CN217073733U - 一种光学纳米级双面对准薄膜压印装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光学纳米级双面对准薄膜压印装置，包括：水平底座、溶剂槽、第一至第三机架、第一至第二上下导轨、刮刀头、从动轴、套筒、上轧辊、下轧辊、光学对准器件。水平底座上表面前端布置溶剂槽。水平底座上表面中后部分别设置第一至第三机架，第一机架上设置第一上下导轨及刮刀头。第二机架上设置从动轴，从动轴安装有套筒。第三机架上设置上轧辊、下轧辊，轧辊上、下轧辊贴合模板，模板上分别固设有对位标记，对位标记将用于校准上轧辊、下轧辊于水平、垂直两个方向上的位置误差，以及第三机架的顶部、底部各架设第二上导轨、第二下导轨，第二上导轨、第二下导轨成对安装四副光学对准器件，光学对准器件分别安装摄像头。

Description

一种光学纳米级双面对准薄膜压印装置

技术领域

本实用新型涉及薄膜压印领域，特别涉及一种光学纳米级双面对准薄膜压印装置。

背景技术

在印刷行业内普遍采用烫印技术，它是采用烫压的方法将材料或图案转移至制品上的加工方式。随着该技术近十多年迅速发展，已广泛应用于纸质品烫印、纺织品烫印、塑料制品烫印等领域。尤其是在全息防伪领域，烫印纸、烫印膜已经成为激光全息标识和立体效果的理想防伪技术载体。

随着激光全息防伪技术的不断地革新，尤其是针对印刷制品所呈现出动态绚烂的立体效果提出了更高的加工要求。由此，烫印技术暴露出诸多局限，比如，单次热压只能完成单一料的一层(或面)的图案转移；两种或多种图案，单层多次烫印，出现图案缺失或错位；单一料在实现正反两面同步烫印时，两面缺少精确对准；使用平烫方式，图案转印精准高，但生产效率低，浪费耗材，制造成本增多；特别地，烫印技术始终无法突破较大深度结构的转印，而丰富的全息防伪图像绝大多数是采用多种结构(包括，微透镜、浮雕、光栅、菲涅尔透镜等微结构)进行复合，它必然需要较厚的衬底进行加工，以满足多结构叠加的成像效果。

因此，如何实现高精度对准、大批量制造且具备多用途功能的薄膜压印装置将成为本领域技术人员亟待解决的难题。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的缺陷，提出了一种光学纳米级双面对准薄膜压印装置，该种光学纳米级双面对准薄膜压印装置可对柔性模具进行精准对位，可有效提高对薄膜的转印图案质量和产出效率。

本实用新型的一种光学纳米级双面对准薄膜压印装置，包括：水平底座、溶剂槽、第一至第三机架、第一至第二上下导轨、刮刀头、从动轴、套筒、上轧辊、下轧辊、光学对准器件，

所述水平底座上表面前端布置所述溶剂槽，所述溶剂槽用于来料薄膜粘附模压所需的转印胶水，

所述水平底座上表面中后部分别设置所述第一至第三机架，

所述第一机架上设置所述第一上下导轨，所述第一上下导轨包括上下各两副可拆卸滑动导轨，所述第一上导轨安装两副所述刮刀头，所述第一下导轨安装两副所述刮刀头，四副刮刀头为薄膜提供导向以及支撑力，所述刮刀头经调整间隙后形成前后两道狭缝，用于刮除所述薄膜双面粘附的多余胶水以及整平薄膜双面胶膜，

所述第二机架上设置所述从动轴，所述从动轴安装有所述套筒并位于所述薄膜下方，所述套筒为所述薄膜起到支撑作用，并用于薄膜背面胶膜的二次整平，

所述第三机架上设置所述上轧辊、下轧辊，所述轧辊上、下轧辊贴合模板，所述模板上分别固设有对位标记，所述对位标记将用于校准所述上轧辊、下轧辊于水平、垂直两个方向上的位置误差，以及所述第三机架的顶部、底部各架设所述第二上导轨、第二下导轨，所述第二上导轨、第二下导轨成对安装四副所述光学对准器件，所述光学对准器件分别安装摄像头，所述摄像头将用于捕捉所述模板上设置的所述对位标记。

优选地，所述刮刀头的狭缝间隙可调，以最大限度满足薄膜对胶膜厚度的需求。

优选地，所述模板为柔性金属模板或薄膜模板。

优选地，所述对准标记被设计成“十”字、“田”字两种类型。

优选地，所述摄像头为波长650纳米红外高清摄像头。

优选地，所述高清摄像头对所述模板的对位标记识别后，输出位置坐标及图像用于外联计算机进行上、下轧辊在水平、垂直两个方向的对位误差的计算。

优选地，所述上、下轧辊在外连驱动电机驱动下实现正、反向转动，持续对薄膜双面压印。

优选地，所述上轧辊、下轧辊分别由外连的驱动电机根据计算所得的对位误差进行水平、垂直方向上的修正。

本实用新型具有如下有益效果：

1.本实用新型采用柔性模板搭配转印胶水对薄膜进行图案压印的设计，最大支持10微米及以下深度微结构或图案的复制转印，较大的模压深度可支持10个图层以上的图案组合设计，打破了烫印技术局限于转印2微米深度的微结构。

2.本实用新型采用柔性模板搭配转印胶水对薄膜进行图案压印的设计，对比烫印技术，柔性模板可拆卸，可灵活应对两种或以上图像复合的压印需求，也可任意切换薄膜的单层或双层压印模式，自由度高。

3.本实用新型采用双轧辊双面对准对薄膜同时进行正反两面压印的设计，突破了烫印热压技术单次转印一面图案的局限，结合光学红外对准器件进行定位校准后，双面转印图案的对位误差小于500纳米，大大超出现有纳米压印技术5微米的对位精度。

4.本实用新型采用双轧辊双面对准对薄膜同时进行正反两面压印的设计，对比平烫技术，不仅具有较高的对准精度，而且以辊对辊进行压印的设计，单层转印的生产效率约提高了50％。而选择双层转印，采用本设计只需压印一次即可成型，无需进行二次模压转

印，生产效率约提高了100％，显著提升了薄膜转印的产出效率，而且大大节约了生产所需耗材，制造成本约减少了60％。

附图说明

图1是本实用新型的光学纳米级双面对准薄膜压印装置的立体图。

图2是本实用新型的光学纳米级双面对准薄膜压印装置的左视图。

图3为本实用新型的光学纳米级双面对准薄膜压印装置的正视图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图对本实用新型的实施方式予以说明。需要说明的是，本说明书中所涉及的实施方式不是穷尽的，不代表本实用新型的唯一实施方式。以下相应的实施例只是为了清楚的说明本实用新型专利的实用新型内容，并非对其实施方式的限定。对于该领域的普通技术人员来说，在该实施例说明的基础上还可以做出不同形式的变化和改动，凡是属于本实用新型的技术构思和实用新型内容并且显而易见的变化或变动也在本实用新型的保护范围之内。

下面结合图1-3对本实用新型的一种光学纳米级双面对准薄膜压印装置进行详细说明。如图1-3所示，本实用新型的光学纳米级双面对准薄膜压印装置包括：水平底座1，水平底座1的上表面前端固定有溶剂槽2，溶剂槽2对来料3进行浸泡，底座1的上表面中后部左右两侧成对固定有第一机架4、15，第二机架6、14，第三机架9、13。

第一机架4、15固定连接有第一上导轨23、24，第一下导轨27、28，第一上导轨23、24底面固定连接刮刀头30、25，下导轨27、28顶面固定连接刮刀头26、29，刮刀头30、25、26、29对来料薄膜3起到刮擦以及导向支撑作用。

第二机架6、14固定连接从动轴5，从动轴5对来料薄膜3起到导向作用，从动轴5上安装套筒22，从动轴5及套筒22处于薄膜下方，从而套筒22对来料薄膜3提供支撑作用。

第三机架9、13固定连接有上轧辊8及下轧辊7，上轧辊8与外联电机(未图示)连接正向转动，下轧辊7与外联电机连接反向转动。上轧辊8、下轧辊7对来料薄膜3起到驱动的作用，上轧辊8安装有模板19，模板19上有四个对位标记35、36、39、40,下轧辊7安装有模板18，模板18上有四个对位标记33、34、41、42。

第三机架9、13的顶部和底部分别固定连接第二上导轨11、下导轨45，第二上导轨11固设有两个对准器件10、12，第二下导轨45固定安装有两个对准器件31、44，两个对准器件10、12底部分别安装有摄像头37、38，两个对准器31、44底部分别安装有摄像头32、43，四个对准器件10、12、31、44各有相同数量的端口对外连接相同数量的电源线16、图像转接线17、数据输入线20、数据输出线21。

下面对本实用新型的光学纳米级双面对准薄膜压印装置的工作方式进行如下说明。

首先，将来料薄膜3牵引至溶剂槽2内，槽内填充足量的模压转印胶水。来料薄膜3浸没于溶剂槽2的模压转印胶水中静置1分钟待裹覆足量胶水后，根据来料薄膜3厚度(500微米)及其所需粘附胶水厚度(5微米)，调整第一道刮刀头25、26之间的狭缝间隙为510微米，刮出多余胶水后，来料薄膜3再由第二道刮刀头28、30进行整平，第二道刮刀头28、30之间的狭缝间隙为505微米。本实用新型中，双刮刀头狭缝式刮胶的方法可保证宽度1000毫米以上薄膜粘附的胶厚一致性在5-10％。

接着，来料薄膜3的胶膜整平后，经从动轴5传导，由套筒22提供支持力，将来料薄膜3从上轧辊8上安装的模板19和下轧辊7上安装的模板18之间的缝隙中穿过，上、下轧辊模板之间狭缝间隙为505微米，手动转动上轧辊8或下轧辊7，来料薄膜3将受到模板19和模板18之间的挤压和摩擦而进行传动。由于受重力影响，整平后的薄膜背面粘附的胶膜一致性性略差于正面，套筒22将采用硅胶材料，对薄膜3背面胶膜进行二次压合整平。优选地，模板18、19可以为薄膜模板或柔性金属模板，运用金属贴合胶水将模板固定于轧辊的表面。

接着，接通对准器件10、12的电源，将各对准器的图像转接线、数据输入线、数据输出线与外设计算机连接。开启对准器件10、12的摄像头37、38，捕捉模板19上固设的对位标记36、39，标记为长宽15微米的“十”字标记，轻微转动上轧辊8辅助摄像头37、38发现捕捉标记点。优选地，摄像头采用650纳米波长的红外光学元件，可以识别小于500纳米的对位误差。

摄像头37、38将记录对位标记36、39的图像坐标数据，由数据输出线及图像转接线，输出至计算机进行上轧辊8在水平方向上的误差计算。

然后，将上轧辊8轻微转动180度，开启对准器件10、12的摄像头37、38，捕捉模板19上固设的对位标记35、40，标记为长宽15微米的“田”字标记，轻微转动上轧辊8辅助摄像头37、38发现捕捉标记点。

摄像头37、38将记录对位标记35、40的图像坐标数据，由数据输出线及图像转接线，输出至计算机与“十”字标记的对准结果对比，进行上轧辊8在垂直方向上的误差计算。

将上轧辊8在水平、垂直方向上的2次误差计算修正值，输入外部电机对上轧辊进行机械位置调整，实现上轧辊在水平、垂直方向上的对中。

接通对准器件31、44的电源，将各对准器的图像转接线、数据输入线、数据输出线与外设计算机连接，开启对准器件31、44的摄像头32、43，捕捉模板18上固设的对位标记33、42，标记为长宽15微米的“十”字标记，轻微转动下轧辊7辅助摄像头32、43发现捕捉标记点。

摄像头32、43将记录标记33、42的图像坐标数据，由数据输出线及图像转接线，输出至计算机进行下轧辊7在水平方向上的误差计算。

将下轧辊7轻微转动180度，开启对准器件31、44的摄像头32、43，捕捉模板18上固设的对位标记34、41，标记为长宽15微米的“田”字标记，轻微转动下轧辊7辅助摄像头32、43发现捕捉标记点。

摄像头32、43将记录对位标记34、41的图像坐标数据，由数据输出线及图像转接线，输出至计算机与“十”字标记的对准结果对比，进行下轧辊7在垂直方向上的误差计算。

将下轧辊7在水平、垂直方向上的2次误差计算修正值，输入外部电机对上轧辊进行机械位置调整，实现上轧辊在水平、垂直方向上的对中。

上轧辊8、下轧辊7对中完成后，上轧辊8将在外部电机的驱动下以200转每分钟的转速实现正转，下轧辊7将在外部电机的驱动下以200转每分钟的转速实现反转，来料薄膜3浸没于溶剂槽2内的后续材料，将受上轧辊8与下轧辊7旋转提供的持续动力，经第一道刮刀头25、26去除多余胶水、第二道刮刀头28、30的双面整平和套筒22的背面二次整平，被模板19、18持续挤压和摩擦，自动传送出装置。

较佳地，来料薄膜3正面被模板19挤压，模板的图案将被转印至薄膜正面形成负结构。来料薄膜3反面被模板18挤压，模板的图案将被转印至薄膜反面形成负结构，可根据视觉效果的需求调整模板图案的正反向结构设计，在薄膜正反两面形成不同的叠加效果。

显然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围。

Claims (8)

1.一种光学纳米级双面对准薄膜压印装置，其特征在于，包括：水平底座、溶剂槽、第一至第三机架、第一至第二上下导轨、刮刀头、从动轴、套筒、上轧辊、下轧辊、光学对准器件，

所述水平底座上表面前端布置所述溶剂槽，所述溶剂槽用于来料薄膜粘附模压所需的转印胶水，

所述水平底座上表面中后部分别设置所述第一至第三机架，

所述第一机架上设置所述第一上下导轨，所述第一上下导轨包括上下各两副可拆卸滑动导轨，所述第一上导轨安装两副所述刮刀头，所述第一下导轨安装两副所述刮刀头，四副刮刀头为薄膜提供导向以及支撑力，所述刮刀头经调整间隙后形成前后两道狭缝，用于刮除所述薄膜双面粘附的多余胶水以及整平薄膜双面胶膜，

所述第二机架上设置所述从动轴，所述从动轴安装有所述套筒并位于所述薄膜下方，所述套筒为所述薄膜起到支撑作用，并用于薄膜背面胶膜的二次整平，

所述第三机架上设置所述上轧辊、下轧辊，所述轧辊上、下轧辊贴合模板，所述模板上分别固设有对位标记，所述对位标记将用于校准所述上轧辊、下轧辊于水平、垂直两个方向上的位置误差，以及所述第三机架的顶部、底部各架设所述第二上导轨、第二下导轨，所述第二上导轨、第二下导轨成对安装四副所述光学对准器件，所述光学对准器件分别安装摄像头，所述摄像头将用于捕捉所述模板上设置的所述对位标记。

2.根据权利要求1所述的光学纳米级双面对准薄膜压印装置，其特征在于，所述刮刀头的狭缝间隙可调，以最大限度满足薄膜对胶膜厚度的需求。

3.根据权利要求2所述的光学纳米级双面对准薄膜压印装置，其特征在于，所述模板为柔性金属模板或薄膜模板。

4.根据权利要求3所述的光学纳米级双面对准薄膜压印装置，其特征在于，所述对准标记被设计成“十”字、“田”字两种类型。

5.根据权利要求4所述的光学纳米级双面对准薄膜压印装置，其特征在于，所述摄像头为波长650纳米红外高清摄像头。

6.根据权利要求5所述的光学纳米级双面对准薄膜压印装置，其特征在于，所述高清摄像头对所述模板的对位标记识别后，输出位置坐标及图像用于外联计算机进行上、下轧辊在水平、垂直两个方向的对位误差的计算。

7.根据权利要求6所述的光学纳米级双面对准薄膜压印装置，其特征在于，所述上、下轧辊在外连驱动电机驱动下实现正、反向转动，持续对薄膜双面压印。

8.根据权利要求7所述的光学纳米级双面对准薄膜压印装置，其特征在于，所述上轧辊、下轧辊分别由外连的驱动电机根据计算所得的对位误差进行水平、垂直方向上的修正。

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