專利名稱：激光加工法、利用該方法生產(chǎn)噴墨記錄頭和噴墨記錄頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光加工法，如用這種激光加工法生產(chǎn)排墨并在記錄介質(zhì)上噴墨的噴墨記錄頭的方法，本發(fā)明還涉及用這種方法制成的噴墨記錄頭或微觀機構(gòu)和及一種能對如集成電路或混合集成電路或復(fù)雜形狀進行精密加工的激光加工法。
對于需要精密結(jié)構(gòu)和高精度的工件的精密加工來說，已經(jīng)采用了一種應(yīng)用紫外線激光的激光加工法。
可以通過加工出噴墨記錄頭的流墨道和排墨口來舉例說明這種精密加工法。
特許公開平2-121842或平2-121845的日本專利申請公開了一種用激發(fā)物激光器形成流墨道和排墨口的高精度加工法，激發(fā)物激光器是具有代表性的紫外線激光器。
該激發(fā)物激光器能夠通過稀有氣體與鹵素氣體的混合氣放電激勵而發(fā)射出短脈沖(15ns-35ns)的紫外光，該紫外光具有幾百mJ/pulse的振蕩能和10赫茲-500赫茲的脈沖重復(fù)頻率。當聚合樹脂表面被具有象這樣高的密度的短脈沖紫外光線的照射時，就會產(chǎn)生燒蝕光解，在此過程中所照射的部分會立即分解且發(fā)散出一種等離子體散射光及撞擊聲，由此就促成了通常所說的聚合樹脂激光燒蝕加工法。
在象這樣的加工法所采用的普通激光器中，普遍采用的YAG激光器可以形成一個孔，但會形成粗糙的邊緣表面，而發(fā)射紅外光的二氧化碳激光器的缺點在于，沿所形成的孔周圍會產(chǎn)生出燒蝕口。象這樣的加工法都是熱加工法，其中加工是通過將光能轉(zhuǎn)化成熱能來熟悉的，因此所加工工件的形狀經(jīng)常會磨損，從而很難獲得優(yōu)良加工效果。另一方面，利用激發(fā)物激光器的激光燒蝕加工法是基于通過一個光化學反應(yīng)來破壞碳原子共價鍵地進行升華的蝕刻方法，該方法不會輕易破壞所加工工件的形狀，因此能獲得精度很高的加工。
該激光燒蝕加工法指的是一種通過采用一個激光器而不是通過液相升華作用的加工法。
尤其是在噴墨技術(shù)領(lǐng)域中，眾所周知的是，該技術(shù)通過采用利用了象這樣的激發(fā)物激光器的激光蝕刻加工技術(shù)而顯著進步到目前的狀態(tài)。
在實際應(yīng)用這種采用激發(fā)物激光器的激光加工技術(shù)中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了以下問題。
在激發(fā)物激光器是紫外線激光器的情況下，照射激光的脈沖振蕩時間為大約幾十毫微秒，或在YAG激光器的情況下，大約為100皮秒到幾個毫微秒，但所有照射在工件上的激光并沒有完全用于劈開原子共價鍵。
由于存在這種光能沒有用在劈開原子共價鍵的現(xiàn)象，因此激光所加工的工件部分在完全分解之前就散開了，從而沿著加工面會形成副產(chǎn)品。
沒有用于劈開原子共價鍵的部分光能被轉(zhuǎn)化為熱能。
還有，由于激發(fā)物激光器的能量密度在振蕩脈沖最高的時候維持在100兆瓦的范圍內(nèi)，所以升華蝕刻加工法就不容易被用到導(dǎo)熱性強的材料如金屬、陶瓷或礦物質(zhì)(如硅)或光吸收性差的材料如石英或玻璃上，該方法原則上能被用于有機樹脂材料。
這些現(xiàn)象在采用激發(fā)物激光器的情況中是不可避免的并且人們已經(jīng)提出了各種技術(shù)來避免這些現(xiàn)象對當前噴墨頭的影響。
例如，因為如果安裝該噴墨記錄頭的同時這種副產(chǎn)品仍然存在的話，則排墨口有可能被堵住，因此可以執(zhí)行一個去掉副產(chǎn)品的工序。
另外，由于部分光能在加工期間轉(zhuǎn)化為熱能，而這會引起熱膨脹或工件部分熔化，所以可以采用玻璃化轉(zhuǎn)化點高的材料或減小的加工角度。
由于這些技術(shù)沒有從根本上解決這些現(xiàn)象，因此在激光加工中就部分地增加了各種限制。
另一方面，對于噴墨記錄頭來說，在圖象質(zhì)量方面要求有更高的清晰度，而排墨口或流墨道的排列密度以前通常在300dpi-400dpi的范圍內(nèi)，現(xiàn)在就要求增加到600dpi或甚至到1200dpi。
因此，就需要一種能夠加工出排墨口的方法，并且流墨道具有小間距或小尺寸，如50μm或更小的布置間距和20μm或更小的加工直徑并具有高精度。
然而，由于加工間距或加工直徑變得更小，因此激發(fā)物激光器所存在的上述現(xiàn)象就變得越來越顯著，并且如上所述地在生產(chǎn)高精度的噴墨記錄頭中產(chǎn)生了限制。
考慮到上述情況，本發(fā)明人已經(jīng)認識到上述現(xiàn)象屬于利用象激發(fā)物激光器這樣的紫外線激光器的激光蝕刻加工法，從而已經(jīng)在不局限于普通技術(shù)的領(lǐng)域中進行了深入細致的研究并且已經(jīng)得到一種新穎的激光蝕刻技術(shù)，該技術(shù)能根本上消除這些現(xiàn)象并且適用于將來一直在發(fā)展的微加工技術(shù)并且還擴展了對于各種應(yīng)用場合的適應(yīng)性。
本發(fā)明是鑒于上述情況而作出的。本發(fā)明的一個目的在于提供一種激光加工法，該方法不會產(chǎn)生副產(chǎn)品并從根本上避免了在激光加工過程中產(chǎn)生的熱能聚集在如樹脂材料這樣的工件上的現(xiàn)象，從而獲得了高精度加工并不會出現(xiàn)工件熔化或熱膨脹，本發(fā)明還要提供一種利用這樣的激光加工法生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法以及一種由這樣的加工法制成的噴墨記錄頭。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種激光加工法，該方法能通過一簡單的工序而在一由多種材料構(gòu)成的工件中加工出精密結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還要提供一種利用這樣的激光加工法生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法及一種由這樣的加工法制成的噴墨記錄頭。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種激光加工法，該方法能簡化一個調(diào)整步驟，改善了精度，如一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)部件的位置精度，并且還降低了制造成本，本發(fā)明還要提供一種利用這樣的激光加工法生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法及一種由這樣的加工法制成的噴墨記錄頭。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種激光加工法，該方法能通過構(gòu)造出一個能夠吸收激光的輻射能的工件從而改進了加工效率，本發(fā)明還要提供一種利用這樣的激光加工法生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法及一種由這樣的加工法制成的噴墨記錄頭。
本發(fā)明的另一個目的在于一種激光加工法，該方法能防止光斑干涉并減少由掩模上的激光束所造成的損害，從而使得能夠通過對一個大面積圖案進行投影來加工工件，本發(fā)明還要提供一種利用這樣的激光加工法制造噴墨記錄頭的方法及一種由這樣的加工法制成的噴墨記錄頭。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，該方法能夠抑制光斑干涉并且從排墨口成形板的外側(cè)(從油墨排出側(cè))進行激光加工以形成錐形，該錐形形狀相對于油墨排出方向的軸線是對稱的并且朝著端部逐漸變細，并且該方法還可以容易地成形出一個朝著端部變細的錐形形狀，該錐形形狀具有一個統(tǒng)一的并較大的錐角或者具有一個統(tǒng)一而可變的錐角，本發(fā)明還要提供一種由這種加工法制成的噴墨記錄頭以及一種激光加工法。
上述目的可以根據(jù)本發(fā)明通過一種激光加工法、一種利用這樣的激光加工法生產(chǎn)一種噴墨記錄頭的方法以及一種由這樣的加工法制成的噴墨記錄頭來實現(xiàn)，其特征如以下的(1)到(37)條所述(1)一種通過用激光束照射工件而對工件進行激光蝕刻的激光加工法，該方法包括步驟在通過把激光束投影在一個掩膜圖案上而進行加工時，采用在空間和時間上具有非常高能量密度的多脈沖的激光束，該激光束從一個能夠以一個不超過1皮秒的脈沖發(fā)射時間進行振蕩的激光振蕩器中發(fā)射出來；以及通過激光束源和掩模圖案之間的相對運動進行掃描照射。
(2)如(1)所述的激光加工法，其特征在于，激光束源和掩模圖案之間的相對運動可以通過在一個垂直于激光束光軸的方向上的一個與激光器振動異步的往復(fù)運動來實現(xiàn)，并且掩模圖案在工件上是逐步的而且是按順序地形成的。
(3)如(2)所述的激光加工法，其特征在于，激光束源和掩模圖案之間的相對運動可通過使掩模相對激光束移動來進行的。
(4)如(3)所述的激光加工法，其特征在于，所述掩模包括一個具有一個預(yù)定圖案的卷式薄膜，并且該掩模圖案的運動是通過用卷繞裝置和重繞裝置把該卷式薄膜輸送進激光束的光路中來實現(xiàn)的。
(5)如(3)或(4)所述的激光加工法，其特征在于，與從掩模移動導(dǎo)致的投影透鏡的圖案圖象的運動異步，在垂直于激光束光軸的方向上移動該工件進行工件的蝕刻加工。
(6)如(1-3)之一所述的激光加工法，其特征在于，投影掩模的投影透鏡的投影放大率絕對值為1/20或更小。
(7)如(2)所述的激光加工法，其特征在于，通過激光束列掩模圖案的掃描照射來進行激光束源和掩模圖案之間的相對運動。
(8)如(7)所述的激光加工法，其特征在于，通過這樣的照射光線進行掃描照射，即照射光線包括一束從一激光振蕩器經(jīng)一偏向掃描裝置聚光在掩模上的激光束，掃描照射與激光振蕩不同步。
(9)如(8)所述的激光加工法，其特征在于，激光加工是通過掃描照射穿過一個光學系統(tǒng)來進行的，該光學系統(tǒng)把激光振蕩器的激光束轉(zhuǎn)換成環(huán)形激光束。
(10)如(9)所述的激光加工法，其特征在于，用于把激光振蕩器的激光束轉(zhuǎn)換成環(huán)形激光束的光學系統(tǒng)包括相互對置的錐形透鏡，并且相互對置的錐形透鏡的距離在光軸方向是可以變化的，從而環(huán)形激光束的外部形狀可以膨脹或收縮。
(11)如(1)所述的激光加工法，其特征在于，所述激光束的波長為350nm-1000nm。
(12)如(1)所述的激光加工法，其特征在于，激光束的脈沖發(fā)射時間為500飛秒或更小。
(13)如(1)所述的激光加工法，其特征在于，所述工件由一種樹脂、Si或一種Si化合物構(gòu)成。
(14)如(1)所述的激光加工法，其特征在于，所述激光振蕩器設(shè)有一個光傳播空間壓縮裝置。
(15)如(14)所述的激光加工法，其特征在于，所述光傳播空間壓縮裝置包括線形調(diào)頻脈沖發(fā)生裝置以及利用了光波長色散特性的垂直模式同步裝置。
(16)如(14)所述的激光加工法，其特征在于，所述光傳播空間壓縮裝置是由利用了光波長色散特性的垂直模式同步方法的線形調(diào)頻脈沖發(fā)生裝置以及一個衍射相位光柵構(gòu)成的。
(17)一種生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，該噴墨記錄頭包括一個用于排出墨滴要噴涂在一記錄介質(zhì)上的油墨的排墨口、一個容納有供應(yīng)給排墨口的油墨的液體腔室、一個用于將所述液體腔室與排墨口相連通的流墨道、一個設(shè)置在流墨道的一部分上用于產(chǎn)生排墨能量的能量發(fā)生部件、以及一個用于從外部提供油墨給液體腔室的供墨孔，其中構(gòu)成至少流墨道一部分的一個部件是通過激光加工做出來的，其特征在于激光加工是通過用激光束投影一個掩模圖案來進行的，采用在空間和時間上具有非常高能量密度的多脈沖激光，該激光從一個能夠以一個不超過1皮秒的脈沖發(fā)射時間進行振蕩的激光振蕩器中發(fā)射出來；以及通過激光束源和掩模圖案之間的相對運動進行掃描照射。
(18)如(17)所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，激光束源和掩模圖案之間的相對運動可以通過在一個垂直于激光束光軸的方向上的一個與激光器振動異步的往復(fù)運動來實現(xiàn)，并且掩模圖案在工件上是逐步的而且是按順序的形成的。
(19)如(18)所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，激光束源和掩模圖案之間的相對運動可以通過使掩模相對激光束移動來進行的。
(20)如(19)所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，所述掩模包括一個具有一個預(yù)定圖案的卷式薄膜，并且該掩模圖案的運動是通過用卷繞裝置和重繞裝置把該卷式薄膜輸送進激光束的光路中來實現(xiàn)的。
(21)如(19)或(20)所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，與從掩模移動導(dǎo)致的投影透鏡的圖案圖象的運動異步，在垂直于激光束光軸的方向上移動該工件進行工件的蝕刻加工。
(22)如(17-19)之一所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，投影掩模的投影透鏡的投影放大率絕對值為1/20或更小。
(23)如(18)所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，激光束源和掩模圖案之間的相對運動是通過由激光束對掩模圖案的掃描照射而進行的。
(24)如(23)所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，通過這樣的照射光線進行掃描照射，即該照射光線包括一束從一激光振蕩器經(jīng)一偏向掃描裝置而聚光在掩模上的激光束，掃描照射與激光振蕩不同步。
(25)如(24)所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，激光加工是通過掃描照射穿過一個光學系統(tǒng)來進行的，該光學系統(tǒng)把激光振蕩器的激光束轉(zhuǎn)換成環(huán)形激光束。
(26)如(25)所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，用于把激光振蕩器的激光束轉(zhuǎn)換成環(huán)形激光束的光學系統(tǒng)包括相互對置的錐形透鏡，并且相互對置的錐形透鏡的距離在光軸方向是可以變化的，從而環(huán)形激光束的外部形狀可以膨脹或收縮。
(27)如(17)所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，構(gòu)成流墨道一部分的部件包括一凹入部分或一通孔，并且該凹入部分或通孔通過激光束照射穿過一個掩模從而以一個預(yù)定距離同時成形在多個部件中，所述掩模具有一個在一個預(yù)定間距處形成有多個孔的圖案。
(28)如(27)所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，凹入部分是一個構(gòu)成流墨道的凹槽。
(29)如(27)所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，通孔構(gòu)成了排墨口。
(30)如(17)所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，激光束的波長為350nm-1000nm。
(31)如(17)所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法法，其特征在于，激光束的脈沖發(fā)射時間為500飛秒或更小。
(32)如(17)所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，構(gòu)成油墨通道的至少一部分的部件包括排墨口、流墨道、液體腔室和供墨孔，該部件是由樹脂構(gòu)成的。
(33)如(17)所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，構(gòu)成油墨通道的至少一部分的部件包括排墨口、流墨道、液體腔室和供墨孔，該部件是由Si或一種Si化合物構(gòu)成的。
(34)如(17)所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，激光振蕩器設(shè)有一個光傳播空間壓縮裝置。
(35)如(34)所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，所述光傳播空間壓縮裝置包括線形調(diào)頻脈沖發(fā)生裝置以及利用了光波長色散特性的垂直模式同步裝置。
(36)如(34)所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，所述光傳播空間壓縮裝置是由利用了光波長色散特性的垂直模式同步方法的線形調(diào)頻脈沖發(fā)生裝置以及一個衍射相位光柵構(gòu)成的。
(37)一種用(17)所述的生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法制成的噴墨記錄頭。


圖1所示為本發(fā)明實施例1的激光加工裝置的示意圖。
圖2所示為本發(fā)明實施例1的掩模圖案的結(jié)構(gòu)圖。
圖3為一個示意圖，它顯示出在本發(fā)明第二實施例的激光加工裝置中的掩模圖案投影光路系統(tǒng)的光路。
圖4所示為實施本發(fā)明的激光加工裝置的光路的示意圖。
圖5所示為在本發(fā)明所概括的激光加工裝置中所包含的掩模圖案。
圖6所示為在本發(fā)明第三實施例的激光加工裝置中掩模圖案投影光學系統(tǒng)的光路的示意圖。
圖7所示為在本發(fā)明的第三實施例中錐形透鏡的功能。
圖8所示為在本發(fā)明的第三實施例中激光加工裝置的光路的示意圖。
圖9A和9B所示為在本發(fā)明的第三實施例中孔板的加工特性。
圖10所示為在本發(fā)明第四實施例的激光加工裝置中光掩模圖案投影光學體統(tǒng)的光路的示意圖。
圖11所示為在本發(fā)明的第四實施例中錐形透鏡的功能。
圖12所示為在本發(fā)明的第四實施例中激光加工裝置的光路的示意圖。
圖13A、13B和13C所示為由本發(fā)明所概括的加工法采用的噴墨記錄頭生產(chǎn)加工法制成的噴墨記錄頭的示意圖。
通過應(yīng)用本發(fā)明上述的設(shè)計，其實施例可以實現(xiàn)一種激光加工法，該方法能夠獲得更高的精確度，還可以避免副產(chǎn)品的產(chǎn)生并從根本上防止在對由一種樹脂構(gòu)成的工件進行激光加工期間轉(zhuǎn)化過來的熱能的聚集；一種利用這種激光加工法生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法；以及一種由這種加工法制成的記錄頭。還有在掩模投影加工中，通過設(shè)置用于在將激光束引導(dǎo)到工件的光路中動態(tài)地移動投影圖象的干涉的裝置，從而就能夠?qū)崿F(xiàn)一種能夠能夠精確地成形出一種精密的掩模圖案的激光加工法，一種利用這種激光加工法生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法；以及一種由這種加工法制成的記錄頭。
本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)中所采用的并且在空間和時間中具有一個非常高的能量密度的多種脈沖的激光，從一種能以一個不超過1皮秒的脈沖發(fā)射時間進行振蕩的激光振蕩器中發(fā)射出來，即所謂的飛秒激光器，這在“下一代光學技術(shù)概論”(由Optronics Co.于1992年出版；第一部分基本技術(shù)超短脈沖的產(chǎn)生與壓縮，第24頁-第31頁)中有說明，而且在目前商業(yè)上可用的飛秒激光器之中，一些具有一個不超過150飛秒的脈沖發(fā)射時間和一個每脈沖500微焦耳的光能。采用這樣的激光器，所發(fā)射的激光的能量密度在所振蕩的脈沖中就可以達到大約三十億瓦特。
在通過采用一種激發(fā)物激光器的普通蝕刻加工法形成噴墨記錄頭的排出同道的情況中，由于照射激光的振蕩脈沖持續(xù)時間較長，因此由樹脂材料所吸收的用來形成該排墨口的光能會部分轉(zhuǎn)化為熱能，而且這種熱能會在整個樹脂板中以一個特定的熱傳導(dǎo)率擴散，從而引起熱膨脹。該熱膨脹隨著蝕刻工藝的進行而增強，從而噴嘴就偏向外側(cè)，并且噴嘴邊緣陷了下去，這樣油墨液滴就不能以平行而由筆直的方式排出。
另一方面，根據(jù)采用上述具有一個不超過1皮秒的脈沖發(fā)射時間的飛秒激光器的機構(gòu)，在激光加工中，瞬時能量密度可以劇烈地增強，這樣由如一種樹脂材料構(gòu)成的工件的蝕刻加工就能夠以一個非常低的光能進行。
還有在上述的結(jié)構(gòu)中，由于在激光加工中幾乎不產(chǎn)生副產(chǎn)品，因此就可以去掉通常不可避免的除去副產(chǎn)品的工序。這樣就可以顯著地提高噴墨記錄頭的生產(chǎn)率。
還有在上述的結(jié)構(gòu)中，由于在激光照射在工件上的光能被轉(zhuǎn)化成熱能并積聚在工件中之前就可以完成該加工，因此就可以解決在激光加工期間出現(xiàn)的并導(dǎo)致加工精確度變差的熱膨脹問題或者部分熔化的問題，從而就可能獲得高精度的加工并且能夠極大地改善噴墨記錄頭的性能。例如，當根據(jù)這種結(jié)構(gòu)形成排墨口的時候，可以形成以高密度平行排列的排墨口，從而獲得一個能以一種直而平行的方式排出油墨液滴的噴墨記錄頭。
還有在上述的結(jié)構(gòu)中，通過與激光器振蕩異步地對掩模圖案進行掃描照射，從而可以，那樣當激光束穿過掩模圖案的時候就可以形成一個基本上與通過由光衍射產(chǎn)生的光斑干涉圖象的綜合而成的掩模圖案不同的圖案。
更確切地說，該光斑干涉圖象的綜合圖象可以通過在一個垂直于激光束光軸的方向上移動掩模形成，也可以通過用激光束穿過一種光學系統(tǒng)列掩模圖案進行掃描照射來形成，該光學系統(tǒng)把來自激光振蕩器的激光束轉(zhuǎn)化成一種環(huán)形激光束。
在這樣的方法中，由于在掩模圖案處于一種基本上是固定的狀態(tài)中掩模圖案是通過與激光振蕩異步地進行掃描來照射的，因此在這個系統(tǒng)中的加工面積就不可避免地在尺寸方面有限制。由于系統(tǒng)尺寸實際上限制在大約20cm(8英寸)，因此在對一個尺寸大約為15mm的工件進行加工的情況下，掩模圖案的投影放大最大只可能設(shè)定在1/13。
雖然不超過1皮秒的短脈沖激光束可以幾乎加工任何材料，但是由于上面所述的限制，所以落在掩模上的能量密度會變成落在工件上的能量密度的1/13×1/13=1/169，這樣考慮到對掩模的損害工件的材料和加工法就不可避免地受到限制。當然由激光照射對掩模的損害取決于掩模和工件的材料，但是在選擇這種材料中仍然存在某些限制，并且為了防止這樣的限制掩模投影放大最小必須保持在1/20。
然而，在采用了以下一種設(shè)計采用一種由一個其上有一個預(yù)定圖案的卷式薄膜構(gòu)成的掩模，將投影透鏡的投影放大率的絕對值選擇為1/20或更小，在通過卷繞裝置和重繞裝置移動掩模并通過激光束對工件進行蝕刻加工的同時，在垂直于光軸的方向上并沿著投影透鏡圖象(筆直圖象或倒轉(zhuǎn)的圖象)成形方向以同步方式以一個與這樣的投影放大率相配的速率同時移動掩模和工件，從而在抑制光斑干涉并減小由激光束在掩模上造成損害的同時通過對一個大面積圖案進行投影照射來加工工件。
在仍然是采用了本發(fā)明的上述設(shè)計的另外一個實施例中，在把激光束引導(dǎo)到工件的光學系統(tǒng)中，采用了一種由相互對置的錐形透鏡構(gòu)成的光學系統(tǒng)，所述錐形透鏡用于把來自激光振蕩器的激光束轉(zhuǎn)化成一種用于對光掩模圖案進行掃描照射的環(huán)形激光束，從而用帶有光掩模圖案的激光束照射一個孔板以形成排墨口。在這種方式中，通過從孔板外側(cè)進行激光照射，從而就可以容易地在孔板的外側(cè)上成形出一個逐漸指向前端的錐形排墨口，并且也容易成形出一個具有一個大錐角的統(tǒng)一形狀。還有在這種操作中，可以通過改變上述相互對置的錐形透鏡的距離來任意地改變該倒錐形的錐角。
在形成這個逐漸指向前端的錐形或也可說是倒錐形的過程中，在具有排墨口的孔板外側(cè)(油墨排出側(cè))上，通過從這個外側(cè)用一個激光器進行光學加工，該激光器能夠發(fā)射出具有1皮秒或更小的脈沖發(fā)射時間的多種脈沖并通常具有一個高斯形狀，上述設(shè)計可以很容易地克服所導(dǎo)致的倒錐形的錐角較小的缺點或者克服錐角只能夠通過激光束的照射密度來控制的缺點。在普通的設(shè)計中，如果激光照射密度從預(yù)定值中顯著地改變了的話，過低的密度就不可能完成孔板的蝕刻過程，從而副產(chǎn)品就仍然會粘在所加工的區(qū)域上，而過高的密度會導(dǎo)致在孔板的所加工區(qū)域中形成如微裂紋的缺陷，但是上述的設(shè)計可以很容易地克服這樣的缺陷。
還有采用逐漸指向前端的錐形排墨口的這種成形方法，就可以在裝配該噴墨記錄頭之后在一個最終工序中形成排墨口，從而避免了從裝配中的孔板變形中所導(dǎo)致的在油墨排出噴嘴方向上的不均勻性。還有，通過通過成形出一個部分地或完全地指向孔板外側(cè)(油墨排出側(cè))上的端部的圓錐形，就可以穩(wěn)定住油墨液滴的排出方向并且減小油墨流動的阻力，從而就提高了油墨流動的速度。這樣就使得能夠用一個同樣的驅(qū)動源來增加油墨排出的頻率以及排出油墨的飛行速度，從而就顯著地改善了打印質(zhì)量并能夠進行高速打印。
在下文中，將參照附圖對本發(fā)明的實施例進行描述，但是決不是通過這些實施例對本發(fā)明進行限制。
(實施例1)圖1所示為構(gòu)成本發(fā)明實施例1的一個激光加工裝置的光路的示意圖。首先參照圖1進行說明本發(fā)明的激光加工裝置的主體部件。參看圖1，激光束101，從一個不具代表性的短脈沖激光器中以箭頭所指的方向發(fā)射出來，該激光束被引導(dǎo)到一個變焦光線壓縮裝置110上以轉(zhuǎn)化成一個預(yù)定光線直徑，然后被引導(dǎo)到一個掩模照射透鏡111上以轉(zhuǎn)化成一種用于照射掩模1上的掩模圖案的一部分的具有預(yù)定會聚角的激光束。最終加工工件的有效NA(數(shù)值孔徑)是由變焦光線壓縮裝置110的壓縮率和掩模照射透鏡111的焦距決定的。這個NA決定了工件所加工的形狀，或者反過來說，變焦光線壓縮裝置110的壓縮率和掩模照射透鏡111的焦距是根據(jù)工件所加工的形狀所決定的或控制的。
如圖2所示，穿過掩模1的掩模圖案11的激光束通過一個用于投影圖案的圖象的投影透鏡被聚集并投影在構(gòu)成工件的噴墨記錄頭3的孔板2的表面上，從而通過激光器振蕩形成一個排墨口。
掩模1，在一個卷式薄膜上具有一個預(yù)定的圖案，它與激光束的發(fā)射同步地通過卷式薄膜卷繞裝置13和卷式薄膜再卷繞裝置12進行掃描移動，并且油墨記錄頭3包括構(gòu)成工件的孔板2，并且構(gòu)成工件的包括孔板2的噴墨記錄頭3是通過一種沒有代表性的機械步驟在一個與投影透鏡的圖象成形方向(筆直圖象或倒轉(zhuǎn)的圖象)相配并垂直于光軸的方向并且以一個與投影透鏡的投影放大率相配的速率進行移動的，所述透鏡的投影放大率選擇在絕對值為1/20或更小并掩模同步。因此在掩模和工件在如實線箭頭和虛線箭頭所指的方向作往復(fù)運動期間進行加工。雖然采用了一種脈沖振蕩激光器，但是掩模是通過與激光器異步地反復(fù)掃描進行照射的以通過綜合使掩模圖案照射均勻。
在一種用于同時聚焦和投影掩模圖案的普通的簡單光學系統(tǒng)中，存在一個缺陷，由于照射的激光束是與一種側(cè)向單一模式一致的，因此在穿過掩模圖案中衍射的光線相互干涉以在投影在孔板表面上的掩模圖案的光學圖象中產(chǎn)生出一個光斑干涉，從而孔板就不能以對應(yīng)于掩模圖案的形狀進行加工，但是掩模1的上述掃描過程能夠解決這種缺點。更確切地說，在當前的實施例中，激光束在加工噴墨記錄頭過程中不會同時穿過整個掩模圖案，從而所加工出的形狀可以防止由光斑干涉所引起的扭曲并且可以做得和掩模圖案一樣。還有工件是與掩模的掃描運動同時地并同步地進行掃描移動的，這樣工件可以通過對一個大面積的圖案進行投影從而被加工出，同時減小了由激光束作用在工件和掩模上的損害，另外抑制了光斑干涉。
(實施例2)圖3為一個示意圖，它顯示了在本發(fā)明第二實施例的激光加工裝置中的掩模圖案投影光路系統(tǒng)的光路。
參看圖3，從一個不具代表性的激光器中發(fā)射出來的激光束301被引導(dǎo)到一個包括一個多邊形鏡子的折射裝置310上，其中入射激光束是通過多邊形鏡子在一個箭頭所指的方向上的轉(zhuǎn)動運動進行折射的。所折射的激光束通過一塊平面鏡311被反射到一個凹面鏡312上，該凹面鏡基本上將激光束反射并聚集在一個掩模1上，從而通過掃描對圖5中所示的一個掩模圖案進行照射。
由掩模1的掩模圖案傳播的激光束通過一個投影透鏡313被聚集在構(gòu)成工件的噴墨記錄頭3的一個孔板2上，從而通過激光振蕩成形出一個排墨口。雖然采用了一種脈沖式激光器，但是掩模與激光器振蕩異步的反復(fù)的掃描照射可以通過綜合使得掩模圖案照射均勻，從而獲得了均勻的照射。
如圖4所示顯示出用于激光束的改進了的光路，球面鏡312用來把激光束301基本上聚集在掩模1的圖案位置上并引把激光束引導(dǎo)到投影透鏡313上。
在一種用于同時聚集和投影掩模圖案的普通的簡單光學系統(tǒng)中，存在一個缺陷，由于照射的激光束是與一種側(cè)向單一模式一致的，因此在穿過掩模圖案中衍射的光線相互干涉以在投影在孔板表面上的掩模圖案的光學圖象中產(chǎn)生出一個干涉，從而孔板就不能以對應(yīng)于掩模圖案的形狀進行加工，但是通過在本實施例中掩模1的上述掃描過程，激光束在加工噴墨記錄頭過程中不會同時穿過整個掩模圖案，從而所加工出的形狀可以防止由光斑干涉所引起的扭曲并且可以做得和掩模圖案一樣。
(實施例3)圖6所示為在本發(fā)明實施例3的激光加工裝置中掩模圖案投影光學系統(tǒng)的光路的示意圖。在下面將參照圖6對用于加工本實施例的油墨排出噴嘴的加工法進行說明。參看圖6，一束從一個不具代表性的短脈沖激光器中發(fā)射出來的激光束601被引導(dǎo)到相互對置的錐形透鏡615上以把入射的激光束601從一種圓形光束轉(zhuǎn)換成一種環(huán)形光束，如圖7所示。然后該環(huán)形光束被引導(dǎo)到一個包括一個多邊形鏡子的折射裝置610上，其中入射的激光束是通過多邊形鏡子在一個箭頭所指的方向上的轉(zhuǎn)動運動進行折射的。所折射的激光束通過一塊平面鏡311被反射到一個凹面鏡312上，該凹面鏡基本上將激光束反射并聚集在一個掩模1上，從而通過掃描對圖5中所示的一個通過在掩模板1上進行蒸發(fā)作用和圖案成形而形成的掩模圖案進行照射。
由掩模1的掩模圖案傳播的激光束通過一個投影透鏡313被聚集在構(gòu)成工件的噴墨記錄頭3的一個孔板2上，從而通過激光振蕩成形出一個排墨口。雖然采用了一種脈沖式激光器，但是掩模與激光器振蕩異步的反復(fù)的掃描照射可以通過綜合使得掩模圖案照射均勻，從而獲得了均勻的照射。
如圖8所示顯示出用于激光束的改進了的光路，球面鏡612用來把激光束601基本上聚集在掩模1的圖案位置上并引把激光束引導(dǎo)到投影透鏡613上。
在下面將參照圖9A和9B對在孔板上成形出由排墨口的過程中上述的環(huán)形光束的影響進行說明。圖9A所示為用一種圓形高斯光束在孔板2上加工排墨口21的情況，其中具有一個由C所表示的光強分布的照射的激光束601在掩模圖案中入射到無窮遠處。由于照射的激光束在光束的中心部分具有一個更高的光強而且在周邊部分的光強較低，因此油墨排出噴嘴21的周邊部分就不會接收到來自斜向的強激光束的照射，這樣錐角θ就變小了并且很難獲得倒錐形。
另一方面，圖9B所示為用本實施例中的環(huán)形光束在孔板2中加工排墨口21的情況，其中具有一個由D所表示的光強分布的照射的激光束601在掩模圖案中入射到無窮遠處。油墨排出噴嘴21的周邊部分就會接收到來自斜向的強激光束的照射，這樣錐角θ就變大了并且更容易獲得倒錐形。
還有在圖9B所示的當前的實施例中，由于排出噴嘴21式以一種環(huán)形圖案形成的，因此其形狀變穩(wěn)定了并且由激光束密度的波動所導(dǎo)致的波動減少了。
(實施例4)圖10所示為在本發(fā)明的第四實施例的激光加工裝置中光掩模圖案投影光學體統(tǒng)的光路的示意圖。
一束從一個不具代表性的短脈沖激光器中發(fā)射出來的激光束1101被引導(dǎo)到相互對置的錐形透鏡1115上以把入射的激光束1101從一種圓形光束轉(zhuǎn)換成一種如圖11所示的環(huán)形光束。
然后該環(huán)形光束被引導(dǎo)到一個包括如圖10中所示一個多邊形鏡子的折射裝置310上，其中入射激光束是通過多邊形鏡子在一個箭頭所指的方向上的轉(zhuǎn)動運動進行折射的。所折射的激光束通過一塊平面鏡311被反射到一個凹面鏡312上，該凹面鏡基本上將激光束反射并聚集在一個掩模1上，從而通過掃描對如圖5中所示的一個掩模圖案進行照射。
由掩模1的掩模圖案傳播的激光束通過一個投影透鏡1113被聚集在構(gòu)成工件的噴墨記錄頭3的一個孔板2上，從而通過激光振蕩成形出一個排墨口。
雖然采用了一種脈沖式激光器，但是掩模與激光器振蕩異步的反復(fù)的掃描照射可以通過綜合使得掩模圖案照射均勻，從而獲得了均勻的照射。
如圖12所示顯示出用于激光束的改進了的光路，球面鏡1112用來把激光束1101基本上聚集在掩模1的圖案位置上并引把激光束引導(dǎo)到投影透鏡1113上。
在下面將參照圖9A和9B對在孔板上成形出由排墨口的過程中上述的環(huán)形光束的影響進行說明。圖9A所示為用一種圓形高斯光束在孔板2上加工排墨口21的情況，其中具有一個由C所表示的光強分布的照射的激光束601在掩模圖案中入射到無窮遠處。由于照射的激光束在光束的中心部分具有一個更高的光強而且在周邊部分的光強較低，因此油墨排出噴嘴21的周邊部分就不會接收到來自斜向的強激光束的照射，這樣錐角θ就變小了并且很難獲得倒錐形。
另一方面，圖9B所示為用本實施例中的環(huán)形光束在孔板2中加工排墨口21的情況，其中具有一個由D所表示的光強分布的照射的激光束601在掩模圖案中入射到無窮遠處。油墨排出噴嘴21的周邊部分就會接收到來自斜向的強激光束的照射，這樣錐角θ就變大了并且更容易獲得倒錐形。
還有在圖9B所示的當前的實施例中，由于排出噴嘴21式以一種環(huán)形圖案形成的，因此其形狀變穩(wěn)定了并且由激光束密度的波動所導(dǎo)致的波動減少了。
還有，如圖11中所示，所轉(zhuǎn)換成的環(huán)形光束B的外部形狀可以通過在如箭頭所示的軸線方向中移動其中一個對置的錐形透鏡從B1膨脹或收縮倒B2，并且如已經(jīng)參照圖B所說明的一樣，具有這樣膨脹出或收縮出來的外部形狀的環(huán)形光束提供一種和激光束入射在孔板2上的NA(數(shù)值孔徑)的一個特定變化一樣的效果。因此，雖然沒有闡明，但是改變形成為倒錐形的油墨排出噴嘴21的錐角θ。這樣油墨排出噴嘴21的錐角θ就可以通過改變對置錐形透鏡1115的距離來任意地控制。
在下面將參照圖13A-圖13C對應(yīng)用了上述實施例1至4的排墨口成形方法而做成的噴墨記錄頭進行說明。
參看圖13A-圖13C，基板33上設(shè)有一個用于排出油墨的油墨排出壓力發(fā)生元件34如一種電熱轉(zhuǎn)換元件或一種機電轉(zhuǎn)換元件。該油墨排出壓力發(fā)生元件設(shè)在一個與一個排墨口21相通的流墨道中，而且所述的單獨流墨道與一個共同的液體腔室32相通，該液體腔室與一個油墨供應(yīng)管道(未示出)相連用于從一個油墨容器中供應(yīng)油墨。
頂板35設(shè)有用于形成流墨道31和共同液體腔室32的凹槽，并使所述流墨道31和共同的液體腔室向上與基板33相連。
在由基板33和頂板35構(gòu)成的連接體中的流墨道的端部，設(shè)有一塊具有排墨口21的孔板2。
上述噴墨記錄頭能夠以下面的方式來制備。首先，由圖案形成加熱器34準備好基板33，該圖案形成加熱器由用于產(chǎn)生出油墨排出壓力的熱量發(fā)生電阻元件、不具代表性的集成電路(未示出)如移位寄存器和在硅基板上的電力布線構(gòu)成，并且頂板35是這樣制作出來的通過成形出凹槽以采用列硅板進行化學蝕刻的方法形成出流墨道31和油墨腔室32以及一個不具代表性的供墨孔(未示出)。
然后使基板33和頂板35排列成一行并以這樣一種方式連接在一起油墨排出側(cè)處的端面相互重合并且流墨道31的排列與加熱器34的排列一致，然后，把其內(nèi)部沒有形成有噴嘴(排墨口)的孔板2粘接到相連頂板和基板的油墨排出側(cè)處的端面上，并且在這種狀態(tài)下通過上述的噴嘴加工法成形出噴嘴。
接著，連接上一個上面制作有用于驅(qū)動加熱器的不具代表性的接線端的接線板，并把一塊鋁板與該基板33相連。通過組合一個用于支承部件和一個提供油墨的油墨容器的盒子從而獲得噴墨記錄頭。
在這樣制作成的噴墨記錄頭中，所有排墨口都成形為一種均勻的形狀。由本發(fā)明這種加工法制作出來的噴墨記錄頭，在實際的打印操作中，可以均勻地記錄下排成一條直線的整齊而又均勻的圓點形打印點，從而提供一種具有優(yōu)良打印質(zhì)量的圖象。
如前文所述，本發(fā)明能夠提供更高的精確度，消除副產(chǎn)品的產(chǎn)生，從根本上避免了在對由如一種樹脂材料構(gòu)成的所要加工的工件進行激光加工期間所產(chǎn)生的熱量的聚集，還通過一個由對掩模圖案掃描照射來進行加工的簡單設(shè)計從而抑制了在所投影的圖象中產(chǎn)生干涉，從而精確地加工出精密的掩模圖案，并且在一個垂直于激光束光軸的方向上與由掩模的移動通過投影透鏡引起的掩模圖案的移動同步地移動工件，從而抑制光斑干涉并能在減少由激光束在掩模上造成的損害同時在一個大面積上進行高精度的加工，從而可以對復(fù)雜材料或復(fù)雜形狀如集成電路或混合集成電路進行精密加工。
還有本發(fā)明的激光加工法可以應(yīng)用于噴墨記錄頭的排墨口、流墨道、油墨液體腔室或供墨孔的成形上以便成形出一個具有長油墨排出面積的噴墨記錄頭，從而極大地改善了記錄性能。
本發(fā)明能使激光加工中的瞬時能量密度顯著增強，從而使得由如樹脂材料構(gòu)成的工件可以用非常有限的光能進行蝕刻加工。
還有，根據(jù)本發(fā)明，幾乎不會產(chǎn)生激光加工副產(chǎn)品，因此就可以去掉通常必不可少的用于消除副產(chǎn)品的工序，并且可以顯著地提高噴墨記錄頭的生產(chǎn)率。
還有根據(jù)本發(fā)明，在激光照射在由如一種樹脂材料構(gòu)成的工件上的光能被轉(zhuǎn)換成熱能并聚集在工件中之前就可以完成加工過程，因此工件就不會有出現(xiàn)在在加工過程中并會降低加工精度并且部分熔化熱膨脹缺陷。因此，就能夠進行高精度的加工，從而顯著地改善了噴墨記錄頭的性能。
還有，沒有通過液相狀態(tài)的蝕刻加工不僅可以在樹脂材料中實現(xiàn)而且在具有高導(dǎo)熱性的材料如陶瓷或金屬中也可以實現(xiàn)，因為該加工過程在光線照射之后發(fā)生熱擴散之前就完成了。
還有，蝕刻加工能夠在具有一個高光透射率的材料如石英、光學結(jié)晶或玻璃中甚至利用弱光吸收性也能實現(xiàn)，因為能量使瞬時高度集中的。這樣，就能夠擴大噴墨記錄頭材料選擇的自由度。因此，在對排墨口的表面進行防水處理中可以應(yīng)用高溫處理。
此外，本發(fā)明使能夠采用具有一個低線形膨脹系數(shù)的材料，從而抑制在部件連接面處由于剪切力而出現(xiàn)的偏移現(xiàn)象。用這樣的低熱膨脹的材料形成的噴墨記錄頭可以防止在熱帶氣候中的航運運輸中產(chǎn)生熱變形，從而降低了運輸成本。
還有陶瓷或玻璃的使用使其能夠獲得一種耐久性優(yōu)良并且能夠存儲強堿性油墨的噴墨記錄頭，并且采用一種半導(dǎo)體材料可以允許一種直接形成在集成電路上的結(jié)構(gòu)。
另外，通過從孔板外側(cè)(排墨側(cè))進行激光加工，本發(fā)明就能夠很容易形成一種沿著油墨排出的軸線對稱并指向端部的錐形形狀，并且很容易以一種均勻的方式形成這樣的具有一個大錐角的錐形形狀。還有在這樣的加工操作中，倒錐形形狀的錐角可以通過改變上述對置的錐形透鏡的距離來任意地改變。因此這就可以獲得高質(zhì)量的加工并且顯著地改善了噴墨記錄頭的性能。
還有，本發(fā)明允許在孔板的外側(cè)形成指向端部的錐形排墨口，這樣排墨口就可以在裝配好噴墨記錄頭之后在最后工序中形成，從而可以消除從孔板的裝配中的變形中導(dǎo)致的在排墨口方向上的不均勻性。還有由于全部或部分指向端部的錐形可以形成在孔板的外側(cè)(油墨排出側(cè))上，因此就可以使油墨液滴的排出方向穩(wěn)定，并可以減小油墨流動的阻力以增加油墨流動速度，從而可以用同一驅(qū)動源增加油墨排出頻率還可以增加油墨液滴的飛行速度，從而就可獲得一種能顯著改善打印質(zhì)量并能進行高速打印的噴墨記錄頭。
權(quán)利要求
1．一種通過用激光束照射工件而對工件進行激光蝕刻的激光加工法，該方法包括步驟在通過把激光束投影在一個掩膜圖案上而進行加工時，采用在空間和時間上具有非常高能量密度的多脈沖的激光束，該激光束從一個能夠以一個不超過1皮秒的脈沖發(fā)射時間進行振蕩的激光振蕩器中發(fā)射出來；以及通過激光束源和掩模圖案之間的相對運動進行掃描照射。
2．如權(quán)利要求1所述的激光加工法，其特征在于，激光束源和掩模圖案之間的相對運動可以通過在一個垂直于激光束光軸的方向上的一個與激光器振動異步的往復(fù)運動來實現(xiàn)，并且掩模圖案在工件上是逐步的而且是按順序地形成的。
3．如權(quán)利要求2所述的激光加工法，其特征在于，激光束源和掩模圖案之間的相對運動可通過使掩模相對激光束移動來進行的。
4．如權(quán)利要求3所述的激光加工法，其特征在于，所述掩模包括一個具有一個預(yù)定圖案的卷式薄膜，并且該掩模圖案的運動是通過用卷繞裝置和重繞裝置把該卷式薄膜輸送進激光束的光路中來實現(xiàn)的。
5．如權(quán)利要求3或4所述的激光加工法，其特征在于，與從掩模移動導(dǎo)致的投影透鏡的圖案圖象的運動異步，在垂直于激光束光軸的方向上移動該工件進行工件的蝕刻加工。
6．如權(quán)利要求1-3之一所述的激光加工法，其特征在于，投影掩模的投影透鏡的投影放大率絕對值為1/20或更小。
7．如權(quán)利要求2所述的激光加工法，其特征在于，通過激光束對掩模圖案的掃描照射來進行激光束源和掩模圖案之間的相對運動。
8．如權(quán)利要求7所述的激光加工法，其特征在于，通過這樣的照射光線進行掃描照射，即照射光線包括一束從一激光振蕩器經(jīng)一偏向掃描裝置聚光在掩模上的激光束，掃描照射與激光振蕩不同步。
9．如權(quán)利要求8所述的激光加工法，其特征在于，激光加工是通過掃描照射穿過一個光學系統(tǒng)來進行的，該光學系統(tǒng)把激光振蕩器的激光束轉(zhuǎn)換成環(huán)形激光束。
10．如權(quán)利要求9所述的激光加工法，其特征在于，用于把激光振蕩器的激光束轉(zhuǎn)換成環(huán)形激光束的光學系統(tǒng)包括相互對置的錐形透鏡，并且相互對置的錐形透鏡的距離在光軸方向是可以變化的，從而環(huán)形激光束的外部形狀可以膨脹或收縮。
11．如權(quán)利要求1所述的激光加工法，其特征在于，所述激光束的波長為350nm-1000nm。
12．如權(quán)利要求1所述的激光加工法，其特征在于，激光束的脈沖發(fā)射時間為500飛秒或更小。
13．如權(quán)利要求1所述的激光加工法，其特征在于，所述工件由一種樹脂、Si或一種Si化合物構(gòu)成。
14．如權(quán)利要求1所述的激光加工法，其特征在于，所述激光振蕩器設(shè)有一個光傳播空間壓縮裝置。
15．如權(quán)利要求14所述的激光加工法，其特征在于，所述光傳播空間壓縮裝置包括線形調(diào)頻脈沖發(fā)生裝置以及利用了光波長色散特性的垂直模式同步裝置。
16．如權(quán)利要求14所述的激光加工法，其特征在于，所述光傳播空間壓縮裝置是由利用了光波長色散特性的垂直模式同步方法的線形調(diào)頻脈沖發(fā)生裝置以及一個衍射相位光柵構(gòu)成的。
17．一種生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，該噴墨記錄頭包括一個用于排出墨滴要噴涂在一記錄介質(zhì)上的油墨的排墨口、一個容納有供應(yīng)給排墨口的油墨的液體腔室、一個用于將所述液體腔室與排墨口相連通的流墨道、一個設(shè)置在流墨道的一部分上用于產(chǎn)生排墨能量的能量發(fā)生部件、以及一個用于從外部提供油墨給液體腔室的供墨孔，其中構(gòu)成至少流墨道一部分的一個部件是通過激光加工做出來的，其特征在于激光加工是通過用激光束投影一個掩模圖案來進行的，采用在空間和時間上具有非常高能量密度的多脈沖激光，該激光從一個能夠以一個不超過1皮秒的脈沖發(fā)射時間進行振蕩的激光振蕩器中發(fā)射出來；以及通過激光束源和掩模圖案之間的相對運動進行掃描照射。
18．如權(quán)利要求17所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，激光束源和掩模圖案之間的相對運動可以通過在一個垂直于激光束光軸的方向上的一個與激光器振動異步的往復(fù)運動來實現(xiàn)，并且掩模圖案在工件上是逐步的而且是按順序的形成的。
19．如權(quán)利要求18所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，激光束源和掩模圖案之間的相對運動可以通過使掩模相對激光束移動來進行的。
20．如權(quán)利要求19所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，所述掩模包括一個具有一個預(yù)定圖案的卷式薄膜，并且該掩模圖案的運動是通過用卷繞裝置和重繞裝置把該卷式薄膜輸送進激光束的光路中來實現(xiàn)的。
21．如權(quán)利要求19或20所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，與從掩模移動導(dǎo)致的投影透鏡的圖案圖象的運動異步，在垂直于激光束光軸的方向上移動該工件進行工件的蝕刻加工。
22．如權(quán)利要求17-19之一所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，投影掩模的投影透鏡的投影放大率絕對值為1/20或更小。
23．如權(quán)利要求18所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，激光束源和掩模圖案之間的相對運動是通過由激光束對掩模圖案的掃描照射而進行的。
24．如權(quán)利要求23所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，通過這樣的照射光線進行掃描照射，即該照射光線包括一束從一激光振蕩器經(jīng)一偏向掃描裝置而聚光在掩模上的激光束，掃描照射與激光振蕩不同步。
25．如權(quán)利要求24所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，激光加工是通過掃描照射穿過一個光學系統(tǒng)來進行的，該光學系統(tǒng)把激光振蕩器的激光束轉(zhuǎn)換成環(huán)形激光束。
26．如權(quán)利要求25所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，用于把激光振蕩器的激光束轉(zhuǎn)換成環(huán)形激光束的光學系統(tǒng)包括相互對置的錐形透鏡，并且相互對置的錐形透鏡的距離在光軸方向是可以變化的，從而環(huán)形激光束的外部形狀可以膨脹或收縮。
27．如權(quán)利要求17所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，構(gòu)成流墨道一部分的部件包括一凹入部分或一通孔，并且該凹入部分或通孔通過激光束照射穿過一個掩模從而以一個預(yù)定距離同時成形在多個部件中，所述掩模具有一個在一個預(yù)定間距處形成有多個孔的圖案。
28．如權(quán)利要求27所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，凹入部分是一個構(gòu)成流墨道的凹槽。
29．如權(quán)利要求27所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，通孔構(gòu)成了排墨口。
30．如權(quán)利要求17所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，激光束的波長為350nm-1000nm。
31．如權(quán)利要求17所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，激光束的脈沖發(fā)射時間為500飛秒或更小。
32．如權(quán)利要求17所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，構(gòu)成油墨通道的至少一部分的部件包括排墨口、流墨道、液體腔室和供墨孔，該部件是由樹脂構(gòu)成的。
33．如權(quán)利要求17所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，構(gòu)成油墨通道的至少一部分的部件包括排墨口、流墨道、液體腔室和供墨孔，該部件是由Si或一種Si化合物構(gòu)成的。
34．如權(quán)利要求17所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，激光振蕩器設(shè)有一個光傳播空間壓縮裝置。
35．如權(quán)利要求34所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，所述光傳播空間壓縮裝置包括線形調(diào)頻脈沖發(fā)生裝置以及利用了光波長色散特性的垂直模式同步裝置。
36．如權(quán)利要求34所述的用于生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法，其特征在于，所述光傳播空間壓縮裝置是由利用了光波長色散特性的垂直模式同步方法的線形調(diào)頻脈沖發(fā)生裝置以及一個衍射相位光柵構(gòu)成的。
37．一種用如權(quán)利要求17所述的生產(chǎn)噴墨記錄頭的方法制成的噴墨記錄頭。
全文摘要
采用飛秒激光器并且采用通過與激光器振蕩異步地進行掃描來照射掩模圖案的方法進行升華加工,從而形成一個通過激光束衍射穿過掩模圖案而產(chǎn)生的光斑干涉的完整的圖象,并且與圖案圖象同步地移動工件,從而該激光加工法就不會產(chǎn)生副產(chǎn)品并能夠進行高精度的加工,通過掩模投影在加工中抑制了光斑干涉,從而精確地復(fù)制了所述精密的掩模圖案,以及通過對一個大面積圖案進行投影來加工工件,一種利用這種激光加工法制造噴墨記錄頭的方法及一種通過所提供的這種加工法而制成的噴墨記錄頭。
文檔編號B23K26/06GK1287901SQ00124260
公開日2001年3月21日 申請日期2000年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月30日
發(fā)明者小出純 申請人:佳能株式會社