DE69110996T2 - Thermische Tintenstrahldruckköpfe. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft thermische Tintenstrahldruckköpfe und ein Verfahren zu ihrer Herstellung, und insbesondere einen solchen Druckkopf, der ein zu einander gehörendes Kanalsubstrat und ein Heizelementsubstrat umfaßt, die eine Dickfilmschicht dazwischen einschließen, und ein Verfahren zu deren Herstellung, das erreicht wird, indem die Düsenseite in dem Kanalsubstrat gespalten und die Dickfilmschicht auf dem Heizelementsubstrat fotobegrenzt wird, um eine Kante parallel zu den Heizelementen vor dem Anpassen der Substrate zu bilden. Nachdem die Substrate aneinander angepaßt worden sind, wird ein Druckkopf mit einer abgestuften Düsenseite gebildet, die ein wirksamereres Reinigen und eine verbesserte Ausgerichtetheit der Tröpfchen ermöglicht.
• Das thermische Tintenstrahldrucken ist, obgleich ein Betrieb mit kontinuierlichem Fluß möglich ist, im allgemeinen ein Tintenstrahlsystem mit Tropfen auf Anforderung, bei dem ein Tintenstrahldruckkopf Tintentröpfchen auf Anforderung durch selektives Anlegen eines Stromimpulses an einen Wärmeenergiegenerator ausstößt, üblicherweise ein Widerstand, der sich in parallelen Tintenkanälen kapillarer Größe mit einem vorbestimmten Abstand stromaufwärts der Kanaldüsen oder Öffnungen befindet. Die von den Düsen entfernten Kanalenden stehen mit kleinen Tintenbehältern in Verbindung, mit denen eine größere, äußere Tintenversorgung verbunden ist.
• US-E-32,572 offenbart einen thermischen Tintenstrahldruckkopf und verschiedene Verfahren zu seiner Herstellung. Jeder Druckkopf ist aus zwei zueinander ausgerichteten und miteinander verbundenen Teilen gebildet. Ein Teil ist ein im wesentlichen flaches Substrat, das auf seiner Oberfläche eine lineare Mehrfachanordnung von Heizelementen und Adreßelektroden enthält, und der zweite Teil ist ein Substrat, der wenigstens eine anisotrop geätzte Ausnehmung darin aufweist, die als eine Tintenzufuhrverzweigung dient, wenn die zwei Teile miteinander verbunden werden. Eine lineare Mehrfachanordnung paralleler Nuten ist auch in dem zweiten Teil gebildet, so daß ein Ende der Nuten mit der Verzweigung in Verbindung steht und die anderen Enden zur Verwendung als Ausstoßdüsen für die Tintentröpfchen offen sind. Viele Druckköpfe können gleichzeitig hergestellt werden, indem eine Mehrzahl von Gruppen von Heizelementmehrfachanordnungen mit ihren Adreßelektroden auf einem Siliciumwafer erzeugt werden und indem Ausrichtungsmarkierungen darauf an vorbestimmten Stellen angeordnet werden. Eine entsprechende Mehrzahl von Gruppen von Kanalnuten und zugehörigen Verzweigungen werden auf einem zweiten Siliciumwafer erzeugt. Bei einer Ausführungsform werden Ausrichtungsöffnungen in den zweiten Siliciumwafer an vorbestimmten Stellen geätzt. Die zwei Wafer werden mittels der Ausrichtungsöffnungen und Ausrichtungsmarkierungen ausgerichtet, dann miteinander verbunden und in viele getrennte Druckköpfe gespalten.
• US-A-4,638,337 offenbart einen ähnlichen, thermischen Tintenstrahldruckkopf, bei dem sich aber jedes seiner Heizelemente in einer Ausnehmung befindet. Die Ausnehmungswände, die die Heizelemente enthalten, verhindern die seitliche Bewegung der Blasen durch die Düse und deshalb die plötzliche Freigabe von verdampfter Tinte in die Atmosphäre, was als Ausstoßen bekannt ist und das Einziehen von Luft bewirkt und den Druckkopfbetrieb unterbricht, wenn immer dieses Ereignis auftritt. In diesem Patent ist eine organische Dickfilmstruktur, wie aus Riston oder Vacrel zwischen der Heizplatte und der Kanalplatte eingefügt. Der Zweck dieser Schicht ist, daß eine Ausnehmung darin unmittelbar über den Heizelementen gebildet wird, die die Blase enthält, die über den Heizelementen gebildet wird, so daß eine Zunahme bei der Tröpfchengeschwindigkeit ohne das Auftreten von Dampfausstoßen und gleichzeitigem Lufteinsaugen ermöglicht wird.
• US-A-4,774,530 offenbart einen Druckkopf, in dem ebenfalls Ausnehmungen in der Dickfilmschicht als Muster ausgebildet sind, um für die Tinte von der Verzweigung zu den Kanälen einen Strömungsweg zu liefern, wobei der Tinte ermöglicht wird, um die geschlossenen Enden der Kanäle herum zu fließen, wodurch die Merstellungsschritte ausgeschlossen werden, die benötigt werden, die geschlossenen Enden zu der Verzweigungsausnehmung zu öffnen, so daß das Herstellungsverfahren für den Druckkopf vereinfacht wird.
• US-A-4,878,992 offenbart ein Herstellungsverfahren für einen Tintenstrahldruckkopf, bei dem eine Mehrzahl von Druckköpfen aus zwei zueinander gehörenden Substraten durch zwei Spaltvorgänge erzeugt wird. Ein Spaltvorgang erzeugt die Düsenseite von jedem einer Mehrzahl von Druckköpfen und erzeugt wahlweise die Düsen. Die Spaltklinge verhindert die Düsen am Abplatzen und die Düsenseiten gegen Kratzer und Abrieb. Ein zweiter Spaltvorgang mit einer üblichen Spaltklinge trennt die aneinander angepaßten Substrate in getrennte Druckköpfe. Der Spaltvorgang, der die Düsenseite erzeugt, wird vorzugsweise mit einem zweistufigen Vorgang durchgeführt. Ein erster Schnitt bildet die Düsenseite, trennt aber nicht die zwei aneinander angepaßten Substrate. Ein zweiter Spaltschnitt trennt die zwei Substrate, macht dies aber auf eine solche Weise, die eine Berührung der Spaltklinge mit der Düsenseite verhindert.
• Bei den obigen Patenten und bei anderen Herstellungsverfahren nach dem Stand der Technik wird die Düsenseite der Druckköpfe gebildet durch entweder eine getrennt hergestellte Düsenplatte, die die Düsen enthält und mit den Druckköpfen verbunden ist und fotolithographisch aus laminierten Schichten erzeugt wird, oder einen Spaltvorgang, bei dem ausgerichtete und verbundene Kanalplatten und Heizelementplatten die eine mit einem Muster versehene Dickfilmschicht dazwischen eingefügt haben, gemeinsam gespalten werden. Unglücklicherweise kann bei letzterem Verfahren die Dickfilmschicht nicht durchgehend in zuverlässiger Weise geschnitten werden. Manchmal wird ein Grad zurückgelassen, der eine Fehlausrichtung eines ausgestoßenen Tröpfchens und somit eine schlechte Bildqualität bewirkt. Ferner weist die Spaltklinge eine starke Abnutzung auf, wenn sie anderes als Siliciummaterial schneidet, so, wenn der Heizelementwafer und der Kanalwafer und die sich dazwischen befindende Dickfilmschicht geteilt werden, wie es durch US-A-4,878,992 gelehrt wird.
• Die vorliegende Erfindung überwindet die obigen Nachteile, indem eine Menge von Fehlern ausgeschlossen wird, die die Spaltleistung beeinflussen, und verringert die Abnutzung der Spaltklinge um Größenordnungen.
• Es ist eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, den Herstellungsausstoß von Druckköpfen in einer kostenwirksamen Weise zu erhöhen.
• Bei der vorliegenden Erfindung werden eine Mehrzahl von thermischen Tintenstrahlköpfen, die vorgespaltene Düsenseiten haben, von ausgerichteten, zueinander passenden und miteinander verbundenen oberen und unteren Substraten erhalten. Vor dem Anpassen wird eine obere Substratoberfläche gemustert und anisotropisch geätzt, um eine Mehrzahl von Gruppen von parallelen Kanalnuten zu erzeugen, die geschlossene Enden haben, und eine zugehörige Verzweigungsausnehmung nahe bei einem Ende von jeder Gruppe von Nuten. Die Verzweigungsausnehmung wird durch das obere Substrat hindurch geätzt, um einen offenen Boden zu liefern, dem das öffnen der Nutenenden, die den den Verzweigungsausnehmungen benachbarten gegenüberliegen, durch einen Spaltschnitt vorbestimmter Tiefe folgt, der eine Kerbe oder einen Graben mit parallelen Seitenwänden bildet, von denen eine die offenen Enden der Nuten enthält, die als Teil der Druckkopfdüsen dienen. Die Grabenwand mit den offenen Enden der Nute dient deshalb als Teil der abgestuften Düsenseite.
• Das untere Substrat weist eine Mehrzahl von Heizelementmehrfachanordnungen und Adreßelektroden auf, die auf einer Oberfläche davon gebildet sind, und eine Dickfilmschicht aus einem isolierenden Polymermaterial, wie Polyimid, das darauf über den Heizelementen und Elektroden abgeschieden ist. Die Dickfilmschicht wird fotobegrenzt, um ein Entfernen durch Netzen in bestimmten Mustern der Dickfilmschicht zu ermöglichen, um die Heizelemente freizulegen, und bei einer Ausführungsform einen Trog zur Verwendung als einen Tintenflußweg von der Verzweigungsausnehmung zu den zugehörigen Kanalnuten zu schaffen. Gleichzeitig wird ein Schlitz in der Dickfilmschicht erzeugt, der wenigstens einen zu der Heizelementmehrfachanordnung parallelen und von ihr einen vorbestimmten Abstand hat, um den Abstand der Düsen von den Heizelementen festzulegen. Wenn die Substrate aneinander angepaßt und miteinander verbunden sind, dient der Rand des Schlitzes in der Dickfilmschicht als der untere Bereich der Düsen, wobei die offenen Enden der Nuten als der restliche Teil der Düsen dienen.
• Bei dieser Ausführungsform werden die Druckköpfe in einzelne Druckköpfe durch einen Spaltvorgang unterteilt, bei dem ein Spaltschnitt durch beide Substrate hindurch, parallel zu aber beabstandet von den offenen Enden der Nut gemacht wird, so daß eine abgestufte Düse erzeugt wird, wobei der Bereich der Düsenseite, der die Düsen enthält, ausgespart ist. Eine solche Konfiguration ermöglicht ein Spalten, ohne daß durch die Dickfilmschicht oder das Verbindungsmaterial hindurch geschnitten werden muß, so daß die Lebensdauer der Spaltklinge um mehr als eine Größenordnung erhöht wird. Da die Dickfilmschicht dazu neigt, Grate zu erzeugen, wenn gespalten wird, wobei die Grate nachteilig die Gerichtetheit der Tröpfchen beeinflussen, erhöht das Entfernen der Notwendigkeit, die Dickfilmschicht zu spalten, die Ausbeute von geeigneten Druckköpfen auf nahe 100%. Da der Bereich der abgestuften Düsenseite, der die Düsen enthält, ausgespart ist, kann der verbleibende Bereich der Düsenseite aggressiv mittels Berührung gereinigt werden, beispielsweise durch eine Reinigungsklinge.
• Andere Ausführungsformen des Druckkopfes schließen das Umkehren der Düsenseitenabstufungen ein, so daß der Bereich der Düsenseite, der die Düsen enthält, für ein sanfteres Berührungsreinigen etwas angehoben ist, während alle anderen Vorteil beibehalten werden. Bei einer noch anderen Ausführungsform wird eine ähnliche Kerbe oder Graben in das untere Substrat nahe dem begrenzten Schlitzrand der Dickfilmschicht vor dem Zusammenpassen mit dem oberen Substrat eingeschnitten. Wenn das obere und das untere Substrat aneinander angepaßt sind, sind die zwei Gräben gegenüberliegend ausgerichtet, und werden in getrennte Druckköpfe durch kollineares Spalten durch die ausgerichteten Gräben hindurch getrennt so, daß die Düsenseiten ausgespart sind. Die Gräben liefern ein Mittel zum Ausrichten der Substrate, wenn sie aus Silicium sind, da die gespaltenen Gräben ohne weiteres mit einer Infrarot-Ausrichteinrichtung beobachtbar sind.
• Die vorliegende Erfindung wird nun in beispielhafterweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen aufweisen, und worin
• Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Teils eines bekannten ausgerichteten und verklebten Kanalwafers und Heizelementwafers vor der Trennung in eine Mehrzahl von einzelnen, thermischen Tintenstrahldruckköpfen durch Spalten ist.
• Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht des Teils des Druckkopfes der Fig. 1 ist, wobei die Wirkung des Spaltens auf die Dickfilmschicht zwischen dem Kanalwafer und dem Heizelementwafer gezeigt ist;
• Fig. 3 eine Querschnittsansicht der vorliegenden Erfindung ist, die einen Herstellungsschritt vor dem Ausrichten und Verbinden des Kanal- und Heizelementwafers zeigt;
• Fig. 4 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils der fotobegrenzten Dickfilmschicht zwischen dem Kanal- und Heizelementwafer gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
• Fig. 5 eine alternative Ausführungsform des Herstellungsverfahrens der Fig. 3 ist, bei dem die Spaltklinge, die die angepaßten Wafer in getrennte Druckköpfe spaltet, unter einem Winkel ist;
• Fig. 6 eine Querschnittsansicht ähnlich der Fig. 3 ist, wobei aber der Kanal- und Heizelementwafer der vorliegenden Erfindung ausgerichtet, verbunden und zur Trennung in einzelne Druckköpfe bereit gezeigt ist;
• Fig. 7 eine Querschnittsansicht des Druckkopfes der vorliegenden Erfindung nach der Trennung in einzelne Druckköpfe ist;
• Fig. 8 eine vergrößerte Querschnittsansicht des in Fig. 7 als Kreis "A" gekennzeichneten Bereiches ist;
• Fig. 9 die Düsenseite des Druckkopfes der Fig. 7 zeigt, die durch eine Reingungsklinge gereinigt worden ist;
• Fig. 10 eine Querschnittsansicht einer alternativen Herstellungsausführungsform der Erfindung ist;
• Fig. 10a eine andere alternative Ausführungsform des Herstellungsschrittes ist, der in Fig. 6 und 7 gezeigt ist, bei dem die Spaltklinge, die die angepaßten Wafer in getrennte Druckköpfe trennt, unter einem Winkel ist;
• Fig. 11 eine Querschnittsansicht des Druckkopfes gemäß dem in Fig. 10 gezeigten Herstellungsverfahren ist, und
• Fig. 12 eine Querschnittsansicht einer anderen Herstellungsausführungsform der Erfindung ist.
• Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, werden bekannte, thermische Tintenstrahlblöcke oder Druckköpfe 10 in Gruppen erzeugt, indem ein anisotrop geätzter Kanalwafer 12 zu einem Heizwafer 14 ausgerichtet und mit ihm klebeverbunden wird, wonach ein Spalttrennschritt folgt, um den einziger Würfel abzutrennen. Obgleich ein einzelner Spaltschnitt den Kanal- und Heizwafer trennen könnte, lehrt die US-A-4,878,992 die Verwendung von einem Spaltschnitt, der den Kanalwafer trennt, aber nur teilweise durch den Heizwafer schneidet, der mit ihm verbunden ist. Eine zweite, gröberere, preiswerterere Metallklinge beendet die Aufgabe, da das Klebemittel, das verwendet wird, den Heizwafer in dem Spaltrahmen zu halten eine zusätzliche Abnutzung bei einer Spaltklinge hoher Toleranz für ein Resinoid bewirkt, die benötigt wird, die Kanalnut zu öffnen und gleichzeitig die Düsen und die Düsenseite zu bilden.
• Dieser die erste Düse und die Düsenseite erzeugende Kerbschnitt 15 ist mit unterbrochener Linie gezeigt; der endgültige Trennschritt durch den Kerbschnitt 15 hindurch ist nicht gezeigt. US 4,774,530 und die Fig. 1 nach dem Stand der Technik, die bearbeitete, zueinander passende Wafer in einer Querschnittsansicht zeigen, offenbaren das anisotrope Ätzen einer Mehrzahl von Gruppen von länglichen, parallelen Nuten 16, die an beiden Enden geschlossen sind, und eine durchgehende Ausnehmung 18 mit einem offenen Boden 19, die nachfolgend als Tintenbehälter bzw. Tinteneinlaß dienen. Der Heizwafer weist eine Mehrzahl von linearen Mehrfachanordnungen von Heizelementen 34 und dazugehörende Adreßelektroden (nicht gezeigt) auf, die auf einer Oberfläche 17 davon gebildet sind. Eine isolierende Dickfilmschicht 22 aus einem fotomusterbaren Material, wie beispielsweise Polyimid ist auf der Heizwaferoberfläche 17 und über den Heizelementen und Adreßelektroden abgesetzt. Diese Dickfilmschicht ist gemustert, um die Heizelemente freizulegen, wodurch die Heizelemente in getrennten Mulden 26 angeordnet werden, um die Dickfilmschicht von den Elektrodenanschlüssen (nicht gezeigt) zu entfernen und die Dickfilmschicht an einer Stelle zu entfernen, die danach einen Tintenflußdurchgang 23 zwischen dem Behälter und den Kanälen liefert. Der geätzte Kanalwafer und Heizwafer, der die Heizelementmehrfachanordnungen, die Adreßelektroden und die gemusterte Dickfilmschicht enthält, werden zueinander ausgerichtet und miteinander verbunden, so daß die Dickfilmschicht dazwischen eingefügt ist, und jede Kanalnut 16 weist ein Heizelement 34 darin auf. Diese verbundenen Wafer werden in eine Mehrzahl von einzelnen Würfeln oder Druckköpfen durch einen Spaltvorgang getrennt, der das Anordnen der verbundenen Wafer in einem Spaltrahmen (nicht gezeigt) einschließt, der sie herausnehmbar hält, während eine Spaltvorrichtung hoher Toleranz mit einer Klinge für Resinoid den Kerbschnitt 15 bildet, wie es in US-A-4,878,992 geoffenbart ist, und ein nachfolgender Spaltschnitt (nicht gezeigt) die verbundenen Wafer in Druckköpfe 10 trennt.
• Obgleich die US-A-4,878,992 ein kostenwirksames Herstellungsverfahren mit einer besonderen Spaltklinge für ein Resinoid anbietet, besteht die Neigung, das Dickschichtgrate 24 gebildet werden, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, was den Ausstoß von Druckköpfen verringert. Fig. 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Dickfilmschicht an der Düsenseite 21, die durch die Spalttechnik der Fig. 1 nach dem Stand der Technik erzeugt worden ist, wobei ein gleichzeitiger Spaltschnitt durch den Kanalwafer, die Dickfilmschicht und teilweise durch den Heizwafer gezeigt ist, nachdem die zwei Wafer ausgerichtet und miteinander verbunden worden sind.
• Bezug nehmend auf Fig. 1 wird die rückwärtige Kanallänge 25 des thermischen Tintenstrahlwürfels (das heißt der Abstand "R" von dem Heizelement 34 bis zu dem Behälter 18) durch die Anordnung der rückwärtigen, geschlossenen Enden 27 der Kanäle 16 während des Ausrichtungs- und Verbindungsschrittes bestimmt. Jedoch wird die vordere Kanallänge "F" von dem Heizelement zu der Düse 20 (das offene Ende der Kanalnut) durch die Anordnung der Spaltklinge während des Spaltens bestimmt, das die Düsenseite 21 erzeugt. Dieses Verfahren ermöglicht einem, die vordere Kanallänge auf irgendeinen erwünschten Wert einzustellen, ohne die Fotomaske zu ändern. Der Hauptnachteil dieses Vorgehens ist, daß die Dickfilmschicht aus beispielsweise Polyimid nicht sauber in einer zuverlässigen Weise geschnitten werden kann. Wenn das Polyimid nicht sauber geschnitten wird, wird ein aufgerauhter Grat mit einer Länge von ungefähr 2 um in dem Polyimid zurückgelassen, das die Basisseite der Düse bildet, die in diesem Fall eine dreieckförmige Form hat. Der Grat 24 aus Polyimid, der in Fig. 2 gezeigt ist, bewirkt eine Fehlausrichtung eines thermischen Tintenstrahltröpfchens mit dem Ergebnis eines Bildfehlers. Auch bewirkt das Polyimid, daß sich die Spaltklinge 50-mal schneller als bei Silicium abnutzt, wodurch die Lebensdauer der Klinge nur von dem Polyimid abhängt. Das Polyimid bewirkt auch, daß sich die Spaltklinge ungleichförmig abnutzt, was ein häufiges Glätten der Klinge verlangt. Häufiges Glätten verkürzt die Lebensdauer der Klinge durch viele Wafer.
• Thermische Tintenstrahlköpfe, die für den Handel geeignet sind, besitzen feste Werte für den vorderen und rückwärtigen Kanalabschnitt oder Länge. In Fig. 3 ist die Dickfilmschicht 22 bei der vorderen Kanallänge 28, die den Abstand F hat, fotobegrenzt, so daß das Schneiden der Düsenseite mittels einer Resinoid-Spaltklinge (nicht gezeigt) kein Schneiden der Dickfilmschicht einschließt. Dies ergibt zwei Hauptvorteile, nämlich, es werden keine Grate erzeugt, und die Lebensdauer der Spaltklinge ist länger.
• Bezug nehmend auf die Fig. 3 und 4 sind Abschnitte eines elektrisch isolierenden, ebenen Substrats, wie Beispiel ein Siliciumwafer 14 und ein anisotrop geätzter (100) Siliciumwafer 12 gezeigt, bevor sie ausgerichtet und miteinander verbunden werden, um eine Mehrzahl von ungetrennten Druckköpfen 10 zu bilden. Pfeile 39 zeigen an, wie die Wafer 12, 14 im wesentlichen angepaßt werden. Der Siliciumwafer 14, der auch als "Heizwafer" bezeichnet wird, weist eine elektrisch isolierende Schicht (nicht gezeigt) auf, die auf seinen beiden Seiten abgesetzt ist, wie beispielsweise aus Siliciumdioxid oder Siliciumnitrid. Eine Mehrzahl von linearen Widerstandsmehrfachanordnungen oder Heizelementen 34 und zugehörenden Adreßelektroden (nicht gezeigt) sind auf der isolierenden Schicht auf der Oberfläche 17 des Heizwafers gebildet. Jedes Heizelement ist selektiv durch Elektroden mit elektrischen Impulsen adressierbar, die für digitalisierte Datensignale repräsentativ sind. Eine fotogemusterte Filmschicht 22 ist auf die Oberfläche 17 des Heizwafers über den Heizelementen und Adreßelektroden laminiert oder abgesetzt und für eine Ätzentfernung der Dickfilmschicht an vorbestimmten Stellen gemustert. Die Dickfilmschicht kann beispielsweise aus Vacrel oder Riston sein, aber ist vorzugsweise aus Polyimid. Die Dicke der Dickfilmschicht ist 10 bis 100 um und vorzugsweise 25 um. Wie es in US-A-4,638,337 und 4,774,530 geoffenbart ist, werden die Heizelemente und Elektrodenanschlüsse von der Dickfilmschicht befreit. Jedes Heizelement ist wirkungsvoll in einer Mulde 26 in der Dickfilmschicht angeordnet. Wahlweise wird eine längliche Ausnehmung gebildet, die danach als ein Tintendurchlaß 23 zwischen der Verzweigung oder der Behälterausnehmung 18 und den Kanalnuten 16 arbeitet. Zusätzlich wird die Dickfilmschicht gleichzeitig gemustert, um eine Ätzentfernung von Schlitzen 48 zu ermöglichen, die wenigstens eine Seitenwand 48A parallel zu und mit einem vorbestimmten Abstand "F" von den Mulden 26 beabstandet aufweist. Der Abstand F liegt zwischen 90-130 um und vorzugsweise bei 120 um. Bereiche der Schlitzseitenwand werden die Basisbereiche der Düsen 20, wie es nach dem Ausrichten und Anpassen mit dem geätzten Siliciumwafer offensichtlich wird.
• Der Siliciumwafer 12, der auch als "Kanalwafer" bezeichnet wird, ist ein (100) Siliciumwafer, der auf einer Oberfläche gemustert und anisotrop geätzt ist, um eine Mehrzahl von Gruppen von parallelen Kanalnuten 16 und eine hindurchgeätzte Ausnehmung 18 zur Verwendung als eine Verzweigung oder einen Behälter für jede Gruppe von Kanalnuten zu bilden. Die Kanalnuten sind ungefähr 250 bis 450 um lang mit geschlossenen Enden und haben einen dreieckförmigen Querschnitt, wobei der Boden der Nut der Scheitel ist; die Tiefe des Nutscheitels ist ungefähr 40 um. Die Enden 27 von jeder Gruppe von Kanalnuten sind nahe bei aber von ihrer zugehörigen Verzweigungsausnehmung 18 beabstandet. Der offene Boden der Verzweigungsausnehmung dient als ein Tinteneinlaß 19 zu der Verzweigungsausnehmung von einer Tintenversorgung (nicht gezeigt). Die Querschnittsansicht in Fig. 3 zeigt nur einen Teil des Wafers, der, wenn er angepaßt ist, nur einen nichtgeteilten Druckkopf 10 zum leichteren Verständnis der Erfindung enthält, wobei aber, wenn eine Querschnittsansicht der gesamten Wafer gezeigt würde, mehrere nichtgeteilte Druckköpfe gezeigt würden.
• In Fig. 3 ist das vordere oder stromabwärtige Ende der Kanäle den geschlossenen Enden 27 gegenüberliegend, die der Verzweigung oder dem Behälter benachbart sind, eingeschnitten, um einen Kerbschnitt oder Graben 35 zu bilden, der eine Tiefe von ungefähr der halben Dicke des Kanalwafers hat, bevor der Kanalwafer ausgerichtet und mit dem Heizwafer verbunden worden ist. Eine Wand des Kerbschnittes 35 enthält die offenen Enden der Kanalnuten, die als die Druckkopfdüsen 20 dienen, und der Rest dieser Wand dient als die Düsenseite 21A. Wahlweise könnte das rückwärtige oder gegenüberliegende Ende des Kanals (das heißt das dem Behälter benachbarte) ebenfalls durch Einschneiden eines Kerbschnittes 33 aufgeschnitten werden, der in unterbrochener Linie gezeigt ist, statt die Dickfilmschicht zu mustern, um einen Durchlaß 23 zu erzeugen. Wenn diese Möglichkeit verwendet wird, dann müssen, nachdem die Druckköpfe in einzelne Einheiten getrennt worden sind, die Enden dieses eingeschnittenen Kerbschnitts 33 durch beispielsweise ein Klebemittel verstopft werden, um einen Tintenaustritt aus den offenen Enden des Kerbschnitts 33 zu verhindern. Das Schneiden des Kerbschnitts 35 in Verbindung mit entweder dem Kerbschnitt 33 oder dem Dickfilmschichtdurchlaß 23 legt die gesamte Kanallänge fest. Bei einer anderen Ausführungsform wird der Heizwafer vor dem Anpassen an den Kanalwafer eingeschnitten, um einen Kerbschnitt oder Graben 37 parallel zu der und an die Seitenwand 48A des Schlitzes angrenzend zu bilden, der eine Tiefe von ungefähr der halben Dicke des Heizwafers hat. Der Graben 37 ist mit unterbrochener Linie gezeigt und ist parallel zu der Schlitzseitenwand und den Heizelementmehrfachanordnungen. Eine Wand 36 des Grabens 37 ist ausgelegt, daß sie zu der Düsenseite 21A nach dem Anpassen von Kanal- und Heizwafer koplanar ist. Jedoch könnte eine Stufe 38, die einen Abstand "t" von 1 bis 30 Mikrometer hat, wahlweise konstruiert werden, daß sie zwischen der Kanaldüsenseite 21A und der Vorderseite 36 der Heizplatte oder des Heizwafers auftritt, wie es in Fig. 8 gezeigt ist; wenn diese Stufe 38 die Neigung "X" des fotobegrenzten Endes der Dickfilmschicht 22 einschließt, wie es später in Fig. 4 erörtert wird, kann der Abstand t ungefähr 3 bis 36 um sein.
• Bezug nehmend auf Fig. 4 begrenzt der fotobegrenzte Schlitz 48 den vorderen Kanalabschnitt 28 als den Abschnitt der Dickfilmschicht zwischen der Seitenwand 48A des Schlitzes und den Mulden 26, die den Abstand F haben. Die Schlitzseitenwand weist eine abgerundete Ecke 30 mit einer allgemein geneigten Oberfläche von dem oberen Rand bis zu der Oberfläche 17 des Heizwafers von 2 bis 6 um auf, wie es durch die Abmessung "X" angegeben ist. Wenn somit der wahlweise Kerbschnitt 37 (mit unterbrochener Linie gezeigt) hergestellt wird, der die Vorderseite 36 des Heizwafers erzeugt, ist das Polyimid, das die Basis des dreieckförmigen Kanals bildet, der erzeugt wird, wenn die Wafer aneinander angepaßt werden, sehr glatt, gleichförmig und ohne Grate. Der Grund ist, daß die Schneidklinge für das Resinoid, die den Kerbschnitt 37 schneidet, eine minimale Berührung mit der Dickfilmschicht aus Polyimid hat, und die Klingenabnutzung nur ausschließlich aufgrund des Siliciums ist, so daß die Lebensdauer der Klinge stark erhöht wird. Bei der Ausführungsform ohne den Graben oder den Kerbschnitt 37, vergleiche Fig. 10, werden die aneinander angepaßten Wafer in eine Mehrzahl von Druckköpfen durch eine Metallspaltklinge 29 (mit unterbrochener Linie gezeigt) getrennt, die eine Stufe 31a an der Basis der Schlitzseitenwand 48A bildet, weil die Schneidklinge 29 von der Düsenseite 21A des obigen Kanalwafers mit einer Weite von 20 bis 30 um beabstandet ist, wenn sie den Heizwafer schneidet. Fig. 5, die der Fig. 3 mit der Ausnahme ähnlich ist, daß der Kerbschnitt 37 weggelassen ist, zeigt, daß diese Stufe 31A im wesentlichen durch Schrägstellung der Schneidklinge 29 entfernt worden ist.
• Wenn diese Stufe 31A dazu neigt, Tinte anzusammeln und wenn die Tröpfchengerichtetheit beeinträchtigt wird, kann es notwendig sein, sie auf die Stelle der Stufe 31 in Fig. 6 durch den Kerbschnitt 37 abzusenken. Ein Schrägstellen der Schneidklinge 29 ermöglicht, näher bei dem Schnitt von Dickfilmschicht und Oberfläche 17 des Heizwafers zu schneiden, weil die abgewinkelte, grobschneidende Schneidklinge 29 die glatte Düsenseite 21A nicht berührt, die durch eine feinschneidende Klinge für Resinoid (nicht gezeigt) beim Schneiden des Kerbschnittes 35 erzeugt worden ist.
• Eine kleine Stufe oder Absatz 31 wird durch den Kerbschnitt erzeugt, der den Kerbschnitt 37 in dem Heizwafer 14 bildet, wie es in Fig. 6, der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Weil die Stufe 31 weit unter der Düse 20 ist, ist eine Tintenansammlung, die die Tröpfchengerichtetheit beeinflussen mag, kein Problem. Jedoch kann diese Stufe 31 ausgeschlossen werden, wenn der zweite Spaltschnitt, der die verbundenen Wafer in einzelne Druckköpfe trennt, unter einem geringem Winkel α von 1 bis 10 Grad ähnlich dem in Fig. 5 gemacht wird, aber mit angepaßten Wafern und niederer, wie es in Fig. 10A gezeigt ist. Somit hat der vordere Oberflächenabschnitt 32 des Heizwafers, der durch die schräge Spaltklingen erzeugt wird, auch eine nach innen gerichtete Neigung von α Grad in Beziehung auf die Düsenseite und/oder die Vorderseite 36 des Heizwafers.
• Wenn der wahlweise Spaltschnitt, der den Kerbschnitt 33 zum Öffnen der Kanäle 16 zu dem Behälter 18 erzeugt, verwendet wird, um die Kanäle zu dem Behälter zu öffnen, dann ist natürlich der Durchlaß 23 der Dickfilmschicht nicht notwendig, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Ein Spaltschnitt, der einen Kerbschnitt 35 erzeugt, bestimmt die Kanallänge und die Qualität der Düsenseite 21A sowie ein gleichzeitiges Öffnen der vorderen Enden der Kanäle und das Bilden der Düsen 20. Der vor dem Anpassen ausgeführte Spaltschnitt in dem Heizwafer, der den Kerbschnitt 37 bildet, ist wahlweise, ergibt aber die bevorzugte Ausführungsform. Diese Kerbe wird durch Aufschneiden bis zu dem Rand der fotobegrenzten Dickfilmschicht hergestellt, die den vorderen Kanalabschnitt 28 bildet. Der wahlweise Kerbschnitt 33 hat eine Tiefe von etwas mehr als die geätzte Tiefe der Kanäle; beispielsweise ungefähr 80 bis 100 um. Die Kerbschnitte 35, 37 haben eine Tiefe von ungefähr der halben Waferdicke oder ungefähr 0,25 mm.
• Mit ausgeführten Spaltschnitten werden der Kanal- und der Heizwafer mit einer Infrarot-Ausrichteinrichtung (nicht gezeigt) ausgerichtet und verbunden. Sobald das Waferpaar verbunden ist, wird der endgültige Trennschnitt zum Trennen der Druckköpfe kollinear hergestellt, wie es durch die typische Metallspaltklinge 29 angegeben ist, die in Fig. 6 mit unterbrochener Linie gezeigt ist, in der die Kerbschnitte 33, 35 und 37 gezeigt sind. Ein fertiggestellter Druckkopf 10, der gemäß der Herstellungstechnik der Fig. 6 hergestellt worden ist, ist in Fig. 7 in einer schematischen Querschnittsansicht gezeigt. Man beachte, daß der wahlweise Kerbschnitt 33 verwendet wird, um die Verbindung zwischen dem Behälter und den Kanälen herzustellen, statt des gemusterten Durchlasses 23 in der Dickfilmschicht 22. Der vordere Rand des Druckkopfes umfaßt die Düsenseite 21A und die Vorderseite 36 des Heizwafers, die gegenüber dem Rest des Vorderrandes 41 des Druckkopfes um eine Abmessung "Y" von zwischen 0 und 50 um ausgespart sind. Der stromabwärtige Rand des fotobegrenzten, vorderen Kanalabschnitts 28 der Dickfilmschicht 22 aus Polyimid, das heißt der Basisteil der dreieckförmigen Düsen 20, ist mit einem Kreis "A" eingefaßt und vergrößert als Fig. 8 gezeigt, wobei der wahlweise Schritt 38 gezeigt ist, wie es oben erwähnt worden ist, durch eine vorbestimmte Fehlausrichtung "t" von 1-30 um, die erwünscht sein mag, um irgendeme Tröpfenfehlausgerichtetheit zu korrigieren, die durch die geneigte Schlitzseitenwandoberfläche hervorgerufen wird. Fig. 9 ist der Fig. 7 ähnlich, wobei aber eine Klingenreinigungseinrichtung 40 hinzugefügt worden ist, um zu zeigen, daß die Düsenseite vor der Klingenreinigungseinrichtung geschützt ist, wenn die Vorderseite 41 des Druckkopfes gereinigt wird.
• Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 10 und 11 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist der Schnitt vor dem Verbinden weggelassen, der den Kerbschnitt 37 in dem Heizwafer erzeugt. Fig. 10 zeigt den Kanalwafer und den Heizwafer nach der Ausrichtung und dem Verbinden in einer der Figur ähnlichen Ansicht. Der einzige Unterschied ist, daß der Kerbschnitt 37 des Heizwafers fehlt. Die Spaltklinge 29 zum Trennen der Druckköpfe ist mit unterbrochener Linie gezeigt. Ein zusätzlicher Spaltvorgang kann vor dem Entfernen der getrennten Druckköpfe aus dem Spaltrahmen (nicht gezeigt) verwendet werden, um den Kerbschnitt 42 zu erzeugen, der in Fig. 10 in unterbrochener Linie gezeigt ist, so daß die Düsenseite 21A so gemacht ist, daß sie von dem Vorderrand 42A des Druckkopfes zum Berührungsreinigen der Düsenseite 21A hervorsteht, wie es in Fig. 11 gezeigt ist. Nachdem die Druckköpfe durch die Spaltklinge 29 getrennt worden sind, wird eine rauhe Vorderseite 36A des Heizwafers mit der Stufe 31A nahe den Düsen 20 gebildet. Wenn die Stufe 31A dazu neigt, Tinte anzusammeln und unerwünscht wird, könnte die Spaltklinge 29 schräg gestellt werden, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, um sie zu entfernen. Fig. 12 zeigt ein anderes Herstellungsverfahren, um Druckköpfe zu erzeugen, die eine hervorstehende oder angehobene Düsenseite 21A und eine Vorderseite 36 des Heizwafers haben.
• Fig. 12 ist ähnlich der Fig. 6 mit der Ausnahme, daß zwei teilweise Spaltschnitte gemacht werden, um die verbundenen Waferpaare zu getrennten Druckköpfen zu trennen. Ein solcher Schnitt erzeugt den Kerbschnitt 44 in dem Kanalwafer 12 und ist mit einer unterbrochener Linie gezeigt. Eine Wand dieses Kerbschnittes 44 dient als die ausgesparte Vorderkante 42A des Druckkopfes, während ein ähnlicher Spaltschnitt den Kerbschnitt 46 in dem Heizwafer 14 erzeugt. Der Kerbschnitt 46 ist mit unterbrochener Linie gezeigt, und eine Wand 46A von ihm dient als der Rest der ausgesparte Vorderkante des Druckkopfes. Um den endgültigen Spaltschnitt in dem Heizwafer auszuführen muß das verbundene Waferpaar aus einem Spaltrahmen entfernt und in einem anderen angeordnet werden. Die Düsenseite 21a und die Vorderseite 36 des Heizwafers stehen von den Vorderkanten 42A und 46A des Druckkopfes um die Strecke "Z" von 0 bis 50 um hervor, wie es in den Fig. 11 und 12 gezeigt ist, wo die Vorderkante 46A des Druckkopfes, die durch den Kerbschnitt 46 hergestellt worden ist, mit unterbrochener Linie gezeigt ist. Wenn die Düsenseite und die Vorderseite des Heizwafers vorstehen, können sie näher an dem Aufzeichnungsmedium positioniert werden. Jedoch muß das Berührungsreinigen vorsichtiger sein.
• Fehler der Vorderseite, die typischerweise bei Verwendung des bekannten Spaltvorgangs nach dem Verbinden gefunden werden, schließen ein Ausbrüche, Abspalten um die Düsen herum, Klebemittelaustritte, Polyimid-Grate und Siliciumabfälle, die sich in dem Kanal befinden. Ein Ausbruch liegt vor, wenn graße Teile von Silicium von der Basis der Düse während des Spaltens abbrechen, was einen sehr großen Fehler bei der Gerichtetheit bewirkt. Ein Ausbrechen tritt immer auf, wo der Boden des Wafers, der geschnitten wird, schlecht abgestützt wird, wie beim Spaltverfahren nach dem Verbinden. Das Spaltverfahren vor dem Verbinden führt den gleichen Schnitt aus, aber mit den bedeutenden Strukturen oben auf dem Wafer, wo ein Ausbrechen nicht auftritt. Das Ausbrechen ist der Fehler, der hohe Spaltzuführgeschwindigkeiten verhindert. Für das Spalten vor dem Verbinden ist die Zuführgeschwindigkeit nur durch die Fähigkeit der Spaltklinge begrenzt. Eine 16-fache Erhöhung der Zuführgeschwindigkeit wurde gezeigt. Abplatzfehler sind wahrscheinlich ein Ergebnis kleiner Siliciumsplittern, die wegen eines Ausbrechens lose geworden sind und dann durch die Spaltklinge beschleunigt werden, wenn sie sich zwischen der Spaltklinge und der Vorderseite des Würfels bewegen. Die sich schnell bewegenden Splitter treffen dann auf Düsenkanten auf. Der Abplatzfehler wurde bei Kanälen, die das Spaltverfahren vor dem Verbinden verwenden, selbst bei sehr hohen Zuführgeschwindigkeiten nicht beobachtet. Ein Klebemittelrundung erscheint, wenn zuviel Klebemittel verwendet worden ist, das Waferpaar zu verbinden. Zuviel Klebemittel bewirkt, daß die Klebemittelfüllung auf der Basis des Kanals groß wird. Da das Epoxyharz, das verwendet wird, um die Wafer zu verbinden, nicht sauber geschnitten werden kann, wird die Klebemittelrundung von der Spaltklinge mitgezogen, bis sie schließlich bricht, wobei ein Vorsprung an der Basis des Würfels gelassen wird. Der Vorsprung sammelt Tinte und bewirkt eine Fehlrichtung eines Tintenstrahltropfens. Der früher erörterte Fehler eines Polyimidgrats wird durch Verwenden einer Spaltklinge hervorgerufen, um Polyimid zu schneiden. Obgleich es möglich ist, Polyimid sauber zu schneiden, ist es schwierig, dies fortlaufend zu erreichen. Typischerweise bleibt ein Grat von 2-3 um nach dem Spaltschnitt an der Basis des Kanals. Der Grat hat eine gewisse Wirkung auf die Tintenstrahlgerichtetheit. Durch Fotobegrenzen des Polyimids auf die richtige, vordere Kanallänge wird nur das hintere Ende der abgeschrägten Polyimidkante geschnitten und es tritt kein Grat auf. Siliciumschnitzel gelangen in den Kanal, wenn Schnitzel aus Silicium zwischen der Klinge und der Vorderseite hindurchgehen und dann in den Würfelkanal gestoßen werden. Das Spaltverfahren mit vorausgehendem Spalten oder vorausgehendem Verbinden der vorliegenden Erfindung schließt dies wesentlich am Auftreten aus, indem ein großer Abstand zwischen der Vorderseite und der Trennklinge (> 25 um) beibehalten wird. Ein gespaltener Wafer, wobei das Spaltverfahren vor dem Verbinden verwendet wird, das in Fig. 3 gezeigt ist, weist im wesentlichen keine der oben aufgeführten Fehler auf.
• Zusammengefaßt betrifft diese Erfindung einen thermischen Tintenstrahldruckkopf und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Das Verfahren umfaßt das Bilden einer Mehrzahl von Mehrfachanordnungen von Heizelementen und Adreßelektroden hierfür auf einer Oberfläche eines Siliciumwafers oder Substrats und das Absetzen und Fotomustern einer Dickfilmschicht aus Polyimid oder einem anderen fotomusterbaren Material, so daß die Heizelemente und die Elektrodenanschlüsse freigelegt werden. Bei einer Ausführungsform ist eine Ausnehmung in der Dickfilmschicht für jede Mehrfachanordnung von Heizelementen zur nachfolgenden Verwendung als ein Tintendurchlaß als Muster ausgebildet. Ein länglicher Schlitz ist auch in der Dickfilmschicht in einem vorbestimmten Abstand stromabwärts von den Heizelementen und parallel zu ihnen geformt. Dieser vorbestimmte Abstand legt den Abstand von den Düsen zu den Heizelementen fest und liefert das Mittel zur Fotobegrenzung der Dickfilmschicht, so daß nach dem Verbinden eines anisotrop geätzten Kanalwafers daran das verbundene Paar aus Wafern in eine Mehrzahl von einzelnen Druckköpfen ohne die Notwendigkeit gespalten werden kann, die Dickfilmschicht zu schneiden. Dies bedeutet, daß Grate aus Dickfilmmaterial in der Düse nicht gebildet werden und daß die Lebensdauer der Spaltklinge stark erhöht wird. Der Kanalwafer ist gemustert und anisotrop geätzt, um eine Mehrzahl von Gruppen länglicher Kanalnuten zu erzeugen, die an beiden Enden geschlossen sind, und eine Durchgangsausnehmung für jede Gruppe von Kanalnuten aufweisen, die danach als ein Behälter dient, dessen offener Boden als ein Tinteneinlaß dient.
• Bei einer Ausführungsform wird der geätzte Kanalwafer ungefähr der Hälfte nach durch den Kanalwafer eingeschnitten, bevor er an vorbestimmten Stellen an den Heizwafer angepaßt wird. Dieses Einschneiden ist senkrecht zu den Enden der Kanalnuten und bildet die Düsenseiten und den Teil der Düsen- die in dem Kanalwafer sind. Die Wafer werden ausgerichtet und verbunden, so daß jeder Kanal ein Heizelement aufweist und die fotobegrenzte Dickfilmschicht die Düse vervollständigt. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird ein ähnlicher Spaltschnitt in dem Heizwafer vor dem Verbinden gemacht, der zu demjenigem in dem Kanalwafer ausgerichtet wird. Die Druckköpfe werden voneiander durch einen Spaltschnitt durch beide Wafer hindurch getrennt, der zu den teiweisen Schnitten oder Gräben vor dem Verbinden kollinear ist, so daß die Düsenseiten nicht berührt werden. Andere Ausführungsformen bewirken, daß die Düsenseiten der Druckköpfe hervorstehen, statt ausgespart zu sein, was von der Art der Berührungsreinigung abhängt, die erwünscht wird, oder wie nahe die Düsen an dem Aufzeichnungsmedium sein sollen.

Claims (11)

1. Ein Verfahren zum Herstellen eines thermischen Tintenstrahldruckkopfes (10), der Düsen (20) zum Ausstoßen von Tröpfchen aus ihm heraus hat, das die Schritte umfaßt:

(a) Bilden einer Mehrzahl von Gruppen von gleich beabstandeten, linearen Mehrfachanordnungen von Heizelementen (34) und Adreßelektroden auf einer Oberfläche eines elektrisch isolierenden, ebenen Substrats (14);

(b) Absetzen einer Dickfilmschicht (22) aus einem fotomusterbarem Polymermaterial über den Heizelementen und Elektroden;

(c) Mustern der Dickfilmschicht, um eine Mehrzahl von Mulden (26) darin zu bilden, von denen jede eines der Heizelemente freilegt, und einen verbundenen Schlitz (37) zu bilden, der wenigstens eine Seitenwand für jede Gruppe von Mulden hat, wobei der Abstand (F) zwischen jeder Gruppe von Mulden und dem zugehörigen Schlitz den Abstand zu den Heizelementen von den Düsen festlegt, so daß die Seitenwand des Schlitzes einen Teil der Druckkopfdüsen bildet;

(d) Ätzen einer Mehrzahl von Gruppen von gleich beabstandeten, parallelen Kanalnuten (16), die geschlossene Enden haben, und einer zugehörigen Durchgangsausnehmung (18) für jede Gruppe von Kanalnuten in der Oberfläche eines Siliciumwafers (12), wobei die Durchgangsausnehmung einem Ende der Nuten benachbart angeordnet ist;

(e) Bereitstellen einer Einrichtung zur Fluidverbindung zwischen jeder Gruppe von Nuten und ihrer zugehörigen Durchgangsausnehmung;

(f) Schneiden eines ersten Grabens (35), der eine vorbestimmte Tiefe hat, in den Siliciumwafer senkrecht zu und quer zu jedem Nutenende in Gegenüberlage zu den der Durchgangsausnehmung benachbarten, um eine Düsenseite (21A) zu bilden, die die offenen Enden der Nuten enthält, die später Teil der Druckkopfdüsen werden;

(g) Ausrichten und Verbinden des geätzten Wafers mit dem ebenen Substrat, so daß jede Kanalnut ein Heizelement darin in einem vorbestimmten Abstand von dem offenen Ende davon enthält, und

(h) Trennen des mit dem Substrat verbundenen Wafers in einzelne Druckköpfe durch eine Mehrzahl von Spaltschnitten, von denen einer ein kollineares Spalten des Wafers und des Substrats entlang der und durch die Wafergräben hindurch aber von der Düsenseite beabstandet umfaßt.

2. Das Herstellungsverfahren des Anspruches 1, bei dem die Einrichtung zum Bereitstellen einer Verbindung zwischen jeder Gruppe von Nuten und ihrer zugehörigen Durchgangsausnehmung ausgeführt wird, indem ein zweiter Graben (33) in den Siliciumwafer mit vorbestimmter Tiefe parallel zu dem ersten Graben eingeschnitten wird; wobei der zweite Graben der geschlossenen Enden der Kanalnuten nahe der Durchgangsausnehmung öffnet und das Siliciumwafermaterial dazwischen entfernt.

3. Das Herstellungsverfahrens des Anspruches 1, bei dem die Einrichtung zum Bereitstellen einer Verbindung zwischen jeder der Kanalnuten in ihren jeweiligen Gruppen mit ihrer zugehörigen Durchgangsausnehmung während des Schrittes (c) ausgeführt wird, indem die Dickfilmschicht zusätzlich mit einer länglichen Ausnehmung gemustert wird, die einen Tintenflußdurchlaß zwischen der Gruppe von Nuten und ihrer zugehörigen Durchgangsausnehmung liefert, nachdem der Wafer und das ebene Substrat aneinander angepaßt worden sind.

4. Das Herstellungsverfahren des Anspruches 2 oder 3, bei dem das ebene Substrat ein Siliciumwafer mit einer elektrisch isolierenden Schicht auf seinen Oberflächen ist;

wobei das Verfahren ferner die Schritte umfaßt:

(i) Einschneiden von dritten Gräben (37) vorbestimmter Tiefe in den Siliciumwafer vor dem Schritt (g), wobei jeder der dritten Gräben parallel zu den Heizelementmehrfachanordnungen und den Schlitzen in der Dickfilmschicht ist, die in das ebene Substrat eingeschnittenen, dritten Gräben der Seitenwand benachbart sind, die Teil der Düsen bildet, aber so angeordnet sind, daß der Schnitt im wesentlichen keine Berührung mit der Dickfilmschicht hat, und

wobei das Ausrichten beim Schritt (g) ausgeführt wird, indem eine Infrarot-Ausrichteinrichtung verwendet wird, den ersten Graben in dem geätzten Wafer zu dem dritten Graben in dem Siliciumwafer, der die Dickfilmschicht aufweist, so auszurichten, daß die Wände des ersten und dritten Grabens koplanar sind.

5. Das Herstellungsverfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Spaltschnitte, die die verbundenen Wafer in einzelne Druckköpfe beim Schritt (h) trennen, entlang einer Ebene gemacht werden, die unter einem vorbestimmten Winkel eine Ebene schneidet, die die Düsenseite an der Grenzfläche zwischen der Schlitzseitenwand der Dickfilmschicht und der Siliciumwaferoberfläche enthält, die die Dickfilmschicht enthält.

6. Das Herstellungsverfahren des Anspruches 3, bei dem während des Schrittes (g) die Wafer fehlausgerichtet werden, um eine Stufe zu bilden, die sich senkrecht von der Düsenseite in einem vorbestimmten Abstand erstreckt.

7. Das Herstellungsverfahren des Anspruches 4, bei dem die Schnitte, die die verbundenen Wafer in einzelne Druckköpfe trennen, entlang einer Ebene gemacht werden, die unter einem vorbestimmten Winkel eine Ebene schneidet, die die Düsenseite und die koplanare Wand des dritten Grabens enthält, wobei sich die Ebenen an dem Boden des dritten Grabens schneiden.

3. Das Herstellungsverfahren des Anspruches 4, bei dem die Spaltschnitte, die die verbundenen Wafer in einzelne Druckköpfe beim Schritt (h) trennen, durch zwei getrennte Gräben von gegenüberliegenden Seiten der verbundenen Wafer her gemacht werden, wobei die Gräben den ersten und den dritten Graben schneiden.

9. Das Herstellungsverfahren des Anspruches 8, wobei die getrennten Gräben von entgegengesetzten Seiten der verbundenen Wafer her gegen den ersten und dritten Graben um eine vorbestimmte Größe versetzt sind, so daß die Düsenseite mit den Düsen von dem Übrigen der Druckkopfoberfläche hervorsteht, die die Düsenseite enthält.

10. Ein Tintenstrahldruckkopf von der Art, der aufweist eine lineare Mehrfachanordnung von tröpfchenausstoßenden Düsen (20) und ein oberes Siliciumsubstrat (12), bei dem eine Oberfläche anisotrop geätzt ist, um eine Gruppe von parallelen Nuten (16) zur nachfolgenden Verwendung als Tintenkanäle und eine anisotrop geätzte Ausnehmung (18) zur nachfolgenden Verwendung als eine Verzweigung zu bilden, und der ferner ein unteres Substrat (14) aufweist, bei dem eine Oberfläche davon eine Mehrzahl von Heizelementen (34) und darauf gebildete Adreßelektroden aufweist, das obere und das untere Substrat ausgerichtet, zueinander angepaßt und miteinander verbunden sind, um den Druckkopf mit einer sich dazwischen befindenden, isolierenden Dickfilmschicht (22) zu bilden, wobei die Schicht auf der Oberfläche des unteren Substrats und über den Heizelementen und Adreßelektroden abgesetzt und gemustert worden ist, um Ausnehmungen hindurch zu bilden, um die Heizelemente und die Anschlußenden der Adreßelektroden freizulegen, wobei die geätzten Kanalnuten in dem oberen Substrat an den von der Verzweigungsausnehmung entfernten Enden offen sind, um Teile der genannten Düsen vor dem Anpassen an das untere Substrat durch einen Schnitt zu erzeugen, der die Nuten senkrecht schneidet und einen Graben (35) vorbestimmter Tiefe bildet, der parallele Seitenwände aufweist, so daß nur eine der Seitenwände des Grabens die Nuten schneidet, um einen späteren Teil der Düsenfläche für die Druckköpfe festzulegen, die die offenen Enden der Nuten enthält, die einen Teil der Druckkopfdüsen bilden, wobei die anderen Enden der Nuten in Verbindung mit der Verzweigungsausnehmung angeordnet sind;

ein länglicher Schlitz (48) ist in der Dickfilmschicht auf dem unteren Substrat gleichzeitig mit den die Heizelemente und Elektrodenanschlüsse freilegenden Ausnehmungen und an einer Stelle gebildet, die parallel zu der Heizelementmehrfachanordnung und eine vorbestimmte Strecke davon beabstandet ist, wobei der Schlitz parallele Seitenwände aufweist, und die an den Heizelementen nähere Seitenwand nachfolgend ein Teil der Druckkopfdüsen wird;

das obere und das untere Substrat sind ausgerichtet und zueinander so angepaßt, daß der Graben in dem oberen Substrat zu dem Schlitz in der Dickfilmschicht auf dem unteren Substrat ausgerichtet ist, wobei die Tintenkanäle und die Verzweigung gebildet werden, wobei die offenen Enden der Nuten die genannten Düsen zusammen mit der den Heizelementen näheren Dickfilmseitenwand bilden, und

nach dem Anpassen und Verbinden des oberen und unteren Substrat eine abgestufte Düsenseite entlang einer Ebene parallel zu und durch den Graben des oberen Substrats und den Dickfilmschlitz auf dem unteren Substrat hindurch gebildet ist, so daß der Düsenseitenabschnitt, der die Düsen enthält, von dem Restlichen der Düsenseite ausgespart ist, die durch Schneiden nach dem Anpassen und Verbinden erzeugt worden ist.

11. Der Druckkopf des Anspruches 10, bei dem das untere Substrat geschnitten ist, um einen Graben darin zu erzeugen, der Seitenwände ähnlich dem Graben in dem oberen Substrat hat und sich nahe der den Heizelementen näheren Dickfilmseitenwand befindet, wobei die Gräben so ausgerichtet sind, daß die Grabenseitenwand in dem unteren Substrat nahe der Dickfilmseitenwand und die Grabenseitenwand in dem oberen Substrat, die die offenen Enden der Nuten erhält, koplanar sind und den ausgesparten Abschnitt der abgestuften Düsenseite bilden.