專利名稱：絲網(wǎng)印刷的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及絲網(wǎng)印刷。更加具體而言，本發(fā)明涉及利用新型絲網(wǎng)來進行的絲網(wǎng)印刷，其允許了利用更大量的油墨和/或高分辨率的絲網(wǎng)印刷的印刷術，也允許了低于100微米寬度的線的印刷術。
背景技術：
絲網(wǎng)印刷是一種典型地利用由編織網(wǎng)目制成的絲網(wǎng)以支撐油墨粘連印版 (ink-blocking)的印刷術。聯(lián)接的印版形成了網(wǎng)目的開口區(qū)域，該開口區(qū)域將油墨作為銳利邊緣的圖像傳送到基板上。利用油墨粘連印版來使得輥子或者刮板移動越過絲網(wǎng)，迫使或者泵送油墨穿過開口區(qū)域中的編織網(wǎng)目的絲線。圖形絲網(wǎng)印刷在當今廣泛使用，以創(chuàng)建很多大規(guī)?；蛘叽笈康囊阎圃斓膱D形，例如海報或者陳列架。通過用CMYK(青色、品紅色、黃色和黑色(‘key’))能夠創(chuàng)建全色印刷。絲網(wǎng)印刷由于其低成本和能夠在很多類型的介質上進行印刷的能力而通常優(yōu)于諸如燃料升華或者噴墨式印刷的其它技術。絲網(wǎng)印刷的顯著特性是能夠在基板上施加比其他印刷技術可行的更厚的油墨。 因此，當需要從大約5到20微米或者更大厚度的油墨沉積物的時候(通過其他印刷術無法 (輕易)達到)，絲網(wǎng)印刷也是優(yōu)選的。這可以使得絲網(wǎng)印刷可以用于印刷太陽能電池、電子設備等等。(本申請中，油墨的定義不僅包括溶劑和基于水的(著色的)油墨配方，還包括[無色的]清漆、粘合劑、金屬油墨、導電油墨等等)。一般來說，絲網(wǎng)由一片多孔的被稱為網(wǎng)目的精細編織織物制成，該織物跨過鋁或者木材制成的框架。當前，大多數(shù)的網(wǎng)目由諸如鋼的人造材料制成。如上所述，絲網(wǎng)區(qū)域被非滲透性材料阻隔，從而形成了印版，該印版是將要被印刷的圖像底片；亦即，開口空間是油墨將會顯現(xiàn)的區(qū)域。在印刷過程中，具有面向基板的印版的絲網(wǎng)放置到諸如紙或者織物的基板頂部。 在常規(guī)的平板絲網(wǎng)印刷當中，油墨放置到絲網(wǎng)頂部，并且使用填充棒(也稱為灌注棒)來用油墨填充網(wǎng)目開口。操作者在絲網(wǎng)的后部并且在油墨儲罐后方開始使用填充棒。操作者將絲網(wǎng)抬高以防止與基板相接觸，接著利用小量的向下的力而將填充棒拉動到絲網(wǎng)前方。這有效地利用油墨填充了網(wǎng)目開口，并且將油墨儲罐移動到絲網(wǎng)前方。接著，操作者利用刮板 (橡膠葉片)來使得網(wǎng)目向下移動到基板并且將刮板推動到絲網(wǎng)后部。通過毛細管作用而將位于網(wǎng)目開口內的油墨的受控并且預定的量泵送或者擠壓到基板上。理論的濕油墨沉積物估算等于網(wǎng)目和或者印版的厚度，這將在以下討論。當刮板朝著絲網(wǎng)后部移動的時候，網(wǎng)目的張力將網(wǎng)目向上拉動離開基板(被稱為離網(wǎng))，而留下油墨在基板表面上。在輪轉型絲網(wǎng)印刷中，典型地，油墨從圓筒形絲網(wǎng)內部被壓迫。如今，這種工藝通過機器而被自動化。有三種類型的絲網(wǎng)印刷機?！桨濉?可能是最廣泛應用的)型、‘圓筒型’和‘輪轉型’。平板型印刷機和圓筒型印刷機相類似之處在于二者都使用了扁平的絲網(wǎng)和三個往復步驟工藝來執(zhí)行印刷操作。首先將絲網(wǎng)移動到基板上方的位置，接著使得刮板擠壓網(wǎng)目并且勾勒出圖像區(qū)域，接著抬升絲網(wǎng)使其遠離基板，從而完成該工藝。利用平板型印刷機，待被印刷的基板典型地位于與絲網(wǎng)平行的水平印刷板上。利用圓筒印刷機，基板被安裝在圓筒上。由于編織絲網(wǎng)的金屬絲線的移動，圖像的穩(wěn)定性可能是個問題。另一方面，輪轉型絲網(wǎng)印刷機被設計成用于連續(xù)高速的卷筒印刷。用在輪轉絲網(wǎng)機上的絲網(wǎng)例如是無縫的薄的金屬圓筒。一端開口的圓筒罩設在兩端上并且在印刷機的側面上裝配到機體當中。在印刷期間，油墨被泵送到圓筒的一端內，從而持續(xù)地保持了新鮮的供應。例如刮板是在圓筒內部自由漂浮的鋼棒，并且刮板壓力被保持并且例如通過安裝在印刷機板下方的磁體進行調節(jié)。輪轉絲網(wǎng)印刷機最常見用于印刷紡織品、壁紙和需要非斷開的連續(xù)圖案的其他產(chǎn)品。絲網(wǎng)印刷比傳統(tǒng)的印刷技術更加通用。表面不必在壓力下進行印刷，這與蝕刻或平板印刷術并不相同，并且它不必是平面的。絲網(wǎng)印刷的油墨能夠用來與多種基板一起進行作業(yè)，例如紡織品、陶瓷、木材、玻璃、金屬和塑料。因此，絲網(wǎng)印刷用在很多不同工業(yè)當中。絲網(wǎng)印刷的其中一個有趣的領域在于油墨，所述油墨能夠用來創(chuàng)建觸覺和視覺都很吸引人的浮雕圖像、光滑光亮實心區(qū)域、或者精細線條圖案。關于這種印刷的質量的改進則是十分令人期待。特別對于盲文印刷的高質量印刷品正是如此，其工藝需要極為均勻的油墨的相對厚度圖層，而不具有重像或者條紋。因此，非常有趣的是能夠改進增大量的油墨在基板上的均勻的沉積，特別是對于更精細的細節(jié)尤是如此。這對于平板和圓筒絲網(wǎng)印刷以及輪轉型印刷同樣是興趣所在。除了在基于金屬絲線的編織網(wǎng)目的基礎上制成的絲網(wǎng)以外，例如專利US 3759799，已經(jīng)發(fā)展出利用帶有孔格的實心金屬板而制成的絲網(wǎng)。例如在專利US 4383896 或者US 4496434中，并且在當前申請人的隨后的專利中描述了金屬絲網(wǎng)，其包括肋條和孔。該絲網(wǎng)通過以下工藝來進行制備，該工藝包括通過在第一電解槽中在具有分離劑的字模上形成絲網(wǎng)骨架從而電解形成金屬絲網(wǎng)，將已形成的絲網(wǎng)骨架從字模中剝離出來并使得該絲網(wǎng)骨架在第二電解槽中進行電解，以便將金屬沉積在所述骨架上。已經(jīng)使用該技術來制備用于絲網(wǎng)印刷的具有各種網(wǎng)目尺寸(例如從75到350以上)、各種厚度(從大約50到大于300微米)和各種孔徑(從25微米及更大)以及因此導致的各種開口面積數(shù)量(從大約10%到大約55% )、各種濕油墨沉積(從大約5到大于350微米厚)和各種分辨率(從大約90到大約350微米)的金屬絲網(wǎng)。確實，這些絲網(wǎng)在壽命、堅固性和穩(wěn)定性、抗縮皺性能(在印刷機裝配或者印刷期間幾乎沒有斷裂或損壞)都勝過編織絲網(wǎng)。并且，令人感興趣的是在更大油墨沉積和更銳利圖像的方面上改進這種非編織絲網(wǎng)。因此，這是本發(fā)明的目標之一。并且，如前所述，對于制備基于晶片的太陽能PV電池而言，絲網(wǎng)印刷十分理想。這種電池的制備包括在前部印刷‘手指’和銀質總線；并且將銀質總線印刷在背面?？偩€和手指需要傳輸電荷。另一方面，總線和手指需要占用太陽能PV電池盡可能少的表面，因此趨向于相對較厚。由于能夠廣泛變化并且能夠適配地控制的其中一個參數(shù)是印刷品的厚度，因此絲網(wǎng)印刷十分理想。太陽能晶片正在變得更薄并且更大，因此需要仔細的印刷來保持較低的破裂率。 另一方面，在印刷階段的高生產(chǎn)力提高了整個電池生產(chǎn)線的生產(chǎn)力。輪轉型絲網(wǎng)印刷是典型的滾動-滾動技術，其能夠進行連續(xù)高體積和高速的生產(chǎn)。進一步的益處包括油墨的減少和化學廢物的減少、更高的油墨沉積、更大的生產(chǎn)靈活度 (各種重復尺寸和網(wǎng)狀寬度)，其具有優(yōu)異的質量、可重復的結果和可靠的性能。利用輪轉型絲網(wǎng)印刷在電子設備在諸如紙、薄膜和紡織品的普通基板上的應用很新穎。輪轉型絲網(wǎng)技術使得能夠制造低成本的印刷型電子設備，例如射頻識別標簽(RFID 標簽)。例如，Mork I^rints公司已經(jīng)設計了各種輪轉絲網(wǎng)印刷生產(chǎn)線，其專用于印刷型電子設備應用。它們的機器部件被專門研制為用于在(熱)感基板上的高精度印刷。例如， PD-RSI 600/900輪轉型絲網(wǎng)印刷生產(chǎn)線設計(Stork I^rints公司手冊101510907)能夠使得以每小時超過50，000單元的速度在一次轉動中制造整個RFID標簽。然而，因為零件變得越來越小并且對于高生產(chǎn)率制造工藝需求的增強，放置在絲網(wǎng)印刷模板以用于圖形并特別用于印刷型電子設備應用的需求日益增長。印刷線條的寬度小于80微米并且結合了大量的油墨傳送，耐用型印刷模板和優(yōu)異的可重復性正在變得日益普遍。盡管非編織絲網(wǎng)的絲網(wǎng)印刷(特別是對于輪轉型絲網(wǎng)印刷)具有很多益處，對于高分辨率的印刷而言，平板型編織絲網(wǎng)材料仍然提供了優(yōu)異的分辨率和銳度。確實，即使使用具有(非常)高開口面積并且具有構成網(wǎng)目的較小橋部的絲網(wǎng)，利用輪轉型絲網(wǎng)印刷而制成的具有小于100微米的印刷線的印刷品可能與利用最優(yōu)的平板編織型金屬絲網(wǎng)制成的印刷品相比較而銳度較低并且因此導致較少的油墨傳送。因此，很大的興趣是找到改進的絲網(wǎng)，其具有例如由M0rk Prints公司研發(fā)的非編織絲網(wǎng)的所有的強度和耐久度性能， 但是具有改進的銳度和油墨傳送性能，以用于制備高分辨率印刷品。并且，很大的興趣是找到一種非編織絲網(wǎng)，其能夠應用在無法使用編織的金屬絲網(wǎng)的輪轉型絲網(wǎng)印刷當中。有趣的是，通過應用新型絲網(wǎng)而解決了提高油墨沉積和更銳利印刷的問題。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明要求保護一種利用絲網(wǎng)來進行絲網(wǎng)印刷的方法，優(yōu)選地是利用通過電鑄制成的金屬絲網(wǎng)，該絲網(wǎng)具有被橋部和交叉點分隔的多個開口的圖案，并且該絲網(wǎng)在刮板一側上具有扁平表面，其中在所述絲網(wǎng)的印刷一側上，該絲網(wǎng)具有3-D結構，該3-D結構包括由多個所述橋部和多個交叉點之間的厚度差形成的多個峰頂部和多個凹谷部。此夕卜，本發(fā)明要求保護一種包括3-D結構的印刷絲網(wǎng)，其中聯(lián)接的印版帶有或者不帶有待被印刷的圖像底片。此外，本發(fā)明要求保護了一種印刷機，其包括一個或多個根據(jù)本發(fā)明的印刷絲網(wǎng)，并結合了一個或多個油墨儲罐并且/或者結合了輥子或刮板。更加具體而言，所述絲網(wǎng)是金屬絲網(wǎng)材料，其中網(wǎng)目數(shù)量為150-1000個網(wǎng)目，優(yōu)選地為190到800個具有扁平側面的網(wǎng)目，該絲網(wǎng)包括通過交叉點而使得多個橋部互相連接的網(wǎng)絡結構，因此所述橋部限定了開口的邊界，在絲網(wǎng)材料的與扁平刮板一側相反的印刷一側上，交叉點的厚度不等于橋部的厚度。優(yōu)選地，橋部和交叉點之間的厚度差從5到 100微米。


第一幅圖是輪轉型絲網(wǎng)印刷原理的示意性圖示。A是絲網(wǎng)。B是刮板。C是壓印輥子。D是基板。
在第二幅圖中可以發(fā)現(xiàn)自通過電鑄而制造成的根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的絲網(wǎng)的示意性圖示。因此這些是非編織絲網(wǎng)。所示的是六邊形結構的絲網(wǎng)開口( ‘蜂巢’孔的形式)，其中所謂的橋部連接了多個交叉點。還可以在具有其他結構的絲網(wǎng)的制造中使用電鑄，例如矩形結構。此處所示的(從左上部到右底部，標簽為a) "g))分別表示如下a)網(wǎng)目 /線性英寸；b)厚度；c)開口面積；d)孔徑；e)理論的濕油墨沉積物；f)最大顆粒尺寸，以及g)分辨率。網(wǎng)目/線性英寸是絲網(wǎng)的每個線性英寸的開口數(shù)量。厚度是絲網(wǎng)厚度。開口面積是所有開口相對于總的絲網(wǎng)面積的百分比?？讖绞情_口的兩個相對的壁之間的最小距離。理論的濕油墨沉積物是利用理論的油墨體積估算(該理論的油墨體積是基板的每單位面積的網(wǎng)目開口中的油墨體積)，其計算為開口面積的％ X網(wǎng)目厚度。典型地是以微米報告，或者等價于cm3/m2。最大顆粒尺寸是孔徑的1/3，以用于最佳的油墨通路。第三幅圖是通過光學顯微鏡制成的相片的示意性圖示，其顯示了根據(jù)本發(fā)明的具有3-D結構的矩形絲網(wǎng)材料的印刷一側的俯視圖，其中孔徑大約為40微米。該(多個)絲網(wǎng)具有矩形形式的孔(H)。并且顯示了特寫。橢圓表示橋部形成的凹谷部(V)。圓形表示交叉點形成的峰頂部(P)。
具體實施例方式從例如文獻WO 9740213中已知了利用電解液中的芯棒而用來制造金屬制品的電鑄法，該金屬制品具有由橋部分隔的多個開口的圖案。在專利申請WO 2004043659中，具體提出了具有3-D表面結構的金屬絲網(wǎng)材料，以用作穿孔塑料薄膜等等中的穿孔的印版，其類似于例如從文獻US60M553中已知的方法和設備。該3-D表面結構通過橋和交叉點之間的厚度差而僅僅形成在絲網(wǎng)的一側上。在文獻 W02004043659中并未提供關于所要求保護的用于絲網(wǎng)印刷的絲網(wǎng)材料的用途的任何教導。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對于實心區(qū)域和浮雕圖像的印刷而言，新型的3-D絲網(wǎng)提供了更大的油墨沉積和更銳利的沉積。并且，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對于非常高分辨率的絲網(wǎng)印刷來說，以下的新型的3-D絲網(wǎng)是理想之選，其中網(wǎng)目數(shù)量是150-1000個網(wǎng)目，優(yōu)選地是從190到800個具有扁平的刮板一側的網(wǎng)目，并且在絲網(wǎng)材料的印刷一側上具有峰頂部和凹谷部網(wǎng)絡結構。當與沒有這種3-D 表面結構的絲網(wǎng)材料相比較的時候，這些絲網(wǎng)能夠允許進行更加精細線條的印刷。所實現(xiàn)的印刷質量令人驚訝地優(yōu)于利用具有更大開口面積和更小橋部的絲網(wǎng)所獲得的印刷質量。假設3-D表面結構(其在印刷一側上具有峰頂部和凹谷部)增強了油墨穿過絲網(wǎng)的傳遞，并由于“峰頂部”的存在而使得更大量的油墨沉積在基板上，而凹谷部使得油墨進行了銳利的沉積。在沉積油墨以制造實心體(其中在基板和/或浮雕圖像上具有均勻的印刷)的時候這是一個優(yōu)點，并且在制造具有銳利邊緣的連續(xù)精細線條的時候也是優(yōu)點。并且，在沒有任何絲網(wǎng)強度、穩(wěn)定性和耐久性損失的情況下實現(xiàn)了這些優(yōu)點。用來制造所述絲網(wǎng)材料的方法并不是本發(fā)明的一部分。實際上，從文獻US 4383896或US 4496434中已知的方法可以用來制備扁平絲網(wǎng)，而通過強迫流動條件，可以在絲網(wǎng)材料的印刷一側上創(chuàng)建3-D結構，這與上述的文獻WO 2004043659中公開的方法類似。此外，具有3-D表面結構的金屬絲網(wǎng)材料可以利用不同的技術和不同的材料制成。因此，所述3-D結構還可以由激光雕刻、蝕刻或者ECM(電化學加工)制成。通過在聚合物上進行浮雕裝飾、或者通過CVD (化學氣相沉積)、PVD (物理氣相沉積)、等離子噴射或者其他涂覆技術來對網(wǎng)目進行涂覆而制備這種絲網(wǎng)也在本發(fā)明的范圍內。所述3-D表面結構還可以用在絲網(wǎng)上分離的涂漆層來進行制造。該新型的3-D絲網(wǎng)可以用在平板型和圓筒型絲網(wǎng)印刷中，以及用在輪轉型絲網(wǎng)印刷中。為了印刷實心區(qū)域和浮雕圖像，優(yōu)選的是具有大量濕油墨沉積的絲網(wǎng)(大于6微米，優(yōu)選地大于10微米)。此處，濕油墨沉積量按照本說明書中之前所限定的理論濕油墨沉積來表述的。適宜的絲網(wǎng)具有35至500個網(wǎng)目，優(yōu)選地為75到450個網(wǎng)目。厚度可以從35到200微米變化，優(yōu)選地從60到150微米變化?？讖娇梢詮?0到650微米變化，優(yōu)選地從15到400微米變化。為了制造高分辨率的印刷品，其中分辨率低于100微米，是具有150-1000個網(wǎng)目的絲網(wǎng)，優(yōu)選地是190到800個網(wǎng)目。厚度可以從20到200微米變化，優(yōu)選地從35到160 微米變化?？讖娇梢詮?到130微米變化，優(yōu)選地從15到105微米變化。優(yōu)選地，所述絲網(wǎng)是輪轉型絲網(wǎng)。此外，本發(fā)明要求保護一種包括3-D結構的印刷絲網(wǎng)，其中聯(lián)接的印版帶有或者不帶有待被印刷的圖像底片。這種3-D絲網(wǎng)和印版的結合是新穎的并且具有如上所述的提高了印刷品的內在優(yōu)點。此外，本發(fā)明要求保護一種包括一個或多個根據(jù)當前發(fā)明的3-D印刷絲網(wǎng)的印刷機，其結合了一個或多個油墨儲罐和/或結合了輥子或刮板。
權利要求
1.一種利用絲網(wǎng)來進行絲網(wǎng)印刷的方法，所述絲網(wǎng)具有被橋部和交叉點分隔的多個開口的圖案，并且該絲網(wǎng)在刮板一側上具有扁平表面，其中在所述絲網(wǎng)的印刷一側上，該絲網(wǎng)具有3-D結構，該3-D結構包括由所述橋部和交叉點之間的厚度差形成的多個峰頂部和多個凹谷部。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其利用了通過電鑄而制成的金屬絲網(wǎng)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中所述交叉點形成了所述峰頂部，該交叉點的厚度大于形成了所述凹谷部的橋部的厚度。
4.根據(jù)權利要求1至3中任意一項所述的方法，其中所述橋部和交叉點之間的厚度差是從5到100微米。
5.根據(jù)權利要求1至4中任意一項所述的方法，其用于印刷浮雕圖像和/或實心區(qū)域。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中所述絲網(wǎng)與一定量的濕油墨沉積物一同進行使用，該濕油墨沉積物被表示成大于6微米、優(yōu)選地為大于10微米的理論濕油墨沉積物。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的方法，其中所述絲網(wǎng)具有從35到500網(wǎng)目，優(yōu)選地為從 75到450，并且/或者厚度為從35到200微米，優(yōu)選地為從60到150微米，并且/或者所述開口的孔徑為從10到650微米，優(yōu)選地為從15到400微米。
8.根據(jù)權利要求1至4中任意一項所述的方法，其用于高分辨率的絲網(wǎng)印刷，其中分辨率低于100微米。
9.根據(jù)權利要求1至8中任意一項所述的方法，其中使用了平板型、圓筒型或輪轉型絲網(wǎng)。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中使用了輪轉型絲網(wǎng)，優(yōu)選地使用了無縫絲網(wǎng)。
11.根據(jù)權利要求9所述的方法，其利用了具有150-1000網(wǎng)目的輪轉金屬絲網(wǎng)來用于高分辨率的絲網(wǎng)印刷，其中分別率低于100微米。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其利用了具有190-800網(wǎng)目的輪轉金屬絲網(wǎng)，優(yōu)選地為具有300-650網(wǎng)目的輪轉金屬絲網(wǎng)。
13.根據(jù)權利要求8至12中任意一項所述的方法，其用于高分辨率的絲網(wǎng)印刷，其中分辨率低于100微米，其中所述絲網(wǎng)的厚度從20到200微米，優(yōu)選地從35到160微米，并且 /或者所述開口的孔徑從5到130微米，優(yōu)選地從15到105微米。
14.一種根據(jù)權利要求1至13中任意一項所述的方法的用途，其用在RFID標簽、太陽電池板、電子印刷版的制造當中。
15.一種3-D印刷絲網(wǎng)，其具有被橋部和交叉點分隔的多個開口的圖案，并且該絲網(wǎng)在刮板一側上具有扁平表面，其中在所述絲網(wǎng)的印刷一側上，該絲網(wǎng)在所述橋部和多個交叉點之間具有厚度差，其中聯(lián)接的印版帶有或者不帶有待被印刷的圖像底片。
16.根據(jù)權利要求15所述的3-D印刷絲網(wǎng)，其通過電鑄而制成。
17.一種印刷機，包括一個或多個根據(jù)權利要求15或16所述的3-D印刷絲網(wǎng)，結合了一個或多個油墨儲罐并且/或者結合了輥子或刮板。
全文摘要
一種利用絲網(wǎng)來進行絲網(wǎng)印刷的方法，優(yōu)選地是利用通過電鑄制成的金屬絲網(wǎng)，該絲網(wǎng)具有被橋部和交叉點分隔的多個開口的圖案，并且該絲網(wǎng)在刮板一側上具有扁平表面，其中在所述絲網(wǎng)的印刷一側上，該絲網(wǎng)具有3-D結構，該3-D結構包括由所述橋部和多個交叉點之間的厚度差形成的多個峰頂部和多個凹谷部。所述方法用在RFID標簽、太陽能面板、電子印刷版的生產(chǎn)當中。一種3-D印刷絲網(wǎng)，其中聯(lián)接的印版帶有或者不帶有待被印刷的圖像底片。一種印刷機，其包括一個或多個3-D印刷絲網(wǎng)，并結合了一個或多個油墨儲罐并且/或者結合了輥子或刮板。
文檔編號B41C1/14GK102470665SQ201080034531
公開日2012年5月23日 申請日期2010年10月11日 優(yōu)先權日2009年10月12日
發(fā)明者德凱爾斯 M·C·P·, M·J·斯莫爾倫根斯, P·B·斯波爾 申請人:斯托克印刷公司