JP2728705B2 - Elアレーヘッド - Google Patents

Elアレーヘッド

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JP2728705B2
JP2728705B2 JP32783888A JP32783888A JP2728705B2 JP 2728705 B2 JP2728705 B2 JP 2728705B2 JP 32783888 A JP32783888 A JP 32783888A JP 32783888 A JP32783888 A JP 32783888A JP 2728705 B2 JP2728705 B2 JP 2728705B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はELアレーヘッドを光源とした電子写真方式プ
リンターに関するもので、更に詳しくは良好なプリンタ
ー出力を得るための光出力の均一性のよいELアレーヘッ
ドの構造に関する。
〔従来の技術〕
コンピュータハードウェアの急速な進歩は今日の情報
化社会を招来した。そして処理された情報は文字や画像
として我々の認識しうる形で示されるが、これらを紙に
印刷するプリンターは極めて重要な出力手段と言える。
一方、プリンターとして各種のタイプが開発されている
が、高速でかつ高品位な印刷が行えるものとして、電子
写真方式がある。電子写真方式のプリンターは感光部材
を帯電させた後、印刷情報に従って感光部材に光照射に
よる光書き込みを行い感光部材表面に静電潜像を形成
し、トナーを用いてこれを可視像化するプリンターであ
る。光書き込み方式としては、回転するポリゴンミラー
でレーザー光を走査するレーザー方式、多数のLED(発
光ダイオード)を並べて各LEDをオン、オフするLED方
式、並べられた多数の細かい液晶シャッターで光源の光
をオン、オフする液晶方式がある。レーザー方式はポリ
ゴンミラーの回転数やミラー面の不均一性に起因する印
刷位置精度の不良が発生し易く、LED方式はLEDの発光輝
度の不均一性に起因する印刷むらが有り、液晶方式は光
源が必要でかつ液晶の応答速度が遅いことから高速性に
も問題がある、等の欠点がある。
これに対して、光書き込みヘッドにEL面発光素子を用
いる方法が提案されているが、EL面発光素子の発光エネ
ルギーは感光体を短時間のうちに感光するに十分な値に
達していない。この欠点に対して最近、第7図に示すよ
うに、電極1、5の間に第一、第二の絶縁膜2、4及び
発光層3が挾まれて成るEL発光素子に於て、絶縁膜の屈
折率をEL発光層の屈折率よりも小さく設計し、EL発光層
で生じた光の大部分を絶縁層との界面で全反射させてEL
発光層内に閉じ込められるようにすることでEL発光層を
光導波部として機能させ、エッジから強い強度の出射光
7を得る方式が提案され、更に、これを利用したELアレ
ーヘッドが提案された(米国特許第4,535,341号)。
第8図にエッジ放射型のEL発光素子を用いたELアレー
ヘッドの構成を示す。基板8の表面に共通電極9を形成
する。第一の絶縁膜、EL発光層、第二の絶縁膜、及び画
素駆動電極の4層構造のEL発光素子13を多数並べてELア
レー11を形成する。共通電極9には通常交流電圧を印加
する。画素駆動電極への電圧印加を制御する駆動素子12
にEL発光素子毎に設け、印刷データにしたがって駆動素
子を制御して、EL発光素子13のエッジ部分からの出射光
7を制御する。この様にして、オンされた駆動素子12に
接続された画素駆動電極と共通電極との交点のEL発光層
で光が発し、エッジ部分から光が出射される。EL発光素
子のエッジからの発光の像はセルフォックレンズアレー
によって感光体表面に結像され、この部分の感光体表面
の電位が変化して、静電潜像が形成される。
〔発明が解決しようとする課題〕
A4の用紙に300ドット/インチの密度で印刷しようと
すると、ELアレーヘッドは約2500個のEL発光素子で形成
されなくてはならない、その場合、各EL発光素子を同一
のタイミングで駆動しようとすると、前記約2500個の素
子全てに駆動素子が必要になり、多数の駆動iCが必要で
価格面での不利益が生じるばかりでなく、画素電極と駆
動iCとの接点数が増大して信頼性の低下をも引き起こ
す。そこで、この点を改善すべく走査電極とデータ電極
とを備えた時分割駆動が提案されている。
第9図がその様な時分割駆動を実現するためのELアレ
ーヘッドの平面構成図である。ここでは4分割駆動の例
を示してあり、ELアレーのパターンは基板8の表面に形
成される。右下がりの斜線で示した走査電極S1、S2、S
3、S4と左下がりの斜線で示したデータ電極D1、D2、・
・・・との交点にEL発光素子が形成される。EL発光素子
Ei−jは走査電極Siとデータ電極Djの交点に形成されて
おり、出射光7はEi−jの下端より矢印の方向に出射さ
れる。そして、この様なELアレーヘッドの駆動を行うた
めの信号波形は第10図あるいは第11図に示すようなもの
である。ここで第10図の駆動では、ある走査電極の選択
期間内に走査線選択波形を反転させて交流的に駆動する
もので、この様にすることでEL素子に直流電圧が印加さ
れて素子劣化が進行するのを防ぐ。一方、第11図では選
択期間内には直流的な電圧印加を行い、第10図に比べて
駆動周波数を二分の一にするもので、例えば次の選択期
間がきた時に選択波形を反転させることで長周期での交
流駆動を行うものである。以下、説明の簡単化のために
より単純な第11図を用いる。ここでは走査電極に印加さ
れる選択波形(電圧:VS)及び非選択波形(電圧:0)が
左の欄に、またデータ電極に印加されるON波形(電圧:
−VD)及びOFF波形(電圧:VD)が上の欄に示され、それ
ぞれの交点にはそれらの合成波形が示されている。第12
図(縦軸は対数プロット)に示したように、EL発光素子
は印加電圧に対して、しきい値電圧VTで実効的に発光を
始め、電圧VH以上で十分な発光強度となる様な特性を示
す。従って、第11図に於ける合成波形の内、VS+VD>VH
でその他の3つは何れもVT以下となるようにVS、VDを選
べば時分割駆動を行えることになる。ところで、この様
な時分割駆動では第9図から明らかなように、EL発光素
子発光面(Ei−jの下端)、は必然的に一直線状には配
置しえず、感光体表面から見たときの各EL光源の高さに
分布ができる。一方、上記の様な駆動方法では、それぞ
れのEL発光素子の発光強度はその素子の発光面に於いて
はほぼ等しいものとなる。この結果、以上の素子配置と
駆動方法とでは感光体表面に於ける光強度にばらつきが
出て、出力にむらが生じることになる。
本発明はかかるEL発光素子の素子と駆動方法に起因す
るプリンター出力の品質低下を解決せんとするものであ
る。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明では感光体表面にお
ける光強度の分布が殆ど無くなるように、EL発光素子の
発光強度をその素子の発光面と感光体表面との距離に応
じて変えるもので、この結果良好なプリンター出力が得
られる。そして、発光強度を前記距離に応じてかえるた
めにEL発光素子の面積をかえること、又は駆動信号の駆
動波形をかえることにより発光強度を加減したことを特
徴としている。
〔実施例〕
以下本発明による実施例を図面に基づいて説明する。
第6図にELアレーヘッド64の構成を示す。基板8にEL発
光素子を多数並べたELアレー11を設ける。ELアレーは透
明部材65及びシール部材66を用いて、外気と遮断され、
水分などによるELアレーの特性変化を防ぐ。制御部67は
印刷データ信号61を受け取り、ELアレーの走査電極を駆
動する走査電極駆動信号62をELアレーの走査電極に印加
する。またELアレーのデータ電極を制御する信号63をデ
ータ電極駆動iC68に印加する。ELアレーのエッジから出
射した光は、セルフォックレンズアレー69を透過して、
感光ドラム60の表面に結像して、エッジの像の潜像を感
光ドラム表面に形成する。
第1図は本実施例でのELアレーヘッドの平面配置図で
あり、右下がりの斜線で示した走査電極S1、S2、S3、S4
と左下がりの斜線で示したデータ電極D1、D2、・・・は
第9図で示したものと同様である。EL発光素子Ei−jは
基板8の上に膜厚0.1μmのアルミニウムの走査電極S
i、膜厚0.2μmの酸化イットリウムの第一の絶縁膜、マ
ンガンを0.5重量パーセントドープした膜厚1.0μmの硫
化亜鉛の発光層、膜厚0.2μmの酸化イットリウムの第
二の絶縁膜、及び膜厚0.1μmのアルミニウムのデータ
電極Djの積層構造で形成した。この場合、酸化イットリ
ウムの屈折率1.9は硫化亜鉛の2.3よりも小さく、発光層
での光の閉じ込めは十分に行われる。ここで本実施例で
の特徴は、EL発光素子Ei−jの面積を、E4−1>E3−>
E2−1>E1−1とし、これらの相対的な面積を感光体表
面に於ける光強度がほぼ一様になるように設計すること
である。この様にすれば、第10図、第11図のような波形
で駆動しても、感光体表面からより離れたEL発光素子の
面積をより大きくして、元々の発光強度を強くすること
になり、実質的にEL発光素子を基板端部に一列に並べる
のと同等の効果が得られ、光強度分布は感光体表面にお
いて均一になる。
次にEL発光素子に印加される駆動波形をかえて、各EL
発光素子の発光強度をかえ、感光体表面における光強度
が均一になるようにしたいくつかの実施例を第2図から
第5図に示す。
尚、以下の実施例では第9図のELアレーヘッドを用い
る。又、以下の実施例では、第11図と同様の選択波形と
し、更に図面の簡略化のために次の選択期間でも同一極
性の選択波形としたが、実際上は選択期間内あるいは選
択期間毎に極性を入れ換えて交流的に駆動して直流印加
による素子の劣化を防ぐ。
尚、以下に示す各実施例を交流的駆動におきかえるこ
とはきわめて容易にできる。
さて、第2図では走査電極毎に選択波形の電圧(第11
図VS)を僅かに変化させるもので、4分割駆動の場合に
S1・・S4に対応する電圧をVS1・・VS4とする。この時に
データ電極Djの波形の振幅(第11図VD、−VD)はそのま
まである。そして、VS4>VS3>VS2>VS1でかつ、VS1+V
D>VH、VS4−VD<VTとなるようにVS1・・VS4、VDを選
ぶ。この結果、EL発光素子Ei−jに印加される合成電圧
は、データ電極にON波形が印加された場合に、VHより高
くかつE4−jではE3−jよりも、E3−jではE2−jより
も高くなり、第12図から明らかなように各EL発光素子の
発光強度はE4−j>E3−j>E2−j>E1−jとなる。そ
して、第12図のEL発光素子の特性を加味してVS1・・VS4
の選択を行うならば上述の実施例同様に、実質的にEL発
光素子を基板端部に一列に並べるのと同等の効果が得ら
れ、光強度分布は感光体表面において均一になる。
第3図は別の実施例で、ここでは第2図に於いて説明
したと同様のことを、走査電極の選択波形の電圧を変え
るのではなく、データ電極のON、OFF波形の電圧を走査
の選択のタイミングに同期させて変化させるものであ
る。ここでもデータ電極Djでの走査電極S1・・S4に対応
したOFF電圧VD1・・VD4が、VD4>VD3>VD2>VD1でか
つ、VS+VD1>VH、VS−VD1<VTとなるようにVS、VD1・V
S4を選ぶ。そして、本実施例も第2図と同様の効果が得
られる。
第4図は更に別の実施例である。ここでは走査電極で
の選択期間中に複数回のON、OFF波形をデータ電極に印
加し、走査電極の違いによるEL発光素子の発光強度の調
整を上記複数回の回数を変えることで行うものである。
この場合、EL発光素子はON波形印加毎に短い発光を繰り
返すことになり、選択期間内での時間平均としての発光
強度は、ほぼ加えたパルスの回数に比例することにな
る。尚、光出力を行わない場合には第11図と全く同様な
OFF波形を加えればよい。そして選択期間内でのON波形
印加の回数の少ない、例えばS1、ではDj(a)の様にON
波形パルスのパルス幅は一定で休止期間と併用してもよ
いし、Dj(b)の様にパルス幅を変ええもよい。
第5図は更にまた別の実施例で、発光強度を弱くとり
たい走査電極での選択波形の印加を間欠的に行うもので
ある。但し、本実施例に置いては最小単位の出力データ
(例えば1ドット)を複数回の選択波形の印加で行う。
ここで、例えば第5図に示したようにS1での選択波形を
S4よりも少ない回数とすれば、EL発光素子の発光強度は
E4−j>E1−jとなり、これまでに述べてきたことが行
なえることになる。尚、S1で選択波形を間引いた時間51
に於いて、データ電極Djに印加する波形は図中破線で示
したが、これはその波形はほぼ自由にして良いと言うこ
とである。
尚、これまでの実施例で基板8上での走査電極とデー
タ電極との上下の積層関係を逆転させても何等支承が無
いことは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上、本発明の構造によれば、エッジ放射型ELアレー
ヘッドを時分割駆動で駆動させる場合に問題となる感光
体表面に対する発光層の不均一な配置に対処できる。こ
こでは、EL発光層の面積をその素子配置に応じて変える
こと、或は、印加する駆動波形をその素子配置に応じて
変えることの何れかにより、感光ドラム面での光の強度
を均一にするものであり、高品質な印刷が保証されるこ
とになる。この結果、時分割駆動が十分可能となり、使
用する駆動用iC数を減少させると言うきわめて重要な経
済効果が導出されることになり、安価で性能の良いELア
レーヘッドを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のELアレーヘッドの構成を示す平面図、
第2図〜第5図は本発明の異なる実施例に対する駆動波
形を説明する波形図、第6図は本発明のELアレーヘッド
の構成を示す説明図、第7図はエッジ放射型のEL発光素
子の構成を示す断面図、第8図はELアレーヘッドの構成
を示す説明図、第9図は従来の時分割駆動型のELアレー
ヘッドの構成を示す平面図、第10、11図は従来の駆動波
形を示す説明図、第12図はEL発光素子の発光特性を示す
グラフである。 S1、S2、S3、S4……走査電極、 D1、D2、D3……データ電極、 Ei−j……EL発光素子、 7……エッジ放射光、 60……感光ドラム、 64……ELアレーヘッド。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に一列に配置された複数のエッジ放
    射型EL(エレクトロルミネッセンス)発光素子を有し、
    出力パターンデータに依存した駆動信号で該EL発光素子
    を発光または非発光状態にして感光体表面に光書き込み
    を行うELアレーヘッドにおいて、前記EL発光素子の発光
    面と前記感光体表面との距離に応じて前記EL発光素子の
    面積をかえて感光体表面上の各EL発光素子からの光強度
    が等しくなるようにしたことを特徴とするELアレーヘッ
    ド。
  2. 【請求項2】基板上に設けられた複数の走査電極と複数
    のデータ電極との交差部に形成された複数のエッジ放射
    型EL発光素子を有し、前記走査電極に時分割で印加され
    る選択信号と、前記データ電極に出力パターンデータに
    依存して印加されるON、OFF信号とにより前記EL発光素
    子を発光または非発光状態にして感光体表面に光書き込
    みを行うELアレーヘッドにおいて、1選択期間に走査電
    極とデータ電極に印加する電圧信号が、選択期間内で一
    定レベルの信号であり、前記感光体面上の各EL発光素子
    からの光強度が等しくなるように、前記EL発光素子の発
    光面と感光体表面との距離に応じて、走査電極又はデー
    タ電極に印加される電圧のいずれか一方の電圧値をかえ
    た電圧信号である事を特徴とするELアレーヘッド。
  3. 【請求項3】請求項2において、1選択期間に走査電極
    とデータ電極に印加する電圧信号が、選択期間内で少な
    くとも一方が複数のパルスからなる信号であり、感光体
    面上の各EL発光素子からの光強度が等しくなるように、
    EL発光素子の発光面と感光体表面との距離に応じて、前
    記パルスの数をかえた電圧信号である事を特徴とするEL
    アレーヘッド。
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