TW202129428A - 藉由輻射將圖案施加在捲繞的連續基材上之裝置 - Google Patents

藉由輻射將圖案施加在捲繞的連續基材上之裝置 Download PDF

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Abstract

本發明係有關於一種藉由輻射將圖案施加在捲繞的連續基材（3）上之裝置。 本發明之目的，即提供一種將圖案施加在捲繞的連續基材（3）上之新型方案，該方案在連續進行的卷對卷運動中實現圖案施加，而不會發生材料滑動且材料變形程度最小，其解決方案為：在加工鼓（2）與解卷捲筒（41）之間以及與捲繞捲筒（44）之間分別設有一上下跳動捲筒（43），用於沿該加工鼓（2）之至少一半周長的接觸區域（36）張緊地導引該連續基材（3），以便無滑動地驅動該連續基材（3）；該等上下跳動捲筒（43）適於以反向於該接觸區域（36）的恆定的力作用在該加工鼓（2）上對前進的及返回的基材幅面（31；32）進行張緊的導引，以及，定義的反作用力與作用於該上下跳動捲筒（43）之該恆定的力作用之間的平衡可藉由穩定裝置設定，且藉由調節器單元（47），基於測得的該上下跳動捲筒（43）之偏轉，透過解卷及捲繞捲筒（41；44）之旋轉速度調節將該平衡保持恆定。

Description

藉由輻射將圖案施加在捲繞的連續基材上之裝置
本發明係有關於一種藉由輻射將圖案施加在捲繞的連續基材上之裝置，其特別是用於曝光撓性的光敏電路薄膜，以便隨後進行電路蝕刻。
在先前技術中，為在撓性載體上製造電路，毫米至亞毫米範圍內之薄膜所要求的定義的處理製程為需要以高空間精度實施的曝光的限制因素。其中，例如具有單側或雙側光阻疊片之單側或雙側金屬層壓薄膜或者不具有單側或雙側光阻疊片之薄膜用作薄膜區段或捲繞的連續基材。特別是在對透過輥子或捲筒運輸之撓性連續基材進行加工時，僅能以彎曲的方式實現對曝光的定義支承，因此，無法連續地實施常規的遮罩曝光工藝。
US 2012/0241419 A1描述過捲繞的撓性薄膜中之遮罩曝光問題的解決方案。其中，在兩個捲筒（解卷及捲繞捲筒）之間透過其他捲筒及曝光鼓導引的準連續薄膜片逐段地運動來曝光遮罩圖案。薄膜透過真空被吸在曝光鼓上，並透過受驅動的曝光鼓與曝光單元之運動同步地一起運動，以便藉由雷射線將遮罩圖案各沿曝光鼓之一母線逐行曝光至薄膜上。在薄膜在曝光鼓上進行該運動期間，在固定保持的捲繞與解卷捲筒中，設有兩個交替強制導引的上下跳動捲筒，其用來將薄膜以張緊的方式朝向或背離曝光鼓導引，此等上下跳動捲筒在進入下一薄膜區域時透過受驅動的解卷及捲繞捲筒被動地切換。此系統之缺點在於，薄膜運動本身不連續，其因薄膜與曝光單元之精確的同步運動以及曝光期間的真空抽吸而對印刷電路，即所謂的PCBs（英文：Printed Circuit Boards）的高生產量造成阻礙。
EP 1 922 588 B1針對類似問題描述過用於在連續的薄膜運動中進行曝光的圖案曝光工藝及裝置。在該案中，具有規則的網格圖案之光遮罩同樣佈置在曝光鼓附近但被剛性地保持，且曝光條透過通向曝光鼓之較窄間隙成像至在曝光鼓上受導引的薄膜上，其中曝光條將（均勻的）曝光圖案之至少一週期照亮以實施近距離曝光。未對光遮罩上的非均勻或非週期性圖案之處理方式進行描述。
此外，WO 2010/075158 A1揭露過一種作為數位卷對卷光刻工藝已知的製造撓性電路薄膜之方法，在此方法中，薄膜片連同輸送鼓一起自第一位置運動至第二位置，並且對薄膜片在鼓的第一位置上的定向標記進行測量，以根據此等定向標記計算出薄膜片之變形，並且在薄膜片被自第一位置朝第二位置運輸時實施曝光。在此過程中，用曝光圖案進行曝光，此曝光圖案針對視情況計算出的薄膜片變形根據定向標記之測得方位而得到校正。但其中，未公開過薄膜片是如何均勻、無滑動且低變形地運動的。
若薄膜片具有作為開孔嵌入連續基材的相應區域之標靶，則在薄膜片之對位及導引中會產生額外的問題。對薄膜片之對位而言，透過攝影機連接的光源實施入射光偵測較為困難，因此，較佳採用透射光偵測。為進行此種對位，要麼必須照亮加工鼓本身，要麼必須在薄膜片與加工鼓相接觸之前，在該「飛速導引」的薄膜片上進行照明，因此，對連續基材之低張力及無負荷變化的導引提出特別高的要求。
本發明之目的在於，提供一種藉由輻射將圖案施加在捲繞的連續基材上之新型方案，該方案在連續進行的卷對卷運動中實現高精度的圖案施加，而不會發生材料滑動且材料變形程度最小。作為另一目的，應實現與不同材料厚度及材料寬度的順利配合，並且實現對加工鼓及目標標記偵測之簡單且可靠的調整，且不需要過長的停止運行時間。此外，應實現對設在連續基材中的開孔目標標記的透射光對位，以及識別出基材幅面的局部左右變形並在加工或輻射時對其進行補償。
在一種藉由輻射將圖案施加在捲繞的連續基材上之裝置中，其中該連續基材被可卷地自解卷捲筒經由加工鼓導引至捲繞捲筒，其中用於光學記錄目標標記之對位單元及用於射入輻射圖案之輻射源在兩個不同的方向上對準加工鼓，且設有用於控制輻射圖案與連續基材間之定向以及用於輻射圖案之位置區分的控制單元，其中在該控制單元中設有用於將輻射圖案與連續基材之由對位單元基於目標標記測得的位置偏差電子匹配的構件，本發明用以達成上述目的之解決方案為，在加工鼓與解卷捲筒之間以及加工鼓與捲繞捲筒之間分別設有一上下跳動捲筒，用於沿加工鼓之至少一半周長的定義接觸區域張緊地導引連續基材，以便藉由加工鼓之驅動器將輸送運動自該加工鼓經由定義的接觸區域無滑動地傳遞至連續基材，以及，上下跳動捲筒適於以反向於加工鼓上之接觸區域的恆定的力作用對連續基材的前進的及返回的基材幅面進行張緊的導引，其中設有穩定裝置，用於在定義的反作用力與作用於上下跳動捲筒之恆定的力作用之間設定平衡並且與用於記錄相應的上下跳動捲筒之偏轉的變化的測量單元相互聯繫，以及，該解卷捲筒及該捲繞捲筒具有可調節的驅動器，該驅動器之旋轉速度基於測量單元偵測到的上下跳動捲筒上的力平衡的擾動而受到調節。
有利地，該穩定裝置具有槓桿裝置，用於實施偏轉運動的上下跳動捲筒鉸接在該槓桿裝置上，且該槓桿裝置含有鉸接在該槓桿裝置上的氣動或液壓的壓力控制氣缸，以保持定義的反作用力與作用於上下跳動捲筒之恆定的力作用之間的平衡，其中該槓桿裝置能夠使得該上下跳動捲筒沿圓弧偏轉。
用於記錄上下跳動捲筒之偏轉的變化的測量單元較佳構建為用於測量槓桿裝置之偏轉軸中的角度變化的增量式角度感測器。
在另一較佳實施方案中，該測量單元構建為用於測量壓力控制的氣缸之連桿的線性位移變化的增量式位移感測器。
此外，用於記錄上下跳動捲筒之偏轉的變化的測量單元可有利地構建為光學角度感測器，使得槓桿裝置之角度變化可藉由透過槓桿裝置之桿臂上的轉向鏡擊中掃描線感測器之光束在掃描線感測器上被作為光束之位置變化而偵測到。
此外，該測量單元較佳可構建為用於測量槓桿裝置之桿臂上的撓度的應變片。
用於相應上下跳動捲筒之位置的穩定裝置較佳耦合在調節器單元上，該調節器單元具有處於測量單元與解卷捲筒或捲繞捲筒之旋轉速度調節器之間的調節迴路。
在基材導引單元中，在上下跳動捲筒旁邊較佳還設有轉向捲筒，其適於任意地改變解卷捲筒或捲繞捲筒之解卷或捲繞方向。
此外，特別有利地，在基材導引單元中，在上下跳動捲筒旁邊還設有轉向捲筒，其如此地被設為用於導引連續基材，使得朝加工鼓前進的基材幅面及返回的基材幅面被背離及朝向空間上相疊佈置的解卷及捲繞捲筒導引。
有利地，在射束加工裝置中佈置有具有線狀加工射束之輻射源及具有平行於加工鼓之旋轉軸的條形掃描區域的對位單元，且該輻射源及該對位單元在不同的軸向平面內分別對準加工鼓之一母線。
在另一較佳射束加工裝置中，佈置有具有該線狀加工射束之輻射源及具有該平行於加工鼓之旋轉軸的條形掃描區域的對位單元，且該輻射源及該對位單元在同一軸向平面內對準加工鼓之沿直徑對置的一側。
此外，在另一有利的射束加工裝置中，輻射源具有平行於旋轉軸之線狀加工射束且處於加工鼓之軸向平面內，具有條形掃描區域的對位單元在平行於軸向平面的對位平面內對準加工鼓之相對側，其中對位平面反向於前進的基材幅面以一定距離佈置在上游，從而產生用於在連續基材與加工鼓之接觸區域的開端前供背側照明射入的氣隙。
加工鼓較佳如此地安裝在可動滑塊上，使得輻射源之加工射束及對位單元之條形掃描區域可透過滑塊之運動切向地位移至加工鼓之另一更遠的母線，從而對加工射束及對位單元相對處於加工鼓上的連續基材的對焦進行設定。
加工鼓較佳可在滑塊上如此地位移，使其可自輻射源之軸向平面及對位單元之對位平面移出，以便將附加地安裝在滑塊上的調整構件定位在替代加工鼓之在對位平面及軸向平面內的母線的位置。
另一有利實施方案在於，該加工鼓在該二邊緣區域內皆具原始校準標記及二次校準標記，其中至少該等二次校準標記可透過加工射束暫時地產生，且該等二次校準標記適於校準對位單元與輻射源之座標系間的空間關係。
其中，加工鼓之邊緣區域配設有對加工射束之匹配的波長範圍敏感的光色塗層，以便在一較佳實施方案中產生原始校準標記及二次校準標記。
在一種替代實施方案中，該加工鼓在邊緣區域內施加有用於嵌入永久性嵌入的原始校準標記的鋼帶，其中該鋼帶具有對加工射束之匹配的波長範圍敏感的光色塗層以產生二次校準標記。
本發明之一特別有利的實施方案透過如下方式實現： -該輻射源構建為線狀掃描的雷射器，且該加工射束可在加工鼓之邊緣區域以外被掃描到， -該對位單元具有至少兩個用於在加工鼓之邊緣區域內記錄連續基材之目標標記以及原始及二次校準標記的攝影機，以及 -至少一光偵測器沿軸向佈置在加工鼓旁邊，以便重複地對加工射束進行強度測量。
在相對上述方案有所變化的方案中，每個光偵測器皆平行於旋轉軸地朝加工鼓方向定向，且各有一用於反射加工射束之在加工鼓旁邊徑向地射入的光的轉向鏡如此地定位在加工鼓與光偵測器之間，以便將加工射束之徑向射入的光朝相應的光偵測器方向轉向。
有利地，在加工鼓上安裝有用於壓緊連續基材之壓力輥子。其中，該壓力輥子可安裝在加工射束之軸向平面前的區域內，其中該壓力輥子同時與清潔捲筒相接觸，以在射束加工前清潔連續基材。
此外，在該加工鼓上較佳安裝有壓力輥子，其同時配設有一高解析度的編碼器，以對連續基材之基材表面實際在對位單元與加工射束之間所運輸的長度進行測量。
本發明基於以下基本考慮：用於在撓性的連續基材上，特別是具有光敏塗層的薄膜上進行圖案施加的連續輻射加工需要定向極佳且低張力的卷對卷基材導引。在先前技術中應用的包括在加工鼓上進行真空吸取，以及包括藉由通常本身為用來預設定義的加工速度之主驅動器的加工鼓之前及之後的上下跳動捲筒對連續基材之基材幅面的施加預張力的方法會損害基材幅面在加工鼓之側面上的均勻且無變形的導引。其原因在於附加地被驅動的解卷及捲繞捲筒，其必須視基材幅面之具體捲筒直徑（因為數個層彼此捲繞）實現匹配的旋轉速度，以使得基材幅面之速度保持恆定且儘可能不變形，其中透過馬達及/或重力調節的上下跳動捲筒對解卷及捲繞捲筒上出現的振動進行補償。
本發明以如下方式透過對上下跳動捲筒的路徑追蹤防止在解卷及捲繞速度發生變化時產生作用於基材幅面的不均勻拉力：上下跳動捲筒不實施任何與基材幅面之表面正交的單獨的補償運動，而是在卷對卷加工開始時一次性設定有用於基材幅面張緊之較小的力，隨後以恆定的力保持（「凍結」），其中將相應上下跳動捲筒之最小位置變化增量式地偵測為上下跳動捲筒支架之位移或角度變化，並且將其用於調節解卷及捲繞驅動器之旋轉速度。為此，上下跳動捲筒之軸線較佳保持在槓桿裝置中，使得上下跳動捲筒之軸線位置的最小變化可被高解析地偵測為位移或角度變化並用於調節解卷及捲繞捲筒。在此過程中，上下跳動捲筒近似保持不動且未引起任何應力變化，因此，亦可在連續基材之前進的基材幅面的區域內在與加工鼓之接觸區域前不遠處藉由透射光照明來對位連續基材中的開孔的目標標記。
此外，該加工鼓可有利地藉由滑塊導引沿（橫向於射束加工之掃描方向的）基材運動方向位移，從而用最小軸線位移使得輻射源及對位單元之對焦與不同的材料厚度相匹配，且以加工鼓之半徑程度的位移便能對用於實施目標標記偵測之射束加工及對位單元的設定進行檢查及調整。
此外，透過加工鼓之未設置基材幅面的邊緣區域內的固定預設的及暫時的校準標記嵌入，可在卷對卷加工期間在加工鼓與射束加工裝置之間實現線上校準。
前進及返回的基材幅面的低負荷及低變形的導引主要在加工鼓附近允許對開孔的目標標記實施對位，具體方式為，對位單元在到達加工鼓與連續基材之間的接觸區域前便已對準前進的基材幅面，其中在楔形的氣隙中對基材幅面實施背側照明，因此，在透射光工藝中對開孔的目標標記的偵測比在入射光照明下精確得多。在連續基材之接觸區域跨越加工鼓的程度大幅超過180°後，可基於低負荷及低變形的基材導引而不在接觸區域之末端上設置常規的壓力輥子。但壓力輥子亦可裝在對位單元與加工射束之間的位置上，且作為重要的附加功能與清潔捲筒耦合，以在將要進行射束加工前對連續基材進行再次或首次清潔。
藉由本發明，實現一種藉由輻射將圖案施加在捲繞的連續基材上之新型方案，該方案在連續進行的卷對卷運動中在基材幅面上實現高精度的圖案施加，而不會發生材料滑動且材料變形程度最小。此外，實現與不同材料厚度及材料寬度的順利配合、對具有開孔的目標標記的連續基材的高精度加工、以及對加工鼓及目標標記偵測的簡單且可靠的調整，從而使得需要用於材料準備及其同步及變形修正以及用於調整或控制技術修正目標標記對位及射束加工的停止運行時間大幅縮短。
本發明之裝置的一個實施方案在圖1所示基本結構中包括：射束加工裝置1，其具有被線狀掃描的輻射源11、對位單元12及控制單元13，該控制單元作為重要組成部分包含圖案準備，以及對對位單元12之目標標記偵測及用於圖案生成之輻射源11的輻射線之控制；受驅動的曝光鼓2，在該曝光鼓上，在其周長的至少一半上攜帶連續基材3；以及基材導引單元4，在該基材導引單元上，連續基材3為解卷在加工鼓2上而被自解卷捲筒41經由轉向捲筒42及上下跳動捲筒43朝加工鼓2導引，以及自加工鼓2經由轉向捲筒42及上下跳動捲筒43導引至捲繞捲筒44，其中上下跳動捲筒43各鉸接在一槓桿裝置45上且各具一調節器單元47，該槓桿裝置透過壓力控制的氣缸46對抗重力或用於張緊連續基材3所設置的另一力而保持平衡，該調節器單元作為測量單元含有用於偵測槓桿裝置45自平衡位置之偏轉的測量值感測器以及用於解卷捲筒41或捲繞捲筒44之旋轉速度調節器472之調節迴路473。在本實施方案中，測量值感測器為槓桿裝置45之殼體固定式偏轉軸451上的增量式角度感測器471。
實際上，連續基材3之前述就射束加工裝置1之掃描頻率（或週期）而言的高精度運動為透過輻射源11對連續基材3之直接輻射所亟需的。透過加工鼓2來進行射束加工之速度預設，亦即，加工鼓用於連續基材3之進給運動，在加工鼓2之周長的至少一半上攜帶該連續基材。為使得該進給運動均勻且平穩地進行，必須在幾乎無外力干擾的情況下將連續基材3輸入及輸出。
此外，對連續基材3之直接輻射還需要根據該連續基材上的目標標記33（所謂的標靶）來在連續基材3上實施定義的位置分配。圖1所示在連續基材3之邊緣區域內偵測目標標記33（圖5中首次標出）之方案適用於開孔的目標標記33，其形狀較佳為圓孔、三角形、四邊形特別是正方形，或者由前述開孔的形狀中的多個組合而成的孔圖案。在對位此種開孔的目標標記33時，特別有利地，在連續基材3之背側照明122下在對位單元12中對該等目標標記進行偵測。為此，對朝加工鼓2前進的基材幅面31（僅在圖2中標出）之接觸區域36的開端35前的氣隙34進行照明。作為替代方案，加工鼓2亦可具有發亮的或其他自行發光的表面（未示出）。
調節器單元47的功能為，如此地對在解卷捲筒41、加工鼓2與捲繞捲筒44之間作用於連續基材3之力進行限制，使得在加工鼓2上僅有儘可能小且大小相同的力在解卷側及捲繞側作用於連續基材3，從而視情況在壓力輥子21（僅在圖2中標出）的輔助下，加工鼓2上可以攜帶連續基材3，而不會發生滑動及變形。其中，以下述方式設定解卷側及捲繞側上的力。
在加工過程開始時，亦即，在將連續基材3自（滿的）解卷捲筒41經由轉向捲筒42、上下跳動捲筒43、加工鼓2、上下跳動捲筒43、及轉向捲筒42朝（空的）捲繞捲筒44夾緊至基材導引單元4時，主要透過加工鼓2來使得連續基材3運動，其中解卷捲筒41及捲繞捲筒44與其配合地被驅動。在先前技術中，上下跳動捲筒43用於，對在解卷及捲繞連續基材3時相對加工鼓2之恆定的驅動運動所產生的長度差進行補償，具體方式為，恆定地作用於上下跳動捲筒43之軸線的拉力使得上下跳動捲筒43能夠與基材幅面31、32之表面正交地沿連續基材3之主運動方向進行線性的補償運動。
而在本發明之裝置中，除加工鼓2之藉由精密編碼器調節的驅動器22外，還針對卷對卷運動的連續基材3設有兩個獨立耦合的用於解卷捲筒41及捲繞捲筒44之調節器。若加工鼓2被驅動，則解卷及捲繞捲筒41、44亦受到相應調節地被驅動。
在設備啟動前，首先在全部三個驅動軸皆靜止的靜態狀態下，根據連續基材3的期望預張力在上下跳動捲筒43上各設定一定義的力，具體方式為，透過可控的反作用力將一預設的恆定拉力（例如重力、彈力、磁場力、電場力或氣動力）「凍結」至平衡狀態，該平衡狀態具有施加至連續基材3的定義的力作用。在前進的基材幅面31以及在返回的基材幅面32上針對該二上下跳動捲筒43設定相同的預張力，因此，由上下跳動捲筒43及纏繞在加工鼓2上的連續基材3組成的系統處於靜態平衡。正如下文還將詳細描述的那樣，透過適宜的位置測量系統來偵測可與軸線方向正交地在平面內運動的上下跳動捲筒43之空間位置，並且應用該空間位置來調節解卷及捲繞捲筒41及44之轉速。
針對該控制功能，每個上下跳動捲筒43之軸線皆鉸接在槓桿裝置45上，且在第一實施方案中，藉由測量單元將槓桿裝置45之偏轉軸451中出現的角度變化測定為擾動變數，隨後，在調節器單元47中將其作為操縱變數用於改變解卷捲筒41及捲繞捲筒44之旋轉速度。
該種上下跳動捲筒導引防止產生因解卷及捲繞速度發生系統相關的變化而作用於前進及返回的基材幅面31及32之不均勻的拉力，否則會因對上下跳動捲筒43的路徑追蹤而產生拉力，該上下跳動捲筒導引僅允許最小偏轉，因為程度無限小的偏轉便已會觸發對解卷及捲繞捲筒41及44之相匹配的調節。根據本發明，上下跳動捲筒43不實施任何橫向於連續基材3的主運動方向的單獨的補償運動，而是以恆定的力保持「凍結」，該力在卷對卷加工開始時曾被一次性設定為用於基材幅材張緊的定義的較小拉力（10-150 N，較佳10-40 N）。較佳藉由壓力控制的氣缸46（例如氣動氣缸或液壓氣缸）保持開始時設定的靜態平衡狀態並進行監控，以對解卷捲筒41及捲繞捲筒44之旋轉速度進行復位調節。
若現開始透過控制上述三個運輸驅動器，即作為主輸送驅動器之加工鼓2、作為匹配地耦合的輔助驅動器之解卷捲筒41及捲繞捲筒44，來運輸連續基材3，則在加工鼓2、解卷捲筒41及捲繞捲筒44之驅動未相互配合的情況下，上下跳動捲筒43之位置會試圖對應於連續基材3之實際運動而發生改變。該位置變化會在可偏轉地鉸接有上下跳動捲筒43之槓桿裝置45上轉化為角度變化，從而實現對上下跳動捲筒43之軸線的穩定導引，並且能夠簡單地對上下跳動捲筒43上存在的拉力的反作用力進行微調。
在圖1所示示例中，透過調節器單元47之佈置在槓桿裝置45的偏轉軸451上的增量式角度感測器471將上下跳動捲筒43之位置變化測定為擾動變數，並且將其作為調節變數透過調節迴路473送往解卷捲筒41及捲繞捲筒44之旋轉速度調節器472。
在本發明之另一實施方案中，亦可將上下跳動捲筒43之偏轉偵測為槓桿裝置45上之位移變化（圖7及圖10）。
例如可基於槓桿裝置45之桿臂452的撓度藉由應變片474（如圖2所示）對位移變化進行偵測，並以同樣的方式將其作為擾動變數輸入調節迴路473。
但亦可藉由增量式位移感測器475在氣缸46之連桿上測量位移變化（如圖7示意性所示）。為此，較佳應用光學感測器，特別是干涉型或成像型的光電、磁或電感測器。
此外，如圖3中之調節器單元47的視圖所示，可增強槓桿裝置45之擾動變數偵測的靈敏度，具體方式為，由已在圖1中應用過的槓桿裝置45之角度變化重新推導出擾動變數。在該示例中，透過桿臂452上之鏡像反轉藉由光反射對角度變化進行光學偵測。槓桿裝置45之角度變化可以該方式增大至兩倍的角度值，並且在光電子掃描線感測器476上被偵測到。隨後，將光反射之該高解析度位置變化作為擾動變數輸入調節迴路473，並且作為調節變數應用於旋轉速度調節器472，以便與解卷或捲繞捲筒41或44之旋轉運動相匹配。
除上述三個運輸驅動器外，該卷對卷系統還具有橫向於運輸方向可動的解卷捲筒41及捲繞捲筒44軸線，以便透過藉由行業常見的幅面邊緣調節器6實施的調節來確保精確地遵守卷對卷系統之運輸方向，並且精確地捲繞經過加工的連續基材3。在圖3所示實施方案中，在幅面邊緣調節器6下游，在朝加工鼓2前進的基材幅面31上佈置有清潔單元5，以便在加工鼓2前為連續基材3清除灰塵及其他污染。
調節器單元47中之調節的目標在於保持上下跳動捲筒43之原有位置。因此，連續基材3在解卷捲筒41及捲繞捲筒44上的運輸始終跟隨加工鼓2之透過精密編碼器控制的驅動器22，確切而言，與解卷及捲繞捲筒41、44之當前捲繞直徑無關。其中，上下跳動捲筒43保持在其初始設定的位置上的調節精度內，且前進的基材幅面31或返回的基材幅面32之設定預張力保持恆定。
為使得該原理起作用，需要加工鼓2與連續基材3之間的最小摩擦。為即使在較小的基材幅面張力下同樣可確保該最小摩擦，通常會使用壓力可調節的壓力輥子21（所謂的夾持輥子），其還在射束加工區域後將連續基材3壓向加工鼓2並且強制地隨之一起移動。但所需的用來沿加工鼓2的圓柱形側面在對位單元12與被線狀掃描的輻射源11之間無滑動地運輸連續基材3之摩擦力主要透過如下方式產生：連續基材3在至少180°之角度範圍內與加工鼓2之側面接觸。若接觸面進一步增大，例如如圖7所示增大至約270°，在連續基材3具備適宜的親和力的情況下，同樣可以完全不設置壓力輥子21。在連續基材3具有某些特定材料，該等材料例如因材料相關的較大黏著摩擦或因起電而在加工鼓2上發揮出特別強的黏附作用的情況下，亦可不設置壓力輥子21。
圖2示出本發明之一較佳實施方案，其相對於圖1之優點在於，可實現特別緊湊且節省空間的設備配置。在基材導引單元4之該極緊湊的實施方案中，解卷捲筒41及捲繞捲筒44相疊地安裝在同一設備側，使得連續基材3具有朝加工鼓2前進的基材幅面31及自加工鼓2返回的基材幅面32，該二基材幅面大體相互平行，從而使得加工鼓2之特別大的周向區域與連續基材3接觸，該接觸有助於實現大面積的支承，並且有助於可靠且無滑動地驅動連續基材3。
正如已針對圖1所描述過的那樣，加工鼓2形成用於連續基材3的真正意義的輸送驅動器，其在朝捲繞捲筒44返回的基材幅面32將要抬起前用壓力輥子21無滑動地帶走連續基材3。其中朝加工鼓2前進的基材幅面31及自加工鼓2返回的基材幅面32可具有與轉向捲筒42、上下跳動捲筒43以及由槓桿裝置45、壓力控制的氣缸46及調節器單元47組成的上下跳動捲筒導引裝置完全相同的空間結構。在該示例中，該二基材幅面31、32皆具一調節迴路473，在該調節迴路中，藉由應變片474偵測相應上下跳動捲筒43之偏轉的擾動變數。就此而言，正如已針對圖1所描述過的那樣，以同樣的方式來調節解卷捲筒41及捲繞捲筒44之旋轉速度。
基於連續基材3沿加工鼓2之周邊的大面積支承，可將用於偵測目標標記33（僅在圖5、6、8及9中示出）之對位單元12在與加工鼓2之軸向平面A平行的對位平面R（僅在圖5及6中標出）內與在加工鼓2之軸向平面A內被輻射源11線狀掃描的加工射束L相對佈置，以便自與輻射源11相對佈置的位置，在加工鼓2上之連續基材3的接觸區域36的開端35前，在背側照明122下記錄特別是開孔的目標標記33。該相對的平行定位使得能夠對輻射源11、對位單元12以及用於輻射圖案之「即時（On the Fly）」定向的目標標記偵測進行調整，具體方式為，可在控制單元13中以計算的方式對期望的輻射圖案的定向進行校正，並且透過直接控制輻射源11沿被線狀掃描的加工射束L之掃描線進行匹配。
其中，加工鼓2與輻射源11之逐行射入的加工圖案高度同步地旋轉（類似於與板狀的直接曝光系統中，如伊利諾伊州Orbotech公司的「Paragon」、「Xpress」或「Nuvogo」產品系列中之工作台進給的同步）。在該示例中，在加工鼓2之底側上對目標標記33進行偵測，並將目標標記33之檢測到的資料用於超過「180°後」進行的輻射。為對位目標標記33以進行輻射加工，必須在180°的旋轉運動前對連續基材3上的至少兩對目標標記33（即四個標靶）進行檢測，以便在連續基材3之相關區域內精確實施二維的輻射加工。為此，在與軸向平面A平行的對位平面R（僅在圖5及6中標出）內佈置有多個攝影機121，其同時對穿過對位平面R的目標標記33進行偵測。
沿連續基材3之運輸方向的整個加工長度皆無限制，亦即，包括一完整的印刷電路板面板38（僅在圖9中標出）之加工作業可由連續基材3之任意多個由目標標記33定義的區域構成。印刷電路板面板38係指技術上最佳化的多印刷電路板配置，特別是就某個具體印刷電路板系列（生產批次）在器件裝配、技術上所需的邊緣、焊接及分離製程等方面的總製造成本而言，該印刷電路板面板實現為集中式的印刷電路板佈局。
除目標標記33所預設的表面外，同樣額可透過對之前獲得的幾何對位資料進行外推來實施輻射。但同樣可逐段地對印刷電路板面板38（僅在圖9中標出）內的其他目標標記33進行記錄，並將其用於對加工射束L進行冗餘的且精度有所提高的位置分配，下文還將針對圖9更詳細地闡述此點。
圖3示出該裝置的另一有利技術方案。其中圖3的子圖式a）示出大體與圖2所示裝置相同的在空間上採用緊湊設計的結構，區別在於，可獨立地在y向上位移的滑塊25載有加工鼓2以及相應的驅動器22、壓力輥子21、轉向捲筒42，以及分別一用於對位單元12及輻射源11之被線狀掃描的加工射束L之調整構件23及24。
為對攝影機121（僅在圖5及6中標出）及加工射束L進行裝置校準（與服務或維護期間的校準無關），加工鼓2可平行地朝解卷捲筒41及捲繞捲筒44方向位移。調整構件23與24機械耦合（形式為計量量錶的所謂JIGs），其隨著加工鼓2的位移同時到達被掃描的加工射束L下方或攝影機121上方。藉由調整構件23及24之該計量量錶，（在「掃描」時）對加工射束L以及（在進行用於定位及攝影的對位時）對攝影機121實施獨立的計量補償。
圖3的子圖式b）示出滑塊25位移的結果，其中滑塊25如此地位移，使得加工鼓2自被掃描的加工射束L之平面移出一定的距離，從而使得用於攝影機121之調整構件23及用於加工射束L之調整構件24到達加工鼓2上之相對的撞擊點的先前位置。為示出位移路徑，滑塊25以及加工鼓2、壓力輥子21及調整構件23及24之原有位置用細虛線繪示。在加工鼓2之（在加工間隔中）伸出的位置上，根據調整構件23及24來對加工射束L及對位單元12進行調整，並且對其設定進行檢查。此外，可在該位置上例如針對維護需要而簡單地更換加工鼓2。
用可位移滑塊25可實施以下功能： 1）如上文針對圖3的子圖式a）所描述的那樣，對用於對位目標標記33（僅在圖5、6、及8中標出）之攝影機121進行校準， 2）對用於輻射製程之輻射源11及對位單元12進行對焦，以與連續基材3的不同材料厚度相匹配，在圖4的子圖式a）中詳示出針對較小基材厚度的情形，在子圖式b）中詳示出針對較大基材厚度的情形，以及 3）如圖5及6詳細描述的那樣，對加工射束L之藉由加工鼓2之邊緣區域26上的校準標記271及272橫向於連續基材3的運輸方向（x向）的幾何射束偏轉進行校準。
在本發明之圖4所示實施方案中，為實施上述第2）點中的對焦匹配，加工鼓2之機械旋轉軸D在該裝置的默認設定中（子圖式a））剛好設在被掃描加工射束L所形成的軸向平面A內（僅在圖5及6中標出），以便輻射源11及對位單元12所組成的系統剛好對焦至連續基材3之最小待加工厚度，從而在使用較厚材料的情況下，透過加工鼓2之（數毫米的）y向位移，鼓頂側上的加工射束L的對焦線間的間距以焦點變化Δz1 的程度增大，且鼓頂側上的對位單元12之攝影機121（僅在圖5及6中標出）的焦點的間距可以焦點變化-Δz2 的程度與其相匹配。透過該措施實現簡單的對焦匹配，特別是與厚度最大為數個100 μm，較佳20 μm至200 μm，尤佳30 μm之120 μm之連續基材3相匹配，而加工射束L相對於加工鼓2之周面的垂直定向不會產生不可接受的較大偏差。隨著加工射束L之焦點變化Δz1 ，有利地，用於對位目標標記33之對位單元12的攝影機121的焦點位置亦同時改變（僅在圖5中標出）。在對位單元12的攝影機121的光學軸所形成的對位平面R與軸向平面A平行且如此地定向，使得隨著旋轉軸D的位移，在該示例中用於開孔的目標標記33的背側照明122的氣隙34以相同程度縮小的情況下，上述改變以相同的趨勢實施，但相對於連續基材3之背側照明122的方向不同（焦點變化-Δz2 ）。加工鼓2之旋轉軸D的相同的位移亦可在圖4-6的實施方案中應用於入射光照明123（未在圖5及6中標出）下的對焦。
為闡述被掃描的加工射束L及對位單元12之攝影機121的動態校準，請參閱圖5。動態校準可在射束加工之曝光製程期間實施，或獨立地實施。
該裝置設計為連續基材3之520 mm的最大幅面寬度，該幅面寬度在印刷電路板行業中，特別是對撓性的印刷開關電路（Flex PCB - Flexible Printed Circuit Boards）而言為典型的。而加工鼓2寬度更大，且在該二外邊緣區域26的周邊上載有嵌入表面的鋼帶27，該鋼帶具有原始校準標記271及光色塗層。原始校準標記271可在正常的裝置操作期間被對位單元12之較佳兩個可動的攝影機121（在攝影機座標系中）偵測到，並且在控制單元13中根據相應的資料處理以及在加工鼓2旋轉至少180°後，藉由被掃描的加工射束L形成曝光，以（在輻射源座標系中）透過原始校準標記271產生暫時的二次校準標記272。透過鋼帶27之塗層的光色效應，產生二次校準標記272之暫時曝光影像，使得當加工鼓2進一步旋轉至對位單元12之位置上時，在理想情形下，可有兩個相疊的標記以如上所述地被同一攝影機121記錄的方式被偵測到。校準標記271及272較佳設計為由點-環或（不同直徑的）環-環組成的組合，使得計算出的該二中心點273及274之偏差表明對位單元12（攝影機121）及輻射源11（在此：雷射器14）之被線狀掃描的加工射束L之當前幾何偏移。
可以該方式簡單地透過在當前進行的自對位至加工的加工工藝內計算出經校正的資料來排除藉由加工射束L進行加工時在圖5中用作輻射源11之雷射器14（特別是雷射器14之未單獨標出的掃描器）的可能的定位錯誤。
此外，輻射源11之掃描區域的寬度大於整個加工鼓2，使得兩個側向佈置的，即佈置在加工鼓2之邊緣區域26外部的光偵測器28可對當前可用的輻射能進行測量。該測量用於調節或校準用作輻射源11之雷射器14的功率。
圖5在加工鼓2之邊緣區域26內分別示出一具有光敏塗層，例如光色塗層之鋼帶27，在該塗層中透過用雷射器14之加工射束L進行曝光來產生暫時的二次校準標記272，該等校準標記在全景視圖中有規律地繪示為黑圓。在放大的局部細節圖中僅作為亮環標出的原始校準標記271（例如透過機械、化學或光學工藝或者其組合）嵌在鋼帶27本身中。通過曝光圓周（或另一中心對稱的幾何圖形）來產生二次校準標記272，該曝光首先在鋼帶27之光色塗層中產生一隱藏影像。
在應用校準標記271及272的情況下，例如可藉由攝影機121偵測到較小的亮環作為預設的原始校準標記271，而由於被曝光的二次校準標記272之變色可看見較大的環，其例如作為前述對二次校準標記272實施的圓環曝光之暫時可見的黑環而可見。如此地暫時可見的二次校準標記272在數分鐘後自行消失，使得相同的位置可重新用於曝光隱藏的環形圖案。為偵測原始及二次校準標記271及272，在攝影機121中含有攝影機照明，儘管該攝影機照明始終固有地存在於攝影機121中，但在圖5及6中未標出，因為在該處僅示出用於開孔的目標標記33（未標出）之背側照明122下的攝影機定位，毋須為此設置入射光照明123。但在實踐中，正如圖8之等同於入射光對位的視圖所示那樣，存在入射光照明123來應用加工鼓2之邊緣區域26對加工射束L進行校準。
在圖5之放大的細節圖的示例中，環形輻射圖案之曝光與對應攝影機121之間的偏差Δx、Δy極大。校準的目標在於，僅允許出現數微米，較佳≤20 μm，尤佳≤10 μm之偏差。
圖5之實施方案的特別之處在於，對位單元12之攝影機121至少在x向上可動以實施動態校準（但不限於此）。為進行校準，攝影機移至加工鼓2之邊緣區域26上，以便在該處記錄校準標記271及272之計量上無變形的影像。此外，用於測量輻射源11之在邊緣區域26內（及以外）出現的輻射能的光偵測器28如此地平行於加工鼓2之旋轉軸D佈置，使得該等光偵測器緊鄰加工鼓2地沿加工射束L之入射方向定向，從而測定出射入加工鼓2的強度的大小。
但加工鼓2之具有光敏塗層的邊緣區域26同樣可實現一可永久性實施的替代校準法。在此情形下，不將原始校準標記271永久性地嵌入，替代地，藉由雷射器14在未透過對位單元12預設的情況下產生曝光的原始校準標記271（在輻射源座標系中產生）。在加工鼓2旋轉至對位單元12後，在攝影機座標系中偵測到該預設的原始校準標記271，並且對曝光計算出的二次校準標記272之位置進行預設。在透過加工射束L將暫時的二次校準標記272曝光至邊緣區域26的至少一個上後，透過對位單元12之攝影機121記錄在理想情況下相疊地曝光的校準標記271及272。隨後，又可將測得的校準標記271與272的差用於修正輻射圖案在連續基材3上的位置。
圖6示出圖5所示用於射束加工裝置1連同處於其間的加工鼓2之動態校準的有所變化的實施方案。其中，加工鼓2之結構相對圖5沒有變化。但在該實施方案中，連續基材3不僅在前進的基材幅面31的邊緣上配設有目標標記33，而且在其中心或任意中間位置上配設有目標標記，以便如在矩形電路薄膜中那樣同樣偵測到印刷電路板面板38（僅在圖9中示出）之中心的幾何變形，在該示例中，用對位單元12之三個攝影機121對1-2-1配置的目標標記33進行記錄以實現該印刷電路板面板之定向。但其中，亦可使用三個以上的攝影機121。此外，用該佈置方案的攝影機121亦可偵測到2-4-2及2-2-2的目標標記配置。此外，該二外攝影機121在固定的定位中亦可對加工鼓2之邊緣區域26內的鋼帶27上的原始及二次校準標記271及272進行記錄，以便在加工操作進行中在攝影機未移動的情況下對透過對位單元12之對位與透過雷射器14之加工（例如曝光）之間的正確定向進行檢查，並且視情況重新建立正確的定向。此外，在圖5所示設計方案中，藉由光偵測器28如此地在加工鼓2之端側上偵測雷射器14之強度或功率，使得為測量雷射器14之在邊緣區域26內（及以外）出現的輻射能，各有一光偵測器28平行於加工鼓2之旋轉軸D定向且各具一用於輻射偏轉的上游轉向鏡281。
圖7示意性地示出本發明之另一實施方案，其中圖2中之前進及返回的基材幅面31及32的低負荷及低變形的導引的設計僅針對印刷的目標標記33之入射光對位有所變化。此外，儘管未明確提及或標出，仍可在其餘所有在此所描述的具有背側照明122的示例中採用入射光對位作為印刷或以其他方式施加在頂側的目標標記33之替代或補充。
在圖7所示實施方案中，加工鼓2又作為獨立的單元可更換且可位移，並且為此具有兩個固定在滑塊25上的轉向捲筒42以及針對圖3所描述的用於輻射源11及對位單元12的調整構件23及24。在該實施方案中，由圖8之透視圖可明顯地看出，加工射束L與對位單元12剛好沿直徑對置地沿加工鼓2之軸向平面A佈置。如針對圖3及圖4所描述的那樣，滑塊25的其餘功能皆保持不變。
此外，捲繞與解卷捲筒41及44如此地設計，使其可相互獨立地在任意旋轉方向上應用，從而在操作端自解卷捲筒41自由選擇連續基材3之輻射側，以及在捲繞在捲繞捲筒44上時作為內側或外側的加工側的位置。該方案在圖7中用連續基材3在解卷捲筒41上及捲繞捲筒44上的前進的基材幅面31及返回的基材幅面32的實線及虛線示出。
此外，在圖7中，加工鼓2上不設置壓力輥子21。在此所示實施細節中有兩個獨立的原因。一方面，加工鼓2之外圍可設有連續基材3之極大的接觸區域36，使得該接觸區域36自開端35至結尾37跨越加工鼓2之在此約(3/2) π的弧線，另一方面，可對連續基材3實施附加的真空吸取，為此，真空單元9連接加工鼓2之多孔的或配設有通道的真空結構29。該二不僅可交替使用，還可一起使用的情形用於防止連續基材3在受驅動的加工鼓2上的非期望滑動。
圖8示出已針對圖7所提及的用於射束加工之平面的合併，以便在加工鼓2之共用軸向平面A內進行圖案施加及對位目標標記33。其前提在於嵌入連續基材3之表面且可在入射光照明123下順利地偵測到的目標標記33。圖8中程式化地示出的入射光照明123通常被整合至攝影機121中並且在外部不可見。與圖5所描述方法相同的方法應用於相對對位單元12動態校準輻射源11（或雷射器14）。亦可用固定安裝的攝影機121替代可動攝影機121，該等固定安裝的攝影機與連續基材3之目標標記33及加工鼓2之校準標記271及272的位置預設相匹配地佈置。
當校準對位單元12及加工射束L之座標系時，針對圖8之實施方案，假設透過藉由加工射束L曝光加工鼓2之光色塗層邊緣區域26中的至少一個來暫時地產生原始校準標記271以及二次校準標記272。在此情形下，原始校準標記271之永久性嵌入被在未（在輻射源座標系中）進行位置預設的情況下藉由輻射源11曝光的原始校準標記271所替代。在加工鼓2旋轉180°後，在對位單元12之攝影機座標系中偵測到如此地預設的例如作為較小的黑圈（如圖8之細節圖所示）或作為點、正方形、等邊三角形或其他點對稱的圖形之原始校準標記271，並且對用於曝光計算出的二次校準標記272之位置進行預設。在透過加工射束L將形狀及/或大小不同於原始校準標記271的二次校準標記272曝光至至少一邊緣區域26上後，透過對位單元12之攝影機121記錄在理想情況下相疊地曝光的校準標記271及272。隨後，又可將測得的校準標記271與272的差用於修正輻射圖案在連續基材3上的位置。
圖9示出嵌入連續基材3之輻射圖案的開關電路資料與連續基材3之可能的變形，特別是針對不同印刷電路板面板38（連續基材3上的混合面板）的有所改進的匹配。其中，多個獨立的開關電路或印刷電路板面板38被無變形地曝光。儘管連續基材3具有大量的目標標記33，但該等目標標記33並非某些開關電路或印刷電路板面板38之邊緣位置的組成部分，而是圖9程式化地示出的由不同的印刷電路板面板38形成之混合面板的所有印刷電路板面板38皆集中在CAM資料（英文：Computer-Aided Manufacturing Data，計算機輔助製造資料）的鏈接集中。亦即，大量的目標標記33並非用來使得各開關電路或印刷電路板面板38與特定位置對應之措施，而是該等目標標記與混合面板之鏈接的CAM資料集的緊鄰的條形區域固定關聯。因此，目標標記33可對應於連續基材3之在對位單元12與被掃描的加工射束L之位置間的定義的較窄區段「區域1」至「區域9」。
撓性連續基材3之幾何變形通常具有緩慢且連續變化的特性，使得在其被足夠精確地偵測到的情況下，可在曝光開關電路或印刷電路板面板38時，以校正的方式計算出該等幾何變形。
為此，考慮到需要在區段「區域1」中曝光的用於期望的印刷電路板面板38之輻射圖案不僅基於區段「區域1」中所對位的目標標記33來計算，而且還可在考慮到區段「區域2」至區段「區域n」之目標標記33的情況下得到改進，其中「區域n」在所示示例中可為區段「區域7」。為消除變形的目標標記位置而具有的相關區段的具體數目不僅取決於輻射圖案的複雜度，還主要取決於與目標標記33相關聯的區段的大小以及覆有印刷電路板面板38之區段的數目。但較小數目的計算出的區段，例如「區域1」至「區域5」亦可透過求得偵測到的目標標記33之位置偏差的平均值來大幅提高精度。如此便能同時改進多個相鄰的印刷電路板面板38的圖案施加的局部總精度，因為自一區段朝下一區段之過渡更加「柔和」，從而防止在修正輻射圖案時產生躍變點。
圖10示出本發明之具有基於位移變化的調節迴路473之另一實施方案，該位移變化被作為壓力控制的氣缸46之連桿的增量長度變化而測量。如針對圖7所述，連續基材3可以任意方式自解卷捲筒41經由轉向捲筒42被接收，隨後，藉由幅面邊緣調節器6在橫向上定向，並且在被送往安裝在可動滑塊25上之加工鼓2前經過清潔單元5，以及在其他轉向捲筒42之間透過「凍結」的上下跳動捲筒43以定義的方式張緊。連續基材3在滑塊25上被如此地透過轉向捲筒42導引，使得連續基材3與加工鼓2自接觸區域36之開端35至結尾37成約240°之角。如此便能如圖7所示地不設置壓力輥子21。儘管在此未示出，在真空單元9如圖7所示地連接加工鼓2的情況下，仍可在本發明之該實施方案中為連續基材3之附加的真空吸取提供一配設有真空結構29的加工鼓2。
在加工鼓2之軸向平面內，接觸區域36之開端35前約10°處，對位單元12如此地配置至前進的基材幅面31，從而基於射入基材幅面31與加工鼓2之間的間隙34的背側照明122實現開孔的目標標記33（僅在圖5、6、8及9中標出）之對位。由於接觸區域36延伸，在該示例中不設置壓力輥子21，且針對加工射束L所選擇的軸向平面A（僅在圖5、6及8中標出）被配置在接觸區域36之結尾37前不遠處。
圖11示出本發明之相對於圖10有所變化的實施方案，其中正如在圖10中那樣，在解卷捲筒41及捲繞捲筒44之驅動器7（僅在圖12中標出）的相應調節迴路473中應用壓力控制的氣缸46之連桿上的位移變化。連續基材3與加工鼓2之間的接觸區域36藉由兩個轉向捲筒42延伸至約225°的角度範圍。不同於圖10，加工射束L所形成的軸向平面A與對位單元12之對位平面R（以類似於圖5及6之方式）相互平行地定向，其中為進行對位，在基材幅面31與加工鼓2之間的間隙34中又設有背側照明122。
作為特別之處，程式化地示出的滑塊25（用雙點劃線包圍）在對位單元12與加工射束L之間的加工鼓2上具有壓力輥子21，其同時與清潔捲筒51接觸。如此便能在臨近射束加工時對連續基材3之表面進行再次或首次清潔。如此便能可選地不在幅面邊緣調節器6與上下跳動捲筒43之間設置清潔單元5，因此，該清潔單元僅用虛線標出。
此外，存在於圖11中之壓力輥子21亦可配設有高解析度的編碼器211，其可用來（根據連續基材3之不同厚度）偵測出連續基材3之材料表面實際在對位單元12與加工射束L之間所走過的長度。此點需要在以下情形下實施：需要實施一獨立於目標標記33（僅在圖5、6、8及9中示出）的正確縮放比例測量，以便例如根據兩個曝光圖案之間的任意加工間隙來確保精確定義的圖案連續或圖案重複。
縮放比例測量亦可透過一或多個獨立的（各具一高解析度的編碼器211的）測量輪或者透過測量材料厚度（藉由加工鼓2上的高度測量並且透過直徑的變化換算所運輸的材料長度）來實施。為測量材料厚度，在此情形下，附加地應用一測距感測器或高度感測器（例如德國Micro-Epsilon公司的「optoNCDT 1320」系列的雷射三角測量感測器）。
圖12示出本發明在機器殼體8中的另一設計，其中圖2所示實施方案鏡像地佈置。此外，示出驅動器7、作為黑盒的支撐元件81及操作板82。
本發明之在閉合的機器殼體8中的該實施方案示出與類似的卷對卷加工機（例如開篇提到的US 2012/0241419 A1、JP 2015-188915 A等）相比小得多的安放面（占地面積），該機器殼體僅為看出圖2至圖7示意性地示出的本發明組件的內部佈置方案而繪示為打開的。
該機器殼體8中的大幅空間節省的原因在於捲繞與解卷捲筒41及44相疊佈置。藉此，不僅能在機器殼體8的同一側上更換連續基材3之材料捲筒，還能近似平行地在緊湊的基材導引單元4中組織前進及返回的基材幅面31、32之導引。此外，本發明之懸掛式上下跳動捲筒43亦有助於空間節省，因為相對於傳統的佔用空間的線性軸運動而言，上下跳動捲筒的預期功能僅需無限小的偏轉來觸發對解卷及捲繞捲筒41及44之驅動器7的調節。在此所示方案中，槓桿裝置45及調節器單元47如圖1中那樣基於增量式角度感測器471繪示。
但亦可替代地使用前述示例中所描述的所有用於擾動變數偵測之測量單元。在此可為配設有雷射掃描器之雷射器14（僅在圖5、6及8中標出）的輻射源11佈置在相對對位單元12的徑向相對位置上，使得連續基材3之接觸區域36與加工鼓2在加工鼓2之側面上延伸超過180°。附加的壓力輥子21可用於無滑動且低變形地導引連續基材3，其中壓力輥子21可選地具有高解析度的編碼器211，如針對圖11所描述的那樣，該編碼器可用來精確測定連續基材3之實際用加工鼓2所運輸的基材表面長度。
藉由本發明之裝置，除顯著改進對加工鼓2之區域內的連續基材3的省力導引外，亦即，除圍繞加工鼓2送入及送出連續基材3時，因上下跳動捲筒43之軸線的較小「遊隙」可忽略不計而在基材幅面31、32不發生滑動、力波動及變形的情況下對張緊的基材幅面31、32進行的省力導引外，還可大幅節省整個裝置的空間需求。
1:射束加工裝置 11:（線狀）輻射源 12:對位單元 121:攝影機 122:背側照明 123:入射光照明 13:控制單元 14:雷射器 2:加工鼓 21:壓力輥子 211:高解析度的編碼器 22:（加工鼓2的）驅動器 23:（用於對位單元12、加工射束L的）調整構件 24:（用於對位單元12、加工射束L的）調整構件 25:滑塊 26:邊緣區域 27:（具有光色塗層的）鋼帶 271:（原始）校準標記 272:（二次，暫時）校準標記 273:（原始校準標記271的）中心點 274:（二次校準標記272的）中心點 28:光偵測器 281:轉向鏡 29:（加工鼓2的）真空結構 3:連續基材 31:（連續基材3的）（前進的）基材幅面 32:（連續基材3的）（返回的）基材幅面 33:目標標記 34:氣隙 35:接觸區域36的開端 36:（加工鼓2與連續基材3的）接觸區域 37:接觸區域36的結尾 38:開關電路/印刷電路板面板 4:基材導引單元 41:解卷捲筒 42:轉向捲筒 43:上下跳動捲筒 44:捲繞捲筒 45:槓桿裝置 451:偏轉軸 452:桿臂 46:（壓力控制的）氣缸 47:調節器單元 471:（增量式）角度感測器 472:旋轉速度調節器 473:調節迴路 474:應變片 475:增量式位移感測器 476:掃描線感測器 5:清潔單元 51:（與壓力輥子21耦合的）清潔捲筒 6:幅面邊緣調節器 7:驅動器 8:機器殼體 81:支撐元件 82:操作板 9:真空單元 A:（加工鼓2的）軸向平面 R:對位平面 D:（加工鼓2的）旋轉軸 L:（被線狀掃描的）加工射束 x:x方向 y:y方向 z:z方向 Δx，Δy:（校準標記271，272的）偏差 Δz1 ，-Δz2 :（加工射束L；對位單元12的）焦點變化
下面結合實施例詳細闡述本發明。圖中： [圖1]本發明之用於對撓性連續基材實施卷對卷加工的裝置的示意圖，該裝置透過藉由壓力控制的氣缸保持平衡的上下跳動捲筒確保對連續基材的基材幅面的恆定的力作用； [圖2]本發明之用於藉由基材幅面導引實施卷對卷加工的裝置的一個有利實施方案，在該實施方案中，解卷及捲繞捲筒佈置在相同的機器側上並透過測量保持上下跳動捲筒之桿臂的撓度而被調節； [圖3]本發明之裝置的另一較佳實施方案，該裝置具有調節器，其基於載有上下跳動捲筒之槓桿裝置的光學測得的角度變化對解卷及捲繞捲筒進行調節，以及具有可在滑塊上縱向地朝基材幅面運動方向位移的加工鼓，該實施方案在a）加工製程中以及b）用於調整對位單元及加工射束或者用於簡單更換加工鼓之加工間隔中示出； [圖4]本發明之圖2或圖3所示裝置的另一較佳變型，其具有簡單的對焦方案，該對焦方案基於可縱向地朝基材幅面運動方向位移的加工鼓，該變型在子圖式a）中示出對最小對焦距離之設定，以及在b）中示出對有所增大的對焦距離之設定； [圖5]圖2或圖3所示裝置中之射束加工裝置及加工鼓的有利實施方案，其中為在連續基材上光學對位目標標記，以及為在實施加工過程時對光學射束加工進行校準，在加工鼓之邊緣區域內設有兩個可動的攝影機，且在加工鼓旁佈置有用於進行輻射測量的光偵測器； [圖6]射束加工裝置及加工鼓之相對於圖5有所變化的實施方案，其中為在連續基材上光學對位目標標記，以及為在實施加工時對光學射束加工進行校準，設有三個固定的攝影機，用於在連續基材及加工鼓上進行標記掃描，以及為進行輻射測量，輻射源之光分量透過轉向鏡對準加工鼓旁的光偵測器； [圖7]本發明之裝置之一實施方案的視圖，其中設有用於對位單元之入射光照明，並且可（視基材幅面之具體塗層/表面加工）針對基材幅面支承在加工鼓上的不同側對解卷及捲繞捲筒之移動方向進行任意切換，且該實施方案具有測量單元之另一有利實施方案，該測量單元用於對解卷及捲繞捲筒之速度調節進行擾動變數偵測； [圖8]圖7所示裝置中之射束加工裝置及加工鼓的有利實施方案，其中為在連續基材上光學對位目標標記，以及為在實施加工過程時對光學射束加工進行校準，針對加工鼓之邊緣區域設有兩個可動的攝影機，且在加工鼓旁佈置有用於進行輻射測量的光偵測器； [圖9]本發明之另一有利實施方案，其中對位單元依次對具有至少四個目標標記之連續基材的各區段進行掃描，並且在控制單元中基於相應區域的偵測到的目標標記位置以及其他區段之目標標記的平均值來使得輻射圖案與目標標記相關聯， [圖10]本發明之裝置的另一有利實施方案，其中針對對位單元設有連續基材之背側照明，且針對用於解卷及捲繞調節在壓力控制的氣缸上設有位移測量系統， [圖11]本發明之相對於圖10有所變化的有利實施方案，其中在對位單元與加工射束之間佈置有壓力輥子，其配設有高解析度編碼器並與清潔捲筒相互聯繫， [圖12]本發明之裝置在部分打開的殼體內的有利實施方案的透視圖。
1:射束加工裝置
11:(線狀)輻射源
12:對位單元
122:背側照明
123:入射光照明
13:控制單元
2:加工鼓
22:(加工鼓2的)驅動器
3:連續基材
34:氣隙
35:接觸區域36的開端
36:(加工鼓2與連續基材3的)接觸區域
37:接觸區域36的結尾
4:基材導引單元
41:解卷捲筒
42:轉向捲筒
43:上下跳動捲筒
44:捲繞捲筒
45:槓桿裝置
451:偏轉軸
452:桿臂
46:(壓力控制的)氣缸
47:調節器單元
471:(增量式)角度感測器
472:旋轉速度調節器
473:調節迴路
D:(加工鼓2的)旋轉軸
L:(被線狀掃描的)加工射束
x:x方向
y:y方向
z:z方向

Claims (22)

  1. 一種藉由輻射將圖案施加在捲繞的連續基材（3）上之裝置，在該裝置中，該連續基材（3）被可卷地自解卷捲筒（41）經由加工鼓（2）導引至捲繞捲筒（44），其中用於光學記錄目標標記（33）之對位單元（12）及用於射入輻射圖案之輻射源（11）在兩個不同的方向上對準該加工鼓（2），且設有用於控制輻射圖案與連續基材（3）間之定向以及用於該輻射圖案之位置區分的控制單元（13），其中在該控制單元（13）中設有用於將該輻射圖案與該連續基材（3）之由該對位單元（12）基於該等目標標記（33）測得的位置偏差電子匹配的構件，其特徵在於， 在該加工鼓（2）與解卷捲筒（41）之間以及加工鼓（2）與捲繞捲筒（44）之間分別設有一上下跳動捲筒（43），用於沿該加工鼓（2）之至少一半周長的定義接觸區域（36）張緊地導引該連續基材（3），以便藉由該加工鼓（2）之驅動器（22）將輸送運動自該加工鼓（2）經由該定義的接觸區域（36）無滑動地傳遞至該連續基材（3）， 該等上下跳動捲筒（43）適於以反向於該接觸區域（36）的恆定的力作用在該加工鼓（2）上對該連續基材（3）的前進的及返回的基材幅面（31；32）進行張緊的導引，其中設有穩定裝置（45，46），用於在定義的反作用力與作用於該上下跳動捲筒（43）之該恆定的力作用之間設定平衡並且與用於記錄該相應的上下跳動捲筒（43）之偏轉的變化的測量單元（471；474；475；476）相互聯繫，以及 該解卷捲筒（41）及該捲繞捲筒（44）具有可調節的驅動器（7），該驅動器之旋轉速度基於該測量單元（471；474；475；476）偵測到的該上下跳動捲筒（43）上的力平衡的擾動而受到調節。
  2. 如請求項1之裝置，其中，該穩定裝置具有槓桿裝置（45），該用於實施偏轉運動的上下跳動捲筒（43）鉸接在該槓桿裝置上，且該槓桿裝置含有鉸接在該槓桿裝置（45）上的氣動或液壓的壓力控制氣缸（46），以保持該定義的反作用力與作用於該上下跳動捲筒（43）之該恆定的力作用之間的平衡，其中該槓桿裝置（45）能夠使得該上下跳動捲筒（43）沿圓弧偏轉。
  3. 如請求項2之裝置，其中，用於記錄該上下跳動捲筒（43）之偏轉的變化的該測量單元構建為用於測量該槓桿裝置（45）之偏轉軸（451）中的角度變化的增量式角度感測器（471）。
  4. 如請求項2之裝置，其中，該測量單元構建為用於測量該壓力控制的氣缸（46）之連桿的線性長度變化的增量式位移感測器（475）。
  5. 如請求項2之裝置，其中，用於記錄該上下跳動捲筒（43）之偏轉的變化的該測量單元如此地構建為光學角度感測器，使得該槓桿裝置（45）之角度變化可藉由透過該槓桿裝置（45）之桿臂（452）上的轉向鏡對準掃描線感測器（476）之光束在該掃描線感測器（476）上被作為該光束之位置變化而偵測到。
  6. 如請求項2之裝置，其中，該測量單元構建為用於測量該槓桿裝置（45）之桿臂（452）上的撓度的應變片（474）。
  7. 如請求項1至5中任一項之裝置，其中，該穩定裝置（45，46）耦合在調節器單元（47）上，該調節器單元具有處於該測量單元（471；474；475；476）與該解卷捲筒（41）或該捲繞捲筒（44）之旋轉速度調節器（472）之間的調節迴路（473）。
  8. 如請求項1至6中任一項之裝置，其中，在基材導引單元（4）中，在該等上下跳動捲筒（43）旁邊還設有轉向捲筒（42），該等轉向捲筒適於任意地改變該解卷捲筒（41）或該捲繞捲筒（44）之解卷或捲繞方向。
  9. 如請求項1至6中任一項之裝置，其中，在基材導引單元（4）中，在該等上下跳動捲筒（43）旁邊還設有轉向捲筒（42），該等轉向捲筒如此地被設為用於導引該連續基材（3），使得該朝該加工鼓（2）前進的基材幅面（31）及該返回的基材幅面（32）被背離及朝向空間上相疊佈置的解卷及捲繞捲筒（41，44）導引。
  10. 如請求項1至9中任一項之裝置，其中，在射束加工裝置（1）中佈置有具有線狀加工射束（L）之該輻射源（11）及具有平行於該加工鼓（2）之旋轉軸（D）的條形掃描區域的該對位單元（12），且該輻射源及該對位單元在不同的軸向平面內分別對準該加工鼓（2）之一母線。
  11. 如請求項1至9中任一項之裝置，其中，在射束加工裝置（1）中佈置有具有線狀加工射束（L）之該輻射源（11）及具有平行於該加工鼓（2）之旋轉軸（D）的條形掃描區域的該對位單元（12），且該輻射源及該對位單元在同一軸向平面（A）內對準該加工鼓（2）之沿直徑對置的一側。
  12. 如請求項1至9中任一項之裝置，其中，在射束加工裝置（1）中，該輻射源（11）具有平行於旋轉軸（D）之線狀加工射束（L）且處於該加工鼓（2）之軸向平面（A）內，具有條形掃描區域的該對位單元（12）在平行於該軸向平面（A）的對位平面（R）內對準該加工鼓（2）之相對側，其中該對位平面（R）反向於該前進的基材幅面（31）以一定距離佈置在上游，從而產生用於在該連續基材（3）與該加工鼓（2）之接觸區域（36）的開端（35）前供背側照明射入（122）的氣隙（34）。
  13. 如請求項10至12中任一項之裝置，其中，該加工鼓（2）如此地安裝在可動滑塊（25）上，使得該輻射源（11）之加工射束（L）及該對位單元（12）之條形掃描區域可透過該滑塊（25）之運動切向地位移至該加工鼓（2）之另一更遠的母線，從而對該加工射束（L）及該對位單元（12）相對處於該加工鼓（2）上的連續基材（3）的對焦進行設定。
  14. 如請求項13之裝置，其中，該加工鼓（2）可藉由該滑塊（25）如此地位移，使得該加工鼓（2）可自該輻射源（11）之軸向平面（A）及該對位單元（12）之對位平面（R）移出，以便將附加地安裝在該滑塊（25）上的調整構件（23；24）送入替代該加工鼓（2）之在該對位平面（R）及該軸向平面（A）內的母線的位置。
  15. 如請求項1至14中任一項之裝置，其中，該加工鼓（2）在該二邊緣區域（26）內皆具原始校準標記（271）及二次校準標記（272），其中至少該等二次校準標記（272）可透過該加工射束（L）暫時地產生，且該等二次校準標記適於校準對位單元（12）與輻射源（11）之座標系間的該空間關係。
  16. 如請求項15之裝置，其中，該加工鼓（2）之邊緣區域（26）配設有對該加工射束（L）之匹配的波長範圍敏感的光色塗層，以產生該等原始校準標記（271）及該等二次校準標記（272）。
  17. 如請求項15之裝置，其中，該加工鼓（2）在該等邊緣區域（26）內施加有用於嵌入該等永久性嵌入的原始校準標記（271）的鋼帶（27），其中該鋼帶（27）具有對該加工射束（L）之匹配的波長範圍敏感的光色塗層，以產生該等二次校準標記（272）。
  18. 如請求項11至17中任一項之裝置，其中， 該輻射源（11）構建為線狀掃描的雷射器（14），且該加工射束（L）可在該加工鼓（2）之邊緣區域（26）以外被掃描到， 該對位單元（12）具有至少兩個用於在該加工鼓（2）之邊緣區域（26）內記錄該連續基材（3）之目標標記（33）以及原始及二次校準標記（271；272）的攝影機（121），以及 至少一光偵測器（28）沿軸向佈置在該加工鼓（2）旁邊，以便重複地對該加工射束（L）進行強度測量。
  19. 如請求項18之裝置，其中，每個光偵測器（28）皆平行於旋轉軸（D）地朝該加工鼓（2）方向定向，且各有一用於反射該加工射束（L）之在該加工鼓（2）旁邊徑向地射入的光的轉向鏡（281）如此地定位在加工鼓（2）與光偵測器（28）之間，以便將該加工射束（L）之徑向射入的光朝該相應的光偵測器（28）方向轉向。
  20. 如請求項11至19中任一項之裝置，其中，在該加工鼓（2）上安裝有用於壓緊該連續基材（3）之壓力輥子（21）。
  21. 如請求項11至19中任一項之裝置，其中，在該加工鼓（2）上，壓力輥子（21）安裝在該加工射束（L）之軸向平面（A）前的區域內，其中該壓力輥子（21）同時與清潔捲筒（51）相接觸，以在該射束加工前清潔該連續基材（3）。
  22. 如請求項11至19中任一項之裝置，其中，在該加工鼓（2）上安裝有壓力輥子（21），其中該壓力輥子（21）同時配設有一高解析度的編碼器（211），以對該連續基材（3）之基材表面實際在對位單元（12）與加工射束（L）之間所運輸的長度進行測量。
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