TWI307313B - Transcript apparatus - Google Patents

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1307313 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種轉印設備，其中形成在模具的表面 上之細雕圖案係使用石版印刷技術轉印至形成產品的表 面’更特別地係可最小化模具及形成產品間的位置位移 (橫向位移）之轉印設備。 【先前技術】 此種的轉印設備需要以相互精確平行的方式保持正對 於模具及形成產品間之接觸表面的對準，以及於模具壓緊 及模具移除過程期間最小化模具及形成產品間之相互位置 位移。 揭示於日本專利申請案先行公開第2004-34300號之 轉印設備包含：包括下水平部位101A及垂直部位101B之 L形機架101;安裝在下水平部位i〇iA上之XY機台 102;安裝在XY機台1〇2上之支撐部位103;位在機架 101的垂直部位101B上可以垂直移動之移動機構104;及 利用移動機構104而支撐在垂直部位101B上之模具支撐 部位1 〇 5。 形成產品支撐部位1 03包含：支撐構件（形成產品支 撐構件）106及安裝在支撐構件1〇6上之磁體107。磁體 107允許形成產品108設置在其上。模具支撐部位105包 含由移動機構104可垂直移動的支撐構件109及利用彈性 構件110安裝在支撐構件109的表面上之磁鐵111。磁鐵 -5- (2) 1307313 iii容許模具ii2設置在其下表面。 以此種轉印設備，彈性構件1 1 0吸收來自模具1 1 2的 表面及形成產品1 08的表面間的平行對準之偏移，同時， 產生在磁鐵111及磁體107間之磁吸力可避免支撐的模具 112之支撐構件109及支撐的形成產品108之支撐構件 1 〇 6間之位置位移。在此，位置位移指的是由垂直或推壓 方向的方向（水平方向）的相對移動所造成之橫向位移。 ' 【發明內容】 然而，轉印設備已發佈以下的情形：當模具1 1 2係由 磁鐵111及磁體107間所產生的磁吸力而壓靠形成產品 1 0 8時，如果模具1 1 2受到過強的壓力，反應力致使機架 101的垂直部位101B的上部區些微向左扭曲，如圖1所 示。因此，反應力使模具112及形成產品108些微失準 (亦即，細微位置位移）。此種位置位移亦在機架1 0 1由 φ 於溫度改變而變形時發生。 本發明已針對以上爭議而完成，且提供一種轉印設 備，其可藉由壓力、溫度改變、及其它因素所造成而來最 小化位置位移（橫向位移）。 本發明的主態樣提供一種轉印設備，包含：一本體機 架；一底部機架，設置在該本體機架的一端上：一支撐機 架，相對於該底部機架而配置，且藉由屬個模具桿固定地 連接至該本體機架；一對導架，設在該本體機架的左及右 側面上，且形成該本體機架的一部份；一可移動體，配置 -6- (3) 1307313 在該等導架上，且沿著該等模具桿可自由地移動於該底部 機架及該支撐機架之間；導引機構，配置在該對導架上， 以沿著該等模具桿將該可移動體導引至對稱於該可移動體 中心之位置；及驅動機構，安裝在該支撐機架及該底部機 架的一者上，用於沿著該導引機構移動該可移動體，其中 該支撐機架及該底部機架的一者支承一轉印模具及—形成 產品的一者，圖案係自該轉印模具轉印至該形成產品，以 φ 及該可移動體於相對於由該支撐機架及該底部機架的該一 ' 者所支承之該轉印模具及該形成產品的該一者之位置，支 ' 承該轉印模具及該形成產品的另一者。 【實施方式】 如圖2及3所示，依據本發明之一個實施例的轉印設 備1包括：具有大致L形側面形狀之本體機架3; —體安 裝在機架支撐部位3A的下側上之方形下機架（底部機架 Φ 7)，下機架7藉由機架支撐部位3A所支撐；模具桿9, 自下機架7的四個角直立而平行至本體機架3的垂直部 位；方形上機架（支撐機架）5,位在模具桿9的上端上 用於支撐驅動機；及方形可移動體19，支撐在模具桿9上 以於上機架5及下機架7間的空間可移動於沿著模具桿9 的方向（垂直方向）。 本體機架3具有形成有一對導架3B、3B之上部區。 導架3B、3B向前突起（圖2的向右方向），使得它們的 端面達到上機架5及可移動體19的大致一半左右側面之 (4) 1307313 位置。再者，導架3B、3B具有設有垂直延伸的線 (導引機構）21之末端。上機架5及可移動體19 別支承在滑件23、23及滑件24、24上的左右側表 附圖詳細說明本發明的實施例模式。滑件23、23 2 4、2 4被接合至線性導件2 1、2 1，且係以在例如 下的高精確度而可移動導引於垂直方向。 槪括地說，本體機架3具有設有機架支撐部位 一端側（下側），下機架（底部機架）7係由機架 位3 A所支撐。藉此提供自側面看到的大致L形架 體機架3的另一端側（在上側面上）具有設有導身 3B之左右側面（圖4中的垂直方向）。導架3B、2 地具有向前突起之線性導件21、21，藉此提供上端 有凹部之結構。 並且，如圖4所示，上機架5及可移動體19 在本體機架3的左及右導架3B、3B之間。滑件23 滑件24、24間之嚙合部，分別地設在上機架5及 體1 9上，且線性導件2 1、2 1係位在對稱於中心線 位置，該等位置橫跨延伸於可移動體19的來回方向 的橫向）的中心線L1與延伸於水平方向的中心線 4中的垂直方向）間之交叉點C。 而且，雖然圖2的線性導件21、21係分別地 在滑件2 3、2 3及滑件2 4、2 4，替代地可以是可能 滑件2 3、2 3及滑件2 4、2 4分開設置之線性導件。 當考慮到在手動平行校準上之機械加工及機械加工 性導件 具有分 面。考 及滑件 零間隙 3A之 支撐部 構。本 i 3B ' i B分別 側形成 係配置 、23及 可移動 :L1的 丨（圖4 L2 (圖 共同設 ，使得 然而， 精確度 -8- (5) 1307313 的容易性時，線性導件2 1、2 1較佳地可共同設在滑件 23、23 及滑件 24 ' 24。 爲了避免由於溫度變化之上機架5及可移動體1 9間 之位置位移（橫向位移），線性導件21、21、滑件2 3、 23、及滑件24、24較佳地可位在對稱於中心線L1之位 置，該等位置橫跨延伸於上機架5及可移動體19的來回 方向的中心線L 1及沿著水平方向延伸的中心線L2間之交 叉點C。 下機架7具有設有支承垂直向上延伸的固定床1〇上 的中心區之上表面。如圖3所示，固定床10支承包括X 及Y機台的可移動機台11，可移動機台11可被移動於X 及Y方向（橫及垂直方向），且可在精細調整之後定位。 可移動機台11支承支撐頭15，形成產品被支撐在支撐頭 1 5上。可移動機台1 1係藉由線性導件及滑件所導引，且 由伺服馬達所驅動，而因爲眾所周知的結構，詳細說明被 省略。 形成產品1 3包含薄膜，以使以紫外線硬化樹脂製成 之形成層被塗佈在以諸如矽酮、玻璃或陶瓷的適當材料製 成之基板的上表面上。形成層具有數十奈米至數微米的範 圍之厚度。如果此種形成層使用熱塑性樹脂製成之抗餘 劑，支撐頭15可結合諸如加熱器的加熱機構（未顯示） 來熱軟化形成層以提供形成的容易性。 如圖3所示，可移動體1 9具有利用測力儀46支承旋 轉台47之下中心區（相對於下機架7的表面的中心）。 -9 - (6) 1307313 旋轉台4 7可繞著可移動體1 9的下中心區的中心而旋轉， 且堅固地固定在一指定角度位置。模具支撐板43利用平 衡機構4 5而安裝在旋轉台4 7上，且可拆卸地支承模具 41 〇 平衡機構45採用集中在模具41的模具表面（圖3的 下表面）的中心區之球形表面供作爲可用來使模具4 1繞 著模具表面的中心可自由傾斜的導引表面，且，導引表面 φ 被空氣式黏附以使模具41的姿勢固定於不動狀態。 模具4 1具有藉由石版印刷技術所形成的細雕圖案在 ' 其上之模具表面。於本實施例中，模具41係以容易發射 紫外線的透明石英玻璃製成。 模具支撐板43、平衡機構45、旋轉台47及測力儀46 皆具有通孔43A延伸穿過其中之中心區。可移動體19具 有通孔（光導路徑）42C，通孔42C自通孔43A經由光纖 42A及反射鏡42B導引自紫外線光源42射出之紫外線至 φ 模具4 1的背景。 作爲支撐板之上機架5支承作爲移動可移動體19之 驅動機構的實例之伺服馬達3 3。伺服馬達3 3具有連接至 中空軸31之輸出軸35。中空軸31係經由僅用於可旋轉移 動之軸承29而安裝在上機架5上。中空軸31具有堅固地 安裝形成滾珠螺栓機構25的滾珠螺栓螺帽26至其上之下 端。滾珠螺栓螺帽26接合滾珠螺栓軸27，滾珠螺栓軸27 係於用於以一指定速度及扭矩上下移動可移動體19。 如圖3所示’數個作爲平衡實施機構的實例之平衡汽 -10- (7) 1307313 缸5 0係在對稱於可移動體1 9的中心之位置而安裝在上機 架5上。此數個平衡汽缸50具有分別地連接至可移動體 19之活塞桿52以抵消由於重力向下作用之可移動體19的 負載。 環狀上蓋54係安裝在可移動體19的下表面上，環狀 上蓋54環繞模具支撐板43。具體地，環狀下蓋56係安裝 在下機架7上以環繞可移動機台11。環狀下蓋56具有接 φ 合具有移動能力的固定床1〇的周圍之下端及形成來致使 與上蓋54的下端相鄰接合之上端。下蓋56係藉由數個作 ‘ 爲垂直運動致動器的實例之汽缸58所上下移動。汽缸58 係安裝至下機架7。上蓋54及下蓋56界定繞著模具支撐 板43及可移動機台11之可開啓及可關的形成室60。 接著，說明轉印設備的操作。 作爲垂直運動致動器之汽缸58被致動以向下移動下 蓋56，藉此開啓形成室60。模具41係安裝至模具支撐板 % 43上，且，旋轉台47繞著模具41的中心於水平方向而精 細地調整（模具41的安裝旋轉角度（模具方位））。再 者，模具4 1之安裝角度調整可利用標記藉由眾所周知的 定位機構與設在支撐頭1 5上之每一形成產品1 3自動地實 施。 在以此方式設定模具41之後，其上表面以紫外線硬 化樹脂製成之形成層塗佈之形成產品1 3被設在支撐頭 15 ° 接著，汽缸58被啓動以升起下蓋56，藉此關閉形成 -11 - (8) 1307313 室6 0。則以設在一相對小値的扭矩致動伺服馬達3 3以向 下移動可移動體1 9。致使模具4丨更接近形成產品1 3，以 使模具4 1被相對小壓緊力所壓緊形成產品1 3的上表面。 當發生時’以兩側配置於本體機架3的上部區之線性 導件2 1、2 1及固定與線性導件21、2 1接合之滑件24、24 致能可移動體1 9以可移動體1 9的最小位置位移（橫向位 移）而向下移動於交叉可移動體19的移動方向之方向。 φ 因此’模具41可被致使與形成產品1 3壓合於朝向指定位 ' 置的方向。此時，平衡汽缸50抵消由於重力向下作用之 •可移動體1 9的負載，且因此，伺服馬達3 3致能可移動體 19以精確控制的速度及扭矩向下移動。 當模具41壓靠形成產品1 3時，即使其鄰接表面（接 觸表面）脫離平行校準，模具41係與平衡機構45可傾斜 地支撐。因此，模具41的整個表面可以均勻表面壓緊力 壓靠形成產品13的上表面。則，因爲平衡機構45允許模 φ 具41沿著集中在模具41的模具表面（圖3的下表面）的 中心區之球形表面繞著模具表面的中心區的中心而傾斜， 未發生模具4 1於橫向（水平方向）的位置位移。 壓緊力被測力儀46檢測到，且，所檢測信號被反饋 到伺服馬達3 3以保持壓緊力在一指定値。甚至在此時， 因爲平衡汽缸50可抵消可移動體19的負載，伺服馬達33 被致能精確地實施扭矩控制。 當以此方式完成使用相對小壓緊力之壓緊步驟時，平 衡機構4 5的空氣軸承被降低成負壓以堅固地固定模具41 -12- (9) 1307313 的姿勢於未移動狀態，且接著，伺服馬達33增加扭矩。 此種扭矩的增加造成模具41堅固地壓靠塗佈在形成產品 1 3的上表面上之以紫外線硬化樹脂製成之形成層。因此， 形成在模具41的表面上之細雕圖案被轉印至形成產品13 的形成層上。 然後，模具41的堅固地壓緊力使模具桿9些微延伸 以及上機架5向上移位。然而，因爲線性導件21、21及 滑件23、23吸收上機架5的此種移位，本體機架3的上 部向左扭曲，如圖2所示。藉由模具41的壓緊力，最小 化模具41的位置位移（橫向位移）於垂直至模具41的移 動方向之方向。 再者，即使數個模具桿9相互不同地拉伸，由線性導 件21、21及滑件23、23所支撐之上機架5的結構致能最 小化的上機架5的位置位移（橫向位移）。因此，模具4 1 的位置位移（橫向位移）可被降至最小程度。 然而，因爲如果模具41的壓緊力相對地小而存在有 非常小的差別於模具桿9的延伸，用於導引上機架5之導 引機構，包括線性導件2 1、2 1及滑件2 3、2 3可被省略。 在完成轉印步驟之後，紫外線自紫外線光源42經由 光導路徑射出至模具41的背側，在一指定時間間隔，紫 外線光源4 2係由光纖4 2 A及反射鏡4 2 B所構成。因爲模 具41係以透明石英玻璃製成，照射在模具4 1的背側之紫 外線通過模具4 1，則照射在形成層，形成層係以紫外線硬 化樹脂製成且塗佈在形成產品1 3的上表面上。因此，形 -13- (10) 1307313 成層被硬化。 在形成層以此方式硬化之後，在保持模具41於固定 姿勢的同時，伺服馬達33被驅動來升起可移動體19以自 形成產品13移開模具41。接著，汽缸58被致動以向下移 動下蓋56用於開啓形成室60，且，在取出形成產品13之 後，轉印操作被完成。 本發明未受限於本實施例，且，各種替代例可被適當 φ 地實施於其它實施例。例如，雖然於本實施例中，位在上 機架5上之可移動體19係以可垂直移動性設置在安裝在 ' 下機架7上之固定床10，可移動體19的可垂直移動性係 與固定床10的可垂直移動性相關（亦即，模具41的可垂 直移動性係與形成產品1 3的可垂直移動性相關），且因 此，可容許替代結構，以使固定床1 〇成爲可垂直移動性 以及可移動體19係不動的。再者，雖然於本實施例中， 模具41係安裝在可移動體19上且形成產品13係安裝在 φ 下機架7上，模具41及形成產品13可以對置方式安裝。 因此’圖2及3所示的結構可以顛倒架構而配置，或可以 平放架構配置。亦即，雖然本實施例已參考一垂直型結構 予以示範地說明，本發明亦可被實施於具有以顛倒架構或 於橫向架構配置的零組件之垂直結構。更者，可採用各種 結構，其中伺服馬達3 3安裝在下機架7上，以及，模具 4 1及形成產品1 3係配置在上機架5及可移動體1 9之間。 再者，至於形成層，諸如紫外線硬化樹脂、熱塑性樹 脂或任何其它材料之材料的任一者可被利用，且，相關的 -14- (11) 1307313 軟化及/或硬化機構可取決於形成層的材料上而選擇性地 使用。再者’平衡機構45可以位於更接近至形成產品】3 之區。並且’當將模具41設置於下機架7，平衡機構45 可被安裝在下機架7上。且’依情況而定，平衡機構45 可被省略。 以此方式’依據本發明，因爲模具桿接收作用在形成 產品上之模具的壓緊力而不會影響到本體機架，本體機架 φ 不會變形。且’因爲導引機構於對稱於其中心的位置支撐 可移動體19，即使本體機架由於溫度改變而變形，可移動 ' 體的位置位移（橫向位移）可被降低至最小程度。此導致 能夠最小化由壓緊力及溫度變化所造成之模具及形成產品 間之位置位移（橫向位移）。 ’ 2005年4月19日申請之日本專利申請案第P2005-1 2 1 345號的整個內容在本文中倂入作爲參考。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示習知技術的轉印設備的結構之示意圖。 圖2係顯示依據本發明之轉印設備的一個實施例之左 側圖。 圖3係沿著圖2的線111 -111所取之橫向剖面圖。 圖4係圖2所示之轉印設備的平面圖。 【主要元件符號說明】 L1 :中心線 -15- (12) (12)1307313 L2 :中心線 C :交叉點 1 :轉印設備 3 :本體機架 3 A :機架支撐部位 3B :導架 5:方形上機架（支撐機架） 7 :方形下機架（底部機架） 9 :模具桿 10 :固定床 1 1 :可移動機台 1 3 :形成產品 1 5 :支撐頭 1 9 :方形可移動體 21 :線性導件（導引機構） 23 :滑件 24 :滑件 25 :滾珠螺栓機構 26 :滾珠螺栓螺帽 27 :滾珠螺栓軸 29 :軸承 3 1 :中空軸 3 3 :伺服馬達 35 :輸出軸 -16 (13) (13)1307313 4 1 :模具 42C :通孔（光導路徑） 4 2 B :反射鏡 42A :光纖 4 2 :紫外線光源 43 :模具支撐板 4 3 A :通孔 45 :平衡機構 46 :測力儀 4 7 :旋轉台 5 0 :平衡汽缸 52 :活塞桿 54 :環狀上蓋 5 6 :環狀下蓋 5 8 :汽缸 6 0 :形成室 1 0 1 : L形機架 1 0 1 A :下水平部位 1 0 1 B :垂直部位 1 0 2 : X Y機台 103 :支撐部位 104 :移動機構 105 :模具支撐部位 106 :支撐構件 -17 (14) (14)1307313 1 〇 7 :磁體 1 0 8 :形成產品 109 :支撐構件 1 1 〇 :彈性構件 1 1 1 :磁鐵 1 1 2 :模具

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Claims (1)

1. (1) 1307313 十、申請專利範圍 1. 一種轉印設備，包含： 一本體機架； 一底部機架，設置在該本體機架的一端上； 一支撐機架’相對於該底部機架而配置，且藉由數個 模具桿固定地連接至該本體機架； 一對導架，設在該本體機架的左及右側面上，且形成 Φ 該本體機架的一部份； 一可移動體，配置在該等導架上，且沿著該等模具桿 可自由地移動於該底部機架及該支撐機架之間： 導引機構，配置在該對導架上，以沿著該等模具桿將 該可移動體導引至對稱於該可移動體中心之位置：及 驅動機構，安裝在該支撐機架及該底部機架的一者 上，用於沿著該導引機構移動該可移動體， 其中該支撐機架及該底部機架的一者支承一轉印模具 Φ 及一形成產品的一者，圖案係自該轉印模具轉印至該形成 產品，以及該可移動體於相對於由該支撐機架及該底部機 架的該一者所支承之該轉印模具及該形成產品的該一者之 位置，支承該轉印模具及該形成產品的另一者。 2. 如申請專利範圍第1項之轉印設備，其中該支撐機 架可移動至該本體機架’且’該導架包括沿著該等模具桿 將該可移動體導引至對稱於該支撐機架中心的位置之導引 機構。 3_如申請專利範圍第1項之轉印設備’其中該驅動機 -19- (2) 1307313 構包括配置在該支撐機架及該可移動體間之滾珠螺栓機 構、及用於驅動該滾珠螺栓機構之伺服馬達。 4.如申請專利範圍第1項之轉印設備，另包含平衡機 構，用於抵消可移動於垂直方向之該可移動體的重量。

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