JPH08127125A - レーザ加工方法およびレーザ加工装置並びに該方法および装置により形成されたインクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工される所定の繰返しパターンの面積や深
さを均一にできるレーザー加工方法およびレーザ加工装
置を提供することを目的とする。 【構成】 オリフィス１６の加工に際しては、１回のレ
ーザ照射で所定のパルス照射される。この照射が終る
と、ワーク１５をステージ１１によって１ピッチ分だけ
ステップ送りし、そこでさらにレーザ照射される。オリ
フィスプレート１５の厚さと加工面上でのレーザ光の強
さとから決められた所定のパルスのレーザ照射でオリフ
ィス１６を貫通する。このステップを複数回繰返すこと
により、多くの貫通したオリフィス１６と、未貫通の穴
２１を形成することができる。オリフィスプレート１５
の両端に未貫通の穴２１を設けない場合には、可動機構
をつけたマスクシャッタ１７を用いて、オリフィスプレ
ート１５の両端部分に対応するマスク１３の穴パターン
を順次覆いながらレーザ照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、所定のピッチのパター
ンをレーザで加工する方法および該レーザ加工方法を実
施するためのレーザ加工装置、並びに該方法および装置
により形成したインクジェット記録ヘッドに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、レーザ発振器が加工装置の光源と
して多用されている。特に、紫外領域のパルスレーザ発
振器は、ポリマーに対して現像なしでパターニングする
アブレーションの際の光源として注目されている。この
アブレーションを利用してポリマーを加工するレーザ加
工装置、あるいはレーザ加工システムとしては、レーザ
光源部と、所定のパターンを有し、このパターンを介し
てレーザ光源部からのレーザ光をワーク側に透過させる
マスクを備えるマスク部と、レーザ光源部からのレーザ
光を投影する投影光学系と、ワーク位置を測定してワー
クを移動させる測定・移動系とを有するものが提案され
ている（特開平４−９２９１号公報、特開平４−３３９
５８５号公報参照）。

【０００３】このようなレーザ加工装置は、主としてイ
ンクジェット記録ヘッドの吐出口の加工（特開平２−１
２１８４２号公報、特開平２−１８７３４６号公報、特
開平３−１０１９５４号公報、特開平３−１０１９６０
号公報参照）や、インクジェット記録ヘッドのインク流
路の加工（特開平２−１２１８４５号公報参照）等、微
細な加工に用いられている。

【０００４】しかしながら、このようなインクジェット
記録ヘッド部品などのワークに対して、オリフィスやイ
ンク流路などの微細な構造をレーザ加工装置を用いて加
工する場合、レーザ光の強度分布が問題となる。

【０００５】この問題を解決するため、たとえば特開平
４−９２９１号では、ハエノ目レンズ数個を用いたマス
クのケラー照明によってレーザ光源からのレーザ光の強
度分布の均一化を図っている。

【０００６】しかしながら、数個程度のハエノ目レンズ
を用いただけでは、レーザ光の強度分布を真に均一化す
ることができない。このレーザー加工装置を用いて３６
０ｄｐｉで７０個のオリフィスを一挙に加工した場合、
オリフィス面積は標的９５０μｍ2 に対して±１００μ
ｍ2 のばらつきが出てしまう。さらに、このレーザ加工
装置を用いて３６０ｄｐｉで７０個のインク流路溝を一
挙に加工した場合、インク流路溝の深さは標的５０μｍ
に対して±５μｍものばらつきがでてしまう。このよう
なオリフィス面積やインク流路溝の深さのばらつきは、
オリフィスやインク流路溝を分割して加工する場合、た
とえばＡ４ページサイズ２１０ｍｍ幅の記録ヘッドの約
２９８０本のオリフィスやインク流路を６４本ずつ４７
回に分けて加工する場合には、深刻な問題となる。すな
わち、約６４本ごとにオリフィス面積の小さいところや
インク流路高さの低いところが存在するため、印字した
時に約６４本ごとの濃度むらとなって表われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、インクジェ
ット記録ヘッドのオリフィスやインク流路溝などのよう
に所定の繰返しパターンを加工するレーザ加工方法およ
びレーザ加工装置において、加工される所定の繰返しパ
ターンの面積や深さを均一にできるレーザー加工方法お
よびレーザ加工装置を提供することを目的とする。

【０００８】また、このようなレーザ加工装置で加工さ
れることにより、オリフィス面積が均一で印字品位が優
れたインクジェット記録ヘッドを提供することを目的と
する。

【０００９】さらに、このようなレーザ加工装置で加工
されることにより、インク流路溝の深さが一定で印字品
位が優れたインクジェット記録ヘッドを提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、レーザ発振器を光源とし、
マスクを通して所定の繰返しパターンをワークに形成す
るレーザ加工方法において、前記ワークを、所定の繰返
しパターンのピッチＰの整数ｎ倍（ｎ≧１）であるｎＰ
ずつステップ送りして加工することを特徴とする。

【００１１】請求項２記載の発明は、レーザ発振器を光
源とし、マスクを通して所定の繰返しパターンをワーク
に形成するレーザ加工方法において、前記マスクのパタ
ーンの少なくとも一部を、前記ワーク上に形成されるべ
き所定の繰返しパターンのピッチＰを投影倍率βで割っ
た値Ｐ／βの整数ｎ倍（ｎ≧２）であるｎＰ／β倍と
し、かつ、前記ワークを、所定の繰返しパターンのピッ
チＰずつステップ送りして加工することを特徴とする。

【００１２】ここで、請求項３記載の発明は、請求項１
または２記載のレーザ加工方法において、前記レーザ発
振器は、パルスレーザ発振器であってもよい。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項３記載のレ
ーザ加工方法において、前記パルスレーザ発振器は、紫
外領域の波長の光を出力するレーザ発振器であるエキシ
マレーザ、ＹＡＧレーザの４次高調波、窒素ガスレーザ
およびＹＡＧレーザの基本波と２次高調波とのミキシン
グ光であってもよい。

【００１４】請求項５記載の発明は、インクを吐出する
ために利用されるエネルギを発生するエネルギ発生素子
を有する基板と、該基板に接合された板部材とを有し、
該板部材は、インクを吐出する吐出口と、該吐出口へ供
給されるインクを一時的に保持するインク液室と、前記
エネルギ発生素子を通って前記吐出口と前記インク液室
とが連通するインク流路を構成するインク流路溝とを有
するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記吐出口あ
るいは前記インク流路溝のうち少なくとも一方は請求項
１〜４のいずれかに記載のレーザ加工方法によって形成
されたものであることを特徴とする。

【００１５】請求項６記載の発明は、レーザ光源と、パ
ターンを有しこのパターンを介して前記レーザ光源から
のレーザ光をワーク側に透過するマスクを備えるマスク
部と、前記ワークを移動可能に保持する可動機構部とを
含むレーザ加工装置において、前記可動機構部は、前記
ワークを所定のピッチでステップ送りすることが可能で
あることを特徴とする。

【００１６】ここで、請求項７記載の発明は、請求項６
記載のレーザ加工装置において、前記マスク部は、前記
可動機構部のステップ送りに対応して前記マスクのパタ
ーンを順次覆うことが可能なシャッタ機構を有してもよ
い。

【００１７】請求項８記載の発明は、請求項６または７
に記載のレーザ加工装置において、前記レーザ光源は、
パルスレーザであってもよい。

【００１８】請求項９記載の発明は、請求項８記載のレ
ーザ加工装置において、前記レーザ光源からのパルスレ
ーザは、紫外領域の波長の光を出力するレーザであるエ
キシマレーザ、ＹＡＧレーザの４次高調波、窒素ガスレ
ーザおよびＹＡＧレーザの基本波と２次高調波とのミキ
シング光であってもよい。

【００１９】請求項１０記載の発明は、インクを吐出す
るために利用されるエネルギを発生するエネルギ発生素
子を有する基板と、該基板に接合された板部材とを有
し、該板部材は、インクを吐出する吐出口と、該吐出口
へ供給されるインクを一時的に保持するインク液室と、
前記エネルギ発生素子を通って前記吐出口と前記インク
液室とが連通するインク流路を構成するインク流路溝と
を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記吐出
口あるいは前記インク流路溝のうち少なくとも一方は請
求項６〜９のいずれかに記載のレーザ加工装置によって
形成されたものであることを特徴とする。

【００２０】請求項１１記載の発明は、請求項１０記載
のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記エネルギ発
生素子は、インクを吐出するために利用される熱エネル
ギを発生させるための電気熱変換体であってもよい。

【００２１】請求項１２記載の発明は、請求項１１記載
のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記電気熱変換
体は、印加される熱エネルギにより、インクに生じる膜
沸騰を利用して前記吐出口よりインクを吐出させるもの
であってもよい。

【００２２】

【作用】本発明のレーザ加工方法およびレーザ加工装置
では、マスク上でのレーザ光の強度分布にかかわらず、
均一な断面積のオリフィスあるいは均一な深さのインク
流路溝を形成することができる。特に、１つの記録ヘッ
ドで所定幅（記録装置が記録できる最大記録媒体の幅）
に対応した長さに印字できる、いわゆる長尺記録ヘッド
において、均一な断面積のオリフィスあるいは均一な深
さのインク流路溝を形成することができる。

【００２３】また、均一な断面積のオリフィスあるいは
均一な深さのインク流路溝を形成することにより、印字
品位が優れたインクジェット記録ヘッドを提供すること
ができる。

【００２４】さらに、長尺記録ヘッドのオリフィス加工
あるいはインク流路溝加工に際し、記録ヘッドの全幅に
対するマスクおよび光学系を用意する必要がなく、装置
コストの低減を図ることができる。

【００２５】

【実施例】以下に、図面を参照して、本発明の実施例を
詳細に説明する。

【００２６】（実施例１）図１は、本発明のレーザ加工
装置の一実施例を示す概略構成図である。同図におい
て、１はレーザ発振器、２はレーザ発振器１から発振さ
れたレーザビーム、３はレーザ光２のエネルギをモニタ
するためにレーザ光の一部を反射させるビームスプリッ
タ、４はビームスプリッタ３で反射した光のエネルギを
モニタするためのパワーディテクタ、５ａおよび５ｂは
いずれもレーザ光２と後述の加工系における光軸Ａを同
軸に調整するための一対の４５°全反射ミラー、６は後
述の加工系が設けられた装置フレームである。上記４５
°全反射ミラー５ａおよび５ｂも、装置フレーム６上に
設けられてもよい。装置フレーム６上には、光学系８
と、ワークＷの位置を観察・測定するための観察・測定
系９と、マスクパターンを有するマスク部１０と、ワー
クＷを例えば光軸Ａに直交する面に沿って平行移動させ
るためのワークステーション１１とが設置されている。
観察・測定系９により観察され、測定されて得られたワ
ーク位置データ、およびパワーディテクタ４により検出
されたレーザ光のパワーのデータは情報処理・制御系に
フィードバックされる。

【００２７】本実施例においては、ビームスプリッタ３
として合成石英の平行平面板を用い、表面反射のみでレ
ーザ光２の一部を分解する。光学系８としては、ビーム
整形光学系とケラー照明光学系を８ａに配し、投影光学
系８ｂによりマスク１０の像をワークＷの加工面に結像
させる。なお、投影光学系８ｂにはマスク１０の耐久性
を考慮し、縮小光学系を用いるとよい。本実施例におい
ては、１／４倍縮小の投影光学系を用いた。

【００２８】光軸Ａに対するワークＷの向きを調整する
ために、ワークステーション１１は適宜な調整手段を具
備するとよい。例えば５軸について自由度を持つステー
ジの組合せでワークステーション１１を構成してもよ
い。なお、回転調整のための中心をワークＷの加工中心
に合わせる構成にすることで調整手段の制御を簡素化す
ることができる。

【００２９】ワークステーション１１上でのワークＷの
位置決めのために、上記ワークＷをワークステーション
１１に取付ける治具として、ステーション１１上に配置
したワークＷにつき当てる複数の基準ピンが具備されて
いるとよい。また、上記治具上に、上記つき当て構成の
ほかに、エア吸引などによるクランプ機構を設け、この
クランプ機構をオートハンドと一体化し、ステーション
１１へのワークＷの自動供給を可能にするとよい。ま
た、ワークＷを複数個同時にステーション１１にセット
することで、とりおき時間を短縮するようにしてもよ
い。ただし、この場合には、調整手段の回転方向の１軸
については、これをワークＷの中心に位置できないの
で、測定の時と、ワークＷの移動の時とで、基準値の変
換を行なう必要があろう。

【００３０】ワークステーション１１上でのワークＷの
加工位置の観察・測定系９は、対物レンズ（図示略）
と、鏡筒９ａと、鏡筒９ａに組込まれた落射照明光源９
ｂと、鏡筒９ａに接続されたＣＣＤカメラセンサー９ｃ
とを含む一対の測定器および光軸Ａ上に配置される２面
のミラー９ｄとから構成されている。

【００３１】上記一対の測定器は、光軸Ａを挟んで配置
されており、この測定器およびミラー９ｄは、投影光学
系８ｂとワークステーション１１との間に配置されてい
る。ミラー９ｄは、測定時にのみ光軸Ａに配され、レー
ザ照射時には光軸Ａから後退することができる。本実施
例では、エアシリンダー機構によりミラー９ｄの進出・
後退を制御した。

【００３２】上記測定系９による測定結果は、情報処理
・制御系７にもたらされる。まず、画像処理系７ａにも
たらされ、信号処理の結果を制御系７ｂに与える。制御
系７ｂでは上記測定結果に基いて、ワークＷの移動距離
を算出し、ワークステーション１１におけるステージ移
動を移動手段７ｃで行なわせる。そして、測定系９の値
が一定値になれば上記移動手段７ｃによる位置調整を終
了し、ミラー９ｄを後退させ、レーザ発振器１に対して
レーザビーム７の発光を行なわせる信号を一定時間ある
いは一定パルス数与える。

【００３３】なお、パワーディテクタ４からのビームパ
ワー情報は制御系７ｂにフィードバックされ、インター
フェース７ｄを介してレーザ発振器１に与える出力の調
整が行なわれる。

【００３４】本発明において用いられるレーザ光源とし
ては、高出力のレーザ発振器であれば（ＹＡＧレーザや
ＣＯ₂ レーザ、エキシマレーザ、Ｎ₂ レーザなどがこれ
に当る）いずれも適用できる。しかしながら、本実施例
では、ワークＷとしてポリサルフォン樹脂を用いるた
め、後に述べる理由により、エキシマレーザを光源とし
て選択した。

【００３５】本発明において用いられるエキシマレーザ
は、紫外光を発振できるレーザであり、高強度のエネル
ギを出力でき、単色性に優れ、指向性がよく、短パルス
発振ができるだけでなく、レンズで集光することにより
エネルギ密度を大きくできる利点がある。すなわち、エ
キシマレーザ発振器は希ガスとハロゲンの混合気体を放
電励起することで、短パルス（１５〜３５ｎｓ）の紫外
光を発振でき、Ｋｒ−Ｆ，Ｘｅ−Ｃｌ、Ａｒ−Ｆレーザ
などがよく用いられる。これらの発振エネルギは数１０
０ｍＪ／パルス、パルスの繰返し周波数３０〜１０００
Ｈｚである。このように、高輝度の短パルス紫外光をポ
リマー樹脂の表面に照射すると、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。所謂“Ａ
ＢＬＡＴＩＶＥ ＰＨＯＴＯＤＥＣＯＭＰＯＳＩＴＩＯ
Ｎ（ＡＰＤ）”過程を生じ、これによってポリマー樹脂
の加工ができるのである。これは、他のレーザ、例えば
赤外線であるＣＯ₂ レーザによる孔明けの場合と、明ら
かな差を生じる。例えば、ポリイミド（以下、ＰＩとい
う）フィルムにエキシマレーザ（ＫｒＦレーザ）を用い
てレーザ光を照射すると、ＰＩフィルムの光吸収波長が
ＵＶ領域にあるため、きれいな孔を明けることができる
が、ＵＶ領域にない従来のＹＡＧレーザでは孔のエッジ
が荒れ、ＣＯ₂ レーザでは孔の周囲にクレータができる
からである。

【００３６】本実施例では、数種類あるエキシマレーザ
のうち、ＫｒＦエキシマレーザを用いた。

【００３７】図２は、本発明のレーザ加工方法の一実施
例を説明するための概略断面図であり、図１で示したレ
ーザ加工装置を用いてインクジェット記録ヘッドのオリ
フィスを加工する様子を示したものである。同図におい
て、１２はレーザビーム、１３はオリフィスのパターン
１４が設けられたマスク、８ｂは投影光学系、１５はイ
ンクジェット記録ヘッドのオリフィスプレート、１６は
インクジェット記録ヘッドのオリフィス、１７はマスク
シャッタである。マスク１３としては、光源であるＫｒ
−Ｆエキシマレーザの光を良く透過する合成石英板に、
所望のオリフィス寸法およびオリフィスピッチＰ（本実
施例ではＰ＝０．０７１ｍｍ）の４倍のパターン１４を
３パターンだけ、Ｃｒのリフトオフによるパターニング
にて形成した。マスク１３の３つのパターン１４を透過
したレーザ光は、テレセントリックな投影光学系８ｂに
よってオリフィスプレート１５に投影される。オリフィ
スプレート１５は、５軸の自由度を持つオートステーシ
ョン１１上にセットされる。オリフィスプレート１５と
しては、耐インク性に優れたポリサルフォン、ポリフェ
ニレンオキサイド、ポリエーテルサルフォン、ポリエー
テルエチルケトンなどを用いるとよい。本実施例では、
詳細に後述するが、オリフィスプレート１５をポリサル
フォンの射出成型によって形成した。オリフィス１６の
加工に際しては、１回のレーザ照射で２００Ｈｚで０．
５ｓ間、すなわち１００パルス照射される。この照射が
終ると、ワーク１５はステージ１１によって１ピッチ
分、すなわちＰ＝０．０７１ｍｍだけステップ送りさ
れ、そこでさらに２００Ｈｚで０．５ｓ間レーザ照射さ
れる。本実施例で用いたオリフィスプレート１５の厚さ
は約０．０４０ｍｍ、加工面上でのレーザ光の強さが約
１Ｊ／ｃｍ² ・パルスであり、この場合には、約３００
パルスのレーザ照射でオリフィス１６を貫通することが
できる。

【００３８】以上のステップを７２回繰返すことによ
り、７０ヶの貫通したオリフィス（吐出口）１６と、両
端に２ヶずつの未貫通の穴２１が形成される。

【００３９】オリフィスプレート１５の両端に未貫通の
穴２１を設けない場合には、可動機構をつけたマスクシ
ャッタ１７を用いて、オリフィスプレート１５の両端部
分に対応するマスク１３の穴パターンを順次覆っていけ
ばよい。

【００４０】以上の方法で形成したオリフィス１６の面
積は、標的９５０μｍ² に対して５％以内のばらつきに
納まった。

【００４１】図３は、本発明のレーザ加工方法の加工対
象であるワーク２２としての流路溝付天板の構成を示す
概略斜視図である。同図において１５はオリフィスプレ
ート、１６は貫通したオリフィス、１８はインク吐出の
ためのエネルギ発生素子が形成された基板と接合するこ
とによりインク流路が完成されるところの流路溝部、１
９はマスクを透過したレーザビーム、２０はインク吐出
のためのエネルギ発生素子が形成された基板と接合する
ことにより完成する共通液室、２１は未貫通の穴、１１
はステージである。

【００４２】本実施例では、オリフィスプレート１５、
流路溝部１８、共通液室２０をポリサルフォンで一体成
型したものを用いた。また、レーザ光１９は流路溝部１
８側からオリフィスプレート１５に照射した。また、こ
の際、レーザ光１９が流路溝部１８に蹴られるのを防ぐ
ため、多少傾きをつけると良い。本実施例では流路溝部
１８の底面となるべき面に対して約１０°傾けた。ま
た、本実施例で用いたワーク２２には、７０ヶの貫通し
たオリフィス１６と両端２ヶずつの未貫通の穴２１とが
加工されたが、実際の印字に用いられるのは貫通した７
０ヶのオリフィス１６であり、両端２ヶずつの未貫通の
穴２１は製品上障害とはならない。

【００４３】本実施例では、マスクに３つのオリフィス
のパターンがパターニングされているものを用いたが、
生産性をさらに向上させるために、もっと多くのオリフ
ィスパターンがパターニングされたマスクを用いてもよ
い。また、もちろん、１つのオリフィスパターンだけが
パターニングされたマスクを用いてもよい。

【００４４】（実施例２）図４は、本発明のレーザ加工
方法の他の実施例を説明するための概略断面図であり、
図１で示したレーザ加工装置を用いてインクジェット記
録ヘッドのオリフィスを加工する様子を示したものであ
る。同図において、図１〜図３と同一の構成要素には同
一符号を付し、その部分の説明を省略する。マスク１３
には、光源であるＫｒＦエキシマレーザの光を良く透過
する合成石英板に、所望のオリフィス寸法の４倍のパタ
ーン１４を３パターンだけ、Ｃｒのリフトオフによるパ
ターニングにて形成したものである。本実施例では、マ
スク１３のパターン１４すべてをオリフィスピッチＰ
（本実施例ではＰ＝０．０７１ｍｍ）の４倍の間隔４Ｐ
にパターニングせず、パターン１４の一部はその２倍で
ある８Ｐの間隔にパターニングした。実施例１と同様
に、ポリサルフォンの射出成型にて形成したオリフィス
プレート１５にオリフィス１６を加工する際には、１回
のレーザ照射で２００Ｈｚで０．５ｓ間、すなわち１０
０パルス照射される。この照射が終ると、ワーク１５は
ステージ１１によって１ピッチ分、すなわちＰ＝０．０
７１ｍｍだけステップ送りされ、そこでさらに２００Ｈ
ｚで０．５ｓ間レーザ照射される。本実施例で用いたオ
リフィスプレート１５の厚さは約０．０４０ｍｍ、加工
面上でのレーザビームの強さが約１Ｊ／ｃｍ² ・パルス
であり、この場合は約３００パルスのレーザ照射でオリ
フィス１６を貫通することができる。

【００４５】以上のステップを７３回繰返すことによ
り、７０ヶの貫通したオリフィス１６と、両端に３ヶず
つの未貫通の穴が形成される。オリフィスプレート１５
の両端に未貫通の穴２１を設けない場合には、可動機構
をつけたマスクシャッタ１７を用いて、オリフィスプレ
ート１５の両端部分に対応するマスク１３の穴パターン
を順次覆っていけばよい。

【００４６】以上の方法で形成したオリフィス１６の面
積は、標的９５０μｍ² に対して５％以内のばらつきに
納まった。

【００４７】また、本実施例では、マスクに３つのオリ
フィスパターンがパターニングされているものを用いた
が、生産性をさらに向上させるために、もっと多くのオ
リフィスパターンがパターニングされたものを用いても
よい。さらに、本実施例では、マスクのオリフィスパタ
ーンの一部のピッチを、ワーク上のオリフィスピッチＰ
を投影倍率１／４で割った値４Ｐではなく、その２倍の
８Ｐとしたが、整数ｎ（ｎ＞２）倍である４ｎＰであれ
ばいくつでもかまわない。また、マスクのオリフィスパ
ターンのすべてについて、ワーク上のオリフィスピッチ
Ｐを投影倍率１／４で割った値４Ｐの整数ｎ（ｎ＞２）
倍である４ｎＰでステップ送りしてもよい。

【００４８】（実施例３）図５は、本発明のレーザ加工
方法のさらに他の実施例を説明するための概略断面図で
あり、図１で示したレーザ加工装置を用いてインクジェ
ット記録ヘッドのオリフィスを加工する様子を示したも
のである。同図において、図１〜図４と同一の構成要素
には同一符号を付し、その部分の説明を省略する。マス
ク１３には、光源であるＫｒＦエキシマレーザの光を良
く透過する合成石英板に、所望のオリフィス寸法および
オリフィスピッチＰ（本実施例ではＰ＝０．０７０５ｍ
ｍ）の４倍のパターン１４を７０パターンだけ、Ｃｒの
リフトオフによるパターニングにて形成したものであ
る。実施例１および２と同様に、ポリサルフォンの射出
成型にて形成したオリフィスプレート１５にオリフィス
１６を加工する際には、１回のレーザ照射で２００Ｈｚ
で０．５ｓ間、すなわち１００パルス照射される。この
照射が終ると、ワーク１５はステージ１１によって２ピ
ッチ分、すなわち２Ｐ＝０．１４２ｍｍだけステップ送
りされ、そこでさらに２００Ｈｚで０．５ｓ間レーザ照
射される。本実施例で用いたオリフィスプレート１５の
厚さは約０．０４０ｍｍ、加工面上でのレーザ光の強さ
が約１Ｊ／ｃｍ² ・パルスであり、この場合は約３００
パルスのレーザ照射でオリフィス１６を貫通することが
できる。

【００４９】以上のステップを７５回繰返すことによ
り、７０ヶの貫通したオリフィス１６と、両端に４ヶず
つの未貫通の穴が形成される。オリフィスプレート１５
の両端に未貫通の穴２１を設けない場合には、可動機構
をつけたマスクシャッタ１７を用いて、オリフィスプレ
ート１５の両端部分に対応するマスク１３の穴パターン
を順次覆っていけばよい。

【００５０】以上の方法で形成したオリフィス１６の面
積は、標的９５０μｍ² に対して７％以内のばらつきに
納った。

【００５１】また、本実施例では、オリフィスプレート
１５をオリフィスピッチＰの２倍ずつ移動させたが、整
数ｎ（ｎ＞１）倍ｎＰであればいくつでもかまわない。
また、本実施例では、７０ヶの貫通したオリフィスの加
工にとどまったが、ステージ１１のストロークが許せば
さらに多くのオリフィスを加工することが可能であり、
特に、Ｐ＝０．０７１ｍｍのオリフィスを持つページ巾
プリンタのインクジェット記録ヘッドのように約３００
０ヶのオリフィスを有する場合には、オリフィス面積を
全ページ巾にわたって均一にすることができ、極めて有
用である。

【００５２】（実施例４）上記実施例１〜３では、イン
クジェット記録ヘッドのオリフィス加工を例にとって本
発明を説明してきたが、本実施例では、インクジェット
記録ヘッドのインク流路加工の実施例について説明す
る。

【００５３】図３に示した流路溝付天板２２における流
路溝の形成に、流路溝１８は実施例１〜３におけるオリ
フィス加工の手法を用い、エキシマレーザで加工するこ
とができる。実施例１で用いた手法により、インク流路
溝に対応したパターンのマスクを用いてＰ＝０．０７１
ｍｍ、７０ヶのインク流路溝の加工を行ったところ、イ
ンク流路溝の深さのばらつきは、標的５０μｍに対して
５％以内のばらつきに納った。また、本実施例では、７
０ヶのインク流路溝の加工にとどまったが、ステージ１
１のストロークが許せばさらに多くのインク流路溝を加
工することが可能である。特に、Ｐ＝０．０７１ｍｍの
オリフィスを持つページ巾プリンタのインクジェット記
録ヘッドのように約３０００ヶのインク流路溝を有する
場合には、インク流路溝の深さを全ページ巾にわたって
均一にすることができ、有用である。

【００５４】上記実施例１〜４では、インクジェット記
録ヘッドのオリフィスおよびインク流路溝の加工を例に
とり本発明の優れた効果を説明してきたが、本発明はそ
の他の所定の繰返しパターンをワークにレーザ加工する
際にも有効である。

【００５５】なお、上記インクジェット記録ヘッドは、
インクジェット記録方式の中でも、特にバブルジェット
方式の記録ヘッドに採用されている。そして、上記バブ
ルジェット方式の記録装置の代表的な構成および原理
は、例えば米国特許第４７２３１２９号、同第４７４０
７９６号明細書等に開示されており、いわゆる、オンデ
マンド型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能で
ある。この方式は、例えばオンデマンド型をあげて説明
すると、液体（インク）が保持されているシートや液路
（インク流路）に対して電気熱変換体を配設し、この電
気熱変換体に駆動信号に応じた熱エネルギを発生させ、
記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を起こし、結果的に上記
駆動信号に一体一で対応した気泡を液体（インク）内に
形成し、この気泡の成長、収縮で吐出口より液体（イン
ク）を液滴の形で吐出させるのである。ここで与えられ
る駆動信号は、米国特許第４４６３３５９号、同第４３
４５２６２号明細書に開示されているようなパルス信号
が望ましい。また、上記熱作用面の温度上昇率について
は米国特許第４３１３１２４号明細書に開示された条件
が採用されるとよい。

【００５６】上記インクジェット記録ヘッドの構成は、
上述した各明細書に記載されているような吐出口（オリ
フィス）、直線状または直角な液路（インク流路）、電
気熱変換体の組合せで成るが、この他にも、熱作用部が
屈曲する領域に配置されている、例えば米国特許第４５
５８３３３号、同第４４５９６００号明細書に開示され
ている構成であってもよい。

【００５７】さらには、上記インクジェット記録ヘッド
の構成は複数の電気熱変換体に対して、共通するスリッ
トを電気熱変換体の吐出部とする構成、例えば特開昭５
９−１３８４６１号公報に記載の構成、あるいは熱エネ
ルギの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応した構成、
例えば特開昭５９−１３８４６１号公報に記載の構成で
あってもよい。なお、上述した明細書に記載のインクジ
ェット記録ヘッドは、複数の記録ヘッドを組み合せて所
定幅に対応できる長さを確保しているが、１つの記録ヘ
ッドで所定幅（記録装置が記録できる最大記録媒体の
幅）に対応した長さに構成してもよい。

【００５８】また、上記インクジェット記録ヘッドの構
成は、装置本体に装着されることで電気的（電気熱変換
体のため）な接続ができ、またインクの供給をうける交
換可能なチップタイプあるいは記録ヘッド自体に設けら
れるカートリッジタイプとしてもよい。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ワークを所定の繰り返しパターンのピッチの整数倍ずつ
ステップ送りしながら、このワークにレーザ光照射を施
すようにしたので、マスク上でのレーザ光の強度分布に
かかわらず、均一な断面積のオリフィスあるいは均一な
深さのインク流路溝を形成することができる。特に、１
つの記録ヘッドで所定幅（記録装置が記録できる最大記
録媒体の幅）に対応した長さに印字できる、いわゆる長
尺記録ヘッドにおいて、均一な断面積のオリフィスある
いは均一な深さのインク流路溝を形成することができ
る。

【００６０】また、均一な断面積のオリフィスあるいは
均一な深さのインク流路溝を形成することにより、印字
品位が優れたインクジェット記録ヘッドを提供すること
ができる。

【００６１】また、本発明によれば、インクジェット記
録ヘッドのオリフィスおよびインク流路溝の加工に限ら
ず、他の所定の繰返しパターンをワークにレーザ加工す
る際に有効である。

【００６２】さらに、本発明によれば、加工されるべき
ワークの全領域に対応するマスクおよび光学系を用意す
る必要がないため装置コストの低減を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ加工装置の一実施例を説明する
ための概略構成図である。

【図２】本発明のレーザ加工方法の一実施例を説明する
ための概略断面図である。

【図３】本発明のレーザ加工方法の加工対象であるワー
クの構成を示す概略斜視図である。

【図４】本発明のレーザ加工方法の他の実施例を説明す
るための概略断面図である。

【図５】本発明のレーザ加工方法のさらに他の実施例を
説明する概略断面図である。

【符号の説明】

１ レーザ発振器 ２ レーザ光 ３ ビームスプリッタ ４ パワーディテクタ ５ ４５°全反射ミラー ６ 装置フレーム ７ 情報処理・制御系 ７ａ 画像処理系 ７ｂ 制御系 ７ｃ 移動手段 ７ｄ インタフェース ８ 光学系 ８ａ ビーム整形光学系およびケラー照明光学系 ８ｂ 投影光学系 ９ 観察・測定系 ９ａ 鏡筒 ９ｂ 落射照明光源 ９ｃ ＣＣＤカメラセンサ ９ｄ ミラー １０ マスク部 １１ ワークステーション １１ａ 治具 １２ レーザ光 １３ マスク部 １４ マスクに設けられたオリフィスのパターン １５ インクジェット記録ヘッドのオリフィスプレート
（ワーク） １６ オリフィス １７ マスクシャッタ １８ インク流路溝 １９ マスク通過後のレーザビーム ２０ インクジェット記録ヘッドの共通液室 ２１ 未貫通穴 ２２ ワーク（インクジェット記録ヘッドの流路溝付天
板）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｊ 2/05 (72)発明者 杉谷 博志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 折笠 剛 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ発振器を光源とし、マスクを通し
   て所定の繰返しパターンをワークに形成するレーザ加工
   方法において、 前記ワークを、所定の繰返しパターンのピッチＰの整数
   ｎ倍（ｎ≧１）であるｎＰずつステップ送りして加工す
   ることを特徴とするレーザ加工方法。
2. 【請求項２】 レーザ発振器を光源とし、マスクを通し
   て所定の繰返しパターンをワークに形成するレーザ加工
   方法において、 前記マスクのパターンの少なくとも一部を、前記ワーク
   上に形成されるべき所定の繰返しパターンのピッチＰを
   投影倍率βで割った値Ｐ／βの整数ｎ倍（ｎ≧２）であ
   るｎＰ／β倍とし、かつ、前記ワークを、所定の繰返し
   パターンのピッチＰずつステップ送りして加工すること
   を特徴とするレーザ加工方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のレーザ加工方法
   において、前記レーザ発振器は、パルスレーザ発振器で
   あることを特徴とするレーザ加工方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載のレーザ加工方法におい
   て、前記パルスレーザ発振器は、紫外領域の波長の光を
   出力するレーザ発振器であるエキシマレーザ、ＹＡＧレ
   ーザの４次高調波、窒素ガスレーザおよびＹＡＧレーザ
   の基本波と２次高調波とのミキシング光であることを特
   徴とするレーザ加工方法。
5. 【請求項５】 インクを吐出するために利用されるエネ
   ルギを発生するエネルギ発生素子を有する基板と、該基
   板に接合された板部材とを有し、該板部材は、インクを
   吐出する吐出口と、該吐出口へ供給されるインクを一時
   的に保持するインク液室と、前記エネルギ発生素子を通
   って前記吐出口と前記インク液室とが連通するインク流
   路を構成するインク流路溝とを有するインクジェット記
   録ヘッドにおいて、 前記吐出口あるいは前記インク流路溝のうち少なくとも
   一方は請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ加工方法
   によって形成されたものであることを特徴とするインク
   ジェット記録ヘッド。
6. 【請求項６】 レーザ光源と、パターンを有しこのパタ
   ーンを介して前記レーザ光源からのレーザ光をワーク側
   に透過するマスクを備えるマスク部と、前記ワークを移
   動可能に保持する可動機構部とを含むレーザ加工装置に
   おいて、 前記可動機構部は、前記ワークを所定のピッチでステッ
   プ送りすることが可能であることを特徴とするレーザ加
   工装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載のレーザ加工装置におい
   て、前記マスク部は、前記可動機構部のステップ送りに
   対応して前記マスクのパターンを順次覆うことが可能な
   シャッタ機構を有することを特徴とするレーザ加工装
   置。
8. 【請求項８】 請求項６または７に記載のレーザ加工装
   置において、前記レーザ光源は、パルスレーザであるこ
   とを特徴とするレーザ加工装置。
9. 【請求項９】 請求項８記載のレーザ加工装置におい
   て、前記レーザ光源からのパルスレーザは、紫外領域の
   波長の光を出力するレーザであるエキシマレーザ、ＹＡ
   Ｇレーザの４次高調波、窒素ガスレーザおよびＹＡＧレ
   ーザの基本波と２次高調波とのミキシング光であること
   を特徴とするレーザ加工装置。
10. 【請求項１０】 インクを吐出するために利用されるエ
    ネルギを発生するエネルギ発生素子を有する基板と、該
    基板に接合された板部材とを有し、該板部材は、インク
    を吐出する吐出口と、該吐出口へ供給されるインクを一
    時的に保持するインク液室と、前記エネルギ発生素子を
    通って前記吐出口と前記インク液室とが連通するインク
    流路を構成するインク流路溝とを有するインクジェット
    記録ヘッドにおいて、 前記吐出口あるいは前記インク流路溝のうち少なくとも
    一方は請求項６〜９のいずれかに記載のレーザ加工装置
    によって形成されたものであることを特徴とするインク
    ジェット記録ヘッド。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載のインクジェット記録
    ヘッドにおいて、前記エネルギ発生素子は、インクを吐
    出するために利用される熱エネルギを発生させるための
    電気熱変換体であることを特徴とするインクジェット記
    録ヘッド。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載のインクジェット記録
    ヘッドにおいて、前記電気熱変換体は、印加される熱エ
    ネルギにより、インクに生じる膜沸騰を利用して前記吐
    出口よりインクを吐出させるものであることを特徴とす
    るインクジェット記録ヘッド。