DE102020116683A1

DE102020116683A1 - System, vorrichtung und verfahren zur herstellung gedruckter elektrisch leitfähiger leitungen

Info

Publication number: DE102020116683A1
Application number: DE102020116683.4A
Authority: DE
Inventors: David C. Craig; Eliud Robles Flores
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2019-07-17
Filing date: 2020-06-24
Publication date: 2021-01-21
Also published as: CN112243316A; US11799183B2; KR20210010322A; JP2021019188A; US20210021011A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Leitung, wobei das Verfahren das Bereitstellen eines Substrats, das Drucken einer ersten Schicht auf das Substrat, das Aufbringen eines pulverförmigen leitfähigen Materials auf die erste Schicht und das Verbinden des pulverförmigen leitfähigen Materials mit der ersten Schicht einschließt.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf das Gebiet gedruckter elektrischer Leiter und insbesondere auf leitfähiges Material, das dem gedruckten Markierungsmaterial oder der Tinte hinzugefügt wird, um einen gedruckten elektrischen Leiter herzustellen.
HINTERGRUND
Gedruckte Elektronik stellt eine Reihe von Druckverfahren dar, die zur Herstellung elektrischer Vorrichtungen auf verschiedenen Substraten verwendet werden. Beim Drucken wird in der Regel die übliche Druckeinrichtung verwendet, die zur Definition von Mustern auf Material geeignet sind, wie Siebdruck, Flexodruck, Tiefdruck, Offset-Lithografie und Tintenstrahldruck. Nach den Standards der Elektronikindustrie handelt es sich um kostengünstige Prozesse. Elektrisch funktionelle elektronische oder optische Tinten werden auf das Substrat aufgebracht, wodurch aktive oder passive Vorrichtungen, wie Dünnfilmtransistoren; Kondensatoren; Spulen; Widerstände erzeugt werden. Von der gedruckten Elektronik wird erwartet, dass sie eine weit verbreitete, sehr kostengünstige Niedrigleistungselektronik für Anwendungen wie flexible Displays, intelligente Etiketten, dekorative und animierte Poster und aktive Kleidung, die keine hohe Leistung erfordern, ermöglicht.
Der Begriff gedruckte Elektronik wird oft mit organischer Elektronik oder plastischer Elektronik in Verbindung gebracht, bei der eine oder mehrere Tinten aus kohlenstoffbasierten Verbindungen bestehen. Diese anderen Begriffe beziehen sich auf das Tintenmaterial, das durch lösungsbasierte, vakuumbasierte oder andere Verfahren abgeschieden werden kann. Gedruckte Elektronik hingegen spezifiziert den Prozess und kann, abhängig von den spezifischen Anforderungen des gewählten Druckverfahrens, jedes lösungsbasierte Material verwenden. Dies schließt organische Halbleiter, anorganische Halbleiter, metallische Leiter, Nanopartikel und Nanoröhren ein.
Für die Herstellung gedruckter Elektronik werden nahezu alle industriellen Druckverfahren eingesetzt. Ähnlich wie beim konventionellen Drucken werden bei der gedruckten Elektronik Tintenschichten übereinander aufgebracht. Der wichtigste Vorteil des Druckens ist die kostengünstige Massenfertigung. Die geringeren Kosten ermöglichen den Einsatz in mehr Anwendungen. Ein Beispiel sind Radiofrequenz-Identifikationssysteme (RFID-Systeme), die eine kontaktlose Identifizierung in Handel und Transport ermöglichen. In einigen Bereichen, wie bei Leuchtdioden, hat das Drucken keinen Einfluss auf die Leistung. Das Drucken von Leiterbahnen stellt für die Druckindustrie heute ein herausforderndes Problem dar. Ein dem vorstehend erläuterten Verfahren ähnliches Verfahren ist das Drucken von Tinte auf Silberbasis mit Druckwärme. Diese Lösung ist kostspielig und erfordert in einigen Fällen Sintervorrichtungen, um die Partikel miteinander zu verbinden. Andere zu berücksichtigende Optionen schließen die Verwendung von leitfähigen Folien oder die Verwendung von Thermodruckern und leitfähigen Walzen ein. Bei beiden Lösungen entsteht eine erhebliche Verschwendung. Außerdem ist die Xerographie für das leitfähige Drucken aufgrund von Problemen bei der Entwicklung, Übertragung und dem Verbinden/Verschmelzen von leitfähigen Materialien unvorteilhaft.
Es besteht daher seit langem ein Bedarf an einem Verfahren zum Drucken elektrisch leitfähiger Leitungen, das keine teuren Tinten oder leitfähigen Folien benötigt.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß den hierin dargestellten Gesichtspunkten wird eine gedruckte elektrisch leitfähige Leitung bereitgestellt, die ein Substrat mit einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche, eine erste auf das Substrat gedruckte Schicht umfasst, wobei die erste Schicht einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt umfasst, und eine zweite auf der ersten Schicht angeordnete Schicht, wobei die zweite Schicht ein elektrisch leitfähiges Material umfasst. In einigen Ausführungsformen umfasst die erste Schicht eine Trockentinte (z. B. Toner). In einigen Ausführungsformen ist der untere Abschnitt in der Nähe der oberen Oberfläche und die zweite Schicht in der Nähe des oberen Abschnitts angeordnet. In einigen Ausführungsformen wird die erste Schicht mit dem Substrat verschmolzen und die zweite Schicht mit der ersten Schicht verbunden. In einigen Ausführungsformen umfasst die zweite Schicht Graphit.
Gemäß den hierin dargestellten Gesichtspunkten wird ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Leitung bereitgestellt, wobei das Verfahren das Bereitstellen eines Substrats, das Drucken einer ersten Schicht auf das Substrat, das Aufbringen eines pulverförmigen leitfähigen Materials auf die erste Schicht und das Verbinden des pulverförmigen leitfähigen Materials mit der ersten Schicht umfasst.
Gemäß den hierin dargestellten Gesichtspunkten wird ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Leitung bereitgestellt, wobei das Verfahren das Bereitstellen eines Substrats, das Drucken einer ersten Schicht auf das Substrat, das Aufbringen eines pulverförmigen leitfähigen Materials auf die erste Schicht und das Entfernen von losem pulverförmigen leitfähigen Material vom Substrat umfasst.
Gemäß den hierin dargestellten Gesichtspunkten wird ein Modul zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Leitung bereitgestellt, wobei das Modul operativ so angeordnet ist, dass es mit einer Druckeinheit zusammenarbeitet, wobei das Modul einen Applikator zum Aufbringen eines pulverförmigen leitfähigen Materials auf ein bedruckbares Medium umfasst, wobei das bedruckbare Medium ein Substrat mit einer gedruckten Schicht, eine Wärmepresse, die operativ so angeordnet ist, dass sie das pulverförmige leitfähige Material mit der gedruckten Schicht verbindet, und eine Abstaubvorrichtung umfasst, die operativ so angeordnet ist, dass sie nicht verbundenes pulverförmiges leitfähiges Material von dem bedruckbaren Medium entfernt.
Gemäß den hierin dargestellten Gesichtspunkten wird ein Modul zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Leitung in einem bedruckbaren Medium bereitgestellt, wobei das Modul operativ so angeordnet ist, dass es mit einer Druckeinheit zusammenwirkt, wobei das Modul einen Applikator umfasst, der operativ so angeordnet ist, dass er ein pulverförmiges leitfähiges Material auf mindestens einen Abschnitt des bedruckbaren Mediums aufbringt, wobei das bedruckbare Medium ein Substrat umfasst, das eine bedruckte Schicht einschließt, wobei die bedruckte Schicht einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich einschließt, eine Wärmepresse, die operativ so angeordnet ist, dass sie das pulverförmige leitfähige Material mit dem ersten Bereich verbindet, und eine Abstaubvorrichtung, die operativ so angeordnet ist, dass sie nicht verbundenes pulverförmiges leitfähiges Material von dem bedruckbaren Medium entfernt.
Gemäß den hierin dargestellten Gesichtspunkten wird ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Leitung innerhalb mindestens eines Abschnitts eines bedruckbaren Mediums bereitgestellt, wobei das Verfahren das Bereitstellen eines Substrats, das Drucken einer gedruckten Schicht auf das Substrat, wobei die gedruckte Schicht einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich einschließt, das Aufbringen eines pulverförmigen leitfähigen Materials auf die gedruckte Schicht und das Verbinden des pulverförmigen leitfähigen Materials mit dem ersten Bereich umfasst.
Die vorliegende Offenbarung umfasst ein Verfahren, das auf einer xerografischen Maschine, die Toner verwendet, z. B. dem XEROX® IGEN®-Drucker, oder einem anderen Drucker implementiert wird. Leitungenmuster werden auf ein Substrat gedruckt. Die Drucke werden dann in eine Wärmepresse gebracht, sodass die Leitungen in Kontakt mit einer Schicht aus Graphit oder Graphenpulver stehen. Die Erwärmung bewirkt, dass das Graphit an den gedruckten Leitungen haftet. Der Widerstand der resultierenden Leitungen beträgt etwa 18.000 Ohm, was ausreicht, um Niederspannungsanwendungen wie eine Leuchtdiode (LED) zu unterstützen.
Die vorliegende Offenbarung kann z. B. als ein Modul implementiert werden, das an den Ausgang eines Druckers, z. B. des XEROX® IGEN® Druckers, oder eines anderen Druckers aufgerollt und/oder angeschlossen werden kann. Die vorliegende Offenbarung kann dazu verwendet werden, einem gedruckten Medium, zum Beispiel einem Farbdruck, Leiterbahnen hinzuzufügen.
Die vorliegende Offenbarung kann z. B. als ein Verfahren und/oder eine Vorrichtung implementiert werden, die nur einem Abschnitt eines gedruckten Mediums Leiterbahnen hinzufügt. Die vorliegende Offenbarung umfasst beispielsweise ein Verfahren und/oder eine Vorrichtung, die einen Abschnitt eines gedruckten Mediums (z. B. ein Etikett für Weinflaschen, ein Sicherheitsetikett für pharmazeutische Arzneimittel usw.) in eine Leiterbahn, z. B. zum Zweck der Herstellung eines RFID-Etiketts darin, umwandelt. In einigen Ausführungsformen kann der Abschnitt des Druckmediums, der in eine Leiterbahn umgewandelt werden soll, eine oder mehrere Schichten Tinte (z. B. Trockentinte, allgemein als Toner bekannt) oder anderen Klebstoff umfassen. In einigen Ausführungsformen wird leitfähiges Material nur dem Abschnitt des gedruckten Mediums hinzugefügt, der in die Leiterbahn umgewandelt werden soll.
Die vorliegende Offenbarung umfasst ein Verfahren, bei dem ein leitfähiges Material, z. B. pulverförmiges leitfähiges Material, z. B. Graphit oder Graphen, mit Wärme und Druck an einen xerographischen Druck gebunden wird, um elektrisch leitfähige Bahnen zu erzeugen. Dieses Verfahren ermöglicht eine kostengünstige Herstellung von gedruckten elektrisch leitfähigen Schaltungen. In einigen Ausführungsformen ist das leitfähige Material mit einem Thermoplast (z. B. Toner) und/oder einem Klebstoff verbunden.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der Offenbarung im Hinblick auf die Zeichnungen und die beiliegenden Ansprüche leicht ersichtlich.
Figurenliste
Verschiedene Ausführungsformen sind lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen offenbart, in denen entsprechende Bezugszeichen entsprechende Teile bezeichnen, in denen:

1 eine perspektivische Ansicht eines bedruckbaren Mediums ist;
2 eine Querschnittsansicht des bedruckbaren Mediums ist, die im Allgemeinen entlang der Leitung 2-2 in 1 aufgenommen ist;
3 eine Querschnittsansicht des in 2 dargestellten bedruckbaren Mediums ist, bei dem leitfähiges Material hinzugefügt wurde;
4 eine Querschnittsansicht des in 3 dargestellten bedruckbaren Mediums ist, auf dem eine Wärmepresse aufgebracht ist;
5 eine Querschnittsansicht des in 4 dargestellten bedruckbaren Mediums ist, auf dem eine Abstaubvorrichtung aufgebracht ist;
6 eine Querschnittsansicht des in 5 dargestellten bedruckbaren Mediums ist, worin das lose leitfähige Material entfernt ist und das feste leitfähige Material zurückbleibt;
7 eine schematische Ansicht einer Druckeinheit nach dem Stand der Technik ist;
8 eine schematische Ansicht einer Druckeinheit ist;
9 eine schematische Ansicht einer Druckeinheit ist;
10 eine schematische Ansicht einer Druckeinheit ist; und
11 eine Draufsicht auf ein Etikett ist, das sowohl einen Druckvorlagenbereich als auch einen Leiterbahnbereich einschließt, die unter Verwendung eines Verfahrens der vorliegenden Offenbarung gebildet werden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Zu Beginn sollte verstanden werden, dass gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Zeichnungsansichten gleiche oder funktional ähnliche, strukturelle Elemente kennzeichnen. Es versteht sich, dass die Ansprüche nicht auf die offenbarten Gesichtspunkte beschränkt sind.
Ferner versteht es sich, dass diese Offenbarung nicht auf die beschriebene bestimmte Methodik, Materialien und Modifikationen beschränkt ist und als solche natürlich variieren kann. Es versteht sich auch, dass die hier verwendete Terminologie nur dem Zweck der Beschreibung bestimmter Gesichtspunkte dient und den Schutzumfang der Ansprüche nicht einschränken soll.
Sofern nicht anders definiert, haben alle technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung wie allgemein einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, das diese Offenbarung betrifft, bekannt ist. Es versteht sich, dass beliebige Verfahren, Vorrichtungen oder Materialien, die den hierin beschriebenen ähnlich oder äquivalent sind, in der Praxis oder dem Testen der beispielhaften Ausführungsformen verwendet werden können. Die Anordnung der vorliegenden Offenbarung könnte durch Hydraulik, Elektronik, Pneumatik und/oder Federn angetrieben werden.
Es versteht sich, dass der Begriff „im Wesentlichen“ synonym ist mit Begriffen wie „fast“, „nahezu“, „ungefähr“, „etwa“, „um“, „angrenzend an“, „nahe“, „wesentlich“, „in der Nachbarschaft von“, „in der Nähe von“ usw., und solche Begriffe können austauschbar verwendet werden, wie sie in der Beschreibung und in den Ansprüchen erscheinen. Es versteht sich, dass der Begriff „nahe“ synonym ist mit Begriffen wie „in der Nähe“, „nahe“, „angrenzend“, „benachbart“, „unmittelbar“, „anliegend“ usw., und dass solche Begriffe austauschbar verwendet werden können, wie sie in der Beschreibung und den Ansprüchen erscheinen. Der Begriff „etwa“ soll Werte innerhalb von zehn Prozent des festgelegten Wertes bedeuten.
Es versteht sich, dass die Verwendung von „oder“ in der vorliegenden Anmeldung sich auf eine „nicht ausschließliche“ Anordnung bezieht, sofern nicht anders angegeben. Wenn zum Beispiel die Aussage „Punkt x ist A oder B“ lautet, so kann dies eine der folgenden Bedeutungen haben: (1) Punkt x ist nur das eine oder das andere von A und B; (2) Punkt x ist sowohl A als auch B. Alternativ gesagt, wird das Wort „oder“ nicht verwendet, um eine „Exklusiv-oder“-Anordnung zu definieren. Zum Beispiel würde eine „Exklusiv-oder“-Anordnung für die Aussage „Punkt x ist A oder B“ erfordern, dass x nur eines von A und B sein kann. Darüber hinaus soll „und/oder“, wie hierin verwendet, eine grammatikalische Konjunktion bedeuten, die verwendet wird, um anzuzeigen, dass eines oder mehrere der rezitierten Elemente oder Bedingungen eingeschlossen sein oder auftreten können. Zum Beispiel ist eine Vorrichtung, die ein erstes Element, ein zweites Element und/oder ein drittes Element umfasst, dazu bestimmt, als eine der folgenden strukturellen Anordnungen ausgelegt zu werden: eine Vorrichtung, die ein erstes Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein zweites Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein drittes Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein erstes Element und ein zweites Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein erstes Element und ein drittes Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element umfasst; oder eine Vorrichtung, die ein zweites Element und ein drittes Element umfasst.
Darüber hinaus sollen die hier verwendeten Ausdrücke „umfasst mindestens eines von“ und „umfassend mindestens eines von“ in Kombination mit einem System oder Element bedeuten, dass das System oder Element eines oder mehrere der Elemente einschließt, die nach dem Satz genannt werden. Zum Beispiel eine Vorrichtung, die mindestens eines der folgenden Elemente umfasst: ein erstes Element; ein zweites Element; und, ein drittes Element, ist als eine der folgenden strukturellen Anordnungen zu verstehen: eine Vorrichtung, die ein erstes Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein zweites Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein drittes Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein erstes Element und ein zweites Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein erstes Element und ein drittes Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element umfasst; oder eine Vorrichtung, die ein zweites Element und ein drittes Element umfasst. Eine ähnliche Auslegung ist beabsichtigt, wenn der Ausdruck „verwendet in mindestens einem von:“ hierin verwendet wird. Darüber hinaus soll „und/oder“, wie hierin verwendet, eine grammatikalische Konjunktion bedeuten, die verwendet wird, um anzuzeigen, dass eines oder mehrere der rezitierten Elemente oder Bedingungen eingeschlossen sein oder auftreten können. Zum Beispiel ist eine Vorrichtung, die ein erstes Element, ein zweites Element und/oder ein drittes Element umfasst, dazu bestimmt, als eine der folgenden strukturellen Anordnungen ausgelegt zu werden: eine Vorrichtung, die ein erstes Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein zweites Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein drittes Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein erstes Element und ein zweites Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein erstes Element und ein drittes Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element umfasst; oder eine Vorrichtung, die ein zweites Element und ein drittes Element umfasst.
Mit „Prozessrichtung“, wie hierin verwendet, ist hier die Richtung gemeint, in der Printmedien durch das System laufen, während mit „prozessübergreifender Richtung“ die Richtung senkrecht zur Prozessrichtung gemeint ist. Darüber hinaus umschließen die hierin verwendeten Begriffe „Drucker“, „Druckersystem“, „Drucksystem“, „Druckervorrichtung“ und „Druckvorrichtung“ jede beliebige Vorrichtung, wie einen Digitalkopierer, eine Buchherstellungsmaschine, ein Faxgerät, eine Multifunktionsmaschine usw., die eine Druckausgabefunktion für einen beliebigen Zweck ausführt. Zusätzlich beziehen sich „Bahn“, „Substrat“ und „bedruckbares Substrat“, wie hierin verwendet, z. B. auf Papier, Transparente, Pergament, Folie, Gewebe, Kunststoff, Fotopapier oder andere beschichtete oder nicht beschichtete Substratmedien in Form einer Bahn, auf der Informationen oder Markierungen visualisiert und/oder reproduziert werden können. Wie hierin verwendet, soll der Begriff „Durchschnitt“ so ausgelegt werden, dass er jede Berechnung einschließt, bei der ein Ergebnisdatensatz oder eine Entscheidung auf der Grundlage einer Vielzahl von Eingabedaten erhalten wird, die gewichtete Durchschnittswerte, Ja- oder Nein-Entscheidungen auf der Grundlage von rollierenden Eingaben usw. einschließen können, aber nicht darauf beschränkt sind.
Wie hierin verwendet, soll „Verschmelzen“ in Bezug auf Trockentinte, wie Toner, die Zufuhr von Wärmeenergie und/oder Druck bedeuten, wodurch die aufgebrachten Partikel der Trockentinte (Toner) leicht verflüssigt werden, was wiederum bewirkt, dass sie an einer Oberfläche haften.
Unter Bezugnahme nun auf die Figuren, ist 1 eine perspektivische Ansicht des bedruckbaren Mediums 10. 2 ist eine Querschnittsansicht des bedruckbaren Meduims 10, die im Allgemeinen entlang der Leitung 2-2 in 1 aufgenommen ist. Die folgende Beschreibung sollte im Hinblick auf die 1 und 2 gelesen werden.
Das bedruckbare Medium 10 umfasst das Substrat 20 und ein darauf angeordnetes Klebematerial, z. B. Trockentinte, die in üblicher Verwendung auch Toner genannt wird. Zum Beispiel, und wie gezeigt, ist die Trockentinte 30 linear auf dem Substrat angeordnet 20 und Trockentinte 40 ist krummlinig auf dem Substrat angeordnet. Das Substrat 20 umfasst die obere Oberfläche 22 und die untere Oberfläche 24. In einigen Ausführungsformen umfasst das Substrat 20 Papier. Es versteht sich jedoch, dass das Substrat 20 jedes Material umfassen kann, das für die Verschmelzung mit einer Trockentinte (z. B. Toner) geeignet ist, z. B. Transparente, Pergament, Folie, Gewebe, Kunststoff, Vinyl, Polyester, Fotopapier oder andere beschichtete oder unbeschichtete Substratmedien in Form einer Bahn, auf der Informationen oder Markierungen visualisiert und/oder reproduziert werden können, und dass diese Offenbarung nicht nur auf die Verwendung von Papier beschränkt sein sollte. Trockentinte wird dem Substrat 20 zugegeben, insbesondere der oberen Oberfläche 22, wie es im Stand der Technik durch Xerographie bekannt ist. Die Verwendung eines xerografischen Druckers ermöglicht die schnelle und präzise Zugabe der Trockentinte zum Substrat 20 für eine spezifische geometrische Anordnung. Für die Zwecke dieser Offenbarung ist die Trockentinte 30 als lineare Leitung und die Trockentinte 40 ist als gekrümmte Leitung angeordnet; Die Trockentinte kann jedoch auf einem Substrat 20 in jedem gewünschten Muster, jeder gewünschten Form, Geometrie usw. angeordnet und mit diesem verschmolzen werden. Darüber hinaus versteht es sich, dass Trockentinte 30 und 40 eine oder mehrere Schichten von Trockentinte umfassen kann. Beispielsweise kann Trockentinte 30 drei übereinander gedruckte/geschichtete Schichten von Trockentinte umfassen. Eine solche Anordnung ermöglicht eine größere Materialhöhe (z. B. einen größeren Tonerstapel) und führt zu einer besseren Haftung des hinzugefügten leitfähigen Materials, wie im Folgenden näher erläutert wird.
Nachdem Trockentinte 30 und 40 dem Substrat 20 zugegeben wurde, findet eine Verschmelzung statt (d. h. Trockentinte 30 und 40 wird mit der oberen Oberfläche 22 verschmolzen). Wie in 2 dargestellt, umfasst die verschmolzene Trockentinte 30 einen oberen Abschnitt 32 und einen unteren Abschnitt 34, wobei der untere Abschnitt 34 in der Nähe der oberen Oberfläche 22 angeordnet ist, an dieser anliegt und/oder mit dieser verschmolzen ist. Verschmolzene Trockentinte 40 umfasst einen oberen Abschnitt 42 und einen unteren Abschnitt 44, wobei der untere Abschnitt 44 in der Nähe der oberen Oberfläche 22 angeordnet ist, an dieser anliegt und/oder mit dieser verschmolzen ist. In einigen Ausführungsformen, und wie zuvor erwähnt, kann Trockentinte Toner umfassen; Es versteht sich jedoch, dass Trockentinte jeden bedruckbaren Klebstoff umfassen oder durch einen solchen ersetzt werden kann. Während die vorliegende Offenbarung die Verwendung eines xerografischen Druckers (z. B. des XEROX® IGEN® Druckers) zum Aufbringen der Trockentinte auf das Substrat 20 vorsieht, versteht es sich darüber hinaus, dass in einigen Ausführungsformen ein Tintenstrahldrucker oder ein anderer geeigneter Drucker verwendet werden kann, um ein Klebematerial (z. B. ein Material, das in der Lage ist, ein leitfähiges Material zu verkleben) schnell und präzise auf ein Substrat 20 aufzubringen.
3 ist eine Querschnittsansicht des bedruckbaren Mediums 10, dem pulverförmiges oder weiches leitfähiges Material 52 zugegeben wurde. Mit „weich“ ist gemeint, dass das leitfähige Material nicht mit Trockentinte 30 oder 40 verbunden oder verschmolzen wurde und es sich dennoch leicht vom bedruckbaren Medium 10 entfernen lässt (z. B. durch Wegblasen oder Wegbürsten). Pulverförmiges leitfähiges Material 52 kann z. B. Graphit oder Graphen umfassen. Es ist zu verstehen, dass leitfähiges Material 52 jedes leitfähige Material umfassen kann, das geeignet ist, auf ein bedruckbares Medium 10 aufgebracht und mit Trockentinte 30 und 40 verbunden zu werden, um elektrisch leitfähige Bahnen zu erzeugen (z. B. Lot in pulverförmiger Form). In einigen Ausführungsformen umfassen die Partikel aus pulverförmigem leitfähigen Material 52 eine sphärische Geometrie; Es kann jedoch jede geeignete Partikelform verwendet werden, z. B. längliche Partikelform oder Flocken, die übereinander geschichtet sind. Es versteht sich, dass es wichtig ist, dass leitfähiges Material 52 nach dem Verbinden eine elektrisch leitfähige Bahn bildet und dass Trockentinte 30 und/oder 40 keine Diskontinuität zwischen den Partikeln des leitfähigen Materials 52 erzeugt, die die Leitfähigkeit dort hindurch beeinträchtigt. Leitfähiges Material 52 kann bedruckbarem Medium 10 unter Verwendung beliebiger Mittel zugegeben werden, die geeignet sind, Trockentinte 30 und Trockentinte 40 angemessen abzudecken, sodass eine elektrisch leitfähige Bahn entsteht. Beispielsweise kann leitfähiges Material 52 über einen Applikator dem bedruckbaren Medium 10 zugegeben werden, wodurch ein kontinuierlicher oder halbkontinuierlicher Fall von leitfähigem Material, ähnlich dem eines Wasserfalls (z. B. eines Cascadors), bereitgestellt wird. In einigen Ausführungsformen bringt der Applikator leitfähiges Material 52 auf das bedruckbare Medium 10 durch Besprühen und/oder Verteilen auf der oberen Oberfläche 22 und den oberen Abschnitten 32 und 42 auf. In einigen Ausführungsformen wird das bedruckbare Medium 10 in ein Bett aus leitfähigem Material 52 eingetaucht oder zumindest teilweise untergetaucht (d. h. bedruckbares Medium 10 wird nach unten verschoben, wobei die Oberfläche 22 in ein Becken oder eine Schale aus leitfähigem Material 52 gedrückt wird).
4 ist eine Querschnittsansicht des bedruckbaren Mediums 10, auf dem die Wärmepresse 60 aufgebracht wird. Wie gezeigt, ist leitfähiges Material 52 auf bedruckbares Medium 10 aufgebracht worden und bildet eine Schicht, die mindestens den oberen Abschnitt 32 und den oberen Abschnitt 42 bedeckt und auch mindestens einen Abschnitt der oberen Oberfläche 22 bedecken kann. Nachdem eine ausreichende Schicht aus pulverförmigem oder weichem leitfähigem Material 52 auf bedruckbares Medium 10 (wie in 4) aufgebracht wurde, wird die Wärmepresse 60 darauf aufgebracht. Insbesondere wird die Wärmepresse 60 in Pfeilrichtung A verschoben, um Druck und Wärme auf das bedruckbare Medium 10 und das leitfähige Material 52 aufzubringen. In einigen Ausführungsformen bringt die Wärmepresse 60 380 Grad Fahrenheit auf bedruckbares Medium 10 und leitfähiges Material 52 bei mäßigem Druck 60 Sekunden lang auf. Es versteht sich, dass beliebige Mittel zum Aufbringen von Wärme und Druck auf das bedruckbare Medium 10 und leitfähiges Material 52 verwendet werden können, z. B. Walzen, die zur Verschmelzung verwendet werden, wie im Folgenden ausführlicher erläutert wird. Die mit einer Wärmepresse 60 aufgebrachte Wärme bewirkt, dass sich die Trockentinte 30 und die Trockentinte 40 zumindest teilweise verflüssigt und haftend oder klebrig wird. Gleichzeitig bewirkt der von der Wärmepresse 60 aufgebrachte Druck, dass sich leitfähiges Material 52 mit der Trockentinte 30 und der Trockentinte 40 verbindet, verklebt und/oder verschmilzt, insbesondere mit dem oberen Abschnitt 32 bzw. dem oberen Abschnitt 42.
5 ist eine Querschnittsansicht eines bedruckbaren Mediums 10, auf das eine Abstaubvorrichtung 70 aufgebracht wird. Nachdem die Wärmepresse 60 ausreichend lange Wärme und Druck auf das bedruckbare Medium 10 aufgetragen hat, wird die Wärmepresse 60 entfernt, woraufhin die Trockentinte 30 und 40 in einen festen Zustand zurückkehrt (d. h. die Trockentinte 30 und 40 ist nicht mehr haftend oder klebrig). Wie gezeigt, wird festes leitfähiges Material 54 mit dem oberen Abschnitt 32 der Trockentinte 30 verbunden, verklebt und/oder verschmolzen, und festes leitfähiges Material 56 wird mit dem oberen Abschnitt 42 der Trockentinte 40 verbunden, verklebt und/oder verschmolzen. Ebenfalls übrig bleibt pulverförmiges oder weiches leitfähiges Material 52, das zumindest teilweise auf der Oberfläche 22 angeordnet ist. Pulverförmiges leitfähiges Material 52 befindet sich immer noch in einem „losen“ oder ungebundenen/unverschmolzenen Zustand, da es nicht in der Nähe oder über der Trockentinte angeordnet war. Die Abstaubvorrichtung 70 wird verwendet, um das lose pulverförmige leitfähige Material 52 von der Oberfläche 22 zu entfernen. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Abstaubvorrichtung 70 ein Gebläse, das einen Gasstrom z. B. in Pfeilrichtung B auf das bedruckbare Medium aufbringt, um pulverförmiges leitfähiges Material 52 von der Oberfläche 22 „wegzublasen“. In einigen Ausführungsformen umfasst die Abstaubvorrichtung 70 einen mechanischen Arm mit einer Bürste, die pulverförmiges leitfähiges Material 52 von der Oberfläche 22 „fegt“. In einigen Ausführungsformen bringt die Abstaubvorrichtung 70 akustische Schwingungen auf das bedruckbare Medium 10 auf, um pulverförmiges leitfähiges Material von der Oberfläche 22 zu entfernen.
6 ist eine Querschnittsansicht des bedruckbaren Mediums 10, wobei pulverförmiges leitfähiges Material 52 entfernt wurde und festes leitfähiges Material 54 und 56 zurückbleibt. Nachdem die Abstaubvorrichtung 70 pulverförmiges leitfähiges Material 52 von der Oberfläche 22 des Substrats 20 entfernt hat, bleibt festes leitfähiges Material 54 zurück, da es mit dem oberen Abschnitt 32 der Trockentinte verbunden ist, und das leitfähige Material 56 bleibt zurück, da es mit dem oberen Abschnitt 42 der Trockentinte verbunden ist. Festes leitfähiges Material 54 ist eine elektrisch leitfähige Bahn und festes leitfähiges Material 56 ist eine elektrisch leitfähige Bahn. Es versteht sich, dass das hierin beschriebene Verfahren zum „Drucken“ eines RFID-Etiketts oder einer RFID-Antenne verwendet werden kann. In einigen Ausführungsformen können Leiterbahnen, die durch das hier beschriebene Verfahren gebildet werden, zur Stromversorgung von LEDs verwendet werden, die auf einem Substrat 20 auf leitfähigem Material 54 und/oder 56 montiert sind. In einigen Ausführungsformen kann das hier beschriebene Verfahren zum Drucken von Etiketten für Produkte oder zum Drucken von Etiketten auf Produkte verwendet werden, wobei mindestens ein Abschnitt dieses Etiketts festes leitfähiges Material umfasst (d. h. ein gedrucktes Etikett, von dem ein Abschnitt eine RFID/RFID-Antenne bildet), wie im Folgenden in Bezug auf 11 ausführlicher beschrieben wird.
7 ist eine schematische Ansicht einer Druckeinheit 90 nach dem Stand der Technik. Bei der Druckeinheit 90 kann es sich z. B. um einen XEROX® IGEN® Drucker handeln, wie er in den US-Patentanmeldungen Nr. 16/180.713 , 16/180.762 und 16/180.813 beschrieben ist, die hierin durch Verweis in ihrer Gesamtheit aufgenommen werden. Im Allgemeinen umfasst die Druckeinheit 90 das Zuführmodul 100, den Druckmaschinenturm, das Schmelzfixiereinheit-Modul 130 und das Ausgabemodul. Das Substrat oder bedruckbare Medium, z. B. bedruckbares Medium 10, durchläuft die Druckeinheit 90 in der durch Pfeil C angegebenen Prozessrichtung.
Der Druckmaschinenturm 110 umfasst einen oder mehrere Trockentintenspender, z. B. Trockentintenspender 116, 118, 120, und 122, sowie einen Übertragungsriemen 114. Einige Ausführungsformen, z. B. Ausführungsformen, die die Bilderzeugung durch eine Trockentinte einschließen, können von Drucksystemen profitieren, die eine so genannte Akustische Übertragsunterstützungsvorrichtung (ATA-Vorrichtung) einschließen. Ein Fachmann wird erkennen, dass Drucksysteme, die einen flexiblen Riemen verwenden, um ein Bild darauf zu erzeugen und dieses Bild anschließend vom flexiblen Riemen auf Druckmedien zu übertragen, manchmal eine oder mehrere ATA-Vorrichtungen einschließen. ATA-Vorrichtungen verwenden akustische Energie, um die Trockentinte, z. B. Toner, vom Riemen auf das Druckmedium zu treiben. Somit unterstützt in einigen Ausführungsformen eine ATA-Vorrichtung, eine solche ATA-Vorrichtung 112, die Übertragung einer Trockentinte von einem Riemen auf das verformbare Druckmaterial, sodass kein direkter Kontakt zwischen dem Riemen und dem verformbaren Material erforderlich ist. Es versteht sich, dass eine derartige Anordnung Bilddefekte minimieren und dadurch die Bildqualität erhöhen kann. Es versteht sich jedoch auch, dass die konventionelle Übertragung von Tinten- oder Markierungsmaterial von einer Trommel oder einem anderen festen Gegenstand möglich ist.
Das Schmelzfixiereinheit-Modul 130 umfasst die Schmelzfixiereinheit 132. Die Schmelzfixiereinheit 132 bringt Wärme und Druck auf das bedruckbare Medium 10 auf, um Trockentinte 30 und/oder 40 mit dem Substrat 20 zu verschmelzen. In einigen Ausführungsformen umfasst die Schmelzfixiereinheit 132 zwei Walzen, durch das bedruckbare Medium 10 hindurchgeführt werden.
Das Zuführmodul 100 führt das Substrat in den Druckmaschinenturm 110 ein. Der Druckmaschinenturm 110 und das Schmelzfixiereinheit-Modul 130 bringen oder „drucken“ und verschmelzen Trockentinte 30 und/oder 40 auf die Oberfläche 22 des Substrats 20 auf. Das Ausgabemodul 140 stellt das fertige bedruckbare Medium zum Abruf bereit.
8 ist eine schematische Ansicht der Druckeinheit 92. Die Druckeinheit 92 umfasst im Allgemeinen das Zuführmodul 100, den Druckmaschinenturm 110, das Schmelzfixiereinheit-Modul 130 und das Nachbearbeitungsmodul 150. In einigen Ausführungsformen umfasst die Druckeinheit 92 ferner ein Ausgabemodul, z. B. das Ausgabemodul 140. In der gezeigten Ausführungsform erfolgt das Verfahren zur Herstellung gedruckter elektrisch leitfähiger Bahnen im Nachbearbeitungsmodul 150. Das Zuführmodul 100 führt das Substrat 20 in den Druckmaschinenturm 110, der die Trockentinte 30 und/oder 40 auf die obere Oberfläche 22 aufbringt. Anschließend wird das Substrat 20 mit unverschmolzener Trockentinte 30 und/oder 40 in Prozessrichtung C der Schmelzfixiereinheit 130 zugeführt, wobei Trockentinte 30 und/oder 40 über eine Schmelzfixiereinheit 132 mit dem Substrat 20 verschmolzen wird, um das bedruckbare Medium 10 zu bilden. Das bedruckbare Medium 10 geht dann entweder automatisch oder manuell in das Nachbearbeitungsmodul 150 über. Im Nachbearbeitungsmodul 150 wird mit dem Applikator 50 pulverförmiges oder weiches leitfähiges Material 52 auf das bedruckbare Medium 10 aufgebracht. Die Wärmepresse 60 bringt dann Wärme und Druck auf das bedruckbare Medium 110 mit darauf befindlichem leitfähigem Material 52 auf. Leitfähiges Material 52 verbindet sich mit der Trockentinte 30 und/oder 40, um festes leitfähiges Material 54 und/oder 56 zu bilden und elektrisch leitfähige Bahnen zu erzeugen. Die Abstaubvorrichtung 70 entfernt dann das verbleibende pulverförmige oder weiche leitfähige Material 52.
9 ist eine schematische Ansicht der Druckeinheit 96. Die Druckeinheit 96 umfasst im Allgemeinen das Zuführmodul 100, den Druckmaschinenturm 110, das Schmelzfixiereinheit-Modul 130 und das Modul 170. In einigen Ausführungsformen umfasst die Druckeinheit 96 ferner ein Ausgabemodul, z. B. das Ausgabemodul 140. In der gezeigten Ausführungsform erfolgt das Verfahren zur Herstellung gedruckter elektrisch leitfähiger Bahnen im Modul 170. In einigen Ausführungsformen können die Komponenten des Moduls 170 innerhalb eines Druckers so verteilt sein, dass das Verfahren zur Herstellung gedruckter elektrisch leitfähiger Bahnen im Zuführmodul 130 und Ausgabemodul 140 erfolgt. Zum Beispiel kann der Applikator 50 im Schmelzfixiereinheit-Modul 130 gleich nach der Schmelzfixiereinheit 132 und der Abstaubvorrichtung 70 im Ausgabemodul 140 angeordnet werden. Das Zuführmodul 100 führt das Substrat 20 in den Druckmaschinenturm 110, der die Trockentinte 30 und/oder 40 auf die obere Oberfläche 22 aufbringt. Anschließend wird das Substrat 20 mit unverschmolzener Trockentinte 30 und/oder 40 in Prozessrichtung C der Schmelzfixiereinheit 130 zugeführt, wobei Trockentinte 30 und/oder 40 über eine Schmelzfixiereinheit 132 mit dem Substrat 20 verschmolzen wird, um das bedruckbare Medium 10 zu bilden. Unmittelbar nach der Verschmelzung wird das bedruckbare Medium 10 zum Modul 170 geführt, wobei der Applikator 50 pulverförmiges oder weiches leitfähiges Material 52 auf das bedruckbare Medium 10 aufbringt. Weiches leitfähiges Material 52 haftet an der noch klebrigen/teilweise verflüssigten Trockentinte und verbindet sich mit ihr, bildet festes leitfähiges Material 54 und/oder 56 und erzeugt elektrisch leitfähige Bahnen. Die Abstaubvorrichtung 70 entfernt dann das verbleibende pulverförmige oder weiche leitfähige Material 52.
10 ist eine schematische Ansicht der Druckeinheit 98. Die Druckeinheit 98 umfasst im Allgemeinen das Zuführmodul 100, den Druckmaschinenturm 110, das Modul 160 und das Schmelzfixiereinheit-Modul 130. In einigen Ausführungsformen umfasst die Druckeinheit ferner ein Ausgabemodul, z. B. das Ausgabemodul 140. In der gezeigten Ausführungsform erfolgt das Verfahren zur Herstellung gedruckter elektrisch leitfähiger Bahnen im Modul 160. Das Zuführmodul 100 führt das Substrat 20 in den Druckmaschinenturm 110, der die Trockentinte 30 und/oder 40 auf die obere Oberfläche 22 aufbringt. Das Substrat 20 mit unverschmolzener Trockentinte 30 und/oder 40 wird dann in das Modul 160 eingeführt, in dem über den Vorwärmer 162 Wärme aufgebracht wird. Der Vorwärmer 162 kann z. B. ein Heizstrahler sein. Mit dem Applikator 50 wird dann pulverförmiges oder weiches leitfähiges Material 52 auf das bedruckbare Medium 10 aufgebracht, das auf der vorgewärmten und somit klebrigen/haftenden Trockentinte 30 und/oder 40 haftet. Die Abstaubvorrichtung 70 entfernt dann das pulverförmige oder weiche leitfähige Material 52, das nicht an der klebrigen/haftenden Trockentinte 30 und/oder 40 haftet. Anschließend wird das vorgewärmte Substrat 20 mit unverschmolzener Trockentinte 30 und/oder 40 und aufgetragenem pulverförmigem oder weichem leitfähigem Material 52 in Prozessrichtung C dem Schmelzfixiereinheit-Modul 130 zugeführt. Dann bringt die Schmelzfixiereinheit 132 (oder eine Wärmepresse) Wärme und Druck auf das bedruckbare Medium 110 mit leitfähigem Material auf, das an der Trockentinte 30 und/oder 40 haftet. Das leitfähige Material 52 verbindet sich mit der Trockentinte 30 und/oder 40, und gleichzeitig verschmilzt die Trockentinte 30 und/oder 40 mit dem Substrat 20, welches festes leitfähiges Material 54 und/oder 56 bildet und elektrisch leitfähige Bahnen erzeugt. In der in 10 gezeigten Ausführungsform können bei diesem Verfahren zur Herstellung gedruckter elektrisch leitfähiger Bahnen pulverförmige leitfähige Materialien (z. B. Graphit, Graphen usw.) verwendet werden, die nicht operativ zum Schmelzen angeordnet sind, oder leitfähige Materialien, die zum Schmelzen angeordnet sind (z. B. pulverförmiges Lot). Bei einem leitfähigen Material z. B., das zum Schmelzen angeordnet ist: wird das leitfähige Material in pulverförmiger Form auf das bedruckbare Medium 10 aufgebracht und haftet an der haftenden Trockentinte. Sämtliches leitfähiges Material, das nicht an der Trockentinte haftet, wird vor der Wärmeanwendung mit einer Abstaubvorrichtung 70 entfernt. Die Schmelzfixiereinheit 132 bringt dann Wärme auf, die das leitfähige Material schmilzt und nur dort, wo die Trockentinte gedruckt wird, eine feste elektrisch leitfähige Bahn bildet. Solche Ausführungsformen können zu einer leitfähigeren Bahn führen als jene, die leitfähige Materialien verwenden, die nicht zum Schmelzen angeordnet sind.
In einigen Ausführungsformen erfolgt das Verfahren zur Herstellung gedruckter elektrisch leitfähiger Bahnen im Druckmaschinenturm 110 und in dem Schmelzfixiereinheit-Modul 130. Es versteht sich, dass die folgende Beschreibung nicht in den Zeichnungen dargestellt ist, aber leicht von einem Durchschnittsfachmann verstanden werden kann. Das Zuführmodul 100 führt das Substrat 20 in den Druckmaschinenturm 110, der die Trockentinte 30 und/oder 40 auf die obere Oberfläche 22 aufbringt. Vor dem Eintritt in das Schmelzfixiereinheit-Modul 130 wird Wärme auf das Substrat 20 mit unverschmolzener Trockentinte 30 und/oder 40 über den Vorwärmer 162 (der im Druckmaschinenturm 110 angeordnet ist) aufgebracht. Der Vorwärmer 162 kann z. B. ein Heizstrahler sein. Anschließend wird das vorgewärmte Substrat 20 mit unverschmolzener Trockentinte 30 und/oder 40 in Prozessrichtung C dem Schmelzfixiereinheit-Modul 130 zugeführt, welches den Applikator 50, die Abstaubvorrichtung 70 und die Schmelzfixiereinheit 132 einschliesst. In dem Schmelzfixiereinheit-Modul 130 wird mit dem Applikator 50 pulverförmiges oder weiches leitfähiges Material 52 auf das bedruckbare Medium 10 aufgebracht, das auf der vorgewärmten und somit klebrigen/haftenden Trockentinte 30 und/oder 40 haftet. Die Abstaubvorrichtung 70 entfernt dann das pulverförmige oder weiche leitfähige Material 52, das nicht an der klebrigen/haftenden Trockentinte 30 und/oder 40 haftet. Dann bringt die Schmelzfixiereinheit 132 (oder eine Wärmepresse) Wärme und Druck auf das bedruckbare Medium 110 mit leitfähigem Material auf, das an der Trockentinte 30 und/oder 40 haftet. Das leitfähige Material 52 verbindet sich mit der Trockentinte 30 und/oder 40, und gleichzeitig verschmilzt die Trockentinte 30 und/oder 40 mit dem Substrat 20, welches festes leitfähiges Material 54 und/oder 56 bildet und elektrisch leitfähige Bahnen erzeugt. In solchen Ausführungsformen, die denen von 10 ähnlich sind, können bei diesem Verfahren zur Herstellung gedruckter elektrisch leitfähiger Bahnen pulverförmige leitfähige Materialien (z. B. Graphit, Graphen usw.) verwendet werden, die nicht operativ zum Schmelzen angeordnet sind, oder leitfähige Materialien, die zum Schmelzen angeordnet sind (z. B. pulverförmiges Lot). Bei einem leitfähigen Material z. B., das zum Schmelzen angeordnet ist: wird das leitfähige Material in pulverförmiger Form auf das bedruckbare Medium 10 aufgebracht und haftet an der haftenden Trockentinte. Sämtliches leitfähiges Material, das nicht an der Trockentinte haftet, wird vor der Wärmeanwendung mit einer Abstaubvorrichtung 70 entfernt. Die Schmelzfixiereinheit 132 bringt dann Wärme auf, die das leitfähige Material schmilzt und nur dort, wo die Trockentinte gedruckt wird, eine feste elektrisch leitfähige Bahn bildet. Solche Ausführungsformen können zu einer leitfähigeren Bahn führen als jene, die leitfähige Materialien verwenden, die nicht zum Schmelzen angeordnet sind.
11 zeigt eine Draufsicht auf eine beispielhafte Ausführungsform eines Etiketts 200 mit sowohl einem Druckvorlagenbereich als auch einem Leiterbahnbereich, die unter Verwendung eines Verfahrens der vorliegenden Offenbarung gebildet werden. Das Etikett 200 umfasst im Allgemeinen ein Substrat 202, den Druckvorlagenbereich 210, und den Leiterbahnbereich 220. Das Etikett 200 kann mit einem beliebigen der vorstehend erläuterten Verfahren zur Herstellung gedruckter elektrisch leitfähiger Bahnen hergestellt werden. Wie gezeigt, schließt der Druckvorlagenbereich 210 die Worte „HOUSE WINE“, eine Weintraube im oberen linken Abschnitt, eine Weintraube im oberen rechten Abschnitt und die Worte „CABERNET SAUVIGNON“ auf einem dekorativen Banner ein. Der Leiterbahnbereich 220 schließt eine RFID-Antenne ein. Sowohl der Druckvorlagenbereich 210 als auch der Leiterbahnbereich 220 werden auf die gleiche Weise auf das Substrat 202 aufgetragen/gedruckt, d. h. unter Verwendung von Cyan, Magenta, Gelb und Key (CMYK)-Trockentinte aus einem Drucker (z. B. dem XEROX® IGEN® -Drucker). In einigen Ausführungsformen umfasst der Druckvorlagenbereich 210 eine einzige Schicht mit einer Farbschicht aus Trockentinte (z. B. Magenta oder Grün). In einigen Ausführungsformen kann der Leiterbahnabschnitt 220 eine oder mehrere Schichten der Trockentinte aufweisen. Beispielsweise kann der Drucker an der Stelle des Bereichs der Leiterbahnbereichs 220 eine größere Menge Trockentinte auf das Substrat 202 „abkippen“ oder aufbringen als im Druckvorlagenbereich 210. Durch das Zugeben von mehr Trockentinte in den Leiterbahnbereich 220 kann leitfähiges Material 52 besser an der Trockentinte haften. Als solches kann ein Drucker eine Schicht Magenta auf das Substrat 202 im Druckvorlagenbereich 210 und eine Schicht Cyan, eine Schicht Magenta, eine Schicht Gelb und eine Schicht Schlüssel im Leiterbahnbereich 220 zugeben. Anschließend wird leitfähiges Material 52 dem Substrat 202 zugegeben, um es mit dem Leiterbahnbereich 220 zu verbinden, wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 10 beschrieben. Das Verfahren dieser Offenbarung ermöglicht die Herstellung von Etiketten und anderen bedruckbaren Medien, die sowohl einen Druckvorlagenbereich als auch einen Leiterbahnbereich einschließen, wodurch eine einfache Produktion mittels eines Druckers ermöglicht wird.
In einigen Ausführungsformen eines typischen Farbdrucksystems ist jede der vier CMYK-Entwicklungseinheiten (oder Trockentintenspender) 116, 118, 120 und 122 in der Lage, auf einer bestimmten kleinen Fläche in einem Druckbild eine Trockentintenabdeckung von 0-100 % zu erzielen, je nach dem gewünschten Druckbild. Als solches könnte für ein Vollfarbbild eine gegebene kleine Fläche theoretisch 400 % Trockentintenabdeckung erhalten, d. h. 100 % Trockentintenabdeckung von jeder der CMYK-Entwicklungseinheiten 116, 118, 120 und 122 kombiniert. In der Praxis ist jedoch beim Drucken typischer gewünschter Bilder die maximale Trockentintenabdeckung auf einer beliebigen Fläche in einem Bild viel geringer als die physikalische maximale Trockentintenabdeckung von 400 %. Bei den meisten Kundenbildern würde ein starker Auftrag von Trockentinte eine Gesamtdeckung von etwa 200 % Trockentintendeckung (von allen CMYK-Entwicklungseinheiten zusammen) ergeben. Ferner wird in einigen Ausführungsformen die maximale Trockentintenbedeckung für eine gegebene kleine Fläche eines Bildes durch Hardware und/oder Software auf einen Cutoff-Grenzwert von 270 % festgelegt. Ein Grund für diese Cutoff-Grenze ist die Vermeidung von physischen Belastungen, da diese eine allgemeine Verunreinigung verursachen würden, auf der Schmelzfixiereinheit 132.
Im Gegensatz dazu spielt in der vorliegenden Offenbarung das Aussehen der den leitfähigen Flächen entsprechenden Trockentinte, z. B. Leiterbahnbereich 220, keine Rolle. Zusätzlich kann die Schmelzfixiereinheit 132 und deren entsprechende Modul spezielle Bypässe oder Modifikationen umfassen, sodass die Gesamtdeckung der Trockentinte für den Auftrag geeignet gemacht werden kann (d. h. um sicherzustellen, dass die Schmelzfixiereinheit 132 nicht beschädigt wird). In einem solchen Fall könnte für den Leiterbahnbereich 220 eine relativ schwere und sonst sogar unerwünschte Gesamttrockentintendeckung gewählt werden. In einigen Ausführungsformen lässt sich feststellen, dass eine für das Aufbringen von pulverförmigem leitfähigem Material 52 zur Erzeugung einer Leiterbahn (z. B. leitfähiges Material 54 und/oder 56) ausreichende Gesamttrockentintendeckung eine Gesamttrockentintendeckung von größer oder gleich 300 % sein könnte. Diese hohen Trockentintendeckungen könnten über bekannte Bilddateiformate oder Kanäle, wie PDF, gesteuert werden. Darüber hinaus könnten Bilddaten und Befehle zur Erzeugung von Leiterbahnen im gleichen Datenstrom mit Bilddaten zum Drucken von regulären Bildern für die menschliche Betrachtung kombiniert werden. Zum Beispiel, und wie in 11 dargestellt, umfasst das Etikett 200, das mit demselben Datenstrom gedruckt werden könnte, den Druckvorlagenbereich 210 und den Leiterbahnbereich 220.
Es versteht sich, dass verschiedene Gesichtspunkte der vorstehenden Offenbarung und anderer Merkmale und Funktionen oder Alternativen davon zu vielen anderen Systemen oder Anwendungen sinnvoll kombiniert werden können. Von Fachleuten können nachträglich verschiedene gegenwärtig unvorhergesehene oder unerwartete Alternativen, Modifikationen, Variationen oder Verbesserungen darin vorgenommen werden, die ebenfalls durch die folgenden Ansprüche eingeschlossen sein sollen.
Bezugszeichenliste

10: Bedruckbare Medien
20: Substrat
22: Obere Oberfläche
24: Untere Oberfläche
30: Trockentinte
32: Oberer Abschnitt
34: Unterer Abschnitt
40: Trockentinte
42: Oberer Abschnitt
44: Unterer Abschnitt
50: Applikator
52: Leitfähiges Material (Pulver)
54: Leitfähiges Material (fest)
56: Leitfähiges Material (fest)
60: Wärmepresse
70: Abstaubvorrichtung
90: Druckeinheit
92: Druckeinheit
96: Druckeinheit
98: Druckeinheit
100: Zuführmodul
110: Druckmaschinenturm
112: Akustische Übertragsunterstützungsvorrichtung (ATA-Vorrichtung)
114: Übertragungsriemen
116: Trockentintenspender
118: Trockentintenspender
120: Trockentintenspender
122: Trockentintenspender
130: Schmelzfixiereinheit-Modul
132: Schmelzfixiereinheit
140: Ausgabemodul
150: Post-Prozess-Modul
160: Modul
162: Vorwärmer
170: Modul
200: Etikett
210: Bereich
220: Bereich
A: Pfeil
B: Pfeil
C: Pfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 16/180713 [0033]
US 16/180762 [0033]
US 16/180813 [0033]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Leitung, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Substrats; Drucken einer ersten Schicht auf das Substrat; Aufbringen eines pulverförmigen leitfähigen Materials auf die erste Schicht; und Verbinden des pulverförmigen leitfähigen Materials mit der ersten Schicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Druckens einer ersten Schicht auf dem Substrat umfasst: Aufbringen einer Trockentinte auf das Substrat; und Verschmelzen der Trockentinte mit dem Substrat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Druckens einer ersten Schicht auf dem Substrat umfasst: Aufbringen einer Trockentinte auf das Substrat.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend, nach dem Schritt des Druckens einer ersten Schicht auf das Substrat: Vorerwärmen der Trockentinte.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend, nach dem Schritt des Aufbringens eines pulverförmigen leitfähigen Materials auf die erste Schicht: Entfernen von losem pulverförmigen leitfähigen Material von dem Substrat.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Entfernen von losem pulverförmigen leitfähigen Material von dem Substrat.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, nach dem Schritt des Verschmelzens des pulverförmigen leitfähigen Materials mit der ersten Schicht: Entfernen von losem pulverförmigen leitfähigen Material von dem Substrat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Verbindens des pulverförmigen leitfähigen Materials mit der ersten Schicht umfasst: Aufbringen von Wärme auf die erste Schicht; und Aufbringen von Druck auf das pulverförmige leitfähige Material und die erste Schicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Verbindens des pulverförmigen leitfähigen Materials mit der ersten Schicht umfasst: Aufbringen von Wärme auf das pulverförmige leitfähige Material und die erste Schicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren zumindest teilweise in einer Druckeinheit erfolgt.
Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Leitung, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Substrats; Drucken einer ersten Schicht auf das Substrat; Aufbringen eines pulverförmigen leitfähigen Materials auf die erste Schicht; und Entfernen von losem pulverförmigen leitfähigen Material von dem Substrat.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Druckens einer ersten Schicht auf dem Substrat umfasst: Aufbringen einer Trockentinte auf das Substrat; und Verschmelzen der Trockentinte mit dem Substrat.
Modul zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Leitung, wobei das Modul operativ angeordnet ist, um mit einer Druckeinheit zusammenzuarbeiten, wobei das Modul umfasst: einen Applikator zum Aufbringen eines pulverförmigen leitfähigen Materials auf ein bedruckbares Medium, wobei das bedruckbare Medium ein Substrat mit einer bedruckten Schicht umfasst; eine Wärmepresse, die operativ so angeordnet ist, dass sie das pulverförmige leitfähige Material mit der bedruckten Schicht verbindet; und eine Abstaubvorrichtung, die operativ so angeordnet ist, dass sie nicht verbundenes pulverförmiges leitfähiges Material von dem bedruckbaren Medium entfernt.
Modul nach Anspruch 13, das ferner einen Erhitzer umfasst, der so angeordnet ist, dass er die bedruckte Schicht zumindest teilweise verflüssigt.
Modul nach Anspruch 13, wobei das Modul so angeordnet ist, dass es an die Druckeinheit angeschlossen werden kann.
Modul nach Anspruch 13, wobei die bedruckte Schicht eine Trockentinte umfasst.
Modul nach Anspruch 13, wobei die bedruckte Schicht eine oder mehrere Schichten aus Toner umfasst.
Modul zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Leitung innerhalb eines bedruckbaren Mediums, wobei das Modul operativ angeordnet ist, um mit einer Druckeinheit zusammenzuarbeiten, wobei das Modul umfasst: einen Applikator, der operativ so angeordnet ist, dass er ein pulverförmiges leitfähiges Material auf mindestens einen Abschnitt des bedruckbaren Mediums aufbringt, wobei das bedruckbare Medium ein Substrat umfasst, das eine bedruckte Schicht einschließt, wobei die bedruckte Schicht einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich einschließt; eine Wärmepresse, die operativ so angeordnet ist, dass sie das pulverförmige leitfähige Material mit dem ersten Bereich verbindet; und eine Abstaubvorrichtung, die operativ so angeordnet ist, dass sie nicht verbundenes pulverförmiges leitfähiges Material von dem bedruckbaren Medium entfernt.
Modul nach Anspruch 18, wobei der Applikator operativ so angeordnet ist, dass er das pulverförmige leitfähige Material nur auf den ersten Bereich aufbringt.
Modul nach Anspruch 18, wobei der Applikator operativ so angeordnet ist, dass er das pulverförmige leitfähige Material auf den ersten Bereich und den zweiten Bereich aufbringt.
Modul nach Anspruch 18, wobei die bedruckte Schicht eine Trockentinte umfasst.
Modul nach Anspruch 21, wobei der erste Bereich eine oder mehrere Schichten aus Toner umfasst.
Modul nach Anspruch 18, wobei: der zweite Bereich eine Gesamttrockentintendeckung von weniger als oder gleich einer vorbestimmten Cutoff-Grenze umfasst; und der erste Bereich eine Gesamttrockentintendeckung von mehr als einem vorbestimmten Minimum umfasst.
Modul nach Anspruch 23, wobei das vorbestimmte Minimum größer als die vorbestimmte Cutoff-Grenze ist.
Modul nach Anspruch 23, wobei das vorbestimmte Minimum mindestens 300 % Trockentintendeckung beträgt.
Modul nach Anspruch 23, wobei der erste Bereich die elektrisch leitfähige Bahn bildet und der zweite Bereich ein sichtbares Bild bildet, wobei der erste und der zweite Bereich über eine einzige Bilddatei auf das Substrat gedruckt werden.
Modul nach Anspruch 18, das ferner einen Erhitzer umfasst, der so angeordnet ist, dass er die bedruckte Schicht zumindest teilweise verflüssigt.
Modul nach Anspruch 27, wobei der Erhitzer operativ so angeordnet ist, dass er zumindest teilweise nur den ersten Bereich verflüssigt.
Modul nach Anspruch 18, wobei das Modul so angeordnet ist, dass es an die Druckeinheit angeschlossen werden kann.
Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Leitung innerhalb mindestens eines Abschnitts eines bedruckbaren Mediums, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Substrats; Drucken einer bedruckten Schicht auf das Substrat, wobei die bedruckte Schicht einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich einschließt; Aufbringen eines pulverförmigen leitfähigen Materials auf die bedruckte Schicht; und Verbinden des pulverförmigen leitfähigen Materials mit dem ersten Bereich.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei der Schritt des Druckens einer bedruckten Schicht auf dem Substrat umfasst: Aufbringen einer Trockentinte auf das Substrat; und Verschmelzen der Trockentinte mit dem Substrat.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei der Schritt des Druckens einer bedruckten Schicht auf dem Substrat umfasst: Aufbringen einer Trockentinte auf das Substrat.
Verfahren nach Anspruch 32, ferner umfassend, nach dem Schritt des Druckens einer bedruckten Schicht auf das Substrat: Vorerwärmen der Trockentinte.
Verfahren nach Anspruch 30, ferner umfassend, nach dem Schritt des Aufbringens eines pulverförmigen leitfähigen Materials auf die bedruckte Schicht: Entfernen von nicht gebundenem pulverförmigen leitfähigen Material von dem Substrat und der bedruckten Schicht.
Verfahren nach Anspruch 30, ferner umfassend: Entfernen von losem pulverförmigen leitfähigen Material von dem Substrat und der bedruckten Schicht.
Verfahren nach Anspruch 30, ferner umfassend, nach dem Schritt des Verbindens des pulverförmigen leitfähigen Materials mit der bedruckten Schicht: Entfernen von losem pulverförmigen leitfähigen Material von dem Substrat und der bedruckten Schicht.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei der Schritt des Verbindens des pulverförmigen leitfähigen Materials mit dem ersten Bereich umfasst: Aufbringen von Wärme auf mindestens den ersten Bereich der bedruckten Schicht; und Aufbringen von Druck auf das pulverförmige leitfähige Material und den ersten Bereich.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei der Schritt des Verbindens des pulverförmigen leitfähigen Materials mit dem ersten Bereich umfasst: Aufbringen von Wärme auf das pulverförmige leitfähige Material und mindestens den ersten Bereich der bedruckten Schicht.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei der Schritt des Druckens einer bedruckten Schicht auf dem Substrat umfasst: Aufbringen einer ersten Schicht auf das Substrat, wobei die erste Schicht den ersten Bereich und den zweiten Bereich einschließt; und Aufbringen einer zweiten Schicht auf den ersten Bereich der ersten Schicht.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei der Schritt des Aufbringena eines pulverförmigen leitfähigen Materials auf die bedruckte Schicht umfasst: Aufbringen des pulverförmigen leitfähigen Materials auf den ersten Bereich.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei: der zweite Bereich eine Gesamttrockentintendeckung von weniger als oder gleich einer vorbestimmten Cutoff-Grenze umfasst; und der erste Bereich eine Gesamttrockentintendeckung von mehr als einem vorbestimmten Minimum umfasst.
Modul nach Anspruch 41, wobei das vorbestimmte Minimum größer als die vorbestimmte Cutoff-Grenze ist.
Modul nach Anspruch 41, wobei das vorbestimmte Minimum mindestens 300 % Trockentintendeckung beträgt.
Modul nach Anspruch 41, wobei der erste Bereich die elektrisch leitfähige Bahn bildet und der zweite Bereich ein sichtbares Bild bildet, wobei der erste und der zweite Bereich über eine einzige Bilddatei auf das Substrat gedruckt werden.