CN106827786B - 一种非接触式连续辊动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非接触式连续辊动装置，包括卷送辊子(16)、卷收辊子(3)、用于支撑柔性基底从卷送辊子(16)输送到卷收辊子(3)的中间辊子，以及配套的涂胶模块和清洗模块，所述中间辊子包括速度辊子(9)，所述卷收辊子(3)与所述速度辊子(9)均为驱动辊子，且所述卷收辊子(3)不能单独带动所述卷送辊子(16)送卷，所述柔性基底的移送量只由所述速度辊子(9)控制。该装置在低的软硬件成本的前提下，即可实现对制非接触式连续滚压中送卷、涂胶、曝光、清洗、收卷动作的精确控制。

Description

一种非接触式连续辊动装置

技术领域

本发明涉及微结构加工技术领域，特别是基于Roll To Roll的非接触式连续辊动装置。

背景技术

滚动压印技术是一种高效、低成本即可连续性生产的微结构加工技术，在生物医学、太阳能电池、OLED、柔性电子器件等领域得到了重要的应用，然而压辊模具是滚压印技术中的关键核心部件，作为压印特征的初始载体，直接决定压印图形的质量和最终复制图形的分辨率。然而，模具的加工需采用一些特殊的手段来实现，其加工涉及微米级中间尺度众多技术，制作周期长，成本高，工艺复杂。基于数字微镜器件(DMD)的非接触式连续滚印技术就是为了避开模具的制约，结合基于DMD的无掩膜光刻技术，替代滚压模具，进行连续性的微结构加工。

现有的高精度非接触式连续滚印平台基底张力通过卷送辊子加装磁粉制动器来控制，移位控制辊子为收卷辊子，由于卷收送辊子的滚径会随着收卷和放卷的进行而不断变化，因此为了实现高精度的柔性基底移位控制和张力控制，需要在***中加入精密滚径测量传感器，控制算法复杂，成本高昂。

因此，如何克服非接触式连续辊动装置存在的以上缺陷，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种非接触式连续辊动装置。该连续滚印装置能以低软硬件成本，在限定柔性基底张力的基础上，精密地控制基底移位，实现连续的涂胶、光刻、清洗，完成微结构加工。

为实现上述目的，本发明提供一种非接触式连续辊动装置，包括卷送辊子、卷收辊子、用于支撑柔性基底从卷送辊子输送到卷收辊子的中间辊子，以及配套的涂胶模块和清洗模块，所述中间辊子包括速度辊子，所述卷收辊子与所述速度辊子均为驱动辊子，且所述速度辊子带动所述卷送辊子送卷，所述卷收辊子不能单独带动所述卷送辊子送卷。

优选地，进一步包括在输送方向上位于所述速度辊子之前的检测辊子；所述检测辊子设有用于测量其运动的传感器，所述传感器与用于根据所述传感器测得的所述检测辊子的运动状态对所述速度辊子的驱动电机进行反馈控制的控制装置连接。

优选地，所述检测辊子的数量为两个，两个所述检测辊子间隔一定距离并排布置且均连接有传感器。

优选地，两个所述检测辊子之间为曝光区域，所述曝光区域设有防止经过该区域内的柔性基底发生侧向移动的侧向移位限定装置。

优选地，所述卷送辊子设有磁粉制动器，所述卷收辊子由步进电机驱动并与所述步进电机之间设有磁粉离合器；所述柔性基底的张力只由所述卷收辊子和所述卷送辊子控制。

优选地，进一步包括浮动辊子，所述浮动辊子安装于所述卷收辊子与所述速度辊子之间。

优选地，所述浮动辊子安装在滑动压块上，所述滑动压块以能够上下滑动的方式安装于用于支撑所述浮动辊子的支撑座。

优选地，所述浮动辊子的前后分别设有导向辊子；所述浮动辊子位于前导向辊子和后导向辊子之间并下沉一定距离，形成“U”形输送路径。

优选地，所述速度辊子的前后分别设有导向辊子；所述速度辊子位于前导向辊子和后导向辊子之间并下沉一定距离，形成“V”形输送路径。

优选地，所述涂胶模块包括用于从胶液池向柔性基底进行一次滚涂的滚涂辊子和在滚涂后进行二次刮涂的刮涂棒。

优选地，所述清洗模块包括清洗容器和安装在所述清洗容器内壁上的导向辊子。

优选地，所述速度辊子直接由旋转位移台驱动。

优选地，所述旋转位移台的旋转分辨率至少为0.00125°。

本发明所提供的非接触式连续辊动装置不仅设有卷送辊子和卷收辊子，同时还设有速度辊子，其中卷送辊子和卷收辊子仅用于控制柔性基底的张力，卷收辊子与速度辊子均为驱动辊子，但卷收辊子不能单独带动卷送辊子送卷，柔性基底的移送量由速度辊子控制，也就是说，移位控制辊子不再是卷收辊子，而是另外单独设置的速度辊子，由于柔性基底在输送过程中只是绕经速度辊子，不会卷绕在速度辊子上，因此其辊径始终保持不变，不会随着收卷和放卷的进行而不断变化，故无需加装精密辊径测量传感器，也无需采用复杂的算法进行控制。这样，用相对低成本的方式，即可完成Roll To Roll非接触式连续滚印工艺中的收送卷、涂胶、清洗工艺步骤，高效地实现了高精度滚印柔性基底移位及基底张力控制。

附图说明

图1为本发明实施例公开的一种非接触式连续辊动装置的结构示意图。

图中：

1.步进电机 2.磁粉离合器 3.卷收辊子 4.底座 5.清洗池 6.定位条 7.浮动辊子 8.滑动压块 9.速度辊子 10.旋转位移台 11.导向辊子 12.检测辊子 13.防侧移台14.联轴器 15.旋转编码器 16.卷送辊子 17.磁粉制动器 18.滚涂辊子 19.刮涂棒 20.胶液池 21.PET柔性基底

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

在本文中，“上、下、前、后”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

请参考图1，图1为本发明实施例公开的一种非接触式连续辊动装置的结构示意图。

如图所示，本实施例提供的非接触式连续滚印平台装置，主要包括平台以及设于平台的卷收辊子3、卷送辊子16、浮动辊子7、速度辊子9、检测辊子12、若干导向辊子11、刮涂棒19、滚涂辊子18、胶液池20、清洗池5、PET柔性基底21，以及配设的涂胶模块和清洗模块，其中，卷送辊子16、卷收辊子3和浮动辊子7用于控制PET柔性基底21的张力，速度辊子9和检测辊子12用于控制PET柔性基底21的高精度移位量；涂胶模块用于完成PET柔性基底21上稳定且胶厚可控的胶液涂覆；清洗模块用于完成滚印后残胶的清洗工作。

平台上开设有以阵列方式分布的安装孔，各个辊子均由相应的底座4支承，通过各自的底座4安装在平台上，并由定位条6装配保证每个辊子侧向在一个面上，其中，各导向辊子11均由精密悬臂销与自由转动的惰轮组成，可选高度地安装在相应的底座4上。

需要提到的是，每个辊子部分是一个单一模块，在整个上述装置中可以根据需要进行调整，例如添加、减少或者移位等。

PET柔性基底21通过各个辊子支撑，从卷送辊子16输送到卷收辊子3，速度辊子9的前后分别设有导向辊子11，速度辊子9位于前导向辊子和后导向辊子之间并下沉一定距离，形成“V”形输送路径，PET柔性基底21的张力由连接卷送辊子16的磁粉制动器17和连接卷收辊子3的磁粉离合器2共同实现。

具体的，上述磁粉制动器17限定在卷送辊子16和速度辊子9之间部分PET柔性基底21的张力，磁粉离合器2限定步进电机1的输出力矩，从而达到控制驱动辊子9到卷收辊子3之间部分的PET柔性基底21的张力，前一部分的PET柔性基底21的张力大于后一部分PET柔性基底21的张力，中间的差量由另一个驱动辊子即速度辊子9与PET柔性基底21间的摩擦力提供。

需要提到的是，上述卷收辊子3是无法单独带动卷送辊子16送卷的，PET柔性基底21的高精度移送量是由速度辊子9和连接着旋转编码器15的检测辊子12完成的。

具体的，上述速度辊子9直接由设于旋转位移台10的高精度电机控制其旋转，联轴器14连接检测辊子12的旋转编码器15检测PET柔性基底实际移位距离作为反馈，构成闭环控制***，完成对PET柔性基底21的高精度移位控制。

上述检测辊子12由两个精度至少为h6的高精度轴组成，分别为第一检测辊子和第二检测辊子，两个检测辊子12之间为紫外光曝光区域，为了防止经过该区域的PET柔性基底21发生侧向移动，需要一个限定其侧向移位的装置。该装置可以有多种方案，本实施例提供一种简单的加装防侧位移台14的方式。

浮动辊子7安装在滑动压块8上，滑动压块8以能够上下滑动的方式安装于用于支撑浮动辊子7的底座上，浮动辊子7的前后分别设有导向辊子11，浮动辊子7位于前导向辊子和后导向辊子之间并下沉一定距离，形成“U”形输送路径，在本实施例中，浮动辊子7的前导向辊子和速度辊子9的后导向辊子为同一导向辊子11。

上述浮动辊子7置于卷收辊子3和速度辊子9之间，其作用主要是减小张力控制***的刚性，避免卷收辊子3在启停阶段瞬时张力峰值过高引起两个驱动辊子卷收辊子3和速度辊子9之间的干涉，防止速度辊子9和PET柔性基底21间产生滑移。

涂胶模块主要由胶液池20、滚涂辊子18、刮涂棒19构成，刮涂棒19可选位置高度地安装在其底座上，滚涂辊子18粘附上胶液池20里的胶液滚涂在PET柔性基底21上，在经过刮涂棒19时进行刮涂，从而在PET柔性基底21上得到所需要厚度的胶液层。

上述刮涂棒19可以为迈耶棒，滚涂辊子18的滚涂间隙可由塞尺手动调节；滚印胶液可使用低粘度水溶性光敏树脂，PET柔性基底21可使用厚度100um的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜带。

清洗池5主要由清洗容器和安装在内壁上的导向辊子11组成，由定位条6限位并固定在平台上，其内壁可选装多组导向辊11，以限定清洗时间，清洗池5底部的导向辊子11内部的轴承可采用陶瓷轴承。

上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，导向辊11的数量可进一步增加或减少，或者，根据需要对各辊子的间距和相对位置进行调整，又或者，采用其他方式对速度辊子9进行控制等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

以上对本发明所提供的非接触式连续辊动装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种非接触式连续辊动装置，包括卷送辊子(16)、卷收辊子(3)、用于支撑柔性基底从卷送辊子(16)输送到卷收辊子(3)的中间辊子，以及配套的涂胶模块和清洗模块，其特征在于，所述中间辊子包括速度辊子(9)，所述卷收辊子(3)与所述速度辊子(9)均为驱动辊子，且所述速度辊子(9)带动所述卷送辊子(16)送卷，所述卷收辊子(3)不能单独带动所述卷送辊子(16)送卷；进一步包括在输送方向上位于所述速度辊子(9)之前的检测辊子(12)；所述检测辊子(12)设有用于测量其运动的传感器，所述传感器与用于根据所述传感器测得的所述检测辊子(12)的运动状态对所述速度辊子(9)的驱动电机进行反馈控制的控制装置连接。

2.根据权利要求1所述的非接触式连续辊动装置，其特征在于，所述检测辊子(12)的数量为两个，两个所述检测辊子(12)间隔一定距离并排布置且均连接有传感器。

3.根据权利要求2所述的非接触式连续辊动装置，其特征在于，两个所述检测辊子(12)之间为曝光区域，所述曝光区域设有防止经过该区域内的柔性基底发生侧向移动的侧向移位限定装置。

4.根据权利要求1所述的非接触式连续辊动装置，其特征在于，所述卷送辊子(16)设有磁粉制动器，所述卷收辊子(3)由步进电机(1)驱动并与所述步进电机(1)之间设有磁粉离合器(2)；所述柔性基底的张力只由所述卷收辊子(3)和所述卷送辊子(16)控制。

5.根据权利要求1所述的非接触式连续辊动装置，其特征在于，进一步包括浮动辊子(7)，所述浮动辊子(7)安装于所述卷收辊子(3)与所述速度辊子(9)之间。

6.根据权利要求5所述的非接触式连续辊动装置，其特征在于，所述浮动辊子(7)安装在滑动压块(8)上，所述滑动压块(8)以能够上下滑动的方式安装于用于支撑所述浮动辊子(7)的支撑座。

7.根据权利要求6所述的非接触式连续辊动装置，其特征在于，所述浮动辊子(7)的前后分别设有导向辊子(11)；所述浮动辊子(7)位于其前导向辊子和后导向辊子之间并下沉一定距离，形成“U”形输送路径。

8.根据权利要求1所述的非接触式连续辊动装置，其特征在于，所述速度辊子(9)的前后分别设有导向辊子(11)；所述速度辊子(9)位于其前导向辊子和后导向辊子之间并下沉一定距离，形成“V”形输送路径。

9.根据权利要求1至8任一项所述的非接触式连续辊动装置，其特征在于，所述涂胶模块包括用于从胶液池(20)向柔性基底进行一次滚涂的滚涂辊子(18)和在滚涂后进行二次刮涂的刮涂棒(19)。

10.根据权利要求1至8任一项所述的非接触式连续辊动装置，其特征在于，所述清洗模块包括清洗容器和安装在所述清洗容器内壁上的导向辊子(11)。

11.根据权利要求1至8任一项所述的非接触式连续辊动装置，其特征在于，所述速度辊子(9)直接由旋转分辨率至少为0.00125°的旋转位移台(10)驱动。