KR930012062B1 - 고해상도를 위한 발광 다이오드 프린트 헤드의 발광부 배열 및 구동장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고해상도를 위한 발광 다이오드 프린트 헤드의 발광부 배열 및 구동장치

제1도는 발광 다이오드를 이용한 프린트 시스템의 구성도.

제2도는 발광 다이오드 프린트 헤드의 평면도.

제3도는 종래의 발광 다이오드 어레이 칩의 평면도.

제4도는 본 발명에 따른 발광 다이오드 프린트 헤드의 부분 평면도.

제5도는 본 발명에 따른 발광 다이오드 어레이 칩의 발광부 확대도.

제6a도는 본 발명에 따른 발광부 확대도.

제6b도는 본 발명에 따른 발광부에 인가되는 구동 펄스 타이밍도.

제6c도는 본 발명에 따른 드럼의 회전후 형성되는 드럼 표면의 대전면적을 보여 주는 도면.

본 발명은 비충격방식의 프린트기에 사용되는 것 중의 하나인 발광 다이오드 프린트 헤드에 관한 것으로, 특히 상기 발광 다이오드 프린트 헤드내의, 고해상도를 위한 발광부 배열 및 구동장치에 관한 것이다.

발광 다이오드 프린트 헤드는 상기 발광 다이오드에서 발생하는 빛을 매개로 하여 디지털 펄스를 화상신호화하는 프린트 소자이다.

제1도는 발광 다이오드를 이용한 프린트 시스템의 구성도이다. 상기 제1도에서 보는 바와 같이, 열을 방출하기 위한 열 싱크(heat sink)를 구비하는 발광 다이오드 프린트 헤드(1)의 발광 다이오드로부터 빛이 발생하면, 자기 접속렌즈(2)를 통해 접속되어져 대전기(12)에 의해 대전된 드럼(3) 표면을 원래 대전된 상태와 반대로 대전시키고, 상기 드럼(3)이 회전함에 따라 토너가 들어 있는 현상기(4)를 거치게 되면 상기 빛에 의해 대전된 부분에 토너가 정착하게 된다. 상기 드럼(3)이 계속 회전함에 따라 용지 트레이(tray)(5)를 통해 들어온 종이가 전사기(6)를 거치게 되면 상기 토너가 종이에 붙어 정착기(7)를 거치면서 종이위에 토너가 완전히 정착되어 출력 용지 스톡 (stock)(8)으로 프린트된 종이가 나오게 된다. 그후 상기 드럽(3)은 계속 회전하여 제전기(9)를 거치면서 대전된 전기를 없애고 크리너(10)를 통해 드럼(3) 표면에 묻어 있는 토너를 제거하고 소거 램프(11)을 통해 드럼(3) 표면에 남아 있는 잠상을 제거한다. 상기 제1도의 구성도에서 가장 중요한 핵심부분은 발광 다이오드 프린트 헤드(1)로서, 상기 발광 다이오드 프린트 헤드에 대해 자세히 살펴보고자 한다.

제2도는 발광 다이오드 프린트 헤드의 평면도이다. 상기 제2도에서 보는 바와 같이 회전 패턴이 형성된 세라믹 기판(15)상에 발광 다이오드 어레이 칩(16)을 일렬로 형성하고, 상기 발광 다이오드 어레이 칩(16)을 구동하기 위한 구동집적회로(17)를 상기 발광 다이오드 어레이 칩(16) 양쪽에 탑재하였다. 상기 발광 다이오드 어레이 칩 (16)내에는 상기 구동 집적회로의 비트수에 해당되는 수만큼의 발광 다이오드가 배열되어 있어, 상기 구동 집적회로의 선택적인 스위칭 동작에 의해 선택된 발광 다이오드에서 빛이 발생하게 된다. 상기 제2도의 발광 다이오드 어레이 칩(16)중 하나를 확대하여 자세히 살펴보기로 한다.

제3a-b도는 종래의 발광 다이오드 어레이 칩의 평면도로서, 제3a도는 종래의 300dpi(dots per inch) 수준의 발광 다이오드 어레이 칩을 나타낸 것이고, 제3b도는 종래의 400dpi(dots per inch)수준의 발광 다이오드 어레이 칩을 나타낸 것이다. 상기 제3a도는 GaAs웨이퍼(wafer) 위에 n층(20)을 결정 성장시킨후 발광부(21)와 전극패드(22)를 형성하였다. 발광 다이오드 프린트 헤드에서 프린트되는 인자의 해상도 및 품질은 단위 길이당 발광부의 수가 증가할수록 증가하게 된다. 상기 제3a도에 비해 발광부의 갯수가 증가했음을 알 수 있다.

그러나 종래의 발광 다이오드 어레이 칩의 발광부 배열방법에 의하면, 상기 발광부의 수가 증가하여 고해상도화될수록 발광부의 면적은 점점 감소하게 되어, 상기 발광부로부터 방출되는 빛의 양도 자연히 감소하게 되므로 드럼 표면을 대전시킬 정도의 충분한 빛에너지를 확보할 수 없는 문제점이 발생하게 된다. 또한 발광 다이오드 어레이 칩이 고해상도화됨에 따라 발광부의 개별 전극 패드가 조밀해져서 고집적화의 실현이 매우 힘들어지는 문제점도 있다.

따라서 본 발명의 목적은 고해상도를 위한 발광 다이오드 프린트 헤드의 발광부 배열 및 구동 장치에 있어서, 상기 발광 다이오드 프린트 헤드가 600dpi(dots per inch)에서 800dpi 정도까지 고해상도화 되더라도 발광부의 면적을 충분히 확보하여 해상도를 향상시킬 수 있는 발광 다이오드 프린트 헤드의 발광부 배열 및 구동 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 고해상도를 위한 발광 다이오드 프린트 헤드의 발광부 배열 및 구동장치에 있어서 발광부의 개별전극 패드의 형성이 용이한 발광 다이오드 프린트 헤드의 발광부 배열 및 구동장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 발광 다이오드 어레이 칩의 발광부가 제1열과 제2열로 나뉘어 상기 발광 다이오드 어레이 칩의 가로방향으로 배열됨과 동시에 상기 제1열이 상기 제2열에 대하여 서로 엇갈리어 발광부가 배열되고, 상기 제1열과 제2열의 발광부에 각각 타이밍을 달리하여 구동 펄스를 인가함을 특징으로 한다.

본 발명의 또다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 발광 다이오드 어레이 칩내의 제1열의 발광부와 제2열의 발광부에 인접하는 개별전극 패드가 각각 2열 구조로 형성됨을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명될 것이다. 도면들중 동일한 부품들은 가능한한 어느곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있다.

하기 설명에서 발광부의 크기, 발광 다이오드 어레이 칩의 크기 등에 대한 수치예가 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 이들 특정 수치들은 수율 및 와이어본딩 기술 등 여러사항들을 고려하여 적절하게 실시함이 바람직하다.

제4도는 본 발명에 따른 발광 다이오드 프린트 헤드의 부분 평면도로서, 상기 제2도의 (18)을 확대하여 나타낸 것이다.

상기 제4도에서 보는 바와 같이 하나의 발광 다이오드 어레이 칩(30)과, 상기 발광 다이오드 어레이 칩을 구동하기 위한 구동 집적회로(33)가 양쪽에 탑재된 모양을 나타내고 있다. 상기 제4도에서 보는 바와 같이 제1열과 제2열로 형성된 발광부(31)와 상기 각각의 발광부(31)와 인접하여 형성된 전극패드(32)로 구성된 발광 다이오드 어레이 칩(30)과, 상기 발광 다이오드 어레이 칩(30)을 구동하기 위한 구동 집적회로 (33)를 상기 발광 다이오드 어레이 칩(30)의 양쪽에 탑재하였다. 여기서 상기 구동 집적회로(33)내에는 입력 전극패드(34)와 2열 구조의 출력 전극패드(35)가 형성되어 있으며, 상기 발광 다이오드 어레이칩(30)의 개별전극 패드(32)와 상기 구동 집적회로 (33)의 출력전극 패드(35) 사이는 금선으로 전기적 연결(골드 와이어 본딩)이 이루어진다. 상기 제4도와 같이 발광부를 2열로 형성함에 따라, 상기 발광부를 1열구조로 형성하는 것에 비해 2배 이상의 발광부 면적을 확보할 수 있어 발광 다이오드 프린트 헤드가 고해상도화 되더라도 드럼 표면을 대전시키기에 충분한 빛에너지를 얻을 수 있다. 또한 상기 발광부가 제1열 및 제2열로 나누어 형성된데다가 개별전극 패드의 형성도 2열 구조로 되어 있어, 고해상도를 가지는 고집적 발광 다이오드 프린트 헤드를 용이하게 구현할 수 있다. 상기 제4도의 발광부(31)와 상기 발광부에 인접하여 형성된 전극패드 (32) 부분을 확대하여 살펴보기로 한다.

제5도는 본 발명에 따른 발광 다이오드 어레이 칩의 발광부 확대도이다. 제4도와 제5도에서 같은 명칭에 해당하는 것은 같은 번호를 대응시켰다. 상기 제5도에서 보는 바와 같이 발광부(31)가 제1열과 제2열로 나뉘어 상기 제1열(또는 제2열)은 상기 제2열(또는 제1열)에 대하여 서로 엇갈리게 배열되어 있고 상기 발광부(31)와 소정 영역이 겹쳐지도록 전극패드(32)가 형성되어 있다. 이때 (33)은 발광부 피치(pitch)이고, (34)는 제1열과 제2열의 발광부 간격이다.

이하 상기 본 발명에 따른 2열 구조를 가지는 발광부를 구동시키는 방법에 대해 설명하고자 한다.

발광 다이오드 프린트 헤드내의 발광부는 구동집적회로로부터 구동 펄스가 인가되었을 때 빛을 발생하게 되는데, 상기 발광부에 타이밍을 같이하여 구동펄스가 인가되면, 상기 발광부의 빛에 의해 대전되는 드럼상의 대전 면적도 발광부의 배열과 동일한 2열 구조로 형성되어 한줄 분량의 인자들이 동일한 선(line)상에 프린트 되지 않고, 지그재그로 프린트되어진다. 그러므로, 제1열과 제2열로 배열된 발광부로부터 발생되는 빛이 드럼 표면상에 일렬로 정렬되도록 하는 발광부의 구동방법이 필요하게 되는 것이다. 상기의 조견을 만족시켜 주기 위해 제1열과 제2열의 발광부에 인가해 주는 구동펄스의 타이밍을 달리하여 준다.

제6a-c도는 상기 제5도에 도시한 바와 같은 본 발명에 따른 발광부의 동작을 설명하기 위한 도면들이다. 상기 제6a도는 본 발명에 따른 발광부의 확대도로서 상기 제5도의 (35)부분을 확대한 것이다. 6b도는 본 발명에 따른 발광부에 인가되는 구동펄스의 타이밍도이고, 6c도는 본 발명에 따른, 드럼의 회전후 형성되는 드럼 표면의 대전면적을 나타낸 것이다. 상기 제6a도에서 보는 바와 같이 발광부(31)는 가로길이(a)가 세로길이(b)보다 더 긴 직사각형으로 형성되어 발광부(31a)는 발광부(31b)의 위치로부터 왼쪽으로 상기 발광부의 피치(pitch)(a)만큼 이동되어 있다. 각각의 발광부로부터 발생되는 광강도는 중앙 영역의 광 강도가 가장 크며 중앙 영역으로부터 멀어질수록 감소된다. 상기 발광부(31)로부터 발생하는 빛을 드럼 표면에 일렬로 정렬시켜 주기 위해 상기 제6b도에서와 같이 제1열에 인가되는 구동펄스(36)보다 제2열에 인가되는 구동펄스(38)를 Dt만큼 지연시켜 인가해준다. 이때 Dt는, 두 발광부의 간격(34)에 해당하는 거리만큼 드럼의 표면이 회전하는데 걸리는 시간이다. 구동 펄스가 먼저 인가된 제1열의 발광부는 제2열의 발광부보다 먼저 빛이 발생하여 그 빛이 드럼 표면을 대전시키게 된다.

상기 드럼의 회전에 의해, 상기 드럼 표면에 대전된 부분이 드럼의 회전방향과 같은 방향으로 이동하게 되는데, Dt시간 이후에는 두 발광부 사이의 간격(34)만큼 회전이 되어, 제2열의 발광부에서 발생된 빛에 의해 대전된 부분과 일직선상에 오게 된다. 제1열과 제2열의 발광부에 Dt의 시간 간격으로 구동펄스를 인가해 준 후, 드럼 표면의 일직선상에 대전된 부분이 형성된 것을 나타낸 도면이 상기 제6c도이다. 이때 발광부의 가로길이(a)는 변함없으나 세로길이는 (b)에서 (c)로 늘어났음을 볼 수 있는데, 이러한 현상은 발광부에 의해 대전되는 면적이 드럼의 회전에 의해 실제 발광부 면적보다 드럼의 회전방향쪽으로 늘어나기 때문이다. 따라서 드럼의 회전방향이 위에서 아래라고 할 때 대전 면적은 세로 방향으로 늘어나게 되어 실제 발광부의 세로길이는 (b)이나, 드럼의 회전을 고려했을때의 실제적인 대전 면적은 (c)가 되는 것이다. 상기한 바와 같이 드럼의 회전에 의해 드럼 표면에 대전된 면적이 늘어나는 현상을 고려하여 본 발명에서의 발광부의 세로방향의 길이보다 가로방향의 길이를 더 길게 해주어 실제로 대전되는 면적이 거의 정사각형을 이루도록 하였다.

한편 본 발명에 의한 발광 다이오드 어레이 칩의 크기에 대하여 일 실시예로서의 구체적인 수치예를 살펴보면 다음과 같다. 통상적으로 인자용지로는 A4 또는 B4용지가 사용된다. 이 기술분야에 잘 알려져 있는 바와 같이, 종래에 있어서 프린트 헤드가 300dpi급에서는 A4용지에 인자한다고 가정할 시에, 용지의 크기는 297mm(부주사방향) X210mm(주주사방향)로 된다. 그리고 주주사밀도와 부주사밀도는 각각 300dpi급이므로 84.5μm(=linch+300)로 된다. 여기서 1 도트 발광부크기는 가로와 세로가 각각 40 내지 45μm 사이의 값을 갖게 된다. 이러한 결과에 따르면 한 장의 A4용지에 인자될 라인이 ＂297mm+84.5μm=3515라인/페이지＂가 된다. 이러한 것을 고려하면 300dpi급에서는 발광 다이오드 어레이 칩의 크기가 길이 방향으로는 84.5μm(=피치) X64(도트/칩)=5.4mm 정도로 된다. 그리고 400dpi급에서는 발광 다이오드 어레이 칩의 크기가 길이방향으로는 63.5μm(=피치)×128(도트/칩)=8.13mm 정도로 된다.이러한 크기에 대한 결과는 6인치 웨이퍼 또는 4인치 웨이퍼 상에서 수율(yield)을 고려하여 통상적으로 실시하는 것에 기인한다. 그러면 본 발명에 의한 프린터 헤드를 살펴보면 다음과 같다. 1도트 발광부크기의 가로와 세로가 각각 40 내지 45μm 사이의 값을 갖는 것을 고려하면, 제6도에서의 a의 값은 40μm 정도로, 그리고 b의 값은 10＜b＜40(μm)의 값을 갖되, 드럼의 회전속도 및 발열체의 발열시간 등을 고려하여 그 값을 정함이 바람직하다. 그리고 제4도에서 발광 다이오드 어레이 칩(30)의 길이 방향은 수율을 고려하여 40μm(=피치) X128(도트/칩)=5.12mm 정도로 실시될 수 있다.

또한 도트수를 256개로 고려하는 경우에는 발광 다이오드 어레이 칩(30)의 길이 방향이 40μm(=피치) X256(도트/칩)=10.24mm 정도로 실시될 수 있다. 한편 발광 다이오드 어레이 칩(30)의 폭을 살펴보면, 이 발광 다이오드 어레이 칩(30)내의 위아래 방향으로 각각 2열식 배열되어 있는 전극패드(32)와 중간위치에서 각각 2열로 배열되어 있는 발광부(31)의 각 폭을100μm정도(이는 이 기술분야에 있어서 현재의 와이어본딩 기술을 고려한 것이다.)로 하면 700 내지 800μm에서 그 폭이 결정된다. 그리고 구동집적회로(33)의 전체적인 길이 및 폭은 와이어본딩 기술과 발광 다이오드 어레이 칩(30)의 크기를 고려하여 실시되며 그 크기는 발광 다이오드 어레이 칩(30)과 유사하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 고해상도를 위한 발광 다이오드 프린트 헤드의 발광부 배열 및 구동방법에 있어서 상기 발광 다이오드 프린트 헤드의 발광부를 2열 구조로 형성함으로써, 고해상도에 따른 발광부의 면적 감소로 인한 빛에너지 감소 문제를 해결하였다. 또한 본 발명은 발광 다이오드 프린트 헤드가 600dpi 또는 800dpi로 고해상도화 되도라도 드럼 표면을 대전시키기에 충분한 발광부 면적을 확보할 수 있다. 따라서 고해상도의 출력 인지를 얻을 수 있다. 또한 상기 발광부의 개별전극 패드에 있어서 발광부가 2열 구조인데다가 각 발광부의 개별전극 패드 배열도 2열 구조이어서 개별전극 패드의 형성이 훨씬 용이해지므로 고집적화에 아주 유리하다. 뿐만 아니라 드럼의 회전에 따라, 발광부에 의해 대전되는 면적이 상기 드렁의 회전 방향쪽으로 늘어나는 현상을 고려하여, 회전 방향쪽의 발광부 길이를 짧게 하여 줌으로써, 실제적인 대전 면적이 정사각형을 이루도록 하여 고품위의 인쇄가 가능해진다.

Claims (3)

1. 발광 다이오드 어레이 칩내에 발광부를 구비하는 발광 다이오드 프린트 헤드의 발광부 배열 및 구동장치에 있어서, 상기 발광부가 제1열과 제2열로 나뉘어 상기 발광 다이오드 어레이 칩의 가로방향으로 배열됨과 동시에 상기 제1열이 상기 제2열에 대하여 서로 엇갈리게 이동되어 배열되고, 상기 제1열과 제2열의 발광부에 인가되는 구동 펄스가 각각 타이밍을 달리하여 인가됨을 특징으로 하는 발광 다이오드 프린트 헤드의 발광부 배열 및 구동장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 발광 다이오드 어레이 칩내의 발광부가 세로 길이보다 가로 길이가 더 길게 형성됨을 특징으로 하는 발광 다이오드 프린트 헤드의 발광부 배열 및 구동장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 발광 다이오드 어레이 칩내의 제1열의 발광부와 제2열의 발광부가 각각의 개별전극 패드열을 구비하여, 상기 개별전극 패드열의 이웃하는 두 전극패드 중 하나는 상기 발광 다이오드 어레이 칩 가장 자리에 형성되고 다른 하나는 보다 짧게 형성됨을 특징으로 하는 발광 다이오드 프린트 헤드의 발광부 배열 및 구동장치.

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