JPH01258965A - 発光ダイオードアレイの駆動制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光プリンタの記録ヘッド等に用いられる発光
ダイオードアレイの駆動制御方法及び装置に関するもの
である。

［従来の技術］ 一般に、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイより成るＬＥ
Ｄヘッドを記録ヘッドとして用いる光プリンタでは、発
光ダイオードアレイから出力される光によって光導電体
上に潜像を生成し、この潜像をトナーで現像し、ペーパ
に転写してプリントする。この場合重要なことは、基本
的に−様な電荷が光導電体上に生成されるように、全て
のＬＥＤが同一強度の光を発生することであり、ＬＥＤ
ヘッドとして±１５％以内が要求される。

第３図は、従来のＬＥＤヘッドにおける発光ダイオード
アレイの駆動回路例である。

この発光ダイオードアレイ駆動回路は、プリンタ本体か
ら送られて来る印字データを順次格納するレジスタ１０
１と、該レジスタに充足された印字データを一時的に保
持するラッチ回路１０２と、該ラッチ回路に保持されて
いる印字データと出力制御信号ＤＳＴ　（データストロ
ーブ信号）との論理積をとるアンド回路１０３と、この
アンド回路１０３の出力信号に基づき導通する駆動トラ
ンンジスタから成るドライバ１０４とにより構成され、
ドライバ１０４に発光ダイオード（ＬＥＤ）１０５を接
続し、ＬＥＤ　ｌ　０５に流れる電流を印字データに基
づいてＯＮ　、ＯＦＦ制御するようになっている。ここ
でＣＬＫはクロック、ＬＳＴはラッチストローブ、ＰＧ
及びＰＶは電源入力端子を示す。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、第３図に示す従来の発光ダイオードアレイ駆動
回路は、ＬＥＤへの給電路を印字データに基づいてＯＮ
、ＯＦＦ制御するだけであり、ＯＮ状態において流れる
電流を全てのＬＥＤについて同一電流値に設定している
。ところがＬＥＤには本質的に結晶の不均一性により発
光出力強度にバラツキがある。従って、同一電流を各Ｌ
ＥＤに流した場合、ＬＥＤヘッド内の光出力強度は不揃
であり、その各ＬＥＤ間の光出力強度のバラツキは５〜
２０％程度に達し、±１５％以内という要求が満されな
い。

また、ＬＥＤヘッドには、ＬＥＤ出力光を集光させるレ
ンズ（一般的にはセルフォックの商品名で知られる屈折
率分布形レンズが使用される）が取付けられており、こ
のレンズにおけるライン方向に見た場所の相違による集
光特性のバラツキも、ＬＥＤヘッドの光出力強度のバラ
ツキを増加させる要因となる。更に、ドライバＩＣ自体
にも５％程度の出力Ｔｒｔ流値のバラツキが有り、これ
もＬＥＤの光出力強度のバラツキを増大させる要因とな
る。これらの要因をも加味した場合、全体としての光量
バラツキは更に増えて、５〜２５％程度に達する。

本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、Ｌ
ＥＤの光出力強度のバラツキを大幅に低減させることで
きる発光ダイオードアレイの駆動制御方法及び装置を提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の発光ダイオードアレイの駆動制御方法は、発光
ダイオードアレイ内の個々の発光ダイオードのドライバ
を点滅データに従って駆動制御するに当り、各ドライバ
を出力電流量の異なる複数の駆動トランジスタを並列接
続して構成すると共に、前記並列接続された駆動トラン
ジスタの中から補正データに従って使用すべき駆動トラ
ンジスタの組合せを決定する選択手段を各ドライバごと
に設け、各ドライバの選択手段に発光ダイオード間の光
出力強度の不揃をなくすための補正データを！ｊ−える
ものである。

また、補°正データの与え方としては、所定の駆動電流
を流した時に各発光ダイオードから得られる光出力強度
を測定し、得られた各発光ダイオードの光出力強度に関
する情報を基に、各発光ダイオードの光出力強度が均一
となる各ドライバ中の使用すべき駆動トランジスタの組
合せについて補正データを作成し、この補正データをメ
モリ素子に−）込み、該メモリ素子の補正データに従っ
て前記選択手段を作動させる。

補正データを得るには、発光ダイオードアレイごとの光
出力強度を集光レンズを通した光で測定することが実際
に即す。

また、本発明の発光ダイオードアレイの駆動制御装置の
形態としては、発光ダイオードアレイ内の個々の発光ダ
イオードのドライバを点滅データに従って駆動制御する
装置において、個々の発光ダイオードの各ドライバを出
力電流量の異なる複数の駆動トランジスタの並列回路で
構成し、各ドライバ中の各駆動トランジスタごとに該駆
動トランジスタを導通制御するアンド回路を設け、各ド
ライバの個々のアンド回路の一方の入力を点滅データの
充足された点滅情報レジスタに、他方の入力を補正デー
タの充足されたシフトレジスタの対応するビットに接続
し、各ドライバの個々のアンド回路を点滅データと補正
データに基づいて能動化させて、各ドライバ中の駆動ト
ランジスタを取捨選択的に導通させ、発光ダイオードご
との光出力強度の不揃をなくすような電流を各発光ダイ
オードに流す構成とする。

この場合、点滅データを印字データとすることにより、
各発光ダイオードは印字ドツトに対応し、印字ヘッドと
して機能する。

［作用］ 各ドライバごとに設けた選択手段が、補正データに基づ
いて、各ドライバにおける使用すべき駆動トランジスタ
の組合せを決定する。各駆動トランジスタは並列接続さ
れ且つ各駆動トランジスタの出力ＴＩ電流量異なってい
るため、選択手段による組合せの指示及び個数に応じて
、導通した駆動トランジスタの全体を通して光ダイオー
ドに流れる総和の電流出力値が定まる。これによって、
各発光ダイオードの光出力強度は、その不揃がなくなり
均一化する。

補正データは、各発光ダイオードに所定の駆動電流を流
し、そのときの各発光ダイオードの光出力強度を測定し
て作成し、この補正データをメモリ素子に書込んで選択
手段を作動させる。即ち、発光ダイオードアレイとして
組込まれた各発光ダイオードを対象として、作成し使用
することができる。この場合、集光レンズを通した後の
光を測定することにより、集光レンズ自体の透過光量の
バラツキが補正量に加味される。

駆動制御装置の形態において、各ドライバの個々のアン
ド回路は、点滅情報レジスタの点滅データとシフトレジ
スタに充足された補正データとで能動化される。これに
より、各ドライバ中の駆動トランジスタが取捨選択的に
導通され、発光ダイオードごとの光出力強度の不揃をな
くすような電流が各発光ダイオードに流れる。この場合
、点滅データが印字データであれば、印字ドツトの等し
い電荷の潜像を作成し得る。

［実施例］ 以下、図示の実施例に基づいて本発明を説明する。

第１図に示す発光ダイオードアレイ駆動回路は、プリン
タ本体より順次送られる印字データをクロックＣＬＫに
同期して格納するレジスタ２０１と、このレジスタ２０
１に充足された印字データをラッチストローブＬＳＴに
従って取込み一時これを保持する第１のラッチ回路２０
２とを有するだけでなく、光量補正データを格納するシ
フトレジスタ２０３と、このシフトレジスタ２０３に充
足された補正データを一時保持する第２のラッチ回路２
０４と、後述する選択回路２０５と、ドライバ２０６と
で構成され、ドライバ２０６を介して発光ダイオード（
ＬＥＤ）２０７が電源入力端子ＰＧ−ＰＶ間に接続され
ている。ここでＣＣＬＫは、シフトレジスタ２０３に対
しプリンタ本体より送られる補正データを取込むタイミ
ングを与えるクロックであり、ＣＬＳＴは第２のう５．
子回路２０４のラッチストローブ信号である。

ｌチップの発光ダイオードアレイは計ｎ個（７−１、７
−２・−・・−７−ｎ）のＬＥＤ２０７で構成されてお
り、ドライバ２０６はこのＬＥＤの数に対応して計ｎ個
（６−１、６−２・・・・・・６−ｎ）、また選択回路
２０５も各ドライバごとに計ｎ個（５−１，５−２・・
・・・・５−ｎ）設けである。

各ドライバ２０６は、電流容量の異なるｍ個の駆動トラ
ンジスタ、ここでは５個の電界効果トランジスタから成
る駆動トランジスタＱ１〜Ｑ５を並列接続して構成され
ている。

選択回路２０５は、この並列接続された駆動トランジス
タＱｌ−Ｑ５のうちから、補正データに従って導通させ
るべき組合せの駆動トランジスタを決定する回路であり
、駆動トランジスタの数に対応する５個のアンド回路Ａ
１〜Ａ５から成る。

各アンド回路Ａｔ−Ａ３は、第１のラッチ回路２０２の
印字データと、第２のラッチ回路２０４の補正データと
、イネーブル信号ＤＳＴ　（データストローブ信号）と
の論理積をとる３人カアンド回路で構成され、このうち
アンド回路Ａ５については、常に補正データ入力が能動
となるようにしである。

各ドライバ２０６の５個の駆動トランジスタＱ１〜Ｑ５
のうち、アンド回路Ａ５により導通制御される駆動トラ
ンジスタＱ５は、ＬＥＤ　２０７に最小の電流を与える
もので、アンド回路Ａ５に入力される印字データのみで
ＯＮ　、ＯＦＦを制御される。残りの４個の駆動トラン
ジスタＱｌ−Ｑ４は１選択回路２０５のアンド回路Ａｔ
−Ａ３に入力される補正データでイネーブルとなる。

各ドライバ２０６は、電流容量の異なる５個の駆動トラ
ンジスタＱｌ−Ｑ５を並列接続しであるので、１個のＬ
ＥＤ　２０７は、電流容量の異なる５個の駆動トランジ
スタＱｌ−Ｑ５でマルチドライブされる０例えばＬＥＤ
７−２について説明すれば、データストローブ信号ＤＳ
Ｔが能動となった場合、ＬＥＤ７−２に対するレジスタ
２０１の印字データが論理“１”の印字指令であるとき
は、アンド回路Ａ１〜Ａ４から一斉にシフトレジスタ２
０３の補正データ、正確には第２のラッチ回路２０４の
ピッド２１″“２２”２３′“２４°゛の並列データが
、駆動トランジスタＱｌ〜Ｑ４に送り出され、対応する
駆動トランジスタがＯＮする。残りのアンド回路Ａ５に
ついては、印字指令のみで直ちに出力が能動となって駆
動トランジスタＱ５をＯＮする。当該ＬＥＤ７−２の駆
動電流は、これらのＯＮされた駆動トランジスタの総和
の電流となる。

今、一定電流値の下における各ＬＥＤの光出力強度が不
揃であり、この各ＬＥＤの光出力強度のバラツキをなく
し光強度の均一化を図るのに必要なＬＥＤの電流補正値
が既知であるとすると、選択回路２０５によって各ドラ
イバ２０６中の駆動トランジスタＱ１〜Ｑ５のうちの導
通させるべき駆動トランジスタの組合せ、即ち補正デー
タが判明する。この補正データは、５個の駆動トランジ
スタＱ　１−Ｑ５の全ての組合せのうち、当該既知であ
る電流補正値と同一か或いはこれに最も近い値の総和電
流を流せることとなる組合せを示すデータである。かか
る補正データをシフトレジスタ２０３に格納させること
により、対応するアンド回路の出力が能動となり、対応
する駆動トランジスタが導通する。従って、それらの選
択組合せにより、各１個のＬＥＤ　２０７に対する駆動
電流が、それぞれ１６段階のレベルにて調整され、ｎ個
のＬＥＤ２０７の光出力強度の均一化が図られる。

本実施例では、駆動トランジスタＱ５による最小電流値
を２．５ｍＡ、４個の駆動トランジスタＱｌ−Ｑ４によ
る電流値を０．５ｍＡ、１ｍＡ。

２ｍＡ、４ｍＡと定め、０．５ｍＡステップで２．５〜
１０ｍＡの範囲の調整ができるようにした。

上記補正後の光量のバラツキ■は次式で与えられる。

Ｖ＜　＋　１／２　　Ｘ　　Ｏ，５／２．５１　Ｘ１０
０　　＝ＩＯ！・（１）補正可能な光量のバラツキの範
囲は、ドライバ２０６の出力電流Ｉの最大値、最小値を
それぞれＩ　ｍａｘ　　、　Ｉ　ｌ！ｌｉｎ　とすると
、Ｉｍａｘ　／　ｌｍ１ｎ　＝　４であることから、光
出力強度Ｐの最大値、最小値をＰｍａｘ　　、　ＰＩＩ
ｉｎとして、Ｐａ＋ａｘ　／　Ｐｍ１ｎ　＝　４となる
。このとき、光出力強度Ｐを集光レンズ透過後の値とす
ることにより、発光グイオードアレイ内の光出力強度の
バラツキ、集光レンズの特性、ドライバ出力電流のバラ
ツキを含めて、±１０％以内の光量バラツキに納めるこ
とができる。

上記のことを確認するために、集光レンズ透過後でＰ＋
ｓａｘ　＝８ｐｗ、　ＰＩｌｉｎ　＝２ｇｗ　（Ｉ　＝
５ｍＡ）となる３００ＤＰＩ　（ドツト／インチ）、Ａ
３サイズ用のＬＥＤヘッド（３５２０ドツト）を試作し
、上記補正を行なったところ、光出力強度のバラツキは
４μＷ±１０％という結果が得られた。

これは、Ｓｇｗ±６０％の光出力強度のバラツキが、上
記補正によって±１０％以内の光出力強度のバラツキに
抑えられたことを意味する０通常の±２５％の光量バラ
ツキのＬＥＤヘッドが、上記補正により±１０％の光量
バラツキになることは言うまでもない。

いずれにせよ、ＬＥＤヘッドの出力をＬＥＤドツトごと
に制御するため、光量バラツキが大幅に低酸される。ま
た、ＬＥＤ光出力強度を制御する方式であるため、発光
時間の制御を行ないエネルギーを均一化する方式に比べ
、印字品質が良好である。しかも、補正を行うことによ
る印字速度の制限も生じない。

第２図は上記の第１図の回路を用いて構成した、ＬＥＤ
アレイ駆動制御装置の他の実施例である。

この実施例では、光量補正データのメモリ素子として、
前記したＬＥＤ駆動回路におけるシフトレジスタ２０３
の前段に、ＲＯＭ２０８を付加している。このＲＯＭ２
０８には光量補正データが書込んであるが、これは予め
一定電流値（本実施例では５ｍＡ）を各ＬＥＤ　２０７
に流すＲＯＭＩを使用し、順次ＬＥＤ　２０７を発光さ
せ、そのときの光出力データを基にデータ処理を行なっ
て補正データを作成し、その結果を書込んだものである
。

ＬＥＤドツトプリンタの始動時にまたは定期的に、プリ
ンタ本体より制御信号をＲＯＭ２０８に送り、ＲＯＭ２
０８に格納された光量補正データをシフトレジスタ２０
３に移し、更にラッチストローブ信号ＣＬＳＴによって
第２のラッチ回路２０４に格納する。この後、従来と同
様の操作でＬＥＤヘッドを動作させて印字を行なうこと
ができる。

ここでＲＯＭ２０８は記録ヘッド部分に取付けたが、プ
リンタ本体側に付けても問題はない。

１記実施例では、１個のＬＥＤ　２０７を５個の駆動ト
ランジスタＱ１〜Ｑ５でマルチドライブしたが、特に５
個である必要はなく、光出力バラツキの補正に有効な範
囲で、任意のｍ個の数とすることができる。このときド
ライバ２０６の前段のシフトレジスタ２０３．ｇ２のラ
ッチ回路２０４は、ドライバ２０６を構成する駆動トラ
ンジスタの数に対応して割出てビット数を増減させれば
よい。

また実施例では、ドライバ２０６の駆動トランジスタの
電流値につき、２．５〜１０ｍＡの範囲を０．５ｍＡス
テップで補正可能としたが、このような値に特に限定さ
れるものではない。補正前の出力光強度のバラツキ、補
正後の光量バラツキの目標値に応じて、かかるパラメー
タの最適設計を行なえば良い。

上記実施例では、シフトレジスタ２０３の次段に第２の
ラッチ回路２０４を用いたが、シフトレジスタ２０３内
のデータが外部からのノイズ等によってデータ変化を起
さず、長時間に亘って安定であれば、この第２のラッチ
回路２０４は省略することができる。

また、実施例では５個の駆動トランジスタ中の１個を補
正データに無関係に印字データのみでＯＮ　、ＯＦＦす
る構成としたが、必要に応じて、全ての駆動トランジス
タが光量補正データでイネーブルされる構成としても良
い。

全ての駆動トランジスタの出力電流を同時に制御する構
成も可能である０本実施例の場合、駆動トランジスタと
して電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を使用しているの
で、そのゲート電圧を一斉に変えることで達成できる。

この場合、各ＦＥＴのゲートに対する共通端子を設けて
、ＬＥＤへ、２ドの出力を所定の値に設定することがで
きる。又、この共通端子にＬＥＤヘッドの温度情報を反
映した信号を与えることにより、光出力強度の温度特性
を補償することもできる。

更に、上記に実施例では印字データと補正データとをそ
れぞれ専用のレジスタに格納したが、１つのレジスタを
用い、このレジスタに印字データと補正データの両方を
格納させることもできる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明は、１個のＬＥＤを電流容量
の異なる複数個の並列接続された駆動トランジスタでマ
ルチドライブし、当該ＬＥＤの光出力に応じた補正デー
タにより、使用する駆動トランジスタの組合せを選択し
、発光ダイオードに流れる総和電流を加減するようにし
たので、発光ダイオードアレイの光出力強度のバラツキ
を大幅に低減させることができる。

ＬＥＤの光出力強度をＬＥＤごとに制御する方式である
ため、ＬＥＤドツトプリンタの記録ヘッドに適用した場
合、発光時間の制御を行ないエネルギーを均一化する方
式に比べ、印字品質が良好である。また補正を行うこと
による印字速度の制限も生じない。

発光ダイオードアレイチップ内及びチップ間のバラツキ
が±６０％のものまで補正可能なため、発光ダイオード
アレイチップの光出力バラツキの規格が大幅に緩和され
、ＬＥＤヘッドとして大幅なコストダウンが図れる。

所定の電流で駆動したときの各発光ダイオード光出力強
度を測定して補正データを作成し、この補正データをメ
モリ素子に書込んで選択手段を作動させることにより、
既に組込まれた各発光ダイオードの光出力強度のバラツ
キをなくすことができる。この場合、集光レンズを通し
た後の光を測定することにより、集光レンズ自体の透過
光量のバラツキをも補正陽に加味することができる。

駆動制御装置の形態は、各ドライバ中の各駆動トランジ
スタごとに該駆動トランジスタを導通制御するアンド回
路を設け、各ドライバの個々のアンド回路の一方の入力
を点滅データの充足された点滅情報レジスタに、他方の
入力を補正データの充足されたシフトレジスタの対応す
るビットに接続する構成であるので、比較的低コストで
具現できる０点滅データが印字データであれば、各発光
ダイオードは印字ドー、トに対応し、印字ヘッドの駆動
制御装置となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す発光ダイオードアレ
イの駆動制御装置の回路図、第２図は本発明の他の実施
例を示すブロック図、第３図は従来の発光ダイオードア
レイの駆動制御装置を示す回路図である。 図中、１０１はレジスタ（印字データ用）、１０２はラ
ッチ回路（印字データ用）、１０３はアンド回路、１０
４はドライバ、１０５はＬＥＤ　。 ２０１は印字データ用のレジスタ、２０２は第１のラッ
チ回路、２０３は光量補正データ用のシフトレジスタ、
２０４は第２のラー、チ回路、２０５は選択回路、Ａ１
〜Ａ５はアンド回路、２０６はドライバ、２０７は発光
ダイオード、２０８は光量補正データ用のＲＯＭを示す
。 特許出願人　株式会社日立製作所 日立電線株式会社 代理人弁理士　絹　　谷　　信　　雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発光ダイオードアレイ内の個々の発光ダイオードの
   ドライバを点滅データに従って駆動制御するに当り、各
   ドライバを出力電流量の異なる複数の駆動トランジスタ
   を並列接続して構成すると共に、前記並列接続された駆
   動トランジスタの中から補正データに従って使用すべき
   駆動トランジスタの組合せを決定する選択手段を各ドラ
   イバごとに設け、各ドライバの選択手段に発光ダイオー
   ド間の光出力強度の不揃をなくすための補正データを与
   えることを特徴とする発光ダイオードアレイの駆動制御
   方法。 ２、所定の駆動電流を流した時に各発光ダイオードから
   得られる光出力強度を測定し、得られた各発光ダイオー
   ドの光出力強度に関する情報を基に、各発光ダイオード
   の光出力強度が均一となる各ドライバ中の使用すべき駆
   動トランジスタの組合せについて補正データを作成し、
   この補正データをメモリ素子に書込み、該メモリ素子の
   補正データに従って前記選択手段を作動させることを特
   徴とする請求項１記載の発光ダイオードアレイの駆動制
   御方法。 ３、発光ダイオードアレイごとの光出力強度を集光レン
   ズを通した光で測定することを特徴とする請求項２記載
   の発光ダイオードアレイの駆動制御方法。 ４、発光ダイオードアレイ内の個々の発光ダイオードの
   ドライバを点滅データに従って駆動制御する装置におい
   て、個々の発光ダイオードの各ドライバを出力電流量の
   異なる複数の駆動トランジスタの並列回路で構成し、各
   ドライバ中の各駆動トランジスタごとに該駆動トランジ
   スタを導通制御するアンド回路を設け、各ドライバの個
   々のアンド回路の一方の入力を点滅データの充足された
   点滅情報レジスタに、他方の入力を補正データの充足さ
   れたシフトレジスタの対応するビットに接続し、各ドラ
   イバの個々のアンド回路を点滅データと補正データに基
   づいて能動化させて、各ドライバ中の駆動トランジスタ
   を取捨選択的に導通させ、発光ダイオードごとの光出力
   強度の不揃をなくすような電流を各発光ダイオードに流
   すことを特徴とする発光ダイオードアレイの駆動制御装
   置。 ５、点滅データが印字データであることを特徴とする請
   求項４記載の発光ダイオードアレイの駆動制御装置。