JP5511283B2 - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
表面に液滴を吐出する吐出口及び該吐出口に連通する液体流路を構成する樹脂層を有する基板の裏面よりレーザ光を照射して先導孔を形成し、前記先導孔を形成した後に異方性エッチングを行い、前記流路に連通する液体供給口を形成する工程を含む液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記先導孔を形成する際に、前記基板及び前記樹脂層を透過したレーザ光を前記基板の表面側で共焦点顕微鏡により受光することにより、前記先導孔のレーザ加工深さを検出することを特徴とする、液体吐出ヘッドの製造方法である。
図1は、本発明のシステム構成の一例を示す概略図である。図1において、59は、吐出エネルギー発生素子を備えた基板および樹脂層を表す。51はレーザ発振器である。52、53はレーザ光を反射する第1の反射ミラー及び第2の反射ミラーである。54はレーザ光の外径を拡大するビームエキスパンダである。55はレーザ光を所望の角度に反射するスキャナミラーである。56はスキャナミラーで反射したレーザ光を基板上に集光する集光レンズである。57は基板上に形成された位置合わせ用マークを認識するために設けられた位置合わせ用顕微鏡である。58は基板及び樹脂層を透過したレーザ光を受光し、レーザ加工位置を検出するための共焦点顕微鏡である。510は基板を移動ステージ上に固定するための固定治具である。511は基板および治具510を紙面と垂直方向に移動するための第1の移動ステージである。512は基板および治具510および移動ステージ511を紙面と平行方向に移動するための第2の移動ステージである。513はスキャナミラー55の動作を制御するスキャナミラー用コントローラである。514は位置合わせ用顕微鏡57の動作を制御する位置合わせ用コントローラである。515は、共焦点顕微鏡58の動作を制御するとともに、共焦点顕微鏡58より出力される信号の処理を行う共焦点顕微鏡用コントローラである。516は第1の移動ステージ511及び第2の移動ステージ512の動作を制御する移動ステージ用コントローラである。517はレーザ発振器51の動作を制御するレーザ発振器用コントローラである。518は、前記それぞれのコントローラ515、516、517を統合的に制御する上位コントローラである。519は上位コントローラ518に対して動作プログラムを入力するためのユーザインターフェースである。
図2に、本発明における共焦点顕微鏡の基本的な動作原理を示す。61は吐出エネルギー発生素子を備えたインクジェット記録ヘッド用の基板を表す。基板61の表面上(図2において基板61の下側に相当する)には、密着向上層や流路形成層等の樹脂層が設けられている。62は、開口が形成された犠牲層(以下「犠牲層」とも称す)である。なお、本発明における共焦点顕微鏡の基本的な動作について説明するために、基板表面に犠牲層が設けられている形態を例に挙げるが、本発明は必ずしも犠牲層が設けられている必要はない。しかし、精度良く液体供給口を形成する観点から、犠牲層が設けられている方が好ましい。また、この犠牲層には開口が必ずしも設けられている必要はなく、犠牲層が使用するレーザ光に対して透過性を有するならば犠牲層に開口を設ける必要はない。63は、基板61内にレーザ光で形成される孔もしくは溝形状の先導孔の最前面(レーザ加工面とも称す)を表す。64は基板61に対して一部透過性の波長を有するレーザ光である。65は共焦点顕微鏡である。66は共焦点顕微鏡65内に配置された集光レンズである。67は共焦点顕微鏡65内に配置されたピンホールである。68は共焦点顕微鏡65内に配置された光検出器である。69は信号処理部である。
本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
本実施形態における共焦点顕微鏡の構成を説明するための概略図を図10に示す。同図において、80は共焦点顕微鏡である。81はレーザ光に対して透明な窓である。82は集光レンズである。83、84はピンホール部である。85、86はレーザ光の波長に感度を有する光検出器である。90は吐出エネルギー発生素子を備えた基板を表す。また、基板90の表面上(図10において基板90の下側に相当する)には、密着向上層や流路形成層等の樹脂層、及び開口を有する犠牲層93が設けられている。79はレーザ光であり、該レーザ光は基板90に対して半透過性を有する波長1064nmのダイオード励起固体レーザである。91は形成途中又は形成された先導孔(レーザ加工領域とも称す)である。92は先導孔における最前面(レーザ加工面とも称す)である。犠牲層93はレーザ光が通過できるような開口を3箇所有し、レーザ光79が非透過性のアルミシリコン(Al/Si)膜で構成される。94は光受光器85、86からの信号を処理する信号処理コントローラである。ピンホール83、84は、例えば金属薄板に微小な穴が形成された部品でレーザ光で損傷しない様にレーザ波長に対して高反射性の金薄膜が蒸着されている。ピンホール径は集光レーザ光の回折による広がりに対し、1/3以下程度とすることが適切であるとされている。ピンホール径が小さくなるにつれ、得られる光量も小さくなることから、光検出器の感度とのバランスにより決定され、本実施形態では5μm程度とすることが好ましい。
本実施形態における共焦点顕微鏡の構成を説明するための概略図を図11に示す。同図において、280は共焦点顕微鏡である。281はレーザ光に対して透明な窓である。282は集光レンズである。283、284はピンホールである。285、286はレーザ光の波長に感度を有する光検出器である。290は吐出エネルギー発生素子を備えた基板を表す。また、基板290の表面上(図11において基板290の下側に相当する)には、密着向上層や流路形成層等の樹脂層、及び開口を有する犠牲層293が設けられている。279はレーザ光であり、該レーザ光としては基板290に対して半透過性を有する波長1064nmのダイオード励起固体レーザが選択される。291は形成途中又は形成された先導孔である。292は先導孔における最前面(レーザ加工面とも称す)である。犠牲層293はレーザ光279が透過性する膜で構成され、例えばPolySi膜で構成されることができる。294は光受光器285、286からの信号を処理する信号処理コントローラである。ピンホール283、284は、例えば金属薄板に微小な穴が形成された部品でレーザ光で損傷しないようにレーザ波長に対して高反射性の金薄膜が蒸着されている。ピンホール径は集光レーザ光の回折による広がりに対し、1/3以下程度が適切であるとされている。ピンホール径が小さくなるにつれ、得られる光量も小さくなることから、光検出器の感度とのバランスにより決定され、本実施形態において例えば5μm程度とすることができる。
17 吐出口
20 共通インク供給口
22 インク流路
58、65、80、180、280 共焦点顕微鏡
79、179、279 レーザ光
191 先導孔(レーザ加工領域)
Claims (7)
- 表面に液滴を吐出する吐出口及び該吐出口に連通する液体流路を構成する樹脂層を有する基板の裏面よりレーザ光を照射して先導孔を形成し、前記先導孔を形成した後に異方性エッチングを行い、前記流路に連通する液体供給口を形成する工程を含む液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記先導孔を形成する際に、前記基板及び前記樹脂層を透過したレーザ光を前記基板の表面側で共焦点顕微鏡により受光することにより、前記先導孔のレーザ加工深さを検出することを特徴とする、液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記基板の表面には前記レーザ光に対して非透過な犠牲層が形成されており、該犠牲層は前記先導孔を加工する範囲内に少なくとも1つの開口が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記犠牲層に設けられた開口は、前記共焦点顕微鏡を構成するピンホールの中心と、前記共焦点顕微鏡の集光レンズを介して前記基板内に結像する前記ピンホールの光学的共役像の中心と、を結んだ光軸上に前記開口の中心が配置されるように設けられていることを特徴とする請求項2に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記犠牲層の開口の直径dは、レーザ光の波長以上であり、前記先導孔の径以下であることを特徴とする請求項3に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記共焦点顕微鏡で検知される前記ピンホール中心を通過する光量が最大に達した時点で、前記レーザ光による前記先導孔の形成を停止することを特徴とする請求項3又は4に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記共焦点顕微鏡を構成するピンホールが複数設けられており、前記集光レンズを光軸方向に揺動させ、前記共焦点顕微鏡で検知される前記複数のピンホールの中心を通過する光量の平均が最大に達した時点で、前記レーザ光による前記先導孔の形成を停止することを特徴とする請求項3又は4に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記共焦点顕微鏡を構成するピンホールが複数設けられており、少なくとも1つのピンホールが他のピンホールとは前記集光レンズとの距離が異なって配置されることを特徴とする、請求項3又は4に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
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