DE102013205683A1

DE102013205683A1 - Druckkopf, Bausatz und Druckverfahren

Info

Publication number: DE102013205683A1
Application number: DE201310205683
Authority: DE
Inventors: Sebastian Binder; Markus Glatthaar; Katja Krüger; Dalias Towouo Wotchueng
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2014-10-02

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckkopf (1) mit zumindest einer Aerosolkammer (112), zumindest einem Aerosolröhrchen (13) mit einem ersten Ende (131) und einem zweiten Ende (132) und zumindest einer Druckdüse (14) mit einem ersten Ende (141) und einem zweiten Ende (142), wobei am ersten Ende (141) der Druckdüse (14) ein Übergangsbereich (15) angeordnet ist, in welchen das zweite Ende (132) des Aerosolröhrchens (13) mit einer Eintauchtiefe T eingreift und der Übergangsbereich (15) einen entlang seiner Längserstreckung veränderlichen Querschnitt aufweist, wobei die Eintauchtiefe T des Aerosolröhrchens (13) veränderbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Druckkopf (1) mit zumindest einer Aerosolkammer (112), zumindest einem Aerosolröhrchen (13) mit einem ersten Ende (131) und einem zweiten Ende (132) und zumindest einer Druckdüse (14) mit einem ersten Ende (141) und einem zweiten Ende (142), wobei am ersten Ende (141) der Druckdüse (14) ein Übergangsbereich (15) angeordnet ist, in welchen das zweite Ende (132) des Aerosolröhrchens (13) mit einer Eintauchtiefe T eingreift und die Wandstärke (W) des Aerosolröhrchens (13) zum zweiten Ende (132) hin abnimmt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckkopf mit zumindest einer Aerosolkammer, zumindest einem Aerosolröhrchen mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende und zumindest einer Druckdüse mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Bausatz zur Herstellung eines solchen Druckkopfes und ein Druckverfahren, bei welchem Drucktinte zu einem Aerosol zerstäubt wird, um es in eine Aerosolkammer zu leiten, welche das Aerosol zumindest einem Aerosolröhrchen über dessen erstes Ende zuführt, wobei das Aerosol durch das Aerosolröhrchen zu dessen zweiten Ende geleitet wird und dort austritt, um nachfolgend einer Druckdüse mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende zugeführt zu werden.
Aus der US 2007/0181060 A1 ist ein Druckkopf der eingangs genannten Art bekannt. Dieser Druckkopf kann dazu verwendet werden, ein Quellmaterial auf vorgebbare Teilflächen eines Substrates aufzubringen. Hierbei kann auf die Verwendung von aufwändigen Fotolithografieverfahren verzichtet werden.
Ein Nachteil dieses bekannten Druckkopfes besteht darin, dass die Linienbreite nicht beeinflusst werden kann. Der bekannte Druckkopf produziert stets Linien mit identischer Breite, so dass die Herstellung breiterer Linien oder Flächen ein mehrfaches Überdrucken der Oberfläche des Substrates erfordert. Dies ist zeitaufwändig, führt zu hohem Tintenverbrauch und die Präzision der gedruckten Strukturen leidet.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, einen Druckkopf anzugeben, welcher einen Tintenauftrag in unterschiedlichen Linienbreiten ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Druckkopf gemäß Anspruch 1, einem Bausatz zur Herstellung eines solchen Druckkopfes nach Anspruch 11, einen Druckkopf nach Anspruch 12 und ein Druckverfahren nach Anspruch 15 gelöst.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Druckkopf mit zumindest einer Aerosolkammer vorgeschlagen. Die Aerosolkammer ist dazu vorgesehen, eine Drucktinte aufzunehmen, welche zu feinen Tröpfchen zerstäubt wurde. Die Tintentröpfchen können in einen Trägergasstrom eingebracht werden, so dass diese der Aerosolkammer über den Gasstrom zugeführt werden können. Aufgrund der Gasströmung und/oder durch Diffusion können die Tintentröpfchen die Aerosolkammer vollständig oder nahezu vollständig ausfüllen.
Das Trägergas kann in Inertgas bzw. ein reaktionsträges Gas sein, beispielsweise ein Edelgas, Kohlendioxid oder Stickstoff, so dass eine Oxidation der Drucktinte vermieden wird.
Die Tinte kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung einen Farbstoff enthalten, um Linien oder Grafikelemente auf einen Träger zu drucken, beispielsweise ein Papier oder einen Gebrauchsgegenstand. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Tinte leitfähige Partikel enthalten, beispielsweise aus Gold, Zinn oder Silber, um auf diese Weise elektrische Kontakte auf Halbleiterbauelemente zu drucken. Insbesondere kann der Druckkopf dazu verwendet werden, Leiterbahnen bzw. Vorderseitenkontakte auf fotovoltaische Zellen zu drucken. Hierzu kann das Halbleitersubstrat nach Abscheiden der Drucktinte einer Wärmebehandlung unterzogen werden.
An die Aerosolkammer schließt zumindest ein Aerosolröhrchen an. Das zumindest eine Aerosolröhrchen kann so angeordnet sein, dass die Drucktinte durch Schwerkraft in der Aerosolkammer absinkt und in das erste Ende des Aerosolröhrchens eintritt. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Eintritt des Aerosols in das Aerosolröhrchen durch die Strömung des Trägergases bewirkt oder zumindest unterstützt werden. Das Aerosolröhrchen kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung gerade ausgeführt sein, so dass das Aerosol geradlinig durch das Aerosolröhrchen driften kann, ohne an den Begrenzungswänden des Aerosolröhrchens zu größeren Tropfen zu kondensieren.
Am zweiten Ende des Aerosolröhrchens sitzt eine Druckdüse mit einem ersten Ende und einem gegenüberliegenden zweiten Ende. Am ersten Ende der Druckdüse ist erfindungsgemäß ein Übergangsbereich angeordnet, in welchen das zweite Ende des Aerosolröhrchens mit einer Eintauchtiefe T konzentrisch eingreift. Hierdurch kann das Aerosol nach dem Verlassen des Aerosolröhrchens in der Druckdüse geführt werden. Das Aerosol verlässt dann die Druckdüse am zweiten Ende und trifft auf der Oberfläche eines zu bedruckenden Substrates auf, welche dem zweiten Ende der Druckdüse gegenüber angeordnet ist.
Die Druckdüse kann ebenfalls eine gerade Form aufweisen, so dass das Aerosol auch in der Druckdüse geradlinig transportiert werden kann, ohne mit den Wänden in Kontakt zu treten. Entlang der Längserstreckung der Druckdüse kann sich deren Querschnitt verringern, so dass das Aerosol am zweiten Ende der Druckdüse auf einem räumlich eng begrenzten Strahlfleck fokussiert wird.
Weiterhin kann dem Übergangsbereich der Druckdüse ein Fokussiergas zugeführt werden. Das Fokussiergas kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung ein Inertgas sein, d.h. ein Gas, welches nicht oder nur im geringen Umfang mit der Drucktinte reagiert. Beispielsweise kann das Fokussiergas ein Edelgas oder Stickstoff sein.
Bei Betrieb des Druckkopfes wird das Fokussiergas nach Möglichkeit in einer laminaren Strömung der Druckdüse über den Übergangsbereich zugeführt, so dass das Auftreten von Verwirbelungen vermieden wird. Solche Verwirbelungen bzw. Turbulenzen würden eine unkoordinierte Aerosolströmung hervorrufen.
Erfindungsgemäß wurde nun erkannt, dass der Querschnitt des aus der Druckdüse austretenden Aerosolstrahles vom Querschnittsverhältnis A_F/A_A abhängig ist. Hierbei bezeichnet A_F den Querschnitt des Fokussiergasstromes, welcher gleichbedeutend ist mit dem Querschnitt des Übergangsbereiches am zweiten Ende des Aerosolröhrchens abzüglich des Außenquerschnittes des Aerosolröhrchens. A_A bezeichnet den Querschnitt des Aerosolstromes, welcher im Wesentlichen durch den Innenquerschnitt des Aerosolröhrchens gegeben ist. Eine Änderung des Querschnittsverhältnisses A_F/A_A führt somit zu einer Veränderung des Durchmessers des austretenden Aerosolstrahles. Somit kann durch Anpassen des Querschnittsflächenverhältnisses die Linienbreite bzw. das Druckbild des Druckkopfes an einen gewünschten Sollwert angepasst werden.
Sofern der Übergangsbereich einen entlang seiner Längserstreckung veränderlichen Querschnitt aufweist, kann die Anpassung des Querschnittsverhältnisses in einfacher Weise durch die Eintauchtiefe T des Aerosolröhrchens in den Übergangsbereich eingestellt werden.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann zumindest die Aerosolkammer und das zumindest eine Aerosolröhrchen in einem Aerosolkammergehäuse angeordnet sein. Die zumindest eine Druckdüse mit dem zugeordneten Übergangsbereich ist in einem Druckdüsengehäuse angeordnet, wobei der relative Abstand zwischen dem Aerosolkammergehäuse und dem Druckdüsengehäuse entlang der Längserstreckung des Aerosolröhrchens veränderbar ist. Diese Ausführungsform der Erfindung ermöglicht durch Einstellen des relativen Abstandes der zwei Gehäuseteile eine rasche Anpassung des Druckbildes bzw. der Linienbreite.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann zum Einstellen des Abstandes zwischen dem Aerosolkammergehäuse und dem Druckdüsengehäuse zumindest eine Abstandsplatte eingesetzt werden. In Abhängigkeit der Dicke der zumindest einen Abstandsplatte wird die Eintauchtiefe T des Aerosolröhrchens in dem Übergangsbereich größer oder geringer, so dass durch Einsetzen unterschiedlicher Abstandsplatten oder einer unterschiedlichen Zahl von Abstandsplatten der Durchmesser des aus den Druckdüsen austretenden Aerosolstrahls einstellbar ist.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann zwischen dem Aerosolkammergehäuse und dem Druckdüsengehäuse ein Federbalg und/oder eine Membran angeordnet sein. Dies erlaubt eine gasdichte Verbindung beider Gehäuseteile, welche dennoch mechanisch beweglich bleiben. Somit kann der Strahldurchmesser bzw. das Druckbild auch im Betrieb des Druckkopfes verändert werden.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der untere Teil des Aerosolkammergehäuses und der obere Teil des Druckdüsengehäuses als Kolben-/Zylinderpaarung ausgebildet sein. Dies erlaubt eine Veränderung der Eintauchtiefe und damit eine Veränderung der Fokussierung des Aerosolstrahles während des Betriebs des Druckkopfes. Gleichzeitig bildet die Kolben-/Zylinderpaarung eine laterale Führung, so dass die Druckdüse und das Aerosolröhrchen stets auf einer gemeinsamen Achse geführt werden. Dadurch kann eine Beschädigung der Aersosolröhrchen und/oder der Druckdüsen im Übergangsbereich vermieden werden und die Aerosolströmung mit dem ungebenden Fokussiergas bleibt konzentrisch.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung verändert sich die Querschnittsfläche A_F des Übergangsbereichs zumindest Abschnittsweise entlang der Längserstreckung des Übergangsbereiches quadratisch. Dies bedeutet, dass sich der Radius des Übergangsbereiches linear mit der Längserstreckung ändert bzw. dass der Übergangsbereich die Form eines Kreiskegels bzw. eines Kegelstumpfes aufweist. Dies erlaubt eine feine Einstellung der Fokussierung, wobei große Sprünge des Durchmessers während der Verstellung vermieden werden.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung ist der Übergangsbereich konisch ausgebildet, wobei die Begrenzungswände einen Winkel von etwa 5° bis etwa 45° zur Senkrechten einschließen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung ist der Übergangsbereich konisch ausgebildet, wobei die Begrenzungswände einen Winkel von etwa 5° bis etwa 25° zur Senkrechten einschließen. In wiederum einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Übergangsbereich konisch ausgebildet, wobei die Begrenzungswände einen Winkel von etwa 10° bis etwa 20° zur Senkrechten einschließen. Schließlich kann der Übergangsbereich konisch ausgebildet sein, wobei die Begrenzungswände einen Winkel von etwa 15° zur Senkrechten einschließen. Diese Winkelbereiche erlauben einerseits einen hinreichend großen Einstellbereich für den Strahldurchmesser, eine feinfühlige Steuerung bzw. Regelung des Strahldurchmessers und einen stabilen Betrieb des Druckkopfes.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Übergangsbereich seinen Querschnitt unstetig ändern, beispielsweise indem zwei konische Bereiche unterschiedlicher Steigung aneinandergrenzen. Dies erlaubt einen größeren Verstellbereich, so dass dicke und dünne Linien mit einem Druckkopf durch einfaches Verstellen hergestellt werden können.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung ändert sich der Winkel der Begrenzungswände des Übergangsbereichs gegen die Senkrechte nichtlinear mit der Längserstreckung des Übergangsbereiches. Auch dies erlaubt einen größeren Verstellbereich, so dass unterschiedliche Bereiche der Linienstärke abgedeckt werden können.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Wandstärke W des Aerosolröhrchens kleiner als das Zweifache des Innendurchmessers sein. Dies erlaubt einerseits eine hinreichende Steifigkeit des Aerosolröhrchens und einen hinreichend großen Innendurchmesser, so dass einerseits eine gute Fokussierbarkeit des Aerosolstrahles in der Druckdüse gegeben ist und andererseits der Aerosolstrahl nicht mit den Wänden des Aerosolröhrchens in Kontakt kommt. Gleichwohl wird das Auftreten von Turbulenzen an der Stirnseite eingeschränkt oder ganz vermieden.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Verhältnis der Querschnittsfläche A_F des Übergangsbereichs und der Querschnittsfläche A_A des Aerosolröhrchens zwischen etwa 3,5 und etwa 9,5 betragen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das Verhältnis der Querschnittsfläche A_F des Übergangsbereichs und der Querschnittsfläche A_A des Aerosolröhrchens zwischen etwa 1,5 und etwa 16,5 betragen. Die genannten Querschnittsbereiche erlauben eine gute Fokussierung, so dass auch sehr schmale Linienbreiten von weniger als 100 µm oder weniger als 50 µm mit dem vorgeschlagenen Druckkopf hergestellt werden können.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Wandstärke des Aerosolröhrchens zum zweiten Ende hin abnehmen. Hierdurch kann eine laminare Strömung am Übergang des Aerosolröhrchens zum Druckkopf aufrecht erhalten werden. Durch das Vermeiden von Turbulenzen ergibt sich eine gute Fokussierbarkeit des Aerosolstrahles und der Tintenverlust durch Kollision des Aerosols mit den Innenwänden wird minimiert.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung betrifft diese einen Bausatz zur Herstellung eines Druckkopfes, welcher eine Mehrzahl von Aerosolkammergehäusen und/oder eine Mehrzahl von Druckdüsengehäusen aufweist. Unterschiedliche Aerosolkammergehäuse können jeweils Aerosolröhrchen mit unterschiedlichem Durchmesser aufweisen und/oder Aerosolröhrchen mit unterschiedlicher Länge. Unterschiedliche Druckdüsengehäuse können jeweils unterschiedliche Druckdüsen aufweisen, welche sich entweder in ihrem Durchmesser und/oder im Durchmesser des Übergangsbereiches und/oder in der Form des Übergangsbereiches unterscheiden. Somit kann durch Kombination unterschiedlicher Aerosolkammern mit unterschiedlichen Druckdüsengehäusen jeweils ein Druckkopf erhalten werden, welcher unterschiedliche Linienbreiten drucken kann. Zum Anpassen der Linienbreite kann es ausreichend sein, beispielsweise ein anderes Aerosolkammergehäuse auf das identische Druckdüsengehäuse zu setzen, wobei das ausgewechselte Aerosolkammergehäuse größere oder längere Aerosolröhrchen aufweist, um das Querschnittsverhältnis des Fokussiergasstromes A_F zum Querschnitt A_A des Aerosolstromes zu verändern. Ebenso kann in anderen Ausführungsformen der Erfindung nur das Druckdüsengehäuse gewechselt werden, wohingegen das Aerosolkammergehäuse identisch verwendet wird.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann eine Mehrzahl von Aerosolkammergehäusen und/oder eine Mehrzahl von Druckdüsengehäusen eine Kodierung aufweisen, beispielsweise in Form einer Farbkodierung oder eines Buchstabenkodes oder eines Ziffernkodes. Dies erlaubt dem Benutzer des Druckkopfes in einfacher Weise entsprechende Teile auszuwählen, um einen Druckkopf mit den gewünschten Eigenschaften zusammenzusetzen.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung betrifft dieser einen Druckkopf mit zumindest einer Aerosolkammer, zumindest einem Aerosolröhrchen mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende und zumindest einer Druckdüse mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei am ersten Ende der Druckdüse ein Übergangsbereich angeordnet ist, in welchem das zweite Ende des Aerosolröhrchens mit einer Eintauchtiefe T eingreift, wobei die Wandstärke des Aerosolröhrchens zum zweiten Ende hin abnimmt. Dies erlaubt am Austritt des Aerosolröhrchens eine laminare Strömung des Aerosols und des Fokussiergases aufrecht zu erhalten, so dass das Druckbild verbessert werden kann und/oder ein Verstopfen der Druckdüsen durch die Bildung großer Tintentropfen vermieden wird.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Dabei zeigt
1 den schematischen Aufbau eines bekannten Aerosoldruckers.
2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Druckkopfes.
3 zeigt einen Längsschnitt eines Druckkopfes.
4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus 3.
5 erläutert schematisch die Funktionsweise der Erfindung anhand eines ersten Ausführungsbeispiels.
6 erläutert schematisch die Funktionsweise der Erfindung anhand eines zweiten Ausführungsbeispiels.
7 und 8 erläutern die Funktionsweise einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
9 und 10 erläutern die Funktionsweise einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
11 erläutert die Funktionsweise einer fünften Ausführungsform der Erfindung.
12 und 13 erläutern die Funktionsweise einer sechsten Ausführungsform der Erfindung.
14 und 15 erläutern schematisch die Funktionsweise einer siebten Ausführungsform der Erfindung.
16 und 17 erläutern die Funktionsweise einer achten Ausführungsform der Erfindung.
18 erläutert eine erste Ausführungsform eines Aerosolröhrchens.
19 erläutert eine zweite Ausführungsform eines Aerosolröhrchens.
20 zeigt Messwerte, welche die Funktionsweise der Erfindung verdeutlichen.
1 zeigt beispielhaft die Funktionsweise eines an sich bekannten Aerosoldruckers mit einem Druckkopf 1. In 1 wird der Aerosoldrucker dazu verwendet, Tinte auf ein Substrat 3 bzw. auf die Oberfläche des Substrates 3 aufzubringen. Das Substrat 3 kann beispielsweise ein Schild aus einem Metall, einer Legierung oder einem Kunststoffmaterial sein. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das Substrat 3 ein Papier oder ein Karton sein oder einen solchen enthalten. Schließlich kann das Substrat 3 ein Halbleiterbauelement sein, welches mit halbleitenden, isolierenden oder leitenden Strukturen versehen werden soll. Beispielsweise kann der Aerosoldrucker dazu verwendet werden, auf die Oberfläche einer fotoelektrischen Zelle einen Kontakt aufzudrucken, welcher den durch elektromagnetische Strahlung erzeugten Strom vom Halbleiterbauelement abführt. Durch Verwendung des Aerosoldruckers können vorgebbare Teilflächen der Oberfläche mit einer leitfähigen Beschichtung versehen werden, ohne dass eine aufwändige Photolithografie erfolgen muss. Hierdurch können beispielsweise Vorderseitenkontakte auf die Lichteintrittsfläche einer Solarzelle aufgedruckt werden.
Zur relativen Bewegung des Aerosoldruckers und des Substrates 3 kann ein X-Y-Tisch verwendet werden, auf welchem das Substrat 3 befestigt ist. Der X-Y-Tisch 31 kann durch Antriebsmittel 32 bewegt werden. Die Antriebsmittel 32 können durch einen nicht dargestellten Computer oder Mikrocontroller kontrolliert werden, so dass ein vorgebbares Muster auf der Oberfläche des Substrates 3 erzeugt werden kann. In anderen Ausführungsformen kann der Druckkopf bewegbar sein und das Substrat ortsfest angeordnet sein.
Der Aerosoldrucker weist einen Zerstäuber 20 auf. Der Zerstäuber 20 kann beispielsweise ein Ultraschallvernebler sein oder ein thermischer Verdampfer. Der Zerstäuber 20 ist dazu vorgesehen, aus der Drucktinte ein Aerosol herzustellen, d.h. flüssige Schwebeteilchen bzw. Tropfen in einem Gasstrom. Das Aerosol verlässt den Zerstäuber 20 über die Aerosolleitung 22 und wird dem Druckkopf 1 über einen Aerosoleingang 111 zugeführt. Zum Transport des Aerosols kann ein Trägergasstrom verwendet werden, so dass der durch das System strömende Gasstrom auch die Drucktinte transportiert.
Optional kann in der Aerosolleitung 22 ein Impaktor 21 angeordnet sein. Der Impaktor 21 kann dazu verwendet werden, die Dichte des Aerosols zu erhöhen, d.h. die Anzahl der Tropfen pro Volumeneinheit des Trägergases kann vergrößert werden. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Impaktor 21 dazu vorgesehen sein, eine vorgebbare Größenverteilung der im Aerosol befindlichen Schwebeteilchen zu bewirken, so dass größere und/oder kleinere Schwebeteilchen aus dem Aerosol entfernt werden.
Weiterhin wird dem Druckkopf 1 über einen Fokussiergaseingang 121 ein Fokussiergas zugeführt. Das Fokussiergas kann dazu verwendet werden, das Aerosol durch die Druckdüse 14 zu transportieren und/oder den Durchmesser des aus der Druckdüse 14 austretenden Teilchenstrahles zu verringern. Schließlich verlässt der Teilchenstrahl aus den Schwebeteilchen die Druckdüse 14 und wird auf dem Substrat niedergeschlagen.
Obgleich 1 nur eine einzige Druckdüse 14 illustriert, kann die Anzahl der Druckdüsen größer oder geringer sein. Die Druckdüsen 14 können in einer Matrix aus einer Mehrzahl von Reihen und Zeilen angeordnet sein. In anderen Ausführungsformen der Erfindung können die Druckdüsen 14 in genau einer Reihe angeordnet sein. Der Druckkopf 1 kann zwischen einer und etwa 200 Druckdüsen enthalten. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Druckkopf 1 etwa 10 bis etwa 50 Druckdüsen enthalten.
2 zeigt eine teilweise geschnittene Darstellung einer Ausführungsform eines Druckkopfes 1. Der Druckkopf 1 enthält eine Aerosolkammer 112, welcher das vom Zerstäuber 20 gelieferte Aerosol über einen Aerosoleintritt 111 zugeführt wird. Das Aerosol kann dabei in einem Trägergasstrom transportiert werden, so dass auch das Trägergas der Aerosolkammer 112 zugeführt wird. Durch Strömung und/oder Diffusion verteilt sich das Aerosol gleichmäßig in der Aerosolkammer 112.
Durch Strömung und/oder Schwerkraft sinkt das Aerosol in der Aerosolkammer 112 zu Boden. Am Boden der Aerosolkammer 112 setzen Aerosolröhrchen 13 an, deren erstes Ende 131 in die Aerosolkammer 112 hineinragt. Jedes Aerosolröhrchen 13 ist einer Druckdüse zugeordnet, so dass das Aerosolröhrchen 13 dazu dient, der Druckdüse 14 Tinte in Form des Aerosols zuzuführen.
Die Aerosolkammer 112 und die Aerosolröhrchen 13 sind Teil eines Aerosolkammergehäuses 11. Wahlweise kann das Aerosolkammergehäuse 11 weitere, hier nicht näher erläuterte Bestandteile aufweisen.
Unterhalb der Aerosolkammer 112 befindet sich eine Fokussiergaskammer 122. Der Fokussiergaskammer 122 wird ein Fokussiergas über einen Fokussiergaseinlass 121 zugeführt. Das Fokussiergas kann beispielsweise ein Inertgas sein, d.h. ein Gas, welches chemisch nicht oder nur in geringem Maße mit den Bestandteilen des Aerosols reagiert. Beispielsweise kann das Fokussiergas Stickstoff oder ein Edelgas enthalten oder daraus bestehen.
Am Boden der Fokussiergaskammer 122 mündet das erste Ende 141 der Druckdüse 14. Das Fokussiergas kann somit durch das erste Ende 141 in die Druckdüse 14 einströmen und die Druckdüse 14 am gegenüberliegenden zweiten Ende 142 verlassen.
Der Durchmesser der Druckdüse 14 am ersten Ende 141 ist so bemessen, dass diese den Außendurchmesser des Aerosolröhrchens 13 aufnehmen kann. Somit taucht das zweite Ende 132 des Aerosolröhrchens 13 in die Druckdüse 14 ein. Das Aerosolröhrchen 13 führt somit das Aerosol über das zweite Ende 132 dem Fokussiergasstrom innerhalb der Druckdüse 14 zu.
Im weiteren Verlauf der Druckdüse 14 verjüngt sich deren Querschnitt, wobei die Strömung des Aerosols und des Fokussiergases beschleunigt und auf die Mittelachse der Druckdüse 14 komprimiert wird. Hierdurch kann das Aerosol am zweiten Ende 142 der Druckdüse 14 in einem kleinen Strahldurchmesser austreten. Beispielsweise kann der Durchmesser der Druckdüse an ihrem ersten Ende 142 zwischen etwa 3,5 mm und etwa 7 mm betragen. Der Durchmesser des Aerosolröhrchens kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung zwischen etwa 1 mm und etwa 3 mm betragen. Der Durchmesser der Druckdüse 14 kann sich an ihrem zweiten Ende 141 auf weniger als 1 mm verjüngen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Durchmesser der Druckdüse 14 am zweiten Ende 142 zwischen etwa 0,1 mm und etwa 0,3 mm betragen. Somit können mit dem Druckkopf 1 Linien von weniger als 100 µm, weniger als 90 µm oder weniger als 40 µm gedruckt werden. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die gedruckte Linienbreite zwischen etwa 20 µm und etwa 80 µm betragen. In wiederum einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Linienbreite des Druckbildes zwischen etwa 30 µm und etwa 40 µm betragen.
Um eine Abscheidung des Aerosols auf der Innenseite des Aerosolröhrchen 13 und/oder der Innenseite der Druckdüsen 14 zu vermeiden, können die im Druckkopf 1 strömenden Gasströme so eingestellt werden, dass sich eine laminare Strömung innerhalb der Aerosolröhrchen 13 und/oder in der Druckdüse 14 ausbildet. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Strömungsgeschwindigkeit des Fokussiergases in der Druckdüse 14 und die Strömungsgeschwindigkeit des Aerosols im Aerosolröhrchen 13 am zweiten Ende 132 des Aerosolröhrchens 13 in etwa gleich groß sein.
Die 3 und 4 erläutern nochmals den bereits anhand von 2 erläuterten Druckkopf 1. Gleiche Bestandteile der Erfindung sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass sich die Beschreibung auf einige wenige Details beschränkt. Wie insbesondere anhand von 4 ersichtlich ist, weist die Druckdüse 14 zwischen dem ersten Ende 141 und dem zweiten Ende 142 einen Übergangsbereich 15 auf. Im Übergangsbereich 15 verjüngt sich der Durchmesser in etwa konusförmig. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Durchmesser der Druckdüse 14 am Ende 143 des Übergangsbereiches 15 in etwa 1 mm oder weniger betragen. Im weiteren Verlauf der Druckdüse 14 bis zu deren zweiten Ende 142 verjüngt sich die Druckdüse dann weiter bis zum Enddurchmesser von beispielsweise weniger als 0,2 mm oder weniger als 0,1 mm. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Druckdüse und der Übergangsbereich aus mehreren separierbaren Bauteilen zusammengesetzt sein.
Erfindungsgemäß wurde nun erkannt, dass sich der Durchmesser des Aerosolstrahles am zweiten Ende 142 der Druckdüse 14 durch das Flächenverhältnis der Druckdüse 14 und des Aerosolröhrchens 13 am zweiten Ende 132 beeinflussen lässt. Bei dem in 4 dargestellten konischen Übergangsbereich 15 kann somit durch tieferes oder weniger tiefes Eintauchen des Aerosolröhrchens 13 der Durchmesser des Aerosolstrahls und damit die vom Druckkopf 1 produzierte Linienbreite verändert werden.
5 zeigt nochmals schematisch die Funktionsweise der Erfindung in einer ersten Ausführungsform. Gleiche Bestandteile sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Dargestellt ist in 5 der Übergangsbereich 15, welcher konisch ausgebildet ist. D.h. der Übergangsbereich 15 weist die Form eines Kegels bzw. eines Kegelstumpfes auf. Am spitzen Ende des Übergangsbereiches 15 setzt der Austrittsteil 143 der Druckdüse 14 an. Oberhalb des Übergangsbereiches 15 ist ein Eintrittsbereich der Druckdüse 14 angeordnet, durch welchen das Fokussiergas einströmt und in welchem das Aerosolröhrchen 13 eintaucht.
Das Aerosolröhrchen 13 weist an seinem zweiten Ende 132 eine Querschnittsfläche A_A auf. Die Druckdüse 14 bzw. der Übergangsbereich 15 weist an dieser Stelle einen größeren Querschnitt A_F auf. Erfindungsgemäß wurde nun erkannt, dass das Querschnittsverhältnis A_F/A_A den Durchmesser des aus der Druckdüse 14 austretenden Aerosolstrahles beeinflusst.
In 5 ist der Übergangsbereich 15 als Kegel mit geradlinigen Begrenzungsflächen 155 ausgebildet. Die Begrenzungsflächen 155 weisen einen Neigungswinkel α gegen die Senkrechte auf. Somit kann durch Verändern der Eintauchtiefe T bzw. durch Verändern der verbleibenden Höhe h des Übergangsbereiches 15 das Flächenverhältnis A_F/A_A beeinflusst werden. Eine Längsverschiebung des Aerosolröhrchens 13 bewirkt somit eine Änderung des Strahldurchmessers und dadurch eine Anpassung der vom Druckkopf 1 gedruckten Linienbreite.
6 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Im Ausführungsbeispiel der 6 ist der Übergangsbereich 15 nicht einfach konisch ausgeführt. Vielmehr weist der Übergangsbereich 15 eine Freiformfläche 151, 152 und 153 als Begrenzungsfläche auf. Die Freiformfläche zeichnet sich dadurch aus, dass der Neigungswinkel α gegenüber der Senkrechten veränderlich ist, bzw. der Neigungswinkel α ist eine nichtlineare Funktion von h. Somit ändert sich das Flächenverhältnis A_F/A_A beim Verändern der Eintauchtiefe T bzw. der Höhe h nichtlinear. Dies kann beispielsweise dazu verwendet werden, einen größeren Verstellbereich oder Grob- und Feineinstellungen für mehrere Linienbreiten bereitzustellen.
Beispielsweise kann der Druckkopf eine erste schmälere Linienbreite drucken, wenn das zweite Ende 132 des Aerosolröhrchens 13 im Bereich des ersten Längsabschnittes 151 des Übergangsbereichs 15 angeordnet ist. Durch leichtes Variieren der Eintauchtiefe T kann eine Feineinstellung des Strahldurchmessers erzielt werden. Beim Vergrößern der Eintauchtiefe T, so dass der Übergangsbereich 153 vom zweiten Ende 132 überfahren wird, kommt das zweite Ende 132 im zweiten Längsabschnitt 152 des Übergangsbereiches 15 zu stehen. In diesem Bereich ist der Neigungswinkel α größer und der gesamte Durchmesser und damit die gesamte Fläche A_F kleiner. Hierdurch ergibt sich eine sprunghaft ansteigende Linienbreite bzw. ein vergrößerter Durchmesser des Aerosolstrahls am Ausgang 142 der Druckdüse 14. Kleine Variationen der Eintauchtiefe T erlauben hier wiederum eine Feineinstellung dieses größeren Strahldurchmessers auf einen vorgebbaren Sollwert.
Die in 6 gezeigte Ausführungsform ist insbesondere bei der Herstellung von Vorderseitenkontakten für Solarzellen hilfreich. Diese bestehen nämlich aus einer Mehrzahl schmaler Kontaktfinger, deren Durchmesser wenige 10 µm beträgt. Die von diesen Kontaktfingern aufgesammelte Ladungsmenge bzw. der elektrische Strom wird dann einem breiteren Randkontakt bzw. einem Busbar zugeführt, welcher den Strom einer Mehrzahl von Kontaktfingern aufnehmen muss und damit eine größere Strombelastbarkeit und folglich eine größere Breite aufweisen muss. Durch Überfahren des Übergangsbereiches 153 mit dem zweiten Ende 132 des Aerosolröhrchens kann der Druckkopf somit zwischen zwei Linienbreiten umgeschaltet werden, so dass Kontaktfinger und Busbars ohne erneute Rüstzeiten und Umbauzeiten der Druckmaschine hergestellt werden können.
Anhand der 7 und 8 wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung erläutert. Auch die dritte Ausführungsform basiert auf dem vorstehend anhand der 5 und 6 erläuterten Prinzip. Dargestellt ist daher wiederum nur der Ausschnitt des Übergangbereiches 15 der Druckdüse 14 und ein in die Druckdüse 14 eintauchendes Aerosolröhrchen 13. Das Aerosolröhrchen 13 mündet in eine Aerosolkammer 112. Zumindest die Aerosolkammer 112 und das Aerosolröhrchen 13 sind Bestandteil eines Aerosolkammergehäuses 11. Die Druckdüse 14 mit dem Übergangsbereich 15 ist Bestandteil eines Druckdüsengehäuses 12.
Wie aus 7 und 8 ersichtlich ist, kann die Eintauchtiefe T dadurch verändert werden, dass der Abstand des Druckdüsengehäuses 12 vom Aerosolkammergehäuse 11 verändert wird. Um diesen Abstand einzustellen, verwendet die dritte Ausführungsform Abstandsplatten 161 bzw. 162. Wie in 8 gezeigt ist, verändert sich durch eine dünnere Abstandsplatte 162 die Eintauchtiefe T um den Betrag ΔT. Da das zweite Ende 132 des Aerosolröhrchens 13 tiefer im konischen Übergangsbereich 15 mündet, verändert sich das Flächenverhältnis A_F/A_A. Das Trennen des Aerosolkammerhäuses 11 vom Druckdüsengehäuse 12 und das Einsetzen entsprechender Abstandplatten 161 und 162 kann dabei mit nur einer kurzen Betriebsunterbrechung und somit kurzen Stillstandszeiten der Maschine erfolgen.
Selbstverständlich können auch mehrere Abstandsplatten gleicher oder unterschiedlicher Dicke eingesetzt werden, um eine Feineinstellung der Eintauchtiefe T zu ermöglichen.
Anhand der 9 und 10 wird eine vierte Ausführungsform der Erfindung erläutert. Auch die vierte Ausführungsform verwendet ein Aerosolkammergehäuse 11 und ein Druckdüsengehäuse 12. Der Durchmesser des aus dem zweiten Ende 142 der Druckdüse 14 austretenden Aerosolstrahles wird durch Änderung der Eintauchtiefe T beeinflusst, wie vorstehend beschrieben. Zur Veränderung des relativen Abstandes zwischen Aerosolkammergehäuse 11 und Druckdüsengehäuse 12 dient eine nicht näher dargestellte Linearführung, beispielsweise mit einem Piezoantrieb, einem Spindelantrieb, einer hydraulischen Verstellung oder anderen, an sich bekannten mechanischen Positioniereinrichtungen. Um einen weitgehend gasdichten Abschluss der Fokussiergaskammer 122 zu ermöglichen, ist zwischen der Unterseite des Aerosolkammergehäuses 11 und der Oberseite des Druckdüsengehäuses 12 ein Federbalg oder eine Membran 17 angeordnet. Dieses Merkmal erlaubt eine begrenzte mechanische Verschiebbarkeit der beiden Gehäuseteile 11 und 12, ohne dass zwischen beiden Gehäusen eine Undichtigkeit auftritt, welche zum Austritt des Fokussiergases führt.
Eine Membran kann beispielsweise aus einem Polymer oder einem Gummi gefertigt sein. Ein Federbalg kann in an sich bekannter Weise aus Edelstahl gefertigt sein, so dass eine Kontamination des Fokussiergases durch Weichmacher oder Adsorbate vermieden werden kann.
9 zeigt den Balg 17 in einer ausgefahrenen Stellung, so dass die Eintauchtiefe T vergleichsweise gering ist und das Flächenverhältnis A_F/A_A maximal ist. Demgegenüber zeigt 10 eine eingefahrene Stellung des Balges 17, d.h. der Abstand der Gehäuseteile 11 und 12 ist verringert, so dass das Aerosolgehäuse 13 um den Betrag ΔT tiefer in den Übergangsbereich 15 hineinragt. Dementsprechend ist das Flächenverhältnis A_F/A_A verkleinert, was zu einer Aufweitung des aus der Druckdüse 14 austretenden Aerosolstrahles führt.
11 erläutert eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Auch in der fünften Ausführungsform erfolgt die Veränderung des Durchmessers des austretenden Aerosolstrahles durch Veränderung der Eintauchtiefe T des Aerosolröhrchens 13 in den Übergangsbereich 15. In der fünften Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Aerosolkammergehäuse 11 und dem Druckdüsengehäuse 12 eine Kolben-/Zylinderpaarung 18 ausgebildet. Das Fokussiergasgehäuse 122 kann somit durch eine Längsverschiebung zwischen dem Aerosolkammergehäuse 11 und dem Druckdüsengehäuse 12 vergrößert oder verkleinert werden. Gleichzeitig bewegt sich das Aerosolröhrchen 13 entlang der Längserstreckung der Druckdüse 14, so dass das zweite Ende 132 mehr oder weniger tief in den Übergangsbereich 15 eintaucht.
Um ein Austreten des Fokussiergases aus der Fokussiergaskammer 122 zu vermeiden, kann die Kolben-/Zylinderpaarung 18 mit einer Dichtung 181 abgedichtet werden.
Anhand der 12 und 13 wird eine sechste Ausführungsform der Erfindung erläutert. Die sechste Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass unterschiedliche Aerosolkammergehäuse 11a und 11b zur Verfügung stehen. Die Aerosolkammergehäuse 11a und 11b unterscheiden sich durch die Länge der Aerosolröhrchen 13. Beispielhaft ist in 12 ein Aerosolröhrchen 13a mit einer kürzeren Länge und in 13 ein Aerosolröhrchen 13b mit einer größeren Länge gezeigt. Zur Verstellung des Durchmessers des austretenden Aerosolstrahles kann somit in einfacher Weise das Aerosolkammergehäuse 11 ausgetauscht werden. Das Druckdüsengehäuse 12 kann dabei unverändert bleiben. Für eine rasche Verstellung kann ein Schnellwechselsystem vorgesehen werden, welches voll automatisch das jeweils passende Aerosolkammergehäuse 11 aus einer Mehrzahl verfügbarer Aerosolkammergehäuse 11 wählt und auf das Druckdrüsengehäuse 12 aufsetzt. Somit kann eine rasche Verstellung erfolgen, ohne eine lange Betriebsunterbrechung in Kauf nehmen zu müssen.
Die 14 und 15 erläutern eine siebte Ausführungsform der Erfindung. Die siebte Ausführungsform verwendet identische Aerosolkammergehäuse 11. Diese können in Abhängigkeit des gewünschten Strahldurchmessers des Aerosolstrahles in unterschiedliche Druckdüsengehäuse eingesetzt werden. Die Druckdüsengehäuse können Druckdüsen 14 bzw. Übergangsbereiche 15 mit unterschiedlichen Durchmessern aufweisen. Dargestellt ist beispielhaft ein kleinerer Übergangsbereich 15a in 14 und ein Übergangsbereich 15b mit größerem Durchmesser in 15. Die Veränderung des Durchmessers des Übergangsbereiches bei konstantem Durchmesser des Aerosolröhrchens 13 füht unmittelbar zu einer Änderung des Flächenverhältnisses A_F/A_A.
Auch unterschiedliche Druckdüsengehäuse mit unterschiedlichen Durchmessern der Druckdüsen können in einem Schnellwechselsystem automatisiert mit kurzer Betriebsunterbrechung des Druckers getauscht werden. Fallweise kann ein solches Schnellwechselsystem bzw. Magazinsystem mit einer Mehrzahl von Druckdüsengehäusen auch durch einen Mikroprozessor einem Mikrocontroller überwacht und gesteuert werden, so dass ein vollautomatischer Betrieb des Aerosoldruckers mit unterschiedlichen Strahldurchmessern möglich wird.
Die 16 und 17 erläutern eine achte Ausführungsform der Erfindung. Im achten Ausführungsbeispiel erfolgt die Anpassung des Strahldurchmessers des austretenden Aerosolstrahles durch Veränderung des Durchmessers des Aerosolröhrchens 13. Dies verändert unmittelbar das für den Strahldurchmesser maßgebliche Verhältnis A_F/A_A. Auch in diesem Fall können Aerosolröhrchen 13 mit unterschiedlichem Durchmesser in unterschiedlichen Aerosolkammergehäusen 11 eingesetzt sein, so dass durch Austausch des Aerosolkammergehäuses eine rasche Anpassung des Druckbildes erfolgen kann. Beispielhaft ist in 16 ein Aerosolröhrchen 13a mit größerem Durchmesser gezeigt, welches einen vergleichsweise breiten Druckstrahl bereitstellen kann. 17 zeigt demgegenüber ein Aerosolröhrchen 13b mit geringerem Durchmesser, welches zum Drucken einer geringeren Linienbreite mit vergleichsweise schmalen Druckstrahl verwendet werden kann.
18 zeigt eine erste Ausführungsform eines Aerosolröhrchens 13. Dargestellt ist ein Ausschnitt mit dem zweiten Ende 132. Wie aus 18 ersichtlich ist, weist das Aerosolröhrchen 13 einen Innendurchmesser I auf. Der Innendurchmesser I kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung zwischen etwa 0,6 mm und etwa 1,3 mm liegen. Weiterhin weist das Aerosolröhrchen eine Wandstärke W auf. Die Wandstärke W kann zwischen etwa 0,2 mm und etwa 0,6 mm betragen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Wandstärke W des Aerosolröhrchens 13 kleiner sein als das Zweifache des Innendurchmessers I. Hierdurch wird das Auftreten von Turbulenzen am zweiten Ende 132 des Aerosolröhrchens 13 vermieden.
Wie 18 weiter zeigt, weist das Aerosolröhrchen 13 eine Fase 133 auf. Die Fase 133 ist als abgeschrägte Außenfläche am zweiten Ende 132 des Aerosolröhrchens 13 ausgeführt. Hierdurch verringert sich die Wandstärke W am zweiten Ende 132 kontinuierlich. Dies kann dazu führen, dass das Fokussiergas an der Außenseite des Aerosolröhrchens 13 entlang streicht, ohne dass am zweiten Ende 132 Turbulenzen auftreten, welche den Strom des Aerosols durch das Aerosolröhrchen 13 und die Druckdüse 14 stören und beispielsweise zum Verstopfen der Druckdüse 14 führen können.
19 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Aerosolröhrchens 13. Gleiche Bestandteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass sich die nachfolgende Beschreibung auf die wesentlichen Unterschiede beschränkt. Wie 19 zeigt, weist das Aerosolröhrchen 13 zusätzlich eine Innenfase 134 auf. Die Innenfase 134 kann dazu führen, dass das Aerosol bzw. das das Aerosol transportierende Hüllgas in einer laminaren Strömung in die Druckdüse 14 bzw. in den Übergangsbereich 15 übergeht. Somit kann die Innenfase 134 alternativ oder zusätzlich zur Außenfase 133 dazu beitragen, dass Turbulenzen vermieden werden und das Druckergebnis und/oder die Zuverlässigkeit des Druckkopfes 1 verbessert ist.
20 zeigt die Wirkung der vorliegenden Erfindung anhand eines Messergebnisses. Auf der Ordinate ist dabei die Reduzierung der gedruckten Linienbreite gegenüber einem bekannten Druckkopf in Prozent aufgetragen. Die Abszisse zeigt die Erhöhung des Flächenverhältnisses A_F/A_A gegenüber einem bekannten Druckkopf. Wie aus 20 ersichtlich ist, führt die Veränderung des Flächenverhältnisses um 30 % bereits zu einer Reduzierung der kleinsten druckbaren Strukturbreite von einigen Prozent. Eine Erhöhung des Flächenverhältnisses um einen Faktor 2 reduziert die Linienbreite um etwa ein Viertel. Aus 20 ist somit ersichtlich, dass durch das Verstellen des Flächenverhältnisses, beispielsweise durch Änderung der Eintauchtiefe in den Übergangsbereich 15 oder durch Ändern der Durchmesser von Druckdüse und/oder Aerosolröhrchen eine Anpassung der Linienbreite um 30 % oder mehr ermöglicht wird. Somit können unterschiedliche Linienbreiten mit einem Druckkopf und damit mit geringen Rüstzeiten hergestellt werden.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Ansprüche und die vorstehende Beschreibung „erste“ und „zweite“ Merkmale definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2007/0181060 A1 [0002]

Claims

Druckkopf (1) mit zumindest einer Aerosolkammer (112), zumindest einem Aerosolröhrchen (13) mit einem ersten Ende (131) und einem zweiten Ende (132) und zumindest einer Druckdüse (14) mit einem ersten Ende (141) und einem zweiten Ende (142), dadurch gekennzeichnet, dass am ersten Ende (141) der Druckdüse (14) ein Übergangsbereich (15) angeordnet ist, in welchen das zweite Ende (132) des Aerosolröhrchens (13) mit einer Eintauchtiefe T eingreift und der Übergangsbereich (15) einen entlang seiner Längserstreckung veränderlichen Querschnitt aufweist, wobei die Eintauchtiefe T des Aerosolröhrchens (13) veränderbar ist.
Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Aerosolkammer (112) und das Aerosolröhrchen (13) in einem Aerosolkammergehäuse (11) angeordnet ist und zumindest die Druckdüse (14) mit dem Übergangsbereich (15) in einem Druckdüsengehäuse (12) angeordnet ist, wobei der relative Abstand zwischen dem Aerosolkammergehäuse (11) und dem Druckdüsengehäuse (12) entlang der Längserstreckung der Aerosolröhrchen (13) veränderbar ist.
Druckkopf nach Anspruch 2, weiterhin enthaltend zumindest eine Abstandsplatte (161, 162), welche zwischen dem Aerosolkammergehäuse (11) und dem Druckdüsengehäuse (12) angeordnet ist, so dass durch die Dicke D der Abstandsplatte (161, 162) die Eintauchtiefe T beeinflussbar ist.
Druckkopf nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Aerosolkammergehäuse (11) und dem Druckdüsengehäuse (12) ein Federbalg (17) und/oder eine Membran angeordnet ist.
Druckkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Teil des Aerosolkammerge häuses (11) und der obere Teil des Druckdüsengehäuses (12) als Kolben-/Zylinderpaarung (18) ausgebildet ist.
Druckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Querschnittsfläche A_F des Übergangsbereichs (15) zumindest Abschnittsweise entlang der Längserstreckung des Übergangsbereiches (15) quadratisch verändert.
Druckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (15) konisch ausgebildet ist, wobei die Begrenzungswände (155) einen Winkel von etwa 5° bis etwa 45° zur Senkrechten einschließen oder dass der Übergangsbereich (15) konisch ausgebildet ist, wobei die Begrenzungswände (155) einen Winkel von etwa 5° bis etwa 25° zur Senkrechten einschließen oder dass der Übergangsbereich (15) konisch ausgebildet ist, wobei die Begrenzungswände (155) einen Winkel von etwa 10° bis etwa 20° zur Senkrechten einschließen oder dass der Übergangsbereich (15) konisch ausgebildet ist, wobei die Begrenzungswände (155) einen Winkel von etwa 15° zur Senkrechten einschließen.
Druckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Querschnittsfläche A_F des Übergangsbereichs (15) und der Querschnittsfläche A_A des Aerosolröhrchens (13) zwischen etwa 3,5 und etwa 9,5 oder zwischen etwa 1,5 und etwa 15,5 beträgt.
Druckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke W des Aerosolröhrchens (13) kleiner als das Zweifache des Innendurchmessers I ist.
Druckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke (W) des Aerosolröhrchens zum zweiten Ende (132) hin abnimmt.
Bausatz zur Herstellung eines Druckkopfes nach einem der Ansprüche 1 bis 10, enthaltend eine Mehrzahl von Aerosolkammergehäusen (11), welche jeweils Aerosolröhrchen (13) mit unterschiedlichem Durchmesser aufweisen und/oder eine Mehrzahl von Druckdüsengehäusen (12) welche jeweils Druckdüsen (14) mit unterschiedlichem Durchmesser des Übergangsbereichs (15) und/oder unterschiedlicher Form des Übergangsbereichs (15) aufweisen und/oder eine Mehrzahl von Aerosolkammergehäusen (11), welche jeweils Aerosolröhrchen (13) mit unterschiedlicher Länge aufweisen.
Druckkopf (1) mit zumindest einer Aerosolkammer (112), zumindest einem Aerosolröhrchen (13) mit einem ersten Ende (131) und einem zweiten Ende (132) und zumindest einer Druckdüse (14) mit einem ersten Ende (141) und einem zweiten Ende (142), wobei am ersten Ende (141) der Druckdüse (14) ein Übergangsbereich (15) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke (W) des Aerosolröhrchens (13) zum zweiten Ende (132) hin abnimmt.
Druckkopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke (W) des Aerosolröhrchens (13) kleiner als zweifache des Innendurchmessers (I) ist.
Druckkopf nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Querschnittsfläche A_F des Übergangsbereichs (15) und der Querschnittsfläche A_A des Aerosolröhrchens (13) zwischen etwa 3,5 und etwa 6,5 beträgt.
Druckverfahren, bei welchem Drucktinte zu einem Aerosol zerstäubt wird, um es in eine Aerosolkammer (112) zu leiten, welche das Aerosol zumindest einem Aerosolröhrchen (13) über dessen erstes Ende (131) zuführt, wobei das Aerosol durch das Aerosolröhrchen (13) zu dessen zweiten Ende (132) geleitet wird und dort austritt, um nachfolgend einer Druckdüse (14) mit einem ersten Ende (141) und einem zweiten Ende (142) zugeführt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten Ende (141) der Druckdüse (14) ein Übergangsbereich (15) angeordnet ist, welchem ein Fokussiergas zugeführt wird und in welchen das zweite Ende (132) des Aerosolröhrchens (13) mit einer Eintauchtiefe T eingreift und welcher einen entlang seiner Längserstreckung veränderlichen Querschnitt aufweist, wobei die Eintauchtiefe T des Aerosolröhrchens in den Übergangsbereich (15) verändert wird, um den Durchmesser des aus der Druckdüse austretenden Strahles der Drucktinte zu beeinflussen.