用于制造微复制物品的设备和方法

摘要

本发明公开了一种用于生成微复制物品的设备。该设备包括具有第一直径的第一压花辊(450)和具有第二直径的第二压花辊(474)。驱动组件包括并构造成旋转该第一压花辊(460)和该第二压花辊(474)，使得该第一和第二压花辊保持在约100微米内的连续对准中。该第二直径大于该第一直径百分之0.01到百分之1。还公开了一种制造微复制物品的方法。

权利要求

1.一种辊对辊的微复制设备，包括：

具有第一直径的第一压花辊；

具有第二直径的第二压花辊；

第一控制装置，其构造成控制所述第一压花辊；以及第二控制装置，其构造成控制所述第二压花辊，其中所述第一控制装置和所述第二控制装置提供了所述第一压花辊和所述第二压花辊之间的位置关系的控制，并且最小化对所述第一压花辊和所述第二压花辊的外部扰动，使得该第一和第二压花辊保持在约100微米内的连续对准中。

2.如权利要求1所述的辊对辊的微复制设备，其中所述控制装置通过以至少每圈±32角秒的旋转精度控制该第一压花辊和第二压花辊每个的旋转精度来提供该第一压花辊和第二压花辊之间的位置关系的控制。

3.如权利要求1或2所述的辊对辊的微复制设备，其中外部扰动的最小化能够受到马达结构、在进入和退出织物跨距时平稳的张力控制、均匀的轴承和密封摩擦阻力、使来自于从辊子上剥离织物的张力干扰最小、均匀的夹压辊或者上述的组合的影响。

4.如权利要求1、2或3所述的辊对辊的微复制设备，其中所述设备提供了对被执行微复制的材料的精确张力控制。

5.如权利要求4所述的辊对辊的微复制设备，其中利用张力检测装置实现所述张力控制。

6.如权利要求4所述的辊对辊的微复制设备，其中所述材料能够经由惰辊引导到影响张力控制的张力调节辊。

7.一种用于制造微复制物品的方法，该物品包括具有第一和第二对置表面的织物，该方法包括：以相等的旋转速度但不相等的表面速度反向旋转第一压花辊和第二压花辊；

使该织物通过该第一压花辊和第二压花辊之间；

将第一液体设置在该织物第一表面上；

使该第一液体与该第一压花辊接触；

将第二液体设置在织物第二表面上；以及

使该第二液体与该第二压花辊接触；

其中控制所述第一压花辊和所述第二压花辊之间的位置关系，并且最小化对所述第一压花辊和所述第二压花辊的外部扰动，使得该第一和第二压花辊保持在约100微米内的连续对准中。

8.如权利要求7所述的方法，还包括固化第一液体的步骤，以在将第二液体设置在该织物第二表面上之前形成第一微复制图案。

9.如权利要求8所述的方法，其中当第一微复制图案与第一压花辊接触时，接触该第二液体的步骤发生。

10.如权利要求7所述的方法，还包括固化第二液体以形成第二微复制图案的步骤。

说明书

用于制造微复制物品的设备和方法

技术领域

[0001] 本发明总的涉及材料到织物上的连续成型，更具体地，涉及具有成型在该织物相对面上的图案之间的高度对准的物品的成型。

背景技术

[0002] 在制造许多物品中，从印刷报纸到制造复杂的电子装置和光学装置，需要将至少暂时处于液体形式的材料施加于基底的相对面上。在许多情况下，该材料以预定的图案施加于基底上；在例如印刷的情况下，墨水以字母和图画的形式施加。在这种情况下，通常至少存在对于基底相对面上的图案之间对准的最小需求。

[0003] 当基底是诸如电路板的不连续物品时，图案的施加者通常可依靠边缘以帮助实现对准。但是当该基底是织物并且不能依靠该基底的边缘保持对准时，问题变得有点儿比较困难。还有，甚至在织物的情况下，当对准的需求不严格时，例如，大于100微米的完全对准的偏移是容许的，用于控制材料应用于这种程度的机械手段是已知的。印刷领域有能够满足这种标准的装置。

[0004] 但是，在基底的相对面上具有图案的一些产品中，需要图案之间精确得多的对准。在一些情况下，如果该织物不处于连续的运动中，能够将材料施加成这样的标准的设备是已知的。而且，如果织物处于连续的运动中，如果容许，例如，在一些柔性电路类型中，为了将压花辊重新设置到压花辊每一圈一次的完全对准的100微米内、或甚至5微米之内，本领域仍然给出关于如何进行的指导。

[0005] 但是，在例如诸如亮度增强薄膜的光学物品中，要求施加于基底的相对面的光学透明的聚合物中的图案在工具旋转的任何位置超出不大于非常小的公差的对准。到现在为止，本领域没有提到关于如何在连续运动的织物的相对面上成型压花表面，使得该图案连续地而不是间断地保持在100微米内的对准中。

发明内容

[0006] 本发明的一方面涉及辊子和辊子微复制设备。该设备包括具有第一直径的第一压花辊和具有第二直径的第二压花辊。驱动组件包括并且构造成旋转该第一压花辊和第二压花辊，使得该第一和第二压花辊保持大约100微米内的连续对准中。该驱动组件可以包括单个马达组件，或者分别专用于该第一和第二压花辊的第一和第二马达组件。该第二直径可以大于该第一直径约百分之0.01到约百分之1。

[0007] 本发明的另一方面涉及制造微复制物品的方法，该微复制物品包括具有第一和第二对置表面的织物。第一压花辊和第二压花辊以相等的旋转速度但不同的表面速度相反旋转。该织物通过第一压花辊和第二压花辊之间。第一液体设置在织物第一表面上，并且由第一压花辊接触。第二液体设置在织物第二表面上，并且由第二压花辊接触。

[0008] 该第一压花辊和第二压花辊保持小于约100微米的恒定对准。在一些情况下，第一和第二微复制辊保持小于约75微米、或小于约50微米、或小于约10微米的恒定对准。

[0009] 定义

[0010] 在本发明的上下文中，“对准”是指织物一个表面上的结构的定位与该同一织物相对面上的其它结构的确定关系。

[0011] 在本发明的上下文中，“织物”是指材料薄片，其在第一方向上具有固定尺度，在正交方向上具有预定长度的或者具有不定的长度。

[0012] 在本发明的上下文中，“连续对准”是指无论在第一和第二压花辊旋转期间的什么时候，在该辊上的结构之间的对准程度好于规定的极限值。

[0013] 在本发明的上下文中，“微复制的”或“微复制”是指通过一种过程产生微结构表面，其中在制造期间从产品到产品，该结构表面特征保持单个特征重现精度，其变化不大于约100微米。

附图说明

[0014] 在附图的各图中，相同的部件赋予相同的附图标记。

[0015] 图1示出根据本发明系统的示例性实施例的透视图；

[0016] 图2示出根据本发明的图1的系统的一部分的特写视图；

[0017] 图3示出根据本发明的图1的系统的另一透视图；

[0018] 图4示出根据本发明的成型设备的示例性实施例的示意图；

[0019] 图5示出根据本发明的图4的成型设备的截面的特写视图；

[0020] 图6示出根据本发明的辊子安装设置的示例性实施例的示意图；

[0021] 图7示出用于根据本发明的一对压花辊的安装设置的示例性实施例的示意图；

[0022] 图8示出根据本发明的马达和辊子设置的示例性实施例的示意图；

[0023] 图9示出用于控制根据本发明的辊子之间的对准的装置的示例性实施例的示意图；

[0024] 图10示出用于控制根据本发明的对准的方法和设备的示例性实施例的方块图；并且

[0025] 图11示出根据本发明制造的说明性物品的横断面视图。

具体实施方式

[0026] 一般而言，本发明的公开涉及在每面上涂覆有微复制压花结构的柔性基底。该微复制物品以高的精度相对于彼此对准。在对置面上的结构可合作以给出物品期望的光学性能，在一些实施例中，该结构是多个透镜特征。

[0027] 参考图11，示出两面微复制物品1200的示例性实施例。该物品1200包括具有对置的第一和第二表面1220、1230的织物1210。第一和第二表面1220、1230分别包括第一和第二微复制结构1225、1235。第一微复制结构1225包括多个特征1226，该多个特征1226在所示实施例中是具有约142微米的有效直径的圆柱形透镜。第二微复制结构1235包括多个锯齿或金字塔形棱镜特征1236。应当理解，对置的第一和第二微复制结构1225、1235可以是图11所示特定形状之外的任何实用的形式和/或形状。

[0028] 在所示的示例性实施例中，第一和第二特征1226、1236具有相同的间距或重复周期P，举例来说，第一特征的周期是从10到500微米、从50到250微米、或约150微米，而第二特征的重复周期是相同的。第一和第二特征的周期的比例可以是整数比(或相反)，但其它组合也是允许的。

[0029] 在所示的示例性实施例中，对置的微复制特征1226、1236合作以形成多个透镜特征1240。在所示的示例性实施例中，透镜特征1240是双透面透镜。由于每个透镜特征1240的性能是形成每个透镜的对置的特征1229、1239的对准的函数，所以透镜特征的对齐或对准是优选的。

[0030] 可选地，该物品1200还包括第一和第二接合区1227、1237。该接合区形成为该基底表面1220、1230和每个相应特征底部之间的材料，即凹部1228、1238。第一接合区1228在凸镜侧上可以是至少10微米，而第二接合区1238在棱镜侧上可以是至少25微米。该接合区能够有助于具有与织物1210的良好的粘结的特征并且还可有助于复制的重现精度。依照要求，接合区定位也可以用于协调织物1210的第一和第二面上的特征。

[0031] 上面描述的物品1200可以利用用于在织物的对置表面上产生精确对齐的微复制结构的设备和方法制造，该设备和方法将在下面详细地描述。

[0032] 第一微复制结构可以在第一压花辊上通过将可固化液体成型并固化到织物的第一面上制造。该第一可固化的液体可以是光可致固化的丙烯酸树脂溶液，包括可以从Cognis Corp.，Cincinnati，Ohio，得到的光固化齐聚物(photomer)6010；可以从Satomer Co.，Expon，Pennsylvania得到的SR385四氢糠基丙烯酸脂和SR238(70/15/15％)1，6-己二醛二丙烯酸酯；可以从Hanford Research Inc.，Stratford，Connecticut得到的樟脑醌；以及可以从Aldrich Chemical Co.，Milwaukee，Wisconsin得到的乙基-4-二甲氨基苯甲酸脂(0.75/0.75％)。

[0033] 第二微复制结构可以在第二压花辊上通过将可固化液体成型并固化到织物的第二面上制造。该第二可固化的液体可以是与第一可固化的液体相同的或不同的。在一些实施例中，该第一和第二可固化的液体分别在通过该第一和第二压花辊之前设置在织物表面上。在其它实施例中，第一可固化的液体设置在第一压花辊上，而第二可固化的液体设置在第二压花辊上，然后它们从压花辊传输给该织物。

[0034] 在每个相应的结构成型为图案之后，每个相应的图案利用变成每种可固化液体内的光引发剂的辐射源外部地固化。在一些情况下可以用紫外光源。然后可以用剥离辊从第二压花辊上去除该微复制物品。可选地，可以使用释放剂或涂层以帮助从压花工具上去除该压花结构。

[0035] 用于形成上面所述的物品的说明性的过程设定如下。每分钟约0.3米(1英尺)的织物速度具有约8牛顿(2磅力)的进出成型设备的张力。约5％的剥离辊拉伸比用于将织物拉离该第二压花辊。利用约16牛顿(4磅力)夹压力。第一和第二压花辊之间的间隙约0.025厘米(0.01英寸)。树脂用滴管涂层装置供应到织物的第一表面，并且树脂可以用注射泵以大约每分钟1.35毫升(ml/min)的速度供应到第二表面。

[0036] 第一压花辊包括一系列负片图像，用于以150微米的间距形成具有142微米直径的圆柱形凸镜。第二压花辊包括一系列负片图像，用于以150微米的间距形成具有60度夹角的多个对称的棱镜。

[0037] 一般来说，上面描述的物品可以用下面公开的系统和方法制造，该系统和方法用于生产具有好于100微米、或好于50微米、或小于25微米、或小于10微米的对准的两面微复制结构。该系统一般包括第一压花组件和第二压花组件。每个相应的组件在具有第一和第二表面的织物的相应表面上形成微复制的图案。第一图案形成在该织物的第一面上，而第二图案形成在该织物的第二面上。

[0038] 每个压花组件包括用于施加涂层的装置、压花构件和固化构件。通常，压花组件包括压花辊和用于保持并驱动每个辊的支撑结构。第一压花组件的涂层装置将第一可固化的涂层材料分配在织物的第一表面上。第二压花组件的涂层装置将第二可固化的涂层材料分配在该织物的第二表面上，其中该第二表面与第一表面相对。通常第一和第二涂层材料是相同的化合物。

[0039] 在第一涂层材料设置在织物上之后，该织物在第一压花构件上通过，其中图案形成在第一涂层材料中。然后该第一涂层材料被固化以形成第一图案。随后，在第二涂层材料设置在织物上之后，该织物在第二压花构件上通过，其中图案形成在第二涂层材料中。然后该第二涂层材料被固化以形成第二图案。通常，每个压花构件是微复制工具，并且每个工具通常具有用于固化材料的专用固化构件。但是，可以具有用于固化第一和第二压花材料的单个固化构件。此外，能够将涂层设置在压花工具上。

[0040] 该系统还包括用于旋转该第一和第二压花辊的装置，使得在织物处于连续运动中时第一和第二压花辊的图案转印到织物的相对面，并且所述图案在织物的所述相对面上保持在好于约100微米或好于10微米的对准中。

[0041] 本发明的优点在于在织物的每个对置表面上具有微复制结构的该织物能够在将对置面上的微复制结构保持彼此对准到大体上100微米内、或50微米内、或20微米内、或10微米内或5微米内的同时，通过在织物的每个面上连续地形成微复制结构形成。

[0042] 现在参考图1-2，示出系统110的示例性实施例，该系统110包括辊对辊成型设备120。在所示的成型设备120中，织物122从主展开卷轴(未示出)提供到该成型设备120。
如上所述，根据被生产的产品，该织物122的确切性质可以宽广地变化。但是，当该成型设备120用于制造光学物品时，通常比较方便的是该织物122是半透明的或透明的，以允许通过该织物122固化。该织物122绕各种辊126引导进入该成型设备120。

[0043] 织物122的精确的张力控制在实现最优结果中是有益的，所以织物122可以在张力检测装置(未示出)上引导。在希望使用衬里织物保护该织物122的情况下，该衬里织物通常在展开卷轴处分开并引导到该衬里织物卷绕卷轴(未示出)上。织物122可以经由惰辊引导到用于精确张力控制的张力调节辊。惰辊能够将织物122引导到夹压辊154和第一涂覆头156之间的位置。

[0044] 可以采用各种涂层方法。在所示的实施例中，第一涂覆头156是压模涂覆头。然后，织物122通过夹压辊154和第一压花辊160之间。该第一压花辊160具有压花表面162，并且当织物122通过该夹压辊154和该第一压花辊160之间时，由第一涂覆头156分配在该织物122上的材料形成该压花表面162的负片。

[0045] 在织物122与第一压花辊160接触的同时，材料从第二涂覆头164分配到织物122的另一表面上。与上面关于第一涂覆头156的讨论相平行，该第二涂覆头164也是包括第二挤压器(未示出)和第二涂层模(未示出)的压模涂层设置。在一些实施例中，由第一涂覆头156分配的材料是包括聚合物前体的化合物，并且旨在通过诸如紫外辐射的固化能量的应用被固化成固体聚合物。

[0046] 然后由第二涂覆头164已经分配在织物122上的材料与具有第二压花表面176的第二压花辊174接触。与上面的讨论相平行，在一些实施例中，由第二涂覆头164分配的材料是包括聚合物前提的化合物，并且旨在通过诸如紫外辐射的固化能量的应用被固化成固体聚合物。

[0047] 在这一点上，织物122已经具有施加在两面的图案。可以设置剥离辊182以帮助从第二压花辊174去除该织物122。在一些情况下，进出该辊对辊的成型设备的织物张力近似地恒定不变。

[0048] 然后，具有两面微复制图案的该织物122经由各种惰辊被引导到展开卷轴(未示出)。如果希望插入膜保护织物122，那末它可以从辅助展开卷轴(未示出)提供并且该织物和插入膜以合适的张力一起卷绕在该卷绕卷轴上。

[0049] 参考图1-3，第一和第二压花辊分别联接到第一和第二马达组件210、220。用于该马达组件210、220的支撑由对框架230的安装组件直接或间接实现。该马达组件210、220利用精确的安装设置联接到该框架。在该示例性实施例中，第一马达组件210固定地安装于框架230。当织物122通过成型设备120时设置就位的第二马达组件220可能需要被反覆定位，并且因此沿着加工方向和横向方向是可移动的。可移动的马达设置220可以联接到线性滑块222，例如，当在该辊的图案之间转换时，以有助于反覆精确定位。第二马达设置220还包括在框架230后侧第二安装设置225，用于相对于第一压花辊160左右地定位该第二压花辊174。在一些情况下，第二安装设置225包括允许在横过加工方向上的精确定位的线性滑块223。

[0050] 参考图4，示出成型设备420的示例性实施例，该设备420用于生产在对置表面上具有对准的微复制结构的两面织物422。组件包括第一和第二涂层装置456、464、夹压辊454以及第一和第二压花辊460、474。将织物422设置到涂层装置456，在这个例子中，设置到第一挤压模456。该第一模具456将第一可固化液体涂层470分配给织物422。利用通常为胶辊的夹压辊454，将第一涂层470压入第一压花辊460。同时在第一压花棍460上，利用固化源480固化涂层，该固化源是，例如，具有合适波长的光的灯，例如，紫外光源。

[0051] 利用第二侧挤压模464，第二可固化液体层481被涂层在织物422的相对的面上。该第二层481被压入第二压花辊474并且对第二涂层481重复固化过程。两个涂层图案的对准通过将工具辊460、474相互保持在精确的角度位置关系中来实现，这将在下面详细描述。

[0052] 参考图5，示出第一和第二压花辊560、574的一部分的特写视图。第一压花辊560具有用于形成微复制表面的第一图案562。第二压花辊570具有第二微复制图案576。在所示的示例性实施例中，第一和第二图案562、576是相同的图案，但是该图案可以是不同的。在所示实施例中，第一图案562和第二图案576示出为棱镜结构，但是，任何单个或多个有用的结构可形成第一图案562和第二图案576中的一个或两者。

[0053] 织物522在第一辊560上通过，第一表面524上的第一可固化液体(未示出)由第一压花辊560上的第一区域526附近的固化光源525固化。当该液体固化时第一微复制压花结构590形成在织物522的第一面524上。第一压花结构590是第一压花辊560上的图案562的负片。在第一压花结构590形成之后，第二可固化的液体581分配到织物522的第二表面527上。为了确保第二液体581不过早地固化，通过将第一固化光525设置成使得它不落在第二液体581上可将该第二液体581与第一固化光525隔开。可选地，可以将遮蔽装置592设置在第一固化光525和第二液体581之间。此外，固化源可以设置在它们相应的压花辊内，在压花辊内固化源不能或很难通过该织物固化。

[0054] 在第一压花结构590形成之后，织物522沿着第一辊560延伸，直到它进入第一和第二压花辊560、574之间的间隙区575。然后第二液体581接合第二压花辊上的第二图案576并且形成第二微复制结构，该结构然后被第二固化光535固化。当织物522进入第一和第二压花辊560、574之间的间隙575时，到这时基本上固化并粘接在该织物522上的第一压花结构590在织物522开始运动到间隙575中并围绕第二压花辊574的同时，限制该织物522的滑动。这去除织物的拉伸和滑动，该滑动成为形成在该织物上的第一和第二压花结构之间的对准误差源。

[0055] 通过在第二液体581与第二压花辊574接触的同时将织物522支撑在第一压花辊560上，形成在织物522的相对面524、527上的第一和第二微复制结构590、593之间的对准程度变成控制第一和第二压花辊560、574的表面之间的位置关系的函数。围绕该第一和第二压花辊560、574并在由该辊形成的间隙575之间的织物S形包绕使张力效应、织物应变变化、温度、由夹压织物的力学所引起的微滑、以及侧向位置控制最小化。通常，该S形包绕能够保持该织物522与每个辊超过180度包角的接触，但是包角可或多或少地取决于特定的需求。

[0056] 在一些情况下，压花辊具有相同的平均直径，尽管这不是必需的。对于任何具体的应用选择合适的辊在本领域普通技术人员的知识范围之内。在具体应用中，在诸如第一压花辊560和第二压花辊574的两个微复制工具之间形成均匀的张力区是有用的。通过形成均匀的张力区，可实现从第一微复制工具的均匀剥离角以及可控制的、从第二微复制工具的更均匀的涂层厚度。这能够转化为由产品需求规定的卡规规格和公差。在一些情况下，均匀的剥离角可以形成更加光学上均匀的产品。

[0057] 在一些情况下，第一微复制工具和第二微复制工具沿着相反的方向旋转。织物用UV可固化树脂涂层。应当理解，在第一微复制工具和橡胶夹压辊之间可出现第一滚动堆积胶。在织物刚刚从第一微复制工具剥离之后，第二滚动堆积胶可出现在第一微复制工具和第二微复制工具之间。驱动橡胶夹压辊到第一缩微复制工具中所施加的力的大小是变量其中之一，其控制织物和第一微复制工具之间的树脂的量。

[0058] 在移动的织物上产生涂层的一种方法是通过使用涂层珠状物或滚动堆积胶，其中织物通过由两个辊形成的辊隙。在该辊隙位置是连续补充的涂层材料的滚动堆积胶。当织物通过该辊隙时，很少的并且均匀地分布的涂层量设置在该织物上。由于织物移动，机械力使得该涂层在该辊隙中“滚动”，因此叫做“滚动堆积胶”。

[0059] 解决这个问题的一种方法是通过形成直径比第一微复制工具的直径稍大的第二微复制工具。在一些情况下，该第二微复制工具可以具有比第一微复制工具的直径大百分之0.01到百分之1的直径。

[0060] 通过以完全相等的旋转速度旋转该第一和第二微复制工具，第二微复制工具以小百分比稍大的直径导致第二微复制工具具有比第一微复制工具稍大的表面旋转速度。这样得到稍高的张力区，因此减少甚至消除否则可能形成的袋状。为了保持横向工具特征对齐(该特征变成织物的特征)，该第二微复制工具以所有横向工具特征以与第一微复制工具上的特征完全相同的旋转角度被金刚石车削。

[0061] 这个实施例的优点是在两个微复制工具之间形成牵伸区。当将材料从微复制工具剥离时该牵伸区能够用来形成均匀的张力区。该均匀的张力区将减少或消除由该袋状动力学形成的在两个工具之间的织物跨距之差。

[0062] 当具有图案的横向织物宽度增加时，实现均匀的剥离角所需要的张力的量增加。具有较高特征的图案也需要较高的张力以实现均匀的剥离。剥离角对于形成光学上均匀的材料也是重要的。当以不同的剥离角从微复制工具上剥离时，不同的区域经受不同的弯曲。
这种不同的弯曲结果是产品上的小的光学不均匀性。通过消除由袋状形成的动力学干扰，将实现更加均匀的剥离。这将得到更好的对齐、更加均匀的接合区和更加均匀的光学外观和性能。

[0063] 参考图6，示出马达安装设置。用于驱动工具或压花辊662的马达633安装于机械框架650并且通过联接器640连接于压花辊662的旋转轴601。马达633联接到主编码器630。辅助编码器651联接到工具以提供压花辊662的精确角度对准控制。主编码器630和辅助编码器651合作以提供压花辊662的控制，以将它保持与第二压花辊对准，这将在下面进一步描述。

[0064] 减少或消除轴共振是重要的，因为这是使图案位置控制在规定极限内的对准误差的根源。使用在马达633和轴650之间大于方案规定的一般尺寸的联接器640也减小由较柔性的联接器引起的轴的共振。轴承组件660设置在各种位置以提供该马达设置的旋转支撑。

[0065] 在所示的示例性实施例中，工具辊662的直径可以小于其马达633的直径。为了适应这种设置，工具辊可以以镜像成对地安装。在图7中，两个工具辊组件610和710安装成镜像，以便能够把两个工具辊662、762集合在一起。还参考图1，第一马达设置通常固定地连接到该框架，并且第二马达设置利用可移动的光学性能线性滑块定位。

[0066] 工具辊组件710完全类似于工具辊组件610，并且包括用于驱动工具或压花辊762的马达733，该马达733安装在机器框架750上并且通过联接器740连接于该压花辊762的旋转轴701。马达733联接到主编码器730。辅助编码器751联接到工具以提供压花辊762的精确角度对准控制。主编码器730和辅助编码器751合作以提供对压花辊762的控制，以将它保持在与第二压花辊对准，这将在下面进一步描述。

[0067] 减少或消除轴共振是很重要的，因为这是使图案位置控制在规定极限内的对准误差的根源。在马达733和轴750之间利用大于方案规定的一般尺寸的联接器740也将减小由较柔性的联接器引起的轴共振。轴承组件760设置在各种位置以提供该马达组件的旋转支撑。

[0068] 由于在织物两表面上的微复制结构上的特征尺寸希望在相互精密对准的范围内，压花辊应当用非常高的精度控制。在此描述的极限内横过织物的对准可以通过应用在控制加工方向对准中使用的技术实现，如以下描述地。例如，为了在10英寸圆周压花辊上实现约10微米端对端的特征布置，每个辊必需保持在每圈±32角秒的旋转精度内。当织物通过系统的移动速度增大时，对准控制变得更加困难。

[0069] 申请人已经建立并演示具有10英寸圆形压花辊的系统，该圆形压花辊能够形成在织物相对表面上具有在2.5微米范围内对准的压花特征的织物。当阅读本发明并利用在此讲授的原理时，本领域中的普通技术人员将能够理解如何实现用于其它微复制表面的对准程度。

[0070] 参考图8，图8示出马达设置800的示意图。马达设置800包括马达810，马达810包括主编码器830和驱动轴820。驱动轴820通过联接器825联接到压花辊860的从动轴840。辅助的、或承载编码器850联接到从动轴840。在所述的马达设置中利用两个编码器使得通过定位在压花辊860附近的该测量装置(编码器)850能够更精确地测量压花辊的位置，因此当马达设置800运转时减少或消除转矩扰动效应。

[0071] 参考图9，示出图8的马达设置连接于控制部件时的示意图。在图1-3所示的示例性的设备中，类似的装置将控制每个马达设置210和220。因此，马达设置900包括马达910，马达910包括主编码器930和驱动轴920。驱动轴920通过联接器930联接到压花辊
960的从动轴940。辅助的、或承载编码器950联接到从动轴940。

[0072] 马达设置900与控制装置965通信，以便能够精确地控制压花辊960。控制设置965包括驱动模块966和程序模块975。该程序模块975经由线路977，例如，SERCOS纤维网络，与驱动模块966通信。该程序模块975用于给驱动模块966输入参数，例如设置点。
驱动模块966接收输入480伏(volt)、三相电源915，将其整流为直流电并且经由电源连接
973分配该电源以控制马达910。马达编码器912为控制模块966输送位置信号。压花辊
960上的辅助编码器950经由线路971也将位置信号反馈到驱动模块966。驱动模块966利用编码器信号以精确地定位压花辊960。以下将详细描述实现对准程度的控制设计。

[0073] 在所示的说明性实施例中，每个压花辊由专用的控制设置进行控制。专用的控制设置合作以控制第一和第二压花辊之间的对准。每个驱动模块与相应的马达组件通信并控制其相应的马达组件。

[0074] 在由申请人建立并演示的系统中的控制设置包括下述部件。为了驱动每个压花辊，使用具有高分辨率的正弦编码器反馈的高性能、低齿槽转矩马达(512个正弦周期×4096个驱动插值＞＞每圈的二百万等份)，型号为MHD090B-035-NG0-UN，可以从Bosch-Rexroth(Indramat)得到。还可使用的系统包括的同步马达、型号为从Bosch-Rexroth(Indramat)得到的MHD090B-035-NG0-UN，但是也可以用其它类型的马达，例如感应马达。

[0075] 每个马达通过非常刚性的波纹管联接器直接连接(没有齿轮箱和机械减速装置)，型号为可以从R/W Corporation得到的BK5-300。也可以用替换的联接设计，但是波纹管式通常在提供高旋转精度的同时结合刚度。每个联接器的尺寸做成使得选择的联接器大致大于通常的制造规范推荐的联接器。

[0076] 此外，联接器和轴之间的无间隙夹套或压缩式锁紧轴套是优选的。每个辊轴通过空心轴承载侧编码器连接于编码器，型号为RON255C，可从Heidenhain Corp.，Schaumburg，IL.得到。编码器的选择应当具有尽可能高的精度和分辨率，精度通常高于32角秒。申请人的设计，采用每圈为18000正弦周期，其与4096比特分辨率驱动插值结合得到每圈超过的5千万等份的分辨率，这给出大致高于精度的分辨率。该承载侧编码器的精度为+/-2角秒；在示出单元中的最大偏差小于+/-1角秒。

[0077] 在一些情况下，每个轴可以设计成具有尽可能大的直径并且尽可能短以使刚度最大化，得到尽可能高的共振频率。希望所有旋转部件的精确对准以确保由于该对准误差源引起的对准误差最小化。

[0078] 参考图10，在申请人的系统中，同样的位置基准命令以2毫秒的更新速率同时通过SERCOS纤维网络提供给每个轴线(axis)。每个轴线以250毫秒间隔的位置回路更新速率，用三次样条插值位置基准(reference)。该插值方法不是关键的，因为恒值速率得简单的恒定次数时间间隔路径。分辨率对于消除任何舍入或数值的表示误差是关键的。轴翻转也必需被解决。在一些情况下，重要的是每个轴线的控制周期以电流回路执行速率(62微秒间隔)同步。

[0079] 顶部路径1511是控制的前馈部分。控制策略包括位置回路1110、速度回路1120和电流回路1130。该位置基准1111被微分，某一时间产生速度前馈项1152，并且第二时间产生加速度前馈项1155。该前馈路径1151有助于在线速度变化和动态校正期间的性能。

[0080] 从当前位置1114减去位置命令1111，产生误差信号1116。该误差1116施加到比例控制器1115，产生速度命令基准1117。从命令1117中减去速度反馈1167以生成速度误差信号1123，然后将该误差信号1123施加于PID控制器。速度反馈1167通过微分马达编码器位置信号1126产生。由于微分和数值分辨率限制，利用低通巴特沃兹(Butterworth)滤波器1124以消除来自误差信号1123的高频噪声成分。狭窄的带阻滤波器(陷波滤波器)1129应用在马达-辊子共振频率的中心。这样使得大致较高的增益能够施加于速度控制器1120。马达编码器的增加的分辨率也将改善性能。该滤波器在控制图中的确切位置不是关键的；无论前向或方向路径都是可接受的，但是调整参数取决于该位置，但是无论向前或反向路径是容许的。

[0081] PID控制器也可以用于位置回路，但是积分器的附加的相位滞后使得稳定更加困难。当前电流回路是传统的PI控制器；增益通过马达参数建立。可能的最高带宽电流回路将允许优化性能。此外，希望转矩波动最小化。

[0082] 外部扰动的最小化对于获得最高程度的对准是重要的。如前所述这包括马达结构和电流回路互换，但是使机械扰动最小化也是重要的。例子包括在进入和退出织物跨距时非常平稳的张力控制、均匀的轴承和密封摩擦阻力、使来自从辊子上剥离织物的最小的张力干扰、均匀的橡胶夹压辊。在当前的设计中，连在工具辊上的第三轴线设置成牵引辊，以帮助供从工具辊上去除固化的结构。

[0083] 如上所述，织物材料可以是能够在其上形成微复制结构的任何合适的材料。依照要求，该织物也可以是多层的。由于液体通常由相对面上的固化源固化，在该相对面上形成图案，所以织物材料对于所用的固化源可以是至少部分地半透明的。固化能源的例子是红外辐射、紫外辐射、可见光辐射、微波或e-光束。本领域的普通技术人员能够理解，也可以用其它固化源，并且具体织物材料和/或固化源组合的选择将取决于将要形成的(具有对准的微复制结构的)具体的物品。

[0084] 通过织物固化液体的另一种替代方案将用两步反应固化，例如，对于难以通过其固化的织物是有用的环氧树脂，该织物是例如金属织物或具有金属化层的织物。通过成分的在线混合或在压花辊的一部分上喷射催化剂实现固化，当涂层和催化剂接触时该催化剂将固化液体以形成微复制结构

[0085] 用于形成微复制结构

[0086] 的液体可以是可固化的光可聚合的材料，例如可以用UV光固化的丙稀酸脂。本领域的普通技术人员将会理解也能够用其它涂层材料，并且材料的选择将取决于该微复制结构所希望的具体特性。同样，采用的具体固化方法在本领域普通技术人员的知识范围内。固化方法的例子为反应固化、热固化，或辐射固化。

[0087] 实用于提供并控制液体到织物上的涂层装置的例子是，例如，与任何合适的泵，例如手动活塞泵、或蠕动泵接合的挤压式涂布装置或刮刀式涂布装置。本领域的普通技术人员将会理解，也可以用其它涂层装置，并且具体装置的选择将取决于将要提供给织物的液体的具体特性。

[0088] 本发明各种修改与替代对本领域的技术人员来说是显而易见的，并且不脱离本发明的范围和精神实质，并且应当理解，本发明不限于在这里提出的说明性实施例。