DE2148655B2 - Vorrichtung zum berührungsfreien Aufbringen einer Beschichtung auf einen Träger - Google Patents

Description

Die Erfindung Sezieht sich auf eine Vorrichtung zum berührungsfreien Aufbringen einer Beschichtung auf einen Träger, inii einer mehrere Düsen aufweisenden Lochplatte, einer Zuführeinrichtung die den Düsen ein Beschichtungsmittel unter Druck derart zuführt, daß es aus den Düsen in Form von Tröpfchenströmen austritt, einer auf der Abströmseite der Düsen angebrachten Ladeeinrichtung zjm wahlweisen Aufladen von Tröpfchen der Ströme, einer auf der Abströmseite der Ladeeinrichtung angebrachten Ablenkfeld-Erzeugungseinrichtung zum Steuern der Bahn der Tröpfchen entsprechend ihrer Ladung und einer Fangeinrichtung zum Abfangen der zu ihr hingelenkten Tröpfchen.

Aus der DE-OS 19 61399 ist bereits eine solche Vorrichtung bekannt. F.ine charakteristische Eigenschaft dieser bekannten Vorrichtung ist es, daß jeder Düse in der Lochplatte eine Ladeeinrichturg zugeordnet ist, mit denen die aus den jeweiligen Düsen kommenden Tröpfchen einzeln elektrisch geladen werden können. Durch Anlegen entsprechender Spannungen an die Ladeeinrichtungen können also die Tröpfchen einzeln beeinflußt werden. Wenn mit einer solchen Vorrichtung eine lückenlose Beschichtung eines Trägers möglich sein soll, kann dies nur erreicht werden, wenn der Abstand und der Durchmesser der Düsen in der Lochplatte so bemessen werden, daü sich die auf den Träger auftreffenden Tröpfchen an den Rändern geringfügig überlappen. Dies gilt unabhängig davon, wie groß, absolut gesehen, der Tröpfchendurchmesscr ist. Wenn nun auf dem Träger ein Muster mit hohem Auflösungsvermögen erzeugt werden soll, müssen möglichst kleine Tröpfchen verwendet werden. Da jedoch bei der bekannten Vorrichtung jedem einzelnen Tröpfchen eine eigene Ladeeinrichtung zugeordnet ist, müssen die einzelnen Ladeeinrichtungen auch abhängig davon, ob das Tröpfchen auf den Träger gelangen soll oder in die Fangeinrichtung abgelenkt werden soll, einzeln mit Signalen angesteuert werden. Je kleiner die Tröpfchen werden, desto größer wird bei vorgegebener Trägerbreite ihre Zahl, was eine beträchtliche Erhöhung der Übertragungsgeschwindigkeit der zu den Ladeeinrichtungen geführten Signale mit sich bringt. Es gibt Anwendungsfälle, in denen das angestrebte hohe Auflösungsvermögen so wichtig ist, daß die vergrößerte Signaiübertragungsgeschwindigkeit in Kauf genommen wird, obgleich diese zu einem beträchtlichen Aufwand in der Ansteuerungselektronik führen kann. Doch ist ohne weiteres zu erkennen, daß es eine untere Grenze für die Tröpfchengröße gibt, die auf Grund der Vergrößerung der Signalübertragungsgeschwindigkeit nicht unterschritten werden kann.

Es gibt auch Gründe, die für eine Anwendung kleiner Tröpfchen sprechen, jedoch den mit einer Vergrößerung der Signalübertragungsgeschwindigkeit verbundenen Elektronikaufwand nicht rechtfertigen. Wenn beispielsweise als Träger ein Papier benutzt wird, das beim Aufbringen einer zu großen Flüssigkeitsmenge zum Krumpeln neigt, dann ist es günstig, mit kleinen Flüssigkeitströpfchen zu arbeiten. Auch dann, wenn mit besonders hoher Geschwindigkeit gearbeitet werden soll, erweisen sich kleine Tröpfchen als günstig, da diese schneller getrocknet werden können. Bei kleinen Tröpfchen kann auch die Lade- und/oder Ablenkspannung verkleinert werden, da bei jedem Tröpfchen ein höheres Verhältnis zwischen elektrostatischer Ladung und Masse auf Grund des größeren Verhältnisses von

JO Oberflächen zu Volumen vorliegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß eine Beschichtung mit kleinen Tröpfchen ermöglicht wird, ohne daß dadurch die Übertragungsgeis schwindigkeit der Ansteuersignale für das Laden der Tröpfchen vergrößert werden muß.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Düsen gruppenweise angeordnet sind, und daß für alle von einer Gruppe von Düsen gebildeten Tröpfchen jeweils eine gemeins.-ne Ladeelektrode vorgesehen ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die aus den Düsen kommenden Tröpfchen nicht einzeln, sondern jeweils gruppenweise von einer für die entsprechende Gruppe vorgesehenen Ladeelektrode aufgeladen werden. Mit diesen Tröpfchengruppen kann auf dem Träger eine Bedeckung erzielt werden, wie sie nur mit einem einzelnen Tropfen erhalten werden könnte, der wesentlich mehr Flüssigkeit enthält. Dies ergibt bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Einsparung an Beschichtiingsflüssigkeit und eine kürzere Trocknungszeit; auch bei einem Träger von geringerer Qualität wird auf Grund der geringen Flüssigkeitsmenge selbst bei vollständiger Beschichtung ein Krumpeln weitgehend vermieden. Trotz der vergrößerten Anzahl einzelner Tropfen muß nur die Übertragungsgeschwindigkeit der Ansteuersignal angewendet werden, die für einen ein/einen Tropfen erforderlich ist, der die gleiche Bedeckung hervorruft wie die Tröpfchengruppe.

Vorteilhafterweise sind die Düsen jeder Gruppe in Form einer Matrix mit Spalten und Zeilen angeordnet. In der Matrix ist die Anzahl der Spalten vorzugsweise gleich der Anzahl der Zeilen.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigt

Fig. I eine perspektivische Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig.2 einen vergrößerten Schnitt durch einen Teil der Vorrichtung von F i g. I,

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung zur Erläuterung der unterschiedlichen Mengen des Beschichtungsmittels, die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung und bei einer Vorrichtung mit individueller Tropfensteuerung auf den Träger aufgebracht werden,

F i g. 4 eine ebenfalls dem Vergleich der Aufbringung einer Tropfengruppe und der Aufbringung eines Tropfens dienrnde Draufsicht auf einen Teil des Trägers iu und

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 von F i g. 2.

Dk: in Fig. 1 dargeitellte Vorrichtung enthält einen Zuführungsanschluß 10 mit einer Kammer II, die über eine Leitung 13 mit unter Druck stehendem Beschichtungsmaterial gespeist wird.

Auf dem Zuführungsanschluß 10 ist ein mit konstanter Frequenz arbeitendes Schwingungsanregungsorgan 14 angebracht Eine Filtrierplatte 20, deren mittlerer Teil mit einer Reihe von durchgehenden sehr kleinen Öffnungen versehen ist, ist an der unteren Fläche des Züführungsansch'usscs 10 befestigt; dabei ist eine im mittleren Teil einen Schlitz 24 aufweisende Dichtungsplatte 23 dazwischengefügt Eine zweite, ebenfalls im mittleren Teil einen Schlitz 28 aufweisende Dichtungsplatte 26 ist zwischen der unteren Fläche der Filtrierplatte 20 und einer Einlaßplatte 30 angeordnet.

Die Einlaßplaite .30 ist im mittleren Teil mit einem Schlitz 32 versehen, der mit den Schlitzen der darüber angeordneten Teilen in einer Linie liegt und sich über einer Reihe von in einer Düsenplatte 36 ausgebildeten einzelnen Gruppen 33 von Düsen 34 (siehe auch F i g. 2) angeordnet ist Eine Distanzplatte 40 ist unter der Düsenplatte 36 angeordnet; sie ist mit einer Reihe von Öffnungen 42 versehen, welche jede der Düsengruppen J5 33 umgeben. Eine Laderingplaltc 44 ist unter der Distanzplatte 40 angeordnet. Sie ist mit einer Reihe von Laderingen 46 versehen, von denen jeder über einen Leiter 48 mit einem Stecker 50 verbunden ist, der in eine Steckdose 52 gesteckt ist. Über einen Leiter 54 kann jeder AuflaJering mit der Steuereinheit 56 verbunden und von Steuersignalen aus dieser Einheit gesteuert werden. Unter der Laderingplatte 44 ist eine Klemmplatte 58 angeordnet, die eine Reihe von mil den Laderingen 46 konzentrisch ausgebildeten Öffnungen 60 aufweist. Die Vorrichtung kann mittels der Klemmplatte 58 und mittels (nicht dargestellter) Schraubboizen zusammengeschraubt werden.

Elektroden 62 sind auf der unteren Fläche der Klemmplatte 58 mit Hilfe von Steckern 64 befestigt, die v< mit (nicht dargestellten/ Buchsen an dieser Fläche in Eingriff kommen; dabei werden die Elektroden 62 aus einer schv-matisch dargestellten Quelle 66 mit Energie versorgt. Eine Fangvorrichtung 68, bestehend aus einem rohrförmigen Teil 70 mit einer Klinge 72, die aus einer in dieser angebrachten Nut 74 herausragl ist unter den Elektroden 62 angeordnet und an diesen befestigt. Dabei ist die Innenseite des rohrförmigen Teiles 70 vorzugsweise mit einer Vakuumquelle verbunden, wie bei 76 schematisch dargestellt ist.

Aus den F i g. 1 und 2 geht hervor, daß Beschichtungsmaterial unter Druck über die Leitung 13 in die Kammer 11 des Zuführungsanschlusses 10 gepumpt wird. Es strömt dann nach unten durch die Filtrierplatte 20 und die Einlaßplatte 30, und gelangt unter Druck zu den in der Düsenplatts 36 angeordneten Düsen 34. Das Beschichtungsmaterial wird aus den Düsen 34 in der Form von feinen Fäde , 80 ausgestoßen. Jeder dieser Fäden 80 neigt dazu, in eine Folge einzelner Tröpfchen zu zerfallen. Jedoch ist die Tröpfchenerzeugungsgeschwindipkeit gewöhnlich nicht gleichmäßig; darum isi das Schwingungsanregungsorgan 14 vorgesehen, um die Vorrichtung in Schwingungen mit konstanter Frequenz zu versetzen, so daß die Fäden in Tröpfchen mit gleicher Größe bei konstanter Erzeugungsgeschwindigkeii zerfallen. Es werden also Tröpfchenströme gebildet, bei denen die Tröpfchen jedes Stroms mit den Tröpfchen jedes anderen Stroms synchronisiert sind. Vorzugsweise soll der Ladering 46 an der Stelle angeordnet sein, wo das Zerfallen der Fäden 80 in Tröpfchen beginnt. Darum ist die Distanzplatte 40 vorgesehen, um sicherzustellen, daß die Laderingplatte 44 mit ihren zugeordneten Laderingen 46 in dieser Hinsicht die richtige Lage einnimmt.

Wie aus F i g. 2 hervorge'it. steuert jeder Ladering 46 die Ladungsverteilung an den Spitzen aller von einer zugeordneten Düsengruppe 33 austretenden Flüssigkeitsfäden. Dadurch können allen innerhalb einer synchron erzeugten Tröpfchen^ ^.ppe befindlichen

I IUpiLIH.ll CIIlC g IC IC IIC L~uUUIIg CIICIIl WTlULIi. rrLtlllUlt Tröfchengruppen die Elektroden 62 passieren, werden alle Tröpfchen einer Gruppe 33 im wesentlichen gleichzeitig behandelt. Das heißt, sie werden alle entwe'ler abgelenkt oder nicht abgelenkt, und entweder aufgelangen oder auf einen Schichtträger 84 aufgebracht. Die Tröpfchen haben während ihres Durchganges durch die verschiedenen Teile der Beschickungsvorrichtung zwar einen geringen Abs-and voneinander, doch breiten sie sich aus. sobald sie auf den Schichträger 84 stoßen, so daß sie sich etwa überlappen und gemeinsam einen Fleck aus dem Beschichtimgsmaterial bilden.

Obwohl die Düsen 34 einer bestimmten Dusengruppe 33 nach einem beliebigen Schema angeordnet werden Uinnen, sind sie vorzugsweise in der Form einer regelmäßigen Matrix mit einer gleichen Anzahl von Spalten 86 und Zeilen 88 angeordnet, V₁ ie ir F 1 g. 5 dargestellt ist. Dies ermöglicht das Aufbringen von im wesentlichen quadratischen Beschichtungsmatenalpc ikten auf den Schichträger 84, wie in Fig. 4 dargestellt ist, um eine unnötige Überlappung von Punkten auf ein Minimum herabzusetzen. Außerdem wird dadurch eine scharfe Auflösung erhalten.

Es geht auch aus Fi g. 3 und 4 hervor, dal! das /um Aufbringen eines Punktes von vergleichbarer Größe notwendige Beschichtungsmaterialvolumen viel kleiner ist, wenn der Punkt aus einer Vielzahl von kleinen Tröpfchen gebildet ist, anstatt aus einem einzigen großen Tropfen. Dies ermöglicht nicht nur eine Ersparnis an Beschichtungsmaterial, sondern auch ein rascheres Trocknen; außerdem werden die bei Verwendung eines Schichtträgers 84 aus Papier oder dergleichen auftretenden Probleme des Krumpeins herabgesetzt.

Die obige Beschreibung betrifft eine binäre Anord ming. bei der jedes Tröpfchen jeder Gruppe 33 beim Durchgang der Tröpfchen durch den Ladering 46 entweder geladen oder nicht geladen wird. Nachher werden die Tröpfchen jeder Gruppe 33 entweder abgelenkt oder nicht abgelenkt, in Abhängigkeit davon, ob sie bei ihrem Durchgang zwischen den Ablenkelektroden 62 aufgeladen worden sind oder nicht. Die Tröpfchen können aber auch auf eine andere Art behandelt werden. Beispielsweise kann die den Tröpfchen einer Gruppe 33 aufgeprägte Ladung von der den Tröpfchen einer anderen Gruppe 33 aufgeprägten

Ladling verschieden sein, so dali die mittleren Bahnen tier verschiedenen Tröpfehcngruppen bei ihrem Durchgang durch das von den Ablcnkclcktrodcn 62 erzeugte Ablenkfeld unterschiedlich weil abgelenkt werden.

Ils ist auch möglich, den Tröpfchen mittels der I.aderinge 46 eine konstante Ladung zu geben, wobei dann ein eigener Satz von Ablenkclcktrodcn für jede Gruppe von Düsen vorgesehen ist; die Stärk« der durch jeden Satz von Elektroden 62 erzeugten Ablcnkfekler wird dann variiert, um eine veränderliche Ablenkung der Tröpfchen jeder Gruppe 33, bei ihrem Durchgang durch die l.adcringc 46 zu erzielen. Die erzeugten Tröpfehcngruppen können auch durch eine von der elektrischen Ladung verschiedene physikalischen Grö·

^r) tic gesteuert werden. Beispielsweise können Gruppen 33 aus magnetisch polarisierten Tröpfchen durch Einwirkung eines geeigneten magnetischen Feldes abgelenkt werden. Abgesehen von der besonderen Art der Behandlung der Tröpfchen werden die gleichen

m Ergebnisse erzielt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum berührungsfreien Aufbringen einer Beschichtung auf einen Träger, mit einer mehrere- Düsen aufweisenden Lochplatte, einer Zufuhreinrichtung, die den Düsen ein Beschichtungsmittel unter Druck derart zuführt, daß es aus den Düsen in Form von Tröpfchenströmen austritt, einer auf der Abströmseite der Düsen angebrachten Ladeeinrichtung zum wahlweisen Aufladen von Tröpfchen der Ströme, einer auf der Abströmseite der Ladeeinrichtung angebrachten Ablenkfeld-Erzeugungseinrichtung zum Steuern der Bahn der Tröpfchen entsprechend ihrer Ladung und einer Fangeinrichtung zum Abfangen der zu ihr hingelenkten Tröpfchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (34) gruppenweise angeordnet sind, und daß für alle von einer Gruppe (33) von Düsen (34) gebildeten Tröpfchen (82) jeweils eine gemeinsame Ladeelektrode vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (34) jeder Gruppe (33) in Form einer Matrix mit Spalten und Zeilen angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Matrix die Anzahl der Spalten gleich der Anzahl der Zeilen is;