DE3930031C2 - Druckzeile für einen optischen Drucker - Google Patents

Druckzeile für einen optischen Drucker

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Description

Die Erfindung betrifft eine Druckzeile für einen optischen Drucker mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Eine solche Druckzeile ist aus der JP 62-261465 bekannt. Auf einem als Unterlage ausgebildeten Substrat sind mehrere in Reihe angeordnete Chips aufgebracht. Diese haben in Richtung auf die Unterlage weisende lichtemittierende Flächen. Auf der Oberfläche der Unterlage verlaufen Leiterbahnen zum direkten Anschluß ein­ zelner Elektroden der Chips sowie eine Leiterbahn als gemeinsame Elektrode für die Chips.
In der JP 61-189965 ist eine lichtemittierende LED-Zeile ange­ ordnet, deren emittiertes Licht über einen Spiegel umgelenkt wird, so daß es in paralleler Richtung zu einem keramischen Sub­ strat vom Druckkopf abgegeben wird. Der Spiegel ist als Prisma ausgebildet, wobei eine reflektierende Basisfläche des Prismas der LED-Zeile gegenüberliegt.
Bei den bekannten Druckzeilen ist von Nachteil, daß beispiels­ weise das Substrat nach JP 62-261465 durchsichtig sein muß, wo­ durch die Auswahl der Materialien für das Substrat stark einge­ schränkt ist. Weiterhin ist bei beiden bekannten Druckzeilen die Strahlrichtung des Lichts fest vorgegeben, wobei das Licht gemäß JP 62-261465 senkrecht zur lichtemittierenden Fläche und bei der JP 61-189965 unter einem Winkel von 90 Grad abgelenkt zur licht­ emittierenden Fläche vom Druckkopf eines optischen Druckers aus­ gestrahlt wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die vorbekannte Druckzeile mit reihenförmig angeordnetem, lichtemittierenden Halbleiterbauteil dahingehend zu verbessern, daß die Strahhlrich­ tung des Lichts gegenüber dessen Abstrahlrichtung beliebigg ver­ änderbar ist, daß für das Substrat des Bauteils verschiedene Ma­ terialien wählbar sind, ohne das die Lichtabgabe der Lichtquellen eingeschränkt wird und daß die Druckzeile leichter herstell­ bar ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst.
Durch das einfache Anfasen einer Kante des als Unterlage ausge­ bildeten Substrats, die als geneigte, Licht reflektierende Flä­ che eingesetzt ist, kann durch entsprechende Wahl des Winkels, unter dem die lichtreflektierende Fläche zu den lichtemittierenden Flächen geneigt ist, in einfacher Weise die Strahlrichtung des Lichts gegenüber dessen Abstrahlrichtung verändert werden. Dabei ist die Auswahl des Materials für das Substrat nicht auf durchsichtige Materialien beschränkt. Weiterhin ergibt sich ge­ mäß der Erfindung, daß ein Anschluß des Chips mit der für die gemeinsame Elektrode vorgesehenen Leiterbahn dadurch vereinfacht ist, daß diese mit einer auf der Oberseite des Chips vorhandenen gemeinsamen Elektrode verbunden ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel an Hand der Figuren näher erläutert und beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Unterlage (Substrat) für lichtemittierende Chips;
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Druckzeile ge­ mäß der Erfindung; und
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Druckzeile gemäß Fig. 2.
Nach Fig. 1 ist eine lichtreflektierende Fläche 8 unter einem Winkel (R) größer als 0 Grad und kleiner als 90 Grad durch An­ fasung einer Kante einer Unterlage 6 gebildet. Leiterbahnen W11, W21, . . . sind mit gleichem Abstand wie einzelne Elektroden eines Chips bis zum Bereich der Licht reflektierenden Fläche 8 auf einer Oberfläche der Unterlage 6 ausgebildet. Diese dienen zum Anschluß einer Anzahl von in Reihe auf der Oberfläche der Unter­ lage 6 angeordneten Chips C1, C2, . . ., Cm. Eine für eine gemeinsame Elektrode E1, E2, . . ., Em der Chips C1, C2, . . ., Cm vorgesehene Leiterbahn 4 ist ebenfalls auf der Oberfläche ausgebildet.
In Fig. 3 ist ein Querschnitt einer Druckzeile dargestellt. Einzelne Elektroden P11, P21, . . . der reihenför­ mig angeordneten Chips C1, C2, . . ., Cm sind mit den Leiterbahnen W11, W21, . . . auf der Unterlage 6 in Kontakt. Eine integrierte Schaltung 9 ist mit der den Chips C1, C2, . . . Cm, gegenüberliegenden Seite der Leiterbahnen ver­ bunden. Lichtemittierende Flächen 2 der Chips C1, C2, . . ., Cm senden Licht aus, das an der lichtreflektierenden Fläche 8 reflek­ tiert wird. Beträgt der Winkel (R) der Unterlage 6 und der lichtreflektierenden Fläche 8 45 Grad, tritt das Licht parallel zur Oberfläche 11 der Unterlage 6 aus.
In Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht der Druckzeile dargestellt. Die Chips C1, C2, . . ., Cm sind so auf der Unterlage 6 angeordnet, daß das von jeder lichtemittierenden Fläche 2 der Chips C1, C2, . . ., Cm ausgesendete Licht an der re­ flektierenden Fläche 8 reflektiert wird. Die Leiterbahn 4 ist mit einer auf der Oberseite der Chips C1, C2, . . ., Cm vorhandenen gemeinsamen Elek­ trode E1, E2, . . ., Em verbunden. Eine solche Verbindung kann durch eine Bonding-Technik erfolgen. Die Leiterbahn 4 der gemein­ samen Elektrode dient zur Verbindung mit einer äußeren Klemme.
Die Unterlage 6 ist aus einer dünnen/dicken Keramikplatte angefertigt, die zum Iso­ lieren und Festhalten der Chips C1, C2, . . ., Cm und beliebiger anderer Materialien brauchbar ist, die zur Ausbildung eines dünnen/dicken Leitungsbahnenmusters verwendet werden können. Anschließend können auf der Unterlage die Leiterbahnen W11, W21, W31, . . ., Wn1, Wn2, . . ., Wnm zum Anschluß der lichtemittierenden Chips C1, C2, . . ., Cm und der integrierten Schaltung 9 durch eine Technik ausgebildet werden, bei der eine dünne/dicke Leiterbahn entsteht. In diesem Fall werden eine einzige Schicht oder mehrere Schichten von guter Leitfähigkeit aus Kupfer, Gold und Aluminium als Leiterbahnmaterial verwendet; auf der Unterlage wird ein Muster durch die Technik der Lichtlithographie und des Ätzens ausgebildet.
Der Anschlußbereich entsteht dadurch, daß der Chip mit Goldzinn AuSn oder einem besonderen Material, z. B. einer Lötpaste, vergebunden 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 Fläche 8 (oder Spiegelfläche) entsteht durch folgenden Prozeß. Durch ein allgemeines Verfahren, z. B. Pressen, Anfasen und einen Sinterprozeß, wird der eine Rand der Unterlage 6 unter einem gege­ benen Winkel (R) zur Oberfläche der Unterlage 6 geneigt. 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 größer als 0° und kleiner als 90° sein.
Als nächstes wird jedes angefertigte lichtemittierende Chip C1, C2, . . ., Cm entsprechend zur Leiterbahn W11, W21, . . . in einer herkömmlichen Maschine oder in einer infrarote Strahlung erzeugenden Maschine angeordnet und dann, nach unten gekehrt, verbunden. Zusätzlich wird der Verbindungsdraht an die ge­ meinsame Leiterbahn 4 angeschlossen, oder alle gemeinsamen Elektroden E1, E2, . . ., Em werden durch ein Band verbunden, damit die gemeinsamen Elektroden E1, E2, . . ., Em aller Chips miteinander verbunden werden.
Auf diese Weise wird die Anzahl der Verbindungsdrähte gegenüber der Anzahl m × n bedeutsam verringert. Außerdem wird das von Flächen 2 emittierte Licht an der reflektie­ renden Außenfläche 8 reflektiert, und daher kann es parallel zur Oberfläche der Unterlage 6 der Druckzeile ausgesandt werden.
Bei der Druckzeile ist 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 wird die Anzahl gemeinsamer Elektrodendrähte je Chip zwei und bei 55 Chips die Anzahl der Drahtverbindungen 2 × 55 = 110.
Im Falle einer Anordnung in einer Doppelreihe für einen Schriftsatz mit 400 Punkten je Zoll beträgt die Breite der Leiterbahnen etwa 55 µm.eBei einer Breite der Leiterbahn von 20 µm kann die Auflösung bis auf 635 Punkte 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 6 der Druckzeile gelegt werden, die die Wärmequelle ist. Daher wird die Wärme leichter er­ zeugt, wodurch unter der Wirkung der Wärmestrahlung die Druckzeile zu einer sta­ bilen Arbeitsweise veranlaßt wird. Die Anordnung der Unterlage 6 wird erleich­ tert, indem die Richtung der Lichtemission parallel zur Oberfläche der Un­ terlage 6 verläuft.

Claims (5)

1. Druckzeile für einen optischen Drucker, mit einem als Un­ terlage ausgebildeten Substrat, mit mehreren auf der Unterlage in Reihe angeordneten Chips, die in Richtung auf die Unterlage weisende lichtemittierende Flächen aufweisen und mit auf der Oberfläche der Unterlage verlaufenden Leiterbahnen zum direk­ ten Anschluß einzelner Elektroden der Chips, sowie mit einer für eine gemeinsame Elektrode vorgesehenen Leiterbahn, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage (6) eine unter einem Winkel (R) zu den lichtemittierenden Flächen (2) geneigte, lichtreflektierende Fläche (8) aufweist, die durch Anfasung einer Kante gebildet wird, daß die Leiterbahn (4) der gemeinsamen Elektrode (E1 . . . Em) mit der auf der Oberseite des Chips (C1 . . . Cm) vor­ handenen gemeinsamen Elektrode (E1 . . . Em) verbunden ist.
2. Druckzeile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das der Winkel (R) größer als 0 Grad und kleiner als 90 Grad, vorzugsweise 45 Grad ist, wobei in letzterem Fall das von den lichtemittierenden Flächen (2) emittierte Licht parallel zur Oberfläche (11) der Unterlage (6) reflektiert wird.
3. Druckzeile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage (6) aus einem keramischen Isolator gebildet ist und die lichtreflektierende Fläche (8) der Unterlage (6) mit einer dünnen Schicht aus Aluminium, Kupfer, Silber oder Gold überzogen ist.
4. Druckzeile nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine dünne Schicht aus Siliziumnitrid, Siliziumoxid oder Ceroxid als weitere Schicht auf der lichtreflektierenden Fläche (8) aufgetragen ist.
5. Druckzeile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage (6) aus einem Material mit hohem Reflexions­ vermögen wie Aluminium, der Legierung Duraluminium, Kupfer oder einer Kupferverbindung besteht und auf der Oberfläche mit einem Isolator bedeckt ist, der aus einem isolierenden poly­ chlorierten Biphenylharz (PCB) oder einem aufgeschleuderten, sogenannten Spin-on-Glas gebildet ist.
DE3930031A 1988-12-17 1989-09-08 Druckzeile für einen optischen Drucker Expired - Lifetime DE3930031C2 (de)

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