JP3609799B6

JP3609799B6 - 光プリントヘッド

Info

Publication number: JP3609799B6
Application number: JP2002116884A
Authority: JP
Inventors: 充弘尾前
Original assignee: Tottori Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2017-01-28

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光プリンタなどの光源として有用な光プリントヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光プリントヘッドにおいて用いられる発光素子（アレイ）は、実公平６−４８８８７号公報に示すように、複数の発光部に１対１で対応させて個別電極を素子表面側に設け、各発光部に共通の電極を素子裏側に設けて構成しているので、１つの素子内で時分割駆動することができなかった。時分割駆動することができないので、個別電極を発光部と同数設ける必要があり、発光部の高密度化が進むと、それに対応して個別電極も高密度配置になる結果、駆動用ＩＣとの接続が困難になるという問題があった。
【０００３】
このような問題を解決するため、特開平６−１６３９８０号公報において、時分割駆動可能な発光素子が提案されている。すなわち、発光素子上の複数の発光部をＭ（２〜３）の群に分け、群毎の発光部に接続するようにＭ本の共通電極を設け、異なる群に属するＭ個の発光部に接続した個別電極をＮ個設けることによってＭ×Ｎ個の発光部を備える発光素子が提案されている。この発光素子によれば、Ｍ本の共通電極を時分割的に選択することによって個別電極の数を従来の１／Ｍに削減することができるので、駆動用ＩＣとの接続を容易にすることができる。
【０００４】
図７は、前記公報にて提案されているような時分割駆動対応型の発光素子を用いる場合に、従来のダイナミック駆動方式に基づいて想定される回路構成例を示している。ここで、各発光素子１００は、その表面に設けた複数の発光部を２つの群に分け、各群に属する複数の発光部に２本の共通電極を各々接続するとともに、別々の群に属する１組の発光部に対して各々個別電極を接続し、各個別電極を発光素子の片側に配置した構造を前提としている。そして、この発光素子１００には、個別電極の数と同じ端子を備える駆動用のＩＣ２００が１対１でワイヤボンド接続されるとともに、前記共通電極の選択を行うための選択用ＩＣ３００が２本のグランドライン４００を介して接続される。
【０００５】
同図に示すような回路構成によれば、Ｌ個の発光素子１００の各共通電極に接続した２本のグランドライン４００に流れる大電流を１つの共通電極選択用ＩＣ３００によって各々制御するため、このＩＣは非常に大きな電流に耐え得る比較的大きな構造のものとする必要があり、構造の大型化につながるという問題がある。また、発光素子１００の数を変更すれば、グランドライン４００に流れる電流も変化するので、発光素子１００の数に応じて共通電極選択用ＩＣ３００の構造も変更する必要が生じるため、共通電極選択用ＩＣの汎用性が欠ける等の問題が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高解像度の光プリンタヘッドを提供することを課題の１つとする。また、個別電極の低密度配置を可能とし、個別電極の配線作業性を高めることができる光プリンタヘッドを提供することを課題の１つとする。また、構造の大型化を防止することを課題の１つとする。また、駆動用ＩＣの汎用性を高めることを課題の１つとする。また、従来のスタティック方式の光プリンタヘッドの製造プロセスを利用して製造可能な光プリンタヘッドを提供することを課題の１つとする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の光プリントヘッドは、複数の発光部を複数の群に分けるとともに、群毎の発光部に接続した複数の共通電極と、異なる群に属する発光部に接続した複数の個別電極と、を設けて構成した複数の発光素子と、該発光素子を駆動する駆動回路を備え、前記発光素子を一方向に複数配列した光プリントヘッドにおいて、前記駆動回路は、前記複数の個別電極を選択する第１の駆動部と、前記複数の共通電極を選択する第２の駆動部を一体に設けた複数の駆動用ＩＣを前記各発光素子に対応させて前記発光素子の配列方向と同方向に配列し、前記発光素子と前記駆動用ＩＣ間には、前記個別電極と前記第１の駆動部間並びに前記共通電極と前記第２の駆動部間を接続するための配線が施され、該配線はワイヤボンド線による直接接続構造が用いられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の上記光プリントヘッドにおいては、前記駆動用ＩＣは、前記複数の個別電極を選択するための端子と、前記複数の共通電極を選択するための端子を一方の側部に配置したことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。まず図１（ａ），（ｂ）を参照して同実施例の光プリントヘッド１の構造について説明する。光プリントヘッド１は、絶縁性基板２の上に複数、例えばＬ＝３８個の発光素子３を一列に配列し、この発光素子３の片側に隣接させて発光素子３を駆動するための駆動用ＩＣ４を発光素子３と１対１で対応させて一列に配列している。この例では、駆動用ＩＣ４を発光素子３の片側に配列しているが、駆動用ＩＣ４を発光素子３の両側に配列する場合は、発光素子３と駆動用ＩＣ４を１対２の対応関係で配列すれば良い。発光素子３と駆動用ＩＣ４間には、両者を接続するための配線５が施される。配線５としては、金線等のワイヤボンド線による直接接続構造、中継用のパターンを介在したワイヤボンド線による間接的接続構造を用いることができるが、高密度のフレキシブル配線を異方性導電接着剤を用いて接続する構造を用いることもできる。
【００１１】
基板２の上には、信号用、電力供給用の複数本の配線パターン６を発光素子３の配列方向に沿って延びるように形成している。駆動用ＩＣ４と配線パターン６の間には、前記配線５と同様の配線７を設けている。これら駆動用ＩＣ４、配線５，７、配線パターン６等は、発光素子３を駆動するための駆動回路を構成し、これらを含む光プリントヘッド１の回路構成は、例えば図２に示すような回路ブロック図で表される。
【００１２】
次に、発光素子３の構造を図３（ａ），（ｂ）を参照して説明する。同図（ａ）は発光素子３の要部平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の矢印に沿った断面図である。尚、以下の説明や図面において、図番に付したａ，ｂ，ｃ，ｄの符号は、群を区別するものである。同図において、３０は全長約１０ｍｍ、幅約２ｍｍ程度のｐ型もしくは絶縁性の基板であり、Ｓｉ，ＧａＡｓオンＳｉ，ＧａＡｓ等から選択された半導体材料等で構成するのが好ましい。この基板３０の上には、基板３０の幅方向に長いｎ型ＧａＡｓ等のコンタクト層３１（３１ａ，３１ｂ）を基板３０の長さ方向に複数形成している。基板３０の一側部に位置する各コンタクト層３１の上には、ｎ型ＧａＡｌＡｓ等のｎ型半導体層３２（３２ａ，３２ｂ）とｐ型ＧａＡｌＡｓ等のｐ型半導体層３３（３３ａ，３３ｂ）とを積層して配置し、さらにその上にｐ型ＧａＡｓ等のコンタクト層３４（３４ａ，３４ｂ）を積層配置している。このｎ型半導体層３２とｐ型半導体層３３とのＰＮ接合により複数、例えば１９２個の発光部３５（３５ａ，３５ｂ）を形成している。この発光部３５は、基板３０の長さ方向に１列に配列しているが、後述するように千鳥配置にしたり、あるいは、前記公報に記載のように２列以上の複数列に配置することもできる。そして、コンタクト層３４の上と基板３０の他側部寄りに位置するコンタクト層３１の一部を除いた表面には、Ｓｉ_３Ｎ_４，ＳｉＯ_２などの絶縁層３６を形成し、その上に複数の共通電極３７（３７ａ，３７ｂ）と複数の個別電極３８を形成している。
【００１３】
共通電極３７の数は、複数の発光部３５を複数の群（Ｍ群）に区分けする場合の群の数に応じて設定され、ここでは１９２個の発光部３５を交互に第１の群に属する発光部３５ａと第２の群に属する発光部３５ｂのように２群に区分けする場合を例示しているので、Ｍ＝２に対応して２本の共通電極３７ａと３７ｂを設けている。そして、共通電極３７ａと３７ｂによって各群の選択を行えるように、第１の群に属する発光部３５ａに接続したコンタクト層３１ａを第１の共通電極３７ａに接続し、第２の群に属する発光部３５ｂに接続したコンタクト層３１ｂを第２の共通電極３７ｂに接続している。共通電極３７とコンタクト層３１の接続は、絶縁層３６に設けた選択用の孔３９を介して行われる。
【００１４】
個別電極３８は、異なる群に属する発光部３５ａと３５ｂを接続するように、この例では、隣接する２つの発光部３５のコンタクト層３４を接続するように設けている。個別電極３８の幅広部分は、ワイヤボンド用のパッド領域として機能する。個別電極３８は、基板３０の長さ方向に沿って一列にＮ個、この例では９６個設けられる。発光素子３上の発光部３５の総数は、Ｍ×Ｎで表されるので、この例では１９２個となる。ここで、個別電極３８の配列ピッチは、発光部３５の配列ピッチのＭ倍、この例では２倍に設定することができるので、個別電極３８へワイヤボンド接続を行う場合などの配線作業性を高めることができる。尚、発光素子３はＬ個（３８個）であるので、ヘッド１全体の発光部３５の数は、Ｌ×Ｍ×Ｎ＝３８×２×９６＝７２９６個となる。
【００１５】
上記のように構成された発光素子３は、共通電極３７ａと３７ｂのいずれかを選択することによって、複数の群の内のいずれかの群に属する発光部３５を選択することができ、選択された群に属する複数の発光部３５の点灯状態は、個別電極３８への通電状態によって選択することができる。例えば、一方の共通電極３７ａを選択すると、電流は、個別電極３８、コンタクト層３４ａ、ｐ型半導体層３３ａ、ｎ型半導体層３２ａ、コンタクト層３１ａ、一方の共通電極３７ａを経て流れ、その時の電流によって発光部３５ａが発光する。他方の共通電極３７ｂを選択すると、電流は、個別電極３８、コンタクト層３４ｂ、ｐ型半導体層３３ｂ、ｎ型半導体層３２ｂ、コンタクト層３１ｂ、他方の共通電極３７ｂを経て流れ、その時の電流によって発光部３５ｂが発光する。
【００１６】
次に、上記駆動用ＩＣ４について、図４を参照して説明する。図４は、１つの駆動用ＩＣ４の内部回路構成を示している。従来のスタテック方式用のＩＣと基本的に相違する部分は、個別電極選択用の第１駆動部４１に加えて、発光素子３の共通電極３７を選択するための第２駆動部４２を内蔵し、素子内時分割駆動を行うことができる構成としたことである。以下詳細に説明する。駆動用ＩＣ４は、従来のスタテック方式用ＩＣと同様に、複数の個別電極選択用端子ＤＯ１〜ＤＯ９６と、これらに対応した個別電極選択用の第１駆動部４１を備えている。この第１の駆動部４１は、点灯用信号の入力端子ＳＩからのシリアル信号をクロック信号ＣＬＯＣＫ１に従って取り込むシフトレジスタ（９６ビット）４３と、選択信号ＳＥＬとロード信号ＬＯＡＤ１の排他論理和出力に基づいてこのシフトレジスタ４３の並列出力信号を取り込むラッチ回路４４と、ストロ−ブ信号ＳＴＢによってラッチ回路４４の各出力を選択的に出力するアンドゲート回路４５と、定電流回路４６からの電力供給を受け、前記アンドゲート回路４５からの信号に基づいて複数の個別電極選択用端子ＤＯ１〜ＤＯ９６の各々に所望の電力を供給する電流駆動回路４７とを備えている。
【００１７】
これに加えて、素子内時分割駆動を行うため、共通電極選択用の第２の駆動部４２と、共通電極を選択するための共通電極用端子ＣＤＯ１，ＣＤＯ２を備えている。第２の駆動部４２は、第１の駆動部４１の作動タイミング、例えばラッチ回路４４へ信号をラッチするタイミングに同期して動作するように設定された選択回路４８と、この選択回路４８の出力によって作動する共通駆動回路４９からなり、ラッチ回路４４へ信号がラッチされるタイミングに同期して共通電極用端子ＣＤＯ１，ＣＤＯ２を交互に一方の電源電位、例えば接地電位（Ｖｓｓ）に接続するように構成している。
【００１８】
前記各駆動用ＩＣ４は、上記のような回路構成を備えた同一のＩＣで構成され、図１に示すように、上面の一方の側部に、前記複数の個別電極選択用端子ＤＯ１〜ＤＯ９６と共通電極選択用端子ＣＤＯ１，ＣＤＯ２を配置し、上面の他側寄りに各種の信号端子や電源端子を配列している。そして、各駆動用ＩＣ４は同図に示すように、対応する発光素子３と所定の間隔をもって発光素子３の配列方向と同方向に一列に配列される。
【００１９】
この図に示すように、発光素子３の個別電極３８と駆動用ＩＣ４の個別電極用端子ＤＯ間の配線は、従来のスタティック方式の場合と同様に、発光素子３の配列方向と直交する方向に行われるが、従来のスタティック方式の場合と大きく相違するのは、駆動用ＩＣ４が共通電極選択用端子ＣＤＯ１，ＣＤＯ２を備え、これに接続する共通電極用の配線５ＣＤＯも個別電極用の配線５ＤＯと同方向に配置したことである。ここで、一方の群に属する全ての発光部３５を点灯状態とし、１つの発光部に４ｍＡの電流を流す場合を考えると、その群に接続した共通電極３７を介して流れる電流は、４ｍＡ×９６＝３８４ｍＡ程度となり、許容電流が１Ａ程度の一般的なワイヤボンド線を共通電極３７への配線として利用することができる。尚、この例では、余裕をもたせるため、共通電極選択用端子ＣＤＯ１，ＣＤＯ２に対する配線５ＣＤＯとして各々２本のワイヤボンド線を用いている。
【００２０】
このようにすることにより、従来のスタティック方式に対応した配線装置を用いた配線が可能となり、組立て装置の効率的な運用を行うことができる。
【００２１】
尚、共通電極３７のいずれかが、発光部３５に対して個別電極３８の反対側に位置するように発光素子３を構成した場合は、駆動用ＩＣ４から共通電極３７への配線５を発光部３５の上を通過するように配置すると、発光部３５の遮光が発生する恐れがある。このような場合は、これを防ぐために、基板２の表面に発光素子３の下を通過する補助配線パターンを形成し、この補助配線パターンの一端に駆動用ＩＣ４からの共通電極用の配線を接続し、補助配線パターンの他端に発光素子３への共通電極用の配線を接続することによる補助配線パターンを経由したワイヤボンド等の配線を行うことによって、駆動用ＩＣ４から共通電極３７への配線５が発光部３５の光を遮らないように構成することもできる。
【００２２】
図２は、光プリントヘッド１の回路ブロック図を示している。各駆動用ＩＣ４は、各種の信号線や電力供給線を有する配線パターン６に対して並列的に接続されるとともに、点灯用のシリアル信号を次の駆動用ＩＣ４に供給するように、駆動用ＩＣ４の信号出力端子ＳＯが隣接する次の駆動用ＩＣ４の信号入力端子ＳＩに接続されている。そして、各駆動用ＩＣ４は、クロック信号に同期して送られてくるシリアル入力信号を順次受け取るとともに、他のタイミング信号によって制御され、対応する発光素子３に対して、第１の共通電極３７ａを選択して第１の群に属する複数の発光部３５ａの点灯制御を行い、続いて、第２の共通電極３７ｂを選択して第２の群に属する複数の発光部３５ｂの点灯制御を行うことにより、発光素子３内時分割駆動を行う。このような発光素子３内の時分割駆動が全ての発光素子３で一斉に行われる結果、光プリントヘッド１の全発光部３５の内、第１の群に属する発光部３５ａが一斉に点灯制御され、続いて第２の群に属する発光部３５ｂが一斉に点灯制御される。
【００２３】
上記のように、各発光素子３が素子内時分割駆動に対応して構成され、各駆動用ＩＣ４が時分割駆動するための第２駆動部４２を内蔵し、駆動用ＩＣ４毎に対応した発光素子３の時分割駆動を行う構成としているので、駆動部４２に加わる最大負荷は、対応する発光素子３の１つの群に属する発光部３５の数に基づき決定される。その結果、従来のダイナミック駆動方式のように時分割駆動用（共通電極選択用）の専用ＩＣを用いて全ての発光素子を対象とした時分割駆動を行う場合に比べて、時分割駆動用の回路に加わる負荷を大幅に低減することができる。そして、駆動用ＩＣ４の第２駆動部４２は、小電流を制御することができる小型回路で構成することができ、駆動用ＩＣ４を従来のスタテックタイプ用のＩＣと同等の形状で構成することができるので、全体的な回路構成の小型化を達成することができる。
【００２４】
さらにまた、駆動用ＩＣ４毎にそれに対応した発光素子３の時分割駆動を行う構成としているので、光プリントヘッド１の長さ変更に対応して発光素子３の数を増減させる場合に、発光素子３の数の増減に対応して駆動用ＩＣ４の数も容易に増減させることができ、回路設計の容易化に寄与することができる。すなわち、従来のダイナミック駆動方式と同様の方式により、共通端子選択用の専用ＩＣを用いる場合に予想される専用ＩＣの大型化や、素子数増減に対応した専用ＩＣの設計変更の問題を回避することができる。
【００２５】
尚、上記実施例は、複数の発光部３５を１列に配置した発光素子３を時分割駆動するので、第１群と第２群の発光部間の点灯タイミングのズレに起因して印字ラインに若干の段差が生じるが、これを防ぐために、図５に示すように、第１群に属する発光部３５ａと第２群に属する発光部３５ｂを、発光部３５の配列方向（印字ライン方向）と直交する方向に対して所定距離ｄ隔てて配置してもよい。この距離ｄは、全発光部を点灯させて１ラインの印字を行った場合に、前記段差が解消されて１ランイが直線となるように、ヘッドの構造や、感光ドラムの回転数等を考慮してあらかじめ計算して決定される。
【００２６】
また、上記実施例は、発光素子３の片側に駆動用ＩＣ４を配列する場合を示したが、発光素子３の両側に駆動用ＩＣ４を配置することもできる。この場合、駆動用ＩＣ４の両側配置に対応して、図１に示す発光素子３と基本構造を同じにする素子の一部を変更し、例えば図６に示すような発光素子３に構成することができる。すなわち、発光部３５を４つの群（図の左の発光部から第１群３５ａ、第２群３５ｂ、第３群３５ｃ、第４群３５ｄ、第１群３５ａ・・の順）に区分けし、第１と第２の群に属する発光部３５ａと３５ｂを選択するための２つの共通電極３７ａと３７ｂを発光素子３の一方の側に配置するとともに、第１と第２の群に属する発光部３５ａと３５ｂに接続した個別電極３８Ａをその共通電極３７ａと３７ｂと同じ側に配置し、第３と第４の群に属する発光部３５ｃと３５ｄを選択するための２つの共通電極３７ｃと３７ｄを発光素子３の他方の側に配置するとともに、第３と第４の群に属する発光部３５ｃと３５ｄに接続した個別電極３８Ｂをその共通電極と同じ側に配置して構成することもできる。このように構成することによって、個別電極３８Ａ，３８Ｂの各ピッチを図１に示す場合と同じに設定した場合は、発光素子３の発光部３５の配置密度を図１に示す場合に比べて２倍に設定することができ、光プリンタヘッドの高解像度化を図ることができる。
【００２７】
尚、本発明は、上記のように１つの発光素子とその駆動用の１つ以上のＩＣの組合わせ構造を１つの単位とし、この構造単位を発光部の配列方向と同方向に複数配置した光プリントヘッドに好適であるが、これ以外にも適用可能であり、例えば、前記１つの構造単位を基本構造とする光プリントヘッドやそれに類する光学装置に適用することもできる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、素子内時分割駆動に対応した発光素子を用いることにより、発光素子の個別電極の低密度配置、すなわち個別電極の長ピッチ配置を可能とし、個別電極への配線作業性を高めることができる。その結果、発光部を高密度配置した場合でも配線が容易になり、高解像度の光プリンタヘッドの提供が可能となる。
【００２９】
また、発光素子に対応した駆動用ＩＣによって発光素子内の時分割駆動を行うので、時分割駆動用の専用の大型のＩＣを設ける場合に比べて、駆動回路の小型化を行うことができるとともに、駆動用ＩＣに汎用性を持たせることができたので、発光素子数の増減に対応した駆動回路の変更も容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係わる光プリントヘッドの要部平面図（ａ）と、側面図（ｂ）である。
【図２】同実施例の回路ブロック図である。
【図３】同実施例の発光素子の要部平面図（ａ）と、断面図（ｂ）である。
【図４】同実施例の駆動用ＩＣの回路ブロック図である。
【図５】同実施例の発光素子の他の構成例を示す要部平面図である。
【図６】同実施例の発光素子の他の構成例を示す要部平面図である。
【図７】従来例を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
１光プリントヘッド
３発光素子
３０基板
３１コンタクト層
３２ｎ型半導体層
３３ｐ型半導体層
３４コンタクト層
３５発光部
３７共通電極
３８個別電極
４駆動用ＩＣ
４１第１駆動部
４２第２駆動部
４３シフトレジスタ
４４ラッチ回路
４７電流駆動回路
４８選択回路
４９共通駆動回路
５配線
６配線パターン
７配線
ＤＯ１個別電極選択用端子
ＤＯ９６個別電極選択用端子
ＣＤＯ１共通電極用端子
ＣＤＯ２共通電極用端子

Claims

複数の発光部を複数の群に分けるとともに、群毎の発光部に接続した複数の共通電極と、異なる群に属する発光部に接続した複数の個別電極と、を設けて構成した複数の発光素子と、該発光素子を駆動する駆動回路を備え、前記発光素子を一方向に複数配列した光プリントヘッドにおいて、前記駆動回路は、前記複数の個別電極を選択する第１の駆動部と、前記複数の共通電極を選択する第２の駆動部を一体に設けた複数の駆動用ＩＣを前記各発光素子に対応させて前記発光素子の配列方向と同方向に配列し、前記発光素子と前記駆動用ＩＣ間には、前記個別電極と前記第１の駆動部間並びに前記共通電極と前記第２の駆動部間を接続するための配線が施され、該配線はワイヤボンド線による直接接続構造が用いられていることを特徴とする光プリントヘッド。
前記駆動用ＩＣは、前記複数の個別電極を選択するための端子と、前記複数の共通電極を選択するための端子を一方の側部に配置したことを特徴とする請求項１に記載の光プリントヘッド。