專利名稱：生產(chǎn)絲網(wǎng)印花模板的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)絲網(wǎng)即花模板的設(shè)備。
這種設(shè)備是眾所周知的，并具有一個光源，該光源發(fā)出焦點位于出現(xiàn)在模板絲網(wǎng)的一個光敏層的區(qū)域中的一個光束。此外，有一個在光束與模板絲網(wǎng)之間產(chǎn)生相對運動的裝置，光束根據(jù)所要求的模板圖案入射在光敏層上。
這種絲網(wǎng)印花模板用于諸如織物基底的印花。
在最近十年中，以諸如用對應(yīng)地驅(qū)動的激光等適當(dāng)方式取代過去常用的大薄膜技術(shù)將圖案傳送到印花印板上已日益普遍。例如，可用合成樹脂涂一個金屬的多孔套筒，然后用激光輻射清除掉模板上要求印花染料透過的位置上的合成樹脂。為達(dá)到這一目的，通常采用波長為大約10.6μm的是長波激光輻射，并且與圖案的要求同步地電激發(fā)發(fā)出這種輻射的一個CO2激光器。
也提出過相反的情況，其中用激光輻射的作用交聯(lián)只是預(yù)干燥但尚未聚合(即交聯(lián))的膠膜層。為了交聯(lián)，通常必須采用短波輻射，最好是在接近UV(紫外)的范圍內(nèi)?，F(xiàn)今，有可能在高達(dá)大約555nm的波長上在合成樹脂中得到聚合作用，然而，必須在樹脂中加入光敏劑。
然而，在接通與切斷用于圖案圖象生成的激光器時，存在著在圖案的邊緣區(qū)中出現(xiàn)清晰度不足的危險，這是由所述瞬間的激光器的不穩(wěn)定狀態(tài)導(dǎo)致的。如果接通與切斷邊緣不夠陡峭或者受到畸變，則得到的圖案圖象是失真的。
因此，已經(jīng)提出了用一個聲光調(diào)制器將一個信號附加在一個激光束上并從而將這一激光束接通或切斷。這里，用高頻聲波在調(diào)制器的輻射透明窗中生成一個機械振蕩場。這一場所特有的緊密鄰接的應(yīng)力區(qū)在折射率上略有不同，結(jié)果激光束被彎曲而偏離其原來的光束方向。然后，它在這一偏移的方向上入射在絲網(wǎng)印花模板上。然而，由于調(diào)制器窗口的聲波前沿必須首先以與窗口相關(guān)的聲速完全通過所述窗口，所述開關(guān)過程是接受相對平坦的開關(guān)邊緣而進(jìn)行的。在這一通過時間中，應(yīng)力區(qū)的數(shù)目增加，并當(dāng)整個光束的截面被應(yīng)力區(qū)充滿時，光束達(dá)到了全偏轉(zhuǎn)。因此，在這一時間內(nèi)，光信號從其初始值升或降至其最終值。
在這一技術(shù)中光信號保持在兩倍超聲波的頻率上受到調(diào)幅也是不利的。因此，一方面大約70％的光輻射能量受到彎曲，同時30％的輻射能量在零級的不彎曲光束的方向上繼續(xù)發(fā)射。
本發(fā)明是基于以允許產(chǎn)生更清晰的模板圖案的方式進(jìn)一步發(fā)展最初提到的那種設(shè)備的目的的。
在專利權(quán)利要求1的特征部分中指明了所述目的的達(dá)到。從屬權(quán)利要求中提出了本發(fā)明的有利改進(jìn)。
按照本發(fā)明的設(shè)備的卓越之處在于光束至少在一個斷面上是線性偏振的，在這一斷面上配置了用于轉(zhuǎn)動光束的振蕩平面的一個電光調(diào)制器，在該電光調(diào)制器的光徑下游有一個檢偏鏡，并且電光調(diào)制器根據(jù)所接收的模板圖案數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)動光束的振蕩平面。
換言之，用模板圖案數(shù)據(jù)來驅(qū)動電光調(diào)制器。如果存在著涉及以后要使印花油墨透過的一個區(qū)域的模板圖案數(shù)據(jù)，則在單一樹脂層的情況中，用電光調(diào)制器將光束的振蕩平面轉(zhuǎn)動到使光束能通過后面的檢偏鏡。從而這一區(qū)域中的聚焦的光束清除了樹脂層。在要聚合膠膜層的情況中，對于相同的區(qū)域或相同的圖案數(shù)據(jù)，用電光調(diào)制器將光束的振蕩平面轉(zhuǎn)動到使后面的檢偏鏡阻斷光束。因此不交聯(lián)這一區(qū)域，而稍后可通過適當(dāng)?shù)仫@影該層而清除它。反之，對于以后不允許印花油墨透過的絲網(wǎng)印花模板區(qū)，則應(yīng)用相反的關(guān)系。
已經(jīng)示出，通過應(yīng)用上述措施的組合，即使將轉(zhuǎn)動的金屬絲網(wǎng)的表面速度選定在≥2m/秒至最大值12至13m/秒的范圍內(nèi)，也能產(chǎn)生具有清晰的邊緣結(jié)構(gòu)或非常精確地蝕刻的邊緣的模板圖案。從而，另一方面，作為在一個圖案區(qū)中連續(xù)地接通的光束的結(jié)果，能夠達(dá)到滿意的能量穩(wěn)定化，使得在圖案結(jié)構(gòu)的邊緣上切斷光束時，能量總是從其最大值下降，這導(dǎo)致突然的能量變化，從而導(dǎo)致清晰的邊緣結(jié)構(gòu)。此外，另一方面，作為電光調(diào)制器的結(jié)果的位于ns范圍內(nèi)的切斷時間保證了光束的能量的極快的下降，結(jié)果即使在高轉(zhuǎn)速上，也不會產(chǎn)生具有負(fù)效應(yīng)的結(jié)構(gòu)模糊。
按照本發(fā)明的一種有利的改進(jìn)，在光束的線性偏振斷面中電光調(diào)制器的上游，有一個偏振器，在其后方有一個將光束的振蕩平面相對于偏振器轉(zhuǎn)動45°的單元。在光束的傳播方向的反方向上傳播的輻射，例如在模板的金屬絲網(wǎng)上由反射生成的輻射，從而不再到達(dá)光源而不會對后者產(chǎn)生負(fù)面影響，因為這時這一向后反射的輻射被耦合出光徑并傳遞到諸如一個光闌上。所述單元可以是諸如一個法拉第旋轉(zhuǎn)器，其構(gòu)造是眾所周知的，它利用一個磁場來旋轉(zhuǎn)光束的振蕩平面。
另一方面，電光調(diào)制器可以是一個泡克耳斯盒(Pockels cell)或一個克爾盒(Kerrcell)，并能用一個適當(dāng)?shù)母唠妷候?qū)動，該電壓是作為上述圖案數(shù)據(jù)的一個函數(shù)作用以轉(zhuǎn)動光束的振蕩平面的。
已得到證明，當(dāng)光束的光被阻斷時，光束的振蕩平面的轉(zhuǎn)動將檢偏鏡耦合到一個功率測量單元是非常有利的，這一轉(zhuǎn)動是光線通過所必要的并且是由電光調(diào)制器作為功率測量單元的輸出信號的一個函數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)的。在光束的阻斷期間，測定光源的強度，從而在強度改變時，能用電光調(diào)制器以下述方式改變光束下一個接通周期中的光束振蕩平面，即使得接通的光束在整個蝕刻過程中永遠(yuǎn)具有恒定的強度。為了相對于較高與較低的強度具有充分的余地，以下述方式預(yù)置作用在電光調(diào)制器上的高電壓，即使得通過情況中的光束的振蕩平面不完全與檢偏鏡的通過方向重合。
偏振器與檢偏器可用諸如雙棱鏡構(gòu)成。按照本發(fā)明的一種進(jìn)一步改進(jìn)，利用發(fā)射線性偏振的光束的激光器作為光源。如果在模板絲網(wǎng)上要聚合的是諸如膠膜層時，這一激光器最好能是一個二極管激發(fā)的Nd-Yag(釹-釔鋁柘榴石)激光器。
下面參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，附圖中
圖1示出激光蝕刻設(shè)備的總體示意圖；以及圖2更詳細(xì)地示出圖1中所用的激光器的構(gòu)造。
按照本發(fā)明的設(shè)備的構(gòu)造示意性地示出在圖1中。它包括一個激光器1，它通過一個出口窗口2發(fā)出一線性偏振激光束3。該激光束3的波長可位于從500至540nm的范圍內(nèi)。作為一個實例，可利用具有波長為514nm的一個氬離子激光器作為激光器1。然而，也可利用具有輻射波長在10.6μm的初始范圍內(nèi)，然后可降至532nm的一種釔鋁柘榴石釹激光器。
包含兩塊尼科耳棱鏡的一個第一偏振器4使激光束3幾乎無損失地通過，這是因為偏振器4的通過方向與激光束3的偏振方向重合。然后，布置在光束方向偏振器4的下游的一個法拉第旋轉(zhuǎn)器4將激光束3的偏振方向繞其縱軸旋轉(zhuǎn)45°。在激光束3的傳播方向的反方向上諸如通過反射生成的輻射再一次傳遞進(jìn)法拉第旋轉(zhuǎn)器5，使其偏振平面在那里又一次旋轉(zhuǎn)45°，這導(dǎo)致這時的反射輻射的偏振平面相對于偏振器4的通過方向旋轉(zhuǎn)了90°的情況，并為了在一個光闌6中被吸收而由偏振器4將其耦合出光徑。以這一方法，由于反射的輻射再也不能耦合進(jìn)光徑中，而激光器1的操作方式得以穩(wěn)定。
可在法拉第旋轉(zhuǎn)器6的下游激光束3的光徑中設(shè)置一個在緊急或特殊情況中阻斷激光束3的光閘7。
此后，在激光束3的光徑中配置一個電光調(diào)制器(EOM)8。該電光調(diào)制器8可以是諸如一個克爾盒或泡克耳斯盒。取決于作用電壓，激光束3的偏振平面的位置或者被所述調(diào)制器又轉(zhuǎn)動了90°或者并不轉(zhuǎn)動。在激光束3的光徑中電光調(diào)制器8的后面，有一個類似地以兩塊尼克耳棱鏡構(gòu)成的檢偏鏡9。檢偏鏡9的任務(wù)為當(dāng)不想將激光束入射在絲網(wǎng)印花模板上并因此而已由電光調(diào)制器8旋轉(zhuǎn)了90°時，將激光束3從光徑中耦合。反之，如果想將激光束3入射在絲網(wǎng)印花模板上，因此其偏振平面未被電光調(diào)制器8轉(zhuǎn)動時，這時使激光束3能通過檢偏鏡9。
對于檢偏鏡9將激光束3耦合的情況，激光束3入射在一個功率測量單元10上，它測定此時的有效光束功率。為此目的，在功率測量單元10的內(nèi)部有一個測量二極管11。這一測量二極管11連接在一個PID(比例積分微分)控制器12上，其作用是將作為測出的束功率的函數(shù)的輸出信號提供給一個高壓發(fā)電機13發(fā)電機13將必要的高電壓提供給電光調(diào)制器8，用于轉(zhuǎn)動激光束3的偏振平面的目的。利用PID控制器12，為檢偏鏡9的以后通過條件，對高電壓進(jìn)行精調(diào)，提供給電光調(diào)制器8用于設(shè)定輻射功率，電光調(diào)制器8的任務(wù)是通過激光束3的偏振平面的對應(yīng)反向轉(zhuǎn)動而將輻射功率的最大值設(shè)定為一個常量。
如果激光束3在電光調(diào)制器8中的偏振方向不轉(zhuǎn)動或只轉(zhuǎn)動了少許，激光束3便能以少量損失通過檢偏鏡9。這時，激光束3經(jīng)由致偏鏡14、15與16被引導(dǎo)到一個光學(xué)單元17，該單元能在一個滑架20上沿絲網(wǎng)印花模板19的中心軸18的方向移動。該滑架20是通過導(dǎo)桿21移位的，導(dǎo)桿21是用一臺直流電機(步進(jìn)電機)22旋轉(zhuǎn)的。導(dǎo)桿21通過安裝件23、24安裝在床身25上。光學(xué)單元17主要包括一個束擴(kuò)張器26及一塊聚焦透鏡27。束擴(kuò)張器是為了經(jīng)過聚焦透鏡13將激光束3聚焦在絲網(wǎng)印花模板19的上蓋上之后，得到盡可能小的一個焦點直徑而設(shè)置的。
絲網(wǎng)印花模板19可轉(zhuǎn)動地支承在一臺蝕刻機的床身25上，并在左端用夾盤28定位而在右端則由一個支承園錐29承載。支承園錐29同樣可轉(zhuǎn)動地支承在一個尾架30上。在這一配置中，為了使其位置能與不同長度的絲網(wǎng)印花模板19配合，尾架30能在床身25上沿中心軸18的縱向移位。通過夾盤28，在絲網(wǎng)印花模板19上作用一個勻速旋轉(zhuǎn)運動，夾盤28是支承在一個頭架31中的。夾盤28的軸上的一個編碼器32將絲網(wǎng)印花模板19的各轉(zhuǎn)動位置通過線34報告給中央控制計算機33。直流電機22內(nèi)部的另一個編碼器通過另一條線35將其上帶有光學(xué)單元17的滑架20的縱向位置同樣報告給中央控制計算機33。利用這一輸入信息及根據(jù)存儲在電子存儲器36中的圖案信息，中央控制計算機33便能通過控制信號線27將必要的光束控制信息(＝脈沖串)輸出給一個單脈沖邏輯單元38。然后，這一單脈沖邏輯單元38通過信號線39輸出或長或短的單個脈沖到上面已提到過的高壓發(fā)電機30。這些單個脈沖攜帶參照符號40并構(gòu)成一個蝕刻信號。只有在經(jīng)由信號線39接收到對應(yīng)的蝕刻信號40時，本配置中的高壓發(fā)電機13才將其高壓輸出到電光調(diào)制器8，如已提及的，這一高壓受到來自PID控制器12的、經(jīng)由信號線41到達(dá)高壓發(fā)電機13的設(shè)定信號的影響。這些上面提到的設(shè)定信號只將高壓發(fā)電機13輸出到電光調(diào)制器8的高壓改變少許，更具體地，只達(dá)到保持激光束13的恒定光功率所必要的范圍。應(yīng)當(dāng)指出，只在激光束3通過檢偏鏡9的時間中才進(jìn)行束功率的設(shè)定。在這些通過時間中，激光束3去往絲網(wǎng)印花模板，而并不進(jìn)行束功率測量。在這些時間上，在功率測量單元10的區(qū)域中的束功率的值降至一個預(yù)定的電平以下，從而去掉了對PID控制器12的激活。
圖2示出激光器1的更詳細(xì)的構(gòu)造，在本例中激光器1為一個二極管激發(fā)的Nd-Yag激光器。半導(dǎo)體激光二極管42在700至800nm的波長上發(fā)射輻射。它通過對這一波長的輻射透明的端面鏡43進(jìn)入諧振器的內(nèi)部。后者中有Nd-Yag棒(玻璃或晶體)44，它被激發(fā)產(chǎn)生激光作用。激光輻射以典型的折射角從這一棒44的右側(cè)端面發(fā)出，并通過一塊布儒斯特板45。后者保證激光器中只生成線性偏振的輻射。棒44發(fā)出的1065nm激光輻射從對532nm輻射部分地透明的右側(cè)端面鏡46(圖1中出口窗口2)上反射，并通過一個NLO晶體47(NLO＝非線性光學(xué)器件)，作為非線性光學(xué)效應(yīng)的結(jié)果后者將一部分1065nm輻射轉(zhuǎn)換成532nm輻射。然后，532nm與1065nm上的兩種輻射都被諧振器的左側(cè)端面鏡33再一次反射，上述周期重新開始。在右端窗口46處，連續(xù)地耦合出532nm波長的輻射。利用諧振器內(nèi)部的NLO晶體47的配置，晶體永遠(yuǎn)位于高束能量的區(qū)域中，并以高效率工作。
權(quán)利要求
1.生產(chǎn)絲網(wǎng)印花模板的設(shè)備，具有一個光源(1)，用于發(fā)出其焦點位于存在在模板絲網(wǎng)(19)上的一個光敏層的區(qū)域中的一個光束(3)；并具有一個裝置，用于生成光束(3)與絲網(wǎng)模板(19)之間的相對運動，該光束(3)是按照所要求的模板圖案入射在光敏層上的，其特征在于光束(3)至少在一個截面中是線性偏振的；在這一截面中，配置了一個電光調(diào)制器(8)，用于轉(zhuǎn)動光束(3)的振蕩平面；在電光調(diào)制器(8)的光徑下游，有一塊檢偏鏡(9)；以及電光調(diào)制器(8)根據(jù)接收到的模板圖案數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)動光束(3)的振蕩平面。
2.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，在光束(3)的線性偏振截面中電光調(diào)制器(8)的上游，有一個偏振器(4)，后面跟著一個單元(5)，該單元將光束(3)的振蕩平面相對于偏振器(4)轉(zhuǎn)動45°。
3.按照權(quán)利要求2的設(shè)備，其特征在于，該單元(5)為一個法拉第旋轉(zhuǎn)器。
4.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，該電光調(diào)制器(8)為一個泡克爾斯室或一個克爾室。
5.按照權(quán)利要求1至4中之一的設(shè)備，其特征在于，當(dāng)阻斷光線時，檢偏鏡(9)將光束(3)耦合到一個功率測量單元(10)，并在于光線通過所必要的并且是由電光調(diào)制器(8)進(jìn)行的光束(3)的振蕩平面的轉(zhuǎn)動是作為功率測量單元(10)的輸出信號的一個函數(shù)調(diào)節(jié)的。
6.按照權(quán)利要求2至5之一的設(shè)備，其特征在于，偏振器(4)將來自單元(5)的輻射耦合到一個虛設(shè)負(fù)載(6)。
7.按照權(quán)利要求5或6的設(shè)備，其特征在于，偏振器(4)與檢偏鏡(9)是由雙棱鏡構(gòu)成的。
8.按照權(quán)利要求1至7之一的設(shè)備，其特征在于，光源(1)為發(fā)射線性偏振光束(3)的一個激光器。
9.按照權(quán)利要求8的設(shè)備，其特征在于，激光器(1)為一個二極管激發(fā)的Nd-Yag激光器。
全文摘要
生產(chǎn)絲網(wǎng)印花模板的設(shè)備。具有光源，用于發(fā)射其焦點位于存在模板絲網(wǎng)上的光敏層的區(qū)域中的光束。還有一個裝置，用于生成光束與模板絲網(wǎng)之間的相對運動，光束是根據(jù)所要求的模板圖案入射在光敏層上的且至少在一個截面中是線性偏振的，在這一截面中配置了用于轉(zhuǎn)動光束的振蕩平面的電光調(diào)制器且在其光徑下游有一塊檢偏鏡，電光調(diào)制器根據(jù)所接收的模板圖案數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)動光束的振蕩平面。該設(shè)備能夠非?？斓亟油ㄅc切斷光束，使圖案結(jié)構(gòu)的邊緣極為清晰。
文檔編號B41C1/14GK1119584SQ9510890
公開日1996年4月3日 申請日期1995年7月14日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月14日
發(fā)明者西格弗里德·霍爾法特 申請人:庫夫施泰因模板技術(shù)股份公司