JP4929794B2 - 光書込みヘッド - Google Patents

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Description

本発明は、光書込みヘッド、特に自己走査型発光素子アレイチップを用いた光書込みヘッド、さらにはこのような光書込みヘッドを備える光プリンタ,ファクシミリ,複写機に関する。
PNPN構造の発光サイリスタを用いた自己走査型発光素子アレイに関連する技術として、特開2001−253116号公報(特許文献1)は、スタートパルスラインを持った発光素子アレイチップを用いて、複数のチップを1本の信号書込みライン(φライン)に接続して駆動する光書込みヘッドを提案している。また、特開2001−68736号公報(特許文献2)は、スタートパルスラインを他の端子に兼用させることによって発光素子アレイチップと外部回路との間の接続数を減らす自己走査型発光装置を提案している。
特許文献2に開示されている発光素子アレイチップは、独立したスタートパルスラインを持っていないため、特許文献1に開示された光書込みヘッドには使用できない。
このような問題は、次のようにして解決することができる。特許文献2では、スタートパルスラインを電源ラインと兼用させた構造と、スタートパルスラインをφ2ラインに兼用させた構造とが開示されている。このためφ2ラインをスタートパルスラインと読み替えれば、特許文献1に開示の構成を採ることが可能である。
図1に、特許文献2に開示された構成に信号書込みラインφを付加したアノードコモン型の自己走査型発光素子アレイチップの回路図を示す。このチップを用いて、特許文献1に開示された光書込みヘッドを構成した例を図2に示す。
図1の自己走査型発光素子アレイチップは、シフト部10と発光部12とから構成される。
シフト部10は、発光サイリスタS1,S2・・・S128と、これらサイリスタのゲート間を結合するダイオードDと、負荷抵抗RGとから構成されている。
電源端子VGAは、VGAライン2を経て、各負荷抵抗RGに接続される。
クロックパルス端子φ1は、電流制限用抵抗R1およびφ1ライン4を経て、奇数番目のシフト部サイリスタS1,S3,・・・のカソードに接続される。
クロックパルス端子φ2は、電流制限用抵抗R2およびφ2ライン6を経て、偶数番目のシフト部サイリスタS2,S4,・・・のカソードに接続される。
第1番目のサイリスタS1のゲートは、ダイオードDSを経てφ2ライン6に接続されている。
一方、発光部12は、発光サイリスタL1,L2・・・L128で構成され、各サイリスタのゲートは、対応するシフト部のサイリスタのゲートに接続され、カソードはφ ライン8に接続されている。
図1の自己走査型発光素子アレイチップを、以下SLED(Self−scaning Light−Emitting Device)と略称する。
図2の光書込みヘッドでは、複数個のチップを偶数番チップ(SLED2,SLED4,・・・)と奇数番チップ(SLED1,SLED3,・・・)とに分けて、偶数チップのφ2端子をφ2Eライン14に、奇数番チップのφ2端子をφ2Oライン16に接続されている。奇数番チップのφ端子をまとめてφ1ライン18に、偶数番チップのφ端子をまとめてφ2ライン20に接続されている。
全チップのφ端子は、φライン22に接続され、全チップのVGA端子はVGAライン24に接続されている。
光書込みヘッドの各ラインは、バッファb1,b2,b3,b4,b5を経て接続端子w1,w2O,w2E,VGA,w1,w2に接続されている。図中、R1,R2は、電流制限用抵抗である。
この光書込みヘッドを駆動する駆動パルス波形を図3に示す。
特開2001−253116号公報 特開2001−68736号公報
図3に示した駆動パルスでは、シフト部サイリスタS1を点灯するには、φ2ライン6をH(High)とした上でφ1ライン4をL(Low)とする必要がある。このため、奇数番チップに接続されたφ2Oライン16をHとして、偶数番チップに接続されたφ2Eライン14をLとする必要がある。この場合、奇数番チップが選択されている間、φ2Eラインは常にLにバイアスされるため、ノイズなどによって偶数番チップ上で誤点灯が起こる可能性がある。もし誤点灯が起こると、φ2Eラインは偶数番チップが選択されるタイミングまで常に点灯し続けることとなり、深刻な画像劣化を引き起こす恐れがある。
本発明の目的は、上述したような画像劣化を引き起こすことのない光書込みヘッドを提供することにある。
本発明の他の目的は、このような光書込みヘッドを備える光プリンタ,ファクシミリ,複写機を提供することにある。
本発明の第1の態様は、1次元に配列された複数個の自己走査型発光素子アレイチップを用いた光書込みヘッドにおいて、
前記自己走査型発光素子アレイチップは、N個(Nは2以上の整数)の発光サイリスタ,発光サイリスタのゲート電極間を結合する結合ダイオードを有するシフト部と、各ゲートが前記シフト部の対応するサイリスタのゲートに接続されたN個の発光サイリスタを有する発光部と、前記シフト部のサイリスタのゲートに電源を供給する電源端子と、前記シフト部の奇数番目のサイリスタのアノードまたはカソードにクロックパルスを供給する第1のクロックパルス端子と、前記シフト部の偶数番目のサイリスタのアノードまたはカソードにクロックパルスを供給する第2のクロックパルス端子と、第2のクロックパルス端子とシフト部の第1番目のサイリスタのゲートとの間に接続されるダイオードと、前記発光部のサイリスタのアノードまたはカソードに信号を供給する信号端子とを備え、
前記光書込みヘッドは、
各チップの第1のクロックパルス端子を共通に接続する第1のクロックパルスラインと、
奇数番目の各チップの第2のクロックパルス端子を共通に接続する第2の奇数クロックパルスラインと、
偶数番目の各チップの第2のクロックパルス端子を共通に接続する第2の偶数クロックパルスラインと、
各チップの電源端子を共通に接続する電源ラインと、
各チップの信号端子を共通に接続する信号ラインとを備え、
前記第2の奇数クロックパルスラインに転送信号が加えられ、前記シフト部の発光サイリスタが点灯作動しているときには、前記第2の偶数クロックパルスラインには前記シフト部の発光サイリスタの保持電流以上の電流を流さず、前記第2の偶数クロックパルスラインに転送信号が加えられ、前記シフト部の発光サイリスタが点灯作動しているときには、前記第2の奇数クロックパルスラインには前記シフト部の発光サイリスタの保持電流以上の電流を流さないことを特徴とする光書込みヘッドである。
本発明の第2の態様は、1次元に配列された複数個の自己走査型発光素子アレイチップを用いた光書込みヘッドにおいて、
前記自己走査型発光素子アレイチップは、N個(Nは2以上の整数)の発光サイリスタ,発光サイリスタのゲート電極間を結合する結合ダイオードを有するシフト部と、各ゲートが前記シフト部の対応するサイリスタのゲートに接続されたN個の発光サイリスタを有する発光部と、前記シフト部のサイリスタのゲートに電源を供給する電源端子と、前記シフト部の奇数番目のサイリスタのアノードまたはカソードにクロックパルスを供給する第1のクロックパルス端子と、前記シフト部の偶数番目のサイリスタのアノードまたはカソードにクロックパルスを供給する第2のクロックパルス端子と、第2のクロックパルス端子とシフト部の第1番目のサイリスタのゲートとの間に接続されるダイオードと、前記発光部のサイリスタのアノードまたはカソードに記号を供給する信号端子とを備え、
前記光書込みヘッドは、
各チップの第1のクロックパルス端子を共通に接続する第1のクロックパルスラインと、
奇数番目の各チップの第2のクロックパルス端子を共通に接続する第2の奇数クロックパルスラインと、
偶数番目の各チップの第2のクロックパルス端子を共通に接続する第2の偶数クロックパルスラインと、
各チップの電源端子を共通に接続する電源ラインと、
各チップの信号端子を共通に接続する信号ラインと、
出力が前記第2の奇数クロックパルスラインに接続される第1の3ステートバッファと、
入力が前記第1の3ステートバッファの入力に接続され、出力が前記第2の偶数クロックパルスラインに接続される第2の3ステートバッファと、
前記第1の3ステートバッファの出力を前記電源ラインに接続する第1のプルダウン抵抗と、
前記第2の3ステートバッファの出力を前記電源ラインに接続する第2のプルダウン抵抗とを備え、
前記第1の3ステートバッファがイネーブルされて、奇数番チップが点灯動作しているときには、前記第2の3ステートバッファをディスエーブルし、
前記第2の3ステートバッファがイネーブルされて、偶数番チップが点灯動作しているときには、前記第1の3ステートバッファをディスエーブルすることを特徴とする光書込みヘッドである。
本発明の第3の態様は、1次元に配列された複数個の自己走査型発光素子アレイチップを用いた光書込みヘッドにおいて、
前記自己走査型発光素子アレイチップは、N個(Nは2以上の整数)の発光サイリスタ,発光サイリスタのゲート電極間を結合する結合ダイオードを有するシフト部と、各ゲートが前記シフト部の対応するサイリスタのゲートに接続されたN個の発光サイリスタを有する発光部と、前記シフト部のサイリスタのゲートに電源を供給する電源端子と、前記シフト部の奇数番目のサイリスタのアノードまたはカソードにクロックパルスを供給する第1のクロックパルス端子と、前記シフト部の偶数番目のサイリスタのアノードまたはカソードにクロックパルスを供給する第2のクロックパルス端子と、第2のクロックパルス端子とシフト部の第1番目のサイリスタのゲートとの間に接続されるダイオードと、前記発光部のサイリスタのアノードまたはカソードに記号を供給する信号端子とを備え、
前記光書込みヘッドは、
奇数番目の各チップの第2のクロックパルス端子を共通に接続する第1の奇数クロックパルスラインと、
偶数番目の各チップの第1のクロックパルス端子を共通に接続する第1の偶数クロックパルスラインと、
各チップの第2のクロックパルス端子を共通に接続する第2のクロックパルスラインと、
各チップの電源端子を共通に接続する電源ラインと、
各チップの信号端子を共通に接続する信号ラインとを備え、
点灯動作をさせない非選択チップに対しては、前記第1の奇数クロックパルスラインまたは前記第1の偶数クロックパルスラインの電位を、非選択チップの前記シフト部のサイリスタがオンしない電位とすることを特徴とする光書込みヘッドである。
本発明の第4の態様は、1次元に配列された複数個の自己走査型発光素子アレイチップを用いた光書込みヘッドにおいて、
前記自己走査型発光素子アレイチップは、N個(Nは2以上の整数)の発光サイリスタ,発光サイリスタのゲート電極間を結合する結合ダイオードを有するシフト部と、各ゲートが前記シフト部の対応するサイリスタのゲートに接続されたN個の発光サイリスタを有する発光部と、前記シフト部のサイリスタのゲートに電源を供給する電源端子と、前記シフト部の奇数番目のサイリスタのアノードまたはカソードにクロックパルスを供給する第1のクロックパルス端子と、前記シフト部の偶数番目のサイリスタのアノードまたはカソードにクロックパルスを供給する第2のクロックパルス端子と、第2のクロックパルス端子とシフト部の第1番目のサイリスタのゲートとの間に接続されるダイオードと、前記発光部のサイリスタのアノードまたはカソードに記号を供給する信号端子とを備え、
前記複数個のチップは、n個(nは、Nを整数で除算して得られる整数)のブロックに分け、
前記光書込みヘッドは、
各ブロックの奇数番目のチップの第1のクロックパルス端子と偶数番目のチップの第2のクロックパルス端子と共通に接続する第1のクロックパルスラインと、
各ブロックの奇数番目のチップの第2のクロックパルス端子と偶数番目のチップの第1のクロックパルス端子と共通に接続する第2のクロックパルスラインと、
各チップの電源端子を共通に接続する電源ラインと、
各ブロックのチップの信号端子が共通にそれぞれ接続されるn本の信号ラインとを備え、全部のチップの前記シフト部のサイリスタを同時に所定期間オフする前記第1および第2のクロックパルスラインの電位を選定することを特徴とする光書込みヘッドである。
本発明によれば、画像劣化を引き起こすことのない光書込みヘッドを実現できる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図4は、本発明の光書込みヘッドの第1の実施例の構成を示す。図5は、その駆動パルス波形を示す。
本実施例では、図2に示した光書込みヘッドにおいて、φ2Eライン/φ2Oラインを駆動するバッファを3ステートバッファとする。ここでは、3ステートバッファは光書みヘッドに内臓される構成とするが、ヘッド外に備えてもよい。3ステートバッファb2,b3の出力は、高抵抗値のプルダウン抵抗30,32を経て、VGAライン24に接続する。ここでは、プルダウン抵抗を外付けとしたが、チップ内に集積してもよい。この場合、φ2Oライン16/φ2Eライン14とVGAライン24との間に、負荷抵抗RGの抵抗値程度の抵抗を挿入すればよい。プルダウン抵抗の値は、シフト部サイリスタがオン状態を保持するために必要な電流(保持電流)以下の電流が流れるように選ばれる。プルダウン抵抗が無い場合も、動作は可能であるが、φ2Oライン/φ2Eラインがハイインピーダンスとなり電位が定まらないと、ノイズによって、非選択チップであってもシフト部サイリスタが誤点灯する恐れがあるため、安定した動作を実現するためにはプルダウン抵抗は必要である。
3ステートバッファb2,b3の入力端子は、共に、接続端子w2に接続され、各3ステートバッファの制御端子は、接続端子w2sOおよびw2sEにそれぞれ接続されている。
図5の駆動パルス波形によれば、奇数番チップが選択されている間、バッファb2はエネーブルされ、バッファb3はディスエーブルされている。したがって、φ2Eライン14は、プルダウン抵抗32を経て、VGA端子に接続され、Lレベルより大きい電位にバイアスされる。このため、ノイズなどによって奇数番チップ上で誤点灯が起こることはない。
3ステートバッファを用いないで、第1の実施例と同等の機能を実現する例を示す。図6に、その構成例を示す。図7は、その駆動パルス波形を示す。
第1の実施例では、φ2ラインを偶数チップ用と奇数チップ用とに分けたが、本実施例では、φ1ラインを偶数チップ用と奇数チップ用とに分ける。φ1Oラインを34で、φ1Eラインを36で示す。φ2ラインを38で示す。
図7の駆動パルス波形に示すように、非選択チップでは、φ1Oライン/φ1EラインはHとなる。このため、シフト部サイリスタS1が点灯するタイミングでは、選択チップのサイリスタS1のみオンでき、非選択チップはオンできない。次に、シフト部サイリスタS2がオンするタイミングでは、選択チップでは、サイリスタS1がオンしているため、サイリスタS2がオンできるが、非選択チップではサイリスタS1がオンしていないため、サイリスタS2もオンできない。以下、同様で非選択チップは常にオンできない。したがって、非選択チップの誤点灯は生じない。
図8は、本発明の光書込みヘッドの第3の実施例の構成を示す。図9Aおよび図9Bは、その駆動パルス波形を示す。
本実施例では、2個のSLEDチップを1ブロックとし、複数のブロックを構成する。図8では、SLED1およびSLED2よりなる第1のブロックと、SLED3およびSLED4よりなる第2のブロックとのみを示す。
各ブロックについて、第1のチップのφ1端子はφAライン40に、φ2端子はφBライン42に接続され、第2のチップのφ1端子はφBラインに、φ2端子はφAライン40に接続される。
第1のブロックの第1のチップおよび第2のチップのφ端子は共通のφ1ライン44に接続され、第2のブロックの第1のチップおよび第2のチップのφ端子は共通のφ2ライン46に接続される。
図8では、2個のブロックしか示されていないが、一般に第nのブロックでは、第1のチップおよび第2のチップのφラインは共通のφnラインに接続される。全チップのVGA端子はVGAライン48に接続される。
図9A,図9Bの駆動パルス波形から明らかなように、クロックパルス駆動信号wA,wBが共にHとなる期間が設けられ、共にHの場合、全部のシフト部サイリスタがオフする。
このようなオフの期間を設ける理由は、全部のシフト部サイリスタがオフできる時間をできる限り伸ばしておいた方が、安定動作が可能なためである。
全部のシフト部サイリスタがオフの期間の後、奇数番チップの場合φAライン40が先にLとなり(図9A参照)、偶数番チップの場合φBライン42が先にLになる(図9B参照)。
また、図9A,図9Bの波形において、最終発光部サイリスタがオンしているタイミングで、オン状態にあるシフト部サイリスタに接続されているクロックラインがHとなるタイミングが、最終発光部サイリスタがオンするタイミングよりも後にあるようにしてもよい。
実施例1〜3は、光書込みヘッドについて説明した。本実施例では、このような光書き込みヘッドを用いた光プリンタについて説明する。光プリンタの基本構造を図10に示す。
光プリンタには、光書込みヘッド100が設置される。円筒形の感光ドラム102の表面に、アモルファスSi等の光導電性を持つ材料(感光体)が作られている。このドラムは、プリントの速度で回転している。回転しているドラムの感光体表面を、帯電器104で一様に帯電させる。そして、光書込みヘッド100で、印字するドットイメージの光を感光体上に照射し、光の当たったところの帯電を中和し、潜像を形成する。続いて、現像器106で感光体上の帯電状態にしたがって、トナーを感光体上につける。そして、転写器108でカセット110中から送られてきた用紙112上に、トナーを転写する。用紙は、定着器114にて熟等を加えられ定着され、スタッカ116に送られる。一方、転写の終了したドラムは、消去ランプ118で帯電が全面にわたって中和され、清掃器120で残ったトナーが除去される。
本発明の光書込みヘッドは、プリンタのみならずファクミリ、複写機にも利用することができる。図11は、ファクシミリまたは複写機の基本構造を示す。図10と同一の参照番号を付して示す。
紙送りローラ30で搬送される読取り原稿122に光源24から光を照射し、反射光を結像レンズ126を介して、イメージセンサ128で受光する。イメージセンサ128の出力に基づいて、光書込みヘッド100の発光素子アレイ132が点灯し、ロッドレンズアレイ134を介して感光ドラム102に照射される。用紙112への印字は、光プリンタで説明したとおりである。
図1は、特許文献2に開示された構成に信号書込みラインφを付加したアノードコモン型の自己走査型発光素子アレイチップの回路図である。 図1のチップを用いて、特許文献1に開示された光書込みヘッドを構成した例を示す図である。 図2の光書込みヘッドを駆動する駆動パルス波形を示す図である。 本発明の光書込みヘッドの第1の実施例の構成を示す図である。 図4の光書込みヘッドを駆動する駆動パルス波形を示す図である。 本発明の光書込みヘッドの第2の実施例の構成を示す図である。 図6の光書込みヘッドを駆動する駆動パルス波形を示す図である。 本発明の光書込みヘッドの第3の実施例の構成を示す図である。 図8の光書込みヘッドを駆動する駆動パルス波形を示す図である。 図8の光書込みヘッドを駆動する駆動パルス波形を示す図である。 光プリンタの基本構造を示す図である。 ファクシリまたは複写機の基本構造を示す図である。
符号の説明
2 VGAライン
4 φ1ライン
6 φ2ライン
8 φライン
10 シフト部
12 発光部
14 φ2Eライン
16 φ2Oライン
24,38 VGAライン
34 φ1Oライン
36 φ1Eライン
40 φAライン
42 φBライン
44 φ1ライン
46 φ2ライン

Claims (6)

  1. 1次元に配列された複数個の自己走査型発光素子アレイチップを用いた光書込みヘッドにおいて、
    前記自己走査型発光素子アレイチップは、N個(Nは2以上の整数)のサイリスタおよび前記サイリスタのゲート間を結合する結合ダイオードを有するシフト部と、各ゲートが前記シフト部の対応するサイリスタのゲートに接続されたN個のサイリスタを有する発光部と、前記シフト部のサイリスタのゲートに電源を供給する電源端子と、前記シフト部の奇数番目のサイリスタのアノードまたはカソードにクロックパルスを供給する第1のクロックパルス端子と、前記シフト部の偶数番目のサイリスタのアノードまたはカソードにクロックパルスを供給する第2のクロックパルス端子と、第2のクロックパルス端子とシフト部の第1番目のサイリスタのゲートとの間に接続されるダイオードと、前記発光部のサイリスタのアノードまたはカソードに信号を供給する信号端子とを備え、
    前記複数個の自己走査型発光素子アレイチップは、それぞれが、奇数番号の自己走査型発光素子アレイチップと偶数番号の自己走査型発光素子アレイチップとを組にして構成された複数のブロックに分けられ、
    前記光書込みヘッドは、
    自己走査型発光素子アレイチップの第1のクロックパルス端子を共通に接続する第1のクロックパルスラインと、
    奇数番目の各自己走査型発光素子アレイチップの第2のクロックパルス端子を共通に接続する第2の奇数クロックパルスラインと、
    偶数番目の各自己走査型発光素子アレイチップの第2のクロックパルス端子を共通に接続する第2の偶数クロックパルスラインと、
    自己走査型発光素子アレイチップの電源端子を共通に接続する電源ラインと、
    それぞれが、前記複数のブロックの各ブロックに属する自己走査型発光素子アレイチップの信号端子を共通に接続する複数の信号ラインと、
    出力が前記第2の奇数クロックパルスラインに接続される第1の3ステートバッファと、
    入力が前記第1の3ステートバッファの入力に接続され、出力が前記第2の偶数クロックパルスラインに接続される第2の3ステートバッファと、
    前記第1の3ステートバッファの出力を前記電源ラインに接続する第1のプルダウン抵抗と、
    前記第2の3ステートバッファの出力を前記電源ラインに接続する第2のプルダウン抵抗とを備え、
    前記第1の3ステートバッファがイネーブルされて、奇数番目の各自己走査型発光素子アレイチップが点灯動作しているときには、前記第2の3ステートバッファをディスエーブルし、
    前記第2の3ステートバッファがイネーブルされて、偶数番目の各自己走査型発光素子アレイチップが点灯動作しているときには、前記第1の3ステートバッファをディスエーブルすることを特徴とする光書込みヘッド。
  2. 前記第1および第2のプルダウン抵抗の各抵抗値は、プルダウン抵抗が接続される前記3ステートバッファがディスエーブルされているときに、前記シフト部のサイリスタの保持電流以下の電流が流れるように選ばれていることを特徴とする請求項に記載の光書込みヘッド。
  3. 1次元に配列された複数個の自己走査型発光素子アレイチップを用いた光書込みヘッドにおいて、
    前記自己走査型発光素子アレイチップは、N個(Nは2以上の整数)のサイリスタおよび前記サイリスタのゲート間を結合する結合ダイオードを有するシフト部と、各ゲートが前記シフト部の対応するサイリスタのゲートに接続されたN個のサイリスタを有する発光部と、前記シフト部のサイリスタのゲートに電源を供給する電源端子と、前記シフト部の奇数番目のサイリスタのアノードまたはカソードにクロックパルスを供給する第1のクロックパルス端子と、前記シフト部の偶数番目のサイリスタのアノードまたはカソードにクロックパルスを供給する第2のクロックパルス端子と、第2のクロックパルス端子とシフト部の第1番目のサイリスタのゲートとの間に接続されるダイオードと、前記発光部のサイリスタのアノードまたはカソードに信号を供給する信号端子とを備え、
    前記複数個の自己走査型発光素子アレイチップは、それぞれが、奇数番号の自己走査型発光素子アレイチップと偶数番号の自己走査型発光素子アレイチップとを組にして構成されたn個(nは2以上の整数)のブロックに分けられ、
    前記光書込みヘッドは、
    奇数番目の自己走査型発光素子アレイチップの第1のクロックパルス端子と偶数番目の自己走査型発光素子アレイチップの第2のクロックパルス端子と共通に接続する第1のクロックパルスラインと、
    奇数番目の自己走査型発光素子アレイチップの第2のクロックパルス端子と偶数番目の自己走査型発光素子アレイチップの第1のクロックパルス端子と共通に接続する第2のクロックパルスラインと、
    自己走査型発光素子アレイチップの電源端子を共通に接続する電源ラインと、
    それぞれが、前記n個のブロックの各ブロックにおける各自己走査型発光素子アレイチップの信号端子共通に接続されるn本の信号ラインとを備えることを特徴とする光書込みヘッド。
  4. 請求項1〜のいずれかに記載の光書込みヘッドを備える光プリンタ。
  5. 請求項1〜のいずれかに記載の光書込みヘッドを備えるファクシミリ。
  6. 請求項1〜のいずれかに記載の光書込みヘッドを備える複写機。
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