CN106335180B - 数字式滚筒模仁制造系统 - Google Patents

Abstract

一种数字式滚筒模仁制造系统，该系统将欲形成滚筒模仁的表面特征结构的影像通过发光器产生光源并投射到影像定义芯片，并由控制影像定义芯片的微反射镜的可控角度将光源定义出光学影像经成像镜投射到第一微透镜，并由第一微透镜将光学影像转换为一数字化光能量后导入该第一光纤中，然后该第一光纤系利用链接器将数字化光能量传送至第一光纤，由第一光纤将数字化光能量导入第二微透镜，再通过该第二微透镜将该数字化光能量聚焦形成一光点，接着，通过控制单元控制滚筒自转，并控制第二微透镜进行水平方向的移动，使该滚筒外层的光阻层接收由第二微透镜将该数字化光能量聚焦所形成的光点，以形成滚筒模仁的表面特征结构的图形。

Description

数字式滚筒模仁制造系统

技术领域

本发明涉及一种滚印制程技术，尤其涉及一种可制作出具有复杂图形、3D立体微结构、无接缝、大面积并具有特殊功能的滚筒模仁的数字式滚筒模仁制造系统。

背景技术

滚印制程技术是将滚筒模仁的表面特征结构以类似印刷的方式，大面积、连续、快速地转移或复制到另一基材的表面，大量应用在高分子、人造皮革、塑料材料、装饰品、建材家具、生活日用品等民生工业上。而随着微纳米科技的发展，滚筒制程技术开始应用于光电领域，涵盖触控面板、平面显示器、光学模板、背光模块、印刷电路板及软性太阳能板等产业。

然而，随着滚印图案的复杂化、结构尺寸的微小化、结构形貌的3D化以及滚印成品质量要求的日益提升，现有滚印制程技术的设备、材料及技术均有所突破，但是如何制作出具有复杂图形、3D立体微结构、无接缝、大面积并具特殊功能的滚筒模仁，仍为发展滚印制程技术的核心问题。

发明内容

为解决前述现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种可制作出有复杂图形、3D立体微结构、无接缝、大面积并具有特殊功能的滚筒模仁的数字式滚筒模仁制造系统。

为达成上述目的，本发明的数字式滚筒模仁制造系统，包括投影模块、转换模块、聚焦模块、滚筒模仁及控制单元，该投影模块包括发光器(UV-LED)、影像定义芯片(DigitalMirror Device,DMD芯片)及成像镜，该转换模块包括至少一第一微透镜及至少一第一光纤，该聚焦模块包括至少一第二微透镜及至少一第二光纤。

其中，该发光器产生一光源照射于该影像定义芯片，使该影像定义芯片形成一光学影像，并将该光学影像投射于该成像镜，使该光学成像镜以特定倍率将该光学影像投射到该第一微透镜，上述光源为一种具固定波长的UV光，上述影像定义芯片由多个微反射镜所组成，且该等微反射镜以矩阵排列，上述微反射镜各具有一可控角度，该可控角度由该控制单元控制。

其中，该第一微透镜接收该成像镜投射的该光学影像，并将该光学影像转换为一数字化光能量后导入该第一光纤中，上述第一微透镜为一组非球面微透镜，上述第一光纤系为一组光纤，且该第一微透镜中的非球面微透镜与该第一光纤中的光纤相互对应设置。

其中，该第二光纤接收该第一光纤传送的该数字化光能量，并将该数字化光能量导入该第二微透镜，再通过该第二微透镜将该数字化光能量聚焦形成一光点，上述第二微透镜为多个直列的非球面微透镜，上述第二光纤为多个直列的光纤，该第二微透镜相对该滚筒呈水平方向设置，且该第二微透镜中的非球面微透镜与该第二光纤中的光纤相互对应设置。

其中，该滚筒模仁包括滚筒及光阻层，该光阻层系接收该光点，并形成一图形，上述光阻层设置于该滚筒的外层或滚筒的内部，且该滚筒相对于该第二微透镜自转。

其中，该控制单元电性连接该影像定义芯片、该第二光纤及该滚筒，用于控制影像定义芯片的该等微反射镜的可控角度，控制该滚筒自转，及控制该第二光纤相对该滚筒进行水平方向的移动。

附图说明

图1为本发明具有连续滚印制程的数字式滚筒模仁制造系统的系统架构图；

图2为本发明数字镜片组芯片与二维光纤组与非球面微透镜组的动作示意图；

图3为本发明具有连续滚印制程的数字式滚筒模仁制造系统另一实施例的系统架构图；

图4为本发明具有连续滚印制程的数字式滚筒模仁制造系统又一实施例的系统架构图；以及

图5为本发明具有连续滚印制程的数字式滚筒模仁制造系统再一实施例的系统架构图。

【符号说明】

1 投影模块

11 发光器

12 影像定义芯片

121 微反射镜

13 成像镜

2 转换模块

21 第一微透镜

22 第一光纤

3 聚焦模块

31 第二微透镜

32 第二光纤

4 滚筒模仁

41 滚筒

42 光阻层

5 控制单元

6 光源

7 链接器

8 第三光纤

具体实施方式

以下将通过对具体实施例进行描述以说明本发明的实施方式，然而这些实施例并不用以限制本发明所要保护的范围。

请参考图1，为本发明具有连续滚印制程的数字式滚筒模仁制造系统的一实施例，其主要包括投影模块1、转换模块2、聚焦模块3、滚筒模仁4及控制单元5，该投影模块1包括发光器11、影像定义芯片12及成像镜13，该发光器11用于产生一种具有固定波长的UV光的光源6，该影像定义芯片12由多个微反射镜121以矩阵排列组成，该等微反射镜121均以镜片的45度对角线为轴线，具有使该等微反射镜121摆动的一可控角度，该成像镜13为一种近距离光学成像镜。

该转换模块2包括至少一第一微透镜21及至少一第一光纤22，该第一微透镜21为一组非球面微透镜，该第一光纤22为一组二维光纤，且该第一微透镜21中每一个非球面微透镜各自单独与该第一光纤22的其中一个光纤相互对应设置，该聚焦模块3包括至少一第二微透镜31及至少一第二光纤32，上述第二微透镜31为多个直列的非球面微透镜，上述第二光纤32为多个直列的光纤，且该第二微透镜31中每一个非球面微透镜各自单独与该第二光纤32的其中一个光纤相互对应设置相互对应设置，另外，该第二光纤32与该第一光纤31通过链接器7相连接。

该滚筒模仁4包括滚筒41及光阻层42，该光阻层42设在滚筒41的外层，该控制单元5电连接到该影像定义芯片12、该第二光纤32及该滚筒41，用于控制影像定义芯片12的该等微反射镜121的可控角度，控制该滚筒41相对该第二微透镜31自转，并控制该第二微透镜31相对该滚筒41在水平方向移动。

请参考图1～2，本实施例的动作为发光器11依据欲形成滚筒模仁4的表面特征结构的影像产生光源6并投射到影像定义芯片12，接着，由控制单元5以ON-OFF指令控制影像定义芯片12的微反射镜121的可控角度，从而将光源6定义出一光学影像(图中未示出)，接着，将该光学影像投射至成像镜13，接着，成像镜13以1:1或2:1的特定倍率投射到第一微透镜21的表面，接着，该第一微透镜21将该光学影像转换为一数字化光能量(图中未示出)后导入该第一光纤22中，接着，该第二光纤32通过该链接器7接收该第一光纤22传送的该数字化光能量，并将该数字化光能量导入该第二微透镜31，再通过该第二微透镜31将该数字化光能量聚焦形成一光点，接着，控制单元5控制该滚筒41相对该第二微透镜31自转，并控制相对该滚筒41呈水平方向设置的该第二微透镜31相对该滚筒41进行水平方向的移动，使该滚筒41外层的光阻层42接收由第二微透镜31通过将该数字化光能量聚焦所形成的光点，以形成滚筒模仁4的表面特征结构的图形，接着，依据表面特征结构的图形以电镀或蚀刻方式在滚筒模仁4表面建立微结构。

另外，请参考图3，为本发明具有连续滚印制程的数字式滚筒模仁制造系统的另一实施例，该光阻层42设置在该滚筒41的内部表面，而该第二光纤32及该第二微透镜31设在滚筒41内部，其同样通过控制单元5控制滚筒41相对该第二微透镜31自转，并控制该第二微透镜31相对该滚筒41进行水平方向的移动，使该滚筒41内部的光阻层42接收由第二微透镜31通过将该数字化光能量聚焦所形成的光点，以形成滚筒模仁4的表面特征结构的图形。至于后续的滚筒模仁4的制作，则是在光阻层42的曝光与显影之后，以所制作的光阻层42为模板，进行电铸，得到金属材质(例如镍)的圆筒状薄膜仁，此筒状膜仁的外表面即具有所要的微结构的图形与特征，可以进行后续的滚印与压印制程。

请参考图4，为本发明具有连续滚印制程的数字式滚筒模仁制造系统另一实施例的架构图，本实施例与前述实施例的差异在于该转换模块2的该第一微透镜21接收投射在该成像镜13的该光学影像后，本实施例由该第一微透镜21将光学影像形成为一数字化光能量导入到至少一第三光纤8中，并直接由该第三光纤8将该数字化光能量导入到聚焦模块3的第二微透镜31，使第二微透镜31将该数字化光学能量聚焦形成一光点，而无须如前述实施例由该第一微透镜21将转换的数字化光能量导入该第一光纤22中，经由第一光纤22传送该数字化光能量至该第二光纤32，再由第二光纤32将该数字化光能量导入该第二微透镜31中，而使第二微透镜31将该数字化光学能量聚焦形成一光点。

请参考图5，为本发明具有连续滚印制成的数字式滚筒模仁制造系统又一实施例的架构图，本实施例中，该第二微透镜31为一单一非球面微透镜，当该第二光纤32的多个直列的光纤接收到第一光纤22的多个排列的光纤传送的数字化光学影像后，将数字化光学影像导入该第二微透镜31，由该第二微透镜31将该第二光纤32的多个直列的光纤传送的数字化光能量聚焦形成一光点，并投射于该滚筒模仁4，使该滚筒41外层的光阻层42接收由第二微透镜31通过将该数字化光能量聚焦所形成的光点，以形成滚筒模仁4的表面特征结构的图形。

由上所述，本发明具有连续滚印制程的数字式滚筒模仁制造系统与现有技术中的滚筒模仁制造技术比较，具有以下的特点与功效：

1.简单快速：本发明跳过许多道烦琐的制造程序，等于将现有技术的生产制程完全整合到一套制程系统内执行，因此可以通过控制单元以数字信号处理的方式，快速完成滚筒模仁的制作。

2.高精度且面积大：本发明直接在滚筒模仁上制作微结构，当滚筒的直径与长度不断增加时仍然可以不断地扩充，例如滚筒的长度或UV图形的幅宽增大时，只需要增加第二微透镜的水平直线运动距离即可，而现有滚筒模仁制作技术会受限于玻璃光罩制作的面积限制，仅能以拼接的方式完成滚筒模仁制作，因此，本发明更具有进步性。

3.无缝与一体成型的滚筒模仁：现有的滚筒模仁制作技术，无法达到无缝滚筒模仁的目标，特别是以平面镍模与滚筒包覆的方式完成滚筒模仁的制作时，其机械固定的稳定性与图形对位的精度均很难维持，且镍模容易滑动，另外，镍模仁的接缝处常会有高低断差、缺口凹陷、或凸起物，因此滚筒模仁表面的平整度不佳，在滚印制程中经常会引起一些问题，相对而言，本发明直接在滚筒上制作微结构，可以轻异地达到图形无缝、模仁表面平整的要求。

综上所陈，本发明不仅技术思想上确属创新，充分符合新颖性及进步性的法定发明专利要件，且依法提出申请，恳请贵局核准本发明专利申请案，以鼓励创作，非常感谢。

Claims (14)

1.一种数字式滚筒模仁制造系统，包括:

投影模块，该投影模块系包括发光器、影像定义芯片及成像镜，其中该发光器产生一光源照射于该影像定义芯片，通过该影像定义芯片形成一光学影像，并将该光学影像投射到成像镜；

转换模块，该转换模块包括至少一第一微透镜及至少一第一光纤，其中该第一微透镜接收投射到该成像镜的该光学影像，并将该光学影像形成为一数字化光能量后导入该第一光纤中；

聚焦模块，该聚焦模块包括至少一第二微透镜及至少一第二光纤，其中该第二光纤接收该第一光纤传送的该数字化光能量，并将该数字化光能量导入该第二微透镜，再通过该第二微透镜将该数字化光能量聚焦形成一光点；以及

滚筒模仁，包括滚筒及光阻层，该光阻层接收该光点，并形成一图形。

2.如权利要求1所述的数字式滚筒模仁制造系统，其特征在于，该发光器所提供的该光源为一种具固定波长的UV光。

3.如权利要求1所述的数字式滚筒模仁制造系统，其特征在于，该影像定义芯片由多个微反射镜所组成，且该多个微反射镜以矩阵形式排列。

4.如权利要求3所述的数字式滚筒模仁制造系统，其特征在于，该多个微反射镜各具有一可控角度，该可控角度由一控制单元控制。

5.如权利要求1所述的数字式滚筒模仁制造系统，其特征在于，该成像镜系为一种近距离的光学成像镜，并以特定倍率将该光学影像投射于该第一微透镜。

6.如权利要求1所述的数字式滚筒模仁制造系统，其特征在于，该第一微透镜为多个矩阵形式排列的非球面微透镜，而该第一光纤为多个矩阵形式排列的光纤，且该第一微透镜中的非球面微透镜与该第一光纤中的光纤相互对应设置。

7.如权利要求1所述的数字式滚筒模仁制造系统，其特征在于，该第二微透镜为多个横直形式排列的非球面微透镜，而该第二光纤为多个横直形式排列的光纤，且该第二微透镜中的非球面微透镜与该第二光纤中的光纤相互对应设置。

8.如权利要求1所述的数字式滚筒模仁制造系统，其特征在于，该光阻层设置于该滚筒的外层，且该滚筒相对于该第二微透镜自转。

9.如权利要求1所述的数字式滚筒模仁制造系统，其特征在于，该光阻层设置于该滚筒的内部，且该滚筒相对于该第二微透镜自转。

10.如权利要求8或9所述的数字式滚筒模仁制造系统，其特征在于，该第二微透镜相对该滚筒呈水平方向设置。

11.如权利要求8或9中项所述的数字式滚筒模仁制造系统，其特征在于，该滚筒的自转由一控制单元控制。

12.如权利要求1所述的数字式滚筒模仁制造系统，其特征在于，该聚焦模块通过一控制单元控制水平方向的移动。

13.如权利要求1所述的数字式滚筒模仁制造系统，其特征在于，该第一光纤与该第二光纤通过一连接器相互连接。

14.一种数字式滚筒模仁制造系统，包括:

投影模块，该投影模块包括发光器、影像定义芯片及成像镜，其中，该发光器产生一光源照射于该影像定义芯片，通过该影像定义芯片形成一光学影像，并将该光学影像投射于该成像镜；

转换模块，该转换模块包括至少一第一微透镜及至少一第三光纤，其中，该第一微透镜接收投射于该成像镜的该光学影像，并将该光学影像形成为一数字化光能量后导入该第三光纤中；

聚焦模块，该聚焦模块包括至少一第二微透镜及该第三光纤，其中，该第三光纤将该数字化光能量导入该第二微透镜，再通过该第二微透镜将该数字化光能量聚焦形成一光点；以及

滚筒模仁，包括滚筒及光阻层，该光阻层接收该光点，并形成一图形。