JPH051635B2 - - Google Patents

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JPH051635B2
JPH051635B2 JP12816885A JP12816885A JPH051635B2 JP H051635 B2 JPH051635 B2 JP H051635B2 JP 12816885 A JP12816885 A JP 12816885A JP 12816885 A JP12816885 A JP 12816885A JP H051635 B2 JPH051635 B2 JP H051635B2
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JP
Japan
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light emitting
thin film
substrate
semiconductor
optical
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JP12816885A
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Kyohiko Tanno
Hideo Hirane
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00Package configurations

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  • Led Devices (AREA)
  • Printers Or Recording Devices Using Electromagnetic And Radiation Means (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Dot-Matrix Printers And Others (AREA)
  • Facsimile Heads (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は情報を光学的に記録する光プリンタヘ
ツドに関する。
〔発明の背景〕
従来から、レーザビームを高速に回転する回転
多面鏡によつて偏向し光走査を行い、更に、この
光ビームを情報信号に応じて変調を加え被記録感
光体に与え、記録画像を形成する方法があつた。
この代表的なものにはLBP(レーザ・ビーム・プ
リンタ)がある。一方、この走査系を固定化し発
光ダイオードアレイの光スキヤナ、液晶シヤツ
タ、MO(マグネツトオプテイク)シヤツタなど
により構成されるものが知られている。
しかし、LBPでは回転多面鏡をジツタもなく
記録面への集点ボケもなくレーザビームを結像さ
せるには光学的精度はもとより、モータの回転サ
ーボ等機械的にも電気的にも精度の高い手段を必
要としていた。
また、固定化されたスキヤナ、例えば、LED
アレイを用いたスキヤナでも多数のLEDのチツ
プを基板と全く別に製造し、基板上に接着し記録
ヘツドとするため、走査線の精度を得るには精密
なアライメントを必要とし、また、夫々のチツプ
を別々に接着するため光のむらを生じ易く、精度
を得るのは極めて困難であつた。さらに、固体化
されたシヤツタアレイでも光源が一体になつてい
ないため、ヘツドの部分も大きくなり、光量補正
など別の光源を含んで行なわないと使用できない
ため、シヤツタアレイ素子、あるいは、光源の交
換の度に補正をしなければならない不便があつ
た。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、機械走査も不要でアライメン
トなど複雑な工程も別の光源も不要な基板一体型
光プリントヘツドを提供することにある。
〔発明の概要〕 本発明は、近時、本格的に実用化が進んだ薄膜
技術を用い、被記録感光体の長さに応じ、一個又
は比較的少数に分割された、ほぼ平滑な平面、ま
たは曲面基板上に光発光部となる光半導体の接合
構造を形成し、基板一体型の光プリントヘツドを
構成するものである。また、この一つの応用とし
て機構の簡単な光プリンタを構成するもである。
従来からある発光素子の製造工程はGaAs,
GaAlAsなどの単結晶基板上に液層又は気層エピ
タキシ技術により薄いGaAsP,GaAlAsなどの発
光接合部を作りLD(レーザ・ダイオード),LED
(ライト・エミツテイング・ダイオード)を作つ
ていた。従つて、光プリンタで必要とする原稿面
に対応できる長さのものを一体の結晶基板上に作
ることは不可能で、複数個の発光アレイ第一素子
としたものを多数個ならベアライメントし、一体
の光ヘツドとし光プリンタなどのプリントヘツド
として供してきた。
最近の薄膜技術の進歩、特に、エム・オー・シ
ー・ヴイ・デイ(メタルオーガニツクス ケミカ
ルベーパデポジシヨン)(MOCVD(Metal
Organics Chemical Vaper Deposition),)ホ
ト・シー・ヴイ・デイ,レーザーシーヴイデイ,
エムビーイー(モラキユラ ビーム エピタキシ
イ)(Photo−CVD,Laser−CVD,MBE
(Molecular Beam Epitaxy))などの技術はソ
フアイヤ,ガラス,SiO2など色色な物質の表面
へ直接薄膜の質の良い結晶膜を作ることが可能と
なつてきた。材質を異にする基板上へ単結晶薄膜
を成長させることは困難な技術で、格子の不一
致、膨張係数の違い、不純物の相互拡散など困難
な問題を沢山もつているが、近時それを克服し良
い膜のできる可能性が大きくなつてきた。
本発明による半導体光ヘツドは、この進歩した
技術を生かし、発光部の構成を基板と一体で構成
しアライメントなど殆んど必要としない基板一体
型半導体光プリントヘツドを提供し、さらに、そ
の応用となる光プリンタを提供するものである。
なお、異種材料の表面に薄膜技術によつて単結
晶、あるいは、単結晶に近い良質な薄膜を得るに
は、半導体と異種物質との界面が特に、重要で、
必要な半導体光素子になる部分と界面との間に格
子不一致、膨張係数不一致などの物理定数不一致
による不具合を緩和のための半導体、あるいは、
金属、絶縁物など中間薄膜を入れることがある。
更に、本発明で必要とする半導体発光素子を得る
には接合部分、即ち、発光部分附近での格子歪は
不要なエネルギ準位への再結合の機会をより多く
するため、発光効率を低下させるので、できる限
り下層部分から成長条件を決めるプロセスが極め
て重要となる。下層部分が良好であれば、通常結
晶基板を基板とする接合構造は比較的容易に重ね
ることができる。従つて、発光効率を良くするた
めのヘテロ構造、ダブルヘテロ構造なども容易に
取り入れられる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明す
る。第1図は本発明による半導体プリントヘツド
の基本構成図である。図中、101は基板で半導
体光発光素子アレイの基板となるもので、サフア
イア,ガラス,セラミツクなど平滑な平面または
曲面が使用される。102は半導体光発光素子ア
レイで格子一個が一発光部に対応し隣接ドツトと
は電気的に分離され独立に光の発光ができる構成
となつていて、同一基板内に必要な画素数によつ
て構成され、画素密度も被記録情報に対応する。
一般に、画素密度、即ち、発光アレイの密度にも
対応するが、25.4mmに対し、200,240,300,
400,480,508の系列あるいは8.16画素/mm,
3.85,7.7,15.4本/mmなど出力装置の種類に応じ
た画素密度で構成されている。103は各半導体
光発光素子アレイ202を駆動するためのドライ
バ素子で、通常ラツチ回路の付加されたシフトレ
ジスタ付のドライバで、ドライバの部はトランジ
スタ、または、MOSのドライバ回路を付加した
ものである。このドライバ素子は、32,64,128
といつた数を一組とし、ドライブでき、ここでは
配線のスペースを十分取るための寄数偶数Dr
〜Drn,Dr2′〜Drn′の二組に分けてある。10
4,104′はこの配線パタンを概念的に示した
ものである。この配線はワイヤーボンデイング、
半田リフロー接続など、それぞれのチツプの接続
パツトの作り方に応じた方法で行う。
第1図bはこの基板を側面より見たところで、
更に、ロツドアレイタイプのレンズを組合せた結
像系も合せて示した。105はそのロツドレズア
レイ、106は集光光路を示す。また、一方、c
は、基板にガラスを使用し、ガラスにイオンド−
ピング法によつて屈折率nの分布を作り、マイク
ロレンズアレイを形成し、基板側より光を取り出
し、極めて、コンパクトな光記録ヘツドを構成し
た例を示した。107はその屈折率分布マイクロ
レンズアレイを示しdにその拡大図を示した。ま
た、108は背面カバーで、このヘツドの信頼性
を上げるためのものである。
以上が光プリントヘツドの実施例で、ドライバ
アレイを別基板に設けるもの、半導体光発光素子
と一体のプロセスで薄膜ドライバアレイとするも
のあるいは、複数の素子を同一ドライバで駆動す
るマトリツクドライブを採用するものなど多くの
変形が考えられる。
第2図は、第1図の実施例に示した半導体光発
光素子、ドライバアレイなどを実装した光プリン
タヘツドを適用した光プリンタの例である。
1は感光ドラムで、Se,SeTe,SeAsあるい
は、その複合体、アモルフアスシリコン(a−
Si),OPC(有機光導電体)などより構成されて
おり、一般の電子写真技術分野の技術で作られた
ものである。2はこの感光体表面に付感、即ち、
電荷を与えるための帯電器を示し、3は本発明の
光プリントヘツドを示す。帯電器2によつてコロ
ナ帯電された感光ドラム1は光プリントヘツド3
による情報信号に従つた露光を受け、情報に応じ
て電荷の消去が行われ、残留した電荷により静電
潜像が形成される。この静電潜像は、直ちに、現
像器4により現像剤6が付着した現像ローラ5に
より現像され、トナー像7となる。
一方、記録紙9は給紙カセツトに納められ、
残数記録枚数に合せて記録紙押しバネ10によ
り、記録紙押え棒11に押し付けられ、記録紙給
紙ロール12が稼動すると一枚毎に記録紙の給紙
が行われる。記録紙は給紙ガイド13を通り、記
録紙駆動ロール14,15によりドラム1の回転
とほぼ等速の紙送りが行われる。記録紙は給紙ガ
イドロール16を経て、転写用の荷電を与えるた
めの転写帯電器17によつて荷電され、現像画像
7は記録紙に転写し、剥離放電など余分な荷電が
残らず、また、転写帯電器の効果も十分発揮でき
るような位置につけた除電器18の部分を通り像
が転写され、転写画像19を乗せ給紙ガイドロー
ル20を経て熱定着ロール21に入る。転写画像
19は未定着であるので、簡単に画像が取れてし
まうので、ガイド等の設計に十分な注意が必要と
なる。なお、15〜20までの各動作は省略して
あるが、給紙ミス防止用のセパレートロール、記
録紙をドラム面から引きはがすための分離ロール
などが付加される場合もある。未定着の現像剤は
熱定着ロール21により完全に記録紙面に定着
し、被記録紙22は記録紙スタツカ23へ順次積
み重ねられる。
一方、感光ドラム1には僅かな転写残りの残留
現像材が残つているので、残留電荷除去のための
除電光源25により除電の後、残留現像材除去部
26を通過し、かき落し板28によつてかき落さ
れ、残留現像材27として除去部26中にたま
る。この状態で、ドラム表面はクリーニングされ
た状態29となつて再使用が可能な状態に戻る。
この装置は、一般の複写器、レーザービームプ
リンタなどとも全体の電子的工程も全く同様に実
施できるが、その特徴は先に説明したプリントヘ
ツド3部分であり、以下の実施例でその詳細を述
べる。
第3図は半導体光発光素子の一実施例を示すも
ので、a,b二つの例を示した。aの例ではソフ
アイア基板Sの上にメタル電極Mを形成し、メタ
ルMに直接P−GaAlAsの薄膜層を形成し、更
に、n−GaAlAsを第二の層として形成し、その
境界にp−nの接合を作り、発光させるもので、
一種の薄膜LEDを形成したものである。bはガ
ラス基板上に発光効率の良いダブルヘテル構造に
よる半導体光発光素子を形成したもので、下層部
にあるタングステンあるいはGeの層は電極付は
もとより、結晶の成長をより良くするためのもの
で、Geの薄膜が比較的良好な薄膜結晶となれば、
次層のGaAsは良好な膜が得られ、その後の膜に
ついては、基板GaAsのお単結晶を用いたものと
同様に比較的自由な構造とすることができる。
薄膜エピタキシ技術の対象となる半導体光発光
素子材料には、GaAs,GaAsP,GaAlAs,
GaAlAs/GaAs,InGaP/GaAs,InAsSbP/
InAs,InGaAsP/InP,InGaAs/InP,
InGaP/InP,GaAlP/GaP,InAsSb/InAs,
CdHgTe/DdTe,CuInS2/CdTeなどが知られ、
今後、更に新しいものが開発されるに従つてこの
薄膜技術に適合すると考えられる。また、既に知
られるようにGaAs1-xPxといつた組成比の異なる
ものは数多く作ることが可能で、発光波長、発効
効率などを注意すれば最適な構成を選択できる。
第4図は電極構成について述べたもので、第1
図で述べた基板101への各画素への電極の配置
列では基板上に作られた帯状の薄膜メタル、その
上に第3図のように半導体光発光素子を薄膜エピ
タキシー技術でメタルに沿つて帯状に構成し、一
方の電極となる電極401を発光取り出し窓40
2を付け配置したもので、この窓402は必要と
する画素数だけ配列される。電極の絶縁、発光部
の隣接素子との電気的分離に関しても従来の拡散
絶縁分離、溝などによる機械的分離技術が適応で
きる。もちろん、場合によつて隣接素子へのもれ
電流が僅少の場合はこの絶縁分離は省略される場
合もある。
第4図b,c,d,は各素子の結晶性を更に良
くする例でdのような単純な半導体光発光素子形
成のための薄膜帯状体を各画素に対応して区切を
付けたもので、格子歪の影響が微小部分で分離で
きるため各画素対応の良い膜が得られる。画素間
の接続部は結晶成長の種子格子として隣接部分の
影響を受けるようにするためのもので、帯域溶融
法などを、薄膜成長技術に応用するときより良い
結晶となる。なお、実用的な範囲内であれば薄膜
が完全な単結晶になる必要はない。
その他、図面上には表してないが、ガラス表面
の処理としてSiO2など比較的半導体光発光素子
になるベースとして性質の知られるものを中間に
挾み、結晶の良質化を行つたり、絶縁層として電
極の付加に利用することも可能である。
なお、上述の実施例の構成は半導体光発光素子
としてLEDを中心に述べたが、LDも同様に薄膜
基板一体の素子とすることも可能である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、コンパクトな光プリンタヘツ
ドを製作することができ、光プリンタヘツドを使
う各種のプリンタが小型で簡易にまとめられる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光プリンタヘツドの一実施例
の構成図、第2図は電子写真方式の光プリンタへ
この光プリントヘツドを適用した図、第3図は一
画素に相当する部分の薄膜半導体光発光素子の構
成図、第4図は光プリントヘツド要部の構成法に
ついての説明図である。 1…基板、102…薄膜光発光半導体で一区切
が一画素に対応、103…ドライバアレイ、10
5…ロツドレンズアレイ、106…光束、107
…画素対応のレンズアレイ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ガラス又はセラミツクからなる1つの基板上
    に複数の発光素子と、それを駆動する駆動回路と
    が一体形成され、前記発光素子から被記録体へ光
    情報を与える半導体光ヘツドにおいて、前記基板
    上に金属又は半導体からなる中間薄膜を形成し、
    前記中間薄膜上に複数のP−N接続の半導体発光
    素子及び電極を一体で形成することを特徴とする
    半導体光ヘツド。
JP60128168A 1985-06-14 1985-06-14 半導体光ヘッド Granted JPS61287281A (ja)

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JP60128168A JPS61287281A (ja) 1985-06-14 1985-06-14 半導体光ヘッド

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JP60128168A JPS61287281A (ja) 1985-06-14 1985-06-14 半導体光ヘッド

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JPS61287281A JPS61287281A (ja) 1986-12-17
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JPH01122459A (ja) * 1987-11-07 1989-05-15 Alps Electric Co Ltd 光書込みヘッド
JPH01108739U (ja) * 1988-01-13 1989-07-24

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