(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
夫々複数の走査電極及びデータ電極が交差する位置に形成されるＥＬ素子を発光させる方法であって、
前記ＥＬ素子を、前記走査電極の１つを走査電圧の印加対象として選択する期間である１駆動期間において複数回発光させることを特徴とするＥＬ素子の駆動方法。
【請求項２】
前記ＥＬ素子の発光層を構成する発光中心材料を、ＣｅまたはＥｕとすることを特徴とする請求項１記載のＥＬ素子の駆動方法。
【請求項３】
前記ＥＬ素子の発光層を構成する母体材料を、ＳｒＳとすることを特徴とする請求項２記載のＥＬ素子の駆動方法。
【請求項４】
前記ＥＬ素子の両端に、前記１駆動期間内において互いに極性が異なる第１及び第２の駆動電圧を交互に印加することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のＥＬ素子の駆動方法。
【請求項５】
前記１駆動期間内における前記第１駆動電圧と第２駆動電圧の出力回数が異なるように制御することを特徴とする請求項４記載のＥＬ素子の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＥＬ素子の両端に駆動電圧を印加して発光させるＥＬ素子の駆動方法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、発光層にＺｎＳ：Ｍｎを用いたＥＬ素子により構成されたディスプレイが、特開平９−５４５６６号に開示されている。しかし、上記のＥＬ素子は表示色がアンバー単色であるためディスプレイとしての表現力が乏しい。そこで、その他の発光色を有するＥＬ素子を使用したディスプレイの開発が進められている。
【０００３】
一方、プリンタにおいては、ＬＥＤを光源に用いたプリンタヘッドを有するＬＥＤプリンタがあるが、ＬＥＤの発光ばらつきが大きいために印字品位が良くない。そこで、ＬＥＤに代えて、発光層にＺｎＳ：Ｍｎを用いたＥＬ素子を光源に採用したプリンタヘッドが特開平５−２２１０１９号に開示されている。
【０００４】
しかしながら、図１６に示すように、発光層にＺｎＳ：Ｍｎを用いたＥＬ素子は、発光の立上り時間が数μ秒であるのに対して立下り時間は数ｍ秒と長い。そのため、上記のＥＬ素子を光源に用いたプリンタヘッドでは、印字速度が上昇すると紙送り方向に印字ドットが伸びてしまう。
【０００５】
即ち、図１７（ａ）は、円形のドット及び楕円形に伸びたドットを１ドット印字した場合であり、図１７（ｂ）は、これらのドットを１ドットおきに印字した例である。図１７（ｂ）に示すように、楕円形に伸びたドットを１ドットおきに印字するとドットが重なってしまう。このような事態を回避するには、結局、印字速度或いは解像度を落とさなければならない。
【０００６】
このような問題を解決する手段として、例えば、発光の立下り時間が短い特性を有する材料を発光層に有するＥＬ素子をプリンタヘッドの光源として用いることが考えられる。ところが、上記特性は、一方で光パワーの不足という問題を発生させる。即ち、人間の視覚は光量の時間積分に応じて明るさを感じるので、立下り時間が短かければ発光量の時間積分値が小さくなり、光パワーが低下することになってしまう。
【０００７】
また、上述したアンバー以外の発光色を有するＥＬ素子の発光立下り時間が短いとすれば、同様に光パワーの不足が問題となる。即ち、ＥＬ素子の光パワーが不足する場合は実質的にディスプレイに採用することができず、発光色のバリエーションを増やすことができない。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光立下り時間が短いＥＬ素子を利用する際に、光パワーを十分確保することができるＥＬ素子の駆動方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のＥＬ素子の駆動方法によれば、ＥＬ素子を、走査電極の１つを走査電圧の印加対象として選択する期間である１駆動期間内において複数回発光させる。即ち、発光立下り時間が短いＥＬ素子であっても、１駆動期間内に連続して複数回発光させれば発光量の時間積分値を増加させることができるので、必要に応じた光パワーを得ることができる。従って、何らかの理由により上記の特性を有するＥＬ素子を利用する必要があるアプリケーションについて、前記素子を有効に適用することができる。
【００１０】
請求項２記載のＥＬ素子の駆動方法によれば、ＥＬ素子の発光層を構成する発光中心材料をＣｅまたはＥｕとするので、発光立下り時間が短いという特性を有する場合でもより高い発光パワーを得ることができる。
【００１１】
請求項３記載のＥＬ素子の駆動方法によれば、ＥＬ素子の発光層を構成する母体材料をＳｒＳとする。即ち、発光中心材料がＣｅまたはＥｕである場合に母体材料をこのように選択して組み合わせると、請求項２において述べた特性をより良好に得ることができる。
【００１２】
請求項４記載のＥＬ素子の駆動方法によれば、１駆動期間内において互いに極性が異なる第１及び第２駆動電圧を、ＥＬ素子の両端に交互に出力させる。即ち、ＥＬ素子には、印加電圧が所定の電圧範囲において変化することに伴って発光するものがある。従って、ＥＬ素子の両端に交流電圧が連続的に印加されることになり、上記特性を有するＥＬ素子を連続的に発光させて十分な発光パワーを得ることができる。
【００１３】
請求項５記載のＥＬ素子の駆動方法によれば、１駆動期間内における第１駆動電圧と第２駆動電圧の出力回数が異なるようにする。即ち、ＥＬ素子は強誘電体としての特性を有しているため、電圧の印加が停止しても素子の内部では分極状態が維持される。そして、ＥＬ素子の特性を安定させるためには、電圧の非印加期間に維持される分極の状態についても一方の極性に偏ることは好ましくない。
【００１４】
そこで、請求項５のようにすることにより駆動電圧の出力回数は奇数回となるので、電圧の印加極性は交互に反転されると共に、各駆動期間の終了時に印加される駆動電圧の極性も毎回変化するようになる。従って、ＥＬ素子に交流電圧を印加することで発光を各駆動期間毎に良好に行うことができ、且つ、素子の寿命を長期化することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）
以下、本発明をドットマトリクス型のＥＬディスプレイ装置に適用した場合の第１実施例について図１乃至図６を参照して説明する。図３は、全体の電気的構成を示す機能ブロック図である。制御回路３は、外部より与えられるデータに基づいて、ＥＬ素子１（図４参照）により構成されるＥＬディスプレイ２を駆動する走査側ドライバ（駆動回路）４及びデータ側ドライバ（駆動回路）５に制御信号を出力するようになっている。
【００２５】
図４は、ＥＬディスプレイ２，走査側ドライバ４及びデータ側ドライバ５を中心とするより詳細な電気的構成を示すものである。ＥＬディスプレイ２は、走査電極９，データ電極１０を行列状に配置し、それらの交差領域にコンデンサのシンボルで表したＥＬ素子１をマトリクス配置することで単純ドットマトリクス型ディスプレイとして構成されている。尚、奇数本目の走査電極９を走査電極９ｏとし、偶数本目の走査電極９を走査電極９ｅとしている。
【００２６】
走査電極駆動回路１１ｏは、プッシュプルタイプの駆動回路であり、走査電極９ｏに接続されたＰチャネルＦＥＴ１２ａ及びＮチャネルＦＥＴ１２ｂを備え、駆動回路１３より与えられる信号に基づいて走査電極９ｏに走査電圧を印加するようになっている。また、ＦＥＴ１２ａ，１２ｂのソース−ドレイン間には、寄生ダイオード１２ｃ，１２ｄが夫々形成されており、走査電極９ｏを所望の基準電圧に設定するようになっている。
【００２７】
走査電極駆動回路１１ｅも同様の構成であり、ＰチャネルＦＥＴ１４ａ及びＮチャネルＦＥＴ１４ｂ，駆動回路１５を備え、走査電極９ｅに走査電圧を印加するようになっている。また、データ電極駆動回路１６についても、同様に、ＰチャネルＦＥＴ１７ａ及びＮチャネルＦＥＴ１７ｂ，駆動回路１８を備え、データ電極１０にデータ電圧を印加するようになっている。
【００２８】
走査電極駆動回路１１ｏ，１１ｅには、走査電圧供給回路１９ａ，１９ｂが設けられている。走査電圧供給回路１９ａは、スイッチング素子２０，２１を有し、それらのオンオフ状態に応じて直流電圧（書込み電圧）Ｖｒ（駆動電圧）または接地電圧を走査電極駆動回路１１ｏ，１１ｅにおけるＰチャネルＦＥＴソース側共通線Ｌ１に供給するようになっている。同様に、走査電圧供給回路１９ｂは、スイッチング素子２２，２３を有し、それらのオンオフ状態に応じて直流電圧（−Ｖｒ＋Ｖｍ）（駆動電圧）を走査電極駆動回路１１ｏ，１１ｅにおけるＮチャネルＦＥＴソース側共通線Ｌ２に供給するようになっている。
【００２９】
また、データ電極駆動回路１６には、データ電圧供給回路２４が設けられていおり、データ電極駆動回路１６のＰチャネルＦＥＴソース側共通線に直流電圧  （変調電圧）Ｖｍを供給すると共に、ＮチャネルＦＥＴソース側共通線に接地電圧を供給するようになっている。
【００３０】
尚、以上の構成において、走査電極駆動回路１１ｏ，１１ｅ及び走査電圧供給回路１９ａ，１９ｂを含むものが走査側ドライバ４に対応し、データ電極駆動回路１６及びデータ電圧供給回路２４を含むものがデータ側ドライバ５に対応している。
【００３１】
ＥＬ素子１の構造について図６を参照して説明する。（ａ）はＥＬ素子１の平面図，（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を模式的に示す図である。ＥＬ素子１は、絶縁性基板であるガラス基板５１に第１電極５２（走査電極９）、第１絶縁層５３、発光層５４、第２絶縁層５５、第２電極５６（データ電極１０）を順次積層して構成されており、第１電極５２、第１絶縁層５３、第２絶縁層５５、第２電極５６の内、少なくとも光取出し側（表示側）が透光性を有する材料によって構成されている。
【００３２】
尚、ＥＬ素子１とは、上記構成の内、１つの第２電極５６と第１電極５２との間の発光部分を指す。また、実際には、図６に図示されているものよりも多数のＥＬ素子１が存在している。
【００３３】
例えば、第１電極５２をＩＴＯ(Indium Tin Oxide)膜、第１絶縁層５３をＡｌ２Ｏ３層と酸化チタンＴｉＯ２層とを交互に積層したＡｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２積層構造膜（以下、ＡＴＯ膜と称する）、発光層５４をＳｒＳ：Ｃｅ膜、第２絶縁層５５は第１絶縁層５３と同様のＡＴＯ膜、第２電極５６をＡｌ膜とする。
【００３４】
ＥＬ素子１の製造プロセスについて以下に説明する。ガラス基板５１上に、第１電極５２として光学的に透明であるＩＴＯ膜をスパッタ法により形成する。ＩＴＯ膜の透過率は７０％以上とし、１本の第１電極５２に対して多数の素子が形成されるため、シート抵抗は１０Ω／□以下となるように膜厚を２５０ｎｍ以上に設定する。
【００３５】
第１電極５２の上に、第１絶縁層５３としてＡＴＯ膜をＡＬＥ(Atomic Layer Epitaxy)法により形成する。即ち、第１のステップで、アルミニウム（Ａｌ）の原料ガスとして三塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）、酸素（Ｏ）の原料ガスとして水（Ｈ２Ｏ）を用いてＡｌ２Ｏ３層を形成する。ＡＬＥ法では１原子層ずつ膜を形成して行くため、原料ガスを交互に供給する。従って、この場合はＡｌＣｌ３をアルゴン（Ａｒ）のキャリアガスで反応炉に１秒間導入した後に、反応炉内のＡｌＣｌ３ガスを排気するのに十分なパージを行う。このサイクルを繰り返すことにより所定の膜厚を有するＡｌ２Ｏ３層を形成する。
【００３６】
続く第２のステップで、Ｔｉの原料ガスとして四塩化チタン（ＴｉＣｌ４），酸素の原料ガスとして水（Ｈ２Ｏ）を用いて酸化チタン層を形成する。即ち、第１のステップと同様にＴｉＣｌ４をＡｒキャリアガスで反応炉に１秒間導入した後に、反応炉内のＴｉＣｌ４ガスを排気するのに十分なパージを行う。次に、Ｈ２Ｏを同様にＡｒキャリアガスで反応炉に１秒間導入した後に、反応炉内のＨ２Ｏガスを排気するのに十分なパージを行う。このサイクルを繰り返すことにより所定の膜厚を有する酸化チタン層を形成する。
【００３７】
そして、上述した第１及び第２のステップを繰り返すことで所定膜圧のＡｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２積層構造膜を形成し、第１絶縁層５３を形成する。Ａｌ２Ｏ３層、ＴｉＯ２層夫々１層当たりの膜厚を５ｎｍとして、夫々３０層ずつ積層する。なお、Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２積層構造膜の最上層及び最下層は、Ａｌ２Ｏ３層、ＴｉＯ２層の何れであっても良い。ＡＬＥ法により原子層オーダで膜を形成する場合、１層当たりの膜厚が０．５ｎｍ未満では絶縁体として機能せず、前記膜厚が１００ｎｍを超える場合は積層構造による耐電圧向上効果が低下してしまう。従って、１層当たりの膜厚は０．５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲に設定すると良く、好ましくは１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲に設定すると良い。
【００３８】
次に、第１絶縁層５３上に、ＳｒＳを母体材料とし、発光中心としてＣｅを添加したＳｒＳ：Ｃｅ（硫化ストロンチウム：セリウム）層を蒸着法により発光層５４として形成する。即ち、所定の化学量論的組成の蒸着ペレットを作成し、そこに電子ビームを照射して成膜する。この際、所定量の硫黄が膜中に含まれないこともあるので、成膜中に硫化水素などの硫黄分を添加すると良い。ＳｒＳ：Ｃｅ層の膜厚は、５００ｎｍ〜２０００ｎｍ程度に設定すれば良い。この膜厚の選択は、ＥＬディスプレイ２としての仕様に応じて決定すれば良く、５００ｎｍより薄くなると発光に寄与しない領域が多くなり、発光効率が極端に低下する。また、２０００ｎｍよりも厚くすると応力が大きくなり、膜剥がれやクラックが生じるおそれがある。
【００３９】
それから、第１絶縁膜５３と同様のプロセスによって第２絶縁膜５５をＡＬＥ法で成膜し、最後に、第２電極５６として、Ａｌ膜をスパッタ法で成膜する。以上のようにして、ＥＬディスプレイ２を構成するＥＬ素子１を作成することができる。このように、発光層５４としてＳｒＳ：Ｃｅ層を用いたＥＬ素子１を用いてＥＬディスプレイ２を構成すると、その発光表示色は青色となる。
【００４０】
尚、発光層を構成する母体材料と発光中心材料との何れが発光立下り時間に影響を与えるのかについては、「Japan Display '86 242-245 」に記載されている。母体材料としてはＳｒＳが好ましく、その母体材料に対しては発光中心材料をＣｅとすると相性が良い。組み合わせは他にも考えられるが、蒸着用ペレットの作成の容易さなどから上記の組み合わせを選択した。
【００４１】
次に、本実施例の作用について図１及び図２並びに図５を参照して説明する。走査側ドライバ４及びデータ側ドライバ５の基本的動作の詳細については、例えば、特開平９−５４５６６号公報に開示されているが、本実施例においては、その基本的動作に修正を加えてＥＬ素子１を駆動するようになっている。
【００４２】
先ず、特開平９−５４５６６号公報に開示されている駆動方式について図５を参照して概説する。ＥＬディスプレイ２のＥＬ素子１を発光させるには、走査電極９とデータ電極１０との間に交流のパルス電圧を印加する必要がある。このため、フィールド毎に正負に極性が反転するパルス電圧を各走査線毎に作成して駆動する。正フィールドにおいては、各電極の基準電圧を４５Ｖ程度のオフセット電圧Ｖｍに設定した後、走査電極９に順次２１０Ｖ程度の電圧（走査電圧）Ｖｒを印加して行く。また、電圧Ｖｒを印加しない他の走査電極９はフローティング状態にする。
【００４３】
そして、データ電極１０側は、発光させるＥＬ素子１が接続されているデータ電極１０を接地電圧（表示電圧）とすることで、当該ＥＬ素子の両端に発光しきい値以上の電圧Ｖｒを印加して発光させる。また、発光させないＥＬ素子１が接続されているデータ電極１０の電圧はＶｍのままとすることで、当該ＥＬ素子１の両端に印加される電圧は（Ｖｒ−Ｖｍ）となり、しきい値を下回るため当該ＥＬ素子１は発光しない。その後、各ＥＬ素子に蓄積された電荷を放電させて初期状態に戻す。
【００４４】
一方、負フィールドにおいては、印加電圧の極性を反転させて正フィールドと同様の動作を行う。この時、各電極の基準電圧は接地電圧となる。そして、走査電極９には電圧（−Ｖｒ＋Ｖｍ）を印加して走査し、データ電極１０側は、正フィールドとは逆に、発光させるＥＬ素子１が接続されているデータ電極１０の電圧をＶｍにし、発光させないＥＬ素子１が接続されているデータ電極１０は接地電圧にする。すると、発光させるＥＬ素子１の両端に印加される電圧は−Ｖｒとなり当該ＥＬ素子１は発光する。また、発光させないＥＬ素子１の両端に印加される電圧は（−Ｖｒ＋Ｖｍ）のままなので、しきい値を下回り当該ＥＬ素子１は発光しない。
以上の正，負フィールドの駆動により２サイクルの表示動作が終了し、これを繰り返し行うことでＥＬディスプレイ２に画面表示を行わせるようになっている。
【００４５】
これに対して、本実施例におけるＥＬ素子１は、発光層５４としてＳｒＳ：Ｃｅ層を用いたため発光立下り時間が極めて短い。例えば、図１７に示したＺｎＳ：Ｍｎ−ＥＬ素子の発光立下り時間は約５ｍ秒であるが、ＥＬ素子１では数μ秒程度である。尚、ここで言う「発光立下り時間」とは、図２に示すように光強度の最大値を「１」とした場合に、そこから光強度が「０．９」から「０．１」に低下するまでの時間で定義される（図２における時間Ｂ）。尚、図２の縦軸は、測定条件によって変化するため無単位であり相対値で表している。
【００４６】
従って、図４に示す駆動方式をそのまま適用して、ＥＬ素子１をｍ秒単位の間隔で発光させても（図２における時間Ａ）光パワーが極端に低くなってしまい実用することは不可能である。即ち、人間の視覚は光量の時間積分に応じて明るさを感じるので、発光立下り時間が短かければ発光量の時間積分値が小さくなり、光パワーが低下することになるからである。
【００４７】
そこで、本実施例では、図１（ａ）に示すように、制御回路３が、ＥＬ素子１を１走査期間（駆動期間）内に複数回発光させるように駆動制御する。ここで言う「１走査期間」とは、図４での１サイクル（＝１フィールド、１走査周期、図２では時間Ａに相当する）中において、従来方式では１つのＥＬ素子を１回発光させる時間に相当するものである（図２では時間Ｃに相当する）。
【００４８】
即ち、１走査期間（時間Ｃ）内に、ＥＬ素子１の両端に印加される電圧Ｖｒの極性が交互に反転するようにして、走査電圧（Ｖｒ，−Ｖｒ＋Ｖｍ）を複数回切り替えて印加する。すると、ＥＬ素子１は、電圧の印加回数に応じて発光するので（実際には、印加電圧波形の立上りと立下りとで２回発光している。図２は、それら２回の発光タイミングが連続した波形である）、人間の視覚では１走査期間（時間Ｃ）内において連続的に発光しているように認識される。
【００４９】
ここで、複数回の電圧印加回数は奇数回となるようにしている。例えば、図１（ｂ）に偶数回の場合を示すが、最初に正極性で印加を開始すると最後は負極性で終了となり、その状態が繰り返される。ＥＬ素子１は強誘電体としての特性を有しているため、電圧の印加が停止しても素子の内部では分極状態が維持される。そして、ＥＬ素子１の特性を安定させるためには、電圧の非印加期間に維持される分極の状態についても一方の極性に偏ることは好ましくない。
【００５０】
また、図１（ｃ）は、電圧印加回数を偶数回とした上で、最後に印加される電圧の極性を毎回反転させるようにしたパターンであるが、この場合、次の走査期間の最初に印加される電圧の極性が前回の最後と同一になってしまう。ＥＬ素子１は交流駆動でなければ十分な光パワーで発光しないため、このパターンにも問題がある。
【００５１】
そして、図１（ａ）に示すように電圧印加回数を奇数回とすれば、印加電圧極性を連続的に反転させることができると共に、各走査期間の最後に印加される電圧の極性も毎回反転させることができる。
【００５２】
以上のように本実施例によれば、複数のＥＬ素子１をマトリクス状に配置してＥＬディスプレイ２を構成し、制御回路３は、走査電極９とデータ電極１０とが交差する位置に配置されるＥＬ素子１を、１走査期間内において複数回発光させるようにした。従って、発光立下り時間が短いＥＬ素子１を利用したＥＬディスプレイ２であっても、発光量の時間積分値を増加させることで必要な光パワーを十分確保して表示品位を向上させることができる。そして、従来は存在しなかった発光色が青色のＥＬディスプレイ２を実用化することができ、カラーバリエーションを増やすことができる。
【００５３】
尚、本来は、要求される発光パワーに相応する発光立下り時間を有したＥＬ素子を使用することができれば理想的ではある。しかしながら、実際にはそのように理想的な特性を有する素子を目標通りに形成することができるとは限らない。そこで、本実施例のような駆動方式を採用すれば、少なくとも製品の仕様によって要求される時間よりも短い発光立下り時間を有するＥＬ素子を形成することができれば、駆動電圧の印加回数によって必要な発光パワーが適宜得られるように調整することが可能となる。
【００５４】
また、ＥＬ素子１の発光層５４を構成する発光中心材料をＣｅとすることでより高い発光パワーを得ることができると共に、母体材料をＳｒＳとしたので、両者の組合せによってより良好な特性を得ることができる。また、発光層５４を、絶縁層５３，５５を介して第１電極５２（走査電極９）と第２電極５６（データ電極１０）との間に挟み込む構成としたので、ＥＬディスプレイ２として要求される形状に構成する場合に均一な特性を確保することが容易である。加えて、ＥＬ素子１は電圧駆動型の薄膜ＥＬ素子となるので、電流駆動型の有機ＥＬ素子に比較して発熱が問題となり難いため、設計が容易となる。
【００５５】
また、データ電極１０を抵抗値が低い金属（Ａｌ）で構成したので、データ電極１０を細く形成することが可能である。また、データ電極１０によって伝送される信号波形のなまりも小さくなるので、例えば発光の立上り応答（期間Ｄ）を高速にすることができる。
【００５６】
更に、制御回路３は、１走査期間内において互いに極性が異なる走査電圧を走査電極９に交互に出力させると共に、両電圧の出力回数が異なるように、即ち、走査電圧の出力回数を奇数回とするので、データ電極１０側の出力電圧制御と協働させることでＥＬ素子１の両端に印加する電圧の極性を連続的に反転させることができる。加えて、各走査期間の最後に印加される電圧の極性も毎回反転させることができるので、ＥＬ素子１の発光を各走査期間毎に良好に行うことができ、且つ、ＥＬ素子１の特性変動を抑制して寿命を長期化することができる。
【００５７】
（第２実施例）
図７乃至図１２は、本発明を光プリンタのプリンタヘッドに適用した場合の第２実施例であり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。図７は、光プリンタの要部構造を概略的に示すものである。
【００５８】
感光ドラム３１は、図７中時計回り方向に回転するようになっており、先ず、帯電部３２によって表面に負電荷の帯電が行われる。続いて、図８に示すＥＬ素子アレイ３３及びセルフォックレンズ３４により、印刷画像データに応じた露光が行われる。ＥＬ素子アレイ３３とセルフォックレンズ３４とを組み合わせたものがプリンタヘッド６０となる。感光ドラム３１の露光が行われた部分は電位が上昇して静電潜像が形成される。次に、現像部３５において帯電している部分にトナーが付着されてトナー像が形成される。
【００５９】
感光ドラム３１の表面に形成されたトナー像は、転写部３６において用紙３７に転写され、転写された像は定着部３８において用紙３７に定着される。その後、感光ドラム３１は除電部３９において除電され、更に、クリーニング部４０においてトナーのクリーニングが行われる。
【００６０】
図８は、プリンタヘッド６０及び感光ドラム３１を中心として示す斜視図である。ＥＬ素子アレイ３３はライン状をなす光源として構成されており、セルフォックレンズ３４はマイクロレンズアレイとして構成されている。ＥＬ素子アレイ３３が発した光は、セルフォックレンズ３４により集光されて感光ドラム３１の表面に投光されるようになっている。
【００６１】
図９は、第１実施例におけるＥＬ素子１を用いて構成したＥＬ素子アレイ３３を示すものである。ガラス基板５１は、ＥＬ素子アレイ３３の基板を兼用するように構成されている。また、第１電極５２（走査電極９）は、光プリンタの光源としてはＥＬ素子１をライン状に多数配列すれば良いので、第１電極５２は１本のみ形成されている。
【００６２】
ガラス基板５１には、その他、制御回路４２、走査側ドライバ（駆動回路）４３、データ側ドライバ（駆動回路）４４、光プリンタ本体側の制御回路と電気的に接続を行うための外部接続端子４５などが搭載されている。そして、制御回路４２により、第１実施例と同様の駆動方式によってＥＬ素子１を発光させる。
【００６３】
ここで、プリンタヘッド６０を動作させる場合に適切な駆動信号のタイミングについて具体的に規定する。先ず、光プリンタに要求される印字速度について試算する。上述した特開平５−２２１０１９号において使用されているＺｎＳ：Ｍｎ−ＥＬ素子の発光立下り時間は約５ｍ秒である。この場合、最大走査周波数は２００Ｈｚであるから、６００ｄｐｉ(dot per inch)の解像度でＡ３用紙を１枚印字するには約１分間が必要となる。これではあまりにも遅く、実用に耐え得る印字速度とはいい難い。
【００６４】
そこで、現在の製品水準において十分高速であると評価される印字速度を、解像度を６００ｄｐｉで１分間にＡ３用紙を８枚印字する速度と規定する。この場合に必要なプリンタヘッドの走査周期より規定されるＥＬ素子の発光立下り時間を計算すると、約７０６μ秒となる。そして、図１に示す期間Ａは光プリンタの紙送り速度に一致するので、期間Ａを７０６μ秒に設定する。尚、解像度を６００ｄｐｉとするためには、走査電極９の幅、及びデータ電極１０の配列間隔は４２μｍに設定する必要がある。
【００６５】
同図に示す電圧印加期間Ｃは７０６μ秒以内で任意に決定することができるが、プリンタの構成としては、期間Ａの２〜７５％に設定することが好ましい。２％未満になると印字を行うのに十分なコントラスト（発光パワー）が確保し難く、７５％を超える場合は光学系設計の公差を確保することが難しくなる。
【００６６】
印加電圧は、ＥＬ素子１の発光しきい値電圧と、感光ドラム３１に潜像形成するために必要な光パワーが得られるように設定すれば良く、発光しきい値電圧を超えるには２００Ｖ以上あれば良い。
【００６７】
ここで、電圧印加期間Ｃは、期間Ａの約１４％となる１００μ秒に設定する。ＥＬ素子１の発光立下り時間（期間Ｂ）が長すぎると、図１６（ｂ）に示したように、感光体３１の表面に投影される光の形状（ドット）が縦長になり、印字速度が速くなるとドットが繋がってしまう。期間Ｃを定めた場合、期間Ｂは（Ａ−Ｃ）以内に設定すれば、図１６（ｂ）のようにドットが繋がるようなことはない。
【００６８】
ＥＬ素子１については発光層５４にＳｒＳ：Ｃｅを用いたため、発光立下り時間はきわめて短くなっている。この時間は、発光層５４の化学量論的組成を変化させることである程度変化すると思われるが、本発明の発明者らが試作したものは０．５μ秒である。
【００６９】
ここで、図１１（ａ）はＥＬ素子１に印加したパルス幅５μ秒の駆動電圧波形であり、図１１（ｂ）はＥＬ素子１の発光を光電子増倍管により検出し、その検出した電圧の波形をオシロスコープにより観測した例を示す。駆動電圧波形の立ち上がりと立下りとの夫々においてＥＬ素子１が発光していることが分かる。しかしながら、発光立下り時間が０．５μ秒では、感光ドラム３１に潜像を形成するために必要な光パワーを得ることはできない。
【００７０】
そこで、図１０（ａ）に示すように、１００μ秒の期間Ｃ内おいて、ＥＬ素子１を７１回連続的に駆動する。即ち正極性の電圧を３６回、負極性の電圧を３５回印加する。この場合、駆動電圧パルス幅は約１．４μ秒となる。尚、図１０（ａ）はオシロスコープによって観測した駆動電圧波形であり、図１０（ｂ）図１１と同様にしてＥＬ素子１の発光に基づく電圧波形をオシロスコープにより観測した例である。従って、ＥＬ素子１は、図１０（ｂ）に示すように電圧印加期間Ｃにおいて連続的に発光するようになり、プリンタヘッド６０の光源として必要な光パワーが確保される。
【００７１】
ここで、比較のため、図１２にＬＥＤを用いたプリンタヘッド１００の構成例を示す。ＬＥＤユニット１０１は、シリコン基板上に形成されている複数のＬＥＤ素子１０２を単位としてカットしたものである。そのＬＥＤユニット１０１を複数個用意してプリント基板１０３上に配列し、ドライバ１０４と各ユニット１０１上のＬＥＤ素子１０２とを１つずつ配線している。
【００７２】
即ち、第２実施例におけるＥＬ素子アレイ３３に比較すると、複数のＬＥＤユニット１０１をプリント基板１０３上に配列しドライバ１０４との配線接続を行う手間がかかると共に、隣接するＬＥＤユニット１０１間の境界特性を調整する手間をも要する。これに対して、第２実施例のＥＬ素子アレイ３３を用いれば、組立て性が良好になると共に、調整に要する手間も不要となる。
【００７３】
以上のように第２実施例によれば、１本の走査電極９と複数のデータ電極１０とが交差する位置にライン状にＥＬ素子１を配置し、光プリンタの光源として使用されるＥＬ素子アレイ３３を構成したので、発光立下り時間が短いＥＬ素子１を用いても光源として必要な光パワーを確保することができる。そして、ＥＬ素子アレイ３３を光プリンタに組み込めば、光プリンタの印字速度、或いは解像度を向上させることができる。
【００７４】
（第３実施例）
図１３及び図１４は本発明の第３実施例を示すものであり、第２実施例と異なる部分についてのみ説明する。第３実施例は、第２実施例と同様にＥＬ素子１をＥＬ素子アレイ３３Ａに適用した場合であるが、図１３に示すように、走査側ドライバ４３と走査電極９との間にコンデンサ４６が介挿されている。その他の構成については、第２実施例と同様である。
【００７５】
次に、第３実施例の作用について図１４を参照して説明する。走査側ドライバ４３と走査電極９とがコンデンサ４６でカップリングされたことにより、図１４（ａ）に示す駆動電圧が出力されると、走査電極９には、図１４（ｂ）に示すように、駆動電圧波形の立上りと立下りとで鋭いピークを有する微分波形が出力される。そして、ＥＬ素子１は、印加電圧の立ち上がりと立下りとの双方で発光するため、駆動電圧を１回出力すれば合計４回発光させることが可能となる。
【００７６】
以上のように第３実施例によれば、走査側ドライバ４３と走査電極９とをコンデンサ４６によりカップリングしたので、走査電圧の出力周波数を低下させることができる。
【００７７】
（第４実施例）
図１５は本発明の第４実施例を示すものであり、第２実施例と異なる部分についてのみ説明する。第４実施例は、第２実施例と同様にＥＬ素子をプリンタヘッドに適用した場合であるが、電極の構造が異なっている。説明を簡単にするため、１５個のＥＬ素子１をライン状に配列することを想定する。第２実施例のＥＬ素子アレイ３３と同様に構成する場合は、１本の走査電極９と１５本のデータ電極１０との交差にＥＬ素子１を形成すれば良い。
【００７８】
第４実施例では、図１５に示すように、３（＝ｍ）本の走査電極４７と、５（＝ｎ）本のデータ電極４８との交点にＥＬ素子１を形成する。即ち、５本のデータ電極４８を、図１５中下端側と上端側とで夫々１８０度折り曲げることでクランク状に形成する。そして、３本の走査電極４７（１）〜４７（３）の夫々が、５本のデータ電極４８と１回ずつ交差するようにして直線状に配置する。
【００７９】
以上のように構成した第４実施例によれば、必要なドライバの出力数は（３＋５＝）８本であるが、第２実施例のＥＬ素子アレイ３３の場合は（１＋１５＝）１６本となる。
【００８０】
従って、斯様に構成すれば、必要となるドライバの出力数を削減することができる。そして、その出力端子数に応じてドライバの内部に個別の駆動源が必要となる場合は、プリンタヘッドを小型化することができる。また、この場合、配置されるＥＬ素子１の数が多くなるほどそのメリットは増大する。
尚、第４実施例の構成では走査電極４７は３本であるが、これらは各走査周期において同時に走査電圧を出力するように制御回路によって制御されることは言うまでもない。
【００８１】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
第１実施例において、走査電極駆動回路１１ｅ，１１ｏが一体となるように構成し、走査周期を１／２にしても良い。
第２実施例において規定した印字速度を実現するのであれば、ＥＬ素子の発光立下り時間は３５０μ秒以下であっても良い。即ち、上述したように、現在の製品水準において十分高速であると評価される印字速度を満たすのに必要とされるＥＬ素子の発光立下り時間は約７００μ秒である。そして、本発明においては、１走査周期においてＥＬ素子を複数回発光させる構成であるから、発光立下り時間が７００μ秒の半分以下の素子であっても必要な光パワーを確保することができる。或いは、適切な光パワーを得るために調整を行うことが可能となる。
【００８２】
また、光プリンタについて設定する印字速度が個別の設計に応じて異なる場合は、夫々のケースに応じて最適となる発光立下り時間であれば良い。
また、プリンタヘッド以外に適用する場合には、発光立下り時間が３５０μ秒を超えるものであっても、本発明は適用可能である。
そして、ＥＬ素子に対する駆動電圧の印加回数は、発光立下り時間と、個別の設計により要求される仕様に応じて適宜設定すれば良い。
第１実施例において、走査側ドライバ４を２段プッシュプル構成とすることで、正極性走査電圧、負極性走査電圧、グランドレベルの３レベル出力回路として構成しても良い。この場合、走査電圧供給回路１９ａ，１９ｂにおいて行っている電圧切り替えは不要となる。
発光層の発光中心材料を、Ｃｅに代えてＥｕ（ユウロピウム）を用いても良い。また、母体材料として、ＳｒＳに代えてＺｎＳを用いても良い。或いは、これらの材料以外でも、必要な発光立下り時間が得られるものであれば良い。
【００８３】
ＥＬ素子の特性変動が問題とならない場合には、駆動電圧の出力回数を偶数回として、図１（ｂ）に示すパターンで駆動電圧を印介しても良い。
データ電圧（駆動電圧）の極性を交互に変化させることで、同様の制御を行っても良い。
第２実施例などのプリンタヘッドは、光プリンタのみに適用されるものではなく、その他、同様な電子写真技術を利用する複写機やファクシミリ装置などにも適用することが可能である。
ＥＬディスプレイやプリンタヘッドに限ることなく、発光立下り時間が短い特性を有するＥＬ素子を発光させる装置であれば適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をＥＬディスプレイに適用した場合の第１実施例であり、（ａ）は本実施例におけるＥＬ素子に対する駆動電圧印加パターン、（ｂ）は駆動電圧の印加回数が偶数である場合のパターン（その１）、（ｃ）は駆動電圧の印加回数が偶数である場合のパターン（その２）を示す図
【図２】（ａ）は駆動電圧波形、（ｂ）はＥＬ素子の発光強度を示す図
【図３】全体の電気的構成を示す機能ブロック図
【図４】ＥＬディスプレイ，走査側ドライバ及びデータ側ドライバを中心とするより詳細な電気的構成を示す図
【図５】特開平９−５４５６６号公報に開示されている駆動方式を説明するタイミングチャート
【図６】（ａ）はＥＬ素子の平面図，（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を模式的に示す図
【図７】本発明を光プリンタのプリンタヘッドに適用した場合の第２実施例であり、光プリンタの要部構造を概略的に示す図
【図８】プリンタヘッド及び感光ドラムを中心として示す斜視図
【図９】ＥＬ素子アレイを用いて構成したプリンタヘッドの一部を示す図
【図１０】（ａ）は実際にＥＬ素子に印加した駆動電圧波形、（ｂ）はＥＬ素子の発光を光電子増倍管で検出し、その検出電圧波形をオシロスコープで観測した例を示す図
【図１１】（ａ）はＥＬ素子に印加した単一の駆動電圧波形、（ｂ）はＥＬ素子の発光電圧波形を示す図
【図１２】ＬＥＤを用いたプリンタヘッドの構成例を示す図
【図１３】本発明の第３実施例を示す図９相当図
【図１４】（ａ）は駆動電圧の波形、（ｂ）はＥＬ素子に対する印加電圧波形を示す図
【図１５】本発明の第４実施例を示す図９相当図
【図１６】従来技術を示すもので、発光層にＺｎＳ：Ｍｎを用いたＥＬ素子についての図２相当図
【図１７】（ａ）は、円形のドット及び楕円形に伸びたドットを１ドット印字した場合、（ｂ）はそれらのドットを１ドットおきに印字した例を示す図
【符号の説明】
１はＥＬ素子、２はＥＬディスプレイ、３は制御回路、４は走査側ドライバ（駆動回路）、５はデータ側ドライバ（駆動回路）、９は走査電極、１０はデータ電極、３３，３３Ａはプリンタヘッド、４２は制御回路、４３は走査側ドライバ（駆動回路）、４４はデータ側ドライバ（駆動回路）、４６はコンデンサ、４７は走査電極、４８はデータ電極、５３は第１絶縁膜、５４は発光層、５５は第２絶縁膜、５６は第２電極（金属電極）を示す。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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