CN210466008U - 一种新型平行光曝光装置 - Google Patents

Abstract

一种新型平行光曝光装置，其包括机台、光源机构和冷却机构，所述光源机构和冷却机构均设置在机台内，所述机台的顶部为玻璃曝光台，且所述玻璃曝光台上设置有密封盖，所述密封盖与机台相铰接，且密封盖盖合在玻璃曝光台上形成用于容纳菲林片和感光物载体的曝光空腔，所述光源机构与玻璃曝光台相对应，所述冷却机构与光源机构相连接，冷却机构将光源机构产生的热量排出机台外，所述机台内设置有移动机构，移动机构设置在玻璃曝光台的下方，光源机构设置在移动机构上，所述光源机构与移动机构活动连接。

Description

一种新型平行光曝光装置

技术领域

本实用新型涉及曝光技术领域，特别涉及一种平行光曝光装置。

背景技术

曝光机属于精密光刻成像装置，是指通过开启灯光发出UVA波长的紫外线，将胶片或其他透明体上的图像信息转移到涂有感光物质的表面上的机器设备。紫外曝光机，也称光刻机、掩模对准曝光机、曝光***、光刻***等，其主要性能指标有：支持基片的尺寸范围，分辨率、对准精度、曝光方式、光源波长、光强均匀性、生产效率等。

现有技术公开了一种LED平行曝光机(申请号：201520298703.7)，该LED平行曝光机包括有曝光源、灯架、底箱、机壳和控制终端，所述机壳内部为LED平行曝光机的曝光室；所述底箱上部为LED平行曝光机的曝光平台；所述曝光平台上平行设置有多组托架，托架上为固定有被加工物；多组托架在LED平行曝光机的动力***的作用下可以交换进出曝光室；所述底箱上部还设置有曝光源，曝光源的光向上照射。所述曝光源为LED灯，功率为1KW，LED灯呈矩形排列，60×40个，横纵间距均为2CM。有益效果在于：本实用新型采用LED灯，功率小，发热少，省去了以前必须的冷却机构，缩小了产品的体积，减少了成本。

但，现有的曝光机在一般都存在以下缺点：

1、现有的曝光装置不论是普通漫反射光源型式的还是菲涅尔透镜平行光光源型式的，其曝光灯与被曝光物之间的距离都是固定的，灯源工作时是对曝光装置的整个曝光台面同时作用的，所以被曝光物面积大小不一样时也需要用相同的曝光时间来曝光；

2、光源的供电装置为电感线圈绕组式变压器且功率不可调；

3、曝光灯中心的光能量总是比周边的光能量强，所以被曝光的物体所接收到的光能量总是不均匀的；

4、曝光灯工作时大部分电能转化成了热能，所以整个曝光室和曝光台面在曝光灯工作时温度会大幅升高，这时就需要一个强力的冷却装置对整个曝光室和曝光台面进行冷却，因为曝光室和曝光台面空间较大，难以做到对曝光台面每个区域进行均匀降温，造成曝光台上的菲林片因受热过热或受热不均匀而出现胀缩，造成菲林片上的图像发生变形，这样被曝光物体上形成的图像就会和原稿的不一样，不能保证曝光过程的良品率。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型的目的是提供一种新型平行光曝光装置，该装置的光源以类似扫描方式在导轨上匀速移动对曝光台面上的被曝光物体进行曝光，可以根据需要曝光的尺寸大小调节灯箱的扫描距离，调整曝光时间，提高曝光效率，灯箱中的灯源与菲涅尔透镜结合使用，使抵达曝光台面上的光线平行，提高了曝光能量分布的均匀性。

本实用新型的另一个目的是提供一种新型平行光曝光装置，该装置可以针对性地对曝光时的受热区域进行冷却，解决了菲林片在曝光过程中因受热过热或受热不均匀而出现胀缩问题；且该装置的结构简单、使用效果好。

为实现上述目的，本实用新型是这样实现的：

一种新型平行光曝光装置，其包括机台、光源机构和冷却机构，所述光源机构和冷却机构均设置在机台内，所述机台的顶部为玻璃曝光台，且所述玻璃曝光台上设置有密封盖，所述密封盖与机台相铰接，且密封盖盖合在玻璃曝光台上形成用于容纳菲林片和感光物载体的曝光空腔，所述光源机构与玻璃曝光台相对应，所述冷却机构与光源机构相连接，冷却机构将光源机构产生的热量排出机台外；其特征在于，所述机台内设置有移动机构，移动机构设置在玻璃曝光台的下方，光源机构设置在移动机构上，所述光源机构与移动机构活动连接；所述光源机构包括菲涅尔透镜、支撑架、灯箱、隔热玻璃、反光罩和曝光灯，所述隔热玻璃与灯箱围合形成光源空腔，所述反光罩和曝光灯设置在光源空腔内，所述支撑架为上下开口的空心盒体，所述支撑架的底部与灯箱相适配，所述菲涅尔透镜设置在支撑架的顶部，曝光灯的光线经反光罩反射后依次穿过隔热玻璃、支撑架、菲涅尔透镜和曝光玻璃台至曝光空腔内，移动机构驱动光源机构以扫描方式匀速移动，进而对玻璃曝光台上的物体进行曝光。

该曝光灯以类似扫描的方式在移动机构的驱动下匀速移动，对玻璃曝光台上的被曝光物进行曝光，这种曝光方式可以按照被曝光物大小的不一样而调整移动距离，也就是曝光时间可依曝光物体大小的不一样而进行调整，同时能保证被曝光物接收到的曝光能量是均匀的。在类似逐行扫描的过程中，只要曝光灯沿着其轴向发出的光能量是均匀的，那么扫描过后被被曝光物接受的曝光能量就是均匀的。利用支撑架为上下开口的空心盒体，光线只能从其顶部开口透过，利用隔热玻璃使曝光灯被隔离在光源空腔内，并利用冷却机构及时将曝光灯产生的热量输送至机台外，使热量不易于传输至曝光空腔，从而保证曝光空腔内的温升很小而不引起菲林发生胀缩，再者菲涅尔透镜的设置能将曝光灯发出来的光折射成近似平行光，使被曝光介质上形成的图案与菲林原稿上的图案更接近，从而提高曝光良品率。

进一步，所述移动机构包括驱动组件、至少两根导轨和至少两个直线轴承，所述直线轴承分别设置在灯箱的底部的两端，直线轴承与灯箱固定连接，所述直线轴承与导轨相适配，直线轴承与导轨活动连接，所述导轨均平行设置在玻璃曝光台的下方，所述驱动组件与灯箱驱动连接，所述驱动组件驱动灯箱沿着导轨移动实现对玻璃曝光台上的物体进行曝光。

进一步，所述驱动组件包括电机单元、第一传动轴、第二传动轴、第一同步轮和第一同步带，所述第一传动轴和第二传动轴的两端均固定设置有第一同步轮，所述第一传动轴的两端分别通过第一轴承座与两根导轨的前端相连接，所述第二传动轴的两端分别通过第二轴承座与两根导轨的末端相连接，所述第一同步带分别将第一传动轴和第二传动轴上同侧的第一同步轮相连接，且所述灯箱与第一同步带相连接。所述电机单元驱动第一传动轴转动，第一传动轴转动带动其两端的第一同步轮转动，再通过第一同步带带动另一端的第二传动轴转动，进而第一同步带带动灯箱沿着导轨移动。

进一步，所述电机单元包括电机、第二同步轮和第二同步带，所述第二同步轮套设在第一传动轴上，且第二同步轮与第一传动轴固定连接，所述第二同步带的一端与第二同步轮相连接，第二同步带的另一端与电机相连接。电机转动通过第二同步带带动第二同步轮转动，第二同步轮进而带动第一传动轴的转动。

进一步，所述冷却机构包括第一冷却组件和第二冷却组件，所述第一冷却组件包括冷却风机和排风管，所述冷却风机设置在灯箱的一端，所述排风管设置在灯箱的另一端，且排风管的出口设置在机台外，所述第二冷却组件包括设置在支撑架两侧的复数个散热风机，且散热风机在支撑架的竖直方向上均匀分布。在灯箱一端设置冷却风机，冷却风机及时将曝光灯产生的热量通过排风管排出至机台外部；且在支撑架上设置多个散热风机，且散热风机是沿着光线的传输方向均匀设置，散热风机将对辐射到支撑架内部的热量进行有效散热，保证安装在支撑架顶部的菲涅尔透镜没有受到热量的影响。

进一步，所述菲涅尔透镜的焦点在曝光灯上，将曝光灯发出来的光线折射为趋于平行光。这样设置可以使菲涅尔透镜所生成的平行光的入射半角和斜射角小于或等于2°，提高了曝光的解析度。

进一步，所述机台内还设置有抽真空机构，所述曝光空腔与抽真空机构相连通。利用抽真空机构将曝光空腔内的的空气抽走，使其处于真空状态，保证菲林片与感光物载体贴合。

进一步，所述抽真空机构包括真空泵、电磁阀、真空气管和抽气嘴，所述真空泵、电磁阀、真空气管和抽气嘴依次连接，且抽气嘴的嘴口与曝光空腔相连通。

进一步，所述密封盖包括框盖、把手、橡皮布和密封条，所述密封条设置在框盖的周边，所述橡皮布设置在框盖的两侧，所述把手设置在框盖的顶部。利用把手便于将密封盖打开或闭合，密封条可以是软性的丁基橡胶，当框盖经密封条与玻璃曝光台面接触时能确保四周不漏气，进而保证曝光空腔能被抽真空机构抽为真空状态。

进一步，采用电子式电源为曝光灯供电，可以根据感光物载体的材料特性无极调整其功率。现有曝光灯的供电装置一般为电感线圈绕组式变压器，其功率不可调且变压器本身因消耗电能而发热，功率因素只有85％左右；采用电子电源替代绕组式变压器，曝光灯的功率在其额定功率范围内可以根据感光材料的特性无极可调，且电子电源功率因数为95％，提高了有功功率。

本实用新型的优势在于，该装置的光源以类似扫描方式在导轨上匀速移动对曝光台面上的被曝光物体进行曝光，可以根据需要曝光的尺寸大小调节灯箱的扫描距离，调整曝光时间，提高曝光效率，灯箱中的灯源与菲涅尔透镜结合使用，使抵达曝光台面上的光线平行，提高了曝光能量分布的均匀性。

该装置可以针对性地对曝光时的受热区域进行冷却，解决了菲林片在曝光过程中因受热过热或受热不均匀而出现胀缩问题；且该装置的结构简单、使用效果好。

附图说明

图1为具体实施方式中平行光曝光装置的第一视角结构示意图。

图2为具体实施方式中平行光曝光装置的第二视角结构示意图。

图3为具体实施方式中平行光曝光装置中光源机构的结构示意图。

图4为具体实施方式中移动机构和光源机构的第一视角的结构示意图。

图5为具体实施方式中移动机构和光源机构的第二视角的结构示意图。

图6为具体实施方式中曝光灯发出的光线经菲涅尔透镜的光路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1-6。

一种新型平行光曝光装置，其包括机台1、光源机构2和冷却机构3，光源机构2和冷却机构3均设置在机台1内，机台1的顶部为玻璃曝光台11，且玻璃曝光台11上设置有密封盖4，密封盖4与机台1相铰接，且密封盖4盖合在玻璃曝光台11上形成用于容纳菲林片和感光物载体的曝光空腔，光源机构2与玻璃曝光台11相对应，冷却机构3与光源机构2相连接，冷却机构3将光源机构2产生的热量排出机台1外；其特征在于，机台1内设置有移动机构5，移动机构5设置在玻璃曝光台11的下方，光源机构2设置在移动机构5上，光源机构2与移动机构5活动连接；光源机构2包括菲涅尔透镜21、支撑架22、灯箱23、隔热玻璃24、反光罩25和曝光灯26，隔热玻璃24与灯箱23围合形成光源空腔27，反光罩25和曝光灯26设置在光源空腔27内，支撑架22为上下开口的空心盒体，支撑架22的底部与灯箱23相适配，菲涅尔透镜21设置在支撑架22的顶部，曝光灯26的光线经反光罩25反射后依次穿过隔热玻璃24、支撑架22、菲涅尔透镜21和曝光玻璃台11至曝光空腔内，移动机构5驱动光源机构2以扫描方式匀速移动，进而对玻璃曝光台11上的物体进行曝光。

该曝光灯26以类似扫描的方式在移动机构5的驱动下匀速移动，对玻璃曝光台11上的被曝光物进行曝光，这种曝光方式可以按照被曝光物大小的不一样而调整移动距离，也就是曝光时间可依曝光物体大小的不一样而进行调整，同时能保证被曝光物接收到的曝光能量是均匀的。在类似逐行扫描的过程中，只要曝光灯26沿着其轴向发出的光能量是均匀的，那么扫描过后被被曝光物接受的曝光能量就是均匀的。曝光灯26采用的是LED灯管形式，发出的光经反光罩反射后传输至曝光空腔内，利用支撑架22为上下开口的空心盒体，光线只能从其顶部开口透过，利用隔热玻璃24使曝光灯26被隔离在光源空腔27内，并利用冷却机构3及时将曝光灯26产生的热量输送至机台1外，使热量不易于传输至曝光空腔，从而保证曝光空腔内的温升很小而不引起菲林发生胀缩，再者菲涅尔透镜21的设置能将曝光灯26发出来的光折射成近似平行光，使被曝光介质上形成的图案与菲林原稿上的图案更接近，从而提高曝光良品率。

在本实施例中，移动机构5包括驱动组件51、至少两根导轨52和至少两个直线轴承53，直线轴承53分别设置在灯箱23的底部的两端，直线轴承53与灯箱23固定连接，直线轴承53与导轨52相适配，直线轴承53与导轨52活动连接，导轨52均平行设置在玻璃曝光台11的下方，驱动组件51与灯箱23驱动连接，驱动组件51驱动灯箱沿着导轨52移动实现对玻璃曝光台11上的物体进行曝光。

在本实施例中，驱动组件51包括电机单元511、第一传动轴512、第二传动轴(图未示)、第一同步轮513和第一同步带514，第一传动轴512和第二传动轴的两端均固定设置有第一同步轮513，第一传动轴512的两端分别通过第一轴承座515与两根导轨52的前端相连接，第二传动轴的两端分别通过第二轴承座(图未示)与两根导轨52的末端相连接，第一同步带514分别将第一传动轴512和第二传动轴上同侧的第一同步轮513相连接，且灯箱23与第一同步带514相连接。电机单元511驱动第一传动轴512转动，第一传动轴512转动带动其两端的第一同步轮513转动，再通过第一同步带514带动另一端的第二传动轴转动，进而第一同步带514带动灯箱23沿着导轨52移动。

在本实施例中，电机单元511包括电机5111、第二同步轮5112和第二同步带5113，第二同步轮5112套设在第一传动轴512上，且第二同步轮5112与第一传动轴512固定连接，第二同步带5113的一端与第二同步轮5112相连接，第二同步带5113的另一端与电机5111相连接。电机5111转动通过第二同步带5113带动第二同步轮5112转动，第二同步轮5112进而带动第一传动轴512的转动。

在本实施例中，冷却机构3包括第一冷却组件31和第二冷却组件32，第一冷却组件31包括冷却风机311和排风管312，冷却风机311设置在灯箱23的一端，排风管312设置在灯箱23的另一端，且排风管312的出口设置在机台1外，第二冷却组件32包括设置在支撑架22两侧的复数个散热风机，且散热风机在支撑架22的竖直方向上均匀分布。在灯箱23一端设置冷却风机311，冷却风机311及时将曝光灯26产生的热量通过排风管312排出至机台1外部；且在支撑架22上设置多个散热风机，且散热风机是沿着光线的传输方向均匀设置，散热风机将对辐射到支撑架22内部的热量进行有效散热，保证安装在支撑架22顶部的菲涅尔透镜21没有受到热量的影响。

在本实施例中，菲涅尔透镜21的焦点在曝光灯26上，将曝光灯26发出来的光线折射为趋于平行光。这样设置可以使菲涅尔透镜21所生成的平行光的入射半角和斜射角小于或等于2°，提高了曝光的解析度。

在本实施例中，机台1内还设置有抽真空机构6，曝光空腔与抽真空机构6相连通。利用抽真空机构6将曝光空腔内的的空气抽走，使其处于真空状态，保证菲林片与感光物载体贴合。

在本实施例中，抽真空机构6包括真空泵61、电磁阀62、真空气管63和抽气嘴64，真空泵61、电磁阀62、真空气管63和抽气嘴64依次连接，且抽气嘴64的嘴口与曝光空腔相连通。

在本实施例中，密封盖4包括框盖41、把手42、橡皮布43和密封条44，密封条44设置在框盖41的周边，橡皮布43设置在框盖41的两侧，把手42设置在框盖41的顶部。利用把手42便于将密封盖4打开或闭合，密封条44可以是软性的丁基橡胶，当框盖41经密封条44与玻璃曝光台11接触时能确保四周不漏气，进而保证曝光空腔能被抽真空机构6抽为真空状态。

在本实施例中，采用电子式电源为曝光灯26供电，可以根据感光物载体的材料特性无极调整其功率。现有曝光灯的供电装置一般为电感线圈绕组式变压器，其功率不可调且变压器本身因消耗电能而发热，功率因素只有85％左右；采用电子电源替代绕组式变压器，曝光灯的功率在其额定功率范围内可以根据感光材料的特性无极可调，且电子电源功率因数为95％，提高了有功功率。

本装置可将现有机器的有效曝光面积提高约50％，即光源机构的出光面积长度决定了曝光面积的宽度，支撑架的扫描移动距离决定了曝光面积的长度，光源机构的出光面积长度由菲涅尔透镜的长度决定，由于菲涅尔透镜的模具限制，其最大尺寸一般为1050*1400，沿对角线切得菲涅尔透镜的最大尺寸为180*1580，所以曝光面积的尺寸1580*3000，而现有机器的最大有效出光面积只有1050*1400。

本装置的工作方法为：

当感光物载体和菲林片被放到玻璃曝光台面上时，人手合上密封盖使之压在玻璃曝光台面上，经密封盖的密封条与玻璃曝光台面贴合形成密封的空腔，电磁阀为两位三通型式的电磁阀，常态时(即不通电状态)，密封盖与玻璃曝光台形成的曝光空腔经抽气嘴、真空气管和电磁阀形成的气路与大气连通；当电磁阀通电时，电磁阀动作使真空泵经电磁阀、真空气管、抽气嘴与曝光空腔连通，真空泵把曝光空腔内的空气抽掉，使曝光空腔处于真空状态，保证菲林片与感光物载体贴合。

当真空值达到预设值时曝光灯瞬间点亮，功率稳定后，灯箱沿着导轨按预定的速度匀速移动，对被曝光物体以类似扫描的方式进行曝光；同时冷却风机吹出的高风速的风流经曝光灯表面带走大部分热量，由排风管排出机台外部；灯箱移动到感光物载体边缘后，曝光灯熄灭，灯箱返回原点位置等待下一次曝光动作，与此同时，冷却风机继续对曝光灯表面进行冷却，直到其表面温度回到室温状态；真空泵和电磁阀停止工作，曝光空腔与大气连通回到正常大气压状态。

本实用新型的优势在于：

1、依需要曝光的尺寸的大小来调整曝光时间也就是灯箱的扫描距离，缩短了曝光时间，提高曝光效率，减少电量的消耗；

2、提高曝光区域的曝光能量均匀性，均匀度能达到95％以上；

3、针对性地对曝光时的受热区域进行冷却，解决了菲林片在曝光过程中的胀缩问题；

4、所生成的平行光的入射半角和斜射角小于或等于2度，提高曝光的解析度；

5、解决了因受固定灯距和点光源漫反射型光量分布均匀性的局限，有效曝光面积做不大的问题。

以上只是本实用新型优选的实施例，但是本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型平行光曝光装置，其包括机台、光源机构和冷却机构，所述光源机构和冷却机构均设置在机台内，所述机台的顶部为玻璃曝光台，且所述玻璃曝光台上设置有密封盖，所述密封盖与机台相铰接，且密封盖盖合在玻璃曝光台上形成用于容纳菲林片和感光物载体的曝光空腔，所述光源机构与玻璃曝光台相对应，所述冷却机构与光源机构相连接，冷却机构将光源机构产生的热量排出机台外；

其特征在于，所述机台内设置有移动机构，移动机构设置在玻璃曝光台的下方，光源机构设置在移动机构上，所述光源机构与移动机构活动连接；所述光源机构包括菲涅尔透镜、支撑架、灯箱、隔热玻璃、反光罩和曝光灯，所述隔热玻璃与灯箱围合形成光源空腔，所述反光罩和曝光灯设置在光源空腔内，所述支撑架为上下开口的空心盒体，所述支撑架的底部与灯箱相适配，所述菲涅尔透镜设置在支撑架的顶部，曝光灯的光线经反光罩反射后依次穿过隔热玻璃、支撑架、菲涅尔透镜和曝光玻璃台至曝光空腔内，移动机构驱动光源机构以扫描方式匀速移动，进而对玻璃曝光台上的物体进行曝光。

2.根据权利要求1所述的一种新型平行光曝光装置，其特征在于所述移动机构包括驱动组件、至少两根导轨和至少两个直线轴承，所述直线轴承分别设置在灯箱的底部的两端，直线轴承与灯箱固定连接，所述直线轴承与导轨相适配，直线轴承与导轨活动连接，所述导轨均平行设置在玻璃曝光台的下方，所述驱动组件与灯箱驱动连接，所述驱动组件驱动灯箱沿着导轨移动实现对玻璃曝光台上的物体进行曝光。

3.根据权利要求2所述的一种新型平行光曝光装置，其特征在于所述驱动组件包括电机单元、第一传动轴、第二传动轴、第一同步轮和第一同步带，所述第一传动轴和第二传动轴的两端均固定设置有第一同步轮，所述第一传动轴的两端分别通过第一轴承座与两根导轨的前端相连接，所述第二传动轴的两端分别通过第二轴承座与两根导轨的末端相连接，所述第一同步带分别将第一传动轴和第二传动轴上同侧的第一同步轮相连接，且所述灯箱与第一同步带相连接。

4.根据权利要求3所述的一种新型平行光曝光装置，其特征在于所述电机单元包括电机、第二同步轮和第二同步带，所述第二同步轮套设在第一传动轴上，且第二同步轮与第一传动轴固定连接，所述第二同步带的一端与第二同步轮相连接，第二同步带的另一端与电机相连接。

5.根据权利要求1所述的一种新型平行光曝光装置，其特征在于所述冷却机构包括第一冷却组件和第二冷却组件，所述第一冷却组件包括冷却风机和排风管，所述冷却风机设置在灯箱的一端，所述排风管设置在灯箱的另一端，且排风管的出口设置在机台外，所述第二冷却组件包括设置在支撑架两侧的复数个散热风机，且散热风机在支撑架的竖直方向上均匀分布。

6.根据权利要求1所述的一种新型平行光曝光装置，其特征在于所述菲涅尔透镜的焦点在曝光灯上，将曝光灯发出来的光线折射为趋于平行光。

7.根据权利要求1所述的一种新型平行光曝光装置，其特征在于所述机台内还设置有抽真空机构，所述曝光空腔与抽真空机构相连通。

8.根据权利要求7所述的一种新型平行光曝光装置，其特征在于所述抽真空机构包括真空泵、电磁阀、真空气管和抽气嘴，所述真空泵、电磁阀、真空气管和抽气嘴依次连接，且抽气嘴的嘴口与曝光空腔相连通。

9.根据权利要求1所述的一种新型平行光曝光装置，其特征在于所述密封盖包括框盖、把手、橡皮布和密封条，所述密封条设置在框盖的周边，所述橡皮布设置在框盖的两侧，所述把手设置在框盖的顶部。

10.根据权利要求1所述的一种新型平行光曝光装置，其特征在于采用电子式电源为曝光灯供电，可以根据感光物载体的材料特性无极调整其功率。

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