CN1158162C - 激光加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种激光加工方法,通过使用激光束辐射在加工件上,从而在工件上完成激光烧蚀过程,包括以下步骤,通过使用具有非常大的空间和瞬间能量密度的,从激光振荡器辐射的,以一皮秒或更短的脉冲辐射时间振荡的多脉冲激光束,在加工件上同时形成许多以预定间隔排开的加工形状。通过使用这样完成的激光加工方法,能够在不产生副产品的情况下,实现较高精确度的加工。也可从根本上防止,由于转换而成的热能聚集在加工件(例如树脂)上,而导致的在进行激光加工的过程中工件被熔化或热膨胀的现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光加工方法。更具体地是,本发明涉及一种使用这种激光加工的制造方法,例如,制造一种喷墨记录头,使墨滴飞出并附着于记录介质上,同时,涉及使用这种制造方法制造的喷墨记录头。
背景技术
传统上,已知的使用紫外激光的激光加工方法,该方法可用来精确地加工一结构件,该结构件需要以高精度形成的微小结构。
作为该精确加工的一个例子,其中之一可加工一喷墨头的油墨流经路径或喷墨口。
日本公开专利申请NO.2-121842或2-121845的说明书中,公开了使用激发物激光即典型的紫外激光,高精度地加工油墨流经路径或喷墨口。
换句话说,激发物激光器可通过放电激发稀有气体和卤素的混和气体,来振荡短脉冲(15至35ns)的紫外光线。其振荡能量为100mJ/脉冲,且脉冲的重复频率为10至500HZ。然后,当高亮度的紫外光,例如激发物激光,照射到树脂聚合物的表面上时,发生烧蚀光解(APD)过程,使该部分被分解,并使其迅速消散且伴随着等离子体的发射和冲击噪声,从而能够完成所谓的聚合树脂的激光烧蚀过程。
使用通常用于激光加工的YAG激光,端面易于粗糙,尽管能钻孔。同样,使用是红外激光的CO2激光,其缺点是在每个孔洞的周围产生焰口。这里,这种激光加工方法称为激光热加工,即是通过将光能转换成热能完成加工过程。其结果是,加工的型材易于破裂且难于精确地加工。相反,使用激发物激光进行的烧蚀加工,是依靠光化学反应切断碳原子共价键来完成升华蚀刻的。因此,加工的型材不易于破裂,因此能够进行非常精确地加工过程。
这里,烧蚀加工是指一种在不经过液态的情况下,使用激光进行升华加工的方法。
特别是,在喷墨工艺和技术领域,激光烧蚀加工的实际应用在近几年有了非常显著的发展,这在那些本领域的技术人员的记忆中是新的。
此外,当使用激发物激光实际进行激光加工时,发现以下情况:换句话说,激发物激光的辐射激光振荡脉冲约为几十纳秒每脉冲,即前述的紫外线激光,而YAG激光的紫外谐波振荡约为100皮秒至几纳秒。然而,辐射到加工件上的光能量不需要全部被用来切断原子的共价键。
然后,因为存在不被用来切断原子的共价键光能量,因此加工件的激光加工部在完全分解之前被分散(scattered)。从而,会在加工部的周围产生副产品。
同样,一部分不被用来切断原子共价键的光能量被转换成热能。
按照振荡脉冲,激态原子激光的能量密度的最大值仅达到100兆瓦的水平。因此,难于对具有高热传导率的金属,陶瓷,和矿物(例如硅)进行加工,且难于对具有低光吸收率的石英,玻璃进行加工。应用升华烧蚀主要是能够对有机树脂材料进行加工。
当使用激态原子激光时不可避免地发生上述现象。因此,提议使用不同的加工技术,使得在实际应用中,这些现象不会对喷墨记录头产生不利影响。
例如,如果在喷墨记录头被组装时前述的副产品未被清除,可能导致喷墨口的堵塞。这里,为了清除副产品,应另外进行一加工步骤。
同样,由于部分光能量被转换成热能,当对加工件进行工时,加工件可能产生膨胀,且有可能使加工件被部分地熔化。因此,应当使用具有高玻璃化转变点或较低的加工间距(pitch)的材料。
然而,如上所述,对这些技术中的任何一项都没有提供根本的解决途径。因此,事实是对激光加工施加了各种限制。
另一方面,对于上述的喷墨记录头,近几年需要提供较高的精确度的图象。在这方面,尽管传统上排列密度为300至400dpi已经足够好了,但近年需要提供600dpi或高达1200dpi的排列密度。
在这种情况下,喷墨口和记录液态流经路径的排列间距应以高精度加工,如非常小的间距如50μm或更小或非常小的直径如20μm或更小。
然而,当加工间距或加工直径变得更小时,如上所述的用激态原子激光加工的可观察到的现象变的更加突出,因此使用上述方法制造如前所述的具有高精度类型的喷墨头有一定的限制。
发明内容
在这方面,本发明者已经认识到,使用紫外激光(其典型代表是激态原子激光)进行激光烧蚀加工会产生前述现象,并勤勉的研究了传统技术没有的新观点。因此,发现了排除这些现象的基本解决方案,并发现了一新的激光烧蚀加工技术,从现在开始有进步性的这项技术可进行微加工,并可帮助提高该技术的通用性。
本发明的目的是为了解决前面讨论的技术问题、本发明的一个目的是提供一种激光加工方法,该方法能够在不产生副产品的条件下,进行高精度加工,从根本上防止在进行激光加工过程中,转换产生的热能聚集在加工件例如树脂上,不会熔化该加工件,或产生热膨胀,并且提供一种使用这种激光加工方法制造喷墨记录头的方法,和通过使用这种制造方法制造的喷墨记录头。
本发明的另一个目的是,提供一种激光加工方法,该方法使用简单且容易的步骤加工一使用多种材料形成的,且精确的结构部件,该结构部件将作为一加工件。并且提供一种使用这种激光加工方法制造喷墨记录头的方法,和使用这种制造方法制造的喷墨记录头。
同样,本发明的另外一个目的是,提供一种激光加工方法,该方法能够简化对准步骤,且能够增加内部结构部件或类似结构的定位精度,同时相对于其它方法可降低制造成本,并且,可提供一种使用这种激光加工方法制造喷墨记录头的方法,和使用这种制造方法制造的喷墨记录头。
本发明的又一个目的是,提供一种激光加工方法,为了提高加工效率,该方法能够构造一加工件,吸收激光的辐射能量,且同样,可提供一种使用这种激光加工方法制造喷墨记录头的方法,和使用这种制造方法制造的喷墨记录头。
为了达到上述目的。本发明提供的激光加工方法,由以下(1)至(48)段组成。本发明还提供一种使用这种激光加工方法制造喷墨记录头的方法,和使用这种制造方法制造的喷墨记录头。
(1)一种激光加工方法,通过使激光束辐射到一加工件上,在该加工件上进行激光烧蚀加工,包括以下步骤:
通过使用从一激光振荡器发射的脉冲辐射时间为一皮秒或更少的,且具有非常大的空间和瞬间能量密度的多脉冲激光束,同时地形成许多以预定的间距排列的加工形状。
(2)根据上述的(1)所述的激光加工方法,其中所述的加工件为树脂,硅或硅化合物材料。
(3)一种激光加工方法包括以下步骤,
通过一激光振荡器以一皮秒或更短的脉冲辐射时间,并以预定能量密度会聚并辐射具有很大空间和瞬间能量密度的多脉冲激光束,该激光束被辐射到一使用两种或多种不同材料制成的加工件上;并在同一步骤中几乎同时地在两种或多种不同的材料上进行升华加工。
(4)根据上述的(3)所述的激光加工方法,其中所述的加工件是通过两种或多种不同的材料以粘合的状态形成,该加工件在一个相同的步骤中,几乎同时地被升华加工,且不产生变形。
(5)根据上述的(3)所述的激光加工方法,其中所述的两种或多种不同的材料是通过任意混和有机树脂材料、金属材料、无机化合物材料、玻璃材料、矿物材料、及类似材料而形成的。
(6)一种激光加工方法,通过辐射激光束到一加工件上,来完成激光烧蚀加工,包括以下步骤:
使具有非常大的空间和瞬间能量密度的多脉冲激光束,从一激光振荡器发射,激光束以一皮秒或更短的脉冲辐射时间振荡,光束以大于预定能量密度会聚,射入到对于该激光束的光波长是可穿透的加工件的内部;对该加工件进行升华加工。
(7)一种激光加工方法,通过使激光束辐射到加工件上,来完成激光烧蚀加工,包括以下步骤:
使具有非常大的空间和瞬间能量密度的多脉冲激光束,从一激光振荡器发射,激光束以一皮秒或更短的脉冲辐射时间振荡,激光束在被吸收较少光能的情况下,穿过对于该激光束的光波长几乎可完全透过的材料(A),并辐射到位于加工件内部的材料(B)上,该材料(B)对于该激光束的光波长的光吸收率大于材料(A)对该激光束的光吸收率;从而对材料(B)进行加工。
(8)根据上述的(6)所述的激光加工方法,其中,当一结构件在一加工件内部被升华加工时,预先形成一排放口,用于排出由于加工一结构件时发生的升华和蒸发而产生的副产品。
(9)根据上述的(8)所述的激光加工方法,其中,当加工一结构件时,该结构件在靠近排放口处被加工。
(10)根据上述的(1)至(9)其中任何一个所述的激光加工方法,其中在所述的加工件中混入一种染料对其进行着色,该染料吸收的波长在相当于激光束的振动波长的范围内,从而对该加工件进行加工。
(11)根据上述的(1)至(10)其中任何一个所述的激光加工方法,其中,激光束的光波长在350nm至1000nm的范围内。
(12)根据上述的(1)至(11)其中任何一个所述的激光加工方法,其中,激光束的脉冲辐射时间被设定为500飞秒或更短。
(13)根据上述的(1)至(11)其中任何一个所述的激光加工方法,其中所述的激光振荡器装有一个空间压缩装置,用于传递激光束。
(14)根据上述的(13)所述的激光加工方法,其中所述的用于传递激光束的空间压缩装置包括:线性调频脉冲发生装置和利用光波长散射特性的纵向式同步装置。
(15)根据上述的(13)所述的激光加工方法,其中所述的用于传递激光束的空间压缩装置,通过使用线性调频脉冲发生装置和利用衍射相位光栅的光波长散射特性的纵向式同步方法,被构造而成。
(16)一种用于制造喷墨记录头的方法,该喷墨记录头具有一元件,该元件通过激光束加工而成,其构成用于使油墨流过的油墨通路的至少一部分,并装有一喷墨口用于喷射墨滴使其粘附在记录介质上;一墨液腔用于保存油墨,并为喷墨口供墨;一与喷墨口和墨液腔相连的油墨流经路径;一能量产生元件被安排在油墨流经路径的一部分上,用于产生喷射油墨的能量;和一供墨口用于从外界向墨液腔供应油墨,包括以下步骤:
通过使用从激光振荡器中发射的,以1皮秒或更短的脉冲辐射时间振荡的,且具有非常大的空间和瞬间能量密度的多脉冲激光束,形成成为油墨通路的一部分的凹进部或通孔。
(17)根据上述的(16)所述的喷墨记录头的制造方法,其中,通过使用穿过一具有多个有预定间隙的开孔的掩膜的辐射激光束,同时形成上述的多个具有预定间距的,成为油墨通路的一部分的凹进部或通孔。
(18)根据上述的(16)或(17)所述的喷墨记录头的制造方法,其中构成所述油墨通路的至少一部分的元件是由树脂制成的。
(19)根据上述的(16)或(17)所述的喷墨记录头的制造方法,其中构成所述油墨通路至少一部分的元件,是使用硅或硅化合物材料制成的。
(20)根据上述的(17)至(19)其中任何一个所述的喷墨记录头的制造方法,其中所述的用于构成油墨流经路径的凹进部是一条沟槽。
(21)根据上述的(17)至(19)其中任何一个所述的喷墨记录头的制造方法,其中所述的通孔成为所述排出口。
(22)一种用于制造喷墨记录头的方法,该喷墨记录头具有一至少构成用于使油墨流过的油墨通路的一部分的元件,该元件是使用两种或多种不同的材料形成的,使用激光束对该应用两种或多种不同的材料形成的元件进行加工,该元件装有一喷墨口用于喷射墨滴使其粘附在记录介质上;一墨液腔用于保存油墨,并为喷墨口供墨;一与喷墨口和墨液腔相连的油墨流经路径;一能量产生元件被安排在油墨流经路径的一部分上,用于产生喷射油墨的能量;和一供墨口用于从外界向墨液腔供应油墨,包括以下步骤:
通过使用从激光振荡器中发射的,以1皮秒或更短的脉冲辐射时间振荡的,且具有非常大的空间和瞬间能量密度的多脉冲激光束,在一个相同的步骤中几乎同时对上述使用两种或多种不同材料形成的元件进行升华加工。
(23)根据上述的(22)所述的喷墨记录头的制造方法,其中,所述的使用两种或多种不同材料以粘结状态形成的元件,构成喷墨记录头的油墨通路的至少一部分,在一个相同的步骤中对该元件几乎同时地进行升华加工,且不产生翘曲。
(24)根据上述的22或23所述的喷墨记录头的制造方法,其中所述的两种或多种不同的材料是指:有机树脂材料,金属材料,无机化合物材料,玻璃材料,矿物材料或类似材料的任意的混和物。
(25)一种制造喷墨记录头的方法,该喷墨记录头具有一元件,该元件构成用于使油墨流过的油墨通路的至少一部分,且该元件在一透明的油墨流经路径形成元件内通过使用激光束加工形成,该元件装有一喷墨口用于喷射墨滴使其粘附在记录介质上;一墨液腔用于保存油墨,并为喷墨口供墨;一与喷墨口和墨液腔相连的油墨流经路径;一能量产生元件被安排在油墨流经路径的一部分上,用于产生喷射油墨的能量;和一供墨口用于从外界向墨液腔供应油墨,包括以下步骤:
通过使用从激光振荡器中发射的,以1皮秒或更短的脉冲辐射时间振荡的,且具有非常大的空间和瞬间能量密度的多脉冲激光束,并在可透过该波长的激光束的油墨流经路径形成元件内部,以大于预定的能量密度会聚该光束;对油墨流经路径和其它构件进行升华加工。
(26)一种制造喷墨记录头的方法,该喷墨记录头具有一元件,该元件构成用于使油墨流过的油墨通路的至少一部分,且通过充分透明的且对于激光束具有低光吸收率的材料(A),和位于加工件内部的光吸收率大于材料(A)的材料(B)形成,该元件采用激光加工方法加工而成,且装有一喷墨口用于喷射墨滴使其粘附在记录介质上;一墨液腔用于保存油墨,并为喷墨口供墨;一与喷墨口和墨液腔相连的油墨流经路径;一能量产生元件被安排在油墨流经路径的一部分上,用于产生喷射油墨的能量;和一供墨口用于从外界向墨液腔供应油墨,包括以下步骤:
通过使从激光振荡器中发射的,以1皮秒或更短的脉冲辐射时间振荡的,且具有非常大的空间和瞬间能量密度的多脉冲激光束,穿过对该激光束具有低光吸收率的材料(A),并辐射到位于加工件内部的具有较材料(A)高的光吸收率的材料(B)上;从而对该材料(B)进行升华加工。
(27)根据上述的(25)或(26)所述的喷墨记录头的制造方法,其中,当所述的油墨流经路径和其它构件被加工时,预先形成一排出口,将加工过程中由于升华和气化而产生的副产品排放到外界,然后油墨流经路径和其它构件被加工而成。
(28)根据上述的(27)所述的喷墨记录头的制造方法,其中,当所述的油墨流经路径和其它构件被加工时,该油墨流经路径和其它构件在靠近排出口的位置被加工。
(29)根据上述的(16)至(28)其中任意一个所述的喷墨记录头的制造方法,其中,所述的加工件通过在其中混入一种用于吸收对应于所述激光束的振荡波长的范围内的波长的染料被着色并被加工的。
(30)根据上述的(16)至(29)其中任意一个所述的喷墨记录头的制造方法,其中,所述的激光束的波长在350至1000nm的范围内。
(31)根据上述的(16)至(30)其中任意一个所述的喷墨记录头的制造方法,其中,激光束的脉冲辐射时间为500飞秒或更短。
(32)根据上述的(16)至(31)其中任意一个所述的喷墨记录头的制造方法,其中,所述的激光振荡器装有一用于传递激光束的空间压缩装置。
(33)根据上述的(32)所述的喷墨记录头的制造方法,其中,所述的用于传递激光束的空间压缩装置包括线性调频脉冲发生装置和利用光波长散射特性的纵向式同步装置。
(34)根据上述的(32)所述的喷墨记录头的制造方法,其中,所述的用于传递激光束的空间压缩装置是使用线性调频脉冲发生装置和利用衍谢相位光栅的光波长散射特性的纵向式同步装置构成的。
(35)一种喷墨记录设备,该设备具有一元件,该元件构成使用激光束加工的油墨通路的至少一部分,且装有一喷墨口用于喷射墨滴使其粘附在记录介质上;一墨液腔用于保存油墨,并为喷墨口供墨;一与喷墨口和墨液腔相连的油墨流经路径;一能量产生元件被安排在油墨流经路径的一部分上,用于产生喷射油墨的能量;和一供墨口用于从外界向墨液腔供应油墨,包括:
一通过使用从激光振荡器中发射的,以1皮秒或更短的脉冲辐射时间振荡的,且具有非常大的空间和瞬间能量密度的多脉冲激光束加工而成的,且成为油墨通路的一部分的凹进部或通孔。
(36)根据上述的(35)所述的喷墨记录头,其中,所述的成为油墨通路的一部分的凹进部或通孔,是通过使用穿过具有多个有预定间距的开孔的掩膜的辐射激光束,以大量且具有预定间距的形式,同时形成的。
(37)根据上述的(35)或(36)所述的喷墨记录头,其中,所述的构成油墨通路至少一部分的元件是使用树脂制成的。
(38)根据上述的(35)至(37)其中任何一个所述的喷墨记录头,其中,所述的构成油墨通路至少一部分的元件是使用硅或硅化合物材料制成的。
(39)根据上述的(36)至(38)其中任何一个所述的喷墨记录头,其中,所述的成为油墨流经路径的凹进部是一条沟槽。
(40)根据上述的(36)至(39)其中任何一个所述的喷墨记录头,其中,所述的通孔成为排出口。
(41)一种喷墨记录头,该喷墨记录头具有一至少构成油墨通路的一部分的元件,该元件是使用两种或多种不同的材料形成的,使用激光束对该应用两种或多种不同的材料形成的元件进行加工,该元件装有一喷墨口用于喷射墨滴使其粘附在记录介质上;一墨液腔用于保存油墨,并为喷墨口供墨;一与喷墨口和墨液腔相连的油墨流经路径;一能量产生元件被安排在油墨流经路径的一部分上,用于产生喷射油墨的能量;和一供墨口用于从外界向墨液腔供应油墨,包括:
所述的具有两种或多种不同材料的元件,该元件通过使用从激光振荡器中发射的,以1皮秒或更短的脉冲辐射时间振荡的,且具有非常大的空间和瞬间能量密度的多脉冲激光束,在一个相同的步骤中几乎同时被升华加工。
(42)根据上述的(41)所述的喷墨记录头,其中,所述的通过两种或多种不同材料形成的元件,以粘结状态形成,且构成喷墨记录头的油墨通路的至少一部分,该元件在一个相同的步骤中几乎同时地被升华加工,且不产生翘曲。
(43)根据上述的(41)或(42)所述的喷墨记录头,其中,所述的两种或多种不同的材料是指:有机树脂材料,金属材料,无机化合物材料,玻璃材料,矿物材料或类似材料的任意的混和物。
(44)一种喷墨记录头,该喷墨记录头具有一元件,该元件构成油墨通路的至少一部分,且该元件在一透明的油墨流经路径形成元件内通过使用激光束加工形成,该元件装有一喷墨口用于喷射墨滴使其粘附在记录介质上;一墨液腔用于保存油墨,并为喷墨口供墨;一与喷墨口和墨液腔相连的油墨流经路径;一能量产生元件被安排在油墨流经路径的一部分上,用于产生喷射油墨的能量;和一供墨口用于从外界向墨液腔供应油墨,包括:
所述的元件,使用从激光振荡器中发射的,以1皮秒或更短的脉冲辐射时间振荡的,且具有非常大的空间和瞬间能量密度的多脉冲激光束,并在可透过该波长的激光束的油墨流经路径形成元件内部,以大于预定的能量密度会聚该光束,使用上述激光束,该元件被升华加工而成。
(45)一种喷墨记录头,该喷墨记录头具有一元件,该元件构成油墨通路的至少一部分,且通过充分透明的且对于激光束具有低光吸收率的材料(A),和位于加工件内部的光吸收率大于材料(A)的材料(B)形成,该元件采用激光加工方法加工而成,且装有一喷墨口用于喷射墨滴使其粘附在记录介质上;一墨液腔用于保存油墨,并为喷墨口供墨;一与喷墨口和墨液腔相连的油墨流经路径;一能量产生元件被安排在油墨流经路径的一部分上,用于产生喷射油墨的能量;和一供墨口用于从外界向墨液腔供应油墨,包括:
所述的元件,该元件通过使从激光振荡器中发射的,以1皮秒或更短的脉冲辐射时间振荡的,且具有非常大的空间和瞬间能量密度的多脉冲激光束,穿过对该激光束具有低光吸收率的材料(A),并辐射到位于加工件内部的具有较材料(A)高的光吸收率的材料(B)上,从而被升华加工。
(46)根据上述的(44)或(45)所述的喷墨记录头,其中,当所述的油墨流经路径和其它构件被加工时,预先形成一排出口,将加工过程中由于升华和气化而产生的副产品排放到外界,然后油墨流经路径和其它构件被加工。
(47)根据上述的(46)所述的喷墨记录头,其中,当所述的油墨流经路径和其它构件被加工时,该油墨流经路径和其它构件在靠近排出口的位置被加工。
(48)根据上述的(35)至(47)其中任意一个所述的喷墨记录头,还包括所述的元件,该元件通过在其中混入一种用于吸收对应于前述激光束的振荡波长的范围内波长的染料被着色并被加工。
附图说明
附图1A,1B,1C,1D和1E示意性示出了根据本发明第一实施例所述的喷墨记录头的喷墨口的加工方法。
附图2A,2B,2C,2D和2E示意性示出了与第一实施例相比较的传统的喷墨记录头的喷墨口的加工方法的实施例。
附图3示意性示出了根据本发明第一实施例的激光加工装置的光学系统。
附图4A,4B,4C和4D示意性示出了根据本发明第二实施例的使用激光加工一个切口的加工步骤。
附图5E,5F和5G示意性示出了根据本发明第二实施例的如附图4A,4B,4C和4D所示的切口的加工步骤。
附图6A,6B和6C示意性示出了根据本发明第三实施例的使用激光加工制造喷墨口的加工步骤。
附图7A,7B和7C示意性示出了根据本发明第四实施例的使用激光加工制造油墨流经路径和墨液腔的加工步骤。
附图8D和8E示意性示出了根据本发明第四实施例的如附图7A,7B和7C所示的加工步骤的后续步骤。
附图9示意性示出了根据本发明第五实施例的一种激光内部加工方法。
附图10A和10B示意性示出了根据本发明第五实施例的具有使用激光加工方法加工形成的油墨流经路径的平喷式喷墨记录头的喷墨部的主体部分;附图10A是从喷墨表面观察的,平喷式喷墨记录头的喷墨部的主体部分;附图10B是附图10A中沿直线10B-10B的截面图。
附图11A和11B示意性图示了具有根据本发明第六实施例的激光加工方法加工形成的油墨流经路径的YMC三色循环喷嘴型喷墨记录头的喷墨部的主体部分;附图11A是端面喷射型喷墨记录头的平面图;附图11B是在附图11A中位置11B-11B处箭头所指示的断面图。
附图12C和12D分别是图11A中位置12C-12C和12D-12D处箭头所指示的断面图。
附图13示意性示出了根据本发明第七实施例的激光加工方法。
附图14A和14B示意性示出了平面喷射型喷墨记录头的喷墨部的主体部分,该平面喷射型喷墨记录头具有根据本发明第七实施例采用激光加工方法加工形成的油墨流经路径。
附图15示意性图示了根据本发明第八实施例的激光加工装置的掩膜图案投影光学系统。
附图16示意性示出了根据本发明第八实施例的激光加工方法的激光振荡频率和加工件的吸收光谱之间的相互关系。
附图17A,17B和17C示意性示出了根据本发明的实施例,采用激光加工方法制造的喷墨记录头。
具体实施方式
根据如下所述本发明所申请保护的结构,依照本发明的实施例可容易地完成加工过程,这在如前所述的传统的烧蚀加工是不可能完成的。
在这方面,如果脉冲发射时间为1微微秒或更短的话,适用于本发明的结构从激光振荡器发射的激光束的空间能量和瞬间能量的振动密度非常大。这种多脉冲激光束已在“compilation of optotechnologies in the Next Generation”(第一部分:基本原理;超短波光脉冲的产生和压缩,P.24至P.31,Optoronics K.K.1992年出版)
或相关文献中公开,其被称为飞秒激光。现在,飞秒激光器一般可在市场上买到,有一种脉冲发射时间为150飞秒或更短的激光,其光能量为500微焦/脉冲。如果使用振荡脉冲产生这种激光的话,所发射的激光束的能量密度达到大约三千兆瓦。
换言之,当喷墨记录头的喷墨口使用传统的激发物激光或与其类似的激光的烧蚀加工方法制成时,上述激光如:激光束的脉冲发射的时间足够长,从而树脂板吸收的用于形成喷墨口的光能量被部分地转化成热能。然后,在整个树脂板体上以特定的传导率发生热分散从而使树脂板膨胀。该膨胀进一步拉大了刻蚀的向前推进。喷嘴最终直接伸出,导致边缘松弛,从而不能笔直地喷出墨滴,也不能使喷出的墨滴相互平行。
相反,通过使用上述的飞秒激光,使用在脉冲辐射时间为一微微秒或更少的激光振荡的结构,在激光加工的时间内,使瞬间能量密度能够显著增加。从而,在树脂或类似物的工件上的烧蚀过程可通过使用非常少量的光能量即可完成。
同样,通过使用上述结构,在激光加工过程中几乎没有副产品产生。因此,能够省去在传统工序中所必需的清除副产品的过程,并可使喷墨记录头的生产率显著增加。
同样,通过使用上述结构,辐射在工件(如树脂)上的激光束的光能量被转换成热能。然而,在上述热能聚集在工件上之前,加工过程已经结束。因此,能够完成高精确度的加工,同时解决了工件在加工过程中,由于热膨胀而带来的精确度变差或工件的一部分不可避免地被融化的问题。如果,例如,油墨通路因此而产生,油墨排出口以高密度且相互平行地排列,从而使制造的喷墨记录头能笔直且相互平行地喷射墨滴,并显著地提高了喷墨记录头的性能。在这方面,油墨通路指的是油墨排出口、油墨流动通道、一液体腔室、一供墨口、或油墨流经其每一部分且每个元件都与油墨接触的类似部件。
同样,通过使用上述结构,激光加工能够使两种或多种不同的物质形成一个工件,该加工过程是通过使激光束以一预定的能量密度会聚发射,该预定的能量密度是从激光振荡器中发射的,以1微微秒或更短的脉冲辐射时间进行振荡的,带有空间和时间能量密度的多脉冲。这样,两种或多种不同的物质在一个同样的加工过程几乎同时被升华。
同样,通过使用上述结构,可增强能量,从而可容易地加工具有高传热系数的物质如金属、陶瓷、或矿石(例如硅)。也可容易地加工具有低的光吸收比的玻璃或石英或光学结晶,只要物体的光吸收率为0.1%至1.0%,就能够完成加工过程,因为光能量密度达到了千兆瓦的范围,使其光能量密度为准分子激光的10至100倍或更多。因此,上述的多种物质几乎可被均匀地升华融化。两种或多种不同的物质可在使用超短波脉冲激光照射的一个步骤里被加工,因此,可在一个加工过程中,加工一种混和物,使其几乎同时地形成一结构件。另外,即使是两种或多种在线性膨胀率上呈现很大不同的物质,也可抑制由于热膨胀产生的应力而使不同物质之间产生的剥离,因为与传统技术相比,热量在烧蚀过程不容易被传递。
这里同样,作为激光振荡器的特征,所使用的,以脉冲发射时间为1皮秒或更少发射的激光的光波长并不必需是紫外光。只要光的波长能被工件吸收就可以,可以是可见光或红外光,因为瞬时光束密度非常大以致在加工过程中材料可在短时间内升华,因此能够在不经过液相的条件下完成烧蚀过程。
同样,利用上述结构制造喷墨记录头的过程,使在一个激光加工步骤完成烧蚀过程成为可能,该激光加工步骤是通过使用无机物,玻璃材料,金属材料,半导体材料,或上述材料任意混和的混和物同时形成记录头结构元件,且材料并不局限在用于形成传统喷墨头的油墨排出口,油墨流经路径、墨液腔室、或供墨口的聚酰亚胺、聚砜、或其它树脂材料。因此,通过利用上述结构,能够为形成油墨排出口,油墨流经路径,墨液腔室或供墨口的混和物的选择提供更大的自由度。同样,如果,例如具有较小热膨胀的物质(如金属和树脂或玻璃和树脂的合成物)被用于形成孔板或油墨流经路径,就可以使消除由于剪切力而产生的每一部件的接触表面间的偏离成为可能。另外,如果喷墨记录头或打印头是使用不易于受温度的改变(环境变化)影响的物质制成的,就能够使用船运输记录头或打印头,甚至可穿过赤道。从而,销售成本可以降低。同样,如果使用陶瓷或玻璃的混和物质,被制成的喷墨记录头可以具有非常好的耐用性和储存能力,且即使油墨具有强碱性也不易被腐蚀。
同时,当内部加工通过使用上述加工方法加工一工件而被完成时,该加工方法是通过使用具有预定的能量密度或更大的能量密度的会聚性光束,并通过使用前述的波长的激光束(光)在可穿透的工件内部完成升华,需要提供排出口,通过该排出口工件的物质被升华,气化并被喷出。因此,为了防止在工件内部由于升华的气体的高压而导致的工件的破损或破裂,必须提供排出口。
因此,由于使用了通过升华来加工和形成油墨流经路径或与其相似的结构的加工方法,当喷墨记录头被装配完成后,就能够在工件内部,通过在超过工件烧蚀加工的阈值的条件下提供升华加工过程,形成油墨流经路径或与其相似路径。
同样,依照该方法,仅通过会聚光束的激光波长大于比在可穿透的工件内部的工件的烧蚀加工阈值大的能量密度,就可完成升华加工。然而,由于加工阈值的能量密度非常高,当实际完成加工时必须考虑下列方面。
换言之,首先,加工材料须首先被激光束的光波长穿透,从而,激光束可进入到加工材料内部。如果该材料具有完全的可穿透性(但实际上并没有完全的可穿透性),就不会发生对激光束的吸收,这是完成预期加工所必需的条件。这里,需要使对光的吸收率大约为激光束波长的0.1%。
其次,即使光吸收率为0.1%,也需使激光束的能量密度达到升华加工的阈值。例如,当使用聚砜树脂作为加工材料时,融化加工的阈值为能量密度的吸收大约为15兆瓦/厘米2。因此,升华加工发生在高于该阈值的能量密度的范围。从而,当实际进行加工时,激光束发射的能量密度应为15千兆瓦/厘米2,这是因为当激光束的波长为775nm时,且当聚砜在可见光至近红外光的范围内是透明和无色时,聚砜的光吸收率表现为大约0.1%。
目前,如果使用氪氟激发物激光器发射波长为248nm的紫外激光,对工件进行内部加工,例如,该激光器具有较前述的飞秒激光器高的输出率,但在由于光化学反应而在分子结合上不发生切断反应的条件下,假如当发射紫外光时加工材料的紫外光吸收率为0.1%,且融化阈值为15兆瓦/厘米2(megawatts/cm2)时,所需要的激光发射能量密度为15千兆瓦/厘米2(gigawatts/cm2)。相对于此,多用途的氪氟激发物激光的典型的振动能量密度不能获得大于20兆瓦特的输出率,这是因为当脉冲发射时间约为20纳秒时,能量为400兆焦耳/脉冲。因此,能量密度不可能达到15千兆瓦/厘米2,除非总能量集中在每边长为0.35mm(0.12mm2)的范围内。同样,考虑到发射的激光束在光学系统中的吸收,散射,或其它类似现象,在实际应用该方法时,仅仅可能在一个较小的范围内完成该加工过程。
与此相反,前述飞秒激光器实际上有在最近几年中,在市场上可买到的,可以超短波脉冲振动的激光器。例如,其中一些激光器在激光载荷波长为775nm时,提供的脉冲时间为150飞秒或更短时间,且光能量为800微焦/脉冲。通过使用这种激光,发射的激光束的能量密度可达到大约5.3千兆瓦每振动脉冲的水平。换言之,为了完成聚砜的内部加工,需要获得能量密度为15千兆瓦/厘米2,但使用这种激光,可能在最大值为每边长为6mm(36mm2)的范围内同时加工。
同样,通过应用上述结构,使应用前述的材料(B)加工并形成一结构件成为可能,使前述的光波长为如图13所示的激光束能够经过具有低的光吸收性且几乎是透明的材料(A),以如前所述的激光束的光波长,照射到具有较材料(A)高的光吸收性的材料(B)上,该材料(B)位于工件的内部。然而,即使是对于这种加工方法,也需要提供一排放口用于在进行内部加工时,排出已被升华、气化的加工材料。同样,该加工方法是用来在工件的上部完成升华加工的,在此处能量密度超过融化加工的阈值。然而,由于必须进行设定,从而使激光束在经过材料(A)时,能量密度不超过融化的阈值,但对于材料(B),能量密度就须超过融化的阈值,因此在实际的加工过程中应考虑对材料(A),材料(B)以及发射的激光束的选择。
这里,如果材料(A)、材料(B)是通过树脂材料(如聚砜树脂)结合在一起,融化加工的阈值是吸收的能量密度为大约15兆瓦/厘米2。因而,如果使用的激光束的波长为775nm,且发射激光的能量密度设定为15千兆瓦或更小,且聚砜树脂对光的吸收约为0.1%,材料(A)(聚砜树脂)允许激光束经过而不产生变化。
如果使用蓝色聚砜作为材料(B),该蓝色聚砜是通过在聚砜中混进蓝色染料,并使其分散开而形成的,从而在激光束的波长为775nm时定出黑色颜料的光吸收,可使光波长为775nm的光的吸收性提高到大约70%成为可能。换言之,蓝色聚砜树脂的融化阈值变为用15兆瓦/厘米2除以0.7等于21兆瓦/厘米2。如果以0.021千兆瓦/厘米2或更大的能量密度发射激光束,就可加工材料(B)。结果是,如果以0.1至1.0千兆瓦/厘米2的能量密度发射激光束,则仅有位于材料(A)中的材料(B)可被加工。
同样,由于该装置允许在工件中混入染料来对其进行着色,使得其吸收的光波长的范围等于前述的激光束的振动波长,这能够提高加工的效率。
在下文中,将对本发明的实施例进行描述。然而,应该理解本发明并不仅仅局限于所述的实施例。
第一实施例
附图1A至1E示意性图示了对根据本发明第一实施例的喷墨记录头的喷墨口进行加工的一种方法。附图1A至1E以时间顺序示意性图示出了该方法的过程。
在附图1A中,附图标记2表示作为制造油墨排出口的原料的树脂板。如附图1B所示,激光束1经过具有预定间隔的多个开孔的掩膜,照射到树脂板2上形成多排出口的结构,从而形成的排出口的密度为900dpi。这里,依照本实施例,在以下条件下应用飞秒激光:发射的激光束为波长为775nm的红外线;发射脉冲时间幅度为150飞秒每脉冲;发射激光的光能量为15μJ每脉冲;发射的能量密度(fluence)约为1J/cm2每脉冲。
在如附图1D所示的状态下,正在进行蚀刻过程,树脂板2的每一用202表示的部分在完全穿透之前形成一层未穿透的很薄的树脂层。
在附图1E中,通过使用预定的模板在树脂板2上完成穿透过程,并延缓激光束的发射,从而形成喷墨口201。
对于上述的加工步骤,应当注意,每个加工过程精确地伴随着激光束的辐射。
现在,与如附图2A至2E所示的传统的例子相比较,将详细地描述本实施例的特点。
附图2A至2E示意性地图示了传统的制造喷墨口的方法。附图2A至2E以时间顺序示意性图示了传统加工方法的过程。
在附图2A中,附图标记2表示作为制造油墨排出口的原料的树脂板。如附图2B所示,激光束1以与前述的实施例相同地预定形状照射到树脂板2上。这里,应用的激光束是波长为248nm的远紫外线激光;发射脉冲的时间幅度为15纳秒每脉冲;激光辐射的光能量为500mJ每脉冲;辐射的能量密度(fluence)约为1J/cm2每脉冲。
在如附图2C所示的状态下,激光束照射到每一个附图标记为213所表示的部分,进行融化加工并逐渐地进行蚀刻。然而,由于发射的激光束振动脉冲的时间幅度为15纳秒,树脂板2所吸收的光能被部分地转变成热能,最后该热能以特定的传导率扩散到整个树脂板内,从而使树脂板2沿图2C中箭头所示的方向膨胀。
在如附图2D所示的状态下,蚀刻过程继续进行,但在这一阶段,树脂板2沿附图2D中箭头所示的方向逐渐膨胀。
在该如附图2D所示的状态下,蚀刻过程继续进行,树脂板2在迅速地完全穿透之前仅保留一薄层212未被穿透。在这一阶段,树脂板的热膨胀继续进行。参照附图2D可理解,喷嘴位于中心的更加靠外侧的地方,指向喷墨口212的加工完的更加向外的地方。
同样,树脂板聚集的热量随着蚀刻过程的进行而增加。结果是,激光束照射点的附近的树脂也被融化,从而不可避免地在每个蚀刻边缘处产生弯曲。
在附图2E中,通过使用预定的模型,在树脂板2上完成穿透过程,并使激光束的发射暂停,从而形成每一个喷墨口211。
如上所述,通过使用传统的激光加工方法,当加工喷墨口时,喷嘴指向外边。同样,不可避免在每一个边界形成弯曲。这样制成的喷墨口很难使墨滴彼此平行地直射出去。
相反,如果使用本发明所描述的光蚀刻加工方法,能够抑制热量在工件上的聚集,并可形成高密度平行排列的喷墨口,因此,制造的喷墨记录头能够彼此平行地笔直地喷射墨滴。
此外,观察根据本实施例的激光加工方法加工的表面及表面的外形,可以肯定,与使用传统方法加工的表面相比,使用本实施例的加工方法加工的表面非常光滑,且几乎看不到隆起(flushes)。
这种情况能够在喷墨记录头的油墨流经路径对减少油墨的流体扰动或喷墨方向的干扰起到一定的作用。因此可获得较高的喷墨质量。
同样,在脉冲发射时间为1皮秒或更短的时间内,并不是必须使用波长在紫外区的激光束,还可使用可见光或红外线,只要工件可吸收该波长的光。特别是,当应用的激光束为可见光至近红外光且其波长为350nm至1000nm的范围内的一种光时,易于使激光的能量稳定。同样,一种通用的材料可用作形成光学系统的透镜和组件,从而使光学系统被损坏的可能性降低。同时,与使用传统的紫外激光相比,显著地降低了运行成本。
同样,对于本实施例,加工的材料不必限于树脂。例如,可以是陶瓷材料,金属材料,或类似材料。这里,经传统的紫外激光束的照射,难于加工金属,例如SUS,不透明陶瓷,或硅。
即使是具有较高热传递系数的金属物质,也可以非常精确地在不经过液体状态的条件下完成烧蚀加工过程,这是因为加工步骤是在当激光束开始照射的热量散开之前完成的。
此外,即使使用的材料是具有较高透射率(transmittancy)并具有少量的光吸收的石英、光学结晶、或玻璃材料,烧蚀过程也可完成,这是因为瞬时能量密度很高。
换言之,通常用于形成喷墨记录头的喷墨口、油墨流经路径、墨液腔、或供墨口等结构件的材料有聚酰亚胺、聚砜、或其它树脂材料。然而,目前使用的材料不再限于上述材料,无机材料,玻璃材料,金属材料,或半导体材料也可使用激光进行烧蚀加工。结果是,可自由地选择用于形成喷墨口、油墨流经路径、墨液腔、或供墨口的材料。
因此,鉴于非均匀的蚀刻过程在传统上常用于在硅基板上形成油墨流经路径、墨液腔、供墨口、或与其相似的结构,当使用非均匀性蚀刻时,本发明能够将硅树脂板加工成理想的结构,而没有任何加工形状的限制。
同样,如果将陶瓷材料或玻璃材料用作上述工件,就能够使制造的喷墨记录头具有非常好的耐用性和贮藏能力,且即使使用强碱性油墨也不容易被腐蚀。
如果使用具有高熔点的陶瓷材料或类似材料制造喷墨口,就能够对喷墨口的表面进行高温加工,例如防水加工。
此外,如果使用半导体材料,就可直接在集成电路上形成上述的结构。
同样,由于可使用线性膨胀系数较小的材料,就可防止由多个组成部分结合成的表面由于剪切力的作用而相互偏离。
附图3示意性图示出了根据本发明的第一实施例的激光加工装置的光学系统。
光束通量1经激光器主体(未示出)的振动被引导进入复眼(fly eye)或一些其它光学积分器10,使入射激光束通量被分解成多束激光,被分解的激光束通量通过使用物镜11,被叠加到具有多个以预定间距设置的开孔的掩膜12上,从而校正激光的照明亮度使其基本上等于照射到掩膜上的照明亮度。
同样,物镜11将通过复眼(fly eye)透镜10而会聚于多个点的点象投射到掩膜图案投影镜头14的小孔13处,从而形成凯勒(Koehler)照明系统。
对于这种光学系统,激光束照射到掩膜12上。然后,在掩膜12上而形成的掩膜图案,通过使用投影聚焦透镜14,被投射到工件(例如孔板2)的表面上。这样,孔板2通过激光振荡被进行加工。
实施例2
附图4A至4D和附图5E至5G图示了根据本发明第二实施例,通过激光加工形成一个切口的加工步骤。
现在,依照附图4A至4D和附图5E至5G,对一静电式切口的制造方法进行说明。
在附图4A中,一个基件以这样一种方式制备:通过使用汽相沉积或喷镀的方法在一硅基板41上形成一层铝薄膜42。然后,通过使用旋涂法在铝薄膜层42上涂布一树脂层43(即保护层)。
在如附图4B所示的步骤中,通过图案激光的照射,使树脂层43被局部地除去,形成一电子接触面A。然后,在如附图4C所示的步骤中,使用汽相沉积的方法形成一层金属薄膜44(即弹性金属薄膜例如铝或铜)。
如附图4D所示,在具有预定图案的超短波脉冲激光的照射下,金属膜层44,树脂层43,铝层42和硅基板41通过升华烧蚀过程,被部分地除去。所使用的激光为近红外线激光,其波长为775nm;发射脉冲的时间幅度为150飞秒每脉冲;辐射激光的光能量为800微焦每脉冲;辐射能量密度(fluence)约为50焦/cm2;且脉冲能量密度约为300太瓦/cm2。
在如附图5E所示的步骤中,树脂层43被熔化并被除去以形成切口结构。然后,如附图5F所示,通过对硅基板进行拔丝形成的电荷聚集并充满切口的前端。当电荷以预定的电场充满时,如图5G所示,切口部44被打开并升高。换言之,形成一个微小的控制杆,通过电场的切换可被打开或关闭。
在此加工步骤中,应当注意,不同种类的材料在如图4D所示的一个相同的步骤中被加工。在依靠传统的平板加工的情况下,对于每一种不同的材料应进行一系列地加工,例如蚀刻,使用抗蚀涂层的防灰化(resist ashing)加工,防止曝光形成图案,防止生长(development)和防止形成图案,从而形成结构件。根据本实施例,可在一个非常简单的步骤中完成所需要的加工过程。
第三实施例
附图6A至6C示意性的图示了根据本发明的第三实施例,通过激光加工制造喷墨口的过程。
用于在孔板60上形成喷墨记录头的喷墨口40的方法将参照附图6A至6C进行说明。
在附图6A中,孔板组件是通过在聚砜板61中插入一层铜箔62而制成的。
由于在聚砜板61中插入了铜箔62,可达到以下效果,其中:
(1)可使聚砜板的热膨胀与硅集成电路基板80的热膨胀尽可能靠近,其中硅顶板70构成喷墨头主体中的油墨流经路径、墨液腔、及其类似结构,且包括喷墨压力产生元件81,从而可避免由于加热喷墨记录头或在运输过程中可能发生的受热,而在孔板60上的结合部产生的缺点。
(2)铜箔具有辐射热量的功能,从而可防止由于可能局部地发生在孔板60上的温度升高而产生的任何变形。
然后,如附图6B所示,通过使用掩膜投影光学系统或类似系统发射具有预定图案的超短波脉冲激光,在一定时间内对聚砜层61和铜箔层62进行升华蚀刻加工,从而形成喷墨口40。此处应用的激光与第二实施例所用的激光相同,即光波长为775nm的近红外激光;发射脉冲的时间幅度为150飞秒每脉冲;发射激光的光能量为800微焦每脉冲;发射能量密度(fluence)约为10焦/cm2,且脉冲能量密度约为60太瓦/cm2。然后,在如图6C所示的步骤中,在其上形成喷墨口40的孔板60经过与油墨流经路径71的位置相对准后,被黏附在喷墨头主体65上,从而制成喷墨记录头的主要部分。
第四实施例
附图7A至7C示意性图示了根据本发明第四实施对为喷墨记录头顶板而设的油墨流经路径和墨液腔进行加工的步骤。
现参照图7A至7C和图8D至8E,对在喷墨记录头70的顶板70上形成油墨流经路径71和墨液腔72的方法进行说明。
在附图7A中,显示了一板件,即一为了降低膨胀率而混入玻璃填料的聚砜板61。如附图7B所示,通过使用掩膜投影光学系统或类似系统以预定图案发射超短波脉冲激光,来对上述板件及混进其中的玻璃填料进行升华烧蚀加工,从而形成如图7C所示的油墨流经路径71和墨液腔72。此处使用的激光与第二和第三实施例中所用的激光相同,即波长为775nm的近红外激光;其辐射脉冲的时间幅度为150飞秒每脉冲;激光辐射的光能量为800毫焦每脉冲;辐射能量密度(fluence)约为10焦/cm2;脉冲能量密度约为60太瓦/cm2。然后,在如图8D所示的步骤中,在其上带有喷墨压力产生元件81的硅集成电路基板80在经对准之后与油墨流经路径71和喷墨压力产生元件81粘合在一起。
然后,在如图8E所示的步骤中,孔板60经对准之后与喷墨口40和油墨流经路径71粘合在一起,从而制成喷墨记录头的主体部分。
第五实施例
附图10A和10B示意性示出了根据本发明第五实施例的平喷式喷墨记录头的喷墨部的主体部分。
现参照附图10A和附图10B说明本实施例。
附图10A示出了平喷式喷墨记录头的喷墨主体部分的喷墨表面。附图10B是附图10A中10B-10B位置的截面图。对于本实施例,如附图9所描绘的方法,在其上装有喷墨压力产生元件1011的硅集成电路基板1010上(该基板与可见光和近红外光可穿透的树脂板1020相粘合在一起),通过加工形成:墨液腔1024,油墨流经路径1023,油墨缓冲腔1022,喷墨口1021。波长为775nm的超短波脉冲激光(一皮秒或更短)被聚焦并照射到树脂板1020内部的预定位置,从而形成上述的元件。
这里应用的激光的详细情况是:波长为775nm的近红外激光;辐射脉冲的时间幅度为150飞秒每脉冲;激光辐射的光能量被设定,使得在范围为φ10μm的范围内,通过聚焦已经被降低到5.0毫微焦耳每脉冲的激光束,能量密度变为约20千兆瓦/cm2。
在树脂板1020被粘合到其上装有喷墨压力产生元件1011的硅集成电路板1010上之后,经加工形成墨液腔1024,油墨流经路径1023,油墨缓冲腔1022,和喷墨口1021。这样,该激光加工过程与喷墨压力产生元件1011和硅集成电路基板1010的式样可能作为加工过程的标准。因此,与这种方式不同,即在对树脂板1020进行加工从而形成墨液腔1024,油墨流经路径1023,油墨缓冲腔1022和喷墨口1021之后硅基板1010被对准并粘合,可避免粘合对准错位,从而墨液腔1024,油墨流经路径1023,油墨缓冲腔1022和喷墨口1021可以以更高的精确度结合。
第六实施例
附图11A和11B示意性图示了具有根据本发明实施例6的激光加工方法加工并形成的油墨流经路径的端面喷射型喷墨记录头的喷墨部的主要部分。
现参照附图11A和11B,和附图12C和12D对本发明的YMC三色循环喷嘴型喷墨记录头的制造进行说明。
附图11A是端面喷射型喷墨记录头的平面图;附图11B是在位置11B-11B处箭头所指示的断面图。附图12C和12D分别是图11A中位置12C-12C和12D-12D处箭头所指示的断面图。
附图11A至12D分别示出,在其上设有喷墨嘴缓冲腔1141和喷墨口1142的树脂板1140与其上装有喷墨压力产生元件1131的硅集成电路基板1130粘合在一起。然后,在形成的结构之上再粘合树脂板1150,该树脂板可透过在可见光至近红外光范围内的光线,并通过模塑法或类似方法在其上形成墨液腔1152和供墨口1153。然后,在树脂板1150内部,通过使用如图9所示的方法,将经聚焦的波长为775nm的超短波脉冲(一皮秒或更短)激光束照射到树脂板1150内部的预定位置,从而形成油墨流经路径1151。同样,作为一种装配方法,可采用一种技术,由此在经过与预先在树脂板1150内部形成的油墨流经路径1151对准之后,将树脂板1150粘合到树脂板1020上。
这里使用的激光的详细情况是:波长为775nm的近红外光;辐射脉冲的时间幅度为150飞秒每脉冲;激光辐射的光能量被设定,使得在范围为φ10μm的范围内,通过聚焦已经被降低到3.5毫微焦耳每脉冲的激光束,能量密度变为约15千兆瓦/cm2。通过这种设定,进行内部加工。
对于这种喷墨记录头,油墨流经路径1151三维地围拢在树脂板1150内部。因此,根据本实施例,这样来安排结构,使得三色油墨,YMC(黄,品红,和青),分别从供墨口1153Y,1153M和1153C进行供墨,然后,与1151Y,1151M,和1151C颜色相对应的油墨流经路径的管路穿过与与1152Y,1152M,和1152C颜色相对应的墨液腔,引导油墨到达喷墨嘴缓冲腔1141,使YMC三色油墨以上述次序循环。从而,使得以循环布置的喷墨嘴缓冲腔1141Y,1141M,和1141C喷射油墨成为可能。
由于这样一种使树脂板内部的油墨流经路径1151三维地围绕布置,以一维地方式安排的喷墨嘴,用于使来自YMC三色墨液腔的YMC三色油墨循环,以每种颜色对应连接起来,从而能形成具有分别连接三种颜色油墨的喷射单元的喷墨记录头。当使用这种喷墨记录头进行打印时,不需要在每种颜色之间进行耐腐蚀(resist)调节。既没有色偏也没有色相变化发生,从而不必要提供一个复杂的操作来校正色彩耐腐性(color resist)或在每种颜色之间进行色彩耐腐蚀调节。形成的图象具有稳定的颜色再现性。
在这方面,当然可以制造一种具有喷墨元件的喷墨记录头,该喷墨单元连接四种颜色YMCK(黄,品红,青和黑)的油墨,而不连接上述的三种颜色YMC,并分别与喷墨嘴相连接,该喷墨嘴以一维方式安排,用于循环来自相应的储有YMCK四色油墨的墨液腔室的YMCK四色油墨。
第七实施例
附图13简要地图示了根据本发明第七实施例的加工方法。在图13中,经激光振荡器(未示出)发射的超短波脉冲辐射时间为(一皮秒或更短)的激光束131照射到一掩膜136上。穿过掩膜图案138的该激光束投射到投影镜头137上,经过该投影镜头137被聚焦。
聚焦的图象照射到位于材料(A)132背后的材料(B)133的表面上。另一方面,材料(A)132和材料(B)133被基板134支持作为一加工件。通过这样布置,具有掩膜图案138的激光束131穿过材料(A)132,对其吸收率约为0.1%,并使穿过材料(A)的能量基本保持激光束的初始光波长,该激光束照射到材料(B)133上,其对该波长激光的光吸收率被定为50%或更多。
材料(B)被激光照射并吸收激光辐射的光能量的50%或更多,由于所吸收的超过烧蚀加工阈值的能量和预定激光束的光能量密度,而产生升华现象。如此,在加工件的内部形成一个孔洞135。
附图14A和14B示意性图示了平面喷射型喷墨记录头的喷墨部的主体部分,该平面喷射型喷墨记录头具有根据本发明第七实施例采用激光加工方法加工形成的油墨流经路径。
现参照附图14A和14B描述本实施例。
附图14A是从喷墨表面观察的视图。附图14B是沿图14A中划线14B-14B的截面图。蓝色聚砜板1430中分散并混入蓝色染料,当使用的激光束波长范围为近红外区的775nm时,该染料对光的吸收率约为60%,该蓝色聚砜板1430被粘合到装有喷墨压力产生元件1411的硅集成电路基板1410上。然后,在蓝色聚砜板1430上的空白区粘合无色聚砜板1420,当使用波长范围为近红外区的775nm的激光时,该无色聚砜板的光吸收率为0.5%或更小。从而,波长为775nm的近红外超短波脉冲(一皮秒或更短)激光束穿过无色聚砜板1420,并辐射到蓝色聚砜板1430的预定位置上。如此,使用附图13描述的方法,墨液腔1433,油墨流经路径1432,和油墨缓冲腔1431被加工形成。
这里,使用的激光能量传递的详细情况是:波长为775nm的近红外光;辐射脉冲的时间幅度为150飞秒每脉冲;激光辐射的光能量被允许穿过掩膜图案,辐射激光束的能量密度约为50兆瓦/cm2,被减少到在掩膜136上的20mm×170mm的区域内为400微焦每脉冲,然后,掩膜图案图象经过1/5投影镜头的投影被缩小到约4mm×34mm的区域内。如此,由于在经过掩膜和光学系统时发生的能量损失,辐射到加工件上的激光的能量密度约为1千兆瓦/cm2。如前所述,聚砜树脂对波长为775nm的光的吸收率约为0.1%。蓝色聚砜树脂对波长为775nm的光的吸收率约为60%。聚砜树脂的烧蚀加工的阈值为能量密度约15兆瓦/cm2。因此,无色聚砜树脂采用激光辐射进行烧蚀加工的阈值约为15千兆瓦/cm2,而蓝色聚砜树脂的阈值约为0.025千兆瓦/cm2。结果是,能量密度约为1千兆瓦/cm2的激光束,被辐射到加工件上,并穿过无色聚砜板1420,但被蓝色聚砜板1430吸收,从而将蓝色聚砜板1430加工成预定形状。
在蓝色聚砜板1430和无色聚砜板1420被粘合到其上装有喷墨压力产生元件1411的硅集成电路基板上之后,经加工形成墨液腔1433,油墨流经路径1432,和油墨缓冲腔1431。为此带有喷墨压力产生元件1411和硅集成电路基板1410的形状(pattern)而完成的激光加工可作为标准。60从而,与这样一种情形不同,即在墨液腔1433,油墨流经路径1432,和油墨缓冲腔1431在蓝色聚砜板1430上经加工形成之后,硅基板1410经对准并被粘合,能够消除粘合的的对准错位,从而墨液腔1433,油墨流经路径1432和油墨缓冲腔1431可以高精确度结合在一起。
如上述的第五至第七实施例所述的喷墨记录头的喷墨部的主体部分,可通过下述步骤被作为一喷墨记录头而加工。
一带电基板的末端形成图案,作为喷墨压力产生元件,当一带电基板被粘合后,一层铝或氧化铝陶制基板被粘合到硅集成电路基板上,用于辐射热量。然后,支撑体支撑每一元件,用于供墨的墨水槽被粘合并装到一个喷墨记录头上,由此提供一元件用作喷墨记录头。
第八实施例
附图15示意性图示了根据本发明第八实施例的激光加工装置的掩膜图案投影光学系统的光学路径。
对于本实施例,激光振荡器使用以一皮秒或更短的脉冲辐射时间振荡的激光。更准确地说,辐射激光束为近红外光,且波长为775nm,辐射脉冲的时间幅度为150飞秒每脉冲。激光辐射的光能量为15μJ每脉冲。同样,使用50μm厚的聚砜孔板作为喷墨记录头的主体。喷墨口在该孔板上形成。
在附图15中,这样安排结构,来引导经激光器主体(未示出)振荡产生的束通量1501,进入复眼或某其它光学积分器1510,从而使入射激光束通量被分成多束光通量,然后,经物镜1511使被分光的束通量重叠到具有多个以预定距离间隔开的开口图案的掩膜151上,从而,校正激光的照明密度使其基本等于照射到掩膜上的照明密度。
同样,物镜1511投影点图象经孔1512到达掩膜图案投影镜头1513处,该点图象是使用复眼透镜1510聚焦成的多个点象,从而形成凯勒照明系统。
使用这种光学系统,激光束照射到掩膜151上。然后,在掩膜151上形成的掩膜图案经投影聚焦镜头1513,被聚焦并投影到作为加工件的喷墨记录头153的孔板152的表面上。这样,通过使用振荡激光的方法加工喷墨部。
通过使用上述的激光加工装置加工喷墨部。其细节将结合附图16说明。
如附图16所示,一加工件即聚砜树脂,首先使用激光束照射混入蓝色染料,该激光束的光源的振荡辐射的时间幅度为150飞秒每脉冲,且该激光束为近红外光,其波长为775nm,从而对聚砜树脂整个进行蓝色着色,包括其内部。
用如前述的聚砜树脂制成的厚度为50μm的孔板被用来制造喷墨记录头的主体。通过使用前述的光学系统在该孔板上形成喷墨嘴。
在原色即透明,且无色的孔板上,通过约2000脉的激光辐射,形成喷墨口。与上述情况比,当使用上述的蓝色聚砜孔板,通过约100脉的激光辐射,在其上形成喷墨口时,后者加工效率几乎提高到前者的20倍。
因此,不仅有利于提高加工效率,而且还可通过使用相同的激光振荡能量,在保持相同的加工效率的情况下,能够使加工的区域扩展到更大。
现参照附图17A至17C,对通过使用上述的第一实施例的激光加工方法,来制造喷墨记录头进行说明。
在附图17A至17C中,附图标记33表示一基板。在该基板之上,安装喷墨压力元件34,例如电热换能元件,机电换能元件来进行喷墨。
在每一个与喷墨口201相连的油墨流经路径31中,安装喷墨压力产生元件34。每一个油墨流经路径31与共用的墨液腔32相连。
公用墨液腔32的供墨口连接有一供墨管(未示出),来自墨槽的油墨通过该供墨管进行供墨。
同样,附图标记35表示一具有凹进部分的顶板,用于形成油墨流经路径31和公用墨液腔32,其与基板33粘结在一起,形成油墨流经路径31和公用墨液腔32。
此外,在基板33和顶板35的粘结体的油墨流经路径的边界面上,安置带有喷墨口201的喷墨口板2(在下文中提到的一孔板)。
一种类似的喷墨记录头可根据下述方法制造。
换言之,用于产生喷墨压力的加热器34,即耐热的发热元件,集成电路,例如移位寄存器(未示出),和在硅基板上的布线,这些构件在硅基板上形成一定图案以形成基板33,与此同时,顶板35使用硅板制作,其作为油墨流经路径、墨液腔32、和供墨口(未示出)的凹进部通过化学蚀刻的方法形成。
然后,基板33和顶板35被对准,从而使喷墨面上的端面和油墨流经路径31,加热器34的排列一致,然后在将它们粘合在一起。经过上述对准和粘合操作,孔板2与顶板35和基板33的粘合体对准并粘合在一起,使得喷墨嘴(喷墨口)201被设置在喷墨面上的端面上的预定位置。
此后,用于驱动加热器的终端设备(未示出)以一定的形状(patterned)被粘结到导电基板上,与此同时,使用铝,陶瓷,或类似物质形成的基板与基板33粘合在一起。然后,用于支持每个元件的支持物和用于供墨的墨槽被连接起来,从而装配成喷墨记录头。
有了这样制成的喷墨记录头,能够防止由于喷墨口内部加工地不够平直而产生的喷墨方向定位的变动。
根据本实施例,使用由聚砜形成的50μm厚的孔板作为喷墨记录头的主体。然后,使用前述的光学系统,并应用波长为775nm的近红外激光束照射,在孔板上形成喷墨口。该激光束的辐射脉冲时间幅度为150飞秒/cm2每脉冲;激光辐射的光能量为15μJ每脉冲;辐射的能量密度(fluence)约为1J/cm2每脉冲。
这里,通过观察喷墨口的形状,有50个喷墨记录头被制造,而且,所有的喷墨口具有清洁,平滑的边缘,且形成的喷墨口以高精密度,平行排列,与传统的相比,在喷墨面上的边缘部上的每个喷墨口的孔径的变化被显著减小。
同样,在通过使用这样制造的喷墨记录头进行实际打印时,所记录的打印点可形成平齐的直线,且打印点的形状清晰,平滑,从而获得的图象具有非常好的打印效果。
这里,根据前面的叙述,给出了形成喷墨记录口的方法一个例子。然而,本发明并不局限于此。当加工出油墨流经路径,墨液腔,和供墨口时,当然能够表现出相同的效果。
此外,如上所述,描述了一个喷墨记录头。然而,本发明并不仅限于此。例如本发明更适宜应用激光对半导体基板及其类似物进行微加工。因此,应当理解这些也包括在本发明中。
如上所述,根据本发明,能够进行高精度加工,而不产生副产品,并从根本上防止了在激光加工过程中,经转换的热能聚集在加工件(如树脂)上。
同样,根据本发明,在激光加工过程中,能够显著增加瞬间能量密度。然后,一加工件(如树脂)可经具有非常少量光能量的烧蚀过程被加工。
同样,根据本发明,能够省去在传统技术中所需要进行的清除副产品的过程,这是因为,在该激光加工过程中,几乎不会产生副产品。因此,激光记录头的生产率被显著提高了。
同样,根据本发明,能够解决加工件在加工过程中由于热膨胀而使加工精度降低,或加工件被部分熔化的问题,这是因为,所需要进行的加工过程在热能聚集在加工件上之前已经完成,该热能是经辐射到加工件(如树脂)上的激光束的光能量转换而成的。因此,这种更高精度的加工过程可显著提高喷墨记录头的性能。
同样,加工材料并不局限于树脂。这是因为,即使当加工的是具有较高的传热系数的材料,例如金属时,在来自激光束的辐射的热量分散并进入工件之前,加工步骤已经完成。结果是,在不经过液相的情况下,完成烧蚀加工过程。
此外,能够对具有高的光传输率(透射率)的材料,例如石英,光学结晶,或玻璃材料完成烧蚀加工过程,即便是上述物质对光的吸收比较小,这是因为,瞬间能量密度高。
换言之,当考虑到喷墨记录头的结构元件时,材料选择的自由度变得更高。
同样,根据本发明,可使用一种具有较小线膨胀系数的材料。因此,能够防止由于剪切力而在每一元件的接触面上产生的偏差。
同样,通过使用陶瓷材料或玻璃材料,能够制造一喷墨记录头,该喷墨记录头具有非常好的耐用性和储藏能力,即使使用的油墨具有强碱性,它也不容易被腐蚀。而且,通过使用半导体材料,一结构元件可在集成电路上直接形成。如果使用高熔点的材料,例如陶瓷,作为喷墨口板,就能够在喷墨口表面上提供一较高温度的加工,例如一种防水加工,或其它加工。
同样,根据本发明,两种或多种不同的材料几乎能够在一个相同的加工过程中被升华加工。此外,即使两种或多种不同的材料的线膨胀系数间存在很大的不同,本发明也可仰制由于热膨胀产生的应力而产生的不同材料间的剥落现象,这是因为与传统技术相比,本发明烧蚀加工过程中传递热量变得困难。结果是,当需要采用多种材料在一工件上形成一精确的结构时,可采用具有简单的加工步骤的激光加工方法或使用该激光加工方法制造喷墨记录头的方法,提供一使用这种方法制造的喷墨记录头。
同样,根据本发明,使用脉冲振荡时间为一皮秒或更短辐射的激光的光波长不必要是紫外线。只要是加工件可以吸收的光波长,即可见光或红外线都可被应用。瞬间能量密度非常高,从而在加工过程中材料可在一非常短的时间内被升华,且在不经过液相的情况下,可完成烧蚀加工。
同样,通过使用激光加工方法制造喷墨记录头的方法,能够几乎在一个加工步骤中,同时完成烧蚀加工过程,该加工步骤使用前述的激光加工方法,即使记录头的结构件采用无机材料例如玻璃材料,金属材料,半导体材料,或上述材料的任意的混和物而形成,且使用的材料并不仅局限于传统的结构件即喷墨记录头的喷墨口,油墨流经路径,墨液腔,或供墨口,使用的树脂材料,例如聚酰亚胺,聚砜。因此,能够为形成机构件即喷墨口,油墨流经路径,墨液腔或供墨口的材料的综合选择提供更大的自由度。
同样,例如,如果使用一种具有较小的热膨胀的材料,如金属和树脂材料或玻璃和树脂材料的合成材料,来制造孔板的结构件或油墨流经路径,就能够防止由于剪切力而产生的各元件之间的接触面的偏移。此外,如果喷墨记录头或打印头是用不易被温度变化(环境变化)影响的材料制成,就能够直接在赤道上用船运输。从而可减低运输成本。
同样,通过使用陶瓷或玻璃混和材料,就能够制造具有非常好的耐用性和储藏能力的喷墨记录头,即使使用具有强碱性的油墨时,该喷墨记录头也不易被腐蚀。
同样,根据本发明,能够在加工件的内部选择性地执行升华加工,这是因为,通过使激光束以大于预定能量密度会聚到可透过如前所述的光波长的激光束的加工件内部,该升华加工过程开始于一范围,该范围超过了对加工件进行烧蚀加工的阈值。因此,能够在使对准过程简单化,内部结构件或类似结构的定位精度被提高的情况下,提供一种可减低制造成本的激光加工方法,或一种使用该激光加工方法生产喷墨记录头的方法,和一种使用该加工方法制造的喷墨记录头。
同样根据本发明,如果使用一种利用前述激光加工方法加工一喷墨记录头的方法,不仅能够抑制由于组装喷墨记录头的各结构件时产生的对准错位,也可降低由于粘合变形而产生的喷墨特性的变差,还可使油墨流经路径在树脂加工件(如聚砜,或聚酰亚胺)内部三维地围拢。如此,YMC(黄,品红,和青)三色的一维循环布置的喷墨嘴与YMC三色墨液腔分别相连。从而,能够形成一布置有毗连的三色喷墨单元的喷墨记录头。同样,不仅布置有YMC三色,而且布置有YMCK(黄,品红,青,黑)四色,通过分别将YMCK四色一维循环布置的喷墨嘴与YMCK四色墨液腔连接起来,能够形成一布置有毗连的四色喷墨单元的喷墨记录头。因此,在使用这种喷墨记录头进行记录操作时,不必要在每种颜色之间分别进行防腐(resist)调整。且不会产生色差或色相的变化,因此,不必要进行任何复杂的颜色耐腐蚀调节(color resist correction)过程或进行各颜色之间的颜色匹配调节。因此,使打印的图象具有稳定的颜色再现性。
同样,根据本发明,可以进行这样的布置,使得激光束穿过材料(A)后,可被辐射到对于其光波长具有较高光吸收性的材料(B)上。该材料(B)位于加工件内部,且材料(A)的光吸收率小于材料(B)的光吸收率,且该材料(A)对于前述的光波长的激光几乎是完全可透过的。如此,可在材料(B)上形成一机构件,使得对准过程简单化。同样,能够执行一激光加工方法,该方法相对于其它方法能够使内部结构件间的定位精度或类似精度变得更高,并可降低制造成本,或可执行一种方法,该方法采用这种激光加工方法制造一喷墨记录头,也可是使用这种制造方法制造的喷墨记录头。
同样,根据本发明,通过使用上述的激光加工方法制造一喷墨记录头的方法,能够在完成组装喷墨记录头之后在其中形成油墨流经路径或类似结构。结果是,能够抑制组装中产生的对准错位,且能够降低由于粘结变形而产生的喷墨特性变差。
同样,根据本发明,通过形成一能够吸收激光辐射能量的加工件,可提高加工效率。
Claims (33)
1、一种激光加工方法,该方法通过使激光束辐射到一加工件上而在该加工件上进行激光烧蚀加工,包括以下步骤:
通过使用从一激光振荡器发射的、脉冲辐射时间为一皮秒或更少的、且具有非常大的空间和瞬间能量密度的多脉冲激光束,同时地形成以预定的间距排列的多个加工形状。
2、根据权利要求1所述的激光加工方法,其中所述的加工件为树脂、硅或硅化合物材料。
3、根据权利要求1或2所述的激光加工方法,其中在所述的加工件中混入一种染料对其进行着色,该染料吸收的波长在相当于激光束的振动波长的范围内,从而对该加工件进行加工。
4、根据权利要求1或2所述的激光加工方法,其中,激光束的光波长在350nm至1000nm的范围内。
5、根据权利要求1或2所述的激光加工方法,其中,激光束的脉冲辐射时间被设定为500飞秒或更短。
6、根据权利要求1或2所述的激光加工方法,其中所述的激光振荡器装有一个空间压缩装置,用于传递激光束。
7、根据权利要求6所述的激光加工方法,其中所述的用于传递激光束的空间压缩装置包括:线性调频脉冲发生装置和利用光波长散射特性的纵向式同步装置。
8、根据权利要求6所述的激光加工方法,其中所述的用于传递激光束的空间压缩装置,通过使用线性调频脉冲发生装置和利用衍射相位光栅的光波长散射特性的纵向式同步方法,被构造而成。
9、一种激光加工方法,包括以下步骤,
以预定的能量密度会聚并辐射具有很大空间和瞬间能量密度的多脉冲激光束,该激光束从一激光振荡器以一皮秒或更短的脉冲辐射时间被辐射到一使用两种或多种不同材料制成的加工件上;以及,
在同一步骤中几乎同时地在两种或多种不同的材料上进行升华加工。
10、根据权利要求9所述的激光加工方法,其中,所述由两种或多种不同的材料形成的加工件是为粘合的状态,该加工件在一个相同的步骤中,几乎同时地被升华加工,且不产生变形。
11、根据权利要求9所述的激光加工方法,其中所述的两种或多种不同的材料是通过任意混和有机树脂材料、金属材料、无机化合物材料、玻璃材料、矿物材料、及类似材料而形成的。
12、根据权利要求9-11中的任一项所述的激光加工方法,其中在所述的加工件中混入一种染料对其进行着色,该染料吸收的波长在相当于激光束的振动波长的范围内,从而对该加工件进行加工。
13、根据权利要求9-11中的任一项所述的激光加工方法,其中,激光束的光波长在350nm至1000nm的范围内。
14、根据权利要求9-11中的任一项所述的激光加工方法,其中,激光束的脉冲辐射时间被设定为500飞秒或更短。
15、根据权利要求9-11中的任一项所述的激光加工方法,其中所述的激光振荡器装有一个空间压缩装置,用于传递激光束。
16、根据权利要求15所述的激光加工方法,其中所述的用于传递激光束的空间压缩装置包括:线性调频脉冲发生装置和利用光波长散射特性的纵向式同步装置。
17、根据权利要求15所述的激光加工方法,其中所述的用于传递激光束的空间压缩装置,通过使用线性调频脉冲发生装置和利用衍射相位光栅的光波长散射特性的纵向式同步方法,被构造而成。
18、一种激光加工方法,该方法通过辐射激光束到一加工件上,来完成激光烧蚀加工,包括以下步骤:
使用从一激光振荡器发射的、具有极大空间和瞬间能量密度的多脉冲激光束,所述激光束以小于等于1皮秒的脉冲幅射时间振荡,以大于预定能量密度的能量把所述激光束会聚在一对所述激光束的波长透明的加工件的内部;
对该加工件进行升华加工。
19、根据权利要求18所述的激光加工方法,其中,当在一加工件被升华加工时,在该加工件内部升华加工一结构件时,预先形成一排放口,用于排出由于加工该结构件时发生的升华和蒸发而产生的副产品,以及
对该结构件进行加工。
20、根据权利要求19所述的激光加工方法,其中,当加工该结构件时,该结构件在靠近排放口处被加工。
21、根据权利要求18-20中任何一项所述的激光加工方法,其中,在所述的加工件中混入一种染料对其进行着色,该染料吸收的波长在相当于激光束的振动波长的范围内,并对该加工件进行加工。
22、根据权利要求18-20中任何一项所述的激光加工方法,其中,所述激光束的波长在350nm至1000nm的范围内。
23、根据权利要求18-20中任何一项所述的激光加工方法,其中,所述激光束的脉冲辐射时间被设定为500飞秒或更短。
24、根据权利要求18-20中任何一项所述的激光加工方法,其中,所述的激光振荡器装有一个用于传递激光束的空间压缩装置,
25、根据权利要求24所述的激光加工方法,其中所述的用于传递激光束的空间压缩装置包括:线性调频脉冲发生装置和利用光波长散射特性的纵向模式的同步装置。
26、根据权利要求24所述的激光加工方法,其中所述的用于传递激光束的空间压缩装置,通过使用线性调频脉冲发生装置和利用衍射相位光栅的光波长散射特性的纵向模式同步方法被构造而成。
27、一种激光加工方法,通过使激光束辐射到加工件上,来完成激光烧蚀加工,包括以下步骤:
使用从一激光振荡器发射的具有非常大的空间和瞬间能量密度的多脉冲激光束,所述激光束以一皮秒或更短的脉冲辐射时间振荡,穿过具有较低的光吸收率、对于该激光束的波长几乎可完全透明的材料(A),并被辐射到位于加工件内部的材料(B)上,该材料(B)对该激光束的波长的光吸收率大于材料(A)对该激光束的光吸收率;
以及对所述材料(B)进行加工。
28、根据权利要求27所述的激光加工方法,其中在所述的加工件中混入一种染料对其进行着色,该染料吸收的波长在相当于激光束的振动波长的范围内,从而对该加工件进行加工。
29、根据权利要求27所述的激光加工方法,其中,激光束的光波长在350nm至1000nm的范围内。
30、根据权利要求27所述的激光加工方法,其中,激光束的脉冲辐射时间被设定为500飞秒或更短。
31、根据权利要求27所述的激光加工方法,其中所述的激光振荡器装有一个空间压缩装置,用于传递激光束。
32、根据权利要求31所述的激光加工方法,其中所述的用于传递激光束的空间压缩装置包括:线性调频脉冲发生装置和利用光波长散射特性的纵向式同步装置。
33、根据权利要求31所述的激光加工方法,其中所述的用于传递激光束的空间压缩装置,通过使用线性调频脉冲发生装置和利用衍射相位光栅的光波长散射特性的纵向式同步方法,被构造而成。
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