CN102729644B - 驱动器设备、打印头和图像形成设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及驱动器设备、打印头和图像形成设备。驱动器设备（60、70、100）驱动对齐的发光晶闸管。每个晶闸管包括阳极（A）、阴极（K）和栅极（G）。所述驱动器设备包括：公共端子（IN）、第一电阻器（64）、第二电阻器（65）和开关（63）。每个晶闸管布置在其中阳极被连接到第一电位且阴极被连接到公共端子的第一位置处，或布置在其中阳极被连接到公共端子且阴极被连接到第二电位的第二位置处。第一电阻器连接在第一电位和公共端子之间。第二电阻器连接在公共端子和第二电位之间。所述开关连接在其中所述开关被连接在第一电位和公共端子之间的第三位置处，或其中所述开关被连接在公共端子和第二电位之间的第四位置处。

Description

驱动器设备、打印头和图像形成设备

技术领域

本发明涉及一种驱动发光晶闸管阵列的驱动器电路、采用该驱动器电路的驱动器设备、采用该驱动器设备的打印头以及采用该打印头的图像形成设备。

背景技术

某种电子照相图像形成设备包括曝光部，所述曝光部包含有作为发光元件的多个发光晶闸管。单个驱动器电路驱动一个或多个发光晶闸管。每个发光晶闸管由施加到其栅电极的触发信号激励，从而电流从阳极流到阴极以发光。

第2004-195796号日本专利公布公开了一种包含有发光晶闸管的自扫描打印头。该自扫描打印头包括扫描电路，在所述扫描电路中，多个晶闸管以移位寄存器的形式形成扫描电路，并且多个发光晶闸管发光。扫描电路部指定发光晶闸管被激励以发光的顺序。

传统的自扫描打印头有以下缺点。发光晶闸管具有共同连接的阳极以及共同连接的阴极。因此，发光晶闸管的阳极和阴极之间的寄生电容相互并联连接以形成大电容。当发光晶闸管被顺序驱动时，所述大电容对每个发光晶闸管发光造成长时延，缩短了在其期间发光晶闸管发光的时间段。这不利于打印头的高速操作，导致较长的打印时间。

存在对在缩短上升时间（risetime）方面有效的配置的需求，其中，所述上升时间否则会由于发光晶闸管的寄生电容而往往较长。

发明内容

本发明是鉴于上述缺点做出的。

本发明的目的在于消除当打印头照亮光导鼓的带电表面时曝光能量的损失，并因此解决了不良打印操作的问题。

本发明的另一目的在于提供一种对于使用多于一个的打印头的全彩色图像形成设备特别有用的打印头。

驱动器电路驱动多个对齐的发光晶闸管。每个发光晶闸管包括第一端子（A）、第二端子（K）和使得发光晶闸管导通和关断的第一控制端子（G）。所述驱动器电路包括：公共端子（IN）、第一电阻器（64）、第二电阻器（65）和开关（63）。每个发光晶闸管布置在其中第一端子（A）被连接到第一电位（VDD）且第二端子（K）被连接到公共端子（IN）的第一位置和其中第一端子（A）被连接到公共端子（IN）且第二端子（K）被连接到第二电位（GND）的第二位置中的一个。第一电阻器（64）连接在第一电位（VDD）和公共端子（IN）之间。第二电阻器（65）连接在公共端子（IN）和第二电位（GND）之间。开关（63）连接在其中所述开关被连接在第一电位（VDD）与公共端子（IN）之间的第三位置和其中所述开关被连接在公共端子（IN）与第二电位（GND）之间的第四位置中的一个。所述开关被ON/OFF命令信号驱动以闭合和断开。

本发明的可应用性的进一步的范围从下文中给出的详细描述将变得清楚。然而，由于根据该详细描述本发明的范围内的各种改变和修改对于本领域的技术人员而言将变得清楚，因此，应该理解，当指示本发明的优选实施例时，所述详细描述和特定示例仅以例证的方式被给出。

附图说明

根据仅通过例证的方式给出且因此不限制本发明的附图和以下给出的详细描述，本发明将被更充分地理解，在附图中：

图1示出根据第一实施例的图像形成设备的略图；

图2是图1中示出的打印头的截面图；

图3是打印头的印刷电路板单元的透视图；

图4是示出用于图像形成设备的打印机控制系统的总体配置的框图；

图5是示出图4中示出的打印头的总体配置的框图；

图6是示出打印头的配置的示意图；

图7A示出具有三个端子的发光晶闸管的电路符号；

图7B是发光晶闸管的截面图；

图7C示出图7B中示出的发光晶闸管的电气等效电路；

图8是示出图1中示出的打印头的操作的细节的时序图；

图9A示出根据第一实施例的数据驱动器部；

图9B示出根据对比示例的数据驱动器部；

图10A是根据对比示例的数据驱动器部的示意图；

图10B示出各种信号的波形；

图11A是数据驱动器部的示意图；

图11B示出各种信号的波形；

图11C示出高于其则晶闸管断开而低于其则晶闸管导通的电压以及VDD之间的关系；

图12是示出根据第一实施例的对数据驱动器部的修改的示意图；

图13是示出根据第二实施例的打印头的配置的示意图；

图14A示出根据第二实施例的具有三个端子的发光晶闸管的电路符号；

图14B是图14A中示出的发光晶闸管的截面图；

图14C示出图14B中示出的发光晶闸管的电气等效电路；

图15是示出图13中示出的打印头的操作的细节的时序图；

图16A是根据第二实施例的数据驱动器部的示意图；

图16B示出第二实施例中的各种信号的波形；以及

图16C示出高于其则晶闸管导通而低于其则晶闸管断开的电压以及VDD之间的关系。

具体实施方式

第一实施例

图像形成设备

图1示出根据第一实施例的图像形成设备1的略图。

图像形成设备1是包含有四个处理单元10-1（黑色）、10-2（黄色，Y）、10-3（品红色，M）和10-4（青色，C）的串联电子照相彩色打印机。每个处理单元具有由半导体复合装置组成的曝光单元，所述半导体复合装置包含有发光晶闸管阵列。发光晶闸管是三端子装置。处理单元10-1至10-4沿记录介质（例如，纸）的输送路径从上游到下游对齐。处理单元10-1至10-4中的每一个可基本相同；为了简洁，将仅描述用于形成品红色图像的处理单元10-3的操作，应该理解，其他处理单元10-1、10-2和10-4可按照相似的方式工作。

处理单元10-3包括沿箭头示出的方向可转动的光导体11（例如，光导鼓）。处理单元10-3还包括充电单元12、打印头131、显影单元14和清理单元15，所述充电单元12、打印头131、显影单元14和清理单元15按此顺序布置在光导鼓11周围。充电单元14对光导鼓1的表面充电。打印头131选择性地照亮光导鼓11的带电表面中的区域以形成作为总体的静电潜像。显影单元14使品红色墨粉沉积到静电潜像，以形成品红色墨粉图像。在将墨粉图像转印到记录介质上之后，清理装置去除在光导鼓11上留下的残余墨粉。光导鼓1和相关滚动构件（rollingmember）经由例如齿轮组（未示出）被驱动源（未示出）旋转地驱动。

纸盒21布置在图像形成设备1的较下部分，并在其中容纳有一叠纸20。跳动辊（hoppingroller）22布置在纸盒21上方并将纸20逐页馈送到输送路径中。压紧辊（pinchroller）23和输送辊25布置在跳动辊22的下游，并彼此协作以按照夹心关系来把持纸20。压紧辊24和套准调节辊（registryroller）25彼此协作以按照夹心关系来把持纸，并纠正纸20的歪斜。跳动辊22、输送辊25和套准调节辊26被驱动源（未示出）旋转地驱动。

转印辊27由导电橡胶材料形成，并被布置成使得每个转印辊27与对应的光导鼓11平行。高电压被施加到转印辊27以在光导鼓11和转印辊27上产生电场，从而将墨粉图像从光导鼓11转印到纸20上。

定影单元28位于处理单元10-4的下游。定影单元28包括加热辊和压力辊。当其上携带有墨粉图像的纸20经过加热辊和压力辊之间形成的间隙时，所述墨粉图像被压力和热熔融。排出辊29和30以及压紧辊31和32布置在定影单元28的下游，并将纸20输送到堆叠器（stacker）33。加热辊、压力辊、排出辊29被驱动源（未示出）旋转地驱动。

上述配置的图像形成设备1如下进行操作：跳动辊22将纸20逐页馈送到输送路径中。纸20被输送辊25、套准调节辊26、压紧辊23和24按照夹心关系把持，并被输送到处理单元10-1的光导鼓11与转印辊27之间形成的间隙。纸20然后被拉入在光导鼓11与转印辊27之间，并进一步随着光导鼓11的转动被输送，同时将墨粉图像转印到纸20上。同样，纸20顺序经过处理单元10-2至10-4，从而相应颜色的墨粉图像被对准地转印到纸20上。

当纸20经过定影单元28时，通过使用热和压力来熔融墨粉图像。然后，纸20进一步被排出辊29和30以及压紧辊31和32输送，并被排出到堆叠器33上。这完成了全彩色图像的形成。

打印头

图2是图1中示出的打印头131的截面图。图3是打印头131的印刷电路板单元的透视图。

打印头131包括基座13a和安装在基座13a上的印刷电路板单元。该印刷电路板单元包括结合在印刷电路板13b上的集成电路芯片（IC）13c。每个IC芯片13c包括自扫描电路100和沿直线基本对齐的发光元件200（例如，210-1至210-n）。IC芯片13c的多个端子（未示出）以及布线接点（未示出）形成在布线板13b上，并借助于结合线13h电连接。

透镜阵列（例如，棒状透镜阵列）13d包括多个柱状光学元件，并被布置在发光元件200上方。棒状透镜阵列13d被固定器13e固定在适当位置。基座13a、印刷布线板13b和固定器13e借助于夹持构件13f和13g被固定在一起。

控制电路

图4是示出用于图像形成设备1的打印机控制系统的总体配置的框图。图4通过示例的方式示出处理单元10-3。

打印机控制器包括用于控制由打印引擎执行的打印操作的打印控制器40。打印控制器40包括微处理器、只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、计时器和I/O端口，其中，信号和数据通过所述I/O端口被输入和输出。打印控制器40基于从主机设备（未示出）接收的控制信号SG1和视频信号（沿单个维度对齐的点图数据）SG2来执行序列控制，从而执行打印操作。打印控制器40被连接到四个处理单元10-1至10-4的打印头131、定影单元28的加热器28a、驱动器41和43、纸进口传感器49、纸出口传感器46、剩余纸传感器47、纸尺寸传感器48、温度传感器49、用于充电单元的高电压电源50以及用于转印单元的高电压电源51。驱动器41驱动显影/转印处理电机（PM）42转动。驱动器43驱动纸输送电机（PM）44转动。用于充电单元的高电压电源50被连接到显影单元14。用于转印单元的高电压电源51被连接到转印辊27。

打印机控制系统如下操作：

在从主机控制器接收到控制信号SG1后，打印控制器40借助于温度传感器49来检测定影单元28的加热器28a是否处于可用温度范围内。如果温度尚未处于可用范围内，则加热器28a被激励以对定影单元28加热。打印控制器40驱动驱动器41以使得显影/转印处理电机42转动，同时还将充电信号SGC发送到用于充电单元的高电压电源50，使得用于充电单元的高电压电源50接通以对显影单元14充电。

剩余纸传感器47检测图2中示出的纸20的存在，并且纸尺寸传感器48检测纸20的类型，从而使得合适类型的纸被馈送到输送路径中。驱动器43被配置为驱动纸输送电机44以沿着正向或反向转动。最初，纸输送电机44沿着反向转动以将纸20输送预定距离，直到纸进口传感器45检测到纸20。随后，纸输送电机44沿正向转动以将纸20输送到打印引擎中。

一旦纸20已到达可开始打印的位置，打印控制器40就发送定时信号SG3（包括主扫描同步信号和子扫描同步信号），并接收视频信号SG2。图像处理部对视频信号SG2逐页编辑，并将其发送到打印控制器40。打印控制器40将接收的信号SG2发送到相应的打印头131。相应的打印头131具有扫描电路100（图6）和发光元件200（图6）。

逐行地传输和接收视频信号SG2。每个打印头131根据信号SG2照亮对应光导鼓11的带负电荷的表面，以在光导鼓11上以点的形式形成静电潜像。被照亮的区域的电位变得不那么负（lessnegative）。带负电荷的墨粉被电场吸引到静电潜像的相应点，从而将静电潜像显影为墨粉图像。

随着光导鼓11转动，墨粉图像接近在光导鼓11与转印辊27之间定义的转印点。转印信号SG4使得用于充电的高电压电源51接通，从而随着纸20经过转印点，墨粉图像被转印到纸20上。然后其上携带有墨粉图像的纸20经过在定影单元28的加热辊和压力辊之间定义的定影点。通过使用热和压力来熔融墨粉图像。然后纸20被进一步从打印机构输送，经过纸出口传感器46被排出到打印机的外部。

响应于来自纸尺寸传感器48和纸进口传感器45的检测信号，打印控制器40在纸20正经过转印点的同时使得用于转印的高电压电源51将高电压施加到转印辊27。当在打印完成之后纸20被输送经过出口纸传感器46时，打印控制器40使用于充电的高电压电源50终止将电压施加到显影单元14，并使得显影/转印处理电机42终止转动。针对纸20的每一页重复上述操作序列。

打印头

图5是示出图4中示出的打印头131的总体配置的框图。

打印头131包括由图4中示出的IC芯片13c组成的发光元件200和驱动发光元件200的驱动器装置52。驱动器装置52被制造在IC芯片13c中。驱动器装置52包括主扫描电路100、数据驱动器部60和时钟驱动器电路70。扫描电路100输出用于扫描发光元件200的两相时钟信号：从对应的输出端子Q1至Qn输出的第一时钟C1和第二时钟C2。数据驱动器部60将发光元件200的公共端子IN设置为高电平或低电平。时钟驱动器电路70产生用于驱动扫描电路100的第一时钟和第二时钟，并从第一时钟端子CK1和第二时钟端子CK2分别输出第一时钟和第二时钟。

发光元件200是作为正栅极三端子晶闸管的P-栅极发光晶闸管210-1至210-n。发光晶闸管具有阳极、阴极和栅极。阳极被连接到作为第一电源（例如，供应3.3V的供电电压VDD）的供电电压VDD，并且阴极经由阳极电流Ia流过其的公共端子IN被连接到数据驱动器部60。栅极被连接到输出端子Q1至Qn中的对应的一个。当供电电压VDD被施加在阳极和阴极两端时，如果触发信号（触发电流）被施加到栅极，则晶闸管的阳极-阴极导电，从而电流流过晶闸管以发光。

图6是示出打印头131的配置的示意图。

为了方便解释，图6示出作为打印控制器40的一部分的驱动器部60和时钟驱动器电路70。当然，数据驱动器部60和时钟驱动器电路70可被布置在打印头131内。

图6中示出的打印头131包括在IC芯片13c（图3）中形成的扫描电路100和发光元件200。扫描电路100和发光元件200经由多条线缆80-1至80-3以及多个连接器90-1至90-6被连接到数据驱动器部60和时钟驱动器电路70。

每个发光晶闸管210使其阳极被连接到供电电压VDD，使其阴极经由公共端子IN被连接到连接器90-4，并使其栅极被连接到输出端子Q1至Qn中对应的一个。打印头131使用对齐在一行的总共4992个发光晶闸管，以将具有600点每英寸（600dpi）的分辨率的图像打印在A4尺寸的纸上。

扫描电路100由两相时钟信号（即，从时钟驱动器电路70供应的第一时钟C1和第二时钟C2）驱动，从而控制触发电流开启和关闭发光元件。第一时钟C1经由第一时钟端子CK1、连接器90-2、线缆80-2和连接器90-5被供应。第二时钟C2经由第二时钟端子CK2、连接器90-3、线缆80-3和连接器90-6被供应。扫描电路100包括3端子晶闸管（例如，具有PNPN层的P栅极扫描晶闸管）110-1至110-n（例如，n=4992），多个二极管120-2至120n，以及多个电阻器130-2至130-n的多个级，并且作为自扫描移位寄存器进行操作。

每个扫描晶闸管110具有连接到供电电压VDD的阳极、阴极以及栅极，所述栅极经由输出端子Q1至Qn中的对应的一个被连接到对应的发光晶闸管210的栅极并通过电阻器130-1至130-n中的对应的一个被连接到作为第二供电电压的接地GND。

奇数的扫描晶闸管110-1、110-3、110-5、...、100-（n-1）的阴极通过电阻器141被连接到连接器90-5。偶数的扫描晶闸管110-2、110-4、110-6、...、100-n的阴极通过电阻器142被连接到连接器90-6。二极管120-2至120-n中的每一个具有被连接到两个邻近扫描晶闸管中的在前扫描晶闸管的栅极的阳极以及被连接到所述两个邻近扫描晶闸管中的在后扫描晶闸管的栅极的阴极，从而扫描晶闸管110-1至110-n按照图6中的从左到右的顺序被导通。

扫描晶闸管110-1至110-n和发光晶闸管210-1至210-n被配置为具有相同的半导体层结构，并基本按照相同的方式进行操作。发光晶闸管210-1至210-n被设计为在扫描晶闸管110-1至110-n不需要发光时发光。因此，扫描晶闸管110-1至110-n覆盖有例如对光不透明的金属膜。

扫描晶闸管100-1至100-n响应于两相时钟信号（即，分别经由第一时钟端子CK1和第二时钟端子CK2接收的第一时钟C1和第二时钟C2）被选择性地导通。扫描晶闸管的ON（导通）状态被传输到应该被导通的对应发光晶闸管。此外，扫描晶闸管110的ON状态在第一时钟C1和第二时钟C2上被传输到下一邻近扫描晶闸管110，从而扫描晶闸管110-1至110-n总体用作移位寄存器。

由虚线示出的电路100a是作为扫描电路100与对应的发光晶闸管210的组合的最小单元。因此，可将打印头131视为按如图6中示出的顺序级联的总共n个最小单元的集合。

数据驱动器部60产生用于驱动发光晶闸管210-1至210-n的ON/OFF命令信号DRVON，从而使得阳极电流Ia以时分方式流过发光晶闸管。时钟驱动器电路70产生两相时钟信号（即，第一时钟C1和第二时钟C2），并将第一时钟C1和第二时钟C2从第一时钟端子CK1和第二时钟端子CK2输出到扫描电路100。

为了简洁，图6仅示出一个数据驱动器部60。总共4992个发光晶闸管210-1至210-n被采用，并被按组划分，每组由对应的驱动器电路60驱动，从而发光晶闸管210-1至210-n按时分方式被驱动。

以下是打印头131的典型设计。总共26个发光晶闸管阵列的芯片被对齐在图4中示出的印刷电路板上，每个芯片包括总共192个发光晶闸管210。因此，打印头131包括总共4992个发光晶闸管210-1至210-n、...、210-4992。每个数据驱动器部60与发光晶闸管的所述26个芯片相对应，并具有总共26个输出端子。

时钟驱动器电路70驱动以阵列为形式的扫描电路100的芯片。为了打印头131的高速操作，时钟驱动器电路70优选地形成在扫描电路100中。另外，如果打印头131可以以低速进行操作，则第一时钟端子CK1和第二时钟端子CK2可与多个扫描电路100并联连接，从而扫描电路100可被共享。

数据驱动器部60包括产生ON/OFF命令信号DRVON的数据控制电路61和根据ON/OFF命令信号DRVON驱动发光元件200的数据驱动器电路62。数据驱动器电路62包括作为开关元件的NMOS63、第一分压电阻器64和第二分压电阻器65，其中，所述NMOS63连接在节点N和接地GND之间并根据ON/OFF命令信号DRVON被驱动为导通和关断，所述第一分压电阻器64被连接在供电电压VDD和节点N之间，所述第二分压电阻器65连接在节点N与接地GND之间。

例如，如果从数据控制电路61输出的ON/OFF命令信号DRVON处于低电平，则NMOS晶体管63关断，从而电阻器64将数据端子DA处的电位上拉至高电平。该高电平等于由电阻器64和65分压的供电电压VDD。数据端子DA处的高电平使得发光晶闸管210-1至210-n的阳极-阴极电压降低，从而使得所有发光晶闸管210-1至210-n不发光。

如果ON/OFF命令信号DRVON处于高电平，则NMOS晶体管63导通，使得数据端子DA处的电位降低至基本为接地GND。因此，如果发光晶闸管210处于OFF（断开）状态，则数据端子DA处的电位通过连接器90-1、连接器90-4和公共端子IN将发光晶闸管210-1至210-n的阴极带至低电平。该电压基本等于施加在发光晶闸管210-1至210-n的阴极和阳极两端的供电电压VDD。

用于数据驱动器部60和时钟驱动器电路70的供电电压VDD与用于发光元件200和扫描电路100的供电电压VDD相同。供电电压VDD为例如3.3V。

发光晶闸管

图7A至图7C示出图6中示出的发光结构210的结构。

图7A示出具有三个端子（即阳极A、阴极K以及栅极G）的发光晶闸管210的电路符号。

图7B是发光晶闸管210的截面图。发光晶闸管210可通过常规的金属有机化学气相沉积（MO-CVD）而在P型GaAs晶片211上外延地生长晶体结构来制造。

下列层按以下顺序被形成在N型GaAs晶片211上：含有P-型杂质的P-型层212、含有N-型杂质的N-型层213、以及含有P-型杂质的P-型层214。按这种方式，AlGaAs的PNPN结构或四层结构被制造。然后通过已知的蚀刻技术将沟道（未示出）形成在晶片中以隔离各个装置。

当执行蚀刻时，P-型层214的一部分被蚀刻以暴露。金属布线形成在暴露的区域上以形成栅极G。最上面的N-型层215被部分暴露并且金属布线形成在所述暴露的区域上以形成阴极K。金属布线形成在与P-型层212相对的P-型层211的一侧，从而形成阳极A。

图6中示出的扫描晶闸管110具有与发光晶闸管210相同的内部结构。

图7C示出图7B中示出的发光晶闸管210的电气等效电路。发光晶闸管210由PNP晶体管221和NPN晶体管222构成。PNP晶体管221的发射极与发光晶闸管210的阳极A相对应，并且NPN晶体管222的基极与栅极G相对应。NPN晶体管222的发射极与阴极K相对应。PNP晶体管221的集电极被连接到NPN晶体管222的基极。PNP晶体管221的基极被连接到NPN晶体管222的集电极。

图7A至图7C中示出的发光晶闸管210具有形成在GaAs晶片211上的AlGaAs层。晶闸管210不限于该配置。晶闸管210可具有形成在GaAs晶片上的GaP、GaAsP、AlGaInP或InGaAsP层。可替换地，晶闸管210可具有形成在硅基板或蓝宝石基板上的GaN层、AlGaN层或InGaN层。

{打印头的操作的简要说明}

返回参照图6，如果第一时钟C1变低（低电平）并从第一时钟端子CK1被输出，则第一时钟C1通过连接器90-2、线缆80-2、连接器90-5以及电阻器141被馈送至扫描晶闸管110-1的阴极。因此，阴极K的电压变低。如果第二时钟C1变高（高电平）并从第一时钟端子CK1被输出，则第二时钟C2通过连接器90-3、线缆80-3、连接器90-6和二极管120-1被馈送至扫描晶闸管110-1的栅极。因此，触发电流流过栅极-阴极电流路径，使得扫描晶闸管110-1导通。因此，自扫描电路100启动其移位操作，从而后续级的扫描晶闸管110-2至110-n的栅极变高（高电平），以顺序导通扫描晶闸管。

应该注意，已被导通的扫描晶闸管（例如，110-2）使其栅极处于高电平，即，处于与供电电压VDD基本相同的电压。对应于扫描晶闸管的发光晶闸管（例如，210-2）使其阳极连接到供电电压VDD。如果发光晶闸管（例如，210-2）的阴极顺序变低（低电平），则电压被施加在发光晶闸管210-2的阴极和阳极两端。

由于扫描晶闸管110-2的栅极被连接到发光晶闸管210-2的栅极，因此这两个栅极处于相同的电位。发光晶闸管210-2的栅极被选择以被激励并且变高，触发电流从发光晶闸管210-2的栅极流到阴极，使得发光晶闸管210-2导通。流过发光晶闸管210-2的阴极的电流是流入数据端子DA的阳极电流Ia。因此，发光晶闸管210-2根据阳极电流Ia发光。

{打印头的详细操作}

图8是示出图1中示出的打印头131的操作的细节的时序图。

图8示出当发光晶闸管210-1至210-n（例如，n=6）在单个扫描行中一次一个地被交替导通时相应信号的波形。

使用扫描晶闸管110的扫描电路100根据从第一时钟端子CK1和第二时钟端子CK2输出的两相时钟信号进行操作。所述两相时钟信号由具有第一输出端子CK1和第二输出端子CK2的时钟驱动器电路70驱动。

在图7中示出的时间t1之前，第一时钟C1和第二时钟C2是高电平，并分别从第一时钟端子CK1和第二时钟端子CK2输出。高电平的第一时钟C1通过电阻器141被馈送至奇数的扫描晶闸管110-1、110-3、110-5、…、110-（n-1）的阴极，并且高电平的第二时钟C2通过电阻器142被馈送至偶数的扫描晶闸管110-2、110-4、110-6、…、110-n的阴极。

因此，奇数的扫描晶闸管110-1、110-3、110-5、…、110-（n-1）的阳极-阴极电压基本为零伏，从而没有阳极电流流动，使得奇数的扫描晶闸管110-1、110-3、110-5、…、110-（n-1）关断。同样，偶数的扫描晶闸管110-2、110-4、110-6、…、110-n的阳极-阴极电压也基本为零伏，从而没有阳极电流流动，使得偶数的扫描晶闸管110-2、110-4、110-6、…、110-n关断。结果，扫描电路100中的所有扫描晶闸管110-1至110-n关断。

在图7中示出的时间t1之前，从数据控制电路61输出的ON/OFF命令信号DRVON处于低电平。如果NMOS晶体管63关断，则数据端子DA处于高电平。数据端子DA处的高电平通过连接器90-1、线缆80-1、连接器90-4以及公共端子IN被馈送到相应发光晶闸管210-1至210-n的阴极。发光晶闸管210-1-210-n的阳极处于供电电压VDD，且因此相应晶闸管210-1至210-n的阳极-阴极电压基本为零伏，使得阳极电流Ia变为零，从而没有发光晶闸管210-1至210-n发光。将分别给出用于在第一级扫描电路中导通扫描晶闸管110-1和在第二级扫描电路中断开扫描晶闸管110-1的处理的描述。

阶段-I：晶闸管110-1的导通

在图8中示出的时间t1处，第一时钟C1变低，如“b”处所绘，并且第二时钟C2处于高电平。高电平的第二时钟C2通过二极管120-1被馈送至扫描晶闸管110-1的栅极，使得触发电流经过扫描晶闸管110-1的栅极-阴极结流回至时钟端子CK1。因此，扫描晶闸管110-1导通。

在时间t2，ON/OFF命令信号DRVON变高并被馈送至数据驱动器电路62。因此，NMOS晶体管63导通，从而数据端子DA通过电阻器66变低（低电平）。因此，基本等于供电电压VDD的电压被施加在发光晶闸管210-1的阳极-阴极结两端。此时，扫描晶闸管110-1已导通，扫描晶闸管110-1的栅极电位基本等于供电电压VDD。

扫描晶闸管110-1和发光晶闸管210-1具有相同的栅极电位。已导通的扫描晶闸管110-1的栅极电位基本等于供电电压VDD。当数据端子DA的电位变低时，发光晶闸管210-1的阴极电位也处于低电平（基本为零伏），从而发光晶闸管210-1的栅极-阴极电压使得栅极电流流动。因此，发光晶闸管210-1导通。结果，如“c”处所绘，阳极电流Ia流过发光晶闸管210-1的阴极，从而发光晶闸管210-1根据阳极电流Ia发光。

在时间t3，ON/OFF命令信号DRVON变低。该低电平被馈送至数据驱动器电路62，使得NMOS晶体管63关断。当NMOS晶体管63关断时，数据端子DA的电位变高，从而发光晶闸管210-1的阳极-阴极电压降低。这使得阳极电流路径切断，从而发光晶闸管210-1关断，并且因此阳极电流Ia基本变为零，如“d”处所绘。

发光晶闸管210-1发光以在图1中示出的光导鼓11上形成静电潜像。由曝光时间（即，时间t3至时间t2）乘以阳极电流Ia产生的光功率来确定曝光能量。所述光功率可能由于制造处理的变化而变化，但是针对各个晶闸管的曝光时间可被调整以对光功率的变化进行补偿。如果发光晶闸管210-1将不被导通，则ON/OFF命令信号DRVON可在从时间t2到时间t3的时间段内被维持为高。按这种方式，ON/OFF命令信号DRVON可驱动发光晶闸管210-1发光或不发光。

{自扫描晶闸管110-2的导通}

在时间t4，第二时钟C2变低，如“e”处所绘。紧接在时间t4之前，扫描晶闸管110-1处于ON（导通）状态并且扫描晶闸管110-1的栅极处于高电平。该高电平通过二极管120-2被馈送至扫描晶闸管110-2的栅极，使得栅极电流经过扫描晶闸管110-2的栅极-阴极结流入时钟端子CK2。结果，扫描晶闸管110-2导通。

在时间t5，如“f”处所绘，从时钟端子CK1输出的第一时钟C1变高。时钟端子CK上的高电平使得扫描晶闸管110-1的阳极电流路径，从而关断扫描晶闸管110-1。

在时间t6，ON/OFF命令信号DRVON变高，使得数据端子DA上的电位变低。当数据端子DA上的电位变低时，基本与供电电压VDD相等的电压被施加在发光晶闸管210-2的阳极-阴极结两端。在时间t6，扫描晶闸管110-2处于其ON状态，并且扫描晶闸管110-1处于其OFF（关断）状态。扫描晶闸管110-2和发光晶闸管210-2使它们的栅电极连接在一起，从而扫描晶闸管110-2和发光晶闸管210-2同时导通和关断。因此，如“g”处所绘，阳极电流Ia流过发光晶闸管210-2的阴极，使得发光晶闸管210-2根据阳极电流Ia发光。

在时间t7，ON/OFF命令信号DRVON变低并且数据端子DA变高，这切断了用于发光晶闸管210-2的阴极电流的电流路径，使得阳极电流Ia降低至基本为零，如“h”处所绘。

同样，扫描晶闸管110-2至110-n可根据第一时钟C1和第二时钟C2被顺序导通。如上所述，具有高电平的ON/OFF命令信号DRVON被顺序施加到扫描晶闸管110-1至110-n，从而选择性地使得分别对应于扫描晶闸管110-1至110-n的发光晶闸管210-1至210-n发光。

{第一实施例与对比示例之间的比较}

图9A示出根据第一实施例的数据驱动器部60，并且图9B示出根据对比示例的数据驱动器部60A。

数据驱动器部60A包括数据控制电路61和连接到数据控制电路61的输出的由互补MOS晶体管形成的逆变器（此后称为CMOS逆变器）。该CMOS逆变器包括在供电电压VDD与接地GND之间串联连接的NMOS晶体管63和PMOS晶体管67。NMOS晶体管63和PMOS晶体管67使它们的栅极连接到数据控制电路61的输出，并且使它们的漏极连接到节点N并随后通过电阻器66连接到数据端子。CMOS逆变器从数据控制电路66接收ON/OFF命令信号DRVON并对ON/OFF命令信号DRVON进行逆变，通过电阻器66将逆变的ON/OFF命令信号DRVON输出到数据端子DA。

参照图9A，如果NMOS晶体管63处于ON状态，则数据驱动器部60的数据端子DA上的电位基本等于接地GND的电位。如果NMOS晶体管63处于OFF状态，则数据端子DA上的电位等于由电阻器64和65分压的供电电压VDD。因此，在数据驱动器部60A中输出的高电平低于供电电压VDD。

{数据驱动器部60A的操作}

图10A是根据对比示例的数据驱动器部60A的示意图，以及图10B示出各种信号的波形。

参照图10A，数据端子DA被连接到打印头131A（对比示例），为了解释，所述打印头以简化的等效形式示出。

打印头131A包括其栅极由扫描电路100A驱动的发光晶闸管210。图10A中示出的发光晶闸管210表示相互并联连接的多个发光晶闸管210-1至210-n。电容器210a连接在发光晶闸管210的阳极和阴极两端。电容器210a是实际存在于发光晶闸管210-1至210-n的阳极和阴极两端的寄生电容的集总模型。该集总模型是具有静态电容的发光晶闸管210-1至210-n的寄生电容的和Cj。

每个发光晶闸管的寄生电容相当小，但是所有寄生电容的合成电容Cj并不是小到可以忽略：由于192个发光晶闸管连接在一起，因此所述合成电容是单个发光晶闸管的电容的约192倍。

图10A中示出的发光晶闸管210是多个发光晶闸管210-1至210-n的集总模型。该发光晶闸管210具有连接到供电电压VDD的阳极和连接到数据驱动器部60A的数据端子DA的阴极。电容器210a被连接在发光晶闸管210的集总模型的阳极和阴极之间。

图10B示出ON/OFF命令信号DRVON、节点N上的电位、数据端子DA上的电位、通过发光晶闸管210的阳极电流Ia以及光功率Po的波形。由于发光晶闸管210-1至210-n的阳极-阴极结两端的寄生电容Cj引起的缺点将被描述。

在图10B中示出的时间t1处，ON/OFF命令信号DRVON处于低电平，所述低电平随后由CMOS逆变器逆变以成为高电平（基本为VDD）。因此，数据端子DA上的电位也基本等于供电电压VDD，并用作发光晶闸管210的阴极电位。结果，发光晶闸管210关断。数据端子DA上的电位的波形中的虚线表示接地GND。

在时间t2，ON/OFF命令信号DRVON变高，使得如“a”处所绘，节点N上的波形变低（低电平），并且因此如“b”处所绘，数据端子DA上的波形变低。

如上所述，电容器210a被连接在数据端子DA和接地GND之间，并且如果192个发光晶闸管被使用，则电容器210a的电容Cj是单个发光晶闸管210的电容的192倍。结果，忽略NMOS晶体管63的ON电阻，所述波形的下降时间Tf与电阻器66的电阻RO和电容器210a的电容Cj的乘积成比例，如下所示：

Tf∝RO×Cj

如上所述，电容器210a的电容Cj是发光晶闸管210-1至210-n的寄生电容的合成电容，并且相当大。具有电阻RO的电阻器6用作设置流过发光晶闸管210的电流Ia的限流电阻器，并且因此不能被随意选择且不能是小的。结果，下降时间Tf将一定是长的。

如图10B中所示，如果数据端子DA上的波形从供电电压VDD下降了电压Von（发光晶闸管210的ON（导通）电压），则发光晶闸管210的阳极-阴极电压变为等于Von。此刻，发光晶闸管210导通，从而发光晶闸管210的阳极电流Ia流动并且阳极电流Ia的波形上升，如“c”处所绘，阳极电流Ia的上升时间为Td1。

阳极电流Ia使得发光晶闸管210发光，从而光功率Po如“d”处所绘上升。

在时间t3，ON/OFF命令信号DRVON的波形下降，使得节点N上的波形如“e”处所绘上升，从而数据端子DA上的波形如“f”处所绘上升。ON/OFF命令信号DRVON随上升时间Tr下降，并且然后数据端子DA上的波形上升超过比供电电压VDD减去ON电压Von低的电位，从而发光晶闸管210的阳极-阴极电压变得低于ON电压Von。因此，发光晶闸管210和阳极电流Ia如“g”处所绘下降。由于阳极电流Ia下降，因此发光晶闸管210不再发光，从而光功率Po的波形如“h”处所绘下降。

参照图10B，供电电压VDD远高于发光晶闸管210的ON电压Von，并且因此下降时间Tf和上升时间Tr相关使得Tf＞Tr。另外，阳极电流Ia上升的延迟时间Td1以及阳极电流Ia下降的延迟时间Td2相关使得Td1＞Td2。此外，光功率Po上升的延迟时间Td3以及光功率Po下降的延迟时间Td4相关使得Td3＞Td4。因此，发光晶闸管在其期间发光的有效持续时间比原本的t3-t2短Td3-Td4。这意味着打印头131A以与上述时间的减少相对应的较小量的能量照亮光导鼓11的带电表面，这不利于高速打印的实施。

{数据驱动器部的操作}

图11A是数据驱动器部60的示意图，并且图11B示出各种信号的波形。与图10A和图10B中示出的那些元件相似的元件已被给予共同的参考符号。

参照图11A，数据端子DA被连接到打印头131，上述打印头以简化的等效形式给出来进行解释。

打印头131包括其栅极由扫描电路100驱动的发光晶闸管。图11A中示出的发光晶闸管210表示相互并联连接的多个发光晶闸管210-1至210-n中的一个。电容器210a（静态电容Cj）被连接在发光晶闸管210的阳极和阴极两端。电容器210a是实际存在于发光晶闸管210的阳极和阴极两端的寄生电容的集总模型。该集总模型是具有静态电容的发光晶闸管210-1至210-n的寄生电容的和Cj。

每个发光晶闸管的寄生电容相当小，但是所有寄生电容Cj的合成电容并不是小到可以忽略：由于192个发光晶闸管连接在一起，因此所述合成电容是单个发光晶闸管的电容的约192倍。

图11A中示出的发光晶闸管210是多个发光晶闸管210-1至210-n的集总模型。该发光晶闸管210具有连接到供电电压VDD的阳极和连接到数据驱动器部60的数据端子DA的阴极。电容器210a被连接在发光晶闸管210的集总模型的阳极和阴极之间。

图11B示出ON/OFF命令信号DRVON、节点N上的电位、数据端子DA上的电位、通过发光晶闸管210的电流Ia以及光功率Po的波形。图11C示出当PMOS晶体管63关断时在节点N处的电压V1、高于其则晶闸管关断而低于其则晶闸管导通的V2、以及VDD。

在图11B中示出的时间t1处，ON/OFF命令信号DRVON处于低电平，所述低电平随后由CMOS逆变器逆变以成为高电平（基本为VDD）。因此，节点N上的电位基本等于由电阻器64和65分压的供电电压VDD。在节点N处的电压通过电阻器66被馈送至发光晶闸管210的阴极。将节点N处或公共端子IN处的电压设置为比供电电压VDD减去发光晶闸管21的阈值电压Vf略高的电压V1（如图11C中所示）使发光晶闸管能够关断。电压V1被如下确定：

V1=

其中，V1是所述节点处的电压，R65是电阻器65的电阻，以及R64是电阻器64的电阻。

在时间t2，ON/OFF命令信号DRVON变高且因此NMOS晶体管63导通，使得节点N上的波形变低（低电平），如“a”处所绘，并且因此数据端子DA上的波形变低，如“b”处所绘。

如上所述，电容器210a被连接在数据端子DA和接地GND之间，并且如果192个发光晶闸管被使用，则电容器210a的电容Cj是单个发光晶闸管210的电容的192倍。结果，忽略NMOS63的导通电阻，所述波形的下降时间Tf与电阻器66的电阻RO和电容器210a的电容Cj的乘积成比例，如下所示：

Tf∝RO×Cj

如先前所述，电容器210a的电容是发光晶闸管210C-1至210C-n的寄生电容的合成电容Cj，并具有非常大的值。

电阻器66的电阻RO用作确定流过发光晶闸管210n的阳极电流Ia的限流电阻器。因此，电阻RO不能被独立地选择且不能是小的。结果，下降时间Tf将一定是长的。

应该注意，数据端子DA上的高电平低于供电电压VDD。因此，在ON/OFF命令信号DRVON变高之后的下降时间Tf处，如图11B中的“b”处所绘，数据端子DA上的波形从供电电压VDD下降了电压Von（发光晶闸管210的导通电压），从而发光晶闸管210的阳极-阴极电压变为等于Von。此刻，发光晶闸管210导通，从而发光晶闸管210的阳极电流Ia流动并且阳极电流Ia的波形如“c”处所绘上升，阳极电流Ia的上升时间为Td1。由于阳极电流Ia上升，因此发光晶闸管210发光，从而光功率Po的波形如“d”处所绘上升。

比较图11B和图10B揭示了第一实施例的数据驱动部60提供数据端子DA上的波形的较短的下降时间Tf。另外，阳极电流Ia随较短的延迟时间Td1上升。

在时间t3，ON/OFF命令信号DRVON下降并且NMOS晶体管63关断，从而漏极侧的节点N处的波形如“e”处所绘上升。因此，如“f”处所绘，数据端子DA上的波形通过电阻器66变高。ON/OFF命令信号DRVON随上升时间Tr下降，然后数据端子DA上的波形上升超过比供电电压VDD减去ON电压Von低的电位，从而发光晶闸管210的阳极-阴极电压变得低于ON电压Von。因此，发光晶闸管210关断并且阳极电流Ia如“g”处所绘下降。由于阳极电流Ia下降，因此发光晶闸管210不再发光，从而光功率Po的波形如“h”处所绘下降。

参照图11B，数据端子DA的波形上的高电平略高于供电电压VDD减去发光晶闸管210的ON电压Von，从而上升时间Tr和下降时间Tf相关使得Tf≒Tr。另外，阳极电流Ia随延迟时间Td1上升并随延迟时间Td2下降。所述延迟时间Td1和Td2相关使得Td1≒Td2。此外，光功率Po随延迟时间Td3上升并随延迟时间Td4下降。延迟时间Td3和Td4相关使得Td3≒Td4。

因此，发光晶闸管在其期间发光的有效持续时间可基本等于时间t3与时间t2之间的差。这意味着打印头131在没有损失相当大部分的曝光能量的情况下照亮光导鼓11的带电表面，并且可以避免差的打印结果。

对第一实施例的修改

图12是示出根据第一实施例的对数据驱动器部60的修改的示意图。与图1中示出的那些元件类似的元件已被给予共同的参考符号。

根据所述修改的数据驱动器部60B与数据驱动器部60的不同之处在于采用了数据控制电路61B和数据驱动器电路62B。

数据控制电路61B输出使用负逻辑实现的ON/OFF命令信号DRVON-N。数据驱动器电路62B包括驱动器电路63B和连接到驱动器电路63B的输出的分压器68。

驱动器电路63B包括由NMOS晶体管63a、NMOS晶体管63b和PMOS晶体管63C形成的CMOS逆变器，并用作恒流源。数据控制电路61B的输出被连接到NMOS晶体管63和PMOS晶体管63c的栅极。PMOS晶体管63c使其源极连接到由控制电压产生电路（未示出）产生的控制电压Vc1、并且使其漏极通过NMOS晶体管63b连接到接地GND。NMOS晶体管63a使其栅极连接到PMOS晶体管63c和NMOS晶体管63b的漏极，使其源极连接到接地GND，并使其漏极连接到分压器68。

分压器68包括串联连接在供电电压VDD和接地GND之间的电阻器64和65。电阻器64和65的结被连接到数据端子DA。

数据驱动器部60B如以下所述进行操作：如果ON/OFF命令信号DRVON-N是高电平，则PMOS晶体管63c关断而NMOS晶体管63b导通，使得NMOS晶体管63a的栅极电位变低。这使得NMOS晶体管63a关断，从而数据端子DA变高。数据端子DA上的高电平是由电阻器64和65分压的供电电压VDD。当数据端子DA上的电位处于高电平时，图1中示出的发光晶闸管210-1至210-n的阳极-阴极电压变得比发光晶闸管210-1至210-n的ON电压低，从而发光晶闸管210-1至210-n关断。

如果ON/OFF命令信号DRVON-N处于低电平，则PMOS晶体管63c导通而NMOS晶体管63b关断，使得NMOS晶体管63b的栅极电位变高，从而该栅极电位基本等于控制电压Vc1。这使得NMOS63a导通。选择合理值的控制电压Vc1允许NMOS晶体管63a在其饱和区操作，从而NMOS晶体管63a的漏极电流基本恒定。这使驱动器电路63B表现为类似于恒流源的电路。

图6中示出的发光晶闸管210的光输出特性主要由阳极电流确定，并且因此期望数据驱动器电路62B具有恒流特性。然而，由于所有发光晶闸管的电容的合成电容Cj相当大，因此如果这样的发光晶闸管中的任意一个被恒流源驱动，则驱动器电路62B的输出电压的波形缓慢地改变，尤其是当驱动电流相对小时。

因此，所述修改包括由电阻器64和65形成的分压器68，从而数据端子DA上的高电平被设置为刚刚高于阈值电位的电压，其中，低于所述阈值电位，发光晶闸管导通。

尽管分压器68对于图6中示出的数据驱动器电路62也是有效的，但是分压器68在用作恒流源的数据驱动器电路62B中使用时特别有效。如果发光晶闸管210具有高的光输出效率（即，能够以低驱动电流发出大量光），则分压器68特别有用。

{第一实施例的效果}

第一实施例和修改提供了以下效果。

（1）发光晶闸管210-1至210-n由采用分压电阻器64和65的数据驱动器部60或60B驱动。数据端子DA上的电位被设置为等于由电阻器64和65分压的供电电压VDD，从而缩短了发光晶闸管导通所需的时间，其中，由于发光晶闸管的阳极和阴极两端的大的合成寄生电容，发光晶闸管导通所需的时间原本相当长。该配置消除了当打印头131照亮光导鼓11的带电表面时曝光能量的损失，并且因此解决了差的打印操作的问题。

（2）上述配置的打印头131的使用提供了在空间利用效率和光输出效率方面出色的高质量图像形成设备1。打印头131对于使用多于一个的打印头131的全彩色图像形成设备特别有用。

第二实施例

根据第二实施例的打印头132与打印头131的不同之处在于采用了负栅极三端子晶闸管的扫描晶闸管110C和负栅极三端子晶闸管的发光晶闸管210C。将仅给出与第一实施例不同的部分的描述。

打印头

图13是示出打印头132的配置的示意图。与第一实施例的那些元件共同的元件已被给予共同的参考符号。

打印头132包括扫描电路100C和发光元件200C。这些部经由线缆80-1至80-3以及连接器90-1至90-6被连接到打印控制器40C。扫描电路100C和发光元件200C在供电电压VDD（例如，3.3V）上操作。

打印控制器40C包括与第一实施例的数据驱动器部60不同的数据驱动器部60C以及与第一实施例的时钟驱动器电路70基本相同的时钟驱动器电路70。数据驱动器部60C在供电电压VDD上进行操作并驱动发光元件200C的公共端子IN的逻辑电平（即，高和低）。时钟驱动器电路70在供电电压VDD上操作，并产生用于驱动扫描电路100C的具有第一时钟C1和第二时钟C2的两相时钟信号。

用于驱动发光元件200C的驱动器包括扫描电路100C、数据驱动器部60C和时钟驱动器电路70。图13示出其中数据驱动器部60C和时钟驱动器电路70处于打印控制器40C中的示例性配置。可替换地，数据驱动器部60C和时钟驱动器电路70可布置在打印头132内。

发光元件200C包括多级的N-栅极发光晶闸管210C-1至210C-n，所述N-栅极发光晶闸管是三端子发光元件。每个发光晶闸管210C具有连接到接地GND的阴极、经由阳极电流Ia流过的公共端子IN连接到连接器90-4的阳极以及连接到输出端子Q1至Qn中的一个的栅极。如果打印头132将以600点每英寸（600dpi）的分辨率在A4尺寸的纸上进行打印，则打印头132具有沿直线对齐的4992个发光晶闸管。

扫描电路100C由两相时钟信号（即，从时钟驱动器电路70供应的第一时钟C1和第二时钟C2）驱动，从而控制触发电流导通和关断发光元件。第一时钟C1经由第一时钟端子CK1、连接器90-2、线缆80-2和连接器90-5被供应。第二时钟C2经由第二时钟端子CK2、连接器90-3、线缆80-3和连接器90-6被供应。扫描电路100包括3端子晶闸管（例如，N-栅极扫描晶闸管）110-1至110-n（例如，n=4992），多个二极管120-1至120n，以及多个电阻器130-1至130-n的多个级。扫描电路100是自扫描电路。

每个扫描晶闸管110C具有连接到接地GND的阴极、阳极、以及栅极，所述栅极通过输出端子Q1至Qn中的对应的一个被连接到对应级的发光晶闸管的栅极并通过电阻器130被连接到供电电压VDD。

奇数的扫描晶闸管110C-1、110C-3、110C-5、...、110C-（n-1）的阳极通过电阻器141被连接到连接器90-5。偶数的扫描晶闸管110C-2、110C-4、110C-6、...、110C-n的阳极通过电阻器142被连接到连接器90-6。

第一级的扫描晶闸管110C-1使其栅极通过正向二极管120-1连接到连接器90-6。邻近的扫描晶闸管通过二极管120彼此连接，从而二极管120的阴极被连接到邻近光晶闸管中的在前的一个晶闸管的栅极并且二极管120的阳极被连接到邻近扫描晶闸管中的在后的一个扫描晶闸管。正如第一实施例中那样，二极管120确定扫描晶闸管110C-1至110C-n导通的方向，例如，图13中的向右。

扫描晶闸管110C和发光晶闸管210C被配置为具有相同结构的半导体层，并按照基本相同的方式进行操作。发光晶闸管210C被设计为在扫描晶闸管110C不需要发光时发光。因此，扫描晶闸管110C覆盖有例如对光不透明的金属膜。

由虚线示出的电路100Ca是作为扫描电路100C与发光晶闸管210C的组合的最小单元。因此，可认为打印头13包括按如图13中示出的顺序级联的总共n级最小单元。

扫描晶闸管110C-1至110C-n响应于两相时钟信号（即，分别经由第一时钟端子CK1和第二时钟端子CK2接收的第一时钟C1和第二时钟C2）被选择性地导通。扫描晶闸管110C的ON状态被传输到应该被导通的对应发光晶闸管210C。另外，扫描晶闸管110C的ON状态在第一时钟C1和第二时钟C2上被传输到下一邻近扫描晶闸管110C，从而扫描晶闸管110C总体用作移位寄存器。

电阻器130-1至130-n被用于保证扫描电路100C的操作，并且如果扫描晶闸管110C-1至110C-n能够在没有电阻器130-1至130-n的情况下可靠地操作，则电阻器130-1至130-n可被省略。

数据驱动器部60C包括数据控制电路61C，所述数据控制电路61C产生使用负逻辑实现的ON/OFF命令信号DRVON-N以将阳极电流Ia供应为以时分方式驱动发光晶闸管210C的驱动数据。为了简洁，图13仅示出一个数据驱动器部60C。

数据驱动器部60C包括产生负逻辑ON/OFF命令信号DRVON-N的数据控制电路61C以及驱动ON/OFF命令信号DRVON-N的数据驱动器电路62C。数据驱动电路62C包括PMOS晶体管63C和电阻器64及65。PMOS晶体管63C具有ON/OFF命令信号DRVON-N被馈送到的栅极、连接到节点N的漏极以及连接到供电电压VDD的源极。电阻器64和65连接在供电电压VDD与接地GND之间。电阻器66连接在节点N和数据端子DA之间。

例如，如果从数据控制电路61C输出的ON/OFF命令信号DRVON-N处于高电平，则PMOS晶体管63C关断，从而电阻器65将数据端子DA处的电位下拉至低电平。数据端子DA处的低电平通过数据端子DA和公共端子IN被馈送到发光晶闸管210C的阳极，使得发光晶闸管210C的阳极-阴极电压降低，从而发光晶闸管210C-1至210C-n都不发光。

相反，如果ON/OFF命令信号DRVON-N处于低电平，则PMOS晶体管63C导通，使得节点N处的电位变高，接近供电电压VDD。因此，通过数据端子DA和公共端子IN将高电平馈送至发光晶闸管210C-1至210C-n的阳极，从而几乎等于供电电压的电压被施加在发光晶闸管210C-1至210C-n的阳极和阴极两端。如果触发电流流过发光晶闸管210C-1至210C-n中的选择的一个的栅极，则选择的发光晶闸管导通。结果，数据端子DA的电位变为基本等于发光晶闸管210C-1至210C-n的ON电压。

{发光晶闸管}

图14A至图14C示出图13中示出的发光晶闸管210C的配置。

图14A示出具有三个端子（即阳极A、阴极K和栅极G）的发光晶闸管210C的电路符号。

图14B是发光晶闸管210C的截面图。发光晶闸管210C可通过常规的金属有机化学气相沉积（MO-CVD）而在N型GaAs晶片231上外延地生长晶体结构来制造。

下列层按以下顺序被形成在N型GaAs晶片231上：含有P-型杂质的P-型层232、含有N-型杂质的N-型层233、以及含有P-型杂质的P-型层234。按这种方式，AlGaAs的PNPN结构或四层结构被制造在N型GaAs晶片231上。然后通过已知的蚀刻技术将沟道（未示出）形成在晶片中以隔离各个装置。

当执行蚀刻时，P-型层233的一部分被蚀刻以暴露。金属布线形成在暴露的区域上以形成栅极G。最上层的P-型层234被部分暴露并且金属布线形成在所述暴露的区域上以形成阳极A。金属布线形成在与P-型层232相对的P-型层231的一侧，从而形成阴极K。

图13中示出的扫描晶闸管110C具有与发光晶闸管210C相同的内部结构。

图14C示出图14B中示出的发光晶闸管210C的电气等效电路。发光晶闸管210C由NPN晶体管241和PNP晶体管242构成。NPN晶体管241的发射极与发光晶闸管210C的阴极K相对应，并且PNP晶体管241的基极与栅极G相对应。PNP晶体管242的发射极与阳极A相对应。NPN晶体管241的集电极被连接到PNP晶体管242的基极。NPN晶体管241的基极被连接到PNP晶体管242的集电极。

图14A至图14C中示出的发光晶闸管214具有形成在GaAs晶片231上的AlGaAs层。晶闸管210C不限于该配置。晶闸管210C可具有形成在GaAs晶片上的GaP、GaAsP、AlGaInP或InGaAsP层。可替换地，晶闸管210C可具有形成在硅基板或蓝宝石基板上的GaN层、AlGaN层或InGaN层。

{打印头的操作的简要说明}

返回参照图13，如果第一时钟C1变高（高电平）并且第二时钟C2变低，则第一时钟C1通过连接器90-2、线缆80-2、连接器90-5以及电阻器141被馈送至扫描晶闸管110C-1的阳极。第二时钟C2通过连接器90-3、线缆80-3、连接器90-6和二极管120-1被馈送至扫描晶闸管110C-1的栅极。因此，触发电流流过栅极-阳极电流路径，使得扫描晶闸管110C-1导通。因此，扫描电路100C启动其移位操作，从而后续级的扫描晶闸管110C-2至110C-n的栅极变高（高电平），以顺序导通扫描晶闸管。

应该注意，已导通的扫描晶闸管（例如，110C-2）的栅极处于低电平，即，处于与接地GND基本相同的电压。对应于扫描晶闸管的发光晶闸管（例如，210C-2）使其阴极连接到接地GND。如果发光晶闸管（例如，210C-2）的阳极变高（高电平），则电压被施加在发光晶闸管210C-2的阴极-阳极结两端。

由于扫描晶闸管110C-2的栅极被连接到发光晶闸管210C-2的栅极，因此这两个栅极处于相同的电位。如果发光晶闸管210C-2的栅极被选择以被激励并且变低，则触发电流从发光晶闸管210C-2的阳极流到栅极，使得发光晶闸管210C-2导通。流过发光晶闸管210C-2的阳极的电流是流自数据端子DA的阳极电流Ia。因此，发光晶闸管210C-2根据阳极电流Ia发光。

{打印头的详细操作}

图15是示出图13中示出的打印头132的操作的细节的时序图。与第一实施例的那些元件相似的元件已被给予共同的参考符号。

图15示出当发光晶闸管210C-1至210C-n在单个扫描行中一次一个地被交替导通时相应信号的波形。为了简单起见，图15仅示出了六个晶闸管，即发光晶闸管210C-1至210C-n中的发光晶闸管210C-1至210C-6。

使用扫描晶闸管110C的扫描电路100C根据两相时钟信号（即，第一时钟C1和第二时钟C2）进行操作。第一时钟C1和第二时钟C2由时钟驱动器电路70产生并分别从第一时钟端子CK1和第二时钟端子CK2输出。

在图15中示出的时间t1之前，第一时钟C1和第二时钟C2处于低电平，并分别从第一时钟端子CK1和第二时钟端子CK2被输出。低电平的第一时钟C1通过电阻器141被馈送至奇数的扫描晶闸管110C-1、110C-3、110C-5、…、110C-（n-1）的阳极，以及低电平的第二时钟C2通过电阻器142被馈送至偶数的扫描晶闸管110C-2、110C-4、110C-6、…、110C-n的阳极。因此，它们的阳极电流不能流动，使得奇数的扫描晶闸管110C-1、110C-3、110C-5、…、110C-（n-1）和偶数的扫描晶闸管110C-2、110C-4、110C-6、…、110C-n关断。

在图15中示出的时间t1之前，从数据控制电路61C输出的ON/OFF命令信号DRVON-N是高电平。如果PMOS晶体管63C处于OFF状态，则数据端子DA处于低电平。数据端子DA处的低电平通过连接器90-1、线缆80-1、连接器90-4以及公共端子IN被馈送到相应发光晶闸管210C-1至210C-n的阳极。因此，阳极-阴极电压降低，使得阳极电流Ia变为零，从而发光晶闸管210C-1至210C-n都不发光。将给出分别在第一级扫描电路中导通扫描晶闸管110C-1和在第二级扫描电路中导通扫描晶闸管110C-2的处理的描述。

阶段-I：晶闸管110-1的导通

在图15中示出的时间t1处，如“b”处所绘，第一时钟C1变高，并且第二时钟C2处于低电平。低电平的第二时钟C2被馈送至扫描晶闸管110-1的栅极，使得触发电流经过扫描晶闸管110C-1的阳极-栅极结和二极管120-1流到时钟端子CK2。因此，扫描晶闸管110C-1导通。

在时间t2，ON/OFF命令信号DRVON-N变低并被馈送至数据驱动器电路62C。因此，PMOS晶体管63C导通，从而数据端子DA通过电阻器66变高（高电平）。因此，基本等于供电电压VDD的电压被施加在发光晶闸管210C-1的阳极-阴极结两端。此时，扫描晶闸管110C-1已导通，扫描晶闸管110C-1和发光晶闸管210C-1的栅极电位基本等于接地GND。

数据端子DA上的高电平将电压施加在发光晶闸管210C-1的阳极-栅极结两端，使得栅极电流从中流过。因此，发光晶闸管210C-1导通。结果，阳极电流Ia如“c”处所绘流过发光晶闸管210C-1的阳极，从而发光晶闸管210C-1根据阳极电流Ia发光。

在时间t3，ON/OFF命令信号DRVON-N变高。该高电平被馈送至数据驱动器电路62C，使得PMOS晶体管63C关断。然后，数据端子DA的电位变低，从而发光晶闸管210C-1的阳极-阴极电压降低。这使得阳极电流路径切断，从而发光晶闸管210C-1关断并且因此阳极电流Ia如“d”处所绘基本变为零。

发光晶闸管210C-1发光以在图2中示出的光导鼓11上形成静电潜像。由曝光时间（即，时间t3至时间t2）乘以由阳极电流Ia产生的光功率来确定曝光能量。所述光功率可能由于制造处理的变化而变化，但是用于各个晶闸管的曝光时间可被调整以对光功率的变化进行补偿。如果发光晶闸管210C将不被导通，则ON/OFF命令信号DRVON-N可在从时间t2到时间t3的时间段内维持为高。按这种方式，ON/OFF命令信号DRVON-N可驱动发光晶闸管210C发光或不发光。

{自扫描晶闸管110-2的导通}

在时间t4，第二时钟C2如“e”处所绘变高。紧接在时间t4之前，扫描晶闸管110C-1处于ON状态并且扫描晶闸管110C-1的栅极处于低电平。扫描晶闸管110C-1的栅极的该低电平通过二极管120-2被馈送至扫描晶闸管110C-2的栅极，使得栅极电流流过扫描晶闸管110C-2的阳极-栅极结并随后流过正向二极管120-2并进入扫描晶闸管110C-1的栅极。结果，扫描晶闸管110C-2导通。

在时间t5，从第一时钟端子CK1输出的第一时钟C1如“f”处所绘变低，从而切断阳极电流Ia的电流路径，以关断扫描晶闸管110C-1。

在时间t6，ON/OFF命令信号DRVON变低，使得数据端子DA上的电位变高。当数据端子DA上的电位变高时，与供电电压VDD基本相等的电压被施加在发光晶闸管210C-2的阳极-阴极结两端。在时间t6，扫描晶闸管110C-2处于其ON状态，并且扫描晶闸管110C-1处于其OFF状态。扫描晶闸管110C-2和发光晶闸管210C-2使它们的栅电极连接在一起，从而扫描晶闸管110C-2和发光晶闸管210C-2同时导通和关断。因此，如“g”处所绘，阳极电流Ia流过发光晶闸管210C-2的阴极，使得发光晶闸管210C-2根据阳极电流Ia发光。

在时间t7，ON/OFF命令信号DRVON-N再次变高并且数据端子DA变低，这切断了用于发光晶闸管210C-2的阳极电流的电流路径，使得阳极电流Ia如“h”处所绘降低至基本为零。

同样，扫描晶闸管110C-2至110C-n可根据第一时钟C1和第二时钟C2被顺序导通。如上所述，具有低电平的ON/OFF命令信号DRVON-N被顺序施加到扫描晶闸管110C-1至110C-n，从而选择性地使得分别对应于扫描晶闸管110C-1至110C-n的发光晶闸管210C-1至210C-n发光。

{数据驱动器部的操作}

图16A是数据驱动器部60C的示意图，并且图16B示出各种信号的波形。图16A和图16B中示出的与图11A和图11B中示出的那些元件相似的元件已被给予共同的参考符号。图16C示出当PMOS晶体管63C关断时在节点N处的电压V3、高于其则晶闸管导通而低于其则晶闸管关断的V2、以及VDD。

参照图16A，数据端子DA被连接到打印头132，所述打印头132以简化的等效形式示出以进行解释。

打印头132包括其栅极由扫描电路100C驱动的发光晶闸管210C。图16A中示出的发光晶闸管210C表示相互并联连接的多个发光晶闸管210C-1至210C-n。电容器210a被连接在发光晶闸管210C的阳极和阴极两端。电容器210a是实际存在于发光晶闸管210的阳极和阴极两端的寄生电容的集总模型。该集总模型是具有静态电容的发光晶闸管210C-1至210C-n的寄生电容的和Cj。

每个发光晶闸管的寄生电容相当小，但是所有寄生电容Cj的合成电容并不是小到可以忽略：由于192个发光晶闸管连接在一起，因此所述合成电容是单个发光晶闸管的电容的约192倍。

图16A中示出的发光晶闸管210C是多个发光晶闸管210-1至210-n的集总模型。该发光晶闸管210C具有连接到数据端子DA的阳极和连接到接地GND的阴极。电容器210a被连接到发光晶闸管210C的集总模型的阳极和阴极之间。

图16B示出ON/OFF命令信号DRVON-N、节点N上的电位、数据端子DA上的电位、通过发光晶闸管210的阳极电流Ia以及光功率Po的波形。

在图16B中的时间t1处，ON/OFF命令信号DRVON-N处于高电平，所述高电平随后由CMOS逆变器逆变以成为低电平。因此，节点N处的电位基本等于由电阻器64和65分压的供电电压VDD，并用作发光晶闸管210C的阳极电位。结果，发光晶闸管210C关断。换句话说，可通过将节点N处的电位设置为略低于供电电压VDD减去发光晶闸管210C的阈值电压Vf来关断发光晶闸管。电压V3如下确定：

V3=

其中，V3是节点N处的电压，R65是电阻器65的电阻，以及R64是电阻器64的电阻。

在时间t2，ON/OFF命令信号DRVON-N变高并且PMOS晶体管63C导通，使得节点N处的电位如“a”处所绘增加至高电平。数据端子DA上的电位如“b”处所绘变高。

如上所述，电容器210a被连接在数据端子DA和接地GND之间，并且如果192个发光晶闸管被使用，则电容器210a的电容Cj是单个发光晶闸管210的电容的192倍。结果，忽略NMOS63的ON电阻，所述波形的上升时间Tr与电阻器66的电阻RO和电容器210a的电容Cj的乘积成比例，如下所示：

Tr∝RO×Cj

如先前所述，电容器210a的电容是发光晶闸管210C-1至210C-n的寄生电容的合成电容，并具有大值。

具有电阻RO的电阻器66用作设置阳极电流Ia的限流电阻器，并且因此不能被独立地选择且不能是小的。结果，数据驱动器部60C的时间常数将一定是长的。

应该注意，数据端子DA上的低电平被设置为高于接地GND。因此，如图16B中示出的“b”处所绘，数据端子DA上的波形是在上升时间Tr的结束处比GND高Von的电压，从而发光晶闸管210C的阳极-阴极电压等于Von（发光晶闸管210C的ON电压）。因此，发光晶闸管210C导通，阳极电流Ia如“c”处所绘上升。阳极电流Ia随延迟时间Td1上升。阳极电流Ia使得发光晶闸管210C发光，从而光功率Po如“d”处所绘上升。

比较图16B和图10B揭示了第一实施例的数据驱动器部60C提供数据端子DA上的波形的较短的上升时间Tr。另外，用于阳极电流Ia上升的延迟时间Td1较短。

在时间t3，ON/OFF命令信号DRVON上升并且PMOS晶体管63C关断，从而漏极侧的节点N处的波形如“e”处所绘下降。因此，数据端子DA上的波形通过电阻器66变低，如“f”处所绘。数据端子DA上的波形随延迟时间Tf下降至高于接地GND加上发光晶闸管210C的ON电压Von的电压，从而发光晶闸管210C的阳极-阴极电压低于ON电压Von。因此，发光晶闸管210C关断并且阳极电流Ia如“g”处所绘降低。由于阳极电流Ia下降，因此发光晶闸管210C不再发光，从而光功率Po的波形如“h”处所绘下降。

参照图16B，数据端子DA上的波形的低电平略低于发光晶闸管210C的ON电压Von，从而上升时间Tr和下降时间Tf相关使得Tr≒Tf。另外，阳极电流Ia随延迟时间Td1上升并随延迟时间Td2下降。所述延迟时间Td1和Td2相关使得Td1≒Td2。此外，光功率Po随延迟时间Td3上升并随延迟时间Td4下降。延迟时间Td3和Td4相关使得Td3≒Td4。

因此，发光晶闸管在其期间发光的有效持续时间可基本等于时间t3与时间t2之间的差。这意味着打印头13C在没有损失相当大部分的曝光能量的情况下照亮光导鼓11的带电表面，并且可以避免差的打印结果。

{第二实施例的效果}

第二实施例提供了以下效果。

（1）发光晶闸管210C-1至210C-n由采用分压电阻器64和65的数据驱动器部60C驱动。数据端子DA上的电位被设置为等于由电阻器64和65分压的供电电压VDD，从而缩短了发光晶闸管导通所需的时间，由于发光晶闸管的阳极和阴极两端的大的合成寄生电容，发光晶闸管导通所需的时间原本相当长。该配置消除了当打印头13照亮光导鼓11的带电表面时曝光能量的损失，并且因此解决了差的打印操作的问题。

（2）上述配置的打印头132的使用提供了在空间利用效率和光输出效率方面出色的图像形成设备1。打印头132对于使用多于一个的打印头132的全彩色图像形成设备特别有用。

{对第一实施例和第二实施例的其他修改}

本发明不限于第一实施例和第二实施例及其修改，并且本发明可以以各种方式被进一步修改。这样的修改可包括以下（1）和（2）。

（1）已针对发光晶闸管210和210C作为光源描述了第一实施例和第二实施例。本发明可被应用于其中晶闸管用作用于控制施加到与晶闸管串联连接的元件（例如，电致发光元件）的电压的开关元件的配置。例如，本发明可被应用于诸如采用基于电致发光元件的阵列的打印头的打印机、以及具有多行和/或列的显示元件的显示单元的设备。

（2）本发明还可被应用于用作用于驱动例如按行或矩阵布置的显示元件的开关元件的晶闸管。

本发明被这样描述，显而易见的是：本发明可以以多种方式被改变。这样的变化不被视为脱离本发明的范围，并且意图将对本领域的技术人员而言将是显而易见的所有这样的修改包括在以下权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种用于驱动多个对齐的发光晶闸管的驱动器设备（60、70、100），其中，每个发光晶闸管包括第一端子（A）、第二端子（K）和使得所述发光晶闸管导通和关断的控制端子（G），所述驱动器设备（60、70、100）包括：

公共端子（IN），每个发光晶闸管布置在其中所述第一端子（A）被连接到第一电位（VDD）且所述第二端子（K）被连接到公共端子（IN）的第一位置和其中所述第一端子（A）被连接到所述公共端子（IN）且所述第二端子（K）被连接到第二电位（GND）的第二位置中的一个处；

第一电阻器（64），其连接在所述第一电位（VDD）和所述公共端子（IN）之间；

第二电阻器（65），其连接在所述公共端子（IN）和所述第二电位（GND）之间，其中所述第一电阻器（64）和所述第二电阻器（65）组成对所述第一电位（VDD）与所述第二电位（GND）之间的差进行分压的分压器；

开关（63），其连接在其中所述开关被连接在所述第一电位（VDD）与所述公共端子（IN）之间的第三位置和其中所述开关被连接在所述公共端子（IN）和所述第二电位（GND）之间的第四位置中的一个处，所述开关由控制信号（DRVON、DRVON-N）驱动以闭合和断开。

2.根据权利要求1所述的驱动器设备，其中，第一电位是供电电压并且第二电位是接地，其中，第一端子（A）是阳极，第二端子（K）是阴极并且控制端子（G）是栅极。

3.根据权利要求1所述的驱动器设备，其中，当发光晶闸管已导通时，公共端子（IN）上的电位（V1）比第一电位（VDD）减去第一端子（A）与第二端子（K）两端的电压（Von）高。

4.根据权利要求1所述的驱动器设备，其中，当发光晶闸管已导通时，公共端子上的电位（V3）比第一电位（VDD）减去第一端子（A）与第二端子（K）两端的电压（Von）低。

5.根据权利要求1所述的驱动器设备，其中，控制端子是第一控制端子（G），并且所述驱动器设备还包括：

时钟驱动器电路（70），其包括从其输出第一时钟（C1）的第一时钟端子（CK1）和从其输出第二时钟（C2）的第二时钟端子（CK2）；

扫描电路（100、100C），其包括：

　　多个对齐的扫描晶闸管，每个扫描晶闸管包括第三端子（A）、第四端子（K）和连接到第一控制端子（G）的第二控制端子（G），其中，奇数的扫描晶闸管布置在其中所述奇数的扫描晶闸管的第三端子（A）被连接到第一时钟端子（CK1）且所述奇数的扫描晶闸管的第四端子（K）被连接到第二电位（GND）的第五位置处，以及偶数的扫描晶闸管布置在其中所述偶数的扫描晶闸管的第三端子（A）被连接到第二时钟端子（CK2）且所述偶数的扫描晶闸管的第四端子（K）被连接到第二电位（GND）的第六位置处；以及

　　二极管，其连接在邻近扫描晶闸管中的奇数扫描晶闸管的第二控制端子和所述邻近扫描晶闸管中的偶数扫描晶闸管的第二控制端子之间。

6.一种包含有多个发光晶闸管以及根据权利要求5的驱动器设备的打印头。

7.一种包含有根据权利要求6的打印头的图像形成设备，其中，所述图像形成设备包括：

图像承载体；

充电部，其对所述图像承载体的表面充电；以及

显影部；

其中，所述打印头照亮所述图像承载体的带电表面以形成静电潜像，并且所述显影部将所述静电潜像显影为可视图像。

8.根据权利要求1所述的驱动器设备，其中，控制端子（G）是第一控制端子，并且所述驱动器设备还包括：

时钟驱动器电路（70），其包括从其输出第一时钟（C1）的第一时钟端子（CK1）和从其输出第二时钟（C2）的第二时钟端子（CK2）；

扫描电路（100、100C），其包括：

　　多个对齐的扫描晶闸管，每个扫描晶闸管包括第三端子（A）、第四端子（K）和连接到第一控制端子（G）的第二控制端子（G），其中，奇数的扫描晶闸管布置在其中所述奇数的扫描晶闸管的第三端子（A）被连接到第一电位（VDD）且所述奇数的扫描晶闸管的第四端子（K）被连接到第一时钟端子（CK1）的第三位置处，以及偶数的扫描晶闸管布置在其中所述偶数的扫描晶闸管的第三端子（A）被连接到第一电位（VDD）且所述偶数的扫描晶闸管的第四端子（K）被连接到第二时钟端子（CK2）的第四位置处；以及

　　二极管，其连接在邻近扫描晶闸管中的奇数扫描晶闸管的第二控制端子和所述邻近扫描晶闸管中的偶数扫描晶闸管的第二控制端子之间。

9.一种包含有多个发光晶闸管以及根据权利要求8的驱动器设备的打印头。

10.一种包含有根据权利要求9的打印头的图像形成设备，其中，所述图像形成设备包括：

图像承载体；

充电部，其对所述图像承载体的表面充电；以及

显影部；

其中，所述打印头照亮所述图像承载体的带电表面以形成静电潜像，并且所述显影部将所述静电潜像显影为可视图像。