CN103419488A - 双台面连续喷墨印刷系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双台面连续喷墨印刷系统，其于第一喷墨印刷机及第二喷墨印刷机之间设置共用的紫外线光源装置。利用转辙移载装置将至少一工件转辙移载至第一喷墨印刷机进行第一次喷墨印刷后，经紫外线光源装置进行第一次照射固化以形成半成品；接着由第二喷墨印刷机对半成品进行第二次喷墨印刷后，再经紫外线光源装置进行第二次照射以形成成品。因此，只需巧妙地利用二次喷墨印刷程序上的时间差，由共用的紫外线光源装置分时个别完成固化程序，使得本系统于不停机的状态下，可重复循环运行与连续生产产品，能提高制程效率。

Description

双台面连续喷墨印刷系统

技术领域

本发明涉及一种双台面连续喷墨印刷系统，特别涉及一种可连续完成二次喷墨印刷及光照固化的双台面连续喷墨印刷系统。

背景技术

喷墨印刷技术是近年来新开发的一种制作导光板(Light Guiding Panel)图案的方式，其不同于传统的网版印刷技术，而是直接将光学设计图案喷印在导光板上，而此油墨喷印的图案为微透镜阵列(Micro Lens Array)，故不需要网板制作的成本及能降低制程耗时的问题。

其中，以背光模块或平面LED灯所使用的导光板为例说明，导光板一般为PMMA、PC、PS、MS等光学级树脂材料制成，于制程上，可利用喷墨印刷(Ink-jetPrinting)方式列印微透镜阵列(Micro Lens Array)布点，来达成发光均匀的平面光源。为克服导光板的表面特性变异而影响到Lens油墨液滴的内聚成形特性，需要在导光板的表面先喷印一层Primer Ink打底，并经紫外线（UV）固化后形成一层表面特性的控制薄膜，来作为油墨与印材（导光板）之间的介质；接续再喷印一层Lens Ink于Primer的表面上，以形成最佳的球形微透镜颗粒，并再次经过紫外线（UV）光源进行架桥固化反应(Curing)；因此导光板图案必须经过两道喷墨印刷及两次UV光源照射固化的制程始能完成。

上述喷墨印刷技术具有几种制作方式，举例来说，如图1所示，为使用工业用的传统平台式喷墨印刷机的示意图，传统平台式喷墨印刷机包含一平面床台10、至少一喷墨头12及随着喷墨头12移动的UV光源14。若仅使用一台喷墨头12，则先工件上喷印Primer后，再喷印Lens，可在同一机台完成双油墨列印的程序，且工件在喷印的同时，UV光源14随即照射固化。若连结两台喷墨头12，则可分别完成Primer及Lens的喷墨印刷程序。但是，UV光源14随喷墨头12作扫瞄式喷印而随即进行固化的作动方式，会因UV光照射能量不均匀的问题，而产生带状阴影(mura)的瑕疵现象，所以无法应用于导光板量产。

为改良前述缺点，业界推出另一喷墨印刷机，如图2所示，为使用共用UV灯的双喷墨印刷系统的示意图，双喷墨印刷系统包含机台16、可移动床台18、共用的UV灯20及二喷墨头组。二喷墨头组包含有数个喷头，其依据移动床台18的横幅方向排列而成，并固定之。UV灯20设于二喷墨头组之间，且位于机台16的中央位置，可移动床台18架设于机台16上。至少一个工件放置于可移动床台18后，先由其中一台喷墨头组22a负责喷印Primer后，经共用的UV灯20的光源照射进行全幅固化，如图中标示A的行进方向所示；接续将可移动床台18移送工件至机台16的另一侧，由另一台喷墨头组22b进行Lens喷印，完成后再往返经UV灯20再次进行全幅固化，如图中标示B的行进方向所示；最后回到可移动床台18起始位置进行工件装/卸动作。然而，二喷墨头组于工作时，其中一台喷墨头组在喷印时，势必另一台喷墨头组必须处于待机状态，根本无法同步处理下一批工件，使得工作效率低于50%以下。再者，由于喷印机台的产出效率在于减少喷墨头停机待料的时间，故此系统结构无法适应大量生产，且制程时间相当冗长。

为提升机台产出效率，如图3所示，业界又提出一种「头进尾出」模式的喷墨印刷系统，其与共用UV灯的双喷墨印刷系统差异在于：将二喷墨头组和二UV灯串连成4个工作站，再用移载装置24将工件运送到各工作站，依序运行的程序为：先由喷墨头组22a进行Primer喷印；再由UV灯26a进行UV光源照射固化；接着由喷墨头组22b进行Lens喷印；最后经UV灯26b进行UV光源照射固化；如此一来，工件依序经过4个工作站后，即顺利完成头进尾出的整个制程，且可连续处理下一批工件。然而，此系统结构的各个工作站的运行时间不一，很难平衡，尤其是Primer与Lens两种油墨的物理特性差异大，固化时间也不易一致，所以在流线式生产的模式，瓶颈站效率将阻碍其他各站的制程效率，使总效率低下。

有鉴于此，本发明针对上述先前技术的缺失，提出一种双台面连续喷墨印刷系统，以有效克服上述问题。

发明内容

本发明的主要目的在提供一种双台面连续喷墨印刷系统，利用二次喷墨印刷程序上的时间差，由共用的紫外线光源进行照射以分时个别完成固化程序，有效地提升制程效率。

本发明的次要目的在提供一种双台面连续喷墨印刷系统，其可协调每一个工作站的运行时间，使得整个系统于不停机的状态下，能够重复循环工作与连续生产产品，以提高产出效率，进而克服现有技术因待机问题而造成制程效率差的问题。

本发明的另一目的在提供一种双台面连续喷墨印刷系统，其可视需求调整每个程序的运行时间及方式，以解决两次喷墨印刷的特性差异及两次光照射时间差异，而造成制程效率差及易发生产品瑕疵等问题。

为达上述目的，本发明提供一种双台面连续喷墨印刷系统，包括紫外线光源装置、第一喷墨印刷机、第二喷墨印刷机、转辙移载装置及电路控制装置。紫外线光源装置设于第一喷墨印刷机与第二喷墨印刷机之间，由第一喷墨印刷机对至少一个工件表面进行第一次喷墨印刷，并经紫外线光源装置照射，使工件表面的喷墨固化，据以形成半成品。第二喷墨印刷机位于第一喷墨印刷机的相对侧，第二喷墨印刷机自紫外线光源装置接收半成品，并对半成品进行第二次喷墨印刷后，再经紫外线光源装置照射，使半成品上的第二次喷墨固化，据以形成成品。其中，工件的运送过程，是利用转辙移载装置将工件转辙移载于第一喷墨印刷机、第二喷墨印刷机及紫外线光源装置之间，使该工件据以进行喷墨印刷及照射固化的程序。电路控制装置连接并控制紫外线光源装置、第一喷墨印刷机、第二喷墨印刷机及转辙移载装置，也就是利用电路控制装置来控制各程序与各装置间的一贯化运行。

本发明的有益效果在于，通过本发明提出的双台面连续喷墨印刷系统，不仅能降低生产成本，又可有效地提升制程效率，突破现有喷墨印刷技术具有待机问题、制程效率差、产品易出现瑕疵无法大量生产、耗时、高成本等诟病，极具市场竞争优势。

附图说明

图1为传统平台式喷墨印刷机的示意图。

图2为先前技术的共用UV灯的双喷墨印刷系统的示意图。

图3为先前技术的头进尾出模式的喷墨印刷系统的示意图。

图4为本发明的系统结构图。

图5A至图5E为本发明于喷墨印刷流程的各步骤示意图。

附图标记说明：

10-平面床台；12-喷墨头；14-UV光源；16-机台；18-可移动床台；20-UV灯；22a-喷墨头组；22b-喷墨头组；24-移载装置；26a-UV灯；26b-UV灯；28-紫外线光源装置；30-第一喷墨印刷机；302-第一台面；304-第一喷头模块；32-第二喷墨印刷机；322-第二台面；324-第二喷头模块；34-电路控制装置；36a、36b、36c-水平移载元件；38a、38b、38c、38d-垂直移载元件；40a、40b、40c、40d、40e-工件。

具体实施方式

如图4所示，为本发明的系统结构图。双台面连续喷墨印刷系统包括紫外线光源装置28、第一喷墨印刷机30、第二喷墨印刷机32、转辙移载装置及电路控制装置34。第一喷墨印刷机30位于紫外线光源装置28的一侧，而第二喷墨印刷机32位于第一喷墨印刷机30的相对侧，使得紫外线光源装置28位于第一喷墨印刷机30与第二喷墨印刷机32之间，作为共用的紫外线光源照射固化之用。其中，紫外线光源装置28为电极激发式灯管、微波激发式灯管或发光二极管式灯条或矩阵。

第一喷墨印刷机30更包含第一台面302及位于第一台面302上方的第一喷头模块304，可将至少一个工件放置于第一台面302上；其中，第一台面302为台面运动式，并利用第一喷头模块304以带状扫瞄喷印模式对工件进行第一次喷墨印刷；当然，第一台面302亦可为输送带，第一喷头模块304根据输送带移动工件的同时，进行喷墨印刷动作。此外，若第一喷头模块304为喷墨头运动式，则以带状扫瞄喷印模式对工件进行第一次喷墨印刷，或者第一喷头模块304包含数个喷墨头，其固定成一列的全横幅喷印模式，以对工件进行第一次喷墨印刷。

为能更精准地将特定油墨喷印于工件上，第一台面302设有至少一个工件自动定位装置（图中未示），于喷印步骤之前，先利用工件自动定位装置将工件定位，其适用于上述任一种第一台面302及第一喷头模块304的运行模式。工件于第一次喷墨印刷之后，再经紫外线光源装置28照射固化，即可形成半成品。

接续，第二喷墨印刷机32自紫外线光源装置28接收半成品，并对半成品进行第二次喷墨印刷。第二喷墨印刷机32更包含第二台面322及位于第二台面322上方的第一喷头模块324，可将至少一半成品放置于第二台面322上；其中，第二台面322为台面运动式，并利用第二喷头模块324以带状扫瞄喷印模式对半成品进行第二次喷墨印刷。当然，第二台面322亦可为输送带，第二喷头模块324根据输送带移动半成品的同时，进行喷墨印刷动作。此外，若第二喷头模块324为喷墨头运动式，则以带状扫瞄喷印模式对半成品进行第二次喷墨印刷，或者第二喷头模块324包含数个喷墨头，其固定成一列的全横幅喷印模式，以对半成品进行第二次喷墨印刷。

为能更精准地将特定油墨喷印于半成品上，第二台面322设有至少一个工件自动定位装置（图中未示），于喷印步骤之前，先利用工件自动定位装置将半成品定位，其适用于上述任一种第二台面322及第二喷头模块324的运行模式。接着，半成品于第二次喷墨印刷之后，再经紫外线光源装置28照射固化，即可形成成品。

转辙移载装置将工件转辙移载于第一喷墨印刷机30、第二喷墨印刷机32及紫外线光源装置28之间，使工件进行喷墨印刷及照射固化的程序，同时也作为工件的装载/卸载之用。为进一步了解转辙移载装置如何将工件进行装载/卸载及转辙移载至每一工作站进行运行，在此先说明转辙移载装置与其他装置的相对位置。转辙移载装置更包含多个水平移载元件36a、36b、36c及多个垂直移载元件38a、38b、38c、38d。水平移载元件36a、36b、36c为同一水平线上，是以水平移动方向移载工件之用。其中，水平移载元件36a位于第一喷墨印刷机30与紫外线光源装置28之间；水平移载元件36b位于紫外线光源装置28下方，水平移载元件36c位于第二喷墨印刷机32与紫外线光源装置28之间。垂直移载元件38a、38b间隔相连接为一体，且位于水平移载元件36a与水平移载元件36b之间，以垂直移动方向作为工件转辙装载、卸载或移载之用；垂直移载元件38c、38d间隔相连接为一体，且位于水平移载元件36b与水平移载元件36c之间，以垂直移动方向作为工件转辙移载之用。所述水平移载元件与所述垂直移载元件间的转撤移载运行方式，容后详述。

电路控制装置34连接并控制紫外线光源装置28、第一喷墨印刷机30、第二喷墨印刷机32及转辙移载装置；具体而言，电路控制装置34能够利用感应、运算、控制指令或致动方式来协调紫外线光源装置28、第一喷墨印刷机30、第二喷墨印刷机32及转辙移载装置的运行程序，让整个系统达到一贯化运行。

由上述可得知各装置间的连结关系与相对位置，在此，为使能更进一步了解本发明如何巧妙地利用二次喷墨印刷程序上的时间差，由共用的紫外线光源装置分时个别完成固化程序，使得整体系统于不停机的状态下，可达到重复循环运行与连续生产产品的功效，后续将详细地说明从工件装载到卸载的运行流程，在本实施例中，工件以导光板为例说明，请同时参阅图5A-5E，为本发明于喷墨印刷流程的各步骤示意图。首先，如图5A所示，由操作人员或是自动装/卸装置将工件40a装载至垂直移载元件38a上，初次运行时，垂直移载元件38b呈空载状态。垂直移载元件38a以垂直方向向前移动，直至与水平移载元件36a与36b呈现同一水平线位置后；水平移载元件36a以水平方向向右方移动来承接垂直移载元件38a上的工件40a。再如图5B所示，垂直移载元件38a卸载工件40a后，垂直移载元件38a、38b回到起始位置，此时可将另一工件40b装载至垂直移载元件38a上，同时间，水平移载元件36a承接工件40a后，以水平方向由右方至左方移动，将工件40a移载至第一喷墨印刷机30的第一台面302上后，再回到起始位置。可利用第一台面302上的工件自动定位装置先将工件40a定位后，再由第一喷头模块304对工件40a进行第一次喷墨印刷，此程序目的是在工件40a的表面先喷印一层Primer Ink打底。

再如图5C所示，垂直移载元件38b的起始位置恰好与水平移载元件36a与36b呈现同一水平线位置。当工件40a完成第一次喷墨印刷后，由水平移载元件36a以水平方向移动，将第一台面302上的工件40a移载至垂直移载元件38b上。接着垂直移载元件38a以垂直方向向前移动，直至与水平移载元件36a与36b呈现同一水平线位置，由水平移载元件36a承接工件40b后，垂直移载元件38a、38b随即回到起始位置，同时间，水平移载元件36a将工件40b移载到第一喷墨印刷机30进行第一次喷墨印刷，其运行方式与工件40a相同，故在此不再赘述。水平移载元件36b以水平方向移动，将垂直移载元件38b上的工件40a移载至紫外线光源装置28，同时间，可将另一工件40c装载至垂直移载元件38a上。工件40a经紫外线光源装置的紫外线光照射固化后，可使工件40a表面的喷墨固化，据以形成半成品。如此一来，利用垂直移载元件38a、38b与水平移载元件36a、36b的搭配运行，工件40a与工件40b即可同步进行两个不同的程序。

接续，如图5D所示，当工件40a完成紫外线光照射固化后，水平移载元件36b承接工件40a，以水平方向由左方向右方移动，将工件40a移载至垂直移载元件38c上后，再回到起始位置；同时间，水平移载元件36a将已完成第一次喷墨印刷的工件40b移载至垂直移载元件38b上。接着，垂直移载元件38a以垂直方向向前移动，由水平移载元件36a承接工件40c后，垂直移载元件38a、38b随即回到起始位置，此时可将另一工件40d装载至垂直移载元件38a上。接着，水平移载元件36a将工件40c移载到第一喷墨印刷机30进行第一次喷墨印刷，其运行方式与工件40a、40b相同，故在此不再赘述。水平移载元件36b以水平方向移动，将垂直移载元件38b上的工件40b移载至紫外线光源装置28，进行下一阶段的紫外线光照射固化程序，其运行方式与工件40a相同，故在此不再赘述。

值得注意的是，当工件40b与工件40c在转撤移载以进行不同程序的同时，水平移载元件36c将垂直移载元件38c上的工件40a移载至第二喷墨印刷机32的第二台面322上。可利用第二台面322上的工件自动定位装置先将工件40a定位后，再由第二喷头模块324对工件40a进行第二次喷墨印刷，此程序目的在于：在已完成半成品的工件40a上进行Lens喷印以形成图案。如此一来，第一喷墨印刷机30、第二喷墨印刷机32及紫外线光源装置28同时在运行，使得工件40a、40b、40c能同步进行三个不同的程序，无待机情况发生。

接续，如图5E所示，当工件40a完成第二次喷墨印刷后，垂直移载元件38d以垂直方向向上移动，直至与水平移载元件36b与36c呈现同一水平线位置后；水平移载元件36c以水平方向移动，将第二台面322上的工件40a移载至垂直移载元件38d上；接着垂直移载元件38c、38d回到起始位置，此时，垂直移载元件38c的起始位置恰好与水平移载元件36b与36c呈现同一水平线位置。紧接着，水平移载元件36b将已完成紫外线光照射固化的工件40b移载至垂直移载元件38c上；再由水平移载元件36c承接工件40b，并移载至第二喷墨印刷机32的第二台面322上，以进行下一阶段的第二次喷墨印刷程序。接着，水平移载元件36b将已完成第一阶段的紫外线光照射固化的工件40c移载至垂直移载元件38c上后，垂直移载元件38d以垂直方向向前移动，直至与水平移载元件36b与36c呈现同一水平线位置后，由水平移载元件36b将垂直移载元件38d上的工件40a移载至紫外线光源装置28，以进行第二次的紫外线光照射固化程序。工件40a经第二次的紫外线光照射固化后，即可形成成品。

值得注意的是，工件40a于进行第二次的紫外线光照射固化程序的同时，水平移载元件36a承接已完成第一次喷墨印刷的工件40c，并移载至垂直移载元件38b上后，水平移载元件36a再将垂直移载元件38a上的工件40d移载到第一喷墨印刷机30进行第一次喷墨印刷，其运行方式与工件40a、40b、40c相同，故在此不再赘述。最后再由水平移载元件36b将工件40a移载至垂直移载元件38a上，操作人员或是自动装/卸装置即可将工件40a自垂直移载元件38a上取出，据以完成卸载动作。于卸载工件40a后，即可将下一工件40e装载于垂直移载元件38a上。接着，水平移载元件36b承接工件40c，并移载至紫外线光源装置28，进行下一阶段的紫外线光照射固化程序。因此，只要重复上述工件的喷墨印刷及照射固化的程序，以此类推的运行方式，即可让第一喷墨印刷机30、第二喷墨印刷机32及紫外线光源装置28连续运行而无需待机。

其中，本发明可视需求调整每个程序的运行时间及方式，以解决两次喷墨印刷的特性差异及两次光照射时间差异，而造成制程效率差及易发生产品瑕疵等问题。详言之，系利用电路控制装置34协调每一个工作站的运行时间，使得整个系统于不停机的状态下，能够重复循环运行与连续生产产品，以达到一贯化运行，进而提高产出效率。

综上所述，本发明巧妙地利用二次喷墨印刷程序上的时间差与转辙移载装置的特殊设计，使得能共用的紫外线光源进行照射以分时个别完成固化程序，以相当流畅的运行模式来完成工件装载到卸载的整个制程，不仅能降低生产成本，又可有效地提升制程效率，确实能够突破现有喷墨印刷技术具有待机问题、制程效率差、产品易出现瑕疵无法大量生产、耗时、高成本等诟病，极具市场竞争优势。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (14)

1.一种双台面连续喷墨印刷系统，其特征在于，包括：

紫外线光源装置；

第一喷墨印刷机，位于所述紫外线光源装置的一侧，所述第一喷墨印刷机对至少一工件表面进行第一次喷墨印刷，并经所述紫外线光源装置照射以形成半成品；

第二喷墨印刷机，位于所述第一喷墨印刷机的相对侧，使所述紫外线光源装置位于所述第一喷墨印刷机与所述第二喷墨印刷机之间，所述第二喷墨印刷机自所述紫外线光源装置接收半成品，并对半成品进行第二次喷墨印刷后，再经所述紫外线光源装置照射以形成成品；

转辙移载装置，将所述工件转辙移载于所述第一喷墨印刷机、所述第二喷墨印刷机及所述紫外线光源装置之间，使所述工件据以进行喷墨印刷及照射固化的程序；及

电路控制装置，连接并控制所述紫外线光源装置、所述第一喷墨印刷机、所述第二喷墨印刷机及所述转辙移载装置。

2.根据权利要求1所述的双台面连续喷墨印刷系统，其特征在于，所述第一喷墨印刷机更包含第一台面及位于所述第一台面上方的第一喷头模块，所述工件放置于所述第一台面上。

3.根据权利要求2所述的双台面连续喷墨印刷系统，其特征在于，所述第一台面为台面运动式，并利用所述第一喷头模块以带状扫瞄喷印模式对所述工件进行第一次喷墨印刷。

4.根据权利要求2所述的双台面连续喷墨印刷系统，其特征在于，所述第一台面为输送带。

5.根据权利要求2所述的双台面连续喷墨印刷系统，其特征在于，所述第一喷头模块为喷墨头运动式，以带状扫瞄喷印模式对所述工件进行第一次喷墨印刷。

6.根据权利要求2所述的双台面连续喷墨印刷系统，其特征在于，所述第一喷头模块包含数个喷墨头，其固定成一列的全横幅喷印模式，以对所述工件进行第一次喷墨印刷。

7.根据权利要求2所述的双台面连续喷墨印刷系统，其特征在于，所述第一台面设有至少一个工件自动定位装置，用以定位该工件。

8.根据权利要求1所述的双台面连续喷墨印刷系统，其特征在于，所述第二喷墨印刷机更包含第二台面及位于所述第二台面上方的第二喷头模块，所述半成品放置于所述第二台面上。

9.根据权利要求8所述的双台面连续喷墨印刷系统，其特征在于，所述第二台面为台面运动式，并利用所述第二喷头模块以带状扫瞄喷印模式对所述半成品进行第二次喷墨印刷。

10.根据权利要求8所述的双台面连续喷墨印刷系统，其特征在于，所述第二台面为输送带。

11.根据权利要求8所述的双台面连续喷墨印刷系统，其特征在于，所述第二喷头模块为喷墨头运动式，以带状扫瞄喷印模式对所述半成品进行第二次喷墨印刷。

12.根据权利要求8所述的双台面连续喷墨印刷系统，其特征在于，所述第二喷头模块包含数个喷墨头，其固定成一列的全横幅喷印模式，以对所述半成品进行第二次喷墨印刷。

13.根据权利要求8所述的双台面连续喷墨印刷系统，其特征在于，所述第二台面具有至少一个工件自动定位装置，用以定位所述半成品。

14.根据权利要求1所述的双台面连续喷墨印刷系统，其特征在于，所述紫外线光源装置为电极激发式灯管、微波激发式灯管或发光二极管式灯条或矩阵。

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