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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckvorrichtung und ein Druckverfahren unter Anwendung der thermischen Walzenprägung zur Bedruckung eines Flachmaterials mittels eines thermogestanzten Vorlagenflachmaterials.
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Gemäß einem bekannten Druckverfahren wird ein Flachmaterial oder eine Walze, auf denen ein Muster ausgebildet ist, auf einer Druckvorrichtung montiert und anschließend wird dieses Muster auf dem Flachmaterial oder der Walze durch Aufbringen von Druckfarbe auf die Platte oder Walze auf Papier übertragen.
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Da bei diesen Druckverfahren eine Prägeeinrichtung mit thermischer Walze eingesetzt wird, um eine Platte mit eingraviertem Muster während des Druckverfahrens direkt herzustellen, wird eine Walzen/Walzen-Druckfarben-Übertragungseinrichtung an die Rückseite der Druckvorrichtung angebaut, so dass ein Offset-Tiefdruck ausgeführt wird, mit dem beispielsweise ein gedrucktes elektronisches Bauelement auf Kunststoffgrundlage hergestellt werden kann.
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Es ist jedoch schwierig, ein Muster kleiner als 10 µm oder von einigen hundert Nanometern mit den bekannten Verfahren beispielsweise durch mechanische Bearbeitung oder direkte/indirekte Laserbehandlung auszubilden. Daher kann ein Muster, welches eine Auflösung unter 10 µm oder von einigen hundert Nanometern aufweist, nicht gedruckt werden und ein elektrisches und elektronisches Bauelement mit den Abmessungen von einigen hundert Nanometern kann auch nicht gefertigt werden.
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Außerdem sind mit den bekannten Verfahren lange Fertigungszeiten und hohe Fertigungskosten verbunden. Ferner weisen die Druckmedien eine kurze Standdauer auf.
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Im Fall der Fertigung einer Musterwalze wird bei den bekannten Verfahren ein Feinmuster auf einer kreisförmigen und zylinderförmigen Walze ausgearbeitet, so dass deutlich mehr Verfahrensschritte wie beispielsweise Beschichten, maschinelle Bearbeitung, Laserbearbeitung, Ätzen und dergl. erforderlich sind, wodurch die Verfahrensgenauigkeit beeinträchtigt wird.
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Wenn ein Druckvorgang unter Verwendung einer Platte oder einer Musterwalze wiederholt durchgeführt wird, verbleibt Druckfarbe in dem Feinmuster und es wird ein Lösungsmittel benutzt, um die restliche Druckfarbe zu entfernen, wodurch eine Schädigung des Musters bewirkt wird.
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Aus der
US 2008 / 0229 941 A1 ist es bekannt, Feinmuster im Mikro- und Nano-Bereich zu fertigen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Druckvorrichtung und ein damit durchgeführtes Druckverfahren zu schaffen, die eine qualitativ hochwertige und preisgünstige Bedruckung eines Flachmaterials mit einem Muster einer Auflösung von weniger als 10 µm oder von einigen hundert Nanometern gewährleisten.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung schafft demnach eine Druckvorrichtung zum Bedrucken einer Druckfolie mittels eines Vorlagenflachmaterials, aufweisend:
- – eine erste Zuführeinrichtung zum kontinuierlichen Zuführen des Vorlagenmaterials;
- – eine Thermowalze und eine erste Andrückwalze, zum Prägen eines ersten Musters in das Vorlagenflachmaterial, das der ersten Zuführeinrichtung zugeführt wird, durch beidseitige Druckbeaufschlagung;
- – eine Prägemaske, welche das auf das Vorlagenflachmaterial zu prägende Originalmuster aufweist und welche auf die Oberfläche der Thermowalze montiert ist;
- – eine drehbare Farbauftragwalze, zum Einfärben des ersten Musters, das auf das mit dem Muster versehene Vorlagenflachmaterial geprägt ist;
- – ein Rakelmesser, zum Bilden eines zweiten Musters durch Einfärben des konkaven Bereichs des ersten Musters mit Druckfarbe und/oder durch Entfernung restlicher Druckfarbe im konvexen Bereich des mit dem Muster versehenen Vorlagenflachmaterials;
- – eine Einfärbwalze zum Bilden eines dritten Musters durch Andrücken des mit dem Muster versehenen Vorlagenflachmaterials an die drehbare Farbauftragwalze und durch Aufnehmen der Druckfarbe von dem mit dem Muster versehenen Vorlagenflachmaterial; und
- – eine zweite Andrückwalze zum Bilden eines vierten Musters durch Andrücken der Druckfolie, welche der Einfärbwalze zugeführt wird, an diese und zum Drucken des dritten Musters der Einfärbwalze auf die Druckfolie.
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Die erfindungsgemäße Druckvorrichtung weist außerdem vorteilhafterweise eine der Thermowalze in Laufrichtung des Vorlagenflachmaterials nachgeordnete Kühleinrichtung zum Kühlen der mit dem Muster versehenen Platte auf, auf die das erste Muster geprägt ist.
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Die erfindungsgemäße Druckvorrichtung weist vorteilhafterweise außerdem eine zweite Zuführeinrichtung zum Zuführen der Druckfolie und eine Aufnahmeeinrichtung für die bedruckte Druckfolie auf.
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Die erfindungsgemäße Druckvorrichtung weist außerdem vorteilhafterweise eine Trockenkammer auf, die zwischen der zweiten Andrückwalze und der zweiten Aufnahmeeinrichtung zum Trocknen und Härten der bedruckten Druckfolie angeordnet ist, welche das vierte Muster aus der Umwandlung des dritten Musters bildet.
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Bei der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung sind ferner vorteilhafterweise das Vorlagenflachmaterial und die Druckfolie aus Folien auf Kunststoffgrundlage hergestellt. Diese Folien bestehen zumindest aus PC, PEN und PET.
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Bei der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung auf Grundlage von Flachmaterial in Foliengestalt sind die Zuführeinrichtungen und die Aufnahmeeinrichtungen für die Folien Walzen.
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Das erfindungsgemäße Druckverfahren umfasst:
- – einen Schritt ST10 zur Herstellung einer Prägemaske, welche ein Original-Feinmuster aufweist;
- – einen Schritt ST20 zur Bildung eines mit einem Muster versehenen Vorlagenflachmaterials durch Ausbildung eines ersten Musters, welches dem Original-Feinmuster entspricht, durch thermische Druckkontaktierung des Flachmaterials mit der Prägemaske;
- – einen Schritt ST30 zum Einfärben des ersten Musters, welches auf das mit dem Muster versehene Vorlagenflachmaterial geprägt ist, unter Verwendung einer Walzen/Walzen-Druckfarben-Überführungseinrichtung;
- – einen Schritt ST40 zur Bildung eines zweiten Musters durch Einfärben eines konkaven Bereichs des ersten Musters mit Druckfarbe in dem mit dem Muster versehenen Vorlagenflachmaterial und/oder durch Entfernen von restlicher Druckfarbe vom konvexen Bereich dieses Flachmaterials;
- – einen Schritt ST50 zur Bildung eines dritten Musters in einer Einfärbwalze durch Andrücken der Einfärbwalze an das mit dem Muster versehenen Vorlagenflachmaterial und durch Aufnahme von Druckfarbe des zweiten Musters von dem mit dem Muster versehenen Vorlagenflachmaterial; und
- – einen Schritt ST60 zur Bildung eines vierten Musters durch Andrücken einer der Einfärbwalze zugeführten Druckfolie und Drucken des dritten Musters auf diese Folie.
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Vorteilhafterweise wird im Schritt ST10 des Druckverfahrens die Prägemaske mit Anwendung der Galvanoplastik gefertigt.
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Vorteilhafterweise umfasst Schritt ST20 des Druckverfahrens außerdem das Kühlen des Vorlagenflachmaterials dort, wo das erste Muster gebildet wird. Vorteilhafterweise umfasst der Schritt ST60 des Druckverfahrens ferner das Trocknen und Härten des Druckflachmaterials, das ein viertes Muster trägt, welches aus der Übertragung des dritten Musters gebildet worden ist.
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Gemäß der Erfindung kann ein erstes Muster auf eine Vorlagenfolie unter Verwendung einer Prägemaske, welche das Originalmuster enthält, geprägt werden; die neu erzeugte und mit Muster versehene Platte kann unter Anwendung des Walze/Walze-Verfahrens gedruckt werden, das erste Muster kann unter Verwendung der Prägemaske auf eine Vorlagenplatte geprägt werden und die neu erzeugte und mit Muster versehene Platte kann unter Anwendung eines Walze/Platte-Verfahrens oder eines Walze/Walze-Verfahrens gedruckt werden.
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Die Prägemaske, die durch Galvanoplastik geformt worden ist und eine gewisse Flexibilität aufweist, wird dergestalt an eine Heizwalze montiert, dass die mit Muster versehene Platte in der Weise geformt werden kann, dass ein erstes Muster mit einer Auflösung unter 10 µm oder von einigen hundert Nanometern auf eine beim Drucken benutzte Vorlagenfolie geprägt wird. Das bedeutet, dass die Prägemaske das Prägen von Mustern oder Elementen mit einer Auflösung unter 10 µm oder von einigen hundert Nanometern auf ein Prägeobjekt ermöglicht.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung zum Bedrucken eines Druckmediums mittels eines geprägten Vorlagenmediums, wobei beide Medien als bandförmige Folie vorliegen;
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2 eine schematische Darstellung eines Platten-Prägemittels zum Erzeugen einer Vorlagenplatte zum Bedrucken einer Druckplatte mithilfe einer thermischen Walze in Abwandlung der Druckvorrichtung von 1;
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3 ein Ablaufdiagramm einer Walzen/Walzen-Druckfarbenübertragungsvorrichtung zum Übertragen des Musters von der Vorlagenplatte auf eine Druckplatte gemäß 2;
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4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Walzen/Walzen-Druckfarbenübertragungseinrichtung zum Übertragen des Musters der Vorlagenfolie auf die zu bedruckende Folie,
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5 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Druckverfahrens auf Grundlage der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Druckvorrichtung unter Nutzung thermischer Walzenprägung zur Erzeugung einer bandförmigen Vorlagenfolie, mit deren Hilfe eine zu bedruckende bandförmige Folie bedruckt wird, die vorliegend auch als Druckfolie bezeichnet wird. Demnach umfasst die Druckvorrichtung eine Prägeeinrichtung 110 mit einer Heizwalze bzw. Thermowalze R21, welche ein erstes Muster P1 auf eine Vorlagenfolie F1 aufbringt, die nach dem Prägevorgang mit PF1 bezeichnet ist, genauer gesagt, aufprägt, und eine Walzen/Walzen-Druckfarben-Übertragungseinrichtung 120, welche das erste Muster P1 der Vorlagenfolie PF1 zusammen mit einem durch Einfärben des ersten Musters P1 erzeugten zweiten und dritten Musters P2 und P3 auf eine zu bedruckende bzw. eine Druckfolie F2 überträgt, aus der unterschiedlichste Gegenstände gefertigt werden können, wie nachfolgend erläutert.
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Die Prägeeinrichtung 110 umfasst neben der Thermowalze R21 eine an diese angestellte Andrückwalze R22 und zwischen diesen beiden Walzen ist die Vorlagenfolie F1 hindurchgeführt, die von einer ersten Zuführwalze R11 abgezogen wird. Am stromaufwärtigen Ende wird die durch Prägung mit dem Muster versehene Vorlagenfolie PF1 auf eine erste Aufwickelwalze R12 aufgewickelt. Die Prägung der Folie F1 erfolgt beim Hindurchtreten zwischen dem Walzenspalt zwischen den Walzen R21 und R22, von denen die Andrückwalze eine glatte Oberfläche aufweist, während die Oberfläche der Thermowalzer mit einer Prägemaske M mit Erhebungen und Vertiefungen entsprechend dem Muster P1 versehen ist. Die Walzen R21 und R22 werden zum Prägen des Musters P1 in die Folie F1 in Drehung versetzt und fördern die mit Muster versehene Vorlagenfolie PF1 stromaufwärts. Zwischen der ersten Zuführwalze R11 und der ersten Aufwickelwalze R12 befindet sich mindestens eine Stützwalze R13, um die noch nicht mit einem Muster versehene, von der Zuführwalze R11 abgezogene Vorlagenfolie F1 und die mit Muster versehene Vorlagenfolie PF1 auf ihrem Transportweg zu stützen.
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Der Prägevorgang erfolgt unter Anwendung einer vorbestimmten Temperatur der Thermowalze und Aufbringen eines vorbestimmten Druckes auf die Vorlagenfolie F1 durch die Andrückwalze. Auf diese Weise wird die Vorlagenfolie F1 zu einer neu mit Muster versehenen Folie PF1 umgebildet. Das Muster wird gemäß dem Originalmuster der Prägemaske M im Mikrometer- oder Nanometerbereich ausgebildet.
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Die Prägemaske M weist dank der Galvanoplastik ein Feinmuster im Mikrometer- oder Nanometerbereich auf. Bekanntlich ist die Galvanoplastik ein Verfahren zur elektrischen Abscheidung von Metall auf einem Modellblech, welches zusammen mit einem entplattierten Blech eingesetzt wird, und zur Trennung des elektrisch abgeschiedenen Metalls, um so ein Erzeugnis mit Erhebungen und Vertiefungen zu erhalten, welches in einer solchen Gestalt ausgebildet ist, die der Gestalt der Struktur des Modells entgegengesetzt ist, oder die Ausführung des Blech-Entplattierens auf der Oberfläche des elektrisch abgeschiedenen Metalls und Trennung des Metalls durch Elektroabscheidung, um ein Erzeugnis mit Erhebungen und Vertiefungen zu erhalten, welches dieselbe Gestalt wie das Originalmodell aufweist. Ein zur Galvanoplastik geeignetes Metall oder Legierung ist ein Objekt, auf das die Galvanoplastik Anwendung finden kann. Die Galvanoplastik ist ein wirksames Verfahren zur Ausbildung eines komplizierten oder feinen Musters. Die Prägemaske M, welche bei dieser Ausführungsform der Druckvorrichtung zum Einsatz kommt, kann mit Anwendung der Galvanoplastik das Originalmuster im Mikrometer- oder Nanometerbereich bilden.
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Da die Thermowalze R21 und die Prägemaske M auf getrennte Weise hergestellt und auf gekoppelte Weise montiert werden, kann das Originalmuster in der Prägemaske M durch Galvanoplastik ausgebildet werden. Außerdem wird die mit dem Muster P1 versehene Vorlagenfolie PF1 kontinuierlich so ausgebildet, dass an Stelle des Einfärbens des Originalmusters der Prägemaske M kontinuierlich bzw. nach und nach das erste Muster P1 in der Vorlagenfolie F1 unter Verwendung der Prägemaske M gebildet wird und die mit Muster versehene Folie PF1 wird nach Ausbildung des Musters mit Druckfarbe eingefärbt. Die mit dem ersten Muster P1 versehene Vorlagenfolie wird stromaufwärts in Richtung zur Aufwickelwalze R12 gefördert. Ein Reinigungsvorgang zum Reinigen des ersten Musters P1, das für die nächste Übertragung benutzt wird, erübrigt sich bei dieser Folienführung.
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Die Prägeeinrichtung 110 umfasst ferner eine Kühleinrichtung 111, welche die mit Muster versehene Folie PF1 kühlt, die durch das Prägen des ersten Musters P1 beim Durchlauf zwischen der in Drehung versetzten Thermowalze R21 und der ersten Andrückwalze R22 erhitzt worden ist.
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Die Kühleinrichtung 111 befindet sich stromaufwärts von der Thermowalze R21 und der ersten Andrückwalze R22 in Bezug auf die der mit dem Muster versehene Vorlagenfolie PF1. Die Kontraktion und die Expansion der Vorlagenfolie PF1 werden durch das Abkühlen der aufgewärmten, mit Muster versehenen Folie auf diese Weise auf ein Mindestmaß gesenkt, so dass die Gestalt des ersten Musters P1 beibehalten werden kann.
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Die Walzen/Walzen-Druckfarben-Übertragungseinrichtung 120 dient dazu, von der Vorlagenfolie ein Muster P4 auf die Druckfolie bzw. zu bedruckende Folie F2 zu übertragen, das sich von dem Muster P1 dadurch unterscheidet, dass dieses beim Durchlaufen der Übertragungseinrichtung 120 in Muster P2 und P3 und schließlich P4 modifiziert wird. Zu diesem Zweck enthält die Übertragungseinrichtung 120 eine drehbare Farbauftragwalze R31, ein Rakelmesser 121, eine Einfärbwalze R32 und eine zweite Andrückwalze R33.
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Die Farbauftragwalze R31 wird in Drehung versetzt, damit die mit dem Muster P1 versehene Vorlagenfolie PF1 dergestalt durch Druckfarbe in einem Druckfarbenbehälter 122 läuft, dass das erste Muster P1, welches in die mit Muster versehene Platte PF1 geprägt ist, eingefärbt wird, was durch Aufwickeln der mit Muster versehenen Vorlagenfolie PF1 erfolgt, und diese befindet sich vor der ersten Aufwickelwalze R12.
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Zusätzlich ist die drehbare Farbauftragwalze R31 teilweise in einen Druckfarbenbehälter 122 stromabwärts von der ersten Aufwickelwalze R12 eingetaucht, um zu ermöglichen, dass die mit Muster versehene Vorlagenfolie PF1 durch den die Druckfarbe enthaltenden Druckfarbenbehälter 122 läuft. Auf diese Weise wird das erste Muster P1 auf der Vorlagenfolie PF1 mit Druckfarbe aus dem Behälter 122 eingefärbt, während die erste Zuführwalze R11, die erste Aufwickelwalze R12 und die Farbauftragwalze R31 sich in Drehung befinden.
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Das Rakelmesser 121 färbt einen konkaven Bereich des ersten Musters P1 mit der Druckfarbe der mit dem Muster versehenen Vorlagenfolie PF1 ein und entfernt restliche Druckfarbe im konvexen Bereich der mit Muster versehenen Vorlagenfolie PF1 dergestalt, dass ein zweites Muster P2 gebildet wird. Das heißt, das Rakelmesser 121 ist entsprechend der Breite der mit dem Muster versehenen Vorlagenfolie PF1 und der Breite der drehbaren Farbauftragwalze R31 angeordnet, um zumindest die Vorlagenfolie von der gegenüberliegenden Seite der drehbaren Farbauftragwalze R31 anzudrücken.
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Die in Drehung versetzte Einfärbwalze R32 ist an die Einfärbwalze R32 angestellt und drückt die die mit dem Muster versehene Vorlagenfolie PF1 bei von der gegenüber liegenden Seite der drehbaren Farbauftragwalze R31 dergestalt an diese an, dass die beiden Seiten der mit dem eingefärbten Muster versehenen Vorlagenfolie, jeweils durch die Einfärbwalze R32 und die drehbare Farbauftragwalze R31 angedrückt werden, so dass Druckfarbe des zweiten Musters P2 von der mit dem Muster versehenen Vorlagenfolie PF1 übertragen wird. Dadurch wird das dritte Muster P3 durch die Einfärbwalze R32 ausgebildet und auf die Vorlagenfolie übertragen.
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Das Farb-Muster P1, das vom Originalmuster der Prägemaske M auf die Vorlagenfolie übertragen wird, wird auf diese Weise nacheinander in das zweite, dritte und vierte Muster P2, P3 und P4, überführt, die bezeichnet gemäß der Abfolge der Übertragung durchnummeriert sind. Die Vorlagenfolie PF1, welche die Druckfarbe des ersten Musters P1 auf das zweite Muster P2 übertragen hat, wird überführt und rückgeführt, indem sie um die erste Aufwickelwalze R12 gewickelt wird.
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Die zweite Andrückwalze R33 ist in Gegenüberlage zu der Farbauftragwalze R31 an die Einfärbwalze R32 angestellt, wird durch diese in Drehung versetzt und drückt dadurch die bandförmige Druckfolie F2 an die Einfärbwalze R32 an, welche von der gegenüber liegenden Seite der Einfärbwalze R32 zugeführt wird. Das heißt, die zweite Andrückwalze R33 drückt die Druckfolie F2 an die Einfärbwalze R32 an, um das dritte Muster P3 der Einfärbwalze R32 auf die Druckfolie F2 zu übertragen bzw. zu drucken. Hier wird die Druckfolie F2 von der mit Muster versehenen Vorlagenfolie PF1 getrennt. Dadurch wird das vierte Muster P4 auf der Druckfolie F2 bzw. auf diese gedruckt.
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Die Walzen/Walzen-Druckfarben-Übertragungseinrichtung 120 umfasst ferner eine zweite Zuführwalze R41 und eine zweite Aufwickelwalze R42, welche die Druckfolie F2 transportieren. Die zweite Zuführwalze R41 und die zweite Aufwickelwalze R42 werden in Drehung versetzt und bewirken eine vorher festgelegte Transportgeschwindigkeit mit einer gewissen Spannung, die der Druckfolie F2 verliehen wird, während die bandförmige Druckfolie F2 zugeführt wird. Zwischen der zweiten Zuführwalze R41 und der zweiten Aufwickelwalze R42 befindet sich mindestens eine Trägerwalze R43, um die Druckfolie F2 abzustützen und die Transportrichtung der Druckfolie F2 zu bestimmen.
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Die zweite Zuführwalze R41 ist in Bezug auf die Transportrichtung der Druckfolie F2 stromaufwärts von der zweiten Andrückwalze R33 angeordnet, um die Druckfolie F2 längs der Transportrichtung der Druckfolie F2 zuzuführen, und die zweite Aufwickelwalze R42 befindet sich in Bezug auf die Transportrichtung der Druckfolie F2 stromabwärts der zweiten Andrückwalze R33, um die Druckfolie F2 längs der Transportrichtung der Druckfolie F2 zurückzuführen.
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Desgleichen enthält die Übertragungseinrichtung 120 außerdem eine Trockenkammer 132, um die Druckfolie F2, welche zwischen der Einfärbwalze R32 und der zweiten Andrückwalze R33 hindurch läuft, sowie das auf die Druckfolie F2 übertragene vierte Muster P4 zu trocknen und zu härten. Die Trockenkammer 132 befindet sich zwischen der zweiten Andrückwalze R33 und der zweiten Aufwickelwalze R42 in Transportrichtung der Druckfolie F2. Das bedeutet, dass die Druckfolie F2, auf welche das vierte Muster P4 gedruckt ist, getrocknet und gehärtet wird.
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Das Originalmuster der Prägemaske M wird also als das erste Muster P1 auf die Vorlagenfolie F1 geprägt, um die mit einem Muster versehene Vorlagenfolie PF1 zu bilden, und es wird schließlich als das vierte Muster P4 auf die Druckfolie F2 gedruckt nach Modifikation in das zweite Muster P2 auf der Vorlagenfolie PF1, auf dem Weg über die drehbare Farbauftragwalze R31 und die Einfärbwalze R32 und in das dritte Muster P3 der zweiten Andrückwalze R33.
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Die Vorlagenfolie F1, die mit Muster versehene Vorlagenfolie PF1 und die Druckfolie F2 können aus Folien auf Kunststoffgrundlage bestehen. Zum Beispiel können die Vorlagenfolie F1, die mit Druckfolie F2 aus Polycarbonat (PC) oder Polyethylennaphthalat (PEN) oder Polyethylenterephthalat (PET) gebildet sein, um das erste Muster P1 vom Originalmuster der Prägemaske M durch Erhitzen der Thermowalze R12 und Andrücken über die erste Andrückwalze R22 an die Thermowalze R12 zu prägen.
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Im Vergleich mit der Herstellungszeit und den Herstellungskosten einer herkömmlichen Vorlagenfolie können die Herstellungszeit und die Herstellungskosten der mit Muster versehenen Folie gesenkt werden. Da eine Vorlagenfolie PF1 mit Muster kontinuierlich gebildet wird, verliert die mit Muster versehene Folie PF1 nicht an Standdauer. Als Prägemaske M wird eine halbbeständige Galvanoplastikmaske eingesetzt und folglich kann eine geprägte Kunststofffolie, welche ein Feinmuster aufweist, mit hoher Qualität in Massenfertigung hergestellt werden.
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Die mit einem Muster versehene, bandförmige Vorlagenfolie PF1 ist flexibel und kann über eine Walzen/Walzen-Druckfarben-Übertragungseinrichtung zum Bedrucken der bandförmigen Druckfolie eingesetzt werden. Aus der ungestanzten Vorlagenfolie F1 kann auf kontinuierliche Weise die mit Muster versehene bandförmige Vorlagenfolie erzeugt werden. Die frisch mit dem ersten Muster P1 geprägte Vorlagenfolie wird auf die Aufwickelwalze gewickelt, nachdem jedes ihrer Muster einmal zum Bedrucken der Druckfolie verwendet worden ist. Dementsprechend kann das gereinigte erste Muster P1 kontinuierlich bereitgestellt werden. Das bedeutet, dass ein Reinigungsvorgang vermieden werden kann, und es kann verhindert werden, dass das Muster Schaden durch ein Reinigungsmittel erleidet.
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Die Ausführungsform der Erfindung findet auf verschiedene Weise Anwendung, wie beispielsweise bei der Herstellung elektromechanischer Mikrosysteme (MEMS), elektromechanischer Systeme im Nanobereich (NEMS), Bio-Chips und medizinischer Sensoren.
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2 zeigt eine vergrößerte schematische Darstellung einer modifizierten Prägeeinrichtung 210 mit Thermowalze R21 der Druckvorrichtung, während 3 ein Ablaufdiagramm des Betriebs einer entsprechend modifizierten Walzen/Walzen-Druckfarben-Übertragungseinrichtung sowie eine Abfolgedarstellung des Druckvorgangs mit dieser Druckvorrichtung zum Bedrucken eines plattenförmigen Druckmediums mittels eines geprägten plattenförmigen Vorlagenmediums darstellt.
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Bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform der Druckvorrichtung wird das Originalmuster der Prägemaske M auf die Vorlagenfolie F1 geprägt und unter Verwendung der mit Muster versehenen Vorlagenfolie PF1 wird mittels der Walzen/Walzen-Druckfarben-Übertragungseinrichtung ein Muster auf die Druckfolie F2 gedruckt.
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In der modifizierten Ausführungsform von 2 und 3 wird hingegen eine mit einem Muster versehene Platte PPL1 dadurch gebildet, dass ein Originalmuster einer Prägemaske M auf eine Vorlagenplatte PL1 (siehe 2) geprägt wird, während ein Muster auf eine Druckplatte PL2 (siehe 3(a)) unter Verwendung der mit dem Muster versehenen Platte PPL1 nach einem Walzen/Platten-Druckfarben-Übertragungsverfahren von 3 gedruckt wird. Das bedeutet, dass die Walzen/Walzen-Druckfarben-Übertragungseinrichtung 120 der in 1 gezeigten Ausführungsform der Druckvorrichtung durch die Walzen/Platten-Druckfarben-Übertragungseinrichtung 220 gemäß 3 zu ersetzen ist.
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Unter Bezugnahme auf 2 wird dort in einer Prägeeinrichtung 210 mit Thermowalze eine zugeführte, mit einem Muster zu versehene Vorlagenplatte PL1, die aus Kunstharz gefertigt ist, von einer Thermo- bzw. Heizwalze R21 und einer ersten Andrückwalze R22 von beiden Seiten mit Druck beaufschlagt, um das erste Muster P1 dergestalt auf die Platte PL1 zu prägen, dass eine mit Muster versehene Vorlagenplatte PPL1 gebildet wird. Da die Linienbreite des ersten Musters P1 10 µm und seine Höhe einige Nanometer beträgt, kann das erste Muster P1 als gedrucktes elektronisches Bauelement auf verschiedene Weise angewendet werden.
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Während die Walzen/Walzen-Druckfarben-Übertragungseinrichtung 120 der in 1 gezeigten Ausführungsform der Druckvorrichtung den Druckfarbenbehälter 122 nutzt, nutzt die Walzen-Platten-Druckfarben-Übertragungseinrichtung der modifizierten Ausführungsform eine Druckfarben-Ausgabeeinrichtung 222. Unter Bezugnahme auf 3 ist die Walzen/Platten-Druckfarben-Übertragungseinrichtung 220 mit der Ausgabeeinrichtung 222 ausgestattet, welche das erste Muster, welches auf die mit Muster versehene Vorlagenplatte PPL1 geprägt wird, einfärbt (siehe 3(a)).
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Ein Rakelmesser 121 färbt den konkaven Bereich des ersten Musters L1 in der mit Muster versehenen Vorlagenplatte PPL1 ein oder entfernt restliche Druckfarbe im konvexen Bereich des ersten Musters P1, um ein zweites Muster P2 zu bilden (siehe 3(b)). Eine Einfärbwalze R32 nimmt Druckfarbe von der mit Muster versehenen Vorlagenplatte PPL1 dadurch auf, dass sie die mit Muster versehene Vorlagenplatte PPL1 andrückt, um ein drittes Muster P3 zu bilden. Anschließend druckt eine zweite Andrückwalze R33 das dritte Muster P3 der Einfärbwalze R32 auf eine Druckplatte PL2 durch Andrücken einer von der gegenüber liegenden Seite der Einfärbwalze R32 zugeführten Druckplatte PL2, um ein viertes Muster P4 zu bilden (siehe 3(c)).
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4 zeigt eine schematische Darstellung einer alternativen Walzen/Walzen-Druckfarben-Übertragungseinrichtung, mit welcher unter Verwendung einer mit einem Muster versehenen Walze in einer Druckvorrichtung mit Anwendung der thermischen Walzenprägung der vorliegenden Erfindung der Druckvorgang ausgeführt wird.
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Wie in der anhand von 2 und 3 erläuterten Ausführungsform wird in der in 4 gezeigten exemplarischen Ausführungsform eine Walze PL3, welche dadurch, dass ein erstes Muster P1 in ein Vorlagenplatte PL1 geprägt wird, ihr Muster erhalten hat, mit Anwendung der Prägeeinrichtung 210 von 2 mit Thermowalze gebildet und diese mit Muster versehene Walze PL3 wird auf die Walze/Walze-Druckvorrichtung 120 der in 1 1 gezeigten Ausführungsform unter Nutzung der Flexibilität der mit Muster versehenen Platte PL3 gebracht.
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Die mit Muster versehene Walze PL3, welche in der Prägeeinrichtung 210 mit Thermowalze als Platte gebildet und daraufhin in eine Walze überführt worden ist, wird auf die Oberfläche einer drehbaren Farbauftragwalze R31 montiert. Diese drehbare Farbauftragwalze R31 wird in Drehung versetzt, um in einem Druckfarbenbehälter122 das erste Muster P1 der mit Muster versehenen Walze PL3 einzufärben. 5 zeigt ein Flussdiagramm eines Druckverfahrens, bei welchem die vorstehend erläuterte Druckvorrichtung mit thermischer Walzenprägung zum Einsatz kommt. Die Erläuterung des Verfahrens erfolgt beispielhaft anhand der Druckvorrichtung von 1.
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Das Druckverfahren umfasst einen Schritt ST10 zur Herstellung einer Prägemaske M, welche ein Originalmuster aufweist, den Schritt ST20 zur Bildung eines ersten Musters, welches dem Originalmuster entspricht, den Schritt ST30 zum Einfärben einer mit Muster versehene Vorlagenfolie PF1 dort, wo das erste Muster P1 gebildet wird, den Schritt ST40 zur Bildung des zweiten Musters P2 durch Einfärben des ersten Musters P1, den Schritt ST50 zur Bildung eines dritten Musters P3 durch Übertragung der Druckfarbe in dem zweiten Muster P2 und den Schritt ST60 zur Bildung eines vierten Musters P4 durch Übertragung der Druckfarbe im dritten Muster P3.
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Im Schritt ST10 wird die Prägemaske M dadurch gebildet, dass man durch Galvanoplastik ein Original-Feinmuster auf einer flexiblen Metallplatte oder einer Platte aus einer Metalllegierung bildet.
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Im Schritt ST20 wird die mit Muster versehene Vorlagenfolie PF1 dadurch gebildet, dass man das erste Muster P1 durch thermische Kompression einer Vorlagenfolie F1 bildet, welche einer Walzen-Prägeeinrichtung 110 zugeführt wird. Im Schritt ST20 wird die mit Muster versehene Vorlagenfolie PF1, auf welche das erste Muster P1 geprägt ist, abgekühlt, damit die Gestalt des ersten Musters P1 beibehalten wird.
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Im Schritt ST30 wird das erste Muster P1, welches der mit Muster versehenen Vorlagenfolie PF1 aufgeprägt worden ist, unter Verwendung einer Walzen/Walzen-Druckfarben-Übertragungseinrichtung 120 eingefärbt.
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Im ST40 wird die Druckfarbe in der mit Muster versehenen Vorlagenfolie PF1 auf den konkaven Bereich des ersten Musters P1 aufgebracht oder die restliche Druckfarbe im konvexen Bereich der mit Muster versehenen Vorlagenfolie PF1 wird unter Verwendung eines Rakelmessers 121 entfernt, um dadurch ein zweites Muster P2 zu bilden.
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Im Schritt ST50 wird die mit Muster versehene Vorlagenfolie PF1 durch eine Einfärbwalze R32 an die Walze R31 angedrückt, um Druckfarbe des zweiten Musters P2 von der mit Muster versehenen Vorlagenfolie aufzunehmen, um in der Einfärbwalze R32 ein drittes Muster P3 zu bilden.
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Im Schritt ST60 wird eine zu bedruckende Druckfolie F2, welche der Einfärbwalze R2 zugeführt wird, unter Verwendung einer zweiten Andrückwalze R33 an die Einfärbwalze 32 angedrückt, um das dritte Muster P3 dergestalt auf die Druckfolie F2 zu drucken, so dass ein viertes Muster P4 gebildet wird. Im Schritt ST60 wird dann ein viertes Muster P4, welches aus der Übertragung der Druckfarbe des dritten Musters P3 gebildet worden ist, getrocknet und gehärtet.
