JP3229521B2 - レーザ加工装置およびレーザ加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ加工装置および
レーザ加工方法に関し、さらに詳細には、複数の溝が形
成された被加工物の前記溝の内部に対して高エネルギー
ビームを照射するレーザ加工装置およびレーザ加工方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、これまでのインパクト方式の記録
装置にとってかわり、その市場を大きく拡大しつつある
ノンインパクト方式の記録装置の中で、原理が最も単純
で、かつ多階調化やカラー化が容易であるものとして、
インクジェット方式の記録装置が挙げられる。インクジ
ェットプリンタは高速印字、低騒音、高印字品質であ
り、且つ比較的簡易な構成で製造コストが低くできるな
どの利点があることから注目されている。

【０００３】インクジェットプリンタに用いられるイン
クジェットヘッドには複数の方式が提案されており、中
でも記録に使用するインク滴のみを噴射するドロップ・
オン・デマンド型が、噴射効率の良さ、ランニングコス
トの安さなどから急速に普及している。

【０００４】その１例としては、圧電式インクジェット
ヘッドが提案されている。これは、圧電体に複数のイン
ク室の溝が形成されており、圧電体に電圧パルスを印加
した際の圧電体の寸法変位によってインク室の容積を変
化させることができる。これにより、その容積減少時に
インク室内のインクをインク室に接続されたノズル部か
ら噴射し、容積増大時にインク室内にインクを導入する
ようにしたものである。そして、所定の位置のインク室
からインクを噴射させることにより、所望する文字や画
像を形成することが出来る。

【０００５】このような圧電式インクジェットヘッドの
１例について、図５乃至図６を用いて説明する。尚、こ
こで説明するヘッドはせん断モード型のものをあげる。

【０００６】前記インクジェットヘッドは、圧電体であ
る圧電セラミックス基板５１に、ダイシング加工等によ
って互いに平行な溝加工がなされ、インク室５２が多数
形成されている。インク室５２の一方の端には、ノズル
プレート５３が接続されている。尚、図６（ａ）に示す
ように、インク室５２を構成する圧電側壁５７は分極方
向５８が異なる２個の圧電側壁により形成されており、
圧電側壁５７の表面には電極５９が形成されている。ま
た、インク室５２の一方の端には、ノズルプレート５３
が接続され、前記ノズルプレート５３にはノズル５４が
形成されている。更に、インク室５２が形成された圧電
セラミックス基板５１の上部は、インク供給口５５を有
する上部蓋５６によって蓋をされている。インク室５２
は、インク供給口５５を経て、図示しないインク貯蔵タ
ンクに接続している。このような構成によって、インク
室５２の断面形状は、圧電側壁５７と上部蓋５６に囲ま
れた長方形を呈することになる。

【０００７】このような構成を有する従来のインクジェ
ットヘッドは、前記電極５９に電圧パルスを印加する
と、図６（ｂ）に示すように、圧電側壁５７が内側へせ
ん断変形し、インク室５２の内部を正圧として、インク
室５２の一端に接続されたノズルプレート５３上のノズ
ル５４からインク液滴が噴射される。

【０００８】電極５９への電圧パルスの印加を断ち切る
と、圧電側壁５７が、図６（ａ）に示す状態に復帰し、
その際の負圧にてインク室５２にインク供給口５５をよ
りインクが供給される。

【０００９】このような構成のインクジェットヘッドに
おいては、インク室５２が多数存在すると共に、インク
液滴を各々のインク室先端のノズル５４から選択的に噴
射する必要がある。このため、各インク室５２の圧電側
壁５７の表面に形成する電極５９は互いに電気的に独立
している必要がある。

【００１０】電極５９を形成するための方法としては、
真空蒸着、スパッタリング、或いはメッキ等の金属薄膜
形成手段を用いるのが一般的である。しかしながら、上
述のような手段によって、電気的に独立な電極を、効率
良く且つ安定的に形成するのは困難である。そこで、一
旦上述のような手段によって、圧電体の全表面に対して
電極を形成し、しかる後に電極の一部を選択的に除去す
ることにより、電気的に不連続な箇所を任意に形成する
方法が考えられている。

【００１１】電極の一部を除去する方法としては、従来
ダイシング加工などの機械加工が考えられている他、最
近では、より高速で非接触の加工を可能とするレーザ加
工法が考えられている。

【００１２】このようなレーザ加工工程を含んだ従来の
インクジェットヘッドの製造方法の一例を図７及び図１
０を用いて説明する。

【００１３】レーザ発振器６０から出射されたレーザ光
６１は、その光路上に配置された反射鏡６２によって方
向転換された後、反射鏡６２の下方に配置された集光レ
ンズ６３に入射する。レーザ光６１は、集光レンズ６３
によって集光され、集光レンズ６３から所定の焦点距離
Ｆの位置において焦点６４を形成する。

【００１４】被加工物である圧電セラミックス基板５１
は、精密テーブル６５に装着され、集光レンズ６３の下
方に配置されている。ここで、加工される部位であるイ
ンク室５２である溝の底面に形成された電極５９の近傍
に、上述のレーザ光６１の焦点６４が形成されるような
位置関係である。レーザ光６１の焦点では高いパワー密
度となるため、レーザ光６１の照射を受けた電極５９
は、極めて短時間で加熱され、蒸発に至る。

【００１５】図７のレーザ加工法においては、精密テー
ブル６５の駆動制御を行い、圧電セラミックス基板５１
を焦点６４に対して前後左右に相対移動させることによ
り、電極５９の除去を精度良く行う。以上の加工によ
り、電極５９が圧電セラミックス基板５１の表面より除
去され、圧電セラミックス基板５１の表面において電気
的に不連続な箇所を形成することが出来る。

【００１６】また、別の一例として、被加工物を精密テ
ーブルの駆動によって一方向（図中左右方向）に移動さ
せると共に、他の一方向（図中前後方向）を１組のスキ
ャニングミラーによるレーザ光の走査を他の一方向（図
中前後方向）にて行なうレーザ加工方法を、図８に示
す。

【００１７】レーザ発振器６０から出射されたレーザ光
６１は、その光路上に配置されたスキャニングミラー６
６に入射した後、方向転換されて、スキャニングミラー
６６の下方に配置されたｆ・θレンズ６７に入射する。
スキャニングミラー６６の一端にはガルバノメータ６８
が接続されており、これらの構成によってスキャニング
ミラー６６を高速で揺動させる。そして、スキャニング
ミラー６６の揺動により、溝の形成された方向の加工を
精密テーブルを動かすことなく加工し、次の溝の加工を
する際には、所定のピッチ量を精密テーブルの駆動によ
って移動させて加工を継続するものである。

【００１８】さらに別の一例として、図９に示すよう
に、精密テーブルを用いず、２組以上のスキャニングミ
ラーを用いてレーザ光を前後左右に走査する方法もあげ
られる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のレーザ加工方法においては、下記のような問題点が
ある。

【００２０】一般にインクジェットヘッドにおいては、
数十本の溝を有する。このため、例えば上述の従来法の
うち、被加工物を精密テーブルの駆動のみで移動させる
方法においては、精密テーブルの制御上、加工の高速化
には限界がある。さらに、精密テーブルと１組のスキャ
ニングミラーの組み合わせによる加工においても、同様
である。

【００２１】これに対し、精密テーブルを用いず、２組
以上のスキャニングミラーを用いてレーザ光を走査する
方法では、高速の加工を実現できる。しかしながら、こ
の方法では、装置の構成上、図１０に示すような問題が
ある。

【００２２】即ち、図１０（ａ）のように、レーザ光６
１がｆ・θレンズ６７の中心部で走査される時には、レ
ーザ光は被加工物に対して、ほぼ垂直に入射する。しか
しながら、図１０（ｂ）のように、レーザ光６１がｆ・
θレンズ６７の外縁部で走査される時には、レーザ光の
被加工物に対する入射角度が浅くなる。

【００２３】通常、このレーザ加工の入射角度は平面の
電極除去を行う際には大きな影響は無いが、溝内部の加
工においては、入射角度によってレーザ光が溝の入口部
に干渉し、溝内部が正常に加工されないばかりでなく、
溝の入口部の電極が損傷するなどの問題が発生する。

【００２４】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、複数の溝が形成された被加工物
の前記溝の内部に対して高エネルギービームを的確に照
射することで、高速処理が可能で且つ加工する部位以外
に干渉することの無い高精度な加工を行なうレーザ加工
装置およびレーザ加工方法を提供することを目的とし、
特に、複数の溝を有する圧電体の表面に形成された電極
の一部を効率よく除去し、該溝の側面毎に独立した電極
を高精度に分離形成することで、低コストで高品位な圧
電式インクジェットヘッドを製造可能にするレーザ加工
装置およびレーザ加工方法を提供する。

【００２５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のレーザ加工装置は、複数の溝が形成された被
加工物の前記溝の内部に対して高エネルギービームを照
射するものであり、更に、前記高エネルギービームを発
振するレーザ発振器と、前記レーザ発振器から出射され
た高エネルギービームの光路を前記複数の溝のうち所定
範囲内における溝をその長手方向に走査させる走査機構
と、前記被加工物を保持すると共に、加工平面の伸延方
向に任意に移動可能なテーブルと、前記複数の溝部に入
射される前記高エネルギービームの入射角度の各々を予
め計算する算出手段と、加工対象の溝の前記入射角が所
定範囲内になるときには、前記走査手段のみを駆動させ
て高エネルギービームが前記溝内に入射されるように
し、前記入射角が所定範囲外になるときには、前記テー
ブルを移動させて入射角が所定範囲内で高エネルギービ
ームが溝内に入射されるように被加工物の位置を調整し
た後に、前記走査手段によりレーザ加工を行なわせる制
御手段とを備える。

【００２６】尚、前記レーザ光は、溝幅Ｗ及び溝深さＤ
である前記被加工物の溝の底面に対して、ｔａｎ
^−１（２Ｄ／Ｗ）＜θ≦９０゜を満たす入射角度θで常
に入射されるように前記制御手段により制御されてもよ
い。

【００２７】尚、前記被加工物は、少なくとも一部が圧
電素子からなる複数の側壁と、その側壁間に形成された
複数の溝とを備え、前記溝が形成されている側の表面に
導電層が形成された基板であり、前記高エネルギービー
ムにより前記溝の内表面に形成された導電層の一部を除
去し、前記溝の側面の前記導電層を電極としてもよい。

【００２８】また、本発明のレーザ加工方法は、複数の
溝が形成された被加工物を保持すると共に、加工平面の
伸延方向に任意に移動可能なテーブルと、前記高エネル
ギービームを発振するレーザ発振器と、前記レーザ発振
器から出射された高エネルギービームの光路を前記複数
の溝のうち所定範囲内における溝をその長手方向に走査
させる走査機構とを備え、前記各溝の内部に対して高エ
ネルギービームを照射するレーザ加工装置によるレーザ
加工方法において、前記複数の溝部に入射される前記高
エネルギービームの入射角度の各々を予め計算し、加工
対象の溝の前記入射角が所定範囲内になるときには、前
記走査手段のみを駆動させて高エネルギービームが前記
溝内に入射されるようにし、前記入射角が所定範囲外に
なるときには、前記テーブルを移動させて入射角が所定
範囲内で高エネルギービームが溝内に入射されるように
被加工物の位置を調整した後に、前記走査手段によりレ
ーザ加工を行なわせる。

【００２９】尚、前記被加工物は、少なくとも一部が圧
電素子からなる複数の側壁と、その側壁間に形成された
複数の溝とを備え、前記溝が形成されている側の表面に
導電層が形成された基板であり、前記高エネルギービー
ムにより前記溝の内表面に形成された導電層の一部を除
去し、前記溝の側面の前記導電層を電極としてもよい。

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【００３３】

【作用】上記の構成を有する本発明に係るレーザ加工装
置は、複数の溝が形成された被加工物にレーザ発振器か
ら出射された高エネルギービームを照射し、前記溝内部
を加工するものである。溝内の加工にあたっては、加工
を要する溝の内面にレーザ光が到達し、且つ溝の入口部
等の他の部位に高エネルギービームが干渉しないような
所定の入射角度の範囲で前記ビーム照射が実施可能なと
きには、テーブルを移動することなく、高エネルギービ
ームの走査のみで加工を施す。一方、前記高エネルギー
ビームの入射角度が浅くなり、前述の要件を満たさない
ような状態になった時点では、テーブルを移動させ、入
射角度が前述の要件を満たす位置まで前記圧電体を移動
させた後に、走査機構を駆動させて前記ビームの走査を
行なう。よって、高速度でレーザ加工を行なうことが出
来、生産性が向上する。

【００３４】また、溝幅Ｗ及び溝深さＤである前記圧電
体の溝の底面に対する前記レーザ光の入射角度θを、前
述の手段ならびに作用によって、ｔａｎ^−１（２Ｄ／
Ｗ）＜θ≦９０度の範囲に保つことにより、溝の底面の
みにレーザ加工を施すことも可能となる。

【００３５】少なくとも一部が圧電素子からなる複数の
側壁と、その側壁間に形成された複数の溝とを備え、前
記溝が形成されている側の表面に導電層が形成された基
板において、溝の内表面に形成された導電層に対して高
エネルギービームを照射し、溝の内面に形成された導電
層を除去することにより、側面に電極が高精度で且つ生
産性よく形成される。

【００３６】本発明に係るレーザ加工方法は、上記加工
装置において説明したとおり、高エネルギービームで溝
内部を加工するものであり、溝内の加工にあたっては、
加工 を要する溝の内面にレーザ光が到達し、且つ溝の入
口部等の他の部位に高エネルギービームが干渉しないよ
うな所定の入射角度の範囲で前記ビーム照射が実施可能
なときには、テーブルを移動することなく、高エネルギ
ービームの走査のみで加工を施す。一方、前記高エネル
ギービームの入射角度が浅くなり、前述の要件を満たさ
ないような状態になった時点では、テーブルを移動さ
せ、入射角度が前述の要件を満たす位置まで前記圧電体
を移動させた後に、走査機構を駆動させて前記ビームの
走査を行なう。よって、高速度でレーザ加工を行なうこ
とが出来、生産性が向上する。

【００３７】また、少なくとも一部が圧電素子からなる
複数の側壁と、その側壁間に形成された複数の溝とを備
え、前記溝が形成されている側の表面に導電層が形成さ
れたアクチュエータ部材において、溝の内表面に形成さ
れた導電層に対して高エネルギービームを照射し、溝の
内面に形成された導電層を除去することにより、側面に
電極が高精度で且つ生産性よく形成される。

【００３８】

【００３９】

【００４０】

【００４１】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して詳細に説明する。

【００４２】最初に、図１乃至図３を参照して、本発明
のインクジェットヘッドの構成ならびに製造方法の一例
を説明する。

【００４３】図２に示すように、圧電体である圧電セラ
ミックス基板１には、互いに平行なインク室２となる溝
が多数形成されて、溝の側壁であり、且つ各溝を隔てる
圧電側壁７が形成されている。圧電セラミックス基板１
の溝加工側の面（図３では上面）に、インク供給口５を
有する蓋６が接着されて、前記溝がインク室２となる。
そのインク室２の一方の端にノズル４が対応するよう
に、ノズルプレート３が圧電セラミックス基板１及び蓋
６の一端面に接着されている。また、インク室２は、イ
ンク供給口５を経て、図示しないインク貯蔵タンクに接
続されている。

【００４４】このような構成によって、インク室２の断
面形状は、圧電側壁７と上部蓋６に囲まれた長方形を呈
することになる。また、圧電側壁７は分極方向８が互い
に反対方向である２個の圧電部により構成されており、
圧電側壁７の表面には電極９が形成されている。各電極
９は、圧電セラミックス基板１の上面に形成されたパタ
ーン（図示せず）に接続されており、パターンは図示し
ないフレキシブル基板を介して制御部に接続されてい
る。

【００４５】上述の構成のインクジェットヘッドは、以
下に示す製造方法によって形成される。

【００４６】まず、互いに分極方向が反対方向である圧
電層を接着した圧電セラミックス基板１に、互いに平行
なインク室２となる溝を多数形成する。溝を形成する手
段として、所望のインク室溝幅を形成できる厚みを有す
るダイヤモンドブレードを使用し、ダイシング加工によ
り前記溝を形成する。

【００４７】次に、真空蒸着、スパッタリング、或いは
メッキ等の金属薄膜形成手段によって、圧電セラミック
ス基板１の表面に電極９が形成される。この際、溝内の
全表面及び圧電側壁７の上端表面にも電極９が形成され
る。なお、電極の形成が不要な部分が広範囲に及ぶ場
合、別途レジスト膜を塗布した後、電極を前述のような
手段で形成し、しかる後にリフトオフ法によって不要な
部分の電極を化学的に除去する方法を施す場合もある。

【００４８】次に、インク室２である溝の底面に形成さ
れた電極９に対して、高エネルギービームであるＹＡＧ
レーザ光１０を照射し、前記電極９を除去する。

【００４９】以下、図１及び図３を参照して、本発明の
レーザ加工装置による電極除去の一例を詳述する。

【００５０】ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガ
ーネット）レーザ発振器１１から出射された、波長１．
０６μｍ（マイクロ・メートル）のＹＡＧレーザ光１０
は、その光路上に配置された第１のスキャニングミラー
１２に入射した後、方向転換されて、さらに第２のスキ
ャニングミラー１３に入射し、方向転換される。第２の
スキャニングミラー１３の下方にはｆ・θレンズ１４が
配置されている。ＹＡＧレーザ光１０は、ｆ・θレンズ
１４に入射して集光され、ｆ・θレンズ１４から所定の
焦点距離Ｆの位置において焦点１５を形成する。

【００５１】上記２組のスキャニングミラー１２、１３
の一端には、各々ガルバノメータ１６、１７及びその制
御装置が接続されており、これらの構成によって、２組
のスキャニングミラー１２、１３を高速で揺動すること
ができる。

【００５２】被加工物である圧電セラミックス基板１
は、一方向に摺動可能な精密テーブル１８に装着され、
ｆ・θレンズ１４の下方に配置されている。ここで、加
工される部位であるインク室２である溝の底面に形成さ
れた電極９の近傍に、上述のＹＡＧレーザ光１０の焦点
１５が形成されるように、圧電セラミックス基板１は配
置される。本実施例のＹＡＧレーザ光１０の焦点１５に
おいては、レーザ光のスポット径が０．１ｍｍ以下とな
り、高いパワー密度を得ることができる。この高いパワ
ー密度のＹＡＧレーザ光１０の照射を受けた電極９は、
極めて短時間で加熱され、蒸発に至る。その結果、圧電
セラミックス基板１の表面から電極９が局部的に除去さ
れ、絶縁部が形成される。

【００５３】上記の加工を、第１のスキャニングミラー
１２の揺動によって、インク室２の溝底面の長手方向へ
高速に走査しながら、ＹＡＧレーザ光１０を照射させる
ことにより、１つの溝底面の電極除去加工が完了する。
その後、ＹＡＧレーザ光１０と圧電セラミックス基板と
の相対位置を変更して隣のインク室２の加工へ移行し、
レーザ加工を継続する。

【００５４】本実施例のレーザ加工装置は、ＹＡＧレー
ザ光１０の被加工物に対する入射角度を認識し、その入
射角度に応じて前記ＹＡＧレーザ光１０と圧電セラミッ
クス基板との相対位置の変更がなされるように制御され
る。ＹＡＧレーザ光１０の入射角度は、予め加工前にお
いて、各溝の加工経路毎に算出される。この算出された
入射角度が所定の範囲内にある場合と、範囲外になると
きとで、前記ＹＡＧレーザ光１０と圧電セラミックス基
板との相対位置の変更手法が異なる。以下に、その具体
的な制御手法について述べる。

【００５５】ここで、インク室２である溝の断面形状
を、図３に示す。溝幅がＷであり、表面からの溝の深さ
がＤであるような溝の形状において、仮に溝底面の中心
部にＹＡＧレーザ光１０を照射する場合を考える。ＹＡ
Ｇレーザ光１０の光路１９を直線で表現した場合、ＹＡ
Ｇレーザ光１０の溝底面に対する入射角度θが、ｔａｎ
^−１（２Ｄ／Ｗ）＜θ≦９０゜の範囲においては、ＹＡ
Ｇレーザ光１０の光路１９が溝底面以外に干渉すること
はない。尚、現実には、ＹＡＧレーザ光１０は何等かの
径を有するもので、上記計算式のような直線近似とは必
ずしも一致しない。しかし、本件加工に使用するレーザ
光は、一般に中心部強度が極めて高いガウシアンモード
のエネルギー分布を持つため、レーザ光の外縁部による
加工は無視できる。さらに、溝底面の中心から、溝幅の
許容する限り照射位置を移動させる余地もあることか
ら、上記のような直線近似によっても、本件発明の効果
は十分に発揮される。

【００５６】ＹＡＧレーザ光１０が溝の底面以外に照射
されない上記入射角度θにおいては、精密テーブル１８
の駆動は不要となる。従って、第２のスキャニングミラ
ー１３を微小変位させてレーザ光の焦点１５を隣のイン
ク室２の溝へ移行させ、第１のスキャニングミラー１２
の揺動によって上記のレーザ加工を繰り返す。尚、上記
ＹＡＧレーザ光１０の走査は、毎秒１００ｍｍ以上の高
速であるが、電極の除去に必要な最低限の入熱量で加工
することが可能である。また、毎秒１００ｍｍ以上の高
速であるので、圧電セラミックス基板１への入熱が最低
限かつ局部的であり、圧電セラミックス基板１の特性変
化に及ぼす影響は無視できる程度に出来る。また、一般
にスキャニングミラーを用いた場合、毎秒１０００ｍｍ
以上の速度でレーザ光を走査することが可能であり、数
十本の溝を有するような場合でも、極めて短時間で加工
することができる。

【００５７】ＹＡＧレーザ光１０の入射角度θが浅くな
り、前記レーザ光が溝の底面に到達せず、溝の底面以外
に照射される虞が生じた場合（入射角度θが上述の範囲
外になる場合）、精密テーブル１８を駆動する。これに
より、ＹＡＧレーザ光１０の入射角度θが、溝の底面以
外に照射されないような角度となる位置まで、セラミッ
クス基板１を移動させる。しかる後に、前述の第１のス
キャニングミラー１２の揺動によるＹＡＧレーザ光１０
の走査によって、電極９の除去を繰り返す。

【００５８】なお、以上の加工制御は、事前に溝の形状
などを考慮して動作サイクルを決定しておけばよく、こ
の作業は特に煩雑ではない。

【００５９】次に、図４に示す圧電式インクジェットヘ
ッドの断面図を用いて、該インクジェットヘッドのイン
ク噴射の動作を説明する。

【００６０】インクジェットヘッドにおいて、与えられ
た印字データに従って、例えばインク室２ｂが選択され
ると、金属電極９ａ，９ｄに正の駆動電圧が印加され、
金属電極９ｂ，９ｃ及びその他のインク室に対応する金
属電極は接地される。これにより圧電側壁７ａには図中
右方向へ向かう駆動電界が、側壁７ｂには図中左方向へ
向かう駆動電界が発生する。このとき各々の駆動電界方
向と圧電セラミックスプレートの分極方向８とが直交し
ているため、側壁７ａ及び７ｂは圧電厚みすべり効果に
よって、圧電セラミックスプレートの接合部で屈曲する
ようにインク室２ｂの内部方向に急速に変形する（図４
（ｂ）参照）。

【００６１】これらの変形によりインク室２ｂの容積が
減少してインク室２ｂのインク圧力が急速に増大し、圧
力波が発生して、インク室２ｂに連通するノズル（図示
しない）からインク液滴が噴射される。

【００６２】また、駆動電圧の印加を停止すると、側壁
７ａ及び７ｂが変形前の位置（図４（ａ）参照）に戻る
ため、インク室２ｂ内のインク圧力が低下し、インク供
給口５からマニホールドを通してインク室２ｂ内にイン
クが供給される。

【００６３】但し、上記の動作は基本動作に過ぎず、製
品として具体化される場合には、まず駆動電圧を容積が
増加する方向に印加し、先にインク室２ｂにインクを供
給させた後に駆動電圧の印加を停止して、側壁７ａ，７
ｂを変形前の位置（図４（ａ）参照）に戻してインク液
滴を噴射させることもある。さらにインク液滴噴射後に
インク室内の圧力波を減衰させるためにキャンセルパル
スと呼ばれる駆動電圧パターンをしかるべき時間の後に
付随させることもある。

【００６４】このような構成のインクジェットヘッドで
は、隣接する２つのインク室２に連通する２つのノズル
から同時にインク液滴を噴射することができないため、
例えば、左端から奇数番目のインク室２ａ，２ｃに連通
するノズルからインク液滴を噴射した後、偶数番目のイ
ンク室２ｂに連通するノズルからインク液滴を噴射し、
次に再び奇数番目からインク液滴を噴射するというよう
に、インク室２及びノズルを２つのグループに分割して
インク液滴の噴射を行う。さらに、インク室２及びノズ
ルを３つ以上のグループに分割してインク液滴の噴射を
行うこともある。

【００６５】このように、本実施例の圧電式インクジェ
ットプリンタの製造方法においては、精密テーブルの駆
動を必要最低限に制限し、可能な限り２組のスキャニン
グミラー１２、１３よりなる走査機構を駆使してレーザ
加工を継続するため、高速度にレーザ加工を行なうこと
が可能となる。特に、本実施例のインクジェットヘッド
の製造においては、圧電体の表面に形成された電極、特
に溝の内部に形成された電極に対して、電極の一部を効
率よく除去することができる。さらに、他部位に影響を
与えることなく、溝の底面の電極のみを除去することが
できる。

【００６６】以上の結果、安価で高品位のインクジェッ
トヘッドを製造することができるといった、産業上著し
い効果を奏する。

【００６７】尚、本発明は、上述した実施例に限定され
るものでなく、その主旨を逸脱しない範囲に於て種々の
変更を加えることが出来る。例えば、レーザ光等の高エ
ネルギービームの種類や、光学系等のビーム集束条件な
どは、除去加工を施す部位の寸法に応じて、適宜選択す
れば良い。例えば、ＹＡＧレーザの標準波である波長
１．０６μｍ（マイクロ・メートル）のレーザ光を用
い、シングルモード（ガウシアンモード）によって、焦
点距離１５０ｍｍのｆ・θレンズを用いた場合、その最
小スポット径は、およそ６０から８０μｍとなる。より
短い焦点距離のｆ・θレンズを用いれば、最小スポット
径をさらに小さくすることができる。ＹＡＧレーザの第
２高調波である波長５３２ｎｍ（ナノ・メートル）のＹ
ＡＧレーザ光を用いれば、最小スポット径を４０μｍ以
下にすることができる。従って、将来の部品の高集積化
にも対応可能であることは言うまでもない。

【００６８】尚、ＹＡＧレーザ光１０照射時に、インク
室２の一端で、ノズルプレート３の接続される開口端１
７より、不活性ガス等のエアを導入し、このエアによ
り、ＹＡＧレーザ光１０を電極９に照射した際に発生す
る溶融飛散物がインク室２の内部に付着するのを防止し
てもよい。

【００６９】また、本実施例のインクジェットヘッドで
は、インク室２が圧電側壁７を挟んで隣接していたが、
各インク室の両側にインクが供給されない非噴射領域を
設けてもよい。例えば、インク室の内表面に形成される
電極が分離されていなくて電気的に接続されており、非
噴射領域の内表面に形成される電極を分離するようなも
のでもよい。

【００７０】また、本実施例では、圧電側壁７は、分極
方向が互いに反対方向である２層の圧電層から構成され
ていたが、非圧電層と圧電層とからなる圧電側壁７であ
ってもよい。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように本発
明のレーザ加工装置およびレーザ加工方法によれば、被
加工物を保持するテーブルの駆動を必要最低限に制限
し、可能な限り走査機構を駆使してレーザ加工を継続す
るため、溝内部における加工を高速度で且つ高精度に行
なうことが出来る。

【００７２】特に、圧電セラミックスの溝の内表面に形
成された導電層に対して、ＹＡＧレーザ光などの高エネ
ルギービームを照射することにより、電極を効率よく除
去し、側面毎に独立した電極を有する側壁を備えたアク
チュエータを容易に作製することができる。さらに、他
部位に影響することなく、溝の底面の電極のみを除去す
ることができる。以上の結果、安価で高品位のインクジ
ェットヘッドを製造することができるといった、産業上
著しい効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のレーザ加工装置を示す概略
図である。

【図２】本発明の一実施例のインクジェットヘッドを示
す斜視図である。

【図３】前記実施例のレーザ加工装置によるレーザ光の
入射角を説明する断面図である。

【図４】前記実施例のインクジェットヘッドの動作を示
す断面図である。

【図５】従来のインクジェットヘッドを示す斜視図であ
る。

【図６】従来のインクジェットヘッドの動作を示す断面
図である。

【図７】従来のレーザ加工装置の一例を示す説明図であ
る。

【図８】従来のレーザ加工装置の一例を示す説明図であ
る。

【図９】従来のレーザ加工装置の一例を示す説明図であ
る。

【図１０】従来のレーザ加工装置のレーザ光の入射角を
説明する断面図である。

【符号の説明】

１ 圧電セラミックス基板 ２ インク室 ７ 圧電側壁 ９ 電極 １０ ＹＡＧレーザ光 １２ 第１のスキャニングミラー １３ 第２のスキャニングミラー １４ ｆ・θレンズ １８ 精密テーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｂ 26/10 １０４ Ｂ４１Ｊ 3/04 １０３Ｈ (56)参考文献 特開 平２−150355（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−36993（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−64893（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−246700（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−137186（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−78793（ＪＰ，Ａ) 実公 昭60−37182（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 26/08 B23K 26/00 B41J 2/16 G02B 26/10

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の溝が形成された被加工物の前記溝
   の内部に対して高エネルギービームを照射するレーザ加
   工装置において、 前記高エネルギービームを発振するレーザ発振器と、 前記レーザ発振器から出射された高エネルギービームの
   光路を前記複数の溝のうち所定範囲内における溝をその
   長手方向に走査させる走査機構と、 前記被加工物を保持すると共に、加工平面の伸延方向に
   任意に移動可能なテーブルと、 前記複数の溝部に入射される前記高エネルギービームの
   入射角度の各々を予め計算する算出手段と、 加工対象の溝の前記入射角が所定範囲内になるときに
   は、前記走査手段のみを駆動させて高エネルギービーム
   が前記溝内に入射されるようにし、前記入射角が所定範
   囲外になるときには、前記テーブルを移動させて入射角
   が所定範囲内で高エネルギービームが溝内に入射される
   ように被加工物の位置を調整した後に、前記走査手段に
   よりレーザ加工を行なわせる制御手段とを備えたことを
   特徴とするレーザ加工装置。
2. 【請求項２】 前記レーザ光は、溝幅Ｗ及び溝深さＤで
   ある前記被加工物の溝の底面に対して、 ｔａｎ^−１（２Ｄ／Ｗ）＜θ≦９０゜ を満たす入射角度θで常に入射されるように前記制御手
   段により制御されることを特徴とする請求項１に記載の
   レーザ加工装置。
3. 【請求項３】 前記被加工物は、少なくとも一部が圧電
   素子からなる複数の側壁と、その側壁間に形成された複
   数の溝とを備え、前記溝が形成されている側の表面に導
   電層が形成された基板であり、前記高エネルギービームにより前記溝の内表面に形成さ
   れた導電層の一部を除去し、前記溝の側面の前記導電層
   を電極と することを特徴とする請求項１または２に記載
   のレーザ加工装置。
4. 【請求項４】 複数の溝が形成された被加工物を保持す
   ると共に、加工平面の伸延方向に任意に移動可能なテー
   ブルと、 前記高エネルギービームを発振するレーザ発振器と、 前記レーザ発振器から出射された高エネルギービームの
   光路を前記複数の溝のうち所定範囲内における溝をその
   長手方向に走査させる走査機構とを備え、前記各溝の内
   部に対して高エネルギービームを照射するレーザ加工装
   置によるレーザ加工方法において、 前記複数の溝部に入射される前記高エネルギービームの
   入射角度の各々を予め計算し、 加工対象の溝の前記入射角が所定範囲内になるときに
   は、前記走査手段のみを駆動させて高エネルギービーム
   が前記溝内に入射されるようにし、前記入射角が所定範
   囲外になるときには、前記テーブルを移動させて入射角
   が所定範囲内で高エネルギービームが溝内に入射される
   ように被加工物の位置を調整した後に、前記走査手段に
   よりレーザ加工を行なわせることを特徴とするレーザ加
   工方法。
5. 【請求項５】 前記被加工物は、少なくとも一部が圧電
   素子からなる複数の側壁と、その側壁間に形成された複
   数の溝とを備え、前記溝が形成されている側の表面に導
   電層が形成された基板であり、 前記高エネルギービームにより前記溝の内表面に形成さ
   れた導電層の一部を除去し、前記溝の側面の前記導電層
   を電極とすることを特徴とする請求項４に記載のレーザ
   加工方法 。