TWI583567B - 熱轉印方法 - Google Patents

Description

熱轉印方法

本發明是有關於一種熱轉印方法。

目前眾多電子裝置，例如筆記型電腦、行動電話或數位相機等，常利用金屬材料作為外觀構件的材質。為了增添電子裝置整體美感的設計，以吸引消費者的注意，常需在外觀構件上形成各式圖案。

現有對於在金屬材料表面形成圖案的方式多是以溶劑對金屬材料進行蝕刻或是以噴漆、轉印的方式製作。然前者的表面處理技術複雜且困難度高，且其製程屬高污染性，而後者則受限於金屬材料的化學性質，以致無法做出較佳的外觀。以鎂合金的射出成型外殼為例，其因化學活性高且在表面加工過程中尚須進行研磨或修補，因而便無法在其表面做出具有金屬感的原色外觀。

再者，上述這些外觀構件並非具有完全平整的表面，亦即其仍須隨著使用需求或視覺效果等而存在各種不同高低起伏的表面輪廓，而此舉也造成在其上形成各式圖案的困難度。

本發明提供一種熱轉印方法，其依據工件的表面輪廓而提供對應的熱轉印製程工序。

本發明的熱轉印方法，用以將膜件的圖案轉印至工件上。工件具有多個區塊。熱轉印方法包括，將膜件與工件置入於模腔內；加熱並提供負壓於模腔，以使膜件延伸並依序接觸工件的多個區塊。當膜件接觸其中一區塊時，加熱模腔至第一溫度，以使膜件黏著於與其接觸的區塊；冷卻模腔至第一溫度以下，以使膜件繼續接觸另一區塊。當膜件黏著於工件的所有區塊後，加熱模腔至第二溫度，以將膜件的圖案轉印至工件上。

本發明的熱轉印方法，用以將膜件的圖案轉印至工件上。工件具有多個區塊。熱轉印方法包括，將膜件與工件置入於模腔內；加熱並提供負壓於模腔，以使膜件延伸並依序接觸工件的多個區塊。當膜件接觸其中一區塊時，加熱模腔至第一溫度，以使膜件黏著於與其接觸的區塊；繼續加熱模腔從第一溫度上升至第二溫度，以將膜件的圖案轉印至與其接觸的區塊；將模腔從第二溫度冷卻至第一溫度以下，以使膜件繼續接觸另一區塊；重複上述加熱模腔與冷卻模腔，直至將膜件的圖案轉印至工件的所有區塊。

在本發明的一實施例中，上述的工件的表面依據其在模腔內的相對高度而區分為多個區塊。同一區塊的表面在模腔內具有相同的相對高度。

在本發明的一實施例中，上述的工件的表面依據其相對於膜件的距離而區分為多個區塊。同一區塊的表面相對於膜件具有相同的距離。

在本發明的一實施例中，上述的第一溫度為80℃至100℃。

在本發明的一實施例中，上述的第二溫度為100℃至140℃。

在本發明的一實施例中，上述的轉印方法還包括，當膜件尚未接觸區塊前，提供第一負壓與第三溫度於模腔，以使膜件延伸。

在本發明的一實施例中，上述的第三溫度為60℃至80℃。

在本發明的一實施例中，上述的轉印方法還包括，當膜件黏著於工件的所有區塊後，提供第二負壓於模腔，以將膜件的圖案轉印至工件上，並斷除膜件未與工件黏著的部分。

在本發明的一實施例中，上述的膜件包括熱熔膠。

在本發明的一實施例中，上述的轉印方法還包括，當模腔被加熱至第二溫度時，提供第二負壓於模腔，以將膜件的圖案轉印至該區塊。

在本發明的一實施例中，當上述膜件的圖案已轉印至工件的所有區塊時，第二負壓同時斷除膜件未與工件黏著的部分。

在本發明的一實施例中，上述的膜件將模腔分隔為第一空間與第二空間，工件位於第一空間，負壓提供於第一空間，而 熱轉印方法還包括：提供正壓於第二空間，以輔助膜件延伸並依序接觸區塊。

基於上述，在所述熱轉印方法的實施例中，依據工件上的表面輪廓特徵，並視膜件是否接觸區塊的狀態，而對應地提供相關溫度於模腔，進而得以控制膜件是否延伸或是否與工件黏著的狀態。如此一來，在熱轉印的過程中，便能讓膜件能順利地黏著、固定在工件的每個區塊，而不會因表面輪廓的差異而產生錯位等失誤的情形，進而提高熱轉印製程的效率。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100‧‧‧膜件

200‧‧‧工件

300‧‧‧模腔

310‧‧‧底部

400‧‧‧治具

B1、B2、B3、B4‧‧‧區塊

S1‧‧‧表面

S110~S170、S240、S250、S120A、S160A‧‧‧步驟

T0、T11、T12、T13、T14、T21、T22、T23、T24‧‧‧時間單位

TP1‧‧‧第一溫度

TP2‧‧‧第二溫度

TP3‧‧‧第三溫度

V1‧‧‧第一負壓

V2‧‧‧第二負壓

SP1‧‧‧第一空間

SP2‧‧‧第二空間

圖1是依照本發明一實施例的一種熱轉印方法的流程圖。

圖2至圖7繪示圖1流程中相關構件的示意圖。

圖8繪示模腔的溫度-時間關係圖。

圖9繪示本發明另一實施例的一種熱轉印方法的流程圖。

圖10繪示圖9所示流程中模腔的溫度-時間關係圖。

圖11繪示本發明又一實施例的一種熱轉印方法的流程圖。

圖1是依照本發明一實施例的一種熱轉印方法的流程 圖。圖2至圖7繪示圖1流程中相關構件的示意圖，以對應於所述流程中的狀態。請先參考圖1與圖2，首先，在本實施例的步驟S110，將膜件100與工件200置入於模腔300內，工件200承載於治具400上，且使膜件100位於工件200之表面S1的上方。

如圖2所繪示，工件200的表面S1劃分為多個不同的區塊B1、B2、B3與B4，在此，依據工件200之表面S1相對於模腔300的底部310的相對高度而加以分類，亦即將具有同樣相對高度或其變化趨勢相同的表面劃分為同一區塊。在所繪示的實施例中，區塊B1於模腔300內的相對高度低於區塊B2於模腔300內的相對高度，且區塊B2於模腔300內的相對高度低於區塊B3於模腔300內的相對高度，而區塊B4鄰接於區塊B1的相對兩側且具有相同的變化梯度。

在此並未限制區分所述區塊的方式，於另一未繪示的實施例中，亦可藉由膜件100相對於表面S1的距離或其變化趨勢而區分出不同的區塊，而這些屬於相同的區塊，其相對於膜件300是具有相同的距離(或相同的變化趨勢)。舉例來說，同樣以圖2為例，所述區塊B3相對於膜件100的距離小於區塊B2相對於膜件100的距離，而區塊B2相對於膜件100的距離小於區塊B1相對於膜件100的距離，而區塊B4相對於膜件100具有相同的變化梯度。如此，同樣能達到將工件200的表面S1予以分類的效果。

在圖2實施例的區塊B1、B2與B3，其在模腔300內相對高度較高者即謂其相對於膜件100的距離較近。反之，在模腔 300內相對高度較低者則謂其相對於膜件100的距離較遠。但此僅為同時符合上述兩種條件的其中一實施例而已。於另一未繪示的實施例中，當膜件100並非平行地相對於底部310而接近工件200的表面S1時(即膜件100相對於工件200的表面S1呈傾斜時)，則上述兩種條件(在模腔內的相對高度，及相對於膜件的距離)便無法同時符合而需個別視之。

另需一提的是，將表面S1所區分出的不同區塊B1、B2、B3與B4，所述區塊的數量是依據上述分類的條件而異，以下僅以所述四個區塊B1、B2、B3與B4作為範例說明，而非用以限制本發明。

承上述步驟S110而於步驟S120中，加熱並提供第一負壓V1於模腔300，以讓膜件100得以延伸並能依序接觸上述表面S1的這些區塊B1、B2、B3與B4。需說明的是，在此並未限制加熱、冷卻或提供負壓於模腔300的手段，在圖示實施例中，可從已知現有技術中的加熱單元(未繪示)或真空單元(未繪示)而達到所需溫度與負壓的效果。同樣地，當面臨到需對模腔300進行冷卻時，亦可以結構本身的輻射、傳導或對流方式進行間接冷卻，例如對模腔300停止加熱來讓模腔300自然降溫，或以現有技術所知的冷卻系統對模腔300進行直接冷卻。

接著，如圖3與圖4所示，本實施例的膜件100具有延展性，一旦受到溫度或壓力變化時便能如圖所示般的逐漸產生變形。據此，本實施例的膜件100於其相對兩側固定於模腔300結 構的情形下，自然會因重力影響而從中央處開始變形。隨著第一負壓V1的持續提供，膜件100的中央便會先接觸至表面S1的區塊B1。

另需一提的是，本實施例的膜件100於其組成中包含熱熔膠，是以熱相變材料所構成，而隨著溫度改變其狀態。在本實施例中，當膜件100處於第三溫度TP3時，膜件100及其熱熔膠會從初始的固態開始變形，以利於進行延展或拉伸。當膜件100處於於第一溫度TP1時，其熱熔膠便會與所接觸的物件之間產生黏著性，以讓膜件100得以黏著於該物件上，而當膜件100一旦降溫至第一溫度TP1以下(較佳的是上述的第三溫度TP3)，則膜件100及其熱熔膠便再度恢復原狀，而不會與所接觸物件產生黏性。也就是說，此時狀態的膜件100及其熱熔膠仍保持其可延展的特性，即使與物件接觸仍能保持浮動狀態而相對於物件移動。此外，當膜件100處於第二溫度TP2時(第二溫度TP2高於第一溫度TP1)，便使膜件100及其熱熔膠達到能進行圖案轉印的溫度，以利於將其上的圖案轉印至與膜件100接觸的物件上。

基於上述，步驟S120中除了提供第一負壓V1之外，便是將模腔300的溫度提高至第三溫度TP3，以讓膜件100及其熱熔膠開始產生延展性，而得以如圖3至圖7所示方式延伸並接觸於工件200。

接著，於步驟S130中，當膜件100接觸其中一區塊時，加熱模腔300至第一溫度TP1，以使膜件100黏著並固定於與其 接觸的該區塊。舉例來說，如圖4所示，當膜件100已接觸於區塊B1時，此時便進一步地加熱模腔300至第一溫度TP1，以藉此活化膜件100的熱熔膠，而使膜件100與區塊B1得以相互黏著在一起而達到固定的效果。在本實施例中，第一溫度TP1為80℃至100℃，第三溫度為60℃至80℃，但並不以此為限，其端賴所用之膜件100及其熱熔膠種類而定。

接著於步驟S140中，對目前流程進行條件判斷，即判斷現狀下的膜件100是否已黏著並固定於工件200的所有區塊？若否，則接續進行步驟S150，即冷卻模腔300至第一溫度TP1以下(其中較佳的是降至第三溫度TP3)，以使膜件100能繼續延伸並接觸其他區塊。如本實施例圖4至圖7所繪示，當區塊B1已與膜件100固定後，將模腔300冷卻至第一溫度TP1以下，膜件100及其熱熔膠因而得以恢復其延展性，故而能使其繼續延伸並接觸於區塊B3、B2與B4。據此，便能重複上述步驟S130與S140，而達到讓膜件100依序與區塊B3、B2與B4黏著並固定在一起的效果。

當膜件100經由上述步驟而完全黏著固定於工件200表面S1的所有區塊B1至B4後，即於步驟S160中，加熱模腔300至第二溫度TP2，且所述第二溫度TP2為100℃至140℃，同時對其提供第二負壓V2(第二負壓V2大於第一負壓V1)，以將膜件100的圖案轉印至工件200的所有區塊B1至B4。另一方面，所述第二負壓V2尚能對膜件100未與工件200黏著的部分進一步地予 以斷除，以此作為圖案轉印後的收邊動作而使工件200上圖案的邊緣得以平順美觀。最終，再於步驟S170中將模腔300予以冷卻後便能將工件200與膜件100從模腔300中取出，而後將膜件100從工件200上移除便完成所述熱轉印的製作過程。

圖8繪示模腔的溫度-時間關係圖，以描述上述圖1及圖2至圖7的過程。請參考圖1與圖8，當膜件100與工件200置入於模腔300內後，藉由對模腔300的溫度控制而使膜件100逐漸接觸於工件200的表面S1並依據膜件100與工件200各個區塊(如B1至B4)之間的對應關係而提供適當的溫度。

進一步地說，當膜件100與工件200置入模腔300後，首先於時間單位T0加熱模腔300而使其達到第三溫度TP3，以讓膜件100開始變形與延伸。接著，隨著第一負壓V1的提供而當膜件100接觸於區塊B1後，則於時間單位T11對模腔300進行加熱，以使模腔300達到第一溫度TP1，並使膜件黏著並固定於區塊B1。再接著，於時間單位T12冷卻模腔300，使其從第一溫度TP1降至第三溫度TP3而讓膜件100恢復其延伸特性，如此便能繼續讓膜件100延伸並接觸於工件200的其他區塊。是故，不斷地重複上述動作，而使模腔300在重複的時間單位T11與T12進行升溫與降溫，直至膜件100完全黏著並固定於工件200的所有區塊上。最後，於時間單位T13將模腔300進一步地加熱至第二溫度TP2，而讓膜件100的圖案得以轉印至工件200，而再於時間單位T14冷卻模腔300並取出膜件100與工件200，即完成熱轉印的流程。

圖9繪示本發明另一實施例的一種熱轉印方法的流程圖。圖10繪示圖9所示流程中模腔的溫度-時間關係圖。請同時參考圖9與圖10，並對應地參考前述圖2至圖7以瞭解相關構件的相互關係與狀態。

在本實施例中，熱轉印方法於其步驟S110至步驟S130均與上述實施例相同，即均需先完成膜件100與工件特定區塊的黏著與固定。而不同的是，本實施例於完成其中一區塊的黏著與固定步驟後，即於步驟S240所述，提供第二負壓V2於模腔300，並加熱模腔300至第二溫度TP2，以將膜件100的圖案轉印至與膜件100接觸的該區塊上。

舉例來說，請對照參考圖4，所示為膜件100接觸於區塊B1，當藉由步驟S130將膜件100與區塊B1黏著並固定後，即進行步驟S240，而將膜件100的圖案轉印至區塊B1上，而後再於步驟S150冷卻模腔300至第一溫度TP1以下，以讓膜件100能再次延伸而接觸至另一區塊。

如圖10所示，所示時間單位T21與前述圖8所示時間單位T11所進行的步驟相同，即均是將模腔300升溫至第一溫度TP1，以使膜件100能與工件200的其中一區塊固定，而不同處即在本實施例於接續的時間單位T22中是將模腔300加熱至第二溫度TP2，以讓圖案能被轉印至與膜件100接觸的該區塊上。接著，藉由步驟S250判斷膜件100的圖案是否均已轉印至工件200的所有區塊？若否，則於步驟S150於時間單位T23將模腔300降溫至 第一溫度TP1以下(與上述實施例相同，其較佳是降至第三溫度TP3)，以便重複進行步驟S130、S240。相反地，則接續進行步驟S170而於時間單位T24進行冷卻模腔300的動作，而後完成熱轉印流程。

另一方面，圖11繪示本發明又一實施例的一種熱轉印方法的流程圖。請參考圖11並對照前述圖2至圖7的結構示意圖，在本實施例中，膜件100將模腔300分隔為第一空間SP1與第二空間SP2，其中工件200位於第一空間SP1。與前述實施例不同的是，本實施例於步驟S120中，是提供第一負壓於第一空間SP1，而後再於步驟S120A中，提供第一正壓於第二空間SP2。如此一來，第一正壓便能與第一負壓相互搭配，而作為讓膜件100延伸並接觸於工件200表面S1的輔助手段。同時，此舉對於提供第一負壓的相關空壓系統提供節能的效果，亦即在第一正壓存於第二空間SP2的前提下，本實施例的第一負壓能較前述實施例的第一負壓為小。

同樣的方法亦提供於本實施例的步驟S160A，即在圖案轉印的過程中，除了步驟S160提供第二負壓於第一空間SP1外，尚在步驟S160A提供第二正壓於第二空間SP2，而達到輔助圖案轉印至工件200的表面S1的效果。

另需一提的是，本實施例的流程中雖將步驟S120A置於步驟S120之後，將步驟S160A置於步驟S160之後，但本發明並不因此限制提供正壓的時機，亦即在本發明中，由於提供正壓於 第二空間的舉措是與提供負壓於第一空間相輔相成，因此於另一未繪示的實施例中，所述步驟S120與S120A可同時進行，而所述步驟S160與S160A亦可同時進行。此外，上述第一正壓、第二正壓的數值是隨著第一負壓、第二負壓的數值而予以對應調整的，亦即在能輔助膜件接觸工件及將圖案轉印至工件的目標下，所述正壓與負壓能隨著需求而適當調整以達到所需的效果，並不因此而受限。

類似地，本案於圖9所述實施例亦可參考圖11所述實施例而提供正壓於第二空間，以搭配提供於第一空間的負壓而達到讓膜件延伸與轉印圖案的效果，在此便不再贅述。

綜上所述，在本發明的上述實施例中，熱轉印方法隨著膜件與工件表面不同區塊的相互關係，而控制模腔於不同的溫度，進而讓膜件能逐一接觸並固定對應的區塊，而後在適當的溫度下使膜件的圖案能轉印至工件的各個區塊。此舉藉由對於模腔的溫度控制，而讓膜件及其熱熔膠隨溫度改變的特性能被完整地考慮在本案的流程中，並據以使熱轉印過程的各個工序均能予以最佳化，以有效避免僅以單一溫度控制模腔而造成膜件無法對位於工件，或膜件因溫度未能受控而無法順利地與工件固定等情形。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

S110~S170‧‧‧步驟

Claims (21)

1. 一種熱轉印方法，用以將一膜件的圖案轉印至一工件上，該工件具有多個區塊，所述多個區塊包括一第一區塊與一第二區塊，該熱轉印方法包括：將該膜件與該工件置入於一模腔內，加熱並提供負壓於該模腔，以使該膜件延伸並依序接觸該第一區塊及該第二區塊；當該膜件接觸該第一區塊時，加熱該模腔至一第一溫度，以使該膜件黏著於與其接觸的該第一區塊；冷卻該模腔至該第一溫度以下，以使該膜件繼續接觸該第二區塊；再次加熱該模腔至該第一溫度，以使該膜件黏著於該第二區塊；以及當該膜件黏著於該工件的所有區塊後，加熱該模腔至一第二溫度，以將該膜件的圖案轉印至該工件上，其中，該第一區塊相對於該模腔的底部的相對高度低於該第二區塊相對於該模腔的底部的相對高度。
2. 如申請專利範圍第1項所述的熱轉印方法，其中該工件的表面依據其在該模腔內的相對高度而區分為所述多個區塊，同一區塊的表面在該模腔內具有相同的相對高度。
3. 如申請專利範圍第1項所述的熱轉印方法，其中該工件的表面依據其相對於該膜件的距離而區分為所述多個區塊，同一區 塊的表面相對於該膜件具有相同的距離。
4. 如申請專利範圍第1項所述的熱轉印方法，其中該第一溫度為80℃至100℃。
5. 如申請專利範圍第1項所述的熱轉印方法，其中該第二溫度為100℃至140℃。
6. 如申請專利範圍第1項所述的熱轉印方法，還包括：當該膜件尚未接觸該些區塊前，提供一第一負壓與一第三溫度於該模腔，以使該膜件延伸。
7. 如申請專利範圍第6項所述的熱轉印方法，其中該第三溫度為60℃至80℃。
8. 如申請專利範圍第1項所述的熱轉印方法，還包括：當該膜件黏著於該工件的所有區塊後，提供一第二負壓於該模腔，以將該膜件的圖案轉印至該工件上，並斷除該膜件未與該工件黏著的部分。
9. 如申請專利範圍第1項所述的熱轉印方法，其中該膜件包括熱熔膠。
10. 如申請專利範圍第1項所述的熱轉印方法，其中該膜件將該模腔分隔為一第一空間與一第二空間，該工件位於該第一空間，所述負壓提供於該第一空間，而熱轉印方法還包括：提供正壓於該第二空間，以輔助該膜件延伸並依序接觸該些區塊。
11. 一種熱轉印方法，用以將一膜件的圖案轉印至一工件 上，該工件具有多個區塊，所述多個區塊包括一第一區塊與一第二區塊，該熱轉印方法包括：將該膜件與該工件置入於一模腔內；加熱並提供負壓於該模腔，以使該膜件延伸並依序接觸該第一區塊及該第二區塊；當該膜件接觸該第一區塊時，加熱該模腔至一第一溫度，以使該膜件黏著於與其接觸的該第一區塊；繼續加熱該模腔從該第一溫度上升至一第二溫度，以將該膜件的圖案轉印至與其接觸的該第一區塊；將該模腔從該第二溫度冷卻至該第一溫度以下，以使該膜件繼續接觸該第二區塊；以及重複上述加熱模腔與冷卻模腔，直至將該膜件的圖案轉印至該工件的所有區塊；其中，該第一區塊相對於該模腔的底部的相對高度低於該第二區塊相對於該模腔的底部的相對高度。
12. 如申請專利範圍第11項所述的熱轉印方法，其中該工件的表面依據其在該模腔內的相對高度而區分為所述多個區塊，同一區塊的表面在該模腔內具有相同的相對高度。
13. 如申請專利範圍第11項所述的熱轉印方法，其中該工件的表面依據其相對於膜件的距離而區分為所述多個區塊，同一區塊的表面相對於該膜件具有相同的距離。
14. 如申請專利範圍第11項所述的熱轉印方法，其中該第一 溫度為80℃至100℃。
15. 如申請專利範圍第11項所述的熱轉印方法，其中該第二溫度為100℃至140℃。
16. 如申請專利範圍第11項所述的熱轉印方法，還包括：當該膜件尚未接觸該些區塊前，提供一第一負壓與一第三溫度於該模腔，以使該膜件延伸。
17. 如申請專利範圍第16項所述的熱轉印方法，其中該第三溫度為60℃至80℃。
18. 如申請專利範圍第11項所述的熱轉印方法，還包括：當該模腔被加熱至該第二溫度時，提供一第二負壓於該模腔，以將該膜件的圖案轉印至該第二區塊。
19. 如申請專利範圍第18項所述的熱轉印方法，當該膜件的圖案已轉印至該工件的所有區塊時，該第二負壓同時斷除該膜件未與該工件黏著的部分。
20. 如申請專利範圍第11項所述的熱轉印方法，其中該膜件包括熱熔膠。
21. 如申請專利範圍第11項所述的熱轉印方法，其中該膜件將該模腔分隔為一第一空間與一第二空間，該工件位於該第一空間，所述負壓提供於該第一空間，而熱轉印方法還包括：提供正壓於該第二空間，以輔助該膜件延伸並依序接觸該些區塊。