TW201507875A

TW201507875A - 具灣流圖案之轉印輪具的製造方法

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Publication number: TW201507875A
Application number: TW102129975A
Authority: TW
Inventors: Tai-Cheung Lee
Original assignee: Tai-Cheung Lee
Priority date: 2013-08-22
Filing date: 2013-08-22
Publication date: 2015-03-01

Abstract

一種具灣流圖案之轉印輪具的製造方法，其依序包括一於滾輪表面形成一陶瓷層之步驟、一研磨處理陶瓷層表面之步驟、一以脈衝雷射(pulse laser)在陶瓷層上形成灣流圖案之步驟、以及一清洗陶瓷層表面之步驟。本發明藉由利用脈衝雷射在陶瓷層上雕刻形成灣流狀槽道與灣流狀溝壁之設計，可避免造成該灣流槽道在彎折處的深度較深、非彎折處深度較淺的問題，使該灣流狀槽道的底部平坦。

Description

具灣流圖案之轉印輪具的製造方法

本發明係關於一種製造轉印輪具的方法，尤指一種可在該轉印輪具上形成灣流圖案的製造方法。

一於表面形成有圖案的轉印輪具可應用在多種不同的技術領域，例如：利用該轉印輪具於雷射光面貼紙、防偽標籤上轉印圖案，或是將該轉印輪具應用作為液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)製程技術中的網目輪(Anilox Roller)，以便在一已蒸鍍有銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)的玻璃基板上進一步塗佈配向膜。

現有技術之轉印輪具主要是先在一鐵材滾輪的表面熔鑄一陶瓷層，再利用連續波雷射(Continuous Wave Laser)以單點照射的方式對該陶瓷層進行雷射雕刻，該連續波雷射每次會在該陶瓷層上燒融形成一凹部，故可令該連續波雷射間隔地對該陶瓷層表面的各位置進行照射、燒融，直到在該陶瓷層的整個表面雕刻形成預定的網目圖案。其中，藉由控制該連續波雷射的波長、功率及照射位置，可控制該凹部的深度及形狀呈圓形、四邊形或六邊形。

然而，由於上述於表面形成圓形、四邊形或六邊形凹部的轉印輪具存在含墨量低及轉印率低的問題，故本案發明人設計了一種於滾輪表面形成灣流槽道的轉印輪具，俾達到提高轉印滾輪之含墨量及轉印率的目的，詳見台灣專利號數第M378835號「具高含墨量及高轉印率之轉印輪具」新型專利案所示。

惟，當利用上述連續波雷射在該轉印輪具上雕刻灣流槽道時，往往會使得該灣流槽道在彎折處的深度較深、非彎折處深度較淺，造成該灣流槽道之底部崎嶇不平，並從而導致該灣流槽道之各部位的含墨量有差異，影響該轉印輪具的轉印效果。

有鑑於前述現有技術所存在的問題，本發明的目的在於提供一種轉印輪具的製造方法，其可於該轉印輪具的表面形成深度均勻的灣流槽道。

為了達到上述的發明目的，本發明所利用的技術手段係使一具灣流圖案之轉印輪具的製造方法包括：一於滾輪表面形成一陶瓷層之步驟，該陶瓷層之材料中，95%係由氧化鉻(Cr2O3)組成，餘下的5%由氧化鈦(TiO2)、氧化鋯(ZrO2)與氧化矽(SiO2)所組成；一研磨處理陶瓷層表面之步驟；一以脈衝雷射(pulse laser)在陶瓷層上形成灣流圖案之步驟，該脈衝雷射於該滾輪表面的陶瓷層上雕刻形成複數灣流狀槽道，每一灣流狀槽道呈連續S形環繞該滾輪，兩相鄰的灣流狀槽道之間形成一灣流狀溝壁；一拋光處理陶瓷層表面之步驟；以及一清洗陶瓷層表面之步驟。

在進行上述「於滾輪表面形成一陶瓷層之步驟」時，可先在該滾輪的表面熔鑄一輔助附著層，再將陶瓷層熔鑄在該輔助附著層上。

上述輔助附著層之材料中，可70%~80%由鎳(Ni)組成，餘下的20%~30%由碳化鎢-鈷(WC-Co)、鉬(Mo)、碳化鉻(Cr3C2)與鉻(Cr)組成。

可以以一二氧化碳清洗設備來進行前述「清洗陶瓷層表面之步驟」，該二氧化碳清洗設備具有二噴頭，該二噴頭一上一下設置，各噴頭係朝該滾輪斜向噴氣，該二噴頭之噴氣方向在三維空間上形成既不平行也不相交的歪斜關係。

在進行上述「於滾輪表面形成一陶瓷層之步驟」前，可先進行一霧化滾輪表面之步驟，將該滾輪的表面進行霧面化處理。

在進行上述「霧化滾輪表面之步驟」時，可利用噴砂方式對該滾輪之表面進行霧面化處理。

可利用附著有鑽石顆粒之拋光帶來進行上述「拋光處理陶瓷層表面之步驟」。

本發明的優點在於，其藉由利用脈衝雷射在陶瓷層上雕刻形成灣流狀槽道與灣流狀溝壁之設計，可避免造成該灣流槽道在彎折處的深度較深、非彎折處深度較淺的問題，使該灣流狀槽道的底部平坦；再者，利用該二氧化碳清洗設備之噴頭呈上、下間隔設置且朝相異方向噴氣之設計，則可徹底清潔該連續S形之灣流狀槽道的各部位內的陶瓷粉末，以避免對後續加工造成不良影響。

101‧‧‧霧化滾輪表面之步驟

102‧‧‧於滾輪表面形成一陶瓷層之步驟

103‧‧‧研磨處理陶瓷層表面之步驟

104‧‧‧以脈衝雷射在陶瓷層上形成灣流圖案之步驟

105‧‧‧拋光處理陶瓷層表面之步驟

106‧‧‧清洗陶瓷層表面之步驟

10‧‧‧滾輪

11‧‧‧灣流狀槽道

12‧‧‧灣流狀溝壁

20‧‧‧噴砂機

30‧‧‧電漿噴塗機台

40‧‧‧研磨機台

50‧‧‧雷射雕刻機台

51‧‧‧支撐座

52‧‧‧雷射雕刻組件

60‧‧‧拋光處理機台

61‧‧‧拋光帶

70‧‧‧二氧化碳清洗設備

71‧‧‧噴頭

圖1為本發明之較佳實施例的步驟流程圖。

圖2為本發明之較佳實施例中霧化滾輪表面之步驟的實施狀態示意圖。

圖3為本發明之較佳實施例中於滾輪表面形成一陶瓷層之步驟的實施狀態示意圖。

圖4為本發明之較佳實施例中研磨處理陶瓷層表面之步驟的實施狀態示意圖。

圖5為本發明之較佳實施例中以脈衝雷射在陶瓷層上形成灣流圖案之步驟的實施狀態示意圖。

圖6為本發明之較佳實施例中於陶瓷層上所形成之灣流圖案的局部放大立體外觀圖。

圖7為本發明之較佳實施例中於陶瓷層上所形成之灣流圖案的俯視圖。

圖8為本發明之較佳實施例中於陶瓷層上所形成之灣流圖案的縱向剖面圖。

圖9為本發明之較佳實施例中拋光處理陶瓷層表面之步驟的實施狀態示意圖。

圖10為本發明之較佳實施例中清洗陶瓷層表面之步驟的實施狀態的側視示意圖。

圖11為本發明之較佳實施例中清洗陶瓷層表面之步驟的實施狀態的俯視示意圖。

圖12為利用本發明之較佳實施例所製作而成之轉印輪具的立體外觀圖。

以下配合圖式及本發明之較佳實施例，進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段。

參見圖1所示，本發明關於具灣流圖案之轉印輪具的製造方法依序包括一霧化滾輪表面之步驟101、一於滾輪表面形成一陶瓷層之步驟102、一研磨處理陶瓷層表面之步驟103、一以脈衝雷射(pulse laser)在陶瓷層上形成灣流圖案之步驟104、一拋光處理陶瓷層表面之步驟105、以及一清洗陶瓷層表面之步驟106。

配合參見圖2所示，在上述霧化滾輪表面之步驟中101，係將一金屬材質之滾輪10的表面進行霧面化處理，使該滾輪10的表面形成粗糙且非光滑的霧面狀。在本發明之較佳實施例的具體實施方式中，係利用一噴砂機20來進行霧面化處理，該噴砂機20藉壓縮空氣高速帶動研磨砂材噴擊該滾輪10的表面，使該滾輪10的表面形成霧面狀。

配合參見圖3所示，在上述「於滾輪表面形成一陶瓷層之步驟102」中，本發明之較佳實施例的具體實施方式係將該滾輪10架設於一電漿噴塗機台30上，以電漿噴塗(plasma spray coating)技術，先在該滾輪10的表面熔鑄一輔助附著層，再將陶瓷顆粒熔鑄在該輔助附著層上，從而形成一陶瓷層。

其中，在該輔助附著層之材料中，70%~80%係由鎳(Ni)組成，餘下的20%~30%則由碳化鎢-鈷(WC-Co)、鉬(Mo)、碳化鉻(Cr₃C₂)與鉻(Cr)組成；在該陶瓷顆粒之材料中，95%係由氧化鉻(Cr₂O₃)組成，餘下的5%則由氧化鈦 (TiO₂)、氧化鋯(ZrO₂)與氧化矽(SiO₂)所組成，此陶瓷顆粒之材料組成除了可以提高該陶瓷顆粒所形成之陶瓷層的抗腐蝕性之外，該氧化鉻還可使該陶瓷層可容易地被雷射所切割，以利後續的雷射雕刻作業，而該氧化矽則可用以增加該陶瓷層的延展性，避免陶瓷層上受雷射燒結的部位周圍產生龜裂、脆裂的現象。

再者，在噴塗形成該輔助附著層的過程中，由於該輔助附著層之組成材料係受電漿焰之高溫加熱而呈現熔融狀態，故可被均勻地噴塗於該滾輪10上，而當該呈熔融狀態之輔助附著層的組成材料附著於滾輪10上時，便會因溫度降低而恢復成固態，配合先在該滾輪10進行霧面化處理的設計，可使該輔助附著層緊密地附著於滾輪10之表面。

將該陶瓷顆粒噴塗於輔助附著層上之情況與將該輔助附著層噴塗於滾輪10之表面的方式相同，也是利用電漿焰之高溫將該陶瓷顆粒之組成材料加熱至呈熔融狀態，再均勻地噴塗於該輔助附著槽上，惟該輔助附著層之作用在於：由於該陶瓷層與金屬之間的附著力不佳，故若將熔融狀態的陶瓷顆粒直接噴塗在該金屬材質之滾輪10的表面，所形成的陶瓷層將可能因附著力不佳而脫落，故藉由先噴塗上該輔助附著層的方式，可使該陶瓷層穩固附著於該輔助附著層暨該滾輪上。

配合參見圖4所示，在上述研磨處理陶瓷層表面之步驟103中，係將該滾輪10架設於一研磨機台40上，利用該研磨機台40來磨平該滾輪10表面之陶瓷層，降低該陶瓷層表面的粗糙度，並同時調整該陶瓷層表面的真圓度，使整個陶瓷層具有一致的厚度，以利後續的雷射雕刻作業。

配合參見圖5所示，上述以脈衝雷射在陶瓷層上形成灣流圖案之步驟104係利用一雷射雕刻機台50來進行，該雷射雕刻機台50包括一支撐座51與一雷射雕刻組件52，該滾輪10係架設於該支撐座51上，該支撐座51可帶動該滾輪10以該滾輪10的中心軸為轉動軸心進行轉動，該雷射雕刻組件52設於該支撐座51的一側，且該雷射雕刻組件52之一雷射頭可對應該滾輪10表面之陶瓷層，其中，該雷射雕刻組件52之雷射頭可發出波長約1060奈米(Nanometer)且功率約200瓦的脈衝雷射，進一步而言，該脈衝雷射可為脈衝光纖雷射(Pulse Fiber Laser)。

進一步參見圖6及圖7所示，當該脈衝雷射光束照射在該滾輪10之表面的陶瓷層上時，該陶瓷層上受該脈衝雷射光束照射的位置會因高溫熔融而形成凹陷部位，藉由控制該雷射雕刻組件52精密地移動該雷射頭，以及配合該支撐座51緩速地帶動該滾輪10轉動，可於該滾輪10表面的陶瓷層上雕刻形成複數灣流狀槽道11，每一灣流狀槽道11係呈連續S形環繞該滾輪10，兩相鄰的灣流狀槽道11之間則形成一灣流狀溝壁12，進一步參見圖8所示，每一灣流狀槽道11為斷面呈U形的空間。其中，藉由控制該脈衝雷射的波長及功率，可控制該灣流狀槽道12的深度及寬度。

配合參見圖9所示，在上述拋光處理陶瓷層表面之步驟105中，係利用一拋光處理機台60來研磨前述經脈衝雷射雕刻後凹凸不平的陶瓷層表面，將該陶瓷層研磨、拋光成可反光亮面，並同時再次調整該陶瓷層表面的真圓度。在本發明之較佳實施例的具體實施方式中，該拋光處理機台60係利用附著有鑽石顆粒之拋光帶61來拋光該陶瓷層，由於鑽石的硬度極高，因此可將該滾輪10表面的陶瓷層研磨至光滑狀態，例如讓該陶瓷層表面的粗糙度達0.2微米(Micrometer，μm)。

配合參見圖10所示，在上述清洗陶瓷層表面之步驟106中，係由於在進行前述以脈衝雷射在陶瓷層上形成灣流圖案之步驟104以及拋光處理陶瓷層表面之步驟105時會在該灣流狀槽道11內殘留陶瓷粉末，故需利用一二氧化碳清洗設備70來清除該陶瓷粉末，該二氧化碳清洗設備70具有二噴頭71，該二噴頭71係一上一下設置，進一步參見圖11所示，各噴頭71係朝該滾輪10斜向噴出高壓二氧化碳之氣體，該二噴頭71之噴氣方向在三維空間上形成既不平行也不相交的歪斜關係(Skew Lines)。

藉由如上所述利用脈衝雷射在陶瓷層上雕刻形成灣流狀槽道11與灣流狀溝壁12之設計，可避免造成該灣流槽道11在彎折處的深度較深、非彎折處深度較淺的問題，使該灣流狀槽道11之各部位的深度均勻，亦即使該灣流狀槽道11的底部平坦；再者，由於該灣流狀槽道11在以連續S形延伸的狀態下會比以直線延伸佔有更寬的寬度，故利用該二氧化碳清洗設備70之噴頭71呈上、下間隔設置且朝相異方向噴氣之設計，可徹底清潔該連續S形之灣流狀槽道11的各部位內的陶瓷粉末，以避免對後續加工造成不良影響。

以上所述僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。