JPH08506282A - 電子図形プリンタ用光学式文字発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電子図形プリンタ用光学文字発生器は、支持板（１０）上に配置されていて、その中に集積された、個別に制御可能なＬＥＤ（１２）を有する多数のモノリシック回路（１１）を有している。モノリシック回路（１１）は、該モノリシック回路（１１）において所属のＬＥＤ（１２）並びに場合によりＬＥＤ（１２）に対するバス回路（１４）を含んでいる制御回路（１３）が集積されている、モノリシック集積されたホトダイオード制御組み合わせから成っている。モノリシック回路は薄膜技術において、ＩＩＩ−Ｖ半導体材料、有利にはＧａＡｓから形成される。

Description

【発明の詳細な説明】 電子図形プリンタ用光学式文字発生器 本発明は、請求項１の上位概念に記載の電子文字図形プリンタ用光学式文字発 生器に関する。 この形式の光学式文字発生器は、ヨーロッパ特許出願公告第０１８０４７９号 公報から公知である。 例えばヨーロッパ特許第０４３０４７６号明細書に記載されているようなＬＥ Ｄアレイ文字発生器は、非機械的なプリンタにおいて静電帯電された光導電体の 点状の放電のために使用される。このようにして発生される静電潜像は、現像ス テーションにおいて着色されかつ転写ステーションにおいて記録担体上に転写さ れる。電荷像の発生のために、ＬＥＤアレイ文字発生器が使用される。ＬＥＤア レイ文字発生器に、制御回路およびバス回路を介して制御信号を供給することが できる。制御回路もバス回路も通例、別個の集積回路として形成されている。Ｉ Ｃは単結晶のシリコンの基板上に形成されておりかつＡ／Ｄ変換（スイッチ機能 ）およびＬＥＤの給電のために必要である電流の増幅（ドライバ機能）のための 複数のトランジスタを含んでいる。 ＬＥＤアレイは、通例、８、１６、３２、６４または１２８の、直列に相前後 して配置されている（ｘ方 向）発光ダイオードから成っており、これらは個別モノリシック集積回路上に１ 行または複数行で集積されている。複数の相隣接して付き合わされているモノリ シック集積回路が文字発生器を形成する。ダイオードの構造化は、ガリウム−ア ルセニドを基板として行われる。それぞれのダイオードは接続タブを有しており 、その接続端子を介して電流を供給しかつひいてはダイオードを発光させること ができる。電流の高さ並びに時間を介して、光導電体の照射のために光エネルギ ーが制御される。それぞれの個々のＬＥＤはこのためにそれぞれ、ＩＣの増幅器 出力側に接続されている。この目的のために、それぞれのＩＣはＬＥＤアレイに 非常に近接して位置決めされるので、ＬＥＤアレイのそれぞれの接続タブに、Ｉ Ｃの増幅器出力側の接続タブが対向する。そこで自動ボンディング機を用いて、 タブが相互に接続される。それぞれの文字発生器は長さおよびダイオード間隔に 応じて１１０００個までのダイオード、ひいてはボンディング接続線を必要とす るので、ＬＥＤチップおよびＩＣにおける分離およびこれにより必要な、接続技 術の適用はただ単に非常に時間を要するばかりでなく、非常に障害に陥り易い。 ３００ｄｐｉの文字発生器は例えば、８５μｍの、発光ダイオード中心間間隔を 有する。それ故に、１つの接続タブの幅は、それぞれのタブ間に２５μｍの安全 間隔を維持しようとするとき、６０μｍより大きくする ことはできない。それ故にそれぞれの自動ボンディング機の位置決め精度は、例 えば３０００００μｍないし５０００００μｍの全体の文字発生器の長さにわた って、ボンディングプロセスの開始時に第１の接続タブが約±２５μｍの安全な ボンディング領域内にあり、３０００ないし６０００回のステップ運動の後にも なお最後の接続タブが約±２５μｍの安全なボンディング領域内にあるような高 さになければならない。 ボンディングの際に生じる困難を低減するために、種々の方法が利用される。 接続タブはｙ方向においてずらして配置し、その結果接続タブを比較的幅広に実 現することができかつひいてはボンディングに対する許容範囲を拡張することが できる。しかしこのために、チップ面における所要面積が大きくなり、ひいては チップのコストを高めることになる。 西独国特許第３７０４８４号明細書に記載されている別の方法によれば、ＬＥ ＤをＩＣを有する２つの側から制御する。確かにこれにより、接続タブ用の幅を 倍にすることができるが、ＬＥＤアレイにおける所要面積を拡大し、さらには２ 倍の数のＩＣを必要とすることになる。 この種のＬＥＤ文字発生器の別の欠点は、ＬＥＤアレイおよびＩＣの組み合わ せの検査が、組立およびボンディングプロセス後完成した文字発生器において漸 く可能であるということである。生じた障害は、完成 して組み立てられた文字発生器において漸く検出することができ、したがってＩ Ｃの交換による修理は困難でありかつ高価である。 ＬＥＤ文字発生器において、印刷作動における熱放出およびとりわけその場合 の、ＬＥＤチップ（モノリシック集積回路）に生じる熱の、支持体への放出は困 難である。ＬＥＤアレイにおける僅かな面結合によって、一般に、疵のないはん だ接続しか問題にならないので、そこに場合により取り付けられている冷却用リ ブへのｚ方向における熱搬出が可能になる。例えば銀の導電性の接着剤を用いた 比較的有利な、問題のない接着接続には、大面積の接触面が必要である。 十分なビーム出力を有するＬＥＤアレイは目下のところ、ガリウム−アルセニ ド基板上にしか構造化することができない。制御回路およびバス回路を製造する ために、大抵は、公知のシリコン技術が使用され、これにより論理およびアナロ グ構造の高い集積密度が可能になる。この理由からこれまで、ＬＥＤチップおよ び制御回路およびバス回路のＩＣは上述の方法で、文字発生器の支持体上に別個 に配置しかつボンディング技術により相互に結合しなければならなかった。 ヨーロッパ特許出願公開第０１９９８５２号公報から、次のような電子文字プ リンタ用の光学文字発生器が公知である。このプリンタは、ガリウム−アルセニ ド基板上に所属のＬＥＤもＬＥＤに対する制御回路も 集積されている、モノリシックに集積されたホトダイオード制御組み合わせから 成っている。 光学文字発生器がＬＥＤアレイを有する個別モノリシック集積回路から組み合 わされて成るとき、モノリシック集積回路の境界に、前以て決められた光点間隔 を有する光点列を妨げることがあってはならない。このことは、ＬＥＤの多行配 置の場合に特別問題である。このような光点列を保証するために、上述のヨーロ ッパ特許第０４０３４７６号明細書から、個別モノリシック集積回路を斜めの切 断部によって分離しかつモノリシック集積回路を光点列を考慮して付き合わせ継 ぎ目を以て順次につなぐことが公知である。 このためには組立の際に高い整定コストが必要であり、さらにはウェファから モノリシック集積回路を切り出す際に材料損失が生じかつＬＥＤの集積密度が低 減される。 本発明の課題は、個別ＬＥＤアレイを支持するモノリシック集積回路から組み 合わされて成りかつモノリシック集積回路の縁領域において光点列が確実に保証 される、簡単かつ僅かな損失で製造することができる、電子文字プリンタ用光学 文字発生器を準備することである。 この課題は、冒頭に述べた形式の光学文字発生器において請求項１の特徴部分 に記載の構成によって解決される。 有利な実施例はその他の請求項に記載されている。 モノリシック集積回路の縁を把持する、文字発生器の光点の領域において隣接 するモノリシック集積回路上に部分光射出孔を、該部分光射出孔が１つの共通の 光点を形成するように加工成形することによって、モノリシック集積回路は突き 合わせ継ぎ目なしに、ひいては材料損失なしに順次接合することができる。組立 コストは僅かである。光点列はモノリシック集積回路の縁領域においても保証さ れている。 有利な実施例において、モノリシック集積回路は、モノリシック集積回路にお いて所属のＬＥＤもＬＥＤ用制御回路も集積されている、ＩＩＩ−Ｖ半導体材料 、有利にはガリウム−アルセニドから形成されているモノリシックに集積された ホトダイオード制御組み合わせから成っている。これにより、高い集積密度が可 能になる。 その際基板から切り出されたチップの形のモノリシック集積回路は、発光ダイ オード並びに制御データを供給するためのバス回路を含むそれに属する制御回路 を含んでいる。 この形式のチップは薄膜技術において層毎にガリウム−アルセニド基板上に形 成することができ、続いて、所望の形状に相応する、文字発生器の光点を定める 光窓が形成される。制御回路の構造化に続くこの構成により、光窓の配置におい て極めて種々様々な変形が可 能になる。この形式の集積されて形成されたそれぞれのモノリシック集積回路の 検査は連続的に、文字発生器の接合形成の前に行うことができかつこれによりこ れまで通例であった、最終検査における煩雑な必要な修理による付加的な手間に 対するコストを低減することができる。 モノリシック集積回路の高い集積密度により、さらに、組立の際の熱伝導性の 接着結合の使用が可能になり、このために印刷作動における申し分のない熱放出 が保証される。これにより文字発生器の寿命が延びかつさらに、高められた構造 精度により構造嵩を低減することが可能になる。 本発明の実施例は図面に示されておりかつ以下に例を詳細に説明する。その際 第１図は、その中に集積されている、ＬＥＤに対する制御回路を有する個別モノ リシック回路から成るＬＥＤ文字発生器の平面略図であり、その際ＬＥＤは一列 に配置されている。モノリシック回路は別個のバス制御回路に結合されている； 第２図は、第１図のＬＥＤ文字発生器の平面略図であり、その際ＬＥＤは２行に 配置されており、 第３図は、真ん中に配置されている１行のＬＥＤ帯状体に関連して個々のモノリ シック回路が対称には位置されておりかつモノリシック回路の両側にバス制御装 置が配置されているＬＥＤ文字発生器の平面略図であ り、 第４図は、ＬＥＤが相互にずらして２行に配置されている、第３図のＬＥＤ文字 発生器の平面略図であり、 第５図は、その中にＬＥＤに対する制御回路およびバス回路が集積されている個 々のモノリシック回路から成り、その際ＬＥＤは１行に配置されているＬＥＤ文 字発生器の平面略図であり、 第６図は、その中にＬＥＤに対する制御回路およびバス回路が集積されている対 称的に構成されている個々のモノリシック回路から成り、その際ＬＥＤは２行に 相互にずらして配置されているＬＥＤ文字発生器の平面略図であり、 第７図は、複数行相互にずらして配置されているＬＥＤに対する集積された制御 回路を有する個別モノリシック回路の平面略図であり、 第８図は、２つのモノリシック回路の間の分離線における第７図のＬＥＤの配置 を拡大して示す部分略図である。 図示の、電子図形プリンタ用の光学式文字発生器は、順次相並んで支持板１０ 上に配置されている複数のモノリシック回路１１を含んでいる。これらモノリシ ック回路は集積回路として形成されておりかつそれぞれ実施例に応じて、１行ま たは複数行に配置されているＬＥＤ１２および該ＬＥＤ１２に対する所属の制御 １３およびバス回路１４を有している。 モノリシック回路１１は薄膜構造化技術において、ＩＩＩ−Ｖ半導体材料から 、例えば、西独国特許第３７２６２３号明細書に記載されているような方法で製 造される。このために、任意に実現される、ＬＥＤに対する制御回路１３の構造 およびＬＥＤそれ自体が、ＩＩＩ−Ｖ半導体材料、有利にはガリウム−アルセニ ド（ＧａＡｓ）材料から成る基板上に層毎に形成される。ＬＥＤそれ自体は、カ バー層１５（第８図）によって被覆されており、この被覆層はその上に光射出孔 １２を有している。これら光射出孔１２は、電子図形プリンタの光導電体ドラム を点状に帯電および放電のための光点を形成しかつこれらはモノリシック回路１ １上に前以て決められた公称構造寸法において行に沿って配置されている。通例 、光点１２の集束は、例えばSelfoc装置の形の図示されていない集束装置によっ て行われる。 層形成は、複数のモノリシック回路１２に対して１つのウェファ上に同時に行 うことができる。その後、モノリシック回路１１が所望の大きさに相応してウェ ファから切り出されかつ相応の検査装置において機能について検査される。検査 後例えば自動実装機械を用いて、文字発生器への組み込みが行われ、その際個別 モノリシック回路１１は金属支持板１０の高精度に処理された表面に銀導電性の 接着剤を用いて接着されかつ必要に応じてその接続部１６（ボンディングタブ） を介して導体リードに接続される。 実施例についての詳細： 第１図 第１図に図示の文字発生器の実施例では、モノリシック回路１１に、ＬＥＤ１ ２に対する制御回路１３が一緒に集積されており、その際ＬＥＤ１２は１行のＬ ＥＤ列の形において配置されている。全部のモノリシック回路１１またはチップ は、支持板１０上に順次並んで固定されているので、個々に励起可能なＬＥＤ１ ２から成る連続しているＬＥＤ行が形成される。その際ＬＥＤ１２はモノリシッ ク回路１１の前縁の領域に配置されておりかつモノリシック回路１１に集積され ている制御回路１３を介して制御される。ボンディングタブ１６を介して全部の モノリシック回路１１に別個のバス制御装置が接続されている。バス制御装置は 、制御回路１３に制御データを供給する。バス回路１４は、図示の実施例では、 別個の集積回路から成っており、これはデータタブ１７を介して機器の制御部に 接続可能である。さらに、バス回路１４は、給電タブ１８を有している。矢印は 、データのバス１４からの供給およびバスへの供給方向、並びに給電の電流の供 給方向を示している。 この構成により、モノリシック回路１１とバス１４との間になおボンディング タブ１６を介してボンディングする必要があるだけになる。 作動期間中、文字発生器のモノリシック回路１１の１つに欠陥が生じるかまた はバス１４に障害が発生すると、文字発生器の相応の素子を交換する必要がある だけである。このことは、接続（箇所）数が低減されているため容易に可能であ る。 第２図 印刷像の大幅な改良は、第２図の実施例に示されているように、ＬＥＤ１２を ２列に相互にずらして、光導電体の照射の際に光点のオーバラップが生じるよう に配置するとき、得られる。２列の配置によって、拡大された光窓によってＬＥ Ｄアレイの効率を比較的高いビーム出力（単位電流当たり）を高めかつさらに光 導波体上の光点の所望のオーバラップ度を調整することができる。 通例、２列のＬＥＤ帯状配列体を有するこの形式のモノリシック回路は、ウェ ファから斜めの切断によって分離される。しかし第８図に図示されているように 、チップ分離線１９の領域に生じる光窓を、それが２つの部分光射出孔１２／１ および１２／２を有し、該部分光の間にチップ分離線１が通るようにすれば、上 記の形式の斜めの切断は回避される。これら２つの部分光射出孔１２／１および １２／２は、文字発生器の合成された状態において、それぞれ隣接するモノリシ ック回路１１に対応しかつこのようにして、共通の励起の際に共通の光点を形成 する。この間に延在する分離 線は障害にならない。その理由は、公称構造寸法に対して、光点に係わる光エレ メントの重心のみがその尺度となるからである。部分光射出孔１２／１および１ ２／２の別の形態も分解能に不都合に作用しないし、さらに、後置接続されてい るセルフォック（Selfoc）装置機構が相応の集束を行う。 第３図、第４図 光窓１２の相互間隔が分解能がますます高くなる場合に非常に僅かになるとき 、ＬＥＤ列をモノリシック回路１１の中央に配置しかつ給電電流もビットデータ も両側から供給する可能性が生じる。第３図および第４図に図示の実施例にそれ ぞれ示されているように、この対称的な配置は、１列のＬＥＤ配置に対しても２ 列配置に対しても当てはまる。その際モノリシック回路１１およびそれに属する 集積された制御回路１３には、２つの別個のバス回路１４を介してデータが供給 される。その際モノリシック回路における制御回路は、それぞれモノリシック回 路１１のＬＥＤ群を制御する別個の制御回路１３／１および１３／２として構成 することができる。例えば、列の第１、第３、第５のＬＥＤ等を制御回路１３／ １を介して制御することができかつ第２、第４、第６のＬＥＤ等を制御回路１３ ／２を介して制御することができるが、２列のＬＥＤ配置の場合、制御回路１３ ／１が一方の列を制御しかつ制御回路１３／２が他方の列を制御することができ る。 第５図、第６図 第５図および第６図の実施例に示されているように、バス回路１４を付加的に モノリシック回路１１に集積すれば、集積度が高められる。この場合、モノリシ ック回路１１のボンディングタブ１６は有利には、隣接するボンディングタブが 対向するように配置される。バス回路１４をこのようにモノリシック回路１１に 集積する場合、モノリシック回路内に、十分高いクロック周波数においてビット レートをモノリシック回路毎にアドレスしていながら転送する付加的なシフトレ ジスタを集積すべきである。第６図に示されているように中央に対称的にＬＥＤ が配置されている場合、２列のＬＥＤ帯状体の両側に、バスおよび制御回路を集 積されて配置されておりかつ両側において集積回路をそのぞれ上側および下側の ＬＥＤ列を付勢する付加的なシフトレジスタが形成されている。給電タブ１８を 介する給電は同様に両側において行われる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年１月３１日 【補正内容】 請求の範囲 １．支持板（１０）上に配置されている多数のモノリシック回路（１１）を備え た電子文字図形プリンタ用光学文字発生器であって、それぞれのモノリシック回 路は、その中に集積されている、個別に制御可能なＬＥＤ（１２）と、文字発生 器に属する、前記ＬＥＤ（１２）に対する制御回路（１３）とを有しており、前 記ＬＥＤは光点に対応している所属の光射出孔（１２）を備えたカバー層（１５ ）を有しており、かつ前記光射出孔（１２）は前以て決められた格子パターンに 相応して１行または複数行相互にずらして配置されている形式のものにおいて、 隣接するモノリシック回路（１１）において対向する縁にそれぞれ１つの部分− 光射出孔（１２／１，１２／２）が形成されていて、該部分光射出孔（１２／１ ，１２／２）の共通の制御により、前記隣接するモノリシック回路（１１）の間 の領域をカバーする１つの共通の光点が形成される ことを特徴とする電子文字図形プリンタ用光学文字発生器。 ２．前記モノリシック回路（１１）は、１つのモノリシック回路（１１）におい て所属のＬＥＤ（１２）も該ＬＥＤ（１２）に対する制御回路（１３）も集積さ れている、モノリシックに集積されたホトダイ オード−制御構造組み合わせから成る 請求項１記載の光学文字発生器。 ３．前記ＬＥＤおよび制御回路（１３）は、同じ半導体材料から形成されている 請求項１記載の光学文字発生器。 ４．前記半導体材料はＩＩＩ−Ｖ半導体材料から成りかつ前記１つまたは複数の モノリシック回路（１１）は、ＩＩＩ−Ｖ半導体材料から成る支持基板上に形成 されている 請求項１から３までのいずれか１項記載の光学文字発生器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．支持板（１０）上に配置されており、その中に集積されている、個別に制御 可能なＬＥＤ（１２）を有する多数のモノリシック回路（１１）と、文字発生器 に属する、前記ＬＥＤ（１２）に対する制御回路（１３）とを備えた電子図形プ リンタ用光学文字発生器であって、前記ＬＥＤは光点に対応している所属の光射 出孔（１２）を備えたカバー層（１５）を有しており、かつ前記光射出孔（１２ ）は前以て決められたパターンに相応して１行または複数行に相互にずらして配 置されている形式のものにおいて、前記モノリシック回路（１１）の縁をカバー する、隣接するモノリシック回路（１１）における文字発生器の光点の領域にお いて、部分光射出孔（１２／１，１２／２）が、該部分光射出孔（１２／１，１ ２／２）が共通の光点を形成するように形成されている ことを特徴とする電子図形プリンタ用光学文字発生器。 ２．前記モノリシック回路（１１）は、１つのモノリシック回路（１１）におい て所属のＬＥＤ（１２）も該ＬＥＤ（１２）に対する制御回路（１３）も集積さ れている、モノリシックに集積されたホトダイオード−制御組み合わせから成る 請求項１記載の光学文字発生器。 ３．前記ＬＥＤおよび制御回路（１３）は、同じ半導体材料から形成されている 請求項１記載の光学文字発生器。 ４．前記半導体材料はＩＩＩ−Ｖ半導体材料から成りかつ前記１つまたは複数の モノリシック回路（１１）は、ＩＩＩ−Ｖ半導体材料から成る支持基板上に形成 されている 請求項１から３までのいずれか１項記載の光学文字発生器。 ５．半導体材料としてガリウム−アルセニドが使用される 請求項１から４までのいずれか１項記載の光学文字発生器。 ６．前記モノリシック回路（１１）に集積されて配置されている制御回路（１３ ）に制御データを供給するためのバス制御装置（１４）を備えた 請求項１から５までのいずれか１項記載の光学文字発生器。 ７．前記モノリシック回路（１１）は、前記支持体（１０）上に順次並んで配置 されておりかつ前記バス制御装置（１４）に対する接続接点（１６）を、個々の モノリシック回路（１１）の該接続接点（１６）が相互に対向して配置されてい るように有しており、その際隣接するモノリシック回路の前記バス 制御装置は前記接続接点（１６）を介して結合可能である 請求項６記載の光学文字発生器。 ８．前記１つまたは複数のモノリシック回路は前記制御回路（１３）および前記 バス制御装置（１４）の配置に関して、前記モノリシック回路（１１）の中心に 配置されている１つまたは複数のＬＥＤ行に関連して対称的に形成されている 請求項１から７までのいずれか１項記載の光学文字発生器。 ９．前記モノリシック回路は前記支持板（１０）に熱伝導性の接着接続体を介し て接続されている 請求項１から８までのいずれか１項記載の光学文字発生器。 １０．前記接着接続体は銀導電性接着接続体として形成されている 請求項９記載の光学文字発生器。