用于在不定長度幅材上微接觸印刷的設(shè)備和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于在基底上微接觸印刷的設(shè)備和方法。具有非常低的阻力的卷筒通過空氣軸承支承以旋轉(zhuǎn)，并具有安裝在其外表面上的微接觸印刷壓模。所述基底和所述微接觸印刷壓模之間的接觸驅(qū)動所述卷筒并將圖案重復(fù)地壓印到所述幅材上。在方便的實(shí)施例中，所述卷筒是布置在芯上的套管，其中所述套管通過所述套管和所述芯之間的空氣層支承以旋轉(zhuǎn)。
【專利說明】用于在不定長度幅材上微接觸印刷的設(shè)備和方法
[0001]本發(fā)明涉及一種將一層不連續(xù)的材料按照具有非常細(xì)微特征的圖案施加到不定長度材料的幅材上的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已知采用高分辨率微接觸印刷在柔性幅材上生成細(xì)微圖案。通過微接觸印刷生成的制品的獨(dú)特特性之一是，所述工藝能夠產(chǎn)生的小尺度特征適用于電子工業(yè)中。具體地講，可在大面積上制備用線寬小于10微米的線構(gòu)造的圖案，所述線具有高的光學(xué)傳輸能力和相對高的電導(dǎo)率。這種小線寬尺寸，以及線的低密度通過微接觸印刷壓模的非常細(xì)微的圖案化實(shí)現(xiàn)，以制備適用于觸摸屏的材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]雖然卷對卷(R2R)加工通常被認(rèn)為是用于執(zhí)行微接觸印刷的理想路徑，但當(dāng)使用常規(guī)從動卷筒、惰輥和幅材路徑方案時，微接觸印刷的工藝要求帶來通常導(dǎo)致印刷缺陷的限制。在R2R微接觸印刷工藝中要解決的主要問題之一涉及油墨從印刷壓模轉(zhuǎn)印至功能層，例如涉及硫醇轉(zhuǎn)印到聚合物型基底上的薄金屬銀層上。由于產(chǎn)生的圖案通常非常小，因此一旦形成接觸，裝載油墨的壓模和基底之間的任何相對運(yùn)動就可在所得印刷圖案中產(chǎn)生不準(zhǔn)確、畸變或重像。需要壓模和基底之間的恒定和低的接觸壓力以確保在壓模上的非常小的特征不畸變，并且壓模表面上的薄線不被壓縮或塌陷。另外，在壓模的表面速度和基底的表面速度之間需要恒定和精確的速度匹配以防止所得印刷的圖案中產(chǎn)生拖尾和畸變。
[0004]發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，微接觸印刷壓?？筛街量諝廨S承輥并與基底接觸以印刷圖案。與本發(fā)明有關(guān)的是，具有極低的機(jī)械阻力的空氣軸承輥用于微接觸印刷壓模支承時具有潛在理想的環(huán)境。這使得在壓模/基底邊界處能夠出現(xiàn)極低的表面剪切力，從而使壓模表面和基底之間獲得優(yōu)異的表面速度匹配。在一些實(shí)施例中，薄殼由提供空氣支承墊層和低的輥慣性的空氣軸承支承，以極大地減少當(dāng)壓模安裝在從動卷筒或具有明顯阻力的卷筒上時常常觀察到的特定模式的印刷失效的發(fā)生。通過在空氣墊上支承薄殼，當(dāng)將微印刷壓模與基底接觸時存在增加的依從性，從而幫助防止由于過量輥隙載荷、幅材張力變化或幅材輥不圓導(dǎo)致的對壓模表面上的薄跡線的過度壓縮。
[0005]在一個實(shí)施例中，本發(fā)明在于一種將圖案施加至不定長度材料的幅材上的方法，包括:將微接觸印刷壓模施加到卷筒，所述卷筒通過至少一個空氣軸承支承以旋轉(zhuǎn)；將所述卷筒與所述幅材接觸；以及在與所述微接觸印刷壓模接觸的同時平移所述幅材，以便重復(fù)地將圖案壓印到所述幅材上。
[0006]在另一實(shí)施例中，本發(fā)明在于一種用于將圖案施加到不定長度幅材上的設(shè)備，包括:卷筒，包括布置在芯上的套管，其中所述套管通過所述套管和芯之間的空氣層支承以旋轉(zhuǎn)；微接觸印刷壓模，安裝至所述套管的外表面上，所述微接觸印刷壓模用硫醇浸透；以及幅材路徑，所述幅材沿著所述幅材路徑被引導(dǎo)，以使得所述幅材接觸所述微接觸印刷壓模，并使所述套管旋轉(zhuǎn)。[0007]如本文所用，微接觸印刷壓模是一種具有隆起的壓模特征的構(gòu)件，所述隆起的壓模特征的接觸表面的至少一個尺寸具有小于20、10或5微米的寬度。在許多實(shí)施例中，微接觸印刷壓模具有用以印刷電路圖案的多根隆起的線，并且所述隆起的線和所得印刷跡線的寬度小于20、10或5微米。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]在本發(fā)明實(shí)施例的描述中參照各種附圖，其中所描述實(shí)施例的特征由附圖標(biāo)記標(biāo)識，類似的附圖標(biāo)記指示類似的結(jié)構(gòu)，其中:
[0009]圖1是用于執(zhí)行微接觸印刷方法的設(shè)備的示意圖；
[0010]圖2是用于執(zhí)行微接觸印刷方法的設(shè)備的替代形式的實(shí)施例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]提供所述方法和設(shè)備以滿足在R2R高分辨率微接觸印刷工藝中的兩個主要需求:空氣軸承支承的卷筒的低阻力允許在幅材和安裝在卷筒上的微接觸印刷壓模之間的優(yōu)異的表面速度匹配，同時在印刷時允許幅材和壓模之間相對小的接觸力以驅(qū)動卷筒。
[0012]參照圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備20的示意圖。不定長度的幅材22沿著幅材路徑24在方向D上傳遞，在圖示實(shí)施例中，所述幅材路徑包括布置為使得幅材22接觸或包裹壓模卷筒組件30的至少一部分的進(jìn)入輥26和離開輥28。在許多方便的實(shí)施例中，進(jìn)入輥26和離開輥28是惰輥，但是認(rèn)為其中一個或另一個或二者作為從動輥的情況也落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明可使用多種材料的任一種的幅材22。具體地講，幅材22可為聚合物材料，如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯和聚酰亞胺?；卓煞奖愕赝坑斜〗饘賹樱T如銀、金、銅、鎳或其它。
[0013]幅材路徑24傳遞進(jìn)入輥26和離開輥28之間的幅材22的自由跨度部分以使其與壓模卷筒組件30觸碰式接觸。壓模卷筒組件30包括具有非常低的阻力的卷筒32。在圖1所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，在一個實(shí)施例中，通過在空氣軸承34上安裝套管32’來提供卷筒32的非常低的阻力。套管可由金屬、多層金屬的組合制成，由包括PAN碳纖維、浙青碳纖維、對位芳綸纖維、凱夫拉纖維和玻璃纖維的復(fù)合材料制成，或由多層金屬和聚合物材料(例如類似橡膠的彈性體)的組合制成。這些基于纖維的材料用可包括環(huán)氧樹脂、聚酯和乙烯基酯的聚合物材料絕緣浸潰。適于制造套管的金屬的實(shí)例包括鎳、銅、鎳/鈷、鈦和鋁。據(jù)信，碳復(fù)合材料的薄殼也適于用作套管。
[0014]在一些方便的實(shí)施例中，套管32’主要由鎳構(gòu)成。更具體地講，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，厚度在約3密耳(0.076mm)和15密耳(0.381mm)之間，或甚至在約4密耳(0.102mm)至6密耳(0.152mm)之間的由鎳構(gòu)成的套管是合適的。長度為15英寸(38.1cm)、厚度為10密耳并且外徑為8.7英寸(22.1cm)的套管的旋轉(zhuǎn)慣性矩僅為251b_in2 (718N-cm2)，這在所公開的微接觸印刷中是有利的，因?yàn)樘坠艿膽T性必須受基底驅(qū)動。套管或卷筒不連接至驅(qū)動，并且繞著其軸線自由旋轉(zhuǎn)。較低慣性的套管或卷筒可有助于最小化印刷缺陷。幅材速度的變化，盡管很小，也可導(dǎo)致在基底-壓模界面處的摩擦力，從而導(dǎo)致印刷缺陷。這些力與微接觸印刷壓模支承卷筒的旋轉(zhuǎn)速度成比例。卷筒的旋轉(zhuǎn)慣性越高，幅材速度波動引起的力越大。在本發(fā)明的各個實(shí)施例中，雖然可使用不同直徑和/或長度的套管(卷筒)，但是所述卷筒或套管的旋轉(zhuǎn)慣性矩可小于150、100、50或301b-1n2 (4300、2875、1438或860N_cm2)。
[0015]在一個實(shí)施例中，空氣軸承34方便地包括不旋轉(zhuǎn)的鋼芯36，所述鋼芯具有用于氣流流出的孔38，所述氣流旋轉(zhuǎn)地支承卷筒32。加熱器或冷卻器可布置在所述芯36或空氣源中或與其相鄰，以根據(jù)需要為卷筒32增加熱或去除熱，從而控制微接觸印刷壓模的溫度。
[0016]包括卷筒和殼的旋轉(zhuǎn)元件在軸承面上產(chǎn)生一些量的摩擦。摩擦隨著軸承的選擇不同而極大地變化，所述軸承可包括滑動軸承、滾動軸承和空氣軸承。通常，滑動軸承的摩擦系數(shù)為0.1，滾動軸承的摩擦系數(shù)為0.001，空氣軸承的摩擦系數(shù)為0.00001。據(jù)發(fā)現(xiàn)，通過標(biāo)準(zhǔn)軸承而非空氣軸承支承旋轉(zhuǎn)的帶有微接觸印刷壓模的惰輥由于存在不可接受水平的摩擦和摩擦的不一致而不能可靠地工作。
[0017]摩擦的變化也是滑動軸承和滾動軸承的不理想特性。由于摩擦系數(shù)對速度的依賴而存在摩擦的變化，其中滑動軸承和滾動軸承中的靜態(tài)摩擦系數(shù)最高。然而，空氣軸承的摩擦完全不受旋轉(zhuǎn)速度的影響。
[0018]軸承面的其它重要特性有發(fā)熱、磨損、剛度和負(fù)載能力。空氣軸承可減少發(fā)熱、磨損，并具有可調(diào)節(jié)的剛度(依從性)和大的負(fù)載能力。據(jù)信，當(dāng)將微接觸印刷壓模安裝到卷筒時這種依從性可能是理想的，以有助于減小印刷擾動。在微接觸印刷應(yīng)用中，希望微接觸印刷壓模和印刷表面之間的接觸具有貼合性。需要貼合性以補(bǔ)償基底厚度、微接觸印刷壓模厚度的不均勻和卷筒跑偏(run-out)。在微接觸印刷中實(shí)現(xiàn)貼合性的通常方法包括用彈性材料制造壓模，在微接觸印刷壓模和安裝表面之間插入多層可變形泡沫或低彈性模量聚合物。在空氣軸承中，可通過相對的軸承面之間的空氣間隙距離以及通過氣流控制貼合性。在一些實(shí)施例中，當(dāng)將微接觸印刷壓模安裝至由一個或多個空氣軸承支承的卷筒或套管上時，不再需要泡沫層。
[0019]存在現(xiàn)今使用的多種空氣軸承技術(shù),諸如空氣動力軸承和空氣靜力軸承?？諝鈩恿S承依賴于軸承面之間的相對運(yùn)動并且與滑水現(xiàn)象相似?？諝鈩恿S承也被稱作箔軸承或動壓軸承。所述軸承的實(shí)例包括硬盤驅(qū)動器的讀寫頭和曲軸軸頸。空氣靜力軸承需要外部壓縮空氣源。通過孔、凹槽、多孔元件或臺階在軸承面之間引入氣壓?？諝忪o力軸承在軸承面沒有相對運(yùn)動的情況下保持空氣間隙。根據(jù)將空氣供應(yīng)至軸承面之間的間隙的方法，空氣軸承可分為孔軸承或多孔介質(zhì)軸承。在孔軸承中，通過多個孔洞供應(yīng)空氣。在多孔介質(zhì)軸承中，通過軸承的整個表面供應(yīng)空氣。多孔空氣軸承可由多孔金屬、多孔塑料和像多孔碳的其它多孔材料制成。輥或套管32可使用不同的空氣軸承:空氣套管、空氣軸襯、真空預(yù)緊軸承和向心軸承。
[0020]微接觸印刷壓模40安裝在卷筒32上，并可覆蓋其圓周的全部或僅一部分。認(rèn)為由聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成的微接觸印刷壓模是尤其適用的，如在共同待審和共同受讓的美國專利申請代理人檔案號N0.67385US002中的描述，其名稱為“制備、著墨和安裝用于微接觸印刷的壓模的方法(Method for Making, Inking, and Mounting Stamps forMicro-Contact Printing)”，提交于2011年6月30日并具有美國序列號61/503，220。其它合適的微接觸印刷壓模可由各種聚合物材料制成。合適的聚合物材料包括硅樹脂聚合物、環(huán)氧樹脂聚合物、丙烯酸酯聚合物、飽和和不飽和橡膠。不飽和橡膠可包括天然聚異戊二烯、合成聚異戊二烯、聚丁二烯、氯丁二烯橡膠、丁基橡膠、齒化丁基橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、丁腈橡膠和氫化丁腈橡膠。飽和橡膠可包括乙烯丙烯橡膠、乙烯丙烯二烯橡膠、環(huán)氧氯丙烷橡膠、聚丙烯酸類橡膠、硅橡膠、氟硅橡膠、氟彈性體、全氟彈性體、聚醚嵌段酰胺、氯磺化聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯。
[0021]微接觸印刷壓?？捎啥喾N方法制成，包括:抵靠著母模澆注；通過光化輻射或熱選擇性地固化；表面加工或激光燒蝕。微接觸印刷壓?？捎梢环N材料制成，具有多層不同材料，或可具有復(fù)合結(jié)構(gòu)?？深A(yù)制微接觸印刷壓模并隨后在膠帶、磁場或真空的幫助下將其安裝到可旋轉(zhuǎn)表面上。作為另外一種選擇，可一開始將微接觸印刷壓模材料沉積在可旋轉(zhuǎn)表面上，然后進(jìn)行固化步驟，以及圖案制造步驟，從而完成壓模。
[0022]微接觸印刷壓?？砂ǘ鄬咏饘佟⒖椩旌头强椩炖w維材料、像PET的剛性聚合物和泡沫。泡沫也被稱作膨脹或海綿塑料，并具有至少兩個相，聚合物基質(zhì)和氣相。聚合物型基質(zhì)可具有無機(jī)本質(zhì)的填料(諸如玻璃、陶瓷或金屬)或聚合物本質(zhì)的填料。泡沫單元幾何形狀可為敞開或閉合。合適的泡沫的密度范圍可為0.llb/ft3至701b/ft3。在微接觸印刷壓模和安裝的卷筒之間采用一層泡沫可提供額外的依從性，從而提高印刷質(zhì)量。
[0023]通常期望的是，幅材22與微接觸印刷壓模40進(jìn)行非常輕的接觸。認(rèn)為小于2psi(13.7kPa),或甚至小于Ipsi (6.9kPa),或進(jìn)一步甚至小于0.5psi (3.4kPa)的接觸壓力是合適的。另外，可能理想的是，幅材22與微接觸印刷壓模短時間接觸。例如，幅材22可接觸小于50%，小于25%，或甚至小于15%，或進(jìn)一步甚至小于5%的卷筒圓周。在一些實(shí)施例中，幅材22與套管或卷筒的外周的2-4英寸(5.1 - 10.2cm)的表面弧(如3英寸(7.6cm))接觸。包角取決于幅材速度和張力，由于增大包裹量有助于驅(qū)動套管32’，但如果失配，則可導(dǎo)致印刷質(zhì)量降低。較小的包角可提高印刷質(zhì)量，但可能不具有足夠的接觸以驅(qū)動套管。通常，期望微接觸印刷壓模和幅材彼此接觸至少3-5毫秒，如4毫秒。較長接觸時間可不期望地增大基底上的圖案的印刷寬度。需要最小接觸時長以在基底上利用硫醇溶液形成組裝單分子層，但過多地增加該時間導(dǎo)致印刷的線寬變寬，并增加在印刷期間由于在所述表面之間的相對運(yùn)動而導(dǎo)致拖尾或雙重印刷圖像的可能性。因此，在確定包角時還應(yīng)該考慮基底的速度以確保期望的接觸時長。
[0024]套管/輥的直徑可變化，并且通常定制為方便重復(fù)微接觸印刷圖案。較小直徑由于較小慣性和降低的空氣輸送而成為優(yōu)選，但通常由圖案幾何形狀和印刷圖案的最終尺寸決定套管或輥的直徑。
[0025]幅材的張力可變化。較大的張力可用于產(chǎn)生用于套管或卷筒的較大的驅(qū)動力和降低的空氣輸送，但也可導(dǎo)致微接觸印刷壓模上的印刷特征的塌陷。根據(jù)卷筒或套管上的基底的包角，合適的張力可在1-2磅/線英寸(1.75至3.5牛頓/線厘米)的范圍內(nèi)。
[0026]在一些方便的實(shí)施例中，進(jìn)入輥26、退出輥28或壓模卷筒組件30的一個或多個可位于可調(diào)節(jié)安裝件上，以容易地改變接觸壓力和/或能調(diào)節(jié)在其上發(fā)生幅材22和壓模40之間接觸的那部分卷筒32圓周的百分比。
[0027]針對準(zhǔn)確印刷，需要對卷筒32的位置進(jìn)行精確橫向控制。可在共同待審和共同受讓的美國專利申請序列號12/993，138中找到控制薄殼卷筒的橫向位置的對策，其名稱為“在不定長度幅材上連續(xù)燒結(jié)的方法(Method for Continuous Sintering on IndefiniteLength Webs)”，提交于2009年5月20日，據(jù)此全文引入以供參考。
[0028]參照圖2，其示出了用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的設(shè)備20a的替代形式的實(shí)施例的示意圖。在該實(shí)施例中，采用替代形式的幅材路徑24a來沿著方向D傳遞幅材22以使其與壓模卷筒組件30觸碰式接觸。操縱幅材22以使其在壓印輥50與壓模卷筒組件30之間的輥隙形成觸碰式接觸。在圖示實(shí)施例中，壓印輥50安裝在樞轉(zhuǎn)臂52上。通過呈現(xiàn)為連接至樞轉(zhuǎn)臂52的氣缸54的力控制器控制接觸力。有時需要定位止動件56，以對定位輥50朝薄殼卷筒32的運(yùn)動提供絕對限制。
[0029]在另一實(shí)施例中，圖1和圖2中的薄殼和空氣軸承可通過常規(guī)的靜軸或轉(zhuǎn)軸卷筒替代，所述靜軸或轉(zhuǎn)軸卷筒通過位于卷筒的相對兩端的空氣軸承支承以旋轉(zhuǎn)。這種系統(tǒng)將具有低阻力，但在套管和芯之間將不具有空氣依從層。碳纖維卷筒可用于最小化存在的旋轉(zhuǎn)慣性矩。
[0030]本發(fā)明的方法方便地用于在聚合物材料的不定長度幅材(諸如聚烯烴、聚酯鄰苯二甲酸鹽和聚酰亞胺膜)上進(jìn)行印刷。金屬表面可還用作與本發(fā)明有關(guān)的印刷基底。所述金屬表面可包括例如兀素金屬、金屬合金、金屬間化合物、金屬氧化物、金屬硫化物、金屬硬質(zhì)合金、金屬氮化物、以及它們的組合。用于支承自組裝單層的示例性金屬表面包括金、銀、鈀、鉬、錯、銅、鎳、鐵、銦、錫、鉭、以及這些元素的混合物、合金和化合物。
[0031]實(shí)例I
[0032]準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)裝置與圖1中示出的相似。將不定長度聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)幅材卷起，所述幅材為8英寸(20.3cm)寬和0.005英寸(0.127mm)厚，可以ST504膜商購自美國德克薩斯州威爾明頓的杜邦公司(DuPont)，其通過常規(guī)濺射工藝涂布有一層IOOnm的銀。包括直徑為8.658英寸(21.906cm)并且厚度為0.010英寸(0.254mm)的主要為鎳的薄殼形式的卷筒的實(shí)驗(yàn)裝置可以Nickel Sleeve商購自美國北卡羅來納州夏洛特的施托克印制集團(tuán)(美國)(Stork Prints America)。
[0033]鎳殼安裝在用作空氣軸承的帶有多個孔的不旋轉(zhuǎn)的鋼支承芯周圍。為了支承殼，向芯提供40英寸水柱(0.1Okg/cm2)的氣壓。
[0034]根據(jù)關(guān)于共同待審和共同受讓的美國專利申請代理人案卷號N0.67385US002中的圖ι-ll的描述，由聚二甲基硅氧烷(PDMS)制備微接觸印刷壓模，所述專利申請的名稱為“制備、著墨和安裝用于微接觸印刷的壓模的方法(Method for Making, Inking, andMounting Stamps for Micro-Contact Printing)”。隨后用 200mmol 的 C16 硫醇的乙醇溶液浸透微接觸印刷壓模。隨后，通過根據(jù)關(guān)于共同待審的美國專利申請代理人檔案號67385US002 (“制備、著墨和安裝用于微接觸印刷的壓模的方法”)中的圖14a的描述的構(gòu)造的雙面膠帶將微接觸印刷壓模附著到鎳殼上。利用具有上臺板(其上支承有壓模)的滑架實(shí)現(xiàn)將微接觸印刷壓模施加至卷筒。上臺板可通過布置在上臺板和滑架之間的低摩擦氣缸上升和下降以在豎直Z方向上移動?；芡ㄟ^致動器在X方向上沿著直線軸承運(yùn)動。隨著滑架平移，卷筒旋轉(zhuǎn)并且壓模轉(zhuǎn)移到卷筒并通過粘合劑附著至卷筒的表面。包括用手定位或布置的其它方法可用于將壓模安裝至卷筒，但可能在微接觸印刷壓模中產(chǎn)生不期望的畸變?？烧{(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置以使得幅材與微接觸印刷壓模以薄殼卷筒的圓周的10%接觸。幅材隨后以10英尺/分鐘(3.05m/min)的線速度前進(jìn)，幅材張力為I磅/線英寸(1.75牛/線厘米)。在運(yùn)行之后，使用硫脲和硝酸鐵溶液蝕刻銀的沒有沉積的PDMS保護(hù)的部分。然后，通過光學(xué)顯微鏡檢查留在幅材上的銀跡線，并且據(jù)觀察，非常精確地復(fù)制壓模的圖案的跡線，形成了用于觸摸屏或電子器件的合適的網(wǎng)格。
[0035]實(shí)例2和3[0036]進(jìn)行與圖1相似的布置，但因?yàn)檫M(jìn)入輥布置在12:00點(diǎn)鐘處，所以包裹在卷筒上的幅材的切面位于大約10:00點(diǎn)鐘位置而非所示的8:00點(diǎn)鐘。幅材包裹為大約3英寸(7.6cm)周長。用硫醇著墨的微接觸PDMS印刷壓模印刷在銀濺射的PET基底上。印刷卷筒是通過基底驅(qū)動的惰輥，其中PDMS微接觸印刷壓模附著于所述印刷卷筒。通過在彼此相同的條件下印刷并分析所得印刷物的質(zhì)量來比較兩種印刷卷筒。
[0037]使用的第一印刷卷筒是利用氣壓在芯的表面上漂浮的鎳套管。鎳套管為10密耳厚的材料，并且外徑(OD)為8.7英寸(22.1cm)。套管的內(nèi)徑和芯的外徑之間存在大約10密耳(0.025_)的間隙?？諝馓坠苄揪哂袑⑵溷@通的小孔的圖案，所述小孔將外表面連接至內(nèi)歧管，所述內(nèi)歧管通過鼓風(fēng)機(jī)供給。所述鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行以使得芯的歧管壓力保持在50英寸水柱(12.54kPa)。通過使鎳殼在芯上漂浮，形成具有非常低的慣性和阻力的印刷卷筒。套管和芯之間的空氣間隙還具有用作印刷工藝的墊的優(yōu)點(diǎn)。
[0038]使用的第二印刷卷筒是靜軸鋁惰輥，其外徑為8.7英寸(22.1cm)，表面長度為15英寸(38.1cm)，并且壁厚為1/8英寸(0.32cm)。由于使用了標(biāo)準(zhǔn)輥軸承，因此該惰輥具有明顯較高的旋轉(zhuǎn)慣性(大約為1031b-1n2，相比之下，鎳套管大約為251b-1n2)以及明顯較高的阻力。在所述系統(tǒng)中也沒有第一印刷卷筒具有的適形空氣層。
[0039]在以下線條件下執(zhí)行兩個實(shí)驗(yàn):
[0040]線速度-15ft/min(4.6m/min)
[0041]線張力_20 磅(l38kPa)
[0042]基底寬度-10英寸(25.4cm)
[0043]壓模寬度-8.75 英寸(22.2cm)
[0044]壓模厚度-2.37mm
[0045]印刷直徑-8.7英寸(22.2cm)
[0046]基底/壓模接觸長度-3英寸(7.6cm)
[0047]在安裝之前的壓模預(yù)著墨:200mmolar的乙醇中的C16,4小時浸透時間
[0048]壓模安裝粘合劑-3M2密耳9122硅樹脂粘合劑
[0049]在每個卷筒上使用的微接觸印刷壓模是一樣的，并設(shè)計為在基底上具有小于3 μ m的印刷線寬。在兩個印刷卷筒的所有條件都彼此相同的情況下執(zhí)行所述實(shí)驗(yàn)。隨后同樣地蝕刻印刷基底，從每個印刷卷筒上獲得的所得銀跡線上進(jìn)行24段線寬測量。
[0050]結(jié)果列于13頁上的表I中。使用鎳套管的卷筒I具有2.92 μ m的平均線寬。使用鋁惰輥的卷筒2具有3.57 μ m的平均線寬。另外，鋁惰輥的最大測量結(jié)果和最小測量結(jié)果之間的差距是空氣套管的兩倍大，這表明了鋁惰輥導(dǎo)致明顯較不穩(wěn)固和較不可靠的印刷方法。
[0051]復(fù)1
【權(quán)利要求】
1.一種將圖案施加到不定長度材料的幅材上的方法，包括: 將微接觸印刷壓模施加到卷筒，所述卷筒通過至少一個空氣軸承支承以旋轉(zhuǎn)； 將所述卷筒與所述幅材接觸；以及 在與所述微接觸印刷壓模接觸的同時平移所述幅材，以便重復(fù)地將圖案壓印到所述幅材上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述卷筒包括布置在芯上的套管，并且所述卷筒通過所述套管和芯之間的空氣層支承以旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述幅材平移時，所述幅材和所述卷筒之間的接觸驅(qū)動所述卷筒。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述套管主要由鎳構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述套管為3密耳(0.076mm)至15密耳(0.381mm)厚。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述卷筒具有小于1501b-1n2(4300N-cm2)的旋轉(zhuǎn)慣性。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中傳遞所述幅材以使得所述幅材的自由跨度部分與卷筒接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述幅材與所述微接觸印刷壓模以小于所述卷筒的圓周的25%接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述幅材與所述微接觸印刷壓模接觸至少3- 5毫秒。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述幅材在輥隙處接觸所述卷筒。
11.一種用于將圖案施加到不定長度的幅材上的設(shè)備，包括: 卷筒，包括布置在芯上的套管，其中所述套管通過所述套管和芯之間的空氣層支承以旋轉(zhuǎn)； 微接觸印刷壓模，安裝在所述套管的外表面上，所述微接觸印刷壓模用硫醇浸透；以及幅材路徑，所述幅材沿著所述幅材路徑被引導(dǎo)，以使得所述幅材接觸所述微接觸印刷壓模，并使所述套管旋轉(zhuǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，所述套管為5密耳(0.127_)至15密耳(0.381_)厚。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述幅材路徑包括進(jìn)入輥和脫離輥，以使得所述幅材的自由跨度部分接觸所述微印刷壓模。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述自由跨度部分以小于所述套管的圓周的25%接觸所述套管。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述幅材與所述微接觸印刷壓模接觸至少3- 5毫秒。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述幅材路徑包括定位輥，以使得所述幅材在所述定位輥和所述套管之間的輥隙處接觸所述微接觸壓模。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述定位輥安裝在樞轉(zhuǎn)臂上，并且其中所述定位輥和所述套管之間的接觸力由力控制器控制。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，包括定位止動件，用于限制所述定位輥朝所述套管的運(yùn)動。`
【文檔編號】B41F33/00GK103648782SQ201280032657
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月30日
【發(fā)明者】丹尼爾·J·泰斯, 喬納森·J·歐哈雷, 米哈伊爾·L·佩庫羅夫斯基, 丹尼爾·P·梅漢 申請人:3M創(chuàng)新有限公司