JP2005034862A - レーザ加工方法、レーザ加工装置、液滴吐出ヘッドの製造方法および液滴吐出ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】一方の部材に対し、他方の部材の端面に沿ってレーザ光を照射して、その端面による境界線（投影線）に沿って一方の部材を切断しても、一方の部材の飛散物が加工対象物の表面に固着することがないレーザ加工方法、レーザ加工装置、液滴吐出ヘッドの製造方法および液滴吐出ヘッドを提供することを課題とする。
【解決手段】第１部材２０１およびその上側に配設された第２部材２０２を備えた加工対象物２０３に対して、第２部材２０２の端面２１２に沿ってレーザ光２６を照射して、第１部材２０１を切断するレーザ加工方法において、レーザ光２６は、第２部材２０２に対する吸収率に比して、第１部材２０１に対する吸収率が高く、加工対象物２０３の上面および下面の少なくとも一方を液流にさらした状態でレーザ光を照射する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一方の部材に対し、他方の部材の端面に沿ってレーザ光を照射して、一方の部材を切断するレーザ加工方法、レーザ加工装置、液滴吐出ヘッドの製造方法および液滴吐出ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一方の部材（第１部材）およびその上側に配設された他方の部材（第２部材）を備えた加工対象物に対して、第１部材を、第２部材の端面による境界線に沿って切断する際、打ち抜き等のように剪断力を加えると切断端にバリが発生してしまうこと等から、レーザ光を第２部材の端面に沿って照射して、第１部材を切断するレーザ加工方法が使用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２７５７７２号公報（第３頁、第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レーザ光を第２部材の端面に沿って照射すると、第２部材もレーザ光により加工されてしまう。このため、第２部材に対する吸収率に比して、第１部材に対する吸収率が高いレーザ光を照射することが考えられる。だが、このようにしても、レーザ光の照射により第１部材の飛散物（デブリ）が発生し、この飛散物が加工対象物の表面に固着してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、一方の部材に対し、他方の部材の端面に沿ってレーザ光を照射して、その端面による境界線（投影線）に沿って一方の部材を切断しても、一方の部材の飛散物が加工対象物の表面に固着することがないレーザ加工方法、レーザ加工装置、液滴吐出ヘッドの製造方法および液滴吐出ヘッドを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のレーザ加工方法は、第１部材およびその上側に配設された第２部材を備えた加工対象物に対して、第２部材の端面に沿ってレーザ光を照射して、第１部材を切断するレーザ加工方法において、レーザ光は、第２部材に対する吸収率に比して、第１部材に対する吸収率が高く、加工対象物の上面および下面の少なくとも一方を液流にさらした状態でレーザ光を照射することを特徴とする。
【０００７】
この場合、第２部材は、第１部材の上側に積層されており、第２部材を第１部材と積層した状態で、第２部材の一部を除去して端面を形成したことが好ましい。
【０００８】
この場合、加工対象物は、第１部材の下側に積層された第３部材を、さらに備え、第３部材は、第１部材および第２部材と積層した状態で、一部が除去されて第２部材の端面に沿った端面を形成しており、レーザ光は、第３部材に対する吸収率に比して、第１部材に対する吸収率が高いことが好ましい。
【０００９】
これらの構成によれば、加工対象物の表面（上面および下面の少なくとも一方）を液流にさらすことで、レーザ光の照射により第１部材の飛散物が飛散しても、その飛散物は液流と共に流される。このため、第１部材の飛散物が加工対象物の表面に固着することなく、第１部材に対する第２部材の端面による境界線（投影線）に沿って、第１部材を切断することができる。また、液体が流れを有していることから、液体がレーザ光の照射を受けても加熱されにくいため、気泡の発生を防ぐことができ、気泡が発生したとしても、その気泡は液流と共に流されるため、レーザ光の照射が気泡によって妨げられることがない。なお、第１部材の飛散物の固着を防ぐためには、加工対象物の両面を液流にさらすことが好ましいが、第１部材の飛散物が加工対象物の上面および下面のいずれかにしか認められない場合には、その面だけを液流にさらすようにしてもよい。
【００１０】
また、本発明の他のレーザ加工方法は、互いの端面で接合した第１部材および第２部材を備えた加工対象物に対して、第１部材と第２部材との接合面に沿ってレーザ光を照射して、第１部材を第２部材から切断するレーザ加工方法において、レーザ光は、第２部材に対する吸収率に比して第１部材に対する吸収率が高く、加工対象物の上面および下面の少なくとも一方を液流にさらした状態でレーザ光を照射することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、加工対象物の表面（上面および下面の少なくとも一方）を液流にさらすことで、レーザ光の照射により第１部材の飛散物が飛散しても、その飛散物は液流と共に流される。このため、第１部材の飛散物が加工対象物の表面に固着することなく、第１部材に対する第２部材の端面による境界線（投影線）に沿って、第１部材を切断することができる。また、液体が流れを有していることから、液体がレーザ光の照射を受けても加熱されにくいため、気泡の発生を防ぐことができ、気泡が発生したとしても、その気泡は液流と共に流されるため、レーザ光の照射が気泡によって妨げられることがない。
【００１２】
これらの場合、第１部材に対しレーザ光を光軸方向に焦点位置をずらして照射することが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、第２部材の端面による境界線（投影線）がレーザ光のスポット径内に含まれるため、レーザ光の走査に対する精度要求を緩和することができ、また、第２部材の端面に平面方向の凹凸が多少ある場合であっても、レーザ光の走査方向を変更する必要がない。
【００１４】
これらの場合、液流が純水の液流であることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、液流の液体に不純物が含まれないため、加工対象物を汚染することがない。
【００１６】
これらの場合、レーザ光を、液流の液面上に配置された光透過板を通して照射することが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、液体の液面が光透過板に接することから、液面が乱れることがないため、液面の乱れによるレーザ光の散乱が生ずることがない。
【００１８】
本発明のレーザ加工装置は、第１部材およびその上側に配設された第２部材を備えた加工対象物に対して、第２部材の端面に沿ってレーザ発生手段によりレーザ光を照射して、第１部材を切断するレーザ加工装置において、液体を収容する液体収容手段と、加工対象物の上面および下面の少なくとも一方に沿って液体による液流を発生させる液流発生手段と、を備え、レーザ光は、第２部材に対する吸収率に比して、第１部材に対する吸収率が高いことを特徴とする。
【００１９】
この場合、第２部材は、第１部材の上側に積層されており、第２部材を第１部材と積層した状態で、第２部材の一部を除去して端面を形成したことが好ましい。
【００２０】
この場合、加工対象物は、第１部材の下側に積層された第３部材を、さらに備え、第３部材は、第１部材および第２部材と積層した状態で、一部が除去されて第２部材の端面に沿った端面が形成されており、レーザ光は、第３部材に対する吸収率に比して、第１部材に対する吸収率が高いことが好ましい。
【００２１】
これらの構成によれば、液流発生手段により加工対象物の表面（上面および下面の少なくとも一方）を液流にさらすことで、レーザ光の照射により第１部材の飛散物が飛散しても、その飛散物は液流と共に流される。このため、第１部材の飛散物が加工対象物の表面に固着することなく、第１部材に対する第２部材の端面による境界線（投影線）に沿って、第１部材を切断することができる。また、液体に流れを持たせていることから、液体がレーザ光の照射を受けても加熱されにくいため、気泡の発生を防ぐことができ、気泡が発生したとしても、その気泡は液流と共に流されるため、レーザ光の照射が気泡によって妨げられることがない。
【００２２】
本発明の他のレーザ加工装置は、互いの端面で接合した第１部材および第２部材を備えた加工対象物に対して、第１部材と第２部材との接合面に沿ってレーザ発生手段によりレーザ光を照射して、第１部材を第２部材から切断するレーザ加工装置において、液体を収容する液体収容手段と、加工対象物の上面および下面の少なくとも一方に沿って液体による液流を発生させる液流発生手段と、を備え、レーザ光は、第２部材に対する吸収率に比して、第１部材に対する吸収率が高いことを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、液流発生手段により加工対象物の表面（上面および下面の少なくとも一方）を液流にさらすことで、レーザ光の照射により第１部材の飛散物が飛散しても、その飛散物は液流と共に流される。このため、第１部材の飛散物が加工対象物の表面に固着することなく、第１部材に対する第２部材の端面による境界線（投影線）に沿って、第１部材を切断することができる。また、液体に流れを持たせていることから、液体がレーザ光の照射を受けても加熱されにくいため、気泡の発生を防ぐことができ、気泡が発生したとしても、その気泡は液流と共に流されるため、レーザ光の照射が気泡によって妨げられることがない。
【００２４】
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記のレーザ加工装置により加工する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、第１部材は、複数材料から成る多層膜であり、第２部材は、シリコン単結晶からなる封止基板であって、第２部材の端面が、複数のノズルから吐出する液体の供給を外部より受ける共通液体室を形成しており、第３部材は、シリコン単結晶からなるアクチュエータ基板であって、第３部材の端面が、複数のノズルに連なるキャビティを形成しており、レーザ光により多層膜を切断して、共通液体室とキャビティとを連通する連通部を、形成することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の液滴吐出ヘッドは、上記のレーザ加工装置により加工した液滴吐出ヘッドであって、第１部材は、複数材料から成る多層膜であり、第２部材は、シリコン単結晶からなる封止基板であって、第２部材の端面が、複数のノズルから吐出する液体の供給を外部より受ける共通液体室を形成しており、第３部材は、シリコン単結晶からなるアクチュエータ基板であって、第３部材の端面が、複数のノズルに連なるキャビティを形成しており、レーザ光により多層膜を切断して、共通液体室とキャビティとを連通する連通部を、形成したことを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、上記のレーザ加工装置により加工することで、封止基板の端面に沿ってレーザ光を照射しても封止基板およびアクチュエータ基板が加工されることなく、封止基板の端面との境界線に沿って多層膜を切断することができる。したがって、共通液体室とキャビティとを連通する連通部を精度良く形成できるため、高品質の液滴吐出ヘッドを製造することが可能となる。なお、複数材料からなる多層膜としては、二酸化シリコンから成る弾性膜と、白金から成る下電極膜と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）から成る圧電体層と、白金からなる上電極膜と、が積層形成された薄膜ピエゾ等が考えられる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して、本発明のレーザ加工方法について説明する。図１に示すように、第１実施形態のレーザ加工方法は、金属薄膜２０１（第１部材）およびその上側に積層されたシリコン単結晶で構成されるシリコン基板２０２（第２部材）を備えた加工対象物２０３に対して、レーザ加工装置１によりシリコン基板２０２の端面２１２に沿ってレーザ光２６を照射して、金属薄膜２０１を切断するものである。
【００２８】
レーザ加工装置１は、レーザ光２６を加工対象物２０３に照射するレーザ発生装置１１と、レーザ発生装置１１のレーザ加工ヘッド２４（後述する）に純水１６を供給する液体供給装置１７と、を備えている。
【００２９】
レーザ発生装置１１は、レーザ光２６を発振するレーザ発振機２１と、レーザ光２６の光路を折曲させる反射ミラー２２と、反射ミラー２２から導かれたレーザ光２６を加工対象物２０３に照射するレーザ加工ヘッド２４と、を備えている。レーザ光２６の光源には、シリコン基板２０２に対する吸収率に比して、金属薄膜２０１に対する吸収率が高いＹＡＧレーザの基本波長（１０６４ｎｍ）を用いている。したがって、シリコン基板２０２の端面２１２に沿ってレーザ光２６を照射してもシリコン基板２０２がレーザ光２６によって加工されることなく、金属薄膜２０１に対するシリコン基板２０２の端面２１２による境界線２１３に沿って、すなわちシリコン基板２０２の端面２１２をガイドとし、これに倣うようにして金属薄膜２０１を切断することができる。
【００３０】
レーザ加工ヘッド２４は、レーザ光２６を焦点２７に集光する集光レンズ２３と、集光レンズ２３を内蔵する鏡筒３６とを備えている。鏡筒３６の下部はロート状に形成され、その先端には集光レンズ２３により集光されたレーザ光２６を透過する透過穴３７が設けられている。また、鏡筒３６には、集光レンズ２３よりも透過穴３７側に液体導入口３９が設けられ、液体供給装置１７のパイプ５３（後述する）を介して、内部に純水１６が導入される。さらに、鏡筒３６には、液体導入口３９と集光レンズ２３との間に光透過板３８が組み込まれており、導入された純水１６が集光レンズ２３に達しないようになっている。すなわち、光透過板３８を天板として鏡筒３６の下部は純水貯留部４０となっており、液体導入口３９から導入された純水は、透過穴３７から加工対象物２０３上に流下するようになっている。この場合、光透過板３８は導入された純水１６の液面上に配置された状態となる。
【００３１】
液体供給装置１７は、純水１６を貯留するポンプ５２を併設したタンク５１と、タンク５１と上記の液体導入口３９とを接続するパイプ５３と、を有しており、レーザ発振機２１の駆動に同期してヘッドホルダ３６内に純水を供給する。なお、ポンプ５２に代えて、タンク５１（密閉タンクとする）に圧縮エアーを供給する構成としてもよい。
【００３２】
レーザ加工は、液体供給装置１７により純水１６をレーザ加工ヘッド２４の透過穴３７から噴出させながら行われる。すなわち、加工対象物２０３の上面が純水１６による液流にさらされた状態となる。したがって、レーザ光２６の照射により金属薄膜２０１の飛散物が飛散しても、その飛散物は液流と共に流される。このため、金属薄膜２０１の飛散物が加工対象物２０３の表面に固着することがない。また、純水１６が流れを有していることから、純水１６がレーザ光２６の照射を受けても加熱されにくいため、気泡の発生を防ぐことができ、気泡が発生したとしても、その気泡は液流と共に流されるため、レーザ光２６の照射が気泡によって妨げられることがない。
【００３３】
さらに、レーザ発生装置１から発生したレーザ光２６は、インクジェットヘッド１０１に対し、純水１６の液面上に配置された状態となっている光透過板３８を通って照射される。そのため、ヘッドホルダ３６内の純水１６の液面が乱れることなく、液面の乱れによるレーザ光２６の散乱が生ずることがない。
【００３４】
次に、本発明の第２実施形態のレーザ加工方法について説明する。図２に示すように、第２実施形態のレーザ加工方法は、金属薄膜２０１およびその上側に近接するように配設されたシリコン基板２０２を備えた加工対象物２０３に対して、レーザ加工装置１によりシリコン基板２０２の端面２１２に沿ってレーザ光２６を照射して、金属薄膜２０１を切断するものである。なお、金属薄膜２０１とシリコン基板２０２との間には、金属薄膜２０１へのレーザ光２６の照射を妨げないのであれば、他の部材が介在していてもよい。また、第２実施形態のレーザ加工装置１は、第１実施形態のレーザ加工装置１と同様の構成である。
【００３５】
第２実施形態でも、第１実施形態と同様にして、シリコン基板２０２の端面２１２に沿ってレーザ光２６を照射してもシリコン基板２０２がレーザ光２６によって加工されることなく、金属薄膜２０１に対するシリコン基板２０２の端面２１２による投影線２１４に沿って、すなわちシリコン基板２０２の端面２１２をガイドとして、シリコン基板２０２から離間した金属薄膜２０１を切断することができる。
【００３６】
次に、本発明の第３実施形態のレーザ加工方法について説明する。図３に示すように、第３実施形態のレーザ加工方法は、互いの端面２１１、２１２で接合した金属薄膜２０１およびシリコン基板２０２を備えた加工対象物２０３に対して、レーザ加工装置１により金属薄膜２０１とシリコン基板２０２との接合面２１５に沿ってレーザ光２６を照射して、金属薄膜２０１をシリコン基板２０２から切断するものである。なお、第３実施形態のレーザ加工装置１は、第１実施形態や第２実施形態のレーザ加工装置１と同様の構成である。
【００３７】
第３実施形態でも、第１実施形態や第２実施形態と同様にして、シリコン基板２０２の端面２１２、すなわち金属薄膜２０１とシリコン基板２０２との接合面２１５に沿ってレーザ光２６を照射してもシリコン基板２０２がレーザ光２６によって加工されることなく、その接合面２１５による境界線２１３に沿って、すなわちシリコン基板２０２の端面２１２をガイドとして、金属薄膜２０１を切断することができる。
【００３８】
第１実施形態ないし第３実施形態のいずれにおいても、レーザ光２６は、光軸Ｌ方向（図示では下側）に焦点２７をずらして照射される。したがって、金属薄膜２０１に対するシリコン基板２０２の端面２１２による境界線２１３がレーザ光２６のスポット２８径内に含まれるため、レーザ光２６の走査に対する精度要求を緩和することができ、また、シリコン基板２０２の端面２１２に平面方向の凹凸が多少ある場合であっても、レーザ光２６の走査方向を変更する必要がない。
【００３９】
なお、レーザ光２６の光源には、ＹＡＧレーザの基本波長と同様にシリコン基板２０２に対する吸収率に比して、金属薄膜２０１に対する吸収率が高いＹＡＧレーザの第２高調波（５３２ｎｍ）を用いてもよく、また、シリコン基板２０２に対する吸収率に比して、金属薄膜２０１に対する吸収率が高いものであれば、他の固体レーザ、或いはガスレーザ（例えばエキシマレーザ）、半導体レーザを用いてもよい。また、加工対象物２０３を構成する部材についても、特定のレーザ光に対して、ガイドとなる第２部材の吸収率に比して、切断対象となる第１部材の吸収率が高くなるように、プラスチック、金属、セラミックス等から任意の材料を組み合わせて用いることができる。
【００４０】
次に、第４実施形態に係るレーザ加工装置により加工したインクジェットヘッドについて説明する。本実施形態のインクジェットヘッド１０１は、図４に示すように、上側から、外部よりインクの供給を受ける共通インク室１３１が厚さ方向（上下方向）に貫通して形成された封止基板１１１と、電圧の印加によりたわみ運動を行う複数の圧電体能動部１５４を並設した薄膜ピエゾ１１２と、複数の圧電体能動部１５４に対応して複数の圧力発生室１７３が形成されたアクチュエータ基板１１３と、を積層させ、アクチュエータ基板１１３の下側に、インクを吐出するノズルとなる複数のノズル開口１８１を有するノズルプレート１１４を接着接合したものである。
【００４１】
封止基板１１１は、厚さが４００μｍであって、面方位（１１０）のシリコン単結晶から成り、エッチング加工により厚さ方向に貫通形成された共通インク室１３１と、下側に各圧電体能動部１５４のたわみ運動を阻害しない程度の窪み部を形成した複数の圧電体保持部１３２と、を備えている。共通インク室１３１は、ノズル列方向に延在し、上流側には図示しないがインクチューブのコネクタに連通している。この共通インク室１３１は、薄膜ピエゾ１１２がくり抜かれて形成された連通部１２１において、アクチュエータ基板１１３に形成されたインクキャビティ１６１と連通しており、各圧力発生室１７３にインクを分配供給する部分である。
【００４２】
また、封止基板１１１の連通部１２１に対向する部分には、圧力発生室１７３を形成する際のマスクとなる保護膜（図示省略）が設けられ、この保護膜を介して、可撓性材料から成る封止膜１４１と、固定板１４２とから構成されたコンプライアンス基板１３３が接合されている。固定板１４２の共通インク室１３１に対向する領域には、厚さ方向に完全に除去された開口部１４３が形成され、共通インク室１３１の連通部１２１に対向する面はダンパーの機能を有する封止膜１４１のみで封止されている。すなわち、固定板１４２により封止膜１４１の周縁部が押えられている。
【００４３】
薄膜ピエゾ１１２は、予め熱酸化により形成した二酸化シリコンから成る厚さ１〜２μｍの弾性膜１５６と、白金から成る厚さが０．２μｍの下電極膜１５１と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）から成る厚さが１μｍの圧電体層１５２と、白金から成る厚さが０．１μｍの上電極膜１５３とが、後述するプロセスで積層形成されている。下電極膜１５１が薄膜ピエゾ１１２の共通電極となっており、圧電体層１５２および上電極膜１５３が、各圧力発生室１７３毎に、すなわちノズル数に対応して、パターニングして構成され、上電極膜１５３が薄膜ピエゾ１１２の個別電極となっている。そして、圧電体層１５２および上電極膜１５３が圧電体能動部１５４を構成しており、下電極膜１５１および上電極膜１５３への電圧の印加により、圧電体能動部１５４がたわみ運動を行い、圧力発生室１７３に圧力を付与している。この圧電体能動部１５４は、下電極膜１５１により圧電体保持部１３２内に密閉保持されている。
【００４４】
また、各上電極膜１５３には、金から成るリード電極１５５がそれぞれ接続されている。このリード電極１５５は、各圧電体能動部１５４の長手方向端部近傍から引き出され、アクチュエータ基板１１３の端部近傍までそれぞれ延設され、図示しないが、ワイヤボンディングにより各圧電体能動部１５４をたわみ運動させるための駆動ＩＣ等と接続されている。
【００４５】
一方、連通部１２１の下電極膜１５１は、共通インク室１３１とインクキャビティ１６１とが連通する領域において、封止基板１１１の端面１１６（基板のエッチング面）に沿ってくり抜かれており、方形の連通部１２１が形成されている（詳細は後述する）。
【００４６】
また、弾性膜１５６は、アクチュエータ基板１１３に面しており、下電極膜１５１と同様に、封止基板１１１の端面１１６、すなわちアクチュエータ基板１１３の端面（基板のエッチング面）に沿ってくり抜かれ、方形の連通部１２１が形成されている（詳細は後述する）。
【００４７】
アクチュエータ基板１１３は、厚さが７０μｍであって、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、上記の連通部１２１を介して共通インク室１３１の下流端と連通される連通口１７１と、複数の隔壁１６４によって区画され、連通口１７１からノズル数に合わせて櫛歯状に形成された複数の圧力発生室１７３と、各圧力発生室１７３の長手方向一端部でそれぞれ連通口１７１に連なるインク供給路１７２と、を備えている。この連通口１７１、インク供給路１７２および圧力発生室１７３によりいわゆるインクキャビティ１６１が構成されており、連通部１２１からノズル開口１８１に至るインク流路となっている。
【００４８】
各圧力発生室１７３および連通口１７１は、アクチュエータ基板１１３をほぼ貫通して弾性膜１５６に達するまでエッチングすることにより形成されている。また、各インク供給路１７２は、圧力発生室１７３と比べて浅く、すなわちアクチュエータ基板１１３を厚さ方向に途中までエッチングすることにより、形成されており、圧力発生室１７３に流入するインクの流路抵抗が極力小さくなるようにしている。
【００４９】
アクチュエータ基板１１３の下側には、圧力発生室１７３を形成する際のマスクとなる絶縁膜１６３が設けられ、この絶縁膜１６３を介してノズルプレート１１４が接着剤により接合されている。
【００５０】
ノズルプレート１１４には、ノズル開口１８１が複数個穿設されており、各ノズル開口１８１は、圧力発生室１７３とインク供給路１７２の反対側で連通している。
【００５１】
次に、図５を参照して、インクジェットヘッド１０１の製造方法について説明する。まず、図５（ａ）に示すように、アクチュエータ基板１１３の上側に弾性膜１５６を形成する。さらに、この弾性膜１５６上に、スパッタリング法やゾル−ゲル法を用いて、下電極膜１５１、圧電体層１５２および上電極膜１５３を成膜して形成し、圧電体層１５２および上電極膜１５３のみをエッチングして薄膜ピエゾ１１２のパターニングを行う。また、リード電極１５５をアクチュエータ基板１１３の全面に亘って形成すると共に圧電体能動部１５４に対応させてパターニングし、薄膜ピエゾ１１２を完成させる。そして、アクチュエータ基板１１３の上側に圧電体能動部１５４を封止する圧電体保持部１３２を有する封止基板１１１を加熱接着した後、アクチュエータ基板１１３を７０μｍの厚さに加工する。
【００５２】
続いて、図５（ｂ）に示すように、封止基板１１１の表面に保護膜を形成し、この保護膜を共通インク室１３１の形状にパターニングする。そして、この保護膜をマスクとして、水酸化カリウム溶液を用いて異方性エッチングを行うことにより、共通インク室１３１を形成する。
【００５３】
また、図５（ｃ）に示すように、アクチュエータ基板１１３の表面に絶縁膜１６３を形成し、この絶縁膜１６３をインクキャビティ１６１の形状にパターニングする。そして、この絶縁膜１６３をマスクとして、アクチュエータ基板１１３を異方性エッチングすることにより、インクキャビティ１６１を形成する。また、上述したように、連通口１７１および各圧力発生室１７３では、アクチュエータ基板１１３を弾性膜１５６に達するまでエッチングし、各インク供給路１７２では、アクチュエータ基板１１３を厚さ方向に途中までエッチング（ハーフエッチング）する。なお、このハーフエッチングは、エッチング時間の調整により行われる。
【００５４】
封止基板１１１およびアクチュエータ基板１１３のエッチング加工においては、シリコン単結晶のエッチング面（端面）に平面方向の凹凸が生ずる。また、連通部１２１の弾性膜１５６および下電極膜１５１は、エッチング溶液（水酸化カリウム溶液）にほとんど侵されずに残っている。
【００５５】
続いて、図５（ｄ）に示すように、連通部１２１に残っている弾性膜１５６および下電極膜１５１を、レーザ加工によりくり抜いて、連通口１７１と共通インク室１３１とを連通させる（詳細は後述する）。
【００５６】
最後に、封止基板１１１上にコンプライアンス基板１３３を接着剤によって接合し、さらに、アクチュエータ基板１１３の下側にノズルプレート１１４を接着接合することにより、インクジェットヘッド１０１が形成される。
また、図示は省略したが、実際には、上述した一連の膜形成およびエッチングによってウェハ上に多数のチップを同時に形成し、プロセス終了後、一つのチップサイズの基板毎に分割する。
【００５７】
なお、インクジェットヘッド１０１は、インク供給手段（図示省略）からインクチューブを介してインクを取り込み、共通インク室１３１からノズル開口１８１に至るまでのインク流路をインクで満たした後、駆動回路（図示省略）からの記録信号に従い、外部配線（図示省略）を介して圧力発生室１７３に対応するそれぞれの下電極膜１５１と上電極膜１５３との間に電圧を印加し、圧電体能動部１５４をたわみ運動させることにより、下電極膜１５１および弾性膜１５６を介して各圧力発生室１７３に圧力が付与され、ノズル開口１８１からインク滴を吐出させる。
【００５８】
図６は、第４実施形態に係るレーザ加工装置１の概略図である。本実施形態のレーザ加工装置１は、レーザ光２６をインクジェットヘッド１０１に照射するレーザ発生装置１１と、インクジェットヘッド１０１を水密に囲む液体容器１２と、液体容器１２をレーザ発生装置１１に対して移動させるＸＹテーブル１３と、インクジェットヘッド１０１の上下両面に純水１６の流れを作る液流発生装置１４と、各装置を統括制御するコントローラ１５と、を備えている。同図に示した加工対象物であるインクジェットヘッド１０１は、図５（ｃ）の段階のものであり、封止基板１１１、およびアクチュエータ基板１１３の間に薄膜ピエゾ１１２を積層したものである。なお、図示しないが、レーザ加工装置１の一端には搬入装置が設けられ、他端には搬出装置が設けられている。加工対象となるインクジェットヘッド１０１は、搬入装置からレーザ加工装置１に移載・搬送され、レーザ加工を終えると、搬出路へ移載・搬送されるようになっている。
【００５９】
レーザ発生装置１１は、レーザ光２６を発振するレーザ発振機２１と、レーザ光２６の光路を折曲させる反射ミラー２２と、反射ミラー２２から導かれたレーザ光２６を焦点２７に集光する集光レンズ２３と、を有している。なお、レーザ光２６の光源には、薄膜ピエゾ１１２に対しては吸収率が高く、封止基板１１１およびアクチュエータ基板１１３に対しては吸収率が低いＹＡＧレーザの基本波（１０６４ｎｍ）を光源としているが、ＹＡＧレーザの第２高調波（５３２ｎｍ）や他の固体レーザ、或いはガスレーザ（例えばエキシマレーザ）、半導体レーザを用いてもよい。
【００６０】
レーザ光２６は、光軸Ｌ方向に焦点２７をずらして照射される。したがって、薄膜ピエゾ１１２に対する封止基板１１１の端面１１６による境界線（図示省略）がレーザ光２６のスポット２８（図６では図示省略）の径内に含まれるため、封止基板１１１の端面１１６（エッチング面）に平面方向の凹凸が生じているが、レーザ光２６の走査方向を変更する必要がない。なお、本実施形態では、レーザ光２６の光軸Ｌがぶれても焦点２７が基板にフォーカスしないようにするため、厚さの薄いアクチュエータ基板１１３側、すなわちインクジェットヘッド１０１の下側の光軸Ｌ方向に焦点２７が位置するようにしている。
【００６１】
液体容器１２の内部には４本（図示では２本）の支柱３２が設けてあり、支柱３２上に、封止基板１１１側からレーザ光２６が照射されるようにインクジェットヘッド１０１が載置される。また、液体容器１２の上面の一部は、レーザ光２６を透過する光透過板３８で構成されてため、レーザ発生装置１１から発生したレーザ光２６は、インクジェットヘッド１０１に対し、純水１６の液面上に配置された光透過板３８を通って照射されるようになっている。したがって、液体容器１２内の純水１６の液面が乱れることなく、液面の乱れによるレーザ光２６の散乱が生ずることがない。なお、液体容器１２の上面は気泡が介在しないように純水１６と接している。
【００６２】
ＸＹテーブル１３は、モータ３４の駆動により、レーザ光２６により薄膜ピエゾ１１２を貫通するのに要する時間に合わせた速度で、液体容器１２をＸＹ方向に移動させるようになっているため、レーザ発生装置１１を固定した状態で、薄膜ピエゾ１１２に対する封止基板１１１の端面による境界線１１６をＸＹ方向に走査し、上記方形の連通部１２１をくり抜くことができる。なお、液体容器１２（ＸＹテーブル１３）を固定した状態でレーザ発生装置１１を移動させてもよく、双方を移動させてもよい。
【００６３】
液流発生装置１４は、インクジェットヘッド１０１の上下両面に純水１６を流入させるための流入口４１と、インクジェットヘッド１０１を挟んで流入口４１に対向する位置に配置され、インクジェットヘッド１０１の上下両面を通過した純水１６を液体容器１２の外に流出させるための流出口４２と、純水１６を流出口４２から流入口４１まで管路４４を介して循環させる循環ポンプ４３と、を備えている。
【００６４】
管路４４には、流入口４１および流出口４２の近傍にそれぞれフレキシブルチューブ４７が介設されており、ＸＹテーブル１３の移動による流入口４１および流出口４２の振れが吸収されるようになっている。さらに、循環ポンプ４３の上流側には、逆流防止弁４６が介設された補給水管４５が接続されている。補給水管４５は図外の補給水タンクに連なっており、光透過板３８の設けられた液位センサ４９の検出値に基づいて補給水管４５に介設された開閉弁４８を開弁させ、適宜純水１６の補給を行うようにしている。なお、インクジェットヘッド１０１の上下両面に流す液体には、純水１６以外のものを用いてもよいが、インクジェットヘッド１０１への汚染を防ぐため、純水１６のように不純物を含まない液体を用いることが望ましい。
【００６５】
ここで、レーザ加工装置１を用いて薄膜ピエゾ１１２の連通部１２１を切断する動作について詳細に説明する。まず、図外の搬入装置により、図２（ｃ）の段階のインクジェットヘッド１０１がレーザ加工装置１に移載され、加工ステージ１２に載置される。そして、コントローラ１５により、レーザ加工装置１のモータ３４を駆動してＸＹテーブル１３を移動させ、薄膜ピエゾ１１２（弾性膜１５６および下電極膜１５１）に対する封止基板１１１の端面１１６による境界線がレーザ光２６の光軸Ｌ上に位置するようにすると共に、液流発生装置１４の循環ポンプ４３を駆動して、インクジェットヘッド１０１の上下両面に純水１６を流す。
【００６６】
液流発生装置１４によって純水１６を流しながら、レーザ発生装置１１をＯＮにして、境界線にレーザ光２６を光軸Ｌ方向に焦点２７をずらして照射する。封止基板１１１およびアクチュエータ基板１１３は、薄膜ピエゾ１１２に比べて、レーザ光２６に対する吸収率が低い。このため、封止基板１１１の端面１１６に沿ってレーザ光２６を照射しても封止基板１１１およびアクチュエータ基板１１３が加工されることなく、境界線に沿って薄膜ピエゾ１１２を切断することができる。また、インクジェットヘッド１０１の上下両面が流入口４１から流出口４２に流れる液流にさらされているため、薄膜ピエゾ１１２の飛散物は、その液流と共に流される。このため、薄膜ピエゾ１１２の飛散物がインクジェットヘッド１０１の表面に固着することがない。また、純水１６が流れを有していることから、純水１６がレーザ光２６の照射を受けても加熱されにくいため、気泡の発生を防ぐことができ、気泡が発生したとしても、その気泡は液流と共に流されるため、レーザ光の照射が気泡によって妨げられることがない。
【００６７】
なお、薄膜ピエゾ１１２の飛散物がインクジェットヘッド１０１の上面および下面のいずれかのみに認められ、そのいずれかの面にだけ気泡の発生が認められる場合には、その面にだけ液流を発生するようにしてもよい。
【００６８】
そして、上述したように、レーザ発生装置１１が境界線をＸＹ方向に走査することにより、薄膜ピエゾ１１２が切断され、連通部１２１がくり抜かれる。レーザ加工が終了すると、インクジェットヘッド１０１が図外の搬出装置へ移載され、コンプライアンス基板１３３およびノズルプレート１１４の接着接合が行われる。なお、本実施形態に係るインクジェットヘッド１０１の製造においては、第１実施形態ないし第３実施形態に用いたレーザ加工装置１を用いてもよい。
【００６９】
本発明に係るレーザ加工方法を適用した例として、インクジェットヘッド１０１の製造工程について説明したが、液晶表示装置や有機ＥＬ装置の製造に用いられる機能液滴吐出ヘッド等、他の液滴吐出ヘッドの製造にも適用することができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明のレーザ加工方法およびレーザ加工装置によれば、一方の部材に対し、他方の部材の端面に沿ってレーザ光を照射して、その端面による境界線（投影線）に沿って一方の部材を切断しても、一方の部材の飛散物が加工対象物の表面に固着することなく、その端面による境界線（投影線）に沿って切断することができる。したがって、高品質な加工対象物を提供することができる。
【００７１】
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法および液滴吐出ヘッドによれば、上記のレーザ加工装置により薄膜ピエゾを切断除去するため、共通液体室とキャビティとを連通する連通部を精度良く形成することができる。したがって、吐出性能に優れた液滴吐出ヘッドを製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）第１実施形態に係るレーザ加工方法を概念的に示した正面図、（ｂ）第１実施形態に係るレーザ加工方法を概念的に示した平面図である。
【図２】（ａ）第２実施形態に係るレーザ加工方法を概念的に示した正面図、（ｂ）第２実施形態に係るレーザ加工方法を概念的に示した平面図である。
【図３】（ａ）第３実施形態に係るレーザ加工方法を概念的に示した正面図、（ｂ）第３実施形態に係るレーザ加工方法を概念的に示した平面図である。
【図４】実施形態に係るインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図５】実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図６】第４実施形態に係るレーザ加工装置の概略図である。
【符号の説明】
１ レーザ加工装置 １１ レーザ発生装置
１４ 液流発生装置 １６ 純水
２６ レーザ光 ２７ 焦点
２８ スポット １０１ インクジェットヘッド
１１１ 封止基板 １１２ 薄膜ピエゾ
１１３ アクチュエータ基板 １１６ 端面
１２１ 連通部 １３１ 共通インク室
１７１ 連通口 ２０１ 金属薄膜
２０２ シリコン基板 Ｌ 光軸

Claims (13)

1. 第１部材およびその上側に配設された第２部材を備えた加工対象物に対して、前記第２部材の端面に沿ってレーザ光を照射して、前記第１部材を切断するレーザ加工方法において、
   前記レーザ光は、前記第２部材に対する吸収率に比して、前記第１部材に対する吸収率が高く、
   前記加工対象物の上面および下面の少なくとも一方を液流にさらした状態で前記レーザ光を照射することを特徴とするレーザ加工方法。
2. 前記第２部材は、前記第１部材の上側に積層されており、
   前記第２部材を前記第１部材と積層した状態で、前記第２部材の一部を除去して前記端面を形成したことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
3. 前記加工対象物は、第１部材の下側に積層された第３部材を、さらに備え、
   前記第３部材は、前記第１部材および前記第２部材と積層した状態で、一部が除去されて前記第２部材の前記端面に沿った端面を形成しており、
   前記レーザ光は、前記第３部材に対する吸収率に比して、前記第１部材に対する吸収率が高いことを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工方法。
4. 互いの端面で接合した第１部材および第２部材を備えた加工対象物に対して、前記第１部材と前記第２部材との接合面に沿ってレーザ光を照射して、前記第１部材を前記第２部材から切断するレーザ加工方法において、
   前記レーザ光は、前記第２部材に対する吸収率に比して前記第１部材に対する吸収率が高く、
   前記加工対象物の上面および下面の少なくとも一方を液流にさらした状態で前記レーザ光を照射することを特徴とするレーザ加工方法。
5. 前記第１部材に対し前記レーザ光を光軸方向に焦点位置をずらして照射することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のレーザ加工方法。
6. 前記液流が純水の液流であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のレーザ加工方法。
7. 前記レーザ光を、前記液流の液面上に配置された光透過板を通して照射することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のレーザ加工方法。
8. 第１部材およびその上側に配設された第２部材を備えた加工対象物に対して、前記第２部材の端面に沿ってレーザ発生手段によりレーザ光を照射して、前記第１部材を切断するレーザ加工装置において、
   液体を収容する液体収容手段と、
   前記加工対象物の上面および下面の少なくとも一方に沿って前記液体による液流を発生させる液流発生手段と、を備え、
   前記レーザ光は、前記第２部材に対する吸収率に比して、前記第１部材に対する吸収率が高いことを特徴とするレーザ加工装置。
9. 前記第２部材は、前記第１部材の上側に積層されており、
   前記第２部材を前記第１部材と積層した状態で、前記第２部材の一部を除去して前記端面を形成したことを特徴とする請求項８に記載のレーザ加工装置。
10. 前記加工対象物は、第１部材の下側に積層された第３部材を、さらに備え、
    前記第３部材は、前記第１部材および前記第２部材と積層した状態で、一部が除去されて前記第２部材の前記端面に沿った端面が形成されており、
    前記レーザ光は、前記第３部材に対する吸収率に比して、前記第１部材に対する吸収率が高いことを特徴とする請求項９に記載のレーザ加工装置。
11. 互いの端面で接合した第１部材および第２部材を備えた加工対象物に対して、前記第１部材と前記第２部材との接合面に沿ってレーザ発生手段によりレーザ光を照射して、前記第１部材を前記第２部材から切断するレーザ加工装置において、
    液体を収容する液体収容手段と、
    前記加工対象物の上面および下面の少なくとも一方に沿って前記液体による液流を発生させる液流発生手段と、を備え、
    前記レーザ光は、前記第２部材に対する吸収率に比して、前記第１部材に対する吸収率が高いことを特徴とするレーザ加工装置。
12. 請求項１０に記載のレーザ加工装置により加工する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
    前記第１部材は、複数材料から成る多層膜であり、
    前記第２部材は、シリコン単結晶からなる封止基板であって、前記第２部材の前記端面が、複数のノズルから吐出する液体の供給を外部より受ける共通液体室を形成しており、
    前記第３部材は、シリコン単結晶からなるアクチュエータ基板であって、前記第３部材の前記端面が、前記複数のノズルに連なるキャビティを形成しており、
    前記レーザ光により前記多層膜を切断して、前記共通液体室と前記キャビティとを連通する連通部を、形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
13. 請求項１０に記載のレーザ加工装置により加工した液滴吐出ヘッドであって、
    前記第１部材は、複数材料から成る多層膜であり、
    前記第２部材は、シリコン単結晶からなる封止基板であって、前記第２部材の前記端面が、複数のノズルから吐出する液体の供給を外部より受ける共通液体室を形成しており、
    前記第３部材は、シリコン単結晶からなるアクチュエータ基板であって、前記第３部材の前記端面が、前記複数のノズルに連なるキャビティを形成しており、
    前記レーザ光により前記多層膜を切断して、前記共通液体室と前記キャビティとを連通する連通部を、形成したことを特徴とする液滴吐出ヘッド。

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