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DE102019135208B4 - Printing unit, printing device and method for parallel extrusion of printing medium onto a substrate - Google Patents

Printing unit, printing device and method for parallel extrusion of printing medium onto a substrate Download PDF

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DE102019135208B4
DE102019135208B4 DE102019135208.8A DE102019135208A DE102019135208B4 DE 102019135208 B4 DE102019135208 B4 DE 102019135208B4 DE 102019135208 A DE102019135208 A DE 102019135208A DE 102019135208 B4 DE102019135208 B4 DE 102019135208B4
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Martin Kuchler
Maximilian Pospischil
Marian Breitenbücher
Tim Riebe
Sebastian Tepner
Florian Clement
Ana Maria Jimenez Cardozo
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Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Abstract

Druckeinheit zum Parallelextrudieren von Druckmedium, insbesondere zur Herstellung von Leiterbahnen,mit einer Mehrzahl von Ausgabeöffnungen (2), zur gleichzeitigen Ausgabe von Druckmedium aus den Ausgabeöffnungen (2),dadurch gekennzeichnet,dass die Druckeinheit zumindest einen Zentraldruckkopf (1) und zumindest zwei Randdruckköpfe aufweist, wobei der Zentraldruckkopf (1) und jeder Randdruckkopf (3a, 3b) jeweils eine Mehrzahl von Ausgabeöffnungen (2) zur gleichzeitigen Ausgabe von Druckmedium aus den Ausgabeöffnungen (2) aufweisen und an zwei gegenüberliegenden Seiten des Zentraldruckkopfes jeweils einer der beiden Randdruckköpfe an dem Zentraldruckkopf schwenkbar angeordnet ist.Printing unit for the parallel extrusion of print medium, in particular for the production of conductor tracks, with a plurality of output openings (2), for the simultaneous output of print medium from the output openings (2), characterized in that the printing unit has at least one central print head (1) and at least two edge print heads , wherein the central print head (1) and each edge print head (3a, 3b) each have a plurality of output openings (2) for the simultaneous output of print medium from the output openings (2) and on two opposite sides of the central print head one of the two edge print heads on the central print head is pivotally arranged.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckeinheit, eine Druckvorrichtung sowie ein Verfahren zum Parallelextrudieren von Druckmedium auf ein Substrat gemäß der Ansprüche 1, 8 und 11.The invention relates to a printing unit, a printing device and a method for parallel extrusion of printing medium onto a substrate according to claims 1, 8 and 11.

Bei industriellen Druckvorgängen, insbesondere bei der Herstellung von Halbleiterstrukturen, wie beispielsweise photovoltaischen Solarzellen, ist es häufig wünschenswert, ein Druckmedium in einer Mehrzahl paralleler Bahnen auf ein Substrat aufzubringen. Solch ein Druckmedium kann eine Druckpaste sein, welche insbesondere einen Dotierstoff zur Dotierung eines oder mehrerer Bereiche der Halbleiterstruktur enthält, welche zur Ausbildung einer Maskierung für nachfolgende Prozessschritte dient und/oder welche Metallpartikel zum Ausbilden einer metallischen Kontaktstruktur enthält.In industrial printing operations, particularly in the manufacture of semiconductor structures such as photovoltaic solar cells, it is often desirable to apply a printing medium to a substrate in a plurality of parallel swaths. Such a print medium can be a print paste which contains in particular a dopant for doping one or more regions of the semiconductor structure, which is used to form a mask for subsequent process steps and/or which contains metal particles for forming a metallic contact structure.

Typische Druckvorrichtungen zum Aufbringen paralleler Bahnen aus Druckmedium auf ein zu bedruckendes Substrat weisen eine Mehrzahl entlang einer geraden Linie angeordneter Ausgabeöffnungen auf. Diese Ausgabeöffnungen sind typischerweise als Löcher in einer metallischen Düsenschiene ausgebildet.Typical printing devices for applying parallel swaths of print medium to a substrate to be printed have a plurality of dispensing orifices arranged in a straight line. These discharge orifices are typically formed as holes in a metallic nozzle bar.

Aus US 10 026 617 B2 und US 2012/0 193 655 A1 sind Druckvorrichtungen bekannt, mit denen jeweils mehrere Bahnen aus Druckmedium auf ein zu bedruckendes Substrat aufgebracht werden können. Die besagten Druckvorrichtungen umfassen dabei jeweils mehrere zueinander verstellbare Druckeinheiten.Out U.S. 10,026,617 B2 and US 2012/0 193 655 A1 are known printing devices with which several webs of printing medium can be applied to a substrate to be printed. Said printing devices each comprise a plurality of printing units that can be adjusted in relation to one another.

Aus US 2013/0 206 220 A1 ist eine Druckeinheit mit mehreren Dispenseröffnungen bekannt. Die Positionen der Dispenseröffnungen sind dabei an die Konturgeometrie des zu bedruckenden Substrats angepasst.Out US 2013/0 206 220 A1 a printing unit with several dispenser openings is known. The positions of the dispenser openings are adapted to the contour geometry of the substrate to be printed.

Bei großflächigen Halbleiterbauelementen, insbesondere bei photovoltaischen Solarzellen, werden häufig sogenannte Pseudo-Square-Wafer verwendet. Diese weisen eine durch das Herstellungsverfahren bedingte Form auf, welche grundsätzlich rechteckig, zumeist quadratisch, ist, jedoch abgeschrägte Ecken aufweist. Um dennoch hohe Wirkungsgrade bei photovoltaischen Solarzellen zu erzielen, ist es notwendig, dass die parallelen Linien mit einem geringen vorgegebenen Abstand zum Rand des Substrats beginnen und enden. Randständige parallele Linien im Bereich der abgeschrägten Ecken weisen somit eine geringere Länge auf, verglichen mit den Linien aus Druckmedium im mittleren Bereich des Substrats.In the case of large-area semiconductor components, in particular in the case of photovoltaic solar cells, so-called pseudo-square wafers are frequently used. These have a shape determined by the manufacturing process, which is basically rectangular, mostly square, but has beveled corners. In order to nevertheless achieve high efficiencies in photovoltaic solar cells, it is necessary for the parallel lines to begin and end at a small, specified distance from the edge of the substrate. Edge parallel lines in the area of the beveled corners are thus of a shorter length compared to the lines of print medium in the central area of the substrate.

Bei bekannten Siebdruchruckverfahren zur Herstellung von Kontaktierungsgittern bei photovoltaischen Solarzellen wird überschüssiges Druckmedium im Bereich der abgeschrägten Ecken mittels Schablonen aufgefangen. Dieses Druckmedium kann jedoch nicht wiederverwendet werden und erhöht somit die Gesamtkosten, einerseits aufgrund der zu entsorgenden Menge an Druckmedium, andererseits durch den technischen Aufwand, das nicht benötigte Druckmedium im Bereich der abgeschrägten Ecken aufzufangen. Ebenso sind Druckköpfe bekannt, welche zumindest für die wandständigen Ausgabeöffnungen separate Ventile für das Druckmedium aufweisen, sodass die Ausgabe von Druckmedium an den randständigen Ausgabeöffnungen später begonnen und früher beendet werden kann, um die randständigen kürzeren Linien aus Druckmedium aufzutragen. Solche Ventilelemente weisen jedoch einen erheblichen technischen Aufwand auf und erhöhen darüber hinaus das Risiko ungleichmäßiger Ausgabe von Druckmedium bzw. der Verstopfung der Ventilelemente.In known screen printing methods for producing contacting grids in photovoltaic solar cells, excess printing medium is collected in the area of the beveled corners using templates. However, this print medium cannot be reused and thus increases the overall costs, on the one hand due to the amount of print medium to be disposed of and on the other hand due to the technical complexity of catching the print medium that is not required in the area of the beveled corners. Print heads are also known which have separate valves for the print medium at least for the output openings on the wall, so that the output of print medium at the output openings on the edges can be started later and ended earlier in order to apply the shorter lines of print medium on the edges. However, such valve elements have a significant technical complexity and also increase the risk of uneven delivery of pressure medium or clogging of the valve elements.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Druckeinheit, eine Druckvorrichtung und ein Verfahren zum Parallelextrudieren von Druckmedium zur Verfügung zu stellen, welches eine Alternative zum Bedrucken von nicht rechteckigen Substraten, insbesondere Pseudo-Square-Wafern, bietet.The object of the present invention is therefore to provide a printing unit, a printing device and a method for parallel extrusion of printing medium which offers an alternative to printing on non-rectangular substrates, in particular pseudo-square wafers.

Gelöst ist diese Aufgabe durch eine Druckeinheit gemäß Anspruch 1, eine Druckvorrichtung gemäß Anspruch 8 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Unteransprüchen. Die Druckeinheit und die Druckvorrichtung sind bevorzugt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere einer bevorzugten Ausführungsform hiervon, ausgebildet. Das Verfahren ist bevorzugt zur Durchführung mittels der erfindungsgemäßen Druckeinheit und/oder der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung, insbesondere bevorzugten Ausführungsformen hiervon, ausgebildet.This object is achieved by a printing unit according to claim 1, a printing device according to claim 8 and a method according to claim 11. Advantageous refinements can be found in the dependent subclaims. The printing unit and the printing device are preferably designed to carry out the method according to the invention, in particular a preferred embodiment thereof. The method is preferably designed to be carried out using the printing unit according to the invention and/or the printing device according to the invention, particularly preferred embodiments thereof.

Die erfindungsgemäße Druckeinheit zum Parallelextrudieren von Druckmedium weist eine Mehrzahl von Ausgabeöffnungen zur gleichzeitigen Ausgabe von Druckmedium aus den Ausgabeöffnungen auf.The printing unit for parallel extrusion of printing medium according to the invention has a plurality of discharge openings for simultaneously discharging printing medium from the discharge openings.

Wesentlich ist, dass die Druckeinheit zumindest einen Zentraldruckkopf und zumindest zwei Randdruckköpfe aufweist, wobei der Zentraldruckkopf und jeder Randdruckkopf jeweils eine Mehrzahl von Ausgabeöffnungen zur gleichzeitigen Ausgabe von Druckmedium aus dem Ausgabeöffnungen aufweisen und an zwei gegenüberliegenden Seiten des Zentraldruckkopfes jeweils einer der beiden Randdruckköpfe an dem Zentraldruckkopf schwenkbar angeordnet ist.It is essential that the printing unit has at least one central print head and at least two edge print heads, with the central print head and each edge print head each having a plurality of output openings for the simultaneous output of print medium from the output openings and one of the two edge print heads on the central print head on two opposite sides of the central print head is pivotally arranged.

Die erfindungsgemäße Druckeinheit weist somit den Vorteil auf, dass durch das Verschwenken der Randdruckköpfe eine Anpassung an die Geometrie des zu bedruckenden Substrats ermöglicht wird. Das Verschwenken kann in technisch unaufwendiger Weise durch ein Antriebselement, insbesondere durch ein oder mehrere motorische Mittel erfolgen, sodass ein konstruktiv weniger aufwendiger Aufbau verglichen mit vorbekannten Vorrichtungen mittels Schablonen oder Ventilelementen in einzelnen Ausgabeöffnungen des Druckkopfes vorliegt.The printing unit according to the invention thus has the advantage that the pivoting of the edge print heads makes it possible to adapt to the geometry of the substrate to be printed. The pivoting can take place in a technically uncomplicated manner by a drive element, in particular by one or more motorized means, so that there is a structurally less complex structure compared to previously known devices using templates or valve elements in individual dispensing openings of the print head.

Die eingangs erwähnte Aufgabe ist weiterhin durch eine Druckvorrichtung gemäß Anspruch 8 gelöst. Die erfindungsgemäße Druckvorrichtung zum Parallelextrudieren von Druckmedium auf ein Substrat weist eine erfindungsgemäße Druckeinheit auf, insbesondere eine bevorzugte Ausführungsform hiervon. Weiterhin weist die Druckvorrichtung bevorzugt zumindest ein Antriebselement, insbesondere zumindest ein motorisches Mittel zum Schwenken der Randdruckköpfe auf, insbesondere ein oder mehrere elektrische Stellmittel.The object mentioned at the outset is also achieved by a printing device according to claim 8. The printing device according to the invention for the parallel extrusion of printing medium onto a substrate has a printing unit according to the invention, in particular a preferred embodiment thereof. Furthermore, the printing device preferably has at least one drive element, in particular at least one motorized means for pivoting the edge print heads, in particular one or more electrical actuating means.

Hierdurch werden in konstruktiv einfacher Weise die zuvor bei der Beschreibung der erfindungsgemäßen Druckeinheit aufgeführten Vorteile erzielt.As a result, the advantages listed above in the description of the printing unit according to the invention are achieved in a structurally simple manner.

Weiterhin ist die eingangs erwähnte Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Parallelextrudieren von Druckmedium auf ein Substrat wird aus einer Mehrzahl von Ausgabeöffnungen einer Druckeinheit gleichzeitig Druckmedium ausgegeben während Druckeinheit und Substrat relativ zueinander in einer Druckrichtung bewegt werden. Wesentlich ist, dass während des Druckvorgangs mittels eines Zentraldruckkopfes der Druckeinheit und zumindest zwei, an gegenüberliegenden Randseiten des Zentraldruckkopfes angeordneten Randdruckköpfen aus jeweils einer Mehrzahl von Ausgabeöffnungen Druckmedium auf das Substrat aufgebracht wird und dass die Randdruckköpfe während des Druckvorgangs relativ zu dem Zentraldruckkopf verschwenkt werden.Furthermore, the object mentioned at the outset is achieved by a method according to claim 11 . In the method according to the invention for the parallel extrusion of print medium onto a substrate, print medium is simultaneously discharged from a plurality of discharge openings of a print unit while the print unit and substrate are moved relative to one another in a print direction. It is essential that during the printing process, using a central print head of the printing unit and at least two edge print heads arranged on opposite edge sides of the central print head, print medium is applied to the substrate from a plurality of output openings and that the edge print heads are pivoted relative to the central print head during the printing process.

Hierdurch werden die zuvor bei Beschreibung der erfindungsgemäßen Druckeinheit genannten Vorteile erzielt.This achieves the advantages mentioned above in the description of the printing unit according to the invention.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Druckeinheit sind die Randdruckköpfe um parallel zueinander stehende Schwenkachsen schwenkbar angeordnet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass beide Randdruckköpfe eine gleichartige Schwenkbewegung durchführen.In an advantageous embodiment of the printing unit according to the invention, the edge print heads are arranged so as to be pivotable about pivot axes which are parallel to one another. This results in the advantage that both edge print heads carry out a similar pivoting movement.

Bei typischen Verwendungen einer Druckeinheit zum Parallelextrudieren von Druckmedium auf ein Substrat weist das Substrat eine ebene Oberfläche auf und Druckeinheit und Substrat werden relativ zueinander gemäß einer Druckrichtung bewegt, welche parallel zu der Oberfläche des Substrats ist. Vorteilhafterweise ist die Druckvorrichtung daher ausgebildet, die Druckeinheit und ein zu bedruckendes Substrat in einer geradlinigen Druckrichtung relativ zueinander zu bewegen und die Schwenkachsen der Randdruckköpfe stehen senkrecht zu der Druckrichtung. Insbesondere stehen die Schwenkachsen bevorzugt senkrecht zur Oberfläche des zu bedruckenden Substrats während des Druckvorgangs. Typische vorbekannte Druckköpfe zum Extrudieren von Druckmedium weisen Ausgabeöffnungen mit parallel zueinander stehenden Mittelachsen auf. Die Ausgabeöffnungen sind somit in gleicher Richtung ausgerichtet. Insbesondere sind Ausgabeöffnungen bevorzugt rotationssymmetrisch, insbesondere zylindrisch und/oder kegelstumpfartig ausgebildet mit parallel zueinander stehenden Zylinder/Kegelachsen.In typical uses of a printing unit for parallel extrusion of printing medium onto a substrate, the substrate has a planar surface and the printing unit and substrate are moved relative to each other according to a printing direction which is parallel to the surface of the substrate. The printing device is therefore advantageously designed to move the printing unit and a substrate to be printed on in a rectilinear printing direction relative to one another, and the pivot axes of the edge print heads are perpendicular to the printing direction. In particular, the pivot axes are preferably perpendicular to the surface of the substrate to be printed during the printing process. Typical prior art printheads for extruding print media have dispensing orifices with central axes parallel to one another. The dispensing openings are thus aligned in the same direction. In particular, dispensing openings are preferably designed to be rotationally symmetrical, in particular cylindrical and/or truncated with parallel cylinder/cone axes.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Ausgabeöffnungen des Zentraldruckkopfes parallel zueinander stehende Mittelachsen auf und die Schwenkachsen der Randdruckköpfe stehen parallel zu den Mittelachsen der Ausgabeöffnungen des Zentraldruckkopfes. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass die Ausgabeöffnungen des Zentraldruckkopfes und der Randdruckköpfe parallel zueinander stehende Mittelachsen aufweisen. Aufgrund der parallel zu den Mittelachsen stehenden Schwenkachsen bleibt diese parallele Ausrichtung aller Ausgabeöffnungen zueinander auch bei Verschwenken der Randdruckköpfe erhalten.In an advantageous embodiment, the output openings of the central print head have central axes that are parallel to one another and the pivot axes of the edge print heads are parallel to the central axes of the output openings of the central print head. In particular, it is advantageous that the output openings of the central print head and the edge print heads have central axes that are parallel to one another. Due to the pivot axes being parallel to the central axes, this parallel alignment of all output openings to one another is retained even when the edge print heads are pivoted.

Vorteilhafterweise weist jeder Randdruckkopf eine Mehrzahl von Ausgabeelementen mit jeweils zumindest einer, bevorzugt genau einer, Ausgabeöffnung auf, wobei die Ausgabeelemente entlang einer Verschieberichtung relativ zu dem Randdruckkopf verschiebbar angeordnet sind, sodass der Abstand zwischen den Ausgabeelementen veränderbar ist.Advantageously, each edge print head has a plurality of output elements, each with at least one, preferably exactly one, output opening, the output elements being arranged to be displaceable along a displacement direction relative to the edge print head, so that the distance between the output elements can be changed.

Diese vorteilhafte Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass auch bei einem Verschwenken der Randdruckköpfe der Abstand der Ausgabeöffnungen der Randdruckköpfe änderbar ist. Es ist somit bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung insbesondere möglich, auch bei einem Verschwenken der Randdruckköpfe äquidistante, parallele Druckmediumlinien aufzubringen, indem eine etwaige Abstandsänderung der Ausgabeöffnungen senkrecht zur Druckrichtung durch ein Verschieben der Ausgabeelemente kompensiert wird.This advantageous embodiment has the advantage that the distance between the output openings of the edge print heads can also be changed when the edge print heads are pivoted. It is thus particularly possible with this advantageous embodiment to apply equidistant, parallel print medium lines even when the edge print heads are pivoted, in that any change in the distance between the output openings perpendicular to the printing direction is compensated for by shifting the output elements.

Vorteilhafterweise wird daher während des Verschwenkens der Randdruckköpfe der Abstand zwischen den Ausgabeöffnungen der Randdruckköpfe verändert. Insbesondere vorteilhafterweise derart verändert, dass parallele Linien aus Druckmedium auf das zu bedruckende Substrat aufgetragen werden.Therefore, the distance between the output openings of the edge print heads is advantageously changed during the pivoting of the edge print heads. Especially advantageously modified in such a way that parallel lines of print medium are applied to the substrate to be printed.

Hierdurch können Pseudo-Square-Wafer mit parallelen Linien bedruckt werden, und dennoch kann ein Verlust von Druckmedium ohne die Verwendung einer Schablone oder von Ventilen für randständige Ausgabeelemente vermieden werden, wie nachfolgend erläutert:

  • In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Randdruckköpfe gegenüber dem Zentraldruckkopf zu Beginn des Druckvorgangs in Druckrichtung verschwenkt und während des Druckvorgangs werden die Randdruckköpfe derart geschwenkt, dass die Randdruckköpfe am Ende des Druckvorgangs gegenüber dem Zentraldruckkopf entgegen der Druckrichtung verschwenkt sind.
This allows pseudo-square wafers to be printed with parallel lines, and yet avoids wastage of print media without the use of a stencil or valving for edge dispensers, as explained below:
  • In an advantageous embodiment, the edge print heads are pivoted relative to the central print head at the beginning of the printing process in the printing direction, and during the printing process the edge print heads are pivoted in such a way that the edge print heads are pivoted relative to the central print head counter to the printing direction at the end of the printing process.

Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung wird somit den abgeschrägten Ecken eines Pseudo-Square-Wafers Rechnung getragen, insbesondere bevorzugt derart, dass die Druckeinheit mit Zentraldruckkopf und den beiden verschwenkbaren Randdruckköpfen sowohl zum Beginn des Druckvorgangs, als auch zum Ende des Druckvorgangs, in etwa die Form des Substratrandes mit den abgeschrägten Ecken nachbildet. Durch das Verschwenken der Randdruckköpfe wird somit in vorteilhafter Weise der Randverlauf des Substrats mit den abgeschrägten Ecken nachgebildet.This advantageous configuration takes account of the slanted corners of a pseudo-square wafer, particularly preferably in such a way that the printing unit with the central print head and the two pivotable edge print heads has approximately the shape of the Substrate edge simulates with the beveled corners. By pivoting the edge print heads, the edge profile of the substrate with the beveled corners is thus reproduced in an advantageous manner.

Vorteilhafterweise weisen die Randdruckköpfe daher in etwa eine Länge auf, welche den abgeschrägten Ecken des zu bedruckenden Substrats entspricht. Insbesondere weist der Zentraldruckkopf bevorzugt eine Breite auf, welche in etwa der Randbreite des Substrats abzüglich der abgeschrägten Ecken entspricht.Advantageously, the edge print heads therefore have a length that corresponds to the beveled corners of the substrate to be printed. In particular, the central print head preferably has a width which corresponds approximately to the edge width of the substrate minus the beveled corners.

Dadurch, dass zur Beginn des Druckvorgangs die Randdruckköpfe in Druckrichtung verschwenkt sind, wird somit der Randverlauf mit den abgeschrägten Ecken nachgebildet, sodass aus allen Ausgabeöffnungen gleichzeitig Druckmedium ausgegeben werden kann und dennoch aus allen Ausgabeöffnungen auch Druckmedium auf das Substrat aufgetragen wird, sodass insbesondere eine Schablone, wie aus dem Stand der Technik bekannt, nicht notwendig ist. Dadurch, dass weiterhin während des Druckvorgangs die Randdruckköpfe derart geschwenkt werden, dass die Randdruckköpfe am Ende des Druckvorgangs gegenüber dem Zentraldruckkopf entgegen der Druckrichtung verschwenkt sind, wird auch am Ende des Druckvorgangs der Rand des Substrats, welcher dem Rand des Substrats zu Beginn des Druckvorgangs gegenüberliegt, durch die Druckeinheit nachgebildet, sodass gleichzeitig die Ausgabe von Druckmedium aus allen Ausgabeöffnungen der Druckeinheit beendet werden kann, und dennoch alle Linien mit einem in etwa gleichen, vorgegebenen Abstand zum Rand des Drucksubstrats enden.Because the edge print heads are pivoted in the printing direction at the beginning of the printing process, the course of the edge with the beveled corners is reproduced, so that print medium can be output from all output openings at the same time and print medium is nevertheless applied to the substrate from all output openings, so that in particular a stencil , as known from the prior art, is not necessary. Because the edge print heads continue to be pivoted during the printing process in such a way that the edge print heads are pivoted at the end of the printing process relative to the central print head in the opposite direction to the printing direction, the edge of the substrate that is opposite the edge of the substrate at the beginning of the printing process is also at the end of the printing process , simulated by the printing unit, so that the output of print medium from all output openings of the printing unit can be ended at the same time, and yet all lines end at approximately the same, predetermined distance from the edge of the printing substrate.

Die Randdruckköpfe werden somit bevorzugt während des Druckvorgangs gegenläufig verschwenkt.The edge print heads are thus preferably pivoted in opposite directions during the printing process.

Bei Verschwenken der Randdruckköpfe während des Druckvorgangs weisen die durch die Randdruckköpfe aufgebrachten Linien somit bogenlinienartige Formen auf, sofern keine Kompensation erfolgt.When the edge print heads are pivoted during the printing process, the lines applied by the edge print heads thus have arc-like shapes, provided no compensation takes place.

Um geradlinige Druckmediumlinien auch bei den mittels der Randdruckköpfe aufgebrachten Linien zu erzielen, ist es daher vorteilhaft, wie zuvor beschrieben die Randdruckköpfe mit zueinander verschiebbaren Ausgabeelementen auszugestalten.In order to also achieve rectilinear print medium lines in the case of the lines applied by means of the edge print heads, it is therefore advantageous, as described above, to design the edge print heads with output elements which can be displaced in relation to one another.

Insbesondere ist es vorteilhaft, dass zwischen den Ausgabeelementen der Randdruckköpfe elastische Elemente angeordnet sind. Hierdurch kann in einfacher Weise eine gleichmäßige Veränderung des Abstands benachbarter Ausgabeelemente, beispielsweise durch Verschieben eines randständigen Ausgabeelementes, erzielt werden. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass die elastischen Elemente zwischen den Ausgabeelementen eine in etwa gleiche Rückstellkraft aufweisen, insbesondere eine in etwa gleiche Federkonstante aufweisen.In particular, it is advantageous that elastic elements are arranged between the output elements of the edge print heads. In this way, a uniform change in the distance between adjacent output elements can be achieved in a simple manner, for example by shifting an edge output element. In particular, it is advantageous that the elastic elements between the output elements have approximately the same restoring force, in particular have approximately the same spring constant.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Druckeinheit zumindest einen Aktuator, bevorzugt einen elektrischen Aktuator, auf, um das Ausgabeelement zumindest eines Randdruckkopfes, insbesondere bevorzugt um beide Ausgabeelemente beider Randdruckköpfe zu verschieben.In an advantageous embodiment, the printing unit has at least one actuator, preferably an electric actuator, in order to displace the output element of at least one edge print head, particularly preferably both output elements of both edge print heads.

Vorteilhafterweise weist jeder Randdruckkopf zumindest einen Aktuator, bevorzugt einen elektrischen Aktuator, auf, welcher mit zumindest einem Ausgabeelement, bevorzugt einem randständigen Ausgabeelement, zusammenwirkend ausgebildet ist, um das Ausgabeelement in Verschieberichtung zu verschieben.Advantageously, each edge print head has at least one actuator, preferably an electric actuator, which is designed to interact with at least one output element, preferably an edge output element, in order to displace the output element in the displacement direction.

Insbesondere in Kombination mit den zuvor beschriebenen vorteilhaften elastischen Elementen zwischen den Ausgabeelementen kann so in konstruktiv einfacher Weise eine Abstandsänderung zwischen den Ausgabeelementen der Randdruckköpfe erzielt werden.In particular in combination with the previously described advantageous elastic elements between the output elements, a change in the distance between the output elements of the edge print heads can be achieved in a structurally simple manner.

Eine weitere Möglichkeit, um gebogene Linien aus Druckmedium aufgrund des Verschwenkens der Randdruckköpfe zu vermeiden, ergibt sich durch das Erzeugen eines elektrischen Potenzials zwischen Linienelektroden und dem Druckmedium. Diese Alignierung des Druckmediums durch ein elektrisches Potenzial kann alternativ oder bevorzugt zusätzlich zu den zuvor beschriebenen verschiebbaren Ausgabeelementen verwendet werden. Die Verwendung eines elektrischen Potenzials zur Alignierung von Druckmedium an sich ist in DE 10 2019 122 131 A1 beschrieben.Another way to avoid curved lines of print media due to pivoting of the edge print heads is to create an electrical potential between line electrodes and the print media. This alignment of the print medium by an electrical potential can be used alternatively or preferably in addition to the displaceable output elements previously described. The use of an electrical potential to align print media per se is in DE 10 2019 122 131 A1 described.

Vorteilhafterweise weist die Druckvorrichtung daher eine Spannungsquelle und mehrere Linienelektroden auf, wobei die Druckvorrichtung eine Trägereinheit zur Aufnahme eines zu bedruckenden Substrats aufweist und die Trägereinheit und Linienelektroden derart angeordnet sind, dass ein zu bedruckendes Substrat zwischen den Druckköpfen und den Linienelektroden anordenbar ist, wobei die Linienelektroden im Bereich der Randdruckköpfe angeordnet sind und die Spannungsquelle ist mit den Randdruckköpfen und den Linienelektroden verbunden, um ein elektrisches Potenzial zwischen Druckmedium, welches von den Randdruckköpfen ausgegeben wird, und den Linienelektroden zu erzeugen.The printing device therefore advantageously has a voltage source and a plurality of line electrodes, the printing device having a carrier unit for receiving a substrate to be printed and the carrier unit and line electrodes being arranged in such a way that a substrate to be printed can be arranged between the print heads and the line electrodes, the line electrodes are arranged in the area of the edge printheads and the voltage source is connected to the edge printheads and the line electrodes to generate an electrical potential between print medium which is output from the edge printheads and the line electrodes.

Die Linienelektroden sind somit bevorzugt unterhalb des Substrats entlang der Linien angeordnet, welche den gewünschten Linien des durch die Randdruckköpfe ausgegebenen Druckmediums entsprechen. Insbesondere sind die Linienelektroden somit bevorzugt parallel zueinander und weiter bevorzugt parallel zur Druckrichtung angeordnet.The line electrodes are thus preferably located beneath the substrate along lines which correspond to the desired lines of print media output by the edge printheads. In particular, the line electrodes are thus preferably arranged parallel to one another and more preferably parallel to the printing direction.

Bei dem Verfahren wird somit bevorzugt während des Druckvorgangs zwischen Druckmedium und Elektroden, insbesondere bevorzugt Linienelektroden, welche auf der der Druckeinheit gegenüberliegenden Seite des zu bedruckenden Substrats angeordnet sind, ein elektrisches Potenzial erzeugt, um die vorgenannte vorteilhafte Alignierung zu erzielen.In the method, an electrical potential is thus preferably generated during the printing process between the print medium and electrodes, particularly preferably line electrodes, which are arranged on the side of the substrate to be printed opposite the printing unit, in order to achieve the aforementioned advantageous alignment.

Weitere bevorzugte Merkmale und Ausführungsformen werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren erläutert. Dabei zeigt:

  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckeinheit;
  • 2 Detailansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Druckeinheit und
  • 3 ein Anwendungsbeispiel für das erste Ausführungsbeispiel.
Further preferred features and embodiments are explained below using exemplary embodiments and the figures. It shows:
  • 1 a first embodiment of a printing unit according to the invention;
  • 2 Detailed views of a second embodiment of a printing unit according to the invention and
  • 3 an application example for the first embodiment.

Die Figuren stellen schematische, nicht maßstabsgetreue Ansichten dar. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder gleich wirkende Elemente.The figures represent schematic views that are not true to scale. The same reference numbers in the figures denote the same elements or elements that function in the same way.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckeinheit zum parallel Extrudieren von Druckmedien, vorliegend zur Herstellung von Leiterbahnen zur Ausbildung einer Kontaktierungsstruktur einer photovoltaischen Solarzelle. 1 shows a first exemplary embodiment of a printing unit according to the invention for the parallel extrusion of printing media, in this case for the production of conductor tracks for forming a contacting structure of a photovoltaic solar cell.

Die Druckeinheit weist einen Zentraldruckkopf 1 auf, mit einer Mehrzahl von Ausgabeöffnungen 2. Die Ausgabeöffnungen sind jeweils als nicht ausgefüllte Kreise dargestellt. Aus Gründen der grafischen Darstellbarkeit ist hierbei und im Folgenden bei jedem Element mit Ausgabeöffnungen lediglich ein solcher Kreis mit dem Bezugszeichen 2 gekennzeichnet.The printing unit has a central print head 1 with a plurality of output openings 2. The output openings are each shown as unfilled circles. For reasons of graphical representation, here and in the following for each element with dispensing openings, only one such circle is marked with the reference number 2.

In 1 ist eine Draufsicht von unten dargestellt, sodass die Ausgabeöffnungen 2 ersichtlich sind. Der Zentraldruckkopf 1 weist insofern die Funktionalität vorbekannter Druckköpfe zum Parallelextrudieren auf, indem der Druckkopf an der Oberseite und daher in 1 nicht ersichtlich einen Druckmedium-Eingang aufweist, welcher mit sämtlichen Ausgabeöffnungen 2 verbunden ist, um gleichzeitig aus allen Ausgabeöffnungen 2 des Zentraldruckkopfes 1 Druckmedien auszugeben.In 1 a plan view from below is shown so that the dispensing openings 2 can be seen. The central print head 1 has the functionality of previously known print heads for parallel extrusion in that the print head is on the top and therefore in 1 not visible has a print medium input, which is connected to all output openings 2 in order to output 1 print media simultaneously from all output openings 2 of the central print head.

Die Druckeinheit weist darüber hinaus zwei Randdruckköpfe 3a und 3b auf. Jeder Randdruckkopf weist ebenfalls eine Mehrzahl von Ausgabeöffnungen 2 sowie einen in der 1 an der gegenüberliegenden Oberseite liegenden und daher nicht ersichtlichen Druckmedium-Eingang auf, sodass bei jedem der Randdrückköpfe 3a und 3b gleichzeitig aus allen Ausgabeöffnungen Druckmedium ausgebbar ist.The printing unit also has two edge print heads 3a and 3b. Each edge print head also has a plurality of output openings 2 and one in the 1 on the opposite upper side lying and therefore not visible print medium input, so that with each of the edge print heads 3a and 3b print medium can be output from all output openings at the same time.

An zwei gegenüberliegenden Seiten des Zentraldruckkopfes ist jeweils einer der beiden Randdruckköpfe 3a und 3b schwenkbar angeordnet. Randdruckkopf 3a ist hierbei um eine Schwenkachse 4a und Randdruckkopf 3b um eine Schwenkachse 4b an Zentraldruckkopf 1 angeordnet. Die Schwenkachsen 4a und 4b stehen in 1 senkrecht zur Zeichenebene und sind somit parallel zueinander angeordnet.One of the two edge print heads 3a and 3b is pivotably arranged on two opposite sides of the central print head. Edge print head 3a is arranged on the central print head 1 about a pivot axis 4a and edge print head 3b about a pivot axis 4b. The pivot axes 4a and 4b are in 1 perpendicular to the plane of the drawing and are thus arranged parallel to one another.

Zum Parallelextrudieren von Druckmedium auf ein Substrat kann beispielsweise die Druckeinheit entlang der Druckrichtung D relativ zu dem Substrat bewegt werden und/oder das Substrat relativ zu der Druckeinheit in der entgegengesetzten Richtung. Hierdurch werden parallele Leiterbahnen erzeugt, mit einer Gesamtdruckbreite B.For parallel extrusion of printing medium onto a substrate, for example, the printing unit can be moved along the printing direction D relative to the substrate and/or the substrate can be moved relative to the printing unit in the opposite direction. This creates parallel conductor tracks with a total print width B.

In den Figuren sind vereinfachte Ansichten dargestellt. Vorliegend weist der Druckkopf insgesamt im Bereich 70 bis 200, vorliegend 100 Ausgabeöffnungen mit einem Abstand von vorliegend 1,556 mm zwischen den Ausgabeöffnungen auf. Die Randdruckköpfe weisen jeweils 6 Ausgaböffnungen mit einem Abstand von 1,556 mm zwischen den Ausgabeöffnungen auf.Simplified views are shown in the figures. In the present case, the print head has a total of 70 to 200, in the present case 100, output openings with a spacing of in the present case 1.556 mm between the output openings. The edge printheads each have 6 orifices with a spacing of 1.556mm between orifices.

Wie in der in 1 dargestellten abgewinkelten Anordnung der Randdruckköpfe 3a und 3b zu Zentraldruckkopf 1 ersichtlich, kann somit ein Substrat, insbesondere ein Halbleiterwafer mit abgeschrägten Ecken, beispielsweise ein sogenannter Pseudo-Square-Wafer bedruckt werden, wobei lediglich auf das Substrat Druckmedium aufgebracht wird und kein Druckmedium zu Beginn oder am Ende im Bereich der abgeschrägten Ecken neben oder außerhalb des Substrats abgegeben wird. Verlässt während des Druckvorgangs die Druckeinheit den Bereich des Substrats mit abgeschrägten Ecken, so werden die Randdruckköpfe 3a und 3b relativ zu dem Zentraldruckkopf verschwenkt, in der Darstellung gemäß 1 nach oben verschwenkt, sodass Zentraldruckkopf und Randdruckköpfe 3a und 3b in etwa parallele Längserstreckungen aufweisen und die Ausgabeöffnungen aller Druckköpfe in etwa auf einer geradlinigen Linie oder zumindest auf parallel zueinander liegenden, geradlinigen Linien liegen.As in the in 1 As can be seen from the angled arrangement of the edge print heads 3a and 3b in relation to the central print head 1 shown, a substrate, in particular a semiconductor wafer with beveled corners, for example a so-called pseudo-square wafer, can be printed, with print medium only being applied to the substrate and no print medium at the beginning or at the end in the area of the beveled corners next to or outside the substrate. If, during the printing process, the printing unit leaves the area of the substrate with beveled corners, the edge print heads 3a and 3b are pivoted relative to the central print head, according to the illustration 1 pivoted upwards, so that the central print head and edge print heads 3a and 3b have approximately parallel longitudinal extensions and the output openings of all print heads lie approximately on a straight line or at least on straight lines that are parallel to one another.

In einer Endphase des Druckvorgangs, wenn der Druckkopf die abgeschrägten Ecken des Substrats am gegenüberliegenden Randbereich erreicht, werden die Randdruckköpfe 3a und 3b weiter verschwenkt, in der Darstellung gemäß 1 weiter nach oben verschwenkt, bis in etwa eine Konfiguration vorliegt, welche der Darstellung in 1 um eine waagrechte, senkrecht zur Zeichenebene stehende Spiegelebene gespiegelt darstellt.In a final stage of the printing process, when the print head reaches the beveled corners of the substrate at the opposite edge region, the edge print heads 3a and 3b are further pivoted, as shown in FIG 1 pivoted further upwards until there is a configuration which corresponds to the representation in 1 is mirrored about a horizontal mirror plane that is perpendicular to the plane of the drawing.

Das Druckergebnis ist schematisch in 3 dargestellt:

  • Auf einer Solarzelle 5, welche aus einem Pseudo-Square-Siliziumwafer mit den Maßen (12,5 cm × 12,5 cm) hergestellt wird, werden zur Kontaktierung der bei Benutzung dem Lichteinfall zugewandten Vorderseite parallele Leiterbahnen zur Ausbildung einer metallischen Kontaktierungsstruktur aufgebracht. Hierzu wird die Druckeinheit mit Zentraldruckkopf 1 und den Randdruckköpfen 3a und 3b zunächst in der in 3 links gezeigten Konfiguration angeordnet und anschließend in Richtung der Druckrichtung D über die Solarzelle 5 bewegt. Sobald sich die Ausgabeöffnungen 2 über der Solarzelle 5 befinden und einen vorgegebenen Randabstand für die Leiterbahnen zum Rand der Solarzelle überschritten haben, erfolgt gleichzeitig aus allen Ausgabeöffnungen 2 sowohl des Zentraldruckkopfes 1, als auch der Randdruckköpfe 3a und 3b die Ausgabe von Druckmedium, vorliegend einer an sich bekannten Druckpaste, welche Metallpartikel und Glasfritte enthält.
The print result is shown schematically in 3 shown:
  • On a solar cell 5, which is made from a pseudo-square silicon wafer with the dimensions (12.5 cm×12.5 cm), parallel conductor tracks are applied to form a metallic contacting structure for contacting the front side facing the incidence of light when in use. For this purpose, the printing unit with the central print head 1 and the edge print heads 3a and 3b is first positioned in 3 The configuration shown on the left is arranged and then moved over the solar cell 5 in the printing direction D. As soon as the output openings 2 are located above the solar cell 5 and have exceeded a predetermined edge distance for the conductor tracks to the edge of the solar cell, print medium is output simultaneously from all output openings 2 of both the central print head 1 and the edge print heads 3a and 3b, in this case one at known printing paste, which contains metal particles and glass frit.

Aufgrund der links in 3 dargestellten Konfiguration der Druckeinheit mit abgewinkelten Randdruckköpfen 3a und 3b relativ zu dem Zentraldruckkopf 1 gibt die Anordnung der Ausgabeöffnungen 2 in etwa die Form des linken Randes der Solarzelle 5 mit den abgeschrägten Ecken wieder, sodass eine Ausgabe von Druckmedium ausschließlich auf die Solarzelle 5, auch in den Bereichen der abgeschrägten Ecken erfolgt.Because of the links in 3 In the illustrated configuration of the printing unit with angled edge print heads 3a and 3b relative to the central print head 1, the arrangement of the output openings 2 roughly reflects the shape of the left edge of the solar cell 5 with the beveled corners, so that print medium can only be output onto the solar cell 5, also in the areas of the beveled corners.

Erreicht die Druckeinheit die Position Pi eins, so erfolgt ein Verschwenken des Randdruckkopfes 3a im Uhrzeigersinn und ein Verschwenken des Randdruckkopfes 3b gegen den Uhrzeigersinn bis zu einer Position, in welcher die Längserstreckung der Randdruckköpfe 3a und 3b gemäß der Darstellung in 3 senkrecht steht, d. h. parallel zu der Längserstreckung des Zentraldruckkopfes 1. In 3b ist links die Anordnung des Randdruckkopfes 3a bei Bedrucken des linken Bereiches der Solarzelle 5 im Bereich der abgeschrägten Ecken dargestellt und mittig die Anordnung des Randdruckkopfes 3a bei Bedrucken des mittleren Bereiches der Solarzelle 5, welcher keine abgeschrägten Ecken aufweist. Erreicht die Druckeinheit nun Position P2, an welcher die abgeschrägten Ecken im gegenüberliegenden Randbereich der Solarzelle 5 beginnen, so erfolgt ein Verschwenken des Randdruckkopfes 3a im Uhrzeigersinn und des Randkopfes 4b entgegen dem Uhrzeigersinn, sodass auch in diesem Randbereich am Ende des Druckvorgangs die Ausgabeöffnungen 2 von Zentraldruckkopf und den Randdruckköpfen 3a und 3Bb in etwa die Randform der Solarzelle 5 mit abgeschrägten Ecken wiedergeben.When the printing unit reaches position Pi one, edge print head 3a is pivoted clockwise and edge print head 3b is pivoted counterclockwise to a position in which the longitudinal extension of edge print heads 3a and 3b is as shown in FIG 3 is vertical, ie parallel to the longitudinal extension of the central print head 1st In 3b the arrangement of the edge print head 3a is shown on the left when printing the left area of the solar cell 5 in the area of the beveled corners and in the middle the arrangement of the edge print head 3a when printing the middle area of the solar cell 5, which has no beveled corners. If the printing unit now reaches position P2, at which the beveled corners begin in the opposite edge area of the solar cell 5, the edge print head 3a is pivoted clockwise and the edge head 4b counterclockwise, so that the output openings 2 of Central print head and the edge print heads 3a and 3Bb reproduce approximately the edge shape of the solar cell 5 with beveled corners.

Eine besonders einfache Ausgestaltung des Verfahrens ergibt sich, in dem das vorgeschriebene Verschwenken der Randdruckköpfe kontinuierlich und insbesondere bevorzugt mit konstanter Drehgeschwindigkeit erfolgt. Insbesondere ist es vorteilhaft, ein kontinuierliches Verschwenken von Beginn des Druckprozesses bis zu dessen Ende durchzuführen. Hierdurch kann in einfacher Weise und ohne dass eine Geschwindigkeitsänderung beim Verschwenken der Druckköpfe notwendig wäre der Druckvorgang durchgeführt werden.A particularly simple embodiment of the method results in that the prescribed pivoting of the edge print heads takes place continuously and particularly preferably at a constant rotational speed. In particular, it is advantageous to carry out continuous pivoting from the start of the printing process to its end. As a result, the printing process can be carried out in a simple manner and without a change in speed being necessary when pivoting the print heads.

In 3 zeigen die durchgezogenen Linien das Druckergebnis bei solch einem kontinuierlichen Verschwenken des Randdruckkopfes 3A im Uhrzeigersinn und die Schwenkachse 4a und des Randdruckkopfes 3b gegen den Uhrzeigersinn um die Schwenkachse 4b während der Bewegung der Druckeinheit entlang der Druckrichtung D über die Solarzelle 5. In einem mittigen Bereich, welcher nach oben und nach unten jeweils durch den Beginn der abgeschrägten Ecken abgegrenzt wird, werden durch den Zentraldruckkopf 1 parallele, geradlinige Leiterbahnen erzeugt. In einem oberen und unteren Randbereich werden mittels der Randdruckköpfe 3a und 3b Leiterbahnen erzeugt, die zwar parallel zueinander verlaufen, jedoch eine Bogenform aufweisen. Diese Bogenform ist auch in der erläuternden Darstellung gemäß 3b gezeigt.In 3 the solid lines show the printing result with such a continuous pivoting of the edge print head 3A clockwise and the pivot axis 4a and of the edge print head 3b counterclockwise about the pivot axis 4b during the movement of the printing unit along the printing direction D over the solar cell 5. In a central area, which is delimited upwards and downwards by the start of the beveled corners, parallel, rectilinear conductor tracks are generated by the central print head 1. In an upper and lower edge area, the edge print heads 3a and 3b generates conductor tracks which run parallel to one another but have an arc shape. This arc shape is also in accordance with the explanatory view 3b shown.

Die Druckeinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ermöglicht somit mit geringem konstruktiven Aufwand ein Parallel-Extrudieren von Leiterbahnen auf eine Solarzelle 5, wobei das Druckmedium lediglich auf die Solarzelle 5 ausgegeben wird.The printing unit according to the first exemplary embodiment thus enables conductor tracks to be extruded in parallel onto a solar cell 5 with little structural effort, the printing medium being output only onto the solar cell 5 .

Das Schwenken der Randdruckköpfe 3a und 3b um die Schwenkachsen 4a und 4b erfolgt mittels motorischer Mittel, vorliegend mittels jeweils eines Elektromotors.The edge print heads 3a and 3b are pivoted about the pivot axes 4a and 4b by means of motorized means, in the present case by means of an electric motor in each case.

In 2 ist in Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels eine Teilansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Druckeinheit dargestellt, welches auch in den Randbereichen mit abgeschrägten Ecken das Ausbilden paralleler, geradliniger Druckmedium-Linien ermöglicht:

  • 2 zeigt in den Teildarstellungen a) und b) jeweils eine Schnittdarstellung des Randdruckkopfes 3a entlang einer Schnittebene S, welche gemäß der Darstellung in 1 senkrecht zur Zeichenebene steht. Die Schnittebene S durchdringt somit die Ausgabeöffnungen 2 des Randdruckkopfes 3a in der Abwandlung gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels. Der Randdruckkopf 3b gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist in gleicher Weise aufgebaut.
In 2 In a modification of the first embodiment, a partial view of a second embodiment of a printing unit is shown, which also enables the formation of parallel, straight print medium lines in the edge areas with beveled corners:
  • 2 shows in the partial illustrations a) and b) a sectional illustration of the edge print head 3a along a sectional plane S, which according to the illustration in 1 is perpendicular to the plane of the drawing. The sectional plane S thus penetrates the discharge openings 2 of the edge print head 3a in the modification according to the second embodiment. The edge print head 3b according to the second embodiment is constructed in the same way.

Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weist jeder der Randdruckköpfe 3a und 3b jeweils einen Linearaktuator auf, vorliegend einen elektrisch betriebenen Linearaktuator. In 2 ist in den Teilbildern a und b jeweils schematisch ein Linearaktuator 6 dargestellt.According to the second exemplary embodiment, each of the edge print heads 3a and 3b has a linear actuator, in this case an electrically operated linear actuator. In 2 a linear actuator 6 is shown schematically in sub-images a and b.

Der Linearaktuator 6 ist derart mit dem Randdruckkopf 3a zusammenwirkend ausgebildet, dass mittels des Linearaktuators 6 die Breite des Randdruckkopfes 3a verändert werden kann, beispielsweise von einer größeren Breite B1 gemäß 2a zu einer demgegenüber geringeren Breite B2 gemäß 2b.The linear actuator 6 is designed to interact with the edge print head 3a in such a way that the width of the edge print head 3a can be changed by means of the linear actuator 6, for example from a larger width B1 according to FIG 2a to a comparatively smaller width B2 according to 2 B .

Die Ausgabeöffnungen 2 des Randkopfes 3a sind jeweils in schwarz dargestellten Ausgabeelementen ausgebildet. Diese Ausgabeelemente sind in der Darstellung gemäß 2 waagrecht verschiebbar angeordnet. Zwischen den schwarz dargestellten Ausgabeelementen, die jeweils eine Ausgabeöffnung 2 aufweisen, sind elastische Elemente 7 angeordnet. Diese elastischen Elemente sind durch waagrechte, parallele Linien gekennzeichnet.The discharge openings 2 of the edge head 3a are each formed in discharge elements shown in black. These output elements are shown in accordance with 2 arranged so that it can be moved horizontally. Elastic elements 7 are arranged between the dispensing elements shown in black, each of which has a dispensing opening 2 . These elastic elements are marked by horizontal, parallel lines.

Alle elastischen Elemente 7 weisen in etwa gleiche Eigenschaften hinsichtlich einer Ausdehnung und Kompressibilität auf, sodass bei Verringern der Gesamtbreite beispielsweise von einer Breite B1 gemäß 2a zu einer geringeren Breite B2 gemäß 2b mittels des Linearaktuators 6 sich gleichmäßig der Abstand zwischen den Ausgabeelementen und somit auch den Ausgabeöffnungen 2 verringert.All elastic elements 7 have approximately the same properties in terms of expansion and compressibility, so that when the overall width is reduced, for example from a width B1 according to FIG 2a to a smaller width B2 according to 2 B by means of the linear actuator 6, the distance between the dispensing elements and thus also the dispensing openings 2 is reduced uniformly.

Hierdurch ist es möglich, während eines Verschwenkens der Randdruckköpfe 3a und 3b relativ zu dem Zentraldruckkopf 1 den Abstand der Ausgabeöffnungen 2 der Randdruckköpfe 3a und 3b derart zu ändern, dass sich die Gesamtdruckbreite B gemäß 1 trotz Verschwenken der Randdruckköpfe 3a und 3b nicht ändert.This makes it possible to change the distance between the output openings 2 of the edge print heads 3a and 3b while pivoting the edge print heads 3a and 3b relative to the central print head 1 in such a way that the total print width B according to 1 does not change despite the pivoting of the edge print heads 3a and 3b.

Hierdurch kann in den Randbereichen das in 3 durch gestrichelte Linien angedeutete Druckbild erzielt werden, d. h. auch in den Randbereichen werden parallele, geradlinige Druckmedium-Linien erzeugt, deren Länge jedoch an die abgeschrägten Ecken angepasst ist, d. h. gemäß der Darstellung in 3 weisen in den Randbereichen die Druckmedien-Linien eine im oberen Randbereich von oben nach unten zunehmende und im unteren Randbereich von unten nach oben zunehmende Länge auf.As a result, in the edge areas, the in 3 printed image indicated by dashed lines can be achieved, ie parallel, straight print medium lines are also generated in the edge areas, the length of which is, however, adapted to the beveled corners, ie according to the representation in 3 In the edge areas, the print media lines have a length that increases from top to bottom in the upper edge area and from bottom to top in the lower edge area.

BezugszeichenlisteReference List

11
Zentraldruckkopfcentral printhead
22
Ausgabeöffnungendispensing openings
3a, 3b3a, 3b
Randdruckkopfedge printhead
4a, 4b4a, 4b
Schwenkachsepivot axis
55
Solarzellesolar cell
66
Linearaktuatorlinear actuator
77
elastisches Elementelastic element
BB
Gesamtdruckbreitetotal print width
DD
Druckrichtungpressure direction

Claims (15)

Druckeinheit zum Parallelextrudieren von Druckmedium, insbesondere zur Herstellung von Leiterbahnen, mit einer Mehrzahl von Ausgabeöffnungen (2), zur gleichzeitigen Ausgabe von Druckmedium aus den Ausgabeöffnungen (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Druckeinheit zumindest einen Zentraldruckkopf (1) und zumindest zwei Randdruckköpfe aufweist, wobei der Zentraldruckkopf (1) und jeder Randdruckkopf (3a, 3b) jeweils eine Mehrzahl von Ausgabeöffnungen (2) zur gleichzeitigen Ausgabe von Druckmedium aus den Ausgabeöffnungen (2) aufweisen und an zwei gegenüberliegenden Seiten des Zentraldruckkopfes jeweils einer der beiden Randdruckköpfe an dem Zentraldruckkopf schwenkbar angeordnet ist.Printing unit for the parallel extrusion of print medium, in particular for the production of conductor tracks, with a plurality of output openings (2), for the simultaneous output of print medium from the output openings (2), characterized in that the printing unit has at least one central print head (1) and at least two edge print heads , wherein the central print head (1) and each edge print head (3a, 3b) each have a plurality of output openings (2) for the simultaneous output of print medium from the output openings (2) and on two opposite sides of the central print head one of the two Edge print heads is pivotally mounted on the central print head. Druckeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Randdruckköpfe um parallel zueinander stehende Schwenkachsen schwenkbar angeordnet sind.pressure unit claim 1 , characterized in that the edge print heads are pivotable about mutually parallel pivot axes. Druckeinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeöffnungen (2) des Zentraldruckkopfes parallel zueinander stehende Mittelachsen aufweisen und die Schwenkachsen der Randdruckköpfe parallel zu den Mittelachsen der Ausgabeöffnungen (2) des Zentraldruckkopfes stehen.Printing unit according to one of the preceding claims, characterized in that the output openings (2) of the central print head have central axes parallel to one another and the pivot axes of the edge print heads are parallel to the central axes of the output openings (2) of the central print head. Druckeinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Randdruckkopf (3a, 3b) eine Mehrzahl von Ausgabeelementen mit jeweils zumindest einer, bevorzugt genau einer, Ausgabeöffnung aufweist, wobei die Ausgabeelemente entlang einer Verschieberichtung verschiebbar angeordnet sind, so dass der Abstand zwischen den Ausgabeelementen veränderbar ist.Printing unit according to one of the preceding claims, characterized in that each edge print head (3a, 3b) has a plurality of output elements, each with at least one, preferably exactly one, output opening, the output elements being arranged to be displaceable along a displacement direction, so that the distance between the Output elements can be changed. Druckeinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Ausgabeelementen der Randdruckköpfe elastische Elemente (7) angeordnet sind.pressure unit claim 4 , characterized in that elastic elements (7) are arranged between the output elements of the edge print heads. Druckeinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckeinheit zumindest einen Aktuator (6) aufweist, um das Ausgabeelement zumindest eines Randdruckkopfes, insbesondere beide Ausgabeelemente beider Randdruckköpfe, zu verschieben, insbesondere, dass jeder Randdruckkopf (3a, 3b) zumindest einen Aktuator, bevorzugt einen elektrischen Aktuator, aufweist, welcher mit zumindest einem Ausgabeelement, bevorzugt einem randständigen Ausgabeelement, zusammenwirkend ausgebildet ist, um das Ausgabeelement in Verschieberichtung zu verschieben.Pressure unit according to one of Claims 4 until 5 , characterized in that the printing unit has at least one actuator (6) in order to displace the output element of at least one edge print head, in particular both output elements of both edge print heads, in particular that each edge print head (3a, 3b) has at least one actuator, preferably an electric actuator, which is designed to interact with at least one output element, preferably a peripheral output element, in order to displace the output element in the displacement direction. Druckeinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeöffnungen (2) des Zentraldruckkopfes und der Randdruckköpfe jeweils entlang einer geraden Linie angeordnet sind und die Randdruckköpfe derart schwenkbar an dem Zentraldruckkopf (1) angeordnet sind, dass in einer Mittelstellung die Ausgabeöffnungen (2) der Randdruckköpfe und des Zentraldruckkopfes auf einer gemeinsamen geraden Linie liegen.Printing unit according to one of the preceding claims, characterized in that the output openings (2) of the central print head and the edge print heads are each arranged along a straight line and the edge print heads are arranged pivotably on the central print head (1) such that in a middle position the output openings (2 ) of the edge print heads and the center print head lie on a common straight line. Druckvorrichtung zum Parallelextrudieren von Druckmedium auf ein Substrat, mit einer Druckeinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckeinheit zumindest ein Antriebselement, insbesondere zumindest ein motorisches Mittel zum Schwenken der Randdruckköpfe aufweist, insbesondere ein oder mehrere elektrische Stellmittel.Printing device for parallel extrusion of print medium onto a substrate, with a printing unit according to one of the preceding claims, characterized in that the printing unit has at least one drive element, in particular at least one motorized means for pivoting the edge print heads, in particular one or more electrical actuating means. Druckvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckvorrichtung ausgebildet ist, die Druckeinheit und ein zu bedruckendes Substrat in einer geradlinigen Druckrichtung (D) relativ zueinander zu bewegen und dass die Schwenkachsen der Randdruckköpfe senkrecht zu der Druckrichtung (D) stehen.Printing device according to one of the preceding claims, characterized in that the printing device is designed to move the printing unit and a substrate to be printed in a rectilinear printing direction (D) relative to one another and in that the pivot axes of the edge print heads are perpendicular to the printing direction (D). Druckvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckvorrichtung eine Spannungsquelle und mehrere Linienelektroden aufweist, wobei die Druckvorrichtung eine Trägereinheit zur Aufnahme eines zu bedruckenden Substrats aufweist und Trägereinheit und Linienelektroden derart angeordnet sind, dass ein zu bedruckendes Substrat zwischen den Druckköpfen und den Linienelektroden anordenbar ist, wobei die Linienelektroden im Bereich der Randdruckköpfe angeordnet sind und die Spannungsquelle mit den Randdruckköpfen und den Linienelektroden verbunden ist, um ein elektrisches Potenzial zwischen Druckmedium, welches von den Randdruckköpfen ausgegeben wird und den Linienelektroden zu erzeugen.Printing device according to one of the preceding claims, characterized in that the printing device has a voltage source and a plurality of line electrodes, the printing device having a carrier unit for receiving a substrate to be printed and the carrier unit and line electrodes being arranged in such a way that a substrate to be printed between the print heads and the Line electrodes can be arranged, the line electrodes being arranged in the area of the edge print heads and the voltage source being connected to the edge print heads and the line electrodes in order to generate an electrical potential between the print medium which is output by the edge print heads and the line electrodes. Verfahren zum Parallelextrudieren von Druckmedium auf ein Substrat, wobei aus einer Mehrzahl von Ausgabeöffnungen (2) einer Druckeinheit gleichzeitig Druckmedium ausgegeben wird, während Druckeinheit und Substrat relativ zueinander in einer Druckrichtung (D) bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass während des Druckvorgangs mittels eines Zentraldruckkopfes der Druckeinheit und zumindest zwei, an gegenüberliegenden Randseiten des Zentraldruckkopfes angeordneten Randruckköpfen aus jeweils einer Mehrzahl von Ausgabeöffnungen (2) Druckmedium auf das Substrat aufgebracht wird und dass die Randdruckköpfe während des Druckvorgangs relativ zu dem Zentraldruckkopf (1) verschwenkt werden.Method for the parallel extrusion of print medium onto a substrate, wherein print medium is simultaneously discharged from a plurality of discharge openings (2) of a printing unit, while the printing unit and substrate are moved relative to one another in a printing direction (D), characterized in that during the printing process by means of a central print head the printing unit and at least two edge print heads arranged on opposite edge sides of the central print head, print medium is applied to the substrate from a plurality of output openings (2), and that the edge print heads are pivoted relative to the central print head (1) during the printing process. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Randdruckköpfe gegenüber dem Zentraldruckkopf (1) zu Beginn des Druckvorgangs in Druckrichtung (D) verschwenkt sind und während des Druckvorgangs derart geschwenkt werden, dass die Randdruckköpfe am Ende des Druckvorgangs gegenüber dem Zentraldruckkopf (1) entgegen der Druckrichtung (D) verschwenkt sind.procedure after claim 11 , characterized in that the edge print heads are pivoted relative to the central print head (1) at the beginning of the printing process in the printing direction (D) and are pivoted during the printing process in such a way that at the end of the printing process the edge print heads are pivoted relative to the central print head (1) against the printing direction (D ) are pivoted. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Randdruckköpfe während des Druckvorgangs gegenläufig verschwenkt werden.Procedure according to one of Claims 11 until 12 , characterized in that the edge print heads are pivoted in opposite directions during the printing process. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass während des Druckvorgangs zwischen dem Druckmedium und Elektroden, welche auf der der Druckeinheit gegenüberliegenden Seite des zu bedruckenden Substrats angeordnet sind, ein elektrisches Potential erzeugt wird.Procedure according to one of Claims 11 until 13 , characterized in that during the printing process an electrical potential is generated between the printing medium and electrodes which are arranged on the opposite side of the printing unit of the substrate to be printed. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass während des Verschwenkens der Randdruckköpfe der Abstand zwischen den Ausgabeöffnungen (2) der Randdruckköpfe verändert wird, insbesondere derart verändert wird, dass parallele Linien aus Druckmedium auf das zu bedruckende Substrat aufgetragen werden.Procedure according to one of Claims 11 until 14 , characterized in that during the pivoting of the edge print heads the distance between the output openings (2) of the edge print heads is changed, in particular is changed in such a way that parallel lines of print medium are applied to the substrate to be printed.
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