JP3179962B2 - Ledアレイの駆動制御回路 - Google Patents

Ledアレイの駆動制御回路

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JP3179962B2 JP6556394A JP6556394A JP3179962B2 JP 3179962 B2 JP3179962 B2 JP 3179962B2 JP 6556394 A JP6556394 A JP 6556394A JP 6556394 A JP6556394 A JP 6556394A JP 3179962 B2 JP3179962 B2 JP 3179962B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、LEDアレイの駆動制
御回路に関し、特に電子写真式印刷装置において光源と
して用いられる階調印字可能なLEDヘッドを構成する
LEDアレイの駆動制御回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は第1の従来例を示すブロック図で
あり、図中、破線にて囲まれた部分がLEDヘッド60
である。ここで、プリンタの印字における主走査方向の
ドット数をNとする。LEDヘッド60において、LE
D素子の駆動の有無に対応するデータが入力されると、
シフトレジスタ61は主走査方向一列分のデータを順次
転送する。このシフトレジスタ61は、主走査方向のド
ット数Nに対応してN個のフリップフロップ回路によっ
て構成されている。
【0003】シフトレジスタ61に転送されたデータ
は、ラッチ回路62に各ドット毎にラッチされた後、ド
ライバ回路63に供給される。ドライバ回路63は、ラ
ッチ回路62にラッチされたデータにより、ストローブ
信号のオン期間においてLEDアレイ64を駆動して発
光させる。なお、LEDアレイ64は、アレイ状に配列
されたN個のLED素子によって構成されており、ドラ
イバ回路63の出力端と1対1の対応関係をもって接続
されている。
【0004】一方、印字の階調数を2M とするとき、印
字データの1ライン分についてのみ考えると、階調メモ
リ65にはMビットのデータがN個格納される。この階
調メモリ65の出力データは、コンパレータ68の一方
の入力Aとなる。N進カウンタ66は、階調メモリ65
へ供給されるクロックをカウントすることにより、階調
メモリ65からの1ライン分のデータ読出しの完了を知
り、その出力をMビットカウンタ67に供給する。
【0005】Mビットカウンタ67は、N進カウンタ6
6の出力により、階調メモリ65からのデータ読出しの
Nドット分完了毎にインクリメントされる。このMビッ
トカウンタ67の出力は、コンパレータ68の他方の入
力Bとなる。コンパレータ67は、階調メモリ65から
読み出されたデータとMビットカウンタ67のカウント
出力とを比較し、Mビットカウンタ67のカウント出力
よりも階調メモリ65からの読出しデータが大きいとき
(A>B)、その出力がオンとなる。このコンパレータ
6の出力は、先述したLEDヘッド60内のシフトレジ
スタ61に入力される。
【0006】図7は、上述した第1の従来例において階
調印字を行うときの各部の信号のタイミングチャートで
ある。本例では、プリンタが1ライン分の印字を行うと
き、LEDアレイ64の駆動・発光を階調数分に分割
し、分割されたLED駆動に先立ってLEDヘッド60
にシフトレジスタ61の一列分のデータを転送する状況
を示している。
【0007】図7において、1ライン印字時間中に階調
メモリ65から連続してNビット分の階調データが読み
出され、この動作が2M 回繰り返される。ここで、階調
メモリ65から読み出されるデータは、1回目のデータ
転送・LED駆動時から2M回目のデータ転送・LED
駆動時まで同様のデータ列である。今、1回目のデータ
転送・LED駆動のため階調メモリ65からデータを読
み出し、a,b,c,d,…なるデータ列が得られると
する。
【0008】このデータをMビットカウンタ67の出力
“0”と比較し、その比較結果(1ビット)をLEDヘ
ッド60へ転送する。データ列a,b,c,d,…のう
ち、“0”のデータの場合、LEDヘッド60へは
“0”のデータが転送され、データ列a,b,c,d,
…のうち、“0”以外のデータに対応してLEDヘッド
60へは“1”のデータが転送される。LEDヘッド6
0へ1回目のデータ転送が完了すると、転送データはラ
ッチ回路62にラッチされ、ストローブ信号のパルス幅
Ts の時間だけドライバ回路63を介してLEDアレイ
64の各LED素子の駆動が行われる。
【0009】2回目のデータ転送時、Mビットカウンタ
67はインクリメントされ、出力データが“1”となっ
ている。階調データ列の2回目の読出しにおいて、その
データ列a,b,c,d,…はMビットカウンタ67の
出力“1”と順次比較され、“1”よりも大きい場合に
その対応するLEDヘッド60のドットがストローブ時
に発光する。
【0010】同様に、3回目のデータ転送・LED駆動
から2M 回路目のデータ転送・LED駆動まで繰り返さ
れ、Mビットカウンタ67の出力も2,3,…,2M
1と順次インクリメントしていく。この結果、階調メモ
リ65に階調データJが格納されていたとすると、LE
Dヘッド60中の対応するドットのLED素子は時間T
s ずつJ回駆動され、累積駆動時間はJ×Ts 〔秒〕と
なる。
【0011】図8は、LEDヘッド60のストローブ時
間と印字のマクベス濃度との関係を示す特性図である。
ストローブ時間(印字1ライン当りのLED発光時間の
累積値)が増加すると、印字のマクベス濃度も単調に増
大している。この特性図から明らかなように、ストロー
ブ時間とマクベス濃度とは直線的関係にない。このた
め、これを補正するための補正テーブルを設け、この補
正テーブルによって階調メモリ65のデータを予め補正
しておくことになる。
【0012】図9は第2の従来例を示すブロック図であ
り、印字データが1ドット当り2ビットで4段階の階調
印字を行う場合の例を示している。この従来回路は、入
力2ビット、出力4ビットのエンコーダ回路91と、こ
のエンコーダ回路91の3ビットの出力に対応して設け
られた3個のシフトレジスタ92〜94と、これらシフ
トレジスタ92〜94の出力をラッチするラッチ回路9
5と、このラッチ回路95の出力によりLEDアレイ9
7を駆動するLEDドライバ回路96と、シフトレジス
タ92〜94、ラッチ回路95及びドライバ回路96へ
のタイミング信号を発生するタイミング発生回路98と
によって構成されている(特開昭62−184868号
公報参照)。
【0013】図10は、エンコーダ回路91の2ビット
の入力A,Bと3ビットの出力C,D,Eの関係を示す
真理値表である。入力A,Bは上位装置より供給される
2ビットの階調データであり、入力AがMSB(最上位
ビット)、入力BがLSB(最下位ビット)である。シ
フトレジスタ92〜94の各クロックとしては、上位装
置から送出されるドットデータに同期したCLOCK信
号が入力される。
【0014】上位装置から送出される印字データは1ド
ットが2ビットで表され、クロックに同期して本回路
(LEDヘッド)へ送られる。この印字データは、エン
コーダ回路91で3ビットのデータに変換され、それぞ
れの出力C,D,Eの値がシフトレジスタ92,93,
94に入力される。1ドットラインのデータがすべて転
送完了すると、上位装置はLED‐ON信号aを出力す
る。
【0015】このLED‐ON信号aがタイミング発生
回路98に入力されると、タイミング発生回路98は、
図11のタイミングチャートに示すタイミングで各タイ
ミング信号b〜fを出力し、以下のような動作を行う。
すなわち、タイミング信号bによってシフトレジスタ9
2の出力をイネーブルとし、ラッチ回路95にタイミン
グ信号eによってシフトレジスタ92の出力をラッチす
ると同時に、タイミング信号fによってLEDドライバ
回路96をオン状態にし、LEDアレイ97のLED素
子を点灯させる。
【0016】次に、シフトレジスタ92の出力をラッチ
したT秒後に、タイミング信号cによってシフトレジス
タ93の出力をイネーブルとし、その出力をタイミング
信号eによってラッチする。再びT秒後にタイミング信
号dによってシフトレジスタ94の出力をイネーブルと
し、その出力をタイミング信号eによってラッチし、T
秒後にLEDドライバ回路96をオフ状態とする。この
動作により、LEDアレイ97の各LED素子のうち、
はじめのT秒間はシフトレジスタ92、次のT秒間はシ
フトレジスタ93、最後のT秒間はシフトレジスタ94
の出力に対応したLED素子が点灯することになる。
【0017】従って、上位装置から送られた2ビット階
調データが“00”であるならば、エンコーダ回路91
の3ビットの出力は“000”となる。これにより、シ
フトレジスタ92,93,94のデータはすべて“0”
となるので、そのドットに対応したLED素子は点灯し
ない。また、2ビットの階調データが“11”であれ
ば、エンコーダ回路91の3ビットの出力は“111”
となる。よって、シフトレジスタ92,93,94のデ
ータはすべて“1”となるので、そのドットに対応した
LED素子は3T秒間点灯する。このように、上位装置
から階調データ0,1,2,3に対応してLED素子の
点灯時間が0,T,2T,3T〔秒〕となるので、ドッ
ト毎にLED素子の光量を制御でき、階調印字が可能と
なる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た2つの従来例のうち、先ず第1の従来例の回路では、
1階調毎に階調メモリ65をアクセスして階調データを
読み出す回路構成となっているので、階調メモリ65の
アクセス時間をTCLK 、主走査のドット数をN、階調数
を2n とするとき、階調印字1ラインに要する時間は、
N×TCLK ×2n〔秒〕を超える値となる。このため、
通常、ドット数Nが数千ドットの値であることから、1
ライン印字に多大な時間を要することになり、高速印字
ができないという問題があった。
【0019】一方、第2の従来例の回路においては、n
ビットの階調データを(2n −1)ビットのデータにエ
ンコードし、その変換データを(2n −1)個のシフト
レジスタ列に格納する回路構成となっているため、1ラ
イン当りNドット(即ち、ヘッドの横幅がNドット)の
階調LEDヘッドを構成する場合、N×(2n −1)個
のフリップフロップ回路をエンコード後のデータの格納
に必要とする。このため、LEDヘッドを構成するIC
チップの面積が増大するため、コスト高となる問題があ
った。
【0020】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、回路構成の簡略化が
図れるとともに、1ラインの階調印字を短時間に行えて
高速印字が可能なLEDアレイの駆動制御回路を提供す
ることにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明によるLEDアレ
イの駆動制御回路では、入力データを保持しかつ主走査
方向へ順にシフトさせるシフトレジスタを1系統設け、
その最終段の出力データを更新回路で更新する。この更
新データ及び入力された階調データのいずれか一方をセ
レクタ回路で選択してシフトレジスタの初段に入力し、
階調データのシフト動作と更新データの循環動作とを1
系統のシフトレジスタによって兼ねて行うようにする。
そして、駆動回路により、シフトレジスタの各段の出力
データに基づいてLEDアレイの各LED素子を駆動す
る構成となっている。
【0022】
【作用】上記構成のLEDアレイの駆動制御回路におい
て、先ず、所定ドット数分の階調データがシフトレジス
タ内で主走査方向に順に転送される。そして、クロック
信号に同期してシフトレジスタの各段の出力データに基
づいて各LED素子の駆動が開始される。これと同時
に、シフトレジスタの最終段の出力データがデクリメン
ト(更新)されて所定個数のクロックを1周期としてシ
フトレジスタ内を循環する。この一連の動作が、階調数
分だけ繰り返される。これにより、各LED素子の発光
駆動が、その駆動開始からシフトレジスタの各段の出力
データが“0”になるまで、即ち階調データに対応する
時間だけ行われる。
【0023】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1は、本発明によるLEDアレイの駆動
制御回路の一実施例を示すブロック図である。本発明に
よるLEDアレイの駆動制御回路は、1つのICチップ
として構成され、図2に示すように、K個のICチップ
211 ,212 ,……,21K が縦続接続されることに
よって階調印字可能なLEDヘッド22を構成する。そ
して、階調メモリ23からの読出しデータをLEDヘッ
ド22に入力することによって階調印字プリンタを構成
する。
【0024】階調メモリ23から読み出されたMビット
の階調データは、セレクタ回路11の一方の入力とな
る。このセレクタ回路11の他方の入力としては、次段
の回路(ICチップ)の入力となる本回路のデータ出力
が、更新回路であるデクリメント回路12でデクリメン
トされて供給される。セレクタ回路11は、タイミング
制御回路13による制御によって2つの入力のうちの一
方を選択して次段のラッチ回路141 へ供給する。
【0025】ラッチ回路141 は、同一のクロック信号
により動作するMビットのパラレルシフトレジスタであ
り、次段以降のラッチ回路142 ,143 ,……,14
m も同一の構成となっている。Mビットのラッチ回路の
数は、本回路が受け持つLED素子の数に対応してい
る。ラッチ回路141 に入力されたMビットのデータ
は、タイミング制御回路13からクロック信号が印加さ
れる毎に、次段以降のラッチ回路142 ,143 ,…
…,14m へと順次転送されることになる。このm個の
ラッチ回路142 ,143 ,……,14m により、入力
データを主走査方向に順にシフトするm段のシフトレジ
スタが構成されている。
【0026】ラッチ回路141 ,142 ,143 ,…
…,14m の各Mビットの出力は、OR回路151 ,1
2 ,153 ,……,15m にそれぞれ入力される。O
R回路151 ,152 ,153 ,……,15m の各出力
は、ラッチ回路16でラッチされた後、AND回路17
1 ,172 ,173 ,……,17m の一入力となる。A
ND回路171 ,172 ,173 ,……,17m は、ス
トローブ信号を他入力としており、このストローブ信号
が“H”レベルの間LEDアレイ18を構成するLED
素子191 ,192 ,193 ,……,19m を駆動・発
光させる。
【0027】図3に、デクリメント回路12の真理値表
を示す。ここでは、一例として、階調数“16”の場合
を示している。また、表中の数字は、16進数表示を表
している。図3から明らかなように、デクリメント回路
12は、入力となる本回路の出力階調データ“F”〜
“1”をデクリメントしてデータ“E”〜“0”として
出力し、入力データが“0”のときはそのまま出力デー
タ“0”として出力するように構成されている。
【0028】図4は、例えば24 階調3ドット幅の場合
の具体的な構成を示すブロック図であり、図中、図1と
同等部分には同一符号を付して示してある。同図におい
て、信号D3 ,D2 ,D1 ,D0 は階調データである。
3 がMSB、D0 がLSBである。一方、信号d3
2 ,d1 ,d0 は次段の回路への出力信号である。こ
の出力信号d3 ,d2 ,d1 ,d0 は、デクリメント回
路12への入力信号ともなっている。d3 がMSB、d
0 がLSBである。
【0029】図1との対応において、デクリメント回路
12は、AND回路、NOR回路、OR回路、EX‐O
R回路等の論理回路によって構成されており、ET 信号
やALL0‐N信号に基づいて本回路の出力信号d3
2 ,d1 ,d0 をデクリメントし、セレクト回路11
に供給する。ここで、ET 信号は上位装置から供給され
る信号であり、クロックの有効範囲を示すイネーブル信
号である。また、ALL0‐N信号は出力信号d3 ,d
2 ,d1 ,d0 の全てが“0”となったとき“L”レベ
ルとなる信号である。
【0030】セレクタ回路11は、各ビット毎に、階調
データ(D3 〜D0 )と後述するLD‐P信号とを2入
力とするAND回路41と、デクリメント回路12の出
力データとLD‐P信号の反転信号とを2入力とするA
ND回路42と、これらAND回路41,42の各出力
を2入力とするOR回路43とから構成され、LD‐P
信号が“H”レベルのとき階調データ(D3 〜D0 )、
LD‐P信号が“L”レベルのときデクリメント回路1
2の出力データをそれぞれ選択するようになっている。
【0031】ラッチ回路141 は、各ビット毎に1段の
フリップフロップ回路Q13〜Q10からなるパラレルシフ
トレジスタ構成となっている。ラッチ回路142 ,14
3 も同様に、各ビット毎に1段のフリップフロップ回路
23〜Q20,Q33〜Q30からなるパラレルシフトレジス
タ構成となっている。フリップフロップ回路Q13〜Q10
の各出力は、OR回路151 を経てラッチ回路16を構
成するラッチ素子L1 にラッチされる。ラッチ素子L1
の出力は、AND回路171 でストローブ信号STBと
の論理積がとられてLED素子191の駆動信号とな
る。別のLED素子192 ,193 に対応するラッチ素
子L2 ,L3 もラッチ素子L1 と同様に結線されてい
る。
【0032】図5は、一例として、図4の回路(ICチ
ップ)を2つ縦続接続して用いる場合の動作を説明する
ためのタイミングチャートである。階調データDn は、
図2に示す階調メモリ23から読み出されたもので、本
例では4ビットのデータであり、タイミングチャート中
の数字は、本回路の動作に伴って階調データが変化する
様子を示している。今、一例として、1,2,3,4,
3,2の6ドット分の階調データ列Dn が入力された場
合を考える。なお、以下の回路動作の説明では、各回路
の符号には6ドットに対応して添字“1 ”〜“6 ”を付
して示すものとする。
【0033】CLK信号は、本回路のラッチ回路141
〜143 を構成する各フリップフロップ回路へ供給され
るクロック信号である。LD‐P信号は、階調データD
n を初段のラッチ回路141 の各フリップフロップ回路
13〜Q10へ入力させるためのセレクタ制御信号であ
り、6ドット分の時間だけ“H”レベルとなる。この
間、階調データDn はdot1,dot2,dot3,
dot4,dot5,dot6へと順次転送される。
【0034】6ドット分のデータの転送が完了すると、
3クロック毎にラッチ信号がラッチ回路16に入力さ
れ、4つのフリップフロップ回路の各出力の論理和をと
るOR回路151 〜156 の出力をラッチ素子L1 〜L
6 にラッチする。LD‐P信号が“L”レベルの期間
は、dot3のデータは、図3の真理値表に従ってデク
リメント回路12でデクリメントされ、セレクタ回路1
1を介してdot1の入力データとなる。dot2,d
ot3へはそれぞれdot1,dot2のデータがシフ
トされてそのまま入力される。dot4,dot5,d
ot6のデータについても同様である。
【0035】本例の場合、LD‐P信号が“L”レベル
に遷移してから3クロック後のデータは全て図3の真理
値表に従ってデクリメントされて循環したことになる。
このとき、ラッチ信号は“H”レベルとなり、dot1
〜dot6のデータが“0”となったか否かをOR回路
151 〜153 により判別し、これによりラッチ回路1
1 〜166 は“1”あるいは“0”となる。
【0036】すなわち、一例として、dot3について
説明するならば、dot3の階調データは“4”であ
り、そのデータはデクリメント回路12でデクリメント
されてdot1に帰還され、dot1,dot2と順に
シフトされて3クロック後にdot3のデータが“3”
となる。この循環を4回繰り返すことにより、dot3
の階調データが“0”となる。従って、dot3につい
ては、その階調データが“4”であったことから、do
t3のラッチ素子L3 の出力が4周期分だけ“H”レベ
ルとなり、その期間だけLED素子193 が発光する。
【0037】このように、3クロックを周期とする一連
の動作を(24 −1)回繰り返して印字1ライン分のL
EDアレイの駆動処理が完了する。その結果、図5に示
す例のように、入力された階調データに対応する時間幅
でラッチ素子L1 〜L6 の出力が“H”レベルとなり、
LEDアレイの発光時間が各ドット毎に制御される。
【0038】ここで、LEDヘッドの主走査方向のドッ
ト数をNとすると、図5の例における階調印字1ライン
分に要する時間T0 は、クロック信号の周期をTCLK
するとき、
【数1】 T0 =N×TCLK +(24 −1)×3×TCLK 〔秒〕 ……(1) 程度であり、第1の従来例による場合と比べると、極め
て短い時間で印字処理が完了することになる。
【0039】また、回路規模、即ちコストを推測する指
標としてフリップフロップ回路の素子数を考えるとする
と、1ドット当りnビットの階調データのとき、第2の
従来例の場合によると、N×(2n −1)個のフリップ
フロップ回路を必要としていたのに対し、本発明によれ
ば、N×n個、即ち1ドット当りビット数分のフリップ
フロップ回路で良く、コスト的に有利なものとなる。な
お、当然のことながら、階調データのため、n≧2であ
り、(2n −1)>nである。一例として、256階調
のとき、第2の従来例の場合と本発明の場合との比は、
255対8となる。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力データを保持しかつ主走査方向へ順にシフトさせる
シフトレジスタを1系統設け、その最終段の出力データ
を更新回路で更新するとともに、この更新データ及び入
力された階調データのいずれか一方をセレクタ回路で選
択してシフトレジスタの初段に入力するように構成し、
入力された階調データを所定の周期で更新しながらシフ
トレジスタ内を循環させるとともに、階調データのシフ
ト動作と更新データの循環動作とを1系統のシフトレジ
スタによって兼ねて行うようにしたことにより、少ない
数のフリップフロップ回路を用いて構成できるため、回
路構成の簡略化が図れ、しかも1ラインの階調印字を短
時間に行えて高速印字が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】階調印字プリンタの構成を示すブロック図であ
る。
【図3】デクリメント回路の真理値表を示す図である。
【図4】24 階調3ドット幅の場合の具体的な回路構成
を示すブロック図である。
【図5】24 階調6ドット幅の場合の動作説明のための
タイミングチャートである。
【図6】第1の従来例を示すブロック図である。
【図7】第1の従来例の動作説明のためのタイミングチ
ャートである。
【図8】LEDヘッドストローブ時間と印字のマクベス
濃度との関係を示す特性図である。
【図9】第2の従来例を示すブロック図である。
【図10】エンコーダ回路の真理値表を示す図である。
【図11】第2の従来例の動作説明のためのタイミング
チャートである。
【符号の説明】
11 セレクタ回路 12 デクリメント回路 141 〜14m ,16 ラッチ回路 151 〜15m OR回路 171 〜17m AND回路 18 LEDアレイ 191 〜192 LED素子 22 LEDヘッド 23 階調メモリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/447 B41J 2/52

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 階調印字可能なLEDヘッドを構成する
    LEDアレイの駆動制御回路であって、 入力データを保持しかつ主走査方向へ順にシフトさせる
    1系統のシフトレジスタと、 前記シフトレジスタの最終段の出力データを更新する更
    新回路と、 入力された階調データ及び前記更新回路からの更新デー
    タのいずれか一方を選択して前記シフトレジスタの初段
    に入力するセレクタ回路と、 前記シフトレジスタの各段の出力データに基づいてLE
    Dアレイの各LED素子を駆動する駆動回路とを具備
    前記1系統のシフトレジスタは、前記階調データのシフ
    ト動作と前記更新データの循環動作とを兼ねて行う こと
    を特徴とするLEDアレイの駆動制御回路。
  2. 【請求項2】 前記セレクタ回路は、1ライン分の階調
    データを選択した後次の1ライン分の階調データを選択
    するまでの期間、前記更新データを選択して前記シフト
    レジスタ内を循環させることを特徴とする請求項1記載
    のLEDアレイの駆動制御回路。
  3. 【請求項3】 前記駆動回路は、前記階調データに比例
    した時間だけLEDアレイの各LED素子を駆動するこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載のLEDアレイの駆
    動制御回路。
JP6556394A 1994-03-08 1994-03-08 Ledアレイの駆動制御回路 Expired - Fee Related JP3179962B2 (ja)

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