JP2001287398A - 自己走査型発光素子アレイおよびその駆動方法 - Google Patents
自己走査型発光素子アレイおよびその駆動方法Info
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- JP2001287398A JP2001287398A JP2000104435A JP2000104435A JP2001287398A JP 2001287398 A JP2001287398 A JP 2001287398A JP 2000104435 A JP2000104435 A JP 2000104435A JP 2000104435 A JP2000104435 A JP 2000104435A JP 2001287398 A JP2001287398 A JP 2001287398A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光出力の温度依存性が小さい、すなわち光出
力の温度係数が小さい自己走査型発光素子アレイを提供
する。 【解決手段】 シフト部と発光部のパルスのＨレベルの
電圧を独立に決められるようなドライバ回路とする。す
なわち、発光部のφI 端子２５に電流制限用の外付け抵
抗３５を介して接続されるＣＭＯＳインバータのＨレベ
ルは、＋５Ｖの電源とは独立の電源Ｖ0 に接続される。
力の温度係数が小さい自己走査型発光素子アレイを提供
する。 【解決手段】 シフト部と発光部のパルスのＨレベルの
電圧を独立に決められるようなドライバ回路とする。す
なわち、発光部のφI 端子２５に電流制限用の外付け抵
抗３５を介して接続されるＣＭＯＳインバータのＨレベ
ルは、＋５Ｖの電源とは独立の電源Ｖ0 に接続される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、３端子発光サイリ
スタを用いた自己走査型発光素子アレイおよびその駆動
方法に関する。
スタを用いた自己走査型発光素子アレイおよびその駆動
方法に関する。
【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３端子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１−２３８
９６２号公報、特開平２−１４５８４号公報、特開平２
−９２６５０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、コンパクトな発光素
子アレイを作製できること等を示した。
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３端子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１−２３８
９６２号公報、特開平２−１４５８４号公報、特開平２
−９２６５０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、コンパクトな発光素
子アレイ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（３端
子発光サイリスタ）アレイをシフト部として、発光素子
（３端子発光サイリスタ）アレイよりなる発光部と分離
した構造の自己走査型発光素子アレイを提案している
（特開平２−２６３６６８号）。
子発光サイリスタ）アレイをシフト部として、発光素子
（３端子発光サイリスタ）アレイよりなる発光部と分離
した構造の自己走査型発光素子アレイを提案している
（特開平２−２６３６６８号）。
【０００４】図１は、シフト部と発光部とが分離された
タイプの２相駆動ダイオード結合の自己走査型発光素子
アレイと、そのドライバ回路とを示している。図中、１
０は自己走査型発光素子アレイチップであり、シフト部
は、スイッチ素子Ｔ1 ，Ｔ2，Ｔ3 …とダイオードＤと
負荷抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 …とで構成され、発光部は発
光素子Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 …で構成されている。１１は、
シフト部φ１ラインを、１２はシフト部φ２ラインを、
１５は発光部φI ラインをそれぞれ示している。また、
２１はφ１（クロックパルス）端子、２２はφ２（クロ
ックパルス）端子、２３はφS （スタートパルス）端
子、２４はＶGK（電源）端子、２５はφI（書込み信
号）端子である。
タイプの２相駆動ダイオード結合の自己走査型発光素子
アレイと、そのドライバ回路とを示している。図中、１
０は自己走査型発光素子アレイチップであり、シフト部
は、スイッチ素子Ｔ1 ，Ｔ2，Ｔ3 …とダイオードＤと
負荷抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 …とで構成され、発光部は発
光素子Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 …で構成されている。１１は、
シフト部φ１ラインを、１２はシフト部φ２ラインを、
１５は発光部φI ラインをそれぞれ示している。また、
２１はφ１（クロックパルス）端子、２２はφ２（クロ
ックパルス）端子、２３はφS （スタートパルス）端
子、２４はＶGK（電源）端子、２５はφI（書込み信
号）端子である。
【０００５】シフト部φ１ライン１１は、チップ内に内
蔵された電流制限用抵抗３１を介して、φ１端子２１に
接続され、シフト部φ２ライン１２は、チップ内に内蔵
された電流制限用抵抗３２を介して、φ２端子２２に接
続され、スイッチ素子Ｔ1 のゲートは、電流制限用抵抗
３３を介してφS 端子２３に接続されている。
蔵された電流制限用抵抗３１を介して、φ１端子２１に
接続され、シフト部φ２ライン１２は、チップ内に内蔵
された電流制限用抵抗３２を介して、φ２端子２２に接
続され、スイッチ素子Ｔ1 のゲートは、電流制限用抵抗
３３を介してφS 端子２３に接続されている。
【０００６】ドライバ回路は、ＰＭＯＳトランジスタ
（ノーマリー・オン）５１とＮＭＯＳトランジスタ（ノ
ーマリー・オフ）５２とでそれぞれ構成された４個のＣ
ＭＯＳインバータ５０を備えている。これらＣＭＯＳイ
ンバータのＨレベルは、すべて共通の＋５Ｖ電源に接続
されている。
（ノーマリー・オン）５１とＮＭＯＳトランジスタ（ノ
ーマリー・オフ）５２とでそれぞれ構成された４個のＣ
ＭＯＳインバータ５０を備えている。これらＣＭＯＳイ
ンバータのＨレベルは、すべて共通の＋５Ｖ電源に接続
されている。
【０００７】図中、４１はφ１ドライバの入力、４２は
φ２ドライバの入力、４３はφS ドライバの入力、４５
はφI ドライバの入力をそれぞれ示している。また、３
５は電流制限用の外付けの抵抗である。
φ２ドライバの入力、４３はφS ドライバの入力、４５
はφI ドライバの入力をそれぞれ示している。また、３
５は電流制限用の外付けの抵抗である。
【０００８】図１に示した、２相駆動ダイオード結合の
自己走査型発光素子アレイの動作電圧は、最低２ＶD
（ＶD は自己走査型発光素子アレイ内ｐｎ接合の順方向
電圧）以上必要である。ｐｎｐｎ構造の材料がＧａＡｓ
の場合、ＶD はおよそ１．５Ｖであるので、最小動作電
圧は３Ｖということになる。実際には、寄生抵抗の影響
や、ノイズに対して不安定にならないように、５Ｖ程度
の単一電源で動作させている。
自己走査型発光素子アレイの動作電圧は、最低２ＶD
（ＶD は自己走査型発光素子アレイ内ｐｎ接合の順方向
電圧）以上必要である。ｐｎｐｎ構造の材料がＧａＡｓ
の場合、ＶD はおよそ１．５Ｖであるので、最小動作電
圧は３Ｖということになる。実際には、寄生抵抗の影響
や、ノイズに対して不安定にならないように、５Ｖ程度
の単一電源で動作させている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】発光素子の光出力の温
度係数は電流値などによっても異なるが、たとえば、
０．５％／℃程度である。発光中の発光点の温度は、実
装方法などの環境にもよるが数℃〜十数℃上昇する。
度係数は電流値などによっても異なるが、たとえば、
０．５％／℃程度である。発光中の発光点の温度は、実
装方法などの環境にもよるが数℃〜十数℃上昇する。
【００１０】自己走査型発光素子アレイチップを並べて
作った光書込みヘッドについて考える。チップ発熱によ
る画像への影響は、以下のケースが考えられる。 （１）罫線を含む表などのように、特定の場所が常に発
光しているような画像を印刷した直後、ハーフトーンの
ような薄い模様を印刷すると、罫線の部分が白くぬけて
しまうなど、画質を損なう危険性がある。これは、罫線
印刷により特定の温度分布が生じ、この部分の発光効率
がおちてしまうからである。 （２）また、印刷を始めたときはヘッドの温度が低い
が、徐々にヘッドや機内の温度が上昇するため、ヘッド
の光出力は変動してしまう。特に、印刷開始初期にこの
変動が大きく問題である。 （３）さらに、図１に示した隣り合った発光点が点灯で
きるような構造の自己走査型発光素子アレイの場合、隣
接素子が点灯しているかしていないかによって、温度上
昇が変わるため、パターンによって画像濃度が変わって
しまうという問題点があった。 （４）また、チップの両端の発光点では、熱の逃げる体
積は中央の半分になるため、熱抵抗が高くなり、結局同
じ電力損失でも温度上昇が２倍となる。このため、両端
の光出力が低下するという問題点があった。
作った光書込みヘッドについて考える。チップ発熱によ
る画像への影響は、以下のケースが考えられる。 （１）罫線を含む表などのように、特定の場所が常に発
光しているような画像を印刷した直後、ハーフトーンの
ような薄い模様を印刷すると、罫線の部分が白くぬけて
しまうなど、画質を損なう危険性がある。これは、罫線
印刷により特定の温度分布が生じ、この部分の発光効率
がおちてしまうからである。 （２）また、印刷を始めたときはヘッドの温度が低い
が、徐々にヘッドや機内の温度が上昇するため、ヘッド
の光出力は変動してしまう。特に、印刷開始初期にこの
変動が大きく問題である。 （３）さらに、図１に示した隣り合った発光点が点灯で
きるような構造の自己走査型発光素子アレイの場合、隣
接素子が点灯しているかしていないかによって、温度上
昇が変わるため、パターンによって画像濃度が変わって
しまうという問題点があった。 （４）また、チップの両端の発光点では、熱の逃げる体
積は中央の半分になるため、熱抵抗が高くなり、結局同
じ電力損失でも温度上昇が２倍となる。このため、両端
の光出力が低下するという問題点があった。
【００１１】これらの問題点を解決するために、発光点
が点灯していない場合は、シフト部で電力損失させ、常
に同じ温度分布とする方法（特開平８−２６４８３８号
公報，特開平１１−１７０５９６号公報など）が提案さ
れているが、この方法では、前記（１）のケースの画像
劣化には対応できるが、常に全点灯と同じ電力損失とな
るため、ヘッド温度上昇が大きくなる。通常のカラー印
刷の場合、点灯している発光点の割合は高々２０％以下
なので、常に全点灯を前提に機器設計するのは無駄が多
い。また、初期の温度変化には対応できない。
が点灯していない場合は、シフト部で電力損失させ、常
に同じ温度分布とする方法（特開平８−２６４８３８号
公報，特開平１１−１７０５９６号公報など）が提案さ
れているが、この方法では、前記（１）のケースの画像
劣化には対応できるが、常に全点灯と同じ電力損失とな
るため、ヘッド温度上昇が大きくなる。通常のカラー印
刷の場合、点灯している発光点の割合は高々２０％以下
なので、常に全点灯を前提に機器設計するのは無駄が多
い。また、初期の温度変化には対応できない。
【００１２】また、初期の温度変化の激しい時期には、
印刷を行わないという考案（特開平１０−１１９３４９
号公報，特開平１０−２３５９３６号公報）もあるが、
これだけでは、前記（２）のケースにしか対応できな
い。しかも、画像のパターンによっては、ヘッドの温度
変化も一様ではなく、補正しきれない。さらに、オン時
のアノード電圧をモニタし、点灯時間で補償するという
考案（特開平９−３１１６６４号公報）もあるが、回路
が複雑になる。
印刷を行わないという考案（特開平１０−１１９３４９
号公報，特開平１０−２３５９３６号公報）もあるが、
これだけでは、前記（２）のケースにしか対応できな
い。しかも、画像のパターンによっては、ヘッドの温度
変化も一様ではなく、補正しきれない。さらに、オン時
のアノード電圧をモニタし、点灯時間で補償するという
考案（特開平９−３１１６６４号公報）もあるが、回路
が複雑になる。
【００１３】そこで本発明の目的は、光出力の温度依存
性が小さい、すなわち光出力の温度係数が小さい自己走
査型発光素子アレイを提供することにある。
性が小さい、すなわち光出力の温度係数が小さい自己走
査型発光素子アレイを提供することにある。
【００１４】本発明の他の目的は、光出力の温度係数が
小さくなる自己走査型発光素子アレイの駆動方法を提供
することにある。
小さくなる自己走査型発光素子アレイの駆動方法を提供
することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】ｐｎｐｎ構造の３端子発
光サイリスタのオン時のアノード電圧の温度係数は負で
ある。したがって、定電圧源＋外付け抵抗でドライブす
る場合、温度が高くなると、アノード電圧が下がり、抵
抗の電圧降下が増え、電流が増加する。この特性を利用
して、光出力効率の低下を補償する。電流の温度係数、
具体的には「抵抗での電圧降下」の温度係数が、定電流
光出力の温度係数をうち消すような電源電圧でドライブ
する。このように本発明によれば、発光点の温度によっ
て、アノード電圧と光出力が同時に変化し補償するの
で、温度分布の影響を最小限にできる。すなわち、本発
明は、電圧源＋外付け抵抗という組み合わせでは、電源
電圧を適当に設定することで、定電流光出力の温度係数
と、電流の温度係数とが、光出力に与える影響をうち消
すことができるというのが重要な点である。
光サイリスタのオン時のアノード電圧の温度係数は負で
ある。したがって、定電圧源＋外付け抵抗でドライブす
る場合、温度が高くなると、アノード電圧が下がり、抵
抗の電圧降下が増え、電流が増加する。この特性を利用
して、光出力効率の低下を補償する。電流の温度係数、
具体的には「抵抗での電圧降下」の温度係数が、定電流
光出力の温度係数をうち消すような電源電圧でドライブ
する。このように本発明によれば、発光点の温度によっ
て、アノード電圧と光出力が同時に変化し補償するの
で、温度分布の影響を最小限にできる。すなわち、本発
明は、電圧源＋外付け抵抗という組み合わせでは、電源
電圧を適当に設定することで、定電流光出力の温度係数
と、電流の温度係数とが、光出力に与える影響をうち消
すことができるというのが重要な点である。
【００１６】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
イッチ素子のゲート電極を互いに第１の電気的手段にて
接続すると共に、各スイッチ素子のゲート電極に電源ラ
インを第２の電気的手段を用いて接続し、かつ各スイッ
チ素子のアノードにクロックラインを接続して形成した
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ゲート電極を有する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
光素子アレイのゲート電極と前記スイッチ素子のゲート
電極とを接続し、各発光素子のアノードに発光のための
電流を印加する書込み信号ラインを設けた自己走査型発
光素子アレイの駆動方法において、前記書込み信号ライ
ンを、定電圧源から外付けの抵抗を介してドライブする
際に、前記定電圧源の電圧を、電流の温度係数が、定電
流光出力の温度係数をうち消すように、選ぶことを特徴
とする。
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
イッチ素子のゲート電極を互いに第１の電気的手段にて
接続すると共に、各スイッチ素子のゲート電極に電源ラ
インを第２の電気的手段を用いて接続し、かつ各スイッ
チ素子のアノードにクロックラインを接続して形成した
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ゲート電極を有する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
光素子アレイのゲート電極と前記スイッチ素子のゲート
電極とを接続し、各発光素子のアノードに発光のための
電流を印加する書込み信号ラインを設けた自己走査型発
光素子アレイの駆動方法において、前記書込み信号ライ
ンを、定電圧源から外付けの抵抗を介してドライブする
際に、前記定電圧源の電圧を、電流の温度係数が、定電
流光出力の温度係数をうち消すように、選ぶことを特徴
とする。
【００１７】また本発明の駆動方法は、前記発光素子の
アノード層，カソード層，または基板のキャリア濃度を
低くして、発光素子の寄生抵抗を増大させた自己走査型
発光素子アレイにも適用することができる。
アノード層，カソード層，または基板のキャリア濃度を
低くして、発光素子の寄生抵抗を増大させた自己走査型
発光素子アレイにも適用することができる。
【００１８】さらに本発明の駆動方法は、前記各発光素
子に抵抗を作り込んだ自己走査型発光素子アレイにも適
用することができる。
子に抵抗を作り込んだ自己走査型発光素子アレイにも適
用することができる。
【００１９】また本発明の駆動方法は、前記書込み信号
ラインに１個の抵抗を直列に挿入した自己走査型発光素
子アレイにも適用することができる。
ラインに１個の抵抗を直列に挿入した自己走査型発光素
子アレイにも適用することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。
例に基づいて説明する。
【００２１】
【実施例１】ある自己走査型発光素子アレイの温度特性
を評価したところ、ｉ0 ＝１０ｍＡ定電流駆動時、光出
力温度係数は、Ａ＝−０．５％／℃であった。また、１
０ｍＡの電流が流れているときのアノード電圧ＶA は室
温時にＶA0＝１．５Ｖ、アノード電圧の温度係数はＢ＝
−１．５ｍＶ／℃であった。また、光出力Ｌは温度が一
定の場合、電流ｉ（ｍＡ）によって決まり、光出力Ｌ
（μＷ）＝Ｃｉ−Ｄで表される。ただし、Ｃ，Ｄは、Ｃ
＝１０，Ｄ＝３０の定数である。
を評価したところ、ｉ0 ＝１０ｍＡ定電流駆動時、光出
力温度係数は、Ａ＝−０．５％／℃であった。また、１
０ｍＡの電流が流れているときのアノード電圧ＶA は室
温時にＶA0＝１．５Ｖ、アノード電圧の温度係数はＢ＝
−１．５ｍＶ／℃であった。また、光出力Ｌは温度が一
定の場合、電流ｉ（ｍＡ）によって決まり、光出力Ｌ
（μＷ）＝Ｃｉ−Ｄで表される。ただし、Ｃ，Ｄは、Ｃ
＝１０，Ｄ＝３０の定数である。
【００２２】図２に示すような、シフト部と発光部のパ
ルスのＨレベルの電圧を独立に決められるようなドライ
バ回路を考える。すなわち、発光部のφI 端子２５に電
流制限用の外付け抵抗３５を介して接続されるＣＭＯＳ
インバータのＨレベルは、＋５Ｖの電源とは独立の電源
Ｖ0 に接続される。その他の構造は、図１と同じである
ので、同一の構成要素には同一の参照番号を付して示
す。
ルスのＨレベルの電圧を独立に決められるようなドライ
バ回路を考える。すなわち、発光部のφI 端子２５に電
流制限用の外付け抵抗３５を介して接続されるＣＭＯＳ
インバータのＨレベルは、＋５Ｖの電源とは独立の電源
Ｖ0 に接続される。その他の構造は、図１と同じである
ので、同一の構成要素には同一の参照番号を付して示
す。
【００２３】発光部のＨレベル電圧Ｖ0 での定電圧駆動
のとき、発光部に流れる電流ｉのｉ 0 （定電流）付近の
温度係数Ｅは、 Ｅ＝Ｂ／（Ｖ0 −ＶA ） であり、光出力のｉ0 付近の電流に対する変化率はＣｉ
0 ／（Ｃｉ0 −Ｄ）であるので、アノード電圧ＶA 変化
による光出力の温度係数θは、 θ＝Ｂ／（Ｖ0 −ＶA0）×Ｃｉ0 ／（Ｃｉ0 −Ｄ） となる。これが定電流時の光出力の温度係数Ａと相殺す
ればよいので、 θ＝−Ａ これをＶ0 −ＶA について解くと、 Ｖ0 −ＶA ＝Ｂ×Ｃｉ0 ／（Ｃｉ0 −Ｄ）／Ａ （１） ＝０．００１５Ｖ×１０μＷ／ｍＡ×１０ｍＡ／（１０μＷ／ｍＡ× １０ｍＡ−３０μＷ）／（−０．００５） ＝０．４２８６Ｖ したがって、Ｖ0 ＝１．９２８６Ｖの電源電圧とすれ
ば、温度変化による光量の変化は０となる。
のとき、発光部に流れる電流ｉのｉ 0 （定電流）付近の
温度係数Ｅは、 Ｅ＝Ｂ／（Ｖ0 −ＶA ） であり、光出力のｉ0 付近の電流に対する変化率はＣｉ
0 ／（Ｃｉ0 −Ｄ）であるので、アノード電圧ＶA 変化
による光出力の温度係数θは、 θ＝Ｂ／（Ｖ0 −ＶA0）×Ｃｉ0 ／（Ｃｉ0 −Ｄ） となる。これが定電流時の光出力の温度係数Ａと相殺す
ればよいので、 θ＝−Ａ これをＶ0 −ＶA について解くと、 Ｖ0 −ＶA ＝Ｂ×Ｃｉ0 ／（Ｃｉ0 −Ｄ）／Ａ （１） ＝０．００１５Ｖ×１０μＷ／ｍＡ×１０ｍＡ／（１０μＷ／ｍＡ× １０ｍＡ−３０μＷ）／（−０．００５） ＝０．４２８６Ｖ したがって、Ｖ0 ＝１．９２８６Ｖの電源電圧とすれ
ば、温度変化による光量の変化は０となる。
【００２４】このとき、外付けの抵抗３５は、１０ｍＡ
の電流で０．４２８６Ｖの電圧降下を起こせばよいの
で、その抵抗値Ｒ＝０．４２８６／０．０１＝４２．８
Ωとなる。
の電流で０．４２８６Ｖの電圧降下を起こせばよいの
で、その抵抗値Ｒ＝０．４２８６／０．０１＝４２．８
Ωとなる。
【００２５】電源電圧Ｖ0 と光出力温度係数の関係を図
３に示す。約０．５Ｖのところで、温度係数が０となっ
ている。図３より、温度係数が０．１％／℃になる範囲
は、０．３６＜Ｖ0 −ＶA ＜０．５３である。電源電圧
Ｖ0 の約２Ｖに対して、５％程度の余裕がある。
３に示す。約０．５Ｖのところで、温度係数が０となっ
ている。図３より、温度係数が０．１％／℃になる範囲
は、０．３６＜Ｖ0 −ＶA ＜０．５３である。電源電圧
Ｖ0 の約２Ｖに対して、５％程度の余裕がある。
【００２６】
【実施例２】実施例１では、Ｖ0 −ＶA の値が高々０．
５Ｖと低く、ドライバ回路を使いにくかった。そこで、
発光サイリスタのアノード層のキャリア濃度を変化させ
たところ、キャリア濃度が低いほどアノード電圧ＶA が
大きくなり、それに伴ってＶ A の温度係数が大きくなる
ことがわかった。実験結果の例を図４に示す。これは、
次のような原因によると考えられる。 （１）アノード電圧ＶA は、ｐｎ接合の順方向電圧ＶD
と、その他半導体などの寄生抵抗ＲP による電圧降下Ｒ
p ×Ｉの和であることから、アノード層の寄生抵抗値が
増加し、その分アノード電圧の抵抗による電圧降下分の
割合が増えた。 （２）半導体層の抵抗値の温度係数は負であり、数％／
℃とかなり大きい。 （３）このため、半導体層の抵抗値が低いときにはｐｎ
接合の順方向電圧ＶD の温度係数が主に効くが、寄生抵
抗が大きくなると、寄生抵抗の温度係数を無視できなく
なる。
５Ｖと低く、ドライバ回路を使いにくかった。そこで、
発光サイリスタのアノード層のキャリア濃度を変化させ
たところ、キャリア濃度が低いほどアノード電圧ＶA が
大きくなり、それに伴ってＶ A の温度係数が大きくなる
ことがわかった。実験結果の例を図４に示す。これは、
次のような原因によると考えられる。 （１）アノード電圧ＶA は、ｐｎ接合の順方向電圧ＶD
と、その他半導体などの寄生抵抗ＲP による電圧降下Ｒ
p ×Ｉの和であることから、アノード層の寄生抵抗値が
増加し、その分アノード電圧の抵抗による電圧降下分の
割合が増えた。 （２）半導体層の抵抗値の温度係数は負であり、数％／
℃とかなり大きい。 （３）このため、半導体層の抵抗値が低いときにはｐｎ
接合の順方向電圧ＶD の温度係数が主に効くが、寄生抵
抗が大きくなると、寄生抵抗の温度係数を無視できなく
なる。
【００２７】カソード層および、ＧａＡｓ基板の濃度を
変化させても、寄生抵抗が大きくなり同様の効果があ
る。
変化させても、寄生抵抗が大きくなり同様の効果があ
る。
【００２８】図４のグラフにおいて、アノード層不純物
濃度５×１０16の場合、ＶA 温度係数は−７ｍＶ／℃で
あった。この自己走査型発光素子アレイチップを、図２
と同じ回路に用いる場合、式（１）より、Ｖ0 −ＶA ＝
２Ｖとなり、電源電圧Ｖ0 は３．５Ｖとなった。したが
って、実施例１と比べて、ドライバ回路が使いやすくな
った。
濃度５×１０16の場合、ＶA 温度係数は−７ｍＶ／℃で
あった。この自己走査型発光素子アレイチップを、図２
と同じ回路に用いる場合、式（１）より、Ｖ0 −ＶA ＝
２Ｖとなり、電源電圧Ｖ0 は３．５Ｖとなった。したが
って、実施例１と比べて、ドライバ回路が使いやすくな
った。
【００２９】
【実施例３】実施例２では、寄生抵抗の値を調整するこ
とにより、温度係数を調整した。しかし、寄生抵抗や順
方向電圧ＶD は、エピの構造で決まるため、プロセスで
コントロールすることはできない。そこで、寄生抵抗を
調整する代わりに、発光素子に積極的に抵抗を作り込む
ようにすることもできる。図５は、各発光点に抵抗６０
を直列に作り込んだ場合の等価回路を示している。その
他の構造は、図２と同じである。
とにより、温度係数を調整した。しかし、寄生抵抗や順
方向電圧ＶD は、エピの構造で決まるため、プロセスで
コントロールすることはできない。そこで、寄生抵抗を
調整する代わりに、発光素子に積極的に抵抗を作り込む
ようにすることもできる。図５は、各発光点に抵抗６０
を直列に作り込んだ場合の等価回路を示している。その
他の構造は、図２と同じである。
【００３０】抵抗６０は、３端子サイリスタのｎゲート
層を使った。シート抵抗は２２５Ω／□であった。そこ
で、Ｗ／Ｌ＝４のギャップの抵抗を作った。この抵抗の
温度係数を調べると、−２％／℃であった。したがっ
て、５６．２５Ωの抵抗ができるので、１０ｍＡの電流
が流れたときの温度係数は、５６．２５Ω×（−２％）
×１０ｍＡ＝−１１．２５ｍＶ／℃となる。これに、順
方向電圧ＶD の温度係数を加えて、１２．２５ｍＶ／℃
となった。式（１）より、Ｖ0 −ＶA ＝３．５Ｖとな
り、Ｖ0 ＝５．０Ｖで、温度の影響を受けないチップで
実現できた。
層を使った。シート抵抗は２２５Ω／□であった。そこ
で、Ｗ／Ｌ＝４のギャップの抵抗を作った。この抵抗の
温度係数を調べると、−２％／℃であった。したがっ
て、５６．２５Ωの抵抗ができるので、１０ｍＡの電流
が流れたときの温度係数は、５６．２５Ω×（−２％）
×１０ｍＡ＝−１１．２５ｍＶ／℃となる。これに、順
方向電圧ＶD の温度係数を加えて、１２．２５ｍＶ／℃
となった。式（１）より、Ｖ0 −ＶA ＝３．５Ｖとな
り、Ｖ0 ＝５．０Ｖで、温度の影響を受けないチップで
実現できた。
【００３１】
【実施例４】実施例３では、各発光点に一つずつ抵抗を
設けた。このことにより、各発光点の温度の影響を別々
に反映することができた。しかし、構成が複雑になるの
で、抵抗をφI ラインに１個のみとし、発光部に近いチ
ップの空いたところに設けた。図６に、φI ライン１５
に抵抗６１を接続した場合の等価回路を示す。その他の
構造は、図２と同じである。
設けた。このことにより、各発光点の温度の影響を別々
に反映することができた。しかし、構成が複雑になるの
で、抵抗をφI ラインに１個のみとし、発光部に近いチ
ップの空いたところに設けた。図６に、φI ライン１５
に抵抗６１を接続した場合の等価回路を示す。その他の
構造は、図２と同じである。
【００３２】ただし、この場合、チップ全体の温度に起
因する前記（２）のケースしか解決できない。抵抗は実
施例３と同じものを使えば、やはりＶ0 ＝５Ｖで、温度
の影響を受けなくできる。
因する前記（２）のケースしか解決できない。抵抗は実
施例３と同じものを使えば、やはりＶ0 ＝５Ｖで、温度
の影響を受けなくできる。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、シフト部と発光部とが
分離されたタイプの自己走査型発光素子アレイにおい
て、発光点の温度によって、アノード電圧と光出力が同
時に変化し補償するので、光出力の温度係数を小さくす
ることができる。
分離されたタイプの自己走査型発光素子アレイにおい
て、発光点の温度によって、アノード電圧と光出力が同
時に変化し補償するので、光出力の温度係数を小さくす
ることができる。
【図１】シフト部と発光部とが分離されたタイプの２相
駆動ダイオード結合の自己走査型発光素子アレイと、そ
のドライバ回路とを示す図である。
駆動ダイオード結合の自己走査型発光素子アレイと、そ
のドライバ回路とを示す図である。
【図２】シフト部と発光部のパルスのＨレベルの電圧を
独立に決める駆動回路を示す図である。
独立に決める駆動回路を示す図である。
【図３】電源電圧Ｖ0 と光出力温度係数の関係を示す図
である。
である。
【図４】アノード層のキャリア濃度とアノード電圧の温
度係数との関係の実験結果を示す図である。
度係数との関係の実験結果を示す図である。
【図５】各発光点に抵抗を直列に作り込んだ場合の等価
回路を示す図である。
回路を示す図である。
【図６】φI ラインに抵抗を接続した場合の等価回路を
示す図である。
示す図である。
１１ シフト部φ１ライン １２ シフト部φ２ライン １５ 発光部φI ライン ２１ φ１端子 ２２ φ２端子 ２３ φS 端子 ２４ ＶGK端子 ２５ φI 端子 ３５ 外付けの抵抗 ４１ φ１ドライバの入力 ４２ φ２ドライバの入力 ４３ φS ドライバの入力 ４５ φI ドライバの入力 ５０ ＣＭＯＳインバータ ５１ ＰＭＯＳトランジスタ（ノーマリー・オン） ５２ ＮＭＯＳトランジスタ（ノーマリー・オフ） ６０，６１ 電流制限用抵抗
Claims (7)
- 【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
のゲート電極を互いに第１の電気的手段にて接続すると
共に、各スイッチ素子のゲート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ア
ノードにクロックラインを接続して形成したスイッチ素
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ゲ
ート電極を有する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ゲート電極と前記スイッチ素子の
ゲート電極とを接続し、各発光素子のアノードに発光の
ための電流を印加する書込み信号ラインを設けた自己走
査型発光素子アレイの駆動方法において、 前記書込み信号ラインを、定電圧源から外付けの抵抗を
介してドライブする際に、前記定電圧源の電圧を、電流
の温度係数が、定電流光出力の温度係数をうち消すよう
に、選ぶことを特徴とする自己走査型発光素子アレイの
駆動方法。 - 【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
のゲート電極を互いに第１の電気的手段にて接続すると
共に、各スイッチ素子のゲート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ア
ノードにクロックラインを接続して形成したスイッチ素
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ゲ
ート電極を有する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ゲート電極と前記スイッチ素子の
ゲート電極とを接続し、各発光素子のアノードに発光の
ための電流を印加する書込み信号ラインを設けた自己走
査型発光素子アレイにおいて、 前記発光素子のアノード層，カソード層，または基板の
キャリア濃度を低くして、発光素子の寄生抵抗を増大さ
せたことを特徴とする自己走査型発光素子アレイ。 - 【請求項３】請求項２記載の自己走査型発光素子アレイ
の駆動方法において、 前記書込み信号ラインを、定電圧源から外付けの抵抗を
介してドライブする際に、前記定電圧源の電圧を、温度
係数が、定電流光出力の温度係数をうち消すように、選
ぶことを特徴とする自己走査型発光素子アレイの駆動方
法。 - 【請求項４】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
のゲート電極を互いに第１の電気的手段にて接続すると
共に、各スイッチ素子のゲート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ア
ノードにクロックラインを接続して形成したスイッチ素
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ゲ
ート電極を有する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ゲート電極と前記スイッチ素子の
ゲート電極とを接続し、各発光素子のアノードに発光の
ための電流を印加する書込み信号ラインを設けた自己走
査型発光素子アレイにおいて、 前記各発光素子に電流制限用抵抗を直列に挿入したこと
を特徴とする自己走査型発光素子アレイ。 - 【請求項５】請求項４記載の自己走査型発光素子アレイ
の駆動方法において、 前記書込み信号ラインを、定電圧源から外付けの抵抗を
介してドライブする際に、前記定電圧源の電圧を、温度
係数が、定電流光出力の温度係数をうち消すように、選
ぶことを特徴とする自己走査型発光素子アレイの駆動方
法。 - 【請求項６】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
のゲート電極を互いに第１の電気的手段にて接続すると
共に、各スイッチ素子のゲート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ア
ノードにクロックラインを接続して形成したスイッチ素
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ゲ
ート電極を有する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ゲート電極と前記スイッチ素子の
ゲート電極とを接続し、各発光素子のアノードに発光の
ための電流を印加する書込み信号ラインを設けた自己走
査型発光素子アレイにおいて、 前記書込み信号ラインに１個の抵抗を直列に挿入したこ
とを特徴とする自己走査型発光素子アレイ。 - 【請求項７】請求項６記載の自己走査型発光素子アレイ
の駆動方法において、 前記書込み信号ラインを、定電圧源から外付けの抵抗を
介してドライブする際に、前記定電圧源の電圧を、温度
係数が、定電流光出力の温度係数をうち消すように、選
ぶことを特徴とする自己走査型発光素子アレイの駆動方
法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000104435A JP4483013B2 (ja) | 2000-04-06 | 2000-04-06 | 自己走査型発光素子アレイの駆動方法および光プリンタ用光源 |
| EP01921794A EP1201443A1 (en) | 2000-04-06 | 2001-04-06 | Method for driving self-scanning light-emitting device array |
| TW090108263A TW506116B (en) | 2000-04-06 | 2001-04-06 | Method of driving self-scanning type light emitting device array |
| CNB018003672A CN1166517C (zh) | 2000-04-06 | 2001-04-06 | 自扫描型发光元件阵列的驱动方法 |
| CA002372341A CA2372341A1 (en) | 2000-04-06 | 2001-04-06 | Method for driving self-scanning light-emitting device array |
| PCT/JP2001/002983 WO2001076883A1 (fr) | 2000-04-06 | 2001-04-06 | Procede pour actionner un reseau de dispositifs d'autobalayage emettant de la lumiere |
| KR1020017015397A KR100760173B1 (ko) | 2000-04-06 | 2001-04-06 | 자기 주사형 발광 소자 어레이의 구동 방법 |
| US09/980,324 US6703790B2 (en) | 2000-04-06 | 2001-04-06 | Method for driving a self-scanning light-emitting array |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000104435A JP4483013B2 (ja) | 2000-04-06 | 2000-04-06 | 自己走査型発光素子アレイの駆動方法および光プリンタ用光源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001287398A true JP2001287398A (ja) | 2001-10-16 |
| JP4483013B2 JP4483013B2 (ja) | 2010-06-16 |
Family
ID=18617975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000104435A Expired - Lifetime JP4483013B2 (ja) | 2000-04-06 | 2000-04-06 | 自己走査型発光素子アレイの駆動方法および光プリンタ用光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4483013B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007201473A (ja) * | 2006-01-24 | 2007-08-09 | Samsung Electro Mech Co Ltd | カラーｌｅｄ駆動装置 |
| JP2010040641A (ja) * | 2008-08-01 | 2010-02-18 | Oki Data Corp | 発光素子アレイ、駆動装置および画像形成装置 |
| JP2010045230A (ja) * | 2008-08-13 | 2010-02-25 | Fuji Xerox Co Ltd | 発光素子チップ、露光装置および画像形成装置 |
| JP2011093319A (ja) * | 2010-12-06 | 2011-05-12 | Oki Data Corp | 光プリントヘッドおよび画像形成装置 |
| WO2013099145A1 (ja) * | 2011-12-26 | 2013-07-04 | 株式会社小糸製作所 | 発光モジュールおよび車両用灯具 |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH08153890A (ja) * | 1994-09-28 | 1996-06-11 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 発光サイリスタおよび自己走査型発光装置 |
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| JPH11170596A (ja) * | 1997-12-10 | 1999-06-29 | Canon Inc | Ｌｅｄアレー駆動装置 |
-
2000
- 2000-04-06 JP JP2000104435A patent/JP4483013B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
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Cited By (10)
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| US8144087B2 (en) | 2006-01-24 | 2012-03-27 | Samsung Led Co., Ltd. | Color LED driver |
| JP2010040641A (ja) * | 2008-08-01 | 2010-02-18 | Oki Data Corp | 発光素子アレイ、駆動装置および画像形成装置 |
| JP4682231B2 (ja) * | 2008-08-01 | 2011-05-11 | 株式会社沖データ | 光プリントヘッドおよび画像形成装置 |
| JP2010045230A (ja) * | 2008-08-13 | 2010-02-25 | Fuji Xerox Co Ltd | 発光素子チップ、露光装置および画像形成装置 |
| US8174031B2 (en) | 2008-08-13 | 2012-05-08 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Light-emitting element chip, exposure device and image forming apparatus |
| JP2011093319A (ja) * | 2010-12-06 | 2011-05-12 | Oki Data Corp | 光プリントヘッドおよび画像形成装置 |
| WO2013099145A1 (ja) * | 2011-12-26 | 2013-07-04 | 株式会社小糸製作所 | 発光モジュールおよび車両用灯具 |
| JP2013135073A (ja) * | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Koito Mfg Co Ltd | 発光モジュールおよび車両用灯具 |
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