JP2003136778A - 発光素子アレイ・チップおよび光量補正方法 - Google Patents
発光素子アレイ・チップおよび光量補正方法Info
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Abstract
つきを、光量評価時または評価後、チップ単位で、内蔵
抵抗の値を調整して、ある一定の範囲内に収めることの
できる発光素子アレイ・チップを提供する。 【解決手段】 チップ内蔵抵抗10は、pnpn構造の
半導体層を用いて作成される。半導体層103上に2個
の電極11a,11bを設けて、これら電極を、絶縁膜
110に開けたスルーホールを経てアルミ配線40にそ
れぞれ接続する。この状態では、電極11a,11b間
に半導体層103で作られた抵抗10は、抵抗短絡線1
3で短絡されている。ウェファ状態で各チップの平均光
量を測定し、光量が大きいものは、レーザ光を使い抵抗
短絡線13を焼き切る。これにより抵抗値を調整し、発
光電流の大きさを変え、光量を補正する。
Description
チップ、特に、光量補正を行うことのできる発光素子ア
レイ・チップに関する。本発明は、さらに、発光素子ア
レイ・チップの光量補正方法に関する。
た発光素子アレイは、その駆動用ICと組み合わせて光
プリンタヘッド等の書込み用光源として利用されてい
る。本発明者らは発光素子アレイの構成要素としてpn
pn構造を持つ発光サイリスタに注目し、発光点の自己
走査が実現できることを既に特許出願(特開平1−23
8962号公報、特開平2−14584号公報、特開平
2−92650号公報、特開平2−92651号公報)
し、光プリンタ用光源として実装上簡便となること、発
光素子ピッチを細かくできること、コンパクトな自己走
査型発光素子アレイを作製できること等を示した。
フト部として、発光部である発光素子アレイと分離した
構造の自己走査型発光素子アレイを提案している(特開
平2−263668号)。
等価回路図を示す。この自己走査型発光素子アレイは、
転送素子T1 〜T4 、書込み用発光素子L1 〜L4 から
なる。シフト部の構成は、ダイオード接続を用いてい
る。VGKは電源(通常5V)であり、負荷抵抗RL を経
て各転送素子のゲート電極G1 〜G3 に接続されてい
る。また、転送素子のゲート電極G1 〜G3 は、書込み
用発光素子のゲート電極にも接続される。転送素子T1
のゲート電極にはスタートパルスφS が加えられ、転送
素子のアノード電極には、交互に転送用クロックパルス
φ1,φ2が加えられ、書込み用発光素子のアノード電
極には、発光電流供給ライン5を経て、書込み信号φI
が加えられている。なお図中、1,2,3,4は、それ
ぞれ電流制限抵抗を示している。
クパルスφ1の電圧がハイレベルで転送素子T2 がオン
状態であるとする。このとき、ゲート電極G2 の電位は
VGKの5Vからほぼ0Vにまで低下する。この電位降下
の影響はダイオードD2 によってゲート電極G3 に伝え
られ、その電位を約1Vに(ダイオードD2 の順方向立
上り電圧(拡散電位に等しい))に設定する。しかし、
ダイオードD1 は逆バイアス状態であるためゲート電極
G1 への電位の接続は行われず、ゲート電極G 1 の電位
は5Vのままとなる。発光サイリスタのオン電位は、ゲ
ート電極電位+pn接合の拡散電位(約1V)で近似さ
れるから、次の転送用クロックパルスφ2のHレベル電
圧は約2V(転送素子T3 をオンさせるために必要な電
圧)以上でありかつ約4V(転送素子T5 をオンさせる
ために必要な電圧)以下に設定しておけば転送素子T3
のみがオンし、これ以外の転送素子はオフのままにする
ことができる。従って2本の転送用クロックパルスでオ
ン状態が転送されることになる。
作を開始させるためのパルスであり、スタートパルスφ
S をLレベル(約0V)にすると同時に転送用クロック
パルスφ2をHレベル(約2〜約4V)とし、転送素子
T1 をオンさせる。その後すぐ、スタートパルスφS は
Hレベルに戻される。
ると、ゲート電極G2 の電位は、V GK(ここでは5ボル
トと想定する)より低下し、ほぼ0Vとなる。したがっ
て、書込み信号φI の電圧が、pn接合の拡散電位(約
1V)以上であれば、発光素子L2 を発光状態とするこ
とができる。
り、ゲート電極G3 は約1Vとなる。したがって、発光
素子L1 の書込み電圧は約6V、発光素子L3 の書込み
電圧は約2Vとなる。これから、発光素子L2 のみに書
き込める書込み信号φI の電圧は、1〜2Vの範囲とな
る。発光素子L2 がオン、すなわち発光状態に入ると、
発光強度は書込み信号φI に流す電流量で決められ、任
意の強度にて画像書込みが可能となる。また、発光状態
を次の発光素子に転送するためには、書込み信号φI ラ
インの電圧を一度0Vまでおとし、発光している発光素
子をいったんオフにしておく必要がある。
例えば600dpi/128発光点のチップ(長さ約
5.4mm)を、複数個並べることによって作製され
る。このようなチップは、ウェファ上に作製され、ダイ
シングすることにより得られる。
の光量分布が小さいが、ウェファ内分布やウェファ間の
差により、チップ間の光量差は広い分布を持つ。このた
め、光量の平均値を合わせてやることで、ばらつきの少
ない発光点列を得ることができる。
量平均値をそろえていた。
値を求める。
光量を得るために必要な外付け抵抗の値を計算し、抵抗
値の範囲毎に、5〜20個ほどのランクに振り分けたマ
ップを作成する。
て、ランク毎のトレイに仕分けする。
い、基板上に配列する。このチップを駆動するための基
板として、ランクに対応した外付け抵抗を実装した駆動
基板を接続する。
手法では、(1)ランク数が多くなると、取り分けが複
雑となる。また、トレイ管理が複雑となる、(2)ラン
クに対応した複数種類の駆動基板を用意しなければなら
ない、(3)ランク毎にトレイなどに取り分ける必要が
あるため、切断後テープから直接ダイボンダにかけるこ
とができない、などの問題があった。
のチップ光量のばらつきを、光量評価時または評価後、
チップ単位で、内蔵抵抗の値を調整して、ある一定の範
囲内に収めることのできる発光素子アレイ・チップを提
供することにある。
ップの光量補正方法を提供することにある。
pnpn構造の複数の発光素子よりなるアレイを有し、
発光点を順次自己走査する機能を有する発光素子アレイ
・チップにおいて、前記複数の発光素子アレイに発光電
流を供給するラインに、1個以上の抵抗を挿入し、前記
発光電流の値を前記抵抗の値により調整することを特徴
とする。
数の発光素子よりなるアレイを有し、発光点を順次自己
走査する機能を有する発光素子アレイ・チップにおける
光量補正方法であって、前記複数の発光素子アレイに発
光電流を供給するラインに、1個以上の抵抗を挿入し、
前記発光電流の値を前記抵抗の値により調整して光量を
補正することを特徴とする。
前記発光電流供給ラインの一部分を構成する短絡線によ
り短絡されており、前記1個以上の抵抗を前記発光電流
供給ラインに挿入する場合には、挿入したい抵抗に対す
る前記短絡線を切断することにより行うのが好適であ
る。
抗は、前記発光電流供給ラインの一部分を構成する接続
線により接続されて、前記発光電流供給ラインに挿入さ
れており、前記発光電流供給ラインの挿入から除きたい
場合には、除きたい抵抗に対する前記接続線を切断する
ことにより行うのが好適である。
インに抵抗を挿入し、この抵抗を{短絡する/短絡しな
い}または、{接続する/接続しない}によって、ライ
ンに挿入される抵抗値を調整する。この調整は、ウェフ
ァ検査機で光量を測定し、その測定値に従って行われ
る。調整は、抵抗への配線または抵抗自身を、接続また
は切断によって行う。切断は、レーザによる焼き切り、
大電流による溶断、レーザなどの直接描画によるフォト
リソ工程によって行う。
などの直接描画によるフォトリソ工程、CVDによる選
択的金属膜成長によって行う。
抵抗に対し直列に入れても、または並列に入れてもよ
い。
る場合、複数個ある抵抗のうち、最大の抵抗値をRとす
ると、R/2n (n=1,2,3,…)となるように選
ぶのが好適である。
合、複数個ある抵抗のうち最小の抵抗値をrとすると、
r×2n (n=1,2,3,…)となるように選ぶのが
好適である。
層(カソード層、アノード層、ゲート層)、金属薄膜
(Au,Pt,W,Cr,Ni,NiCrなど)、サー
メット(Cr−SiO、Au−SiOなど)、アモルフ
ァス半導体層(a−Si,a−Geなど)、ポリシリコ
ン膜などを使うことができる。
導体層を用いる例について説明する。
プの構造を示す。(A)は平面図、(B)は、(A)の
X−X′線断面図である。自己走査型発光素子アレイ
は、基本的にはpnpn半導体構造で構成される。
第2の半導体層101,第3の半導体層102,第4の
半導体層103が順次積層されて、pnpn構造を形成
している。これらpnpn構造は、溝で分離されてカソ
ード層,アノード層,ゲート層よりなる個々の発光素子
20が作られる。
れ、各発光素子の最上層電極(アノード電極またはカソ
ード電極)には、絶縁膜110に開けられたスルーホー
ルを介してアルミ配線40が接続される。このアルミ配
線の一端は、発光電流供給用のボンディングパッド30
となっている。
導体層を用いて作成される。第4の半導体層103上に
2個の電極11a,11bを設けて、これら電極を、絶
縁膜110に開けたスルーホールを経てアルミ配線40
にそれぞれ接続する。
導体層103で作られた抵抗10は、アルミ配線40で
短絡されている。アルミ配線40のうち短絡に寄与する
部分である抵抗短絡線を13で示している。
し、光量が大きいものは、レーザ光を使い抵抗短絡線1
3を焼き切る。図3には、焼き切った短絡線の部分を5
0で示す。抵抗短絡線を焼き切ると、抵抗10が、アル
ミ配線40に挿入されることになる。前述したように、
発光素子の光量は、供給される電流の大きさにより決ま
るので、抵抗10が挿入される結果、供給電流は小さく
なる。たとえば、光量が10%変化するように抵抗10
の値を選ぶことで、ウェファ内、ウェファ間の光量のば
らつきの値を10%狭めることが可能となる。
描画によるフォトリソ工程で配線をエッチングなどによ
り切断してもよい。
が、複数個の抵抗を形成してもよい。図4は、3個の抵
抗10a,10b,10cを直列に配置した場合の例を
示す。各抵抗の構成は、実施例1と同じである。図中、
13a,13b,13cは、これら各抵抗の短絡線(ア
ルミ配線の一部)を示している。
b:10c=1:2:4とし、たとえば、電流値が1%
変化する抵抗値を抵抗10aに選べば、13a〜13c
の切断/非切断により、8%の光量のばらつきを1%に
抑えることができる。また、抵抗10aを電流値を決め
る抵抗として、大きめにとり、抵抗10b,10cをた
とえば、抵抗10aの1/10,1/20にとれば、抵
抗10aの値を、0%,5%,10%,15%の4段階
で調整できる。複数の抵抗は、同じ半導体層を使った抵
抗のため、比率は正確に制御できる。
短絡線を焼き切ることのできるようにした例を、図5に
示す。図中、14a,14b,14cは、アルミ配線の
一部に形成された、配線焼き切り用のプローブ針接触用
パッドである。
は、段差などを設けて、膜厚が薄くなる部分121を設
け、電力を集中させるようにする。プローブ検査時に、
配線焼き切り用ボンディングパッド14a〜14cと、
発光電流用ボンディングパッド30とにプローブ針20
0を接触させ、大電流を流し、所望の抵抗短絡線を焼き
切る。
した。本実施例では、複数個の抵抗を並列に配置した場
合の例を示す。図6では、3個の抵抗10d,10e,
10fを形成している。
ており、抵抗10d,10e,10fの一方の電極11
aはアルミ配線40aに接続部15d,15e,15f
を経て接続され、抵抗10d,10e,10fの他方の
電極11bはアルミ配線40bに接続される。したがっ
て、抵抗10d,10e,10fは、アルミ配線40
a,40b間に並列に挿入されている。
も大きいものが使える。配線15d,15e,15f
を、選択的にレーザで焼き切る。図5で説明したと同様
に、電流で焼き切ってもよい。焼き切られた配線に接続
されている抵抗は、並列配置から除かれることになる。
を、ボンディングパッド30に接続し、抵抗10eの一
方の電極11aを、ボンディングパッド30eに接続
し、抵抗10fの一方の電極11aを、ボンディングパ
ッド30fに接続し、抵抗10d,10e,10fの他
方の電極11bをアルミ配線40に接続した例を示す。
ディングパッド30,30e,30fのいずれを、電流
供給用ボンディングパッドとして選ぶかによって、抵抗
10d,10e,10fのいずれか1個を選択すること
ができる。これにより供給される発光電流の値を調整す
ることができる。
セスで形成されるため、高精度な抵抗比が得られる。
以外で形成した例である。ボンディングパッド30とア
ルミ配線40との間に、Cr−SiOで4個の抵抗60
a,60b,60c,60dを形成した。これらの抵抗
は、幅を同じとし、長さを1:2:4:8とすること
で、16段階の調整が可能となった。抵抗調整は、不要
な抵抗をレーザで焼き切ることにより行う。抵抗材料
は、このほか、サーメット類(Cr−SiO,Au−S
iOなど)、金属薄膜(Au,Pt,W,Cr,Ni,
NiCrなど)、アモルファス半導体(a−Si,a−
Geなど)、ポリシリコンなどでもよい。また、電流に
よって焼き切ってもよい。
によって調整を行っているが、逆に、配線を接続するこ
とで調整してもよい。このような接続は、導電性インク
による描画、レーザなどの直接描画によるフォトリソ工
程、CVDによる選択的金属膜成長によって行う。
すべき抵抗の数は、1チップあたり1個程度であるた
め、チップ毎の調整も現実的な労力で実現可能である。
また、チップ切断前のウェファの状態で処理すること
で、一括処理が可能となり、実質的にランク分けなしで
特性のそろったチップを得られる。
チップを光書込みヘッドに搭載することにより、光量補
正の幅を小さくできるため、補正のための回路が簡単と
なり、高速化、コストダウンを図れる。
図である。
の構造を示す図である。
た状態を示す図である。
の構造を示す図である。
の構造を示す図である。
の構造を示す図である。
の構造を示す図である。
の構造を示す図である。
Claims (24)
- 【請求項1】pnpn構造の複数の発光素子よりなるア
レイを有し、発光点を順次自己走査する機能を有する発
光素子アレイ・チップにおいて、 前記複数の発光素子アレイに発光電流を供給するライン
に、1個以上の抵抗を挿入し、前記発光電流の値を前記
抵抗の値により調整することを特徴とする発光素子アレ
イ・チップ。 - 【請求項2】2個以上の前記抵抗が、直列に接続され
て、前記発光電流供給ラインに挿入されることを特徴と
する請求項1に記載の発光素子アレイ・チップ。 - 【請求項3】2個以上の抵抗が並列に接続されて、前記
発光電流供給ラインに挿入されることを特徴とする請求
項1に記載の発光素子アレイ・チップ。 - 【請求項4】前記抵抗は、前記pnpn構造を形成する
半導体層で作成されることを特徴とする請求項1,2ま
たは3に記載の発光素子アレイ・チップ。 - 【請求項5】前記抵抗は、金属,サーメット,アモルフ
ァス半導体,ポリシリコンよりなる群から選ばれる材料
で作成されることを特徴とする請求項1,2または3に
記載の発光素子アレイ・チップ。 - 【請求項6】前記1個以上の抵抗は、前記発光電流供給
ラインの一部分を構成する短絡線により短絡されてお
り、前記1個以上の抵抗を前記発光電流供給ラインに挿
入する場合には、挿入したい抵抗に対する前記短絡線を
切断することにより行うことを特徴とする請求項1に記
載の発光素子アレイ・チップ。 - 【請求項7】前記1個以上の抵抗は、前記発光電流供給
ラインの一部分を構成する接続線により接続されて、前
記発光電流供給ラインに挿入されており、前記発光電流
供給ラインの挿入から除きたい場合には、除きたい抵抗
に対する前記接続線を切断することにより行うことを特
徴とする請求項1に記載の発光素子アレイ・チップ。 - 【請求項8】2個以上の抵抗が並列に接続されて、前記
発光電流供給ラインに挿入されている場合に、前記抵抗
を焼き切ることによって除くことを特徴とする請求項5
に記載の発光素子アレイ・チップ。 - 【請求項9】前記2個以上の抵抗のうち最大の抵抗値を
Rとすると、他の抵抗の抵抗値はR/2n (n=1,
2,3,…)となるように選ばれることを特徴とする請
求項2に記載の発光素子アレイ・チップ。 - 【請求項10】前記2個以上の抵抗のうち最小の抵抗値
をrとすると、他の抵抗の抵抗値はr×2n (n=1,
2,3,…)となるように選ばれることを特徴とする請
求項3に記載の発光素子アレイ・チップ。 - 【請求項11】前記切断は、レーザ光を照射して焼き切
ることを特徴とする請求項6または7に記載の発光素子
アレイ・チップ。 - 【請求項12】前記切断は、電流を流して焼き切ること
を特徴とする請求項6または7に記載の発光素子アレイ
・チップ。 - 【請求項13】前記切断は、エッチングにより行うこと
を特許とする請求項6または7に記載の発光素子アレイ
・チップ。 - 【請求項14】pnpn構造の複数の発光素子よりなる
アレイを有し、発光点を順次自己走査する機能を有する
発光素子アレイ・チップにおいて、 前記複数の発光素子に発光電流を供給するラインの一端
に2個以上の抵抗を並列に接続し、これら抵抗の他端
に、それぞれボンディングパッドを接続し、これらボン
ディングパッドのうちの1つを選択することにより前記
抵抗のうちの1つを選択し、選択された抵抗の値により
前記発光電流の値を調整することを特徴とする発光素子
アレイ・チップ。 - 【請求項15】前記抵抗は、前記pnpn構造を形成す
る半導体層で作成されることを特徴とする請求項14に
記載の発光素子アレイ・チップ。 - 【請求項16】前記抵抗は、金属,サーメット,アモル
ファス半導体,ポリシリコンよりなる群から選ばれる材
料で作成されることを特徴とする請求項14に記載の発
光素子アレイ・チップ。 - 【請求項17】請求項1〜13のいずれかに記載の発光
素子アレイ・チップを配列して構成された発光素子アレ
イ・チップを備えることを特徴とする光書込みヘッド。 - 【請求項18】pnpn構造の複数の発光素子よりなる
アレイを有し、発光点を順次自己走査する機能を有する
発光素子アレイ・チップにおける光量補正方法であっ
て、 前記複数の発光素子アレイに発光電流を供給するライン
に、1個以上の抵抗を挿入し、前記発光電流の値を前記
抵抗の値により調整して光量を補正することを特徴とす
る発光素子アレイ・チップの光量補正方法。 - 【請求項19】前記1個以上の抵抗は、前記発光電流供
給ラインの一部分を構成する短絡線により短絡されてお
り、前記1個以上の抵抗を前記発光電流供給ラインに挿
入する場合には、挿入したい抵抗に対する前記短絡線を
切断することにより行うことを特徴とする請求項18に
記載の発光素子アレイ・チップの光量補正方法。 - 【請求項20】前記1個以上の抵抗は、前記発光電流供
給ラインの一部分を構成する接続線により接続されて、
前記発光電流供給ラインに挿入されており、前記発光電
流供給ラインの挿入から除きたい場合には、除きたい抵
抗に対する前記接続線を切断することにより行うことを
特徴とする請求項18に記載の発光素子アレイ・チップ
の光量補正方法。 - 【請求項21】2個以上の抵抗が並列に接続されて、前
記発光電流供給ラインに挿入されている場合に、前記抵
抗を切断することによって除くことを特徴とする請求項
18に記載の発光素子アレイ・チップの光量補正方法。 - 【請求項22】前記切断は、レーザ光を照射して焼き切
ることを特徴とする請求項19,20または21に記載
の発光素子アレイ・チップの光量補正方法。 - 【請求項23】前記切断は、電流を流して焼き切ること
を特徴とする請求項19,20または21に記載の発光
素子アレイ・チップの光量補正方法。 - 【請求項24】前記切断は、エッチングにより行うこと
を特許とする請求項19,20または21に記載の発光
素子アレイ・チップの光量補正方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001334178A JP3711060B2 (ja) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | 発光素子アレイ・チップおよび光量補正方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005224957A (ja) * | 2004-02-10 | 2005-08-25 | Seiko Epson Corp | ラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置 |
JP2007149896A (ja) * | 2005-11-25 | 2007-06-14 | Matsushita Electric Works Ltd | 発光装置 |
-
2001
- 2001-10-31 JP JP2001334178A patent/JP3711060B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2005224957A (ja) * | 2004-02-10 | 2005-08-25 | Seiko Epson Corp | ラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置 |
JP2007149896A (ja) * | 2005-11-25 | 2007-06-14 | Matsushita Electric Works Ltd | 発光装置 |
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