JP3747901B2 - EL element drive device, EL element, printer head, and EL element drive control method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光立下り時間が700μ秒以下となる特性の発光材料よりなる主発光層を備えてなるEL素子を駆動する駆動装置、及びその駆動装置によって駆動されるEL素子、また、そのEL素子を用いて構成されるプリンタヘッド、並びにEL素子の駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
プリンタは、主に事務用として使用され高速処理が期待されるページプリンタと、主に家庭用として使用され低コストであることが期待されるインクジェットプリンタに大別される。
【0003】
ページプリンタには、プリンタヘッドを構成する光学系が大きくなるが比較的低コストであるレーザプリンタと、光学系は小さいが比較的高コストである光プリンタがある。光プリンタは、感光体を露光するのに光源を用いるもので、その光源には複数のLEDを一列に並べたものが一般的に使用されている(LEDプリンタ)。
【0004】
LEDプリンタは、プリンタヘッドの構造が複雑であるためにコストが高い。そのプリンタヘッドは、例えば、100個前後のLEDを一括で製造したLEDチップを数10個並べることで構成される。しかも、LEDチップ間のつなぎ目に当たる部分におけるパワーのばらつきを抑えるため特性が均一であるチップを選別する必要があり、更に、チップの取付け位置のずれも数100μ以内にしなければならない。このような条件により、プリンタヘッドの製造歩留まりは悪くならざるを得なかった。
【0005】
例えば、複数(数千〜数万個)のLEDを一括して作成することが可能であれば、プリンタヘッドの製造コストを抑えることができるが、材料の制約などから現実的にはきわめて困難である。そこで、光プリンタヘッドの光源にEL素子を用いる技術が特開平5−221019号公報に開示されている。
【0006】
この従来技術においては、アレイ状に配列したEL素子を光源とし、マイクロレンズアレイを通して正立等倍像を潜像ドラムに形成するようにしている。EL素子の発光層材料としては、ZnS:Mnを用いることが開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発光層にZnS:Mnを用いたEL素子は、発光の立上がり時間が数μ秒であるのに対して立下り時間は数m秒と長い。そのため、上記のEL素子を光源に用いたプリンタヘッドでは、印字速度が上昇すると紙送り方向に印字ドットが伸びてしまう。
【0008】
即ち、図10(a)は、円形のドットを1ドット印字した場合であり、図10(b)は、楕円形に伸びたドットを1ドットおきに印字した例である。このように、(b)では1ドットおきに印字するとドットが重なってしまう。このような事態を回避するには、結局、印字速度或いは解像度を落とさなければならない。
【0009】
従来、EL素子はディスプレイに使用されることが多かった。人間の視覚では10m秒以下の発光変化は認識できないので、ディスプレイの発光走査周期もそれほど高速に設定されることはない。従って、上記のEL素子を用いてディスプレイを構成しても、問題は生じなかった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本願発明の発明者は、発光層にSrS:Ce(硫化ストロンチウム:セリウム)を用いることで、発光立上がり及び立下り時間がμ秒オーダと極めて短くなるEL素子を作成し、プリンタヘッドに使用することで、高速で印字可能な光プリンタを構成することを考えた(特願2002−190368)。
【0011】
ここで、EL素子に対して走査電極により駆動周期毎に一定の走査電圧を印加し、データ電極に与えるデータ電圧の有無により発光(ON,印字),非発光(OFF,非印字)を制御する場合を想定する。EL素子を光プリンタにおいて印字可能なレベルで発光させるための電圧は200V付近であるが、データ電極側のドライバは、外部より与えられる表示データ信号に応じてデータ電圧の出力判定を行うようにロジック回路を構成する必要があり、高耐圧対応とするにはコストがかかる。
【0012】
即ち、データ電極側ドライバの耐圧は40V〜60V程度に留めることが望ましく、そのためには、例えば走査電圧を180V,データ電圧を40Vとして両電圧レベルを非対称に設定することになる。ところが、斯様に構成すると、EL素子に対してON時,OFF時に印加される端子電圧差は40V程度しかなく、この電圧差では、OFF時においてもEL素子は実質的に低いパワーで発光している状態にならざるを得ない。
【0013】
この結果、発光層にSrS:Ceを用いたEL素子をプリンタヘッドに使用する場合には、そのEL素子が、ON時とOFF時の端子電圧差が40V程度しかない場合であっても、プリンタの印字,非印字を良好に確定できるような発光パワーのダイナミックレンジ(印字のコントラスト)を有する必要がある。
【0014】
ここで、図11は、発光層をZnS:Mn(硫化亜鉛:マンガン),SrS:Ceで構成したEL素子に印加する電圧を変化させた場合における発光パワーの差を表したものである。従来用いられていたZnS:Mnでは、40V程度の端子電圧差でも十分なダイナミックレンジを有しているが、SrS:Ceではダイナミックレンジが比較的小さく、実用上問題となるおそれがあった。
【0015】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光立下り時間が短い発光材料層で構成される発光層を有するEL素子を、使用目的に応じて適切に発光させることができる駆動装置、及びその駆動装置によって駆動されるEL素子、また、そのEL素子を用いて構成されるプリンタヘッド、並びにEL素子の駆動方法を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載のEL素子の駆動装置によれば、制御回路は、発光立下り時間が700μ秒以下となる特性を有する発光材料よりなる主発光層と、発光材料がZnS:Mnよりなる副発光層とが絶縁膜を介して電極の間に挟み込まれる構造をなすEL素子を、周期的に発光させるための1駆動期間内において複数回発光させる。
【0017】
即ち、従来のEL素子のように発光材料にZnS:Mnを用いたものは、印加される端子電圧の差が小さい場合でも発光パワーのダイナミックレンジが十分な大きさを有するが、発光立下り時間が700μ秒以下であるようなきわめて短い特性の発光材料よりなるEL素子は、前記ダイナミックレンジが小さくなる傾向を示す。そして、発明者は、実験の結果、両者を併せて発光層を形成するとダイナミックレンジが両者の中間的な特性を示すことを確認した。
【0018】
従って、発光応答性に高速が要求されるアプリケーションにEL素子を適用するため発光立下り時間が短い発光材料を主発光層に選択し、且つ、駆動ドライバICの耐圧を大きく設定することができない場合でも、発光材料がZnS:Mnである副発光層を併せて設けることで発光パワーのダイナミックレンジをより大きくすることができる。
【0019】
また、発光立下り時間が短いということは光パワーが小さい、ということであるから、発光層の組成によっては立下り時間が短か過ぎ、EL素子がアプリケーションにおいて要求される光パワーを必ずしも満たさない場合がある。そこで、そのようなEL素子については、1駆動期間内において複数回発光させるようにすれば発光量の時間積分値を増加させることができ、必要な光パワーが得られるように調整することができる。
【0020】
また、制御回路は、EL素子が交流駆動型として構成されている場合は1駆動期間内に印加電圧極性を交互に変化させて発光させると共に、その変化回数を奇数回とする。即ち、EL素子は強誘電体としての特性を有しているため、電圧の印加が停止しても素子の内部では分極状態が維持される。そして、EL素子の特性を安定させるためには、電圧の非印加期間に維持される分極の状態についても一方の極性に偏ることは好ましくない。
【0021】
そこで、上記のように構成すれば、電圧の印加極性は交互に反転されると共に、各駆動期間の終了時に印加される駆動電圧の極性も毎回変化するようになる。従って、EL素子に交流電圧を印加することで発光を各駆動期間毎に良好に行うことができ、且つ、素子の寿命を長期化することができる。
【0022】
請求項2記載のEL素子によれば、請求項1記載の駆動装置の駆動形態に適したEL素子を得ることができる。
請求項3記載のEL素子によれば、発光層を、主発光層の上層及び下層に副発光層を配置して形成する。斯様に構成すると、素子構造の対称性が良好となり、経時変化をより小さくして素子の特性を安定させることができる。
【0023】
請求項4記載のEL素子によれば、絶縁膜の比誘電率を30以上とする。即ち、このように比誘電率が高い材料を用いるとEL素子の静電容量が大きくなるので、それに伴ってEL素子の発光出力を向上させることができる。
【0024】
請求項5記載のプリンタヘッドによれば、請求項2乃至4の何れかに記載のEL素子を光源とする。即ち、上述したように、発光応答特性が高速で、且つ、比較的小さい駆動電圧差で発光パワーのダイナミックレンジを大きく確保できるEL素子をプリンタヘッドに使用すれば、印字速度が上昇した場合でも紙送り方向に印字ドットが伸びてしまうことを極力防止できるので、より高速に印字を行うことができる。そして、請求項1記載の駆動装置によって駆動されることで、感光体に潜像を形成して印字するのに必要な光パワーのダイナミックレンジを得ることが可能となる。
【0025】
請求項6記載のプリンタヘッドによれば、EL素子が出力する光を集光して、感光体に潜像を形成させるセルフォックレンズを備える。即ち、マイクロレンズアレイの一種であるセルフォックレンズを用いれば、プリンタヘッドを安価に構成することができる。
【0026】
また、EL素子に主発光層と副発光層とを設けることで、各層による発光の波長は厳密には異なっている。そして、セルフォックレンズは色収差を有しているので、主発光層による発光波長が感光体の表面に収束するように調整を行なえば、副発光層による発光波長は色収差によって感光体の表面では収束しなくなる。従って、本来その発光を利用する目的で設けられたものではない副発光層による発光の影響を軽減することができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
(第1実施例)
以下、本発明を光プリンタに適用した場合の第1実施例について図1乃至図8を参照して説明する。図3は、光プリンタ30の要部構造を概略的に示すものである。
【0028】
感光ドラム(感光体)31は、図3中時計回り方向に回転するようになっており、先ず、帯電部32によって表面に負電荷の帯電が行われる。続いて、EL素子アレイ33及びセルフォックレンズ34により、印刷画像データに応じた露光が行われる。感光ドラム31の露光が行われた部分は電位が上昇して静電潜像が形成される。次に、現像部35において帯電している部分にトナーが付着されてトナー像が形成される。
【0029】
感光ドラム31の表面に形成されたトナー像は、転写部36において用紙37に転写され、転写された像は定着部38において用紙37に定着される。その後、感光ドラム31は除電部39において除電され、更に、クリーニング部40においてトナーのクリーニングが行われる。
【0030】
図4は、EL素子アレイ33及びセルフォックレンズ34を中心として示す斜視図である。EL素子アレイ33はライン状をなす光源として構成されており、セルフォックレンズ34はマイクロレンズアレイとして構成されている。EL素子アレイ33とセルフォックレンズ34とを組み合わせたものがプリンタヘッド60となる。EL素子アレイ33が発した光は、セルフォックレンズ34により集光されて感光ドラム31の表面に正立等倍像として投光されるようになっている。
【0031】
次に、EL素子アレイ33の構造について図1を参照して説明する。図1(a)はEL素子1の平面図,図1(b)は(a)のA−A断面を模式的に示す図である。EL素子1は、絶縁性基板であるガラス基板51に第1電極52(走査電極)、第1絶縁膜53、発光層54、第2絶縁膜55、第2電極56(データ電極)を順次積層して構成されており、第1電極52、第1絶縁膜53、第2絶縁膜55、第2電極56の内、少なくとも光取出し側(表示側)が透光性を有する材料によって構成されている。
【0032】
尚、EL素子1とは、上記構成の内、1つの第2電極56と第1電極52との間の発光部分を指す。また、図1ではEL素子1が11個だけ図示されているが、実際にはより多数のEL素子1が存在する。
【0033】
例えば、第1電極52をITO(Indium Tin Oxide)膜、第1絶縁膜53をAl2O3層と酸化チタンTiO2層とを交互に積層したAl2O3/TiO2積層構造膜(以下、ATO膜と称する)、第2絶縁膜55は第1絶縁膜53と同様のATO膜、第2電極56をAl膜とする。そして、発光層54は、発光材料がSrS:Ceよりなる主発光層54Aと、発光材料がZnS:Mnよりなる副発光層54Bとの二層構造をなしている。
【0034】
EL素子アレイ33の製造プロセスについて以下に説明する。ガラス基板51上に、第1電極52として光学的に透明であるITO膜をスパッタ法により形成する。ITO膜の透過率は70%以上とし、1本の第1電極52に対して多数の素子が形成されるため、シート抵抗は10Ω/□以下となるように膜厚を250nm以上に設定する。
【0035】
第1電極52の上に、第1絶縁膜53としてATO膜をALE(Atomic Layer Epitaxy)法により形成する。即ち、第1のステップで、アルミニウム(Al)の原料ガスとして三塩化アルミニウム(AlCl3)、酸素(O)の原料ガスとして水(H2O)を用いてAl2O3層を形成する。ALE法では1原子層ずつ膜を形成して行くため、原料ガスを交互に供給する。従って、この場合はAlCl3をアルゴン(Ar)のキャリアガスで反応炉に1秒間導入した後に、反応炉内のAlCl3ガスを排気するのに十分なパージを行う。このサイクルを繰り返すことにより所定の膜厚を有するAl2O3層を形成する。
【0036】
続く第2のステップで、Tiの原料ガスとして四塩化チタン(TiCl4),酸素の原料ガスとして水(H2O)を用いて酸化チタン層を形成する。即ち、第1のステップと同様にTiCl4をArキャリアガスで反応炉に1秒間導入した後に、反応炉内のTiCl4ガスを排気するのに十分なパージを行う。次に、H2Oを同様にArキャリアガスで反応炉に1秒間導入した後に、反応炉内のH2Oガスを排気するのに十分なパージを行う。このサイクルを繰り返すことにより所定の膜厚を有する酸化チタン層を形成する。
【0037】
そして、上述した第1及び第2のステップを繰り返すことで所定膜圧のAl2O3/TiO2積層構造膜を形成し、第1絶縁膜53を形成する。Al2O3層、TiO2層夫々1層当たりの膜厚を5nmとして、夫々30層ずつ積層する。なお、Al2O3/TiO2積層構造膜の最上層及び最下層は、Al2O3層、TiO2層の何れであっても良い。ALE法により原子層オーダで膜を形成する場合、1層当たりの膜厚が0.5nm未満では絶縁体として機能せず、前記膜厚が100nmを超える場合は積層構造による耐電圧向上効果が低下してしまう。従って、1層当たりの膜厚は0.5nm〜100nmの範囲に設定すると良く、好ましくは1nm〜10nmの範囲に設定すると良い。
【0038】
次に、第1絶縁膜53上に、SrS(硫化ストロンチウム)を母体材料とし、発光中心としてCe(セリウム)を添加したSrS:Ceよりなる主発光層54A, ZnS(硫化亜鉛)を母体材料とし、発光中心としてMn(マンガン)を添加したZnS:Mnよりなる副発光層54Bを、夫々蒸着法により発光層54として形成する。即ち、所定の化学量論的組成の蒸着ペレットを作成し、そこに電子ビームを照射して成膜する。
【0039】
副発光層54Bの膜厚は100〜1000nm程度にすれば良い。この膜厚は、EL素子1に要求される光パワーのダイナミックレンジの大きさを決定する要素となるので、必要に応じて適宜設定する。主発光層54Aについては、所定量の硫黄が膜中に含まれないこともあるので、成膜中に硫化水素などの硫黄分を添加すると良い。また、膜厚は、500nm〜2000nm程度に設定すれば良い。この膜厚の選択は、プリンタヘッド60としての仕様に応じて決定すれば良く、500nmより薄くなると発光に寄与しない領域が多くなり、発光効率が極端に低下する。また、2000nmよりも厚くすると応力が大きくなり、膜剥がれやクラックが生じるおそれがある。
【0040】
尚、このように、主発光層54Aの上層に副発光層54Bを配置することで、作成プロセスを安定させることができる。即ち、SrS:Ceは水に溶け易い性質があるので、上層側の副発光層54Bにより主発光層54Aが水分に触れることを防止できる。従って、発光層54を成膜する場合は、真空を維持した状態で連続処理することが望ましい。
【0041】
それから、第1絶縁膜53と同様のプロセスによって第2絶縁膜55をALE法で成膜し、最後に、第2電極56として、Al膜をスパッタ法で成膜する。以上のようにしてプリンタヘッド60を構成するEL素子アレイ33を作成することができる。絶縁膜53,55には、比誘電率が少なくとも30以上の材料を用いる。
【0042】
尚、プリンタの解像度を600dpiとするためには、走査電極の幅、及びデータ電極の配列間隔は42.3μmに設定する必要がある。そして、以上のように構成されたEL素子1は、概ね200V前後の端子電圧を印加すると、感光ドラム31に潜像を形成するのに十分な強度で発光するようになる。
【0043】
図2は、EL素子アレイ33と制御回路等の配置を示した図である。ガラス基板51は、EL素子アレイ33の基板を兼用するように構成されている。また、第1電極52は、光プリンタの光源としてはEL素子1をライン状に多数配列すれば良いので、第1電極52は1本のみ形成されている。
【0044】
ガラス基板51には、その他、制御回路42、走査側ドライバ43、データ側ドライバ44、光プリンタ本体側の制御回路と電気的に接続を行うための外部接続端子45などが搭載されている。そして、制御回路42がドライバ43,44に駆動制御信号を出力することでEL素子1を発光させる。
【0045】
次に、発光層54を、主発光層54Aと副発光層54Bとの二層構造とした理由について説明する。先ず、EL素子1をプリンタヘッドの光源として利用するために要求される特性は、以下のようになる。
▲1▼プリンタの印字速度仕様に対応した高速応答性。
▲2▼感光ドラム31に潜像を形成するのに十分な光パワー。
▲3▼データ側ドライバ44の耐圧範囲内で得られる光パワーのダイナミックレンジが、感光ドラム31に潜像を形成する状態,形成しない状態として明確な差(コントラスト)が得られるものであること。
【0046】
<▲1▼について>
プリンタヘッド60を動作させる場合に適切な駆動信号のタイミングについて具体的に規定する。先ず、光プリンタに要求される印字速度について試算する。上述した特開平5−221019号において使用されているZnS:Mn−EL素子の発光立下り時間は約5m秒である。この場合、最大走査周波数は200Hzであるから、600dpi(dot per inch)の解像度でA3用紙を1枚印字するには約1分間が必要となる。これではあまりにも遅く、実用に耐え得る印字速度とはいい難い。
【0047】
そこで、現在の製品水準において十分高速であると評価される印字速度を、解像度を600dpiで1分間にA3用紙を8枚印字する速度と規定する。この場合に必要なプリンタヘッドの走査周期より規定されるEL素子の発光立下り時間を計算すると、約706μ秒となる。そして、図6に示す期間Aは光プリンタの紙送り速度に一致するので、期間Aを706μ秒に設定する。
【0048】
同図に示す電圧印加期間(駆動期間)Cは706μ秒以内で任意に決定することができるが、プリンタの構成としては、期間Aの2〜75%に設定することが好ましい。2%未満になると印字を行うのに十分なコントラスト(発光パワー)が確保し難く、75%を超える場合は光学系設計の公差を確保することが難しくなる。
【0049】
ここで、電圧印加期間Cは、期間Aの約14%となる100μ秒に設定する。EL素子1の発光立下り時間が長すぎると、図10(b)に示したように、感光ドラム31の表面に投影される光の形状(ドット)が縦長になり、印字速度が速くなるとドットが繋がってしまう。期間Cを定めた場合、発光立下り時間は(A−C)以内に設定すれば、図10(b)のようにドットが繋がるようなことはない。
【0050】
そして、EL素子1は、主発光層54AとしてSrS:Ce層を用いたため発光立下り時間が極めて短い。ここで、「発光立下り時間」とは、光強度の最大値を100%とした場合に、光強度が90%から10%に低下するまでの時間で定義される。例えば、ZnS:Mn−EL素子の発光立下り時間は約5m秒であるが、EL素子1では数μ秒程度となる。この時間は、主発光層54Aの化学量論的組成を変化させることである程度変化すると思われるが、本発明の発明者らが試作したものは5μ秒である。
【0051】
尚、斯様な特性を得るためには母体材料としてSrSが好ましく、その母体材料に対しては発光中心材料をCeとすると相性が良い。組み合わせは他にも考えられるが、蒸着用ペレットの作成の容易さなどから上記の組み合わせを選択した。また、発光中心材料の選択によって発光色も変化するが、可視光であれば感光ドラム31の感光剤は潜像を形成することができる。
【0052】
<▲2▼について>
また、EL素子1は、矩形波電圧を印加するとその印加電圧波形の立上りと立下りとで夫々発光し、その発光は急速に立下がる(図8(c)参照)。従って、電圧印加期間Cを100μ秒に設定した場合、単にパルス幅100μ秒の矩形波電圧をEL素子1に印加しても、光パワーが極端に低くなってしまい感光ドラム31に潜像を形成するために必要な光パワーを得ることはできない。尚、後述するように、光パワーに関しては副発光層54Bの影響は小さく、主発光層54Aの特性が支配的である。
【0053】
そこで、本実施例では、図6(a)に示すように、制御回路42が、EL素子1を1走査期間(駆動期間)内に複数回(例えば11回)発光させるように駆動制御する。即ち、1走査期間(時間C)内に、EL素子1の両端に印加される電圧の極性が交互に反転するようにして、走査電圧を複数回切り替えて印加する。すると、EL素子1は、電圧の印加回数に応じて発光する(実際には、図8(c)に示すように1回の電圧印加に対して2回発光)。
【0054】
ここで、複数回の電圧印加回数は奇数回となるようにしている。例えば、図6(b)に偶数回の場合を示すが、最初に正極性で印加を開始すると最後は負極性で終了となり、その状態が繰り返される。EL素子1は強誘電体としての特性を有しているため、電圧の印加が停止しても素子の内部では分極状態が維持される。そして、EL素子1の特性を安定させるためには、電圧の非印加期間に維持される分極の状態についても一方の極性に偏ることは好ましくない。
【0055】
また、図6(c)は、電圧印加回数を偶数回とした上で、最後に印加される電圧の極性を毎回反転させるようにしたパターンであるが、この場合、次の走査期間の最初に印加される電圧の極性が前回の最後と同一になってしまう。EL素子1は交流駆動でなければ十分なパワーで発光しないため、このパターンにも問題がある。
【0056】
そして、図6(a)に示すように電圧印加回数を奇数回とすれば、印加電圧極性を連続的に反転させることができると共に、各走査期間の最後に印加される電圧の極性も毎回反転させることができる。
【0057】
<▲3▼について>
▲3▼が問題となる理由は【発明が解決しようとする課題】において述べた通りである。図5には、走査電極に印加される走査電圧波形(b)、データ電極に印加されるデータ電圧波形(c)、及びEL素子1の両端に印加される端子電圧波形(a)を示すものである。
【0058】
即ち、EL素子1を光プリンタにおいて印字可能なレベルで発光させるための電圧は200V付近である。そして、データ電極側のドライバ44は、制御回路42より与えられる表示データ信号に応じてデータ電圧の出力判定を行うように構成する必要があり、高耐圧対応とするにはコストがかかるため、その耐圧を40V〜60V程度に留めている。その結果、走査電圧を180V(Vth,図5(b)参照),データ電圧を40V(図5(c)参照)に設定している。
【0059】
従って、ONの場合はEL素子1の両端に180+40=220(V)が印加され、EL素子1は発光状態となる(図5(a)参照)。また、OFFの場合はEL素子1の両端に走査電圧180Vだけが印加されるので、EL素子1は非発光状態となる。
【0060】
即ち、後者の非発光状態といえども発光状態からの電圧差は40Vしかないため、その40Vの落差による非発光状態、実用上十分な非発光状態となる必要がある。つまり、プリンタヘッド60に適用する場合であれば、前記非発光状態が物理的には発光状態にあるとしても、その発光によって感光ドラム31上に潜像が形成されなければ実用上は全く問題がない。
【0061】
本実施例では、EL素子1の発光層54を、発光立下り時間が速いが光パワーのダイナミックレンジが狭い主発光層54Aと、発光立下り時間が遅いがダイナミックレンジが広い副発光層54Bとの二層で構成することでその課題を解決した。即ち、発光層54をそのように構成することでON(印字)/OFF(非印字)のダイナミックレンジは両者の中間的な特性となり、実用上問題がないレンジを得ることができた。尚、主発光層54Aと副発光層54Bとの膜厚比は1:1〜4:1程度に設定すれば、概ね図7に示す特性を得ることができる。
【0062】
<▲4▼副発光層54Bがその他の発光特性に与える影響について>
主発光層54Aは、図6に示すように1駆動期間内に複数のパルスを印加した場合に発光開始電圧が低下する傾向を示すが、副発光層54Bの発光開始電圧は殆ど変化しない。従って、その電圧差によって副発光層54Bの発光を抑制することができる。
【0063】
また、図8は、発光層をZnS:Mn膜のみで構成したEL素子(b)と、発光層をSrS:Ce膜のみで構成したEL素子(c)に対して同一の矩形波電圧(a)を印加して発光させた場合の光強度波形を示すものである。ZnS:Mn−EL素子の強度ピークを「1」とした場合に、SrS:Ce−EL素子の相対強度ピークは「20」となっている。従って、本実施例におけるEL素子1のように構成した場合でも、副発光層54Bによる発光の影響は極めて小さい。
【0064】
更に、ZnS:Mn−EL素子の発光波長は580nmであり、SrS:Ce−EL素子の発光波長は480nmである。そして、プリンタヘッド60はセルフォックレンズ34を備えているが、セルフォックレンズ34は色収差を有しているので、主発光層54Aによる発光波長が感光ドラム31の表面に収束するように調整を行なえば、副発光層54Bによる発光波長は色収差によって感光ドラム31の表面では収束しなくなる。
【0065】
以上のように本実施例によれば、発光立下り時間が5μ秒程度の特性を有する発光材料よりなる主発光層54Aと、発光材料がZnS:Mnよりなる副発光層54Bとが絶縁膜53,55を介して電極52,56の間に挟み込まれる構造をなすEL素子1を構成した。即ち、発光応答性に高速が要求されるプリンタヘッド60のようなアプリケーションにEL素子1を適用するために、発光立下り時間が短い発光材料を主発光層54Aに選択し、且つ、ドライバ44の耐圧を大きく設定することができない場合でも、副発光層54Bを併せて設けることで発光パワーのダイナミックレンジを大きくすることができる。
【0066】
そして、制御回路42は、1駆動期間内において互いに極性が異なる駆動電圧をEL素子1の両端に交互に出力させてEL素子1を複数回発光させるので、発光量の時間積分値を増加させることができ、EL素子1より感光ドラム31に潜像を形成するのに必要な光パワーが得られるように調整することができる。また、EL素子1の両端に印加する電圧の極性を連続的に反転させることができるので、発光を各走査期間毎に良好に行うことができる。
【0067】
更に、駆動電圧の出力回数を奇数回とするので、各駆動期間の最後に印加される電圧の極性をも毎回反転させることができ、EL素子1の特性変動を抑制して寿命を長期化することができる。また、絶縁膜53,55の比誘電率を30以上とするので、EL素子1の静電容量を増加させ、それに伴ってEL素子1の発光出力を向上させることができる。
【0068】
また、本実施例によれば、EL素子1をライン状に配置してなるEL素子アレイ33を用いて、光プリンタ30の光源として使用されるプリンタヘッド60を構成したので、プリンタヘッド60を光プリンタ30に組み込むことで、光プリンタ30の印字速度、或いは解像度を向上させることができる。
【0069】
また、EL素子アレイ33が発する光を、セルフォックレンズ34により集光して、感光ドラム31に投光するようにしたので、プリンタヘッド60を安価に構成することができる。そして、EL素子1の主発光層54Aと副発光層54Bとを設けることで、各層による発光の波長が異なる場合でも、セルフォックレンズ34が有する色収差を利用して、主発光層54Aによる発光波長が感光ドラム31の表面に収束するように調整を行なえば、副発光層54Bによる発光の影響を軽減することができる。
【0070】
(第2実施例)
図9は本発明の第2実施例を示すものであり、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第2実施例におけるEL素子71は、第1実施例におけるEL素子1の絶縁膜53と主発光層54Aとの間にも、副発光層54Cを配置してなるものである。尚、副発光層54Cの膜厚は、副発光層54Bと同じ厚さとする。
【0071】
このように、主発光層54Aの上層及び下層に副発光層54B,54Cを配置することで、作成プロセスを安定させることができる。そして、下層側に副発光層54Cを配置することで対称性が良好となり、EL素子71における発光特性の経時変化がより小さくなる。
【0072】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
本発明におけるEL素子は、発光立下り時間が700μ秒以下のものを用いれば良い。即ち、上述したように、光プリンタに適用する場合、現在の製品水準において十分高速であると評価される印字速度を満たすのに必要とされるEL素子の発光立下り時間は約700μ秒である。
そして、EL素子に対する駆動電圧の印加回数は、発光立下り時間と、個別の設計により要求される仕様(必要とされる光パワー)に応じて適宜設定すれば良い。
発光層の発光中心材料を、Ceに代えてEu(ユウロピウム)を用いても良い。また、母体材料として、SrSに代えてZnSを用いても良い。或いは、これらの材料以外でも、必要な発光立下り時間が得られるものであれば良い。
本発明のプリンタヘッドは、光プリンタのみに適用されるものではなく、その他、同様な電子写真技術を利用する複写機やファクシミリ装置などにも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例であり、(a)はEL素子の平面図、(b)は(a)のA−A断面を模式的に示す図
【図2】EL素子アレイと制御回路等の配置を示した図
【図3】光プリンタの要部構造を概略的に示す図
【図4】EL素子アレイ及びセルフォックレンズを中心として示す斜視図
【図5】(a)はEL素子の両端に印加される端子電圧波形、(b)は走査電極に印加される走査電圧波形、(c)はデータ電極に印加されるデータ電圧波形を示す図
【図6】(a)は本実施例におけるEL素子に対する駆動電圧印加パターン、(b)は駆動電圧の印加回数が偶数である場合のパターン(その1)、(c)は駆動電圧の印加回数が偶数である場合のパターン(その2)を原理的に示す図
【図7】発光層材料が異なるEL素子につき、横軸に印加電圧を、縦軸に光パワーをとって示す図
【図8】(a)は矩形波電圧、(b)は発光層をZnS:Mn膜のみで構成したEL素子に(a)の電圧が印加された場合の光強度波形、(c)は発光層をSrS:Ce膜のみで構成したEL素子に同電圧が印加された場合の光強度波形を示す図
【図9】本発明の第2実施例を示す図1(b)相当図
【図10】従来技術を示すもので、(a)は、円形のドット及び楕円形のドットを1ドット印字した場合、(b)はそれらのドットを1ドットおきに印字した例を示す図
【図11】図7相当図
【符号の説明】
1はEL素子、30は光プリンタ、31は感光ドラム(感光体)、33はEL素子アレイ、34はセルフォックレンズ、42は制御回路、43は走査側ドライバ、44はデータ側ドライバ、53は第1絶縁膜、54は発光層、54Aは主発光層、54B,54Cは副発光層、55は第2絶縁膜、56は第2電極,57はセラミック基板、60はプリンタヘッド、71はEL素子を示す。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving device for driving an EL element including a main light emitting layer made of a light emitting material having a characteristic that the light emission falling time is 700 μsec or less, an EL element driven by the driving device, and the EL The present invention relates to a printer head configured using elements and a driving method of EL elements.
[0002]
[Prior art]
Printers are broadly classified into page printers that are mainly used for office use and expected to achieve high-speed processing, and inkjet printers that are mainly used for home use and are expected to be low-cost.
[0003]
There are two types of page printers: a laser printer, which has a large optical system constituting the printer head but is relatively low cost, and an optical printer, which has a small optical system but is relatively expensive. An optical printer uses a light source to expose a photosensitive member, and a plurality of LEDs arranged in a row is generally used as the light source (LED printer).
[0004]
The LED printer is expensive because the structure of the printer head is complicated. The printer head is configured, for example, by arranging several tens of LED chips in which about 100 LEDs are collectively manufactured. In addition, it is necessary to select chips with uniform characteristics in order to suppress variations in power at the portion corresponding to the joint between the LED chips, and further, the displacement of the chip mounting position must be within several hundreds of microns. Under such conditions, the production yield of the printer head has to be deteriorated.
[0005]
For example, if a plurality of LEDs (thousands to tens of thousands) can be created at once, the manufacturing cost of the printer head can be reduced, but this is extremely difficult in practice because of material constraints. is there. Therefore, a technique using an EL element as a light source of an optical printer head is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-221019.
[0006]
In this prior art, EL elements arranged in an array are used as a light source, and an erecting equal-magnification image is formed on a latent image drum through a microlens array. It is disclosed that ZnS: Mn is used as a light emitting layer material of an EL element.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the EL element using ZnS: Mn in the light emitting layer has a long rise time of several milliseconds while the rise time of light emission is several μs. For this reason, in a printer head using the above-described EL element as a light source, when the printing speed increases, the print dots extend in the paper feed direction.
[0008]
That is, FIG. 10A shows a case where a circular dot is printed by one dot, and FIG. 10B shows an example where an elliptical dot is printed every other dot. Thus, in (b), when every other dot is printed, the dots overlap. In order to avoid such a situation, the printing speed or resolution must be lowered after all.
[0009]
Conventionally, EL elements are often used for displays. Since the human eye cannot recognize a light emission change of 10 milliseconds or less, the light emission scanning period of the display is not set so fast. Therefore, no problem occurred even when a display was constructed using the above-described EL element.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the inventor of the present invention creates an EL element in which the rise and fall times of the light emission are extremely short on the order of μ seconds by using SrS: Ce (strontium sulfide: cerium) for the light emitting layer, and is used for the printer head. Thus, an optical printer capable of printing at high speed was considered (Japanese Patent Application 2002-190368).
[0011]
Here, a constant scanning voltage is applied to the EL element at every driving cycle by the scanning electrode, and light emission (ON, printing) and non-light emission (OFF, non-printing) are controlled by the presence or absence of the data voltage applied to the data electrode. Assume a case. The voltage for causing the EL element to emit light at a level that can be printed by the optical printer is around 200 V, but the driver on the data electrode side is configured to perform a logic determination to determine the output of the data voltage in accordance with the display data signal given from the outside. It is necessary to construct a circuit, and it is expensive to cope with a high breakdown voltage.
[0012]
That is, it is desirable that the withstand voltage of the data electrode side driver is limited to about 40V to 60V. For this purpose, for example, the scanning voltage is set to 180V, the data voltage is set to 40V, and both voltage levels are set asymmetrically. However, with such a configuration, the terminal voltage difference applied to the EL element when it is ON and OFF is only about 40 V. With this voltage difference, the EL element emits light with substantially low power even when it is OFF. I have to be in a state of being.
[0013]
As a result, when an EL element using SrS: Ce for the light emitting layer is used in the printer head, even if the EL element has a terminal voltage difference of about 40 V when ON and OFF, the printer Therefore, it is necessary to have a dynamic range (printing contrast) of the light emission power so that the printing and non-printing can be satisfactorily determined.
[0014]
Here, FIG. 11 shows a difference in light emission power when the voltage applied to the EL element in which the light emitting layer is composed of ZnS: Mn (zinc sulfide: manganese) and SrS: Ce is changed. Conventionally used ZnS: Mn has a sufficient dynamic range even with a terminal voltage difference of about 40 V, but SrS: Ce has a relatively small dynamic range, which may cause a practical problem.
[0015]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to appropriately cause an EL element having a light emitting layer composed of a light emitting material layer having a short light emission fall time to emit light appropriately according to the purpose of use. Another object of the present invention is to provide a driving device capable of driving, an EL element driven by the driving device, a printer head configured using the EL element, and a driving method of the EL element.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
According to the EL element driving apparatus of claim 1, the control circuit includes a main light emitting layer made of a light emitting material having a characteristic that the light emission falling time is 700 μsec or less, and a sub-light emitting material made of ZnS: Mn. An EL element having a structure in which a layer is sandwiched between electrodes via an insulating film,For periodically emitting lightLight is emitted a plurality of times within one driving period.
[0017]
That is, a conventional light emitting material using ZnS: Mn has a sufficient dynamic range of light emission power even when the applied terminal voltage difference is small, but the light emission fall time is low. EL elements made of a light-emitting material with extremely short characteristics such that is less than 700 μs tend to have a reduced dynamic range. As a result of the experiment, the inventor confirmed that the dynamic range exhibits intermediate characteristics between the two when the light emitting layer is formed together.
[0018]
Therefore, when an EL element is applied to an application that requires high light emission response, a light emitting material with a short light emission fall time is selected as the main light emitting layer, and the breakdown voltage of the drive driver IC cannot be set large. However, the dynamic range of the light emission power can be further increased by providing a sub light emitting layer whose light emitting material is ZnS: Mn.
[0019]
In addition, since the light emission fall time is short, it means that the optical power is small. Therefore, depending on the composition of the light emitting layer, the fall time is too short, and the EL element does not necessarily satisfy the optical power required in the application. There is a case. Therefore, with respect to such an EL element, if the light is emitted a plurality of times within one driving period, the time integration value of the light emission amount can be increased, and adjustment can be made so as to obtain a necessary light power. .
[0020]
AlsoWhen the EL element is configured as an AC drive type, the control circuit causes the applied voltage polarity to alternately change within one drive period to emit light, and the number of changes is an odd number. That is, since the EL element has characteristics as a ferroelectric substance, the polarization state is maintained inside the element even when the application of voltage is stopped. In order to stabilize the characteristics of the EL element, it is not preferable that the polarization state maintained during the voltage non-application period is biased to one polarity.
[0021]
Therefore,the aboveWith this configuration, the polarity of the applied voltage is alternately inverted, and the polarity of the drive voltage applied at the end of each drive period also changes each time. Therefore, by applying an AC voltage to the EL element, light emission can be performed satisfactorily for each driving period, and the lifetime of the element can be extended.
[0022]
Claim2According to the described EL element, the claim1An EL element suitable for the driving mode of the mounted driving apparatus can be obtained.
Claim3According to the described EL element, the light emitting layer is formed by arranging the sub light emitting layer on the upper layer and the lower layer of the main light emitting layer. With such a configuration, the symmetry of the element structure is improved, and the characteristics of the element can be stabilized by reducing the change with time.
[0023]
Claim4According to the EL element described, the dielectric constant of the insulating film is 30 or more. That is, when such a material having a high relative dielectric constant is used, the capacitance of the EL element increases, and accordingly, the light emission output of the EL element can be improved.
[0024]
Claim5According to the described printer head, the claims2Thru4The EL element described in any one of the above is used as a light source. That is, as described above, if an EL element that has a high light emission response characteristic and can secure a large dynamic range of light emission power with a relatively small driving voltage difference is used for the printer head, even if the printing speed is increased, the paper Since it is possible to prevent the printing dots from extending in the feeding direction as much as possible, printing can be performed at a higher speed. And claims1By being driven by the mounted driving device, it is possible to obtain a dynamic range of optical power necessary for forming and printing a latent image on the photosensitive member.
[0025]
Claim6According to the described printer head, the SELFOC lens that collects the light output from the EL element and forms a latent image on the photosensitive member is provided. That is, if a Selfoc lens, which is a kind of microlens array, is used, the printer head can be configured at low cost.
[0026]
Further, by providing the EL element with the main light emitting layer and the sub light emitting layer, the wavelength of light emitted by each layer is strictly different. Since the SELFOC lens has chromatic aberration, if the adjustment is made so that the emission wavelength of the main emission layer converges on the surface of the photoreceptor, the emission wavelength of the secondary emission layer converges on the surface of the photoreceptor due to chromatic aberration. No longer. Accordingly, it is possible to reduce the influence of light emission by the sub-light emitting layer which is not originally provided for the purpose of using the light emission.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
A first embodiment in which the present invention is applied to an optical printer will be described below with reference to FIGS. FIG. 3 schematically shows the main structure of the optical printer 30.
[0028]
The photosensitive drum (photosensitive member) 31 rotates in the clockwise direction in FIG. 3. First, the charging
[0029]
The toner image formed on the surface of the
[0030]
FIG. 4 is a perspective view showing the
[0031]
Next, the structure of the
[0032]
The EL element 1 refers to a light emitting portion between one
[0033]
For example, the
[0034]
A manufacturing process of the
[0035]
On the
[0036]
In the subsequent second step, titanium tetrachloride (TiCl4), Water (H2A titanium oxide layer is formed using O). That is, TiCl as in the first step.4Is introduced into the reactor with Ar carrier gas for 1 second, and TiCl in the reactor is then introduced.4Purge enough to evacuate the gas. Next, H2Similarly, after introducing O into the reactor with Ar carrier gas for 1 second, H in the reactor2Purge enough to evacuate O gas. By repeating this cycle, a titanium oxide layer having a predetermined film thickness is formed.
[0037]
Then, by repeating the first and second steps described above, Al having a predetermined film pressure is obtained.2O3/ TiO2A laminated structure film is formed, and a first insulating
[0038]
Next, SrS (strontium sulfide) is used as a base material on the first insulating
[0039]
The film thickness of the sub
[0040]
In this way, the production process can be stabilized by disposing the
[0041]
Then, the second insulating
[0042]
In order to set the resolution of the printer to 600 dpi, it is necessary to set the width of the scanning electrodes and the arrangement interval of the data electrodes to 42.3 μm. The EL element 1 configured as described above emits light with sufficient intensity to form a latent image on the
[0043]
FIG. 2 is a diagram showing the arrangement of the
[0044]
In addition, on the
[0045]
Next, the reason why the
(1) High-speed response corresponding to the printing speed specification of the printer.
{Circle around (2)} Optical power sufficient to form a latent image on the
(3) The dynamic range of the optical power obtained within the withstand voltage range of the
[0046]
<About <1 >>
The timing of the driving signal appropriate for operating the printer head 60 is specifically defined. First, the printing speed required for the optical printer is estimated. The light emission fall time of the ZnS: Mn-EL element used in the above-mentioned JP-A-5-221019 is about 5 milliseconds. In this case, since the maximum scanning frequency is 200 Hz, it takes about 1 minute to print one A3 sheet with a resolution of 600 dpi (dot per inch). This is too slow and it is difficult to say that the printing speed can withstand practical use.
[0047]
Therefore, the printing speed evaluated to be sufficiently high at the current product level is defined as the speed at which 8 sheets of A3 paper are printed per minute at a resolution of 600 dpi. In this case, the light emission fall time of the EL element defined by the necessary printer head scanning cycle is approximately 706 μs. Since the period A shown in FIG. 6 coincides with the paper feed speed of the optical printer, the period A is set to 706 μs.
[0048]
The voltage application period (drive period) C shown in the figure can be arbitrarily determined within 706 microseconds, but the printer configuration is preferably set to 2 to 75% of the period A. If it is less than 2%, it is difficult to ensure a sufficient contrast (light emission power) for printing, and if it exceeds 75%, it is difficult to ensure the tolerance of the optical system design.
[0049]
Here, the voltage application period C is set to 100 μsec, which is about 14% of the period A. If the light emission fall time of the EL element 1 is too long, as shown in FIG. 10B, the light shape (dots) projected on the surface of the
[0050]
Since the EL element 1 uses the SrS: Ce layer as the main light emitting layer 54A, the light emission fall time is extremely short. Here, the “light emission fall time” is defined as the time until the light intensity decreases from 90% to 10% when the maximum value of the light intensity is 100%. For example, the light emission fall time of the ZnS: Mn-EL element is about 5 milliseconds, whereas the EL element 1 is about several microseconds. Although this time seems to change to some extent by changing the stoichiometric composition of the main light emitting layer 54A, the prototype of the present invention is 5 μs.
[0051]
In order to obtain such characteristics, SrS is preferable as a base material, and if the luminescent center material is Ce for the base material, the compatibility is good. Other combinations are conceivable, but the above combination was selected because of the ease of producing pellets for vapor deposition. Further, although the emission color changes depending on the selection of the emission center material, if it is visible light, the photosensitive agent on the
[0052]
<About (2)>
Further, when a rectangular wave voltage is applied, the EL element 1 emits light at the rising edge and the falling edge of the applied voltage waveform, and the light emission rapidly falls (see FIG. 8C). Accordingly, when the voltage application period C is set to 100 μsec, even if a rectangular wave voltage having a pulse width of 100 μsec is simply applied to the EL element 1, the optical power becomes extremely low and a latent image is formed on the
[0053]
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 6A, the
[0054]
Here, the number of times of voltage application is set to an odd number. For example, FIG. 6B shows the case of even number of times. When application is first started with positive polarity, the end is ended with negative polarity, and this state is repeated. Since the EL element 1 has characteristics as a ferroelectric substance, the polarization state is maintained inside the element even when the application of voltage is stopped. In order to stabilize the characteristics of the EL element 1, it is not preferable that the polarization state maintained during the voltage non-application period is biased to one polarity.
[0055]
FIG. 6C shows a pattern in which the polarity of the voltage applied last is reversed every time after the number of times of voltage application is an even number. In this case, at the beginning of the next scanning period. The polarity of the applied voltage becomes the same as the last time. Since the EL element 1 does not emit light with sufficient power unless it is driven by alternating current, this pattern also has a problem.
[0056]
As shown in FIG. 6A, if the number of times of voltage application is an odd number, the polarity of the applied voltage can be continuously inverted, and the polarity of the voltage applied at the end of each scanning period is also inverted every time. Can be made.
[0057]
<About (3)>
The reason (3) becomes a problem is as described in [Problems to be solved by the invention]. FIG. 5 shows a scanning voltage waveform (b) applied to the scanning electrode, a data voltage waveform (c) applied to the data electrode, and a terminal voltage waveform (a) applied to both ends of the EL element 1. It is.
[0058]
That is, the voltage for causing the EL element 1 to emit light at a level printable by the optical printer is around 200V. The
[0059]
Therefore, when ON, 180 + 40 = 220 (V) is applied to both ends of the EL element 1, and the EL element 1 enters a light emitting state (see FIG. 5A). Further, when OFF, only the scanning voltage of 180 V is applied to both ends of the EL element 1, so that the EL element 1 enters a non-light emitting state.
[0060]
That is, even in the latter non-light-emitting state, since the voltage difference from the light-emitting state is only 40V, it is necessary to be in a non-light-emitting state due to the drop of 40V, or a practically sufficient non-light-emitting state. That is, in the case of application to the printer head 60, even if the non-light emitting state is physically a light emitting state, there is no practical problem if a latent image is not formed on the
[0061]
In the present embodiment, the
[0062]
<4> Effect of sub-light emitting
As shown in FIG. 6, the main light emitting layer 54A shows a tendency that the light emission starting voltage decreases when a plurality of pulses are applied within one driving period, but the light emission starting voltage of the sub
[0063]
Further, FIG. 8 shows the same rectangular wave voltage (a) for the EL element (b) in which the light emitting layer is composed only of the ZnS: Mn film and the EL element (c) in which the light emitting layer is composed only of the SrS: Ce film. ) Is a light intensity waveform when light is emitted. When the intensity peak of the ZnS: Mn—EL element is “1”, the relative intensity peak of the SrS: Ce—EL element is “20”. Therefore, even when configured like the EL element 1 in this embodiment, the influence of light emission by the
[0064]
Furthermore, the emission wavelength of the ZnS: Mn-EL element is 580 nm, and the emission wavelength of the SrS: Ce-EL element is 480 nm. The printer head 60 includes the Selfoc lens 34. Since the Selfoc lens 34 has chromatic aberration, adjustment can be performed so that the emission wavelength of the main light emitting layer 54A converges on the surface of the
[0065]
As described above, according to the present example, the main light emitting layer 54A made of a light emitting material having the characteristic that the light emission fall time is about 5 μsec and the sub
[0066]
Since the
[0067]
Furthermore, since the number of times of output of the drive voltage is an odd number, the polarity of the voltage applied at the end of each drive period can be reversed each time, and the characteristic variation of the EL element 1 is suppressed and the life is prolonged. be able to. Moreover, since the dielectric constants of the insulating
[0068]
Further, according to the present embodiment, the printer head 60 used as the light source of the optical printer 30 is configured by using the
[0069]
Further, since the light emitted from the
[0070]
(Second embodiment)
FIG. 9 shows a second embodiment of the present invention. The same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. Only different parts will be described below. The EL element 71 in the second embodiment is configured by disposing the sub-light emitting layer 54C between the insulating
[0071]
As described above, by arranging the
[0072]
The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
The EL element in the present invention may be one having a light emission fall time of 700 μsec or less. That is, as described above, when applied to an optical printer, the EL element emission fall time required to satisfy the printing speed evaluated to be sufficiently high at the current product level is about 700 μsec. .
The number of times of application of the drive voltage to the EL element may be appropriately set according to the light emission fall time and the specifications required by the individual design (required optical power).
Eu (europium) may be used instead of Ce as the light emission center material of the light emitting layer. Further, ZnS may be used as the base material instead of SrS. Alternatively, any material other than these materials may be used as long as the necessary light emission fall time can be obtained..
The printer head of the present invention is not only applied to an optical printer, but can also be applied to a copying machine, a facsimile machine, and the like that use similar electrophotographic technology.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a first embodiment of the present invention, (a) is a plan view of an EL element, and (b) is a diagram schematically showing an AA cross section of (a).
FIG. 2 is a diagram showing an arrangement of an EL element array, a control circuit, and the like.
FIG. 3 is a diagram schematically showing a main part structure of an optical printer.
FIG. 4 is a perspective view showing an EL element array and a Selfoc lens as a center.
5A is a diagram illustrating a terminal voltage waveform applied to both ends of an EL element, FIG. 5B is a diagram illustrating a scan voltage waveform applied to a scan electrode, and FIG. 5C is a diagram illustrating a data voltage waveform applied to a data electrode.
6A is a drive voltage application pattern for an EL element in the present embodiment, FIG. 6B is a pattern when the drive voltage is applied evenly (part 1), and FIG. 6C is a drive voltage application frequency. Is a diagram that shows the pattern (No. 2) in principle when I is even
FIG. 7 is a diagram showing applied voltage on the horizontal axis and optical power on the vertical axis for EL elements having different light emitting layer materials.
8A is a rectangular wave voltage, FIG. 8B is a light intensity waveform when the voltage of FIG. 8A is applied to an EL element having a light emitting layer composed of only a ZnS: Mn film, and FIG. 8C is a light emission. The figure which shows the light intensity waveform at the time of applying the same voltage to the EL element which comprised the layer only by the SrS: Ce film | membrane.
FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 1 (b) showing a second embodiment of the present invention.
10A and 10B show a prior art, in which FIG. 10A shows an example in which one dot is printed with a circular dot and an elliptical dot, and FIG. 10B shows an example in which these dots are printed every other dot.
11 is a view corresponding to FIG.
[Explanation of symbols]
1 is an EL element, 30 is an optical printer, 31 is a photosensitive drum (photoconductor), 33 is an EL element array, 34 is a Selfoc lens, 42 is a control circuit, 43 is a scanning side driver, 44 is a data side driver, and 53 is The first insulating film, 54 is the light emitting layer, 54A is the main light emitting layer, 54B and 54C are the sub light emitting layers, 55 is the second insulating film, 56 is the second electrode, 57 is the ceramic substrate, 60 is the printer head, 71 is the EL An element is shown.
Claims (7)
前記EL素子が交流駆動型として構成されている場合に、
前記制御回路は、前記EL素子に対して前記1駆動期間内に印加電圧極性を交互に変化させて発光させると共に、その変化回数を奇数回とするように構成されていることを特徴とするEL素子の駆動装置。An EL having a structure in which a main light-emitting layer made of a light-emitting material having a characteristic that the light emission fall time is 700 μsec or less and a sub-light-emitting layer made of ZnS: Mn as a light-emitting material are sandwiched between electrodes through an insulating film A control circuit for controlling the element to emit light a plurality of times within one drive period for periodically emitting light ;
When the EL element is configured as an AC drive type,
The control circuit is configured to cause the EL element to emit light by alternately changing the applied voltage polarity within the one driving period, and to change the number of times to an odd number. Device drive device.
前記EL素子が交流駆動型として構成されている場合に、When the EL element is configured as an AC drive type,
前記EL素子を、周期的に発光させるための1駆動期間内において印加電圧極性を交互に変化させて複数回発光させると共に、その変化回数を奇数回とすることを特徴とするEL素子の駆動方法。A method for driving an EL element, wherein the EL element is caused to emit light a plurality of times by alternately changing the polarity of an applied voltage within one driving period for periodically emitting light, and the number of changes is odd. .
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