专利名称：在硬质材料上刻制图形的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种采用高压旋转气流将已显影、曝光的掩膜板转移刻蚀到硬质材料上的装置。
随着人们生活水平的提高和观念的改变，对环境的改善及室内装璜的要求越来越高。在雕刻工艺方面，传统的作法采用手工操作，用雕刻刀具在硬质材料刻制已有的名家图形及文字。雕刻时全凭操作者的技巧和经验，除了雕刻速度缓慢，难以达到要求以外，在刻制图形及文字方面，也难免失真，很难达到形神兼备的境界。
近年来，在印刷、半导体器件的加工处理领域，发展了一种光刻技术，如CN86103644A公开了一种光刻工艺，包括在衬底上旋涂保护层，并将掩膜图形转移到保护层上而后进行曝光，图形被曝光后在衬底上形成该图形。它在衬底上的图形是通过显影得到的平面图形，这种图形在耐久性、形象的逼真程度以及装饰美感方面，都还存在一些不足。
在光刻技术使用的设备方面，CN86107270公开了一种将光掩膜敷在基片上的装置，它用辊子把光掩膜敷在基片上，用真空限制装置使用在把光掩膜敷在基片的过程中限制光掩膜，使其保持张力。它将光掩膜图象在光敏接收元件上曝光，这种光敏接收元件在印象框或类似装置中与带有图象的光掩膜接触，并在特殊光源下曝光，并公开了一种定位装置，然后用橡胶刮刀或硬度为50的辊子在光掩膜表面上往返移动，大气压使光掩膜和光聚合物表面保持紧密接触，复制出清晰的光掩膜图形。按照这种设备，得出的图形是复制图形而不是立体图形，难以达到装饰品的艺术效果。
本实用新型的目的是提供一种在硬质材料上刻制图形的装置，它借助机加工工艺，利用高速射流技术在玻璃、石英、花岗岩、大理石、金属等硬质材料上雕刻图象，使图案具有立体感和装饰效果。工作效率提高数十倍。由于图象是按真迹作品摄影、显影、曝光以后再进行机加工的，其图案自然与真迹一致，从而增加了真实感。
本实用新型是这样实现的一种在硬质材料上刻制图形的装置，在操作箱中设托板10，其上放置带有已摄影、曝光、显影掩膜板的硬质材料，利用高压喷射枪8对该经过感光处理的硬质材料进行机加工雕刻，可移动喷射枪8设风、砂双向进口端1、2，枪身18、与喷咀16；枪身18与喷咀16通过固定套15螺纹连接，喷咀中段设螺旋套管14，枪身18与喷咀16之间设橡胶套17与枪身和喷咀紧配合，喷咀中段管壁与螺旋套管14紧配合。螺旋套管14长度为喷咀长度的1／3，螺旋线倾斜角与中轴线呈30°±5°。操作箱中的进砂口2，柔性输砂管道3，集砂口4呈循环通路。
本实用新型具有下述特点1.产品能够广泛应用于车站、地铁的装饰壁画，饭店、宾馆、舞厅剧院、商场酒吧的门面及室内装饰，家庭布置，格调高雅、华丽耐久、接近真迹。
2.产品具有立体感。
3.提高雕刻效率数十倍。能用于工业化生产。
4.工艺简单，容易掌握。
图1为操作箱内部结构示意图。
图2为操作箱工作装置示意图。
图3为喷射枪结构示意图。
图4为橡胶套结构示意图。
图5A为固定套套箍与枪体卡环连接示意图。
图5B为固定套俯视示意图。
图6A为喷咀结构示意图。
图6B为喷咀B－B剖面示意图。
现结合附图进一步叙述本实用新型的结构与实施例参见
图1～4衬底硬质材料采用人造大理石、陶瓷、玻璃、花岗石、金属中的任一种。其上涂抹感光胶膜，本实用新型采用的感光胶膜是醇溶三元共聚尼龙MXD－10／66／6，或BSL－重氮盐感光胶。在感光胶膜上复盖掩模板，掩膜板的制作是将带有感光材料的底片，对原作图象拍照所形成的墨白软片。然后于其上复盖玻璃，用紫外线曝光8～10分钟。其显影过程采用丙酮或温水。将光掩膜图象晾干后，在操作箱中喷射高压气流对硬质材料进行机加工。
带电磁阀开关的高压压缩空气从喷射枪进气口1进入，喷射枪的进砂口2，柔性输送管道3连通下罩集砂口4，操作人员从操作箱的工作窗将要进行雕刻机加工的已曝光光掩膜放在托板10上，将手伸入带橡皮胶套的孔洞11，根据需要移动喷射枪8，整个加工过程可从观测窗9中观测。拟雕刻件从窗13放入，备用窗口12供零星输入。在操作期间将备用窗口12和孔洞11密封关闭。工作废气从出气口7排出。
通过试验证实，在喷射枪8中采用一种空气介质，其工作压力需要达到20～30个大气压的旋转气流，才能得到稳定的雕刻图象，如此高压，除了在工艺上增加费用以外，还会使图象边缘不清晰。故而本实用新型在喷射枪中采用两种介质，即空气和一部分细砂，它们可以将工作气压降至6～8个大气压，雕刻图象清晰，工作效率高。
高压气流从进气口1通过柔性输送管进入喷射枪8，与进砂管道2输入的金刚砂混合，输出的空气与砂旋转气流对放置在托板10上的已曝光、显影的掩膜板进行雕刻，喷射枪8可以在托盘上方移动如虚线位置，在机加工过程中的粉尘通过上罩6的出口7流出，稍大颗粒金刚砂通过托盘10与操作箱四周的间隙通过下罩5流入集砂口4，通过柔性进砂管道3再次进入喷射枪8参加循环。
在操作箱中的托盘可以倾斜设置。
喷射枪从进气口1输入高压空气，从柔性输砂管道输入金刚砂，二种介质在喷射枪8的内壁混合，喷射枪枪体18与喷咀16之间，填塞橡胶塞17，用固定套15一端与枪体18螺纹连接，另端与喷咀16紧配合。在喷咀的中间段，设螺旋套管14。该螺旋套管14可以使混合的空气与金刚砂介质形成旋转气流并产生了加速度。橡胶塞17的的卡盘19与固定套15的套箍20在螺纹21处连接。
参见图7A、B喷咀16套管呈流线形，从进口端向出口端倾斜，其套管中段内侧设螺旋套管14，它的螺旋线22与中轴线倾斜角30°±5°。
空气压缩机功率2m3／分，风机1.1千瓦，刻制图象深度8mm。硬质材料为人造大理石、陶瓷、玻璃。完成机加工雕刻的操作时间仅需2分钟。
权利要求1.一种在硬质材料上刻制图形的装置，在操作箱中设托板10，其上放置带有已摄影、曝光、显影掩膜板的硬质材料，利用高压喷射枪8对该经过感光处理的硬质材料进行机加工雕刻，其特征是可移动喷射枪8设风、砂双向进口端1、2，枪身18、与喷咀16；枪身18与喷咀16通过固定套15螺纹连接，喷咀中段设螺旋套管14，枪身18与喷咀16之间设橡胶套17与枪身和喷咀紧配合，喷咀中段管壁与螺旋套管14紧配合。
2.按权利要求1所述的在硬质材料上刻制图形的装置，其特征是螺旋套管14长度为喷咀长度的1／3，螺旋线倾斜角与中轴线呈30°±5°。
3.按权利要求1所述的硬质材料上刻制图形的装置，其特征是操作箱中的进砂口2，柔性输砂管道3，集砂口4呈循环通路。
专利摘要一种在硬质材料上刻制图形的装置，它在玻璃、人造大理石、陶瓷硬质材料上涂膜塑性胶膜，将摄影的掩膜板覆盖在塑性胶膜与硬质材料的重叠层上，曝光清洗之后，用高压空气和砂的混合气流通过喷射枪8形成高速旋转气流在已曝光、显影的硬质基材上往返移动形成图象，喷射枪8设风、砂双向进口端1、2，枪身18与喷嘴16通过固定套15螺纹连接，喷嘴中段设螺旋套管14。经过机加工雕刻产品逼真，具有立体感，提高工效数十倍。
文档编号B24C1/00GK2124798SQ9222212
公开日1992年12月16日 申请日期1992年5月22日 优先权日1992年5月22日
发明者袁树森 申请人:中国科学院半导体研究所职工技术协会