CN107107607A - 用于改善均匀度的微接触印刷的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了以改善的均匀度将图案施加到幅材上的装置和方法。一个或多个微接触印刷压模设置在卷筒上，在每个相邻压模边缘之间具有接缝。微接触印刷压模被构造并布置成使得幅材总是接触微接触印刷压模，以提供一致的接触压力来驱动卷筒。

Description

用于改善均匀度的微接触印刷的装置和方法
技术领域
本公开涉及用于改善均匀度的微接触印刷的装置和方法。
背景技术
微接触印刷可以在卷对卷(R2R)工艺中在柔性幅材上产生细微图案。通过微接触印刷生成的制品的独特特性之一是所述工艺能够产生的小尺度特征适用于电子工业中。例如，可在大面积上制备线宽小于10微米的由线构造的图案，所述线具有高的光学传输能力和相对高的电导率。这种小线宽尺寸，以及线的低密度通过微接触印刷压模的非常细微的图案化实现，以生产适于用作例如触摸屏的材料。
发明内容
期望改善通过R2R微接触印刷生产的制品的均匀度。一些R2R微接触印刷工艺涉及将油墨从安装在卷筒上的一个或多个印刷压模转印到幅材上的功能层，其中卷筒可以由幅材驱动，其中在幅材和卷筒之间有接触压力。
在一个方面，本公开描述了用于将图案施加到幅材上的装置。该装置包括被构造成能够围绕卷筒的轴旋转的卷筒。一个或多个微接触印刷压模设置在卷筒的外表面上并且在顺维方向上布置在卷筒的圆周上，在一个或多个微接触印刷压模的每个相邻横向边缘之间具有接缝。幅材沿幅材路径被引导，使得幅材沿横向接触线接触卷筒的外表面并使卷筒旋转。当横向接触线跨接缝伸展时，横向接触线也跨一个或多个微接触印刷压模的至少一部分伸展，使得幅材总是接触一个或多个微接触印刷压模。
在另一方面，本公开描述了用于将图案施加到幅材上的装置。该装置包括柱形芯，柱形芯具有外表面、带有第一基底边缘的第一端部，和限定轴向方向的柱形芯的轴。该柱形芯被构造成能够围绕轴旋转。一个或多个微接触印刷压模设置在柱形芯的外表面处，并且各自包括沿轴向方向延伸的横向边缘，在每个相邻横向边缘之间具有接缝。在第一基部边缘上的相邻横向边缘的相应投影跨越第一基部边缘上的接缝的投影。在一些实施方案中，幅材沿幅材路径被引导，使得幅材沿横向接触线接触柱形芯的外表面并使柱形芯旋转。当横向接触线跨接缝伸展时，横向接触线也跨一个或多个微接触印刷压模的至少一部分伸展，使得幅材总是接触一个或多个微接触印刷压模。
在又一方面，本公开描述了一种将图案施加到幅材上的方法。该方法包括提供被构造成能够围绕其轴旋转的卷筒。在卷筒的外表面上提供一个或多个微接触印刷压模并且该一个或多个微接触印刷压模在顺维方向上布置在卷筒的圆周上，在一个或多个微接触印刷压模的每个相邻横向边缘之间具有接缝。该方法还包括沿幅材路径引导幅材，使得幅材沿横向接触线接触卷筒的外表面并使卷筒旋转。当横向接触线跨接缝伸展时，横向接触线也跨一个或多个微接触印刷压模的至少一部分伸展，使得幅材总是接触一个或多个微接触印刷压模。
在本公开的示例性实施方案中获得各种意料不到的结果和优点。本公开的示例性实施方案的一个此优点在于，幅材总是接触安装在卷筒的外表面上的微接触印刷压模，并且可以在幅材和微接触印刷压模之间获得一致的接触压力，以改善在幅材上印刷图案的均匀度。
示例性实施方案列表
以下列出示例性实施方案。应当理解，实施方案A至N、O至T以及U至Z中的任一个可组合。
实施方案A是一种装置，包括：
被构造成能够围绕卷筒的轴旋转的卷筒；
位于卷筒的外表面上的一个或多个微接触印刷压模，该一个或多个微接触印刷压模在顺维方向上布置在卷筒的圆周上，在一个或多个微接触印刷压模的每个相邻横向边缘之间具有接缝；以及
幅材路径，幅材沿幅材路径被引导，使得幅材沿横向接触线接触卷筒的外表面并使卷筒旋转，
其中当横向接触线跨接缝伸展时，横向接触线也跨一个或多个微接触印刷压模的至少一部分伸展，使得幅材总是接触一个或多个微接触印刷压模。
实施方案B是根据实施方案A所述的装置，其中一个或多个微接触印刷压模的相邻横向边缘具有彼此互补的弯曲形状。
实施方案C是根据实施方案B所述的装置，其中相邻横向边缘具有人字形形状。
实施方案D是根据实施方案B或C所述的装置，其中人字形形状在顺维方向上具有深度D，接缝在顺维方向上具有宽度W，并且D/W的比不小于1。
实施方案E是根据实施方案A或B所述的装置，其中相邻横向边缘中的第一横向边缘包括在第一横向边缘的每个端部处的在顺维方向上的突出。
实施方案F是根据实施方案A、B或E所述的装置，其中相邻横向边缘中的第二横向边缘包括在第二横向边缘的每个端部处的凹部或倒角，该凹部或倒角被构造成接收第一横向边缘的突出。
实施方案G是根据实施方案A或B所述的装置，其中相邻横向边缘具有平滑曲线形状。
实施方案H是根据前述实施方案中任一项所述的装置，其中横向接触线具有与微接触印刷压模接触的一个或多个第一区段，和覆盖接缝的一个或多个第二区段，并且第一区段和第二区段的长度比不小于5。
实施方案I是根据前述实施方案中任一项所述的装置，其中卷筒还包括在外表面上的套管。
实施方案J是根据实施方案I所述的装置，其中卷筒还包括芯，并且套管设置在芯上，其中套管通过套管和芯之间的空气层支承以用于旋转。
实施方案K是根据实施方案I或J所述的装置，其中套管为5密耳(0.127mm)至30密耳(0.762mm)厚。
实施方案L是根据前述实施方案中任一项所述的装置，其中幅材路径包括进入辊和离开辊，并且幅材的在进入辊和脱离开辊之间的自由段接触微印刷压模。
实施方案M是根据实施方案L所述的装置，其中自由段与卷筒的外表面在小于卷筒圆周的25％内接触。
实施方案N是根据前述实施方案中任一项所述的装置，其中幅材路径包括定位辊，使得幅材在定位辊和套管之间形成的辊隙处接触微接触压模。
实施方案O是一种方法，包括：
提供被构造成能够围绕卷筒的轴旋转的卷筒；
在卷筒的外表面上提供一个或多个微接触印刷压模，一个或多个微接触印刷压模在顺维方向上布置在卷筒的圆周上，在一个或多个微接触印刷压模的每个相邻横向边缘之间具有接缝；以及
沿幅材路径引导幅材，使得幅材沿横向接触线接触卷筒的外表面并使卷筒旋转，
其中当横向接触线跨接缝伸展时，横向接触线也跨一个或多个微接触印刷压模的至少一部分伸展，使得幅材总是接触一个或多个微接触印刷压模。
实施方案P是根据实施方案O所述的方法，其中一个或多个微接触印刷压模的相邻横向边缘具有彼此互补的弯曲形状。
实施方案Q是根据实施方案O或P所述的方法，其中相邻横向边缘具有人字形形状。
实施方案R是根据实施方案Q所述的方法，其中人字形形状在顺维方向上具有深度D，接缝在顺维方向上具有宽度W，并且D/W的比不小于1。
实施方案S是根据实施方案O至R中任一项所述的方法，其中横向接触线具有与微接触印刷压模接触的一个或多个第一区段，和覆盖接缝的一个或多个第二区段，并且第一区段和第二区段的长度比不小于5。
实施方案T是根据实施方案O至R中任一项所述的方法，其中幅材路径包括进入辊和离开辊，并且幅材在进入辊和离开辊之间的自由段与卷筒在小于卷筒圆周的25％内接触。
实施方案U是一种装置，包括：
柱形芯，其具有外表面、带有第一基部边缘的第一端部，和限定轴向方向的柱形芯的轴，柱形芯被构造成能够围绕该轴旋转；以及
设置在柱形芯的外表面处的一个或多个微接触印刷压模，一个或多个微接触印刷压模各自包括沿轴向方向延伸的横向边缘，其中在每个相邻横向边缘之间具有接缝，
其中在第一基部边缘上的相邻横向边缘的相应投影跨越第一基部边缘上的接缝的投影。
实施方案V是根据实施方案U所述的装置，还包括幅材路径，幅材沿该幅材路径被引导，使得幅材沿横向接触线接触柱形芯的外表面并使柱形芯旋转，其中当横向接触线跨接缝伸展时，横向接触线也跨一个或多个微接触印刷压模的至少一部分伸展，使得幅材总是接触一个或多个微接触印刷压模。
实施方案W是根据实施方案U或V所述的装置，其中一个或多个微接触印刷压模的相邻横向边缘具有彼此互补的弯曲形状。
实施方案X是根据实施方案W所述的装置，其中相邻横向边缘具有人字形形状。
实施方案Y是根据实施方案X所述的装置，其中人字形形状在顺维方向上具有深度D，接缝在顺维方向上具有宽度W，并且D/W的比不小于1。
实施方案Z是根据实施方案W所述的装置，其中相邻横向边缘具有平滑曲线形状，并且在相邻横向边缘之间的接缝不含内角特征。
已经对本公开的示例性实施方案的各个方面和优点进行了汇总。上文的发明内容并非旨在描述本公开的当前某些示例性实施方案的每个例示的实施方案或每种实施方式。下面的附图和具体实施方式更具体地举例说明使用本文所公开的原理的某些优选的实施方案。
附图说明
结合附图来考虑本公开的各种实施方案的以下详细描述可更全面地理解本公开，其中：
图1A是根据一个实施方案的装置的透视侧视图。
图1B示出图1A的装置的一部分的投影。
图2A是比较装置的透视侧视图；
图2B示出图2A的比较装置的一部分的投影。
图3是根据一个实施方案的用于执行微接触印刷方法的装置的示意图。
图4是根据另一个实施方案的用于执行微接触印刷方法的装置的另选实施方案的示意图。
图5是根据一个实施方案的微接触印刷压模的示意图。
图6是根据一个实施方案的安装在卷筒上的图5的微接触印刷压模的示意图。
图7是根据另一个实施方案的微接触印刷压模的示意图。
图8是根据另一个实施方案的微接触印刷压模的示意图。
图9是根据另一个实施方案的微接触印刷压模的示意图。
图10是根据另一个实施方案的微接触印刷压模的示意图。
图11是根据另一个实施方案的安装在卷筒上的一个或多个微接触印刷压模的示意图。
图12是根据另一个实施方案的安装在卷筒上的一个或多个微接触印刷压模的示意图。
图13是根据另一个实施方案的安装在卷筒上的一个或多个微接触印刷压模的示意图。
在这些附图中，类似的附图标号表示类似的元件。虽然可不按比例绘制的以上附图阐述了本公开的各种实施方案，但还设想如在具体实施方式中所指出的其它实施方案。在所有情况下，本公开都通过示例性实施方案的表示而非通过表述限制来描述当前公开的公开内容。应当理解，本领域的技术人员可设计出许多其它修改形式和实施方案，这些修改形式和实施方案落在本公开的范围和实质内。
具体实施方式
期望改善通过微接触印刷生产的制品的均匀度。一些R2R微接触印刷工艺涉及将油墨从安装在卷筒上的一个或多个印刷压模转印到连续幅材上的功能层，其中卷筒可以通过接触幅材而被驱动，以围绕卷筒的轴旋转。在本公开中，幅材沿幅材路径被引导，使得幅材总是沿横向接触线接触微接触印刷压模中的一个或多个，并且使微接触印刷压模安装在其上的卷筒旋转。一个或多个微接触印刷压模被构造并且布置在卷筒的外表面上，使得当横向接触线跨接缝伸展时，横向接触线也跨微接触印刷压模的至少一部分伸展。以这种方式，可以在一个或多个微接触印刷压模和幅材之间提供一致的接触压力，并且可在幅材上产生均匀的印刷图案。
参考图1A和图1B，本公开描述了用于将图案施加到幅材上的装置100。图1A中示出的装置100是卷筒，该卷筒包括柱形芯101，柱形芯101具有外表面102、带有第一基部边缘104的第一端部103，和限定轴向方向106的轴105。柱形芯101可为中空的或实心的，并且被构造成能够围绕轴105旋转。一个或多个微接触印刷压模107设置在外表面102处。一个或多个微接触印刷压模107各自包括沿轴向方向106延伸的横向边缘。在微接触印刷压模107的第一横向边缘108和第二相邻横向边缘109之间的间距限定接缝110。在图1A的实施方案中，第一横向边缘108和第二横向边缘109具有互补的人字形或V形形状。图1B示出第一横向边缘108和第二横向边缘109以及接缝110在图1A的投影平面111上的相应投影。投影平面111与端部103平行。第一横向边缘108具有到端部103的第一基部边缘104上的第一投影112。第二横向边缘109具有到端部103的第一基部边缘104上的第二投影113。接缝110具有到第一基部边缘104上的投影114。投影112和投影113在第一基部边缘104上，但是为了清晰度的目的，所示投影112和投影113各自相对于第一基部边缘104具有位移。第一横向边缘108的第一投影112和第二横向边缘109的第二投影113跨越接缝110的投影114。即，第一投影112从投影114的一个端部延伸，第二投影113从投影114的另一个端部延伸，并且投影112和投影113的结合与整个投影114重叠。
参考图2A和图2B，现在描述比较装置200。与图1A和图1B中所描绘的装置100相比，比较装置200包括柱形芯201，柱形芯201具有外表面202、带有第一基部边缘204的第一端部203，和限定轴向方向206的轴205。柱形芯210被构造成能够围绕轴205旋转。一个或多个微接触印刷压模207设置在外表面202处。一个或多个微接触印刷压模207各自包括沿轴向方向206延伸的横向边缘。在微接触印刷压模207的第一横向边缘208和第二相邻横向边缘209之间的间距限定接缝210。图2B示出第一横向边缘208和第二横向边缘209以及接缝210在图2A的投影平面211上的相应投影。第一横向边缘208具有到第一基部边缘204上的第一投影212。第一横向边缘208为在轴向方向206上的直线，并且第一投影212为点。第二横向边缘209具有到第一基部边缘204上的第二投影213。第二横向边缘209为在轴向方向206上的直线，并且第二投影213为点。接缝210具有到第一基部边缘104上的投影214。投影214对应于接缝210的宽度。第一横向边缘208的第一投影212和第二横向边缘209的第二投影213不跨越接缝210的投影214。即，投影212和投影213仅仅与投影214的端部或一部分重叠，而不是与整个投影214重叠。
参考图3，示出了根据一个实施方案的装置20的示意图。不定长度的幅材22沿幅材路径24在方向D上传送，在所描绘的实施方案中，所述幅材路径包括被设置成使得幅材22触碰或包裹压模卷筒组件30的至少一部分的进入辊26和离开辊28。在许多便利的实施方案中，进入辊26和离开辊28为惰辊。在其它实施方案中，辊26和辊28中的一个或另一个或二者可以为驱动辊。幅材22可以包括多种材料中的任一种。在一些实施方案中，幅材22可为聚合物材料，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯和聚酰亚胺。幅材22可方便地涂覆有薄金属层，诸如例如银、金、铜、镍等。
幅材路径24将进入辊26和离开辊28之间的幅材22的自由段传送到与压模卷筒组件30触碰式接触。压模卷筒组件30包括具有柱形形状的卷筒32。在图3的实施方案中，卷筒32包括安装在空气轴承上的套管32'。空气轴承34包括不旋转的钢芯36，钢芯36具有使气流流出的孔38，所述气流旋转地支承卷筒32。加热器或冷却器可放置在芯36或空气供应源中或与其相邻，以根据需要为卷筒32增加热或将热从卷筒32去除，从而控制安装在卷筒32上的(一个或多个)微接触印刷压模的温度。
虽然图3示出安装套管32'的空气轴承，但是应当理解，套管32'可以安装在各种轴承上，包括例如滑动轴承、滚动轴承、滚珠轴承、空气轴承等。在一些实施方案中，卷筒32和空气轴承34可由常规的死轴或活轴卷筒替代，该常规的死轴或活轴卷筒通过位于卷筒的相对端部上的空气轴承支撑以用于旋转。此系统在套管和芯之间将不具有空气依从层。碳纤维卷筒可用于最小化存在的旋转惯性矩。
一个或多个微接触印刷压模可以安装在套管32'上。在图3的实施方案中，微接触印刷压模40和微接触印刷压模41围绕套管的圆周安装在套管32'上。微接触印刷压模40和微接触印刷压模41在顺维方向上布置在套管32'的圆周上，以具有相应的彼此相邻的边缘401和边缘411，以及边缘402和边缘412。接缝或缝隙70和接缝或缝隙71分别形成在相邻边缘401和边缘411，以及相邻边缘402和边缘412之间。幅材22的自由段接触微接触印刷压模40和微接触印刷压模41中的一个或另一个或二者。当幅材22在方向D上传送时，套管32'围绕其轴320在旋转方向(即，顺维方向E)上旋转。在幅材22的自由段和套管32'之间的接触区域是圆弧表面，该圆弧表面被称为接触带220。接触带220具有其中心线，该中心线在与轴320大致平行的方向上延伸。在本文，中心线被称为横向接触线220a。如图3所示，接触带220在顺维方向E上具有长度L。在一些实施方案中，接触带220的长度L可小于套管32'的圆周的50％、小于25％、或甚至小于15％，或更甚小于5％。长度L可以为例如表面圆弧的2英寸至4英寸(5.1cm至10.2cm)，诸如3英寸(7.6cm)。可以基于参数诸如幅材速度、幅材张力、卷筒的半径等测定包角α和对应的长度L。相对较小的包角可以改善印刷质量，但是可不具有足够的接触来驱动套管32'。
在操作中，当套管32'通过幅材22在顺维方向E上旋转，并且横向接触线220a跨接缝70或接缝71时，接触带220可覆盖包括接缝70或接缝71的套管32'的不均匀表面。不均匀接触表面可导致印刷在幅材22上的不均匀图案。常规的微接触印刷压模具有矩形形状。当此类矩形压模中的一个或多个安装到套管32'上时，诸如图2A和图2B中所示，在相邻压模边缘之间的接缝在与套管32'的轴大致平行的方向上直线延伸，这可导致套管32'变形成为椭圆形形状。此外，当幅材22围绕接缝触碰套管32'的表面时，可以产生由于接触压力突变引起的不期望的阶跃变化效应，这可导致幅材上的印刷图案不均匀，例如，从而在幅材上的印刷杂乱图案中产生不均匀线宽的条带。在本文，此类印刷图案的不均匀被称为幅材横向“颤动”。
本文描述的实施方案允许幅材22总是接触微接触印刷压模40和微接触印刷压模41中的一个或另一个或二者，以减轻或防止幅材横向“颤动”。在一些实施方案中，当横向接触线220a跨接缝70或接缝71时，横向接触线220a也跨微接触印刷压模40和微接触印刷压模41的至少一部分，这将在图5至图10中在下方进一步讨论。
在一些实施方案中，幅材22可以与微接触印刷压模40和微接触印刷压模41中的一者或两者以相对较低的接触压力触碰式接触，例如，小于2psi(13.7kPa)，或甚至小于1psi(6.9kPa)，或更甚小于0.5psi(3.4kPa)。幅材22可与微接触印刷压模短时间接触，例如，若干毫秒。较长接触时间可不期望地增大基底上的图案的印刷宽度。
虽然图3示出两个微接触印刷压模40和41，以及在相应的相邻压模边缘之间的两个接缝70和71，但应当理解，可以在套管上安装其它数量的压模(即，一个、三个或多个)，可以在相应的相邻压模边缘之间形成其它数量的接缝或缝隙。例如，将要在下方进一步讨论的图4包括一个压模40'，其几乎覆盖套管32'的整个圆周，并且具有彼此相邻的两个边缘401'和402'，以及在相邻边缘401'和402'之间的接缝或缝隙70'。
本文描述的套管诸如图3和图4的套管32'可由金属、多层金属的组合制成，由包括PAN碳纤维、沥青碳纤维、对位芳纶纤维、凯夫拉纤维和玻璃纤维的复合材料制成，或由多层金属和聚合物材料(例如类似橡胶的弹性体)的组合制成。这些基于纤维的材料可以用可包括环氧树脂、聚酯和乙烯基酯的聚合物材料浸渍。适于制造套管的金属的示例包括镍、铜、镍/钴、钛和铝。据信，碳复合材料的薄壳也适于用作套管。在一些便利的实施方案中，套管32'主要由镍构成。镍套管可以具有例如不小于3密耳(0.076mm)、不小于4密耳(0.102mm)，或不小于5密耳(0.127mm)的厚度。该厚度可以例如不大于30密耳(0.762mm)、不大于15密耳(0.381mm)，或甚至不大于6密耳(0.152mm)。在一些实施方案中，套管32'具有例如在各种实施方案中小于150lb-in2、100lb-in2、50lb-in2，或30lb-in2(4300N-cm2、2875N-cm2、1438N-cm2，或860N-cm2)的旋转惯性矩。作为示例，具有15英寸(38.1cm)的长度和10密耳的厚度以及8.7英寸(22.1cm)的外径的镍套管具有大约25lb-in2(718N-cm2)的旋转惯性矩。当套管32'由幅材22驱动时，套管32'的相对低的旋转惯性矩在所公开的微接触印刷中可以是有利的。
本文描述的微接触印刷压模可以由聚二甲基硅氧烷(PDMS)诸如在PCT公开WO2013003412(O’Hare等人)中描述的聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成。其它合适的微接触印刷压模可由各种聚合物材料制成。合适的聚合物材料包括硅树脂聚合物、环氧树脂聚合物、丙烯酸酯聚合物、饱和和不饱和橡胶。不饱和橡胶可包括天然聚异戊二烯、合成聚异戊二烯、聚丁二烯、氯丁二烯橡胶、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶。饱和橡胶可包括乙烯丙烯橡胶、乙烯丙烯二烯橡胶、环氧氯丙烷橡胶、聚丙烯酸类橡胶、硅橡胶、氟硅橡胶、氟弹性体、全氟弹性体、聚醚嵌段酰胺、氯磺化聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯。
微接触印刷压模可由多种方法制成，包括：例如，抵靠着母模浇注；通过光化辐射或热选择性地固化；表面加工或激光烧蚀。微接触印刷压模可由一种材料制成，具有多层不同材料，或可具有复合结构。可预制微接触印刷压模并随后在胶带、磁场或真空的帮助下将其安装到能够旋转表面上。另选地，可初始地将微接触印刷压模材料沉积在能够旋转表面上，然后进行固化步骤，以及图案制造步骤，从而完成压模。
微接触印刷压模可包括多层金属、织造和非织造纤维材料、类似PET的刚性聚合物和泡沫。泡沫也被称作膨胀或海绵塑料，并具有至少两个相，聚合物基体和气相。聚合物基体可具有无机本质的填料(诸如玻璃、陶瓷或金属)或聚合物本质的填料。泡沫单元几何形状可为敞开或闭合。合适的泡沫的密度范围可为0.1lb/ft3至70lb/ft3。在微接触印刷压模和安装的卷筒之间采用一层泡沫可提供附加的依从性，从而提高印刷质量。
套管32'或卷筒32的直径可变化，并且其尺寸通常设定成方便重复微接触印刷图案。较小直径由于较小惯性和降低的空气输送可成为优选，但通常由图案几何形状和印刷图案的最终尺寸决定套管32'或卷筒32的直径。
幅材22的张力可变化。较大的张力可用于产生用于套管或卷筒的较大的驱动力和降低的空气输送，但也可导致微接触印刷压模上的印刷特征的塌陷。在一些实施方案中，根据卷筒32或套管32'上的基底的包角，合适的张力可在1磅/线英寸至2磅/线英寸(1.75牛顿/线厘米至3.5牛顿/线厘米)的范围内。
在一些便利的实施方案中，进入辊26、离开辊28或压模卷筒组件30中的一个或多个可在可调节的底座上，以便易于调节在幅材22和安装在套管32'上的一个或多个微接触印刷压模之间的接触压力、包角，和/或接触带220。
参考图4，示出了装置20a的另选实施方案的示意图。在该实施方案中，采用另选的幅材路径24a在方向D上传送幅材22以使其沿横向接触线220a'与压模卷筒组件30触碰式接触。操纵幅材22以使其在压印辊50与压模卷筒组件30之间的辊隙形成触碰式接触。在图示实施方案中，压印辊50安装在枢转臂52上。通过呈现为连接至枢转臂52的气压缸54的力控制器控制接触力。有时需要定位止动件56，以对定位辊50朝向卷筒32的运动提供绝对限制。
本文描述的方法方便地用于在聚合物材料的不定长度幅材上进行印刷，所述聚合物材料诸如聚烯烃、聚酯邻苯二甲酸盐和聚酰亚胺膜。金属表面也可以用作印刷基底。所述金属表面可包括例如元素金属、金属合金、金属间化合物、金属氧化物、金属硫化物、金属硬质合金、金属氮化物，以及它们的组合。用于支承自组装单层的示例性金属表面包括金、银、钯、铂、铑、铜、镍、铁、铟、锡、钽，以及这些元素的混合物、合金和化合物。
在图3和图4的实施方案中，套管32'或卷筒32由幅材22驱动，以围绕套管32'或卷筒32的轴320旋转。在幅材22和套管32'之间的接触压力的变化可在接触区域处导致非期望的摩擦力，非期望的摩擦力造成印刷缺陷，例如，以上提到的幅材横向“颤动”。本文描述的实施方案允许幅材22总是接触安装在套管32'上的一个或多个微接触印刷压模，以便减轻或防止幅材横向“颤动”。
如图5中所示，微接触印刷压模40a具有人字形形状，其中两个相对边缘60a和60a'具有互补的V形形状。图4示出在卷筒32上的一个或多个微接触印刷压模40a的布置。一个或多个微接触印刷压模40a在顺维方向E上布置，该一个或多个微接触印刷压模40a在相邻边缘60a和60a'之间具有接缝或缝隙70a。边缘60a和边缘60a'的V形形状各自具有在顺维方向E上测量的深度D。接缝70具有在顺维方向E上测量的宽度W。D/W的比可以是例如不小于1、不小于2、不小于3、不小于4，或不小于5。不受理论的束缚，据信D/W的比越高，可以实现幅材22和压模40a之间越一致的接触压力，以便更有效地减轻或防止幅材横向“颤动”问题。
图3的幅材22可以沿横向接触线64接触微接触印刷压模40a，横向接触线64可以大致垂直于顺维方向E。当横向接触线64跨接缝70a时，横向接触线64也跨微接触印刷压模40a的至少一部分。横向接触线64的覆盖接缝70a的一个或多个部分具有总长度L1，并且横向接触线64的覆盖微接触印刷压模40a的一个或多个部分具有总长度L2。在图4的实施方案中，L2/L1的比大约为9:1。在一些实施方案中，L2/L1的长度比可以是，例如不小于2:1、不小于5:1，或不小于10:1。不受理论的束缚，据信L2/L1的比越高，可以实现越一致的接触压力，使得可以更有效地减少幅材横向“颤动”问题。
图7示出根据另一个实施方案的微接触印刷压模40b。微接触印刷压模40b包括相对的边缘60b和60b'。边缘60b'包括在其端部处的突出605a和突出605b，以限定凹陷部605。突出605a和突出605b各自在顺维方向E上延伸。在边缘60b'处限定的凹陷部605具有与相邻边缘诸如边缘60b互补的形状，以便接收边缘60b，并且接缝(未示出)可在相邻边缘60b和边缘60b'之间形成。
图8示出根据另一个实施方案的微接触印刷压模40c。微接触印刷压模40c包括相对的边缘60c和60c'。边缘60c'包括在其端部处的突出606a和突出606b。突出605a和突出605b各自在顺维方向E上延伸。边缘60c包括在其端部处的凹部606a'和凹部606b'，凹部606a'和凹部606b'各自具有与相应的突出606a和606b互补的形状。边缘60c'限定凹陷部606以接收相邻边缘诸如边缘60c，并且可在相邻边缘60c和60c'之间形成接缝(未示出)。
图9示出根据另一个实施方案的微接触印刷压模40d。微接触印刷压模40d包括相对的边缘60d和60d'。边缘60d'包括在其端部处的突出607a和突出607b。突出607a和突出607b各自在顺维方向E上延伸。边缘60d包括倒角端部607a'和倒角端部607b'，倒角端部607a'和倒角端部607b'各自具有与相应的突出607和607b互补的形状。边缘60d'限定凹陷部607以接收相邻边缘诸如边缘60d，可在相邻边缘60d和60d'之间形成接缝(未示出)。
图10示出根据一个实施方案的微接触印刷压模40e。微接触印刷压模40e包括相对的边缘60e和60e'，边缘60e和边缘60e'具有单个平滑曲线的互补形状。边缘60e具有凸面形状并且边缘60'具有凹面形状。当一个或多个微接触印刷压模40e在顺维方向上安装在卷筒上时，可以在相邻边缘60e和缘60e'之间形成接缝(未示出)。
在一些实施方案中，一个或多个微接触印刷压模各自可以包括作为平滑曲线的横向边缘，使得在每个相邻横向边缘之间的接缝不含内角特征。术语“内角特征”是指在沿相邻横向边缘某处的角特征，而不是在横向边缘的末端处。图11至图13示出实施方案，其中每个相邻横向边缘60f和60f'、60g和60g'以及60h和60h'不含任何此类内角特征。
除在图5至图13中示出的微接触印刷压模之外，本文描述的微接触印刷压模可以具有相对的边缘，该相对的边缘具有各种形状包括例如单个曲线、人字形形状、燕尾形形状、舌形形状、槽形形状及其组合。在本公开中，一个或多个微接触印刷压模的布置允许幅材总是接触压模。以这种方式，可以在一个或多个微接触印刷压模和幅材之间提供一致的接触压力，并且可在幅材上产生均匀的印刷图案。
整个本说明书中提及的“一个实施方案”、“某些实施方案”、“一个或多个实施方案”或“实施方案”，无论在术语“实施方案”前是否包括术语“示例性的”都意指结合该实施方案描述的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的某些示例性实施方案中的至少一个实施方案中。因此，在整个本说明书的各处出现的短语诸如“在一个或多个实施方案中”、“在某些实施方案中”、“在一个实施方案中”或“在实施方案中”不一定是指本公开的某些示例性实施方案中的同一实施方案。此外，特定特征、结构、材料或特性可在一个或多个实施方案中以任何合适的方式组合。
实施例
实施例1
在实施例1中，人字形形状的微接触印刷压模安装在套管或卷筒上，其中在相邻边缘之间具有接缝，如图6所示。人字形形状的微接触印刷压模在顺维方向上具有0.2英寸(0.51cm)的深度D。接缝在与边缘垂直的方向上具有大约0.25英寸(0.64cm)的接缝宽度。
实施例2
实施例2与实施例1相同，除了实施例2的微接触印刷压模在顺维方向上具有0.35英寸(0.89cm)的深度D之外。
实施例3
实施例3与实施例1和2相同，除了实施例3的微接触印刷压模在顺维方向上具有0.75英寸(1.91cm)的深度D之外。
实施例4
实施例4与实施例1至3相同，除了实施例4的微接触印刷压模具有如图8中所示的形状之外。
实施例5
实施例5与实施例1至4相同，除了实施例5的微接触印刷压模具有如图9中所示的形状之外。
比较实施例A
在比较实施例A中，矩形形状的微接触印刷压模安装在套管或卷筒上，在相邻直压模边缘之间具有接缝。接缝在与套管的旋转轴大致平行的方向上延伸，并且具有大约0.25英寸(0.64cm)的接缝宽度。
以上实施例用于经由图3的用于执行微接触印刷方法的装置将图案施加到幅材上。与比较实施例A相比，实施例1至5示出在“颤动”减少方面的各种改善。对于实施例1至3，人字形形状的压模的深度D越大，在“颤动”减少方面的改善越多。
虽然说明书详细描述了某些示例性实施方案，但应当理解，本领域的技术人员在理解上述内容后，可很容易地想到这些实施方案的更改、变型和等同形式。因此，应当理解，本公开不应不当地受限于以上阐述的例示性实施方案。特别地，如本文所用，用端值表述的数值范围旨在包括该范围内所包含的所有数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)。另外，本文所用的所有数字均被认为是由术语“大约”修饰。
此外，本文引用的所有出版物和专利均以引用的方式全文并入本文中，如同各个单独的出版物或专利都特别地和单独地指出以引用方式并入一般。已对各个示例性实施方案进行了描述。这些以及其它实施方案均在如下权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种装置，包括：
卷筒，所述卷筒被构造成能够围绕卷筒的轴旋转；
一个或多个微接触印刷压模，所述一个或多个微接触印刷压模位于所述卷筒的外表面上，所述一个或多个微接触印刷压模在顺维方向上布置在所述卷筒的圆周上，在所述一个或多个微接触印刷压模的每个相邻横向边缘之间具有接缝；以及
幅材路径，幅材沿所述幅材路径被引导，使得所述幅材沿横向接触线接触所述卷筒的所述外表面并使所述卷筒旋转，
其中当所述横向接触线跨所述接缝伸展时，所述横向接触线也跨所述一个或多个微接触印刷压模的至少一部分伸展，使得所述幅材总是接触所述一个或多个微接触印刷压模。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述一个或多个微接触印刷压模的所述相邻横向边缘具有彼此互补的弯曲形状。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述相邻横向边缘具有人字形形状。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述人字形形状在所述顺维方向上具有深度D，所述接缝在所述顺维方向上具有宽度W，并且D/W的比不小于1。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述横向接触线具有与所述微接触印刷压模接触的第一一个或多个区段，并且第二一个或多个区段覆盖所述接缝，并且所述第一区段和所述第二区段的长度比不小于5。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述卷筒还包括在所述外表面上的套管。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述卷筒还包括芯，并且所述套管设置在所述芯上，其中所述套管通过所述套管和所述芯之间的空气层支承以用于旋转。
8.根据权利要求6所述的装置，其中所述套管为5密耳(0.127mm)至30密耳(0.762mm)厚。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述幅材路径包括进入辊和离开辊，并且所述幅材的在所述进入辊和所述离开辊之间的自由段接触所述微印刷压模。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述自由段与所述卷筒的所述外表面在小于卷筒的所述圆周的25％内接触。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述幅材路径包括定位辊，使得所述幅材在所述定位辊和所述卷筒之间形成的辊隙处接触所述微接触压模。
12.一种方法，包括：
提供能够围绕卷筒的轴旋转的卷筒；
在所述卷筒的外表面上提供一个或多个微接触印刷压模，所述一个或多个微接触印刷压模在顺维方向上布置在所述卷筒的圆周上，在所述一个或多个微接触印刷压模的每个相邻横向边缘之间具有接缝；以及
沿幅材路径引导幅材，使得所述幅材沿横向接触线接触所述卷筒的所述外表面并使所述卷筒旋转，
其中当所述横向接触线跨所述接缝伸展时，所述横向接触线也跨所述一个或多个微接触印刷压模的至少一部分伸展，使得所述幅材总是接触所述一个或多个微接触印刷压模。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述一个或多个微接触印刷压模的所述相邻横向边缘具有彼此互补的弯曲形状。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述相邻横向边缘具有人字形形状。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述人字形形状在所述顺维方向上具有深度D，所述接缝在所述顺维方向上具有宽度W，并且D/W的比不小于1。
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