TWI545394B - Digital roller manufacturing system - Google Patents

Description

數位式滾筒模仁製造系統

本發明係有關於一種滾印製程技術，尤指一種可製作出具有複雜圖形、3D立體微結構、無接縫、大面積並具特殊功能的滾筒模仁的數位式滾筒模仁製造系統。

滾印製程技術是將滾筒模仁的表面特徵結構，以類似印刷的方式，大面積、連續與快速的轉移或複製到另一基材的表面，主要是大量應用在高分子、人造皮革、塑膠材料、裝飾品、建材傢俱、生活日用品…等民生工業上。而隨著微奈米科技的發展，滾筒製程技術開始用用於光電領域，涵蓋觸控面板、平面顯示器、光學模板、背光模組、印刷電路板及軟性太陽能板…等產業。

然而，隨著滾印圖案的複雜化、結構尺寸的微小化、結構形貌的3D化以及滾印成品品質要求的日益提升，現有滾印製程技術的設備、材料及技術均有所突破，但是如何製作出具有複雜圖形、3D立體微結構、無接縫、大面積並具特殊功能的滾筒模仁，仍為發展滾印製程技術的核心問題。

為解決先前技術之問題，本發明之一目的係在於提供一種可製作出有複雜圖形、3D立體微結構、無接縫、大面積並具特殊功能的滾筒模仁的數位式滾筒模仁製造系統。

為達成上述之目的，本發明之數位式滾筒模仁製造系統，包括一投影模組、一轉換模組、一聚焦模組、一滾筒模仁及一控制單元，該投影模組係包含一發光器(UV-LED)、一影像定義晶片(Digital Mirror Device,DMD晶片)及一成像鏡，該轉換模組係包含至少一第一微透鏡及至少一第一光纖，該聚焦模組係包含至少一第二微透鏡及至少一第二光纖。

其中，該發光器係產生一光源照射於該影像定義晶片，使該影像定義晶片形成一光學影像，並將該光學影像投射於該成像鏡，令該光學成像鏡以特定倍率將該光學影像投射於該第一微透鏡，上述之光源係為一種具固定波長之UV光，上述之影像定義晶片係由複數個微反射鏡所組成，且該等微反射鏡係以矩陣排列，上述之微反射鏡各具有一可控角度，該可控角度係由該控制單元控制。

其中，該第一微透鏡係接收該成像鏡投射之該光學影像，並將該光學影像轉換為一數位化光能量後導入該第一光纖之中，上述之第一微透鏡係為一種陣列之非球面之微透鏡，上述之第一光纖係為一種陣列之光纖，且該第一微透鏡與該第一光纖係相互對應設置。

其中，該第二光纖係接收該第一光纖傳送之該數位化光能量，並將該數位化光能量導入該第二微透鏡，再藉由該第二微透鏡將該數位化光能量聚焦形成一光點，上述之第二微透鏡係為複數個直列之非球面之微透鏡，上述之第二光纖係為複數個直列之光纖，該第二微透鏡係相對該滾筒呈水平方向設置，且該第二微透鏡與該第二光纖係相互對應設置。

其中，該滾筒模仁係包含一滾筒及一光阻層，該光阻層係接收該光點，並形成一圖形，上述之光阻層係設置於該滾筒之外層或滾筒之內部，且該滾筒係相對於該第二微透鏡自轉。

其中，該控制單元係電性連接該影像定義晶片、該第二光纖及該滾筒，用以控制影像定義晶片之該等微反射鏡的可控角度，控制該滾筒自轉，及控制該第二光纖相對該滾筒進行水平方向之移動。

1‧‧‧投影模組

11‧‧‧發光器

12‧‧‧影像定義晶片

121‧‧‧微反射鏡

13‧‧‧成像鏡

2‧‧‧轉換模組

21‧‧‧第一微透鏡

22‧‧‧第一光纖

3‧‧‧聚焦模組

31‧‧‧第二微透鏡

32‧‧‧第二光纖

4‧‧‧滾筒模仁

41‧‧‧滾筒

42‧‧‧光阻層

5‧‧‧控制單元

6‧‧‧光源

7‧‧‧連結器

8‧‧‧第三光纖

圖1係為本發明之數位式滾筒模仁製造系統之系統架構圖；圖2係為本發明數位鏡片陣列晶片與二維光纖陣列與非球面微透鏡陣列之動作示意圖；圖3係為本發明之數位式滾筒模仁製造系統另一實施例之系統架構圖；圖4係為本發明之數位式滾筒模仁製造系統又一實施例之系統架構圖；以及圖5係為本發明之數位式滾筒模仁製造系統再一實施例之系統架構圖。

以下將描述具體之實施例以說明本發明之實施態樣，惟其並非用以限制本發明所欲保護之範疇。

請參閱圖1，為本發明之數位式滾筒模仁製造系統之一實施例，其主要包括一投影模組1、一轉換模組2、一聚焦模組3、一滾筒模仁4及一控制單元5，該投影模組1包括一發光器11、一影像定義晶片12及一成像鏡13，該發光器11用以產生一種具固定波長之UV光之光源6，在本實施利中，該光源6係為一種波長405nm的UV光源，在本該影像定義晶片12係由複數微反射鏡121以矩陣排列所組成，該等微反射鏡121均以鏡片的45度對角線為軸線，具有使該等微反射鏡121擺動之一可控角度，該成像鏡13係為一種近距離之光學成像鏡。

該轉換模組2係包含至少一第一微透鏡21及至少一第一光纖22，該第一微透鏡21係為複數個陣列之非球面之微透鏡，該第一光纖22係為複數個陣列之二維光纖，且該第一微透鏡21每一個非球面微透鏡係各自單獨與該第一光纖22的其中一個陣列之光纖相互對應設置，該聚焦模組3係包含至少一第二微透鏡31及至少一第二光纖32，上述之第二微透鏡31係為複數個直列之非球面之微透鏡，上述之第二光纖32係為複數個直列之光纖，且該第二微透鏡31每一個非球面微透鏡係各自單獨與該第二光纖32的其中一個光纖相互對應設置相互對應設置，另外，該第二光纖32與該第一光纖31係由一連結器7相連結。

該滾筒模仁4包括一滾筒41及一光阻層42，該光阻層42係設於滾筒41之外層，該控制單元5係電性連接該影像定義晶片12、該第二光纖32及該滾筒41，用以控制影像定義晶片12之該等微反射鏡121的可控角度，控制該滾筒41相對於該第二微透鏡31自轉，及控制該第二微透鏡31相對該滾筒41進行水平方向之移動。

請參閱圖1~2，本實施例之動作係發光器11依據欲形成滾筒模仁4的表面特徵結構之影像，產生光源6並投射於影像定義晶片12，接著，由控制單元5以ON-OFF指令控制影像定義晶片12之微反射鏡121的可控角度而將光源6定義出一光學影像(圖中未示)，接著，將該光學影像投射至成像鏡13，接著，成像鏡13以1：1或2：1的特定倍率投射第一微透鏡21的表面，接著，該第一微透鏡21將該光學影像轉換為一數位化光能量(圖中未示)後導入該第一光纖22之中，接著，該第二光纖32係藉由該連結器7接收該第一光纖22傳送之該數位化光能量，並將該數位化光能量導入該第二微透鏡31，再藉由該第二微透鏡31將該數位化光能量聚焦形成一光點，接著，控制單元5控制該滾筒41相對該第二微透鏡31自轉，及控制相對該滾筒41呈水平方向設置之該第二微透鏡31相對 該滾筒41進行水平方向之移動，使該滾筒41外層之光阻層42接收第二微透鏡31將該數位化光能量聚焦所形成之光點，以形成滾筒模仁4的表面特徵結構之圖形，接著，再以電鍍或蝕刻方式於滾筒模仁4表面依據表面特徵結構之圖形建立微結構。

另外，請參閱圖3，為本發明之數位式滾筒模仁製造系統之另一實施例，該光阻層42係設置於該滾筒41之內部表面，而該第二光纖32及該第二微透鏡31係設於滾筒41內部，其同樣係透過控制單元5控制滾筒41相對該第二微透鏡31自轉，及控制該第二微透鏡31相對該滾筒41進行水平方向之移動，使該滾筒41內部之光阻層42接收第二微透鏡31將該數位化光能量聚焦所形成之光點，以形成滾筒模仁4的表面特徵結構之圖形。至於後續的滾筒模仁4製作，則是在光阻層42的曝光與顯影之後，以所製作的光阻層42為模板，進行電鑄，得到金屬材質(例如鎳)的圓筒狀薄膜仁，此一筒狀膜仁的外表面及即具有所要的微結構之圖形與特徵，可以進行後續的滾印與壓印製程。

請參閱第4圖，係為本發明之數位式滾筒模仁製造系統另一實施例之架構圖，本實施例與前述實施例之差異係在於該轉換模組2之該第一微透鏡21接收投射於該成像鏡13之該光學影像後，本實施例係由該第一微透鏡21將光學影像形成為一數位化光能量導入至少一第三光纖8中，並直接由該第三光纖8將該數位化光能量導入聚焦模組3之第二微透鏡31，令第二微透鏡31將該數位化光學能量聚焦形成一光點，而無須如前述實施例由該第一微透鏡21將轉換之數位化光能量導入該第一光纖22之中，經由第一光纖22傳送該數位化光能量至該第二光纖32，再由第二光纖32將該數位化光能量導入該第二微透鏡31中，而使第二微透鏡31將該數位化光學能量聚焦形成一光點。

請參閱第5圖，係為本發明之數位式滾筒模仁製造系統又一實施例之架透圖，本實施例中，該第二微透鏡31為單一個非球面微透鏡，當該第二光纖32之複數個直列之光纖接收第一光纖22之複數個陣列之光纖傳送的數位化光學影像後，將數位化光學影像導入該第二微透鏡31，由該第二微透鏡31將該第二光纖32之複數個直列之光纖傳送之數位化光能量聚焦形成一光點，並投射於該滾筒模仁4，使該滾筒41外層之光阻層42接收第二微透鏡31將該數位化光能量聚焦所形成之光點，以形成滾筒模仁4的表面特徵結構之圖形。

由上所述，本發明之數位式滾筒模仁製造系統相較習知滾筒模仁製造技術更具有以下之特點與功效：

1.簡單快速：本發明跳過許多道煩瑣的製造程序，等於將習知技術的生產製程，完全整合到一套製程系統之內執行，因此可以透過控制單元以數位信號處理的方式，快速完成滾筒模仁的製作。

2.高精度且大面積：本發明直接在滾筒模仁上製作微結構，當滾筒的直徑與長度不斷增加時仍然可以不斷地擴充，例如滾筒的長度或UV圖形的幅寬增大時，只需要增加第二微透鏡的水平直線運動距離即可，相較習知滾筒模仁製作技術，會受限於玻璃光罩製作的面積限制，僅能以拼接的方式完成滾筒模仁製作，更具有進步性。

3.無縫與一體成型的滾筒模仁：習知滾筒模仁製作技術，無法達到無縫滾筒模仁的目標，特別是以平面鎳模與滾筒包覆的方式完成滾筒模仁的製作，其機械固定的穩定性與圖形對位的精度均很難維持，且鎳模容易滑動，另外，鎳模仁的接縫處常會有高低斷差、缺口凹陷、或凸起物，因此滾筒模仁表面的平整度不佳，在滾印製程中經常會引起一些問題，相對而言，本 發明直接在滾筒上製作微結構，可以輕異地達到圖形無縫、模仁表面平整的要求。

綜上所陳，本案不僅於技術思想上確屬創新，已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵創作，至感德便。

1‧‧‧投影模組

11‧‧‧發光器

12‧‧‧影像定義晶片

121‧‧‧微反射鏡

13‧‧‧成像鏡

2‧‧‧轉換模組

21‧‧‧第一微透鏡

22‧‧‧第一光纖

3‧‧‧聚焦模組

31‧‧‧第二微透鏡

32‧‧‧第二光纖

4‧‧‧滾筒模仁

41‧‧‧滾筒

42‧‧‧光阻層

5‧‧‧控制單元

6‧‧‧光源

7‧‧‧連結器

Claims (12)

1. 一種數位式滾筒模仁製造系統，其主要包含：一投影模組，該投影模組係包含一發光器、一影像定義晶片及一成像鏡，其中該發光器係產生一光源照射於該影像定義晶片，且該影像定義晶片係由複數個矩陣排列之微反射鏡所組成，藉由該影像定義晶片形成一光學影像，每一光學影像係由多數個微反射鏡所形成，並將該光學影像投射於該成像鏡；一轉換模組，該轉換模組係包含至少一第一微透鏡及至少一第一光纖，其中該第一微透鏡係接收投射於該成像鏡之該光學影像，並將該光學影像形成為一數位化光能量後導入該第一光纖之中；一聚焦模組，該聚焦模組係包含至少一第二微透鏡及至少一第二光纖，其中該第二光纖係接收該第一光纖傳送之該數位化光能量，並將該數位化光能量導入該第二微透鏡，再藉由該第二微透鏡將該數位化光能量聚焦形成一光點；以及一滾筒模仁，其係包含一滾筒及一光阻層，該光阻層係接收該光點，並形成一圖形。
2. 如請求項1所述之數位式滾筒模仁製造系統，其中該發光器所提供之該光源係為一種具固定波長之UV光。
3. 如請求項1所述之數位式滾筒模仁製造系統，其中該等微反射鏡各具有一可控角度，該可控角度係由一控制單元控制。
4. 如請求項1所述之數位式滾筒模仁製造系統，其中該成像鏡係為一種近距離之光學成像鏡，並以特定倍率將該光學影像投射於該第一微透鏡。
5. 如請求項1所述之數位式滾筒模仁製造系統，其中該第一微透鏡係為複數個陣列之非球面微透鏡，而該第一光纖係為複數個陣列之光纖，且該些第一微透鏡與該些第一光纖係相互對應設置。
6. 如請求項1所述之數位式滾筒模仁製造系統，其中該第二微透鏡係為複數個直列之非球面微透鏡，而該第二光纖係為複數個直列之光纖，且該些第二微透鏡與該些第二光纖係相互對應設置。
7. 如請求項1所述之數位式滾筒模仁製造系統，其中該光阻層係設置於該滾筒之外層，且該滾筒係相對於該第二微透鏡自轉。
8. 如請求項1所述之數位式滾筒模仁製造系統，其中該光阻層係設置於該滾筒之內部，且該滾筒係相對於該第二微透鏡自轉。
9. 如請求項7或8所述之數位式滾筒模仁製造系統，其中該第二微透鏡係相對該滾筒呈水平方向設置。
10. 如請求項7或8中項所述之數位式滾筒模仁製造系統，其中該滾筒之自轉係由一控制單元控制。
11. 如請求項1所述之數位式滾筒模仁製造系統，其中該聚焦模組係藉由一控制單元控制水平方向之移動。
12. 如請求項1所述之數位式滾筒模仁製造系統，其中該第一光纖與該第二光纖係藉由一連接器相互連結。