CN102029468B - 电子纸激光切割方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子纸激光切割方法及其设备，所述电子纸激光切割设备包括用以承载电子纸的工作平台、可相对所述工作平台做纵、横运动的激光切割头、可对所述电子纸进行装夹定位的装夹系统以及协调上述各部分动作的控制系统。切割时，先将所述电子纸置于所述工作平台上并装夹定位，然后使所述激光切割头在控制系统的指示下完成对电子纸的切割工作，在切割过程中，使切割功率与切割速度的比率保持恒定。这样，即实现了对电子纸的激光切割，从而克服了采用传统冲切设备在生产过程中对电子纸内部结构的损害，不仅提高了成品率，还降低了生产成本；同时，也实现了对电子纸的半切工作，并使倒角等复杂部位的切割品质得以大大提高。

Description

电子纸激光切割方法及其设备

技术领域

本发明涉及电子纸加工技术领域，更具体地说，是涉及一种电子纸激光切割方法及其设备。

背景技术

电子纸(e-paper)是一种用电场驱动的显示装置，它用于显示材料主要是“电子墨(E-ink)”和“微胶囊”。电子墨本身是一种液体，能印刷或涂抹到任何载体表面，最初的电子墨由非常微小的黑白两种微粒悬浮在透明液体中而组成。而微胶囊技术，就是把电子墨包裹在微胶囊内，从而解决了色素粒子的聚集问题。这些注入电子墨的胶囊微粒带有电荷，白色微粒带有正电荷，黑色微粒带有负电荷。当在电极板上施加一个负电场时，带有正电荷的白色粒子就会在电场的作用下被吸引到电极板处，在那里聚集，使电极板处显示白色；同时，带有正电荷的黑色粒子在电场作用下被排斥到底部隐藏起来。当在电极板上施加一个正电场时，黑色粒子和白色粒子的运动正好相反，这就是电子纸的基本原理。

请参照图1，为现有技术中电子纸的剖树结构示意图，该电子纸从上到下依次包括：保护层1′，PET(Polyethylene Terephthalate；聚对苯二甲酸乙二醇酯)层2′、ITO(Indium Tin Oxides，纳米铟锡金属氧化物)层3′、印浆层4′、导电油墨层5′、压和粘胶层6′、可传导铝层7′以及离型层8′。切割过程中，可能会用到正面半切、反面半切以及全切。正面半切即是切透保护层1′至压合粘胶层6′的所有层但不能伤到可传导铝层7′；反面半切即是切透从离型层8′到印浆层4′的所有层但不能伤到ITO层3′的表面；全切即是切透电子纸的所有层。

然而，电子纸的质地较柔软，利用现有技术中的金属刀模进行剪裁切割时，会对电子纸的切断面产生挤压。显微镜放大检测显示，经切割之后的电子纸的边缘发生翘曲现象，且边缘并非平整的边缘，这使得电子纸在显示时容易有亮点产生，而造成显像质量不佳，从而降低了产品的合格率。对于需要较高精度和品质要求的正面半切和反面半切，这种方式更是无能为力。另外，采用金属刀模的切割方式，其金属刀模必需选配、且要开设模具，在切割时需要调整参数，因此花费的成本较高。再者，切割刀模为金属刀片时，在切割电子纸的过程中，金属与电子纸之间容易有静电的问题的产生，这容易造成电子纸的电性异常。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种电子纸激光切割方法，其可提高电子纸的切割品质。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种用以实现上述切割方法的电子纸激光切割设备。

对于本发明电子纸激光切割方法来说，上述技术问题是这样加以解决的：提供一种电子纸激光切割方法，包括以下步骤：

提供一具有工作平台的激光切割设备，所述激光切割设备具有可相对所述工作平台做纵、横运动的激光切割头，所述工作平台对应所述电子纸的切割部位设有凹槽；

将所述电子纸置于所述工作平台上并装夹定位；

所述激光切割头在控制系统的指示下完成对电子纸的切割工作。

更具体地，在切割过程中，使切割功率与切割速度的比率保持恒定。

更具体地，在切割倒角位置时，使所述激光切割头沿包括至少两个直线段的折线形轨迹进行。

对于本发明电子纸激光切割设备来说，上述技术问题是这样加以解决的：提供一种电子纸激光切割设备，包括用以承载电子纸的工作平台、可相对所述工作平台做纵、横运动的激光切割头、可对所述电子纸进行装夹定位的装夹系统以及协调上述各部分动作的控制系统，所述工作平台对应所述电子纸的切割部位设有凹槽。

更具体地，所述凹槽的宽度为3-5毫米，深度不小于15毫米。

更具体地，更具体地，所述多个通孔之间的距离为10-15毫米，并包括位于所述凹槽内的第一通孔以及位于所述工作平台除所述凹槽以外区域的第二通孔。

更具体地，所述工作平台具有多个通孔，所述装夹系统包括一与所述多个通孔连通的抽气装置。

更具体地，所述工作平台边缘设有一可对所述电子纸进行定位的L形定位块。

更具体地，在对应所述电子纸四角的位置分别设有电子纸定位孔，所述工作平台在对应所述电子纸定位孔的位置设有插孔，并通过同时插设在所述电子纸定位孔和插孔内的定位销定位。

更具体地，所述激光切割设备还包括一与所述激光切割头同轴设置的吹气嘴。

这样，即实现了对电子纸的激光切割，从而克服了采用传统冲切设备在生产过程中对电子纸内部结构的损害，不仅提高了成品率，还降低了生产成本；同时，由于在切割过程中，使切割功率与切割速度的比率保持恒定，从而实现了对电子纸的半切工作，并使倒角等复杂部位的切割品质得以大大提高。

附图说明

图1是电子纸的剖视结构示意图；

图2是本发明电子纸激光切割设备一较佳实施例的立体示意图；

图3是图2所示实施例中工作平台的主视示意图；

图4是本发明电子纸激光切割方法一较佳实施例流程图；

图5是采用图4所示实施例在电子纸正面切割的轨迹示意图；

图6是采用图4所示实施例在电子纸反面切割的轨迹示意图；

图7是采用图4所示实施例切割电子纸所得的成品示意图；

图8是图5中A部的放大图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参照图2，为本发明电子纸激光切割设备的一较佳实施例，该电子纸激光切割设备包括用以承载电子纸P的工作平台1、可相对所述工作平台1做纵、横运动的激光切割头2、可对所述电子纸P进行装夹定位的装夹系统以及协调上述各部分动作的控制系统，所述工作平台1对应所述电子纸P的切割部位设有凹槽14。

以下对上述各组成部分分别作详细介绍。

请参照图2及图3，所述工作平台1由铝质材制成，凹槽14可防止当所述电子纸P被切透时，由铝质材料制成的工作平台1反射激光，从而损害电子纸P。所述凹槽14的宽度为3-5毫米，深度不小于15毫米。所述工作平台1的表面还具有多个通孔11，所述多个通孔11均匀地分别在所述工作平台1的表面，所述多个通孔11之间的距离为10-15毫米。所述多个通孔11包括位于所述凹槽14内的第一通孔以及位于所述工作平台1除所述凹槽14以外区域的第二通孔，通孔11的直径为3毫米左右。第一通孔和第二通孔均连接所述装夹系统(详见后述)的抽气装置(图中未示出)，从而使得电子纸P能够平整地被吸附在所述工作平台1的上表面。  另外，在所述抽气装置的作用下，所述第二通孔还具有排出切割过程中所产生烟尘的作用。

由于待切割的电子纸材料呈矩形，为了方便电子纸材料的初定位，所述工作平台1边缘设有一可对所述电子纸P进行初定位的L形定位块12。使用时，可将所述电子纸P的一角与所述L形定位块12的内侧两个互相垂直的边紧贴，从而将所述电子纸P摆正。

另外，请结合参照图5，在对应所述电子纸P四角的位置分别设有电子纸定位孔P1，所述工作平台1在对应所述电子纸定位孔P1的位置设有插孔13，并通过同时插设在所述电子纸定位孔P1和插孔13内的定位销定位(图中未示出)。这样，经过初定位的电子纸P即在水平方向上被固定，再加上抽气装置的作用，电子纸P即被平整地吸附在了所述工作平台1的表面。

所述激光切割头2的结构和工作原理与现有技术大致相同，为了实现对其运动轨迹的控制，所述激光切割头2被固定在一可相对所述工作平台1作纵、横运动激光头移动装置3上。这样，在所述激光头移动装置3的带动下，所述激光切割头2即可到达工作平台1上任意一点的位置。激光头移动装置3包括位于所述工作平台1两侧的纵向运动装置31，以及叠加于其上并与之运动方向垂直的横向运动装置32，所述激光切割头2被固定在横向运动装置32上，这些均可由现有技术来加以实现，在此不作赘述。

所述激光切割设备还包括一与所述激光切割头2同轴设置的吹气嘴，吹气嘴的作用是吹出冷气以平衡所述激光切割头2在切割电子纸P的过程中所产生的热量，并同时将切割过程中所产生的烟尘驱散。所述吹气嘴通过螺纹可拆卸地安装在所述激光头移动装置3上，并套设在所述激光切割头2外侧。这样，通过旋转所述吹气嘴即可实现对其高度的调解，由于吹气嘴套设在所述激光切割头2外侧，可以很容易地使所述激光切割头2为与所述吹气嘴的中心位置，以实现均匀、高效的冷却效果。本实施例中，所述吹气嘴还设有调节阀，可以通过调节所述调节阀，保证吹气量的适当性。

所述装夹系统除包括上述抽气装置外，还包括同时插设在所述电子纸定位孔P1和插孔13内的定位销定位等，其结构和工作原理已在上面说明，在此不作赘述。

另外，为了防尘，本实施例还包括枢接在所述工作平台1一侧的防尘罩(图中)。

请参照图4，为本发明电子纸激光切割方法的一较佳实施例，本实施例可采用上述电子纸激光切割设备加以实现。

工作时，先将所述电子纸P置于所述工作平台1，将所述电子纸P的一角与所述L形定位块12的内侧两个互相垂直的边紧贴，从而将所述电子纸P摆正。此时，将定位销插(图中未示出)插设在所述电子纸P的电子纸定位孔P1和插孔13内，实现对电子纸P在水平方向的定位。此时，控制系统可将所述抽气装置开启，以在所述电子纸P的背面产生负压，使电子纸P被平整地吸附在工作平台1的上表面。

请结合参照图5及图6，装夹完成后，控制系统可指示激光头移动装置3和激光切割头2开始切割工作。本实施例中，需要对电子纸的正面进行半切，并对电子纸的反面进行全切，图5示出了电子纸P的正面切割图样，四个插孔13需要全切，并在电子纸P装夹定位前即已完成，而多个“＝”形线需要半切。图6示出了电子纸P的反面切割图样，其中，单个产品P2的外轮廓线需要全切，而单个产品P2下部的两侧的两个圆P21为半切。由于四个插孔13和电子纸定位孔P1均位于同一个矩形的四个顶点，因此，当完成电子纸P正面的切割工作之后，将电子纸P翻转过来时，依然能够实现准确地定位，从而保证位于电子纸P正面的切割图样和位于电子纸P反面的切割图样之间的位置关系。

由于设有与所述激光切割头2同轴的吹气嘴，可通过由所述吹气嘴所吹出的冷气对切割部位进行温控，由于所述激光切割头2与所述吹气嘴同轴，故可使所述吹气嘴所吹出的冷空气与激光切割部位高度重合，并且使切割部位的温度最高区域与冷空气密度最大区域重合，从而达到均匀、高效的冷却效果。本实施例中，所述吹气嘴距离工件表面为1.5毫米左右。吹气量可以通过吹气嘴旁边的调节阀进行调节，保证吹气量的适当性。使吹气量不太大，也不太集中，否则，会使电子纸P在对应工作平台1的凹槽14处轻微颤动，导致电子纸P的切割边缘产生黑点。

由于所述工作平台1对应所述电子纸P的切割部位设有凹槽14，在切割过程中所产生的电子纸残渣的即进入到凹槽14，并被所述抽气装置抽走。

由于在半切以及切割倒角位置时最容易出现品质问题，本实施例中，在切割过程中，需要使切割功率与切割速度的比率保持大致恒定。为了使切割功率能够跟随切割速度，需要对控制系统的软件进行改进，使其能够适时、快速地调整切割速度和切割功率。

本实施例中，可通过软件将反面半切的参数设置如下：

速度：50mm/s，加速度：1000mm/ss，频率：7Khz，切割功率7％(30w激光器)，拐角功率2.6％；

将反面全切的参数设置如下：

速度：80mm/s，加速度：700mm/ss，频率：8Khz，切割功率33％(30w激光器)，拐角功率5％；

将正面全切的参数设置如下：

速度：50mm/s，加速度：500mm/ss，频率：6Khz，切割功率9％(30w激光器)，拐角功率1％。

由于在切割过程中控制系统的控制，切割功率与切割速度的比率保持大致恒定，此时切割功率与切割速度会以上述各个切割状态的设定值为参照上下波动。

在切割倒角位置时，由于激光切割头2需要先减速、后加速的过程，切割速度和切割功率不便匹配，造成切割效果不稳定，极易在倒角处留下残渣，致使外观不良。为了使控制系统的运算、控制过程简单，本实施例中，可使所述激光切割头2沿包括至少两个直线段的折线形轨迹P22进行(请参照图8)。在切割图8所示的四个相邻倒角位时，可使激光切割头2先切割由四个倒角，便倒出了圆角的轮廓，此时极易留下残渣，再切割图8中的十字部分P23(即单个产品P2的外轮廓线的延长线所形成的十字)把残渣烧掉，这样便可保证倒角位的切割品质。当然，每一个倒角位还可以采用由两条以上的直线段所组成的折线来代替。

这样，即实现了对电子纸的激光切割，图7示出了电子纸P在完成切割工序后所得单个产品P2的主视示意图。本实施例克服了采用传统冲切设备在生产过程中对电子纸内部结构的损害，不仅提高了成品率，还降低了生产成本；同时，由于在切割过程中，使切割功率与切割速度的比率保持恒定，从而实现了对电子纸的半切工作，并使倒角等复杂部位的切割品质得以大大提高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电子纸激光切割方法，包括以下步骤：

1)提供一具有工作平台的激光切割设备，所述激光切割设备具有可相对所述工作平台做纵、横运动的激光切割头，所述工作平台对应所述电子纸的切割部位设有凹槽；

2)将所述电子纸置于所述工作平台上并装夹定位，并且启动抽气装置，以使电子纸能够平整地被吸附在所述工作平台的上表面；

3)所述激光切割头在控制系统的指示下完成对电子纸的切割工作；在切割过程中，使切割功率与切割速度的比率保持恒定；在切割倒角位置时，使所述激光切割头沿包括至少两个直线段的折线形轨迹进行，再切割外轮廓线的延长线；

其中，对电子纸的切割包括反面半切、反面全切及正面全切。

2.一种电子纸激光切割设备，其特征在于：包括用以承载电子纸的工作平台、可相对所述工作平台做纵、横运动的激光切割头、可对所述电子纸进行装夹定位的装夹系统以及协调上述各部分动作的控制系统，所述工作平台对应所述电子纸的切割部位设有凹槽；

所述激光切割设备还包括一与所述激光切割头同轴设置的吹气嘴；

所述吹气嘴通过螺纹可拆卸地安装在所述激光头移动装置上，并套设在所述激光切割头外侧；

所述工作平台具有多个通孔，所述装夹系统包括一与所述多个通孔连通的抽气装置。

3.如权利要求2所述的电子纸激光切割设备，其特征在于：所述凹槽的宽度为3—5毫米，深度不小于15毫米。

4.如权利要求2所述的电子纸激光切割设备，其特征在于：所述多个通孔之间的距离为10—15毫米，并包括位于所述凹槽内的第一通孔以及位于所述工作平台除所述凹槽以外区域的第二通孔。

5.如权利要求2所述的电子纸激光切割设备，其特征在于：所述工作平台边缘设有一可对所述电子纸进行定位的L形定位块。

6.如权利要求5所述的电子纸激光切割设备，其特征在于：在对应所述电子纸四角的位置分别设有电子纸定位孔，所述工作平台在对应所述电子纸定位孔的位置设有插孔，并通过同时插设在所述电子纸定位孔和插孔内的定位销定位。

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