Lateraler Inkjetkopf für enge Spalten
Externes Schlagventil, oben links, horizontal liegend mit Standardkomponenten ergänzt und so auf den MEMS-Düsenblock führend. Darin sind dann durch das Glasfenster fünf Düsen sichtbar
Ein neues Konzept der Inkjet-Technik nutzt die intrinsisch geringe Konstruktionshöhe von MEMS-Bauteilen aus. Da die Düse nicht stirnseitig, sondern lateral angebracht wird, können Tropfen auch in schmalen Spalten deponiert werden.
Wenn man von Inkjet und Drop-on-Demand spricht, denkt man unmittelbar an Tintenstrahldüsenköpfe, Pipettier- und Aliquotiersysteme, oder an 3D-Printing. Hierbei handelt es sich um Systeme, bei denen es um eine möglichst enge Positionierung der unabhängig steuerbaren und befüllbaren Düsen geht. Darum sind diese Systeme als Druckköpfe konzipiert. Das heißt, sie sind nach oben nicht primär limitiert.
Es gibt jedoch eine Kategorie von Anwendungen solcher Inkjet- und Drop-on-Demand-Systeme, bei denen ein Tropfen an einer bestimmten Stelle in einem besonders schmalen Spalt deponiert werden soll. In dieser Situation ist es damit schon aus rein geometrischen Gründen unmöglich, von der Spaltseite einen Tintenstrahl (oder Tropfen), mag er auch noch so gradlinig sein, von der Seite an die Position einzuschießen.
Für solche Anwendungen wurde an der Fachhochschule Ostschweiz ein Konzept entworfen, realisiert und in industriellem Umfeld getestet, welches die intrinsisch geringe Konstruktionshöhe von MEMS-Bauteilen ausnutzt.
MEMS-Konstruktion
Faktisch resultiert die Lösung darin, dass die Düse nicht stirnseitig angebracht wird, sondern lateral, was herstellungstechnisch ohnehin viel einfacher ist (Bild 1). Die Grundelemente klassischer MEMS-Inkjet-Technologie können auch hier verwendet werden, allerdings sind die Strömungsverhältnisse, auch insbesondere in Bezug auf die Schwerkraft und die unter Umständen langen Kanäle, anders. Zwei Wege der Realisierung wurden verfolgt:
- Typ A – Elektromagentische Ventillösung (Bild 4): Käufliche Systemkomponenten und am Ende eine passive MEMS-Düse mit Glasdeckel zur Sichtkontrolle, Düse eventuell disposable, auch für höhere Viskositäten
- Typ B – Piezokeramische Lösung (Bild 5): kompakt, autonom […]
Institut
Institut für Mikrotechnik und Photonik, IMP,
OST-Ostschweizer Fachhochschule
CH-9471 Buchs
Industriepartner
Leister Technologies AG
CH-6056 Kaegiswil
CHT Switzerland AG
CH-9462 Montlingen