TW201350351A - 發光裝置之光量補償檢查方法 - Google Patents

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Abstract

一種光量補償檢查方法，適用於包含複數發光元件的發光裝置，其包含逐一對發光元件執行下列步驟：量測發光元件於基準時間區間內輸出的原始光量；根據所測得的原始光量與基準光量產生對應發光元件的校正值；以及根據校正值調整發光元件的光輸出，使原始光量達到目標光量。

Description

發光裝置之光量補償檢查方法
本發明係有關一種光量檢查方法，特別是一種發光裝置之光量補償檢查方法。
影印機、印表機傳真機及多功能事務機係利用電子寫真技術(Electro-photography)作為列印文件的核心技術，意即藉由特定波長的光改變靜電荷(electrostatic charge)的分布而產生寫真(photographic)影像。
參照第1圖，係為彩色列印的發光二極體(LED)印表機100的示意圖。發光二極體印表機100具有分別對應於黑色、洋紅色、青色及黃色的感光鼓(Photoconductive drum)(110K、110M、110C、110Y，總稱110)、印字頭(Printing head)(120K、120M、120C、120Y，總稱120)及碳粉匣(Toner cartridge)(130K、130M、130C、130Y，總稱130)。經過佈電機構，感光鼓110表面會產生一層均勻的電荷。列印前之掃描程序係需經過曝光程序，使得欲列印的文件中的圖案像素轉換成可見光明暗資料。印字頭120中具有複數個發光二極體，其發出的光照射到感光鼓110上時，未曝光區會維持原有電位，但曝光區的電荷因曝光產生差異。曝光區的電位變化差異可吸附碳粉匣130提供的帶有正/負電荷的碳粉，藉以達到列印目的。
第2圖為印刷濃度與感光鼓接受曝光的能量之關係圖。如 第2圖所示，印刷濃度與感光鼓的曝光能量成正相關。當感光鼓接受曝光的能量增加，列印出的濃度也隨之增加，藉此可列印出灰階度不同的文件內容。
第3圖為發光二極體印表機100的印字頭120的外觀示意圖。如第3圖所示，印字頭120包含沿一軸線140排列的複數個發光晶片122。一般而言，每一發光晶片122包含數千個直線排列的發光二極體。當發光晶片122沿軸線140排列時，發光二極體亦同樣沿軸線140排列，藉此可達到高DPI(Dots Per Inch，點每英吋)的列印解析度。例如，如欲達到1200×2400 DPI的解析度，則需要在每英吋排列有1200個發光二極體。
然而，如欲使列印出的文件濃度均勻，需準確控制印字頭120中每一個發光二極體的輸出光量，以避免對應的感光鼓110的曝光區曝光過量或曝光不足。但每一發光二極體的發光特性均不盡相同。因此，每一發光晶片122必須經過測試及校正，方可裝設於印字頭120中。但每個印字頭120具有數量龐大的發光二極體，且每個彩色列印的發光二極體印表機100還包含4個印字頭120，因此，如何有效率的檢測及校正，是本領域的研究人員致力研究的課題。
鑒於以上的問題，本發明提供一種發光裝置之光量補償檢查方法，藉以解決先前技術所存在因發光裝置的發光元件數量龐大，難以對發光裝置的光輸出進行有效率的檢測及校正的問 題。
本發明之一實施例提供一種發光裝置之光量補償檢查方法，發光裝置包含複數發光元件。光量補償檢查方法包含逐一對發光元件執行下列步驟：量測發光元件於基準時間區間內輸出的原始光量；根據所測得的原始光量與基準光量產生對應發光元件的校正值；以及根據校正值調整發光元件的光輸出，使原始光量達到目標光量。
根據本發明之發光裝置之光量補償檢查方法，可直接對個別的發光元件取得校正值，先評估該校正值的實施可能性，若在實施的合理範圍內才以該校正值調整該發光元件的光輸出，並對該光輸出進一步確認是否符合預期。透過二階段的檢查，可讓檢測與校正的時間縮短，而可有效率的對發光裝置進行檢測及校正。
第4圖為本發明一實施例之發光裝置200之光量補償檢查電路示意圖。
如第4圖所示，發光裝置200包含發光模組210、驅動電路220及控制單元230。發光模組210包含複數個發光元件211。驅動電路220用以驅動發光元件211的光輸出。控制單元230耦接驅動電路220，用以控制發光元件211光輸出與否(點亮或關閉)以及控制輸出光250的光量。
在本實施例中，發光元件211為發光閘流體，發光裝置 200為印表機中的印字頭，但本發明實施例非以此為限，發光元件211亦可為發光二極體等光輸出元件，發光裝置200亦可適用於傳真機或影印機等成像裝置的曝光部件。並且，發光模組210可包含至少一前述發光晶片122，而具有複數個直線排列的發光元件211。
第5圖為本發明一實施例之驅動電路220的電路示意圖。第6圖為本發明一實施例之驅動電路220接收的時脈訊號示意圖。
如第5圖所示，驅動電路220包含發光閘流體(T1、T2、T3等，總稱T)、二極體(D1、D2、D3等，總稱D)、負載電阻(R1、R2、R3等，總稱R)及緩衝器(B1、B2)。
發光閘流體T具有閘極、陰極與陽極。當閘極與陰極間為順向偏壓且電壓差超過擴散電壓時，發光閘流體T點亮。與一般閘流體相同的是，發光閘流體T開啟後(即點亮)，閘極電位與陽極電位近乎相同，當閘極與陰極間的電位差回歸至零伏特時，發光閘流體T才關閉(即不發光)。
每一個發光閘流體T的閘極經由一相對應的二極體D耦接至另一個發光閘流體T(如發光閘流體T1經由二極體D1耦接至發光閘流體T2)。每一個發光閘流體T的陰極間隔地經由緩衝器(B1或B2)對應耦接訊號ψ11與ψ12或訊號ψ21與ψ22。例如，發光閘流體T1的陰極經由緩衝器B1耦接訊號ψ11與ψ12；發光閘流體T2的陰極經由緩衝器B2耦接訊號ψ11 與ψ12。每一個發光閘流體T的閘極與對應的二極體D的耦接處還各自經由一對應的負載電阻R而耦接至電壓VGA(如發光閘流體T1的閘極與二極體D1的耦接處經由負載電阻R1而耦接至電壓VGA)。
其中，發光閘流體T1的閘極還耦接訊號ψ S。二極體D的陽極端耦接鄰近訊號ψ S的相鄰的發光閘流體T，其陰極端耦接相鄰的另一發光閘流體T。例如，二極體D1的陽極端耦接發光閘流體T1，其陰極端耦接發光閘流體T2。
訊號ψ11、ψ12、ψ21、ψ22、ψ S以及電壓VGA係由控制單元230所提供，藉以輸出如第6圖所示之時脈訊號，以控制每一個發光閘流體T的點亮時間(如發光閘流體T1的點亮時間t1、發光閘流體T2的點亮時間t2及發光閘流體T3的點亮時間t3)。也就是說，控制單元230可經由驅動電路220控制每一個發光閘流體T依序點亮一段時間。
在此，第5圖所示的驅動電路220僅為示例，本發明實施例非以此為限，亦可經由其他驅動電路220的電路結構搭配控制單元230，使得每個發光元件211可依序點亮一段時間。
復參照第4圖，光電轉換單元300沿一方向移動而逐一對發光元件211量測其輸出光量。於此，光電轉換單元300可為電荷耦合元件(CCD)、互補式金屬氧化物半導體(CMOS)或其他光電轉換器。光電轉換單元300用以接收發光元件211發出的光，並將其轉換為電訊號，使得電訊號的電壓或電流可 對應接收到的光強度對應變化。
在一些實施例中，藉由前述驅動電路220與控制單元230輸出的時脈訊號，可控制發光元件211點亮與否以及其輸出的光量。因此，光電轉換單元300可配合特定發光元件211點亮的期間而移動至其前方，以量測其輸出的光量。並且，光電轉換單元300接續的移動至下一個發光元件211前方，以於下一個發光元件211點亮期間量測其輸出的光量。
在一實施例中，光電轉換單元300耦接控制單元230，由控制單元230接收光電轉換單元300輸出的電訊號，並根據電訊號的電壓或電流轉換為發光元件211輸出的光強度。接著，控制單元230可將第一時間至第二時間內的光強度予以積分，而取得發光元件211輸出的光量。也就是說，本發明的實施例中所述的光量對應於發光元件211於第一時間至第二時間內輸出的光強度的積分值。
第7圖為本發明一實施例之發光裝置200之另一光量補償檢查電路示意圖。
參照第7圖，在一實施例中，光電轉換單元300輸出的電訊號為影像訊號，且耦接影像處理裝置400(如可程式化邏輯電路(Field Programmable Gate Array，FPGA)或電腦)。由影像處理裝置400分析影像訊號而取得發光元件211輸出光250的光量。也就是說，影像處理裝置400根據影像訊號中受到發光元件211的光輸出而形成的亮點的尺寸及灰階度等參 數，判斷光電轉換單元300在第一時間至第二時間內接收到來自發光元件211的累積光量。影像處理裝置400並耦接控制單元230，以提供光量分析結果予控制單元230。
第8圖為本發明一實施例之光量補償檢查流程圖。以第4圖或第7圖所示之光量補償檢查電路執行如第8圖所示之流程，可對發光裝置200的各個發光元件211逐一進行光亮量測與校正。
參照第4圖及第8圖。首先，於初始化發光裝置200及光電轉換單元300後，將光電轉換單元300移動至直線排列的發光元件211的起始端，而位於第一個發光元件211前方(步驟S610)。接著，對發光元件211量測其於一基準時間區間內(如100微秒(μs))輸出的原始光量，即由驅動電路220及控制單元230控制發光元件211在基準時間區間內點亮，而由控制單元230或影像處理裝置400依據光電轉換單元300提供的電訊號轉換為發光元件211輸出的原始光量(步驟S620)。
於步驟S620取得發光元件211輸出的原始光量後，根據原始光量與一基準光量產生對應發光元件211的校正值(步驟S630)。所述基準光量為欲使每個發光元件211一致輸出的光量。接著，執行步驟S640，根據步驟S620取得的校正值調整發光元件211的光輸出，使原始光量達到目標光量。
經過步驟S620至步驟S640而完成單一發光元件211的校正之後，進入步驟S650，判斷所有發光元件211是否均校正 完成。若為是，則結束此流程；若為否，則移動光電轉換單元300至相鄰之次一個發光元件211前方，例如，校正完第一個發光元件211之後，則移動至第二個發光元件211前方(步驟S660)。於步驟S660後，返回步驟S620以繼續校正該次一個發光元件211。
在一些實施例中，於步驟S610之前，可預先點亮所欲量測的發光元件211，並關閉其他發光元件211，使得在執行步驟S610的期間，僅有所欲量測的發光元件211點亮。
在一些實施例中，前述校正值為發光元件211的點亮持續時間，而於步驟S640中，控制單元230可將點亮發光元件211的基準時間區間改為點亮持續時間(如90微秒)，以調整原始光量為目標光量。於此，可根據基準光量與原始光量之比值實質等同於點亮持續時間與基準時間區間之比值的關係，而取得點亮持續時間的校正數值。
在一些實施例中，如第4圖所示，發光裝置200更包含儲存單元240。控制單元230耦接儲存單元240，以將校正值儲存於儲存單元240中。據此，在每次發光裝置200初始化時，可先讀取儲存單元240內儲存的校正值。當需點亮發光元件211時，根據發光元件211所各自對應的校正值點亮，使其每個發光元件211的輸出光量一致。藉此，使用校正值輸出光的發光裝置200曝光一感光元件(如感光鼓)時，感光元件的每個受光位置均可受到相同的光量。
在一些實施例中，於步驟S603之前，還可預先儲存基準光量、原始光量及校正值之對照表於儲存單元240。於步驟S602量測到的原始光量後，可以控制單元230讀取儲存單元240內的對照表，藉此，可根據基準光量與所量測到的原始光量取得對照表中的校正值。
在一些實施例中，校正值係對應發光元件211的發光亮度。詳細地說，校正值可為發光元件211的驅動電壓或驅動電流，藉由調整驅動電壓或驅動電流來調整發光元件211的發光亮度，使得發光元件211的輸出光量對應改變。
第9圖為本發明一實施例之另一光量補償檢查流程圖。
如第9圖所示，在前述步驟S640之前，還包含步驟S731，判斷校正值是否超出合理範圍。依據發光裝置200的需求條件，設定一校正範圍，若由步驟S630所得出的校正值超出該校正範圍，則輸出表示發光裝置200為異常品的輸出訊號(步驟S732)，反之，則進入步驟S640。
在前述步驟S640之後，更包含步驟S741，檢測目標光量與基準光量是否實質相同。若為相同，則進入步驟S650，反之，則輸出表示發光裝置200為正常品的輸出訊號(步驟S751)。
在前述步驟S650中，若執行完所有發光元件211的校正，則進入步驟S751，輸出表示發光裝置200為正常品的輸出訊號。
綜上所述，根據本發明之發光裝置200之光量補償檢查方法，對個別的發光元件取得校正值，先評估該校正值的實施可能性，若在實施的合理範圍內才以該校正值調整該發光元件的光輸出，並對該光輸出進一步確認是否符合預期。透過二階段的檢查，可讓檢測與校正的時間縮短，而可有效率的對發光裝置200進行檢測及校正。
100‧‧‧發光二極體印表機
110K、110M、110C、110Y‧‧‧感光鼓
120、120K、120M、120C、120Y‧‧‧印字頭
122‧‧‧發光晶片
130K、130M、130C、130Y‧‧‧碳粉匣
140‧‧‧軸線
200‧‧‧發光裝置
210‧‧‧發光模組
211‧‧‧發光元件
220‧‧‧驅動電路
230‧‧‧控制單元
240‧‧‧儲存單元
250‧‧‧輸出光
300‧‧‧光電轉換單元
400‧‧‧影像處理裝置
B1、B2‧‧‧緩衝器
D1、D2、D3‧‧‧二極體
R1、R2、R3‧‧‧負載電阻
T1、T2、T3‧‧‧發光閘流體
t1、t2、t3‧‧‧點亮時間
ψ11、ψ12、ψ21、ψ22、ψ S‧‧‧訊號
VGA‧‧‧電壓
第1圖為彩色列印的發光二極體印表機的示意圖。
第2圖為吸附碳粉濃度與感光鼓的曝光量之關係圖。
第3圖為發光二極體印表機的印字頭的外觀示意圖。
第4圖為本發明一實施例之發光裝置之光量補償檢查電路示意圖。
第5圖為本發明一實施例之驅動電路的電路示意圖。
第6圖為本發明一實施例之驅動電路接收的時脈訊號示意圖。
第7圖為本發明一實施例之發光裝置之另一光量補償檢查電路示意圖。
第8圖為本發明一實施例之光量補償檢查流程圖。
第9圖為本發明一實施例之另一光量補償檢查流程圖。

Claims (9)

  1. 一種發光裝置之光量補償檢查方法，該發光裝置包含複數發光元件，該光量補償檢查方法包含：逐一對該些發光元件執行下列步驟：量測該發光元件於一基準時間區間內輸出的一原始光量；根據所測得的該原始光量與一基準光量產生對應該發光元件的一校正值；以及根據該校正值調整該發光元件的光輸出，使該原始光量達到一目標光量。
  2. 如請求項1所述之光量補償檢查方法，其中於根據該校正值調整該原始光量為一目標光量之後，包含：檢測該目標光量與該基準光量是否實質相同，並輸出一輸出訊號，該輸出訊號係表示該發光裝置為正常品或不良品。
  3. 如請求項1所述之光量補償檢查方法，其中於根據該校正值調整該發光元件的光輸出，使該原始光量達到一目標光量之前，包含：判斷該校正值是否超出一合理範圍，並輸出一輸出訊號，該輸出訊號係表示該發光裝置為正常品或不良品。
  4. 如請求項1所述之光量補償檢查方法，其中該校正值為該發光元件的點亮持續時間，而以該點亮持續時間調整該原始光量為該目標光量。
  5. 如請求項4所述之光量補償檢查方法，其中該基準光量與該原始光量之比值實質等同於該點亮持續時間與該基準時間區間之比值。
  6. 如請求項1所述之光量補償檢查方法，其中該校正值對應該發光元件的發光亮度。
  7. 如請求項6所述之光量補償檢查方法，其中該校正值為該發光元件的驅動電壓或驅動電流。
  8. 如請求項1所述之光量補償檢查方法，其中該發光裝置更包含一控制單元及一儲存單元，該光量補償檢查方法於根據一基準光量比較所測得的該原始光量而產生對應該發光元件的一校正值之前，包含：儲存該基準光量、該原始光量及該校正值之對照表於該儲存單元；以及以該控制單元讀取該儲存單元內的該對照表。
  9. 如請求項1所述之光量補償檢查方法，其中量測該發光元件於一基準時間區間內輸出的一原始光量包含：點亮該發光元件，並關閉其他該些發光元件。
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