JP2008254027A - Laser beam machining method and method for manufacturing ink-jet head - Google Patents
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Description
本発明は、プレートに貫通孔を形成するレーザ加工方法および上記プレートを備えたインクジェットヘッド製造方法に関するものである。 The present invention relates to a laser processing method for forming a through hole in a plate and a method for manufacturing an ink jet head including the plate.
インクジェットヘッドは、インクを貯蔵するヘッド本体と、インクの吐出口であるオリフィスが形成されたオリフィスプレートとから構成される。オリフィスプレートは、ヘッド本体のインク出口面に設けられた薄い板である。インクジェットヘッドの印字品質を高めるためには、オリフィスプレートに形成された各オリフィスの形状を均一にし、上記オリフィスプレートの表面を清浄にすることが望ましい。 The ink-jet head includes a head main body that stores ink and an orifice plate in which an orifice that is an ink discharge port is formed. The orifice plate is a thin plate provided on the ink outlet surface of the head body. In order to improve the print quality of the inkjet head, it is desirable to make the shape of each orifice formed on the orifice plate uniform and to clean the surface of the orifice plate.
オリフィスは、オリフィスプレートに対してエキシマレーザからレーザ光が照射されることにより形成される。オリフィスプレートにオリフィスを形成することにより、削られた上記オリフィスプレートの樹脂が例えば、カーボンなどの副生成物として生じる。生じた上記副生成物は、オリフィスのインクインク吐出面側およびレーザ照射面側の開口部近傍並びにオリフィスの内壁のインク流路内に堆積する。上記副生成物はオリフィスプレートへの付着力が強く、超音波洗浄などでは完全に除去することが難しい。 The orifice is formed by irradiating the orifice plate with laser light from an excimer laser. By forming the orifice in the orifice plate, the scraped resin of the orifice plate is generated as a by-product such as carbon. The generated by-product accumulates in the vicinity of the opening on the ink ink ejection surface side and laser irradiation surface side of the orifice and in the ink flow path on the inner wall of the orifice. The by-product has strong adhesion to the orifice plate and is difficult to remove completely by ultrasonic cleaning or the like.
上記副生成物がオリフィスのインク吐出面側の開口部近傍に付着した場合であって、オリフィス形成後に撥水膜を形成するとき、該付着箇所において該撥水膜の形成が阻害されることにより、該付着箇所は親水性を示す。また、オリフィスプレートに撥水膜を形成した後にオリフィスを形成する場合にも、オリフィスのインク吐出面側の開口部近傍に付着した上記副生成物を完全に除去することは困難である。そのため、上記付着箇所にインク溜りが発生し、インクの直進性を喪失させる。これにより、インクジェットヘッドの印字品質は低下する。 When the by-product is attached in the vicinity of the opening on the ink ejection surface side of the orifice, and when the water-repellent film is formed after the orifice is formed, the formation of the water-repellent film is inhibited at the attached portion. The adhering site is hydrophilic. Even when the orifice is formed after the water repellent film is formed on the orifice plate, it is difficult to completely remove the by-product attached in the vicinity of the opening on the ink ejection surface side of the orifice. For this reason, an ink pool is generated at the adhering portion, and the straightness of the ink is lost. As a result, the print quality of the inkjet head decreases.
また、上記副生成物がオリフィスのレーザ照射面側の開口部近傍およびインク流路内に付着した場合、該副生成物はインク中に剥離又は浮遊することによりオリフィス内に詰まる。これにより、インクジェットヘッドは、吐出不良となり、印字品質が低下する。 Further, when the by-product adheres to the vicinity of the opening on the laser irradiation surface side of the orifice and in the ink flow path, the by-product is clogged in the orifice by peeling or floating in the ink. As a result, the inkjet head becomes defective in ejection, and the print quality is degraded.
上記問題を解決するための技術が特許文献1および特許文献2に開示されている。特許文献1は、オリフィスプレートのレーザ照射面上に容易に除去可能な液体を塗布することにより、オリフィス形成時に発生する副生成物を液体に転写させ、該液体を除去するものである。これにより、上記オリフィスプレートのレーザ照射面を清浄に保つことができる。また、特許文献2は、プレートのレーザ照射面とは反対側の面に副生成物を除去するための融解物除去材が設けられている。さらに、上記プレートと上記融解物除去材の間には、両者の剥離を容易にするためのキャリアフィルムが設けられている。これにより、上記プレートのレーザ照射面とは反対側の面を清浄に保つことができる。
Techniques for solving the above problems are disclosed in
しかしながら、上記特許文献1および特許文献2の構成では、オリフィスプレートのレーザ照射面側又はレーザ照射面とは反対側の面のどちらか一方に付着した副生成物は除去できるが、もう一方の面に付着した副生成物を除去することができない。そのため従来では以下のレーザ加工方法が用いられている。以下に、従来のレーザ加工方法について図6を参照して説明する。図6(a)〜(d)は、従来のオリフィスプレートの製造方法を示した断面図である。
However, in the configurations of
図6(a)に示すように、オリフィス形成前のプレート(以下、オリフィスプレートと
いう。)91のレーザ光が照射されるレーザ照射面には、容易に除去可能な粘性を有した、例えば、ポリプロピレングリコールなどの液体92と、上面保護フィルム93とがこの順に設けられている。また、オリフィスプレート91のレーザ照射面とは反対側の面であるインク吐出面には、液体92と、下面保護フィルム94とがこの順に設けられている。そして、上面保護フィルム93の上面に複数の穴が形成された図示しないマスクパターンが設けられる。上記マスクパターンの上から、エキシマレーザによるレーザビーム95が照射されることにより、オリフィス98が形成される。ここでは、レーザビーム95により、上面保護フィルム93と、液体92と、オリフィスプレート91とを通って、下面保護フィルム94の一部までアブレーション加工が行われる。そして、上面保護フィルム93の上面には、オリフィスを形成することにより生じた副生成物96が堆積する。
As shown in FIG. 6A, the laser irradiation surface of the
次に、図6(b)に示すように、オリフィス98形成後、上面保護フィルム93および下面保護フィルム94は除去される。そして、オリフィスプレート91のレーザ照射面およびインク吐出面に塗布された液体92は、有機溶剤で超音波洗浄される。それにより、図6(c)に示すように、副生成物96が付着していない、清浄なオリフィスプレート91が得られる。
Next, as shown in FIG. 6B, after the
次に、図6(d)に示すように、オリフィスプレート91の吐出面に撥水層97が形成される。
しかしながら、上記従来の構成では、図7および図8に示すように、オリフィス98のインク吐出面側およびレーザ照射面側における開口部のエッジの形状がいびつとなる。図7は、図6に示した従来のレーザ加工方法により形成されたオリフィス98のインク吐出面側のSEM写真を示した図である。また、図8は図6に示した従来のレーザ加工方法により形成されたオリフィス98のレーザ照射面側のSEM写真を示した図である。
However, in the conventional configuration, as shown in FIGS. 7 and 8, the shape of the edge of the opening on the ink ejection surface side and the laser irradiation surface side of the
オリフィスを形成する際には、上面保護フィルム93の上に複数の穴が設けられたマスクパターンを設け、その上からレーザビーム95が照射される。これにより、一度に複数個のオリフィス98がオリフィスプレート91に形成される。従来のレーザ加工方法では、マスクパターンに形成された穴の真円度(円の直径のばらつき)が0.1μmであるのに対し、形成されたオリフィス98の真円度は1.5μmとなっている。
When forming the orifice, a mask pattern provided with a plurality of holes is provided on the upper surface
また、図9は図7に示した従来のレーザ加工方法により、一括形成されたオリフィス98のインク吐出面側における開口部の直径を測定したグラフである。なお、図中において、Y軸は開口部の直径を示し、1目盛は0.5μmである。また、X軸は一括形成されたオリフィスの数(以下、チャンネル数と呼ぶ)を示す。図9に示すように、チャンネル毎の開口部の直径は、最大で約1.2μmのばらつきを示す。
FIG. 9 is a graph obtained by measuring the diameter of the opening on the ink ejection surface side of the
このように、従来のレーザ加工方法では、形成されたオリフィス98のインク吐出面側およびレーザ照射面側における開口部のエッジの形状がいびつになる。また、オリフィス98のインク吐出面側における開口部の直径のばらつきが大きい。オリフィス98のインク吐出面側およびレーザ照射面側における開口部のエッジの形状がいびつになると、オリフィスから吐出されるインクの方向にばらつきが生じる。また、オリフィス98のインク吐出面側における開口部の直径がばらつくと、インクジェットヘッドから吐出されるインクの量が各オリフィスで異なってしまう。この結果、従来のレーザ加工方法によりオリフィスが形成されたオリフィスプレートを備えたインクジェットヘッドは印字品質が低下す
る。
As described above, in the conventional laser processing method, the shape of the edge of the opening on the ink ejection surface side and the laser irradiation surface side of the
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、開口部のエッジの形状が均一で、該開口部の直径の誤差が小さい貫通孔をプレートに形成し、加工によって生じた生成物を容易に除去できるレーザ加工方法およびインクジェットヘッド製造方法を提供する。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to form a through-hole in the plate with a uniform edge shape of the opening and a small error in the diameter of the opening. Provided are a laser processing method and an ink jet head manufacturing method capable of easily removing a generated product.
本発明のレーザ加工方法は、上記課題を解決するために、レーザ光によりプレートに貫通孔を形成するレーザ加工方法において、上記プレートのレーザ光が照射されるレーザ照射面に、流動性を有した第1流動層と、第1保護フィルムとをこの順に設ける工程と、上記プレートのレーザ照射面とは反対側の面に、上記第1流動層よりも粘性率が高い第2流動層と、第2保護フィルムとをこの順に設ける工程と、上記プレートのレーザ照射面に対してレーザ光を照射し、上記プレートに貫通孔を形成する工程と、上記第1保護フィルムおよび上記第2保護フィルムを除去する工程と、上記第1流動層および上記第2流動層を除去する工程とを含むことを特徴としている。 In order to solve the above problems, the laser processing method of the present invention has fluidity on the laser irradiation surface of the plate irradiated with the laser light in the laser processing method of forming a through hole in the plate with laser light. A step of providing a first fluidized bed and a first protective film in this order; a second fluidized bed having a viscosity higher than that of the first fluidized bed; A step of providing two protective films in this order, a step of irradiating the laser irradiation surface of the plate with laser light to form a through hole in the plate, and removing the first protective film and the second protective film. And a step of removing the first fluidized bed and the second fluidized bed.
従来のレーザ加工方法では、プレートのレーザ照射面とは反対側の面に塗布された液体の粘性率が低いため、プレートの安定性が低い。そのため、レーザを上記プレートに照射した際、該プレートが動くことにより、レーザのフォーカス位置ずれが生じる。そして、レーザのフォーカス位置ずれが生じることにより、形成された貫通孔の上記プレートのレーザ照射面とは反対側の面における開口部の直径にばらつきが生じる。また、プレートと上記液体の上に設けられた保護フィルムとの間の密着が弱く、レーザ照射の衝撃が該液体に分散してしまう。そして、上記液体に分散された衝撃により、形成された貫通孔の上記プレートのレーザ照射面とは反対側の面側における開口部のエッジの形状がいびつになる。 In the conventional laser processing method, since the viscosity of the liquid applied to the surface of the plate opposite to the laser irradiation surface is low, the stability of the plate is low. For this reason, when the plate is irradiated with a laser, the plate moves to cause a focus position shift of the laser. Then, when the laser focus position shifts, the diameters of the openings in the surface of the formed through hole on the side opposite to the laser irradiation surface of the plate vary. In addition, the adhesion between the plate and the protective film provided on the liquid is weak, and the impact of laser irradiation is dispersed in the liquid. Then, due to the impact dispersed in the liquid, the shape of the edge of the opening on the surface side of the formed through hole opposite to the laser irradiation surface of the plate becomes distorted.
また、従来のレーザ加工方法では、プレートのレーザ照射面に塗布された液体の粘性率が高いことにより、該液体がレーザ照射面全体に広がらず、該液体の上に設けられた保護フィルムにうねりが生じる。その結果、上記保護フィルムの上面から上記プレートのレーザ照射面までの厚みが場所によって変化してしまう。そして、上記保護フィルムの上面にフォーカスをあわせて照射されたレーザは、フォーカスの位置ずれを生じる。これにより、形成された貫通孔の上記プレートのレーザ照射面とは反対側の面側における開口部の直径にばらつきが生じ、かつ、該貫通孔のレーザ照射面側における開口部のエッジの形状がいびつになる。 Further, in the conventional laser processing method, since the viscosity of the liquid applied to the laser irradiation surface of the plate is high, the liquid does not spread over the entire laser irradiation surface and undulates on the protective film provided on the liquid. Occurs. As a result, the thickness from the upper surface of the protective film to the laser irradiation surface of the plate changes depending on the location. The laser irradiated with the focus on the upper surface of the protective film causes a focus shift. As a result, the diameter of the opening on the side opposite to the laser irradiation surface of the plate of the formed through hole varies, and the shape of the edge of the opening on the laser irradiation surface side of the through hole is I'm in trouble.
本発明では、上記プレートのレーザ照射面とは反対側の面に第1流動層よりも粘性率の高い第2流動層を設け、その上に第2保護フィルムを設けることにより、該プレートと該第2保護フィルムとの安定性および密着性を高めることができる。また、上記プレートのレーザ照射面側に第2流動層よりも粘性率の低い第1流動層を設けることにより、該第1流動層は該プレート上にまんべんなく広がり、該第1流動層の上に設けられた第1保護フィルムに生じるうねりが抑制される。そのため、レーザ照射によるフォーカス位置ずれが抑制され、形成された貫通孔のレーザ照射面とは反対側の面における開口部の直径のばらつきを小さくすることができる。また、上記貫通孔のレーザ照射面側およびレーザ照射面とは反対側の面側における開口部のエッジの形状を均一にすることができる。 In the present invention, a second fluidized bed having a higher viscosity than the first fluidized bed is provided on the surface opposite to the laser irradiation surface of the plate, and a second protective film is provided thereon, whereby the plate and the plate Stability and adhesion with the second protective film can be enhanced. In addition, by providing the first fluidized bed having a lower viscosity than the second fluidized bed on the laser irradiation surface side of the plate, the first fluidized bed spreads evenly on the plate, and on the first fluidized bed. The wave | undulation which arises in the provided 1st protective film is suppressed. Therefore, the focus position shift due to the laser irradiation is suppressed, and the variation in the diameter of the opening on the surface opposite to the laser irradiation surface of the formed through hole can be reduced. In addition, the shape of the edge of the opening on the laser irradiation surface side and the surface opposite to the laser irradiation surface of the through hole can be made uniform.
また、上記プレートのレーザ照射面とレーザ照射面とは反対側の面との両面に、第1保護フィルムおよび第2保護フィルムを設けることにより、貫通孔を形成することにより生じた副生成物が該プレートに付着することを防止する。そして、上記第1流動層および上記第2流動層は容易に除去することができるため、精巧な貫通孔を有した清浄なプレート
を得ることができる。
Further, by providing a first protective film and a second protective film on both sides of the laser irradiation surface and the surface opposite to the laser irradiation surface of the plate, a by-product generated by forming a through hole is obtained. Prevents adhesion to the plate. And since the said 1st fluidized bed and the said 2nd fluidized bed can be removed easily, the clean plate which has an elaborate through-hole can be obtained.
また、本発明のレーザ加工方法では、上記プレートは、波長248nmのエキシマレーザに対する光吸収係数が1000cm−1以上のポリマーから構成されていることが好ましい。 In the laser processing method of the present invention, the plate is preferably made of a polymer having a light absorption coefficient of 1000 cm −1 or more for an excimer laser having a wavelength of 248 nm.
一般的に、エキシマレーザを用いた加工では、アブレーション加工が中心となる。そのため、加工される材料の加工状態は該材料の光吸収係数に依存する。すなわち、上記材料の光吸収係数がある閾値以下では、所定のパワーを有するエキシマレーザでは加工できない。そのため、上記プレートの光吸収係数をある程度の値以上にする必要がある。上記構成では、上記プレートが1000cm−1以上の光吸収係数を有するポリマーから構成されることにより、波長248nmのエキシマレーザを用いて容易にアブレーション加工することが可能となる。 In general, ablation processing is the center of processing using an excimer laser. Therefore, the processing state of the material to be processed depends on the light absorption coefficient of the material. That is, if the light absorption coefficient of the material is less than a certain threshold value, it cannot be processed with an excimer laser having a predetermined power. Therefore, the light absorption coefficient of the plate needs to be a certain value or more. In the above configuration, since the plate is made of a polymer having a light absorption coefficient of 1000 cm −1 or more, it is possible to easily perform ablation using an excimer laser having a wavelength of 248 nm.
また、本発明のレーザ加工方法では、上記プレートは、ポリイミド誘導体を含む材料から構成されていてもよい。 Moreover, in the laser processing method of this invention, the said plate may be comprised from the material containing a polyimide derivative.
これにより、上記プレートは波長248nmのエキシマレーザにより好適にレーザ加工ができる光吸収係数を有する。そのため、上記プレートは、エキシマレーザを用いて容易にアブレーション加工することが可能となる。 Accordingly, the plate has a light absorption coefficient that can be suitably processed by an excimer laser having a wavelength of 248 nm. Therefore, the plate can be easily ablated using an excimer laser.
また、本発明のレーザ加工方法では、上記第1流動層の粘性率は、25℃で220cP以下であることが好ましい。 In the laser processing method of the present invention, the viscosity of the first fluidized bed is preferably 220 cP or less at 25 ° C.
これにより、第1流動層はプレートのレーザ照射面全体にまんべんなく広がり、該第1流動層の上に設けられた保護フィルムに生じるうねりを抑制することができる。そのため、レーザ照射によるフォーカス位置ずれが抑制され、形成された貫通孔のレーザ照射面とは反対側の面における開口部の直径のばらつきを小さくすることができる。また、上記貫通孔のレーザ照射面側における開口部のエッジの形状を均一にすることができる。 Thereby, a 1st fluidized bed spreads over the whole laser irradiation surface of a plate, and can suppress the waviness which arises in the protective film provided on this 1st fluidized bed. Therefore, the focus position shift due to the laser irradiation is suppressed, and the variation in the diameter of the opening on the surface opposite to the laser irradiation surface of the formed through hole can be reduced. Further, the shape of the edge of the opening on the laser irradiation surface side of the through hole can be made uniform.
また、本発明のレーザ加工方法では、上記第1流動層の粘性率は、25℃で56cP以下であることがさらに好ましい。 In the laser processing method of the present invention, the viscosity of the first fluidized bed is more preferably 56 cP or less at 25 ° C.
これにより、第1流動層はプレートのレーザ照射面全体によりまんべんなく広がり、該第1流動層の上に設けられた保護フィルムに生じるうねりをさらに抑制することができる。そのため、レーザ照射によるフォーカス位置ずれがさらに抑制され、形成された貫通孔のレーザ照射面とは反対側の面における開口部の直径のばらつきをより小さくすることができる。また、上記貫通孔のレーザ照射面側における開口部のエッジの形状をより均一にすることができる。 Thereby, a 1st fluidized bed spreads uniformly by the whole laser irradiation surface of a plate, and can further suppress the undulation which arises in the protective film provided on this 1st fluidized bed. Therefore, the focus position shift due to the laser irradiation is further suppressed, and the variation in the diameter of the opening on the surface opposite to the laser irradiation surface of the formed through hole can be further reduced. Further, the shape of the edge of the opening on the laser irradiation surface side of the through hole can be made more uniform.
また、本発明のレーザ加工方法では、上記第2流動層の粘性率は、25℃で650cP以上であることが好ましい。 In the laser processing method of the present invention, the viscosity of the second fluidized bed is preferably 650 cP or more at 25 ° C.
これにより、プレートのレーザ照射面とは反対側の面と第2流動層の上に設けられた保護フィルムとの安定性と密着性を高めることができる。そのため、形成された貫通孔は、上記プレートのレーザ照射面とは反対側の面において開口部のエッジの形状が均一で、かつ、該開口部の直径のばらつきが小さい。 Thereby, stability and adhesiveness of the surface on the opposite side to the laser irradiation surface of a plate and the protective film provided on the 2nd fluidized bed can be improved. Therefore, in the formed through hole, the shape of the edge of the opening is uniform on the surface opposite to the laser irradiation surface of the plate, and the variation in the diameter of the opening is small.
また、本発明のレーザ加工方法では、上記第1流動層および上記第2流動層は、ポリプロピレングリコールから構成されていてもよい。 In the laser processing method of the present invention, the first fluidized bed and the second fluidized bed may be composed of polypropylene glycol.
上記方法では、ポリプロピレングリコールは、プレートとの反応性が低いため、流動層として用いることにより、該プレートに与える影響を小さくすることができる。また、ポリプロピレングリコールは揮発性が低いため、上記プレートと上記流動層の上に設けられた保護フィルムとの間の距離を一定に長時間維持することができる。このため、精巧な貫通孔を有したより清浄なプレートを得ることができる。 In the above method, since polypropylene glycol has low reactivity with the plate, the influence on the plate can be reduced by using it as a fluidized bed. In addition, since polypropylene glycol has low volatility, the distance between the plate and the protective film provided on the fluidized bed can be kept constant for a long time. For this reason, a cleaner plate having an elaborate through hole can be obtained.
また、本発明のレーザ加工方法では、上記第1保護フィルムは、波長248nmのエキシマレーザに対する光吸収係数が1000cm−1以上のポリマーから構成されていることが好ましい。 Moreover, in the laser processing method of this invention, it is preferable that the said 1st protective film is comprised from the polymer whose optical absorption coefficient with respect to the excimer laser with a wavelength of 248 nm is 1000 cm < -1 > or more.
上記方法では、第1保護フィルムおよびプレートの両方を波長248nmのエキシマレーザに対する光吸収係数が1000cm−1以上のポリマーから構成することにより、より精巧な貫通孔を有した清浄なプレートを得ることができる。 In the above method, by forming both the first protective film and the plate from a polymer having an optical absorption coefficient of 1000 cm −1 or more for an excimer laser having a wavelength of 248 nm, it is possible to obtain a clean plate having more elaborate through holes. it can.
本発明のインクジェットヘッド製造方法は、レーザ光によりオリフィスプレートにオリフィスを形成するインクジェットヘッド製造方法において、上記オリフィスプレートのレーザ光が照射されるレーザ照射面とは反対側の面に撥水膜を形成する工程と、上記プレートのレーザ照射面に、流動性を有した第1流動層と、第1保護フィルムとをこの順に設ける工程と、上記プレートのレーザ照射面とは反対側の面に、上記第1流動層よりも粘性率が高い第2流動層と、第2保護フィルムとをこの順に設ける工程と、上記プレートのレーザ照射面に対してレーザ光を照射し、上記プレートにオリフィスを形成する工程と、上記第1保護フィルムおよび上記第2保護フィルムを除去する工程と、上記第1流動層および上記第2流動層を除去する工程とを含むことを特徴としている。 The inkjet head manufacturing method of the present invention is a method of manufacturing an inkjet head in which an orifice is formed on an orifice plate by laser light. A step of providing a fluidized first fluidized layer and a first protective film in this order on the laser irradiation surface of the plate, and a surface on the side opposite to the laser irradiation surface of the plate. A step of providing a second fluidized bed having a higher viscosity than the first fluidized bed and a second protective film in this order, and irradiating the laser irradiation surface of the plate with laser light to form an orifice in the plate A step, a step of removing the first protective film and the second protective film, and a step of removing the first fluidized bed and the second fluidized bed. It is characterized in that it comprises a.
上記方法では、オリフィスプレートのレーザ照射面とは反対側の面に対し、オリフィス形成前に撥水膜を形成する。これにより、オリフィスを形成することにより生じた副生成物が撥水膜の形成に影響を与えることなく、オリフィス形成後に撥水膜を形成する従来の方法と比較して、より清浄なオリフィスプレートを得ることが可能である。 In the above method, a water repellent film is formed on the surface of the orifice plate opposite to the laser irradiation surface before forming the orifice. As a result, a by-product generated by forming the orifice does not affect the formation of the water-repellent film, and a cleaner orifice plate can be formed as compared with the conventional method of forming the water-repellent film after forming the orifice. It is possible to obtain.
また、オリフィスプレートのレーザ照射面とは反対側の面に第1流動層よりも粘性率の高い第2流動層を設け、その上に第2保護フィルムを設けることにより、該オリフィスプレートと該第2保護フィルムとの安定性および密着性を高めることができる。また、上記オリフィスプレートのレーザ照射面側に第2流動層よりも粘性率の低い第1流動層を設けることにより、該第1流動層は該オリフィスプレート上にまんべんなく広がり、該第1流動層の上に設けられる第1保護フィルムに生じるうねりが抑制される。そのため、レーザ照射によるフォーカス位置ずれが抑制され、形成されたオリフィスのレーザ照射面とは反対側の面における開口部の直径のばらつきを小さくすることができる。また、上記オリフィスのレーザ照射面側およびレーザ照射面とは反対側の面側における開口部のエッジの形状を均一にすることができる。 Further, by providing a second fluidized bed having a higher viscosity than the first fluidized bed on the surface opposite to the laser irradiation surface of the orifice plate and providing a second protective film thereon, the orifice plate and the first 2 Stability and adhesion with the protective film can be improved. Further, by providing the first fluidized bed having a lower viscosity than the second fluidized bed on the laser irradiation surface side of the orifice plate, the first fluidized bed spreads evenly on the orifice plate, and the first fluidized bed The wave | undulation which arises in the 1st protective film provided on the top is suppressed. Therefore, the focus position shift due to the laser irradiation is suppressed, and the variation in the diameter of the opening on the surface opposite to the laser irradiation surface of the formed orifice can be reduced. Further, the shape of the edge of the opening on the laser irradiation surface side and the surface side opposite to the laser irradiation surface of the orifice can be made uniform.
また、上記オリフィスプレートのレーザ照射面とレーザ照射面とは反対側の面との両面に、第1保護フィルムおよび第2保護フィルムを設けることにより、オリフィスを形成することにより生じた副生成物が該オリフィスプレートに付着することを防止する。そして、上記第1流動層および上記第2流動層は容易に除去することができるため、精巧なオリフィスを有した清浄なオリフィスプレートを得ることができる。 Further, by providing the first protective film and the second protective film on both the laser irradiation surface and the surface opposite to the laser irradiation surface of the orifice plate, a by-product generated by forming the orifice is obtained. It is prevented from adhering to the orifice plate. And since the said 1st fluidized bed and the said 2nd fluidized bed can be removed easily, the clean orifice plate which has an elaborate orifice can be obtained.
また、本発明のインクジェットヘッド製造方法では、上記撥水膜は、フッ素系シランカップリング剤から構成されることが好ましい。 In the inkjet head manufacturing method of the present invention, the water repellent film is preferably composed of a fluorine-based silane coupling agent.
これにより、上記撥水膜を非常に薄く形成することができる。これは、フッ素系シランカップリング剤が、単分子膜(2〜3nm)でも撥水特性を有するためであり、他の撥水材料に比べ非常に薄く撥水膜を形成することができる。このため、上記オリフィスプレートの吐出面側におけるオリフィスの形状に与える影響を小さくすることができる。また、他の撥水材料と比較して、適用できるレーザ加工条件の範囲が広く、容易にオリフィスを形成することができる。 Thereby, the water-repellent film can be formed very thin. This is because the fluorine-based silane coupling agent has water repellency even with a monomolecular film (2 to 3 nm), and a water-repellent film can be formed very thin compared to other water-repellent materials. For this reason, the influence on the shape of the orifice on the discharge surface side of the orifice plate can be reduced. In addition, the range of applicable laser processing conditions is wider than other water-repellent materials, and an orifice can be easily formed.
また、本発明のインクジェットヘッド製造方法では、上述したレーザ加工方法により形成されたプレートの貫通孔をインク吐出口とすることを特徴としている。 Further, the ink jet head manufacturing method of the present invention is characterized in that the through hole of the plate formed by the laser processing method described above is used as an ink discharge port.
上記方法により、上述したレーザ加工方法により形成されたプレートの貫通孔は、インクジェットヘッドのインク吐出口として用いられる。これにより、精巧な貫通孔を有した清浄なプレートを用いてインクジェットヘッドを製造することができる。 By the above method, the through-hole of the plate formed by the laser processing method described above is used as an ink discharge port of the inkjet head. Thereby, an inkjet head can be manufactured using the clean plate which has an elaborate through-hole.
本発明のレーザ加工方法は、以上のように、上記プレートのレーザ光が照射されるレーザ照射面に、流動性を有した第1流動層と、第1保護フィルムとをこの順に設ける工程と、上記プレートのレーザ照射面とは反対側の面に、上記第1流動層よりも粘性率が高い第2流動層と、第2保護フィルムとをこの順に設ける工程とを含んでいる。 In the laser processing method of the present invention, as described above, the step of providing the fluidized first fluidized layer and the first protective film in this order on the laser irradiation surface irradiated with the laser beam of the plate, A step of providing a second fluidized bed having a higher viscosity than the first fluidized bed and a second protective film in this order on the surface of the plate opposite to the laser irradiation surface.
また、本発明のインクジェットヘッド製造方法は、以上のように、上記プレートのレーザ照射面に、流動性を有した第1流動層と、第1保護フィルムとをこの順に設ける工程と、上記プレートのレーザ照射面とは反対側の面に、上記第1流動層よりも粘性率が高い第2流動層と、第2保護フィルムとをこの順に設ける工程とを含んでいる。 In addition, as described above, the inkjet head manufacturing method of the present invention includes a step of providing a fluidized first fluidized layer and a first protective film in this order on the laser irradiation surface of the plate; And a step of providing a second fluidized bed having a higher viscosity than the first fluidized bed and a second protective film in this order on the surface opposite to the laser irradiation surface.
それゆえ、開口部のエッジの形状が均一で、該開口部の直径の誤差が小さい貫通孔をプレートに形成し、加工によって生じた生成物を容易に除去できるレーザ加工方法およびインクジェットヘッド製造方法を提供できるという効果を奏する。 Therefore, there is provided a laser processing method and an inkjet head manufacturing method in which a through-hole having a uniform edge shape and a small error in the diameter of the opening is formed in the plate, and a product generated by the processing can be easily removed. There is an effect that it can be provided.
本発明の一実施形態について以下に説明する。なお、最初に従来のレーザ加工方法の検討について説明する。 One embodiment of the present invention will be described below. First, a study of a conventional laser processing method will be described.
〔従来のレーザ加工方法の検討〕
上述したように、従来のレーザ加工方法では、形成されたオリフィスのレーザ照射面およびインク吐出面側における開口部のエッジの形状がいびつになる。また、上記オリフィスのインク吐出面側における開口部の直径にばらつきが生じる。上記問題は、オリフィスプレートのレーザ照射面およびインク吐出面に塗布された粘性を有する液体に原因があると考えられる。そこで、上記問題が生じる原因について、図10〜図13を参照して検討する。
[Examination of conventional laser processing methods]
As described above, in the conventional laser processing method, the shape of the edge of the opening on the laser irradiation surface side and the ink ejection surface side of the formed orifice is distorted. Further, the diameter of the opening on the ink ejection surface side of the orifice varies. The above problem is considered to be caused by the viscous liquid applied to the laser irradiation surface and the ink ejection surface of the orifice plate. Therefore, the cause of the above problem will be discussed with reference to FIGS.
図10(a)は、オリフィスプレートのレーザ照射面側に塗布された液体がオリフィス形成に与える影響を検討するための構成を示した断面図である。また、図10(b)は、オリフィスプレートのインク吐出面側に塗布された液体がオリフィス形成に与える影響を検討するための構成を示した断面図である。 FIG. 10A is a cross-sectional view showing a configuration for examining the influence of the liquid applied to the laser irradiation surface side of the orifice plate on the orifice formation. FIG. 10B is a cross-sectional view showing a configuration for examining the influence of the liquid applied to the ink ejection surface side of the orifice plate on the formation of the orifice.
まず、図10(a)に示すように、オリフィスプレート11のレーザ照射面には、液体12が塗布され、その上に上面保護フィルム13が設けられる。そして、上面保護フィルム13の上面に対し、石英基板上にクロム蒸着形成されたマスクパターンを通して、レーザビーム15が照射される。そして、レーザビーム15が照射されることにより、上面保
護フィルム13およびオリフィスプレート11が削られ、上面保護フィルム13の上に副生成物16が堆積する。副生成物16の主成分は炭素であるため、アッシングによる除去は可能であるが、オリフィスプレート11へのプラズマダメージが発生する。
First, as shown in FIG. 10A, the liquid 12 is applied to the laser irradiation surface of the
上記工程において、液体12にはポリプロピレングリコール(PPG:分子量2000、25℃での粘性率163.7cP)が用いられ、オリフィスプレート11には厚み50μmのポリイミドフィルムが用いられ、上面保護フィルム13には厚み12.5μmのポリイミドフィルムが用いられる。レーザビーム15は、波長243nmのエキシマレーザにより照射される。上記エキシマレーザは、発振条件がレーザパワー:680mJ/cm2、周波数:100Hz、ショット数:450ショットに設定される。これにより、オリフィスのレーザ照射面側における開口部の直径が約40μm、インク吐出面側における開口部の直径が約20μmとなる。
In the above process, the liquid 12 is made of polypropylene glycol (PPG: molecular weight 2000, viscosity of 163.7 cP at 25 ° C.), the
また、オリフィスプレートのインク吐出面側に塗布された液体がオリフィス形成に与える影響を検討するために、図10(b)に示すように、オリフィスプレート11のインク吐出面に、液体12が塗布され、その上に下面保護フィルム14が設けられる。そして、オリフィスプレート11のレーザ照射面に対し、上記マスクパターンを通して、レーザビーム15が照射される。上記工程において、下面保護フィルム14には厚み75μmのポリイミドフィルムが用いられる。なお、他の部材については、図10(a)において用いた部材と同様のものを使用する。
Further, in order to study the influence of the liquid applied to the ink discharge surface side of the orifice plate on the orifice formation, the liquid 12 is applied to the ink discharge surface of the
上記方法により、オリフィスプレート11のレーザ照射面およびインク吐出面に塗布された液体12がオリフィス形成に与える影響を確認することができる。
By the above method, it is possible to confirm the influence of the liquid 12 applied to the laser irradiation surface and the ink ejection surface of the
図11(a)および図11(b)は、図10(a)および図10(b)の構成で形成されたオリフィスのレーザ照射面の顕微鏡写真を示した図である。ここでは、オリフィス形成後、オリフィスプレート11を中性洗剤又は有機溶剤を用いて超音波洗浄を行っている。
11 (a) and 11 (b) are micrographs of the laser irradiation surface of the orifice formed with the configuration of FIGS. 10 (a) and 10 (b). Here, after the orifice is formed, the
図10(a)の構成では、レーザ加工により生じた副生成物16は、上面保護フィルム13上に堆積する。そのため、上面保護フィルム13をオリフィスプレート11から剥離し、液体12を洗浄することにより、図11(a)に示すように、清浄な状態のオリフィスプレート11を得ることができる。一方、図10(b)の構成では、レーザ加工により生じた副生成物16は、オリフィスプレート11上に直接堆積する。この場合、洗浄を行っても副生成物16を完全に除去できず、図11(b)に示すように、オリフィスプレート11のレーザ照射面側におけるオリフィスの開口部の周囲には副生成物16が堆積している。
In the configuration of FIG. 10A, the by-
また、図示していないが、一括形成された各オリフィスのインク吐出面側における開口部の直径のばらつきは、図10(a)の構成でレーザ加工を行った場合に比べ、図10(b)の構成でレーザ加工を行った場合の方が大きい。また、図示していないが、オリフィスのインク吐出面側における開口部のエッジの形状は、図10(a)の構成でレーザ加工を行った場合に比べ、図10(b)の構成でレーザ加工を行った場合の方がいびつとなる。また、図10(a)の構成では、形成されたオリフィスのレーザ照射面側における開口部のエッジが、図8に示したようないびつな形状になる。以降、図10(a)の構成において、形成されたオリフィスのレーザ照射面側における開口部のエッジの形状がいびつなオリフィスプレート11を不良品とする。
Although not shown, the variation in the diameter of the opening on the ink ejection surface side of the orifices formed in a lump is different from that in the case where laser processing is performed in the configuration of FIG. The case where the laser processing is performed with the configuration is larger. Although not shown, the shape of the edge of the opening on the ink ejection surface side of the orifice is the laser processing with the configuration of FIG. 10B compared to the case of laser processing with the configuration of FIG. If you do, you will be more angry. Further, in the configuration of FIG. 10A, the edge of the opening on the laser irradiation surface side of the formed orifice has an irregular shape as shown in FIG. Hereinafter, in the configuration of FIG. 10A, the
このように、図10(a)の構成でレーザ加工を行った場合は、図10(b)の構成でレーザ加工を行った場合と比較して、形成されたオリフィスのインク吐出面側における開
口部の直径のばらつきが小さく、該開口部のエッジの形状が均一である。しかし、上記オリフィスのレーザ照射面側における開口部のエッジの形状は、不均一となっている。このことから、オリフィスプレート11のレーザ照射面に設けられた液体12は、形成されたオリフィスのレーザ照射面側の形状に影響を与えると判断される。また、オリフィスプレート11のインク吐出面に設けられた液体12は、形成されたオリフィスのインク吐出面側の形状に影響を与えると判断される。
As described above, when laser processing is performed with the configuration of FIG. 10A, the opening on the ink ejection surface side of the formed orifice is compared with the case where laser processing is performed with the configuration of FIG. 10B. The variation in the diameter of the portion is small, and the shape of the edge of the opening is uniform. However, the shape of the edge of the opening on the laser irradiation surface side of the orifice is not uniform. From this, it is determined that the liquid 12 provided on the laser irradiation surface of the
そこで、まず、図10(a)の構成において、液体12の粘性率の違いがオリフィスプレート11に形成されたオリフィスのレーザ照射面側における開口部のエッジの形状に与える影響について、図12を参照して説明する。
Therefore, first, in the configuration of FIG. 10A, refer to FIG. 12 for the influence of the difference in the viscosity of the liquid 12 on the shape of the edge of the opening on the laser irradiation surface side of the orifice formed in the
図12は、図10(a)の構成において、液体12として4段階の異なる粘性率を有したPPGを用いることにより形成されたオリフィスプレート11の良品率とPPGの粘性率との関係を示すグラフである。なお、ここでオリフィスプレートの良品率とは、図10(a)の構成において一括形成されたオリフィスのなかに、上記不良品が含まれていない割合を示す。ここで液体12として用いられるPPGの粘性率は、分子量が400(25℃での粘性率:40cP)、分子量が800(25℃での粘性率:60cP)、分子量が2000(25℃での粘性率:163.7cP)、分子量が2200(25℃での粘性率:200cP)の4段階である。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the non-defective product ratio of the
図12に示すように、PPGの粘性率が増加するのに伴い、オリフィスプレート11の良品率は低下していく。そのため、オリフィスプレート11のレーザ照射面に設けられる液体12の粘性率は低い方が好ましいと判断される。PPGの粘性率が約220cPの点で、オリフィスプレート11の良品率は0の状態となる。このことから、良品のオリフィスプレート11を1つでも得るためには、オリフィスプレート11のレーザ照射面に設けられる液体12の粘性率を220cP以下にする必要がある。
As shown in FIG. 12, the non-defective product rate of the
さらに、オリフィスプレート11をインクジェットヘッドのノズルとして使用する場合には、オリフィスプレート11の良品率が50%以上であることが望ましい。オリフィスプレート11の良品率を50%以上にするためには、図12のグラフより、オリフィスプレート11のレーザ照射面に設けられる液体12の粘性率を約56cP以下にすることが好ましい。
Furthermore, when the
次に、図10(b)の構成において、液体12の粘性率の違いがオリフィスプレート11に形成されたオリフィスのインク吐出面側の開口部に与える影響について、図13を参照して説明する。
Next, the influence of the difference in the viscosity of the liquid 12 on the opening on the ink ejection surface side of the orifice formed in the
図13(a)および図13(b)は、図10(b)の構成において、液体12として分子量が3000(25℃での粘性率:650cP)および分子量が2000(25℃での粘性率:163.7cP)のPPGを用いて複数のオリフィスを一括レーザ加工した場合の、オリフィスのインク吐出面側における開口部の直径のばらつきを示した図である。なお、図中において、Y軸は開口部の直径を示し、1目盛は0.5μmである。また、X軸は一括形成されたオリフィスの数(以下、チャンネル数と呼ぶ)を示す。 FIGS. 13 (a) and 13 (b) show a liquid having a molecular weight of 3000 (viscosity at 25 ° C .: 650 cP) and a molecular weight of 2000 (viscosity at 25 ° C. in the configuration of FIG. 10 (b): 163.7 is a diagram showing variation in the diameter of the opening on the ink ejection surface side of the orifice when a plurality of orifices are collectively laser processed using PPG of 163.7 cP). In the figure, the Y axis indicates the diameter of the opening, and one scale is 0.5 μm. The X axis indicates the number of orifices formed at once (hereinafter referred to as the number of channels).
図13(a)に示すように、図10(b)の構成において、液体12として分子量が3000(25℃での粘性率:650cP)のPPGを用いてレーザ加工を行った場合は、チャンネル毎の開口部の直径は、最大で約0.7μmのばらつきを示す。また、図13(b)に示すように、図10(b)の構成において、液体12として分子量が2000(25℃での粘性率:163.7cP)のPPGを用いてレーザ加工を行った場合は、チャンネル毎の開口部の直径は、最大で約1.3μmのばらつきを示す。このように、オリフィ
スプレート11のインク吐出面に設けられる液体12の粘性率が小さいほど、形成されたオリフィスのインク吐出面側における開口部の直径のばらつきが大きい。
As shown in FIG. 13A, when laser processing is performed using PPG having a molecular weight of 3000 (viscosity at 25 ° C .: 650 cP) as the liquid 12 in the configuration of FIG. The diameter of the opening of the film shows a variation of about 0.7 μm at the maximum. Further, as shown in FIG. 13B, in the configuration of FIG. 10B, laser processing is performed using PPG having a molecular weight of 2000 (viscosity at 25 ° C .: 163.7 cP) as the liquid 12. The variation of the diameter of the opening for each channel is about 1.3 μm at the maximum. Thus, the smaller the viscosity of the liquid 12 provided on the ink ejection surface of the
また、図示していないが、形成されたオリフィスのインク吐出面側における開口部のエッジの形状は、図13(a)の構成でレーザ加工を行った場合に比べ、図13(b)の構成でレーザ加工を行った場合の方がいびつとなる。また、図示していないが、図10(b)の構成において、液体12として分子量が2500(25℃での粘性率:400cP)のPPGを用いてレーザ加工を行った場合は、図13(b)と同様の結果になった。これらのことから、オリフィスプレート11のインク吐出面に設けられる液体12の粘性率が大きいほど、形成されたオリフィスのインク吐出面側における開口部のエッジの形状が均一で、かつ、該開口部の直径のばらつきが小さくなる。具体的には、オリフィスプレート11のインク吐出面に設けられる液体12の粘性率は、少なくとも650cP以上であることが好ましい。
Although not shown, the shape of the edge of the opening on the ink ejection surface side of the formed orifice is the configuration shown in FIG. 13B compared to the case where laser processing is performed in the configuration shown in FIG. When laser processing is performed at, it becomes more distorted. Although not shown, when laser processing is performed using PPG having a molecular weight of 2500 (viscosity at 25 ° C .: 400 cP) as the liquid 12 in the configuration of FIG. ) And similar results. For these reasons, as the viscosity of the liquid 12 provided on the ink ejection surface of the
〔本実施形態のレーザ加工方法〕
本発明の一実施形態について図1〜図5に基づいて説明すると以下の通りである。
[Laser processing method of this embodiment]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
図1および図2を参照して、本実施形態のレーザ加工方法について説明する。図1(a)〜(c)は、本実施形態のレーザ加工方法を示す断面図である。図2は、本実施形態のレーザ加工方法を示すフローチャートである。 With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the laser processing method of this embodiment is demonstrated. 1A to 1C are cross-sectional views illustrating a laser processing method according to the present embodiment. FIG. 2 is a flowchart showing the laser processing method of this embodiment.
まず、オリフィスプレート(プレート)1のインク吐出面に撥水膜7が形成される(S1)。
First, the
次に、図1(a)に示すように、オリフィスプレート1のレーザが照射されるレーザ照射面に上面流動層(第1流動層)2aが設けられ、上記レーザ照射面とは反対側の面であるインク吐出面に下面流動層(第2流動層)2bが設けられる(S2)。そして、上面流動層2aの上には上面保護フィルム(第1保護フィルム)3が設けられ、下面流動層2bの上には下面保護フィルム(第2保護フィルム)4が設けられる。そして、オリフィスプレート1と、上面流動層2aと、下面流動層2bと、上面保護フィルム3と、下面保護フィルム4とは、室温(25℃)でラミネートされる(S3)。それから、上面保護フィルム3の上からレーザビーム(レーザ光)5が照射され、オリフィス(貫通孔)8が形成される(S4)。レーザビーム5による加工は、上面保護フィルム3の上面から、上面流動層2a、オリフィスプレート1および下面流動層2bを通り、下面保護フィルム4の一部まで行われる。その際、上面保護フィルム3の上面であって、形成されたオリフィス8の開口部近傍に、各部材が削られることにより生じた副生成物6が堆積する。
Next, as shown in FIG. 1A, an upper surface fluidized layer (first fluidized layer) 2a is provided on the laser irradiation surface of the
次に、図1(b)に示すように、上面保護フィルム3および下面保護フィルム4を上面流動層2aおよび下面流動層2bから剥離させる(S5)。そして、オリフィスプレート1は有機溶剤を用いて超音波洗浄され、オリフィスプレート1のレーザ照射面およびインク吐出面に設けられた上面流動層2aおよび下面流動層2bが洗浄される(S6)。これにより、図1(c)に示すように、レーザ加工により生じた副生成物6が付着していない清浄なオリフィスプレート1を得ることができる。
Next, as shown in FIG.1 (b), the upper surface protective film 3 and the lower surface
なお、形成されたオリフィス8は、オリフィスプレート1のレーザ照射面からインク吐出面にいくほど、直径が小さくなる、いわゆるテーパー形状をしている。
The formed
本実施形態のレーザ加工方法は、インクジェットヘッドに備えられるオリフィスプレートのオリフィスを形成するために用いられる。なお、本発明のレーザ加工方法は、上述した用途に限られず、プレートに貫通孔を形成するために用いることができる。 The laser processing method of this embodiment is used for forming an orifice of an orifice plate provided in an ink jet head. In addition, the laser processing method of this invention is not restricted to the use mentioned above, It can be used in order to form a through-hole in a plate.
撥水膜7は、オリフィスプレート1のインク吐出面側にインクが付着することを抑制するためのものである。本実施形態では、オリフィスプレート1のインク吐出面に対し、オリフィス8形成前に撥水膜7が形成される。これにより、オリフィス8を形成することにより生じた副生成物6が撥水膜7の形成に影響を与えることなく、オリフィス形成後に撥水膜を形成する従来の方法と比較して、より清浄なオリフィスプレート1を得ることが可能である。
The
また、本実施形態では、撥水膜7はフッ素系シランカップリング剤から構成される。フッ素系シランカップリング剤は、単分子膜(2〜3nm)でも撥水特性を有するため、他の撥水材料に比べ、撥水膜7を非常に薄く形成することができる。このため、撥水膜7がオリフィスプレート1のインク吐出面側におけるオリフィス8の形状に与える影響を小さくすることができる。また、他の撥水材料と比較して、適用できるレーザ加工条件の範囲が広く、容易にオリフィス8を形成することができる。
In the present embodiment, the
なお、本実施形態では、撥水膜7はオリフィス8形成前にオリフィスプレート1のインク吐出面側に形成されているが、本発明はこれに限られない。つまり、撥水膜7はオリフィス8形成後にオリフィスプレート1のインク吐出面側に形成されてもよい。また、本発明のレーザ加工方法においては、撥水膜7は形成されなくてもかまわない。
In this embodiment, the
レーザビーム5は、オリフィスプレート1にオリフィス8を形成するためのものである。レーザビーム5は、波長248nmのエキシマレーザによって照射される。上記エキシマレーザは、発振条件がレーザパワー:680mJ/cm2、周波数:100Hz、ショット数:450ショットに設定される。これにより、オリフィス8のレーザ照射面側における開口部の直径が約40μm、インク吐出面側における開口部の直径が約20μmとなる。
The laser beam 5 is for forming the
オリフィスプレート1は、インクジェットヘッドにおいて、インクを吐出するための吐出口であるオリフィスが形成されたものである。一般的に、エキシマレーザを用いた加工では、アブレーション加工が中心となる。そのため、加工される材料の加工状態は該材料の光吸収係数に依存する。すなわち、上記材料の光吸収係数がある閾値以下では、所定のパワーを有するエキシマレーザでは加工できない。そのため、レーザビーム5によりオリフィスプレート1にオリフィス8を形成するためには、オリフィスプレート1の光吸収係数を、ある程度の値以上にする必要がある。
The
そこで、本実施形態では、オリフィスプレート1を、波長248nmのエキシマレーザに対して1000cm−1以上の光吸収係数を有するポリマーから構成している。上記ポリマーは、主にポリイミド誘導体が含まれた材料から構成される。また、上記ポリマーとしては、ポリイミド誘導体以外にも、ポリスチレン、ポリアミド、ポリメチルメタクリレートなどを用いることができる。これにより、波長248nmのエキシマレーザを用いて、オリフィスプレート1を容易にアブレーション加工することが可能となる。また、ポリイミド誘導体が含まれた上記ポリマーは耐薬品性に優れているため、インクジェットヘッドのノズルとしても好適に用いることができる。
Therefore, in the present embodiment, the
上面保護フィルム3は、オリフィス8の形成により生じた副生成物6がオリフィスプレート1のレーザ照射面に付着することを防止するためのものである。また、下面保護フィルム4は、オリフィス8の形成により生じた副生成物6がオリフィスプレート1のインク吐出面に付着することを防止するためのものである。上面保護フィルム3および下面保護フィルム4は、オリフィスプレート1と同様に、波長248nmのエキシマレーザに対する光吸収係数が1000cm−1以上のポリマーにより構成される。用いられるポリマー
は、オリフィスプレート1と同様であるので、説明は省略する。このように、上面保護フィルム3および下面保護フィルム4をオリフィスプレート1と同じ構成の材料から構成することにより、より精巧に形成されたオリフィス8を有する清浄なオリフィスプレート1を得ることができる。なお、本発明では、少なくとも上面保護フィルム3が波長248nmのエキシマレーザに対する光吸収係数が1000cm−1以上のポリマーにより構成されていればよい。
The upper surface protective film 3 is for preventing the by-
ここで、図10〜図13に示した従来のレーザ加工方法の検討により得られた結果から、本実施形態のレーザ加工方法に用いられる上面流動層2aおよび下面流動層2bの構成について説明する。
Here, the structure of the upper surface
従来のレーザ加工方法では、オリフィスプレート11のインク吐出面に塗布された液体12の粘性率が低いため、オリフィスプレート11の安定性が低くなる。そのため、レーザビーム15をオリフィスプレート11に照射した際、オリフィスプレート11が動くことにより、レーザビーム15のフォーカス位置ずれが生じる。そして、レーザビーム15のフォーカス位置ずれが生じることにより、オリフィスプレート11に形成されたオリフィスのインク吐出面側における開口部の直径にばらつきが生じる。また、液体12の粘性率が低いためにオリフィスプレート11と下面保護フィルム14との間の密着が弱く、レーザ照射の衝撃が液体12に分散してしまう。そして、液体12に分散された衝撃により、オリフィスプレート11のインク吐出面側における開口部のエッジの形状がいびつになる。
In the conventional laser processing method, the viscosity of the liquid 12 applied to the ink ejection surface of the
また、オリフィスプレート11のレーザ照射面に塗布された液体12の粘性率が高いことにより、液体12はレーザ照射面全体に広がらず、液体12の上に設けられた上面保護フィルム13にうねりが生じる。そのため、レーザビーム15を上面保護フィルム13に照射した際、レーザビーム15のフォーカス位置ずれが生じる。そして、レーザビーム15のフォーカス位置ずれが生じることにより、オリフィスプレート11に形成されたオリフィスのインク吐出面側における開口部の直径にばらつきが生じ、かつ、該オリフィスのレーザ照射面側における開口部のエッジの形態が不均一になる。
Further, since the viscosity of the liquid 12 applied to the laser irradiation surface of the
そこで、本実施形態では、上面流動層2aおよび下面流動層2bの粘性率に特徴を持たせることにより、オリフィス8のインク吐出面側における開口部の直径のばらつきを小さくし、かつ、インク吐出面側およびレーザ照射面側における開口部のエッジの形状を均一にする。
Therefore, in the present embodiment, the viscosity of the upper surface
上面流動層2aは、オリフィスプレート1のレーザ照射面に対し上面保護フィルム3を粘着させるためのものである。従来のレーザ加工方法の検討から、オリフィスプレートのレーザ照射面に設けられる液体は、粘性率が低い方が好ましいと判断される。良品のオリフィスプレート1を少なくとも1つ得るために必要な上面流動層2aの粘性率は、図12に示されるように約220cP以下である。さらに、オリフィスプレート1をインクジェットヘッドのノズルとして用いるためは、良品率が50%以上であることが望ましい。図12より、オリフィスプレート1の良品率を50%以上にするためには、上面流動層2aの粘性率を56cP以下にすることが好ましい。
The upper surface
本実施形態では、上面流動層2aとして分子量400(25℃での粘性率:40cP)のPPGを用いている。これにより、上面流動層2aはオリフィスプレート1のレーザ照射面全体に広がり、上面保護フィルム3はうねりを生じない。そのため、レーザビーム5のフォーカス位置ずれが生じず、オリフィスプレート1に一括形成されたオリフィス8のインク吐出面側における開口部の直径のばらつきが小さく、かつ、オリフィス8のレーザ照射面側における開口部のエッジの形態が均一になる。
In the present embodiment, PPG having a molecular weight of 400 (viscosity at 25 ° C .: 40 cP) is used as the upper surface
下面流動層2bは、オリフィスプレート1のインク吐出面に対し下面保護フィルム4を粘着させるためのものである。従来のレーザ加工方法の検討から、オリフィスプレートのインク吐出面に設けられる液体は、粘性率が高い方が好ましいと判断される。図13(a)および図13(b)より、下面流動層2bとして好ましい粘性率は、650cP以上である。
The lower surface
本実施形態では、下面流動層2bとして分子量3000(25℃での粘性率:650cP)のPPGを用いている。これにより、オリフィスプレート1と下面保護フィルム4との安定性と密着性を高めることができる。そのため、本実施形態では、オリフィスプレート1のインク吐出面側における開口部のエッジの形状が均一で、かつ、該開口部の直径のばらつきが小さいオリフィス8を形成することができる。
In the present embodiment, PPG having a molecular weight of 3000 (viscosity at 25 ° C .: 650 cP) is used as the lower surface
上述のように、本実施形態では上面流動層2aおよび下面流動層2bとして、ポリプロピレングリコール(PPG)を用いている。本発明にPPGが好適に用いられる理由として、PPGが揮発性の低い材料であるため、オリフィスプレート1と上面保護フィルム3および下面保護フィルム4との間において、所定の距離を長時間維持することができるという点、オリフィスプレート1を構成しているポリイミド誘導体を含む材料との反応性が低いため、レーザ加工時に余分な副生成物の発生を防止することができる点、有機溶剤や中性洗剤などを用いてオリフィスプレート1を洗浄することにより、容易に除去できる点が挙げられる。このように、本実施形態では上面流動層2aおよび下面流動層2bとしてPPGを用いることにより、精巧なオリフィス8を有したより清浄なオリフィスプレート1を得ることができる。
As described above, in this embodiment, polypropylene glycol (PPG) is used as the upper surface
なお、本実施形態では、PPGを室温(25℃)で用いているが、PPGの粘性率を調節するため所定の温度に変更することも可能である。また、本実施形態では、上面流動層2aおよび下面流動層2bの材料としてPPGについて説明しているが、本発明はこれに限られない。例えば、ゾル状のような流動性のある材料であってもかまわない(10000cP以下のものを指す)。
In this embodiment, PPG is used at room temperature (25 ° C.). However, it can be changed to a predetermined temperature in order to adjust the viscosity of PPG. In the present embodiment, PPG is described as the material of the upper surface
次に、本実施形態のレーザ加工方法によりオリフィス8が形成されたオリフィスプレート1の状態について図3〜図5を参照して述べる。
Next, the state of the
図3は、本実施形態のレーザ加工方法により形成されたオリフィスのインク吐出面側のSEM写真を示した図である。本実施形態のレーザ加工方法により形成されたオリフィス8は、図3に示すように、オリフィスプレート1のインク吐出面側において開口部のエッジの形状が均一となる。また、オリフィス8の形成に用いられるマスクパターンの真円度(円の直径のばらつき)が0.1μmであるのに対し、オリフィス8のインク吐出面側における開口部の真円度は0.5μmである。このように、本実施形態のレーザ加工方法を用いることにより、非常に精巧なオリフィス8を形成することができる。
FIG. 3 is a view showing an SEM photograph of the ink ejection surface side of the orifice formed by the laser processing method of the present embodiment. As shown in FIG. 3, the
図4は、本実施形態のレーザ加工方法により形成されたオリフィス8のレーザ照射面側の顕微鏡写真を示した図である。ここでは、オリフィス8が形成された後、有機溶剤を用いてオリフィスプレート1を超音波洗浄している。このように、本実施形態のレーザ加工方法により一括形成されたほとんどのオリフィス8は、図4に示すように、オリフィスプレート1のレーザ照射面側において開口部のエッジの形状が均一となる。具体的には、オリフィス8のレーザ照射面側における開口部のエッジの形状がいびつな不良品が製造される割合は、本実施形態のレーザ加工方法では約3%以下を示す。
FIG. 4 is a view showing a micrograph of the laser irradiation surface side of the
図5は、本実施形態のレーザ加工方法により、一括形成されたオリフィス8のインク吐
出面側における開口部の直径の測定値を示すグラフである。なお、図中において、Y軸は開口部の直径を示し、1目盛は0.5μmである。また、X軸は一括形成されたオリフィス8の数(以下、チャンネル数と呼ぶ)を示す。従来のレーザ加工方法では、チャンネル毎の開口部の直径は、最大で約1.2μmのばらつきを示したが、本実施形態のレーザ加工方法では、最大で約0.5μmとなる。このように、本実施形態のレーザ加工方法では、形成されたオリフィス8のインク吐出面側における開口部の直径のばらつきは、従来と比べ小さくなる。
FIG. 5 is a graph showing measured values of the diameters of the openings on the ink ejection surface side of the
以上のように、本実施形態のレーザ加工方法は、オリフィスプレート1のインク吐出面に上面流動層2aよりも粘性率の高い下面流動層2bを設け、その上に下面保護フィルム4を設けることにより、オリフィスプレート1と下面保護フィルム4との安定性および密着性を高めることができる。また、オリフィスプレート1のレーザ照射面側に下面流動層2bよりも粘性率の低い上面流動層2aを設けることにより、上面流動層2aはオリフィスプレート1上にまんべんなく広がるため、上面流動層2aの上に設けられた上面保護フィルム3に生じるうねりが抑制される。そのため、レーザ照射によるフォーカス位置ずれが抑制され、形成されたオリフィス8のレーザ照射面とは反対側の面における開口部の直径のばらつきを小さくすることができる。また、オリフィス8のレーザ照射面側およびインク吐出面側における開口部のエッジの形状を均一にすることができる。
As described above, in the laser processing method of the present embodiment, the lower
また、オリフィスプレート1のレーザ照射面およびインク吐出面に、上面保護フィルム3および下面保護フィルム4を設けることにより、オリフィス8を形成することにより生じた副生成物6がオリフィスプレート1に付着することを防止する。そして、上面流動層2aおよび下面流動層2bは容易に除去することができるため、精巧なオリフィスを有した清浄なオリフィスプレートを得ることができる。
Further, by providing the upper surface protective film 3 and the lower surface
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、プレートに貫通孔を形成する場合、又はインクジェットヘッドに備えられるオリフィスプレートにオリフィスを形成する場合に好適に用いられる。 The present invention is suitably used when a through hole is formed in a plate, or when an orifice is formed in an orifice plate provided in an ink jet head.
1 オリフィスプレート(プレート)
2a 上面流動層(第1流動層)
2b 下面流動層(第2流動層)
3 上面保護フィルム(第1保護フィルム)
4 下面保護フィルム(第2保護フィルム)
5 レーザビーム(レーザ光)
6 副生成物
7 撥水膜
8 オリフィス(貫通孔)
1 Orifice plate (plate)
2a Upper surface fluidized bed (first fluidized bed)
2b Lower surface fluidized bed (second fluidized bed)
3 Top surface protective film (first protective film)
4 Bottom protective film (second protective film)
5 Laser beam (laser light)
6 By-
Claims (11)
上記プレートのレーザ光が照射されるレーザ照射面に、流動性を有した第1流動層と、第1保護フィルムとをこの順に設ける工程と、
上記プレートのレーザ照射面とは反対側の面に、上記第1流動層よりも粘性率が高い第2流動層と、第2保護フィルムとをこの順に設ける工程と、
上記プレートのレーザ照射面に対してレーザ光を照射し、上記プレートに貫通孔を形成する工程と、
上記第1保護フィルムおよび上記第2保護フィルムを除去する工程と、
上記第1流動層および上記第2流動層を除去する工程とを含むことを特徴とするレーザ加工方法。 In a laser processing method for forming a through hole in a plate by laser light,
A step of providing a fluidized first fluidized bed and a first protective film in this order on the laser-irradiated surface irradiated with the laser beam of the plate;
A step of providing a second fluidized bed having a higher viscosity than the first fluidized bed on the surface opposite to the laser irradiation surface of the plate, and a second protective film in this order;
Irradiating the laser irradiation surface of the plate with laser light to form a through hole in the plate;
Removing the first protective film and the second protective film;
And a step of removing the first fluidized bed and the second fluidized bed.
上記オリフィスプレートのレーザ光が照射されるレーザ照射面とは反対側の面に撥水膜を形成する工程と、
上記プレートのレーザ照射面に、流動性を有した第1流動層と、第1保護フィルムとをこの順に設ける工程と、
上記プレートのレーザ照射面とは反対側の面に、上記第1流動層よりも粘性率が高い第2流動層と、第2保護フィルムとをこの順に設ける工程と、
上記プレートのレーザ照射面に対してレーザ光を照射し、上記プレートにオリフィスを形成する工程と、
上記第1保護フィルムおよび上記第2保護フィルムを除去する工程と、
上記第1流動層および上記第2流動層を除去する工程とを含むことを特徴とするインクジェットヘッド製造方法。 In an inkjet head manufacturing method for forming an orifice in an orifice plate by laser light,
Forming a water repellent film on a surface opposite to the laser irradiation surface irradiated with the laser light of the orifice plate;
Providing a fluidized first fluidized bed and a first protective film in this order on the laser irradiation surface of the plate;
A step of providing a second fluidized bed having a higher viscosity than the first fluidized bed on the surface opposite to the laser irradiation surface of the plate, and a second protective film in this order;
Irradiating the laser irradiation surface of the plate with laser light to form an orifice in the plate;
Removing the first protective film and the second protective film;
And a step of removing the first fluidized bed and the second fluidized bed.
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JP2007099291A JP2008254027A (en) | 2007-04-05 | 2007-04-05 | Laser beam machining method and method for manufacturing ink-jet head |
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JP2010069532A (en) * | 2008-02-28 | 2010-04-02 | Wise Micro Technology Co Ltd | Through hole forming method and product with through hole |
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- 2007-04-05 JP JP2007099291A patent/JP2008254027A/en active Pending
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