使用超短脉冲激光的激光加工法和激光加工装置制造方法及图纸

一种激光加工装置（１０１），包括一个用于输出超短脉冲激光束（１０７）的激光生成装置（１０５），一个用于控制激光生成装置（１０７）的激光控制装置，一个光学系统（１０６），一个用于测量光学系统（１０６）的光学系统控制装置，和一种用于测量超短脉冲激光束（１０７）的测量装置（１０９）。超短脉冲激光束中的最大噪音分量脉冲的强度被控制为超短脉冲激光束（１０７）中主脉冲强度的２．５％或更少。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用超短脉冲激光束的激光加工法和激光加工装置，一种使用激光加工法制造喷嘴，喷墨头和喷墨记录装置的方法以及用激光加工法制造的喷嘴板，喷墨头和喷墨记录装置。
技术介绍
近年来，喷墨记录装置通过减小墨滴的尺寸和增加墨滴飞行的精确性而被不断改进，并且喷墨打印机作为价格便宜并能形成高分辨率图像的打印装置在办公室，SOHO，家庭等场所被广泛应用。喷墨头包括用于促使墨水飞行的驱动器，喷嘴，墨水室等，并且这些部件的大小和尺寸精度将影响打印性能。具体来说，喷嘴精确度对图像质量和打印速度有显著的影响。在本领域内众所周知的是，如果喷嘴孔的圆度或直径精确度较差，墨滴的释放方向会偏离或改变。此外，墨滴释放的速率基本上取决于喷嘴的深度。如果喷嘴深度在多个喷嘴中不相同，墨滴的释放速度可能会不均匀。考虑到这一点，在现有技术中需要精确地设计喷嘴的规格，并且制造这样的喷嘴需要较高的加工精度。此外，急需一种能够以较低成本满足此类精确规格的喷嘴制造技术来降低制造成本。现存在有各种喷嘴制造方法。典型的方法包括蚀刻，电镀，冲孔和激光加工。本专利技术的专利技术人采用了使用超短脉冲激光的能够进行微加工和精加工的激光加工方法。与通常使用的CW激光束不同，超短脉冲激光束具有相当短的脉宽。在超短脉冲激光加工中，即使脉宽很短，每个脉冲的能量仍被设为很大以便加工物件。这样具有短脉冲和高单位脉冲能量的激光加工通常称为“烧蚀加工”，且其加工原理与使用热加工的激光加工的原理全然不同。在烧蚀加工中，重复频率设为不是很大的适当数值，使得只有工件的表面层在不加热的情况下被烧蚀。因此，烧蚀加工是一种所谓的“冷切割”加工，并且其特征在于不在工件上施加明显的热影响。然而，实际上使用超短脉冲激光束加工工件时，输出的激光束除了包含主脉冲外，还会有一个具有更长脉宽的噪音分量脉冲或CW噪音分量，例如如果存在不完全Q转换引起的光泄露。然而，尽管这样的不必要噪音分量具有低强度，其具有与主脉冲相比大一个量级的脉宽，因而具有更大的能量。因此，大量热施加在工件上。所以，如果包含此种噪音分量，则不再可能进行冷切割加工，而工件会象在热加工中一样熔化。在热加工过程中，工件的表面不可能被充分整平，并且不可能实现精密和精确的加工。另一方面，将噪音分量完全去除并不实际，因为这样会给加工装置增加不必要的成本。因此，在本
中急需一种确定噪音分量的技术，以该上限基本上能够进行冷切割加工，并且在该上限以内进行超短脉冲激光加工。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是实现可基本上作为冷切割加工的使用超短脉冲激光束的加工。本专利技术的另一个目的是在进行精加工时确定一个用于确定噪音分量等级容许度的指标，并基于该指标对材料进行加工。本专利技术的激光加工方法是这样一种激光加工法，其包括使用超短脉冲激光束加工材料的步骤，其中超短脉冲激光束中最大噪音分量脉冲的强度为超短脉冲激光束中主脉冲的强度的2.5％或更少。在本方法中，进行基本上可看作冷切割加工的激光加工，因此实现高精确度和高精强度的加工。在该激光加工方法中，优选地，在超短脉冲激光束穿过偏光镜和以预定转速旋转的1/2波片之后，材料被超短脉冲激光束照射。这样，可以抑制在材料加工表面上条纹的出现，即所谓的“条纹”。在激光加工方法中，优选地，在超短脉冲激光束穿过偏光镜和1/4波片后，材料被超短脉冲激光束照射。这样，更有效地抑制条纹的出现。超短脉冲激光束的主脉冲的脉宽可以在0.1ps到100ps之间。材料可以由含铁材料制成。在激光加工方法中，材料可以通过超短脉冲激光束相对于材料摆动来加工。该激光加工方法可以为下述方法其中材料为用于喷墨头的喷嘴板；并通过使用超短脉冲激光束在喷嘴板中成形喷嘴。本专利技术的激光加工装置为一种包括超短脉冲激光束的激光加工装置，其中超短脉冲激光束中的最大噪音分量脉冲的强度为超短脉冲激光束中主脉冲的强度的2.5％或更少。在本方法中，进行可以看作冷切割加工的激光加工，因此实现了精确度和高精强度的加工。优选地，激光加工装置还包括一个偏光镜，一个1/2波片，以及一个用于将1/2波片以预定转速进行旋转的旋转机构。可选择地，该激光加工装置可以还包括一个偏光装置，和一个1/4波片。这样，可以在材料的加工表面上抑制条纹的出现，即所谓的“条纹”。本激光加工装置还包括一个用于将超短脉冲激光束相对于材料进行摆动的摆动机构。优选地，该激光加工装置还包括一个测量装置，其包括一个用于测量超短脉冲激光束中的噪音分量脉冲的强度与超短脉冲激光束中主脉冲的强度的比例的光探测器和示波器。该超短脉冲激光可以还包括一个激光产生装置，其包括一个泵激光二极管(pump laser diode)，一个Q开关元件，一个激光介质和一个反射镜；一种基于测量装置的示波器的输出值的来控制激光产生装置的激光控制装置；一个包括了波片，偏光镜，多个透镜，和反射镜的光学系统。本专利技术的喷嘴板是这样一种喷嘴板，其使用最大噪音分量脉冲的强度为主脉冲的强度的2.5％或更少的超短脉冲激光来在其中加工成形喷嘴。该喷嘴板可以由含铁材料制成。本专利技术的喷墨头包括喷嘴管，该喷嘴板是通过使用最大噪音分量脉冲的强度为主脉冲的强度的2.5％或更少的超短脉冲激光来在其中形成喷嘴。本专利技术的一种喷墨记录装置，其包括一个带有喷嘴板的喷墨头，该喷嘴板使用最大噪音分量脉冲为主脉冲的强度的2.5％或更少的超短脉冲激光束来在其中加工形成喷嘴。附图说明图1表示激光加工系统的配置。图2表示振荡器的配置。图3表示再生式放大器的配置。图4为表示喷嘴板的截面图。图5为表示喷墨头的截面图。图6为表示喷墨打印机重要部分的透视图。图7A为表示振荡器中脉冲波形的波形图，图7B为表示放大器中普克耳斯单元的控制信号的波形图，并且图7C为表示放大器中脉冲波形的波形图。8A和图8B为例2的实验中获得的激光输出的脉冲波形的波形图，其中图8A表示示例1的波形，图8B表示示例10的波形。图9A和图9B分别表示例2实验中的加工表面，其中图9A表示示例1的加工表面，图9B表示示例10的加工表面。图10为表示例2实验中强度比和加工缺陷比之间关系的图。图11为表示例3中的实验中加工表面的图。图12为表示例3中的实验中强度比和加工缺陷比之间关系的图。图13为表示例4中的实验中强度比和加工缺陷比之间关系的图。具体实施例方式以下将参照附图详细说明本专利技术的实施例。图1表示本实施例的超短脉冲激光加工系统101的配置。本激光加工系统101包括用来输出超短脉冲激光束的激光生成装置105，用于控制激光生成装置105的激光控制装置(未显示)，光学系统106，用于控制光学系统106的光学系统控制装置(未显示)，以及用于测量超短脉冲激光束的测量装置109。该光学系统106包括第一反射镜180，用来反射激光产生装置105输出的超短脉冲激光束107，光闸110，衰减器115，第二反射镜108，光束放大器120，波片125，扫描镜130，DOE(衍射光学元件)135，以及远心镜140。工件155安置在激光束107通路的末端。包括波片和偏光镜的衰减器115用来调整激光束107的强度。从激光生成装置105输出的激光束107的一部分由第一反射镜180反射。被第一反射镜180反射的激光束107穿过光闸110，并随后穿过衰减器115。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光加工方法，包括使用超短脉冲激光束加工材料的步骤，其中该超短脉冲激光束的最大噪音分量脉冲的强度为超短脉冲激光束中主脉冲强度的２．５％或更少。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：水山洋右，丰福洋介，刘新兵，郑震雄，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]