JPH10157142A - エキシマレーザ加工方法および液体噴射記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エキシマレーザ加工方法および液体噴射記録
ヘッドの製造方法において、エキシマレーザ光の照射に
より加工する際に加工部周辺に付着物が発生することを
防止する。 【解決手段】 エキシマレーザ発振装置３１から発振さ
れるレーザ光３２を光学系３３やマスク３４を介して照
射して、液体噴射記録ヘッドの天板７等に吐出口を加工
するに際し、被加工部材を酸素ガスとヘリウムガスの混
合ガス雰囲気内に、好ましくはｍｏｌ％で２０％以上８
０％以下の酸素ガスと残部がヘリウムガスからなる混合
ガス雰囲気内に保持して、レーザ加工を行なうことによ
って、被加工部材表面における付着物（副生成物）の発
生を防ぐことができ、さらにインク液滴の飛翔方向が安
定して、良好な記録を行なうことができる液体噴射記録
ヘッドを作製することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂にエキシマレ
ーザ光を照射して加工を行なうアブレーションや成膜、
その他の加工などの際に被加工部材の表面における付着
物（副生成物）の発生を防止するエキシマレーザ加工方
法に関するものであり、さらに本発明はインク等の記録
液を微細な吐出口から微小液滴として吐出させ飛翔させ
る液体噴射記録ヘッドの製造方法およびその製造方法に
よって製造された液体噴射記録ヘッドに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の液体噴射記録装置、記録ヘッド、
インクタンク一体型の記録ユニットにおいては、熱エネ
ルギーを利用して微小液滴を吐出させるもの、あるいは
電気機械変換体またはこれらの複合体、さらに一対の電
極を設けて、これにより液滴を偏向して吐出させるもの
等が知られている。

【０００３】これらの中でも、熱エネルギーを利用して
記録液を吐出する液体噴射記録ヘッドは、記録用の液滴
を吐出して飛翔用液滴を形成するための液体吐出部（吐
出口）を高密度に配列することができるために、高解像
度の記録をすることが可能であるほか、全体的にコンパ
クト化も容易であるなどの利点があり、すでに実用化さ
れている。

【０００４】図２は液体噴射記録ヘッドの構成を示す図
面であり、このような液体噴射記録ヘッドを構成する天
板は、図３および図４に示すように、液室、液流路、オ
リフィス面（以下、吐出口プレートという。）を一体成
形されており、この記録ヘッドの天板の吐出口プレート
には、液流路と連通するように穴加工をすることによ
り、吐出口（オリフィス）を形成している。この吐出口
の加工は、エキシマレーザによる加工が一般的である。
この加工の態様を図６に示す。図６において、３１はエ
キシマレーザ発振装置、３２はエキシマレーザ発振装置
から発振されたレーザ光、３３はレーザ光を集光するた
めのレンズ、３４は吐出口のパターンの全て、あるいは
一部を有するマスク、１０は樹脂により一体成形された
天板７の吐出口プレートであり、天板７の吐出口プレー
ト１０にマスク３４を介してレーザ光３２を照射するこ
とによって吐出口を加工形成している。

【０００５】しかしながら、従来の加工では、樹脂の被
加工物がエキシマレーザ光によるアブレーションで分解
除去される際に炭素あるいは炭化物からなると思われる
微小破片が吐出口周辺に付着する現象が見られた。

【０００６】このように、エキシマレーザ光により吐出
口を穴加工する際にエキシマレーザ光により除去された
物が吐出口周辺に付着すると、付着物のある部分とない
部分では物理的な性質、特にインクに対する濡れ性、が
変化する。一方、吐出口プレートの表面は不要なインク
溜まりが存在しないように均一であることが望ましいと
されている。すなわち、付着物がある部分がインク溜ま
りとなると、このインク溜まりのために、液滴の飛翔方
向が安定せず、良好な記録が行えなくなる。また、イン
クの溜まりが大きくなると、液滴の吐出が不能となり、
記録が行えなくなる状態に陥ることがあった。

【０００７】そのため、従来は、ヘリウムガスを吹き付
けながらエキシマレーザで吐出口を穴加工することによ
り、レーザ光により除去された物が吐出口周辺に付着す
ることを防止していた（特開平４−２７９３７号公
報）。

【０００８】ところが近年は高画質化の要求に応えるた
め、吐出口のピッチはより高密度になり、吐出口の直径
はより小さくすることが必要となった。そうすると、液
滴の飛翔方向に対する前記の付着物の影響がより大きく
なり、従来問題にならなかったわずかな付着物の残りも
液滴の飛翔方向の乱れの原因となるなど、問題となるよ
うになった。

【０００９】エキシマレーザにより樹脂を加工する際の
付着物に対するより完全な防止方法としては、分子量の
小さいガス雰囲気中での加工（Ｓ．Ｋｕｐｅｒ，Ｊ．Ｂ
ｒａｎｎｏｎ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６０
［１９９２］１６３３．）、酸素雰囲気中での加工
（Ｄ．Ｌ．Ｓｉｇｌｅｔｏｎ，Ｇ．Ｐａｒａｋｅｖｏｐ
ｏｕｌｏｓ，Ｒ．Ｓ．Ｉｒｗｉｎ：Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．６６［１９８９］３３２４．）、大気中でのヘリ
ウムガスパージによる加工（レーザ研究 Ｖｏｌ．２３
−４、［１９９５］２６４．）等が提案されている。ま
た、液体噴射記録ヘッドの加工装置としては、内部を所
定の減圧雰囲気に保つ真空容器にエキシマレーザ光を導
き、酸素を導入する装置が提案されている（特開平６−
２９７１８０号公報）。

【００１０】ところで、この付着物（副生成物）に関す
る作用としては次のようなものであると考えられる。樹
脂の被加工物がエキシマレーザ光によるアブレーション
で分解除去される際に炭素あるいは炭化物からなると思
われる微小破片が吐出口周辺に付着するが、このとき、
減圧雰囲気であると気体分子数が減少しているため、そ
の気体分子と微小破片との衝突回数が減少し、微小破片
の飛翔距離が延ばされる。したがって、微小破片が吐出
口周辺部に局在することなく、広い範囲に分散する。ま
た、その際に酸素が適当量存在すると、炭素あるいは炭
化物からなる微小破片の構成部材が酸素と反応し気化す
るため付着物の防止がより確実になる。ただし、酸素の
量が多すぎると先の減圧雰囲気による気体分子数減少に
伴う微小破片の拡散効果がなくなる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、副生成
物の付着を防止するため、減圧雰囲気に保つ真空容器を
用いたのでは、装置が複雑になり、サイクルタイムの増
加にもつながるので、大量生産を行なう工業的な製造工
程には適さない。また、大気中でのヘリウムガスパージ
による加工では付着物の防止効果が不充分であった。

【００１２】そこで、本発明は、上記の従来技術の有す
る未解決な課題に鑑みてなされたものであり、減圧雰囲
気に保つ真空容器を用いることなく、大気中でヘリウム
ガスのみでパージする場合よりもより確実に付着物の防
止を図ることができるエキシマレーザ加工方法、および
このエキシマレーザ加工方法を用いて液体噴射記録ヘッ
ドを製造する製造方法ならびにこの製造方法で製造され
た液体噴射記録ヘッドを提供することを目的とするもの
である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、エキシマレー
ザにより被加工物を加工する際に、水素の次に分子量の
少ないヘリウムガス中に酸素ガスを混合し、加工部近傍
に酸素ガスとヘリウムガスの混合ガス雰囲気を創成する
ことによって、減圧雰囲気中に酸素ガスを導入すること
と同様な効果を得られるという知見に基づいてなされた
ものであり、すなわち、本発明のエキシマレーザ加工方
法は、被加工部材の加工面にエキシマレーザ光を照射し
て被加工部材を所定形状に形成するエキシマレーザ加工
方法であって、前記被加工部材をヘリウムガスと酸素ガ
スの混合ガス雰囲気内に保持し、該加工雰囲気内で前記
エキシマレーザ光を前記被加工部材に照射することを特
徴とする。

【００１４】また、本発明の液体噴射記録ヘッドの製造
方法は、インクを吐出するためのエネルギーを発生する
エネルギー発生素子を有する基板と、該基板と接合する
ことにより前記エネルギー発生素子の配設部位に対応し
て液流路を形成するための凹部を有する本体部分と前記
液流路に連通してインクを吐出するための吐出口が形成
された吐出口形成部材からなる天板とを備えた液体噴射
記録ヘッドの製造方法において、前記吐出口形成部材を
ヘリウムガスと酸素ガスとの混合ガス雰囲気内に保持
し、該加工雰囲気内でエキシマレーザ光を照射して、前
記吐出口形成部材に前記吐出口を形成することを特徴と
する。

【００１５】さらに、本発明においては、前記加工雰囲
気がｍｏｌ％で２０％以上８０％以下の酸素ガスと残部
はヘリウムガスからなることが好ましく、さらに前記加
工雰囲気がｍｏｌ％で６０％以上７０％以下の酸素ガス
と残部はヘリウムガスからなることが好ましい。

【００１６】また、本発明の液体噴射記録ヘッドは、請
求項４ないし６のいずれか１項記載の液体噴射記録ヘッ
ドの製造方法によって製造された天板とインクを吐出す
るためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子を有
する基板とを備えたことを特徴とする。

【００１７】

【作用】被加工部材の加工面にエキシマレーザ光を照射
して被加工部材を所定形状に形成するエキシマレーザ加
工方法において、被加工部材をヘリウムガスと酸素ガス
との混合ガス雰囲気内に保持し、この加工雰囲気内で被
加工部材へのエキシマレーザ光を照射するようになし、
樹脂の被加工物がエキシマレーザ光によるアブレーショ
ン加工で分解除去される際に炭素あるいは炭化物が微小
破片として吐出口周辺部を飛翔するけれども、このと
き、ヘリウムガスによって雰囲気の気体分子量が減少し
ているため、ヘリウム気体分子との衝突による微小破片
のエネルギー損失が減少し、微小破片の飛翔距離が延ば
され、微小破片が吐出口周辺部に局在することなく、広
い範囲に分散される。また、その際に酸素ガスが適当量
存在することにより、炭素または炭化物からなる微小破
片が酸素ガスと反応し気化するため付着物の発生を確実
に防止することができる。

【００１８】また、液体噴射記録ヘッドの製造方法にお
いて、天板の吐出口形成部材をヘリウムガスと酸素ガス
との混合ガス雰囲気内に保持し、この加工雰囲気内で被
加工部材へのエキシマレーザ光を照射するようになして
おり、エキシマレーザ光の照射により吐出口を加工する
際に、前述したように、吐出口周辺部にレーザ加工によ
る除去物の付着を防止することができ、そして、インク
液滴の飛翔方向が安定し、ドットヨレのない良好な記録
を行なうことができる液体噴射記録ヘッドを作製するこ
とができる。

【００１９】さらに、加工雰囲気を、ｍｏｌ％で２０％
以上８０％以下の酸素ガスと残部がヘリウムガスとの混
合ガスとすることにより、付着物がわずかに存在する場
合もあるとはいえ、加工中に生成される付着物の発生を
抑えることができ、記録ヘッドの印字に際しドットヨレ
のない良好な液体噴射記録ヘッドを得ることができる。
そして、加工雰囲気をｍｏｌ％で６０％以上７０％以下
の酸素ガスと残部がヘリウムガスとの混合ガスとするこ
とにより、加工中に生成される副生成物の付着を完全に
抑えることができ、特に著しい効果がある。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００２１】図１は本発明にかかるエキシマレーザ加工
方法を実施するための一例を示す図面であり、図２ない
し図５は液体噴射記録ヘッドの構成を示す図面である。

【００２２】まず、本発明にかかる液体噴射記録ヘッド
について説明する。図２ないし図５に示す液体噴射記録
ヘッドは、液流路１４および共通液室２０を構成するた
めの凹部（以下、溝という）、さらに吐出口プレート１
０を一体に形成した天板７と、吐出エネルギーを発生す
るための電気熱変換体（以下、吐出ヒーターという）１
５およびこれに電気信号を供給するためのＡｌ配線とが
成膜技術によってＳｉ基板上に形成された基板（以下、
ヒーターボードという）８とを接合することによって構
成される。さらに記録ヘッドは図示しない本体に装着さ
れる。

【００２３】また、図２において、４は記録ヘッド本体
に隣接して配列されるサブインクタンクであり、このサ
ブインクタンク４および上記本体は蓋５によって支持さ
れる。さらに２はカートリッジ本体、３はカートリッジ
本体の蓋部材である。カートリッジ本体内部にはインク
タンクが内蔵され、サブインクタンク４に適宜インクを
供給する。

【００２４】図５は、本発明の液体噴射記録ヘッドの一
構成部材である基板（ヒーターボード）８の部分拡大図
である。図５において、１０１はヒーターボード基体、
１０３は吐出ヒーター部である。１０２は温度センサで
あり、吐出ヒーター部１０３と同じ成膜プロセスにより
吐出ヒーター部１０３に形成してある。１５および１０
６は、それぞれ吐出ヒーターおよび配線であり、また、
１０８はヘッドを加熱するための保温ヒーターである。
そして、これらの端部に端子が設けられ、ワイヤボンデ
ィングにより外部と接続される。

【００２５】温度センサ１０２は、他の部分と同様に、
半導体ウエハ製造と同様の成膜プロセスによって形成し
てあるため極めて高精度であり、他の部分の構成材料で
あるアルミニウム、チタン、タルタン、５酸化タンタ
ル、ニオブ等の温度に応じて導伝率が変化する材料で作
成できる。例えば、これらのうち、チタンは電気熱変換
素子を構成する発熱抵抗層と電極との接着性を高めるた
めに両者間に配置可能な材料であり、タンタルは発熱抵
抗層上の保護層の耐キャビテーション性を高めるために
その上部に配置可能な材料である。また、プロセスのば
らつきを小とするために線幅を太くし、配線抵抗等の影
響を少なくするために蛇行形状として高抵抗化を図って
いる。また、同様に保温ヒーター１０８は、吐出ヒータ
ー１５の発熱抵抗層と同一材料（例えば、ＨｆＢ₂ ）を
用いて形成できるが、ヒーターボードを構成する他の材
料、例えば、アルミニウム、タルタン、チタン等を用い
て形成しても良い。

【００２６】図３および図４は、本発明の液体噴射記録
ヘッドの一構成部材である天板および天板ヒーターボー
ドに接合した構成を示す斜視図であり、天板７は、液流
路１４と、これに対応して吐出口プレート１０に形成し
た吐出口（オリフィス）１１とを所望の個数有し（図に
おいては簡略のために２個のみ図示してある）、吐出口
プレート１０を一体に設けた構成としてある。また、ヒ
ーターボード８の吐出ヒータ１５が液流路１４に対応し
て配設される。

【００２７】この構成例においては、天板７は、耐イン
ク性に優れたポリサルフォン、ポリエーテルサルフォ
ン、ポリフェニレンオキサイド、ポリプロピレン等の樹
脂を用い、吐出口プレート１０とともに金型内で一体に
同時成形してある。

【００２８】次に、液流路１４や吐出口１１の形成方法
を説明する。液流路については、液流路と逆パターンの
微細溝を切削等の手法により形成した金型を用いた方法
により樹脂を成形し、これによって天板７に液流路１４
を形成することができる。また、液流路を有さない状態
で樹脂成形し、これに液流路を形成すべき位置にレーザ
加工によりエキシマレーザ光を照射して樹脂に液流路を
形成することもできる。

【００２９】そして、吐出口の形成については、金型内
で吐出口を有さない状態で成形し、後述するように吐出
口を形成すべき位置に吐出口プレートの液流路側からレ
ーザ加工装置によりエキシマレーザ光を照射して樹脂を
分解除去せしめて吐出口を形成する。このようにして直
径２０μｍ、ピッチ４２．５μｍの吐出口を得る。

【００３０】そこでさらに、吐出口の加工について詳細
に説明する。図１に吐出口１１を天板７の所定の位置に
形成するためのエキシマレーザ加工装置の一例を図示す
る。図１において、上述した部材と同様な部材には同一
の符号を付してあり、３１はＫｒＦエキシマレーザ光を
発振するレーザ発振装置、３２はレーザ発振装置３１か
ら発振される波長２４８ｎｍ、パルス幅約１５ｎｓｅｃ
のパルスレーザ光、３３はレーザ光３２を集光するため
の合成石英レンズ、３４はレーザビーム３２に対して遮
蔽可能なアルミニウムを蒸着した投影マスクであり、少
なくとも一つの吐出口を形成するようにエキシマレーザ
光透過領域が配設されている。そして、大気中で所望の
ガス雰囲気を保持するために、レーザ光の導入部にレー
ザ光を透過する石英窓５１を有し、その他必要最低限の
開口部を有したパージカバー５０を設け、このパージカ
バー５０内に加工する天板７をセットし、ノズル５２を
用いてカバー５０内にガスを導入するように構成する。
なお、図１に図示したエキシマレーザ加工装置において
は、開口部を必要最低限にとどめたカバー５０を用いて
混合ガスをカバー内に満たす方法を用いたが、条件を工
夫すれば、カバーを用いることなく加工部近辺を混合ガ
ス雰囲気とすることによって、カバーを用いるのと同等
の効果を得ることもできる。

【００３１】次に、吐出口の加工方法を説明する。先
ず、ガス導入ノズル５２から天板７の所定の吐出口プレ
ート１０（吐出口１１の加工位置近傍）に向けて、後述
する所定の混合比をもつ酸素ガスとヘリウムガスの混合
ガスを噴射する。次いで、レーザ発振装置３１が、所定
エネルギーのレーザ光を、レンズ３３等の光学系、マス
ク３４を介して、天板７の吐出口プレート１０に縮小投
影（照射）し、天板７を構成している樹脂材料を分解除
去して、天板７に微小な吐出口１１を加工形成する。こ
の加工中、レーザ発振装置３１が出射するエキシマレー
ザ光は、分子間解離エネルギーよりも大きなエネルギー
を持っており、天板７を形成している樹脂材料は、分子
が直接断ち切られ、分解除去される。そしてその分解さ
れた炭素または炭化物は、微小破片として飛翔するが、
ガス導入ノズル５２から噴射された混合ガスにより加工
面近傍のガス雰囲気は見かけの分子量（密度）が大気よ
り小さく、飛翔距離が大気中よりも伸びるとともに、混
合ガスに含まれる酸素ガスと反応し気化し、微小破片と
して、加工面に付着するものは極めて微量となる。

【００３２】以上のように、水素の次に分子量の少ない
ヘリウムガス中に酸素ガスを混合して導入し、加工部近
傍に酸素ガスとヘリウムガスとの混合ガス雰囲気を創成
することによって、減圧雰囲気中に酸素ガスを導入する
ことと同様な効果を得られる。すなわち、樹脂製天板が
エキシマレーザ光によるアブレーション加工で分解除去
される際に炭素あるいは炭化物は微小破片として吐出口
周辺部を飛翔するけれども、加工雰囲気が酸素ガスとヘ
リウムガスの混合ガスであるために気体分子量が減少し
ているため、ヘリウム気体分子との衝突による微小破片
のエネルギー損失が減少し、微小破片の飛翔距離が延ば
される。このことにより、微小破片が吐出口周辺部に局
在することなく、広い範囲に分散される。また、その際
に酸素が適当量存在することにより、炭素または炭化物
からなる微小破片が酸素と反応し気化するため付着物の
防止がより確実になる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例をもってさら
に説明する。しかし本発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。

【００３４】金型内で吐出口を有さない状態で成形した
溝付き天板を、洗浄後、撥水処理を行なう。撥水処理剤
の塗布は、吸収体のベルイータ・Ｆメッシュ（鐘紡
（株）製）を所定の大きさにカットし、その吸収体を撥
水処理剤に浸漬して引き上げ、それを洗浄した溝付き天
板の吐出口形成面に押しつけながら移動させることによ
り塗布を行った。撥水処理剤はサイトップＣＴＸ−ＣＺ
５Ａ（旭硝子（株）製）を用いた。塗布が完了した溝付
き天板をトレイに入れ、１５０℃のオーブン中に５時間
投入し、熱乾燥、硬化させた。５時間後に徐冷し、８０
℃以下になってからオーブンから取り出した。

【００３５】次に、図１に示すエキシマレーザ加工装置
を用い、パージカバー５０内に加工する天板７をセット
し、ガス導入ノズル５２からカバー５０内に混合ガスを
導入し、そしてエキシマレーザのパワー密度を０．７Ｊ
／ｃｍ² として、吐出口の加工を行なった。

【００３６】ガスの供給流量は５０リットル／分で行な
い、室温２４℃、加圧、減圧のない通常の作業スペース
で加工を行なった。

【００３７】実施例１では、酸素ガス４ｍｏｌ％、残部
ヘリウムガスの混合ガスを用いて、吐出口の穴加工を行
なった。その後、吐出口の穴加工の終了した天板とヒー
ターボードを貼合わせて液体噴射記録ヘッドを製作し
た。

【００３８】付着物観察は、吐出口周辺をインクで濡ら
すと、撥水処理剤を塗布してあるので基本的にはインク
をはじくところ、レーザ加工の副生成物である付着物が
存在する領域は親水性を示し、吐出口の周りに額縁状の
インク濡れ、いわゆるインク溜まり、を生じることを利
用して、顕微鏡観察を行ない、付着物の発生の程度を評
価した。

【００３９】また、印字試験は、３０℃ＲＨの環境下で
行ない、アルファベットの「Ｈ」の文字を連続的にＡ４
版で１００枚印字し、ドットのヨレを目視で検査して、
発生確率を求めた。印字ヨレはＡ４版中に一か所でもヨ
レが発生した場合は印字ヨレ有りとした。

【００４０】その結果、実施例１では、付着物の程度は
中で、ドットヨレ発生率は２％であった。

【００４１】実施例２では、酸素ガス８ｍｏｌ％、残部
ヘリウムガスの混合ガスを用いて吐出口の穴加工を行な
った。以下、実施例１と同様に液体噴射記録ヘッドを製
作し、付着物観察と印字試験を行なった。実施例２では
付着物の程度は中でドットヨレ発生率は２％であった。

【００４２】実施例３では、酸素ガス１０ｍｏｌ％、残
部ヘリウムガスの混合ガスを用いて吐出口の穴加工を行
なった。以下、実施例１と同様に液体噴射記録ヘッドを
製作し、付着物観察と印字試験を行なった。実施例３で
は付着物の程度は中でドットヨレ発生率は２％であっ
た。

【００４３】実施例４では、酸素ガス２０ｍｏｌ％、残
部ヘリウムガスの混合ガスを用いて吐出口の穴加工を行
なった。以下、実施例１と同様に液体噴射記録ヘッドを
製作し、付着物観察と印字試験を行なった。実施例４で
は付着物の程度は少であったが、ドットヨレ発生率は０
％であった。

【００４４】実施例５では、酸素ガス４０ｍｏｌ％、残
部ヘリウムガスの混合ガスを用いて吐出口の穴加工を行
なった。以下、実施例１と同様に液体噴射記録ヘッドを
製作し、付着物観察と印字試験を行なった。実施例５で
は付着物の程度は少であったが、ドットヨレ発生率は０
％であった。

【００４５】実施例６では、酸素ガス５０ｍｏｌ％、残
部ヘリウムガスの混合ガスを用いて吐出口の穴加工を行
なった。以下、実施例１と同様に液体噴射記録ヘッドを
製作し、付着物観察と印字試験を行なった。実施例６で
は付着物の程度は少であったが、ドットヨレ発生率は０
％であった。

【００４６】実施例７では、酸素ガス６０ｍｏｌ％、残
部ヘリウムガスの混合ガスを用いて吐出口の穴加工を行
なった。以下、実施例１と同様に液体噴射記録ヘッドを
製作し、付着物観察と印字試験を行なった。実施例７で
は付着物は観察されず、ドットヨレ発生率は０％であっ
た。

【００４７】実施例８では、酸素ガス７０ｍｏｌ％、残
部ヘリウムガスの混合ガスを用いて吐出口の穴加工を行
なった。以下、実施例１と同様に液体噴射記録ヘッドを
製作し、付着物観察と印字試験を行なった。実施例８で
は付着物は観察されず、ドットヨレ発生率は０％であっ
た。

【００４８】実施例９では、酸素ガス８０ｍｏｌ％、残
部ヘリウムガスの混合ガスを用いて吐出口の穴加工を行
なった。以下、実施例１と同様に液体噴射記録ヘッドを
製作し、付着物観察と印字試験を行なった。実施例９で
は付着物の程度は少であったが、ドットヨレ発生率は０
％であった。

【００４９】実施例１０では、酸素ガス９０ｍｏｌ％、
残部ヘリウムガスの混合ガスを用いて吐出口の穴加工を
行なった。以下、実施例１と同様に液体噴射記録ヘッド
を製作し、付着物観察と印字試験を行なった。実施例１
０では付着物の程度は中で、ドットヨレ発生率は３％で
あった。

【００５０】比較例１では、通常の常圧大気中でカバー
等を使用せずに吐出口の穴加工を行なった。以下、実施
例１と同様に液体噴射記録ヘッドを製作し、付着物観察
と印字試験を行なった。この比較例１では、付着物の程
度は多であり、ドットヨレ発生率は８％であった。

【００５１】比較例２では、混合ガスの代わりに、ヘリ
ウムガス１００％を用いて吐出口の穴加工を行なった。
以下、実施例１と同様に液体噴射記録ヘッドを製作し、
付着物観察と印字試験を行なった。この比較例２では、
付着物の程度は中で、ドットヨレ発生率は５％であっ
た。

【００５２】比較例３では、混合ガスの代わりに、酸素
ガス１００％を用いて吐出口の穴加工を行なった。以
下、実施例１と同様に液体噴射記録ヘッドを製作し、付
着物観察と印字試験を行なった。この比較例３では、付
着物の程度は多で、ドットヨレ発生率は６％であった。

【００５３】評価結果を表１に示す。

【００５４】

【表１】 表１にも見られるように、酸素ガスとヘリウムガスとの
混合ガスを用いて吐出口の穴加工を行なうことで、比較
例１の大気中、比較例２のヘリウムガス中、さらに比較
例３の酸素ガス中で吐出口の穴加工を行なうときに比べ
て、付着物の程度を著しく減少させることができ、その
結果、印字試験でのドットヨレ発生率を著しく減少させ
ることができる。また、前記加工雰囲気が、ｍｏｌ％で
２０％以上８０％以下の酸素ガスと残部がヘリウムガス
からなる場合は、顕微鏡観察では付着物がわずかに存在
する場合もあるとはいえ、印字試験でのドットヨレの発
生はなく、加工中に生成される付着物の発生を抑えるこ
とができ、印字に際しドットヨレのない良好な液体噴射
記録ヘッドを得ることができる。さらに加工雰囲気がｍ
ｏｌ％で６０％以上７０％以下の酸素ガスと残部がヘリ
ウムガスからなる場合は、顕微鏡観察では付着物は確認
されず、印字試験でのドットヨレの発生もなく、特に著
しい効果がある。

【００５５】なお、本発明は、特に液体噴射記録方式の
中で熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記録を
行なう、いわゆるインクジェット記録方式の記録ヘッ
ド、記録装置において、優れた効果をもたらすものであ
る。

【００５６】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されており、本発明はこれらの基
本的な原理を用いて行なうものが好ましい。この記録方
式は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。

【００５７】この記録方式を簡単に説明すると、記録液
（インク）が保持されているシートや液流路に対応して
配置されている吐出エネルギー発生素子である電気熱変
換体に駆動回路より吐出信号を供給する、つまり、記録
情報に対応して記録液（インク）に核沸騰現象を越え、
膜沸騰現象を生じるような急速な温度上昇を与えるため
の少なくとも一つの駆動信号を印加することによって、
熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜
沸騰を生じさせる。このように記録液（インク）から電
気熱変換体に付与する駆動信号に一対一に対応した気泡
を形成できるため、特にオンデマンド型の記録法には有
効である。この気泡の成長、収縮により吐出口を介して
記録液（インク）を吐出させて、少なくとも一つの滴を
形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適
切に気泡の成長収縮が行なわれるので、特に応答性に優
れた記録液（インク）の吐出が達成でき、より好まし
い。このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４
４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号明細書に
記載されているようなものが適している。なお、上記熱
作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３
１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、さ
らに優れた記録を行なうことができる。

【００５８】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成（直線状液流路又は直角液流路）
の他に、米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許
第４４５９６００号明細書に開示されているように、熱
作用部が屈曲する領域に配置された構成を持つものにも
本発明は有効である。

【００５９】加えて、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口とする構成を開
示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギー
の圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開
示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づいた構成
を有するものにおいても本発明は有効である。

【００６０】さらに、本発明が有効に利用される記録ヘ
ッドとしては、記録装置が記録可能である被記録媒体の
最大幅に対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッド
がある。このフルラインヘッドは、上述した明細書に開
示されているような記録ヘッドを複数組み合わせること
によってフルライン構成にしたものや、一体的に形成さ
れた一個のフルライン記録ヘッドであってもよい。

【００６１】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッ
ジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効で
ある。

【００６２】また、記録ヘッドに対する回復手段や予備
的な補助手段を付加することは、記録装置を一層安定に
することができるので好ましいものである。これらを具
体的に挙げれば、記録ヘッドに対しての、キャッピング
手段、クリーニング手段、加圧または吸引手段、電気熱
変換体あるいはこれとは別の加熱素子、あるいはこれら
の組み合わせによる予備加熱手段、記録とは別の吐出を
行なう予備吐出モード手段を付加することも安定した記
録を行なうために有効である。

【００６３】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみを記録するモードだけではなく、記録
ヘッドを一体的に構成したものか、複数個の組み合わせ
で構成したものかのいずれでもよいが、異なる色の複色
カラーまたは、混色によるフルカラーの少なくとも一つ
を備えた装置にも本発明は極めて有効である。

【００６４】以上の説明においては、インクを液体とし
て説明しているが、室温やそれ以下で固化するインクで
あって、室温で軟化もしくは液体となるもの、あるい
は、インクジェットにおいて一般的に行なわれている温
度調整の温度範囲である３０℃以上７０℃以下の温度範
囲で軟化もしくは液体となるものでもよい。すなわち、
使用記録信号付与時にインクが液状をなすものであれば
よい。加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温をイン
クの固形状態から液体状態への態変化のエネルギーとし
て使用せしめることで防止するか、または、インクの蒸
発防止を目的として放置状態で固化するインクを用いる
かして、いずれにしても熱エネルギーの記録信号に応じ
た付与によってインクが液化してインク液状として吐出
するものや記録媒体に到達する時点ではすでに固化し始
めるもの等のような、熱エネルギーによって初めて液化
する性質のインクの使用も可能である。このような場合
インクは、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開
昭６０−７１２６０号公報に記載されるような、多孔質
シート凹部または貫通孔に液状または固形物として保持
された状態で、電気熱変換体に対して対向するような形
態としてもよい。上述した各インクに対して最も有効な
ものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。

【００６５】さらに加えて、インクジェット記録装置の
形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出
力端末として用いられるものの他、リーダ等と組み合わ
せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミ
リ装置の形態を採るものであってもよい。

【００６６】

【発明の効果】本発明は、上述したように構成されてい
るので、樹脂材料にエキシマレーザ光を照射して加工を
行なうアブレーションや成膜、その他の加工等の際に、
被加工部材表面に付着物（副生成物）が付着することを
防止することができる。さらに、本発明によれば、吐出
口周辺部にエキシマレーザ光での吐出口加工時の除去物
が付着しない液体噴射記録ヘッドを得ることができ、こ
れによって、液体噴射記録ヘッドにより記録時に不要な
インクが吐出口周辺部に溜まらず、インク液滴の飛翔方
向が安定して、ドットヨレのない良好な記録を行なうこ
とができる液体噴射記録ヘッドを作製することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエキシマレーザ加工方法を実施するた
めの装置の一例を示す模式図である。

【図２】液体噴射記録ヘッドのカートリッジの斜視図で
ある。

【図３】液体噴射記録ヘッドの一構成部材の天板の斜視
図である。

【図４】液体噴射記録ヘッドの天板をヒーターボードに
接合した構成を示す斜視図である。

【図５】液体噴射記録ヘッドの一構成部材であるヒータ
ーボードの部分拡大図である。

【図６】従来のエキシマレーザ加工の態様を説明するた
めの模式図である。

【符号の説明】

２ カートリッジ本体 ７ 天板 ８ ヒーターボード（基板） １０ 吐出口プレート １１ 吐出口 １４ 液流路 １５ 吐出ヒーター（エネルギー発生素子） ３１ エキシマレーザ発振装置 ３２ エキシマレーザ光 ３４ マスク ５０ パージカバー ５１ 石英窓 ５２ ガス導入ノズル

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工部材の加工面にエキシマレーザ光
   を照射して被加工部材を所定形状に形成するエキシマレ
   ーザ加工方法であって、前記被加工部材をヘリウムガス
   と酸素ガスの混合ガス雰囲気内に保持し、該加工雰囲気
   内で前記エキシマレーザ光を前記被加工部材に照射する
   ことを特徴とするエキシマレーザ加工方法。
2. 【請求項２】 加工雰囲気がｍｏｌ％で２０％以上８０
   ％以下の酸素ガスと残部はヘリウムガスからなることを
   特徴とする請求項１記載のエキシマレーザ加工方法。
3. 【請求項３】 加工雰囲気がｍｏｌ％で６０％以上７０
   ％以下の酸素ガスと残部はヘリウムガスからなることを
   特徴とする請求項１記載のエキシマレーザ加工方法。
4. 【請求項４】 インクを吐出するためのエネルギーを発
   生するエネルギー発生素子を有する基板と、該基板と接
   合することにより前記エネルギー発生素子の配設部位に
   対応して液流路を形成するための凹部を有する本体部分
   と前記液流路に連通してインクを吐出するための吐出口
   が形成された吐出口形成部材からなる天板とを備えた液
   体噴射記録ヘッドの製造方法において、前記吐出口形成
   部材をヘリウムガスと酸素ガスとの混合ガス雰囲気内に
   保持し、該加工雰囲気内でエキシマレーザ光を照射し
   て、前記吐出口形成部材に前記吐出口を形成することを
   特徴とする液体噴射記録ヘッドの製造方法。
5. 【請求項５】 加工雰囲気がｍｏｌ％で２０％以上８０
   ％以下の酸素ガスと残部はヘリウムガスからなることを
   特徴とする請求項４記載の液体噴射記録ヘッドの製造方
   法。
6. 【請求項６】 加工雰囲気がｍｏｌ％で６０％以上７０
   ％以下の酸素ガスと残部はヘリウムガスからなることを
   特徴とする請求項４記載の液体噴射記録ヘッドの製造方
   法。
7. 【請求項７】 請求項４ないし６のいずれか１項記載の
   液体噴射記録ヘッドの製造方法によって製造された天板
   とインクを吐出するためのエネルギーを発生するエネル
   ギー発生素子を有する基板とを備えたことを特徴とする
   液体噴射記録ヘッド。