DE69009410T2

DE69009410T2 - Herstellungsverfahren eines Druckkopfes.

Info

Publication number: DE69009410T2
Application number: DE69009410T
Authority: DE
Inventors: Donald J Drake; William G Hawkins
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1989-11-29
Filing date: 1990-11-29
Publication date: 1994-12-22
Anticipated expiration: 2010-11-30
Also published as: EP0430692A1; EP0430692B1; JPH03182359A; DE69009410D1; JP2680184B2; US4985710A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Herstellen von thermischen Tintenstrahldruckköpfen und insbesondere betrifft sie Verfahren zum Herstellen von "Dachschießer"- Druckköpfen mit Seitenbreite aus einer Feldanordnung von Siliziumwafer-Untereinheiten (oder Chips).
Allgemein gesprochen können Tintenstrahldrucksysteme, die auf Anforderung Tinte ausspritzen, in zwei Typen unterteilt werden: ein Typus verwendet einen piezoelektrischen Wandler, um einen Druckpuls zu erzeugen, der ein Tröpfchen aus einer Düse ausstößt, und ein anderer Typus verwendet thermische Energie, um eine Gasblase in einem mit Tinte gefüllten Kanal zu erzeugen, die einen Tropfen ausstößt.
Thermische Tintenstrahldrucksysteme verwenden thermische Energie, die selektiv durch in den kapillaren, mit Tinte gefüllten Kanälen in der Nähe von die Kanäle abschließenden Düsen oder Mündungen gelegenen Widerständen erzeugt wird, um momentan die Tinte zu verdampfen und dadurch auf Anforderung Blasen zu bilden. Jede zeitweise Blase stößt ein Tintentröpfchen aus und treibt es gegen ein Aufzeichnungsmedium. Das Drucksystem kann entweder in einem Drucker eines Schlittentyps oder einem Drucker eines Typs mit Seitenbreite aufgenommen sein. Der Drucker eines Schlittentyps hat im allgemeinen einen relativ kleinen Druckkopf, der die Tintenkanäle und die Düsen enthält. Der Druckkopf ist üblicherweise dichtend an einer entfernbaren Tintenvorratskartusche angebracht, und die kombinierte Druckkopf-Kartuschenanordnung wird hin und her bewegt, um eine Informationsschwade auf einmal auf einem stationären Aufzeichnungsmedium, wie Papier, zu drucken. Nachdem die Schwade gedruckt ist, wird das Papier eine zur Höhe der gedruckten Schwade gleiche Strecke vorgeschoben, so daß die nächste Druckschwade damit zusammenhängend sein wird. Der Vorgang wird wiederholt, bis das gesamte Blatt bedruckt ist. Für ein Beispiel für einen Drucker eines Kartuschentyps sei au£ die US-A-4 571 599 verwiesen. Im Gegensatz dazu hat der Drucker mit Seitenbreite einen stationären Druckkopf mit einer Länge, die gleich oder größer als die Breite des Papiers ist. Das Papier wird kontinuierlich über den Druckkopf mit Seitenbreite in einer Richtung senkrecht zu der Länge des Druckkopfs und bei einer konstanten Geschwindigkeit während des Druckvorgangs bewegt. Für ein Beispiel eines Druckens mit Seitenbreite wird auf die US-A-4 463 359 und insbesondere auf die Figuren 17 und 20 darin verwiesen.
Die oben erwähnte US-A-4 463 359 offenbart einen Durckkopf mit einem oder mehreren mit Tinte gefüllten Kanälen, die durch eine Kapillarwirkung nachgefüllt werden. Ein Meniskus ist an jeder Düse ausgebildet, um zu verhindern, daß Tinte davon herausleckt. Ein Widerstand oder Heizelement ist in jedem Kanal stromaufwärts von den Düsen gelegen. Den Datensignalen entsprechende Strompulse werden an die Widerstände angelegt, um die damit in Kontakt befindliche Tinte zu verdampfen und für jeden Strompuls eine Blase zu bilden. Tintentröpfchen werden aus jeder Düse durch das Wachstum der Blasen ausgestoßen, von denen jedes bewirkt, daß eine Menge von Tinte sich aus der Düse herauswölbt und in einen Tropfen sich löst, wenn die Blase beginnt zusammenzufallen. Die Strompulse sind so geformt, daß ein Aufbrechen und zu weites Zurückziehen in den Kanal verhindert wird, nachdem jedes Tröpfchen ausgestoßen ist. Verschiedene Ausführungsformen von linearen Feldanordnungen von thermischen Tintenstrahldruckvorrichtungen werden gezeigt, beispielsweise solche mit versetzt angeordneten linearen Feldanordnungen, die oben und unten an einem als wärmeabsorbierende Senke wirkenden Substrat für den Zweck zum Erhalten eines Druckkopfes mit Seitenbreite angebracht sind. Solche Anordnungen können für unterschiedliche Farbtinten verwendet werden, um mehrfarbiges Drucken zu ermöglichen.
Die US-A-4 789 425 offenbart einen thermischen Tintenstrahldruckkopf von dem Typus, der Tröpfchen auf Anforderung gegen ein Aufzeichnungsmedium aus Düsen ausstößt, die über und im allgemeinen parallel zu den darin enthaltenen, blasenerzeugenden Heizelementen enthalten sind. Die Tröpfchen werden aus den in dem Druckkopf-"Dach" gelegenen Düsen entlang von Trajektorien ausgestoßen, die senkrecht zu den Oberflächen der Heizelemente sind. Solche Anordnungen werden manchmal als "Dachschießer"-Druckköpfe bezeichnet.
Wie beispielsweise in der isometrischen Ansicht des Druckkopf es 10 in der Fig. 1 der begleitenden Zeichnungen dargestellt ist, stellen die Pfeile die Trajektorie eines Tintentröpfchen 13 dar, das aus den Düsen 12 ausgestoßen wird. Der Druckkopf 10 umfaßt ein Bauteil 14, das dauernd an einer Heizplatte oder einem Substrat 28 angebracht ist, das eine eingeätzte Öffnung oder einen Zuführungsschlitz 20 (strichliert gezeigt) enthält, der bei angepaßter Anbringung an dem Bauteil 14 ein Tintenreservoir oder eine Ladeleitung bildet. Die Querschnittsansicht des Druckkopfes 10 in der Fig. 2, die entlang der Linie II-II der Fig. 1 genommen worden ist, stellt den Tintenflußpfad von dem Zuführungsschlitz 20 in der Heizplatte 28 durch die Düsen 12 in dem Dach 24 dar. Die Tinte fließt in eine kanalartige Vertiefung 18, die durch eine Hohlraumwand 22 und Kanalwände 17 zwischen dem Dach 24 und der Heizplatte 28 bestimmt wird, und tritt dann über zu einem Heizelement 34 mit einer adressierenden Elektrode 33 und einer gemeinsamen Rückleitung 35, bevor sie durch die Düse 12 austritt. Die Draufsicht auf den Druckkopf (Fig. 3; entlang der Linie III-III der Fig. 1 genommen) stellt die Vertiefung 18 dar, die vier Kanalwände 17 aufweist, die drei Tintenkanäle erzeugen, die zwischen den Düsen 12 (strichliert gezeigt, weil sie in dem Dach 24 sind) und dem Zuführungsschlitz 20 eine Verbindung schaffen. (Wie man versteht, würde eine wahre Ansicht entlang der Linie III-III ein Heizelement und eine Tintenkanaldichte von 12 pro mm und mehr zeigen, wobei die reduzierte Zahl hier aus Gründen der Klarheit gewählt wurde.)
Thermische Tintenstrahldruckköpfe, die auf Anforderung Tinte ausspritzen, wie sie oben erklärt wurden, werden durch Verwendung von Siliziumwafern und einer Verarbeitungstechnologie hergestellt, um eine Vielzahl von kleinen Heizplatten und Kanalplatten zu fertigen. Damit lassen sich sehr gut kleine Druckköpfe herstellen. Für große Feldanordnungen oder Druckköpfe mit Seitenbreite kann jedoch eine monolithische Feldanordnung von Tintenkanälen oder Heizelementen nicht auf praktikable Weise in einem einzigen Wafer hergestellt werden, da die maximale Größe von kommerziellen Wafern im allgemeinen 150 mm ist. Sogar wenn 250 mm große Wafer kommerziell verfügbar wären, ist es nicht klar, ob eine monolithische Kanalfeldanordnung oder Heizelementanordnung ausführbar wäre. Dies kommt daher, daß ein defekter Kanal oder ein defektes Heizelement von 2.550 Kanälen oder Heizelementen die gesamte Kanal- oder Heizelementplatte unbrauchbar-machen würde. Dieses Ausbeuteproblem wird durch die Tatsache verschärft, daß je größer der Durchmeser des Siliziumkristallrohlings ist, es um so schwieriger ist, diesen defektfrei herzustellen. Zudem könnten relativ wenige 213 mm breite Kanalplatten oder Heizplatten Anordnungen in einem Wafer von 250 mm Größe hergestellt werden. Der größte Teil des Wafers würde weggeworfen werden, was zu sehr hohen Herstellungskosten führen würde.
Um dieses Problem zu überwinden, schafft diese Erfindung einen Druckkopf mit Seitenbreite durch Ausbilden einer Feldanordnung von Dachschießer-Untereinheiten, die zusammengefügt sind, um eine Feldanordnung mit Seitenbreite zu bilden. Um Zeichen hoher Qualität mit Tintenstrahldruckern zu erzeugen, ist es jedoch wesentlich, einen Druckkopf mit einer hohen Dichte von genau ausgerichteten Düsen zu schaffen, so daß jede Untereinheit in einem Feld mit Seitenbreite genau in bezug auf eine angrenzende Untereinheit angeordnet sein muß.
Wie man aus der Fig. 4A (die schematisch nur die Heizplatte 28 der Fig. 3 mit dem Heizelement 34, der Elektrode 33 und dem Zuführungsschlitz 20 darstellt) gesehen werden kann, schneidet zum Schaffen einer Anordnung mit hoher Dichte von Düsen an einem Dachschießer-Druckkopf mit Seitenbreite die beste Stelle zum In-Teile-Schneiden einer jeden Heizplatte (als a-a und a'-a'bezeichnet) den Zuführungsschlitz 20, was bewirkt, daß die Heizplatte zu zwei getrennten Teilen 28A, 28B wird (wie in der Fig. 4B dargestellt), die schwierig gegeneinander oder bezüglich des Daches 24 auszurichten sind, um den Dachschießer-Druckkopf zu schaffen. Eine Lösung für dieses Problem könnte darin bestehen, den Zuführungsschlitz in eine Zahl von kleineren Schlitzen F&sub1;, F&sub2;, F&sub3; aufzubrechen, wie in der Fig. 5 gezeigt ist. Die Geometrie des anisotropen Ätzens von Silizium bewirkt jedoch, daß die Schlitze mindestens um 0,73 mm an dem Niveau der Heizelemente 34 getrennt sind. Diese Größe der Trennung ist nicht akzeptabel, weil es schwierig wäre, sicherzustellen, daß Tinte zu den Heizelementen 34' fließen würde, die zwischen den Schlitzen gelegen sind, da der Flüssigkeitszuführungswiderstand der Heizelemente 34' zwischen den Schlitzen wahrscheinlich wesentlich größer ist, als der der Heizelemente 34, die an einen Schlitz angrenzen.
Eine weitere Schwierigkeit beim Entwerfen einer angrenzend anfügbaren Druckkopfuntereinheit liegt in der Tatsache, daß es schwierig ist, elektrische Verbindungen an den Druckkopf bei der gleichen Dichte wie des Wandlerfeldes anzubringen. Zum Beispiel ist es möglich, die Heizelement- und Düsenfelder für den thermischen Tintenstrahl bei einer Auflösungsdichte von ungefähr 24 Elementen pro mm zu machen. Typische in der Produktion vorkommende Dichten für das Drahtbonden sind jedoch auf ungefähr 4 Elemente pro mm begrenzt. Bei kleinen Feldern kann eine begrenzte Anzahl von Heizelementen direkt durch Auffächern der adressierenden Elektrodenleitungen adressiert werden, um eine geringere Dichte von Bondingflecken zu schaffen, wie in der Fig. 10 gezeigt ist. Diese Technik verbraucht jedoch mehr Siliciumfläche, als durch das Wandlerfeld benötigt wird, und es ist nicht möglich, diesen Entwurf mit einem großen, kontinuierlichen Feld von einfügbaren Druckkopf-Untereinheiten zu verwenden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Druckkopfes mit Seitenbreite zu schaffen, auf dem eine hohe Dichte von Tintenstrahldüsen vorgesehen ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das einfügbare Druckkopf-Untereinheiten ermöglicht, indem die Zahl der benötigten elektrischen Zwischenverbindungsflecken verringert wird, so daß die von den Bondingflecken benötigte lineare Strecke in der Feldrichtung geringer ist, als die von allen Wandlern in dem Feld benötige lineare Strecke.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Anbringen einer Heizelementplatte an eine Kanalplatte eines Tintenstrahldruckers auf eine Weise zu schaffen, die eine Anordnung hoher Dichte von Düsen in einem Druckkopf ermöglicht.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines "Dachschießer"-Druckkopfes mit Seitenbreite einer hohen Dichte zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird ein Zusatzsubstrat verwendet, das an eine Heizelementplatte eines thermischen Tintenstrahl- "Dachschießer"-Druckkopfes gebondet ist. Dieses Zusatzsubstrat schafft eine Bauartintegrität mit der Heizelementplatte, die ermöglicht, daß die Heizelementplatte durch den Zuführungsschlitz in Stücke geschnitten ist, ohne daß zwei getrennte Teile gebildet werden. Das Zusatzsubstrat enthält eine Anzahl von getrennten Zuführungslöchern, die ermöglichen, daß Tinte von einer Quelle zu dem Füllschlitz der Heizelementplatte geliefert wird.
Die Erfindung wird nun beispielhaft in bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente betreffen. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine vergrößerte isometrische Ansicht eines bekannten Dachschießer-Druckkopfes;
Fig. 2 eine vergrößterte Querschnittsansicht eines Druckkopfes der Fig. 1, die entlang der Linie II-II genommen wurde;
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf den Druckkopf der Fig. 1, die entlang der Linie III-III genommen wurde;
Fig. 4A eine Draufsicht auf die Heizelementplatte der Fig. 3;
Fig. 4B eine Querschnittsansicht der Heizelementplatte der Fig. 4A, die entlang der Linien a-a, a'-a' der Fig. 4A in Stücke geschnitten ist;
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine abgewandelte Heizelementplatte;
Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Zusatzplatte;
Fig. 7 eine Draufsicht auf die kombinierte Struktur der Zusatzplatte der Fig. 6, die an die Heizelementplatte der Fig. 4A angebracht ist;
Fig. 8 eine der Fig. 2 ähnliche Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Druckkopf es, die jedoch die kombinierte Struktur der Zusatzplatte und der Heizelementplatte zeigt, wobei die kombinierte Struktur an einem Stab mit Seitenbreite angebracht ist;
Figuren 9A - 9D Querschnittsansichten von gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gefertigten Druckköpfen;
Fig. 10 eine schematische Ansicht einer Heizelementplatte, die die benötigte lineare Strecke für die Bondingflecken gegenüber der benötigten Wandlerstrecke darstellt; und
Fig. 11 ein schematisches Schaltkreisdiagramm, das eine Umschaltschaltung zum Verringern der Zahl von Bondingflecken und damit der benötigten linearen Strecke für die Bondingflecken darstellt.
Die Fig. 4A zeigt einen Typus der Heizelementplatte 28 eines "Dachschießer"-Druckkopfes. Die Heizelementplatte 28 kann durch ein Verfahren hergestellt werden, wie es in der US-A-4 789 425 offenbart ist, wobei jedoch der Entwurf der Heizelemente 33, 34 auf der Heizelementplatte 28 geringfügig abgewandelt ist, da die adressierenden Elektroden 33 zu den Seiten der Untereinheiten angeordnet sein sollten, um nicht den hier beschriebenen Vorgang des In-Stücke-Schneidens zu beeinflussen. Ein bevorzugtes Substrat zum Ausführen der Heizelementplatte 28 ist ein (100) Siliziumwafer, obwohl auch andere ähnliche Substrate verwendet werden können. Die Heizelementplatte 28 umfaßt einen Zuführungsschlitz 20, durch den Tinte von einer unteren Oberfläche der Heizelementplatte 28 zu der oberen Oberfläche der Heizelementplatte 28 geführt wird. Wenn die Heizelementplatte 28 ein (100) Siliziumwafer ist, ist das bevorzugte Verfahren zum Herstellen des Zuführungsschlitzes 20 anisotropes Atzen, obwohl auch andere Verfahren, wie z. B. Einschneiden, verwendet werden können. Anisotropes Ätzen oder Einschneiden ermöglichen eine Anordnung und Dimensionierung des Zuführungsschlitzes 20 von hoher Genauigkeit. Die obere Oberfläche der Heizelementplatte 28 umfaßt auch ein Feld von Heizelementen, welches ein Widerstandsheizelement 34 umfaßt, das bei Anwendung eines elektrischen Impulses aufgeheizt wird, welcher von den adressierenden Elektroden 33 angelegt wird. Das Feld von Heizelementen ist in einer ersten Richtung ausgerichtet, und der Zuführungsschlitz 20 ist in einer zweiten, senkrechten Richtung ausgerichtet. Die Länge des Zuführungsschlitzes 20 in der zweiten Richtung ist größer als die Ausdehnung des Heizelementfeldes in der zweiten Richtung. Um einen Druckkopf mit Seitenbreite herzustellen, der aus einem Feld von Heizelementplatten-Untereinheiten besteht, sollte jede Heizelementplatten-Untereinheit in der ersten Richtung durch die Linien a-a und a'-a' geschnitten sein, um eine einheitliche Anordnung von Düsen mit hoher Dichte zu schaffen. Das Zuschneiden kann durch Sägen oder andere geeignete Verfahren ausgeführt werden.
Um zu verhindern, daß die Heizelementplatte in nichtunterteilte Stücke 28A, 28B nach dem Zuschneiden getrennt wird, verwendet die vorliegende Erfindung eine Zusatzplatte 50, die in der Fig. 6 gezeigt ist, die an der basisseitigen Oberfläche der Heizelementplatte vor dem Zuschneiden angebracht wird. Die Zusatzplatte 50 umfaßt eine Reihe von Zuführungsschlitzöffnungen 51, die ein Zuführen von Tinte von einer Quelle zu dem Zuführungsschlitz 20 der Heizelementplatte ermöglichen. Ein bevorzugtes Material für das Zusatzsubstrat ist ein (100) Siliziumwafer, wobei auch andere ähnliche Materialien verwendet werden können. Wenn ein (100) Siliziumwafer verwendet wird, werden die Zuführungsschlitzöffnungen 51 vorzugsweise durch anisotropes Ätzen hergestellt.
Wie in der Fig. 7 gezeigt wird, wird eine integrale Waferuntereinheit oder ein kombiniertes Substrat 53 nach dem Zuschneiden durch den Zuführungsschlitz 20 erhalten, wenn die Zusatzplatte 50 an der Basisoberfläche der Heizelementplatte 28 vor dem Zuschneiden angebracht wird. Das heißt, daß die Zusatzplatte 50 an der Heizelementplatte 28 angebracht ist, wobei die Zuführungsschlitzöffnungen 51 der Zusatzplatte mit den Zuführungsschlitzen 20 der Heizelementplatte 28 in Verbindung stehen. Das kombinierte Substrat 53 aus der Heizelementplatte 28 und der Zusatzplatte 50 wird dann durch den Zuführungsschlitz 20 entlang der Linien a-a, a'-a' (Fig. 4A) zugeschnitten. Die Zusatzplatte 50 hält die Ausrichtung der beiden Stücke 28A, 28B (Fig. 4B) der Heizelementplatte 28 aufrecht, indem eine integrale Halterungsstruktur geschaffen wird.
Wie in der Fig. 8 gezeigt ist, kann der für die Flüssigkeit dienende Aufbau (z.B. die Hohlraumwand 22, die Kanalwände 17, die Überdachung 24, die Düsen 12, etc.) dann auf der oberen Oberfläche der Heizelementplatte 28 ausgebildet werden, um eine thermische Tintenstrahl-"Dachschießer"-Druckkopf-Untereinheit 55 zu bilden. Eine Feldanordnung dieser Untereinheiten 55 kann dann an eine Stange 60 mit der Länge einer Seite angebracht werden, wobei die zugeschnittenen Seiten aneinander anstoßen, um einen Druckkopf mit Seitenbreite zu bilden. Die Stange 60 mit der Länge einer Seite umfaßt eine Öffnung oder einen Schlitz 61 zum Bereitstellen von Tinte von einer Tintenquelle an die Zuführungsschlitzöffnungen 51 in der Zusatzplatte 50 entlang eines Tintenflußweges, der durch den Pfeil 70 dargestellt wird.
Eine einzelne Druckkopf-Untereinheit kann als ein Druckkopf verwendet werden, oder ein ausgedehntes Feld von Druckkopf- Untereinheiten kann aneinander angeschlossen werden, um einen längeren Druckkopf zu bilden. Ausgedehnte Feldanordnungen von Untereinheiten werden über einzelne lange Untereinheiten aufgrund des Ausbeuteproblems, das wie oben erwähnt mit den längeren Untereinheiten in Verbindung steht, bevorzugt. Unabhängig davon, ob der endgültige Druckkopf eine einzelne Untereinheit oder ein Feld von Untereinheiten ist, müssen die offenen Enden des Zuführungsschlitzes 20 geschlossen werden, um ein Überfließen der Tinte zu verhindern. Cyanoacrylatkleber oder RTV-Silicon können verwendet werden, um die offenen Enden des Zuführungsschlitzes 20 abzudichten.
Der für die Flüssigkeit dienende Aufbau kann durch ein beliebiges der in der US-A-4 789 425 offenbarten Verfahren hergestellt werden. Der für die Flüssigkeit dienende Aufbau kann auf der Heizelementplatte 28 vor oder nach dem Zuschneiden ausgebildet werden, obwohl es bevorzugt ist, diesen Aufbau nach dem Zuschneiden zu formen, da sonst Material verbraucht wird. Zusätzlich kann der für die Flüssigkeit dienende Aufbau auf dem Feld von Heizelementplatten 28 ausgebildet werden, nachdem sie mit der Stange 60 mit Seitenlänge verbunden sind.
Die Figuren 9A - 9D zeigen Querschnittsansichten eines Dachschießer-Druckkopfes, der gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. Die Fig. 9A zeigt eine Heizvorrichtung 28 mit Heizelementen 34, adressierenden Elektroden 33 und einer gemeinsamen Rückleitung 35, die auf einer oberen Oberfläche (gemäß der Ansicht) ausgebildet sind. Nach der Ausbildung der Schaltung auf der oberen Oberfläche der Heizelementplatte 28 wird ein Einschnitt 80 (vergleiche die Fig. 9B) an der unteren Oberfläche (gemäß der Ansicht) der Heizelementplatte 28 ausgeführt. Der Einschnitt 80 erstreckt sich nur teilweise durch die Dicke der Heizelementplatte 28 und erstreckt sich über die gesamte Breite der Heizelementplatte 28, um einen Graben mit offenen Enden zu bilden. Als nächstes wird, wie in der Fig. 9C gezeigt ist, der für die Flüssigkeit dienende Aufbau 17, 22 auf der oberen Oberfläche der Heizelementplatte 28 gebildet, und die Zusatzplatte 50 mit Zuführungslöchern 51 wird mit der unteren Oberfläche der Heizelementplatte 28 verbunden, so daß die Zuführungslöcher 51 mit dem Graben 90 ausgerichtet sind. Wie in der Fig. 9D gezeigt ist, wird ein zweiter Einschnitt 82 in der oberen Oberfläche der Heizelementplatte 28 ausgeführt. Der Einschnitt 82 erstreckt sich über die Dicke der Heizelementplatte 28 in ausreichendem Maße, um in den Einschnitt 80 zu reichen, und bildet zusammen mit dem Einschnitt 80 einen Zuführungsschlitz über die gesamte Dicke und Breite der Heizelementplatte 28. Die Überdachung 24 mit Düsen 12 darin wird dann auf dem für die Flüssigkeit dienenden Aufbau 17, 22 zum Vervollständigen des Druckkopfes ausgebildet. Mehrere Druckkopf-Untereinheiten mit Zuführungsschlitzen 80, 82 mit offenen Enden können aneinander angelegt werden, um ein Feld mit Seitenbreite zu bilden, oder es kann nur eine einzige Druckkopf-Untereinheit verwendet werden. In jedem Fall werden die offenen Enden des Zuführungsschlitzes 80, 82 der fertigen Druckköpfe abgedichtet, wobei Cyanoacrylatkleber oder RTV-Silikon verwendet wird. Ein Vorteil in der Verwendung eines Einschneideverfahrens, um die Zuführungsschlitze 80, 82 durch die Heizelementplatte 28 zu bilden, besteht darin, daß die Verwendung von Ätzstoffen vermieden wird, die die Schaltung auf der Heizelementplatte ungünstig beeinflussen können.
Während die obige Beschreibung eine Lösung einer der Schwierigkeiten beim Herstellen von aneinander anstoßenden thermischen Tintenstrahl-Druckkopf-Untereinheiten beschreibt, zeigt die Fig. 10 eine weitere Schwierigkeit. Die Fig. 10 zeigt eine Fehlanpassung, indem die erlaubbaren linearen Dichten des Wandlerfeldes viel höher sind als die Dichte des Feldes der Bondingverbindungsstellen für direktadressierte (passive) Felder. Das heißt, daß die benötigte lineare Strecke X für die Bondingstellen entlang der Bondingflecken 33B für die adressierenden Elektroden 33 größer ist als die benötigte Strecke Y für die Wandler entlang des Tintenzuführungsschlitzes 20 und das Feld der Heizelemente 34. Herkömmliche Verbindungsmaschinen begrenzen die Beabstandung der Bondingverbindungsstellen 33B auf eine maximale Dichte von ungefähr vier Elementen pro mm, wogegen die Düsen und Heizwandlerdichten 24 Elemente pro mm betragen können. Diese Fehlanpassung kann durch Auffächern der Leitungen zu den Bondingflecken, wie in der Fig. 10 gezeigt, ausgeglichen werden. Diese Lösung verhindert jedoch, daß die Wandlerfelder kontinuierlich aneinander anstoßend sein können, weil die Bondingflecken sich über die laterale Chipgröße über die Kanten der Wandler hinaus erstrecken.
Eine Lösung für dieses Problem liegt darin, einen schaltenden Schaltkreis auf den Wandlerchip einzubauen, um die Zahl der benötigten Adreßflecken zu verringern. Eine Art eines geeigneten Schaltkreises, eine Matrixadressierung, wird in der US-A-4 651 164 beschrieben. Die Fig. 11 zeigt die Betriebsweise des Matrixadreßfeldes für 16 Heizelemente H1, H2. . .H16, die jeweils einen Treibertransistor T1, T2. . .T16 mit einem Gate G und einer Source S haben. Eine Seite der Matrix wird durch adressierende Gruppen von Treibertransistorgates gebildet, während die andere Seite der Matrix durch adressierende Gruppen von Treibertransistorsources gebildet wird. Zum Beispiel schaltet der Flecken P2 die Gates G1, G2, G3, G4 der Treibertransistorgates, und der Flecken Pl schaltet die Sources S1, S5, S9, S13 der Treibertransistorsources. Man kann aus der Fig. 11 sehen, daß die Aktivierung einer Gruppe von Gates und einer Gruppe von Sources eindeutig einen Heizwandler auswählt. Bei diesem besonderen Beispiel werden 16 Heizwandler unter Verwendung von nur 8 Adreßflecken adressiert. Allgemein wird die Zahl der benötigten Adreßflecken zweimal die Quadratwurzel der Zahl der Wandler in dem Feld betragen, so daß die Wirksamkeit des Matrixadreßentwurfs mit größeren Feldern besser wird. Es sei bemerkt, daß es andere Arten von schaltbaren, adressierenden Schaltkreisen gibt, um das Verhältnis der Zahl der adressierenden Bondingflecken zu den Wandlerelementen zu verringern.
Obwohl zwei besondere Beispiele offenbart werden, ist die vorliegende Erfindung auf jedes Verfahren für die Herstellung von Druckköpfen anwendbar, bei dem die bevorzugte Zuschnittlinie eine unerwünschte Trennung einer Untereinheit verursachen würde.

Claims

1. Ein Verfahren zum Herstellen einer Druckkopf-Untereinheit für ein anstoßendes Feld von Druckkopf-Untereinheiten (55) zur Verwendung in einer thermischen Tintenstrahldruckvorrichtung, mit den Schritten:

a) Verbinden eines Heizelementsubstrats (28), das ein Feld von Heizelementen (34) trägt und in sich einen Tintenzuführungsschlitz (20) aufweist, mit einem Zusatzsubstrat (50), das in sich eine Reihe von beabstandeten Zuführungskanälen (51) aufweist, um ein kombiniertes Substrat zu bilden, in dem die Zuführungskanäle (51) mit dem Tintenzuführungsschlitz (20) in Verbindung stehen, und

b) Zuschneiden des kombinierten Substrats durch den Tintenzuführungsschlitz (20), um die Untereinheit (55) zu bilden.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Heizelementsubstrat eine schaltbare adressierende Schaltung trägt, um eine Verringerung in dem Verhältnis der Zahl der adressierenden Bondingflecken zu der Zahl der Heizelemente zu ermöglichen.

3. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das weiter den Schritt des anstoßenden Anordnens einer Untereinheit gegen eine gleiche Untereinheit zum Bilden eines Feldes von anstoßenden Untereinheiten, und des Verbindens des Feldes der anstoßenden Untereinheiten mit einem Trägersubstrat umfaßt.

4. Das Verfahren nach Anspruch 3, das weiter den Schritt des anstoßenden Anordnens der Untereinheit gegen eine gleiche Untereinheit umfaßt, während beide oder alle anstoßenden Untereinheiten mit einem Trägersubstrat verbunden werden.

5. Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Heizelementsubstrat ein gleich beabstandetes, lineares Feld von Widerstandsheizelementen (34), die in einer ersten Richtung ausgerichtet sind, und einen länglichen Tintenzuführungsschlitz (20) umfaßt, der in einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung ausgerichtet ist, wobei der Tintenzuführungsschlitz in der zweiten Richtung eine Länge aufweist, die größer ist als die Erstreckung des Feldes von Heizelementen in der zweiten Richtung.

6. Das Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt des Zuschneidens des kombinierten Substrats den Schritt des genauen Schneidens des kombinierten Substrats durch den Tintenzuführungsschlitz in der ersten Richtung ohne Einschneiden in das Feld von Heizelementen umfaßt.

7. Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das den weiteren Schritt des Bildens eines für die Flüssigkeit dienenden Aufbaus auf der Untereinheit umfaßt, um Düsen und Kanäle zu bilden, die mit der Tintenzuführungsöffnung und dem Tintenzuführungsschlitz in dem kombinierten Substrat in Verbindung stehen.

8. Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Tintenzuführungsschlitz durch Ätzen des Heizelementsubstrats gebildet wird.

9. Ein Druckkopfaufbau für einen thermischen Tintenstrahldrucker mit zwei oder mehreren Untereinheiten (55), die aneinander anstoßen, wobei jede Untereinheit ein erstes Substrat (28) umfaßt, das ein Feld von elektrisch aktivierten Heizelementen (34) trägt und in sich einen länglichen Schlitz (20) für die flüssige Tinte aufweist, wobei das Substrat mit einem zweiten Substrat (50) verbunden wird, das in sich eine Reihe von beabstandeten Kanälen (51) aufweist, die mit dem Schlitz (20) in Verbindung stehen und mit einem Tintenreservoir verbindbar sind, wobei die anstoßenden Oberflächen der Untereinheiten sich quer zu den Achsen des Schlitzes erstrecken.