JP3520816B2 - 光プリンタヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、電子写真方式プ
リンタにおいて、感光体への露光のために使用される、
光プリンタヘッドに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、電子写真方式プリンタとしては、
レーザプリンタや、ライン光源方式の光プリンタが知ら
れている。レーザプリンタは、出力データに応じてレー
ザ光を変調して生成した変調レーザ光を、複数のレンズ
系とポリゴンミラーとを用いて、感光ドラム上を走査さ
せることによって像を露光し、これを現像することによ
って印刷出力するものであり、ドットインパクト方式の
プリンタや、インクジェット方式のプリンタ等と比べ
て、高速，高画質，低騒音であって、普通紙印刷が可能
なプリンタとして、ビジネス用に広く用いられているだ
けでなく、近年においては、家庭用としても普及しつつ
ある。また、ライン光源方式の光プリンタは，発光素子
をライン状に配列したライン光源を用いたものであっ
て、配列された発光素子が、感光体上の、対応するスポ
ットをそれぞれ照射するため、走査光学系を必要としな
い利点があり、そのため、プリンタ装置の高信頼化と小
型化とを実現することができる。 【０００３】図１３は、ライン光源を用いた光プリンタ
の全体構成を示す側面図である。ライン光源を用いた従
来の光プリンタは、図１３に示すように、データ入力手
段１０１と、光プリンタヘッド１０２と、収束性ロッド
レンズアレイ１０３と、感光ドラム１０４と、帯電器１
０５と、現像器１０６と、転写器１０７と、除電器１０
８と、クリーニング手段１０９とから概略構成されてい
る。以下、図１３を参照して、ライン光源を用いた従来
の光プリンタの動作を説明する。データ入力手段１０１
から出力された印字データは、光プリンタヘッド１０２
の駆動回路（不図示）に入力され、駆動回路出力によっ
て、光プリンタヘッド１０２が作動して、ライン光源が
発光する。光プリンタヘッド１０２の作動によって、発
光された光は、収束性ロッドレンズアレイ１０３によっ
て収束されて、感光ドラム１０４に照射される。感光ド
ラム１０４の表面は、帯電器１０５によって、予め一様
に帯電されていて、光プリンタヘッド１０２によって、
光が照射された部分が除電されることによって、感光ド
ラム１０４上に静電潜像が書き込まれる。静電潜像が書
き込まれた感光ドラム１０４の表面に、現像器１０６に
よって、電荷を帯びた微粒子（トナー）を散布すること
によって、静電潜像が現像されてトナー画像が形成され
る。感光ドラム１０４の回転によって、印刷対象１１０
に到達したトナー画像は、転写器１０７によって印加さ
れる電界によって、印刷対象１１０上に転写され、転写
されたトナー画像は、図示されない定着器によって、印
刷対象１１０上に定着される。転写器１０７を通過した
あとの、感光ドラム１０４の表面の残留電荷は、除電器
１０８によって消去され、最後に、クリーニング手段１
０９によって、転写後に感光ドラム１０４の表面に残っ
たトナーが除去される。 【０００４】このような、光プリンタのライン光源とし
ては、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）をライ
ン状に配設した光源を用いたものが、特開昭５８−６５
６８２号公報に開示されている。このＬＥＤを用いた光
プリンタヘッドは、主として、アルミナのセラミック基
板を用い、その上に、ＬＥＤチップをライン状に並べる
とともに、その両側に、駆動回路となるＩＣ（Integrat
ed Circuit）チップを導電性ペースト等を用いてダイボ
ンドしたのち、ワイヤボンディングによって、電気的接
続を行って形成されたものであり、プリンタ本体から、
ＦＰＣ（Flexible Printing Cable ）を介して、セラミ
ック基板に、電気信号と電源が供給されるようになって
いる。この場合のＬＥＤチップとしては、現状では、ｎ
型ＧａＡｓＰ基板の大きさの制限や、製造プロセスの歩
留り等の関係から、約６０μｍピッチで６４ドット又は
１２８ドットのものが用いられている。従って、プリン
タヘッドのライン光源を形成するためには、このような
ＬＥＤチップを、複数個、配列する必要があるが、この
際、配列精度を上げるためには、ミクロンオーダーの高
精度な切断技術や、実装技術を必要とする。さらに、使
用するｎ型ＧａＡｓＰ基板は、小さくて高価な上に欠陥
も多く、モノリシック型で発光ドット数を増やそうとす
ると、歩留りが悪化して、製造コストが著しく上昇す
る。これを回避するために、ドット数の少ないＬＥＤチ
ップを量産して、印刷対象に対する印刷幅を満たす長さ
だけ並べるという手段がとられているが、この方法で
は、高密度化を目的とする場合には、チップの配列や電
気的接続上から、実装限界が生じるようになる。そのた
め、ＬＥＤ方式の光プリンタでは、低コスト化や高密度
化に限界がある。 【０００５】そこで、ＬＥＤ以外の発光素子を使用する
ことが検討されており、例えば、有機エレクトロルミネ
センス（Electroluminescence ：ＥＬ）薄膜発光素子を
用いた光プリンタヘッドが、特開平８−１０８５６８号
公報に開示されている。この方式の光プリンタヘッド
は、比較的安価で、大面積の基板に多数の発光素子を一
括して作成できるとともに、大量に製作することが可能
なため、低コスト化が期待できる上、さらに、作製プロ
セスにおいても、電極部の微細加工によって、高密度化
も可能となる。 【０００６】また、光プリンタヘッドにおいて、発光素
子を二次元に配列することによって、発光輝度の小さい
発光素子でも、短時間に感光を行えるようにすることが
可能であり、例えば、発光素子を二次元に配列するとと
もに、その前面パネルに光ファイバ集合体を用いた画素
アレイを、印字ヘッドに使用することが、特開平９−２
５４４３７号公報に記載されている。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、有機Ｅ
Ｌ素子等のような薄膜発光素子を用いた光プリンタヘッ
ドの場合、現状での有機ＥＬ素子の性能では、数万時間
の耐用時間の場合、発光輝度は数百ｃｄ／ｍ^２が限度で
あって、プリンタヘッドとして用いた場合に、露光に必
要な光量と、実用的な寿命（プリンタとして使用した場
合に必要な印刷枚数）の両方の要求を満たすことは難し
いという問題がある。この場合、耐用年数を犠牲にし
て、交換型の光プリンタヘッドとすることによって、高
輝度の発光を可能にすることが考えられるが、光プリン
タヘッドの交換時に、光プリンタヘッドと感光ドラムや
光学系との位置合わせを、ミクロンオーダーで行うこと
は、ユーザレベルでは困難である。 【０００８】また、電子写真方式のプリンタにおける共
通の課題として、 感光体の感度特性に対する補正が必要である。 印刷対象物の位置ずれに対する補正が必要である。 多階調の印刷を行う場合、露光量が小さい領域での
現像不足に対する補正が必要である。 といった問題があるが、露光量に対する感光体の表面電
位の特性は、必ずしも線型的とは言えないので、プリン
タの駆動を、この感光体の特性に応じて行うことが要求
される。また、印刷対象物の位置ずれは、印刷品質の劣
化の原因になるので、この補正は必ず行わなければなら
ない。また、露光量が小さい領域での現像が行われにく
いという問題は、概ね従来の感光体であれば、一般的に
起こり得る問題であって、他の二つの問題と同様に、何
らかの対処が必要になる。 【０００９】さらに発光素子を二次元に配列する場合、
発光素子数の増加に伴って、光プリンタヘッドの外部に
設けられる駆動回路や配線等も増加し、高密度化及び小
型化が困難になるという問題がある。 【００１０】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
ものであって、複数の発光素子を二次元に配列した光プ
リンタヘッドにおいて、発光輝度の小さい発光素子を用
いて、所望の露光量を満たすことができるとともに、感
光体の感度特性や、印刷対象物の位置ずれに対する補正
を容易に行うことができ、かつ、２値データを用いて多
階調の印刷を行うことが可能であるとともに、高密度
化，小型化が容易な、光プリンタヘッドを提供すること
を目的としている。 【００１１】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、光プリンタヘッドに係り、
有機エレクトロルミネセンス素子からなる発光素子を含
む画素を行方向と列方向に２次元に配列した画素アレイ
と、該画素アレイにおける各画素列にデータを供給する
水平駆動回路と、該画素アレイにおける各画素行を順次
選択して活性化する垂直駆動回路とを同一の絶縁基板上
に形成してなり、前記画素アレイを構成する各画素行ご
とに、該画素行を構成する画素における前記発光素子の
発光光量を設定して前記画素により感光体を露光するこ
とで、低画像濃度側が白くなりすぎるのを防止する構成
になされていることを特徴としている。 【００１２】 【００１３】 【００１４】 【００１５】 【００１６】 【００１７】 【００１８】 【００１９】 【作用】この発明の構成では、発光素子を含む画素を行
方向と列方向に２次元に配列した画素アレイと、該画素
アレイにおける各画素列にデータ信号を供給する水平走
査回路と、該画素アレイにおける各画素行を順次選択し
て活性化する垂直走査回路とを、同一の絶縁基板上に形
成して光プリンタヘッドを構成したので、高密度化，小
型化が可能であるとともに、垂直走査方向の複数の発光
素子によって、感光体上の同一スポットに対して、複数
回の露光を重畳して行うので、発光光量の小さい発光素
子を用いても、所要の露光量による露光を行うことがで
きる。 【００２０】また、この発明の別の構成では、光プリン
タヘッドの画素アレイを構成する各画素行ごとに、該画
素行を構成する画素における発光素子の発光光量を設定
できるようにしたので、低画像濃度側の画素行の発光素
子の発光光量が、高画像濃度側の画素行の発光素子の発
光光量より大きくなるようにすることができ、従って、
印刷結果の低画像濃度側が白くなりすぎるという問題を
解決することができる。 【００２１】また、この発明の別の構成では、光プリン
タヘッドの垂直走査回路が、垂直画素列において活性化
する画素数を変化できるように構成されているので、感
光体の表面電位を制御することができ、これによって、
感光体表面に付着するトナー量を変えて、多階調の印刷
を行うことができる。 【００２２】また、この発明の別の構成では、光プリン
タヘッドの画素アレイが、同一行方向と同一列方向に複
数の画素からなる複数の画素群に分割されているととも
に、垂直走査回路が、該画素群において活性化する画素
数を変化させながら、同一行の画素群ごとに活性化する
ように構成されているので、２値データを入力として、
多階調の印字を行うことが可能な、光プリンタヘッドを
提供することができる。 【００２３】また、この発明の別の構成では、光プリン
タヘッドの画素アレイに対して、感光体からトナー像を
転写する印刷対象の進行方向に垂直な方向の挿入位置ず
れを検出する手段と、該検出された位置ずれに対応して
水平走査回路におけるデータ信号をシフトする手段とを
備えるようにしたので、印刷対象の挿入ずれに基づく印
刷品質の劣化を、精度よく補正することが可能となる。 【００２４】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。 ◇第１実施例 図１は、この発明の第１実施例である光プリンタヘッド
を示す模式図、図２は、本実施例における周辺回路の構
成を示す模式図、図３は、本実施例における画素の構成
を示す回路図、図４は、本実施例の光プリンタヘッドを
用いた光プリンタの発光面の構成を示す模式図、図５
は、本実施例における水平走査回路の駆動方法を説明す
るためのタイミングチャート、図６は、本実施例におけ
る垂直走査回路の駆動方法を説明するためのタイミング
チャート、図７は、本実施例における露光動作を説明す
るための図、図８は、本実施例の感光体表面上における
スポット部分の電位の変化を示すグラフである。 【００２５】この例の光プリンタヘッドは、図１に示す
ように、データ入力手段１と、垂直走査回路２と、水平
走査回路３と、画素アレイ４とから概略構成されてい
る。データ入力手段１は、外部からの入力データを、水
平走査回路３に伝達する。垂直走査回路２は、画素アレ
イ４を垂直方向に走査する。水平走査回路３は、入力デ
ータに応じて画素アレイ４を水平方向に走査する。画素
アレイ４は、複数の画素を、垂直方向に任意のｎ行（ｎ
は２以上の整数）、水平方向に任意のｍ列（ｍは２以上
の整数）、二次元に配列して形成されている。なお、以
後においては、垂直方向の画素行（Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇ
ｎ−１，Ｇｎ）を垂直画素列と呼び、水平方向の画素列
（Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｍ−１，Ｄｍ）を水平画素列と呼
ぶ。 【００２６】垂直走査回路２は、図２（ａ）に示すよう
に、シフトレジスタ５と、バッファ６とから構成されて
いる。シフトレジスタ５は、複数の２値素子を垂直画素
列に対応して、順次、垂直方向に配列してなり、垂直ク
ロックＧＣＬＫのパルスを、順次、垂直方向に伝達す
る。バッファ６は、複数の増幅素子を垂直画素列に対応
して、順次、垂直方向に配列してなり、シフトレジスタ
５の各２値素子の出力状態を増幅して、垂直画素列Ｇ
１，Ｇ２，…，Ｇｎ−１，Ｇｎに対応する出力を発生す
る。水平走査回路３は、図２（ｂ）に示すように、シフ
トレジスタ７と、ラッチ８と、バッファ９とから構成さ
れている。シフトレジスタ７は、複数の２値素子を水平
画素列に対応して、順次、水平方向に配列してなり、デ
ータ入力手段１から入力された、ｍビットのシリアル信
号からなる印字データＤＳを、水平クロックＤＣＬＫに
応じて、順次、水平方向にシフトする。ラッチ８は、複
数の保持素子を水平画素列に対応して、順次、水平方向
に配列してなり、シフトレジスタ７のそれぞれの２値素
子の出力データをラッチして、ラッチ信号（ＬＡＴ）に
応じて出力する。バッファ９は、複数の増幅素子を水平
画素列に対応して、順次、水平方向に配列してなり、ラ
ッチ８の各保持素子に保持されたデータを増幅して、水
平画素列Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｍ−１，Ｄｍに対応する出
力を発生する。 【００２７】各画素は、図３に示すように、発光素子１
１と、発光素子１１を駆動するスイッチングトランジス
タ（駆動トランジスタ）１２と、発光素子１１を選択す
るスイッチングトランジスタ（選択トランジスタ）１３
と、コンデンサ１４とから構成されている。発光素子１
１は、駆動トランジスタ１２を介して電源線１５に接続
されたとき、発光する。駆動トランジスタ１２は、ドレ
インＤが発光素子１１の電極部分に接続され、ソースＳ
が電源線１５に接続され、ゲートＧが選択トランジスタ
１３のソースＳに接続されている。選択トランジスタ１
３は、ゲートＧが走査線１６に接続され、ドレインＤが
データ線１７に接続され、ソースＳがコンデンサ１４を
経由して、電源線１５に接続されている。走査線１６に
は、当該画素に対応する垂直走査回路２の出力が接続さ
れている。データ線１７には、当該画素に対応する水平
走査回路３の出力が接続されている。それぞれの画素の
領域内において、上述のような接続がなされていれば、
発光素子１１，駆動トランジスタ１２及び選択トランジ
スタ１３の、絶縁基板上の配置は、どのように行われて
いてもよい。発光素子１１の光の取り出し方向について
は、絶縁基板面に対して垂直又は垂直に近い角度を持っ
た方向であれは、絶縁基板を透過する方向であってもよ
く、又は透過しない方向であっても差し支えない。 【００２８】この例の光プリンタヘッドを使用した光プ
リンタにおける、発光面の構成は、図４に示すようにな
っている。光プリンタヘッド２１の発光面は、集光光学
系２２の一方の端面に接している。集光光学系２２の他
方の端面は、ある距離をおいて、感光体２３と対面する
ように配置されている。光プリンタヘッド２１及び集光
光学系２２は、感光体２３に対して、例えば図示の移動
方向に、一定速度で平行に移動する。集光光学系２２
は、光プリンタヘッド２１の発光素子から出力された光
が、効率よく感光体２３へ照射されることを可能にする
ものであれば、どのようなものでもよい。このような光
学系としては、例えば、光ファイバアレイや、セルフォ
ックレンズアレイや、マイクロレンズアレイ等がある。 【００２９】垂直走査回路２及び水平走査回路３は、単
結晶シリコンを用いて作成してもよく、多結晶シリコン
を用いて作成してもよい。多結晶シリコンを用いた場合
には、例えばガラス基板からなる絶縁基板上に、画素ア
レイ４と同時に形成できるという利点がある。画素アレ
イ４の部分の、駆動トランジスタ１２及び選択トランジ
スタ１３は、基本的には、単結晶シリコン，アモルファ
スシリコン，多結晶シリコン（ポリシリコン）のうち
の、どれで形成されていてもよい。それぞれのトランジ
スタの種類としては、ｐチャネル型トランジスタと、ｎ
チャネル型トランジスタとが考えられるが、そのどちら
であってもよい。また、発光素子１１は、自発光素子で
あれば、どのようなものでもよいが、特に好ましい素子
は、有機ＥＬ素子を用いたものである。有機ＥＬ素子の
構造に関しては、画素電極と対向電極間に発光層を挟ん
だ、電極／発光層／対向電極の構造を持つものが基本で
あるが、必ずしもこれに限らず、画素電極／発光層／電
子注入層／対向電極からなる構造でもく、或いは、画素
電極／正孔注入層／発光層／対向電極からなる構造でも
よく、又は、画素電極／正孔注入層／発光層／対向電極
からなる構造、或いは、画素電極／正孔注入層／発光層
／電子注入層／対向電極からなる構造でもよい。いずれ
の場合も、発光層は、少なくとも１種類以上の有機発光
材料によって形成される。 【００３０】次に、図１乃至図８を参照して、この例の
光プリンタヘッドの動作について説明する。なお、以下
においては、感光体２３が、画素アレイ４の１画素分移
動するのに必要な時間を１フレーム期間、画素アレイ４
の全画素にデータを書き込む時間をデータ書き込み期
間、水平走査回路３が、全水平画素を走査するのに必要
な時間を水平走査期間と称する。図２（ｂ）及び図５に
おいて、データ入力手段１から出力されたシリアル信号
からなる印字データＤＳは、水平走査回路３の駆動用ク
ロック信号である、水平クロックＤＣＬＫに同期して、
水平走査回路３のシフトレジスタ７に入力され、これに
よって、水平画素数分のシリアルデータが、パラレルデ
ータに変換されて、ラッチ８に保持される。ラッチ８に
保持されたパラレルデータは、ラッチ８にラッチ信号Ｌ
ＡＴが印加されることによって、バッファ９を介して、
水平画素列Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｍ−１，Ｄｍに対応する
データ線に出力される。一方、垂直走査回路２は、図６
に示すように、データ書き込み期間中に、垂直クロック
ＧＣＬＫに同期して、垂直画素列をＧ１からＧｎまで順
次走査して、画素アレイ４の各画素における、選択トラ
ンジスタ１３のゲートに駆動パルスを印加することによ
って、各画素が活性化される。なおここで活性化とは、
選択トランジスタ１３がオンになることによって、各画
素の発光素子が、駆動トランジスタ１２を介して与えら
れる印字データに応じて、発光し又は消光し得る状態に
なることをいう。このデータ書き込み期間は、画素間の
クロストークを考慮すると、短いことが好ましい。この
ように、この例の光プリンタヘッドを駆動する駆動回路
では、感光体の移動、すなわち感光ドラムの回転に同期
して書き込みが行われることによって、所要の感光を行
うことが可能になる。 【００３１】上記のような駆動方法をとることによっ
て、水平走査期間に、走査線１６を介して、垂直走査回
路２からの駆動パルス（走査信号）が入力されている状
態で、データ線１７を介して、水平走査回路３からの印
字データ信号が、画素部分の選択トランジスタ１３のド
レインに印加されると、印字データ信号は、選択トラン
ジスタ１３を通過して、コンデンサ１４に充電される。
垂直走査回路２からの駆動パルスが未入力になると、選
択トランジスタ１３はオフになる。駆動トランジスタ１
２は、コンデンサ１４の電位が高いときオンになり、こ
れによって、電源線１５から発光素子１１の電極部分に
通電して、発光素子１１が発光する。走査線１６からの
駆動パルスの入力が終了したとき、選択トランジスタ１
３，駆動トランジスタ１２の両者は、選択トランジスタ
１３のリーク電流によって、コンデンサ１４の電荷が放
電するのに伴って、ともにオフになり、これによって発
光素子１１は発光を停止し、消光する。この発光と消光
によって、感光体２３の表面上への、印字データ像の書
き込みが行われる。 【００３２】以下、図７を用いて、この例の光プリンタ
ヘッドの露光動作を説明する。図７において、２５は光
プリンタヘッド、２６_１，２６_２は光プリンタヘッド上
の発光素子、２７は集光光学系、２８は感光体、２９は
感光体２８上のスポットをそれぞれ示している。この例
の光プリンタヘッドは、図７に示すように、光プリンタ
ヘッド２５の表面と、感光体２８の表面とが平行平板と
考えられる範囲で動作する。いま、感光体２８の表面に
おいて、微小なスポット２９を想定すると、スポット２
９は、ドラム状の感光体２８の回転によって定まる移動
方向に、等速で平行移動していると考えられる。スポッ
ト２９が、最初、図７（ａ）に示す、Ａの位置にあった
とする。この状態では、スポット２９はいずれの発光素
子の下にもなく、各発光素子は消光している。次に、図
７（ｂ）に示すように、スポット２９が発光素子２６_１
の下のＢの位置まで移動したとき、発光素子２６_１
が発光するように制御されるので、スポット２９は発光
素子２６_１ によって照射される。次に、スポット２９
が、図７（ｃ）に示すＣの位置まで移動した状態では、
発光素子２６_１ は消光している。さらに、図７（ｄ）
に示すように、スポット２９が発光素子２６_２ の下の
Ｄの位置まで移動したとき、発光素子２６_２ が発光す
るように制御されるので、スポット２９は発光素子２６
_２ によって照射される。 【００３３】感光体２８には、予め、数百Ｖ〜千Ｖの電
位が与えられているが、あるスポットに発光素子からの
光が照射されると、その光量及び感光体２８の感度等に
応じて、感光体２８の表面電位が低下する。上述の動作
によって、感光体２８の表面電位は、図８に示されるよ
うに、露光の程度に応じて、階段状に低下する。図８に
おける、Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｎ−１，Ｇｎは、図１にお
ける、行番号Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｎ−１，Ｇｎに対応す
る。開始点において、１番目の行からデータ書き込みが
開始され、１番目の行の画素が発光して、感光体２８へ
の露光が行われる。垂直走査回路２からの駆動パルスに
応じて、順次、各行の画素の露光動作が行われて、感光
体２８の表面電位が順次、低下し、図８においてＶｔｈ
で示す電位まで低下したとき、露光動作が終了する。こ
こで、Ｖｔｈは、感光体２８の特性や、現像プロセスの
特徴によって定まる、露光に必要な最低のしきい値電圧
である。このように、この例によれば、同一のスポット
２９上に、複数の発光素子によって、連続的に、累積し
て露光することができるので、仮に、単位の発光素子の
発光光量が小さくても、所要光量の露光が可能になる。 【００３４】このように、この例の光プリンタヘッドに
よれば、二次元に配列した薄膜発光素子アレイとそれを
駆動する駆動回路とを同一基板上に形成したので、高密
度化，小型化が可能であるとともに、垂直走査方向の複
数の発光素子によって、感光体上の同一スポットに対し
て、複数回の露光を重畳して行うので、発光光量の小さ
い発光素子を用いても、所要の露光量による露光を行う
ことができる。 【００３５】◇第２実施例 図９は、この発明の第２実施例における感光体表面上の
スポット部分の電位の変化を示すグラフ、図１０は、本
実施例における画素アレイの動作を説明する模式図であ
る。この例の場合の、光プリンタヘッドの構成，画素の
構成は、それぞれ図１，図３に示された第１実施例の場
合と同様であり、この例の場合の露光動作も図７に示さ
れた第１実施例の場合と基本的に同様であるが、第１実
施例では、垂直走査回路において、露光動作時に垂直方
向に駆動する発光素子の数は、しきい値電圧Ｖｔｈに達
するまでの全数であって、常に一定であるのに対し、こ
の例においては、垂直走査回路において、垂直方向に駆
動する発光素子の数を変化させることによって、感光体
２３上の表面電位を制御して、階調印刷を可能にする点
が大きく異なっている。 【００３６】感光体２３の表面には、現像時、電荷を帯
びたトナーが付着してトナー像が形成されるが、この場
合のトナーの付着量は、感光体２３の表面電位に依存
し、表面電位が低いほど、付着量が多くなる。一方、感
光体の表面電位は、始めの帯電状態から、露光によって
除電されて次第に低下するので、感光体に対する露光量
を変化させることによって、感光体上の最終的な表面電
位を制御する。この例においては、垂直方向に駆動する
発光素子数を制御することによって露光量を変えて、感
光体上の表面電位を制御し、感光体２３の表面に付着す
るトナー量を変化させて、多階調印刷を可能にする。こ
のような、垂直方向に駆動する発光素子数の制御は、外
部から与えられる階調信号に応じて、垂直走査回路にお
いて、１フレーム期間中に走査する垂直画素数を変化さ
せることによって、行うことができる。 【００３７】以下、図９及び図１０を参照して、この例
の動作を説明する。いま、走査する垂直画素数を最大に
して、図１０のに示すように、画素アレイ４の垂直画
素列Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｎ−１，Ｇｎにおける、ｎ個の
画素の全部を点灯させて露光を行った場合、感光体２３
の表面電位は、図９のに示すグラフとなり、この場合
の感光体２３の表面電位は、Ｖ１まで低下する。次に、
垂直画素列Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｎ−１，Ｇｎにおいて、
駆動する画素数を少なくして、例えば、図１０のに示
すように、Ｇｎ−１までのｎ−１個の画素を点灯させて
露光を行った場合、感光体２３の表面電位は、図９の
に示すグラフとなり、この場合の感光体２３の表面電位
は、Ｖ２まで低下し、感光体２３の表面電位は、の場
合とは、異なる電位となる。さらに、図１０のに示す
ように、すべての画素を消灯させた場合には、感光体２
３の表面電位は、図９のに示すグラフとなり、この場
合の感光体２３の表面電位は、全く低下しない。 【００３８】このようにこの例では、垂直画素列の発光
画素数を制御して、感光体の表面電位を変化させるの
で、階調のとれた印刷が可能になる。感光体の表面電位
と露光量との相関は、必ずしも線型であるとは限らな
い。線型であれば、発光する画素を１個単位で制御し
て、階調を表現することが可能であるが、非線型の感光
特性を有する感光体の場合には、例えば発光画素が１個
だけでは、電位降下が生じない領域があることが考えら
れる。このような場合に、階調を表現できるようにする
ためには、２個以上の発光素子を発光させて、スポット
への露光量を変調することが必要になるが、この例によ
れば、露光量を任意に調整できるので、非線型の感光体
に対しても、所望の露光を行うことが可能になる。 【００３９】このように、この例の光プリンタヘッドに
よれば、垂直走査回路における、垂直走査画素数を制御
して、垂直画素列の発光画素数を変化させるようにした
ので、感光体の表面電位を制御することができ、これに
よって、感光体表面に付着するトナー量を変えて、多階
調の印刷を行うことができる。 【００４０】◇第３実施例 図１１は、この発明の第３実施例における各画素の構成
と動作を説明する模式図である。この例の場合の、光プ
リンタヘッドの構成構成は、図１に示された第１実施例
の場合と同様であり、この例の場合の露光動作も図７に
示された第１実施例の場合と基本的に同様であるが、上
記第１実施例乃至第２実施例では、画素アレイ４を構成
する各画素は、単一の画素から構成されているのに対
し、この例では、画素アレイを構成する各画素が、複数
の画素からなる、画素群を単位として駆動されるように
なっていて、この画素群内の発光画素数を制御すること
によって、各画素群の発光光量を階調的に変化させるこ
とができるようにした点が大きく異なっている。 【００４１】以下、図１１を参照して、この例の動作を
説明する。この例においては、画素アレイ４を構成する
ｎ行ｍ列の画素を、ｋ行ｊ列（ｋ，ｊはともに２以上の
整数）の画素からなる画素群に分割して、この画素群を
印刷時における最小画素単位として動作させ、各画素群
ごとに駆動する画素数を制御して、発光素子数を変化さ
せることによって、各画素群ごとに発光光量を多段階に
変化できるようにする。図１１においては、ｋ＝ｊ＝２
の場合、すなわち各画素群を、２行２列の画素から構成
した場合を例示し、４個の発光素子をすべて点灯させた
場合から、すべて消光した場合まで、各画素群ごとに５
段階の発光光量が得られることが示されている。このよ
うにすることによって、感光体２３に対して、各スポッ
トごとに５段階の露光量を得ることができ、階調印刷を
実現することが可能になる。通常、階調印刷を実行する
ためには、入力データとして、アナログ的に変化する発
光量を得られるような情報を必要とするため、多階調表
現を行うためには、入力データ量が増大するとともに、
駆動回路の規模も著しく大きくなるが、この例によれ
ば、比較的簡単な駆動回路を用い、２値データを入力と
して、多階調の印刷を行うことができる。 【００４２】このように、この例の光プリンタヘッドに
よれば、画素アレイを構成する各画素を、複数画素から
なる画素群に分割して、各画素群内の発光画素数を変化
できるようにしたので、２値データを入力として、多階
調の印字を行うことが可能な、光プリンタヘッドを提供
することができる。 【００４３】◇第４実施例 第１２図は、この発明の第４実施例における感光体表面
上のスポット部分の電位の変化を示すグラフである。こ
の例の場合の、光プリンタヘッドの構成，周辺回路の構
成，画素の構成，水平走査回路の駆動方法、垂直走査回
路の駆動方法，露光動作は、それぞれ図１〜図７に示さ
れた第１実施例の場合と同様であるが、この例では、画
素アレイを構成する各画素の発光素子の発光光量を行ご
とに変化させることによって、階調のとれた印刷が可能
なようにした点が大きく異なっている。 【００４４】一般的に、ある表面電位を持っている感光
体２３に対する露光量が少ない場合、感光体２３の表面
電位に応じてトナーが現像されないため、低画像濃度側
が白くなりすぎる傾向がある。例えば、画素アレイ４の
垂直画素列の各画素の発光素子の発光光量が均等であっ
た場合、垂直画素列Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｎ−１，Ｇｎの
感光体表面電位の変化は、図１２においてで示すよう
になり、低画像濃度側が白くなりすぎるので、図１２に
おいてで示すように、垂直画素例のうち、最初にスポ
ットに露光する画素Ｇ１の発光素子の発光光量を大きく
して、より高画像濃度側にある画素Ｇ２の場合の表面電
位に近づけるようにする。同様に、必要に応じて、画素
Ｇ２の場合も、画素Ｇ３の表面電位に近づけるようにす
る。このように、画素アレイ４を構成する各行の画素の
発光素子の発光光量を、垂直方向に行ごとに変化するよ
うに設定することによって、前述のような低画像濃度側
が白くなりすぎる傾向を是正することができる。 【００４５】この場合、各画素の発光素子の発光光量を
変化させるためには、例えば発光素子に供給する電流を
大きくしたり、又は、発光素子の面積を大きくしたりす
る等、種々の方法を考えることができるが、安定して任
意の光量を得ることができるものであれば、どのような
方法でもよい。 【００４６】このように、この例の光プリンタヘッドに
よれば、画素アレイを構成する各画素の発光素子の発光
光量を、行ごとに変化させるようにしたので、低画像濃
度側の画素行の発光素子の発光光量が、高画像濃度側の
画素行の発光素子の発光光量より大きくなるようにする
ことができ、従って、印刷結果の低画像濃度側が白くな
りすぎるという問題を解決することができる。 【００４７】◇第５実施例 この例の場合の、光プリンタヘッドの構成，画素の構成
は、それぞれ図１，図３に示された第１実施例の場合と
同様であり、この例の場合の露光動作も図７に示された
第１実施例の場合と基本的に同様であるが、この例で
は、発光素子に印加する入力データを、印刷対象の挿入
ずれ方向にシフトすることによって、正しいスポットに
露光できるようにした点が大きく異なっている。 【００４８】この例では、印刷対象（例えば印刷用紙）
の進行方向に対して垂直な方向の、挿入ずれを検出する
センサ（不図示）を設け、水平走査回路３において、画
素アレイ４を構成する各画素に印加する入力データを、
検出された挿入ずれの方向とずれ量に応じて、シフトす
る補正手段（不図示）を設けたので、常に正しいスポッ
トに露光を行うことができる。電子写真方式のプリンタ
では、印刷対象の、進行方向に対して垂直な方向の挿入
ずれによる印刷品質の劣化が問題になっているが、この
例の光プリンタヘッドは、各画素間の距離が小さい高密
度構造であるため、ずれ量に対して、精度よくシフトす
ることができ、印刷品質の劣化を確実に補正することが
できる。 【００４９】このように、この例の光プリンタヘッドに
よれば、印刷対象の進行方向に対して垂直方向の挿入ず
れを検出して、各画素に印加する入力データを、挿入ず
れ方向とずれ量とに応じてシフトするようにしたので、
印刷対象の挿入ずれに基づく印刷品質の劣化を、精度よ
く補正することが可能となる。 【００５０】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られたもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があっても、この発明に含まれる。例えば、この発
明の光プリンタヘッドは、電子写真システムに限らず、
他のコンピュータ利用印刷システムにおいても、利用可
能である。 【００５１】 【発明の効果】以上説明したように、この発明の光プリ
ンタヘッドによれば、発光光量の小さい発光素子を用い
ても、所要の感光を行うことができるとともに、多階調
の印刷を行うことができる。また、感光体の露光量に対
する表面電位の特性に応じた感光駆動を行うことができ
る。さらに、印刷対象物がずれて挿入された場合でも、
入力データをずれ量に応じてシフトすることによって、
ずれの補正を行うことができるとともに、２値データ入
力によって、多階調の印刷を実現することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明の第１実施例である光プリンタヘッド
を示す模式図である。 【図２】本実施例における周辺回路の構成を示す模式図
である。 【図３】本実施例における画素の構成を示す回路図であ
る。 【図４】本実施例の光プリンタヘッドを用いた光プリン
タの発光面の構成を示す模式図である。 【図５】本実施例における水平走査回路の駆動方法を説
明するためのタイミングチャートである。 【図６】本実施例における垂直走査回路の駆動方法を説
明するためのタイミングチャートである。 【図７】本実施例における露光動作を説明するための図
である。 【図８】本実施例の感光体表面上におけるスポット部分
の電位の変化を示すグラフである。 【図９】この発明の第２実施例における感光体表面上の
スポット部分の電位の変化を示すグラフである。 【図１０】本実施例における画素アレイの動作を説明す
る模式図である。 【図１１】この発明の第３実施例における各画素の構成
と動作を説明する模式図である。 【図１２】この発明の第４実施例における感光体表面上
のスポット部分の電位の変化を示すグラフである。 【図１３】ライン光源を用いた光プリンタの全体構成を
示す側面図である。 【符号の説明】 １ データ入力手段 ２ 垂直走査回路 ３ 水平走査回路 ４ 画素アレイ ５ シフトレジスタ ６ バッファ ７ シフトレジスタ ８ ラッチ ９ バッファ １１ 発光素子 １２ 駆動トランジスタ １３ 選択トランジスタ １４ コンデンサ ２１ 光プリンタヘッド ２２ 集光光学系 ２３ 感光体

フロントページの続き (72)発明者 小田 敦 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (72)発明者 東口 達 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−348961（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−183574（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−156300（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−198433（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−131919（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−169723（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−284759（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−182966（ＪＰ，Ａ) 特開2001−18441（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/44 B41J 2/45 B41J 2/455 B04N 1/036 B41J 2/52

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】有機エレクトロニクス素子からなる発光素
   子を含む画素を行方向と列方向に２次元に配列した画素
   アレイと、該画素アレイにおける各画素列にデータを供
   給する水平駆動回路と、該画素アレイにおける各画素行
   を順次選択して活性化する垂直駆動回路とを同一の絶縁
   基板上に形成してなり、前記画素アレイを構成する各画
   素行ごとに、該画素行を構成する画素における前記発光
   素子の発光光量を設定して前記画素により感光体を露光
   することで、低画像濃度側が白くなりすぎるのを防止す
   る構成になされていることを特徴とする光プリンタヘッ
   ドであって、 前記画素アレイを前記行方向が感光体の回転軸と平行に
   なるように、該感光体表面と対向して設置した状態で、
   前記垂直走査回路が、前記感光体の回転に伴って、前記
   画素アレイにおける各画素列中の画素が、順次、該感光
   体表面のそれぞれ同一のスポット上を通過している期間
   に、該各画素を含む画素行を含む画素行を活性化するよ
   うに構成され、 最初に前記スポットに露光する前記画素の発光光量が、
   同一の前記スポットに続いて露光する前記画素の発光光
   量よりも大きくなるように設定されることを特徴とする
   光プリンタヘッド。