EP3752365A1 - Druckkopf und druckverfahren - Google Patents

Druckkopf und druckverfahren

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EP3752365A1
EP3752365A1 EP19706369.6A EP19706369A EP3752365A1 EP 3752365 A1 EP3752365 A1 EP 3752365A1 EP 19706369 A EP19706369 A EP 19706369A EP 3752365 A1 EP3752365 A1 EP 3752365A1
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EP
European Patent Office
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capillary
actuator
aerosol
outlet opening
printhead
Prior art date
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EP19706369.6A
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EP3752365B1 (de
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Martin Ungerer
Andreas Hofmann
Rudolf Scharnowell
Ulrich Gengenbach
Ingo SIEBER
Achim Wenka
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Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Original Assignee
Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
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Publication date
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    • B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/02—Air-assisted ejection

Definitions

  • the invention relates to a printhead according to the first and a printing method according to the ninth claim.
  • Jet Printheads are a central component in the printing technology e.
  • these liquids can be from a reservoir such as a cartridge, removed and accelerated for the printing operation in a direction to be printed on the upper surface.
  • the pressure is metered, ie whoever transported the liquids only in individual drops on the surface to be printed.
  • various ne Aktor- and Dosierjone are used, such as on piezoelectric, electrostatic or thermal .
  • Slideder Ba sis Preferably, the so-called drop-on-demand technique is used, in which one or more drops are dispensed only when a control signal is present.
  • the printhead mentioned above is particularly and before given in the field of non-contact digital jet printing method for a functional printing, ie printing of functional structures (eg, conductors, resistors, capacitors, biological substances, etc.) used.
  • Piezo inkjet technology is the most widely used process.
  • a piezoelectric element acts on an ink volume in the printing nozzle, wherein a pressure or pressure pulse is applied to the printing ink, which leads to at least one ink droplet ejected from the printing nozzle and injected onto the object to be printed.
  • inks are used in a preferred viscosity range between 5 to 40 mPa ⁇ s.
  • the aerosol jet technology and the electrohydrodynamic inkjet technology cover a further viscosity range, with the aerosol jet technology having the additional advantage of reducing structures to a single-digit range despite larger topological jumps of the surface to be printed. Area to print without vertical tracking of the pressure nozzle.
  • the disclosed aerosol jet printing method comprising insbesonde re generation of an aerosol of ink, a Concentrating tion of the 'aerosol, a transport of the aerosol with gas to the pressure nozzle arrangement, a concentration of the aerosol, for example in the abovementioned chamber, and a hydrodynamic focussing of the aerosol jet into the pressure nozzle ,
  • the ' aerosol generation he follows it either pneumatically or by ultrasound in the separate chamber of the printhead.
  • the aerosol generated is conveyed by means of a transport gas via line systems to the pressure nozzle and concentrated there by means of a focusing gas (also an envelope stream).
  • a focusing gas also an envelope stream.
  • the operating mode of the Systems is unchangeable.
  • the aerosol jet is adjusted to the respective conditions by setting different parameters (in particular volumetric flow of the transport gas, volume flow of the focusing gas, choice of nozzle and atomizer, etc.).
  • the aerosol jet is stable, it can be printed.
  • the Aero sol flow rate remains constant during the entire printing process, the beam intensity is not regulated and does not vary. The metered amount per time is therefore constant.
  • the aerosol jet must be interrupted after the nozzle. This happens through a mechanical ink collecting device that is positioned between the nozzle and the substrate.
  • a disadvantage of the aforementioned method is that the print head basically aligned with the earth's gravity field who has to and thus without additional measures such. a mechanical decoupling of the chamber for aerosol generation and the nozzle is not arbitrarily alignable to the surface to be printed.
  • This local separation into several Party systems requires a conduit system for promoting the aerosol flow to the pressure nozzle.
  • long lines can affect the aerosol (e.g., drop size change due to agglomeration and small droplet aggregation, droplet deposits on the walls).
  • the piping systems are then contaminated with a substance and must be cleaned or replaced if another fluid is to be printed without contamination.
  • a complete cleaning or intermediate cleaning (eg when changing the liquids to be printed) is achieved in particular by a separation tion of aerosol production and pressure nozzle difficult and is there with more expensive than, for example, a comparable inkjet Drucksy system.
  • a particular challenge in an application of the above-cited technologies is the printing of dreidimen dimensional structures on the surface of a substrate.
  • one or multi-axis Relativterrorismen between the printhead and substrate allows the who, for example by means of an electromechanical Posi tioniersystems , At each change of direction, axle accelerations and delays occur, which are picked up by the print head.
  • axle accelerations and delays occur, which are picked up by the print head.
  • the amount of ink applied to the substrate inevitably varies with each impressed change.
  • the characteristics of the printed structure e.g., resistance of a printed electrode
  • the cited prior art with respect to the ultrasonic Do ⁇ siervons shows no way non-contact printing the aforementioned structures.
  • the there described method requires a precise distance control between SI ⁇ se and the substrate and is designed for flat substrates, such as Si ⁇ lizium wafer suitable.
  • an object is to propose a jet print head, which is suitable for printing and three-dimensional structures of the type mentioned.
  • Another object is to vorzu a jet printhead ⁇ beat, suitable for faster compared to conventional systems change while avoiding cross-contamination and / or liquid carryover to be printed fluids in the printing system.
  • a further object is to propose a corresponding printing method, in particular for printing structures, preferably functional structures, on a surface using the jet print head.
  • the invention is based on a printhead comprising a capillary Ka for a liquid as a pressurized fluid with a nozzle opening, which opens into an antechamber.
  • the capillary is directly or indirectly adjacent to other components such as e.g. an elastic element and / or attachment means for the capillary (e.g., clamping means) to an actuator, i. she is in contact with this body in a party.
  • the piezoelectric actuator is firmly connected to the capillary.
  • said prechamber has a nozzle opening to the capillary curse tende outlet opening, i. the axes of symmetry of capillary pillar and outlet opening preferably coincide.
  • Ausmündende sinöffnun conditions are provided for a guide gas, which leaves the prechamber via the outlet opening in Rich tion of a surface to be printed together with the pressurized fluid.
  • the actuator is preferably a piezoelectric actuator.
  • electromechanical actuators or, in the case of very small designs, electrostatic actuators as actuators are also particularly suitable for larger printhead designs.
  • Aktorisch passive components include, for example, at least one elastic element, at least one elastic plate spring element and / or at least one elastic bending element or bending strip as a connecting component between the Kapil lare and the printhead housing. They are used in particular to guide the capillary and preferably allow only an ela stic to a basic position yielding unidirectional axi al mobility of the capillary in the printhead housing.
  • Akto risch passive components preferably also comprise a lever mechanism between an actuatorally active component of the actuator, for example, a piezoelectric transducer (piezoelectric actuator), which is preferably in contact on the actuatorically passive components, more preferably by these me chanically excitable.
  • a piezoelectric transducer piezoelectric actuator
  • the liquid from the capillary is atomized directly at the nozzle opening only with an axial oscillating movement of a capillary and forms an aerosol with the guide gas.
  • the aerosol is therefore not preconditioned passed into the prechamber, but forms advantageously at a late date as possible shortly before the printing process in the pre chamber.
  • the capillary preferably a glass capillary, is connected to at least one reservoir, preferably at least one cartridge for the liquid (pressurized fluid).
  • the capillary thus has non-continuous or preferably continuous Lich promoting feed for the pressurized fluid in the Ka pillar, preferably at the nozzle opening (distal end of the capillary) opposite end of the capillary (proximal end of the capillary). This is preferably done by means of a supply line to the capillary contactless, for example, by a proximal in said End of the capillaries protruding outlet opening of the supply line, or by means of an elastic hose connection preferably between the proximal end of the capillary and the said outlet opening of the supply line.
  • the supply line is in this case a connection between at least egg nem reservoir of the fluid to be printed and the capillary.
  • the promotion of the fluid is preferably capillary, ie fluid losses in the capillary through the nozzle opening during the printing process are compensated by capillary suction of fluid components.
  • one embodiment provides to provide the supply line with its own active fluid conveying means (delivery pump).
  • Another optional Ausgestal device comprises at least one mixing chamber for mixing or Ho mogen are fluid components, for example from under defenceli chen reservoirs and merged in the mixing chamber. It is within the scope of the invention to locate said mixing chamber functionally in the capillary and to provide a separate supply line directly into the capillary for each reservoir involved.
  • the capillary for a better mobility of the print head and to reduce the nieriolo in a positioning movement of the print head required movable masses via a preferably pliable hose with the line to be connected.
  • the liquid Via the hose, the liquid is transported through the capillary and the nozzle opening into the prechamber.
  • the transport is preferably carried out, i. not necessarily without a pump.
  • the at least one inlet opening for the guide gas is preferably arranged laterally of the capillary.
  • the alignment of the at least one inlet opening and thus the inlet opening is also preferably oriented at an acute angle to the axis of symmetry of the capillary towards the outlet opening, ie the orientation is vectorially composed of a orthogonal and a parallel to the symmetry axis oriented vector together, wherein the parallel part of the vector seen from the nozzle opening in the direction of the outlet opening.
  • said direction from crossing the axis of symmetry of the capillary within the pre chamber If the fluid to be printed from the capillary is a liquid or a suspension, and emerges as a sprayed jet from the nozzle opening, this jet crosses the flow of the guide gas. It comes at the meeting to ei ner aerosol formation.
  • An essential feature relates to the arrangement of the actuator in the print head, its arrangement to the capillary and the Substituted staltung the actuator movement.
  • the actuator is preferably firmly inserted in the antechamber of the print head, more preferably opposite to the outlet opening.
  • the actuator movement serves to move the capillary relative to the pre-chamber and preferably comprises forward and backward movements only axially of the axis of symmetry of the capillary and outlet opening. It is in addition to the design and direction of action of the actuator by the fixed points, i. the attachment points of the actuator in the printhead on the one hand and by the arrangement of the acquisition to the capillary on, on the other hand determined in or above the actuator off the fixed points.
  • the attachment for fixing the piezoelectric actuator in the antechamber by gluing, clamping or screwing takes place.
  • the actuator preferably a piezoelectric actuator as a vibrating actuator, preferably designed a resonant actuator operable in resonance, it preferably comprises a plate, disc, ring, cross or beam bending actuator, at least one preferably annular translation actuator or one or more Scherschwingaktoren with one preferably Centered on the actuator pickup for the capillary.
  • the actuator preferably a piezoelectric actuator as a vibrating actuator, preferably designed a resonant actuator operable in resonance, it preferably comprises a plate, disc, ring, cross or beam bending actuator, at least one preferably annular translation actuator or one or more Scherschwingaktoren with one preferably Centered on the actuator pickup for the capillary.
  • a preferred embodiment provides to make the attachment points
  • a piezo bending vibration actuator which is preferably fixed at both ends in an elastic manner, preferably reaches the maximum amplitude in its center. They are preferably formed by at least two individual points or in particular in the case of a plate-shaped or disc-shaped bending and vibration actuator by support lines. When an actuator is clamped preferably fixed only at one side, the maximum amplitude occurs at each end walls ⁇ ren.
  • An alternative embodiment of the piezoelectric actuator comprises a layer stack of disc-shaped single piezoelectric actuators whose rashes add up to a total deflection.
  • D31 converters or shear actuators whose actuator movement can be tapped transversely to the applied electric field and used for the axial movement of the capillary.
  • these embodiments are much stiffer and are suitable in particular for pronounceresonante guided actuator movements, for example, for Israeleckschwingept- or saw tooth-shaped oscillations or single shock movements.
  • the capillary is moved axially preferably swinging back and forth, either in resonance or a predeterminable preferably cyclic curve (waveform, eg sawtooth, rectangular shape, etc.) following led.
  • the capillary and thus their Düsenöff ⁇ voltage is in front so at each cycle of movement back and forth, wherein at each change of direction, deceleration or jerk an acceleration on the capillary and the nozzle opening and thus also on the located in the nozzle opening pressure fluid acts.
  • the outlet opening directed Rich direction change causes the inertia of the pressurized fluid alone a squeezing fluid components from the nozzle opening and a detachment of drops or other fluid constituents in particular at the nozzle exit surface of the capillary wall.
  • droplets of the pressurized fluid thus detach from the nozzle opening and are taken up by the guide gas.
  • the proportions of the Füh gas and the detached components of the pressurized fluid form an aerosol, which is passed from the antechamber through the outlet opening to the surface to be printed.
  • the pressure takes place immediately after aerosol formation, which advantageously reduces the risk of segregation.
  • the aligned arrangement of the nozzle opening and the outlet opening is particularly advantageous, since the detaching drops not only form an aerosol due to their velocity and inertia present during detachment, but also impulse the aerosol stream in the direction of the outlet opening and thus exercise the surface to be printed.
  • the Aerosolstromge speed is already high at the nozzle exit.
  • the drops contribute substantially to the total momentum of the aerosol due to a significantly higher density than the guide gas.
  • the guide gas stream preferably only a part of the guide gas stream is transferred into the aerosol, ie it absorbs the detaching drops.
  • the remaining portion of the guide gas flow leaves the pre-chamber together with the aerosol stream formed via the outlet opening. Since the aerosol stream due to the aforementioned pulse consideration concentrates around the axis of symmetry of the capillary and thus the outlet opening, the remaining portion of the Man telgasstroms is urged into the edge regions of the outlet opening ver and thus forms a sheath flow to the aerosol stream. This sheath flow reduces contact of aerosol to the inner wall of the outlet opening, thus attaching aerosol components and advantageously also to put the outlet opening with the pressurized fluid.
  • the mass flow of the aerosol is controllable, preferably by changing the process parameters fluid pressure in the capillary, by the voltage amplitude and frequency in the control of the actuator and by changing the drive signal, e.g. from a sinusoidal function to another periodic function (e.g., sawtooth, square) or by a phase shifted periodic signal.
  • the amplitude of the axial reciprocating motion By the amplitude of the axial reciprocating motion, the flow rate of detached drops and thus the speed of the current separation and atomization of the / liquid, i. the pressure fluid at the nozzle opening adjustable and adjustable.
  • the amplitude level can be used to set, in particular, the mass flow, but also the droplet size of detached droplets, and thus also the aerosol properties.
  • the frequency of the axial reciprocating motion in particular the size of the detached drops, an essential feature of a forming aerosol, adjustable.
  • the Fre quency is preferably between 50 kHz to 2 MHz.
  • the fundamental frequency of impressed lateral upper frequencies can be increased by the scattering area of the detached drops that extends conically around the axis of symmetry.
  • the capillary can be pre-called, precede around the symmetry axis conically extending scattering range of the detached drops.
  • a capillary edge extending on a non-orthogonal to the capillary axis allows a preferred direction of the deflection of the detached drops.
  • the behavior of the aerosol generation is controllable by the mentioned process parameters. In the final installed state, these parameters are reduced to the following main factors of influence: frequency, waveform, amplitude, fluid pressure. If the excitation of the piezoelectric element is switched off, the aerosol generation is interrupted. No further liquid is ejected from the nozzle (neither in aerosol form nor in any other form). This binary behavior is used to shut down the Aero solstrahl when there is a need for an interruption in the printed image without the need for a mechanical Tintenfän ger.
  • the capillary is preferably adjacent to a piezoelectric actuator, ie it is in solid state contact with it.
  • the Piezor actuator has in such an embodiment, a recording of the capillary.
  • the recording connects to the capillary and also performs the same preferably impressed by the piezoelectric actuator axially oscillating or oscillating Bewegun conditions. They form a common vibration system.
  • the uptake serves as part of the oscillating mass on the vibrating actuator.
  • the piezo actuator of the printhead preferably with clamping means Stalten Stalten, in which the capillary is clamped non-positively.
  • these means consist of a bore in the actuator or on the actuator or preferably before inserted elastic component with the piezoelectric actuator before preferably a transition fit preferably with sliding seat (like Dubbel: Taschenbuch für die Maschinenbau, Springer Verlag, 14th edition (1981) p. 339).
  • a manual replacement of the capillary from the print head without additional pressing or striking tools and without damaging the damage to the glass capillary is still possible.
  • An old native embodiment provides an element with a resilient clamping element as a spring element ausgestaltetes, wherein the capillary on the piezoelectric actuator on a capillary orientation determining counter surface vorzugswei se with a guide groove or a stop for the Kapilla re suppressed and axial force and / 'or frictionally fixed.
  • an optional capillary tube which surrounds the capillary and which is firmly attached thereto (eg glued or pressed) is advantageous, which in its length more preferably limited to the clamping region of the gripping clamping means, which is significantly shorter than the Kapilla renide.
  • a frictional connection between two surfaces is characterized in that the surfaces with a force, e.g. be pressed against each other by clamping means and al lein by the surface pressure a static friction is generated, which fix the two surfaces to each other.
  • An adhesive material transition, as it occurs in cohesive Verbindun gene, for example, in a welding, gluing or soldering of two surfaces is not present in a non-positive connection.
  • This differs from positive connections in which topographies or additional elements fen between the two surfaces ineinandgrei and the surfaces thereby holding together. Examples of this are riveted joints between two sheets, a spring-groove connection or even against a counter-fit Elemen te such as steps, grooves, collars or webs.
  • the aforementioned clamping means simplify a expertbar speed in the printhead.
  • a change of the liquid to be printed, but also of the design of the nozzle opening decisively determining the scattering region of the detached drops can be realized by an exchange of the capillary.
  • Another advantage of such a change of the pressure medium and / or the scattering range is ensured that the aerosol production takes place only when needed (Aerosol-on-Demand) and only with leaving the paste or the liquid of Dü senö réelle in the antechamber.
  • Man telgas serves in the the antechamber via the inlet openings introduced Man telgas not only as an optional component of the bil Denden aerosol, but in particular as a sheath flow around the aerosol around, in the antechamber as well as in the subsequent outlet opening.
  • a further embodiment of the receptacle of the capillary provides, between the capillary of the recording and piezoelectric actuator and / or an elastic element in addition to provide a positive-locking in the axial direction to the axis of symmetry acting design.
  • This includes, for example, fixed to the capillary ne or formed on these steps or webs, which positively engages in a provided with this counter-fit design of the Ka pillarenam or the clamping means axially on one or both sides oriented stop. It is advisable to see the aforementioned enveloping tube coat according to ver with circumferential grooves or collars or to use the end portions of the tubular jacket for a positive axial fixation.
  • the particular advantage of this preferably additional embodiment is that egg ne999 possible to an axial movement dampening slipping processes between recording and capillary are prevented or reduced, on the other hand, a positioning of the capillary in the antechamber in an exchange or assembly of a capillary due to the positive stop in a simplified Way becomes reproducible.
  • the paste or liquid passed through the capillary is the material to be printed. It is single-phase or, for example, as a suspension, polyphase before. It is within the Rah men of the invention, while also providing multi-phase, reagative components together, which are preferably removed from two or more separate reservoirs and merged between rule reservoir and nozzle opening and since before preferably mixed or suspended.
  • multicomponent epoxy resins are mentioned here, the components of which, as in the case of other multicomponent systems, are preferably mixed in the capillary, passed through the nozzle opening into the pre-chamber, from there via the outlet opening onto the surface to be printed and hardened only on the surface.
  • Another embodiment of the printhead provides to provide means for generating an electrostatic field orthogonal to the axis of symmetry at the exit opening. This makes it possible to further manipulate the aerosol stream after an optional ionization, in particular to deflect, focus or further atomize it. Preference, the means for this purpose include electrodes in or around the outlet opening.
  • a further embodiment of the print head provides means for generating an electrostatic field parallel or concentric to the Sym etrieachse provided at the outlet opening. While one electrode is arranged orthogonal to the axis of symmetry about the outlet opening, the second electrode is electrically or electrically conductive through an electrically conductive substrate to be printed as a whole or a part thereof or in the case of an electrically non-conductive substrate (eg polymer foils) Conductive additional elements such as an intermediate plate or layer in or under the substrate educated. Such an electrode arrangement preferably serves to focus on the substrate.
  • the solution of the stated object also includes a
  • Printing method for printing a structure, preferably a raised structure on a surface using an aforementioned printhead a liquid or a paste is passed via the capillary into the antechamber via the nozzle opening, the nozzle opening being moved back and forth via a piezoactuator, wherein the liquid or paste at the nozzle opening continuously separates as fluid droplets and is atomized.
  • a guide gas is introduced into the pre-chamber to the capillary re, wherein the guide gas to a he most share in the antechamber with the fluid droplets composed into an aerosol stream and to a second portion between rule nozzle orifice and outlet opening a sheath flow forms around the aerosol stream.
  • the second portion predominates over the first portion, wherein in a particularly preferred embodiment, the first portion is absent or nearly zero (second portion above 95%).
  • the aerosol stream surrounded and focused by the sheath flow is then passed via the outlet opening from the pre-chamber onto a surface of a substrate where the fluid droplets are applied to the surface.
  • a vibration system is formed from a vibration actuator, a capillary with the liquid or paste contained therein and the receptacle for the capillary and, if appropriate, further resonating components (for example fluid connection); which is preferably further excited in a resonant oscillation.
  • the described printhead and the printing method have the further following advantages:
  • the design-related low volume and thus the rings unused dead volume (volumes in which, however, accumulate liquid components and in unfavorable case can also be fixed for a long time) of the fluid-carrying components allows low liquid losses in printing as well as better Dosier availability and Mixed settings even for smaller quantities of liquid.
  • a reduction in the aerosol-carrying components and the aerosol guidance in the pressure head allow a reduced contamination of these with aerosol, which in turn significantly simplifies and accelerates a change of the printing medium to be printed during the printing process.
  • an exchange of all fluid-carrying components is preferably simpler than disposable components compared to the aforementioned prior art and thus faster and / or more economical to design.
  • the often long-wierige cleaning reduces due to the late aerosol education, the short basically short paths and thus small contaminated with aerosol Oberflä chen and volume ranges (including the aforementioned dead volumes) between the nozzle outlet and outlet and the aforementioned by the guide fluid in particular as a sheath current Minimizing the risk of contamination in these surface areas by aerosol.
  • FIGS. 1 a and 2 b show a schematic sectional representation of a print head
  • FIG. 4 shows a schematic arrangement of a capillary with collar in a receptacle
  • Fig.la and b schematically represent a print head in two events of the printhead again.
  • Central components of the print head are the print head housing 1 with an outlet opening 2 and the concentric about a symmetry axis 3 or in the case of a flat nozzle a symmetry plane 6 axially movable suspended capillary 4 with a Düsenöff opening 5.
  • a pre-chamber 8 Between the nozzle opening 5 and outlet opening 2 arranged in the printhead housing 1 a pre-chamber 8.
  • the capillary 4 is suspended in the housing via at least one elastic member 7 and guided along the symmetry axis or symmetry plane "axial.
  • the capillary 4 is in the embodiment shown, shaping in a separate receptacle 9, preferably provided with clamping means, fixed.
  • the capillaries are not possible or only with high forces
  • the elastic flexibility of the thus formed suspension of the Capillary is much higher in the axial direction than ortho gonal to the aforementioned symmetry axis or plane of symmetry.
  • At least one of the elastic elements is also connected to an actuator 10 (Fig.la) or forms with this a constructive unit.
  • the elastic element is formed by the actuator (Fig.lb).
  • the printhead housing 1 has at least one inlet opening 11 for a guide gas and a feed means 12 for the liquid to be printed.
  • the flow patterns for the guide gas 13 and for the liquid 14 to be printed are shown in Fig.la and b.
  • the inlet openings are preferably arranged laterally around the capillary 4 and to form a jacket flow in the antechamber proximal to the nozzle opening 5.
  • the suspension of the capillary in the printhead comprising the above-mentioned elastic elements and the actuator, must, if they are located distal to the inlet openings 11, axially flow around or flowed through, i. if necessary, be provided with axially flow-through from savings.
  • the inlet openings 11 shown in Fig.la lead since Lich in the print head housing.
  • the connections of the inlet openings are thus arranged laterally, with which a larger proximal cover area 15 above the inlet openings is provided for configurations in favor of better exchange availability of the capillary including the feed means 12.
  • Any dead volumes not flowing through the guide gas can be minimized in general and, in particular, in the above-mentioned cover area by a corresponding design of the print head housing 1 or by components (not shown) (eg a cover closure system).
  • the printhead housing 1 is basically a non-illustrated embodiment, for example for a Replacement of the capillary can be dismantled or opened.
  • the lid portion 15 is removable from the remaining print head housing, while the print head housing is held in its example piellitis over its lateral surfaces.
  • Fig.lb shows an embodiment example in which the inlet openings 11 are arranged in the proximal lid portion 15 in immedi ately close to the feed means 12.
  • the inlet openings are no longer as in Fig.la Darge provides arranged on the lateral surface of the print head housing, whereby the lateral surface advantageously for handling the printhead housing in a printing device for Ver addition, that is also universally clamped and auswech selbar.
  • this arrangement supports a schlan Kere design of the print head housing, which, for example, a closer arrangement of a plurality of printhead housing and also a Magazinie tion the same accommodates.
  • r is the printhead housing as such better in a printing device or by means of ei nes manipulator movable and alignable when the connec are bundled se, that together amount to a terminal strand construed
  • the realization by the aforementioned close arrangement of the inlet openings 11 in the proximal cap portion 15 in immediate proximity to the feed is favored.
  • this arrangement is advantageous if the connections of the inlet openings and the feed means, for example, have to be changed together at a Ka pillaren crisp, for example, if the pilot gas and the liquid to be printed must be coordinated, for example, reaction mixture tionschemisch.
  • the connections are made compact, the Druckkopfgeophu se 1 so that it is easier to grasp, which in turn very much benefits the integration of the print head as a whole in a manipulator or robotic system.
  • the said suspension for the capillary in the printhead housing comprises at least one elastic element, minde least one actuator, preferably also a separate receptacle for the capillary.
  • the receptacle further preferably comprises clamping means for a frictional fixation of the capillary.
  • the capillary on the outer shell surface minde least a three-dimensional surface structure which is positively preserved by the inclusion of one of these surface structure at least partially corresponding negative structure.
  • FIG. 2a shows an embodiment with a one-sided trans lationsaktor, for example, a piezoelectric actuator type d31 (transversal actuator) or d33 type (Longitudi nalaktor, in single-layer or multi-layer construction), which is attached to a projection 17 on the inner wall of the printhead housing and acts against a capillary receiving element 18.
  • the illustrated one-sided arrangement of the actuator is suitable only for guided actuator movements in the non-resonant frequency range.
  • the capillary receiving element has for this purpose an additional resonant frequency influencing ringför mig arranged around the capillary vibration mass 20.
  • the vibration mass can be designed in two parts, the capillary between the two parts is basically clamped positive or positive.
  • FIG.2d shows a suspension with bending swing actuators, preferably before multilayer counter-poled piezoelectric d31 actuators or applied to a flexure d31 actuator, which are preferably clamped to the inner wall of the Druckkopfge housing and at the other end on the Oberflä surface of the capillary attack.
  • FIG. 2 d shows, by way of example, an embodiment with two strip-shaped bending mode actuators arranged in mirror image on a plane with respect to the capillaries. For a more stable arrangement, which allow only axial movements of the capillary, it is advantageous to provide this arrangement on the capillary a second time parallel to another.
  • the actuator is configured as a shear oscillator actuator 23, for example a piezoelectric shear-type transducer. It is fixed to the side of the capillaries 4 or as shown on the separate receptacle 9 for the capillary 4 (eg glued). On the other hand, it is fixed on the part of the printhead housing on a jump 17 ago. Shown is an embodiment with egg nem single shear vibration actuator, wherein further embodiments with two or more such actuators are conceivable, the more preferably evenly, ie are arranged at a uniform angle to each other around the capillary.
  • the suspension of the capillary in the printhead housing takes place in example with coupling gear arrangements with solid or conventional joints in such a way that a primary translation is generated in the capillary direction and the suppression parasi tary translation perpendicular to the capillary as far as possible suppressed or compensated and the Kapilla re as possible moments swinging freely.
  • the suspensions are always designed so that the capillaries used in the elastic elements 28 4 always axially, i. are movable in the direction of the axis of symmetry 3 and the movement through the Ak gates 10 are photographufbar.
  • the actuators 10 - as shown in the illustrated embodiments - preferably directly on the elastic elements 28, deform them and thus call the aforementioned axial displacement of the capillary 4 forth.
  • the elastic ele ments extend rotationally symmetric or similar and at equal angular intervals to each other around the capillary.
  • the ela-elastic elements 28 in turn have elastic Fest stressesge joints 29 or elastic bending strip 31.
  • a design group is represented by FIGS. 3a to c. It provides in each case at least two identically gestal tete and the capillary 4 oriented elastic elements 28 before, which are preferably designed as a framework, the truss elements with each other and preferably about an axis against each other pivotally designed with joints, preferably the aforementioned elastic solid joints 29 are connected.
  • the actuators 10 are preferably piezoelectric ring actuators (eg annular translation actuator 19) or individual actuators, which are each arranged pillar with the elastic elements around the Ka.
  • FIG. 3a shows an embodiment with an axially acting on the capillary and on a projection 17 around the capillary arranged actuator, preferably an annular d31 actuator.
  • This preferably acts axially on each of a first solid body joint designed as Parallellogramm Entry with four truss elements elastic elements which are hinged on a truss element with two elastic solid 29 on one side firmly into the printhead housing 1 and another, the first opposite arranged truss element with two other elastic solid joints 29 are connected to the in the printhead housing axially movable bare capillary.
  • 3b shows a further embodiment of a suspension of the capillary with elastic elements, each comprising a series circuit of a Parallellogramm Entry and another quadrangular framework with four truss elements.
  • 3 c shows an embodiment of an elastic element with five elastic solid-state joints, wherein two of the solid-state joints are arranged in axial sequence on the capillary or in radial order on a projection on the inner wall of the print head housing and the fifth solid-body joint in turn via the actuator radially to the Kapil lare can be controlled and moved.
  • the annular translation actuator 19 is firmly inserted into the printhead housing 1 and oriented in its Hubaus direction radially to the capillary.
  • FIG. 3b and c represent so exemplary embodiments in which ra diale positioning movements are deflected by an actuator in axial capillaries movements.
  • FIG. 3 d represents an exemplary embodiment in which the capillary 4 in the print head housing is inserted and guided axially movably axially by two preferably rotationally symmetrical and / or prestressed disk spring elements 30 which form the elastic elements.
  • One of these Tellerfe deretti is axially to the capillary by a Ringaktor, preferably an annular d31 actuator, biased and deflected, the arrangement of the Ringaktors on a jump before 17 to the capillary as described in Fig.3a.
  • 3e shows a further exemplary embodiment in which the capillary 4 in the print head housing axially by three ela-elastic bending strip 31 (alternatively bending plate elements), which form the elastic elements, and axially movable is inserted and guided.
  • two of the bending strips preferably serve only the parallel guidance of the Kapil lare, while at least one third bending strip preference as configured as an actuator or can be controlled by an actuator for exciting a capillary movement.
  • at least one of these bending strips is coated with a piezoe lektrischen material and forms with this a bimorph bending actuator, via which the capillary is axially movable.
  • the abovementioned embodiments, in particular the receptacles 9 shown in FIGS. 1 a and b and FIGS. 2 a to e preferably comprise clamping means for the capillary 4, which permit axial withdrawal of the capillary in the proximal direction, ie away from the outlet opening.
  • the clamping means are preferably by a slotted pre-tensioned around the capillary tube element, alternatively by resilient inserts in the tube, two mutually acting clamping elements for the capillary or by an elastic element with a dimensioned as a press fit hole for the capillary staltet.
  • FIG. 4 shows an exemplary arrangement of a capillary 4 in a receptacle 9, wherein for accurate adjustability, the capillary shown has a collar 24 (preferably elevation on the capillary or on the capillary fixed ring) as a stop. This makes it possible to achieve insertion of the capillary into a reproducible position in the receptacle.
  • An embodiment provides an additionally fixed to the capillary, and this mechanical protection tube shell, with or without the aforementioned collar, at which recording attacks.
  • FIGS. 5a to 5d show a schematic sectional view of a possible arrangement of a capillary 4 in a receptacle 9 designed with clamping means
  • FIGS. 5a and b each show an embodiment with four or three contact lines 25, FIG. 5c with a contact line 25 and a contact surface 26 and Fig.5d an embodiment only with a con tact surface 26.
  • the bias is as shown via elastic tie rods 27, such as adjustable via elastic expansion screws.
  • Other combinations, such as Ausgestal lines with two opposite contact surfaces or with elastic intermediate elements (for example, elastomers) are expressly mentioned. Clamping over contact surfaces is particularly important for capillaries of brittle materials such as e.g. Glass more gentle than a clamping over contact lines, but requires to avoiduralsingsularmaschineen in the capillary a more accurate and therefore more complex

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Abstract

Druckkopf, umfassend eine an mindestens ein elastisches Element (7) angrenzenden Kapillare (4) um eine Symmetrieachse (3) für eine zu druckende Flüssigkeit mit einer Düsenöffnung (5), die in eine Vorkammer (8) mündet, wobei die Vorkammer eine zur Düsenöffnung der Kapillare in ihrer axialen Ausrichtung der. Symmetrieachse (3) fluchtende ' Austrittsöffnung (2) und mindestens eine Einlassöffnung (11) für ein.Führungsgas (13) aufweist, das mindestens eine elastische ' Element eine Führung für die Kapillare nur in ihrer axialen Ausrichtung bildet sowie Einspeisemittel (12) für die zu druckende Flüssigkeit in die Kapillare vorgesehen sind. Die Aufgabe besteht darin, einen Druckkopf vorzuschlagen, der sich für eine Bedruckung auch von dreidimensionalen Strukturen besonders eignet..Die Aufgabe wird durch einen Druckkopf gelöst, wobei ein mechanisches Schwingungssystem' umfassend das mindestens eine elastische Element (7) und die Kapillare (4) mit der darin enthaltenen Flüssigkeit. sowie ein Aktor (10) mit einer mechanischen oder magnetischen xKraftwechselwirkung zum Schwingungssystem vorgesehen, ist.

Description

Druckkopf und Druckverfahren
Die Erfindung betrifft einen Druckkopf gemäß dem ersten und ein Druckverfahren gemäß dem neunten Patentanspruch.
Jet Druckköpfe stellen eine zentrale Komponente in der Drucke technik dar. Durch diese werden Flüssigkeiten (Tinten) aus einem Reservoir, beispielsweise einer Patrone, entnommen und für den Druckvorgang in Richtung einer zu bedruckenden Ober fläche beschleunigt. Der Druck erfolgt dosiert, d.h. es wer den die Flüssigkeiten nur in einzelnen Tropfen auf die zu be druckende Oberfläche transportiert. Hierzu kommen verschiede ne Aktor- und Dosierkonzepte zum Einsatz, wie z.B. auf piezo elektrischer, elektrostatischer oder thermisch .wirkender Ba sis. Vorzugsweise kommt die sog. Drop-on-Demand-Techni k zum Einsatz, bei dem nur bei Anliegen eines Steuersignals ein oder mehrere Tropfen abgegeben werden. Durch Wiederholungen des Steuersignals, vorzugsweise mit Wiederholungsfrequenzen von über 1 kHz erfolgt ein quasikontinuierlicher Druckpro zess, dem sog. Continuous-Drop-Verfahren . Entsprechend sind verschiedene Drucktechnologien bekannt, die sich insbesondere durch die Funktion des eingesetzten Druckkopfes unterschei den, insbesondere die berührungslosen Piezo-Inkjet-Technik, die elektrohydrodynamische Inkjet-Technik, die Aerosol-Jet- Technik, aber auch das Ultraschall-Dosierverfahren, bei dem die zu druckende Flüssigkeit über einen Meniskus einen direk ten Kontakt mit dem zu bedruckenden Substrat eingeht.
Der eingangs genannte Druckkopf wird insbesondere und bevor zugt im Bereich berührungsloser digitaler Jet-Druckverfahren für ein funktionales Drucken, d.h. Drucken von funktionalen Strukturen (z.B. Leiterbahnen, Widerstände, Kondensatoren, biologischer Substanzen etc.) eingesetzt. Die Piezo-Inkjet-Technik ist dabei das am weitesten verbrei tete Verfahren. Dabei wirkt ein Piezo-Element auf ein Tinten volumen in der Druckdüse, wobei ein Druck oder Druckimpuls auf die Drucktinte ausgeübt wird, der dazu führt, dass minde stens ein Tintentropfen aus der Druckdüse ausgestoßen und auf das zu bedruckende Objekt gespritzt wird. Zum Drucken kommen Tinten in einem bevorzugten Viskositätsbereich zwischen 5 bis 40 mPa · s zum Einsatz. Einen weiteren Viskositätsbereich decken insbesondere die Aerosol-Jet-Techni k und die elektro- hydrodynamische Inkjet-Technik ab, wobei die Aerosol-Jet- Technik den zusätzlichen Vorteil aufweist, Strukturen trotz größerer Topologie-Sprünge der zu bedruckenden Oberfläche bis in den einstelligen m -Bereich ohne vertikales Nachführen der Druckdüse drucken zu können.
Ein Aerosol-Jet-Drucksystem und -Druckverfahren für funktio- nales Drucken ist von der Firma Optomec Inc. (Albuquerque ,
New Mexico, USA) in der US 7.270.844 B2 offenbart worden. Beispielhafte Abscheidungs köpfanordnungen hierfür sind in EP 1 830 927 Bl und US 9.114.409 B2 beschrieben. In diesem wird ein Aerosol in einem Hüllgasstrom über einen Kanal in eine separate Kammer und von da über eine Druckdüsenanordnung in Richtung eines zu bedruckenden Objekts geleitet.
Das offenbarte Aerosol-Jet-Druckverfahren umfasst insbesonde re eine Erzeugung eines Aerosols aus Tinte, eine Konzentrie rung des‘Aerosols , einen Transport des Aerosols mit Gas zur Druckdüsenanordnung, eine Konzentrierung des Aerosols z.B. in vorgenannter Kammer sowie eine hydrodynamische Fokussierung des Aerosolstrahls in der Druckdüse. Die 'Aerosolerzeugung er folgt dabei entweder pneumatisch oder durch Ultraschall in der separaten Kammer des Druckkopfes. Das erzeugte Aerosol wird mit Hilfe eines Transportgases über Leitungssysteme zur Druckdüse gefördert und dort mittels eines Fokussierungsgases (ebenfalls ein Hüllstrom) gebündelt. Der Betriebsmodus des Systems ist unveränderbar. Vor dem eigentlichen Druckprozess wird der Aerosolstrahl durch Einstellen verschiedener Parame ter ( insbesondere Volumenstrom des Transportgases, Volumen strom des Fokussierungsgases, Wahl der Düse und des Zerstäu bers etc.) an die jeweiligen Bedingungen angepasst. Sobald der Aerosolstrahl stabil ist, kann gedruckt werden. Der Aero sol-Volumenstrom bleibt während des gesamten Druckvorganges konstant, die Strahlintensität wird nicht geregelt und nicht variiert. Die , Dosiermenge pro Zeit ist folglich konstant. Um Unterbrechungen im Druckbild realisieren zu können, muss der Aerosolstrahl nach der Düse unterbrochen werden. Dies ge schieht durch eine mechanische Tintenauffangvorrichtung, die zwischen Düse und Substrat positioniert wird.
Nachteilig beim vorgenannten Verfahren ist, dass der Druck kopf grundsätzlich zum Erdgravitationsfeld ausgerichtet wer den muss und damit ohne zusätzliche Maßnahmen wie z.B. eine mechanische Entkopplung der Kammer zur Aerosolerzeugung und der Düse nicht beliebig zu der zu bedruckenden Oberfläche ausrichtbar ist. Diese örtliche Trennung in mehrere Teilsy steme bedarf eines Leitungssystems zur Förderung des Aerosol stroms zur Druckdüse. -Dadurch erhöht sich das Totvolumen.. Außerdem können lange Leitungen das Aerosol beeinflussen (z.B. Tropfengrößenänderung durch Agglomeration und Vereini gung von kleinen Tropfen, Abscheidungen von Tropfen an den Wänden) . Die Leitungssysteme sind dann mit einem Stoff konta miniert und müssen gereinigt oder getauscht werden, wenn ein anderes Fluid ohne Kontaminationen verdruckt werden soll.
Eine weitere Einschränkung ergibt sich systembedingt aus dem Aufbau des Druckkopfes. Eine vollständige Reinigung oder Zwi- schenreinigung (z.B. bei einem Wechsel der zu druckenden Flüssigkeiten) wird insbesondere durch eine apparative Tren- nung von Aerosolerzeugung und Druckdüse erschwert und ist da mit aufwendiger als z.B. ein vergleichbares Inkjet-Drucksy stem.
Stellvertretend für ein Ultraschall-Dosierverfahren wird in US 7.467.751 B2 und US 7,095,018 B2 ein Ultraschall-Plot-Sy^ stem und -Druckverfahren von der Firma Sonoplot Inc. (Middle- tön, Wisconsin, USA) offenbart.
Wie für das vorgenannte Aerosol-Jet-Drucksystem ist auch für das vorgenannte Ultraschall Dosierverfahren der Bedarf von separaten Teilsystemen zur Förderung des zu druckenden Fluids einschränkend .
Eine besondere Herausforderung bei einer Anwendung der zuvor zitierten Technologien stellt die Bedruckung von dreidimen sionalen Strukturen auf der Oberfläche eines Substrats dar. Für einen derartigen Druck müssen ein- oder mehrachsige Rela- tivbewegungen zwischen Druckkopf und Substrat ermöglicht wer den, beispielsweise mittels eines elektromechanischen Posi tioniersystems. Dabei treten bei jedem Richtungswechsel Achs- beschleunigungen und -Verzögerungen auf, die vom Druckkopf aufgenommen werden. Erfolgt der Druckvorgang zeitgleich mit einer der vorgenannten Achsbeschleunigungen und -Verzögerun gen wie z.B. mit einem konstanten Aerosolvolumenstrom, vari iert die auf das Substrat aufgebrachte Tintenmenge zwangsläu fig mit jeder aufgeprägten Änderung. Die Eigenschaften der gedruckten Struktur (z.B. Widerstand einer gedruckten Elek trode) sind beispielweise beim zitierten Aerosol-Jet-Drucksy stem abhängig von ihrer Geometrie (z.B. Richtungswechseln, Radien, Längen, Topographie etc.).
Das zuvor zitierte Aerosol-Jet-Drucksystem und -Druckverfah ren für funktionales Drucken offenbart keine Lösung der vor genannten Problematik, da der Prozess der Aerosol-Erzeugung auf einen gleichbleibenden Aerosol-Massenstrom ausgelegt ist und weder wiederholte Unterbrechungen während des Druckpro¬ zesses noch eine Regelung des Aerosol-Massenstroms vorgesehen sind. Ein einfacher Wechsel zwischen unterschiedlichen Flui¬ den in einem Druckkopf ist ebenfalls nicht vorgesehen.
Der zitierte Stand der Technik bezüglich des Ultraschall-Do¬ sierverfahrens zeigt keine Möglichkeit auf, die vorgenannten Strukturen berührungslos zu drucken. Das dort beschrieben Verfahren benötigt eine präzise Abstandsregelung zwischen Dü¬ se und Substrat und ist nur für ebene Substrate wie z.B. Si¬ lizium-Wafer geeignet.
Davon ausgehend liegt eine Aufgabe der Erfindung darin, den vorgenannten Jet-Druckkopf so zu verbessern, dass die vorge¬ nannten Einschränkungen und Nachteile sowie deren Wirkungen vermieden bzw. reduziert werden.
Insbesondere liegt eine Aufgabe darin, einen Jet-Druckkopf vorzuschlagen, der sich für eine Bedruckung auch von dreidimensionalen Strukturen der eingangs genannten Art eignet.
Eine weitere Aufgabe liegt darin, einen Jet-Druckkopf vorzu¬ schlagen, der sich für einen im Vergleich zu herkömmlichen Systemen schnelleren Wechsel bei Vermeidung von Kreuzkontaminationen und/oder Flüssigkeitsverschleppung der zu druckenden Flüssigkeiten im Drucksystem eignet.
Eine weitere Aufgabe liegt darin, ein entsprechendes Druck¬ verfahren insbesondere zum Drucken von Strukturen, bevorzugt funktionalen Strukturen auf einer Oberfläche unter Nutzung des Jet-Druckkopfes vorzuschlagen.
Es versteht sich von selbst, dass die genannten Aufgaben sich auch grundsätzlich über entsprechende Verwendungen des Jet- Druckkopfes sowie des Druckverfahrens für die Lösung der ge nannten Aufgaben erstrecken.
Die Aufgabe wird mit einem Jet-Druckkopf und einem Druckver fahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 bzw. 14 gelöst. Auf diesen bezogene Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestal tungen wieder.
Die vorteilhaften Ausgestaltungen und Ausführungen weisen je weils Merkmale auf, die im Rahmen der Erfindung auch jeweils einzeln oder in beliebiger Kombination grundsätzlich mit je der Ausführung zusammensetzbar sind.
Die Erfindung basiert auf einem Druckkopf, umfassend eine Ka pillare für eine Flüssigkeit als Druckfluid mit einer Düsen öffnung, die in eine Vorkammer mündet. Die Kapillare grenzt unmittelbar oder mittelbar über weitere Komponenten wie z.B. ein elastisches Element und/oder Befestigungsmittel für die Kapillare (z.B. Klemmmittel) an einen Aktor, d.h. sie steht mit diesem in einem Fest körper kontakt . Vorzugsweise ist der Piezoaktor mit der Kapillare fest verbunden. Ferner weist die genannte Vorkammer eine zur Düsenöffnung der Kapillare fluch tende Austrittsöffnung auf, d.h. die Symmetrieachsen von Ka pillare und Austrittsöff ung fallen vorzugsweise aufeinander. Weiterhin sind in die Vorkammer ausmündende Eintrittsöffnun gen für ein Führungsgas vorgesehen, das gemeinsam mit dem Druckfluid die Vorkammer über die Austrittsöffnung in Rich tung einer zu bedruckenden Oberfläche verlässt.
Der Aktor ist vorzugsweise ein Piezoaktor. Alternativ eignen insbesondere bei größeren Druckkopfausführungen auch elektromechanische Aktoren oder insbesondere bei sehr kleinen Bau- formen auch elektrostatische Aktoren als Aktor.
Der Aktor setzt sich in weiteren Ausgestaltungen aus mehreren Komponenten, umfassend auch aktorisch passive Komponenten. Aktorisch passive Komponenten umfassen z.B. mindestens ein elastisches Element, mindestens ein elastisches Tellerfeder element und/oder mindestens ein elastisches Biegeelement oder Biegestreifen als verbindende Komponente zwischen der Kapil lare und dem Druckkopfgehäuse . Sie dienen insbesondere der Führung der Kapillare und lassen vorzugsweise nur eine ela stisch um eine Grundstellung nachgiebige unidirektionale axi ale Bewegbarkeit der Kapillare im Druckkopfgehäuse zu. Akto risch passive Komponenten umfassen vorzugsweise auch einen Hebelmechanismus zwischen einer aktorisch aktiven Komponente des Aktors, beispielsweise einem piezoelektrischen Wandler (Piezoaktor) , die vorzugsweise auf der aktorisch passiven Komponenten in Kontakt ist, weiter bevorzugt durch diese me chanisch anregbar sind.
Als eine Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, dass die Flüssigkeit aus der Kapillare direkt an der Düsenöffnung erst mit einer axialen Schwingbewegung einer Kapillare zerstäubt wird und mit dem Führungsgas ein Aerosol bildet. Das Aerosol wird also nicht vorkonditioniert in die Vorkammer geleitet, sondern bildet sich in vorteilhafter Weise zu einem möglichst späten Zeitpunkt erst kurz vor dem Druckvorgang in der Vor kammer .
Die Kapillare, vorzugsweise eine Glas kapillare , ist an minde stens ein Reservoir, vorzugsweise mindestens eine Patrone für die Flüssigkeit (Druckfluid) angeschlossen. Die Kapillare weist somit nicht kontinuierliche oder bevorzugt kontinuier lich fördernde Einspeisemittel für das Druckfluid in die Ka pillare auf, vorzugsweise an dem der Düsenöffnung (distale Ende der Kapillare) entgegengesetzten Ende der Kapillare (proximale Ende der Kapillare) . Vorzugsweise erfolgt dies mittels einer Zufuhrleitung entweder zur Kapillare berüh rungslos, beispielsweise durch eine in das genannte proximale Ende der Kapillaren einragende Austrittsöffnung der Zufuhr leitung, oder mittels einer elastischen Schlauchverbindung vorzugsweise zwischen dem proximalen Ende der Kapillare und der genannten Austrittsöffnung der Zufuhrleitung . Die Zufuhr leitung stellt dabei eine Verbindung zwischen mindestens ei nem Reservoir des zu druckenden Fluids und der Kapillare dar. Die Förderung des Fluids erfolgt vorzugsweise kapillar, d.h. Fluidverluste in der Kapillare über die Düsenöffnung während des Druckvorgangs werden durch kapillares Ansaugen von Fluid bestandteilen ausgeglichen. Eine Ausgestaltung sieht jedoch vor, die Zufuhrleitung mit eigenen aktiven Fluidfördermittel (Förderpumpe) vorzusehen. Eine weitere optionale Ausgestal tung umfasst mindestens eine Mischkammer zum Mischen oder Ho mogenisieren von Fluidbestandteilen z.B. aus unterschiedli chen Reservoirs und in der Mischkammer zusammengeführt. Es liegt im Rahmen der Erfindung, die genannte Mischkammer funk tionell in der Kapillare zu verorten und für jedes beteiligte Reservoir eine separate Zufuhrleitung direkt in die Kapillare vorzusehen .
Vorzugsweise ist die Kapillare für eine bessere Beweglichkeit des Druckkopfes sowie zur Reduzierung der bei einer Positio nierbewegung des Druckkopfes erforderlichen bewegbaren Massen über einen vorzugsweise biegeschlaffen Schlauch mit der Zu fuhrleitung verbunden. Über den Schlauch wird die Flüssigkeit durch die Kapillare und die Düsenöffnung in die Vorkammer transportiert. Der Transport (Förderung) erfolgt vorzugswei se, d.h. nicht zwingend ohne eine Förderpumpe.
Die mindestens eine Einlassöffnung für das Führungsgas ist vorzugsweise seitlich der Kapillare angeordnet. Die Ausrich tung der mindestens einen Einlassöffnung und damit die Ein lassöffnung ist zudem bevorzugt in spitzem Winkel zur Symme trieachse der Kapillare zu der Austrittsöffnung hin ausge richtet, d.h. die Ausrichtung setzt sich vektoriell aus einem orthogonal und einem parallel zu der Symmetrieachse ausge richteten Vektor zusammen, wobei der parallele Teilvektor von der Düsenöffnung aus gesehen in Richtung der Austrittsöffnung weist .
In einer bevorzugten Ausgestaltung kreuzt die genannte Aus richtung die Symmetrieachse der Kapillare innerhalb der Vor kammer. Ist das zu druckenden Fluid aus der Kapillare eine Flüssigkeit oder eine Suspension, und tritt als gespritzter Strahl aus der Düsenöffnung, kreuzt dieser Strahl die Strö mung des Führungsgases. Es kommt beim Zusammentreffen zu ei ner Aerosolbildung.
Ein wesentliches Merkmal betrifft die Anordnung des Aktors im Druckkopf, dessen Anordnung zur Kapillare sowie die Ausge staltung der Aktorbewegung. Der Aktor ist vorzugsweise fest in der Vorkammer des Druckkopfes eingesetzt, weiter bevorzugt gegenüberliegend zur Austrittsöffnung. Die Aktorbewegung dient der Bewegung der Kapillare relativ zur Vorkammer und umfasst Vor- und Zurückbewegungen vorzugsweise nur axial zur Symmetrieachse der Kapillare und Austrittsöffnung. Sie wird neben der Ausgestaltung und Wirkungsrichtung des Aktors auch durch die Fixpunkte, d.h. die Befestigungspunkte des Aktors im Druckkopf einerseits und die durch die Anordnung der Auf nahme für die Kapillare auf, im oder über dem Aktor abseits der Fixpunkte andererseits bestimmt. Vorzugsweise erfolgt die Befestigung zur Fixierung des Piezoaktors in der Vorkammer mittels Klebung, Klemmung oder Verschraubung.
Ist der Aktor, vorzugsweise ein Piezoaktor als Schwingaktor, vorzugsweise einen in Resonanz betreibbaren Schwingaktor aus gestaltet, umfasst er vorzugsweise einen teller-, scheiben-, ring-, kreuz- oder balkenförmigen Biegeschwingaktor, minde stens einen vorzugsweise ringförmigen Translationsaktor oder einen oder mehrere Scherschwingaktoren mit einer vorzugsweise mittig auf dem Aktor angeordneten Aufnähme für die Kapillare. Um die Aufnahme und damit um die Symmetrieachse der Kapillare und der Austrittsöffnung erstrecken sich symmetrisch, vor zugsweise rotationssymmetrisch der Biegeschwingaktor und die vorgenannten Befestigungspunkte (Fixpunkte) zu der Vorkammer. Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, die Befestigungs punkte zur Erzielung möglichst hoher Schwingamplituden als feste Auflager für die Schwingaktoren zu gestalten. Ein Pie- zo-Biegeschwingaktor, der an beiden Enden vorzugsweise ela stisch fixiert ist, erreicht vorzugsweise in seiner Mitte die maximale Amplitude. Sie werden vorzugsweise durch mindestens zwei Einzelpunkte oder insbesondere im Falle eines teller- oder scheibenförmigen Biegeschwingaktors durch Auflagelinien gebildet. Ist ein Aktor nur an einer Seite vorzugsweise fest eingespannt, entsteht die maximale Amplitude am jeweils ande¬ ren Ende.
Eine alternative Ausgestaltung des Piezoaktors umfasst einen SchichtStapel von scheibenförmigen Einzelpiezoaktoren , deren Ausschläge sich zu einem Gesamtausschlag addieren. Alternativ lassen sich auch sog. D31-Wandler oder Scheraktoren einset- zen, deren Aktorbewegung quer zum anliegenden elektrischen Feld abgreifbar ist und für die axiale Bewegung' der Kapillare herangezogen wird. Gegenüber einem Biegeschwingaktor sind diese Ausgestaltungen wesentlich steifer und eignen sich ins besondere für nichtresonante geführte Aktorbewegungen, bei spielsweise für Rechteckschwingungen- oder säge zahnförmige Schwingungen öder einzelne Stoßbewegungen.
Durch den Piezoaktor wird die Kapillare axial vorzugsweise schwingend hin- und her bewegt, und zwar entweder in Resonanz oder einem vorgebbaren bevorzugt zyklischen Kurvenverlauf (Schwingungsverlauf, z.B. Sägezahn, Rechteckverlauf etc.) folgend geführt. Die Kapillare und damit auch deren Düsenöff¬ nung wird so bei jedem Bewegungszyklus vor und zurückbewegt, wobei bei jedem Richtungswechsel, Abbremsung oder Ruck eine Beschleunigung auf die Kapillare und Düsenöffnung und damit auch auf das in der Düsenöffnung befindliche Druckfluid ein wirkt. Wird die Düsenöffnung beim Zurückziehen, d.h. um einen distalen, d.h. zur Austrittsöffnung hin gerichteten Rich tungswechsel beschleunigt, bewirkt allein die Massenträgheit des Druckfluids ein Herausdrücken von Fluidbestandteilen aus der Düsenöffnung und ein Ablösen von Tropfen oder anderen Fluidbestandteilen insbesondere an der Düsenaustrittsfläche der Kapillaren-Wandung . Mit jedem Schwingungszyklus lösen sich somit Tropfen des Druckfluids von der Düsenöffnung ab und werden vom Führungsgas aufgenommen. Die Anteile des Füh rungsgases und die abgelösten Bestandteile des Druckfluid bilden ein Aerosol, das von der Vorkammer über die Austritts öffnung zu der zu bedruckenden Oberfläche geleitet wird. Der Druck erfolgt unmittelbar nach Aerosolbildung, womit sich die Gefahr einer Entmischung vorteilhaft reduziert.
Speziell für den vorgenannten Prozess ist die fluchtende An ordnung von Düsenöffnung und Austrittsöffnung besonders vor teilhaft, da die sich ablösenden Tropfen aufgrund deren bei der Ablösung vorhandenen Geschwindigkeit und Massenträgheit nicht nur ein Aerosol bilden, sondern auch einen Impuls auf den Aerosolstrom in Richtung der Austrittöffnung und damit der zu druckenden Oberfläche ausüben. Die Aerosolstromge schwindigkeit ist bereits schon am Düsenaustritt hoch. Mit dem Führungsgasstrom, der sich zunächst um den Aerosolstrom vorzugsweise als Mantelstrom ausbildet und in der Vorkammer zur Austrittsöffnung hin zumindest teilweise auch vermischt, erfolgt eine Fokussierung des Aerosolstroms in Richtung
Strahlmitte. Dabei ist es von Vorteil, dass die Tropfen auf grund einer gegenüber dem Führungs'gas wesentlich höheren Dichte wesentlich zu dem Gesamtimpuls des Aerosols beitragen. Bei der vorgenannten Aerosolbildung wird vorzugsweise nur ein Teil des Führungsgasstroms in das Aerosol überführt, d.h. es nimmt die ablösenden Tropfen auf. Der verbleibende Anteil des Führungsgasstroms verlässt aber gemeinsam mit dem gebildeten Aerosolstrom über die Austrittsöffnung die Vorkammer. Da sich der Aerosolstrom aufgrund der vorgenannten Impulsbetrachtung um die Symmetrieachse der Kapillare und damit der Austritts öffnung konzentriert, wird der verbleibende Anteil des Man telgasstroms in die Randbereiche der Austrittsöffnung ver drängt und bildet somit einen Mantelstrom um den Aerosol strom. Dieser Mantelstrom reduziert einen Kontakt von Aerosol zur Innenwandung der Austrittsöffnung, damit ein Anlagern von Aerosolbestandteilen und in vorteilhafter Weise auch ein Zu setzen der Austrittsöffnung mit dem Druckfluid.
Der Massenstrpm des Aerosols ist regelbar, vorzugsweise durch Änderung der Prozessparameter Fluiddruck in der Kapilläre, durch die Spannungsamplitude und Frequenz bei der Ansteuerung des Aktors sowie durch Änderung des Ansteuerungssignals z.B. von einer Sinusfunktion zu einer anderen periodischen Funk tion (z.B. Sägezahnform, Rechteckform) oder durch eine Über lagerung mit einem phasenverschobenen periodischen Signal.
Durch die Amplitude der axialen Hin- und Herbewegung ist der Mengenstrom an abgelösten Tropfen und damit auch die Ge schwindigkeit der laufenden Abtrennung und Zerstäubung der der/ Flüssigkeit, d.h. des Druckfluids an der Düsenöffnung einstellbar und regelbar. Bei gleichbleibender Frequenz sind mit der Amplitudenhöhe insbesondere der Mengenstrom, aber auch die Tropfengröße an abgelösten Tropfen und damit auch die Aerosoleigenschaften einstellbar.
Durch die Frequenz der axialen Hin- und Herbewegung ist ins besondere die Größe der abgelösten Tropfen, ein wesentliches Merkmal für ein sich bildendes Aerosol, einstellbar. Die Fre quenz liegt vorzugsweise zwischen 50 kHz bis 2 MHz. Durch auf die Grundschwingung aufgeprägte laterale Oberfrequenzen lässt sich zudem der sich um die Symmetrieachse kegelförmig er streckende Streubereich der abgelösten Tropfen vergrößern.
Auch durch eine Gestaltung der Düsenöffnung, insbesondere de ren Durchmesser, eines durch eine Bruchkante erzeugte scharf kantigen Kapillarenrands, der Kapillare lässt sich der vorge nannte, sich um die Symmetrieachse kegelförmig erstreckende Streubereich der abgelösten Tropfen voreinsteilen . Ebenso ist einen Kapillarenrand, der sich auf einer nicht orthogonal zur Kapillarenachse erstreckt ermöglicht eine Vorzugsrichtung der Ablenkung der abgelösten Tropfen.
Das Verhalten der Aerosolerzeugung ist kontrollierbar durch die genannten Prozessparameter. Im endgültigen Einbauzustand reduzieren sich diese Parameter auf folgende Haupteinfluss faktoren: Frequenz, Schwingungsform, Amplitude, Fluiddruck. Wird die Anregung des Piezoelements abgeschaltet, so wird die Aerosol-Erzeugung unterbrochen. Aus der Düse wird keine wei tere Flüssigkeit mehr ausgestoßen (weder in Aerosolform noch in einer anderen Form) . Dieses binäre Verhalten wird dazu ge nutzt, bei Bedarf einer Unterbrechung im Druckbild, den Aero solstrahl abzuschalten ohne dass ein mechanischer Tintenfän ger benötigt wird.
Eine Änderung der einzelnen Parameter Frequenz, Schwingungs form, Amplitude und Fluiddruck oder einer Kombination dieser Parameter, führt zu einer Änderung des Massenstroms des die Düsenöffnung und damit die Austrittsöffnung verlassenden Aerosols (Flüssigkeit), wodurch ein Einfluss von Beschleuni gungen der Achsen des Drucksystems auf die Homogenität des Druckbildes (Homogenität der gedruckten Strukturen) ausgegli chen werden können. Die Kapillare grenzt vorzugsweise an einen Piezoaktor, d.h. sie steht mit diesem in einem Festkörperkontakt. Der Piezor aktor weist bei einer solchen Ausgestaltung eine Aufnahme der Kapillare auf. Die Aufnahme verbindet sich mit der Kapillare und führt auch die gleichen vorzugsweise durch den Piezoaktor aufgeprägten axial oszillierenden oder schwingenden Bewegun gen durch. Sie bilden ein gemeinsames Schwingungssystem. Im Falle einer in Resonanz schwingenden Kapillare dient die Auf nahme als Teil der oszillierenden Masse auf dem Schwingaktor.
Eine Ausgestaltung der Aufnahme sieht hierzu vor, den Piezo aktor des Druckkopfes vorzugsweise mit Klemmmittel auszuge stalten, in denen die Kapillare kraftschlüssig eingeklemmt wird. Vorzugsweise bestehen diese Mittel aus einer Bohrung im Aktor oder einer auf dem Aktor auf- oder eingesetzten vor zugsweise elastischen Komponente, die mit dem Piezoaktor vor zugsweise eine Übergangspassung vorzugsweise mit Schiebesitz (gern. Dubbel: Taschenbuch für den Maschinenbau, Springer Verlag, 14. Auflage (1981) S. 339), bilden. Gegenüber fester sitzenden Übergangspassungen oder Presspassungen ist ein ma nueller Austausch der Kapillare aus dem Druckkopf ohne zu sätzliche pressende oder schlagende Werkzeuge und ohne Be schädigungsgefahr der Glaskapillare noch möglich. Eine alter native Ausgestaltung sieht ein mit einem elastischen Klemm element wie einem Federelement ausgestaltetes Klemmmittel vor, wobei jenes die Kapillare auf dem Piezoaktor auf eine die Kapillarenausrichtung bestimmende Gegenfläche vorzugswei se mit einer Führungsnut oder einem Anschlag für die Kapilla re drückt und axial kraft- und/'oder reibschlüssig fixiert. Seitens der Kapillare, insbesondere einer Glaskapillare ist bei den vorgenannten Ausgestaltungen zudem ein optionaler die Kapillare umhüllender und über diese fest aufgesetzter (z.B. aufgeklebter oder gepresster) Rohrmantel vorteilhaft, der in seiner Länge weiter bevorzugt auf den Klemmbereich der an greifenden Klemmmittel, der deutlich kürzer als die Kapilla renlänge ist, begrenzt.
Man unterscheidet insbesondere im Rahmen der Anmeldung grund sätzlich drei grundlegende mechanische Verbindungsarten, eine kraftschlüssige, eine Stoffschlüssige und eine formschlüssige Verbindung, wobei oftmals auch Mischformen zum Einsatz kom men. Eine kraftschlüssige Verbindung zwischen zwei Flächen kennzeichnet sich dadurch, dass die Flächen mit einer Kraft z.B. durch Klemmmittel gegeneinandergedrückt werden und al lein durch die Flächenpressung eine Haftreibung erzeugt wird, die die beiden Flächen zueinander fixieren. Ein adhäsiver stofflicher Übergang, wie er bei Stoffschlüssigen Verbindun gen, beispielsweise bei einer Verschweißung, Verklebung oder Verlötung von zwei Flächen vorkommt, liegt bei einer kraft schlüssigen Verbindung nicht vor. Davon unterscheiden sich formschlüssige Verbindungen, bei welchen Topographien oder Zusatzelemente zwischen den beiden Flächen ineinandergrei fen und die Flächen dadurch Zusammenhalten. Beispiele hierfür sind Nietverbindungen zwischen zwei Blechen, eine Feder-Nut- Verbindung oder auch gegen eine Gegenpassung wirkende Elemen te wie Stufen, Nuten, Bünde oder Stege.
Die vorgenannten Klemmmittel vereinfachen eine Austauschbar keit im Druckkopf. Insbesondere ein Wechsel der zu druckenden Flüssigkeit, aber auch des durch die Ausgestaltung der Düsen öffnung maßgeblich bestimmenden Streubereichs der abgelösten Tropfen ist durch einen Austausch der Kapillare realisierbar. Ein weiterer Vorteil bei einem derartigen Wechsel des Druck mediums und/oder des Streubereichs ist dadurch gewährleistet, dass die Aerosolerzeugung erst bei Bedarf (Aerosol-on-Demand) und erst mit Verlassen der Paste oder der Flüssigkeit der Dü senöffnung in der Vorkammer stattfindet. Dabei dient das in die Vorkammer über die Eintrittsöffnungen eingeleitete Man telgas nicht nur als eine optionale Komponente des sich bil denden Aerosols, sondern insbesondere als Mantelstrom um das Aerosol herum, und zwar in der Vorkammer wie auch in der nachfolgenden Austrittsöffnung. Dies reduziert den Kontakt des Druckmediums (Paste oder Flüssigkeit) und des dieses ent haltende Aerosols mit den inneren Wandungen der Vorkammer und der Austrittsöffnung und verhindert signifikant deren Konta mination. Jenes erleichtert im Rahmen eines Druckvorgangs wiederum einen Wechsel der zu druckenden Flüssigkeit, da aus ser einer Auswechselüng der Kapillare sowie der vorgesehenen Einspeisemittel für die zu druckenden Flüssigkeit keine wei teren Reinigungsvorgänge erforderlich sind.
Eine weitere Ausgestaltung der Aufnahme der Kapillare sieht vor, zwischen Kapillare der Aufnahme und Piezoaktor und/oder einem elastischen Element zusätzlich eine in axialer zur Symmetrieachse formschlüssig wirkende Gestaltung vorzusehen. Diese umfasst beispielsweise fest mit der Kapillare verbunde ne oder an diese angeformte Stufen oder Stege, die in eine mit dieser in Gegenpassung vorgesehene Gestaltung der Ka pillarenaufnahme oder der Klemmmittel axial als einseitig oder beidseitig orientierter Anschlag formschlüssig ein- greift. Es bietet sich an, den vorgenannten umhüllenden Rohr mantel entsprechend mit umlaufenden Nuten oder Bünden zu ver sehen oder die Endbereiche des Rohrmantels für eine form schlüssige axiale Fixierung zu nutzen. Der besondere Vorteil dieser vorzugsweise zusätzlichen Ausgestaltung ist, dass ei nerseits mögliche auf eine axiale Bewegung dämpfend wirkende Rutschvorgänge zwischen Aufnahme und Kapillare unterbunden oder reduziert werden, andererseits eine Positionierung der Kapillare in die Vorkammer bei einem Austausch oder Montage einer Kapillare aufgrund des formschlüssigen Anschlags in vereinfachter Weise reproduzierbar wird. Die durch die Kapillare geleitete Paste oder Flüssigkeit ist das zu druckende Material. Es liegt einphasig oder, bei spielsweise als Suspension, mehrphasig vor. Es liegt im Rah men der Erfindung, dabei auch mehrphasige, miteinander rea gierende Komponenten vorzusehen, die vorzugsweise aus zwei oder mehreren separaten Reservoirs entnommen werden und zwi schen Reservoir und Düsenöffnung zusammengeführt und da vor zugsweise auch vermischt oder suspendiert werden. Beispiel haft werden hier Mehrkomponentenepoxidharze genannt, deren Komponenten wie bei anderen MehrstoffSystemen vorzugsweise in der Kapillare vermischt, als Mischung über die Düsenöffnung in die Vorkammer, von dort über die Austrittsöffnung auf die zu bedruckende Oberfläche geleitet werden und erst auf der Oberfläche aushärten.
Eine weitere Ausgestaltung des Druckkopfes sieht vor, Mittel zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes orthogonal zu der Symmetrieachse an der Austrittsöffnung vorzusehen. Damit wird die Möglichkeit gegeben den Aerosolstrom nach einer op tionalen Ionisierung weiter zu manipulieren, insbesondere ab zulenken, zu fokussieren oder weiter zu zerstäuben. Vorzugs weise umfassen die Mittel hierzu Elektroden in oder um die Austrittsöffnung .
Eine weitere Ausgestaltung des Druckkopfes sieht vor, Mittel zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes parallel oder konzentrisch zu der Sym etrieachse an der Austrittsöffnung vorzusehen. Während die eine Elektrode orthogonal zur Sym metrieachse um die Austrittsöffnung angeordnet ist, wird die zweite Elektrode durch ein elektrisch leitfähiges zu bedruk- kende Substrat als Ganzes oder einen Teil davon oder im Falle eines elektrisch nicht leitfähigen Substrats (z.B. Polymer- -folien) durch elektrisch leitfähige Zusatzelemente wie z.B. eine Zwischenplatte oder -Schicht im oder unter dem Substrat gebildet. Eine solche Elektrodenanordnung dient vorzugsweise der Fokussierung auf das Substrat.
Die Lösung der genannten Aufgabe umfasst ferner auch ein
Druckverfahren für das Drucken einer Struktur, vorzugsweise einer erhabenen Struktur auf eine Oberfläche bei Verwendung eines vorgenannten Druckkopfes. Dabei wird über die Kapillare eine Flüssigkeit oder eine Paste über die Düsenöffnung in die Vorkammer geleitet, wobei die Düsenöffnung über einen Piezo- aktor hin- und herbewegt wird, wobei die Flüssigkeit oder die Paste an der Düsenöffnung laufend als Fluidtröpfchen abge trennt und zerstäubt wird. Über die mindestens eine Einlass öffnung wird ein Führungsgas in die Vorkammer um die Kapilla re eingeleitet wird, wobei sich das Führungsgas zu einem er sten Anteil in der Vorkammer mit den Fluidtröpfchen zu einem Aerosolstrom zusammensetzt und zu einem zweiten Anteil zwi schen Düsenöffnung und Austrittsöffnung einen Mantelstrom um den Aerosolstrom bildet. Vorzugsweise überwiegt dabei der zweite Anteil den ersten Anteil, wobei in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erste Anteil nicht vorhanden ist oder nahezu Null ist (zweiter Anteil über 95%) . Der vom Mantelstrom umgebene und fokussierte Aerosolstrom wird da raufhin über die Austrittsöffnung aus der Vorkammer auf eine Oberfläche eines Substrats geleitet, wo die Fluidtröpfchen auf die Oberfläche aufgetragen werden.
Vorzugsweise bildet sich aus Schwingaktor, Kapillare mit der darin enthaltenen Flüssigkeit oder Paste und der Aufnahme für die Kapillare sowie ggf. weiteren mitschwingenden Komponenten (z.B. Fluidanschluss) ein Schwingungssystem; das weiter be vorzugt in einer Resonanzschwingung angeregt wird.
Der beschriebene Druckkopf und das Druckverfahren weisen die weiteren folgenden Vorteile auf: Das bauartbedingte geringe Volumen und damit auch das ge ringe ungenutzte Totvolumen (Volumina, in denen sich aber insbesondere Flüssigkeitsbestandteile anreichern und im ungünstigen Fall auch für längere Zeit festsetzen können) der fluidführenden Bauteile ermöglicht geringe Flüssig- keitsverluste beim Drucken wie auch eine bessere Dosier barkeit und Mischeinstellungen auch geringerer Flüssig- keitsmengen .
Durch die kurzen Wege und Zeiten zwischen der Aerosolbil dung und dem Aufdrucken ist eine Eliminierung von größeren Tropfen oder Agglomeraten der Flüssigkeit oder Homogeni sierung des Aerosols nicht erforderlich.
Damit sind auch komplexe Führungen des Druckkopfes während des Druckvorgangs ohne mechanische Entkopplung der Aero solerzeugung möglich, insbesondere auch ein Überkopf-Druck .
Eine Reduzierung der Aerosol führenden Komponenten und die Aerosolführung im Druckköpf ermöglichen eine reduzierte Kontaminierung dieser mit Aerosol, was wiederum einen Wechsel des zu druckenden Druckmediums während des Druck vorgangs signifikant vereinfacht und beschleunigt.
Es wird kein zusätzlicher Tintenfänger oder Shutter an der Austrittsöffnung benötigt, um Unterbrechungen im Druckbild erzielen zu können. Dies beruht auf dem binären Verhalten der neuen Einrichtung zur Aerosolerzeugung (Aerosol-on- Demand) .
Es wird kein Aerosol-Konzentrator mehr benötigt.
Die Reinigung des Druckkopfes bzw. der Wechsel desselben nach Wechsel der zu druckenden Flüssigkeit ist nicht mehr notwendig. Es genügt, die Kapillare aus dem Druckkopf aus zutauschen (sowie den Fluidanschluss mit Tintenkartusche außerhalb des Druckkopfes) . Dabei handelt es sich um ko stengünstige Standard-Einwegkomponenten. Dies beruht auf der Klemmvorrichtung für Glaskapillaren der neuen Einrich tung zur Aerosolerzeugung. 8. Die vorgenannten Ausgestaltungen mit kurzen Wegen zwischen Düsenöffnung und Austrittsöffnung sowie der Mantelstrom reduzieren die Einflüsse der Gravitationskräfte während des Druckvorgangs. Durch Anpassung der Prozessparameter kann somit auch über Kopf gedruckt werden, ohne dass eine mechanische Trennung von Aerosol-Erzeugung und Druckdüse notwendig ist. Dies begünstigt wiederum ein kompakteres Design des Druckkopfes.
Dank einer bevorzugten Klem -Verbindung zwischen Kapillare und Piezo-Element , ist ein Austausch aller Fluid führenden Bauteile vorzugsweise als Einweg-Komponenten gegenüber dem vorgenannten Stand der Technik einfacher und damit schneller und/oder wirtschaftlicher zu gestalten. Die sonst oft lang wierige Reinigung reduziert sich aufgrund der späten Aerosol bildung, der geringen grundsätzlich kurzen Wege und damit entsprechend kleinen mit Aerosol kontaminierbaren Oberflä chen- und Volumenbereiche (einschließlich der vorgenannten Totvolumina) zwischen Düsenaustritt und Austrittsöffnung sowie der vorgenannten durch das Führungsfluid insbesondere als Mantelstrom um das Aerosol bewirkenden Reduzierung einer Kontaminierungsgefahr in diesen Oberflächenbereichen auf ein Minimum. Dies ist ebenso vorteilhaft für einen schnellen und wirtschaftlichen Wechsel des Druckmediums (Flüssigkeit oder Paste aus der Kapillare) durch einen Kapillarenaustausch wäh rend eines Druckvorgangs als auch für eine signifikante Redu zierung der Ausfallwahrscheinlichkeit durch laufende Ablage rungen von Druckmedium in der Ausgangsöffnung und der Vorkam mer bis hin zu einer vollständigen Verstopfung. Da das Aero sol direkt nach Austritt aus der Kapillare durch den Füh rungsgasstrom und/oder durch elektrische Felder vorzugsweise fokussiert wird, findet keine Kontaminierung weiterer Teile des Druckkopfes, insbesondere der Fokussierdüse, statt. Da durch ergibt sich die Möglichkeit, ein und denselben Druck kopf für unterschiedliche Druckmedien (Pasten, Flüssigkeiten, z.B. Fluide, Tinten) verwenden zu können ohne
Querkontaminationen zwischen diesen Druckmedien riskieren zu müssen. Dies -ist besonders interessant für eine bevorzugte Verwendung des Druckkopfes und/oder des Druckverfahrens für die Erstellung von gedruckter Elektronik (Leiterbahnen, Bau¬ teile etc.) oder für biologische oder chemisch aktive
Beschichtungen .
Die Erfindung wurde in verschiedenen Ausgestaltungen erprobt. Sowohl Klemm- als auch Klebeverbindungen zwischen einem Pie- zo-Element und einer Glaskapillare wurden bereits erfolgreich getestet. Dabei kamen die drei folgenden Modi der Aerosoler¬ zeugung zum Einsatz:
- Stabiler sehr starker und sehr dünner Aerosolstrahl· aus der : Glaskapillare. Die Strahlrichtung scheint durch Unebenhei¬ ten von Funktionsmustern der Glaskapillaren vorgegeben zu sein. Die Tropfengröße ist kleiner 1 gm.
- Breiter glockenartiger Aerosolnebel am Austritt der Glaska pillare. Die Tropfengröße ist größer als beim vorhergehend beschrieben Aerosolstrahl.
- Stabile sehr starke und sehr dünne Aerosolstrahlen die un¬ ter 90° zur Kapillar-Achse aus deren Spitze austreten. Die Strahlrichtung scheint durch Unebenheiten von Funktionsmus¬ tern der Glaskapillaren vorgegeben zu sein. Die Tropfen¬ größe ist kleiner 1 pm.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen, den fol genden Figuren und Beschreibungen näher erläutert. Die darge¬ stellten Merkmale und deren Kombinationen sind nicht nur auf diese Ausführungsbeispiele und deren Ausgestaltungen be¬ grenzt. Vielmehr sind diese stellvertretend für weitere mög¬ liche, aber nicht explizit als Ausführungsbeispiele darge stellte weitere Ausgestaltungen kombinierbar. Es zeigen Fig.la und b je eine schematische Schnittdarstellung eines Druckkopfes,
Fig.2a bis e in schematischer Detaildarstellung verschiedene Ausgestaltungen der Aufhängung der Kapillare im Druckkopf,ge häuse mit Translationsaktoren (a) bis (c) , Biegeaktoren (d) sowie Scheraktoren (e) , die die Funktion des Aktors sowie des elastischen Elements vereinen, Fig.3a bis e schematische Darstellungen verschiedener Ausge staltungen der Aufhängung der Kapillare im Druckkopfgehäuse mit separaten elastischen Elementen und separaten Aktoren,
Fig.4 eine schematische Anordnung einer Kapillare mit Bund in einer Aufnahme sowie
Fig.5a bis d in prinzipieller Schnittdarstellung mögliche Anordnung einer Kapillare in einer mit Klemmmitteln ausgestal teter Aufnahme.
Fig.la und b geben schematisch einen Druckkopf in zwei Ausge staltungen des Druckkopfes wieder. Zentrale Komponenten des Druckkopfes sind das Druckkopfgehäuse 1 mit einer Austritts öffnung 2 sowie die in dieser konzentrisch um eine Symmetrie- achse 3 oder im Falle einer Flachdüse einer Symmetrieebene 6 axial beweglich aufgehängten Kapillare 4 mit einer Düsenöff nung 5. Zwischen Düsenöffnung 5 und Austrittsöffnung 2 ist im Druckkopfgehäuse 1 eine Vorkammer 8 angeordnet. Die Kapillare 4 ist im Gehäuse über mindestens ein elastisches Element 7 aufgehängt und entlang der Symmetrieachse bzw. Symmetrieebene "axial geführt. Die Kapillare 4 wird in der dargestellten Aus gestaltung in einer separaten Aufnahme 9, vorzugsweise mit Klemmmitteln versehen, fixiert. Dreh- und Kippbewegungen der Kapillare sind nicht oder nur mit hohen Kräften möglich. Die elastische Nachgiebigkeit der so gebildeten Aufhängung der Kapillare ist in axialer Richtung wesentlich höher als ortho gonal zu vorgenannter Symmetrieachse oder Symmetrieebene. Zu mindest eines der elastischen Elemente ist zudem mit einem Aktor 10 (Fig.la) verbunden oder bildet mit diesem eine kon struktive Einheit. Beispielsweise wird hierzu das elastische Element wird durch den Aktor gebildet (Fig.lb) .
Ferner weist das Druckkopfgehäuse 1 mindestens eine Einlass öffnung 11 für ein Führungsgas sowie eine Einspeisemittel 12 für die zu druckende Flüssigkeit auf. Die Strömungsverläufe für das Führungsgas 13 und für die zu druckenden Flüssigkeit 14 sind in Fig.la und b angegeben. Die Einlassöffnungen sind wie beispielhaft dargestellt, vorzugsweise seitlich um die Kapillare 4 und zur Ausbildung einer Mantelströmung in der Vorkammer proximal zu der Düsenöffnung 5 angeordnet. Die Auf hängung der Kapillare im Druckkopf, umfassend die vorgenann ten elastischen Elementen und den Aktor, müssen, sofern sie distal zu den Einlassöffnungen 11 angeordnet sind, axial um- oder durchströmbar , d.h. ggf. mit axial durchströmbaren Aus sparungen versehen sein.
Die in Fig.la dargestellten Einlassöffnungen 11 führen seit lich in das Druckkopfgehäuse . Die Anschlüsse der Einlassöff nungen sind damit seitlich angeordnet, womit ein größerer proximaler Deckelbereich 15 oberhalb der Einlassöffnungen ge legen für Ausgestaltungen zugunsten einer besseren Austausch barkeit der Kapillare einschließlich der Einspeisemittel 12 zur Verfügung steht. Eventuelle nicht vom Führungsgas durch strömte Totvolumina 16 lassen sich allgemein und insbesondere im genannten Deckelbereich konstruktiv durch eine entspre chende Gestaltung des Druckkopfgehäuses 1 oder durch nicht- dargestellte Komponenten (z.B. einen Deckelverschlusssystem) minimieren. Das Druckkopfgehäuse 1 ist grundsätzlich durch eine nicht weiter dargestellte Ausgestaltung z.B. für einen Austausch der Kapillare zerlegbar oder öffnungsfähig. Vor zugsweise ist der Deckelbereich 15 von dem restlichen Druck kopfgehäuse entfernbar, während das Druckkopfgehäuse beis pielsweise über seine Mantelflächen gehalten wird.
Fig.lb zeigt dagegen ein Ausgestaltungsbeispiel, bei dem die Einlassöffnungen 11 im proximalen Deckelbereich 15 in unmit telbarer Nähe zum Einspeisemittel 12 angeordnet sind. Damit sind die Einlassöffnungen nicht mehr wie in Fig.la darge stellt an der Mantelfläche des Druckkopfgehäuses angeordnet, womit die Mantelfläche in vorteilhafter Weise für die Handha bung des Druckkopfgehäuses in einer Druckvorrichtung zur Ver fügung steht, d.h. auch universeller einspannbar und auswech selbar ist. Ferner unterstützt diese Anordnung eine schlan kere Bauform des Druckkopfgehäuses , was z.B. einer engeren Anordnung mehrerer Druckkopfgehäuse und auch einer Magazinie rung derselben entgegenkommt. Auch ist rdas Druckkopfgehäuse als solches besser in einer Druckvorrichtung oder mittels ei nes Manipulators bewegbar und ausrichtbar, wenn die Anschlüs se gebündelt sind, d.h. in einen Anschlussstrang zusammenge fasst werden, dessen Realisierung durch die vorgenannte nahe Anordnung der Einlassöffnungen 11 im proximalen Deckelbereich 15 in unmittelbarer Nähe zum Einspeisemittel begünstigt wird. Auch ist diese Anordnung von Vorteil, wenn die Anschlüsse der Einlassöffnungen und der Einspeisemittel z.B. bei einem Ka pillarenwechsel gemeinsam gewechselt werden müssen, z.B. wenn das Führungsgas und die zu druckenden Flüssigkeit z.B. reak tionschemisch aufeinander abgestimmt werden müssen. Außerdem sind die Anschlüsse kompakter gestaltbar, das Druckkopfgehäu se 1 damit besser greifbar, was wiederum der Integration des Druckkopfes als Ganzes in ein Manipulator- oder Robotersystem sehr zugute kommt . Die genannte Aufhängung für die Kapillare in dem Druckkopf gehäuse umfasst mindestens ein elastisches Element, minde stens einen Aktor, vorzugsweise auch eine separate Aufnahme für die Kapillare. Die Aufnahme umfasst weiter bevorzugt Klemmmittel für eine kraftschlüssige Fixierung der Kapillare. Optional weist die Kapillare an der Mantelaußenfläche minde stens eine dreidimensionale Oberflächenstruktur auf, die von der Aufnahme mittels einer dieser Oberflächenstruktur zumin dest teilweise entsprechenden Negativstruktur formschlüssig haltbar ist.
Fig.2a bis e zeigen beispielhaft im Detail verschiedene Aus gestaltungen der Aufhängung der Kapillare im Druckkopfgehäuse mit Translationsaktoren (a) bis (c) , Biegeaktoren (d) sowie Scheraktoren (e) , bei denen die Funktion des Aktors sowie des elastischen Elements vereint sind.
Fig.2a zeigt eine Ausgestaltung mit einem einseitigen Trans lationsaktor, beispielsweise einen piezoelektrischen Aktor vom Typ d31 (Transversalaktor) oder vom Typ d33 (Longitudi nalaktor, in Einschicht- oder Mehrschichtbauweise), der auf einen Vorsprung 17 an der Innenwandung des Druckkopfgehäuses angesetzt ist und gegen ein Kapillarenaufnahmeelement 18 wirkt. Die dargestellte einseitige Anordnung des Aktors eig- net sich nur für geführte Aktorbewegungen im nicht resonanten Frequenzbereich. Eine Ausgestaltung sieht jedoch vor, zwei oder mehrere gleichartige dieser vorgenannten Translationsak toren beidseitig zu einer Kapillare bzw. im regelmäßigen Ab stand zueinander umlaufend zu einer in diesem Fall rotations- symmetrischen Kapillare anzuordnen und synchron zu betreiben, womit eine Achsensymmetrie um die Kapillare hergestellt und damit auch ein Resonanzbetrieb möglich ist. Fig.2b und c zeigen Ausgestaltungen mit einem um die Kapil lare umlaufenden ringförmigen Translationsaktor 19, ausge staltet z.B. als piezoelektrischen d31-Aktor 21 (siehe
Fig.2b) oder d33-Aktor 22 (siehe Fig.2c), der sich auf Grund seiner Symmetrie um die Kapillare für resonante Schwingbewe gungen gut eignet. Der prinzipielle Aufbau ähnelt dem in
Fig.2a gezeigten, das Kapillarenaufnahmeelement weist hierzu eine zusätzliche die Resonanzfrequenz beeinflussende ringför mig um die Kapillare angeordnete Schwingungsmasse 20 auf. Wie in Fig.2c angedeutet, lässt sich die Schwingungsmasse zwei teilig gestalten, wobei die Kapillare zwischen den beiden Teilen grundsätzlich kraft- oder formschlüssig einklemmbar ist.
Fig.2d zeigt eine Aufhängung mit Biegeschwingaktoren, vor zugsweise mehrschichtige gegenläufig gepolte piezoelektrische d31-Aktoren oder ein auf ein Biegeelement aufgebrachter d31- Aktor, die vorzugsweise an der Innenwandung des Druckkopfge häuses eingespannt sind und am anderen Ende auf der Oberflä che der Kapillare angreifen. Fig.2d zeigt beispielhaft eine Ausgestaltung mit zwei spiegelbildlich auf einer Ebene zur Kapillaren angeordnete streifenförmige Biegeschwingaktoren. Für eine stabilere Anordnung, die nur axiale Bewegungen der Kapillare zulassen, ist es vorteilhaft, diese Anordnung an der Kapillare ein zweites Mal parallel an anderer vorzusehen.
Fig.2e zeigt beispielhaft eine Ausführung, bei der der Aktor als Scherschwingaktor 23, beispielsweise ein piezoelektri scher dl5-Wandler ausgestaltet ist. Er wird seitlich an der Kapillaren 4 oder wie dargestellt an der separate Aufnahme 9 für die Kapilläre 4 fixiert (z.B. geklebt). Auf der anderen Seite ist er seitens des Druckkopfgehäuses auf einem Vor sprung 17 fixiert. Dargestellt ist eine Ausgestaltung mit ei nem einzigen Scherschwingaktor, wobei weitere Ausgestaltungen mit zwei oder mehreren derartigen Aktoren denkbar sind, die weiter bevorzugt gleichmäßig, d.h. in einem einheitlichen Winkel zueinander um die Kapillare angeordnet sind.
Die Aufhängung der Kapillare im Druckkopfgehäuse erfolgt bei spielsweise mit Koppelgetriebeanordnungen mit Festkörper oder konventionellen Gelenken in der Weise, dass eine primär eine Translation in Kapillarrichtung erzeugt und die parasi täre Translation senkrecht zur Kapillarrichtung möglichst weitgehend unterdrückt bzw. kompensiert wird und die Kapilla re möglichst auch Momenten frei schwingt. Fig.3a bis e offen baren beispielhafte Ausgestaltungen der Aufhängung der Kapil lare im Druckkopfgehäuse mit separaten elastischen Elementen 28 und separaten Aktoren 10. Die Aufhängungen sind dabei stets so gestaltet, dass die in den elastischen Elementen 28 eingesetzte Kapillaren 4 stets axial, d.h. in Richtung der Symmetrieachse 3 bewegbar sind und die Bewegung durch die Ak toren 10 hervorrufbar sind. Die Aktoren 10 wirken - wie in den dargestellten Ausgestaltungen dargestellt - vorzugsweise direkt auf die elastischen Elemente 28, verformen diese und rufen damit die vorgenannte axiale Verschiebung der Kapillare 4 hervor. Vorzugsweise erstrecken sich die elastischen Ele mente rotationssymmetrisch oder gleichartig und in gleichen Winkelabständen zueinander um die Kapillare herum. Die ela stischen Elemente 28 weisen wiederum elastische Festkörperge lenke 29 oder elastische Biegestreifen 31 auf.
Eine Ausgestaltungsgruppe wird durch Fig.3a bis c repräsen tiert. Sie sieht jeweils mindestens zwei gleichartig gestal tete und zur Kapillare 4 orientierte elastische Elemente 28 vor, die vorzugsweise als Fachwerk gestaltet sind, wobei die Fachwerkelemente untereinander und vorzugsweise um eine Achse gegeneinander schwenkbar gestaltet mit Gelenken, vorzugsweise den vorgenannten elastischen Festkörpergelenken 29 verbunden sind. Die Aktoren 10 sind vorzugweise piezoelektrische Ring- aktoren (z.B. ringförmiger Translationsaktor 19) oder Einzel aktoren, die jeweils mit den elastischen Elementen um die Ka pillare angeordnet sind.
Fig.3a zeigt eine Ausgestaltung mit einem axial zur Kapillare wirkenden und auf einem Vorsprung 17 um die Kapillare ange ordneten Aktor, vorzugsweise einen ringförmigen d31-Aktor. Dieser wirkt vorzugsweise axial auf jeweils ein erstes Fest körpergelenk der als Parallellogrammführung mit jeweils vier Fachwerkelementen gestalteten elastischen Elemente, die über ein Fachwerkelement mit jeweils zwei elastischen Festkörper gelenken 29 auf einer Seite fest in das Druckkopfgehäuse 1 eingesetzt sind und über ein anderes, dem ersten gegenüber angeordneten Fachwerkelement mit zwei anderen elastischen Festkörpergelenken 29 an die im Druckkopfgehäuse axial beweg bare Kapillare angebunden sind.
Fig.3b zeigt eine Weitere Ausgestaltung einer Aufhängung der Kapillare mit elastischen Elementen, die jeweils eine Reihen schaltung einer Parallellogrammführung und einem weiteren viereckigen Fachwerk mit vier Fachwerkelementen umfassen. Fig.3c zeigt eine Ausführung eines elastischen Elements mit fünf elastischen Festkörpergelenken, wobei jeweils zwei die ser Festkörpergelenke in axialer Reihenfolge an der Kapillare bzw. in radialer Reihenfolge an einem Vorsprung an der Innen wandung des Druckkopfgehäuses angeordnet sind und das fünfte Festkörpergelenk wiederum über den Aktor radial zu der Kapil lare ansteuerbar und bewegbar ist. Bei beiden vorgenannten Ausgestaltungen ist der ringförmige Translationsaktor 19 fest in das Druckkopfgehäuse 1 eingesetzt und in seiner Hubaus richtung radial zur Kapillare orientiert. Fig.3b und c reprä sentieren damit beispielhafte Ausgestaltungen, bei denen ra diale Stellbewegungen durch einen Aktor in axiale Kapillaren bewegungen umgelenkt werden. Fig.3d repräsentiert eine beispielhafte Ausgestaltung, bei der die Kapillare 4 im Druckkopfgehäuse axial durch zwei vor zugsweise rotationssymmetrische und/oder vorgespannte Teller- federelemente 30, die die elastischen Elemente bilden, axial bewegbar eingesetzt und geführt wird. Eines dieser Tellerfe derelemente wird axial zur Kapillare durch einen Ringaktor, vorzugsweise einen ringförmigen d31-Aktor, vorgespannt und ausgelenkt, wobei die Anordnung des Ringaktors auf einem Vor sprung 17 um die Kapillare wie in Fig.3a beschrieben erfolgt.
Fig.3e zeigt eine weitere beispielhafte Ausgestaltung, bei der die Kapillare 4 im Druckkopfgehäuse axial durch drei ela stische Biegestreifen 31 (alternativ Biegeblechelemente), die die elastischen Elemente bilden, und axial bewegbar einge setzt und geführt wird. Dabei dienen im Beispiel zwei der Biegestreifen vorzugsweise nur der Parallelführung der Kapil lare, während mindestens ein dritter Biegestreifen vorzugs weise als Aktor ausgestaltet ist oder von einem Aktor zur Anregung einer Kapillarbewegung ansteuerbar ist. Vorzugsweise ist mindestens einer dieser Biegestreifen mit einem piezoe lektrischen Material beschichtet und bildet mit diesem einen bimorphen Biegeaktor, über den die Kapillare axial bewegbar ist .
Die vorgenannten Ausgestaltungen, insbesondere die in Fig.la und b sowie Fig.2a bis e dargestellten Aufnahmen 9 umfassen vorzugsweise Klemmmittel für die Kapillare 4, die ein axiales Herausziehen der Kapillare in proximaler Richtung, d.h. von der Austrittsöffnung weg ermöglichen. Die Klemmmittel sind vorzugsweise durch ein geschlitztes um die Kapillare vorge spanntes Rohrelement, alternativ durch federnde Einsätze im Rohr, zwei gegeneinander wirkende Einspannelemente für die Kapillare oder durch ein elastisches Element mit einer als Presssitz dimensionierten Bohrung für die Kapillare ausge staltet. Fig .4 zeigt eine beispielhafte Anordnung einer Kapillare 4 in einer Aufnahme 9, wobei für eine exakte Justierbarkeit die dargestellte Kapillare einen Bund 24 (vorzugsweise Erhebung auf der Kapillare oder auf der Kapillare fixierter Ring) als Anschlag aufweist. Damit wird ein Einsetzen der Kapillare in eine reproduzierbare Position in der Aufnahme erzielbar. Eine Ausgestaltung sieht eine zusätzlich an die Kapillare fixierte und diese mechanisch schützende Rohrummantelung mit oder ohne dem vorgenannten Bund vor, an der die Aufnahme, angreift.
Fig.5a bis d zeigen in prinzipieller Schnittdarstellung mög liche Anordnung einer Kapillare 4 in einer mit Klemmmitteln ausgestalteten Aufnahme 9, Fig.5a und b zeigen jeweils eine Ausgestaltung mit vier bzw. drei Kontaktlinien 25, Fig.5c ei ne Ausgestaltung mit einer Kontaktlinie 25 und einer Kontakt fläche 26 sowie Fig.5d eine Ausgestaltung nur mit einer Kon taktfläche 26. Die Vorspannung erfolgt wie dargestellt über elastische Zuganker 27, wie z.B. einstellbar über elastische Dehnungsschrauben. Weitere Kombinationen, wie z.B. Ausgestal tungen mit zwei gegenüberliegenden Kontaktflächen oder mit elastischen Zwischenelementen (z.B. aus Elastomeren) werden ausdrücklich auch genannt. Eine Klemmung über Kontaktflächen ist insbesondere für Kapillaren aus spröden Materialien wie z.B. Glas schonender als eine Klemmung über Kontaktlinien, erfordert aber zur Vermeidung von Spannungssingularitäten in der Kapillare eine exaktere und damit auch aufwendigere
Anpassung der Kontaktflächen . Bezugszeichenliste :
1 Druckkopfgehäuse
2 Austrittsöffnung
3 Symmetrieachse
4 Kapillare
5 Düsenöffnung
6 Symmetrieebene
7 elastische Element
8 Vorkammer
9 separaten Aufnahme
10 Aktor
11 Einlassöffnung
12 Einspeisemittel
13 Führungsgas
14 zu druckenden Flüssigkeit
15 proximaler Deckelbereich
16 Totvolumen
17 Vorsprung
18 Kapillarenaufnahmeelement
19 ringförmiger Translationsaktor
20 Schwingungsmasse
21 d31-Aktor
22 d33-Aktor
23 Schwerschwingaktor
24 Bund
25 Kontaktlinie
26 Kontaktfläche
27 Elastischer Zuganker
28 Elastisches Element
29 Elastisches Festkörpergelenk
30 Tellerfederelement
31 Elastische Biegestreifen

Claims

Patentansprüche
1. Druckkopf, umfassend eine an mindestens ein elastisches Element (7, 28) angrenzende Kapillare (4) um eine Sym metrieachse (3) für eine zu druckende Flüssigkeit mit einer Düsenöffnung (5), die in eine Vorkammer (8) mündet, wobei
a) die Vorkammer eine zur Düsenöffnung der Kapillare in ihrer axialen Ausrichtung der Symmetrieachse (3) fluch tende Austrittsöffnung (2) und mindestens eine Einlass öffnung (11) für ein Führungsgas (13) aufweist, 0 b) das mindestens eine elastische Element eine Führung .für die Kapillare nur in ihrer axialen Ausrichtung bildet sowie
c) Einspeisemittel (12) für die zu druckende Flüssigkeit in die Kapillare vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
d) ein mechanisches Schwingungssystem, umfassend das min destens eine elastische Element (7, 28) und die Kapil lare (4) mit der darin enthaltenen Flüssigkeit, vorge sehen ist sowie
e) ein Aktor (10, 19) mit einer mechanischen oder magneti schen Kraftwechselwirkung zum Schwingungssystem vorge sehen ist.
2. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elastische Element (7, 28) durch mindestens eine Koppelgetriebeanordnung mit Festkörper oder konventionellen Gelenken gebildet wird.
3. Druckkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere elastische Elemente vorgesehen sind, die gleichartig gestaltet und um die und zur Kapillare (4) orientiert sind.
4. Druckkopf nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elastische Ele ment (7, 28) als Fachwerk mit mehreren Fachwerkelementen gestaltet ist, wobei die Fachwerkelemente untereinander und vorzugsweise um eine Achse gegeneinander schwenkbar gestaltet mit Gelenken, vorzugsweise den vorgenannten elastischen Festkörpergelenken (29) verbunden sind.
5. Druckkopf nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines des mindestens ei nen elastischen Elements (7, 28) durch ein tellerförmiges oder balkenförmiges elastisches Element gebildet wird.
6. Druckkopf nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines des mindestens einen elastischen Elements (7, 28) durch den Aktor (10, 19) gebildet wird.
7. Druckkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (7, 28) durch einen tellerförmigen oder balken förmigen Biegeaktor gebildet ist und eine Aufnahme für die Kapillare mittig im Biegeaktor angeordnet ist.
8. Druckkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme mindestens ein Klemmmittel zur Aufnahme der Kapillare (4) umfasst.
9. Druckkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Klemmmittel Teil einer oszillierbaren Masse auf dem mindestens einen elastischen Element ist.
10. Druckkopf nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (2), die Vor kammer (8) und/oder das mindestens eine elastische Ele ment (7) eine rotationssymmetrische Erstreckung um die Symmetrieachse der Kapillare (4) aufweisen.
11. Druckkopf nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (2) Mittel zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes orthogonal zu der Symmetrieachse (3) aufweist.
12. Druckkopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel Elektroden in oder um die Austrittsöffnung (2) und/oder als elektrisch leitfähige Bereiche im oder unter dem Substrat umfassen.
13. Druckkopf nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Ringelektrode und / oder mindestens eine pneumatische Linse um die Austritts öffnung angeordnet ist und/oder die Austrittsöffnung als Ringelektrode gestaltet ist.
14. Druckverfahren für das Bedrucken einer Struktur auf eine Oberfläche bei Verwendung eines Druckkopfes nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei
a) über die Kapillare (4) eine Flüssigkeit über die Dü senöffnung (5) in die Vorkammer (8) geleitet wird, wo bei die Düsenöffnung über das mechanische Schwingungs system in Achsrichtung der Kapillare hin- und herbe wegt wird, wobei die Flüssigkeit an der Düsenöffnung laufend als Fluidtröpfchen abgetrennt und zerstäubt wird,
b) über die mindestens eine Einlassöffnung (11) ein Füh rungsgas (13) in die Vorkammer (8) um die Kapillare eingeleitet wird, wobei sich das Führungsgas zu einem ersten Anteil in der Vorkammer mit den Fluidtröpfchen zu einem Aerosolstrom zusammensetzt und zu einem zwei ten Anteil zwischen Düsenöffnung und Austrittsöffnung einen Mantelstrom üm den Aerosolstrom bildet, c) der vom Mantelstrom umgebene Aerosolstrom über die Austrittsöffnung aus der Vorkammer auf eine Oberfläche eines Substrats geleitet wird sowie
d) die Fluidtröpfchen auf die Oberfläche aufgetragen wer den .
15. Druckverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Aerosolstrom in der Vorkammer (8) oder aus der Vorkammer heraus fokussiert wird.
16. Druckverfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn zeichnet, dass das Schwingungssystem vom Aktor (10, 19) in einer Resonanzschwingung angeregt wird.
17. Druckverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, da
durch gekennzeichnet, dass der Aerosolstrom bei Durch tritt durch die Austrittsöffnung elektrostatisch abge lenkt, fokussiert oder weiter zerstäubt wird.
18. Druckverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, da
durch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit der lau fenden Abtrennung und Zerstäubung der Flüssigkeit an der Düsenöffnung über die Amplitude, Frequenz und/oder der Signalform der Schwingung regelbar ist.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11698333B2 (en) * 2017-06-21 2023-07-11 Sony Corporation Sample liquid-sending apparatus, flow cytometer, and sample liquid-sending method
WO2019209273A1 (en) 2018-04-24 2019-10-31 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Microfluidic devices
WO2019209374A1 (en) 2018-04-24 2019-10-31 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Sequenced droplet ejection to deliver fluids
CN108330061B (zh) * 2018-05-14 2024-02-09 苏州大学张家港工业技术研究院 基于柔性铰链机构的压电超声显微注射装置
US11547993B2 (en) 2018-07-17 2023-01-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Droplet ejectors with target media
EP4091717A1 (de) * 2021-05-18 2022-11-23 Scienion GmbH Verfahren und tröpfchenspendervorrichtung zur abgabe von mindestens einem tröpfchen
CN113978132B (zh) * 2021-09-17 2022-08-23 集美大学 一种声泳复合流动聚焦微纳喷印方法及装置

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3596275A (en) * 1964-03-25 1971-07-27 Richard G Sweet Fluid droplet recorder
US3878519A (en) * 1974-01-31 1975-04-15 Ibm Method and apparatus for synchronizing droplet formation in a liquid stream
US4240081A (en) 1978-10-13 1980-12-16 Dennison Manufacturing Company Ink jet printing
JPS5625465A (en) 1979-08-09 1981-03-11 Ricoh Co Ltd Air stream paralleling device structured unitedly with charging electrode
FR2463920A1 (fr) * 1979-08-17 1981-02-27 Commissariat Energie Atomique Dispositif microdoseur de liquides
JPS56133173A (en) 1980-03-21 1981-10-19 Mitsubishi Electric Corp Ink-jet recorder
JPS5734971A (en) 1980-08-11 1982-02-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ink jet recorder
IT1156090B (it) 1982-10-26 1987-01-28 Olivetti & Co Spa Metodo e dispositivo di stampa a getto d inchiostro
JPH01108053A (ja) 1987-10-20 1989-04-25 L Ee C:Kk インク用スプレーガン装置
WO1990010846A1 (fr) 1989-03-07 1990-09-20 Leningradsky Institut Tochnoi Mekhaniki I Optiki Generateur electrique de jet de gouttes
DE4128590A1 (de) * 1991-08-28 1993-03-04 Kumag Ag Verfahren zum auftragen von druckfarbe und dafuer geeigneter druckkopf
US5687905A (en) * 1995-09-05 1997-11-18 Tsai; Shirley Cheng Ultrasound-modulated two-fluid atomization
HUP9800508A1 (hu) * 1998-03-09 2000-02-28 György Hegedűs Szerkezet vibrációs folyadékadagoláshoz
US7108894B2 (en) 1998-09-30 2006-09-19 Optomec Design Company Direct Write™ System
US6874699B2 (en) 2002-10-15 2005-04-05 Wisconsin Alumni Research Foundation Methods and apparata for precisely dispensing microvolumes of fluids
US7938341B2 (en) 2004-12-13 2011-05-10 Optomec Design Company Miniature aerosol jet and aerosol jet array
US7095018B2 (en) 2004-12-29 2006-08-22 Wisconsin Alumni Research Foundation Deposition of samples and sample matrix for enhancing the sensitivity of matrix assisted laser desorption/ionization mass spectrometry
TWI482662B (zh) 2007-08-30 2015-05-01 Optomec Inc 機械上一體式及緊密式耦合之列印頭以及噴霧源
WO2012032503A1 (en) * 2010-09-07 2012-03-15 University Of Limerick A liquid droplet dispenser
FR2968596B1 (fr) 2010-12-13 2013-01-04 Centre Nat Rech Scient Dispositif a jet d'encre comportant des moyens d'injection d'un gaz avec l'encre et procede de jet d'encre associe
US8696094B2 (en) 2012-07-09 2014-04-15 Eastman Kodak Company Printing with merged drops using electrostatic deflection
US9895707B2 (en) * 2014-05-05 2018-02-20 Msp Corporation Method and apparatus for generating monodisperse aerosols
JP2015214036A (ja) 2014-05-08 2015-12-03 株式会社日立産機システム インクジェット記録装置

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