(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた発光ダイオードのアレイと、各発光ダイオードのオンおよび／またはオフを制御するデジタル回路を含む発光ダイオードバーアセンブリと、
発光ダイオードバーアセンブリに接続され、データフォーマッティングユニットとクロック回路と拡散スペクトルクロック生成器とを含む制御ユニットと、を備え、
画素データを拡散スペクトルクロックにしたがって発光ダイオードバーアセンブリに入力するイメージ形成デバイスの発光ダイオードバーシステムであって、
クロック回路は、制御ユニットと発光ダイオードバーアセンブリのデジタル回路との間で信号を同期させるクロック出力信号を生成し、
拡散スペクトルクロック生成器は、クロックパルス生成器と拡散スペクトル変調器とを含み、クロックパルス生成器によって生成されたクロックパルスの周波数を変調して電磁干渉スペクトル成分のピーク振幅が低減された拡散スペクトルクロック出力信号を生成すること、
を特徴とする発光ダイオードバーシステム。
【請求項２】
イメージ形成デバイスの発光ダイオードバーシステムからの電磁干渉放射の低減方法であって、
発光ダイオードバーシステムは、基板上に設けられた発光ダイオードのアレイと各発光ダイオードのオンおよび／またはオフを制御するデジタル回路を含む発光ダイオードバーアセンブリと、発光ダイオードバーアセンブリに接続される制御ユニットとを備え、
制御ユニットは、データフォーマッティングユニットと、制御ユニットと発光ダイオードバーアセンブリのデジタル回路との間で信号を同期させるクロック出力信号を生成するクロック回路と、クロックパルス生成器と拡散スペクトル変調器とを含む拡散スペクトルクロック生成器を備え、
前記方法は、クロックパルス生成器によって生成されたクロックパルスの周波数を変調して電磁干渉スペクトル成分のピーク振幅が低減された拡散スペクトルクロック出力信号を生成し、画素データを拡散スペクトルクロック出力信号にしたがって発光ダイオードバーアセンブリに入力し、電磁放射を周波範囲にわたって拡散するステップを含むこと、
を特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的に、発光ダイオード（ＬＥＤ）バーシステムに関し、特に、低い計測レベルの電磁干渉（ＥＭＩ）を発生させる発光ダイオードバーシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に電子写真システムでは、均一帯電状態、電荷保持性、あるいは光伝導性である、誘電性を有する部材上に、潜像である帯電パターンを形成する。顔料を含む印字粒子が、その潜像帯電パターンに誘引され、光伝導体上にイメージを現像する。用紙または他のそのような媒体などの被転写体を光伝導体に接触させ、電界を印加することにより、印字粒子によって現像されたイメージを光伝導体から被転写体へ転写する。印字粒子が被転写体に転写された後、熱および圧力によってイメージを定着させ、被転写体上に永久的イメージを形成する。
【０００３】
光伝導体は、スキャンされたイメージに対応したパターンの露光を受け、それにより潜像帯電パターンが生成される。この露光は、光学的または電子的に実施できる。光学的には、複製すべきイメージの反射光イメージを、均一に帯電された光伝導体上に光学的に集束させ、その均一電荷をイメージ状のパターンにバイアスする。電子的には、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイなどの発光デバイスを適切な電気信号にしたがって作動させることで誘電体上の均一電荷をバイアスして、イメージ状の帯電パターンを形成する。個々のダイオードは、光エネルギを生成する。その光エネルギは、光ファイバレンズアセンブリを通過し、光伝導体の表面を局所的に放電させるに十分な強度で、移動中の光伝導体の表面上を照射することにより、要求される視覚的イメージパターンをかたどった帯電パターンを光伝導体表面上に形成する。
【０００４】
個々のＬＥＤは、低パワー出力デバイスである。ＬＥＤから成るバーシステム、すなわちアレイを用いて、パワー出力を増大させ、電子写真システムの設計を簡素化することが可能である。ＬＥＤバーシステムは、一枚の基板内に複数ＬＥＤを設けて製造されることで、光学的に良好な整列が達成され、アセンブリ全体が最小になる。
【０００５】
個々のＬＥＤはバーシステム内に配置され、その各ＬＥＤは通常、バーシステムの駆動回路に印加されるビデオデータ情報によって決定された露光値にて、移動中の受光体上に別個の露光画素を生成する。受光体は、処理方向へ移動し、連続的なスキャンラインの形成によってイメージが生成されるようにする。
【０００６】
カラー電子写真プリンタでは、数個のＬＥＤバーシステムが受光体ベルト表面に隣接して配置されることもあり、それらの各ＬＥＤバーシステムを個別に作動させることで連続的にイメージ露光を実施する。二つのバーを使用する場合は通常、一つはハイライト色用であり、もう一つは黒色用である。フルカラー印刷では、シアン、マゼンタ、およびイエローの各基本色用にそれぞれ一つのバーと、黒用の第四のバーとを使用する。
【０００７】
高速プリンタにおける典型的なＬＥＤ画素時間は、約１０〜１００ナノ秒程度である。
【０００８】
ＬＥＤバーシステムでは、工程を同期させるために一つ以上のクロックを必要とするデジタル回路を用いる。たとえば、バーシステム内の個々のＬＥＤは、デジタルイメージに対応した信号に応じて、オンまたはオフにされる。クロックが生成する信号によって、アレイ内の個々のＬＥＤを正確なタイミングで作動させ、スキャンしたイメージと同一の帯電パターンを移動中の受光体上に形成することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そのようなデジタル回路ならびにＬＥＤバーシステムは、電磁干渉（ＥＭＩ）の発生および発散の悪影響を受けやすい。ＥＭＩは、電子デバイスが他の電子デバイスに及ぼす干渉の度合いの計測値である。ＥＭＩ放射をスペクトル分析すると、ＥＭＩ放射は通常、クロック回路の基本周波数の高調波にてピーク振幅を有することが示される。したがって米国政府は、近隣のデジタル回路に対して妨害を引き起こす可能性があるとして、ＥＭＩ放射の最大許容値を設置した。
【００１０】
ＬＥＤ印刷システムにおいては、ＬＥＤプリンタ速度がＥＭＩ放射量に比例する。したがって、ＬＥＤプリンタ速度を上げると、同時にＥＭＩ放射が増大する。ＬＥＤ印刷システムにおいてＥＭＩ放射を発生させるおそれが最も大きいのは、ＬＥＤバーアレイ自体である。
【００１１】
ＬＥＤバーシステムへの現在のデータ転送方法は、各画素を一つの入出力ラインで接続する大規模なパラレルケーブル配線の使用を含む。そのようなシステムにおけるデータ転送レートは低く、ＥＭＩのおそれはない。ただし、使用するケーブルが大きくてかさばり高コストである。そのようなケーブルのコストおよび大きさの削減は、ＬＥＤ画素を多重化し、画素データをシリアルローディングすることによって達成できる。データライン数と、ライン当たりの多重化される画素数とによって、必要なデータレートおよびクロックレートが決まる。ただしシリアル接続ケーブルはシールディングを必要とするため、より高コストになることがある。ＥＭＩ放射の低減においてパラレルあるいはシリアルケーブル配線のどちらを使用しても、設計上の代償が生じてしまう。
【００１２】
ＥＭＩ放射の低減に関する規制の遵守は、コストが高くつく場合がある。過去におけるＥＭＩ低減方法としては、抑制処置およびシールディングがある。プリント回路基板上で信号経路を正確にルーティングすることによって、ループおよび他の潜在的放射構造の低減に成功した例すらある。ただし結果的には、これらの各方法は資金的および設計上の負担を増大させた。
【００１３】
パーソナルコンピュータ内のＥＭＩ放射の低減に関して試験および使用されている技術は、スペクトル拡散技術である。この技術は、パーソナルコンピュータにおいてクロックにより発生するＥＭＩ放射を制御するのに、費用効果が優れた手段かもしれない。この技術では、パーソナルコンピュータ内のクロックの周波数を変動または変調することによってＥＭＩ放射を減少させる。それによりＥＭＩ放射は、特定の周波数およびその高調波に集中せずに、周波範囲にわたって拡散される。全体的には以前と同じＥＭＩエネルギが放射されるが、その放射は異なる周波数の範囲にわたって発生する。
【００１４】
ＬＥＤバーシステムにおけるＥＭＩ放射低減のためのシールディングおよびケーブル配線に関する現在の技術は、かさばって扱いにくく高コストである。イメージ複写に使用されるＬＥＤバーシステム（すなわち電子写真デバイス）においてＥＭＩ放射を低減する、より費用効果の優れた技術が必要とされている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述の背景を鑑み、本発明は、ＬＥＤバーシステムにおいて、より費用効果の優れた方法でＥＭＩ放射を低減することを目的とする。
【００１６】
上記および他の目的を達成する本発明は、その実施形態において、クロック信号の周波数を若干変調することによって、ＬＥＤバーシステムからのＥＭＩ放射を低減する。この技術は当業界では、スペクトル拡散として知られている。変調されたクロック信号が生成するスペクトルでは、エネルギが近隣の周波に分散するため、ピーク値がより低くなる。全体的な放射エネルギは同じだが、いずれの特定の周波数においてもピークエネルギは減少される。
【００１７】
本発明はさらに、その実施形態において、発光ダイオードバーシステムと、クロック出力信号を生成するクロック回路と、電磁干渉スペクトル成分のピークが低減されたクロック出力信号を生成する拡散スペクトルクロック生成器と、を有する。クロック回路は、発振器および拡散スペクトルクロック生成器と接続されていてもよい。クロック回路は、システムの機能が適切に同期するよう、特定信号のタイミングに関して責任を負う。たとえば本発明では、クロック回路が生成するクロック時間にしたがって、バーシステムの個々のＬＥＤがオンおよび／またはオフにされる。
【００１８】
発振器は基準周波数信号を生成し、拡散スペクトルクロック生成器は、拡散スペクトルクロック出力信号を生成する。そして、基本または中心周波数が存在し、その基本周波数の高調波におけるＥＭＩスペクトル成分が低減される。
【００１９】
以下の説明および図面を参照することにより、本発明の他の特徴が明らかになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明をさらに詳細に説明する。本発明は、異なる形態でも実施可能であり、以下に記載した実施形態に限定される必要はない。以下の実施形態は、発明を徹底的且つ完全に開示し、通常の知識を有する当業者にとって十分に実施可能にするために提供するものである。
【００２１】
図１に、典型的な電子写真システムを表す。矢印１２の方向に動いている受光体１は、その表面がコロトロン２によって帯電される。帯電された受光体表面がＬＥＤバーアレイ１３からの光に露光されることで、移動中の受光体の表面上に、オリジナルイメージの潜像が生成される。つづいて受光体表面は、ドナーロール３に接触する。そこで、受光体表面とは逆の極性に帯電されたトナー粒子４が受光体表面に誘引され、受光体表面上にトナー粒子５から成る潜像が形成される。次に受光体表面は、たとえば用紙などの転写表面６に接触する。転写表面は、バイアスが印加された転写ロール７によって帯電されるため、トナー粒子は、受光体表面から転写表面へ誘引される。受光体表面に転写されたトナー粒子８は、つづいて押圧ローラ９によって用紙上に融解定着される。トナー粒子を転写した後、転写されずに残ったトナー粒子があれば、クリーニングブレード１０によって受光体表面から除去される。つづいて受光体表面は、放電ランプ１１によって中性化された後、次のサイクルを開始する。
【００２２】
本発明のＬＥＤバーシステムは、少なくとも三つの主構成要素を含む。具体的にはバーシステムは、ＬＥＤバーアセンブリ、制御ユニット、および拡散スペクトルクロック生成器を含む。ＬＥＤアレイは、一枚の基板上に多数の個々のＬＥＤを配置したものである。アレイの各ＬＥＤは、受光体の表面を十分な強度の光エネルギで露光することによって、移動中の受光体上に別個の露光画素を形成し、スキャンされた視覚的イメージに対応する帯電パターンを生成する。本発明では、システムが設計される用途によって、ＬＥＤバーアセンブリ内に一つ以上のＬＥＤバーアレイを設けることが考えられる。たとえば、カラー印刷においては通常、黒、マゼンタ、イエロー、およびシアンの各色を表すための、少なくとも四つのＬＥＤバーシステムを含む。
【００２３】
ＬＥＤバーシステムは、制御ユニットに接続している。制御ユニットは、データフォーマッティングユニットおよびクロック回路を含むか、あるいはそれらに接続している。クロック回路は、バーシステム内の個々のＬＥＤとデジタル回路との間で信号を同期させるために必要である。個々のＬＥＤは通常、制御ユニットから受信される、デジタルイメージに対応する信号に応じて、「オン」または「オフ」にされる。「オン」または「オフ」状態は、一つ以上のクロック回路によって同期されたデジタル回路によって制御される。一般的に、クロック回路は一定のレートを有し、特定の周波数にてエネルギ放射を発生させる。
【００２４】
本発明のクロック回路は、発振器および拡散スペクトルクロック生成器に接続することが考えられる。発振器は、基準周波数信号を用いて、マイクロプロセッサおよび／またはクロック回路を管理あるいは同期させる役割を果たす。発振器と拡散スペクトルクロック生成器とが協働して、公称周波数を中心にクロックレートを変動させる。したがってエネルギ放射は、特定の周波数に集中せず、周波範囲にわたって拡散する。総放射エネルギは、レートを変動させない場合と同じだが、いずれの特定周波数にも集中しないので、害が少なくなる。
【００２５】
拡散スペクトルクロック生成器は好ましくは、クロックパルス生成器と、拡散スペクトル変調器とから成る。クロックパルス生成器は、一連の電気クロックパルスを生成する。変調されていないクロックパルスは通常、方形または台形の形状を有する。この形状は、基本周波の高調波におけるＥＭＩスペクトル成分のピーク振幅に相当する。クロックパルス生成器によって生成された後変調された一連のクロックパルスは、ＬＥＤバーシステムから放射されるＥＭＩピークスペクトル成分を、より幅広く平たい形状にする。
【００２６】
拡散スペクトル変調器は、拡散スペクトル生成器と協働して、ＥＭＩスペクトル成分のピーク振幅を減少させる。拡散スペクトル変調器によるピーク振幅の減少は好ましくは、クロックパルス生成器の周波数を変調し、特定周波数におけるエネルギ出力を低減することによって実施される。時間経過とともに周波数を変動させると、エネルギ出力の大部分が一つまたはいくつかの特定周波数にて放射されることなく、総エネルギが変調範囲にわたって拡散される。変調時のシステムの総放射エネルギは未変調の場合と同一だが、いずれの特定周波数におけるピークエネルギも実際に低減される。スペクトル拡散法では、変調器は周波数を絶え間なく変調する。
【００２７】
本発明の好適な実施形態の一つを、図２に示す。この実施形態では、拡散スペクトルクロックソースは、データフォーマッティングユニットおよびクロック回路が接続された制御ユニット内に設けられる。データフォーマッティングユニットおよびクロック回路はさらに、ラインドライバおよびレシーバに接続している。ＬＥＤバーアレイはＬＥＤドライバに接続し、そのＬＥＤドライバはさらに、１６データライン、クロックライン、およびストローブラインを介して、ラインドライバおよびレシーバに接続する。一つのデバイス内に、複数セットのＬＥＤドライバおよびＬＥＤバーアレイを設けてもよい。
【００２８】
この実施形態では、デバイスの制御ユニット部分において、拡散スペクトルを導入している。スペクトル拡散を制御ユニットで実施することにより、ＬＥＤバーアレイからのＥＭＩ放射に加え、デバイスのケーブルからのＥＭＩ放射をも効果的に低減できる。
【００２９】
請求項に記載のデバイスでは、ＥＭＩ放射発生の最も大きなリスクは、ＬＥＤバーアレイのオープン構造に起因する。特に、クロックラインおよびデータラインは長く露出しているため、恰好のＥＭＩ放射体となってしまう。
【００３０】
ＬＥＤバーアレイがＥＭＩ放射発生の最も大きなリスクの原因であることから、図３に示すとおり第二の好適な実施形態では、拡散スペクトルクロックソースをＬＥＤバーアセンブリ内に接続している。この構成は、デバイス全体からのＥＭＩ放射の全てをスペクトル拡散によって低減するものではないが、このようなシステムにおけるＥＭＩ放射の大部分の発生源であるＬＥＤバーアレイからのＥＭＩ放射をスペクトル拡散によって減少させるので、総ＥＭＩ放射の大部分が低減できる。
【００３１】
請求項に記載のシステムでは、ストローブ期間内にクロックおよびデータレートの周波数を上昇または低下させても、同じ平均レートでデータをＬＥＤバーシステムに入力可能であり、ストローブレートは影響されない。通常、ストローブレートは約１００ＫＨｚ未満である。本発明の一例では、典型的なＬＥＤバーシステムは１６データラインを含むことが考えられる。クロックおよびデータレートは４０ＫＨｚ、ストローブパルスは７０ＫＨｚであることが可能である。
【００３２】
他の実施形態ではクロックは、ストローブパルスに非同期のレートにて、レートが上下に変動される。ただし、最小データクロック周波数はストローブパルスのそれより大きく、ストローブパルスの前にデータが確実にＬＥＤバーシステムに入力されるようになっている。データ転送が完了すると、クロックが停止される。ストローブパルスがＬＥＤを点灯させると、次のストローブ期間のためにクロックおよびデータが再稼働する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  典型的な電子写真システムを示す図である。
【図２】  拡散スペクトルクロックソースがデバイスの制御ユニットに接続される、実施形態の一つを説明するブロック図である。
【図３】  拡散スペクトルクロックソースがＬＥＤバーアレイに接続される、第二の実施形態を説明するブロック図である。
【符号の説明】
１３  ＬＥＤバーアレイ。
【図１】
0004272434.tif 000002
【図２】
0004272434.tif 000003
【図３】
0004272434.tif 000004