JPH0613652A

JPH0613652A - 発光ダイオードアレイ、その駆動方法及びこれを用いるドライバー回路

Info

Publication number: JPH0613652A
Application number: JP16968892A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Koike; 正好小池
Original assignee: Eastman Kodak Japan Ltd
Current assignee: Eastman Kodak Japan Ltd
Priority date: 1992-06-26
Filing date: 1992-06-26
Publication date: 1994-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】高階調のプリンティングを精度良く行うため
に、動作による発光ダイオードアレイ及びドライバーＩ
Ｃの発熱による発光量への影響を改善した発光ダイオー
ドアレイ及びドライバー回路、これらの駆動方法を提供
する。【構成】本発明の発光ダイオードアレイは、書き込み
用発光ダイオード３１と光遮蔽発光ダイオード３２との
一対によって形成されている。一方、ドライバーＩＣ５
１内のスイッチ回路５０によって、階調信号に応じて出
力ドライバー回路５４より供給される電流を一対の発光
ダイオードアレイのいずれに電通するかが制御されてい
る。従って、この発光ダイオード対に供給される合計電
流量は一定となるので、発光ダイオード対の温度及び発
光ダイオードアレイチップ３５上の温度分布も一定とな
り、良好なグレイスケールで感光体ドラムに画像を書き
込むことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光プリンタ装置のプリン
トヘッドに用いる発光ダイオードアレイの構造及びこれ
を駆動するためのドライバー回路、特に、高階調のプリ
ントアウトが可能なプリントヘッドに用いられる発光ダ
イオードアレイ等に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光プリンタ装置は、高密集させた発光ダ
イオードアレイが光書き込みプリンタヘッドに内蔵さ
れ、このプリンタヘッドが感光体ドラムに沿って配置さ
れている。そして、読み込んだ画像を画素毎のグレイス
ケール（階調）についてデータに分解して、そのデータ
の一画素ライン（一行）毎にその一行内にある画素毎の
階調信号に従って、発光ダイオードアレイの複数の発光
ダイオードをそれぞれ発光させる。そして、このように
して得られた一行毎の光を集束ロッドレンズアレイによ
って感光体ドラム面に結像させ、潜像を一行分ずつ形成
してゆき、その後この潜像にトナー等を付着させ、これ
を用紙等に転写する装置である。

【０００３】ここで、従来のレーザ・ビーム・プリンタ
装置は、機械的に例えばレーザ・ビームを偏向するため
のミラーを動かしながらレーザ・ビームを走査し、一行
分のデータを感光体ドラムに書き込んでいた。

【０００４】しかし、上述の光プリンタ装置は、読み込
んだ画素の一行分のデータを発光ダイオードアレイによ
って一度に電気的に処理し、並列走査、すなわち一度に
一行を感光体ドラムに書き込むことができるので、迅速
にかつ精度よくプリントアウトすることができる。更
に、上述の光プリンタ装置は、レーザ・ビーム・プリン
タ装置のようにレーザ・ビームを偏向させる機械的動作
部分が不要なので小型化が図れる。

【０００５】図４には、従来のプリント装置における発
光ダイオードアレイの配設図が示されている。図４に示
されるように、従来の発光ダイオードアレイは、発光部
１０１と電極部１０３が発光ダイオードチップ１０５内
に配設されている。そして、図５にはこの発光ダイオー
ドアレイのうち１個の発光ダイオードの断面図が示され
ており、発光ダイオードアレイの半導体結晶材料が、ガ
リウム砒素リン（ＧａＡｓＰ）の場合である。そして、
図５に示されるように、従来の発光ダイオードアレイ
は、マイナス電極１０８の上にｎ型ガリウム砒素（Ｇａ
Ａｓ）基板１０４を形成し、その上にｎ型ガリウム砒素
リン層１０７を形成し、更に選択拡散マスク１０５を形
成してｎ型ガリウム砒素リン層１０７内に亜鉛（Ｚｎ）
拡散領域１０６を形成する。そして、この亜鉛拡散領域
１０６上にプラス電極１１０を形成し、これら全体を覆
うようにしてパッシベーション膜１０９が形成されてい
る。従って、従来の発光ダイオードアレイを用いて感光
体ドラムに書き込む場合は、階調信号によって書き込み
用の光を射出した発光ダイオードのみ発熱する。

【０００６】しかしながら、次の行の画素に対応するグ
レイスケールを更に書き込む際に、先に発光した発光ダ
イオードを再度発光させると、先の発熱のためその階調
信号に相当する光量を満たすことができず、他の先に発
光しなかった発光ダイオードに比べグレイスケールの品
質が著しく劣化するという問題点があった。すなわち、
図６に示すように、発光ダイオードアレイチップの発光
ダイオード１８〜２２に電流を供給して発光させ、発光
ダイオード１１〜１７及び２３〜２８には電流を供給し
ない場合、発光ダイオードアレイチップ上の温度分布
は、通電して発光した発光ダイオード１８〜２２及びそ
の近辺の温度が他の部分の温度に比べ高い状態になって
いる。この温度上昇は、発光ダイオードの発光による発
熱に起因し、丁度発熱を起こした複数の発光ダイオード
の中央部が最も高温となっている。なお、通常発光ダイ
オードの発光効率は、数％〜１０数％程度であり、特に
ガリウム砒素リンを半導体結晶材料として用いた発光ダ
イオードの場合は、更に発光効率は低く数％にも及ばな
い。従って、供給した電流のほとんどは熱に変換し、発
光ダイオードの発熱は非常に激しいものである。

【０００７】このような発光ダイオードアレイチップ上
における部分的な温度上昇が、プリントアウトされたグ
レイスケールの品質に及ぼす影響について、図７を用い
て説明する。

【０００８】図７に示されるプリンティング領域Ａ１Ａ
２Ｂ２Ｂ１及びＡ３Ａ４Ｂ４Ｂ３は、階調信号が０レベ
ルで電流が供給されていないので、この領域に対応する
発光ダイオードアレイは発光しない。一方、プリンティ
ング領域Ａ２Ａ３Ｂ３Ｂ２は階調信号が例えば１００レ
ベルとすると、この領域に対応する発光ダイオードアレ
イはその所定の階調信号に対応する電流供給量に応じて
発光する。そして、この一行分のデータを書き込んだの
ち、次の行のデータのプリンティング領域Ｂ１Ｂ２Ｂ３
Ｂ４Ｃ４Ｃ３Ｃ２Ｃ１を例えば階調２００レベルで発光
させると、先に発光したプリンティング領域Ａ２Ａ３Ｂ
３Ｂ２に対応する発光ダイオードアレイは、発熱のため
次行のプリンティング領域Ｂ２Ｂ３Ｃ３Ｃ２において階
調レベル２００に相当する発光を行うことができず、そ
の部分のグレイスケールが劣化するという問題点があっ
た。これは、発光ダイオードの発光出力が、一定電流を
供給した場合、その発光ダイオードの温度上昇に反比例
して低下することに起因する。例えば、温度１℃変化す
る時の光出力の変化量を温度係数Ｔｃとすると、ＧａＡ
ｓＰを用いた発光ダイオードにおいて、発光波長ピーク
が６５０ｎｍから７５０ｎｍ付近の場合には、Ｔｃ（%
／deg.）は−０．６から−０．８（% ／deg.）となる。

【０００９】発光ダイオードアレイの使用の際の部分的
な温度上昇について、ドット密度が３００ｄｐｉである
ガリウム砒素リン（ＧａＡｓＰ）を用いた発光ダイオー
ド内蔵のプリントヘッドを例に取って説明する。すなわ
ち、デューティ比５０％動作で約１００秒後には５０℃
の温度上昇がみられる。デューティ比と温度上昇量はほ
ぼ比例の関係があり、高階調プリントをパルス幅変調を
用いて行う場合、階調度が高いほど駆動電流パルス幅が
広くなるので、これに伴なってデューティ比は高くなり
温度上昇量も大きくなる。従って、前述した温度係数Ｔ
ｃが−０．７%／deg.である場合には、発光ダイオード
の発熱による温度上昇が５０℃の時、その光出力は３５
％も減少してしまう。

【００１０】なお、目的とする階調数（ＧＬ：Ｇｒａｙ
Ｌｅｖｅｌ）とこれを制御する発光ダイオードの光量
の精度（ΔＬ／Ｌ：ＬｉｇｈｔＯｕｔｐｕｔ）は以下
のような関係を有する。

【００１１】

【数１】従って、例えば２５６階調を目標にした場合には、上記
の式より許容される光出力の変化量、すなわち発光ダイ
オードの光量の精度は約０．２％となり、温度係数Ｔｃ
を−０．７% ／deg.とすると、許容される温度変化量は
０．３℃と極めて厳しい条件になる。

【００１２】現在、この温度補正の問題への解決策とし
て、以下の４つの方法が提案されている。すなわち、（１）発光ダイオードアレイを駆動するドライバーＩＣ
内に温度センサを内蔵し、動作状態における発光ダイオ
ードアレイの温度をドライバーＩＣ内の温度と同一と仮
定して検出し、その温度によって発光ダイオードアレイ
に供給する電流量または電流パルス幅を補正する方法。

【００１３】（２）高発光効率の発光ダイオードアレイ
を使用し、少ない電流供給量で所定の光量を得ることに
よって発光に伴う発熱を抑制する方法。

【００１４】（３）光学フィルタを用いて温度依存性の
高い光スペクトル部分をカットして、温度係数Ｔｃの低
減を図る方法。

【００１５】（４）発光ダイオードアレイを駆動するド
ライバーＩＣからの出力電流の温度係数が、発光ダイオ
ードアレイの光出力の温度係数の逆符号の値となるよう
に電気回路を設計し、相互に補償し合うこととし、発光
ダイオードアレイ全体の温度係数を零に近似させる方
法。

【００１６】ここで、発光ダイオードアレイの温度上昇
とドライバーＩＣの温度上昇とは厳密には一致しないの
で、（１）、（４）の方法では、正確に温度補正するこ
とは困難であった。更に、（４）のドライバーＩＣの出
力電流の温度係数と発光ダイオードアレイの光出力の温
度係数とを厳密に逆符号の値とすることも困難であっ
た。すなわち、夫々の温度係数はばらつくため、両者が
打ち消しあって零に補正することはほとんど不可能であ
った。また、（２）の方法は原理的には有効な方法であ
るが、どの程度まで供給電流量を低減できるかに依存す
る。例えば、１０分の１の電流量で駆動可能であれば温
度変化量もほぼ１０分の１程度に低減できる。しかし、
温度変化量を零にすることは不可能であり、特に高階調
のプリンティングを行うときには、（２）の方法に加え
て他の温度補償の手段が必要である。また、（３）の方
法は特願平２−６９１９７号及び特願平２−７５０９７
号に提案したものであるが、これらは米国にて特許が成
立している（USP5,005,058、USP5,051,788）。この
（３）によれば、光学フィルタの波長特性を使用波長に
あわせて設計して、発光ダイオードアレイを覆うように
設置することによって、温度係数をほぼ零にすることが
できる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光学フ
ィルタを用いる方法においても、通常発光ダイオードア
レイの各々の発光ダイオードの温度係数はばらつきを有
するため、これらすべての温度係数を個々に零にするこ
とは困難であった。従って、僅かな温度係数のばらつき
が残留する。このため、特に高階調のプリンティングを
行う場合には他の手段を加えて温度係数の補正をする必
要がある。

【００１８】ここで、高階調のプリンティング、例えば
２５６階調の際の温度係数Ｔｃとその温度係数Ｔｃにお
ける許容温度変化量との関係を以下の表に示す。

【００１９】

【表１】上記の表から明らかなように、発光ダイオードアレイプ
リンタにおいて２５６階調を精度よく実現するために
は、温度係数Ｔｃの値を零に近似することであり、更
に、温度変化量も最小にすることが必要である。

【００２０】しかしながら、特に、ガリウム砒素リンを
用いた発光ダイオードアレイの場合、１ドットの発光ダ
イオードに１０ｍＡ、デューティ比１００％で電流を供
給すると、即座に約５℃程度の温度上昇が生じることか
ら、（３）の方法による温度補正でも不十分であった。

【００２１】更に、発光ダイオードアレイ、ドライバー
ＩＣの発熱による温度変化は、階調信号のレベルの変化
に伴って変化するため、動的な温度変化となる。従っ
て、この温度変化を動的に補正することは困難であっ
た。なお、この温度上昇の速度は、デューティ比５０
％、一行あたりの発光ダイオードの発光時間２００μse
c.、供給電流４ｍＡ／ｄｏｔで発光ダイオードを動作さ
れた場合、電流供給開始から１００秒後には約５０℃温
度上昇してしまう。すなわち、この温度上昇速度は、約
０．５℃／秒で通常の発光ダイオードアレイプリンタの
プリンティング時間に比べてかなり速い速度である。

【００２２】本発明は以上のような課題に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、高階調のプリンティングを
精度良く行うために、動作による発光ダイオードアレイ
及びこれを駆動するドライバーＩＣの発熱による発光量
への影響を改善した発光ダイオードアレイ及びこれを駆
動するドライバー回路、更に発光ダイオードアレイの駆
動方法を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するために、本発明における発光ダイオードアレイは、
階調信号に応じて光量を発光する複数の発光ダイオード
を同一基板上に配設してなる発光ダイオードアレイであ
って、以下のようなことを特徴とする。

【００２４】（１）光遮蔽膜で覆われ、射出された光が
外方に放射されない光遮蔽発光ダイオードと、光遮蔽膜
で覆われておらず、書き込み用の光を射出する書き込み
用発光ダイオードと、からなる発光ダイオード対と、こ
の発光ダイオード対に実質的に一定の電流を供給する定
電流供給手段と、この定電流供給手段から供給される電
流経路に設けられ、光遮蔽ダイオードと書き込み用ダイ
オードへの供給電流量の分配比を調整する分配手段とを
有する。

【００２５】（２）上記（１）記載の特徴を有し、前記
発光ダイオード対の光遮蔽発光ダイオードと書き込み用
発光ダイオードとが近接して夫々一列に配設されてい
る。

【００２６】（３）上記（１）記載の特徴を有し、前記
発光ダイオード対の光遮蔽発光ダイオードと書き込み用
発光ダイオードとが交互に一列に配設されている。

【００２７】（４）上記（１）記載の発光ダイオードア
レイを駆動するためのドライバー回路であって、前記発
光ダイオードアレイに送る階調信号をデジタル信号に処
理するデジタル信号処理回路と、請求項１記載の定電流
供給手段であって、前記デジタル信号回路の階調信号に
応じた発光ダイオードの光量出力信号及び電流を供給す
る出力ドライバー回路と、請求項１記載の分配手段であ
って、前記出力ドライバー回路に接続する出力端子と、
前記光遮蔽発光ダイオード及び書き込み用発光ダイオー
ドに夫々接続する出力端子の３端子を１組とする複数組
の端子を有し、前記入力端子からの光量出力信号に応じ
て出力端子へのスイッチ切り換えを行い、光遮蔽発光ダ
イオードまたは書き込み用発光ダイオードに電流を供給
すスイッチ回路とを有する。

【００２８】（５）上記（１）記載の発光ダイオードア
レイを駆動する為のドライバー回路であって、任意のデ
ジタル信号処理回路及び出力ドライバー回路からなるド
ライバーＩＣと、上記（４）記載のスイッチ回路を集積
化したことを特徴とする。

【００２９】（６）上記（１）記載の発光ダイオードア
レイを駆動するためのドライバー回路であって、任意の
デジタル信号処理回路及び出力ドライバー回路からなる
ドライバーＩＣと、上記（４）記載のスイッチ回路を集
積化し、このドライバー回路を発光ダイオードアレイチ
ップの両側に配置し、この発光ダイオードアレイチップ
の両端に配設された各電極に接続することを特徴とす
る。

【００３０】（７）上記（１）記載の発光ダイオードア
レイの駆動方法であって、階調信号によって、発光ダイ
オードをＯＮにする光量出力信号が前記スイッチ回路ま
で送信されると、前記スイッチ回路によって前記一対の
発光ダイオードのうち光出射発光ダイオードにのみ前記
出力ドライバー回路からの電流が供給され、発光ダイオ
ードをＯＦＦにする光量出力信号信号が前記スイッチ回
路まで送信されると、前記スイッチ回路によって前記一
対の発光ダイオードのうち光遮蔽発光ダイオードにのみ
前記出力ドライバー回路からの電流が供給されることを
特徴とする。

【００３１】

【作用】以上のような構成を有する本発明に係る（１）
〜（３）の発光ダイオードアレイにおいて、光遮蔽膜で
覆われ、射出された光が外方に放射されない光遮蔽発光
ダイオードと光遮蔽膜で覆われておらず、書き込み用の
光を射出する書き込み用発光ダイオードとからなる発光
ダイオード対を有するので、階調信号に応じてこれらに
供給する電流量を分配を制御することができる。このた
め、階調信号の如何に係わらず、常に前記発光ダイオー
ド対に供給される合計電流量を一定することができ、同
一基板上の発光ダイオード対はいずれも一定の発熱を生
じることとなり、発熱による光量の減少を抑制すること
ができる。

【００３２】また、本発明に係る（４）〜（６）の発光
ダイオードアレイを駆動するためのドライバー回路にお
いては、出力ドライバー回路から供給する電流を前記発
光ダイオード対のいずれに供給するかを制御するスイッ
チ回路を有するので、階調信号の如何に関わらず、常に
発光ダイオード対に供給する合計電流量を一定にするこ
とができ、発熱による光量の減少を抑制することができ
る。

【００３３】更に、本発明に係る（７）の発光ダイオー
ドアレイの駆動方法においては、階調信号によって、発
光ダイオードをＯＮにする場合には、前記出力ドライバ
ー回路からの電流がスイッチ回路によって前記光出射発
光ダイオードにのみ供給され、発光ダイオードをＯＦＦ
にする場合には、前記出力ドライバー回路からの電流が
スイッチ回路によって光遮蔽発光ダイオードにのみ供給
されるので、上記同様の作用を有する。

【００３４】

【実施例】以下、図を用いながら、本発明に係る発光ダ
イオードアレイについて説明する。

【００３５】図１は、本発明の発光ダイオードアレイの
一実施例であり、発光ダイオードアレイチップ上の配設
図である。図１において、本発明の発光ダイオードアレ
イチップ３５は、光遮蔽膜で覆われておらず、書き込み
用の光を射出する書き込み用発光ダイオード３１と、光
遮蔽膜で覆われ、射出された光を外方に放射する光遮蔽
発光ダイオード３２と、電極（ワイヤボンディングパッ
ト）３３と、電極（リード部）３４とから構成されてい
る。すなわち、本発明の発光ダイオードアレイは、図１
に示すように書き込み用発光ダイオード３１と光遮蔽発
光ダイオード３２とが一対のアレイとして形成されてい
る。そして、書き込み用発光ダイオード３１と光遮蔽発
光ダイオード３２とに電流を供給する電極（リード部）
３４は並列して配設され、この電極（リード部）３４に
接続する電極（ワイヤボンディングパット）３３は、発
光ダイオードアレイチップの片側に配設されている。

【００３６】図２は、前述の一対の発光ダイオードアレ
イを図１中に示した実線Ａ−Ａ′で断面を取ったときの
断面図である。なお、この図の発光ダイオードはガリウ
ム砒素リン（ＧａＡｓＰ）を半導体結晶材料として用い
た場合である。図１において、本発明の書き込み用発光
ダイオード３１に相当する光出射Ｚｎ拡散領域４３と、
光遮蔽発光ダイオード３２に相当する光遮蔽Ｚｎ拡散領
域４４との一対が示されている。そして、光遮蔽Ｚｎ拡
散領域４４のみ光遮蔽膜３６によって覆われている。

【００３７】次に、この発光ダイオードアレイの製造方
法について説明する。まず、図２に示されるように、選
択拡散マスク４５によってガリウム砒素リン層４２に光
出射亜鉛（Ｚｎ）拡散領域４３と光遮蔽亜鉛拡散領域４
４を形成する。そして、プラス電極３８とマイナス電極
４０を形成した後、パッシベーション膜３７を形成し、
最後に、光遮蔽膜３６を光を遮蔽する方の光遮蔽発光ダ
イオード３２上に覆う。なお、光遮蔽膜３６は金属膜で
もよく、光を透過しない素材の膜であればよい。

【００３８】図３には、図１に示した本発明の発光ダイ
オードアレイを駆動するためのドライバー回路の一実施
例が示されている。図１のドライバー回路は、集積化さ
れたドライバーＩＣ５１を用いた。このドライバーＩＣ
５１は、階調信号を処理するデジタル信号処理回路５５
と、デジタル信号に従って発光ダイオードアレイに電流
を供給する出力ドライバー回路５４と、出力ドライバー
回路５４より供給される階調信号に応じた光量信号によ
って供給する電流のＯＮ／ＯＦＦのスイッチを切り換
え、書き込み用発光ダイオード３１または光遮蔽発光ダ
イオード３２のいずれに電力を供給するかを制御するス
イッチ回路５０とを内蔵している。また、スイッチ回路
５０は、出力ドライバー回路５４に接続する入力端子
と、書き込み用発光ダイオード３１に電流を供給する電
極（ワイヤボンディングパット）３３及び光遮蔽発光ダ
イオード３２に電流を供給する電極（ワイヤボンディン
グパット）３３に接続する出力端子との３端子を１組と
する端子を有している。そして、このスイッチ回路５０
は、発光ダイオードアレイチップに配設された各々の発
光ダイオードに電通する電極（ワイヤボンディングパッ
ト）３３とワイヤボンド５２で接続されている。

【００３９】以上、説明したように本発明の発光ダイオ
ードアレイには、階調信号の如何に関わらず、図８に示
すように書き込み用発光ダイオード３１または光遮蔽発
光ダイオード３２のいずれかに電流を供給しているの
で、発光ダイオード対へ供給される合計の電流は常に一
定になる。従って、発光ダイオード対の発熱量は常に一
定となり、発光ダイオードアレイチップ上の温度分布は
プリンティングパターンの如何に関わらず一定になる。

【００４０】次に、階調信号の如何に関わらず一定の電
流を供給する方法を図９に示す。この方法は、発光ダイ
オードの発光時間幅を変化させる、すなわち階調信号を
パルス幅変調方式によって制御する方法である。図９に
示したように階調信号Ａ１、Ａ２、Ａ３は夫々階調信号
レベル０、１、２５５に相当し、書き込み用発光ダイオ
ード３１を駆動させるための信号である。一方、階調信
号Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３は夫々階調信号Ａ１、Ａ２、Ａ３に
対応して光遮蔽発光ダイオード３２を駆動させるための
信号である。

【００４１】本発明の特徴的なことは、階調信号Ｂ１、
Ｂ２、Ｂ３の論理信号は、階調信号Ａ１、Ａ２、Ａ３の
論理信号に対して反転した負論理となっていることであ
る。従って、このように組み合わせた信号を用いること
によって、お互いに対になっている信号Ａ１とＢ１、信
号Ａ１とＢ２、信号Ａ３とＢ３の合計発光量時間（露光
時間）が常に一定になっている。

【００４２】以上のことから、本発明の発光ダイオード
アレイを用いることによって、発光ダイオード対の温度
及び発光ダイオードアレイチップ上の温度分布は、階調
信号に関係なく一定となる。このため、従来の発光ダイ
オードアレイで発生した図７に示す問題は解消される。
すなわち、図１０に示すように、プリンティング領域Ｂ
２Ｂ３Ｃ３Ｃ２の階調レベルをプリンティング領域Ｂ１
Ｂ２Ｃ２Ｃ１及びプリンティング領域Ｂ３Ｂ４Ｃ４Ｃ３
の階調レベルに一致させることができる。

【００４３】なお、上記実施例は図１に示したように、
書き込み用発光ダイオード３１と光遮蔽発光ダイオード
３２とからなる発光ダイオード対を横２列に配設してい
るので、これらに電流を供給する電極（ワイヤボンディ
ングパット）３３は発光ダイオードアレイチップの片側
に形成されている。しかし、本発明は上記実施例に限定
されるものではなく、図１１に示すように、書き込み用
発光ダイオード３１と光遮蔽発光ダイオード３２とが向
かい合って２列に配設された発光ダイオードアレイであ
ってもよく、この場合には、これらに電流を供給する電
極（ワイヤボンディングパット）３３は発光ダイオード
アレイチップの両側に形成される。

【００４４】一方、図１２及び図１３に示すように、書
き込み用発光ダイオード３１と光遮蔽発光ダイオード３
２とを交互に１列に配設してもよく、その場合電極（リ
ード部）３４は、横一列に並列させてもよいし、交互に
左右に配設して２列になるように形成してもよい。

【００４５】また、図１４は図１及び図１１に示した実
施例の変形である。すなわち、書き込み用発光ダイオー
ド３１と光遮蔽発光ダイオード３２とに電流を供給する
電極（リード部）３４を並列して配設し、この一対の発
光ダイオードアレイ及びその電極（リード部）３４は、
一対毎に交互に左右に配設して２列になるように形成し
てもよい。この場合、この電極（リード部）３４に接続
する電極（ワイヤボンディングパット）３３は、発光ダ
イオードアレイチップの両側に配設される。

【００４６】一方、図３に示した一実施例の発光ダイオ
ードアレイを駆動するためのドライバーＩＣ５１は、デ
ジタル信号処理回路５５と出力ドライバー回路５４とス
イッチ回路５０とを内蔵しているが、本発明はこれに限
定するものでない。すなわち、図１５に示すように、従
来用いられているデジタル信号処理回路１５５と出力ド
ライバー回路１５４とを内蔵するドライバーＩＣ１５１
と、図３に示したスイッチ回路５０を組み合わせたドラ
イバー回路を用いてもよく、このスイッチ回路５０によ
って、書き込み用発光ダイオード３１と光遮蔽発光ダイ
オード３２のいずれに電流を供給するかを制御させても
よい。なお、図１５に示した発光ダイオードアレイチッ
プは、その片側に電極（ワイヤボンディングパット）３
３が配設されている（図１２の発光ダイオードアレイチ
ップ）。

【００４７】図１６に示す発光ダイオードアレイチップ
は、その両側に電極（ワイヤボンディングパット）３３
が配設されている（図１１の発光ダイオードアレイチッ
プ）ので、各々の電極（ワイヤボンディングパット）３
３に接続する既存のドライバーＩＣ１５１は発光ダイオ
ードアレイチップの両側に配置されている。そして、前
もって目的の階調信号が得られるように処理した後、夫
々の既存のドライバーＩＣ１５１に個別に信号を送り、
上述同様の方法で駆動させ良好なプリントアウトを行う
こともできる。

【００４８】なお、本実施例における発光ダイオードの
半導体の結晶材料は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）または
ガリウム砒素リン（ＧａＡｓＰ）であるが、これらに限
定されるものではない。すなわち、その他の半導体の結
晶材料として、例えばアルミニウムガリウム砒素（Ａｌ
ＧａＡｓ）、ガリウムインジウム砒素（ＧａＩｎＡ
ｓ）、アルミニウムガリウムインジウムリン（ＡｌＧａ
ＩｎＰ）等を用いて所望の組成のものを使用してもよ
く、夫々のエピタキシャル成長層の材料に応じて、基板
結晶の材料としてガリウム砒素（ＧａＡｓ）、インジウ
ムリン（ＩｎＰ）、ガリウムリン（ＧａＰ）等を用いる
ことができる。

【００４９】また、本実施例における発光ダイオードは
Ｚｎ拡散型のＰＮ接合によって形成されているが、本発
明の発光ダイオードアレイは拡散型に限定されるもので
はなく、エピタキシャル成長時にアクセプタ、ドナーの
不純物をドーピングして得られるＰＮ接合によって形成
してもよい。

【００５０】発光ダイオードアレイの階調を変化させる
ための電流の供給方式は、上述の実施例においてはパル
ス幅変調方式であった。しかし、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、発光ダイオードから出力される発光
強度を変化させるために単位時間あたりに供給する電流
量を変化させるパルス振幅（アンプリチュード）変調方
式、または発光ダイオードからの単位発光パルスの数を
変化させるパルスナンバー変調方式等によって行っても
よく、用途等に応じて適宜方式を選択することもでき
る。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、本発明の発光ダイオード
アレイ、ドライバーＩＣ及びその駆動方法によれば、階
調信号の如何に関わらず、書き込み用の光を射出する書
き込み用発光ダイオードとこれと対となる光遮蔽発光ダ
イオードのいずれか一方に常時電流を供給しているの
で、一対の発光ダイオードの合計供給電流量は常に一定
になる。このため、発光ダイオード対の温度及び発光ダ
イオードアレイチップ上の温度分布は、プリンティング
パターンの如何に関わらず一定となる。更に、スイッチ
回路によって発光ダイオードのいずれに電流を供給する
かを切り替えるので、ドライバーＩＣ内で消費される電
力も一定となる。このため、ドライバーＩＣからの発熱
もほぼ一定になる。更に、合計供給電流量が常に一定に
なることから、発光する発光ダイオードの数の変化によ
って供給電流が変化するという問題も解決できる。

【００５２】また、発光ダイオードの発光効率は、前述
したように温度上昇に反比例して低下する。従って、従
来の発光ダイオードアレイは、発光量に比例して温度上
昇が生じるため同一の入力電流に対する光出力は一定で
はなかった。このため、高階調のグレイスケールの感光
体ドラムに書き込むことは困難であった。

【００５３】しかし、本発明によれば、２５６階調の画
像を感光体ドラムに書き込む場合、プリントヘッド内の
発光ダイオードアレイの発光状態が次々に変化したとし
ても、階調信号の如何に関わらず一定の温度分布を保持
することができる。従って、階調信号と発光量（感光体
ドラム上への露光量となる）との関係はこの状態では一
義的なものとなる。すなわち、本発明の発光ダイオード
アレイを用いれば、従来のように発熱による温度分布の
偏りからくるグレイスケールプリンティングの品質の劣
化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る発光ダイオードアレイの一実施例
である発光ダイオードアレイの配設図である。

【図２】本発明に係る発光ダイオードアレイの一実施例
であるガリウム砒素リン系発光ダイオードアレイの一部
断面図である。

【図３】本発明に係る発光ダイオードアレイと本発明に
係る発光ダイオードアレイ用のドライバーＩＣとの接続
図である。

【図４】従来の発光ダイオードアレイの一実施例である
発光ダイオードアレイの配設図である。

【図５】従来の発光ダイオードアレイの一実施例である
ガリウム砒素リン系発光ダイオードアレイの一部断面図
である。

【図６】従来の発光ダイオードアレイにおいて、発光ダ
イオードアレイチップ中心部のみ発光（ＯＮ）させた場
合のチップ内の温度分布を示す図である。

【図７】従来の発光ダイオードアレイにおいて、グレイ
スケールをプリントアウトした場合の階調レベルを示し
た図である。

【図８】本発明の発光ダイオードアレイ内の光出射発光
ダイオード側のアレイにおいてその中央部のみに電流を
供給した場合のチップ内の温度分布を示す図である。

【図９】本発明の発光ダイオードアレイに電流供給を行
うためのパルス幅変調のタイミングチャートである。

【図１０】本発明の発光ダイオードアレイにおいて、グ
レイスケールをプリントアウトした場合の階調レベルを
示した図である。

【図１１】本発明の発光ダイオードアレイの第２の実施
例である発光ダイオードアレイの配設図である。

【図１２】本発明の発光ダイオードアレイの第３の実施
例である発光ダイオードアレイの配設図である。

【図１３】本発明の発光ダイオードアレイの第４の実施
例である発光ダイオードアレイの配設図である。

【図１４】本発明の発光ダイオードアレイの第５の実施
例である発光ダイオードアレイの配設図である。

【図１５】本発明の発光ダイオードアレイと従来の発光
ダイオードアレイ用のドライバーＩＣとを本発明のスイ
ッチ回路との接続した接続図である。

【図１６】図１１に示した本発明の発光ダイオードアレ
イの両側に従来の発光ダイオードアレイ用のドライバー
ＩＣを配置した接続図である。

【符号の説明】

３１書き込み用発光ダイオード３２光遮蔽発光ダイオード３３電極（ワイヤボンディングパット）３４電極（リード部）３５発光ダイオードアレイチップ３６光遮蔽膜３７パッシベーション膜３８プラス電極３９コンタクトホール４０マイナス電極４１ｎ型ガリウム砒素基板４２ガリウム砒素ＧａＡｓＰ層４３光出射亜鉛拡散領域４４光遮蔽亜鉛拡散領域４５選択拡散マスク５０スイッチ回路５１ＬＥＤアレイ用ドライバーＩＣ５２ワイヤボンディング５４出力ドライバー回路５５デジタル信号処理回路

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ４１Ｊ 2/45 2/455 Ｈ０４Ｎ 1/036 Ａ 9070−5Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】階調信号に応じて光量を発光する複数の発
光ダイオードを同一基板上に配設してなる発光ダイオー
ドアレイであって、光遮蔽膜で覆われ、射出された光が外方に放射されない
光遮蔽発光ダイオードと、光遮蔽膜で覆われておらず、
書き込み用の光を射出する書き込み用発光ダイオード
と、からなる発光ダイオード対と、この発光ダイオード対に実質的に一定の電流を供給する
定電流供給手段と、この定電流供給手段から供給される電流経路に設けら
れ、光遮蔽ダイオードと書き込み用ダイオードへの供給
電流量の分配比を調整する分配手段と、を有することを特徴とする発光ダイオードアレイ。
【請求項２】請求項１記載の発光ダイオードアレイにお
いて、前記発光ダイオード対の光遮蔽発光ダイオードと書き込
み用発光ダイオードとが近接して、夫々一列に配設され
ていることを特徴とする発光ダイオードアレイ。
【請求項３】請求項１記載の発光ダイオードアレイにお
いて、前記発光ダイオード対の光遮蔽発光ダイオードと書き込
み用発光ダイオードとが交互に一列に配設されているこ
とを特徴とする発光ダイオードアレイ。
【請求項４】請求項１記載の発光ダイオードアレイを駆
動するためのドライバー回路において、前記発光ダイオードアレイに送る階調信号をデジタル信
号に処理するデジタル信号処理回路と、請求項１記載の定電流供給手段であって、前記デジタル
信号回路の階調信号に応じた発光ダイオードの光量出力
信号及び電流を供給する出力ドライバー回路と、請求
項１記載の分配手段であって、前記出力ドライバー回路
に接続する出力端子と、前記光遮蔽発光ダイオード及び
書き込み用発光ダイオードに夫々接続する出力端子の３
端子を１組とする複数組の端子を有し、前記入力端子か
らの光量出力信号に応じて出力端子へのスイッチ切り換
えを行い、光遮蔽発光ダイオードまたは書き込み用発光
ダイオードに電流を供給すスイッチ回路と、を有することを特徴とする発光ダイオードアレイを駆動
するためのドライバー回路。
【請求項５】請求項１記載の発光ダイオードアレイを駆
動するためのドライバー回路において、任意のデジタル信号処理回路及び出力ドライバー回路か
らなるドライバーＩＣと、請求項４のスイッチ回路を集
積化したことを特徴とする発光ダイオードアレイを駆動
するためのドライバー回路。
【請求項６】請求項１記載の発光ダイオードアレイを駆
動するためのドライバー回路において、任意のデジタル信号処理回路及び出力ドライバー回路か
らなるドライバーＩＣと、請求項４のスイッチ回路を集
積化し、このドライバー回路を発光ダイオードアレイチ
ップの両側に配置し、この発光ダイオードアレイチップ
の両端に配設された各電極に接続することを特徴とする
発光ダイオードアレイを駆動するためのドライバー回
路。
【請求項７】請求項１記載の発光ダイオードアレイの駆
動方法であって、階調信号によって、発光ダイオードをＯＮにする光量出
力信号が前記スイッチ回路まで送信されると、前記スイ
ッチ回路によって、前記一対の発光ダイオードのうち光
出射発光ダイオードにのみ前記出力ドライバー回路から
の電流が供給され、発光ダイオードをＯＦＦにする光量出力信号信号が前記
スイッチ回路まで送信されると、前記スイッチ回路によ
って前記一対の発光ダイオードのうち光遮蔽発光ダイオ
ードにのみ前記出力ドライバー回路からの電流が供給さ
れることを特徴とする発光ダイオードアレイの駆動方
法。