JP3308756B2 - Ledアレー - Google Patents

Ledアレー

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JP3308756B2
JP3308756B2 JP6799195A JP6799195A JP3308756B2 JP 3308756 B2 JP3308756 B2 JP 3308756B2 JP 6799195 A JP6799195 A JP 6799195A JP 6799195 A JP6799195 A JP 6799195A JP 3308756 B2 JP3308756 B2 JP 3308756B2
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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、電子写真記録方式によ
り記録媒体上に永久可視像を形成するための記録用発光
素子として用いられるLEDアレーに関する。
【0002】
【従来の技術】電子写真記録方式の画像形成装置におい
て、LED(発光ダイオード)を高密度に多数並べた構
成のLEDアレーが露光手段として用いられており、レ
ーザ走査光学系等の他の露光手段に比べて、可動部がな
く、機構が簡単になるという利点を有している。
【0003】従来、転送用のサイリスタと発光用のサイ
リスタを高密度にアレー状に配列した自己走査型LED
アレー(以後、SLEDと呼ぶ)は、特開平1−238
962号公報、特開平2−208067号公報、特開平
2−212170号公報、特開平3−20457号公
報、特開平3−194978号公報、特開平4−587
2号公報、特開平4−23367号公報、特開平4−2
96579号公報、特開平5−84971号公報、およ
び楠田幸久、駒場信幸、大野誠治、黒田靖尚、山下健、
田中修平;「駆動回路を集積した光プリンタ用発光素子
アレイの提案」ページ61〜64,ジャパンハードコピ
ー’91(A−17)、楠田幸久、刀根潔;「PNPN
サイリスタ構造を用いた自己走査型発光素子(SLE
D)の提案」電子情報通信学会、光・量子エレクトロニ
クス研究会予稿OQE−(8),1990.3.5等で
紹介されており、記録用発光素子として注目されてい
る。
【0004】上記文献等にも記載されているように、サ
イリスタとはpnpn層で構成されたもので、電流の制
御機能を持ったものである。一般のサイリスタはSiで
作られているため、発光量は微小なため発光しないとさ
れている。しかし、LEDで使用されているAlGaA
sやAlGaPの物質をサイリスタ構造にすると、サイ
リスタのゲート部分がLEDの接合部と同じ構成になる
ため、その部分で十分な発光をする。このため、従来技
術で転送用・発光用の両サイリスタは、AlGaAsで
作成されるため、発光することになる。このような転送
用・発光用の発光サイリスタでSLEDが構成されてい
る。
【0005】まず、図7の従来のSLEDの構成の一例
を示し、その動作について以下に説明する。図8はこの
SLEDを制御するためのシフト制御信号およびその他
の信号のタイミングを示し、全LED素子を点灯する場
合のタイミングの例である。
【0006】図7のVGAは、SLEDの電源電圧であ
り、抵抗R1〜R5…を介してスタートパルスφSにカ
スケードに接続されているダイオードD1〜D5…に図
7のように接続されている。このSLEDは、図7に示
すように、転送用サイリスタ21〜25…がアレー状に
配列したものと、発光用発光サイリスタ11〜15…が
アレー状に配列したものとからなる。そのそれぞれのサ
イリスタのゲート信号が各列毎に接続され、1番目のサ
イリスタ21,11のゲートはスタートパルスφSの信
号入力部に接続される。2番目のサイリスタ22,12
のゲートはスタートパルスφSの端子に接続された1番
目のダイオードD1のカソードに接続されており、3番
目のサイリスタ23,13のゲートは次のダイオードD
2のカソードにと言うように順次接続されて構成されて
いる。
【0007】次に、図8のタイミングチャートを参照し
て図7のSLEDの信号の転送および発光について説明
する。転送のスタートはスタートパルスφSを−3Vか
ら0Vに変化させることにより始まる。スタートパルス
φSが0Vになることにより、a点の電圧Va=0V、
b点の電圧Vb=−1.3V(ダイオードD1〜D5の
順方向電圧降下を1.3Vとする)、c点の電圧Vc=
−2.6V、d点の電圧Vd以降は−3Vとなり、これ
により転送用発光サイリスタ21と22のゲート信号が
−3Vからそれぞれ0V、−1.3Vと変化する。
【0008】この状態で第1のシフト制御信号φ1を0
Vから−3Vにすることにより、21の転送用発光サイ
リスタのそれぞれの電位はアノード:0V、カソード:
−3V、ゲート:−1.3VとなってサイリスタのON
条件となり、転送用発光サイリスタ21がONするその
状態でスタートパルスφSを−3Vに変えてもサイリス
タ21がONしているので、Va≒0Vとなる(その理
由は、φSには未図示で有るが抵抗を介してそのパルス
が印加されているので、サイリスタはONするとアノー
ドとゲート間の電位がほぼ等しくなるからである)。
【0009】このため、スタートパルスφSを−3Vに
しても1番目のサイリスタ21のON条件が保持され、
1番目のシフト動作が完了する。この状態で、発光用発
光サイリスタに印加する画像データのφI信号を0Vか
ら−3Vにすると、21の転送用のサイリスタがONし
た上記条件と同じになるので、発光用発光サイリスタ1
1がONして発光し、1番目のLEDが点灯することに
なる。1番目のLEDについてはφI信号を0Vに戻す
ことにより、発光用発光サイリスタ11のアノード・カ
ソード間の電位差が無くなり、サイリスタの最低保持電
流を流せなくなるので、発光用発光サイリスタ11はO
FFする。
【0010】次に、21から22の転送用発光サイリス
タのON条件の転送について説明すると、発光用発光サ
イリスタ11がOFFしても第1のシフト制御信号φ1
が−3Vのままなので、転送用発光サイリスタ21はO
Nのままとなり、そのための転送用発光サイリスタ21
のゲート電圧Va≒0Vであり、b点の電圧はVb=−
1.3Vのままである。この状態で、第2のシフト制御
信号φ2を0Vから−3Vに変化させることにより、転
送用発光サイリスタ22の電位はアノード:0V、カソ
ード:−3V、ゲート:−1.3Vとなるので、転送用
発光サイリスタ22はONする。この転送用発光サイリ
スタ22がONした後、第1のシフト制御信号φ1を−
3Vから0Vに変えることにより、転送用発光サイリス
タ21は発光用発光サイリスタ11がOFFしたのと同
様に、OFFする。こうして、転送用発光サイリスタの
ONは21から22に移る。そして、画像データのφI
信号を0Vから−3Vにすると、発光用発光サイリスタ
12がONして発光し、2番目のLEDが点灯すること
になる。
【0011】なお、同列の転送用発光サイリスタがON
している発光用発光サイリスタのみが発光できる理由
は、同列の転送用発光サイリスタがONしていない場
合、ONしているサイリスタの隣のサイリスタを除いて
ゲート電圧が−3Vであるため、発光用発光サイリスタ
のON条件とならないからである。隣のサイリスタにつ
いても発光用発光サイリスタがONすることにより画像
データのφIの電位は−1.6V(発光用発光サイリス
タの順方向電圧降下分)となるため、隣の発光用発光サ
イリスタは、ゲート・カソード間の電位差がないためO
Nすることができない。
【0012】一方、自己走査型LEDアレー以外の従来
の一般的なLEDアレー(LEDのアレー状に配列され
たものと、データをシフトするシフトレジスタとで構成
され、LEDとシフトレジスタが対に配線されているも
の)においては、特開平3−268960号公報、特開
平3−213363号公報、特開昭63−158273
号公報、特開昭61−191083号公報に記載されて
いるように、発光素子(LED)の発光による温度変化
による影響を補正する方法が提案されている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来例のLED発光による発熱の影響を補正する
手段は、LEDアレー全体の発熱量が一定になるように
制御するものであり、LEDアレー内の局部的な温度勾
配については補正することはできない構成になってい
る。
【0014】この、LEDアレー内の局部的な温度勾配
は例えば次のようなパターンを印加した場合などに顕著
に現れる。そのパターンの一例を図9に示す。図9のよ
うに、全面黒ベタで真ん中に規定量の四角の白いパター
ンを抜いて印字すると、黒から白(地色)になったとこ
ろAの黒と、白から黒になったところのBの黒では、実
際の濃度がA<Bとなるという問題点があった。これ
は、白の部分では、LEDが未発光となるため、その部
分のLEDの温度が低下する。そうすると、LEDの発
光量は温度が下がると上昇する特性を示すため、温度低
下に伴い発光量が増加することが上記現象の原因であ
る。
【0015】上記のように、従来のLEDアレーは全体
的な温度補正・電力補正は可能であったが、発光LED
素子毎の細かい補正はできない構成であったので、未発
光LEDによる温度低下により不均一な発光となって出
力画像の品位が劣化するという不具合があった。
【0016】本発明は、上述のような点に鑑みてなされ
るもので、その目的は、発光LED素子毎の細かい温度
補正が可能で、未発光素子による温度低下を防ぎ、均一
な発光特性が得られるLEDアレーを提供することにあ
る。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のLEDアレーは、複数の転送用発光サイリ
スタが少なくとも1つ以上列状に並べられ、前記転送用
発光サイリスタを駆動する駆動手段を有し、隣り合う前
記転送用発光サイリスタに駆動電流を転送するための制
御用信号を外部から印加でき、前記転送用発光サイリス
タと平行に複数の発光用発光サイリスタが少なくとも1
つ以上列状に並べられ、前記転送用発光サイリスタと前
記発光用発光サイリスタ間のゲートが互いに接続されて
いるLEDアレーにおいて、前記発光用発光サイリスタ
の発光信号に応じて前記制御用信号の出力タイミングを
変化させることで、前記発光用発光サイリスタのアレー
の未発光部分に対向する前記転送用発光サイリスタの駆
動時に隣接する転送用発光サイリスタを発光させること
を特徴とする。
【0018】ここで、好ましくは、 前記駆動手段は、
前記未発光部分に対応して発光させる前記転送用発光サ
イリスタへの駆動電流を増加させる、とすることができ
る。
【0019】また、好ましくは、 前記駆動手段は、前
記未発光部分に対応して発光させる前記転送用発光サイ
リスタを前記制御用信号のON・OFFを短時間に繰り返し
て発光させる、とすることができる。
【0020】また、好ましくは、前記転送用発光サイリ
スタの発光部を遮光する遮光手段が設けられている、と
することができる。
【0021】
【0022】
【作用】本発明では、SLEDには発光用発光サイリス
タと並列に転送用発光サイリスタがあるため、発光用発
光サイリスタの発光信号に応じて制御用信号の出力タイ
ミングを変化させることで、発光用発光サイリスタのア
レーの未発光部分に対向する転送用発光サイリスタの駆
動時に隣接する転送用発光サイリスタを発光させるの
で、通常点灯時は転送用発光サイリスタが1個しか点灯
していないのに対して、未点灯時は隣接する転送用発光
サイリスタを点灯させて、発光用発光サイリスタが未点
灯分の発熱を補正する作用をする。
【0023】また、本発明では、未発光部分に対応して
発光させる転送用発光サイリスタへの駆動電流を増加さ
せることで、発光用発光サイリスタが発生すると同じ量
の熱を発生させ、これにより未点灯分の発熱を補正する
作用をする。
【0024】また、本発明では、未発光部分に対応して
発光させる転送用発光サイリスタを制御用信号のON・OF
Fを短時間に繰り返して発光させることで、等価的に転
送用発光サイリスタに流れる電流が増加するので、発光
用発光サイリスタが発生すると同じ量の熱を発生させ、
これにより未点灯分の発熱を補正する作用をする。
【0025】
【0026】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
【0027】(第1の実施例)図1および図2は、本発
明の特徴を最も良く表す第1の実施例の概略構成と信号
のタイミングを示す図である。図1の101はSLED
(自己走査型LEDアレー)であり、その内部は図7に
示す従来例と同様に構成されている。なお、図7におい
て転送用発光サイリスタ21〜25の発光部分は、例え
ば、アルミ材によりかなりの部分が遮光されている。若
干は漏れるが、発光部の光量の5%以下程度なので実質
的な影響はない。102はSLED101を駆動するタ
イミングを生成する駆動回路である。SLED101と
駆動回路102間は抵抗R11〜R14を介して接続さ
れている。
【0028】図2は上記駆動回路102で生成されるS
LED101の制御パルスのタイミングの一例を示す。
【0029】図2のタイミングチャートに示すように、
本例ではφIの発光信号(画像データ)によって未発光
の発光用発光サイリスタがある場合には、φ1もしくは
φ2のシフト制御信号が従来の信号状態とは、異なって
いる。従来では、φIの発光信号が未発光の信号でもφ
1,φ2のシフト制御信号のタイミング関係は発光時と
同じである。これに対し、図2のφIの発光信号がない
タイミングの1つをAのポイントとすると、従来のφ2
のシフト制御信号は図2の破線のようであったが、本例
の場合にはφIの発光信号が発光しない信号の場合は、
該当の転送用発光サイリスタの隣の転送用発光サイリス
タもONするように、φ2のシフト制御信号も0Vから
−3Vに変化させる。そうすると図7の転送用発光サイ
リスタの21から22への転送動作と同じとなるので、
転送用発光サイリスタ22がONすることになり、φI
の発光信号の点灯の代わりに転送用発光サイリスタ22
が点灯することになる。
【0030】このとき、転送用発光サイリスタに流して
いる電流と発光用発光サイリスタに流している電流が同
じであれば、図2に示すように発光用発光サイリスタの
ONの幅と同じ幅でφ2のシフト制御信号を0Vから−
3Vにすることにより、発熱量は、φIが未発光の発光
信号でもその隣の転送用発光サイリスタが点灯するた
め、同じ値となる。また、φ2のシフト制御信号を−3
Vから0Vに戻しても、φ1のシフト制御信号が−3V
のままなので、転送用発光サイリスタ21はONのまま
で、転送条件には何ら変化がない。
【0031】上記駆動回路102の構成の一例を図3に
示す。図3の301は発振器(OSC)で生成されたシ
ステムクロックである。302は1周期分のシステムク
ロック301をカウントできるビット数を有するカウン
タであり、外部からCLR(クリア)端に‘L’(ロー
レベル)のCLR信号を入れることにより、ゼロクリア
することができる。このカウンタ302の出力は304
〜307および314の固有の比較値をもつコンパレー
タに接続されている。なお、コンパレータ308から3
13までは、繰り返し周期のパルスを発生するため、本
例では別のカウンタ303の出力に接続されている。こ
のカウンタ303はカウンタ302の機能に加えてイネ
ーブルの機能を持ち、ENB(イネーブル)端の入力が
‘H’(ハイレベル)の時にカウント動作する。よっ
て、φSのスタートパルスが‘L’の時(−3V時)に
カウンタ303はカウント動作する。
【0032】本例では、説明の都合上、以下に説明する
ようなカウンタの比較値を用いているが、これはあくま
でも1つの例示であり、本発明を限定するものではな
い。
【0033】それぞれの比較値をコンパレータ304:
0、コンパレータ305:4、コンパレータ306:
2、コンパレータ307:22、コンパレータ308:
17、コンパレータ309:27、コンパレータ31
0:15、コンパレータ311:29、コンパレータ3
12:3、コンパレータ313:11、コンパレータ3
14:32×素子数+4とする。カウンタ303の出力
ビット数は5ビットであり、コンパレータ308〜31
1は5ビット接続され、コンパレータ312および31
3はそのカウント出力の下位4ビットが接続されてい
る。
【0034】以上の条件において、図3の回路の動作の
説明をする。
【0035】カウンタ302のカウント値が0から始ま
るとして説明すると、カウント値0でコンパレータ30
4から‘H’の信号が出力され、カウント値1で316
のJKF/F(JK型フリップフロップ回路)にセット
され、φSのスタートパルス信号が‘H’になる。
【0036】カウンタ302のカウント値2でコンパレ
ータ306が‘H’となり、315のJKF/Fから
‘L’の信号が327のAND(論理積)回路に出力さ
れ、φ1のシフト制御信号が‘L’となる。
【0037】カウンタ302のカウント値4でコンパレ
ータ305からの信号が‘H’となり、JKF/F31
6のK端子に入力されるため、φSの信号は‘H’から
‘L’に変化する。
【0038】カウンタ302のカウント値22でコンパ
レータ307からの信号が‘H’となり、JKF/F3
15からの信号が‘L’から‘H’となり、φ1のシフ
ト制御信号がOR(論理和)回路321からの信号とな
る。また、φSの信号が‘L’となると、ENB信号が
‘H’となるので、カウンタ303の動作が始まる。
【0039】以下のカウント数は、カウンタ303のカ
ウント数で説明する。
【0040】カウント数3でコンパレータ312からの
信号が‘H’となりJKF/F319からの信号は
‘H’から‘L’に変化する。この時、データレジスタ
326の出力が‘H’であれば、φIの発光信号は
‘H’から‘L’に変化するが、データレジスタ326
の出力が‘L’であれば、324のOR回路に‘H’が
入力されるため、φIの発光信号は‘L’にはならな
い。カウント数11でコンパレータ313からの信号が
‘H’となり、JKF/F319からの信号は‘L’か
ら‘H’となる。上記のコンパレータ312および31
3はカウンタ303のカウント出力の下位4ビットしか
接続されていないので、カウント数19でカウント数3
と、またカウント数27でカウント数11と同じ動作を
する。
【0041】カウント数15でコンパレータ310から
の出力は‘H’となり、JKF/F318からの信号は
‘H’から‘L’になる。カウント数17でコンパレー
タ308からの出力は‘H’となり、JKF/F317
からの信号は‘L’から‘H’となる。さらにこの時、
コンパレータ307も‘H’となるので、JKF/F3
17の出力が有効となり、そのためφ1のシフト制御信
号は‘L’から‘H’になる。
【0042】カウント値27でコンパレータ309から
の信号が‘H’となり、JKF/F317からの信号は
‘H’から‘L’になるため、φ1のシフト制御信号は
‘H’から‘L’となる。
【0043】カウント値29でコンパレータ311から
の信号が‘H’となり、JKF/F318からの信号は
‘H’となり、φ2のシフト制御信号は‘L’から
‘H’に変化する。
【0044】カウンタ303はカウント値0から31を
繰り返すため、上記の動作を繰り返す。
【0045】φ1およびφ2のシフト制御信号のいずれ
かが‘H’のとき、φIの発光信号がとなり、発光動作
をしている。このとき、データレジスタ326からのデ
ータ信号とφIAの信号のORをOR回路323でとる
と、そのデータ信号が‘L’のとき、すなわち未発光の
ときは、φIAの信号がOR回路323を介してφ1お
よびφ2のシフト制御信号のNOR(非論理和)回路3
21,322の入力に入るので、未発光時には、‘H’
になっているφ1およびφ2のいずれかの信号が‘L’
となり、通常は片方しか点灯しない転送用発光サイリス
タが両方点灯することとなる。
【0046】(第2の実施例)図4は本発明の第2の実
施例の構成を最も表す図である。発光用発光サイリスタ
の点灯タイミングで未点灯の部分(発光させない画素部
分)には、図4の401,402のSW(スイッチ)が
ONして、転送用発光サイリスタの電流を増加して、発
光用発光サイリスタの未点灯部分の発熱分を転送用発光
サイリスタで補完する。このSW401,402の制御
信号は第1実施例で用いた駆動回路102のφIA信号
と同じ方法で生成しても問題ないことはいうまでもな
い。
【0047】(第3の実施例)本発明の第3の実施例
は、転送用発光サイリスタの電流容量が発光用発光サイ
リスタの電流容量よりも小さい場合で、本発明の第1の
実施例または第2の実施例の構成だけでは発光用発光サ
イリスタの未発光部分の温度を補正できない場合の例で
あり、第1の実施例および第2の実施例を併用すること
により、発光用発光サイリスタの未発光部分の発熱量を
補正する。
【0048】(第4の実施例)本発明の第4の実施例
は、転送用発光サイリスタの電流容量が発光用発光サイ
リスタの電流容量よりも小さい場合で、本発明の第1の
実施例または第2の実施例だけでは発光用発光サイリス
タの未発光部分の温度を補正できない場合の他の例であ
る。本例では第1の実施例に対して、図5のタイミング
チャートに示すように温度補正用に転送用発光サイリス
タの駆動をシフト制御信号φ2でパルス状にすることに
より、等価的に電流を多く流して、小さい電流容量の転
送用発光サイリスタでも電流容量の大きい発光用発光サ
イリスタの未点灯部分の発熱を補正するようしている。
転送用のφ1またはφ2のシフト制御信号をパルス状に
すると、発光サイリスタがONするために必要な電圧と
ON状態での電圧に図6のような特性をもつことにな
る。このため、定常的なON状態よりも、パルス状にス
イッチングした場合の方が電流量を増やすことができ
る。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発光用発光サイリスタと並列に並んだ転送用発光サイリ
スタを用いて、発光用発光サイリスタが未発光部分の温
度低下を、その転送用発光サイリスタのシフト制御信号
のタイミング,電流等を制御することによって、防ぐこ
とができるようにしたので、均一な発光が得られ、画質
の向上が図れるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の構成を示すブロック図
である。
【図2】本発明の第1の実施例の信号のタイミングを示
すタイミングチャートである。
【図3】図1の第1の実施例の駆動回路を示すブロック
図である。
【図4】本発明の第2の実施例の構成を示すブロック図
である。
【図5】本発明の第4の実施例の信号のタイミングを示
すタイミングチャートである。
【図6】本発明の第4の実施例の特性を示す説明図であ
る。
【図7】本発明にも適用可能な従来のSLED(自己走
査型LEDアレー)の構成を示す回路図である。
【図8】従来のSLEDの信号のタイミングを示すタイ
ミングチャートである。
【図9】従来例のLEDアレーで生ずる問題点を説明す
るための説明図である。
【符号の説明】
11〜15 発光用発光サイリスタ 21〜25 転送用発光サイリスタ 30 LEDアレー 101 SLED(自己走査型LEDアレー) 102,102′ 駆動回路 302,303 カウンタ 304〜314 コンパレータ 315〜319 JKF/F(JK型フリップフロップ
回路) 320 DF/F(D型フリップフロップ回路) 321〜324 OR(論理和)回路 325 インバータ(反転回路) 326 データレジスタ 327 AND(論理積)回路 401,402 SW(スイッチ)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畠 茂雄 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−238962(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/44 B41J 2/45 B41J 2/455 H01L 33/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の転送用発光サイリスタが少なくと
    も1つ以上列状に並べられ、前記転送用発光サイリスタ
    を駆動する駆動手段を有し、隣り合う前記転送用発光サ
    イリスタに駆動電流を転送するための制御用信号を外部
    から印加でき、前記転送用発光サイリスタと平行に複数
    の発光用発光サイリスタが少なくとも1つ以上列状に並
    べられ、前記転送用発光サイリスタと前記発光用発光サ
    イリスタ間のゲートが互いに接続されているLEDアレ
    ーにおいて、 前記発光用発光サイリスタの発光信号に応じて前記制御
    用信号の出力タイミングを変化させることで、前記発光
    用発光サイリスタのアレーの未発光部分に対向する前記
    転送用発光サイリスタの駆動時に隣接する転送用発光サ
    イリスタを発光させることを特徴とするLEDアレー。
  2. 【請求項2】 前記駆動手段は、前記未発光部分に対応
    して発光させる前記転送用発光サイリスタへの駆動電流
    を増加させることを特徴とする請求項1に記載のLED
    アレー。
  3. 【請求項3】 前記駆動手段は、前記未発光部分に対応
    して発光させる前記転送用発光サイリスタを前記制御用
    信号のON・OFFを短時間に繰り返して発光させることを
    特徴とする請求項1に記載のLEDアレー。
  4. 【請求項4】 前記転送用発光サイリスタの発光部を遮
    光する遮光手段が設けられていることを特徴とする請求
    項1ないし3のいずれかに記載のLEDアレー。
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