专利名称：形成喷嘴的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于喷墨打印头的在喷嘴板上形成喷嘴的方法和装置，该喷嘴在所述的喷嘴板上相应的两个表面上具有喷嘴入口和喷嘴出口。
WO93/15911涉及用于喷墨打印头的利用高能光束在喷嘴板上形成喷嘴的方法，特别涉及了利用准分子激光器在聚合物喷嘴板上喷嘴的消融。通过具有单个小孔的掩模，对高能光束进行整形，之后通过会聚镜把光束引导到形成喷嘴的喷嘴板表面上。
WO93/15911还提出通过使光束穿过薄层增加对入射到掩模小孔的光束的发散，该薄层例如可以是磨光或蚀刻的表面，也可以是包含具有适合光散射性能的如胶状或乳状物质介质的薄膜。这种薄层可以贴靠在会聚镜上，该会聚镜本身位于掩模的上游，用于把光束会聚在掩模的小孔中。
光束的发散由喷嘴的锥形角来确定。而且第二掩模可用于减小在与相应于另一个平面相应的一个光束平面上(两个平面都穿过光束轴)的发散角，这样得到在一个平面具有比另一个平面更大的喷嘴锥度的喷嘴。这将会导致喷嘴在一个方向上比在与该方向垂直的另一个方向上具有较大的入口-WO93/15911指出这样的好处是使喷嘴墨水入口与和喷嘴连通的打印头上墨水管道的形状(大致为矩形)相匹配，同时使喷嘴出口最好保持圆形。
本发明对上面提到的WO93/15911中描述的过程有了真正的改进，特别是改进了控制喷嘴锥度和喷嘴入口和出口的形状的方式。
根据本发明的第一方面，本发明包括用于喷墨打印头的在喷嘴板上形成喷嘴的方法，所述喷嘴在所述的喷嘴板的两个相应表面具有喷嘴入口和喷嘴出口，该方法包括下列步骤朝所述的喷嘴板上射入高能光束；使所述光束发散；之后把所述光束导入掩模的一个孔中，这样对所述光束进行整形；接着使所述光束穿过光束会聚装置，然后射到所述形成喷嘴的出口的喷嘴板表面上，这样形成了喷嘴，喷嘴出口通过带所述单个小孔的所述光束会聚装置成为共扼的(conjugate)；其中使所述光束发散的步骤包括把所述光束分成多个分光束，每个分光束均发散，每个分光束的发散的起点位于远离通过分束产生各自分光束的位置；分光束然后穿过另一个光束会聚装置，之后再复合并穿过掩模的所述单个小孔，其中在击射到所述掩模平面之前的所述复合光束区的尺寸大致与所述掩模上的小孔的尺寸相等。
本发明还包括通过把所述光束分成多个分光束，每个分光束均发散，每个分光束发散的起点位于远离通过分束产生各自分光束的位置，之后分光束穿过另一个光束会聚装置，然后复合。这种布置与现有技术中的布置相比，可实现对光束的发散角进行更精确的控制如上所述，WO93/15911提出通过利用磨光或蚀刻的表面或包含具有适合光散射性能介质的薄膜对光进行散射来增加高能光束的发散程度。可以知道在本发明中，通过把高能光束分成多个可相应再复合的分光束，可在更好的控制方式中得到发散。而且该光束被分束，每个分光束均发散，其发散的起点处于远离相应通过分束产生分光束的位置。可以理解通过利用透镜产生分光束的这种方式得到的发散可比利用在散射基础上的现有技术方法获得的发散要变化小。随之而来的复合光束发散角的较小变化导致形成喷嘴锥形角的较小变化，于是获得最终的喷墨打印头的较好喷墨性能。
另外，通过使复合光束穿过掩模的单个小孔，在击射到所述掩模的平面之前的复合光束区的尺寸基本上与所述掩模上的小孔尺寸相等，最终击射到喷嘴板上形成喷嘴的高能光束通过掩模其发散不会很大程度减少。接下来，光束发散的整个范围可用于形成具有相应从出口到入口大锥形角的喷嘴孔。
根据本发明的第二方面，本发明包括用于喷墨打印头的在喷嘴板上形成喷嘴的方法，该喷嘴在所述的喷嘴板的两个相应表面具有喷嘴入口和喷嘴出口，该方法包括下列步骤朝所述的喷嘴板上射入高能光束；使所述光束发散；然后使所述光束穿过光束会聚装置，之后光束击射到所述喷嘴板上，这样可形成喷嘴；其中使所述光束发散的步骤包括使所述光束穿过光学元件的阵列，以产生分光束的阵列，每个分光束均发散，每个分光束的发散的起点位于远离相应光学元件的位置；然后所述分光束的阵列被引导到使分光束反射到第二反射装置的第一反射装置，所述第二反射装置朝向所述喷嘴板进行反射；所述第一和第二反射装置的位置关系是这样的，该关系使击射到所述第一反射装置的平行光束以会聚光束从第二反射装置反射；所述光学元件的布置使所有的入射分光束由所述第一反射装置引导到所述第二反射装置，之后击射到所述喷嘴板上。
本发明的第二方面还利用了这样的原理把高能光束分成分光束(通过光学元件的阵列)，该分光束具有的发散的起点处于远离待分开光束平面的位置，之后通过光束会聚装置复合该分光束。这样可具有本发明第一方面的优点，即可精确地进行控制形成的光束角。
另外，高能光束通过第一和第二反射装置被引导到喷嘴板上，并且例如透镜的处于所述阵列的光学元件布置成使所有的击射在第一反射装置的分光束朝第二反射装置引导，而不是例如朝透镜阵列方向的其它地方返回。这种方法导致更少的光束的浪费，而且避免了杂散激光对系统中的其它元件的破坏。这些系统元件可包括透镜、旋转镜以及甚至是处于第一和第二反射装置“上游”的激光本身。
本发明的第三方面包括用于喷墨打印头的在喷嘴板上形成喷嘴的方法，该喷嘴在上述的喷嘴板的两个相应表面具有喷嘴入口和喷嘴出口，喷嘴孔具有轴；该方法包括下列步骤朝所述的喷嘴板上射入高能光束；对所述光束进行发散；然后使所述光束穿过光束会聚装置，之后光束击射到所述喷嘴板上，这样可形成喷嘴；其中对所述光束进行发散的步骤包括使所述光束穿过光学元件的阵列，以产生分光束的阵列，每个分光束均发散，每个分光束的发散的起点位于远离相应光学元件的位置；所述分光束的阵列在第一方向上比与所述第一方向正交的第二方向具有较大的宽度，所述第一和第二方向与所述光束击射在所述阵列上的方向垂直；然后所述分光束的阵列穿过光束会聚装置，之后光束击射到喷嘴板上，于是形成了所述的喷嘴；相对于喷嘴轴的喷嘴孔的锥形角在与所述第一方向对应的方向上，比在对应所述第二方向的方向上的喷嘴孔的锥形角要大。
本发明的第三方面来利用了这样的原理，即把高能光束分成分光束，该分光束具有的发散的起点处于远离待分开光束平面的位置，之后通过光束会聚装置复合该分光束。该第三方面还包括光学元件的阵列，该阵列在第一方向上比与所述第一方向正交的第二方向具有较大的宽度，该阵列使在简单和精确的方式形成喷嘴入口的产品在一个方向比另一个方向具有较大的锥形角。随之导致喷嘴入口的尺寸在一个方向上比与之正交的另一个方向上具有较大的尺寸，在喷嘴固定的墨水提供管道也可以是非轴对称的地方，这种结构可能是特别地需要。
本发明的第四方面包括用于喷墨打印头的在喷嘴板上形成喷嘴的方法，该喷嘴在所述的喷嘴板的两个相应表面具有喷嘴入口和喷嘴出口；该方法包括下列步骤朝所述喷嘴板引导具有在第一方向延伸的第一轴的高能光束；把所述光束引导在与所述第一方向成一个角度的第一反射表面上，所述表面布置成把所述光束朝第二反射表面反射，该第二反射表面布置成既可使所述光束反向，也可把所述光束沿着与第一方向延伸的所述第一轴共线的轴引导；所述第一和第二表面彼此相对固定布置，于是形成了组件，并且可使所述组件绕所述第一轴旋转；然后所述光束击射到所述喷嘴板上，这样可形成喷嘴。
如下面描述中将要详细解释的，这种技术可使高能光束在给定半径内具有均一的光强，并且当在形成喷嘴中使用时，可得到在紧密误差带之内的喷嘴尺寸，同时相应地得到较高质量的喷嘴。
根据本发明第五方面的用于喷墨打印头的在喷嘴板上形成喷嘴的方法，该喷嘴在上述的喷嘴板的两个相应表面具有喷嘴入口和喷嘴出口；该方法包括下列步骤把高能光束引导到喷嘴板的表面上，在喷嘴板上形成有喷嘴出口，所述高能光束可通过该出口开始控制很低，并且随着形成在所述喷嘴板上的喷嘴的高度的增加而增加。如在后面的描述中也将进行详细地解释的那样，这种技术提供了较高质量的喷嘴出口、较好的内部结构和更精确的喷嘴形状。
本发明还包括用于实现上面概括的方法的装置。
现在参照下面的附图通过例子对本发明进行描述。
图1为在X方向的本发明第一实施例的示意图；图2为与X方向正交的Y方向的图1中装置的视图；图3为本发明的另一个实施例；图4a为本发明的再一个实施例的透视图；图4b为通过图4a中的镜子装置82、84的剖面图；图5a为通过本发明的光束调整装置的剖面图；图5b为调整后的光束区的示意图；图6a和图6b示出了在旋转角度分别为0°和90°的图5a中装置的功能。
图1示出了实现根据本发明的一个方面的方法的装置实施例。标号20表示了形成喷嘴的喷嘴板。装置10由例如UV准分子激光器(未示出)的高能量光束源组成，该光束源发出高能量光束30，光束30在经过各种光束调整过程(例如光束的准直、整形以适合位于“下游”的其它光学装置)后，射到光学元件的阵列40上，在本实施例中光学元件为圆柱透镜45。这种透镜的阵列通常也叫作蝇眼透镜。
阵列40把光束分成相应分光束阵列50，每个分光束具有焦点52。从图中可清楚地看到，在经过焦点52后。每个分光束以一个发散角(在图1中为Aa、Ab)发散，并且其发散的起点为相应透镜45的焦点52(注意为了清楚起见，只示出了从阵列40的最外边的透镜发出的光束的轮廓；从接近阵列中心的透镜发出的光束都在这些轮廓边缘内)。可以理解从透镜45发出的每个分光束的发散角的范围Aa、Ab与利用散射的现有技术希望的范围相比很窄。如图1所示，从阵列40发出的分光束的阵列穿过会聚镜60，于是可在56处再复合。
复合光束射到掩模70的小孔72中，同时为此，掩模最好放在距透镜60的与该透镜的焦距相等的距离处。
虽然在例子中示出了分光束52的焦点位于阵列40的下游，分光束的焦点位于随后掩模70的前面一些也是可以的；阵列40中的透镜可以发散入射光束，于是发散起点位于阵列的“上游”。后面的会聚镜60的折光度可以选择成分光束仍然复合。
如上所述以及从图1到3可以看出，开始射到掩模平面前的复合光束的区域直径大致与所述掩模上的小孔的直径相等。穿过小孔的该复合光束(在图1中用74表示)接着通过另一个会聚镜80引导射到喷嘴板20的表面22上，在该处可消融喷嘴板材料，于是形成了喷嘴。透镜80的折光度与喷嘴板20和掩模70的相对位置是这样选择的，使得通过光束56照亮的掩模小孔72的影子射到喷嘴板的表面22上。穿过透镜80后可以看出在表面22和掩模小孔72上的喷嘴区是共扼(conjugate)的，并且随后，通过改变小孔72的尺寸，形成在表面22上(该表面形成了最后喷嘴的出孔)的孔的尺寸也可变化。
从图中知道，组成光束74的分光束74a、74b以一个角度击射在喷嘴板的表面22上，结果是由光束消融的区域随着消融孔的厚度增加。形成的喷嘴于是为锥形的，同时喷嘴板20的“前”表面22的喷嘴区由掩模小孔72来确定，并且“后”表面24的区域由小孔72和入射光束的角度两者来确定。
入射光束角度由透镜80的折光度和穿过小孔72的光束74中的发散角来确定。前者最好在如下的范围0.4≤数值孔径≤0.65(相应的放大倍数分别为x25和x52)。后者由在阵列40中的透镜的折光度和阵列的几何形状来确定。正如已经描述的那样，利用通过把光束分成具有发散性的若干分光束引入的发散特性使喷嘴形成光束的发散角得到更精确地控制。这样依次地精确控制了形成的喷嘴的三维形状，特别是在喷嘴出口和入口的区域和锥形角度。
为了确保在击射到掩模平面之前的复合光束的区域的直径大致与如上所述的掩模小孔直径相等，要保证最后击射到喷嘴板上以形成喷嘴的高能量光束在其发散度方面不会受到明显的减小一该光束可能在喷嘴锥度方面相应地减小。实际上，复合光束的区域的直径要比掩模小孔的略微大一点如果复合光束要比掩模小孔的小，那么掩模不再起到某种掩模的作用，并且投射到喷嘴板前面的图象不再是小孔的图象，而是蝇眼透镜的图象。从图1中还可以知道小孔的直径和复合光束之间的匹配还意味着，在掩模70的下游的位置组成复合光束74的分光束74a、74b的发散角(在图1中为Ba、Bb)与掩模上游的分光束50的发散角Aa和Ab相适应。
图2为在与图1中的x向正交的y向的视图，该图示出了阵列40具有在x向比y向较宽的矩形几何形状的情况。可以看出离开小孔72的光束的发散角度相应地比图1中所示的要大，同样在此方向上喷嘴的锥度以及随之而来的喷嘴板“后”表面的喷嘴的直径也相应地比图1中所示的要大(在图2中用x2示出并且比图1中的距离x1较大)。在后表面的整个喷嘴的形状相应于阵列40的几何形状将是矩形的。
需要注意的是阵列40的几何形状可通过在阵列上重新调整透镜的位置来改变，也可通过挡住现存阵列的一些透镜来改变，例如通过直接放在阵列的上游的掩模来实现。
每个组成阵列40的单独的透镜提供一束发散光束，每束具有可能是圆形或其它形状的区域，该形状取决于组成阵列的光学元件是否为透镜、棱镜或其它具有轴对称或其它某种形状的元件。当该特征为获得一些在本申请描述的优点的手段时，然而也会导致具有波状轮廓的“后”表面的所述喷嘴的区域。但是在该“后”区域为圆形时，该波形轮廓可在喷嘴形成过程中通过围绕其极轴旋转蝇眼透镜来避免。
影响入射光束的角度来控制喷嘴锥度的另外的方法是在掩模70和透镜80之间插入另外一个掩模。在图3中示出了这种布置，另外的掩模用标号110来表示，其相应的小孔用112来表示。可以知道掩模110挡住了这些穿过小孔72的光束，该光束具有比某个角度较大的发散角，形成了减小的出口尺寸x3的喷嘴。另外小孔的尺寸和形状可变化以控制后表面的喷嘴的尺寸和形状，这些从上面提到的WO-A-93/0911中可以知道。
优选地，如图3用标号76表示的另外的会聚(视野(field))镜可放置在掩模小孔72的正上游。在该透镜的本身平面内对透镜移动，如平行于掩模70移动，可使复合后的发散分光束与掩模小孔对准，不对准会导致在光束的一端比另一端模糊，相应地导致在喷嘴的一端比另一端具有较小锥度。这种不对称在喷嘴中是不希望的。
根据本发明的另一个优选实施例，在蝇眼透镜的上游放置一个可变的光束衰减器(图中未示)。这种装置通常在本领域是公知的，因此这里就不再详细讨论其结构了，然而在本发明的上述装置最好用于在喷嘴形成过程控制高能量光束能量在喷嘴形成的开始，激光能量控制很低，以减小消融过程的废弃物对喷嘴出口的破坏。当形成的喷嘴的高度(及区域)增加时，光能也增加。在朝向喷嘴结构的末端，高激光能量可促进喷嘴内部良好结构(finish)，并确保可靠形成喷嘴形成光束的形状。最好激光能量增加的开始速率较低，甚至为零，一旦喷嘴形成了达到一定高度后增加。对形成喷嘴的高度测量没有必要激光能量可作为时间的函数来控制，达到一定高度的给定过程的必要时间很容易通过实验来确定。
很明显多种透镜可用于上述涉及的会聚镜60、74和80。然而可以发现透镜80最好采用两个由通常称作卡塞格伦反射镜型的镜子组成的透镜。在图4a中大概示出了一个例子，为表达清楚起见，掩模70和会聚镜60省略。图4b示出了具有旋转表面的反射面镜子82、84的剖面，从图中可以清楚地看到镜子是轴对称的，这种透镜布置具有较高的放大率(等于较高数值孔径值)。使入射光与透镜轴有很大角度(相当于在光束和喷嘴板20的表面22之间有小的入射角)及大锥度喷嘴的形成。由于光束没有穿过任何透镜材料，只单纯地从一个表面反射到另一个表面，则这种透镜还保证较低的误差。最后从图4中可以知道，这种装置的反射面通常处于远离喷嘴板表面的位置，于是很小可能被喷嘴形成过程中产生的碎屑污染。
蝇眼透镜最好与如上所述类型的透镜一起使用，通过使阵列中心透镜失去作用，例如移走透镜或如图4所示把它们遮住。通过在透镜的正上游或下游布置掩模可遮住透镜。射到这些中心透镜的分光束会另外反射回来，并且对位于上游的光学元件(甚至是激光器)有损害。在示出的实施例中，利用6×6阵列透镜，阵列的中间四个透镜被遮住了。
图5示出的装置特别适用于喷墨打印头喷嘴的形成，并特别适于和上述装置一起使用。位于蝇眼透镜上游的装置120包括三个反射面121、122、123的组件，这三个反射面通过罩124彼此相对固定，该组件通过电机(未示出)带动在如轴承126上绕轴125一起旋转。入射光束30沿轴125射入，射在表面121上并反射到表面122，再反射回表面123，此时再次沿轴125离开该装置。在示出的例子中，反射面121、122、123为高反射介质镜。
在图6a和6b中示出了在装置120的不同转角，光束的顶区和底区的路径(30u、301)。如图6a所示，当该装置处于0°转角时，光束的30u区和301区沿轴125以不同位置射到反射面121上，结果是，随着表面122和123再次反射，最初的顶区30u和底区301分别在光束的底区和顶区从该装置离开。然而，如图6b所示，装置处于90°时，光束的底区和顶区以相同的轴向射到面121上，并没有光束区30u和301的倒置发生。在装置180°(图中来示)转角时，30u区和301区再次在不同位置沿光束轴射到表面121上，结果是两区发生倒置。
可以知道如上所述的位于旋转装置120的下游的装置被具有离光束轴半径r的P点强度的光束30’照射，该光束以相应于罩体124角速度的两倍的频率变化(见图5b)。如果入射光束30整体上均匀，至少在光束轴半径r上的点P光强不会变化。然而实际上激光器发生的光束30是不均匀的，甚至是在给定的半径上，结果点P光强会经历周期性变化。然而这种位于光束轴半径r处的变化的光强与具有相同的光束所有点平均值是等效的。由于在某一点的光强转换成在喷嘴板上材料去除的速率，如上所述的装置的使用导致喷嘴比使用不进行上述调整光束获得的要更加均匀(至少在给定的喷嘴半径)。
对不连续反射面121、122和123的使用特别适合于使用高能光束的装置当利用高能光束时，这些装置可具有低偏差的优点，同时与普通的透镜/棱镜比具有低损耗和更耐用的优点。在上面描述的例子中，使用高能反射性介质镜。
需要注意的是其它类型的光束均匀器在本领域已公知，可替代/附加使用刚才描述的光束调整装置。
实际的光学系统中的另一个不足是存在杂散光束；该杂散光束是由于组成该系统光学元件的缺陷造成的，如果该光束射到喷嘴板上，则可能导致不理想的喷嘴。这可通过例如在图3中示出的使用空间滤光片来避免，该滤光片由位于喷嘴板正前方的掩模130组成，掩模的位置恰处于喷嘴板之前，光束未击射在喷嘴板之前穿过掩模。掩模的小孔选择成可穿过喷嘴形成光束，但排除一些在喷嘴形成光束之外的没有作用的杂散光束。于是小孔的精度起决定作用。最好小孔可通过使用相同光束的屏蔽板原位消融和相应用于喷嘴消融的光学元件来形成。当然不象喷嘴板材料，掩模板的材料可选择成在杂散光束作用下不会明显地消融。
另外，改善形成喷嘴的质量的加工过程可在氦气或氧气中实现消融过程。因此喷嘴板位于充有适当气体的腔室里，并具有光束传送的窗口。紧靠喷嘴板的如空间滤光片的元件也放置在腔室内。在腔室内使用的氦气作为冷却介质，消融产物在其有可能破坏喷嘴任何部分之前被凝聚，同时腔室内使用的氧气与消融的产物反应，还原成气体。两个过程可产生净化的最终产物。
本申请主要是提供在喷墨打印头的喷嘴板上形成喷嘴的方法。虽然图中仅示出了一个喷嘴，大多数打印头设计成具有如64或128个相当数量的喷嘴。通过一次形成多于一个喷嘴可明显地减少形成时间，该喷嘴可以是同一打印头上的，也可属于不同打印头上的。然而，图1和2示出类型的所有光学元件对要形成的每个喷嘴不是同时需要也就是说从单个高能光束源发出的光束可提高给多个单个光学元件。而且如果用于在分束之前控制单个光束能源，那么只需要单个可变光束衰减器。或者光束分束光学元件可插入到掩模70和会聚镜80之间，于是减少了会聚镜80和需要放置在下游的任何其它元件(空间滤光片等等)的重复。
考虑到打印头本身，喷嘴板22可由例如聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚酯、聚醚、聚醚酮或聚丙烯酸(polyetheretherketoneh or acrylic)等材料组成，当用从UV准分子激光器发出的光照射时，该材料可消融。然而已经公知的在喷墨打印头领域可精确形成喷嘴的形成消融的过程是最佳的，本发明不想限制这种高能的光束。从其它类型的激光或其它光源发出的光可作为高能量光束来使用。
从上面的描述中可以理解本发明特别地适合于形成锥形喷嘴。在使用中，锥形喷嘴的宽区用作喷嘴墨水入口并与打印头的墨水管道相连，同时喷嘴的窄区用作液滴喷射出口。形成出口的喷嘴板的“前”(Ofront)表面可能具有低能量、非浸润涂层以阻止在喷嘴周围留存墨水。在喷嘴形成之前涂层被施加到喷嘴板上的情况下，光束必须破坏喷嘴板材料同时也破坏该涂层。
喷嘴可在把喷嘴板固定到打印头之前或之后形成在喷嘴板上(这在本领域已经公知，参见上面提到的文件WO93/15911)。在两种情况，喷嘴相对于各自的管道的位置很重要并且便于通过在喷嘴形成之前操作相对于光学系统的喷嘴板/打印头。
权利要求
1．一种用于喷墨打印头的在喷嘴板上形成喷嘴的方法，该喷嘴在上述的喷嘴板的两个相应表面具有喷嘴入口和喷嘴出口，该方法包括下列步骤朝所述的喷嘴板上射入高能光束；使所述光束发散；之后把所述光束导入掩模的单个孔中，这样对所述光束整形；接着使所述光束穿过光束会聚装置，然后射到所述喷嘴板的表面上，在该喷嘴板上形成有喷嘴出口，这样形成了喷嘴，喷嘴出口通过带所述单个小孔的所述光束会聚装置成为共扼的(conjugate)；其特征在于使所述光束发散的步骤包括把所述光束分成多个分光束，每个分光束均发散，每个分光束的发散的起点位于离开通过分束产生各自分光束的位置；分光束然后穿过另一个光束会聚装置，之后再复合并穿过掩模的所述单个小孔，其中在击射到所述掩模平面之前的所述复合光束区的尺寸大致与所述掩模上的小孔的尺寸相等。
2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于把光束分成多个分光束的步骤包括使所述光束穿过透镜的阵列。
3．根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述阵列包括圆柱形透镜。
4．根据上述权利要求任何一项所述的方法，其特征在于每个分光束的发散的起点位于所述掩模的前面。
5．根据权利要求4所述的方法，其特征在于每个分光束的发散的起点位于通过分束产生各自分光束的位置和所述掩模之间。
6．根据上述权利要求任何一项所述的方法，其特征在于所述掩模距所述另一个光束会聚装置的距离与所述另一个光束会聚装置的焦距相等。
7．根据上述权利要求任何一项所述的方法，其特征在于所述光束被通过光学元件的通路分开以产生分光束的阵列；然后所述分光束的阵列被引导到把光束反射到第二反射装置的第一反射装置上，所述第二反射装置朝向所述喷嘴板反射；所述第一和第二反射装置的位置关系是这样的，该关系使击射到所述第一反射装置的平行光束以会聚光束从第二反射装置反射；所述光学元件的布置使所有的入射分光束由所述第一反射装置引导到所述第二反射装置，之后击射到所述喷嘴板上。
8．根据上述权利要求任何一项所述的方法，其特征在于所述高能量光束被通过光学元件的通路分开以产生分光束的阵列，所述光学元件的阵列在第一方向上比与第一方向正交的第二方向上具有较大的宽度，同时所述第一和第二方向与所述光束击射在所述阵列上的方向垂直；于是形成了具有带有相对于喷嘴轴的锥形角孔的喷嘴，在与所述第一方向对应的方向上，该锥形角比在对应所述第二方向的方向上的喷嘴孔的锥形角要大。
9．根据上述权利要求任何一项所述的方法，其特征在于所述高能量光束在平的反射表面以一个角度被引导到所述第一方向上，所述表面布置成把所述光束朝另一个光束反射装置反射，该另一个光束反射装置布置成既可使所述光束反向，也可把所述光束沿着与沿第一方向延伸的所述第一轴共线的轴引导；所述表面和另一个反射装置彼此相对固定布置，于是形成了组件，并且可使所述组件绕所述第一轴旋转；然后所述光束击射到所述喷嘴板上，这样可形成喷嘴。
10．根据上述权利要求任何一项所述的方法，其特征在于所述高能量光束能量开始保持很低，并且随着形成在所述喷嘴板上的喷嘴的高度增加而增加。
11．根据上述权利要求任何一项所述的方法，其特征在于还有一个掩模处于所述掩模和光束会聚装置之间。
12．一种用于喷墨打印头的在喷嘴板上形成喷嘴的方法，该喷嘴在上述的喷嘴板的两个相应表面具有喷嘴入口和喷嘴出口，喷嘴孔具有轴；该方法包括下列步骤朝所述的喷嘴板上射入高能光束；使所述光束发散；然后使所述光束穿过光束会聚装置，之后光束击射到所述喷嘴板上，这样可形成喷嘴；其特征在于使所述光束发散的步骤包括使所述光束穿过光学元件的阵列，以产生分光束的阵列，每个分光束均发散，每个分光束的发散的起点位于离开相应光学元件的位置；所述分光束的阵列在第一方向上比与所述第一方向正交的第二方向具有较大的宽度，所述第一和第二方向与所述光束在所述阵列上击射的方向垂直；然后所述分光束的阵列穿过光束会聚装置，之后光束击射到喷嘴板上，于是形成了所述的喷嘴；相对于喷嘴轴的喷嘴孔的锥形角在与所述第一方向对应的方向上，该锥形角比在对应所述第二方向的方向上的喷嘴孔的锥形角要大。
13．根据权利要求12所述的方法，其特征在于分光束击射到喷嘴板上的表面上，在喷嘴板上形成有喷嘴出口，喷嘴从喷嘴入口到喷嘴出口形成锥形。
14．根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于光学元件的阵列是矩形的。
15．根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于掩模位于所述光学元件阵列的前面。
16．一种用于喷墨打印头的在喷嘴板上形成喷嘴的方法，该喷嘴在上述的喷嘴板的两个各自表面具有喷嘴入口和喷嘴出口；该方法包括下列步骤朝所述的喷嘴板上射入高能光束；对所述光束进行发散；然后使所述光束穿过光束会聚装置，之后光束击射到所述喷嘴板上，这样可形成喷嘴；其特征在于对所述光束进行发散的步骤包括使所述光束穿过光学元件的阵列，以产生分光束的阵列，每个分光束均发散，每个分光束的发散的起点位于离开相应光学元件的位置；然后所述分光束的阵列被引导到使分光束反射到第二反射装置的第一反射装置，所述第二反射装置朝向所述喷嘴板反射；所述第一和第二反射装置的位置关系是这样的，该关系使击射到所述第一反射装置的平行光束以会聚光束从第二反射装置反射；所述光学元件布置成使所有的入射分光束由所述第一反射装置引导到所述第二反射装置，之后击射到所述喷嘴板上。
17．根据权利要求16所述的方法，其特征在于分光束击射到喷嘴板的表面上，在喷嘴板上形成喷嘴出口，喷嘴从喷嘴入口到喷嘴出口形成锥形。
18．根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于所述第一和第二反射装置中的每个均包括为可旋转表面的反射面。
19．根据权利要求18所述的方法，其特征在于所述第一反射装置的反射面背对着所述喷嘴板。
20．根据权利要求18或19所述的方法，其特征在于第一反射装置的反射表面的平均半径小于第二反射装置的反射表面的平均半径。
21．根据权利要求16到20中任何一项所述的方法，其特征在于所述光学元件布置成从位于所述阵列中心的光学元件中没有分光束被所述第一和/或第二反射装置反射。
22．根据权利要求21所述的方法，其特征在于对位于所述阵列中心的光学元件进行屏蔽。
23．一种用于喷墨打印头的在喷嘴板上形成喷嘴的方法，该喷嘴在上述的喷嘴板的两个相应表面具有喷嘴入口和喷嘴出口；该方法包括下列步骤朝所述喷嘴板引导具有在第一方向延伸的第一轴的高能光束；在第一反射表面上以与所述第一方向成一个角度引导所述光束，所述表面布置成把所述光束朝第二反射表面反射，该第二反射表面布置成既可使所述光束反向，也可把所述光束沿着与第一方向延伸的所述第一轴共线的轴引导；所述第一和第二表面彼此相对固定布置，于是形成了组件，并且可使所述组件绕所述第一轴旋转；然后所述光束击射到所述喷嘴板上，这样可形成喷嘴。
24．根据权利要求23所述的方法，其特征在于每个反射表面由分立部件组成。
25．根据权利要求24所述的方法，其特征在于所述单独部件为高反射介质镜。
26．一种用于喷墨打印头的在喷嘴板上形成喷嘴的方法，该喷嘴在上述的喷嘴板的两个相应表面具有喷嘴入口和喷嘴出口；该方法包括下列步骤把高能光束引导到喷嘴板的表面上，在喷嘴板上形成有喷嘴出口，所述高能光束能量开始控制很低，并且随着形成在所述喷嘴板上的喷嘴的高度增加而增加。
27．根据权利要求26所述的方法，其特征在于高能光束的能量控制很低，直到喷嘴出口已经形成。
28．一种使用权利要求1的方法的装置，该装置包括高能光束源、具有单个小孔的掩模装置和光束会聚装置，其特征在于通过一光学元件阵列把所述光束分成每个均发散的多个分光束，每个分光束的发散的起点位于离开所述阵列的平面的位置；以及还包括另一个复合所述分光束的光束会聚装置，所述阵列和另一个光束会聚装置相对于所述掩模装置布置，使得恰在击射到所述掩模平面之前的所述复合光束区的尺寸大致等于在所述掩模小孔的尺寸。
29．一种使用权利要求12的方法的装置，该装置包括高能光束源、光学元件的阵列，该阵列把所述光束分成每个均发散的多个分光束，每个分光束的发散的起点位于离开相应的光学元件的位置；所述分光束的阵列在第一方向比与第一方向正交的第二方向具有较大的宽度，所述第一和第二方向位于垂直于所述光束在所述阵列击射的方向的方向上；并且光束会聚装置用于将所述分光束会聚在所述喷嘴板上。
30．一种使用权利要求16的方法的装置，该装置包括高能光束源、光学元件的阵列，该阵列把所述光束分成每个均发散的多个分光束，每个分光束的发散的起点位于离开相应的光学元件的位置；第一反射装置反射所述分光束阵列，第二反射装置相对所述第一反射装置布置，于是击射到所述第一反射装置上的平行光束以会聚光束从所述第二反射装置反射；所述光学元件布置成使所有的入射分光束由所述第一反射装置朝所述第二反射装置引导。
31．一种使用权利要求23的方法的装置，该装置包括高能光束源，该光束源具有在第一方向上延伸的第一轴；还包括一组件，该组件包括第一反射表面和第二反射表面，第一反射表面与所述第一方向成一个角度放置，所述第一和第二反射表面彼此相对固定放置，于是所述高能光束通过所述第一反射表面朝所述第二反射表面反射，这样既可使所述光束反向，也可把所述光束沿与第一方向延伸的所述第一轴共线的轴引导；所述组件可绕所述第一轴旋转。
全文摘要
用于喷墨打印头的喷嘴板上的喷嘴通过把激光束引导在喷嘴板上而形成。通过把光束分束可获得光束发散的精确控制,每个分光束均发散,其起点位于离开通过分束形成光束的位置,然后复合该分光束。于是可得到形成喷嘴的精确的锥度和入口形状。
文档编号B23K26/38GK1209775SQ9719176
公开日1999年3月3日 申请日期1997年1月16日 优先权日1996年1月18日
发明者S·特姆普勒, P·T·鲁姆斯拜 申请人:萨尔技术有限公司