DE4403042A1

DE4403042A1 - Edge-Shooter-Tintenstrahldruckkopf und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE4403042A1
Application number: DE19944403042
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Thiel
Original assignee: Francotyp Postalia GmbH
Current assignee: Digital Graphics Inc
Priority date: 1992-07-31
Filing date: 1994-01-28
Publication date: 1995-08-03

Description

Die Erfindung betrifft einen Edge-Shooter-Tintenstrahl druckkopf der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebe nen Art und ein Verfahren zu seiner Herstellung gemäß dem Hauptpatent DE 42 25 799.

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 aufge baut sind (First annual ink jet printing workshop, March 26-27, 1992, Royal Sonesta Hotel, Cambridge, Mas sachusetts). Bisher wurden Anstrengungen unternommen, die Abmaße der Kammern zu minimieren, um die Düsen dichte 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.

Weiterentwickelte Ink-Jet-Druckköpfe nach dem Face- Shooting-Prinzip, wie es u. a. in den einschlägigen Pa tenten 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 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. Bei bekannten Anord nungen ist die Kammergröße unter den PZT-Elementen (Plumbum-Zirkonat-Titanat-Elementen) in der Breite be grenzt und es wird keine hohe Düsendichte erreicht.

Insbesondere aus der US 46 80 595 ist ein Herstellungs verfahren für einen Face-Shooter-Ink-Jet-Druckkopf mit einer Düsenlinie zwischen zwei Gruppen von Tintenkam mern bekannt, der eine verdoppelte Düsendichte auf weist. Es wird eine die Kammern in symmetrischer Anord nung 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 Ar beitsplatten 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 auftre tenden Druckwellen ein Übersprechen auf weitere Druck kammern bewirken können. Nur durch sehr aufwendige Maß nahmen 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 Be schichten der unteren Plattenoberfläche mit einer Mem branschicht erfolgt eine Materialentfernung aus der oberen Plattenoberfläche des Wandlerwerkstoffes, um ge trennte Bereiche zu erzeugen, die auf der Membran ober halb jeder Druckkammer (Fläche 25,4 mm_* 2,54 mm) ange ordnet 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 re sultierende 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 ge neigte Anordnung zur Oberfläche eines Aufzeichnungs trägers herzustellen. Tintenstrahldruckköpfe mit einer geneigten Anordnung zur Oberfläche eines Aufzeich nungsträgers erzeugen eine gleichmäßigere Aufzeichnung auch bei schwankender Dicke des Aufzeichnungsträgers. Die Herstellung solcher Druckköpfe erfordert jedoch eine Vielzahl von Herstellungsschritten. Es ist schwie rig, die erforderliche Genauigkeit bei einem solch auf wendigen Gesamtaufbau jedes Druckkopfes zu garantieren. Ebenfalls aufwendig gestaltet sich auch die beim Be trieb 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 ge ringen Düsendichte in jeder Düsenreihe sind aufgrund einer erforderlichen Mindestgröße der Tintenkammer die minimalen Abstände zwischen den Düsen nicht weiter re duzierbar.

Eine doppelte Düsendichte in einer Reihe wird beim Face-shooter-ink-jet-Modul mittels zwei symmetrisch zur Düsenlinie angeordneten Gruppen von Tintenkammern re alisiert. Beim Edge-shooter-ink-jet-Druckmodul muß eine Erhöhung der Düsendichte auf andere Weise erreicht wer den. Aus der in US 4,525,728 genannten Lösung ist ein Edge-shooter-ink-jet-Druckmodul mit je einer Düsen reihe pro Kammerplatte bekannt. Die Abmessungen der Kammer und Kanäle können unter bestimmten Umständen weiter verkleinert werden. Hierbei liegen die Längsach sen der relativ langen Tintenkammern in Richtung des Tintenstrahls, während die Breite der Tintenkammer ex trem verringert wird. Problematisch wird aber nun der Herstellungsschritt des Aufbringens der PZT-Elemente, denn die einzuhaltenden Toleranzen sind extrem klein.

Um eine höhere Abbildungsdichte zu erreichen, wurde be reits im Hauptpatent DE 42 25 799 vorgeschlagen, meh rere Kammern zueinander horizontal und vertikal ver setzt anzuordnen. In einem Kammern tragenden Teil ist eine einzige Düsenreihe für den gesamten Modul ausge bildet. 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 Tinten strahlen 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 Piezo kristalle. Die hohe Düsendichte in der Düsenreihe re sultiert aus einem mehrstöckigen Aufbau.

Andererseits kann die dann erforderliche Ansteuerener gie, für die PZT-Elemente, welche Tinte aus Kammern mit einem sehr langen Tintenweg zur Düse bzw. Tintenreser voir, von Standardtreiberbauelementen nicht mehr aufge bracht werden.

Die Aufgabe besteht in der Schaffung eines kompakten ink-jet-Druckkopfes für einen Druck mit hoher Auflö sung, der die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist und einem zugehörigen Herstellungsverfahrens mit niedrigen Herstellungskosten.

Die Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Unter Beibehaltung der Vorteile des Hauptpatentes sol len weitere Verbesserungen getätigt werden, um Probleme zu mindern, welche auftreten, wenn mehrere Ebenen über einander aufgebracht werden. Ein cross-talk-Effekt zwi schen den Ebenen konnte zwar weiter verringert werden, indem zwischen den Ebenen eine genügend starke Abstand schicht angeordnet wird. Einerseits kann aber nicht eine beliebig große Anzahl an Ebenen aufgestockt wer den, weil eine Ansteuerenergie für weitere Ebenen er forderlich wäre, die von üblichen Treiberschaltkreisen nicht aufgebracht werden könnte. Andererseits kann der Widerstand, den die Tintenflüssigkeit auf ihrem Weg zur Düse zu überwinden hat, auch nicht durch beliebige Geometrieänderungen verringert werden. Hierbei tritt vor allem das Problem der Ausgasung in den Vordergrund. Somit würden zwischen den obersten und den untersten Kammerngruppen, d. h. von relativ weit vertikal vonein ander entfernten Ebenen, bei erhöhter Ansteuerenergie Druckunterschiede, ggf. Luftbläschen entstehen, die letztlich einen sauberen Abdruck verhindern. Dieses Problem wird durch die erfindungsgemäße Anordnung über wunden. Es ist eine Anordnung vorgesehen, in der min destens ein Modul mit in einer Anzahl von Ebenen ver laufenden Tintenkanälen so ausgebildet ist, daß eine annähernd gleiche Tintenweglänge existiert. Unterhalb einer ersten Ebene, in der eine erste Gruppe von Tin tenkammern in einem ersten Kammern tragenden Teil liegt, wird in einer zweiten Ebene ein zusätzliches Kammern tragendes Teil mit einer weiteren Gruppe von Tintenkammern nunmehr so angeordnet, daß die Tinten kammern der zweiten Ebene zu denen der ersten Ebene sowohl einen vertikalen als auch horizontalen Versatz zur Düsenlinie aufweisen. Es ist vorgesehen, daß in mindestens einer weiteren Ebene zwischen dem Mittelteil und dem ersten Kammern tragenden Teil bzw. zwischen dem Mittelteil und einem weiteren Kammern tragenden Teil ein erfindungsgemäßes zusätzliches Kammern tragende Teil angeordnet ist, wobei die Düsenreihe weiterhin nur in einem Teil der zusätzlich angeordneten Kammern tragenden Teile ausgebildet ist. Die Kammerngruppen sind zueinander in x-, y- und z-Richtung soweit versetzt, daß der Tintenweg vom Ansaugraum in dem er sten Kammern tragenden Teil bzw. dem weiteren Kammern tragenden Teil zu den Düsen der Düsengruppe in der Dü senreihe mindestens innerhalb eines Moduls gleich lang ausgebildet ist.

Die durch vertikalen Abstand in y-Richtung der Ebenen bedingte, unterschiedlich ausgebildete Tintenweglänge wird somit durch eine definierte Tintenkanallänge in den Ebenen kompensiert. Insbesondere sind die Kammern zur Düsenreihe einerseits und zu einem Ansaugraum ande rerseits derart angeordnet, daß in jeder Ebene unter schiedlich lange Tintenkanäle, insbesondere Düsen kanäle und Einlaßkanäle und in den zusätzlichen Kammern tragenden Teilen Durchgangskanäle vorgesehen sind, wo bei die Summe aller Tintenkanallängen, die jeder Kammer zugeordnet ist, annähernd konstant bleibt.

Die Erfindung geht davon aus, daß aufgrund dieser er findungsgemäßen Lösung mit horizontal und vertikal ver setzt angeordneten Tintenkammern eine höhere Düsen dichte, relativ unabhängig von den Abmaßen der Tinten kammern, für einen Edge-shooter-ink-jet-Druckkopf er reichbar ist. Es ist vorgesehen, daß in der Düsenreihe die zu unterschiedlichen Düsengruppen gehörigen Düsen so alternieren, daß die Überdeckung von Kammerngruppen der einen Ebene mit denen der anderen Ebene nur an den Kammerrändern wirksam ist.

In gegenüber dem Hauptpatent vergleichbarer Weise kön nen Tintenkammern weiterer Ebenen über Durchgangskanäle mit zugehörigen Düsengruppen in Verbindung gebracht werden. Somit werden zum einen Düsen auch von Tinten kammern anderer Ebenen mit Tinte versorgt, welche ih rerseits zwischen jenen Düsen, welche von den Tinten kammern der ersten Ebene versorgt werden, angeordnet sind und mit diesen eine dichte Linie von äquidistanten Düsen in x-Richtung bilden. Zum anderen werden Unter schiede in der Tintenweglänge ausgeglichen, die zu ei ner Druckbildverzerrung führen würden.

Es ist in einer bevorzugten Variante vorgesehen, daß der Tintenstrahldruckkopf aus nur einem Modul aufgebaut ist, der in wenigsten zwei Kammerplatten Kammern ange ordnet enthält, wobei die Entfernungen zur Düsenlinie durch Kanäle überbrückt werden, welche im Volumen des Moduls und dabei teilweise zwischen den Kammern liegen.

Jeweils die Düsenkanäle von den Kammern zu den Düsen einerseits, weisen einen definiert gleichen ersten Strömungswiderstand und jeweils die Einlaßkanäle vom Ansaugraum zu den Kammern andererseits, weisen einen definiert gleichen zweiten Strömungswiderstand auf. Das kann dadurch erreicht werden, daß die Kanäle in verti kaler Richtung durch mehrere Ebenen zu den Kammern bzw. zu den Düsen führen, wobei alle Kanäle einer Art die gleiche Länge bei gleichem Querschnitt aufweisen. Jeder Düsenkanal besitzt einen definiert geringeren ersten Strömungswiderstand, als jeder Einlaßkanal. Das kann ebenfalls zusätzlich durch wahlweise Querschnittsver änderungen und/oder Windungen in horizontaler Richtung erreicht werden.

Neben der hohen Düsendichte ist ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung gemäß dem Hauptpatent die geringe Auswirkung von Toleranzen durch die erfin dungsgemäße Konstruktion, da die einzelnen Ebenen des mehrstöckigen Aufbaues nicht gegeneinander versetzt werden müssen.

Um die Tintenkammern, Öffnungen, Bohrungen und um ggf. die Düsenkanäle herzustellen, erfolgen parallele Her stellungsverfahrensschritte für alle Modulplatten. 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. Zunächst erfolgt eine Vorbehandlung jener später durch Ätzmittel zu ent fernender Teile. Nun wird die maskierte Glasplatte mindestens einmal einer Bestrahlung mit UV-Licht ent sprechender Wellenlänge mit anschließender Wärmebe handlung ausgesetzt, was teilweise eine Phasenwandlung in den bestrahlten Bereichen bewirkt, welche sich aus diesem Grunde besser ätzen lassen, als unbestrahlte Be reiche.

In einem anschließenden Bearbeitungsprozeß werden zur Herausbildung von Kaviatäten die zu entfernenden Berei che aus jeder Platte vorzugsweise herausgeätzt. Die Dauer des Ätzbades bestimmt dabei die Schichtdicke des entfernten Materials. Die Schichtdicke der beim Herau sätzen verbleibenden Membran wird überwacht. Bei Errei chen einer vorbestimmten Schichtdicke wird mittels Feinschleifen die Oberfläche behandelt bzw. eine defi nierte Membrandicke eingestellt.

Nach Herstellung von unterschiedlichen Modulplatten durch parallele Glasplattenbearbeitung einschließlich Herausbildung von Kavitäten definierter Tiefe durch Ät zen und Feinschleifen, erfolgt ein Separieren und Ver binden der Einzelteile zu einem Modul, der mit Leiter bahnen und PZT-Elementen versehen wird.

Jeweils drei Einzelteile, bestehend aus jeweils zwei Kammerteilen, und bestehend aus mindestens einer weite ren Platte, gleichzeitig dienend als Abstandsteil, wer den ausgerichtet und aneinandergeheftet sowie anschlie ßend getempert bzw. dem Diffusionsbondprozeß zugeführt. Die Platten werden mit Leiterbahnen für die anschlie ßend aufzubringenden PZT-Elemente versehen. Zum Ab schluß erfolgt eine Sonderbehandlung der Düsenkanäle und der Hohlräume (Kammern) und der Düsenplatte des Mo duls, bevor der Druckkopf mit Treiberschaltkreisen ver sehen kontaktiert, komplettiert und montiert wird.

Im Rahmen einer Assemblierung können fertiggestellte Module über eine Klebeschicht verbunden werden. Ein Druckmodul kann einzeln für sich oder mit einem im Prinzip spiegelsymmetrisch gleich aufgebauten zweiten Druckmodul zu einem Druckkopf komplettiert werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausfüh rung der Erfindung anhand der Figuren näher darge stellt. Es zeigen:

Fig. 1a Schnitt durch die Linie A-A′ eines ESIJIL-Druckkopfes nach Variante eins,

Fig. 1b Ansicht der Düsenseite mit der Düsenlinie des ESIJIL-Druckkopfes nach Variante eins,

Fig. 1c Lage der Kammern in den ersten beiden Ebenen nach Variante eins des ESIJIL- Druckkopfes in Draufsicht auf die erste Kammerplatte (Bestückungsseite),

Fig. 2a Schnitt durch die Linie A-A′ für den oberen Teil mit den ersten beiden Ebenen des ESIJIL-Druckkopfes nach Variante eins gemäß Fig. 1,

Fig. 2b Schnitt durch die Linie B-B′ des Teils des ESIJIL-Druckkopfes nach Variante eins,

Fig. 2c Schnitt durch die Linie C-C′ des Teils,

Fig. 2d Schnitt durch die Linie G-G′ des Teils,

Fig. 2e Schnitt durch die Linie E-E′ des Teils in kombinierter Darstellung mit der Abbildung gemäß Fig. 1c,

Fig. 3 Schnitt durch die Linie A-A′ eines Teils des ESIJIL-Druckkopfes nach der dritten Variante,

Fig. 4 Schnitt durch die Linie A-A′ eines Teils des ESIJIL-Druckkopfes nach der vierten Variante,

Fig. 5 Tintenzuführung in perspektivischer Ansicht eines Details des ESIJIL-Druckkopfes nach der fünften Variante,

Fig. 6 Schnitt durch die Linie A-A′ eines ESIJIL- Druckkopfes nach der sechsten Variante,

Fig. 7 Schnitt durch die Linie A-A′ eines Teils des ESIJIL-Druckkopfes nach der siebenten Variante,

Fig. 8 Schnitt durch einen ESIJIL-Druckkopf mit einer Kombination unterschiedlicher Module,

Fig. 9 Herstellungsverfahren für den erfindungs gemäßen ESIJIL-Druckkopf nach Fig. 6,

Fig. 10 Herstellungsverfahren für den erfindungs gemäßen ESIJIL-Druckkopf nach Fig. 1, 8.

Die Fig. 1a bis 1c zeigen eine erste Variante, nach denen der erfindungsgemäße ESIJIL-Druckkopf in Weiter bildung des ESIJIL-Druckkopfes, gemäß dem Hauptpatent DE 42 25 799, ausgeführt werden kann.

In der Fig. 1a ist ein Schnitt des erfindungsgemäßen Edge-Shooter-Ink-Jet-In-Line-Druckkopfes (ESIJIL-Druck kopf) durch eine Linie A-A′ dargestellt. Ein Kammern tragendes Teil 2 ist wie beim Hauptpatent in einer er sten Ebene angeordnet. Die Öffnungen, Kanäle, ein Ansaugraum 151 und Kammern sind einem aus zwei schicht förmigen Abstandsteilen bestehenden Mittelteil zuge wandt. Darunter in y-Richtung ist in einer zweiten Ebene ein zusätzliches Kammern tragendes Teil 29 ange ordnet, mit Kammeröffnungen in der gleichen Richtung, wie bei der ersten Ebene, wobei das zusätzliche Teil 29 eine einzige Düsenreihe für alle Düse aufweist.

In der dritten Ebene ist ein erstes Abstandsteil 33 an geordnet, welches entsprechen dem Mittelteil gemäß dem Hauptpatent vergleichbare Öffnungen aufweist. In der vierten Ebene ist das zweite Abstandsteil 35 angeord net, mit dem Mittelteil gemäß dem Hauptpatent ver gleichbaren Öffnungen, welches mit dem ersten Abstands teil 33 über eine Klebeschicht 34 verbunden ist. Unter den das Mittelteil bildenden Abstandsteilen ist in ei ner fünften und sechsten Ebene je ein Kammern tragendes Teil 36, 4 angeordnet. Das sechste Kammern tragende Teil 4 weist Öffnungen, Kanäle, einen Ansaugraum 152 und Kammern einer Kammergruppe 102 auf. Die Kammern und Öffnungen der Teile in der fünften und sechsten Ebene sind mit ihrer offenen Seite dem vorgenannten, aus Ab standsteilen gebildeten, Mittelteil zugewandt.

Die Tinte gelangt über nicht gezeigte Kanäle in einen Ansaugraum 151, der über Kanäle 110 mit den Tintenkam mern der ersten und zweiten Ebene in Verbindung steht. Die Tintenkammern stehen über Kanäle 111 und Tinten durchgangsöffnungen 112 durch die zweite Ebene mit den Düsen in Verbindung, die in der zweiten Ebene angeord net sind. Jeder Tintenkammer ist eine Membran und ein PZT-Element zugeordnet, welches bei Beaufschlagung mit einem elektrischen Impuls die Membran verformt und so mit das Volumen der Kammer verändert. Bei einer Expan sion des Kammervolumens wird aus dem Ansaugraum 151 Tinte zugeführt. Bei einer Kompression des Kammervolu mens einer zur Kammergruppe 101 gehörigen Kammer in x- Richtung werden die Tintentropfen durch eine zur Düsen gruppe 1.1 zugehörige Düse ausstoßen. Dieser Teil, der auch in der Fig. 2a dargestellt ist, bildet eine obere Hälfte des ESIJIL-Druckkopfes.

Die Zuführkanäle zwischen dem Ansaugraum 151 in der er sten Ebene und den Tintenkammern in der zweiten Ebene bzw. Durchgangsöffnungen, die Tintenkammern in der zweiten Ebene und die Zuführkanäle zwischen den Tinten kammern in der zweiten Ebene und den Düsen in der zwei ten Ebene, sind im Schnitt A-A′ gemäß Fig. 1a oder 2a nicht ersichtlich und deshalb in der Fig. 2b im Schnitt B-B′ dargestellt.

Ebenso sind weitere - in der Fig. 1a nicht gezeigte - Kanäle, Öffnungen, Kammern usw. in der unteren Hälfte des ESIJIL-Druckkopfes angeordnet, um die Düsen in der zweiten Ebene der oberen Hälfte des Druckkopfes mit Tinte zu versorgen.

Die zu Düsengruppen 1.1, 1.5, 1.2, 1.6 zugehörigen Dü sen sind in z-Richtung in einer Reihe angeordnet. Zur Erläuterung ist in der Fig. 1b ein Ausschnitt einer Kante des gesamten ESIJIL-Druckkopfes nach der ersten Variante mit einer entsprechenden Düsenanordnung in ei ner Düsenreihe 1 im Schnitt D-D′ gezeigt. Es ist er kennbar, daß allein die Düsenabmaße die maximale Anzahl an Düsen auf der Reihe bestimmen. Dabei beträgt der Dü sendurchmesser ca. ein Viertel eines Düsenabstandes zwischen zwei benachbarten Düsen, die auf einer Düsen linie in der einzigen Düsenreihe 1 angeordnet sind. Dabei ist vorgesehen, daß in der Düsenreihe die Düsen der Düsengruppen mit Düsen der anderen Düsengruppen al ternieren. Jeweils Düsen der Düsengruppe 1.1 und 1.5 sowie 1.2 und 1.6 gehören zu einer zugehörigen Kammer der Kammergruppen 101 und 105 bzw. 102 und 106. Die zu gehörigen Kammergruppen 101, 105 der oberen Hälfte und die Kammergruppen 102, 106 der unteren Hälfte des Druckkopfes sind vertikal in y- und außerdem horizontal in x- und z-Richtung versetzt angeordnet.

In der Fig. 1c ist die Lage der Kammern in der ersten Ebenen des ESIJIL-Druckkopfes in Draufsicht von der Be stückungsseite gemäß der Anordnung nach der ersten Va riante dargestellt. Die darunter liegenden Kammern der erfindungsgemäßen zweiten Kammerplatte sind gestrichelt gezeichnet, um deren Lage relativ zur ersten Kam merplatte zu verdeutlichen. Beide Kammergruppen 101, 105 weisen einen Versatz der Größe X in x-Richtung und einen Versatz der Größe Z in z-Richtung auf.

Die Düsenreihe 1 umfaßt die zu unterschiedlichen Düsen gruppen 1.1, 1.2, 1.5, 1.6 gehörigen Düsen, welche in vorteilhafter Weise so alternieren, daß die Überdeckung von Kammerngruppen der einen Ebene mit denen der ande ren Ebene nur an den Kammerrändern wirksam ist. Möglich ist auch eine andere - in den Fig. 1a bis 1c nicht gezeigte - Düsenanordnung in der Düsenlinie 1 nach einer anderen Variante des ESIJIL-Druckkopfes mit größerer Überdeckungsfläche F. Die Überdeckungsfläche F von ei ner Kammer der Kammergruppe 105 in der zweiten Kammer platte 29 mit einer Kammer der Kammergruppe 101 in der ersten Kammerplatte 2 ist schraffiert gezeichnet. Die Überdeckungsfläche F von jeder Kammer der Kammergruppe 101 bzw. 102 in der ersten bzw. vierten Kammerplatte bezogen auf die Kammern der Kammergruppe 105 bzw. 106 in der zweiten bzw. dritten Kammerplatte ist durch den Versatz in x- und z-Richtung minimierbar.

Die Schnittdarstellungen in den Fig. 2a bis 2e zei gen den schichtweisen Aufbau des Druckkopfes und den Weg des Tintenflusses nach der bevorzugten Ausführung der Erfindung (erste Variante nach Fig. 1a bis 1c).

In der Fig. 2a ist der Schnitt A-A′ mit Tintenkanal führung von einem Ansaugraum 151 zu einer Tintenkammer 101 der ersten Ebene und von dort zur zugehörigen Düse in der zweiten Ebene 29 gezeigt. Die erste in einer er sten Ebene liegende Tintenkammern tragende erste Kam merplatte 2 ist mit Mitteln zum Zuführen 151, 110 und PZT-Elementen 31 als Aktuatoren zum Austreiben von Tinte aus jeweils einer zur Düsengruppe 1.1 zugehörigen Düse zugeordneten Kammer ausgerüstet.

Die Kammerplatte 2 enthält die Strukturen der Tinten kammern und waagerecht verlaufende Tintenkanäle 111 in Richtung zu den Düsen sowie mindestens einen Ansaugraum 151 und waagerechte Verbindungskanäle 110 (Einsaug kanäle) vom Ansaugraum 151. Weiterhin wird auch er sichtlich, daß die Kammerplatte 29 senkrecht verlaufen de Verbindungskanäle 112 von den Tintenkammern der er sten Kammerplatte 2 zu deren zugehörigen Düsen in der zweiten Kammerplatte 29 aufweist. Die Düsengruppen 1.1, 1.5 stehen mit den zugehörigen in den Kammerplatten 2 bzw. 29 gelegenen Kammergruppen 101, 105 über Tin tenkanäle in Verbindung.

Die Fig. 2b zeigt einen entsprechenden Schnitt B-B′ mit Tintenkanalführung von dem Ansaugraum 151, der den Einsaugkanal 110, 113, 114 zu einer zur Tintenkammer gruppe 105 zugehörigen Tintenkammer der zweiten Ebene und von dort über den Düsenkanal 115 zur zugehörigen Düse der Düsengruppe 1.5 zeigt. In der ersten Variante besteht die obere Druckkopfhälfte aus 3 Platten. In jeder Kammerplatte 2, 29 ist eine Gruppe 101, 105 von Tintenkammern auf der der Mitte des Druckkopf zuge wandten Seite offen und wird vom Kammern tragenden Teil der nächsten Ebene abgedeckt. Ein jedes Abstandsteil umfaßt hineingearbeitete Bereiche 20, die als Membran ausgebildet sind, auf welchen als Mittel zum Austreiben von Tinte PZT-Elemente 31 angeordnet werden.

Der - in der Fig. 2c gezeigte - Schnitt C-C′ ist in die Verbindungsebene in x-/y-Richtung in einen geringen Abstand von der Kante mit der Düsenreihe gelegt. Er verdeutlicht, wie erfindungsgemäß eine besonders hohe Dichte in der Anordnung der Düsen in jeder Druckkopf hälfte erreicht wird.

In der Fig. 2d wird ein Schnitt durch die Linie G-G′ der gemäß Fig. 1c dargestellten Draufsicht für die obere Hälfte gezeigt, wobei der Schnitt einerseits durch die Kammern der 1. Ebene und andererseits durch die horizontalen Düsenkanäle 115 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 Ebenen der oberen Hälfte des Druckkopfes geht. Als Material für alle Platten des Druckkopfes wird photosensitives Glas verwendet. Die Strukturierung ein schließlich der Ausbildung der Düsen wird durch einen photolithografischen Prozeß und Ausätzung der belichte ten Teile erreicht.

Die Durchgangsöffnungen 112, 113 können auf verschie dene Weise hergestellt werden. So können sie geätzt werden, mit Laserstrahl durchgebrannt oder mit Spezial werkzeugen gestanzt werden. Die Auswahl des Verfahrens hängt unter anderem vom verwendeten Material ab.

Die homogene und dicht abschließende Verbindung der je weils drei Platten 2, 29, 33 bzw. 4, 36, 35 wird durch thermisches Diffusionsbonden hergestellt.

In den Fig. 3 bis 7 sind weitere Ausführungen der Erfindung (Varianten 3 bis 7) dargestellt.

In der Fig. 3 wird ein Schnitt durch die Linie A-A′ eines Teils des ESIJIL-Druckkopfes nach einer dritten Variante dargestellt. Zur Verringerung der Überlap pungsfläche zwischen Kammern verschiedener Kammergrup pen ist der Abstand der Kammern in x-Richtung vergrö ßert worden. Erfindungsgemäß wird ein weiteres Ab standsteil 28 zwischen den Kammern tragenden Teilen 2 und 29 angeordnet. Der Versatz in x-Richtung kann da durch um den Wert H vergrößert werden. Die entsprechen den Schnitte durch die Linie B-B′ und C-C′ usw. für entsprechende Teile des ESIJIL-Druckkopfes müssen nicht ausführlich erläutert werden, da sie ähnlich den Schnitten nach der ersten Variante sind.

In der Fig. 4 ist in Weiterbildung der Erfindung ein Schnitt durch die Linie A-A′ eines Teils des ESIJIL- Druckkopfes nach einer vierten Variante dargestellt. Durch Einfügen zweier Abstandsteile 27 und 28 zwischen den Kammern tragenden Teile 2 und 29 kann der Versatz in x-Richtung, gegenüber der in der Fig. 2a gezeigten ersten Variante, um den Wert 2_*H vergrößert werden. Das ermöglicht nicht nur eine weitere Verringerung der Überlappung von Kammern. Vielmehr kann - in nicht dar gestellter Weise - durch eine Kombination von einer un teren Hälfte des ESIJIL-Druckkopfes mit den Teilen 35, 36 und 4, der nach der ersten Variante - gemäß Fig. 1a - hergestellt ist, mit einer oberen Hälfte des ESIJIL- Druckkopfes mit den Teilen 27, 28, 29 und 33, der nach der vierten Variante - gemäß Fig. 4 - hergestellt ist, eine zweite Variante geschaffen werden. Diese zweite Variante ist mit einer gemeinsamen Düsenreihe in der oberen Hälfte des ESIJIL-Druckkopfes und gleich langen Tintenwegen vorteilhaft bei Druckköpfen zum Druck mit höherer Auflösung einsetzbar.

Die Fig. 5 verdeutlicht die Tintenführung in perspek tivisch Ansicht für ein Detail des ESIJIL-Druckkopfes. Jeder Tintenkanal 111 bzw. 115 weist Abschnitte für die Tintenführung in anderen Ebenen auf und die Tintenkam mern einer Gruppe sind um eine Weg länge näher an der Düsenkante angeordnet. Umgekehrt sind die Tintenkammern der anderen Gruppe näher an dem - nicht mit dargestell ten - Ansaugraum 151, 152 angeordnet. Jeder Tintenkanal weist so Abschnitte der Tintenführung in anderen Ebenen auf.

Die Fig. 6 zeigt ein in der Linie A-A′ geschnittenes Teilstück des erfindungsgemäßen FSIJIL-Druckkopfes nach der ersten Variante, wobei der gesamte Druckkopf zum Druck mit geringerer Auflösung nur aus den Teilen 2, 29 und 33 einer oberen Hälfte besteht. Der Schaltkreis 160 und die Aktuatoren 31 sind durch äußere Kunststofform teile 170, 171 gegen Umwelteinflüsse geschützt. Die PZT-Elemente sind über gebondete Drähte 131, 132 mit Leiterbahnen 190, 191 verbunden, welche zum vorgenann ten Treiberschaltkreis 160 führen. Ein Flachkabel 185 stellt die Verbindung zur Ansteuerelektronik beispiels weise einer Frankiermaschine her. Zwischen Druckkopf und Postgutoberfläche 100 wird ein definierter Abstand durch eine nicht näher gezeigte Abstandsplatte einge halten.

Allerdings kommen auf der Schaltkreisseite noch die Leitungen von den PZT-Elementen der zweiten Kammer platte hinzu. Die Leiterbahnführung auf der Schalt kreisseite dieses Moduls ist in einer weiteren noch schwebenden Anmeldung näher dargestellt. Als Treiber schaltkeis kommt beispielsweise der Typ HV 04 oder HV 06 in HVCMOS-Technologie der Firma Supertexinc. zum Einsatz. Dieser umfaßt einen 64-bit Serien/Parallel- Schieberegister mit nachfolgenden 64 Latches, das über NAND- und OR-Gatter mit 64 CMOS-Treiberstufen verbunden ist, welche einen Output bis zu Vs = 80 V abgeben kön nen. Die Ansaugräume 151, 152 werden an der Peripherie des Moduls mittels einem Durchgang 150 verbunden, wobei ein weiterer Durchgang 153 zu einem Dämpfungsglied 154 an der Oberfläche (Schaltkreisseite) des Moduls führt, der über mindestens einen Zuführkanal 155 mit einer Tintenversorgungsöffnung verbunden ist. Der nicht näher dargestellte vollständige Modul weißt in bekannter Weise Bohrungen 177 zur Befestigung des Moduls und Mas seleiterbahnen 180 mit angeschlossener Elektrodenfläche 181 auf. Aufletzterer wird später der jeweilige PZT- Kristall angeordnet und kontaktiert. Die andere Elek trode auf der Oberfläche des PZT-Kristalls wird über einen gebondeten Draht mit der zugehörigen Leiterbahn 190 verbunden, welche zum entsprechenden Ausgang des Treiberschaltkreises führt.

In der Fig. 7 wird eine siebente Variante mit gleicher Tintenweglänge für eine obere Hälfte des ESIJIL- Druckkopfes vorgestellt, welche Kammern tragende Teile 2 und 29 und ein weiteres Abstandsteil 26 zwischen den Kammern tragenden Teilen 2 und 29 aufweist, mit welchem die Kammeröffnungen abgedeckt werden. In der siebenten Variante für den Aufbau eines Tintenstrahldruckkopfes sind die Tintenkammern der zweiten Kammerplatte von der entgegengesetzten Seite strukturiert angeordnet. Somit ist kein zusätzliches Abstandsteil als Membranplatte erforderlich, welches die Tintenkammern nach unten ab schließt. Statt dessen wird zum dichten Abschließen der Tintenkammern die Mittelplatte 26 eingesetzt. Durch einen Versatz der Kammergruppe in x-, y- und z-Richtung in jedem Kammern tragenden Teil gegenüber der Kammer gruppe in einem weiteren Kammern tragenden Teil wird - im Unterschied zu dem im Hauptpatent gewählten Aufbau - eine gleiche Tintenweglänge erreicht.

Für eine bevorzugte Variante kann auf die Art und Weise, wie in Verbindung mit der zweiten Variante be reits dargelegt wurde, die Lösung gemäß dem Hauptpatent verbessert werden. Durch die Kombination der siebenten Variante mit einer der vorgenannten Varianten, welche Mittelplatten als Abstandsplatten verwenden und/oder mit Maßnahmen gemäß der fünften Variante kann ein gleich langer Tintenweg zu jeder Düse erreicht werden.

Ein Edge-Shooter-Tintenstrahldruckkopf kann aus unter schiedlich aufgebauten Modulen bestehen. Dabei ist vor gesehen, daß die in mindestens einer weiteren Ebene zwischen dem Mittelteil 33, 35 und dem ersten Kammern tragenden Teil 2 bzw. Mittelteil 33, 35 und einem wei teren Kammern tragenden Teil 4 zusätzlich angeordneten Kammern tragenden Teile 29 bzw. 36 zueinander eine ge gensinnige oder gleichsinnige Orientierung in der Kam merausbildung ausweisen. Beispielsweise ist in einer - in der Fig. 1 dargestellten - Variante für gegensin nige Orientierung in der Kammerausbildung, die Orien tierung bezogen auf das Mittelteil 33, 35 dann gleich sinnig. Beide Gruppen von Kammern 105, 106 auf der ei nem Mittelteil 33, 35 zugewandten Seite des zusätzli chen Kammern tragenden Teils 29, 36 ausgebildet. Ande rerseits ist in einer - in der Fig. 8 dargestellten - Variante für gleichsinnige Orientierung in der Kammer ausbildung, die Orientierung bezogen auf das Mittelteil 33, 35 dann gegensinnig. Die Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch einen ESIJIL-Druckkopf mit einer Kombina tion unterschiedlicher Module. In dieser Variante sind drei Teile 29, 36 und 4 für gleichsinnige Orientierung in der Kammerorientierung vorgesehen.

Die - in den Figuren nicht dargestellte - umgekehrte Variante weist eine Gruppe von Kammern 105 auf, auf der einem Mittelteil 33 zugewandten Seite des Kammern tragenden Teils 29, während eine Gruppe von Kammern 106 auf der einem Mittelteil 35 abgewandten Seite des anderen zusätzlichen Kammern tragenden Teils 36 ausgebildet ist.

In einer weiteren - nicht dargestellten - Variante für gleichsinnige Orientierung sind beide Gruppen von Kam mern 105, 106 auf der einem Mittelteil 33, 35 abgewand ten Seite des Kammern tragenden Teils 29, 36 ausgebil det. Die Variante entsteht, wenn zur in der Fig. 7 ge zeigten oberen Druckkopfhälfte eine entsprechende un tere Druckkopfhälfte angeordnet wird.

Für eine Kombination von gleichartig oder unterschied lich aufgebauten Modulen in einem Druckkopf bestehen die Mittelteile aus miteinander über eine Klebeschicht 34 verbundenen Abstandsteilen 33 und 35. In mindestens einer weiteren Ebene zwischen den Kammern tragenden Teilen 2, 29 ist mindestens ein weiteres Abstandsteil 27, 28 mit der Dicke H angeordnet, wobei daraus - in der oben bereits dargelegten Weise - ein zusätzlicher Versatz in x- und y-Richtung benachbarter Kammern tra gender Teile 2, 29 resultiert. Dabei ist weiterhin vor teilhaft, daß der Versatz in x-, y- und z-Richtung so ausgebildet ist, daß der Tintenweg innerhalb benach barter Module annähernd gleich lang wird, wobei in der Klebeschicht 34 Öffnungen für die Durchgangskanäle 112 ausgebildet sind, welche durch das Mittelteil 35, 33 zu den Düsen der Düsengruppen 1.2 und 1.6 in dem zusätzli chen Kammern tragenden Teil 29 führen.

Durch ein Verlagern der Tintenkammern in mehrere Ebenen kann außerdem die Tintenkammer in ihrer Breite entspre chend einer niedrigen Ansteuerenergie optimiert und die Düsendichte in der Düsenlinie 1 erhöht werden. Erst wenn ein Erfordernis nach weiter vergrößerter Auflösung bestünde, müßte also ein weiteres Druckmodul angeordnet werden, wie dies in einer weiteren Lösung für einen mo dularen Tintenstrahldruckkopfin DE 43 09 255 beschrie ben ist.

Eine weitere Erhöhung der Druckdichte kann außerdem durch ein übliches Schrägstellen des Moduls zur Druck richtung erzielt werden.

Eine bevorzugte Variante eines Verfahrens zur Herstel lung von Tintenstrahldruckköpfen weist - gemäß dem Hauptpatent - die folgenden Schritte auf:

- parallele Bearbeitung einer Glasplatte zur Herstel lung von unterschiedlich strukturierten Modulplatten, Feinschleifen und Aufbringen von Leiterbahnen,
- Separieren und Verbinden der Einzelteile zu minde stens einem Modul mit anschließendem Tempern,
- Aufbringen, Bearbeiten und Kontaktieren von piezo elektrischen Elementen mit aufgebrachten Leiterbahnen,
- Assemblieren zum Druckkopf.

Die Weiterbildung des o.g. Herstellungsverfahrens wird in der Fig. 9 für den erfindungsgemäßen ESIJIL-Druck kopf nach Fig. 6 aufgezeigt.

In einem erfindungsgemäßen ersten Schritt 200 werden die Kammerteile für die unteren Ebenen gleichzeitig mit denen für die obere Ebene und gleichzeitig mit den Ab standsteilen bzw. der Düsenplatte aus einer gemeinsamen Glasplatte hergestellt. Dabei kommen die bekannten Be arbeitungsschritte Ätzen und Feinschleifen zur Anwen dung, wie das bereits zur Herstellung eines ESIJIL- Druckkopfes gemäß dem Hauptpatent P 42 25 799.9 vorge schlagen wurde. Damit ist die Dicke H jeder Platte an nähernd gleich und wird durch Feinschleifen genau ein stellbar. Der erforderliche Versatz zwischen den Kam mergruppen in einer Ebene wird mit höchster Genauig keit durch den vor dem Ätzen durchgeführten lithogra phischen Prozeß sichergestellt.

Das Herstellungsverfahren für den erfindungsgemäßen ESIJIL-Druckkopf beruht auf der Verwendung eines Wafers aus photoempfindlichen Glas, auf welche eine Maske auf gelegt wird. Nach dem Belichten mit UV-Licht wird an den belichteten Stellen durch eine Wärmebehandlung eine Phasenumwandlung amorphen Materials in seine kristal line Phase bewirkt. Durch Ätzen wird dann kristallines Material schichtweise abgetragen, wie das bereits von IBM in dem US 4 092 166 vorgeschlagen worden war.

Es ist vorgesehen, daß für die drei Bereiche Ätzmittel mit unterschiedlicher Konzentration und/oder unter schiedlichen Einwirkungszeiten zum Einsatz kommen, um die entsprechenden Bereiche mit unterschiedlicher Tie fengenauigkeit entfernen zu können, wobei die Tie fengenauigkeit beim Ätzen der Bereiche für durchgehende Bohrungen geringer ist als beim Ätzen sehr flacher Be reiche für die Kanäle in den Kammerteilen und wobei zu erst 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 Boden schicht (Membran) der Kammern durch Feinschleifen jeder der Kammerteile erreicht wird.

Dann erfolgt im Schritt 210 ein Separieren in einzelne Kammerplatten bzw. Abstandsplatten.

Die Einzelteile werden im Schritt 220 zu einem Modul verbunden. Dabei ist vorgesehen, daß die Einzelteile zuvor ausgerichtet werden und daß der nach einem Anein anderheften der Einzelteile entstandene Modul anschlie ßend getempert wird. Beim Tempern findet im Glasmate rial ein Phasenübergang von amorph zu kristallin statt.

Danach erfolgt im Schritt 230 die Auftragung von elek trischen Leiterbahnen auf die Oberfläche der Abstands teile einschließlich die Membran bzw. auf die Kammer oberfläche, das Aufbringen der Piezokristalle und das Kontaktieren in einer an sich bekannten Weise. Die Pie zokristalle können einzeln aufgeklebt werden mit an schließendem Aushärten des Klebers. Es kann anderer seits auch eine Schicht aus piezoelektrischem Material auf die mit Leiterbahnen versehenen Oberfläche aufge tragen werden, welches später strukturiert und kontak tiert wird. Es ist vorgesehen, daß die PZT-Schicht zu nächst in einzelne PZT-Elemente separiert wird, vor teilhaft unter Einsatz einer Laserstrahl-Bearbeitung.

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 erste Kammer platte bzw. Abstandsplatte aufzubringen. Das Aufbringen kann in vorteilhafter Weise durch Kleben erfolgen. An schließend werden für jedes Modul eine Anzahl einzelner PZT-Elemente separiert. Die PZT-Elemente werden ggf.

nach dem Aufbringen weiterer Leiterbahnen kontaktiert. Das Aufbringen von PZT-Elementen kann im einzelnen auf folgende Weise erfolgen:

- Eine erste vorbehandelte PZT-Platte wird metallisiert und auf die Kammernplatte aufgebracht. Anschließend werden für jene Seite des Moduls eine Anzahl einzelner PZT-Elemente separiert.
- Eine zweite vorbehandelte PZT-Platte wird metalli siert und auf die Membran des Abstandsteils aufge bracht. Anschließend werden für jene Seite des Moduls eine Anzahl einzelner PZT-Elemente separiert.

Das Assemblieren im Schritt 240 zu einer Anordnung ge mäß Fig. 6 für einen Druckkopf kann in vorteilhafter Weise im Herstellungsverfahren auffolgende Weise er folgen:

- Düsenreinigung mittels Druckluft im Schritt 241.
- Behandlung (Reinigen und Spülen) der Kammern und Dü sen im Schritt 242. Durch Spülen mit einer ersten ge eigneten handelsüblichen Flüssigkeit entsteht eine hy drophile Innenbeschichtung.
- Durch Behandlung der Düsenplatte auf der Druckseite im Schritt 243 mit einer zweiten geeigneten Flüssigkeit wird eine hydrophobische Außenbeschichtung erreicht. Nach dem Aushärten der Oberschicht sind die Düsen fer tiggestellt.
- Versehen des Moduls mit den erforderlichen Treiber schaltkreisen auf den zur Druckseite orthogonalen Sei ten des Moduls und ggf. mit einem Schutzgehäuse im Schritt 244.
- Im Schritt 245 Kombination des Moduls mit weiteren zu seinem Betrieb erforderlichen unterschiedlichen Mitteln (elektrische, mechanische und Tintenversorgungsmittel).
- Der Druckkopf wird anschließend im Schritt 251 in ei nem Gehäuse untergebracht, bevor er auf Funktionsfä higkeit getestet wird, um fehlerhafte Exemplare auszu sondern.
- Zum Abschluß erfolgt im Schritt 252 noch ein Test des fertiggestellten Druckkopfes.

In der Fig. 10 ist ein Herstellungsverfahren für den erfindungsgemäßen ESIJIL-Druckkopf nach Fig. 1 bzw. 8 dargestellt. Zunächst erfolgen wieder die oben genann ten Schritte 200 bis 230, allerdings für beide Druck kopfhälften.

Das Assemblieren zum einer Anordnung gemäß Fig. 1, 8 und Anordnungen gemäß Fig. 4 in Kombination bzw. An ordnungen gemäß Fig. 7 in Kombination mit anderen An ordnungen zu einem mehrstöckigen Druckkopf erfordert eine Modifikation im Schritt 240 des Herstellungsver fahrens. Für die erste Druckkopfhälfte kann die Assem blierung auf o.g. Weise mittels der Schritte 241 bis 245 erfolgen:

- Düsenreinigung mittels Druckluft im Schritt 241.
- Behandlung (Reinigen und Spülen) der Kammern und Dü sen zur Herstellung einer hydrophilen Innenbeschichtung im Schritt 242.
- Behandlung der Düsenkante auf der Druckseite mit ei ner zweiten geeigneten Flüssigkeit zur Herstellung ei ner hydrophobischen Außenbeschichtung und Aushärten der Oberschicht auf der Düsenkante im Schritt 243.
- Versehen jedes Moduls mit den erforderlichen Treiber schaltkreisen auf der zur Druckseite orthogonalen Seite des Moduls und mit einem Schutzgehäuse im Schritt 244.
- Kombination des Moduls mit weiteren zu seinem Betrieb erforderlichen unterschiedlichen Mitteln (elektrische, mechanische und Tintenversorgungsmittel). Zum Abschluß erfolgt noch ein Test der einen Hälfte des Druckkopfes für die Düsen der Düsengruppen 1.1 und 1.5 bzw. Kammer gruppen 101 und 105 im Schritt 245.

Erfindungsgemäß erfolgen nun Assemblierungsschritte 246 bis 250 für die zweite Druckkopfhälfte:

- Vorbereiten der zweiten Druckkopfhälfte durch Reini gen, Spülen mittels einem Reinigungsmittel und mit Druckluft im Schritt 246.
- Zusammenkleben der Duckkopfhälften im Schritt 247 mittels einer Klebeschicht 34. Die Klebeschicht 34 weist in einer vorteilhaften Variante einen Klebstoff auf, der mit einem Lösungsmittel gelöst werden kann, solange er nicht ausgehärtet ist. Diese Klebeschicht 34 kann beispielsweise als selbstklebende Folie auf eine Hälfte des Druckkopfes aufgebracht werden. Anschließend wird, beispielsweise mittels einem Laserstrahl, Mate rial aus der Folie entfernt, um Durchgangsöffnungen zu den Kanälen 112 freizulegen, welche durch die Abstands teile 33 und 35 zu den Düsen der Düsengruppen 102 und 106 führen. Die andere Hälfte des Druckkopfes kann mit einer Klebeschicht in o.g. Weise versehen und ebenso behandelt werden. Nach Positionierung der beiden Druck kopfhälften übereinander und deren Zusammenfügen, wird die Klebeschicht 34 unter Energiezufuhr ausgehärtet. Es ist weiterhin vorgesehen diese Energiezufuhr zeitlich und örtlich in spezieller Weise so zu steuern, daß die zu den Düsen führenden Kanäle 112 nicht durch den Kleber der Klebeschicht verschlossen werden bzw. daß verschlossenen Stellen nicht so schnell aushärten, so daß eine eventuelle Verstopfung beseitigt werden kann.
- Kanalreinigung im Schritt 248 mittels einem entspre chenden Lösungsmittel für den Kleber, wobei die Tinten lösungsmittel nicht zu diesen Lösungsmitteln gehören.
- Kanalreinigung im Schritt 249 mittels einem Reini gungsmittel und mit Druckluft.
- Kombination des Moduls mit weiteren zu seinem Betrieb erforderlichen unterschiedlichen Mitteln (elektrische, mechanische und Tintenversorgungsmittel) im Schritt 250.
- Anschließend wird der Druckkopf im Schritt 251 wieder in einem Gehäuse untergebracht, bevor er im Schritt 252 auf Funktionsfähigkeit getestet wird, um fehlerhafte Exemplare auszusondern.

Die Erfindung ist nicht auf die vorliegende Ausfüh rungsform beschränkt. Vielmehr ist eine Anzahl von Va rianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.

Claims

1. Edge-Shooter-Tintenstrahldruckkopf, der Düsen in ei ner Düsenreihe in z-Richtung an der Stirnkante eines Kammern tragenden Teils eines Moduls aufweist, welches mit Mitteln zum Zuführen und Austreiben von Tinte aus jeweils einer Düse zugeordneten Kammer ausgerüstet ist und das einen Tintenstrahl in x-Richtung auszustoßen gestattet, mit mehreren in y-Richtung angeordneten Platten, wobei eine Gruppe von Kammern auf der einem Mittelteil zugewandten Seite des Kammern tragenden Teils ausgebildet ist, gemäß Hauptpatent DE 42 25 799, dadurch gekennzeichnet,
- daß in mindestens einer weiteren Ebene zwischen dem Mittelteil (33, 35) und dem ersten Kammern tragenden Teil (2) bzw. Mittelteil (33, 35) und einem weiteren Kammern tragenden Teil (4) ein zusätzliches Kammern tragendes Teil (29) bzw. (36) angeordnet ist,
daß die Düsenreihe (1) in einem Teil (29) der zusätzlich ange ordneten Kammern tragenden Teile angeordnet ist und
daß die Kammerngruppen (101 und 105) bzw. (102 und 106) zu einander in x-, y- und z-Richtung soweit versetzt sind, daß der Tintenweg vom Ansaugraum (151) bzw. (152) in dem ersten Kammern tragenden Teil (2) bzw. dem weiteren Kammern tragenden Teil (4) zu den Düsen der Düsengruppe (1.1 und 1.5) bzw. (1.2 und 1.6) in der Düsenreihe (1) mindestens innerhalb eines Moduls (2, 29, 33) bzw. (4, 36, 35) gleich lang ausgebildet ist.

2. Edge-Shooter-Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Düsenreihe die zu unterschiedlichen Düsengruppen gehö rigen Düsen so alternieren, daß die Überdeckung von Kammerngruppen der einen Ebene mit denen der anderen Ebene nur an den Kammerrändern wirksam ist.

3. Edge-Shooter-Tintenstrahldruckkopf nach den Ansprü chen 1 und 2, dadurch gekennzeich net, daß die Kammern zur Düsenreihe 1 einerseits und zu einem Ansaugraum (151, 152) andererseits derart angeordnet sind, daß in jeder Ebene unterschiedlich lange Tintenkanäle, insbesondere Düsenkanäle (111 oder 115) und Einlaßkanäle (110 oder 114) und in den zusätzlichen Kammern tragenden Teilen (29, 36) Durchgangskanäle (112, 113) vorgesehen sind, wobei die Summe der Tintenkanallängen je Kammer annähernd konstant bleibt.

4. Edge-Shooter-Tintenstrahldruckkopf nach den Ansprü chen 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß die in mindestens einer weiteren Ebene zwi schen dem Mittelteil (33, 35) und dem ersten Kammern tragenden Teil (2) bzw. Mittelteil (33, 35) und einem weiteren Kammern tragenden Teil (4) zusätzlich angeord neten Kammern tragenden Teile (29) bzw. (36) zueinander eine gegensinnige oder gleichsinnige Orientierung in der Kammerausbildung ausweisen.

5. Edge-Shooter-Tintenstrahldruckkopf nach den Ansprü chen 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß die Mittelteile aus miteinander über eine Klebeschicht (34) verbundenen Abstandsteilen (33 und 35) bestehen und daß in mindestens einer weiteren Ebene zwischen den Kammern tragenden Teilen (2, 29) minde stens ein weiteres Abstandsteil (27, 28) mit der Dicke H angeordnet ist, wobei daraus ein zusätzlicher Versatz in x- und y-Richtung benachbarter Kammern tragender Teile (2, 29) resultiert.

6. Edge-Shooter Tintenstrahldruckkopf nach den Ansprü chen 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, daß der Versatz in x-,y- und z-Richtung so aus gebildet ist, daß der Tintenweg innerhalb benachbarter Module annähernd gleich lang wird, wobei in der Klebe schicht (34) Öffnungen für die Durchgangskanäle (112) ausgebildet sind, welche durch das Mittelteil (35, 33) zu den Düsen der Düsengruppen (1.2 und 1.6) in dem zu sätzlichen Kammern tragenden Teil (29) führen.

7. Edge-Shooter-Tintenstrahldruckkopf nach den Ansprü chen 1 bis 6, dadurch gekennzeich net, daß durch eine ins Volumen gelegte Tintenführung außerhalb der Ebene, in der sich die Tintenkammer be findet, zwischen den Kanälen und Kammern in weiteren Ebenen der Abstand zwischen den vorgenannten Reihen von Tintenkanalgruppen innerhalb jeder Ebene soweit erhöht wird, daß die Überdeckungsfläche F minimal wird.

8. Edge-Shooter-Tintenstrahldruckkopf, der Düsen in ei ner Düsenreihe in z-Richtung an der Stirnkante eines Kammern tragenden Teils eines Moduls aufweist, welches mit Mitteln zum Zuführen und Austreiben von Tinte aus jeweils einer Düse zugeordneten Kammer ausgerüstet ist und das einen Tintenstrahl in x-Richtung auszustoßen gestattet, mit mehreren in y-Richtung angeordneten Platten, wobei eine Gruppe von Kammern auf der einem Mittelteil zugewandten Seite des Kammern tragenden Teils ausgebildet ist, gemäß Hauptpatent DE 42 25 799, dadurch gekennzeichnet,

- daß in mindestens einer weiteren -Ebene zwischen dem Mittelteil (33) und dem ersten Kammern tragenden Teil (2) ein zusätzliches Kammern tragendes Teil (29) ange ordnet ist, mit einer gleichsinnigen Orientierung in der Kammerausbildung, das die Düsenreihe (1) ausweist und daß die Kammerngruppen (101 und 105) zueinander in x-, y- und z-Richtung soweit versetzt sind, daß der Tintenweg vom Ansaugraum (151) in dem ersten Kammern tragenden Teil (2) zu den Düsen der Düsengruppe (1.1 und 1.5) in der Düsenreihe (1) innerhalb des Druckkopfes (2, 29, 33) gleich lang ausgebildet ist.

9. Herstellungsverfahren für einen Edge-Shooter-Tinten strahldruckkopf, gemäß Hauptpatent DE 42 25 799, ge k e n n zeichnet durch die Schritte:

a) Herstellung von unterschiedlichen Modulplatten durch eine parallele Bearbeitung einer Glasplatte zur Heraus bildung von Kavitäten definierter Tiefe im Schritt (200)
b) Separieren der Einzelteile aus der Glasplatte im Schritt (210) und
c) Verbinden der Einzelteile zu einem Modul durch Dif fusionsbonden im Schritt (220) sowie
d) Aufbringen von Leiterbahnen auf die vorgenannte Glasplatte und von PZT-Elementen oder PZT-Schicht mit Vereinzeln der PZT-Elemente im Schritt (230),
e) Assemblieren der Module zu einem Druckkopf im Schritt (240), wobei im Schritt (241) eine Düsenreini gung mittels Druckluft, im Schritt (242) eine hydro phile Innenbeschichtung der Düsenkanäle, im Schritt (243) eine hydrophobische Außenbeschichtung der Stirn kante des Moduls vorgenommen, im Schritt (244) der Mo dul mit Treiberschaltkreisen (160) versehen, im Schritt (245) eine Kombination des Moduls mit weiteren zu sei nem Betrieb erforderlichen Versorgungsmittel im und Schritt (251) eine Unterbringung des Moduls in einem Gehäuse vorgenommen wird, bevor im Schritt (252) ein Druckkopftest durchgeführt wird.

10. Herstellungsverfahren für einen Edge-Shooter-Tin tenstrahldruckkopf, nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte (200) bis (230) für zwei zusammengehörige Druckkopfhälften durch geführt werden und daß während des Assemblierens im Schritt (240) nach der Behandlung der ersten Druckkopf hälfte gemäß den Schritten (241 bis 245) ein Behandeln der zweiten Druckkopfhälfte erfolgt, indem im Schritt (246) eine Düsenreinigung mittels Druckluft, im Schritt (247) ein Zusammenkleben der Druckkopfhälften mittels einer Klebeschicht (34), im Schritt (248) eine Kanal flüssigreinigung von Klebstoff mittels einem Lösungs mittel erfolgt, welches nicht zu den Tintenlösungsmit teln gehört, daß im Schritt (249) eine Kanalreinigung mittels Druckluft erfolgt, im Schritt (250) eine Kombi nation des Moduls mit weiteren zu seinem Betrieb erfor derlichen Versorgungsmitteln und im Schritt (251) eine Unterbringung des Moduls in einem Gehäuse vorgenommen wird, bevor im Schritt (252) ein Druckkopftest durchge führt wird.

11. Herstellungsverfahren für einen Edge-Shooter-Tin tenstrahldruckkopf, nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebeschicht (34) einen Klebstoff aufweist, der mit einem Lösungsmittel gelöst werden kann, solange er nicht ausgehärtet ist und daß die Kanalreinigung im Schritt (248) mittels ei nem entsprechenden Lösungsmittel für den Kleber erfolgt, wobei die Tintenlösungsmittel nicht zu diesen Lösungsmitteln gehören.

12. Herstellungsverfahren für einen Edge-Shooter-Tin tenstrahldruckkopf, nach den Ansprüchen 10 bis 11, da durch gekennzeichnet, daß die Kle beschicht (34) als selbstklebende Folie auf mindestens einer Hälfte des Druckkopfes aufgebracht wird und mit tels einem Laserstrahl, Material aus der Folie entfernt wird, um Durchgangsöffnungen zu den Kanälen (112) frei zulegen, welche durch die Abstandsteile (33) und (35) zu den Düsen der Düsengruppen (102) und (106) führen und daß nach Positionierung der beiden Druckkopfhälften übereinander und deren Zusammenfügen, die Klebeschicht (34) unter Energiezufuhr ausgehärtet wird.

13. Herstellungsverfahren für einen Edge-Shooter-Tin tenstrahldruckkopf, nach den Ansprüchen 10 bis 12, da durch gekennzeichnet, daß die Ener giezufuhr zeitlich und örtlich in spezieller Weise so gesteuert wird, daß die zu den Düsen führenden Kanäle (112) nicht durch den Kleber der Klebeschicht ver schlossen werden bzw. daß verschlossenen Stellen nicht so schnell aushärten, so daß im Schritt (248) eine eventuelle Verstopfung beseitigt werden kann.