專(zhuān)利名稱(chēng)：用于使壓制板或連續(xù)帶形成表面結(jié)構(gòu)的方法
用于使壓制板或連續(xù)帶形成表面結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于使壓制板或連續(xù)帶形成表面結(jié)構(gòu)的方法，其 中，通過(guò)涂敷掩膜用以借助于一裝置實(shí)現(xiàn)局部鈍化作用來(lái)預(yù)先給定一 種表面結(jié)構(gòu)，并通過(guò)接著的化學(xué)表面加工來(lái)進(jìn)行制造，本發(fā)明還涉及 一種應(yīng)用該方法的裝置。
壓制板和連續(xù)帶按照現(xiàn)有技術(shù)這樣制造，即，使預(yù)處理的板借助 于絲網(wǎng)印刷方法或感光層和緊接著的蝕刻得到一表面結(jié)構(gòu)，將絲網(wǎng)印 刷施加到大尺寸的板上并緊接著使板經(jīng)受表面蝕刻。形成凸出的表面 結(jié)構(gòu)的全部區(qū)域同時(shí)由一掩膜覆蓋，從而表面結(jié)構(gòu)只在可以直接由腐 蝕液侵蝕的區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)。然后各蝕刻的區(qū)域便構(gòu)成所要求的結(jié)構(gòu)的外 形凹槽。在完成蝕刻以后凈化表面和特別是去掉掩膜，以便通過(guò)其他 的工作過(guò)程能使表面經(jīng)受另 一調(diào)質(zhì)過(guò)程或滲鉻硬化。
或者，選擇這樣的可能方案，即，采用影印方法，其中，首先涂 覆一感光層。緊接著必須將其按照設(shè)置的掩膜曝光，以便制造表面結(jié) 構(gòu)。此后需要使感光層顯影并在其中間必須實(shí)現(xiàn)廣泛的沖洗過(guò)程，以 便表面可以為接著的工作步驟作準(zhǔn)備并給予凈化。在感光層顯影以后 由此形成一掩膜，其可以用作為蝕刻樣板。因此在該方法中首先涂敷 一個(gè)全面的層，然后將其曝光，在其上接著消除未粘結(jié)的部分并然后 才可以將顯影的掩膜用于一種結(jié)構(gòu)的蝕刻。按該方式制成的掩膜的可 重復(fù)性是很困難的和成問(wèn)題的，因?yàn)樵谶@種情況下用于感光層曝光的 底片或正片總是必須精確地定位在相對(duì)于感光層的同一位置，如果欲 接連多于一個(gè)曝光過(guò)程和蝕刻過(guò)程的話(huà)，以便由此將復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu) 沉積到壓制板的表面上。例如，如果將用于感光層曝光的底片或正片 直接敷設(shè)在其上和底片或正片不在感光層的任何點(diǎn)精確地具有到其相 同的間距，則這就不再產(chǎn)生。掩膜涂覆的可重復(fù)性因此特別在影印方 法中對(duì)于達(dá)到高的成像精度具有特別的重要性。在這種情況下如果欲通過(guò)多個(gè)接連進(jìn)行的膝光和蝕刻過(guò)程達(dá)到一種三維結(jié)構(gòu)，則可能增加 困難性并且為此必須依次涂敷多個(gè)掩膜，同時(shí)在每一次掩膜涂敷之間 實(shí)施一蝕刻過(guò)程。由于精確的定位和需要的相應(yīng)的掩膜的數(shù)目因此壓 制板或連續(xù)帶的制造耗費(fèi)是很大的和成本高的。待涂敷掩膜的分辨率 在這種情況下很強(qiáng)烈地取決于應(yīng)用的方法并且還需要大量的工作步 驟，其特別由于壓制板或連續(xù)帶的尺寸需要復(fù)雜的操作。
此外由現(xiàn)有技術(shù)已知，代替絲網(wǎng)印刷方法，通過(guò)涂蠟來(lái)制造一掩 膜，其在化學(xué)上抗采用的腐蝕劑并從而能夠在未由蠟覆蓋的表面的區(qū)
域內(nèi)進(jìn)行蝕刻。在該方法中，使得將蠟噴涂到表面上的印刷頭沿x軸
和Y軸移動(dòng)，以便通過(guò)一系列的各個(gè)工作過(guò)程涂敷要求的結(jié)構(gòu)。在該 方法中因此將掩膜直接和不繞道地經(jīng)由曝光、顯影和未顯影的層部分 的去除涂覆到壓制板上。原則上采用的印刷頭可以類(lèi)似如在噴墨印刷 (打印)機(jī)中的設(shè)計(jì)。只是代替墨水噴射蠟，其在壓制板或連續(xù)帶的 表面上硬化并且然后可以實(shí)施需要的蝕刻。雖然在該現(xiàn)有技術(shù)的方法 中可以達(dá)到很大的改進(jìn)，但其在實(shí)踐中已表明，蠟層的去除是很成問(wèn)
極困難的并且例如只能用高壓凈化器實(shí)現(xiàn)。在這樣的加工中也需要高 的時(shí)間耗費(fèi)并且如果欲接連涂敷多個(gè)蠟層，同時(shí)在每一掩膜涂敷之間 實(shí)施蝕刻過(guò)程，以便例如達(dá)到一種深紋結(jié)構(gòu)，則不可能達(dá)到顯著的優(yōu) 點(diǎn)。由于蠟的特性為掩膜的精度和結(jié)構(gòu)的細(xì)度規(guī)定一極限，從而不可 能分辨出特別精細(xì)的結(jié)構(gòu)。由通過(guò)潤(rùn)濕的純物理的粘附預(yù)先給定該極
固并形成不完全的潤(rùn)濕的結(jié)構(gòu)如"冷焊點(diǎn)"。即使壓制板加熱也不能導(dǎo) 致成功，因?yàn)樵谶@種情況下液態(tài)的蠟流散并減小可達(dá)到的分辨率。
由該現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的在于，提出一種方法和裝置， 借其避免已知的現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)并且明顯改善所得到的掩膜的可重 復(fù)性和分辨率。
按照本發(fā)明為達(dá)到該方法目的，對(duì)于掩膜，規(guī)定使用一種至少部 分地硬化的UV (紫外線(xiàn))漆，其中用裝置涂敷UV漆并且直接在涂敷之后、優(yōu)選在直到60秒的時(shí)間間隔內(nèi)至少部分地用UV光照射，以 便硬化，其中，為了加工，將壓制板或連續(xù)帶支承在一個(gè)具有平坦表 面的工作臺(tái)上。由諸從屬權(quán)利要求得出本發(fā)明的其他的有利的實(shí)施形 式。
通過(guò)使用uv硬化的漆和為涂敷而設(shè)置的適用裝置，可以將所要
求的掩膜優(yōu)選在必要時(shí)也以多個(gè)印刷和蝕刻過(guò)程中直接涂敷到壓制板
或連續(xù)帶上并且有可能通過(guò)一 uv光源達(dá)到uv漆的至少部分地硬化， 從而確保在金屬表面上的特別好的粘附。此外在壓制板或連續(xù)帶的傳 送過(guò)程中確保在漆與金屬表面之間的連接具有高的粘附性，從而在緊
差。借助于印刷頭，硬化的漆可以顯著更精確地和首先更精密地涂敷 在表面上，并且直接在uv穩(wěn)定的漆涂敷以后已可以實(shí)施部分硬化， 從而防止抹掉掩膜。部分地硬化英語(yǔ)稱(chēng)為"凍結(jié)"，由此導(dǎo)出"被凍結(jié)" 的說(shuō)法。為了涂敷掩膜，將壓制板例如支承在一個(gè)具有平坦表面的工 作臺(tái)上。
另一特別的優(yōu)點(diǎn)在于，例如通過(guò)絲網(wǎng)印刷方法，能夠?qū)嵤┍绕湓?采用蠟或傳統(tǒng)掩膜時(shí)明顯更深的蝕刻。因此可以制造一種顯著改善的 壓制板或連接帶的表面結(jié)構(gòu)，其必要時(shí)也包括一種三維的深紋結(jié)構(gòu)。 以此制成的壓制板或連續(xù)帶還使壓制板的買(mǎi)主能夠壓印更精確的表面 結(jié)構(gòu)，其還由于掩膜的當(dāng)前的數(shù)字化與釆用的裝飾紙是完全相同的， 從而可以達(dá)到這樣的表面質(zhì)量，其能夠形成與裝飾紙相合的壓印出的 圖案。此外，通過(guò)多個(gè)印刷和蝕刻過(guò)程有可能達(dá)到一種三維的深紋結(jié) 構(gòu)，其很接近自然的表面，如其例如由木質(zhì)結(jié)構(gòu)所給定的那樣。
此外本發(fā)明的方法的特點(diǎn)是，將兩種至今認(rèn)為是不相容的技術(shù)相 互結(jié)合起來(lái)。在涂蠟技術(shù)中將掩膜直接和徑直地涂敷到壓制板上，在
那里則是借助于顯影的uv漆制造的絲網(wǎng)印刷掩膜，需要使待加工的
材料的完全曝光，并且在掩膜涂層以后在蝕刻以前實(shí)施緊接著的曝光 和uv涂層的顯影，在另一步驟中必須去掉uv漆的未顯影的部分。 通過(guò)本發(fā)明的方法，將兩種工藝方法的優(yōu)點(diǎn)相互組合并且達(dá)到表面結(jié)構(gòu)的高的分辨率。
在掩膜制造的過(guò)程中，將壓制板或連續(xù)帶保持在 一 平面的位置， 從而特別確保，噴射頭到壓制板或連續(xù)帶的表面的間距保持不變。
按照本發(fā)明，漆在通過(guò)印刷頭印上或噴上以后短時(shí)內(nèi)曝光，直到 漆部分地硬化。借此為操作之目的保持使漆不柔性地流散并且到過(guò)程
結(jié)束可以通過(guò)再曝光硬化。為了阻止uv漆的流散優(yōu)選采用一種具有 減少了的熔劑成分的uv漆。
為了避免在表面上的周邊形成和保留各個(gè)掩膜部分的流動(dòng)性，直
到制造，作以下規(guī)定，在涂敷之前預(yù)熱uv漆并在恒定的溫度下進(jìn)行 涂敷。在這種情況下，漆和/或壓制板的5crc至io(TC的溫控已證明是
有利的。特別好的經(jīng)驗(yàn)是用65。C至75。C的溫度。
在本發(fā)明的方法的一種特別的實(shí)施形式中，將漆、優(yōu)選美國(guó)廠(chǎng)商 "Markem"的UV漆預(yù)熱到70°C并且優(yōu)選通過(guò)相對(duì)壓力涂覆在一調(diào) 溫的壓制板上。
為了制造掩膜，可以采用一印刷頭，其主要包括一具有噴嘴矩陣 的噴射頭或可以通過(guò)印刷方法涂敷UV漆，其中，在涂敷掩膜以后用 UV光實(shí)現(xiàn)掩膜的至少部分地照射?？梢灾苯釉谕糠笠院?、特別是在 采用噴射頭的情況下實(shí)現(xiàn)照射，其中在達(dá)60秒的時(shí)間間隔內(nèi)UV漆被 至少部分地石更化，亦即4吏其在表面上石更化，而不實(shí)現(xiàn)UV漆的完全的 徹底硬化，從而其保留彈性并且在進(jìn)一步的處理中也具有足夠的彈性， 以便在板的彎曲過(guò)程中不被剝落。因而只是將UV漆部分地硬化，其 中可以通過(guò)U V照射的持續(xù)時(shí)間并從而施加的光強(qiáng)度來(lái)控制石更度。
優(yōu)選地，為了涂敷UV漆而采用一噴射頭、特別是一噴嘴頭，其 中該噴嘴頭具有多個(gè)噴嘴，它們以矩陣的形式設(shè)置并且可以分別單獨(dú) 控制。噴嘴頭本身保持沿X方向或Y方向可移動(dòng)，從而經(jīng)由EDV(電 子數(shù)據(jù)處理)支持的控制單元、特別是PC，類(lèi)似于在繪圖機(jī)中，可 以沿每一任意的方向移動(dòng)噴嘴頭。在這種情況下還要注意，以到壓制 板或連續(xù)帶的表面優(yōu)選0.1-4mm、特別優(yōu)選0.8mm的微小的間距引導(dǎo) 噴嘴。在本發(fā)明的特別的實(shí)施形式中規(guī)定，將噴射頭通過(guò)一伺服電機(jī)始
終保持離基體相同的間距。為此可以使噴射頭沿高度、亦即沿z方向 移動(dòng)。在這種情況下可以在一水平的或垂直的位置實(shí)現(xiàn)加工，必要時(shí) 也在一傾斜的位置，其中，將壓制板或連續(xù)帶支承在一工作臺(tái)上，其 具有平坦表面并且附加地通過(guò)真空吸住壓制板，從而在整個(gè)加工過(guò)程 中確保壓制板具有不變的位置。在這種情況下特別應(yīng)考慮，壓制板目
前可以達(dá)到3m寬和達(dá)到8m長(zhǎng)，因此掩膜的涂敷需要一定的時(shí)間范 圍。
為了防止掩膜的UV漆因在一個(gè)工作過(guò)程中有過(guò)高的漆涂層而在 某一位置流散，規(guī)定，在多個(gè)分開(kāi)的工作過(guò)程中構(gòu)成待制造的掩膜， 其中特別動(dòng)用在移過(guò)表面時(shí)大量的矩陣的單噴嘴，從而噴涂點(diǎn)逐漸地 用 一直線(xiàn)導(dǎo)軌補(bǔ)充并產(chǎn)生所要求的掩膜。為此在基體上方引導(dǎo)一個(gè)二 維的矩陣。該矩陣這樣動(dòng)作，即，整個(gè)矩陣多次移過(guò)一個(gè)待印刷的極 小的點(diǎn)。同時(shí)通過(guò)隨機(jī)選擇的矩陣點(diǎn)印刷每一待印刷的點(diǎn)。如果一個(gè) 印刷頭例如具有256個(gè)噴嘴頭，其構(gòu)成為16x16矩陣并且印刷頭兩次 移動(dòng)一待印刷的點(diǎn)，即其由矩陣的不同的行涂敷，則對(duì)于印刷點(diǎn)得出 32種可能性，由隨機(jī)選擇的噴嘴來(lái)印制。如果附加地隨機(jī)改變行進(jìn)給，
則得出16x16等于256個(gè)可能性，而由唯--個(gè)噴嘴印刷該點(diǎn)。如果
多于一個(gè)噴嘴向一待印刷的點(diǎn)噴射墨水或UV漆，則還可以進(jìn)一步提 高這個(gè)數(shù)目。通過(guò)實(shí)際印刷的噴嘴閥的這樣的隨機(jī)決定的選擇防止在 壓制板上形成細(xì)的條紋和系統(tǒng)固有的印刷缺陷，其在印刷過(guò)程中可能 通過(guò)不完美的機(jī)械過(guò)程和通過(guò)極小的振動(dòng)產(chǎn)生。
往拋光的壓制板表面上印刷圖案題材會(huì)產(chǎn)生特別的困難。在此， 游離的UV射線(xiàn)在再曝光時(shí)射向印刷頭，因而使印刷頭被凝固的UV 漆損壞。為了避免該問(wèn)題，給出了多種卓有成效的解決方案。
首先有可能，用化學(xué)方式使壓制板表面粗糙，從而壓制板呈現(xiàn)為 無(wú)光澤的。借此更好地吸收光并且不向印刷頭游離。
另一可能性是應(yīng)用一濾光器，其只允許這樣的UV射線(xiàn)通過(guò)，其 由壓制板基體完全吸收。還有另一解決方案業(yè)已證明是很有成效的，其抵制印刷頭的阻塞。
為此采用激光二極管或uv二極管，其只在短時(shí)內(nèi)發(fā)射一光脈沖，在
那里印刷頭實(shí)施一種泵送沖擊。在該時(shí)間期間，雖然粘附在頭上的漆 吸收放射，但其不被立即噴出并且不停留在閥上，在那里漆凝固并損 壞頭。由于在采用的印刷頭中全部噴嘴實(shí)施正常的泵送沖擊，不存在 可能發(fā)生堵塞的閥。
此外有可能采用一黑色的掩膜，其阻止uv光的反射，以及釆用
一燈罩，將其很緊密地在待部分硬化的基體的上方引導(dǎo)并且控制尾隨
的uv燈，使uv燈和印刷頭并不是直接接近活性的，其中僅僅引導(dǎo)
UV燈并〗吏之逆對(duì)或尾隨印刷頭。
為了涂敷掩膜，在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施形式中規(guī)定，將預(yù)處理 的、例如機(jī)械清潔的或凈化的壓制板或連續(xù)帶用異丙醇、乙醇或酒精 清洗，并且必要時(shí)用底層涂料例如有機(jī)的曱硅烷基化合物進(jìn)行預(yù)處理。
借此達(dá)到形成一種特別好的表面粘附，并且可以將UV噴涂直接涂 敷到壓制板或連續(xù)帶上。另外可以蝕刻壓制板或連續(xù)帶的表面。將印 刷頭本身在制造掩膜時(shí)沿待制造的壓制板或連續(xù)帶的縱向邊緣移動(dòng)， 此時(shí)優(yōu)選涉及X軸并且除與其垂直的Y軸外來(lái)回運(yùn)動(dòng)，其中沿x軸方 向的運(yùn)動(dòng)步距相當(dāng)于矩陣寬度減去或加上矩陣的相鄰噴嘴的間距除以 矩陣行的數(shù)目，從而在沿Y軸移動(dòng)的過(guò)程中通過(guò)單噴嘴部分地構(gòu)成掩 膜并且緊接著按照沿X軸的步距實(shí)現(xiàn)一運(yùn)動(dòng)，從而在沿X軸的大量步 驟以后可以以高的分辨率實(shí)現(xiàn)掩膜的完全構(gòu)造。
緊接在掩膜制成之后，為了化學(xué)的表面加工而使用傳統(tǒng)的已知的 蝕刻技術(shù)，并且，在蝕刻過(guò)程結(jié)束以后可以通過(guò)凈化劑和中和劑的沖 洗來(lái)處理表面，同時(shí)可以無(wú)困難地去掉涂敷的掩膜。為了去掉處于結(jié) 構(gòu)凹槽中的UV漆而附加采用一超聲振動(dòng)器，其通過(guò)空化作用從結(jié)構(gòu) 凹槽中解離漆殘留物。
為了進(jìn)行再處理，壓制板或連續(xù)帶設(shè)有一涂層，其中為了再處理 將壓制板或連續(xù)帶全面地鍍鉻，優(yōu)選硬鍍鉻，或用金剛石狀的碳或硼 化鈦涂層。按照本發(fā)明，提出了一種裝置用以實(shí)施該方法，其包括一支承裝
置用于待加工的材料、 一噴射頭和一滑塊導(dǎo)軌用于噴射頭在一個(gè)由X 坐標(biāo)和Y坐標(biāo)展開(kāi)的平面內(nèi)向 一任意位置運(yùn)動(dòng)以及包括各獨(dú)立的用以 移到位置的驅(qū)動(dòng)元件和一控制單元?？刂茊卧谶@里用于借助于驅(qū)動(dòng) 元件將噴射頭移到確定的位置，其通過(guò)待制造的掩膜的數(shù)字化成像預(yù) 先給定。在此優(yōu)選設(shè)置一滑塊導(dǎo)軌，其確保用于相應(yīng)位置的高的啟動(dòng) 精度并同時(shí)確保噴射頭不僅沿X方向而且沿Y方向的移動(dòng)是可能的。 為了保持到表面或到待加工的材料的間距，將滑塊導(dǎo)軌在考慮設(shè)定的 最大值的情況下這樣設(shè)計(jì)，即，排除由于噴射頭的自重引起的撓曲。 為了抵消因溫度變化、滑塊移動(dòng)的最小的撓曲和壓制板或連續(xù)帶的偏 斜引起的微小的間距變化，規(guī)定，將印刷頭借助于一找平裝置通過(guò)沿 Z方向的移動(dòng)保持在到壓制板的表面的一個(gè)恒定的間距上，以便由此 得到恒定的印刷質(zhì)量。借此特別是確保保持噴射頭到待加工的材料 的表面的不變的間距。為了使待加工的材料在涂敷過(guò)程不可能滑動(dòng)并 且保持在精確的位置，附加地通過(guò)真空吸住待加工的材料。
噴嘴頭本身以矩陣形式裝備大量噴嘴，它們可分別單獨(dú)控制并且 以到待加工的材料微小的間距、優(yōu)選0.1-4mm、特別優(yōu)選0.8mm進(jìn)行 引導(dǎo)。按照設(shè)定的方法通過(guò)多個(gè)分開(kāi)的工作過(guò)程構(gòu)成掩膜，其中將噴 嘴頭沿X軸逐步地移動(dòng)并在每一移動(dòng)步以后，在沿X軸實(shí)施另一運(yùn)動(dòng) 之前首先實(shí)現(xiàn)噴嘴頭的沿Y軸方向的移動(dòng)。為此將噴嘴頭的各噴嘴并 排地沿X方向和Y方向設(shè)置，其中，各噴嘴按功能由分別至少兩個(gè)噴 嘴組成多個(gè)組，并且使各噴嘴和/或壓制板或連續(xù)帶在加工以后可沿X 軸方向移到一個(gè)新的位置，并且，沿X軸方向的運(yùn)動(dòng)步距相當(dāng)于組寬 度減去或加上該組的相鄰噴嘴的間距除以組的數(shù)目。
用于待加工的材料的支承裝置在這種情況下保持在接近水平或垂 直的位置，其中，必要時(shí)按照設(shè)定的使用目的也可以選擇一種傾斜于 垂直線(xiàn)的位置。
為了保持支承面的平面度，支承裝置配備有各個(gè)平面的分面，其 中在各分面內(nèi)存在一抽吸孔，其直接連接于真空裝置，從而每一分面同時(shí)可以作為支承面和抽吸面用于待加工的材料并且確保一種沿著待 加工的工件的全表面均勻的和平面的支承。借此補(bǔ)償不符合要求的不
平面度。
為使涂敷的uv漆部分地硬化，噴嘴頭還配備一uv燈，其在完 成局部涂敷掩膜以后立即將完成的局部部分曝光，從而首先使uv漆 部分硬化。借此達(dá)到顯著的優(yōu)點(diǎn)，即，阻止uv漆的流散并且還實(shí)現(xiàn) 了耐磨性，從而在其他的工作過(guò)程中防止涂敷的掩膜被損壞。為了避
免uv漆從壓制板或連續(xù)帶的表面上剝落，在這種情況下規(guī)定，不實(shí)
現(xiàn)完全的硬化。
噴嘴頭還具有一屏蔽，其防止在加工過(guò)程中便已照射不完全涂敷
的掩膜或掩膜結(jié)構(gòu)的各個(gè)單點(diǎn)并因而可能硬化。作為uv燈，設(shè)置一
汞氣燈或一氙燈，其中必要時(shí)也可采用UV功率發(fā)光二極管(LED)， 其由于其狹窄的有限的放射角故而能夠照射掩膜的精確確定的區(qū)域 并，因此能夠與噴射頭一起直接跟蹤掩膜的成功完成。但也有可能在 脈沖式激光器上、在激光二極管、簡(jiǎn)單的UV-LED或燈上應(yīng)用一干涉 濾光器或等同作用的濾光器。
上述方法的特別優(yōu)點(diǎn)是，可以以高的精度和可重復(fù)性借助于本發(fā) 明的裝置將掩膜涂敷到預(yù)處理的壓制板或連續(xù)帶上，并且通過(guò)所采用 的UV漆確保壓制板或連續(xù)帶的快速凈化，以便進(jìn)一步再加工。UV 漆對(duì)大多數(shù)酸來(lái)說(shuō)是穩(wěn)定的，因此最好地適用于表面的鈍化作用，以 便實(shí)施緊接著的蝕刻過(guò)程。在這里，借助于EDV支持的噴射頭的運(yùn) 動(dòng)確保了在要求的范圍內(nèi)的精度和可重復(fù)性，其中，特別是基于一種 數(shù)字化的模型(其與為壓制板的以后使用的裝飾紙的印刷圖象是完全 相同的)，能夠?qū)崿F(xiàn)一種相合的壓印圖案，從而導(dǎo)致用壓制板或連續(xù)帶 處理的表面具有優(yōu)異的表面結(jié)構(gòu)。
以下借助附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。其中
圖l 本發(fā)明用于加工壓制板的裝置的俯視圖，和
圖2 壓制板在不同的工作步驟的剖面圖。


圖1示出一種用以應(yīng)用本發(fā)明方法的裝置的俯視圖。該裝置包括一支承工作臺(tái)2，其具有由大量單個(gè)平坦表面3構(gòu)成的支承面4,在其 上支承一壓制板5。在各平坦表面3中分別構(gòu)成一抽吸孔6，它們借助 未示出的真空泵將壓制板5吸到平坦表面3上，從而確保在整個(gè)工作 過(guò)程中壓制板5有一不變的位置。
在所示的實(shí)施例中，裝置1設(shè)置在一水平的位置，但無(wú)疑也有可 能將其設(shè)置在一垂直的位置或在一傾斜于垂直線(xiàn)的位置，以便實(shí)施壓 制板5的加工。沿壓制板5的最大的延長(zhǎng)構(gòu)成導(dǎo)軌7、 8，在其上可移 動(dòng)滑動(dòng)導(dǎo)軌9、 10,而且是借助于驅(qū)動(dòng)電才幾11、 12進(jìn)行，驅(qū)動(dòng)電才幾經(jīng) 由一控制單元13、優(yōu)選是EDV支持的控制單元來(lái)控制。借助于驅(qū)動(dòng) 電才幾ll、 12， 4吏噴射頭14沿X軸和Y軸的方向逐步地移動(dòng)，同時(shí)借 助于另一驅(qū)動(dòng)電機(jī)15相對(duì)Z軸實(shí)現(xiàn)其他的運(yùn)動(dòng)，用以找平噴射頭14。 噴射頭14本身主要包括一噴嘴矩陣16、 一用于待噴涂的漆的儲(chǔ)料容 器17和至少一個(gè)發(fā)光裝置18，其按確定的時(shí)間間隔在一定的時(shí)間照 射至少部分完成的掩膜并從而致使UV漆的至少部分硬化。
圖2以放大的剖面圖示出一壓制板5，包括掩膜20，其通過(guò)所描 述的方法和按圖1的裝置涂敷到壓制板上。這里，由按左邊的分圖的 放大圖明顯可見(jiàn)的是，UV穩(wěn)定的漆21被局部涂敷在壓制板5上。在 實(shí)施蝕刻過(guò)程以后，其由中間的分圖示出，掩膜20仍處在壓制板5 的表面上，但已部分地蝕刻出區(qū)域22，其不由掩膜覆蓋，從而形成一 凹槽。在完成凈化以后，如其例如在右邊的分圖中所示，壓制板5在 所示實(shí)施例中在一面帶有表面結(jié)構(gòu)23，該表面結(jié)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)凈化和去掉 掩膜以后應(yīng)符合顧客的預(yù)定要求。該表面結(jié)構(gòu)必要時(shí)可以通過(guò)其他的 蝕刻過(guò)程在深度上構(gòu)造，亦即制成三維的。另外，以這種方式可以對(duì) 壓制板的兩面進(jìn)4亍加工。
為了在制造掩膜時(shí)達(dá)到最大的分辨率，使用另一方法，以便在每 一印刷過(guò)程中控制噴嘴，其中，各噴嘴按功能組成多個(gè)組。這些組包 括2-4個(gè)噴嘴，但其中也可包括多倍的噴嘴，它們按照統(tǒng)一的模式來(lái) 控制。在這種情況下，在任意的時(shí)刻校準(zhǔn)在第一噴嘴組與工件之間的 重疊，隨后噴射頭沿工件經(jīng)由其全長(zhǎng)沿Y方向相對(duì)于工件移動(dòng)一次并同時(shí)由噴嘴噴涂uv硬化的漆。接著，將噴射頭在一稍后的時(shí)刻沿X
軸方向移動(dòng)到使另一選擇的噴嘴組與工件的表面重疊，其中，步距選 擇成，使其相當(dāng)于噴嘴的組寬度減去相鄰噴嘴的間距除以組的數(shù)目。 借此確保在印刷頭與工件之間的第二相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中不發(fā)生在由第 二組產(chǎn)生的圖形與由第一組產(chǎn)生的圖形之間的重疊，而是使其以最大 的分辨率補(bǔ)充。緊接其后將印刷頭重新沿x軸方向移動(dòng)組寬度減去相
鄰噴嘴的間距的大小。然后經(jīng)工件的全寬沿Y軸方向重新進(jìn)行印刷頭 與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由此再次以最大的分辨率將UV硬化的漆的 鄰接的圖形噴涂到工件上。 一旦最后的噴嘴組在結(jié)束印刷頭與工件之 間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)重新沿X軸方向移動(dòng)一步距，就按照第一組寬度以最大 的分辨率制備完成由UV硬化漆構(gòu)成的掩膜。將更多個(gè)這樣的組寬度 相互接續(xù)，從而得到欲制備的完整掩膜。
附圖標(biāo)記清單
1裝置12馬區(qū)動(dòng)電才幾
2支承工作臺(tái)13控制單元
3平坦表面14噴射頭
4支承面3015馬區(qū)動(dòng)電才幾
5壓制板16噴嘴矩陣
6抽吸孔17儲(chǔ)料容器
7導(dǎo)軌18發(fā)光裝置
8導(dǎo)軌20掩膜
9滑動(dòng)導(dǎo)軌3521漆
10滑動(dòng)導(dǎo)軌22區(qū)域
11驅(qū)動(dòng)電枳j23表面結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1. 用于使金屬的壓制板(5)或使連續(xù)帶形成表面結(jié)構(gòu)的方法，其中，通過(guò)涂敷掩膜(20)用以借助于一裝置(1)實(shí)現(xiàn)局部鈍化作用來(lái)預(yù)先給定一種表面結(jié)構(gòu)，并通過(guò)接著的化學(xué)表面加工來(lái)進(jìn)行制造，其特征在于，將一種至少部分地硬化的UV漆用于掩膜(20)，其用裝置(1)涂敷，并且直接在涂敷之后、優(yōu)選在直到60秒的時(shí)間間隔內(nèi)至少部分地用UV光照射以便硬化，其中，為了進(jìn)行加工，將壓制板(5)或連續(xù)帶支承在一個(gè)具有平坦表面的工作臺(tái)(2)上。
2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)一種特別是數(shù) 字化的印刷方法涂敷UV漆。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在涂敷之前預(yù) 熱UV漆并且在恒定的溫度下進(jìn)行涂敷，其中，使UV漆維持溫度優(yōu) 選在50。C至IOO'C，特別優(yōu)選在65。C至75°C。
4. 按照權(quán)利要求l、 2或3之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，UV 漆包含有減少了的溶劑成分。
5. 按照權(quán)利要求1至4之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了涂 敷UV漆而采用一噴射頭(14)、特別是一噴嘴頭。
6. 按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，噴嘴頭(14)具有 多個(gè)噴嘴，它們以矩陣的形式設(shè)置并且分別加以控制。
7. 按照權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，從矩陣中隨機(jī) 選擇噴嘴來(lái)印刷一預(yù)定的、待印刷的題材點(diǎn)，其中該噴嘴在其掠過(guò)印 刷區(qū)域時(shí)印刷該點(diǎn)，其中還使多于一個(gè)的隨機(jī)選擇的噴嘴將UV漆涂 敷在同一待印刷的點(diǎn)上。
8. 按照權(quán)利要求5至7之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，噴嘴頭 (14K殳計(jì)為在一個(gè)平面內(nèi)沿X方向和/或沿Y方向和相對(duì)該平面沿Z方向可移動(dòng)，或者噴嘴頭(14)保持位置固定，只是沿Z方向可移動(dòng)， 同時(shí)相對(duì)于噴嘴(14)移動(dòng)壓制板(5)或連續(xù)帶。
9. 按照權(quán)利要求5至8之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，以到壓制板或連續(xù)帶表面優(yōu)選0.1至4mm、特別優(yōu)選0.8mm的微小間距引導(dǎo) 噴嘴頭(14)，其中， 一個(gè)自動(dòng)的找平裝置以所選擇的到壓制板(5) 或連續(xù)帶的間距引導(dǎo)噴嘴頭。
10. 按照權(quán)利要求5至9之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，噴嘴 頭(14)在多個(gè)分開(kāi)的工作過(guò)程中構(gòu)造待涂敷的掩膜(20)。
11. 按照權(quán)利要求5至IO之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將噴 嘴頭(14 )的各噴嘴并排地沿X方向和Y方向設(shè)置，并使噴嘴頭(14 ) 沿X軸和Y軸的方向移動(dòng)，其中，各噴嘴按功能組成分別為至少兩個(gè) 噴嘴的多個(gè)組，并且，使各噴嘴和/或壓制板(5)或連續(xù)帶在加工之 后沿Y軸方向移到相對(duì)于X軸的一個(gè)新的位置，并且沿X軸方向的 運(yùn)動(dòng)步距相當(dāng)于噴嘴矩陣的寬度減去或加上矩陣的相鄰噴嘴的間距除 以在一行中噴嘴的數(shù)目。
12. 按照權(quán)利要求1至11之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，用一 UV光源來(lái)使已涂敷的漆部分地硬化，它只在這樣的時(shí)間內(nèi)發(fā)射UV 光，在該時(shí)間內(nèi)，噴嘴頭也噴涂用于印刷掩膜的材料。
13. 按照權(quán)利要求1至12之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)于 UV燈使用一黑色的掩膜和/或使用一燈罩，以阻止反射。
14. 按照權(quán)利要求1至13之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)于 UV燈使用一濾光器，它不允許通過(guò)短波的光，其中，吸收光譜端選 擇成，使得通過(guò)的光完全被壓制板(5)或連續(xù)帶的材料吸收。
15. 按照權(quán)利要求1至14之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在一 水平的或垂直的位置加工壓制板(5)或連續(xù)帶。
16. 按照權(quán)利要求1至15之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò) 真空吸住壓制板(5)。
17. 按照權(quán)利要求1至16之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，壓制 板(5)或連續(xù)帶經(jīng)受一種預(yù)處理。
18. 按照權(quán)利要求1至17之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為預(yù) 處理而進(jìn)行機(jī)械清潔和用異丙醇、乙醇或酒精清洗和/或用底層涂料例 如有機(jī)的甲硅烷基化合物進(jìn)行處理。
19. 按照權(quán)利要求1至18之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在涂 敷掩膜之前蝕刻壓制板(5)或連續(xù)帶的表面。
20. 按照權(quán)利要求1至19之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，壓制 板經(jīng)受一種化學(xué)的預(yù)處理，其產(chǎn)生一種無(wú)光澤的表面，以避免光反射。
21. 按照權(quán)利要求1至20之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了 以化學(xué)方式形成表面結(jié)構(gòu)而采用蝕刻技術(shù)。
22. 按照權(quán)利要求1至21之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在蝕 刻過(guò)程結(jié)束以后通過(guò)溶劑去掉掩膜。
23. 按照權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，通過(guò)超聲波促進(jìn) 掩膜清除。
24. 按照權(quán)利要求1至23之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，壓制 板(5)或連續(xù)帶為了再處理而設(shè)有一涂層。
25. 按照權(quán)利要求1至24之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了 再處理將壓制板(5)或連續(xù)帶全面地鍍鉻，優(yōu)選硬鍍鉻，或用金剛石 狀的碳或用硼化鈦涂層。
26. 應(yīng)用按照權(quán)利要求1至25之一項(xiàng)所述的方法的裝置，包括一 用于待加工的材料的工作臺(tái)(2)、 一噴射頭(14)和一滑塊導(dǎo)軌(9、 10 )，用于噴射頭(14 )在一個(gè)由X和Y坐標(biāo)展開(kāi)的平面內(nèi)向任意位 置的運(yùn)動(dòng)，以及包括用以移到該位置的各獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)元件(11、 12、 15)和一控制單元(13)，其中，所述噴射頭(14)包括一噴嘴頭，用 以涂敷一種UV硬化的漆，并且噴嘴頭配備有一 UV光源，其在完全 完成局部涂敷掩膜(20)以后照射該完成的局部部分。
27. 按照權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于，噴嘴頭(14)具 有多個(gè)噴嘴，它們以矩陣的形式設(shè)置并且可分別單獨(dú)控制。
28. 按照權(quán)利要求26或27所述的裝置，其特征在于，以到壓制 板(5)或連續(xù)帶的表面優(yōu)選0.1至4mm、特別優(yōu)選0.8mm的微小間 距引導(dǎo)噴嘴頭(14)，必要時(shí)通過(guò)一自動(dòng)的找平裝置支持這種引導(dǎo)。
29. 按照權(quán)利要求26、 27或28所述的裝置，其特征在于，噴嘴 頭(14)通過(guò)多個(gè)分開(kāi)的工作過(guò)程構(gòu)造待涂敷的掩膜(20)。
30. 按照權(quán)利要求26至29之一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，噴 嘴頭(14)相對(duì)由X方向和Y方向展開(kāi)的工作面可沿z方向移動(dòng)。
31. 按照權(quán)利要求25至30之一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，噴 射頭的各噴嘴并排地沿X方向和Y方向設(shè)置，并且噴嘴頭(14)沿X 軸和Y軸的方向可移動(dòng)，其中，各噴嘴按功能組成分別為至少兩個(gè)噴 嘴的多個(gè)組，并且，各噴嘴和/或壓制板(5)或連續(xù)帶在加工之后沿 Y軸的方向可移到相對(duì)X軸的一個(gè)新的位置，并且沿X軸方向的運(yùn)動(dòng) 步距相當(dāng)于噴嘴矩陣的寬度減去或加上矩陣(20)的相鄰噴嘴的間距 除以組行的數(shù)目。
32. 按照權(quán)利要求25至31之一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，噴 嘴頭(14)具有一屏蔽，其防止未完全涂敷的掩膜或掩膜結(jié)構(gòu)的各個(gè) 點(diǎn)在加工過(guò)程中硬化。
33. 按照權(quán)利要求25至32之一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，支 承裝置(2)至少接近定位在一水平的或垂直的位置。
34. 按照權(quán)利要求25至33之一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，支 承裝置(2)具有一平面的平坦表面(3),其分成大量的分面，并且在 各分面內(nèi)具有用于一真空抽吸裝置的抽吸孔(8)。
35. 按照權(quán)利要求25至34之一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，作 為UV光源設(shè)置一汞氣燈、氙氣燈或UV功率LED、激光二極管或一 激光器。
36. 按照權(quán)利要求25至35之一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，作 為UV光源設(shè)置一脈沖式激光器，其只在印刷頭噴涂用于印刷掩膜的 材料時(shí)才發(fā)射光。
37. 按照權(quán)利要求26至36之一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，設(shè) 置一黑色的掩膜和/或一燈罩，用以屏蔽印刷頭，其阻止向印刷頭的不 符合要求的光反射。
38. 按照權(quán)利要求26至37之一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，UV 光源或UV燈以少許間距尾隨印刷頭或逆著它移動(dòng)，其中，如果印刷 頭和光源相遇，則在印刷頭附近關(guān)掉UV光源或UV燈。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造金屬的壓制板(5)或連續(xù)帶的方法，其中，通過(guò)涂敷掩膜(20)用以實(shí)現(xiàn)局部化學(xué)鈍化作用和接著的化學(xué)表面加工來(lái)制造一種表面結(jié)構(gòu)(23)，本發(fā)明還涉及一種應(yīng)用該方法的裝置(1)。為了明顯地改善所得到的掩膜(20)的可重復(fù)性及分辨率，按照本發(fā)明建議，由一種UV硬化的漆制造掩膜(20)，其中，通過(guò)適當(dāng)?shù)难b置(1)來(lái)涂敷漆。分辨率這樣得以改善，即，一個(gè)噴嘴矩陣點(diǎn)狀地噴涂UV硬化的漆，并且各個(gè)點(diǎn)由于其重疊而導(dǎo)致一種圖形，其構(gòu)成待制造的掩膜。所述UV硬化的漆的特別優(yōu)點(diǎn)在于，其在蝕刻過(guò)程以后可以很容易地重新從表面上去掉并且相對(duì)于傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷方法而言能實(shí)現(xiàn)很高的可重復(fù)性。
文檔編號(hào)G03F1/00GK101443703SQ200780017329
公開(kāi)日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2007年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月12日
發(fā)明者J·F·賴(lài)歇特 申請(qǐng)人:許克雕刻有限及兩合公司