JP2007210137A - 露光装置及び露光幅調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＬＥＤアレイの露光幅の調整を精度よく行うと共に、消費電力の無駄を削減した露光装置を提供する。
【解決手段】 複数のＬＥＤアレイ３０と、各ＬＥＤアレイ３０に取り付けられた露光幅調整用の発熱体５０と、印刷データから、単位時間内に各ＬＥＤアレイ３０を発光させるデータ数をカウントし、カウント値から各発熱体５１に供給する電力又は電力供給時間を制御する電力供給制御部６０とを有している。
従って、ＬＥＤアレイの露光幅の調整を精度よく行うことができる。また、ＬＥＤアレイの温度リップルを小さくして、消費電力を削減することができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、電子写真方式を利用して画像を形成する複写機、プリンタ等の画像形成装置等に関する。より詳細には感光体を露光するＬＥＤプリントヘッドを搭載した露光装置に関する。

近年、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置において、記録ヘッドにＬＥＤプリントヘッドを用いたゼログラフィ方式の画像形成装置が種々提案されている。

静電潜像の形成に用いる一般的なＬＥＤプリントヘッドは、複数のＬＥＤアレイを感光体の軸方向に配列している。このようなＬＥＤプリントヘッドでは、高品位の画像を得るために各ＬＥＤアレイの露光幅を調整して、露光位置を調整する処理が必要となる。

複数のＬＥＤアレイを用いるタンデム方式のカラー印刷装置の場合、図１に示すように各色の印刷ユニットのＬＥＤアレイの左側の書き出し位置を合わせて印刷位置を合わせるが、各ＬＥＤアレイの長さが異なると色ずれが発生し、印刷結果の色合いが異なってしまうという問題がある。

そこで、各色のＬＥＤアレイにヒータを設けてＬＥＤアレイを加熱することで、ＬＥＤアレイの熱膨張により各色のＬＥＤヘッドの主走査方向の露光幅を調整するようにしている。

しかしながら、印刷時にＬＥＤアレイを使用して露光を行うことによっても、ＬＥＤアレイの温度が上昇してしまう。カラー画像では、色ごとの印字率が異なるため、各色ごとにＬＥＤアレイの温度上昇が異なり、ＬＥＤアレイの長さも異なってしまう。

特許文献１では、ＬＥＤアレイを駆動する電力と、ヒータに与える電力の和が一定となるように制御することで、ＬＥＤアレイの温度を常に一定に保つ技術を開示している。

特許第２７９７２５５号公報

しかしながら、上述した特許文献１は、ＬＥＤアレイに流した電流を検知した後で、ヒータに与える電力との和が一定となるように制御するものである。このため、ＬＥＤアレイの温度が目的の温度からずれた後で補正するものであって、無駄な消費電力が発生している。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ＬＥＤアレイの露光幅の調整を精度よく行うと共に、消費電力の無駄を削減した露光装置及び露光幅調整方法を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために本発明の露光装置は、複数のＬＥＤアレイと、各ＬＥＤアレイに取り付けられた露光幅調整用の発熱体と、印刷データから、各ＬＥＤアレイを発光させるデータ数をカウントし、該カウント値から各発熱体に供給する電力又は電力供給時間を制御する制御手段とを有する構成としている。
従って、ＬＥＤアレイの露光幅の調整を精度よく行うことができる。また、ＬＥＤアレイの温度リップルを小さくして、消費電力を削減することができる。

上記露光装置において、前記各ＬＥＤアレイの温度を検出する温度検出手段を有し、前記制御手段は、前記温度検出手段によって検出した温度と、前記カウント値とから各発熱体に供給する電力を制御するとよい。

上記露光装置において、前記制御手段は、前記ＬＥＤアレイを前記検出した温度から目標とする温度にするために供給する電力又は電力供給時間から、前記カウント値から求められるＬＥＤアレイの発光によって上昇する温度分に相当する電力又は電力供給時間を減算するとよい。

上記露光装置において、前記発熱体は、複数個のＬＥＤからなるブロックごとに設けられ、前記制御手段は、各ブロックの発熱体に供給する電力又は電力供給時間を制御するとよい。

本発明の露光幅調整方法は、複数設けられたＬＥＤアレイを発光させる発光回数を、該ＬＥＤアレイごとにカウントするステップと、各ＬＥＤアレイに取り付けられた発熱体に供給する電力又は電力供給時間を、カウント値に基づいて算出するステップと、電力を供給し、前記各ＬＥＤアレイの露光幅を調整するステップとを有している。

本発明は、ＬＥＤアレイの露光幅の調整を精度よく行うことができる。また、ＬＥＤアレイの温度リップルを小さくして、消費電力を削減することができる。

添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。

図２には、画像形成装置としてのタンデム型のカラープリンタ１の概略構成を示す。
カラープリンタ本体の内部には、画像形成ユニットとして、黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色の画像形成ユニット１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃが、水平方向に沿って一定の間隔をおいて配列されている。さらに、上記４つの画像形成ユニット１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃの下方には、これらの画像形成ユニットで順次形成される各色のトナー像を、互いに重ね合わせた状態で転写する中間転写体としての中間転写ベルト２０が、矢印方向に沿って回動可能に配設されている。そして、上記中間転写ベルト２０上に多重に転写された各色のトナー像は、給紙トレイ２２等から給紙される記録媒体としての記録用紙２１上に一括して転写された後、定着器２３によって記録用紙２１上に定着され、外部に排出される。

４つの画像形成ユニット１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃは、形成する画像の色が異なる他は、すべて同様に構成されており、大別して、矢印方向に沿って所定の回転速度で回転する像担持体としての感光体ドラム１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃと、この感光体ドラム１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃの表面を一様に帯電する帯電器と、当該感光体ドラム１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃの表面に各色に対応した画像を露光して静電潜像を形成する露光装置１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと、感光体ドラム１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ上に形成された静電潜像を現像する現像器と、クリーニング装置１４とから構成されている。

次に、図３を参照しながら露光装置１１のＬＥＤプリンタヘッドについて詳細に説明する。図３に示すようにＬＥＤプリンタヘッド４０は、ＬＥＤアレイ４２、ハウジング４３、ＬＥＤアレイ３２を調整固定するとともに、ＬＥＤアレイ３２の駆動を制御する各種信号を供給するための回路が形成されたプリント基板４０、及びＬＥＤアレイ３２から出射された光を感光体ドラム１２上に結像させるセルフォックレンズアレイ（ＳＬＡ：登録商標）３４を備えている。

ＬＥＤアレイ３２及びプリント基板４０は、ハウジング３６内に取り付けられている。プリント基板４０は、ＬＥＤアレイ３２の取り付け面を感光体ドラム１２に対向させている。

またＬＥＤアレイ３０は、感光体ドラム１２の軸線方向（主走査方向）に沿って複数のＬＥＤ３２が配列されて構成されたＬＥＤチップ３１が、さらに複数個直列に配列して構成されており、感光体ドラムの軸線方向に所定の解像度で光ビームを照射することができるようになっている（図４参照）。

またＬＥＤアレイ３０には、図４に示すように発熱体５０が一体形成されている。発熱体５０は、電流を流すことによって発熱する抵抗体であって、発熱体５０に印加する電圧、又は発熱体５０に流す信号のパルス幅を制御して発熱体の熱量を制御する。

図５には、発熱体５０への電力供給を制御する電力供給制御部（本発明の制御手段に該当する）６０の構成を示す。電力供給制御部６０は、色版ごとに設けられたＬＥＤアレイの長さを揃え、露光幅を一定とするために、各ＬＥＤアレイに備えた発熱体への電力供給量、又は電力供給時間を制御する。このとき目標とする温度とするために発熱体５０に供給する電力を制御する制御信号をＶ１とする。さらに、ＬＥＤアレイは、露光像を描くために発光させると、自身の発光によって温度が上昇してしまい、目的温度から外れてしまう。そこで、電力供給制御部６０では、印刷データからＬＥＤアレイを発光させる回数を各色ごとにカウントする。カウント回数からＬＥＤアレイの発光によって生じる温度上昇を算出し、この温度上昇分の発熱体電力を求める。この補正信号をＶ２とする。そして、目標温度とするために供給する電力Ｖ１から、発光による温度上昇分の電力Ｖ２を減算する。
図５に示すように電力供給制御部６０は、温度センサ５１と、制御部５２と、印刷率算出部５３と、補正データ生成部５４と、減算部５５と、電力供給部５６とを備えている。なお、制御部５２以外の機能部は、各色のＬＥＤアレイごとに設けられており、制御部５２は、各色ごとに設けられた温度センサ５１のセンサ信号を入力して、各色ごとに設けられた減算部５６に制御信号Ｖ１を出力する。

温度センサ５１は、発熱体５０に取り付けられており、発熱体５０の温度、又は発熱体５０に電力を供給していない時にはＬＥＤアレイの周囲の温度を測定し、センサ信号として制御部５２に送信する。

制御部５２は、ＬＥＤアレイの加熱開始時に、温度センサ５１からのセンサ信号を入力して、各ＬＥＤアレイの周囲の温度を把握する。また制御部５２には、図６に示すように各ＬＥＤアレイの長さの変化分と温度との関係を記録したテーブルが格納されており、このテーブルを参照して各色のＬＥＤアレイに供給する電力、電力供給時間を算出する。まず制御部５２は、ＬＥＤアレイの加熱開始時の周囲の温度からＬＥＤアレイの長さを求める。次に、各色のＬＥＤアレイの長さを揃えるために目標長さを設定し、この目標長さに合わせるためにＬＥＤアレイに供給する電力又は電力供給時間をＬＥＤアレイごとに求める。算出された電力又は電力供給時間は、発熱体をオンオフする制御信号Ｖ１として、各色ごとに設けられた減算部５５に出力される。

図７には制御部５２の詳細な構成を示す。制御部５２には、Ａ／Ｄコンバータ（以下、ＡＤＣと略記する）６１、マイクロプロセッサユニット（以下、ＭＰＵと略記する）６２、Ｄ／Ａコンバータ６３が設けられている。ＡＤＣ６１は、温度センサ５１によって測定されたＬＥＤアレイの温度情報をデジタル信号に変換する。ＭＰＵ６２は、ＬＥＤアレイの現在温度から目標温度（目標長さ）とするために必要な電力又は電力供給時間を算出し、制御信号Ｖ１としてＤＡＣ６３に出力する。制御信号Ｖ１はＤＡＣ６３でアナログ信号に変換され、減算部５５に出力される。

また図８には、ＬＥＤ制御部７０と印刷率算出部５３の詳細な構成を示す。図８に示すようにＬＥＤ制御部７０には、バッファメモリ７１と、駆動制御部７２とが設けられている。印刷データは、一度バッファメモリ７１に蓄えられる。駆動制御部７２は、バッファメモリ７１から印刷データを読み出し、読み出した印刷データに従ってＬＥＤアレイの駆動制御を行い、露光像を感光体１２上に形成する。また、ＬＥＤ制御部７０に入力される印刷データは、印刷率算出部５３にも出力される。

また印刷率算出部５３には、図８に示すように発光データ検出部７５と、加算器７６と、ラッチ回路７７とが設けられている。発光データ検出部７５は、例えば、印刷データからＬＥＤアレイを発光させるデータを検出する。ＬＥＤアレイを発光させて感光体上に像を描くデータを検出する。データが検出されると、加算器７６に検出信号を出力する。加算器７６は、発光データ検出部７５から検出信号を入力するごとにカウント値を１インクリメントする。そして、例えば１ページ分の印刷データをカウントすると、得られたカウント値をラッチ回路７７に出力する。カウント値は、ラッチ回路７７に一旦ラッチされ、補正データ生成部５５のＤＡＣ７８に出力される。ＤＡＣ７８では、カウント値をアナログデータに変換した制御信号Ｖ２として減算部５５に出力する。

図９には、減算部５５と電力供給部５６の構成が示されている。減算部５５は、図９に示すように抵抗Ｒとオペアンプ８１から構成される減算器８５と、抵抗Ｒとオペアンプ８２とから構成される反転増幅器８６と、コンパレータ８３とを備えている。
制御部５２からはＬＥＤアレイを目的温度にするために、発熱体５０と電源ＶｄｄとをつなぐスイッチングトランジスタＴｒ８７を制御する制御信号Ｖ１がアナログで出力される。すなわち、発熱体５０に印加する電圧に応じた制御信号Ｖ１がアナログで出力される。
減算器８５は、制御信号の電圧Ｖ１からカウント値の電圧Ｖ２を減算する。減算結果は、反転増幅器８６で増幅され、コンパレータ８３で電力供給部５６の出力と比較される。コンパレータ８３は、発熱体５０に供給される電圧と、反転増幅器８６の出力電圧とを比較し、比較結果に応じた信号を電力供給部５６のスイッチングトランジスタＴｒ８７に供給する。

また電力供給部５６には、図９に示すようにスイッチングトランジスタＴｒ８７と、コイルＬとコンデンサＣとからなるローパスフィルタ８８とが設けられている。減算部５５からの制御信号がスイッチングトランジスタＴｒ８７のゲートに印加されると、この制御信号の電圧に応じた電流がローパスフィルタ８８によって高周波数成分をカットされて発熱体５０に流れ込む。

このように本実施例は、色版ごとに設けられた色ＬＥＤアレイの露光幅の調整を精度よく行うことができる。さらにＬＥＤアレイに電力を供給する前に、ＬＥＤアレイの発光による温度上昇分を減算しておくため、温度リップルを小さく抑え、消費電力を削減することができる。

図１０に示すフローチャートを参照しながら電力供給制御部６０の制御手順を説明する。制御部５２は、温度センサ５１からセンサ情報を入力すると（ステップＳ１）、測定された温度からＬＥＤアレイを目標温度に設定するために必要な電力又は電力供給時間を求め、制御信号Ｖ１として減算部５５に出力する（ステップＳ２）。また、印刷率算出部５３は、印刷データからＬＥＤアレイをオンさせるデータ数をカウントし、カウント結果を補正データ生成部５４に出力する。カウント値を入力した補正データ生成部５４は（ステップＳ３）、このカウント値からＬＥＤアレイの自発光による温度上昇分を求め、この温度上昇に該当する発熱体５１の電力又は電力供給時間を求める（ステップＳ４）。求めた電力又は電力供給時間Ｖ２は、減算部５５に出力される。減算部５５は、制御部５２から出力される制御信号Ｖ１から補正データ生成部５４から出力される補正信号Ｖ２を減算し、得られた信号Ｖ１−Ｖ２で発熱体５１に電力を供給する（ステップＳ５）。

上述した実施例は本発明の好適な実施例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
例えば、図１１に示すようにＬＥＤアレイをブロックに分割し、ブロックごとに発熱体を設けて、この発熱体に供給する電力を制御することもできる。

色版ごとに設けられたＬＥＤアレイの露光幅を示す図である。 画像形成装置の構成を示す図である。 ＬＥＤプリンタヘッドの構成を示す図である。 ＬＥＤアレイの構成を示す図である。 電力供給制御部の構成を示すブロック図である。 ＬＥＤアレイの温度上昇と露光幅の変化の関係を示す図である。 制御部の構成を示す図である。 ＬＥＤ制御部と印刷率算出部の構成を示す図である。 減算部と電力供給部の構成を示す図である。 電力供給制御部の処理手順を示すフローチャートである。 変形例の構成を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
１１露光装置
１２ 感光体ドラム
１３ 画像形成ユニット
１４ クリーニング装置
２０ 中間転写ベルト
２１ 記録用紙
２２ 給紙トレイ
２３ 定着器
３０ ＬＥＤアレイ
５０ 発熱体
５１ 温度センサ
５２ 制御部
５３ 印刷率算出部
５４ 補正データ生成部
５５ 減算部
５６ 電力供給部
６０ 電力供給制御部
７０ ＬＥＤ制御部

Claims (5)

1. 複数のＬＥＤアレイと、
   各ＬＥＤアレイに取り付けられた露光幅調整用の発熱体と、
   印刷データから、各ＬＥＤアレイを発光させるデータ数をカウントし、該カウント値から各発熱体に供給する電力又は電力供給時間を制御する制御手段と、を有することを特徴とする露光装置。
2. 前記各ＬＥＤアレイの温度を検出する温度検出手段を有し、
   前記制御手段は、前記温度検出手段によって検出した温度と、前記カウント値とから各発熱体に供給する電力を制御することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記制御手段は、前記ＬＥＤアレイを前記検出した温度から目標とする温度にするために供給する電力又は電力供給時間から、前記カウント値から求められるＬＥＤアレイの発光によって上昇する温度分に相当する電力又は電力供給時間を減算することを特徴とする請求項２記載の露光装置。
4. 前記発熱体は、複数個のＬＥＤからなるブロックごとに設けられ、
   前記制御手段は、各ブロックの発熱体に供給する電力又は電力供給時間を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の露光装置。
5. 複数設けられたＬＥＤアレイを発光させる発光回数を、該ＬＥＤアレイごとにカウントするステップと、
   各ＬＥＤアレイに取り付けられた発熱体に供給する電力又は電力供給時間を、カウント値に基づいて算出するステップと、
   電力を供給し、前記各ＬＥＤアレイの露光幅を調整するステップと、
   を有することを特徴とする露光幅調整方法。
   

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