[发明专利]用于激光加工滚筒表面的方法和设备

权利要求书

1.一种按照连续螺旋形路径使圆柱形滚筒的表面曝光在来自脉冲激光源的照射下以实现表面烧蚀从而在该表面上形成由重复的三维微观结构构成的阵列的方法，包括以下步骤：

通过激光器产生辐射脉冲；

提供具有第一轴和第二轴的矩形掩膜，该掩膜具有在一条平行于其第一轴的线中的多个按照固定间距的特征，该固定间距对应于要形成的三维微观结构的间距或与之成比例，在该线中的特征对应于所述立体微观结构的不同深度轮廓，这些深度轮廓共同限定出完整的微观结构；

相对于一个投影透镜定位该掩膜，其中，其第一轴基本平行于该滚筒的转动轴，其第二轴基本平行于该滚筒的转动方向；

使该掩膜曝光在矩形激光束下，从而其所有特征均曝光在激光束下；

通过投影透镜将包含掩膜上的多个特征的图像投影到滚筒表面的目标区上；

使该滚筒绕其轴转动；

使该投影透镜和该掩膜相对于该滚筒在基本平行于滚筒转动轴的方向上移动，从而在该滚筒每转动一整圈后，该投影透镜和该掩膜移动了等于该微观结构阵列的在平行于该滚筒转动轴的方向上的该固定间距的距离，所述多个特征由此被相继曝光到相同目标区，从而形成该微观结构的不同深度的轮廓；

与该转动滚筒的角位相关地控制激光脉冲的时刻，从而当无论何时该滚筒表面上的目标区已在转动方向上移动了对应于该微观结构阵列的重复间距的距离时发送激光脉冲，从而在该滚筒转动每圈后，全部的微观结构重复间距纳入到围绕滚筒的螺旋形路径中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，该滚筒表面上的矩形光束图像的第一长轴定位成相对于平行于该滚筒转动轴的线成一个小角度，该角度由该三维微观结构的在平行于该转动轴的方向上的所述间距除以滚筒周长来限定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，该滚筒表面上的矩形光束图像的第一长轴定位成相对于垂直于该滚筒转动轴的线成一个小角度，该角度由该三维微观结构的在平行于该转动轴的方向上的所述间距除以滚筒周长来限定。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征是，该激光器是固态激光器，其发射出的光束具有单横向模式，并且光学扰模器被用来增加光束中的模量，以产生具有低空间相干度的光束。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征是，该激光器是固态激光器，其发射出的光束具有少量的横向模式，并且光学扰模器被用来增加光束中的模量，以产生具有低空间相干度的光束。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征是，该激光器是固态激光器，其发射出的光束具有数量足够大的横向模式，从而在无需使用光学扰模器情况下具有低的空间相干性度。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征是，使用多于一个的激光器，来自激光器的光束被会集而在掩膜上形成单个矩形激光束。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征是，在该滚筒表面上产生的该微观结构阵列按照正方形或矩形形状密集。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征是，在该滚筒表面上产生的该微观结构阵列按照六边形形状密集。

10.一种烧蚀转动的圆柱形滚筒的表面以在滚筒表面上形成由重复的三维微观结构构成的阵列的设备，包括：

脉冲激光源；

掩膜，具有在一条线上按照固定间距的多个特征，在所述线上的多个特征对应于该三维微观结构的不同的深度轮廓；

照射系统，用于提供矩形激光束以照射该掩膜上的由所述多个特征构成的线；

光学投影系统，用于将掩膜图像投影到该滚筒表面的目标区；

用于使该滚筒绕其轴转动的转动机构；

台架和马达系统，用于使该光学投影系统和该掩膜在平行于该滚筒的转动轴的方向上移动，从而在该滚筒转动每圈后，该投影系统和该掩膜已移动了等于该微观结构阵列的该固定间距的距离；

控制系统，用于与该滚筒的角位相关地控制激光脉冲的时刻，从而无论何时当该滚筒表面上的目标区已在转动方向上移动了对应于该微观结构阵列的重复间距时，发射激光脉冲。