DE3930031A1 - Lichtemittierendes geraet - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft ein lichtemittierendes Gerät, das bei einem Oberteil eines ohne Anschlag wirksamen Druckers verwendet wird, der eine reihenförmige, lichtemittierende Halbleitervorrichtung benutzt, und insbe­ sondere ein lichtemittierendes Gerät, das parallel zu der Oberfläche einer Unterlage Licht abstrahlt.

Bei einem bekannten Kopiergerät und Drucker wird als Lichtquelle die reihenförmige, lichtemittierende Halbleitervorrichtung angewendet; das Ver­ fahren, Licht linienförmig auf eine Trommel zu werfen, ist in der veröffent­ lichten japanischen Patentschrift Nr. 1964-25 849 beschrieben.

Bei diesem bekannten Verfahren wird das Licht jedoch vertikal auf die Oberseite der Unterlage geworfen. Deshalb treten einige Nachteile auf, näm­ lich daß sich der Oberteil der Unterlage eines Druckers in die Emissions­ richtung bewegen sollte, und daß die Oberfläche der Unterlage vertikal zur Emissionsrichtung gehalten werden sollte, wenn der Abstand zwischen dem Lin­ sensystem und dem System der Lichtquelle eingestellt wird. Wenn darüberhin­ aus eine am Umfang befindliche Einrichtung kompliziert und gedrängt ist, in dem Falle nämlich, daß die Komponenten, z. B. eine Ladevorrichtung, ein To­ nergeber und ein Kopiergerät in Richtung auf eine Mittelachse an der licht­ empfindlichen Trommeloberfläche angeordnet sind, oder daß der Raum zum Ein­ setzen des lichtemittierenden Gerätes klein ist, wird das herkömmliche, lichtemittierende System nicht leicht festgemacht, und es ist ein größerer Raum erforderlich.

In Fig. 1, die teilweise ein perspektivisches Schaubild des bekannten, lichtemittierenden Gerätes zeigt, ist die lichtemittierende Fläche 2 dieses Gerätes parallel zur Verdrahtungsfläche 11 der Unterlage 6 am Oberteil des Druckers angeordnet. An dieser Unterlage wird dann jedes Chip C 1, C 2, . . . mit den reihenförmigen, lichtemittierenden Geräten mit Hilfe von Formen gebun­ den. Danach werden Verlängerungsleitungen P 11, P 21, . . ., Pn 1 des lichtemit­ tierenden Gerätes auf jedem Chip mit den Drähten W 11, W 21, . . . an der Unter­ lage 6 durch einen Bindedraht 5 verbunden. Die Unterlage 6 liegt als isolie­ rende Platte, z. B. als Keramik-Unterlage, insbesondere als Tonerde-Unter­ lage vor, auf deren Rückseite die Wärme abgeleitet werden kann. Die Drähte W 11, W 21, . . . sind in einer oder mehreren Schichten als richtiges Gold- und Kupfermuster angefertigt.

Durch ein herkömmliches Verfahren, z. B. durch Diffusion oder epitaxia­ les Wachstum wird dann ein pn-Übergang an der lichtemittierenden Fläche 2 eines zusammengesetzten Halbleiters der Gruppe III oder V des Periodischen Systems, z. B. des Galliumarsenids oder Galliumphosphids, ausgebildet, wo­ durch die Chips C 1, C 2, . . . des lichtemittierenden Gerätes ausgebildet wer­ den.

Daher wird das Licht vertikal zu dem lichtemittierenden Flächenabschitt 2, also vertikal zu der Oberfläche der Unterlage 6 ausgesendet. So entste­ hen die Schwierigkeiten bei der richtigen Einstellung der Trommel und des Linsensystems.

Im Falle einer Anwendung dieses Verfahrens enthält eine Oberseite des Druckers überdies eine Anzahl m Chips, und jedes Chip weist eine Anzahl n lichtemittierender Elemente auf. Daher werden insgesamt n × m Drahtverbin­ dungen benötigt. Im Falle einer Verwendung einer lichtemittierenden Obersei­ te mit einer Größe von 15 Zoll (38,1 cm) mit 400 Punkten je Zoll, muß die Bedingung von n = 128 Punkten/Chip und m = 48 Chips/Oberseite erfüllt wer­ den. Außerdem sind 6.144 Drahtverbindungen für den Anschluß notwendig. So­ mit wird für die Drahtverbindungen eine spezielle Technik gebraucht. Im Falle eines Druckers mit einer hohen Auflösung mit mehr als 400 Punkten je Zoll sind diese Schwierigkeiten noch bedeutungsvoller. Bei der Anwendung dieses Druckers gibt es daher das Problem der Zuverlässigkeit, da ein Kurz­ schluß oder eine Unterbrechung häufig auftreten können, obgleich eine Draht­ verbindung möglich ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Zum besseren Verständnis der Erfindung und zur Veranschaulichung, wie dieselbe mit Erfolg ausgeführt werden kann, sei nun auf die beiliegenden Zeichnungen als Beispiel bezuggenommen:

Fig. 1 zeigt ein bekanntes lichtemittierendes Gerät zur Benutzung an der Oberseite eines ohne Anschlag arbeitenden Druckers;

Fig. 2 zeigt ein perspektivisches Schaubild einer Unterlage für einen ohne Anschlag arbeitenden Drucker gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ist ein Querschnitt durch ein lichtemittierendes Gerät für ei­ nen ohne Anschlag arbeitenden Drucker gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 zeigt ein perspektivisches Schaubild eines lichtemittierenden Gerätes.

Übersicht über die Erfindung

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein lichtemittierendes Ge­ rät, das an einer Oberseite eines ohne Anschlag arbeitenden Druckers ange­ wendet wird, vorzusehen.

Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein lichtemittie­ rendes Gerät vorzusehen, bei dem eine Unterlage, ein Linsensystem und eine Trommel längs seiner Mittelachse leicht in der Weise angeordnet werden kön­ nen, daß man sich ein Verfahren zum Emittieren von Licht parallel zur Unter­ lage zu eigen macht.

Um das Ziel zu erreichen, enthält gemäß einem Gesichtspunkt der Erfin­ dung das lichtemittierende Gerät: Eine reflektierende Außenfläche 8, die durch Abschaben einer Kante einer Unterlage 6 mit einem gegebenen Nei­ gungswinkel ausgebildet ist, mehrere parallel in festen Abständen angeordne­ te Drahtstreifen W 11, W 12, . . ., die an der obersten Fläche 11 der Unterlage 6 jeweils von ihrer entgegengesetzten Seite aus in Richtung auf die Kante laufen, einen gemeinsamen Elektrodendraht 4, der an der obersten Fläche par­ allel zu den Drähten angeordnet ist, und mehrere lichtemittierende Vorrich­ tungen, die jeweils an der obersten Fläche mehrerer lichtemittierender Chips C 1, C 2, . . . gegenüber der unter einem gegebenen Winkel gehaltenen, reflek­ tierenden Außenfläche angeordnet sind, so daß das von den lichtemittierenden Vorrichtungen emittierte Licht an der reflektierenden Außenfläche in eine Richtung reflektiert wird, die dem gegebenen Winkel entspricht.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die obigen und weiteren Ziele, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen besser aus der folgenden Beschreibung ihrer bevorzugten Aus­ führungsformen hervor, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet werden. In allen Figuren werden dieselben Bezugsnummern zur Be­ zeichnung ähnlicher Teile benutzt.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen ein perspektisches Schaubild der Unterlage, eine Querschnittsansicht bzw. ein perspektivisches Schaubild des Gerätes gemäß der Erfindung.

Nun sei auf Fig. 2 bezuggenommen; eine reflektierende Außenfläche 8 ist unter einem gleichförmigen Winkel zwischen 0° und 90° zu der Unterlage 6 an einer einzigen Kante der Keramik-Unterlage vorbereitet. Dann werden die Drähte W 11, W 21, . . . mit derselben Abstandsweite wie die eines Verbindungs­ anschlusses an einem Chip bis zu einem Bereich der reflektierenden Außen­ fläche 8 ausgebildet, um nach unten das Chip der lichtemittierenden Vorrich­ tung zu verbinden; ein Draht wird für eine gemeinsame Elektrode 4 ebenfalls ausgebildet.

Nun sei auf Fig. 3 verwiesen, die eine Querschnittsansicht des licht­ emittierenden Gerätes gemäß der Erfindung darstellt; in dieser kommt eine verbindende Anschlußstelle P 11, P 21, . . . des reihenförmig angeordneten, als lichtemittierende Vorrichtung wirksamen Chip 1 mit dem Draht W 11, W 21, . . . auf der Unterlage 6 in Kontakt, die ein gegebenes Muster trägt; eine aktive integrierte Schaltung 9 ist mit der gegenüberliegenden Seite verbunden. Wie auch gezeigt ist, wird das von dem emittierenden Flächenabschnitt 2 des Chip C 1, C 2, . . . ausgesendete Licht an der reflektierenden Außenfläche re­ flektiert; wenn der Winkel zwischen der Unterlage 6 und der reflektierenden Außenfläche 8 auf 45° eingestellt ist, kann das Licht parallel zu der ver­ drahteten Fläche 11 austreten.

In Fig. 4, die ein perspektivisches Schaubild des vorliegenden licht­ emittierenden Gerätes darstellt, ist das lichtemittierende Chip C 1, C 2, . . ., nach unten gekehrt, an die Unterlage 6 gebunden, damit das von jedem Chip C 1, C 2, . . ., Cm ausgesendete Licht an der reflektierenden Außenfläche 8 re­ flektiert wird. Daher ist der gemeinsame Draht 4, der je Chip C 1, C 2, . . . Cm mehrfach hergestellt ist, mit einer gemeinsamen Elektrode E 1, E 2, . . ., Em an der Oberseite jedes Chip verbunden; die gemeinsame Elektrode E 1, E 2, . . ., Em jedes Chip kann auch durch eineBandverbindungstechnik ohne einen gemein­ samen Draht 4 angeschlossen werden; die gemeinsame Elektrode wird ausgebil­ det, um sie mit einer äußeren Klemme zu verbinden.

Die erfinderische Unterlage 6, z. B. jene nach dem bekannten Stand der Technik, ist aus einer dünnen/dicken Keramikplatte angefertigt, die zum Iso­ lieren und Festhalten der Vorrichtung und beliebiger anderer Materialien brauchbar ist, die zur Ausbildung eines dünnen/dicken Filmmusters verwendet werden können. Anschließend können auf der Unterlage der Draht W 11, W 21, W 31, . . ., Wn 1, Wn 2, . . ., Wnm zum Anschluß der lichtemittierenden Vorrichtung C 1, C 2, . . . und die arbeitende integrierte Schaltung 9 durch eine Technik ausgebildet werden, bei der ein dünner/dicker Film entsteht. In diesem Fall werden eine einzige Schicht oder mehrere Schichten von guter Leitfähigkeit aus Kupfer, Gold und Aluminium als Verdrahtungsmaterial verwendet; auf der Unterlage wird ein Muster durch die Technik der Lichtlithographie und des Atzens ausgebildet.

Der Anschlußbereich entsteht dadurch, daß das Chip mit Goldzinn AuSn oder einem besonderen Material, z. B. einer Lötpaste festgebunden wird. Falls das Elektrodenmaterial zweier Anschlüsse Gold/Gold ist, dann wird AuSn Gold oder Silber-Epoxyharz für dieses Material benutzt; im Falle Kupfer/Gold oder Aluminium/Gold wird dagegen Goldzinn AuSn, Bleizinn PbSn, Silber-Epoxy­ harz oder ein anderes Material verwendet.

Die reflektierende Außenfläche (oder Spiegelfläche) entsteht in dem folgenden Prozeß. Durch ein allgemeines Verfahren, z. B. Pressen, Abschaben und einen Sinterprozeß, wird der eine Rand der Unterlage unter einem gege­ benen Winkel zur Oberfläche der Unterlage geformt. Dann wird die geneigte Fläche wahlweise mit einem gut reflektierenden Material, z. B. Gold oder Aluminium überzogen. In einigen Fällen wird für das Überzugsmaterial eine dünne Schicht z. B. aus Siliziumdioxid oder Cerdioxid CeO₂ benutzt. In die­ sem Fall beträgt der Winkel gewöhnlich 45°; entsprechend dem Erfordernis kann er auch in einem Bereich zwischen 0° und 90° liegen.

Als nächstes wird jedes angefertigte lichtemittierende Chip C 1, C 2, . . . entsprechend dem Draht W 11, W 21, . . . in einer herkömmlichen Maschine oder in einer infrarote Strahlung anbringenden Maschine angeordnet und dann, nach unten gekehrt, verbunden. Zusätzlich wird der Verbindungsdraht an den ge­ meinsamen Draht 4 angeschlossen, oder jede gemeinsame Elektrode E 1, E 2, . . . wird durch ein Band zusammengebunden und ausgezogen, damit die gemeinsamen Elektroden aller Chips miteinander verbunden werden.

Auf diese Weise wird die Anzahl der Verbindungsdrähte gegenüber der Anzahl m × n um das Mehrfache der Chipzahl bedeutsam verringert, oder die Anzahl der Verbindungen mit den Bändern wird um Eins oder Zwei geringer. Außerdem wird das von dem Abschnitt 2 reflektierte Licht an der reflektie­ renden Außenfläche 8 reflektiert, und daher kann es parallel zur Oberfläche der Unterlage 6 des Kopfes des Druckers ausgesendet werden. Verglichen mit dem bekannten Stand der Technik ist beim lichtemittie­ renden Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung die Anzahl der Verbindungen mit den Drahtanschlüssen verringert und die Auflösung verbessert. Im Falle eines Papiers im DIN A3-Format (297 mm) mit einem Schriftsatz von 300 Punk­ ten je Zoll werden nach dem bekannten Stand der Technik 55 Chips und 3520 Punkte (oder 3520 Anschlußstellen) benötigt; wenn unter derselben Bedingung bei der Erfindung die Anzahl gemeinsamer Elektrodendrähte je Chip zwei wird, kann dagegen die Anzahl der Drahtverbindungen auf 2 × 55 = 110 verringert werden.

Im Falle einer Anordnung in einer Doppelreihe für einen Schriftsatz mit 400 Punkten je Zoll beträgt bei dem bekannten Stand der Technik die Ver­ drahtungsbreite 100 m. Bei der Erfindung wird diese Breite zu etwa 55 m; wenn die Stromtechnik bis zu einer Drahtbreite von 20 m hinreichend entwic­ kelt wird, kann daher die Auflösung bei einem Abstand von 20 m bis zu einem Schriftstück aus 635 Punkten je Zoll verbessert werden. Außerdem wird die größte Wärme bei der Erfindung an dem Abschnitt eines pn-Überganges entwic­ kelt; daher kann der pn-Übergang in die Nähe der Unterlage des Druckerkopfes gelegt werden, die die Wärmequelle ist. Daher wird die Wärme leichter er­ zeugt, wodurch unter der Wirkung der Wärmestrahlung das Gerät zu einer sta­ bilen Arbeitsweise veranlaßt wird. Die Anordnung der Unterlage wird erleich­ tert, indem die Richtung der Lichtemission parallel zur Oberfläche der Un­ terlage verläuft.

Obgleich die spezifischen Konstruktionen und Verfahren der Erfindung hier veranschaulicht und erläutert sind, ist nicht beabsichtigt, daß die Erfindung auf die offenbarten Elemente und Konstruktionen beschränkt bleibt. Ein Fachmann wird leicht erkennen, daß die besonderen Elemente oder Neben­ konstruktionen angewendet werden können, ohne den Rahmen und Umfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (6)

1. Lichtemittierendes Gerät für einen ohne Anschlag arbeitenden Drucker, gekennzeichnet
durch eine reflektierende Fläche (8), die durch Abschaben einer Kante einer Unterlage (6) unter einem gegebenen Neigungswinkel ausgebildet ist,
durch mehrere streifenförmige Drähte (W 11, W 12), die parallel und in einem festen Intervall auf der obersten Fläche (11) der Unterlage (6) je von ihrer gegenüberliegenden Seite in Richtung auf die Kante verlaufen,
durch einen gemeinsamen Elektrodendraht (4), der parallel zu den Dräh­ ten auf der obersten Fläche angeordnet ist, und
durch mehrere lichtemittierende Vorrichtungen, die an der untersten Fläche mehrerer lichtemittierender Chips (C 1, C 2, . . .) gegenüber der reflek­ tierenden Außenfläche jeweils angeordnet sind, die unter einem gegebenen Winkel gehalten ist, so daß das von den lichtemittierenden Vorrichtungen ausgesendete Licht an der reflektierenden Außenfläche in eine Richtung re­ flektiert wird, die dem gegebenen Winkel entspricht.

2. Lichtemittierendes Gerät gemäß Anspruch 1, bei dem der Winkel zwischen der reflektierenden Außenfläche (8) und den lichtemittierenden Vorrichtungen (2) in den Bereich von 0° bis 90° hineinfällt und vorzugsweise 45° ist, so daß das von den lichtemittierenden Vorrichtungen ausgesendete Licht parallel zu der Unterlage reflektiert wird.

3. Lichtemittierendes Gerät gemäß Anspruch 1, bei dem für eine Unterlage aus einem Keramik-Isolator die reflektierende Außenfläche (8) der Unterlage mit einem dünnen/dicken Film aus Aluminium, Kupfer, Silber oder Gold überzo­ gen ist.

4. Lichtemittierendes Gerät gemäß Anspruch 1, bei dem für eine Unterlage, die mit einem Isolator auf einer leitenden, wärmeabstrahlenden Platte über­ zogen ist, die reflektierende Außenfläche selbst poliert oder mit einem dünnen/dicken Film aus Aluminium, Kupfer, Silber oder Gold bedeckt ist.

5. Lichtemittierendes Gerät gemäß Anspruch 1, bei dem ein dünner Film aus Siliziumnitrid, Siliziumoxid oder Ceroxid als zweiter über der reflektieren­ den Außenfläche aufgetragen ist.

6. Lichtemittierendes Gerät gemäß Anspruch 1, bei dem die Unterlage, die mit einem Isolator bedeckt ist, aus Aluminium, der Legierung Duraluminium, Kupfer oder einer Kupferverbindung mit einem Charakteristikum einer hohen Intensität und der Isolator aus einem isolierenden polychlorierten Biphenyl­ harz oder aufgedrückten Glas besteht.