[發(fā)明專利]用于激光加工滾筒表面的方法和設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980109980.6
• 申請日: 2009-03-18
• 公開（公告）號: CN101990479A
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: P·T·路姆斯比
• 申請（專利權(quán)）人: 萬佳雷射有限公司
• 主分類號: B23K26/073
• 分類號: B23K26/073;B23K26/08;B23K26/06
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 胡強;蔡民軍

1.一種按照連續(xù)螺旋形路徑使圓柱形滾筒的表面曝光在來自脈沖激光源的照射下以實現(xiàn)表面燒蝕從而在該表面上形成由重復(fù)的三維微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)成的陣列的方法，包括以下步驟：

通過激光器產(chǎn)生輻射脈沖；

提供具有第一軸和第二軸的矩形掩膜，該掩膜具有在一條平行于其第一軸的線中的多個按照固定間距的特征，該固定間距對應(yīng)于要形成的三維微觀結(jié)構(gòu)的間距或與之成比例，在該線中的特征對應(yīng)于所述立體微觀結(jié)構(gòu)的不同深度輪廓，這些深度輪廓共同限定出完整的微觀結(jié)構(gòu)；

相對于一個投影透鏡定位該掩膜，其中，其第一軸基本平行于該滾筒的轉(zhuǎn)動軸，其第二軸基本平行于該滾筒的轉(zhuǎn)動方向；

使該掩膜曝光在矩形激光束下，從而其所有特征均曝光在激光束下；

通過投影透鏡將包含掩膜上的多個特征的圖像投影到滾筒表面的目標區(qū)上；

使該滾筒繞其軸轉(zhuǎn)動；

使該投影透鏡和該掩膜相對于該滾筒在基本平行于滾筒轉(zhuǎn)動軸的方向上移動，從而在該滾筒每轉(zhuǎn)動一整圈后，該投影透鏡和該掩膜移動了等于該微觀結(jié)構(gòu)陣列的在平行于該滾筒轉(zhuǎn)動軸的方向上的該固定間距的距離，所述多個特征由此被相繼曝光到相同目標區(qū)，從而形成該微觀結(jié)構(gòu)的不同深度的輪廓；

與該轉(zhuǎn)動滾筒的角位相關(guān)地控制激光脈沖的時刻，從而當無論何時該滾筒表面上的目標區(qū)已在轉(zhuǎn)動方向上移動了對應(yīng)于該微觀結(jié)構(gòu)陣列的重復(fù)間距的距離時發(fā)送激光脈沖，從而在該滾筒轉(zhuǎn)動每圈后，全部的微觀結(jié)構(gòu)重復(fù)間距納入到圍繞滾筒的螺旋形路徑中。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，該滾筒表面上的矩形光束圖像的第一長軸定位成相對于平行于該滾筒轉(zhuǎn)動軸的線成一個小角度，該角度由該三維微觀結(jié)構(gòu)的在平行于該轉(zhuǎn)動軸的方向上的所述間距除以滾筒周長來限定。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，該滾筒表面上的矩形光束圖像的第一長軸定位成相對于垂直于該滾筒轉(zhuǎn)動軸的線成一個小角度，該角度由該三維微觀結(jié)構(gòu)的在平行于該轉(zhuǎn)動軸的方向上的所述間距除以滾筒周長來限定。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征是，該激光器是固態(tài)激光器，其發(fā)射出的光束具有單橫向模式，并且光學(xué)擾模器被用來增加光束中的模量，以產(chǎn)生具有低空間相干度的光束。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征是，該激光器是固態(tài)激光器，其發(fā)射出的光束具有少量的橫向模式，并且光學(xué)擾模器被用來增加光束中的模量，以產(chǎn)生具有低空間相干度的光束。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征是，該激光器是固態(tài)激光器，其發(fā)射出的光束具有數(shù)量足夠大的橫向模式，從而在無需使用光學(xué)擾模器情況下具有低的空間相干性度。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其特征是，使用多于一個的激光器，來自激光器的光束被會集而在掩膜上形成單個矩形激光束。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其特征是，在該滾筒表面上產(chǎn)生的該微觀結(jié)構(gòu)陣列按照正方形或矩形形狀密集。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其特征是，在該滾筒表面上產(chǎn)生的該微觀結(jié)構(gòu)陣列按照六邊形形狀密集。

10.一種燒蝕轉(zhuǎn)動的圓柱形滾筒的表面以在滾筒表面上形成由重復(fù)的三維微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)成的陣列的設(shè)備，包括：

脈沖激光源；

掩膜，具有在一條線上按照固定間距的多個特征，在所述線上的多個特征對應(yīng)于該三維微觀結(jié)構(gòu)的不同的深度輪廓；

照射系統(tǒng)，用于提供矩形激光束以照射該掩膜上的由所述多個特征構(gòu)成的線；

光學(xué)投影系統(tǒng)，用于將掩膜圖像投影到該滾筒表面的目標區(qū)；

用于使該滾筒繞其軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動機構(gòu)；

臺架和馬達系統(tǒng)，用于使該光學(xué)投影系統(tǒng)和該掩膜在平行于該滾筒的轉(zhuǎn)動軸的方向上移動，從而在該滾筒轉(zhuǎn)動每圈后，該投影系統(tǒng)和該掩膜已移動了等于該微觀結(jié)構(gòu)陣列的該固定間距的距離；

控制系統(tǒng)，用于與該滾筒的角位相關(guān)地控制激光脈沖的時刻，從而無論何時當該滾筒表面上的目標區(qū)已在轉(zhuǎn)動方向上移動了對應(yīng)于該微觀結(jié)構(gòu)陣列的重復(fù)間距時，發(fā)射激光脈沖。