用于被烧蚀的喷墨喷嘴板的特征补偿的系统和方法

专利名称：用于被烧蚀的喷墨喷嘴板的特征补偿的系统和方法
背景技术：
1.发明领域本发明涉及一种用于补偿激光器的能量输出改变的系统和方法。更具体地说，本发明涉及一种用于调节掩模尺寸，以便补偿在烧蚀喷墨喷嘴板时使用的准分子激光器的能量输出改变的系统和方法。
2.相关技术描述由于准分子激光器的高的能量输出和高的精度，其被广泛地用于工业中，用来在物体中形成极小的结构。通常，在激光烧蚀处理中使用掩模，使得激光可以烧蚀非常复杂的结构。准分子激光器还用于制造喷墨喷嘴板。当制造喷墨打印机的喷嘴板时，需要形成精确的喷嘴孔、加热室(firingchamber)和通道。最终的印刷质量直接受由准分子激光器的烧蚀的精度的影响。
近些年来，彩色喷墨打印机的用户发现由这些打印机打印的图像的清晰度有了极大的改变。现在，使用四色墨喷墨打印机可以获得接近照片的图像质量。能够形成这些高清晰度的彩色图像的一部分原因是因为能够印刷每英寸600或更多的点(“dpi”)。为了达到600dpi，打印头必须具有每英寸600个喷嘴开口的喷嘴密度，因为在印刷介质上，一个喷嘴产生一个墨点。在这种喷嘴密度下，喷嘴的直径必须为16微米的数量级。
为了产生具有这种直径的喷嘴开口、加热室和油墨通道，成功地使用了不同类型的激光器，如以下的现有技术所述。
Schantz等人的美国专利5,305,015公开了一种能够被激光烧蚀的基于聚合物的柔性带，用于形成喷墨孔、蒸发通道和油墨通道。在烧蚀处理中使用掩模产生在打印头中所需的特征。
Asakawa等人的美国专利5,378,137公开了使用一种掩模，在所述掩模中孔的边缘周围具有不传热的点，使得当通过所述的孔照射YAG或准分子激光束时，在孔的边缘激光束的能量强度被减少。通过使激光器的全部能量照射在孔的中心的工件上，并使得只有部分能量通过所述边缘，可以在工件中形成被修改的锥形孔。使用该专利公开的内容，可以调节在结构中的孔的锥形的角度。
Yamazaki等人的美国专利4,786,358公开了一种用于在被膜覆盖的底板上形成图形的改进的方法。所述底板通过由掩模整形的激光束照射，而且由激光束的能量除去所述的膜的一部分，以产生所需的图形。
Dini的美国专利4,108,659公开了一种通过在能量束源和印刷表面之间插入可变反射率的掩模利用未被调制的能量束对印刷表面进行刻蚀的处理。掩模的局部反射率按照要被印刷的原始的色调层次改变，并且可以通过常规的照相技术被直接在所述表面上或在被能量束通过的底板载体上形成。
不过，由于在制造激光系统中使用的透镜和光学传输系统过程中的不规则性，在激光束的整个宽度和长度上能量输出不是一致的。这使得形成这样的用于烧蚀喷嘴底板的准分子激光器，其沿着光束的轮廓具有这样的特征能量分布，所述能量分布引起从激光束的端部到中部的出口直径的变化和烧蚀深度的变化。由于这种不规则，使得在喷嘴板的一部分上产生的喷嘴孔较大，而在其它部分产生的喷嘴孔较小。喷嘴板和印刷头的其它特征例如加热室的尺寸和通道深度也发生改变。因而，由于特征尺寸的改变而对印刷质量产生不利影响。
此外，喷嘴和印刷头特征的改变还影响喷墨打印机的性能。例如，当喷嘴和通道尺寸改变时，对于加热(蒸发)室的填充时间也改变，这迫使喷墨打印机的设计者减少打印速度，以便确保在被再次加热之前所有的加热室能够被再次充满。此外，喷嘴和印刷头特征的改变还对沉积在印刷介质上的墨滴的质量因而也是油墨沉积的速度具有直接影响。而墨滴的质量和速度又直接影响用户看到的图像质量。
因此，需要一种系统和方法，所述系统和方法能够补偿激光系统的能量输出的不规则，使得在整个工件中可以形成均匀的结构。这要求喷嘴板中具有一致的结构，并且随着结构的特征的缩小，印刷头成为更关键的部件，以便达到1200或2400dpi的更高的分辨率。在这样高的分辨率下，喷嘴直径的一个或两个微米的改变将引起喷嘴板的结构尺寸的25％或更高的变化，因而产生用户可以觉察的印刷质量的改变。
本发明的目的和优点被按照本发明的方法实施例实现，所述方法用于调节掩模的特征尺寸，以便补偿在用于烧蚀工件的激光系统的能量输出的变化。所述方法通过调节对应于相干光束中的多个点的多个掩模特征尺寸，补偿该相干光束中的多个点之间的能量输出差异的影响。
按照本发明的实施例，该相干光束中的这些点对应于喷嘴板中的多个喷嘴孔。此外，激光系统的能量输出的差异的影响，通过测量喷嘴板中喷嘴孔的试样的直径被间接地确定。此外，所述掩模的尺寸是掩模孔的直径。
本发明的目的和优点被按照本发明的方法实施例实现，所述方法用于调节掩模的特征尺寸，以便补偿在烧蚀工件时发现的激光系统的能量输出的变化。所述方法由测量在激光系统产生的相干光束中多个点上该激光系统能量输出的改变的影响开始。然后，所述方法通过调节对应于一相干光束中的点的掩模的特征尺寸，补偿在该相干光束中这些点之间的能量输出改变的影响。
本发明的目的和优点被按照用于烧蚀工件的激光系统的实施例实现。所述激光系统使用一激光器，所述激光器具有在其相干光束的多个测量点产生的相干光束内的被测量的能量输出中的可测量的不一致性。此时使用一具有多个小孔的掩模，其中小孔的尺寸被调节，以便在被测量这些点的相应点上补偿该光束的可测量的不一致性。
本发明的目的和优点被按照本发明的方法实施例实现，所述方法用于调节掩模的特征尺寸，以便补偿在用于烧蚀喷嘴板的激光系统产生的激光束的能量输出的变化。这种方法使用激光系统借助于通过具有已知直径的掩模孔的掩模传送激光束来烧蚀喷嘴板，从而产生多个喷嘴孔。通过测量喷嘴孔的试样的直径，在多个点上测量该激光束的能量输出。于是，所述方法确定在喷嘴孔的直径和所需的喷嘴孔的直径之间存在的差异。然后，所述方法调节该掩模中掩模孔的直径，从而根据所述差异补偿激光束的能量输出的改变。
按照本发明的实施例，通过确定在喷嘴孔的直径和所需的直径之间存在的差异，消除被测量的喷嘴孔所测量的直径的随机的改变。此外，通过使一条曲线和所测量的直径拟合，确定所述的差异。
按照本发明的实施例，使一条曲线和所测量的直径的拟合，是使用最小二乘法曲线拟合算法以确定和所述曲线的最好拟合，和对于喷嘴孔的直径的试样之间的内插来实现的。
按照本发明的实施例，调节掩模特征尺寸的方法还产生一具有被调节的掩模孔的掩模，用于补偿激光束的能量输出的改变。此外，所述方法使用该掩模烧蚀多个喷嘴板，并确定所述喷嘴板是否适用于印刷头。
本发明的目的和优点被按照一种用于调节掩模的特征尺寸的方法的实施例实现，所述方法用于调节掩模的特征尺寸，以便补偿在烧蚀喷嘴板中使用的激光系统产生的激光束的能量输出的效果的变化。所述方法由产生一具有多个掩模孔的掩模开始，其中多个掩模孔具有已知的直径。然后，使用激光系统借助于经过所述掩模传输激光束烧蚀所述喷嘴板，从而产生多个喷嘴孔。此外，所述方法还测量喷嘴孔试样的直径。所述喷嘴孔的试样在喷嘴板上是均匀分布的。所述测量的多个喷嘴孔试样的直径被绘制成曲线图。确定喷嘴孔试样的直径之间的差。使一条曲线和表示试样直径的曲线图拟合。然后确定在掩模孔中的调节，以便补偿多个试样的喷嘴孔的抽样的直径的差。最后，根据对掩模孔进行的调节产生出补偿掩模。
按照本发明的实施例，用于调节掩模特征尺寸的方法还使用激光系统借助于经过该补偿掩模传输激光束烧蚀多个喷嘴板，从而在每个喷嘴板上产生一些喷嘴孔。所述方法还确定每个具有在预定的允差内的直径的喷嘴孔，并使用补偿掩模生产用于印刷头装置中的喷嘴板。
本发明的目的和优点被按照本发明的方法的实施例实现，所述方法用于调节在烧蚀喷嘴板时使用的掩模特征尺寸，以便改变喷墨打印机的性能特征。所述方法由调节第一掩模开始，从而改变几个感兴趣的掩模特性，以便改善喷墨打印机的操作性能。然后，所述方法使用具有第一掩模的激光系统烧蚀多个喷嘴板。所述方法还使用所述喷嘴板装配多个印刷头。对打印机头进行测试。确定能够改善喷墨打印机的操作性能的最佳的掩模特征。调节第二掩模，使得只包括此最佳掩模特征。最后，使用激光系统和第二掩模烧蚀多个喷嘴板。把所述喷嘴板安装在打印机头中并供在打印机中使用。
按照本发明的实施例，用于调节掩模特征尺寸的方法还调节第二掩模，用于改变激光器能量输出的效果。


图1是按照本发明的优选实施例用于烧蚀喷嘴板的激光系统的硬件结构图；图2是表示按照本发明实施例在使用具有均匀的掩模孔尺寸的掩模产生的喷嘴板中测量的喷嘴直径尺寸对一行喷嘴的喷嘴号的二维曲线图；图3是表示按照本发明实施例在使用对于所有喷嘴具有补偿的孔尺寸的掩模产生的喷嘴板中测量的喷嘴直径尺寸对一行喷嘴的喷嘴号的二维曲线图；图4是利用按照本发明实施例的方法以产生补偿掩模的流程图，所述补偿掩模用于补偿图2所示的喷嘴直径的改变；图5是利用按照本发明实施例的方法以产生补偿掩模的流程图，所述补偿掩模用于补偿喷嘴板和印刷头的特征尺寸；图6A是对于按照本发明实施例的图1所示激光系统的能量输出变化没有任何补偿的掩模示意图；图6B是使用图6A所示掩模产生的喷嘴板示意图，其中对于按照本发明实施例的图1所示激光系统的能量输出改变没有补偿；
图7A是使用按照本发明实施例的图4所示的方法对于图1所示激光系统的能量输出变化进行过调节的掩模示意图；图7B是使用图7A所示掩模产生的喷嘴板示意图，所述掩模已进行过调节，以对按照本发明实施例的图1所示激光系统能量输出的改变补偿。
优选实施例说明下面结合附图详细说明本发明的优选实施例，在所述附图中，相同的标号表示相同的元件。
图1表示按照本发明的实施例的包括掩模60的激光系统的硬件结构。准分子激光器10产生一相干光束，其向前朝向望远镜筒20传播。在望远镜筒20内有两块透镜(未示出)，其改变该相干光束的形状和焦距。所述相干光束然后由一均化器(homogenizer)30扩散成单独的一些光束并重新组合。然后该相干光束由聚光器透镜40和场镜50进一步聚焦，并被引导通过掩模60。掩模60由透明材料例如石英(未示出)制成，并在一侧镀有反光材料，例如铬或介电层(未示出)。在掩模60的反射覆层中形成至少一排孔(未示出)。如后所述，在反射覆层中的孔被调节，以便补偿准分子激光器10中的能量变化。由激光器10发射的相干光通过掩模60的反射材料中的孔。然后，所述相干光借助一缩小透镜70被缩小5倍。本领域技术人员能够理解，由缩小透镜70缩小的数量可以根据所需的特征尺寸和可得到的透镜的质量而改变。然后，所述相干光束烧蚀喷嘴板80，从而产生具有所需形状和尺寸的结构。
图2是表示在使用具有均匀的试样喷嘴的孔尺寸的掩模60产生的喷嘴板80中测量的喷嘴直径尺寸对于一行喷嘴的喷嘴号的二维曲线图。为了说明的目的，在图6A中示出了具有均匀孔300，310和320的掩模60的例子(也称为标准的掩模或未被补偿的掩模)。
应当注意，在图2中，由未被补偿的掩模产生的喷嘴孔的直径在从16.3微米到17微米的范围内改变。为了说明的目的，图6B中示出一示例的喷嘴板80，其具有使用图6A所示未被补偿的掩模产生烧蚀的不同尺寸的喷嘴孔330，340和350。还应当注意，测量在图6B中的不同尺寸的喷嘴孔330，340，350的直径，并且如图2的曲线所示，也作为一种测量用于产生喷嘴孔的激光系统中的能量变化的影响的一种间接方法。这是因为，激光系统的能量输出越大，烧蚀的材料越多，因此产生较大的孔径和较小的特征锥度。不过，本领域技术人员应当理解，可以使用直接的测量方法测量在相干光束中的各点的能量输出或能量输出的效果。用于测量激光系统的能量输出的一种直接的方法是使用在市场上可得到的标准的激光功率计，但是，对于非常小的区域，这是非常困难的。因此，测量最终的烧蚀特征并进行相应的补偿要简单和容易得多。
如图2所示，喷嘴号0-30和150-170比喷嘴号50-120大得多。这也在图6B中被示出，其中可变尺寸的喷嘴板孔330和350比可变尺寸的喷嘴板孔340大得多。使用矩形的大约6mm×70mm的一相干光束烧蚀喷嘴板80。喷嘴号0-30和150-170相应于由相干光束烧蚀的矩形的相对端，而喷嘴号50-120相应于矩形的中部。由图2可见，激光系统的能量输出在矩形的两端比矩形的中部高，因而产生具有不同直径的喷嘴孔330，340和350，如图6B所示。
为了使说明简单起见，掩模60和喷嘴板80假定只包括一排喷嘴孔。不过，在一般的喷墨打印头中，喷嘴板至少具有两排通常具有多排喷嘴孔。当同时烧蚀多排喷嘴孔时，必须考虑到在不同排之间的直径尺寸的改变。本领域技术人员应当理解，沿着上述的矩形相干光束的宽度和长度都可能发生类似的变化。不过，本领域技术人员应当理解，在本发明的实施例中所讨论的用于校正能量输出变化的方法可以用于任何数量的行和任何数量的喷嘴孔。下面说明按照本发明实施例使用的用于补偿喷嘴孔改变的方法。优选实施例图4是按照本发明一实施例使用的用于产生补偿图2和图6B所示喷嘴直径改变的掩模60的方法的流程图。
如图4的步骤S100所提供的，激光系统被设置，以下假定不需调节掩模60以便补偿该激光系统功率输出改变的条件下烧蚀喷嘴板80。所述设置步骤包括确定为烧蚀喷嘴板80需要量材料所需的激光器10的功率设定和重复速率。
如图4的步骤S110所提供的，使用在步骤S100确定的功率设定和重复速率烧蚀喷嘴板80。所使用的掩模60是没有对功率输出的变化进行过特征尺寸补偿的标准掩模。不过，也可以使用其中对选择的特征尺寸进行过补偿的掩模60。烧蚀足够数量的若干个喷嘴板80或试验部件，以提供具有统计意义的试样。
为简明起见，在下面的说明中只说明均匀的喷嘴孔和特征。不过，本领域技术人员应当理解，任何可被利用掩模烧蚀的特征都可被使用，并被按照本发明的其它实施例进行补偿。
如图6A所示，其中示出了具有相同直径的开口的均匀的掩模孔300，310和320的掩模60，这是在图4的步骤S110中所需掩模。图6B中示出了曾经烧蚀过的最终的喷嘴板80。应当注意，可变尺寸的喷嘴孔330和350比可变尺寸的喷嘴孔340大得多。这和图2所示的数据是一致的，其中在烧蚀区域中心的喷嘴孔小于在边缘上的喷嘴孔。
如图4的步骤S120所提供的，测量并记录每个喷嘴板80或试验件的感兴趣的特征。在喷嘴板80的情况下，不需要测量每个喷嘴，因为一般的喷嘴板可以含有数百个喷嘴。本领域技术人员应当理解，只需要测量具有统计意义数量的感兴趣的特征(喷嘴孔直径)，并且这些测量应当在被烧蚀的整个区域上均匀分布。
如图4的步骤S130所提供的，根据在图4的步骤S120中记录的被测量特征确定感兴趣的特征尺寸的调节。这通过确定被测量的特征尺寸和所需的特征尺寸之间的改变或差来进行。不过，首先需要消除每个所测量的喷嘴号的数据中的随机变化(噪声)。这可以通过使用一个或几个数理统计算法来实现，其中包括平均，线性模拟，n次多项式，二次模拟和非线性模拟。二次模拟方法例如包括二次最小二乘法曲线拟合技术。在优选实施例中，最好进行二次模拟，因为其具有超强的消除局外点的能力，并且其能够在测量的点之间进行内插。不过，二次模拟方法的缺点在于，其需要多得多的烧蚀试验部件和取更多的测量。
在消除测量数据中的随机改变(噪声)之后，便可对每个测量特征确定一组数据，所得的数据就可绘制成图2所示的曲线。在绘制好曲线之后，本领域技术人员就可以根据其判断来确定被分别处理的数据段，并使每个数据段和曲线拟合。
在图2所示数据的情况下，不可能容易地确定一个公式能和喷嘴号0-160所测量的直径数据拟合。不过，借助于把数据分成三段，并使一曲线和每段拟合，可以得到一个能够精确地表示每个线段的简单的代数公式。例如，在图2的情况下，第一线段含有对喷嘴号0-40的测量，第二线段可以含有喷嘴号41-110的测量，第三线段含有喷嘴号111-160的测量。
一旦代表被测量喷嘴孔线段的曲线被确定之后，对于给定的线段，使用这些代数公式确定对于被测量的特征(喷嘴直径)的调节。例如，如果目标是使所有的喷嘴直径为16.5微米，则表示喷嘴号0-40的线段的代数公式应当使喷嘴号1以及和其接近的喷嘴号的直径减少大约0.5微米。因为，缩小透镜70能使来自掩模60的相干光束减少5倍，所以在掩模60中1号喷嘴附近的掩模孔的直径应当被减少2.5微米，以便达到所需的结果。
如图4的步骤S140所提供的，根据在步骤S130确定的调节的特征产生具有被调节的喷嘴尺寸的掩模60。所得的掩模60如图7A所示。应当注意，可变的掩模孔400和420小于可变的掩模孔410。
如图4的步骤S150所提供的，使用如图7A所示的具有被调节了的可变掩模孔400，410和420的掩模60烧蚀喷嘴板80。所得的喷嘴板80如图7B所示。应当注意，图7B中所得的均匀的喷咀孔430，440和450具有基本上相等的直径。然后，以和图4的步骤S120类似的方式对喷嘴板80中的喷嘴孔抽样进行测量。进行若干个烧蚀的喷嘴板80的具有统计意义的抽样，并按照图4的步骤S120的方式确定每个喷嘴孔号的直径的单个平均值。
喷嘴直径的最终测量对喷嘴号的曲线如图3所示。应当注意，在图3中喷嘴直径之间的差被大大减小了。
如图4的步骤S160所提供的，确定使用具有可变掩模孔400，410，320的掩模(图7A)产生的具有均匀的喷嘴孔430，440，450(图7B)的喷嘴板80是否在预定的允差之内。如果所得到的均匀的喷嘴孔430，440，450不满足预定的允差，则重复进行步骤S130到S150。否则，则断定掩模60能够生产好的部件，并且可以用于图4的步骤S170中提供的生产设定。另一实施例至此，在本发明的优选实施例的说明中只说明了调节喷嘴孔的直径。不过，本发明不限于产生具有均匀喷嘴孔直径的喷嘴。可以调节掩模中的许多项，以便补偿激光系统能量输出的改变。这些项包括改变出口孔直径，改变线性间距和由于烧蚀深度改变而对流动特征补偿的电压。
在用于烧蚀喷嘴结构的准分子激光系统中使用的掩模60的尺寸是所需的喷嘴板的尺寸的5倍。其它的特征，例如加热(蒸发)室，在掩模中也是所需的初始尺寸的5倍。随着烧蚀深度的增加，所述特征尺寸减小，并且对于给定的特征形成一侧壁角。在烧蚀结束时的侧壁角和特征尺寸取决于被烧蚀的材料、脉冲能量的大小，聚焦的位置以及所使用的激光系统的脉冲数。因而，侧壁角和烧蚀的深度可以通过调节掩模60进行补偿。
也可以通过调节掩模60补偿由于在激光系统中的光学畸变而导致的位置线性度的改变。随着喷嘴线性长度的尺寸的增加，位置线性度成为重要的，其直接影响在印刷介质上最终排出的墨滴的位置。
为了补偿由流动特征深度和宽度变化引起的上升时间的特定改变，可以对掩模进行补偿，以对于实际深度的改变给出一合适的宽度。
简单地说，对于由激光断面中的能量分布引起的固有可变性进行调节，以实现尽可能一致的喷嘴结构，以便使打印头具有稳定的性能。虽然所作的说明主要集中在沿着激光束长轴的功率变化，但是也可以补偿沿短轴方向的变化，如早先所述。
上面说明的喷嘴板和打印头的特征在若干个重要方面具有直接的影响。这些方面包括由喷嘴喷出的每个墨滴的质量，油墨从喷嘴喷出时的速度(墨滴速度)，加热室的填充速度以及打印机的最终印刷质量。
图5是按照本发明一实施例使用的方法的流程图，用于生产补偿的掩模，以调节喷嘴板和打印头的特征尺寸，实现上述的所需的性能。在图5的说明中，和图4相同的步骤不再详细说明。
如图5的步骤S200所提供的，设计一个使用掩模60烧蚀试验部件的实验，从中分析某些打印机特性。所述特性的一个例子是加热室的填充速率和加热室、油墨通道以及喷嘴的尺寸和形状对该填充速率和打印机速度的影响。然后，对于上述的任何特性或所述特性的组合调节掩模60。
如图5的步骤S210所提供的，使用按照图5的S200调节的掩模60烧蚀试验部件。在所述步骤S210中，应当产生具有统计意义数量的试验部件。
如图5的步骤S220所提供的，把试验部件装配到打印机头中并进行测试，以便确定所述调节对打印机性能的影响。其中进行和图4的步骤S130类似的统计分析。此外，确定改变哪个特征对在喷嘴板80的整个长度和宽度上的印刷质量具有最大的影响。
如图5的步骤S230所提供的，一旦确定所需的掩模60的最佳调节，便在喷嘴板80的整个长度上产生包括这些调节的掩模。
如图5的步骤S240所提供的，使用在图5的步骤S230中产生的掩模60，产生出新的部件例如喷嘴板80。然后对所述新的部件进行装配并测试，以便确定其是否具有预期的性能。
如图5的步骤S250所提供的，确定所产生的新的部件是否具有所需的性能。如果新的部件满足这些预期值，则该掩模60在图5的步骤S270中进入生产使用。如果其不满足预期的性能，则在图5的步S260对新的掩模60再次进行调节，因而重复步骤S230到S240。
虽然上面说明了本发明的几个优选实施例，但是，本领域技术人员，不脱离所附权利要求限定的本发明的构思，可以作出各种改变和改型。
权利要求
1.一种用于调节掩模特征尺寸以便补偿烧蚀工件用的激光系统能量输出变化的方法，包括通过调节对应于一相干光束中的多个点的多个掩模特征尺寸，补偿该相干光束中的多个点之间的能量输出差异的影响。
2.如权利要求1所述的用于调节掩模特征尺寸的方法，其中该相干光束中的多个点相应于一喷嘴板中的多个喷嘴孔。
3.如权利要求2所述的用于调节掩模特征尺寸的方法，其中该激光系统能量输出差异的影响，通过测量该喷嘴板中多个喷嘴孔试样的直径被间接地确定。
4.如权利要求3所述的用于调节掩模特征尺寸的方法，其中所述多个掩模的尺寸是多个掩模孔的直径。
5.一种用于调节掩模特征尺寸以便补偿烧蚀工件用的激光系统能量输出变化的方法，包括在该激光系统产生的一相干光束中的多个点上，测量该激光系统能量输出差异的影响；并且通过调节对应于该相干光束中多个点的多个掩模特征尺寸，补偿该相干光束中多个点之间的能量输出差异的影响。
6.如权利要求5所述的用于调节掩模特征尺寸的方法，其中该相干光束中的多个点相应于一喷嘴板中的多个喷嘴孔。
7.如权利要求6所述的用于调节掩模特征尺寸的方法，其中该激光系统能量输出差异的影响，通过测量一喷嘴板中多个喷嘴孔试样的直径被进行测定。
8.如权利要求7所述的用于调节掩模特征尺寸的方法，其中所述多个掩模的尺寸是多个掩模孔的直径。
9.一种用于烧蚀工件的激光系统，包括一种激光器，所述激光器具有在该相干光束的多个点上产生的相干光束内被测量的能量输出中的可测量的不一致性；以及一具有多个小孔的掩模，其中所述多个小孔的尺寸被调节，以便在该相干光束的激光器中多个被测量点的相应点上，补偿该相干光束被测量的能量输出的可测量的不一致性。
10.如权利要求9所述的用于烧蚀工件的激光系统，其中该相干光束中的多个点相应于一喷嘴板中的多个喷嘴孔。
11.如权利要求10所述的用于烧蚀工件的激光系统，其中该激光系统能量输出差异的影响，通过测量一喷嘴板中多个喷嘴孔试样的直径被进行测量。
12.如权利要求11所述的用于烧蚀工件的激光系统，其中所述多个掩模尺寸是多个掩模孔的直径。
13.一种用于调节掩模特征尺寸以便补偿烧蚀喷嘴板用的激光系统产生的激光束能量输出变化的方法，包括使用该激光系统通过让一激光束通过具有已知直径的多个掩模孔的掩模来烧蚀喷嘴板，从而产生多个喷嘴孔；通过测量多个喷嘴孔试样的直径，在多个点上测量该激光束的能量输出差异的影响；确定在多个喷嘴孔试样的直径和所需的喷嘴孔直径之间存在的差异；以及调节该掩模中掩模孔的直径，以根据所述差异补偿该激光束能量输出改变的影响。
14.如权利要求13所述的用于调节掩模特征尺寸的方法，其中确定在多个喷嘴孔试样的直径和所需的喷嘴孔直径之间存在的差异的步骤还包括消除所测量的喷嘴孔试样直径的随机的直径改变；以及使一条曲线和所测量的喷嘴孔试样的直径拟合。
15.如权利要求14所述的用于调节掩模特征尺寸的方法，其中使一条曲线和所测量的喷嘴孔试样的直径的拟合还包括使用最小二乘法曲线拟合算法，确定和所述曲线的最好的拟合，并使用在喷嘴孔试样直径之间的内插。
16.如权利要求13所述的用于调节掩模特征尺寸的方法，还包括产生一具有被调节的掩模孔，以便补偿该激光束能量输出改变的掩模；使用所述掩模烧蚀多个喷嘴板；以及确定所述多个喷嘴板是否适用于打印机头。
17.一种用于调节掩模特征尺寸以便补偿烧蚀喷嘴板中使用的激光系统产生的激光束的能量输出变化的方法，包括产生一具有多个掩模孔的掩模，其中多个掩模孔具有已知的直径；使用该激光系统通过让一激光束透过所述掩模烧蚀所述喷嘴板，从而产生多个喷嘴孔；测量多个喷嘴孔试样的直径，其中所述多个喷嘴孔的试样在喷嘴板上是均匀分布的；所述被测量的多个喷嘴孔试样的直径被绘制成曲线图；确定多个喷嘴孔抽样的试样直径之间的差；使一条曲线和表示多个喷嘴孔抽样的试样直径的曲线图拟合；确定在掩模孔中的调节，以便补偿被抽样的多个喷嘴孔的试样直径的差；以及根据在掩模孔中进行的调节产生被补偿的掩模。
18.如权利要求17所述的用于调节掩模特征尺寸的方法，还包括使用该激光系统通过让一激光束透过被补偿掩模烧蚀多个喷嘴板，从而在每个喷嘴板上产生多个喷嘴孔；确定每个具有在预定的允差内的直径的多个喷嘴孔，并使用被补偿的掩模生产用于打印机头装置中的喷嘴板。
19.一种用于调节在烧蚀喷嘴板中用的掩模特征尺寸，以便改变喷墨打印机的性能特性的方法，包括利用一具有多个感兴趣的掩模特征的第一掩模使用一激光系统烧蚀多个喷嘴板；使用所述多个喷嘴板装配多个打印机头；对所述多个打印机头进行测试；确定多个掩模特征的最佳的掩模特征；调节第二掩模，使得只包括最佳掩模特征；以及使用该激光系统和第二掩模烧蚀多个喷嘴板。
20.如权利要求19所述的用于调节掩模特征尺寸的方法，其中根据确定多个掩模特征的哪些特征能够实现喷墨打印机操作性能的最大的改进确定多个掩模特征的最佳掩模特征。
21.如权利要求19所述的用于调节掩模特征尺寸的方法，其中使用该激光系统和第二掩模烧蚀的多个喷嘴板被安装在多个打印机头中，并用于多个喷墨打印机中。
22.如权利要求19所述的用于调节掩模特征尺寸的方法，其中调节第二掩模使得只包括最佳的掩模特征的步骤还包括调节该掩模，用于改变激光能量输出的影响。
全文摘要
本发明公开了一种用于调节掩模特征尺寸以便补偿烧蚀工件用的激光束的能量输出不规则的系统和方法。所述方法包括在激光束断面中的多个点上测量激光束能量输出的改变的影响。这是通过测量利用具有均匀尺寸的孔的标准的掩模烧蚀的试验部件来实现。在所述工件是喷嘴板的实施例中,掩模中采用的特征是掩模孔的直径。通过调节对应于图中所示的激光束各点的掩模特征,补偿在激光束中这些点之间的能量输出差异的影响。
文档编号B23K26/00GK1348403SQ99816557
公开日2002年5月8日 申请日期1999年11月29日 优先权日1999年3月12日
发明者史蒂文·罗伯特·克姆普林 申请人:莱克斯马克国际公司