(57)【要約】【課題】自己走査型発光素子アレイにおいて、発光部給電線に断線が生じていても、断線故障している発光点の隣の発光点を点灯させると共に、発光点の転送を続けることのできる駆動方法を提供する。【解決手段】  ２相のクロックパルスによって、転送部サイリスタのオン状態を転送する場合に、隣接するサイリスタのオン状態が重なる第１の期間（ｔ3−ｔ2）を設け、前記第１の期間の後に、オン状態にある転送部サイリスタに対応する発光点を、発光信号によって点灯させるまでの第２の期間（ｔ4−ｔ3）を設け、第２の期間の後に、オン状態にある転送部サイリスタの後段にあって、オフ状態にある転送部サイリスタをオンすると同時に、点灯している発光点を消灯させるまでの第３の期間（ｔ5−ｔ4）を設け、第２の期間を、点灯させようとする発光点が断線故障により点灯しない場合には、断線故障している発光点の後段の発光点を点灯可能とする長さの期間とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転送用の複数個の３端子発光サイリスタが１次元に配列され、隣接するサイリスタのゲート間はダイオードで結合され、各ゲートは負荷抵抗を経て電源が供給され、カソードまたはアノードには、２相の第１および第２のクロックパルスが交互に与えられる転送部と；発光用の複数個の３端子発光サイリスタが１次元に配列され、各サイリスタのゲートは、前記転送部の対応するサイリスタのゲートに抵抗を介して接続され、カソードまたはアノードには、発信信号が与えられる発光部と；を備える自己走査型発光素子アレイにおいて、前記２相のクロックパルスにより転送部サイリスタを順次オンし、オン状態にある転送部サイリスタに対応する発光部サイリスタを、前記発光信号により順次点灯させる駆動方法であって、
前記２相のクロックパルスによって、転送部サイリスタのオン状態を転送する場合に、隣接する２個のサイリスタのオン状態が重なる第１の期間を設け、
前記第１の期間の後に、オン状態にある転送部サイリスタに対応する発光部サイリスタを、前記発光信号によって点灯させるまでの第２の期間を設け、
前記第２の期間の後に、前記オン状態にある転送部サイリスタの後段のオフ状態にある転送部サイリスタをオンすると同時に、前記点灯している発光部サイリスタを消灯させるまでの第３の期間を設け、
前記第２の期間を、点灯させようとする発光部サイリスタが断線故障により点灯しない場合には、断線故障している発光部サイリスタの後段のサイリスタを点灯可能とする長さの期間とする、ことを特徴とする駆動方法。
【請求項２】
前記第２の期間は、断線故障をしている発光部サイリスタの前段のサイリスタおよび後段のサイリスタのそれぞれのゲート電圧の変化に基づいて定めることを特徴とする請求項１に記載の駆動方法。
【請求項３】
転送用の複数個の３端子発光サイリスタが１次元に配列され、隣接するサイリスタのゲート間はダイオードで結合され、各ゲートは負荷抵抗を経て電源が供給され、カソードまたはアノードには、２相の第１および第２のクロックパルスが交互に与えられる転送部と；発光用の複数個の３端子発光サイリスタが１次元に配列され、各サイリスタのゲートは、前記転送部の対応するサイリスタのゲートに抵抗を介して接続され、カソードまたはアノードには、発信信号が与えられる発光部と；を備える自己走査型発光素子アレイにおいて、前記２相のクロックパルスにより転送部サイリスタを順次オンし、オン状態にある転送部サイリスタに対応する発光部サイリスタを、前記発光信号により順次点灯させる駆動方法であって、
前記２相のクロックパルスによって、転送部サイリスタのオン状態を転送する場合に、隣接する２個のサイリスタのオン状態が重なる第１の期間を設け、
前記第１の期間の後に、オン状態にある転送部サイリスタに対応する発光部サイリスタを、前記発光信号によって点灯させるまでの第２の期間を設け、
前記第２の期間の後に、前記点灯している発光部サイリスタを消灯させるまでの第３の期間を設け、
前記第３の期間の後に、前記オン状態にある転送部サイリスタの後段の転送部サイリスタがオンするまでの第４の期間を設け、
前記第４の期間を、点灯させようとする発光部サイリスタが断線故障により点灯しない場合には、断線故障している発光部サイリスタの後段の発光部サイリスタを点灯可能とする長さの期間とする、ことを特徴とする駆動方法。
【請求項４】
前記第４の期間は、断線故障をしている発光部サイリスタの前段のサイリスタおよび後段のサイリスタのそれぞれのゲート電圧の変化に基づいて定めることを特徴とする請求項３に記載の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己走査型発光素子アレイの駆動方法、特に発光点給電線の断線により、発光できない発光点が存在しても、画像に影響の出にくい駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数個の発光素子を同一基板上に集積した発光素子アレイは、その駆動用ＩＣと組み合わせて光プリンタ等の光書込みヘッドとして利用されている。本発明者らは、発光素子アレイの構成要素としてＰＮＰＮ構造を持つ３端子発光サイリスタに注目し、発光点の自己走査が実現できることを既に特許出願（特許文献１，２，３，４参照）し、光プリンタ用ヘッドとして実装上簡便となること、発光素子ピッチを細かくできること、コンパクトな自己走査型発光素子アレイを作製できること等を示した。
【０００３】
さらに本発明者らは、スイッチ素子（発光サイリスタ）アレイをシフトレジスタ部として、発光部である発光素子（発光サイリスタ）アレイと分離した自己走査型発光素子アレイを提案している（特許文献５参照）。
【特許文献１】特開平１−２３８９６２号公報
【特許文献２】特開平２−１４５８４号公報
【特許文献３】特開平２−９２６５０号公報
【特許文献４】特開平２−９２６５１号公報
【特許文献５】特許第２６８３７８１号公報  図１Ａに、シフトレジスタ部と発光部とを分離したタイプの自己走査型発光素子アレイの等価回路図を示す。この自己走査型発光素子アレイは、サイリスタＳ1，Ｓ2，Ｓ3，…を含むシフトレジスタ部と、サイリスタＬ1，Ｌ2，Ｌ3，…を含む発光部とを備えている。シフト部の構成は、ダイオード結合方式を用いている。すなわち、サイリスタＳ1，Ｓ2，Ｓ3，…のゲート間は、ダイオードＤ1，Ｄ2，Ｄ3，…で結合されている。ＶGAは電源であり、電源配線からゲート負荷抵抗Ｒg1，Ｒg2，Ｒg3，…を経て各シフト部サイリスタのゲートｇ1，ｇ2，ｇ3，…に接続されている。また、シフト部サイリスタのゲートは、抵抗Ｒp1，Ｒp2，Ｒp3，…を介して対応する発光部サイリスタのゲートｇ′1，ｇ′2，ｇ′3，…ににも接続される。シフト部サイリスタのカソードは、電流制限用抵抗Ｒ１，Ｒ２をそれぞれ経て、交互に２本の転送用クロックパルスφ１，φ２配線に接続されている。
【０００４】
発光部サイリスタＬ1，Ｌ2，Ｌ3，…のカソードは、電流制限用抵抗ＲIを経て、発光信号φI配線に接続されている。
【０００５】
このような構造の自己走査型発光素子アレイの駆動においては、φ１，φ２の２相クロックパルスで駆動するシフト部サイリスタのオン状態で指定する発光点（発光部サイリスタ）を点灯／消灯させることによって画像を描画する。
【０００６】
図１Ｂは、クロックパルスφ１，φ２、発光信号φIのＨ／Ｌレベル、シフト部サイリスタのオン／オフ状態、発光部サイリスタの点灯／消灯の状態を示すが、図１Ｂに示すように、クロックパルスは、φ１とφ２が共にローレベル（Ｌ）となる期間ｔa（＝ｔ3−ｔ2）、転送後いずれかのクロックがハイレベル（Ｈ）となった後、発光信号φIをＬとするまでの期間ｔb（＝ｔ4−ｔ3）、および、転送周期Ｔ（＝ｔ5−ｔ2）で記述できる。ここで、発光時間を稼ぐために、発光信号φIをＨとする時刻は次の転送クロックパルスがＬとなる時刻と同時に設定されていた。すなわち発光可能時間はＴ−ｔa−ｔbである。
【０００７】
一例では、転送周期Ｔ＝ｔ5−ｔ2＝５００ｎｓ、期間ｔa＝ｔ3−ｔ2＝２０ｎｓ、期間ｔb＝ｔ4−ｔ3＝２０ｎｓである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
発光点へ電流を供給する配線は、幅が細く、電流密度が大きいため、エレクトロマイグレーションなどで断線故障に至る可能性がある。従来の駆動方法では、発光部給電線が断線した場合など、転送動作が不安定となり、故障個所以降の発光点が点灯できない場合がある。この場合、故障個所の位置にもよるが、最悪、数ミリメートルにわたって画像が白抜けになる欠点となり、非常に目立ってしまう。１台の１２００ｄｐｉ−Ａ３カラープリンタには、６万個の発光点があり、１個でも断線すると深刻な画像不良となるため、１個１個の発光点に非常に高い信頼性が必要となり、コストアップとなる。
【０００９】
転送動作異常となる理由を、以下に説明する。図２Ａに示すように、発光点Ｌ5へのカソード線が断線しているものとする。図２Ｂは、この場合における、クロックパルスφ１，φ２、発光信号φIのＨ／Ｌのレベル、シフト部サイリスタのオン／オフ状態、発光部サイリスタの点灯／消灯の状態を示す。
【００１０】
図２Ｂに示すように、時刻ｔ1において、クロックパルスφ１がＨ、クロックパルスφ２がＬ、発光信号φIがＬであり、シフト部サイリスタＳ4がオンしおよび発光点Ｌ4が点灯しているとする。時刻ｔ2でクロックパルスφ１がＬ、発光信号φIがＨとなり、サイリスタＳ5がオンし、発光点Ｌ4が消灯する。続いて時刻ｔ3でクロックパルスφ２がＨとなり、サイリスタＳ4がオフする。続いて、時刻ｔ4で発光信号φIがＬとなるが、オンしているサイリスタＳ5に接続された発光点Ｌ5は、断線のため点灯できない。このとき、φI配線に接続されている発光点（発光サイリスタ）Ｌ1〜Ｌ6のゲートｇ′1〜ｇ′6の電圧が最も電圧の高い発光点が点灯する。
【００１１】
時刻ｔ2以降のゲートｇ4，ｇ6，ｇ′4，ｇ′6の電圧の変化を図３に示す。時刻ｔ2で発光信号φIがＨとなり、発光点Ｌ4が消灯するが、クロックパルスφ２が未だＬであるために、発光部ゲートｇ′4の電圧はシフト部ゲートｇ4の電圧と共に、ほぼ０Ｖとなっている。時刻ｔ3でクロックパルスφ２がＨとなると、サイリスタＳ4もオフし、ゲート電圧ｇ4，ｇ′4は抵抗Ｒg4およびＲp4を介してプルダウンされているため、ＶGA電圧（−５Ｖ）に向かってそれぞれ時定数τg，τg′で下がっていく。図３では、時刻ｔ4でのゲートｇ4，ｇ′4の電圧を、それぞれｇ4（ｔ4），ｇ′4（ｔ4）で示す。このとき、発光点ゲートｇ′4の方が抵抗が高く見えるため、時定数τg′が大きくなり、電圧の低下は遅くなる。
【００１２】
一方、時刻ｔ2でサイリスタＳ5がオンするため、時刻ｔ2でゲートｇ6およびｇ′6の電圧は、ほぼ−ＶD（ＶDは結合ダイオードＤの順方向立ち上がり電圧）となる。次に、時刻ｔ4に発光信号φIがＬとなったとき、ゲートｇ′4，ｇ′5，ｇ′6の電圧は、
ゲートｇ′4の電圧＝ｇ′4（ｔ4）
ゲートｇ′5の電圧＝約０Ｖ
ゲートｇ′6の電圧＝ｇ′6（ｔ4）
となる。ゲートｇ′5の電圧が最も高いので、通常ならば発光点Ｌ5が点灯するが、発光点Ｌ5のカソード線が断線しているので、発光点Ｌ5は点灯できない。この場合、ｇ′4（ｔ4）とｇ′6（ｔ4）のうち、より高い電圧の発光点が点灯する。図３では、ｇ′4（ｔ4）＞ｇ′6（ｔ4）であるため、発光点Ｌ4が再び点灯することになる。このとき、シフト部はサイリスタＳ5がオンし、発光部は発光点Ｌ4が点灯しているという「ねじれた状態」が生じている。
【００１３】
次に、時刻ｔ5に、クロックパルスφ２がＬとなる。正常な場合は、ゲート電圧ｇ6（ｔ5）が約−ＶDで、クロックパルスφ２配線に接続されている素子の中では最もゲート電圧が高くなるが、発光点Ｌ4が点灯しているため、ゲートｇ4の電圧は、抵抗Ｒp4とＲg4とで分圧された電圧となる。例えば、Ｒp4＝５ｋΩ，Ｒg4＝２０ｋΩの場合、ｇ4（ｔ5）は約−１Ｖとなる。このため、発光信号φIがＨになり、発光点Ｌ4が消灯する時刻ｔ5では、ｇ4（ｔ5）＞ｇ6（ｔ5）となる。このため、図３Ｂに示すように、サイリスタＳ4がオンしてしまう。時刻ｔ7で発光信号φIがＬになると、発光点Ｌ4が再び点灯する。以降、この繰り返しとなり、図２Ｂに示すように、発光点Ｌ4が点灯を繰り返し、発光点Ｌ5以降の発光点は、点灯しない。発光点の転送が停止し、「白抜け」故障となる。
【００１４】
本発明の目的は、発光部給電線に断線が発生していても、断線故障している発光点の隣の発光点を点灯させると共に、発光点の転送を続けることのできる駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、転送用の複数個の３端子発光サイリスタが１次元に配列され、隣接するサイリスタのゲート間はダイオードで結合され、各ゲートは負荷抵抗を経て電源が供給され、カソードまたはアノードには、２相の第１および第２のクロックパルスが交互に与えられる転送部と；発光用の複数個の３端子発光サイリスタが１次元に配列され、各サイリスタのゲートは、前記転送部の対応するサイリスタのゲートに抵抗を介して接続され、カソードまたはアノードには、発信信号が与えられる発光部と；を備える自己走査型発光素子アレイにおいて、前記２相のクロックパルスにより転送部サイリスタを順次オンし、オン状態にある転送部サイリスタに対応する発光部サイリスタを、前記発光信号により順次点灯させる駆動方法である。
【００１６】
第１の態様の駆動方法によれば、
前記２相のクロックパルスによって、転送部サイリスタのオン状態を転送する場合に、隣接する２個のサイリスタのオン状態が重なる第１の期間を設け、
前記第１の期間の後に、オン状態にある転送部サイリスタに対応する発光部サイリスタを、前記発光信号によって点灯させるまでの第２の期間を設け、
前記第２の期間の後に、前記オン状態にある転送部サイリスタの後段のオフ状態にある転送部サイリスタをオンすると同時に、前記点灯している発光部サイリスタを消灯させるまでの第３の期間を設け、
前記第２の期間を、点灯させようとする発光部サイリスタが断線故障により点灯しない場合には、断線故障している発光部サイリスタの後段のサイリスタを点灯可能とする長さの期間とする。
【００１７】
前記第２の期間は、断線故障をしている発光部サイリスタの前段のサイリスタおよび後段のサイリスタのそれぞれのゲート電圧の変化に基づいて定められる。
【００１８】
第２の態様の駆動方法によれば、
前記２相のクロックパルスによって、転送部サイリスタのオン状態を転送する場合に、隣接する２個のサイリスタのオン状態が重なる第１の期間を設け、
前記第１の期間の後に、オン状態にある転送部サイリスタに対応する発光部サイリスタを、前記発光信号によって点灯させるまでの第２の期間を設け、
前記第２の期間の後に、前記点灯している発光部サイリスタを消灯させるまでの第３の期間を設け、
前記第３の期間の後に、前記オン状態にある転送部サイリスタの後段の転送部サイリスタがオンするまでの第４の期間を設け、
前記第４の期間を、点灯させようとする発光部サイリスタが断線故障により点灯しない場合には、断線故障している発光部サイリスタの後段の発光部サイリスタを点灯可能とする長さの期間とする。
【００１９】
前記第４の期間は、断線故障をしている発光部サイリスタの前段のサイリスタおよび後段のサイリスタのそれぞれのゲート電圧の変化に基づいて定められる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の駆動方法によれば、断線故障した発光点があっても、この発光点の代わりに隣接する発光点を点灯させると共に、発光点の転送を継続させることができるので、「白抜け」故障をなくすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の実施例を、Ｐ型基板を使ったアノードコモンタイプについて説明するが、本発明は、適当に変更して、カソードコモンタイプにも適用できる。
【００２２】
発光信号φIをＬとする時刻とクロックパルスφ１，φ２のＬレベルが重なる時刻の関係を限定することにより、断線故障した発光点の代わりに、その発光点の前段または後段の発光点が点灯し、以降も正常な駆動が可能となるようにする。このため、総点灯点数は変化せず、発光する位置が本来の位置よりも１ドット分ずれるだけで済むため、欠点が目立ちにくい。
【００２３】
これを実現する方法は、２つある。
（１）期間ｔb（＝ｔ4−ｔ3）を時間τb以上に取ることで、断線故障時には、必ず断線故障発光点Ｌnの後段の発光点Ｌn+1が点灯できる。ただし、時間τbは発光点Ｌn+1のゲートｇ′n+1の電圧が発光点Ｌn-1のゲートｇ′n-1の電圧よりも大きくなるのに必要な時間である。
（２）発光信号φIがＨとなる時刻と、クロックパルスφ１，φ２が共にＬとなる時刻との間に期間ｔcを設け、時間τc以上とすることで、たとえ断線故障発光点Ｌnの代わりに前段の発光点Ｌn-1が点灯していても、発光点Ｌn+1以降を正常に転送できる。ただし、τcは、クロックパルスφ１，φ２が共にＬとなるタイミングで、シフト部サイリスタＳn+1のゲートｇn+1の電圧が、シフト部サイリスタＳn-1のゲートｇn-1の電圧よりも大きくなるのに必要な時間である。
【実施例１】
【００２４】
本実施例は、上記した方法（１）に基づくものである。従来の図１の波形は、すべての発光点が正常であることが前提のため、期間ｔbの長さを必要最小限に取っている。しかし、この期間ｔbを、断線故障発光点をＬnとした場合に、後段の発光点Ｌn+1のゲートｇ′n+1の電圧が前段の発光点Ｌn-1のゲートｇ′n-1よりも大きくなるのに必要な時間であるτb以上になるように選ぶと、断線故障時には、必ず断線故障発光点Ｌnの後段の発光点Ｌn+1を点灯できる。
【００２５】
図４に、クロックパルスφ１，φ２および発光信号φIの波形を示す。図１Ｂの波形では、転送周期Ｔ＝ｔ5−ｔ2＝５００ｎｓ、期間ｔa＝ｔ3−ｔ2＝２０ｎｓ、期間ｔb＝ｔ4−ｔ3＝２０ｎｓ、ＶGA＝−５Ｖ、Ｈ電圧＝０Ｖ、Ｌ電圧＝−５Ｖとしたが、図４の波形では、期間ｔbを８０ｎｓに拡げた。このことにより、図４の時刻ｔ4ではｇ′4（ｔ4）＜ｇ′6（ｔ4）となり、図５に示すように断線故障発光点Ｌ5の代わりにその後段の発光点Ｌ6を点灯できる。
【００２６】
時刻ｔ5で次のシフト部サイリスタＳ6をオンさせようとするとき、時刻ｔ5でのサイリスタＳ6のゲート電圧ｇ6（ｔ5）が、φ２配線に接続されたシフト部サイリスタのゲート電圧のうち最も電圧が高くなっており、順番どおりサイリスタＳ6をオンできる。このため、図５に示すように以降も正常に転送できる。
【００２７】
図４の波形では、中程度の濃度の画像を出力したときに、断線故障発光点Ｌ5にあたるところに、うっすらと筋が見られるがあまり目立たない。これは、全面黒の出力では、１ドット分程度の白抜けはつぶれてしまって見えず、低濃度のところでは、面積階調となるため、１ドット分データがずれてもあまり影響がないためである。
【実施例２】
【００２８】
本実施例は、上記した方法（２）に基づくものである。すなわち、発光信号φIがＨとなる時刻と、クロックパルスφ１，φ２が共にＬとなる時刻との間に期間ｔcを設け、この期間ｔcを、クロックパルスφ１，φ２が共にＬとなる時刻で、シフト部サイリスタＳn+1のゲートｇn+1の電圧が、シフト部サイリスタＳn-1のゲートｇn-1の電圧よりも大きくなるのに必要な時間であるτc以上になるように選ぶと、発光点Ｌn+1以降を正常に転送させることができる。
【００２９】
図６に、クロックパルスφ１，φ２および発光信号φIの波形を示す。発光信号φIがＨになる時刻を、図３の発光信号波形φIに較べてｔcだけ早くする。その他は、図３の波形と同じである。
【００３０】
したがって、図３の波形で説明したように、従来と同様に時刻ｔ4は、ｇ′4（ｔ4）＞ｇ′6（ｔ4）であるため、図７に示すように、断線故障発光点Ｌ5の代わりに発光点Ｌ4が再度点灯し、時刻ｔ8で消灯する。この後、ｔc＝ｔ5−ｔ8の時間をおいて、時刻ｔ5でクロックパルスφ２がＬとなるため、ｇ6（ｔ5）＞ｇ4（ｔ5）となる。このため、サイリスタＳ5の次にサイリスタＳ6がオンし、時刻ｔ7で発光点Ｌ6が点灯し、以降正常に転送できる。
【００３１】
本実施例では、時刻ｔ8におけるｇ4（ｔ8）とｇ6（ｔ8）との差は小さいため、わずかな長さの期間ｔcを設けるだけでよい。図６の波形では、ｔc＝２０ｎｓで正常な転送が可能となった。
【００３２】
このため、本実施例２では、発光できる時間が実施例１よりも４０ｎｓ増やせ、露光量を約１０％増加することができた。
【００３３】
また、本発明は、発光素子アレイチップを使った、光書き込みヘッドに適用できる。また、実質的に光書き込みヘッドの寿命が延び、保守が簡単になるため、光プリンタ、コピー機に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１Ａ】従来の自己走査型発光素子アレイの等価回路図である。
【図１Ｂ】図１Ａの自己走査型発光素子アレイの動作を示す波形図である。
【図２Ａ】発光点Ｌ5へのカソード線が断線している自己走査型発光素子アレイの等価回路図である。
【図２Ｂ】図２Ａの自己走査型発光素子アレイの動作を示す波形図である。
【図３】図２Ａの自己走査型発光素子アレイにおいて発光点Ｌ4での転送停止を説明するための波形図である。
【図４】実施例１における駆動方法を説明するための波形図である。
【図５】実施例１において、発光点Ｌ5の代わりに発光点Ｌ6が点灯する状態を説明する波形図である。
【図６】実施例２における駆動方法を説明するための波形図である。
【図７】実施例２において、発光点Ｌ5の代わりに発光点Ｌ4が点灯する状態を説明する波形図である。
【符号の説明】
【００３５】
Ｓ  転送用サイリスタ
Ｌ  発光部サイリスタ
Ｒg  負荷抵抗
Ｒp  抵抗
ｇ  ゲート電極
Ｄ  ダイオード
ＶGA  電源電圧
φ１，φ２  クロックパルス
φＩ  発光信号
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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