JP2012104734A - 発光チップ、発光装置、プリントヘッドおよび画像形成装置 - Google Patents

発光チップ、発光装置、プリントヘッドおよび画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】列状に配列された複数の発光素子において、列方向の長さと列方向と直交する方向の長さとが異なる発光領域を有する発光素子から光を効率よく取り出す。
【解決手段】発光部102を構成する発光サイリスタ列のそれぞれの発光サイリスタLの発光領域311は、点灯信号線75の2つの主部75aおよび2つの副部75cで取り囲まれている。接続部75dは、発光サイリスタ列の列方向に延びるように設けられ、2つの副部75cの一方と発光領域311上に設けられたn型オーミック電極321とを接続している。そして、副部75cは、隣接する発光サイリスタLの発光領域311の間の分離溝の中に設けられている。
【選択図】図8

Description

本発明は、発光チップ、発光装置、プリントヘッドおよび画像形成装置に関する。
一列に配列されると共に発光領域が正方形状の複数の発光素子と、これら複数の発光素子の発光領域上を通って電極と接続する配線構造が開示されている(特許文献1)。
特開2001−94155号公報
本発明は、列状に配列された複数の発光素子において、列方向の長さと列方向と直交する方向の長さとが異なる発光領域を有する発光素子から光を効率よく取り出すことを目的とする。
請求項1に記載の発明は、基板と、前記基板に列状に配列されると共に、当該配列の列方向の長さと当該列方向と直交する方向の長さとが異なる発光領域を有する複数の発光素子と、前記複数の発光素子のそれぞれの発光素子の前記発光領域上に、前記列方向と当該列方向と直交する方向とのうちの当該発光領域における短手方向に沿って設けられると共に、当該発光領域上に設けられた電極に接続される複数の接続部とを備え、当該複数の接続部を介して当該複数の発光素子に点灯のための電流を供給する点灯電流供給配線とを備えた発光チップである。
請求項2に記載の発明は、前記発光素子の前記発光領域は、前記配列の列方向の長さが当該列方向と直交する方向の長さより長いとともに、前記点灯電流供給配線は当該列方向に延びる主部と、当該主部から分かれた複数の副部とを備え、当該点灯電流供給配線が備える前記複数の接続部のそれぞれの接続部と当該複数の副部のそれぞれの副部とが接続され、当該複数の接続部が当該配列の列方向に沿って設けられていることを特徴とする請求項1に記載の発光チップである。
請求項3に記載の発明は、前記複数の副部のそれぞれの副部は、前記複数の発光素子の隣接する2個の発光素子を1組として当該1組毎に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の発光チップである。
請求項4に記載の発明は、前記点灯電流供給配線の前記主部と前記複数の接続部とは、前記複数の発光素子をそれぞれ相互に分離する分離溝の順メサ段差部と交差するように設けられていることを特徴とする請求項2または3に記載の発光チップである。
請求項5に記載の発明は、前記点灯電流供給配線の前記主部または前記複数の副部が有する前記複数の発光素子のそれぞれの発光素子側の端部は、当該発光素子の前記発光領域に垂直な方向に対して広がって出射される光を、当該垂直な方向に狭めるように反射させる反射面を有することを特徴とする請求項2ないし4のいずれか1項に記載の発光チップである。
請求項6に記載の発明は、前記点灯電流供給配線の前記主部または前記複数の副部が有する前記複数の発光素子のそれぞれの発光素子側の端部は、当該発光素子における前記発光領域の端部または当該発光素子のメサ段差部から当該発光素子の当該発光領域に対して垂直な方向に対して広がった形状の面を有することを特徴とする請求項2ないし4のいずれか1項に記載の発光チップである。
請求項7に記載の発明は、基板と、前記基板に列状に配列されると共に、当該配列の列方向の長さと当該列方向と直交する方向の長さとが異なる発光領域の形状を有する複数の発光素子と、前記列方向と当該列方向と直交する方向とのうち、前記複数の発光素子のそれぞれの発光素子の前記発光領域を遮光する面積が小さくなる方向に沿って、当該発光素子の当該発光領域上を通って、当該発光領域上に設けられた電極に接続される複数の接続部を備え、当該複数の接続部を介して当該複数の発光素子に点灯のための電流を供給する点灯電流供給配線とを備えた発光チップである。
請求項8に記載の発明は、基板と、当該基板に列状に配列されると共に、当該配列の列方向の長さと当該列方向と直交する方向の長さとが異なる発光領域を有する複数の発光素子と、当該基板に、当該複数の発光素子のそれぞれの発光素子に対応して設けられ、オン状態になることで対応する発光素子を点灯または非点灯の制御の対象として指定する複数の転送素子と、当該複数の発光素子のそれぞれの発光素子の当該発光領域上に、当該列方向と当該列方向と直交する方向とのうちの当該発光領域における短手方向に沿って設けられると共に、当該発光領域上に設けられた電極に接続される複数の接続部とを備え、当該複数の接続部を介して当該複数の発光素子に点灯のための電流を供給する点灯電流供給配線とをそれぞれ備えた複数の発光チップと、前記複数の発光チップに対して、当該複数の発光チップの前記複数の転送素子のそれぞれの転送素子をオン状態が順に伝播するように駆動する転送信号を送信する転送信号供給手段と、前記複数の発光チップに対して、点灯のための電流を供給する点灯電流供給手段とを備えた発光装置である。
請求項9に記載の発明は、基板と、当該基板に列状に配列されると共に、当該配列の列方向の長さと当該列方向と直交する方向の長さとが異なる発光領域を有する複数の発光素子と、当該基板に、当該複数の発光素子のそれぞれの発光素子に対応して設けられ、オン状態になることで対応する発光素子を点灯または非点灯の制御の対象として指定する複数の転送素子と、当該複数の発光素子のそれぞれの発光素子の当該発光領域上に、当該列方向と当該列方向と直交する方向とのうちの当該発光領域における短手方向に沿って設けられると共に、当該発光領域上に設けられた電極に接続される複数の接続部とを備え、当該複数の接続部を介して当該複数の発光素子に点灯のための電流を供給する点灯電流供給配線とをそれぞれ備えた複数の発光チップと、当該複数の発光チップに対して、当該複数の発光チップの当該複数の転送素子のそれぞれの転送素子をオン状態が順に伝播するように駆動する転送信号を送信する転送信号供給手段と、当該複数の発光チップに対して、点灯のための電流を供給する点灯電流供給手段とを備えた発光手段と、前記発光手段から照射される光を結像させる光学手段とを備えたことを特徴とするプリントヘッドである。
請求項10に記載の発明は、像保持体と、前記像保持体を帯電する帯電手段と、基板と、当該基板に列状に配列されると共に、当該配列の列方向の長さと当該列方向と直交する方向の長さとが異なる発光領域を有する複数の発光素子と、当該基板に、当該複数の発光素子のそれぞれの発光素子に対応して設けられ、オン状態になることで対応する発光素子を点灯または非点灯の制御の対象として指定する複数の転送素子と、当該複数の発光素子のそれぞれの発光素子の当該発光領域上に、当該列方向と当該列方向と直交する方向とのうちの当該発光領域における短手方向に沿って設けられると共に、当該発光領域上に設けられた電極に接続される複数の接続部とを備え、当該複数の接続部を介して当該複数の発光素子に点灯のための電流を供給する点灯電流供給配線とをそれぞれ備えた複数の発光チップと、当該複数の発光チップに対して、当該複数の発光チップの当該複数の転送素子のそれぞれの転送素子をオン状態が順に伝播するように駆動する転送信号を送信する転送信号供給手段と、当該複数の発光チップに対して、点灯のための電流を供給する点灯電流供給手段とを備え、光学手段を介して前記像保持体を露光する露光手段と、前記露光手段により露光され前記像保持体に形成された静電潜像を現像する現像手段と、前記像保持体に現像された画像を被転写体に転写する転写手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。
請求項1の発明によれば、接続部を発光素子の列方向と列方向と直交する方向とのうち、発光領域における長手方向に沿って設ける場合に比べ、発光素子から光を効率よく取り出すことができる。
請求項2の発明によれば、発光領域の形状が列方向の長さよりも列方向と直交する方向の長さの方が長い場合であっても、接続部を列方向に対して直交する方向に沿って設ける場合に比べ、発光素子から光を効率よく取り出すことができる。
請求項3の発明によれば、点灯電流供給配線の副部を発光素子毎に設ける場合に比べ、副部の形状の変動によって遮光される発光領域を小さくできる。
請求項4の発明によれば、点灯電流供給配線の主部と接続部の一方が逆メサ段差部と交差する場合に比べ、点灯電流供給配線の段差切れを抑制できる。
請求項5および6の発明によれば、点灯電流供給配線の主部または副部の端部形状を利用して発光素子から取り出すことができる光量を増加させることができる。
請求項7の発明によれば、発光素子の列方向と列方向と直交する方向とのうち、発光領域を遮光する面積が大きい方向に沿って接続部を設ける場合と比べ、発光素子から光を効率よく取り出すことができる。
請求項8の発明によれば、本構成を用いない場合に比べ、発光素子から光をより効率よく取り出すことができる。
請求項9の発明によれば、本構成を用いない場合に比べ、発光素子からの光をより効率よく利用した露光ができる。
請求項10の発明によれば、本構成を用いない場合に比べ、発光素子からの光をより効率よく利用した画像形成ができる。
第1の実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成の一例を示した図である。 プリントヘッドの構成を示した断面図である。 発光装置の上面図である。 発光チップの構成、発光装置の信号発生回路の構成および回路基板上の配線(ライン)の構成を示した図である。 自己走査型発光素子アレイ(SLED)が搭載された発光チップの回路構成を説明するための等価回路図である。 発光チップの平面レイアウト図および断面図である。 発光装置および発光チップの動作を説明するためのタイミングチャートである。 第1の実施の形態における発光チップの発光部の構造を説明するための図である。 点灯信号線の接続部を、発光サイリスタ列の列方向に延びるように設けた場合と、発光サイリスタ列の列方向と直交する方向に延びるように設けた場合とを比較して説明する図である。 第2の実施の形態における発光チップの発光部の構造を説明するための図である。 第3の実施の形態における発光チップの発光部の構造を説明するための図である。
電子写真方式を採用した、プリンタや複写機、ファクシミリ等の画像形成装置では、一様に帯電された感光体上に、画像情報を光記録手段により照射することにより静電潜像を得た後、この静電潜像にトナーを付加して可視化し、記録紙上に転写して定着することによって画像形成が行われる。かかる光記録手段として、レーザを用い、主走査方向にレーザ光を走査させて露光する光走査方式の他、近年では、装置の小型化の要請を受けて発光素子としての発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)を主走査方向に多数、配列してなる、LEDプリントヘッド(LPH:LED Print Head)を用いた記録装置が採用されている。
また、基板上に複数の発光素子が列状に設けられ、順次点灯制御される自己走査型発光素子アレイ(SLED)を搭載する発光チップでは、発光素子として発光サイリスタが使用されている。発光サイリスタは発光ダイオードと異なりpnpn4層構造であり、4層構造のうちの内部の2層で主に発光するため、単純な2層の一般的な発光ダイオードよりも外部に取り出せる光の量(光量)が小さいという特徴がある。よって、発光サイリスタにおいては、それぞれの発光素子から出射される光量を増加させるため、発光素子の光を出射する発光領域を広く取るとともに、発光素子から光を効率よく取り出すことがより求められている。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
(画像形成装置1)
図1は第1の実施の形態が適用される画像形成装置1の全体構成の一例を示した図である。図1に示す画像形成装置1は、一般にタンデム型と呼ばれる画像形成装置である。この画像形成装置1は、各色の画像データに対応して画像形成を行なう画像形成プロセス部10、画像形成プロセス部10を制御する画像出力制御部30、例えばパーソナルコンピュータ(PC)2や画像読取装置3に接続され、これらから受信された画像データに対して予め定められた画像処理を施す画像処理部40を備えている。
画像形成プロセス部10は、予め定められた間隔を置いて並列に配置される複数のエンジンを含む画像形成ユニット11を備えている。この画像形成ユニット11は、4つの画像形成ユニット11Y、11M、11C、11Kから構成されている。画像形成ユニット11Y、11M、11C、11Kは、それぞれ、静電潜像を形成してトナー像を保持する像保持体の一例としての感光体ドラム12、感光体ドラム12の表面を予め定められた電位で帯電する帯電手段の一例としての帯電器13、帯電器13によって帯電された感光体ドラム12を露光するプリントヘッド14、プリントヘッド14によって得られた静電潜像を現像する現像手段の一例としての現像器15を備えている。画像形成ユニット11Y、11M、11C、11Kは、それぞれがイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)のトナー像を形成する。
また、画像形成プロセス部10は、各画像形成ユニット11Y、11M、11C、11Kの感光体ドラム12にて形成された各色のトナー像を被転写体の一例としての記録用紙25に多重転写させるために、この記録用紙25を搬送する用紙搬送ベルト21と、用紙搬送ベルト21を駆動させるロールである駆動ロール22と、感光体ドラム12のトナー像を記録用紙25に転写させる転写手段の一例としての転写ロール23と、記録用紙25にトナー像を定着させる定着器24とを備えている。
この画像形成装置1において、画像形成プロセス部10は、画像出力制御部30から供給される各種の制御信号に基づいて画像形成動作を行う。そして、画像出力制御部30による制御の下で、パーソナルコンピュータ(PC)2や画像読取装置3から受信された画像データは、画像処理部40によって画像処理が施され、画像形成ユニット11に供給される。そして、例えば黒(K)色の画像形成ユニット11Kでは、感光体ドラム12が矢印A方向に回転しながら、帯電器13により予め定められた電位に帯電され、画像処理部40から供給された画像データに基づいて発光するプリントヘッド14により露光される。これにより、感光体ドラム12上には、黒(K)色画像に関する静電潜像が形成される。そして、感光体ドラム12上に形成された静電潜像は現像器15により現像され、感光体ドラム12上には黒(K)色のトナー像が形成される。画像形成ユニット11Y、11M、11Cにおいても、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の各色トナー像が形成される。
各画像形成ユニット11で形成された感光体ドラム12上の各色トナー像は、矢印B方向に移動する用紙搬送ベルト21の移動に伴って供給された記録用紙25に、転写ロール23に印加された転写電界により、順次静電転写され、記録用紙25上に各色トナーが重畳された合成トナー像が形成される。
その後、合成トナー像が静電転写された記録用紙25は、定着器24まで搬送される。定着器24に搬送された記録用紙25上の合成トナー像は、定着器24によって熱および圧力による定着処理を受けて記録用紙25上に定着され、画像形成装置1から排出される。
(プリントヘッド14)
図2は、プリントヘッド14の構成を示した断面図である。露光手段の一例としてのプリントヘッド14は、ハウジング61、感光体ドラム12を露光する複数の発光素子(本実施の形態では、発光素子の一例としての発光サイリスタ)を備える光源部63を備えた発光手段の一例としての発光装置65、光源部63から出射された光を感光体ドラム12表面に結像させる光学手段の一例としてのロッドレンズアレイ64を備えている。
発光装置65は、前述した光源部63、光源部63を駆動する信号発生回路110(後述の図3参照)等を搭載する回路基板62を備えている。
ハウジング61は、例えば金属で形成され、回路基板62およびロッドレンズアレイ64を支持し、光源部63の発光素子における発光点がロッドレンズアレイ64の焦点面となるように設定されている。また、ロッドレンズアレイ64は、感光体ドラム12の軸方向(主走査方向であって、後述する図3、図4(b)のX方向)に沿って配置されている。
(発光装置65)
図3は、発光装置65の上面図である。
図3に示すように、発光装置65では、光源部63は、回路基板62上に、40個の発光チップC1〜C40が、主走査方向であるX方向に二列に千鳥状に配置して構成されている。
本明細書では、「〜」は、番号によってそれぞれが区別された複数の構成要素を示すもので、「〜」の前後に記載されたものおよびその間の番号のものを含むことを意味する。例えば、発光チップC1〜C40は、発光チップC1から番号順に発光チップC40までを含む。
発光チップC1〜C40の構成は同一であってよい。よって、発光チップC1〜C40をそれぞれ区別しないときは、発光チップCと呼ぶ。
なお、本実施の形態では、発光チップCの数として、合計40個を用いたが、これに限定されない。
そして、発光装置65は、前述したように、光源部63を駆動する信号発生回路110を搭載している。信号発生回路110は、例えば集積回路(IC)などで構成されている。
なお、発光チップC1〜C40の配列についての詳細は後述する。
図4は、発光チップCの構成、発光装置65の信号発生回路110の構成および回路基板62上の配線(ライン)の構成を示した図である。図4(a)は発光チップCの構成を示し、図4(b)は発光装置65の信号発生回路110の構成および回路基板62上の配線(ライン)の構成を示している。
はじめに、図4(a)に示す発光チップCの構成を説明する。
発光チップCは、矩形の基板80の表面において、長辺側に長辺に沿って列状に設けられた複数の発光素子(本実施の形態では発光サイリスタL1、L2、L3、…)から構成される発光部102を備えている。さらに、発光チップCは、基板80の表面の長辺方向の両端部に、各種の制御信号等を取り込むための複数のボンディングパッドである端子(φ1端子、φ2端子、Vga端子、φI端子)を備えている。なお、これらの端子は、基板80の一端部からφ1端子、Vga端子の順に設けられ、基板80の他端部からφI端子、φ2端子の順に設けられている。そして、発光部102は、Vga端子とφ2端子との間に設けられている。さらに、基板80の裏面にはVsub端子として裏面電極85(後述する図6参照)が設けられている。
なお、「列状」とは、図4(a)に示したように複数の発光素子が一直線上に配置されている場合に限らず、複数の発光素子のそれぞれの発光素子が、列方向と直交する方向に対して、互いに異なるずれ量を有して配置されている状態でもよい。例えば、発光素子の発光領域を画素としたとき、それぞれの発光素子が、列方向と直交する方向に数画素分または数十画素分のずれ量をもって配置されていてもよい。また、隣接する発光素子間で交互に、または複数の発光素子毎に、ジグザグに配置されていてもよい。
次に、図4(b)により、発光装置65の信号発生回路110の構成および回路基板62上の配線(ライン)の構成を説明する。
前述したように、発光装置65の回路基板62には、信号発生回路110および発光チップC1〜C40が搭載され、信号発生回路110と発光チップC1〜C40とを接続する配線(ライン)が設けられている。
まず、信号発生回路110の構成について説明する。
信号発生回路110には、画像出力制御部30および画像処理部40(図1参照)より、画像処理された画像データおよび各種の制御信号が入力される。信号発生回路110は、これらの画像データおよび各種の制御信号に基づいて、画像データの並び替えや光量の補正等を行う。
そして、信号発生回路110は、各種の制御信号に基づき、発光チップC1〜C40に、転送信号の一例としての第1転送信号φ1、第2転送信号φ2を送信する転送信号供給手段の一例としての転送信号発生部120を備えている。
そしてまた、信号発生回路110は、各種の制御信号に基づき、発光チップC1〜C40に、点灯信号φI1〜φI40をそれぞれ送信する点灯電流供給手段の一例としての点灯信号発生部140を備えている。なお、点灯信号φI1〜φI40をそれぞれ区別しないときは点灯信号φIと表記する。
さらにまた、信号発生回路110は、発光チップC1〜C40に電位の基準となる基準電位Vsubを供給する基準電位供給部160、発光チップC1〜C40の駆動のための電源電位Vgaを供給する電源電位供給部170を備えている。
次に、発光チップC1〜C40の配列について説明する。
奇数番号の発光チップC1、C3、C5、…は、それぞれの基板80の長辺方向に間隔を設けて一列に配列されている。偶数番号の発光チップC2、C4、C6、…も、同様にそれぞれの基板80の長辺の方向に間隔を設けて一列に配列されている。そして、奇数番号の発光チップC1、C3、C5、…と偶数番号の発光チップC2、C4、C6、…とは、発光チップCに設けられた発光部102側の長辺が向かい合うように、互いに180°回転した状態で千鳥状に配列されている。そして、発光チップC間においても発光素子が主走査方向に予め定められた間隔で並ぶように位置が設定されている。なお、図4(b)の発光チップC1、C2、C3、…に、図4(a)に示した発光部102の発光素子の並び(本実施の形態では発光サイリスタL1、L2、L3、…の番号順)の方向を矢印で示している。
信号発生回路110と発光チップC1〜C40とを接続する配線(ライン)について説明する。
回路基板62には、発光チップCの基板80裏面に設けられたVsub端子である裏面電極85(後述の図6参照)に設けられたVsub端子に接続され、基準電位Vsubを供給する電源ライン200aが設けられている。
そして、回路基板62には、発光チップCに設けられたVga端子に接続され、駆動のための電源電位Vgaを供給する電源ライン200bが設けられている。
回路基板62には、信号発生回路110の転送信号発生部120から、発光チップC1〜C40のφ1端子に第1転送信号φ1を送信するための第1転送信号ライン201、発光チップC1〜C40のφ2端子に第2転送信号φ2を送信するための第2転送信号ライン202が設けられている。第1転送信号φ1、第2転送信号φ2は、発光チップC1〜C40に共通(並列)に送信される。
そしてまた、回路基板62には、信号発生回路110の点灯信号発生部140から、各発光チップC1〜C40のφI端子に、点灯信号φI1〜φI40をそれぞれ送信する点灯信号ライン204−1〜204−40が設けられている。
以上説明したように、回路基板62上のすべての発光チップC1〜C40に、基準電位Vsub、電源電位Vgaが共通に供給される。第1転送信号φ1、第2転送信号φ2も、発光チップC1〜C40に共通(並列)に送信される。一方、点灯信号φI1〜φI40は、発光チップC1〜C40にそれぞれ個別に送信される。
(発光チップC)
図5は、自己走査型発光素子アレイ(SLED)が搭載された発光チップCの回路構成を説明するための等価回路図である。以下において説明する各素子は、端子(φ1端子、φ2端子、Vga端子、φI端子)を除き、発光チップC上のレイアウト(後述する図6参照)に基づいて配置されている。なお、端子(φ1端子、φ2端子、Vga端子、φI端子)の位置は、図4(a)と異なるが、説明の便宜上、図中左端としている。そして、基板80の裏面に設けられたVsub端子を、基板80の外に引き出して示している。
ここでは、信号発生回路110との関係において発光チップC1を例に、発光チップCを説明する。そこで、図5において、発光チップCを発光チップC1(C)と表記する。他の発光チップC2〜C40の構成は、発光チップC1と同じである。
発光チップC1(C)は、前述したように基板80上に列状に配列された発光サイリスタL1、L2、L3、…から構成される発光素子列の一例としての発光サイリスタ列(発光部102(図4参照))を備えている。
そして、発光チップC1(C)は、発光サイリスタ列と同様に列状に配列された転送素子の一例としての転送サイリスタT1、T2、T3、…から構成される転送素子列の一例としての転送サイリスタ列を備えている。
また、発光チップC1(C)は、転送サイリスタT1、T2、T3、…をそれぞれ番号順に2つをペアにして、それぞれのペアの間に結合ダイオードDx1、Dx2、Dx3、…を備えている。
さらに、発光チップC1(C)は、電源線抵抗Rgx1、Rgx2、Rgx3、…を備えている。
また、発光チップC1(C)は、1個のスタートダイオードDx0を備えている。そして、後述する第1転送信号φ1が送信される第1転送信号線72と第2転送信号φ2を送信する第2転送信号線73とに過剰な電流が流れるのを防止するために設けられた電流制限抵抗R1、R2を備えている。
発光サイリスタ列の発光サイリスタL1、L2、L3、…、転送サイリスタ列の転送サイリスタT1、T2、T3、…は、図5中において、左側から番号順に配列されている。さらに、結合ダイオードDx1、Dx2、Dx3、…、電源線抵抗Rgx1、Rgx2、Rgx3、…も、図中左側から番号順に配列されている。
そして、発光サイリスタ列、転送サイリスタ列は、図5において上から、転送サイリスタ列、発光サイリスタ列の順に並べられている。
ここでは、発光サイリスタL1、L2、L3、…、転送サイリスタT1、T2、T3、…、結合ダイオードDx1、Dx2、Dx3、…、電源線抵抗Rgx1、Rgx2、Rgx3、…をそれぞれ区別しないときは、発光サイリスタL、転送サイリスタT、結合ダイオードDx、電源線抵抗Rgxと表記する。
発光サイリスタ列における発光サイリスタLの数は、予め定められた個数とすればよい。本実施の形態で、発光サイリスタLの数を例えば128個とすると、転送サイリスタTの数も128個である。同様に、電源線抵抗Rgxの数も128個である。しかし、結合ダイオードDxの数は、転送サイリスタTの数より1少ない127個である。
なお、転送サイリスタTの数は、発光サイリスタLの数より多くてもよい。
上記のサイリスタ(発光サイリスタL、転送サイリスタT)は、ゲート端子、アノード端子、カソード端子の3端子を有する半導体素子である。
ここでは、転送サイリスタTのゲート端子を第1のゲート端子、アノード端子を第1のアノード端子、カソード端子を第1のカソード端子と表記することがある。発光サイリスタLのゲート端子を第2のゲート端子、アノード端子を第2のアノード端子、カソード端子を第2のカソード端子と表記することがある。
では次に、発光チップC1(C)における各素子の電気的な接続について説明する。
転送サイリスタT、発光サイリスタLのそれぞれのアノード端子は、発光チップC1(C)の基板80に接続されている(アノードコモン)。
そして、これらのアノード端子は、基板80裏面に設けられたVsub端子である裏面電極85(後述の図6参照)を介して電源ライン200a(図4参照)に接続されている。この電源ライン200aは、基準電位供給部160から基準電位Vsubが供給される。
転送サイリスタTの配列に沿って、奇数番号(奇数番目)の転送サイリスタT1、T3、…のカソード端子は、第1転送信号線72に接続されている。そして、第1転送信号線72は、電流制限抵抗R1を介してφ1端子に接続されている。このφ1端子には、第1転送信号ライン201(図4参照)が接続され、第1転送信号φ1が送信される。
一方、転送サイリスタTの配列に沿って、偶数番号(偶数番目)の転送サイリスタT2、T4、…のカソード端子は、第2転送信号線73に接続されている。そして、第2転送信号線73は、電流制限抵抗R2を介してφ2端子に接続されている。このφ2端子には、第2転送信号ライン202(図4参照)が接続され、第2転送信号φ2が送信される。
発光サイリスタL1、L2、L3、…のカソード端子は、点灯電流供給配線の一例としての点灯信号線75に接続されている。点灯信号線75は、φI端子に接続されている。発光チップC1では、φI端子は、電流制限抵抗RIを介して点灯信号ライン204−1に接続され、点灯信号発生部140から点灯信号φI1が送信される。点灯信号φI1は、発光サイリスタL1、L2、L3、…に点灯のための電流を供給する。なお、他の発光チップC2〜C40のφI端子は、それぞれ電流制限抵抗RIを介して点灯信号ライン204−2〜204−40が接続され、点灯信号φI2〜φI40が送信される。
転送サイリスタT1、T2、T3、…のそれぞれのゲート端子Gt1、Gt2、Gt3、…は、同じ番号の発光サイリスタL1、L2、L3、…のゲート端子Gl1、Gl2、Gl3、…に、1対1で接続されている。よって、ゲート端子Gt1、Gt2、Gt3、…とゲート端子Gl1、Gl2、Gl3、…とは、同じ番号のものが電気的に同電位になっている。よって、例えばゲート端子Gt1(ゲート端子Gl1)と表記して、電位が同じであることを示す。
ここでも、ゲート端子Gt1、Gt2、Gt3、…、ゲート端子Gl1、Gl2、Gl3、…をそれぞれ区別しないときは、ゲート端子Gt、ゲート端子Glと表記する。そして、ゲート端子Gt(ゲート端子Gl)と表記して、電位が同じであることを示す。
転送サイリスタT1、T2、T3、…のそれぞれのゲート端子Gt1、Gt2、Gt3、…を番号順に2個ずつペアとしたゲート端子Gt間に、結合ダイオードDx1、Dx2、Dx3、…がそれぞれ接続されている。すなわち、結合ダイオードDx1、Dx2、Dx3、…はそれぞれがゲート端子Gt1、Gt2、Gt3、…で順に挟まれるように直列接続されている。そして、結合ダイオードDx1の向きは、ゲート端子Gt1からゲート端子Gt2に向かって電流が流れる方向に接続されている。他の結合ダイオードDx2、Dx3、Dx4、…についても同様である。
転送サイリスタTのゲート端子Gt(ゲート端子Gl)は、転送サイリスタTのそれぞれに対応して設けられた電源線抵抗Rgxを介して、電源線71に接続されている。電源線71はVga端子に接続され、電源電位供給部170から電源電位Vgaが供給される。
そして、転送サイリスタ列の一端側の転送サイリスタT1のゲート端子Gt1は、スタートダイオードDx0のカソード端子に接続されている。一方、スタートダイオードDx0のアノード端子は、第2転送信号線73に接続されている。
図5において、発光チップC1(C)の転送サイリスタT、結合ダイオードDx、電源線抵抗Rgx、スタートダイオードDx0、電流制限抵抗R1、R2を備える部分を転送部101と表記する。そして、発光サイリスタLを備える部分が発光部102に該当する。
図6は、発光チップCの平面レイアウト図および断面図である。ここでは、発光チップCと信号発生回路110との接続関係を示さないので、発光チップC1を例とすることを要しない。よって、発光チップCと表記する。
図6(a)は、発光チップCの平面レイアウト図であって、発光サイリスタL1〜L4、転送サイリスタT1〜T4を中心とした部分を示している。なお、端子(φ1端子、φ2端子、Vga端子、φI端子)は、図4(a)と異なるが、説明の便宜上、図中左端部に設けている。そして、基板80の裏面に設けられたVsub端子は、基板80の外に引き出されて示されている。図4に対応させて端子を設けるとすると、φ2端子、φI端子、電流制限抵抗R2は、図6(a)において基板80の右端部に設けられる。また、スタートダイオードDx0は基板80の右端部に設けられてもよい。
図6(b)は、図6(a)に示したVIB−VIB線での断面図である。よって、図6(b)の断面図には、図中下より発光サイリスタL1、転送サイリスタT1、結合ダイオードDx1、電源線抵抗Rgx1の断面が示されている。なお、図6(a)および(b)の図中には、主要な素子や端子を名前により表記している。
発光チップCは、図6(b)に示すように、例えばGaAsやGaAlAsなどの化合物半導体において、p型の基板80上に、p型の第1半導体層81、n型の第2半導体層82、p型の第3半導体層83およびn型の第4半導体層84が順に積層されたのち、周囲のn型の第4半導体層84と、p型の第3半導体層83と、n型の第2半導体層82と、n型の第2半導体層82との界面から予め定められた深さのp型の第1半導体層81とを除去することで相互に分離された複数の島(アイランド)(第1アイランド301〜第6アイランド306および符号付さないアイランド)を備えている。このような島(アイランド)はメサと呼ばれ、このような島(アイランド)を形成することはメサエッチングと呼ばれる。
図6(a)に示すように、第1アイランド301には、発光サイリスタL1が設けられている。
第2アイランド302には、転送サイリスタT1、結合ダイオードDx1が設けられている。第3アイランド303には、電源線抵抗Rgx1が設けられている。第4アイランド304には、スタートダイオードDx0が設けられている。第5アイランド305には電流制限抵抗R1が、第6アイランド306には電流制限抵抗R2が設けられている。
そして、発光チップCには、第1アイランド301、第2アイランド302、第3アイランド303と同様なアイランドが、並列して形成されている。これらのアイランドには、発光サイリスタL2、L3、L4、…、転送サイリスタT2、T3、T4、…、結合ダイオードDx2、Dx3、Dx4,…等が、第1アイランド301、第2アイランド302、第3アイランド303と同様に設けられている。これらについては、説明を省略する。
そしてまた、基板80の裏面にはVsub端子となる裏面電極85が設けられている。
ここで、図6(a)および(b)により、第1アイランド301〜第6アイランド306について詳細に説明する。なお、電源線71、第1転送信号線72、第2転送信号線73、点灯信号線75については、後に説明する。
第1アイランド301に設けられた発光サイリスタL1は、p型の基板80上に設けられたp型の第1半導体層81をアノード端子、n型の第4半導体層84の領域(発光領域)311上に設けられたn型オーミック電極321をカソード端子、n型の第4半導体層84を除去して露出させたp型の第3半導体層83上に設けられたp型オーミック電極331をゲート端子Gl1とする。そして、光は、発光領域311表面に設けられたn型オーミック電極321および後述する点灯信号線75によって光の出射が妨げられない(遮光されない)部分から出射する。
第1の実施の形態では、発光領域311の表面形状は長方形の領域であって、短手方向が発光部102の発光サイリスタ列の方向、長手方向が発光部102の発光サイリスタ列と直交する方向に向いている。
以下では、発光領域311およびn型オーミック電極321の用語は、発光サイリスタL1ばかりでなく、他の発光サイリスタLについても使用する。
第2アイランド302に設けられた転送サイリスタT1は、p型の基板80上に設けられたp型の第1半導体層81をアノード端子、n型の第4半導体層84の領域313上に設けられたn型オーミック電極323をカソード端子、n型の第4半導体層84を除去して露出させたp型の第3半導体層83上に設けられたp型オーミック電極332をゲート端子Gt1とする。
同じく、第2アイランド302に設けられた結合ダイオードDx1は、n型の第4半導体層84の領域314上に設けられたn型オーミック電極324をカソード端子、p型の第3半導体層83上に設けられたp型オーミック電極332をアノード端子とする。結合ダイオードDx1のアノード端子と転送サイリスタT1のゲート端子Gt1とはp型オーミック電極332で共通である。
第3アイランド303に設けられた電源線抵抗Rgx1は、n型の第4半導体層84を除去して露出させたp型の第3半導体層83上に設けられたp型オーミック電極333と334との間のp型の第3半導体層83を抵抗として設けられている。
第4アイランド304に設けられたスタートダイオードDx0は、n型の第4半導体層84の領域315上に設けられたn型オーミック電極325をカソード端子、n型の第4半導体層84を除去して露出させたp型の第3半導体層83上に設けられたp型オーミック電極335をアノード端子としている。
第5アイランド305に設けられた電流制限抵抗R1、第6アイランド306に設けられた電流制限抵抗R2は、第3アイランド303に設けられた電源線抵抗Rgx1と同様に、それぞれが2個のp型オーミック電極(符号なし)間のp型の第3半導体層83を抵抗としている。
図6(a)において、各素子間の接続関係を説明する。なお、点灯信号線75、第1転送信号線72、第2転送信号線73、電源線71およびその他の配線は、各素子に設けられた電極(n型オーミック電極およびp型オーミック電極)と絶縁層86に設けられたスルーホール(開口)(図6(a)では○で示す。)を介して接続されている。以下の説明では、絶縁層86およびスルーホール(開口)についての説明を省略する。
点灯信号線75は、発光サイリスタ列の列方向に延びるように設けられた2つの主部75aと、発光サイリスタLが設けられたアイランド(図6(a)の発光サイリスタL1では第1アイランド301)間に設けられ、2つの主部75aを相互に接続するよう延びて設けられた副部75cと、副部75cと発光領域311上に設けられたn型オーミック電極321とを接続する接続部75dとを備えている。第1アイランド301に設けられた発光サイリスタL1の発光領域311は、点灯信号線75の2つの主部75aおよび2つの副部75cで取り囲まれている。そして、接続部75dは、2つの副部75cのうち、一方(図6(a)では発光領域311の左側)の副部75cから、発光サイリスタ列の列方向に延びるように設けられている。他の発光サイリスタLについても同様である。
そして、点灯信号線75は、2つの主部75aのうちの一方が延長されてφI端子に接続されている。なお、φI端子と発光サイリスタL1との間の点灯信号線75は、主部75a、副部75cを一体とし、幅広の配線としてもよい。
第1転送信号線72は、第2アイランド302に設けられた転送サイリスタT1のカソード端子であるn型オーミック電極323に接続されている。第2アイランド302と同様なアイランドに設けられた、奇数番号の転送サイリスタTのカソード端子も第1転送信号線72に接続されている。第1転送信号線72は、第5アイランド305に設けられた電流制限抵抗R1を介してφ1端子に接続されている。
一方、第2転送信号線73は、符号を付さないアイランドに設けられた偶数番号の転送サイリスタTのカソード端子であるn型オーミック電極(符号なし)に接続されている。第2転送信号線73は、第6アイランド306に設けられた電流制限抵抗R2を介してφ2端子に接続されている。
電源線71は、電源線抵抗Rgx1の一方の端子であるp型オーミック電極334に接続されている。他の電源線抵抗Rgxの一方の端子も電源線71に接続されている。電源線71はVga端子に接続されている。
そして、第1アイランド301に設けられた発光サイリスタL1のゲート端子Gl1であるp型オーミック電極331は、第2アイランド302のゲート端子Gt1であるp型オーミック電極332に接続配線(符号なし)で接続されている。
そして、ゲート端子Gt1であるp型オーミック電極332は、第3アイランド303に設けられた電源線抵抗Rgx1の他方の端子であるp型オーミック電極333に接続配線(符号なし)で接続されている。
第2アイランド302に設けられた結合ダイオードDx1のカソード端子であるn型オーミック電極324は、隣接して設けられている転送サイリスタT2のゲート端子Gt2であるp型オーミック電極(符号なし)に接続配線(符号なし)で接続されている。
第2アイランド302のゲート端子Gt1であるp型オーミック電極332は、第4アイランド304に設けられたスタートダイオードDx0のカソード端子であるn型オーミック電極325に接続配線(符号なし)で接続されている。スタートダイオードDx0のアノード端子であるp型オーミック電極335は、第2転送信号線73に接続されている。
ここでは説明を省略するが、他の発光サイリスタL、転送サイリスタT、結合ダイオードDx等についても同様である。
このようにして、図5に示した発光チップC1(C)が構成される。
以上説明したように、基板80上に列状に発光素子を並べて構成される発光チップCでは、電源線71、第1転送信号線72、第2転送信号線73、点灯信号線75などの配線は、発光サイリスタLが列状(列方向)に配列された発光サイリスタ列に沿って延びるように設けられている。
(発光装置65の動作)
次に、発光装置65の動作について説明する。
前述したように、発光装置65は発光チップC1〜C40を備えている(図3、4参照)。
図4に示したように、基準電位Vsub、電源電位Vgaは、回路基板62上のすべての発光チップC1〜C40に共通に供給される。同様に、第1転送信号φ1、第2転送信号φ2は、発光チップC1〜C40に共通(並列)に送信される。
一方、点灯信号φI1〜φI40は、発光チップC1〜C40のそれぞれに個別に送信される。点灯信号φI1〜φI40は、画像データに基づいて、各発光チップC1〜C40の発光サイリスタLを点灯または非点灯に設定する信号である。よって、点灯信号φI1〜φI40は、画像データによって相互に波形が異なる。しかし、点灯信号φI1〜φI40は、同じタイミングで並列に送信される。
発光チップC1〜C40は並列に駆動されるので、発光チップC1の動作を説明すれば足りる。
<サイリスタ>
発光チップC1の動作を説明する前に、サイリスタ(転送サイリスタT、発光サイリスタL)の基本的な動作を説明する。サイリスタは、前述したように、アノード端子、カソード端子、ゲート端子の3端子を有する半導体素子である。
以下では、一例として、Vsub端子である裏面電極85(図5、図6参照)に供給される基準電位Vsubをハイレベルの電位(以下では「H」と表記する。)として0V、Vga端子に供給される電源電位Vgaをローレベルの電位(以下では「L」と表記する。)として−3.3Vとする。
本実施の形態では、発光装置65は負の電位で駆動される。
サイリスタのアノード端子であるp型の第1半導体層81はp型の基板80と同電位であるので、サイリスタのアノード端子は裏面電極85に供給される基準電位Vsub(「H」(0V))になっている。
サイリスタは、例えば、図6に示したように、GaAs、GaAlAs等によるp型半導体層、n型半導体層を積層して構成される。pn接合の順方向電位(拡散電位)Vdを一例として1.5Vとする。
アノード端子とカソード端子との間に電流が流れていないオフ状態のサイリスタは、しきい電圧より低い電位(絶対値が大きい負の値)がカソード端子に印加されるとオン状態に移行(ターンオン)する。ここで、サイリスタのしきい電圧は、ゲート端子の電位からpn接合の順方向電位Vd(1.5V)を引いた値である。よって、サイリスタは、ゲート端子の電位が0Vであると、しきい電圧が−1.5Vとなる。すなわち、−1.5Vより低い電位がカソード端子に印加されると、サイリスタはターンオンする。サイリスタは、ターンオンすると、アノード端子とカソード端子との間に電流が流れた状態(オン状態)になる。
オン状態のサイリスタのゲート端子の電位は、アノード端子の電位に近い電位になる。ここでは、アノード端子を基準電位Vsub(0V(「H」))に設定しているので、ゲート端子の電位は0V(「H」)になるとする。また、オン状態のサイリスタのカソード端子は、アノード端子の電位からpn接合の順方向電位Vdを引いた電位に近い電位となる。ここでは、アノード端子を基準電位Vsub(0V(「H」))に設定しているので、オン状態のサイリスタのカソード端子の電位は−1.5Vになるとする。
サイリスタは、一度ターンオンすると、カソード端子の電位が、オン状態を維持するために必要な電位より高い電位(絶対値が小さい負の値、0Vまたは正の値)、すなわち、カソード端子に−1.5Vより高い電位が印加されると、オフ状態に移行(ターンオフ)する。例えば、カソード端子が「H」(0V)になると、−1.5Vより高い電位であるとともに、カソード端子の電位とアノード端子の電位とが同じになるので、サイリスタはターンオフする。
一方、オン状態のサイリスタのカソード端子の電位は−1.5Vであるので、カソード端子に−1.5Vより低い電位(絶対値が大きい負の値)が継続的に印加され、サイリスタのオン状態を維持しうる電流(維持電流)が供給されると、オン状態を維持する。
そして、発光サイリスタLは、ターンオンすると点灯(発光)し、ターンオフすると消灯(非点灯)する。オン状態の発光サイリスタLの光量は、発光領域311の面積および
カソード端子とアノード端子との間に流す電流によって決まる。
<タイミングチャート>
図7は、発光装置65および発光チップCの動作を説明するためのタイミングチャートである。
図7では、発光チップC1の発光サイリスタL1〜L5の5個の発光サイリスタLの点灯または非点灯を制御(点灯制御と表記する。)する部分のタイミングチャートを示している。前述したように、他の発光チップC2〜C40は、発光チップC1と並行して動作するため、発光チップC1の動作を説明すれば足りる。
なお、図7では、発光チップC1の発光サイリスタL1、L2、L3、L5を点灯させ、発光サイリスタL4を消灯(非点灯)としている。
図7において、時刻aから時刻kへとアルファベット順に時刻が経過するとする。発光サイリスタL1は、時刻bから時刻eの期間T(1)において、発光サイリスタL2は、時刻eから時刻iの期間T(2)において、発光サイリスタL3は、時刻iから時刻jの期間T(3)において、発光サイリスタL4は、時刻jから時刻kの期間T(4)において点灯または非点灯の制御(点灯制御)がされる。以下、同様にして番号が5以上の発光サイリスタLが点灯制御される。
本実施の形態では、期間T(1)、T(2)、T(3)、…は同じ長さの期間とし、それぞれを区別しないときは期間Tと呼ぶ。
なお、以下に説明する信号の相互の関係が維持されるようにすれば、期間T(1)、T(2)、T(3)、…の長さを可変としてもよい。
第1転送信号φ1、第2転送信号φ2、点灯信号φI1の波形について説明する。なお、時刻aから時刻bまでの期間は、発光チップC1(発光チップC2〜C40も同じ。)が動作を開始する期間である。この期間の信号については、動作の説明において説明する。
φ1端子(図5、図6参照)に送信される第1転送信号φ1およびφ2端子(図5、図6参照)に送信される第2転送信号φ2は、「H」と「L」との2つの電位を有する信号である。そして、第1転送信号φ1および第2転送信号φ2は、連続する2つの期間T(例えば、期間T(1)と期間T(2))を単位として波形が繰り返される。
第1転送信号φ1は、期間T(1)の開始時刻bで「H」から「L」に移行し、時刻fで「L」から「H」に移行する。そして、期間T(2)の終了時刻iにおいて、「H」から「L」に移行する。
第2転送信号φ2は、期間T(1)の開始時刻bにおいて「H」であって、時刻eで「H」から「L」に移行する。そして、期間T(2)の終了時刻iにおいて「L」を維持している。
ここで、第1転送信号φ1と第2転送信号φ2とを比較する。第2転送信号φ2は、第1転送信号φ1を期間T、時間軸上で後ろにずらしたものに当たる。
第1転送信号φ1は、期間T(1)および期間T(2)での波形が、期間T(3)以降において繰り返す。一方、第2転送信号φ2は、期間T(1)において、破線で示す波形および期間T(2)での波形が、期間T(3)以降において繰り返す。第2転送信号φ2の期間T(1)の波形が期間T(3)以降と異なるのは、期間T(1)は発光装置65が動作を開始する期間であるためである。
第1転送信号φ1と第2転送信号φ2との一組の転送信号は、後述するように、図5、図6に示した転送サイリスタTを番号順にオン状態を伝播させることにより、オン状態の転送サイリスタTと同じ番号の発光サイリスタLを、点灯または非点灯の制御(点灯制御)の対象として指定する。
次に、発光チップC1のφI端子に送信される点灯信号φI1について説明する。なお、他の発光チップC2〜C40には、それぞれ点灯信号φI2〜φI40が送信される。点灯信号φI1は、「H」と「L」との2つの電位を有する信号である。
ここでは、発光チップC1の発光サイリスタL1に対する点灯制御の期間T(1)において、点灯信号φI1を説明する。なお、発光サイリスタL1は点灯させるとしている。
点灯信号φI1は、期間T(1)の開始時刻bにおいて「H」であって、時刻cで「H」から「L」に移行する。そして、時刻dで「L」から「H」に移行し、期間T(1)の終了時刻eにおいて「H」を維持している。
では、図4、図5を参照しつつ、図7に示したタイミングチャートにしたがって、発光装置65および発光チップC1の動作を説明する。なお、以下では、発光サイリスタL1およびL2を点灯制御する期間T(1)およびT(2)について説明する。
(1)時刻a
<発光装置65>
時刻aにおいて、発光装置65の信号発生回路110の基準電位供給部160は、基準電位Vsubを「H」(0V)に設定する。電源電位供給部170は、電源電位Vgaを「L」(−3.3V)に設定する。すると、発光装置65の回路基板62上の電源ライン200aは「H」(0V)の基準電位Vsubに設定され、発光チップC1〜C40のそれぞれのVsub端子は「H」に設定される。同様に、電源ライン200bは「L」に設定され、発光チップC1〜C40のそれぞれのVga端子は「L」に設定される。これにより、発光チップC1〜C40のそれぞれの電源線71は「L」に設定される。
そして、信号発生回路110の転送信号発生部120は第1転送信号φ1、第2転送信号φ2をそれぞれ「H」に設定する。すると、第1転送信号ライン201および第2転送信号ライン202が「H」になる(図4参照)。これにより、発光チップC1〜C40のそれぞれのφ1端子およびφ2端子が「H」になる。電流制限抵抗R1を介してφ1端子に接続されている第1転送信号線72の電位も「H」になり、電流制限抵抗R2を介してφ1端子に接続されている第2転送信号線73も「H」になる(図5参照)。
さらに、信号発生回路110の点灯信号発生部140は、点灯信号φI1〜φI40をそれぞれ「H」に設定する。すると、点灯信号ライン204−1〜204−40が「H」になる(図4参照)。これにより、発光チップC1〜C40のそれぞれのφI端子が、電流制限抵抗RIを介して「H」になり、φI端子に接続された点灯信号線75も「H」になる(図5参照)。
次に、発光チップC1の動作を説明する。
なお、図7および以下における説明では、各端子の電位がステップ(階段)状に変化するとしているが、各端子の電位は徐々に変化している。よって、電位変化の途上であっても、下記に示す条件が満たされれば、サイリスタがターンオンまたはターンオフして、状態の変化を生じうる。
<発光チップC1>
転送サイリスタT、発光サイリスタLのアノード端子はVsub端子に接続されているので、「H」(0V)に設定される。
奇数番号の転送サイリスタT1、T3、T5、…のそれぞれのカソード端子は、第1転送信号線72に接続され、「H」に設定されている。偶数番号の転送サイリスタT2、T4、T6、…のそれぞれのカソード端子は、第2転送信号線73に接続され、「H」に設定されている。よって、転送サイリスタTは、アノード端子およびカソード端子がともに「H」であるためオフ状態にある。
発光サイリスタLのカソード端子は、「H」の点灯信号線75に接続されている。よって、発光サイリスタLも、アノード端子およびカソード端子がともに「H」であるためオフ状態にある。
図5中の転送サイリスタ列の一端のゲート端子Gt1は、前述したように、スタートダイオードDx0のカソード端子に接続されている。ゲート端子Gt1は、電源線抵抗Rgx1を介して、電源電位Vga(「L」(−3.3V))の電源線71に接続されている。そして、スタートダイオードDx0のアノード端子は第2転送信号線73に接続され、電流制限抵抗R2を介して、「H」(0V)のφ2端子に接続されている。よって、スタートダイオードDx0は順バイアスであり、スタートダイオードDx0のカソード端子(ゲート端子Gt1)は、スタートダイオードDx0のアノード端子の電位(「H」(0V))からpn接合の順方向電位Vd(1.5V)を引いた値(−1.5V)になる。また、ゲート端子Gt1が−1.5Vになると、結合ダイオードDx1は、アノード端子(ゲート端子Gt1)が−1.5Vで、カソード端子が電源線抵抗Rgx2を介して電源線71(「L」(−3.3V))に接続されているので、順バイアスになる。よって、ゲート端子Gt2の電位は、ゲート端子Gt1の電位(−1.5V)からpn接合の順方向電位Vd(1.5V)を引いた−3Vになる。しかし、3以上の番号のゲート端子Gtには、スタートダイオードDx0のアノード端子が「H」(0V)であることの影響は及ばず、ゲート端子Gtの電位は、電源線71の電位である「L」(−3.3V)になっている。
なお、ゲート端子Gtはゲート端子Glに接続されているので、ゲート端子Glの電位は、ゲート端子Gtの電位と同じである。よって、転送サイリスタT、発光サイリスタLのしきい電圧は、ゲート端子Gt、Glの電位からpn接合の順方向電位Vd(1.5V)を引いた値となる。すなわち、転送サイリスタT1、発光サイリスタL1のしきい電圧は−3V、転送サイリスタT2、発光サイリスタL2のしきい電圧は−4.5V、番号が3以上の転送サイリスタT、発光サイリスタLのしきい電圧は−4.8Vとなっている。
(2)時刻b
図7に示す時刻bにおいて、第1転送信号φ1が、「H」(0V)から「L」(−3.3V)に移行する。これにより発光装置65が動作を開始する。
第1転送信号φ1が「H」から「L」に移行すると、φ1端子および電流制限抵抗R1を介して、第1転送信号線72の電位が、「H」から「L」に移行する。すると、しきい電圧が−3Vである転送サイリスタT1がターンオンする。しかし、第1転送信号線72にカソード端子が接続された、番号が3以上の奇数番号の転送サイリスタTは、しきい電圧が−4.8Vであるのでターンオンできない。一方、偶数番号の転送サイリスタTは、第2転送信号φ2が「H」(0V)であって、第2転送信号線73が「H」であるのでターンオンできない。転送サイリスタT1がターンオンすることで、第1転送信号線72の電位は、アノード端子の電位(「H」(0V))からpn接合の順方向電位Vd(1.5V)を引いた−1.5Vになる。
転送サイリスタT1がターンオンすると、ゲート端子Gt1の電位は、転送サイリスタT1のアノード端子の電位である「H」(0V)になる。そして、ゲート端子Gt2の電位が−1.5V、ゲート端子Gt3の電位が−3V、番号が4以上のゲート端子Gtの電位が「L」(-3.3V)になる。
これにより、発光サイリスタL1のしきい電圧が−1.5V、転送サイリスタT2、発光サイリスタL2のしきい電圧が−3V、転送サイリスタT3、発光サイリスタL3のしきい電圧が−4.5V、番号が4以上の転送サイリスタT、発光サイリスタLのしきい電圧が−4.8Vになる。
しかし、第1転送信号線72は、オン状態の転送サイリスタT1により−1.5Vになっているので、オフ状態の奇数番号の転送サイリスタTはターンオンしない。第2転送信号線73は、「H」であるので、偶数番号の転送サイリスタTはターンオンしない。点灯信号線75は「H」であるので、発光サイリスタLはいずれもターンオンしない。
時刻bの直後(ここでは、時刻bにおける信号の電位の変化によってサイリスタなどの変化が生じた後、定常状態になったときをいう。)において、転送サイリスタT1がオン状態にあって、他の転送サイリスタT、発光サイリスタLはオフ状態にある。
(3)時刻c
時刻cにおいて、点灯信号φI1が「H」から「L」に移行する。
点灯信号φI1が「H」から「L」に移行すると、電流制限抵抗RIおよびφI端子を介して、点灯信号線75が「H」から「L」に移行する。すると、しきい電圧が−1.5Vである発光サイリスタL1がターンオンして、点灯(発光)する。これにより、点灯信号線75の電位が−1.5Vになる。なお、発光サイリスタL2はしきい電圧が−3Vであるが、しきい電圧が−1.5Vと高い(絶対値が小さい負の値である)発光サイリスタL1がターンオンして、点灯信号線75が−1.5Vになるので、発光サイリスタL2はターンオンしない。
時刻cの直後において、転送サイリスタT1がオン状態にあって、発光サイリスタL1がオン状態で点灯(発光)している。
(4)時刻d
時刻dにおいて、点灯信号φI1が「L」から「H」に移行する。
点灯信号φI1が「L」から「H」に移行すると、電流制限抵抗RIおよびφI端子を介して、点灯信号線75の電位が「L」から「H」に移行する。すると、発光サイリスタL1は、アノード端子とカソード端子とがともに「H」になるのでターンオフして消灯(非点灯)する。発光サイリスタL1の点灯期間は、点灯信号φI1が「H」から「L」に移行した時刻cから、点灯信号φI1が「L」から「H」に移行する時刻dまでの、点灯信号φI1が「L」である期間となる。
時刻dの直後において、転送サイリスタT1がオン状態にある。
(5)時刻e
時刻eにおいて、第2転送信号φ2が「H」から「L」に移行する。ここで、発光サイリスタL1を点灯制御する期間T(1)が終了し、発光サイリスタL2を点灯制御する期間T(2)が開始する。
第2転送信号φ2が「H」から「L」に移行すると、φ2端子を介して第2転送信号線73の電位が「H」から「L」に移行する。前述したように、転送サイリスタT2は、しきい電圧が−3Vになっているので、ターンオンする。これにより、ゲート端子Gt2(ゲート端子Gl2)の電位が「H」(0V)、ゲート端子Gt3(ゲート端子Gl3)の電位が−1.5V「H」(0V)、ゲート端子Gt4(ゲート端子Gl4)の電位が−3Vになる。そして、番号が5以上のゲート端子Gt(ゲート端子Gl)の電位が−3.3Vになる。
時刻eの直後において、転送サイリスタT1およびT2がオン状態にある。
(6)時刻f
時刻fにおいて、第1転送信号φ1が「L」から「H」に移行する。
第1転送信号φ1が「L」から「H」に移行すると、φ1端子を介して第1転送信号線72の電位が「L」から「H」に移行する。すると、オン状態の転送サイリスタT1は、アノード端子とカソード端子とがともに「H」になって、ターンオフする。すると、ゲート端子Gt1(Gl1)の電位は、電源線抵抗Rgx1を介して、電源線71の電源電位Vga(「L」(−3.3V))に向かって変化する。これにより、結合ダイオードDx1が電流が流れない方向に電位が加えられた状態(逆バイアス)になる。よって、ゲート端子Gt2(ゲート端子Gl2)が「H」(0V)である影響は、ゲート端子Gt1(ゲート端子Gl1)には及ばなくなる。すなわち、逆バイアスの結合ダイオードDxで接続されていたゲート端子Gtを有する転送サイリスタTは、しきい電圧が−4.8Vになって、「L」(−3.3V)の第1転送信号φ1または第2転送信号φ2ではターンオンしなくなる。
時刻fの直後において、転送サイリスタT2がオン状態にある。
(7)その他
時刻gにおいて、点灯信号φI1が「H」から「L」に移行すると、時刻cでの発光サイリスタL1と同様に、発光サイリスタL2がターンオンして、点灯(発光)する。
そして、時刻hにおいて、点灯信号φI1が「L」から「H」に移行すると、時刻dでの発光サイリスタL1と同様に、発光サイリスタL2がターンオフして消灯する。
さらに、時刻iにおいて、第1転送信号φ1が「H」から「L」に移行すると、時刻bでの転送サイリスタT1または時刻eでの転送サイリスタT2と同様に、しきい電圧が−3Vの転送サイリスタT3がターンオンする。時刻iで、発光サイリスタL2を点灯制御する期間T(2)が終了し、発光サイリスタL3を点灯制御する期間T(3)が開始する。
以降は、これまで説明したことの繰り返しとなる。
なお、発光サイリスタLを点灯(発光)させないで、消灯(非点灯)のままとするときは、図7の発光サイリスタL4を点灯制御する期間T(4)における時刻jから時刻kに示す点灯信号φI1のように、点灯信号φIを「H」(0V)のままとすればよい。このようにすることで、発光サイリスタL4のしきい電圧が−1.5Vであっても、発光サイリスタL4は消灯(非点灯)のままとなる。
以上説明したように、転送サイリスタTのゲート端子Gtは結合ダイオードDxによって相互に接続されている。よって、ゲート端子Gtの電位が変化すると、電位が変化したゲート端子Gtに、順バイアスの結合ダイオードDxを介して接続されたゲート端子Gtの電位が変化する。そして、電位が変化したゲート端子を有する転送サイリスタTのしきい電圧が変化する。転送サイリスタTは、しきい電圧が「L」(−3.3V)より高い(絶対値が小さい負の値)と、第1転送信号φ1または第2転送信号φ2が「H」(0V)から「L」(−3.3V)に移行するタイミングにおいてターンオンする。
そして、オン状態の転送サイリスタTのゲート端子Gtにゲート端子Glが接続された発光サイリスタLは、しきい電圧が−1.5Vであるので、点灯信号φIが「H」から「L」に移行すると、ターンオンして点灯(発光)する。
すなわち、転送サイリスタTはオン状態になることで、点灯制御の対象である発光サイリスタLを指定し、点灯信号φIは、点灯制御の対象の発光サイリスタLを点灯または非点灯に設定する。
このように、画像データに応じて、点灯信号φIの波形を設定して、各発光サイリスタLの点灯または非点灯を制御している。
次に、発光部102について、詳細に説明する。
図8は、第1の実施の形態における発光チップCの発光部102の構造を説明するための図である。図8(a)は発光部102の平面図、図8(b)は図8(a)のVIIIB−VIIIB線での断面図、図8(c)は図8(a)のVIIIC−VIIIC線での断面図である。ここでは、発光サイリスタ列において隣り合う4個の発光サイリスタLの部分を示している。発光サイリスタLの発光領域311の表面形状は、長方形であって、短手方向が発光サイリスタ列の方向、長手方向が発光サイリスタ列と直行する方向である。例えば、発光領域311の短手方向の長さは16.5μm、長手方向の長さは30μmである。
第1の実施の形態では、発光部102を構成する発光サイリスタ列のそれぞれの発光サイリスタLの発光領域311は、点灯信号線75の2つの主部75aおよび2つの副部75cで取り囲まれている。そして、接続部75dは、2つの副部75cの一方(図8(a)では、発光領域311の左側の副部75c)と発光領域311上に設けられたn型オーミック電極321とを接続している。すなわち、接続部75dは、発光サイリスタ列の列方向に延びるように設けられている。
そして、副部75cは、隣接する発光サイリスタLの発光領域311の間の分離溝の中に設けられている。
ここで、第1の実施の形態では、点灯信号線75の接続部75dが発光サイリスタ列の列方向に延びるように設けられていることを説明する。
図9は、点灯信号線75の接続部75dを、発光サイリスタ列の列方向に延びるように設けた場合と、発光サイリスタ列の列方向と直交する方向に延びるように設けた場合とを比較して説明する図である。図9(a)および(b)は、点灯信号線75の接続部75dを発光サイリスタ列の列方向に延びるように設けた場合を説明する図であり、図9(c)および(d)は、点灯信号線75の接続部75dを発光サイリスタ列の列方向と直交する方向に延びるように設けた場合を説明する図である。いずれの場合も、n型オーミック電極321は、発光領域311の中央部に設けられている。
図9(a)、(b)、(c)、(d)では、2つの発光サイリスタLの発光領域311とそれに発光のために電流を供給する点灯信号線75の主部75a、副部75cおよび接続部75dを示している。ここでは、接続部75dを発光サイリスタ列の列方向に延びるように設けることを説明するため、接続部75dについて説明する。
発光チップCにおいて、発光サイリスタLは列状に配置され、発光サイリスタLのピッチP(図8(a)参照)は、プリントヘッド14の解像度(印字ピッチ)によって決められる。例えば、印字ピッチが1200dpi(1インチ当たりのドット数)の場合、発光サイリスタLのピッチPは21.16μmと決まる。一般に、メサエッチングで形成される発光サイリスタLが設けられるアイランド(図6の第1アイランド301)間の溝の幅(分離溝幅)Wtは、加工技術による可能な限り小さい寸法(例えば5μm)に設定される。よって、発光サイリスタLの光量を増加させるために発光領域311の面積を広げる場合、分離溝幅Wtを狭くすることによる発光領域311の広大はしづらい。
これに対し、発光サイリスタ列と直交する方向(図4、5、6に示すY方向である副走査方向)には、例えば30μmを35μmとするように、発光領域311を広げやすい。
このとき、点灯信号線75の接続部75dが、発光サイリスタ列の列方向に延びるように設けられている場合には、発光領域311を、図9(a)と図9(b)とに示すように、発光サイリスタ列と直交する方向が長手方向になる長方形としても、発光領域311が接続部75dにより遮光される面積は変化しない。すなわち、発光領域311を発光サイリスタ列と直交する方向が長手方向になる長方形とした場合、接続部75dにより発光領域311が遮光される面積が少ない。よって、発光領域311の面積の拡大が光量の増加に効率よく反映される。
一方、点灯信号線75の接続部75dが、発光サイリスタ列と直交する方向に延びるように設けられている場合には、発光領域311を、図9(c)と図9(d)とに示すように、発光サイリスタ列と直交する方向に拡大すると、接続部75dの長さを長くすることが必要となり、発光領域311が接続部75dにより遮光される面積が増加する。すなわち、発光領域311を発光サイリスタ列と直交する方向が長手方向になる長方形とした場合、接続部75dにより発光領域311が遮光される面積が増加する。よって、発光領域311の面積を拡大しても、光量の効率的な増加とならない。
なお、発光領域311の周辺部は、光の発生を伴わない非発光再結合が起こりやすい。このため、n型オーミック電極321の位置は、発光領域311の中央部が好ましいが、発光サイリスタ列の列方向と列方向と直交する方向とのうち、発光領域311における長手方向に沿って接続部75dを設けるより接続部75dにより遮光される面積が小さくなる位置であれば、他の位置でも構わない。
また、本実施の形態においては、発光サイリスタ列の列方向と列方向と直交する方向とのうち、発光領域311における短手方向に沿った接続部75dの形態として、短手方向に平行な形態を開示しているが、発光領域311の短手方向に沿った接続部75dの形態としてはこれに限られず、長手方向に沿って接続部75dを設けるよりも遮光される面積が小さくなる形態であれば、短手方向に対して斜めに沿った形態や湾曲した形態であってもよい。
く、発光領域311の周辺部に設定することは好ましくない。
次に、図8に戻って、分離溝に生じる段差について説明する。
GaAs、GaAlAs等の化合物半導体では、メサエッチングにより形成される分離溝において、結晶方位に依存して、側面の形状がなだらかな形状(接線の傾きの符号が同じ)となる順メサ段差部92と、側面の形状がオーバーハング形状となる逆メサ段差部93とが生じることが知られている。図8(b)は、順メサ段差部92を、図8(c)は逆メサ段差部93を示している。なお、順メサ段差部92と逆メサ段差部93とを区別しないときは、分離溝の側面をメサ段差部と表記する。
逆メサ段差部93上に、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの配線材料を、スパッタリング法、真空蒸着法などの物理的手段によって形成すると、オーバーハング形状の段差の裏側が影になり(シャドー効果)、配線材料の成膜率が下がって、実効的な膜厚が小さくなりやすい(図8(c)の主部75a)。このため、逆メサ段差部93を越えて設けられた配線は、段差部での断線(段差切れ)を生じやすい。一方、順メサ段差部92ではシャドー効果が発生しにくく、順メサ段差部92を越えて設けられた配線は、段差切れが抑制される。なお、図8(b)、(c)では、点灯信号線75を加工する前の形状を破線で示している。
前述したように、図4(a)、図5、図6に示したように、電源線71、第1転送信号線72、第2転送信号線73、点灯信号線75などの配線は、発光サイリスタ列(基板80の長手方向)の列方向に延びるように設けられている。
これらの配線は、図6に示したように、複数のアイランドをまたいで形成される。例えば、発光サイリスタLの数が128個であれば、これらの配線は、256個の段差を越えて設けられる。そこで、段差切れを抑制するため、これらの配線が順メサ段差部92上に設けられるように、基板80の結晶方位が選ばれる。すなわち、図8(b)に示したように、発光サイリスタ列の方向に順メサ段差部92が現れ、図8(c)に示したように、発光サイリスタ列と直交する方向に逆メサ段差部93が現れるようにしている。
第1の実施の形態では、接続部75dは発光サイリスタ列の列方向に延びるように設けられている。すなわち、接続部75dは、順メサ段差部92を越える方向に設けられている。よって、接続部75dも段差切れが抑制されている。
図8(b)のVIIIB−VIIIB線での断面図で示すように、点灯信号線75の副部75cの端が、発光領域311の端部に接するに設けられていることを説明する。
前述したように、印字ピッチが1200dpiのとき、発光サイリスタLのピッチPは21.16μmである。このとき、例えば、分離溝幅Wtを4.6μmとし、点灯信号線75の副部75cの配線幅W1を4.6μmとすると、分離溝幅Wtと配線幅W1とが同じになる。
すると、点灯信号線75の副部75cは、分離溝を埋めるように設けられ、点灯信号線75の副部75cの端が発光領域311の端部に接するように設けられる。そして、副部75cの側面75eは、発光領域311から遠ざかるにつれて広がるように、断面が弧状になっている。
発光領域311から出射した光のうち、ロッドレンズアレイ64に取り込まれた光が、感光体ドラム12を露光する。しかし、発光領域311からは、発光領域311に対して斜めの方向に出射し、ロッドレンズアレイ64に取りこまれない光(けられた光)がある。
よって、副部75cの側面75eが、図8(b)に示すように断面が弧(凹面)状になっていると、発光領域311に垂直な方向に対して斜めの方向(例えば矢印D方向)に向かう光が、側面75eで反射して、ロッドレンズアレイ64に取り込まれる(例えば矢印C方向の発光領域311に直交する方向の)光となる。
一方、図8(c)に示すように、主部75aの端も、発光領域311の端部に接するように設けられている。そして、主部75aの側面75eも、副部75cと同様に、発光領域311に垂直な方向に対して斜めの方向(例えば矢印E方向)に向かう光を反射して、ロッドレンズアレイ64に取り込まれる(例えば矢印C方向の発光領域311に直交する方向の)光となる。
以上説明したように、第1の実施の形態では、発光領域311の端部を点灯信号線75(主部75a、副部75c)の端が接するようにしている。そして、発光領域311から発光領域311に対して斜め方向に出射した光を、点灯信号線75(主部75a、副部75c)の側面75eを反射面(ミラー)として利用し、反射させている。
なお、点灯信号線75の配線材料としては、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金が使用される。これらの配線材料を酸等によりエッチングすると、配線材料の膜厚方向と同様に、レジスト等のエッチング阻止膜(エッチングマスク)の端から横方向(エッチングマスクの下側)にもエッチングが進む(サイドエッチング)。この結果、エッチング後の配線材料の側面75eは、エッチングマスクの端を中心とする円弧状となる。よって、サイドエッチングの幅(サイドエッチング量)を考慮して、エッチングマスクの幅を設定することにより、点灯信号線75(主部75a、副部75c)の端が、発光領域311の端部に接するようにするとともに、点灯信号線75(主部75a、副部75c)の側面75eを弧状に加工しうる。すなわち、上記のように、配線を形成するエッチング工程において点灯信号線75(主部75a、副部75c)の側面75eを弧状に加工するようにすれば新たな工程を設ける必要なく反射面を形成できるが、最終的に弧状に加工されるのであれば、配線を形成するエッチング工程と別の工程で側面75eを弧状に加工するようにしてもよい。
なお、点灯信号線75(主部75a、副部75c)の側面75eは、弧(凹面)状以外の形状、例えば平面状や凸状であってもよく、発光領域311からの光を反射し、光量の増加に寄与できればよい。
さらに、第1の実施の形態の点灯信号線75は、2つの主部75aがともに発光サイリスタ列の列方向に延びるように設けられているので、一方を用いた場合に比べ、配線幅が実効的に広がり、点灯信号線75の電気的な抵抗値が小さくなる。
[第2の実施の形態]
第2の実施の形態では、第1の実施の形態と異なって、発光チップCの点灯信号線75は発光領域311を取り巻かないで構成されている。他の構成は、第1の実施の形態と同様である。よって、異なる部分を説明し、同様な部分については同じ符号を付して説明を省略する。
図10は、第2の実施の形態における発光チップCの発光部102の構造を説明するための図である。図10(a)は発光部102の平面図、図10(b)は図10(a)のXB−XB線での断面図である。ここでは、発光サイリスタ列において隣り合う4個の発光サイリスタLの部分を示している。発光サイリスタLの発光領域311は、長方形であって、短手方向が発光サイリスタ列の方向、長手方向が発光サイリスタ列と直行する方向である。例えば、発光領域311の短手方向の長さは16.5μm、長手方向の長さは30μmである。
第2の実施の形態の発光チップCの点灯信号線75は、主部75aと、主部75aから分岐した副部75cと、副部75cと発光領域311の表面に設けられたn型オーミック電極321とを接続する接続部75dとを備えた、L字状になっている。なお、第2の実施の形態の発光チップCの点灯信号線75は、1つの主部75aを備えている。
そして、点灯信号線75の主部75aは、発光サイリスタLの発光領域311の端部に沿って設けられ、副部75cは発光サイリスタLを相互に分離する発光領域311間の分離溝に設けられている。
例えば、分離溝幅Wtを5μmとし、点灯信号線75の副部75cの配線幅W2を4.5μmとすると、分離溝幅Wtが配線幅W2より大きくなる。すると、図10(b)に示すように、点灯信号線75の副部75cは、分離溝の中に設けられ、副部75cの端は発光領域311の端部に接することなく、反射面が順メサ段差部92(メサ段差部)から立ち上がる形状となる。同様に、図示しないが点灯信号線75の主部75aの端も発光領域311の端部に接しない形状となる。
図10(b)では、点灯信号線75(副部75c)の加工前の断面形状を破線で示している。
第2の実施の形態の点灯信号線75は発光領域311を取り囲んでいないので、点灯信号線75が予め定められた位置から発光領域311の内側にずれて形成されても、点灯信号線75(主部75a、副部75c)の一部が発光領域311を覆って遮光する面積が、第1の実施の形態より少ない。
また、第2の実施の形態では、図10(b)に示すように、分離溝幅Wtよりも点灯信号線75の副部75cの配線幅W2を細く設定することで、主部75aおよび副部75cの端は、発光領域311の端部に接しない状態で形成される。これにより、点灯信号線75が予め定められた位置から発光領域311の内側にずれて形成されるような場合であっても、点灯信号線75が発光領域311を覆って遮光する面積が抑制される。
なお、第1の実施の形態と同様に、主部75aおよび副部75cが、発光領域311の端部に接するように形成し、主部75aおよび副部75cの側面75eを弧状にすることで得られるミラー効果により、ロッドレンズアレイ64に取り込まれる光量を増加させてもよい。
[第3の実施の形態]
第3の実施の形態では、発光チップCの点灯信号線75の副部75cは、隣接する2つの発光サイリスタLを組(ペア)として、組の発光サイリスタLの発光領域311に対して共通に構成されている。他の構成は、第2の実施の形態と同様である。よって、異なる部分を説明し、同様な部分については同じ符号を付して説明を省略する。
図11は、第3の実施の形態における発光チップCの発光部102の構造を説明するための図である。図11(a)は発光部102の平面図、図11(b)は図11(a)のXIB−XIB線での断面図である。ここでは、発光サイリスタ列において隣り合う4個の発光サイリスタLの部分を示している。発光サイリスタLの発光領域311の表面は、長方形であって、短手方向が発光サイリスタ列の方向、長手方向が発光サイリスタ列と直行する方向である。例えば、発光領域311の短手方向の長さは16.5μm、長手方向の長さは30μmである。
第3の実施の形態の発光チップCの点灯信号線75は、主部75aと、主部75aから分岐した副部75cと、副部75cと発光領域311のn型オーミック電極321とを接続する接続部75dとを備えている。
そして、点灯信号線75の主部75aは、発光サイリスタ列の列方向に延びるように、発光領域311の端部に沿って設けられている。また、点灯信号線75の副部75cは発光サイリスタLの発光領域311の分離溝に位置するように設けられている。例えば、分離溝幅Wtを4.6μmとし、点灯信号線75の副部75cの配線幅W1を4.6μmとし、第1の実施の形態と同様に、分離溝幅Wtと配線幅W1とが同じになるようにしている。これにより、点灯信号線75の副部75cの端が発光領域311の端部に接するように設けられている。そして、副部75cの側面75eは、発光領域311から遠ざかるにつれて広がるように、断面が弧状になっている。
第1の実施の形態および第2の実施の形態と同様に、接続部75dは、発光サイリスタ列に沿う方向に延びるように設けられている。なお、第3の実施の形態では、点灯信号線75の副部75cは、隣接する隣接する2つの発光領域311に対して、共通に設けられている。このため、接続部75dは、副部75cから、発光サイリスタ列の列方向に延びるように、図11(a)中において左右に延びて設けられている。
さらに、第3の実施の形態の点灯信号線75の副部75cは、隣接する2つの発光領域311に対して共通に設けられているので、点灯信号線75が予め定められた値よりも太く形成され、副部75cが発光領域311を覆っても、それぞれの発光領域311の端部の一部が覆われるにすぎない。このように、点灯信号線75の形状が変動してしても、光量の低下が抑制される。
また、第3の実施の形態では、図11(b)に示すように、点灯信号線75の副部75c(主部75aも同様)の端が発光領域311の端部に接するように設けられている。点灯信号線75の側面75eの断面形状を弧状にすることで、ロッドレンズアレイ64に取り込まれる光量を増加させている。なお、第2の実施の形態と同様に、分離溝幅Wtよりも点灯信号線75の副部75cの配線幅W1を細く設定してもよい。
さらに、第3の実施の形態において、主部75aを2つにして、2つの主部75aの間を副部75cで接続してもよい。これにより、点灯信号線75の電気的な抵抗を小さくしてもよい。
第1から第3の実施の形態において示した発光領域311の大きさ、分離溝幅Wt、点灯信号線75の副部75cの幅W1、W2は例であって、他の値であってもよい。
また、第1から第3の実施の形態においては、発光領域311の形状は「長方形」としたが、「ひし形」や「楕円」等、発光サイリスタLの配列の列方向の長さよりも列方向と直交する方向の長さが長い形状であれば「長方形」以外であってもよい。
第1から第3の実施の形態において示した、ハイレベルの電位である「H」、ローレベルの電位である「L」の値は、それぞれ一例であって、発光装置65の動作を考慮して、他の値に設定してもよい。
第1から第3の実施の形態において、転送サイリスタTは、第1転送信号φ1と第2転送信号φ2との2相で駆動したが、転送サイリスタTを3個毎に3相の転送信号を送信して駆動してもよい。
なお、第1から第3の実施の形態において、発光チップCには、自己走査型発光素子アレイ(SLED)が1個搭載されているとしたが、2個以上であってもよい。2個以上搭載されている場合には、それぞれの自己走査型発光素子アレイ(SLED)を発光チップCと置き換えればよい。
そして、第1から第3の実施の形態は、サイリスタ(転送サイリスタT、発光サイリスタL)のアノード端子を基板80にとって共通にしたアノードコモンとして説明した。カソード端子を基板80にとって共通にしたカソードコモンにおいても、回路の極性を変更することによって用いうる。
さらに、第1から第3の実施の形態において、発光素子を発光サイリスタLとして説明したが、発光素子は、発光ダイオードや、発光領域上に配線を設ける他の発光素子であってもよい。
1…画像形成装置、10…画像形成プロセス部、11…画像形成ユニット、12…感光体ドラム、14…プリントヘッド、30…画像出力制御部、40…画像処理部、62…回路基板、63…光源部、64…ロッドレンズアレイ、65…発光装置、71…電源線、72…第1転送信号線、73…第2転送信号線、75…点灯信号線、75a…主部、75c…副部、75d…接続部、75e…側面、110…信号発生回路、120…転送信号発生部、140…点灯信号発生部、160…基準電位供給部、170…電源電位供給部、φ1…第1転送信号、φ2…第2転送信号、φI(φI1、φI2)…点灯信号、C(C1〜C40)…発光チップ、L…発光サイリスタ、T…転送サイリスタ、Dx…結合ダイオード、Vga…電源電位、Vsub…基準電位
請求項1に記載の発明は、基板と、前記基板に列状に配列されると共に、当該配列の列方向の長さと当該列方向と直交する方向の長さとが異なる発光領域を有する複数の発光素子と、前記複数の発光素子のそれぞれの発光素子の前記発光領域上に、前記列方向と当該列方向と直交する方向とのうちの当該発光領域における短手方向に沿って設けられると共に、当該発光領域上に設けられた電極に接続される複数の接続部とを備え、当該複数の接続部を介して当該複数の発光素子に点灯のための電流を供給する点灯電流供給配線とを備えた発光チップである。
請求項2に記載の発明は、前記発光素子の前記発光領域は、前記配列の列方向の長さより当該列方向と直交する方向の長さ長いとともに、前記点灯電流供給配線は当該列方向に延びる主部と、当該主部から分かれた複数の副部とを備え、当該点灯電流供給配線が備える前記複数の接続部のそれぞれの接続部と当該複数の副部のそれぞれの副部とが接続され、当該複数の接続部が当該配列の列方向に沿って設けられていることを特徴とする請求項1に記載の発光チップである。
請求項3に記載の発明は、前記複数の副部のそれぞれの副部は、前記複数の発光素子の隣接する2個の発光素子を1組として当該1組毎に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の発光チップである。
請求項4に記載の発明は、前記点灯電流供給配線の前記主部と前記複数の接続部とは、前記複数の発光素子をそれぞれ相互に分離する分離溝の順メサ段差部と交差するように設けられていることを特徴とする請求項2または3に記載の発光チップである。
請求項5に記載の発明は、前記点灯電流供給配線の前記主部または前記複数の副部が有する前記複数の発光素子のそれぞれの発光素子側の端部は、当該発光素子の前記発光領域に垂直な方向に対して広がって出射される光を、当該垂直な方向に狭めるように反射させる反射面を有することを特徴とする請求項2ないし4のいずれか1項に記載の発光チップである。
請求項6に記載の発明は、前記点灯電流供給配線の前記主部または前記複数の副部が有する前記複数の発光素子のそれぞれの発光素子側の端部は、当該発光素子における前記発光領域の端部または当該発光素子のメサ段差部から当該発光素子の当該発光領域に対して垂直な方向に対して広がった形状の面を有することを特徴とする請求項2ないし4のいずれか1項に記載の発光チップである。
請求項7に記載の発明は、基板と、前記基板に列状に配列されると共に、当該配列の列方向の長さと当該列方向と直交する方向の長さとが異なる発光領域の形状を有する複数の発光素子と、前記列方向と当該列方向と直交する方向とのうち、前記複数の発光素子のそれぞれの発光素子の前記発光領域を遮光する面積が小さくなる方向に沿って、当該発光素子の当該発光領域上を通って、当該発光領域上に設けられた電極に接続される複数の接続部を備え、当該複数の接続部を介して当該複数の発光素子に点灯のための電流を供給する点灯電流供給配線とを備えた発光チップである。
請求項8に記載の発明は、基板と、当該基板に列状に配列されると共に、当該配列の列方向の長さと当該列方向と直交する方向の長さとが異なる発光領域を有する複数の発光素子と、当該基板に、当該複数の発光素子のそれぞれの発光素子に対応して設けられ、オン状態になることで対応する発光素子を点灯または非点灯の制御の対象として指定する複数の転送素子と、当該複数の発光素子のそれぞれの発光素子の当該発光領域上に、当該列方向と当該列方向と直交する方向とのうちの当該発光領域における短手方向に沿って設けられると共に、当該発光領域上に設けられた電極に接続される複数の接続部とを備え、当該複数の接続部を介して当該複数の発光素子に点灯のための電流を供給する点灯電流供給配線とをそれぞれ備えた複数の発光チップと、前記複数の発光チップに対して、当該複数の発光チップの前記複数の転送素子のそれぞれの転送素子をオン状態が順に伝播するように駆動する転送信号を送信する転送信号供給手段と、前記複数の発光チップに対して、点灯のための電流を供給する点灯電流供給手段とを備えた発光装置である。
請求項9に記載の発明は、基板と、当該基板に列状に配列されると共に、当該配列の列方向の長さと当該列方向と直交する方向の長さとが異なる発光領域を有する複数の発光素子と、当該基板に、当該複数の発光素子のそれぞれの発光素子に対応して設けられ、オン状態になることで対応する発光素子を点灯または非点灯の制御の対象として指定する複数の転送素子と、当該複数の発光素子のそれぞれの発光素子の当該発光領域上に、当該列方向と当該列方向と直交する方向とのうちの当該発光領域における短手方向に沿って設けられると共に、当該発光領域上に設けられた電極に接続される複数の接続部とを備え、当該複数の接続部を介して当該複数の発光素子に点灯のための電流を供給する点灯電流供給配線とをそれぞれ備えた複数の発光チップと、当該複数の発光チップに対して、当該複数の発光チップの当該複数の転送素子のそれぞれの転送素子をオン状態が順に伝播するように駆動する転送信号を送信する転送信号供給手段と、当該複数の発光チップに対して、点灯のための電流を供給する点灯電流供給手段とを備えた発光手段と、前記発光手段から照射される光を結像させる光学手段とを備えたことを特徴とするプリントヘッドである。
請求項10に記載の発明は、像保持体と、前記像保持体を帯電する帯電手段と、基板と、当該基板に列状に配列されると共に、当該配列の列方向の長さと当該列方向と直交する方向の長さとが異なる発光領域を有する複数の発光素子と、当該基板に、当該複数の発光素子のそれぞれの発光素子に対応して設けられ、オン状態になることで対応する発光素子を点灯または非点灯の制御の対象として指定する複数の転送素子と、当該複数の発光素子のそれぞれの発光素子の当該発光領域上に、当該列方向と当該列方向と直交する方向とのうちの当該発光領域における短手方向に沿って設けられると共に、当該発光領域上に設けられた電極に接続される複数の接続部とを備え、当該複数の接続部を介して当該複数の発光素子に点灯のための電流を供給する点灯電流供給配線とをそれぞれ備えた複数の発光チップと、当該複数の発光チップに対して、当該複数の発光チップの当該複数の転送素子のそれぞれの転送素子をオン状態が順に伝播するように駆動する転送信号を送信する転送信号供給手段と、当該複数の発光チップに対して、点灯のための電流を供給する点灯電流供給手段とを備え、光学手段を介して前記像保持体を露光する露光手段と、前記露光手段により露光され前記像保持体に形成された静電潜像を現像する現像手段と、前記像保持体に現像された画像を被転写体に転写する転写手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。

Claims (10)

  1. 基板と、
    前記基板に列状に配列されると共に、当該配列の列方向の長さと当該列方向と直交する方向の長さとが異なる発光領域を有する複数の発光素子と、
    前記複数の発光素子のそれぞれの発光素子の前記発光領域上に、前記列方向と当該列方向と直交する方向とのうちの当該発光領域における短手方向に沿って設けられると共に、当該発光領域上に設けられた電極に接続される複数の接続部とを備え、当該複数の接続部を介して当該複数の発光素子に点灯のための電流を供給する点灯電流供給配線と
    を備えた発光チップ。
  2. 前記発光素子の前記発光領域は、前記配列の列方向の長さが当該列方向と直交する方向の長さより長いとともに、前記点灯電流供給配線は当該列方向に延びる主部と、当該主部から分かれた複数の副部とを備え、当該点灯電流供給配線が備える前記複数の接続部のそれぞれの接続部と当該複数の副部のそれぞれの副部とが接続され、当該複数の接続部が当該配列の列方向に沿って設けられていることを特徴とする請求項1に記載の発光チップ。
  3. 前記複数の副部のそれぞれの副部は、前記複数の発光素子の隣接する2個の発光素子を1組として当該1組毎に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の発光チップ。
  4. 前記点灯電流供給配線の前記主部と前記複数の接続部とは、前記複数の発光素子をそれぞれ相互に分離する分離溝の順メサ段差部と交差するように設けられていることを特徴とする請求項2または3に記載の発光チップ。
  5. 前記点灯電流供給配線の前記主部または前記複数の副部が有する前記複数の発光素子のそれぞれの発光素子側の端部は、当該発光素子の前記発光領域に垂直な方向に対して広がって出射される光を、当該垂直な方向に狭めるように反射させる反射面を有することを特徴とする請求項2ないし4のいずれか1項に記載の発光チップ。
  6. 前記点灯電流供給配線の前記主部または前記複数の副部が有する前記複数の発光素子のそれぞれの発光素子側の端部は、当該発光素子における前記発光領域の端部または当該発光素子のメサ段差部から当該発光素子の当該発光領域に対して垂直な方向に対して広がった形状の面を有することを特徴とする請求項2ないし4のいずれか1項に記載の発光チップ。
  7. 基板と、
    前記基板に列状に配列されると共に、当該配列の列方向の長さと当該列方向と直交する方向の長さとが異なる発光領域の形状を有する複数の発光素子と、
    前記列方向と当該列方向と直交する方向とのうち、前記複数の発光素子のそれぞれの発光素子の前記発光領域を遮光する面積が小さくなる方向に沿って、当該発光素子の当該発光領域上を通って、当該発光領域上に設けられた電極に接続される複数の接続部を備え、当該複数の接続部を介して当該複数の発光素子に点灯のための電流を供給する点灯電流供給配線と
    を備えた発光チップ。
  8. 基板と、当該基板に列状に配列されると共に、当該配列の列方向の長さと当該列方向と直交する方向の長さとが異なる発光領域を有する複数の発光素子と、当該基板に、当該複数の発光素子のそれぞれの発光素子に対応して設けられ、オン状態になることで対応する発光素子を点灯または非点灯の制御の対象として指定する複数の転送素子と、当該複数の発光素子のそれぞれの発光素子の当該発光領域上に、当該列方向と当該列方向と直交する方向とのうちの当該発光領域における短手方向に沿って設けられると共に、当該発光領域上に設けられた電極に接続される複数の接続部とを備え、当該複数の接続部を介して当該複数の発光素子に点灯のための電流を供給する点灯電流供給配線とをそれぞれ備えた複数の発光チップと、
    前記複数の発光チップに対して、当該複数の発光チップの前記複数の転送素子のそれぞれの転送素子をオン状態が順に伝播するように駆動する転送信号を送信する転送信号供給手段と、
    前記複数の発光チップに対して、点灯のための電流を供給する点灯電流供給手段と
    を備えた発光装置。
  9. 基板と、当該基板に列状に配列されると共に、当該配列の列方向の長さと当該列方向と直交する方向の長さとが異なる発光領域を有する複数の発光素子と、当該基板に、当該複数の発光素子のそれぞれの発光素子に対応して設けられ、オン状態になることで対応する発光素子を点灯または非点灯の制御の対象として指定する複数の転送素子と、当該複数の発光素子のそれぞれの発光素子の当該発光領域上に、当該列方向と当該列方向と直交する方向とのうちの当該発光領域における短手方向に沿って設けられると共に、当該発光領域上に設けられた電極に接続される複数の接続部とを備え、当該複数の接続部を介して当該複数の発光素子に点灯のための電流を供給する点灯電流供給配線とをそれぞれ備えた複数の発光チップと、当該複数の発光チップに対して、当該複数の発光チップの当該複数の転送素子のそれぞれの転送素子をオン状態が順に伝播するように駆動する転送信号を送信する転送信号供給手段と、当該複数の発光チップに対して、点灯のための電流を供給する点灯電流供給手段とを備えた発光手段と、
    前記発光手段から照射される光を結像させる光学手段と
    を備えたことを特徴とするプリントヘッド。
  10. 像保持体と、
    前記像保持体を帯電する帯電手段と、
    基板と、当該基板に列状に配列されると共に、当該配列の列方向の長さと当該列方向と直交する方向の長さとが異なる発光領域を有する複数の発光素子と、当該基板に、当該複数の発光素子のそれぞれの発光素子に対応して設けられ、オン状態になることで対応する発光素子を点灯または非点灯の制御の対象として指定する複数の転送素子と、当該複数の発光素子のそれぞれの発光素子の当該発光領域上に、当該列方向と当該列方向と直交する方向とのうちの当該発光領域における短手方向に沿って設けられると共に、当該発光領域上に設けられた電極に接続される複数の接続部とを備え、当該複数の接続部を介して当該複数の発光素子に点灯のための電流を供給する点灯電流供給配線とをそれぞれ備えた複数の発光チップと、当該複数の発光チップに対して、当該複数の発光チップの当該複数の転送素子のそれぞれの転送素子をオン状態が順に伝播するように駆動する転送信号を送信する転送信号供給手段と、当該複数の発光チップに対して、点灯のための電流を供給する点灯電流供給手段とを備え、光学手段を介して前記像保持体を露光する露光手段と、
    前記露光手段により露光され前記像保持体に形成された静電潜像を現像する現像手段と、
    前記像保持体に現像された画像を被転写体に転写する転写手段と
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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