JPH03227266A - 光プリンタヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はＬＥＤ　（発光ダイオード）アレイや蛍光表示
管など、電流の単方向特性をもつ発光素子が配列された
発光装置を備えた光プリンタヘッドに関するものである
。

このような光プリンタヘッドはプリンタやファクシミリ
などに利用することができる。

（従来の技術） 第１０図にＬＥＤアレイを用いた光プリンタヘッドの例
を示す、第１１図は第１０図の要部拡大図である。第１
２図は第１０図のＬＥＤプリンタヘッドを回路図として
表わしたものである。

支持板２上にＬＥＤアレイ４が１例に配列されて取りつ
けられており、ＬＥＤアレイ４の配列に平行にＬＥＤを
駆動するための定電流駆動用ドライバＩＣ（半導体集積
回路装置）６が配列されて支持板２に取りつけられてい
る。１２は支持板２上に形成されたＧＮＤ　（接地）用
配線である。第１１図の矢印はＬＥＤＩＯの発光を表わ
している。

ＬＥＤアレイ４の各ＬＥＤＩＯのバッド２２とＩＣ６の
出力パッド２ｏの間が一対一に対応してワイヤ８により
接続されている。ＬＥＤｌｏの各カソードは１本のＧＮ
Ｄ配線１２に接続されている。

ドライバＩＣ６においては点灯駆動用データを歩進しラ
ッチするためのシフトレジスタ及びラッ子回路１４と、
シフトレジスタ及びラッチ回路１４に保持されたデータ
とイネーブル信号ＥＮとを入力とするＮＡＮＤゲート１
６、及びＮＡＮＤゲート１６の出力信号により電源Ｖｃ
ｃをＬＥＤＩＯへ供給するか否かを決定する駆動用ＭＯ
Ｓトランジスタ１８とを備えている。

（発明が解決しようとする課題） 光プリンタヘッドが高密度になり、例えば４００ｄｐｉ
　（１６ドツト／　ｍ　ｍ　）というような高密度にな
ると、ドライバＩＣ６の出力パッド２ｏの間隔が約５８
μｍと狭くなる。パッドが約５８μｍというような高密
度に配列されたＩＣチップ６をワイヤボンディング法に
より接続しようとすると、接続が困難になり、接続でき
たとしても接続本数が多くなってコスト高の原因となる
。

そこで１本発明は高密度な発光素子配列に対しても発光
素子アレイとドライバＩＣの間の接続本数を少なくする
ことにより１歩留まりよく、かつ低コストに製造できる
光プリンタヘッドを提供することを目的とするものであ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明では発光素子アレイの隣接する２個ずつ又は３個
ずつというような一定数ずつを組としてグループ化し、
各組に対してドライバＩＣの出力パッド１個を共通に接
続する。発光素子の組内では各発光素子の他方の電極を
互いに異なる配線に接続する。したがって、この配線は
発光素子の組に含まれる発光素子数に等しい数になる。

駆動手段は前記配線を順次選択するとともに、発光素子
の各組の互いに接続されている一方の電極に発光データ
を供給して、いわゆるダイナミック点灯駆動を行なう。

（作用） 例えば２個の発光素子を組としてそれらの一方の電極を
ドライバＩＣの１個の出力パッドに共通に接続したもの
とすると、ドライバＩＣからはその組の両方の発光素子
に同時にデータが印加されるが、各発光素子の他方の電
極はそれぞれ異なる配線に接続されているので、いずれ
かの配線が選択されてその選択された配線につながる発
光素子のみが駆動される０組に含まれる発光素子を順次
切り換えて選択することにより、−組の発光素子のドラ
イバ側のパッドを共通に（ドライバＩＣの出力パッドを
共通に）用いても異なる発光素子を個別に制御すること
ができる。

７セグメントＬＥＤにおいては１文字ごとに−かたまり
に時分割で点灯駆動することが行なわれているが、−文
字内の隣接するＬＥＤを時分割で点灯することなく（つ
まり１文字車位で一度に点灯する）、パッドの共通化に
よりボンディングピッチの微細化の技術的困難を解決す
る手段とした例はない。

（実施例） 第１図は一実施例におけるＬＥＤアレイ２４とドライバ
ＩＣ２６及びＧＮＤ配線３４ａ、３４ｂを示している。

第２図は第１１！１の実施例を実現する回路図である。

隣接する２個のＬＥＤ２８ａと２８ｂが組としてそれぞ
れのアノードが共通のパッド３２に接続されている。ａ
が付いている方を奇数番目、ｂが付いている方を偶数番
目とする。奇数番目のＬＥＤ２８ａのカソードは第１の
ＧＮＤ配線３４ａに接続され、偶数番目のＬＥＤ２８ｂ
のカソードは第２のＧＮＤ配線３４ｂに接続されている
。

ドライバＩＣ２６において、３６は点灯駆動用データＤ
ＡＴＡを歩進しラッチするためのシフトレジスタ及びラ
ッチ回路、３８はシフトレジスタ及びラッチ回路３６に
保持されたデータとイネーブル信号ＥＮとを入力とする
ＮＡＮＤゲート、４０はＮＡＮＤゲート３８の出力信号
により電ＭｖｃｃをＬＥＤ２８ａ又は２８ｂへ供給する
か否かを決定する駆動用ＭＯＳトランジスタである。

第３図により本実施例の動作を説明する。

クロック信号ＧＫのタイミングで奇数番目のデータをシ
フトレジスタ及びラッチ回路３６へ供給し保持する。そ
の後、イネーブル信号ＥＮをハイレベルとするとともに
、第１のＧＮＤ配Ｊｉ　３４　ａの電位ＧＮＤｌをロー
レベルとする。これにより各組の奇数番目のＬＥＤ２８
ａが選択され、奇数番目のデータがそれぞれのＬＥ０２
８ａに印加されで点灯動作がなされる。

次に、同様にしてクロック信号ＧＫのタイミングで今度
は偶数番目のデータをシフトレジスタ及びラッチ回路３
６へ供給し保持する。その後、イネーブル信号ＥＮをハ
イレベルとするとともに。

今度は第２のＧＮＤ配＄３４ｂの電位ＧＮＤ２をローレ
ベルとする。これにより各組の偶数番目のＬＥＤ２８ｂ
が選択され、偶数番目のデータがそれぞれのＬＥＤ２８
ｂに印加されて点灯動作がなされる。

このように、奇数番目のＬＥＤ２８ａと偶数番目のＬＥ
Ｄ２８ｂが交互に点灯駆動される。

第４図は第２の実施例における回路を表わしている。

ＬＥＤアレイ、ドライバＩＣ及びＧＮＤ配線３４ａ、３
４ｂの外観図は第１図のものと同じである。ＬＥＤアレ
イの構造は第１図及び第２図の実施例と同じであるが、
ドライバＩＣの回路構成が異なっており、動作も異なる
。

第４図においては、２個のイネーブル信号ＥＮ１とＥＮ
２が用いられる。４２は点灯駆動用データＤＡＴＡを歩
進しラッチするためのシフトレジスタ及びラッチ回路、
４４ａは奇数番目のイネーブル信号ＥＮＩとシフトレジ
スタ及びラッチ回路４２に保持された奇数番目のデータ
とを入力とするＡＮＤゲート、４４ｂは偶数番目のイネ
ーブル信号ＥＮ２とシフトレジスタ及びラッチ回路４２
に保持された偶数番目のデータとを入力とするＡＮＤゲ
ート、４６は隣接する１組のＡＮＤＮＯゲート４６４４
ｂの出力をそれぞれ入力とするＮ。

Ｒゲートであり、駆動用ＭｏＳトランジスタ４０はＮＯ
Ｒゲート４６の出力信号により電源ＶｃｃをＬＥＤ２８
ａ又は２８ｂへ供給するか否かを決定する。

第４図の実施例の動作を第５図により説明する。

第１図及び第２図の実施例では、データＤＡＴＡは偶数
番目と奇数番目に分けられてシフトレジスタ及びラッチ
回路３６に供給されるが、第４図の実施例ではデータＤ
ＡＴＡは奇数番目と偶数番目に分けられることなくシフ
トレジスタ及びラッチ回路４２に供給される。データＤ
ＡＴＡがシフトレジスタ及びラッチ回路４２に保持され
た後。

奇数番目のイネーブル信号ＥＮＩがハイレベルとなると
ともに奇数番目のＧＮＤ配線３４ａの電位ＧＮＤＩがロ
ーレベルとなる。これにより、奇数番目のデータが選択
され、ＬＥＤアレイにおいても各組の奇数番目のＬＥＤ
２８ａが選択されて駆動される。

次に、偶数番目のイネーブル信号ＥＮ２がハイレベルと
なるように切り換えられるとともに、偶数番目のＧＮＤ
配線３４ｂの電位ＧＮＤ２がローレベルとなるように切
り換えられ、偶数番目のデータが選択され、ＬＥＤアレ
イにおいても各組の偶数番目のＬＥＤ２８ｂが選択され
て駆動される。

このようにして奇数番目と偶数番目の点灯駆動が繰り返
される。

第６図はさらに他の実施例を表わす、この実施例もＬＥ
Ｄアレイ、ドライバＩＣ及びＧＮＤ配線の外観は第１図
に示されたものと同じであるが、ドライバＩＣの回路構
成が異なっている。

ＬＥＤは製造プロセスのばらつきなどによりそれぞれの
特性が異なっているため、各ＬＥＤの通電時間（もしく
はデユーティ）、駆動電流値又は駆動電圧を調整するの
が望ましい、そこで、第６図では輝度調整部５０を備え
ている。

輝度調整部５０には、基準となる点灯時間１００％の信
号の他に、１０％を加算する信号と２０％を加算する信
号を供給する。５２は各ＬＥＤの輝度を調整するデータ
を保持するシフトレジスタ及びラッチ回路であり、各Ｌ
ＥＤに対して１０％加算データと２０％加算データを保
持しておく。

シフトレジスタ及びラッチ回路５２のデータは電池でバ
ックアップして保持しておく、５６は１０％加算信号と
シフトレジスタ及びラッチ回路５２の１０％加算データ
とを入力とするＡＮＤゲート。

５８は２０％加算信号とシフトレジスタ及びラッチ回路
５２の２０％加算データとを入力とするＡＮＤゲート、
５４は点灯時間１００％の基準信号とＡＮＤゲート５６
の出力及びＡＮＤゲート５８の出力とを入力とするＯＲ
ゲートであり、ＯＲゲ−ト５４の出力は対応するＬＥＤ
の点灯時間に関する調整データとなる。

点灯駆動用データＤＡＴＡは第４図と同じシフトレジス
タ及びラッチ回路４２に供給される。４８ａは奇数番目
の対応するＬＥＤのための点灯駆動用データＤＡＴＡと
、そのＬＥＤの調整用データ及び奇数番目のイネーブル
信号ＥＮＩとを入力とするＡＮＤゲート、４８ｂは偶数
番目の対応するＬＥＤのための点灯駆動用データと、そ
のＬＥＤの調整用データ及び偶数番目のイネーブル信号
ＥＮ２とを入力とするＡＮＤゲートである。４６は隣接
する１組のＡＮＤゲート４８ａと４８ｂの出力をそ九ぞ
れ入力とするＮＯＲゲートであり、駆動用ＭＯＳトラン
ジスタ４０はＮＯＲゲート４６の出力信号により電源Ｖ
ｃｃをＬＥＤ２８ａ又は２８ｂへ供給するか否かを決定
する。

第７図により第６図の実施例の動作を説明する。

（Ａ）はＬＥＤ点灯駆動動作に関するものであり、第５
図に示されたものと同じである。

（Ｂ）は輝度調整のために供給される点灯時間１００％
の基準信号、２０％加算用信号及び１０％加算用信号で
ある。これらの調整用信号はすべてイネーブル信号ＥＮ
Ｉ又はＥＮ２のハイレベルの期間中に供給される。

（Ｃ）は輝度調整されたＬＥＤ点灯駆動の例であり、シ
フトレジスタ及びラッチ回路５２に保持された調整用デ
ータによって点灯時間１００％の基準信号の他に２０％
加算用信号と１０％加算用信号が選択される。

例えば１個のＬ　Ｅ　Ｄ　４８　ａに対応する一対のシ
フトレジスタ及びラッチ回路５２にともにローレベル信
号が保持されているときは、点灯時１１１１１００％の
基準信号のみがＡＮＤゲート４８ａに供給されて、１０
０％点灯となる。また、例えばＬＥＤ４８ａに対応する
一対のシフトレジスタ及びラッチ回路５２に１０％加算
用データとしてハイレベル信号が保持され、２０％加算
用データとしてローレベル信号が保持されているときは
、点灯時間１００％の基準信号に１０％加算用信号が加
算されて、１１０％点灯用信号が出力される。同様にし
て、一対のシフトレジスタ及びラッチ回路５２に保持さ
れている調整用データに基づいて１２０％点灯用信号や
１３０％点灯用信号も出力さお、ＬＥＤの輝度が点灯時
間によって調整される。

第６図の実施例は、ＬＥＤの輝度調整を点灯時間のパル
ス幅変調により行なっているが、ＬＥＤの駆動電流や駆
動電圧を変調するようにしてもよい。

本発明では各組の発光素子の一方の電極、例えばアノー
ド（又はカソード）を共通にして、他方の電極１例えば
カソード（又はアノード）を異なる配線１例えばＧＮＤ
配線（又は電源用配線）に接続している。その複数個設
けられる配線の例を第８図及び第９図に示す。

第８図は各組に２個ずつのＬＥＤを含む場合のＧＮＤ配
線の例である。鎖線で囲まれた一対のＬＥＤ２８ａと２
８ｂが組となり、それぞれのアノードが共通のパッドに
接続されているものとする。

奇数番目のＬＥＤ２８ａのカソードと偶数番目のＬＥＤ
２８ｂのカソードを互いに異なるＧＮＤ配線３４ａ、３
４ｂにそれぞれ接続するために、ＬＥＤを（２８ａ、２
８ｂ、２８ｂ、２８ａ）を単位Ａとして繰り返すように
配列する。このように配列すれば、奇数番目のＬＥＤ２
８ａと偶数番目のＬＥＤ２８ｂを交互に配列するのに比
べると、ＧＮＤ配線３４ａ、３４ｂのパターンが粗いも
のですみ、設計、製造が容易になり、コストが低下する
。

第９図は３個のＬＥＤ６０ａ、６０ｂ、６０ｃを１組と
した場合の例である。１線で囲まれた３個のＬＥＤ６０
ａ、６０ｂ、６０ｃが１組としてそれらのアノードが共
通のパッドに接続されている。この場合は（６０ａ、６
０ｂ、６０ｃ、６０ｃ、６０ｂ、６０ａ）を単位Ｂとし
て、これの繰返しでＬＥＤが配列され、各ＬＥＤ６０ａ
、６０ｂ、６０ｃがそれぞれの対応するＧＮＤ配線６２
ａ、６２ｂ、６２ｃに接続されている。

ＬＥＤの組に含まれる素子の数は実施例のように２個又
は３個の場合に限らず、４個以上とすることもできる。

例えばＮ個のＬＥＤを１組とじた場合には、ＬＥＤの配
列を（１，２，３，・・・・・・Ｎ−１，Ｎ、Ｎ−１，
・・・・・・３，２．１）を単位としてこれを繰り返す
ように配列すれば、１層のメタル配線であってもＮ個の
配線を形成することができる。

実施例はＬＥＤを発光素子とする光プリンタヘッドを例
示しているが、本発明は蛍光表示管など他の発光素子を
用いたものにも適用することができる。

（発明の効果） 本発明では隣接する複数個の発光素子を１組として、組
に属する複数個の発光素子をドライバＩＣの１個の出力
パッドに接続するようにしたので、組に含まれる発光素
子の数が２個であればドライバＩＣのパッド数が１７２
に減り、３個であれば１／３に減る。その結果、従来の
光プリンタヘッドより高密度になってもドライバＩＣを
実装することができるようになる。また、同じ密度であ
れば、発光素子アレイとドライバＩＣとのボンディング
の数が減ることにより、歩留まりがよくなり、低コスト
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例を示す要部斜視図、第２図は同実施例
を示す回路図、第３図は同実施例の動作を示すタイミン
グ図、第４図は第２の実施例を示す回路図、第５図は第
４図の実施例の動作を示すタイミング図、第６図は第３
の実施例を示す回路図、第７図は第６図の実施例の動作
を示すタイミング図、第８図及び第９図はそれぞれＧＮ
Ｄ配線の例を示す平面図、第１０図は従来の光プリンタ
ヘッドの一例を示す概略斜視図、第１１図は同従来例の
要部を示す斜視図、第１２図は同従来例を示す回路図で
ある。 ２４・・・・・・ＬＥＤアレイ、２６・・・・・・ドラ
イバＩＣ１２８ａ、２８ｂ・・・・・・ＬＥＤ、３０・
・・・・・ＩＣの出力パッド、３２・・・・・・ＬＥＤ
アレイのパッド、３４ａ。 ３４ｂ・・・・・・ＧＮＤ配線、３６，４２，５２・・
・・・・シフトレジスタ及びラッチ回路、３８，４４ａ
、４４ｂ、４８ａ、４８ｂ、５６．５８−＝−ＡＮＤゲ
ート、４ｏ・・・・・・駆動用ＭＯＳトランジスタ、４
０・・・・・・駆動用ＭＯＳトランジスタ、５０・・・
・・・輝度調 養子。 特許出原人 株式会社リコー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電流の単方向特性をもつ発光素子が配列され、隣
   接する一定数ごとに発光素子が組に分けられ、各組では
   発光素子の一方の電極が互いに接続されている発光素子
   アレイと、発光素子の組の１個ずつの発光素子の他方の
   電極に接続されている前記一定数に等しい数の配線と、
   前記配線を順次選択するとともに、発光素子の各組の前
   記一方の電極に発光データを供給する駆動手段とを備え
   た光プリンタヘッド。