[发明专利]具有挠度补偿辊子的压花装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过压花技术在基片的表层生成衍射微结构的方法和装置，其中所述装置包括一个压花辊子和一个支持辊，以在所述基片的表层施加压花压力。

背景技术

衍射微结构可能使产品产生视觉效应或用于鉴别产品。

比如，可以通过在涂有合适漆的基片表层压花来生成衍射微结构。在压花过程中，上漆基片在压花部件和承压部件间被挤压，其中压花辊子表面包括与微结构相应的浮雕。比如，压花部件和承压部件是旋转滚筒。在压花过程中，支持辊从背面支承基片，这样，可以在基片的表层施加足够的压力，即压花压力，以形成与压花辊子的浮雕相应形状的表面。如果表层通过加热塑化，则更利于基片的表面成型。在压花期间，基片表面的温度被称为压花温度。术语压花装置在这里用作进行压花的设备。

美国专利US4913858公开了一种用于在涂覆有热塑性材料的纸的表层成型衍射微结构的方法。利用加热的压花辊子在涂层上生成微结构。

生成微结构所需要的表面压力是非常高的，并且直接作用在辊子上力是大致相同的。在压花压力的影响下，在基片一侧的传统辊子的侧面弯曲并形成中凹。如果挠度得不到补偿，安置在基片两侧的压花辊子和支持辊表面间的距离就不是固定不变的，辊子中央部分间的距离要大于两端部分间的距离。这样，在辊子中央部分的微结构的图案深度就比在端部区域的要浅。在辊子端部区域的基片可能变得无法压缩。

为了防止挠曲，选择直径和长度间的比率大、厚壁、轴粗以及由坚硬稳定材料构成的辊子，其结果可能使得辊子变得非常硬。然而，应该注意到，如果所需压花的基片包含有周期性的特征，如印刷页码，该周期性特征的周期，如印刷品的纸张尺寸，受辊子直径的约束。再者，应该注意到，衍射微结构的图案深度是光波的四分之一波长，因此，当与图案深度相比，即使很微小的挠度也是有影响的。当如塑料材料被压花时，挠度的影响是很明显的，在这些材料上的压缩是很小的。

通过在支持辊上覆盖如橡胶等可压缩材料可能将因辊子的挠曲产生的压花压力的不均匀分布拉平到一定程度。

发明内容

本发明的主要目的是能够生产出在一个很宽的基片上形成具有均匀图案深度的衍射微结构的产品。本发明的另一个目的是能使用细长辊子，及减小辊子质量。

为达到这些目的，根据本发明的装置和方法，其特征主要在于独立权利要求的特征部分。从属权利要求将说明本发明一些优选实施方式。

为了达到这些目的，根据本发明的装置，其特征主要在于所述装置包括用于使通过压花辊子的中央区域施加在基片表层的压花压力至少等于或高于通过压花辊子的端部区域施加在基片表层的压花压力的装置。根据本发明的方法，其特征主要在于通过压花辊子的中央区域施加在基片表层的压花压力至少等于或高于通过压花辊子的端部区域施加在基片表层的压花压力。

根据本发明的压花装置优选包括用于控制压花辊子和/或支持辊挠曲的装置，以便当从垂直于辊子的轴的方向检测时，可以将在基片侧的压花辊子和/或支持辊的侧面至少调整为直的或凸出的。

在优选实施方式中，确定压花压力的分布的结构零件是无源元件。支持辊的外壳被支持在支持辊的轴的中央区域，以便该外壳的端部能相对于支持辊的轴移动。这样，当在压花压力下基片侧的压花辊子一侧弯曲并凹进时，在基片侧的支持辊一侧按相应方式凸起。其可能通过压花辊子和支持辊的尺寸影响由压花压力所产生的挠度，以至在辊子中央区域的辊子间的距离等于或甚至小于在辊子端部区域的辊子间的距离，即使两个辊子都发生了挠曲。这样，在中央区域的压力等于或高于在端部区域的压力。压花装置优选包括两个连接到支持辊的轴的端部的执行器，通过执行器产生的压花作用力引起了压花压力，该压花压力是通过支持辊施加在基片的表层上的。优选压花压力的空间分布也可通过另外的执行器来进行调整，该另外的执行器影响支持辊壳体的端部。当在矫正因结构的热膨胀而导致的偏差和部件的制造误差时，有益于调整压花压力的空间分布。

在又一实施方式中，可以使用仅影响辊子壳体的分离执行器来实现挠度补偿，比如，在壳体中设置几个可调液压滑动轴承。

根据本发明的压花装置的辊子直径不需要很大，可以制造辊子，以使其质量适中。如果需要的话，支持辊的可压缩涂层可选择非常硬而薄，或甚至将其省去。这对于减小在压花压力作用下涂层横向展开的趋势是有利的，这样，当制造微结构时，基片在表面方向的移位减小了。所述移位可能降低所制造的微结构的质量。