JP2002052718A - Method for manufacturing ink jet recording head, ink jet recording head manufactured by that method and laser material processing method - Google Patents

Method for manufacturing ink jet recording head, ink jet recording head manufactured by that method and laser material processing method

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JP2002052718A
JP2002052718A JP2000187464A JP2000187464A JP2002052718A JP 2002052718 A JP2002052718 A JP 2002052718A JP 2000187464 A JP2000187464 A JP 2000187464A JP 2000187464 A JP2000187464 A JP 2000187464A JP 2002052718 A JP2002052718 A JP 2002052718A
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ink
shape
recording head
jet recording
laser
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Jun Koide
小出  純
Yoshiaki Suzuki
良明 鈴木
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form an ink jet recording head by irradiating a laser beam from the side opposite to ink supply side, i.e., the outer surface side of an orifice plate, using a femtosecond laser. SOLUTION: At the time of laser processing an ink jet recording head having ink supply ports, and the like, formed by bonding a plate material, the ink jet recording head is processed by irradiating a laser beam from the side opposite to ink supply side, i.e., the outer surface side of an orifice plate, using a laser beam comprising a plurality of pulses having high spatial and temporal energy densities radiated from a laser oscillator oscillating at a pulse radiation time not longer than 1 picosec.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はインク滴を飛翔させ
て記録媒体上にインク滴を付着させるインクジェット記
録ヘッドの製造方法、該製造方法で製造されたインクジ
ェット記録ヘッドおよびレーザ加工方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing an ink jet recording head for causing ink droplets to fly on a recording medium by flying ink droplets, an ink jet recording head manufactured by the method, and a laser processing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェットプリンタにおいて、印刷
品質はインクが吐出する部分であるノズル部分の特性に
大きく依存しており、このノズル部分の特性は、ノズル
径のばらつき及びノズルの形状によってほぼ決定され
る。このノズルを形成する方法としては、大きくは2つ
の方法が用いられ、金属プレートを用いる電鋳法による
放電加工法と、有機高分子樹脂材料をエキシマレーザ等
の高エネルギーレーザで昇華加工する紫外線レーザ加工
方法が提案されているが、現在では、後者の紫外線レー
ザ加工方法を用いて微細加工する方が一般的となってい
る。
2. Description of the Related Art In an ink jet printer, print quality largely depends on characteristics of a nozzle portion, which is a portion where ink is ejected, and the characteristics of the nozzle portion are substantially determined by variations in the nozzle diameter and the shape of the nozzle. . There are roughly two methods for forming the nozzle, an electric discharge machining method using an electroforming method using a metal plate, and an ultraviolet laser for sublimating an organic polymer resin material using a high energy laser such as an excimer laser. A processing method has been proposed, but at present, it is more common to perform fine processing using the latter ultraviolet laser processing method.

【0003】従来、このような紫外線レーザで有機高分
子樹脂材料を昇華加工するに際して、好適なエネルギー
密度でレーザー照射することによって、レーザの入射側
からレーザ出射側にかけて加工面積が徐々に減少する、
いわゆるテーパ形状の加工特性が得られる。ところで、
インクジェット記録ヘッドにおいては、印刷品質を上げ
るために吐出口が形成されたノズルプレートとしてイン
クの吐出側に先細りなテーパ形状を有するノズルが形成
されたノズルプレートが要求されることから、その加工
に際して上記したレーザの加工方法が用いられ、その際
ノズルプレートに対して、インクの供給側からレーザ照
射してノズルを加工した後に、このノズルプレートをイ
ンク供給部材に結合する工程が採られてきた。
Conventionally, when an organic polymer resin material is subjected to sublimation processing with such an ultraviolet laser, by irradiating the laser with a suitable energy density, the processing area gradually decreases from the laser incident side to the laser emission side.
A so-called tapered processing characteristic is obtained. by the way,
In the ink jet recording head, a nozzle plate having a nozzle having a tapered taper shape on an ink ejection side is required as a nozzle plate having an ejection port to improve print quality. The laser processing method described above has been used, and in this case, a step has been adopted in which the nozzle plate is irradiated with laser from the ink supply side to process the nozzles, and then the nozzle plate is connected to the ink supply member.

【0004】しかしながら、インク吐出ノズル長は、印
刷品質上、約数十μmから約100μmの長さが要求さ
れ、このノズルを形成するプレートの厚みも当然のこと
ながら同様の厚みを有することとなる。このため、ノズ
ルプレートは、非常に変形し易い部材となり、また、上
記したように、インク供給側から吐出口形成プレートを
レーザ加工しなければならず、さらに吐出ノズルを加工
形成した後、それをインクを供給部材に結合しなければ
ならないという制約等があるため、その結合後、上記ノ
ズルプレートがストレス変形を起こすこととなる。そし
て、このストレス変形により、同一方向に整列した複数
のインク吐出ノズルが形成できず、インクの吐出方向が
ばらばらとなり、印刷品質を劣化させてしまうという問
題があった。
However, the length of the ink discharge nozzle is required to be about several tens of μm to about 100 μm in terms of print quality, and the plate forming this nozzle naturally has the same thickness. . For this reason, the nozzle plate becomes a very easily deformable member, and as described above, the ejection port forming plate must be laser-processed from the ink supply side. Since there is a restriction that the ink must be connected to the supply member, the nozzle plate undergoes stress deformation after the connection. Then, due to the stress deformation, a plurality of ink ejection nozzles aligned in the same direction cannot be formed, and the ejection direction of the ink varies, which causes a problem of deteriorating print quality.

【0005】このような問題を解決するために、インク
ジェット記録ヘッドを組み立てた後に、インク吐出ノズ
ルを加工形成する方法として、つぎのような方法が提案
されている。その一つは、特表平6−510958号公
報に提案されている方法で、これは吐出口形成プレート
に対して、マスクパターンで制限された光ビームを2つ
の方向から斜入射させる方法で、この斜入射によって光
ビームの進行方向にプレートが加工され、結果的に吐出
口が形成されたノズルプレートとして、外側より内側の
加工幅の広いテーパ形状が形成される。他の一つは、特
公平6−24874号公報に提案されている方法で、こ
の方法ではノズルパターンが形成されたマスクプレート
をインク吐出口形成プレートに密着させた形で光ビーム
を照射し、密着させたマスクプレートとインク吐出口形
成プレートに光ビームが斜入射するように、揺動または
ピポット回転運動をさせて、光ビームの入射方向に加工
が進行することによって、インク吐出口形成プレートの
外側に先細りのテーパ形状のノズルを形成する。
In order to solve such a problem, the following method has been proposed as a method of processing and forming an ink discharge nozzle after assembling an ink jet recording head. One of them is a method proposed in Japanese Patent Publication No. Hei 6-510958, in which a light beam restricted by a mask pattern is obliquely incident on an ejection port forming plate from two directions. Due to the oblique incidence, the plate is processed in the traveling direction of the light beam, and as a result, a tapered shape having a wider processing width on the inner side than on the outer side is formed as a nozzle plate on which the discharge ports are formed. The other is a method proposed in Japanese Patent Publication No. Hei 6-24874. In this method, a light beam is irradiated in such a manner that a mask plate on which a nozzle pattern is formed is in close contact with an ink discharge port forming plate. The processing proceeds in the direction of incidence of the light beam by swinging or rotating the pivot so that the light beam is obliquely incident on the mask plate and the ink ejection port forming plate that are brought into close contact with each other. An outwardly tapered nozzle is formed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
表平6−510958号公報に提案されている方法によ
る場合、2つの方向のみの光ビーム加工のため、光の斜
入射方向に対しては、ノズルプレートの外側に先細りの
テーパが形成されるが、これと直角方向では、外側に口
広がりのテーパ形状が形成され、インクの吐出方向に対
して、対称なコーン形状のテーパが形成されないため、
外側に口広がりのテーパ形状の方向では、インクの吐出
流体抵抗となって、インク吐出の周期が遅くなり、高速
な印刷ができなくなるという問題を生じ、また口広がり
なノズル形状の場合、インク吐出時にミストが発生して
しまうという欠点が生じる。
However, in the case of the method proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-510958, the light beam is processed in only two directions. A tapered taper is formed on the outside of the nozzle plate, but in a direction perpendicular to this, a tapered shape with a wide mouth is formed on the outside, and a symmetric cone-shaped taper is not formed with respect to the ink ejection direction,
In the direction of the outwardly tapered shape, the ink discharge fluid resistance causes a problem that the period of the ink discharge becomes slow and high-speed printing cannot be performed. There is a disadvantage that mist sometimes occurs.

【0007】また、特公平6−24874号公報に提案
されている方法においても、マスクプレートとインク吐
出口形成プレートを経時的に光ビームに対して傾ける運
動をさせるため、加工開始状態と加工終了状態によっ
て、つまり、加工の経時的動作過程によって、インク吐
出方向軸に対して対称なテーパ形状を加工することが困
難となり、結果的に、インクの吐出が、個々のインクジ
ェット記録ヘッドにおいて、安定して一定均一な方向に
飛翔させることがむずかしいという欠点がある。従来、
微細な構造と精度を要求される構造物を微細加工するた
めのレーザ加工方法として、紫外線レーザによるレーザ
加工方法が用いられている。このような微細加工の例と
しては、インクジェットヘッドのインク流路やインク吐
出口の加工をあげることが出来る。特開平2‐1218
42号公報、あるいは特開平2−121845号公報で
は、紫外線レーザの代表的なものであるエキシマレーザ
を用いて、インク流路やインク吐出口を加工することで
高精度の加工が行えることが記載されている。即ち、こ
のエキシマレーザは、希ガスとハロゲンガスの混合気体
を放電励起することで、短パルス (15〜35ns)
の紫外光を発振できるレーザであり、これらの発振エネ
ルギーは数100mJ/パルス、パルス繰返し周波数は
10〜500Hzである。そして、このエキシマレーザ
光のような高輝度の短パルス紫外光をポリマー樹脂表面
に照射すると、照射部分が瞬間的にプラズマ発光と衝撃
音を伴って分解、飛散するAblative Photodecompositio
n(APD)過程が生じ、この過程によってポリマー樹
脂のいわゆるレーザーアブレーション加工が可能とな
る。
Also, in the method proposed in Japanese Patent Publication No. Hei 6-24874, the mask plate and the ink discharge port forming plate are tilted with respect to the light beam with time, so that the processing starts and ends. Depending on the state, that is, due to the aging process of the processing, it becomes difficult to process the tapered shape symmetrical with respect to the axis of the ink discharge direction, and as a result, the ink discharge becomes stable in each ink jet recording head. Is difficult to fly in a uniform direction. Conventionally,
2. Description of the Related Art A laser processing method using an ultraviolet laser is used as a laser processing method for finely processing a structure requiring a fine structure and precision. Examples of such fine processing include processing of an ink flow path and an ink discharge port of an inkjet head. JP-A-2-2-1218
No. 42 or JP-A-2-121845 describes that high-precision processing can be performed by processing ink flow paths and ink discharge ports using an excimer laser, which is a typical ultraviolet laser. Have been. That is, this excimer laser excites a mixed gas of a rare gas and a halogen gas by discharge excitation to produce a short pulse (15 to 35 ns).
These lasers can oscillate ultraviolet light having an oscillation energy of several 100 mJ / pulse and a pulse repetition frequency of 10 to 500 Hz. When high-brightness short-pulse ultraviolet light such as excimer laser light is applied to the surface of the polymer resin, the irradiated part is instantaneously decomposed and scattered with plasma emission and impact sound, and Ablative Photodecompositio
An n (APD) process occurs, which allows the so-called laser ablation of the polymer resin.

【0008】レーザー加工として、それ以前に一般的に
用いられていたYAGレーザでは穴が開くもののエッジ
面が荒れ、また赤外線であるCO2レーザでは穴の周囲
にクレーターを生じるという欠点を有していた。これら
のレーザー加工はいわゆるレーザー熱加工であって、光
エネルギーを熱エネルギーに変換することにより加工を
行うため、加工形状を崩しやすく微細な加工を行うこと
は困難であったのに対して、このエキシマレーザによる
レーザーアブレーション加工は、炭素原子の共有結合を
切断する光化学反応によって昇華エッチングを行うもの
であるため、加工形状を崩しにくく、非常に高精度の加
工が行えるものである。
As a laser processing, a YAG laser generally used before that has a drawback that a hole is formed but an edge surface is roughened, and a CO 2 laser which is infrared rays has a crater around the hole. Was. These laser processings are so-called laser thermal processings, and processing is performed by converting light energy into heat energy. In the laser ablation processing using an excimer laser, sublimation etching is performed by a photochemical reaction that breaks a covalent bond of a carbon atom, so that the processing shape is not easily broken and extremely high-precision processing can be performed.

【0009】ここで、レーザアブレーション加工方法と
は、液相状態を介することなくレーザにより昇華加工を
行う方法を意味するものである。特にインクジェット技
術の分野では、これらエキシマレーザーによるレーザー
アブレーション加工技術が実用化されることで飛躍的な
発展を遂げ、今日にいたっていることは記憶に新しい。
Here, the laser ablation processing method means a method of performing a sublimation processing by a laser without passing through a liquid state. Particularly in the field of inkjet technology, the laser ablation processing technology using these excimer lasers has made dramatic progress with the practical use, and it is new to the present day that it has reached today.

【0010】このようにエキシマレーザーを用いたレー
ザー加工技術を実用化していくにつれ、さらに以下のよ
うなことが判ってきている。すなわち、照射レーザの発
振パルス時間は、上述の紫外線レーザであるエキシマレ
ーザで約数10ナノ秒、YAGレーザの高調波発振の紫外線
で約100ピコ秒から数ナノ秒であるが、被加工物に照射
したレーザ光は、そのすべての光エネルギーが原子の共
有結合の切断のために用いられるものではないこと。そ
して、原子の共有結合の切断に用いられない光エネルギ
ーがあることにより、被加工物のレーザー加工部分は完
全分解する前に飛散していき、これにより加工部周辺に
副産物が生じること。また、原子の共有結合の切断に用
いられない光エネルギーの一部は熱エネルギに変換され
ること。エキシマレーザ光のエネルギー密度は発振パル
スにおいて最大でも100メガワットのレベルでしかない
ため、熱伝導率の高い金属、セラミック、鉱物(シリコ
ン等)、光吸収率の低い石英およびガラスにおいては加
工が困難であって、主に有機構脂材料の昇華アブレーシ
ョン加工しか出来ないこと。等が判ってきている。
As the laser processing technology using the excimer laser is put into practical use, the following has been found. That is, the oscillation pulse time of the irradiation laser is about several tens nanoseconds for the excimer laser, which is the above-described ultraviolet laser, and about 100 picoseconds to several nanoseconds for the harmonic oscillation ultraviolet light of the YAG laser. The irradiated laser beam does not use all its light energy to break the covalent bonds of atoms. Then, due to the light energy that is not used for breaking the covalent bonds of atoms, the laser-processed portion of the workpiece is scattered before being completely decomposed, thereby producing by-products around the processed portion. In addition, a part of light energy that is not used for breaking a covalent bond of an atom is converted into heat energy. Since the energy density of excimer laser light is only 100 megawatts at the maximum in the oscillation pulse, it is difficult to process metals, ceramics, minerals (such as silicon) with high thermal conductivity, and quartz and glass with low light absorption. Therefore, it can only be used for sublimation ablation processing of organic fat materials. Etc. are known.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】これらはいずれもエキ
シマーレーザーを用いることによって生じる不可避な現
象であり、これらの現象が実際のヘッドに影響を与えな
いようにさまざまな使いまわしの技術が提案されてい
る。たとえば、前述の副生成物が残った状態でインクジ
ェット記録ヘッドを組み立てると吐出口の目詰まりの原
因になるため、副生成物の除去工程を新たに設けてい
た。また、光エネルギーの一部が熱エネルギーに変換さ
れることで、被加工物は加工中に熱膨張したり、一部融
解するという現象が生じる虞があるため、ガラス転移点
が高い材料を用いたり、加工ピッチを低くしたりしてい
た。このように、いずれの技術も根本的に解決できるも
のではなかったため、レーザー加工の際にさまざまな制
約をもたらしているのが現実であった。一方で、上述し
たインクジェット記録ヘッドにおいては、近年、画質の
高精細化が求められており、そのために吐出口やインク
流路の配列密度が、従来は300~400dpiでも十分であった
ものが、最近では600dpiや1200dpiまでの配列密度が要
求されるようになってきている。
All of these are inevitable phenomena caused by the use of excimer lasers, and various re-use techniques have been proposed so that these phenomena do not affect the actual head. I have. For example, assembling an inkjet recording head with the above-mentioned by-products remaining causes clogging of the discharge port, so a step of removing the by-products is newly provided. In addition, since a part of light energy is converted into heat energy, a workpiece may thermally expand during processing or may partially melt, so a material having a high glass transition point is used. Or lowering the processing pitch. As described above, since none of the techniques can be fundamentally solved, it is a reality that various restrictions are brought about in laser processing. On the other hand, in the above-described inkjet recording head, in recent years, high definition of image quality has been demanded, and therefore, the arrangement density of the ejection ports and the ink flow paths has conventionally been sufficient even at 300 to 400 dpi. Recently, array densities up to 600 dpi and 1200 dpi have been required.

【0012】これによって、吐出口や記録液流路を配列
間隔50μm以下、加工径20μm以下といった微小間隔
あるいは微小形状をより高精度に形成するための形成方
法が求められている。しかしながら、上述したエキシマ
レーザーに見受けられる現象は加工間隔、加工径がより
微細になるほど顕著に表れてくるため、上述の高精細タ
イプのヘッドを製造するにあたり限界をもたらし始めて
いた。このようなことから、本発明者らは、上記現象が
いずれもエキシマレーザーに代表される紫外線レーザー
を用いるレーザーアブレーション加工に起因するもので
あることを認識し、従来技術にとらわれることなく、ま
ったく新たな見地で鋭意研究したところ、これらの現象
を根本的に解決することが出来、今後さらに進むであろ
う微細加工技術にも対応し、さらには汎用性を向上させ
ることができる革新的なレーザーアブレーション加工技
術を見出したものである。
Accordingly, there is a need for a forming method for forming minute intervals or minute shapes such as arrangement intervals of a discharge port and a recording liquid flow path of 50 μm or less and a processing diameter of 20 μm or less with higher precision. However, the phenomenon seen in the above-mentioned excimer laser becomes more conspicuous as the processing interval and the processing diameter become finer, and thus, the production of the above-mentioned high-definition type head has begun to be limited. From these facts, the present inventors have recognized that all of the above-mentioned phenomena are caused by laser ablation processing using an ultraviolet laser represented by an excimer laser. Intensive research from a simple point of view shows that these phenomena can be solved fundamentally, and that laser ablation can respond to the microfabrication technology that will further advance in the future, and further improve versatility. It is a discovery of processing technology.

【0013】また、従来のインクジェット記録ヘッドに
おいては、インク供給路とインク吐出口の形状が滑らか
に接続することができず、また、インクの動作の速度ベ
クトルは、飛翔方向だけを向いていることから、印刷品
位の低下を招くという問題を有していた。すなわち、イ
ンクジェット記録方式に適応されるインクジェット記録
ヘッドのインク吐出口は、所定厚みを有するプレート及
びプレート部分にインク吐出方向に先細りのテーパ角を
有する円錐台または多角錐台穴を形成し、インク吐出口
穴の内部を液体インクに対して親水性とし、インク吐出
側の穴エッジから周辺にかけて、液体インクに対して撥
水性とすることによって、インク吐出側の表面に液体表
面張力によってインク液界面を形成し、液体インクに機
械的変位素子や熱発泡素子を用いて圧力を与え、インク
ジェット内部に蓄えられた液体インクを押し出す方法に
よって、インク液滴を飛翔させている。また、インク吐
出口の所定内部まで撥水性として、親水撥水の境界域に
液体表面張力によってインク液界面を形成し、上記と同
様にインク液滴を飛翔させる方法も提案されている。
Further, in the conventional ink jet recording head, the shapes of the ink supply path and the ink discharge port cannot be smoothly connected, and the velocity vector of the ink operation is directed only in the flying direction. Therefore, there is a problem that the print quality is lowered. That is, the ink ejection port of the ink jet recording head adapted to the ink jet recording method forms a plate having a predetermined thickness and a truncated cone or a truncated polygonal hole having a taper angle tapered in the ink ejection direction in the plate ejection portion. The inside of the outlet hole is made hydrophilic with respect to the liquid ink, and from the edge of the hole on the ink ejection side to the periphery, it is made water-repellent to the liquid ink. The ink droplets are made to fly by applying a pressure to the liquid ink using a mechanical displacement element or a thermal foaming element, and extruding the liquid ink stored in the inkjet. Further, there has been proposed a method in which an ink liquid interface is formed by a liquid surface tension in a boundary area of hydrophilic water repellency by making water repellent up to a predetermined inside of an ink discharge port, and an ink droplet is caused to fly in the same manner as described above.

【0014】しかしながら、従来、レーザ加工方法にお
いては、加工断面が第2の形状から第1の形状へと連続
的に変化する錐台形状の立体加工を行うことができない
ため、上記したインクジェット記録ヘッドにおいても、
インク供給路とインク吐出口とを滑らかに接続すること
ができず、インク吐出口のインク供給側の角部分によっ
て乱流が発生してしまい、結果的には、インク液弾の着
弾精度の誤差が大きくなり、また、インク液弾にミスト
が発生してしまうことによって、印刷ドットがきれいな
真円形状にならないため、印刷品位が低下してしまうと
いう点等に問題を有していた。
However, conventionally, in the laser processing method, it is not possible to perform three-dimensional processing of a frustum shape in which a processing cross section continuously changes from a second shape to a first shape, so that the above-described ink jet recording head is used. At
The ink supply path and the ink ejection port cannot be connected smoothly, and turbulence occurs due to the corner of the ink ejection port on the ink supply side, and as a result, there is an error in the landing accuracy of the ink liquid bullet. In addition, the mist is generated in the ink liquid bullet, so that the printing dot does not have a perfect round shape, so that the printing quality is degraded.

【0015】また、従来のインクジェット記録ヘッドに
おいは、液体インクの動作の速度ベクトルは、飛翔方向
だけを向いているため、吐出口ノズルの壁面に於いて流
体抵抗を受けた部分は飛翔方向にばらつきを起こし易
く、結果的には、インク液弾の着弾精度の誤差が大きく
なり、また、インク液弾にミストを発生することによっ
て、印刷ドットがきれいな真円形状にならず、印刷品位
が低下してしまうという問題を有していた。これを改善
するため、吐出口ノズル形状をスパイラル形状に加工す
ることができれば、液体インクの液弾が飛翔方向に対し
て、飛翔方向軸周りに回転成分を持たせることができ、
液体インクの液弾が回転慣性力によって安定して進行飛
翔させ、上記した問題点を解決することが可能となる
が、従来、レーザ加工方法において、例えば、エキシマ
レーザ等によっては、レーザ光を被加工物に照射するだ
けで、円形乃至は楕円の断面形状、あるいは多角形形状
に接続させて略多角形である底面形状を有するスパイラ
ル錐台形状を加工すること等は、到底不可能なことであ
った。
In the conventional ink jet recording head, since the velocity vector of the operation of the liquid ink is directed only in the flight direction, the portion of the wall surface of the discharge port nozzle which receives the fluid resistance varies in the flight direction. As a result, the error of the landing accuracy of the ink liquid bullet becomes large, and the mist is generated in the ink liquid bullet. Had the problem that In order to improve this, if the discharge port nozzle shape can be processed into a spiral shape, the liquid bullet of the liquid ink can have a rotation component around the flight direction axis with respect to the flight direction,
The liquid bullet of the liquid ink can fly stably due to the rotational inertia force and solve the above-mentioned problem. However, conventionally, in a laser processing method, for example, a laser beam is irradiated by an excimer laser or the like. By simply irradiating the workpiece, it is impossible to process a circular or elliptical cross-sectional shape or a spiral frustum shape having a bottom shape that is approximately polygonal by connecting to a polygonal shape. there were.

【0016】さらに、従来のインクジェット記録ヘッド
においては、インク吐出口にインクミストの付着が溜ま
り、インク飛翔に悪影響を及ぼすという問題を有してい
た。すなわち、上記従来のインクジェット記録ヘッドに
おいては、上記のようにインク液滴を飛翔させるに際し
て、インク液滴の主滴と、サテライトと呼ばれる主滴を
追いかける形で飛翔する副滴との飛翔方向は、共にイン
ク吐出口の対称軸に沿って飛翔する場合には、高精度な
印刷品質が得られるが、インク吐出回数が増えてくる
と、インク吐出口にインクミストの付着が溜まり、上記
のようなインク飛翔に悪影響を及ぼすこととなる。これ
を防ぐために、このインク吐出口に付着したインクミス
トを取り除くことのできるワイパーのような拭き取り清
掃手段が必要となる。そして、このようなワイパーを使
用して、インク吐出側の表面に形成しているインク液界
面を拭き取ると、インクの飛翔方向を決定するために重
要な役割を持つ、インク吐出口のインク吐出面エッジが
破損されたり、また撥水膜が剥ぎ取られて、インクジェ
ット記録ヘッドの性能が劣化してしまうといった問題が
生じる。
Further, in the conventional ink jet recording head, there is a problem that the adhesion of the ink mist accumulates at the ink discharge port, which adversely affects the ink flying. That is, in the above-described conventional ink jet recording head, when the ink droplets fly as described above, the flight direction of the main droplet of the ink droplet and the sub-droplet that flies in a manner to follow the main droplet called a satellite is: When both fly along the axis of symmetry of the ink ejection port, high-precision printing quality can be obtained, but as the number of ink ejections increases, ink mist adheres to the ink ejection port, and This will adversely affect ink flight. In order to prevent this, a wiping and cleaning means such as a wiper capable of removing ink mist attached to the ink discharge port is required. When the ink liquid interface formed on the surface on the ink discharge side is wiped using such a wiper, the ink discharge surface of the ink discharge port plays an important role in determining the direction of ink flight. There is a problem that the edge is damaged, the water-repellent film is peeled off, and the performance of the ink jet recording head is deteriorated.

【0017】また、インクは通常水溶液に溶解された形
で飛翔されるが、インクジェット記録ヘッドを未使用の
まま放置しておくと、インクから水分が蒸発し、インク
吐出口がインクの固化によって詰まってしまうという問
題があるため、インクジェット記録ヘッドを一定時間以
上放置した場合は、インク吐出口の目詰り回復のため、
インク吐出側からインクの吸引作業を行っている。この
動作はインクの無駄な消費を伴うばかりでなく、印刷ス
タートが瞬時に行われないといった不具合にもなってい
る。このような問題は、インク吐出口にキャップを施し
て、大気に触れないようにすれば良いのであるが、キャ
ップを密着させるときに、インクノズル内に泡が混入し
やすい点や、キャップを密着させるためには、インク吐
出面にならう弾性体材料の密着が必要となる。そのため
にキャップの素材としてゴム、ウレタン等の材料の使用
が考えられるが、これらはインクのアルカリ性に対して
変質性が高いため、これらをキャップ材料に用いると変
質してインク吐出口に付着し、インク液滴の飛翔方向を
変えてしまうといった問題があり、未だ実現化はされて
いない。
Also, the ink usually flies in the form of being dissolved in an aqueous solution. However, if the ink jet recording head is left unused, water evaporates from the ink and the ink discharge port becomes blocked due to solidification of the ink. If the inkjet recording head is left for a certain period of time or longer,
An ink suction operation is performed from the ink discharge side. This operation not only involves wasteful consumption of ink, but also causes a problem that printing is not instantaneously started. This problem can be solved by placing a cap on the ink ejection port so that it does not come into contact with the atmosphere.However, when the cap is brought into close contact, bubbles tend to be mixed into the ink nozzles, In order to achieve this, it is necessary to adhere the elastic material to the ink ejection surface. For this purpose, rubber, urethane and other materials are conceivable as cap materials.However, these materials are highly degraded with respect to the alkalinity of the ink. There is a problem that the flight direction of the ink droplet changes, and it has not been realized yet.

【0018】また、インク吐出口の所定内部まで撥水性
として、親水撥水の境界域に液体表面張力によってイン
ク液界面を形成し、上記と同様にインク液滴を飛翔させ
る方法においては、インク吐出口にインクに接しない形
でキャップを施して、インクの乾燥固化によるインク吐
出口詰りを防止することは技術的に可能である。しか
し、インク液滴の飛翔方向に関して、インク液滴の飛翔
方向はインク吐出口の対称軸に沿って飛翔することにな
るが、サテライト液滴において、インクがインク吐出口
から離脱するときに、インク吐出口の撥水膜が付してあ
る部分において飛翔状態に応じて最もファンデアバール
ス力が大きく作用した位置に、インクが引っ張られるこ
とによって、サテライト液滴の飛翔方向が変えられてし
まい、主滴とサテライトの副滴が同一位置に着弾しなく
なってしまうという問題がある。また、この問題は、イ
ンク吐出口内部の撥水面において非常に微妙なインク接
着力のバランスによって左右されるため、制御が困難で
ある上に、インク吐出のたびごとに、サテライト液滴の
飛翔方向がランダムに変化することになってしまい、印
刷品質としては、印刷濃度が不安定になるほか、画像の
ざらつき等のノイズをも発生させてしまうこととなり、
未だ実用できるレベルにはない。
In a method of forming an ink liquid interface by liquid surface tension in a boundary area of hydrophilic water repellency by making water repellent up to a predetermined inside of the ink discharge port and causing ink droplets to fly in the same manner as described above, the ink discharge method It is technically possible to prevent the ink discharge port from being clogged by drying and solidifying the ink by capping the outlet so as not to come into contact with the ink. However, with respect to the flight direction of the ink droplet, the flight direction of the ink droplet flies along the axis of symmetry of the ink discharge port. The ink is pulled to the position where the van der Waals force is exerted the most in accordance with the flying state in the portion of the discharge port where the water repellent film is attached, and the flying direction of the satellite droplet is changed by pulling the ink. There is a problem that the droplet and the satellite sub-droplet do not land at the same position. In addition, since this problem is affected by a very delicate balance of the ink adhesive force on the water-repellent surface inside the ink ejection port, it is difficult to control and the flying direction of the satellite droplet every time the ink is ejected. Will randomly change, and as the print quality, the print density will be unstable, and it will also generate noise such as image roughness,
It is not yet at a practical level.

【0019】このようなことから、レーザ光束の照射側
に広がる錐形状部と、これと反対側に広がる錐形状部と
を、対称軸を共通に接続した形状に加工することができ
れば、インク吐出口の内部にインクの液体表面張力によ
ってインク液界面を形成することによって、インク吐出
口にインクに接しない形でキャップを施して、インクの
乾燥固化によるインク吐出口詰りを防止するように構成
することができ、また、インク親水領域であるインク供
給側に広がる領域と、インク撥水領域であるインク吐出
側に広がる領域の境界に不連続面境界を形成するように
することができ、インク飛翔液滴を不連続面境界位置で
離脱させ、常にインク液滴の主滴とサテライト液滴との
飛翔方向を、共にインク吐出口の対称軸に沿って飛翔さ
せて、高精度な印刷を行うことができ、上記した問題点
を解決することが可能となるが、従来、レーザ加工方法
において、例えば、エキシマレーザ等によっては、レー
ザ光を被加工物に照射するだけで、上記した形状を加工
すること等は、到底不可能なことであった。
Therefore, if the conical portion spreading on the irradiation side of the laser beam and the conical portion expanding on the opposite side can be processed into a shape in which the axes of symmetry are connected in common, the ink ejection can be performed. By forming an ink liquid interface by the liquid surface tension of the ink inside the outlet, the ink discharge port is capped so as not to come into contact with the ink to prevent clogging of the ink discharge port due to drying and solidification of the ink. In addition, it is possible to form a discontinuous surface boundary at a boundary between a region extending toward the ink supply side, which is an ink hydrophilic region, and a region extending toward the ink ejection side, which is an ink water repellent region. Drops droplets at the discontinuous surface boundary position, and always makes the flying directions of the main ink droplets and satellite droplets fly along the axis of symmetry of the ink ejection port, thereby achieving high-precision marking. It is possible to solve the above-mentioned problems, but conventionally, in a laser processing method, for example, depending on an excimer laser or the like, only irradiating a laser beam to a workpiece, the above-described shape can be obtained. It was impossible at all.

【0020】そこで、本発明は、上記従来のものにおけ
る課題を解決し、インク吐出口形成プレートの外側から
(インク吐出側から)のレーザ加工によって、インク吐
出方向軸に対して対称な形状であって、外側に全体が先
細りのテーパ形状を形成することができ、また、高精細
化に対応することができ、副生成物の発生がなく、レー
ザ加工中に変換された熱エネルギーが樹脂等の被加工物
に蓄積されることを根本的に防止することができるイン
クジェット記録ヘッドの製造方法、該製造方法で製造さ
れたインクジェット記録ヘッドおよびレーザ加工方法を
提供することを目的とするものである。また、本発明
は、加工断面が第2の形状から第1の形状へと連続的に
変化する錐台形状の立体加工を行うことができ、あるい
は、所定形状の断面形状に接続させて略多角形である底
面形状を有するスパイラル錐台形状の加工を行うことが
でき、または略多角形である断面形状に接続させて所定
形状のスパイラル錐台形状の加工を行うことができるイ
ンクジェット記録ヘッドの製造方法、該製造方法で製造
されたインクジェット記録ヘッドおよびレーザ加工方法
を提供することを目的とするものである。また、本発明
は、レーザ光束の照射側に広がる錐形状部と、これと反
対側に広がる錐形状部とを、対称軸を共通に接続した形
状に加工することができ、これによりインクの乾燥固化
によるインク吐出口詰りを防止するように構成すること
ができ、また、常にインク液滴の主滴とサテライト液滴
との飛翔方向を、共にインク吐出口の対称軸に沿って飛
翔させて、高精度な印刷を行うように構成することので
きるインクジェット記録ヘッドの製造方法、該製造方法
で製造されたインクジェット記録ヘッドおよびレーザ加
工方法を提供することを目的とするものである。
In view of the above, the present invention solves the above-mentioned problems in the prior art, and has a shape symmetrical with respect to the ink discharge direction axis by laser processing from the outside of the ink discharge port forming plate (from the ink discharge side). Therefore, the entire outer side can form a tapered shape that is tapered, and it is possible to cope with high definition, there is no generation of by-products, and the heat energy converted during laser processing is reduced to resin or the like. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an ink jet recording head that can fundamentally prevent accumulation on a workpiece, an ink jet recording head manufactured by the manufacturing method, and a laser processing method. Further, according to the present invention, it is possible to perform a three-dimensional processing of a frustum shape in which a processing cross section continuously changes from a second shape to a first shape, or to connect a predetermined cross-sectional shape to substantially multiple shapes. Manufacture of an ink jet recording head capable of processing a spiral frustum shape having a square bottom shape, or capable of processing a spiral frustum shape having a predetermined shape by being connected to a substantially polygonal cross-sectional shape It is an object of the present invention to provide a method, an inkjet recording head manufactured by the manufacturing method, and a laser processing method. Further, according to the present invention, it is possible to process the cone-shaped portion expanding on the irradiation side of the laser beam and the cone-shaped portion expanding on the opposite side into a shape in which the symmetry axes are connected to each other, thereby drying the ink. It can be configured so as to prevent clogging of the ink ejection port due to solidification, and also to always fly the flying direction of the main droplet of the ink droplet and the satellite droplet along the symmetry axis of the ink ejection port, An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an ink jet recording head that can be configured to perform high-precision printing, an ink jet recording head manufactured by the manufacturing method, and a laser processing method.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するため、つぎの(1)〜(66)のように構成した
インクジェット記録ヘッドの製造方法、該製造方法で製
造されたインクジェット記録ヘッドおよびレーザ加工方
法を提供するものである。 (1)記録媒体に付着させるインク液滴を吐出するため
のインク吐出口、前記吐出口に供給するためのインクを
貯える液室、前記吐出口と前記液室とを連通するインク
流路、前記インク流路の一部に設けられインクを吐出す
るためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子、前
記液室に外部からインクを供給するためのインク供給口
等を、板材の接合または接着により形成したインクジェ
ット記録ヘッドの製造方法において、前記インク吐出口
が形成されるオリフィスプレートをレーザ加工するに際
して、前記レーザ光として1ピコ秒以下のパルス放射時
間にて発振するレーザ発振器から放射される空間的時間
的なエネルギー密度が非常に大きい、複数パルスのレー
ザ光を用い、前記インクが供給される側の反対側である
オリフィスプレートの外面側からレーザ光を照射し、該
オリフィスプレートの外面にインク吐出口の加工パター
ンをフォーカス投影して加工することを特徴とするイン
クジェット記録ヘッドの製造方法。 (2)前記インク吐出口は、所定ピッチで形成された複
数の開口パターンを有するマスクを介してレーザ光を照
射することで所定の間隔で複数同時に形成されることを
特徴とする上記(1)に記載のインクジェット記録ヘッ
ドの製造方法。 (3)インクに圧力発生源を接触させエネルギーを与え
ることで圧力をインクの吐出口に伝達させて、インク液
滴を発弾し記録媒体に付着させるインクジェット記録ヘ
ッドをレーザ加工方法によって形成するインクジェット
記録ヘッドの製造方法において、前記インク吐出口が形
成されるオリフィスプレートをレーザ加工するに際し
て、前記レーザ光として1ピコ秒以下のパルス放射時間
にて発振するレーザ発振器から放射される空間的時間的
なエネルギー密度が非常に大きい、複数パルスのレーザ
光を用い、前記レーザ発振器から放射されたレーザ光束
を、所定エネルギー密度、所定開口数のもとで、該レー
ザ光束の非フォーカスポイントにおけるビーム断面形状
を第1の形状とし、該第1の形状とは異なる第2の形状
のマスクパターンを介し、該マスクパターンの投影フォ
ーカスポイントにて、オリフィスプレートに照射するこ
とによって、加工断面が前記第2の形状から前記第1の
形状へと連続的に変化する錐台形状の立体加工を行うこ
とを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。 (4)前記レーザ光束の非フォーカスポイントにおける
ビーム断面形状の第1の形状を略多角形形状とし、前記
マスクパターンにおける第1の形状とは異なる第2の形
状を円形乃至は楕円形形状として、インク吐出面側の断
面形状が円形乃至は楕円形形状、インク供給側の断面形
状が略多角形形状である錐台形状に加工することを特徴
とする上記(3)に記載のインクジェット記録ヘッドの
製造方法。 (5)前記第1の形状の略多角形形状は、投影レンズの
瞳像パターンを多角形形状とすることによって形成され
ることを特徴とする上記(4)に記載のインクジェット
記録ヘッドの製造方法。 (6)前記第1の形状の略多角形形状は、投影レンズの
絞りパターンを多角形形状とすることによって形成され
ることを特徴とする上記(4)に記載のインクジェット
記録ヘッドの製造方法。 (7)前記インク供給側の断面形状が、インク供給路に
略滑らかに接続する略多角形形状に形成されることを特
徴とする上記(3)〜(6)のいずれかに記載のインク
ジェット記録ヘッドの製造方法。 (8)前記ビーム断面形状を多角形形状とし、前記第2
の形状を有するマスクパターンを介し、該マスクパター
ンの投影フォーカスポイントにて、前記ビーム断面形状
を光軸周りに回転させながらオリフィスプレートに照射
することによって、ノズル断面形状が前記第2の形状か
ら前記多角形形状へと断面積を増加させながら、らせん
状に連続的に変化するスパイラル錐台形状の立体加工を
行うことを特徴とする上記(3)に記載のインクジェッ
ト記録ヘッドの製造方法。 (9)前記スパイラル錐台形状が、徐々に滑らかにねじ
れて連続する底面形状が略多角形のスパイラル錐台形状
として加工されることを特徴とする上記(8)に記載の
インクジェット記録ヘッドの製造方法。 (10)前記スパイラル錐台形状が、前記レーザ光束の
非フォーカスポイントにおけるビーム断面形状の多角形
形状を、投影レンズの瞳像パターンを多角形形状とする
ことによって形成し、該瞳像パターンを被加工物の加工
進行に関連させて光軸周りに回転させ、加工されること
を特徴とする上記(8)または上記(9)に記載のイン
クジェット記録ヘッドの製造方法。 (11)前記スパイラル錐台形状が、前記レーザ光束の
非フォーカスポイントにおけるビーム断面形状の多角形
形状を、投影レンズの絞りパターンを多角形形状とする
ことによって形成し、該絞りパターンを被加工物の加工
進行に関連させて光軸周りに回転させ、加工されること
を特徴とする上記(9)または上記(10)に記載のイ
ンクジェット記録ヘッドの製造方法。 (12)前記フォーカスポイントを、前記レーザ光束の
照射側に向けられたオリフィスプレートの表面側、また
は、前記レーザ光束の照射側に向けられたオリフィスプ
レートの表面側から離れた位置に設定して、前記錐台形
状の立体加工を行うことを特徴とする上記(3)〜(1
1)のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製
造方法。 (13)前記インクジェット記録ヘッドのインク吐出口
において、そのインク吐出側であってインク吐出口近傍
の領域に、撥水膜を形成することを特徴とする上記
(3)〜(12)のいずれかに記載のインクジェット記
録ヘッドの製造方法。 (14)インクに圧力発生源を接触させエネルギーを与
えることで圧力をインクの吐出口に伝達させて、インク
液滴を発弾し記録媒体に付着させるインクジェット記録
ヘッドをレーザ加工方法によって形成するインクジェッ
ト記録ヘッドの製造方法において、前記インク吐出口が
形成されるオリフィスプレートをレーザ加工するに際し
て、前記レーザ光として1ピコ秒以下のパルス放射時間
にて発振するレーザ発振器から放射される空間的時間的
なエネルギー密度が非常に大きい、複数パルスのレーザ
光を用い、前記レーザ発振器から放射されたレーザ光束
を、所定エネルギー密度、所定開口数のもとで、所定の
パターン像を、所定フォーカスポイントにて、前記オリ
フィスプレートに照射することによって、インク吐出側
に広がる錐形状部分と、インク供給側に広がる錐形状部
分とを、対称軸を共通に接続した形状に加工することを
特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。 (15)前記インク吐出側に広がる錐形状部分が、前記
フォーカスポイントを前記オリフィスプレートのインク
吐出側表面より奥側の位置に設定することによって加工
され、インク供給側に広がる錐形状部分が、前記インク
吐出側に広がる錐形状部分の加工後に、前記フォーカス
ポイントを前記対称軸を共通に接続する部分に設定する
ことによって加工されることを特徴とする上記(14)
に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。 (16)前記インク吐出側に広がる錐形状部分の広がり
が、インク供給側に広がる錐形状部分の広がりよりも大
きい錐形状部に加工されることを特徴とする上記(1
4)または上記(15)に記載のインクジェット記録ヘ
ッドの製造方法。 (17)インク吐出口が、親水性材料によって形成され
ることを特徴とする上記(14)〜(16)のいずれか
に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。 (18)前記インク吐出側に広がる錐形状部分の表面
と、インク吐出口側であってインク吐出口近傍の領域
に、撥水膜を形成することを特徴とする上記(14)〜
(17)のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド
の製造方法。 (19)前記撥水膜が、インク吐出側に広がる円錐形状
部分を加工形成した後に、インク吐出側にコーティング
され、この後にインク供給側に広がる円錐形状部分を加
工形成することを特徴とする上記(18)に記載のイン
クジェット記録ヘッドの製造方法。 (20)前記インク吐出口の錐形状部が、円錐形状部に
加工されることを特徴とする上記(14)〜(19)の
いずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方
法。 (21)前記インク吐出口の錐形状部が、多角錐形状部
に加工されることを特徴とする上記(14)〜(19)
のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方
法。 (22)前記多角錐形状部が、レーザ光束のビーム断面
形状を多角形形状とすることによって加工されることを
特徴とする上記(21)に記載のインクジェット記録ヘ
ッドの製造方法。 (23)前記レーザ光束のビーム断面形状の多角形形状
が、投影レンズの瞳像パターンを多角形形状とすること
によって形成されることを特徴とする上記(22)に記
載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。 (24)前記レーザ光束のビーム断面形状の多角形形状
が、投影レンズの絞りパターンを多角形形状とすること
によって形成されることを特徴とする上記(22)に記
載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。 (25)前記インク吐出口の錐形状部が、スパイラル錐
形状部に加工されることを特徴とする上記(14)〜
(19)のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド
の製造方法。 (26)前記スパイラル錐形状部が、前記レーザ光束の
ビーム断面形状を光軸周りに回転させながら被加工物に
照射することによって、加工されることを特徴とする上
記(25)に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方
法。 (27)前記インク吐出口の錐形状部が、円錐形状部、
または多角錐形状部、またはスパイラル錐形状部のいず
れかの形状部と組み合わせられて加工されることを特徴
とする上記(16)〜(19)のいずれかに記載のイン
クジェット記録ヘッドの製造方法。 (28)前記吐出口を形成する部材は、樹脂であること
を特徴とする上記(1)〜(27)のいずれかに記載の
インクジェット記録ヘッドの製造方法。 (29)前記吐出口を形成する部材は、SiまたはSi
化合物材料からなることを特徴とする上記(1)〜(2
7)のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製
造方法。 (30)前記レーザ光の波長は350〜1000nmの
領域内にあることを特徴とする上記(1)〜(27)の
いずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方
法。 (31)前記レーザ光のパルス放射時間は500フェム
ト秒以下であることを特徴とする上記(1)〜(30)
のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方
法。 (32)レーザ光束のエネルギー密度は、被加工物であ
る材料の照射レーザ波長に対する吸収率をa、被加工物
に加工パターンを投影する光学系の被加工物側開口数を
n、被加工物である材料に照射するレーザ光の単位面積
当り、単位発振パルス時間当りのエネルギーをE(単位
[J/cm2/pulse])、レーザの発振パルス時
間幅をt(単位[sec])とすると、 (a×n×E)/t > 13×106 [W/cm2] の条件式を満たすことを特徴とする上記(1)〜(3
1)のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製
造方法。 (33)前記レーザ発振器が、光伝播の空間圧縮装置を
有しているレーザ発振器であることを特徴とする上記
(1)〜(32)のいずれかに記載のインクジェット記
録ヘッドの製造方法。 (34)前記光伝播の空間圧縮装置が、チャーピングパ
ルス生成手段と、光波長分散特性を利用した縦モード同
期手段によって構成されていることを特徴とする上記
(33)に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方
法。 (35)記録媒体に付着させるインク液滴を吐出するた
めのインク吐出口、前記吐出口に供給するためのインク
を貯える液室、前記吐出口と前記液室とを連通するイン
ク流路、前記インク流路の一部に設けられインクを吐出
するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子、
前記液室に外部からインクを供給するためのインク供給
口等を、板材の接合または接着により形成したインクジ
ェット記録ヘッドにおいて、前記インクジェット記録ヘ
ッドのインク吐出口が、1ピコ秒以下のパルス放射時間
にて発振するレーザ発振器から放射される空間的時間的
なエネルギー密度が非常に大きい、複数パルスのレーザ
光によって、前記インクが供給される側の反対側である
オリフィスプレートの外面側からレーザ光を照射し、該
オリフィスプレートの外面にインク吐出口の加工パター
ンをフォーカス投影して加工された断面形状が前記オリ
フィスプレートの外面側方向に先細りテーパー状の断面
形状を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッ
ド。 (36)前記インク吐出口は、所定の間隔で複数形成さ
れていることを特徴とする上記(35)に記載のインク
ジェット記録ヘッド。 (37)インクに圧力発生源を接触させエネルギーを与
えることで圧力をインクの吐出口に伝達させて、インク
液滴を発弾し記録媒体に付着させるインクジェット記録
ヘッドにおいて、前記インクジェット記録ヘッドのイン
ク吐出口が、1ピコ秒以下のパルス放射時間にて発振す
るレーザ発振器から放射される空間的時間的なエネルギ
ー密度が非常に大きい、複数パルスのレーザ光によっ
て、前記レーザ発振器から放射されたレーザ光束を、所
定エネルギー密度、所定開口数のもとで、該レーザ光束
の非フォーカスポイントにおけるビーム断面形状を第1
の形状とし、該第1の形状とは異なる第2の形状のマス
クパターンを介し、該マスクパターンの投影フォーカス
ポイントにて、オリフィスプレートに照射することによ
って加工された、前記第2の形状から前記第1の形状へ
と連続的に変化する錐台形状の断面形状を有することを
特徴とするインクジェット記録ヘッド。 (38)前記インクジェット記録ヘッドのインク吐出口
は、インク吐出面側の断面形状が円形乃至は楕円形形
状、インク供給側の断面形状が略多角形形状であること
を特徴とする上記(37)に記載のインクジェット記録
ヘッド。 (39)前記インク供給側の断面形状が、インク供給路
に略滑らかに接続する略多角形形状に形成されているこ
とを特徴とする上記(38)に記載のインクジェット記
録ヘッド。 (40)前記インクジェット記録ヘッドのインク吐出口
が、インク吐出面側の断面形状が円形乃至は楕円形形状
または多角形形状で、インク供給側の断面形状が略多角
形形状であって、徐々に滑らかにねじれて連続するスパ
イラル錐台形状を有することを特徴とする上記(37)
に記載のインクジェット記録ヘッド。 (41)前記スパイラル錐台形状が、徐々に滑らかにね
じれて連続する底面形状が略多角形のスパイラル錐台形
状であることを特徴とする上記(40)に記載のインク
ジェット記録ヘッド。 (42)前記インクジェット記録ヘッドのインク吐出口
において、そのインク吐出側であってインク吐出口近傍
の領域に、撥水膜が形成されていることを特徴とする上
記(37)〜(41)のいずれかに記載のインクジェッ
ト記録ヘッド。 (43)インクに圧力発生源を接触させ圧エネルギーを
与えることで圧力をインクの吐出口に伝達させて、イン
ク液滴を発弾し記録媒体に付着させるインクジェット記
録ヘッドにおいて、前記インクジェット記録ヘッドのイ
ンク吐出口が、インク吐出側に広がる錐形状部分と、イ
ンク供給側に広がる錐形状部分とを、対称軸を共通に接
続した断面形状を有することを特徴とするインクジェッ
ト記録ヘッド。 (44)前記インク吐出側に広がる錐形状部分の広がり
が、インク供給側に広がる錐形状部分の広がりよりも大
きいことを特徴とする上記(43)に記載のインクジェ
ット記録ヘッド。 (45)インク吐出口が、親水性材料からなることを特
徴とする上記(43)または上記(44)に記載のイン
クジェット記録ヘッド。 (46)前記インク吐出側に広がる錐形状部分の表面
と、インク吐出口側であってインク吐出口近傍の領域
に、撥水膜が付されていることを特徴とする上記(4
3)〜(45)のいずれかに記載のインクジェット記録
ヘッド。 (47)前記撥水膜が、インク吐出側に広がる円錐形状
部分を加工形成した後に、インク吐出側にコーティング
され、この後にインク供給側に広がる円錐形状部分を加
工形成されてなることを特徴とする上記(46)に記載
のインクジェット記録ヘッド。 (48)前記インク吐出口の錐形状部が、円錐形状部で
あることを特徴とする上記(43)〜(47)のいずれ
かに記載のインクジェット記録ヘッド。 (49)前記インク吐出口の錐形状部が、多角錐形状部
であることを特徴とする上記(43)〜(47)のいず
れかに記載のインクジェット記録ヘッド。 (50)前記インク吐出口の錐形状部が、スパイラル錐
形状部であることを特徴とする上記(43)〜(47)
のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。 (51)前記インク吐出口の錐形状部が、円錐形状部、
または多角錐形状部、またはスパイラル錐形状部のいず
れかの形状部との組み合わせからなることを特徴とする
上記(43)〜(47)のいずれかに記載のインクジェ
ット記録ヘッド。 (52)レーザ光を被加工物に照射することによって被
加工物にレーザアブレーション加工を施すレーザ加工方
法において、前記被加工物に貫通孔等をアブレーション
加工により形成するに際して、前記レーザ光としてレー
ザ発振器より1ピコ秒以下のパルス放射時間にて発振す
るレーザ発振器から放射される空間的時間的なエネルギ
ー密度が非常に大きい、複数パルスのレーザ光を用い、
前記貫通孔等のレーザアブレーション加工が施される被
加工物の外面側からレーザ光を照射し、該被加工物の外
面に貫通孔等の加工パターンをフォーカス投影して加工
することを特徴とするレーザ加工方法。 (53)前記貫通孔等は、所定ピッチで形成された複数
の開口パターンを有するマスクを介してレーザ光を照射
することで所定の間隔で複数同時に形成されることを特
徴とする上記(52)に記載のレーザ加工方法。 (54)1ピコ秒以下のパルス放射時間にて空間的時間
的なエネルギー密度の大きい光パルスを連続放射するレ
ーザ発振器からのレーザ光束を被加工物に照射すること
によって、光アブレーション加工するレーザ加工方法で
あって、前記レーザ発振器から放射されたレーザ光束
を、所定エネルギー密度、所定開口数のもとで、該レー
ザ光束の非フォーカスポイントにおけるビーム断面形状
を第1の形状とし、該第1の形状とは異なる第2の形状
のマスクパターンを介し、所定マスクパターンの投影フ
ォーカスポイントにて、被加工物に照射することによっ
て、加工断面が前記第2の形状から前記第1の形状へと
連続的に変化する錐台形状の立体加工を行うことを特徴
とするレーザ加工方法。 (55)前記レーザ光束の非フォーカスポイントにおけ
るビーム断面形状の第1の形状は、投影レンズの瞳像パ
ターンを多角形形状とすることによって形成されること
を特徴とする上記(54)に記載のレーザ加工方法。 (56)前記レーザ光束の非フォーカスポイントにおけ
るビーム断面形状の第1の形状は、投影レンズの絞りパ
ターンを多角形形状とすることによって形成されること
を特徴とする上記(54)に記載のレーザ加工方法。 (57)前記ビーム断面形状を多角形形状とし、前記第
2の形状を有するマスクパターンを介し、該マスクパタ
ーンの投影フォーカスポイントにて、前記ビーム断面形
状を光軸周りに回転させながらオリフィスプレートに照
射することによって、被加工物の断面形状が前記所定形
状から前記多角形形状へと断面積を増加させながら、ら
せん状に連続的に変化するスパイラル錐台形状の立体加
工を行うことを特徴とする上記(54)に記載のレーザ
加工方法。 (58)前記スパイラル錐台形状が、徐々に滑らかにね
じれて連続する底面形状が略多角形のスパイラル錐台形
状として加工されることを特徴とする上記(57)に記
載のレーザ加工方法。 (59)前記スパイラル錐台形状が、前記レーザ光束の
非フォーカスポイントにおけるビーム断面形状の多角形
形状を、投影レンズの瞳像パターンを多角形形状とする
ことによって形成し、該瞳像パターンを被加工物の加工
進行に関連させて光軸周りに回転させ、加工されること
を特徴とする上記(57)または上記(58)に記載の
レーザ加工方法。 (60)前記スパイラル錐台形状が、前記レーザ光束の
非フォーカスポイントにおけるビーム断面形状の多角形
形状を、投影レンズの絞りパターンを多角形形状とする
ことによって形成し、該絞りパターンを被加工物の加工
進行に関連させて光軸周りに回転させ、加工されること
を特徴とする上記(57)または上記(58)に記載の
レーザ加工方法。 (61)前記フォーカスポイントを、前記レーザ光束の
照射側に向けられた被加工物の表面側、または、前記レ
ーザ光束の照射側に向けられた被加工物の表面側から離
れた位置に設定して、前記錐台形状の立体加工を行うこ
とを特徴とする上記(52)〜(60)のいずれか1項
に記載のレーザ加工方法。 (62)前記レーザ光の波長は350〜1000nmの
領域内にあることを特徴とする上記(54)〜(61)
のいずれかに記載のレーザ加工方法。 (63)前記レーザ光のパルス放射時間は500フェム
ト秒以下であることを特徴とする上記(52)〜(6
2)のいずれかに記載のレーザ加工方法。 (64)前記被加工物は、樹脂またはSiまたはSi化
合物材料であることを特徴とする上記(52)〜(6
3)のいずれかに記載のレーザ加工方法。 (65)前記レーザ発振器が、光伝播の空間圧縮装置を
有しているレーザ発振器であることを特徴とする上記
(52)〜(64)のいずれかに記載のレーザ加工方
法。 (66)前記光伝播の空間圧縮装置が、チャーピングパ
ルス生成手段と、光波長分散特性を利用した縦モード同
期手段によって構成されていることを特徴とする上記
(65)に記載のレーザ加工方法。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method of manufacturing an ink jet recording head constituted as described in the following (1) to (66), and an ink jet recording head manufactured by the method. A head and a laser processing method are provided. (1) an ink discharge port for discharging ink droplets to be attached to a recording medium, a liquid chamber for storing ink to be supplied to the discharge port, an ink flow path communicating the discharge port with the liquid chamber, An ink-jet device in which an energy generating element provided in a part of an ink flow path for generating energy for discharging ink, an ink supply port for supplying ink from outside to the liquid chamber, and the like are formed by joining or bonding plate materials. In the method of manufacturing a recording head, when laser processing an orifice plate in which the ink discharge port is formed, a spatial and temporal radiation emitted from a laser oscillator oscillating at a pulse emission time of 1 picosecond or less as the laser light is used. An orifice sprayer using a plurality of pulses of a laser beam having a very high energy density and being opposite to the side on which the ink is supplied; Of the laser beam is irradiated from the outer surface side, a manufacturing method of an ink jet recording head, characterized in that machining by the machining pattern of the ink discharge port on the outer surface of the orifice plate to focus projection. (2) The plurality of ink discharge ports are simultaneously formed at a predetermined interval by irradiating a laser beam through a mask having a plurality of opening patterns formed at a predetermined pitch. 3. The method for manufacturing an ink jet recording head according to item 1. (3) Inkjet that forms an ink jet recording head by a laser processing method, in which a pressure generation source is brought into contact with ink and energy is applied to transmit pressure to an ink ejection port to eject ink droplets and attach the ink droplets to a recording medium. In the method of manufacturing a recording head, when laser processing an orifice plate in which the ink discharge port is formed, a spatial and temporal radiation emitted from a laser oscillator oscillating at a pulse emission time of 1 picosecond or less as the laser light is used. Very large energy density, using a plurality of pulses of laser light, a laser beam emitted from the laser oscillator, a predetermined energy density, under a predetermined numerical aperture, the beam cross-sectional shape at a non-focus point of the laser beam A first shape, and a mask pattern having a second shape different from the first shape. Then, by irradiating the orifice plate at the projection focus point of the mask pattern, performing a three-dimensional processing of a frustum shape in which a processing cross section continuously changes from the second shape to the first shape. A method for manufacturing an ink jet recording head, comprising: (4) The first shape of the beam cross-sectional shape at the non-focus point of the laser beam is a substantially polygonal shape, and the second shape different from the first shape in the mask pattern is a circular or elliptical shape. The ink jet recording head according to (3), wherein the cross-sectional shape on the ink ejection surface side is processed into a circular or elliptical shape, and the cross-sectional shape on the ink supply side is processed into a frustum shape that is a substantially polygonal shape. Production method. (5) The method according to (4), wherein the substantially polygonal shape of the first shape is formed by forming a pupil image pattern of the projection lens into a polygonal shape. . (6) The method for manufacturing an ink jet recording head according to (4), wherein the substantially polygonal shape of the first shape is formed by forming a diaphragm pattern of the projection lens into a polygonal shape. (7) The ink jet recording according to any one of (3) to (6), wherein the cross-sectional shape of the ink supply side is formed in a substantially polygonal shape that is substantially smoothly connected to an ink supply path. Head manufacturing method. (8) The beam sectional shape is a polygonal shape, and the second
By irradiating the beam cross-sectional shape to the orifice plate while rotating the beam cross-sectional shape around the optical axis at a projection focus point of the mask pattern, the nozzle cross-sectional shape is changed from the second shape to the second shape. The method of manufacturing an ink jet recording head according to the above (3), wherein a three-dimensional processing of a spiral frustum shape that continuously changes in a spiral shape is performed while increasing a cross-sectional area to a polygonal shape. (9) The method of manufacturing an ink jet recording head according to (8), wherein the spiral frustum shape is gradually twisted smoothly and the continuous bottom shape is processed into a substantially polygonal spiral frustum shape. Method. (10) The spiral frustum shape forms a polygonal shape of a beam cross-sectional shape at a non-focus point of the laser beam by making a pupil image pattern of the projection lens a polygonal shape, and covers the pupil image pattern. The method for manufacturing an ink jet recording head according to the above (8) or (9), wherein the workpiece is rotated around the optical axis in association with the processing progress of the workpiece to be processed. (11) The spiral frustum shape is formed by forming a polygonal shape of a beam cross-sectional shape at a non-focus point of the laser beam by making a diaphragm pattern of a projection lens a polygonal shape, and forming the diaphragm pattern on a workpiece. The method for manufacturing an ink jet recording head according to the above (9) or (10), wherein the rotation is performed around the optical axis in association with the progress of the processing. (12) The focus point is set on a surface side of the orifice plate facing the irradiation side of the laser beam, or at a position away from a surface side of the orifice plate facing the irradiation side of the laser beam, (3) to (1), wherein the three-dimensional processing of the frustum shape is performed.
The method of manufacturing an ink jet recording head according to any one of 1). (13) In any one of the above (3) to (12), a water-repellent film is formed in an ink ejection port of the ink jet recording head in a region near the ink ejection port and near the ink ejection port. 3. The method for manufacturing an ink jet recording head according to item 1. (14) Ink jet forming a laser processing method to form an ink jet recording head for ejecting ink droplets and attaching the ink droplets to a recording medium by transmitting a pressure to an ink ejection port by contacting a pressure generation source with the ink to apply energy. In the method of manufacturing a recording head, when laser processing an orifice plate in which the ink discharge port is formed, a spatial and temporal radiation emitted from a laser oscillator oscillating at a pulse emission time of 1 picosecond or less as the laser light is used. Very large energy density, using a plurality of pulses of laser light, a laser beam emitted from the laser oscillator, a predetermined energy density, under a predetermined numerical aperture, a predetermined pattern image, at a predetermined focus point, By irradiating the orifice plate, a cone-shaped portion that spreads to the ink ejection side When manufacturing method for an ink jet recording head, characterized in that processing the cone-shaped portion extending to the ink supply side, the shape of connecting the symmetry axis in common. (15) The conical portion spreading on the ink discharge side is processed by setting the focus point at a position deeper than the ink discharge side surface of the orifice plate, and the conical portion expanding on the ink supply side is (14) The method according to the above (14), wherein after the processing of the conical portion spreading to the ink discharge side, the focus point is set at a portion connecting the symmetry axis in common.
3. The method for manufacturing an ink jet recording head according to item 1. (16) The above-mentioned (1), wherein the expansion of the conical portion spreading to the ink discharge side is processed into a conical portion larger than the expansion of the conical portion spreading to the ink supply side.
4) or the method for manufacturing an ink jet recording head according to the above (15). (17) The method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of the above (14) to (16), wherein the ink discharge ports are formed of a hydrophilic material. (18) A water-repellent film is formed on the surface of the conical portion spreading on the ink ejection side and on the ink ejection port side and in the vicinity of the ink ejection port.
(17) The method for manufacturing an inkjet recording head according to any one of (17) and (22). (19) The water-repellent film is formed on the ink discharge side after processing and forming the conical portion spreading on the ink discharge side, and thereafter the conical portion spreading on the ink supply side is formed and processed. (18) The method for manufacturing an ink jet recording head according to (18). (20) The method of manufacturing an ink jet recording head according to any one of (14) to (19), wherein the conical portion of the ink discharge port is processed into a conical portion. (21) The above (14) to (19), wherein the cone-shaped portion of the ink discharge port is processed into a polygonal cone-shaped portion.
The method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of the above. (22) The method of manufacturing an ink jet recording head according to (21), wherein the polygonal pyramid-shaped portion is processed by setting a beam cross-sectional shape of a laser beam to a polygonal shape. (23) The method of manufacturing an ink jet recording head according to (22), wherein the polygonal shape of the beam cross-sectional shape of the laser beam is formed by making the pupil image pattern of the projection lens into a polygonal shape. Method. (24) The method for manufacturing an ink jet recording head according to (22), wherein the polygonal shape of the beam cross-sectional shape of the laser beam is formed by making the aperture pattern of the projection lens a polygonal shape. . (25) The above (14) to (14) to (14), wherein the conical portion of the ink discharge port is processed into a spiral conical portion.
(19) The method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of (19) and (22). (26) The inkjet according to (25), wherein the spiral cone portion is processed by irradiating a workpiece while rotating a beam cross-sectional shape of the laser beam around an optical axis. Manufacturing method of recording head. (27) The conical portion of the ink ejection port has a conical portion,
Alternatively, the method of manufacturing an ink jet recording head according to any one of the above (16) to (19), wherein the processing is performed in combination with any one of a polygonal pyramid-shaped part and a spiral pyramid-shaped part. (28) The method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of the above (1) to (27), wherein the member forming the discharge port is a resin. (29) The member forming the discharge port is Si or Si
(1) to (2), comprising a compound material.
7) The method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of the above items. (30) The method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of (1) to (27), wherein the wavelength of the laser light is in a range of 350 to 1000 nm. (31) The pulse emission time of the laser light is 500 femtoseconds or less.
The method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of the above. (32) As for the energy density of the laser beam, a represents the absorptivity of the material to be processed with respect to the irradiation laser wavelength, n represents the numerical aperture on the workpiece side of the optical system for projecting a processing pattern on the workpiece, and n represents the workpiece. The energy per unit area of a laser beam applied to a material and the unit energy per unit oscillation pulse time are E (unit [J / cm 2 / pulse]), and the oscillation pulse time width of the laser is t (unit [sec]). , (A × nxE) / t> 13 × 10 6 [W / cm 2 ].
The method of manufacturing an ink jet recording head according to any one of 1). (33) The method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of (1) to (32), wherein the laser oscillator is a laser oscillator having a spatial compression device for light propagation. (34) The ink jet recording head according to the above (33), wherein the spatial compression device for light propagation is constituted by a chirping pulse generating means and a longitudinal mode synchronizing means utilizing light wavelength dispersion characteristics. Manufacturing method. (35) an ink discharge port for discharging ink droplets to be attached to a recording medium, a liquid chamber for storing ink to be supplied to the discharge port, an ink flow path communicating between the discharge port and the liquid chamber, An energy generating element that is provided in a part of the ink flow path and generates energy for discharging ink;
In an ink jet recording head in which an ink supply port or the like for supplying ink from outside to the liquid chamber is formed by joining or bonding plate materials, the ink ejection port of the ink jet recording head has a pulse emission time of 1 picosecond or less. The laser light radiated from the outer surface of the orifice plate, which is opposite to the side on which the ink is supplied, is irradiated with a plurality of pulses of laser light having a very large spatial and temporal energy density emitted from a laser oscillator that oscillates. An ink jet recording head, wherein a cross-sectional shape processed by focusing and projecting a processing pattern of an ink discharge port on an outer surface of the orifice plate has a tapered cross-sectional shape in a direction toward the outer surface of the orifice plate. (36) The ink jet recording head according to (35), wherein a plurality of the ink ejection ports are formed at a predetermined interval. (37) In an ink jet recording head for causing a pressure generation source to come into contact with ink and applying energy to transmit pressure to an ink ejection port to eject ink droplets and attach the ink droplets to a recording medium, A laser beam emitted from a laser oscillator by a plurality of pulses of laser light having a very large spatial and temporal energy density emitted from a laser oscillator whose emission port oscillates with a pulse emission time of 1 picosecond or less. At a predetermined energy density and a predetermined numerical aperture.
From the second shape, processed by irradiating an orifice plate at a projection focus point of the mask pattern through a mask pattern of a second shape different from the first shape. An ink jet recording head having a frustum-shaped cross-sectional shape that continuously changes to a first shape. (38) The ink ejection port of the ink jet recording head has a circular or elliptical cross section on the ink ejection surface side, and a substantially polygonal cross section on the ink supply side. 3. The ink jet recording head according to item 1. (39) The ink jet recording head according to the above (38), wherein the cross-sectional shape on the ink supply side is formed in a substantially polygonal shape that is connected substantially smoothly to an ink supply path. (40) The ink discharge port of the ink jet recording head has a circular or elliptical or polygonal cross section on the ink discharge surface side, and a substantially polygonal cross section on the ink supply side. (37) characterized by having a spiral frustum shape that is smoothly twisted and continuous.
3. The ink jet recording head according to item 1. (41) The ink jet recording head according to (40), wherein the spiral frustum shape is gradually and smoothly twisted and a continuous bottom shape is a substantially polygonal spiral frustum shape. (42) The method according to any of (37) to (41), wherein a water-repellent film is formed in a region near the ink discharge port on the ink discharge side of the ink discharge port of the inkjet recording head. The inkjet recording head according to any one of the above. (43) In an ink jet recording head, a pressure generating source is brought into contact with ink to apply pressure energy, whereby pressure is transmitted to an ink ejection port to eject ink droplets and adhere to a recording medium. An ink jet recording head, wherein an ink discharge port has a cross-sectional shape in which a symmetrical axis is commonly connected to a conical portion expanding on an ink discharge side and a conical portion expanding on an ink supply side. (44) The ink jet recording head according to the above (43), wherein the cone-shaped portion expanding toward the ink ejection side is larger than the cone-shaped portion expanding toward the ink supply side. (45) The ink jet recording head according to the above (43) or (44), wherein the ink ejection port is made of a hydrophilic material. (46) A water-repellent film is provided on the surface of the conical portion spreading on the ink discharge side and on the ink discharge port side and in the vicinity of the ink discharge port.
3) The ink jet recording head according to any one of (45) to (45). (47) The water-repellent film is formed by processing and forming a conical portion spreading on the ink discharge side, coating the ink discharge side, and thereafter processing and forming a conical portion spreading on the ink supply side. An ink jet recording head according to the above (46). (48) The inkjet recording head according to any one of (43) to (47), wherein the conical portion of the ink ejection port is a conical portion. (49) The ink jet recording head according to any one of (43) to (47), wherein the cone-shaped portion of the ink ejection port is a polygonal cone-shaped portion. (50) The above (43) to (47), wherein the conical portion of the ink discharge port is a spiral conical portion.
The inkjet recording head according to any one of the above. (51) The conical portion of the ink ejection port has a conical portion,
Alternatively, the inkjet recording head according to any one of the above (43) to (47), comprising a combination with any one of a polygonal pyramid-shaped part and a spiral pyramid-shaped part. (52) In a laser processing method for performing laser ablation processing on a workpiece by irradiating the workpiece with laser light, a laser oscillator is used as the laser light when forming a through hole or the like in the workpiece by ablation processing. Using a laser light of a plurality of pulses, which has a very large spatial and temporal energy density emitted from a laser oscillator oscillating at a pulse emission time of 1 picosecond or less,
A laser beam is irradiated from the outer surface side of the workpiece on which the laser ablation processing such as the through hole is performed, and a processing pattern such as a through hole is focused and projected on the outer surface of the workpiece to perform processing. Laser processing method. (53) The plurality of through holes and the like are simultaneously formed at a predetermined interval by irradiating a laser beam through a mask having a plurality of opening patterns formed at a predetermined pitch. 2. The laser processing method according to 1. above. (54) Laser processing for performing optical ablation processing by irradiating a workpiece with a laser beam from a laser oscillator that continuously emits a light pulse having a large spatial and temporal energy density at a pulse emission time of 1 picosecond or less. A method, comprising: forming a laser beam emitted from the laser oscillator under a predetermined energy density and a predetermined numerical aperture into a first beam shape at a non-focus point of the laser beam; By irradiating the workpiece at the projection focus point of the predetermined mask pattern through the mask pattern of the second shape different from the shape, the processed cross section is continuously changed from the second shape to the first shape. A three-dimensional machining of a frustum shape that changes gradually. (55) The first shape of the beam cross-sectional shape at the non-focus point of the laser beam is formed by making a pupil image pattern of a projection lens into a polygonal shape. Laser processing method. (56) The laser according to the above (54), wherein the first shape of the beam cross-sectional shape of the laser beam at the non-focus point is formed by making the aperture pattern of the projection lens a polygonal shape. Processing method. (57) The beam cross-sectional shape is made to be a polygonal shape, and the beam cross-sectional shape is rotated around the optical axis at the projection focus point of the mask pattern via the mask pattern having the second shape. By irradiating, the cross-sectional shape of the workpiece increases the cross-sectional area from the predetermined shape to the polygonal shape, and performs three-dimensional processing of a spiral frustum that continuously changes in a spiral shape. The laser processing method according to the above (54). (58) The laser processing method according to the above (57), wherein the spiral frustum shape is gradually and smoothly twisted and a continuous bottom shape is machined as a substantially polygonal spiral frustum shape. (59) The spiral frustum shape forms a polygonal shape of a beam cross-sectional shape at a non-focus point of the laser beam by making a pupil image pattern of the projection lens a polygonal shape, and covers the pupil image pattern. The laser processing method according to the above (57) or (58), wherein the workpiece is rotated around the optical axis in association with the processing progress of the workpiece to be processed. (60) The spiral frustum shape is formed by forming a polygonal shape of a beam cross section at a non-focus point of the laser beam by making a diaphragm pattern of a projection lens into a polygonal shape, and forming the diaphragm pattern on a workpiece. The laser processing method according to the above (57) or (58), wherein the laser processing is performed by rotating about the optical axis in association with the processing progress of (1). (61) The focus point is set to a surface side of the workpiece directed to the irradiation side of the laser beam or a position away from a surface side of the workpiece directed to the irradiation side of the laser beam. The laser processing method according to any one of the above (52) to (60), wherein three-dimensional processing of the frustum shape is performed. (62) The above (54) to (61), wherein the wavelength of the laser light is within a range of 350 to 1000 nm.
The laser processing method according to any one of the above. (63) The pulse emission time of the laser light is 500 femtoseconds or less.
The laser processing method according to any one of 2). (64) The above-mentioned (52) to (6), wherein the workpiece is a resin, Si or a Si compound material.
The laser processing method according to any one of 3). (65) The laser processing method according to any one of (52) to (64), wherein the laser oscillator is a laser oscillator having a spatial compression device for light propagation. (66) The laser processing method according to the above (65), wherein the spatial compression device for light propagation is constituted by a chirping pulse generation unit and a longitudinal mode synchronization unit using optical wavelength dispersion characteristics. .

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明の上記構成において、レー
ザ光として1ピコ秒以下のパルス放射時間にて発振する
レーザ発振器から放射される空間的時間的なエネルギー
密度が非常に大きい、複数パルスのレーザ光が用いられ
るが、このレーザーは、「次世代光テクノロジー集成」
(平成4年(株)オプトロニクス社発行、第1部要素技
術;超短光パルスの発生と圧縮、24頁〜31頁)等に
記載されているいわゆるフェムト秒レーザーであり、現
在、汎用的に市販されているフェムト秒レーザーの中に
は、パルス放射時間が150フェムト秒以下、パルス当
りの光エネルギーが500マイクロジュールのものが存
在する。これによると、放射レーザ光のエネルギー密度
は発振パルスにおいて約3ギガワットのレベルにもな
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the above configuration of the present invention, a plurality of pulses having a very large spatial and temporal energy density emitted from a laser oscillator which oscillates with a pulse emission time of 1 picosecond or less as a laser beam. Laser light is used, and this laser is called “Next Generation Optical Technology Integration”
(Issued by Optronics Co., Ltd. in 1992, Part 1 Elemental Technology; Generation and Compression of Ultrashort Optical Pulses, pp. 24 to 31) and so-called femtosecond lasers. Some commercially available femtosecond lasers have a pulse emission time of 150 femtoseconds or less and a light energy of 500 microjoules per pulse. According to this, the energy density of the emitted laser light reaches a level of about 3 GW in the oscillation pulse.

【0023】本発明はこのようなフェムト秒レーザーを
用いて上記のように構成することで、使用する1ピコ秒
以下のパルス発振時間で放射するレーザの光波長は、必
ずしも紫外線である必要性はなく、加工物が光吸収する
波長であれば、可視光および赤外線でもよく、時間的光
エネルギー密度が非常に大きいため、これを用いれば短
時間で材料が昇華されるため、液相を介しないアブレー
ション加工をすることが可能となる。また、開口数(N
A)の明るい投影レンズを用いることができ、被加工物
であるオリフィスプレートに用いる材料は、樹脂材料に
限らず、セラミック材、または、金属材料といった熱伝
導効率の高い材料であっても光照射時点から熱拡散が進
行する前に加工プロセスが終了してしまうために、液相
状態を介さないアブレーション加工を起すことが可能で
ある。さらに、石英、光学結晶、またはガラス材といっ
た光透過効率(透過率)の高い材料であっても、エネル
ギーの時間的集中性が高いために、わずかな光吸収率で
あっても、アブレーション加工を起すことが可能とな
る。すなわち、加工材料は、今まで一般的にインクジェ
ットのインク吐出口またはインク流路またはインク液室
またはインク供給口の構造体に用いられてきた、ポリイ
ミド、ポリサルフォン等の樹脂材料に限らず、無機材
料、ガラス材料、金属材料、さらに半導体材料であって
もレーザによるアブレーション加工ができるため、イン
ク吐出口部材の構造体に材料選択の自由度を持つことが
できる。このことにより、インク吐出口表面の撥水処理
などに高熱処理等ができるようになる。
According to the present invention, by using such a femtosecond laser as described above, the light wavelength of the laser emitted at a pulse oscillation time of 1 picosecond or less is not necessarily ultraviolet. If it is a wavelength that the workpiece absorbs light, visible light and infrared light may be used, and since the temporal light energy density is very large, if this is used, the material is sublimated in a short time, so that it does not pass through the liquid phase. Ablation processing can be performed. The numerical aperture (N
A) The bright projection lens of A) can be used, and the material used for the orifice plate, which is the workpiece, is not limited to the resin material, and is irradiated with light even if the material has a high heat conduction efficiency such as a ceramic material or a metal material. Since the working process ends before the thermal diffusion proceeds from the point in time, it is possible to perform ablation working without going through the liquid phase state. Furthermore, even if the material has high light transmission efficiency (transmittance) such as quartz, optical crystal, or glass material, the ablation process can be performed even if the light absorptance is slight due to the high temporal concentration of energy. Can be awakened. That is, the processing material is not limited to resin materials such as polyimide and polysulfone, which have been generally used for the structure of the ink discharge ports or ink flow paths or ink liquid chambers or ink supply ports of the inkjet, and inorganic materials. Since the laser ablation process can be performed on a glass material, a metal material, and even a semiconductor material, the structure of the ink ejection port member can have a high degree of freedom in material selection. Thus, a high heat treatment or the like can be performed for the water-repellent treatment of the surface of the ink discharge port.

【0024】また、熱膨張の小さい材料を用いれば、各
部材の接合面のせん断力によるずれが生じないようにす
ることが可能となり、また、このような熱膨張の小さい
材料で形成されたインクジェット記録ヘッド等は赤道直
下を通過する船便で運送しても熱による変形を防止する
ことができることから、物流コスト削減を図ることも可
能となる。また、セラミック材、ガラス材を用いれば強
アルカリ性のインクに対しても腐食しない耐久性、保管
性の優れたインクジェット記録ヘッドを作ることができ
る。
Further, if a material having a small thermal expansion is used, it is possible to prevent a displacement of the joining surface of each member due to a shearing force, and it is also possible to form an ink jet made of such a material having a small thermal expansion. Since the recording head and the like can be prevented from being deformed due to heat even when transported by sea mail passing immediately below the equator, it is possible to reduce distribution costs. In addition, if a ceramic material or a glass material is used, an ink jet recording head having excellent durability and storability that does not corrode even against strongly alkaline ink can be manufactured.

【0025】そして、本発明の一つの実施の形態におい
ては、このようなフェムト秒レーザーを用いた上記構成
を適用することで、オリフィスプレートの表面側からレ
ーザ光束を照射して、先細りのテーパ形状のインク吐出
口を形成することが可能となる。これによりインクジェ
ット記録ヘッドを組立た後の最終工程でインク吐出口を
形成することができ、従来のオリフィスプレートの組立
結合による変形に起因するインク吐出ノズル方向の非等
方向性に関する問題が解消され、また、このようにオリ
フィスプレートの表面側からレーザ光束を照射して、部
分的にまたは全体が先細りのテーパ形状が形成できるこ
とによって、インク液滴の吐出方向が、一定方向に安定
し、インク流の流体抵抗が減少し、流速が向上するた
め、同等の駆動元にてインク吐出周波数が高められ、吐
出するインクの飛翔スピードを向上させることができ、
印刷品質を格段に向上させることができると同時に高速
印刷が可能となる。
In one embodiment of the present invention, by applying the above configuration using such a femtosecond laser, a laser beam is irradiated from the surface side of the orifice plate to form a tapered tapered shape. Can be formed. This makes it possible to form the ink ejection ports in the final step after assembling the ink jet recording head, and eliminates the problem regarding the non-uniformity of the direction of the ink ejection nozzle due to the deformation due to the conventional orifice plate assembly and coupling. In addition, by irradiating a laser beam from the surface side of the orifice plate to form a taper shape that is partially or entirely tapered, the ejection direction of ink droplets is stabilized in a certain direction, and the ink flow is Since the fluid resistance is reduced and the flow velocity is improved, the ink ejection frequency is increased at the same driving source, and the flying speed of the ejected ink can be improved.
The print quality can be remarkably improved, and at the same time, high-speed printing can be performed.

【0026】また、本発明の他の実施の形態において
は、このようなフェムト秒レーザーを用いた上記構成を
適用することで、例えば、インク吐出口を、インク吐出
面側の断面形状が円形または楕円形形状でインク供給側
の断面形状がインク供給路に略滑らかに接続する略多角
形形状である錐台形状に加工することができる。これに
より、インク供給路とインク吐出口との形状的な連続性
を向上させ、このことにより、液体インクが略そう流状
態で飛翔することが可能となり、液弾を安定して進行飛
翔させることができ、印刷対象体に着弾する位置のばら
つきを少なくし、精度良く飛翔着弾させることができ
る。さらに、これにより、ミストの発生も軽減すること
が可能となる。また、例えば、ノズル断面形状が略多角
形である底面形状を有するスパイラル錐台形状をレーザ
加工することができ、液体インクの液弾が飛翔方向に対
して、飛翔方向軸周りに回転成分を持たせることが可能
となり、液体インクの液弾を回転慣性力によって安定し
て進行飛翔させることができ、それによって印刷対象体
に着弾する位置をばらつきを少なくし、精度良く飛翔着
弾させることができる。さらに、これによってミストの
発生をも軽減することができる。
Further, in another embodiment of the present invention, by applying the above configuration using such a femtosecond laser, for example, the ink discharge port can be made to have a circular or circular cross section on the ink discharge surface side. It can be processed into a truncated frustum shape which is an elliptical shape and a substantially polygonal shape whose cross-sectional shape on the ink supply side is substantially smoothly connected to the ink supply path. This improves the shape continuity between the ink supply path and the ink discharge port, thereby enabling the liquid ink to fly in a substantially flowing state, and to allow the liquid bullet to fly in a stable manner. This makes it possible to reduce the variation in the landing position on the printing target body and perform the landing with high accuracy. Further, this makes it possible to reduce the generation of mist. Further, for example, a spiral frustum shape having a bottom shape whose nozzle cross-section is substantially polygonal can be laser-processed, and the liquid bullet of the liquid ink has a rotational component around the flight direction axis with respect to the flight direction. This makes it possible to stably advance and fly the liquid bullets of the liquid ink by the rotational inertia force, thereby making it possible to reduce the dispersion of the landing positions on the printing target body and to carry out the landing accurately. Furthermore, this can also reduce the generation of mist.

【0027】また、本発明の更に他の実施の形態におい
ては、このようなフェムト秒レーザーを用いた上記構成
を適用することで、例えば、インクジェット記録ヘッド
のインク吐出口を、レーザ光束の照射側に広がる錐形状
部と、これと反対側に広がる錐形状部とを、回転対対称
軸を共通に接続した形状に加工することが可能となる。
これにより、インク吐出口の内部にインクの液体表面張
力によってインク液界面を形成することによって、イン
ク吐出口にインクに接しない形でキャップを施して、イ
ンクの乾燥固化によるインク吐出口詰りを防止すること
ができると共に、一方、インク親水領域であるインク供
給側に広がる領域と、インク撥水領域であるインク吐出
側に広がる領域の境界に不連続面境界を形成すること
で、インク飛翔液滴が不連続面境界位置で離脱すること
ができ、このことによって、インク液滴の主滴およびサ
テライト液滴の飛翔方向は、両者ともにインク吐出口の
対称軸に沿って飛翔することになり、高精度な印刷品質
が得られる。また、上記構成によれば、インク吐出側に
広がる領域が、インク吐出口を形成する部材のインク吐
出側表面側に所定角度をもって広がる形状であって、段
差形状とは異なりインク液界面と非連続な隅部分を有し
ない形状であるため、インク吐出側に広がる領域にイン
クミストが付着したとしても、隅部分に溜まって堆積成
長し、インク液界面に接触してインク液滴飛翔に妨害を
することがない。さらに、インク吐出側に広がる領域に
付着したインクミストは、インクジェット記録ヘッドの
設置方向によって異なるが、インク吐出側が重力ベクト
ル方向を向いていれば、インク吐出口を形成する部材の
インク吐出側表面を流れて消え去る。また、インク吐出
側が重力ベクトル方向と反対方向を向いていれば、微小
ミスト状態のままインク液界面側に流れ、吸収される。
この場合インク液滴の飛翔に関しては、付着インクは微
量なミストであるため、弊害は非常に少なくて済む。し
たがって、インク吐出側に広がる領域ににおいては、イ
ンク液界面と非連続な隅部分を有しないため、常にイン
ク汚れは発生しない状態が保たれることとなる。これに
より、インクジェット記録ヘッドの印刷品質を低下させ
ることなく、インクジェット記録ヘッドの信頼性および
耐久性を向上させることが可能となる。また、インク供
給側に広がる領域をスパイラル形状にすることによっ
て、液体インクの液弾が飛翔方向に対して、飛翔方向軸
周りに回転成分を有することができ、このことにより、
液体インクの液弾が回転慣性力によって安定して進行飛
翔し、印刷対象体に着弾する位置をばらつきを少なく、
精度良く飛翔着弾させることができる。
Further, in still another embodiment of the present invention, by applying the above-described configuration using such a femtosecond laser, for example, the ink discharge port of the ink jet recording head can be placed on the irradiation side of the laser beam. It is possible to process the conical portion that spreads out and the conical portion that spreads out on the opposite side into a shape in which the rotationally symmetric axes are commonly connected.
As a result, by forming an ink liquid interface inside the ink ejection port by the liquid surface tension of the ink, the ink ejection port is capped so as not to come into contact with the ink, thereby preventing clogging of the ink ejection port due to drying and solidification of the ink. On the other hand, by forming a discontinuous surface boundary at a boundary between a region extending toward the ink supply side, which is an ink hydrophilic region, and a region extending toward the ink ejection side, which is an ink water-repellent region, ink flying droplets can be formed. Can be separated at the boundary of the discontinuous surface, so that the flying directions of the main droplet and the satellite droplet of the ink droplet both fly along the axis of symmetry of the ink ejection port. Accurate print quality can be obtained. Further, according to the above configuration, the area that spreads toward the ink discharge side has a shape that spreads at a predetermined angle to the ink discharge side surface side of the member that forms the ink discharge port. Because it has no corners, even if the ink mist adheres to the area spreading on the ink ejection side, it accumulates and grows in the corners and contacts the ink liquid interface, hindering ink droplet flight. Nothing. Further, the ink mist adhering to the area spreading on the ink ejection side differs depending on the installation direction of the ink jet recording head. However, if the ink ejection side is oriented in the direction of the gravitational vector, the ink ejection side surface of the member forming the ink ejection port is damaged. Flow and disappear. If the ink ejection side faces in the direction opposite to the direction of the gravitational vector, the ink flows toward the ink liquid interface side in a fine mist state and is absorbed.
In this case, with respect to the flight of the ink droplets, since the attached ink is a very small amount of mist, the harmful effect is very small. Therefore, in a region extending to the ink ejection side, since there is no corner portion that is not continuous with the ink liquid interface, a state in which ink contamination does not always occur is maintained. This makes it possible to improve the reliability and durability of the inkjet recording head without deteriorating the print quality of the inkjet recording head. In addition, by making the area that spreads toward the ink supply side into a spiral shape, the liquid bullet of the liquid ink can have a rotation component around the axis in the flight direction with respect to the flight direction.
The liquid bullet of the liquid ink flies stably due to the rotational inertia force, and the position where it lands on the printing object is less scattered.
It is possible to fly with high accuracy.

【0028】[0028]

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。 [実施例1]図1は、本発明の実施例1に係るフェムト
秒レーザを用いたレーザ加工装置のマスクパターン投影
光学系の概略光路図である。図1において、短パルス発
振レーザ本体(不図示)から発振された光束101をフ
ライアイ等のオプティカルインテグレータ110に導き
入射レーザ光束を複数に分割し、分割した光束をフィー
ルドレンズ111によって、マスク1上で重ね合せレー
ザの照明強度を略均一に補正しマスクを照明する。ま
た、フィールドレンズ111はフライアイレンズ110
によって複数の点に集束された点像をマスクパターン投
影レンズ113の絞り112の位置に投影してケーラー
照明系を形成している。このような光学系でレーザ光は
マスク1上に照明され、マスク1上に形成されたマスク
パターンは投影結像レンズ113によって被加工物であ
るインクジェット記録ヘッド3のオリフィスプレート2
の表面にフォーカス投影され、レーザ発振によってイン
ク吐出口が加工される。
Embodiments of the present invention will be described below. Embodiment 1 FIG. 1 is a schematic optical path diagram of a mask pattern projection optical system of a laser processing apparatus using a femtosecond laser according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, a light beam 101 oscillated from a short-pulse oscillation laser main body (not shown) is guided to an optical integrator 110 such as a fly eye to divide an incident laser light beam into a plurality of light beams. Illuminates the mask by correcting the illumination intensity of the superposed laser substantially uniformly. The field lens 111 is a fly-eye lens 110
Thus, a point image focused on a plurality of points is projected on the position of the stop 112 of the mask pattern projection lens 113 to form a Koehler illumination system. The laser beam is illuminated on the mask 1 by such an optical system, and the mask pattern formed on the mask 1 is projected by the projection imaging lens 113 onto the orifice plate 2 of the inkjet recording head 3 which is the workpiece.
Is focused and projected on the surface of the substrate, and the ink ejection port is processed by laser oscillation.

【0029】つまり、図2に示すように、オリフィスプ
レートにはポリサルフォンを用い、レーザの発振光波長
775nmでの光吸収率が約2%と低いが、短パルスレ
ーザ光101はオリフィスプレート2の外側表面位置に
マスクの像をフォーカス投影している為と、投影レンズ
のNAが明るくNA=0.3でマスク像を投影している
こと、及び照射レーザのエネルギー密度が非常に高くレ
ーザの発振パルス時間は150フェムト秒でパルス当り
のレーザ発振エネルギーは800μジュールを用いてお
り、オリフィスプレートに照射する単位面積当り単位パ
ルス当り1mJ/cm2/pulseでマスク投影照射
することにより、オリフィスプレートの照射レーザ波長
に対する吸収率をa、オリフィスプレートに加工パター
ンを投影する光学系の被加工物側NA(開口数)をn、
被加工物であるオリフィスプレートに照射するレーザ光
の単位面積当り、単位発振パルス当りのエネルギーをE
(単位[J/cm2/pulse])、レーザの発振パ
ルス時間幅をt(単位[sec/pulse])とする
と、 (a×n×E)/t > 13×106 [W/cm2] の条件式に対して左辺は(0.02×0.3×0.00
1)/(150×10(- 15)=40×106 [W/cm
2]となり、条件式に当てはまり、ほぼレーザの進行方
向に被加工物であるオリフィスプレートが加工され、図
2中に描かれているように、オリフィスプレートの外側
に先細りのテーパ形状のインク吐出口を形成することが
できる。
That is, as shown in FIG. 2, a polysulfone is used for the orifice plate, and the light absorption at a laser oscillation wavelength of 775 nm is as low as about 2%. Because the mask image is focused and projected on the surface position, the NA of the projection lens is bright and the mask image is projected at NA = 0.3, and the energy density of the irradiation laser is very high and the laser oscillation pulse The time is 150 femtoseconds, the laser oscillation energy per pulse is 800 μJ, and the laser irradiation of the orifice plate is performed by projecting and irradiating the mask with 1 mJ / cm 2 / pulse per unit area per unit area irradiated on the orifice plate. The absorptivity for the wavelength is a, the optics that projects the processing pattern on the orifice plate Of a workpiece-side NA (numerical aperture) n,
The energy per unit area and unit oscillation pulse of the laser beam irradiating the orifice plate as the workpiece
(Unit [J / cm 2 / pulse]), and assuming that the oscillation pulse time width of the laser is t (unit [sec / pulse]), (a × nxE) / t> 13 × 10 6 [W / cm 2] ] On the left side is (0.02 × 0.3 × 0.00
1) / (150 × 10 ( −15) = 40 × 10 6 [W / cm
2 ], the orifice plate, which is a workpiece, is processed substantially in the traveling direction of the laser, and as shown in FIG. 2, the tapered ink ejection port is tapered outside the orifice plate. Can be formed.

【0030】[実施例2]図3は、本発明の実施例2に
係るインク吐出口部分の概要図である。図3において、
オリフィスプレート201の厚み内に作り込まれるイン
ク吐出口200は、オリフィスプレート201のインク
吐出側面においては、円形であってインクが供給される
インク供給路203側においては四角形の形状を呈して
いる。本実施例による面吐出形態のインクジェット記録
ヘッドにおいては、インク吐出圧発生素子の上方に位置
するインク吐出口200は、インク供給路形成部材20
7において形成されるインク供給路203の壁面に対し
て、なだらかにインクが流れる壁面がつながるように接
続される形で配されている。
[Embodiment 2] FIG. 3 is a schematic view of an ink discharge port according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG.
The ink discharge port 200 formed within the thickness of the orifice plate 201 has a circular shape on the ink discharge side surface of the orifice plate 201 and a rectangular shape on the ink supply path 203 side to which ink is supplied. In the ink jet recording head of the surface discharge type according to the present embodiment, the ink discharge port 200 located above the ink discharge pressure generating element is connected to the ink supply path forming member 20.
7, the ink supply path 203 is formed so as to be connected to the wall of the ink supply passage 203 so that the wall through which the ink flows smoothly is connected.

【0031】次に、図4、図5を用いて、本実施例のイ
ンクジェット記録ヘッドのインク吐出動作の概要を説明
する。まず最初に、図4(a)に示すように、上記で説
明した、オリフィスプレート201のインク吐出側面に
おいては円形であって、その反対面においては四角形の
形状のインク吐出口200が形成されたオリフィスプレ
ート201に対して不図示のインクジェット記録ヘッド
にインクが充填されることによりオリフィスプレート2
01に接してインク204が配される。このインク20
4は水溶液として存在しているため、親水性であるイン
ク供給路形成部材207とオリフィスプレート201の
インク吐出口200の側面まで毛管力によって満たさ
れ、不図示の撥水膜が付されたオリフィスプレート20
1のインク吐出側表面においては撥水作用によって吸着
しない状態になっている。
Next, the outline of the ink discharge operation of the ink jet recording head of this embodiment will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 4 (a), the above-described ink ejection side 200 of the orifice plate 201 is formed in a circular shape on the ink ejection side surface and a square shape on the opposite surface. The orifice plate 201 is filled with ink into an ink jet recording head (not shown) so that the orifice plate 2
01 and the ink 204 is disposed. This ink 20
The orifice plate 4 is filled with a water-repellent film (not shown) by being filled with a hydrophilic ink supply path forming member 207 and a side surface of the ink discharge port 200 of the orifice plate 201 because of being present as an aqueous solution. 20
No. 1 is in a state where it is not adsorbed by the water repellent action on the ink ejection side surface.

【0032】次に、図4(b)に示すように、不図示の
インクジェット記録ヘッド内に配されたインク吐出圧発
生素子から発生された圧力(図中矢印の圧力)によっ
て、インク204は大気側に押し出される。このとき、
本実施例の構成では、インク供給路形成部材207の壁
面とインク吐出口200の側面はなだらかに接続されて
いるため、インクが流動するにおいて、乱流が発生しに
くく、そう流として大気側に押し出される。次に、図4
(c)に示すように押し出されたインク204は押し出
し成長をおこし、また、インク204の表面張力によっ
て、エネルギーが最小になるために球形に変形し始め
る。
Next, as shown in FIG. 4B, the ink 204 is released into the atmosphere by the pressure (the pressure indicated by the arrow in the figure) generated from the ink discharge pressure generating element disposed in the ink jet recording head (not shown). Pushed out to the side. At this time,
In the configuration of the present embodiment, since the wall surface of the ink supply path forming member 207 and the side surface of the ink discharge port 200 are gently connected, turbulence does not easily occur when the ink flows, Extruded. Next, FIG.
As shown in (c), the extruded ink 204 undergoes extrusion growth, and starts to deform into a sphere due to the surface energy of the ink 204 because the energy is minimized.

【0033】次に、図5(d)に示すように不図示のイ
ンクジェット記録ヘッド内に配されたインク吐出圧発生
素子から発生された圧力が停止され、インク204はそ
の慣性力によって飛翔進行しながら球形変形が進展す
る。次に、図5(e)に示すようにインク204は球形
変形時にインクの存在する長さと表面張力のバランスに
よって、主滴250とサテライト滴251に分離する。
またこれと同時に、親水性と撥水性に境界部分であるオ
リフィスプレート201のインク吐出側エッジにおい
て、均等対称にインク切断が行われ、インクジェット記
録ヘッドとインク液滴は分離される。次に、図5(f)
に示すように分離されたインク液滴の主滴250とサテ
ライト滴251はインク吐出口の軸方向である同一方向
(図中矢印方向)に飛翔していく。
Next, as shown in FIG. 5D, the pressure generated from the ink ejection pressure generating element arranged in the ink jet recording head (not shown) is stopped, and the ink 204 flies due to its inertia. While the spherical deformation progresses. Next, as shown in FIG. 5E, the ink 204 is separated into the main droplet 250 and the satellite droplet 251 by the balance between the length of the ink and the surface tension at the time of the spherical deformation.
At the same time, the ink is cut symmetrically at the ink ejection side edge of the orifice plate 201, which is the boundary between hydrophilicity and water repellency, and the ink jet recording head is separated from the ink droplets. Next, FIG.
The main droplet 250 and the satellite droplet 251 of the separated ink droplets fly in the same direction (the direction of the arrow in the drawing) which is the axial direction of the ink discharge port as shown in FIG.

【0034】次に、上記した本実施例の構成であるオリ
フィスプレートのインク吐出側面においては円形であっ
て、その反対面においては四角形の錐台形状の断面形状
を有するインク吐出口の加工形成方法について、図面に
基づいて説明する。図6は、前記した本実施例のインク
吐出口を加工形成するためのレーザ加工装置の光学的概
略図である。不図示の短パルス発振レーザ本体から、図
6中太線矢印方向に放射されたレーザ光束202を、ズ
ームビームコンプレッサ210に導き、所定光ビーム径
に変換し、マスク照明レンズ211に導き、所定収束角
のレーザビームを形成し、図7におけるマスク214の
マスクパターン部分215の一部分を照明する。このと
き、ズームビームコンプレッサ210のコンプレス比率
とマスク照明レンズ211の焦点距離によって、最終的
に被加工物を加工する有効NA(開口数)が決定され
る。このNAによって、被加工物のテーパ角が決定さ
れ、逆に説明すれば、被加工物の加工形状によって、ズ
ームビームコンプレッサ210のコンプレス比率とマス
ク照明レンズ211の焦点距離を決定または調整され
る。
Next, a method for forming an ink ejection port having a circular cross section on the ink ejection side surface of the orifice plate having the configuration of the present embodiment and a quadrangular frustum on the opposite surface is described. Will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is an optical schematic diagram of a laser processing apparatus for processing and forming the ink discharge ports of the present embodiment. A laser beam 202 emitted from a short-pulse oscillation laser body (not shown) in the direction indicated by the bold line in FIG. 6 is guided to a zoom beam compressor 210, converted into a predetermined light beam diameter, guided to a mask illumination lens 211, and subjected to a predetermined convergence angle. Is formed, and a part of the mask pattern portion 215 of the mask 214 in FIG. 7 is illuminated. At this time, the effective NA (numerical aperture) for finally processing the workpiece is determined by the compression ratio of the zoom beam compressor 210 and the focal length of the mask illumination lens 211. The taper angle of the workpiece is determined by the NA. Conversely, the compression ratio of the zoom beam compressor 210 and the focal length of the mask illumination lens 211 are determined or adjusted according to the processing shape of the workpiece. .

【0035】次に、図7に示してあるマスク214のマ
スクパターン215を通過したレーザ光は、図8に示す
光束絞り212の開口部216の四角形パターンを通過
して、レーザ光束が略四角形のビームに変換され、投影
レンズ213によってパターン像を被加工物であるイン
クジェット記録ヘッド3のオリフィスプレート201の
表面にフォーカス投影照射され、レーザ発振によってイ
ンク吐出口が加工される。このレーザ光束のビーム断面
形状を四角形とし、マスクのパターンを円形とすること
で、フォーカスポイントにおいては円形であって、非フ
ォーカスポイントにおいては略四角形に形状が加工でき
ることとなる。すなわち、このフォーカスポイントを、
レーザ光束の照射側である被加工物の表面側に設定する
ことにより、円形の断面形状に接続する略四角形である
インク吐出側からインク供給側に広がる断面形状を有す
る錐台形状を加工することができる。また、オリフィス
プレート単体の加工であってインク供給側からの加工の
場合、このフォーカスポイントを、オリフィスプレート
の裏面のインク吐出側表面位置に設定すれば、略四角形
であるインク供給側からインク吐出側にすぼまった断面
形状を有する錐台形状を加工することが可能となる。
Next, the laser beam that has passed through the mask pattern 215 of the mask 214 shown in FIG. 7 passes through the square pattern of the opening 216 of the light beam stop 212 shown in FIG. The laser beam is converted into a beam, and the pattern image is irradiated by focus projection onto the surface of the orifice plate 201 of the inkjet recording head 3 which is the workpiece by the projection lens 213, and the ink ejection port is processed by laser oscillation. By setting the beam cross-sectional shape of this laser beam to a square and the mask pattern to a circular shape, the shape can be processed into a circular shape at the focus point and a substantially square shape at the non-focus point. That is, this focus point is
Processing a frustum shape having a cross-sectional shape extending from the ink discharge side, which is a substantially square shape, connected to a circular cross-sectional shape to the ink supply side by setting the surface side of the workpiece to be irradiated with the laser beam. Can be. Also, in the case of processing the orifice plate alone and processing from the ink supply side, if this focus point is set to the surface position of the ink discharge side on the back surface of the orifice plate, the ink supply side which is a substantially square shape It becomes possible to process a frustum shape having a narrowed cross-sectional shape.

【0036】また、上記のように投影レンズ213近く
に絞り212を配する構成を採らなくても、ケーラー照
明光学システムを用いることで、レーザ光路の異なる位
置にて光束絞り、または光像を配して、投影レンズへの
瞳像投影を行い、投影レンズ213の瞳像を四角形また
は任意な形状にすることで、同様な加工を行うことも可
能である。このレーザ光の照射と同時に、マスク214
と被加工物であるオリフィスプレート201を含むイン
クジェット記録ヘッド本体3は、不図示のメカステージ
によって、同時に同期させて所定光軸垂直方向であって
所定速度にて、図6中の細線矢印の方向に、または細線
矢印と点線矢印方向共に往復移動することで、マスクパ
ターン215全体の加工が行われる。
Further, even if the stop 212 is not disposed near the projection lens 213 as described above, the Koehler illumination optical system can be used to distribute the light beam stop or the light image at different positions in the laser light path. Then, the same processing can be performed by projecting a pupil image onto the projection lens and forming the pupil image of the projection lens 213 into a square or an arbitrary shape. Simultaneously with the irradiation of the laser beam, the mask 214
The inkjet recording head main body 3 including the orifice plate 201 as a workpiece and the workpiece is simultaneously synchronized by a mechanical stage (not shown) in a direction perpendicular to a predetermined optical axis at a predetermined speed and in a direction indicated by a thin arrow in FIG. Or the reciprocating movement in the directions of the thin arrow and the dotted arrow, the entire mask pattern 215 is processed.

【0037】[実施例3]図9は、本発明の実施例3に
係るのインク吐出口部分の概要図である。図において、
オリフィスプレート301の厚み内に作り込まれるイン
ク吐出口300は、オリフィスプレート301のインク
吐出側面においては、円形であってインクが供給される
インク供給路303側においては四角形の形状を呈して
おり、かつ、徐々に滑らかにねじれて連続するスパイラ
ル錐台形状とされている。本実施例による面吐出形態の
インクジェット記録ヘッドにおいては、インク吐出圧発
生素子の上方に位置するインク吐出口300は、インク
供給路形成部材307において形成されるインク供給路
303に壁面に対してなだらかにインクが流れる壁面が
つながるように接続される形で配されている。
[Embodiment 3] FIG. 9 is a schematic view of an ink discharge port according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure,
The ink ejection port 300 formed within the thickness of the orifice plate 301 has a circular shape on the ink ejection side surface of the orifice plate 301 and has a square shape on the ink supply path 303 side where ink is supplied, In addition, the shape is a spiral frustum shape that is twisted gradually and smoothly. In the surface-ejection type ink jet recording head according to the present embodiment, the ink ejection port 300 located above the ink ejection pressure generating element is gentle with respect to the wall surface in the ink supply path 303 formed in the ink supply path forming member 307. It is arranged so that the wall through which ink flows is connected.

【0038】次に、図10、図11を用いて、本発明の
インクジェット記録ヘッドのインク吐出動作の概要を説
明する。まず最初に、図10(a)に示すように、上記
で説明した、オリフィスプレート301のインク吐出側
面においては円形であって、その反対面においては四角
形の形状のインク吐出口300が形成されたオリフィス
プレート301に対して不図示のインクジェット記録ヘ
ッドにインクが充填されることによりオリフィスプレー
ト301に接してインク304が配される。このインク
304は水溶液として存在しているため、親水性である
オリフィスプレート301のインク吐出口300の側面
まで毛管力によって満たされ、不図示の撥水膜が付され
たオリフィスプレート301のインク吐出側表面におい
ては撥水作用によって吸着しない状態になっている。
Next, the outline of the ink discharging operation of the ink jet recording head of the present invention will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 10 (a), the above-described ink discharge side 300 of the orifice plate 301 is formed in a circular shape on the ink discharge side surface and a square shape on the opposite surface. The ink 304 is arranged in contact with the orifice plate 301 by filling the orifice plate 301 with ink in an ink jet recording head (not shown). Since the ink 304 exists as an aqueous solution, the side of the ink ejection port 300 of the hydrophilic orifice plate 301 is filled with capillary force by the capillary force, and the ink ejection side of the orifice plate 301 provided with a water-repellent film (not shown). The surface does not adsorb due to water repellency.

【0039】次に、図10(b)に示すように、不図示
のインクジェット記録ヘッド内に配されたインク吐出圧
発生素子から発生された圧力(図中矢印の圧力)によっ
てインク304は大気側に押し出される。このとき、イ
ンク吐出口300がスパイラル形状となっているため
に、ら線パターンに沿ってインクは流体抵抗を受けるこ
とで、インクが流動するにおいて、インク吐出方向を回
転軸とした回転力が加えられ、インク液弾は吐出方向に
回転運動を起こしながら進行し大気側に押し出される。
次に、図10(c)に示すように押し出されたインク3
04は押し出し成長をおこし、また、インク304の表
面張力によって、エネルギーが最小になるために球形に
変形し始める。
Next, as shown in FIG. 10B, the ink 304 is moved to the atmosphere side by the pressure (the pressure indicated by the arrow in the drawing) generated from the ink discharge pressure generating element arranged in the ink jet recording head (not shown). Extruded. At this time, since the ink ejection port 300 has a spiral shape, the ink receives fluid resistance along the helix pattern, so that when the ink flows, a rotational force with the ink ejection direction as a rotation axis is applied. As a result, the ink liquid bullet travels while causing a rotational motion in the ejection direction and is pushed to the atmosphere side.
Next, as shown in FIG.
04 undergoes extrusion growth and begins to deform into a sphere due to the surface tension of the ink 304 in order to minimize energy.

【0040】次に、図11(d)に示すように不図示の
インクジェット記録ヘッド内に配されたインク吐出圧発
生素子から発生された圧力が停止され、インク304は
その慣性力によって飛翔進行しながら球形変形が進展す
る。次に、図11(e)に示すようにインク304は球
形変形時にインクの存在する長さと表面張力のバランス
によって、主滴350とサテライト滴351に分離す
る。またこれと同時に、親水性と撥水性に境界部分であ
るオリフィスプレート301のインク吐出側エッジにお
いて均等対称にインク切断が行われ、インクジェット記
録ヘッドとインク液滴は分離される。次に、図11
(f)に示すように分離されたインク液滴の主滴350
とサテライト滴351はインク吐出口の軸方向である同
一方向(図中矢印方向)に飛翔していくが、インク液弾
種滴350とサテライト滴351は共に、飛翔方向を回
転軸として回転運動を起こしながら飛翔していくため、
ピストル弾の原理と同様に、インクの液弾が回転慣性力
によって飛翔方向ベクトルを変方困難化してベクトルを
保存しつづけるため、安定して進行飛翔し、印刷対象体
に着弾する位置をばらつきを少なく精度良く飛翔着弾さ
せることができる。
Next, as shown in FIG. 11D, the pressure generated from the ink ejection pressure generating element arranged in the ink jet recording head (not shown) is stopped, and the ink 304 flies due to its inertia. While the spherical deformation progresses. Next, as shown in FIG. 11E, the ink 304 is separated into the main droplet 350 and the satellite droplet 351 by the balance between the length of the ink and the surface tension at the time of the spherical deformation. At the same time, the ink is cut symmetrically at the ink ejection side edge of the orifice plate 301 at the boundary between hydrophilicity and water repellency, and the ink jet recording head and the ink droplets are separated. Next, FIG.
The main droplet 350 of the ink droplet separated as shown in FIG.
And the satellite droplet 351 fly in the same direction (the direction of the arrow in the drawing), which is the axial direction of the ink ejection port, and both the ink droplet droplet 350 and the satellite droplet 351 rotate with the flying direction as the rotation axis. To fly while raising,
Similar to the principle of the pistol bullet, the liquid bullet of the ink makes the flying direction vector difficult to change its shape due to the rotational inertia force and keeps storing the vector. It can be made to fly with less precision.

【0041】次に、上記した本実施例の構成であるオリ
フィスプレート301のインク吐出側面においては円形
であってインクが供給されるインク供給路303側にお
いては四角形の形状を呈しており、かつ、徐々に滑らか
にねじれて連続するスパイラル錐台形状のインク吐出口
の加工形成方法について図面に基づいて説明する。図1
2は前記インク吐出口を加工形成するためのレーザ加工
装置の光学的概略図である。不図示の短パルス発振レー
ザー本体から図12中太線矢印方向に放射されたレーザ
光束302をズームビームコンプレッサ310に導き、
所定光ビーム径に変換し、マスク照明レンズ311に導
き所定収束角のレーザビームを形成し、図5におけるマ
スク314のマスクパターン部分315の一部分を照明
する。このとき、ズームビームコンプレッサ310のコ
ンプレス比率とマスク照明レンズ311の焦点距離によ
って、最終的に被加工物を加工する有効NA(開口数)
が決定される。このNAによって、被加工物のテーパ角
が決定され、逆に説明すれば、被加工物の加工形状によ
って、ズームビームコンプレッサ310のコンプレス比
率とマスク照明レンズ311の焦点距離を決定または調
整される。
Next, the orifice plate 301 having the structure of the above-described embodiment has a circular shape on the ink ejection side surface and a square shape on the ink supply path 303 side where the ink is supplied, and A method for processing and forming a spiral frustum-shaped ink discharge port that is gradually and smoothly twisted will be described with reference to the drawings. Figure 1
FIG. 2 is an optical schematic diagram of a laser processing apparatus for processing and forming the ink discharge ports. A laser beam 302 emitted from a short-pulse oscillation laser body (not shown) in a direction indicated by a thick arrow in FIG. 12 is guided to a zoom beam compressor 310.
The laser beam is converted into a predetermined light beam diameter, guided to a mask illumination lens 311 to form a laser beam having a predetermined convergence angle, and illuminates a part of the mask pattern portion 315 of the mask 314 in FIG. At this time, the effective NA (numerical aperture) for finally processing the workpiece is determined by the compression ratio of the zoom beam compressor 310 and the focal length of the mask illumination lens 311.
Is determined. The taper angle of the workpiece is determined by the NA. Conversely, the compression ratio of the zoom beam compressor 310 and the focal length of the mask illumination lens 311 are determined or adjusted according to the processing shape of the workpiece. .

【0042】次に、図7に示してあるマスク314のマ
スクパターン315を通過したレーザ光は図8に示す光
束絞り312の開口部316の四角形パターンを通過し
てレーザ光束が略四角形のビームに変換され投影レンズ
313によってパターン像を被加工物であるインクジェ
ット記録ヘッド本体3のオリフィスプレート301の表
面にフォーカス投影照射されレーザ発振によってインク
吐出口が加工されることに同期して、光束絞り312
を、被加工物の加工進行にリンクして、光軸を回転軸と
して回転させることによって加工をする。
Next, the laser beam that has passed through the mask pattern 315 of the mask 314 shown in FIG. 7 passes through the square pattern of the opening 316 of the light beam stop 312 shown in FIG. The converted and projected pattern image is projected by the projection lens 313 onto the surface of the orifice plate 301 of the ink jet recording head body 3 which is a workpiece, and the beam stop 312 is synchronized with the processing of the ink ejection port by laser oscillation.
Is linked to the progress of the processing of the workpiece, and is rotated by using the optical axis as a rotation axis.

【0043】このレーザ光束のビーム断面形状を四角形
とし、マスクのパターンを円形とすることで、フォーカ
スポイントにおいては円形であって、非フォーカスポイ
ントにおいては略四角形に形状が加工できることとなる
と同時に、四角形のレーザ光束のビーム断面形状を光軸
周りに回転させているため、スパイラル錐台形状が形成
できることとなる。すなわち、このフォーカスポイント
を、レーザ光束の照射側である被加工物の表面側に設定
してこのビーム断面形状を光軸周りに所定回転角で回転
させながら被加工物に照射するようにすることにより、
円形の断面形状にするインク吐出側から四角形の断面形
状であるインク供給側に広がるスパイラル錐台形状を加
工することができる。また、オリフィスプレート単体の
加工であって、インク供給側からの加工の場合、このフ
ォーカスポイントを、オリフィスプレートの裏面のイン
ク吐出側表面位置に設定して加工するようにすることに
より、略四角形であるインク供給側からインク吐出側に
すぼまった断面形状を有するスパイラル錐台形状を加工
することが可能となる。
By making the beam cross-sectional shape of this laser beam square and the pattern of the mask circular, it is possible to process the shape into a circle at the focus point and a substantially square shape at the non-focus point, Since the beam cross-sectional shape of the laser beam is rotated around the optical axis, a spiral frustum shape can be formed. That is, the focus point is set on the surface side of the workpiece, which is the irradiation side of the laser beam, and the workpiece is irradiated while rotating the beam cross-sectional shape around the optical axis at a predetermined rotation angle. By
A spiral frustum shape extending from the ink ejection side having a circular cross section to the ink supply side having a square cross section can be processed. In the case of processing the orifice plate alone and processing from the ink supply side, by setting this focus point to the surface position of the ink ejection side on the back surface of the orifice plate, processing is performed in a substantially square shape. It becomes possible to process a spiral frustum shape having a cross-sectional shape narrowing from a certain ink supply side to the ink discharge side.

【0044】また、投影レンズ313近くに絞り312
を配する構成を採らなくても、ケーラー照明光学システ
ムを用いることで、レーザ光路の異なる位置にて光束絞
り、または光像を配して、投影レンズへの瞳像投影を行
い、投影レンズ313の瞳像を四角形または任意な形状
にすることで同様な加工を行うことも可能である。この
レーザ光の照射と同時に、マスク314と被加工物であ
るオリフィスプレート301を含むインクジェット記録
ヘッド本体3は不図示のメカステージによって、同時に
同期させて所定光軸垂直方向であって所定速度にて図6
中の細線矢印の方向に、または細線矢印と点線矢印方向
共に往復移動することで、マスクパターン315全体の
加工が行われる。
An aperture 312 is located near the projection lens 313.
Without using the configuration of disposing the Koehler illumination optical system, the pupil image is projected on the projection lens by arranging a light beam stop or an optical image at a different position on the laser beam path, and using the projection lens 313. The same processing can be performed by making the pupil image of a square or an arbitrary shape. Simultaneously with the irradiation of the laser beam, the ink jet recording head body 3 including the mask 314 and the orifice plate 301 as a workpiece is simultaneously synchronized by a mechanical stage (not shown) in a direction perpendicular to a predetermined optical axis and at a predetermined speed. FIG.
The entire mask pattern 315 is processed by reciprocating in the direction of the thin arrow in the middle or in the directions of the thin arrow and the dotted arrow.

【0045】[実施例4]図13および図14は、本発
明の実施例4に係るのインク吐出口部分の概要図であ
る。図13および図14を用いて、本実施例によるイン
ク吐出側に広がる円錐形状部分と、インク供給側に広が
る円錐形状部分とを、回転対称軸を共通に接続した形状
を有するインクジェット記録ヘッドのインク吐出動作の
概要を説明する。まず最初に、図13(a)に示すよう
に、インク吐出側に広がる領域402とインク供給側に
広がる領域403を含むインク吐出口が形成されたオリ
フィスプレート401に対して、不図示のインクジェッ
ト記録ヘッドにインクが充填されることにより、オリフ
ィスプレート401に接してインク404が配される。
このインク404は水溶液として存在しているため、親
水性であるインク供給側に広がる領域403部分まで毛
管力によって満たされ、不図示の撥水膜が付されたイン
ク吐出側に広がる領域402においては、撥水作用によ
って吸着しない状態になっている。次に、図13(b)
に示すように、不図示のインクジェット記録ヘッド内に
配されたインク吐出圧発生素子から発生された圧力(図
中矢印の圧力)によってインク404は大気側に押し出
される。次に、図13(c)に示すように押し出された
インク404は押し出し成長をおこし、また、インク4
04の表面張力によって、エネルギーが最小になるため
に球形に変形し始める。
Fourth Embodiment FIGS. 13 and 14 are schematic views of an ink discharge port according to a fourth embodiment of the present invention. 13 and 14, an ink of an ink jet recording head having a shape in which a conical portion expanding on the ink ejection side and a conical portion expanding on the ink supply side according to the present embodiment are connected to a rotationally symmetric axis in common. An outline of the ejection operation will be described. First, as shown in FIG. 13A, an ink jet recording (not shown) is performed on an orifice plate 401 having an ink ejection port including an area 402 expanding on the ink ejection side and an area 403 expanding on the ink supply side. When the head is filled with the ink, the ink 404 is arranged in contact with the orifice plate 401.
Since the ink 404 is present as an aqueous solution, the region 403 extending toward the hydrophilic ink supply side is filled with the capillary force and the region 402 extending toward the ink ejection side provided with a water-repellent film (not shown). , And is not adsorbed by the water repellent action. Next, FIG.
As shown in (2), the ink 404 is pushed to the atmosphere side by the pressure (the pressure indicated by the arrow in the drawing) generated from the ink discharge pressure generating element arranged in the ink jet recording head (not shown). Next, as shown in FIG. 13C, the extruded ink 404 is extruded and grows.
With a surface tension of 04, it begins to deform into a sphere to minimize energy.

【0046】次に、図14(d)に示すように不図示の
インクジェット記録ヘッド内に配されたインク吐出圧発
生素子から発生された圧力が停止され、インク404は
その慣性力によって飛翔進行しながら球形変形が進展す
る。次に、図14(e)に示すようにインク404は球
形変形時にインクの存在する長さと表面張力のバランス
によって、主滴410とサテライト滴411に分離す
る。またこれと同時に、親水性と撥水性に境界部分であ
るインク吐出側に広がる領域402とインク供給側に広
がる領域403の境界域において均等対称にインク切断
が行われ、インクジェット記録ヘッドとインク液滴は分
離される。次に、図14(f)に示すように分離された
インク液滴の主滴410とサテライト滴411はインク
吐出口の軸方向である同一方向に飛翔していく。
Next, as shown in FIG. 14D, the pressure generated from the ink discharge pressure generating element arranged in the ink jet recording head (not shown) is stopped, and the ink 404 flies due to its inertia. While the spherical deformation progresses. Next, as shown in FIG. 14E, the ink 404 is separated into the main droplet 410 and the satellite droplet 411 by the balance between the length of the ink and the surface tension at the time of the spherical deformation. At the same time, the ink is cut symmetrically at the boundary between the region 402 extending toward the ink ejection side and the region 403 extending toward the ink supply side, which is the boundary between hydrophilicity and water repellency, and the ink jet recording head and the ink droplets are cut off. Are separated. Next, as shown in FIG. 14F, the separated main droplet 410 and the satellite droplet 411 of the ink droplet fly in the same direction which is the axial direction of the ink ejection port.

【0047】次に、図15を用いて、本実施例における
インクジェット記録ヘッドのインク吐出口からのインク
乾燥を防ぐためのキャップを構成した例について説明す
る。インクジェット記録ヘッドを動作させないときにお
いては、インク水溶液の水分は大気中にどんどん蒸発
し、インク水溶液中の非蒸発物質の濃度が濃くなり、イ
ンク吐出口を目詰りさせる原因となる。これを防ぐため
に、インクジェット記録ヘッドの非動作時においては、
インク吐出口に図15に示すようなキャップ405を密
着させ、大気との接触を防止する。このときインク40
4とキャップ405は接触はしないこととなる。
Next, with reference to FIG. 15, an example in which a cap for preventing ink from drying from the ink discharge ports of the ink jet recording head in this embodiment will be described. When the ink jet recording head is not operated, the water content of the aqueous ink solution evaporates rapidly into the atmosphere, and the concentration of the non-evaporable substance in the aqueous ink solution increases, which causes clogging of the ink discharge ports. To prevent this, when the inkjet recording head is not operating,
A cap 405 as shown in FIG. 15 is brought into close contact with the ink ejection port to prevent contact with the atmosphere. At this time, the ink 40
4 and the cap 405 do not come into contact with each other.

【0048】次に、図16を用いて、本実施例のインク
ジェット記録ヘッドのインク吐出口部分のインクミスト
汚れ防止について説明する。図16(a)に示すように
重力が図中太線矢印方向に働く場合には、インク吐出口
部分のインクミスト420は、不図示の撥水膜が付され
たインク吐出側に広がる領域402の斜面を撥水効果に
よって、図中細線矢印方向に転がり落ちインク吐出口内
部のインク404に吸収される。このことによって、イ
ンクミスト420同士の合体が生じにくく大きなインク
玉になりにくいため、インク吐出に対しての悪影響が少
なくなる。一方、図16(b)に示すように重力が図中
太線矢印方向に働く場合には、インク吐出口部分のイン
クミスト420は、不図示の撥水膜が付されたインク吐
出側に広がる領域402の斜面を撥水効果によって、図
中細線矢印方向に転がり落ちインク吐出口から吐き出さ
れる形となり、このことによって、インク吐出に対して
の悪影響はなくなる。
Next, with reference to FIG. 16, a description will be given of the prevention of ink mist contamination of the ink ejection port portion of the ink jet recording head of this embodiment. As shown in FIG. 16A, when gravity acts in the direction of the thick arrow in the drawing, the ink mist 420 in the ink ejection port portion is formed in the region 402 spreading on the ink ejection side provided with a water-repellent film (not shown). The slope is rolled down in the direction of the thin arrow in the drawing due to the water-repellent effect, and is absorbed by the ink 404 inside the ink discharge port. This makes it difficult for the ink mist 420 to unite with each other and to form a large ink ball, thereby reducing the adverse effect on ink ejection. On the other hand, as shown in FIG. 16B, when gravity acts in the direction of the bold line arrow in the figure, the ink mist 420 in the ink ejection port portion is spread over the ink ejection side provided with the water-repellent film (not shown). Due to the water repellent effect, the slope of 402 is rolled down in the direction of the thin line arrow in the drawing and is discharged from the ink discharge port, thereby eliminating the adverse effect on the ink discharge.

【0049】次に、図17及び図18を用いて、従来例
であるインク吐出口の内部まで撥水膜が付されたインク
ジェット記録ヘッドのインク吐出動作の概要を説明す
る。まず最初に、図17(a)に示すように、所定深さ
まで撥水性のあるインク吐出口400が形成されたオリ
フィスプレート401に対して不図示のインクジェット
記録ヘッドにインクが充填されることによりオリフィス
プレート401に接してインク404が配される。この
インク404は水溶液として存在しているため、親水性
領域まで毛管力によって満たされ、不図示の撥水膜が付
された領域においては撥水作用によって吸着しない状態
になっている。次に、図17(b)に示すように、不図
示のインクジェット記録ヘッド内に配されたインク吐出
圧発生素子から発生された圧力(図中矢印の圧力)によ
ってインク404は大気側に押し出される。次に、図1
7(c)に示すように押し出されたインク404は押し
出し成長をおこし、また、インク404の表面張力によ
って、エネルギーが最小になるために球形に変形し始め
る。
Next, with reference to FIGS. 17 and 18, an outline of an ink ejection operation of a conventional ink jet recording head in which a water-repellent film is provided to the inside of an ink ejection port will be described. First, as shown in FIG. 17A, an orifice plate 401 having a water-repellent ink ejection port 400 formed to a predetermined depth is filled with an ink in an ink jet recording head (not shown) to form an orifice. The ink 404 is provided in contact with the plate 401. Since the ink 404 exists as an aqueous solution, the hydrophilic region is filled with the capillary force, and the region provided with the water-repellent film (not shown) is not adsorbed by the water-repellent action. Next, as shown in FIG. 17B, the ink 404 is pushed to the atmosphere side by the pressure (the pressure indicated by the arrow in the drawing) generated from the ink discharge pressure generating element arranged in the ink jet recording head (not shown). . Next, FIG.
As shown in FIG. 7C, the extruded ink 404 undergoes extrusion growth, and starts to be deformed into a spherical shape due to the surface tension of the ink 404 because the energy is minimized.

【0050】次に、図18(d)に示すように不図示の
インクジェット記録ヘッド内に配されたインク吐出圧発
生素子から発生された圧力が停止され、インク404は
その慣性力によって飛翔進行しながら球形変形が進展す
るが、インク404は、ファンデアバールス力によっ
て、インク吐出口400の撥水処理部分の一部に吸着を
おこし非軸対称な液流をおこしてしまう。次に、図18
(e)に示すようにインク404は球形変形時にインク
の存在する長さと表面張力のバランスによって、主滴4
10とサテライト滴411に分離する。またこれと同時
に、ファンデアバールス力によって、非軸対称な液流を
おこした飛翔インクのサテライト滴部分411はインク
吐出口400の壁面に抵抗を受けて引かれながら進行し
インク切断が行われ、インクジェット記録ヘッドとイン
ク液滴は分離される。次に、図18(f)に示すように
分離されたインク液滴の主滴410とサテライト滴41
1はそれぞれ図中矢印方向に飛翔し、主滴410はイン
ク吐出口の軸方向に飛翔していくが、サテライト滴は異
なった方向に飛翔してしまう。
Next, as shown in FIG. 18D, the pressure generated from the ink ejection pressure generating element disposed in the ink jet recording head (not shown) is stopped, and the ink 404 flies due to its inertia. While the spherical deformation progresses, the ink 404 absorbs a part of the water-repellent portion of the ink discharge port 400 due to the van der Waals force, thereby causing a non-axisymmetric liquid flow. Next, FIG.
As shown in (e), the ink 404 is formed by the main droplet 4 due to the balance between the length of the ink and the surface tension during the spherical deformation.
10 and satellite drops 411. At the same time, the satellite droplet portion 411 of the flying ink that caused a non-axisymmetric liquid flow due to the Van der Waals force advances while being pulled by the resistance of the wall surface of the ink discharge port 400, and the ink is cut. The ink jet recording head and the ink droplet are separated. Next, as shown in FIG. 18F, the main droplet 410 and the satellite droplet 41 of the separated ink droplets
1 fly in the direction of the arrow in the figure, and the main droplet 410 flies in the axial direction of the ink discharge port, but the satellite droplet flies in a different direction.

【0051】次に、図19を用いて、従来例であるイン
ク吐出口表面にインク液界面を配したインクジェット記
録ヘッドにインク吐出口からのインク乾燥を防ぐための
キャップを配した場合について説明する。この場合、イ
ンク404とキャップ405が接する状態になるため、
インク404はオリフィスプレート401の表面とキャ
ップ405の界面にしみ込んでしまう。この場合、キャ
ップを密着させるためには、インク吐出面にならう弾性
体材料の密着が必要であるが、ゴム、ウレタン材料は、
インクのアルカリ性に対して変質性が高く、キャップ材
料の耐久性、及びキャップ材が変質してインク吐出口に
付着し、インク液滴の飛翔方向を変えてしまうといった
問題が生じる。
Next, with reference to FIG. 19, a description will be given of a conventional example in which a cap for preventing drying of ink from an ink discharge port is provided on an ink jet recording head having an ink liquid interface on the surface of the ink discharge port. . In this case, since the ink 404 and the cap 405 come into contact with each other,
The ink 404 permeates the interface between the surface of the orifice plate 401 and the cap 405. In this case, in order to bring the cap into close contact, it is necessary to adhere an elastic material following the ink ejection surface.
There is a problem that the property of the ink is highly degraded with respect to the alkalinity, the durability of the cap material is changed, and the cap material is deteriorated and adheres to the ink discharge port, thereby changing the flying direction of the ink droplet.

【0052】次に、図20を用いて、従来例であるイン
ク吐出口表面部分周辺にザグリ段差を形成した形のイン
クジェット記録ヘッドのインク吐出口部分のインクミス
ト汚れについて説明する。図20(a)(b)に示すよ
うに、インク吐出口部分のインクミスト420は、不図
示の撥水膜が付されたザグリ段差部分の隅部分に移動堆
積してゆき、隅部分の液量が所定量に増加するといずれ
インク液界面と接触し、表面張力によって図20(b)
の図中矢印方向に移動しインク吐出口内部のインク40
4に吸収される。この時に大量のインクが流れ込むた
め、インクの吐出不良や、インクの吐出方向を変化させ
るといった作用を及ぼし、インク吐出に対しての悪影響
をおこしてしまうこととなる。
Next, with reference to FIG. 20, a description will be given of ink mist stains on the ink ejection port portion of a conventional ink jet recording head having a counterbore step formed around the surface portion of the ink ejection port. As shown in FIGS. 20A and 20B, the ink mist 420 at the ink ejection port moves and accumulates at the corner of the counterbore step portion provided with a water-repellent film (not shown). When the amount increases to a predetermined amount, the ink eventually comes into contact with the ink liquid interface, and due to the surface tension, as shown in FIG.
Move in the direction of the arrow in FIG.
Absorbed in 4. At this time, since a large amount of ink flows, an effect such as an ink ejection failure or a change in the ink ejection direction is exerted, which has an adverse effect on ink ejection.

【0053】次に図21および図22を用いて、本実施
例のインクジェット記録ヘッドインク吐出口部分の製造
方法の概要を説明する。まず最初に、図21(a)に示
すように、オリフィスプレート401に、1ピコ秒以下
のパルス放射時間でレーザ光を出力するレーザ発振器か
ら放射されたレーザ光151を投影レンズ450を介し
て不図示のマスクパターンを、所定エネルギー密度に
て、所定パターン像を、所定NA(開口数)にて、オリ
フィスプレート401内部の所定フォーカスポイントに
て、照射する。次に、図21(b)に示すようにレーザ
照射加工によって、インク吐出側に広がる領域が形成さ
れる。次に、図21(c)に示すように撥水膜406を
マイクロスプレー等のコーティング装置にて所定厚みに
コートする。
Next, an outline of a method of manufacturing the ink discharge port portion of the ink jet recording head of this embodiment will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 21A, laser light 151 emitted from a laser oscillator that outputs laser light with a pulse emission time of 1 picosecond or less is applied to an orifice plate 401 through a projection lens 450. The mask pattern shown is irradiated with a predetermined pattern image with a predetermined energy density and a predetermined NA (numerical aperture) at a predetermined focus point inside the orifice plate 401. Next, as shown in FIG. 21B, a region that spreads toward the ink ejection side is formed by laser irradiation processing. Next, as shown in FIG. 21C, the water-repellent film 406 is coated to a predetermined thickness by a coating device such as a microspray.

【0054】次に、図22(d)に示すように撥水膜4
06が付されたオリフィスプレート401に、工程
(a)と同様に、1ピコ秒以下のパルス放射時間でレー
ザ光を出力するレーザ発振器から放射されたレーザ光4
51を、投影レンズ450を会して不図示のマスクパタ
ーンを、所定エネルギー密度にて、所定パターン像を、
所定NA(開口数)にて、オリフィスプレート401内
部の撥水領域の所定位置にフォーカスして照射する。次
に、図22(e)に示すようにレーザ照射加工によっ
て、インク供給側に広がる領域403が形成される。
Next, as shown in FIG.
The laser light 4 emitted from the laser oscillator that outputs the laser light with a pulse emission time of 1 picosecond or less is provided on the orifice plate 401 marked with 06 in the same manner as in the step (a).
51, a mask pattern (not shown) meeting the projection lens 450, a predetermined pattern image at a predetermined energy density,
At a predetermined NA (numerical aperture), a predetermined position of the water-repellent area inside the orifice plate 401 is focused and irradiated. Next, as shown in FIG. 22E, a region 403 extending to the ink supply side is formed by laser irradiation processing.

【0055】ここで、これらのインク吐出側に広がる領
域402、あるいはインク供給側に広がる領域403を
多角錐形形状に加工する場合には、レーザ光束のビーム
断面形状を多角形形状とすることによって加工すること
ができる。その際、レーザ光束のビーム断面形状の多角
形形状は、例えば、投影レンズの瞳像パターンを多角形
形状とすることによって、あるいは、投影レンズの絞り
パターンを多角形形状とすることによって形成すること
ができる。また、インク吐出口の錐形状部を、スパイラ
ル錐形状部に加工するには、これらのレーザ光束のビー
ム断面形状を光軸周りに回転させながら被加工物に照射
することによって加工することができる。
Here, when processing the region 402 expanding on the ink discharge side or the region 403 expanding on the ink supply side into a polygonal pyramid shape, the beam cross section of the laser beam is made polygonal. Can be processed. At this time, the polygonal shape of the beam cross-sectional shape of the laser beam is formed, for example, by making the pupil image pattern of the projection lens a polygonal shape, or by making the aperture pattern of the projection lens a polygonal shape. Can be. Further, in order to process the cone-shaped portion of the ink discharge port into a spiral cone-shaped portion, the laser beam can be processed by irradiating the workpiece while rotating the beam cross-sectional shape around the optical axis. .

【0056】次に、図23に基づいて、上記実施例1〜
実施例4における吐出口の加工方法が適用されるインク
ジェット記録ヘッドについて説明する。図23におい
て、33は基板であり、この基板上にはインクを吐出す
るための電気熱変換素子や電気機械変換素子等のインク
吐出圧発生素子34が設けられている。このインク吐出
圧発生素子34は吐出口21に連通するインク流路31
内に配されており、個々のインク流路31は共通液室3
2に連通している。この共通液室32にはインク供給管
(不図示)が接続され、インクタンクよりインク供給管
を介してインクが供給される。また、35はインク流路
31および共通液室32を形成するための凹部を有する
天板であり、基板33と接合されることでインク流路3
1、共通液室32を形成している。さらに、基板33と
天板35との接合体のインク流路端部側には吐出口21
を備える吐出口プレート2(以下、オリフィスプレー卜
と称する)が設けられている。
Next, based on FIG.
An ink jet recording head to which the ejection port processing method in the fourth embodiment is applied will be described. In FIG. 23, reference numeral 33 denotes a substrate on which an ink discharge pressure generating element 34 such as an electrothermal conversion element or an electromechanical conversion element for discharging ink is provided. The ink discharge pressure generating element 34 is connected to the ink flow path 31 communicating with the discharge port 21.
And the individual ink flow paths 31 are provided in the common liquid chamber 3.
It communicates with 2. An ink supply pipe (not shown) is connected to the common liquid chamber 32, and ink is supplied from an ink tank via the ink supply pipe. Reference numeral 35 denotes a top plate having a concave portion for forming the ink flow path 31 and the common liquid chamber 32.
1. A common liquid chamber 32 is formed. Further, the ejection port 21 is provided on the ink flow path end side of the joined body of the substrate 33 and the top plate 35.
Is provided with a discharge port plate 2 (hereinafter, referred to as an orifice plate).

【0057】このようなインクジェット記録ヘッドは、
以下のように作成することができる。すなわち、まず、
インク吐出圧発生用の発熱抵抗素子であるヒータ34と
不図示のシフトレジスタ等の集積回路、電気配線とをシ
リコン基板にパターニングして基板33を作成するとと
もに、インク流路31、およびインク液室32となる凹
部と不図示のインク供給口をシリコンプレートにケミカ
ルエッチングすることにより形成して天板35を作成す
る。その後、インク吐出側端面およびインク流路31と
ヒータ34の配列が一致するように基板33と天板35
とをアライメント接合する。この接合の後、ノズルが未
形成状態のオリフィスプレート2を、接合された天板と
ベースプレートのインク吐出側端面に接着し、この状態
で上記述べてきたインク吐出ノズル加工方法を用いてノ
ズルを形成する。以後、不図示のヒータ駆動用の端子を
パターニングした電気基板を結合するとともに、アルミ
製のベースプレートを基板33に接合し、次いで、各部
材を保持するホルダおよびインク供給のためのインクタ
ンクを結合することでインクジェット記録ヘッドを組み
立てる。
Such an ink jet recording head is
It can be created as follows. That is, first,
A substrate 33 is formed by patterning a heater 34, which is a heating resistance element for generating an ink ejection pressure, an integrated circuit such as a shift register (not shown), and electric wiring, on a silicon substrate to form a substrate 33, an ink flow path 31, and an ink liquid chamber. A concave portion 32 and an ink supply port (not shown) are formed on the silicon plate by chemical etching to form the top plate 35. Thereafter, the substrate 33 and the top plate 35 are arranged such that the ink discharge side end face and the arrangement of the ink flow path 31 and the heater 34 match.
And alignment bonding. After this bonding, the orifice plate 2 in a state where the nozzle is not formed is adhered to the ink discharge side end surface of the joined top plate and base plate, and in this state, the nozzle is formed by using the above-described ink discharge nozzle processing method. I do. Thereafter, an electric substrate on which a heater driving terminal (not shown) is patterned is connected, an aluminum base plate is connected to the substrate 33, and then a holder for holding each member and an ink tank for ink supply are connected. To assemble the inkjet recording head.

【0058】このようにインクジェット記録ヘッドを製
造することで、吐出口の向きが不均一方向に加工される
ことによるインクの吐出方向位置変動が生じることを防
ぐことが可能となる。これらの実施例によってインクジ
ェット記録ヘッドを作成し、吐出口の形状を観察したと
ころ、いずれの吐出口においても、エッジがきれいに形
成され、平行に高密度で整列したインク吐出口が形成さ
れており、また、各吐出口におけるインク吐出側端部の
開口径のばらつきも従来に比べ格段に低減されていた。
また、このようにして作成したインクジェット記録ヘッ
ドにて実際に印刷を行なったところ、均等に整列した印
刷ドットが記録され、ドット形状もきれいな円形を呈し
ており、優れた印刷品位の画像が得られた。
By manufacturing the ink jet recording head in this manner, it is possible to prevent the ink ejection direction from fluctuating due to processing of the ejection port in a non-uniform direction. When an ink jet recording head was prepared according to these examples and the shape of the ejection ports was observed, the edges of all the ejection ports were clearly formed, and the ink ejection ports aligned in high density in parallel were formed. Also, the variation in the opening diameter of the ink ejection side end of each ejection port has been significantly reduced as compared with the related art.
In addition, when printing was actually performed with the ink jet recording head created in this manner, printing dots arranged evenly were recorded, and the dot shape was a beautiful circle, and an image of excellent print quality was obtained. Was.

【0059】なお、上記実施例1〜実施例4の説明で
は、インク吐出口の形成方法についての例を示したが、
本発明はこれに限られるものではなく、インク流路、イ
ンク液室、インク供給口の加工を行う場合であっても上
述の効果を奏することができるものである。さらに、以
上の説明では、インクジェット記録ヘッドについて説明
したが、本発明はこれに限られるものではなく、例え
ば、半導体基板等のマイクロマシンニングにおけるレー
ザ加工においても好適に用いることができ、本発明はこ
れらを包含するものである。
In the above description of the first to fourth embodiments, an example of a method of forming an ink ejection port has been described.
The present invention is not limited to this, and the effects described above can be obtained even when processing the ink flow path, the ink liquid chamber, and the ink supply port. Further, in the above description, the inkjet recording head has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be suitably used in laser machining in micromachining of a semiconductor substrate or the like. Is included.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明による
と、インク吐出口形成プレートの外側から(インク吐出
側から)のレーザ加工によって、インク吐出方向軸に対
して対称な形状であって、外側に全体が先細りのテーパ
形状を形成することができるインクジェット記録ヘッド
の製造方法、該製造方法で製造されたインクジェット記
録ヘッドおよびレーザ加工方法を実現することができ
る。また、本発明によると、オリフィスプレートの照射
レーザ波長に対する吸収率をa、オリフィスプレートに
加工パターンを投影する光学系の被加工物側の開口数N
Aをn、被加工物であるオリフィスプレートに照射する
レーザ光の単位面積当り、単位発振パルス当りのエネル
ギーをE[J/cm2/pulse]、レーザの発振パ
ルス時間幅をt[sec/pulse]とするとき、こ
れらの関係が、 (a×n×E)/t > 13×106 [W/cm2] の条件式を満たすように構成することで、1ピコ秒以下
のパルス放射時間に発振するレーザによって時間的エネ
ルギー密度が飛躍的に増加するため、非常に少ない光エ
ネルギーにもかかわらず樹脂等の被加工物をアブレーシ
ョン加工することができ、かつ、可視光または近赤外線
レーザを用いることで、光学材料を豊富に用いることが
できることによりNA(開口数)の明るい投影レンズを
容易に用いることができ、オリフィスプレートの外側か
らのレーザ照射で、オリフィスプレートの外側に先細り
のテーパ形状のインク吐出口を形成することが容易に達
成できる。このため、高品質な加工が可能になり、イン
クジェット記録ヘッドの性能が格段に向上させることが
可能となる。また、本発明によると、加工材料に関して
も、樹脂材料に限らず、セラミック材、または、金属材
料といった熱伝導効率の高い材料であっても光照射時点
から熱拡散が進行する前に加工プロセスが終了してしま
うために、液相状態を介さないアブレーション加工を起
すことが可能となり、さらに、石英、光学結晶、または
ガラス材といった光透過効率(透過率)の高い材料であ
っても、エネルギーの時間的集中性が高いために、わず
かな光吸収率であっても、アブレーション加工を起すこ
とが可能となる。また、本発明によると、セラミック
材、ガラス材を用いれば強アルカリ性のインクに対して
も腐食しない耐久性、保管性の優れたインクジェット記
録ヘッドを作ることができる。また、本発明によると、
オリフィスプレートの外側に先細りのテーパ形状のイン
ク吐出口を形成することができることによって、インク
ジェット記録ヘッドを組立てた後の最終工程でインク吐
出口を形成することが可能となることで、インク吐出口
形成プレートの組立結合による変形に起因するインク吐
出ノズル方向の非等方向性が解消され、また、インク吐
出口形成プレートの外側に(インク吐出側に)部分的に
または全体が先細りのテーパ形状が形成できることによ
って、インク液滴の吐出方向が、一定方向に安定し、イ
ンク流の流体抵抗が減少し、流速が向上するため、同等
の駆動源にてインク吐出周波数が高められ、吐出するイ
ンクの飛翔スピードを向上させることが可能となり、印
刷品質が格段に向上すると同時に高速印刷が可能なイン
クジェット記録ヘッドを実現することができる。また、
本発明によれば、加工断面が第2の形状から第1の形状
へと連続的に変化する錐台形状の立体加工を行うレーザ
加工手段を、インクジェット記録ヘッドの製造方法ある
いはインクジェット記録ヘッドに適用することで、イン
ク吐出口を、インク吐出面側の断面形状が円形または楕
円形形状でインク供給側の断面形状がインク供給路に略
滑らかに接続する略多角形形状である錐台形状に加工す
ることができ、インク供給路とインク吐出口との形状的
な連続性を向上させることが可能となる。したがって、
これにより、液体インクが略そう流状態で飛翔すること
が可能となり、液弾を安定して進行飛翔させることがで
き、印刷対象体に着弾する位置のばらつきを少なくし、
精度良く飛翔着弾させることができる。さらに、これに
より、ミストの発生をも軽減することが可能となる。ま
た、本発明によれば、略多角形である底面形状を有する
スパイラル錐台形状を加工するレーザ加工手段を、例え
ば、インクジェット記録ヘッドの製造方法あるいは該製
造方法によるインクジェット記録ヘッドに適用すること
で、液体インクの液弾が飛翔方向に対して、飛翔方向軸
周りに回転成分を持たせることが可能となり、液体イン
クの液弾を回転慣性力によって安定して進行飛翔させる
ことができ、それによって印刷対象体に着弾する位置の
ばらつきを少なくし、精度良く飛翔着弾させることがで
きる。さらに、これによってミストの発生をも軽減する
ことができる。また、本発明によれば、レーザ光束の照
射側に広がる錐形状部と、これと反対側に広がる錐形状
部とを、対称軸を共通に接続した形状に加工することが
可能となる。そしてこのようなレーザー加工手段を、例
えばにインクジェット記録ヘッドの製造方法あるいは該
製造方法によるインクジェット記録ヘッドに適用するこ
とで、インクジェット記録ヘッドのインク吐出口を、イ
ンク吐出側に広がる円錐形状部分と、インク供給側に広
がる円錐形状部分とを、回転対称軸を共通に接続した形
状とすることができる。これにより、本発明において
は、インク吐出口の内部にインクの液体表面張力によっ
てインク液界面を形成することによって、インク吐出口
にインクに接しない形でキャップを施して、インクの乾
燥固化によるインク吐出口詰りを防止することができ
る。また、インク親水領域であるインク供給側に広がる
領域と、インク撥水領域であるインク吐出側に広がる領
域の境界に不連続面境界を形成することで、インク飛翔
液滴が不連続面境界位置で離脱するようにすることがで
き、常にインク液滴の主滴とサテライト液滴との双方の
飛翔方向を、共にインク吐出口の対称軸に沿って飛翔さ
せることが可能となり、高精度な印刷品質を得ることが
できる。それにより、インク液界面と非連続な隅部分を
有しない形状であるため、インク吐出側に広がる領域に
インクミストが付着したとしても、隅部分に溜まって堆
積成長し、インク液界面に接触してインク液滴飛翔に妨
害をするようなことがない。また、このようなインクミ
ストは、インク吐出側が重力ベクトル方向を向いていれ
ば、インク吐出口を形成する部材のインク吐出側表面を
流れて消え去り、あるいは、インク吐出側が重力ベクト
ル方向と反対方向を向いていれば、微小ミスト状態のま
まインク液界面側に流れて吸収され、インクミストによ
るインク液滴の飛翔の弊害が著しく改善され、インクジ
ェット記録ヘッドの信頼性および耐久性を向上させるこ
とが可能となる。
As described above, according to the present invention, the laser processing from the outside of the ink ejection port forming plate (from the ink ejection side) has a shape symmetric with respect to the axis of the ink ejection direction. It is possible to realize a method of manufacturing an ink jet recording head capable of forming a tapered shape that is entirely tapered outside, an ink jet recording head manufactured by the manufacturing method, and a laser processing method. According to the present invention, the absorptance of the orifice plate with respect to the irradiation laser wavelength is a, and the numerical aperture N of the optical system for projecting the processing pattern on the orifice plate is on the workpiece side.
A is n, the energy per unit oscillation pulse per unit area of the laser beam irradiating the orifice plate as a workpiece is E [J / cm 2 / pulse], and the oscillation pulse time width of the laser is t [sec / pulse]. ], A pulse emission time of 1 picosecond or less is provided by configuring such a relationship that the following conditional expression is satisfied: (a × nxE) / t> 13 × 10 6 [W / cm 2 ]. The temporal energy density is dramatically increased by the laser that oscillates, so that a workpiece such as a resin can be ablated despite very little light energy, and a visible or near-infrared laser is used. As a result, since abundant optical materials can be used, a projection lens having a high NA (numerical aperture) can be easily used. By laser irradiation, it is easy to form a tapered ink ejection port outside the orifice plate. For this reason, high quality processing becomes possible, and the performance of the ink jet recording head can be remarkably improved. Further, according to the present invention, the processing material is not limited to the resin material, and even if the material has a high heat conduction efficiency such as a ceramic material or a metal material, the processing process is performed before the thermal diffusion proceeds from the time of light irradiation. Because of the termination, it is possible to perform ablation processing that does not pass through the liquid phase state. Further, even if the material has high light transmission efficiency (transmittance) such as quartz, optical crystal, or glass material, the energy can be reduced. Since the temporal concentration is high, ablation processing can be performed even with a small light absorption rate. Further, according to the present invention, if a ceramic material or a glass material is used, it is possible to produce an ink jet recording head having excellent durability and storability that does not corrode even with strongly alkaline ink. Also, according to the present invention,
The ability to form a tapered ink outlet on the outside of the orifice plate allows the ink outlet to be formed in the final step after assembling the inkjet recording head, thereby forming the ink outlet. The non-uniformity of the direction of the ink discharge nozzle due to the deformation due to the assembly and connection of the plate is eliminated, and a tapered shape that is partially or entirely tapered outside the ink discharge port forming plate (on the ink discharge side) is formed. By doing so, the ejection direction of the ink droplets is stabilized in a certain direction, the fluid resistance of the ink flow is reduced, and the flow velocity is improved, so that the ink ejection frequency is increased by the same driving source, and the ink to be ejected flies. It is possible to improve the printing speed and improve the printing quality. It is possible to realize a de. Also,
According to the present invention, a laser processing means for performing three-dimensional processing of a frustum shape in which a processing cross section continuously changes from a second shape to a first shape is applied to a method of manufacturing an inkjet recording head or an inkjet recording head. By doing so, the ink discharge port is processed into a frustum shape in which the cross-sectional shape on the ink discharge surface side is a circular or elliptical shape and the cross-sectional shape on the ink supply side is a substantially polygonal shape that connects to the ink supply path almost smoothly. Therefore, the shape continuity between the ink supply path and the ink discharge port can be improved. Therefore,
This makes it possible for the liquid ink to fly in a substantially swirling state, to allow the liquid bullet to fly in a stable manner, and to reduce variations in the landing position on the printing target,
It is possible to fly with high accuracy. Furthermore, this makes it possible to reduce the generation of mist. Further, according to the present invention, a laser processing means for processing a spiral frustum shape having a substantially polygonal bottom surface shape is applied to, for example, a method for manufacturing an ink jet recording head or an ink jet recording head by the manufacturing method. Therefore, the liquid bullet of the liquid ink can have a rotation component around the axis of the flight direction with respect to the flying direction, and the liquid bullet of the liquid ink can be stably advanced and fly by the rotational inertia force. Variations in the landing position on the printing object can be reduced, and the landing can be performed with high accuracy. Furthermore, this can also reduce the generation of mist. Further, according to the present invention, it is possible to process the conical portion expanding on the irradiation side of the laser beam and the conical portion expanding on the opposite side into a shape in which the symmetry axes are commonly connected. Then, by applying such a laser processing means to, for example, a method for manufacturing an ink jet recording head or an ink jet recording head according to the manufacturing method, an ink discharge port of the ink jet recording head, a conical portion spreading to the ink discharge side, The conical portion spreading to the ink supply side can be formed into a shape in which the rotational symmetry axes are commonly connected. Accordingly, in the present invention, by forming an ink liquid interface by the liquid surface tension of the ink inside the ink discharge port, the ink discharge port is capped so as not to contact the ink, and the ink is dried and solidified. Discharge port clogging can be prevented. In addition, by forming a discontinuous surface boundary at a boundary between a region extending toward the ink supply side, which is an ink hydrophilic region, and a region extending toward the ink ejection side, which is an ink water repellent region, the ink flying droplets are positioned at the discontinuous surface boundary position. It is possible to always fly both the main droplet of the ink droplet and the satellite droplet in the flight direction along the axis of symmetry of the ink ejection port. Quality can be obtained. As a result, since the ink mist does not have a corner portion that is not continuous with the ink liquid interface, even if the ink mist adheres to a region spreading to the ink ejection side, the ink mist accumulates in the corner portion, grows, and comes into contact with the ink liquid interface. And does not hinder the flight of the ink droplets. In addition, such an ink mist flows and disappears on the surface on the ink discharge side of the member forming the ink discharge port if the ink discharge side faces the gravity vector direction, or the ink discharge side faces in the direction opposite to the gravity vector direction. If it is oriented, it will flow to the ink liquid interface side and be absorbed in a fine mist state, and the harmful effect of ink mist flying of ink droplets will be significantly improved, and the reliability and durability of the ink jet recording head can be improved Becomes

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1に係るレーザ加工装置のマス
クパターン投影光学系の概略光路図。
FIG. 1 is a schematic optical path diagram of a mask pattern projection optical system of a laser processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例1に係る逆テーパ形状の形成に
ついて説明するための概略図。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining formation of an inverted tapered shape according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例2に係るインク吐出口部分の概
略図。
FIG. 3 is a schematic view of an ink ejection port according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例2に係るインクジェット記録ヘ
ッドのインク吐出口からのインク液滴飛翔を説明する
図。
FIG. 4 is a view for explaining flying of ink droplets from an ink discharge port of an ink jet recording head according to a second embodiment of the present invention.

【図5】上記図4続く本発明の実施例2に係るインクジ
ェット記録ヘッドのインク吐出口からのインク液滴飛翔
を説明する図。
FIG. 5 is a view for explaining the flight of ink droplets from the ink discharge ports of the ink jet recording head according to the second embodiment of the present invention following FIG. 4;

【図6】本発明の実施例2に係るインクジェット記録ヘ
ッド加工装置の光学的概略図。
FIG. 6 is an optical schematic diagram of an inkjet recording head processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例2および実施例3に用いるフォ
トマスクのパターン図。
FIG. 7 is a pattern diagram of a photomask used in Examples 2 and 3 of the present invention.

【図8】本発明の実施例2および実施例3に用いる光束
絞りのパターン図。
FIG. 8 is a pattern diagram of a beam stop used in Embodiments 2 and 3 of the present invention.

【図9】本発明の実施例3に係るインク吐出口部分の概
略図。
FIG. 9 is a schematic view of an ink ejection port according to a third embodiment of the invention.

【図10】本発明の実施例3に係るインクジェット記録
ヘッドのインク吐出口からのインク液滴飛翔を説明する
図。
FIG. 10 is a view for explaining flying of ink droplets from an ink discharge port of an ink jet recording head according to a third embodiment of the present invention.

【図11】上記図10続く本発明の実施例3に係るイン
クジェット記録ヘッドのインク吐出口からのインク液滴
飛翔を説明する図。
FIG. 11 is a diagram illustrating the flight of ink droplets from the ink discharge ports of the ink jet recording head according to the third embodiment of the present invention, following FIG.

【図12】本発明の実施例3に係るインクジェット記録
ヘッド加工装置の光学的概略図。
FIG. 12 is an optical schematic diagram of an inkjet recording head processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図13】(a)〜(c)は本発明の実施例4に係るイ
ンクジェット記録ヘッドのインク吐出口からのインク液
滴飛翔を説明する図。
FIGS. 13A to 13C are diagrams for explaining flying of ink droplets from an ink discharge port of an inkjet recording head according to Embodiment 4 of the present invention.

【図14】(d)〜(f)は本発明の実施例4に係る上
記図1の(a)〜(c)に続くインクジェット記録ヘッ
ドのインク吐出口からのインク液滴飛翔を説明する図。
FIGS. 14 (d) to (f) are diagrams for explaining the flight of ink droplets from the ink discharge ports of the ink jet recording head, following FIGS. 1 (a) to (c) of FIG. 1 according to Embodiment 4 of the present invention. .

【図15】本発明の実施例4に係るインクジェット記録
ヘッドのインク吐出口からのインク乾燥を防ぐためのキ
ャップ配置を示す図。
FIG. 15 is a diagram showing an arrangement of caps for preventing ink from drying from ink discharge ports of an ink jet recording head according to Embodiment 4 of the present invention.

【図16】本発明の実施例4に係るインクジェット記録
ヘッドのインク吐出口部分のインクミスト汚れ防止を説
明する図。
FIG. 16 is a diagram illustrating prevention of ink mist contamination of an ink ejection port portion of an inkjet recording head according to a fourth embodiment of the present invention.

【図17】(a)〜(c)は従来例におけるインクジェ
ット記録ヘッドのインク吐出口からのインク液滴飛翔を
説明する図。
FIGS. 17A to 17C are diagrams illustrating the flight of ink droplets from ink discharge ports of an ink jet recording head in a conventional example.

【図18】(d)〜(f)は従来例における上記図5の
(a)〜(c)に続くインクジェット記録ヘッドのイン
ク吐出口からのインク液滴飛翔を説明する図。
FIGS. 18 (d) to (f) are diagrams illustrating the flight of ink droplets from the ink ejection ports of the ink jet recording head following the above-described conventional example from FIGS. 5 (a) to (c).

【図19】従来例におけるインクジェット記録ヘッドの
インク吐出口からのインク乾燥を防ぐためのキャップ配
置を示す図。
FIG. 19 is a diagram showing a cap arrangement for preventing ink drying from an ink ejection port of an ink jet recording head in a conventional example.

【図20】従来例におけるインクジェット記録ヘッドの
インク吐出口部分のインクミスト汚れを説明する図。
FIG. 20 is a diagram illustrating ink mist contamination of an ink ejection port portion of an ink jet recording head in a conventional example.

【図21】(a)〜(c)は本発明の実施例4に係るイ
ンクジェット記録ヘッドのインク吐出口部分の製作工程
を説明する図。
FIGS. 21A to 21C are diagrams illustrating a process of manufacturing an ink ejection port portion of an inkjet recording head according to a fourth embodiment of the present invention.

【図22】(d)(e)は本発明の実施例4に係る上記
図9の(a)〜(c)に続くインクジェット記録ヘッド
のインク吐出口部分の製作工程を説明する図。
FIGS. 22 (d) and (e) are views for explaining a manufacturing process of an ink discharge port portion of the ink jet recording head following the above-mentioned FIGS. 9 (a) to 9 (c) according to the fourth embodiment of the present invention.

【図23】本発明の実施例に係る加工方法が適用される
インクジェットヘッドの製造方法によって製造されたイ
ンクジェットヘッドを示す概略図。
FIG. 23 is a schematic view showing an inkjet head manufactured by a method for manufacturing an inkjet head to which a processing method according to an embodiment of the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:マスク 2:オリフィスプレート 3:インクジェット記録ヘッド本体 21:インク吐出口ノズル 31:インク流路 32:インク液室 33:基板 34:インク吐出圧発生素子 35:天板 101:レーザ光 110:フライアイレンズ 111:フィールドレンズ 112:アパーチャ 113:投影レンズ 200:インク吐出口 201:オリフィスプレート 202:レーザ光束 203:インク供給路 204:インク 207:インク供給路形成部材 208:インク吐出圧発生素子 210:ズームビームコンプレッサー 211:マスク照明レンズ 212、312:光束絞り 213:投影レンズ 214、314:マスク 215、315:マスクパターン 216、316:光束絞りパターン 250:インク液弾主滴 251:インク液弾サテライト滴 300:インク吐出口 301:オリフィスプレート 302:レーザ光束 303:インク供給路 304:インク 307:インク供給路形成部材 308:インク吐出圧発生素子 310:ズームビームコンプレッサー 311:マスク照明レンズ 312:光束絞り 313:投影レンズ 314:マスク 350:インク液弾主滴 351:インク液弾サテライト滴 400:インク吐出口 401:インク吐出口形成基材 402:インク吐出口の撥水領域 403:インク吐出口の親水領域 404:インク 405:キャップ 406:撥水膜 410:インク飛翔液滴の主滴 411:インク飛翔液滴のサテライト滴(副滴) 420:インクミスト 421:インク溜まり 450:レンズ 451:レーザ光 500:途中深さまで撥水されたインク吐出口 501:親水性のインク吐出口 502:インク吐出口 1: Mask 2: Orifice plate 3: Ink jet recording head main body 21: Ink ejection nozzle 31: Ink flow path 32: Ink chamber 33: Substrate 34: Ink ejection pressure generating element 35: Top plate 101: Laser beam 110: Fly Eye lens 111: Field lens 112: Aperture 113: Projection lens 200: Ink ejection port 201: Orifice plate 202: Laser beam 203: Ink supply path 204: Ink 207: Ink supply path forming member 208: Ink ejection pressure generating element 210: Zoom beam compressor 211: Mask illumination lens 212, 312: Beam stop 213: Projection lens 214, 314: Mask 215, 315: Mask pattern 216, 316: Beam stop pattern 250: Main droplet of ink liquid bullet 251: Ink droplet Light droplet 300: Ink ejection port 301: Orifice plate 302: Laser beam 303: Ink supply path 304: Ink 307: Ink supply path forming member 308: Ink ejection pressure generating element 310: Zoom beam compressor 311: Mask illumination lens 312: Light flux Aperture 313: Projection lens 314: Mask 350: Main droplet of ink droplet 351: Ink droplet satellite droplet 400: Ink ejection port 401: Ink ejection port forming base material 402: Water repellent area of ink ejection port 403: Ink ejection port Hydrophilic area 404: Ink 405: Cap 406: Water repellent film 410: Main droplet of ink flying droplet 411: Satellite droplet (sub-droplet) of ink flying droplet 420: Ink mist 421: Ink pool 450: Lens 451: Laser light 500: I repelled to a certain depth Click discharge port 501: hydrophilic ink discharge port 502: ink discharge port

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願2000−165454(P2000−165454) (32)優先日 平成12年6月2日(2000.6.2) (33)優先権主張国 日本(JP) Fターム(参考) 2C057 AF43 AF93 AG02 AG05 AG07 AP02 AP13 AP23 AP59 AP60 AQ02 AQ03 BA03 4E068 CA01 CA04 CD05 CD10 DA09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 2000-165454 (P2000-165454) (32) Priority date June 2, 2000 (2000.6.2) (33) Priority claim country Japan (JP) F-term (Reference) 2C057 AF43 AF93 AG02 AG05 AG07 AP02 AP13 AP23 AP59 AP60 AQ02 AQ03 BA03 4E068 CA01 CA04 CD05 CD10 DA09

Claims (66)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】記録媒体に付着させるインク液滴を吐出す
るためのインク吐出口、前記吐出口に供給するためのイ
ンクを貯える液室、前記吐出口と前記液室とを連通する
インク流路、前記インク流路の一部に設けられインクを
吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素
子、前記液室に外部からインクを供給するためのインク
供給口等を、 板材の接合または接着により形成したインクジェット記
録ヘッドの製造方法において、 前記インク吐出口が形成されるオリフィスプレートをレ
ーザ加工するに際して、前記レーザ光として1ピコ秒以
下のパルス放射時間にて発振するレーザ発振器から放射
される空間的時間的なエネルギー密度が非常に大きい、
複数パルスのレーザ光を用い、前記インクが供給される
側の反対側であるオリフィスプレートの外面側からレー
ザ光を照射し、該オリフィスプレートの外面にインク吐
出口の加工パターンをフォーカス投影して加工すること
を特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
An ink discharge port for discharging ink droplets to be attached to a recording medium; a liquid chamber for storing ink to be supplied to the discharge port; and an ink flow path communicating the discharge port with the liquid chamber. Forming an energy generating element provided in a part of the ink flow path to generate energy for discharging ink, an ink supply port for supplying ink from outside to the liquid chamber, and the like by joining or bonding plate materials. In the method for manufacturing an ink jet recording head, when laser processing an orifice plate in which the ink discharge port is formed, a spatial time radiated from a laser oscillator oscillating with a pulse radiation time of 1 picosecond or less as the laser light. Energy density is very large,
Using a plurality of pulses of laser light, irradiating the laser light from the outer surface side of the orifice plate opposite to the side where the ink is supplied, focus-projecting and processing the processing pattern of the ink discharge port on the outer surface of the orifice plate A method for manufacturing an ink jet recording head.
【請求項2】前記インク吐出口は、所定ピッチで形成さ
れた複数の開口パターンを有するマスクを介してレーザ
光を照射することで所定の間隔で複数同時に形成される
ことを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録
ヘッドの製造方法。
2. A method according to claim 1, wherein a plurality of said ink discharge ports are simultaneously formed at a predetermined interval by irradiating a laser beam through a mask having a plurality of opening patterns formed at a predetermined pitch. 2. The method for manufacturing an ink jet recording head according to item 1.
【請求項3】インクに圧力発生源を接触させエネルギー
を与えることで圧力をインクの吐出口に伝達させて、イ
ンク液滴を発弾し記録媒体に付着させるインクジェット
記録ヘッドをレーザ加工方法によって形成するインクジ
ェット記録ヘッドの製造方法において、 前記インク吐出口が形成されるオリフィスプレートをレ
ーザ加工するに際して、前記レーザ光として1ピコ秒以
下のパルス放射時間にて発振するレーザ発振器から放射
される空間的時間的なエネルギー密度が非常に大きい、
複数パルスのレーザ光を用い、前記レーザ発振器から放
射されたレーザ光束を、所定エネルギー密度、所定開口
数のもとで、該レーザ光束の非フォーカスポイントにお
けるビーム断面形状を第1の形状とし、該第1の形状と
は異なる第2の形状のマスクパターンを介し、該マスク
パターンの投影フォーカスポイントにて、オリフィスプ
レートに照射することによって、加工断面が前記第2の
形状から前記第1の形状へと連続的に変化する錐台形状
の立体加工を行うことを特徴とするインクジェット記録
ヘッドの製造方法。
3. An ink jet recording head is formed by a laser processing method in which a pressure generating source is brought into contact with the ink to apply energy to transmit the pressure to an ink discharge port to eject ink droplets and attach the ink droplets to a recording medium. In the method of manufacturing an ink jet recording head, a spatial time radiated from a laser oscillator oscillating at a pulse emission time of 1 picosecond or less as the laser light when laser processing an orifice plate in which the ink ejection port is formed. Energy density is very large,
Using a plurality of pulses of laser light, the laser beam emitted from the laser oscillator is given a predetermined energy density and a predetermined numerical aperture, and the beam cross-sectional shape of the laser beam at a non-focus point is set to a first shape. By irradiating the orifice plate at a projection focus point of the mask pattern through a mask pattern of a second shape different from the first shape, the processed cross section changes from the second shape to the first shape. A three-dimensional processing of a frustum shape that continuously changes.
【請求項4】前記レーザ光束の非フォーカスポイントに
おけるビーム断面形状の第1の形状を略多角形形状と
し、前記マスクパターンにおける第1の形状とは異なる
第2の形状を円形乃至は楕円形形状として、インク吐出
面側の断面形状が円形乃至は楕円形形状、インク供給側
の断面形状が略多角形形状である錐台形状に加工するこ
とを特徴とする請求項3に記載のインクジェット記録ヘ
ッドの製造方法。
4. A first shape of a beam cross section at a non-focus point of the laser beam is substantially polygonal, and a second shape different from the first shape in the mask pattern is a circle or an ellipse. 4. An ink jet recording head according to claim 3, wherein the cross-sectional shape on the ink ejection surface side is circular or elliptical, and the cross-sectional shape on the ink supply side is a substantially polygonal frustum shape. Manufacturing method.
【請求項5】前記第1の形状の略多角形形状は、投影レ
ンズの瞳像パターンを多角形形状とすることによって形
成されることを特徴とする請求項4に記載のインクジェ
ット記録ヘッドの製造方法。
5. The method according to claim 4, wherein the substantially polygonal shape of the first shape is formed by forming a pupil image pattern of the projection lens into a polygonal shape. Method.
【請求項6】前記第1の形状の略多角形形状は、投影レ
ンズの絞りパターンを多角形形状とすることによって形
成されることを特徴とする請求項4に記載のインクジェ
ット記録ヘッドの製造方法。
6. The method according to claim 4, wherein the substantially polygonal shape of the first shape is formed by forming a diaphragm pattern of the projection lens into a polygonal shape. .
【請求項7】前記インク供給側の断面形状が、インク供
給路に略滑らかに接続する略多角形形状に形成されるこ
とを特徴とする請求項3〜6のいずれか1項に記載のイ
ンクジェット記録ヘッドの製造方法。
7. The ink-jet apparatus according to claim 3, wherein a cross-sectional shape of the ink supply side is formed in a substantially polygonal shape that is connected to the ink supply path substantially smoothly. Manufacturing method of recording head.
【請求項8】前記ビーム断面形状を多角形形状とし、前
記第2の形状を有するマスクパターンを介し、該マスク
パターンの投影フォーカスポイントにて、前記ビーム断
面形状を光軸周りに回転させながらオリフィスプレート
に照射することによって、ノズル断面形状が前記第2の
形状から前記多角形形状へと断面積を増加させながら、
らせん状に連続的に変化するスパイラル錐台形状の立体
加工を行うことを特徴とする請求項3に記載のインクジ
ェット記録ヘッドの製造方法。
8. The orifice, wherein the beam cross-sectional shape is polygonal, and the beam cross-sectional shape is rotated about an optical axis at a projection focus point of the mask pattern via a mask pattern having the second shape. By irradiating the plate, the nozzle cross-sectional shape increases the cross-sectional area from the second shape to the polygonal shape,
The method for manufacturing an ink jet recording head according to claim 3, wherein three-dimensional processing of a spiral frustum shape that continuously changes in a spiral shape is performed.
【請求項9】前記スパイラル錐台形状が、徐々に滑らか
にねじれて連続する底面形状が略多角形のスパイラル錐
台形状として加工されることを特徴とする請求項8に記
載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
9. The ink jet recording head according to claim 8, wherein the spiral frustum shape is gradually and smoothly twisted and a continuous bottom shape is processed into a substantially polygonal spiral frustum shape. Production method.
【請求項10】前記スパイラル錐台形状が、前記レーザ
光束の非フォーカスポイントにおけるビーム断面形状の
多角形形状を、投影レンズの瞳像パターンを多角形形状
とすることによって形成し、該瞳像パターンを被加工物
の加工進行に関連させて光軸周りに回転させ、加工され
ることを特徴とする請求項8または請求項9に記載のイ
ンクジェット記録ヘッドの製造方法。
10. A pupil image pattern of a projection lens, wherein the spiral frustum shape forms a polygonal shape of a beam cross-sectional shape at a non-focus point of the laser beam. The method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 8, wherein the substrate is rotated around an optical axis in association with the progress of processing of the workpiece.
【請求項11】前記スパイラル錐台形状が、前記レーザ
光束の非フォーカスポイントにおけるビーム断面形状の
多角形形状を、投影レンズの絞りパターンを多角形形状
とすることによって形成し、該絞りパターンを被加工物
の加工進行に関連させて光軸周りに回転させ、加工され
ることを特徴とする請求項9または請求項10に記載の
インクジェット記録ヘッドの製造方法。
11. The spiral frustum shape is obtained by forming a polygonal shape of a beam cross section at a non-focus point of the laser beam by making a diaphragm pattern of a projection lens a polygonal shape, and covering the diaphragm pattern. The method for manufacturing an ink jet recording head according to claim 9, wherein the processing is performed by rotating the workpiece about an optical axis in association with the progress of the workpiece.
【請求項12】前記フォーカスポイントを、前記レーザ
光束の照射側に向けられたオリフィスプレートの表面
側、または、前記レーザ光束の照射側に向けられたオリ
フィスプレートの表面側から離れた位置に設定して、前
記錐台形状の立体加工を行うことを特徴とする請求項3
〜11のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッ
ドの製造方法。
12. The focus point is set to a surface side of an orifice plate facing the irradiation side of the laser beam or a position away from a surface side of the orifice plate facing the irradiation side of the laser beam. The three-dimensional processing of the frustum shape is performed.
12. The method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of items 11 to 11.
【請求項13】前記インクジェット記録ヘッドのインク
吐出口において、そのインク吐出側であってインク吐出
口近傍の領域に、撥水膜を形成することを特徴とする請
求項3〜12のいずれか1項に記載のインクジェット記
録ヘッドの製造方法。
13. The ink-jet recording head according to claim 3, wherein a water-repellent film is formed in a region near the ink discharge port on the ink discharge side of the ink discharge port. Item 13. The method for producing an ink jet recording head according to item 9.
【請求項14】インクに圧力発生源を接触させエネルギ
ーを与えることで圧力をインクの吐出口に伝達させて、
インク液滴を発弾し記録媒体に付着させるインクジェッ
ト記録ヘッドをレーザ加工方法によって形成するインク
ジェット記録ヘッドの製造方法において、 前記インク吐出口が形成されるオリフィスプレートをレ
ーザ加工するに際して、前記レーザ光として1ピコ秒以
下のパルス放射時間にて発振するレーザ発振器から放射
される空間的時間的なエネルギー密度が非常に大きい、
複数パルスのレーザ光を用い、前記レーザ発振器から放
射されたレーザ光束を、所定エネルギー密度、所定開口
数のもとで、所定のパターン像を、所定フォーカスポイ
ントにて、前記オリフィスプレートに照射することによ
って、インク吐出側に広がる錐形状部分と、インク供給
側に広がる錐形状部分とを、対称軸を共通に接続した形
状に加工することを特徴とするインクジェット記録ヘッ
ドの製造方法。
14. A pressure generating source is brought into contact with the ink to apply energy, thereby transmitting the pressure to the ink ejection port.
In a method of manufacturing an ink jet recording head, which forms an ink jet recording head for ejecting ink droplets and attaching the ink droplets to a recording medium by a laser processing method. A very large spatiotemporal energy density emitted from a laser oscillator oscillating with a pulse emission time of 1 picosecond or less,
Using a plurality of pulses of laser light, irradiating a laser beam emitted from the laser oscillator with a predetermined energy density and a predetermined numerical aperture under a predetermined pattern image onto the orifice plate at a predetermined focus point. And processing the conical portion extending toward the ink ejection side and the conical portion extending toward the ink supply side into a shape in which the symmetry axes are commonly connected.
【請求項15】前記インク吐出側に広がる錐形状部分
が、前記フォーカスポイントを前記オリフィスプレート
のインク吐出側表面より奥側の位置に設定することによ
って加工され、インク供給側に広がる錐形状部分が、前
記インク吐出側に広がる錐形状部分の加工後に、前記フ
ォーカスポイントを前記対称軸を共通に接続する部分に
設定することによって加工されることを特徴とする請求
項14に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
15. The conical portion spreading on the ink discharge side is processed by setting the focus point at a position deeper than the ink discharge side surface of the orifice plate, and the conical portion spreading on the ink supply side is formed. 15. The ink jet recording head according to claim 14, wherein after processing the conical portion spreading to the ink ejection side, the focus point is set to a portion connecting the symmetry axis in common. Production method.
【請求項16】前記インク吐出側に広がる錐形状部分の
広がりが、インク供給側に広がる錐形状部分の広がりよ
りも大きい錐形状部に加工されることを特徴とする請求
項14または請求項15に記載のインクジェット記録ヘ
ッドの製造方法。
16. The method according to claim 14, wherein the conical portion expanding on the ink discharge side is processed into a conical portion larger than the conical portion expanding on the ink supply side. 3. The method for manufacturing an ink jet recording head according to item 1.
【請求項17】インク吐出口が、親水性材料によって形
成されることを特徴とする請求項14〜16のいずれか
1項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
17. The method according to claim 14, wherein the ink discharge ports are formed of a hydrophilic material.
【請求項18】前記インク吐出側に広がる錐形状部分の
表面と、インク吐出口側であってインク吐出口近傍の領
域に、撥水膜を形成することを特徴とする請求項14〜
17のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッド
の製造方法。
18. A water-repellent film is formed on the surface of the conical portion spreading on the ink ejection side and on the area near the ink ejection port on the ink ejection port side.
18. The method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of items 17.
【請求項19】前記撥水膜が、インク吐出側に広がる円
錐形状部分を加工形成した後に、インク吐出側にコーテ
ィングされ、この後にインク供給側に広がる円錐形状部
分を加工形成することを特徴とする請求項18に記載の
インクジェット記録ヘッドの製造方法。
19. The method according to claim 19, wherein the water-repellent film is formed on the ink discharge side after processing and forming the conical part spreading on the ink discharge side, and then processing the conical part expanding on the ink supply side. The method for manufacturing an ink jet recording head according to claim 18.
【請求項20】前記インク吐出口の錐形状部が、円錐形
状部に加工されることを特徴とする請求項14〜19の
いずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造
方法。
20. The method according to claim 14, wherein the conical portion of the ink discharge port is processed into a conical portion.
【請求項21】前記インク吐出口の錐形状部が、多角錐
形状部に加工されることを特徴とする請求項14〜19
のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの製
造方法。
21. The conical portion of the ink discharge port is processed into a polygonal pyramid-shaped portion.
The method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of the above items.
【請求項22】前記多角錐形状部が、レーザ光束のビー
ム断面形状を多角形形状とすることによって加工される
ことを特徴とする請求項21に記載のインクジェット記
録ヘッドの製造方法。
22. The method according to claim 21, wherein the polygonal pyramid-shaped portion is processed by making the beam cross section of the laser beam into a polygonal shape.
【請求項23】前記レーザ光束のビーム断面形状の多角
形形状が、投影レンズの瞳像パターンを多角形形状とす
ることによって形成されることを特徴とする請求項22
に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
23. The polygonal beam cross-sectional shape of the laser beam is formed by forming a pupil image pattern of a projection lens into a polygonal shape.
3. The method for manufacturing an ink jet recording head according to item 1.
【請求項24】前記レーザ光束のビーム断面形状の多角
形形状が、投影レンズの絞りパターンを多角形形状とす
ることによって形成されることを特徴とする請求項22
に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
24. The polygonal shape of the beam cross section of the laser beam is formed by making the aperture pattern of the projection lens a polygonal shape.
3. The method for manufacturing an ink jet recording head according to item 1.
【請求項25】前記インク吐出口の錐形状部が、スパイ
ラル錐形状部に加工されることを特徴とする請求項14
〜19のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッ
ドの製造方法。
25. A method according to claim 14, wherein the conical portion of the ink discharge port is processed into a spiral conical portion.
20. The method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of items 19 to 19.
【請求項26】前記スパイラル錐形状部が、前記レーザ
光束のビーム断面形状を光軸周りに回転させながら被加
工物に照射することによって、加工されることを特徴と
する請求項25に記載のインクジェット記録ヘッドの製
造方法。
26. The method according to claim 25, wherein the spiral cone portion is processed by irradiating a workpiece while rotating a beam cross-sectional shape of the laser beam around an optical axis. A method for manufacturing an ink jet recording head.
【請求項27】前記インク吐出口の錐形状部が、円錐形
状部、または多角錐形状部、またはスパイラル錐形状部
のいずれかの形状部と組み合わせられて加工されること
を特徴とする請求項16〜19のいずれか1項に記載の
インクジェット記録ヘッドの製造方法。
27. The method according to claim 27, wherein the conical portion of the ink discharge port is processed in combination with any one of a conical portion, a polygonal pyramid portion, and a spiral conical portion. 20. The method of manufacturing an ink jet recording head according to any one of 16 to 19.
【請求項28】前記吐出口を形成する部材は、樹脂であ
ることを特徴とする請求項1〜27のいずれか1項に記
載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
28. The method for manufacturing an ink jet recording head according to claim 1, wherein the member forming the discharge port is made of a resin.
【請求項29】前記吐出口を形成する部材は、Siまた
はSi化合物材料からなることを特徴とする請求項1〜
27のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッド
の製造方法。
29. The member forming the discharge port is made of Si or a Si compound material.
28. The method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of items 27 to 27.
【請求項30】前記レーザ光の波長は350〜1000
nmの領域内にあることを特徴とする請求項1〜27の
いずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造
方法。
30. The laser beam has a wavelength of 350 to 1000.
The method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of claims 1 to 27, wherein the distance is within the range of nm.
【請求項31】前記レーザ光のパルス放射時間は500
フェムト秒以下であることを特徴とする請求項1〜30
のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの製
造方法。
31. A pulse emission time of said laser beam is 500
31. The sub-femtosecond sub-second.
The method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of the above items.
【請求項32】レーザ光束のエネルギー密度は、被加工
物である材料の照射レーザ波長に対する吸収率をa、被
加工物に加工パターンを投影する光学系の被加工物側開
口数をn、被加工物である材料に照射するレーザ光の単
位面積当り、単位発振パルス時間当りのエネルギーをE
(単位[J/cm2/pulse])、レーザの発振パ
ルス時間幅をt(単位[sec])とすると、 (a×n×E)/t > 13×106 [W/cm2] の条件式を満たすことを特徴とする請求項1〜31のい
ずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方
法。
32. The energy density of the laser beam is represented by a as the absorptivity of the material to be processed with respect to the irradiation laser wavelength, n as the numerical aperture on the workpiece side of the optical system for projecting the processing pattern on the workpiece, and n as the energy density. The energy per unit area and unit oscillation pulse time of the laser beam irradiating the material to be processed is E
(Unit [J / cm 2 / pulse]), and assuming that the oscillation pulse time width of the laser is t (unit [sec]), (a × n × E) / t> 13 × 10 6 [W / cm 2 ] The method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of claims 1 to 31, wherein a conditional expression is satisfied.
【請求項33】前記レーザ発振器が、光伝播の空間圧縮
装置を有しているレーザ発振器であることを特徴とする
請求項1〜32のいずれか1項に記載のインクジェット
記録ヘッドの製造方法。
33. The method according to claim 1, wherein the laser oscillator is a laser oscillator having a light propagating spatial compression device.
【請求項34】前記光伝播の空間圧縮装置が、チャーピ
ングパルス生成手段と、光波長分散特性を利用した縦モ
ード同期手段によって構成されていることを特徴とする
請求項33に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方
法。
34. An ink jet recording apparatus according to claim 33, wherein said spatial compression device for light propagation comprises chirping pulse generation means and longitudinal mode synchronization means utilizing light wavelength dispersion characteristics. Head manufacturing method.
【請求項35】記録媒体に付着させるインク液滴を吐出
するためのインク吐出口、前記吐出口に供給するための
インクを貯える液室、前記吐出口と前記液室とを連通す
るインク流路、前記インク流路の一部に設けられインク
を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生
素子、前記液室に外部からインクを供給するためのイン
ク供給口等を、板材の接合または接着により形成したイ
ンクジェット記録ヘッドにおいて、 前記インクジェット記録ヘッドのインク吐出口が、1ピ
コ秒以下のパルス放射時間にて発振するレーザ発振器か
ら放射される空間的時間的なエネルギー密度が非常に大
きい、複数パルスのレーザ光によって、前記インクが供
給される側の反対側であるオリフィスプレートの外面側
からレーザ光を照射し、該オリフィスプレートの外面に
インク吐出口の加工パターンをフォーカス投影して加工
された断面形状が前記オリフィスプレートの外面側方向
に先細りテーパー状の断面形状を有することを特徴とす
るインクジェット記録ヘッド。
35. An ink discharge port for discharging ink droplets to be attached to a recording medium, a liquid chamber for storing ink to be supplied to the discharge port, and an ink flow path communicating between the discharge port and the liquid chamber. Forming an energy generating element provided in a part of the ink flow path to generate energy for discharging ink, an ink supply port for supplying ink from outside to the liquid chamber, and the like by joining or bonding plate materials. A multi-pulse laser, wherein the ink ejection port of the inkjet recording head has a very large spatial and temporal energy density emitted from a laser oscillator oscillating with a pulse emission time of 1 picosecond or less. By irradiating laser light from the outer surface side of the orifice plate opposite to the side to which the ink is supplied, An ink jet recording head, wherein a cross-sectional shape processed by focusing and projecting a processing pattern of an ink discharge port on an outer surface of a plate has a tapered cross-sectional shape in a direction toward the outer surface of the orifice plate.
【請求項36】前記インク吐出口は、所定の間隔で複数
形成されていることを特徴とする請求項35に記載のイ
ンクジェット記録ヘッド。
36. An ink jet recording head according to claim 35, wherein a plurality of said ink discharge ports are formed at a predetermined interval.
【請求項37】インクに圧力発生源を接触させエネルギ
ーを与えることで圧力をインクの吐出口に伝達させて、
インク液滴を発弾し記録媒体に付着させるインクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、 前記インクジェット記録ヘッドのインク吐出口が、1ピ
コ秒以下のパルス放射時間にて発振するレーザ発振器か
ら放射される空間的時間的なエネルギー密度が非常に大
きい、複数パルスのレーザ光によって、前記レーザ発振
器から放射されたレーザ光束を、所定エネルギー密度、
所定開口数のもとで、該レーザ光束の非フォーカスポイ
ントにおけるビーム断面形状を第1の形状とし、該第1
の形状とは異なる第2の形状のマスクパターンを介し、
該マスクパターンの投影フォーカスポイントにて、オリ
フィスプレートに照射することによって加工された、前
記第2の形状から前記第1の形状へと連続的に変化する
錐台形状の断面形状を有することを特徴とするインクジ
ェット記録ヘッド。
37. A method in which a pressure source is brought into contact with ink and energy is applied thereto to transmit pressure to an ink ejection port.
An ink jet recording head for ejecting ink droplets and attaching the ink droplets to a recording medium, wherein an ink ejection port of the ink jet recording head is spatially and temporally radiated from a laser oscillator oscillating with a pulse emission time of 1 picosecond or less. Very large energy density, by a plurality of pulses of laser light, a laser beam emitted from the laser oscillator, a predetermined energy density,
Under a predetermined numerical aperture, the beam cross-sectional shape of the laser beam at a non-focus point is set to a first shape, and
Via a mask pattern of a second shape different from the shape of
At a projection focus point of the mask pattern, the mask pattern has a frustum-shaped cross-section processed by irradiating an orifice plate and continuously changing from the second shape to the first shape. Inkjet recording head.
【請求項38】前記インクジェット記録ヘッドのインク
吐出口は、インク吐出面側の断面形状が円形乃至は楕円
形形状、インク供給側の断面形状が略多角形形状である
ことを特徴とする請求項37に記載のインクジェット記
録ヘッド。
38. An ink discharge port of the ink jet recording head, wherein a cross-sectional shape on the ink discharge surface side is circular or elliptical, and a cross-sectional shape on the ink supply side is substantially polygonal. 38. The ink jet recording head according to 37.
【請求項39】前記インク供給側の断面形状が、インク
供給路に略滑らかに接続する略多角形形状に形成されて
いることを特徴とする請求項38に記載のインクジェッ
ト記録ヘッド。
39. The ink jet recording head according to claim 38, wherein the cross-sectional shape on the ink supply side is formed in a substantially polygonal shape which is connected substantially smoothly to the ink supply path.
【請求項40】前記インクジェット記録ヘッドのインク
吐出口が、インク吐出面側の断面形状が円形乃至は楕円
形形状または多角形形状で、インク供給側の断面形状が
略多角形形状であって、徐々に滑らかにねじれて連続す
るスパイラル錐台形状を有することを特徴とする請求項
37に記載のインクジェット記録ヘッド。
40. An ink discharge port of the ink jet recording head, wherein a cross-sectional shape on the ink discharge surface side is circular or elliptical or polygonal, and a cross-sectional shape on the ink supply side is substantially polygonal. The ink jet recording head according to claim 37, wherein the ink jet recording head has a spiral frustum shape that is twisted gradually and smoothly.
【請求項41】前記スパイラル錐台形状が、徐々に滑ら
かにねじれて連続する底面形状が略多角形のスパイラル
錐台形状であることを特徴とする請求項40に記載のイ
ンクジェット記録ヘッド。
41. The ink jet recording head according to claim 40, wherein the spiral frustum shape is a spiral frustum shape in which a continuous bottom surface is twisted gradually and smoothly and has a substantially polygonal bottom shape.
【請求項42】前記インクジェット記録ヘッドのインク
吐出口において、そのインク吐出側であってインク吐出
口近傍の領域に、撥水膜が形成されていることを特徴と
する請求項37〜41のいずれか1項に記載のインクジ
ェット記録ヘッド。
42. The ink jet recording head according to claim 37, wherein a water-repellent film is formed in a region near the ink discharge port on the ink discharge side of the ink discharge port. 2. The ink jet recording head according to claim 1.
【請求項43】インクに圧力発生源を接触させ圧エネル
ギーを与えることで圧力をインクの吐出口に伝達させ
て、インク液滴を発弾し記録媒体に付着させるインクジ
ェット記録ヘッドにおいて、 前記インクジェット記録ヘッドのインク吐出口が、イン
ク吐出側に広がる錐形状部分と、インク供給側に広がる
錐形状部分とを、対称軸を共通に接続した断面形状を有
することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
43. An ink jet recording head, wherein a pressure generating source is brought into contact with ink to apply pressure energy to transmit pressure to an ink ejection port to eject ink droplets and attach the ink droplets to a recording medium. An ink jet recording head, wherein an ink ejection port of the head has a cross-sectional shape in which a symmetric axis is commonly connected to a conical portion extending toward the ink ejection side and a conical portion extending toward the ink supply side.
【請求項44】前記インク吐出側に広がる錐形状部分の
広がりが、インク供給側に広がる錐形状部分の広がりよ
りも大きいことを特徴とする請求項43に記載のインク
ジェット記録ヘッド。
44. The ink jet recording head according to claim 43, wherein the conical portion expanding toward the ink ejection side is wider than the conical portion expanding toward the ink supply side.
【請求項45】インク吐出口が、親水性材料からなるこ
とを特徴とする請求項43または請求項44に記載のイ
ンクジェット記録ヘッド。
45. The ink jet recording head according to claim 43, wherein the ink discharge port is made of a hydrophilic material.
【請求項46】前記インク吐出側に広がる錐形状部分の
表面と、インク吐出口側であってインク吐出口近傍の領
域に、撥水膜が付されていることを特徴とする請求項4
3〜45のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘ
ッド。
46. A water-repellent film is provided on the surface of the conical portion spreading on the ink ejection side and on the area near the ink ejection port on the ink ejection port side.
The inkjet recording head according to any one of Items 3 to 45.
【請求項47】前記撥水膜が、インク吐出側に広がる円
錐形状部分を加工形成した後に、インク吐出側にコーテ
ィングされ、この後にインク供給側に広がる円錐形状部
分を加工形成されてなることを特徴とする請求項46に
記載のインクジェット記録ヘッド。
47. The method according to claim 47, wherein the water-repellent film is formed on the ink discharge side after processing and forming the conical part spreading on the ink discharge side, and thereafter the conical part expanding on the ink supply side is processed and formed. An ink jet recording head according to claim 46.
【請求項48】前記インク吐出口の錐形状部が、円錐形
状部であることを特徴とする請求項43〜47のいずれ
か1項に記載のインクジェット記録ヘッド。
48. The ink jet recording head according to claim 43, wherein the conical portion of the ink discharge port is a conical portion.
【請求項49】前記インク吐出口の錐形状部が、多角錐
形状部であることを特徴とする請求項43〜47のいず
れか1項に記載のインクジェット記録ヘッド。
49. The ink jet recording head according to claim 43, wherein the conical portion of the ink discharge port is a polygonal pyramid portion.
【請求項50】前記インク吐出口の錐形状部が、スパイ
ラル錐形状部であることを特徴とする請求項43〜47
のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッド。
50. A cone-shaped portion of said ink discharge port is a spiral cone-shaped portion.
The inkjet recording head according to any one of the above.
【請求項51】前記インク吐出口の錐形状部が、円錐形
状部、または多角錐形状部、またはスパイラル錐形状部
のいずれかの形状部との組み合わせからなることを特徴
とする請求項43〜47のいずれか1項に記載のインク
ジェット記録ヘッド。
51. The conical portion of the ink discharge port is formed of a combination with any one of a conical portion, a polygonal pyramid portion, and a spiral conical portion. 48. The ink jet recording head according to any one of items 47.
【請求項52】レーザ光を被加工物に照射することによ
って被加工物にレーザアブレーション加工を施すレーザ
加工方法において、 前記被加工物に貫通孔等をアブレーション加工により形
成するに際して、前記レーザ光としてレーザ発振器より
1ピコ秒以下のパルス放射時間にて発振するレーザ発振
器から放射される空間的時間的なエネルギー密度が非常
に大きい、複数パルスのレーザ光を用い、前記貫通孔等
のレーザアブレーション加工が施される被加工物の外面
側からレーザ光を照射し、該被加工物の外面に貫通孔等
の加工パターンをフォーカス投影して加工することを特
徴とするレーザ加工方法。
52. A laser processing method for performing laser ablation processing on a workpiece by irradiating the workpiece with laser light, wherein when forming a through hole or the like in the workpiece by ablation processing, the laser light is used as the laser light. Laser ablation processing of the through-holes and the like is performed by using a plurality of pulses of laser light having a very large spatial and temporal energy density emitted from a laser oscillator that oscillates with a pulse emission time of 1 picosecond or less from the laser oscillator. A laser processing method comprising: irradiating a laser beam from an outer surface side of a workpiece to be applied; and performing focus projection on a processing pattern such as a through-hole on the outer surface of the workpiece to perform processing.
【請求項53】前記貫通孔等は、所定ピッチで形成され
た複数の開口パターンを有するマスクを介してレーザ光
を照射することで所定の間隔で複数同時に形成されるこ
とを特徴とする請求項52に記載のレーザ加工方法。
53. A plurality of through holes and the like are simultaneously formed at predetermined intervals by irradiating a laser beam through a mask having a plurality of opening patterns formed at a predetermined pitch. 52. The laser processing method according to 52.
【請求項54】1ピコ秒以下のパルス放射時間にて空間
的時間的なエネルギー密度の大きい光パルスを連続放射
するレーザ発振器からのレーザ光束を被加工物に照射す
ることによって、光アブレーション加工するレーザ加工
方法であって、 前記レーザ発振器から放射されたレーザ光束を、所定エ
ネルギー密度、所定開口数のもとで、該レーザ光束の非
フォーカスポイントにおけるビーム断面形状を第1の形
状とし、該第1の形状とは異なる第2の形状のマスクパ
ターンを介し、所定マスクパターンの投影フォーカスポ
イントにて、被加工物に照射することによって、加工断
面が前記第2の形状から前記第1の形状へと連続的に変
化する錐台形状の立体加工を行うことを特徴とするレー
ザ加工方法。
54. Optical ablation processing by irradiating a workpiece with a laser beam from a laser oscillator that continuously emits a light pulse having a large spatial and temporal energy density with a pulse emission time of 1 picosecond or less. A laser processing method, comprising: forming a laser beam emitted from the laser oscillator under a predetermined energy density and a predetermined numerical aperture into a first beam shape at a non-focus point of the laser beam; By irradiating an object to be processed at a projection focus point of a predetermined mask pattern through a mask pattern of a second shape different from the shape of 1, the processed cross section changes from the second shape to the first shape. And a three-dimensional machining of a frustum shape that continuously changes.
【請求項55】前記レーザ光束の非フォーカスポイント
におけるビーム断面形状の第1の形状は、投影レンズの
瞳像パターンを多角形形状とすることによって形成され
ることを特徴とする請求項54に記載のレーザ加工方
法。
55. The method according to claim 54, wherein the first shape of the beam cross section at the non-focus point of the laser beam is formed by forming a pupil image pattern of the projection lens into a polygonal shape. Laser processing method.
【請求項56】前記レーザ光束の非フォーカスポイント
におけるビーム断面形状の第1の形状は、投影レンズの
絞りパターンを多角形形状とすることによって形成され
ることを特徴とする請求項54に記載のレーザ加工方
法。
56. The method according to claim 54, wherein the first shape of the beam cross section at the non-focus point of the laser beam is formed by making the aperture pattern of the projection lens a polygonal shape. Laser processing method.
【請求項57】前記ビーム断面形状を多角形形状とし、
前記第2の形状を有するマスクパターンを介し、該マス
クパターンの投影フォーカスポイントにて、前記ビーム
断面形状を光軸周りに回転させながらオリフィスプレー
トに照射することによって、被加工物の断面形状が前記
所定形状から前記多角形形状へと断面積を増加させなが
ら、らせん状に連続的に変化するスパイラル錐台形状の
立体加工を行うことを特徴とする請求項54に記載のレ
ーザ加工方法。
57. A beam cross section having a polygonal shape,
Through the mask pattern having the second shape, by irradiating the orifice plate while rotating the beam cross-sectional shape around the optical axis at the projection focus point of the mask pattern, the cross-sectional shape of the workpiece is reduced. 55. The laser processing method according to claim 54, wherein a three-dimensional processing of a spiral frustum that continuously changes in a spiral shape is performed while increasing a cross-sectional area from a predetermined shape to the polygonal shape.
【請求項58】前記スパイラル錐台形状が、徐々に滑ら
かにねじれて連続する底面形状が略多角形のスパイラル
錐台形状として加工されることを特徴とする請求項57
に記載のレーザ加工方法。
58. The spiral frustum shape according to claim 57, wherein the spiral frustum shape is gradually and smoothly twisted and the continuous bottom shape is processed as a substantially polygonal spiral frustum shape.
2. The laser processing method according to 1. above.
【請求項59】前記スパイラル錐台形状が、前記レーザ
光束の非フォーカスポイントにおけるビーム断面形状の
多角形形状を、投影レンズの瞳像パターンを多角形形状
とすることによって形成し、該瞳像パターンを被加工物
の加工進行に関連させて光軸周りに回転させ、加工され
ることを特徴とする請求項57または請求項58に記載
のレーザ加工方法。
59. The spiral frustum shape, wherein the polygonal shape of the beam cross section at the non-focus point of the laser beam is formed by making the pupil image pattern of the projection lens a polygonal shape. 59. The laser processing method according to claim 57, wherein the laser beam is rotated around the optical axis in association with the processing progress of the workpiece to be processed.
【請求項60】前記スパイラル錐台形状が、前記レーザ
光束の非フォーカスポイントにおけるビーム断面形状の
多角形形状を、投影レンズの絞りパターンを多角形形状
とすることによって形成し、該絞りパターンを被加工物
の加工進行に関連させて光軸周りに回転させ、加工され
ることを特徴とする請求項57または請求項58に記載
のレーザ加工方法。
60. The spiral frustum shape is formed by forming a polygonal shape of a beam cross-sectional shape at a non-focus point of the laser beam by making a diaphragm pattern of a projection lens a polygonal shape, and covering the diaphragm pattern. 59. The laser processing method according to claim 57, wherein the laser beam is rotated around the optical axis in association with the processing progress of the workpiece to be processed.
【請求項61】前記フォーカスポイントを、前記レーザ
光束の照射側に向けられた被加工物の表面側、または、
前記レーザ光束の照射側に向けられた被加工物の表面側
から離れた位置に設定して、前記錐台形状の立体加工を
行うことを特徴とする請求項54〜60のいずれか1項
に記載のレーザ加工方法。
61. A method according to claim 61, further comprising: setting the focus point on a surface side of the workpiece which is directed to the irradiation side of the laser beam, or
61. The three-dimensional processing of the frustum shape is performed by setting a position away from the surface side of the workpiece directed to the irradiation side of the laser beam, and performing the three-dimensional processing of the frustum shape. The laser processing method as described.
【請求項62】前記レーザ光の波長は350〜1000
nmの領域内にあることを特徴とする請求項52〜61
のいずれか1項に記載のレーザ加工方法。
62. The laser beam has a wavelength of 350 to 1000.
62. The method according to claim 52, wherein the distance is within the range of nm.
The laser processing method according to any one of the above.
【請求項63】前記レーザ光のパルス放射時間は500
フェムト秒以下であることを特徴とする請求項52〜6
2のいずれか1項に記載のレーザ加工方法。
63. A pulse emission time of said laser beam is 500
7. The method according to claim 5, wherein the time is less than a femtosecond.
3. The laser processing method according to any one of 2.
【請求項64】前記被加工物は、樹脂またはSiまたは
Si化合物材料であることを特徴とする請求項52〜6
3のいずれか1項に記載のレーザ加工方法。
64. The workpiece according to claim 52, wherein the workpiece is resin, Si or a Si compound material.
4. The laser processing method according to any one of 3.
【請求項65】前記レーザ発振器が、光伝播の空間圧縮
装置を有しているレーザ発振器であることを特徴とする
請求項52〜64のいずれか1項に記載のレーザ加工方
法。
65. The laser processing method according to claim 52, wherein said laser oscillator is a laser oscillator having a light-propagating spatial compression device.
【請求項66】前記光伝播の空間圧縮装置が、チャーピ
ングパルス生成手段と、光波長分散特性を利用した縦モ
ード同期手段によって構成されていることを特徴とする
請求項65に記載のレーザ加工方法。
66. The laser processing apparatus according to claim 65, wherein said spatial compression device for light propagation comprises chirping pulse generation means and longitudinal mode synchronization means utilizing optical wavelength dispersion characteristics. Method.
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