JPH04255368A - 光プリントヘッド - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はいわゆるダイナミック駆
動に係る発光ダイオードを用いた光プリントヘッドに関
する。

【０００２】

【従来の技術】発光ダイオードを用いた光プリントヘッ
ドは、印字ドットに１対１に対応した発光領域をもって
おり、主走査方向に一斉に印字制御できる。そこでその
長所を生かすため、発光ダイオードの発光領域の数と同
じビット数を持つ駆動素子を用いたスタティック駆動方
式を採用した光プリントヘッドが実用化されている。

【０００３】しかし乍ら、発光ダイオードを用いる長所
は上述した以外にも多く、例えば印字ドットの形状やド
ット位置制御の正確さ、機械的走査手段が不要なこと等
があげられる。そこで、分割点灯方式となるダイナミッ
ク駆動についても古くから検討が進められており、例え
ば特開昭５１−１６２７２号公報、特開平１−２１０３
６０号公報など、枚挙に暇がない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この様な発光ダイオー
ドを用いたダイナミック駆動の光プリントヘッドは、発
光ダイオードの発光領域の電極に接続された駆動素子（
データ駆動素子）と１乃至数個の発光ダイオード毎に接
続された駆動素子（コモン駆動素子）を必要とし、又デ
ータ駆動素子側のヘッド基板上で高密度配線を行わなけ
ればならず、さらに一つの駆動素子で多数の発光領域を
時分割駆動しなければならないので、熱干渉や雑音やよ
ってタイミング不良を生じたり、配線が長くなることに
より定電流効果が失われるという不都合が生じた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような点を
考慮してなされたもので、発光ダイオードを載置してい
るヘッド基板に載置された発光領域の電極に接続された
駆動素子に対し、発光ダイオードの各々に配線された駆
動素子とを別の基板に配置したものである。

【０００６】又本発明は複数の発光ダイオードにわたり
各々の発光領域の電極に接続され電流値を設定可能な定
電流手段を有したデータ駆動素子を用い、そのデータ駆
動素子の近傍に定電流手段の電流値を設定する設定素子
を配置したものである。

【０００７】

【作用】これによりデータ側とコモン側の熱が互いに異
なる基板に放熱され、またもっとも配線密度が高く、長
さも長くなるデータ側の配線が集中配置できると共にそ
の配線を流れる電流を効率良く定電流制御することがで
きる。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の光プリントヘッドの要部平面
図で、図２はそのＡ−Ａ断面図、図３はその等価回路図
である。この図面では１０ビット単位のダイナミック駆
動が示されているが、実際には３２ビットとか６４ビッ
ト、１２８ビット単位のダイナミック駆動がなされる。 そこで、具体的な数値についての説明は、例えばＢ５版
３００ｄｐｉ（１ｍｍ当り約１２ドット）２０４８ドッ
トの光プリンター用の光プリントヘッドに於て、６４ビ
ット単位のダイナミック駆動をする場合を例にとる。

【０００９】これらの図に於て、１はセラミック、紙エ
ポキシ、アルミニウムなどを基材とするヘッド基板で、
光プリンターの主走査長よりも長く、表面に電源用のパ
ターン等を有している。そしてダイナミック駆動ではパ
ルス性雑音が生じやすいので、電源用パターンにはコン
デンサ１４等が設けられるのが好ましい。

【００１０】２は１列に整列されヘッド基板１に載置さ
れた発光ダイオードで、各々の発光ダイオード２は表面
に１列若しくは千鳥状２〜４列に整列された複数（６４
個）の発光領域２２とその発光領域２２の電極２３を、
又裏面にブロック電極２４を有している。そしてこの発
光ダイオード２は、発光領域２２が光プリンタの主走査
長の全幅に亘って同じピッチ（発光領域が一列の場合８
３μｍピッチ）で、且つ直線性良く整列するように３２
個配置され、各々の発光ダイオード２はその発光ダイオ
ード２の長さより短い長さのプリントパターン１３上に
導電性接着剤などで固着されている。

【００１１】３は後述する配線素子４を介して複数の発
光ダイオード２にわたり各々の発光領域２２の電極２３
に接続された発光ダイオード２の駆動素子で、同じくヘ
ッド基板１に載置され、シリアル入力６４ビットパラレ
ル出力のシフトレジスタ、ラッチレジスタ、ドライバー
アレー等からなるデータドライバーであり、コモン駆動
素子３１とペアで用いられる。

【００１２】このデータ駆動素子３の出力は、各々時間
を変えて複数の発光領域を駆動するので、これらの発光
領域の輝度ばらつきをなくするためには定電流出力型の
ものがよく、例えばＭＯＳ型のカレントミラー回路が利
用でき、この場合データ駆動素子３は図４に示すように
、外部から電流値が設定できる電流設定部３０１、電流
設定部３０１の制御を受け発光領域を駆動する出力部３
０２、ヘッドまたは光プリンタ印字装置本体に設けられ
た印刷制御部から各種タイミング信号や印字データを受
け取り出力部３０２に印字データを与えるレジスタ部３
０３等で構成される。

【００１３】また、このデータ駆動素子３は発光ダイオ
ード２の列の一番端に配置されているが、データ駆動素
子１個で全ての発光領域２２を駆動する為には、配線手
段の抵抗値が無視できない程度に大きいのでヘッドの中
央に配置するのがよく、この図の例に於ては長尺な配線
素子の両端に全く同一の駆動素子３を配置して両者を一
斉に駆動し、それによって配線素子の抵抗値による電圧
降下（即ち輝度低下）を少なくしようとするものである
。

【００１４】他方、コモン駆動素子３１は発光ダイオー
ド２のブロック電極２４毎に接続される吸い込み型出力
をもつ電力ドライバで、バイポーラ、ＢｉＭＯＳ、電力
ＭＯＳなどのシフトレジスタなどが利用される。６４ビ
ット毎のダイナミック駆動では１度に最大６４個の発光
領域が点灯されるので、このコモン駆動素子３１は僅か
であるが周期的に発熱することがある。従ってコモン駆
動素子３１は基板１の裏側もしくは別の基板に設けられ
るのが好ましく、より具体的には発光ダイオードの各々
に接続された、ヘッド基板と同様の基板、またはヘッド
基板と印字装置本体の制御基板等とを接続するフレキシ
ブル基板等からなる駆動基板１１に固定する。周期的な
発熱は印字が少ないときは余り問題とならない。しかし
、例えば黒率８０％の印字において、駆動素子３、３１
を同一のヘッド基板に配置すると、点灯発光領域の輝度
が変動し、それにより印字濃度の濃淡となって現れ、印
字品位が著しく低下する。しかし上述の如く別基板に配
置すると、同じ黒率でも印字の濃淡は生じなかった。

【００１５】４は発光ダイオード２と駆動素子３の間に
配置され、平板状の基台４０の表面に交差した配線を有
する配線素子である。この配線素子４は、図５に示すよ
うに発光ダイオード２の長さの整数倍の長さを持つ平板
状の基台４０の上に、橋絡用配線４１（第一の配線）が
発光ダイオード２の長手方向に沿うように平行して設け
てあり、その上に高分子膜等の絶縁膜４２を介してリー
ド配線４３（第二の配線）が橋絡用配線４１と直交する
ように設けてあり、リード配線４３と橋絡用配線４１と
が絶縁膜４３に設けられた透孔を介して選択的に一ケ所
ずつ接続された縦横マトリクス配線素子である。

【００１６】このような配線素子４は、発光ダイオード
の電極２３と配線素子の第二の配線、配線素子の第二の
配線と駆動素子を各々接続するワイヤボンド線等の配線
手段５（図１では省略）で配線を施されている。

【００１７】このような構成において発光ダイオード２
単位にコモン駆動素子３１が選択され、その選択タイミ
ングに合わせてデータ駆動素子３から駆動出力が出され
る。即ち、図６に示すように、印字データＤは一度に選
択される発光領域２２の数（６４）に相当するだけブロ
ック単位（１ブロック６４ドットデータ）でデータ駆動
素子３に供給され、ラッチタイミングＬのパルス立ち上
りでレジスタ部３０３にラッチされ、出力されるので、
例えば特定の発光領域２２の接続線ａにおいてこれが点
灯（ＯＮ）信号であればラッチが行われた後所定の電圧
が印加される。この時、感光体とのタイミングずれや発
光ダイオードの点灯遅れ、あるいはデータの切り代わり
のラッシュ電流によるスイッチングミスを無くするため
には、発光ダイオードの選択タイミング毎に休止期間を
設けるのがよく、その休止期間を設けるにあたってはラ
ッチタイミングＬの反転信号を休止タイミング信号Ｋと
して利用するとタイミングずれや不必要に長い休止期間
となることがないので好ましい。そしてこの駆動に於て
はデータ駆動素子３により定電流制御がなされる。

【００１８】定電流駆動をする場合には、電力制御の駆
動パルスの周波数が高くなるので、その定電流出力値を
設定するため電流設定部３０１に接続する設定素子たる
レファレンス抵抗１５は図１に示すようにデータ駆動素
子３の近傍に配置されるのが好ましい。これは外部から
定電流値を設定できるダイナミック駆動素子については
共通して言えることであるが、発光ダイオード（アレイ
）の点灯には比較的大きな電流を必要とし点灯タイミン
グも早いので、これを例えばヘッドの外の印字装置本体
の制御基板等に設けると出力タイミングが遅れたり定電
流効果が失われる。そこで別途保護手段が必要となるが
余り効果的な対策がなかった。そしてこの傾向は、集積
回路自体の消費電力が低く発光ダイオードの順方向電圧
とのバランスが取りやすいＭＯＳにおいては、比較的応
答速度が遅くカレントミラーの負荷応答性にも影響され
て、より顕著に現れる。

【００１９】例えば発光領域２２の一つ当り１０ｍＡの
電流を流す場合を例に取ると、上述したＢ５版仕様の光
プリントヘッドで図４のようなブロック構成のカレント
ミラーを利用し、レファレンス抵抗１５は１５０ＫΩ程
度の条件で点灯制御を行ったところ、駆動素子３の近傍
にある最初の１つのみの発光ダイオード（６４ドット）
を点灯する場合には余り影響がない。しかし点灯ドット
数を漸次増やすと、１ドット当りの電流値が上がりはじ
め、更に増えると今度は減少傾向を示す。１ドット点灯
から全ドット点灯までを繰り返した場合に、レファレン
ス抵抗１５を図１のようにヘッド基板１のデータ駆動素
子３近傍に配置した場合は９．９〜１０．４ｍＡの変動
であったのが、印字装置の制御基板とヘッド基板との間
を接続する配線手段中にレファレンス抵抗１５を設けた
場合には９．２〜１０．５ｍＡと変動が大きい。又、２
ドットずつ点灯数を増やす制御においては、前者の場合
不都合はなかったが、後者の場合には３ドット点灯増加
をするステップが１６回も現れた。そしてこの傾向はＡ
４版ヘッド、Ｂ４版ヘッドと長くなるほど顕著であった
。

【００２０】

【発明の効果】以上の如くにより、データ側とコモン側
の熱が互いに異なる基板に放熱されるので放熱特性がよ
く又熱干渉も生じない。また一方の駆動素子しかヘッド
基板には配置しないので、もっとも配線密度が高く、長
さも長くなるデータ側の配線が配線素子等により集中配
置できると共に、定電流手段の電流値の設定素子を駆動
素子近傍に配置するので、パルス性雑音の多いダイナミ
ック駆動においてもタイミング不良が極めて少なく、そ
してその配線を流れる電流を効率良く定電流制御するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す光プリントヘッドの要部
平面図である。

【図２】図１の短辺方向のＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明の実施例を示す光プリントヘッドの等価
回路図である。

【図４】データ駆動素子３のブロック図である。

【図５】配線素子４の断面図である。

【図６】図４の要部タイミング図である。

【符号の説明】

１　　ヘッド基板 ２　　発光ダイオード ３　　（データ）駆動素子 ３１　　（コモン）駆動素子 ４　　配線素子 ５　　配線手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ヘッド基板と、整列された複数の発光
   領域とその発光領域の電極とを有しヘッド基板に載置さ
   れた複数の発光ダイオードと、ヘッド基板に載置され発
   光領域の電極に接続された発光ダイオードの駆動素子と
   、発光ダイオードの各々に配線され、ヘッド基板に接続
   された駆動基板に固定された駆動回路とを具備したこと
   を特徴とする光プリントヘッド。
2. 【請求項２】　　ヘッド基板と、整列された複数の発光
   領域とその発光領域の電極とを有しヘッド基板に載置さ
   れた複数の発光ダイオードと、複数の発光ダイオードに
   わたり各々の発光領域の電極に接続され電流値を設定可
   能な定電流手段を有したデータ駆動素子と、そのデータ
   駆動素子の近傍に配置された定電流手段の電流値を設定
   する設定素子と、発光ダイオードの各々に配線されたコ
   モン駆動回路とを具備したことを特徴とする光プリント
   ヘッド。