氣相打印技術(shù)與設(shè)備的制造方法
【專利說明】
1、
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明是應(yīng)用高頻等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù)和程序掃描打印技術(shù)，在常溫、真空密閉金屬容器中，將產(chǎn)生高頻電場的兩個固定電極其中的一個電極，設(shè)計成為能夠在一定范圍移動的活動電極，并作為打印機掃描器件，在按照輸入程序移動的過程中，通過在物體表層生成類金剛石薄膜沉積物，構(gòu)成圖文的一種新型打印技術(shù)與設(shè)備。屬于氣相化學(xué)沉積技術(shù)和程序掃描打印技術(shù)學(xué)科交叉所形成的全新技術(shù)領(lǐng)域。
2、
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明【背景技術(shù)】為常溫、真空環(huán)境下，等離子體氣相化學(xué)沉積類金剛石薄膜技術(shù)和程序掃描打印技術(shù)。
[0003]類金剛石薄膜是一種高技術(shù)新材料，具有無色透明、納米結(jié)構(gòu)、高導(dǎo)熱率、高折射率、高介電常數(shù)、高硬度、耐化學(xué)腐蝕等特性，已在航天、光學(xué)、電子信息產(chǎn)品制造行業(yè)得到應(yīng)用?，F(xiàn)有打印技術(shù)包括噴墨打印、激光打印、3D打印等，在打印原理方面與本發(fā)明不同。噴墨打印是利用掃描器件噴油墨顯示圖文。激光打印是利用特種打印紙張發(fā)生的光化學(xué)反應(yīng)顯示圖文。3D打印則利用掃描器件噴射出的流體物質(zhì)經(jīng)固化成型來制造產(chǎn)品。而氣相打印技術(shù)是利用電極及其控制的等離子體電場作為掃描器件，借助化學(xué)沉積反應(yīng)，由定向沉積的類金剛石薄膜構(gòu)成圖文或制造3D產(chǎn)品。
3、

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]采用活動電極作為打印機掃描器件，將改裝后的打印機安裝在密閉金屬容器構(gòu)成的真空室內(nèi)，將活動電極安裝在平板固定電極上方，將這兩個電極載入高頻電壓和直流偏壓后，通入混合氣體原料。電極之間產(chǎn)生等離子體電場同時發(fā)生化學(xué)沉積反應(yīng)。打印機帶動活動電極執(zhí)行掃描動作時，等離子體電場及化學(xué)沉積反應(yīng)與活動電極同步移動，在固定電極一側(cè)定向沉積類金剛石薄膜，構(gòu)成與活動電極掃描軌跡一致的類金剛石薄膜圖文或3D
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[0005]由于類金剛石材料本身的優(yōu)異特性，使氣相打印產(chǎn)品可以具備現(xiàn)有打印技術(shù)不具備的功能。所以，本發(fā)明除應(yīng)用于銀行、證券等特種印刷業(yè)務(wù)之外，還可以作為一種通用技術(shù)，應(yīng)用于防偽、古文物表面保護、光信息存儲、及光學(xué)器件、集成電路、高能薄膜電容器、光伏電池等3D產(chǎn)品制造領(lǐng)域。
4、
【附圖說明】
[0006]附圖是氣相打印技術(shù)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。該設(shè)備由真空系統(tǒng)(I)、高頻及直流電源系統(tǒng)
(2)、打印系統(tǒng)(3)、卷繞輸送系統(tǒng)(4)、氣體原料供應(yīng)系統(tǒng)(5)、工藝控制系統(tǒng)(6)組成。
[0007]真空系統(tǒng):包括密閉金屬容器真空室(7)、真空栗(8)、真空傳感器(9)、進料門
(10)、可視窗口(11)、進料門轉(zhuǎn)軸(12) O
[0008]高頻及直流電源系統(tǒng):包括高頻電源發(fā)生器(13)、直流電源發(fā)生器(14)、功率表、電壓表、電流表、導(dǎo)線(15)、金屬容器接地線(16)。
[0009]打印系統(tǒng):包括打印機(17)、活動電極(18)、平板固定電極(19)、鏤空遮擋模片
(20)、等離子體電場(21)、類金剛石沉積物圖文(31)。
[0010]卷繞輸送系統(tǒng):包括電動機(22)、滾筒(23)、打印載體(32)、傳送帶(24)。
[0011]氣體原料供應(yīng)系統(tǒng):包括含碳氣體儲氣瓶(25)、調(diào)壓閥(26)、流量計(27)、電磁閥
(28)、導(dǎo)氣管(29) ο
[0012]工藝控制系統(tǒng):包括工藝參數(shù)與流程控制軟件及微型計算機(30)、顯示器。
[0013]如附圖所示，真空系統(tǒng)真空栗(8)，高頻及直流電源系統(tǒng)(2)，氣體原料供應(yīng)系統(tǒng)儲氣罐(5)，工藝控制系統(tǒng)(6)安裝在密閉金屬容器真空室(7)外部，通過導(dǎo)氣管(29)、導(dǎo)線(15)與金屬容器真空室(7)內(nèi)部打印機系統(tǒng)(3)、卷繞輸送系統(tǒng)電動機(4)銜接。被打印物體(32)裝進滾筒(23)由傳送帶(24)輸送到等離子體(21)下方鏤空遮擋模片(20)與固定電極(19)表面之間。沉積物(31)穿過鏤空遮擋模片(20)，在物體裸露部分的表層構(gòu)成類金剛石圖文(31)。
5、
【具體實施方式】
[0014]本發(fā)明打印載體(32)包括:紙張、紡織物、高分子聚合物、金屬、玻璃?；旌蠚怏w原料(25)包括:含碳元素氣體、氫氣、惰性氣體。定向沉積方法包括:活動電極(18)移動、加載直流偏壓、鏤空遮擋模片(20)。等離子體(21)控制方法包括:高頻電壓、直流電壓、真空度、氣體原料(25)流量。沉積物(31)性能控制方法包括:氣體原料(25)組分種類和配比、沉積時間。類金剛石沉淀物(31)化學(xué)成分:包括類金剛石、碳氫聚合物。
[0015]主要工藝流程:
[0016]打開進料門(10)在滾筒(23)中裝入打印載體(32)—關(guān)閉進料門(10)抽真空
(8)—通入氣體原料(25)—啟動高頻及直流電源(2)生成等離子體(21)發(fā)生化學(xué)沉積反應(yīng)一啟動打印機(17)活動電極(18)開始掃描一定向沉積類金剛石薄膜(31)—卷繞輸送系統(tǒng)⑷啟動、打印載體(32)由傳送帶(24)輸送到與活動電極(18)垂直的固定電極(19)表面連續(xù)移動一打印進行直至滾筒(23)內(nèi)的全部打印載體(32)被打印完畢。
【主權(quán)項】
1.本發(fā)明是應(yīng)用高頻等離子體(21)化學(xué)氣相沉積技術(shù)和程序掃描打印機(17)，在常溫、真空密閉金屬容器真空室(7)中，用高頻電場活動電極(18)作為打印機掃描器件，在物體表層連續(xù)生成沉積物構(gòu)成圖文(31)的一種新型打印技術(shù)與設(shè)備。 本發(fā)明區(qū)別于現(xiàn)有高頻等離子體化學(xué)氣相沉積類金剛石薄膜技術(shù)和現(xiàn)有打印技術(shù)包括噴墨打印、激光打印、3D打印等技術(shù)獨有的技術(shù)特征為: . 1、建立高頻等離子體(21)電場的兩個電極中，一個是有固定位置的平板電極(19)，另一個是安裝在打印機(17)上，作為掃描器件執(zhí)行打印動作的尖錐形狀活動電極(18)。 . 2、活動電極(18)與平板固定電極(19)之間的高頻等離子體(21)，在打印過程中，與活動電極(18)同步移動。 .3、類金剛石薄膜(31)定向沉積在由卷繞輸送系統(tǒng)(4)傳送帶(24)連續(xù)輸送的打印載體(32)表層，構(gòu)成與活動電極(18)掃描軌跡一致的類金剛石薄膜圖文(31)或3D產(chǎn)品。 本發(fā)明對獨具的技術(shù)特征提出權(quán)利要求同時，要求保護以下技術(shù)范圍: .4、打印機(17)掃描器件(18)具備改變、或移動等離子體電場(21)功能的打印技術(shù)。 . 5、利用化學(xué)氣相沉積物(31)構(gòu)成圖文的打印技術(shù)。 . 6、本發(fā)明打印載體(32)包括但不限于:紙張、紡織物、高分子聚合物、金屬、玻璃。 . 7、氣體原料(25)包括但不限于:含碳元素氣體、氫氣、惰性氣體。 . 8、等離子體(21)控制方法包括但不限于:高頻電壓(2)、直流電壓(2)、真空度(1)、氣體原料(25)流量。 . 9、沉積物(31)性能控制方法包括但不限于:混合氣體原料(25)組分的種類和配比、沉積時間。 . 10、沉淀物(31)化學(xué)成分包括但不限于類金剛石、碳氫聚合物。
【專利摘要】本發(fā)明是應(yīng)用高頻等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù)和程序掃描打印技術(shù)，在常溫、真空密閉金屬容器中，利用活動電極及其控制的等離子體化學(xué)沉積反應(yīng)作為打印機掃描器件進行掃描，在物體表層定向生成類金剛石薄膜沉積物構(gòu)成圖文或制造3D產(chǎn)品的一種新型打印技術(shù)與設(shè)備。圖文具有無色透明、納米結(jié)構(gòu)、高導(dǎo)熱率、高折射率、高介電常數(shù)、高硬度、耐化學(xué)腐蝕等特性。本發(fā)明除可應(yīng)用于銀行、證券特種印刷業(yè)務(wù)之外，還可以作為通用技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品防偽、各種古文物表面保護、信息存儲行業(yè)，以及光學(xué)器件、集成電路、高能薄膜電容器、光伏電池等3D產(chǎn)品制造領(lǐng)域。它是化學(xué)氣相沉積技術(shù)和程序掃描打印技術(shù)交叉所形成的全新技術(shù)領(lǐng)域。
【IPC分類】C23C16/44, B33Y10/00, B33Y30/00
【公開號】CN105018900
【申請?zhí)枴緾N201510313778
【發(fā)明人】劉南林
【申請人】劉南林
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年6月5日