CN100396497C - 一种自扫描型发光元件阵列的驱动方法 - Google Patents

一种自扫描型发光元件阵列的驱动方法 Download PDF

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Abstract

提供了使每个芯片上的多个发光元件能同时发光的自扫描型发光元件阵列的驱动方法。在由传送部与发光部组成的自扫描型发光元件阵列中，可使发光部相邻的2个发光元件同时发光时的写入信号的幅度为1个发光元件发光时写入信号的幅度的2倍。自扫描型发光元件阵列由多个自扫描型发光元件阵列芯片排成直线状构成，而2相时钟脉冲则能为多个自扫描型发光元阵列芯片所共用。

Description

一种自扫描型发光元件阵列的驱动方法
技术领域
本发明涉及自扫描型发光元件阵列以及自扫描型发光元件的驱动方法。
背景技术
光印刷机的写入头(以下称作光写入头)是用于使感光鼓曝光的光源，具有发光元件阵列。配备了光写入头的光打印机的原理图表示在图1。在圆筒形的感光鼓2的表面上形成具有无定形Si等光电导性的材料(感光体)。此鼓以印刷速度旋转。由充电器4给旋转着的鼓的感光体表面均匀充电。然后以光写入头6将印字点图像的光照射感光体，使光照射处的电荷中和而形成潜像。再由显像器8根据感光体上的带电状态，使色粉附着于感光体上。继由转印器10将此色粉转印于从盒12中送来的纸14上。此纸由定影器16通过加热等方式定影，再送到堆存器18上。另一方面，完成了转印的鼓由消静电灯20使电荷在整个表面上中和，然后用清扫器22除去残余的色粉。
光写入头6的结构表示在图2中。光写入头由发光元件阵列24与正像等倍光学系统例如棒形透镜阵列26构成，透镜的焦点要落到感光鼓2上。
本发明人等对于作为自扫描型发光元件阵列的结构器件，着重注意具有pnpn结构的三端子发光晶闸管，已提出专利申请(特开平1-238962号公报、特开平2-14584号公报、特开平2-92650号公报、特开平2-92651号公报)并揭示了将作为光打印机用光源在实际中简便安装，使发光元件节距减小，制备紧凑的自扫描型发光元件等革新。
此外，本发明人等提出了以传送元件阵列作为传送部，与发光部的发光元件阵列相分离而构造成的自扫描型发光元件阵列(特开平2-263668号公报)。
图3中表示了具有传送部与发光部相分离结构的、1200dpi、256发光元件的自扫描型发光元件阵列芯片的等效电路。转送部具有传送元件T1、T2、T3、...，发光部具有发光元件L1、L2、L3、...。这些传送元件与发光元件由三端子发光晶闸管构成。传送部的结构虽可采用将晶闸管的控制极相互电连的方式，但在此采用了二极管D1、D2、D3、...的二极管结合方式。VGK为电源(一般5V)，经负荷电阻RL与各传送部晶闸管的控制极G1、G2、G3、...连接。传送部晶闸管的控制极G1、G2、G3、...也与发光部晶闸管的控制极相连接。传送部晶闸管T1的控制极上加有起动脉冲
Figure C0180265100051
传送部晶闸管的阳极上交替地加有传送用时钟脉冲
Figure C0180265100052
而在发光部晶闸管的阳极上则加有写入信号
Figure C0180265100053
再有，图3中以30表示
Figure C0180265100054
线路、32表示
Figure C0180265100055
线路、34表示
Figure C0180265100056
线路，36表示电源线、R1、R2、RI、分别表示插入在线路30、
Figure C0180265100058
线路32、线路34中的限流电阻，而Rs则是相对于起动脉冲的限流电阻。
现在简述操作。首先设定传送用时钟脉冲
Figure C01802651000510
的电压为H电平而晶闸管T2处于ON状态。此时，控制极G2的电位从VGK的5V降低到基本上为零V。此电位降的影响可经二极管D2传送给控制极G3，将其电位设定为约1V(二极管D2的扩散电位)。但二极管D1由于为反偏状态，故不对控制极G1进行电位的连接，使控制极G1的电位仍为5V。pnpn结构的发光晶闸管的导通电压近似于控制极电位+控制极与阳极间的pn结扩散电位(约1V)，因而只当将下一个传送用时钟脉冲的H电平电压设定到约2V(使晶闸管T3导通时必需的电压)以上和约4V(使晶闸管T5导通时必需的电压)以下，才能使晶闸管T3导通，除此之外的传送部晶闸管则可仍为断开。因此由2个传送用时钟脉冲
Figure C01802651000512
传送导通状态。
起动脉冲是用于表示开始这种传送作业的脉冲，将起动脉冲
Figure C01802651000514
设到L电平(约0V)时，若同时将传送用时钟脉冲
Figure C01802651000515
设为H电平(约2～约4V)，则可使晶闸管T1导通。此后起动脉冲
Figure C01802651000516
便立即返回H电平。
现在，设晶闸管T2处于导通状态，控制极G2的电位基本为0V。因而当写入信号
Figure C01802651000517
的电压达到控制极与阳极间pn结的扩散电位(约1V)以上时，就能使发光部晶闸管L2成为发光状态。
与此相反，控制极G1约5V而控制极G3成为1V。从而晶闸管L1的写入电压约6V而晶闸管L3的写入电压成为2V。由此，写入晶闸管L2的写入信号
Figure C0180265100061
的电压便为1～2V。当晶闸管L2导通即进入发光状态后，发光强度便由流过写入信号
Figure C0180265100062
的电流量决定，能够以任意的强度写入图像。此外，为了将发光状态传送给下一个发光部晶闸管，需将写入信号线路的电压一次即下降至0V，而让正发光的晶闸管暂时断开。
光写入头的自扫描型发光元件阵列是将上述结构的多个芯片排列成直线状而制成的。由前述操作可知，每个芯片能同时发光的发光元件数是1个。
为了提高光印刷机的印刷速度，需要加大感光鼓上的曝光能量。由于曝光能量是发光元件的光输出(具有功率的量纲)和曝光时间的积，为了增大曝光能量，应加大光输出或延长曝光时间。
为了加大光输出，若是发光元件结构相同虽可加大电流，但增加电流会影响元件寿命，不可过分增加。另一方面，延长曝光时间即增加发光占空比，则需要增多每个芯片能同时发光的发光元件数量。
发明内容
本发明的目的之一在于提供使每个芯片能同时让2个以上发光元件发光的自扫描型发光元件阵列的驱动方法。
本发明的另一目的在于提供使每个芯片能同时发光的发光元件数量在2个以上的自扫描型发光元件阵列。
图3所示的二极管结合自扫描型发光元件阵列是取由5V电源系统的驱动用IC所驱动的结构。但是驱动用IC的电源电压从5V系统变化到3.3V系统后，将进一步向低电压变化。这是由于电源电压的下降能降低消耗功率的缘故。因此，最好能由3.3V电源系统驱动自扫描型发光元件阵列。
本发明再一目的便是提供由3.3V电源系统驱动二极管结合的自扫描型发光元件阵列的方法以及提供实现这种驱动方法的驱动电路。
此外，如图2所示，光写入头是由发光元件阵列与棒形透镜阵列构成。此时，在把发光元件由图3所示自扫描型发光元件阵列芯片制作时，要把多个芯片按端部对接排列成直线状时，就不能使发光元件的排列间距恒定。为避免这种状况，可将芯片端的一部分重叠而排成所谓交错形，而于芯片连接点部分处使发光元件的排列间距一定。
在采用这种发光元件阵列的光写入头印刷时，由于棒形透镜阵列的结构以及棒形透镜阵列与发光元件的排列，有时会在芯片间的连接点处产生印刷条纹。
本发明又一目的在于提供不产生由上述原因造成的印刷条纹的光写入头。
本发明又另一目的则在于提供用于实现上述光写入头的，棒形透镜与发光元件的排列方法。
根据本发明的第一方面，能不变更已有的自扫描型发光元件阵列的电路，而可根据时钟图案与写入信号，使相邻的2个发光元件同时发光。
根据本发明的第二方面，能通过在已有的自扫描型发光元件的电路上附加电阻，而可根据时钟图案(pattern)与写入信号，使相邻的2个发光元件同时发光。
根据本发明的第三方面，通过在1个芯片上将自扫描型发光元件阵列取双电路结构，而能使每个芯片上同时有2个以上发光元件发光。
根据本发明的第四方面，通过在使传送元件导通之前将时钟脉冲线路预充电到比使传送元件导通的时钟脉冲电压较低的电压值，就能以3.3V电源系统驱动自扫描型发光元件阵列。
根据本发明的第五方面，通过将棒形透镜阵列构成为从棒形透镜阵列观察时能与发光元件排成一列的情形等效，就能不产生印刷条纹。
附图说明
图1表示备有光写入头的光印刷机的原理。
图2表示光写入头的结构。
图3是传送部与发光部分离结构的自扫描型发光元件阵列芯片的等效电路图。
图4例示按1200dpi分辨率驱动的波形。
图5例示按600dpi分辨率驱动的波形。
图6表示线路驱动电路的第一例。
图7表示
Figure C0180265100082
线路驱动电路的第二例。
图8例示4种波形图案的组合。
图9是组合了4种波形图案的示例的说明图。
图10是本发明的自扫描型发光元件阵列的第二例的等效电路图。
图11表示发光部晶闸管的I-V(电流-电压)特性。
图12A、12B表示将电阻加入pnpn结构三端子发光晶闸管中的第一例。
图13A、13B表示将电阻加入pnpn结构三端子发光晶闸管中的第二例。
图14A、14B是表示驱动方法第一例的波形图。
图15是表示驱动方法第二例的波形图。
图16表示本发明的自扫描型发光元件阵列芯片第一例的等效电路。
图17是图16的芯片的实际结构的平面图。
图18是图17的C-C’线剖面图。
图19表示本发明的自扫描型发光元件阵列芯片第二例的等效电路。
图20是图19的芯片的实际结构的平面图。
图21是图20的D-D’线剖面图。
图22表示本发明的自扫描型发光元件阵列芯片第三例的等效电路。
图23是图22的芯片的实际结构的平面图。
图24是图23的E-E’线剖面图。
图25表示本发明的自扫描型发光元件阵列芯片第四例的等效电路。
图26是图25的芯片的实际结构的平面图。
图27是图26的F-F’线剖面图。
图28是晶闸管的I-V特性图。
图29表示本发明的自扫描型发光元件阵列芯片第五例的等效电路。
图30是图29的芯片的实际结构的平面图。
图31表示
Figure C0180265100083
线路的电路随时间的变化。
图32表示限流电阻R1的值与预充电电压以及传送中所需重叠时间ta的最小值的关系。
图33表示二极管结合自扫描型发光元件阵列的驱动电路的一个例子。
图34表示图33的驱动电路的输入/输出波形。
图35表示二极管结合自扫描型发光元件阵列的驱动电路的另一例子。
图36表示图35的驱动电路的输入/输出波形。
图37表示二极管结合自扫描型发光元件阵列的驱动电路的又一例子。
图38表示图37的驱动电路的控制信号波形。
图39表示晶闸管的电压(V)-电流(I)特性。
图40表示图35的驱动电路的控制信号波形的另一例子。
图41A、41B表示发光元件阵列芯片的排列。
图42表示叠层成上下2行的棒形透镜阵列。
图43A、43B、43C表示在图42所示X轴方向的位置A与B的范围内，分别就Y轴方向位置0mm、0.05mm与0.10mm的3种情况计算X轴方向光量变化的结果。
图44A、44B、44C分别表示TC的偏移ΔTC为0mm、-0.1mm、+0.1mm时，在Y轴方向上0mm、0.05mm、0.10mm处的MTF的计算例。
图45表示棒形透镜阵列与发光元件阵列芯片布置不适当的例子。
图46表示棒形透镜阵列与发光元件阵列布置不适当的例子。
图47表示本发明的光写入头的第一例。
图48表示本发明的光写入头的第二例。
图49表示本发明的光写入头的第三例。
图50表示本发明的光写入头的第四例。
图51表示本发明的光写入头的第五例。
图52表示本发明的光写入头的第六例。
具体实施方式
下面据附图说明本发明的实施例。
(第一实施例)
本实施例是不变更图3的自扫描型发光元件阵列芯片的电路结构，而使每一芯片的能同时发光的发光元件为2个的自扫描型发光元件阵列的驱动方法。
第一例
将具备有图3的1200dpi、256发光元件的自扫描型发光元件阵列芯片多个排列成的发光元件的光写入头，按1200dpi分辨率驱动的波形例表示在图4，按600dpi分辨率驱动的波形例表示在图5。本实施例通过分别应用这2种波形，在使用1200dpi的自扫描型发光元件阵列按600dpi的分辨率表示图像时，将相邻的2个发光元件视作1单元块而同时点亮，由此来实现1200dpi分辨率时加倍的印刷速率。
此外，在本例中，时钟脉冲
Figure C0180265100101
对于构成光写入头的多个自扫描型发光元件芯片是共享的。
首先参看图4说明1200dpi分辨率下的驱动波形。写入信号
Figure C0180265100102
的波形以周期T重复，传送部时钟脉冲
Figure C0180265100103
的波形以周期2T重复。图中的时间ta是在传送部晶闸管Tn-1导通时，为使下一个晶闸管Tn导通而需要的重叠时间；时间tb则是从传送部晶闸管Tn导通到发光部晶闸管Ln导通的待机时间。在此ta、tb期间，发光部晶闸管不能发光，而只能在余剩的期间T-(ta+tb)之间发光。这些驱动波形的特征是“发光部晶闸管Ln发光时，处于导通状态的晶闸管只是Tn”。
下面参看图5说明600dpi分辨率下的驱动波形。此波形对于写入信号
Figure C0180265100104
以及传送部时钟脉冲
Figure C0180265100105
的重复周期都为2T。现在设相邻传送部晶闸管T2n-3、T2n-2同时导通。图中的初始时间te是用于使晶闸管T2n-3断开所必须的时间，下一个时间ta是使晶闸管T2n-1导通所需的重叠时间，再下一个时间te是使晶闸管T2n-2断开所需的时间，又下一个时间ta是使晶闸管T2n导通所需的重叠时间，而余剩的时间2T-2(ta+te)则是相邻2个发光部晶闸管L2n-1-与L2n能同时发光的时间。
上述驱动波形的特征是“发光部晶闸管L2n-1与L2n能同时发光，而此时传送部晶闸管T2n-1与T2n同时导通”。但由于相邻的2个发光部晶闸管L2n-1、L2n同时发光，写入信号
Figure C0180265100111
的电流也必须分流向2个晶闸管，因此线路的驱动电路需根据分辨率而具有1个发光时的电流IL和2个发光时的电流2IL两种电平。
图6表示上述自扫描型发光元件阵列的
Figure C0180265100113
线路的驱动电路的例子。此驱动电路由2个反相器60、61，3个MOSFET62-63、64以及2个限流电阻RIa、RIb构成。V1a、VIb是控制端子，VI是输出端子且与图3的
Figure C0180265100114
端子连接。
设定控制端子VIa为H电平后，输出端子VI则经电阻RIa与正电源(+VDD)连接。再设定控制端子VIb为H电平，而电阻RIa与电阻RIb并联。设电阻RIa与RIb的电阻值相同，于是此并联电阻的值成为1个电阻值的1/2，从而
Figure C0180265100115
电流变为2倍。
于是，根据此驱动电路，为使1个发光部晶闸管发光，可将控制端子VIa设为H电平。而为使相邻的2个晶闸管同时发光，则可将控制端子VIa、VIb同时设定为H电平。
图7表示由2个电流源Ja、Jb，与各电流源的输出连接的开关Swa、SWb组成的
Figure C0180265100116
线路驱动电路的另一例子。各个开关由控制端子VIa、VIb进行断/通控制。即当控制端子为H电平时，开关接通。
通过使控制端子VIa为H电平，开关Swa通，电流源Ja的电流流到
Figure C0180265100117
端子。再有，设控制端子VIb为H电平，从电流源Ja与Jb有电流流出，设各电流源的电流相同，就有2倍的电流流到
Figure C0180265100118
端子。
于是根据此驱动电路，与图6的驱动电路相同，为使1个晶闸管发光，可将控制端子VIa设为H电平；而为使相邻的2个晶闸管同时发光，则可使控制端子VIa、VIb同时设定到H电平。
现考虑采用图6或图7的驱动电路，按1200dpi×1200dpi(主扫描方向×副扫描方向)的分辨率，依图4的驱动波形驱动每分钟印刷20张A4纸(纵向)的情形。A4纸的纵向约相当13800行。由于是以3秒扫描完它(每分钟20张)，每行的印刷时间为220μs，而每一发光部晶闸管的周期T成为850ns，设ta＝tb＝100ns，则1个发光部晶闸管的可发光时间约650ns。
其次考虑以600dpi×1200dpi(副扫描方向的分辨率相同)的分辨率进行印刷的情形。此时，按图5的驱动波形驱动，设ta＝tb＝100ns，则2T＝650ns+400ns，而每行的印刷时间成为1050ns×128＝134μs。这是1200dpi×1200dpi时的约1/1.6的时间，若设分辨率为600dpi×1200dpi，则可获得1.6倍的印刷速度。
若是ta、tb、te相对于发光时间小到可忽视的程度，则可使印刷速度大致提高1倍。
如上所述，根据本例，由于能不变更电路通过使用1200dpi的发光元件阵列可以求得600dpi的图像，即使是在制作600dpi专用的光头的情形，也能通过与1200dpi的光头的部件通用化而降低成本。
第2例
在第一例中说明了，时钟脉冲
Figure C0180265100121
对于构成光写入头的多个自扫描型发光元件阵列芯片共用的情形。由于时钟脉冲
Figure C0180265100122
是共用的，所以具有使电路结构简化的优点。
此第2例考虑在各个自扫描型发光元件阵列芯片中对时钟脉冲
Figure C0180265100123
Figure C0180265100124
独立地给予电路结构的情形。在例1中是把相邻2个发光部晶闸管L2n-1与L2n看作1个单元使之同时发光。但当此1个单元中只是晶闸管L2n-1或只是晶闸管L2n发光，才能有效地原样地利用芯片的分辨率进行高速印刷。于是，对应于各发光状态，通过使时钟脉冲
Figure C0180265100125
控制端子VIa、VIb的波形变化，用同时使2个发光部晶闸管能发光的方式，能以芯片原来的分辨率进行印刷。
图8中表示了变化的时钟脉冲控制端子VIa、VIb的四种波形图案0、I、II、III。波形图案0表示了L2n-1与L2n同时不发光、波形图案I是晶闸管L2n-1发光、波形图案II是晶闸管L2n发光、波形图案III是晶闸管L2n-1与L2n同时发光的情形。
波形图案0的情形中，使时钟脉冲
Figure C0180265100127
为L电平、为H电平、由传送部进行导通状态的传送，而控制端子VIa、VIb共同为L电平，让写入信号
Figure C0180265100131
原样地保持L电平。此时，发光部晶闸管L2n-1、L2n都不发光。
波形图案I的情形中，只是传送部晶闸管T2n-1处于导通状态，使控制端子VIa为H电平而控制端子VIb为L电平，且使写入信号
Figure C0180265100132
为H电平，使发光部晶闸管L2n-1发光，在发光部晶闸管L2n-1不发光后，即将传送部的导通状态变换到晶闸管T2n。
波形图案II与图案I的情形相反，首先从传送部晶闸管T2n-1转移到晶闸管T2n的导通状态，在此状态下控制端子VIa为H电平同时写入信号
Figure C0180265100133
也成H电平，只有发光部晶闸管L2n发光。
波形图案III的情形与例1相同，传送部晶闸管T2n-1、T2n同时处于导通状态，将控制端子VIa与VIb设为H电平且设写入信号为H电平，则发光部晶闸管L2n-1与L2n同时发光。在此波形图案中，为使2个发光部晶闸管发光，要流过2倍的电流。而让控制端子VIa与VIb同时上升到H电平。
以上四种图案的组合例表示在图9。表示了根据时钟脉冲
Figure C0180265100135
控制端子VIa、VIb的波形变化，相邻2个发光部晶闸管L2n-1与L2n闪烁的情形。○与●分别表明发光与不发光。不论如何组合这四种图案，可知传送部为每个块按2个晶闸管进行传送。
根据本实施例的驱动方法，在自扫描型发光元件阵列中，由于对每一芯片能同时使2个晶闸管同时发光，在降低分辨率的情形下能提高印刷速度。
(第2实施例)
本实施例涉及到的自扫描型发光元件阵列芯片，是在图3的自扫描型发光元件阵列的电路结构中，通过附加电阻能使每一芯片可同时发光的发光元件数为2个。
图10中表示了本实施例的自扫描型发光元件阵列芯片的等价电路，从本质上说，它与图3的电路大致相同，因而对于与图3中相同的部件附以与图3中相同的标号来表示。
根据本实施例，在图3的电路中于
Figure C0180265100136
线路34与发光部晶闸管的阳极端子之间，分别设有适当值的电阻RA。在此种结构的自扫描型发光元件阵列中，现将传送部闸管Tn导通时此晶闸管Tn与控制极连接的发光部晶闸管Ln的I-V特性的例子以实线38表示在图11的曲线图中。图11中，横轴表示
Figure C0180265100141
电流，纵轴表示电压。由于传送部晶闸管Tn导通，发光部晶闸管Ln具有与简单的二极管的I-V特性相同的直线状I-V特性。具体地说，二极管的扩散电位约1V，直线的斜率相当于RA的电阻值(以下RA也表示其本身的电阻值)，在此图中为50Ω。另一方面，发光部晶闸管Ln的右邻的晶闸管Ln+1的控制极，由于只是结合二极管Dn的电压降部分(约1V)涉及到高电压，因而
Figure C0180265100143
线路上不加以约2V的电压就不会导通。设晶闸管Ln+1与Ln同时发光，则当
Figure C0180265100144
电流增大时，的电压若超过晶闸管Ln+1的导通电压(阈电压)即可。此时，I-V特性曲线从图11中以实线38所示的特性则转换为虚线39所示特性。
在RA＝0时即图3中电路的情形，若是忽略发光部晶闸管的内阻，则I-V特性曲线成为水平的，于是不论有多大电流流过，也不会超过晶闸管Ln+1的阈电压。这就是已往自扫描型发光元件阵列中每一芯片只能有一个晶闸管发光的原因。
在图10的电路中，可将电阻值RA选择成，使流过1个发光部晶闸管中的电流不会使相邻的晶闸管发光，而在有2倍的电流流过其中时，则可使相邻的晶闸管也发光。具体地说，设用来使晶闸管发光的
Figure C0180265100146
电流为IL时，当以Vth(n+1)表示晶闸管Ln+1的阈电压而以VD表晶闸管的pn结扩散电位时，相对于
VD+RA×IL＜Vth(n+1)＜VD+RA×2IL
解RA，得到
(Vth(n+1)-VD)/IL＞RA＞(Vth(n+1)-VD)/2IL
例如设Vth(n+1)＝2.1V、IL＝15mA而VD＝1V，则
73.3Ω＞RA＞36.7Ω
将此电阻RA附加到pnpn结构的3端子发光部晶闸管中的第一例如图12A、12B所示。图12A为平面图，图12B为图12A的A-A’剖面图。
3端子发光部晶闸管基本上是在n型半导体基片40之上顺次叠置n型半导体基片41、p型半导体层42、n型半导体层43、p型半导体层44。在保护膜45上设有线路(A1配线)46、到发光部晶闸管的阳极47的A1配线48以及到控制极49的A1配线50。电阻RA由设于A1配线46和A1配线48之间保护膜45上的CrSiO金属陶瓷构成的薄膜电阻51形成。这里的电阻体虽然采用了CrSiO金属陶瓷，但也可采用其他的金属陶瓷(AuSiO、AgSiO等)，此外也可把Ni、Cr、NiCr、W、Pt、Pd等的金属薄膜用作电阻体。再有，n型半导体基片40的里侧上可以设置共用的内侧电极52。
图13A、13B表示电阻RA的其他结构例子，图13A为平面图，图13B为图13A的B-B’线剖面图。本例中的电阻RA是由插入A1配线48与阳极47之间的Ni电阻体53构成。在此也能采用与前述电阻体相同的材料。
电阻RA也可以通过调节阳极层44的杂质浓度而调节与阳极47之间的接触电阻形成，此外，电阻RA也可以由导通时发光部晶闸管的寄生电阻实现。
在图13A-13B的例子中，到阳极47的A1配线48要注意是直接连接到A1配线46上的。其他的结构则与图12A、12B相同。
在图10的发光元件阵列中，写入信号的驱动电路可以采用图6或图7所示的驱动电路。
下面用图6或图7的驱动电路说明图10的自扫描型发光元件阵列的驱动方法的一个例子。自扫描型发光元件阵列采用分辨率为1200dpi的。
此驱动方法在想获得高分辨率的输出时进行1200dpi的描绘，而当低分辨也充分够用时则可进行600dpi的描绘，亦即是使相邻2个晶闸管同时地顺次发光。
图14A与14B分别表示以1200dpi的高分辨率与以600dpi的低分辨率描绘时的驱动波形。图14A中使控制端子VIa分别对应时钟脉冲
Figure C0180265100153
Figure C0180265100154
取H电平。另一方面，控制端子VIb则仍旧保持L电平。这样，图10的发光部晶闸管便一个个地顺次发光。若采用这种驱动方法，则以1200dpi的分辨率进行描绘。
在图14B中，控制端子VIa、VIb分别对应连续的2个时钟脉冲，于相同的时刻取H电平，由此，相邻的2个晶闸管同时顺次地发光。若用这种驱动方法，虽是以600dpi的分辨率描绘，但由于与图14A的驱动方法相比能使曝光时间延长1倍，从而可使印刷速度提高1倍。
下面说明图10的自扫描型发光元件阵列的驱动方法的另一例子。此驱动方法不降低分辨率而使曝光量加倍。
在图10的自扫描型发光元件阵列中，在传送部的晶闸管Tn处于ON的状态下，控制端子VIa为H电平时，则发光部的晶闸管Ln发光。再有当控制端子VIa处于H电平状态下，将控制端子VIb成H电平时，则晶闸管Ln+1也同时发光。图15进一步表示了感光鼓上点的曝光状态。图中的点列A通过使用控制端子VIa取H电平，对于发光的晶闸管Ln导致的点的曝光量以标记Θ表示。而通过使控制端子VIb取H电平，对于晶闸管Ln+1同时发光情形的点的曝光量则以点列B的标记Θ表示。
1行描绘后，各个点的曝光量由点列A、B的纵排的标记Θ有几个来决定，0个时的标记○表明无曝光，1个时的标记Θ表示曝光量为1单位，2个时的标记●则表示曝光量为2单位(点列C)。据此，标记●并排的前头必然是曝光量减半而成为标记Θ。
上述驱动方法可不降低分辨率而使曝光量加倍。但若采用这种驱动方法，则描绘行的前头点的曝光量为其他点曝光量之半。但电子照相方式则可通过抑制前头的曝光量而使曝光更加忠实于原图像。此外，必要时也可使描绘行末尾点的曝光量减半。
根据本实施例，提供了能使每个芯片上相邻两个发光部晶闸管同时发光的自扫描型发光元件阵列。从而可因曝光时间延长，使感光鼓上曝光量增大，其结果提高光印刷装置的印刷速度。
(第三实施例)
本实施例是能使每1芯片上有2个以上发光元件同时发光的自扫描型发光元件阵列芯片。
第一例
第一例的自扫描型发光元件阵列芯片的等效电路如图16所示，这是在1个芯片中设置了两个电路。图中的左右电路70L、70R为使图面简化例示其各具有6个发光部晶闸管。
各电路70L、70R与图3所示的电路相同，电路70L能将发光点从左向右传送，电路70R能将发光点从右向左传送。构成各电路的元件与图3所示电路中的相同。在左侧电路70L中，
Figure C0180265100171
指时钟脉冲，
Figure C0180265100172
指起动脉冲，指写入信号，71L指
Figure C0180265100174
线路，72L指
Figure C0180265100175
线路，73L指
Figure C0180265100176
线路。在左侧电路70R中，指时钟脉冲，
Figure C0180265100178
指起动脉冲、
Figure C0180265100179
指写入信号，71R指
Figure C01802651001710
线路，72R指
Figure C01802651001711
线路，73R指
Figure C01802651001712
线路。此外，各电路中还设有限流电阻。
在此左右各电路中，时钟脉冲
Figure C01802651001713
起动脉冲
Figure C01802651001714
写入信号
Figure C01802651001715
是作为各个分别的系统的，如图所示，只是电源VGK为共用的。共用的VGK线以74标明。
图17是图16芯片实际结构的平面图，图18是图17的C-C’线剖面图，图17与18中的与图16相同的部件附以相同的标号表示。
图17中，75、76L、77L、78L、79L与76R、77R、78R、79R表示合区，80表示发光部。
如图18的剖面图所示，自扫描型发光元件阵列芯片由pnpn结构制成。Pnpn结构如图12B所示，是在n型半导体基片40上顺次叠层有n型半导体层41、p型半导体导体层42、n型半导体层43与p型半导体层44。在保护膜45上则设有
Figure C01802651001716
线路71R、
Figure C01802651001717
线路72R、
Figure C01802651001718
线路73R以及VGK线路74，此外，在n型半导体基片的内侧还设有共用的内侧电极52。
从图16～18可知，本例的自扫描型发光元件阵列芯片是取在1个芯片上置入2个自扫描型发光元件阵列的结构。
在上述结构下，
Figure C01802651001719
线路分成左右2条即
Figure C01802651001720
线与
Figure C01802651001721
线，每条线路能让1个晶闸管发光。也即每一芯片能同时使2个晶闸管发光。因此能加大发光功率，获得高的光输出。上例中的左右电路的发光元件数虽为相同，但并非必须如此。
本例中的电路70L与70R分别是从左向右与从右向左传送发光点，但不一定需取这种组合形式，实际上在结合区设于芯片两端的结构中，由于起动脉冲端子是在芯片两端，从芯片两端向中心传送发光点的结构易于制成。
第二例
在第一例中只是简单地将2个自扫描型发光元件阵列构置到1个芯片内，由于左右分别存在
Figure C0180265100181
线路与
Figure C0180265100182
线路，使结合区数以及芯片面积都增加。
为此，本例是在图16的电路中使
Figure C0180265100183
线路71L与
Figure C0180265100184
线路71R连接到相同的结合区中，同时将
Figure C0180265100185
线路72L与线路72R也连接到相同的结合区上，由此形成的结构比第一例减少了两个结合区。
图19中表示了这种电路结构。
Figure C0180265100187
线路71L与
Figure C0180265100188
线路71R连接到右侧的接合区上，而线路72L与
Figure C01802651001811
线路72R则连接到左侧的
Figure C01802651001812
接合区中。
图20是图19的芯片的实际结构的平面图，图21是图20的D-D’线剖面图。在图20和21中，对于与图17和18中相同的部件附以相同的标号表示。此外，77表示
Figure C01802651001813
结合区，78表示
Figure C01802651001814
结合区。
与第一例相比可减少2个结合区数，因此能减小芯片面积。
第三例
第一与第二例具备有起动脉冲端子，但通过采用二极管使时钟脉冲兼用作起动脉冲，则可省略起动脉冲端子。
图22表示了这种电路结构。二极管82插入于左侧电路70L的左端传送部晶闸管的控制极与
Figure C01802651001815
线路72L之间，同时将晶闸管84插入右侧电路70R的左端传送部晶闸管的控制极与
Figure C01802651001816
线路71R之间。
图23是图22中芯片实际结构的平面图，图24是图23的E-E’线剖面图。图23左侧电路中的86与88分别表示二极管82的阴极与阳极。
根据本例的电路，由于省略了
Figure C01802651001817
结合区与
Figure C01802651001818
结合区，故可缩小芯片面积。此外，本例的电路是在左侧电路与右侧电路中共同地将发光点从左向右传送，但在没有
Figure C01802651001819
结合区的这种结构中，由于能自由地选择起动的发光部晶闸管，可以构成为传送方向自由的结构。
第四例
第二例中，的结合区在每1芯片中可各有1个，但如图19所示，在芯片表面上需要有让3条时钟脉冲线通过的空隙。因此有使芯片面积变大的问题。为此，本例通过于传送部的晶闸管的阳极与时钟脉冲线路之间设置适当的电阻RB，可以于两条线路与
Figure C0180265100193
线路上同时让2个晶闸管发光。
图25表示了这种结构，其中设有两条
Figure C0180265100194
线路30、
Figure C0180265100195
线路32，而将传送部晶闸管T1L、T2L、T3L、...、T1R、T2R、T3R、...的各阳极经电阻Rb分别连接到线路30与
Figure C0180265100197
线路32上。其他结构与图16相同。
图26是图25的芯片的实际结构的平面图，图27是图26的F-F’线剖面图，图26中，91指
Figure C0180265100198
结合区，92指
Figure C0180265100199
结合区。
现在说明通过设置电阻RB能使相邻2个传送部晶闸管同时导通的机理。考虑图25的
Figure C01802651001910
端子与
Figure C01802651001911
端子在L电平(地电位)的情形。此时，传送部晶闸管T1L、T1R的阈电压Vth约为VD(pn结的扩散电位)。时钟脉冲
Figure C01802651001912
成为H电平，晶闸管T1L、T1R中的一个导通。导通的晶闸管的阳极固定于约VD。此时时钟脉冲
Figure C01802651001913
的电压与阳极电压(＝VD)相比成为限于电阻RB的电压降部分的高值。于是，先前未能导通的晶闸管也能快速导通。这就是说，晶闸管T1L与T1R能同时导通。相应地，发光部L1L与L1R同时发光。
此时，传送部晶闸管T2L与T2R的阈电压Vth约2VD。时钟脉冲
Figure C01802651001914
成为H电平后，任一侧都能ON。这时传送部晶闸管的I-V特性如图28所示。实线94所示的I-V特性是1个晶闸管导通时的特性，以V＝VD+RB×I表示。虚线95所示的I-V特性是2个晶闸管导通时的特性，以V＝VD+(RB/2)×I表示。点划线9G所示的I-V特性是3个晶闸管导通时的特性，以V＝VD+(RB/3)×I表示。
为使I＝3mA，选定电阻RB、R2与时钟脉冲电压后，
Figure C01802651001915
线路的电压成为比未导通的晶闸管的阈电压(＝2VD)低的值，只能使1个晶闸管发光。但随着电流增大，
Figure C01802651001916
线路的电压升高，最后超过阈电压，I-V特性从实线94转移到虚线95，2个晶闸管T2L与T2R同时导通。
上述情形下，电阻RB与限流电阻R2选定为能使2个传送部晶闸管导通但不使3个晶闸管同时导通(第三个晶闸管的导通发生于传送时)。
具体地说，为使电流I流过
Figure C0180265100201
线路时使2个晶闸管导通，需满足
Vth＜VD+RB×I
而为了不使3个以上晶闸管导通，则需满足
Vth＞VD+(RB/2)×I
对以上二式解出I，有
2(Vth-VD)+RB＞I＞(Vth-VD)/RB
此I由时钟脉冲的H电平电压VH与电阻R2决定：
I＝(Vth-VD)+R2
这些关系式在电流I流过
Figure C0180265100202
线路中的情形也成立。
考虑这些式的关系与晶闸管的工作条件来确定RB与R1、R2的值。在图28的I-V特性情形，RB＝375Ω时，成为411Ω＜R1，R2＜800Ω。
形成电阻RB时有多种方法，这里是把阳极层外延膜的杂质浓度设定得低，调节增大阳极与阳极层之间的接触电阻而用作电阻RB。
电阻RB也可用其他方法形成，例如也可在阳极与金属配线之间设置电阻层等或用半导体与金属薄膜等制成独立的电阻进行连接。
第五例
第一～第四例表示的结构中是把
Figure C0180265100203
线路设置于发光部晶闸管列的一侧(参看图17、图20、图23与图26)。但在需要更大的曝光量时，可将线路分成两条分设于发光部晶闸管的两侧，由此能使每一芯片能使4个发光部晶闸管同时发光。
图29表示了这种电路结构而图30表示了芯片的实际结构，本例是在第一例(图16、图17)的结构中将
Figure C0180265100205
线路73L、
Figure C0180265100206
线路73R分别分成2个的例子。
使2个发光部晶闸管对应于1个传送部晶闸管，左侧电路70L中使发光部晶闸管与2条
Figure C0180265100207
线路73L(1)和
Figure C0180265100208
线路73L(2)分别交互连接；左侧电路70R中使发光部晶闸管与2条
Figure C0180265100209
线路73R(1)和
Figure C01802651002010
线路73R(2)分别交互连接。
此外，在图30中，79L(1)与79L(2)分别表示左侧电路70L的
Figure C0180265100211
线路的结合区；79R(1)、79R(L)分别表示右侧电路70R的
Figure C0180265100212
电路的结合区。
在这种结构下，能使左侧电路70L处的2个晶闸管和右侧电路70R处的2个晶闸管共4个同时发光。
使上述这样的4个晶闸管同时发光的结构也能适用于第二、第三与第四例。
(第四实施例)
本实施例是以3.3V电源系统驱动二极管结合的自扫描型发光元件阵列的驱动方法以及实现这种驱动方法的驱动电路。
图3所示二极管结合式自扫描型发光元件阵列的工作电压最小值由传送部晶闸管的导通电压V决定。晶闸管Tn在导通状态下的晶闸管Tn+1的导通电压Vt，如前述近似于控制极电压VG+控制极与阳极间的pn结扩散电位VD。
更正确地说，晶闸管的导通电压可表示为
Vt＝VG+VD+Rp×Ith
式中的Rp为控制极寄生电阻，Ith为阈电流。控制极电压VG可表示为
V G = V G ON + V D
式中VGON是导通的晶闸管Tn的控制极电压。在晶闸管制作中采用了GaAs系的材料时，则有VD＝1.2V、VGON＝0.3V、Ith＝10μA，而Vt＝2.8V。
为使晶闸管Tn+1导通，需在晶闸管导通期间使晶闸管Tn+1的阳极电压超过导通电压Vt。对该晶闸管Tn+1连接的
Figure C0180265100214
或
Figure C0180265100215
线路充电，作为晶闸管Tn+1能导通的时间，由时钟脉冲
Figure C0180265100216
同时达到H电平的重叠时间ta决定。
设
Figure C0180265100217
与
Figure C0180265100218
线路的电容为C1、C2，限流电阻值为R1、R2，则
Figure C0180265100219
线路成为H电平时t秒后的
Figure C01802651002110
线路电压V1成为
V1＝VH(1-exp(-t/R1×C1))
式中，VH为H电平的电压。也即重叠时间ta成为满足下式范围的值：
Vt＜VH(1-exp(-ta/R1×C1))
而对于
Figure C01802651002111
线路，与上式相同，有Vt＜VH(1-exp(-ta/R2×C2))
在此重叠的时间ta内，发光部晶闸管不能导通，因而当ta增大后，可能发光的时间比例减小。
在使用3.3V系统的电源时，设想会产生约±100％的电压波动，则必须保证最低以3.0V工作。在以电源电压3.0V驱动时，为了充电到2.8V，必须增大重叠时间ta。
为了缩短此重叠时间ta，虽可以减小时钟脉冲
Figure C0180265100221
的限流电阻R1、R2，但若将其减小，则导通后流经晶闸管的电流加大，使功率消耗增加。
即令是减小电阻R1、R2的值，但重叠时间ta会因其他原因减少到极限，这些原因如下。具体地说，为了导通晶闸管，控制极与阳极间的pn结需按顺方向加偏压。现在考虑在晶闸管T2n导通状态下，为使晶闸管T2n+1导通而使时钟脉冲为H电平的情形。当时钟脉
Figure C0180265100223
为L电平时，晶闸管T2n+1的控制极电压VG成为比阳极电压VG高的电压。于是控制极与阳极间的pn结成为反偏的。可在存储有某种电荷的电容Cp中看到。此电容为了能通过寄生电阻Rp充电/放电，大致具有Rp×Cp的时间常数，因此在Rp×Cp＜R1×C1中，Rp×Cp的时间常数确定充电/放电速度。
根据本实施例的驱动方法，通过以不超过导通电压Vt的电压预先给时钟脉冲线路充电，即使在以低电源电压使用时，也能缩短重叠时间ta。于是将传送部晶闸管T2n导通后使晶闸管T2n+1导通时，重叠时间ta充分增大情形下的线路电压的时间变化示于图31中，曲线101表明预充电至2V时的线路电压的时间变化，曲线102表明未预充电时的
Figure C0180265100226
线路电压的时间变化。
在将
Figure C0180265100227
线路预充电到2V的情形，晶闸管约25ns导通，而在未预充电时则需55ns才开始导通。重叠时间ta由于可以重叠到此导通时间之上，故可以缩短。
对于图3的二极管结合型的自扫描型发光元件阵列，研究了在电源电压VGK为3V时，限流电阻R1、预充电电压(1V、2V、2.5V)以及传送中所需重叠时间ta的最小值的关系，其结果表示在图32中。在未预充电(0V)时，即使使R1小到100Ω，ta也只会小到约40ns。但到进行了2.5V的预充电，即令R1为500Ω，也能小到约10ns。
在此虽将预充电电压选择为比导通电压为低的值，但由于噪声等影响，为使不致错误地导通；最好使预充电电压比导通电压所低的的值不要超过0.2V。
第一例
图33例示了图3二极管结合自扫描型发光元件阵列的驱动电路。图33中表示了自扫描型发光元件阵列芯片110与驱动电路112，在芯片110上表示了
Figure C0180265100231
VGK、
Figure C0180265100232
的结合区。
根据此驱动电路112，准备了两种电源Vp1(3.3V)与电源Vp2(2.5V)。在有关起动脉冲与写入信号
Figure C0180265100234
的形成中，采用了CMOS的反相缓冲器160。反相缓冲器160由p沟道MOSFET161与N沟道MOSFET162组成，p沟道MOSFET161的漏极连接电源Vp1、N沟道MOSFET162的源极接地。这两个MOSFET的控制极同时连接到控制信号端子120、140上。P沟道MOSFET161的源极与N沟道MOSFET162的漏极的连接点通过限流电阻Rs与芯片110的结合区相连。
在有关时钟脉冲的形成中，用到了带控制端子的3个模拟开关171、172与173组合成的电路170。模拟开关171、172与173采用控制端子为H电平时接通，为L电平时断开的类型。开关172、173的一端分别与电源Vp2、电源Vp1连接，而它们的另一端则通过限流电阻R1共同地连接到开关171的一端以及开关110
Figure C0180265100237
结合区上，开关171的另一端则接地。开关171、172、173的各控制端子分别与端子130、131、132以及端子150、151、152连接。
此驱动电路的输入/输出波形如图34所示。图34的上部的波形表示提供给芯片110的
Figure C0180265100238
的波形，图34下部的波形V(120)、V(130)...是驱动电路112的各端子120、130...中控制信号的输入波形。
起动脉冲
Figure C0180265100239
当控制电压V(120)成为H电平时，FET161断开而FET162导通，从3.3V降至0V，而传送部晶闸管则将由时钟脉冲
Figure C01802651002310
导通。起动脉冲
Figure C01802651002311
在时钟脉冲
Figure C01802651002312
下降时同时返回3.3V.
控制电压V(130)、V(131)、V(132)的电平通过图示的这种变化，首先使开关171、173断开而接通开关172，让
Figure C0180265100241
线路从0V预充电到2.5V，继而断开开关172，接通开关171，使
Figure C0180265100242
线路上升到3.3V。
时间ta表示3.3V的时钟脉冲
Figure C0180265100243
与3.3V的时钟脉冲
Figure C0180265100244
重叠的时间，时间tb表示时钟脉冲
Figure C0180265100245
分别下降到写入信号
Figure C0180265100246
上升的时间，时间te等表示时钟脉冲
Figure C0180265100247
分别成为OV的时间，而T表示写入信号
Figure C0180265100248
的周期。时间tb是用于消除先前发光的发光部晶闸管的影响所需的时间。
本例中由于将
Figure C0180265100249
线路预充电到2.5V，如图31所表明的，这两个线路的电压上升到3.3V的时间很短，从而能缩短重叠时间ta。
本例确认了ta＝30ns，tb＝10ns，te＝100ns，T＝250ns的作业。
第二例
在第一例中虽然准备了3.3V与2.5V两种电源，但最好是使用3.3V一种电源。这里在时钟脉冲
Figure C01802651002410
的驱动中采用内设有二极管组成的电平移动器的缓冲电路。此电路示于图35中。图35表示了芯片110与驱动电路114，芯片110中表示在
Figure C01802651002411
VGK、
Figure C01802651002412
的结合区。
图中的180指内设有电平移动器的反相缓冲电路，此电路包括2级二极管181、182组成的电平移动器、与之串联的p沟道MOSFET 183以及N沟道MOSFET184、同此电平移动器与p沟道MOSFET183的串联电路并联的p沟道MOSFET185。二极管181的阳极与p沟道MOSFET185的源极同电源Vp(3.3V)连接。P沟道MOSFET183、185的控制极分别连接控制信号端子133、134与153、154。
由于构成电平移动器的二极管181、182所造成的电压降每一级约为0.6V，因而在2级中约下降1.2V。这就是说，电源为3.3V时，通过二极管电平移位器的电压成为2.1V。
驱动电路的输入/输出波形表示在图36中。在采用时钟脉冲
Figure C01802651002413
用的反相缓冲电路180的情形，由于控制电压V(134)为H电平时设控制电压V(133)为H电平后，FET 183断开而FET 184导通。因而当
Figure C01802651002414
线路成为OV而设控制电压V(133)为L电平后，FET183导通而FET184断开，于是
Figure C01802651002415
线路成为2.1V。若使控制电压V(134)取L电平FET185便导通，线路成为3.3V。
之所以在此将二极管级数选为2级，是为了当电源电压在3.0～3.6V范围内波动时使电平移动器后的电压不超过导通电压Vt(＝2.8V)
第三例
在第一与第二例中是给驱动电路以电压信号进行驱动。本例中则是以电流信号驱动时钟脉冲
Figure C0180265100252
用的电路。此驱动电路表示在图37中。作为时钟脉冲
Figure C0180265100253
用的驱动电路采用与带控制端子的电流源191(0.2mA)以及电流源192(1mA)并联的。
电流源191的控制端子分别与控制信号端子133、135连接，而电流源192的控制端子则分别与控制信号端子136、156连接。此电流源191、192当控制端子为H电平时，分别流过设定的电流如200μA、1mA，而要是为L电平时则无电流流过。图38表示驱动电路的输入/输出波形。
根据图39所示晶闸管的I-V特性，在电压V(135)与V(155)为H电平有200μA的电流流过时的传送部晶闸管的阳极电压约为2.5V，在此状态下，晶闸管完全不导通。因此与这一传送部晶闸管连接的发光部晶闸管不发光。然后，使电压V(136)与V(156)为H电平，在有1.0mA的电流流过的可使传送部晶闸管导通，从而能使发光部晶闸管发光。在此方式下，得到与以2.5V预充电线路的情形相同的结果。
第四例
在第一与第二例的驱动波形下，为了保持传送部晶闸管的导通状态，通常施加3.3V。但晶闸管的导通状态若能有保持电流(图39的I-V特性下约为400μA)以上的电流流过时就能充分保持。为此，于ta时间之后，只要使电流值在保持电流之上就能充分地保持导通。于是在第一与第二例的电路中，只需变更驱动电路的控制信号，就能使ta时间后的
Figure C0180265100255
的电压下降而减少功率消耗。
应用第一例的驱动电路，以图40的波形的控制信号驱动。由图示的V(130)、V(131)、V(132)以及V(150)、V(151)、V(152)的波形，可以得到图示的
Figure C0180265100256
的波形。与图34的
Figure C0180265100257
的波形比较可知，3.3V的持续时间变短了。
传送部晶闸管导通时
Figure C0180265100261
线路的电压约1.6V。于是对于限流电阻R1、R2的值约为500Ω的情形传送部晶闸管导通时的电流于3.3V下为3.4mA，在2.5V时为1.8mA，由于流过晶闸管的电流值变小，传送部的功率消耗可减半。
同样，应用第二例的电路可以缩短3.3V的持续时间，在此情形下，也能使传送部的消耗功率减半。
根据本实施例这一以3.3V电源系统驱动二极管结合的自扫描型发光元件阵列的方法，能实现缩小重叠时间ta的驱动方法，进而能提供实现这种驱动方法的驱动电路。
此外，在以上实施例中，时钟脉冲是相对于2相情形说明，但显然本实施例可不限于2相情形，也能适用于采用m(m为2以上整数)相的时钟脉冲的自扫描型发光元件阵列。
(第五实施例)
本实施例是将发光元件阵列排成交错形构成发光元件阵列时，用于实现在芯片中连接处不产生印刷条纹的光写入头以及用于实现这种光写入头的棒形透镜阵列与发光元件阵列的配置方法。
在自扫描型发光元件阵列中有将多个芯片排成直线状的结构形式。如图41A所示，将多个芯片200使芯片端对接排列成直线状。在芯片端，发光元件202的排列节距不恒定。为了避免这种情形，如图41B所示，使饼片端的一部分重叠，排列成所谓交错形，在芯片的连接点，发光元件的排列节距恒定。这里所谓的连接点是指一侧的发光元件阵列芯片的芯片端部处最前端的发光元件与另一侧的发光元件阵列芯片端部处最前端的发光元件，按1个排列节距并列的部分。图41B中将连接部分以虚线204围住。
发光元件阵列有以发光元件本身排成交错形取两列结构的发光元件阵列。这种发光元件阵列可以求得各列发光元件分辨率倍增的分辨率。
以这种发光元件阵列组成的光写入头进行印刷时，由于棒形透镜阵列的结构以及棒形透镜阵列与发光元件阵列的排列于芯片间的连接点处，或是发光元件按2列排成交错形的发光元件阵列时沿纵向在列与列之间相邻的发光元件之间，有时会产生印刷条纹。
下面说明其理由。图42表示以棒形透镜206按上列与下列堆叠成两列的棒形透镜阵列209、在图42中以上列与下列的棒形透镜连接点208沿透镜排列方向连成的线作为X轴，而从下列中相邻的2个棒形透镜的连接点210朝X轴沿垂线所引的线作为Y轴。
此外，在图42中虽未表示，这种棒形透镜阵列是将棒形透镜规则而严格地精密排列于两块护板之间组成，在棒形透镜的间隙中为除去闪耀光充填以黑色树脂。
设棒形透镜的直径为D，长度为Z，共轭长度(物体与像面间的距离)为TC，作用距离(从透镜端面到物体成像面的距离)为Lo，透镜光轴上的折射率为N。而2次折射率分布常数为g，此时，各个棒形透镜，在波长740nm下，设D＝0.563mm，Tc＝9.1mm，Z＝4.45mm，Lo＝2.33mm，No＝1.627，g＝0.843mm-1。
对于这种棒形透镜阵列，在图42所示X轴方向的位置A与B的范围，就Y轴方向位置y＝0mm、0.05mm与0.10mm三种情形计算X轴方向的光量变化，将相应结果分别表示在图43A、43B、43C。各图中，A表示X＝0的位置，B表示X轴方向上与棒形透镜的半径相等的位置。A、B位置一般是在棒形透镜阵列的上列与下列各个之中棒形透镜相接触的位置。从这些图中可以看到，随着偏离y轴方向，A、B位置处的光量差增大，在y＝0.10mm时有约10％的差。
相对于此棒形透镜阵列209，将发光元件阵列芯片按交错形排成2列，将一方的芯片的发光元件对应于图42的y轴排列，将另一方的芯片发光元件配置于y轴方向上偏离开0.10mm的位置y处，当芯片的连接点到达A或B位置时，光量按10％的部分作不连续的变化。
依同样的观点计算，在波长780nm下，相对于D＝0.88mm，TC＝15.3mm，Z＝6.93mm，Lo＝4.20mm，NO＝1.625，g＝0.531mm-1，h4＝0.8，h6＝-3.112，h8＝9.205的棒形透镜阵列的MTF(空间频率24Lp/mm)进行的结果，分别表示在图44A、图44B与图44C。
图44A、44B、44C表示了TC的偏移(ΔTC)分别为ΔTC＝0mm、-0.1mm、+0.1mm时，在y轴方向位置y＝0mm、0.05mm、0.10mm的值。
h4、h6、h8为高次折射率分布常数。MTF(调制传递函数)是表示棒形透镜阵列的图像传送特性的图像质量评价指标，可由下式求出
MTF ( W ) - i ( w ) max - i ( w ) min i ( w ) max + i ( w ) min × 100 ( % )
式中的i(W)max与i(W)min分别是空间频率W(Lp/mm)的响应的极大值与极小值。MTF愈接近100％，分辨率就愈大，也即形成了实于原图形的像。
从图44A、44B、44C可知，在棒状透镜阵列用于最佳TC位置(MTF成为最大的TC)时，基本上是不成为问题的，但在实际应用中，即使对于据认为可以不避开的约0.1mm的TC偏移，相对于“y轴方向位置所致MTF变化”也会有很大影响，在y＝0.10mm的情形，在A、B位置处的MTF差，也会接近20％。与前述相同，当排列成曲折形的发光元件阵列芯片的连接点处于A或B的位置处时，发生不连续的变化。
图45表示直径D为0.75mm的棒形透镜206按两列叠置排列成的棒形透镜阵列212，与将发光元件(例如发光二极管，发光晶闸管)按1200dpi、256发光元件(有效长度5.4mm)配列成的自扫描型发光元件阵列芯片214排布成交错形的发光元件阵列的关系，在图45中，216与218表示护板，220表示黑色树脂，自扫描型发光元件阵列芯片的连接点部分处于箭头C所示的棒形透镜阵列上列中棒形透镜的接触位置处。这样，当发光元件阵列芯片的连接点部分来到棒形透镜阵列的C位置时，在连接点部分，由光量与MTF的不连续变化，印刷时会产生条纹。
图46表示直径D为0.6mm的棒形透镜206按2列叠置排列成的棒形透镜212与把发光元件222按两列取交错形排列的发光元件阵列224的配置关系。在棒形透镜阵列的上列或下列中相邻棒形透镜相接触的位置D、E、F处，当上下相邻的发光元件到达这些地方时，与图45相同会产生印刷条纹。
为了不产生这种印刷条纹，关键在于棒形透镜阵列取什么样的结构。现在称棒形透镜阵列垂直于其纵向的方向为其厚度方向，则需使棒形透镜阵列沿厚度方向取几何学上的线对称的结构；或取将多个棒形透镜堆叠排列成两组，而让此第一与第二组透镜阵列成为重叠的密切接触的结构。
对于上述的前一种棒形透镜阵列，可将发光元件阵列芯片或发光元件相对于通过棒形透镜阵列的线对称部分的2条线取交错形布置。借助于这种布置形式，由于此棒形透镜阵列的几何上的线对称性，即令将发光元件芯片或发光元件布置成交错形，从棒形透镜观察时能与发光元件排成一列的情形等效。因而发光元件阵列芯片的连接点部分或相邻发光元件之间在何处，光量与MTF也不会发生不连续的变化。
对上前述的后一种棒形透镜阵列，可将发光元件阵列芯片或发光元件沿第一透镜阵列纵向的第一中心线和第二透镜阵列的第二中心线，或是原样地保持第一中心线与第二中心线的间隔，通过沿棒形透镜阵列的厚度方向平移，相对于所形成的2条线布置成交错形。比较所配置的两部分，对于来自另一方的光基本上没有重叠度的情形，可以看作是相互同等的位置，因而即使是发光元件阵列芯片或发光元件布置成交错形，从棒形透镜阵列观察时，与发光元件排成一列情形等价。此外，上述重叠度由棒形透镜成像的视野半径Xo相对于棒形透镜排列周期Do的比Xo/Do定义。
第一例
图47表示相对于棒形透镜206以奇数列(图中例示3列)叠层成的棒形透镜阵列226配置自扫描型发光元件阵列芯片214的例子。棒形透镜阵列226相对于相当于中央列的纵向中心线的轴230成为几何的线对称。然后相对于对称轴230，对向通过成线对称部分的2条线242、234，将自扫描型发光元件阵列芯片214作交错配列。
根据上述这种棒形透镜阵列的结构以及相对于棒形透镜阵列的发光元件阵列芯片的布置，就能在发光元件阵列芯片的连接点部分避免不连续的大的光量与MTF的变化。
第二例
图48与图47相同，例示了相对于3列叠置的棒形透镜阵列226，将发光元件交错配列而构成的发光元件阵列240。在此例中，相对于对称轴230、对向通过线对称部分的2条线232、234，将发光元件242a、242b按交错形排列。
根据这种棒形透镜阵列的结构以及相对于棒形透镜阵列的发光元件布置，就能于相邻的2个发光元件242a、242b之间避免不连续的大光量的与MTF的变化。
第三例
图49例示了以棒形透镜206按正方形排列叠层成的棒形透镜阵列244(图示例中为2列)，而与此相对配置了自扫描型发光元件阵列芯片214。这里的正方排列堆积，如图49所示，可以说是由上下左右相邻的4个棒形透镜206的各中心位于正方形的各顶点的叠置方法。根据此种叠置方法，棒形透镜阵列相对于对称轴成为几何的线对称。然后，相对于对称轴230，对向通过线对称的部分的2条线232、234，将自扫描型发光元件阵列芯片214按交错形排列。
根据上述棒形透镜的结构以及相对于棒形透镜的自扫描型发光元件阵列芯片的布置，能够避免在芯片的连接点处的不连续的大的光量与MTF的变化。
第四例
图50与图48相同，例示了相对于2列正方形排列叠层成的棒形透镜的阵列244，将发光元件交错排列成为2列而构成的发光元件阵列240。在此例子中一相对于对称不轴230，对向通过线对称部分的2条线232、234，将发光元件242a、242b排列成交错形。
根据上述棒形透镜阵列结构以及相对于棒形透镜阵列的发光元件的布置，可以避免在相邻2个发光元件242a、242b之间有不连续的大的光量与MTF的变化。
第五例
在以上4例中都采用了沿厚度方向成几何线对称的棒形透镜阵列。然而即使是采用沿厚度方向几何不对称的如下所述的棒形透镜阵列，也能取得同样的效果。
图51表示由棒形透镜206按2列叠置构成的2个透镜阵列250、252取重叠密切接触结构的棒形透镜阵列254。各透镜阵列250、252的纵向中心线以256、258表示，棒形透镜阵列254的纵向中心线以260表示。
对向此棒形透镜阵列254，将自扫描型发光元件阵列芯片214相对各透镜阵列250、252的中心线256、258作交错排列。这样地布置了发光元件阵列芯片，就能与相对于棒形透镜254按直线状排列芯片的情形等效。从而在芯片的连接点处，对于一方芯片的端部与另一方芯片的端部，能够避免不连续的大光量与MTF的变化。
此外，使中心线256与258的间隔保持不变相对于通过沿棒形透镜阵列254的厚度方向平移形成的2条线将发光元件芯片作交错排列，也能求得相同的效果。
第六例
图52与图51的例相同，表示了相对于4列叠置的棒形透镜阵列254，对向中心线256、258将发光元件242a、242b排列成交错形而构成的发光元件阵列240。根据这种棒形透镜阵列的结构以及发光元件相对于棒形透镜阵列的布置，能够避免在邻接的2个发光元件242a、242b之间有不连续的大光量的与MTF的变化。
此外，保持中心线256与258的间隔不变，相对于通过沿棒形透镜阵列254的厚度方向平移形成的2条线将发光元件作交错排列，也能取得相同的效果。
根据本实施例，将发光元件阵列排成交错形的光写入头，或是将2列发光元件布置成交错形以获得分辨率为各列分辨率加倍的结构的光写入头，其中由于在发光元件阵列芯片间的连接点/沿纵向相邻的发光元件位置处不会有不连续的光量与分辨率的变化，因而能提供发光元件阵列芯片间的连接点/沿纵向相邻的发光元件位置处不易发生印刷条纹的光写入头。
本发明的自扫描型发光元件阵列、自扫描型发光元件阵列的驱动方法与驱动电路，能够应用于光印刷的光写入头中而可实现高精度的光写入头。

Claims (4)

1.一种自扫描型发光元件阵列的驱动方法，其中对于具有控制阈电压或阈电流的控制电极的3端子传送元件的许多个按一维排列成的传送元件阵列，将与前述传送元件相邻的控制电极，由具有电压或电流单向性的电气装置连接；在前述各传送元件余剩的2端子中的一方具有交互供给2相时钟脉冲的2条时钟脉冲线路，在由一方的相时间脉冲导通某个传送元件时，使此传送元件附近的传送元件的阈电压或阈电流通过前述电气装置而变化，由另一方相的时间脉冲导通与前述某个传送元件邻接的传送元件；其中对于具有控制阈电压或阈电流的控制电极的3端子发光元件多个按一维排列成的发光元件阵列，将前述传送元件的各控制电极连接到对应的前述发光元件的控制电极上；在上述各发光元件的余剩的2端子的一方则具有施加用于发光的写入信号的1条写入信号线路；此方法的特征在于：导通1个传送元件，只使与此传送元件相对应的发光元件发光，或同时导通邻接的2个传送元件而使与这两个传送元件相对应的邻接的2个发光元件同时发光，
在前述相邻2个发光元件同时发光时的前述写入信号的大小是前述1个发光元件发光时的写入信号的2倍。
2.根据权利要求1所述的自扫描型发光元件阵列的驱动方法，其特征在于，前述自扫描型发光元件阵列是将多个自扫描型发光元件阵列芯片排列成直线状构成，前述的2相时间脉冲是共用地给予前述多个自扫描型发光元件阵列芯片。
3.一种自扫描型发光元件阵列的驱动方法，其中对于具有控制阈电压或阈电流的控制电极的3端子传送元件的许多个按一维排列的传送元件阵列，将前述传送元件相邻的控制电极由具有电压或电流单向性的电气装置连接；在前述各传送元件余剩的2端子中的一方具有交互供给2相时钟脉冲的2条时钟脉冲线路，在由一相的时间脉冲导通某个传送元件时，使此传送元件附近的传送元件的阈电压或阈电流通过前述电气装置而变化，由另一相的时间脉冲导通与前述某个传送元件邻接的传送元件，其中对于具有控制阈电压或阈电流的控制电极的3端子发光元件多个按一维排列成的发光元件阵列，将前述传送元件的各控制电极连接到对应的前述发光元件的控制电极上；在上述各发光元件的余剩的2端子的一方则具有施加用于发光的写入信号的1条写入信号线路；其特征在于包括有：在相邻的2个传送元件之中使传送导通状态而不使对应于这两个传送元件的2个发光元件同时发光的图案；在相邻2个传送元件之中使传送导通状态且使对应于导通的传送元件的1个发光元件发光的图案；使相邻的2个传送元件同时导通而使对应于这两个传送元件的2个发光元件同时发光的图案；同时将这些图案加以组合。
4.根据权利要求1或3所述的驱动方法，其特征在于，前述传送元件与发光元件是pnpn结构的3端子发光晶闸管。
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