DE102011086056A1

DE102011086056A1 - Device for applying liquids to material webs e.g. paper webs in printing processes, has print chip having micromechanically made nozzles that are arranged in rows array in print chips corresponding to width of web

Info

Publication number: DE102011086056A1
Application number: DE201110086056
Authority: DE
Inventors: Prof. Dr.-Ing. Wehl Wolfgang
Original assignee: HOCHSCHULE HEILBRONN INST fur ANGEWANDTE FORSCHUNG; Hochschule Heilbronn Institut fur Angewandte Forschung
Current assignee: HOCHSCHULE HEILBRONN INST fur ANGEWANDTE FORSCHUNG; Hochschule Heilbronn Institut fur Angewandte Forschung
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2013-05-16

Abstract

The device (10) has pump or pressure piston supply unit (2) and print chip (4) which are arranged above material web (1) for applying the liquid. Each print chip has several nozzles (5) that are micromechanically made from a silicon wafer in the micrometer range. The nozzles are arranged in rows array in print chips corresponding to the width of the web. The supply unit has setting unit (7,8) to the variably set the supply pressure.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbringen von Flüssigkeiten auf Warenbahnen, wie zum Beispiel auf Papierbahnen in Druckprozessen. Bei heutigen Druckanlagen, wie zum Beispiel den Rollenoffsetdruckanlagen, werden nach dem Druckvorgang die bedruckten Bahnen getrocknet, so dass anschließend die Feuchtigkeit der Papierbahn fast vollständig entzogen ist. Wenn die Papierbahnen stark entfeuchtet sind, kann dies zu Nachteilen in der nachfolgenden Verarbeitung und zu Qualitätseinbußen führen: Die trockenen Papierbahnen neigen dazu, sich zu verwellen und elektrostatisch aufzuladen. Das führt dazu, dass sie diese trockenen Papiere nicht mehr ordnungsgemäß handhaben und transportieren lassen. Um dies zu verhindern, werden im Stand der Technik Vorrichtungen zum Befeuchten oder Rückbefeuchten von Warenbahnen verwendet. Das Ziel dieser Rückbefeuchtungssysteme ist es, die ursprünglich – vor dem Druckbeginn – im Material enthaltene Feuchtigkeit wiederherzustellen.The present invention relates to a device for applying liquids to webs, such as on paper webs in printing processes. In today's printing systems, such as the web offset printing systems, the printed webs are dried after printing, so that then the moisture of the paper web is almost completely removed. If the paper webs are heavily dehumidified, this can lead to disadvantages in the subsequent processing and quality losses: The dry paper webs tend to be curled and electrostatically charged. As a result, they no longer handle and transport these dry papers properly. In order to prevent this, devices for moistening or rewetting material webs are used in the prior art. The goal of these rewet systems is to restore the moisture originally contained in the material before it starts printing.

Im Stand der Technik wurden Systeme zum Aufbringen von Flüssigkeiten auf Warenbahnen vorgeschlagen, die entweder mit Walzen zum Auftragen der Flüssigkeit, mit Düsen oder mit sogenannten Rotationszerstäubern gearbeitet haben. Die Walzensysteme bestehen aus einer oder mehreren Walzen, die in einer Wanne mit Flüssigkeit eingetaucht sind und quasi über eine Aufnahme der Flüssigkeit an der Oberfläche die Warenbahnen wieder befeuchten oder mit anderen Flüssigkeiten tränken. Bei den Systemen aus dem Stand der Technik, welche Düsen verwendet haben, wurde über den kontinuierlich vorbeilaufenden Warenbahnen eine Mehrzahl von Düsen nebeneinander montiert, um die aufzubringende Flüssigkeit zu zerstäuben. Ein Problem bei diesen Systemen besteht darin, dass es mit solchen Sprühdüsen schwierig ist, einen gleichmäßigen, flächigen Auftrag der Flüssigkeiten zu erreichen. Je nach Form der Düsen und dem momentanen Eingangsdruck kam es häufig zu Bereichen, in denen zu viel Flüssigkeit aufgebracht wurde – sogenannte Übersprühung – oder es gab Stellen, an denen ein Feuchtigkeitsauftrag gar nicht stattfand. Bei den sogenannten Rotationszerstäubern zum Aufbringen von Flüssigkeiten auf Warenbahnen werden rotierende Scheiben mit einem Flüssigkeitsfilm benetzt, der aufgrund der Rotation dann im laufenden Prozess zerstäubt wird. Diese Systeme konnten zwar in gewissen Grenzen eine gezielte Variierung der Größe von Tropfen der aufzubringenden Flüssigkeiten erreichen. Das Verfahren hat jedoch auch gravierende Nachteile und Einsatzbeschränkungen. So lässt sich die aufgetragene Flüssigkeitsmenge für den Stop-and-Go-Betrieb moderner Druckanlagen nicht schnell genug starten, variieren und stoppen. Da der größte Teil der zerstäubten Flüssigkeit nicht aufgetragen wird sondern in der Maschine zirkuliert, ist das Auftragen von anderem als reinem Wasser sehr problematisch. Andere Flüssigkeiten als reines Wasser neigen nämlich dazu, sich beim ständigen Zirkulieren zu entmischen, nicht stöchiometrisch zu verdunsten oder Innenteile der Anlage zu kontaminieren oder gar zu verstopfen.In the prior art systems have been proposed for applying liquids to webs, which have either worked with rollers for applying the liquid, with nozzles or with so-called Rotationszerstäubern. The roller systems consist of one or more rollers, which are immersed in a tub of liquid and quasi moistening about a recording of the liquid on the surface of the webs or soak with other liquids. In the prior art systems which used nozzles, a plurality of nozzles were mounted side by side over the webs passing continuously to atomize the liquid to be applied. A problem with these systems is that with such spray nozzles it is difficult to achieve a uniform, flat application of the liquids. Depending on the shape of the nozzles and the current inlet pressure, there were often areas in which too much liquid was applied - so-called overspray - or there were places where a moisture application did not take place. In the so-called rotary atomizers for applying liquids to webs rotating discs are wetted with a liquid film, which is then atomized due to the rotation in the running process. To be sure, within certain limits, these systems were able to achieve a targeted variation in the size of drops of the liquids to be applied. However, the method also has serious disadvantages and usage restrictions. Thus, the amount of liquid applied for the stop-and-go operation of modern printing systems can not start fast enough, vary and stop. Since most of the atomized liquid is not applied but circulates in the machine, the application of other than pure water is very problematic. For liquids other than pure water tend to segregate as they circulate, to not evaporate stoichiometrically, or to contaminate or even clog internal parts of the system.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Aufbringen von Flüssigkeiten auf Warenbahnen vorzuschlagen, mit welcher ein möglichst gleichmäßiger Auftrag der Flüssigkeiten ermöglicht wird und zudem eine größere Variabilität und schnellere Anpassung der Flüssigkeitsmenge durchführbar ist. Die Vorrichtung nach der Erfindung soll außerdem einen sehr präzisen Auftrag von Flüssigkeiten auf Warenbahnen ermöglichen und sich auch für niederviskose Flüssigkeitsgemische jeglicher Art eignen. Diese Aufgabe wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.In contrast, it is the object of the present invention to provide a device for applying liquids to webs, with which a uniform possible application of liquids is made possible and also a greater variability and faster adjustment of the amount of liquid is feasible. The device according to the invention should also allow a very precise application of liquids on webs and are also suitable for low-viscosity liquid mixtures of any kind. This object is achieved with the device according to the invention with the features of claim 1. Advantageous embodiments and modifications of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Vorrichtung zum Aufbringen von Flüssigkeiten auf Warenbahnen nach der Erfindung weist eine Versorgungseinheit auf, die mit mindestens einer Pumpe oder mindestens einem Druckkolben versehen ist, sowie mindestens einen Druckchip, welcher über der Warenbahn für das Aufbringen der Flüssigkeit angeordnet ist, wobei die Vorrichtung auf die Breite der Warenbahn angepasst ist und der Druckchip eine Mehrzahl von Düsen enthält. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen durch mikromechanische Ätzverfahren in Siliciumwafern hergestellt werden und in allen Dimensionen nur wenige Mikrometer groß sind. Innerhalb eines Druckchips sind die Düsen in einer Reihe angeordnet. Reicht die Länge eines Chips für die Breite der Warenbahn nicht aus – was meistens der Fall sein wird – so lassen sich beliebig viele Druckchips leicht versetzt zueinander in zwei Reihen in eine gemeinsame Druckleiste montieren. Für die Versorgung aller Düsen eines oder mehrerer Druckchips genügt eine einzige Hochdruckpumpe oder ein einziger Druckkolben. Um die aufgetragene Flüssigkeitsmenge variieren zu können, muss nur der Druck der Pumpe oder die Bewegungsgeschwindigkeit des Druckkolbens angepasst werden. Es wird somit eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Düsen im Mikrometerbereich bereitgestellt, die gemeinsam beispielsweise über eine Hochdruckpumpe mit der aufzutragenden Flüssigkeit versorgt werden. Die Größe der mikromechanisch in dem Siliciumchip bzw. -wafer hergestellten Düsen ist an der Austrittsseite in einem solchen Bereich gewählt, dass die mit hohem Druck zugeführte Flüssigkeit unmittelbar nach dem Austreten in viele kleine Tröpfchen zerfällt. Dadurch werden gleichmäßig über die Breite der Warenbahn kleine Tröpfchen der Flüssigkeit aufgetragen, ohne dass es zu Bereichen kommt, in denen zu viel Flüssigkeit auf die Warenbahn gelangt, oder gar zu Bereichen, in denen gar keine Flüssigkeit auf die Warenbahn gelangt. Dadurch, dass die Vielzahl von Düsen mit mikromechanisch hergestellten Düsen über eine gemeinsame Versorgungseinheit mit der Flüssigkeit versorgt wird, ist die Vorrichtung vergleichsweise einfach aufgebaut und erfordert nicht wie beispielsweise die sogenannten Drop-on-Demand-Systeme für das Auftragen von Tinte auf Papier ein einzelnes Ansteuern der jeweiligen Düsen. Die Versorgungseinheit ist außerdem mit Mitteln für das variable Einstellen des Versorgungsdrucks versehen, wodurch eine große Modulierbarkeit des Drucks beim Aufbringen der Flüssigkeit erreicht wird. Durch den in einem relativ großen Bereich modulierbaren Versorgungsdruck kann gezielt je nach den Anforderungen die Menge an aufgetragener Flüssigkeit variiert werden. Die Vorrichtung nach der Erfindung ist außerdem dazu geeignet, sehr schnell das Aufbringen von Flüssigkeit abzustellen oder zu verändern, da zwischen der zentralen Versorgungseinheit mit der Hochdruckpumpe bzw. den Druckkolben und der Druckleiste ein schnell schaltendes Ventil vorgesehen wird.The device for applying liquids to webs according to the invention comprises a supply unit, which is provided with at least one pump or at least one pressure piston, and at least one pressure chip, which is arranged above the web for applying the liquid, wherein the device on the Width of the web is adjusted and the print chip contains a plurality of nozzles. The device is characterized in that the nozzles are produced by micromechanical etching in silicon wafers and are only a few micrometers in all dimensions. Within a print chip, the nozzles are arranged in a row. If the length of a chip is not sufficient for the width of the material web - which will usually be the case - any number of printing chips can be mounted slightly offset from one another in two rows in a common pressure bar. For the supply of all nozzles of one or more pressure chips, a single high-pressure pump or a single pressure piston is sufficient. In order to vary the amount of liquid applied, it is only necessary to adjust the pressure of the pump or the speed of movement of the pressure piston. It is thus provided a plurality of juxtaposed nozzles in the micrometer range, which are supplied together, for example via a high pressure pump with the liquid to be applied. The size of the micromechanically produced nozzles in the silicon chip or wafer is selected on the outlet side in such a range that the high-pressure liquid decomposes immediately after leaving into many small droplets. As a result, evenly over the width of the web small droplets of liquid are applied without it comes to areas where too much liquid the web reaches, or even to areas where no liquid reaches the web. The fact that the plurality of nozzles are supplied with micromechanically produced nozzles via a common supply unit with the liquid, the device is relatively simple and does not require such as the so-called drop-on-demand systems for applying ink to paper a single Activation of the respective nozzles. The supply unit is also provided with means for the variable adjustment of the supply pressure, whereby a large modulation of the pressure during application of the liquid is achieved. Due to the supply pressure that can be modulated in a relatively wide range, the amount of liquid applied can be varied in a targeted manner, depending on the requirements. The device according to the invention is also suitable for stopping or changing the application of liquid very quickly, since a fast-switching valve is provided between the central supply unit with the high-pressure pump or the pressure piston and the pressure strip.

Die Vorrichtung kann zum einen über ein Verstellen der Hochdruckpumpe gesteuert werden und/oder mit den Mitteln zum variablen Einstellen des Versorgungsdrucks. Als Mittel für das Einstellen des Versorgungsdrucks kommen beispielsweise verstellbare Ventile, ansteuerbare Drosseln oder ähnliches in Frage. Dem Fachmann des Gebiets sind hier verschiedene Mittel bekannt, die vergleichsweise einfach in der Vorrichtung mit mindestens einer zentralen Versorgungseinheit integriert werden können. Durch den Siliciumwafer bzw. dem daraus hergestellten Siliciumchip mit den mikromechanisch geformten Düsen können sehr kleine Durchmesser der Austrittsöffnungen der Düsen realisiert werden, die im Bereich von einigen Mikrometern liegen können, was zu Vorteilen in der Auftragung von Flüssigkeiten führt: Die unter hohem Druck durch die Düsen geförderten Flüssigkeiten werden unmittelbar nach dem Austreten in viele kleine Tröpfchen zerteilt, so dass quasi eine Art gleichmäßiger Tröpfchennebel auf die Warenbahn aufgetragen wird. Die Vorrichtung ist nicht zuletzt zum Auftragen von verschiedenen Flüssigkeiten wie reinem Wasser zum Rückbefeuchten von Papierbahnen in Druckprozessen oder auch zum Auftragen von Suspensionen, Emulsionen oder Lösungen geeignet, da die Düsen mit den in einem Siliciumwafer mikromechanisch hergestellten Öffnungen und Flüssigkeitskanälen eine recht große Bandbreite von Flüssigkeiten verarbeiten können.The device can be controlled on the one hand via an adjustment of the high-pressure pump and / or with the means for variably adjusting the supply pressure. As a means for adjusting the supply pressure, for example, adjustable valves, controllable throttles or the like come into question. The person skilled in the art is aware of various means which can be integrated comparatively easily in the device with at least one central supply unit. By means of the silicon wafer or the silicon chip produced therefrom with the micromechanically shaped nozzles, very small diameters of the outlet openings of the nozzles can be realized, which can be in the range of a few micrometers, which leads to advantages in the application of liquids Nozzles conveyed liquids are divided into many small droplets immediately after the emergence, so that quasi a kind uniform droplet mist is applied to the material web. The device is not least suitable for applying various liquids such as pure water for rewetting paper webs in printing processes or for applying suspensions, emulsions or solutions, since the nozzles with the micromechanically produced openings and liquid channels in a silicon wafer, a fairly wide range of liquids can handle.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Druckchip der Vorrichtung einen mindestens zweigeteilten Aufbau mit einerseits einem Düsenchip mit einer Vielzahl von Düsen bzw. Öffnungen und mit andererseits einem Deckelchip mit einem oder mehreren Zufuhrkanälen für die Zufuhr der Flüssigkeit auf. Düsenchip und Deckelchip lassen sich unabhängig voneinander auf getrennten Wafern herstellen, wobei der Deckelchip sowohl aus einem Silicium- als auch aus einem Glaswafer hergestellt werden kann. Nach dem Herstellen der zwei Wafer werden diese durch ein mikrotechnisches Verbindungsverfahren, z. B. dem „Anodischen Bonden“ unlösbar verbunden. Nach dem mikrotechnischen Verbinden lassen sich die Druckchips mit einer Wafersäge separieren. Der zweiteilige Aufbau des Druckchips aus einem Düsenchip und einem Deckelchip hat fast nur Vorteile: Die mechanische Stabilität des Druckchips ist viel größer als die der beiden Einzelteile. Die Düsen lassen sich unabhängig von den Versorgungskanälen mit optimalen Prozessen fertigen. Zwischen Deckelchip und Düsenchip lassen sich durch einen zusätzlichen Prozess integrierte Filterstrukturen einätzen, so dass der Chip nach dem mikrotechnischen Verbinden inhärent vor Verschmutzung durch zu große Partikel geschützt ist. Durch geschicktes Anordnen mehrerer Zufuhrkanäle im Deckelchip ist später eine Rückspülung und Reinigung der integrierten Filterstrukturen möglich. Einzig bekannter Nachteil des zweiteiligen Chipaufbaus sind die etwas höheren Material- und Fertigungskosten.According to a further advantageous embodiment of the invention, the pressure chip of the device has an at least two-part construction with on the one hand a nozzle chip with a plurality of nozzles or openings and on the other hand a lid chip with one or more supply channels for the supply of the liquid. The die chip and cover chip can be manufactured independently on separate wafers, wherein the cover chip can be made from both a silicon wafer and a glass wafer. After producing the two wafers, these are replaced by a microtechnical connection method, for. B. the "Anodic bonding" inextricably linked. After microtechnical connection, the pressure chips can be separated with a wafer saw. The two-part structure of the print chip consisting of a die chip and a cover chip has almost only advantages: The mechanical stability of the print chip is much greater than that of the two individual parts. The nozzles can be manufactured with optimal processes independent of the supply channels. Between the cover chip and the die chip, an additional process can be used to integrate integrated filter structures, so that the chip is inherently protected against contamination by particles that are too large after the microtechnical connection. By cleverly arranging a plurality of supply channels in the cover chip, a backwashing and cleaning of the integrated filter structures is possible later. Only known disadvantage of the two-part chip structure are the slightly higher material and manufacturing costs.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine gemeinsame Düsenvorkammer für eine Vielzahl der Düsen in dem Druckchip gemeinsam vorgesehen. Die gemeinsame Düsenvorkammer hat den Vorteil, dass sich die Düsen sehr eng nebeneinander anordnen lassen und der Gesamtchip viel kleiner werden kann als wenn man jeder Düse eine eigene Düsenvorkammer zuordnen würde.According to a further advantageous embodiment of the invention, a common nozzle pre-chamber for a plurality of nozzles in the pressure chip is provided in common. The common nozzle pre-chamber has the advantage that the nozzles can be arranged very close together and the total chip can be much smaller than if you assign each nozzle its own nozzle pre-chamber.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Versorgungseinheit eine frequenzgesteuerte Pumpe mit variablem bzw. variierbarem Versorgungsdruck auf. Der Versorgungsdruck der Versorgungseinheit liegt nach einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung in einem Bereich von 0,1 bis 25 bar. Je nach Bedarf und Anwendungsfall kann somit der Versorgungsdruck in einem relativ großen Bereich moduliert werden. Die Vorrichtung ist dadurch flexibel einstellbar auf die jeweiligen Anwendungsfälle. Die Stärke einer Befeuchtung beispielsweise von Papierbahnen in Druckprozessen kann quasi beliebig verändert werden, und zwar dies auch sehr schnell im laufenden Herstellungsprozess, ohne dass hierzu aufwendige Steuerungen von einzelnen Bauteilen notwendig sind. Die gemeinsame Versorgungseinheit wird einfach auf den jeweiligen Anwendungsfall eingestellt und die Menge von aufgetragener Flüssigkeit so für alle Düsen des Druckchips gemeinsam variiert.According to a further advantageous embodiment of the invention, the supply unit has a frequency-controlled pump with variable or variable supply pressure. The supply pressure of the supply unit is according to an advantageous aspect of the invention in a range of 0.1 to 25 bar. Depending on requirements and application, the supply pressure can thus be modulated in a relatively large range. The device is thus flexibly adjustable to the respective applications. The strength of a humidification, for example of paper webs in printing processes can be virtually arbitrarily changed, and indeed this very quickly in the current manufacturing process, without the need for complex controls of individual components are necessary. The common supply unit is easily adjusted to the particular application and the amount of liquid applied so varies for all nozzles of the print chip together.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein schnell schaltendes Ventil für das gemeinsame Einschalten und Ausschalten der Flüssigkeitsversorgung der Düsen vorgesehen. Eine Aufbringung der Flüssigkeit kann so schnell abgestellt werden. Sobald das Ventil geschaltet wird, wird keine Flüssigkeit mehr an die Düsen der Düsenleiste geliefert. Umgekehrt kann die Vorrichtung hierdurch auch sehr schnell wieder eingeschaltet werden, so dass eine unmittelbare Versprühung der aufzutragenden Flüssigkeit erfolgen kann. Auch hierdurch lässt sich die aufgetragene Flüssigkeitsmenge sehr schnell mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung variieren. Trotzdem ist die Vorrichtung vergleichsweise einfach aufgebaut und dennoch sehr präzise im Flüssigkeitsauftrag – sowohl was die Verteilung angeht als auch was die Menge der Flüssigkeit betrifft.According to a further advantageous embodiment of the invention is a fast-switching valve for the common switching on and off the liquid supply of the nozzles provided. An application of the liquid can be turned off so quickly. As soon as the valve is switched, no liquid is supplied to the nozzles of the nozzle bar. Conversely, the device can thereby be switched on again very quickly, so that an immediate spraying of the liquid to be applied can take place. This also makes it possible to vary the amount of liquid applied very quickly with the device according to the invention. Nevertheless, the device is relatively simple and yet very precise in the liquid application - both in terms of distribution and as regards the amount of liquid.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Flüssigkeit nicht durch eine Pumpe sondern durch eine Kolbeneinrichtung in die Druckchips gefördert. Die Dosierung mit einem Kolben hat den Vorteil, dass sich der Flüssigkeitsstrom extrem präzise einstellen lässt, da er sich direkt proportional aus dem Produkt der Kolbenfläche und der Kolbengeschwindigkeit ergibt. Bei einer Pumpe gibt es dagegen viele äußere Einflüsse, wie z. B. die Temperatur, die Viskosität, geometrische Toleranzen in den Düsen, die den Flüssigkeitsstrom auch bei konstantem Druck beeinflussen. Da eine Kolbenbewegung immer endlich ist, müssen für einen kontinuierlichen Betrieb mindestens zwei Kolbeneinrichtungen vorgesehen werden, so dass immer ein Kolben Flüssigkeit zu den Druckchips fördert, während der andere wieder mit Flüssigkeit befüllt wird. Denkbar ist jedoch auch, dass eine Kolbeneinrichtungen mit zwei Kammern in Kombination mit mehreren Ventilen in beide Bewegungsrichtungen Flüssigkeit zu den Druckchips fördert.According to a further advantageous embodiment of the invention, the liquid is not conveyed by a pump but by a piston device in the pressure chips. Metering with a piston has the advantage that the fluid flow can be set extremely precisely, as it results directly proportional to the product of the piston area and the piston speed. In a pump, however, there are many external influences, such. As the temperature, the viscosity, geometric tolerances in the nozzles, which influence the liquid flow even at constant pressure. Since a piston movement is always finite, at least two piston devices must be provided for continuous operation, so that always a piston promotes fluid to the pressure chips, while the other is filled with liquid again. However, it is also conceivable that a piston device with two chambers in combination with a plurality of valves in both directions promotes fluid to the pressure chips.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Pulsator oder eine Pulsationserzeugungseinrichtung vorgesehen, welche angepasst ist, eine Druckoberwelle auf der Versorgungsseite des Druckchips hervorzurufen. Die Erzeugung einer Druckoberwelle in dem Druckchip hat insbesondere bei niedrigeren Drücken den Vorteil, dass die Kapillarkräfte in den Düsen kurzzeitig überwunden werden, und so aus alle Düsen regelmäßig kleine Tröpfchen ausgestoßen werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, a pulsator or a pulsation generating device is provided, which is adapted to cause a pressure harmonic on the supply side of the print chip. The generation of a pressure harmonic in the pressure chip has the advantage, in particular at lower pressures, that the capillary forces in the nozzles are temporarily overcome, and thus small droplets are regularly ejected from all the nozzles.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Düsen des Druckchips eine oder mehrere Düsenvorkammern in Form einer invertierten Pyramide oder eines Dachprismas auf. Derartige Geometrien lassen sich in einkristallinem (100)-Silicium durch das „Anisotrope KOH-Ätzen“ einfach und preiswert herstellen. Die Öffnungen der Düsen liegen vorzugsweise in einem Bereich von 7 bis 40 µm, weiter vorzugsweise 10 bis 30 µm. Ein solcher Größenbereich hat sich für eine Aufbringung von verschiedenen Flüssigkeiten als besonders günstig erwiesen. Aufgrund von Untersuchungen des Erfinders konnte bei dieser Größenordnung eine gute Zerstäubung von unter hohem Druck herausgepressten Flüssigkeiten erreicht werden, so dass ein gleichmäßiger und kontinuierlicher Auftrag von Flüssigkeiten über eine vergleichsweise große Fläche mit der Vorrichtung gewährleistet ist.According to a further advantageous embodiment of the invention, the nozzles of the printing chip on one or more Düsenvorkammern in the form of an inverted pyramid or a roof prism. Such geometries can be produced simply and inexpensively in monocrystalline (100) silicon by the "anisotropic KOH etching". The openings of the nozzles are preferably in a range of 7 to 40 microns, more preferably 10 to 30 microns. Such a size range has proved to be particularly favorable for application of various liquids. On the basis of investigations by the inventor, good atomization of liquids pressed out under high pressure could be achieved with this order of magnitude, so that a uniform and continuous application of liquids over a comparatively large area with the device is ensured.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein in dem Druckchip integrierter, mikromechanisch hergestellter Mikrofilter vorgesehen. Der Mikrofilter weist vorzugsweise Filteröffnungen auf, die etwas kleiner sind als die Öffnungen der Düsen. Hierdurch werden Schmutzpartikel oder ähnliches aus den Flüssigkeiten zurückgehalten, so dass die Düsen nicht verstopfen. Zusätzlich zu dem im Druckchip integrierten mikromechanischen Filter ist es vorteilhaft, in die Flüssigkeitszufuhrleitungen einen oder mehrere Maschenfiltergewebe einzubringen. Damit lässt sich ein vorschnelles Zusetzen der im Chip integrierten Filter verhindern. Nach einem diesbezüglichen weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung ist des Weiteren in einer Versorgungsleitung ein Vorfilter eingebaut, der dann quasi eine doppelte oder kaskadenförmige Filterung der Flüssigkeiten vor dem Eintreffen in den Druckchips ausführt.According to a further advantageous embodiment of the invention, an integrated micromechanically produced microfilter is provided in the pressure chip. The microfilter preferably has filter openings that are slightly smaller than the openings of the nozzles. As a result, dirt particles or the like are retained from the liquids, so that the nozzles do not clog. In addition to the micromechanical filter integrated in the pressure chip, it is advantageous to introduce one or more mesh filter fabrics into the liquid feed lines. This prevents premature clogging of the filters integrated in the chip. According to a related further advantageous aspect of the invention, a pre-filter is further incorporated in a supply line, which then performs quasi a double or cascade-shaped filtering of the liquids prior to arrival in the pressure chips.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Düsenchip eine gemeinsame Düsenvorkammer für die Vielzahl von Düsen vorgesehen. Des Weiteren können nach diesem Aspekt neben der gemeinsamen Düsenvorkammer noch mindestens zwei Versorgungskanäle vorgesehen sein. Die gemeinsame Düsenvorkammer sowie die Versorgungskanäle weisen aus Fertigungsgründen vorzugsweise einen dreieckigen Querschnitt auf. Zwischen der Düsenvorkammer und den beiden Versorgungskanälen befindet sich jeweils ein schmaler Steg, in den eine Vielzahl sehr schmaler, flacher Gräben eingeätzt werden. Nach Abdecken der Gräben mit dem Deckelchip werden die Gräben zu Filterkanälen. Der Querschnitt und die Länge der Filterkanäle lässt sich mikrotechnisch sehr präzise fertigen.According to a further advantageous embodiment of the invention, a common Düsenvorkammer for the plurality of nozzles is provided in the nozzle chip. Furthermore, according to this aspect, at least two supply channels may be provided in addition to the common nozzle prechamber. The common nozzle prechamber and the supply channels preferably have a triangular cross section for manufacturing reasons. Between the nozzle pre-chamber and the two supply channels is in each case a narrow web, into which a large number of very narrow, shallow trenches are etched. After covering the trenches with the lid chip, the trenches become filter channels. The cross section and the length of the filter channels can be produced very precisely microtechnically.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Druckchips als einzeln austauschbare Teile in einem gemeinsamen Chipträger montiert. Mit dieser Maßnahme können einzelne Druckchips bei einer Beschädigung oder einem Verstopfen aufgrund von Partikeln oder ähnlichem leicht ausgetauscht werden. Die Funktionsweise der Vorrichtung ist damit langfristig gewährleistet.According to a further advantageous embodiment of the invention, the pressure chips are mounted as individually replaceable parts in a common chip carrier. With this measure, individual printing chips can easily be replaced in case of damage or clogging due to particles or the like. The operation of the device is thus guaranteed long term.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Vielzahl von Düsen des Druckchips einen pyramidalen oder dachprismaförmigen Flüssigkeitseinlass auf, welcher durch ein anisotropes Ätzen eines Siliciumwafers hergestellt ist, sowie Öffnungen für den Flüssigkeitsauslass, welche durch ein Trockenätzen hergestellt sind. Mit diesen Methoden lassen sich auf vergleichsweise kostengünstige Art und Weise die Einlassbereiche und Öffnungen im Mikrometerbereich der Düsen herstellen. Die genannten Verfahren haben zudem den Vorteil, dass ein dachprismaförmiger oder pyramidaler Einlass durch das anisotrope Ätzen eines Siliciumwafers automatisch entsteht und keine aufwendigen Bearbeitungen des Materials mehr erforderlich sind.According to a further advantageous embodiment of the invention, the plurality of nozzles of the printing chip on a pyramidal or roof prism-shaped liquid inlet, which is made by an anisotropic etching of a silicon wafer, and openings for the liquid outlet, which are prepared by a dry etching. With these methods can be compared to cost-effective way to establish the inlet areas and openings in the micrometer range of the nozzles. The said methods also have the advantage that a roof-prism-shaped or pyramidal inlet is created automatically by the anisotropic etching of a silicon wafer and no elaborate processing of the material is required.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein System zur Rückspülung für eine Reinigung der Düsen und/oder der Versorgungskanäle vorgesehen. Das System zur Rückspülung kann gezielt eingestellt werden, so dass eine periodische Reinigung sämtlicher Düsen und Kanäle der Vorrichtung durchgeführt werden kann.According to a further advantageous embodiment of the invention, a system for backwashing for cleaning the nozzles and / or the supply channels is provided. The system for backwashing can be set selectively, so that a periodic cleaning of all nozzles and channels of the device can be performed.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden sämtliche Düsen des Druckchips über eine gemeinsame volumengeregelte Druckleitung der Versorgungseinheit mit Flüssigkeit versorgt. Eine zentrale Versorgungseinheit kann so für die Versorgung sämtlicher Düsen mit Flüssigkeit unter hohem Druck verwendet werden. Nach einem diesbezüglichen alternativen Aspekt der Erfindung können auch einzelne Bereiche des Druckchips mit getrennten Versorgungseinheiten mit Flüssigkeiten versorgt werden, wodurch beispielsweise auch unterschiedliche Flüssigkeiten in ein und derselben Vorrichtung auf Warenbahnen aufgebracht werden können.According to a further advantageous embodiment of the invention, all the nozzles of the printing chip are supplied with liquid via a common volume-regulated pressure line of the supply unit. A central supply unit can thus be used for the supply of all nozzles with liquid under high pressure. According to a related alternative aspect of the invention, individual areas of the print chip can also be supplied with liquids with separate supply units, whereby, for example, different liquids can also be applied to webs in one and the same apparatus.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Reihen von Düsen in dem Druckchip vorgesehen, wobei die jeweiligen Durchmesser der Austrittsöffnungen der Düsen jeder Reihe sich unterscheiden. Durch diese Maßnahme kann das Sprühmuster beim Auftragen von Flüssigkeiten in den verschiedenen Bereichen der Vorrichtung variiert werden. Beispielsweise können für das Auftragen von Suspensionen Düsen mit größeren Austrittsöffnungen vorgesehen sein, während Düsen mit kleineren Öffnungen für das reine Befeuchten mit Wasser verwendet werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, a plurality of rows of nozzles are provided in the pressure chip, wherein the respective diameters of the outlet openings of the nozzles of each row differ. By this measure, the spray pattern can be varied when applying liquids in the different areas of the device. For example, for the application of suspensions, nozzles with larger outlet openings may be provided, while nozzles with smaller openings may be used for pure humidification with water.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend mehr im Detail unter Bezugnahme auf die in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben werden.Further advantages and features of the invention will be described below in more detail with reference to the embodiments illustrated in the accompanying drawings.

In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:

1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufbringen von Flüssigkeiten; 1 a schematic view of an embodiment of a device according to the invention for applying liquids;

2 eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufbringen von Flüssigkeiten; 2 a schematic view of a second embodiment of a device according to the invention for applying liquids;

3 eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels für einen Druckchip mit einer Mehrzahl von Mikrometerdüsen von der Zuflussseite gesehen; 3 a plan view of an embodiment of a pressure chip with a plurality of micrometer nozzles seen from the inflow side;

3a einen Ausschnitt der Draufsicht eines Ausführungsbeispiels für einen Druckchip mit einer Mehrzahl von Mikrometerdüsen von der Düsenseite gesehen; 3a a detail of the top view of an embodiment of a printing chip with a plurality of micrometer nozzles seen from the nozzle side;

4 eine Draufsicht des Düsenchips von der Zuflussseite gesehen; 4 a plan view of the nozzle chip seen from the inflow side;

4a einen Ausschnitt einer Draufsicht des Düsenchips von der Zuflussseite gesehen; 4a a detail of a top view of the nozzle chip seen from the inflow side;

4b eine geschnittene Schrägansicht des Düsenchips von der Zuflussseite gesehen; 4b a sectional oblique view of the nozzle chip seen from the inflow side;

5 eine Schnittdarstellung durch den erfindungsgemäßen Druckchip im Bereich einer Düse; 5 a sectional view through the pressure chip according to the invention in the region of a nozzle;

6a eine geschnittene Schrägansicht des Druckchips im Bereich der vorderen Zufuhrlöcher des Deckelchips; 6a a sectional oblique view of the print chip in the region of the front feed holes of the lid chip;

6b eine geschnittene Schrägansicht des Druckchips im Bereich der Düsen im Düsenchip; 6b a sectional oblique view of the print chip in the region of the nozzles in the nozzle chip;

6c eine geschnittene Schrägansicht des Druckchips kurz vor dem Bereich der Zufuhrlöcher im Deckelchip; 6c a sectional oblique view of the print chip just before the region of the feed holes in the cover chip;

6d eine geschnittene Schrägansicht des Druckchips im Bereich der hinteren Zufuhrlöcher im Deckelchip; 6d a sectional oblique view of the print chip in the region of the rear feed holes in the cover chip;

7 eine mikromechanisch gefertigte Filterstruktur mit runden Kanälen; 7 a micromechanically fabricated filter structure with round channels;

8a eine mikromechanisch gefertigte Filterstruktur mit rechteckigen Kanälen; 8a a micromechanically fabricated filter structure with rectangular channels;

8a eine andere Ansicht von mikromechanisch gefertigten Filterstrukturen mit rechteckigen Kanälen; 8a another view of micromechanically fabricated filter structures with rectangular channels;

9 eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Chipträgers von der Zufuhrseite gesehen; 9 an oblique view of a chip carrier according to the invention viewed from the supply side;

9a eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Chipträgers von der Düsenseite gesehen; 9a an oblique view of a chip carrier according to the invention viewed from the nozzle side;

10 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Druckkopfes zum Aufbringen von Flüssigkeiten; 10 a sectional view of a printhead according to the invention for applying liquids;

10a einen Ausschnitt der Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Druckkopfes; 10a a section of the sectional view of a print head according to the invention;

11 eine Draufsicht auf einen Druckchip, der über einen Chipträger in den Druckkopf montiert ist; 11 a plan view of a print chip, which is mounted via a chip carrier in the print head;

12 eine Schnittdarstellung durch den fertig montierten Druckkopf entsprechend der Schnittlinie AA in 11. 12 a sectional view through the fully assembled printhead according to the section line AA in 11 ,

Die 1 zeigt in einer vereinfachten schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zum Aufbringen von Flüssigkeiten auf Warenbahnen 1, wie zum Beispiel Papierbahnen in einem Druckprozess. Die Vorrichtung 10 besteht im Wesentlichen aus einer Versorgungseinheit 2 und einem oder mehreren Druckchips 4, die über der mit der Flüssigkeit zu beauftragenden Warenbahn 1 angeordnet ist. Die Warenbahn 1 wird unterhalb der Druckchips 4 entlang einer Transportrichtung T (vgl. Pfeil in 1) gefördert und währenddessen mit einer Flüssigkeit beaufschlagt. Als Flüssigkeit kommt insbesondere Wasser in Frage, um Warenbahnen nach einem Trocknungsprozess wieder zu befeuchten. Das Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 gemäß der Erfindung kann vorzugsweise als ein Rückbefeuchtungssystem in Druckanlagen eingesetzt werden. Die Versorgungseinheit 2 weist einen Flüssigkeitstank 6 sowie eine Pumpe 3 und eine Versorgungsleitung 16 auf, über welche die Flüssigkeit an den Druckchip 4 geliefert wird. Die Versorgungseinheit 2 ist mit einer variabel einstellbaren Hochdruckpumpe 3 versehen, so dass die Flüssigkeit an den Druckchips 4 unter hohem Druck geliefert werden kann. Eine Hochdruckpumpe 3 kann beispielsweise eine variabel einstellbare Pumpe sein, die einen Druckbereich von 0,1 bar bis 25 bar abdeckt. Hierdurch ist eine hohe Modulierbarkeit der Beaufschlagung mit Flüssigkeiten durch die Vorrichtung 10 gewährleistet. In der Versorgungsleitung 16 ist ein Ventil 9 eingebaut, das gezielt zum Öffnen und Schließen angesteuert werden kann.The 1 shows in a simplified schematic representation of an embodiment of a device according to the invention 10 for applying liquids to webs 1 , such as paper webs in a printing process. The device 10 consists essentially of a supply unit 2 and one or more print chips 4 above the web to be charged with the liquid 1 is arranged. The web 1 will be below the pressure chips 4 along a transport direction T (see arrow in FIG 1 ) and meanwhile applied with a liquid. As a liquid in particular water comes into question to moisturize webs after a drying process again. The embodiment of the device 10 according to the invention can be preferably used as a Rückbefeuchtungssystem in printing plants. The supply unit 2 has a liquid tank 6 and a pump 3 and a utility line 16 on, over which the liquid to the pressure chip 4 is delivered. The supply unit 2 is with a variably adjustable high-pressure pump 3 provided so that the liquid on the pressure chips 4 can be delivered under high pressure. A high pressure pump 3 For example, it can be a variably adjustable pump covering a pressure range from 0.1 bar to 25 bar. As a result, a high degree of modulation of the application of fluids through the device 10 guaranteed. In the supply line 16 is a valve 9 installed, which can be targeted for opening and closing.

Der oder die Druckchips 4 selbst der Vorrichtung 10 weisen gemäß der Erfindung eine Mehrzahl von Düsen 5 in einem Mikrometerbereich auf. Die Düsen 5 sind mit Auslassöffnungen beispielsweise im Bereich von 10 µm oder 30 µm realisiert, so dass die unter hohem Druck gelieferte Flüssigkeit in den Druckchips 4 aus den Düsen 5 unter hohem Druck herausbefördert wird. Durch diese spezielle Form der Düsen 5 mit Öffnungen im Mikrometerbereich und den vergleichsweise hohen Versorgungsdruck der Versorgungseinheit 2 wird die Flüssigkeit direkt nach dem Austreten aus dem Druckchip 4 in eine Vielzahl von kleinen Tröpfchen 11 aufgeteilt (vgl. 1). Die Flüssigkeit gelangt somit nicht in Form eines Strahls auf die Warenbahn 1, sondern als eine Art Nebel aus einer Vielzahl von sehr kleinen Tröpfchen 11, wie es in der 1 dargestellt ist. Aufgrund der hohen Ausströmgeschwindigkeit der Flüssigkeit behalten die Tröpfchen über eine Flugstrecke von mehreren Zentimeter ihre Richtung sehr gut bei. Der Druckchip 4 ist dafür mit einer Vielzahl von speziellen Düsen 5 im Mikrometerbereich versehen, die, wie in 4b dargestellt, vorzugsweise in einer Reihenanordnung in dem Druckchip 4 angeordnet sind.The one or more printing chips 4 even the device 10 according to the invention, a plurality of nozzles 5 in a micrometer range. The nozzles 5 are realized with outlet openings, for example in the range of 10 microns or 30 microns, so that the liquid supplied under high pressure in the pressure chips 4 from the nozzles 5 is carried out under high pressure. Due to this special shape of the nozzles 5 with openings in the micrometer range and the comparatively high supply pressure of the supply unit 2 The fluid is released immediately after it leaves the pressure chip 4 in a variety of small droplets 11 divided (cf. 1 ). The liquid thus does not reach the web in the form of a jet 1 but as a kind of fog from a variety of very small droplets 11 as it is in the 1 is shown. Due to the high outflow velocity of the liquid, the droplets maintain their direction very well over a distance of several centimeters. The print chip 4 is for a variety of special nozzles 5 provided in the micrometer range, which, as in 4b illustrated, preferably in a series arrangement in the pressure chip 4 are arranged.

Aus wirtschaftlichen und Handhabungsgründen lassen sich die Druckchips 4 nur mit einer Länge von wenigen Zentimeter herstellen (vgl. 4). Deshalb müssen in der Regel mehrere Druckchips 4 verwendet werden. Um die Warenbahnen 1 lückenlos mit Flüssigkeit beaufschlagen zu können, müssen die Druckchips 4 in mindestens zwei Reihen parallel und leicht versetzt angeordnet werden. Dies ist bei dem weiteren Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 gemäß der Erfindung in der 2 veranschaulicht. Dadurch sind die Düsen 5 in einer Art und Weise angeordnet, dass eine sehr gleichmäßige und recht großflächige Benetzung der Warenbahnen 1 mit einer Flüssigkeit möglich ist. Die Düsen 5, welche mehr im Detail unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen weiter unten beschrieben werden, sind in einem Chipträger 44 fixiert und in jeweiligen Düsenchips 41 hergestellt. Der Düsenchip 41 ist gemäß der Erfindung ein Siliciumchip, und die Düsen 5 werden auf mikromechanischem Wege in dem Siliciumchip bzw. einem (100)-Siliciumwafer gefertigt (vgl. 5). Dadurch können sehr kleine und dennoch sehr genau geformte Düsen 5 realisiert werden. Die Vielzahl von Düsen 5 in dem Druckchip 4 bildet gemäß der Erfindung quasi eine lange Reihe mit einer Vielzahl von Auslassöffnungen 52 der Düsen 5, aus denen die Flüssigkeit in Form von kleinen Tröpfchen 11 gleichmäßig und präzise auf die Warenbahn 1 appliziert werden kann.For economic and handling reasons, the pressure chips can be 4 only produce with a length of a few centimeters (cf. 4 ). Therefore, usually need several pressure chips 4 be used. To the webs 1 To be able to apply liquid without gaps, the pressure chips must 4 be arranged parallel and slightly offset in at least two rows. This is in the further embodiment of a device 10 according to the invention in the 2 illustrated. This causes the nozzles 5 arranged in a manner that a very uniform and quite large-area wetting of the webs 1 with a liquid is possible. The nozzles 5 , which will be described in more detail below with reference to the following drawings, are in a chip carrier 44 fixed and in respective nozzle chips 41 produced. The nozzle chip 41 is according to the invention, a silicon chip, and the nozzles 5 are manufactured in a micromechanical manner in the silicon chip or a (100) silicon wafer (cf. 5 ). This allows very small, yet very accurately shaped nozzles 5 will be realized. The variety of nozzles 5 in the pressure chip 4 forms according to the invention, as it were, a long row with a plurality of outlet openings 52 the nozzles 5 that make up the liquid in the form of small droplets 11 evenly and precisely on the web 1 can be applied.

Bei dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an den Druckchips 4 ferner eine Pulsationseinrichtung bzw. ein Pulsator 8 eingebaut, der z. B. aus einer piezoelektrischen Keramik besteht. Durch elektrische Anregung des Pulsators 8 können Druckwellen auf das in den Druckchips 4 geleitete Fluid erzeugt werden, so dass mit der Vorrichtung 10 auch bei niedrigeren Drücken aus der Pumpe 3 die Oberflächenspannung in allen Düsen überwunden wird und somit eine vollständige und gleichmäßige Aufbringung der Flüssigkeiten ermöglicht wird. In the in the 2 illustrated embodiment is attached to the pressure chips 4 Furthermore, a pulsation device or a pulsator 8th installed, the z. B. consists of a piezoelectric ceramic. By electrical excitation of the pulsator 8th can pressure waves on that in the pressure chips 4 Guided fluid can be generated, so that with the device 10 even at lower pressures from the pump 3 the surface tension in all nozzles is overcome and thus a complete and uniform application of the liquids is made possible.

Ferner weist die Vorrichtung 10 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 2 eine Kolbeneinrichtung 7 als ein Mittel zum variablen Einstellen des aufzubringenden Volumenstroms auf. Der Volumenstrom ergibt sich allein aus dem Produkt von Kolbengeschindigkeit und Kolbenfläche. Der dabei erzeugte Druck spielt keine Rolle. Durch synchrone Schaltung der Ventile 9 kann immer ein Kolben 7 neue Flüssigkeit aufsaugen, während der andere Kolben die Düsen 5 mit Flüssigkeit versorgt. Ein frisch gefüllter Kolben 7 kann dann die Versorgung der Düsen 5 übernehmen, wenn der in den beiden Drucksensoren 17 gemessene Druck genau gleich groß ist. Ist dieser Punkt erreicht, so schalten die Ventile 9 synchron eine Versorgungsleitung 16 ab und die andere zu.Furthermore, the device 10 in the embodiment according to the 2 a piston device 7 as a means for variably setting the volumetric flow to be applied. The volume flow results solely from the product of piston speed and piston area. The pressure generated does not matter. By synchronous switching of the valves 9 can always be a piston 7 absorb new fluid while the other piston the nozzles 5 supplied with liquid. A freshly filled flask 7 can then supply the nozzles 5 take over when in the two pressure sensors 17 measured pressure is exactly the same size. When this point is reached, the valves switch 9 synchronously a supply line 16 off and the other too.

Die 3 und 3a zeigen in zwei Ansichten ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckchips 4 mit einer Vielzahl von Düsen 5 mit Austrittsöffnungen im Mikrometerbereich. Der Druckchip besteht aus zwei unlösbar miteinander verbundenen Teilen. Auf der Ausströmseite befindet sich der Düsenchip 41, auf der Zufuhrseite der Deckelchip 42. Der Düsenchip 41 wird vorzugsweise auf (100)-Siliciumwafern hergestellt. Der Deckelchip 43 wird vorzugsweise aus Silicatglas hergestellt. Alternativ wäre jedoch auch hier Silicium möglich. Im Deckelchip befinden sich vier Zufuhrlöcher 20, die z. B. durch Ultraschallbohren hergestellt werden können. Die genaue Anordnung der Funktionselemente wird später anhand 6a bis 6d erläutert. Auf der Düsenseite, die in 3a zu sehen ist, befinden sich entlang einer Reihe die mikrometerfeinen Düsen 5. Der Abstand und Durchmesser zweier Düsen 5 kann bei der Herstellung durch ein entsprechendes Layout der Belichtungsmasken frei gewählt werden.The 3 and 3a show in two views an embodiment of a pressure chip according to the invention 4 with a variety of nozzles 5 with outlet openings in the micrometer range. The print chip consists of two parts that are permanently connected to each other. On the outflow side is the nozzle chip 41 , on the feed side of the lid chip 42 , The nozzle chip 41 is preferably made on (100) silicon wafers. The lid chip 43 is preferably made of silicate glass. Alternatively, however, silicon would also be possible here. The cover chip has four feed holes 20 that z. B. can be made by ultrasonic drilling. The exact arrangement of the functional elements will be explained later 6a to 6d explained. On the nozzle side, in 3a can be seen, are located along a row of micrometer fine nozzles 5 , The distance and diameter of two nozzles 5 can be freely selected during manufacture by means of a corresponding layout of the exposure masks.

4 zeigt eine Draufsicht des Düsenchips 41 von der Versorgungsseite gesehen. Parallel zu der langen Düsenvorkammer 43 sind auf beiden seiten die Versorgungskanäle 19 angeordnet. Die in 4a und 4b vergrößert dargestellten Ausschnitte des Düsenchips 41 zeigen, dass die Versorgungskanäle 19 am Ende etwas länger sind als die Düsenvorkammer 43. Am Grund der Düsenvorkammer 43 befinden sich die Eintrittsöffnungen für die Düsen 5. 4 shows a plan view of the nozzle chip 41 seen from the supply side. Parallel to the long nozzle prechamber 43 are on both sides the supply channels 19 arranged. In the 4a and 4b enlarged illustrated sections of the nozzle chip 41 show that the supply channels 19 in the end are a bit longer than the nozzle pre-chamber 43 , At the bottom of the nozzle forecourt 43 are the inlet openings for the nozzles 5 ,

5 zeigt einen Schnitt durch einen kompletten Druckchip 4. Um zu diesem Ergebnis zu kommen, lassen sich Düsenchip 41 und Deckelchip 42 unabhängig voneinander auf getrennten Wafern fertig herstellen. Anschließend werden die Wafer miteinander verbunden. Besteht ein Wafer aus Borosilicatglas eigent sich zum Verbinden das Anodische Bonden 25. Bestehen beide Wafer aus Silicium, so nutzt man meist das „Silicon Fusion Bonding“. Nach dem Verbinden werden die einzelnen Druckchips 4 aus dem Wafern separiert. Der Deckelchip 42 schließt die Versorgungskanäle 19 und die Düsenvorkammer 43 nach oben ab. Zwischen den Versogungskanälen 19 und der Düsenvorkammer 43 befindet sich je ein nur wenige Mikrometer langer Steg, in den eine mikromechanische Filterstruktur 12 eingebracht wird (vgl. 7 und 8). Die Versorgungskanäle 19 und die Düsenvorkammer 43 lassen sich in (100)-Silicium 22 durch anisotropes Siliciumätzen einbringen. Da im Silicium (111)-Ebenen 24 durch basische Ätzmedien kaum angegriffen werden, bilden sich die Kanalwände 24 parallel zu diesen (111)-Ebenen 24 im Silicium aus. Bei (100)-Silicium beträgt der Winkel aller Kanalwände immer einheitlich 54,7° zur (100)-Ebene 23. Unterbricht man den Ätzprozess kurz bevor die gegenüberliegenden (111)-Ebenen 24 sich treffen, so verbleibt am Grund der Düsenvorkammer 43 eine schmale (100)-Ebene 23. Die Düsen 5 werden von der Düsenaustrittsseite durch einen anisotropen Trockenätzprozess in das Silicium eingebracht. Der Flüssigkeitseintritt befindet sich in der Mitte der (100)-Ebene 23 am Grund der Düsenvorkammer 43. 5 shows a section through a complete print chip 4 , To get to this result, can nozzle chip 41 and lid chip 42 independently on separate wafers. Subsequently, the wafers are connected to each other. If a borosilicate glass wafer is used to bond the anodic bonding 25 , If both wafers are made of silicon, one usually uses the "silicon fusion bonding". After connecting, the individual print chips 4 separated from the wafer. The lid chip 42 closes the supply channels 19 and the nozzle prechamber 43 upwards. Between the supply channels 19 and the nozzle prechamber 43 There is a bar of only a few microns in length, into which a micromechanical filter structure is located 12 is introduced (see. 7 and 8th ). The supply channels 19 and the nozzle prechamber 43 can be in (100) silicon 22 by anisotropic silicon etching. Because in silicon (111) planes 24 are hardly attacked by basic etching media, the channel walls form 24 parallel to these (111) planes 24 in the silicon. For (100) silicon, the angle of all channel walls is always uniformly 54.7 ° to the (100) plane 23 , Interrupt the etching process just before the opposite (111) planes 24 meet, so remains at the bottom of the nozzle prechamber 43 a narrow (100) plane 23 , The nozzles 5 are introduced into the silicon from the nozzle exit side by an anisotropic dry etching process. The liquid entry is in the middle of the (100) plane 23 at the bottom of the nozzle prechamber 43 ,

Anhand der 6a bis 6d lassen sich die Fließvorgänge und Betriebsvarianten des Druckchips 4 erläutern. 6a zeigt einen Schnitt durch den Druckchip 4 im Bereich der vorderen Zufuhrkanäle 20. Beim normalen Druckbetrieb wird die Flüssigkeit sowohl durch diese beiden Zufuhrkanäle 20 so wie durch die beiden Zufuhrkanäle 20 im hinteren Druckchipteil 4 (vgl. 6c und 6d) eingepresst. Die Flüssigkeit kann durch die integrierten Filterkanäle 12 (vgl. 5, 7 und 8) von den Versorgungskanälen 19 in die Druckvorkammer 43 (vgl. 6b) und von dort in die Düsen 5 gelangen. Da die vier Zufuhrlöcher 20 unabhängig voneinander sind, sind noch weitere optionale Betriebsvarianten für den Druckchip 4 möglich. Drückt man z. B. die Flüssigkeit nur über die linken Zufuhrkanäle 20 ein und führt gleichzeitig die rechten Zufuhrkanäle 20 zu einer Auslassöffnung, so entsteht auf der linken Seite des Druckchips – insbesondere in den linken mikromechanischen Filterstrukturen 21 eine Strömung, die angeschwemmte Partikel zurückdrückt und den Druckchip 4 somit reinigt. Das ganze Verfahren lässt sich auch für die rechte Seite verwenden. Dazu muss die Flüssigkeit über die linken Zufuhrkanäle 20 eingedrückt und über die rechten Zufuhrkanäle 20 herausgelassen werden. Eine weitere Option wäre über die linke und rechte Seite unterschiedliche Flüssigkeiten einzudrücken. Die beiden Flüssigkeiten würden sich so wie in einem Mikroreaktor nur ganz kurz gemeinsam vermischt im Druckchip 4 befinden – ein Vorteil, wenn z. B. nur kurze Verarbeitungszeiten eines Flüssigkeitsgemisches verlangt sind.Based on 6a to 6d can be the flow processes and operating variants of the pressure chip 4 explain. 6a shows a section through the pressure chip 4 in the area of the front supply channels 20 , In normal printing operation, the fluid will pass through these two supply channels 20 as well as through the two supply channels 20 in the rear pressure chip part 4 (see. 6c and 6d ). The liquid can pass through the integrated filter channels 12 (see. 5 . 7 and 8th ) from the supply channels 19 into the pressure chamber 43 (see. 6b ) and from there into the nozzles 5 reach. Because the four feed holes 20 are independent of each other, are even more optional operating variants for the print chip 4 possible. If you press z. B. the liquid only via the left feed channels 20 and simultaneously feeds the right feed channels 20 to an outlet opening, so arises on the left side of the print chip - especially in the left micromechanical filter structures 21 a flow that pushes all particles back and the pressure chip 4 thus cleans. The whole process can also be used for the right side. This requires the fluid through the left supply channels 20 pressed in and over the right feed channels 20 be let out. Another option would be to push in different fluids across the left and right sides. The two liquids would mix together in the pressure chip just as briefly as in a microreactor 4 located - an advantage if z. B. only short processing times of a liquid mixture are required.

Der Druckchips 4 ist besonders für sicheren Betrieb und lange Lebensdauer ausgelegt. Verantwortlich dafür sind zunächst die äußerst widerstandsfähigen Materialien Glas und Silicium. Der Druckchip würde allerdings irreparabel geschädigt, wenn auch nur ein Partikel, der größer als eine Düse ist, eingeschwemmt würde. Dieser Partikel würde eine Düse verlegen und ließe sich nicht mehr beseitigen. Aus diesem Grund befinden sich zwischen den Versorgungskanälen 19 und der Düsenvorkammer 43 mikromechanisch hergestellte Filterstrukturen (vgl. 5). Diese Filterstrukturen sind, wie 7 und 8a bzw. 8b zeigen, nichts anderes wie kleine kurze eingeätzte Kanäle 21. Der Durchmesser, bzw. die Diagonale rechteckiger Kanäle 21 ist dabei kleiner als der Düsendurchmesser. Die Filterkanäle 21 lassen sich sowohl in den Düsenchip 41 als auch alternativ in den Deckelchip 42 einätzen. Je nach Ätzverfahren enstehen runde oder rechteckige Kanalwände. Nach oben werden die Filterkanäle durch den gegenüberliegenden Chip abgedeckt. Um den Strömungswiderstand der Filterkanäle gering zu halten, sind die Kanäle nur wenige Mikrometer lang. Zudem befinden sie sich auf der kompletten Länge der Stege zwischen den Versorgungskanälen 19 und der Düsenvorkammer 43 (vgl. 5).The pressure chip 4 is specially designed for safe operation and a long service life. Responsible for this are the extremely resistant materials glass and silicon. However, the print chip would be irreparably damaged, even if only a particle that is larger than a nozzle would be washed in. This particle would lay a nozzle and could not be eliminated. Because of this, there are between the supply channels 19 and the nozzle prechamber 43 micromechanically produced filter structures (cf. 5 ). These filter structures are how 7 and 8a respectively. 8b show nothing but small short etched channels 21 , The diameter or diagonal of rectangular channels 21 is smaller than the nozzle diameter. The filter channels 21 can be both in the nozzle chip 41 as well as alternatively in the cover chip 42 etching. Depending on Etching processes form round or rectangular channel walls. At the top, the filter channels are covered by the opposite chip. To keep the flow resistance of the filter channels low, the channels are only a few microns long. In addition, they are located on the complete length of the webs between the supply channels 19 and the nozzle prechamber 43 (see. 5 ).

Obwohl der Druckchip 4 durch den festen Verbund aus Düsenchip 41 und Deckelchip 42 mechanisch relativ stabil ist, ist es hilfreich, ihn in einen Chipträger 44 zu montieren, bevor dieser wiederum in den Druckkopf montiert wird. Der Chipträger 44 ist nach 9 ein quaderförmiges Teil. Es könnte aus Metall, Keramik oder Glas gefertigt werden. auf der Zuflussseite befindet sich die taschenförmige Chipwanne 46, in die später der Druckchip 4 montiert wird. In der Mitte der Chipwanne befindet sich eine lange Aussparung 52, durch die später die Tröpfchen 11 aus den Düsen 5 spritzen.Although the pressure chip 4 through the solid composite of die chip 41 and lid chip 42 mechanically relatively stable, it is helpful to put it in a chip carrier 44 before mounting it in the printhead. The chip carrier 44 is after 9 a cuboid part. It could be made of metal, ceramics or glass. on the inflow side is the pocket-shaped chip pan 46 , into which later the pressure chip 4 is mounted. In the middle of the chip tray is a long recess 52 through which later the droplets 11 from the nozzles 5 squirt.

Auf der Düsenseite befindet sich im Chipträger 44, wie 9a zeigt, eine ovale Aussparung 14, in die später ein O-Ring eingelegt werden kann.On the nozzle side is located in the chip carrier 44 , as 9a shows an oval recess 14 into which an O-ring can later be inserted.

10 und der Ausschnitt in 10a zeigen in Schrägansicht den Schnitt durch einen vollständigen Druckkopf 10 für eine Variante mit nur einem Druckchip 4. Im Unterteil des Druckkopfes, der Druckleiste 53 befinden sich die Aussparungen und Öffnungen für den Chipträger 44, der wiederum den Druckchip 4 beinhaltet. Im Druckkopfdeckel 54 befindet sich die Flüssigkeitszufuhr 55. Um den Druckchip trotz der integrierten Filter 12 lange vor Partikeln zu schützen, befinden sich in der Flüssigkeitszufuhr mindestens ein Vorfilter 13. Muss man mit relativ vielen Partikeln rechnen, empfiehlt es sich sogar mehrere Vorfilter mit unterschiedlicher Maschenweite in Serie vorzusehen. Dabei ist der feinste Filter 13 vor dem Druckchip 4 anzuordnen, der gröbste in Richtung des Flüssigkeitszuflusses 55. Baut man in den Druckkopfdeckel 54 zwei unabhängige Flüssigkeitszufuhrleitungen 55 ein, so lassen sich alle Vorfilter 13 durch Rückspülen reinigen. Dazu muss nur jeweils eine Flüssigkeitszufuhrleitung 55 als Einlass- und die andere als Auslassöffnung geschaltet werden. 10 and the clipping in 10a show in an oblique view the section through a complete print head 10 for a variant with only one print chip 4 , In the lower part of the print head, the pressure bar 53 are the recesses and openings for the chip carrier 44 which in turn is the print chip 4 includes. In the printhead lid 54 is the fluid supply 55 , To the pressure chip in spite of the integrated filter 12 To protect against particles for a long time, there are at least one pre-filter in the liquid supply 13 , If one has to count on a relatively large number of particles, it is even advisable to provide several prefilters with different mesh sizes in series. This is the finest filter 13 in front of the print chip 4 to arrange, the coarsest in the direction of the liquid inflow 55 , Build in the printhead lid 54 two independent fluid supply lines 55 a, so can all prefilter 13 clean by backwashing. This only needs one fluid supply line 55 be switched as inlet and the other as outlet.

11 zeigt die Druckleiste 53 mit eingelegtem Chipträger 44 und darin montierten Druckchip 4. 11 shows the pressure bar 53 with inserted chip carrier 44 and pressure chip mounted therein 4 ,

12 zeigt die Schnittansicht AA aus 11 durch Druckkopfdeckel 54, Druckleiste 53, Chipträger 44 und Druckchip 4. Der Chipträger 44 liegt in einer Wanne der Druckleiste 53. Die Flüssigkeitsdichtung erfolgt durch den O-Ring 14. Von oben wird der Chipträger 44 durch den Druckkopfdeckel 54 formschlüssig gegen die Druckleiste 53 gedrückt. Zwischen Druckkopfdeckel 54 und Düsenleiste 53 liegt eine Dichtung 56. Der Druckchip 4 wird im Chipträger 44 durch ein Formschlusselement 47 vor dem Herausfallen geschützt. In dem Formschlusselement 47 ist eine Auslassöffnung 52 vorhanden, um den Tröpfchen 11 aus den Düsen 5 nicht den Weg zu versperren. Der Kleber 18 muss den Druckchip 4 gegenüber dem Chipträger 44 dichten. Die Haltefunktion ist demgegenüber fast vernachlässigbar. Vorzugsweise sollte ein relativ elastischer Kleber verwendet werden, da Druckchip und Chipträger unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. In dem gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel 10 ist der Vorfilter 13 direkt über dem Druckchip 4 angeordnet. Die auf die Warenbahn 1 über Tröpfchen 11 aufzubringende Flüssigkeit gelangt unter Druck über die Flüssigkeitszufuhr 55 durch den Vorfilter 13 in die Zufuhrkanäle 19 des Druckchips 4. Von dort wird die Flüssigkeit in die Versorgungskanäle geleitet und gelangt weiter über die integrierte mikromechanische Filterstruktur 12 (in 12 nicht zu sehen) in die Düsenvorkammer 43, von wo sie durch die Düsen 5 den Druckkopf 10 verlässt. 12 shows the sectional view AA 11 through printhead lid 54 , Pressure bar 53 , Chip carrier 44 and pressure chip 4 , The chip carrier 44 lies in a tub of the pressure bar 53 , The liquid seal is made through the O-ring 14 , From above, the chip carrier 44 through the printhead lid 54 positive fit against the pressure bar 53 pressed. Between printhead cover 54 and nozzle bar 53 lies a seal 56 , The print chip 4 is in the chip carrier 44 by a form-locking element 47 protected from falling out. In the form-locking element 47 is an outlet opening 52 present to the droplet 11 from the nozzles 5 not to block the way. The glue 18 must the pressure chip 4 opposite the chip carrier 44 tight. In contrast, the hold function is almost negligible. Preferably, a relatively elastic adhesive should be used, since the pressure chip and the chip carrier have different thermal expansion coefficients. In the illustrated embodiment 10 of the invention, the prefilter 13 directly above the print chip 4 arranged. The on the web 1 about droplets 11 applied liquid passes under pressure over the liquid supply 55 through the pre-filter 13 in the supply channels 19 of the print chip 4 , From there, the liquid is directed into the supply channels and continues through the integrated micromechanical filter structure 12 (in 12 not to be seen) in the nozzle prechamber 43 from where they pass through the jets 5 the printhead 10 leaves.

Die Versorgungseinheit 2 besteht im einfachsten Fall aus einer regelbaren Pumpe, welche die Flüssigkeit fördert. Dann müssen die Vorrichtungen 10 jeweils für den speziellen Anwendungsfall kalibriert werden. Alternativ kann zusätzlich zur Pumpe 3 noch ein Gerät zur Volumenstrommessung vorgesehen sein damit sich der aus den Düsen 5 austretende Volumenstrom wechselnden Anforderungen genau anpassen lässt. Dann ist eine Kalibrierung nicht erforderlich. Ergänzend kann zwischen der Pumpe 3 und der Druckleiste bzw. dem Druckchip 4 ein Ventil 9 vorgesehen sein, womit der Flüssigkeitsausstoß schlagartig gestartet und gestoppt werden kann.The supply unit 2 In the simplest case, it consists of a controllable pump, which conveys the liquid. Then the devices have to 10 each calibrated for the specific application. Alternatively, in addition to the pump 3 still a device for volume flow measurement be provided so that from the nozzles 5 Exiting volume flow can be adapted to changing requirements exactly. Then a calibration is not required. In addition, between the pump 3 and the pressure bar or the pressure chip 4 a valve 9 be provided, so that the liquid discharge can be started and stopped abruptly.

Das Doppelkolbensystem 7, welches mit mehreren Ventilen 9 und einem Pulsator 8 gekoppelt ist (vgl. 2) hat den Zweck, neben großen auch sehr kleine Mengen von Flüssigkeiten zu applizieren: Der eine Kolben 7 drückt einen durch die Bewegungsgeschwindigkeit und seinen Querschnitt definierten Volumenstrom in die Düsen 5. Der Pulsator 8 erzeugt mit hoher Frequenz, zum Beispiel 1 kHz, Druckwellen an der Eingangsseite des Druckchips 4, welche sich dem statischen Druck aus der Kolbenbewegung überlagern. Auch bei einem vergleichsweise geringen statischen Druck wird somit an jeder Düse 5 des Druckchips 4 kurzzeitig die Haltekraft durch die Oberflächenspannung der Flüssigkeit überwunden und jeweils ein kurzer Flüssigkeitsausstoß bewirkt. In der Zwischenzeit saugt sich der zweite Kolben 7 mit frischer Flüssigkeit voll. Bei dieser Betriebsvariante ist eine Pumpe 3 dann nicht erforderlich.The double piston system 7 , which with several valves 9 and a pulsator 8th is coupled (see. 2 ) has the purpose of applying not only large but also very small quantities of liquids: the one piston 7 expresses a volume flow defined by the speed of movement and its cross-section into the nozzles 5 , The pulsator 8th generates at high frequency, for example 1 kHz, pressure waves at the input side of the print chip 4 , which are superimposed on the static pressure from the piston movement. Even with a comparatively low static pressure is thus at each nozzle 5 of the print chip 4 briefly overcome the holding force by the surface tension of the liquid and causes a short liquid ejection. In the meantime, the second piston sucks 7 full of fresh liquid. In this operating variant is a pump 3 then not required.

Nach einem Aspekt der Erfindung ist ein System zur Rückspülung der Flüssigkeit für eine Reinigung der Düsen 5 vorgesehen. Im Deckelchip 42 jedes Druckchips 4 befinden sich hierfür vier Zuführöffnungen, welche im Normalbetrieb zur gleichmäßigen Verteilung der Flüssigkeit dienen. Für den Reinigungsbetrieb werden gezielt nur zwei der vier Öffnungen mit Flüssigkeit beaufschlagt, wodurch eine Querströmung in einem Versorgungskanal über eine Druckvorkammer zu einem anderen Versorgungskanal entsteht. Etwaige Partikel, die sich in dem Filter oder im anderen Versorgungskanal angesammelt haben, werden so zurückgeschwemmt und aus dem Druckchip 4 entfernt. Durch ein Umschalten der Strömung vom zweiten in Richtung zu dem ersten Versorgungskanal lassen sich dann anschließend die Partikel auf der anderen Seite entfernen. Das System zur Reinigung der Filter und Düsen kann auch eine andere Form als dargestellt aufweisen.In one aspect of the invention, there is a system for backwashing the liquid for cleaning the nozzles 5 intended. In the lid chip 42 every print chip 4 For this purpose there are four feed openings, which serve in normal operation for uniform distribution of the liquid. For the cleaning operation, only two of the four openings are deliberately exposed to liquid, whereby a cross flow in a supply channel via a pressure pre-chamber to another supply channel is formed. Any particles that have accumulated in the filter or in the other supply channel are thus washed back and out of the pressure chip 4 away. By switching the flow from the second in the direction of the first supply channel then can then remove the particles on the other side. The system for cleaning the filters and nozzles may also have a different shape than shown.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 kann ein einheitliches, gleichmäßiges und vergleichsweise großflächiges tropfenförmiges Aufbringen von Flüssigkeiten über Warenbahnen durchgeführt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 erfordert keine aufwendige Ansteuerung von einzelnen Düsen 5 wie bei vergleichbaren Vorrichtungen im Stand der Technik, sondern über den hohen Druck und die spezielle Form der Düsen im Mikrometerbereich wird mit vergleichsweise einfachen Mitteln eine variabel einstellbare und großflächige Aufbringung von Flüssigkeiten ermöglicht. Durch die gemeinsame Düsenvorkammer und/oder die im Querschnitt in etwa dreieckförmigen Versorgungskanäle im Deckelchip 42 wird erreicht, dass ein möglichst geringer Druckverlust gegeben ist. Die Mittel 7, 8 zum variablen Einstellen des Versorgungsdrucks der Versorgungseinheit 2 können sowohl einzeln als auch in Kombination in der Vorrichtung 10 vorhanden sein, d.h. eine variabel einstellbare Hochdruckpumpe 3, eine oder mehrere Kolbeneinrichtungen 7, ein frequenzgesteuertes Ventil 9 in den Versorgungsleitungen 16 können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander in der Vorrichtung gemäß der Erfindung eingebaut sein.With the device according to the invention 10 a uniform, uniform and comparatively large-area drop-shaped application of liquids via webs can be carried out. The device according to the invention 10 requires no complicated control of individual nozzles 5 As with comparable devices in the prior art, but on the high pressure and the special shape of the nozzle in the micrometer range, a variably adjustable and large-area application of liquids is possible with comparatively simple means. Through the common nozzle prechamber and / or in cross section in approximately triangular supply channels in the cover chip 42 is achieved that the lowest possible pressure loss is given. The means 7 . 8th for variably adjusting the supply pressure of the supply unit 2 can both individually and in combination in the device 10 be present, ie a variably adjustable high-pressure pump 3 , one or more piston devices 7 , a frequency controlled valve 9 in the supply lines 16 may be incorporated either individually or in any combination with each other in the device according to the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Warenbahnweb
22: Versorgungseinheitsupply unit
33: Hochdruckpumpehigh pressure pump
44: Druckchippressure chip
55: Düsenjet
66: Flüssigkeitstankliquid tank
77: Kolbeneinrichtungpiston device
88th: Pulsatorpulsator
99: VentilValve
1010: Flüssigkeitsbeaufschlagungsvorrichtung, Druckleiste Fluid supply device, pressure bar
1111: Tröpfchendroplet
1212: Integrierter mikromechanisch hergestellter FilterIntegrated micromechanically produced filter
1313: Vorfilterprefilter
1414: O-Ring-DichtungO-ring seal
1515: Filterträgerfilter support
1616: VersorungsleitungenVerso approximation lines
1717: Drucksensorenpressure sensors
1818: KleberGlue
1919: Versorgungskanalsupply channel
2020: Zufuhrkanalsupply channel
2121: Filterkanalfilter channel
2222: (100)-Silicium(100) silicon
2323: (100)-Ebene(100) plane
2424: (111)-Ebene(111) plane
2525: Anodische Bondung Anodic bonding
4141: Düsenchipnozzle chip
4242: Deckelchipchip cover
4343: Düsenvorkammernozzle antechamber
4444: Chipträgerchip carrier
4646: Chipwannechip pan
4747: Formschlusselement für den Druckchip im ChipträgersPositive locking element for the print chip in the chip carrier
5151: Flüssigkeitseinlassliquid inlet
5252: Auslassöffnungen outlet
5353: Druckleiste (Unterteil des Druckkopfes 10)Pressure bar (lower part of the print head 10 )
5454: Druckkopfdeckel (Oberteil des Druckkopfes 10)Print head cover (top of the print head 10 )
5555: Flüssigkeitszufuhr zum DruckkopfFluid supply to the printhead
5656: Dichtungpoetry

Claims

Contraption ( 10 ) for applying liquids to webs ( 1 ), in particular on paper webs in printing processes, with a supply unit having at least one pump or at least one pressure piston ( 2 ) and with at least one pressure chip ( 4 ), which above the web ( 1 ) is arranged for applying the liquid, wherein the device on the width of the web ( 1 ) and the print chip (s) ( 4 ) a plurality of nozzles ( 5 ), characterized in that the nozzles ( 5 ) consist micromechanically produced in a silicon wafer nozzles in the micrometer range, which in the form of a at least two rows comprising field of pressure chips ( 4 ) according to the width of the web ( 1 ) and that the supply unit ( 2 ) Medium ( 7 . 8th ) for variably adjusting the supply pressure.

Device according to claim 1, characterized in that the pressure chip ( 4 ) an at least two-part construction with a nozzle chip ( 41 ) with a multiplicity of micromechanically produced nozzles / openings and a cover chip ( 42 ) having supply channels for the supply of the liquid.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that a common nozzle prechamber ( 43 ) for a plurality of nozzles ( 5 ) is provided jointly.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure chips ( 4 ) are positioned in a staggered row arrangement of two adjacent rows to each other.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the supply unit ( 2 ) has a frequency-controlled pump with variable supply pressure, preferably in a pressure range of 0.1 to 25 bar.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a fast-switching valve ( 9 ) for the common switching on and off of the liquid supply of the nozzles ( 5 ) is provided.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the means ( 7 . 8th ) for variably setting the supply pressure of the supply unit ( 2 ) a piston device ( 7 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a pulsator ( 8th ) for generating a pressure harmonic on the supply side of the print chip ( 4 ) is provided.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzles ( 5 ) a pyramidal or frusto-conical liquid inlet ( 51 ) and outlet openings ( 52 ) in the micrometer range, in particular in the size of 7 to 40 microns, more preferably from 10 to 30 microns.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a in the pressure chip ( 4 ) integrated micromechanically produced microfilter ( 12 ) is provided.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a common nozzle prechamber ( 43 ) and two adjacent supply channels ( 19 ) are provided, which have a larger flow cross section than the sum of the nozzle cross sections ( 5 ) or the sum of the cross sections of the microfilters ( 12 ) to have.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure chips ( 4 ) are mounted as individually replaceable parts in a common carrier or housing.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzles ( 5 ), which are produced by dry etching, a pyramidal liquid inlet ( 43 ) made by anisotropically etching a silicon wafer.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a system for backwashing for cleaning the nozzles ( 5 ) and / or the supply channels is provided.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that all nozzles ( 5 ) via a common volume-regulated pressure line of the supply unit ( 2 ) are supplied with liquid.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of rows of nozzles ( 5 ) are provided, wherein the diameters of the outlet openings of the nozzles ( 5 ) of each row are different.