DE60315338T2

DE60315338T2 - Kühler zur verwendung in einem bahndruckverfahren zur herstellung von elektrochemischen sensoren

Info

Publication number: DE60315338T2
Application number: DE60315338T
Authority: DE
Inventors: Oliver William Croy DAVIES; John Thomas Muir of Ord HALLFORD; Robert Conon Bridge MARSHALL; Brian Andrew Mcneilly; Robert Malcolm Milton of Leys YEUDALL
Original assignee: LifeScan Scotland Ltd
Current assignee: LifeScan Scotland Ltd
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2023-10-31
Also published as: EP1556226A2; ES2335278T3; CA2504311A1; MXPA05004645A; JP4574353B2; EP1563085A1; CA2504311C; CA2504574C; PT1579204E; MXPA05004646A; DE60330265D1; JP4642472B2; JP4633466B2; ATE413599T1; EP1561099B1; EP1579204B1; CA2504574A1; EP1556226B1; KR101149775B1; HK1076866A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein Verfahren zum Herstellen elektrochemischer Sensoren in einem Prozeß, der eine kontinuierliche Lage umfaßt, und genauer einen Lagen-Herstellungsprozeß, der Kühlstationen innerhalb des Lagenprozesses einsetzt.
Hintergrund der Erfindung
Elekrochemische Sensoren werden bei einer Vielfalt diagnostischer Prozeduren verwendet, einschließlich der Messung von Glukose in menschlichem Blut. Die Herstellung solcher elektrochemischer Sensoren umfaßt die Herstellung von Millionen kleiner Streifen, die alle Elektroden enthalten, welche in einer Probenaufnahmezelle angeordnet sind, die dazu ausgelegt ist, Blut oder andere Körperfluide aufzunehmen. Die Körperfluide bilden die geschlossene Schaltung zwischen den Elektroden in der Zelle. Die Elektroden sind im allgemeinen mit wenigstens einem Reagenz beschichtet, das mit dem Analyten (z.B. Glukose) in dem Blut reagiert, um einen Zwischen-Analyten zu bilden, der von einem Meßgerät gemessen werden kann, das dazu ausgelegt ist, Strom oder Ladung an den Elektroden zu messen. Das Herstellen solcher elektrochemischer Sensoren erfordert die Ablagerung mehrerer Schichten Elektrodenmaterials, Isolationsmaterials und Reagenz auf einem sehr kleinen Raum, und die Genauigkeit und Anordnungen solcher Schichten ist für die letztendliche Funktion der Vorrichtung kritisch. Weiter, um Kosten niedrig zu halten und der Nachfrage zu entsprechen, ist es zwingend, daß die elektrochemischen Sensoren mit sehr hohen Geschwindigkeiten und mit absoluter Genauigkeit der Ausrichtung zwischen den Schichten hergestellt werden.
Elektrochemische Sensoren können für viele Anwendungen eingesetzt werden. Bei einer Anwendung wird ein elektrochemischer Sensorstreifen in speziell ausgelegte Meßgeräte zur Selbstüberwachung von Glukose oder anderen Analyten (so wie Fruktosamin, Hämatokrit usw.) in beispielsweise Blut oder interstitiellem Fluid eingesetzt. Viele Analyte können geprüft werden, indem solche elektrochemischen Sensoren verwendet werden, abhängig von der Gestaltung des elektrochemischen Sensors, der Anordnung der Elektroden, dem verwendeten Reagenz und anderen Faktoren. Viele dieser Anwendungen, und insbesondere Streifen zum Prüfen auf Glukose, erfordern Sensor-Layouts einer bestimmten Größe und eines bestimmten Aufbaus, wobei die Herstellung innerhalb bestimmter Toleranzen geschieht, um die elektro chemischen Sensoren mit Eigenschaften zu versehen, die so vorhersagbar und wiederholbar wie möglich sind.
Der Herstellungsprozeß wird weiter durch das Erfordernis kompliziert, viele Sensoren sehr schnell herzustellen, wobei die Sensoren sehr geringe Zellgrößen und somit sehr kleine Elektroden mit sehr strengen Toleranzen haben. Wenn Glukose in Blut oder interstitiellem Fluid geprüft wird, ist einer der Hauptfaktoren, der vom regelmäßigen Überprüfen abhält, der Schmerz, der beim Herausziehen der erforderlichen Menge an Blut oder interstitiellem Fluid auftritt. Ein größeres Volumen bedingt typischerweise einen größeren Schmerz als ein kleineres Volumen. Somit ist es vorteilhaft, Sensoren zu erzeugen, die eine kleinere Menge an Blut oder interstitiellem Fluid erfordern und daher weniger schmerzhaft einzusetzen sind, was ein regelmäßigeres einzelnes oder kontinuierliches Prüfen fördert. Ein Weg, weniger Analyt zu fordern, ist es, elektrochemische Sensorstreifen mit sehr kleinen strukturellen Merkmalen zu erzeugen, so wie sehr kleinen Proben aufnehmenden Zellen und sehr kleinen Elektroden innerhalb der Proben aufnehmenden Zellen, jedoch sind solche kleinen Merkmale schwieriger herzustellen, insbesondere in einer genauen und reproduzierbaren Weise, um genaue und reproduzierbare Analytmessungen zu erzeugen.
Viele Verfahren können verwendet werden, um elektrochemische Sensoren herzustellen, einschließlich Prozessen, so wie Rotationstiefdruck und Zylindersiebdruck. Beim Rotationstiefdruck wird ein Zylinder mit einer Abdeckung beschichtet, welche die Form des Merkmals (z.B. Elektroden) definiert, die gedruckt werden sollen. Weiter Zylinder können verwendet werden, um weitere Filme oder Schichten (z.B. Enzyme oder Isolationsschichten) zu drucken.
Wenn ein elektrochemischer Sensor durch Rotationstiefdruck elektrisch leitender Tinte hergestellt wird, werden eine oder mehrere Elektroden auf einer flexiblen Lage gebildet, die eine polymerische sein kann. Eine Druckdefinition hoher Qualität ist möglich, wenn sehr dünne Tinten verwendet werden. Bei den dickeren Tinten und geforderten größeren Druckdichten sind, wenn elektrochemische Sensoren gedruckt werden, im allgemeinen beim Einzelzufuhr-Flachbettdrucken elektrochemischer Sensoren feste Flachsiebe verwendet worden. Andere Verfahren, einschließlich Verfahren zum Herstellen elektrochemischer Sensoren unter Verwendung von Rotationsdruckstrukturen, sind auch beschrieben worden.
Bei einem Lagenherstellungsprozeß für elektrochemische Sensoren wird eine Lage aus Substratmaterial durch eine Anzahl Druckstationen geführt. An jeder Druckstation wird eine neue Schicht Material, so wie zum Beispiel Elektrodenmaterial, auf dem Substrat oder auf einer zuvor abgelegten Schicht abgelegt, wobei zum Beispiel ein Siebdruckprozeß verwendet wird. Bei dem Siebdruckprozeß wird die Lage unter einem Sieb angeordnet, und eine Tinte, zum Beispiel eine leitende Tinte, die verwendet wird, um Elektroden zu erstellen, wird durch ausgewählte Bereiche des Siebs geschoben, um eine Schicht zu drucken, die ein vorbestimmtes Layout auf dem Teil der Lage hat, das sich unterhalb des Siebes befindet. Somit ist es möglich, den elektrochemischen Sensor auf dem Substrat aufzubauen, indem das Substrat von einer Druckstation zu der nächsten bewegt wird, wobei jede Schicht aufeinanderfolgend gedruckt wird und der individuelle Sensor von der fertiggestellten Lage abgeschnitten wird.
Bei einem Herstellungsverfahren werden eine Elektrodenschicht und wenigstens eine erste Reagenzschicht hergestellt, indem eine kontinuierliche Lage des Substrates durch wenigstens zwei Druckstationen geführt wird. Die Druckstationen können zylindrische Rotationstiefdruckstationen oder Zylindersiebdruckstationen sein. Jedoch leiden Rotationstiefdruck (Drehen eines gravierten Zylinders) und Zylindersiebdruck(Drehen eines zylindrischen Siebes/einer Schablone)-Verfahren beim Drucken an Nachteilen, wenn elektrochemische Sensoren auf eine Lage gedruckt werden. Der Rotationstiefdruck liefert typischerweise sehr dünne Druckhöhen. Die dicken elektrisch leitenden Tinten, die benötigt werden, um die erforderliche Elektrodendicke für elektrochemische Sensoren zu erzeugen (insbesondere denjenigen für die Blutzuckererfassung) leiden sehr wahrscheinlich an unvollständigem, inkonsistentem Drucken mit der sich ergebenden Verminderung bei der Qualität, Konsistenz und Zuverlässigkeit des elektrochemischen Sensors. Rotationstiefdruck mit Kohlenstofftinten (die typischerweise einen hohen Gehalt an Feststoffen haben und recht viskos sein können) zum Erzeugen von Kohlenstoffelektroden ist besonders schwierig, da die Fest/Flüssig-Phasen in der Tinte sich trennen können, was zu einem unvollständigen oder ungleichmäßigen Füllen oder Leeren der Gravur von Druck zu Druck führen kann. Dies kann zu ungleichmäßigen Druckdicken und Verschlechterung von Qualität und Konsistenz der Kohlenstoffelektrode führen.. Zylindersiebdruck ist gut für Einzelzufuhr-Anordnungen (im Gegensatz zu Anordnungen mit kontinuierlicher Lage) geeignet. Weiterhin ist die Möglichkeit, die Art, wie das Sieb mit dem Druckmedium wechselwirkt, zu manipulieren und somit Einfluß auf die Druckqualität auszuüben, indem dies getan wird, wegen der zylindrischen Beschaffenheit des Siebes beschränkt. Auch ist die Vielfalt verfügbarer Schablonen, um die korrekte Tintendicke für jeden Typ Tin te zu erreichen (Kohlenstoff, Silber/Silberchlorid, Isolation, Enzym oder eine andere Reagenzschicht) im Handel nicht einfach verfügbar.
Elektrochemische Sensoren zum Prüfen von Glukose in Blut oder interstitiellem Fluid können auch in einem Mehrschritt-Druckprozeß erzeugt werden, wobei Flachbettdrucker eingesetzt werden (so wie Thieme oder Svecia, erhältlich bei Kippax UK, Huddersfield, GB, und Registerprint, London, GB) und eine Tinte durch Siebschablonen abgemessen wird, die von DEK Machinery, Weymouth, GB, und BTP Craftscreen, Coventry, GB) erhältlich sind,) welche parallel zu den flachen Substratkarten, auf die gedruckt werden soll, angeordnet sind. Dieser Prozeß hat den Vorteil, daß die Sensoren in einer genauen wiederholbaren Weise erzeugt werden können, so daß ein Benutzer Ergebnisse von Zeit zu Zeit vergleichen kann. Blätter aus Substrat zum Drucken von Reihen von Streifen auf dieses werden durch mehrere Flachbett-Druckstufen geführt, wobei die Reihen senkrecht zu der Bewegungsrichtung sind. Bei diesem Herstellungsprozeß werden dünne Schichten aus Tinte aufeinanderfolgend auf ein polymeres Substrat siebgedruckt, um eine große Gruppe Sensorstreifen zu bilden. Zuerst kann Kohlenstofftinte abgelegt werden, um eine Elektrodenschicht zu bilden. Als nächstes kann eine Isolationstintenschicht abgelegt werden. Als nächstes kann eine Reagenzschicht, typischerweise Enzymtinte, abgelegt werden. Als nächste kann eine zweite Enzymschicht abgelegt werden. Als nächstes kann eine Klebmittelschicht abgelegt werden. Schließlich kann eine hydrophile Schicht abgelegt werden. Ein Schutzfilm kann auf die Sensorfolie vor dem Schneiden der Folie in Reihen und der Reihen in einzelne Streifen gebracht werden. Eine einzelne, auf diese Weise hergestellte Substratfolie kann 500 oder mehr Sensorstreifen erzeugen. Diese Sensorstreifen sind in Reihen 0 bis 9 senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Substratfolie durch den Flachbettdrucker (der Druckrichtung) mit 50 Streifen pro Reihe angeordnet. Die Streifen 1 bis 50 in jeder Reihe sind parallel zu der Druckrichtung. Jede Folie kann zwischen jeder Stufe von Hand manipuliert werden. Insbesondere anschließend an die vier Druckschritte (zum Drucken von Kohlenstofftinte, Isolationstinte und zwei Schichten Enzymtinte) kann jede Folie von Hand in eine Schneidmaschine gebracht werden, so daß das Schneiden entlang den Reihen durchgeführt werden kann, wobei eine Reihe Sensorstreifen von einer anderen getrennt wird. Als nächstes kann jede Reihe so manipuliert werden, daß in 50 getrennte Streifen geschnitten wird. Diese Manipulationsschritte sind zeitaufwendig und nicht effizient.
Daher gibt es das Erfordernis nach einem verbesserten Verfahren für die Herstellung elektrochemischer Sensoren und insbesondere für die Herstellung elektrochemischer Sensoren zum Messen von Markern in dem Körper, so wie in Blut oder interstitiellem Fluid (Glukose, Fruktosamin, Hämatokrit usw.). Es besteht weiter ein Bedürfnis nach einem mit Hochgeschwindigkeit durchzuführenden, vorhersagbaren, reproduzierbaren Weg, um Sensorstreifen zu vernünftigen Kosten herzustellen. Weiter gibt es ein Bedürfnis nach einem mit Hochgeschwindigkeit arbeitenden, vorhersagbaren, reproduzierbaren Weg, Sensorstreifen mit sehr kleinen Merkmalen herzustellen, wobei jeder fertiggestellte Streifen verwendet werden kann, um zuverlässig, vorhersagbar und genau Analyten in Körperflüssigkeiten in einer reproduzierbaren Weise zu messen.
Bei Prozessen, die verwendet werden, um Sensorstreifen herzustellen, welche Siebdruck verwenden, um wahlweise Tinten auf einem kontinuierlichen Substrat abzulegen, kann die Wärme, die verwendet wird, die Tinten auf dem Substrat zu trocknen, das Verschmutzen der Siebe hervorrufen, als ein Ergebnis der Wärme von dem Substrat, welche die Verdampfung des Wassers aus der Tinte in dem Sieb bewirkt, die Tinte verfestigt und das Sieb verschmutzt. Es würde daher vorteilhaft sein, einen Prozeß für kontinuierliche Lagen zu entwickeln, welcher Siebdruck zum Herstellen elektrochemischer Streifen einsetzt, bei dem die Siebe nicht von den verwendeten Tinten verschmutzt werden, um die Tinten, die bei dem Prozeß eingesetzt werden, abzulegen. Es würde weiter vorteilhaft sein, ein Verfahren zum Herstellen eines Sensorstreifens unter Verwendung eines Prozesses mit kontinuierlicher Lage zu entwickeln, bei dem die Temperatur des Lagensubstrats gesteuert wird, um zu verhindern, daß sich die Lage aufgrund der Wärme aus den Lagenprozeßtrockenstationen streckt.
Ein Verfahren gemäß dem einleitenden Teil des Anspruchs 1 ist in der WO 01/73109 beschrieben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines elektrochemischen Sensors zur Verfügung, der ein Substrat und wenigstens zwei Schichten, die auf das Substrat zu drucken sind, aufweist, wobei das Verfahren die Schritte des Transportierens einer kontinuierlichen Lage des Substrats durch eine erste und eine zweite Druckstation umfaßt, wobei wenigstens die erste Druckstation eine Trockenstation umfaßt. Eine Kühlstation ist zwischen der Trockenstation und der zweiten Druckstation angeordnet. Das Drucken einer ersten Lage auf dem Substrat geschieht, wenn es durch die erste Druckstation läuft, das Trocknen der Schicht auf dem Substrat in der Trockenstation und das Kühlen des bedruckten Substrats in der Kühlstation, bevor eine zweite Schicht auf das Substrat gedruckt wird, wenn es durch die zweite Druckstation transportiert wird. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die erste Schicht eine aus einer Elektrodenschicht und einer Reagenzschicht und die zweite Schicht ist die andere aus einer Elektrodenschicht und einer Reagenzschicht.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben eine oder mehrere weitere Druckstationen eine Trockenstation und eine zugeordnete Kühlstation zum Kühlen der gedruckten Substratlage. Die eine oder mehreren Kühlstationen umfassen eine Kühlvorrichtung, über die das Substrat geführt wird. Die Temperatur der Kühlvorrichtung kann steuerbar sein. Die Kühlvorrichtung kann auf eine Temperatur gekühlt werden, die niedriger ist als die der Trockenstation, die der Kühlstation vorangeht. Die Kühlvorrichtung kann die Substratlage auf eine Temperatur kühlen, unterhalb der der Feuchtigkeitsgehalt der Tinte in der nachfolgenden Druckstation im wesentlichen derselbe bleibt, wenn das Substrat durch die Druckstation läuft. Die Temperatur der Kühlvorrichtung ist steuerbar, um so die Temperatur des Substrates zu steuern, das die Kühlvorrichtung oder Kühlstation verläßt. Die Zeitdauer, die das Substrat benachbart der Kühlvorrichtung verbringt, kann auch steuerbar sein, um die Temperatur des Substrats zu steuern, wenn es die Kühlvorrichtung oder Kühlstation verläßt.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Kühlvorrichtung auf eine Temperatur bei oder unterhalb Zimmertemperatur abgekühlt. Die Kühlvorrichtung kann auf eine Temperatur unterhalb ungefähr 17° und 19°C gekühlt werden. Bevorzugt wird die Kühlvorrichtung auf eine Temperatur zwischen 7 und 9°C gekühlt.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die Kühlvorrichtung eine Walze, über die das Substrat geführt wird. Die Walzen kann mit gekühltem Wasser versorgt werden, wobei die Durchflußgeschwindigkeit und/oder die Temperatur des gekühlten Wassers steuerbar sein kann, um so die Temperatur der Walze und damit die Temperatur des Substrats, das über die gekühlte Walze läuft, zu steuern.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung folgt einer letzten Druckstation eine letzte Trockenstation und der letzten Trockenstation folgt eine letzte Kühlstation. Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung druckt eine erste Druckstation elek trisch leitende Tinte, eine zweite Druckstation druckt Isolationstinte, eine dritte Station druckt Reagenztinte.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die neuen Merkmale der Erfindung sind in Einzelheiten in den angefügten Ansprüchen aufgeführt. Ein besseres Verständnis der Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Bezugnahme auf die folgende genaue Beschreibung erhalten, die veranschaulichende Ausführungsformen erläutert, in denen die Grundsätze der Erfindung verwendet werden, und in den beigefügten Zeichnungen, bei denen:
1 ein schematisches Schaubild ist, das acht Abschnittes des Lagendruckprozesses veranschaulicht.
2A ist ein schematisches Schaubild, das einen ersten und einen zweiten Abschnitt des Lagendruckprozesse veranschaulicht.
2B ist ein schematisches Schaubild, das einen dritten, einen vierten und einen fünften Abschnitt des Lagendruckprozesses veranschaulicht.
2C ist ein schematisches Schaubild, das einen sechsten und einen siebten Abschnitt des Lagendruckprozesses veranschaulicht.
3 ist ein schematisches Schaubild, das eine feuchte Umgebung um einen fünften und einen sechsten Abschnitt des Lagendrucks veranschaulicht.
4 ist eine Ansicht von unten, die eine feuchte Umgebung um einen fünften und einen sechsten Abschnitt des Lagendrucks veranschaulicht.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Rohres mit Perforationen.
6 ist ein schematisches Schaubild, das einen Flutzyklus darstellt.
7 ist ein schematisches Schaubild, das einen Druckzyklus darstellt.
8 ist ein schematisches Schaubild, das zwei unterschiedliche Rakelwinkel darstellt.
9 ist ein schematisches Schaubild, das zwei unterschiedliche Rakelpositionen darstellt.
10 ist ein schematisches Schaubild, das eine Siebschnappdistanz darstellt.
11 ist eine Explosionsansicht einer Präkonditionierungszone (211).
12 ist eine Explosionsansicht der ersten Trockenzone (217).
13 ist eine Explosionsansicht einer zweiten Trockenzone (224).
14 ist eine Explosionsansicht einer dritten Trockenzone (230).
15 ist eine Explosionsansicht einer vierten Trockenzone (236).
16 ist eine Explosionsansicht einer ersten Reinigungseinheit (204).
17A–17D sind Ansichten einer Isolationsschicht, die mit guter Ausrichtung zu einer Kohlenstoffschicht liegt.
18A–18D sind Ansichten einer Isolationsschicht, die mit unrichtiger Ausrichtung zu einer Kohlenstoffschicht liegt, wenn die Bilddarstellung, die von dem Sieb 301 herrührt, gestreckt wird.
19A–19D sind Ansichten einer Isolationsschicht, die mit unrichtiger Ausrichtung zu einer Kohlenstoffschicht liegt, wenn die Bilddarstellung vom Sieb 301 nicht gestreckt ist.
20A–20D sind schematische Schaubilder, welche die Druckergebnisse für die Ausrichtung der Lage durch den Bediener zeigt, wobei eine erste Sichtführung für die visuelle Überprüfung während eines anfänglichen Ausrichteprozesses verwendet wird.
21A ist ein Beispiel einer Sensorfolie mit einer ersten und einer zweiten Lagensichtführung; einer ersten, einer zweiten, einer dritte und einer vierten Y-Ausrichtemarkierung; und X-Ausrichtemarkierungen.
21B ist eine Explosionsansicht einer Reihe innerhalb einer Sensorfolie mit einer X-Ausrichtemarkierung für Kohlenstoff.
21C ist eine Explosionsansicht einer Reihe innerhalb einer Sensorfolie mit einer X-Ausrichtemarkierung für Isolation über der Schicht einer X-Ausrichtemarkierung für Kohlenstoff.
22 ist ein schematisches Schaubild von Parametern, X, Y und θ, die verwendet werden, um den Lagendruckprozeß auszurichten.
GENAUE BESCHREIBUNG VERANSCHAULICHENDER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
1 ist ein schematisches Schaubild, das acht Abschnitte des Lagendruckprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Abschnitt 1 ist eine Abwickeleinheit 101. Abschnitt 2 ist eine Präkonditionierungsstation 102. Abschnitt 3 ist eine Druckstation 103 für Kohlenstoff. Abschnitt 4 ist eine Druckstation 104 für Isolation. Abschnitt fünf ist eine Druckstation 105 für ein erstes Enzym. Abschnitt 6 ist eine Druckstation 106 für ein zweites Enzym. Abschnitt 7 ist eine Aufwickeleinheit 107. Abschnitt 8 ist eine Stanze 108. Es wird von den Fachleuten verstanden werden, daß, obwohl sich die folgende Beschreibung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung bezieht, die diese acht Abschnitte betreffen, das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung mit einer größeren der geringeren Anzahl von Abschnitten verkörpert werden kann. Während zum Beispiel bei dieser Ausführungsform vier Druckstationen in Betracht gezogen werden, könnten eine oder mehrere Druckstationen verwendet werden, ohne daß man sich vom Umfang der Erfindung entfernt. Bei einer Ausführungsform gibt es ein Minimum von zwei Druckstationen zum Drucken der Elektrodenschicht und einer Reagenzschicht.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann Abschnitt 1 implementiert werden, indem eine Substratmaterial-Abwickeleinheit 101 verwendet wird, so wie zum Beispiel eine Martin Unwinder/Automatic Splice, die von Martin Automatic Inc., Rockford, IL, erhält lich ist. Bei dieser Ausführungsform können die Abschnitte 2, 3, 4, 5 und 6 implementiert werden, indem ein modifiziertes Kammann-Druckgerät verwendet wird, das von der Werner Kammann Maschinenfabrik GmbH, Bünde, Deutschland, als Modell Nummer 4.61.35 erhältlich ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann der Abschnitt 2 die Präkonditioniereinheit 102 sein. Die Präkonditioniereinheit 102 kann verwendet werden, um ein Substrat 242 vor dem Drucken zu präkonditionieren, und die Abschnitte 3, 4, 5 und 6 können verwendet werden, um Kohlenstoff-, Isolations-, eine erste Enzym- und eine zweite Enzym-Tinte auf ein Substrat 242 mittels Siebdruck aufzubringen. Abschnitt 7 kann eine Aufwickeleinheit 107 umfassen, so wie zum Beispiel einen Martin Rewinder, der von Martin Automatic Inc., Rockford, OL, erhältlich ist. Abschnitt 8 kann eine Stanze 108 umfassen, so wie zum Beispiel eine Preco-Stanze, die von Preco Press, Lenexa, Kansas, als Modell Nr. 2024-P-40T XYT CCD CE erhältlich ist. Obwohl bestimmte Modelle von Vorrichtungen erwähnt worden sind, können diese Teile der Vorrichtungen abgeändert und/oder ersetzt und/oder ganz weggelassen werden, ohne daß man sich vom Umfang der Erfindung entfernt, wie es von den Fachleuten verstanden werden wird.
Die 2A, 2B und 2C sind schematische Schaubilder, die den Weg des Substrats 242 veranschaulichen, wie es durch die Abschnitte 1–8 eines Lagendruckprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung läuft. Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann das Material, das als Substrat 242 verwendet wird, ein Polyestermaterial (Handelsname Melinex^®ST328) sein, das von DuPont Teijin Films hergestellt wird. Das Substrat 242 wird in einer Rolle Materials geliefert, das zum Beispiel nominal 350 Mikrometer dick, 370 mm breit und ungefähr 660 m lang sein kann. Diese Abmessungen für Dicke und Breite sind als besonders geeignet für die Herstellung elektrochemischer Sensoren durch Flachsiebdruck auf einer Lage Substrat gefunden worden. Dies ist wegen der Anforderung an das Material, daß es robust für das Drucken, jedoch manipulierbar durch die Vorrichtung bleibt und eine ausreichende Breite hat, um eine geeignete Menge an Sensoren unterzubringen, um den Prozeß kommerziell wertvoll zu machen. Das Substrat 242 kann eine Acrylbeschichtung umfassen, die auf einer oder beiden Seiten aufgetragen ist, um das Anhaften der Tinte zu verbessern. Polyester ist ein bevorzugtes Material, da es sich bei erhöhten Temperaturen und Spannungen, die während des Lagenprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zufriedenstellend verhält. Während Polyester und in der Tat Melinex bei einer Ausführungsform der Erfindung die bevorzugten Materialien sind, kann der Einsatz anderer Materialien aus der hierin gelieferten Beschreibung von den Fachleuten in Betracht gezogen werden. Tatsächlich können unter an derem Änderungen in der Materialdicke, -breite und -länge in Betracht gezogen werden, wobei eine größere Breite oder Länge zusätzliche Kapazität für die Erzeugung von Sensoren bietet und eine Abänderung in der Materialdicke unter manchen Umständen beim Präkonditionieren oder Ausrichten während des Druckes hilft. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vor dem Eintritt in die Kohlenstoff-Druckstation 103 das Substrat 242 einem Wärmestabilisierungsprozeß ausgesetzt, indem das Substrat bis zu 185°C erhitzt wird, ohne es unter wesentliche Spannung zu bringen, um zu versuchen und sicherzustellen, daß das Substrat 242 während des Lagendruckprozesses, wo man Temperaturen zwischen 140 und 160°C bei Spannungen bis hinauf zu 165 N gegenüberstehen kann, minimale dimensionale Verzerrung erfährt. Typischerweise ist die eingesetzte Spannung minimal gewesen, gerade ausreichend, um die Lage durch den Heizer zu treiben. Es ist jedoch gefunden worden, daß trotz dieses Wärmestabilisierungsprozesses von Druckschritt zu Druckschritt Änderungen in der Ausrichtung auftreten können, was das Sensorversagen verursacht. Somit ist ein Präkonditionierschritt unmittelbar vor dem Drucken eingeführt worden. Wie hiernach erläutert werden wird, wird in dem Präkonditionierschritt (Abschnitt 1) das Substrat auf eine Temperatur (typischerweise 160°C) erhitzt, die größer ist als irgendeine Temperatur, der es während der späteren Druckschritte gegenübersteht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Substrat auch während dieses Präkonditionierschrittes unter Spannung (typischerweise um 165 N) gehalten. Tatsächlich hat bei dieser Ausführungsform die Kombination aus Präkonditionierung und Unter-Spannung-Bringen die Änderungen in der Druckausrichtung stark verringert und die sich ergebende Produktausbeute verbessert. Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden Rollen des Substrats 242 entweder in der Abwickeleinheit 101 oder in Aufwickeleinheit 107 zusammengespleißt, wobei Spleißband verwendet wird, so wie zum Beispiel PS-1 Splicing Flatback Paper Tape von der Intertape Polymer Group.
2A ist ein schematisches Schaubild, das den Abschnitt 1 und den Abschnitt 2 eines Lagendruckprozesses gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In 2A ist Abschnitt 1 eine Abwickeleinheit 101. Die Abwickeleinheit 101 umfaßt eine erste Welle 200, eine zweite Welle 201, eine erste Spleißeinheit 202 und einen ersten Speicher 203. In 2A ist Abschnitt 2 eine Präkonditionierstation 102. Die Präkonditionierstation 102 umfaßt eine erste Reinigungseinheit 204, eine zweite Spleißeinheit 205, die typischerweise nicht verwendet wird, eine Einzugswalze 206, eine zweite Reinigungseinheit 207, eine Lastzelle 208, eine erste Druckwalze 209, eine erste Antriebswalze 210 und eine erste Trockenzone 211.
Bei der Ausführungsform der Erfindung, die in 2A veranschaulicht ist, besteht die Abwickeleinheit 101 zum Beispiel aus einem Martin Unwinder/Automatic Splice, der verwendet wird, um die kontinuierliche Bewegung des Substrats 222 in die Präkonditionierstation 102 unter einer Spannung von ungefähr 80 N zu vereinfachen. Die Abwickeleinheit 101 kann eine erste Abwickelwelle 200 und eine zweite Abwickelwelle 201 umfassen. Es sei angemerkt, daß eine Welle auch als ein Dorn bezeichnet werden kann. Die erste Abwickelwelle 200 hält eine Rolle Substratmaterial 242 und speist kontinuierlich Substrat 242 in die Präkonditionierungsstation 102 des Abschnitts 2. Die zweite Abwickelwelle 201 hält eine bereitgehaltene Rolle Substrat 242, die automatisch mit dem Ende der Rolle des Substrats 242 von der ersten Abwickelwelle 200 verspleißt wird, was eine halbkontinuierliche Zufuhr von Substrat 242 sicherstellt. Der kontinuierliche Prozeß wiederholt sich von der ersten Abwickelwelle 200 zur zweiten Abwickelwelle 201. Ein Speicher 203 für Substratmaterial speichert eine vorbestimmte Länge Substrat 242 und gibt das gespeicherte Substrat 242 in die Präkonditionierungsstation 102 des Abschnitts 2, während in der ersten Spleißeinheit 202 die Spleißoperation stattfindet (während der sowohl die erste Abwickelwelle 200 als auch die zweite Abwickelwelle 201 stationär sind). Die erzeugte Spleißung ist eine Stirnspleißung mit einer Länge Spleißband auf jeder Seite des Materials an der Verbindung. Um Qualität sicherzustellen, können ungefähr 10 m bedrucktes Substrat auf jeder Seite der Spleißung entsorgt werden. Die erste Abwickelwelle 200 und die zweite Abwickelwelle 201 umfassen Lagenkantenführungen (nicht gezeigt), die das Substrat 242 in die erste Spleißeinheit 202 führen. Die Lagenkantenführungen sind so ausgelegt, daß sie dem Wandern des Substrats 242 vorbeugen, während es in die erste Spleißeinheit 202 gegeben wird.
Typischerweise wird die Maschine, die bei der Erfindung verwendet wird, so eingerichtet, daß sie jeweils zwischen 2 und 10 und üblicherweise 6 Rollen Substrat verarbeitet. Für solche Druckstationen, die mit einer kontinuierlichen Zufuhr für Tinte verbunden sind, ist die Anzahl von Rollen, die verwendet werden, üblicherweise kein Problem. Für die beiden Enzym-Druckstationen jedoch, an die eine begrenzte Menge an Drucktinte geliefert wird, ist die Anzahl der Rollen, die verwendet wird, ein wichtiger Eingangsparameter. Tatsächlich bestimmt die Anzahl von Rollen, die verwendet werden, die Menge an Tinte, die vor dem Beginn des Druckprozesses auf das Sieb gegeben wird. Zum Beispiel werden für einen Lauf von 6 Rollen vor dem Beginn des Druckens 6 (oder auch etwas mehr als 6) Rollen Gegenwert an Enzymtinte in jedem der Abschnitte 5 und 6 auf das Sieb gebracht. Somit muß die Enzymtinte in Bereitschaft zum Drucken während des Drucklaufes gehalten werden, um das konsistente Drucken von Enzym über die gesamte Dauer des Drucklaufes sicherzustellen. Eine Wand ist um das Sieb in den Enzym-Druckstationen gebracht worden, um sicherzustellen, daß eine ausreichende Menge an Enzymtinte beim Sieb hinzugefügt werden kann, ohne daß es erforderlich wäre, daß das Sieb während eines Laufes aufgefüllt werden muß, und auch das Risiko zu verringern, daß Enzymtinte über das Sieb hinweg und auf das Lagensubstrat, das darunter läuft, fließt.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Substrat 242 während des Prozesses unter einer Spannung von ungefähr 165 N gehalten, um die Lageausrichtung der vier Schichten, die gedruckt werden sollen, zu halten (typischerweise ist die Toleranz bei der Drucklageausrichtung 300 μm). Das Substrat 242 wird auch verschiedenen Temperaturen von 140°C oder geringer ausgesetzt, um die gedruckten Tinten während jedes Druckschrittes zu trocknen. Aufgrund dieser Spannung und Temperatur kann es eine Tendenz geben, daß sich das Substrat 242 während des Prozesses streckt oder ausdehnt und folglich aus der Lageausrichtungstoleranz fällt. Tatsächlich war die Bildgrößenvariation von Druckstufe und Drucklauf zu Drucklauf ebenso wie innerhalb des Drucklaufs selbst unvorhersagbar und höher, als toleriert werden konnte.
Bei der Ausführungsform der Erfindung, die in 2A veranschaulicht ist, ist Abschnitt 2 eine Präkonditionierungsstation 102. Das Präkonditionieren geschieht, bevor irgendein Bild auf das Substrat gedruckt wird. Das Substrat 242 wird präkonditioniert, um die Stärke der Ausdehnung und des Streckens in anschließenden Abschnitten des Lageprozesess zu verringern und auch die Lageausrichtung des Substrates 242 durch die Abschnitte 3–6 zu unterstützen. Die Präkonditionierungsstation kann das Substrat 242 auf eine Temperatur erhitzen, die in den anschließenden Druckschritten nicht überschritten wird. Typischerweise findet dies unter Spannung zwischen 150 und 180 N, typischer um 165 N, statt. Jedoch kann bei einer anderen Ausführungsform die Präkonditionierungsstation 102 das Substrat 242 auf eine Temperatur erhitzen, die ausreichend ist, die irreversible Streckung aus dem Substrat 242 zu beseitigen, wieder optional, während es unter Spannung ist, wie oben beschrieben.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das Substrat in der Präkonditionierungszone 211, die in weiteren Einzelheiten in 11 veranschaulicht ist, auf ungefähr 160°C erhitzt. Wie oben erläutert, wird bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Tempera tur, auf die das Substrat 242 in der Präkonditionierungsstation 102 erhitzt wird, während der anschließenden Bearbeitung des Substrates 242, einschließlich anschließender Trockenschritte, nicht erreicht oder überschritten. Anschließende Druckprozesse können das leicht größere Bild aufgrund von Strecken, hervorgerufen durch den Prozeß der Präkonditionierungsstation 102 durch das Vorsehen einer leicht größeren Siebgröße (typischerweise 750 μm in der Bewegungsrichtung der Lage) kompensieren. Das Bereitstellen neuer Siebe kann problematisch sein. Andere Parameter können daher in jeder Druckstation variiert werden, um einer Variation in der Bildgröße zu begegnen, ohne das Sieb zu ersetzen, so wie die relative Geschwindigkeit des Siebes und der Lage. Trotzdem gibt es eine Grenze für die Größe der Bildgrößenvariation, die behandelt werden kann. Es ist daher bevorzugt, das Substrat wie hierin beschrieben zu präkonditionieren, was den Zuwachs an Gesamtbildgröße verringert und die Variation in dem Bildgrößenzuwachs verringert.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die Präkonditionierungsstation 102 auch zusätzliche Elemente, die Funktionen durchführen, welche den richtigen Betrieb eines Lagenherstellungsprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung vereinfachen. Bei der Präkonditionierungseinheit 102 gibt es zwei Lagen-Reinigungseinheiten, eine erste Reinigungseinheit 204 und eine zweite Reinigungseinheit 207, welche die Ober- und Unterseite des Substrats 272 reinigen. Die erste Reinigungseinheit 204 und die zweite Reinigungseinheit 207 benutzen klebrige, mit Haftmittel beschichtete Walzen, um vor irgendeinem Druckschritt Teilchen vom Substrat 242 zu beseitigen. Die erste Reinigungseinheit 204 kann zum Beispiel ein Reiniger sein, der im Handel von KSM Web Cleaners, Glasgow, Vereinigtes Königreich, als Modell Nummer WASP400 erhältlich ist. Die zweite Reinigungseinheit 207 kann zum Beispiel ein Reiniger sein, der im Handel von Teknek erhältlich ist. Die Präkonditionierungsstation 102 umfaßt weiter eine Einzugswalze 206 und eine Lastzelle 208. Die Einzugswalze 206 wird verwendet, um die Spannung des Substrats 242 zu steuern (insbesondere die Spannung zwischen der Einzugswalze 206 und der Abzugswalze 238). Die Einzugswalze 206 ist über ein Steuersystem (nicht gezeigt) an die Lastzelle 208 angebunden. Das Substrat 242 wird aus der zweiten Enzym-Druckstation 106 in Abschnitt 6 von der Abzugswalze 238 mit einer konstanten Geschwindigkeit herausgezogen. Die Lastzelle 208 in Abschnitt 2 mißt die Spannung des Substrats 242, wenn es sich durch den Lagenprozeß gemäß der vorliegenden Erfindung bewegt. Die Einzugswalze 206 paßt ihre Geschwindigkeit an, um die Spannung auf einen vorbestimmten Einstellpunkt zu steuern. Eine typische Substratspannung in einem Lagenherstellungsprozeß gemäß der vorliegenden Erfindung würde ungefähr 150 N bis 180 N und genauer 160 N bis 170 N sein, bei dieser Ausführungsform ist die Spannung ungefähr 165 N.
2B ist ein schematisches Schaubild, welches Abschnitt 3, Abschnitt 4 und Abschnitt 5 eines Lagendruckprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In 2B ist der Abschnitt 3 eine Kohlenstoff-Druckstation 103. Vor dem Drucken wird ein Reinigungssystem installiert (erhältlich von Meech), welches die Oberseite (Druckseite) und die Unterseite des Substrats reinigt, wobei ein Vakuum- und Bürstensystem verwendet wird, die obere Bürsten- und Vakuumstation 251 und die untere Bürsten- und Vakuumstation 250 sind gegeneinander versetzt. Die obere Bürsten- und Vakuumstation 251 berührt das Substrat unmittelbar vor der Kühlwalze 212 und dem Speicher 213 und ist der am nächsten zugängliche Punkt vor dem Kohlenstoff-Drucken. Die Bürsten- und Vakuumstation 250 an der Unterseite berührt das Substrat unmittelbar, nachdem das Substrat aus der Präkonditionierungseinheit 102 austritt. Die Kohlenstoff-Druckstation 130 umfaßt eine erste Kühlwalze 212, einen zweiten Speicher 213, eine zweite Druckwalze 214, einen ersten Sichtsensor 215, eine zweite Antriebswalze 216, eine erste Trockenzone 217 und eine zweite Kühlwalze 218. Bei der Ausführungsform der Erfindung, die in 2B veranschaulicht ist, ist der Abschnitt 4 die Isolation-Druckstation 104. Die Isolation-Druckstation 104 umfaßt eine dritte Kühlwalze 209, einen dritten Speicher 220, eine dritte Druckwalze 221, einen zweiten Sichtsensor 222, ein erstes Y-Lageausrichtungssystem (nicht gezeigt) an der Position 227A, eine dritte Antriebswalze 232 und eine zweite Trockenzone 224. In 2B ist der Abschnitt 5 eine erste Enzym-Druckstation 105. Die erste Enzym-Druckstation 105 umfaßt eine vierte Kühlwalze 225, einen vierten Speicher 226, eine vierte Druckwalze 227, einen dritten Sichtsensor 228, ein zweites Y-Lageausrichtungssystem bei 237B (nicht gezeigt), eine vierte Antriebswalze 229 und eine dritte Trockenzone 230.
Bei einem Prozeß gemäß der vorliegenden Erfindung ist Abschnitt 3 des Lagenherstellungsprozesses, wo das Kohlenstoff-Drucken stattfindet. Natürlich, wie es von den Fachleuten verstanden werden wird, kann die Anzahl und der Typ der Druckprozesse variiert werden, ohne daß man sich von der Erfindung in ihrem allgemeinsten Kontext entfernt. Zum Beispiel können zwei Kohlenstoffdrucke vorgesehen sein, oder ein oder mehrere Drucke mit Kohlenstoff mit metallischen Teilchen, Silber/Silberchloridtinte oder auf Gold oder Palladium basierende Tinten können verwendet werden, um eine Elektrodenschicht in den elektrochemischen Sensoren bereitzustellen. Die Isolations- und Reagenzschicht können auch in ihrer Zusammenset zung, Reihenfolge der Abscheidung, Dicke der Abscheidung und Layout ebenso wie in anderen Parameter variiert werden, wie es den Fachleuten aus den hierin beschriebenen Ausführungsformen deutlich wird. In Abschnitt 3 kann die Kohlenstoff-Bildgestaltung für die elektrochemischen Sensoren, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, unter Verwendung von Siebdruck gedruckt werden. Die grundlegenden Komponenten der Kohlenstoff-Druckstation 103 sind in den 6 und 7 veranschaulicht. Insbesondere umfaßt eine geeignete Druckstation gemäß er vorliegenden Erfindung ein Sieb 301, eine untere Druckwalze 303, eine Druckwalze 600, eine Flutklinge 603, einen Rakelhalter 605 und eine Rakel 606. In der Kohlenstoff-Druckstation 103 ist die Druckwalze 600 die zweite Druckwalze 214. Das Sieb 301 hat einen im allgemeinen flachen Aufbau und weist typischerweise ein Netz auf, das so angeordnet ist, daß es ein Negativ der gewünschten Bildgestaltung zur Verfügung stellt. Kohlenstofftinte wird auf das Netz aufgetragen und während des Druckens durch dieses geschoben. In dieser Stufe kann das flache Sieb durch das Gewicht der Tinte leicht aus einer flachen Form deformiert werden (dies gilt insbesondere für die Enzymdruckschritte, bei denen die gesamte Tinte, die während des gesamten Drucklaufes verwendet wird, üblicherweise zu Beginn des Drucklaufes auf dem Sieb abgelegt wird) sowie durch den Druck der Rakel, die die Tinte durch die Netzschablone schiebt.
Bei einem Flutzyklusprozeß gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Sieb 301 durch die sich bewegende Rakel 606, die Flutklinge 603, die Druckwalze 600 und die untere Druckwalze 303 in einer ersten Richtung 608, die der Lagenbewegung des Substrats 242 entspricht, mit Tinte 604 beladen. Das Sieb 301 wird in eine zweite Richtung 607 bewegt, die der ersten Richtung 608 des Substrats 242 entgegengesetzt ist, wenn Tinte 604 auf das Sieb 301 gebracht wird.
Bei einem anschließenden Druckzyklusprozeß gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in 7 veranschaulicht, überführt die Rakel 606 Tinte 604 durch das Sieb 601 und auf das Substrat 242. Während des Druckzyklus bewegen sich die Rakel 606, die Flutklinge 603, die Druckwalze 600 und die untere Druckwalze 303 alle in eine zweite Richtung 607, die der Lagenbewegung des Substrats 242 entgegengesetzt ist. Das Sieb 301 wird in die erste Richtung bewegt, welche der Lagenbewegung des Substrats 242 für den Druckzyklus entspricht, wobei Tinte 604 durch das Sieb 301 geschoben und auf dem Substrat 242 abgelegt wird. Somit bewegt sich während des Druckzyklus das Sieb 301 in dieselbe Richtung wie das Lagensubstrat mit derselben oder ziemlich derselben Geschwindigkeit wie das Substrat. Das Sieb 301 ist im wesentlichen flach, wenn es in Ruhe ist, obwohl es bei der Verwendung von der Rakel 606 auf die Lage zu geschoben wird, wobei es leicht verzerrt wird, wenn dies geschieht, und es im wesentlichen in seine ursprüngliche Form zurückkehrt, wenn einmal die Rakel 606 weggenommen ist. Das Sieb 301 bewegt sich dann in die entgegengesetzte Richtung zum Substrat, wenn es mit Tinte 604 wiederbeladen wird, bereit für den nächsten Druckzyklus. Wenn die Tinte auf das Sieb 301 geladen wird, kann das Gewicht der Tinte das Sieb ein wenig biegen. Das Sieb 301 befindet sich unter einem Winkel zu der Bewegungsrichtung 608 der Lage, die die Druckstation verläßt. Diese Anordnung (wobei der Winkel typischerweise um 10 bis 30° und genauer um 15° ist) verbesserte die Tintenfreigabe vom Sieb auf das Substrat, was die Druckdefinition und Reproduzierbarkeit verbessert. Der Winkel von Sieb zu Substrat, Rakelwinkel, der Abstand Sieb zu Rakel, die Position Rakel zu Druckwalze, die Schnappdistanz, die relativen Geschwindigkeiten von Substrat und Sieb und der Rakeldruck können alle verwendet werden, um die sich ergebende Druckdefinition und Konsistenz über eine Karte zu steuern und zu optimieren. Eine Ausführungsform eines Siebdruckmechanismus ist in weiteren Einzelheiten im erteilten US-Patent Nr. 4 245 554 beschrieben, das hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Insbesondere in der Kohlenstoff-Druckstation 103 ist die in Frage stehende Tinte eine Kohlenstofftinte. Ein Beispiel einer geeigneten Kohlenstofftinte ist hiernach erläutert. Bei dieser Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung wird das Sieb 301 mit Tinte 604 geflutet, bevor die Rakel 606 verwendet wird, um die Tinte 604 durch das Sieb und auf das Substrat 242 zu überführen. Die gedruckte Kohlenstoff-Bildgestaltung, die auf dem Substrat 242 abgelegt ist, wird dann getrocknet, wobei zum Beispiel heiße Luft mit 140°C auf die gedruckte Fläche des Substrats gerichtet wird, wobei vier getrennte Trockenbänke innerhalb der ersten Trockenzone 217 verwendet werden, was in weiteren Einzelheiten in 12 veranschaulicht ist.
Geeignete Tinten zur Verwendung in der Kohlenstoff-Druckstation umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf Kohlenstoff mit metallischen Teilchen, Silber/Silberchlorid, auf Gold basierenden, auf Palladium basierenden leitenden druckbaren Tinten.
Andere Arten leitender Tinte können verwendet werden, zum Beispiel Kohlenstoff mit metallischen Teilchen, Silber/Silberchlorid, auf Gold basierenden, auf Palladium basierenden leitenden druckbaren Tinten.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vor dem Kohlenstoffdruckprozeß und unmittelbar nach dem Trocknen das Substrat 242 über eine erste Kühlwalze 112 geleitet, die so gestaltet ist, daß sie das Substrat 242 schnell auf eine vorbestimmte Temperatur abkühlt, typischerweise auf Zimmertemperatur (um 18–21°C und typischerweise 19.5°C +/– 0.5°C). Bei einer Ausführungsform des Lagenherstellungsprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Oberfläche der ersten Kühlwalze 212 ungefähr 18°C. Die erste Kühlwalze 212 kann auf eine geeignete Temperatur gekühlt werden, indem zum Beispiel fabrikgekühltes Wasser von um 7°C verwendet wird. Die Temperatur der Walze kann gesteuert werden, indem die Durchflußgeschwindigkeit und/oder die Temperatur des fabrikgekühlten Wassers gesteuert wird. Nachdem die gedruckten Kohlenstoffmuster in dem Druckprozeß abgeschieden worden sind, wird das Substrat 242 über eine zweite Kühlwalze 218 geführt. Das Verringern der Temperatur des Substrats 242 und das Halten der Temperatur des Substrats 242 ist nützlich, da kühlere Temperaturen die Wahrscheinlichkeit des Farbtrocknens auf den Sieben während des Druckens und das Erzeugen von Blockierungen in dem Netz verringern. Der Einsatz von Kühlwalzen in einem Lagenherstellungsprozeß gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch nützlich, da er das Ausmaß des Streckens im Substrat 242 verringert, was Lageausrichtungsprobleme und das Erfordernis, den Prozeß während des Laufens zu modifizieren, um solche Probleme zu kompensieren, reduziert.
Bei einer Ausführungsform wird die Temperatur der Kühlwalzen dynamisch durch eine Rückkopplungsschleife gesteuert, welche die Temperatur der Kühlwalze mißt und den Wasserdurchfluß/die Temperatur steuert. Weitere Verfahren zum Kühlen der Walzen können von den Fachleuten aus den hierin beschriebenen Ausführungsformen ins Auge gefaßt werden, zum Beispiel elektrisch betriebene Kühleinheiten.
Bei einem Prozeß gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Abschnitt 4 des Lagenherstellungsprozesses der, in dem das Isolation-Drucken stattfindet. In Abschnitt 4 wird die Bilddarstellung der Isolation für die elektrochemischen Sensoren, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, gedruckt, wobei Siebdrucken eingesetzt wird, das ein im allgemeinen flaches Sieb verwendet. Die grundlegenden Komponenten der Isolation-Druckstation 104 sind in den 6 und 7 veranschaulicht. Insbesondere umfaßt eine geeignete Druckstation gemäß der vorliegenden Erfindung ein Sieb 301, eine untere Druckwalze 303, eine Druckwalze 603, eine Flutklinge 600, einen Rakelhalter 605 und eine Rakel 606. In der Isolation-Druckstation 104 ist die Druckwalze 600 die dritte Druckwalze 221.
In einem Flutzyklusprozeß gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Sieb 301 mit Tinte 604 beladen, indem die Rakel 606, die Flutklinge 603, die Druckwalze 600 und die untere Druckwalze 303 in eine erste Richtung 608 bewegt werden, die der Lagenbewegung des Substrats 242 entspricht. Das Sieb 301 wird in eine zweite Richtung 607 bewegt, die der ersten Richtung 608 des Substrats 242 für den Flutzyklus, bei dem Tinte 604 auf das Sieb 301 geladen wird, entgegengesetzt ist.
Bei einem anschließenden Druckzyklusprozeß gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in 7 veranschaulicht, überträgt die Rakel 606 Tinte 604 durch das Sieb 301 und auf das Substrat 242. Während des Druckzyklus bewegen sich die Rakel 606, die Flutklinge 603, die Druckwalze 600 und die untere Druckwalze 303 alle in die zweite Richtung 607, die der Lagenbewegung des Substrats 242 entgegengesetzt ist. Das Sieb 301 wird in die erste Richtung 608 bewegt, die der Lagenbewegung des Substrats 242 für den Druckzyklus entspricht, in dem Tinte 604 durch das Sieb 301 geschoben und auf dem Substrat 242 abgelagert wird. Eine Ausführungsform des Siebdruckmechanismus ist in weiteren Einzelheiten im erteilten US-Patent Nr. 4,245,554 beschrieben, das hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Beim Drucken mit bewegbarem flachen Sieb hat während des Druckens ein im allgemeinen flaches Sieb eine Komponente ihrer Bewegung, die in derselben Richtung und ungefähr mit derselben Geschwindigkeit wie das Substrat ist. Typischerweise ist bei jeder der Druckstationen das im wesentliche flache Sieb unter einem spitzen Winkel (A in 6) zu dem Substrat, wenn das Sieb und das Substrat sich von einer Druckposition (nahe einer Druckwalze 200 in 6) wegbewegen. Das Variieren der relativen Geschwindigkeit des Substrats und des Siebes ändert die Größe des gedruckten Bildes in der Bewegungsrichtung des Substrats, d. h. der X-Richtung.
Das Schablonensieb, das bei jeder der Druckstationen verwendet wird, besteht typischerweise aus einem nachgiebig deformierbaren Polyester- oder Stahlnetz, das gestreckt und an einem starren Rahmen befestigt ist. Eine Ausführungsform benutzt ein Polyestersieb, das von DEK Machinery, Weymouth, GB, geliefert wird. Das Netz ist mit einer UV-empfindlichen Beschichtung beschichtet, und im Zusammenwirken mit einem Filmpositiv wird das Sieb einer UV-Lichtquelle ausgesetzt, entwickelt und getrocknet, so daß die Beschichtung auf dem Sieb trocknet, um ein Negativ der gewünschten Bilddarstellung zu bilden. Mit Hilfe einer Rakel wird Tinte durch die offenen Flächen der Schablone und auf das Substrat gebracht (was ein positives Bild ergibt, das von der Tinte auf dem Substrat gebildet wird). Der Rahmen bildet eine Einrichtung zum Halten des Netzes und zum Widerstand gegen die Kräfte, die von dem gestreckten Netz mit minimaler Verzerrung auferlegt werden, und zum Halten der zusätzlichen Kräfte, die während des Druckens erzeugt werden.
Insbesondere ist bei der Isolation-Druckstation 104 die in Frage stehende Tinte eine Isolationstinte. Ein Beispiel einer geeigneten Isolationstinte ist hierin aufgeführt. Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Sieb 301 mit Tinte 604 vor dem Einsetzen einer Rakel 606 geflutet, um Tinte 604 durch das Sieb und auf das Substrat 242 zu übertragen. Die gedruckte Isolation-Bilddarstellung, die auf dem Substrat 242 abgelegt worden ist, wird dann getrocknet, wobei zum Beispiel Heißluft bei 140°C verwendet wird, die auf die gedruckte Fläche des Substrat gerichtet wird, wobei vier getrennte Trockenbänke innerhalb der zweiten Trockenzone 224 verwendet werden, was in weiteren Einzelheiten in 13 veranschaulicht ist. Ein Beispiel einer geeigneten Tinte zur Verwendung bei einer Isolation-Druckstation in einem Lagenherstellungsprozeß gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Ercon E6110-116 Jet Black Insulayer Ink, die von der Ercon, Inc. erworben werden kann. Bei einer Ausführungsform der Erfindung, wird die Isolation-Bilddarstellung mit der Kohlenstoff-Bilddarstellung in der X-Richtung (entlang der Maschine) und in der Y-Richtung (quer über die Maschine) ausgerichtet, wobei die hierin beschriebenen Techniken verwendet werden. Andere Typen Isolationstinte können verwendet werden, wie es von den Fachleuten aus der Beschreibung hierin verstanden werden wird. Weiterhin können unterschiedliche Schichten oder unterschiedliche Reihenfolgen von Schichten verwendet werden, um eine unterschiedliche Reihenfolge von Schichten und somit einen unterschiedlichen Aufbau bei den erzeugten elektrochemischen Sensoren zur Verfügung zu stellen.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vor dem Isolation-Druckprozeß und unmittelbar nach dem Trocknen das Substrat 242, einschließlich der gedruckten Kohlenstoff- und Isolation-Muster, über eine dritte Kühlwalze 219 geleitet, die so gestaltet ist, daß sie das Substrat 242 schnell auf eine vorbestimmte Temperatur abkühlt, typischerweise der Zimmertemperatur (um 17–21°C und typischerweise 19.5°C +/– 0.5°C). Bei einer Ausführungsform des Lagenherstellungsprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Oberflächentemperatur der dritten Kühlwalze ungefähr 18°C. Die dritte Kühlwalze 219 kann auf eine geeignete Temperatur abgekühlt werde, indem zum Beispiel fabrikgekühltes Wasser von ungefähr 7°C verwendet wird. Das Verringern der Temperatur des Substrates 242 und das Halten der Temperatur des Substrates 242 ist zweckmäßig, da kühlere Temperaturen die Wahrscheinlichkeit verringern, daß die Tinte auf den Sieben trocknet und in dem Netz Blockierungen erzeugt. Die Verwendung von Kühlwalzen in einem Lagenherstellungsprozeß gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch zweckmäßig, da er die Menge der Streckung im Substrat 242 verringert, Ausrichteprobleme vermindert und das Erfordernis beseitigt, den Prozeß während des Laufes zu modifizieren, um solche Probleme zu kompensieren.
Bei einem Prozeß gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Abschnitt 5 des Lagenherstellungsprozesses der, an dem der erste Enzym-Druck stattfindet. In Abschnitt 5 wird die Enzymtinten-Bilddarstellung für die elektrochemischen Sensoren, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, gedruckt, indem Siebdruck und ein bewegbares, im allgemeinen flaches Sieb verwendet wird, wie es hierin zuvor beschrieben worden ist. Die grundlegenden Komponenten der ersten Enzym-Druckstation 105 sind in den 6 und 7 veranschaulicht. Insbesondere umfaßt eine geeignete Druckstation gemäß der vorliegenden Erfindung ein Sieb 301, eine untere Druckwalze 303, eine Druckwalze 600, eine Flutklinge 603, einen Rakelhalter 605 und eine Rakel 606. Bei der ersten Enzym-Druckstation 105 ist die Druckwalze 600 die vierte Druckwalze 227.
Bei einem Flutzyklusprozeß gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Sieb 301 mit Tinte 604 beladen, indem die Rakel 606, die Flutklinge 603, die Druckwalze 600 und die untere Druckwalze 303 in eine erste Richtung 608 bewegt werden, die der Lagenbewegung des Substrats 242 entspricht. Das Sieb 301 wird während des Flutzyklus, wenn Tinte 604 auf das Sieb 301 geladen wird, in eine zweite Richtung 607 bewegt, die der ersten Richtung 608 des Substrats 242 entgegengesetzt ist.
Bei einem anschließenden Druckzyklusprozeß gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in 7 veranschaulicht, überträgt die Rakel 606 Tinte 604 durch das Sieb 301 und auf das Substrat 242. Während des Druckzyklus bewegen sich die Rakel 606, die Flutklinge 603, die Druckwalze 600 und die untere Druckwalze 303 alle in die zweite Richtung 607, die der Lagenbewegung des Substrats 242 entgegengesetzt ist. Das Sieb 301 wird in die erste Richtung 608 bewegt, die der Lagenbewegung des Substrats 242 für den Druckzyklus entspricht, wenn Tinte 604 durch das Sieb 301 geschoben und auf dem Substrat 242 abgelegt wird. Eine Ausfüh rungsform des Siebdruckmechanismus ist in weiteren Einzelheiten in dem erteilen US-Patent Nr. 4 245 554 beschrieben.

Insbesondere ist bei der ersten Enzym-Druckstation 105 die in Frage stehende Tinte eine Enzymtinte. Ein Beispiel einer geeigneten Enzymtinte ist hiernach erläutert. Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vor dem Verwenden einer Rakel 606, um die Tinte 604 durch das Sieb und auf das Substrat 242 zu übertragen, das Sieb 301 mit Tinte 604 geflutet. Die gedruckte Enzym-Bilddarstellung, die auf dem Substrat 242 abgelegt wird, wird dann getrocknet, wobei zum Beispiel heiße Luft bei 50°C verwendet wird, die auf die gedruckte Fläche des Substrats gerichtet wird, wobei zwei getrennte Trockenbänke innerhalb der dritten Trockenzone 230 verwendet werden, was in weiteren Einzelheiten in 14 veranschaulicht ist. Ein Beispiel einer geeigneten Tinte zur Verwendung in der ersten Enzym-Druckstation 105 in einem Lagenherstellungsprozeß gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Tabelle 2 zusammengefaßt. Tabelle 2

Komponente	Lieferant
Glukose-Oxidase	Biozyme Laborstories
Tri-Natriumcitrat	Fisher Scientific
Zitronensäure	Fisher Scientific
Polyvinylalkohol	Sigma Aldrich
Hydroxyethylzellulose (Nat 250 G)	Honeywell and Stein BDH/Merck LTD
	Sigma-Aldrich Chemical Co, UK
Kaliumhexacyanoferrat III	Norlab Instruments Ltd., UK
DC 1500 Antischaum	BDH/Merck Ltd.
Cabosil	Ellis and Everard Ltd
PVPVA	ISP Company Ltd
Analar-Wasser	BDH/Merck Ltd

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nach dem Isolation-Druckprozeß und unmittelbar nach dem Trocknen das Substrat 242, einschließlich der gedruckten Kohlenstoff- und Isolation-Muster, über eine vierte Kühlwalze 225 geleitet, die dazu gestaltet ist, das Substrat 242 schnell auf eine vorbestimmte Temperatur abzukühlen, typi scherweise auf Zimmertemperatur (um 17–21°C und typischerweise 19.5°C +/– 0.5°C). Bei einer Ausführungsform des Lagenherstellungsprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Oberfläche der vierten Kühlwalze 225 ungefähr 18°C. Die vierte Kühlwalze 225 kann auf eine geeignete Temperatur gekühlt werden, indem zum Beispiel fabrikgekühltes Wasser von um 7°C verwendet wird. Das Verringern der Temperatur des Substrates 242 und das Halten der Temperatur des Substrates ist zweckmäßig, da kühlere Temperaturen die Möglichkeit des Trocknens der Tinte auf den Sieben und des Erzeugens von Blockierungen in dem Netz verringern. Die Verwendung von Kühlwalzen bei einem Lagenherstellungsprozeß gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch zweckmäßig, da sie das Ausmaß des Streckens im Substrat 242 verringert, Ausrichteprobleme und das Erfordernis, den Prozeß beim Laufen zu modifizieren, um solche Probleme zu kompensieren, reduziert.
Zusätzlich, wegen des hohen Wassergehaltes der Enzymtinte und des Luftstroms aufgrund der Bewegung des Siebes ist es wesentlich sicherzustellen, daß die Enzymtinte nicht in das Sieb eintrocknet. Die relative Strömung der Luft, der man bei dem sich bewegenden Sieb gegenübersteht, trocknet die Tinte auf dem Sieb in einer Weise, die bei Flachbett-Siebdruckern (so wie den Thieme-Flachbettdruckern) üblicherweise nicht beobachtet wird, da sich das Sieb selbst nicht innerhalb der Maschine bewegt, anders als bei der vorliegenden Erfindung. Ebenso wie die Kühlwalze dieses mildert, indem sie sicherstellt, daß das Substrat auf ungefähr 18°C gekühlt wird, bevor es in den Enzym-Siebdruckschritt eintritt, wird das mit Enzymtinte beladene Sieb während des Druckens befeuchtet. Bei einer Ausführungsform geschieht das Befeuchten im wesentlichen kontinuierlich. Es kann das Befeuchten von der Oberseite, der Unterseite und/oder den Seiten des Siebes her erfolgen, und tatsächlich kann für alles drei gesorgt sein. Eine Anordnung von Rohren sorgt für einen im wesentlichen konstanten Strom befeuchteter Luft oberhalb, unterhalb und an der Seite des Siebes, was sicherstellt, daß der Wassergehalt der Tinte auf einem konstanten Wert gehalten wird. Eine geeignete Anordnung zum Bereitstellen von Befeuchtung auf der Oberseite, Unterseite und/oder den Seiten des Siebes gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den 3, 4 und 5 veranschaulicht. Die Menge und Anordnung der Befeuchtungseinrichtungen (typischerweise Rohre, welche befeuchtete Luft transportieren) wird neben anderen Dingen von der Menge an erforderlicher Befeuchtung abhängen, dem Wassergehalt der Tinte, der Feuchtigkeit und Temperatur der umgebenden Luft, der Feuchtigkeit des Substrats, wenn es sich der Enzym-Druckstation nähert, der Temperatur der Druckwalze, der Größe des Siebes und dem Freiliegen des Siebes gegenüber der Umgebung (unbefeuchtete Luft). Bei einer Ausführungsform liefert ein Rohr 304, das eine oder mehrere Zeilen von Löchern 400 aufweist, befeuchtete Luft über die gesamte Unterseite des Siebes während eines Hin- und Herhubes des Siebes. Rohre (nicht gezeigt) oberhalb und an der Bedienerseite der Maschine liefern befeuchtete Luftströme 300 und 304 (siehe 4).
Typischerweise wird die gesamte Enzymtinte, die für den Drucklauf erforderlich ist, am oder vor dem Beginn des Drucklaufes auf das Sieb gebracht. Da die Enzymtinte aus einem großen Anteil Wasser aufgebaut ist (typischerweise zwischen 55 und 65 Gew.%, weiter typisch um 60 Gew.%) neigt die Tinte dazu, über die Dauer des Laufes auszutrocknen. Dieses Risiko kann gemildert werden, indem Befeuchtung um das mit Enzymtinte beladene Sieb bereitgestellt wird. Als Alternative oder typischer zusätzlich kann das Substrat vor dem Anbringen in die Enzym-(oder tatsächlich irgendeine)Druckstation durch Verwendung von Kühlwalzen, wie hierin beschrieben, gekühlt werden. Typischerweise wird die Temperatur des Substrats auf weniger als oder gleich der Temperatur des Raumes gesteuert. Jedoch wird die Temperatur des Substrats oberhalb des Taupunktes für die Atmosphäre in dem Raum gehalten. Wenn der Raum auf 60 % Feuchtigkeit ist, dann kann der Taupunkt 15°C sein. Wenn die Temperatur des Substrats dann unter diesen fällt, kann Kondensation auf dem Substrat auftreten, was möglicherweise jeden anschließenden Drucklauf beeinträchtigt, insbesondere jeden anschließenden Drucklauf mit wasserlöslicher Tinte, so wie Enzymtinte. Die Steuerung der Substrattemperatur zum Beispiel zwischen den Grenzen Zimmertemperatur und Taupunkt kann somit wichtig für einen erfolgreichen Drucklauf sein. Die Steuerung der Temperatur der und/oder der Zeit, die über den Kühlwalzen 212, 219, 225 und 231 verbracht wird, ist beim Steuern der Substrattemperatur wichtig. Eine Rückkopplungssteuerschleife kann verwendet werden, um die Substrattemperatur zum Beispiel relativ zu der Zimmertemperatur und/oder dem Taupunkt (bei vorgegebener Feuchtigkeit des Raumes) zu messen, um die Temperatur der Kühlwalzen und die Temperatur des Substrats zu steuern, wenn es die Walze verläßt und sich der nächsten Druckstation nähert.
2C ist ein schematisches Schaubild, welches den Abschnitt 6 und den Abschnitt 7 eines Lagendruckprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In 2C ist der Abschnitt 6 die zweite Enzym-Druckstation 106. Die zweite Enzym-Druckstation 106 umfaßt eine fünfte Kühlwalze 231, einen fünften Speicher 232, eine fünfte Druckwalze 233, einen vierten Sichtsensor 234, eine fünfte Antriebswalze 235, eine fünfte Trockenzone 236, ein Y-Ausrichtesystem 237 und eine Auszugswalze 238. Bei der Ausführungsform der Erfindung, wie sie in 2C veranschaulicht ist, ist der Abschnitt 7 die Aufwickeleinheit 107. Die Aufwickeleinheit 107 umfaßt einen Lenkmechanismus 239, eine erste Aufwickelwelle 240 und eine zweite Aufwickelwelle 241.
Bei einem Prozeß gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Abschnitt 6 des Lagenherstellungsprozesses dort, wo das zweite Enzymdrucken stattfindet. Im Abschnitt 6 wird die Enzymtinten-Bilddarstellung für die elektrochemischen Sensoren, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, gedruckt, indem Siebdruck verwendet wird. Der Zweck des Aufbringens von zwei Schichten der Enzymtinte ist es, die vollständige Abdeckung der Kohlenstoffelektroden sicherzustellen und daß die Elektroden im wesentlichen gleichmäßig und frei von Leerstellen sind. Die grundlegenden Komponenten der zweiten Enzym-Druckstation 106 sind in den 6 und 7 veranschaulicht. Insbesondere umfaßt eine geeignete Druckstation gemäß der vorliegenden Erfindung ein Sieb 301, eine untere Druckwalze 303, eine Druckwalze 600, eine Flutklinge 603, einen Rakelhalter 605 und eine Rakel 606. Bei der zweiten Enzym-Druckstation 106 ist die Druckwalze 600 die fünfte Druckwalze 233.
Bei einem Flutzyklusprozeß gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Sieb 301 mit Tinte 604 beladen, indem die Rakel 606, die Flutklinge 603, die Druckwalze 600 und die untere Druckwalze 303 in eine erste Richtung 608 bewegt werden, die der Lagenbewegung des Substrats 242 entspricht. Das Sieb 301 wird für den Flutzyklus, wenn die Tinte 604 auf das Sieb 301 geladen wird, in eine zweite Richtung 607 bewegt, die der ersten Richtung 608 des Substrats 242 entgegengesetzt ist.
Bei einem anschließenden Druckzyklusprozeß gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in 7 veranschaulicht, überträgt die Rakel 606 die Tinte 604 durch das Sieb 301 und auf das Substrat 242. Während des Druckzyklus bewegen sich die Rakel 606, die Flutklinge 603, die Druckwalze 600 und die untere Druckwalze 303 alle in die zweite Richtung 607, die der Lagenbewegung des Substrats 242 entgegengesetzt ist. Das Sieb 301 wird während des Druckzyklus in die erste Richtung 608 bewegt, die der Lagenbewegung des Substrats 242 entspricht, wobei Tinte 604 durch das Sieb 301 geschoben und auf dem Substrat 242 abgelegt wird. Eine Ausführungsform des Druckmechanismus ist in weiteren Einzelheiten im erteilten US-Patent Nr. 4,245,554 beschrieben.
Insbesondere ist bei der zweiten Enzym-Druckstation 106 die in Rede stehende Tinte eine Enzymtinte. Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vor dem Verwenden der Rakel 606, um die Tinte 604 durch das Sieb und auf das Substrat 242 zu übertragen, das Sieb 301 mit Tinte 604 geflutet. Die gedruckte Enzym-Bilddarstellung, die auf dem Substrat 242 abgelagert wird, wird dann getrocknet, wobei zum Beispiel Heißluft bei 50°C verwendet werden, die auf die gedruckte Fläche des Substrats gerichtet wird, wobei zwei getrennte Trockenbänke innerhalb einer vierten Trockenzone 236 verwendet werden, was in weiteren Einzelheiten in 15 veranschaulicht ist. Ein Beispiel einer geeigneten Tinte zum Verwenden in der zweiten Enzym-Druckstation 106 ist dieselbe Enzymtinte, die bei der Enzym-Druckstation verwendet worden ist, die in der zuvor genannten Tabelle 2 beschrieben ist.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, nach dem zweiten Enzym-Druckprozeß und unmittelbar nach dem Trocknen, wird das Substrat 242, einschließlich der gedruckten Kohlenstoff-, Isolation- und Enzymtintenmuster, über eine fünfte Kühlwalze 231 geführt, die so gestaltet ist, daß sie das Substrat 242 schnell auf eine vorbestimmte Temperatur abkühlt. Bei einer Ausführungsform des Lagenherstellungsprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Oberfläche der fünften Kühlwalze 231 ungefähr 18°C. Die fünfte Kühlwalze 231 kann auf eine geeignete Temperatur abgekühlt werden, indem zum Beispiel fabrikgekühltes Wasser bei um 7°C verwendet wird. Das Verringern der Temperatur des Substrats 242 und das Halten der Temperatur des Substrates 242 ist nützlich, da kühlere Temperaturen die Wahrscheinlichkeit verringern, daß Tinte auf den Sieben trocknet und in dem Netz Blockierungen erzeugt. Die Verwendung von Kühlwalzen bei einem Lagenherstellungsprozeß gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch zweckmäßig sein, da sie das Ausmaß des Streckens im Substrat 242 verringert, Ausrichteprobleme und das Erfordernis, den Prozeß während des Laufs zu modifizieren, um solche Probleme zu kompensieren, verkleinert.
Zusätzlich, aufgrund des hohen Wassergehaltes der Enzymtinte und des Luftstromes aufgrund der Bewegung des Siebes ist es wesentlich sicherzustellen, daß die Enzymtinte nicht in das Sieb eintrocknet. Ebenso wie die Kühlwalze dieses mildert, indem sichergestellt wird, daß das Substrat auf 18°C gekühlt ist, bevor es in den Enzym-Siebdruckschritt geht, gibt es auch die Befeuchtung des Siebes von der Oberseite und/oder Unterseite und/oder den Seiten her, was für einen Strom befeuchteter Luft oberhalb und unterhalb des Siebes sorgen kann, was sicherstellt, daß der Wassergehalt der Tinte auf einem konstanten Wert gehalten wird. Typischerweise strömt die befeuchtete Luft konstant über das Sieb. Eine geeignete Anordnung zum Bereitstellen der Befeuchtung des Siebes von der Oberseite und Unterseite her, gemäß der vorliegenden Erfindung, ist in 3 veranschaulicht.
Die zweite Enzym-Druckstation 106 kann eine Auszugswalze 238, ein Überprüfungssystem 237 für die Überprüfung der Ausrichtung, ein drittes Y-Ausrichtesystem bei 237C (nicht gezeigt) und eine Strichcodestation (nicht gezeigt) umfassen. Die Auszugswalze 238 hilft dabei, die Spannung des Substrates 242 zu steuern (genau die Spannung zwischen der Einzugswalze 206 und der Auszugswalze 238). Das Substrat 242 wird aus der zweiten Enzym-Druckstation 106 mit einer konstanten Geschwindigkeit von der Auszugswalze 238 entfernt. Das Y-Ausrichtesystem (nicht gezeigt) an den Positionen 237A, 237B und 237C steuert die Y-Ausrichtung (d. h. quer zur Lage) jedes Druckzyklus während des Druckens, indem die ersten Y-Ausrichtemarkierungen 2101, zweite Y-Ausrichtemarkierungen 2102, dritte Y-Ausrichtemarkierungen 2103, vierte Y-Ausrichtemarkierungen 2104 verwendet werden, die in 21A veranschaulicht sind. Bei einer Ausführungsform der Erfindung können die ersten Y-Ausrichtemarkierungen 2101, die zweiten Y-Ausrichtemarkierungen 2102, die dritten Y-Ausrichtemarkierungen 2103 und die vierten Y-Ausrichtemarkierungen 2104 jeweils der Y-Ausrichtung der Kohlenstoff-Druckstation 103, der Isolation-Druckstation 104, der ersten Enzym-Druckstation 105 und der zweiten Enzym-Druckstation 106 entsprechen. Jede Y-Ausrichtungsmarkierung weist zwei Dreiecke auf, die in einer Ausrichtung nebeneinander liegen, welche einem Rechteck entspricht. Bei einer Ausführungsform kann das Y-Ausrichtesystem, das sich an den Positionen 237A, 237B und 237C befindet, durch einen Eltromat DGC 650 der Eltromat GmbH, Leopoldshöhe, Deutschland, implementiert werden.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Überprüfungssystem 237 implementiert werden, indem das Eltromat Überprüfungssystem, Modellnummer PC3100 HD, verwendet wird, das kommerziell von Eltromat GmbH, Leopoldshöhe, Deutschland, erhältlich ist. Das Überprüfungssystem 237 hat eine Sichtkomponente, welche die Ausrichtemarkierungen überprüft, die in den 17A bis 19D und/oder 20D gezeigt sind, und kann als ein Werkzeug beim Bewerten, ob eine Sensorfolie 2106 zurückgewiesen werden sollte, verwendet werden (zum Beispiel durch Aufzeichnen von Überprüfungsergebnissen gegen einen Strichcode in einer Datenbank).
Ausrichtefehler in der Y-Dimension (welche während des Druckens durch das Ausrichtesystem (nicht gezeigt), das sich bei 237A, 237B und 237C befindet, geändert werden können und/oder vom Überprüfungssystem 237 überprüft worden sind, nachdem alle Druckstufen beendet sind) können Variationen in der Lagenspannung oder nicht gleichförmigen Verzerrungen des Substrates 242 zugeschrieben werden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die Strichcodestation die folgenden im Handel erhältlichen Komponenten auf: Strichcodedrucker (Modellnummer A400 von Domino UK Ltd., Cambridge, Großbritannien), Strichcodeüberquersystem (Scottish Robotic Systems, Perthshire, Schottland) und Strichcodeleser (RVSI Acuity CiMatrix, Canton, MA). Die Strichcodestation (nicht gezeigt) markiert jede Zeile der Sensorfolie 2106 mit einem zweidimensionalen Strichcode. Dies sorgt dafür, daß jede Zeile aus Sensoren einen eindeutigen Identifiziercode, eine Batch/Losnummer-Identifizierung, die Sensorfoliennummer und die Zeilennummer trägt. Die Strichcodestation liest auch den Strichcode unmittelbar nach dem Drucken, um zu verifizieren, daß der Strichcode richtig gedruckt worden ist und eine visuelle Anzeige für die Maschinenbediener liefert. Die Strichcode- und Prozeßinformation aus den Abschnitten 2 bis 6 werden in einer Datenbank gespeichert und später verwendet, um für einen zukünftigen Prozeß Karten zu identifizieren und anschließend zurückzuweisen/zu akzeptieren.
Die Aufwickeleinheit 107 besteht zum Beispiel aus einem Martin Automatic Rewind System. Dies ist der letzte Abschnitt der Maschine und erlaubt das kontinuierliche Aufwickeln von Substrat 242. Die Aufwickeleinheit 107 besteht aus einer ersten Aufwickelwelle 240 und einer zweiten Aufwickelwelle 241. Die erste Aufwickelwelle 240 hält eine Rolle Substratmaterial 242 und zieht kontinuierlich Material aus der zweiten Enzym-Druckstation 106. Die zweite Aufwickelwelle 241 hält eine Rolle aus Material in Bereitschaft, die automatisch an eine erste Rolle aus Substrat 242 in eine zweite Rolle beim Fertigstellen der Rolle Substrat 242 von der ersten Aufwickelwelle 240 spleißt. Dieser kontinuierliche Prozeß wiederholt sich von der ersten Aufwickelwelle 240 zu der zweiten Aufwickelwelle 241. Ein fliegendes Spleißen, das auftritt, während sich das Substrat 242 noch bewegt, wird verwendet, um das kontinuierliche Aufwickeln von Substrat 242 zu ermöglichen. Die Spleißung wird direkt auf eine frische Rolle Substratmaterial 242 gebracht, die mit doppelseitigem druckempfindlichen Klebmittel grundiert ist.
3 ist ein schematisches Schaubild, welches die feuchte Umgebung um einen fünften und sechsten Abschnitt des Lagendruckens veranschaulicht. Die grundlegenden Komponenten, die verwendet werden, um die Mittel für das Befeuchten der Lagendruckumgebung zur Verfügung zu stellen, sind in 3 veranschaulicht, welche obere feuchte Luft 300, ein Sieb 301, untere feuchte Luft 302, eine untere Druckwalze 303, ein Rohr 304 mit mehreren Perforationen 400, ein Substrat 242 und entweder eine vierte Druckwalze 227 oder eine fünfte Druckwalze 233 umfassen. Die Feuchtigkeit und Temperatur wird so eingestellt, daß versucht und sichergestellt wird, daß die Eigenschaften der Enzymtinte sich nicht in irgendeinem bemerkenswerten Ausmaß über die Zeit während des Flut- und Druckzyklus und bevorzugt über die Dauer des Drucklaufes ändern. Insbesondere ist wünschenswert, daß die Viskosität und der Wassergehalt der Enzymtinte sich nicht während des Flut- und Druckzyklus und bevorzugt über die Dauer des Drucklaufes ändern. Die Enzymtinte besteht zu ungefähr 63 % aus Wasser. Ein konstanter Wassergehalt stellt sicher, daß die Menge an Tinte, die auf dem Substrat 242 abgelegt wird, gleichbleibend ist. Wenn der Wassergehalt der Tinte sich während des Druckprozesses ändert, kann dies zu Variationen in der Dicke der Enzymschicht führen. Zusätzlich wird ein Verlust von Feuchtigkeit aus der Enzymtinte zum Trocknen des Enzyms auf dem Sieb 301 führen, was zu einer schlechten Druckdefinition und einer Verringerung der Menge an Tinte, die auf dem Substrat 242 abgelegt wird, führt. Die feuchte Luft innerhalb entweder der ersten Enzym-Druckstation 105 oder der zweiten Enzym-Druckstation 106 wird zwischen 85 und 95 % relativer Feuchtigkeit gehalten. Die obere feuchte Luft 300 und die untere feuchte Luft 302 werden auf beide Seiten des Siebes 301 gepumpt, um die gewünschte relative Feuchtigkeit zu halten. Ein Seitenrohr 305 ist auf einer Seite der Lage angeordnet und führt befeuchtete Luft auf die Lage auf einer Seite, die den Enzym-Druckstationen unmittelbar benachbart liegt. Die Beschaffenheit und der Typ der Anordnungen für die Befeuchtung können variiert werden, um an Größe und Form der Druckstation und den Feuchtigkeitsanforderungen des Typs Tinte an der Druckstation in der Umgebung angepaßt zu sein. Oftmals kann eine Haube verwendet werden, um die obere und/oder untere Seite des Siebes einzuschließen, so daß befeuchtete Luft in die Haube direkt benachbart dem Sieb geliefert werden kann und in der Umgebung des Siebes durch das Vorhandensein der Haube gehalten wird. Wenn die Haube auf dem oberen Siebrahmen angebracht ist, wie es typischerweise der Fall ist, kann die Haube einen Schlitz in der x-Richtung haben (der Druckrichtung), um zu erlauben, daß sich die Rakel in bezug auf das Sieb während des normalen Flut/Druckzyklus bewegt.
4 ist eine Ansicht von unten, die die feuchte Umgebung um einen fünften und einen sechsten Abschnitten des Lagendrucks zu veranschaulichen. Die grundlegenden Komponenten, die verwendet werden, um die Mittel für die Befeuchtung der Lagendruckumgebung zur Verfügung zu stellen, sind auch in 4 veranschaulicht, welche obere feuchte Luft 300, ein Sieb 301, untere feuchte Luft 302, ein Rohr mit Perforationen 304 und Perforationen 400 und ein Seitenrohr bei 305 (nicht gezeigt) umfassen. Ein Rohr 304 mit mehreren Perforationen 400 ist unterhalb des Siebes 301 als eine Einrichtung zum Blasen unterer feuchter Luft 302 angeordnet, um die Viskosität der Enzymtinte auf dem Bildschirm 301 zu halten. 5 ist eine perspektivische Ansicht des Rohrs 304 mit Perforationen 400, um untere feuchte Luft 302 auszublasen.
8 ist ein schematisches Schaubild, welches zwei unterschiedliche Rakelwinkel veranschaulicht, das ein Substrat 242, eine Druckwalze 600 und eine Rakel 606 umfaßt. Der Winkel 800 der Rakel kann variiert werden, um die Definition der Druckfläche zu optimieren. Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann der Winkel der Rakel 15 +/– 5 und bevorzugt +/– 1 bis 2 Grad sein. Man bemerke, daß der Kontakt der Rakel 606 mit der Druckwalze 600 für jeden Rakelwinkel 800 derselbe ist.
9 ist ein schematisches Schaubild, welches zwei unterschiedliche Rakelpositionen veranschaulicht, das das Substrat 242, die Druckwalze 600, die untere Druckwalze 303, die Rakel 606, eine erste Rakelposition 900 und eine zweite Rakelposition 901 umfaßt. Die Rakelposition ist die Position der Rakel relativ zu der Mitte der Druckwalze 600. Die Rakelposition kann eine starke Wirkung auf die Dicke der gedruckten Tinte haben. Die Position der Rakel kann variiert werden, um die Definition der Druckfläche zu optimieren.
10 ist ein schematisches Schaubild, welches eine Siebschnappdistanz (1000) veranschaulicht, das das Substrat 242, die Druckwalze 600, die untere Druckwalze 303 und das Sieb 300 umfaßt. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Siebschnappdistanz (1000) die kürzeste Entfernung zwischen dem Sieb 301 und dem Substrat 242. Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung kann die Siebschnappeinstellung (1000) ungefähr 0.7 mm sein. Wenn die Siebschnappeinstellung (1000) zu hoch eingerichtet wird, kann die Rakel 606 das Sieb 301 nicht ausreichend ablenken, um Tinte 604 auf das Substrat 242 mit ausreichender Druckdefinition zu übertragen. Wenn die Siebschnappeinstellung (1000) zu gering eingerichtet wird, wird das Sieb 301 Tinte 604 aus einem vorangehenden Druckzyklus verschmieren, was eine nicht ausreichende Druckdefinition hervorruft.
11 veranschaulicht eine Explosionsansicht einer Präkonditionierungszone 211, welche eine erste Antriebswalze 210, eine heiße Platte 1100, eine erste Heizbank 1101, eine zweite Heizbank 1102 und eine dritte Heizbank 1103 aufweist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung berührt die heiße Platte 1100 die unbedruckte Seite des Substrats 242. Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung kann die heiße Platte 1100 mit Teflon beschichtet sein und kann auf ungefähr 160°C erhitzt werden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung blasen die erste Heizbank 1101, die zweite Heizbank 1102 und die dritte Heizbank 1103 heiße Luft mit ungefähr 160°C. Dies kann variiert werden, um an den Substrattyp und/oder die Dicke und/oder irgendwelche Vorbehandlung und/oder spätere Temperaturen anzupassen, denen man im Prozeß gegenübersteht, wie es von den Fachleuten verstanden werden würde.
12 veranschaulicht eine Explosionsansicht einer ersten Trockenzone 217, welche eine zweite Kühlwalze 218, eine zweite Antriebswalze 216, eine erste Trockenbank 1200A, eine zweite Trockenbank 1101A, eine dritte Trockenbank 1102A und eine vierte Trockenbank 1103A aufweist. Bei einer Ausführungsform blasen die erste Trockenbank 1200A, die zweite Trockenbank 1101A, die dritte Trockenbank 1102A und die vierte Trockenbank 1103A heiße Luft mit ungefähr 140°C, obwohl dies variiert werden kann, wie es von den Fachleuten aus der Beschreibung hierin verstanden würde.
13 veranschaulicht eine Explosionsansicht einer zweiten Trockenzone 224, welche eine dritte Antriebswalze 223, eine erste Trockenbank 1200B, eine zweite Trockenbank 1101B, eine dritte Trockenbank 1102B und eine vierte Trockenbank 1103B aufweist. Bei einer Ausführungsform blasen die erste Trockenbank 1200B, die zweite Trockenbank 1101B, die dritte Trockenbank 1102B und die vierte Trockenbank 1103B heiße Luft mit ungefähr 140°C, obwohl dies variiert werden kann, wie es von den Fachleuten aus der Beschreibung hierin verstanden würde.
14 veranschaulicht eine Explosionsansicht einer dritten Trockenzone 230, welche eine vierte Antriebswalze 229, eine erste Trockenbank 1200C und eine zweite Trockenbank 1101C aufweist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung blasen die erste Trockenbank 1200C und die zweite Trockenbank 1101C heiße Luft mit ungefähr 50°C, obwohl dies variiert werden kann, wie es von den Fachleuten aus der Beschreibung hierin verstanden würde.
15 veranschaulicht eine Explosionsansicht einer vierten Trockenzone 236, welche eine fünfte Antriebswalze 235, eine erste Trockenbank 1200D und eine zweite Trockenbank 1101D aufweist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung blasen die erste Trockenbank 1200D und die zweite Trockenbank 1101D heiße Luft mit ungefähr 50°C, obwohl dies variiert werden kann, wie es den Fachleuten aus der Beschreibung hierin verständlich würde.
16 veranschaulicht eine Explosionsansicht einer ersten Reinigungseinheit 204, welche Klebwalzen 1600 und Blaupolymerwalzen 1601 aufweist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung berühren die Blaupolymerwalzen 1601 die obere und untere Seite des Substrats 242 und übertragen Teilchen-/Fremdmaterial an die Klebwalzen 1600.
Die 17A bis 17D veranschaulichen Ansichten eines Druckes einer Isolationsschicht auf eine Kohlenstoffschicht für eine Ausführungsform der Erfindung mit richtiger Ausrichtung. Man bemerke, daß die 17A den oberen linken Teil, 17B den oberen rechten Teil, 17C den untere linken Teil und 17D den unteren rechten Teil der Sensorfolie 2106 darstellt. Die Markierungen sind auf der Sensorfolie, die in 21A veranschaulicht ist, nicht gezeigt. Bei einer Ausführungsform dieser Erfindung druckt die Kohlenstoff-Druckstation 103 eine Kohlenstoffschicht, welche ein vollfarbiges Kohlenstoff-Rechteck 1700 aufweist, welches von einer rechtwinkligen Linie 1703 auf dem Substrat 242 umgegeben ist. Bei einem anschließenden Druckzyklus druckt die Isolation-Druckstation 104 eine rechtwinklige Isolationslinie 1701 auf das Substrat 242, die zwischen dem vollfarbigen Kohlenstoffrechteck 1700 und der rechtwinkligen Kohlenstofflinie 1703 angeordnet ist. Wenn die Ausrichtung von Isolationsschicht zu Kohlenstoffschicht an allen vier Ecken richtig ist, gibt es typischerweise kein unbeschichtetes Substrat 242, das sich zwischen der rechtwinkligen Isolationslinie 1701 und dem vollfarbigen Kohlenstoffrechteck 1700 zeigt. Die Ausrichtung der Isolationsschicht zur Kohlenstoffschicht kann manuell von einem Bediener überprüft werden oder kann unter Verwendung des zweiten Sichtsensors 222 überprüft werden, der in einer Ausführungsform eine Kamera aufweist, die auf jede Ecke des Substrates zeigt. Typischerweise bildet dies einen Teil der Initialisierung am Beginn des Drucklaufes. Ein Bediener kann alle vier Ecken des Substrates aneinander angrenzend auf einem TV-Bildschirm betrachten. Der Bediener kann dann visuell die Ausrichtung der Isolation zum Kohlenstoff während dieses Initialisierungsprozesses prüfen (und tatsächlich während des Restes des Drucklaufs) und kann jegliche Einstellungen vornehmen, die notwendig sind, um die Isolations- und Kohlenstoffdrucke in Ausrichtung zu bringen. Es sollte verstanden werden, daß der Lagensichter 222 (der zum Beispiel 4 Kameras aufweist, die an Orten über den vier Ecken der Substratkarte zeigen) für die Anzeige einen Schnappschuß jeder der vier Ecken jeder Karte betrachtet und weitergibt. Somit werden die Ecken jeder Karte nur für einen Bruchteil einer Sekunde auf der Anzeige sichtbar gemacht, da das Substrat unterhalb der Sichtkameras konstant ausgetauscht wird, wenn sich die Lage durch die Vorrichtung bewegt. Dieses System ermöglicht es einem Bediener sofort die Wirkungen irgendeiner Anpassung zu sehen, die er bei der Ausrichtung von Isolation zu Kohlenstoff vorgenommen hat. Anpassungen des Bedieners können umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf den Hub des Siebdrucks, die Schnapphöhe, den Rakeldruck, die Siebposition relativ zu der „Y"-Richtung, die Siebposition in bezug auf θ (Theta). Wenn einmal die Sichterausrichtung bei diesen und anderen Druckstationen eingerichtet worden ist (wobei die Sichter 228 und 234 verwendet werden), wird dem automatischen internen X-Ausrichtesystem (welches die Markierungen 2107 und 2108 verwendet) und dem automatischen Y-Ausrichtesystem (zum Beispiel der Ausrichtesysteme, die sich an den Positionen 237A, 237B und 237C befinden, welche die Markierungen 2101 bis 2104 verwenden) erlaubt, zu übernehmen und die X- und Y-Ausrichtung während des Druckes zu überwachen und automatisch zu korrigieren. Die Markierungen 1700 bis 1703, die in den 17A bis 20D gezeigt sind, können als Alternative oder zusätzlich zur Verwendung der Markierungen 2101 bis 2104 und 2107 und 2108 während des Druckes für die automatische X- und Y-Ausrichtung verwendet werden, wie es von den Fachleuten aus der Beschreibung hierin verstanden würde.
18 veranschaulicht eine Ansicht einer Isolationsschicht gegenüber einer Kohlenstoffschicht für eine Ausführungsform der Erfindung mit unrichtiger Ausrichtung, wenn die Isolation-Bildgestaltung in der Druckrichtung länger ist als die Kohlenstoff-Bildgestaltung. Es kann selbst dann auftreten, wenn das Kohlenstoff- und das Isolation-Sieb in dieser Abmessung dieselbe Größe haben, da sich das Substrat gestreckt haben kann oder der Siebhub in jeder Stufe unterschiedlich sein kann (ein langsamerer Siebhub gibt einen Druck mit relativ längerer Bildgestaltung entlang der Bewegungsrichtung der Substratlage). Es sei angemerkt, daß 18A den oberen linken Teil, 18B den oberen rechten Teil, 18C den unteren linken Teil und 18D den unteren rechten Teil der Sensorfolie 2106 darstellt. Wenn die Ausrichtung der Isolationsschicht zur Kohlenstoffschicht an einer der vier Ecken unrichtig ist, kann unbeschichtetes Substrats 242 zwischen der rechtwinkligen Isolationslinie 1701 und dem vollfarbigen Kohlenstoffrechteck 1700 beobachtet werden. Die Ausrichtung der Isolationsschicht zur Kohlenstoffschicht kann manuell von einem Bediener überprüft werden, indem der zweite Sichtsensor 222 verwendet wird.
19 veranschaulicht eine Ansicht einer Isolationsschicht gegenüber einer Kohlenstoffschicht für eine Ausführungsform der Erfindung mit unrichtiger Ausrichtung, wenn die gedruckte Bildgestaltung der Isolation kürzer ist als die des Kohlenstoffdruckes (zum Beispiel kann der Siebhub für den Isolationsdruck länger sein als der für Kohlenstoff oder das Isolationssieb kann kürzer sein als das der Kohlenstoff-Druckstation). Es sei angemerkt, daß 19A den oberen linken Teil, 19B den oberen rechten Teil, 19C den unteren linken Teil und 19D den oberen rechten Teil der Sensorfolie 2106 darstellt. Wenn die Ausrichtung der Isolationsschicht zur Kohlenstoffschicht an einer der vier Ecken unrichtig ist, kann unbeschichtetes Substrat 242 zwischen der rechtwinkligen Isolationslinie 1701 und dem vollfarbigen Rechteck 1700 beobachtet werden. Die Ausrichtung der Isolationsschicht zur Kohlenstoffschicht kann von einem Bediener manuell überprüft werden, indem der zweite Sichtsensor 222 verwendet wird.
Die 20A bis 20D sind schematische Schaubilder, die die Ergebnisse eines Prozesses zum Drucken einer zweiten Sichtführung 2002 (siehe 21A) veranschaulichen, welche das vollfarbige Kohlenstoffrechteck 1700, eine hohle rechtwinklige Isolationslinie 1701, ein hohles Kohlenstoffrechteck 1703, ein vollfarbiges Rechteck von der ersten Enzymschicht 2000, ein vollfarbiges Rechteck von der zweiten Enzymschicht 2001 und unbeschichtetes Substrat 242 zeigt. Als Option können solche Drucke auch während des Herstellens durch automatisch laufende Prüfsysteme verwendet werden, so wie dem Prüfsystem 237 in Abschnitt 6 (nach dem zweiten Enzymdruck). Laufende Ausrichtung wird typischerweise ansonsten von einem Ausrichtesystem (nicht gezeigt) an den Positionen 237A, 237B und 237C in der „Y"-Richtung und durch ein Ausrichtesteuersystem, das auf die Markierungen 2105 schaut (siehe 21A) in der „X"-Richtung durchgeführt.
21A ist ein Beispiel einer Sensorfolie mit einer ersten Sichtführung 2100 und einer zweiten Sichtführung 2002; ersten Y-Ausrichtemarkierungen 2101, zweiten Y-Ausrichtemarkierungen 2102, dritten Y-Ausrichtemarkierungen 2103 und vierten Y-Ausrichtemarkierungen 2104 und X-Ausrichtemarkierungen 2105. Es sei angemerkt, daß die X-Ausrichtemarkierungen 2105 die X-Ausrichtemarkierung 2107 für Kohlenstoff und die X-Ausrichtemarkierung 2108 für Isolation aufweist. 21B ist eine Explosionsansicht einer Zeile innerhalb der Sensorfolie 2106 mit einer X-Ausrichtemarkierung 2107 für Kohlenstoff und der zweiten Sichtführung 202. 21C ist eine Explosionsansicht einer Zeile innerhalb der Sensorfolie 2106 mit einer X-Ausrichtemarkierung 2108 für Isolation und einer zweiten Sichtführung 2002. Die X-Markierung 2108 für Isolation überdeckt vollständig die X-Ausrichtemarkierung 2107 für Kohlenstoff, in 21C veranschaulicht, und liefert damit einen Anstartpunkt (linke Kante beispielsweise der Markierung 2108) vor der der ursprünglichen Kohlenstoffmarkierung 2107. Dies bedeutet, daß irgendwelche anschließenden Schichten in Relation zu der zweiten gedruckten Schicht gedruckt werden (in diesem Fall der Isolationsschicht), anstatt zu der Kohlenstoffschicht. Es kann zweckmäßig sein, wenn beispielsweise die Abmessungen der zweiten und anschließenden Siebbilddarstellung in der X-Richtung (entlang der Lage) länger sind als die Abmessung der ersten Siebbilddarstellung in der X-Richtung.
Eine Explosionsansicht einer Ecke der Druckführungen ist in den 20A–D in der Folge, in der sie gedruckt werden, gezeigt. Im Abschnitt 3 der Kohlenstoff-Druckstation 107 wird ein vollfarbiges Kohlenstoffrechteck 1700 zusammen mit einer rechtwinkligen Kohlenstofflinie 1703, die das vollfarbige Kohlenstoffrechteck 1700 umgibt, gedruckt. Im Abschnitt 4 der Isolation-Druckstation 104 wird eine rechtwinklige Isolationslinie 1701 zwischen das vollfarbige Kohlenstoffrechteck 1700 und die rechtwinklige Kohlenstofflinie 1703 gedruckt. Wenn die Ausrichtung von Isolation zu Kohlenstoff an allen vier Ecken korrekt ist, wird es typischerweise kein urbeschichtetes Substrat 242 geben, das sich zwischen dem vollfarbigen Kohlenstoffrechteck 1700 und der rechtwinkligen Isolationslinie 1701 zeigt. Zusätzlich gibt es im Abschnitt 4 der Isolation-Druckstation 104 zwei weitere rechtwinklige Isolationslinien 1701, die direkt oberhalb des vollfarbigen Kohlenstoffrechtecks 1700 gedruckt sind. Diese zwei zusätzlichen Isolationslinien werden verwendet, um visuell die Ausrichtung der ersten Enzymschicht 2000 zu der Isolationsschicht und der zweiten Enzymschicht 2001 zu der Isolationsschicht zu bewerten, dies geschieht, indem ein vollfarbiges Rechteck aus Enzymtinte innerhalb der rechtwinkligen Isolationslinie gedruckt wird, wie es in den 20C und 20D veranschaulicht ist. Somit können die erste und die vierte gedruckte Schicht zu der zweiten und nicht zu der ersten gedruckten Schicht ausgerichtet werden. Dies hat den Vorteil, daß eine Änderung in der Größe der Bildgestaltung zwischen der ersten und der zweiten Schicht (die erforderlich sein kann, sollte sich das Substrat nach der ersten Druckstation zum Beispiel aufgrund der Hitze und Spannung, denen es in der ersten Trockenzone 217 gegenübersteht, gestreckt haben) ohne nachteilige Wirkung auf die Druckausrichtung behandelt werden kann (eine Toleranz von 300 μm ist in der X-Richtung typisch).
Wie in den 1 und 2 veranschaulicht, wird am Ende des Prozesses das Substrat 242, einschließlich der darauf gedruckten Sensoren, von der Aufwickeleinheit 107 aufgewickelt und dann in die Stanze 108 gegeben, die zum Beispiel eine Preco-Stanze ist, welche sich in einer Umgebung mit geringer Feuchtigkeit befindet. Die Preco-Stanze ist eine CCD-X, -Y, -Tetaschwimmpolsterstanze. Das Ausrichtesystem der Preco-Stanze benutzt ein CCD-Sichtsystem, um auf "Preco-Flecken" zu schauen, die auf der Kohlenstoff-Druckstation gedruckt werden, diese ermöglichen es der Stanze, Kohlenstoffdruck anzupassen und ermöglichen es der Stanze, die Karten quadratisch auszu"stanzen". Die Ausgabe der Stanze 108 ist ein Satz gestanzter Karten, so wie die, die in 21A veranschaulicht sind. Die gestanzten Karten werden von der Stanze 108 auf ein Transportband ausgestoßen, dieses Transportband transportiert die Karten unter einen Strichcodeleser, der zwei der Strichcodes auf jeder Karte liest, um zu identifizieren, ob die Karte in bezug auf die Lagen-Datenbank zu akzeptieren oder zurückzuweisen ist. Ein automatisches oder manuelles Herausziehen der zurückgewiesenen Karten kann durchgeführt werden. Die Karten werden dann zum Vorbereiten für den nächsten Herstellungsschritt aufeinander gestapelt.

An der Kohlenstoff-Druckstation 103, der Isolation-Druckstation 104, der ersten Enzym-Druckstation 105 und der zweiten Enzym-Druckstation 106 befindet sich bei allen eine Einrichtung zum visuellen Überprüfen der Ausrichtung unmittelbar nach dem Druckprozeßschritt, wobei ein erster Sichtsensor 215, ein zweiter Sichtsensor 222, ein dritter Sichtsensor 228 bzw. ein vierter Sichtsensor 234 verwendet werden. Für jeden Abschnitt in dem Lagendruckherstellungsprozeß – Abschnitt 3, 4, 5 und 6 – gibt es Lagensichtkamerasysteme, die sich unmittelbar hinter dem Druckprozeßschritt befinden (s. 2A–2C für die Orte der Lagensichter). Es gibt zwei Kameras im Abschnitt 3 und vier Kameras jeweils an den Abschnitten 4, 5 und 6. Die Lagensichtkameras sind Teil eines manuellen Einrichteprozesses, die von den Lagenmaschinenbedienern während des Beginns des Drucklaufes genutzt werden. Die Kameras werden verwendet, um gedruckte Markierungen zu sichten, welche das anfängliche Einrichten der Kohlenstoff-Ausrichtung auf dem Substrat 242 und Ausrichtung zwischen der Isolationsschicht und der Kohlenstoffschicht, der ersten Enzymschicht zur Isolationsschicht und der zweiten Enzymschicht zur Isolationsschicht unterstützen. Die Druckführungen sind aus 21A angegeben veranschaulicht. Für die Ausrichtung des Kohlenstoff-Druckes wird die zweite Sichtführung 2100 verwendet, um die Position des Kohlenstoff-Druckes in bezug auf die Kante des Substrats 242 anzugeben, wenn es durch die Kohlenstoff-Druckstation 103 läuft. Es gibt eine führende Linie und eine nachlaufende Linie, wie es in 21A veranschaulicht ist. Der Kohlenstoffdruck wird angepaßt, bis die Linien angeben, daß der Druck quadratisch zu der Substratkante ist. Die Ausrichtung der einzeln gedruckten Schichten ist in der X-Richtung (entlang der Länge der Maschine) und in der Y-Richtung (über die Breite der Maschine) erforderlich, siehe 21A. Die Ausrichtung in X-Richtung wird durch das interne Ausrichtesystem der Maschine gesteuert. Dieses benutzt die gedruckten Flächen, wie in den 21A, B und C angegeben. Während des Kohlenstoff-Druckzyklus wird eine X-Ausrichtemarkierung 2107 für Kohlenstoff in dieser Fläche gedruckt. Der Isolation-Druckzyklus wird in bezug auf den Kohlenstoff-Druck ausgerichtet, indem Sensoren verwendet werden, welche die X-Ausrichtemarkierung 2107 für Kohlenstoff verwenden, um zu ermöglichen, daß das Isolation-Sieb so angepaßt wird, daß es die Isolationstinte in der korrekten Position druckt. Die X-Ausrichtemarkierung 2107 für Kohlenstoff, die für diesen Zweck verwendet wird, wird dann mit der X-Ausrichtemarkierung 2108 für Isolation überdruckt und wird in derselben Weise verwendet, um in richtiger Weise die erste Enzymschicht 2000 und die zweite Enzymschicht 2001 mit dem Isolation-Druck auszurichten. Die Ausrichtung in Y-Richtung wird durch das Y-Ausrichtesystem (nicht gezeigt), gesteuert, das sich an den Positionen 237A, 237B und 237C befindet, das bei einer Ausführungsform der Erfindung ein Eltromat-Ausrichtesystem, Modell Nr. DGC650 aus Leopoldshöhe, Deutschland, sein kann. Dieses verwendet die gedruckten Flächen 2101 bis 2104, die in 21A angegeben sind. Bei jedem Druckzyklus – Kohlenstoff, Isolation, Enzym 1 und Enzym 2 – werden diese Markierungen gedruckt, damit der nachfolgende Druck über Sensoren in die Y-Richtung ausgerichtet wird. Die Lagendatenbank zeichnet Prozeßinformation während des Druckens auf. Information, die in der Datenbank aufgezeichnet ist, kann zu jeder individuellen Karte über einen Strichcode zurückverfolgt werden, bei einer Ausführungsform wird ein 2D-Strichcode verwendet. Typische Information, die in der Lagendatenbank gesammelt ist, ist in Tabelle 3 aufgeführt. Die Lagendatenbank hat die Möglichkeit zu bewerten, ob ein Prozeßparameter akzeptabel oder nicht akzeptabel ist und kann verwendet werden, auf dieser Basis Daten zurückzuweisen – ob die Parameter innerhalb ihrer Toleranzgrenzen gelaufen sind. Nicht akzeptable Karten können bei späteren Bearbeitungen entweder manuell oder automatisch entfernt werden. Tabelle 3

Abschnitt 2 – Präkonditionierung	Abschnitt 3 – Kohlenstoff	Abschnitt 4 – Isolation	Abschnitt 5 – Enzym 1	Abschnitt 6 – Enzym 2
Heiße Platte 1 von 1	Trockenbank 1 von 2	Trockenbank 1 von 3	Trockenbank 1 von 4	Trockenbank 1 von 4
Trockenbank 2 von 1	Trockenbank 2 von 2	Trockenbank 2 von 3	Trockenbank 2 von 4	Trockenbank 2 von 4
Trockenbank 3 von 1	Trockenbank 3 von 2	Trockenbank 3 von 3	Rakeldruck	Rakeldruck
Trockenbank 4 von 1	Trockenbank 4 von 2	Trockenbank 4 von 3	% relative Feuchte innerhalb der Haube	% relative Feuchte innerhalb der Haube
	Rakeldruck	Rakeldruck	Temperatur innerhalb der Haube	Temperatur innerhalb der Haube
			% relative Feuchte außerhalb der Haube	% relative Feuchte außerhalb der Haube
			Temperatur außerhalb der Haube	Temperatur außerhalb der Haube
Andere
Lagenspannung
Lagengeschwindigkeit

22 ist ein schematisches Schaubild der Parameter X, Y, Z und θ, die verwendet werden, um den Lagendruckprozeß auszurichten. Der Parameter Y stellt die Richtung von dem Bediener zur Maschinenseite der Lagendruckmaschine dar (typischerweise horizontal). Der Parameter X stellt die Richtung von der Abwickeleinheit 101 zur Aufwickeleinheit 107 dar (typischerweise horizontal). Der Parameter Z stellt die Richtung senkrecht zu der X- und Y-Richtung dar (typischerweise vertikal). Der Parameter θ stellt den Winkel um die Z-Achse dar. Bei einer Ausführungsform dieser Erfindung werden die folgenden Parameter verwendet, um den folgenden Druckprozeß auszurichten, so wie zum Beispiel die Kohlenstoff- Druckstation 103, die Isolation-Druckstation 104, die erste Enzym-Druckstation 105 und die zweite Enzym-Druckstation 106.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Ausgabe des Lagenherstellungsprozesses Karten, die mit Bildgestaltungen bedruckt sind, welche Kohlenstoff, Isolation und zwei identische Enzymschichten aufweisen, die nach Ausrichtung zueinander gedruckt sind, um Streifen zu bilden, die jeder einen elektrochemischen Sensor und zugeordnete Kontaktelektroden zum Erfassen von Glukose in einer Blutprobe enthalten. Die Streifen werden für die Selbstüberwachung von Blutzucker im Zusammenwirken mit einem Meßgerät verwendet. Die Herstellung verschiedener Gestaltungen der Streifen wird ins Auge gefaßt. Gegenwärtig ist die Lage so gestaltet, daß "One Touch Ultra"-Streifen zur Verwendung in dem One Touch Ultra-Meßgerät, das von LifeScan, Inc. erhältlich ist, erzeugt werden.
Eine schematische Schaubildprobe der Bilddarstellung, die erzeugt wird, ist in 21A. Diese veranschaulicht eine vollständig bedruckte Karte, welche 10 "Zeilen" aus 50 "Streifen" enthält. Es gibt insgesamt 500 "Streifen" pro Karte. Druckausrichtungen sind auch angegeben. Indem die Zeilen 0 bis 9 (jede mit 50 Streifen) parallel zu der Druckrichtung bedruckt werden, kann der Prozeß leicht auf das Einbinden eines Schneidschrittes erweitert werden, welcher eine Zeile von einer anderen trennt. Weiterhin bedeutet dies, daß irgendwelche fehlerhaften Zeilen, die sich aus der Quervariation der Lage in der Druckqualität ergeben (senkrecht zur Druckrichtung) leicht identifiziert werden können. Jeder Zeile ist eine Nummer zugewiesen (identifiziert durch einen Strichcode), und daher können später bestimmte Zeilen von bestimmten Folien auf der Lage in bezug auf die Datenbank identifiziert und ohne das Erfordernis, die gesamte Folie zurückzuweisen, entfernt werden. Dies erhöht die Ausbeute nutzbaren Produktes aus dem Prozeß und macht den gesamten Prozeß effizienter.
Das bewegbare, im wesentlichen flache Sieb kommt gut mit den Typen der Tinte (Kombinationen aus Feststoff/Flüssigkeit) zurecht, die beim Drucken der elektrochemischen Sensoren verwendet werden. Die Verwendung eines bewegbaren flachen Siebes kann eine bessere Steuerung der Druckdefinition und der Ablagerung der dickeren Schichtentinte, die bei elektrochemischen Sensoren benötigt werden, ermöglichen, als es durch Rotationstiefdruck oder Zylindertiefdruck möglich wäre. Eine Vielfalt von Siebarten (mit unterschiedlichem Gitter, Durchmesser der Drähte in dem Gitter, Drahttrennung, Dicke, Maschenzahl) ist problemlos im Handel erhältlich, um die unterschiedlichen Anforderungen unterschiedlicher Arten von Tinte in dem kontinuierlichen Lagenprozeß zu behandeln (Kohlenstoff, Isolation, Enzym).
Wegen der Anordnung des flachen Siebes, der Druckwalze, des Substrates und einer Rakel, welche das Sieb auf das Substrat zu zwingt, ist eine Vielfalt von Parameter verfügbar, die manipulierbar sind (Winkel von Sieb zu Substrat, Rakelwinkel, Position von Sieb zu Substrat, Position von Rakel zu Druckwalze, Schnappdistanz, relative Geschwindigkeiten von Substrat und Sieb und Rakel usw.), um den Druckprozeß für elektrochemische Sensoren zu optimieren.
Kurz zusammengefaßt weitet oder streckt sich die Lage bei einem Lagenherstellungsprozeß zum Herstellen elektrochemischer Sensoren, wenn sie während des Prozesses aufgeheizt und unter Spannung gebracht wird. Jeder Druckstation (zum Beispiel Kohlenstoff, Isolation, zwei Enzyme) folgt typischerweise eine Trockenstation. Um die Tinten in effizienter Weise zu trocknen, arbeiten die Trockenstationen bei recht hohen Temperaturen (50–140 Grad Celsius). Weiterhin, um die Ausrichtung der Lage durch jede Druckstation zu unterstützen, wird die Lage unter Spannung gebracht.
Das Substrat muß unter Spannung gehalten werden, um die Ausrichtung innerhalb des Prozesses zu steuern, als ein Ergebnis, wann immer das Substrat erhitzt wird, zum Beispiel um die Tinten nach dem Drucken zu trocknen, wird sich das Substrat unvorhersagbar strecken, was eine Bildgrößenvariation in anschließenden Drucken hervorruft.
Die Größe des Bildes, das an jeder Druckstation gedruckt wird, ist durch mehrere Faktoren festgelegt (Schablonengröße, Tintenviskosität, relative Geschwindigkeit von Lage und Schablone/Sieb und Substratstreckung an dem Punkt (sowohl reversible als auch irreversible Streckung) usw.) Die Bildgrößenänderung (zwischen unterschiedlichen Druckschritten), wenn man an das Ende des Prozesses schaut, wurde als variierend gefunden. Sie war unvorhersagbar und höher als erwartet, was die Ausbeuten beträchtlich verringerte. Wenn die Fehlanpassung zwischen Bildgrößen zwischen den Schichten entlang der Lage (x-Richtung) größer als 300 Mikrometer ist, wird das Produkt nicht arbeiten. Es wurde vermutet, daß die übermäßige Bildgrößenänderung von übermäßigem und unvorhersagbarem Strecken (aufgrund von Erhitzen und Spannung) und Schrumpfen des Lagensubstrats hervorgerufen wurde.
Das Problem von Strecken und Spannung ruft nicht dieselben Probleme beim Flachbettdruck hervor. Um das Problem beim Lagenprozeß zu lösen, wurde vorgeschrumpftes Substrat versucht. Das Substrat wurde auf ungefähr 185 Grad Celsius erhitzt, bevor es in dem Lagenprozeß verwendet wurde. Jedoch blieb die Variation in der Bildgröße ein Problem und verursachte verringerte Ausbeuten.
Der gegenwärtige Vorschlag für den Lagenprozeß ist die Verwendung hoher Temperaturen in einem ersten Trockner oder ziemlich präkonditioniert nach einer ausreichend hohen Temperatur, so daß bei einem Beispiel irreversible Streckung aus dem Substrat im wesentlichen entfernt ist, bevor ein Bild auf das Substrat gedruckt wird.
Bei einer ersten Bearbeitungsstation in der Lagenmaschine erhitzt eine Trockenbank das Substrat bis hinauf zu 160 Grad Celsius. Temperaturen, denen das Substrat später in dem Prozeß gegenübersteht, überschreiten typischerweise 140 Grad nicht.
In 2A ist die erste Heizbank, der das unbedruckte Substrat gegenübersteht, die heiße Platte. Dies ist eine mit Teflon beschichtete Platte, die sich anhebt und das Substrat während der Bewegung der Lage berührt. Die Wärme wird in die Rückfläche des Substrats eingeführt. Diese läuft gegenwärtig mit einem Einstellpunkt von 160°C mit einer Spezifikation von +/– 4°C. Der Einstellpunkt 160°C hat sich statistisch als die beste Dimensionssteuerung herausgestellt. Das berechnete Mittel ist 160.9°C. In der Bank 2 wird heiße Luft auf die Vorderfläche des Substrates bei einem Einstellpunkt von 160°C mit einer Spezifikation von +/– 4°C eingeführt. Das berechnete Mittel ist 161.29°C. In Bank 3 wird heiße Luft auf die Vorderfläche des Substrates mit einem Einstellpunkt von 160°C mit einer Spezifikation von +/– 4°C eingeführt. Das berechnete Mittel ist 161.18°C. In Bank 4 wird heiße Luft in die Vorderfläche des Substrats bei einem Einstellpunkt von 160°C mit einer Spezifikation von +/– 4°C eingeführt. Das berechnete Mittel ist 160.70°C.
Als ein Ergebnis der Lagenspannung und der Wärme, die in dem Trockner eingeführt wird, wird das Lagensubstrat um ungefähr 0.7 mm pro Wiederholung Bildgestaltung gestreckt. Dies war eine der Hauptgründe zum Verwenden von Station 1 als eine Präkonditionierungseinheit, um das Substrat vor nachfolgenden Druckstationen zu stabilisieren. Die Verwendung der Station 1 zum Präkonditionieren des Substrates verbessert die Stabilität der Zeilenlänge von Kohlenstoff und Isolation, da viel der Materialstreckung vor dem Drucken aus dem Substrat beseitigt worden ist.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Kühlwalze zwischen die Trockenstation und die nachfolgende Siebdruckstation gesetzt. Die Kühlwalze kühlt das Substrat auf eine Temperatur, welche die Verdampfung von Lösemittel (z.B. Wasser) in der Tinte auf dem nachfolgenden Sieb beschränkt oder verhindert. Somit wird das Verschmutzen des Siebes durch Tinte, die durch die Wärme des Substrats getrocknet wurde, ausgeschaltet oder verhindert. Eine Kühlwalze bei einem Verfahren oder einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann gekühlt werden, indem zum Beispiel gekühltes Wasser durch die Walze laufen gelassen wird, wobei das Wasser auf eine Temperatur von ungefähr 7 bis 9°C gekühlt wird, und dann das warme Substrat über die Kühlwalze geführt wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Kühlwalze, die von innen mit Wasser bei zwischen 7 und 9°C gekühlt wird, vor der Druckstation angeordnet, um eine auf Wasser basierende Enzymtinte abzulegen. Die Kühlwalze wird derart angeordnet, daß das Substrat über die Kühlwalze unmittelbar nach dem Verlassen der Trockenstation für die vorangegangene Tintenablagerung geführt wird, zum Beispiel der Ablagerung der Elektrodentinte.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines elektrochemischen Sensors, der ein Substrat (242) und wenigstens zwei Schichten, die auf das Substrat zu drucken sind, aufweist, wobei das Verfahren das Transportieren des Substrates (242) durch eine erste und eine zweite Druckstation (103, 104, 105, 106), eine Trockenstation (217, 224), die sich zwischen den Druckstationen befindet, eine Kühlstation, die sich zwischen der Trockenstation und der zweiten Druckstation befindet; das Drucken einer ersten Schicht auf das Substrat, wenn es durch die erste Druckstation transportiert wird, das Trocknen der Schicht auf dem Substrat in der Trockenstation und das Kühlen des bedruckten Substrates in der Kühlstation vor dem Drucken einer zweiten Schicht auf das Substrat, wenn es durch eine zweite Druckstation transportiert wird, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlstation wenigstens eine Kühleinrichtung (219, 225) aufweist, an die das Substrat geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Schicht eine aus einer Elektrodenschicht und einer Reagenzschicht ist und die zweite Schicht die andere aus einer Elektrodenschicht und einer Reagenzschicht ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem eine oder mehrere weitere Druckstationen eine Trockenstation und eine zugeordnete Kühlstation zum Kühlen der bedruckten Substratlage haben.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Substrat über die Kühleinrichtung geführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Temperatur der Kühleinrichtung steuerbar ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Kühleinrichtung auf eine Temperatur gekühlt wird, die niedriger ist als die der Trockenstation, die der Kühlstation vorangeht.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Kühleinrichtung die Substratlage auf eine Temperatur kühlt, unterhalb der der Feuchtigkeitsgehalt der Tinte in der nachfolgenden Druckstation im wesentlichen derselbe bleibt, wenn das Substrat durch die Druckstation läuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei dem die Temperatur der Kühleinrichtung so steuerbar ist, daß die Temperatur des Substrates gesteuert wird, das die Kühleinrichtung oder die Kühlstation verlässt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, bei dem die Länge der Zeit, die das Substrat an der Kühleinrichtung verbringt, steuerbar ist, um so die Temperatur des Substrates zu steuern, wenn es die Kühleinrichtung oder die Kühlstation verlasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, bei dem die Temperatur der Substratlage an einem Punkt nach dem Kühlen verwendet wird, um den Umfang an Kühlung eines späteren Teiles der Substratlage zu steuern, wenn er über die Kühleinrichtung läuft.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Temperatur des Substrates niedriger als oder im wesentlichen gleich Raumtemperatur ist.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Temperatur des Substrates höher ist als die Taupunkt-Temperatur.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 12, bei der die Kühleinrichtung auf eine Temperatur um oder unterhalb Raumtemperatur gekühlt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 13, bei der die Kühleinrichtung auf eine Temperatur unterhalb oder um 17 bis 19°C gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Kühleinrichtung auf eine Temperatur um 7 bis 9°C gekühlt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 15, bei dem die Kühleinrichtung eine Walze aufweist, über die das Substrat geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 16, bei dem die Kühleinrichtung mit gekühltem Wasser versorgt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Strömungsgeschwindigkeit und/oder die Temperatur des gekühlten Wassers steuerbar ist, um so die Temperatur der Kühleinrichtung zu steuern.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem auf eine letzte Druckstation eine letzte Trockenstation folgt und bei dem auf die letzte Trockenstation eine letzte Kühlstation folgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem eine erste Druckstation elektrisch leitende Tinte druckt; eine zweite Druckstation Isolationstinte druckt, eine dritte Station Reagenztinte druckt.
Verfahren nach Anspruch 20, bei dem eine vierte Druckstation Reagenztinte druckt.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, bei dem die Tinten in der Reihenfolge elektrisch leitfähige Tinte, gefolgt von Isolationstinte und gefolgt von Reagenztinte gedruckt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem eine oder mehrere Trockenstationen einen oder mehrere Heizer zum Trocknen des Substrates haben, die zwischen etwa 40 bis 150°C arbeiten.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem eine oder mehrere Trockenstationen einen oder mehrere Heizer zum Trocknen des Substrates haben, die zwischen etwa 50 bis 140°C arbeiten.
Vorrichtung zum Herstellen eines elektrochemischen Sensors, der ein Substrat (242) und wenigstens zwei Schichten, die auf das Substrat zu drucken sind, aufweist, wobei die Vorrichtung eine Treibereinrichtung zum Transportieren einer Lage des Substrates (242) durch eine erste und eine zweite Druckstation (103, 104, 105, 106), eine Trockenstation (217, 224), die sich zwischen den Druckstationen befindet, und eine Kühlstation, die sich zwischen der Trockenstation und der zweiten Druckstation befindet, aufweist; und wobei die erste Druckstation dazu ausgelegt ist, die erste Schicht auf das Substrat zu drucken, wenn es durch die erste Druckstation transportiert wird, die Trockenstation dazu ausgelegt ist, die Schicht auf dem Substrat in der Trockenstation zu trocknen, und die Kühlstation dazu ausgelegt ist, das bedruckte Substrat in der Kühlstation vor dem Drucken einer zweiten Schicht auf das Substrat, wenn es durch eine zweite Druckstation transportiert wird, zu kühlen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlstation wenigstens eine Kühleinrichtung (219, 225) aufweist, an die das Substrat geführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die erste Schicht eine aus einer Elektrodenschicht und einer Reagenzschicht ist und die zweite Schicht die andere aus einer Elektrodenschicht und einer Reagenzschicht ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 26, bei der eine oder mehrere weitere Druckstationen eine Trockenstation und eine zugeordnete Kühlstation zum Kühlen der bedruckten Substratlage haben.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, bei der die Kühleinrichtung so ausgelegt ist, dass das Substrat über die Kühleinrichtung geführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 28, bei der die Temperatur der Kühleinrichtung steuerbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 oder 29, bei der die Kühleinrichtung dazu ausgelegt ist, daß sie auf eine Temperatur gekühlt wird, die niedriger ist als die der Trockenstation, die der Kühlstation vorangeht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 30, bei der die Kühleinrichtung dazu ausgelegt ist, daß sie die Substratlage auf eine Temperatur kühlt, unterhalb der der Feuchtigkeitsgehalt der Tinte in der nachfolgenden Druckstation im wesentlichen derselbe bleibt, wenn das Substrat durch die Druckstation läuft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 31, bei der die Temperatur der Kühleinrichtung so steuerbar ist, daß die Temperatur des Substrates gesteuert wird, das die Kühleinrichtung oder die Kühlstation verlässt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 32, bei der die Länge der Zeit, die das Substrat an der Kühleinrichtung verbringt, steuerbar ist, um so die Temperatur des Substrates zu steuern, wenn es die Kühleinrichtung oder die Kühlstation verlässt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 33, bei der die Temperatur der Substratlage an einem Punkt nach dem Kühlen verwendet wird, um den Umfang an Kühlung eines späteren Teiles der Substratlage zu steuern, wenn er über die Kühleinrichtung läuft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 34, bei der die Kühleinrichtung dazu ausgelegt ist, daß sie auf eine Temperatur um oder unterhalb Raumtemperatur gekühlt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 34, bei der die Kühleinrichtung dazu ausgelegt ist, daß sie auf eine Temperatur unterhalb ungefähr 17 bis 19°C gekühlt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 36, bei der die Kühleinrichtung dazu ausgelegt ist, daß sie auf eine Temperatur von ungefähr 7 bis 9°C gekühlt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 37, bei der die Kühleinrichtung eine Walze aufweist, die dazu ausgelegt ist, daß das Substrat über sie geführt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 38, bei der die Kühleinrichtung dazu ausgelegt ist, daß sie mit gekühltem Wasser versorgt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 39, bei der die Strömungsgeschwindigkeit und/oder die Temperatur des gekühlten Wassers steuerbar ist, um so die Temperatur der Kühleinrichtung zu steuern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 40, bei der auf eine letzte Druckstation eine letzte Trockenstation folgt und bei der auf die letzte Trockenstation eine letzte Kühlstation folgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 41, bei der eine erste Druckstation dazu ausgelegt ist, daß sie elektrisch leitende Tinte druckt; eine zweite Druckstation dazu ausgelegt ist, daß sie Isolationstinte druckt, eine dritte Station dazu ausgelegt ist, daß sie Reagenztinte druckt.
Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der eine vierte Druckstation dazu ausgelegt ist, daß sie Reagenztinte druckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 43, bei der eine oder mehrere Trockenstationen einen oder mehrere Heizer zum Trocknen des Substrates haben, die zwischen ungefähr 40 bis 150°C arbeiten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 44, bei der eine oder mehrere Trockenstationen einen oder mehrere Heizer zum Trocknen des Substrates haben, die zwischen ungefähr 50 bis 140°C arbeiten.