TWI868994B

TWI868994B - 金屬滾輪的表面加工方法

Info

Publication number: TWI868994B
Application number: TW112140115A
Authority: TW
Inventors: 林劉恭
Original assignee: 光群雷射科技股份有限公司
Priority date: 2023-10-20
Filing date: 2023-10-20
Publication date: 2025-01-01
Also published as: TW202518176A

Abstract

本發明公開一種金屬滾輪的表面加工方法，其包含：將金屬滾輪設置於一承載座、並連接於設置於所述承載座的一旋轉機構，以使所述金屬滾輪能通過所述旋轉機構而轉動；及以一光固化圖案成形裝置於所述金屬滾輪的多個區域各實施一次點狀擠壓作業而形成一單位圖案，以使分別形成於多個所述區域的多個所述單位圖案共同構成一預設圖案層。其中，所述光固化圖案成形裝置包含黏度小於10厘泊的一光固化劑，並且每次所述點狀擠壓作業是由所述光固化圖案成形裝置擠壓輸出所述光固化劑至所述金屬滾輪、以形成多個突起，其共同構成一個所述單位圖案。

Description

金屬滾輪的表面加工方法

本發明涉及一種滾輪加工方法，尤其涉及一種金屬滾輪的表面加工方法。

現有金屬滾輪的外表面圖案化是需先通過塗佈方式形成光阻層、而後再以曝光顯影流程對該光阻層進行圖案化，但通過上述塗佈方式所形成的所述光阻層須達到較大的厚度才能夠較為均勻，所以該塗佈方式與該曝光顯影流程將使整體時程較長、進而降低製造效能。

於是，本發明人認為上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合科學原理的運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本發明。

本發明實施例在於提供一種金屬滾輪的表面加工方法，其能有效地改善現有金屬滾輪於圖案化過程所可能產生的缺陷。

本發明實施例公開一種金屬滾輪的表面加工方法，其包括：一準備步驟：提供一圖案化設備，其包含：一承載座；一旋轉機構，設置於所述承載座；及一光固化圖案成形裝置，對應於所述承載座配置，並且所述光固化圖案成形裝置包含有黏度小於10厘泊的一光固化劑；一置件步驟：將一金屬滾輪設置於所述承載座、並連接於所述旋轉機構，以使所述金屬滾輪能通過所述旋轉機構而轉動；以及一圖案化步驟：以所述光固化圖案成形裝置於所述金屬滾輪的多個區域各實施一次點狀擠壓作業而形成一單位圖案，以使分別形成於多個所述區域的多個所述單位圖案共同構成一預設圖案層；其中，每次所述點狀擠壓作業是由所述光固化圖案成形裝置擠壓輸出所述光固化劑至所述金屬滾輪、以形成多個突起，其共同構成一個所述單位圖案。

綜上所述，本發明實施例所公開的金屬滾輪的表面加工方法，其所採用的所述圖案化步驟是直接以通過擠壓方式成形所述單位圖案，據以取代了耗時耗成本的既有塗佈方式與既有曝光顯影流程，進而有效地提升整體的加工效能、並能實現高精度的加工成效。

為能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，但是此等說明與附圖僅用來說明本發明，而非對本發明的保護範圍作任何的限制。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“金屬滾輪的表面加工方法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

請參閱圖1至圖10所示，其為本發明的一實施例。本實施例公開一種金屬滾輪的表面加工方法，其依序包含有：一準備步驟S110、一置件步驟S120、一圖案化步驟S130、一金屬蝕刻步驟S140、及一成形蝕刻步驟S150。以下將依據說明上述多個步驟S110～S150的具體實施方式，但其也可依據設計需求而加以調整變化。

所述準備步驟S110：如圖1和圖2所示，提供一圖案化設備100。其中，所述圖案化設備100於本實施例中包含有一承載座2、設置於所述承載座2的一旋轉機構3與一位移機構4、及對應於所述承載座2配置且安裝於所述位移機構4的一光固化圖案成形裝置1，但本發明不受限於此。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述旋轉機構3及/或所述位移機構4可以依據設計需求而被省略或是以其他構件取代。

進一步地說，所述承載座2於本實施例中是用來提供一金屬載體200設置，並且所述金屬載體200較佳是呈圓柱狀（也就是，金屬滾輪200），而所述旋轉機構3可以連接並轉動所述金屬載體200，但本發明不以此為限。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述承載座2也可以用來供呈平板狀或彎曲狀的所述金屬載體設置。

再者，所述光固化圖案成形裝置1能通過所述位移機構4而移動，並且所述位移機構4可以是能夠沿著X軸-Y軸-Z軸移動、且精準度在1微米（μm）之內的機構。其中，所述光固化圖案成形裝置1包含有黏度小於10厘泊（cP）的一光固化劑11（如：紫外線光固化墨水），並且所述光固化圖案成形裝置1是限定在以擠壓方式輸出所述光固化劑11。據此，所述光固化圖案成形裝置1能夠（通過所述位移機構4而移動以）用來在所述金屬載體200的多個區域分別形成有多個所述單位圖案U，其共同構成一預設圖案層P。

需額外說明的是，所述光固化圖案成形裝置1在能夠實現上述作用以利於實施後續步驟的前提下，其架構可依據設計需求而加以調整變化；而為便於理解，本實施例於下述內容僅列舉所述光固化圖案成形裝置1的其中一個較佳實施架構進行說明，但本發明不受限於此。

具體來說，所述光固化圖案成形裝置1於本實施例中包含有一推筒12及固定於所述推筒12的一圖案化金屬片13。其中，所述推筒12包含有一容器121及可移動地插設於所述容器的一推桿122，並且所述光固化圖案成形裝置1是以所述容器121固定於所述位移機構4。

進一步地說，所述容器121於本實施例中呈圓筒狀且其內壁包圍形成有一容置空間1211，並且所述容器121具有連通於所述容置空間1211的一輸入端1212與一輸出端1213。其中，所述輸入端1212與所述輸出端1213於分別位於所述容器121的相反兩端且各呈圓孔狀，但不以此為限。

再者，所述推桿122具有位於其末端的一擠壓部1221，並且所述擠壓部1221自所述輸入端1212插設於所述容器121的所述容置空間1211之內。其中，所述推桿122能被所述位移機構4所驅動，並且所述擠壓部1221抵接於所述容器121的所述內壁以使所述容置空間1211僅能由所述輸出端1213連通於外。換個角度來說，所述光固化劑11位於所述容置空間1211之內，而所述擠壓部1221較佳是無間隙地抵接於所述容器121的所述內壁，以使所述光固化劑11不會沿經所述擠壓部1221而流向所述輸入端1212。

所述圖案化金屬片13形成有多個微孔131，並且所述圖案化金屬片13固定於所述容器121的所述輸出端1213，以使所述容置空間1211僅能通過所述輸出端1213而沿多個所述微孔131連通於外。於本實施例中，多個所述微孔131為具有相同直徑D131（如：不大於2微米）的圓形，並且多個所述微孔131沿相互垂直的一第一方向D1與一第二方向D2排列成矩陣狀。

其中，於所述第一方向D1彼此相鄰的任兩個所述微孔131相隔有一第一間距G1，而於所述第二方向D2彼此相鄰的任兩個所述微孔131相隔有等同所述第一間距G1的一第二間距G2。再者，所述第一間距G1等於任一個所述微孔131的所述直徑D131。

此外，所述圖案化金屬片13的多個所述微孔131的形狀與排列可依據不同需求而加以調整變化，所以下述接著介紹所述圖案化金屬片13的製造流程，其包含：如圖3至圖5所示，於一金屬載板300的板面形成有彼此間隔設置的多個點狀光阻400；其中，所述金屬載板300的所述板面具有未被多個所述點狀光阻400所覆蓋的電鍍區301；於所述金屬載板300的所述電鍍區301進行電鍍，以形成包圍多個所述點狀光阻400的一圖案化金屬片13；將所述圖案化金屬片13自所述金屬載板300與多個所述點狀光阻400分離，以形成有多個所述微孔131；及將所述圖案化金屬片13固定於所述容器121的所述輸出端1213（如：圖2）。

需額外說明的是，如圖1至圖5所示，所述圖案化金屬片13的材質不同於所述金屬載板300的材質、也不同於所述金屬載體200（也就是，所述金屬滾輪200）的材質。於本實施例中，所述圖案化金屬片13採用一鎳金屬片，所述金屬載板300為一銅板，而所述金屬滾輪200為一銅滾輪或一鉻滾輪，但本發明不以此為限。

依上所述，當所述位移機構4移動所述光固化圖案成形裝置1至對應所述金屬載體200時，所述推桿122能使所述擠壓部1221沿所述容器121的所述內壁朝向所述圖案化金屬片13移動，以使所述光固化劑11自多個所述微孔131輸出至所述金屬載體200、並（進一步固化）形成有所述單位圖案U（如：圖6）。其中，所述單位圖案U包含有多個突起111（如：圖6），並且每個所述突起111是由一個所述微孔131所輸出的所述光固化劑11所構成。

據此，所述光固化圖案成形裝置1於本實施例中是通過所述推筒12、所述圖案化金屬片13、及具有特定黏度（如：小於10厘泊）的所述光固化劑11之間的配合，據以能夠取代現有金屬滾輪的外表面圖案化的相關裝置，並有效地提升加工效能且實現高精度的加工成效。

以上為本實施例的所述準備步驟S110（或所述光固化圖案成形裝置1的構造）說明，以下接著說明所述金屬滾輪的表面加工方法的後續步驟內容及其與所述光固化圖案成形裝置1之間的細部搭配流程。

所述置件步驟S120：如圖1和圖2所示，將所述金屬滾輪200設置於所述承載座2、並連接於所述旋轉機構3，以使所述金屬滾輪200能通過所述旋轉機構3而（相對於所述光固化圖案成形裝置1）轉動。也就是說，所述金屬滾輪200能通過所述旋轉機構3而自轉。

所述圖案化步驟S130：如圖6至圖8所示，以所述光固化圖案成形裝置1於所述金屬滾輪200的多個區域各實施一次點狀擠壓作業而形成一個所述單位圖案U，以使分別形成於多個所述區域的多個所述單位圖案U共同構成所述預設圖案層P。也就是說，所述光固化圖案成形裝置1通過所述位移機構4而移動，用以在所述金屬滾輪200的多個所述區域分別形成有多個所述單位圖案U。

更詳細地說，每次所述點狀擠壓作業是由所述光固化圖案成形裝置1擠壓輸出所述光固化劑11至所述金屬滾輪200、以（進一步固化）形成多個所述突起111，其共同構成一個所述單位圖案U。其中，於每次所述點狀擠壓作業之中，每個所述突起111是由一個所述微孔131所輸出的所述光固化劑11所構成。再者，於本實施例中，所述金屬滾輪200的外表面具有裸露於所述預設圖案層P之外的一第一成形區域201、及被所述預設圖案層P覆蓋的一第二成形區域202。

據此，所述金屬滾輪的表面加工方法於本實施例中所採用的所述圖案化步驟S130是直接以通過擠壓方式成形所述單位圖案U，據以取代了耗時耗成本的既有塗佈方式與既有曝光顯影流程，進而有效地提升整體的加工效能、並能實現高精度的加工成效。

所述金屬蝕刻步驟S140：如圖9所示，對所述金屬滾輪200的所述外表面以一乾式蝕刻方式進行蝕刻，以使所述金屬滾輪200於所述第一成形區域201凹設形成有多個凹槽2011。其中，多個所述凹槽2011的外型對應於所述預設圖案層P，以共同構成一中介立體圖案M。

所述成形蝕刻步驟S150：如圖10所示，自所述中介立體圖案M進行蝕刻，去除所述預設圖案層P、並使所述金屬滾輪200的所述外表面凹設形成有一滾壓立體圖案R，其對應於（如：大致相同於）所述中介立體圖案M。其中，所述金屬滾輪200於所述第二成形區域202因通過蝕刻而成形的一部位，其外型對應於（如：大致相同於）所述預設圖案層P。

需額外說明的是，所述金屬滾輪的表面加工方法於本實施例中雖是以實施上述多個步驟S110～S150（如：圖1至圖10）來說明，但本發明不以此為限。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述金屬蝕刻步驟S140、及所述成形蝕刻步驟S150的至少其中之一也可以依據設計需求而加以省略或是以其他方式取代。

[本發明實施例的技術效果]

再者，本發明實施例所公開的圖案化設備及光固化圖案成形裝置，其通過所述推筒、所述圖案化金屬片、及具有特定黏度（如：小於10厘泊）的所述光固化劑之間的配合，據以能夠取代現有金屬滾輪的外表面圖案化的相關裝置，並有效地提升加工效能且實現高精度的加工成效。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的專利範圍內。

100:圖案化設備 1:光固化圖案成形裝置 11:光固化劑 111:突起 12:推筒 121:容器 1211:容置空間 1212:輸入端 1213:輸出端 122:推桿 1221:擠壓部 13:圖案化金屬片 131:微孔 2:承載座 3:旋轉機構 4:位移機構 200:金屬載體（如：金屬滾輪） 201:第一成形區域 2011:凹槽 202:第二成形區域 300:金屬載板 301:電鍍區 400:點狀光阻 D1:第一方向 D2:第二方向 G1:第一間距 G2:第二間距 D131:直徑 U:單位圖案 P:預設圖案層 M:中介立體圖案 R:滾壓立體圖案 S110:準備步驟 S120:置件步驟 S130:圖案化步驟 S140:金屬蝕刻步驟 S150:成形蝕刻步驟

圖1為本發明實施例的圖案化設備設置有金屬滾輪的立體示意圖。

圖2為圖1中的光固化圖案成形裝置的仰視示意圖。

圖3為本發明實施例的圖案化金屬片的製造流程（一）。

圖4為本發明實施例的圖案化金屬片的製造流程（二）。

圖5為本發明實施例的圖案化金屬片的製造流程（三）。

圖6為本發明實施例的圖案化設備於金屬滾輪形成有預設圖案層的立體示意圖。

圖7為圖6的側視示意圖。

圖8為圖7的區域VIII的放大示意圖。

圖9為圖8的後續加工示意圖。

圖10為圖9的後續加工示意圖。

100:圖案化設備

1:光固化圖案成形裝置

11:光固化劑

111:突起

12:推筒

121:容器

1211:容置空間

1212:輸入端

1213:輸出端

122:推桿

1221:擠壓部

13:圖案化金屬片

2:承載座

3:旋轉機構

4:位移機構

200:金屬載體(如：金屬滾輪)

U:單位圖案

P:預設圖案層

S130:圖案化步驟

Claims

一種金屬滾輪的表面加工方法，其包括：一準備步驟：提供一圖案化設備，其包含：一承載座；一旋轉機構，設置於所述承載座；一光固化圖案成形裝置，對應於所述承載座配置，並且所述光固化圖案成形裝置包含有黏度小於10厘泊(cP)的一光固化劑；及一位移機構，所述光固化圖案成形裝置安裝於所述位移機構；一置件步驟：將一金屬滾輪設置於所述承載座、並連接於所述旋轉機構，以使所述金屬滾輪能通過所述旋轉機構而轉動；以及一圖案化步驟：以所述光固化圖案成形裝置於所述金屬滾輪的多個區域各實施一次點狀擠壓作業而形成一單位圖案，以使分別形成於多個所述區域的多個所述單位圖案共同構成一預設圖案層；其中，每次所述點狀擠壓作業是由所述光固化圖案成形裝置擠壓輸出所述光固化劑至所述金屬滾輪、以形成多個突起，其共同構成一個所述單位圖案；其中，於所述圖案化步驟之中，所述光固化圖案成形裝置通過所述位移機構而移動，用以在所述金屬載體的多個所述區域分別形成有多個所述單位圖案。
如請求項1所述的金屬滾輪的表面加工方法，其中，於所述準備步驟之中，所述光固化圖案成形裝置進一步包含：一推筒，包含有：一容器，其內壁包圍形成有一容置空間，並且所述光固化劑位於所述容置空間之內；其中，所述容器具有連通於所述容置空間的一輸入端與一輸出端；及一推桿，具有一擠壓部，其自所述輸入端插設於所述容器的所述容置空間之內；其中，所述擠壓部抵接於所述容器的所述內壁以使所述容置空間僅能由所述輸出端連通於外；及一圖案化金屬片，固定於所述容器的所述輸出端，並且所述圖案化金屬片形成有多個微孔；其中，於每次所述點狀擠壓作業之中，每個所述突起是由一個所述微孔所輸出的所述光固化劑所構成。
如請求項2所述的金屬滾輪的表面加工方法，其中，於所述準備步驟之中，所述圖案化金屬片的製造流程包含：於一金屬載板的板面形成有彼此間隔設置的多個點狀光阻；其中，所述金屬載板的所述板面具有未被多個所述點狀光阻所覆蓋的電鍍區；於所述金屬載板的所述電鍍區進行電鍍，以形成包圍多個所述點狀光阻的一圖案化金屬片；將所述圖案化金屬片自所述金屬載板與多個所述點狀光阻分離，以形成有多個所述微孔；及將所述圖案化金屬片固定於所述容器的所述輸出端。
如請求項3所述的金屬滾輪的表面加工方法，其中，所述圖案化金屬片的材質不同於所述金屬載板的材質、也不同於所述金屬滾輪的材質。
如請求項3所述的金屬滾輪的表面加工方法，其中，所述金屬滾輪為一銅滾輪或一鉻滾輪，並且所述金屬載板的材質為一銅金屬板，而所述圖案化金屬片為一鎳金屬片。
如請求項2所述的金屬滾輪的表面加工方法，其中，多個所述微孔沿相互垂直的一第一方向與一第二方向排列成矩陣狀，並且於所述第一方向彼此相鄰的任兩個所述微孔相隔有一第一間距，而於所述第二方向彼此相鄰的任兩個所述微孔相隔有等同所述第一間距的一第二間距。
如請求項6所述的金屬滾輪的表面加工方法，其中，多個所述微孔為具有相同直徑的圓形，並且所述第一間距等於任一個所述微孔的所述直徑。
如請求項2所述的金屬滾輪的表面加工方法，其中，所述光固化劑為一紫外線光固化墨水，所述微孔的直徑不大於2微米(μm)。
如請求項1所述的金屬滾輪的表面加工方法，其中，所述金屬滾輪的外表面具有裸露於所述預設圖案層之外的一第一成形區域、及被所述預設圖案層覆蓋的一第二成形區域，所述金屬滾輪的表面加工方法於所述圖案化步驟之後進一步包含有：一金屬蝕刻步驟：對所述金屬滾輪的所述外表面以一乾式蝕刻方式進行蝕刻，以使所述金屬滾輪於所述第一成形區域凹設形成有多個凹槽；其中，多個所述凹槽的外型對應於所述預設圖案層，以共同構成一中介立體圖案；及一成形蝕刻步驟：自所述中介立體圖案進行蝕刻，去除所述預設圖案層、並使所述金屬滾輪的所述外表面凹設形成有一滾壓立體圖案，其對應於所述中介立體圖案。