JP4370776B2 - 発光素子アレイ駆動装置およびプリントヘッド - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子アレイ駆動装置に関し、より詳しくは複写機やプリンタ等の画像形成装置の印字ヘッドに用いられる自己走査型の発光素子アレイを駆動する発光素子アレイ駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
カラー複写機、カラープリンタ等のカラー画像形成装置においては、図10に示したように、4個の感光体ドラム1A、1B、1C、1Dを中間転写ベルト7の周囲に配置して構成されている。それぞれの感光体1A、1B、1C、1D、例えば感光体1Aの周囲には帯電器2A、印字ヘッド3A、現像器4A、クリーナ5A、除電器6Aが配置され、感光体1A上にイエロー(Y)の現像剤で可視像が形成される。同様に、感光体1B、1C、1D上には、それぞれマゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の可視像が形成される。この可視像をレジセンサ8で位置合わせをしながら中間転写ベルト7に転写して合成し、これを記録用紙9に一括して転写する。そして用紙搬送ベルト10で定着器11に運んで記録用紙9に定着させ、カラー画像を形成する。このようなカラー画像形成装置はタンデム方式と呼ばれ、高速化が可能であることからカラー画像形成装置の主流となっている。
【0003】
かかるタンデム方式のカラー画像形成装置は、YMCK各色の画像形成装置を独立して配置するため、各装置の小型化を図る必要がある。そのために印字ヘッドとしては感光体ドラム周長周りのスペース占有率を最小限に小型化することが求められ、LEDを多数配列したLEDアレイを用いたLEDプリントヘッド(LPH)が採用されている。
【0004】
特に近年、LPHとして自己走査型LED(SLED)を適用したものが提案されている。SLEDは、選択的に発光点をオン・オフさせるスイッチに相当する部分として、サイリスタ構造を適用している。このサイリスタ構造の適用により、スイッチ部を発光点と同一のチップ上に配置することが可能になり、また、スイッチのオン・オフタイミングを2本の信号線によって選択的に発光させることができることから、データ線を共通化することができ、配線が簡素化できるという利点がある。
【0005】
このようなサイリスタを用いたSLEDおよびSLEDを駆動するための駆動装置を図11に示した。
図11に示すように、SLED20は、n個のサイリスタS1〜Snを備えており、各サイリスタのアノード端子A1〜Anは電源ライン12に接続されている。この電源ライン12には電源電圧VDD(VDD=5V)が供給される。また、奇数番目サイリスタS1、S3、…のカソード端子K1、K3、…は抵抗R1Aを介してPチャネル型のMOSトランジスタP1とNチャネル型のMOSトランジスタN1とで構成された出力回路21の出力端、すなわちPチャネル型のMOSトランジスタP1およびNチャネル型のMOSトランジスタN1のドレインに接続されている。
【0006】
偶数番目のサイリスタのカソード端子K2、K4、…は抵抗R2Aを介してPチャネル型のMOSトランジスタP2とNチャネル型のMOSトランジスタN2とで構成された出力回路22の出力端、すなわちPチャネル型のMOSトランジスタP2およびNチャネル型のMOSトランジスタN2のドレインに接続されている。
【0007】
出力回路21の入力端、すなわちPチャネル型のMOSトランジスタP1およびNチャネル型のMOSトランジスタN1のゲートには、図示しない信号発生回路から転送クロックCK1'が入力される。出力回路21は、入力された転送クロックCK1'を反転して図12(B)に示すような転送クロックCK1を出力する。
同様に、出力回路22の入力端、すなわちPチャネル型のMOSトランジスタP2およびNチャネル型のMOSトランジスタN2のゲートには、図示しない信号発生回路から転送クロックCK2'が入力される。出力回路22は、入力された転送クロックCK2'を反転して図12(C)に示すような転送クロックCK2を出力する。
【0008】
一方、各サイリスタのゲート端子G1〜Gnは、各サイリスタに対応して設けられた抵抗14を介して電源ライン16に各々接続されている。電源ライン16には電源電圧VGAが供給される。
また、各サイリスタのゲート端子G1〜Gnには、各サイリスタに対応して設けられた発光ダイオードL1〜Lnのアノード端子が各々接続されるとともに、各サイリスタのゲート端子G1〜Gn−1には、ダイオードCR1〜CRn−1のアノード端子が接続されている。ダイオードCR1〜CRn−1のカソード端子は、次段のゲート端子に各々接続されている。すなわち、各ダイオードCR1〜CRn−1は直列接続されている。
【0009】
ダイオードCR1のアノード端子は抵抗18を介して図示しない信号発生回路に接続されている。図示しない信号発生回路は、転送の開始を指示するための図12(A)に示すようなスタート信号CKSを出力する。
発光ダイオードL1〜Lnのカソード端子は、抵抗R3を介して出力回路23の出力端、すなわちPチャネル型のMOSトランジスタP3およびNチャネル型のMOSトランジスタN3のドレインに接続されている。出力回路23の入力端、すなわちPチャネル型のMOSトランジスタP3およびNチャネル型のMOSトランジスタN3のゲートには、図示しない信号発生回路から点灯信号ID'が入力される。出力回路23は、入力された点灯信号ID'を反転して図12(D)に示すような点灯信号IDを出力する。
なお、発光ダイオードL1〜Lnは、一例としてAlGaAsPまたはGaAsPで構成され、バンドギャップは約1.5Vである。
【0010】
次に、このようなSLED20の動作について図12に示すタイミングチャートを参照して説明する。なお、以下ではサイリスタが4個(n=4)の場合を例に説明する。
まず、動作の開始を指示する場合、図示しない信号発生回路から図12(A)に示すようにスタート信号CKSがハイレベルになる。すなわち、サイリスタS1のゲート端子G1にハイレベルが入力される。このように、スタート信号CKSがハイレベルの時に、図12(B)に示すように出力回路21から出力された転送クロックCK1がローレベルになると、サイリスタS1がターンオンする。
【0011】
すなわち、スタート信号CKSがハイレベルになると、ダイオードCR1〜CR3のバンドギャップを一例として約1.5Vとした場合、図12(G)に示すようにゲート端子G1〜G4の電位(カソード端子に対する電位)は約5V、約3.5V、約2V、約0.5Vとなり、転送クロックCK1が供給される奇数番目のサイリスタS1、S3のうち、ゲート端子の電位が最も高い、すなわちサイリスタの閾値電圧以上のゲート電圧となるサイリスタS1がターンオンする。また、このとき図12(C)に示すように転送クロックCK2はハイレベルなので、偶数番目のサイリスタS2、S4のカソード端子K2、K4の電位Φ2は図12(F)に示すように約5Vと高いままなのでサイリスタS2、S4はオフのままである。さらに、点灯信号IDは図12(D)に示すようにハイレベルなので発光ダイオードL1〜L4のカソード端子の電位が高く発光ダイオードL1〜L4は点灯しない。
そして、点灯信号IDが図12(D)に示すようにハイレベルからローレベルになると、発光ダイオードL1のカソード端子の電位が低くなり、発光ダイオードL1が点灯する。
【0012】
次に、サイリスタS1がオンの時に、図12(C)に示すように転送クロックCK2がローレベルになり、点灯信号IDがハイレベルになると、転送クロックCK2が供給される偶数番目のサイリスタS2、S4のうち、ゲート端子の電位が最も高い、すなわちサイリスタの閾値電圧以上のゲート電圧となるS2がターンオンするとともに、発光ダイオードL1が非点灯になる。
そして、図12(B)に示すように転送クロックCK1がハイレベルになると、図12(G)に示すようにサイリスタS1はターンオフし、ゲート端子G1の電位が抵抗R1によって徐々に低下するとともに、ゲート端子G2の電位は約1.5V上昇して約5Vとなる。また、これに伴ってゲート端子G3、G4の電位も約1.5V上昇する。
【0013】
次に、点灯信号IDが図12(D)に示すようにハイレベルからローレベルになると、発光ダイオードL2が点灯する。
同様に、サイリスタS2がオンの時に、図12(B)に示すように転送クロックCK1が再びローレベルになり、点灯信号IDがハイレベルになると、サイリスタS3がターンオンするとともに、発光ダイオードL2が非点灯になる。
そして、図12(C)に示すように転送クロックCK2がハイレベルになると、サイリスタS2はターンオフする。
【0014】
このように、転送クロックCK1、CK2が共にローレベルになる重なり期間(図12に示すtLの期間)を設けつつ交互にハイレベル、ローレベルを切り替えることにより、サイリスタS1〜S4を順次オンさせるとともに、これに同期して点灯信号IDを順次ローレベルにすることにより、発光ダイオードL1〜L4を順次点灯させる。
【0015】
ここで、従来技術として、自己走査型LEDアレイとその駆動回路についての技術が存在する(例えば、特許文献1参照)。
【0016】
【特許文献1】
特開平2−263668号公報(第8−11頁、図10)
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年シリコンチップは微細化が進み、より小さいチップ面積で多くの機能を搭載できるようになり、小型化、低コスト化が進んでいる。その一方で、例えば、0.25μm等の微細デザインルールを使用すると、I/O(入出力端子)の電源電圧は、トランジスタの耐圧との関係で3.3Vであることが必要である。したがって、LEDの駆動回路も3.3Vで駆動できることが求められている。
しかしながら、上記従来技術のように、電源電圧VDDを約5Vとしていたものを例えば約3.3Vに低電圧化しようとした場合、サイリスタのバンドギャップによりサイリスタを順次オンさせていくのが困難となる。すなわち、電源電圧VDDを約3.3Vとした場合、例えばサイリスタS1がオンの状態では、ゲート端子G2の電位は約1.8V(電源電圧3.3V−バンドギャップ1.5V)程度となり、この状態で転送クロックCK2をローレベルにすると、偶数番目のサイリスタのカソード端子の信号線Φ2の電位は約0.3V(ゲート端子G2の電位1.8V−バンドギャップ1.5V)程度となってしまうため、出力回路22側へ電流が流せない。すなわち、サイリスタに電流を流すことができず、サイリスタをオンさせることが困難となる。サイリスタのターンオン時間は、サイリスタに流す電流に比例するため、この状態では重なり期間tLでサイリスタを安定的に動作させることが困難となるという問題があった。
【0018】
また、タンデム方式のカラー画像形成装置に用いるLPHにおいては、LPHのLED基板で消費される電力によってLED基板が発熱すると、それが原因でLEDアレイが熱膨張して、YMCKそれぞれの色画像相互間に画像ずれ(色ずれ)が発生するという問題があった。
【0019】
さらに、感光体ドラム周長周りの小さなスペースにLPHを配置するためには、LPHを小さく構成する必要があり、そのためにLEDと駆動回路を小さい幅面積の基板に搭載することができるように構成する必要もある。
【0020】
なお、上記の特許文献1に記載された技術では、サイリスタを低電圧電源で駆動するための有効な技術は開示されていない。
【0021】
そこで本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、低電圧駆動でも高速かつ安定的に発光素子を順次オンさせることができる発光素子アレイ駆動装置を提供することにある。
また他の目的は、LPHの発熱を抑えるために低消費電力の発光素子アレイ駆動装置を提供することにある。
さらに他の目的は、小さなスペースに発光素子アレイ駆動装置を実装することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明の発光素子アレイ駆動装置は、複数の発光素子に対応して設けられ、その複数の発光素子を各々点灯可能状態とするスイッチ素子に対して、駆動信号発生手段から出力されるスイッチ素子を順次オンさせるための駆動信号を、スイッチ素子がターンオンする期間にレベルシフト手段によって電源電圧よりも低い電圧又は高い電圧に変更させることを特徴とする。これにより、低電圧駆動でも高速かつ安定的に発光素子を順次オンさせることを可能とするものである。
【0023】
すなわち、本発明の発光素子アレイ駆動装置は、複数の発光素子と、電力を供給する電源と、複数の発光素子に対応して設けられ、電源からの電力を入力する入力端、入力した電力を出力する出力端、及び入力した電力を出力端から出力させるための制御信号を入力する制御端を有し、制御端に制御信号が入力されることによりオン状態を保持し、発光素子を各々点灯可能状態とする複数のスイッチ素子と、スイッチ素子を順次オンさせるための駆動信号を発生して出力端へ出力する駆動信号発生手段と、スイッチ素子がターンオンする期間に、駆動信号発生手段からの駆動信号を電源の電圧よりも低い電圧又は高い電圧に変更させるレベルシフト手段とを備えたことを特徴としている。また、レベルシフト手段は、一端がスイッチ素子の出力端に接続され、他端はコンデンサが接続された信号線と抵抗が接続された信号線とに並列に分岐して駆動信号発生手段に接続されたことを特徴とすることができる。
【0024】
また、本発明のプリントヘッドは、感光体を露光する露光手段と、露光手段から照射される光を感光体上に結像させる光学手段とを備え、露光手段は、複数の発光素子と、電力を供給する電源と、複数の発光素子に対応して設けられ、電源からの電力を入力する入力端、入力した電力を出力する出力端、及び入力した電力を出力端から出力させるための制御信号を入力する制御端を有し、制御端に制御信号が入力されることによりオン状態を保持し、発光素子を各々点灯可能状態とする複数のスイッチ素子と、スイッチ素子を順次オンさせるための駆動信号を発生して出力端へ出力する駆動信号発生回路と、スイッチ素子がターンオンする期間に、駆動信号発生回路からの駆動信号を電源の電圧よりも低い電圧又は高い電圧に変更させるレベルシフト回路とを有することを特徴としている。
【0025】
またレベルシフト回路は、一端がスイッチ素子の出力端に接続され、他端はコンデンサが接続された信号線と抵抗が接続された信号線とに並列に分岐して駆動信号発生回路に接続されたことを特徴とすることができる。さらに、複数の発光素子と複数のスイッチ素子とは複数組に分割して構成され、複数組の各組ごとにレベルシフト回路を配置したことを特徴とすることもできる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明について詳細に説明する。図1に示すものは、本実施の形態における発光素子アレイ駆動装置を説明する図である。図1において、発光素子アレイ駆動装置50は、発光素子アレイとしてのSLED40、SLED40を駆動するための駆動装置41を備えている。
図1に示すように、SLED40は、n個のサイリスタS1〜Sn、n個の発光ダイオード(LED)L1〜Ln、n+1個のダイオードCR0〜CRnで構成される。また、駆動装置41は、抵抗RS、R1B、R2B、RID、コンデンサC1、C2、信号発生回路42で構成されている。
【0027】
以下に、SLED40および駆動装置41の回路構成を説明する。まず、各サイリスタS1〜Snのアノード端子A1〜Anは電源ライン12に接続されている。この電源ライン12には電源電圧VDD(VDD=3.3V)が供給される。
奇数番目サイリスタS1、S3、…のカソード端子K1、K3、…は抵抗R1Aを介して信号発生回路42に接続されているが、抵抗R1Aと信号発生回路42との間は、抵抗R1Bが接続された信号線とコンデンサC1が接続された信号線とを並列に分岐したレベルシフト回路43が構成されている。
さらに、偶数番目のサイリスタのカソード端子K2、K4、…は抵抗R2Aを介して信号発生回路42に接続されているが、抵抗R2Aと信号発生回路42との間は、抵抗R2Bが接続された信号線とコンデンサC2が接続された信号線とを並列に分岐したレベルシフト回路44が構成されている。
【0028】
一方、各サイリスタS1〜Snのゲート端子G1〜Gnは、各サイリスタに対応して設けられた抵抗R1〜Rnを介して電源ライン16に各々接続されている。なお、電源ライン16は接地(GND)されている。
また、各サイリスタS1〜Snのゲート端子G1〜Gnと、各サイリスタS1〜Snに対応して設けられた発光ダイオードL1〜Lnのゲート端子とは各々接続される。
さらに、各サイリスタS1〜Snのゲート端子G1〜Gnには、ダイオードCR1〜CRnのアノード端子が接続されている。ダイオードCR1〜CRnのカソード端子は、次段のゲート端子に各々接続されている。すなわち、各ダイオードCR1〜CRnは直列接続されている。
【0029】
ダイオードCR1のアノード端子はダイオードCR0のカソード端子に接続され、ダイオードCR0のアノード端子は抵抗RSを介して信号発生回路42に接続されている。また、発光ダイオードL1〜Lnのカソード端子は、抵抗RIDを介して信号発生回路42に接続されている。なお、発光ダイオードL1〜Lnは、一例としてAlGaAsPまたはGaAsPで構成され、バンドギャップは約1.5Vである。
【0030】
次に、本実施の形態の作用について、図2に示すタイミングチャートを参照して説明する。なお、以下では、サイリスタが4個(n=4)の場合を例に説明する。
(1)初期状態では、すべてのサイリスタS1、S2、S3、S4には電流が流れないため、オフしている(図2▲1▼)。
(2)初期状態から、転送信号CK1Rをローレベル(「L」)にすると(図2▲2▼)、レベルシフト回路43では、図3に示したように矢印の方向へ電流が流れ、やがて転送信号CK1の電位がGNDになる。転送信号CK1Cの電位は3.3Vなので、コンデンサC1の両端電位は3.3V(VDD)になる。この場合、図2▲2▼のタイミング点線部分のように、転送信号CKSをハイレベル(「H」)としてもよい。
【0031】
(3)これと同時に、転送信号CKSを「H」、転送信号CK1Cを「L」にすると(図2▲3▼)、転送信号CK1の電位は、コンデンサC1に電荷が蓄積されているため、約−3.3Vになる。また、ゲートG1電位は、ΦS電位−Vf=約1.8Vとなる。ここで、ΦS電位=約3.3Vであり、VfはAlGaAsのダイオード順方向電圧を意味し、約1.5Vである。さらに、Φ1電位=G1電位−Vf=0.3Vとなる。このため、信号線Φ1と転送信号CK1との間に約3.7Vの電位差が生じる。
【0032】
そして、この状態において、図4に示すように、ゲートG1→信号線Φ1→転送信号CK1のルートでサイリスタS1のゲート電流が流れ始める。その際に信号発生回路42のトライステートバッファーB1Rをハイインピーダンス(Hi−Z)にすることで、電流の逆流防止を行う。
その後、サイリスタS1のゲート電流により、Tr2がオンし、それによってTr1のベース電流(Tr2のコレクタ電流)が流れ、Tr1がオンするという順序でサイリスタS1がオンし始め、ゲート電流が徐々に上昇する。それとともに、レベルシフト回路43のコンデンサC1に電流が流れ込むことで、転送信号CK1の電位も徐々に上昇する。
【0033】
(4)所定時間(転送信号CK1電位がGND近傍になる時間)の経過後、信号発生回路42のトライステートバッファーB1Rを「L」にする(図2▲4▼)。そうすると、ゲートG1電位が上昇することによって信号線Φ1電位の上昇および転送信号CK1電位の上昇が生じ、それに伴いレベルシフト回路43の抵抗R1B側に電流が流れ始める。その一方で、転送信号CK1電位が上昇するのに従い、レベルシフト回路43のコンデンサC1に流れ込む電流は徐々に減少する。そしてサイリスタS1が完全にオンし、定常状態になると各点の電位は図5に示したようになる。すなわち、サイリスタS1のオン状態を保持するための電流がレベルシフト回路43の抵抗R1Bに流れるが、コンデンサC1には流れない。なお、転送信号CK1の電位は、CK1電位=1.8−1.8×R1B/(R1A+R1B)である。
【0034】
(5)サイリスタS1が完全にオンした状態で、点灯信号IDを「L」にする(図2▲5▼)。このとき、ゲートG1電位>ゲートG2電位(ゲートG1電位−ゲートG2電位=1.8V)であるため、サイリスタ構造のLED L1のほうが早くオンし、点灯する。LED L1がオンするのに伴って、信号線Φ1電位が上昇し、信号線Φ1電位=ゲートG2電位=1.8Vとなるため、LED L2以降のLEDはオンすることはない。すなわち、L1、L2、L3、L4、…は、最もゲート電圧の高いLEDのみがオン(点灯)することになる。
【0035】
(6)次に、転送信号CK2Rを「L」にすると(図2▲6▼)、図2▲2▼の場合と同様に電流が流れ、レベルシフト回路44のコンデンサC2の両端に電圧が発生する。図2▲6▼の終了直前の定常状態において、ゲートG2電位が1.8Vあるため、各点の電圧値は図2▲2▼の場合とは若干異なるが、動作上影響はない。これは、図2▲6▼の終了直前の定常状態では、信号線Φ2電位=ゲートG2電位−Vf=1.8V−1.5V=0.3V程度あるため、図6に示したように、点線の方向にサイリスタS2にゲート電流が流れるが、これがわずかであるためサイリスタS2はオンしないからである。なお、この場合の転送信号CK2電位は、CK2電位=0.3−0.3×R2B/(R2A+R2B)≒0.15程度である。
【0036】
(7)この状態で転送信号CK2Cを「L」にすると(図2▲7▼)、サイリスタスイッチS2がターンオンする。
(8)そして、転送信号CK1C、CK1Rを同時に「H」にすると(図2▲8▼)、サイリスタスイッチS1はターンオフし、抵抗R1を通って放電することによってゲートG1電位は除々に下降する。その際、サイリスタスイッチS2のゲートG2は3.3Vになり、完全にオンする。したがって、画像データに対応した点灯信号ID端子を「L」/「H」することで、LED L2を点灯/非点灯させることが可能となる。なお、この場合ゲートG1の電位はすでにゲートG2の電位より低くなっているため、LED L1がオンすることはない。
【0037】
このように、本実施の形態によれば、転送信号CK1、CK2を交互に駆動することにより、サイリスタS1、S2、S3、S4のサイリスタスイッチのオン状態を遷移することができるため、LED L1、L2、L3、L4を時分割で点灯/非点灯を選択的に制御可能となる。特に、SLED40の駆動電源として3.3Vを使用できる効果は大きい。
【0038】
また、SLEDチップ内蔵の抵抗R1A、R2Aは抵抗値のばらつきが大きいが、本実施の形態によれば、抵抗R1A、R2Aの抵抗値がばらついても、安定して低電圧動作が可能となる。
ここで、図7は、抵抗R1A、R2Aの抵抗値が変動した場合に、SLED40を安定して動作させるのに必要な転送開始電圧(VDDとGNDとの間の電圧)を示したグラフである。図7に示すように、従来は、SLED40を安定駆動させるためには、抵抗R1A、R2Aの抵抗値のばらつきに対応して転送開始電圧を大きく変化させる必要があったが、本実施の形態によれば、抵抗R1A、R2Aの抵抗値がばらついても、転送開始電圧を殆ど変化させる必要はなく、安定した低電圧動作が実現可能である。これにより、より高速にサイリスタ転送も可能となる。
【0039】
さらに、信号発生回路42からLED L1、L2、L3、L4、…に至るまでの信号転送部の消費電流および消費電力を比較すると、従来は、消費電流4.08mA、消費電力20.4mWであったのに対し、本実施の形態では、消費電流1.91mA、消費電力6.31mWとなり、いずれも約1/4と飛躍的に低消費電流化、低消費電力化が可能となった。このため、発光素子アレイ駆動装置50をLEDプリントヘッド(LPH)に実装してもLPHのLED基板の発熱量は小さく、LEDアレイの熱膨張を抑えることができる。これによって、YMCKそれぞれの色画像相互間の画像ずれが発生することを防止できる。
【0040】
次に、本実施の形態に係る発光素子アレイ駆動装置50をLPHに搭載した場合の回路について説明する。図8は、発光素子アレイ駆動装置50をLPHに搭載した回路図である。図8では、A3サイズの記録用紙に600dpi(dot per inch)で記録する構成を示し、7424dotのLED素子を駆動する構成である。すなわち、本実施の形態のLPHは、1チップが128dotで構成されたLEDを58チップ搭載している。
図8において、LED点灯信号であるIDは、LED1チップ当たり1本有し、全部で58本が配置されている。また、転送信号CK1、CK2、CKSは、1本当たり9〜10チップを駆動し、それぞれ全部で6組配置され、それぞれの組ごとにレベルシフト回路43、44を配置している。このように構成することによって、転送信号CK1、CK2、CKSの信号線数を少なくしながら、すべてのLEDチップを安定して低電圧駆動することができる。
【0041】
次に、本実施の形態に係る発光素子アレイ駆動装置50を搭載したLPHについて説明する。図9は発光素子アレイ駆動装置50を搭載したLPHの構成を説明する断面図である。図9において、LPH60は、支持体としてのハウジング61、発光素子アレイ駆動装置50を搭載するプリント基板62、露光光を照射するLEDアレイ63、LEDアレイ63からの光を感光体ドラム1表面に結像させるセルフォックレンズアレイ(SLA)64、SLA64を支持するとともにLEDアレイ63を外部から遮蔽するSLAホルダー65、ハウジング61をSLA64方向に付勢する板バネ66を備えている。
【0042】
ハウジング61は、アルミニウム、SUS等のブロックまたは板金で形成され、プリント基板62およびLEDアレイ63を支持している。またSLAホルダー65は、ハウジング61およびSLA64を支持し、LEDアレイ63の発光点とSLA64の焦点とが一致するように構成している。さらにSLAホルダー65はLEDアレイ63を密閉するように配置されている。そのため、LEDアレイ63に外部からゴミが付着することはない。一方、板バネ66は、LEDアレイ63およびSLA64の位置関係を保持するように、ハウジング61を介してSLA64方向に付勢している。
このように構成されたLPH60は、調整ネジ(図示せず)によってSLA64の光軸方向に移動可能に構成され、SLA64の結像位置(焦点)が感光体ドラム1表面上に位置するように調整される。
【0043】
LEDアレイ63は、複数個のLEDチップがチップ用基板に感光体ドラム1の軸線方向と平行に精度よく列状に配置されている。またSLA64も同様に、自己集束性のロッドレンズが感光体ドラム1の軸線方向と平行に精度よく列状に配置されている。そして発光素子アレイ駆動装置50によって制御されたLEDアレイ63からの光が感光体ドラム1表面に結像され、静電潜像を形成する。
【0044】
ここで、発光素子アレイ駆動装置50はI/O電源電圧を3.3Vで使用することができることから、0.25μm等の微細デザインルールでの設計が可能となる。このため、チップ面積を小さく構成することができ、またドライバICの数も削減することができる。また、前述したように低消費電力化を可能としている。そのため、本実施の形態のLPH60では、発光素子アレイ駆動装置50をプリント基板62に実装することが可能となり、しかもプリント基板62の感光体ドラム1円周方向の幅面積を短く構成することができるため、LPH60の小型化を実現することができる。さらに、レベルシフト回路43、44は、コンデンサと抵抗だけで構成することができるため、安価に製造することが可能となる。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低電圧駆動でも高速かつ安定的に発光素子を順次オンさせることができる発光素子アレイ駆動装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】発光素子アレイ駆動装置を説明する回路図である。
【図2】発光素子アレイ駆動装置の各部の動作タイミングチャートである。
【図3】初期状態から転送信号CK1Rを「L」にした場合のレベルシフト回路の電流の流れを説明する図である。
【図4】転送信号CKSを「H」、CK1Cを「L」にした直後の電流の流れを説明する図である。
【図5】サイリスタS1が完全にオンした定常状態での各部の電位を説明する図である。
【図6】サイリスタS2にゲート電流が流れる状態を説明する図である。
【図7】抵抗R1A、R2Aの抵抗値と転送開始電圧との関係を示した図である。
【図8】発光素子アレイ駆動装置をLPHに搭載した回路図である。
【図9】発光素子アレイ駆動装置を搭載したLPHの構成を説明する断面図である。
【図10】カラー画像形成装置の構成を説明する図である。
【図11】発光素子アレイ駆動装置を説明する回路図である。
【図12】発光素子アレイ駆動装置の各部の動作タイミングチャートである。
【符号の説明】
12,16…電源ライン、40…SLED、41…駆動装置、42…信号発生回路、43,44…レベルシフト回路、50…発光素子アレイ駆動装置、60…LPH、61…ハウジング、62…プリント基板、63…LEDアレイ、64…SLA、65…SLAホルダー、66…板バネ、S1,S2,S3,S4…サイリスタ、A1,A2,A3,A4…アノード端子、K1,K2,K3,K4…カソード端子、G1,G2,G3,G4…ゲート端子、CR0,CR1,CR2,CR3,CR4…ダイオード、L1,L2,L3,L4…発光ダイオード(LED)、RS,R1A,R2A,R1B,R2B,RID,R1,R2,R3,R4…抵抗、C1,C2…コンデンサ
Claims (4)
- 複数の発光素子と、
電力を供給する電源と、
前記複数の発光素子に対応して設けられ、前記電源からの電力を入力するアノード端子、入力した電力を出力するカソード端子、及び入力した電力を当該カソード端子から出力させるための制御信号を入力するゲート端子を有し、当該ゲート端子に制御信号が入力されることによりオン状態を保持し、前記発光素子を各々点灯可能状態とする複数のスイッチ素子と、
前記スイッチ素子を順次オンさせるための転送信号を発生して前記カソード端子へ出力する信号発生回路と、
一端が前記スイッチ素子のカソード端子に接続され、他端がコンデンサが接続された第1の信号線と抵抗が接続された第2の信号線とに並列に分岐して前記信号発生回路に接続され、当該信号発生回路から供給されるハイレベルとローレベルとの間の移行タイミングが異なる前記転送信号各々を当該第1の信号線および当該第2の信号線にて受け取り、当該スイッチ素子がターンオンする期間に、前記電源の電圧よりも低い電圧又は高い電圧に当該転送信号を変更させるレベルシフト回路と
を備えたことを特徴とする発光素子アレイ駆動装置。 - 前記レベルシフト回路は、前記信号発生回路が前記第2の信号線との間をハイインピーダンスに設定することにより、前記転送信号を前記電源の電圧よりも低い電圧又は高い電圧に変更させることを特徴とする請求項1記載の発光素子アレイ駆動装置。
- 感光体を露光する露光手段と、
前記露光手段から照射される光を前記感光体上に結像させる光学手段とを備え、
前記露光手段は、
複数の発光素子と、
電力を供給する電源と、
前記複数の発光素子に対応して設けられ、前記電源からの電力を入力するアノード端子、入力した電力を出力するカソード端子、及び入力した電力を当該カソード端子から出力させるための制御信号を入力するゲート端子を有し、当該ゲート端子に制御信号が入力されることによりオン状態を保持し、前記発光素子を各々点灯可能状態とする複数のスイッチ素子と、
前記スイッチ素子を順次オンさせるための転送信号を発生して前記カソード端子へ出力する信号発生回路と、
一端が前記スイッチ素子のカソード端子に接続され、他端がコンデンサが接続された第1の信号線と抵抗が接続された第2の信号線とに並列に分岐して前記信号発生回路に接続され、当該信号発生回路から供給されるハイレベルとローレベルとの間の移行タイミングが異なる前記転送信号各々を当該第1の信号線および当該第2の信号線にて受け取り、当該スイッチ素子がターンオンする期間に、前記電源の電圧よりも低い電圧又は高い電圧に当該転送信号を変更させるレベルシフト回路と
を有することを特徴とするプリントヘッド。 - 前記複数の発光素子と前記複数のスイッチ素子とは複数組に分割して構成され、当該複数組の各組ごとに前記レベルシフト回路を配置したことを特徴とする請求項3記載のプリントヘッド。
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