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印刷產品微特征的高速制造.pdf

摘要
申請專利號:

CN201380070461.X

申請日:

2013.10.25

公開號:

CN105008138A

公開日:

2015.10.28

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 專利權的轉移 IPC(主分類):B41M 1/10登記生效日:20181227變更事項:專利權人變更前權利人:羅靈光學有限公司變更后權利人:羅靈光學創新有限公司變更事項:地址變更前權利人:瑞典索爾納變更后權利人:瑞典索爾納|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):B41M 1/10申請日:20131025|||公開
IPC分類號: B41M1/10; B41F9/00; G03F7/00 主分類號: B41M1/10
申請人: 羅靈光學有限公司
發明人: A·倫德瓦爾
地址: 瑞典索爾納
優先權: 1251247-1 2012.11.02 SE
專利代理機構: 中國專利代理(香港)有限公司72001 代理人: 佘鵬; 胡斌
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201380070461.X

授權公告號:

|||||||||

法律狀態公告日:

2019.01.15|||2016.11.16|||2015.11.25|||2015.10.28

法律狀態類型:

專利申請權、專利權的轉移|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種制造印刷產品的方法,包括提供包括具有多個凹部的基體表面的基體(210)。將第一可固化化合物涂覆于基體表面,以用化合物填充凹部(212)。基體表面和填充凹部被第二可固化化合物的拾取層覆蓋(220)。使基體與基底表面接觸(230),并且使第一可固化化合物和第二可固化化合物固化(232)。將基體表面與基底表面分開(234),以將拾取層和第一可固化化合物留在基底表面上。拾取層與第一可固化化合物因而一起從基體表面轉移到基底片材的基底表面上(240)。第一可固化化合物在覆蓋基底表面的拾取層處形成印刷產品微特征。

權利要求書

權利要求書
1.  一種用于制造印刷產品的方法,包括如下步驟:
a)提供包括具有多個凹部的基體表面的基體(210);以及
b)將第一可固化化合物涂覆于所述基體表面和所述凹部,以便用所述第一可固化化合物填充所述凹部(212),其特征在于如下另外的步驟:
c)通過第二可固化化合物的拾取層覆蓋所述基體表面和充滿所述第一可固化化合物的所述凹部(220);
d)使所述基體與所述基底表面接觸(230);
e)至少部分地使所述第一可固化化合物和所述第二可固化化合物固化(232);以及
f)使所述基體表面與所述基底表面分開,從而將所述拾取層和所述第一可固化化合物留在所述基底表面上(234);
其中,所述拾取層與填充所述凹部的所述第一可固化化合物從所述基體表面被一起轉移到基底片材的基底表面上(240);以及
其中,所述第一可固化化合物在覆蓋所述基底表面的所述拾取層處形成印刷產品微特征。

2.  根據權利要求1所述的方法,其特征在于,在通過拾取層覆蓋所述基體表面和充滿所述第一可固化化合物的所述凹部(220)的所述步驟之前,使所述凹部中的所述第一可固化化合物預固化的另一步驟。

3.  根據權利要求1或權利要求2所述的方法,其特征在于,在通過拾取層覆蓋所述基體表面和充滿所述第一可固化化合物的所述凹部(220)的所述步驟之前,從所述凹部外的所述基體表面去除過量的所述第一可固化化合物的另一步驟。

4.  根據依賴于權利要求2的權利要求3所述的方法,其特征在于,預固化的所述步驟在去除過量的所述第一可固化化合物的所述步驟之前執行至少至一部分。

5.  根據權利要求1至4中任一項所述的方法,其特征在于,所述第一可固化化合物與所述第二可固化化合物相同。

6.  根據權利要求1至4中任一項所述的方法,其特征在于,所述第一可固化化合物與所述第二可固化化合物不同。

7.  根據權利要求1至6中任一項所述的方法,其特征在于,在使所述 基體與所述基底表面接觸(230)的所述步驟之前,給所述基底提供潤濕表面層的另一步驟。

8.  一種用于印刷產品的連續生產的布置(99),包括:
基體輥(20),其具有帶有凹部(22)的周向表面(24);
第一涂覆器(15),其布置成用于第一可固化化合物(12)到所述基體輥(20)上的涂覆,以便用所述第一可固化化合物(12)填充所述凹部(22);
驅動單元(52),其布置成用于使所述基體輥(20)沿旋轉方向(26)旋轉;
基底引導件(46、48),其布置成用于使基底片材(5)在接觸部段(35)中與所述基體輥(20)接觸;以及
固化裝置(50),
其特征在于,其還包括:
與所述第一涂覆器(15)分開的第二涂覆器(30),其布置成用于通過第二可固化化合物(32)的拾取層(6)覆蓋所述周向表面(24)和充滿所述第一可固化化合物(12)的所述凹部(22);
其中,所述接觸部段(35)沿所述旋轉方向(26)位于所述第二涂覆器(30)之后;
其中,所述拾取層(6)與所述第一可固化化合物(12)從所述周向表面(24)被一起轉移并留在所述基底片材(5)的基底表面(10)上;
其中,所述第一可固化化合物(12)在覆蓋所述基底表面(10)的所述拾取層(6)處形成印刷產品微特征(3);以及
所述固化裝置(50)布置成用于使所述第一可固化化合物(12)和所述第二可固化化合物(32)固化;
所述固化裝置(50)布置成在所述接觸部段(35)中執行所述固化至少至一部分。

9.  根據權利要求8所述的布置,其特征在于,布置成用于使所述凹部(22)中的所述第一可固化化合物(12)預固化的預固化裝置(42、44),所述預固化裝置(42、44)沿所述旋轉方向(26)布置在所述第二涂覆器(30)之前。

10.  根據權利要求8或權利要求9所述的布置,其特征在于,布置成 用于從所述基體輥(20)在所述凹部(22)外的所述周向表面(24)去除過量的所述第一可固化化合物(12)的去除裝置(40),所述去除裝置(40)沿所述旋轉方向(26)布置在所述第二涂覆器(30)之前。

11.  根據依賴于權利要求9的權利要求10所述的布置,其特征在于,所述預固化裝置(42)被布置成在過量的所述第一可固化化合物(12)的所述去除之前執行所述預固化至少至一部分。

12.  根據權利要求8至11中任一項所述的布置,其特征在于,布置成用于在所述基底(5)上提供潤濕層(68)的潤濕層涂覆器(62)。

說明書

說明書印刷產品微特征的高速制造
技術領域
本發明大體上涉及印刷產品的制造,并且具體而言,涉及用于生產具有布置在基底片材的表面上的印刷產品微特征的印刷產品的制造方法和布置。
背景技術
在許多應用中已使用了光學布置,所述光學布置產生合成三維圖像或在不同角度改變其外觀的圖像。除純粹的美學用途之外,這樣的布置已例如被用作紙幣或其它有價文件、識別文件等上的安全標記或者用作品牌保護。合成三維圖像還已被用于例如在二維信息文件中提供復雜形狀的更好的幾何理解。
合成圖像裝置基于聚焦元件的陣列與微圖像部分之間的相互作用。在一些現有技術中,由于經驗圖像由一起被解釋為整體單元的許多部分組成,所以“合成圖像”還被稱為“整體圖像”或“莫爾圖像”。相對幾何關系從不同的3D水平到例如取決于觀察角度移動或改變其外觀的圖像產生不同的光學效應。聚焦元件與微圖像部分通常通過在基本上透明的聚合物膜上印刷來提供。
在公布的國際專利申請WO2011/102800 A1中公開了一種用于制造合成圖像裝置的方法。在這里,輥對輥過程通過基體輥與基底的相互作用實現。基體輥包括充滿可固化化合物的凹部。可固化化合物在基體輥與基底之間的滾動接觸期間轉移到基底上。通常,為了便于可固化化合物到基底的粘附,基底的表面被預處理,例如設置有表面層。當滾動接觸結束時,該表面層與基體輥中的可固化化合物之間的良好的附著幫助從凹部去除可固化化合物。
能給在提供合成整體的光學布置的許多應用中的圖像對象著色,以獲得黑白圖像、灰度圖像或著色圖像,或簡單地提供合適的光學特性。該著色通常可通過用墨填充基體輥中的凹部獲得。由于從微米級空腔到厘米級空腔變化的壓花空腔應在殘墨不留在中間表面上的情況下完全 同等地填充,所以該操作是一項挑戰,特別是在例如利用上述輥對輥布置的大規模生產中。
當墨轉移至基底片材時,墨可散布在通過凹部限定的區域外。如果基底設置有用于改善粘附特性的表面層,則這尤其地麻煩。基底與基體輥之間的接觸通常至少在微觀層面上十分強烈,并且接觸力使表面層在基底與基體輥之間剪切。這增加將墨從凹部拖出的危險。
緩和這樣的效應的一種方式是使墨在其與基底的表面層接觸之前預固化。印刷速度越高,則需要越高的預固化水平,以抵消表面層的所有剪切作用。然而,在凹部內的墨的預固化通常使得更加難以從凹部釋放墨,并從而墨變得粘在基體凹部中的危險增加。這些釋放問題通常還隨著提高的印刷速度而增加。如果墨在與表面層的接觸建立之前固化過度,則表面層與墨之間的所有交聯同樣將減弱,以減輕表面層的粘附效應。
換句話說,在現有技術的制造方法中,當它們用于高速制造時可能存在墨散布的問題。
發明內容
本發明的一個目的在于便于基底片材的表面上的高精度產品微特征的高速印刷。以上目的通過根據所附獨立權利要求的用于制造的方法和布置達到。優選的實施例由從屬權利要求限定。一般來說,在第一方面中,用于制造印刷產品的方法包括基體的提供,所述基體包括具有多個凹部的基體表面。將第一可固化化合物涂覆于基體表面和凹部,以便用第一可固化化合物填充凹部。基體表面和充滿第一可固化化合物的凹部被第二可固化化合物的拾取層覆蓋。使基體與基底表面接觸,并且至少部分地使第一可固化化合物和第二可固化化合物固化。將基體表面與基底表面分開,以將拾取層和第一可固化化合物留在基底表面上。拾取層與填充凹部的第一可固化化合物一起從基體表面轉移到基底片材的基底表面上。第一可固化化合物因而在覆蓋基底表面的拾取層處形成印刷產品微特征。
在第二方面中,用于印刷產品的連續生產的布置包括基體輥、第一涂覆器、第二涂覆器、驅動單元、基底引導件和固化裝置。基體輥具有帶有凹部的周向表面。第一涂覆器布置成用于第一可固化化合物到基體 輥上的涂覆,以便用第一可固化化合物填充凹部。與第一涂覆器分開的第二涂覆器布置成用于由第二可固化化合物的拾取層覆蓋周向表面和充滿第一可固化化合物的凹部。驅動單元布置成用于使基體輥沿旋轉方向旋轉。基底引導件布置成用于在接觸部段中使基底片材與基體輥接觸。接觸部段沿旋轉方向位于第二涂覆器之后。拾取層與第一可固化化合物一起從周向表面轉移并留在基底表面上。第一可固化化合物在覆蓋基底表面的拾取層處形成印刷產品微特征。固化裝置布置成用于使第一可固化化合物和第二可固化化合物固化。固化裝置布置成在接觸部段中至少部分地進行固化。
以上提出的技術的一個優點在于它在減少的將墨從凹部散布出的危險的情況下使高速印刷成為可能。結合詳細說明進一步討論優選實施例的其它一般優點和優點。
附圖說明
本發明與其另外的目的和優點一起將通過參考以下結合附圖的說明而可被最好地理解,附圖中:
圖1是印刷產品的示意圖;
圖2A-D是印刷方法的實施例的印刷情形的示意圖;
圖3是印刷方法的實施例的步驟的流程圖;
圖4是印刷布置的實施例的示意圖;
圖5是另一印刷布置的實施例的示意圖;以及
圖6示意性地圖示大的凹部中的支撐結構。
具體實施方式
貫穿附圖,相同的附圖標記用于相似的或對應的元件。
根據本教導制造的產品包括本體,所述本體在產品中、或者在中間產品中構成相對于沿其正交方向的延伸具有有限厚度的基底片材。產品具有布置在基底片材的一個或兩個主表面上或之中的印刷產品微特征。作為示例,所述產品的一個實施例可包括在基底片材的第一側上的主要產品微特征和在基底片材的相對側上的輔助產品微特征。主要產品微特征通常與輔助產品微特征定位地相關。所述產品的其它實施例可包括三 組或更多組產品微特征。在其最基本的形式中,產品包括具有僅印刷在其一個表面上的產品微特征的基底片材。
產品微特征能用于不同的用途,例如如上所述在合成圖像裝置中用作結構和/或功能元件,或者用于諸如光學裝置、電子裝置、微流體裝置、顯示裝置、電化學裝置、電變色裝置、生物測定裝置等的其它裝置,或者在印刷制品中用作印刷墨。在大部分的這些應用中,由于產品的功能性耦連至產品微特征的尺寸和/或分布,所以產品微特征常常必須設置有高的分辨率和高的尺寸公差。通常,產品微特征還必須小,以獲得期望的效果。
為了說明性的目的,圖1示出了根據本教導的一個實施例制造的產品1,所述產品1包括微透鏡2的陣列和分別布置在透明基底片材5的相對側上的圖像對象4的相關陣列。本公開的方面主要根據這樣的產品布置的制造描述。然而,本教導不僅限于該類型的產品,而且可應用于具有印刷產品微特征的各種產品。在這樣的特定實施例中,圖像對象4在不預構建基底片材5的情況下被印刷在布置于基底片材5上的一個或多個拾取層6(示出了由第一虛線指示的一個這樣的層)上。微透鏡2可通過在基底片材中壓花或者通過在基底片材5上的單獨的層7(由第二虛線指示)中的澆注固化過程形成。盡管本發明的實施例以微透鏡作為例證,但應意識到的是,能將能夠聚焦在相關圖像對象的一部分和/或限制相關圖像對象的視野的其它元件用于獲得整體表示。除微透鏡之外,其它這樣的聚焦元件的示例是微鏡片、孔隙、雙凸鏡片和雙凸透鏡。圖像對象4因而在該實施例中被看作在覆蓋基底表面10的拾取層6處的印刷產品微特征3。在以下描述的大部分實施例中,將球形微透鏡用作示范示例。
此外,微透鏡2能以相似的方式制造,并且在這樣的觀點下,微透鏡2被看作在覆蓋基底表面10的拾取層處的印刷產品微特征3。
在本公開中,術語“基體”用于指示具有呈現凹部或孔的圖案的表面的本體。這些凹部之間的表面基本上是平坦的,或者沿著大體上平滑的形狀,例如圓柱形狀。術語“基體輥”類似地解釋成具有顯示凹部或孔的圖案的外或周向表面。這些凹部之間的表面沿著大體上平滑的圓柱形狀。凹部的圖案與要印刷到基底上的結構對應。
在圖2A-D中,示意性地圖示了本公開的一些基本思想。在圖2A中,第一涂覆器15布置成與基體輥20相互作用。基體輥20具有帶有凹部22的周向表面24。第一涂覆器20布置成用于第一可固化化合物12到基體輥20上的涂覆,以便用第一可固化化合物12填充凹部22。第一可固化化合物12的過量體積在有些實施例中可出現在周向表面上,但如以下進一步更詳細地討論地可容易地去除。第一可固化化合物12從第一源16被提供到第一涂覆器15的涂覆輥14上。基體輥20在旋轉方向26上旋轉,并且涂覆輥14布置成與基體輥20的周向表面24滾動接觸,并因此沿相反的方向旋轉。第一涂覆器15與基體輥20之間的相互作用導致第一可固化化合物12到凹部12中的轉移。換句話說,凹部當離開第一涂覆器15時充滿第一可固化化合物12的填料28。在替代性實施例中,第一涂覆器15能由其它部分組成,例如不同種類的噴霧布置、澆注行為、刮擦邊緣、狹縫模具等。
第一可固化化合物12取決于實際應用是有色的或無色的。這樣的有色的可固化化合物常常被稱為“墨”。
在圖2B中,圖示了基體輥20的參考旋轉方向26的后續部分。第一涂覆器30布置成與基體輥20相互作用。第二涂覆器30在該特定的實施例中包括用于第二可固化化合物32的涂覆輥34和第二源36。涂覆輥34與涂覆輥14(圖2A)類似地布置成與基體輥20的周向表面24滾動接觸,并因此同樣沿相反的方向旋轉。第二涂覆器30與基體輥20之間的相互作用導致第二可固化化合物32的層、在本公開中指示的拾取層6到基體輥20的周向表面24上的轉移和覆蓋填充物28。換句話說,基體輥20的周向表面24和填充物28當離開第二涂覆器30時被拾取層6覆蓋。在替代性實施例中,第二涂覆器30能由其它部分組成,例如不同種類的噴霧布置、澆注行為、刮擦邊緣、狹縫模具等。
基體輥20與第二涂覆器30之間的相互作用非常溫和,以便留下連續的拾取層6。這具有的優點是,由第二涂覆器30提供的第二可固化化合物32與填充物28的第一可固化化合物12之間的剪切效應變小。從而將填充物28散布在凹部22外的危險非常低。
在圖2C中,圖示了基體輥20的參考旋轉方向26的進一步的后續部分。在這里,使基底5與基體輥20、更確切地與覆蓋基體輥20的周向表面24的拾取層6接觸。在供給方向8上大致以與基體輥20的周向 表面24的旋轉速度對應的速度供給基底。基底表面10與拾取層6相互作用。該過程與通過第二涂覆器30(圖2B)的涂覆相反至少在微觀層面上相當強烈,并存在高的剪切力。來自拾取層6的材料的前部39在預期的接觸點前面積聚。然而,這些強烈的力集中在拾取層的外部37。拾取層的靠近填充物28的材料基本上幾乎不受影響。從而將填充物28散布在凹部22外的危險仍然非常低。拾取層6從而用作用于填充物28中的第一可固化化合物12的剪切力保護。同時,拾取層6減少對預處理基底表面10的需求。在基體輥20與基底5之間的接觸部段35中,產生設置在填充物28與基底5之間的拾取層6。
由于基體輥20與基底5之間的相互作用區遠離拾取層6與填充物28之間的界面,所以填充物28的整體性了對于例如印刷速度變得相對不敏感。此外,對于使填充物28預固化的需求減少,這還便于填充物28從凹部22的后續的去除。
時間方面在有些實施例中同樣重要。對于第一與第二可固化化合物的某些組合,填充物28與拾取層6之間的粘附隨著時間的經過而改善。填充物28與拾取層6在進入接觸部段35之前一起旋轉的時間從而通常改善粘附。然而,在固化之前太長的接觸周期的情況下或者在材料的某一組合的情況下,可能存在可固化化合物彼此溶入更深的危險。
在圖2D中,圖示了基體輥20的參考旋轉方向26的進一步的后續部分。填充物28與拾取層6在接觸部段35中至少部分地固化,以在基底表面10上形成固體狀整體涂層。在這些條件下,將基底5與基體輥20分開,即,接觸部段35結束。通過調整例如第一和第二可固化化合物12、32的粘度、粘附特性,拾取層6和填充物28將沿著基底5,以離開基體輥20中未填充的凹部。先前構成填充物28的第一可固化化合物12因而在覆蓋基底表面10的拾取層6處形成印刷產品微特征3。
由于基體輥20與基底5之間的相互作用區遠離拾取層6與填充物28之間的界面,所以填充物28的整體性了對于例如印刷速度變得相對不敏感。此外,對于使填充物28預固化的需求減少,這還便于填充物28從凹部22的后續的去除。
要注意的是,圖2A-D用于以非常示意性的方式示出原理,并且在不同的實際實施例中可存在各種附加的步驟、裝置或替代性的設計。
圖3圖示了制造方法的實施例的步驟的流程圖。用于制造印刷產品的方法開始于步驟200。在步驟210中,提供包括具有多個凹部的基體表面的基體。在步驟212中將第一可固化化合物涂覆于基體表面和凹部,以便用第一可固化化合物填充凹部。在步驟220中,基體表面和充滿第一可固化化合物的凹部被第二可固化化合物的拾取層覆蓋。在步驟230中使基體與基底表面接觸,并且在步驟232中,至少部分地使所述第一可固化化合物和所述第二可固化化合物固化。在步驟234中,隨后將基體表面與基底表面分開,以將拾取層和第一可固化化合物留在基底表面上。指示為公共步驟240,拾取層與填充凹部的第一可固化化合物因而一起從基體表面轉移到基底片材的基底表面上。第一可固化化合物因而在覆蓋基底表面的拾取層處形成印刷產品微特征。過程終止于步驟299。
可固化化合物的選擇通常取決于制造相關的因素和所需最終產品特性的許多因素。在一個實施例中,第一可固化化合物與第二可固化化合物相同。在另一實施例中,第一可固化化合物與第二可固化化合物不同。在一個實施例中,第二可固化化合物當固化時形成與在基底中相同的材料。
印刷過程通過在印刷之前提供拾取層而改善。在第一可固化化合物的轉移期間,第一可固化化合物與拾取層之間的粘附必須克服將可固化化合物保持在凹部中的力。在轉移期間的可固化化合物與基底片材5之間的粘附通過拾取層的沉積而改善。拾取層在轉移步驟中用作粘附層。當使用轉移之前的第一可固化化合物的預固化時,拾取層具有增強的重要性,因為這通常減弱可固化化合物的固有粘附特性或至少可固化化合物的潤濕特性。這些粘附或潤濕特性通過在印刷之前涂覆合適的拾取層而改善。
當在沒有任何拾取層的情況下通過充滿可固化化合物的凹部印刷時,與在現有技術中一樣,總是存在封裝氣穴的危險。通常,這樣的氣穴常常靠近凹部的邊緣出現,尤其地如果凹部的填充沒有絕對地完美。當可固化化合物固化時,氣穴中的氧通常將阻止或至少減緩固化過程,這接著導致具有粘性的未固化表面的氣穴。這樣的不能令人滿意的固化降低對基底的粘附,并且可導致可固化化合物或其一部分在與基底的分離之后留在凹部中。
通過拾取層的涂覆,偏離主要基體表面的任何剩余幾何形狀、例如未完全充滿的凹部最終被充滿。由于拾取層還被允許散布在凹部之間的表面上,所以容易實現凹部的任何可能未填充的部分的完全填充。
于是通過在兩個基本上平坦并且連續的層之間進行實際的印刷過程,封裝氣穴的危險明顯減少。如果無論如何提供任何氣穴,則這些氣穴至少不影響可固化化合物從凹部的釋放。
第一可固化化合物優選地在產品處理的某一階段、例如在與基底接觸之前至少部分地固化。第一可固化化合物能具有范圍廣泛的材料,并因此可通過不同的機制實現固化。通常,術語固化與由諸如通過紫外(UV)光的輻射的輻射和/或加熱啟動的聚合材料的聚合相關。紅外輻射、電子束輻射和化學添加劑的添加是用于固化的手段的其它示例。第一可固化化合物同樣可包括不可固化的成分。為了該應用的目的,術語固化還包括干燥。與在許多傳統的印刷技術中一樣,可將不同種類的墨用于可固化化合物。優選地,使用具有染料的墨。由于顏料顆粒的尺寸通常太大,所以當印刷小的產品微特征時,顏料可引發問題,這可不利地影響印刷產品微特征的分辨率和顏色密度。
然而,在不是所有應用的許多應用中,存在涂覆的可固化化合物的體積比凹部的體積大的危險。過量的可固化化合物因此可存在于凹部上方以及存在于基體的分開凹部的部分上。至少部分地解決該問題的一個方法是控制提供至基體的表面的可固化化合物的量。具有小的開口區域的凹部的圖案基本上需要比具有大的開口區域的凹部的圖案小的可固化化合物的體積來填充。以下進一步討論這樣的布置的示例。
為了避免第一可固化化合物在基底片材上的中間表面上的印刷、即在印刷產品微特征之間和外的印刷,去除在基體的基體表面的于凹部外的區域中的所有過量的第一可固化化合物,使得最終轉移至基底片材的產品微特征的第一可固化化合物大致源于凹部。作為示例,能將橡皮刮、清潔橡膠輥等用于從基體表面擦掉任何過量的可固化化合物。還能通過拋光去除過量的第一可固化化合物。用于過量的第一可固化化合物的去除的不同手段還能組合。換句話說,在這樣的條件下,優選的是,引入其中在通過拾取層的覆蓋之前從在凹部外的基體表面去除過量的第一可固化化合物的過程步驟。
理想地,第一可固化化合物初始地具有低的粘度,以便使得基體的小的凹部的填充成為可能。該低的粘度在優選實施例中通常在100mPas與600mPas之間。然而,如果需要利用例如橡皮刮或拋光裝置的過量的第一可固化化合物的去除,則由于作用于低粘度的可固化化合物的毛細管力,所以可從凹部、特別是從與其深度相比較具有較大開口表面的凹部去除第一可固化化合物。因此,在去除過量的第一可固化化合物的同時需要第一可固化化合物的較高的粘度。由于粘度能對于凹部的尺寸作出調整,所以當具有同樣大小的凹部時,可克服關于可固化化合物的粘度的這些矛盾的需求,但當利用具有在大范圍內改變的尺寸的凹部時,并且尤其地當基體包括具有大的開口表面、即大的寬度或直徑和較淺的深度的凹部時,問題被強化。因此,制造方法的優選實施例包括步驟:在凹部的填充之后,例如通過預固化提高第一可固化化合物的粘度,即,粘度在填充期間比例如在過量的第一可固化化合物的去除期間低。如果進行過量的第一可固化化合物的去除,則優選地,第一可固化化合物的粘度在最終去除之前提高,使得第一可固化化合物的行為像不明顯受毛細管力影響的膠。涂覆于基體的第一可固化化合物的粘度的提高能通過使第一可固化化合物至少部分地固化獲得。粘度還能通過其它手段、諸如通過降低第一可固化化合物的溫度來控制。
過量的第一可固化化合物的去除在特定的實施例中能以兩個步驟進行。第一,如沉積地對第一可固化化合物進行減量化拋光。該減量化拋光的目的一方面是從凹部之間的區域去除第一可固化化合物的較大的積聚,并使用該材料以填充未填充的或未完全填充的凹部。減量化拋光從而操作,以在基體的表面上使材料變平。另一方面,減量化拋光如名稱所指示地還應是材料去除,即實際地從凹部之間的區域減少第一可固化化合物的量。由于第一可固化化合物在涂覆時通常具有相對低的粘度,所以例如擦巾、武裝紙布或微纖維布的拋光工具優選地應是毛細活性的,用于拾取過量的第一可固化化合物。仍然存在于凹部之間的基體表面處的第一可固化化合物的量優選地應以薄的相對同質的層的形式,而非以具有被完全清潔的面段包圍的較大厚度的條帶的形式。還能夠擦去同樣厚的條帶,然而,這需要更加精心調整的條件,通常包括較高的拋光壓力。
用于減量化拋光的布置能設計用于不同的方面。如果使用相對硬并且小的拋光輥,則與基體表面的接觸快,并且需要過量材料的快速同化。微纖維于是是合適的選擇。如果使用較軟并且較大的拋光輥,則多余區域與未填充的凹部體積之間的分配效應改為變得較大。
拋光工具的行為、并且尤其地工具的材料內的傳輸特性能以不同的方式改變。一種可能例如是用合適的溶劑潤濕拋光紙或微纖維。溶劑可潤濕工具和/或部分地溶解工具或第一可固化化合物的表面部分,用于改善毛細傳輸特性。
減量化拋光于是能繼之以第一可固化化合物的部分固化。粘度提高,并且因此毛細管力不再同等重要。干式拋光步驟于是能跟在后面,所述干式拋光步驟通過剪切作用去除過量的材料。該拋光因此還可被稱為剪切拋光。因而更多地作為薄片去除在凹部之間的基體表面處的剩余的第一可固化化合物。因此,拋光布的毛細特性對于剪切拋光步驟不具有同等的重要性。如果在部分固化期間存在較厚的條帶,則可能存在的危險是,在凹部之間的基體表面處的第一可固化化合物的一部分仍然相對粘稠,這使得最終的剪切拋光難以進行。剪切拋光不會在基體的不同部分之間重新分配任何第一可固化化合物。
換句話說,制造方法的一個實施例包括另一步驟:在由拾取層覆蓋基體表面和充滿第一可固化化合物的凹部的步驟之前,使凹部中的第一可固化化合物預固化。此外,如果真有的話,則在過量的第一可固化化合物的去除之前至少部分地進行預固化。
如上文所指示的,在中間表面上的過量第一可固化化合物的去除步驟可能受第一可固化化合物的特性影響。去除步驟能利用諸如纖維布的包括孔隙或空腔的拋光裝置實現,以收集去除的過量第一可固化化合物。當第一可固化化合物的粘度低到足以填充小的凹部時,在拋光期間,毛細管力能夠從凹部提取第一可固化化合物的一部分(這被稱為“造窩”),這是不合需要的。由于消除了由毛細管力引起的提取,所以根據以上思想在拋光之前的粘度的提高使得精確去除成為可能。此外,第一可固化化合物在預固化之后變韌并獲得提高的剛度,由此,第一可固化化合物更加能夠經得起由拋光裝置施加的力,并從而能將造窩降至最低程度。利用橡皮刮的過量的第一可固化化合物的去除還可受從凹部拖 出第一可固化化合物并拖到中間表面上的毛細管力影響,并且可通過采取行動以獲得合適的高的粘度來避免。
在制造方法的一個實施例中,可選擇地通過過量的第一可固化化合物的中間去除將第一可固化化合物重復地涂覆于基體的表面,由此,能從先前的涂覆和去除步驟補救凹部的所有缺乏填充。例如,盡管較小的凹部通常立即被完全填充,但由于凹部較大,所以它們僅通過涂覆和去除第一可固化化合物的步驟的一次迭代未完全填充。該迭代的一個目的是改善由產品微特征和中間表面表示的圖像中的察覺對比。
相似的情形還出現在涂覆拾取層的過程步驟。即使拾取層的涂覆與稍后實際的印刷過程相比較是溫和的,在拾取層的涂覆期間也存在某種較小的機械相互作用。因此,由于類似的原因,對于拾取層的涂覆同樣有益的是,凹部中的第一可固化化合物具有比當第一可固化化合物涂覆于凹部時稍高的粘度。在一個優選實施例中,制造過程因而包括另一步驟:在進行通過拾取層的基體表面和充滿第一可固化化合物的凹部的覆蓋之前,使凹部中的第一可固化化合物預固化。
然而,部分未固化的第一可固化化合物通常對拾取層具有較高的粘附。因此,在大多數情況下,不要求完全固化的第一可固化化合物。換句話說,在一個實施例中,通過使可固化化合物部分地未固化,在有些情況下將改善對拾取層的粘附。
第一可固化化合物與拾取層之間的接觸的持續時間同樣重要。當進行拾取層的涂覆時,濕的拾取層在某種程度上開始分解或溶解凹部中的部分固化的第一可固化化合物的表面。該溶解有助于凹部中的第一可固化化合物與拾取層之間的較高的最終粘附。當凹部中的第一可固化化合物與拾取層隨后固化時,再次取消這樣的分解,改為在兩種材料之間形成強的結合。在共同固化之前的凹部中的第一可固化化合物與拾取層之間長的接觸時間將增強最終產品中的材料之間的粘附特性。這樣的接觸時間至少包括拾取層的涂覆和組合層到接觸部分的傳輸,并且還包括在接觸部分本身中花費的時間的一部分。該時間周期能與可能表面處理的基底與凹部中的第一可固化化合物之間的現有技術的接觸時間相比較,其僅限于接觸部分的一部分,以建立粘附。
第一可固化化合物的固化程度還對將凹部中的第一可固化化合物轉移至基底片材的能力、即從凹部提取可固化化合物的能力有影響。固 化程度能在去除之前被控制,但在過量的可固化化合物的去除和拾取層的涂覆之后剩余在凹部中的可固化化合物還能在與基底片材的接觸之前和/或期間進一步固化。換句話說,在制造方法的一個實施例中,在轉移步驟期間至少部分進行最終固化。
拾取層與凹部中的第一可固化化合物之間的強的結合提供了附加的優點。生產產品微特征的高的對比能通過利用印刷的厚度、即利用基體中具有大的深度的凹部獲得。然而,大的深度使得從凹部的釋放更加難以進行。然而,通過拾取層與第一可固化化合物之間的穩固附著,同樣能獲得相對厚的印刷。
如果在最終的產品微特征中需要高的分辨率或者如果要求復雜的形狀,則凹部的縱橫比通常提高。基體表面中的沿非常不同的方向的側壁的量增加,并且由此,從凹部分離的固化的第一可固化化合物變得更重。同樣在這里,通過拾取層與第一可固化化合物之間的穩固附著,同樣能獲得源自高的縱橫比的印刷。
參考圖1,根據以上介紹的思想制造的產品可具有通過在基底片材5中壓花或通過將涂層涂覆于基底片材5的表面而設置在基底片材5中或上的一個或多個附加的產品微特征3,例如透鏡2。與基底片材5的相對側上的印刷產品微特征3相關的每個附加的產品特征3從而可為合成圖像裝置形成聚焦元件2與圖像對象4的對。產品微特征3能以任何順序提供,即在本實施例中,首先為透鏡2,繼之以圖像對象4,或圖像對象4繼之以透鏡2,或者所有產品微特征3同時提供。
另外的附加產品微特征還能通過相同的過程或不同的過程獨立地或與產品微特征3對齊地設置。基底片材5還可設置有在基底片材5中或上預成形的產品微特征。
產品特性的一個重要方面是基底片材厚度,因為這至少部分地確定沿基底片材的相對側上的產品微特征的厚度方向的對齊。在基底上具有低粘度的表面處理的現有技術的解決方案中,基底片材厚度不能改變很大。然而,通過將拾取層留在基體凹部中的可固化化合物的頂部上,情況完全不同。
在預處理期間,基底片材厚度在一個實施例中能通過包括第二可固化化合物的拾取層的沉積改變,以便在基底片材上形成偏置層。該偏置層的厚度能控制,并且如果需要則在生產期間能改變。
在另一實施例中,超過一個的拾取層設置在彼此的頂部上。在這樣的實施例中,最里面的拾取層能被優化,用于建立對凹部中的可固化化合物的良好的粘附,并且例如可具有相對高的粘度。在該層的頂部上,可提供附加的拾取層,其例如具有較低的粘度,用于改善對基底的潤濕特性。
拾取層包括第二可固化的材料,并且常常被稱為漆。然而,拾取層6還可附加地包括不可固化的成分。
拾取層的涂覆可包括不同底漆或溶劑的沉積、蝕刻等,以便改變第一可固化化合物的表面特性,從而獲得的粘附。還能將表面改性應用于拾取層的外表面,以便改變相對于基底的粘附特性。粘附的增強通常通過拾取層的表面能的提高實現。
拾取層還可在與基底的接觸之前另外地在某種程度上預固化和/或在從基體提取之后固化。
在光學應用中,拾取層優選地是透明的或部分透明的。能通過基體的表面特性的操縱、即通過具有較親水的凹部和在凹部之間的較疏水的中間表面幫助第一可固化化合物的填充和選擇性去除。這能例如通過以下方式實現:具有帶充滿硅酮的空腔的Ni基體,蝕刻凹部以便在凹部中獲得提供比中間原表面更親水的表面的表面紋理,或中間表面的用疏水聚四氟乙烯等的涂層。
圖4示意性地圖示了用于印刷產品的連續生產的布置99的實施例。基體輥20具有帶凹部22的周向表面24。驅動單元52布置成用于使基體輥20在旋轉方向26上旋轉。第一涂覆器15布置成用于第一可固化化合物到基體輥20上的涂覆,以便用第一可固化化合物填充凹部22。在特定的實施例中,第一涂覆器15包括網紋輥,由此,能涂覆合適確定的第一可固化化合物的量。第一可固化化合物在該特定實施例中則經由橡膠的移印版滾筒(cliche cylinder)轉移至基體輥20。
第一可固化化合物的量在一個實施例中通過控制所謂的K系數、即網紋輥與移印版滾筒的接觸部分之間的相對速比來容易地控制。網紋輥的周向表面較低的速度、即小于1的K系數給予移印版滾筒上的較低的第一可固化化合物的量,這繼而意味著每時間單位提供至基體輥的較少的第一可固化化合物的量。相似地,比移印版滾筒表面的速度高的網紋輥表面的周向速度給予移印版滾筒上的較高的第一可固化化合物的量。 因而,通過控制相對旋轉速度,能控制提供至基體輥的第一可固化化合物的量,例如以適合基體輥中的圖案。
與第一涂覆器15分開的第二涂覆器30布置成用于由第二可固化化合物的拾取層6覆蓋周向表面24和充滿第一可固化化合物的凹部22。
此外,在特定的實施例中可在第二涂覆器中控制移印版滾筒與基體輥的相對速度。當移印版滾筒將第二可固化化合物留到基體輥的表面上時,接觸表面通常具有基本相同的速度。第二可固化化合物被推入未由第一可固化化合物填充的基體輥的凹部的剩余部分。例如如果凹部的圖案例如具有高的縱橫比的小的特征地非常復雜、或者如果基體輥包括不完美的關節,則可能出現這種情況。在移印版滾筒與基體輥之間的接觸中,第二可固化化合物的前部通常積聚在接觸點前面,其通常填充大部分造窩或其它相似的未填充的空腔。然而,不管這樣的過量材料的積聚,在例如工具中的關節之后或之前的體積例如由于遮蔽效應而可能仍然未完全填充。換句話說,幾何形式可使材料的積聚在不進入每一體積的情況下通過例如正好在缺陷或關節之后的區域。
為了改善填充特性,移印版滾筒與基體輥之間的相對速度可改變,這在移印版滾筒與基體輥的表面之間的接觸中引入滑動分量。如果移印版滾筒的周向表面被控制成比基體輥的表面快,則移印版滾筒將沿基體輥的旋轉方向、即沿材料積聚的相反方向相對于基體輥的表面滑動。通過該相對滑動,第一可固化化合物能被提供至基體表面的否則例如由于上述遮蔽而難以達到的部分。
如果移印版滾筒的周向表面被控制成低于基體輥的表面,則實現相似的效果。相對的滑動方向于是將是相反的。
由此,取決于基體輥的實際圖案和/或基體輥表面中的關節,移印版滾筒與基體輥之間的相對速度可改變,以實現凹部的更好的填充。
基底引導件46、48布置成用于在接觸部分35中使基底片材5與基體輥20接觸。接觸部分35在旋轉方向26上位于第二涂覆器30之后。拾取層6與第一可固化化合物12一起從周向表面22轉移并留在基底片材5的基底表面10上。從而,第一可固化化合物在覆蓋基底表面10的拾取層6處形成印刷產品微特征3。布置99還包括固化裝置50。固化裝置50布置成用于使第一可固化化合物和第二可固化化合物固化。固 化裝置50布置成在接觸部分35內至少部分地進行固化。還能在離開接觸部分35之后進行最終的固化。
第一涂覆器15、第二涂覆器30和基底引導件46、48圍繞基體輥20布置。第一涂覆器15與第二涂覆器30被圖示成輥,然而,如以上進一步討論地,它們不限于此。基底片材5在圖4的實施例中由壓力輥46和剝離輥48引導。在這些輥之間的區域中,基底片材5沿著基體輥20的表面。換句話說,接觸部分35在本實施例中由壓力輥46與剝離輥48的位置限定。如由本領域的技術人員所意識到地,不同部件的精確定位不確切地限于圖3所示的設置,而是在替代性的實施例中能改變。
換句話說,被設計成用于產品微特征的模具的基體因而優選地設置在輥上,并且至少在輥對輥過程中進行第一可固化化合物與拾取層的轉移,在所述輥對輥過程中,至少印刷產品微特征連續地形成在與基體輥滾動接觸的基底片材上。
在操作中,基底片材5設置在壓力輥46與基體輥20之間并供給,并且然后設置在剝離輥48與基體輥20之間并供給,由此,圍繞基體輥20的一部分使基底片材5與基體輥20滾動接觸。如以上所描述地,在圍繞基體輥20的第一位置,第一可固化化合物被涂覆于基體輥20,由此,基體輥20的周向表面24中的凹部22至少部分地充滿第一可固化化合物。優選地,第一可固化化合物的粘度被調整,以使其能夠填充最小的凹部。在用于印刷產品的連續生產的布置99的一個優選實施例中,在凹部22外的過量的第一可固化化合物由圍繞基體輥20布置在第二位置的去除裝置40去除。由于去除裝置40不是絕對必須的,所以其由虛線圖示。去除裝置40因而布置成用于過量的第一可固化化合物從所述基體輥20的在凹部22外的周向表面24的去除。去除裝置相對于旋轉方向26布置在第二涂覆器30之前。
去除裝置40在不同的特定實施例中可包括橡皮刮和/或拋光裝置。拋光裝置的一個示例是布置在輥上的纖維布,所述輥布置成接觸基體輥表面。在某些實施例中能順次布置例如繼之以拋光裝置的橡皮刮的兩個或更多個去除裝置40,以有效地去除過量的第一可固化化合物。從而,能使留在中間表面上的過量的第一可固化化合物的量最少,這改善拋光。
在用于印刷產品的連續生產的布置99的一個優選實施例中,用于在過量的第一可固化化合物的去除之前提高第一可固化化合物的粘度的預固化裝置42至少布置在涂覆器15與去除裝置40中間。由于預固化裝置42不是絕對必須的,所以其由虛線圖示。因而,預固化裝置42布置成用于使凹部中的第一可固化化合物預固化。預固化裝置42布置成在過量的第一可固化化合物的去除之前至少部分地進行預固化。預固化裝置42相對于旋轉方向26布置在第二涂覆器30之前。
可選擇地,去除裝置可布置在涂覆器15與預固化裝置42之間的位置,以允許過量的第一可固化化合物的粗去除。從而,第一可固化化合物的粘度能首先為第一可固化化合物到凹部22中的填充而優化,并且然后通過至少部分地固化而優化,以在不從凹部22內去除第一可固化化合物的情況下允許過量的第一可固化化合物的有效去除。第一可固化化合物在該步驟不一定完全固化,實際上其當粘度通過其它手段提高時根本不需要固化。可在隨后的步驟進行附加的固化。取決于用于提高粘度的機制,可使用諸如燈(UV、紅外等)、熱源、冷卻裝置或電子束槍的不同固化裝置。在本發明的一個實施例中,預固化裝置44可另外與涂覆器30順次布置在基體輥20與基底片材5滾動接觸之前的位置。在該位置,第一和第二可固化化合物能固化,或者如果其在之前已部分固化則進一步固化,但不一定完全固化。
此外,可圍繞基體輥和/或在基底片材處布置附加的輥、去除裝置和固化裝置,以便實現如上所述的方法的實施例,例如,附加的涂覆器和去除裝置需要布置在基體輥處,以實現涂覆和去除步驟的迭代。
在第三位置處,在接觸部分35的開始,借助于壓力輥46使基底片材5與基體輥20上覆蓋凹部22中的第一可固化化合物的拾取層6接觸。拾取層6粘附至基底片材5。當在剝離輥48處從基體輥20的周向表面24釋放基底片材5時,凹部22中的第一可固化化合物從凹部22被剝離出并從而轉移至基底片材5,以在拾取層上并繼而在基底片材5的頂部上形成產品微特征3。
固化裝置50在一個實施例中布置在基體輥20與基底片材5滾動接觸的位置。其能在第一可固化化合物從凹部22到基底片材5的轉移之前用于凹部22中的第一可固化化合物和拾取層6中的第二可固化化合 物的附加固化,或者如果先前未進行固化,則用于第一固化。換句話說,固化裝置50布置成在接觸部分35中至少部分地進行固化。
在圖5中圖示的用于印刷產品的連續生產的布置99的另一實施例中,提供了用于在基底片材的一側或兩側上將諸如例如透鏡2的附加產品微特征設置在基底片材5上的裝置99″。在該特定的實施例中,用于提供附加的產品微特征的裝置99″包括與前述類似的另一組印刷裝備,其中,與透鏡2對應的凹部設置在基體輥20″中。第一涂覆器15″將第一可固化化合物提供到凹部中。第二涂覆器30″要將拾取層設置在透鏡的頂部上。從供應輥60提供基底片材5,并且透鏡被印刷到基底表面10上。用于提供附加產品微特征的裝置99″因而在基底片材5的一側上形成例如以微透鏡2的形式的附加的產品微特征。在基底5的另一側上的例如圖像對象4的其它印刷產品微特征3的提供之后,在收集輥66處收集印刷產品。
通過還在球形微透鏡2的提供時利用拾取層的優點在于其減小將空氣體積封裝到產品中的危險,如果第一可固化化合物直接接觸基底表面或在設置有覆蓋的潤濕層的基底表面上,則就是這種情況。
在替代性的實施例中,用于提供附加的產品微特征的裝置可包括基于不同技術和過程類型的裝置,諸如不同類型的印刷、壓花、連續鑄造、表面涂層、層壓或它們的組合。印刷技術的示例包括絲網印刷、偏置印刷、柔版印刷和當然根據本發明的方法的印刷。
在優選實施例中,基底片材至少在有助于合成整體圖像的生成的區域中是透明的或半透明的。其它區域可以是不透明的或具有降低的透明度。對于某些光學應用,透明度可能最重要,然而,對于其它應用,改為需要反射層。基底片材因而在不同的應用中可包括紙張、薄膜或諸如鋁的金屬。盡管以上圖示的實施例主要用由單層構成的基底片材圖示,但其不限于此。在替代性的實施例中,兩層或更多層能通過本領域已知的技術結合。基底片材在不同的實施例中可鑄造、壓延、吹制、擠制或雙軸擠制。基底片材可包括諸如選自組的任何一個或多個的聚合化合物,所述組包括:聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙稀酸甲酯、聚丙烯膜、聚氯乙烯、剛性PVC、纖維素、三醋酸酯、乙聚苯乙烯、聚乙烯、尼龍、腈綸和聚醚酰亞胺板。還能使用由木漿或棉或合成無木纖維等制成的紙張。紙張可以是涂層的、壓延的或機器上光的。
基體或基體輥在一個實施例中可包括印刷板。這樣的印刷板優選地利用微系統技術和微電子技術的領域中眾所周知的諸如光刻技術或電子束直寫的微制造方法制成。這使得非常高、即高于0.5μm的分辨率成為可能。換句話說,由于改善的粘附特性,所以使用的線寬在具體的實施例中可至少下至0.5μm。凹部的典型深度能大約為1-2μm,以給出2-4的縱橫比。分辨率、凹部的深度和縱橫比優選地視情況而設計。原版結構是印刷板的負拷貝,并且能用于制造許多印刷板。原版結構的圖案能通過復制轉印至基體。鎳(Ni)是用于復制印刷板的合適材料,并且由該材料制成的板被鍍在原版上。用微制造方法制成的印刷板通常不具有根據本發明用于提供產品微特征的裝置所需的剛度。因此,印刷板優選地附著于提供必需的剛度的載體。在上述輥對輥過程中,印刷板能附著于輥的表面,以形成基體輥。
在典型的基體輥中,一個、兩個或更多個印刷板附著到一起。通常,邊緣被焊接,這引起基體輥處不可使用的區域。然而,如果保持這樣的關節的幾何尺寸小,則能限制總效應。在特定的實施例中,還能使用其中直接以圓柱形狀生產印刷板的無縫工具。
基體輥的耐磨性能通過諸如例如TiN的薄耐磨涂層的硬化和/或沉積的表面處理改善。耐磨涂層的其它替代例如能夠是鉆石狀碳或氮化鉻。這樣的耐磨涂層的典型厚度為100-120nm。然而,完全可使用在50-300nm或甚至50-500nm的范圍內的厚度。最大厚度通常由要求的分辨率限制。厚的耐磨涂層還在凹部的垂直側上添加材料,這改變凹部圖案。厚的耐磨涂層還傾向于尤其地在與鋒利邊緣的連接中形成突出體積,這可使第一可固化化合物從凹部的釋放更困難。由于甚至覆蓋的表面也將經受某種程度的磨損,所以耐磨層的最小厚度常常由生產的經濟原因設定。
工具的磨損還高度取決于第一可固化化合物的特性。對應的耐磨涂層對于一種墨與另一種墨相比較可持久好幾倍的時間。例如,發現作為第一可固化化合物的具有摩擦TiO2的白墨引起高的磨損。
當耐磨涂層被磨損掉時,能夠進行工具的重新調整。首先,蝕刻掉剩余的耐磨涂層。對于TiN涂層,能使用包括諸如RCA1的蝕刻液體,包括NH4OH、H2O2和H2O。這些組分的1∶2∶5的比率在60℃的溫度運行良好。然而,其它的構成和溫度同樣可操作。Ni表面用作用于這些液體 的有效蝕刻停止,這使得易于繼續蝕刻,直到表面沒有舊的涂層為止。其后,能沉積新的耐磨涂層。
替代性地或作為補充,在Ni電鍍步驟期間能添加氮,從而形成耐磨的氮化物材料。因而能改善Ni表面的硬度。此外,能以這種方式使用諸如磷的其它添加劑,以通過磷化鎳改善Ni表面硬度。
Ni表面的改善在特定的實施例中還能與附加的耐磨涂層組合。
同樣在圖5的實施例中,存在位于第二基體輥20之前的潤濕層涂覆器62。該涂覆器62布置成用于在基底5上提供薄的潤濕層68,從而在其與拾取層6接觸之前改變基底表面10。該布置具有的優點是,甚至能進一步調整、通常增強拾取層6與基底5之間的粘附特性。通過在接觸部分的入口處會合的兩個表面上具有帶合適特性的兩個大致連續的層,能降低接觸壓力,并且能進一步減少最終產品中的偽缺陷的危險。如從名稱顯而易見地,潤濕層改善拾取層與基底之間的潤濕。然而,附加的優點是,潤濕層還減少材料在接觸部分的入口處的波動。潤濕層通常同樣是可固化化合物,其最終要與拾取層的第二可固化化合物和印刷產品微特征的第一可固化化合物一起固化。潤濕層的可固化化合物可與第一可固化化合物或第二可固化化合物相同,或者其可以是另一可固化化合物。換句話說,制造方法包括另一步驟:在使基體與基底表面接觸之前給基底提供潤濕表面層。
在其中拾取層與基底上的潤濕層組合、或者其中在彼此的頂部上存在兩個拾取層的實施例中,為了獲得特定的優點,能以不同的組合使用兩個連續的層。兩個層中的材料能被選擇成具有不同的特性,例如不同的光學特性、不同的粘度、不同的粘附特性、不同的固化特性等。在一個非限制性的示例中,最靠近實際特征的拾取層能具有與周圍材料不同的折射指數。最靠近基底的層于是可改為為了改善粘附特性而優化。在另一同樣非限制性的示例中,最靠近實際特征的拾取層能具有相對高的粘度,以使例如基底厚度的變化補償成為可能。在該示例中,該層包括具有相對高的聚合物度的材料。在最靠近基底的層中,粘附特性更重要,并因此選擇包括較高的單獨度的另一化合物。如本領域的技術人員理解地,這取決于最終的印刷產品的預期應用能以許多方式改變。
潤濕層的該提供可不排他地與圖5的實施例一起使用,而是能與任何其它的實施例組合。同樣地,可在不提供潤濕層的情況下進行圖5的主實施例。
在特定的實施例中,還能在基底的一個相同側上提供超過一個的用于印刷產品的連續生產的布置99。這樣的布置從而例如能用于印刷不同顏色的產品微特征。同樣有用的是,當印刷如此不同的形狀或尺寸的產品微特征時,使用兩種不同的基體是有利的。這樣的多印刷單元例如能與任何先前所示的實施例組合,但不限于圖4和5所示的實施例。
在本發明的一個實施例中,在基體的凹部中提供支撐結構,以便利用毛細管力改善大的凹部的填充。
圖6示意性地圖示了充滿可固化化合物73的兩個凹部72a、72b。例如柱或脊的支撐結構71被設置在凹部72A、72b中。液體可固化化合物填充小的凹部72a和較大的凹部72b二者。支撐結構71的寬度優選地適于小到使得當產品在正常使用中時,它們引起的印刷產品微特征的幾何構型中的任何人工產物將不會被觀察者所感知。支撐結構71的高度通常等于因制造問題引起的凹部的深度,但并不限于此。支撐結構之間的距離適于使得毛細管力能夠對填充到凹部中的可固化化合物起作用,以使這些凹部能夠完全填充。優選地,當印刷產品微特征被用于光學裝置中時,支撐結構以無序的方式分布以減少人工產物,好像支撐結構被布置在有序的陣列中,源自支撐結構的印刷產品微特征的小的人工產物可在正常使用中被感知。支撐結構優選隨機定位或至少以使得它們將不會產生任何莫爾效應的方式變化。
當待提供由“填充”的表面主導、即基體主要包括“開放”的表面的印刷產品微特征的圖案時,能夠有利地利用這種方法。這在如下實施例中尤其如此,即:其中,在開放區域之間突起的基體的部分具有小的線寬度,在優選實施例中通常低于5μm。但是,在其它實施例中,線寬度也可以比該寬度大。如果涂覆不超過開放區域的體積的控制的量的墨,則表面的化學和物理屬性能夠適于使得墨自行收集在開放區域中。墨能夠由此自定向,以便滑落在凹進區域中,從而留下基本上無墨的突起表面。然后通常,無需對過量墨的任何去除或拋光。過程隨后能夠如前述繼續,例如通過預固化,利用拾取層覆蓋以及當涂覆于基底時最終固化。
在一些實施例中,如果突起部分的線寬度小并且如果墨的粘度低,則有利于墨的這種自定向。作為非限制性的示例,如果結構的深度為2μm,則從邊緣2-3μm的區域將作用于在結構中將墨拉下,而不是讓它留在頂表面上。這意味著,如果存在具有4-6μm的線寬度的線的圖案,則以適合提供的量的墨將滑落在這些突起部之間的凹部中。
另一方面,突起部分之間的距離不能太大,這是因為朝向結構的邊緣吸引墨的毛細管力則可能太弱。在測試的示例中,其中結構的深度為2μm,優選實施例具有通常不大于通常10μm的結構之間的距離。如果該示例中的距離變得比那大得多,則墨趨于粘到邊緣而使凹部的中心部分無墨或至少部分地無墨。因此,20μm的凹進表面遭受中部中缺少墨。如果凹進表面進一步增加,則耗盡區達到與壁大約10-15μm的距離,而凹部的中心部分具有剩余的墨。然而,在墨屬性、基體表面屬性和深度不同的其它實施例中,最大距離也可以不同。使用隨機定位的支撐結構也可以減輕這種影響。
為了獲得上文提及的墨的自定向,對圖案的設計提出了更高的要求。所述圖案優選地適應于墨和基體之間的表面屬性的差異。在結構的負角落中的毛細管力通常應超過作用為將墨保持在突起部分的表面處的表面張力。在實踐中,圖案不能被允許包含過大的平坦突起表面。
影響此墨的自定向的另一方面在于應當捕獲墨的表面應當優選不被封閉。這意味著,如果例如環結構設有4μm的線寬度,其中內部具有圓形孔,則如果孔太小可能難以填充該孔。由于氣泡形成可能阻止墨進入孔,或者孔可能滿溢,由此墨停留在突起表面上。優選的方式則是在整個基體表面上使用開放的凹部圖案。以這樣的方式,在與涂覆器接觸時在工具內能夠驅動墨波。
這種利用自定向墨而無需過量墨的去除步驟的方法在高速制造時是特別有用的。
本教導的方法和布置使得能夠以利用常規印刷技術不可實現的關于三維中的側向分辨率、邊緣清晰度和尺寸公差的印刷中的高精度在基底片材上印刷印刷產品微特征。此外,該方法和該布置允許連續的處理,這使得該精度能夠在大的表面上獲得。特別是能夠形成包括如下印刷產品微特征的產品,即:橫向尺寸的范圍從0.5μm×0.5μm至具有優選為1μm至3μm的0.5μm至5μm的高度的厘米級大小的特征,因此產生 從4∶1(高度∶寬度)至1∶10000的不同縱橫比。例如,這些特征能夠小到0.5μm×0.5μm×2μm或1μm×1μm×1μm。如上文所提及的,當橫向尺寸變化這么多并且產品包括微米大小的特征(即,凹部)時,可固化化合物的填充是具有挑戰性的。為了填充小的凹部,粘度需要是相對較低的。這對大的凹部而言造成問題,因為毛細管力無法幫助填充這些大型結構。相反,表面張力可起到顯著的作用。
借助于設置在基體輥處的拾取層,能夠允許高的印刷速度。已在圖案質量基本上沒有差異的情況下以不同的速度進行了有利的測試。這些測試運行在沒有特別地適配所有參數的情況下執行。通過適合地選擇墨屬性、預固化水平和圖案設計,100-150cm/s的印刷速度被認為是完全可行的。
本公開提出了用于使得印刷產品能夠高速制造的解決方案。一個貢獻的方面是印刷品和基底之間增加的粘附性。這繼而又提高了提供增加的分辨率和更好的對比度的可能性。
對高度、寬度、厚度方向、側向等的所有引用僅為易于理解而引入,并且不應被認為限制為具體的實施例。此外,附圖中這些結構的尺寸不一定按比例繪制。例如,產品微特征的大小和層厚度通常被極大地擴大。
上述實施例應被理解為本發明的幾個說明性示例。本領域技術人員要理解的是,可以對這些實施例作出各種修改、組合和改變,而不脫離本發明的范圍。特別地,當技術上可能時,不同實施例中不同的部分解決方案能夠在其它配置中被組合。但是,本發明的范圍通過所附權利要求限定。
權利要求書(按照條約第19條的修改)
1.一種用于制造印刷產品的方法,包括如下步驟:
a)提供包括具有多個凹部的基體表面的基體(210);以及
b)將第一可固化化合物涂覆于所述基體表面和所述凹部,以便用所述第一可固化化合物填充所述凹部(212),其特征在于如下另外的步驟:
c)通過第二可固化化合物的拾取層覆蓋所述基體表面和充滿所述第一可固化化合物的所述凹部(220);
d)使所述基體與基底片材的基底表面接觸(230);
e)至少部分地使所述第一可固化化合物和所述第二可固化化合物固化(232);以及
f)使所述基體表面與所述基底表面分開,從而將所述拾取層和所述第一可固化化合物留在所述基底表面上(234);
其中,所述拾取層與填充所述凹部的所述第一可固化化合物從所述基體表面被一起轉移到所述基底表面上(240);以及
其中,所述第一可固化化合物在覆蓋所述基底表面的所述拾取層處形成印刷產品微特征。
2.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,在通過拾取層覆蓋所述基體表面和充滿所述第一可固化化合物的所述凹部(220)的所述步驟之前,使所述凹部中的所述第一可固化化合物預固化的另一步驟。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的方法,其特征在于,在通過拾取層覆蓋所述基體表面和充滿所述第一可固化化合物的所述凹部(220)的所述步驟之前,從所述凹部外的所述基體表面去除過量的所述第一可固化化合物的另一步驟。
4.根據依賴于權利要求2的權利要求3所述的方法,其特征在于,預固化的所述步驟在去除過量的所述第一可固化化合物的所述步驟之前執行至少至一部分。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法,其特征在于,所述第一可固化化合物與所述第二可固化化合物相同。
6.根據權利要求1至4中任一項所述的方法,其特征在于,所述第一可固化化合物與所述第二可固化化合物不同。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的方法,其特征在于,在使所述基體與所述基底表面接觸(230)的所述步驟之前,給所述基底提供潤濕表面層的另一步驟。
8.一種用于印刷產品的連續生產的布置(99),包括:
基體輥(20),其具有帶有凹部(22)的周向表面(24);
第一涂覆器(15),其布置成用于第一可固化化合物(12)到所述基體輥(20)上的涂覆,以便用所述第一可固化化合物(12)填充所述凹部(22);
驅動單元(52),其布置成用于使所述基體輥(20)沿旋轉方向(26)旋轉;
基底引導件(46、48),其布置成用于使基底片材(5)在接觸部段(35)中與所述基體輥(20)接觸;以及
固化裝置(50),
其特征在于,其還包括:
與所述第一涂覆器(15)分開的第二涂覆器(30),其布置成用于通過第二可固化化合物(32)的拾取層(6)覆蓋所述周向表面(24)和充滿所述第一可固化化合物(12)的所述凹部(22);
其中,所述接觸部段(35)沿所述旋轉方向(26)位于所述第二涂覆器(30)之后;
其中,所述拾取層(6)與所述第一可固化化合物(12)從所述周向表面(24)被一起轉移并留在所述基底片材(5)的基底表面(10)上;
其中,所述第一可固化化合物(12)在覆蓋所述基底表面(10)的所述拾取層(6)處形成印刷產品微特征(3);以及
所述固化裝置(50)布置成用于使所述第一可固化化合物(12)和所述第二可固化化合物(32)固化;
所述固化裝置(50)布置成在所述接觸部段(35)中執行所述固化至少至一部分。
9.根據權利要求8所述的布置,其特征在于,布置成用于使所述凹部(22)中的所述第一可固化化合物(12)預固化的預固化裝置(42、44),所述預固化裝置(42、44)沿所述旋轉方向(26)布置在所述第二涂覆器(30)之前。
10.根據權利要求8或權利要求9所述的布置,其特征在于,布置成用于從所述基體輥(20)在所述凹部(22)外的所述周向表面(24)去除過量的所述第一可固化化合物(12)的去除裝置(40),所述去除裝置(40)沿所述旋轉方向(26)布置在所述第二涂覆器(30)之前。
11.根據依賴于權利要求9的權利要求10所述的布置,其特征在于,所述預固化裝置(42)被布置成在過量的所述第一可固化化合物(12)的所述去除之前執行所述預固化至少至一部分。
12.根據權利要求8至11中任一項所述的布置,其特征在于,布置成用于在所述基底(5)上提供潤濕層(68)的潤濕層涂覆器(62)。

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