TWI440566B - 網版印刷 - Google Patents

Description

網版印刷

本發明是有關於網版印刷。更明確而言，本發明是有關於具有新型式之網板之網版印刷，其允許利用較大量之油墨之印刷及/或高解析度網版印刷，並允許100μm寬度以下之線之印刷。

網版印刷係為一種印刷技術，其一般使用由編織網所構成之網板，用以支持油墨阻塞印刷模板。所裝設的印刷模板形成此網之開放區域，其將作為銳緣影像之油墨轉印至基板之上。一滾輪或橡皮滾子係利用油墨阻塞印刷模板而移動橫越過網板，藉以迫使或抽出油墨經過開放區域中之編織網之纖維。今日，圖形網版印刷係廣泛被使用以創造許多大量或大批的產生圖形，例如海報或展示架。全彩印刷可藉由以CMYK(藍綠色、紫紅色、黃色與黑色(’key’))之印刷而被創造。網版印刷因為其在多種型式之媒體的列印上具有低成本與能力，所以其勝過例如熱昇華(dye sublimation)或噴墨印刷之其他製程而常常是較佳的。

網版印刷之一項顯著特徵，係為可將比其他印刷技術可能的較大厚度之油墨塗敷至基板。因此，當需要具有從5至20μm左右或更大之厚度之油墨沈積(其無法(容易地)利用其他印刷技術來達成)時，網版印刷亦是較佳的。這使得網版印刷對用以印刷太陽能電池、電子設備等是有用的。(本申請案中之油墨之定義不但包含溶劑與水基[顏料]的油墨配方，而且包含[無色]清漆、黏著劑、金屬油墨、導電油墨，等等)。

一般而言，一網板係由拉伸在例如鋁或木頭之框架上面之一塊多孔性的精細織物(被稱為網)所構成。目前大部分的網係由例如鋼鐵之人造材料所構成。如上所述，網板之區域係被一種非滲透性材料阻塞來形成印刷模板，其係為待被印刷之影像之負片(negative)；亦即，開放空間係為油墨將顯現之區域。

在印刷之過程中，具有面對基板之印刷模板之網板係被置於例如紙或織物之基板上面。在習知之平台式網版印刷中，油墨係被置於網板之頂端上，且填充棒(亦已知為溢油棒)係被使用來以油墨填滿網開口部。操作員以位於網板之背面且在油墨之儲存槽後方之填充棒開始。操作員升高網板用以避免與基板接觸，然後，藉由使用輕微向下的力量將填充棒拉到網板之前面。這能有效以油墨填滿網開口部，並使油墨儲存槽移動至網板之前面。操作員接著使用橡皮滾子(橡膠刀片)以使此網向下移動至基板，並將橡皮滾子推至網板之背面。在網開口部中之油墨係藉由毛細管作用而以受控制與規定的數量被抽出或擠壓至基板。理論上的濕油墨沈積係估計等於此網與或印刷模板之厚度，如以下將討論的。當橡皮滾子朝網板之背面移動時，此網之張力將此網向上拉遠離基板(被稱為突然折斷(snap-off))，藉以使油墨留在基板表面上面。在輪轉絲網印刷(rotary screen printing)中，油墨一般係從圓柱形網板之內部被施以力量。現今，此種製程係由機器自動操作。

有三種型式之網版印刷機。「平板式」(可能是最廣泛被使用的)、「圓筒式」以及「輪轉式」。平板與圓筒式印刷機是類似的，因為兩者使用一種平坦網板與一種三階段往復式製程用以執行印刷操作。網板首先被移動進入基板上方之位置，橡皮滾子接著被壓靠著此網並被拉出越過影像區域，然後，網板係被升高遠離基板用以完成此製程。對平板式印刷機而言，待印刷之基板一般被安置在一平行於網板之水平列印台上。對一圓筒式印刷機而言，基板係安裝於一圓筒上。由於一編織網板之金屬線之移動，影像之穩定度可能是一個問題。另一方面，旋轉網板印刷機係被設計以供連續、高速的捲筒紙印刷(web printing)使用。使用在旋轉網板印刷機上之網板例如為無接縫的薄金屬圓筒。開放式圓筒係於兩端被封蓋，並緊密套入位於印刷機之側面之區塊中。在列印期間，油墨係被注入圓筒式之一端，俾能固定地維持新鮮的供應。橡皮滾子例如為圓筒式內部之一自由浮動鋼鐵棒，且橡皮滾子壓力係譬如藉由安裝於印刷機床之下的磁鐵而維持與調整。旋轉網板印刷機最常用來印刷織物、壁紙以及其他需要不中斷連續的圖案之產品。

網版印刷係比傳統的印刷技術具有更多用途。不像蝕刻或光刻的是，此表面並不需要在壓力之下印刷，且其並不需要是平面的。網版印刷油墨可被使用以與各種基板(例如織物、陶瓷、木頭、紙張、玻璃、金屬以及塑膠)一起工作。因此，網版印刷係使用於各種不同的產業上。

關於網版印刷之其中一個有趣的區域係為油墨，其可被使用以建構凸紋影像，光滑明亮實心區域、或對觸覺與視覺兩者有吸引力之細線圖案。這種印刷之品質方面的增進將是相當需要的。

尤其，關於高品質列印的確是Braille印刷之狀況，此製程需要相當均勻且相當厚的油墨之塗佈，而沒有鬼影或條紋。因此，能改善在基板上之增加數量之油墨之均勻沈積將是很有趣的，特別針對更細微細節而言。這在平台式與圓筒式網版印刷與轉動的印刷等將是有趣的。

除了以基於金屬線之編織網為基礎所製造之網板以，例如US 3759799，網板已從具有孔格之實心金屬薄板當中被發展。在例如US 4383896或US 4496434，以及本申請人之後來的專利中，係說明一種包含肋與窗孔之金屬網板。此種網板係藉由以下製程而製備出，這些製程包含：電解地形成一金屬網板，所採取的方式是藉由於一第一電解槽中形成一網板骨架於被提供設有一分離劑之一基質之上；從基質剝離所形成之網板骨架；以及使網板骨架於一第二電解槽中遭受到一電解，以便沈積金屬至骨架之上。這項技術已被用以製備具有各種不同網尺寸(例如從75至超過350)、厚度(從大約50至300 μm以上)，以及開孔直徑(從25 μm與更大)，從而各種不同數量之開放區域(從大約10至大約55%)、濕油墨沈積(從大約5至350 μm厚以上)以及解析度(從大約90至350 μm)之網版印刷之金屬網板。的確，就壽命、堅固和穩定度、抗皺紋性以及在壓印設定或印刷期間幾乎沒有破損或損壞而論，這些網板較編織網板優越。仍然，有興趣的是在較大油墨沈積與較銳利影像之方面改善這種非編織網板。因此，這是本發明之其中一個目的。

此外，如上所述，網版印刷對於準備晶圓式太陽能PV單元是理想的。這種單元之製備包含將銀之「手指」與匯流排印刷在前面上；以及將銀之匯流排印刷在背面上。此些匯流排與手指被要求以傳輸電荷。另一方面，此些匯流排與手指需要儘可能小量地佔據太陽能PV單元之表面，從而傾向於是相當厚的。因為可大幅被改變且可適當被控制之其中一個參數係為印刷之厚度，所以網版印刷是理想的。

太陽能晶圓逐漸變得較薄與較大，所以需要小心印刷以維持低的破損率。另一方面，於印刷平台之高產能改善了全部單元生產線之產能。

輪轉絲網印刷一般係為一種連續滾帶式技術，其允許連續的高容積與高速生產。更進一步的益處包含減少油墨與化學浪費，較高的油墨沈積，大量生產撓性(各種不同的重複尺寸與網狀物寬度)，具有優越的品質，可重複的結果以及可靠的性能。

藉由使用輪轉絲網印刷將電子設備應用在例如紙張、薄膜與織物之共同基板上是相當新的。旋轉網板技術允許低成本生產印刷電子設備，例如射頻識別標記(RFID標記)。

例如，Stork Prints已設計各種不同的輪轉絲網印刷線，特別供印刷電子應用來使用。它們的機器部件特別被發展以供高精度印刷在(熱)敏感的基板上。例如，PD-RSI 600/900輪轉絲網印刷線之設計(Stork Prints小冊子101510907)允許每小時以超過50,000單位之速度，在一次作業時間內生產一整個RFID標記。

然而，被置於圖形之網版印刷型態以及特別印刷電子設備應用之需求係逐漸增加，因為元件變成較小且高生產力製程之需求加劇。與高油墨轉印結合之小於80μm之印刷線寬度、耐用列印型態以及優越重複性係變成越來越普遍。僅管利用非編織網板(特別是利用輪轉絲網印刷)之網版印刷之多數益處；對於非常高解析度之印刷而言，平台式編織網板材料仍然提供較優的解析度與尖銳度。的確，即使具有一(非常)高的開放區域並具有集合成網之較小電橋之網板之使用，利用輪轉絲網印刷所形成之具有小於100μm之印刷線寬度之列印仍可以是較不尖銳，並導致比利用最佳平板編織的金屬網板所形成之列印來得較少之油墨轉印。因此，很高度的興趣是尋得一種改良之網板，其具有非編織網板之所有強度與耐久性特性，例如Stork Prints所發展的，但具有改良之尖銳度與油墨轉印能力，用以製備高解析度列印。此外，很高度的興趣係尋得一種非編織網板，其可被應用於編織的金屬網板無法使用之輪轉絲網印刷中。

有趣的是，改善的油墨沈積與較銳利印刷之兩個問題，已經由新型式之網板之應用而獲得解決。

因此，本發明主張一種使用一網板(最好是藉由電鑄而製作之一金屬網板)之網版印刷之方法，此網板具有被電橋與交叉點隔開之開口部之一圖案，並具有在橡皮滾子側上之一平坦表面，其中在網板之印刷側上，網板具有一3D結構，其包含藉由電橋與交叉點之間的厚度差異而形成之峰部與谷部。此外，本發明主張一種印刷網板，其包含此3D結構，具有一附屬印刷模板，此附屬印刷模板具有或不具有待印刷之影像之負片。此外，本發明主張一種印刷機器，其包含一個或多個依據本發明之印刷網板，配合一個或多個供油墨用之儲存槽及/或一滾輪或橡皮滾子。

更詳細而言，網板係為一金屬網板材料，其具有150-1000目，最好是190至800目之網數，具有一平坦側，其包含藉由交叉點連接至彼此之電橋之網狀組織，其電橋藉以界定開口部的範圍，交叉點之厚度並未等於在平坦橡皮滾子側對面之網板材料之印刷側上的電橋之厚度。在電橋與交叉點之間的厚度差異最好是從5至100μm。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

藉由使用電鍍槽中之心軸來製作具有被電橋隔開之開口部之圖案之金屬產品之電鑄方法，係可從例如WO 9740213得知。

在專利申請案WO 2004043659中，具有3D表面結構之金屬網板材料係詳細被提出，以供使用作為穿孔塑膠薄膜等中之穿孔印刷模板，類似於從譬如US6024553得知之方法與裝置。3D表面結構係因在電橋與交叉點之間的厚度之差異，而形成於網板之正好一側上。在WO 2004043659中沒有提供關於所主張的用以網版印刷之網板材料之使用之教導。

現在吾人已發現到對於實心區域與凸紋影像之印刷而言，新的3D網板提供較大的油墨沈積與較銳利的沈積。

此外，現在吾人已發現到對非常高解析度之網版印刷而言，具有150-1000目，最好是190至800目之目數且具有平坦橡皮滾子側之新的3D網板，以及在網板材料之列印側上的峰部與谷部之網狀組織是理想的。當相較於不具有這種3D表面結構之網板材料時，這些網板允許更加細微線之印刷。

達到的印刷品質係比利用具有相對高得多的開放區域與多個較小的電橋之網板所獲得的印刷品質更令人驚訝。假定是在印刷側上具有峰部與谷部之3D表面結構提高油墨經由網板之轉印，且由於「峰部」允許較大量之油墨沈積在基板上，而谷部允許油墨之尖銳沈積。當沈積油墨以產生具有在基板上之平滑印刷之實心及/或凸紋影像時，而且當產生具有銳利邊緣之連續細線時，這是一項優點。此外，這些優點係在不需要網板強度、穩定度與耐久性之任何重大損失的情況下達成。

製作網板材料之方法並非本發明之一部分。的確，從US 4383896或US 4496434得知的方法可能用以準備一種平坦網板，而經由強制流條件，可能建構在網板材料之列印側上的一種3D結構，類似於前述WO 2004043659所揭露的方法。此外，具有3D表面結構之金屬網板材料可能以不同技術以及以不同材料被製作出。因此，3D結構亦可藉由雷射雕刻、蝕刻或ECM(電化學機械加工)而被製作出。又在本發明之範疇之內的是這種網板之製備，其藉由壓花於一聚合物上，或藉由CVD(化學蒸汽沈積)、PVD(物理蒸汽沈積)、電漿噴灑或其他塗佈技術來塗佈一個網。3D表面結構亦可利用一網板上之單獨層之天然漆而產生。

新的3D網板可能使用於平板與圓筒式網版印刷中，以及使用於輪轉絲網印刷中。

對於印刷實心區域與凸紋影像而言，具有高量之濕油墨沈積(大於6微米，最好是大於10微米)之網板是較佳的。於此，濕油墨沈積之數量係以理論上的濕油墨沈積表示，如事先在本發明說明書中所定義的。適當的網板具有35至500目，最好是75至450目。厚度可從35改變至200μm，最好是從60至150μm。開孔直徑可從10改變至650μm，最好是從15至400μm。

對於製造高解析度印刷而言，利用100μm以下之解析度，具有150-1000目，最好是190至800目之目數之一網板是較佳的。厚度可從20改變至200μm，最好是從35至160μm。開孔直徑可從5改變至130μm，最好是從15至105μm。

此網板最好是一種旋轉網板。

此外，本發明主張一種印刷網板，其包含具有一附屬印刷模板之3D結構，此附屬印刷模板具有或不具有待印刷之影像之負片。3D網板與印刷模板之這種組合是新穎的，並具有如上所陳述之改良印刷之固有優點。

此外，本發明主張一種印刷機器，其包含一個或多個依據本發明之印刷網板，配合一個或多個供油墨用之儲存槽及/或一滾輪或橡皮滾子。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

a‧‧‧網/直線吋

b‧‧‧厚度

c‧‧‧開放區域

d‧‧‧開孔直徑

e‧‧‧理論上的濕油墨沈積

f‧‧‧最大的粒子尺寸

g‧‧‧解析度

A‧‧‧網板

B‧‧‧橡皮滾子

C‧‧‧壓印滾輪

D‧‧‧基板

S‧‧‧網板

H‧‧‧開孔形成

V‧‧‧谷部

P‧‧‧峰部

第1圖係為輪轉絲網印刷原理之示意圖。A係為網板。B係為橡皮滾子。C係為壓印滾輪。D係為基板。

第2圖係為依據本發明之一較佳實施例之因為藉由電鑄而製造之網板之示意圖。因此，這些係為非編織網板。所顯示的係為具有所謂的連接交叉點之電橋之網板開口部(「蜂巢」開孔形成)之一種六角形構造。亦可使用電鑄於製造具有其他構造(例如長方形)的網板。於此所顯示的(從左上至右下，標記為a)-g))係為下述之標示a)網/直線吋；b)厚度；c)開放區域；d)開孔直徑；e)理論上的濕油墨沈積；f)最大的粒子尺寸；以及g)解析度。網/直線吋係為一網板每直線吋之開口部之數目。厚度係為網板厚度。開放區域係為所有開口部相對於總網板區域之百分比。開孔直徑係為在開口部之兩個相對壁面之間的最小距離。理論上的濕油墨沈積係使用理論油墨容積來估計，理論油墨容積係為基板之每單位面積之網開口部中之油墨之容積，計算為：%開放區域×網厚度。其典型以μm呈報，或等效為cm³ /m² 。最大的粒子尺寸係為1/3之開孔直徑以供最佳油墨通過。

第3圖係為由光學顯微鏡所產生的照片之示意圖，其顯示依據具有一3D結構之發明之長方形網板材料之列印側之俯視圖，其中開孔直徑大約為40μm。這個網板(S)具有長方形開孔形成(H)。又顯示一特寫。橢圓形表示藉由電橋而形成之谷部(V)。圓形表示藉由交叉點而形成之峰部(P)。

a．．．網/直線吋

b．．．厚度

c．．．開放區域

d．．．開孔直徑

e．．．理論上的濕油墨沈積

f．．．最大的粒子尺寸

g．．．解析度

Claims (17)

1. 一種高解析度網版印刷之方法，係使用一網板來將一影像印刷至一基板上，該網板具有一被複數個電橋與複數個交叉點隔開之複數個開口部之圖案，並具有一在橡皮滾子側上之平坦表面，其中在該網板之印刷側上，該網板具有一3D結構及一印刷模板，該3D結構包含藉由在該些電橋與該些交叉點之間的厚度之差異而形成之複數個峰部與複數個谷部，該印刷模板面對該基板，該印刷模板為待印刷之該影像的負片，該方法包括沉積油墨至該基板上，從而形成一具有低於100μm之解析度的影像。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其使用一藉由電鑄而製作之金屬網板。
3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該些交叉點形成該些峰部，具有一比形成該些谷部之該些電橋更高的厚度。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該些電橋與該些交叉點之間的厚度之差異係從5至100μm。
5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中一平板、圓筒式或旋轉網板，最好是一無接縫旋轉網板係被使用。
6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該網板是一具有150-1000目之目數的金屬網板，最好是一190-800目的旋轉金屬網板，更好是一300-650目的旋轉金屬網板。
7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該網板具有一從20至200μm，最好是從35至160μm之厚度， 及/或一從5至130μm，最好是從15至105μm之該開口部之開孔直徑。
8. 一種網版印刷之方法，係使用一網板來將複數個凸紋影像及/或複數個實心區域印刷至一基板上，該網板具有一被複數個電橋與複數個交叉點隔開之複數個開口部之圖案，並具有一在橡皮滾子側上之平坦表面，其中在該網板之印刷側上，該網板具有一3D結構及一印刷模板，該3D結構包含藉由在該些電橋與該些交叉點之間的厚度之差異而形成之複數個峰部與複數個谷部，該印刷模板面對該基板，該印刷模板為待印刷之影像的負片，該方法包括以一定數量之濕油墨沉積來沉積油墨至該基板上，該一定數量之濕油墨沉積表示為大於6μm之理論上的濕油墨沉積，該理論上的濕油墨沉積係使用理論油墨容積來估計，該理論油墨容積係為基板之每單位面積之網開口部中之油墨之容積，計算為：每面積%×網厚度。
9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該一定數量之濕油墨沉積表示為大於10μm之該理論上的濕油墨沉積。
10. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該網板具有一從35至500目，最好是從75至450目之網，及/或一從35至200μm，最好是從60至150μm之厚度，及/或一從10至650μm，最好是從15至400μm之該開口部之兩個相對壁面之間的最小距離，該最小距離即該開口部之開孔直徑。
11. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其使用一藉 由電鑄而製作之金屬網板。
12. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該些交叉點形成該些峰部，具有一比形成該些谷部之該些電橋更高的厚度。
13. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該些電橋與該些交叉點之間的厚度之差異係從5至100μm。
14. 如申請專利範圍第1至13中任一項所述之該方法，係使用在複數個RFID標記、複數個太陽能板、複數個電子印刷基板之生產上。
15. 一種3D印刷網板，具有一被複數個電橋與複數個交叉點隔開之複數個開口部之圖案，並具有一在橡皮滾子側上之平坦表面，其中在該網板之印刷側上，該網板包括藉由該些電橋與該些交叉點之間的厚度之差異而形成之複數個峰部與複數個谷部，並具有一附屬印刷模板，該附屬印刷模板具有或不具有一待印刷之影像之負片。
16. 如申請專利範圍第15項所述之3D印刷網板，係藉由電鑄來製作。
17. 一種印刷機器，包含依據申請專利範圍第15或16項所述之一個或多個3D印刷網板，配合一個或多個供油墨用之儲存槽並/或配合一滾輪或橡皮滾子。