专利名称：光打印头及其点亮方法
技术领域：
本发明涉及光打印头，特别是有两列以上发光点阵的光打印头，并涉及这种光打印头的点亮方法。
光打印头6的结构示于图2。光打印头由发光元件阵列24和棒状透镜阵列26来构成，透镜的焦点聚焦于感光鼓2上。
在以前的光打印头中，发光点阵由线性排列的一列发光元件来组成。像这样由一列发光点组成的光打印头存在着以下问题。
(1)一个像素的曝光量取决于所点亮的一个发光点的光量。因而，在一列发光点的光打印头中，无法增大一个像素的曝光量。
(2)在有一列发光点的光打印头中，像素密度取决于发光点的排列间距。此外，发光点的排列间距因发光元件阵列的制造条件而受限制。因而，在有一列发光点阵的光打印头中，在提高像素密度上存在着极限。
(3)从发光元件阵列发出的光经由棒状透镜阵列在感光鼓上曝光。此时，如果在棒状透镜阵列中存在着起伏，则受到起伏的影响，通过棒状透镜阵列后的光点阵存在着从直线错位。
(4)发光元件阵列通过把多个发光元件阵列芯片排列起来而制作，因芯片倾斜地安装，存在着光点阵从直线错位。
本发明的另一个目的在于提供一种能够提高像素密度的光打印头。
本发明的另外一个目的在于提供一种能够修正感光鼓上的光点阵的错位的光打印头。
本发明的另外一个目的在于提供这种光打印头的点亮方法。
根据本发明的第1形态，其特征在于，在使感光鼓曝光而形成像素的光打印头中，包括具有两列以上的发光点阵的发光元件阵列，以及把来自前述发光元件阵列的光投影到前述感光鼓上形成光点阵的棒状透镜阵列。
前述两列以上的发光点阵最好是沿与前述感光鼓的旋转轴方向平行的主扫描方向有相同的间距，各发光点阵的发光点沿与前述感光鼓的旋转方向垂直的副扫描方向并列地排列，或者沿前述主扫描方向错开地排列。
发光点阵的每一个，由发光二极管的阵列或者三端发光晶体管的阵列来组成。三端发光晶体管的阵列由自扫描型发光元件阵列的发光部来构成。
自扫描型发光元件阵列包括转移部，该转移部是这样形成的，即，排列多个作为转移元件的、用于转移动作的、具有阈值电压或阈值电流的控制电极的三端发光晶体管，经由电气上有单向性的电气元件把各转移元件的前述控制电极连接到位于其附近的至少一个转移元件的控制电极，并把电源线经由负载电阻器连接到各转移元件的控制电极，把时钟脉冲线连接到各转移元件，和排列多个作为发光元件的、用于发光动作的、具有阈值电压或阈值电流的控制电极的三端发光晶体管而成的发光部，
用电气机构把前述发光元件的各控制电极与前述转移元件的控制电极连接起来，设置向各发光元件供给发光用的电流的线。
根据本发明的第2形态，是包括具有两列以上的发光点阵的发光元件阵列，以及把来自前述发光元件阵列的光投影到前述感光鼓上形成光点阵的棒状透镜阵列，前述两列以上的发光点阵沿与前述感光鼓的旋转轴方向平行的主扫描方向有相同的间距，各发光点阵的发光点沿与前述感光鼓的旋转方向垂直的副扫描方向并列地排列的光打印头中的发光点的点亮方法，其特征在于，其中通过选择沿副扫描方向并列的多个发光点的点亮来改变像素的累计曝光量。
在此一场合，可以使前述两列以上的发光点阵的发光点的光量全都相同，或者以发光点阵单位来改变。
此外，还可以选择前述两列以上的发光点阵的发光点的点亮，以便修正前述感光鼓上的光点阵的错位。
图2是表示光打印头的结构的图。
图3是表示发光点阵有两列的LED阵列芯片的图。
图4是表示感光鼓一边沿副扫描方向旋转一边曝光的情形的图。
图5是表示感光鼓一边沿副扫描方向旋转一边曝光的另一种情形的图。
图6是表示光打印头中所使用的LED阵列芯片的另一例的图。
图7是表示通过棒状透镜后的光点阵受到棒状透镜的起伏的影响从直线错位的状态的图。
图8是表示修正图7的光点阵的错位的例子的图。
图9是表示自扫描型发光元件阵列的等效电路的图。
图10是表示图9中所示的自扫描型发光元件阵列的芯片的图。
下面基于
本发明的实施例。
(第1实施例)图3示出光打印头中所使用的、发光点阵有第1列和第2列两列的发光二极管(LED)阵列芯片30。图中，32表示键合焊盘，34表示发光点。此外，p表示发光点的主扫描方向间距，d表示发光点的副扫描方向间距。这里，主扫描方向是平行于感光鼓的旋转轴的方向，副扫描方向是垂直于感光鼓的旋转轴的方向。而且，d选择成副扫描方向的分辨率的整数倍。
参照图4对具有以上这种两列发光点阵的光打印头6构成的曝光例进行说明。图中，6A表示第1列发光点阵，6B表示第2列发光点阵。而且，第1列发光点和第2列发光点的光量可以相同。图4示出感光鼓一边沿副扫描方向旋转，感光鼓一边被两列发光点阵曝光的情形。图中一个方格表示一个像素在光打印头6中涂满黑色的方格表示点亮的发光点。此外，数字“0”表示未曝光的像素，“1”表示曝光了一次的像素，“2”表示曝光了两次的像素。从图中可以看出，一次曝光通过用第1列的发光点阵6A曝光来进行，两次曝光通过首先用第1列的发光点阵6A来曝光的像素，接着用第2列的发光点阵6B曝光来进行。
这样一来将会明白，通过使用发光点有两列的头对像素可以造成0、1、2三级曝光状态。
此外，如果用本实施例的光打印头，则因为与以前的发光点为一列的情况相比，像素的累计曝光量成为最大2倍，故与以前情况相比可以把印刷速度取为2倍。
虽然在本实施例中示出两列发光点的光打印头，但是也可以取为三列以上。
图5示出具有两列发光点阵的头构成的另一个曝光例。虽然在前一例中发光点的第1列与第2列取为相同的光量，但是这里把第2列发光点的光量取为第1列发光点光量的两倍。
通过像这样通过改变第1列与第2列发光点处的光量，在两列头中可以造成0、1、2、3四级曝光状态。但是，由于第1列发光点的光量设定成第2列发光点光量的一半，故与图4的方式相比，像素的累计曝光量仅成为最大1.5倍，打印机的印刷速度方面图4的方式有利。
虽然在本曝光例中示出两列发光点的光打印头，但是也可以取为三列以上。
(第2实施例)图6示出光打印头中所使用的另一例的LED阵列芯片36。32是键合焊盘，34是发光点。
在本实施例中，使用具有按主扫描方向间距p、副扫描方向间距d排列的第1和第2两列发光点阵的LED阵列芯片36，来构成光打印头。这里，第1列和第2列发光点阵，如图所示，成为沿主扫描方向错开半间距(p/2)的配置。发光点阵的副扫描方向间距d选成副扫描方向的分辨率的整数倍。
通过使用这样构成的LED阵列芯片，可以制作与图3的头相比主扫描方向的像素密度为两倍的头。
(第3实施例)像图2中说明的那样，从发光元件阵列24出射的光经由棒状透镜阵列26入射到感光鼓2上。棒状透镜阵列26如图7中所示通过把棒状透镜50例如叠层来构成。
从由LED39的阵列组成的一列发光点阵40发出的光通过棒状透镜阵列26。通过后的光入射到感光鼓2上，形成光点阵42(用41表示各光点)。光点阵42如图7中所示，受到棒状透镜阵列26的起伏的影响而存在着从直线错位。为了修正此一错位，用多个发光点阵来构成光源的LED阵列。
图8是备有由四列发光点阵组成的LED阵列44的实施例。在本实施例中，如图8中所示，通过使邻接副扫描方向的两个发光点同时发光，使光点的三级位置调整成为可能。在图示的LED阵列44中，加上斜线表示的部分分别表示同时发光的相邻的两个发光点。此外，在图示的发光点阵46中，加上斜线表示的部分分别表示通过棒状透镜阵列26入射到感光鼓2上的光。
如图8中所示，通过选择LED阵列44的将要点亮的发光点来修正棒状透镜阵列26的起伏的影响，可以得到几乎直线状的发光点阵。
此外，用同样的手法也可以进行芯片的倾斜安装引起的光点阵的错位的修正。
(第4实施例)虽然以上的三个实施例作为发光元件阵列用LED阵列，但是在本实施例中，就在光打印头中使用用三端发光晶体管的自扫描型发光元件阵列的场合进行说明。
图9中示出本实施例的自扫描型发光元件阵列的等效电路。此一自扫描型发光元件阵列在属于本申请人的日本专利特开平2-263668号公报中公开。该公报的内容包括在本说明书的内容中。
图9的自扫描型发光元件阵列，基本上由转移部60，第1发光部62，以及第2发光部64来组成。第1发光部62相当于前述实施例的第1发光点阵，第2发光部64相当于第2发光点阵。
转移部60用三端发光晶体管…、T-1、T0、T1、…作为转移元件。电源电压VGA(-5V)经由负载电阻器RL施加到各发光晶体管的栅极…、G-1、G0、G1、…。此外，邻接的栅极间为了造成电气上的相互作用而经由二极管…、D-1、D0、D1、…电气上连接起来。两根转移时钟线(1、2)分别每隔一个元件地连接到各发光晶体管的阴极。图中s表示起始脉冲。
第1发光部62和第2发光部64分别作为写入用的发光元件由三端发光晶体管(…、L1-1、L10、L11、…)、(…L2-1、L20、L21、…)的阵列来组成，发光部62、64的各发光晶体管的栅极连接到转移部60的对应的发光晶体管的栅极。写入信号11、12分别加到发光晶体管…、L1-1、L10、L11、…的阴极、发光晶体管…L2-1、L20、L21、…的阴极上。
说明转移部60的动作。首先转移时钟1为低电平，发光晶体管T0导通。此时根据三端发光晶体管的特性栅极G0提高到零伏附近。此时，各发光晶体管的栅极电压由电阻RL、二极管…、D-1、D0、D1、…的网络来决定。然后靠近发光晶体管T0的发光晶体管的栅极电压上升最高，随着离开T0栅极电压按下降顺序降低。
可是，根据二极管特性的单向性、非对称性，电压降低的效应仅在发光晶体管T0的右方向起作用。也就是说栅极G1对于G0按二极管的顺方向升沿电压Vdif设定成低电压，栅极G2对G1进一步按二极管的顺方向升沿电压Vdif设定成低电压。另一方面因为二极管D-1成为反向偏压故电流不流动，因而发光晶体管T0左侧的栅极G-1成为与电源电压VGA同电位。
下一个转移时钟脉冲2虽然加在最靠近的发光晶体管T1、T-1，然后加在T3和T-3等上，但是在这些当中，导通电压最高的发光晶体管是T1，T1的导通电压虽然是栅极G1的栅极电压+Vdif，但是这些是Vdif的大约两倍。下一个导通电压高的发光晶体管是T3，是Vdif的大约四倍。T-1和T-3的导通电压成为大约VGA+Vdif。
根据以上，如果把转移时钟脉冲的低电平电压设定于Vdif的大约两倍到Vdif的大约四倍之间，则可以仅使发光晶体管T1导通，可以进行转移动作。
下面说明第1发光部62的动作。现在，如果转移元件T0处于导通状态，则栅极G0的电压从电源电压VGA(-5伏)上升，成为几乎零伏。因而，如果写入信号11的电压低于PN结的扩散电位(大约1伏以下)，则可以使发光晶体管L10成为发光状态。
与此相反，栅极G-1为大约-5伏，栅极G1为大约-1伏。因而，发光晶体管L1-1的写入电压成为大约-6伏，发光晶体管L11的写入电压成为大约-2伏。因此，仅发光晶体管L10写入的写入信号11的电压为大约-1～-2伏的范围。发光晶体管L10一进入导通，也就是发光状态，就可以防止其他发光晶体管被选择这样的错误。
发光强度取决于流过写入信号11的电流，图像可以用任意强度写入。此外，为了把发光状态转移到下一个发光晶体管，有必要使写入信号11的电压一度降低到0伏，使正在发光的元件暂时切断。
由于第2发光部64的动作与第1发光部62的动作是相同的，所以不进行再次说明。
图10是表示图9中所示的自扫描型发光元件阵列的芯片110的图。在芯片110上形成转移部60，两列发光点阵62、64，以及多个键合焊盘70。这种自扫描型发光元件阵列与图3中所示的LED阵列同样，可以用于光打印头。
虽然在通常的LED阵列中，因为发光点与键合焊盘一对一地接线，故如果多列发光点阵的场合，则键合焊盘数也成为列数倍，但是在自扫描型发光元件阵列中，由于例如如果发光点阵增加一列则键合焊盘只增加一个就足够了，所以存在着不增大芯片尺寸这样的优点。
产业实用性如果像以上说明的那样利用本发明，则在使光对感光鼓曝光而形成像素的光打印头中，通过设置两列以上的发光点阵可以得到下列效果(1)能够使曝光量增大，(2)能够提高像素密度，(3)能够修正棒状透镜阵列的起伏或芯片的倾斜配置引起的光点阵的错位，(4)能够提高打印机的印刷速度等。
权利要求
1.一种光打印头，是使感光鼓曝光而形成像素的光打印头，其特征在于包括具有两列以上的发光点阵的发光元件阵列，以及把来自前述发光元件阵列的光投影到前述感光鼓上形成光点阵的棒状透镜阵列。
2.权利要求1所述的光打印头，其特征在于，前述两列以上的发光点阵沿与前述感光鼓的旋转轴方向平行的主扫描方向有相同的间距，各发光点阵的发光点沿与前述感光鼓的旋转方向垂直的副扫描方向并列地排列。
3.权利要求1所述的光打印头，其特征在于，前述两列以上的各发光点阵沿与前述感光鼓的旋转轴方向平行的主扫描方向有相同的间距，各发光点阵的发光点沿前述主扫描方向错开地排列。
4.权利要求1、2或3的任一项所述的光打印头，其特征在于，前述发光点阵的每一个由发光二极管的阵列或者三端发光晶体管的阵列来组成。
5.权利要求4所述的光打印头，其特征在于，前述三端发光晶体管的阵列由自扫描型发光元件阵列的发光部来构成。
6.权利要求5所述的光打印头，其特征在于，前述自扫描型发光元件阵列包括转移部，该转移部是这样形成的，即，排列多个作为转移元件的、用于转移动作的、具有阈值电压或阈值电流的控制电极的三端发光晶体管，经由电气上有单向性的电气元件把各转移元件的前述控制电极连接到位于其附近的至少一个转移元件的控制电极，并把电源线经由负载电阻器连接到各转移元件的控制电极，把时钟脉冲线连接到各转移元件，和排列多个作为发光元件的、用于发光动作的、具有阈值电压或阈值电流的控制电极的三端发光晶体管而成的发光部，用电气机构把前述发光元件的各控制电极与前述转移元件的控制电极连接起来，设置向各发光元件供给发光用的电流的线。
7.一种权利要求2所述的光打印头中的发光点的点亮方法，其特征在于，通过选择沿副扫描方向并列的多个发光点的点亮，改变像素的累计曝光量。
8.权利要求7所述的点亮方法，其特征在于，使前述两列以上的发光点阵的发光点的光量全都相同。
9.权利要求7所述的点亮方法，其特征在于，以发光点阵单位来改变前述两列以上的发光点阵的发光点的光量。
10.一种权利要求2所述的光打印头中的发光点的点亮方法，其特征在于，以修正前述感光鼓上的光点阵的错位的方式，选择前述两列以上的发光点阵的发光点的点亮。
11.权利要求10所述的点亮方法，其特征在于，前述点亮的选择通过同时点亮沿副扫描方向连续的两个发光点来进行。
全文摘要
提供一种能够使曝光量增大的光打印头的结构。在使感光鼓曝光而形成像素的光打印头中,包括:具有两列以上的发光点阵的发光元件阵列,以及把来自发光元件阵列的光投影到感光鼓上形成光点阵的棒状透镜阵列,两列以上的发光点阵沿与感光鼓的旋转轴方向平行的主扫描方向有相同的间距,各发光点阵的发光点沿与前述感光鼓的旋转方向垂直的副扫描方向并列地排列。
文档编号G06K15/12GK1364117SQ01800475
公开日2002年8月14日 申请日期2001年3月15日 优先权日2000年3月16日
发明者大野诚治, 楠田幸久, 吉田治信, 山下建 申请人:日本板硝子株式会社