JP2001060722A - 自己走査型発光装置 - Google Patents

自己走査型発光装置

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JP2001060722A JP23654699A JP23654699A JP2001060722A JP 2001060722 A JP2001060722 A JP 2001060722A JP 23654699 A JP23654699 A JP 23654699A JP 23654699 A JP23654699 A JP 23654699A JP 2001060722 A JP2001060722 A JP 2001060722A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 チップ間の光量分布をチップ単位で補正する
ことができる自己走査型発光装置を提供する。 【解決手段】 5個の発光チップ12−1〜12−5を
駆動するドライバ回路14は、各チップに対し、スター
トパルスφS 、2相クロックパルスφ1 ,φ2 、を供給
する。また、各発光チップ12−1〜12−5には、そ
れぞれ、書き込み信号φI1,φI2,φI3,φI4,φI5
供給する。これら書き込み信号により、チップ毎の補正
データに基づいて、チップ毎に点灯時間を調整し、各チ
ップの積分光量を一定にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自己走査型発光装
置、特に光量の補正が可能な自己走査型発光装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】多数個の発光素子を同一基板上に集積し
た発光素子アレイは、その駆動用ICと組み合わせて光
プリンタ等の書き込み用光源として利用されている。本
発明者らは発光素子アレイの構成要素としてpnpn構
造を持つ発光サイリスタに注目し、発光点の自己走査が
実現できることを既に特許出願(特開平1−23896
2号公報、特開平2−14584号公報、特開平2−9
2650号公報、特開平2−92651号公報)し、光
プリンタ用光源として実装上簡便となること、発光素子
ピッチを細かくできること、コンパクトな発光装置を作
製できること等を示した。
【0003】さらに本発明者らは、スイッチ素子(発光
サイリスタ)アレイをシフトレジスタとして、発光素子
(発光サイリスタ)アレイと分離した構造の自己走査型
発光装置を提案している(特開平2−263668
号)。
【0004】図1に、この自己走査型発光装置の等価回
路図を示す。この発光装置は、スイッチ素子T(1)〜
T(4)、書き込み用発光素子L(1)〜L(4)から
なる。スイッチ素子部分の構成は、ダイオード接続を用
いている。VGKは電源(通常5V)であり、負荷抵抗R
L を経て各スイッチ素子のゲート電極G1 〜G3 に接続
されている。また、スイッチ素子のゲート電極G1 〜G
3 は、書き込み用発光素子のゲート電極にも接続され
る。スイッチ素子T(1)のゲート電極にはスタートパ
ルスφS が加えられ、スイッチ素子のアノード電極に
は、交互に転送用クロックパルスφ1 ,φ2 が加えら
れ、書き込み用発光素子のアノード電極には、書き込み
信号φI が加えられている。
【0005】図2は、これらスタートパルスφS 、転送
用クロックパルスφ1 ,φ2 、書き込み信号φI のパル
ス波形を示している。φ1 ,φ2 は共に、Hレベル時間
とLレベル時間との比(デューティ比)がほぼ1:1で
ある。
【0006】動作を簡単に説明する。まず転送用クロッ
クパルスφ1 の電圧がハイレベルで、スイッチ素子T
(2)がオン状態であるとする。このとき、ゲート電極
2 の電位はVGKの5Vからほぼ零Vにまで低下する。
この電位降下の影響はダイオードD2 によってゲート電
極G3 に伝えられ、その電位を約1Vに(ダイオードD
2 の順方向立上り電圧(拡散電位に等しい))に設定す
る。しかし、ダイオードD1 は逆バイアス状態であるた
めゲート電極G1 への電位の接続は行われず、ゲート電
極G1 の電位は5Vのままとなる。発光サイリスタのオ
ン電位は、ゲート電極電位+PN接合の拡散電位(約1
V)で近似されるから、次の転送用クロックパルスφ2
のHレベル電圧は約2V(スイッチ素子T(3)をオン
させるために必要な電圧)以上でありかつ約4V(スイ
ッチ素子T(5)をオンさせるために必要な電圧)以下
に設定しておけばスイッチ素子T(3)のみがオンし、
これ以外のスイッチ素子はオフのままにすることができ
る。従って2本の転送用クロックパルスでオン状態が転
送されることになる。
【0007】スタートパルスφS は、このような転送動
作を開示させるためのパルスであり、スタートパルスφ
S をLレベル(約0V)にすると同時に転送用クロック
パルスφ2 をHレベル(約2〜約4V)とし、スイッチ
素子T(1)をオンさせる。その後すぐ、スタートパル
スφS はHレベルに戻される。
【0008】いま、スイッチ素子T(2)がオン状態に
あるとすると、ゲート電極G2 の電位は、VGK(ここで
は5ボルトと想定する)より低下し、ほぼ0Vとなる。
したがって、書き込み信号φI の電圧が、pn接合の拡
散電位(約1V)以上であれば、発光素子L(2)を発
光状態とすることができる。
【0009】これに対し、ゲート電極G1 は約5Vであ
り、ゲート電極G3 は約1Vとなる。したがって、発光
素子L(1)の書き込み電圧は約6V、発光素子L
(3)の書き込み電圧は約2Vとなる。これから、発光
素子L(2)のみに書き込める書き込み信号φI の電圧
は、1〜2Vの範囲となる。発光素子L(2)がオン、
すなわち発光状態に入ると、発光強度は書き込み信号φ
I に流す電流量で決められ、任意の強度にて画像書き込
みが可能となる。また、発光状態を次の発光素子に転送
するためには、書き込み信号φI ラインの電圧を一度0
Vまでおとし、発光している発光素子をいったんオフに
しておく必要がある。
【0010】このような自己走査型発光装置は、例えば
600dpi/128発光点のチップ(長さ約5.4m
m)を、複数個並べることによって作製される。このよ
うな発光チップは、ウェファ上に作製され、ダイシング
することにより得られる。得られたチップ内の発光点の
光量の分布は小さいが、チップ間の光量の分布は大き
い。
【0011】図3にウェファ内光量分布の一例を示す。
図3(A)は、3インチウェファ10を、図3(B)
は、図3(A)のX−Y座標系における位置における光
出力(光量)の分布を示す。但し、この光出力はウェフ
ァ内平均値で規格化したものである。図3(B)では、
Y座標を変えた4つの水平方向軸上での光量分布を示
す。X方向に発光点が並んでおり、1チップの長さは、
約5.4mmであるとする。
【0012】図3(B)より、ウェファの極周縁部を除
くとチップ内の光量分布は高々±0.5%程度に収まっ
ているが、ウェファ内の同心円的なすり鉢状の光量分布
により、光量平均値は6%程度の広がりを持っているこ
とがわかる。また、他のウェファでも、ほぼ同じような
光量分布の形状となることがわかっているが、光量平均
値はウェファ毎にばらついている。このように、5.4
mm程度のチップ幅で考えると、光量値がよくそろって
いるが、ウェファ内、さらに、ウェファ間のばらつきを
考えると、チップの光量平均値は広い分布を示すことに
なる。
【0013】したがって、光量の平均値のそろった発光
チップを並べることによって、光量分布の均一な自己走
査型発光装置が作製されている。例えば、チップ平均光
量を±1%に抑えたいときは、発光チップを2%の幅を
持つ複数の光量ランクに取り分けて、同一ランクのチッ
プを並べる必要がある(特開平9−319178号公報
参照)。
【0014】しかし実際には、抵抗器、およびドライバ
回路の出力インピーダンスの誤差があるため、ランク幅
はさらに狭くする必要がある。ドライバ回路の出力イン
ピーダンスのばらつきを小さくするには、結局出力イン
ピーダンス自体を小さくすることとなり、素子面積が増
加しコストアップを招く。また、精度の高い抵抗器も高
価である。また、自己走査型発光装置を光プリンタ等の
光学装置に用いる場合、レンズ系の精度要求も高くな
る。
【0015】さらに、発光チップのランク数が多くなる
と、取り分け作業が繁雑となるだけでなく、組立時に多
種類の在庫を持たなければならず、効率が悪いという問
題がある。
【0016】また電流値を抵抗器で設定するため、抵抗
器を発光チップまたはドライバに集積することができな
かった。
【0017】本発明の目的は、チップ間の光量分布をチ
ップ単位で補正することができる自己走査型発光装置を
提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明の基本的な考え
は、発光チップ内の光量分布は小さいので、チップ単位
で光量の補正を行うことで十分であるということにあ
る。チップ毎の補正データを持ち、このデータに従って
点灯時間を調整することにより、各チップの積分光量を
一定にする。
【0019】本発明は、しきい電圧もしくはしきい電流
が外部から制御可能な制御電極を有する3端子スイッチ
素子多数個を配列した3端子スイッチ素子アレイの各ス
イッチ素子の制御電極を互いに第1の電気的手段にて接
続すると共に、各スイッチの素子の制御電極に電源ライ
ンを第2の電気的手段を用いて接続し、かつ各スイッチ
素子の残りの2端子の一方にクロックラインを接続して
形成した自己走査型スイッチ素子アレイと、しきい電圧
もしくはしきい電流が外部から制御可能な制御電極を有
する3端子発光素子多数個を配列した発光素子アレイと
からなり、前記発光素子アレイの各制御電極を前記スイ
ッチ素子の制御電極とを接続し、各発光素子の残りの2
端子の一方に発光のための電流を印加する書き込み信号
ラインを設けた自己走査型発光装置において、前記自己
走査型発光装置を構成する発光チップ単位で、前記補正
データにより前記発光のための点灯時間を補正して、発
光チップ間の積分光量分布が均一になるようにすること
を特徴とする。
【0020】本発明によれば、発光点単位で光量補正を
行う必要はなく、チップ単位で光量平均値をあわせてや
れば、十分そろった光量分布の自己走査型発光装置が実
現できる。
【0021】本発明により、完成したプリンタヘッドに
対して補正を行えるので、抵抗器,ドライバ,レンズな
どの要求精度が低くなる。抵抗器の要求精度が低いため
に発光チップまたはドライバに抵抗器を集積可能とな
り、実装が簡略化できる。
【0022】
【発明の実施の形態】図4は、「アノードコモン2相駆
動自己走査型発光装置」チップを駆動するドライバ回路
を示す。5個の発光チップ12−1〜12−5を駆動す
るドライバ回路14は、各チップに対し、スタートパル
スφS 、2相クロックパルスφ1 ,φ 2 、を供給する。
また、各発光チップ12−1〜12−5には、それぞ
れ、書き込み信号φI1,φI2,φI3,φI4,φI5を供給
する。
【0023】図5(A),(B)は、1つの発光チップ
および等価回路を示す。なお、図5(B)に示す回路
は、図1に示した回路と極性が逆になっていることに注
意すべきである。
【0024】図6は、ドライバ回路14の構成を示す。
カウンタ18およびシフトレジスタ20を備え、さらに
各書き込み信号φI1〜φI5を発生する回路を備えてい
る。書き込み信号を発生する各回路は、同じ構造である
ので、φI1を発生する回路を代表的に説明する。
【0025】回路は、補正データを格納するROM31
と、D型フリップフロップ(D−FF)41,51と、
比較器61と、ORゲート71と、バッファ81とから
構成されている。
【0026】図7は、ドライバ回路における各信号のタ
イミング図である。
【0027】次に、ドライバ回路の動作を説明する。ド
ライバ回路において、φ1 ,φ2 ,φS は、入力波形V
1 ,V2 ,VS をそのまま出力する。データ(Dat
a)端子の信号は、VIの1周期分に5個のデータを乗
せている。これは、5チップの自己走査型発光装置につ
いて、その発光タイミングで発光する(L)/しない
(H)を指定する。データ端子のレベルは、シフトレジ
スタ20の出力が立ち上がりで1段目のD−FF41に
保持される。このデータR1は、Dltc の立ち上がりで
2段目のD−FF51に書き込まれる。
【0028】カウンタ18は、リセットパルスCrst
立ち上がったタイミングからのクロックCclk 立ち上が
り回数をカウントする。このカウンタの出力と、ROM
31の補正データの値を比較器61で比較し、カウンタ
の数の方が大きくなったらC O1がLレベルに落ちる。
【0029】この2段目のD−FF51の出力DQ1と、
比較器61の出力CO1と、VIとの論理和を、ORゲー
ト71でとると書き込み信号φI1が得られる。
【0030】いま、クロックCclk の周期を20ns、
VIの周期を1500ns、そのうちVIがLレベルで
ある時間が1200nsの場合について実験を行った。
【0031】まず、すべてのROMの補正データを0と
して、5個のチップの全発光点を点灯状態にして測定を
行った。結果を図8に補正前のデータとして示す。図
中、光出力は、時間平均電力(μW)である。この補正
前のデータによれば、チップ間での光量分布のばらつき
が大きいことがわかる。
【0032】この補正前データを元に、平均値が4.5
μWにそろうように補正データを決める。補正データD
Enは、
【0033】
【数1】
【0034】で求まる。ただし、intは、カッコ内の
数値の整数部分を表す関数である。ここで、75はVI
周期/Cclk 周期、60はVIがLレベルの時間/C
clk 周期である。
【0035】このようにして求められた各チップ毎の補
正データDEnを、ROMに格納する。補正結果を図8に
補正後として示す。±1%以内に補正できていることが
わかる。
【0036】表1には、図8のデータから、補正前およ
び補正後の光出力、偏差を計算して示すと共に、与えた
補正データの値を示している。
【0037】
【表1】
【0038】
【発明の効果】本発明によれば、チップ間の光量分布を
チップ単位で補正を行うことにより、十分そろった光量
分布の自己走査型発光装置が実現できる。
【0039】このため、従来行っていた発光チップのラ
ンクによる繁雑な取り分け作業が不要になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】自己走査型発光装置の等価回路図を示す図であ
る。
【図2】図1の回路の動作波形図である。
【図3】ウェファ内光量分布の一例を示す図である。
【図4】「アノードコモン2相駆動自己走査型発光装
置」チップを駆動するドライバ回路を示す図である。
【図5】1つの発光チップおよび等価回路を示す図であ
る。
【図6】ドライバ回路の構成を示す図である。
【図7】ドライバ回路における各信号のタイミング図で
ある。
【図8】補正前および補正後のデータを示す図である。
【符号の説明】
10,12 発光チップ 14 ドライバ回路 18 カウンタ 20 シフトレジスタ 31 ROM 41,51 D型フリップフロップ 61 比較器 71 ORゲート 81 バッファ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】しきい電圧もしくはしきい電流が外部から
    制御可能な制御電極を有する3端子スイッチ素子多数個
    を配列した3端子スイッチ素子アレイの各スイッチ素子
    の制御電極を互いに第1の電気的手段にて接続すると共
    に、各スイッチの素子の制御電極に電源ラインを第2の
    電気的手段を用いて接続し、かつ各スイッチ素子の残り
    の2端子の一方にクロックラインを接続して形成した自
    己走査型スイッチ素子アレイと、 しきい電圧もしくはしきい電流が外部から制御可能な制
    御電極を有する3端子発光素子多数個を配列した発光素
    子アレイとからなり、 前記発光素子アレイの各制御電極を前記スイッチ素子の
    制御電極とを接続し、各発光素子の残りの2端子の一方
    に発光のための電流を印加する書き込み信号ラインを設
    けた自己走査型発光装置において、 前記自己走査型発光装置を構成する発光チップ単位で、
    点灯時間を補正して、発光チップ間の積分光量分布が均
    一になるようにすることを特徴とする自己走査型発光装
    置。
  2. 【請求項2】しきい電圧もしくはしきい電流が外部から
    制御可能な制御電極を有する3端子スイッチ素子多数個
    を配列した3端子スイッチ素子アレイの各スイッチ素子
    の制御電極を互いに第1の電気的手段にて接続すると共
    に、各スイッチの素子の制御電極に電源ラインを第2の
    電気的手段を用いて接続し、かつ各スイッチ素子の残り
    の2端子の一方にクロックラインを接続して形成した自
    己走査型スイッチ素子アレイと、 しきい電圧もしくはしきい電流が外部から制御可能な制
    御電極を有する3端子発光素子多数個を配列した発光素
    子アレイとを備え、 前記発光素子アレイの各制御電極を前記スイッチ素子の
    制御電極とを接続し、各発光素子の残りの2端子の一方
    に発光のための電流を印加する書き込み信号ラインを設
    けた自己走査型発光装置において、 前記自己走査型発光装置を構成する発光チップ単位で、
    点灯時間を補正して、発光チップ間の積分光量分布が均
    一になるようにするドライバ回路を備えることを特徴と
    する自己走査型発光装置。
  3. 【請求項3】前記ドライバ回路は、前記発光チップ毎
    に、前記発光のための電流を生成する回路を有し、各生
    成回路は、点灯時間を補正するための補正値を予め保持
    することを特徴とする請求項2に記載の自己走査型発光
    装置。
  4. 【請求項4】前記補正値は、全発光チップの全発光点を
    点灯状態にして、各発光チップ毎に光出力を測定し、測
    定した光出力から前記補正値を求めることを特徴とする
    請求項3に記載の自己走査型発光装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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