驱动装置和打印设备

技术领域

本发明涉及驱动装置和打印设备。

背景技术

在通过驱动负载元件(诸如电阻元件和发光元件等)来打印图像等时，多个负载元件的特性可能变化，从而在打印图像中生成不均。日本特开2007-090571描述了如下布置，其中在该布置中，提供了伪随机数生成电路和用于存储LED元件之间的特性变化的LED特性变化数据存储器，并且通过向输入图像数据注入与LED元件的特性相对应的随机数噪声来抑制不均。

发明内容

特性不仅可以在负载元件之间变化，而且可以在用于驱动负载元件的多个驱动电路之间变化。如果特性在多个驱动电路之间变化，则驱动电路分别驱动负载元件的驱动量可能在多个负载元件之间变化，从而在打印图像中生成不均。

本发明的一些实施例提供了有利于降低对由负载元件之间的驱动量变化引起的不均的视觉敏感度的技术。

根据一些实施例，提供了一种驱动装置，其包括：多个负载块，各个负载块包括负载元件；多个驱动电路，其被配置为驱动所述多个负载块；以及连接电路，其被配置为将所述多个负载块分别连接到所述多个驱动电路，其中，所述连接电路被配置为切换所述多个负载块中的各个负载块和所述多个驱动电路中的各个驱动电路的连接组合。

根据以下(参考附图)对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得明显。

附图说明

图1是示出根据实施例的驱动装置的布置的示例的电路图；

图2A至图2D是用于说明图1所示的驱动装置的效果的图；

图3A是示出图1所示的驱动装置的连接电路的布置的示例的电路图；

图3B是示出连接组合的示例的表；

图3C是示出操作的时序图；

图4是示出图1所示的驱动装置的变形例的电路图；

图5A是示出图3A所示的连接电路的变形例的电路图；

图5B是示出连接组合的示例的表；

图5C和图5D是示出操作的时序图；

图6是示出包括图1所示的驱动装置的打印设备的布置的示例的图；

图7A和图7B是用于说明图6所示的打印设备的曝光头和感光鼓的布置的图；以及

图8A和图8B是示出图6所示的打印设备的曝光头的布置的示例的图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述实施例。注意，以下实施例不旨在限制所要求保护的发明的范围。在实施例中描述了多个特征，但是不限制为需要所有这样的特征的发明，并且可以适当地组合多个这样的特征。此外，在附图中，相同的附图标记被给予相同或相似的配置，并且省略其冗余描述。

根据本公开的实施例的驱动装置将参照图1至图5D进行描述。图1是示出根据本实施例的驱动装置80的布置的示例的电路图。驱动装置80包括分别驱动多个负载块20的多个驱动电路30，各个负载块20包括负载元件23。在图1所示的布置中，n个驱动电路30布置在驱动装置80中。如果在多个驱动电路30中指示了特定的驱动电路30，则在附图标记上添加后缀，如“驱动电路30-1”。如果不需要特别区分驱动电路30，则它们将被称为“驱动电路30”。这同样适用于其他组成元件。

多个驱动电路30各自包括用于供给与电压信号相对应的电流的晶体管31。公同的电压信号Vb1被输入到晶体管31的栅极端子，并且晶体管31供给与电压信号Vb1相对应的电流。在图1所示的布置中，驱动电路30由作为nMOS晶体管的晶体管31形成。驱动电路30中的晶体管31具有相同的结构，并且可以基本上生成相等的漏极电流。

将驱动电路30的晶体管31所生成的电流供给至预定负载块20。在多个负载块20的各个负载块20中，布置多个负载元件23。在本实施例中，如图1所示，布置在多个负载块20中的负载元件23沿着一个方向(以下称为主扫描方向)布置。在图1所示的布置中，由驱动装置80驱动的负载块20的数量是n，其中n等于驱动电路30的数量。即，多个负载块20的数量等于多个驱动电路30的数量。然而，本发明不限于此。例如，布置在驱动装置80中的驱动电路30的数量可以大于负载块20的数量。

负载块20将从驱动电路30供给的电流经由晶体管21和22所形成的电流镜供给至在主扫描方向上布置成行的负载元件23。在图1所示的布置中，晶体管21和22是pMOS晶体管。在负载块20中，各自由晶体管21和22形成的电流镜的电流镜比率被设计成彼此相等。即，供给至所有负载块20中的负载元件23的电流量基本上彼此相等。负载元件23可以是电流驱动元件。本实施例假设负载元件23是发光元件。例如，负载元件23是具有电流接通/断开(ON/OFF)开关的LED。在这种情况下，负载元件23也可以被称为发光晶闸管。然而，负载元件23不限于此，并且可以是诸如有机发光元件或电阻元件等的其他元件。

在驱动装置80中，还布置有用于将多个负载块20-1至20-n中的各个负载块连接至多个驱动电路30-1至30-n中的预定的驱动电路的连接电路10。连接电路10由开关网络形成，并且稍后将描述连接电路10的布置的示例。连接电路10切换多个负载块20-1至20-n中的各个负载块和多个驱动电路30-1至30-n中的各个驱动电路的连接组合。例如，连接电路10在给定时段期间连接负载块20-1和驱动电路30-1，并且在下一时段期间连接负载块20-1和驱动电路30-2。连接电路10可以接收从驱动装置80的外部供给的控制信号，并且切换负载块20和驱动电路30的连接组合。可替代地，连接电路10可以在每次预定数量的时钟被输入时，使用时钟信号作为从驱动装置80的外部供给的控制信号来切换负载块20和驱动电路30的连接组合。连接电路10切换作为由负载块20和驱动电路30形成的电流路径的、负载块20和驱动电路30的一对一连接组合。

包括图1所示的驱动装置80和多个负载块20的电路可以形成在例如在主扫描方向上长的半导体基板上。布置有包括驱动装置80和多个负载块20的电路的基板被布置成面向用于接收从负载元件23发射的光的光接收单元。用于从负载元件23接收光的光接收单元的面在与主扫描方向交叉的方向(副扫描方向)上移动。尽管稍后将描述该布置的示例，但是光接收单元例如可以是诸如图像形成设备等的打印设备的感光鼓。

例如，布置在驱动电路30中的晶体管31的阈值电压可能由于制造步骤的变化而变化。因此，与电压信号Vb1的输入相对应地生成的漏极电流也变化。如果布置在驱动电路30中的晶体管31的漏极电流变化，则为了驱动各个负载块20中所布置的负载元件23而流过的电流也在负载块20之间变化，各个负载块20都被供给有来自相应驱动电路30的电流。如果流过负载元件23的电流在负载块20之间变化，则对于各个负载块20，作为发光元件的负载元件23的发光量变化，这造成负载块20之间的光量不均。

将负载块20之间的光量不均作为潜像打印在被布置成面向形成有负载块20的基板的感光鼓上，并最终表现为感光鼓的发光不均。在负载元件23是包含电流接通/断开开关的LED的情况下，在感光鼓上生成潜像点的亮/暗。所生成的潜像点的亮数据中的发光量在设计上都是相同的。然而，由于由各个驱动电路30中所布置的晶体管31生成的漏极电流量变化，所以与用于驱动负载元件23的电流量成比例关系的发光量也变化，这造成在主扫描方向上负载块20之间的发光不均。

接下来，将参照图2A至图2D描述通过连接电路10切换负载块20和驱动电路30的连接组合的效果。如图2A所示，假设布置了三个负载块20和三个驱动电路30(负载块20-1至20-3和驱动电路30-1至30-3)。布置有一个负载块20的负载元件23的主扫描方向上的长度是1毫米。如上所述，由驱动电路30-1至30-3的晶体管31生成的电流I1'至I3'变化。也就是说，电流I1'到I3'具有I1'≠I2'≠I3'的关系。

图2B示出在连接电路10不切换负载块20和驱动电路30的连接组合的情况下感光鼓的光接收结果图像。换句话说，在不将连接电路10布置在负载块20和驱动电路30之间的情况下，负载块20-1和驱动电路30-1总是连接的，负载块20-2和驱动电路30-2总是连接的，并且负载块20-3和驱动电路30-3总是连接的。由于驱动电路30-1至30-3的晶体管31所生成的电流I1'至I3'变化，因此在负载块20-1至20-3中作为负载元件23的发光元件的发光量变化。因此，在感光鼓上，在主扫描方向上，在负载块20之间生成发光不均，并且在作为感光鼓的移动方向的副扫描方向上，该发光不均被明显地视觉感知。

图2C示出连接电路10顺次切换负载块20-1至20-3中的各个负载块和多个驱动电路30-1至30-3中的各个驱动电路的连接组合的情况。图2D示出在图2A所示的布置中通过连接电路10的切换的、流过负载块20-1至20-3的电流I1至I3与驱动电路30-1至30-3所生成的电流I1'至I3'之间的关系。可以说，图2D示出负载块20-1至20-3和驱动电路30-1至30-3的连接组合。

连接电路10根据如图2D所示的从驱动装置80外部供给的控制信号顺次切换负载块20和驱动电路30的连接组合。在图2C所示的示例中，每当感光鼓在副扫描方向上移动10微米，连接电路10切换负载块20和驱动电路30的连接组合。图2C示出连接电路10根据感光鼓的副扫描方向上的移动来切换负载块20和驱动电路30的连接组合的情况，但是本发明不限于此。例如，连接电路10可以基于时间来切换负载块20和驱动电路30的连接组合。在这种情况下，例如，可以例如每预定时间、在预定定时处、或在随机定时处切换负载块20和驱动电路30的连接组合。

在图2C所示的布置中，在连接电路10切换负载块20和驱动电路30的连接组合时，感光鼓在副扫描方向上移动的长度短。因此，由于驱动电路30-1至30-3所生成的电流I1'至I3'的变化而在副扫描方向上出现发光不均的间距也小。结果，由发光不均引起的打印图像的不均的可见性降低。图2C中所描述的字母a至f表示图2D中所示的控制信号a至f，并且表示负载块20-1至20-3和驱动电路30-1至30-3的连接组合。

在本实施例中，连接电路10顺次切换多个负载块20中的各个负载块和多个驱动电路30中的各个驱动电路的连接组合。因此，即使在驱动电路30的晶体管31的特性变化并且由驱动电路30驱动的负载元件23的驱动量(电流量)变化的情况下，也可以通过增加空间频率来分散副扫描方向上的变化。例如，根据视觉传递函数(VTF：Visual TransferFunction)，可以降低对由驱动电路30的晶体管31的变化引起的不均的视觉敏感度。

接下来将参照图3A至图3C描述连接电路10的布置和操作的实际示例。图3A是示出连接电路10的布置的示例的电路图。图3B是示出连接电路10中的连接组合的表。图3C是示出连接电路10的操作的时序图。

如图2A所示，图3A所示的连接电路10包括三个负载块20和三个驱动电路30。因此，在连接电路10中，布置了三个开关sw1至sw3，各个开关包括用于各个负载块20的三个连接抽头tap1至tap3。

存在负载块20和驱动电路30的连接组合模式，其中连接组合模式的数量等于负载块20的数量(n)的阶乘(n！)。在存在三个负载块20的情况下，存在图2D所示的控制信号a至f所控制的负载块20和驱动电路30的六个连接组合模式。在这种情况下，根据控制信号a至f，在连接电路10中所布置的开关sw1至sw3中的所连接的抽头如图3B所示。

图3C示出连接电路10的操作时序。控制信号b在时间t1处被设置为高，并且在时间t2处被设置为低。在控制信号b为高的时段期间，开关sw1连接到抽头tap1，开关sw2连接到抽头tap3，并且开关sw3连接到抽头tap2。因此，在此时段期间，负载块20-1连接到驱动电路30-1，流过负载块20-1的电流I1是由驱动电路30-1生成的电流I1'。类似地，在此时段期间，负载块20-2连接到驱动电路30-3，流过负载块20-2的电流I2是由驱动电路30-3生成的电流I3'。此外，负载块20-3连接至驱动电路30-2，流过负载块20-3的电流I3是由驱动电路30-2生成的电流I2'。

此后，根据控制信号a至f的逻辑操作与感光鼓在副扫描方向上移动预定距离的时间同步地进行。如图2D所示，这在由驱动电路30-1至30-3生成的电流I1'至I3'中切换了流过负载块20-1至20-3的电流I1至I3。因此，可以获得图2C所示的上述效果。

此外，如图3C所示，当控制信号b在时间t2处被设置为低并被切换到控制信号f时，可以从在控制信号b被设置为低的时间t2之前的时间t2'起，供给控制信号f。设置了重叠时段Tovlap，其中在该重叠时段Tovlap期间同时供给控制信号b和f。在各个开关sw中，这可以在切换抽头时抑制由负载块20和驱动电路30形成的电流路径被瞬时中断。例如，关注直到时间t2为止的由驱动电路30-1驱动的负载块20-1。连接电路10将由驱动电路30-1驱动的负载块20-1的驱动切换为由驱动电路30-3进行驱动。此时，连接电路10切换连接组合，使得在驱动电路30-1的驱动结束(时间t2)之前(在时间t2'处)开始驱动电路30-3的驱动。通过进一步使用重叠时段Tovlap的效果，可以在切换负载块20和驱动电路30的组合的情况下平滑地改变流过电流路径的电流。

如上所述，使用了根据本实施例的驱动装置80。这可以抑制在通过驱动负载元件23来打印图像时由于驱动电路30的晶体管31的特性的变化所引起的负载元件23的驱动量的变化所引起的负载元件23的发光量的变化而生成的打印图像不均。更具体地，通过连接电路10切换负载块20和驱动电路30的连接组合的控制与感光鼓的副扫描方向上的移动同步地执行。这可以降低对由驱动电路30的晶体管31的变化引起的不均的视觉敏感度。此外，如图3A所示，连接电路10可以通过简单的电路布置来实现。因此，本实施例的驱动装置80可以提高打印图像的图像质量。上述打印图像不仅包括图片，还包括图表、图形和字符。

在上面的示例中，负载块20被一维地布置，并且感光鼓在与布置有负载块20的方向不同的方向上移动。然而，本公开不仅适用于该示例。例如，负载块20(负载元件23)可以二维地布置成矩阵。可能存在在用于显示装置或背光灯等的照明装置中以预定光量进行显示等的情况。在这种情况下，使用上述连接电路10来切换负载块20和驱动电路30的连接组合。这可以使得二维布置的负载块20(负载元件23)在二维平面内以平均化的均匀光量发光。

图4是示出图1所示的驱动装置80的变形例的电路图。在图4所示的驱动装置80中，与图1所示的布置相比，在由彼此连接的负载块20和驱动电路30形成的各个电流路径中，晶体管41还布置在负载块20和驱动电路30之间。此时，晶体管41和驱动电路30的晶体管31形成共源共栅电路。在图4所示的布置中，在由彼此连接的负载块20和驱动电路30形成的各个电流路径中，连接电路10布置在晶体管31和41之间。其余的布置可以与图1所示的上述驱动装置80的布置相同。此外，连接电路10的操作可以与上述图3A至图3C所示的操作相同。

接下来，将描述布置晶体管41的效果。在各个电流路径中，共同的电压信号Vb2被输入到作为共源共栅电路的接地基极晶体管的晶体管41的栅极端子。因此，晶体管41的源极侧上的电位V1至Vn几乎彼此相等。因此，晶体管31的经由连接电路10的漏极电位V1'至Vn'也几乎彼此相等。

如上所述，电位V1至Vn和电位V1'至Vn'具有几乎相同的值。因此，当切换负载块20和驱动电路30的连接组合时，连接到晶体管31的连接电路10的端子和连接到晶体管41的连接电路10的端子之间的电位变化小。由于当切换连接组合时，用于连接电路10的外部连接的端子之间的电位变化小，因此可以抑制作为存在于用于连接负载块20和驱动电路30的各个连接点处的寄生电容的负载的额外充电/放电电流的出现。结果，当切换负载块20和驱动电路30的组合时的由驱动电路30生成的电流I'的变化被抑制。由于由驱动电路30生成的电流I'的变化小，即使连接电路10以较高的速度进行切换负载块20和驱动电路30的组合的操作，在切换时负载元件23的发光量的变化也小，从而降低了对图像质量的影响。

如果负载块20的数量增加，则图3A所示的布置中的逻辑电路的数量和布线图案的数量增加，并且布置可能变得复杂。图5A至图5D示出与图3A至图3C所示的上述示例不同的、连接电路10的布置和操作的其他示例。图5A至图5D示出在相对于负载块20循环切换与驱动电路30的组合的情况下的布置示例和操作示例。

图5A是示出在负载块20和驱动电路30的组合被循环切换的情况下连接电路10的布置的示例的电路图。在图5A所示的布置中，布置了20个负载块20(负载块20-1至20-20)。在这种情况下，可以在驱动装置80中布置20个驱动电路30。在驱动装置80中，可以布置21个或多于21个驱动电路30。图5B是示出连接电路10中的连接组合的表。图5C和图5D是示出连接电路10的操作的时序图。图5C示出连接电路10中所布置的开关sw1至sw20中的开关sw1的操作。图5D示出连接电路10中所布置的开关sw1至sw20中的开关sw2的操作。

如图5A至图5D所示，类似于上述实施例，例如，控制信号时间与感光鼓的副扫描方向上的移动同步地改变为时间1、时间2、...、时间20、时间1和时间2。根据控制信号时间的改变，在连接电路10的开关sw1至sw20中的各个开关中，所连接的抽头tap1至tap20被循环地切换至相邻的抽头。

可以由例如简单的移位寄存器电路形成用于切换各个开关sw的抽头的连接的电路。在这种情况下，控制信号时间可以是供给至驱动装置80的时钟信号。每次输入时钟信号时，控制信号时间循环地改变为时间1、时间2、...。

如上所述，即使负载块20的数量增加，图5A所示的布置也可以抑制逻辑电路或布线图案的数量的增加，从而简化电路布置。结果，连接电路10的芯片大小减小，并且可以放宽对连接电路10的芯片大小的限制。

还是在图5A至图5D所示的布置和操作中，通过使用本实施例的驱动装置80，可以抑制在通过驱动负载元件23来打印图像时由于驱动电路30的晶体管31的特性的变化所引起的负载元件23的特性(诸如发光量等)变化而生成的打印图像不均。即，即使要驱动的负载块20的数量增加，包括用于实现图5A至图5D所示的布置和操作的连接电路10的驱动装置80也可以通过更简单的电路布置来实现与上述效果相同的效果。

接下来，作为根据本实施例的驱动装置80的应用，将描述包括驱动装置80的打印设备。图6示出电子照相图像形成设备AP的总体布置的示例。图像形成设备AP是打印设备的示例。图像形成设备AP包括扫描器单元100、图像形成部103、定影单元104、给纸/输送单元105和用于控制上述单元的打印机控制单元(未示出)。

扫描器单元100通过照射原稿台玻璃上所放置的原稿来以光学方式读取原稿图像，并将图像转换成电信号，从而生成图像数据。图像形成部103旋转地驱动感光鼓102，以通过充电器107对感光鼓102进行充电。

曝光头106根据图像数据来发光，并将阵列的发光元件组的芯片面所发出的光通过棒形透镜阵列而聚集到感光鼓102上，从而形成静电潜像。图6中所示的曝光头106a、106b、106c和106d示出用于支持4色全色的四个曝光头的布置。上述驱动装置80可以布置在曝光头106上。发光元件作为由驱动装置80中所布置的驱动电路30驱动的负载元件23而安装在曝光头106上。

显影器108针对形成在感光鼓102上的静电潜像进行显影。将显影后的调色剂图像转印到被输送到转印带111上的纸张上。

图像形成部103包括用于进行一系列电子照相处理(充电、曝光、显影和转印)的四个图像形成单元，并以青色(C)、品红色(M)、黄色(Y)和黑色(K)的顺序布置这四个图像形成单元，从而形成全色图像。从青色站的图像形成起经过预定时间之后，四个图像形成单元顺次执行品红色、黄色和黑色图像形成操作。

在给纸/输送单元105中，从主体中的给纸单元109a和109b、外部给纸单元109c和手动给纸单元109d中预先指示的给纸单元中进给纸张，并将纸张输送至配准辊110。当由上述图像形成部103形成的调色剂图像被转印到纸张上时，配准辊110将纸张输送到转印带111上。光学传感器113布置在面向转印带111的位置处，并且检测被打印到转印带111上的测试图的位置，以导出站之间的套色不准的量。向图像控制器单元(未示出)通知所导出的套色不准的量，校正各个颜色的图像位置。此控制将全色调色剂图像转印到纸张上，而不会出现套色不准。定影单元104由辊的组合形成，包含有诸如卤素加热器等的热源，利用热和压力来熔化纸张上的调色剂(其中调色剂图像已经从转印带111转印到该纸张上)，并且定影调色剂图像，从而通过排出辊112将纸张排出到图像形成设备的外部。

打印机控制单元与用于控制整个多功能外围设备(MFP)的MFP控制单元(未示出)进行通信，并且根据控制单元的指示来执行控制，还在管理上述扫描器单元、图像形成部、定影单元和给纸/输送单元的状态的同时发送指示以通过维持整体协调来平稳地进行操作。

图7A和图7B分别示出曝光头106相对于感光鼓102的布置以及从发光元件组201发射的光被棒形透镜阵列203聚集到感光鼓102的状态。曝光头106和感光鼓102各自通过附接构件(未示出)附接到图像形成设备AP。曝光头106包括发光元件组201、安装有发光元件组201的打印板202、棒形透镜阵列203以及用于附接棒形透镜阵列203和打印板202的壳体204。在组装工厂中，曝光头106单独经历组装调整操作，从而进行用于将光聚集位置处的光斑调整到预定大小的焦点调整、以及光量调整。此时，由于曝光头106被布置成使得感光鼓102和棒形透镜阵列203之间的距离以及棒形透镜阵列203和发光元件组201之间的距离是预定的间隔，所以从发光元件组201发射的光的图像形成在感光鼓102上。因此，在焦点调整时，调整棒形透镜阵列203的附接位置，使得棒形透镜阵列203和发光元件组201之间的距离被设置为期望值。在光量调整时，顺次地使发光元件发光，并且调整各个发光元件的驱动电流使得经由棒形透镜阵列203聚集的光具有预定的光量。

图8A和图8B示出布置有发光元件组201和连接器305的印刷电路板202。

图8A示出与安装有发光元件组201的面相反的面(在下文被称为发光元件非安装面)。图8B示出安装有发光元件组201的面(被称为发光元件安装面)。发光元件组201具有如下的布置：20个发光元件阵列芯片400-1至400-20以交错模式布置。在各个发光元件阵列芯片中，与上述负载元件23相对应的发光元件在芯片的纵向和横向上以预定间距布置。

在该示例中，数百个发光元件以与分辨率1,200dpi相对应的间距(约21.16微米)布置在芯片的纵向方向上，并且多个发光元件阵列布置在芯片的横向方向上。也就是说，在芯片的纵向方向上从数百个发光点的一端到另一端的距离是大约10至20毫米。在发光元件组201中，多个芯片在纵向方向上布置。发光元件阵列芯片400-1至400-20以交错模式布置成两行，并且各个行沿着打印板202的纵向方向布置。

尽管已参照示例性实施例对本发明进行了描述，但应理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围符合最广泛的解释，以便包含所有这样的修改和等同的结构和功能。