[发明专利]一种二维振动辅助的辊对平面热压印装置及方法

权利要求书

1.一种二维振动辅助的辊对平面热压印装置，其特征在于，包括支撑装置、X-Y工作平台、加热装置、二维振动平台、载物台、衬底卡盘、衬底、压印装置、升降装置、Z轴位移平台，其中支撑装置水平的放置在水平面，X-Y工作平台通过螺钉固定在支撑装置中的底板上，Z轴位移平台由四个结构完全相同的一维位移平台组成并且均通过螺钉固定在支撑装置上，加热装置通过螺钉固定在X-Y工作平台中滑块上，二维振动平台通过螺钉固定在加热装置上方，载物台通过螺钉固定在二维振动平台中心，衬底卡盘固定在载物台上，衬底装卡在衬底卡盘上，升降装置通过螺钉固定在Z轴位移平台的滑块上，压印装置通过螺钉固定在升降装置下方中心。

2.根据权利要求1所述的一种二维振动辅助的辊对平面热压印装置，其特征在于，所述的X-Y工作平台,包括X轴工作平台、Y轴工作平台、滑块一、滑块二，其中X轴工作平台通过螺钉固定在支撑装置中的底板上，滑块一装卡在X轴工作平台上，Y轴工作平台通过螺钉固定在滑块一上，滑块二装卡在Y轴工作平台上。

3.根据权利要求1所述的一种二维振动辅助的辊对平面热压印装置，其特征在于，所述的Z轴位移平台，包括一维位移平台一、一维位移平台二、一维位移平台三、一维位移平台四、滑块三、滑块四、滑块五、滑块六，其中一维位移平台一通过螺钉固定在支撑装置中的侧板一上，滑块三装卡在一维位移平台一上，一维位移平台二通过螺钉固定在支撑装置中的侧板一上，滑块四装卡在一维位移平台二上，一维位移平台三通过螺钉固定在支撑装置中的侧板二上，滑块五装卡在一维位移平台三上，一维位移平台四通过螺钉固定在支撑装置中的侧板二上，滑块六装卡在一维位移平台四上，其中，一维位移平台一、一维位移平台二、一维位移平台三、一维位移平台四的结构完全相同。

4.根据权利要求1所述的一种二维振动辅助的辊对平面热压印装置，其特征在于，所述的二维振动平台，包括铰链结构一、铰链结构二、铰链结构三、铰链结构四、固定板、盛物块，其中固定板固定在加热装置上，铰链结构一与固定板固定，铰链结构二与固定板固定，铰链结构三与固定板固定，铰链结构四与固定板固定, 盛物块固定在固定板中心。

5.根据权利要求4所述的二维振动平台，其特征在于，所述的铰链结构，包括预紧螺钉一、压电陶瓷一、次级平台一、直板型铰链一、直圆型铰链一、预紧螺钉二、压电陶瓷二、次级平台二、直板型铰链二、直圆型铰链二、次级平台三、直板型铰链三、直圆型铰链三、次级平台四、直板型铰链四、直圆型铰链四，其中,压电陶瓷一一端通过预紧螺钉一预紧，另一端与次级平台一接触，次级平台一通过直板型铰链一与固定板连接，直圆型铰链一连接着次级平台一与盛物块,压电陶瓷二一端通过预紧螺钉二预紧，另一端与次级平台二接触，次级平台二通过直板型铰链二与固定板连接，直圆型铰链二连接着次级平台二与盛物块，次级平台三通过直板型铰链三与固定板连接，直圆型铰链三连接着次级平台三与载物台，次级平台四通过直板型铰链四与固定板连接，直圆型铰链四连接着次级平台四与盛物块。

6.根据权利要求1所述的一种二维振动辅助的辊对平面热压印装置，其特征在于，所述的支撑装置，包括底板、侧板一、侧板二，其中底板水平放置在地面上，侧板一通过螺钉固定在底板上，侧板二通过螺钉固定在底板上。

7.根据权利要求1所述的一种二维振动辅助的辊对平面热压印装置，其特征在于，所述的压印装置，包括伺服电机、联轴器、固定架、压印辊、加强块，其中固定架通过螺钉固定在升降板上，联轴器一端连接着伺服电机，另一端与压印辊相连，加强块穿过轴承通过螺钉固定在升降板上。

8.根据权利要求1所述的一种二维振动辅助的辊对平面热压印装置，其特征在于，所述的升降装置，包括升降板、支撑块一、支撑块二、支撑块三、支撑块四，其中支撑块一通过螺钉与滑块一相连，支撑块二通过螺钉与滑块二相连，支撑块三通过螺钉与滑块三相连，支撑块四过螺钉与滑块四相连，支撑块一、支撑块二、支撑块三、支撑块四结构完全相同，升降板由支撑块一、支撑块二、支撑块三、支撑块四共同固定。

9.根据权利要求1-8所述的一种二维振动辅助的辊对平面热压印装方法，其特征在于，包括下列步骤：

（1）整个装置水平的放置在水平面上，将衬底固定在衬底卡盘上，调节X-Y工作平台，使衬底位于压印辊正下方；

（2）启动加热装置对衬底进行预热，再调节Z轴位移平台使升降装置向下运动，从而控制压印辊下降，使压印辊与衬底微接触时，停止升降装置的运动，再通过控制器给压电陶瓷一与压电陶瓷二输入控制信号，使二维振动平台进行X轴、Y轴方向的二维振动，具体的二维振动实现方式为:给压电陶瓷一输入电控信号并且由预紧螺钉一预紧，然后将位移传递到次级平台一上，直板型铰链一与直板型铰链三互相配合能够最大程度上减小附生运动，充分保证次级平台一运动的单向性，再通过直圆型铰链一将位移传递到盛物块，同时与直圆型铰链三、次级平台三共同配合完成X轴方向上的振动，给压电陶瓷二输入电控信号并且由预紧螺钉二预紧，然后将位移传递到次级平台二上，直板型铰链二与直板型铰链四互相配合能够最大程度上减小附生运动，充分保证次级平台一运动的单向性，再通过直圆型铰链二将位移传递到盛物块，同时与直圆型铰链四、次级平台四共同配合完成Y方向上的振动；

（3）启动Z轴位移平台，使压印辊向下运动，对聚合物进行压印，在聚合物上压印出微结构时，压印完成，进行聚合物的冷却固化，固化完毕后，控制二维振动平台进行振动辅助脱模，具体由二维高频振动衬底，二维振动平台带动衬底实现压印时X轴方向、Y轴方向振动，使压印过程模具与聚合物之间产生剪切变形，使聚合物在非粘弹状态下被压入模腔，并通过振动振散分子结构以减少粘附力，从而减少模板与聚合物脱离时造成的损伤与毁坏，压印完毕，最后控制Z轴位移平台控制升降平台上升，压印完成。