BRPI0608701A2

BRPI0608701A2 - artigo micro-replicado e mÉtodo de fazer um artigo micro-replicado

Info

Publication number: BRPI0608701A2
Application number: BRPI0608701-9A
Authority: BR
Inventors: John S Huizinga; Vincent W King; John T Strand; James N Dobbs; B Hunter Thomas; William V Dower; Daniel H Carlson; Gregory F King; Serge Wetzels
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2006-03-06
Publication date: 2010-01-19
Also published as: US7931841B2; MX2007010907A; JP4988698B2; ATE500001T1; KR20070108234A; CN101137449B; US20060251803A1; WO2006098938A1; DE602006020416D1; EP1855815B1; KR101312140B1; JP2008532806A; EP1855815A1; CN101137449A

Abstract

ARTIGO MICRO-REPLICADO E MÉTODO DE FAZER UM ARTIGO MICRO-REPLICADO. É descrito um artigo micro-replicado. O artigo inclui uma rede opaca tendo primeira e segunda superficies opostas. A primeira superficie inclui uma primeira estrutura micro-replicada tendo uma pluralidade de primeiras características. A segunda superficie inclui uma segunda estrutura micro-replicada tendo uma pluralidade de segundas características. A primeira estrutura micro-replicada e a segunda estrutura micro-replicada mantêm o registro dentro de 100 micrometros.

Description

"ARTIGO MICRO-REPLICADO E MÉTODO DE FAZER UM ARTIGO MICRO-REPLICADO"

Campo Técnico

A invenção refere-se geralmente à fundição contínua de material por cima de uma rede e, mais especificamente, à fundição de artigos tendo um alto grau de registro entre os padrões fundidos sobre lados opostos da rede. Em particular, a invenção refere-se a padrões de fundição por cima de lados opostos de uma rede opaca com um alto grau de registro.

Fundamentos

Muitos artigos podem ser fabricados aplicando-se um material, que está, pelo menos temporariamente, na forma líquida, a lados opostos de um substrato. Freqüentemente é o caso de que o material aplicado ao substrato seja aplicado em um padrão predeterminado. É comum, nesses casos, haver pelo menos uma exigência mínima de registro entre os padrões sobre lados opostos do substrato. Em alguns casos, é necessário que os padrões sobre ambos os lados do substrato sejam alinhados dentro de tolerâncias muito pequenas.

Permanece uma necessidade, portanto, de técnicas, aparelhos e métodos aperfeiçoados de produzir substratos de dois lados nos quais cada lado do substrato suporte um padrão predeterminado em registro próximo com o padrão predeterminado sobre o outro lado do substrato. Permanece uma necessidade de técnicas, aparelhos e métodos aperfeiçoados de reproduzir padrões micro-replicados registrados proximamente sobre ambos os lados de uma rede ou substrato flexível pelo menos parcialmente opaca.

Sumário

A invenção diz respeito geralmente a técnicas, aparelhos e métodos aperfeiçoados de reproduzir padrões micro-replicados registrados proximamente sobre ambos os lados de uma rede ou substrato flexível pelo menos parcialmente opaca.Conseqüentemente, um modo de realização ilustrativo da invenção pode ser encontrado em um artigo micro-replicado que tem um substrato flexível opaco. Um primeiro padrão micro-replicado revestido é disposto sobre uma primeira superfície do substrato flexível opaco e um segundo padrão micro-replicado é disposto sobre uma segunda superfície do substrato flexível opaco. Os primeiro e segundo padrões são registrados com margem de erro de 100 micrometros. Em alguns exemplos, os primeiro e segundo padrões podem ser registrados com margem de erro de 10 micrometros, ou mesmo com margem de erro de 5 micrometros.

Em alguns exemplos, o substrato flexível opaco é opaco à luz ultravioleta. Em alguns casos, o substrato flexível opaco bloqueia pelo menos 98 por cento da luz ultravioleta que incide sobre o substrato flexível opaco. O substrato flexível opaco pode incluir um polímero, como um polímero metalizado, que é adequado para formar uma placa de circuito flexível.

Em alguns casos, os primeiro e segundo padrões revestidos micro-replicados podem incluir, individualmente ou em combinação, um polímero condutivo. Os primeiro e segundo padrões revestidos micro-replicados podem incluir, individualmente ou em combinação, uma quantidade de elementos distintos, onde pelo menos alguns dos elementos distintos são descontínuos de outros elementos distintos, ou seja, sem terrenos.

Um outro modo de realização ilustrativo da invenção pode ser encontrado em um método de fazer um artigo micro-replicado que inclui um substrato de rede opaco. A rede opaca pode ser passada através de um aparelho de fundição, e um primeiro líquido pode ser revestido por cima de uma primeira superfície da rede opaca ou um primeiro rolo padronizado. O primeiro líquido pode ser contatado com um primeiro rolo padronizado e pode ser curado para criar um primeiro padrão micro-replicado. Um segundo líquido pode ser revestido por cima de uma segunda superfície da rede opacaou de um segundo rolo padronizado. O segundo líquido pode ser contatado com um segundo rolo padronizado e pode ser curado para criar um segundo padrão micro-replicado. Os primeiro e segundo padrões podem ser registrados com margem de erro de 100 micrometros. Em alguns casos, pelo menos um dos primeiro e segundo líquidos pode incluir uma solução de resina de acrilato foto-curável ou uma solução de polímero condutivo foto-curável.

Um outro modo de realização ilustrativo da invenção pode ser encontrado em um método de fazer um artigo micro-replicado que inclui uma rede opaca. O material curável é disposto por cima da rede ou rolos padronizados. A rede opaca é direcionada para o contato com um primeiro rolo padronizado incluindo uma quantidade de regiões opacas dispostas sobre um substrato transparente. O material curável sobre um primeiro lado da rede é curado para formar um primeiro padrão micro-replicado.

A rede opaca é direcionada para o contato com um segundo rolo padronizado incluindo uma quantidade de regiões opacas dispostas sobre um substrato transparente. O material curável sobre um segundo lado da rede é curado para formar um segundo padrão micro-replicado. Os primeiro e segundo lados da rede são padronizados, enquanto a rede está em movimento contínuo, de modo que os primeiro e segundo padrões sejam mantidos em registro contínuo com margem de erro de 100 micrometros, ou, em alguns casos, com margem de erro de 5 micrometros.

Em alguns exemplos, introduzir material curável na rede inclui dispor material curável por cima do primeiro lado da rede ou do primeiro rolo padronizado antes do primeiro lado da rede contatar o primeiro rolo padronizado, e dispor material curável por cima do segundo lado da rede ou do segundo rolo padronizado antes do segundo lado da rede contatar o do segundo rolo padronizado. Em alguns casos, pelo menos uma porção de curar o material curável sobre o primeiro lado da rede ocorre simultaneamente a pelo menos uma porção de curar o material curável sobre o segundo lado darede.

Em alguns casos, curar o material curável sobre o primeiro lado da rede inclui submeter o material curável à radiação ultravioleta que passa pelo menos parcialmente através do primeiro rolo padronizado. Curar o material curável sobre o segundo lado da rede pode incluir submeter o material curável à radiação ultravioleta que passa pelo menos parcialmente através do segundo rolo padronizado.

O sumário da presente invenção acima não é pretendido para descrever cada modo de realização revelado ou toda implementação da presente invenção. As FIGS., a Descrição detalhada e os Exemplos que se seguem exemplificam de modo mais particular esses modos de realização.

Definições

No contexto desta invenção, "registro" significa o posicionamento das estruturas sobre uma superfície da rede em uma relação definida para outras estruturas sobre o lado oposto da mesma rede.

No contexto desta invenção, "rede" significa uma lâmina de material tendo uma dimensão fixada em uma primeira direção e, igualmente, um comprimento predeterminado ou indeterminado em uma segunda direção que é ortogonal à primeira direção.

No contexto desta invenção, "registro contínuo" significa que, em todos os momentos durante a rotação dos primeiro e segundo rolos padronizados, o grau de registro entre as estruturas sobre os rolos é melhor do que um limite especificado.

No contexto desta invenção, "micro-replicado" ou "micro-replicação" significa a produção de uma superfície micro-estruturada através de um processo onde as características de superfície estruturada mantêm uma fidelidade de característica individual durante a fabricação, de produto para produto, que não varia mais do que cerca de 100 micrometros.

No contexto desta invenção, "energia de cura" se refere àradiação eletromagnética tendo um comprimento de onda particular ou banda de comprimentos de onda adequado para curar um material curável. A frase "energia de cura" pode ser modificada por um termo identificando o comprimento de onda ou banda de comprimentos de onda. Por exemplo, "energia de cura de ultravioleta" se refere à energia dentro de uma banda de comprimentos de onda que é considerada de ultravioleta e que é adequada para curar um material particular. A frase "material curável", quando usada em conjunto com "energia de cura", se refere a um material que pode ser curado, polimerizado ou de ligação cruzada quando exposto à "energia de cura".

No contexto desta invenção, "opaco" se refere a um material que bloqueia pelo menos uma quantidade significativa da radiação eletromagnética de um comprimento de onda particular ou banda de comprimentos de onda. Um material pode ser considerado opaco à energia de um primeiro comprimento de onda, mas não ser opaco à energia de um segundo comprimento de onda. Um material que seja "opaco" à energia de um comprimento de onda particular pode bloquear pelo menos 95 por cento da energia daquele comprimento de onda particular que for incidente sobre o material. Um material "opaco" pode bloquear 98 por cento ou até mais do que 99 por cento da energia daquele comprimento de onda particular que for incidente sobre o material.

Um material pode ser descrito como "opaco à energia de cura", significando que o material bloqueia pelo menos 95 por cento da energia de cura (de um comprimento de onda particular ou banda de comprimentos de onda) incidente sobre o material. Um material descrito como "opaco à energia ultravioleta" bloquearia pelo menos 95 por centro da radiação ultravioleta incidente sobre o material.

Um material como uma rede ou substrato flexível pode ser descrito como "opaco", significando que a rede ou substrato flexível bloqueiapelo menos 95 por cento da energia eletromagnética de um comprimento de onda particular ou banda de comprimentos de onda incidente sobre a rede ou substrato flexível. Uma rede ou substrato flexível pode ser descrita como "opaca à energia de cura", significando que a rede ou substrato flexível bloqueia pelo menos 95 por cento da energia de cura (de um comprimento de onda particular ou banda de comprimentos de onda) incidente sobre a rede ou substrato flexível. Uma rede ou substrato flexível descrita como "opaca à energia ultravioleta" bloquearia pelo menos 95 por cento da radiação ultravioleta incidente sobre a rede ou substrato flexível.

Quando usado dentro do contexto desta invenção, "transparente" se refere a um material que transmite, ou permite a passagem, de pelo menos uma quantidade significativa da radiação eletromagnética de um comprimento de onda particular ou banda de comprimentos de onda. Um material pode ser considerado transparente à energia de um primeiro comprimento de onda, mas não ser transparente à energia de um segundo comprimento de onda. Um material que é "transparente" à energia de um comprimento de onda particular pode transmitir ou permitir a passagem de pelo menos 10 por cento da energia daquele comprimento de onda particular que é incidente sobre o material. Um material "transparente" pode transmitir ou permitir a passagem de 25 por cento ou mesmo mais de 50 por cento da energia daquele comprimento de onda particular que é incidente sobre o material.

Um material pode ser descrito como "transparente à energia de cura", significando que o material transmite ou permite a passagem de pelo menos 10 por cento da energia de cura (de um comprimento de onda particular ou banda de comprimentos de onda) incidente sobre o material. Um material descrito como "transparente à energia ultravioleta" transmitiria ou permitiria a passagem de pelo menos 10 por cento da radiação ultravioleta incidente sobre o material.Breve Descrição das FIGS.

A invenção pode ser mais completamente entendida na consideração da descrição detalhada a seguir dos vários modos de realização da invenção em conexão com os desenhos anexos, nos quais:

a FIG. 1 é uma ilustração esquemática de um aparelho de fundição de acordo com um modo de realização da invenção;

a FIG. 2 é uma ilustração de uma porção do aparelho de fundição mostrado na FIG. 1;

a FIG. 3 é uma ilustração parcial de um rolo padronizado de acordo com um modo de realização da invenção;

as FIGS. 4-13 demonstram um método ilustrativo, mas não limitativo, de formar o rolo padronizado da FIG. 3 de acordo com um modo de realização da invenção;

as FIGS. 14A-14E demonstram um método ilustrativo, mas não limitativo, de formar um rolo padronizado de acordo com um modo de realização da invenção;

as FIGS. 15A-15D demonstram um método ilustrativo, mas não limitativo, de formar um rolo padronizado de acordo com um modo de realização da invenção;

as FIGS. 16A-16D demonstram um método ilustrativo, mas não limitativo, de formar um rolo padronizado de acordo com um modo de realização da invenção;

as FIGS. 17A-17C demonstram um método ilustrativo, mas não limitativo, de formar um rolo padronizado de acordo com um modo de realização da invenção;

as FIGS. 18A-18C demonstram um método ilustrativo, mas não limitativo, de formar um rolo padronizado de acordo com um modo de realização da invenção;

as FIGS. 19A-19D demonstram um método ilustrativo, masnão limitativo, de formar um rolo padronizado de acordo com um modo de realização da invenção;

as FIGS. 20A-20E demonstram um método ilustrativo, mas não limitativo, de formar um rolo padronizado de acordo com um modo de realização da invenção;

as FIGS. 21A-21D demonstram um método ilustrativo, mas não limitativo, de formar um rolo padronizado de acordo com um modo de realização da invenção;

a FIG. 22 é uma vista em perspectiva de uma porção da montagem de micro-replicação da FIG. 22;

a FIG. 23 é uma vista em perspectiva de uma porção da montagem de micro-replicação da FIG. 22;

a FIG. 24 é uma vista em perspectiva de uma porção da montagem de micro-replicação da FIG. 22;

a FIG. 25 é uma ilustração esquemática de um arranjo de montagem de rolo de acordo com um modo de realização da invenção;

a FIG. 26 é uma ilustração esquemática de um arranjo de montagem para um par de rolos padronizados de acordo com um modo de realização da invenção;

a FIG. 27 é uma ilustração esquemática de um arranjo de motor e rolo de acordo com um modo de realização da invenção;

a FIG. 28 é uma ilustração esquemática da estrutura para controlar o registro entre rolos de acordo com um modo de realização da invenção;

a FIG. 29 é uma ilustração esquemática de um algoritmo de controle para controlar o registro de acordo com um modo de realização da invenção; e

a FIG. 30 é uma vista em seção transversal diagramática de um artigo feito de acordo com um modo de realização da invenção.Embora a invenção seja receptiva a várias modificações e formas alternativas, específicas da mesma foram mostradas a título de exemplo nos desenhos e serão descritas em detalhe. Deve ser entendido, entretanto, que a intenção não é limitar a invenção aos modos de realização particulares descritos. Pelo contrário, a intenção é cobrir todas as modificações, equivalentes e alternativas que recaiam dentro do espírito e escopo da invenção.

Geralmente, a presente invenção diz respeito à produção de estruturas micro-replicadas de dois lados tendo um primeiro padrão micro-replicado sobre uma primeira superfície de uma rede e um segundo padrão micro-replicado sobre uma segunda superfície da rede. O sistema geralmente inclui uma primeira montagem de padronização e uma saga montagem de padronização. Cada respectiva montagem cria um padrão micro-replicado sobre ambas as superfícies, primeira e segunda, da rede. Um primeiro padrão pode ser criado sobre a primeira superfície da rede e um segundo padrão pode ser criado sobre a segunda superfície da rede.

Em alguns exemplos, o aparelho e os métodos examinados aqui resultam em uma rede tendo uma estrutura micro-replicada sobre cada superfície oposta da rede que pode ser fabricada formando-se continuamente estruturas micro-replicadas sobre superfícies opostas da rede, enquanto mantendo as estruturas micro-replicadas registradas geralmente uma com margem de erro de 100 micrometros da outra. Em alguns exemplos, as estruturas micro-replicadas podem permanecer registras dentro de 50 micrometros. Em alguns casos, as estruturas micro-replicadas podem permanecer registradas dentro de 20 micrometros. Em alguns exemplos, as estruturas micro-replicadas podem permanecer registradas dentro de 10 micrometros ou mesmo dentro de 5 micrometros.

A descrição a seguir deve ser lida com re aos desenhos, nos quais elementos semelhantes em desenhos diferentes são numerados de modosemelhante. Os desenhos, que não estão necessariamente em escala, ilustram os modos de realização selecionados e não são pretendidos para limitar o escopo da invenção. Embora exemplos de construção, dimensões e materiais sejam ilustrados para os vários elementos, aqueles experientes na técnica reconhecerão que muitos dos exemplos providos têm alternativas adequadas que podem ser utilizadas.

Montagem por Fundição

A FIG. 1 ilustra um exemplo de aparelho de fundição 10 para produzir uma rede de dois lados 12 que inclui estruturas micro-replicadas registradas sobre superfícies opostas. Em alguns exemplos, o aparelho de fundição 10 inclui primeiro e segundo meios de revestimento 16, 20, um rolo de pinça 14, e primeiro e segundo rolos padronizados 18, 24. Em alguns exemplos, o primeiro meio de revestimento 16 pode ser uma primeira matriz de extrusão 16, enquanto o segundo meio de revestimento pode ser uma segunda matriz de extrusão 20. No modo de realização ilustrado, os primeiro e segundo líquidos curáveis são dispostos sobre a superfície de rede antes de passar através dos primeiro e segundo rolos padronizados, respectivamente. Em outros modos de realização, o primeiro líquido curável é disposto sobre o primeiro rolo padronizado e o segundo líquido curável é disposto sobre o segundo rolo padronizado, os quais são, então, transferidos para a rede a partir dos rolos padronizados.

A rede 12 pode ser apresentada à primeira matriz de extrusão 16, que dispensa um primeiro revestimento de camada de líquido curável 22 por cima da rede 12. O rolo de pinça 14 pressiona o primeiro revestimento 22 no primeiro rolo padronizado 18. Em alguns casos, o rolo de pinça 14 pode ser um rolo coberto de borracha. Enquanto sobre o primeiro rolo padronizado 18, o revestimento 22 é curado usando-se uma fonte de energia 26 adaptada para prover energia de cura adequada. Em alguns exemplos, a fonte de energia 26 pode ser adaptada para prover luz ultravioleta. O termo "luzultravioleta" se refere à luz tendo um comprimento de onda em uma variação de 200 a 500 nanômetros ou de 200 a 400 nanômetros.

Uma segunda camada de líquido curável 28 é revestida sobre o lado oposto da rede 12 usando-se uma segunda matriz de extrusão lateral 20. A segunda camada 28 é pressionada no segundo rolo de ferramenta padronizado 24 e o processo de cura repetido par a segunda camada de revestimento 28. O registro dos dois padrões de revestimento é conseguido mantendo-se os rolos de ferramenta 18, 24 em uma relação angular precisa um com o outro, como será descrito aqui.

A FIG. 2 prove uma vista mais próxima dos primeiro e segundo rolos padronizados 44 e 46. Os primeiro e segundo rolos padronizados 44, 46 podem ser considerados como modos de realização particulares dos rolos padronizados 18, 24 como examinados com relação à FIG. 1. Outros padrões são contemplados, como será examinado em maior detalhe subseqüentemente. O primeiro rolo padronizado 44 tem um primeiro padrão 42 para formar uma superfície micro-replicada. O segundo rolo de padrão 46 tem um segundo padrão micro-replicado 50. No modo de realização ilustrado, os primeiro e segundo padrões 42, 50 são o mesmo padrão. Em outros exemplos, o primeiro e segundo padrões podem ser diferentes.

Quando a rede 30 passa sobre o primeiro rolo padronizado 44, um primeiro líquido curável (não mostrado) sobre uma primeira superfície 32 pode ser curado por energia de cura provida por uma fonte de energia 34 próxima à primeira região 36 sobre o primeiro rolo padronizado 44. Uma primeira estrutura padronizada micro-replicada 54 é formada sobre o primeiro lado 43 da rede 30 depois do líquido ser curado. A primeira estrutura padronizada 54 é um negativo do padrão 42 sobre o primeiro rolo padronizado 44. Depois da primeira estrutura padronizada 54 ser formada, um segundo líquido curável 52 é dispensado por cima de uma segunda superfície38 da rede 30. Para assegurar que o segundo líquido 52 não seja curado prematuramente, o segundo líquido 52 é isolado da primeira fonte de energia 34, tipicamente localizando-se a primeira fonte de energia 34 de modo que a energia emitida pela primeira fonte de energia 34 não caia sobre o segundo líquido 52. Se desejado, as fontes de cura podem ficar localizadas dentro de seus respectivos rolos padronizados. Desse modo, a natureza opaca da rede 30 pode ajudar a impedir a cura indesejável.

Depois da primeira estrutura padronizada 54 ser formada, a rede 30 continua ao longo do primeiro rolo 44 até que ela entre em uma região de vão 48entre os primeiro e segundo rolos padronizados 44, 46. O segundo líquido 52, então, ocupa o segundo padrão 50 sobre o segundo rolo padronizado 46 e é formado em uma segunda estrutura micro-replicada, que é, então, curada pela energia de cura emitida por uma segunda fonte de energia 40. Quando a rede 30 passa dentro do vão 48 entre os primeiro e segundo rolos padronizados 44, 46, a primeira estrutura padronizada 54, que está, neste momento, substancialmente curada e colada à rede 30, impede a rede 30 de deslizar enquanto a rede 30 começa a se mover para dentro do vão 48 e em torno do segundo rolo padronizado 46. Isso remove os estiramentos e deslizamentos de rede como uma fonte de erro de registro entre as primeira e segunda estruturas padronizadas formadas sobre a rede.

Suportando-se a rede 30 sobre o primeiro rolo padronizado 44 enquanto o segundo líquido 52 entra em contato com o segundo rolo padronizado 46, o grau de registro entre as primeira e segunda estruturas micro-replicadas 54, 54 formadas sobre os lados opostos 32, 38 da rede 30 se torna uma função de controle da relação posicionai entre as superfícies dos primeiro e segundo rolos padronizados 44, 46. O enrolamento em S da rede em torno dos primeiro e segundo rolos padronizados 44, 46 e entre o vão 48 formado pelos rolos minimiza os efeitos da tração, das mudanças de tensão de rede, da temperatura, do micro-deslizamento causado pela mecânica de pinçar13

uma rede, e do controle de posição lateral. O enrolamento em S pode manter a rede 30 em contato com cada rolo sobre um ângulo de enrolamento de 180 graus, embora o ângulo de enrolamento possa depender mais ou menos de exigências particulares.

Rolo Padronizado

Em alguns exemplos, pode ser útil prover padrões micro-replicados por cima de ambos os lados de uma rede ou substrato flexível que é opaca, particularmente, opaca à energia de cura. Em outros exemplos, pode ser útil prover padrões micro-replicados por cima de ambos os lados de uma rede ou substrato flexível que seja transparente, particularmente, transparente à energia de cura. Quando a rede ou substrato é opaco à energia de cura necessária para curar materiais aplicados à rede na forma líquida, os materiais não podem simplesmente ser curados passando-se energia de cura através da rede ou substrato para contatar a resina líquida. Nesses casos, pode ser útil usar um rolo padronizado que seja transparente a uma energia de cura particular ou inclua porções que sejam transparentes à energia de cura. Em alguns casos, somente um rolo padronizado é transparente.

A FIG. 3 é uma ilustração parcial de um rolo padronizado ilustrativo, mas não limitativo, e não deve ser considerada como estando em escala. Ao invés disso, o padrão foi exagerado para clareza. O rolo padronizado pode, como ilustrado e como será examinado em maior detalhe, ser formado por meio de um método aditivo no qual os materiais são depositados por cima da superfície de um cilindro transparente ou outra forma adequada. Em alguns modos de realização, acredita-se que o rolo padronizado pode ser formado usando vários métodos subtrativos nos quais o material é removido de um cilindro transparente ou outra forma adequada.

O rolo padronizado inclui um cilindro transparente 102 que pode ser formado de qualquer material adequado. Em alguns exemplos, o cilindro transparente 102 é formado de um material que é transparente àenergia de cura que curará o material curável que será aplicado ao rolo padronizado. Em alguns exemplos, como ilustrado, o cilindro transparente 102 pode ser feito a partir de um vidro como o quartzo.

Como ilustrado, em particular, o rolo padronizado inclui um cilindro de quartzo 102. O cilindro de quartzo 102 pode ser de quaisquer dimensões adequadas, embora, em alguns casos, o cilindro de quartzo 102 possa ter um comprimento de 7,62 centímetros e um raio de 7,62 centímetros. O cilindro de quartzo 102 pode ser um cilindro substancialmente sólido, ou, como ilustrado, o cilindro de quartzo 102 pode ser um cilindro oco.

Em alguns casos, pode ser útil aplicar uma camada fina de ligação 104 à superfície do cilindro de quartzo 102. Isso pode assistir os materiais subseqüentes na adesão ou colagem ao quartzo. Em alguns exemplos, a camada de ligação 104 é fina o suficiente para não mudar materialmente as propriedades óticas do cilindro de quartzo 102. No mínimo, a camada de ligação 104 pode ser fina o suficiente para permanecer transparente à energia de cura. A camada de ligação 104 pode ser formada de qualquer material adequado e usando qualquer técnica de aplicação adequada. Em alguns exemplos, a camada de ligação 104 inclui ou consiste de titânio e é aplicada através de pulverização.

Uma vez que a camada de ligação 104 tenha sido formada, materiais subseqüentes podem ser adicionados ao rolo padronizado. Embora etapas de processamento particulares sejam ilustradas nas FIGS. 4-13, e venham a ser examinadas em detalhe com relação ao Exemplo, uma variedade de materiais opacos pode ser aplicado à camada de ligação 104. Materiais opacos adequados incluem metais como o cromo, cobre ou alumínio, e polímeros curáveis como silicone e epóxi. Materiais adequados podem ser aplicados e padronizados usando qualquer técnica adequada, como pulverização, corrosão, e o equivalente.

No modo de realização ilustrado, as características do rolopadronizado foram formadas em duas etapas. Primeiro, as camadas 106 foram depositadas por cima da camada de ligação 104 e subseqüentemente padronizadas. As camadas 108 foram formadas e padronizadas sobre o topo das camadas 106. As camadas 106 e as camadas 108 podem ser formadas de materiais diferentes ou elas podem ser formadas do mesmo material. Em alguns exemplos, as camadas 106 podem ser formadas pulverizando-se uma camada de cromo por cima da camada de ligação 104. Em alguns exemplos, as camadas 108 podem ser formadas chapeando-se cromo por cima das camadas 106.

Na FIG. 3, as características opacas do rolo padronizado ficam acima da superfície do cilindro de quartzo 102. Em alguns modos de realização contemplados, como aqueles examinados com relação às FIGS. 14-21, as características opacas estão, na verdade, mais próximas à superfície externa do substrato, enquanto as características transparentes, na verdade, penetram o substrato. Em qualquer dos casos, as características opacas podem ser consideradas como estando mais distantes de um centro radial do pólo padronizado do que estão as características transparentes.

E alguns exemplos, um rolo padronizado pode ser formado a partir de substratos transparentes tanto capazes de serem trabalhados à máquina quanto não-capazes de serem trabalhados à máquina.

Diversas técnicas de fabricação contempladas são descritas aqui nas FIGS. 14-21. Deve ser notado que nas FIGS. 14-21, somente uma parte muito pequena de um substrato transparente é mostrada, para facilidade de ilustração. Embora somente uma característica transparente unitária seja mostrada para cada técnica de fabricação em potencial, deve ser notado que, claro, um rolo padronizado incluirá uma quantidade de características. Além do mais, deve ser notado que um rolo padronizado será cilíndrico, embora para facilidade de ilustração e porque somente de uma parte muito pequena do rolo é mostrada, as FIGS. 14-21 aparecem retangulares.As FIGS. 14A-14E ilustram um método potencial de formar características opacas sobre um substrato transparente não-capaz de ser trabalhado à máquina que inclui adicionar uma camada capaz de ser trabalhada à máquina. Na FIG. 14A, um substrato transparente não-capaz de ser trabalhado à máquina 200 é provido. Exemplos de substratos transparentes não-capazes de serem trabalhados à máquina incluem vidros como quartzo. Como mostrado na FIG. 14B, uma camada de ligação de titânio 202 pode ser aplicada ao substrato 200 usando técnica adequada, tal como pulverização. Uma camada de grão de cobre 204 pode ser pulverizada por cima da camada de ligação de titânio 202, como visto na FIG. 14C. Cobre adicional pode ser chapeado por cima da camada de grão de cobre 204 para formar a camada de cobre 206, como visto na FIG. 14D.

A FIG. 14E mostra que a camada de cobre 206 poderia ser trabalhada à máquina de q modo adequado para prover uma característica transparente 208 posicionada dentro da camada de cobre 206, que é, claro opaca. Em alguns exemplos, a característica transparente 208 poderia ser formada simplesmente por um processo como micro-moagem, ablação por laser, torneamento de diamante ou processamento de EDM. Em alguns casos, processamento adicional, como uma corrosão química breve, pode ser útil na exposição do substrato transparente 200 sem danificar o substrato transparente 200.

Em alguns exemplos, outros materiais podem ser usados para a camada capaz de ser trabalhada à máquina 206. Por exemplo, a camada capaz de ser trabalhada à máquina 206 poderia ser formada a partir de um epóxi opaco ou uma cerâmica capaz de ser trabalhada à máquina que poderia ser revestida em um estado "verde" e sinterizada depois da formação.

As FIGS. 15A-15D ilustram um outro método potencial de formar características opacas sobre um substrato transparente não-capaz de ser trabalhado à máquina 200 que inclui adicionar uma camada capaz de sertrabalhada primeiro máquina. Na FIG. 15B, uma camada de epóxi transparente 210 pode ser adicionada ao substrato transparente 200 para ajudar a proteger o substrato transparente durante o trabalho à máquina subseqüente. Como visto na FIG. 15C, uma camada de epóxi opaco 212 foi adicionada sobre o topo da camada de epóxi transparente 210. Na FIG. 15D, a camada de epóxi opaco 212 foi trabalhada à máquina usando qualquer técnica adequada para formar a característica transparente 214.

As FIGS. 16A-D ilustram um outro método potencial de formar características opacas sobre um substrato transparente não-capaz de ser trabalhado à máquina 200 que inclui adicionar uma camada capaz de ser trabalhada à máquina. O substrato transparente 200 é mostrado na FIG. 16A. Na FIG. 16B, uma camada de epóxi relativamente transparente 210 foi adicionada em cima do substrato transparente 200. Uma camada de epóxi opaca relativamente mais fina 212 foi adicionada sobre a camada de epóxi transparente 210, como mostrado na FIG. 16C. Na FIG. 16D, a camada de epóxi opaca 212 e a camada de epóxi transparente 210 foram trabalhadas à máquina usando uma técnica adequada para formar a característica transparente 216. Como uma alternativa, pode ser fatível trabalhar à máquina uma característica transparente 216 para uma camada de epóxi transparente, depois revestir os topos da camada de epóxi transparente com uma camada de epóxi opaca.

As FIGS. 17A-17C ilustram um método potencial de formar características opacas sobre um substrato transparente capaz de ser trabalhado à máquina. A FIG. 17A mostra um substrato transparente capaz de ser trabalhado à máquina 220 que pode ser formado de um polímero transparente capaz de ser trabalhado à máquina. Em alguns exemplos, o substrato 220 pode ser formado a partir de PMMA (polimetil metacrilato). Na FIG. 17B, um revestimento opaco 222, como alumínio ou cobre pulverizado, foi adicionado por cima do substrato transparente 220. Alternativamente, é contemplado queo revestimento opaco 222 também possa ser formado de um epóxi opaco ou mesmo de um carregado de epóxi tornado opaco. Como mostrado na FIG. 17C, uma característica transparente 224 pode ser formada usando qualquer técnica de trabalhar à máquina adequada.

As FIGS. 18A-C ilustram um outro método potencial de formar características opacas sobre o substrato transparente 220. Na FIG. 18B, o substrato transparente 220 foi trabalhado à máquina usando qualquer técnica adequada para formar a característica transparente 226. Subseqüentemente, como mostrado na FIG. 18C, as porções do substrato transparente 220, além da característica transparente 226, podem ser revestidos com um revestimento opaco 228.

As FIGS. 19A-19D ilustram um método potencial de usar um molde máster criado separadamente para replicar as características em relevo sobre um substrato transparente. As características em relevo podem, então, ser revestidas para serem opacas. Na FIG. 19A, um molde máster 230 pode ser cortado a partir de qualquer material adequado usando técnicas de trabalhar à máquina de precisão padrão. O molde máster 230 pode ser visto para incluir a projeção 232, que irá finalmente formar uma característica transparente.

Como visto na FIG. 19B, o molde máster 230 pode ser preenchido com um material de epóxi opaco 234 e, então, ser aplicado à superfície de um substrato desejado 236, como quartzo ou PMMA, como visto na FIG. 19C. Pode ser permitido ao epóxi curar e, então, o molde máster 230 pode ser removido, como visto na FIG. 19D, deixando o substrato 236 tendo uma característica transparente 238 com uma camada opaca 234 sobre ambos os lados da característica transparente 238.

As FIGS. 20A-20E ilustram um outro método potencial de usar um molde máster criado separadamente para replicar as características em relevo sobre um substrato transparente. As características em relevopodem, então, ser revestidas para serem opacas. Na FIG. 20A, um molde máster 240 pode ser cortado a partir de qualquer material adequado usando técnicas de trabalhar à máquina de precisão padrão. O molde máster 240 pode ser visto para incluir a projeção 242, que irá finalmente formar uma característica transparente.

Como visto na FIG. 20B, o molde máster 240 pode ser preenchido com um material de epóxi opaco 244 e, então, ser aplicado à superfície de um substrato desejado 246, como quartzo ou PMMA, como visto na FIG. 20C. Pode ser permitido ao epóxi curar e, então, o molde máster 240 pode ser removido, como visto na FIG. 20D, deixando o substrato 246 tendo uma característica transparente 248. Como visto na FIG. 20E, uma camada de epóxi opaco 250 pode ser aplicada à camada de epóxi transparente 244 sobre ambos os lados da característica transparente 248.

As FIGS. 21A-21D ilustram um outro método potencial de usar um molde máster criado separadamente para replicar as características em relevo sobre um substrato transparente. As características em relevo podem, então, ser revestidas para serem opacas. Na FIG. 2IA, um molde máster 252 pode ser cortado a partir de qualquer material adequado usando técnicas de trabalhar à máquina de precisão padrão. O molde máster 252 pode ser visto para incluir a projeção 254, que irá finalmente formar uma característica transparente.

Como visto na FIG. 21B, o molde máster 252 foi impresso diretamente em um substrato transparente capaz de ser trabalhado à máquina 256. Na FIG. 21C, o molde máster 252 foi removido, deixando o substrato transparente 256 incluindo a característica transparente 258. Como mostrado na FIG. 21 D, o substrato transparente 256 pode ser revestido com uma camada de epóxi opaco 258 sobre ambos os lados da característica transparente 258. Aparelho de FundiçãoCom referência agora às FIGS. 22-23, um exemplo de modo de realização de um sistema 110 incluindo um rolo para o aparelho de fundição de rolo 120 é ilustrado. No aparelho de fundição ilustrado 120, uma rede 122 é provida ao aparelho de fundição 120 a partir de um carretei de desenrolar principal (não mostrado). A exata natureza da rede 122 pode variar amplamente, dependendo do produto que é produzido. Entretanto, o aparelho de fundição 120 é capaz de manusear uma rede 122 que é tanto flexível quanto transparente e/ou opaca, como examinado anteriormente. A rede 122 é direcionada em torno de vários rolos 126 para dentro do aparelho de fundição 120.

O controle preciso de tração da rede 122 é benéfico em conseguir resultados ótimos, assim a rede 122 pode ser direcionada sobre um dispositivo sensor de tração (não ilustrado). Se uma rede de revestimento opcional for usada para proteger a rede 122, a rede de revestimento (não ilustrada) pode ser separada no carretei de desenrolar e direcionada por cima de um carretei de enrolamento de rede de revestimento (não mostrado). A rede 122 pode ser direcionada através de um rolo ocioso para um rolo dançarino para controle de tração preciso. Os rolos ociosos podem direcionar a rede 122 para uma posição entre o rolo de pinça 154 e a primeira cabeça de revestimento 156.

Uma variedade de métodos de revestimento pode ser empregada. Em alguns modos de realização, como ilustrado, a primeira cabeça de revestimento 156 é uma cabeça de revestimento de matriz. A rede 122, então, passa entre o rolo de pinça 154 e o primeiro rolo padronizado 160. O primeiro rolo padronizado 160 tem uma superfície padronizada 162, e, quando a rede 122 passa entre o rolo de pinça 154 e o primeiro rolo padronizado 160, o material dispensado por cima da rede 122 pela primeira cabeça de revestimento 156 é formado em um negativo da superfície padronizada 162.Enquanto a rede 122 está em contato com o primeiro rolo padronizado 160, o material é dispensado a partir da segunda cabeça de revestimento 164 por cima da outra superfície da rede 122. Em paralelo com o exame acima com relação à primeira cabeça de revestimento 156, a segunda cabeça de revestimento 164 também é um arranjo de revestimento de matriz incluindo um segundo extrusor (não mostrado) e uma segunda matriz de revestimento (não mostrada). Em alguns modos de realização, o material dispensado pela primeira cabeça de revestimento 156 é uma composição incluindo um precursor de polímero e pretendida para ser curada para polímero sólido com a aplicação de energia de cura, como radiação ultravioleta.

O material que foi dispensado por cima da rede 122 pela segunda cabeça de revestimento 164 é, então, colocado em contato com o segundo rolo padronizado 174 com uma segunda superfície padronizada 176. Em paralelo com o exame acima, em alguns modos de realização, o material dispensado pela segunda cabeça de revestimento 164 é uma composição incluindo um precursor de polímero e pretendido para ser curado para polímero sólido com a aplicação de energia de cura, tal como radiação ultravioleta.

Nesse ponto, a rede 122 teve um padrão aplicado a ambos os lados. Um rolo de descascar 182 pode estar presente para assistir na remoção da rede 122 a partir do segundo rolo padronizado 174. Em alguns exemplos, a tração de rede para dentro e para fora do aparelho de revestimento é quase constante.

A rede 122 tendo um padrão micro-replicado de dois lados é, então, direcionada para um carretei de enrolamento (não mostrado) através de vários rolos ociosos. Se uma película de entrelaçamento for desejada para proteger a rede 122, ela pode ser provida a partir de um carretei de desenrolamento secundário (não mostrado) e a rede e a película deentrelaçamento são enroladas juntas sobre o carretei de enrolamento a uma tração apropriada.

Com referência às FIGS. 22-24, os primeiro e segundo rolos padronizados são acoplados às primeira e segunda montagens de motor 210, 220, respectivamente. O suporte para as montagens de motor 210, 220 é concluído montando-se montagens a um quadro 230, tanto diretamente quanto indiretamente. As montagens de motor 210, 220 são acopladas ao quadro usando arranjos de montagem de precisão. No modo de realização ilustrado, por exemplo, a primeira montagem de motor 210 é montada de modo fixo ao quadro 230. A segunda montagem de motor 220, que é colocada na posição quando a rede 122 é enfiada através do aparelho de revestimento 120, pode precisar ser posicionada repetidamente e, portanto, pode ser móvel, tanto na direção transversal quanto na de máquina. O arranjo de motor móvel 220 pode ser acoplado a declives lineares 222 para assistir no posicionamento preciso repetido, por exemplo, quando comutando entre padrões sobre os rolos. O segundo arranjo de motor 220 também inclui um segundo arranjo de montagem 225 sobre o lado de trás do quadro 230 para posicionar o segundo rolo padronizado 174 lado a lado em relação ao primeiro rolo padronizado 160. Em alguns casos, o segundo arranjo de montagem 225 inclui declives lineares 223 permitindo o posicionamento preciso nas direções transversal e de máquina.

Com referência à FIG. 25, um arranjo de montagem de motor é ilustrado. Um motor 633 para acionar uma ferramenta ou rolo padronizado 662 é montado ao quadro de máquina 650 e conectado através de um acoplamento 640 a um eixo giratório 601 do rolo padronizado 662. O motor 633 é acoplado a um codificador primário 630. Um codificador secundário 651 é acoplado à ferramenta para prover controle de registro angular preciso do rolo padronizado 662. Os codificadores primário 630 e secundário 651 cooperam para prover controle do rolo padronizado 662 para mantê-lo noregistro com um segundo rolo padronizado, como será descrito adicionalmente aqui.

A redução ou eliminação da ressonância de eixo é importante quando esta é uma fonte de erro de registro permitindo o controle de posição de padrão dentro de limites especificados. Usar um acoplamento 640 entre o motor 633 e o eixo 650, que é maior do que as tabelas de dimensionamento gerais especificam, também reduzirá a ressonância de eixo causada pelos acoplamentos mais flexíveis. As montagens de suporte 660 ficam localizadas em várias localizações para prover suporte rotacional para o arranjo de motor.

No exemplo de modo de realização mostrado, o diâmetro de rolo de ferramenta 662 pode ser menor do que seu diâmetro de motor 633. Para acomodar esse arranjo, os rolos de ferramenta podem ser instalados em pares, arranjados em imagem espelho. Na FIG. 26, as duas montagens de rolo de ferramenta 610, 710 são instaladas como imagens espelho a fim de serem capazes de trazer os dois rolos de ferramenta 662, 762 juntos. Com referência também à FIG. 22, o primeiro arranjo de motor é tipicamente anexado de modo fixo ao quadro e o segundo arranjo de motor é posicionado usando declives lineares de qualidade ótica móveis.

A montagem de rolo de ferramenta 710 é muito semelhante à montagem de rolo de ferramenta 610, e inclui um motor 733 para acionar uma ferramenta ou rolo padronizado 762 montado ao quadro de máquina 750 e conectado através de um acoplamento 740 a um eixo giratório 701 do rolo padronizado 762. O motor 733 é acoplado a um codificador primário 730. Um codificador secundário 751 é acoplado à ferramenta para prover o controle de registro angular preciso do rolo padronizado 762. Os codificadores primário 730 e secundário 751 cooperam para prover o controle do rolo padronizado 762 para mantê-lo no registro com o segundo rolo padronizado, como será descrito adicionalmente aqui.

A redução ou eliminação da ressonância de eixo é importantequando esta é uma fonte de erro de registro permitindo o controle de posição de padrão dentro de limites especificados. Usar um acoplamento 740 entre o motor 733 e o eixo 750, que é maior do que as tabelas de dimensionamento gerais especificam, também reduzirá a ressonância de eixo causada pelos acoplamentos mais flexíveis. As montagens de suporte 760 ficam localizadas em várias localizações para prover suporte rotacional para o arranjo de motor.

Porque os tamanhos de característica sobre as estruturas micro-replicadas sobre ambas as superfícies de uma rede são desejadas dentro de registro fino uma da outra, os rolos padronizados devem ser controlados com um alto grau de precisão. O registro de rede transversal dentro dos limites descritos aqui pode ser conseguido aplicando-se as técnicas usadas no controle do registro de direção de máquina, como descrito aqui.

Por exemplo, para conseguir a colocação de característica de ponta a ponta de 10 micrometros sobre um rolo padronizado de 25,4cm de circunferência, cada rolo deve ser mantido dentro de uma precisão rotacional de ±32 arco-segundos por revolução. O controle do registro se torna mais difícil à medida que a velocidade em que a rede se desloca através do sistema aumenta.

Os requerentes construíram e demonstraram um sistema tendo rolos de padronizados circulares de 25,4 centímetros que podem criar uma rede tendo características padronizadas sobre superfícies opostas da rede que são registradas com margem de erro de 2,5 micrometros. Quando lendo esse relatório e aplicando os princípios ensinados aqui, alguém experiente na técnica apreciará como conseguir o grau de registro para outras superfícies micro-replicadas.

Com referência à FIG. 27, um esquema de um arranjo de motor 800 é ilustrado. O arranjo de motor 800 inclui um motor 810 incluindo um codificador primário 830 e um eixo de acionamento 820. O eixo de acionamento 820 é acoplado a um eixo de acionamento 840 do rolopadronizado 860 através de um acoplamento 825. Um codificador secundário ou de carga 850 é acoplado ao eixo de acionamento 840. Usar dois codificadores no arranjo de motor descrito permite à posição do rolo padronizado ser medida mais precisamente localizando-se o dispositivo de medição (codificador) 850 próximo ao rolo padronizado 860, reduzindo ou eliminando, desse modo, os efeitos das perturbações de torque quando o arranjo de motor 800 está operando.

Controle de Aparelho

Com referência à FIG. 28, um esquema do arranjo de motor da FIG. 27, é ilustrado anexado aos componentes de controle. No exemplo de aparelho mostrado nas FIGS. 1-3, um ajuste semelhante controlaria cada arranjo de motor 210 e 220. Conseqüentemente, o arranjo de motor 900 inclui um motor 910 incluindo um codificador primário 930 e um eixo de acionamento 920. O eixo de acionamento 920 é acoplado a um eixo de acionamento 940 do rolo padronizado 960 seção transversal de um acoplamento 930. Um codificador secundário ou de carga 950 é acoplado ao eixo de acionamento 940.

O arranjo de motor 900 se comunica com um arranjo de controle 965 para permitir o controle de precisão do rolo padronizado 960. O arranjo de controle 965 inclui um módulo de acionamento 966 e um módulo de programa 975. O módulo de programa 975 se comunica com o módulo de acionamento 966 através de uma linha 977, por exemplo, uma rede de fibra SERCOS. O módulo de programa 975 é usado para inserir parâmetros, como pontos de ajuste, para o módulo de acionamento 966. O módulo de acionamento 966 recebe energia trifásica de 480 volts de entrada 915, a retifica para CC, e a distribui através de uma conexão de energia 973 para controlar o motor 910. O codificador de motor 912 alimenta um sinal de posição para controlar o módulo 966 através da linha 972. O codificador secundário 950 sobre o rolo padronizado 960 também alimenta um sinal deposição de volta para o módulo de acionamento 966 através da linha 971. O módulo de acionamento 966 usa os sinais de codificador para posicionar precisamente o rolo padronizado 960. O projeto de controle para conseguir o grau de registro é descrito em detalhe abaixo.

Nos modos de realização ilustrativos mostrados, cada rolo padronizado é controlado por um arranjo de controle dedicado. Arranjos de controle dedicados cooperam para controlar o registro entre os primeiro e segundo rolos. Cada módulo de acionamento se comunica com e controla sua respectiva montagem de motor.

O arranjo de controle no sistema construído e demonstrado pelos requerentes inclui o que se segue. Para acionar cada um dos rolos padronizados, foi usado um motor de torque de alto desempenho, de baixa desbaste, com uma retroalimentação de codificador de seno de alta resolução (512 ciclos de seno x interpolação de unidade de 4096 » 2 milhões de partes por revolução), modelo MHD090B-035-NG0-UM, disponível a partir da Bosch-Rexroth (Idramat). O sistema também incluiu motores sincrônicos, modelo MHD090B-035-NG0-UM, disponíveis a partir da Bosch-Rexroth (Idramat), mas outros tipos, como motores por indução, também poderiam ser usados.

Cada motor foi diretamente acoplado (sem caixa de engrenagem ou redução mecânica) através de um acoplamento de fole extremamente duro, modelo BK5-300, disponível a partir da R/W Corporation. Projetos de acoplamento alternativos poderiam ser usados, mas o estilo de fole geralmente combina dureza enquanto provendo alta precisão rotacional. Cada acoplamento foi dimensionado de modo que um acoplamento substancialmente maior fosse selecionado que não o que as especificações dos fabricantes típicas recomendariam.

Adicionalmente, engastes de folga zero ou cubos de travamento tipo compressivo entre o acoplamento e os eixos são preferidos.Cada eixo de rolo foi anexado a um codificador através de um codificador de lado de carga de eixo oco, modelo RON255C, disponível a partir da Heidenhain Corp., Schaumburg, IL. A seleção de codificador deveria ter as mais altas precisão e resolução possíveis, tipicamente maiores do que precisão de 32 arco-segundos. Projeto dos requerentes, foram empregados 18000 ciclos de seno por revolução, que, em conjunto com a interpolação de unidade de resolução de 4096 bit, resultou na resolução em excesso de 50 milhões de partes por revolução dando uma resolução substancialmente mais alta do que a precisão. O codificador de lado de carga teve uma precisão de +/- 2 arco-segundos; o desvio máximo nas unidades despachadas foi menor do que +/- 1 arco-segundo.

Em alguns exemplos, cada eixo pode ser projetado para ter um diâmetro tão grande quanto possível e ser tão curto quanto possível para maximizar a dureza, resultando na freqüência ressonante mais alta possível. O alinhamento de precisão de todos os componentes rotacionais é desejado para assegurar erro de registro mínimo devido a essa fonte de erro de registro.

Com referência à FIG. 29, comandos de referência de posição idênticos foram apresentados a cada eixo simultaneamente através de uma rede de fibra SERCOS a uma taxa de atualização de 2ms. Cada eixo interpola a referência de posição com uma ranhura cúbica, à taxa de atualização de circuito completo de posição de intervalos de 250 micro-segundos. O método de interpolação não é crítico, já que a velocidade constante resulta em um caminho de intervalo de tempo de tempos simples. A resolução é crítica para eliminar quaisquer erros estimados ou de representação numérica. A revolução de eixo também é tratada. Em alguns casos, é importante que cada ciclo de controle do eixo seja sincronizado à taxa de execução de circuito completo de corrente (intervalos de 62 micro-segundos).

O caminho de topo 1151 é a seção de avanço de alimentação do controle. A estratégia de controle inclui um circuito completo de posição1110, um circuito completo de velocidade 1120, e um circuito completo decorrente 1130. A referência de posição 1111 é diferenciada, uma vez paragerenciar os termos de avanço de alimentação de velocidade 1152 e umasegunda vez para gerar o termo de avanço de alimentação de aceleração 1155.O caminho de avanço de alimentação 1151 ajuda o desempenho durante asmudanças de velocidade de linha e correção dinâmica.

O comando de posição 1111 é subtraído da posição de corrente1114, gerando um sinal de erro 1116. O erro 1116 é aplicado a umcontrolador proporcional 1115, gerando a referência de comando develocidade 1117. A retroalimentação de velocidade 1167 é subtraída docomando 1117 para gerar o sinal de erro de velocidade 113, que é, então,aplicado a um controlador de PID. A retroalimentação de velocidade 1167 égerada pela diferenciação do sinal de posição de codificador de motor 1126.Devido aos limites de diferenciação e resolução numérica, um filtro deButterworth de baixa passagem 1124 é aplicado para remover componentesde ruído de alta freqüência do sinal de erro 1123. Um filtro estreito (de dente)de faixa de interrupção 1129 é aplicado no centro do motor - freqüênciaressonante de rolo. Isso permite a ganhos substancialmente mais altos seremaplicados ao controlador de velocidade 1120. O aumento de resolução docodificador de motor também aperfeiçoaria o desempenho. A localizaçãoexata dos filtros no diagrama de controle não é crítica; tanto o caminho deavanço quanto o inverso são aceitáveis, embora os parâmetros de sintonizaçãodependam da localização.

Um controlador de PID também poderia ser usado no circuitocompleto de posição, mas o atraso de fase adicional do integrador torna aestabilização mais difícil. O circuito completo de corrente é um controladorde PI tradicional; os ganhos são estabelecidos pelos parâmetros de motor. Ocircuito completo de corrente possível de largura de banda mais alta permitiráo desempenho ótimo. Além disso, é desejada ondulação de torque mínima.A minimização dos distúrbios externos é importante para obtero registro máximo. Isso inclui a construção de motor e a comunicação decircuito completo de corrente como examinadas anteriormente, masminimizar os distúrbios mecânicos também é importante. Os exemplosincluem controle de tração extremamente suave entrando e saindo do vão derede, arrasto de suporte e vedação uniforme, minimização de transtornos detração a partir da rede descascada do rolo, rolo de pinça de borracha uniforme.No projeto corrente, um terceiro eixo gerado para os rolos de ferramenta éprovido como um rolo de puxar para assistir na remoção da estrutura curadada ferramenta.

Material de Rede

O material de rede pode ser qualquer material adequado sobreo qual uma estrutura padronizada micro-replicada pode ser criada. Umaquantidade de materiais diferentes pode ser usada, dependendo do uso final daestrutura padronizada micro-replicada. Se, por exemplo, a estruturapadronizada micro-replicada for formar uma placa de circuito flexível, omaterial de rede pode ser uma película polimérica metalizada, comoKAPTON metalizado.

Material de Revestimento

O líquido a partir do qual as estruturas micro-replicadas sãocriadas pode ser um material foto-curável curável, como acrilato curável porluz ultravioleta. Alguém experiente na técnica apreciará que outros materiaisde revestimento podem ser usados, por exemplo, material polimerizável, e aseleção do material dependerá das características particulares desejadas paraas estruturas micro-replicadas. Por exemplo, se uma placa de circuito flexívelestiver sendo feita, o material de revestimento pode incluir um polímerocondutivo ou isolante. Em alguns modos de realização, o material derevestimento inclui um material de máscara de galvanização e/ou polímerosnão-condutivos ou isolantes.Exemplos de meios de revestimento úteis para despachar econtrolar ò líquido para a rede ou rolo padronizado são, por exemplo,revestimentos por matriz ou faca, acoplados a qualquer bomba adequada,como uma seringa ou bomba peristáltica. Alguém experiente na técnicaapreciará que outros meios de revestimento podem ser usados, e a seleção deum meio particular dependerá das características particulares do líquido a serdespachado para a rede ou rolo padronizado.

Exemplos de fontes de energia de cura são a radiação porinfravermelho, radiação ultravioleta, radiação de luz visível, ou micro-ondas.Alguém experiente na técnica apreciará que outras fontes de cura podem serusadas, e a seleção de uma combinação de material de rede/fonte de curaparticular dependerá do artigo particular (tendo estruturas micro-replicadas noregistro) a ser criado.

Artigo Micro-replicado

A FIG. 30 ilustra esquematicamente um artigo micro-replicadorevestido contemplado 1200 formado de acordo com os métodos e usando oaparelho descrito aqui. O artigo 1200 inclui uma rede opaca flexível 1202 euma quantidade de elementos esquemáticos dispostos sobre ambos os ladosda rede opaca 1202. O elemento 1204 é disposto oposto ao elemento 1206. Demodo semelhante, o elemento 1208, o elemento 1212 e o elemento 1216 sãodispostos opostos ao elemento 1210, elemento 1214 e elemento 1218,respectivamente. Deve ser notado que esses elementos podem serconsiderados como representando genericamente uma quantidade deelementos potenciais diferentes. Esses elementos podem estar em circuito, porexemplo. Em alguns modos de realização, o padrão micro-replicado incluiuma máscara de galvanização que pode passar através de uma etapa dechapeamento de circuito aditiva.

Em alguns modos de realização, como aqueles ilustrados, podehaver pouco ou nenhum terreno entre elementos adjacentes. Por exemplo,pode haver pouco ou nenhum material revestido permanecendo sobre a redeopaca 1202 entre o elemento 1204 e o elemento 1208. Isso pode ter vantagensse, por exemplo, o material revestido for um material eletricamente condutivoou uma máscara de galvanização. Em alguns modos de realização, uma etapade limpeza adicional pode remover o material não curado do padrão micro-replicado para produzir características micro-replicadas que não têm áreas deterreno e separadas umas das outras. Em outros exemplos, o artigo 1202 podeincluir terrenos, ou seja, material revestido que permanece sobre a rede opaca1202 entre os elementos adjacentes.

Exemplo

As FIGS. 4-13 ilustram um processo adicional para formar umrolo padronizado muito semelhante ao rolo padronizado da FIG. 3. Tubos dequartzo de 7,62 centímetros de comprimento e 7,62 centímetros de raio foramlimpos com água, acetona e metil etil cetona (MEK), e foram, então,colocados sob uma lâmpada de UV por 15 minutos. Os tubos de quartzoforam, então, montados sobre uma mesa giratória em uma câmarapulverizadora de alto vácuo, e a pressão dentro da câmara foi reduzidalentamente a 1 x IO"6 Torr por um período de uma hora. Uma tira de açochapeado de cromo montada anteriormente dentro da câmara foi conectadaeletricamente a um soldador de arco. O soldador de arco passou uma correnteatravés da tira de metal e a tira de metal foi, desse modo, aquecida ao rubro.Os tubos de quartzo giratórios foram limpos pela radiação IR resultante por10 minutos.

Uma vez que os tubos de quartzo foram limpos, um cilindro dequartzo 102, como visto na FIG. 4, foi pulverizado com uma camada fina 104de cromo, que atua como uma camada de adesão entre o quartzo e a camadade níquel a seguir.

Em seguida, e como mostrado esquematicamente na FIG. 5,uma camada de metalização de níquel 110 foi pulverizada por cima dacamada de ligação de cromo 104.

Em seguida, e como mostrado esquematicamente na FIG. 6,uma camada de cobre protetora 112 foi aplicada sobre a camada demetalização de níquel 110. A camada de cobre 112 foi uma camada desacrifício que foi pretendida para proteger a camada de níquel 110 dacontaminação e oxidação durante as etapas de processamento subseqüentes.

Em seguida, e como mostrado esquematicamente na FIG. 7,uma camada foto-resistente (SC Resist, Arch Semiconductor PhotopolymersCompany) 114 foi adicionada sobre o topo da camada de cobre 112. A alturada camada foto-resistente 114 finalmente estabelece a altura dascaracterísticas que são formadas sobre o cilindro de quartzo 102. NoExemplo, a camada foto-resistente 114 foi formada para ter 50 micrometrosde espessura, e foi levemente cozido a 115 graus Celsius por 30 segundosantes da exposição.

Em seguida, e como mostrado esquematicamente na FIG. 8, acamada foto-resistente 114 foi padronizada irradiando-se luz em um padrãodesejado por cima da camada foto-resistente 114. Conseqüentemente, acamada foto-resistente 114, agora, tem porções 116 que permanecerão, eporções 118 que serão removidas depois da revelação.

Em seguida, e como mostrado esquematicamente na FIG. 9, ofoto-resistente foi revelado. Depois de assentar por pelo menos 30 minutos, ofoto-resistente foi submetido a um cozimento de pós-exposição a 115 grausCelsius por 1 minuto. O foto-resistente foi, então, revelado através daexposição à solução de revelação por 30 a 60 segundos. Conseqüentemente,as porções resistentes 116 permanecem sobre a camada de cobre 112enquanto as porções resistentes 118 foram removidas.

Em seguida, e como mostrado esquematicamente na FIG. 10,as porções expostas da camada de cobre 112 foram removidas em umprocesso de corrosão. Persulfato de sódio foi usado para remover o cobreexposto porque o persulfato de sódio reage rapidamente com o cobre, masmais lentamente com o cromo subjacente ao cobre, como é desejável paramanter a camada de cromo tão espessa quanto possível.

Em seguida, e como mostrado esquematicamente na FIG. 11,as seções de cromo 120 foram chapeadas por cima da camada de cromo 110exposta recentemente, entre as regiões resistentes 116. As seções de cromo120 foram chapeadas usando baixas densidades de corrente na ordem delmA/17mm2. À medida que a densidade de corrente aumenta, mesmo emníveis tão baixos quanto 20mA/17mm2, tanto a tensão interna era alta,fazendo o cromo descascar, ou ocorrer corrosão severa. A geometria dasseções de cromo 120 foi determinada pelas regiões resistentes 116.

Em seguida, e como mostrado esquematicamente na FIG. 12, ofoto-resistente curado restante, nas regiões resistentes 116, foi removidousando uma solução básica. Finalmente, e como mostrado esquematicamentena FIG. 13, a camada de cobre restante 112 foi removida usando um banho depersulfato de sódio, como examinado acima. O rolo padronizado resultantetem regiões opacas que correspondem às seções de níquel 110 e cromo 120, eregiões transparentes, que correspondem a onde a camada de ligação 104 nãoé coberta pelo material opaco.

A invenção não deveria ser considerada limitada aos exemplosparticulares descritos acima, mas, ao invés disso, deveria ser entendida paracobrir todos os aspectos da invenção como apresentada nas reivindicaçõesanexas. Várias modificações, processos equivalentes, bem como numerosasestruturas às quais a invenção pode ser aplicável serão prontamente visíveisàqueles experientes na técnica quando da inspeção do presente relatório.

Claims

1. Artigo micro-replicado, caracterizado pelo fato de quecompreende:um substrato flexível opaco tendo uma primeira superfície euma segunda superfície;um primeiro padrão micro-replicado revestido sobre a primeirasuperfície; eum segundo padrão micro-replicado revestido sobre a segundasuperfície, onde os primeiro e segundo padrões são registrados com margemde erro de 100 micrometros.

2. Artigo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que os primeiro e segundo padrões são registrados com margem deerro de 10 micrometros.

3. Artigo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que os primeiro e segundo padrões são registrados com margem deerro de 5 micrometros.

4. Artigo de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizadopelo fato de que o substrato flexível opaco é opaco à luz ultravioleta.

5. Artigo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelofato de que o substrato flexível opaco bloqueia pelo menos 98 por cento daluz ultravioleta que é incidente sobre o substrato flexível opaco.

6. Artigo de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizadopelo fato de que o substrato flexível opaco compreende polímero adequadopara formar uma placa de circuito flexível.

7. Artigo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de que o substrato flexível opaco compreende um polímero metalizado.

8. Artigo de acordo com as reivindicações 1 a 7, caracterizadopelo fato de que o primeiro padrão micro-replicado revestido compreende umpolímero foto-curável.

9. Artigo de acordo com as reivindicações 1 a 8, caracterizadopelo fato de que o segundo padrão micro-replicado revestido compreende umpolímero foto-curável.

10. Artigo de acordo com as reivindicações 1 a 9,caracterizado pelo fato de que o primeiro padrão micro-replicado revestidocompreende uma pluralidade de elementos distintos, e pelo menos alguns doselementos distintos são descontínuos de outros elementos distintos.

11. Artigo de acordo com as reivindicações 1 a 9,caracterizado pelo fato de que o segundo padrão micro-replicado revestidocompreende uma pluralidade de elementos distintos, e pelo menos alguns doselementos distintos são descontínuos de outros elementos distintos.

12. Método de fazer um artigo micro-replicado incluindo umarede opaca tendo uma primeira superfície e uma segunda superfície oposta, ométodo caracterizado pelo fato de que compreende:passar uma rede opaca tendo uma primeira superfície e umasegunda superfície oposta através de um aparelho de fundição tendo umprimeiro rolo padronizado e um segundo rolo padronizado;contatar um primeiro líquido com o primeiro rolo padronizadoe a primeira superfície;curar o primeiro líquido para criar um primeiro padrão micro-replicado;contatar um segundo líquido com o segundo rolo padronizadoe a segunda superfície enquanto o primeiro padrão micro-replicado está emcontato com o primeiro rolo de padrão; ecurar o segundo líquido para criar um segundo padrão micro-replicado, onde os primeiro e segundo padrões são registrados com margemde erro de 100 micrometros.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de que contatar o primeiro líquido compreende contatar uma resinade acrilato foto-curável com o primeiro rolo padronizado e a primeirasuperfície.

14. Método de acordo com a reivindicação 12 ou 13,caracterizado pelo fato de que contatar o segundo líquido compreendecontatar uma resina de acrilato foto-curável com o segundo rolo padronizadoe a segunda superfície.

15. Método de acordo com as reivindicações 12 a 14,caracterizado pelo fato de que contatar o primeiro líquido compreendecontatar um polímero isolante foto-curável com o segundo rolo padronizado ea segunda superfície.

16. Método de acordo com a reivindicações 12 a 15,caracterizado pelo fato de que contatar o segundo líquido compreendecontatar polímero isolante foto-curável com o segundo rolo padronizado e asegunda superfície.

17. Método de fazer um artigo micro-replicadocompreendendo uma rede opaca tendo um primeiro lado e um segundo ladooposto, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:dispor material curável por cima de uma rede tendo umprimeiro lado e um segundo lado oposto, ou por cima de um primeiro rolopadronizado e de um segundo rolo padronizado;direcionar a rede opaca para contato com o primeiro rolopadronizado, o primeiro rolo padronizado compreendendo uma primeirapluralidade de regiões opacas dispostas sobre um substrato transparente;curar o material curável sobre o primeiro lado da rede paraformar um primeiro padrão micro-replicado;direcionar a rede opaca para contato com o segundo rolopadronizado, o segundo rolo padronizado compreendendo uma segundapluralidade de regiões opacas dispostas sobre um substrato transparente; ecurar o material curável sobre o segundo lado da rede paraformar um segundo padrão micro-replicado;onde os primeiro e segundo lados da rede são padronizadosenquanto a rede está em movimento contínuo, de modo que os primeiro esegundo padrões sejam mantidos em registro contínuo com margem de errode 100 micrometros.

18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizadopelo fato de que os primeiro e segundo padrões são transferidos para osprimeiro e segundo lados da rede no registro com margem de erro de 5micrometros.

19. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizadopelo fato de que dispor o material curável por cima da rede compreende:dispor o material curável por cima do primeiro lado da redeantes do primeiro lado da rede contatar o primeiro rolo padronizado; edispor o material curável por cima do segundo lado da redeantes do segundo lado da rede contatar o segundo rolo padronizado.

20. Método de acordo com as reivindicações 18 ou 19,caracterizado pelo fato de que dispor o material curável por cima do primeirorolo padronizado e do segundo rolo padronizado compreende:dispor material curável por cima de um primeiro rolopadronizado antes do primeiro lado da rede contatar o primeiro rolopadronizado; edispor material curável por cima de um segundo rolopadronizado antes do segundo lado da rede contatar o segundo rolopadronizado.

21. Método de acordo com as reivindicações 17 a 20,caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção de curar o materialcurável sobre o primeiro lado da rede ocorre simultaneamente com pelomenos uma porção de curar o material curável sobre o segundo lado da rede.

22. Método de acordo com as reivindicações 17 a 21,caracterizado pelo fato de que curar o material curável sobre o primeiro ladoda rede compreende submeter o material curável à radiação ultravioleta quepassa pelo menos parcialmente através do primeiro rolo padronizado.

23. Método de acordo com as reivindicações 17 a 21,caracterizado pelo fato de que curar o material curável sobre o segundo ladoda rede compreende submeter o material curável à radiação ultravioleta quepassa, pelo menos parcialmente, através do segundo rolo padronizado.