JPH04348961A - プリンタヘッド - 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】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明はエレクトロルミネッセン
ト発光素子プリンタヘッドに関する。

【０００３】

【従来の技術】近年、電子写真記録方式のプリンタ装置
は、複写機、ファクシミリ、コンピュータの出力用など
に広く用いられている。

【０００４】上述のような情報処理機器は、現在も急速
にその市場は成長しており、またその機能も高度化の一
途にある。そしてそれに用いられるプリンタヘッドなど
の印字デバイスにも高画素数、高速応答性などの高機能
化や、これに加えて特にパーソナルユースを主体とした
ラップトップワープロなどの電子機器においては小型で
低コストであることが厳しく要求されるに至っている。

【０００５】プリンタ装置の感光体に潜像を形成させる
ためのプリンタヘッドとしては、既にレーザーやＬＥＤ
素子が用いられ、実用化されており、また、エレクトロ
ルミネッセント発光素子（以下ＥＬ発光素子と略称）の
応用が考えられている。

【０００６】このＥＬ発光素子を用いたプリンタヘッド
の構成の一例を図６に示す。ここではＥＬ発光素子ＥＬ
−１〜ＥＬ−１６　をその等価回路で模式的に示してい
る。

【０００７】ＥＬ発光素子６１（ＥＬ−１〜ＥＬ−１６
　）は、プリンタヘッドの長手方向に直線状に並列して
配置されている。これらのＥＬ発光素子の信号側（デー
タ側）電極は、隣接する　４つの電極ごとに一本の配線
にまとめられてデータ側ドライバ回路６２に接続されて
いる。たとえばＥＬ−１〜ＥＬ−４のデータ側電極は一
本のデータ配線Ｄａにまとめられ、つぎのＥＬ−５〜Ｅ
Ｌ−８のデータ側電極は一本のデータ配線Ｄｂにまとめ
られてデータ側ドライバ回路６２に接続されている。

【０００８】一方、走査側（コモン側）電極は、プリン
タヘッドの長手方向全長にわたって敷かれた　４本のコ
モン配線Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ、ＣｄがＥＬ−１、ＥＬ−２
、ＥＬ−３…の一つ一つに対して順次にＣａ、Ｃｂ、Ｃ
ｃ、Ｃｄ、Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ…の順に接続され、これら
のコモン配線によりコモン側ドライバ回路６３に接続さ
れている。

【０００９】上述のような配線およびドライバ回路によ
ってＥＬ発光素子６１はマルチプレックス法に基づいて
時分割駆動される。

【００１０】図７は、このＥＬ発光素子６１を駆動させ
る各種の信号を示すタイミングチャートである。この例
では　１ラインの露光時間中に発光素子を正負パルス合
計で　４回発光させる場合を示している。

【００１１】コモン側ドライバ回路６３からはコモン配
線Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ、Ｃｄの順に線順次に正負一対の走
査パルスが　２対ずつ投入される。

【００１２】一方、これに同期してデータ側ドライバ回
路６２からはデータパルスがデータ配線Ｄａ、Ｄｂ、Ｄ
ｃ、Ｄｄに投入されていく。ただしこのとき、発光させ
るべき素子には走査パルスと逆相のデータ側パルスが、
また非発光の素子には同相のデータ側パルスが投入され
る。

【００１３】この図に示した例では、Ｄａのパルス波形
によりＥＬ−１〜ＥＬ−４が非発光、ＤｂによりＥＬ−
５〜ＥＬ−８が発光、またＤｃの波形によりＥＬ−９〜
ＥＬ−１２　のうちＥＬ−９とＥＬ−１１　が発光でＥ
Ｌ−１０　とＥＬ−１２　が非発光となり、Ｄｄの波形
によりＥＬ−１３　〜ＥＬ−１６　のうちＥＬ−１４　
が発光でその他が非発光となっている。

【００１４】なお、印加する電圧はコモン側が±２００
　Ｖ程度、データ側が±２０Ｖ程度で、通常、上述のよ
うに時分割的に発光素子に印加される。

【００１５】このようなＥＬ発光素子を用いたプリンタ
ヘッドは、比較的輝度が高く、小形化対応が可能、また
レーザープリンタなどで用いられるポリゴンミラーが不
要でメンテナンスも容易、といった多くの優れた特長を
持っている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
にＥＬ素子は発光しきい値電圧が　２００Ｖ以上であり
、例えばＬＥＤ素子と比べてその駆動電圧は極めて高い
ので、そのような高い電圧を扱えるような特殊なドライ
バＩＣや回路を必要とするために、駆動回路系のコスト
が高くなってしまう、という問題がある。

【００１７】ＥＬ発光素子を用いたプリンタヘッドは、
通常は前述したように駆動回路にマトリックス回路を用
いてこれをマルチプレックス駆動させるが、このような
時分割駆動を採用すると、ひとつの素子に投入できる発
光パルス数または発光時間の制約が大きく、印字の高速
化や素子の高輝度化への対応が容易でない、という問題
がある。またこのように素子を時分割駆動させるための
入力前の発光データ処理は煩雑なものであり、さらには
クロストークなどが発生するという傾向があるので、そ
れへの対応で発光データ処理がさらに煩雑なものとなる
、という問題がある。

【００１８】そこで、このような問題に対処するために
は、発光素子のダイレクトドライブを採用することにな
るが、これにより入力前の発光データ処理は簡略化され
、信号処理の高速化は計れるものの、このとき、一つ一
つのＥＬ発光素子につき駆動用デバイスが　１つずつ必
要になるので、ファインライン化や高画素数化の進んだ
現在のプリンタヘッドには非常に多数の高コストな駆動
用デバイスを用いることとなり、部品コストの上昇が深
刻な問題となる。たとえその駆動用デバイスにドライバ
ＩＣを用いたとしても、超多ピンでかつ特殊な電圧耐性
が要求されるので極めて高コストなカスタムＩＣを用い
なければならない。また、そのような駆動用デバイスを
実装すると、その体積の増加によりＥＬプリンタヘッド
の特長であるコンパクトさがそこなわれてしまう、とい
う問題がある。

【００１９】従ってこの駆動回路部には高性能でしかも
コンパクトかつ低コストであることが要求される。

【００２０】本発明はこのような問題に鑑みて成された
もので、その目的とするところは、高画素数、高速印字
、高輝度、などの高機能を有し、しかもコンパクトで低
コストなＥＬプリンタヘッドを提供することにある。

【００２１】［発明の構成］

【００２２】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明のプリンタヘッドは、エレクトロルミネッ
セント発光素子と、外部から入力された発光パルスデー
タに基づいて前記エレクトロルミネッセント発光素子に
発光電圧を印加して駆動させる、薄膜トランジスタで形
成された駆動回路と、を具備することを特徴としている
。

【００２３】

【作用】本発明のプリンタヘッドは、駆動回路が薄膜ト
ランジスタ（以下ＴＦＴと略称）によって一体に形成さ
れＥＬ発光素子部と同一基板上に集積化されており、多
数の高コストなドライバＩＣを用いることがないので、
コンパクト化および低コスト化が実現でき、また　１発
光素子あたりに　１つの駆動エレメントを配置してダイ
レクトドライブを行なうので、高速印字対応を実現して
いる。

【００２４】発光パルスの制御に関しても、隣接する一
つ一つの発光素子に対する一つ一つの発光パルスデータ
を順次に入力することができるため、時分割駆動の場合
と比べてその処理が格段に簡易であり、クロストークな
どの問題も改善される。

【００２５】

【実施例】本発明に係る一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００２６】図１は本発明のプリンタヘッドのブロック
図、図２はその構造を示す平面図、図３はそのＡ−Ｂ断
面図、図４は本発明のプリンタヘッドを駆動させる信号
のタイミングチャート、図５は本発明のプリンタヘッド
に用いられるＥＬ発光素子の輝度電圧特性曲線を示す図
である。

【００２７】図１に示すように、本発明のプリンタヘッ
ドは、ＥＬ発光素子１と、データ転送回路２とラッチ３
と排他的論理和回路４と電圧印加用ゲート５とが薄膜ト
ランジスタ（以下ＴＦＴと略称）にて形成された　１つ
の駆動エレメント６が並列に複数配置されてなる駆動回
路７を具備している。

【００２８】データ転送回路２は、シフトレジスタであ
って、外部回路（図示省略）にて制御されて入力された
各発光素子の発光パルスデータを隣接する駆動エレメン
トへ順次に転送する動作を行なう。

【００２９】ラッチ３は、前述の外部回路からのラッチ
信号を受けて、データ転送回路２から入力された発光パ
ルスデータにラッチを掛けてそのときの発光パルスデー
タを保持し、これを排他的論理和回路４へと送出する。

【００３０】排他的論理和回路４は、ラッチ３から送出
された発光パルスデータと前述の外部回路から入力され
たコモン側パルスに同期して正負が反転する方形波状の
制御パルスとの排他的論理和を演算し、その演算結果の
ＨまたはＬパルスを電圧印加用ゲート５に送出する。こ
こでは正電圧をＨに、負電圧をＬに対応させている。制
御パルスがＨかつ発光パルスデータがＬ、または制御パ
ルスがＬかつ発光パルスデータがＨのとき演算出力はＨ
となる。一方、制御パルスがＨかつ発光パルスデータが
Ｈ、または制御パルスがＬかつ発光パルスデータがＬの
ときその演算出力はＬとなる。

【００３１】電圧印加用ゲート５は、その演算結果のＨ
パルスまたはＬパルスを受け、Ｈパルスに対してはコモ
ン側パルスと逆相のパルスを、またＬパルスに対しては
コモン側パルスと同相のパルスをＥＬ発光素子１に印加
する。

【００３２】ＥＬ発光素子１は、コモン電極に印加され
るコモン側パルス電圧と、このコモン側パルス電圧に対
して逆相または同相でデータ側電極に印加されるデータ
側パルス電圧とを受けて、発光または非発光の動作を実
行する。

【００３３】このＥＬ発光素子１の発光しきい値Ｖｔｈ
は約　２１０Ｖである。図５はＥＬ発光素子の輝度電圧
特性の典型例を示している。

【００３４】前述のコモン側パルス電圧は±　２００Ｖ
、データ側パルス電圧は±２０Ｖである。従って、ＥＬ
発光素子１はデータ側パルス電圧がコモン側のそれに対
して逆相であれば素子への印加電圧の和が±　２２０Ｖ
となり発光しきい値以上となるので発光し、同相であれ
ば±　１８０Ｖとなり発光しきい値以下なので発光しな
い。

【００３５】ところで本実施例のプリンタヘッドの駆動
回路部分の層構造は、図２および図３に示すように、ガ
ラス基板１１上に成膜した多結晶シリコンをパターンニ
ングしてイオン打込みを行ないＰ型あるいはＮ型のドレ
イン１２、チャンネル１４、ソース１６が形成され、そ
の上に多結晶シリコンを熱酸化あるいはＣＶＤ等にて別
途着膜した酸化膜１８が形成されている。

【００３６】ドレイン１２およびソース１６上には酸化
膜１８を開いてコンタクトホール２０が形成され、この
コンタクトホール２０部分にてドレイン１２、チャンネ
ル１４、ソース１６上に接続し、その一方でＥＬ発光素
子下部にも接続するように電極１９が形成されている。 ＥＬ発光素子部分の電極１９上には、下層から順に誘電
体層２１、発光層２３、誘電体層２５、上側電極２７が
形成されている。そしてこれらの発光素子および駆動回
路を全体的に覆うように、絶縁性や耐湿性のための保護
膜２９が形成されている。

【００３７】本実施例のプリンタヘッドの駆動回路部分
はこのような層構造のＴＦＴにより形成されている。

【００３８】次に、本発明のプリンタヘッドの動作を、
図４に基づいて説明する。

【００３９】図４は本発明のプリンタヘッドを駆動させ
るための各種の信号を示すタイミングチャートである。

【００４０】外部回路からコモン側パルス４０１がコモ
ン側電極に印加される。このコモン側パルス４０１は極
性が反転する電圧±　２００Ｖ程度のパルス波で、正負
合計　８パルスが発光素子　１個あたりの発光周期Ｔｎ
　中に印加される。

【００４１】発光パルスデータ４０２はデータ転送回路
２を通してラッチ３に送られ、ラッチパルス４０４が入
力された時点の状態をラッチ３によって保持する。これ
はＥＬ発光素子を発光させている間に次の発光パルスデ
ータを次の駆動エレメントにデータ転送回路にて転送す
ることで、高速印字対応を可能にするためである。

【００４２】ラッチ３によって保持された発光パルスデ
ータ４０２が排他的論理和回路４に送出されると、ここ
で外部回路から入力された制御用信号４０５との排他的
論理和が演算されて、前述したような演算結果のＨまた
はＬが電圧印加用ゲート５に送出される。

【００４３】電圧印加用ゲート５は、排他的論理和回路
４から送出された論理値がＨのときコモン側パルス４０
１と逆相のデータ側パルス４０７を、Ｌのときは同相の
データ側パルス４０６をデータ側電極に印加する。

【００４４】すると発光素子１は、コモン電極にコモン
側パルス４０１が印加され、これに同期して逆相のデー
タ側パルス４０７が印加されたときには印加電圧の和は
±　２２０Ｖとなって発光しきい値以上となるので発光
し、同相のデータ側パルス４０６が印加されたときには
印加電圧の和は±　１８０Ｖとなって非発光となる。

【００４５】そして次のＴｎ＋１　の周期にはいると、
次の発光素子および駆動エレメントが上述の動作と同様
の動作を実行する。そしてこれがＮ個の発光素子全部に
わたって実行される。

【００４６】このように本発明のプリンタヘッドは、駆
動回路部分がＴＦＴによって形成され発光素子部と一体
に集積化されているので、高コストなドライバＩＣを多
数用いることがなく、コンパクト化および低コスト化が
実現できる。

【００４７】また、　１発光素子あたりに　１つの駆動
エレメント６を配置してダイレクトドライブを行なうの
で高速印字対応を実現している。

【００４８】発光パルスの制御に関しても、隣接する一
つ一つの素子に対する一つ一つの発光パルスデータを線
順次に入力することができるため、時分割駆動の場合と
比べて発光パルスデータの処理が格段に簡易となり、ま
たクロストークなどの問題も改善される。

【００４９】

【発明の効果】以上、詳細に説明してきたように、本発
明のプリンタヘッドは高画素数、高速印字、高輝度、な
どの高機能を有し、かつコンパクトで低コストであり、
小型化や高機能化の進むパーソナルコンピュータやファ
クシミリなどの電子機器の出力用高速印字デバイスとし
て好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＥＬプリンタヘッドの構成を示すブロ
ック図

【図２】本発明のＥＬプリンタヘッドの構造を示す平面
図、

【図３】本発明のＥＬプリンタヘッドの構造を示す断面
図

【図４】本発明のＥＬプリンタヘッドを駆動させる信号
のタイミングチャート

【図５】本発明のＥＬプリンタヘッドに用いられるＥＬ
発光素子の輝度電圧特性曲線を示す図

【図６】従来のＥＬプリンタヘッドの構成を示す図

【図
７】従来のＥＬプリンタヘッドを駆動させる信号のタイ
ミングチャート

【符号の説明】

１…ＥＬ発光素子 ２…データ転送回路 ３…ラッチ ４…排他的論理和回路 ５…電圧印加用ゲート ６…駆動エレメント ７…駆動回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　エレクトロルミネッセント発光素子と
   、外部から入力された発光パルスデータに基づいて前記
   エレクトロルミネッセント発光素子に発光電圧を印加し
   て駆動させる、薄膜トランジスタで形成された駆動回路
   と、を具備するプリンタヘッド。
2. 【請求項２】　　前記駆動回路が、データ転送回路と、
   前記データ転送回路に接続されたラッチと、前記ラッチ
   により保持された発光パルスデータの論理値に基づいて
   前記エレクトロルミネッセント発光素子のデータ側電極
   に発光電圧を印加する発光電圧印加用ゲートと、を具備
   し、前記データ転送回路と前記ラッチと前記発光電圧印
   加用ゲートは　１エレメントとして薄膜トランジスタで
   形成されたものであって、前記エレクトロルミネッセン
   ト発光素子の　１素子に対応して接続されて前記エレク
   トロルミネッセント発光素子を選択的に発光させる、請
   求項第１項記載のプリンタヘッド。
3. 【請求項３】　　前記駆動回路が、前記ラッチにより保
   持された発光パルスデータの論理値と前記外部から入力
   された発光パルスの制御パルスとの排他的論理和を演算
   して前記電圧印加用ゲートを制御する薄膜トランジスタ
   で形成された排他的論理和回路を具備する、請求項第２
   項記載のプリンタヘッド。