CN107145042A - 阻止氧阻聚方法和装置及在曝光机或打印机中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阻止氧阻聚方法和装置及在曝光机或打印机中的应用，其中阻止氧阻聚装置包括喷气头和与喷气头连接的气体输送管，其特征在于所述气体为保护气体，即气体中不含有氧化性的气体成分，所述喷气头内部具有喷气孔，喷气头末端的喷气孔横截面的面积为0.12‑200mm²，喷气孔中的保护气体压力为0.01‑0.4kg/cm²。本发明的阻止氧阻聚装置在喷气头和喷气孔的设置上能够充分实现保护气体的流动排除还氧气的空气，能够稳定的排除氧气成分，并且装置能够解决保护气体流动过程中空气渗透进入从而无法实现排除氧气的问题。

Description

阻止氧阻聚方法和装置及在曝光机或打印机中的应用

技术领域

本发明涉及阻止氧阻聚技术领域，具体涉及一种阻止氧阻聚方法和装置及在曝光机或打印机中的应用，特别涉及用于激光直写曝光机或UV打印机的阻止氧阻聚装置及包含该阻止氧阻聚装置的曝光机或打印机。

背景技术

传统工艺为将菲林片与油墨贴合并抽真空之后再进行曝光，优点是曝光设备投资成本低、曝光速度快、具有较好的对位精度且无氧阻聚，适合批量生产，但随着菲林使用时间的增加，菲林易变形导致图形偏位或出错，由于菲林的制作周期长且成本较高，不适合做小量打样生产。为了解决由于菲林所引起的图案变形、菲林制作周期长及成本高等问题，两种新的曝光工艺激光直写技术（LDI）和UV喷墨打印技术运用而生，其中LDI工艺可以达到较高的曝光速度、较快的对位速度及精度，且由于切换不同曝光图形时，不需要制作菲林片而是直接将图形直接输入到计算机即可，而喷墨打印工艺更为方便快捷，甚至省去了丝印、预烘烤及显影等工艺，只需要简单的将所需图形输入到计算机中，即可快速地将图案打印在基材上，可节省更多的时间及成本，但此两种工艺在曝光过程中，由于不能将油墨表面的氧气排除从而易发生氧阻聚现象，油墨的表层固化程度不够，导致产品良率下降。

专利文献CN206011734U公开了一种3D打印机，在3D打印机上设置喷气头，喷气头喷出的气体为实现将粉末吹掉，即实现打印完成的产品表面不具有粉末等。其所喷出的气体没有限制为何种气体，也没有明确该喷气头的要求，该喷气头无法应用于阻止氧阻聚用途，一方面其喷气的气体选择无法满足要求，另外该装置的喷气孔无法满足要求。

专利文献CN205721071U公开了一种无接缝制版曝光机的充氮结构，其在充氮结构中设置氮气进入管，并设置抽气装置，其目的是使充氮结构中充满氮气，其也是解决氧气对曝光的干扰，其对于基材更换来说特别不方便。

专利文献CN106626809A公开了一种油墨固化装置及喷墨打印机的字车机构，其中为了防止氧气的干扰，采用了氮气扩散单元，也就是在所需要打印的上方用氮气扩散单元罩起来，扩散单元中充满氮气，阻止氧气的干扰，该方法也是存在更换被打印物质的麻烦，而且氮气扩散需要一定时间，并且其上方要设置光进入孔，氮气中难免混入氧气。

为了解决以上不足，需要提供一种用于激光直写曝光机或UV打印机的阻止氧阻聚的装置及方法，保证油墨的表层固化率，提高产品生产效率，提高产品的质量。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，本发明提供了一种阻止氧阻聚的方法和装置，以及设置有阻止氧阻聚装置的激光直写曝光机或UV打印机，还提供了该激光直写曝光机或UV打印机的用途和应用方法。

具体的，本发明提供了一种阻止氧阻聚的方法，其特征在于所述方法为：

在打印期间或曝光期间，应用不含氧化性气体的流动气体持续与被打印或曝光的基材表面接触，排除基材表面的氧气成分，其中流动气体与基材表面接触的气体束的横截面为圆形，圆形的直径为5-1000mm，或流动气体与基材表面接触的气体束的横截面为方形，方形的宽度为5-30mm，方形的长度为20-2000mm，流动气体与基材表面接触的瞬间气体流速为1-20m³/秒。

上述方法中，不含氧化性气体的流动气体称为保护气体，所述流动气体为流动的保护气体，气体束为保护气体的气体束，瞬间气体流速也是保护气体的瞬间气体流速。

优选的，上述方法中，方形的长度为20-1000mm，尤其优选的，方形的长度为20-800mm。

具体的，本发明还提供了一种应用上述方法实现阻止氧阻聚的阻止氧阻聚装置，所述装置包括喷气头和与喷气头连接的气体输送管，其特征在于所述气体为保护气体，即气体中不含有氧化性的气体成分，所述喷气头内部具有喷气孔，喷气头末端的喷气孔横截面的面积为0.12-200mm²，喷气孔中的保护气体压力为0.01-0.4kg/cm²。

上述方法或装置中，以及下文的描述中，不含有氧化性气体成分的气体也称为保护气体，保护气体是指喷气头喷射出来的气体是不含有氧化性气体成分的气体，其可以是单成分气体，例如氮气、氦气等，也可以是多种气体的混合气体，例如氮气和氦气的混合气体，但是无论是单成分气体还是混合气体，气体中都不含具有氧化性的气体，例如氧气或臭氧。

喷气头与气体输送管连接的一端为喷气头前端，喷气头上与气体输送管远离的一端为喷气头末端。下文中，将喷气头末端的喷气孔简称为喷气孔，喷气孔是喷射气体的出口。

优选的，上述阻止氧阻聚装置中，所述喷气头末端的喷气孔横截面积为0.15-150mm²，尤其优选为0.2-100mm²，喷气孔的保护气体压力优选为0.1-0.3kg/cm²。

优选的，喷气孔的横截面为圆形，圆形的直径范围为0.1-5.0mm。

优选的，喷气孔的横截面为方形，方形的宽度为0.1-5mm，方形的长度为20-2000mm。优选的，方形的宽度为0.2-3mm，方形的长度为20-1000mm。

优选的，上述阻止氧阻聚装置中，所述气体输送管的材料为PU、PVC、SMC、PE等软质材料，具有较好的耐弯折性和较好的压力承受力。

优选的，上述阻止氧阻聚装置中，喷气头的数量为一个或多个个，每个喷气头分别与气体输送管连接，尤其优选的，如果喷气头的数量为多个，与多个喷气头连接的气体输送管在与喷气头连接的相反端合并为一个气体输送总管，也就是从气体输送总管分出多个气体输送管，多个气体输送管再分别与喷气头前端连接，气体输送管与喷气头上的喷气孔相通。

喷气头的数量为多个是指为了满足阻止氧阻聚的基材的表面的面积需求，可以设置2个或更多个喷气头，例如10个、20个或100个以上均可以，其设置数量取决于打印装置或曝光装置的情况。

上述阻止氧阻聚装置专门用于激光直写曝光机或UV打印机上，其作用是利用该阻止氧阻聚装置排除待曝光或待打印的基材表面的含氧气体，使得基材表面在曝光或打印过程中没有含氧成分气体干扰曝光或打印，避免基材表面在曝光或打印过程中发生氧阻聚，提高曝光和打印的效果。

优选的，上述阻止氧阻聚装置中的喷气头中的喷气孔为横截面积可调大小的喷气孔。其横截面积可调节大小的范围也是上述喷气孔横截面积的范围。

优选的，上述阻止氧阻聚装置中还设置有固定喷气头位置的喷气头固定部件，所述喷气头固定部件与喷气头活动连接，喷气头相对于喷气头与喷气头固定部件的连接部进行360度旋转，优选的，喷气头相对于喷气头与喷气头固定部件的连接部还可以进行前后移动。所述前后移动是指沿着喷气孔喷射气体的方向前后移动。

优选的，上述阻止氧阻聚装置中，喷气头固定部件固定于横杆上，喷气头固定部件与横杆连接部为滑动连接或固定连接，喷气头固定部件可沿横杆滑动。也就是实现喷气头可以进行左右移动。

优选的，上述阻止氧阻聚装置中，横杆的一端或两端或整体活动连接于与横杆垂直的底座上，横杆在底座上沿横杆的垂直方向移动。也就是实现喷气头可以实现前后移动。

优选的，上述阻止氧阻聚装置还包含保护气体的气体发生器或气体存储器，该发生器或存储器与气体输送管连接。如果气体输送管为多个，气体发生器或气体存储器分别与气体输送管连接，也可以与气体输送总管连接，气体输送总管再与气体输送管连接。

优选的，上述阻止氧阻聚装置还包括开关、压力调节阀、压力测量装置和控制系统，其中开关优选为电磁开关。压力测量装置优选为压力表。

开关用于控制气体从喷气孔中喷出的开始和结束。开关也可以与控制系统连接，向控制系统输送信号并接收控制系统的指令信号。压力调节阀用于喷气头喷出气体的压力调节，其也可以与控制系统连接，也可以与控制系统和压力测量装置同时连接。

压力测量装置实时测量气体发生器所产生气体的压力或气体存储器中气体的压力，或者是实时测量喷气孔所喷出气体的压力，压力测量装置也可以与控制系统连接。控制系统与开关、压力调节阀、压力测量装置分别连接，连接方式为有线连接或无线连接，控制系统接收开关、压力调节阀、压力测量装置所发来的信号并向开关、压力调节阀、压力测量装置输送信号。

本发明还提供了一种激光直写曝光机或UV打印机，其特征在于所述曝光机或UV打印机设置有上述阻止氧阻聚装置，并且阻止氧阻聚装置中的喷气头设置于曝光机或UV打印机的装载基材的平台所在平面的上方。

上述曝光机或打印机上设置阻止氧阻聚装置后，喷气孔喷出的气体（也称为保护气体）喷到基材上，形成气体覆盖区域，曝光时保护气体覆盖区域可以排除曝光区域以及曝光区域四周的氧气成分，从而起到阻止氧阻聚现象的发生。

优选的，上述激光直写曝光机或UV打印机中，阻止氧阻聚装置上的一个或多个喷气头均设置于装载基材的平台所在平面的上方，当喷气头数量为多个时，在装载基材的平台的正上方以及在侧上方分别设置喷气头，喷气头上喷气孔所对应的方向为装置基材的平台的基材所在位置。也就是喷气头上喷气孔所喷出的保护气体在平台上形成了一个保护气体覆盖区域，在该区域不存在氧气成分。

优选的，上述激光直写曝光机或UV打印机中，喷气孔与装载基材的平台的表面的距离为1-50cm，优选的为2-10cm，装载基材的平台上如果装载了基材，则基材的表面与喷气孔的距离为1-50cm，优选的为2-10cm。也就说，如果基材的厚度过大，则直接调节喷气孔与基材表面的距离，如果基材的厚度不大，也就是基材的厚度在1cm以下，则直接调节平台表面与喷气孔的距离即可。

优选的，上述激光直写曝光机或UV打印机中，喷气孔喷射的气体以提前形成保护气体覆盖区域的形式，也就是一个或多个喷头提前将基材表面的空气排除并持续进行保护气体的喷射，形成整体保护。喷气孔喷射的保护气体的区域随着光源一同移动，则形成实时保护。

优选的，阻止氧阻聚装置中的喷气头通过喷气头固定部件与发光装置固定在一起，随着发光装置的移动而移动。

优选的，多个喷气头通过喷气头固定部件与发光装置固定在一起，当发光装置（一般情况下为光源）为圆形发光装置，喷气头设置于发光装置的四周。

优选的，当发光装置（一般情况下为光源）为方形发光装置，喷气头设置于发光装置的一侧或两侧。

尤其优选的，喷气头与发光装置固定的同时，喷气头围绕喷气头与喷气头固定部件的连接部进行360度旋转移动，或者喷气头沿着喷气头与喷气头固定部件的连接处进行前后移动。所述前后移动是指沿着喷气孔的气体喷射方向前后移动。

优选的，所述保护气体为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气和氡气等气体中的一种或多种混合组成，保护气体不含有氧化性的气体成分。

优选的，所述基材为PCB板、电子产品玻璃盖板等平面或异形基材。

有益效果：

本发明的方法解决了目前无法灵活解决基材表面的空气中的氧气成分对基材在曝光过程中的氧化作用，该方法通过流动气体排除基材表面的空气或氧气，提高了基材打印或曝光的效率，也方便于基材的更换。

本发明的阻止氧阻聚装置在喷气头和喷气孔的设置上能够充分实现保护气体的流动排除还氧气的空气，能够稳定的排除氧气成分，并且装置能够解决保护气体流动过程中空气渗透进入从而无法实现排除氧气的问题。

本发明的阻止氧阻聚装置在用于曝光机或打印机中，其能够根据曝光机或打印机的光源特点调整喷气孔的横截面形状和喷气孔的大小，解决不同发光装置的阻止氧阻聚的需求。

本发明的阻止氧阻聚装置中通过设置开关、压力调节阀、压力测量装置和控制系统可控制气体导通时间和调节监控气压大小，通过喷气头喷射基材表面的气体形成的保护气体覆盖区域可有效排除基材表面的氧气，从而在曝光过程中起到阻止氧阻聚现象的发生。

本发明的阻止氧阻聚的方法和装置可应用在不同类型或型号的设备上，例如不同品牌的激光直写曝光机、UV打印机等设备，基材也不受限制，可为PCB板或3C产品玻璃盖板等平面或异形基材，操作简单生产效率高，节省人力物力，可大大提高产品的良率及生产产能。

附图简要说明

图1为安装有阻止氧阻聚的装置的激光直写曝光机或UV打印机的示意图；

图1中：1保护气体、2电磁开关、3压力调节阀、4压力测量装置、5气体输送管、6喷气头、7UV光源、8曝光区域、9保护气体覆盖区域、10基材。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1，激光直写曝光机或UV打印机，包括底座支架，还包括保护气体1、电磁开关2、压力调节阀3、压力测量装置4、气体输送管5、喷气头6、激光直写曝光机或UV打印机的UV光源7、曝光区域8、保护气体覆盖区域9、基材10等。

所述保护气体从保护气体存储器中通过气体输送管5中通入到喷气头6中，并喷到基材10的表面上，从而在曝光区域8四周形成一个保护气体覆盖区域9，当曝光时，所述保护气体覆盖区域9可以排除曝光区域8以及曝光区域四周的氧气成分，从而起到阻止氧阻聚现象的发生，所述气体输送管5前段设有电磁开关2，当光源打开之前，通过电磁开关2控制保护气体1预先到达基材10表面并形成保护气体覆盖区域9，所述压力调节阀3和压力测量装置4可以调节和监测保护气体1的流量，以保证有足够的气体能形成保护气体覆盖区域9，同时也使保护气体覆盖区域9不会太大导致气体资料浪费。

上述激光直写曝光机或UV打印机中，设置控制装置，控制装置与调节压力阀3、压力测量装置4和电磁开关1连接，控制装置输入开关信息可打开或关闭气体输送管5中的保护气体1，保护气体1通过压力测量装置4测量压力，将结果输送到控制装置，控制装置根据所设定的条件判断压力的大小，压力过大或过小的时候，控制装置将信息发送到调节压力阀3，通过调节压力阀3调节保护气体1的压力。

上述激光直写曝光机或UV打印机中，通过不断地调节喷气头6的喷气孔喷射的气体到基材10表面的速度和范围，确定了达到基材10表面的流动气体的接触面积的情况，接触面为圆形时，圆形直径在5-1000mm均可以实现排除氧气成分，接触面为方形时，方形的宽度为5-30mm，方形的长度为20-2000mm都能够实现排除氧气成分，而且此时基材10表面的流动气体的流速为1-20 m³/秒为最佳，排除氧气成分的效果最好。

通过调节喷气体6中的喷气孔的横截面积形状和大小，通过测试喷气孔的横截面积为0.12-200mm²时，喷气孔的保护气体压力为0.01-0.4kg/cm²时能够实现适应不同的曝光机或UV打印机，实现基材表面氧气成分的排除。

通过在不同类型或型号的设备上，例如不同品牌的激光直写曝光机、UV打印机等设备，各种基材，例如PCB板或3C产品玻璃盖板等平面或异形基材10，通过测试本发明的上述阻止氧阻聚装置，调节喷气孔的横截面形状、横截面面积大小、喷气孔的保护气体压力、以及喷气孔与基材10表面的距离等，验证了喷气孔为圆形喷气孔时，喷气孔的横截面积为0.12-200mm²时，保护气体1压力为0.01-0.4kg/cm²，喷气孔与基材10表面距离为2-10cm，能够实现保护气体1所喷射的基材10表面没有氧气成分，在基材10表面所形成的无氧气成分的区域根据喷气孔横截面积和喷气孔到基材10表面的距离确定，一般基材10表面所形成的无氧气成分的区域为圆形，圆形的直径为5-1000mm。如果喷气孔为方形，宽度为0.1-5mm，长度为20-2000mm，调节保护气体1压力为0.01-0.4kg/cm²，喷气孔与基材10表面距离为2-10cm，则在基材10表面所形成的无氧气成分的区域为方形，宽度为5-30mm，长度为20-2000mm。在基材10表面所形成的无氧气区域，一般保护气体的流速为1-20m³/秒，能够适应曝光机或打印机在无氧气区域打印，不发生氧阻聚现象。

本发明的阻止氧阻聚方法、阻止氧阻聚装置和设置该装置的曝光机或打印机不仅操作简单，生产效率高，节省人力物力，可大大提高产品的良率及生产产能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种阻止氧阻聚的方法，其特征在于所述方法为：

在打印期间或曝光期间，应用不含氧化性气体的流动气体持续与被打印或曝光的基材表面接触，排除基材表面的氧气成分，其中流动气体与基材表面接触的气体束的横截面为圆形，圆形的直径为5-1000mm，或流动气体与基材表面接触的气体束的横截面为方形，方形的宽度为5-30mm，方形的长度为20-2000mm，流动气体与基材表面接触的瞬间气体流速为1-20m³/秒。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方形的长度为20-1000mm。

3.一种阻止氧阻聚装置，所述装置包括喷气头和与喷气头连接的气体输送管，其特征在于所述气体为保护气体，即气体中不含有氧化性的气体成分，所述喷气头内部具有喷气孔，喷气头末端的喷气孔横截面的面积为0.12-200mm²，喷气孔中的保护气体压力为0.01-0.4kg/cm²。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于所述喷气头末端的喷气孔横截面积为0.15-150 mm²，喷气孔的保护气体压力为0.1-0.3kg/cm²。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于所述喷气孔的横截面为圆形，圆形的直径范围为0.1-5.0mm。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于所述喷气孔的横截面为方形，方形的宽度为0.1-5.0mm，方形的长度为20-2000mm。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述方形的宽度为0.2-3mm，方形的长度为20-1000mm。

8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于所述喷气头的数量为一个或多个，每个喷气头分别与气体输送管连接。

9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于所述装置还包含保护气体的气体发生器或气体存储器，该发生器或存储器与气体输送管连接。

10.根据权利要求3所述的装置，其特征在于所述装置还包括开关、压力调节阀、压力测量装置和控制系统。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于所述装置中控制系统与开关、压力调节阀、压力测量装置分别连接，连接方式为有线连接或无线连接，控制系统接收开关、压力调节阀、压力测量装置所发来的信号并向开关、压力调节阀、压力测量装置输送信号。

12.一种激光直写曝光机或UV打印机，其特征在于所述曝光机或UV打印机设置有权利要求3-11任一项所述的阻止氧阻聚装置，并且阻止氧阻聚装置中的喷气头设置于曝光机或UV打印机的装载基材的平台所在平面的上方。

13.根据权利要求12所述的激光直写曝光机或UV打印机，其特征在于所述阻止氧阻聚装置上的一个或多个喷气头均设置于装载基材的平台所在平面的上方，或当喷气头数量为多个时，在装载基材的平台的正上方以及在侧上方分别设置喷气头，喷气头上喷气孔所对应的方向为装置基材的平台的基材所在位置。

14.根据权利要求12所述的激光直写曝光机或UV打印机，其特征在于所述喷气孔与装载基材的平台的表面的距离为1-50cm，优选的为2-10cm，或者，基材的表面与喷气孔的距离为1-50cm，优选的为2-10cm。

15.根据权利要求12所述的激光直写曝光机或UV打印机，其特征在于所述阻止氧阻聚装置中的喷气头通过喷气头固定部件与发光装置固定在一起，随着发光装置的移动而移动。