WO2013153158A1 - Print head, aerosol printer and aerosol printing method - Google Patents

Abstract

The invention relates to a print head (1) comprising at least one aerosol chamber (10), at least one aerosol tube (11) with a first end (111) and a second end (112), and at least one print nozzle (12), wherein, while the print head (1) is in operation, an aerosol can be fed to the print nozzle (12) from the aerosol chamber (10) via the aerosol tube (11) and the aerosol can be transported from the aerosol chamber (10) to the print nozzle (12) by means of a laminar flow. The invention further relates to an aerosol printing method involving the following steps: generating an aerosol, feeding the aerosol into at least one aerosol chamber (10), feeding a laminar flow of a shielding gas into the aerosol chamber (10) and transporting the aerosol from the aerosol chamber (10) to the print nozzle (12) via an aerosol tube (11) by means of the laminar flow.

Description

Druckkopf , Aerosol -Drucker und Aerosol -Druckverfahren  Printhead, aerosol printer and aerosol printing process

Die Erfindung betrifft einen Druckkopf mit zumindest einer Aerosolkammer, zumindest einem Aerosolröhrchen mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende und zumindest einer Druckdüse, wobei im Betrieb des Druckkopfes der Druckdüse ein Aerosol aus der Aerosolkammer über das Aerosolröhrchen zuführbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung einen mit diesem Druckkopf ausgestatteten Aerosol -Drucker sowie ein Aerosol -Druckverfahren, bei welchem ein Aerosol erzeugt und in eine Aerosolkammer eingebracht wird, um es über ein Aerosolröhrchen zu einer Druckdüse zu transportieren. The invention relates to a printhead having at least one aerosol chamber, at least one aerosol tube having a first end and a second end and at least one pressure nozzle, wherein an aerosol from the aerosol chamber via the aerosol tube can be fed during operation of the printhead of the pressure nozzle. Furthermore, the invention relates to an aerosol printer equipped with this printhead and to an aerosol printing method in which an aerosol is generated and introduced into an aerosol chamber for transporting it via an aerosol tube to a pressure nozzle.

Ein Druckkopf, ein Drucker und ein Verfahren der eingangs genannten Art können beispielsweise dazu verwendet werden, mittels silberhaltiger Tinten elektrische Leiterbahnen auf Halbleiterbauelemente zu drucken. A printhead, a printer and a method of the type mentioned above can be used, for example, to print electrical conductors on semiconductor components by means of silver-containing inks.

Aus der WO 2010/089081 AI ist ein solcher Aerosol -Drucker bekannt. Bei diesem bekannten Drucker fällt das Aerosol durch die Schwerkraft zum Boden der Aerosolkammer, wo die Aerosolröhrchen, welche das Aerosol zur Druckdüse From WO 2010/089081 AI such aerosol printer is known. In this known printer, the aerosol falls by gravity to the bottom of the aerosol chamber, where the aerosol tubes containing the aerosol to the pressure nozzle

transportieren, mit einem Überstand ansetzen. Da nur ein geringer Anteil des Aerosols geradlinig in den Querschnitt der Aerosolröhrchen fällt, sammelt sich der größere Anteil am Boden der Aeroso1kämmer . Von dort muss das Aerosol abgeführt und als Verlust entsorgt werden. Somit gelangt nur ein Bruchteil der zerstäubten Tinte an ihren gewünschten Einsatzort . transport, start with a supernatant. Since only a small proportion of the aerosol falls in a straight line in the cross section of the aerosol tube, the larger proportion collects at the bottom of the aerosols. From there, the aerosol must be removed and disposed of as a loss. Thus, only a fraction of the atomized ink reaches its desired location.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Druckkopf, ein Aerosol - Druckverfahren und einen Aerosol -Drucker anzugeben, welche geringere Verluste des Verbrauchsmaterials ermöglichen. Based on this prior art, the present invention seeks to provide a printhead, an aerosol - printing method and an aerosol printer, which allow lower losses of the consumable.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Druckkopf gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 11 sowie einen Aerosol -Drucker nach Anspruch 14 gelöst. The object is achieved by a printhead according to claim 1, a method according to claim 11 and an aerosol printer according to claim 14.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, einen Druckkopf mit zumindest einer Aerosolkammer, zumindest einem Aerosolröhr- chen mit einem ersten und einem zweiten Ende und zumindest einer Druckdüse auszustatten. Im Betrieb des Druckkopfes wird der Aerosolkammer ein Aerosol der Drucktinte zugeführt. Unter einem Aerosol wird dabei eine Dispersion aus flüssigen Schwebeteilchen und einem Gas verstanden. Das Aerosol kann durch Zerstäuben in einem Gasstrom oder durch einen According to the invention, it is proposed to provide a printhead with at least one aerosol chamber, at least one aerosol tube, with a first and a second end and at least one pressure nozzle. During operation of the printhead, the aerosol chamber is supplied with an aerosol of the printing ink. An aerosol is understood to mean a dispersion of liquid suspended particles and a gas. The aerosol can be made by atomizing in a gas stream or by a

Ultraschallzerstäuber erzeugt werden. In einigen Ultrasonic atomizers are generated. In some

Ausführungsformen der Erfindung kann das Aerosol in einem Impactor verdichtet werden, d.h. der Anteil der Embodiments of the invention may compress the aerosol in an impactor, i. the proportion of

Schwebeteilchen am Gesamtvolumen wird vergrößert. Suspended particles in the total volume are increased.

Das Aerosol kann in die Aerosolkammer durch eine Seitenwand eingeführt werden, so dass der eintretende Aerosolstrom nicht in der Sichtachse der Aerosolröhrchen liegt. Dadurch kann vermieden werden, dass große Tröpfchen an die erste Seite des Aerosolröhrchens gelangen und dieses verstopfen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das Aerosol in die Aerosolkammer von oben eingebracht werden. Durch Diffusion kann sich das Aerosol in der Aerosolkammer The aerosol may be introduced into the aerosol chamber through a sidewall so that the entering aerosol stream is not in the visual axis of the aerosol tubes. This can avoid that large droplets reach the first side of the aerosol tube and clog it. In other embodiments of the invention, the aerosol may be introduced into the aerosol chamber from above. Diffusion can cause the aerosol in the aerosol chamber

ausbreiten und das gesamte Volumen ausfüllen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung können die spread out and fill in the entire volume. In some embodiments of the invention, the

Aerosolröhrchen geradlinig ausgebildet sein. Diese können einen Innendurchmesser von 0,1 mm bis 2 mm haben. Diese Geometrie erlaubt es, das Aerosol ohne Wandkontakt durch das Aerosolröhrchen zu führen, so dass das Aerosol nicht zu großen Tropfen kondensiert. Aerosol tube be formed straight. These can have an inside diameter of 0.1 mm to 2 mm. This geometry allows the aerosol to be passed through the aerosol tube without wall contact, so that the aerosol does not condense into large drops.

Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, das Aerosol nicht durch Diffusion bzw. Schwerkraft zu den Aerosolröhrchen zu leiten, sondern in der Aerosolkammer eine laminare Strömung eines Hüllgases auszubilden, welches die Kammer durch die Aerosolröhrchen verlässt. Dabei werden die flüssigen According to the invention it is now proposed not to direct the aerosol by diffusion or gravity to the aerosol tube, but to form a laminar flow of an enveloping gas in the aerosol chamber, which leaves the chamber through the aerosol tube. Here are the liquid

Schwebeteilchen des Aerosols mit dem laminaren Hüllgasstrom transportiert und verlassen die Aerosolkammer ebenfalls über die Aerosolröhrchen. Da somit keine oder nur wenige Suspended particles of the aerosol transported with the laminar Hüllgasstrom and leave the aerosol chamber also via the aerosol tubes. There are no or only a few

Schwebeteilchen ohne die Zwangsführung durch den laminaren Hüllgasstrom zu Boden sinken, lagern sich diese auch nicht neben den Aerosolröhrchen am Boden der Aerosolkammer ab. Damit steigt die Ausbeute der eingesetzten Tinte, d.h. der Anteil der auf den Ort der letzten Verwendung gelangenden Tinte zur insgesamt eingesetzten Tinte kann auf über 70%, über 80 %, über 90 % oder über 95 % ansteigen. Suspended air particles without the forced guidance through the laminar envelope gas flow sink to the ground, these do not settle down beside the aerosol tubes at the bottom of the aerosol chamber. Thus, the yield of the ink used, i. the proportion of ink applied to the last use site to the total ink used may increase to over 70%, over 80%, over 90%, or over 95%.

Am zweiten Ende des Aerosolröhrchens setzt eine Druckdüse an. Das vom laminaren Hüllgasstrom transportierte Aerosol gelangt am Ende des Aerosolröhrchens an den Eingang der Druckdüse. Der Querschnitt der Druckdüse kann sich entlang ihrer Längserstreckung verringern, so dass das Druckbild feiner wird. Beispielsweise kann der Durchmesser der At the second end of the aerosol tube sets a pressure nozzle. The aerosol transported by the laminar envelope gas flow arrives at the end of the aerosol tube at the inlet of the pressure nozzle. The cross-section of the printing nozzle can decrease along its longitudinal extent, so that the printed image is finer. For example, the diameter of the

Druckdüse am Ausgang zwischen 50 μπι und 500 μπι, oder Pressure nozzle at the output between 50 μπι and 500 μπι, or

zwischen 100 μπι und 250 μπι betragen. In die Druckdüse kann ein Fokussiergas eingebracht werden, welches verhindert, dass das Aerosol mit der Wandung der Druckdüse in Kontakt gerät und welches einen kontrollierten Transport des be between 100 μπι and 250 μπι. A focusing gas can be introduced into the pressure nozzle, which prevents the aerosol from coming into contact with the wall of the pressure nozzle and allowing a controlled transport of the

Aerosols nach dem Verlassen der Druckdüse sicherstellt. Auch das Fokussiergas kann in einigen Ausführungsformen der Aerosols after leaving the pressure nozzle ensures. Also, the focusing gas may in some embodiments of the

Erfindung laminar durch die Druckdüse strömen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Aerosol - röhrchen in die Druckdüse eintauchen, so dass zwischen der Außenseite des Aerosolröhrchens und der Innenwand der Druckdüse das Fokussiergas eingebracht werden kann, ohne den Aerosolfluss im Aerosolrohrchen zu stören. Invention flow laminar through the pressure nozzle. In some embodiments of the invention, the aerosol tube may dip into the pressure nozzle such that the focusing gas may be introduced between the outside of the aerosol tube and the inside wall of the pressure nozzle without disturbing the aerosol flow in the aerosol tube.

Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Transport des Aerosols in der Aerosolkammer durch einen laminaren Gasstrom verhindert unkontrollierte Verluste der eingesetzten Tinte zu einem großen Teil. Hierdurch kann das vorgeschlagene Aerosol- Druckverfahren wirtschaftlicher durchgeführt werden. The inventively proposed transport of the aerosol in the aerosol chamber by a laminar gas flow prevents uncontrolled losses of the ink used to a large extent. As a result, the proposed aerosol printing process can be carried out more economically.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann zur In some embodiments of the invention, the

Erzeugung des Aerosols ein Ultraschallvernebler eingesetzt werden, so dass ein Aerosol großer Dichte erzeugt werden kann. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann zur Erzeugung des Aerosols ein pneumatischer Zerstäuber Generation of the aerosol are used a Ultraschallvernebler, so that a large-density aerosol can be generated. In some embodiments of the invention, a pneumatic atomizer may be used to generate the aerosol

eingesetzt werden, welcher universell für eine Vielzahl von Tinten einsetzbar ist. can be used, which is universally applicable for a variety of inks.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann zumindest eine Begrenzungswand der Aerosolkammer konisch auf das erste Ende des Aerosolröhrchens zulaufen. In einer anderen Aus- führungsform der Erfindung können zwei gegenüberliegende Begrenzungswände der Aerosolkammer konisch auf das erste Ende des Aerosolröhrchens zulaufen. In wiederum einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Aerosolkammer die Form eines Kegels bzw. eines Kegelstumpfes annehmen, wobei an der Spitze zumindest ein Aerosolrohrchen mit seinem ersten Ende ansetzt. Durch die vorgeschlagene Form wird die laminare Strömung, welche sich im Betrieb des Druckkopfes in der Aerosolkammer ausbildet, zum Boden der Aerosolkammer geführt, wobei der Durchmesser bzw. die Breite der Aerosol - kammer kontinuierlich abnimmt und am Ansatz des Aerosolröhrchens in etwa denselben Querschnitt aufweist wie das In some embodiments of the invention, at least one boundary wall of the aerosol chamber may taper toward the first end of the aerosol tube. In another embodiment of the invention, two opposing boundary walls of the aerosol chamber may taper toward the first end of the aerosol tube. In yet another embodiment of the invention, the aerosol chamber may take the form of a cone or a truncated cone, with at least one aerosol tube attaching to its tip at its tip. As a result of the proposed form, the laminar flow which forms in the aerosol chamber during operation of the printhead is guided to the bottom of the aerosol chamber, the diameter or the width of the aerosol chamber decreasing continuously and having approximately the same cross section at the base of the aerosol tube the

Aerosolrohrchen. Auf diese Weise kann die laminare Strömung beim Eintritt in das Aerosolrohrchen aufrechterhalten wer- den. Turbulenzen bzw. Wirbel, welche zur unerwünschten Ab- scheidung des Aerosols in der Aeroso1kämmer führen würden, können so vermieden werden. Aerosolrohrchen. In this way the laminar flow can be maintained as it enters the aerosol tube. the. Turbulences or vortices, which would lead to undesired separation of the aerosol in the aerosol chambers, can thus be avoided.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann am Übergang vom Boden der Aerosolkammer zum ersten Ende des Aerosolrohrchens eine Fase ausgebildet sein. Dieses Merkmal hat die Wirkung, dass durch das Vermeiden scharfer Kanten das Auftreten von Turbulenzen in der laminaren Strömung vermieden wird, so dass sich keine Tropfen des Aerosols an der Wandung des Aerosolrohrchens abscheiden. In some embodiments of the invention, a chamfer may be formed at the transition from the bottom of the aerosol chamber to the first end of the aerosol tube. This feature has the effect of avoiding the occurrence of turbulence in the laminar flow by avoiding sharp edges, so that no drops of the aerosol deposit on the wall of the aerosol tube.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann alternativ oder kumulativ am ersten Ende des Aerosolrohrchens eine Fase ausgebildet sein. Auch diese Fase trägt dazu bei, scharfe Kanten im Strömungspfad zu vermeiden, welche die Ursache für Turbulenzen in der Strömung sein können. In some embodiments of the invention, alternatively or cumulatively, a chamfer may be formed at the first end of the aerosol tube. This chamfer also helps to avoid sharp edges in the flow path, which can be the cause of turbulence in the flow.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann am ersten Ende des Aerosolrohrchens ein Auffangvolumen ausgebildet sein. Das Auffangvolumen wird dabei geometrisch so ausgebildet, dass die laminare Strömungsführung von der Aerosol - kammer zum Aerosolröhrchen weiter aufrecht erhalten wird. Das Auffangvolumen kann die Wirkung haben, dass Tröpfchen, welche sich in unerwünschter Weise an der Wandung der In some embodiments of the invention, a collection volume may be formed at the first end of the aerosol tube. The collecting volume is thereby formed geometrically such that the laminar flow guidance from the aerosol chamber to the aerosol tube is further maintained. The collection volume may have the effect of causing droplets which are undesirably attached to the wall of the

Aerosolkammer abscheiden und an dieser herablaufen, aufgefangen werden können, ohne die Aerosolröhrchen zu verstopfen. Dadurch kann die Betriebssicherheit des Druckkopfes weiter erhöht werden. Separate aerosol chamber and run down to this, can be collected without clogging the aerosol tube. As a result, the reliability of the printhead can be further increased.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das erste Ende des Aerosolrohrchens über den Boden des Auffangvolumens überstehen. Dadurch wird das Eindringen von Flüssigkeit in das Aerosolröhrchen auch in den Fällen vermieden, wo sich bereits Flüssigkeit auf dem Boden des Auffangvolumens abgeschieden hat . Auch dieses Merkmal dient daher der In some embodiments of the invention, the first end of the aerosol can overhangs the bottom of the collection volume. As a result, the penetration of liquid into the aerosol tube is avoided even in cases where liquid has already deposited on the bottom of the collecting volume. This feature also serves the

Verbesserung der Betriebssicherheit. In einigen Ausführungsformen der Erfindung schließen die Wände der Aeroso1kämmer einen Winkel von weniger als 45° oder weniger als 30° oder weniger als 10° zur Längserstreckung des Aerosolröhrchens ein. Dies erlaubt einen allmählichen und kontinuierlichen Übergang des Querschnittes der Aerosolkammer zum Querschnitt der Aerosolröhrchen, ohne dass durch das Ausbilden von scharfen Kanten die laminare Strömung durch Ausbildung von Turbulenzen gestört wird. Improvement of operational safety. In some embodiments of the invention, the walls of the aerosols include an angle of less than 45 ° or less than 30 ° or less than 10 ° to the longitudinal extent of the aerosol tube. This allows a gradual and continuous transition of the cross section of the aerosol chamber to the cross section of the aerosol tubes, without the formation of sharp edges, the laminar flow is disturbed by formation of turbulence.

Unter der Längserstreckung des Aerosolröhrchens wird bei einem gekrümmten Aerosolröhrchen die Tangente an das erste Ende des Aerosolröhrchens verstanden, d.h. der Bereich, welcher mit der Aerosolkammer in Kontakt steht. By the longitudinal extent of the aerosol tube, a curved aerosol tube means the tangent to the first end of the aerosol tube, i. the area which is in contact with the aerosol chamber.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung enthält der vorgeschlagene Druckkopf weiterhin einen Hüllgaseintritt, mittels welchem der laminare Gasstrom entlang der Wandung der Aerosolkammer ausgebildet werden kann. Hierzu ist der Hüllgaseintritt so geformt, dass die Bildung von Turbulenzen vermieden wird. In some embodiments of the invention, the proposed printhead further includes an envelope gas inlet by means of which the laminar gas flow may be formed along the wall of the aerosol chamber. For this purpose, the Hüllgaseintritt is shaped so that the formation of turbulence is avoided.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Hüllgaseintritt eine Begrenzungswand enthalten, welche in einem Längsabschnitt parallel zur Wand der Aerosolkammer verläuft. Hierdurch wird durch den Hüllgaseintritt eintretendes Gas so in Richtung der Begrenzungswand abgelenkt, dass sich ein laminarer, an der Begrenzungswand entlang streichender In some embodiments of the invention, the sheath gas inlet may include a boundary wall extending in a longitudinal section parallel to the wall of the aerosol chamber. As a result, gas entering through the Hüllgaseintritt is deflected in the direction of the boundary wall, that a laminar, along the boundary wall strreichender

Gasstrom ausbildet. Gas stream is formed.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Hüllgas und/oder das Fokussiergas ein Inertgas sein. Unter einem Inertgas wird für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ein reaktionsträges Gas verstanden, welches während des In some embodiments of the invention, the sheath gas and / or the focusing gas may be an inert gas. For the purposes of the present invention, an inert gas is understood to mean an inert gas, which during the

Betriebes des Druckkopfes nicht oder unwesentlich mit dem Aerosol chemisch reagiert. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Hüllgas und/oder das Fokussiergas Operation of the printhead does not react chemically or negligibly with the aerosol. In some embodiments of the invention, the sheath gas and / or the focusing gas

Stickstoff und/oder Argon und/oder Xenon und/oder Helium enthalten. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Hüllgas und/oder das Fokussiergas ein Gemisch aus mehreren Gasen sein, beispielsweise Druckluft oder Contain nitrogen and / or argon and / or xenon and / or helium. In some embodiments of the invention the enveloping gas and / or the focusing gas be a mixture of a plurality of gases, for example compressed air or

synthetische Luft. synthetic air.

Obgleich die Beschreibung aus Gründen der Übersichtlichkeit meist nur anhand eines Aerosolröhrchens und einer Druckdüse erläutert wird, kann der Druckkopf in einigen Ausführungsformen der Erfindung zwischen 10 und 180 Druckdüsen Although the description is generally explained by way of clarity only with reference to an aerosol tube and a pressure nozzle, in some embodiments of the invention, the printhead may have between 10 and 180 pressure nozzles

enthalten. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Druckkopf zwischen 60 und 100 Druckdüsen enthalten. contain. In other embodiments of the invention, the printhead may contain between 60 and 100 printing nozzles.

Hierdurch kann die Leistungsfähigkeit des Druckkopfes verbessert werden und/oder die Druckgeschwindigkeit erhöht werden . As a result, the performance of the printhead can be improved and / or the printing speed can be increased.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dabei zeigt: The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. Showing:

Figur 1 eine Darstellung eines Druckkopfes gemäß einer Figure 1 is an illustration of a printhead according to a

ersten Ausführungsform der Erfindung.  first embodiment of the invention.

Figur 2 zeigt einen Viertelschnitt durch den Druckkopf Figure 2 shows a quarter section through the printhead

gemäß Figur 1.  according to FIG. 1

Figur 3 zeigt den Übergang der Aerosolröhrchen zu den Figure 3 shows the transition of the aerosol tube to the

Druckdüsen im Detail.  Pressure nozzles in detail.

Figur 4 zeigt den Übergang der Aerosolkammer in die Figure 4 shows the transition of the aerosol chamber in the

Aerosolröhrchen im Detail.  Aerosol tube in detail.

Figur 5 zeigt eine Explosionszeichnung des Druckkopfes Figure 5 shows an exploded view of the printhead

gemäß der vorhergehenden Figuren.  according to the preceding figures.

Figur 6 zeigt einen Querschnitt durch den Druckkopf gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. Figure 6 shows a cross-section through the printhead according to the first embodiment of the invention.

Figur 7 zeigt einen Querschnitt durch einen Druckkopf Figure 7 shows a cross section through a print head

gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Figur 8 zeigt einen Querschnitt durch einen Druckkopf gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. according to a second embodiment of the invention. Figure 8 shows a cross section through a print head according to a third embodiment of the invention.

Figur 9 zeigt einen Querschnitt durch einen Druckkopf FIG. 9 shows a cross section through a print head

gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.  according to a fourth embodiment of the invention.

Anhand der Figuren 1 bis 5 wird eine erste Ausführungsform der Erfindung erläutert. Der Druckkopf 1 umfasst ein A first embodiment of the invention will be explained with reference to FIGS. The print head 1 comprises a

mehrteiliges Gehäuse. Entsprechend der Funktion werden die einzelnen Bestandteile dieses Gehäuses von oben nach unten, d.h. von der Aerosolkammer zur Druckdüse erläutert. multi-part housing. According to the function, the individual components of this housing are from top to bottom, i. explained from the aerosol chamber to the pressure nozzle.

Die Aerosolkammer 10 ist als Hohlraum in einem Aerosol - kammergehäuse 105 ausgebildet. Das Aerosolkammergehäuse 105 weist einen im Wesentlichen rechteckigen Außenquerschnitt auf. Die Aerosolkammer 10 ist durch zwei gegenüberliegende Seitenwände 102 begrenzt. Die Seitenwände 102 sind um einen Winkel von weniger als 45°, weniger als 30° oder weniger als 10° gegen die Senkrechte geneigt und laufen von oben nach unten gleichförmig konisch zu. Am unteren Ende der Seitenwände 102 grenzt der Boden 103 der Aerosolkammer 10. The aerosol chamber 10 is formed as a cavity in an aerosol chamber housing 105. The aerosol chamber housing 105 has a substantially rectangular outer cross section. The aerosol chamber 10 is bounded by two opposite side walls 102. The side walls 102 are inclined at an angle of less than 45 °, less than 30 ° or less than 10 ° to the vertical, and taper conically from top to bottom. At the lower end of the side walls 102, the bottom 103 of the aerosol chamber 10 is adjacent.

Am oberen Ende ist die Aerosolkammer 10 durch einen Deckel 16 verschlossen. At the upper end, the aerosol chamber 10 is closed by a cover 16.

Im Betrieb des Druckkopfes 1 tritt das Aerosol durch einen Aerosoleintritt in die Aerosolkammer 10 ein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Aerosoleintritt 101 gleichzeitig zur Zufuhr des Hüllgases verwendet, welches eine laminare Strömung in der Aerosolkammer 10 ausbildet und die Aerosolkammer durch die Aerosolröhrchen 11 verlässt. Somit entspricht das Hüllgas dem Trägergas, mit welchem das Aerosol vom Aerosolerzeuger zur Aerosolkammer 10 During operation of the printhead 1, the aerosol enters the aerosol chamber 10 through an aerosol entry. In the illustrated embodiment, the aerosol inlet 101 is used simultaneously for the supply of the envelope gas, which forms a laminar flow in the aerosol chamber 10 and leaves the aerosol chamber through the aerosol tube 11. Thus, the enveloping gas corresponds to the carrier gas with which the aerosol from the aerosol generator to the aerosol chamber 10

transportiert wird. Andere Ausführungsformen der Erfindung mit einem separaten Hüllgaseintritt 101 werden anhand der Figuren 8 und 9 näher erläutert . Am Boden 103 der Aeroso1kämmer 10 sind Aerosolröhrchen 11 mit ihrem ersten Ende 111 eingepasst. Wie anhand von Figur 4 ersichtlich ist, stehen die Aerosolröhrchen 11 mit ihrem ersten Ende 111 nicht über die durch den Boden 103 is transported. Other embodiments of the invention with a separate Hüllgaseintritt 101 are explained in more detail with reference to FIGS 8 and 9. At the bottom 103 of the aerosol chamber 10, aerosol tubes 11 are fitted with their first end 111. As can be seen with reference to FIG. 4, the aerosol tubes 11 with their first end 111 do not protrude beyond the bottom 103

definierte Ebene über. Um Turbulenzen in der laminaren defined level above. To avoid turbulence in the laminar

Strömung des Hüllgases zu vermeiden, sind am Übergang der Aerosolkammer 10 in die Aerosolröhrchen 11 optionale Fasen 113 angeordnet. Somit verlässt das Hüllgas die Aerosolkammer 10 durch die Aerosolröhrchen 11 und transportiert dabei das Aerosol durch die Aerosolröhrchen 11 ab. Durch die laminare Strömung des Hüllgases an der Wandung 102 der Aerosolkammer 10 und der Wandung der Aerosolröhrchen 11 wird eine To avoid flow of the envelope gas, 11 optional chamfers 113 are arranged at the transition of the aerosol chamber 10 in the aerosol tube. Thus, the sheath gas leaves the aerosol chamber 10 through the aerosol tubes 11 and transports the aerosol through the aerosol tubes 11. Due to the laminar flow of the enveloping gas on the wall 102 of the aerosol chamber 10 and the wall of the aerosol tube 11 is a

Kondensation des Aerosols an diesen Teilen vermieden, so dass sich keine großen Tropfen im Aerosol ausbilden, welche die nachfolgende Druckdüse verstopfen könnten. Condensation of the aerosol avoided at these parts, so that no large drops form in the aerosol, which could clog the subsequent pressure nozzle.

Die Aerosolröhrchen 11 sind in einem Gehäuseteil 135 angeordnet, welcher auch eine Fokussiergaskammer 13 aufnimmt. Die Fokussiergaskammer 13 dient der Zwischenspeicherung und der Verteilung eines Fokussiergases , welches das Aerosol in der Druckdüse 12 bzw. nach dem Austritt aus der Druckdüse 12 einkapselt und bis zum Auftreffen auf das zu bedruckende Substrat führt. The aerosol tubes 11 are arranged in a housing part 135, which also accommodates a focusing gas chamber 13. The Fokussiergaskammer 13 serves for the intermediate storage and the distribution of a focusing gas, which encapsulates the aerosol in the pressure nozzle 12 and after exiting the pressure nozzle 12 and leads to hitting the substrate to be printed.

Der Übergang der Druckröhrchen 11 in die Druckdüsen 12 wird anhand von Figur 2 und Figur 3 näher erläutert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das zweite Ende 112 der Aerosolröhrchen 11 gegenüber und in Verlängerung zum ersten Ende 121 der Druckdüse 12 angeordnet. Somit strömt das Aerosol mit dem Hüllgasstrom vom Aerosolröhrchen 11 in die Druckdüse 12 und wird vom ersten Ende 121 der Druckdüse 12 zum zweiten Ende 122 transportiert. The transition of the pressure tube 11 into the pressure nozzles 12 will be explained in more detail with reference to Figure 2 and Figure 3. In the illustrated embodiment, the second end 112 of the aerosol tube 11 is arranged opposite and in extension to the first end 121 of the pressure nozzle 12. Thus, the aerosol with the envelope gas stream flows from the aerosol tube 11 into the pressure nozzle 12 and is transported from the first end 121 of the pressure nozzle 12 to the second end 122.

Da das erste Ende 121 der Druckdüse 12 am Boden der Since the first end 121 of the pressure nozzle 12 at the bottom of

Fokussiergaskammer 13 angeordnet ist, strömt auch das Focusing gas chamber 13 is arranged, also flows

Fokussiergas , welches der Fokussiergaskammer 13 über den Fokussiergaseinlass 131 zugeführt wurde, durch die Focusing gas, which the focusing gas chamber 13 via the Focusing gas inlet 131 was supplied through the

Druckdüsen 12 aus. Pressure nozzles 12 off.

Die Druckdüsen 12 sind in einer Grundplatte 14 gehaltert und von einem allseits umgebenden Rahmen 15 geschützt, um eine unzulässige mechanische Belastung der Druckdüsen 12 zu vermeiden . The pressure nozzles 12 are held in a base plate 14 and protected by a surrounding frame 15 on all sides to avoid an inadmissible mechanical load on the pressure nozzles 12.

Der Deckel 16, die Gehäuseteile 105, 135, 14 und 15 sind über Passstifte 171 sowie Schraubverbindungen 161, 162 und 163 zusammengefügt, wie anhand von Figur 5 erläutert. Aus Figur 5 ist auch ersichtlich, dass das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung 78 Düsen enthält, welche in einer Reihe angeordnet sind, um die Druckleistung bzw. den The cover 16, the housing parts 105, 135, 14 and 15 are joined together via dowel pins 171 and screw 161, 162 and 163, as explained with reference to FIG 5. It can also be seen from Fig. 5 that the first embodiment of the invention includes 78 nozzles arranged in a row to control the printing performance

Durchsatz zu erhöhen. In anderen Ausführungsformen der Increase throughput. In other embodiments of the

Erfindung kann die Anzahl der Düsen größer oder auch Invention may increase the number of nozzles or even

geringer sein und beispielsweise zwischen 1 und 180 be lower and, for example, between 1 and 180

betragen. Die Düsen können auch mehrreihig in einem Raster angeordnet sein be. The nozzles can also be arranged in multiple rows in a grid

Figur 6 zeigt nochmals einen schematischen Querschnitt durch eine einzelne Druckdüse 12, ein einzelnes Aerosolröhrchen 11 und die Aerosolkammer 10 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. Aus Figur 6 ist ersichtlich, dass die FIG. 6 again shows a schematic cross section through a single pressure nozzle 12, a single aerosol tube 11 and the aerosol chamber 10 according to the first embodiment of the invention. From Figure 6 it can be seen that the

Aerosolkammer mit schrägen Begrenzungswänden 102 Aerosol chamber with oblique boundary walls 102

ausgestattet ist, welche gegenüber der Längserstreckung des Aerosolröhrchens 11 um einen Winkel oc geneigt sind. Der Winkel oc beträgt in diesem Fall zwischen etwa 25° bis etwa 30° . is equipped, which are inclined relative to the longitudinal extent of the aerosol tube 11 by an angle oc. The angle oc in this case is between about 25 ° to about 30 °.

Weiterhin ist aus Figur 6 ersichtlich, dass sich durch die geneigten Begrenzungswände 102 der Querschnitt der Aerosol - kammer 10 an deren unterem Ende auf den Querschnitt bzw. den Durchmesser des Aerosolröhrchens 11 reduziert. Hierdurch kann eine laminare Strömung ausgebildet werden, ohne dass am ersten Ende 111 des Aerosolröhrchens 11 Turbulenzen auf- treten, welche zu unerwünschten Abscheidungen des Aerosols an den Begrenzungswänden führen würden. Furthermore, it can be seen from FIG. 6 that the cross section of the aerosol chamber 10 at the lower end thereof is reduced by the inclined boundary walls 102 to the cross section or the diameter of the aerosol tube 11. As a result, a laminar flow can be formed without turbulence at the first end 111 of the aerosol tube 11. occur, which would lead to undesirable deposits of the aerosol on the boundary walls.

Weiterhin ist aus Figur 6 ersichtlich, wie das Aerosolröhr- chen 11 in der Fokussiergaskammer 13 mündet und das Aerosol, das Hüllgas und das Fokussiergas in die Druckdüse 12 Furthermore, it can be seen from FIG. 6 how the aerosol tube 11 opens into the focusing gas chamber 13 and the aerosol, the enveloping gas and the focusing gas flow into the pressure nozzle 12

eintreten. Das zweite Ende 122 der Druckdüse 12 ist verjüngt, um ein präzises Druckbild bzw. eine Abscheidung des Aerosols auf einen definierten Ort zu ermöglichen. enter. The second end 122 of the pressure nozzle 12 is tapered to allow a precise print image or a deposition of the aerosol to a defined location.

Figur 7 zeigt den Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Gleiche Bestandteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass sich die nachfolgende Beschreibung auf die Unterschiede beschränkt . Gemäß Figur 7 ist am unteren Ende der Aerosolkammer 10 ein Auffangvolumen 18 angeordnet. Das Auffangvolumen 18 ist so ausgebildet, dass Aerosol, welches an den Begrenzungswänden 102 in unerwünschter Weise abgeschieden wird, an den Begrenzungswänden 102 herabläuft und im Auffangvolumen 18 gesammelt wird. Hierdurch kann ein Verstopfen des Aerosolröhrchens 11 durch große Aerosoltropfen vermieden werden. Damit das Aerosol vom Boden 183 des Auffangvolumens 18 nicht in das erste Ende 111 des Aerosolröhrchens 11 eindringen kann, weist das Aerosolröhrchen 11 einen Überstand 115 auf. Figure 7 shows the cross section through a second embodiment of the invention. The same components are provided with the same reference numerals, so that the following description is limited to the differences. According to FIG. 7, a collecting volume 18 is arranged at the lower end of the aerosol chamber 10. The collection volume 18 is designed so that aerosol, which is deposited on the boundary walls 102 in an undesired manner, runs down the boundary walls 102 and is collected in the collection volume 18. As a result, clogging of the aerosol tube 11 can be avoided by large aerosol droplets. So that the aerosol from the bottom 183 of the collecting volume 18 can not penetrate into the first end 111 of the aerosol tube 11, the aerosol tube 11 has a projection 115.

Um eine laminare Strömung sicherzustellen, ist die Breite bzw. der Durchmesser der Aerosolkammer, der Durchmesser des Aerosolröhrchens 11 und der Abstand 118 so bemessen, dass die HüllgasStrömung mit dem Aerosol wirbelfrei in das To ensure a laminar flow, the width or the diameter of the aerosol chamber, the diameter of the aerosol tube 11 and the distance 118 is dimensioned so that the enveloping gas flow with the aerosol vortex-free in the

Aerosolröhrchen 11 eintreten kann. Aerosol tube 11 may occur.

Anhand von Figur 8 wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung erläutert. Diese unterscheidet sich von der vorangegangenen Ausführungsform primär darin, dass das A third embodiment of the invention will be explained with reference to FIG. This differs from the previous embodiment primarily in that the

Aerosol über einen ersten Einlass 104 in die Aerosolkammer eingeführt wird und das Hüllgas über einen separaten Hüll- gaseintritt 101 zugeführt wird. Der Hüllgaseintritt 101 weist eine Begrenzungswand 106 auf, welche den Hüllgasstrom in Richtung der Wandung 102 ablenkt und dadurch die laminare Strömung entlang der Wandung 102 ermöglicht. Aerosol is introduced via a first inlet 104 into the aerosol chamber and the enveloping gas is supplied via a separate Hüllgaseintritt 101. The envelope gas inlet 101 has a boundary wall 106, which deflects the Hüllgasstrom in the direction of the wall 102 and thereby allows the laminar flow along the wall 102.

Der Hüllgaseintritt 101 ist unterhalb des Aerosoleintritts 104 angeordnet, so dass durch den Eintritt des Aerosols entstehende Turbulenzen im oberen Bereich der Aerosolkammer dissipiert werden können. Sodann sinkt das Aerosol durch die Schwerkraft getrieben nach unten, bis es vom Hüllgasstrom erfasst wird. The enveloping gas inlet 101 is arranged below the aerosol inlet 104, so that turbulence resulting from the entry of the aerosol can be dissipated in the upper region of the aerosol chamber. Then, driven by gravity, the aerosol sinks down until it is detected by the envelope gas flow.

Figur 9 zeigt eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In diesem Fall ist der Hüllgaseintritt 101 oberhalb des Aerosoleintritts 104 angeordnet. Dieses Merkmal hat die Wirkung, dass das Aerosol zuverlässig vom Hüllgas transportiert wird, so dass der Druckkopf 1 zumindest in gewissen Grenzen lageunabhängig betrieben werden kann, da ein Absinken des Aerosols mit der Schwerkraft für die Figure 9 shows a fourth embodiment of the present invention. In this case, the Hüllgaseintritt 101 is disposed above the aerosol inlet 104. This feature has the effect that the aerosol is reliably transported by the sheath gas, so that the printhead 1 can be operated independently of position at least to a certain extent, since a drop in the aerosol with gravity for the

Funktionsweise nicht erforderlich ist. Operation is not required.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Of course, the invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The above description is therefore not to be considered as limiting, but as illustrative. The following claims are to be understood as meaning that a named feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of further features.

Claims

Ansprüche claims

1. Druckkopf (1) mit zumindest einer Aerosolkammer (10), zumindest einem Aerosolröhrchen (11) mit einem ersten Ende (111) und einem zweiten Ende (112) und zumindest einer Druckdüse (12), wobei im Betrieb des Druckkopfes (1) der Druckdüse (12) ein Aerosol aus der Aerosolkammer (10) über das Aerosolröhrchen (11) zuführbar ist, dadurch 1. printhead (1) having at least one aerosol chamber (10), at least one aerosol tube (11) having a first end (111) and a second end (112) and at least one pressure nozzle (12), wherein in operation of the print head (1) the pressure nozzle (12) an aerosol from the aerosol chamber (10) via the aerosol tube (11) can be supplied, characterized

gekennzeichnet, dass zumindest eine Begrenzungswand (102) der Aerosolkammer (10) konisch auf das erste Ende (111) des Aerosolröhrchen (11) zuläuft.  in that at least one boundary wall (102) of the aerosol chamber (10) tapers conically onto the first end (111) of the aerosol tube (11).

2. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aerosol von der Aerosolkammer (10) zur Druckdüse (12) mittels einer laminaren Strömung transportierbar ist. 2. Printhead according to claim 1, characterized in that the aerosol from the aerosol chamber (10) to the pressure nozzle (12) is transportable by means of a laminar flow.

3. Druckkopf nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ende (111) des Aerosolröhrchen (11) bündig in den Boden der Aerosolkammer eingesetzt ist . 3. Printhead according to one of claims 1 or 2, characterized in that the first end (111) of the aerosol tube (11) is inserted flush in the bottom of the aerosol chamber.

4. Druckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch 4. Printhead according to one of claims 1 to 3, characterized

gekennzeichnet, dass am Übergang vom Boden (103) der  characterized in that at the transition from the bottom (103) of

Aerosolkammer (10) zum ersten Ende (111) des Aerosolröhr- chens (11) eine Fase (113) ausgebildet ist.  Aerosol chamber (10) to the first end (111) of the Aerosolröhr- Chen (11) has a chamfer (113) is formed.

5. Druckkopf nach einem der Ansprüche 1 oder 2, 5. Printhead according to one of claims 1 or 2,

gekennzeichnet, dass am ersten Ende (111) des Aerosolröhr- chens (11) ein Auffangvolumen (18) ausgebildet ist.  in that a collecting volume (18) is formed at the first end (111) of the aerosol tube (11).

6. Druckkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ende (111) des Aerosolröhrchens (11) über den Boden (183) des Auffangvolumens (18) übersteht. 6. Printhead according to claim 5, characterized in that the first end (111) of the aerosol tube (11) projects beyond the bottom (183) of the collecting volume (18).

7. Druckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch 7. Printhead according to one of claims 1 to 6, characterized

gekennzeichnet, dass die Wände (102) der Aerosolkammer (10) einen Winkel (a) von weniger als 45° oder weniger als 30° zur Längserstreckung des Aerosolröhrchens (11) einschließen . characterized in that the walls (102) of the aerosol chamber (10) are at an angle (a) of less than 45 ° or less than 30 ° to the longitudinal extension of the aerosol tube (11).

8. Druckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiterhin enthaltend einen Hüllgaseintritt (101) , mittels welchem ein laminarer Gasstrom entlang der Wandung (102) der 8. Printhead according to one of claims 1 to 7, further comprising a Hüllgaseintritt (101), by means of which a laminar gas flow along the wall (102) of the

Aerosolkammer (10) ausbildbar ist.  Aerosol chamber (10) can be formed.

9. Druckkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hüllgaseintritt (101) eine Begrenzungswand (106) enthält, welche in einem Längsabschnitt parallel zur 9. Printhead according to claim 8, characterized in that the Hüllgaseintritt (101) includes a boundary wall (106), which in a longitudinal section parallel to

Wandung (102) der Aerosolkammer (10) verläuft.  Wall (102) of the aerosol chamber (10) extends.

10. Druckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch 10. Printhead according to one of claims 1 to 7, characterized

gekennzeichnet, dass die Anzahl der Aerosolröhrchen (11) und die Anzahl der Druckdüsen (12) zwischen 10 und 150 oder zwischen 60 und 100 beträgt.  in that the number of aerosol tubes (11) and the number of pressure nozzles (12) is between 10 and 150 or between 60 and 100.

11. Aerosol -Druckverfahren, enthaltend die folgenden 11. Aerosol printing process containing the following

Schritte :  Steps :

- Erzeugen eines Aerosols,  Generating an aerosol,

- Einbringen des Aerosols in zumindest eine Aerosolkammer (10) ,  Introducing the aerosol into at least one aerosol chamber (10),

- Einbringen einer laminaren Strömung eines Hüllgases in die Aerosolkammer (10) ,  Introducing a laminar flow of an enveloping gas into the aerosol chamber (10),

- Transportieren des Aerosols von der Aerosolkammer (10) zur Druckdüse (12) durch ein Aerosolröhrchen (11) mittels der laminaren Strömung.  - Transporting the aerosol from the aerosol chamber (10) to the pressure nozzle (12) through an aerosol tube (11) by means of the laminar flow.

12. Verfahren (1) nach Anspruch 11, weiterhin enthaltend den folgenden Schritt: Einbringen eines Fokussiergases in die Druckdüse (12) . The method (1) according to claim 11, further comprising the step of: introducing a focusing gas into the pressure nozzle (12).

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Fokussiergas und/oder das Hüllgas Stickstoff und/oder Argon und/oder Xenon und/oder Helium enthält . 13. The method according to any one of claims 11 or 12, characterized in that the focusing gas and / or the enveloping gas contains nitrogen and / or argon and / or xenon and / or helium.

14. Aerosol -Drucker mit einen Druckkopf nach einem der 14. Aerosol printer with a printhead after one of

Ansprüche 1 bis 10.  Claims 1 to 10.