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JP3300033B2 - 発光素子プリントヘッド駆動回路 - Google Patents

発光素子プリントヘッド駆動回路

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JP3300033B2
JP3300033B2 JP16306492A JP16306492A JP3300033B2 JP 3300033 B2 JP3300033 B2 JP 3300033B2 JP 16306492 A JP16306492 A JP 16306492A JP 16306492 A JP16306492 A JP 16306492A JP 3300033 B2 JP3300033 B2 JP 3300033B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発光ダイオード(以
下、LEDという)等の発光素子を用いたプリントヘッ
ドを階調駆動するための発光素子プリントヘッド駆動回
路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、レーザープリンタ、LEDプリン
タ、液晶(以下、LCDという)プリンタ等といった電
子写真式プリンタの開発実用化が進められている(例え
ば、特開昭60−140297号公報、特開昭63−3
19167号公報)。中でも、発光素子プリンタは、プ
リンタヘッドの構成が発光素子(例えば、LED)を多
数直線状に配列したLEDアレイのチップと、集束性ロ
ッドレンズアレイだけという小型で簡単な構成となって
おり、しかも、光学系の位置合せが簡単であるという点
で注目されている。
【0003】図2は、前記特開昭63−319167号
公報に記載された従来のLEDプリンタの概略の構成図
である。このLEDプリンタでは、印刷データ(例え
ば、画素毎のビデオ画信号)DAが時間順次に駆動回路
10に供給されると、該駆動回路10でシリアル/パラ
レル変換(以下、S/P変換という)されてLEDアレ
イ光源部30へ送られる。LEDアレイ光源部30は、
複数のLEDにより構成された複数のLEDアレイが直
線上に配列された構造であり、各LEDが印刷データD
Aに応じて駆動回路10の出力によって点滅動作を行
う。LEDアレイ光源部30内の発光したLEDの光
は、収束性ロッドレンズアレイ40を経て記録媒体、例
えば図2の矢印方向に回転しかつ帯電器42で帯電され
た感光ドラム41の表面に照射され、静電濳像が形成さ
れる。感光ドラム41上に形成された静電濳像は、該感
光ドラム41の回転により現像器43へ送られ、静電濳
像部にトナーが付着し現像され、転写器44によって用
紙45へ転写され、印刷が行われる。
【0004】図3は、図2中のLEDアレイ光源部30
の構成図である。LEDアレイ光源部30は、LEDア
レイ31が複数個、直線状に配列されて構成されてい
る。各LEDアレイ31は、64〜128個程度モノリ
シックに集積されたLED32を有し、それらの各LE
D32には給電用の電極33がそれぞれ取付けられ、駆
動回路10の出力端子にワイヤボンド等で接続されてい
る。図4は、図2中の駆動回路10及びLEDアレイ光
源部30の構成例を示すブロック図である。駆動回路1
0は、画素の印刷データDAを入力する入力端子11、
クロック信号CKを入力するクロック端子12、ストロ
ーブ信号SBを入力するストローブ端子13、電源電圧
VDDを入力する電源端子14、及び基準電圧Vref
入力する基準電圧端子15を有し、それらが集積回路
(以下、ICという)からなるn個のドライバIC20
−1〜20−nに接続されている。各ドライバIC20
−1〜20−nは、クロック信号CKに基づきシリアル
な印刷データDAをパラレルな画素データに変換するS
/P変換用のシフトレジスタ21と、LED32の発光
時間を制御するストローブ信号SB及び前記画素データ
をラッチして所定のタイミングで出力するラッチ回路2
2と、該ラッチ回路22の出力側に接続されたドライバ
回路23とで、それぞれ構成されている。各ドライバ回
路23は、電源電圧VDDの印加によって動作し、基準
電圧Vref とラッチ回路22の出力とに基づき生成され
た制御信号を電流増幅して出力電流をLEDアレイ31
−1〜31−nへそれぞれ供給する回路である。これら
のLEDアレイ31−1〜31−nにより、図2のLE
Dアレイ光源部30が構成されている。
【0005】図5は、図4中の各ドライバ回路23の概
略の回路図である。ドライバ回路23は、各LEDアレ
イ31−1〜31−n内の複数のLED32に対応する
数の電流増幅用トランジスタ23aを有し、それらの各
トランジスタ23aのコレクタが電源端子14に接続さ
れ、ベースが制御信号S22入力用の制御端子16に接
続され、さらにエミッタが電極33を介してLED32
に接続されている。図4のラッチ回路22の出力とスト
ローブ信号SBとの例えば論理積をとることによって生
成された制御信号S22が制御端子16に入力される
と、該制御信号S22の電圧がトランジスタ23aで電
流増幅され、電源端子14から一定の電流I(例えば、
6mA)が電極33を介してLED32へ供給され、該L
ED32が発光する。
【0006】次に、図4及び図5を参照しつつ、LED
32の発光動作を説明する。図4において、印刷データ
DAが入力端子11に供給されると、該印刷データDA
がクロック信号CKに同期して各ドライバIC20−1
〜20−n内のシフトレジスタ21へ順次取り込まれ、
LEDアレイ31−1〜31−n内の各LED32に対
応した画素データとして格納される。各シフトレジスタ
21に格納された画素データは、LED32の発光時間
を制御するストローブ信号SBと共に、各ラッチ回路2
2にラッチされ、その各ラッチ回路22から、LED3
2の発光あるいは消光状態として一定の時間だけ各ドラ
イバ回路23へ出力される。
【0007】各ドライバ回路23では、図5に示すよう
に、ストローブ信号SB及びラッチ回路22の出力の論
理積より生成された制御信号S22が、各トランジスタ
23aのベースへ供給されるので、該制御信号S22が
該トランジスタ23aで電流増幅され、一定の電流Iが
LED32へ供給され、該LED32が発光する。図4
に示す駆動回路10は、2値化印刷を行うための回路で
ある。ところが、写真データやグラフイックデータ等と
いったイメージ画像やカラー化に対応した階調印刷を行
う場合、前記の2値化印刷方法に代えて、LEDアレイ
光源部30に階調機能を持たせることが望まれている。
その方法として、ビデオ画信号からなる印刷データDA
の他に、階調を有する画素信号を加えて階調性を持たせ
る印刷方法が提案されている。この階調方式には、ディ
ザ方法や面積階調方法があるが、LED32を用いて印
刷を行った場合、ディザ方法では1画素当たりの解像度
が低下し、面積階調方法ではLEDアレイ31−1〜3
1−nの高密度化が必要であるため、技術的観点から実
用化が難しい。
【0008】そこで、これらの問題を解決するため、前
記文献(特開昭63−319167号公報)の技術で
は、図4に示す駆動回路10を、次のように構成してい
る。即ち、原稿等の被写体から読み取った各画素毎の濃
度値を複数ビット表示の濃度値に変換し、各画素の濃度
値を一斉または所定の画素数ずつ対応する大きさの電流
値にそれぞれ変換し、各画素に対応するLEDをそれぞ
れの電流値に対応する発光パワーで駆動させるようにし
ている。これにより、階調印刷に優れた駆動回路を提供
できる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記文
献(特開昭63−319167号公報)の駆動回路で
は、回路構成が複雑になるという問題があり、従来の図
4に示すような比較的簡単な回路構成の2値化用ドライ
バIC20−1〜20−nを用いて階調印刷を行うこと
が、回路構成の簡単化及び低コスト化の点から望まれて
おり、それを解決することが困難であった。
【0010】本発明は、前記従来技術が持っていた課題
として、従来の比較的簡単な回路構成の2値化用ドライ
バICを用いて階調印刷を行うことが困難な点について
解決した発光素子プリントヘッド駆動回路を提供するも
のである。
【0011】
【課題を解決するための手段】記課題を解決するため
に、本発明のうちの第1の発明は、入力端子から入力さ
れる印刷データを順次入力し、該入力されたデータと発
光素子の発光時間を制御するストローブ信号とにより該
発光素子を駆動する発光素子プリントヘッド駆動回路に
おいて、基準電圧の電圧値に基づいて該電圧値に対応す
る出力電流を前記発光素子に供給するドライバ回路と、
異なる出力電流の各々に対応する基準電圧の電圧値を複
数有し、該複数の電圧値の中から選択した電圧値を基準
電圧として前記ドライバ回路へ供給するセレクタ回路と
備え、前記ドライバ回路は、前記セレクタ回路から供
給された前記基準電圧の電圧値と画素データとに基づい
て前記出力電流を発生し、該出力電流を前記発光素子へ
供給する構成にしている。第2の発明は、第1の発明の
発光素子プリントヘッド駆動回路において、前記セレク
タ回路は、前記複数の基準電圧をライン毎に順次選択し
て前記ドライバ回 路へ供給する構成にしている。 第3の
発明は、第2の発明の発光素子プリントヘッド駆動回路
において、1ライン分のクロック信号をカウントし、1
ライン毎にカウンタ出力を発生するカウンタ回路と、前
記カウンタ回路のカウンタ出力を入力し、該カウンタ出
力に基づいて前記基準電圧を順次選択する選択信号を出
力する手段とを設け、前記セレクタ回路は、前記選択信
号を受入れ、該選択信号により1ライン毎に前記基準電
圧を切替えて前記ドライバ回路へ供給する構成にしてい
る。
【0012】
【作用】第1〜第3の発明によれば、以上のように発光
素子プリントヘッド駆動回路を構成したので、セレクタ
回路は、異なる出力電流に対する基準電圧を複数有し、
この複数の基準電圧の中から選択した基準電圧を、ドラ
イバ回路へ供給する。ドライバ回路は、供給された基準
電圧を受入れ、この基準電圧と画素データに対応する出
力電流を発光素子へ供給する。
【0013】これにより、発光素子が発光し、階調印刷
が行われる。
【0014】
【実施例】図1は、本発明の実施例を示すLEDプリン
トヘッド駆動回路の概略の構成ブロック図であり、従来
の図2〜図4中の要素と共通の要素には共通の符号が付
されている。このLEDプレントヘッド駆動回路は、従
来の図2の駆動回路10に設けられるもので、従来の図
4と同一の複数個のドライバIC20−1,…を備え、
さらにその入力側に、パラレル/シリアル変換器(以
下、P/S変換器という)100、カウンタ回路10
1、フリップフロップ回路(以下、F/F回路という)
102及びセレクタ回路103が付加されている。P/
S変換器100は、例えば階調再現を0〜15までの1
6階調としたときに、4ビットの階調印刷データDA1
〜DA4を入力し、クロック端子12から入力されるク
ロック信号CKに同期して該階調データDA1〜DA4
をシリアル信号に変換してドライバIC20−1,…の
入力端子11へ供給する回路である。ここで、4ビット
の階調印刷データDA1〜DA4は、それぞれに重みの
意味を持った信号である。例えば、DA1は4ビットの
階調データの最下位ビット即ち1を意味し、DA2は4
ビットの階調データの最下位ビットの次のビット即ち2
を意味し、DA3は4ビットの階調データの最上位ビッ
トの次のビット即ち4を意味し、DA4は4ビットの階
調データの最上位ビット即ち8を意味する。
【0015】カウンタ回路101は、クロック端子12
から入力されるクロック信号CKの1ライン分をカウン
トして該1ライン毎にカウンタ出力を発生する回路であ
り、その出力側にF/F回路102が接続されている。
F/F回路102は、カウンタ出力を保持し、その出力
S102a〜S102dである選択信号をセレクタ回路
103へ与える回路である。セレクタ回路103は、F
/F回路102の出力S102a〜S102dである選
択信号に基づき、4つの異なるレベルの基準電圧Vref
1〜Vref 4の中から1つを選択してドライバIC20
−1,…の基準電圧端子15へ供給す回路である。4つ
の基準電圧Vref 1〜Vref 4は、各ドライバIC20
−1,…内のドライバ回路23の出力電流の比を例えば
1:2:4:8にするようにそれぞれ電圧が異なる。例
えば、基準電圧Vref 1は0.6vで、そのときの出力
電流i1が0.4mA、Vref 2は0.8vで、そのとき
の出力電流i2が0.8mA、Vref 3は1.2vで、そ
のときの出力電流i3が3.2mAである。
【0016】図6は、図1の駆動回路の動作を示すタイ
ミングチャートであり、この図を参照しつつ、LEDの
発光動作を説明する。図1において、4ビットの階調印
刷データDA1〜DA4が供給されると、それがクロッ
ク信号CKに同期してP/S変換器100に入力され、
図6に示すように階調印刷データDA1、DA2、DA
3、DA4の順にシリアルデータに変換され、先ず、そ
の階調印刷データDA1が1ライン分、クロック信号C
Kに同期してドライバIC20−1内のシフトレジスタ
21に入力される。シフトレジスタ21に入力された画
素データは、LED32の発光時間を制御するストロー
ブ信号SBと共に、ラッチ回路22へ入力され、これに
より、LED32の発光あるいは消光状態として一定の
時間だけドライバ回路23へ出力される。このとき、カ
ウンタ回路101では、入力されるクロック信号CKの
数をカウントし、1ライン分の入力クロック信号CKの
数をカウントすると、図6に示すような出力をF/F回
路102へ与える。F/F回路102では、4つの基準
電圧Vref 1〜Vref 4に対応する該F/F回路出力S
102a〜S102dが図6に示すように順次オンし、
それがセレクタ回路103へ与えられる。セレクタ回路
103では、F/F回路出力S102a〜S102dが
オンしている基準電圧Vref 1〜Vref 4が出力され、
ドライバIC20−1の基準電圧端子15へ送られ、該
ドライバIC20−1,…内のドライバ回路23へ入力
される。
【0017】ドライバIC20−1,…内では、シフト
レジスタ21に階調印刷データDA1が格納されたと
き、ドライバ回路23に基準電圧Vref 1が供給される
ので、それが図5のトランジスタ23aによって電流増
幅されて一定の出力電流i1が出力される。この出力電
流i1は、LEDアレイ31−1,…内の電極33を介
してLED32へ供給され、該LED32が発光する。
同様に、シフトレジスタ21に階調印刷データDA2が
格納されたとき、ドライバ回路23には基準電圧Vref
2が供給され、一定の出力電流i2が出力され、シフト
レジスタ21に階調印刷データDA3が格納されたと
き、ドライバ回路23には基準電圧Vref 3が供給さ
れ、一定の出力電流i3が出力され、さらにシフトレジ
スタ21に階調印刷データDA4が格納されたとき、ド
ライバ回路23には基準電圧Vref 4が供給され、一定
の出力電流i4が出力される。一般的に、LED32
は、該LED32に供給する電流に比例して発光出力が
増加する特性を持っている。従って、LEDアレイ31
−1,…内の各LED32は、階調印刷データDA1〜
DA4に応じて、それぞれ重みを持った出力電流i1〜
i4により順次発光し、図2の収束性ロッドレンズアレ
イ40を介して感光ドラム41を16階調の階調印刷デ
ータで露光することになる。
【0018】以上のように、本実施例では、4ビットの
階調印刷データDA1〜DA4をP/S変換器100で
シリアルデータに変換し、そのデータを入力端子11を
介してドライバIC20−1,…内のシフトレジスタ2
1へ供給すると共に、セレクタ回路103で選択された
基準電圧Vref 1〜Vref 4の1つを基準電圧端子15
を介してドライバ回路23へ供給するようにしている。
そのため、従来の2値化用のドライバIC20−1,…
を用いてLEDアレイ31−1,…内の各ドットのLE
D32を多値の発光出力で発光させることができ、解像
度の低下を起こすことなく、またLEDアレイ31−
1,…の高密度化を行わなくとも、階調再現が得られ
る。さらに、従来のドライバIC20−1,…にP/S
変換器100、カウンタ回路101、F/F回路102
及びセレクタ回路103という簡単な回路を追加するの
みで、階調印刷が可能となり、しかも、ドライバ回路2
3から異なる出力電流を発生できるので、異なる出力電
流を発生させるためにドライバ回路23を複数設ける必
要がなく、少ない回路規模によってLEDプリントヘッ
ド駆動回路の回路構成の簡単化と低コスト化が可能とな
る。
【0019】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
例えば、4ビットの階調印刷データDA1〜DA4及び
基準電圧Vref 1〜Vref 4を他のビット数にしたり、
ドライバIC20−1,…内に他の回路を付加したり、
あるいは本発明をLED以外の発光素子のプリントヘッ
ド駆動回路に適用する等、種々の変形が可能である。
【0020】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1〜第3
の発明によれば、異なる出力電流に対する基準電圧を複
数有し、この複数の基準電圧の中から選択した基準電圧
をドライバ回路へ出力するセレクタ回路を設け、該ドラ
イバ回路は選択された基準電圧を受入れて、この基準電
圧と画素データに対応する出力電流を発光素子へ供給
し、階調印刷を行う構成にしている。これにより、ドラ
イバ回路から異なる出力電流を発生できるので、異なる
出力電流を発生させるためにドライバ回路を複数設ける
必要がなく、少ない回路規模の簡単な回路構成で、かつ
低コストで階調印刷を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すLEDプリントヘッド駆
動回路の概略の構成ブロック図である。
【図2】従来のLEDプリンタの概略の構成図である。
【図3】図2中のLEDアレイ光源部の構成図である。
【図4】図2中の駆動回路及びLEDアレイ光源部の構
成ブロック図である。
【図5】図4中のドライバ回路の概略の回路図である。
【図6】図1の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
10 駆動回路 11 入力端子 12 クロック端子 13 ストローブ端子 14 電源端子 15 基準電圧端子 20−1〜20−n ドライバIC 21 シフトレジスタ 22 ラッチ回路 23 ドライバ回路 30 LEDアレイ光源部 31,31−1〜31−n LEDアレイ 32 LED 40 収束性ロッドレンズアレ
イ 41 感光ドラム 42 帯電器 43 現像器 44 転写器 45 用紙 100 P/S変換器 101 カウンタ回路 102 F/F回路 103 セレクタ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/44 B41J 2/45 B41J 2/455 B41J 2/36

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力端子から入力される印刷データを順
    次入力し、該入力されたデータと発光素子の発光時間を
    制御するストローブ信号とにより該発光素子を駆動する
    発光素子プリントヘッド駆動回路において、 基準電圧の電圧値に基づいて該電圧値に対応する出力電
    流を前記発光素子に供給するドライバ回路と、異なる出力電流の各々に対応する基準電圧の電圧値を複
    数有し、該複数の電圧値の中から選択した電圧値を基準
    電圧として 前記ドライバ回路へ供給するセレクタ回路と
    備え、 前記ドライバ回路は、前記セレクタ回路から供給された
    前記基準電圧の電圧値と画素データとに基づいて前記出
    力電流を発生し、該出力電流を前記発光素子へ供給する
    構成にしたことを特徴とする発光素子プリントヘッド駆
    動回路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の発光素子プリントヘッド
    駆動回路において、 前記セレクタ回路は、前記複数の基準電圧をライン毎に
    順次選択して前記ドライバ回路へ供給する構成にしたこ
    とを特徴とする発光素子プリントヘッド駆動回路。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の発光素子プリントヘッド
    駆動回路において、 1ライン分のクロック信号をカウントし、1ライン毎に
    カウンタ出力を発生するカウンタ回路と、 前記カウンタ回路のカウンタ出力を入力し、該カウンタ
    出力に基づいて前記基準電圧を順次選択する選択信号を
    出力する手段とを設け、 前記セレクタ回路は、前記選択信号を受入れ、該選択信
    号により1ライン毎に前記基準電圧を切替えて前記ドラ
    イバ回路へ供給する構成にしたことを特徴とする発光素
    子プリントヘッド駆動回路。
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