・・感光体、１８
・・・ＬＥＤアレイ制御装置、１９・・・初期強制劣化
データ保持装置、２０・・・ＬＥＤアレイ制御信号、２
１・・・遮光板制御信号、Ａ・・・センサ移動方向、Ｂ
・・・遮光板移動方向。 特許出願人　　富士ゼロックス株式会社代理人　　　　
弁理士　　洞部　剛 ゾ ＼　　　　　　　　　　　　　　　Ｑつ点汀詩間 篤３図 （％） 白、　　火工　　的　　間 篤４図 １．１、が昨　間 ％５閏

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）下記の工程（イ）及び（ロ）よりなることを特徴
   とする、集束性ロッドレンズアレイと組合わせ、画像信
   号に応じて明滅制御して感光体に光書込みを行うための
   ＬＥＤアレイの発光ばらつき調整方法。 （イ）各ＬＥＤ素子の光量を測定する第一の工程、及び （ロ）各ＬＥＤ素子の光量に応じてＬＥＤ素子を選択的
   に点灯しＬＥＤ素子の強制劣化を行う第二の工程。
2. （２）ＬＥＤアレイに集束性ロッドレイズアレイを取付
   けて、集束性ロッドレンズアレイの像面上で、各ＬＥＤ
   素子の光量を測定することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載のＬＥＤアレイの発光ばらつき調整方法。
3. （３）光書込み使用時に用いる順方向電流値以上の順方
   向電流によってＬＥＤ素子を点灯し、強制劣化を行うこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のＬＥＤア
   レイの発光ばらつき調整方法。
4. （４）光書込み使用時における零囲気温度よりも高い温
   度でＬＥＤ素子を点灯し、強制劣化させることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載のＬＥＤアレイの発光
   ばらつき調整方法。
5. （５）予め光書込み使用時の各ＬＥＤ素子の輝度の低下
   度合いを見込んで、ＬＥＤアレイの設計寿命中の各ＬＥ
   Ｄ素子の平均輝度が一致するように強制劣化を行うこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のＬＥＤアレ
   イの発光ばらつき調整方法。