EP0648607B1 - Tintenstrahldruckkopfmodul für einen Face-Shooter-Tintenstrahldruckkopf und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Tintenstrahldruckkopfmodul für einen Face-Shooter-Tintenstrahldruckkopf und Verfahren zu seiner Herstellung Download PDF

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EP0648607B1
EP0648607B1 EP94250212A EP94250212A EP0648607B1 EP 0648607 B1 EP0648607 B1 EP 0648607B1 EP 94250212 A EP94250212 A EP 94250212A EP 94250212 A EP94250212 A EP 94250212A EP 0648607 B1 EP0648607 B1 EP 0648607B1
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EP
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ink
chamber
nozzle
plate
chambers
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EP0648607A2 (de
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Francotyp Postalia GmbH
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    • Y10T29/49904—Assembling a subassembly, then assembling with a second subassembly

Definitions

  • the invention relates to an inkjet printhead module for a face shooter inkjet printhead that Preamble of claim 1 specified type and associated processes for its manufacture.
  • Such an ink jet print head can be small fast printers. Such will be for example for franking machines for franking Postage used.
  • Ink-jet printheads developed later after the Face shooting principle such as in the relevant Patents US 47 30 197, US 47 03 333, US 46 95 854, US 46 35 079, US 46 41 153 and US 46 80 595 described is also made up of ink chambers, the left and to the right of a line of nozzle orifices orthogonal to the longitudinal axes of the ink chambers are arranged.
  • the ink chambers are with her Longitudinal axis all in one plane. Even with this arrangement the achievable density in the arrangement of the Nozzles through the width of the chamber and through the thickness the partition between two chambers, because of the cross-talk effect a certain minimum cannot fall below.
  • EP 426 473 A2 is a face shooter ink jet print head with a high packing density Ink chambers known in one level, the higher one Resolution in the printed image through a concentration of all It is permitted to reach nozzles in a row of nozzles.
  • the Structure of the head is extremely complicated and with a variety of panels in several levels fitted. The high number of levels in total but requires a complex ink supply and also longer ink channels to the nozzles. Its manufacture is complex and therefore expensive.
  • Each rectangular chamber is a supply channel and a nozzle and a vibrating plate with piezoceramic Associated with item.
  • the disadvantage here is that those in the ink supply and in each chamber occurring pressure waves a crosstalk to other Can cause pressure chambers. Only through very complex This crosstalk can be implemented subsequently be eliminated so that these ink jet printheads ultimately consist of many individual plates that in a complex and expensive manufacturing process have to be manufactured.
  • DE 34 45 761 A1 also describes a method for Manufacture of a transducer assembly from a single Plate of a transducer material known. After this Coating the lower plate surface with a Material is removed from the membrane layer upper plate surface of the transducer material in order to create separate areas on the membrane above each pressure chamber (area 25.4 mm * 2.54 mm) are arranged. This eliminates the need an adhesive bond between the to manufacture individual transducer elements and the membrane and the uniformity of all distances is improved. However, the resulting nozzle spacing is one printhead thus produced continues to be relatively large.
  • the one with the face-shooter-ink-jet module with two Groups of. arranged symmetrically to the nozzle line Ink chambers achieved double nozzle density in one Series is used in the solution mentioned in US 4,525,728 an edge shooter ink jet printing module with one each Row of nozzles per chamber plate increased in a different way.
  • the dimensions of the chamber and channels can be under be further reduced in certain circumstances.
  • the longitudinal axes of the relatively long ink chambers towards the ink jet while the width of the Ink chamber is extremely reduced. Becomes problematic but now the manufacturing step of applying the PZT elements. The tolerances to be observed are extreme small.
  • the task is to create one if possible compact inkjet print head based on the face-shooter principle with high resolution, with one module which can be assembled from a few panel parts, with a structure around a particularly narrow nozzle spacing in a row of nozzles for a particularly high resolution to reach when printing.
  • the structure should also the lowest possible crosstalk of the ink chambers with associated actuators with each other via the Have ink chambers and only a simple control individual groups of nozzles. It is still task with a manufacturing process to create low manufacturing costs. Low Size or material differences between the glass pieces should not lead to deviations in the nozzle shape and Position.
  • the invention assumes that due to this solution according to the invention with horizontal and vertical staggered ink chambers a higher Nozzle density, completely independent of the dimensions of the Ink chambers, for a face-shooter-ink-jet print head is achievable. This will be approximately the same Channel length through defined offset of the ink chamber group reached to the nozzle line within each level, which, due to the vertical offset of the levels, differently designed channel length compensated.
  • Channels of a first Art connect the ink chambers of the first level with the nozzle plate.
  • Channels of a second kind connect the Ink chambers of the second level through those in the first Level chamber plate through with the nozzle plate.
  • nozzles have to be supplied with ink, which in turn between those nozzles that come from the ink chambers the first level are arranged are and with these a dense line of equidistant Forms nozzles in the z direction.
  • the arrangement of the chambers on the one hand and the nozzle line to an intake chamber on the other hand is therefore done in such a way that differently long ink channels (nozzle and Inlet channels) are provided, the sum of the Ink channel lengths per chamber remains approximately constant.
  • the first level ink chambers form a first Chamber group, which is connected to the associated nozzle channels Nozzle group is connected.
  • the Second level ink chambers a second chamber group, which via inlet channels with the associated Nozzle group is connected. In the same way can ink chambers of other levels via channels of second type in connection with associated nozzle groups to be brought.
  • the chamber groups of at least one chamber plate are symmetrical to the row of nozzles in the Middle of a module is arranged on the pressure side.
  • third and / or fourth chamber groups provided to the first and second chamber groups the chamber plate are symmetrical to the row of nozzles arranged in the middle of a module on the pressure side is.
  • the are symmetrical on both sides of the nozzle line is through the further plane and the horizontal offset in x-, z-direction in each plane with a larger chamber width higher resolution possible.
  • the chamber width be doubled.
  • Nozzle density can be doubled.
  • the inkjet printhead is made up of just one module is the chamber groups in at least one chamber plate in several rows parallel to the nozzle line in different Contains distance arranged.
  • the distances are bridged by ink channels, which in the volume of the module and partly between the Chambers.
  • the ink channels are in the inkjet printhead offset in the x-direction and z-direction.
  • the Nozzles around at least two in the z direction not more than half a nozzle distance apart Ink channels are arranged in the same piece of glass and with the aforementioned ink channels via vertical Nozzle channels connected.
  • Each of the nozzle channels from the Chambers on the one hand have a defined same first flow resistance and each Inlet channels from the intake chamber to the chambers on the other hand, have a defined same second flow resistance on. This can be achieved that the channels in the vertical direction by several Lead levels to the chambers or to the nozzles, whereby all channels of the same length have the same length Have cross-section.
  • Each nozzle channel has one defines lower first flow resistance than every inlet duct. This can also be done through either cross-sectional changes and / or turns can be reached in the horizontal direction.
  • ink jet print head in several rows of ink chamber groups on each level arranged parallel and symmetrical to the nozzle line are, among the chamber groups of the first level in at least a second plane symmetrical to Nozzle line chambers arranged in another chamber group are which laterally in the z direction and to The nozzle line is offset in the x direction.
  • the Process for manufacturing the ink jet print head starts from the CAD development of a printhead design out. A mask is made to make one cover photosensitive glass plate.
  • the masked glass plate becomes one at least once Irradiation with UV light of the appropriate wavelength then subjected to heat treatment.
  • the areas to be removed from each plate preferably etched out.
  • the duration of the etching bath determines the layer thickness of the removed Materials.
  • the layer thickness of when etching out remaining membrane is monitored. When reached a predetermined layer thickness is determined by means of Fine grinding the surface treated or a defined membrane thickness set.
  • the membrane plate and a chamber plate comes with Conductor tracks for the later applied PZT elements Mistake.
  • Three individual parts each consisting of two Chamber parts, and consisting of at least one another plate, at the same time serving as a spacer, are aligned and tacked together as well then annealed or the diffusion bonding process fed.
  • nozzle channels are specially treated and the cavities (chambers) and the nozzle plate of the module before the printhead with driver circuits is contacted, completed and assembled.
  • a glass plate immediately separated into individual module plates In a preferred variant, a glass plate immediately separated into individual module plates.
  • a composite of at least two Modular plates placed next to each other are the same Type persists.
  • This has the advantage that the litographic process of the offset of the module plates against each other in the z direction by half a nozzle distance can be realized with high precision.
  • An advantage in addition to the increased nozzle density of the face shooter ink jet in-line print head (FSIJIL printhead) is also that all the nozzles in the same piece of glass are arranged because before the diffusion bond process corresponding vertical nozzle channels into the Nozzle plate of the module forming the glass piece is etched or be introduced in a comparable manner. This is it is possible to have a constant for all nozzles Nozzle size and an equal distance and from Nozzle line to nozzle line an even offset to reach. This reduces the manufacturing costs.
  • Figures 1a and 1b and Figures 1c and 1d show two variants, according to which the FSIJIL print head according to the invention can be manufactured.
  • the two variants differ only in the sequence of periodic arrangement of nozzles which chambers the first and second levels or left and right Half of the printhead are assigned. Nozzles each the nozzle group 1.1, 1.2, 1.3 and 1.4 belong to one Chamber of chamber groups 101, 102, 103, 104.
  • FIG. 1a The face shooter ink jet in-line print head is shown in FIG. 1a in plan view from the nozzle side on the second chamber plate according to the invention from the nozzle side shown here in the first variant.
  • the one below lying chambers of the known first chamber plate are drawn with dashed lines to their position relative to to clarify the second chamber plate according to the invention.
  • the coverage area F of a chamber of the Chamber group 102 in the second chamber plate with one Chamber of chamber group 104 in the first chamber plate is hatched. Both chambers have one Offset of size X in the x direction and an offset of Size Z in the z direction.
  • the individual chamber groups are mutually offset in the x and z directions.
  • the a nozzle group 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 forming nozzles are arranged in a row in a direction z.
  • the Ink drops become in one of the x and z directions eject orthogonal y direction.
  • the associated Chamber groups 101, 102 are in the x direction and Chamber groups 103, 104 are in one of these two Directions x and z offset orthogonal direction y arranged.
  • the nozzle groups are with the corresponding ones in the chamber plates 3 or 2 located chamber groups 101, 102, 103, 104 via ink channels in communication to supply the ink. It is provided that in the Nozzle row the nozzles of the nozzle groups with nozzles of the other nozzle groups alternate.
  • FIG. 1b shows the nozzle arrangement for explanation in the nozzle line after the first variant of the FSIJIL print head shown.
  • FIG. 1c The face shooter ink jet in-line print head is shown in FIG. 1c in plan view of the second according to the invention Chamber plate from the nozzle side in the second Variant shown.
  • the chambers below the known first chamber plate are also drawn in dashed lines to their position relative to to clarify the second chamber plate according to the invention.
  • the coverage area F is in advantageously smaller than in Figure 1a.
  • Figure 1d shows the nozzle arrangement in the nozzle line 1 after the second variant of the FSIJIL printhead.
  • the nozzle row 1 includes the different Nozzle groups 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 belonging to which nozzles so alternate that the coverage of chamber groups one level with those of the other level only at the Chamber edges is effective.
  • the coverage area F of each chamber of the Chamber group 101 or 102 in the second chamber plate with chambers of chamber group 103 or 104 in the first Chamber plate is due to the offset in the x and z directions minimizable.
  • FIG. 1c The sectional views in Figures 2a to 2e show the layered structure of the printhead and the Ink flow path according to the preferred embodiment the invention (second variant, Fig.1c).
  • a first in a first level bearing ink chambers first chamber plate 2 is provided with means for feeding 151, 110 and actuators for driving out 10 of ink each chamber assigned to a nozzle.
  • the print head from only 3 plates. There is one in each chamber plate 2, 3 Group 101, 102, 103, 104 of ink chambers on the Nozzle plate 4 facing side worked into it.
  • the Inkjet printhead has a nozzle plate 4 after Face shooter principle.
  • the nozzle plate 4 acts on the one hand as a membrane plate for the ink chambers of the second level. It also contains the nozzles and Nozzle channels 112 in the form of the cylindrical Nozzle plate with vertical through openings.
  • the nozzle plate 4 is on the invention the second chamber plate supporting the ink chambers arranged and carries a single row of nozzles 1, those belonging to k chamber groups 101, 102, 103, 104, ... Has nozzle groups 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, ... and which in the middle of the surface of the nozzle plate 4 is arranged.
  • nozzles of a nozzle group 1.1, 1.2 via ink channels 115 with that in the same chamber plate 3 associated chamber group 101, 102 connected are and that at least one another Nozzle group 1.3, 1.4 via through openings 112 and Ink channels 111 in the aforementioned first chamber plate 2 with the associated chambers at least one further chamber group 103, 104 are connected.
  • FIG. 2b shows a section B-B ' Ink channel guide from the suction chamber 151 of the Intake channel 110, 113, 114 to an ink chamber 102 the second level and from there via the nozzle channels 115, 112 to the associated nozzle.
  • the chamber plate 3 in addition to the structure the ink chambers, the inflow (suction channels) the ink supply (suction chamber) and the nozzle channel too nor the vertical connection channels 112 from the ink chambers to the first chamber plate 2 has their associated nozzles in the nozzle plate 4.
  • the chamber plate 2 contains the structures of the ink chambers and horizontal ink channels 111 and at least one suction chamber 151, 152 and horizontal connecting channels 110 (intake channels) to Intake space 151, 152.
  • the section C-C 'shown in FIG. 2c is longitudinal the nozzle line 1 and in the y-direction of the nozzle axes placed. It illustrates how the interlocking of the Ink channels of the left and right half of the according 1c a particularly high plan view Density in the arrangement of the nozzles is reached.
  • the Nozzle channels 112 of the left half are shown in bold.
  • the associated ink chambers 101 and 103 are bold drawn in dashed lines.
  • 2d is a section by the line D-D 'shown in FIG. 1c Top view shown for the left half, with the Cut through the chambers of the 1st level.
  • Fig. 2e is a section through the line E-E 'on the the left half of the top view according to FIG. 1c has been placed, the section E-E 'through all chambers of the plane of left half goes.
  • the passage openings can be in different ways are manufactured, so they can be etched with Laser beam burned out or with special tools to be punched. The choice of procedure depends on other from the material used.
  • the nozzle plate 4 not only the nozzles but also the actuators 10 for changing the volume of the ink chambers is a homogeneous connection with the material the underlying chamber plate is required.
  • the material the underlying chamber plate is required.
  • the structuring including the formation of the nozzles is carried out by a photolithographic process and etching of the exposed parts reached.
  • the homogeneous and dense final connection of the panels is done by thermal diffusion bonding.
  • FIGS. 3a to 3c the invention (variant 3) shown, the Offset, as in principle in FIG. 1a to variant 1 already explained, was chosen.
  • the print head consists of more than 3 plates, with a central plate 5 of thickness H as Spacer plate between the chamber plates 2 and 3 is used. This can while maintaining the Principle of the same nozzle channel length as that Offset in the x direction can be increased by the thickness H. This enables a further reduction in the Chamber overlap.
  • the nozzle plate 4 acts as Cover plate for the second level ink chambers. In addition, it contains the nozzles in the form of cylindrical ones the plate vertically continuous openings.
  • Figure 3a shows the section through - in the figure 1a shown - line A-A 'for part of the FSIJIL printhead according to the 3rd variant.
  • Figure 3b shows the corresponding Section through the line B-B ',
  • Figure 3c the section through the line C-C 'and the figure 3d den Section through line D-D 'for part of the FSIJIL printhead according to the third variant.
  • Figure 3e shows the section through - in the figure 1a shown - line A-A 'for part of the FSIJIL printhead after a modified third Variant with another spacer plate 7.
  • the corresponding cuts through the lines B-B 'and C-C' for part of the FSIJIL printhead do not have to are explained in detail because they are similar to the Cuts after the third variant are.
  • FIGS 4c Another version with several rows of Ink channel groups 101 to 108 parallel and symmetrical the nozzle line per level is based on FIGS 4c explained for a fourth variant.
  • the nozzle density can be doubled in this way.
  • Figure 4a shows a section through the line A-A 'a part of FSIJIL printhead, that shown in Fig. 4b Top view of the nozzle side of the fourth variant. Of the Course of nearby ink channels outside the section plane A-A 'is shown in dashed lines.
  • FIG. 4b shows the fourth variant of a face shooter ink jet in-line print head in top view of the second chamber plate 3 (nozzle side) is shown.
  • the chambers and ink channels underneath in the volume are drawn with dashed lines.
  • FIGS. 4a and 4b It can be seen from FIGS. 4a and 4b that the Ink channels between the chambers in the volume of the module lie. According to the distance between the aforementioned series of ink channel groups within each level increased so that this leads to another Minimizing the coverage area leads. So can with good results also the offset after the first principle variant Fig. 1a can be applied.
  • FIG. 4c illustrates the ink guidance in FIG perspective view for a detail of the FSIJIL printhead to the right of the nozzle line 1 related to the Figures 4a and 4b.
  • Each ink channel 111 or 115 has Ink guide sections in other layers and group 101 and 103 and 102 ink chambers and 104 are one path closer to the nozzle line arranged.
  • the ink chambers are the additional groups 105 and 107 and 106 and 108 arranged closer to the suction space 151, 152 and each Ink input channel 124 and 120 thus have sections the ink guide in other levels.
  • the conductor track guidance is shown in FIGS. 5 and 9 Contacting the PZT elements on the nozzle side evident.
  • the conductor track on the circuit side is arranged comparable.
  • this module is in another one pending application shown in more detail.
  • driver switching circuit comes for example the type HV 04 or HV 06 in HVCMOS technology from Supertexinc. to the Commitment.
  • the suction spaces 151, 152 combine at the Periphery of the module to a room 150, one of which Passage 153 to an attenuator 154 on the Surface (circuit side) of the module leads the via feed channels 155, 156 with an ink supply opening connected is.
  • Module 200 has holes 177 for fastening of the module and ground conductors 180 with connected Electrode surface 181. On the latter the respective PZT crystal is later arranged and contacted. The other electrode on the surface of the PZT crystal is attached using a bonded wire the associated interconnect 190 connected to the corresponding output of the driver circuit leads.
  • Figure 6 shows a cut in line A-A ' Section of the FSIJIL printhead according to the invention a first variant.
  • Circuit 160 and the Actuators 10 are formed by outer plastic molded parts 170, 171 protected against environmental influences.
  • the PZT elements are via bonded wires 131, 132 with conductor tracks 190, 191. which to the above drive circuit 160 lead.
  • a flat cable 185 provides the Connection to the control electronics, for example one Franking machine, fro. Between the print head and the surface of the mail 100 a defined distance is maintained.
  • the advantages of the defined offset are based on that on the one hand material properties between the individual wafers and on the other hand the individual process parameters be balanced with each other, that is, that all parts for the same print module are made from the same wafer and the same process.
  • the manufacturing process for the invention FSIJIL printhead is based on the use of a wafer made of photosensitive glass, on which a mask is launched. After exposure to UV light turns on the exposed areas by heat treatment Phase transformation of amorphous materials into their crystalline Phase. Etching then becomes crystalline Material removed in layers, like that of IBM had been proposed in US 4,092,166.
  • Step a) consists of several sub-steps a1) to a3), which are designed differently can be.
  • the depth accuracy when etching the areas for continuous Holes is smaller than when etching very flat areas for the channels in the chamber parts and where first the through holes, then the chambers and then the nozzle channels are etched. It is further provided that the thickness of the bottom layer is monitored during the etching of the chambers and that the for Completion of the manufacture of the chambers required Thickness of the bottom layer (membrane) of the chambers Fine grinding each of the chamber parts is achieved.
  • step a3) Before separating into individual chamber plates or Nozzle plates in step b) takes place in step a3) Application of the conductor tracks.
  • the traces will but are preferably also produced by sputtering other processes, such as conventional photoresist and metallization processes suitable. Metals are made as possible used a subsequent annealing process survive. It is known from DE OS 37 33 109 platinum or to use platinum group metals that Endure sintering process up to 1300 ° C.
  • Step b) The individual parts for the chamber parts, if necessary, the spacer or for the nozzle plate of each module are in Step b) separated and then into a module connected, whereby the individual parts are aligned. After the individual parts have been tacked together, a Module was created, which is then annealed. During the tempering there is a phase transition in the glass material from amorphous to crystalline instead.
  • step c) the application of further electrical conductor tracks on the chamber surface, the application of the piezo crystals and that Contact in a manner known per se.
  • the Piezo crystals can be glued on individually then curing the adhesive.
  • it can also a layer of piezoelectric material on the chamber surface provided with conductor tracks which are later structured and applied is contacted. It is envisaged that the PZT layer first separated into individual PZT elements becomes. For this purpose, a Laser beam processing used. After applying further conductor tracks are contacted PZT elements.
  • the last step d) is the assembly of the modules to a printhead.
  • Figure 8 shows a fifth variant for the structure an ink jet print head in which the ink chambers the second chamber plate from the opposite Page were arranged in a structured manner. By doing Case no additional cover plate is required, which closes the ink chambers down. Instead of which is used to seal off the ink chambers a middle plate is used.
  • an ink jet print head is made of several modules are built up in blocks.
  • Such Block construction is known for example from US 4,703,333.
  • the chamber parts for the lower levels simultaneously with those for the upper level and simultaneously with the spacers or the nozzle plate a common glass plate.
  • the inkjet printhead that works on the face-shooter principle a row of nozzles in the surface of a nozzle plate arranged in the z-direction contains an ink jet allowed to eject in the y direction, existing thus from several modules.
  • On a first level a chamber plate carrying the ink chambers with a Membrane arranged, each chamber part means for Feed and drive ink out of each chamber assigned. It is provided according to the invention that at least one additional chamber plate 3 in.
  • a further level between the nozzle plate 4 and the first chamber plate 2 is arranged and chamber groups has, the chamber groups at least one Chamber plate 2, 3 per module symmetrical to nozzle row 1 of the respective module, which are in the middle of each Module on the printed side in the nozzle plate 4 is arranged and wherein the nozzle plate 4 membrane areas 20, which with ink expulsion means 10 are provided.
  • the invention are in one level contiguous complexes of similar chamber plates or nozzle plates, if necessary, spacer plates arranged. It is provided that at least the structures the chamber plates 2, 3 and nozzle plate 4 each two modules in the respective x, z plane in the z direction offset by a maximum of half the nozzle distance are worked in side by side.
  • the nozzle row 1 in the nozzle plate 4 of each module comprises several Nozzle groups 1.1, 1.2, 1.3 and 1.4, each module the inkjet printhead at least one group 101, 102 of ink chambers on that of the nozzle plate 4 facing side of the second chamber plate 3, where at least one nozzle group 1.1, 1.2 with the in the same chamber plate 3 associated chamber groups 101, 102 is connected, and at least one further nozzle group 1.3, 1.4 through through openings in the aforementioned chamber plate 3 with the associated Chambers at least one more on the first level chamber group 103, 104 located in chamber plate 2 connected is.
  • the conductor track is on the nozzle side one due to the manufacturing process mentioned above manufactured FSIJIL printhead according to the sixth variant partially shown.
  • the neighboring ones Modules of each complex are in the x-direction from each other spaced on the glass plate to accommodate the to create necessary electrical conductor tracks.
  • Step aa first through holes and vertical Nozzle channels and non-continuous openings and chambers manufactured at the same time.
  • first Areas e.g. continuous nozzle channels
  • second areas e.g. Chambers
  • the first conductor tracks be applied (by sputtering).
  • the middle parts are also provided with conductor tracks can.
  • the module plates are through Sputter coated with a metal. This can routing from the other layers to the upper layers of the module are cross-free, especially when very many items to contact are.
  • step b) separation there is a sub-step b1) Separating the required parts of the module from the Glass plate or the related complexes. It is provided that spacers between the modules lie or are additionally arranged and that the Spacers made from the same sheet material structuring before separating is provided by etching in step aa3).
  • the individual module parts are aligned in sub-step b2) stapled and annealed, one Phase transition from amorphous to crystalline takes place.
  • FIG. 7c This further production method is shown in FIG. 7c shown.
  • Step bb) includes based on the previous one So step ii) is not a sub-step to connect Individual parts or related complexes.
  • the Separation is advantageously possible if the individual Module plates or related complexes only are connected to each other via webs, which are allow to be cut easily, preferably by sawing.
  • the lands are previously etched in the first Process step aaa) produced. After execution steps aaa), i), ii) and bb) become the others Steps c) and d) performed.
  • the invention is not based on the present Embodiment limited. Rather is a number of variants conceivable, which of the shown Solution even with fundamentally different types Make use of the remarks.

Description

Die Erfindung betrifft einen Tintenstrahldruckkopfmodul für einen Face-Shooter-Tintenstrahldruckkopf der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art und zugehörige 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 unternommen, 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.
Bei einem in der DE OS 23 49 555 vorgeschlagenen Edge-Shooter-Tintenstrahldruckkopf liegen Düsenöffnungen in einem Mittelteil, welche mit beidseitig in Seitenteilen angeordneten Kammern in Verbindung stehen. Eine solche Anordnung ist aber auf einen Face-Shooter-Tintenstrahldruckkopf nicht einfach zu übertragen, ohne daß wieder andere Nachteile auftreten.
Aus der DE 33 31 488 ist ein rundes Kopfstück für eine Farbspritzvorrichtung vorgeschlagen worden, mit einer Mehrzahl an in einer weiteren Ebene gelegenen Kammern, welche jeweils mit einer zugehörige Düsenreihe auf einer Düsenplatte über Tintenkanäle in Verbindung stehen. Auf der Düsenplatte sind die Düsenreihen zueinander parallel und seitlich versetzt angeordnet. Ein derartiger Face-Shooter-Tintenstrahlkopf benötigt jedoch relativ lange Tintenkanäle zu den Düsen, weil der Platz radial nach innen zur Düsenreihe eingeschränkt ist. Durch die kreisförmige Anordnung der Kammern in radialer Entfernung ist die Kammergröße unter den PZT-Elementen in der Breite aber auch die maximal mögliche Länge der Düsenreihe eingeschränkt und es wird mit maximal 40 Düsenöffnungen keine hohe Düsendichte erreicht. Außerdem lassen sich mehrere solcher Kopfstücke nicht zu einem Druckkopf höherer Auflösung kombinieren.
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 Anordnung 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 Minimum 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.
Aus der EP 426 473 A2 (Roy) ist ein Face-shooter-Tintenstrahldruckkopf mit einer hohen Packungsdichte an Tintenkammern in einer Ebene bekannt, der eine höhere Auflösung im Druckbild durch eine Konzentration aller Düsen in einer Düsenreihe zu erreichen gestattet. Die Struktur des Kopfes ist aber überaus kompliziert und mit einer Vielzahl an Platten in mehreren Ebenen ausgestattet. Die hohe Anzahl an Ebenen insgesamt erfordert aber eine aufwendige Tintenzuführung und auch längere Tintenkanäle zu den Düsen. Seine Herstellung ist aufwendig und damit teuer.
Insbesondere aus der US 46 80 595 ist ein Herstellungsverfahren für einen Face-Shooter-Ink-Jet-Druckkopf mit einer Düsenlinie zwischen zwei Gruppen von Tintenkammern 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 Aufzeichnungsträgers herzustellen. Tintenstrahldruckköpfe mit einer geneigten Anordnung zur Oberfläche eines Aufzeichnungsträgers 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 möglichst kompakten Tintenstrahldruckkopfes nach dem Face-Shooter-Prinzip mit hoher Auflösung, mit einem Modul der aus wenigen Plattenteilen zusammenstellbar ist, mit einer Struktur, um einen besonders engen Düsenabstand in einer Düsenreihe für eine besonders hohe Auflösung beim Drucken zu erreichen. Die Struktur soll außerdem ein möglichst geringes Übersprechen der Tintenkammern mit zugehörigen Aktuatoren untereinander über die Tintenkammern aufweisen und nur eine einfache Ansteuerung einzelner Düsengruppen erfordern. Es ist weiterhin Aufgabe, dafür ein Herstellungsverfahren mit niedrigen Herstellungskosten zu schaffen. Geringe Größen- oder Materialunterschiede zwischen den Glasstücken sollen nicht zu Abweichungen der Düsenform und Position führen.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 10 und 13 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 würden jedoch zwischen den Kammerngruppen von relativ weit vertikal entfernten Ebenen Druckunterschiede entstehen, die letztlich einen sauberen Abdruck verhindern. Dieses Problem wird durch die erfindungsgemäße 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 Tintenkammergruppe 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 zugeordneten 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 Düsenplatte.
Es sind zum einen Düsen mit Tinte zu versorgen, welche ihrerseits zwischen jenen Düsen, welche von den Tintenkammern der ersten Ebene versorgt werden, angeordnet sind und mit diesen eine dichte Linie von äquidistanten Düsen in z-Richtung bildet. Zum anderen müssen Unterschiede ausgeglichen werden, die zu einer Druckbildverzerrung führen würden.
Die Anordnung der Kammern zur Düsenlinie einerseits und zu einem Ansaugraum andererseits erfolgt deshalb derart, 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 zugehörigen Düsengruppe in Verbindung steht. Ebenso bilden die Tintenkammern der zweiten Ebene eine zweite Kammergruppe, 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 ist vorgesehen, daß im Tintenstrahldruckkopf in einer Ebene die Kammergruppen wenigstens einer Kammerplatte symmetrisch zur Düsenreihe liegen, die in der Mitte eines Moduls auf der Druckseite angeordnet ist.
Insbesondere sind 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 genannten Kammergruppen in mindestens der ersten Ebene symmetrisch zur Düsenlinie Kammern einer weiteren Kammergruppe in dieser ersten Ebene angeordnet, so daß mehrere Reihen von Kammergruppen in der ersten Ebene vorliegen. Es ist vorgesehen, daß unter diesen Tintenkammern einer Kammergruppe der ersten Ebene zusätzliche Tintenkammern einer Kammergruppe der zweiten 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 eines Tintenstrahldruckkopfes 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 Kammergruppen in mehreren Reihen parallel zur Düsenlinie in unterschiedlicher Entfernung angeordnet enthält. Die Entfernungen werden durch Tintenkanäle überbrückt, welche im Volumen des Moduls und dabei teilweise zwischen den Kammern liegen. Im Tintenstrahldruckkopf sind die Tintenkanäle in x-Richtung und z-Richtung versetzt. Die Düsen mindestens jeweils zweier in z-Richtung um höchstens einen halben Düsenabstand versetzt liegenden Tintenkanäle sind in demselben Glasstück angeordnet und mit den vorgenannten Tintenkanälen über vertikale Düsenkanäle verbunden. 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 vertikaler 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 Querschnittsveränderungen und/oder Windungen in horizontaler Richtung erreicht werden.
Es ist für den Tintenstrahldruckkopf vorgesehen, daß in jeder Ebene mehrere Reihen von Tintenkammergruppen parallel und symmetrisch zur Düsenlinie angeordnet sind, wobei unter den Kammergruppen der ersten Ebene in mindestens einer zweiten Ebene symmetrisch zur Düsenlinie Kammern einer weiteren Kammergruppe angeordnet sind, welche seitlich in z-Richtung und zur Düsenlinie in x-Richtung versetzt liegen.
Es erfolgen parallele Herstellungsverfahrensschritte für alle Modulplatten, um die Tintenkammern, Öffnungen, Bohrungen und um ggf. die Düsenkanäle herzustellen. Das Verfahren zur Herstellung des Tintenstrahldruckkopfes, geht von der CAD-Entwicklung eines Druckkopfdesigns 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 Düsenkanäle und der Hohlräume (Kammern) und der Düsenplatte des Moduls,bevor der Druckkopf mit Treiberschaltkreisen 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 gengeneinander in z-Richtung um einen halben Düsenabstand 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 versetzter 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 Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
Figur 1a,
erste Variante eines Face-Shooter-Ink-Jet-In-Line-Druckkopfes in Draufsicht auf die zweite Kammerplatte (Düsenseite)
Figur 1b,
Düsenanordnung in der Düselinie nach der ersten Variante des FSIJIL-Druckkopfes
Figur 1c,
zweite Variante eines Face-Shooter-Ink-Jet-In-Line-Druckkopfes in Draufsicht auf die zweite Kammerplatte (Düsenseite)
Figur 1d,
Düsenanordnung in der Düselinie nach der zweiten Variante des FSIJIL-Druckkopfes
Figur 2a,
Schnitt durch die Linie A-A'eines Teils des FSIJIL-Druckkopfes nach Variante zwei Fig. 1c
Figur 2b,
Schnitt durch die Linie B-B'eines Teils des FSIJIL-Druckkopfes nach Variante zwei
Figur 2c,
Schnitt durch die Linie C-C'eines Teils
Figur 2d,
Schnitt durch die Linie D-D'eines Teils
Figur 2e,
Schnitt durch die Linie E-E'eines Teils
Figur 3a,
Schnitt durch die Linie A-A'eines Teils des FSIJIL-Druckkopfes nach der dritten Variante
Figur 3b,
Schnitt durch die Linie B-B'eines Teils des FSIJIL-Druckkopfes nach der dritten Variante
Figur 3c,
Schnitt durch die Linie C-C'eines Teils des FSIJIL-Druckkopfes nach der dritten Variante
Figur 3d,
Schnitt durch die Linie D-D' eines Teils des FSIJIL-Druckkopfes nach der dritten Variante
Figur 3e,
Schnitt durch die Linie A-A' eines Teils des FSIJIL-Druckkopfes nach einer weiteren modifizierten dritten Variante
Figur 4a,
Schnitt durch die Linie A-A' eines Teils des FSIJIL-Druckkopfes nach der vierten Variante
Figur 4b,
Draufsicht auf die zweite Kammerplatte (Düsenseite) nach der vierte Variante,
Figur 4c,
perspektivische Ansicht der Tintenführung nach der vierte Variante,
Figur 5,
Leiterbahnführung auf der Düsenseite des FSIJIL-Druckkopfes nach der ersten Variante
Figur 6,
Schnitt durch die Linie A-A'eines Teils des FSIJIL-Druckkopfes nach der ersten Variante
Figur 7a,
Herstellungsverfahren Variante eins,
Figur 7b,
Herstellungsverfahren Variante zwei,
Figur 7c,
Herstellungsverfahren Variante drei,
Figur 8,
Fünfte Variante des Aufbaues eines Moduls des erfindungsgemäßen FSIJIL-Druckkopf,
Figur 9,
Leiterbahnführung auf der Düsenseite des FSIJIL-Druckkopfes nach einer sechsten Variante,
Die Figuren 1a und 1b bzw. Figuren 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 Figur 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 verdeutlichen. 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 Figur 1b die Düsenanordnung in der Düselinie nach der ersten Variante des FSIJIL-Druckkopfes gezeigt.
In der Figur 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 verdeutlichen. Die Überdeckungsfläche F ist allerdings in vorteilhafter Weise kleiner als bei der Figur 1a.
Die Figur 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 Kammerngruppen 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 Figuren 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 hineingearbeitete 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 Durchgangsöffnungen. Die Düsenplatte 4 ist auf der erfindungsgemäßen die Tintenkammern tragenden zweiten Kammerplatte 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 Kammerplatte 2 mit den zugehörigen Kammern mindestens einer weiteren Kammergruppe 103, 104 verbunden sind.
In der Figur 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 Figur 2b zeigt hingegen einen Schnitt B-B' mit Tintenkanalführung von dem Ansaugraum 151 der 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 Tintenkammern und waagerecht verlaufende Tintenkanäle 111 sowie mindestens einen Ansaugraum 151, 152 und waagerechte Verbindungskanäle 110 (Einsaugkanäle) zum Ansaugraum 151, 152.
Der - in der Figur 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 Druchgangsöffnungen 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 photosensitives Glas verwendet. Die Strukturierung einschließlich 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 Figuren 3a bis 3c ist die bevorzugte Ausführung der Erfindung (Variante 3) dargestellt, wobei der Versatz, wie prinzipiell in der Figur 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 zylinderförmigen die Platte senkrecht durchlaufenden Öffnungen.
Die Figur 3a zeigt den Schnitt durch die - in der Figur 1a gezeigte - Linie A-A' für ein Teil des FSIJIL-Druckkopfes nach 3.Variante. Die Figur 3b zeigt den entsprechenden Schnitt durch die Linie B-B', die Figur 3c den Schnitt durch die Linie C-C' und die Figur 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. Mittelpalten 7 bzw. 5 bestimmt.
Die Figur 3e zeigt den Schnitt durch die - in der Figur 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 Figuren 4a bis 4c für eine 4. Variante erläutert. Die Düsendichte kann auf diese Weise verdoppelt werden. Die Figur 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 eingezeichnet.
In der Figur 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 Figuren 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 Figur 4c verdeutlicht die Tintenführung in perspektivisch Ansicht für ein Detail des FSIJIL-Druckkopfes rechts von der Düsenlinie 1 bezogen auf die Figuren 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 Abschnitte der Tintenführung in anderen Ebenen auf.
Aus den Figuren 5 bzw. 9 ist die Leiterbahnführung zur Kontaktierung der PZT-Elemente auf der Düsenseite ersichtlich. Die Leiterbahnführung auf der Schaltkreisseite ist vergleichbar angeordnet.
Allerdings kommen auf der Schaltkreisseite noch die Leitungen von den PZT-Elementen der zweiten Kammerplatte hinzu. Die Leiterbahnführung auf der Schaltkreiseite dieses Moduls ist in einer weiteren noch schwebenden Anmeldung näher dargestellt. Als Treiberschaltkeis 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 Tintenversorgungsöffnung verbunden ist. Der in der Fig. 5 dargestellte Modul 200 weißt Bohrungen 177 zur Befestigung des Moduls und Masseleiterbahnen 180 mit angeschlossener Elektrodenfläche 181 auf. Auf letzterer 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 Figur 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 Treibschaltkreis 160 führen. Ein Flachkabel 185 stellt die Verbindung zur Ansteuerelektronik, beispielsweise einer Frankiermaschine, her. Zwischen Druckkopf und Postgutoberfläche 100 wird ein definierter Abstand eingehalten.
In der Figur 7a ist eine bevorzugte Variante eines Verfahrens zur Herstellung von Tintenstrahldruckköpfen aufgezeigt, welches die folgenden Schritte aufweist:
  • a) Herstellung von unterschiedlich strukturierten Modulplatten mit paralleler Bearbeitung a1) einer Glasplatte sowie ggf. Feinschleifen a2) und Aufbringen a3) von Leiterbahnen,
  • b) Separieren und Verbinden der Einzelteile zu mindestens einem Modul mit anschließendem Tempern,
  • c) Aufbringen, Bearbeiten und Kontaktieren von piezoelektrischen Elementen mit aufgebrachten Leiterbahnen,
  • d) Assemblieren zum Druckkopf.
    • Die Vorteile des definierten Versatzes beruhen darauf, daß einerseits Materialeigenschaften zwischen den einzelnen Wafern und andererseits die einzelnen Prozeßparameter untereinander ausgeglichen werden, also dadurch, 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 Marterials in seine kristalline Phase bewirkt. Durch Ätzen wird dann kristallines Material schichtweise abgetragen, wie das bereits von IBM in dem US 4 092 166 vorgeschlagen worden war.
    Der Schritt a) besteht aus mehreren Subschritten a1) bis a3), welche unterschiedlich weiter ausgestaltet werden können. Zunächst werden in der Glasplatte alle Modulplatten gleichzeitig parallel bearbeitet. Dabei kommen die bekannten Bearbeitungsschritte a1) Ätzen und a2) Feinschleifen zur Anwendung, wie dies im Prinzip bereits in der schwebenden Anmeldung P 42 25 799.9 vorgeschlagen worden war (hier allerdings zur Herstellung eines ESIJIL-Druckkopfes). Im Unterschied dazu, gibt es bei der Herstellung eines FSIJIL-Druckkopfes aber keine spezielle Bearbeitung von ausgewählten Kammerteilen.
    Es ist vorgesehen, daß für die drei Bereiche Ätzmittel mit unterschiedlicher Konzentration und/oder unterschiedlichen Einwirkungszeiten zum Einsatz kommen, um die entsprechenden Bereiche mit unterschiedlicher Tiefengenauigkeit entfernen zu können, wobei die Tiefengenauigkeit beim Ätzen der Bereiche für durchgehende Bohrungen geringer ist als beim Ätzen sehr flacher Bereiche 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 im Schritt b), erfolgt im Schritt a3) 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 für die Kammerteile ggf. das Abstandsteil bzw. für die Düsenplatte jedes Moduls werden im Schritt b) separiert und danach zu einem Modul verbunden, wobei die Einzelteile ausgerichtet werden. Nach einem Aneinanderheften der Einzelteile ist ein Modul entstanden, welches anschließend getempert wird. Beim Tempern findet im Glasmaterial ein Phasenübergang von amorph zu kristallin statt.
    Danach erfolgt im Schritt c) 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 vorteilhafter 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 Kammerplatte 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.
    Der letzte Schritt d) ist das Assemblieren der Module zu einem Druckkopf.
    Die Figur 8 zeigt eine fünfte Variante für den Aufbau eines Tintenstrahldruckkopfes, bei der die Tintenkammern der zweiten Kammerplatte von der entgegengesetzten 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 maximale Anzahl an Düsen auf der Reihe bestimmen. Besteht ein Erfordernis nach vergrößerter Auflösung, müßte ein weiterer Druckmodul angeordnet werden.
    Es ist schon bekannt, daß ein Tintenstrahldruckkopf aus mehreren Modulen blockweise aufgebaut ist. Eine solche Blockbauweise ist beispielsweise aus US 4 703 333 bekannt. Im Unterschied dazu, liegen in einer erfindungsgemäßen Variante mindestens zwei gleichartige Kammerplatten in mehreren Ebenen verteilt untereinander und/oder in einer Ebene versetzt nebeneinander. In erfindungsgemäßer Weise werden nach einem Herstellungsschritt aa) 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 hergestellt.
    Es sind in der sechsten Variante in einer Ebene versetzt nebeneinander liegende Kammerplatten vorgesehen, welche jeweils zu einem anderen Modul gehören. Es ist während des Herstellungsschrittes b) nicht erforderlich beide Kammerplatten voneinander abzutrennen.
    Der Tintenstrahldruckkopf, der nach dem Face-Shooter-Prinzip in der Fläche einer Düsenplatte eine Düsenreihe in z-Richtung angeordnet enthält, die einen Tintenstrahl in y-Richtung auszustoßen gestattet, bestehend somit aus mehreren Modulen. In einer ersten Ebene ist eine die Tintenkammern tragende Kammerplatte mit einer Membran angeordnet, wobei jedem Kammerteil Mittel zum Zuführen und zum Austreiben von Tinte aus jeder Kammer zugeordnet sind. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß pro Modul mindestens eine weitere Kammerplatte 3 in einer weiteren Ebene zwischen der Düsenplatte 4 und der ersten Kammerplatte 2 angeordnet ist und Kammergruppen aufweist, wobei die Kammergruppen wenigstens einer Kammerplatte 2, 3 je Modul symmetrisch zur Düsenreihe 1 des jeweiligen Moduls liegen, die in der Mitte jedes Moduls auf der Aufdruckseite in der Düsenplatte 4 angeordnet ist und wobei die Düsenplatte 4 Membranbereiche 20 aufweist, die mit Tintenaustreibungsmitteln 10 versehen sind. Erfindungsgemäß sind in einer Ebene zusammenhängende Komplexe von gleichartigen Kammerplatten bzw. Düsenplatten ggf. Abstandplatten fest angeordnet. Dabei ist vorgesehen, daß mindestens die Strukturen der Kammerplatten 2, 3 und Düsenplatte 4 jeweils zweier Module in der jeweiligen x-,z-Ebene in z-Richtung versetzt um maximal den halben Düsenabstand nebeneinander eingearbeitet sind. Die Düsenreihe 1 in der Düsenplatte 4 jedes Moduls umfaßt mehrere Düsengruppen 1.1, 1.2, 1.3 und 1.4, wobei jeder Modul des Tintenstrahldruckkopfes mindestens eine Gruppe 101, 102 von Tintenkammern auf der der Düsenplatte 4 zugewandten Seite der zweiten Kammerplatte 3 aufweist, wobei mindestens eine Düsengruppe 1.1, 1.2 mit der in derselben Kammerplatte 3 gelegenen zugehörigen Kammergruppen 101, 102 verbunden ist, und mindestens eine weitere Düsengruppe 1.3, 1.4 über Durchgangsöffnungen in der vorgenannten Kammerplatte 3 mit den zugehörigen Kammern mindestens einer weiteren auf der ersten Ebene in der Kammerplatte 2 gelegenen Kammergruppe 103, 104 verbunden ist. Dabei sind die einzelnen Kammergruppen 101, 103 bzw. 102, 104 pro Modul gegeneinander in x- und z-Richtung so versetzt, daß eine annähernd gleiche Kanallänge von jeder Tintenkammer zur zugehörigen Düse in der Düsenlinie erreicht wird und die Überdeckung von Kammerngruppen der einen Ebene mit denen der anderen Ebene minimal ist.
    Im Unterschied zu US 4 703 333 ist es in der dort vorgesehenen Blockbauweise mit auseinandernehmbaren Blöcken erforderlich, die einzelnen Blöcke (Module) genau zu justieren. Dieser Nachteil ist erfindungsgemäß vermeidbar, durch die in einer Ebene zusammenhängende Komplexe von gleichartigen Kammerplatten bzw. Düsenplatten mit in den z-Richtung versetzten Strukturen für die einzelnen Module.
    Der erforderliche Versatz zwischen den Strukturen zusammenhängender Kammerplatten, welche in einer Ebene zusammenhängende Komplexe bilden, wird im nachfolgend erläuterten Herstellungsschritt aa) oder aaa) mit höchster Genauigkeit durch den vor dem Ätzen durchgeführten lithographischen Prozeß sichergestellt.
    In der Figur 9 ist die Leiterbahnführung auf der Düsenseite eines aufgrund des oben genannten Herstellungsverfahrens gefertigten FSIJIL-Druckkopfes gemäß der sechsten Variante teilweise dargestellt. Die benachbarten Module jedes Komplexes sind in x-Richtung voneinander auf der Glasplatte beabstandet, um Platz für die erforderlichen elektrischen Leiterbahnen zu schaffen.
    In der Figur 7b ist ein Verfahren zur Herstellung von Tintenstrahldruckköpfen in einer - sowohl für Einzelteile, als auch für zusammenhängende Komplexe - geeigneten Variante aufgezeigt.
    Die Figur 7b zeigt folgende Schritte:
  • aa) Herstellung von unterschiedlich strukturierten Modulplatten durch parallele Bearbeitung einer Glasplatte. Vor einem Separieren der in einer Ebene zusammenhängenden Komplexe von gleichartigen Kammerplatten bzw. Düsenplatten in Einzelteile erfolgt alternierend in mehreren Subschritten aa1) ein Ätzen der Bohrungen und vertikalen Düsenkanäle sowie Öffnungen und Kammern und im nachfolgenden Subschritt aa2) ein Feinschleifen und dannach ein Subschritt aa3) Herstellen von Kanälen vorbestimmter Tiefe mittels Ätzen und Feinschleifen und dann der Subschritt aa4) Aufbringen von Leiterbahnen (durch Sputtern),
  • b) Separieren der Einzelteile oder in zusammenhängende Komplexe und Verbinden dieser zu mindestens einem Modul mit anschließendem Tempern,
  • c) Aufbringen, Bearbeiten und Kontaktieren der piezoelektrischen Elemente mit aufgebrachten Leiterbahnen,
  • d) Assemblieren zum Druckkopf.
    • Im Unterschied zur Variante nach Figur 7a werden im Schritt aa) zuerst durchgehende Bohrungen und vertikale Düsenkanäle und nichtdurchgehende Öffnungen und Kammern gleichzeitig hergestellt. Durch mehrfaches Belichten (Durchbelichten) 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 Ätzgeschwindigkeit gegenüber den ersten Bereichen. Vor dem Ätzen horizontaler Tintenkanäle erfolgt eine Vorbehandlung der Plattenoberfläche durch Feinschleifen und Belichten mit UV-Licht sowie eine anschließende Wärmebehandlung. Nun können erste Leiterbahnen aufgebracht werden (durch Sputtern). Beim Kontaktieren vor dem Vereinzeln ist es vorteilhaft, daß auch die Mittelteile mit Leiterbahnen versehen werden können. Beispielsweise werden die Modulplatten durch Sputtern mit einem Metall beschichtet. Dadurch kann eine Leitungsführung von den anderen Schichten zu den oberen Schichten des Moduls kreuzungsfrei erfolgen, insbesondere wenn sehr viele Elemente zu kontaktieren sind.
    Im Schritt b) Separieren erfolgt ein Subschritt b1) Vereinzeln der erforderlichen Teile des Moduls aus der Glasplatte bzw. der zusammenhängenden Komplexe. Es ist vorgesehen, daß Abstandsteile zwischen den Modulen liegen bzw. zusätzlich angeordnet sind und daß die Abstandsteile aus dem gleichen Plattenmaterial hergestellt werden, wobei vor dem Separieren ein Strukturieren durch Ätzen im Schritt aa3) vorgesehen ist. Die Moduleinzelteile werden im Subschritt b2) ausgerichtet aufeinandergeheftet und getempert, wobei ein Phasenübergang von amorph zu kristallin erfolgt.
    Nach Ausführung des Schrittes b) Separieren und Verbinden zu mindestens einem Modul mit anschließendem Tempern, kann im Schritt c) das Aufbringen von PZT-Elementen auf folgende Weise erfolgen:
  • c1) 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.
  • c2) Eine zweite vorbehandelte PZT-Platte wird metallisiert und auf die zweite Kammerplatte aufgebracht. Anschließend werden für jedes Modul eine Anzahl einzelner PZT-Elemente separiert.
  • c3) Aufbringen von weiteren Leiterbahnen, Kontaktieren der PZT auf der entsprechenden Seite jeder Modulplatte.
    • Das Assemblieren zum Druckkopf im Schritt d) kann für alle genannten Varianten des Herstellungsverfahrens auf folgende Weise erfolgen:
  • d1) Düsenreinigung mittels Druckluft.
  • d2) Behandlung (Reinigen und Spülen) der Kammern und Düsen. Durch Spülen mit einer ersten geeigneten handelsüblichen Flüssigkeit entsteht eine hydrophile Innenbeschichtung.
  • d3) 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 fertiggestellt.
  • d4) Versehen des Moduls mit den erforderlichen Treiberschaltkreisen auf der zur Druckseite abgewandten Seite des Moduls und mit einem Schutzgehäuse.
  • d5) Kombination des Moduls mit weiteren zu seinem Betrieb erforderlichen unterschiedlichen Mitteln (elektrische, mechanische und Tintenversorgungsmittel). Zum Abschluß erfolgt noch ein Druckkopftest.
  • d6) Der Druckkopf wird abschließend in einem Gehäuse untergebracht, bevor er auf Funktionsfähigkeit getestet wird, um fehlerhafte Exemplare auszusondern.
    • Als ein weiteres Herstellungsverfahren für einen Tintenstrahldruckkopf sind die Schritte vorgesehen: aaa) Herstellung eines Satzes von gleichen Modulplatten auf separaten Wafern durch
  • a1) eine parallele Bearbeitung einer Glasplatte zur Herausbildung mindestens einer Kavität für Bohrungen, vertikale/horizontale Düsenkanäle, für Öffnungen, Kammern, Trennlinien oder Einlaßkanäle,
  • a2) Herstellen von Kanälen vorbestimmter Tiefe durch Feinschleifen der einen Seite und Herstellen von Membranen vorbestimmter Dicke durch Feinschleifen der anderen Seite der Glasplatte,
  • a3) Aufbringung von Leiterbahnen auf die vorgenannte Glasplatte,
  • i) Herstellung von weiteren Sätzen an gleichen Modulplatten auf separten Wafern, gemäß dem vorgenannten Schritt aaa),
  • ii) Verbinden der Wafer zu einem Glasplattenverbund mit einer Vielzahl von Modulen,
  • bb) Separieren der einzelnen oder zusammenhängender Module aus dem Glasplattenverbund,
  • c) Aufbringen von PZT-Elementen, ggf. Vereinzeln,
  • d) Assemblieren der Module zu einem Druckkopf.
    • In der Figur 7c ist dieses weitere Herstellungsverfahren dargestellt. Im Unterschied zu den vorgenannten Herstellungsverfahren gemäß Figur 7a und 7b weist jeder Wafer nur einen gleichen Modulplattentyp auf.
    Diese Modulplattentypen werden in zeitlich und/oder räumlich getrennten Verfahrensschritten aaa), i) bearbeitet. Die Wafer werden übereinander angeordnet und im Schritt ii) zu einem Glasplattenverbund, der mehrere Module aufweist, verbunden. Dazu wird ein großflächiges Diffusionsbonden verwendet. Erst danach wird im Unterschied zur Herstellung gemäß Verfahren nach den Figuren 7a und 7b im Schritt bb) zu einer Vielzahl von einzelnen oder zusammenhängender Module vereinzelt, die dann getrennt in den vorgenannten Schritten c) und d) weiterbearbeitet werden. Dieser Schritt bb) umfaßt aufgrund des vorausgegangenen Schrittes ii) also keinen Subschritt zum Verbinden von Einzelteilen oder zusammenhängender Komplexe. Das Separieren ist vorteilhaft möglich, wenn die einzelnen Modulplatten oder zusammenhängenden Komplexe lediglich über Stege untereinander verbunden sind, welche sich leicht, vorzugsweise durch Sägen, zertrennen lassen. Die Stege werden zuvor beim Ätzen im ersten Verfahrensschritt aaa) hergestellt. Nach der Ausführung der Schritte aaa), i), ii) und bb) werden die weiteren Schritte c) und d) durchgeführt.
    Mit dem vorgenanten Verfahren gemäß Figur 7c können auch eine Vielzahl einzelner Module hergestellt werden, die eine verlängerte einzige Düsenreihe aufweisen. Eine weitere Erhöhung der Druckdichte kann hier durch ein übliches Schrägstellen eines Moduls zur Druckrichtung erzielt werden.
    Die Erfindung ist nicht auf die vorliegenden Ausführungsform beschränkt. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.

    Claims (16)

    1. Tintenstrahldruckkopfmodul für einen Tintenstrahldruckkopf nach dem Face-Shooter-Prinzip, wobei der Tintenstrahldruckkopfmodul aufgebaut ist aus Modulplatten vom Typ
      einer Düsenplatte (4) in einer x/z-Ebene, wobei in der Fläche der Düsenplatte (4) eine Düsenreihe (1) in z-Richtung angeordnet ist, die einen Tintenstrahl in y-Richtung auszustoßen gestattet,
      einer ersten Kammerplatte (2) in einer ersten x/z-Ebene mit einer auf der der Düsenplatte zugewandten Seite hineingearbeiteten Gruppe an Tintenkammern, wobei jeder Tintenkammer Kanäle zum Zu- und Abführen von Tinte, eine Membran Sowie ein Aktuator (10) zum Austreiben von Tinte zugeordnet sind,
      mindestens einer weiteren Kammerplatte (3) mit Tintenkammern, wobei die weitere Kammerplatte (3) in einer weiteren x/z-Ebene zwischen der Düsenplatte (4) und der ersten Kammerplatte (2) angeordnet ist, wobei jeder Tintenkammer Kanäle zum Zu- und Abführen von Tinte, Membran und Aktuator (10) zum Austreiben von Tinte aus jeder Tintenkammer zugeordnet sind,
      wobei die einzelnen Kammergruppen (101 und 103 bzw. 102 und 104) der Kammerplatten (2, 3) gegeneinander in x- und z-Richtung derart versetzt sind, so daß eine annähernd gleiche Kanallänge von jeder Tintenkammer zur zugehörigen Düse in der Düsenlinie erreicht wird und die Überdeckungsflächen (F) von Tintenkammern der Kammerngruppen der einen x/z-Ebene mit denen der anderen x/z-Ebene minimiert ist, um den cross talk-Effekt zwischen den vorgenannten ersten und Weiteren x/z-Ebenen gelegenen Tintenkammern zu verringern.
    2. Tintenstrahldruckkopfmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Düsenreihe (1) in der Düsenplatte (4) vorgesehen ist, die mehrere Düsengruppen (1.1, 1.2, 1.3, 1.4) umfaßt, wobei die weitere Kammerplatte (3) mindestens eine Gruppe (101, 102) von Tintenkammern auf der der Düsenplatte (4) zugewandten Seite der zweiten Kammerplatte (3) aufweist, mindestens eine Düsengruppe (1.1, 1.2) mit der in derselben Kammerplatte (3) gelegenen zugehörigen Kammergruppen (101,102) über Kanäle verbunden ist, und mindestens eine weitere Düsengruppe (1.3, 1.4) über Durchgangsöffnungen in der vorgenannten zweiten Kammerplatte (3) mit den zugehörigen Kammern mindestens einer weiteren auf der ersten x/z-Ebene in der ersten Kammerplatte (2) gelegenen Kammergruppe (103, 104) verbunden ist, wobei in der Düsenreihe (1) die zu unterschiedlichen Düsengruppen (1.1, 1.2, 1.3, 1.4) gehörigen Düsen so alternieren, daß die Überdeckung von Kammerngruppen der einen Ebene mit denen der anderen Ebene nur an den Kammerrändern wirksam ist.
    3. Tintenstrahldruckkopfmodul nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenkammern zur Düsenreihe (1) einerseits und zu einem Ansaugraum (151, 152) andererseits derart angeordnet sind, daß in den Kammerplatten (2, 3) unterschiedlich lange Düsenkanäle (111, 112, 115, 121, 125) und Einlaßkanäle (110, 113, 114, 120, 124) vorgesehen sind, wobei die Summe der Tintenkanallängen je Kammer annähernd konstant bleibt.
    4. Tintenstrahldruckkopfmodul nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenkammern wenigstens einer Kammerplatte (2, 3) in Kammergruppen symmetrisch zur Düsenreihe (1) liegen, die in der Mitte des Tintenstrahldruckkopfmoduls auf der Aufdruckseite in der Düsenplatte (4) angeordnet ist
    5. Tintenstrahldruckkopfmodul nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Kammerplatte (2, 3) mehrere Reihen von Kammergruppen (101, 102, 105, 106; 103, 104, 107, 108) parallel und symmetrisch zur Düsenreihe (1) angeordnet sind, wobei unter den Kammergruppen (103, 104, 107, 108) der ersten Ebene in mindestens einer zweiten Ebene symmetrisch zur Düsenreihe (1) Tintenkammern einer weiteren Kammergruppe (101, 102, 105, 106) angeordnet sind, welche seitlich in z-Richtung und zur Düsenreihe (1) in x-Richtung versetzt liegen.
    6. Tintenstrahldruckkopfmodul nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten (2) und zweiten Kammerplatte (3) mindestens eine Tintenkanäle aufweisende Abstandsplatte (5, 7) angeordnet ist.
    7. Tintenstrahldruckkopfmodul nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch die in einer zu diesen beiden Richtungen x und z orthogonalen y-Richtung angeordneten Kammergruppen (103, 104, 107, 108) und durch eine ins Volumen gelegte Tintenführung außerhalb der Ebene, in der sich die Tintenkammern der vorgenannten Kammergruppen befinden, wobei die Tintenführung teilweise zwischen den Kammern in weiteren Ebenen in Kanälen erfolgt, der Abstand zwischen den vorgenannten Reihen von Tintenkammergruppen (101 und 105 bzw. 102 und 106 sowie 103 und 107 bzw. 104 und 108) innerhalb jeder Kammerplatte (2, 3) soweit erhöht wird, so daß die Überdeckungsfläche F von jeder Tintenkammer der Kammergruppe (101, 105 bzw. 102, 106) der zweiten Kammerplatte (3) mit Kammern der Kammergruppe (103, 105 bzw. 104, 108) in der ersten Kammerplatte (2) durch den Versatz in x- und z-Richtung minimal wird.
    8. Tintenstrahldruckkopfmodul nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tintenstrahldruckkopfmodul in wenigsten einer Kammerplatte (2, 3) Kammergruppen in mehreren Reihen parallel zur Düsenreihe (1) und in unterschiedlicher Entfernung zur Düsenreihe (1) angeordnet enthält.
    9. Tintenstrahldruckkopfmodul nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in jede Kammerplatte (2, 3) eine Gruppe an Tintenkammern auf der der Düsenplatte (4) zugewandten Seite hineingearbeitet ist, wobei die Düsenplatte (4) hineingearbeitete Membranbereiche (20) für die Tintenkammern der weiteren Kammerplatte (3) aufweist, die mit zugeordneten Aktuatoren (10) zum Austreiben von Tinte aus jeder Tintenkammer versehen sind, daß die Aktuatoren (10) auf Membranbereichen (20) der Düsenplatte (4) und die Aktuatoren (10) auf Membranbereichen der ersten Kammerplatte (2) PZT-Ebenen bilden, sowie daß auf der zur Düsenseite abgewandten Seite des Moduls mindestens ein Treiberschaltkreis (160) angeordnet ist, welcher über elektrische Leiterbahnen (180, 181, 190) ausgangsseitig mit den PZT-Ebenen und eingangsseitig mit einem Flachbandkabel (185) verbunden ist.
    10. Herstellungsverfahren für einen Tintenstrahldruckkopf mit Tintenstrahldruckkopfmodulen nach Anspruch 1, mit einer parallelen Bearbeitung einer Glasplatte zur Herausbildung von Bohrungen, vertikalen Düsenkanälen, Öffnungen und Kammern,
         gekennzeichnet durch die Schritte:
      a) Herstellung von unterschiedlichen Modulplatten durch die parallele Bearbeitung einer Glasplatte zur Herausbildung mindestens der Bohrungen und vertikalen Düsenkanäle und der Öffnungen und Kammern und Schritte zur Aufbringung von Leiterbahnen auf die vorgenannte Glasplatte,
      b) Separieren der Einzelteile aus der Glasplatte und Verbinden der Einzelteile zu einem Modul,
      c) Aufbringen von PZT-Elementen, ggf. Vereinzeln und
      d) Assemblieren der Module zu einem Druckkopf
    11. Herstellungsverfahren, nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Herstellungsschritt a) der eine parallele Bearbeitung einer Glasplatte zur Herausbildung mindestens der Bohrungen und vertikalen Düsenkanälen und der Öffnungen und Kammern aufweist, im Subschritt a1) Maßnahmen vorsieht, entsprechende vertikale Düsenkanäle in das die Düsenplatte des Moduls bildende Glasstück zu ätzen bzw. auf vergleichbare Weise einzubringen, daß der Subschritt a1) auch das Herausbilden von horizontalen Düsenkanälen, Trennlinien und Einlaßkanäle mit umfaßt und daß ein nachfolgender Subschritt a2) vorgesehen ist, in dem die Herstellung von Kanälen vorbestimmter Tiefe durch Feinschleifen der einen Seite und die Herstellung von Membranen vorbestimmter Dicke durch Feinschleifen der anderen Seite der Glasplatte erfolgt.
    12. Herstellungsverfahren, nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Herstellungsschritt a) der eine parallele Bearbeitung einer Glasplatte zur Herausbildung mindestens der Bohrungen und vertikalen Düsenkanälen und der Öffnungen und Kammern aufweist, zur Herstellung von unterschiedlichen Modulplatten innerhalb einer Glasplatte folgende Subschritte vorsieht:
      aa1) die parallele Bearbeitung einer Glasplatte zur Herausbildung mindestens der Bohrungen, vertikalen Düsenkanäle, der Öffnungen und Kammern,
      aa2) Feinschleifen der einen Seite und Herstellung von Membranen vorbestimmter Dicke durch Feinschleifen der anderen Seite der Glasplatte,
      aa3) Herstellen von horizontalen Düsenkanälen, Trennlinien und Einlaßkanälen durch Ätzen und Herstellung von Kanälen vorbestimmter Tiefe durch Feinschleifen der einen Seite der Platte,
      aa4) Aufbringung von Leiterbahnen auf die vorgenannte Glasplatte.
    13. Herstellungsverfahren für einen Tintenstrahldruckkopf mit Tintenstrahldruckkopfmodulen nach Anspruch 1, mit aaa) Herstellung eines Satzes von gleichen Modulplatten auf separaten Wafern, einschließlich einem Schritt a1) parallele Bearbeitung einer Glasplatte zur Herausbildung mindestens einer Kavität,
         gekennzeichnet, durch weitere Schritte:
      i) Herstellung von weiteren Sätzen an gleichen Modulplatten auf separten Wafern gemäß dem vorgenannten Schritt aaa), wobei der Schritt aaa) Herstellung von gleichen Modulplatten auf separaten Wafern neben a1) paralleler Bearbeitung zur Herausbildung mindestens einer der Bohrungen, vertikalen und horizontalen Düsenkanäle, der Öffnungen, Kammern, Trennlinien, Einlaßkanäle, die folgenden Subschritte mit umfaßt:
      a2) Herstellen von Kanälen vorbestimmter Tiefe durch Feinschleifen der einen Seite und Herstellen von Membranen vorbestimmter Dicke durch Feinschleifen der anderen Seite der Glasplatte,
      a3) Aufbringung von Leiterbahnen auf die vorgenannte Glasplatte,
      und weitere Schritte:
      ii) Verbinden der Wafer zu einem Glasplattenverbund mit einer Vielzahl von Modulen,
      bb) Separieren der einzelnen oder zusammenhängenden Module aus dem Glasplattenverbund,
      c) Aufbringen von PZT-Elementen, ggf. Vereinzeln, sowie
      d) Assemblieren der Module zu einem Druckkopf.
    14. Herstellungsverfahren, nach einem der vorgenannten Ansprüche 10-13, dadurch gekennzeichnet, daß, nach dem Aufbringen von PZT-Elementen (c) und vor dem Assemblieren (d) der Module zu einem Druckkopf, ein weiteres Aufbringen der Leiterbahnen auf die Glasplatte erfolgt, wobei vorzugsweise zum Aufbringen der Leiterbahnen ein Sputtern vorgesehen ist.
    15. Herstellungsverfahren, nach einem der vorgenannten Ansprüche 10-14, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt c) das Kontaktieren der PZT-Elemente auf der entsprechenden Seite jeder einzelnen Modulplatte erfolgt.
    16. Herstellungsverfahren, nach einem der vorgenannten Ansprüche 10-15, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ätzen von Öffnungen im ersten Herstellungsschritt zwischen den Modulplatten Stege gebildet werden, die sich im Verfahrensschritt Separieren leicht durchtrennen lassen.
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