JPH10193686A - ディジタル画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＬＥＤヘッドの電源装置内部のスイッチング
素子の温度を検出して、異常な温度の上昇を防止するデ
ィジタル画像形成装置を提供すること。 【解決手段】 サーミスタにより検知された温度に応じ
て、複写装置の駆動装置に作像エンジンの速度を制御す
べく駆動モータークロック信号を制御する。各温度に対
する速度テーブルを持ち、温度が上昇していくときは検
知された温度が高くなり８０℃になると、それ以上の温
度上昇を抑制するために徐々にを速度を減少させる。温
度が１２５℃までは順次速度を減少させていくが、１２
５℃を越えると給紙を止めてＬＥＤの発光を止めさせる
ため複写動作そのものを休止させる。逆に一旦１２５℃
を越えて発光が止まった後に温度が下がるときは、１０
０℃に下がるまでは給紙を復帰させないようにヒステリ
シスを持たせてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオード素
子を一列に並べ、これを点灯させて感光体に照射させる
ことによりディジタル画像を形成するディジタル画像形
成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＥＤプリンタは、レーザープリンタの
ポリゴンミラーような可動部が必要なく、装置としての
信頼性が高い。また、大判サイズのプリント出力を必要
とする広幅機の場合には、主走査方向に光ビームを走査
させるための光学的空間が不要で装置を小型化すること
ができるためレーザープリンタから急速に置き代わって
きた。

【０００３】ところで、レーザープリンタが１０mW程度
の出力の光源１個を点灯させそのビームをポリゴンミラ
−、ｆθレンズ等により走査させているのに対し、ＬＥ
Ｄプリンタは１画素毎にＬＥＤ素子を主走査方向に並
べ、これにおのおの１０mA程度の電流を流して発光させ
ている。文字出力が主で画像密度が比較的に少ないプリ
ンタ、図形など線画だけのプロッタのときは消費電力も
さほど問題にならないため、画像密度もせいぜい５％〜
８％程度にしか想定された設計しかされていなかった。
当然ＬＥＤヘッドに電力を供給するＤＣ電源についても
同様で、画像密度１００％を想定した余裕のある容量に
することは形状、コスト面からできなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これをディジタル複写
機に応用した場合には、例えばポスター原稿のように黒
ベタが多い（画像密度が多い）原稿をコピーすることも
ありこの時には、ＬＥＤヘッドの消費電力が急激に多く
なりＬＥＤヘッド自体の発熱が増えたり、ＬＥＤヘッド
に電力を供給するＤＣ電源内の発熱のため連続コピーに
耐えきれずダウンしたりする不具合があった。しかも画
像メモリを搭載している装置の場合は、原稿を一度読み
込んだだけで後は何回でも読み出すだけなので、コピー
の生産量を高めるため作像エンジンの速度を最大にし
て、また給紙間隔を極力少なくして生産性を高めるよう
に設定されている。

【０００５】特開昭６２−２８０５７号公報に開示され
ている発明では、ＬＥＤヘッドを駆動する駆動回路に入
力される画像信号をカウントして、そのカウント値を基
にＬＥＤヘッドの温度を演算し、算出した温度データに
基づいてＬＥＤヘッドの駆動電流を制御することにより
ＬＥＤヘッドの温度にかかわらず光量を一定に維持する
ものであった。また、特開昭６３−１７８０６４号公報
に開示されている発明では、単位時間あたりに点灯され
たＬＥＤエレメントの数（画信号の数）をカウントし
て、そのカウント値所定値以上になっているときにＬＥ
Ｄ通電時間率を小さくしてＬＥＤの温度上昇を防ぎ、温
度上昇が原因によるＬＥＤヘッドの各エレメントの特性
の劣化や、破壊を防止するものであった。しかし、これ
らの発明では、ＬＥＤヘッドに電力を供給する電源につ
いては何の考慮もしていない。

【０００６】そこで、本発明の第１の目的は、上記問題
点を改善するため、ＬＥＤヘッドに電力を供給する電源
装置内部のスイッチング素子の表面温度を検出して、画
像密度の高いものが連続した場合にも、異常に温度が上
昇しないようにしたディジタル画像形成装置を提供する
ことである。

【０００７】本発明の第２の目的は、画像密度の高いも
のが連続した場合には、第１の温度に達したらまずそれ
以上の温度に上昇するのを抑制し、さらに第２の温度に
達したら破損を防ぐためそれ以上にならないようにした
ディジタル画像形成装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、ディジタル画像形成装置が、ＬＥＤ素子を主走査方
向に所定密度で複数個配列した１次元のＬＥＤヘッド
と、このＬＥＤヘッドへ所用電力を供給する電源装置
と、この電源装置内部の温度を検出する温度検出手段と
を備えた書き込み手段と、感光体上に、前記書き込み手
段からのディジタル画像信号を書き込んで潜像を形成
し、現像手段及び転写手段を経て給紙手段から搬送され
てくる転写紙上に画像を形成する画像形成手段と、前記
温度検出手段により検出された温度に応じて、ディジタ
ル画像形成の速度を制御する画像形成速度制御手段とを
具備したことにより前記第１の目的を達成する。

【０００９】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
ディジタル画像形成装置が、前記電源装置内部にスイッ
チング素子を備え、前記画像形成速度制御手段が、この
スイッチング素子の表面温度が第１の限度温度以下で
は、ディジタル画像形成の速度低下は行わず、第１の限
度温度以上第２の限度温度以下では暫次デジタル画像形
成の速度低下をさせ、第２の限度温度以上になったとき
にはディジタル画像形成動作を停止させることにより前
記第２の目的を達成する。

【００１０】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
ディジタル画像形成装置において、第１の限度温度は８
０℃であり、第２の限度温度は１２５℃であることによ
り前記第２の目的を達成する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図１ないし図８を参照して詳細に説明する。図１は、
本実施の形態に係るディジタル複写機の構成を示した図
である。この複写機は、原稿を読み取る原稿読取装置１
００、読み取られた原稿情報を記憶する画像情報記憶装
置３００、記憶された情報を転写紙に複写するための一
連のプロセスを実行する複写装置２００、これらを制御
するシステム制御装置３０２、このシステム制御装置３
０２にキー入力を行う操作装置４００等で構成されてい
る。

【００１２】次に、図２を参照して原稿読取装置１００
の構成を説明する。まず、オペレータが原稿を挿入口か
ら挿入すると、原稿は、ローラー１の回転に応じてコン
タクトガラス２の上面を搬送される。搬送中の原稿に
は、蛍光灯４からの光が照射されその反射光はレンズ５
を介して撮像素子（以下ＣＣＤとする）６上に結像さ
れ、原稿情報が読み取られる。

【００１３】ＣＣＤ６上に結像した原稿画像は電気信号
に変換され、このアナログ信号は、同期制御回路１０５
（図１参照）から出力されるクロックに同期して出力さ
れ、画像増幅回路１０１で増幅される。Ａ／Ｄ（アナロ
グ／ディジタル）変換回路１０２は、画像増幅回路１０
１で増幅されたアナログ画像信号を画素毎の多値ディジ
タル画像信号に変換する。シェーデング補正回路１０３
は、光量ムラ、コンタクトガラス２の汚れ、ＣＣＤ６の
感度ムラ等による歪を補正する。このシェーデング補正
回路１０３で補正されたディジタル画像情報は、画像処
理回路１０４でディジタル記録画像情報に変換された
後、画像情報記憶装置３００に出力され、画像ページメ
モリ部３０１に書き込まれる。さらに、この画像ページ
メモリ３０１に書き込まれた画像信号は、適宜読み出さ
れ複写回路５００へ出力され、ＬＥＤ書込制御回路５０
１、ＬＥＤドライバ回路５０２を介して、ＬＥＤヘッド
５０３で赤外光に変換される。

【００１４】次に、図３を参照して複写装置２００の構
成について説明する。帯電装置２６は、感光体ドラム２
５を−８５０Ｖに一様に帯電させるグリッド付きのスコ
ロトロンチャージャと呼ばれるものである。ＬＥＤヘッ
ド５０３は、ＬＥＤをアレー状に並べ、ＳＬＡ（セルフ
ォックレンズアレー）を介して感光体ドラム２５に照射
される。そして、感光体ドラム２５にディジタル画像情
報に基づいたＬＥＤ光が照射されると光導電現象で感光
体表面の電荷がドラム２５のアースに流れて消滅する。

【００１５】ここで原稿濃度の淡い部分（２値化信号が
非記録レベル）は、ＬＥＤを点灯させないようにし、原
稿濃度の濃い部分（２値化信号が記録レベル）は、ＬＥ
Ｄを点灯さる。これにより感光体ドラム２５のレーザー
光非照射部は−８５０Ｖの電位に、照射部は−１００Ｖ
程度の電位になり、画像の濃淡に対応した静電潜像が形
成される。この静電潜像を現像ユニット２７によって現
像する。現像ユニット２７内のトナーは撹拌により負に
帯電されており、バイアスは−６００Ｖ印加されている
ためレーザー光照射部分だけにトナーが付着する。

【００１６】一方転写紙は、３つの給紙台９のうちから
選択されてフィードローラ１２により繰り出されカッタ
ー１３で所定の長さに切断された後、レジストローラ２
４で所定のタイミングで感光体ドラム２５の下部を通過
し、この時に転写チャージャ２３によりトナ−像を記録
紙上に転写させる。記録紙は次に感光体ドラム２５より
分離チャージャ２８により分離されて搬送タンク３１に
より搬送されて定着ユニット３０に送られ、そこでトナ
ーが記録紙に定着される。トナーが定着された記録紙は
排紙トレイに送られ機外に排紙される。２９はクリーニ
ングユニットである。

【００１７】続いて、図４を参照して操作装置４００の
構成について説明する。操作装置４００は、操作パネル
４２０と操作制御回路４１０とで構成される。操作パネ
ル４２０には、各種機能を指定するキー、例えば用紙サ
イズキー、紙種指定キー、給紙段指定キー、テンキー、
スタートキー、モードクリアキー、ストップキー、濃度
調整キー、画質調整キー、変倍キー、コピー枚数、変倍
率等を表示するディスプレー、原稿挿入可表示が備わっ
ている。

【００１８】次に、図５を参照してＬＥＤ書込制御回路
５０１について説明する。原稿読取装置１００より複写
装置２００に入力された画像は、複写装置２００内部に
ある画像ページメモリ部３０１に一旦蓄えられ、そのま
まで、あるいはデータ編集・加工された後に同期信号と
画像クロックに同期してＬＥＤ書込制御回路５０１へ入
力される。ＬＥＤ書込制御回路５０１の画像入力部５１
１に２ライン分（ｎライン，ｎ＋１ライン）同時に入力
された画像データは、シフトレジスタ５１２・５１３に
各々ＯＤＤ、ＥＶＥＮに分割、更に前半分、後半分を別
々のラインメモリ群５１４に一時格納する。このよう
に、分割処理するのは処理時間短縮の目的でＬＥＤヘッ
ド５０３の内部構成を作っているためである。

【００１９】格納された画像データはセレクタ５１５に
より、最初にｎライン目のデータ、続けてｎ＋１ライン
目のデータが時分割に読み出される。ｎライン目は「Ｏ
ＤＤ・前半分」「ＥＶＥＮ・前半分」「ＯＤＤ・後半
分」「ＥＶＥＮ・後半分」の４分割されたデータが同時
に読み出され、同期信号・画素転送クロック信号・発光
光量Ｄｕｔｙ信号・ＬＥＤ光量補正信号を付加して画像
出力部５１８を介してＬＥＤヘッド５０３へ転送する。
また、ｎ＋１ライン目も同様の処理が行われ、この一連
の処理はｎ＋２、ｎ＋３ライン目が入力され同じライン
メモリに格納される時間内に行われ、以下この繰り返し
が行われる。各制御タイミング発生部５１６は、プリン
タ制御部のタイマ８０９からのＬＥＤ書き込みＣＬＫを
受けてＬＥＤ制御部の各タイミングを発生させる。画像
データ転送クロック発生部５１７は、前記各制御タイミ
ング発生部５１６からの信号によりＬＥＤヘッド５０３
内の転送クロックを発生させる。

【００２０】発光光量制御部５１９は、感光体ドラム２
５の感度バラツキ等によりＬＥＤの発光光量を制御す
る。発光光量補正制御部５２０はＬＥＤヘッド５０３の
製造工程で１ドット毎の光量バラツキをあらかじめ測定
しておいてその補正信号によりバラツキを補正する。Ｌ
ＥＤヘッド５０３に転送された画像データは、ＬＥＤド
ライバ５０２を介してシフトレジスタ５２２により順次
対応するＬＥＤ１〜１４３３６ドット位置まで転送さ
れ、Ｄｕｔｙ信号とその補正量信号時間分だけ発光しド
ラム面上に潜像を形成する。ＬＥＤ点灯用電源５０６
は、ＬＥＤヘッド５０３に点灯用の電源を供給する。５
０４はプリンタ駆動制御回路である。

【００２１】次に、図６を参照してＬＥＤ点灯用電源５
０６および温度検出手段であるサーミスタ７０１につい
て説明する。図中のサーミスタ７０１がスイッチング素
子７０２の温度を検知する温度検知手段である。以下各
部を説明する。入力ＡＢ間にＡＣ入力が印加されると、
整流器７０３により整流され、さらにコンデンサ７０４
により平滑されるが、検知回路７０５および制御回路７
０６によるフィードバック制御が始まるまではコンデン
サ７０４の突入電流は非常に大きくなる。それを防止す
るために、トランス７０７の２次出力により、トライア
ック７０８を制御し、制御が始まるまではトライアック
７０８をＯＦＦすることにより、抵抗７０９に電流を流
して突入電流を小さくさせる。そして、制御が行われ出
すと次第にトライアック７０８をＯＮさせていく。

【００２２】その後、平滑された入力は、制御回路７０
６によりパルス幅変調（ＰＷＭ）制御されたスイッチン
グ素子７０２にスイッチングされて、トランス７０７の
２次側へ出力供給される。２次側ではダイオード７１０
により再び整流し、更にインダクタ７１１によりコンデ
ンサ７１２への突入電流を抑えつつ、コンデンサ７１２
により平滑してＣＤ間に出力を得る。検知回路７０５で
はＣＤ間の出力電圧を検知し、制御回路７０６へフィー
ドバックするが、制御回路７０６ではＰＷＭ制御を用い
て、検知回路７０５により検知した電圧が所定の電圧よ
り低い時にはスイッチング素子７０２のＯＮ時間を長く
して出力電圧を高くし、逆に検知した電圧が所定の電圧
より高い時にはスイッチング素子７０２のＯＮ時間を短
くすることにより出力電圧を下げ出力電圧の制御および
安定化を行う。

【００２３】続いて、サーミスタ７０１について説明す
る。画像密度が増えるとＬＥＤヘッド５０３の発光量が
増えるのでＬＥＤ点灯用電源５０６からの出力電流が増
加する。そして、ＬＥＤ点灯用電源５０６からの出力電
流が増加するとスイッチング素子７０２のＯＮ時間が長
くなるので、スイッチング素子７０２の温度が上昇す
る。そして、サーミスタ７０１はスイッチング素子７０
２の温度を検知してその検知温度信号をプリンタ駆動制
御回路５０４に出力する。

【００２４】図７は、エンジンの速度と検知温度の関係
を示した図である。サーミスタ７０１により検知された
温度に応じて、複写装置５００の駆動装置５０５に作像
エンジンの速度（周速）を制御すべく駆動モータークロ
ック信号を制御する。すなわち、各温度に対する速度テ
ーブルを持ち、温度が上昇していくときは検知された温
度が高くなり８０℃になると、それ以上の温度上昇を抑
制するために徐々にを速度を減少させる。そして、検知
された温度が１２５℃までは順次速度を減少させていく
が、１２５℃を越えると給紙をストップさせてＬＥＤの
発光を止めさせるため複写動作そのものを休止させる。

【００２５】逆に一旦１２５℃を越えて発光が止まった
後に温度が下がるときは、１００℃に下がるまでは給紙
を復帰させないようにヒステリシスを持たせてある。第
２の１２５℃は半導体素子のジャンクション温度が絶対
最大定格を越えないようにする為であり、第１の８０℃
は信頼性上守りたい温度である。なお、８０℃は設計値
である。

【００２６】図８はプリンタ駆動制御回路５０４の回路
図で、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）８０１、クロック
発生機８０２、読み書きメモリ（ＲＡＭ・ランダム・ア
クセス・メモリ）８０３、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ
・リード・オンリー・メモリ）８０４、アドレスデコー
ダ８０５、シリアル通信コントローラ８０６、割り込み
コントローラ８０７、入出力（Ｉ／Ｏ）ポート８０８、
プログラマブルタイマ８０９等が備わっている。

【００２７】このプリンタ駆動制御回路５０４は、シリ
アル通信コントローラ８０６を介してシステム制御装置
３０２と接続されており、システム制御装置３０２から
の信号によりプリンタ装置各部を制御し、逆にプリンタ
装置各部からの状態信号をシステム制御装置３０２に送
ったりする。サーミスタ７０１からの信号は、入出力
（Ｉ／Ｏ）ポート８０８のアナログポートに入力され、
温度に変換されその温度に応じて駆動装置５０５、ＬＥ
Ｄ書込制御回路５０１に対して複写装置２００の作像エ
ンジンの速度（周速）を制御すべくクロック信号をプロ
グラマブルタイマ８０９から各々出力する。

【００２８】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、ＬＥＤヘッド
用電源のスイッチング素子の温度を検出して、異常に上
昇しないように作像エンジンの速度を制御するので、Ｌ
ＥＤヘッドの実使用状態を考慮した電源装置の設計が可
能となる。そのため、極端に大きな電源装置を設ける必
要がなく、コストや専有面積でバランスの取れたＬＥＤ
電源装置の設計が可能となる。

【００２９】請求項２記載の発明では、スイッチング素
子の表面温度について第１と第２の設定温度を設けてい
るので、電源装置の設計及びＬＥＤヘッドの熱間りの設
計が行い易くなる。

【００３０】請求項３記載の発明では、スイッチング素
子の表面温度を更に限定しているので、具体的な電源装
置およびＬＥＤヘッドの設計が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るディジタル複写機の
構成を示したブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態に係るディジタル複写機の
原稿読取装置の構成を示した図である。

【図３】複写装置の構成を示した図である。

【図４】操作パネルの外観を表した図である。

【図５】ＬＥＤ書込制御回路の構成を表すブロック図で
ある。

【図６】ＬＥＤ点灯用電源および温度検知手段を説明す
る回路図である。

【図７】エンジンの速度と検知温度の関係を示した図で
ある。

【図８】プリンタ駆動制御回路のブロック図である。

【符号の説明】

１ ローラ ２ コンタクトガラス ６ ＣＣＤ １００ 原稿読取装置 １０２ Ａ／Ｄ変換回路 １０３ シェーデング補正回路 １０４ 画像処理回路 ２００ 複写装置 ３００ 画像情報記憶装置 ３０２ システム制御装置 ４００ 操作装置 ４１０ 操作制御回路 ４２０ 操作パネル ５００ 複写回路 ５１０ 書込装置 ５０１ ＬＥＤ書込制御回路 ５０２ ＬＥＤドライバ ５０３ ＬＥＤヘッド ５０４ プリンタ駆動制御回路 ５０６ ＬＥＤ点灯用電源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＬＥＤ素子を主走査方向に所定密度で複
   数個配列した１次元のＬＥＤヘッドと、このＬＥＤヘッ
   ドへ所用電力を供給する電源装置と、この電源装置内部
   の温度を検出する温度検出手段とを備えた書き込み手段
   と、 感光体上に、前記書き込み手段からのディジタル画像信
   号を書き込んで潜像を形成し、現像手段及び転写手段を
   経て給紙手段から搬送されてくる転写紙上に画像を形成
   する画像形成手段と、 前記温度検出手段により検出された温度に応じて、ディ
   ジタル画像形成の速度を制御する画像形成速度制御手段
   とを具備したことを特徴とするディジタル画像形成装
   置。
2. 【請求項２】 前記電源装置内部にスイッチング素子を
   備え、 前記画像形成速度制御手段が、このスイッチング素子の
   表面温度が第１の限度温度以下では、ディジタル画像形
   成の速度低下は行わず、第１の限度温度以上第２の限度
   温度以下では暫次デジタル画像形成の速度低下をさせ、
   第２の限度温度以上になったときにはディジタル画像形
   成動作を停止させることを特徴とする請求項１記載のデ
   ィジタル画像形成装置。
3. 【請求項３】 第１の限度温度は８０℃であり、第２の
   限度温度は１２５℃であることを特徴とする請求項２記
   載のディジタル画像形成装置。