專利名稱：用于定位待印刷基片的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于定位基片的裝置和方法，該基片放置在印刷臺上且根據(jù)絲網(wǎng)印刷方法相對于絲網(wǎng)印刷裝置的印刷模板而被印刷。
背景技術(shù)：
絲網(wǎng)印刷方法屬于典型的透印方法，通過該方法能獲得十分精確且良好的印刷圖案。這些圖案，例如，對于太陽能電池的導(dǎo)體排列是必需的。因而，在實(shí)踐中，這些圖案通常運(yùn)用在絲網(wǎng)印刷方法中。為了在基片上對導(dǎo)體進(jìn)行期望的精確定位印刷，十分準(zhǔn)確的定位是必需的，其定位不會超過±15μm的定位偏差。除此以外，也能獲得較高的生產(chǎn)率；即，在短的循環(huán)時間內(nèi)盡可能進(jìn)行自動操作。
常規(guī)地，將被傳送的待印刷基片放置在絲網(wǎng)印刷裝置的印刷臺上，且使用真空裝置通過吸力來固定。然后，將這種承載有印刷模板或印刷圖案的絲網(wǎng)放置在印刷臺上方，下降以使其位于基片上，以用來進(jìn)行絲網(wǎng)印刷。然而，由于各種不同情況，特別是由于裝置的傳送和放置的不精確，使得一將基片固定就會出現(xiàn)絲網(wǎng)和待印刷基片之間的相對位置的偏差，這種偏差超過了所需的精確度。因此，必須檢測相應(yīng)的偏差且根據(jù)所檢測到的偏差來相應(yīng)地改變基片和絲網(wǎng)的相對位置。方便地，這通常通過相對于已固定在印刷臺上的基片來旋轉(zhuǎn)和/或移動絲網(wǎng)而實(shí)現(xiàn)。也可以移動和旋轉(zhuǎn)印刷臺。最后，也可以采用上述兩種方式的混合方式。
因此，非常準(zhǔn)確地確定基片在印刷臺上的實(shí)際位置是重要的。由于能非常準(zhǔn)確地知道基片在離開其生產(chǎn)過程時的形式，因此足以準(zhǔn)確地檢測出在相對于印刷臺的位置中基片的特定的預(yù)定邊緣部分，從而這種邊緣部分的特征在于邊緣；即，從基片到印刷臺的突變。
在DE 40 37 678 A1中公開了一種已知類型的絲網(wǎng)印刷機(jī)器。對于這種裝置，通過已知的紙幅導(dǎo)向件和傳送裝置將待印刷的紙幅材料導(dǎo)入絲網(wǎng)印刷裝置中，該絲網(wǎng)印刷裝置包括至少一個可移動安裝的絲網(wǎng)；和一用來讀取對準(zhǔn)標(biāo)記或用于多色印刷的類似標(biāo)記的裝置。該可移動安裝的絲網(wǎng)與伺服電機(jī)連接，該伺服電機(jī)通過至少一個能讀取對準(zhǔn)標(biāo)記或顏色位移的監(jiān)測攝像機(jī)來控制，其中該該監(jiān)測攝像機(jī)的脈沖產(chǎn)生器通過計(jì)算機(jī)等來控制伺服電機(jī)。
這種裝置的缺點(diǎn)是絲網(wǎng)的移動相應(yīng)地受到兩個或多個相互疊置的顏色印刷層的位置的影響，因此僅在已經(jīng)印刷之后才能修正絲網(wǎng)的位置。這是因?yàn)榇∷⒌牟牧鲜沁B續(xù)的紙幅材料，因此，絲網(wǎng)相對于待印刷材料上的固定點(diǎn)的定位不會受到影響。
根據(jù)DE 692 30 099 T2，待印刷基片固定在印刷臺上?；痛褂玫慕z網(wǎng)都具有基準(zhǔn)標(biāo)記。觀察裝置被這樣安裝在印刷臺的上方，以使得其能觀察印刷臺，特別地，能觀察到安裝在印刷臺上的基片上的基準(zhǔn)標(biāo)記，該觀察裝置也能存儲基準(zhǔn)標(biāo)記的位置。如果現(xiàn)在絲網(wǎng)或印刷模板在待印刷基片之上移動，那么該觀察單元就能相應(yīng)地確定絲網(wǎng)的基準(zhǔn)標(biāo)記的位置，并且基于此可確定絲網(wǎng)相對于印刷臺上的基片的相對位置。通過適當(dāng)?shù)匦Ｕz網(wǎng)的位置，可使基片和絲網(wǎng)的基準(zhǔn)標(biāo)記對齊。
其缺點(diǎn)是為了讀取基片的基準(zhǔn)標(biāo)記，在每種情況下，都必須從觀察單元可觀察到的區(qū)域移走絲網(wǎng)。這大大地降低了印刷過程的速度。
常規(guī)地，充分照射基片和印刷臺的周圍區(qū)域，并且通過光電檢測器(例如特別是CCD照相機(jī))來檢測基片的實(shí)際位置或基片的預(yù)定邊緣部分的實(shí)際位置。處理表示邊緣部分的實(shí)際位置的電信號，并通過處理程序中產(chǎn)生的信號可相對于固定在印刷臺上的基片來進(jìn)行絲網(wǎng)的相應(yīng)調(diào)節(jié)。
對于在太陽能電池領(lǐng)域中商業(yè)上可獲得的定位系統(tǒng)，通過可移動CCD照相機(jī)不斷地向預(yù)定邊緣部分移動，可在實(shí)際印刷區(qū)域外部獲得放置在印刷臺上且被固定的基片的位置。在檢測到各個邊緣部分之后，通過坐標(biāo)計(jì)算來計(jì)算出這種位置。通過計(jì)算和接下來對絲網(wǎng)的調(diào)節(jié)，將印刷臺向印刷位置移動。這種處理方式十分耗時且需要多種可移動部件。除此以外，還需要移動相當(dāng)大的質(zhì)量。此外，需要十分復(fù)雜的校準(zhǔn)，特別是要進(jìn)行試驗(yàn)印刷。如果使用兩個可移動印刷臺，其中在該兩印刷臺上間歇地進(jìn)行印刷，那么會產(chǎn)生不同的印刷結(jié)果。
為了克服已知定位系統(tǒng)中的特定問題，在進(jìn)一步的改進(jìn)中，CCD照相機(jī)也用來檢測絲網(wǎng)的位置，從而，稍微簡化了絲網(wǎng)相對于基片的位置，特別地，簡化了初始化或校準(zhǔn)。但是，循環(huán)時間甚至更長，且裝置整體上更加復(fù)雜，甚至包括更多的可移動部件。
對于通過兩個可水平移動的印刷臺來處理的常規(guī)方式，在每種情況下都設(shè)置有與每一預(yù)定邊緣部分相對應(yīng)的照相機(jī)，以用來檢測基片的實(shí)際位置。通常，三個照相機(jī)位置是足夠的，但是這更大程度地出現(xiàn)了上述的坐標(biāo)問題，從而出現(xiàn)了不同的印刷結(jié)果，由此也出現(xiàn)了上述需移動多種部件的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于對放置在印刷臺上的基片進(jìn)行定位的裝置和方法，通過這種裝置和方法，印刷臺上的基片相對于絲網(wǎng)的、相應(yīng)位置的定位控制，需要盡可能小的絲網(wǎng)的位移，從而簡化并加快了處理過程。
通過權(quán)利要求1的特征所述的這種類型的裝置和權(quán)利要求9的特征所述的方法能完成上述目的。
通過從屬權(quán)利要求中的特征，使得本發(fā)明進(jìn)一步擴(kuò)展。
本發(fā)明的基本原理在于在印刷臺中或印刷臺之下設(shè)有照射裝置和光電檢測器，并將非?？拷慕z網(wǎng)用作漫反射器，因此印刷臺能在合適位置保持固定，并且只需根據(jù)由檢測器確定的實(shí)際位置的值來稍微地調(diào)節(jié)絲網(wǎng)。


將參見附圖所示的示例性實(shí)施例來更詳細(xì)地描述本發(fā)明。附圖如下圖1是根據(jù)本發(fā)明的裝置的基本結(jié)構(gòu)的示意圖；以及圖2是圖1的一局部的視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了絲網(wǎng)印刷裝置1，其主要包括印刷臺2和絲網(wǎng)3。
通過非照射裝置(其可以是帶傳送裝置)將待印刷基片4放置在印刷臺2的臺表面5上，使基片位置盡可能接近印刷位置，并通過未詳細(xì)示出且公知的真空吸氣裝置使印刷基片4固定。被放置的基片4的實(shí)際位置或當(dāng)前位置在特定的預(yù)定邊緣部分6處被精確檢測到。通常，三個邊緣部分是足夠的；但是，在個別情況下，多于或少于三個邊緣部分也是必須或足夠的，這取決于基片的類型和所要求的印刷精確度。
根據(jù)本發(fā)明，一方面設(shè)置有照射裝置7，其從印刷臺2側(cè)照射絲網(wǎng)3的對立放置側(cè)，該側(cè)位于所觀察的預(yù)定邊緣部分6的區(qū)域中，從而在絲網(wǎng)3上光線被廣泛地分散。因此，基片4的預(yù)定邊緣部分6被充分照射，也獲得了高的亮度反差。
通過與每一預(yù)定邊緣部分6相對應(yīng)的光電裝置，特別是CCD照相機(jī)8，可檢測到該強(qiáng)烈的亮度反差；即，特別精確地檢測到預(yù)定邊緣部分6相對于印刷臺2的實(shí)際位置?？商鎿Q地，光電裝置可以由合適的激光裝置或行掃描照相機(jī)構(gòu)成。這種精確檢測允許調(diào)節(jié)信號偏差，該信號用來對應(yīng)于箭頭9、10和11所示的絲網(wǎng)3的調(diào)節(jié)運(yùn)動，即通過在水平面上移動和在該水平面上旋轉(zhuǎn)，而相對于印刷臺2上的基片4來調(diào)節(jié)絲網(wǎng)3。沒有詳細(xì)示出這種必需的調(diào)節(jié)裝置，這是因?yàn)樗鼈兛稍谏虡I(yè)上得到。也沒有示出用來檢測CCD照相機(jī)8的信號的求值電路，這是因?yàn)槠湟部稍谏虡I(yè)上得到。
因此，CCD照相機(jī)8通過觀察窗12透過印刷臺2來觀察預(yù)定邊緣部分6，觀察窗12在臺表面5區(qū)域被透明插入件關(guān)閉，例如，該插入件是丙烯酸或玻璃插入件13，其朝向絲網(wǎng)3的一側(cè)與臺表面5平齊。
照射裝置7同樣與相應(yīng)的預(yù)定邊緣部分6相對應(yīng)，在該示例性實(shí)施例中，照射裝置7一體形成在印刷臺2的某一區(qū)域中。特別地，在印刷臺2中安裝有至少一個發(fā)光件，例如發(fā)光二極管(LED)14，其同樣透過透明插入件(例如，丙烯酸或玻璃插入件15)照射絲網(wǎng)的面對側(cè)，從而其朝向絲網(wǎng)3的一側(cè)同樣與印刷臺2的臺表面5平齊。在該示例性實(shí)施例中，設(shè)置有兩個具有相應(yīng)玻璃插入件15的發(fā)光二極管14。未示出電輸送線。可設(shè)置有兩個以上這種發(fā)光二極管14，從而它們基本上相對于觀察窗12同中心地設(shè)置。
因而，有利地，通過不滲光的腹板16而將CCD照相機(jī)8的觀察窗12的玻璃插入件13和每一發(fā)光二極管14的玻璃插入件15分開。因此確保了從發(fā)光二極管14和其插入件15分散的光線不能到達(dá)觀察窗12和玻璃插入件13，從而不能到達(dá)CCD照相機(jī)8，而僅從絲網(wǎng)3分散的光線能到達(dá)照相機(jī)8。除此之外，已經(jīng)表明，基片4表面上的可能的壓印、標(biāo)記等相對于基片4自身的對比度如此差以至于它們不能被CCD照相機(jī)8檢測到，其中基片4直接位于印刷臺2的臺表面5上。并且，如果不完全變?nèi)趸蛞种品瓷?例如，特別是多晶格物質(zhì)產(chǎn)生的反射)，那么它們同樣是較強(qiáng)的。因此CCD照相機(jī)8專門且僅僅檢測預(yù)定邊緣部分6。
有利地，在用于發(fā)光二極管14的玻璃插入件15中設(shè)置有反射器或鏡子17，其位置為使得從發(fā)光二極管14發(fā)射出的光被導(dǎo)向或基本上集中在絲網(wǎng)3的一區(qū)域上，該區(qū)域大約對應(yīng)于照相機(jī)8的檢測部分的中部，大約位于觀察窗12的對稱軸線上。因此，提高了各個邊緣部分6的檢測精確度。除此之外，即使從空間考慮非常接近，也可以可靠地避免另一預(yù)定邊緣部分的檢測受到破壞或干擾?？商鎿Q地，鏡子17，通過另一種合適裝置(例如，光導(dǎo)管)能在絲網(wǎng)3上形成光。
根據(jù)所述照射裝置7和CCD照相機(jī)8的設(shè)置，圖1示出了第二照射裝置18和第二CCD照相機(jī)19的另一相應(yīng)設(shè)置，這兩種設(shè)置基本上具有相同的結(jié)構(gòu)，且相同地相互配合。第二照射裝置18和第二CCD照相機(jī)19的該第二相應(yīng)設(shè)置用于檢測另一預(yù)定邊緣部分，在此不描述。該另一邊緣部分可涉及相同的基片4。
為了使絲網(wǎng)印刷裝置適于其他形式的基片的印刷且可迅速定位，可相對于不同形式的基片的預(yù)定邊緣部分來位置第二照射裝置18和第二CCD照相機(jī)19。因此，該第二照射裝置18的發(fā)光二極管可一體設(shè)置在印刷臺2中，從而，它僅在檢測相應(yīng)的預(yù)定邊緣部分時才進(jìn)行操作。另一方面，CCD照相機(jī)19也能在合適情況下被移走。最后，CCD照相機(jī)也可以與多個觀察窗相對應(yīng)且能在這些觀察窗之間移動，如果合適，也可以根據(jù)待印刷基片的形式進(jìn)行自動操作。
本發(fā)明的這種裝置的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是在檢測了預(yù)定邊緣部分6之后，不需移動印刷臺2和基片4，因此保證了檢測和印刷的最高精確度。因?yàn)?，在檢測了待印刷的基片4的至少一個預(yù)定邊緣部分6的位置而導(dǎo)致對絲網(wǎng)3進(jìn)行調(diào)節(jié)之后，現(xiàn)在僅需經(jīng)過十分短的路徑來降低絲網(wǎng)(對應(yīng)于箭頭20)而使其位于基片4上，用來進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，所以這里也確保了最高準(zhǔn)確度，因?yàn)楸苊饬嗽诟L的運(yùn)動路徑情況下出現(xiàn)的任何影響。
特別表明，絲網(wǎng)3相對于臺表面5的間距僅根據(jù)基片4的厚度和一些條件來確定，為了從印刷臺2的外側(cè)向印刷臺2傳送基片4且將基片4放置在臺表面5上，這些條件是必需的。這允許在自動操作程序中，在盡可能早的階段對基片4和絲網(wǎng)3進(jìn)行初步或粗略的對齊位置，并且通過CCD照相機(jī)8的信號專門地對絲網(wǎng)3相對于基片4進(jìn)行最終的對齊調(diào)節(jié)。而且不需要附加的裝置來進(jìn)行系統(tǒng)的校準(zhǔn)。
由于太陽能電池典型地具有大約0.3mm的厚度，且在絲網(wǎng)印刷過程中絲網(wǎng)和待印刷品之間的間距(跳躍)大約最高達(dá)到1.1，5mm(典型地)，因此本發(fā)明允許厚度變化，特別是在進(jìn)行光電檢測時絲網(wǎng)3和臺表面5之間的空間是大約5mm。
已經(jīng)表明，由于僅使用一個印刷臺2且其不可移動，因此可以獲得非常簡單的整體結(jié)構(gòu)，從而能獲得一致的印刷結(jié)果。同樣地，也毫無疑問可適于其他結(jié)構(gòu)(例如，印刷圖案)。
特別地，已經(jīng)表明，通過本發(fā)明，在僅3秒或更少的每一印刷程序時間的循環(huán)時間內(nèi)能對太陽能電池進(jìn)行印刷。
當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于太陽能電池印刷。本發(fā)明也適于薄層混合物、LCD設(shè)置印刷，特別是平絲網(wǎng)，LTCC等方式印刷。
權(quán)利要求
1.一種用于定位待印刷基片(4)的裝置，該裝置根據(jù)絲網(wǎng)印刷處理過程相對于絲網(wǎng)印刷裝置的絲網(wǎng)(3)的印刷模板來進(jìn)行定位，該基片(4)放置在印刷臺(2)上，該裝置具有傳送和放置裝置，用于傳送待印刷基片(4)并將其放置并固定在印刷臺(2)上，且將已印刷的基片(4)傳送走；光電裝置(8)，用于檢測放置在印刷臺(2)上的基片(4)的實(shí)際位置且用于產(chǎn)生相應(yīng)的調(diào)節(jié)信號；以及調(diào)節(jié)裝置，其根據(jù)調(diào)節(jié)信號來調(diào)節(jié)絲網(wǎng)(3)的相對位置，隨之調(diào)節(jié)所述印刷模板相對于所述印刷臺(2)和基片(4)的位置，該調(diào)節(jié)信號與所述印刷臺(2)上的基片(4)相對于所述絲網(wǎng)(3)的印刷模板的目標(biāo)位置相對應(yīng)，該目標(biāo)位置用于印刷，其特征在于一照射裝置(7)設(shè)置成這樣，即，其在升高位置從印刷臺(2)側(cè)照射絲網(wǎng)(3)，其中絲網(wǎng)(3)與所放置的基片(4)稍微隔開，其中，所述光電裝置(8)構(gòu)造并設(shè)置成這樣，即，其檢測從絲網(wǎng)(3)漫反射在所放置的基片(4)的預(yù)定邊緣部分(6)的區(qū)域上的光線，根據(jù)所述基片(4)邊緣的實(shí)際位置來評估所檢測的光線，且根據(jù)該評估得到調(diào)節(jié)信號，將該調(diào)節(jié)信號傳送給所述調(diào)節(jié)裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述印刷臺(2)構(gòu)造成在所述照射裝置(7)的區(qū)域和所述光電裝置(8)的區(qū)域中可透光，所述照射裝置(7)和光電裝置(8)在所述的各自相關(guān)區(qū)域設(shè)置在所述印刷臺(2)中或之下。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于在每種情況下，通過嵌入的丙烯酸插入件或玻璃插入件(13，15)而形成所述透光結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的裝置，其特征在于所述照射裝置(7)的透光區(qū)域和光電裝置(8)的透光區(qū)域相互分開。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述照射裝置(7)的透光區(qū)域基本上同心地環(huán)繞所述光電裝置(8)的透光區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述照射裝置由發(fā)光二極管(14)形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述照射裝置的透光區(qū)域包括鏡面(17)，其將發(fā)出的光線轉(zhuǎn)向絲網(wǎng)(3)的、位于相應(yīng)光電裝置(8)對面的區(qū)域上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述光電裝置由CCD顯像裝置(8)形成。
9.一種用于定位待印刷基片(4)的方法，該方法根據(jù)絲網(wǎng)印刷方法相對于絲網(wǎng)印刷裝置的絲網(wǎng)(3)的印刷模板來進(jìn)行定位，該基片(4)放置在印刷臺(2)上，包括以下步驟根據(jù)檢測的實(shí)際位置來調(diào)節(jié)絲網(wǎng)(3)的相對位置以及基片(4)相對于用于印刷的目標(biāo)位置的位置，預(yù)先將基片(4)放置且固定在印刷臺的在某一位置上，該位置大致對應(yīng)于目標(biāo)印刷位置，通過光電方法，在基片(4)的至少一個預(yù)定邊緣部分(6)處檢測放置在印刷臺(2)上的基片(4)的實(shí)際位置，其特征在于進(jìn)一步包括以下步驟將所述絲網(wǎng)(3)相對于印刷臺(2)帶入其印刷位置，該絲網(wǎng)(3)與基片(4)之間具有一較小的間距，從所述印刷臺(2)的區(qū)域照射所述絲網(wǎng)(3)朝向印刷臺(2)的一側(cè)，其中基片(4)的預(yù)定邊緣部分(6)放置在該印刷臺(2)上，通過固定設(shè)置的光電檢測器(8)檢測所觀察的、基片(4)的預(yù)定邊緣部分(6)的實(shí)際位置，從而所述光電檢測器(8)接收從絲網(wǎng)(3)反射在所觀察的預(yù)定邊緣部分(6)的區(qū)域上的光線，以及彼此相對地調(diào)節(jié)印刷臺(2)和絲網(wǎng)(3)，從而絲網(wǎng)(3)的印刷模板相對于處于實(shí)際位置的基片(4)被定位在目標(biāo)位置上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于通過三個分布在所述基片(4)的整個邊緣上的預(yù)定邊緣部分(6)，來檢測印刷臺(2)上的基片(4)相對于絲網(wǎng)(3)的印刷模板的相對位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于當(dāng)所述絲網(wǎng)(3)相對于基片(4)保持微小間距時，在平行于實(shí)際印刷位置的相應(yīng)鄰近平面上，相對于處于實(shí)際位置的基片(4)而將絲網(wǎng)(3)調(diào)節(jié)為目標(biāo)印刷位置，然后僅將絲網(wǎng)(3)帶入用于基片(4)印刷的印刷位置中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于定位待印刷基片(4)的裝置和方法，根據(jù)絲網(wǎng)印刷方法相對于絲網(wǎng)印刷裝置的絲網(wǎng)(3)的模板來進(jìn)行定位，其中基片(4)放置在印刷臺(2)上。將基片(4)放置且固定在印刷臺(2)上之后，絲網(wǎng)(3)設(shè)置成接近印刷位置，從印刷臺(2)照射絲網(wǎng)(3)朝向印刷臺(2)的一側(cè)，并且從印刷臺(2)而光電檢測到基片(4)的至少一個預(yù)定邊緣部分(6)。在評估了所檢測到的信號后，相對于基片(4)的實(shí)際位置而將絲網(wǎng)(3)調(diào)節(jié)為目標(biāo)位置，然后進(jìn)行印刷。
文檔編號B41F15/34GK1642739SQ03806737
公開日2005年7月20日 申請日期2003年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月17日
發(fā)明者卡爾·尚茨 申請人:亞系自動化系統(tǒng)有限公司