(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光ドラムにロッドレンズアレイを経て光を露光して画素を形成する光プリンタヘッドであって、複数の発光点を列状に配列した発光点列を２列以上有し、各発光点列を構成する発光点は、前記感光ドラムの回転軸方向に平行な主走査方向に同一ピッチを有して配列され、各発光点列は、前記感光ドラムの回転軸方向に直交する副走査方向に並ぶように配列されている光プリンタヘッドの点灯方法において、
前記感光ドラム上の結像位置のずれが補正されるように、前記２列以上の発光点列から点灯させる発光点を選択することを特徴とする光プリンタヘッドの点灯方法。
【請求項２】
前記結像位置のずれの補正は、前記発光点列が３列以上の場合に、前記副走査方向に隣接する２つの発光点を同時点灯することにより行うことを特徴とする請求項１記載の光プリンタヘッドの点灯方法。
【請求項３】
前記光プリンタヘッドは、自己走査型発光素子アレイを含み、
前記自己走査型発光素子アレイは、スイッチング動作のためのしきい電圧またはしきい電流を制御するゲート電極を有する３端子発光サイリスタをスイッチ素子として複数個配列し、各スイッチ素子の前記ゲート電極をその近傍に位置する少なくとも１つのスイッチ素子のゲート電極に、ダイオードを介して接続するとともに、各スイッチ素子のゲート電極に電源ラインを負荷抵抗を介して接続し、かつ各スイッチ素子にクロックパルスラインを接続して形成した転送部と、
発光動作のためのしきい電圧またはしきい電流を制御するゲート電極を有する３端子発光サイリスタを前記発光点として複数個配列した発光部とを備え、
前記転送部を構成する各スイッチ素子のゲート電極は前記発光部を構成する２以上で同数の３端子発光サイリスタのゲート電極と接続され、前記発光部を構成する３端子発光サイリスタが２列以上の発光点列を構成するとともに、各発光点列に発光のための電流を供給するラインが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の光プリンタヘッドの点灯方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光プリンタヘッド、特に発光点列を２列以上有する光プリンタヘッドに関し、更にこのような光プリンタヘッドの点灯方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光プリンタの書込みヘッド（光プリンタヘッド）は、感光ドラムに光を露光させるための光源であり、発光素子アレイよりなる発光点列を有している。光プリンタヘッドを備える光プリンタの原理図を図１に示す。円筒形の感光ドラム２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４で一様に帯電させる。そして、光プリンタヘッド６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する。続いて、現像器８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１０でカセット１２中から送られてきた用紙１４上に、トナーを転写する。用紙は、定着器１６にて熱等を加えられ定着され、スタッカ１８に送られる。一方、転写の終了したドラムは、消去ランプ２０で帯電が全面にわたって中和され、清掃器２２で残ったトナーが除去される。
【０００３】
光プリンタヘッド６の構造を図２に示す。光プリンタヘッドは発光素子アレイ２４とロッドレンズアレイ２６で構成され、レンズの焦点が感光ドラム２上に結ぶようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光プリンタヘッドでは、発光点列は、線状に配列された１列の発光素子よりなる。このように１列の発光点よりなる光プリンタヘッドは、以下のような問題点を有している。
（１）１画素の露光量は、点灯された１つの発光点により定まり、露光量は、１つの発光点の発光量により制限される。したがって、１列の発光点の光プリンタヘッドでは、露光量を増大させることができない。
（２）１列の発光点列を有する光プリンタヘッドでは、画素密度は、発光点の配列ピッチにより定まる。また、発光点の配列ピッチは、発光素子アレイの製造条件により制限を受ける。したがって、１列の発光点列を有する光プリンタヘッドでは、画素密度を高めるには限界がある。
（３）発光素子アレイから出た光は、ロッドレンズアレイを経て感光ドラム上に露光される。このとき、ロッドレンズアレイにうねりがあると、うねりの影響を受けて、ロッドレンズ通過後の光点列が直線からずれることがある。
（４）発光素子アレイは、複数個のアレイチップを配列することにより作製されるが、チップの面倒れにより、結像位置がずれることがある。
【０００５】
本発明の目的は、このような問題点を解決することのできる光プリンタヘッドの構造を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、このような光プリンタヘッドの点灯方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様によれば、感光ドラムに光を露光して画素を形成する光プリンタヘッドにおいて、複数の発光点を列状に配列した発光点列を２列以上有している。各発光点列を構成する発光点は、前記感光ドラムの回転軸方向に平行な主走査方向に同一ピッチを有して配列され、各発光点列は、前記感光ドラムの回転軸方向に直交する副走査方向に並ぶように配列されている。あるいは、前記２列以上の各発光点列を構成する発光点は、前記主走査方向に同一ピッチを有し、各発光点列間において発光点が、前記主走査方向にずれて配列されている。
【０００８】
前記発光点列は、発光ダイオードアレイまたは３端子発光サイリスタアレイとすることができる。３端子発光サイリスタアレイは、自己走査型発光素子アレイの発光部により構成することができる。
【０００９】
前記自己走査型発光素子アレイは、スイッチング動作のためのしきい電圧またはしきい電流の制御電極を有する３端子発光サイリスタをスイッチ素子として複数個配列し、各スイッチ素子の前記制御電極をその近傍に位置する少なくとも１つのスイッチ素子の制御電極に、電気的に一方向性を有する電気素子を介して接続するとともに、各スイッチ素子の制御電極に電源ラインを負荷抵抗を介して接続し、かつ各スイッチ素子にクロックパルスラインを接続して形成した転送部と、発光動作のためのしきい電圧またはしきい電流の制御電極を有する３端子発光サイリスタを発光素子として複数個配列した発光部とからなり、前記発光素子の各制御電極を前記スイッチ素子の制御電極と電気的手段にて接続し、各発光素子に発光のための電流を供給するラインを設けている。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、２列以上の発光点列を有し、各発光点列を構成する発光点は、前記感光ドラムの回転軸方向に平行な主走査方向に同一ピッチを有し、各発光点列は、前記感光ドラムの回転軸方向に直交する副走査方向に並ぶように配列されている光プリンタヘッドの点灯方法において、副走査方向に並ぶ複数の発光点の点灯を選択することによって、画素の累積露光量を変えることを特徴とする。この場合、前記２列以上の発光点列のすべての発光点を、同じ発光量とすることか、あるいは、前記各発光点列の発光量を、列単位で変えることができる。
【００１１】
また、感光ドラムにロッドレンズアレイを経て光を露光して画素を形成する光プリンタヘッドであって、２列以上の発光点列を有し、各発光点列を構成する発光点は、前記感光ドラムの回転軸方向に平行な主走査方向に同一ピッチを有し、各発光点列は、前記感光ドラムの回転軸方向に直交する副走査方向に並ぶように配列されている光プリンタヘッドの点灯方法において、前記ロッドレンズアレイによる結像位置のずれを補正するように、前記２列以上の発光点列から点灯させる発光点を選択することもできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１３】
【実施例１】
図３は、光プリンタヘッドに使われる、発光点列が第１列および第２列の２列ある発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイチップ３０を示す。図中、３２はボンディングパッドを、３４は発光点を示している。また、ｐは発光点の主走査方向ピッチを、ｄは発光点の副走査方向ピッチを示す。ただし、ｄは、副走査方向の分解能の整数倍となるように選ぶものとする。ここに、主走査方向は感光ドラムの回転軸に平行な方向であり、副走査方向は感光ドラムの回転軸に垂直な方向である。
【００１４】
以上のような２列の発光点列を持った光プリンタヘッド６による露光例について、図４を参照して説明する。図中、６Ａは第１列の発光点列を、６Ｂは第２列の発光点列を示す。そして、第１列の発光点および第２列の発光点の発光量は同じであるものとする。図４は、副走査方向に感光ドラムが回転していきながら、２列の発光点列で露光されていく様子を示す。１桝が１画素を表し、光プリンタヘッド６において黒で塗りつぶしている桝が点灯している点を示す。また、数字は、１つ前の状態の露光量を表している。１は１回露光を、２は２回露光を示している。図からわかるように、１回露光は第１の発光点列６Ａで露光され、２回露光は、まず第１列の発光点で露光された画素が、続いて第２列の発光点で露光されることにより行われる。
【００１５】
このように、発光点が２列のヘッドを使うことにより、０，１，２の３段階の露光状態を作ることができることがわかるであろう。
【００１６】
また、本実施例の光プリンタヘッドによれば、従来の発光点が１列のものに比べて、累積露光量が最大２倍になるため、印刷速度を２倍にすることができる。
【００１７】
この実施例では、２列発光点のものを示したが、３列以上にしてもよい。
【００１８】
図５は、２列の発光点列をもったヘッドによる他の露光例を示す。
【００１９】
先の例では、発光点の第１列と第２列は同じ発光量としたが、ここでは、第２列の発光量を第１列の発光量の２倍とした。
【００２０】
このように第１列と第２列で発光量の重み付けを変えることにより、２列ヘッドで、０，１，２，３の４段の露光状態を作ることができる。ただし、第１列の発光点の発光量は第２列の発光点の発光量の半分に設定されるので、画素の累積露光量が最大１．５倍にしかならず、速度の点では図４の方式の方が有利である。
【００２１】
この露光例では、２列発光点のものを示したが、３列以上にしてもよい。
【００２２】
【実施例２】
図６は、光プリンタヘッドに使われるＬＥＤアレイチップ３６の他の例を示す。３２はボンディングパッド、３４は発光点である。
【００２３】
本実施例では、主走査方向ピッチｐ、副走査方向ピッチｄの第１および第２の２列の発光点列を持ったＬＥＤアレイチップを使って、光プリンタヘッドを構成する。ここでは、第１列と第２列の発光点列が同じピッチを有し、第１列と第２列の発光点列は、図示のように、半ピッチ（Ｐ／２）主走査方向にずれた配置になっている。発光点列の副走査方向ピッチｄは、副走査方向の分解能の整数倍となるように選ぶ。
【００２４】
このような構成のＬＥＤアレイを使うことで、図３のヘッドに比べて主走査方向画素密度が２倍のヘッドを作製可能となる。
【００２５】
【実施例３】
図２で説明したように、発光素子アレイ２４から出射された光は、ロッドレンズアレイ２６を経て、感光ドラム２上に露光される。ロッドレンズアレイ２６は、図７に示すようにロッドレンズ５０を例えば俵積みすることにより構成される。
【００２６】
ＬＥＤアレイよりなる１列の発光点列４０から出た光はロッドレンズ５０を通過し、通過後の光点列４２は、図７に示すように、ロッドレンズのうねりの影響を受けて直線からずれることがある。これを補正するために、光源のＬＥＤアレイに、複数の発光点列を持たせ、ロッドレンズによるずれを消滅打ち消すことができる。
【００２７】
図８は４列の発光点列よりなるＬＥＤアレイ４４を備える実施例である。本実施例では、図８に示すように、隣り合った２列分の発光点を同時に発光させることで、３段階の位置調整を可能とした。ＬＥＤアレイの点灯すべき発光点を選択することにより、ロッドレンズのうねりの影響を補正することにより、直線状の発光点像が得られる。
【００２８】
また、同様な手法で、チップ面倒れによる結像位置ずれの補正も可能である。
【００２９】
【実施例４】
以上の３つの実施例は、発光素子アレイとしてＬＥＤアレイを用いたが、本実施例では、３端子発光サイリスタを用いた自己走査型発光素子アレイを、光プリンタヘッドに用いる場合について説明する。
【００３０】
図９に、本実施例の自己走査型発光素子アレイの等価回路を示す。この自己走査型発光素子アレイは、本出願人に係る特開平２−２６３６６８号公報に開示されているものである。
【００３１】
図９の自己走査型発光素子アレイは、基本的には、転送部６０と、第１の発光部６２と、第２の発光部６４とから構成される。第１の発光部６２は、前述した実施例の第１の発光点列に相当し、第２の発光部６４は、第２の発光点列に相当する。
【００３２】
転送部６０は、転送素子として、３端子発光サイリスタＴを用い、発光サイリスタＴには、各々ゲート電極Ｇが設けられている。各々のゲート電極には、負荷抵抗ＲL を介して電源電圧ＶGA（−５Ｖ）が印加される。また、各々のゲート電極Ｇは、電気的相互作用を作るためにダイオードＤを介して電気的に接続されている。各単体発光サイリスタのカソード電極に、２本の転送クロックライン（φ１，φ２）がそれぞれ１素子おきに接続される。図中、φS はスタートパルスを示す。
【００３３】
第１の発光部６２および第２の発光部６４は、それぞれ、書込み用の発光素子として、３端子発光サイリスタＬ１，Ｌ２のアレイよりなり、各発光サイリスタのゲート電極は、転送部の対応するゲート電極に接続されている。発光サイリスタＬ１のカソード電極、発光サイリスタＬ２のカソード電極には、それぞれ書込み信号φI １，φI ２が加えられる。
【００３４】
転送部６０の動作を説明する。まず転送クロックφ１がローレベルとなり、発光サイリスタＴ0 がオンしているとする。このとき３端子発光サイリスタの特性からゲート電極Ｇ0 は零ボルト近くまで引き上げられる。このとき、抵抗ＲL ，ダイオードＤのネットワークから各発光サイリスタのゲート電圧が決まる。そして発光サイリスタＴ0 に近い素子のゲート電圧が最も上昇し、以降順にＴ0 から離れるにしたがいゲート電圧は下降していく。
【００３５】
しかしながら、ダイオード特性の一方向性，非対称性から、電圧を下げる効果は、発光サイリスタＴ0 の右方向にしか働かない。すなわちゲート電極Ｇ1 はＧ0 に対し、ダイオードの順方向立ち上がり電圧Ｖdif だけ低い電圧に設定され、ゲート電極Ｇ2 はＧ1 に対し、さらにダイオードの順方向立ち上がり電圧Ｖdif だけ低い電圧に設定される。一方、発光サイリスタＴ0 の左側のゲート電極Ｇ-1はダイオードＤ-1が逆バイアスになっているため電流が流れず、したがって電源電圧ＶGAと同電位となる。
【００３６】
次の転送クロックパルスφ２は、最近接の発光サイリスタＴ1 ，Ｔ-1，そしてＴ3 およびＴ-3等に印加されるが、これらの中で、最もターンオン電圧の高い素子はＴ1 であり、Ｔ1 のターンオン電圧はゲート電極Ｇ1 のゲート電圧＋Ｖdif であるが、これはＶdif の約２倍である。次にターンオン電圧の高い素子はＴ3であり、Ｖdif の約４倍である。Ｔ-1とＴ-3のターンオン電圧は、約ＶGA＋Ｖdif となる。
【００３７】
以上から、転送クロックパルスのローレベル電圧を、Ｖdif の約２倍からＶdif の約４倍の間に設定しておけば、発光サイリスタＴ1 のみをオンさせることができ、転送動作を行うことができる。
【００３８】
次に、第１の発光部６２の動作を説明する。いま、転送素子Ｔ0 がオン状態にあるとすると、ゲート電極Ｇ0 の電圧は、ＶGA（−５ボルト）より上昇し、ほぼ零ボルトとなる。したがって、書き込み信号φI １の電圧が、ｐｎ接合の拡散電位（約１ボルト以下）であれば、発光素子Ｌ１0 を発光状態とすることができる。
【００３９】
これに対し、ゲート電極Ｇ-1は約−５ボルトであり、ゲート電極Ｇ1 は約−１ボルトとなる。したがって、発光素子Ｌ１-1の書き込み電圧は約−６ボルト、発光素子Ｌ１1 の書き込み電圧は約−２ボルトとなる。これから、発光素子Ｌ１0 のみに書き込める書き込み信号φI １の電圧は、約−１〜−２ボルトの範囲となる。発光素子Ｌ１0 がオン、すなわち発光状態に入ると、他の発光素子が選択されてしまう、というエラーは防ぐことができる。
【００４０】
発光強度は書き込み信号φI １に流す電流量で決められ、任意の強度にて画像書き込みが可能となる。また、発光状態を次の素子に転送するためには、書き込み信号φI １ラインの電圧を一度０ボルトまでおとし、発光している素子をいったんオフにしておく必要がある。
【００４１】
第２の発光部６４の動作は、第１の発光部６２の動作と同じである。
【００４２】
図１０は、図９に示した自己走査型発光素子アレイのチップ１１０を示す図である。図中、７０はボンディングパッドである。このように２列の発光点列６２，６４を有するので、前述した実施例１，２，３における２列のＬＥＤアレイと同様に使用することができる。
【００４３】
自己走査型発光素子アレイの特徴は、通常のＬＥＤアレイでは、発光点とボンディングパッドが１対１で結線されているため、複数列にして発光点数が増えると、ボンディングパッドの数も列数倍になるが、自己走査型発光素子アレイでは、例えば、１列分でボンディングパッド増えるだけで済むので、チップサイズを増大させないという利点がある。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、感光ドラムに光を露光して画素を形成する光プリンタヘッドにおいて、２列以上の発光点列を設けることによって、
（１）露光量を増大させることができる、
（２）画素密度を高めることができる、
（３）ロッドレンズアレイのうねりや、チップの面倒れによる結像位置ずれを補正することができる、−
（４）印刷速度を高めることができる。
などの効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光プリンタヘッドを備える光プリンタの原理を示す図である。
【図２】光プリンタヘッドの構造を示す図である。
【図３】発光点列が２列あるＬＥＤアレイチップを示す図である。
【図４】副走査方向に感光ドラムが回転していきながら、露光されていく様子を示す図である。
【図５】副走査方向に感光ドラムが回転していきながら、露光されていく他の様子を示す図である。
【図６】光プリンタヘッドに使われるＬＥＤアレイチップの他の例を示す図である。
【図７】ロッドレンズを通過後の光点列が、ロッドレンズのうねりの影響を受けて直線からずれる状態を示す図である。
【図８】図７の光点列のずれを補正した例を示す図である。
【図９】自己走査型発光素子アレイの等価回路を示す図である。
【図１０】図９に示した自己走査型発光素子アレイのチップを示す図である。
【符号の説明】
６  光プリンタヘッド
３０  ＬＥＤアレイチップ
３２  ボンディングパッド
３４  発光点
３６  ＬＥＤアレイチップ
５０  ロッドレンズ
６０  転送部
６２  第１の発光部
６４  第２の発光部
７０  ボンディングパッド
【図１】
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【図２】
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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】
0004543487.tif 000008
【図８】
0004543487.tif 000009
【図９】
0004543487.tif 000010
【図１０】
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