(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路配線が被着されている回路基板上に、発光素子と該発光素子に電気的に接続される端子電極とをそれぞれ有する直線状に配列した複数の発光素子アレイチップを載置させるとともに、前記回路配線と前記端子電極とをボンディングワイヤを介して接続させてなる光プリンタヘッドを用い、前記発光素子の発する光を感光体に照射させて潜像を形成する際、各発光素子に印加される電力の大きさを調整することにより光量を補正する光プリンタヘッドの光量補正方法であって、
前記発光素子および該発光素子に接続された前記ボンディングワイヤの全体が入るように光量測定の測定領域を設定し、前記発光素子を少なくとも１個ずつ発光させて、その光をレンズに通し、該レンズを透過した光を受光素子によって直接受光することにより、前記発光素子の発する光の光量を前記発光素子から最も近い位置に存在するボンディングワイヤで反射した光の光量も含めて測定するとともに、該測定によって得られる光量に応じて各発光素子に印加される電力の大きさを調整することを特徴とする光プリンタヘッドの光量補正方法。
【請求項２】
前記光量測定によって得られる強度分布中に、ボンディングワイヤの発光素子側エッジに対応するピークが存在することを特徴とする請求項１に記載の光プリンタヘッドの光量補正方法。
【請求項３】
前記光プリンタヘッドの発光素子アレイチップ上には前記レンズが配置されており、かつ前記光量測定が前記レンズの結像位置に対応する高さで行われることを特徴とする請求項１に記載の光プリンタヘッドの光量補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真式のプリンタやファクシミリ，複写機等の露光手段として用いられる光プリンタヘッドの光量補正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子写真式プリンタ等の露光手段としてＬＥＤアレイヘッド等の光プリンタヘッドが用いられている。
【０００３】
かかるＬＥＤアレイヘッドは、多数の回路配線が被着されている回路基板上に、例えば１２８個の発光ダイオード素子が直線状に配列されているＬＥＤアレイチップを複数個、一列状に載置させるとともに、これらＬＥＤアレイチップ上にロッドレンズアレイを配設した構造を有しており、前記ＬＥＤアレイチップの発光ダイオード素子を画像データに基づいて個々に選択的に発光させるとともに、該発光した光を前記レンズアレイを介して外部の感光体に照射・結像させ、感光体に所定の潜像を形成することによって露光手段として機能するものである。
【０００４】
そして、感光体に形成された潜像は、その後、現像のプロセスを経てトナー像となり、このトナー像を記録紙に転写・定着させることによって記録紙に所定の画像が形成される。
【０００５】
尚、前記ＬＥＤアレイチップは従来周知の半導体製造技術によって製作されており、このようにして得られるＬＥＤアレイチップには所定の発光バラツキがある。
【０００６】
それ故、感光体に照射される光の強度を一定に揃えるには、使用時に光量補正を行う必要があり、その具体的な方法としては、発光ダイオード素子の光量を事前に測定し、この測定値に基づいて各発光ダイオード素子への印加電力を調整するといったものが一般的であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の光プリンタヘッドにおいては、印画動作時、感光体には、通常、発光ダイオード素子からの直接光のみでなく、ボンディングワイヤでの反射光も照射されるようになっており、その光量は、ボンディングワイヤの位置や形状等によって影響を受け、ドット毎に異なる大きさをもっていた。
【０００８】
しかしながら、上述した従来の光量補正方法においては、発光ダイオード素子からの直接的な光量のみを測定し、この測定値を基に各発光ダイオード素子に印加する電力の大きさを調整するようにしており、前述の反射光が画像濃度に与える影響については全く考慮されていない。従って、写真画像のように階調表現に正確さが求められる場合、上述の光量補正では十分な補正を行うことができず、コントラストの微調整が難しくなって画像が不鮮明になる欠点を有していた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、本発明の光プリンタヘッドの光量補正方法は、回路配線が被着されている回路基板上に、発光素子と該発光素子に電気的に接続される端子電極とをそれぞれ有する直線状に配列した複数の発光素子アレイチップを載置させるとともに、前記回路配線と前記端子電極とをボンディングワイヤを介して接続させてなる光プリンタヘッドを用い、前記発光素子の発する光を感光体に照射させて潜像を形成する際、各発光素子に印加される電力の大きさを調整することにより光量を補正する光プリンタヘッドの光量補正方法であって、前記発光素子および該発光素子に接続された前記ボンディングワイヤの全体が入るように光量測定の測定領域を設定し、前記発光素子を少なくとも１個ずつ発光させて、その光をレンズに通し、該レンズを透過した光を受光素子によって直接受光することにより、前記発光素子の発する光の光量を前記発光素子から最も近い位置に存在するボンディングワイヤで反射した光の光量も含めて測定するとともに、該測定によって得られる光量に応じて各発光素子に印加される電力の大きさを調整することを特徴とするものである。
【００１０】
また本発明の光プリンタヘッドの光量補正方法は、前記光量測定によって得られる強度分布中に、ボンディングワイヤの発光素子側エッジに対応するピークが存在することを特徴とするものである。
【００１１】
更に本発明の光プリンタヘッドの光量補正方法は、前記光プリンタヘッドの発光素子アレイチップ上には前記レンズが配置されており、かつ前記光量測定が前記レンズの結像位置に対応する高さで行われることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一形態に係る光量補正方法が適用される光プリンタヘッド（ＬＥＤアレイヘッド）の構成を示す斜視図、図２は図１のＬＥＤアレイヘッドの側面図である。
【００１３】
同図に示すＬＥＤアレイヘッドは、多数の回路配線２が被着されている回路基板１の上面に、一列状に並べられた複数個のＬＥＤアレイチップ（発光素子アレイチップ）３と複数個のドライバーＩＣ７とをそれぞれ載置・搭載させるとともに、前記ＬＥＤアレイチップ３上の所定位置にロッドレンズアレイ８を配設した構造を有している。
【００１４】
前記回路基板１は、ガラス布基材エポキシ樹脂やガラス，アルミナセラミックス等の電気絶縁性材料から成る絶縁基板１ａの上面に多数の回路配線２を所定パターンに被着・形成させてなり、その上面で多数の回路配線２や複数個のＬＥＤアレイチップ３，ドライバーＩＣ７等を支持するための支持母材として機能する。
【００１５】
また前記回路基板１上に搭載される複数個のＬＥＤアレイチップ３は、回路基板１の長手方向に沿って一列状に載置・搭載されており、各々の上面には例えば６００ｄｐｉのドット密度で直線状に配列した１２８個の発光ダイオード素子（発光素子）４と該素子４に電気的に接続される多数の端子電極５とが設けられている。
【００１６】
前記ＬＥＤアレイチップ３の発光ダイオード素子４としてはＧａＡｌＡｓ系やＧａＡｓＰ系の発光ダイオード素子が好適に使用され、該チップ３の端子電極５は従来周知のワイヤボンディング法によって回路基板１上の対応する回路配線２に電気的に接続される。
【００１７】
かかるＬＥＤアレイチップ３は、電源電力が回路配線２やボンディングワイヤ６，端子電極５等を介して発光ダイオード素子４に印加されると、発光ダイオード素子４が所定の輝度で発光するようになっている。
【００１８】
尚、前記ＬＥＤアレイチップ３は従来周知の半導体製造技術を採用することによって製作され、このような製法によって得られるＬＥＤアレイチップ３は、通常、所定の発光バラツキをもったものとなる。従って、光プリンタヘッドの使用時、感光体に照射される光量を一定に揃えるためには、後述する光量補正データを用いた精度の高い光量補正が不可欠となる。
【００１９】
一方、前記回路基板１上に搭載されるドライバーＩＣ７は、上述した発光ダイオード素子４の発光を外部からの画像データに基づいて個々に制御するためのものであり、その集積回路形成面には画像データ用のシフトレジスタやラッチの他に、光量補正データ用のシフトレジスタやラッチが設けられ、この２つのラッチに格納されている２種類のデータに基づいて発光ダイオード素子４への通電が制御される。
【００２０】
本形態においては、光量補正を行うのに、電流値の異なる複数の定電流電源が準備されており、ラッチ内に格納される光量補正データに基づいてこれらの定電流電源の中からいずれか一つ、もしくは複数を選択して対応する発光ダイオード素子４に接続させることにより、発光ダイオード素子４への印加電力を調整するようになっている。
【００２１】
尚、前記ドライバーＩＣ７は、先に述べたＬＥＤアレイチップ３と同様に、従来周知のワイヤボンディング法によって回路基板上面の対応する回路配線２に電気的に接続される。
【００２２】
そして前記ＬＥＤアレイチップ２上のロッドレンズアレイ８は、発光ダイオード素子４の発する光を外部の感光体Ｐに照射・結像させるためのものであり、該ロッドレンズアレイ８は直線状に配列された多数の棒状レンズもしくは２列で千鳥状に配列された多数の棒状レンズにより構成され、図示しないレンズホルダーによって所定位置に保持・固定される。
【００２３】
かくして上述したＬＥＤアレイヘッドは、ＬＥＤアレイチップ３の発光ダイオード素子４を外部からの画像データと光量補正データとに基づいて個々に選択的に発光させるとともに、該発光した光をロッドレンズアレイ８を介して外部の感光体Ｐに照射・結像させ、感光体Ｐに所定の潜像を形成することによって露光手段として機能する。
【００２４】
また感光体Ｐに形成された潜像は、その後、現像のプロセスを経てトナー像となり、このトナー像を記録紙に転写・定着させることによって記録紙に所定の画像が形成されることとなる。
【００２５】
次に、上述したＬＥＤアレイヘッドの光量補正に使用される光量補正データの作成方法について説明する。
【００２６】
まず、発光ダイオード素子４を１個ずつ順番に発光させて、その光量を発光ダイオード素子毎に測定する。
【００２７】
この光量測定は、図３に示す如く、ロッドレンズアレイ８の結像位置に相当する高さをＬＥＤアレイチップ３の配列と平行に移動するＣＣＤカメラを備えた測定装置を用いて行われ、このＣＣＤカメラで読み込んだＣＣＤ画像を画像処理することによって図４に示す如き光量分布が得られる。
【００２８】
図４（ａ）は発光ダイオード素子の光をＣＣＤカメラで観察することにより得た画像イメージを示す図、図４（ｂ）は図４（ａ）の画像イメージに対応する光の強度分布を示す図であり、同図によれば、図４（ａ）の斜線で示される領域、具体的には発光ダイオード素子４の位置に対応する領域とボンディングワイヤ６の位置に対応する領域とで光を検出していることが判る。
【００２９】
ここで重要なことは、上述した光量を、発光ダイオード素子４の近傍に存在するボンディングワイヤ６で反射した光ｂ2の光量も含めて測定することである。
【００３０】
即ち、発光ダイオード素子４を点灯させると、図４（ａ）に示す如く、光の結像位置には、発光ダイオード素子４から直接的に照射される光ｂ1の他に、該光ｂ1の強度の５％〜１５％程度の強さをもった反射光ｂ2が照射されるようになっており、写真画像を形成する場合のように精度の高い階調表現が求められるときには、発光ダイオード素子４からの直接光ｂ1だけでなく、前述の反射光ｂ2による影響も十分に考慮して光量補正データを作成することが重要となる。
【００３１】
従って本形態では、発光ダイオード素子４からの直接光ｂ1と反射光ｂ2の両方の光量を測定することができるように、例えば発光ダイオード素子４の大きさが縦３０μｍ×横２０μｍの場合、発光ダイオード素子４の図心を中心とした半径２５０μｍ以内の広範な領域をカバーするように測定範囲を設定する。
【００３２】
このように発光ダイオード素子４を中心とした広い領域にわたって光量測定を行うことにより、得られる強度分布中に、ボンディングワイヤ６の発光ダイオード素子４側のエッジ部分に対応する反射光ｂ2のピークやボンディングワイヤ６のループ形状の立ち上がり部分に対応する反射光ｂ2のピークが明確に確認されるようになり、これら反射光ｂ2の光量測定を確実に行うことができるようになる。
【００３３】
次に、前述の測定によって得られた強度分布を基に測定領域内で検出された光の強度を積算することにより、発光ダイオード素子４からの直接光ｂ1と反射光ｂ2の光量とを合計した全体の光量（ｂ1＋ｂ2）をドット毎に求め、しかる後、各ドットの光量（ｂ1＋ｂ2）とその基準値（平均値）との差を埋めるのに必要な所定の電力値を算出して、この電力値に対応する光量補正データを作成する。
【００３４】
例えば、印加電力の調整を３％きざみの１６段階で行う場合、１ドットにつき４ビットで光量補正データが作成され、得られた光量補正データはＥＥＰロム等の記録メディアに保存された上、ＬＥＤアレイヘッドと共に電子写真プリンタ等の装置本体に組み込まれる。
【００３５】
そしてＬＥＤアレイヘッドを使用するときには、光量補正データを前述の記録メディアより読み出してドライバーＩＣ７内のラッチに転送・格納し、光量補正に用いる。
【００３６】
このとき、光量補正データは、前述した如く、個々の発光ダイオード素子４の発光バラツキのみならず、ボンディングワイヤ６での反射光による影響も考慮して作成されているため、印画動作時、感光体Ｐに照射される光の光量はドット毎に均一化され、写真画像のように精度の高い階調表現が必要とされる場合であっても、画像のコントラストを良好に調整して階調を正確に表現することができ、これによって濃度むらの少ない鮮明な画像を形成することが可能となる。
【００３７】
尚、本発明は上述の形態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において種々の変更、改良等が可能である。
【００３８】
例えば上述の形態においては、発光光量を測定する際、発光ダイオード素子を１個ずつ順次発光させるようにしたが、これに代えて、発光ダイオード素子を、反射光が干渉し合わないレベルで複数個同時に発光さて、これらの発光ダイオード素子に対応する光量を同時に測定するようにしても構わない。
【００３９】
また上述の形態ではロッドレンズアレイ８を透過させた光を測定して光量補正データの作成に用いるようにしたが、これに代えてＬＥＤアレイチップ３からの光をロッドレンズアレイ８を透過させることなく直接測定して光量補正データの作成に用いるようにしても構わない。
【００４０】
更に上述の形態ではＣＣＤカメラを使用して光量測定を行ったが、これに代えてフォトダイオードや光電子増幅管等の光センサーを用いて光量測定を行っても良い。
【００４１】
また更に上述の形態では発光ダイオード素子４を流れる電流の大きさを調整することによって光量の補正を行うようにしたが、これに代えて発光ダイオード素子への通電時間を調整することによって光量の補正を行うようにしても構わない。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、光量補正データが個々の発光素子の発光バラツキのみならず、ボンディングワイヤでの反射光による影響も考慮して作成されているため、印画動作時、感光体に照射される光の光量は均一化され、写真画像のように精度の高い階調表現が必要とされる場合であっても、画像のコントラストを良好に調整して階調を正確に表現することができ、濃度むらの少ない鮮明な画像を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態にかかる光量補正方法が適用されるＬＥＤアレイヘッドの構成を示す斜視図である。
【図２】図１のＬＥＤアレイヘッドの側面図である。
【図３】光量測定に使用される測定装置の構成を示す図である。
【図４】（ａ）は発光ダイオード素子の光をＣＣＤカメラで観察することにより得た画像イメージを示す図、（ｂ）は（ａ）の画像イメージに対応する光の強度分布を示す図である。
【符号の説明】
１・・・回路基板、２・・・回路配線、３・・・ＬＥＤアレイチップ（発光素子アレイチップ）、４・・・発光素子（発光ダイオード素子）、５・・・端子電極、６・・・ボンディングワイヤ、７・・・ドライバーＩＣ、８・・・ロッドレンズアレイ
【図１】
0004467131.tif 000002
【図２】
0004467131.tif 000003
【図３】
0004467131.tif 000004
【図４】
0004467131.tif 000005