Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bisher werden Schichten aus einbrenn- fähigen Feststoffen, z. B. leitfähige Schichten wie Leiter¬ bahnen, in Handarbeit mit einem Pinsel, durch ^' Tampoήdruck oder auch durch Siebdruck auf Substrate aus Keramik oder Glas aufgebracht. Derartige Verfahren sind zum Teil umständ¬ lich und wenig rationell, zum Teil sind sie schwierig zu automatisieren und wenig flexibel, sie lassen nur wenig Raum für eine individuelle Gestaltung. - Aus der Datenver¬ arbeitung sind Drucker nach dem Tintenstrahlprinzip be¬ kannt, die aus einer homogenen Flüssigkeit Tröpfchen mit Hilfe des Piezoeffektes erzeugen. Bei Verpackungsmaschinen werden Packungen mit nach dem Ink-Jet-Prinzip arbeitenden Systemen beschriftet.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 11 haben demgegenüber den Vorteil, daß Keramik- oder Glas-

teile präzise mit einer definierten Beschichtung versehen werden können. Das Verfahren ist sehr flexibel und leicht zu automatisieren und deshalb sowohl für Laborzwecke als auch für die Massenproduktion geeignet. Es läßt sich bei zahlreichen Anwendungsf llen einsetzen, wie Aufbringen von Leiterbahnen auf Keramikplatten oder auf Glas, Herstellen von Leiterbahnen in Kleinserien, Aufbringen von Leiter¬ bahnen auf Folien, Auftragen von Deckschichten aller Art; schließlich ist durch die Verwendung von einbrenn ähigen Farbstoffen die Beschriftung und Verzierung technischer Artikel oder von Gebrauchsgegenständen aus Porzellan oder Glas sowie von Kacheln möglich,. Hier ergeben sich gegenüber Handarbeit Rationalisierungsvorteile und gegenüber Druckver¬ fahren der Vorteil einer individuellen Gestaltungsmöglich¬ keit .

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Haupt¬ anspruch angegebenen Verfahrens sowie der in den Sachan¬ sprüchen angegebenen Vorrichtung möglich. Besonders vorteil¬ haft ist der Einsatz eines Handhabungsgerätes oder Klein¬ roboters, mit welchem entweder das zu beschichtende Teil oder das Spritzgerät auf vorbestimmten Bahnen geführt wird. Als Steuergerät kann in vorteilhafter Weise ein programmier¬ barer Rechner verwendet werden. Als Spritzgerät dient vor¬ teilhaft eine an einen Vorratsbehälter angeschlossene Düse, die entweder mit Hilfe einer Piezoplatte oder eines Magnet¬ ventils die Tröpfchen erzeugt. Da die verwendeten Suspen¬ sionen zum Absetzen neigen, ist es vorteilhaft, entweder die Suspension im Vorratsbehälter zu rühren oder mittels einer Pumpe und einer Bypass-Leitung ständig umzupumpen.

Ze ic hnung

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich¬ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Prinzipskizze der gesamten Vorrichtung und die Figuren 2 bis k drei Ausführungsbeispiele des Spritzgerätes im Schnitt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist die Vorrichtung zur Durchführung des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens im Prinzip dargestellt. Die Vorrich¬ tung besteht aus einem Handhabungsgerät oder Kleinroboter 1 , an dessen Schwenkarm 2 das zu beschichtende Werkstück 3 be¬ festigt ist. Ein Spritzgerät k ist in geeigneter Position ortsfest aufgestellt und über eine Rohrleitung 5 mit einem Vorratsbehälter 6 für die Suspension verbunden. Ein Steuer¬ gerät T in Form eines programmierbaren Rechners ist über eine Steuerleitung 8 mit dem Kleinroboter 1 verbunden, der die notwendigen Bewegungen des Werkstücks 3 herbeiführt. Über eine weitere Steuerleitung 9 zum Spritzgerät k wird die Intensität des Spritzvorganges gesteuert.

In Figur 2 ist eine Ausführungsform des Spritzgerätes h mit angeschlossenem Vorratsbehälter 6 dargestellt. Das Spritzgerät k besteht aus einer Düse '10 und einem Hohlraum 11, der als eine Wandung eine Piezoplatte 12 aufweist. Der Pizeoplatte 12 werden über nicht dargestellte elektrische Leitungen Spannungsimpulse zugeführt, von deren Frequenz, die durch das Steuergerät 7 gesteuert wird, die Intensität der Beschichtung abhängt. Die Frequenz liegt z. B. bei 100 Hz. Die Tropfengröße hängt im wesentlichen von der Höhe der angelegten Spannung ab, wird im allgemeinen ein¬ mal eingestellt, wobei die Spannung im Bereich zwischen 100 und 500 V liegt. An den Hohlraum 11 schließt sich ein

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Zuführungsteil 13 an, an welchem die Verbindungsleitung 5 zwischen Spritzgerät k und Vorratsbehälter 6 angeschlossen ist. Um in dem Vorratsbehälter 6 ein Absetzen vor allem der schweren Metallpartikel zu verhindern, ist entweder der Vorratsbehälter 6 mit einem Rührer 1 k ausgerüstet oder zwischen dem Zuführungsteil 13 und dem Behälter 6 befindet sich eine Bypass-Leitung 15 _. um die Suspension ständig umzupumpen. In diesem Falle befindet sich in der Leitung 5 eine Pumpe 16. Um eine optimale Homogenität der Suspen¬ sion zu gewährleisten, können auch beide Maßnahmen, näm¬ lich Rührer ' h und Bypass-Leitung 15 vorhanden sein.

Bei der Ausführungsform nach Figur 3 wird die Suspension mittels der Pumpe 16 ständig umgepumpt, wobei die Suspen¬ sion durch die Düse 10 gedrückt und in eine gegenüberlie¬ gende Rückführöffnung 17 gespritzt wird, von wo sie wieder in den Vorratsbehälter 6 gelangt. Wird ein Teil der Suspen¬ sion zur Beschichtung gebraucht, so wird diese in der oben beschriebenen Weise durch die Piezoplatte 12 in ^' Tröpfchen zerteilt, gleichzeitig jedoch werden die Tröpfchen im elektrischen Feld der Elektroden 18 aufgeladen und in einem weiteren elektrischen Feld der ^~ Ablenkplatten 19 ab¬ gelenkt, so daß die Tröpfchen nun nicht mehr in die Rück¬ führöffnung 17, sondern als abgelenkte Tröpfchen 20 auf das Substrat 3 fliegen.

In Figur k ist eine dritte Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Zerteilung der Suspension in einzelne Tröpfchen nicht mittels einer Piezoplatte erfolgt, sondern durch ein in kurzen Abständen schließendes und öffnendes Ventil 21 , das vorzugsweise magnetisch gesteuert wird. Hierzu ist ein bestimmter Druck der Suspension notwendig, der entweder als Gasdruck im Vorratsbehälter oder durch eine Pumpe erzeugt werden kann. Im übrigen wird auch bei

dieser Aus ührungsform für eine ständige Bewegung der Suspension mittels Rührer . k und/oder Pumpe 16 und Bypass-Leitung 15 gesorgt.

Wie oben bereits angedeutet, kann es sich bei den Suspen¬ sionen um solche von Metallen, beispielsweise von Platin, handeln, um Leiterbahnen oder sonstige leitfähige Beschich¬ tungen auf Keramik oder Glas aufzubringen. Hier werden han¬ delsübliche Platinpasten oder Platinpulver mit ebenfalls handelsüblichen Verdünnern soweit verdünnt, daß die Vis¬ kosität der Suspensionen im Bereich von 0,001 bis 0,1 Pa.s liegt. Das gleiche gilt im Prinzip auch bei der Verwendung von einbrennf higen Farbstoffen, z. B. in Form von farbigen Oxiden, wie sie für die Beschriftung und Verzierung von technischen Artikeln und Gebrauchsgegenständen aus Porzellan und Glas sowie von Kacheln eingesetzt werden können. Die günstigste Einstellung der Viskosität hängt auch von der Dimensionierung der Düse ab, die normalerweise einen Innen- durchmessser von 50 bis 100 μ aufweist. Die Optimierung des Verhältnisses von Düsendurchmesser zu Viskosität muß daher durch Versuche ermittelt werden.

Nach dem Aufbringen der Beschichtungen werden die Substrate aus Keramik oder Glas bei einer für den jeweiligen Fest¬ stoff geeigneten Temperatur eingebrannt.