CN1287900A - 激光加工方法、利用该方法生产喷墨记录头和喷墨记录头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种不会产生副产品的激光加工方法,并且该方法能够在对一由如一种树脂材料做成的工件进行激光加工期间防止热能的聚集,从而精确地复制出一微小的掩模图案,本发明还提供一种用于利用这样一种激光加工方法生产喷墨记录头的方法以及一种由这样一种生产方法生产出来的喷墨记录头。
Description
本发明涉及一种激光加工方法，例如一种用于通过象这样的一种激光加工方法来生产一种喷墨记录头的方法，该记录头用来排出墨滴并将这样的墨滴喷涂到一记录介质上，还涉及一种由这样一种方法生产出来的喷墨记录头。本发明尤其涉及一种激光加工方法，该方法能够加工一做好的工件而不会在那里产生熔化或热膨胀并能够在掩膜投影中精确地加工出一精美的掩模图案，一种用于通过这样的激光加工方法生产一种喷墨记录头的方法，以及一种这样生产出来的喷墨记录头。
由于构件的微量加工需要一精美的结构和高的精确度，所以已经应用一种采用一种紫外线激光器的激光加工方法。
象这样的微量加工可以通过一种喷墨记录头的油墨流动通道以及油墨排出口的加工方法来进行说明。
特许公开号No.2-121842或No.2-121845的日本专利申请公开了一种采用激发物激光器形成油墨流动通道和油墨排出口的高精度加工方法，激发物激光器是一种具有代表性的紫外线激光器。
该激发物激光器能够通过稀有气体和卤素气体的混合气体放电激励从而发射出一种短脉冲(15到35ns)的紫外光线，该紫外光线具有一几百毫焦耳/脉冲的振荡能和一10到500赫兹的脉冲重复频率。当聚合树脂表面被照射着一种具有象这样高的密度的短脉冲紫外光线的时候，就会产生出一烧蚀光解(APD)过程，在这过程中所照射的部分会立即分解并且发散出一种等离子体散射光以及一种撞击声，由此就促成了通常所说的聚合树脂的激光烧蚀加工方法。
在象这样的加工方法所采用的普通激光器中，所普遍采用的YAG激光器可以形成一孔，但是会产生出一粗造的边缘表面，而发射红外光线的CO2激光器的缺点在于沿着所形成的孔周围会产生出一烧蚀口。象这样的加工方法都是热加工方法，其中加工是通过将光能转化成热能来达到的，因此所加工的工件的形状经常会被磨损，从而很难获得优良的加工。另一方面，利用激发物激光器的激光烧蚀加工方法，基于通过一光化学反应破坏碳原子的共价键来进行升华蚀刻，该方法不会轻易破坏所加工的工件的形状，因此就能够获得具有非常高精度的加工。
该激光烧蚀加工方法指的不是通过一种液相而是通过采用一激光器进行升华作用的加工方法。
尤其是在喷墨技术领域。大家都知道，通过采用利用了象这样的激发物激光器的激光蚀刻加工技术，从而使该技术经历了一显著的进步达到目前的状态。
在实际应用这种采用激发物激光器的激光加工技术中，已经发现出以下问题。
照射激光的脉冲振荡时间在激发物激光器是一种紫外线激光器的情况下为大约几十个毫微秒，或在YAG激光器的情况下为大约100皮秒到几个毫微秒，但是所有照射在工件上的激光并没有完全用于劈开原子的共价键。
由于存在这种光能没有用在劈开原子的共价键的现象，因此工件上的激光所加工的部分在被完全分解之前就散开了，从而沿着加工面会形成副产品。
没有用在劈开原子的共价键的一部分光能被转化为热能。
还有，由于激发物激光器的能量密度在振荡脉冲最大的时候维持在100兆瓦的水平上，所以升华蚀刻加工方法就不容易应用在具有高热传导性的材料上，如金属、陶瓷或矿物质(如硅)或具有低光吸收性的材料如石英或玻璃上，并且该方法能原则上应用于有机树脂材料。
这些现象在采用激发物激光器的情况中是不可避免的，并且已经提出各种技术以避免这些现象在实际喷墨头上的影响。
例如，因为如果安装该喷墨记录头的同时这种副产品仍然存在的话，油墨排出口则有可能被堵住，因此可以执行一去掉副产品的工序。
还有，由于在加工期间部分光能转化为热能会引起热膨胀或工件的部分熔化，所以可以采用一种玻璃化转化点高的材料或一种减少的加工角度。
由于这些技术没有从根本上解决这些现象，因此在激光加工中就部分地加了各种限制。
另一方面，对于喷墨记录头来说在图象质量方面就要求一更高的清晰度，并且油墨排出口或油墨流动通道的布置密度，以前通常在300到400dpi的范围内，现在就要求增加到600dpi，或者甚至到1200dpi。
因此，就需要一种能够以小间距或小尺寸形成排出口和油墨流动通道的方法，如50μm或更小的布置间距和20μm或更小的加工直径，并具有高精度。
然而，由于加工间距或加工直径变得更小，因此激发物激光器所存在的上述现象就变得越来越显著，并且如上所述在生产高精度的喷墨记录头中形成限制。
考虑到上述情况，本发明者，已经认识到上述现象属于利用作为激发物激光器示例的紫外线激光器的激光蚀刻加工方法，从而已经在不局限于普通技术的领域中做了深入细致的研究并且已经得到一种新颖的激光蚀刻技术，该技术能根本上消除这些现象，还适用于将来一直在发展的微量加工技术，并且还扩展了对于各种应用的适应性。
本发明是鉴于上述情况做出的。本发明的一目的在于提供一种激光加工方法，该方法不会产生出副产品，并从根本上避免了在激光加工过程中产生的热能聚集在一种如树脂材料产品(通常称为“工件”)上，从而获得高精度的加工而不会出现工件的熔化或热膨胀，还提供一种利用这样的激光加工方法生产一种喷墨记录头的方法，以及一种由这样的生产方法生产出来的喷墨记录头。
本发明的另一目的在于提供一种激光加工方法，该方法能简化一调整步骤，改善精度，如一种内部结构部件的位置精度，并且还降低了制造成本，还提供一种利用这样的激光加工方法生产一种喷墨记录头的方法，以及一种由这样的生产方法生产出来的喷墨记录头。
本发明还有一目的在于提供一种激光加工方法，该方法能通过构造出一能够吸收激光的辐射能的工件从而提高了加工效率，还提供一种利用这样的激光加工方法生产一种喷墨记录头的方法，以及一种由这样的生产方法生产出来的喷墨记录头。
上述目的可以根据本发明通过一种激光加工方法、一种利用这样的激光加工方法生产一种喷墨记录头的方法以及一种由这样的生产方法生产出来的喷墨记录头来实现，其特征如以下的(1)到(30)条所述：
(1)一种通过用激光照射工件从而对工件进行激光蚀刻加工的激光加工方法，该方法包括，
在通过把所述激光照射在一掩膜图案上进行加工中，采用在空间和时间中具有非常高能量密度的多种脉冲中的所述激光，该激光从一能够以一不超过1皮秒的脉冲发射时间进行振荡的激光振荡器中发射出来，
动态地改变在所述激光光线通过所述掩膜图案处由光衍射产生出的一种光斑干涉图象，从而形成所述光斑干涉图象的完整图象，以及
产生出一种基本上与掩膜图案一样的图案。
(2)一种如(1)所述的激光加工方法，其特征在于，所述掩膜在光轴的方向上设置并振动，从而在工件的表面上形成所述光斑干涉图象的完整图象。
(3)一种如(2)所述的激光加工方法，其特征在于，所述掩膜的位移振动是由一振动促动器引起的。
(4)一种如(1)所述的激光加工方法，其特征在于，通过在所述掩膜和一投影透镜之间或者在所述投影透镜和所述工件之间，插入一块斜度至少为0λ到λ/2的波长板，并在移动波长板以改变光偏振现象的同时进行激光发射，在工件的表面上形成所述光斑衍射图象的完整图象，
(5)一种如(1-4)任一所述的激光加工方法，其特征在于，所述激光的波长在350到1000nm的范围内。
(6)一种如(1-5)任一所述的激光加工方法，其特征在于，所述激光的脉冲辐射时间不多于500飞秒。
(7)一种如(1-6)任一所述的激光加工方法，其特征在于，所述工件是由一种树脂材料、Si或Si组合物构成的。
(8)一种如(1-7)任一所述的激光加工方法，其特征在于，所述激光振荡器设有一光传播空间压缩装置。
(9)一种如(8)所述的激光加工方法，其特征在于，所述光传播空间压缩装置是由一种线形调频脉冲发生装置和一种利用光波长的发散特性的垂直模式同步装置构成的。
(10)一种用于生产一种喷墨记录头的方法，该喷墨记录头包括一用于排出要喷涂在一记录介质上墨滴的油墨排出口，一容纳有供应给所述油墨排出口的油墨的液体腔室，一用于将所述液体腔室与油墨排出口相连通的油墨流动通道，一用于油墨流动通道部分的并产生用于排出油墨能量的能量发生部件，以及一用于从外部提供油墨给所述液体腔室等的油墨供应孔，其中构成至少喷墨记录头的油墨通道的一部分的一部件是通过激光加工做出来的，其特征在于：
将激光投影到一掩膜图案中，激光加工是通过采用在空间和时间中具有非常高能量密度的多种脉冲的所述激光进行的，该激光从一能够以一不超过1皮秒的脉冲发射时间进行振荡的激光振荡器中发射出来，以及
在所述激光光线通过所述掩膜图案处时，由光衍射产生的一光斑干涉图象是被动态地改变的，从而形成所述光斑干涉图象的完整图象并产生出一基本上与掩膜图案一样的图案。
(11)一种如(10)所述的用于生产一种喷墨记录头的方法，其特征在于，所述掩膜在光轴的方向上设置并振动，从而在所述喷墨记录头的表面上形成所述光斑干涉图象的完整图象。
(12)一种如(11)所述的用于生产一种喷墨记录头的方法，其特征在于，所述掩膜的位移振动是由一振动促动器引起的。
(13)一种如(10)所述的用于生产一种喷墨记录头的方法，其特征在于，所述光斑干涉图象的完整图象是形成在喷墨记录头的表面上的，通过在所述掩膜和一投影透镜之间或者在所述投影透镜和所述喷墨记录头之间，插入一块斜度至少为0λ到λ/2的波长板，并在移动所述波长板以改变偏振现象的同时进行激光发射。
(14)一种如(10-12)任一所述的用于生产一种喷墨记录头的方法，其特征在于，构成油墨通道一部分的多个凹进或通孔，是通过激光照射穿过一具有以一定间距形成的多个孔的图案的掩膜同时以一预定距离形成的。
(15)一种如(14)所述的用于生产一种喷墨记录头的方法，其特征在于，所述凹进是一形成所述油墨流动通道的槽。
(16)一种如(14)所述的用于生产一种喷墨记录头的方法，其特征在于，所述通孔形成所述排出口。
(17)一种如(10-16)任一所述的用于生产一种喷墨记录头的方法，其特征在于，所述激光的波长在350-1000nm的范围内。
(18)一种如(10-17)任一所述的用于生产一种喷墨记录头的方法，其特征在于，所述激光的脉冲发射时间不超过500飞秒。
(19)一种如(10-18)任一所述的用于生产一种喷墨记录头的方法，其特征在于，一构成至少是所述油墨通道一部分的部件包括所述排出口、油墨流动通道、液体腔室以及油墨供应孔，该部件是由一种树脂材料构成的。
(20)一种如(10-18)任一所述的用于生产一种喷墨记录头的方法，其特征在于，一构成至少是油墨通道一部分的部件包括所述排出口、油墨流动通道、液体腔室以及油墨供应孔，该部件是由Si或一种Si组合物构成的。
(21)一种如(10-20)任一所述的用于生产一种喷墨记录头的方法，其特征在于，该激光振荡器设有一光传播空间压缩装置。
(22)一种如(21)所述的用于生产一种喷墨记录头的方法，其特征在于，所述光空间压缩装置是由一种线形调频脉冲发生装置和一种利用光波长的发散特性的垂直模式同步装置构成的。
(23)一种喷墨记录头，包括：一用于排出要喷涂在一记录介质上墨滴的油墨排出口，一容纳有供应给所述油墨排出口的油墨的液体腔室，一用于将所述液体腔室与所述油墨排出口相连通的油墨流动通道，一用于油墨流动通道部分并产生用于排出油墨的能量的能量发生部件，以及一用于从外部提供油墨给所述液体腔室的油墨供应孔，其中构成至少喷墨记录头的油墨通道的一部分的一部件是通过激光加工做出来的，其特征在于：
将所述激光投影到一掩膜图案中，激光加工是通过采用在空间和时间中具有非常高能量密度的多种脉冲所述激光进行的，该激光从一能够以一不超过1皮秒的脉冲发射时间进行振荡的激光振荡器中发射出来，并且
在所述激光光线通过所述掩膜图案处时，由光衍射产生的一光斑干涉图象是被动态地改变的，从而形成光斑干涉图象的完整图象，因而加工所述的元件。
(24)一种如(23)所述的喷墨记录头，具有通过采用一种振动促动器在光轴方向上设置并振动掩膜，从而在工件的表面上形成所述光斑干涉图象的整个图象的方法加工出的部件。
(25)一种如(24)所述的喷墨记录头，具有通过在所述加工的工件的加工表面上形成所述光斑干涉图象的整个图象的方法加工出的部件，在所述掩膜和投影透镜之间或在所述投影透镜和所述工件之间插入一块斜度至少为0λ到λ/2的波长板，并在移动波长板以改变偏振现象的同时进行激光发射。
(26)一种如(23-25)任一所述的喷墨记录头，其特征在于，构成油墨通道一部分的多个凹进或通孔，是通过激光照射穿过一具有以一定间距形成的多个孔的图案的掩膜同时以一预定距离形成的。
(27)一种如(26)所述的喷墨记录头，其特征在于，所述凹进是一形成所述油墨流动通道的槽。
(28)一种如(26)所述的喷墨记录头，其特征在于，所述通孔形成所述排出口。
(29)一种如(24-28)任一所述的喷墨记录头，其特征在于，一构成至少是油墨通道一部分的部件包括所述排出口、油墨流动通道、液体腔室以及油墨供应孔，该部件是由一种树脂材料构成的。
(30)一种如(24-28)任一所述的喷墨记录头，其特征在于，一构成至少是油墨通道一部分的部件包括所述排出口、油墨流动通道、液体腔室以及油墨供应孔，该部件是由Si或一种Si组合物构成的。
图1所示为一示意图，显示本发明实施例1的激光加工装置中一光掩模图案投影光学系统的光路；
图2所示为一示意图，显示本发明实施例2的激光加工装置中一光掩模图案投影光学系统的光路；
图3显示在本发明的实施例2的激光加工装置中所采用的一倾斜波长板的结构；
图4A、4B和4C为示意图，显示本发明实施例1和2的加工方法所应用的喷墨记录头生产方法生产的一种喷墨记录头。
通过本发明申请的上述结构，其实施例可以实现这样一种激光加工方法，该方法能够获得一更高的精确度，还可以在工件由如一种树脂材料构成的情况下避免副产品的产生并从根本上防止在激光加工期间产生的热能的聚集，一种采用这样一种激光加工方法来生产喷墨记录头的方法，以及一种由这样一种生产方法生产出来的喷墨记录头。同时在掩膜投影加工中，通过设置一种在光路中将激光引导到工件上的投影图象的动态设置干涉的装置，那就可以实现一种能够精确地生产出精密掩膜图案的激光加工方法，一种采用这样的激光加工方法来生产喷墨记录头的方法，以及一种用这样的生产方法生产出来的喷墨记录头。
在本发明的上述结构中所采用的并且在空间和时间上具有非常高的能量密度的多种脉冲的激光，从一种能以不超过1皮秒的脉冲发射时间进行振荡的激光振荡器中发射出来，即所谓的飞秒激光器，这在“Next generation opticaltechnology summary”(由Optronics Co.于1992年出版；Part 1 Elementarytechnologies：generation and compression of ultra short pulses；pp 24to 31)中有说明，而且，在目前商业上可用的飞秒激光器之中，有一些具有不超过150飞秒的脉冲发射时间和每脉冲500微焦耳的光能。采用这样的激光器，所发射的激光的能量密度在所振荡的脉冲中就可以达到大约三十亿瓦特。
在通过采用一种激发物激光器的普通蚀刻加工方法形成喷墨记录头的油墨排出口的情况中，由于照射激光的振荡脉冲持续时间较长，因此用来形成该排出口的树脂材料所吸收的光能会部分转化为热能，而且这种热能会在整个树脂板中以一特定的热传导率扩散，从而引起热膨胀。该膨胀随蚀刻加工过程而增大，使得喷嘴向外偏斜，并且喷嘴的边缘松弛，导致不能以一种直而平行的方式排出墨滴。
另一方面，根据采用上述具有不超过1皮秒的脉冲发射时间的飞秒激光器的机构，在激光加工中，瞬时能量密度可以剧烈地增强，这样由如一种树脂材料构成的工件的蚀刻加工就能够以一非常低的光能进行。
在上述的结构中，由于在激光加工中几乎不产生副产品，因此就可以去掉通常不可避免的除去副产品的工序。这样就可以显著地提高喷墨记录头的生产率。
在上述的结构中，由于在激光照射在工件上的光能被转化成热能并积聚在工件中之前就可以完成该加工，因此就可以解决在激光加工期间出现的并导致加工精确度变差的热膨胀问题或者部分熔化的问题，从而就可能获得高精度的加工，并且能够极大地改善喷墨记录头的性能。例如，当根据这种结构形成油墨排出口的时候，可以形成以高密度平行排列的排出口，从而获得一能以一种直而平行的方式排出油墨液滴的喷墨记录头。
具有不超过1皮秒的脉冲发射时间的激光是在一种固体状态中形成的，并且只可能具有一种单一的或低数量的横向振动模式，这样精美掩膜图案的反射就会导致在投影图象中的光斑干涉。
为了避免这种缺点，本发明的上述结构用来动态地改变形成在工件表面上的光斑干涉图象，并且形成出这样一种光斑干涉图象的一完整图象，从而就能形成一基本上和所述掩膜图案一样的图案。
在这种结构的一特定实施例中，用于反射这样一种图案的掩膜如前面所述是通过一振动促动器在光轴方向上来进行设置和振动的，从而动态地改变了光斑干涉图象，并且根据通过掩膜的位移振动从引起光斑干涉的掩膜图案的投影图象中形成的完整的图象来处理工件，从而可以获得一基本上和掩膜图案一样的图案。
在这种结构的另一特定实施例中，在掩膜和投影透镜之间或在投影透镜和工件之间插入一块斜度至少是从0λ到λ/2的波长板，而且如上所述在波长板移动以改变偏振现象的同时进行激光照射，从而就动态地改变了光斑干涉图象，且根据通过掩膜的位移振动从引起光斑干涉的掩膜图案的投影图象中形成的完整的图象来处理工件，从而可以获得一基本上和掩膜图案一样的图案。
下面，将参照附图对本发明的实施例进行描述，但是决不是用这些实施例对本发明进行限制。
实施例1
在实施例1中，激光振荡器采用了一种具有不超过1皮秒的脉冲发射时间的激光。确切地说，一束发射的激光是一种波长为775mn的近红外射线，其发射脉冲持续时间为150皮秒/脉冲，而且其发射能量为15uj/脉冲。至于喷墨记录头的主体采用的是一种由聚砜材料做成的厚度为50μm的孔板，在该孔板中形成有排墨口。
图1所示为一示意图，该图示出在本发明激光加工装置中一光掩模图案投影光学系统的光路；
一束从一激光器装置(未示出)中发射出来的光束101被引导到一如由一复眼透镜组成的光学积分器110上，以把入射激光束分成多束，这样所分成的激光束通过一物镜111被叠加在一具有以一预定间距形成的多个孔的光掩模1上，调节激光的照度以使其在光掩模上基本上均匀分布。
物镜111形成一Koehler照射系统，用于把由复眼透镜110集中的点图象反射到光掩模图案投影透镜113的一孔112上。
在这样一种光学系统中，激光照射在光掩模1上，并且在那上面形成的掩膜图案被投影透镜113集中并反射到作为工件的喷墨头3的孔板2的表面上，从而就通过激光振荡在那里面形成了油墨排出口。
在这个操作中，如果掩膜图案是简单地被反射到孔板上的话，因为所照射的激光是以一种横向单一模式相干的，所以通过穿过掩膜图案而衍射出的光线相互干涉，以在反射于孔板表面上的掩膜图案的光学图象中引起一光斑干涉，从而孔板就不能以一种对应于掩膜图案的形状进行加工。
为了避免这样一种现象发生，振动器5与掩模板1保持直接接触或间接地接触，以在激光加工过程中在光轴的方向上振动和移动掩模板1(在光掩模上)。因此通过穿过掩模图案衍射出的光线就改变了其位相、衍射位置和衍射密度，这样反射在孔板上的掩模图案的光斑干涉图象就会随时间动态地改变。
由于孔板的加工不是由一个脉冲的激光照射来完成的，而是通过从几百到几千个脉冲的激光照射来完成的，因此就会形成随着光掩模板的移动而动态改变的光斑干涉图象的完整图象，并且最终随完整图象所加工出的形状基本上与光掩模图案一样。
对于特定的加工条件来说，通过振动器5振动的掩模板1的振动频率为10Hz，该掩模板1的振幅大约为5μm，并且脉冲激光的照射周期为1000Hz。因此，在掩模板1的振动移动的一个周期中，孔板2被照射有处于100次不同干涉状态的激光。另一方面，其中形成有排出口21的孔板2其厚度为50μm，并且激光照射加工的深度大约为每脉冲0.1μm，因此就需要至少500次脉冲的激光照射才能形成油墨排出口21的通孔。
因此油墨排出口21的通孔是通过5个100次不同干涉状态的重复的周期而形成的，这样，这种干涉图象是完整的并且所完成的油墨排出口21的形状精确地复制了掩模图案。
实施例2
在下面将描述本发明用于加工排出口的方法的一实施例2。在这个实施例中所采用的激光，与在实施例1中所采用的用于在喷墨记录头主体的孔板中形成油墨排出口的激光类似，所述孔板是用厚度为50μm的聚砜材料做成的。
图2所示为一示意图，该图显示出本发明的激光加工装置中一光掩模图案投影光学系统的光路。
一束从一激光器装置(未示出)中发射出来的光束101被引导到一如由一复眼透镜组成的光学积分器110上，以把入射激光束分成多束，这样所分成的激光束通过一物镜111被叠加在一具有以一预定间距形成的多个孔的掩模1上，调节激光的照度以使其在掩模上基本上均匀分布。
物镜111形成一Koehler照射系统，用于把由复眼透镜110集中的点图象反射到光掩模图案投影透镜113的一孔112上。
在这样一种光学系统中，激光照射在掩模1上，并且在那上面形成的掩膜图案被投影透镜113集中并反射到作为工件的喷墨头3的孔板2的表面上，从而就通过激光振荡在那里面形成了油墨排出口。
在这个操作中，如果掩膜图案是简单地被反射到孔板上的话，因为所照射的激光是以一种横向单一模式相干的，所以通过穿过掩膜图案而衍射出的光线相互干涉，以在反射于孔板表面上的掩膜图案的光学图象中引起一光斑干涉，从而孔板就不能以一种对应于掩膜图案的形状进行加工。
为了避免这样一种现象的发生，一块波长板5’，如图3所示，它是通过在一块石英基板51上形成一块厚度倾斜的无色水晶52而形成的，该波长板如图2所示被插入在掩模板1和投影透镜113之间，并且在激光加工过程中，这样一块倾斜偏振波长板在如箭头所指示的方向上移动。
通过穿过掩模图案衍射出的光线就改变了其位相、衍射位置和衍射密度，这样反射在孔板上的掩模图案的光斑干涉图象就会随时间动态地改变。
由于孔板的加工不是由一个脉冲的激光照射来完成的，而是通过从几百到几千个脉冲的激光照射来完成的，因此就会形成通过上述波长板5’动态改变的光斑干涉图象的完整图象，并且最终随完整图象所加工出的形状基本上与光掩模图案一样的完整图象。
对于特定的加工条件来说，波长板5’设有一石英层52，该石英层是通过把一块具有双折射特性的无色水晶粘接到一块石英基板51上，并磨光该无色水晶层以给它一斜度从而其厚度逐渐改变，这样来选择这种无色水晶层的厚度，对应于该无色水晶层的倾斜方向上2mm的移动，引起一775nm激光波长的1/2的相差。
该波长板5’在如图2中箭头所示的无色水晶的倾斜方向上以8mm/秒的速度移动，并且脉冲激光的照射频率为1000Hz。
另一方面，其中形成有排出口21的孔板2其厚度为50μm，并且激光照射加工的深度大约为每脉冲0.1μm，因此就需要至少500次脉冲的激光照射才能形成油墨排出口21的通孔。
因此，油墨排出口21的通孔的成形就需要大约0.5秒，在这期间波长板5’移动了4mm以产生出一从0到1个穿过掩模图案的激光波长的相差，对应于在偏振方向中一180°的转动。因此穿过所述掩模图案而衍射出的光线在编振方向中受到改变，从而导致在干涉中偏振光波一同改变，并且提供不同状态的干涉。通过500次脉冲的激光照射，掩模图案就以各自不同的偏振状态反射到孔板2上，并且通过这样不同偏振状态的综合作用而形成油墨排出口21，这样所完成的油墨排出口21的形状就会精确地复制掩模图案。
下面，将参照图4A到4C对上述实施例1和2的排出口成形方法所加工出的喷墨记录头进行描述。
参看图4A到4C，基板33在其上面设有一用于排出油墨的油墨排出压力发生元件34，如一种电热转换元件或一种机电转换元件。
油墨排出压力发生元件34设在一与一排出口21相通的油墨流动通道31中，并且所述的各个油墨流动通道31是与一共同的液体腔室32相通的，该液体腔室与一条用于从一油墨容器中供应油墨的油墨供应管道(未示出)相连。
顶板35设有用于形成油墨流动通道31和共同液体腔室32的凹槽，并使所述油墨流动通道31和共同的液体腔室向上与基板33相连。
在由基板33和顶板35构成的连接体中的油墨流动通道的端部，设有一块具有油墨排出口21的孔板2。
上述喷墨记录头能够以下面的方式来制备。
首先，由图案形成加热器34准备好基板33，该图案形成加热器由用于产生出油墨排出压力的热量发生电阻元件、集成电路(未示出)如移位寄存器和在硅基板上的电力布线构成，并且顶板35是这样制作出来的：通过成形出凹槽以采用对硅板进行化学蚀刻的方法，形成出油墨流动通道31和油墨腔室32以及一油墨供应孔(未示出)。
然后使基板33和顶板35排列成一行并以这样一种方式连接在一起：油墨排出侧处的端面相互重合并且油墨流动通道31的排列与加热器34的排列一致。
然后，把其内部没有形成有喷嘴(排出口)的孔板2粘接到相连顶板和基板的油墨排出侧处的端面上，并且在这种状态下通过上述的喷嘴加工方法成形出喷嘴。
然后，连接一电子板，在其上形成一用于驱动加热器的端部(未示出)，以及一铝质基板被连接到基板33上。该喷墨头就通过把用于支持元件的夹持器和用于供应油墨的油墨箱结合在一起而形成。
喷墨记录头的上述准备过程可以防止在油墨排出方向和位置中，因为在排出口的方向上的不均匀加工所引起的波动。
在当前的实施例中，喷墨记录头中的50个部件被制做出并经过对排出口形状的检查。所有的排出口都显示出有整齐的边部并被以高密度平行排列，并且在这些排出口中的油墨排出端部处的孔直径中的波动与以普通方式制作出的相比较来说显著地减小了。还有在实际打印操作中，这些喷墨记录头记录均匀地排列的并具有一间接的圆点形状的打印点，从而提供出一具有优良打印质量的图象。
在前文中已经描述了用于成形油墨排出口的方法的例子，但是本发明并不局限于这样一种情况，还同样有效地应用于制作油墨流动通道、油墨腔室或油墨供应孔。
还有在前文中已经描述了本发明在喷墨记录头上的应用，但是本发明并不局限于这样一种情况，还可有效地应用于在半导体基体或类似部件的显微机械加工中的激光加工中，并且本发明也包括这样的情况。
如前文所述，本发明能够提供更高的精确度，消除副产品的产生，从根本上避免了在对由如一种树脂材料构成的所要加工的工件进行激光加工期间所产生的热量的聚集，并且在掩模投影加工中精确地复制了所述精密的掩模图案。另外，本发明能够使在激光加工中的瞬时能量密度显著增强，从而就使得由如一种树脂材料构成的工件可以用非常小的光能进行蚀刻加工。
根据本发明，在激光加工中的副产品几乎不会产生，因此就可以去掉通常必不可少的用于消除副产品的工序。通过应用本发明的用于喷墨记录头的生产方法，可以显著地提高喷墨记录头的生产率。
根据本发明，当激光照射在由如一种树脂材料构成的工件上的光能被转换成热能并聚集在工件中之前就可以完成加工过程，因此可以加工出没有热膨胀缺陷工件，而该热膨胀缺陷出现在加工过程中会降低加工精度并且部分熔化。因此，就能够进行高精度的加工，从而显著地改善了喷墨记录头的性能。
还有，没有通过液相状态的蚀刻加工不仅可以在树脂材料中实现，而且在具有高导热性的材料如陶瓷或金属中也可以实现，因为该加工过程在光线照射之后热扩散之前就完成了。
另外，蚀刻加工能够在具有一高光透射率的材料如石英、光学结晶体或玻璃甚至利用弱光吸收性的材料中实现，因为能量是瞬时高度集中的。因此，就能够扩大喷墨记录头材料选择的自由度。所以，高温处理以及其他方法可以应用于对油墨排出口的表面进行防水处理。
此外，本发明使能够采用具有一低膨胀系数的材料，从而抑制在部件连接面处由于剪切力而出现的偏移现象。陶瓷或玻璃的使用使其能够生产一种耐久性优良并且能够存储抵抗强碱性油墨的喷墨记录头，并且采用一种半导体材料可以允许一种直接形成在集成电路上的结构。
Claims (30)
1、一种通过用激光照射工件从而对工件进行激光蚀刻加工的激光加工方法，该方法包括，
在通过把所述激光照射在一掩膜图案上进行加工中，采用在空间和时间中具有非常高能量密度的多种脉冲中的所述激光，该激光从一能够以一不超过1皮秒的脉冲发射时间进行振荡的激光振荡器中发射出来，
动态地改变在所述激光光线通过所述掩膜图案处由光衍射产生出的一种光斑干涉图象，从而形成所述光斑干涉图象的完整图象，以及
产生出一种基本上与掩膜图案一样的图案。
2、一种如1所述的激光加工方法，其特征在于，所述掩膜在光轴的方向上设置并振动，从而在工件的表面上形成所述光斑干涉图象的完整图象。
3、一种如2所述的激光加工方法，其特征在于，所述掩膜的位移振动是由一振动促动器引起的。
4、一种如1所述的激光加工方法，其特征在于，通过在所述掩膜和一投影透镜之间或者在所述投影透镜和所述工件之间，插入一块斜度至少为0λ到λ/2的波长板，并在移动波长板以改变光偏振现象的同时进行激光发射，在工件的表面上形成所述光斑衍射图象的完整图象，
5、一种如1-4任一所述的激光加工方法，其特征在于，所述激光的波长在350到1000nm的范围内。
6、一种如1-5任一所述的激光加工方法，其特征在于，所述激光的脉冲辐射时间不多于500飞秒。
7、一种如1-6任一所述的激光加工方法，其特征在于，所述工件是由一种树脂材料、Si或Si组合物构成的。
8、一种如1-7任一所述的激光加工方法，其特征在于，所述激光振荡器设有一光传播空间压缩装置。
9、一种如8所述的激光加工方法，其特征在于，所述光传播空间压缩装置是由一种线形调频脉冲发生装置和一种利用光波长的发散特性的垂直模式同步装置构成的。
10、一种用于生产一种喷墨记录头的方法，该喷墨记录头包括一用于排出要喷涂在一记录介质上墨滴的油墨排出口，一容纳有供应给所述油墨排出口的油墨的液体腔室，一用于将所述液体腔室与油墨排出口相连通的油墨流动通道，一用于油墨流动通道部分的并产生用于排出油墨能量的能量发生部件，以及一用于从外部提供油墨给所述液体腔室等的油墨供应孔，其中构成至少喷墨记录头的油墨通道的一部分的一部件是通过激光加工做出来的，其特征在于：
将激光投影到一掩膜图案中，激光加工是通过采用在空间和时间中具有非常高能量密度的多种脉冲的所述激光进行的，该激光从一能够以一不超过1皮秒的脉冲发射时间进行振荡的激光振荡器中发射出来，以及
在所述激光光线通过所述掩膜图案处时，由光衍射产生的一光斑干涉图象是被动态地改变的，从而形成所述光斑干涉图象的完整图象并产生出一基本上与掩膜图案一样的图案。
11、一种如10所述的用于生产一种喷墨记录头的方法，其特征在于，所述掩膜在光轴的方向上设置并振动，从而在所述喷墨记录头的表面上形成所述光斑干涉图象的完整图象。
12、一种如11所述的用于生产一种喷墨记录头的方法，其特征在于，所述掩膜的位移振动是由一振动促动器引起的。
13、一种如10所述的用于生产一种喷墨记录头的方法，其特征在于，所述光斑干涉图象的完整图象是形成在喷墨记录头的表面上的，通过在所述掩膜和一投影透镜之间或者在所述投影透镜和所述喷墨记录头之间，插入一块斜度至少为0λ到λ/2的波长板，并在移动所述波长板以改变偏振现象的同时进行激光发射。
14、一种如10-12任一所述的用于生产一种喷墨记录头的方法，其特征在于，构成油墨通道一部分的多个凹进或通孔，是通过激光照射穿过一具有以一定间距形成的多个孔的图案的掩膜同时以一预定距离形成的。
15、一种如14所述的用于生产一种喷墨记录头的方法，其特征在于，所述凹进是一形成所述油墨流动通道的槽。
16、一种如14所述的用于生产一种喷墨记录头的方法，其特征在于，所述通孔形成所述排出口。
17、一种如10-16任一所述的用于生产一种喷墨记录头的方法，其特征在于，所述激光的波长在350-1000nm的范围内。
18、一种如10-17任一所述的用于生产一种喷墨记录头的方法，其特征在于，所述激光的脉冲发射时间不超过500飞秒。
19、一种如10-18任一所述的用于生产一种喷墨记录头的方法，其特征在于，一构成至少是所述油墨通道一部分的部件包括所述排出口、油墨流动通道、液体腔室以及油墨供应孔，该部件是由一种树脂材料构成的。
20、一种如10-18任一所述的用于生产一种喷墨记录头的方法，其特征在于，一构成至少是油墨通道一部分的部件包括所述排出口、油墨流动通道、液体腔室以及油墨供应孔，该部件是由Si或一种Si组合物构成的。
21、一种如10-20任一所述的用于生产一种喷墨记录头的方法，其特征在于，该激光振荡器设有一光传播空间压缩装置。
22、一种如21所述的用于生产一种喷墨记录头的方法，其特征在于，所述光空间压缩装置是由一种线形调频脉冲发生装置和一种利用光波长的发散特性的垂直模式同步装置构成的。
23、一种喷墨记录头，包括：一用于排出要喷涂在一记录介质上墨滴的油墨排出口，一容纳有供应给所述油墨排出口的油墨的液体腔室，一用于将所述液体腔室与所述油墨排出口相连通的油墨流动通，一用于油墨流动通道部分并产生用于排出油墨的能量的能量发生部件，以及一用于从外部提供油墨给所述液体腔室的油墨供应孔，其中构成至少喷墨记录头的油墨通道的一部分的一部件是通过激光加工做出来的，其特征在于:
将所述激光投影到一掩膜图案中，激光加工是通过采用在空间和时间中具有非常高能量密度的多种脉冲所述激光进行的，该激光从一能够以一不超过1皮秒的脉冲发射时间进行振荡的激光振荡器中发射出来，并且
在所述激光光线通过所述掩膜图案处时，由光衍射产生的一光斑干涉图象是被动态地改变的，从而形成光斑干涉图象的完整图象，因而加工所述的元件。
24、一种如23所述的喷墨记录头，具有通过采用一种振动促动器在光轴方向上设置并振动掩膜，从而在工件的表面上形成所述光斑干涉图象的整个图象的方法加工出的部件。
25、一种如24所述的喷墨记录头，具有通过在所述加工的工件的加工表面上形成所述光斑干涉图象的整个图象的方法加工出的部件，在所述掩膜和投影透镜之间或在所述投影透镜和所述工件之间插入一块斜度至少为0λ到λ/2的波长板，并在移动波长板以改变偏振现象的同时进行激光发射。
26、一种如23-25任一所述的喷墨记录头，其特征在于，构成油墨通道一部分的多个凹进或通孔，是通过激光照射穿过一具有以一定间距形成的多个孔的图案的掩膜同时以一预定距离形成的。
27、一种如26所述的喷墨记录头，其特征在于，所述凹进是一形成所述油墨流动通道的槽。
28、一种如26所述的喷墨记录头，其特征在于，所述通孔形成所述排出口。
29、一种如24-28任一所述的喷墨记录头，其特征在于，一构成至少是油墨通道一部分的部件包括所述排出口、油墨流动通道、液体腔室以及油墨供应孔，该部件是由一种树脂材料构成的。
30、一种如24-28任一所述的喷墨记录头，其特征在于，一构成至少是油墨通道一部分的部件包括所述排出口、油墨流动通道、液体腔室以及油墨供应孔，该部件是由Si或一种Si组合物构成的。
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