專利名稱：加工玻璃噴墨片的裝置及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種加工玻璃噴墨片的裝置及其方法，屬于玻璃激光微加工、噴墨片加工技術領域。
背景技術：
噴墨片是打印機的核心器件。噴墨片對噴墨孔的形狀、邊緣效果和一致性有著極高的要求。傳統(tǒng)的噴墨片采用塑料材質，受熱后易變形老化，壽命較短；玻璃材質的噴墨片加工難度大、效率低、良率低也限制了使用。目前還未有一種能夠穩(wěn)定高效、高質量加工玻璃噴墨片的方法。激光切割技術的定義以激光束為熱源，采用熱去除方法進行材料分離技術，從而形成切割道的材料加工方法。激光束被聚焦在材料表面，使得材料表面溫度急劇升高而達到材料的蒸發(fā)氣化狀態(tài)，從而實現(xiàn)材料的去除。這里面包含了材料對光束能量的吸收和材料中的熱傳導過程。在這個過程中，材料被加熱發(fā)生急劇氣化的過程，主要取決于激光與材料作用時間和激光光束強度。隨著打印機特別是3D打印機行業(yè)的持續(xù)增長，玻璃噴墨片作為高端應用，傳統(tǒng)加工方式已經(jīng)無法滿足需求，因此，特別需要一種突破傳統(tǒng)的玻璃加工方法和裝置，而激光作為現(xiàn)代工業(yè)中先進的加工手段，越發(fā)受到各個行業(yè)的重視，通過激光實現(xiàn)玻璃加工的可行性和實用性也得到越來越多的驗證，但是目前還沒有一種能高效率、高質量和高精度進行噴墨片加工的裝備和工藝方法。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種加工玻璃噴墨片的裝備和方法，克服傳統(tǒng)玻璃加工中存在的效率較低，邊緣效果不好等缺點。本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現(xiàn)
加工玻璃噴墨片的裝置，特點是包括激光器、45度半透半反鏡和3D動態(tài)掃描振鏡，激光器的輸出端布置有光閘，光閘的輸出端設置有擴束鏡，擴束鏡的輸出端布置有45度半透半反鏡，45度半透半反鏡的輸出端依次布置有同軸CCD和3D動態(tài)掃描振鏡，3D動態(tài)掃描振鏡的輸出端布置有聚焦鏡，聚焦鏡正對于工作平臺，工作平臺的一側安裝有吹氣裝置，工作平臺的另一側安裝有集塵裝置。進一步地，上述的加工玻璃噴墨片的裝置，所述激光器是波長為266 1064nm的納秒、皮秒或飛秒激光器。上述裝置用于加工玻璃噴墨片的方法，加工前激光焦點聚焦位于玻璃的下表面，激光器發(fā)出的激光經(jīng)過光閘控制開關光，光閘控制激光開光后經(jīng)過擴束鏡對光束進行同軸擴束，經(jīng)擴束鏡擴束后光束經(jīng)45度半透半反鏡，光路垂直改向；光束經(jīng)3D動態(tài)掃描振鏡以及聚焦鏡聚焦在工件的下表面；控制系統(tǒng)將切割圖形轉化為數(shù)字信號，然后驅動3D動態(tài)掃描振鏡中的反射鏡片掃描加工圖形，同軸CCD在加工開始前對工件進行精確定位，利用抓靶程序抓取工件上的定位標志，計算補償值，實現(xiàn)切割圖形和實際切割道的精確匹配；加工開始后，吹氣裝置和集塵裝置開始工作，將切割殘渣排除；加工時3D動態(tài)掃描振鏡自動將焦點提升，由下往上切割玻璃加工玻璃直至完全切穿。本發(fā)明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現(xiàn)在
本發(fā)明加工范圍不受材料物理、機械性能的限制，易于加工復雜型面、微細表面，易獲得良好的切割截面質量，切割碎屑污染、熱應力、殘余應力、冷作硬化、熱影響區(qū)等均比較??；能夠在封閉區(qū)域進行玻璃的異形切割，并有極高的穩(wěn)定性；3D動態(tài)掃面聚焦鏡能大幅提升加工效率，使用玻璃可以透過的波長的激光，聚焦在下表面開始加工，可形成垂直的切割截面。


下面結合附圖對本發(fā)明技術方案作進一步說明
圖1:本發(fā)明的結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，加工玻璃噴墨片的裝置，包括激光器1、45度半透半反鏡4和3D動態(tài)掃描振鏡6，激光器I是波長為266 1064nm的納秒、皮秒或飛秒激光器，激光器I的輸出端布置有光閘2，光閘2的輸出 端設置有擴束鏡3，擴束鏡3的輸出端布置有45度半透半反鏡4，45度半透半反鏡4的輸出端依次布置有同軸(XD5和3D動態(tài)掃描振鏡6，3D動態(tài)掃描振鏡6的輸出端布置有聚焦鏡7，聚焦鏡7正對于工作平臺9，工作平臺的一側安裝有吹氣裝置8，工作平臺的另一側安裝有集塵裝置10。上述裝置用于加工玻璃噴墨片時，加工前激光焦點聚焦位于玻璃的下表面，激光器I發(fā)出的激光經(jīng)過電動光閘2控制開關光，具體由軟件控制感應信號來控制光閘2的開啟和關閉，從而實現(xiàn)激光器I的外部控制激光開關；光閘2控制激光開光后經(jīng)過擴束鏡3對光束進行同軸擴束，一方面改善光束傳播的發(fā)散角，達到光路準直的目的；另外一方面，可以控制激光最終聚焦光斑的大小，得到理想的光斑大小，從而實現(xiàn)激光穩(wěn)定切割的目的；經(jīng)擴束鏡3擴束后光束經(jīng)45度半透半反鏡4，光路垂直改向；光束經(jīng)3D動態(tài)掃描振鏡6、聚焦鏡7聚焦在工件的下表面；控制系統(tǒng)將切割圖形轉化為數(shù)字信號，然后驅動3D動態(tài)聚焦振鏡6中的反射鏡片掃描加工圖形；同軸CCD 5在加工開始前對工件進行精確定位，利用抓靶程序抓取工件上的定位標志，計算補償值，實現(xiàn)切割圖形和實際切割道的精確匹配，加工時也能實時觀察加工進程和效果；加工開始后，吹氣裝置8和集塵裝置10開始工作，將切割殘渣排除，同時吹起也起冷卻效果，提高切割質量；加工時3D動態(tài)掃描振鏡6自動將焦點提升，由下往上切割玻璃加工玻璃直至完全切穿，保證下方出孔的質量較好；加工完成后工作平臺9自動將玻璃噴墨片移出加工位置，便于物料取放。加工完成后噴墨孔邊緣會有微裂紋產(chǎn)生，對使用壽命有一定影響；需要將玻璃噴墨片放入HF酸溶液中進行腐蝕處理，將表面的微裂紋腐蝕消除，提高玻璃噴墨片的抗壓強度，延長使用壽命；同時側壁也變得更加光滑，提高噴墨的質量。本發(fā)明利用超短脈沖激光器脈沖激光的光路聚焦及掃描，對玻璃噴墨片進行高效穩(wěn)定的加工。超短脈沖激光短于絕大多數(shù)化學和物理反應，比如機械和熱力學的特征時間等，峰值功率極高，由于超短激光脈沖與物質相互中獨特的多光子吸收過程，其加工精度可以突破相干極限的瓶頸，從而使納米加工和相應微/納電子、微/納光學的許多構想成為可能。超快激光脈沖序列可以控制電離過程、選擇性地電離原子、控制分子中基態(tài)轉動等。加工的材料為康寧、旭硝子玻璃及肖特玻璃等未鋼化及鋼化玻璃等透明材料，光學掃描聚焦系統(tǒng)將激光聚焦在透明材料的下方，每層材料以間隔順序進行切割，對不同的玻璃厚度形成合適的切割寬度，達到切割玻璃的目的。激光光路對超短脈沖激光進行光學聚焦，將激光透過玻璃聚焦在玻璃的下表面，實現(xiàn)最優(yōu)化的高效運用激光器的能量，提高效率；運用光學掃描聚焦系統(tǒng)，使激光束運動加工出所需要的圖形，并使焦點從下往上移動，玻璃最終切穿；加工過程中輔助吹氣、集塵裝置及時將切割殘渣去除，以獲得較為高質量、高效率的玻璃加工效果。
超短脈沖激光切割與傳統(tǒng)加工方法相比具有許多獨到之處
1)加工范圍不受材料物理、機械性能的限制，能加工任何硬的、軟的、脆的、耐熱或高熔點金屬以及非金屬材料；
2)易于加工復雜型面、微細表面；
3)易獲得良好的切割截面質量，切割碎屑污染、熱應力、殘余應力、冷作硬化、熱影響區(qū)等均比較?。?br> 4)能夠在封閉區(qū)域進行玻璃的異形切割，并有極高的穩(wěn)定性；
5)3D動態(tài)掃面聚焦鏡能大幅提升加工效率；
6)使用玻璃可以透過的波長的激光，聚焦在下表面開始加工，可以形成垂直的切割截面。需要理解到的是以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.加工玻璃噴墨片的裝置，其特征在于包括激光器、45度半透半反鏡和3D動態(tài)掃描振鏡，激光器的輸出端布置有光閘，光閘的輸出端設置有擴束鏡，擴束鏡的輸出端布置有45度半透半反鏡，45度半透半反鏡的輸出端依次布置有同軸CCD和3D動態(tài)掃描振鏡，3D動態(tài)掃描振鏡的輸出端布置有聚焦鏡，聚焦鏡正對于工作平臺，工作平臺的一側安裝有吹氣裝置，工作平臺的另一側安裝有集塵裝置。
2.根據(jù)權利要求1所述的加工玻璃噴墨片的裝置，其特征在于所述激光器是波長為266 1064nm的納秒、皮秒或飛秒激光器。
3.權利要求1所述裝置用于加工玻璃噴墨片的方法，其特征在于加工前激光焦點聚焦位于玻璃的下表面，激光器發(fā)出的激光經(jīng)過光閘控制開關光，光閘控制激光開光后經(jīng)過擴束鏡對光束進行同軸擴束，經(jīng)擴束鏡擴束后光束經(jīng)45度半透半反鏡，光路垂直改向；光束經(jīng)3D動態(tài)掃描振鏡以及聚焦鏡聚焦在工件的下表面；控制系統(tǒng)將切割圖形轉化為數(shù)字信號，然后驅動3D動態(tài)掃描振鏡中的反射鏡片掃描加工圖形，同軸CCD在加工開始前對工件進行精確定位，利用抓靶程序抓取工件上的定位標志，計算補償值，實現(xiàn)切割圖形和實際切割道的精確匹配；加工開始后，吹氣裝置和集塵裝置開始工作，將切割殘渣排除；加工時3D動態(tài)掃描振鏡自動將焦點提升，由下往上切割玻璃加工玻璃直至完全切穿。
全文摘要
本發(fā)明涉及加工玻璃噴墨片的裝置及方法，激光器發(fā)出的激光經(jīng)過光閘控制開關光，經(jīng)過擴束鏡對光束進行同軸擴束，擴束后光束經(jīng)45度半透半反鏡，光路垂直改向；光束經(jīng)3D動態(tài)掃描振鏡以及聚焦鏡聚焦在工件的下表面；控制系統(tǒng)將切割圖形轉化為數(shù)字信號，驅動3D動態(tài)掃描振鏡中的反射鏡片掃描加工圖形，同軸CCD在加工開始前對工件進行精確定位，利用抓靶程序抓取工件上的定位標志，計算補償值，實現(xiàn)切割圖形和實際切割道的精確匹配；加工開始后，吹氣裝置和集塵裝置開始工作，將切割殘渣排除；加工時3D動態(tài)掃描振鏡自動將焦點提升，由下往上切割玻璃加工玻璃直至完全切穿。易于加工復雜型面、微細表面，易獲得良好的切割截面質量。
文檔編號C03B33/00GK103058508SQ20121058239
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權日2012年12月28日
發(fā)明者趙裕興, 狄建科, 益凱劼 申請人:蘇州德龍激光股份有限公司