SE525555C2 - Metod och anordning för applicering av en beläggning på en tredimensionell yta - Google Patents

Description

25 30 35 skrivaren befinner sig. Detta är en rättfram trycknings- metod,-men den kräver avancerad positioneringsmekanik om formen hos ytan är komplicerad.

US 2001/0019340 Al beskriver en annan metod för tredimensionell tryckning med bläckstråle. I denna metod delas ytan hos ett tryckobjekt upp i ett flertal mål- areor, av vilka var och en sedan approximeras med ett tvàdimensionellt projektionsplan. Ett bläckstråleskriv- huvud trycker sedan en projicerad delbild på varje mål- area emedan det förflyttas parallellt med projektions- planen. Denna metod minskar behovet av positionerings- mekanik, men introducerar problemet med bildförsämring beroende pá lutningen hos objektytan i förhållande till projektionsplanen och skrivhuvudet.

Ett idag konventionellt bläckstràleskrivarsystem för tryckning på en tvàdimensionell yta beskrivs i US 4 695 848. Enligt detta dokument genererar en dropp- generator färgdroppar, vilka först laddas upp och sedan avlänkas med hjälp av ett par elektroder placerade på vardera sidan om den bana som dropparna följer. Avlänk- ningen används för att täcka exempelvis en hel bildpunkt hos en bild eller ett tecken utan att skrivhuvudet flyt- tas, men också för att byta mellan att skriva och att inte skriva. Droppar som inte är avsedda att träffa tryckytan avlänkas och samlas upp av en "gutter".

Sammanfattning av uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att till- handahàlla en alternativ och förbättrad metod och anord- ning för applicering av en beläggning på en tredimensio- nellt fördelad yta. “ Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en metod och en anordning för kontaktfri applicering av en bild pà en tredimensionellt fördelad yta utan märkbar bildförsämring.

Zíflf-B-Gfi-IIQ 13:35 '-/':kjlocrganisatioríxhlüïaàTO ALPHA šB\?ATE':1T“~.__NoFænily\.:šE\.201êššöfišülêšêó ApplicationtextToïnstructor CAS 2003-06-04 10 15 20 25 30 35 Ett annat ändamål med uppfinningen är att tillhanda- hålla en metod och en anordning som eliminerar behovet av maskning av en objektyta innan den beläggs. Ännu ett annat ändamål med uppfinningen är att till- handahålla en metod och en anordning med hjälp av vilken det är möjligt att belägga en objektyta med partiklar utan att spilla partiklar på omkringliggande ytor.

För att uppnå åtminstone några av dessa och andra ändamål tillhandahâlles en metod såsom definieras i krav 1 och en anordning såsom definieras i krav 19. Föredragna utföringsformer av uppfinningen definieras i de under- ordnade kraven.

Mer bestämt innefattar, i enlighet med uppfinningen, en metod för kontaktfri applicering av en beläggning på en tredimensionellt fördelad yta applicering av elekt- riskt laddade partiklar på nämnda yta genom styrning av var och en av nämnda partiklar individuellt till en förutbestämd position på nämnda yta med hjälp av ett justerbart, elektriskt fält som har flödeslinjer med longitudinell riktning som sträcker sig genom nämnda yta, ef! varigenom nämnda partiklar bildar nämnda beläggning på nämnda yta. .

Såsom definierat här betyder "beläggning" alla typer av beläggning vilket inkluderar dekorering med en bild, en text etc, och lack eller färg i en eller flera färger.

"Kontaktfri applicering" av en beläggning definieras här som applicering utan kontakt varvid ytan inte rörs vid av appliceringsorganet. Partiklarna som bildar nämnda beläggning avges istället från appliceringsorganet ut i fria luften och träffar sedan ytan. Exempel på kontaktfri applicering är bläckstràleskrivning, air-brush och annan sprejmàlning.

"Förutbestämd position på nämnda yta" definieras här som en position inom en särskild målarea på nämnda yta, varvid målarean bestäms i förväg och utgör en liten del- area hos ytan såsom tillåts av partikelstorleken och precisionen hos den använda utrustningen. 2003-GE-24 13:35 U:\_NoOrganisation\NOLATO ALPHA A5\PšTENTï_NoFami1y\SE\2014395\¿ül4396 ApplicëtiontextTeInstructor CAS 2003-06-G4 10 15 20 25 30 35 00:: 0 0 0 0 0 0 00 c 0 0 oo 0 0 0 0 0 os 0 000 O 0 I cl aooono 0 0 I cooøøo Partiklarna styrs således till ytan med hjälp av det elektriska fältet på ett sådant sätt att de följer flö- deslinjer hos det elektriska fältet i sin bana till nämnda yta. Mer bestämt strävar partiklarna efter att förflyttas i riktningen för flödeslinjerna hos det elekt- riska fältet. Eftersom flödeslinjerna har en longitudi- nell riktning som sträcker sig genom ytan som skall beläggas kommer partiklarna att accelereras till ytan och bilda nämnda beläggning på ytan.

Denna uppfinningsenliga idé, att styra partiklar till en yta med hjälp av ett elektriskt fält i syfte att applicera en beläggning på ytan, öppnar upp för många möjligheter att åstadkomma beläggning eller dekorering av tredimensionellt fördelade ytor med hög precision. Exem- pelvis kan det förutnämnda problemet med bildförsämring, beroende på lutningen hos ytan i förhållande till skriv- huvudet, reduceras eftersom flödeslinjerna hos ett elekt- riskt fält kan sträcka sig approximativt vinkelrätt i förhållande till ytan, trots att ytan är lutad i för- hållande till skrivhuvudet. Således kan partiklarna träffa ytan approximativt vinkelrätt så att de inte smetas ut på ytan, vilket skulle orsaka bildförsämring resulterande i en suddig bild. Vidare, som en konsekvens av denna fördel, minskar behovet av avancerad positione- ringsmekanik eftersom skrivhuvudet inte nödvändigtvis måste vara positionerat parallellt med ytan för att tryckning med hög precision skall åstadkommas och skall undvikas. styra partiklarna i ett elektriskt laddat ytan med hjälp av ett elektriskt fält kan av en del fysiska lagar t ex när ett bildförsämring Genom att tillstånd till man dra fördel multipla avgivningsmunstycken används. För det första, lika laddade partiklar kommer att repellera varandra ömsesidigt. För det andra, eftersom olika flö- deslinjer hos det elektriska fältet inte korsar varandra, kommer partiklar som avgivits från intilliggande avgiv- skrivhuvud med ningsmunstycken att anta separata, icke-korsande banor 2003-06-24 13:35 if:\._No0rganiSatiOIfUtIGLATO ALPHP. ' âB\Pà'l'1-3ïJT\__rJoFan\ilykš-EXZOI-á396\2ü1439é App-licationtextTelnstructor CAS 2003-06-04 1 Arv-I 10 15 20 25 30 '35 mot ytan. Pâ grund av dessa fysiska lagar är risken mi- nimal att partiklar som avges från intilliggande avgiv- ningsmunstycken kolliderar.

I en alternativ utföringsform används ett magnetiskt fält istället för, eller i kombination med, nämnda elekt- riska fält för att styra partiklar till en förutbestämd position på nämnda yta. Om ett magnetiskt fält applice- ras, som har magnetiska flödeslinjer med en longitudinell riktning som sträcker sig genom ytan som skall beläggas, och partiklarna innefattar ett magnetiskt material, kommer partiklarna att attraheras till nämnda yta.

Enligt en utföringsform av uppfinningen appliceras nämnda elektriska fält på ett sådant sätt att åtminstone några av dess flödeslinjer skär nämnda yta. På detta sätt kommer partiklarna att följa dessa åtminstone några flö- deslinjer tills de träffar ytan.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen sträcker sig nämnda longitudinella riktning hos nämnda flödeslinjer genom nämnda yta med en vinkel i intervallet mellan 60° och l20°. Om vinkeln mellan flödeslinjerna och ytan bibehålls inom detta intervall kan bildförsämring beroende pà snett nedslag av partiklar på ytan anses obetydlig. Emellertid finns det många andra faktorer, såsom partikelstorlek, materialegenskaper etc, som påverkar bildkvaliteten.

I en annan utföringsform innefattar metoden vidare justering av fördelningen av nämnda elektriska fält för att styra positionerna i vilka nämnda partiklar applice- ras pà nämnda yta. Det finns många sätt pá vilka fördel- ningen av det elektriska fältet kan justeras, och dessa sätt kan användas för att styra var pà ytan partiklarna appliceras., * I en annan utföringsform av uppfinningen innefattar metoden vidare justering av de relativa positionerna hos ett organ för avgivning av nämnda partiklar och nämnda yta för att styra positionerna vid vilka nämnda partiklar appliceras pá nämnda yta. 2503-06-24 13:35 V:äjäofàrganisatimfltIGLATG ALPRR AB\PATE7:JT“'\__r~'Ioi-“an1ily*~.:šE\201-1396\2Û14395 Applic-atíontextT-oIristructor CAS 2003-06-04 10 15 20 25 30 35 I en ännu en annan utföringsform av uppfinning inne- fattar-metoden vidare justering av den relativa rörelsen hos ett organ för avgivning av nämnda partiklar och nämn- da yta i syfte att styra positionerna i vilka nämnda Inte endast de rela- partiklar appliceras på nämnda yta. tiva positionerna hos ytan och organet för avgivning av nämnda partiklar kan betraktas vid styrning av positio- nerna i vilka nämnda partiklar appliceras pà ytan, utan också deras relativa rörelse.

I en annan utföringsform appliceras nämnda elekt- riska fält över nämnda yta mellan en elektrod och ett organ för avgivning av nämnda partiklar.

I en specifik utföringsform bildas nämnda elektrod av ett objekt innefattande nämnda yta. Således appliceras en elektrisk potential som attraherar nämnda partiklar direkt på ytan.

I en annan specifik utföringsform är nämnda yta anordnad mellan nämnda elektrod och nämnda organ för avgivning av nämnda partiklar. I denna utföringsform appliceras en elektrisk potential som attraherar nämnda partiklar således till en separat elektrod. Denna elekt- rod kan vara placerad bakom ytan i förhållande till organet för avgivning av nämnda partiklar.

I ännu en annan specifik utföringsform innefattar metoden vidare förflyttning av nämnda elektrods position i förhållande till nämnda ytas position för att styra positionerna i vilka nämnda partiklar appliceras på nämnda yta. _ I en utföringsform av uppfinningen appliceras nämnda partiklar i sådana positioner på nämnda yta att de bildar ett förutbestämt mönster. Detta kan t ex åstadkommas på ett sätt motsvarande det sätt på vilket en förutbestämd bild trycks på ett papper med hjälp av en vanlig bläck- stràleskrivare.

I en annan utföringsform är nämnda partiklar i form av viskösa droppar. Viskpsiteten kan exempelvis vara i Zfßüfš-Ofj-Zßl 15:57 v:XwkloürganiSatiOIfijJGLATO ALPHA Aâs\P.~'-=TENT\_r-ïo1fan~.i1;,'\SE\201439ö\20}.ê39¿ ZapplicationtextToïnstxrxctor CAS 2003-(16-04 o-.. 000000 O I I ll ÛIOO 10 15 20 25 30 35 intervallet 5 till 25 cP. En fördel med detta är att viskösa droppar lätt kan fästa på ytan.

I en annan utföringsform innefattar nämnda droppar tryckfärg. Sàsom definieras här betyder tryckfärg vilket tryckbart material som helst som vid en given trycktem- peratur är visköst och kan avges från ett skrivhuvud och fästa pá en yta. Tryckfärgen kan vara pigmenterad eller ha någon annan önskad egenskap, såsom att ha en lacke- rande effekt, vara reflektiv, vara friktionsfast, vara eldfast etc.

I ännu en annan utföringsform innefattar nämnda partiklar tryckfärg.

I ytterligare en annan utföringsform appliceras nämnda partiklar med hjälp av bläckstråleskrivning. Känd teknik från området för bläckstràleskrivning kan med för- del användas för implementering av föreliggande uppfin- ning. Exempelvis tillhandahàller bläckstråleteknologier positionering med hög precision av partiklarna pà ytan som skall beläggas.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är nämnda beläggning en bild.

Enligt en annan utföringsform innefattar metoden vidare utgående fràn bildinformation som representerar nämnda bild, och information som representerar nämnda yta, transformering av nämnda bildinformation till en kompenserad bildinformation, och överföring av nämnda bildinformation i enlighet med nämnda kompenserade bildinformation till nämnda yta med hjälp av kontaktfri applicering.

Nämnda bildinformation som representerar nämnda bild kan vara i form av en datafil, t ex en bitmapfil, eller annan informationsstruktur från vilken information om bilden kan ektraheras. Nämnda informtion som represente- rar nämnda yta kan också vara i form av en datafil eller annan informationsstruktpr. 2Ciïï-Ûë-24 13:35 V:\_NøOrg-aniSatisnVJQLATO ALPHA àB“-».Pšs'íEIiT"=.__r-ïo:“a1n;LyàSEKZOIL-l39åkzüléä9á ApplicationtextTeInstzucter CAS 2003-06--0-2 10 15 20 25 30 35 till i 0 0 I I 0 I! n I O O I O O 0 Q Oil I I I OO 000005 I o O 000010 En bild som trycks utan kontakt från en riktning på en tredimensionellt fördelad yta kommer att bli mer eller mindre försämrad på alla de delar av ytan som lutar i förhållande till skrivhuvudet. Denna bildförsämring består delvis av bilddegradering såsom nämnts ovan, men också av bildförvrängning. Bildförvrängning beror på att avståndet mellan bildpunkter hos bilden på ytan ökas p g a lutningen. Med andra ord beror bildförvrängningen på inhomogen utsträckning av bilden när den appliceras på 3D-ytan.

Enligt denna utföringsform kan förvrängningen elimi- neras genom kompensering av bilden för förvrängningen innan den appliceras pà ytan. Bilden transformeras härvid via nämnda kompenserade bildinformation till ett kompen- serat tillstånd i vilket bilden förvrängs i så att säga "omvända riktningar" jämfört med förvrängningen som beror av ytans form. När således den kompenserade bilden appli- ceras på ytan kommer bilden att "av-förvrängas" genom ytans form.

Enligt ännu en annan utföringsform transformeras nämnda bildinformation på så sätt att förvrängning i form av inhomogen utsträckning av nämdna bild på nämnda yta reduceras.

Vidare i enlighet med föreliggande uppfinning till- handahålles en anordning, som innefattar organ för avgiv- ning av elektriskt laddade partiklar, och en elektrod för bildande av ett elektriskt fält mellan elektroden och nämnda organ för avgivning av nämnda partiklar, varvid nämnda elektriska fält har nell riktning som sträcker flödeslinjer med en longitudi- sig genom nämnda yta för att styra nämnda partiklar till nämnda yta så att de bildar nämnda beläggning.

Enligt en utföringsform av uppfinnningen är nämnda organ för avgivning av nämnda partiklar anordnad att avge nämnda partiklar i en riktning väsentligen mot nämnda yta. s 2oo3~or-24 13:35 v;\_maorganisa:i@n\uoLATo ALPHA A5ëPATEN'1'\~_I~}oFan1i1.y\1šE\2014396“-.2014Bšëi ApplicationtextToïnstxwicter CAS 2003-06-04 10 15 20 25 30 35 Enligt en annan utföringsform av uppfinningen innefattar nämnda anordning vidare ett styrorgan som är anordnat att justera nämnda elektriska fält för att styra positionerna i vilka nämnda partiklar appliceras pà nämnda yta.

I en annan utföringsform av uppfinningen är nämnda styrorgan vidare anordnat att styra avgivningen av nämnda* partiklar av nämnda organ för avgivning av nämnda par- tiklar.

I en annan utföringsform är nämnda styrorgan vidare anordnat att styra nämnda ytas position i förhållande till nämnda organ för avgivning av nämnda partiklar för att styra positionerna i vilka nämnda partiklar applice- ras pà nämnda yta. _ nämnda styrorgan rörelse i förhål- av nämnda partiklar I ännu en annan utföringsform är vidare anordnat att styra nämnda ytas lande till nämnda organ för avgivning för att styra positionerna i vilka nämnda partiklar app- liceras på nämnda yta.

I en annan utföringsform är nämnda styrorgan vidare anordnat att styra nämnda ytas position i förhållande till nämnda elektrod för att styra positionerna i vilka nämnda partiklar appliceras pà nämnda yta.

I en utföringsform av uppfinningen innefattar nämnda anordning vidare organ för förutbestämning av ett mönster enligt vilken nämnda partiklar är anordnade att bilda nämnda beläggning.

I en annan utföringsform av uppfinningen är nämnda partiklar i form av viskösa droppar.

I en annan utföringsform innefattar nämnda droppar tryckfärg.

I ännu en annan utföringsform innefattar nämnda partiklar tryckfärg. I I ännu en annan utföringsform innefattar nämnda organ för avgivning av elektriskt laddade partiklar ett bläckstràleskrivarmunstyçke. 2UÜ3~ÛÉr24 13335 V:\ NQOEQT åBïPàTENT\_HOFâmiiy\SE\2Ûl 1 _ dP-f' nisation\NOLATO ALPHA ““^6"'-'^' ”Qé *oilic-ationizextToïnstxtlctor CAS 2003-06-04 .L 10 15 20 25 30 35 U I 0. g 0 0 0 0 00 0 :O 'I I O I 0 _00 0 000 0 I O OI 000000 0 0 I 000000 10 Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är nämnda-beläggning en bild.

Enligt ännu en annan utföringsform av uppfinningen innefattar nämnda anordning vidare organ för transformering, utgående från bildinfor- mation som representerar nämnda bild och information som representerar nämnda yta, nämnda bildinformation till en kompenserad bildinformation, och organ för överföring av nämnda bild i enlighet med nämnda kompenserade bildinformation till nämnda yta med hjälp av kontaktfri applicering.

Kort beskrivning av ritningarna Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas mer detaljerat med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka ' Fig 1 är en schematisk vy av en utföringsform av en anordning enligt uppfinningen, och illustrerar den grund- läggande principen hos uppfinningen; Pig 2 är en schematisk vy av en annan utföringsform av en anordning enligt uppfinningen, vilken utföringsform är ett alternativ till den som visas i fig 1 och också illustrerar den grundläggande principen hos uppfinningen; Fig 3 är en schematisk perspektivvy av en annan utföringsform av en anordning enligt uppfinningen, och illustrerar organ för styrning av de relativa positioner- na och rörelsen hos en yta som skall beläggas och ett skrivhuvud; Fig 4 är en schematisk perspektivvy av en annan utföringsform av en anordning enligt uppfinningen, och illustrerar organ för styrning av positionen hos en yta som skall beläggas i förhållande till både en elektrod och ett skrivhuvud; A Fig 5 är en schematisk vy av en utföringsform av en anordning enligt uppfinningen, och illustrerar beläggning av en "knepig" yta; I I 20Ü3~O~ï---24 13:35 '-;':\__1*JoOrganisatiorfiNOLATO ALPHA AE'=.PàTF-1I~JT“~.___h1oFami1y\SE\.20l439E\2ül4396 Applic-ationte-.xtToInstxuctor (JAS 2003436434 10 15 20 25 30 35 0000 0 0 0 0 0 0 OO 0 O I OO I 0 0 0 0 00 I 000 0 0 I 00 000000 0 0 O 000000 ll Fig 6 är en schematisk perspektivvy av en del av en utföringsform av en anordning enligt uppfinningen innefattande multipla avgivningsmunstycken; Fig 7a är en schematisk perspektivvy av en dekorerad mugg; Fig 7b är en schematisk vy som illustrering dekore- ring av muggen som visas i fig 7a genom användning av en anordning enligt uppfinningen; Fig 8 är en schematisk perspektivvy som illustrerar beläggning av ett mobiltelefonskal genom användning av en anordning enligt uppfinningen; Fig 9 är en schematisk perspektivvy som illustrerar beläggning av en del av en yta genom användning av en anordning enligt uppfinningen; Fig 10 är en schematisk vy av en annan utföringsform av en anordning enligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Fig 1 visar en utföringsform av en anordning enligt uppfinningen vilken innefattar ett organ för avgivning av elektriskt laddade partiklar, här i form av ett skriv- huvud 10, och en elektrod 11 för bildande av ett elekt- riskt fält 12 mellan elektroden 11 och skrivhuvudet 10.

Organet för avgivning av elektriskt laddade partik- lar kan vara i form av ett skrivhuvud hos en bläckstråle- skrivaranordning, men också andra tekniker med hjälp av vilka det är möjligt att individuellt applicera en elekt- riskt laddad partikel på en yta kan användas.

Skrivhuvudet 10 innefattar ett avgivningsmunstycke 13 som är anordnat att avge de elektriskt laddade par- tiklarna mot en tredimensionellt fördelad yta 14 som skall beläggas. De elektriskt laddade partiklarna kan ha laddats upp t ex med hjälp av laddningselektroder (ej visade) eller med hjälp av elektronstràlning (inte heller visad) innan de avges fràn avgivningsmunstycket 13.

Elektroden 11 kan vara i form av en sfär, som i denna utföringsform, elfler en cylinder, eller ha någon ZOOB-LWI-Zê 15:57 V:”-._NøOrganisatiorfitJCrLATO ALPHA .2-.B\.PAT1-2tJT\_kJoI.-“æni1y\SE.\2014396\2ü1=139á äpplicatíontextToInstructor CAS 2003-06-04 10 15 20 25 30 35 FT f? .. F? l' and 5UJJ :Û.. :IO- g z II. III: .II. .II .IO- ICC: g. - š-*š-Iäßš ä.':-§ šš":- z' ä' I I I I I OO OI IO IOII I O 12 annan form som är lämplig för en specifik form hos en yta som skall beläggas.

Det elektriska fältet 12 bildas som ett resultat av en skillnad i elektrisk potential mellan, i denna utfö- ringsform, skrivhuvudet 10 och elektroden 11. I fig 1 illustreras detta med en potential V1 hos skrivhuvudet 10 och en annan annorlunda potential V2 hos elektroden 11.

Om potentialen V2 är större än potentialen V1, bör de elektriskt laddade partiklarna vara negativt laddade så att de attraheras av elektroden 11.

I denna utföringsform är de elektriskt laddade partiklarna i form av elektriskt laddade tryckfärgdroppar 15. ' ' Tryckfärgen kan vara vattenbaserad eller oljebase- rad, lösningsmedelsbaserad eller UV-härdbar. Den kan också vara en tryckfärg som ändrar fas från fast till flytande som ett resultat av upphettning innan den avges O' ÛIOI från skrivhuvudet. Tryckfärgen kan vara pigmenterad eller* ha någon annan önskad egenskap, såsom att ha en lackerande effekt, vara reflektiv, vara friktionsfast, vara eldfast etc.

När den tredimensionellt fördelade ytan 14 hos ett objekt skall beläggas appliceras det elektriska fältet 12 över ytan 14 så att flödeslinjer hos det elektriska fäl- tet 12 skär ytan 14. I de flesta fall betyder detta att elektroden 11 är placerad bakom ytan 14 i förhållande till skrivhuvudet 10. Avgivningsmunstycket 13 hos skriv- huvudet 10 avger sedan de elektriskt laddade tryckfärg- dropparna 15 mot ytan 14. Tryckfärgdropparna 15, som attraheras av elektroden 11, strävar efter att förflyttas i riktningen för flödeslinjerna hos det elektriska fältet 12. Eftersom flödeslinjerna skär ytan 14 kommer tryck- färgdropparna 15 att träffa ytan 14 och tillsammans bilda en beläggning. Således styrs tryckfärgdropparna 15 mot ytan med hjälp av det elektriska fältet 12.

Eftersom tryckfärgdropparna 15 styrs med hjälp av det elektriska fältet 12 mot ytan 14 måste avgivnings- 2U03-Üë-24 13:35 V:\_BoOrganisation\NOLATO ALPHA ÅBï?âTENTä_NoPamilyäSE&2014396\2Û14396 ApplicationtextToInstructor CAS 2003-G6-04 10 15 20 25 30 35 00 0000 I O 0 0 0 00 00 a 0 0 0 0 0 0 0 O g 0 0 0000 00 0 .OO I O O 0 0 0 13 munstycket 13 inte nödvändigtvis vara riktat rakt mot ytan 14. Det räcker att tryckfärgdropparna 15 avges i en riktning väsentligen mot ytan 14, d v s avgivningsmun- stycket 13 kan peka mot en position nàgot vid sidan om ytan 14.

Genom justering av det elektriska fältet 12, exem- pelvis genom att ändra styrkan hos det eller genom att flytta skrivhuvudet 10 i förhållande till ytan 14, kan olika delar av ytan 14 beläggas med tryckfärgdroppar 15.

De faktiska positionerna i vilka tryckfärgdropparna 15 kommer att träffa ytan 14 kan vara förutbestämda genom "trial and error" (testning). Detta skulle exempelvis kunna göras genom applicering av det elektriska fältet 12 över en "testyta" 14, och sedan, för varje position hos ytan 14 som skall beläggas, utföra "testbeläggning" för att bestämma en god kombination av de relativa positio- nerna mellan skrivhuvudet 10, elektroden 11 och ytan 14 som skall beläggas, och styrkan hos det elektriska fältet 12. Den bestämda kombinationen för varje ytposition kan lagras i en databas så att en hel "beläggningssession" för en specifik typ av beläggningsyta kan vara förpro- grammerad och utföras automatiskt för varje följande enhet med identisk yta som skall beläggas.

Alternativt, eller dessutom, kan de faktiska posi- tionerna i vilka tryckfärgdropparna 15 kommer att träffa ytan 14 vara förutbestämda genom simulering i ett dator- program.

Avgivningen av tryckfärgdropparna 15 kan utföras på olika sätt. En vanlig metod för avgivning av tryckfärg- droppar kallas "continuous inkjet" (kontinuerlig bläck- stràleskrivning), varvid ett kontinuerligt flöde av tryckfärgdroppar avges mot ytan. En anna vanlig metod för avgivning av tryckfärgdroppar kallas "drop on demand" (droppa pà begäran), varvid dropparna endast avges när så behövs.

I utföringsformen som visas i fig 1 är det elektris- ka fältet 12 bildat mellan skrivhuvudet 10 och elektroden 2C;f."=3~~G+2=-24 13:35 V:\__1v'o0rganisatiomNOLATO ALPHA ÄB"~.PATEIi'T\__t§IoFan1i1y\E-E\.2014'3$}6\2014396 Applicationtextïolrist:utter CAS 2503-06-04 10 15 20 25 30 35 F_^ F C F V t'__~J crc:t) oo o fifi§Ûfi%%ÄfiÜW§ øcoooc lo :. :Iz ::. . . , , : z : .o. 'o 00 o! oo lost I I O 14 11. Faktiskt, så länge tryckfärgdropparna, som avges fràn skrivhuvudet, attraheras av elektroden är de faktiska punkterna mellan vilka det elektriska fältet bildas valfritt. Således kan det elektriska fältet istället för att sträcka sig från skrivhuvudet sträcka sig från en annan punkt i närheten av skrivhuvudet.

Vidare kan elektroden, istället för att vara en separat elektrod som är placerad någonstans bakom en yta som skall beläggas, bildas av objektet själv av vilket ytan som skall beläggas är en del.

En sådan alternativ utföringsform visas i fig 2, där ett elektriskt fält 22 är bildat mellan ett skrivhuvud 20 och ett objekt 21 innefattande en yta 24 som skall beläg- gas. I denna utföringsform appliceras en potential V1 till skrivhuvudet 20 och en annan potential V2 appliceras direkt till objektet 21. Därigenom attraheras elektriskt laddade tryckfärgdroppar 25, som avges från ett avgiv- ningsmunstycke 23 hos skrivhuvudet 20, till ytan 24 och kommer att sträva efter att förflyttas i riktningen för flödeslinjer som sträcker sig från ytan 24, tills de träffar ytan 24.

I fig 3 visas en utföringsform av en anordning enligt uppfinningen innefattande ett organ för styrning av de relativa positionerna och rörelsen hos en yta som skall beläggas och ett skrivhuvud. Detta "styrorgan" kan vara i form av någon lämplig digital eller analog styr- anordning. I fig 3 styrs de positioner på en yta 34 till vilka tryckfärgdroppar 35 avges från ett avgivnings- munstycke 33 hos ett skrivhuvud 30 med hjälp av ett styrorgan 36. 2 Oavsett var skrivhuvudet 30 är placerat i förhållan- de till ytan 34 kommer ett elektriskt fält 32 etablerat mellan skrivhuvudet 30 och en elektrod 31, i fig 3 pla- cerad bakom ytan 34 i förhàllande till skrivhuvudet 30, alltid att ha flödeslinjer som skär ytan 34. Därigenom kommer de elektriskt laddade tryckfärgdropparna 35 att attraheras mot ytan 34. zaø3Äø@-24 13=3$ v:\mu@organisncion\NcLATo ALPHA äB':P:-\.TE1~1'I“~.__t-Iofša.zni13f\SE\2G14396\20l439ê ApplicatiozxtextToïnstructaz-r CAS 2003-06-04 1 »Ißf- 10 15 20 25 30 35 f. f! I' -Q (rfi LJ1 15 I fig 3 kan positionen hos skrivhuvudet 30 i förhàl- lande till ytan 34 ändras inom en eller två frihetsgrader (förflyttning i ett plan). Andra utföringsformer, för mer precisionskrävande applikationer, kan medge förflyttning av skrivhuvudet inom tre frihetsgrader (flera plan i rummet).

Fig 4 visar en annan utföringsform av en anordning enligt uppfinningen, där också positionen hos en elektrod 41 i förhållande till positionen hos en yta 44 som skall beläggas och ett skrivhuvud 40 kan ändras. Positionerna för skrivhuvudet 40 och elektroden 41 styrs med hjälp av ett styrorgan 46. Förflyttning av elektroden 41'i förhål- lande till ytan 44, huvudet 40, ger ytterligare möjligheter att justera för- delningen av ett elektriskt fält 42 bildat mellan skriv- huvudet 40 och elektroden 41.

Fig 5 visar möjligheten att applicera en beläggning i kombination med rörelsen hos skriv- pá en yta 54 som är parallell med riktningen i vilken avgivningsmunstycket 53 hos skrivhuvudet 50 pekar och avger elektriskt laddade tryckfärgdroppar 55. Genom placering av skrivhuvudet 50 och en elektrod 5l'i lämp- liga positioner kan ett elektriskt fält 52 mellan skriv- huvdet 50 och elektroden 51 skära ytan 54 med en tole- rerad vinkel, så att tryckfärgdropparna 55 som leds av det elektriska fältet 52 inte smetas ut på ytan 52 när de träffar den. _ Det är möjligt att justera det elektriska fältet 52 så att flödeslinjerna skär ytan 54 med en tolererad vinkel i intervallet mellan 60° och l20°. Notera att flödeslinjerna endast behöver ha en vinkel inom detta intervall i den omedelbara närheten av ytan 54. Längre bort fràn ytan kan flödeslinjerna böjas av mot en annan vinkel i förhållande till ytan 54. Notera också att en korsningsvinkel inom detta intervall inte utesluter att det elektriska fältet slutar i ett objekt innefattande ytan 54, eller att flödeslinjerna fortsätter på andra sidan om ytan i förhållande till skrivhuvudet. 2003-06-24 13:35 V:\_Ho0rganisation\NGLATO ALPHA AB\PATEäT\_NoFami1yXEE\202439¿\2ül4396 Appli:ationtextToInstructor CAS 2003-05-04 10 15 20 25 30 35 16.

När en yta som skall beläggas istället är vinkelrät mot riktningen i vilken avgivningsmunstycket 53 hos skrivhuvudet 50 pekar, eller endast lutar något, kan det vara så att den bästa träffvinkeln mot ytan skulle uppnås om tryckfärgdropparna följer en rak linje i riktningen för avgivningsmunstycket 53 mot ytan. I ett sådant fall kan beläggning utföras med elektroden 51 oladdad.

I fig 6 visas en del på en utföringsform av en an- ordning enligt uppfinningen där ett skrivhuvud 60 inne- fattar multipla, i detta fallet fyra, avgivningsmun- stycken 63. De olika avgivningsmunstyckena 63 kan exem- pelvis avge tryckfärgdroppar 65 i olika färger.

Fig 7a visar en kopp som är dekorerad med en blomma.

En sådan dekoration kan tryckas på en kopp eller annat objekt med hjälp av en anordning enligt uppfinningen.

Dekorering av koppen som visas i fig 7a med hjälp av en utföringsform av en anordning enligt uppfinningen visas i fig 7b. Såsom illustreras styrs tryckfärgdroppar 75 till den yttre ytan 74 hos koppen med hjälp av ett elektriskt fält 72 som är bildat mellan ett skrivhuvud 70 och en elektrod 71 inuti koppen. Ett dekoreringsmönster kan vara förprogrammerat i ett styrorgan hos anordningen på ett liknande sätt som vanliga bläckstråleskrivare är förpro- grammerade för att trycka en text eller en dekoration på ett papper.

Fig 8 visar beläggning av ett mobiltelefonskal 84 med hjälp av en anordning enligt uppfinningen. Vanligtvis beläggs produktdelar som mobiltelefonskal genom använd- ning av någon sprejmàlningsteknik. Ett problem med sådana tekniker är dock att inte endast skalet målas, utan också dess omgivning. I detta avseende är en anordning enligt uppfinningen fördelaktig. För det första styrs tryckfärg- dropparna 85 till skalet med hjälp av ett elektriskt fält 82 som reducerar risken att tryckfärgdropparna 85 faller någon annanstans än pà skalet 84. För det andra kan upp- finningen dra fördel av alla vanliga bläckstràleskriv- ningstekniker såsom högprecisionspositionering av ett 2003-(145-24 13:35 'JzX_NoOrg-aniSatiCmWGLATO ALPHA ABëPšaTE}¿T*~.___ï=Iol-"ami1y\SE\.201439ë\2ül=1396 àpplicatíontextTolnstxfiictor CAS ZOCÉJ-Gi-J-Dé fi :Jfin 10 15 20 25 30 35 oo oooo o o ooo. :oo.: g oo. ooo: .II- .IC . . o .. .o z o o o o o o o o o o ooo o o o o : ooo o o o o o o o o o o o : I .I z g . o o o o o o o o o o o o ' . o o o o o oo oo oo Iool I 17 skrivhuvud 80 i förhàllande till skalet 84 och möjlighe- ten att välja "inte skriva" i hålen hos skalet 84.

Fig 9 illustrerar en annan fördel med beläggning med hjälp av en anordning enligt uppfinningen i förhållande till beläggning med hjälp av sprejmàlning. Medan sprej- målning i olika färger av en apparat kräver maskning, kan tryckning i olika färger med hjälp av en anordning enligt uppfinningen utföras med hög precision så att maskning inte krävs." Fig 10 visar en annan utföringsform av en anordning enligt uppfinningen vilken, precis som utföringsformen visad i fig 1, innefattar ett organ för avgivning av elektriskt laddade partiklar, här i form av ett skriv- huvud 100, och en elektrod 101 för bildande av ett elekt- riskt fält 102 mellan elektroden 101 och skrivhuvudet 100. Genom justering av det elektriska fältet 102, genom förändring av dess styrka eller genom förflyttning av skrivhuvudet 100 i förhållande till ytan 104 som skall tryckas, kan olika delar av ytan 104 beläggas med tryck- färgdroppar 105.

Anordningen som visas i fig 10 innefattar vidare en beräkningsanordning, här i form av en persondator (PC) 106 ansluten till en bläckstráleskrivare innefattande skrivhuvudet 100, ett organ för inläsning av ett test- mönster från ytan 104, här i form av en videokamera 107 med ett "frame grabber"-kort som också är ansluten till nämnda PC 106, och en eller flera speglar 108. Istället för, eller utöver, videokameran 107 kan en digitalkamera användas. _ Skrivhuvudet 100 används i denna utföringsform först för applicering av ett tvàdimensionellt testmönster på ytan 104. Detta testmönster kan exempelvis innefatta svarta koordinatpunkter arrangerade i ett rutmönster.

Testmönstret läses sedan från ytan med hjälp av videokameran 107 in i nämnda PC 106. Syftet med att trycka ett testmönster på ytan 104 är att bestämma för- vrängningen av en bild som trycks på ytan 104 beroende på 21103-06-24 13:35 V:\__tJoOrganisatiorfnmLATG ALPHA AB\PàTE1w"1“-.___NoFan1iIyXSEAZGl-l396\2ü14396 ApplicationtextToInstructor CAS 2003-06-04- 1 .w'r~f~ 10 15 20 25 30 35 rfxr rrïr cn_u u.;0 18 det elektriska fältet och lutningen hos ytan 104 i för- hållande till skrivhuvudet 100. Om det tryckta testmönst- ret vecklas ut till ett tvådimensionellt plan kan denna förvrängning ses som förskjutningar av de tryckta, utvecklade koordinatpunkterna i förhållande till de ursprungliga koordinatpunkterna i det tvádimensionella planet. För att veckla ut, eller närmare bestämt elas- tiskt veckla ut, testmönstret till det tvádimensionella planet, kan spegeln 108 användas. Genom att spegeln 108 lutas 45° i förhållande till en övre plan del hos ytan 104, kan en sida hos ytan 104 vecklas ut till samma tvádimensionella plan som den övre plana delen ligger i.

Denna enkla utvecklingsteknik fungerar endast för enkla tredimensionella ytformer. Om formen hos ytan är mer komplicerad kan den exempelvis scannas och sedan mode- leras och vecklas ut i ett datorprogram.

Förvrängningen av testmönstret bestäms i ett dator- program. När detta har gjorts beräknas ett kompenserande mönster vilket kompenserar för förvrängningen. Detta görs genom att de ursprungliga testmönsterkoordinaterna för- flyttas i de motsatta riktningarna jämfört med förvräng- ningsriktningarna.

Med hjälp av det kompenserande mönstret kan en bild som man önskar trycka pà ytan 104 transformeras till ett kompenserat tillstànd så att bildförvrängning-reduceras.

Denna transformation kan exempelvis göras med hjälp av en interpolationsmetod.

En anordning enligt uppfinningen kan också innefatta andra styrningselektroder än de som visas i de illustre- rade exemplen. Vidare kan magnetiska fält också användas i kombination med elektriska fält för att styra elekt- riskt laddade partiklar till rätt positioner pá en yta som skall beläggas.

Föreliggande uppfinning är tillämpbar i en rad olika branscher och industrier. Några exempel är tryckning eller dekorering av hushällsartiklar, elektronik, leksa- 2âDTš-C»-';-24 13:35 V:ïjlofàrganisatiomNOLAT/J ZäLPHA AB\PA'IE1^1'1"\__!~ïoFaJni1y\SE\2014Níšäâüláššäé ApplicationLextToInstrucïer CAS 2003-06-04 1 --4»-r~ 19 ker, sportartiklar, kläder, modeartiklar och etiketter på förpackningar.

Det bör inses att modifieringar av ovan beskrivna anordningar och metoder kan göras av fackmän utan att avsteg görs från andan och omfånget hos uppfinningen. 20G3---O6~24 13:35 V:\__tlø0rganisatiorüNüL-ATO ALPHA A5'~.PšsTENT\__t-Io}?a1niIyRSIEñ-.Zíäí4396\2Ol439¿ ApplicationtextToIrßtxuctor CAS 2003-06-04 _ A...-

Claims (31)

10 15 20 25 30 35 f: É f» 5 S 5 20 PATENTKRAV

1. Metod för kontaktfri applicering av en beläggning på en tredimensionellt fördelad yta (14), vilken metod innefattar applicering av elektriskt laddade partiklar i sådana positioner på nämnda yta (14) att de bildar ett förutbestämt mönster, genom styrning av var och en av nämnda partiklar indivi- duellt till en förutbestämd position pà nämnda yta (14) med hjälp av ett justerbart elektriskt fält (12) som har flödeslinjer med en longitudinell riktning som sträcker sig genom nämnda yta (14), vilken metodk ä n n e t e c k n a s av att nämnda partiklar bildar nämnda beläggning enligt nämnda förutbestämda mönster på nämnda yta (14).

2. Metod enligt krav 1, varvid nämnda elektriska fält (12) appliceras så att åtminstone några av dess flödeslinjer skär nämnda yta (14).

3. Metod enligt krav 1 eller 2, varvid nämnda longi- tudinella riktning hos nämnda flödeslinjer sträcker sig genom nämnda yta (14) med en vinkel i intervallet mellan 60° och l20°.

4. Metod enligt något av de föregående kraven, vidare innefattande justering av fördelningen av nämnda elektriska fält för att styra positionerna i vilka nämnda partiklar app- liceras på nämnda yta (14).

5. Metod enligt något av de föregående kraven, vida- re innefattande justering av de relativa positionerna hos ett organ (13) för avgivning av nämnda partiklar och nämnda yta (14) för att styra positionerna i vilka nämnda partiklar appliceras på nämnda yta (14).

6. Metod enligt något av de föregående kraven, vida- re innefattande " 1412113 “J2'=_I^~l'š}{gfff'f) RLPEA É-.ÉF\.E.'É;IJ^>T4D AÄPHA AI?I'\E'A'ÃÄ*E'.I~IT\_3D-TR.ï!2F_\;šE\2@l'å39E\2íJl4ÉÉ-ï6 INLÄMIPJÉJ NP f; Mï-:L 2ÛLï4--1IZ -07 Ld-'QC 10 15 20 25 30 35 LW I cm L1 <1 Un 21 justering av den relativa rörelsen hos ett organ (13) för avgivning av nämnda partiklar och nämnda yta (14) för att styra positionerna i vilka nämnda partiklar appliceras på nämnda yta (14).

7. Metod enligt något av de föregående kraven, var- vid nämnda elektriska fält appliceras över nämnda yta _ (14) mellan en elektrod (11) och ett organ (13) för avgivning av nämnda partiklar.

8. Metod enligt krav 7, varvid nämnda elektrod (11) bildas av ett objekt (11) innefattande nämnda yta (14).

9. Metod enligt krav 7, varvid nämnda yta (14) är anordnad mellan nämnda elektrod (11) och nämnda organ (13) för avgivning av nämnda partiklar.

10. Metod enligt något av kraven 7 till 9, vidare innefattande förflyttning av nämnda elektrods (ll) position i förhållande till nämnda ytas (14) position för att styra positionerna i vilka nämnda partiklar appliceras på nämnda yta (14).

11. Metod enligt något av de föregående kraven, var- vid nämnda partiklar är i form av viskösa droppar (15).

12. Metod enligt krav 11, varvid nämnda droppar~ innefattar tryckfärg.

13. Metod enligt något av de föregående kraven, var- vid nämnda partiklar innefattar tryckfärg.

14. Metod enligt något av de föregående kraven, var- vid nämnda partiklar appliceras med hjälp av bläckstråle- skrivning.

15. Metod enligt något av de föregående kraven, var- vid nämnda beläggning är en bild.

16. Metod enligt krav 15, varvid metoden vidare innefattar utgående från bildinformation, som representerar nämnda bild, och information, som representerar nämnda yta (14), transformering av nämnda bildinformation till en kompenserad bildinformation, och KFO AL-Plšíï» Lš..Z-3\!~10l.š.TIÉ! ALPHA ÃB=~_,I~“P.'F":~ÜIN'I'\fíI)--~ÅYI¿.YCK\;ši§\201êyšêšhïülêïíäö D 23k 3 HÅL ZOÜâ-lÉ--iflfí Ldb-c 10 15 20 25 30 35 f fl l f) C171 (TI (fl (FI 22 överföring av nämnda bild i enlighet med nämnda kom- penserade bildinformation till nämnda yta (14) med hjälp av kontaktfri applicering.

17. Metod enligt krav 16, varvid nämnda bildinforma- tion transformeras så att förvrängning i form av inhomo- gen utsträckning av nämnda bild pà nämnda yta (14) reduceras.

18. Anordning för applicering av en beläggning på en tredimensionellt fördelad yta, vilken anordning innefat- tar organ (13) för avgivning av elektriskt laddade partiklar, en elektrod (11) för bildande av ett elektriskt fält (12) mellan elektroden (11) och nämnda organ (13) för avgivning av nämnda partiklar, varvid nämnda elektriska fält (12) har flödeslinjer med en longitudinell riktning som sträcker sig genom nämnda yta (14) för att styra så att de bildar nämnda beläggning, och vilken anordning nämnda partiklar till nämnda yta (14) k äran e1:e c krua s av organ för förutbestämning av ett mönster enligt vilket nämnda partiklar är anordnade att bilda nämnda beläggning.

19. Anordning enligt krav 18, varvid nämnda flöde- linjer skär nämnda yta (14).

20. Anordning enligt krav 18 eller 19, varvid nämnda organ (13) för avgivning av nämnda partiklar är anordnat att avge nämnda partiklar i en riktning väsentligen mot nämnda yta (14).

21. Anordning enligt något av krav 18 till 20, vidare innefattande ett styrorgan (36, 46) som är anordnat att justera nämnda elektriska fält (12) för att styra positionerna i vilka nämnda partiklar appliceras på nämnda yta (14).

22. Anordning enligt krav 21, varvid nämnda styr- organ (36, 46) vidare är anordnat att styra avgivningen .= Iiï fi? 'l-'šzll \~':\_I~ICLA'I'{.2 .745^~»..!-.^01,A'ï'lï» .P~;.'.,I-ï='~!¿»^~. AB*-XE-ï.-'-\'1'PII Aç1;~_it:atlf.\:utë:xt. INLIWNAD NR 3 HAL CfïO0~1~--12-íi7 Lolo-c 10 15 20 25 30 35 tm fw rn rn 23 av nämnda partiklar av nämnda organ (13) för avgivning av nämnda partiklar.

23. Anordning enligt krav 21 eller 22, varvid nämnda styrorgan (36, 46) ytas (14) position i förhållande till nämnda organ (13) vidare är anordnat att styra nämnda för avgivning av nämnda partiklar för att styra positionerna i vilka nämnda partiklar appliceras på nämnda yta (14). _

24. Anordning enligt något av krav 21 till 23, var- vid nämnda styrorgan (36, 46) vidare är anordnat att (14) rörelse i förhållande till nämnda organ (13) för avgivning av nämnda partiklar för att styra nämnda ytas styra positionerna i vilka nämnda partiklar appliceras på nämnda yta (14).

25. Anordning enligt något av krav 21 till 24, var- vid nämnda styrorgan (36, 46) vidare är anordnat att styra nämnda ytas (14) position i förhållande till nämnda elektrod (11) för att styra positionerna i vilken nämnda partiklar appliceras på nämnda yta (14).

26. Anordning enligt något av krav 18 till 25, varvid nämnda partiklar är i form av viskösa droppar (15).

27. Anordning enligt krav 26, varvid nämnda droppar (15) innefattar tryckfärg.

28. Anordning enligt något av krav 18 till 27,~. varvid nämnda partiklar innefattar tryckfärg.

29. Anordning enligt något av krav 18 till 28, varvid nämnda organ (13) för avgivning av elektriskt laddade partiklar innefattar ett bläckstråleskrivarmunstycke.

30. Anordning enligt något av krav 18 till 29, varvid nämnda beläggning är en bild.

31. Anordning enligt krav 30, vidare innefattande organ för transformering, utgående från bildinfor- mation som representerar nämnda bild och information som representerar nämnda yta (14), av nämnda bildinformation till en kompenserad bildinformation, och “ÛO-à-li-DTI lá: if*- äf: á-fifß AiiPELf-s .faäïJ-IOLATIZI ALPHA AB\E'ATETJT'\.3IJ--'líàïfllifxišl-ÉXZGI4.396\201439¿ Applicat.iont,e;<í. IN' it-'P-.Iß HR 3 I-IAL 20ü4*12~07 Ldoc (_ f! f "1 C51 24 organ för överföring av nämnda bild i enlighet med nämnda kompenserade bildinformation till nämnda yta (14) med hjälp av kontaktfri applicering. “ÛU-ä-lf-GT 142 -EOLA'I“C) ALPi-lšš 'XNOLATID ALPHA AE“~._P.Ä'E'É Appïltatiorliex .ANVAD NB. 3 BEL QCLWâ--IZ-Ü? Lüczc '