NL8701592A - Belichtingsinrichting en printer met led-array. - Google Patents

Description

β if 8711

Belichtingsinrichting en printer met LED-array t

De uitvinding heeft betrekking op een belichtingsinrichting voor het beeldmatig belichten van een lichtgevoelige laag met behulp van een LED-array, waarbij elke LED in het array wordt bekrachtigd in overeenstemming met de weer te geven beeldinformatie en op een 5 printer, omvattende een lichtgevoelige band voor het daarop vormen van beelden met behulp van een belichtingsinrichting, waarbij de op de band gevormde beelden steeds gescheiden zijn door tussenruimtes.

Een dergelijke belichtingsinrichting is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4 455 562. Deze bekende belichtingsinrichting 10 wordt toegepast in een LED-printer. In deze printer wordt een beeld beeldlijn voor beeldlijn afgebeeld op een vooraf opgeladen fotoge-leidende laag met behulp van een array van LED's, die met een deel van hun besturingselektronica deel uitmaken van een geïntegreerde schakeling. Omdat niet alle LED's bij gelijke elektrische bekrachting 15 dezelfde hoeveelheid licht uitzenden, is een besturingsschakeling aanwezig, die de pulsduur van elke LED apart regelt in samenhang met de (bekende) lichtemissie van die LED. Minder goede LED's worden met langer durende pulsen bekrachtigd en zo wordt de totale energieafgifte per puls van alle LED's gelijk gemaakt.

20 Aangezien de lichtemissie van LED's afneemt als funktie van de gebruiksduur, zal de lichtemissie van minder goede LED's dus sneller achteruit gaan dan die van de goede LED's.

Bovendien bevatten de af te drukken beelden gebieden die zelden met beeldpartijen bedekt zijn, zoals de randen, en gebieden die juist 25 vrijwel altijd beeldpartijen bevatten, zoals het midden. LED's die de randen moeten uitbelichten worden vrijwel kontinu belast, terwijl LED's die de beeldpartijen moeten belichten veel minder worden belast.

Door de beide genoemde effekten zullen de lichtemissies van de afzonderlijke LED's over de levensduur gezien sterk aan ongelijke veran-30 deringen onderhevig zijn, zodat een eenvoudige verouderingscompen-satie onmogelijk wordt.

De uitvinding heeft ten doel, een belichtingsinrichting en een printer te verschaffen, waarin alle LED's gelijkelijk verouderen, zodat een eenvoudige uniforme verouderingskompensatie mogelijk is.

8701592 t* 2

Dit doel wordt volgens de uitvinding in een belichtingsinrichting volgens de aanhef bereikt door - eerste middelen voor het bepalen van de cumulatieve belasting van elke LED over een bepaald tijdsinterval, 5 - tweede middelen voor het, op basis van de bepaalde cumulatieve belasting, bepalen van de cumulatieve belasting van de gedurende dit tijdsinterval meest belaste LED of LED's in het array, hierna te noemen maximale belasting - derde middelen voor het, op basis van de bepaalde maximale belasting, 10 gedurende een correctieinterval na het bepaalde tijdsinterval onderwerpen van ten minste alle andere LED's van het array aan een extra belasting, zodanig dat na afloop van het correctieinterval alle LED's een gelijke veroudering hebben ondergaan.

Hierdoor wordt bereikt, dat bij veroudering de onderlinge verschillen 15 in lichtopbrengst tussen de LED's niet of nauwelijks veranderen. De door de veroudering optredende afname in de lichtopbrengst van de LED's kan nu eenvoudig voor alle LED's gecompenseerd worden, bijvoorbeeld door alle bekrachtigingspulsen met een gelijke factor te verlengen of de voedingsstroom voor alle LED's te verhogen.

20 Voor zeer snelle systemen is het zinvol, de extra belasting uit te voeren onder aanleggen van een verhoogde voedingsstroom aan de LED's. Hierdoor zal de veroudering per tijdseenheid groter zijn en kan de extra belasting dus in minder tijd worden afgewerkt.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een printer, waarin de 25 belichtingsinrichting volgens de uitvinding wordt toegepast.

Andere kenmerken en voordelen van de belichtingsinrichting volgens de uitvinding zullen duidelijk worden uit de hierna volgende beschrijving, waarbij verwezen wordt naar de bij gevoegde figuren.

Hierin verwijzen gelijke cijfers naar overeenkomstige onderdelen.

30 Hierin is:

Fig. 1 een schematische voorstelling van een printer die voorzien is van een belichtingsinrichting volgens de uitvinding,

Fig. 2 een principeschets van een belichtingsinrichting volgens de uitvinding, en 35 Fig. 3 een schematische voorstelling van het besturingsgedeelte van een belichtingsinrichting volgens de uitvinding.

Fig. 1 toont een schematische voorstelling van een elektrofo-tografische printer die voorzien is van een belichtingsinrichting 8701592 3 volgens de uitvinding. Deze omvat een band 1, waarop een fotoge-leidende laag is aangebracht, en die wordt geleid over vijf rollen 2, 3, 4, 5 en 6. Rol 2 is verbonden met een (niet weergegeven) motor en drijft de band 1 aan.

5 De fotogeleidende band 1 wordt in een oplaadstation 7 voorzien van een uniforme oppervlakte!ading en wordt vervolgens beeldmatig uitbelicht door de belichtingsinrichting 8, waardoor lading wegvloeit op de belichte plaatsen. In ontwikkel station 9 wordt vervolgens een laagje tonerpoeder aangebracht op de niet belichte plaatsen van de band 1, 10 dat in het transfereestation 10 wordt overgezet en gefixeerd op een vel papier.

Met uitzondering van de belichtingsinrichting, waarop hierna zal worden ingegaan, wordt het elektrofotografische proces als voldoende bekend verondersteld en hier niet verder toegelicht.

15 De belichtingsinrichting 8 is nader weergegeven in Fig. 2. Hij omvat een LED-array, 21 met LED's 20 op onderlinge afstand van 50 tot 100 /um (de lengteas van het array is gelegen dwars op het vlak van de tekening). De besturingssignalen voor de LED's worden geleverd door het besturingsgedeelte 20.

20 In Fig. 2 is weergegeven, hoe het licht van de LED’s op de foto geleidende band 1 wordt geprojekteerd. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van een zogenaamd selfoc-array 23, een rij optische vezels met verlopende brekingsindex, die als een lens werken. Wegens het gezichtspunt _ van de tekening is slechts een vezel zichtbaar. Wordt een LED 22 in 25 het array 21 bekrachtigd, dan valt zijn licht op het geladen oppervlak van de fotogeleidende band 1, waardoor ter plaatse de lading wegvloeit. Door op een bepaald tijdstip sommige LED's wel en andere LED's niet te bekrachtigen kan een lijnvormig ladingsbeeld worden gevormd. Deze beeldlijnen worden na elkaar afgebeeld op de voorbij-30 bewegende fotogeleidende band.

De uitbelichting geschiedt in de vorm van lichtpulsen, die elk een min of meer rond vlekje op de band 1 ontladen. Hierbij dient rekening gehouden te worden met het feit, dat in commercieel verkrijgbaar LED-arrays niet alle LED’s licht met precies dezelfde intensiteit afgeven. 35 Daardoor zal ook de mate van uitbelichting van de fotogeleidende band 1 per LED verschillen. Om dit probleem op te lossen, wordt de lichtemissie van elke LED gemeten en opgeslagen in een geheugen. Aan de hand van deze gegevens wordt bij het uitbelichten de pulsduur voor 8701592 4 «Λ elke LED apart geregeld. LED's met een hoge lichtemissie worden zodoende met kortere pulsen bekrachtigd dan LED's met een lagere lichtemissie. Op deze wijze wordt de totale energieafgifte per puls voor alle LED's gelijkgemaakt.

5 In Fig. 3 is een schematische voorstelling gegeven van het besturings-gedeelte van een belichtingsinrichting volgens de uitvinding, zoals deze wordt toegepast in de printer volgens Fig. 1.

De beeldinformatie wordt in de vorm van een rastersignaal vanuit een signaal bron 41 toegevoerd aan een signaalbewerkingsschakeling 42, die 10 verbonden is met een geheugen 43. De uitgang van de signaalbewerkingsschakeling 42 is verbonden met een schuifregister 44, van het type serieel in - parallel uit, waarvan de cellen elk verbonden zijn met een besturingsschakeling van een individuele LED in het LED-array 21, en met een sommatieschakeling 46.

15 De sommatieschakeling 46 is verbonden met een cumulatiegeheugen 47.

Een signaalgenerator 49 is enerzijds verbonden met een analysator 48, welke op zijn beurt verbonden is met het cumulatiegeheugen 47 en anderzijds met het schuifregister 44.

Een beeldpulsgenerator 49 is verbonden met de besturingsschakelingen 20 in het LED-array 21.

Een te printen beeld wordt beschreven door een matrix van beeldpunten die wit of zwart kunnen zijn. De beeldinformatie wordt in de vorm van reeksen elektrische binaire signalen (beeldlijnen), die overeenkomen met de rijen van de beeldmatrix, toegevoerd aan de 25 belichtingsinrichting. Daarbij correspondeert elk beeldpunt in een beeldlijn met een bepaalde LED in de belichtingsinrichting. Nadat een beeldijn geheel is toegevoerd, worden alle LED's geprogrammeerd volgens de beeldpunten in de beeldlijn. Een beeldpunt bijvoorbeeld, dat wit moet worden, wordt omgezet in een "aan"-signaal voor de 30 corresponderende LED, zodat deze lading wegbelicht op de fotoge-leidende band I, waardoor die ter plaatse niet meer ontwikkeld zal worden.

De signaalbron 41 voert een beeldlijn, bestaande uit de binaire waarden van de beeldpunten op die lijn toe aan de bewerkingsschakeling 35 42. Deze zet de waarde van elke beeldpunt om in een pulsduur voor de corresponderende LED, rekening houdend met de energie-afgifte van elke LED zoals hierboven reeds is beschreven. De gegevens, die daarvoor 8701592 γ 5 noodzakelijk zijn, zijn opgeslagen in het geheugen 43.

Dit signaal, dat nu dus bestaat uit een reeks pulsduren, wordt toegevoerd aan het schuifregister 44, waarvan de cellen elk verbonden zijn met de besturingsschakeling van een LED. Op een puls uit de 5 beeldpulsgenerator 50 wordt nu elke LED bekrachtigd gedurende de geprogrammeerde pulsduur.

Vervolgens wordt de volgende beeldlijn op dezelfde manier verwerkt.

Het signaal uit de bewerkingsschakeling 42 wordt, behalve aan het schuifregister 44, ook aan de sommatieschakeling 46 toegevoerd. Deze 10 is verbonden met het cumulatiegeheugen 47, waarin voor iedere LED het totaal van de reeds verwerkte pulsduren voor het in behandeling zijnde beeld is opgeslagen. De sommatieschakeling 46 telt, steeds wanneer er een nieuwe beeldlijn wordt toegevoerd, voor elke LED de nieuwe pulsduur op bij het totaal van verwerkte pulsduren en slaat het resultaat 15 op in het cumulatiegeheugen 47.

Wanneer alle beeldlijnen van een beeld zijn afgewerkt bevat het cumu-latiegheugen dus de cumulatieve belasting die elke LED over dat beeld heeft ondergaan. Nu treedt de analysator 48 in werking. Hij leest de totale pulsduur van elke LED uit het cumulatiegeheugen 47 uit en 20 bepaalt voor elke LED een aantal extra pulsen, zodanig dat de som van de uit het cumulatiegeheugen 47 uitgelezen totale pulsduur en de extra pulsduur voor alle LED's gelijk wordt. Deze som kan op een vooraf bepaalde vaste waarde gebracht worden, maar met het oog op de veroudering van de LED's is het beter om de som niet groter te maken 25 dan strikt noodzakelijk is. Daarom wordt de volgende methode toegepast. De analysator 48 vergelijkt de totale pulsduren in het geheugen 47 en zoekt de langste uit. Voor de LED's met een kortere totale pulsduur wordt vervolgens het aantal extra pulsen bepaald, dat nodig is om ze op een totale pulsduur te brengen, die gelijk is aan de 30 gevonden langste totale pulsduur. Daarna genereert de signaal generator 47 op commando van de analysator beeldlijnen, die zijn opgebouwd uit de benodigde extra pulsen. Deze beeldijnen worden geprojekteerd op de fotogeleidende band 1 achter het juist gevormde beeld en worden door het afdruksysteem niet behandeld, dus niet ontwikkeld en niet getrans-35 fereerd.

Wanneer alle LED's op een totale pulsduur gebracht zijn, die gelijk is aan de langste totale pulsduur, beëindigt de signaal generator 49 zijn taak en is de printer gereed voor het weergeven van een nieuw beeld.

8701592 5 » ’ 6

Alle LED's hebben nu een even grote totale pulsduur gehad en zijn dus even sterk verouderd.

Hoewel de uitvinding is toegelicht aan de hand van het bovenstaande voorbeeld en de bijbehorende figuren, is hij daartoe niet 5 beperkt. Binnen de draagwijdte van de conclusies zijn talrijke varianten mogelijk, zoals de vakman zich zal realiseren. Bijvoorbeeld kan de totale pulsduur van elke LED ook berekend worden uit het signaal van de signaalbron 41, met gebruikmaking van de gegevens in geheugen 43, in plaats van deze af te leiden van het signaal uit de bewerkingsscha-10 keiing 42.

Ook kan de aparte signaal generator voor de extra belastingspulsen worden weggelaten, indien de funktie ervan wordt uitgevoerd door de voor de beeldvorming gebruikte electronica.

In het beschreven voorbeeld is het tijdsinterval, waarover de cumula-15 tieve belasting voor elke LED bepaald wordt, gelijk aan de tijd, waarin een beeld belicht wordt, en het correctieinterval, waarin de minder belaste LED's een extra belasting in de vorm van extra pulsen ondergaan, komt overeen met de tijd, die verloopt tussen het vormen van het genoemde beeld het het daarop volgende beeld.

20 Het is natuurlijk ook mogelijk om de cumulatieve belasting van elke LED over een langer tijdinterval te bepalen, bijvoorbeeld over 100 beelden, waarna de extra belasting door het aanleggen van een verhoogde voedingsstroom toch nog binnen een voldoende korte tijd kan plaatsvinden.

8701592

Claims (6)

1. Belichtingsinrichting voor het beeldmattg belichten van een lichtgevoelige laag met behulp van een LED-array, waarbij elke LED in het array wordt bekrachtigd in overeensteimring met de weer te geven beeldinformatie, 5 gekenmerkt door, - eerste middelen (46, 47) voor het bepalen van de cumulatieve belasting van elke LED over een bepaald tijdsinterval, - tweede middelen (48) voor het, op basis van de bepaalde cumulatieve belasting, bepalen van de cumulatieve belasting van de gedurende dit 10 tijdsinterval meest belaste LED of LED's in het array, hierna te noemen maximale belasting, - derde middelen (49) voor het, op basis van de bepaalde maximale belasting, gedurende een correctieinterval na het bepaalde tijdsinterval onderwerpen van ten minste alle andere LED’s van het array aan een 15 extra belasting, zodanig dat na afloop van het correctieinterval alle LED’s een gelijke veroudering hebben ondergaan.

2. Belichtingsinrichting volgens conclusie 1, waarbij de LED's tijdens het belichten van de lichtgevoelige laag bekrachtigd worden met een vaste voedingsstroom, 20 gekenmerkt doordat voor de bepaling van de cumulatieve belasting respektievelijk maximale belasting, de cumulatieve bekrachtig!ngsduur respektievelijk maximale bekrachtig!ngsduur worden bepaald.

3. Belichtingsinrichting volgens conclusie 2, gekenmerkt doordat de extra belasting een bekrachtiging is gedurende 25 een tijdsduur, die de cumulatieve bekrachtigingsduur na afloop van het correctieinterval voor alle LED’s gelijk maakt.

4. Belichtingsinrichting volgens conclusie 3, gekenmerkt doordat de extra bekrachtigingsduur voor elke LED gelijk is aan het verschil van de maximale bekrachtigingsduur en de cumulatieve 30 bekrachtigingsduur van die LED.

5. Belichtingsinrichting volgens een der voorgaande conclusies, gekenmerkt doordat de extra belasting van de LED’s wordt uitgevoerd onder aanleggen van een verhoogde voedingsstroom aan de LED’s.

6. Printer, omvattende een lichtgevoelige band voor het daarop vormen van beelden met behulp van en een belichtingsinrichting volgens 870159 2 * δ een der voorgaande conclusies, waarbij de op de band gevormde beelden steeds gescheiden zijn door tussenruimtes, gekenmerkt doordat het genoemde tijdsinterval de tijd is, nodig voor het belichten van 5 tenminste een beeld op de band (1) door de belichtingsinrichting (8), en het correct!einterval is gelegen is de tijd gedurende welke een tussenruimte op de band (1) de belichtingsinrichting (8) passeert. 8701 592.