Die Erfindung betrifft einen Face-Shooter-Tintenstrahl
druckkopf der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebe
nen Art und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Ein solcher Tintenstrahldruckkopf kann in kleinen
schnellen Druckern eingesetzt werden. Solche werden
beispielsweise für Frankiermaschinen zum Frankieren von
Postgut verwendet.
Es ist bekannt, daß Tintenstrahldruckköpfe nach dem
Edge-shooter- oder nach dem Face-shooter-Prinzip
aufgebaut sind (First annual ink jet printing workshop,
March 26-27, 1992, Royal Sonesta Hotel, Cambridge,
Massachusetts). Bisher wurden Anstrengungen unter
nommen, die Abmaße der Kammern zu minimieren, um die
Düsendichte zu erhöhen. Die dort vorgeschlagenen
Maßnahmen sind aber nur bei Tintenstrahlmodulen mit
wenigen Düsen in einer Reihe sinnvoll und versagen bei
einer hohen Anzahl von Düsen.
Aus der DE 32 48 087 A1 ist ein Face-Shooter-
Flüssigkeitsstrahlkopf bekannt, der in einer Variante
in einer Düsenlinie liegende Düsengruppen derart
aufweist, daß benachbarte Plumbum-Zirkonat-Titanat-
Elemente (PZT-Elemente) getrennt mit Flüssigkeit
versorgt werden. Jeweils eine kammartige Verzweigung
der Tintenkanäle führt vom Zuführkanal zu den Elementen
auf jeder Seite. Die Längsachsen der Tintenkammern
liegen in Richtung des Tintenstrahlaustritts aus den
Face-shooter-Düsen. Durch diese Anordnung ist die
Kammergröße unter den PZT-Elementen in der Breite
begrenzt und es wird keine hohe Düsendichte erreicht.
Später weiterentwickelte Ink-Jet-Druckköpfe nach dem
Face-Shooting-Prinzip, wie es u. a. in den einschlägigen
Patenten US 47 30 197, US 47 03 333, US 46 95 854, US
46 35 079, US 46 41 153 sowie US 46 80 595 beschrieben
ist, bestehen ebenfalls aus Tintenkammern, die links
und rechts einer Linie von Düsenaustrittsöffnungen
orthogonal zu den Längsachsen der Tintenkammern
angeordnet sind. Die Tintenkammern liegen mit ihrer
Längsachse alle in einer Ebene. Auch bei dieser Anord
nung wird die erreichbare Dichte in der Anordnung der
Düsen durch die Breite der Kammer und durch die Dicke
der zwischen 2 Kammern liegenden Trennwand bestimmt,
die wegen des cross-talk-Effektes ein bestimmtes Mini
mum nicht unterschreiten kann. Die beidseitig und
symmetrisch zur Düsenlinie vorgenommene Anordnung
bewirkt nur eine Verdoppelung der Düsendichte. Mit
derartigen Anordnungen sind zur Zeit geometrische
Auflösungen von 64 dpi erreichbar. Für den Abdruck
grafischer Symbole, wie sie z. B. von Labeldruckern oder
Frankiermaschinen verlangt werden, reicht diese
Auflösung nicht aus.
Insbesondere aus der US 46 80 595 ist ein Herstellungs
verfahren für einen Face-Shooter-Ink-Jet-Druckkopf mit
einer Düsenlinie zwischen zwei Gruppen von Tinten
kammern bekannt, der eine verdoppelte Düsendichte
aufweist. Es wird eine die Kammern in symmetrischer
Anordnung zur Düsenlinie tragende Kammerplatte
hergestellt, auf der später eine Membranplatte
positioniert werden soll. Über der Membranplatte wird
eine einzelne PZT-Schicht befestigt und danach durch
Materialentfernung in diskrete PZT-Elemente separiert.
Anschließend wird die Membranplatte über der
Kammerplatte positioniert und befestigt, unter welcher
eine Anzahl weiterer Arbeitsplatten angeordnet ist.
Jeder rechteckigen Kammer sind ein Versorgungskanal und
eine Düse sowie eine Schwingplatte mit piezokeramischem
Element zugeordnet. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß
die in der Tintenzuführung und in jeder Kammer
auftretenden Druckwellen ein Übersprechen auf weitere
Druckkammern bewirken können. Nur durch sehr aufwendige
Maßnahmen kann dieses Übersprechen nachträglich
beseitigt werden, so daß diese Tintenstrahldruckköpfe
letztlich aus vielen einzelnen Platten bestehen, die in
einem aufwendigen und teuren Herstellungsprozeß
hergestellt werden müssen.
Aus der DE 34 45 761 A1 ist ebenfalls ein Verfahren zur
Herstellung einer Wandleranordnung aus einer einzelnen
Platte eines Wandlerwerkstoffes bekannt. Nach dem
Beschichten der unteren Plattenoberfläche mit einer
Membranschicht erfolgt eine Materialentfernung aus der
oberen Plattenoberfläche des Wandlerwerkstoffes, um
getrennte Bereiche zu erzeugen, die auf der Membran
oberhalb jeder Druckkammer (Fläche 25,4 mm * 2,54 mm)
angeordnet sind. Damit entfällt die Notwendigkeit
mittels Klebstoff eine Haftverbindung zwischen den
einzelnen Wandlerelementen und der Membran herzustellen
und die Gleichmäßigkeit aller Abstände wird verbessert.
Der resultierende Düsenabstand ist jedoch bei einem
derart hergestellten Druckkopf weiterhin relativ groß.
Aus der US 47 03 333 ist außerdem bekannt, solche aus
schräg übereinander versetzt angeordneten Face-shooter-
Modulen aufgebauten Tintenstrahldruckköpfe für eine
geneigte Anordnung zur Oberfläche eines Aufzeichnungs
trägers herzustellen. Tintenstrahldruckköpfe mit einer
geneigten Anordnung zur Oberfläche eines Aufzeich
nungsträgers erzeugen eine gleichmäßigere Aufzeichnung
auch bei schwankender Dicke des Aufzeichnungsträgers.
Die Herstellung solcher Druckköpfe erfordert jedoch
eine Vielzahl von Herstellungsschritten. Es ist
schwierig, die erforderliche Genauigkeit bei einem
solch aufwendigen Gesamtaufbau jedes Druckkopfes zu
garantieren. Ebenfalls aufwendig gestaltet sich auch
die beim Betrieb erforderliche elektrische Ansteuerung
solcher Druckköpfe mit gegeneinander versetzten
Düsenreihen. Auch bei einer gegeneinander versetzten
Anordnung von zwei Reihen von Kammern mit Düsen mit
jeweils einer geringen Düsendichte in jeder Düsenreihe
sind aufgrund einer erforderlichen Mindestgröße der
Tintenkammer die minimalen Abstände zwischen den Düsen
nicht weiter reduzierbar.
Die bereits beim Face-shooter-ink-jet-Modul mit zwei
symmetrisch zur Düsenlinie angeordneten Gruppen von
Tintenkammern erreichte doppelte Düsendichte in einer
Reihe wird in der in US 4,525,728 genannten Lösung für
einen Edge-shooter-ink-jet-Druckmodule mit je einer
Düsenreihe pro Kammerplatte auf andere Weise erhöht.
Die Abmessungen der Kammer und Kanäle können unter
bestimmten Umständen weiter verkleinert werden. Hierbei
liegen die Längsachsen der relativ langen Tintenkammern
in Richtung des Tintenstrahls, während die Breite der
Tintenkammer extrem verringert wird. Problematisch wird
aber nun der Herstellungsschritt des Aufbringens der
PZT-Elemente. Die einzuhaltenden Toleranzen sind extrem
klein.
Um die doppelte Abbildungsdichte zu erreichen, wurde
bereits in der schwebenden Anmeldung P 42 25 799.9
vorgeschlagen, mehrere Kammern zueinander horizontal
und vertikal versetzt anzuordnen. Jedoch sind hier die
zu den Düsen führenden Kanäle von der weit entfernten
untersten Ebene länger, als diejenigen Kanäle von der
oberen näheren Ebene, was zu einer Phasenverschiebung
der einzelnen Tintenstrahlen führt, die elektronisch
kompensiert werden muß. Hinzu kommt, daß durch sehr
lange Kanäle größere Kräfte durch die Piezokristalle
aufgebracht werden müssen, so daß diese eher ausfallen,
als andere Piezokristalle. Beim Face-shooter-ink-jet-
Druckkopf sind durch eine symmetrische Anordnung aller
Tintenkammern in einer Ebene die Kanallängen geringer
und im wesentlichen gleich, so daß ein derartiger oben
genannter. Nachteil vermieden wird, allerdings auf
Kosten der Auflösung.
Die Aufgabe besteht in der Schaffung eines kompakten
ink-jet-Druckkopfes mit hoher Auflösung, der die
Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist. Es
ist weiterhin Aufgabe, dafür ein Herstellungsverfahren
mit niedrigen Herstellungskosten zu schaffen. Geringe
Größen- oder Materialunterschiede zwischen den Glas
stücken sollen nicht zu Abweichungen der Düsenform und
Position führen. Die Aufgabe wird mit den kenn
zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bisher mußte mit Nachteilen gerechnet werden, wenn
mehrere Ebenen übereinander aufgebracht werden. Ein
cross-talk-Effekt zwischen den Ebenen konnte zwar
theoretisch verringert werden, wenn zwischen den Ebenen
eine genügend starke Abstandschicht angeordnet wird.
Dann wurden jedoch zwischen den Kammergruppen von
relativ weit vertikal entfernten Ebenen Druckunter
schiede entstehen, die letztlich einen sauberen Abdruck
verhindern. Dieses Problem wird durch die erfindungs
gemäße Anordnung überwunden. Unterhalb einer ersten
Ebene, in der eine erste Gruppe von Tintenkammern
liegt, wird eine zweite Ebene mit Tintenkammern nunmehr
so angeordnet, daß die Tintenkammern der zweiten Ebene
zu denen der ersten Ebene sowohl einen Versatz zur
Düsenlinie, als auch einen seitlichen Versatz
aufweisen.
Die Erfindung geht davon aus, daß aufgrund dieser
erfindungsgemäßen Lösung mit horizontal und vertikal
versetzt angeordneten Tintenkammern eine höhere
Düsendichte, völlig unabhängig von den Abmaßen der
Tintenkammern, für einen Face-shooter-ink-jet-Druckkopf
erreichbar ist. Dabei wird eine annähernd gleiche
Kanallänge durch definierten Versatz der Tintenkammer
gruppe zur Düsenlinie innerhalb jeder Ebene erreicht,
der die, durch vertikalen Versatz der Ebenen bedingte,
unterschiedlich ausgebildete Kanallänge kompensiert.
Dieser seitliche Versatz reicht hin, um mittels der in
Düsenrichtung verlaufenden Kanäle die jeweils zugeord
neten Düsen mit Tinte zu versorgen. Kanäle einer ersten
Art verbinden die Tintenkammern der ersten Ebene mit
der Düsenplatte. Kanäle einer zweiten Art verbinden die
Tintenkammern der zweiten Ebene durch die in der ersten
Ebene liegende Kammerplatte hindurch mit der Düsen
platte.
Es sind zum einen Düsen mit Tinte zu versorgen, welche
ihrerseits zwischen jenen Düsen, welche von den Tinten
kammern der ersten Ebene versorgt werden, angeordnet
sind und mit diesen eine dichte Linie von äquidistanten
Düsen in z-Richtung bildet. Zum anderen müssen Unter
schiede ausgeglichen werden, die zu einer Druckbildver
zerrung führen würden.
Die Anordnung der Kammern zur Düsenlinie einerseits und
zu einem Ansaugraum andererseits erfolgt deshalb der
art, daß unterschiedlich lange Tintenkanäle (Düsen- und
Einlaßkanäle) vorgesehen sind, wobei die Summe der
Tintenkanallängen je Kammer annähernd konstant bleibt.
Die Tintenkammern der ersten Ebene bilden eine erste
Kammergruppe, welche über Düsenkanäle mit der zugehöri
gen Düsengruppe in Verbindung steht. Ebenso bilden die
Tintenkammern der zweiten Ebene eine zweite Kammer
gruppe, welche über Einlaßkanäle mit der zugehörigen
Düsengruppe in Verbindung steht. In gleicher Weise
können Tintenkammern weiterer Ebenen über Kanäle der
zweiten Art mit zugehörigen Düsengruppen in Verbindung
gebracht werden.
Es sind in bekannter Weise dritte und/oder vierte
Kammergruppen vorgesehen, die zu den ersten und zweiten
Kammergruppen der Kammerplatte symmetrisch zur
Düsenreihe liegen, die in der Mitte eines Moduls auf
der Druckseite angeordnet ist.
In einer Ausführungsform werden zusätzlich zu den oben
genannter. Kammergruppen in mindestens der ersten Ebene
symmetrisch zur Düsenlinie Kammern einer weiteren
Kammergruppe angeordnet, unter welchen zusätzliche
Tintenkammern der weiteren Ebene seitlich in z-Richtung
und zur Düsenlinie in x-Richtung versetzt liegen.
Durch diese zusätzlichen in der Ebene versetzt
angeordneten Kammern sind die Abmaße der einzelnen
Tintenkammern nun sogar vergrößerbar, ohne daß die
Düsendichte vermindert werden müßte.
Gegenüber der üblichen Konstruktion P.B.-Druckkopf mit
in einer Ebene gelegenen Kammern, die symmetrisch
beidseitig zur Düsenlinie liegen, ist durch die weitere
Ebene und den horizontalen Versatz in x-, z-Richtung in
jeder Ebene eine größere Kammerbreite bei höherer
Auflösung möglich. Im Grenzfall kann bei gleicher
Düsendichte erfindungsgemäß die Kammerbreite verdoppelt
werden. Andererseits kann bei gleicher Kammerbreite im
anderen Grenzfall erfindungsgemäß die Düsendichte
verdoppelt werden.
Es ist in einer bevorzugten Variante vorgesehen, daß
der Tintenstrahldruckkopf aus nur einem Modul aufgebaut
ist, der in wenigsten einer Kammerplatte Kammern in
mehreren Reihen parallel zur Düsenlinie in unterschied
licher Entfernung angeordnet enthält. Die Entfernungen
werden durch Kanäle überbrückt, welche im Volumen des
Moduls und dabei teilweise zwischen den Kammern liegen.
Jeweils die Düsenkanäle von den Kammern zu den Düsen
einerseits, weisen einen definiert gleichen ersten
Strömungswiderstand und jeweils die Einlaßkanäle vom
Ansaugraum zu den Kammern andererseits, weisen einen
definiert gleichen zweiten Strömungswiderstand auf. Das
kann dadurch erreicht werden, daß die Kanäle in verti
kaler Richtung durch mehrere Ebenen zu den Kammern bzw.
zu den Düsen führen, wobei alle Kanäle einer Art die
gleiche Länge bei gleichem Querschnitt aufweisen. Jeder
Düsenkanal besitzt einen definiert geringeren ersten
Strömungswiderstand, als jeder Einlaßkanal. Das kann
ebenfalls zusätzlich durch wahlweise Querschnitts
veränderungen und/oder Windungen in horizontaler
Richtung erreicht werden.
Es erfolgen parallele Herstellungsverfahrensschritte
für alle Modulplatten, um die Tintenkammern, Öffnungen,
Bohrungen und um ggf. die Düsenkanäle herzustellen.
Das Verfahren zur Herstellung des Tintenstrahldruck
kopfes, geht von der CAD-Entwicklung eines Druckkopf
designs aus. Es wird eine Maske hergestellt, um damit
eine photosensible Glasplatte abzudecken.
Es erfolgt eine Vorbehandlung jener später durch
Ätzmittel zu entfernender Teile. Zur Phasenwandlung
wird die maskierte Glasplatte mindestens einmal einer
Bestrahlung mit UV-Licht entsprechender Wellenlänge mit
anschließender Wärmebehandlung ausgesetzt.
In einem anschließenden Bearbeitungsprozeß werden dann
die zu entfernenden Bereiche aus jeder Platte
vorzugsweise herausgeätzt. Die Dauer des Ätzbades
bestimmt dabei die Schichtdicke des entfernten
Materials. Die Schichtdicke der beim Herausätzen
verbleibenden Membran wird überwacht. Bei Erreichen
einer vorbestimmten Schichtdicke wird mittels
Feinschleifen die Oberfläche behandelt bzw. eine
definierte Membrandicke eingestellt.
Die Membranplatte und eine Kammerplatte wird mit
Leiterbahnen für die später aufgebrachten PZT-Elemente
versehen.
Jeweils drei Einzelteile, bestehend aus jeweils zwei
Kammerteilen, und bestehend aus mindestens einer
weiteren Platte, gleichzeitig dienend als Abstandsteil,
werden ausgerichtet und aneinandergeheftet sowie
anschließend getempert bzw. dem Diffusionsbondprozeß
zugeführt.
Zum Abschluß erfolgt eine Sonderbehandlung der Dü
senkanäle und der Hohlräume (Kammern) und der Düsen
platte des Moduls, bevor der Druckkopf mit Treiber
schaltkreisen versehen kontaktiert, komplettiert und
montiert wird.
In einer bevorzugten Variante wird eine Glasplatte
unmittelbar in einzelne Modulplatten separiert. Dabei
ist es möglich, daß ein Verbund von mindestens zwei
nebeneinander versetzt liegenden Modulplatten gleichen
Typs bestehen bleibt. Das hat den Vorteil, daß durch
den litographischen Prozeß der Versatz der Modulplatten
gegeneinander in z-Richtung um einen halben Düsen
abstand hochgenau realisiert werden kann. Durch die
erhöhte Düsendichte von maximal 128 dpi je Modulplatte
einerseits und dem Verbund von zwei Modulplatten
andererseits kann eine Auflösung in der Größenordnung
bis maximal 256 dpi erreicht werden. Das Prinzip der
gleichzeitigen Herstellung mehrerer zueinander ver
setzter Modulplatten, deren Verbund ungetrennt bestehen
bleibt, ist nur begrenzt durch die entsprechend der
Prozeßbeherrschung erreichbare Ausbeute.
Ein Vorteil neben der erhöhten Düsendichte des Face-
Shooter-Ink-Jet-In-Line-Druckkopfes (FSIJIL-Druckkopf)
ist auch, daß alle Düsen in demselben Glasstück
angeordnet sind, weil vor dem Diffusions-Bond-Prozeß
entsprechende vertikale Düsenkanäle in das die
Düsenplatte des Moduls bildende Glasstück geätzt bzw.
auf vergleichbare Weise eingebracht werden. Dadurch ist
es möglich, für alle Düsen eine gleichbleibende
Düsengröße und einen gleichen Abstand und von
Düsenlinie zu Düsenlinie einen gleichmäßigen Versatz zu
erreichen. Das reduziert die Herstellungskosten.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend
zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausfüh
rung der Erfindung anhand der Figuren näher darge
stellt. Es zeigt
Fig. 1a, erste Variante eines Face-Shooter-Ink-Jet-
In-Line-Druckkopfes in Draufsicht auf die
zweite Kammerplatte (Düsenseite)
Fig. 1b, Düsenanordnung in der Düselinie nach der
ersten Variante des FSIJIL-Druckkopfes
Fig. 1c, zweite Variante eines Face-Shooter-Ink-Jet-
In-Line-Druckkopfes in Draufsicht auf die
zweite Kammerplatte (Düsenseite)
Fig. 1d, Düsenanordnung in der Düselinie nach der
zweiten Variante des FSIJIL-Druckkopfes
Fig. 2a, Schnitt durch die Linie A-A′ eines Teils
des FSIJIL-Druckkopfes nach Variante zwei
Fig. 1c
Fig. 2b, Schnitt durch die Linie B-B′ eines Teils
des FSIJIL-Druckkopfes nach Variante zwei
Fig. 2c, Schnitt durch die Linie C-C′ eines Teils
Fig. 2d, Schnitt durch die Linie D-D′ eines Teils
Fig. 2e, Schnitt durch die Linie E-E′ eines Teils
Fig. 3a, Schnitt durch die Linie A-A′ eines Teils
des FSIJIL-Druckkopfes nach der dritten
Variante
Fig. 3b, Schnitt durch die Linie B-B′ eines Teils
des FSIJIL-Druckkopfes nach der dritten
Variante
Fig. 3c, Schnitt durch die Linie C-C′ eines Teils
des FSIJIL-Druckkopfes nach der dritten
Variante
Fig. 3d, Schnitt durch die Linie D-D′ eines Teils
des FSIJIL-Druckkopfes nach der dritten
Variante
Fig. 3e, Schnitt durch die Linie A-A′ eines Teils
des FSIJIL-Druckkopfes nach einer
weiteren modifizierten dritten Variante
Fig. 4a, Schnitt durch die Linie A-A′eines Teils
des FSIJIL-Druckkopfes nach der vierten
Variante
Fig. 4b, vierte Variante eines Face-Shooter-Ink-Jet-
In-Line-Druckkopfes in Draufsicht auf die
zweite Kammerplatte (Düsenseite)
Fig. 4c, Tintenzuführung in perspektivisch Ansicht
eines Details des FSIJIL-Druckkopfes
Fig. 5, Leiterbahnführung auf der Düsenseite
des FSIJIL-Druckkopfes nach der
ersten Variante
Fig. 6, Schnitt durch die Linie A-A′ eines Teils
des FSIJIL-Druckkopfes nach der
ersten Variante
Fig. 7a, Herstellungsverfahren Variante eins für den
erfindungsgemäßen FSIJIL-Druckkopf,
Fig. 7b, Herstellungsverfahren Variante zwei für den
erfindungsgemäßen FSIJIL-Druckkopf
Fig. 8, Fünfte Variante des Aufbaues eines Moduls
des erfindungsgemäßen FSIJIL-Druckkopf,
Fig. 9, Leiterbahnführung auf der Düsenseite eines
FSIJIL-Druckkopfes nach einer sechsten
Variante.
Die Fig. 1a und 1b bzw. Fig. 1c und 1d zeigen
zwei Varianten, nach denen der erfindungsgemäße FSIJIL-
Druckkopf gefertigt werden kann. Die beiden Varianten
unterscheiden sich lediglich in der Abfolge der
periodischen Anordnung von Düsen, welche Kammern der
ersten und der zweiten Ebene bzw. linken und rechten
Hälfte des Druckkopfes zugeordnet sind. Jeweils Düsen
der Düsengruppe 1.1, 1.2, 1.3 und 1.4 gehören zu einer
Kammer der Kammergruppen 101, 102, 103, 104.
In der Fig. 1a ist der Face-Shooter-Ink-Jet-In-Line-
Druckkopf in Draufsicht von der Düsenseite auf die
erfindungsgemäße zweite Kammerplatte von der Düsenseite
her in der ersten Variante dargestellt. Die darunter
liegenden Kammern der bekannten ersten Kammerplatte
sind gestrichelt gezeichnet, um deren Lage relativ zur
erfindungsgemäßen zweiten Kammerplatte zu verdeut
lichen. Die Überdeckungsfläche F von einer Kammer der
Kammergruppe 102 in der zweiten Kammerplatte mit einer
Kammer der Kammergruppe 104 in der ersten Kammerplatte
ist schraffiert gezeichnet. Beide Kammern weisen einen
Versatz der Größe X in x-Richtung und einen Versatz der
Größe Z in z-Richtung auf. Die einzelnen Kammergruppen
sind gegeneinander in x- und z-Richtung versetzt. Die
eine Düsengruppe 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 bildenden Düsen
sind in einer Richtung z in einer Reihe angeordnet. Die
Tintentropfen werden in einer zur x- und z-Richtung
orthogonalen y-Richtung ausstoßen. Die zugehörigen
Kammergruppen 101, 102 sind in x-Richtung und die
Kammergruppen 103, 104 sind in einer zu diesen beiden
Richtungen x und z orthogonalen Richtung y versetzt
angeordnet. Die Düsengruppen stehen mit den zugehörigen
in den Kammerplatten 3 bzw. 2 gelegenen Kammergruppen
101, 102, 103, 104 über Tintenkanäle in Verbindung, um
die Tinte zuzuführen. Dabei ist vorgesehen, daß in der
Düsenreihe die Düsen der Düsengruppen mit Düsen der
anderen Düsengruppen alternieren.
Zur Erläuterung ist in der Fig. 1b die Düsenanordnung
in der Düselinie nach der ersten Variante des FSIJIL-
Druckkopfes gezeigt.
In der Fig. 1c ist der Face-Shooter-Ink-Jet-In-Line-
Druckkopf in Draufsicht auf die erfindungsgemäße zweite
Kammerplatte von der Düsenseite her in der zweiten
Variante dargestellt. Die darunter liegenden Kammern
der bekannten ersten Kammerplatte sind ebenfalls
gestrichelt gezeichnet, um deren Lage relativ zur
erfindungsgemäßen zweiten Kammerplatte zu verdeutli
chen. Die Überdeckungsfläche F ist allerdings in
vorteilhafter Weise kleiner als bei der Fig. 1a.
Die Fig. 1d zeigt die Düsenanordnung in der Düselinie
1 nach der zweiten Variante des FSIJIL-Druckkopfes.
Die Düsenreihe 1 umfaßt die zu unterschiedlichen
Düsengruppen 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 gehörigen Düsen welche
so alternieren, daß die Überdeckung von Kammergruppen
der einen Ebene mit denen der anderen Ebene nur an den
Kammerrändern wirksam ist.
Die Überdeckungsfläche F von jeder Kammer der
Kammergruppe 101 bzw. 102 in der zweiten Kammerplatte
mit Kammern der Kammergruppe 103 bzw. 104 in der ersten
Kammerplatte ist durch den Versatz in x- und z-Richtung
minimierbar.
Die Schnittdarstellungen in den Fig. 2a bis 2e
zeigen den schichtweisen Aufbau des Druckkopfes und den
Weg des Tintenflusses nach der bevorzugten Ausführung
der Erfindung (zweite Variante, Fig. 1c). Eine erste in
einer ersten Ebene liegende Tintenkammern tragende
erste Kammerplatte 2 ist mit Mitteln zum Zuführen 151,
110 und Aktuatoren zum Austreiben 10 von Tinte aus
jeweils einer Düse zugeordneten Kammer ausgerüstet. In
der zweiten Variante nach Fig. 1c besteht der Druckkopf
aus nur 3 Platten. In jeder Kammerplatte 2, 3 ist eine
Gruppe 101, 102, 103, 104 von Tintenkammern auf der der
Düsenplatte 4 zugewandten Seite hineingearbeitet. Der
Tintenstrahldruckkopf weist eine Düsenplatte 4 nach dem
Face-Shooter-Prinzip auf. Diese umfaßt hineingear
beitete Bereiche 20, die als Membran ausgebildet sind,
auf welchen Mittel zum Austreiben 10 von Tinte (PZT-
Elemente) angeordnet werden. Die Düsenplatte 4 fungiert
einerseits als Membranplatte für die Tintenkammern der
zweiten Ebene. Daneben enthält sie die Düsen und
Düsenkanäle 112 in Form von zylinderförmigen die
Düsenplatte senkrecht durchlaufenden Durchgangs
öffnungen. Die Düsenplatte 4 ist auf der erfindungs
gemäßen die Tintenkammern tragenden zweiten Kammer
platte angeordnet und trägt eine einzige Düsenreihe 1,
die zu k Kammergruppen 101, 102, 103, 104, . . . gehörige
Düsengruppen 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, . . . aufweist und
welche in der Mitte der Fläche der Düsenplatte 4
angeordnet ist.
Es ist vorgesehen, daß Düsen einer Düsengruppe 1.1, 1.2
über Tintenkanäle 115 mit der in derselben Kammerplatte
3 gelegenen zugehörigen Kammergruppe 101, 102 verbunden
sind und daß mindestens Düsen einer weiteren
Düsengruppe 1.3, 1.4 über Durchgangsöffnungen 112 und
Tintenkanäle 111 in der vorgenannten ersten Kammer
platte 2 mit den zugehörigen Kammern mindestens einer
weiteren Kammergruppe 103, 104 verbunden sind.
In der Fig. 2a ist der Schnitt A-A′ mit
Tintenkanalführung von einem Ansaugraum 151 zu einer
Tintenkammer 104 der ersten Ebene und von dort zur
zugehörigen Düse in der Düsenplatte 4 gezeigt.
Die Fig. 2b zeigt hingegen einen Schnitt B-B′ mit
Tintenkanalführung von dem Ansaugraum 151, den
Einsaugkanal 110, 113, 114 zu einer Tintenkammer 102
der zweiten Ebene und von dort über die Düsenkanäle
115, 112 zur zugehörigen Düse. Daraus wird auch
ersichtlich, daß die Kammerplatte 3 neben der Struktur
der Tintenkammern, des Zuflusses (Einsaugkanäle) aus
dem Tintenvorrat (Ansaugraum) und dem Düsenkanal auch
noch die senkrecht verlaufenden Verbindungskanäle 112
von den Tintenkammern der ersten Kammerplatte 2 zu
deren zugehörigen Düsen in der Düsenplatte 4 aufweist.
Die Kammerplatte 2 enthält die Strukturen der Tinten
kammern und waagerecht verlaufende Tintenkanäle 111
sowie mindestens einen Ansaugraum 151, 152 und
waagerechte Verbindungskanäle 110 (Einsaugkanäle) zum
Ansaugraum 151, 152.
Der - in der Fig. 2c gezeigte - Schnitt C-C′ ist längs
der Düsenlinie 1 und in y-Richtung der Düsenachsen
gelegt. Er verdeutlicht, wie durch die Verzahnung der
Tintenkanäle der linken und rechten Hälfte der gemäß
Fig. 1c dargestellten Draufsicht eine besonders hohe
Dichte in der Anordnung der Düsen erreicht ist. Die
Düsenkanäle 112 der linken Hälfte sind fett gezeichnet.
Die zugehörigen Tintenkammern 101 und 103 sind fett
gestrichelt gezeichnet. In der Fig. 2d wird ein Schnitt
durch die Linie D-D′ der gemäß Fig. 1c dargestellten
Draufsicht für die linke Hälfte gezeigt, wobei der
Schnitt durch die Kammern der 1. Ebene geht. In der
Fig. 2e ist ein Schnitt durch die Linie E-E′ auf die
linke Hälfte der Draufsicht nach Fig. 1c gelegt worden,
wobei der Schnitt E-E′ durch alle Kammern der Ebene der
linken Hälfte geht.
Die Durchgangsöffnungen können auf verschiedene Weise
hergestellt werden, so können sie geätzt werden, mit
Laserstrahl durchgebrannt oder mit Spezialwerkzeugen
gestanzt werden. Die Auswahl des Verfahrens hängt unter
anderem vom verwendeten Material ab.
Da die Düsenplatte 4 nicht nur die Düsen sondern auch
die Aktuatoren 10 zur Volumenänderung der Tintenkammern
trägt, ist eine homogene Verbindung mit dem Material
der darunterliegenden Kammerplatte erforderlich. In der
vorzugsweisen Ausführung der Erfindung, wird als
Material für alle Platten des Druckkopfes photo
sensitives Glas verwendet. Die Strukturierung ein
schließlich der Ausbildung der Düsen wird durch einen
photolithografischen Prozeß und Ausätzung der
belichteten Teile erreicht. Die homogene und dicht
abschließende Verbindung der Platten wird durch
thermisches Diffusionsbonden hergestellt.
In den Fig. 3a bis 3c ist die bevorzugte Ausführung
der Erfindung (Variante 3) dargestellt, wobei der
Versatz, wie prinzipiell in der Fig. 1a zur Variante 1
bereits erläutert, gewählt wurde. In dieser Variante
besteht der Druckkopf jedoch aus mehr als 3 Platten,
wobei eine Mittelplatte 5 der Dicke H als
Abstandsplatte zwischen den Kammerplatten 2 und 3
eingesetzt wird. Dadurch kann bei Beibehaltung des
Prinzips einer gleichen Düsenkanallänge auch der
Versatz in x-Richtung um die Dicke H vergrößert werden.
Das ermöglicht eine weitere Verringerung der
Überlappung von Kammern. Die Düsenplatte 4 fungiert als
Deckplatte für die Tintenkammern der zweiten Ebene.
Daneben enthält sie die Düsen in Form von zylinder
förmigen die Platte senkrecht durchlaufenden Öffnungen.
Die Fig. 3a zeigt den Schnitt durch die - in der Fig.
1a gezeigte - Linie A-A′ für ein Teil des FSIJIL-Druck
kopfes nach 3. Variante. Die Fig. 3b zeigt den ent
sprechenden Schnitt durch die Linie B-B′, die Fig. 3c
den Schnitt durch die Linie C-C′ und die Fig. 3d den
Schnitt durch die Linie D-D′ für ein Teil des FSIJIL-
Druckkopfes nach der dritten Variante.
Es ist weiterhin für Subvarianten des FSIJIL-
Druckkopfes nach der dritten Variante vorgesehen,
weitere Abstandsplatten einzusetzen, um den Versatz in
x-Richtung zu vergrößern. Der Versatz in x-Richtung
wird dabei durch die Summe aller Dicken H der zweiten
Kammerplatte 3 und der Abstands- bzw. Mittelspalten 7
bzw. 5 bestimmt.
Die Fig. 3e zeigt den Schnitt durch die - in der Fig.
1a gezeigte - Linie A-A′ für ein Teil des FSIJIL-
Druckkopfes nach einer derartig modifizierten dritten
Variante mit einer weiteren Abstandplatte 7. Die
entsprechenden Schnitte durch die Linie B-B′ und C-C′
für einen Teil des FSIJIL-Druckkopfes müssen nicht
ausführlich erläutert werden, da sie ähnlich den
Schnitten nach der dritten Variante sind.
Eine weitere Ausführung mit mehreren Reihen von
Tintenkanalgruppen 101 bis 108 parallel und symmetrisch
zur Düsenlinie je Ebene wird anhand der Fig. 4a bis
4c für eine 4. Variante erläutert. Die Düsendichte kann
auf diese Weise verdoppelt werden. Die Fig. 4a zeigt
einen Schnitt durch die Linie A-A′eines Teils des
FSIJIL-Druckkopfes, der in der Fig. 4b gezeigten
Draufsicht auf die Düsenseite der vierten Variante. Der
Verlauf von nahe angeordneten Tintenkanälen außerhalb
der Schnittebene A-A′ ist dabei gestrichelt einge
zeichnet.
In der Fig. 4b ist die vierte Variante eines Face-
Shooter-Ink-Jet-In-Line-Druckkopfes in Draufsicht auf
die zweite Kammerplatte 3 (Düsenseite) dargestellt. Die
darunter im Volumen liegenden Kammern und Tintenkanäle
sind gestrichelt gezeichnet.
Aus den Fig. 4a und 4b wird ersichtlich, daß die
Tintenkanäle zwischen den Kammern im Volumen des Moduls
liegen. Erfindungsgemäß wird der Abstand zwischen den
vorgenannten Reihen von Tintenkanalgruppen innerhalb
jeder Ebene soweit erhöht, daß dies zu einer weiteren
Minimierung der Überdeckungsfläche führt. Somit kann
mit gutem Ergebnis auch der Versatz nach der ersten
prinzipiellen Variante Fig. 1a angewandt werden.
Die Fig. 4c verdeutlicht die Tintenführung in
perspektivisch Ansicht für ein Detail des FSIJIL-
Druckkopfes rechts von der Düsenlinie 1 bezogen auf die
Fig. 4a und 4b. Jeder Tintenkanal 111 bzw. 115 weist
Abschnitte für die Tintenführung in anderen Ebenen auf
und die Tintenkammern der Gruppe 101 und 103 sowie 102
und 104 sind um eine Weglänge näher an der Düsenlinie
angeordnet. Umgekehrt sind die Tintenkammern der
zusätzlichen Gruppen 105 und 107 sowie 106 und 108
näher an dem Ansaugraum 151, 152 angeordnet und jeder
Tinten-Eingangskanal 124 und 120 weist so Schnitte der
Tintenführung in anderen Ebenen auf.
Aus den Fig. 5 bzw. 9 ist die Leiterbahnführung zur
Kontaktierung der PZT-Elemente auf der Düsenseite
ersichtlich. Die Leiterbahnführung auf der Schalt
kreisseite ist vergleichbar angeordnet.
Allerdings kommen auf der Schaltkreisseite noch die
Leitungen von den PZT-Elementen der zweiten Kammer
platte hinzu. Die Leiterbahnführung auf der Schalt
kreisseite dieses Moduls ist in einer weiteren noch
schwebenden Anmeldung näher dargestellt. Als Treiber
schaltkeis kommt beispielsweise der Typ HV 04 oder
HV 06 in HVCMOS-Technologie der Firma Supertexinc. zum
Einsatz. Dieser umfaßt einen 64-bit Serien/Parallel-
Schieberegister mit nachfolgenden 64 Latches, das über
NAND- und OR-Gatter mit 64 CMOS-Treiberstufen verbunden
ist, welche einen Output bis zu Vs = 80 V abgeben
können. Die Ansaugräume 151, 152 vereinen sich an der
Peripherie des Moduls zu einem Raum 150, von dem ein
Durchgang 153 zu einem Dämpfungsglied 154 an der
Oberfläche (Schaltkreisseite) des Moduls führt, der
über Zuführkanäle 155, 156 mit einer Tintenver
sorgungsöffnung verbunden ist. Der in der Fig. 5 darge
stellte Modul 200 weißt Bohrungen 177 zur Befestigung
des Moduls und Masseleiterbahnen 180 mit ange
schlossener Elektrodenfläche 181 auf. Aufletzterer
wird später der jeweilige PZT-Kristall angeordnet und
kontaktiert. Die andere Elektrode auf der Oberfläche
des PZT-Kristalls wird über einen gebondeten Draht mit
der zugehörigen Leiterbahn 190 verbunden, welche zum
entsprechenden Ausgang des Treiberschaltkreises führt.
Die Fig. 6 zeigt ein in der Linie A-A′ geschnittenes
Teilstück des erfindungsgemäßen FSIJIL-Druckkopfes nach
einer ersten Variante. Der Schaltkreis 160 und die
Aktuatoren 10 sind durch äußere Kunststofformteile 170,
171 gegen Umwelteinflüsse geschützt. Die PZT-Elemente
sind über gebondete Drähte 131, 132 mit Leiterbahnen
190, 191 verbunden, welche zum vorgenannten Treib
schaltkreis 160 führen. Ein Flachkabel 185 stellt die
Verbindung zur Ansteuerelektronik, beispielsweise einer
Frankiermaschine, her. Zwischen Druckkopf und Postgut
oberfläche 100 wird ein definierter Abstand einge
halten.
In der Fig. 7a ist eine bevorzugte Variante eines
Verfahrens zur Herstellung von Tintenstrahldruckköpfen
aufgezeigt, welches die folgenden Schritte aufweist:
- - parallele Bearbeitung einer Glasplatte zur Her
stellung von unterschiedlich strukturierten Modul
platten, Feinschleifen und Aufbringen von Leiterbahnen,
- - Separieren und Verbinden der Einzelteile zu
mindestens einem Modul mit anschließendem Tempern,
- - Aufbringen, Bearbeiten und Kontaktieren von piezo
elektrischen Elementen mit aufgebrachten Leiterbahnen,
- - Assemblieren zum Druckkopf.
Die Vorteile des definierten Versatzes beruhen darauf,
daß einerseits Materialeigenschaften zwischen den
einzelnen Wafern und andererseits die einzelnen Prozeß
parameter untereinander ausgeglichen werden, also da
durch, daß alle Teile, die für das gleiche Druckmodul
hergestellt werden, aus dem gleichen Wafer und dem
gleichen Prozeß stammen.
Das Herstellungsverfahren für den erfindungsgemäßen
FSIJIL-Druckkopf beruht auf der Verwendung eines Wafers
aus photoempfindlichen Glas, auf welche eine Maske
aufgelegt wird. Nach dem Belichten mit UV-Licht wird an
den belichteten Stellen durch eine Wärmebehandlung eine
Phasenumwandlung amorphen Materials in seine kristal
line Phase bewirkt. Durch Ätzen wird dann kristallines
Material schichtweise abgetragen, wie das bereits von
IBM in dem US 4 092 166 vorgeschlagen worden war.
Zunächst werden in der Glasplatte alle Modulplatten
gleichzeitig bearbeitet. Dabei kommen die bekannten
Bearbeitungsschritte Ätzen und Feinschleifen zur
Anwendung. Im Unterschied zur Herstellung eines ESIJIL-
Druckkopfes, wie es bereits in der schwebenden Anmel
dung P 42 25 799.9 vorgeschlagen worden war, gibt es
keine spezielle Bearbeitung von ausgewählten Kammer
teilen.
Es ist vorgesehen, daß für die drei Bereiche Ätzmittel
mit unterschiedlicher Konzentration und/oder unter
schiedlichen Einwirkungszeiten zum Einsatz kommen, um
die entsprechenden Bereiche mit unterschiedlicher
Tiefengenauigkeit entfernen zu können, wobei die Tie
fengenauigkeit beim Ätzen der Bereiche für durchgehende
Bohrungen geringer ist als beim Ätzen sehr flacher Be
reiche für die Kanäle in den Kammerteilen und wobei
zuerst die durchgehenden Bohrungen, dann die Kammern
und dann die Düsenkanäle geätzt werden. Es ist
weiterhin vorgesehen, daß die Dicke der Bodenschicht
beim Ätzen der Kammern überwacht wird und daß die zum
Abschluß der Herstellung der Kammern erforderliche
Dicke der Bodenschicht (Membran) der Kammern durch
Feinschleifen jeder der Kammerteile erreicht wird.
Vor einem Separieren in einzelne Kammerplatten bzw.
Düsenplatten, erfolgt ein Aufbringen der Leiterbahnen.
Die Leiterbahnen werden vorzugsweise durch Aufsputtern
erzeugt jedoch sind auch andere Verfahren, wie übliche
Fotoresist- und Metallisierungsverfahren geeignet.
Möglichst werden dabei Metalle eingesetzt, die einen
nachfolgenden Temperprozeß überstehen. Es ist aus
DE OS 37 33 109 bekannt Platin oder Metalle der Platingruppe
einzusetzen, die einen Sinterprozeß bis zu 1300°C
aushalten.
Die Einzelteile werden in einem Modul verbunden, wobei
die Einzelteile ausgerichtet werden. Nach einem An
einanderheften der Einzelteile ist ein Modul entstan
den, welches anschließend getempert wird. Beim Tempern
findet im Glasmaterial ein Phasenübergang von amorph zu
kristallin statt.
Danach erfolgt die Auftragung von weiteren elektrischen
Leiterbahnen auf die Kammeroberfläche, das Aufbringen
der Piezokristalle und das Kontaktieren in einer an
sich bekannten Weise. Die Piezokristalle können einzeln
aufgeklebt werden mit anschließendem Aushärten des
Klebers. Es kann andererseits auch eine Schicht aus
piezoelektrischem Material auf die mit Leiterbahnen
versehenen Kammeroberfläche aufgetragen werden, welches
später strukturiert und kontaktiert wird. Es ist
vorgesehen, daß die PZT-Schicht zunächst in einzelne
PZT-Elemente separiert wird. Hierzu wird in vorteil
hafter Weise eine Laserstrahl-Bearbeitung eingesetzt.
Nach dem Aufbringen weiterer Leiterbahnen erfolgt eine
Kontaktierung der PZT-Elemente.
Schließlich ist es auch möglich, eine vorbehandelte
PZT-Platte zu metallisieren und auf die zweite Kammer
platte bzw. Düsenplatte aufzubringen. Das Aufbringen
kann in vorteilhafter Weise durch Kleben erfolgen.
Anschließend werden für jedes Moduls eine Anzahl
einzelner PZT-Elemente separiert. Die PZT-Elemente
werden ggf. nach dem Aufbringen weiterer Leiterbahnen
kontaktiert.
Die Fig. 8 zeigt eine fünfte Variante für den Aufbau
eines Tintenstrahldruckkopfes, bei der die Tinten
kammern der zweiten Kammerplatte von der entgegenge
setzten Seite strukturiert angeordnet wurden. In dem
Fall ist keine zusätzliche Deckplatte erforderlich,
welche die Tintenkammern nach unten abschließt. Statt
dessen wird zum dichten Abschließen der Tintenkammern
eine Mittelplatte eingesetzt.
Es ist erkennbar, daß allein die Düsenabmaße die maxi
male Anzahl an Düsen auf der Reihe bestimmen. Besteht
ein Erfordernis nach vergrößerter Auflösung, müßte ein
weiterer Druckmodul angeordnet werden.
Es ist bekannt, daß ein Tintenstrahldruckkopf aus
mehreren Modulen blockweise aufgebaut ist. Eine
Blockbauweise ist beispielsweise aus US 4 703 333
bekannt. Im Unterschied dazu liegen erfindungsgemäß
mindestens zwei gleichartige Kammerplatten in mehreren
Ebenen verteilt untereinander und/oder in einer Ebene
versetzt nebeneinander.
In erfindungsgemäßer Weise werden die Kammerteile für
die unteren Ebenen gleichzeitig mit denen für die obere
Ebene und gleichzeitig mit den Abstandsteilen bzw. der
Düsenplatte aus einer gemeinsamen Glasplatte herge
stellt.
Es sind in der sechsten Variante in einer Ebene ver
setzt nebeneinander liegende Kammerplatten vorgesehen,
welche jeweils zu einem andren Block gehören. Es ist
nicht erforderlich beide Kammerplatten voneinander ab
zutrennen.
Im Unterschied dazu ist beispielsweise aus US 47 03 333
eine Blockbauweise mit auseinandernehmbaren Blöcken
bekannt, wobei die einzelnen Blöcke genau justiert
werden müssen. Dieser Nachteil ist erfindungsgemäß
vermeidbar, durch in einer Ebene zusammenhängende
Komplexe von gleichartigen Kammerplatten bzw. Düsen
platten. Der erforderliche Versatz zwischen den
Kammerplatten in einer Ebene wird mit höchster
Genauigkeit durch den vor dem Ätzen durchgeführten
litographischen Prozeß sichergestellt.
In der Fig. 9 ist die Leiterbahnführung auf der
Düsenseite eines aufgrund des oben genannten Her
stellungsverfahrens gemäß sechster Variante gefertigten
FSIJIL-Druckkopfes dargestellt.
In der Fig. 7b ist ein Verfahren zur Herstellung von
Tintenstrahldruckköpfen in einer weiteren Variante
aufgezeigt. Die Fig. 7b zeigt folgende Schritte:
- - parallele Bearbeitung einer Glasplatte zur Her
stellung von unterschiedlich strukturierten Modul
platten. Vor einem Separieren in einer Ebene
zusammenhängende Komplexe von gleichartigen Kammer
platten bzw. Düsenplatten, erfolgt alternierend in
mehreren Schritten ein Ätzen und ein Feinschleifen und
dann noch ein Aufbringen von Leiterbahnen (durch
Sputtern),
- - Separieren und Verbinden der Einzelteile zu mindes
tens einem Modul mit anschließendem Tempern,
- - Aufbringen, Bearbeiten und Kontaktieren der piezo
elektrischen Elemente mit aufgebrachten Leiterbahnen,
- - Assemblieren zum Druckkopf.
Im Unterschied zur Variante nach Fig. 7a werden zuerst
durchgehende Bohrungen und vertikale Düsenkanäle und
nichtdurchgehende Öffnungen und Kammern gleichzeitig
hergestellt. Durch mehrfaches Belichten (Durchbe
lichten) und Wärmebehandlung werden erste Bereiche,
z. B. durchgehende Düsenkanäle, zum Ätzen vorbehandelt.
Dagegen werden zweite Bereiche, z. B. Kammern, nur bis
zu einer vorbestimmten Tiefe belichtet. Ab dieser Tiefe
verringert sich in den zweiten Bereichen die Ätzge
schwindigkeit gegenüber den ersten Bereichen. Vor dem
Ätzen horizontaler Tintenkanäle erfolgt eine Vorbehand
lung der Plattenoberfläche durch Feinschleifen und
Belichten mit UV-Licht sowie anschließender Wärmebe
handlung.
Das Aufbringen von PZT-Elementen kann auffolgende
Weise erfolgen:
- - Eine erste vorbehandelte PZT-Platte wird metallisiert
und auf die Membran des Abstandsteils bzw. Düsenplatte
aufgebracht. Anschließend werden für jedes Moduls eine
Anzahl einzelner PZT-Elemente separiert.
Eine zweite vorbehandelte PZT-Platte wird metallisiert
und auf die zweite Kammerplatte aufgebracht. An
schließend werden für jedes Moduls eine Anzahl
einzelner PZT-Elemente separiert.
Danach werden die Einzelteile für die Kammerteile ggf.
das Abstandsteil bzw. für die Düsenplatte jedes Moduls
separiert.
Das Assemblieren zum Druckkopf kann für alle oben
genannten Varianten des Herstellungsverfahrens auf
folgende Weise erfolgen:
- - Düsenreinigung mittels Druckluft.
- - Behandlung (Reinigen und Spülen) der Kammern und
Düsen. Durch Spülen mit einer ersten geeigneten
handelsüblichen Flüssigkeit entsteht eine hydrophile
Innenbeschichtung.
- - Durch Behandlung der Düsenplatte auf der Druckseite
mit einer zweiten geeigneten Flüssigkeit wird eine
hydrophobische Außenbeschichtung erreicht. Nach dem
Aushärten der Oberschicht sind die Düsen fertig
gestellt.
- - Versehen des Moduls mit den erforderlichen
Treiberschaltkreisen auf der zur Druckseite abgewandten
Seite des Moduls und mit einem Schutzgehäuse.
- - Kombination des Moduls mit weiteren zu seinem Betrieb
erforderlichen unterschiedlichen Mitteln (elektrische,
mechanische und Tintenversorgungsmittel). Zum Abschluß
erfolgt noch ein Druckkopftest.
Beim Kontaktieren vor dem Vereinzeln ist es vorteil
haft, daß auch die Mittelteile mit Leiterbahnen ver
sehen werden können. Beispielsweise werden die Modul
platten durch Sputtern mit einem Metall beschichtet.
Dadurch kann eine Leitungsführung von den anderen
Schichten zu den oberen Schichten des Moduls kreuzungs
frei erfolgen, insbesondere wenn sehr viele Elemente zu
kontaktieren sind. Die Moduleinzelteile werden ausge
richtet aufeinandergeheftet und getempert, wobei ein
Phasenübergang von amorph zu kristallin erfolgt. Es ist
vorgesehen, daß Abstandsteile zwischen den Modulen
liegen bzw. zusätzlich angeordnet sind und daß die
Abstandsteile aus dem Plattenmaterial hergestellt
werden, wobei ein Strukturieren durch Ätzen erfolgt.
Der Druckkopf wird abschließend in einem Gehäuse
untergebracht, bevor er auf Funktionsfähigkeit getestet
wird, um fehlerhafte Exemplare auszusondern.
In der Fig. 7c ist ein weiteres Herstellungsverfahren
dargestellt, wobei jeder Wafer nur einen Modulplatten
typ aufweist und die Wafer übereinander verbunden
werden, wobei ein großflächiges Diffusionsbonden ver
wendet wird. Erst danach wird zu einer Vielzahl von
Modulen vereinzelt, die dann getrennt weiterbearbeitet
werden. Dies ist vorteilhaft möglich, wenn die
einzelnen Modulplatten lediglich über Stege
untereinander verbunden sind, welche sich leicht,
vorzugsweise durch Sägen, zertrennen lassen. Die Stege
werden zuvor beim Ätzen im ersten Verfahrensschritt
hergestellt.
Eine weitere Erhöhung der Druckdichte kann durch ein
übliches Schrägstellen des Moduls zur Druckrichtung
erzielt werden. Die Erfindung ist nicht auf die vor
liegenden Ausführungsform beschränkt. Vielmehr ist eine
Anzahl von Varianten denkbar, welche von der darge
stellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten
Ausführungen Gebrauch machen.