KR20170102916A - 균일성을 개선하기 위한 미세접촉 인쇄 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20170102916A
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Abstract

개선된 균일성을 갖고서 웨브 상에 패턴을 적용하는 장치 및 방법이 제공된다. 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들이 시임이 각각의 인접 스탬프 에지 사이에 있는 상태로 롤 상에 배치된다. 미세접촉 인쇄 스탬프들은 웨브가 미세접촉 인쇄 스탬프들과 항상 접촉하여 일관된 접촉 압력을 제공하여서 롤을 구동시키도록 구성되고 배열된다.

Description

균일성을 개선하기 위한 미세접촉 인쇄 장치 및 방법
본 발명은 균일성을 개선하기 위한 미세접촉 인쇄(micro-contact printing) 장치 및 방법에 관한 것이다.
미세접촉 인쇄는 롤투롤(roll-to-roll, R2R) 공정으로 가요성 웨브(web) 상에 미세 패턴을 생성할 수 있다. 미세접촉 인쇄에 의해 생성되는 물품의 특유의 특징들 중 하나는 전자장치 산업에서 사용하기에 적합한, 그 공정이 생성할 수 있는 소규모의 특징부이다. 예를 들어, 높은 광 투과율 및 비교적 높은 전기 전도도를 갖는, 10 마이크로미터 미만의 라인 폭(line width)을 구비한 라인들로 구성된 패턴이 넓은 영역에 걸쳐 생성될 수 있다. 이러한 작은 라인 폭 크기는, 라인들의 낮은 밀도와 함께, 예를 들어 터치 스크린으로서 사용하기에 적합한 재료를 생성하도록 미세접촉 인쇄 스탬프의 매우 미세한 패턴화에 의해 가능해진다.
R2R 미세접촉 인쇄에 의해 생성되는 물품에서의 균일성을 개선하려는 요구가 있다. 몇몇 R2R 미세접촉 인쇄 공정은 롤 상에 장착된 하나 이상의 인쇄 스탬프(stamp)들로부터 웨브 상의 기능 층으로의 잉크의 전사와 관련되는데, 여기서 롤은 롤과 웨브 사이의 접촉 압력으로 웨브에 의해 구동될 수 있다.
일 태양에서, 본 발명은 웨브 상에 패턴을 적용하는 장치를 기술한다. 이 장치는 축을 중심으로 회전가능하도록 구성되는 롤을 포함한다. 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들이 롤의 외측 표면 상에 배치되고, 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들의 각각의 인접 횡방향 에지(edge) 사이에 시임(seam)을 갖고서 롤의 원주 상에 웨브 아래(down-web) 방향으로 배열된다. 웨브는 웨브가 횡방향 접촉 라인을 따라 롤의 외측 표면과 접촉하여 롤을 회전시키도록 웨브 경로를 따라 안내된다. 횡방향 접촉 라인이 시임을 가로질러 연장될 때, 횡방향 접촉 라인은 웨브가 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들과 항상 접촉하도록 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들의 적어도 일부분을 가로질러 또한 연장된다.
다른 태양에서, 본 발명은 웨브 상에 패턴을 적용하기 위한 장치를 기술한다. 이 장치는 원통형 코어를 포함하고, 원통형 코어는 외측 표면, 제1 기부 에지를 갖는 제1 단부, 및 축방향을 한정하는 축을 구비한다. 원통형 코어는 축을 중심으로 회전가능하도록 구성된다. 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들이 원통형 코어의 외측 표면에 배치되고, 미세접촉 인쇄 스탬프들 각각은 각각의 인접 횡방향 에지 사이에 시임을 갖고서 축방향을 따라 연장되는 횡방향 에지들을 포함한다. 제1 기부 에지 상의 인접 횡방향 에지들의 각자의 투영부는 제1 기부 에지 상으로의 시임의 투영부에 걸쳐 연장된다. 몇몇 실시 형태에서, 웨브는 웨브가 횡방향 접촉 라인을 따라 원통형 코어의 외측 표면과 접촉하여 원통형 코어를 회전시키도록 웨브 경로를 따라 안내된다. 횡방향 접촉 라인이 시임을 가로질러 연장될 때, 횡방향 접촉 라인은 웨브가 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들과 항상 접촉하도록 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들의 적어도 일부분을 가로질러 또한 연장된다.
또 다른 태양에서, 본 발명은 웨브 상에 패턴을 적용하는 방법을 기술한다. 이 방법은 축을 중심으로 회전가능하도록 구성되는 롤을 제공하는 단계를 포함한다. 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들이 롤의 외측 표면 상에 제공되고, 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들의 각각의 인접 횡방향 에지 사이에 시임을 갖고서 롤의 원주 상에 웨브 아래 방향으로 배열된다. 이 방법은 웨브가 횡방향 접촉 라인을 따라 롤의 외측 표면과 접촉하여 롤을 회전시키도록 웨브 경로를 따라 웨브를 안내하는 단계를 추가로 포함한다. 횡방향 접촉 라인이 시임을 가로질러 연장될 때, 횡방향 접촉 라인은 웨브가 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들과 항상 접촉하도록 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들의 적어도 일부분을 가로질러 또한 연장된다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에서 다양한 예상치 못한 결과 및 이점이 얻어진다. 본 발명의 예시적인 실시 형태의 하나의 그러한 이점은 웨브가 롤의 외측 표면 상에 장착된 미세접촉 인쇄 스탬프들과 항상 접촉하고, 웨브와 미세접촉 인쇄 스탬프들 사이의 일관된 접촉 압력이 획득되어 웨브 상의 인쇄 패턴에서의 균일성을 개선할 수 있다는 것이다.
예시적인 실시 형태의 목록
예시적인 실시 형태가 하기에 열거된다. 실시 형태 A 내지 실시 형태 N, 실시 형태 O 내지 실시 형태 T, 및 실시 형태 U 내지 실시 형태 Z 중 임의의 실시 형태가 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
실시 형태 A는,
축을 중심으로 회전가능하도록 구성되는 롤;
롤의 외측 표면 상의 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들로서, 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들은 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들의 각각의 인접 횡방향 에지 사이에 시임을 갖고서 롤의 원주 상에 웨브 아래 방향으로 배열되는, 상기 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들; 및
웨브 경로로서, 웨브가 횡방향 접촉 라인을 따라 롤의 외측 표면과 접촉하여 롤을 회전시키도록 웨브 경로를 따라 웨브가 안내되는, 상기 웨브 경로를 포함하고,
횡방향 접촉 라인이 시임을 가로질러 연장될 때, 횡방향 접촉 라인은 웨브가 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들과 항상 접촉하도록 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들의 적어도 일부분을 가로질러 또한 연장되는, 장치이다.
실시 형태 B는 실시 형태 A의 장치로서, 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들의 인접 횡방향 에지들은 서로 상보적인(complementary) 만곡된 형상들을 갖는, 장치이다.
실시 형태 C는 실시 형태 B의 장치로서, 인접 횡방향 에지들은 갈매기형(chevron) 형상을 갖는, 장치이다.
실시 형태 D는 실시 형태 B 또는 실시 형태 C의 장치로서, 갈매기형 형상은 웨브 아래 방향으로 깊이 D를 갖고, 시임은 웨브 아래 방향으로 폭 W를 가지며, D/W의 비는 1 이상인, 장치이다.
실시 형태 E는 실시 형태 A 또는 실시 형태 B의 장치로서, 인접 횡방향 에지들 중 제1 횡방향 에지가 제1 횡방향 에지의 각각의 단부에서 웨브 아래 방향으로 돌출부를 포함하는, 장치이다.
실시 형태 F는 실시 형태 A, 실시 형태 B 또는 실시 형태 E의 장치로서, 인접 횡방향 에지들 중 제2 횡방향 에지가 제2 횡방향 에지의 각각의 단부에서 제1 횡방향 에지의 돌출부를 수용하도록 구성되는 만입부(dent) 또는 모따기부(chamfer)를 포함하는, 장치이다.
실시 형태 G는 실시 형태 A 또는 실시 형태 B의 장치로서, 인접 횡방향 에지들은 매끄러운-곡선 형상을 갖는, 장치이다.
실시 형태 H는 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태의 장치로서, 횡방향 접촉 라인은 미세접촉 인쇄 스탬프들과 접촉하는 하나 이상의 제1 섹션들, 및 시임에 걸치는 하나 이상의 제2 섹션들을 구비하고, 제1 섹션들과 제2 섹션들의 길이 비는 5 이상인, 장치이다.
실시 형태 I는 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태의 장치로서, 롤은 외측 표면 상에 슬리브를 추가로 포함하는, 장치이다.
실시 형태 J는 실시 형태 I의 장치로서, 롤은 코어를 추가로 포함하고, 슬리브는 슬리브가 슬리브와 코어 사이의 공기 층에 의해 회전하도록 지지되는 상태로 코어 위에 위치되는, 장치이다.
실시 형태 K는 실시 형태 I 또는 실시 형태 J의 장치로서, 슬리브는 두께가 5 밀(mil)(0.127 mm) 내지 30 밀(0.762 mm)인, 장치이다.
실시 형태 L은 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태의 장치로서, 웨브 경로는 진입 롤러(entry roller)와 인출 롤러(take-off roller)를 포함하고, 진입 롤러와 인출 롤러 사이의 웨브의 자유 스팬(free span)이 미세접촉 인쇄 스탬프와 접촉하는, 장치이다.
실시 형태 M은 실시 형태 L의 장치로서, 자유 스팬은 롤의 원주의 25% 미만에 걸쳐 롤의 외측 표면과 접촉하는, 장치이다.
실시 형태 N은 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태의 장치로서, 웨브 경로는 위치설정 롤러(positioning roller)를 포함하여, 웨브가 위치설정 롤러와 슬리브 사이에 형성되는 닙(nip)에서 미세접촉 인쇄 스탬프와 접촉하게 하는, 장치이다.
실시 형태 O는,
축을 중심으로 회전가능하도록 구성되는 롤을 제공하는 단계;
롤의 외측 표면 상의 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들을 제공하는 단계로서, 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들은 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들의 각각의 인접 횡방향 에지 사이에 시임을 갖고서 롤의 원주 상에 웨브 아래 방향으로 배열되는, 상기 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들을 제공하는 단계; 및
웨브가 횡방향 접촉 라인을 따라 롤의 외측 표면과 접촉하여 롤을 회전시키도록 웨브 경로를 따라 웨브를 안내하는 단계를 포함하고,
횡방향 접촉 라인이 시임을 가로질러 연장될 때, 횡방향 접촉 라인은 웨브가 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들과 항상 접촉하도록 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들의 적어도 일부분을 가로질러 또한 연장되는, 방법이다.
실시 형태 P는 실시 형태 O의 방법으로서, 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들의 인접 횡방향 에지들은 서로 상보적인 만곡된 형상을 갖는, 방법이다.
실시 형태 Q는 실시 형태 O또는 실시 형태 P의 방법으로서, 인접 횡방향 에지들은 갈매기형 형상을 갖는, 방법이다.
실시 형태 R은 실시 형태 Q의 방법으로서, 갈매기형 형상은 웨브 아래 방향으로 깊이 D를 갖고, 시임은 웨브 아래 방향으로 폭 W를 가지며, D/W의 비는 1 이상인, 방법이다.
실시 형태 S는 실시 형태 O 내지 실시 형태 R 중 어느 한 실시 형태의 방법으로서, 횡방향 접촉 라인은 미세접촉 인쇄 스탬프들과 접촉하는 하나 이상의 제1 섹션들, 및 시임에 걸치는 하나 이상의 제2 섹션들을 구비하고, 제1 섹션들과 제2 섹션들의 길이 비는 5 이상인, 방법이다.
실시 형태 T는 실시 형태 O 내지 실시 형태 R 중 어느 한 실시 형태의 방법으로서, 웨브 경로는 진입 롤러와 인출 롤러를 포함하고, 진입 롤러와 인출 롤러 사이의 웨브의 자유 스팬이 롤의 원주의 25% 미만에 걸쳐 롤과 접촉하는, 방법이다.
실시 형태 U는,
외측 표면, 제1 기부 에지를 갖는 제1 단부, 및 축방향을 한정하는 축을 구비하고, 축을 중심으로 회전가능하도록 구성되는 원통형 코어; 및
원통형 코어의 외측 표면에 배치되는 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프로서, 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들 각각은 각각의 인접 횡방향 에지 사이에 시임을 갖고서 축방향을 따라 연장되는 횡방향 에지들을 포함하는, 상기 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프를 포함하고,
제1 기부 에지 상의 인접 횡방향 에지들의 각자의 투영부는 제1 기부 에지 상으로의 시임의 투영부에 걸쳐 연장되는, 장치이다.
실시 형태 V는 실시 형태 U의 장치로서, 장치는 웨브 경로를 추가로 포함하고, 웨브가 횡방향 접촉 라인을 따라 원통형 코어의 외측 표면과 접촉하여 원통형 코어를 회전시키도록 웨브 경로를 따라 웨브가 안내되며, 횡방향 접촉 라인이 시임을 가로질러 연장될 때, 횡방향 접촉 라인은 웨브가 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들과 항상 접촉하도록 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들의 적어도 일부분을 가로질러 또한 연장되는, 장치이다.
실시 형태 W는 실시 형태 U 또는 실시 형태 V의 장치로서, 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들의 인접 횡방향 에지들은 서로 상보적인 만곡된 형상들을 갖는, 장치이다.
실시 형태 X는 실시 형태 W의 장치로서, 인접 횡방향 에지들은 갈매기형 형상을 갖는, 장치이다.
실시 형태 Y는 실시 형태 X의 장치로서, 갈매기형 형상은 웨브 아래 방향으로 깊이 D를 갖고, 시임은 웨브 아래 방향으로 폭 W를 가지며, D/W의 비는 1 이상인, 장치이다.
실시 형태 Z는 실시 형태 W의 장치로서, 인접 횡방향 에지들은 매끄러운-곡선 형상을 갖고, 인접 횡방향 에지들 사이의 시임은 내부 각도 특징부(interior angle feature)가 없는, 장치이다.
본 발명의 예시적인 실시 형태의 다양한 태양 및 이점이 요약되었다. 상기 발명의 내용은 본 발명의 각각의 예시된 실시 형태 또는 이 예시적인 특정 실시 형태의 모든 구현예를 설명하기 위한 것은 아니다. 하기의 도면 및 상세한 설명은 본 명세서에 개시된 원리를 이용하는 소정의 바람직한 실시 형태를 더 상세하게 예시한다.
본 발명은 첨부 도면과 함께 본 발명의 다양한 실시 형태의 하기의 상세한 설명을 고찰함으로써 더욱 완전히 이해될 수 있다.
도 1a는 일 실시 형태에 따른 장치의 측면 사시도.
도 1b는 도 1a의 장치의 일부분의 투영도.
도 2a는 비교 장치의 측면 사시도.
도 2b는 도 2a의 비교 장치의 일부분의 투영도.
도 3은 일 실시 형태에 따른 미세접촉 인쇄 방법을 수행하기 위한 장치의 개략도.
도 4는 다른 실시 형태에 따른 미세접촉 인쇄 방법을 수행하기 위한 장치의 대안적인 실시 형태의 개략도.
도 5는 일 실시 형태에 따른 미세접촉 인쇄 스탬프의 개략도.
도 6은 일 실시 형태에 따른, 롤 상에 장착된 도 5의 미세접촉 인쇄 스탬프의 개략도.
도 7은 다른 실시 형태에 따른 미세접촉 인쇄 스탬프의 개략도.
도 8은 다른 실시 형태에 따른 미세접촉 인쇄 스탬프의 개략도.
도 9는 다른 실시 형태에 따른 미세접촉 인쇄 스탬프의 개략도.
도 10은 다른 실시 형태에 따른 미세접촉 인쇄 스탬프의 개략도.
도 11은 다른 실시 형태에 따른, 롤 상에 장착된 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들의 개략도.
도 12는 다른 실시 형태에 따른, 롤 상에 장착된 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들의 개략도.
도 13은 다른 실시 형태에 따른, 롤 상에 장착된 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들의 개략도.
도면에서, 유사한 도면 부호는 유사한 요소를 지시한다. 축척에 맞게 작성되지 않을 수 있는 전술된 도면이 본 발명의 다양한 실시 형태를 개시하고 있지만, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 언급된 바와 같이, 다른 실시 형태가 또한 고려된다. 모든 경우에, 본 발명은 현재 개시되는 발명을 명백한 제한으로서가 아니라 예시적인 실시 형태의 표현으로서 기술한다. 본 발명의 범주 및 사상에 속하는 많은 다른 변형 및 실시 형태가 당업자에 의해 고안될 수 있음이 이해되어야 한다.
미세접촉 인쇄에 의해 생성되는 물품에서의 균일성을 개선하려는 요구가 있다. 몇몇 R2R 미세접촉 인쇄 공정은 롤 상에 장착된 하나 이상의 인쇄 스탬프들로부터 연속 웨브 상의 기능 층으로의 잉크의 전사와 관련되는데, 여기서 롤은 웨브와 접촉함으로써 롤의 축을 중심으로 회전하도록 구동될 수 있다. 본 발명에서, 웨브는 웨브가 횡방향 접촉 라인을 따라 미세접촉 인쇄 스탬프들 중 하나 이상과 항상 접촉하고, 미세접촉 인쇄 스탬프들이 상부에 장착된 롤을 회전시키도록 웨브 경로를 따라 안내된다. 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들은 횡방향 접촉 라인이 시임을 가로질러 연장될 때, 횡방향 접촉 라인이 미세접촉 인쇄 스탬프들의 적어도 일부분을 가로질러 또한 연장되도록 구성되고 롤의 외측 표면 상에 배열된다. 이러한 방식으로, 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들과 웨브 사이의 일관된 접촉 압력이 제공될 수 있고, 균일한 인쇄 패턴들이 웨브 상에 생성될 수 있다.
도 1a와 도 1b를 참조하면, 본 발명은 웨브 상에 패턴을 적용하기 위한 장치(100)를 기술한다. 도 1a에 도시된 장치(100)는 외측 표면(102), 제1 기부 에지(104)를 갖는 제1 단부(103), 및 축방향(106)을 한정하는 축(105)을 구비하는 원통형 코어(101)를 포함하는 롤이다. 원통형 코어(101)는 중공형(hollow) 또는 중실형(solid)일 수 있고, 축(105)을 중심으로 회전가능하도록 구성된다. 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프(107)들이 외측 표면(102)에 배치된다. 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프(107)들 각각은 축방향(106)을 따라 연장되는 횡방향 에지들을 포함한다. 미세접촉 인쇄 스탬프(107)들의 제1 횡방향 에지(108) 및 인접하는 제2 횡방향 에지(109) 사이의 공간이 시임(110)을 한정한다. 도 1a의 실시 형태에서, 제1 및 제2 횡방향 에지(108, 109)들은 상보적인 갈매기형 또는 "V"자형 형상을 갖는다. 도 1b는 도 1a의 투영면(projection plane)(111) 상에서의 제1 및 제2 횡방향 에지(108, 109)들과 시임(110)의 각자의 투영부들을 예시한다. 투영면(111)은 단부(103)에 평행하다. 제1 횡방향 에지(108)는 단부(103)의 제1 기부 에지(104) 상에 제1 투영부(112)를 갖는다. 제2 횡방향 에지(109)는 단부(103)의 제1 기부 에지(104) 상에 제2 투영부(113)를 갖는다. 시임(110)은 제1 기부 에지(104) 상에 투영부(114)를 갖는다. 투영부(112, 113)들은 제1 기부 에지(104) 상에 있지만, 각각은 명확성을 위해 제1 기부 에지(104)에 대해 변위되어 도시되어 있다. 제1 횡방향 에지(108)의 제1 투영부(112)와 제2 횡방향 에지(109)의 제2 투영부(113)는 시임(110)의 투영부(114)에 걸쳐 연장된다. 즉, 제1 투영부(112)가 투영부(114)의 일단부로부터 연장되고, 제2 투영부(113)가 투영부(114)의 타단부로부터 연장되며, 투영부(112, 113)의 조합이 투영부(114) 전체와 중첩된다.
도 2a와 도 2b를 참조하여, 이제 비교 장치(200)가 기술된다. 도 1a와 도 1b에 도시된 장치(100)와 대조적으로, 비교 장치(200)는 외측 표면(202), 제1 기부 에지(204)를 갖는 제1 단부(203), 및 축방향(206)을 한정하는 축(205)을 구비하는 원통형 코어(201)를 포함한다. 원통형 코어(210)는 축(205)을 중심으로 회전가능하도록 구성된다. 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프(207)들이 외측 표면(202)에 배치된다. 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프(207)들 각각은 축방향(206)을 따라 연장되는 횡방향 에지들을 포함한다. 미세접촉 인쇄 스탬프(207)들의 제1 횡방향 에지(208) 및 인접하는 제2 횡방향 에지(209) 사이의 공간이 시임(210)을 한정한다. 도 2b는 도 2a의 투영면(211) 상의 제1 및 제2 횡방향 에지(208, 209)들과 시임(210)의 각자의 투영부들을 예시한다. 제1 횡방향 에지(208)는 제1 기부 에지(204) 상에 제1 투영부(212)를 갖는다. 제1 횡방향 에지(208)는 축방향(206)으로 직선이고, 제1 투영부(212)는 점이다. 제2 횡방향 에지(209)는 제1 기부 에지(204) 상에 제2 투영부(213)를 갖는다. 제2 횡방향 에지(209)는 축방향(206)으로 직선이고, 제2 투영부(213)는 점이다. 시임(210)은 제1 기부 에지(104) 상에 투영부(214)를 갖는다. 투영부(214)는 시임(210)의 폭에 대응한다. 제1 횡방향 에지(208)의 제1 투영부(212)와 제2 횡방향 에지(209)의 제2 투영부(213)는 시임(210)의 투영부(214)에 걸쳐 연장되지 않는다. 즉, 투영부(212, 213)들은 투영부(214) 전체 대신에 단지 단부들 또는 일부분과 중첩된다.
도 3을 참조하면, 일 실시 형태에 따른 장치(20)의 개략도가 예시되어 있다. 무한 길이의 웨브(22)가 웨브 경로(24)를 따라 방향(D)으로 이송되며, 이 웨브 경로는 도시된 실시 형태에서 웨브(22)가 스탬프 롤 조립체(stamp roll assembly)(30)의 적어도 일부분에 맞닿거나 이를 감싸도록 위치된 진입 롤러(26) 및 퇴거(exit) 롤러(28)를 포함한다. 많은 편리한 실시 형태에서, 진입 롤러(26)와 퇴거 롤러(28)는 아이들 롤러(idle roller)이다. 다른 실시 형태에서, 롤러(26, 28)들 중 하나 또는 다른 하나 또는 둘 모두는 종동 롤러(driven roller)일 수 있다. 웨브(22)는 다양한 재료들 중 임의의 재료를 포함할 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 웨브(22)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리카르보네이트, 및 폴리이미드와 같은 중합체 재료일 수 있다. 웨브(22)는 편리하게는 예를 들어 은, 금, 구리, 니켈 등과 같은 얇은 금속 층으로 코팅될 수 있다.
웨브 경로(24)는 진입 롤러(26)와 퇴거 롤러(28) 사이의 웨브(22)의 자유 스팬을 스탬프 롤 조립체(30)와 맞닿아 접촉하도록 이송한다. 스탬프 롤 조립체(30)는 원통형 형상을 갖는 롤(32)을 포함한다. 도 3의 실시 형태에서, 롤(32)은 공기 베어링(34) 상에 장착되는 슬리브(32')를 포함한다. 공기 베어링(34)은 롤(32)을 회전가능하게 지지하는 공기유동의 배출을 위한 구멍(38)을 갖는 비-회전 강철 코어(36)를 포함한다. 롤(32) 상에 장착된 미세접촉 인쇄 스탬프(들)의 온도를 제어하는 것이 요구되는 경우, 롤(32)에 열을 부가하거나 그로부터 열을 제거하기 위해 가열기 또는 냉각기가 코어(36) 또는 공기 공급장치 내에 또는 그에 인접하게 배치될 수 있다.
도 3은 슬리브(32')를 장착하기 위한 공기 베어링을 예시하지만, 슬리브(32')가 예를 들어 플레인 베어링(plain bearing), 롤 베어링, 볼 베어링, 공기 베어링 등을 비롯한 다양한 베어링 상에 장착될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 몇몇 실시 형태에서, 롤(32)과 공기 베어링(34)은 롤의 대향 단부들에 위치되는 공기 베어링들에 의해 회전하도록 지지되는 종래의 데드 샤프트(dead shaft) 또는 라이브 샤프트(live shaft) 롤에 의해 대체될 수 있다. 그러한 시스템은 슬리브와 코어 사이에 순응성 공기 층을 구비하지 않을 것이다. 존재하는 회전 관성 모멘트를 최소화하기 위해 탄소 섬유 롤이 사용될 수 있다.
하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들이 슬리브(32') 상에 장착될 수 있다. 도 3의 실시 형태에서, 미세접촉 인쇄 스탬프(40, 41)들이 슬리브(32') 상에서 그의 원주 주위에 장착된다. 미세접촉 인쇄 스탬프(40, 41)들은 서로 인접한 각자의 에지(401, 411)들 및 에지(402, 412)들을 구비하도록 슬리브(32')의 원주 상에 웨브 아래 방향(E)으로 배열된다. 시임 또는 간극(70, 71)들이 인접 에지(401, 411)들 사이에 그리고 인접 에지(402, 412)들 사이에 각각 형성된다. 웨브(22)의 자유 스팬은 미세접촉 인쇄 스탬프(40, 41)들 중 하나, 다른 하나, 또는 둘 모두와 접촉한다. 웨브(22)가 방향(D)으로 이송될 때, 슬리브(32')는 그의 축(320)을 중심으로 회전 방향(즉, 웨브 아래 방향(E))으로 회전된다. 웨브(22)의 자유 스팬과 슬리브(32') 사이의 접촉 영역은 접촉 밴드(contacting band)(220)로 지칭되는 원호 표면이다. 접촉 밴드(220)는 축(320)에 대체로 평행한 방향으로 연장되는 중심선을 갖는다. 이러한 중심선은 본 명세서에서 횡방향 접촉 라인(220a)으로 지칭된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 접촉 밴드(220)는 웨브 아래 방향(E)으로 길이(L)를 갖는다. 몇몇 실시 형태에서, 접촉 밴드(220)의 길이(L)는 슬리브(32')의 원주의 50% 미만, 25% 미만, 또는 심지어 15% 미만, 또는 더 심지어 5% 미만일 수 있다. 길이(L)는 예를 들어 표면 원호의 2 내지 4 인치(5.1 내지 10.2 cm), 가령 3 인치(7.6 cm)일 수 있다. 감김각(wrap angle)(α) 및 대응 길이(L)는 웨브 속도, 웨브 장력, 롤의 반경 등과 같은 파라미터에 기초하여 결정될 수 있다. 상대적으로 더 작은 감김각이 인쇄 품질을 개선할 수 있지만, 슬리브(32')를 구동시키기에 충분한 접촉을 갖지 못할 수 있다.
작동시, 슬리브(32')가 웨브(22)에 의해 웨브 아래 방향(E)으로 회전되고 횡방향 접촉 라인(220a)이 시임(70 또는 71)을 가로질러 연장될 때, 접촉 밴드(220)는 시임(70 또는 71)을 포함하는 슬리브(32')의 불균일한 표면에 걸칠 수 있다. 불균일한 접촉 표면은 불균일한 패턴이 웨브(22) 상에 인쇄되게 할 수 있다. 종래의 미세접촉 인쇄 스탬프들은 직사각형 형상을 갖는다. 도 2a와 도 2b에 도시된 것과 같은 그러한 직사각형 스탬프들 중 하나 이상이 슬리브(32') 상에 장착될 때, 인접 스탬프 에지들 사이의 시임이 슬리브(32')의 축(320)에 대체로 평행한 방향으로 일직선으로 연장되며, 이는 슬리브(32')가 타원형 형상이도록 변형되게 할 수 있다. 게다가, 웨브(22)가 시임 주위에서 슬리브(32')의 표면에 맞닿을 때, 접촉 압력의 급격한 변화로 인한 원하지 않는 계단형 변화 효과가 생성될 수 있으며, 이는 웨브 상의 인쇄 패턴들에서의 불균일성을 유발할 수 있는데, 예를 들어 웨브 상의 인쇄된 혼란스런 패턴에서 불균일한 라인 폭들의 밴드들을 초래할 수 있다. 인쇄 패턴 내의 그러한 불균일성은 본 명세서에서 웨브 횡단(cross-web) "채터(chatter)"로 지칭된다.
본 명세서에 기술된 실시 형태는 웨브(22)가 미세접촉 인쇄 스탬프(40, 41)들 중 하나, 다른 하나, 또는 둘 모두와 항상 접촉하도록 하여 웨브 횡단 "채터"를 완화시키거나 방지한다. 몇몇 실시 형태에서, 횡방향 접촉 라인(220a)이 시임(70 또는 71)을 가로질러 연장될 때, 횡방향 접촉 라인(220a)은 미세접촉 인쇄 스탬프(40, 41)들의 적어도 일부분을 가로질러 또한 연장되며, 이는 아래에서 도 5 내지 도 10에서 추가로 논의될 것이다.
몇몇 실시 형태에서, 웨브(22)는 비교적 낮은 접촉 압력으로, 예를 들어 2 psi(13.7 ㎪) 미만, 또는 심지어 1 psi(6.9 ㎪) 미만, 또는 더 심지어 0.5 psi(3.4 ㎪) 미만의 접촉 압력으로 미세접촉 인쇄 스탬프(40, 41)들 중 하나 또는 둘 모두와 맞닿아 접촉할 수 있다. 웨브(22)는 미세접촉 인쇄 스탬프와 짧은 시간 동안, 예를 들어 수 밀리초 동안 접촉할 수 있다. 보다 긴 접촉 시간은 기재(substrate) 상의 패턴의 인쇄된 폭을 바람직하지 않게 증가시킬 수 있다.
도 3이 2개의 미세접촉 인쇄 스탬프(40, 41)들 및 각자의 인접 스탬프 에지들 사이의 2개의 시임(70, 71)들을 예시하지만, 다른 개수의 스탬프(즉, 1개, 3개 이상)들이 슬리브 상에 장착될 수 있고, 다른 개수의 시임 또는 간극들이 각자의 인접 스탬프 에지들 사이에 형성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 아래에서 추가로 논의될 도 4는 슬리브(32')의 거의 전체 원주를 덮는 하나의 스탬프(40')를 포함하고, 서로 인접한 2개의 에지(401', 402')들 및 인접 에지(401', 402')들 사이의 시임 또는 간극(70')을 구비한다.
도 3과 도 4의 슬리브(32')와 같은 본 명세서에 기술된 슬리브는 금속으로, 금속의 층들의 조합으로, PAN 탄소 섬유, 피치 탄소 섬유, 파라-아라미드 섬유, 케블라 섬유(Kevlar fiber), 및 유리 섬유를 포함하는 복합 재료로, 또는 중합체 재료, 예를 들어 고무와 같은 탄성중합체와 금속의 층들의 조합으로 제조될 수 있다. 이들 섬유-기반 재료에는 에폭시, 폴리에스테르, 및 비닐에스테르를 포함할 수 있는 중합체 재료가 함침될 수 있다. 슬리브의 제조에 적합한 금속의 예는 니켈, 구리, 니켈/코발트, 티타늄, 및 알루미늄을 포함한다. 탄소 복합재의 얇은 쉘이 또한 슬리브로서 사용하기에 적합한 것으로 여겨진다. 몇몇 편리한 실시 형태에서, 슬리브(32')는 니켈로 주로 구성된다. 니켈 슬리브는 예를 들어 3 밀(0.076 mm) 이상, 4 밀(0.102 mm) 이상, 또는 5 밀(0.127 mm) 이상의 두께를 가질 수 있다. 이러한 두께는 예를 들어 30 밀(0.762 mm) 이하, 15 밀(0.381 mm) 이하, 또는 심지어 6 밀(0.152 mm) 이하일 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 슬리브(32')는 예를 들어 다양한 실시 형태에서 150, 100, 50, 또는 30 lb-in2(4300, 2875, 1438, 또는 860 N-㎠) 미만의 회전 관성 모멘트를 갖는다. 예로서, 15 인치(38.1 cm)의 길이 및 10 밀의 두께와 8.7 인치(22.1 cm)의 외경을 갖는 니켈 슬리브가 약 25 lb-in2(718 N-㎠)의 회전 관성 모멘트를 갖는다. 슬리브(32')에 대한 비교적 낮은 회전 관성 모멘트는, 슬리브(32')가 웨브(22)에 의해 구동될 때, 기재된 미세접촉 인쇄에 유리할 수 있다.
본 명세서에 기술된 미세접촉 인쇄 스탬프는 PCT 공개 WO 2013003412호(오헤어(O'Hare) 등)에 기재된 것과 같은 폴리다이메틸실록산(PDMS)으로부터 제조될 수 있다. 다른 적합한 미세접촉 인쇄 스탬프가 다양한 중합체 재료로 제조될 수 있다. 적합한 중합체 재료는 실리콘 중합체, 에폭시 중합체, 아크릴레이트 중합체, 포화 및 불포화 고무를 포함한다. 불포화 고무는 다음의 것을 포함할 수 있다: 천연 폴리아이소프렌, 합성 폴리아이소프렌, 폴리부타디엔, 클로로프렌 고무, 부틸 고무, 할로겐화 부틸 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 니트릴 고무, 및 수소화 니트릴 고무. 포화 고무는 에틸렌 프로필렌 고무, 에틸렌 프로필렌 다이엔 고무, 에피클로로하이드린 고무, 폴리아크릴 고무, 실리콘 고무, 플루오로실리콘 고무, 플루오로탄성중합체, 퍼플루오로탄성중합체, 폴리에테르 블록 아미드, 클로로설폰화 폴리에틸렌, 및 에틸렌-비닐 아세테이트를 포함할 수 있다.
미세접촉 인쇄 스탬프는 다음의 것을 포함하는 다수의 방법에 의해 제조될 수 있다: 마스터(master)에 대한 캐스팅(casting), 화학 방사선 또는 열에 의한 선택적 경화, 표면 기계가공, 또는 레이저 융삭(laser ablation). 미세접촉 인쇄 스탬프는 하나의 재료로 제조될 수 있거나, 상이한 재료들의 다수의 층을 가질 수 있거나, 또는 복합 구조를 가질 수 있다. 미세접촉 인쇄 스탬프는 사전 제조되고 이어서 접착 테이프, 자기장, 또는 진공의 도움으로 회전가능한 표면 상에 장착될 수 있다. 대안적으로, 미세접촉 인쇄 스탬프 재료가 처음에 회전가능한 표면 상에 침착될 수 있으며, 경화 단계가 이어지고, 패턴 형성 단계가 스탬프를 완성한다.
미세접촉 인쇄 스탬프는 금속, 직조 및 부직 섬유질 재료, PET와 같은 강성 중합체, 및 폼(foam)의 다수의 층을 포함할 수 있다. 폼은 발포성 플라스틱 또는 스펀지 플라스틱으로 또한 지칭되며 적어도 2개의 상(phase), 즉 중합체 매트릭스 및 가스 상을 갖는다. 중합체 매트릭스는 유리, 세라믹 또는 금속과 같은 무기성(inorganic nature)의, 또는 중합체성(polymeric nature)의 충전제를 가질 수 있다. 폼 셀(cell) 기하학적 형상은 개방형 또는 폐쇄형일 수 있다. 적합한 폼은 0.1 lb/ft3 내지 70 lb/ft3의 밀도 범위를 가질 수 있다. 미세접촉 인쇄 스탬프와 장착 롤 사이에 폼의 층을 사용하는 것은 추가의 컴플라이언스를 제공하여 인쇄 품질을 개선할 수 있다.
슬리브(32') 또는 롤러(32)의 직경은 달라질 수 있으며, 종종 미세접촉 인쇄 패턴의 간편한 반복이 되도록 크기설정된다. 더 작은 직경이 더 낮은 관성 및 감소된 공기 동반(air entrainment)으로 인해 바람직할 수 있지만, 종종 패턴 기하학적 형상 및 인쇄 패턴의 최종 크기가 슬리브(32') 또는 롤러(32)의 직경을 좌우한다.
웨브(22)의 장력은 달라질 수 있다. 더 높은 장력이 슬리브 또는 롤을 위한 더 많은 구동력을 발생시키고 공기 혼입을 감소시키기 위해 사용될 수 있지만, 또한 미세접촉 인쇄 스탬프 상의 인쇄 특징부의 압괴로 이어질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 적합한 장력은 롤(32) 또는 슬리브(32') 상의 기재의 감김각에 따라 1 내지 2 파운드/선형 인치(1.75 내지 3.5 뉴턴/선형 cm)의 범위일 수 있다.
몇몇 편리한 실시 형태에서, 진입 롤러(26), 퇴거 롤러(28), 또는 스탬프 롤 조립체(30) 중 하나 이상은 접촉 압력, 감김각, 및/또는 슬리브(32') 상에 장착된 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들과 웨브(22) 사이의 접촉 밴드(220)를 쉽게 조절하도록 조정가능한 장착부 상에 있을 수 있다.
도 4를 참조하면, 장치(20a)의 대안적인 실시 형태의 개략도가 예시되어 있다. 이 실시 형태에서, 대안적인 웨브 경로(24a)가 웨브(22)를 횡방향 접촉 라인(220a')을 따라 스탬프 롤 조립체(30)와 맞닿아 접촉하도록 방향(D)으로 이송하기 위해 채용된다. 웨브(22)는 닙 롤러(50)와 스탬프 롤 조립체(30) 사이의 닙에서 맞닿아 접촉하도록 조작된다. 도시된 실시 형태에서, 닙 롤러(50)는 피벗 아암(pivot arm)(52) 상에 장착된다. 접촉력은 피벗 아암(52)에 연결된 공기압 실린더(54)로서 구현된 힘 제어기에 의해 제어된다. 롤(32)을 향한 위치설정 롤러(50)의 이동에 대한 절대적 한계를 제공하기 위한 위치 정지부(stop)(56)가 때때로 바람직하다.
본 명세서에 기술된 실시 형태는 폴리올레핀, 폴리에스테르 프탈레이트, 및 폴리이미드 필름과 같은 중합체 재료의 무한 길이 웨브 상에 인쇄하는 데 적절히 사용된다. 금속 표면이 또한 인쇄 기재로서 사용될 수 있다. 금속 표면은 예를 들어 원소 금속, 금속 합금, 금속간 화합물, 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 탄화물, 금속 질화물, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 자기-집합 단분자층(self-assembled monolayer)을 지지하기 위한 예시적인 금속 표면은 금, 은, 팔라듐, 백금, 로듐, 구리, 니켈, 철, 인듐, 주석, 탄탈륨뿐만 아니라 이들 원소의 혼합물, 합금, 및 화합물을 포함한다.
도 3과 도 4의 실시 형태에서, 슬리브(32') 또는 롤(32)은 웨브(22)에 의해 구동되어 그의 축(320)을 중심으로 회전한다. 웨브(22)와 슬리브(32') 사이의 접촉 압력의 변화는, 인쇄 결함, 예를 들어 전술된 웨브 횡단 "채터"를 초래하는, 접촉 영역에서의 원하지 않는 마찰력을 유발할 수 있다. 본 명세서에 개시된 실시 형태는 웨브(22)가 슬리브(32') 상에 장착된 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들과 항상 접촉하도록 하여 웨브 횡단 "채터"를 완화시키거나 방지한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 미세접촉 인쇄 스탬프(40a)는 2개의 대향 에지(60a, 60a')들이 상보적인 "V" 형상들을 갖는 갈매기형 형상을 갖는다. 도 4는 롤(32) 상의 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프(40a)들의 배열을 예시한다. 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프(40a)들은 시임 또는 간극(70a)이 인접 에지(60a, 60a')들 사이에 있는 상태로 웨브 아래 방향(E)으로 배열된다. 에지(60a, 60a')들의 "V" 형상들 각각은 웨브 아래 방향(E)으로 측정되는 깊이 D를 갖는다. 시임(70)은 웨브 아래 방향(E)으로 측정되는 폭 W를 갖는다. D/W의 비는 예를 들어 1 이상, 2 이상, 3 이상, 4 이상, 또는 5 이상일 수 있다. 이론에 구애되기를 원하지 않지만, D/W의 비가 높을수록, 웨브(22)와 스탬프(40a) 사이의 더욱 일관된 접촉 압력이 달성되어 웨브 횡단 "채터" 문제를 더욱 효과적으로 완화시키거나 방지할 수 있는 것으로 여겨진다.
도 3의 웨브(22)는 웨브 아래 방향(E)에 대체로 수직할 수 있는 횡방향 접촉 라인(64)을 따라 미세접촉 인쇄 스탬프(40a)들과 접촉할 수 있다. 횡방향 접촉 라인(64)이 시임(70a)을 가로질러 연장될 때, 횡방향 접촉 라인(64)은 미세접촉 인쇄 스탬프(40a)들의 적어도 일부분을 가로질러 또한 연장된다. 시임(70a)에 걸친 횡방향 접촉 라인(64)의 하나 이상의 부분들은 총 길이가 L1이고, 미세접촉 인쇄 스탬프(40a)들에 걸친 횡방향 접촉 라인(64)의 하나 이상의 부분들은 총 길이가 L2이다. 도 4의 실시 형태에서, L2/L1의 비는 약 9:1이다. 몇몇 실시 형태에서, L2/L1의 길이 비는 예를 들어 2:1 이상, 5:1 이상, 또는 10:1 이상일 수 있다. 이론에 구애되기를 원하지 않지만, L2/L1의 길이 비가 높을수록, 더욱 일관된 접촉 압력이 달성될 수 있어 웨브 횡단 "채터" 문제가 더욱 효과적으로 감소될 수 있는 것으로 여겨진다.
도 7은 다른 실시 형태에 따른 미세접촉 인쇄 스탬프(40b)를 예시한다. 미세접촉 인쇄 스탬프(40b)는 대향 에지(60b, 60b')들을 포함한다. 에지(60b')는 리세스(recess)(605)를 한정하도록 에지의 단부들에서 돌출부(605a, 605b)들을 포함한다. 돌출부(605a, 605b)들 각각은 웨브 아래 방향(E)으로 연장된다. 에지(60b')에 있는 한정된 리세스(605)는 에지(60b)를 수용하도록 에지(60b)와 같은 인접 에지와 상보적인 형상을 갖고, 시임(도시되지 않음)이 인접 에지(60b, 60b')들 사이에 형성될 수 있다.
도 8은 다른 실시 형태에 따른 미세접촉 인쇄 스탬프(40c)를 예시한다. 미세접촉 인쇄 스탬프(40c)는 대향 에지(60c, 60c')들을 포함한다. 에지(60c')는 그의 단부들에서 돌출부(606a, 606b)들을 포함한다. 돌출부(605a, 605b)들 각각은 웨브 아래 방향(E)으로 연장된다. 에지(60c)는 그의 단부들에서 만입부(606a', 606b')들을 포함하고, 만입부들 각각은 각자의 돌출부(606a, 606b)들과 상보적인 형상을 갖는다. 에지(60c')는 에지(60c)와 같은 인접 에지를 수용하기 위한 리세스(606)를 한정하고, 시임(도시되지 않음)이 인접 에지(60c, 60c')들 사이에 형성될 수 있다.
도 9는 다른 실시 형태에 따른 미세접촉 인쇄 스탬프(40d)를 예시한다. 미세접촉 인쇄 스탬프(40d)는 대향 에지(60d, 60d')들을 포함한다. 에지(60d')는 그의 단부들에서 돌출부(607a, 607b)들을 포함한다. 돌출부(607a, 607b)들 각각은 웨브 아래 방향(E)으로 연장된다. 에지(60d)는 모따기된 단부(607a', 607b')들을 포함하고, 모따기된 단부들 각각은 각자의 돌출부(607a, 607b)들과 상보적인 형상을 갖는다. 에지(60d')는 에지(60d)와 같은 인접 에지를 수용하기 위한 리세스(607)를 한정하고, 시임(도시되지 않음)이 인접 에지(60d, 60d')들 사이에 형성될 수 있다.
도 10은 일 실시 형태에 따른 미세접촉 인쇄 스탬프(40e)를 예시한다. 미세접촉 인쇄 스탬프(40e)는 단일의 매끄러운 곡선의 상보적인 형상들을 갖는 대향 에지(60e, 60e')들을 포함한다. 에지(60e)는 볼록 형상을 갖고, 에지(60')는 오목 형상을 갖는다. 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프(40e)들이 웨브 아래 방향으로 롤 상에 장착될 때, 시임(도시되지 않음)이 인접 에지(60e, 60e')들 사이에 형성될 수 있다.
몇몇 실시 형태에서, 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들 각각은, 각각의 인접 횡방향 에지 사이의 시임이 내부 각도 특징부가 없도록, 매끄러운 곡선인 횡방향 에지들을 포함할 수 있다. 용어 "내부 각도 특징부"는 횡방향 에지의 말단에서가 아닌, 인접 횡방향 에지들을 따른 어딘가에서의 각도 특징부를 지칭한다. 도 11 내지 도 13은 각각의 인접 횡방향 에지(60f 및 60f', 60g 및 60g', 60h 및 60h')들이 임의의 그러한 내부 각도 특징부가 없는 실시 형태들을 예시한다.
도 5 내지 도 13에 예시된 미세접촉 인쇄 스탬프들에 더하여, 본 명세서에 기술된 미세접촉 인쇄 스탬프들은 예를 들어 단일 곡선, 갈매기형 형상, 도브테일(dovetail) 형상, 설부(tongue) 형상, 홈 형상, 이들의 조합을 포함한 다양한 형상들을 갖는 대향 에지들을 구비할 수 있다. 본 발명에서, 미세접촉 인쇄 스탬프들 중 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들의 배열은 웨브가 스탬프와 항상 접촉하도록 한다. 이러한 방식으로, 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들과 웨브 사이의 일관된 접촉 압력이 제공될 수 있고, 균일한 인쇄 패턴들이 웨브 상에 생성될 수 있다.
본 명세서의 전체에 걸쳐 "일 실시 형태", "소정 실시 형태", "하나 이상의 실시 형태" 또는 "실시 형태"에 대한 언급은, 용어 "실시 형태"에 선행하는 용어 "예시적인"을 포함하든 포함하지 않든 간에, 그 실시 형태와 관련하여 설명된 특정한 특징, 구조, 재료 또는 특성이 본 발명의 소정의 예시적인 실시 형태들 중 적어도 하나의 실시 형태에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸쳐 다양한 곳에서의 "하나 이상의 실시 형태에서", "소정 실시 형태에서", "일 실시 형태에서" 또는 "실시 형태에서"와 같은 어구의 표현은 반드시 본 발명의 소정의 예시적인 실시 형태들 중 동일한 실시 형태를 언급하는 것은 아니다. 더욱이, 특정한 특징, 구조, 재료, 또는 특성은 하나 이상의 실시 형태에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
실시예
실시예 1
실시예 1에서, 도 6에 도시된 바와 같이 갈매기형 형상의 미세접촉 인쇄 스탬프를 인접 에지들 사이에 시임을 갖고서 슬리브 또는 롤 상에 장착하였다. 갈매기형 형상의 미세접촉 인쇄 스탬프는 웨브 아래 방향으로 0.2 인치(0.51 cm)의 깊이 D를 갖는다. 시임은 에지들에 수직한 방향으로의 시임 폭이 약 0.25 인치(0.64 cm)이다.
실시예 2
실시예 2는 실시예 2의 미세접촉 인쇄 스탬프의 웨브 아래 방향으로의 깊이 D가 0.35 인치(0.89 cm)인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.
실시예 3
실시예 3은 실시예 3의 미세접촉 인쇄 스탬프의 웨브 아래 방향으로의 깊이 D가 0.75 인치(1.91 cm)인 것을 제외하고는 실시예 1 및 실시예 2와 동일하다.
실시예 4
실시예 4는 실시예 4의 미세접촉 인쇄 스탬프가 도 8에 도시된 바와 같은 형상을 갖는 것을 제외하고는 실시예 1 내지 실시예 3과 동일하다.
실시예 5
실시예 5는 실시예 5의 미세접촉 인쇄 스탬프가 도 9에 도시된 바와 같은 형상을 갖는 것을 제외하고는 실시예 1 내지 실시예 4와 동일하다.
비교예 A
비교예 A에서, 직사각형 형상의 미세접촉 인쇄 스탬프를 시임이 인접 직선형 스탬프 에지들 사이에 있는 상태로 슬리브 또는 롤 상에 장착하였다. 시임은 슬리브의 회전축에 대체로 평행한 방향으로 연장되고, 시임 폭이 약 0.25 인치(0.64 cm)이다.
상기 예들은 미세접촉 인쇄 방법을 수행하기 위한 도 3의 장치를 통해 웨브 상에 패턴을 적용하기 위해 사용된다. 실시예 1 내지 실시예 5는 비교예 A에 비해 "채터" 감소의 다양한 개선을 보여준다. 실시예 1 내지 실시예 3에 대해, 갈매기형 형상의 스탬프의 깊이 D가 커질수록, "채터" 감소의 개선이 더 커진다.
본 명세서가 소정의 예시적인 실시 형태를 상세히 기재하고 있지만, 당업자라면 전술한 내용을 이해할 때 이들 실시 형태에 대한 변경, 변형 및 등가물을 용이하게 안출할 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 따라서, 본 발명이 상기에 기술된 예시적인 실시 형태로 부당하게 제한되어서는 안 된다는 것이 이해되어야 한다. 특히, 본 명세서에 사용된 바와 같이, 종점(endpoint)에 의한 수치 범위의 언급은 그 범위 내에 포함되는 모든 숫자를 포함하도록 의도된다(예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4, 및 5를 포함함). 또한, 본 명세서에 사용된 모든 숫자는 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 가정된다.
또한, 본 명세서에서 참고된 모든 간행물 및 특허는 각각의 개별 간행물 또는 특허가 참고로 포함되는 것으로 구체적이고 개별적으로 지시된 것과 동일한 정도로 전체적으로 참고로 포함된다. 다양한 예시적인 실시 형태를 기재하였다. 이들 및 다른 실시 형태는 하기의 청구범위의 범주 내에 있다.

Claims (15)

  1. 축을 중심으로 회전가능하도록 구성되는 롤;
    상기 롤의 외측 표면 상의 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프(micro-contact printing stamp)들로서, 상기 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들은 상기 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들의 각각의 인접 횡방향 에지(edge) 사이에 시임(seam)을 갖고서 상기 롤의 원주 상에 웨브 아래(down-web) 방향으로 배열되는, 상기 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들; 및
    웨브 경로로서, 웨브가 횡방향 접촉 라인을 따라 상기 롤의 외측 표면과 접촉하여 상기 롤을 회전시키도록 상기 웨브 경로를 따라 상기 웨브가 안내되는, 상기 웨브 경로를 포함하고,
    상기 횡방향 접촉 라인이 상기 시임을 가로질러 연장될 때, 상기 횡방향 접촉 라인은 상기 웨브가 상기 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들과 항상 접촉하도록 상기 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들의 적어도 일부분을 가로질러 또한 연장되는, 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들의 인접 횡방향 에지들은 서로 상보적인(complementary) 만곡된 형상들을 갖는, 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 인접 횡방향 에지들은 갈매기형(chevron) 형상을 갖는, 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 갈매기형 형상은 상기 웨브 아래 방향으로 깊이 D를 갖고, 상기 시임은 상기 웨브 아래 방향으로 폭 W를 가지며, D/W의 비는 1 이상인, 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 횡방향 접촉 라인은 상기 미세접촉 인쇄 스탬프들과 접촉하는 하나 이상의 제1 섹션들, 및 상기 시임에 걸친 하나 이상의 제2 섹션들을 구비하고, 상기 제1 섹션들과 상기 제2 섹션들의 길이 비는 5 이상인, 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 롤은 상기 외측 표면 상에 슬리브를 추가로 포함하는, 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 롤은 코어를 추가로 포함하고, 상기 슬리브는 상기 슬리브가 상기 슬리브와 상기 코어 사이의 공기 층에 의해 회전하도록 지지되는 상태로 상기 코어 위에 위치되는, 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 슬리브는 두께가 5 밀(mil)(0.127 mm) 내지 30 밀(0.762 mm)인, 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 웨브 경로는 진입 롤러(entry roller)와 인출 롤러(take-off roller)를 포함하고, 상기 진입 롤러와 상기 인출 롤러 사이의 상기 웨브의 자유 스팬(free span)이 상기 미세접촉 인쇄 스탬프와 접촉하는, 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 자유 스팬은 상기 롤의 원주의 25% 미만에 걸쳐 상기 롤의 외측 표면과 접촉하는, 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 웨브 경로는 위치설정 롤러(positioning roller)를 포함하여, 상기 웨브가 상기 위치설정 롤러와 상기 롤 사이에 형성되는 닙(nip)에서 상기 미세접촉 인쇄 스탬프와 접촉하게 하는, 장치.
  12. 축을 중심으로 회전가능한 롤을 제공하는 단계;
    상기 롤의 외측 표면 상의 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들을 제공하는 단계로서, 상기 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들은 상기 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들의 각각의 인접 횡방향 에지 사이에 시임을 갖고서 상기 롤의 원주 상에 웨브 아래 방향으로 배열되는, 상기 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들을 제공하는 단계; 및
    웨브가 횡방향 접촉 라인을 따라 상기 롤의 외측 표면과 접촉하여 상기 롤을 회전시키도록 웨브 경로를 따라 상기 웨브를 안내하는 단계를 포함하고,
    상기 횡방향 접촉 라인이 상기 시임을 가로질러 연장될 때, 상기 횡방향 접촉 라인은 상기 웨브가 상기 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들과 항상 접촉하도록 상기 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들의 적어도 일부분을 가로질러 또한 연장되는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 하나 이상의 미세접촉 인쇄 스탬프들의 인접 횡방향 에지들은 서로 상보적인 만곡된 형상들을 갖는, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 인접 횡방향 에지들은 갈매기형 형상을 갖는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 갈매기형 형상은 상기 웨브 아래 방향으로 깊이 D를 갖고, 상기 시임은 상기 웨브 아래 방향으로 폭 W를 가지며, D/W의 비는 1 이상인, 방법.
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