KR20010007598A - 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법, 이러한 방법에 의해제조된 잉크 제트 기록 헤드 및 레이저 가공 방법 - Google Patents

잉크 제트 기록 헤드 제조 방법, 이러한 방법에 의해제조된 잉크 제트 기록 헤드 및 레이저 가공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법은 기록 매체에 점착될 잉크 액적을 토출하는 잉크 토출구, 잉크 토출구에 공급될 잉크를 수용하는 액체 챔버, 잉크 토출구를 상기 액체 챔버와 연통시키는 잉크 유로, 잉크 유로에 제공되고 잉크를 토출시키는 에너지를 발생시키는 에너지 발생 소자, 및 잉크를 외부로부터 액체 챔버 내로 공급하는 잉크 공급 개구가 판 부재들을 접착 또는 점착시킴으로써 형성된다. 이러한 방법에서, 잉크 토출구가 형성된 오리피스 판이 레이저 가공될 때, 1 피코 초(pico-second)보다 짧은 펄스 방사 시간으로 레이저 광을 진동시키는 레이저 발진기로부터 방사되고 매우 큰 공간 및 시간 에너지 밀도를 갖는 복수개의 펄스의 레이저 광이 사용되며, 잉크 공급측에 대향한 오리피스 판의 외부면측으로부터 레이저 광이 조사되어 잉크 토출구 가공 패턴이 초점 투영에 의해 상기 오리피스 판의 외부면 상에 형성된다.

Description

잉크 제트 기록 헤드 제조 방법, 이러한 방법에 의해 제조된 잉크 제트 기록 헤드 및 레이저 가공 방법{METHOD FOR MANUFACTURING INK JET RECORDING HEAD, INK JET RECORDING HEAD MANUFACTURED BY SUCH METHOD, AND LASER WORKING METHOD}
본 발명은 잉크 액적을 기록 매체 상에 점착되도록 비상시키는 잉크 제트 기록 헤드를 제조하는 방법, 이러한 방법에 의해 제조된 잉크 제트 기록 헤드 및 레이저 가공 방법에 관한 것이다.
잉크 제트 인쇄에서, 인쇄 품질은 잉크를 토출하는 노즐 부분의 특성에 크게 의존하고, 노즐 부분의 특성은 노즐 직경의 분산과 노즐의 형상에 의해 결정된다. 노즐을 형성하는 방법으로서, 대체로 2개의 방법, 즉 금속판을 사용하는 전자성형법을 이용하는 방전 기계 가공과, 유기 중합체 수지 재료가 엑시머 레이저(excimer laser)와 같은 고에너지 레이저에 의해 승화(sublimation)되는 초음파 레이저 가공 방법이 제안되어 왔다. 현재는 후자의 방법, 즉 초음파 레이저 가공 방법이 미세 가공을 위해 주로 사용되고 있다.
종래에는, 유기 중합체 수지 재료가 초음파 레이저에 의해 승화될 때, 가공 영역이 재료 상에 레이저를 조사함으로써 레이저 입력측으로부터 레이저 출력측까지 점차 감소되는 테이퍼형 가공 특성이 달성되었다. 그런데, 잉크 제트 기록 헤드에서 인쇄 품질을 향상시키기 위해서는, 잉크 토출측을 향해 테이퍼진 노즐을 포함하는 노즐판이 토출구를 갖는 노즐판으로서 요구되므로, 노즐판이 제조된 때에 전술된 레이저 가공 작업이 사용되고, 이러한 경우에 노즐이 잉크 공급측으로부터 노즐판 상에 레이저를 조사함으로써 형성된 후에 노즐판이 잉크 공급 부재에 연결된다.
그러나, 노즐의 길이가 인쇄 품질을 향상시키기 위해 수 ㎛로부터 약 100 ㎛의 범위 내에 있는 것이 요구되고, 따라서 노즐판의 두께가 동일한 치수 범위를 갖는다. 그러므로, 노즐판이 변형되기 쉽고 전술된 바와 같이 노즐판이 잉크 공급측으로부터 레이저 가공되어야 하며 노즐이 판 내에 형성된 후에 노즐판이 잉크 공급 부재에 연결되어야 하므로, 연결된 후에 노즐판이 응력에 의해 변형된다. 응력 변형에 의해, 서로 동일한 방향으로 정렬되는 잉크 토출 노즐이 형성될 수 없고, 그 결과 잉크 토출 방향이 동일하게 될 수 없어 인쇄 품질을 저하시키게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 잉크 제트 기록 헤드가 조립된 후에 잉크 토출 노즐을 형성하는 방법으로서, 이하의 방법이 제안되었다.
하나의 방법이 국제 특허 출원의 일본 특허 공보 (평)6-510958호에 개시되어 있다. 이러한 방법에서, 마스크 패턴에 의해 조절되는 광 비임(light beam)이 토출구 형성판 상에 경사지게 입사되어, 판이 경사 입사에 기인한 광 비임 전진 방향을 따라 가공되고, 그 결과 각각 외부 폭보다 넓은 내부 폭을 갖는 테이퍼진 노즐을 포함하는 노즐판이 형성되도록 한다.
다른 방법이 일본 특허 공보 (평)6-24874호에 개시되어 있다. 이 방법에서, 광 비임은 노즐 패턴을 갖는 마스크 판이 잉크 토출구 형성판과 밀접하게 접촉하는 상태로 조사된다. 이러한 경우에, 서로 밀접하게 접촉하는 마스크 패턴과 잉크 토출구 형성판이 고정 또는 피벗되어, 광 비임이 판 상에 경사지게 입사되고, 그 결과 외측을 향해 테이퍼진 노즐이 비임 입사 방향을 따라 가공을 진행함으로써 잉크 토출구 형성판 내에 형성된다.
그러나, 국제 특허 출원의 일본 특허 공보 (평)6-510958호에 개시된 방법에서, 2방향의 비임 가공에 의해, 비록 외측을 향해 테이퍼진 노즐이 비임 입사 방향으로 노즐판 내에 형성되지만, 비임 입사 방향에 수직한 방향에 관해서는, 외측을 향해 벌어진 노즐이 형성되고 잉크 토출 방향에 대해 대칭인 원추형 테이퍼가 형성되지 않으므로, 외측을 향해 펼쳐진 테이퍼의 방향으로 잉크 토출 유체 저항이 잉크 토출 기간을 지연시키도록 발생되어 고속 인쇄가 가능해지고, 또한 노즐이 벌어진 경우에 미스트가 잉크 토출 중에 발생된다.
또한, 일본 특허 공보 (평)6-24874호에 개시된 방법에 있어서도, 마스크 판과 잉크 토출구 형성판이 시간차(time-lapse) 방식으로 광 비임에 대해 경사져 있기 때문에, 가공 시작 상태 및 가공 종료 상태, 즉 시간차 과정에서, 잉크 토출 방향에 대해 대칭인 테이퍼를 형성하는 것이 어렵고, 그 결과 잉크 액적을 각각의 잉크 제트 기록 헤드 내에 소정 방향으로 안정적으로 비상시키는 것을 어렵게 한다.
종래에는, 정밀한 구성과 높은 정확도가 요구되는 구조를 미세 가공하는 레이저 가공 방법으로서, 초음파 레이저 가공 방법이 사용되어 왔다.
이러한 미세 가공의 예는 잉크 경로 및 잉크 제트 헤드의 잉크 토출구의 형성을 포함한다.
일본 특허 출원 공개 (평)2-121842호 또는 일본 특허 출원 공개 (평)2-121845호에서, 잉크 경로 및 잉크 토출구가 전형적으로 초음파 레이저로 개시된 엑시머 레이저를 사용하여 높은 정확도로 형성되는 기술이 개시되어 있다.
즉, 엑시머 레이저는 단펄스(15 내지 35 ns)를 갖는 초음파 광(복사)이 희유 가스와 할로겐 가스의 혼합가스의 방전-여기(discharge-exciting)에 의해 발생되는 레이저이고, 레이저의 진동 에너지는 수백 mJ/pulse이며 펄스 반복 주파수는 10 내지 500 Hz이다. 엑시머 레이저 광과 같이 높은 조도를 갖는 단펄스 초음파 광이 중합체 수지의 표면 상에 조사된 때, 조사된 부분이 즉시 분해되어 플라즈마 플래쉬(plasma flash)로 소산되며 충격 소음이 발생되는 용융 광분해(ablative photodecomposition, APD) 현상에 의해 소위 중합체 수지의 레이저 연마 가공이 허용된다.
레이저 가공에 예전부터 사용된 YAG 레이저에서, 비록 구멍이 형성될 수 있지만, 모서리 면이 거칠게 만들어지는 단점이 있다. 또한, CO2레이저는 탄공이 구멍 주위에 형성되는 단점이 있다. 이러한 레이저 가공은, 가공이 광학 에너지를 열 에너지로 변환시킴으로써 수행되는 레이저 열 가공이기 때문에, 가공된 형상은 파괴되기 쉽고 미세 가공을 수행하는 것이 어렵다. 이에 비해, 엑시머 레이저를 사용하는 레이저 연마 가공은, 승화 에칭이 탄소 원자의 공유 결합을 파괴하는 광-화학 반응에 의해 수행되므로, 가공된 형상이 파괴되기 어렵고 높은 정확도를 갖는 가공이 이루어질 수 있다.
레이저 연마 가공은 액상(liquid-state) 조건 없이 레이저에 의해 승화 가공을 수행하는 방법을 의미한다.
특히, 잉크 제트 기술 분야에서, 엑시머 레이저를 사용하는 레이저 연마 가공을 사용함으로써 주목할만한 발전이 이루어졌다.
엑시머 레이저를 사용하는 레이저 가공 기술로서 실제로 사용되면서, 이하의 사실이 인식되었다.
즉, 조사 레이저의 진동 펄스 시간이 초음파 레이저로서 엑시머 레이저에 관해서는 약 수 ns(nano-second)이고, YAG 레이저의 고 조화 진동의 초음파 레이(ray)에 관해서는 약 100 피코 초(pico-second)에서 수 ns이며, 공작물 상에 조사된 레이저 광의 광학 에너지 전체가 원자들의 공유 결합을 파괴하는데 사용되지 않는다는 것이 발견되었다.
그리고, 원자들의 공유 결합의 파괴에 사용되지 않는 광학 에너지가 존재함으로써, 공작물의 레이저 가공 부분은 완전히 분해되기 전에 소산되고, 그 결과 가공 부분 주위에 부산물을 발생시킨다.
또한, 원자들의 공유 결합을 파괴하는데 사용되지 않는 광학 에너지의 일부가 열 에너지로 변환된다.
엑시머 레이저 에너지의 밀도는 최대 진동 펄스에서 100 메가 와트(mega-Watt)이기 때문에, 높은 열 전도성 금속, 세라믹, (실리콘과 같은) 광물질, 및 낮은 광 흡수성을 갖는 석영과 유리는 가공하기 어렵고, 단지 유기 수지 재료가 승화 연마 가공될 수 있다.
이러한 현상들은 엑시머 레이저를 사용함으로써 야기되는 필연적인 현상이고, 이러한 현상이 실제 헤드에 대해 영향을 미치는 것을 방지하는 다양한 기술들이 제안되어 왔다.
예컨대, 잉크 제트 기록 헤드가 부산물이 남아 있는 상태로 조립된다면, 토출구의 막힘이 발생할 것이기 때문에, 부산물을 제거하기 위한 새로운 공정이 추가되었다.
또한, 광학 에너지의 일부가 열 에너지로 변환될 때, 공작물은 가공 또는 부분적으로 용융되는 동안 열 팽창되고, 높은 유리 천이점을 갖는 재료가 사용되었거나 가공 피치가 감소되었다.
이러한 방식에서, 전술된 기술은 문제점들을 완전하게 해결할 수 없었고, 레이저 가공에서 각종 제한이 있었다.
한편, 전술된 잉크 제트 기록 헤드에서, 최근 매우 정교한 화상 품질이 요구되어 왔다. 이와 관련하여, 비록 300 내지 400 dpi의 토출구 및 잉크 유로의 배열 밀도가 종래에 적합하였지만, 최근 몇 년간 600 dpi 또는 1200 dpi의 배열 밀도가 요구되어 왔다.
이를 위하여, 50 ㎛보다 작거나 동일한 (토출구와 기록 액체 유로 사이의) 배열 간격(거리)과 같은 미세한 간격(거리), 또는 높은 정밀도로 20 ㎛보다 작거나 동일한 기공 직경과 같은 미세 형상을 형성하는 형성 방법이 요구되어 왔다.
그러나, 엑시머 레이저에서 발견된 전술된 현상들이 가공 거리와 가공 직경이 작아짐에 따라 현저해졌고, 엑시머 레이저는 매우 정밀한 헤드의 제작에서 제한을 갖는다.
발명자들은 모든 현상들이 (엑시머 레이저와 같은) 초음파 레이저를 사용하는 레이저 연마 가공에 기초한다는 것을 인식하고, 종래 기술의 개념과는 별개의 새로운 연구로부터, 이러한 현상을 완전히 제거할 수 있고 이후에 제한될 미세 가공 기술을 대체하며 범용의 적용 분야를 개선할 수 있는 획기적인 레이저 연마 가공 기술을 발견하였다.
또한, 종래의 잉크 제트 기록 헤드에서, 잉크 공급 통로와 잉크 토출구가 매끄럽게 연결될 수 없고 잉크 작동의 속도 벡터가 비상 방향을 향해서만 배향되기 때문에, 인쇄 품질이 저하된다.
즉, 잉크 제트 기록 시스템에 적용되는 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출구가 잉크 토출 방향을 향해 테이퍼진 원추형 또는 다각형 피라미드 형상으로 판 또는 판 소정 부분 내에 형성되고, 잉크 액적은 잉크 액체 경계면이 (액체 잉크에 대해) 잉크 토출구의 내부를 친수성으로 제작하고 포트의 모서리와 주위에 대해 발수 특성을 제공함으로써 얻어진 액체 표면 장력에 의해 잉크 토출측의 표면 상에 형성되고, 압력이 잉크 제트 헤드 내에 저장된 액체 잉크를 배출하도록 기계적인 변형(변위) 소자 또는 열 기포 발생 소자에 의해 액체 잉크에 적용된다. 또한, 잉크 액체 경계면이 토출구 내에서 소정 구역가지 발수 특성을 제공함으로써 친수성 영역과 발수성 영역 사이에 경계 영역을 형성하고, 잉크 액체 액적이 유사한 방식으로 비상하는 방법이 제안되어 왔다.
그러나, 종래의 레이저 가공에서, 제2 형상으로부터 제1 형상으로 변경된 가공 구역을 갖는 원추 형상의 3차원 가공이 이루어질 수 없기 때문에, 잉크 제트 기록 헤드에서도 잉크 공급 통로가 잉크 토출구에 매끄럽게 연결될 수 없고, 그 결과 난류 유동이 잉크 공급측에서 잉크 토출구의 코너 내에 발생하게 한다. 결과적으로, 잉크 액적의 도트 위치 정확도의 오류가 증가하고, 또한 미스트가 완전한 원형 인쇄 도트를 얻지 못하도록 잉크 액적 주위에 발생되므로 인쇄 품질이 저하된다.
또한, 종래의 잉크 제트 기록 헤드에서, 액체 잉크 작동의 속도 벡터가 비상 방향으로만 향하기 때문에, 토출 노즐의 벽면에서 유체 저항을 받게 되는 부분은 비상 방향으로부터 벗어나기 쉽고, 그 결과 잉크 액적의 도트 위치 정확도의 오류를 증가시키게 되고, 미스트가 완전한 원형 인쇄 도트를 얻지 못하도록 잉크 액적 주위에 발생되어, 인쇄 품질이 저하된다.
이러한 종래 기술을 향상시키기 위하여, 토출 노즐이 나선형 또는 헬리컬 형상으로 형성될 수 있다면, 잉크 액적은 비상 방향의 축을 중심으로 회전 요소를 구비할 수 있어, 잉크 액적이 회전 관성에 의해 안정적으로 비상되므로 상기 문제점을 해결한다. 그러나, 종래의 레이저 가공 기술에서는, 예컨대 원형, 타원형 또는 다각형 형상에 연결된 다각형 저부 형상을 갖는 나선 원추 형상이 단지 공작물 상에서 엑시머 레이저로부터의 레이저 비임을 조사함으로써 얻어질 수 있다.
또한, 종래의 잉크 제트 기록 헤드에서, 잉크 미스트는 잉크 토출구 내에 남게 되고, 이는 잉크 비상에 악영향을 미친다. 즉, 종래의 잉크 제트 기록 헤드에서, 잉크가 전술된 바와 같이 비상될 때에 잉크 액적의 주 액적과 주 액적에 뒤따르는 부 액적(위성 액적이라 함) 모두가 잉크 토출구의 대칭축을 따라 비상하고, 높은 정확도의 인쇄 품질이 얻어질 수 있다. 그러나, 잉크 토출 작동의 횟수가 증가된 때, 잉크 미스트는 잉크 토출구 내에 남거나 축적되어, 잉크 비상시 악영향을 미친다. 이를 방지하기 위하여, 이러한 잉크 토출구에 점착된 잉크 미스트를 제거할 수 있는 와이퍼와 같은 세척 수단이 요구된다. 잉크 토출측 표면 상에 형성된 잉크 액체 경계면이 이러한 와이퍼를 사용하여 세척된다면, 잉크 비상 방향을 결정하는 중요한 임무를 갖는 잉크 토출구의 잉크 토출 표면 모서리는 손상될 것이고, 또는 발수성 필름이 벗겨질 것이고, 그 결과 잉크 제트 기록 헤드의 성능을 악화시킨다.
또한, 잉크는 통상 수성 용액 내에 용해된다. 잉크 제트 기록 헤드가 장기간동안 사용되지 않는다면, 수분이 잉크 용액으로부터 증발되고, 그 결과 잉크 토출구가 잉크의 고화에 의해 막히게 된다. 따라서, 잉크 제트 기록 헤드가 소정 기간 또는 그 이상 동안에 원래 상태로 남아 있을 때에 잉크는 잉크 토출구의 막힘을 방지하도록 잉크 토출측으로부터 흡수되어야 한다.
이러한 잉크 흡수 작동은 초과의 잉크 소비뿐만 아니라 즉각적인 프린터 시동을 방해한다. 비록, 이러한 문제점이 캡(cap)에 의해 잉크 토출구를 덮음으로써 해결할 수 있지만, 캡이 잉크 토출구 표면과 밀접하게 접촉된 때에 버블이 잉크 노즐 내부로 진입하기 쉽고, 잉크 토출구 표면에 뒤따르는 탄성 재료가 요구된다. 이를 위하여, 비록 고무 또는 우레탄과 같은 재료가 캡을 형성하는 데 사용되는 것이 고려되지만, 이러한 재료는 알칼리 또는 잉크에 의해 퇴화되기 쉽고, 이러한 재료가 캡으로서 사용된다면, 재료는 잉크 토출구에 점착되고 퇴화되어 잉크 비상 방향으로 변화된다.
또한, 잉크 액체 경계면이 토출구 내에서 소정의 구역까지 발수 특성을 제공하여 친수성 영역과 발수성 영역 사이의 경계 영역 상에 형성되고, 잉크 액체 액적이 유사한 방식으로 비상되는 전술된 방법에서, 캡이 잉크와 접촉하지 않는 방식으로 잉크 토출구에 캡을 적용함으로써 잉크의 고화에 기인한 잉크 토출구의 막힘을 방지하는 것이 기술적으로 가능하다. 그러나, 잉크 액적의 비상 방향에 관해서는, 비록 잉크 액적이 잉크 토출구의 대칭축을 따라 비상하지만, 위성 액적에서, 잉크가 잉크 토출구를 떠난 때에 발수성 필름이 제공된 잉크 토출구의 영역에서 비상 상태에 의존하여 반데르 발스힘이 강하게 작용하는 위치로 잉크가 당겨지기 때문에 위성 부 액적의 비상 방향이 변화되고, 그 결과 주 액적과 위성 부 액적이 동일한 방향으로 비상하지 않게 한다.
또한, 상기 문제점들은 잉크 토출구 내의 발수성 표면에서 약한 잉크 점착력의 균형에 의존하기 때문에, 이의 제어가 어렵고, 잉크가 토출될 때마다 위성 액적의 비상 방향이 불규칙하게 변화하며, 그 결과 인쇄 품질과 관련하여 인쇄 밀도가 불안정하고 화상 거칠기와 같은 노이즈가 발생된다. 따라서, 실용적인 수준에 이르지 못한다.
레이저 비임의 조사측을 향해 벌어진 원추형 부분이 공통 대칭축과 대항하는 방향을 향해 펼쳐진 원추형 부분에 연결되는 형상이라면, 잉크의 액체 표면 장력에 의해 잉크 토출구 내에서 잉크 액체 경계면을 형성함으로써, 잉크의 고화에 기인한 잉크 토출구의 막힘은 캡이 잉크와 접촉하지 않는 방식으로 잉크 토출구에 캡을 적용함으로써 방지될 수 있고, 불연속 표면 경계가 잉크 공급 측(잉크 친수성 영역)을 향해 연장하는 영역과 잉크 토출측(잉크 발수성 영역)을 향해 연장하는 영역 사이의 경계에서 형성될 수 있고, 이는 불연속 표면 경계 위치에서 잉크 비상 액적을 분리함으로써 잉크의 주 액적과 위성 액적이 잉크 토출구의 대칭축을 따라 항상 비상될 수 있어, 높은 정확성의 인쇄와 전술된 문제점을 해결할 수 있다. 그러나, 전술된 형상은 단지 공작물 상에 엑시머 레이저로부터 레이저 광선을 조사함으로써 얻어질 수 있다.
본 발명의 목적은 잉크 토출 방향의 축에 대해 대칭이고 전체적으로 외측으로 테이퍼진 테이퍼 형상이 잉크 토출구 형성판의 외측(잉크 토출측)으로부터의 레이저 가공에 의해 얻어질 수 있고 높은 정밀도를 극복할 수 있으며, 부산물이 형성되지 않고 레이저 가공 중에 변환되는 열 에너지가 수지와 같은 공작물 상에 축적되는 것을 방지할 수 있어, 전술된 종래의 문제점을 해결할 수 있는, 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법, 이러한 방법에 의해 제조된 잉크 제트 기록 헤드 및 레이저 가공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 제2 형상으로부터 제1 형상으로 변화된 가공 구역을 갖는 원추 형상의 3차원 가공이 이루어질 수 있고, 또는 소정 단면 형상에 연결된 다각형 저부 형상을 갖는 나선 원추 형상이 얻어질 수 있으며, 또는 소정의 다각형 단면 형상에 연결된 소정 형상을 갖는 나선 원추 형상이 얻어질 수 있는, 잉크 제트 기록 헤드 제작 방법, 이러한 방법의 의해 제작된 잉크 제트 기록 헤드 및 레이저 가공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 레이저 비임의 조사측을 향해 펼쳐진 원추형 부분이 공통 대칭축과 대향하는 방향을 향해 벌어진 원추형 부분에 연결될 수 있어, 잉크의 고화에 기인한 잉크 토출구의 막힘이 방지되고, 잉크의 주 액적과 위성 액적이 잉크 토출구의 대칭축을 따라 항상 비상될 수 있어 높은 정확도의 인쇄가 달성되는, 잉크 제트 기록 헤드 제작 방법, 이러한 방법의 의해 제작된 잉크 제트 기록 헤드 및 레이저 가공 방법을 제공하는 것이다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 마스크 패턴 투영 광학 시스템의 광학 경로를 나타내는 개략도.
도2는 제1 실시예의 역전된 테이퍼 형상의 형성을 설명하는 개략도.
도3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 잉크 토출구의 개략도.
도4a, 도4b 및 도4c는 제2 실시예에 따른 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출구로부터 비상하는 잉크 액적을 설명하는 도면.
도5d, 도5e 및 도5f는 도4a, 도4b 및 도4c에 이어 제2 실시예에 따른 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출구로부터 비상하는 잉크 액적을 설명하는 도면.
도6은 제2 실시예에 따른 잉크 제트 기록 헤드를 제조하는 장치의 개략도.
도7은 본 발명의 제2 및 제3 실시예에 사용된 포토 마스크(photo-mask)의 패턴도.
도8은 제2 및 제3 실시예에 사용된 광 다발 정지부의 패턴도.
도9는 제3 실시예에 따른 잉크 토출구의 개략도.
도10a, 도10b 및 도10c는 제3 실시예에 따른 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출구로부터 비상하는 잉크 액적을 설명하는 도면.
도11d, 도11e 및 도11f는 도10a, 도10b 및 도10c에 이어 제3 실시예에 따른 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출구로부터 비상하는 잉크 액적을 설명하는 도면.
도12는 제3 실시예에 따른 잉크 제트 기록 헤드를 제조하는 장치의 개략도.
도13a, 도13b 및 도13c는 본 발명의 제4 실시예에 따른 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출구로부터 비상하는 잉크 액적을 설명하는 도면.
도14d, 도14e 및 도14f는 도13a, 도13b 및 도13c에 이어 제4 실시예에 따른 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출구로부터 비상하는 잉크 액적을 설명하는 도면.
도15는 제4 실시예에 따른 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출구로부터 잉크의 건조를 방지하는 캡의 배열을 나타내는 도면.
도16a 및 도16b는 제4 실시예에 따른 잉크 기록 헤드의 잉크 토출구에서의 잉크 미스트 오염 방지를 설명하는 도면.
도17a, 도17b 및 도17c는 종래의 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출구로부터 비상하는 잉크 액적을 설명하는 도면.
도18d, 도18e 및 도18f는 도17a, 도17b 및 도17c에 이어 종래의 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출구로부터 비상하는 잉크 액적을 설명하는 도면.
도19는 종래의 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출구로부터 잉크의 건조를 방지하는 캡의 배열을 나타내는 도면.
도20a 및 도20b는 종래의 잉크 기록 헤드의 잉크 토출구에서의 잉크 미스트 오염 방지를 설명하는 도면.
도21a, 도21b 및 도21c는 제4 실시예에 따른 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출구 부분을 제조하는 단계를 설명하는 도면.
도22d 및 도22e는 도21a, 도21b 및 도21c에 이어 제4 실시예에 따른 잉크 기록 헤드의 잉크 토출구 부분을 제조하는 단계를 설명하는 도면.
도23a 내지 도23c는 제4 실시예에 따른 가공 방법이 적용된 잉크 제트 헤드 제조 방법에 의해 제조된 잉크 제트 헤드를 나타내는 개략도.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
1, 214, 314 : 마스크
2, 201, 301, 401 : 오리피스 판
3 : 잉크 제트 기록 헤드
21, 200, 300, 400 : 잉크 토출구
31 : 잉크 유로
113, 213, 313 : 투영 렌즈
203, 303 : 잉크 공급 통로
204, 304, 404 : 잉크
215, 315 : 마스크 패턴
250, 350, 410 : 주 액적
251, 351, 411 : 위성 액적
405 : 캡
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 이하의 항목 (1) 내지 (66)에 의해 한정된, 잉크 제트 기록 헤드 제작 방법, 이러한 방법의 의해 제작된 잉크 제트 기록 헤드, 및 레이저 가공 방법을 제공한다.
(1) 기록 매체에 점착되는 잉크 액적을 토출하는 잉크 토출구, 잉크 토출구에 공급되는 잉크를 함유하기 위한 액체 챔버, 잉크 토출구와 액체 챔버를 연통시키는 잉크 유로, 잉크 유로 내에 제공되어 잉크를 토출하는 에너지를 발생하도록 된 에너지 발생 소자, 및 잉크를 외부로부터 액체 챔버 내부로 공급하는 잉크 공급구가 판 부재들을 접착 또는 점착시킴으로써 형성되고, 잉크 토출구가 내부에 형성된 오리피스 판이 레이저 가공을 받을 때에 매우 큰 공간과 시간의 에너지 밀도를 갖고 1 피코 초(pico-second)보다 짧은 펄스 방사 시간에서 레이저 광을 진동시키는 레이저 발진기로부터 방사된 복수개의 펄스를 갖는 레이저 광이 사용되며, 레이저 비임이 잉크 공급측에 대행하는 오리피스 판의 외부 표면측으로부터 조사되어, 초점 투영에 의해 오리피스 판의 외부면 상에 잉크 토출구 가공 패턴을 형성하는, 잉크 제트 기록 헤드를 제조하는 방법.
(2) 복수개의 잉크 토출구가 소정 피치로 형성된 복수개의 개방형 패턴을 갖는 마스크를 통해 레이저 광을 조사함으로써 소정 간격으로 동시에 형성되는, 항목 (1)에 따른 잉크 제트 기록 헤드를 제조하는 방법.
(3) 잉크와 압력 발생원의 접촉에 의해 잉크에 에너지를 공급함으로써 잉크 토출구에 압력을 전달하여 기록 매체에 점착되는 잉크 액적을 비상시키는 잉크 제트 기록 헤드가 레이저 가공에 의해 형성되고, 잉크 토출구가 내부에 형성되는 오리피스 판이 레이저 가공을 받을 때, 매우 큰 공간과 시간 에너지 밀도를 갖고 1 피코 초보다 짧은 펄스 방사 시간에서 레이저 광선을 진동시키는 레이저 발진기로부터 방사되는 복수개의 펄스의 레이저 광선이 사용되며, 제2 형상으로부터 제1 형상으로 연속적으로 변화된 가공 단면을 갖는 원추 형상의 3차원 가공이 레이저 비임의 비초점에서 비임 단면 형상인 제1 형상과는 다른 제2 형상을 갖는 마스크 패턴을 통해 마스크 패턴의 투영 초점에서 소정의 에너지 밀도와 소정의 개구수 하에서 오리피스 판 상의 레이저 발진기로부터 방사된 레이저 비임을 조사함으로써 수행되는, 잉크 제트 기록 헤드를 제조하는 방법.
(4) 레이저 비임의 비초점에서 비임 단면 형상인 제1 형상이 실질적으로 다각형 형상이고, 마스크 패턴이 제1 형상과 다른 제2 형상이 원형 또는 타원형 형상이며, 잉크 토출측의 단면 형상이 원형 또는 타원형 형상이고 잉크 공급측의 단면 형상이 실질적으로 다각형 형상인 원추 형상으로 형성되는, 항목 (3)에 따른 잉크 제트 기록 헤드를 제조하는 방법.
(5) 제1 형상의 실질적인 다각형 형상이 투영 렌즈의 다각형 동공 화상 패턴을 사용함으로써 형성되는, 항목 (4)에 따른 잉크 제트 기록 헤드의 제조 방법.
(6) 제1 형상의 실질적인 다각형 형상이 투영 렌즈의 다각형 정지부 패턴을 사용함으로써 형성되는, 항목 (4)에 따른 잉크 제트 기록 헤드의 제조 방법.
(7) 잉크 공급측의 단면 형상이 잉크 공급 통로에 원활하게 연결되는 실질적인 다각형 형상으로서 형성되는, 항목 (3)에 따른 잉크 제트 기록 헤드를 제조하는 방법.
(8) 비임 단면 형상이 실질적으로 다각형 형상이고, 제2 형상으로부터 다각형 형상으로 노즐 단면 형상의 단면 영역이 증가하면서 연속적으로 나선형으로 변화되는 나선 원추 형상의 3차원 가공이 제2 형상을 갖는 마스크 패턴을 통해 마스크 패턴의 투영 초점에서 광학 축 둘레에서 비임 단면 형상을 회전시키면서 오리피스 판 상에서 비임 단면 형상을 조사함으로써 수행되는, 항목 (3)에 따른 잉크 제트 기록 헤드를 제조하는 방법.
(9) 나선 원추 형상이 점차적으로 매끄럽게 연속적으로 비틀린 다각형 저부 형상을 갖는 나선 원추 형상으로서 형성되는, 항목 (8)에 따른 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(10) 나선 원추 형상이 투영 렌즈의 다각형 동공 화상 패턴을 사용하고 투영 렌즈의 동공 화상 패턴을 공작물의 가공 진행 방향과 관련하여 광학 축을 중심으로 회전시켜, 레이저 비임의 비초점에서 비임 단면 형상의 다각형 형상을 형성함으로써 가공되는, 항목 (8)에 따른 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(11) 나선 원추 형상이 투영 렌즈의 다각형 정지부 패턴을 사용하고 투영 렌즈의 정지부 패턴을 공작물의 가공 진행 방향과 관련하여 광학 축을 중심으로 회전시켜, 레이저 비임의 비초점에서 비임 단면 형상의 다각형 형상을 형성함으로써 가공되는, 항목 (8)에 따른 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(12) 초점이 레이저 비임의 조사측을 향한 상기 오리피스 판의 측면측에 또는 레이저 비임의 조사측을 향한 상기 오리피스 판의 측면측으로부터 이격된 위치에 설정되어 원추 형상의 3차원 가공이 수행되는, 항목 (3)에 따른 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(13) 상기 잉크 제트 기록 헤드의 상기 잉크 토출구에서, 잉크 토출구의 잉크 토출측의 상기 잉크 토출구 부근에 발수성 필름이 형성된, 항목 (3)에 따른 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(14) 잉크를 압력 발생원과 접촉시킴으로써 잉크에 에너지를 인가하여 압력을 잉크 토출구에 전달함으로써 기록 매체에 점착될 잉크 액적을 비상시키는 잉크 제트 기록 헤드가 레이저 가공에 의해 형성되는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법에 있어서, 상기 잉크 토출구가 형성되는 오리피스 판이 레이저 가공을 받을 때, 1피코 초보다 짧은 펄스 방사 시간으로 레이저 광을 진동시키는 레이저 발진기로부터 방사되고 매우 큰 공간 및 시간 에너지 밀도를 갖는 복수개의 펄스의 레이저 광이 사용되며, 잉크 토출측을 향해 벌어진 원추형 부분이 공통의 대칭축으로 잉크 공급측을 향해 벌어진 원추형 부분에 연결되는 형상은 투영 초점에서 소정의 에너지 밀도 및 소정의 개구수 하에 상기 레이저 발진기로부터 방사된 레이저 비임에 의해 소정의 패턴 화상을 상기 오리피스 판으로 조사함으로써 가공되는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(15) 잉크 토출측을 향해 벌어진 원추형 부분이 상기 오리피스 판의 잉크 토출면의 후방의 소정 위치에 초점을 설정함으로써 가공되며, 잉크 공급측을 향해 벌어진 원추형 부분은 잉크 토출측을 향해 벌어진 원추형 부분이 가공된 후에 원추형 부분들이 공통의 대칭축으로 연결되는 소정 부분에 초점을 설정함으로써 가공되는, 항목 (14)에 따른 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(16) 잉크 토출측을 향해 벌어진 원추형 부분이 잉크 공급측을 향해 벌어진 원추형 부분보다 큰 원추 형상이 형성되는, 항목 (14)에 따른 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(17) 상기 잉크 토출구가 친수성 재료로 형성되는, 항목 (14)에 따른 잉크 제트 기록 헤드 조립 방법.
(18) 발수성 필름이 잉크 토출측을 향해 벌어진 원추형 부분의 표면 상에 그리고 잉크 토출측에서 상기 잉크 토출구에 인접한 영역에서 형성되는, 항목 (14)에 따른 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(19) 상기 발수성 필름은 잉크 토출측을 향해 펼쳐진 원추형 부분이 가공된 후에 잉크 토출측 상에 코팅되고, 그 후에 잉크 공급측을 향해 벌어진 원추형 부분이 가공되는, 항목 (18)에 따른 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(20) 상기 잉크 토출구의 원추 형상이 원추형 부분 내에 형성되는, 항목 (14)에 따른 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(21) 상기 잉크 토출구의 원추 형상이 다각형 피라미드 부분 내에 형성되는, 항목 (14)에 따른 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(22) 다각형 피라미드 부분이 다각형 비임 단면 형상을 갖는 레이저 비임을 사용함으로써 가공되는, 항목 (21)에 따른 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(23) 레이저 비임의 다각형 비임 구역 형상이 투영 렌즈의 다각형 동공 화상 패턴을 사용함으로써 형성되는, 항목 (22)에 따른 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(24) 레이저 비임의 다각형 비임 단면 형상이 투영 렌즈의 다각형 정지부 패턴을 사용함으로써 형성되는, 항목 (22)에 따른 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(25) 상기 잉크 토출구의 원추 형상이 나선형 원추 부분 내에 형성되는, 항목 (14)에 따른 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(26) 나선형 원추 부분이 광학 축을 중심으로 회전하면서 공작물 상에 레이저 비임의 비임 단면 형상을 조사함으로써 가공되는, 항목 (25)에 따른 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(27) 상기 잉크 토출구의 원추 형상이 원추형 부분, 다각형 피라미드 부분 또는 나선형 원추 부분과 조합되어 가공되는, 항목 (16)에 따른 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(28) 상기 잉크 토출구를 형성하는 부재는 수지로 형성되는, 항목 (1)에 따른 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(29) 상기 잉크 토출구를 형성하는 부재는 Si 또는 Si 화합물로 형성되는, 항목 (1)에 따른 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(30) 레이저 광의 파장이 350 ㎚ 내지 1000 ㎚의 범위 내에 있는, 항목 (1)에 따른 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(31) 레이저 광의 펄스 방사 시간이 500 펨토 초(femto-second) 이하인, 항목 (1)에 따른 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(32) 레이저 비임의 에너지 밀도가 이하의 관계식:
(a × n × E ) / t 〉13 × 106(W/㎝2)
을 만족시키고, 여기서 a는 조사 레이저 파장에 대한 공작물 재료의 흡수율이고, n은 공작물의 일 측에서 공작물 상에 가공 패턴을 투영하는 광학 시스템의 개구수이며, E[단위: J/㎝2/펄스]는 공작물의 재료 상에 조사된 레이저 광의 단위 면적당 및 단위 진동 펄스 시간당 에너지이고, t[단위: (초)]는 상기 레이저의 진동 펄스의 시간 폭인, 항목 (1)에 따른 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(33) 상기 레이저 발진기는 광 전파를 위한 공간 압축 장치를 구비하는, 항목 (1) 내지 (32) 중 어느 하나에 따른 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(34) 광 전파를 위한 상기 공간 압축 장치는 쳐핑(chirping) 펄스 발생 수단 및 광 파장 분산 특성을 사용하는 종방향 모드 동기화 수단에 의해 구성되는, 항목 (33)에 따른 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
(35) 기록 매체에 부착되는 잉크 액적을 토출하는 토출구, 상기 잉크 토출구에 공급되는 잉크를 함유하는 액체 챔버, 상기 잉크 토출구를 상기 잉크 챔버와 연통시키는 잉크 유로, 상기 잉크 유로 내에 제공되고 잉크를 토출하는 에너지를 발생시키도록 된 에너지 발생 소자, 및 외부로부터 상기 잉크 챔버 내부로 잉크를 공급하는 잉크 공급 개구가 판 부재들을 접착 또는 점착시킴으로써 형성된, 잉크 제트 기록 헤드에 있어서, 상기 잉크 토출구는 오리피스 판의 외부 표면 상에 잉크 토출구 가공 패턴을 초점-투영함으로써 가공된 구역 형상이 상기 오리피스 판의 외부 표면을 향해 테이퍼진 구역 형상을 갖고, 상기 오리피스 판은 매우 큰 공간 및 시간 에너지 밀도를 갖고 상기 오리피스 판의 외부 표면 상에 1 피코 초보다 짧은 펄스 방사 시간에서 레이저 광을 진동시키기 위한 레이저 발진기로부터 방사되는 복수개의 펄스의 레이저 광을 조사함으로써 잉크 공급측에 대향하는 잉크 제트 기록 헤드.
(36) 복수개의 잉크 토출구가 소정의 간격으로 형성되는, 항목 (35)에 따른 잉크 제트 기록 헤드.
(37) 잉크를 압력 발생원과 접촉시켜 잉크에 에너지를 인가하여 잉크 토출구에 압력을 전달함으로써, 기록 매체에 점착될 잉크 액적을 비상시키는 잉크 제트 기록 헤드에 있어서, 상기 잉크 토출구는 레이저 비임의 비초점에서의 비임 단면 형상인 제1 형상과 다른 제2 형상을 갖는 마스크 패턴을 통해 마스크 패턴의 투영 초점에서 소정의 에너지 밀도 및 소정의 개구수 하에 상기 레이저 발진기로부터 방사된 레이저 비임을 조사함으로써 오리피스 판이 조사되도록 제2 형상으로부터 1 피코 초보다 짧은 펄스 방사 시간으로 레이저 광을 진동시키는 레이저 발진기로부터 방사되고 매우 큰 공간 및 시간 에너지 밀도를 갖는 복수개의 펄스의 레이저 광을 사용함으로써 가공된 제1 형상으로 연속적으로 변화되는 원추형 단면 형상을 갖는 잉크 제트 기록 헤드.
(38) 잉크 토출측에서의 상기 잉크 토출구의 단면 형상이 원형 또는 타원형이고, 잉크 공급측에서의 단면 형상은 실질적으로 다각형인, 항목 (37)에 따른 잉크 제트 기록 헤드.
(39) 잉크 공급측에서의 단면 형상은 잉크 공급 통로에 매끄럽게 연결된 실질적으로 다각형인 형상으로서 형성되는, 항목 (38)에 따른 잉크 제트 기록 헤드.
(40) 상기 잉크 토출구는 점차적으로 매끄럽게 비틀린 연속 나선 원추 형상을 갖고, 잉크 토출측에서의 상기 잉크 토출구의 단면 형상은 원형 또는 타원형이고, 잉크 공급측에서의 단면 형상은 실질적으로 다각형인, 항목 (37)에 따른 잉크 제트 기록 헤드.
(41) 나선 원추 형상이 점차적으로 매끄럽게 실질적으로 다각형이고 연속적인 바닥 형상을 갖는 나선 원추 형상인, 항목 (40)에 따른 잉크 제트 기록 헤드.
(42) 상기 잉크 토출구에서, 발수성 필름이 잉크 토출측에서 상기 잉크 토출구 부근에 형성되는, 항목 (37) 내지 (41) 중 어느 하나에 따른 잉크 제트 기록 헤드.
(43) 잉크를 압력 발생원과 접촉시켜 잉크에 에너지를 인가하여 잉크 토출구에 압력을 전달함으로써, 기록 매체에 점착될 잉크 액적을 비상시키는 잉크 제트 기록 헤드에 있어서, 상기 잉크 토출구는 잉크 토출구를 향해 벌어진 원추형 부분이 공통 대칭축으로 잉크 공급측을 향해 벌어진 원추형 부분에 연결된 단면 형상을 갖는 잉크 제트 기록 헤드.
(44) 잉크 토출측을 향해 벌어진 원추형 부분의 확장부가 잉크 공급측을 향해 벌어진 원추형 부분의 확장부보다 큰, 항목 (43)에 따른 잉크 제트 기록 헤드.
(45) 상기 잉크 토출구는 친수성 재료로부터 형성되는, 항목 (43)에 따른 잉크 제트 기록 헤드.
(46) 발수성 필름이 잉크 토출측을 향해 벌어진 원추형 부분의 표면 상 및 잉크 토출측에서 상기 잉크 토출구 부근의 영역에 형성되는, 항목 (43)에 따른 잉크 제트 기록 헤드.
(47) 상기 발수성 필름은 잉크 토출측을 향해 벌어진 원추형 부분이 가공되고 잉크 공급측을 향해 벌어진 원추형 부분이 가공된 후 잉크 토출측 상에 코팅되는, 항목 (46)에 따른 잉크 제트 기록 헤드.
(48) 상기 잉크 토출구의 원추 형상은 원추형 부분 내에 형성되는, 항목 (43) 내지 (47) 중 어느 하나에 따른 잉크 제트 기록 헤드.
(49) 상기 토출구의 원추 형상은 다각형 피라미드 부분 내에 형성되는, 항목 (43) 내지 (47) 중 어느 하나에 따른 잉크 제트 기록 헤드.
(50) 상기 잉크 토출구의 원추 형상은 나선 원추형 부분 내에 형성되는, 항목 (43) 내지 (47) 중 어느 하나에 따른 잉크 제트 기록 헤드.
(51) 상기 잉크 토출구의 원추 형상은 원추형 부분, 다각형 피라미드 부분 또는 나선 원추형 부분과 결합되는, 항목 (43) 내지 (47) 중 어느 하나에 따른 잉크 제트 기록 헤드.
(52) 공작물에 레이저 비임을 조사함으로써 공작물에 대한 연마 가공을 수행하는 레이저 가공 방법에 있어서, 관통 구멍이 연마 가공에 의해 공작물 내에 형성될 때, 1 피코 초보다 짧은 펄스 방사 시간으로 레이저 광을 진동시키는 레이저 발진기로부터 방사되고 매우 큰 공간 및 시간 에너지 밀도를 갖는 복수개의 펄스의 레이저 광이 사용되고, 레이저 광은 관통 구멍에 레이저 연마 가공에 의해 형성된 공작물의 외부면으로부터 조사됨으로써, 관통 구멍 가공 패턴을 공작물의 외부면 상으로 초점 투영함으로써 공작물을 가공하는 레이저 가공 방법.
(53) 복수개의 관통 구성들이 소정 피치로 형성된 복수개의 개구 패턴을 갖는 마스크를 통해 레이저 광이 조사됨으로써 소정의 간격으로 동시 형성되는, 항목 (52)에 따른 레이저 가공 방법.
(54) 큰 공간 및 시간 에너지를 갖는 광 펄스를 1 피코 초보다 작은 펄스 방사 시간으로 연속적으로 방사하기 위한 레이저 발진기로부터 레이저 비임을 공작물 상에 조사함으로써 광 연마 가공을 달성하는 레이저 가공 방법에 있어서, 제2 형상으로부터 제1 형상으로 연속적으로 변화하는 가공 부분을 갖는 원추 형상의 3차원 가공은 소정의 에너지 강도 및 소정의 개구수 하에서 상기 레이저 비임의 비초점 지점에서의 비임 단면 형상인 상기 제1 형상과 상이한 상기 제2 형상을 갖는 상기 마스크 패턴을 통해 소정의 마스크 패턴의 투영 초점 지점에서 상기 레이저 발진기로부터 방사되는 상기 레이저 비임을 상기 공작물 상에 조사함으로써 달성되는 레이저 가공 방법.
(55) 레이저 비임의 비초점에서의 상기 비임 단면 형상인 상기 제1 형상은 투영 렌즈의 다각형 동공 화상 패턴을 사용하여 형성되는, 항목 (54)에 따른 레이저 가공 방법.
(56) 상기 레이저 비임의 비초점에서의 상기 비임 단면 형상인 상기 제1 형상은 투영 렌즈의 다각형 정지부 패턴을 사용하여 형성되는, 항목 (54)에 따른 레이저 가공 방법.
(57) 상기 비임 단면 형상은 대체로 다각형인 형상이고, 상기 소정의 형상으로부터 상기 다각형의 형상으로 상기 공작물의 단면 형상의 단면 영역을 증가시키면서 나선형으로 연속적으로 변화하는 나선형 원추 형상의 상기 3차원 가공은 광학 축 둘레로 상기 비임 단면 형상을 회전시키면서 비임 단면 형상을 상기 제2 형상을 갖는 상기 마스크 패턴을 통해 상기 마스크 패턴의 투영 초점에서 상기 공작물 상에 조사함으로써 달성되는, 항목 (54)에 따른 레이저 가공 방법.
(58) 상기 나선 원추 형상은 점차적으로 매끄럽게 연속적으로 비틀리는 대체로 다각형의 저부 형상을 갖는 나선 원추 형상으로서 형성되는, 항목 (57)에 따른 레이저 가공 방법.
(59) 상기 나선 원추 형상은 투영 렌즈의 상기 다각형 동공 화상 패턴을 사용하여 상기 레이저 비임의 비초점에서 상기 비임 단면 형상의 다각형 형상을 형성하고, 상기 공작물의 가공 진행 방향과 관련하여 광학 축을 중심으로 상기 동공 화상 패턴을 회전시킴으로써 가공되는, 항목 (57)에 따른 레이저 가공 방법.
(60) 상기 나선 원추 형상은 투영 렌즈의 상기 다각형 정지부 패턴을 사용하여 상기 레이저 비임의 비초점에서 상기 비임 단면 형상의 다각형 형상을 형성하고, 상기 공작물의 가공 진행 방향과 관련하여 광학 축을 중심으로 상기 동공 화상 패턴을 회전시킴으로써 가공되는, 항목 (57)에 따른 레이저 가공 방법.
(61) 초점은 레이저 비임의 조사측을 향한 공작물의 표면측 또는 레이저 비임의 조사측을 향한 공작물의 표면측으로부터 이격된 위치에 설정됨으로써, 원추 형상의 3차원 가공이 수행되는, 항목 (54)에 따른 레이저 가공 방법.
(62) 상기 레이저 광의 파장 범위는 350 ㎚ 내지 1000 ㎚ 내인, 항목 (52)에 따른 레이저 가공 방법.
(63) 상기 레이저 광의 펄스 방사 시간은 500 펨토 초 이하인, 항목 (52)에 따른 레이저 가공 방법.
(64) 상기 공작물은 Si 또는 Si 화합물로 형성되는, 항목 (52)에 따른 레이저 가공 방법.
(65) 상기 레이저 발진기는 광 전달을 위한 공간 압축 장치를 갖는, 항목 (52) 내지 (64) 중 어느 하나에 따른 레이저 가공 방법.
(66) 광 전달을 위한 상기 공간 압축 장치는 쳐핑 펄스 발생 수단과, 광 파장 분산 특성을 사용하는 종방향 모드 동기 장치로 구성되는, 항목 (65)에 따른 레이저 가공 방법.
본 발명에서, 1 피코 초보다 짧은 펄스 방사 시간으로 레이저 광을 진동시키는 레이저 발진기로부터 방사되고 매우 큰 공간 및 시간 에너지 밀도를 갖는 복수개의 펄스의 레이저 광이 사용된다. 레이저는 "차세대 광학 기술 콜렉션(Next Generation Optical Technology Collection)"[1992; 옵트로닉스 가부시끼 가이샤(optronics K.K); 제1부 소자 기술(first part element technique); 초단 광 펄스(super-short light pulse); 22 내지 31면]에 개시된 소위 펨토 초(femto-second) 레이저이다. 현재 이용되는 펨토 초 레이저 중, 150 펨토 초보다 짧은 펄스 방사 시간 및 500 mJ/펄스의 광학 에너지를 갖는 레이저가 있다. 이러한 레이저에 따르면, 방사된 레이저 비임의 에너지 밀도는 약 3GW가 된다.
본 발명에서, 펨토 초 레이저를 사용하여 상기 배열을 채택함으로써, 1 피코 초보다 작은 진동 시간으로 방사되는 레이저 비임의 광 파장이 반드시 자외선은 아니고, 파장이 공작물에 의해 흡수될 수 있다면, 가시 광선 또는 적외선이 사용될 수도 있다. 이러한 파장을 사용함으로써, 시간 광학 에너지 밀도는 매우 크기 때문에, 그 결과 액상이 없는 연마 가공이 허용된다. 또한, 밝은 개구수(NA)를 갖는 투영 렌즈가 사용될 수 있고, 공작물로서 오리피스 판에 사용된 재료가 수지 재료로 제한되지 않는다. 예컨대, 세라믹 또는 금속 등의 높은 열전도도를 갖는 재료가 사용될 때에도, 가공 공정은 열확산이 광 조사의 개시로부터 진전되기 전에 종료되기 때문에, 액상이 없는 연마 가공을 얻는 것이 가능하다. 또한, 석영, 광학 수정 또는 유리 등의 높은 광 투과율을 갖는 재료가 사용될 때에도, 에너지 시간 집중도가 크기 때문에, 흡광 능력이 낮다고 하더라도, 연마 가공이 허용된다.
즉, 아직까지는 가공 재료가 잉크 토출구, 잉크 유로, 잉크 액체 챔버 또는 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 공급구를 형성하는 데 사용되었지만, 폴리이미드 등의 수지 재료뿐만 아니라, 무기 재료, 유리 재료, 금속 재료 또는 반도체 재료가 사용되고, 이러한 재료는 레이저 연마 가공에 적용될 수 있기 때문에, 잉크 토출구를 형성하는 부재에 대한 재료 선택의 자유도가 얻어질 수 있다. 이와 같이, 고온 열처리가 잉크 토출구의 표면의 발수 가공에 사용될 수 있다.
또한, 작은 열팽창을 갖는 재료가 사용될 때, 전단력에 의한 부재들 사이의 경계면의 편향을 방지하는 것이 가능하고, 작은 열팽창을 갖는 이러한 재료에 의해 제조되는 잉크 제트 기록 헤드는 적도 영향 하에서 직접 통과하는 선박에 의해 운송된다면, 열변형이 방지될 수 있기 때문에, 운송 비용은 감소될 수 있다. 또한, 세라믹 재료 또는 유리 재료가 사용될 때, 잉크의 강알카리성에 의해 부식되지 않는 우수한 내구성과 저장 능력을 갖는 잉크 제트 기록 헤드가 달성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 펨토 초 레이저를 사용하여 전술된 장치를 채택함으로써, 오리피스 판의 표면 측부로부터 레이저 비임을 조사함으로써 테이퍼진 잉크 토출구를 형성하는 것이 가능하다. 따라서, 잉크 토출구는 잉크 제트 기록 헤드가 조립된 후 최종 공정에서 형성될 수 있고, 그 결과 종래의 기술의 오리피스 판을 조립하여 접합하는 동안의 변형에 의해 유발되는 잉크 토출 노즐 방향으로의 부등방성에 관한 종래의 문제점이 해결될 수 있다. 또한, 부분적으로 또는 전체적으로 테이퍼진 형상은 이러한 방법으로 레이저 비임을 조사함으로써 달성될 수 있기 때문에, 잉크 액적의 토출 방향은 잉크 유동의 유체 저항력을 감소시키도록 (일 방향으로) 안정되어, 유속을 향상시키고, 그 결과 동일한 구동원이 사용될 때에도, 잉크 비상 속도를 증가시키도록 잉크 토출 빈도가 증가되어 인쇄 품질을 현저하게 향상시키고 고속 인쇄를 허용한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 펨토 초 레이저를 사용하여 전술된 장치를 채택함으로써, 예컨대 잉크 토출구는 토출구의 잉크 토출측에서의 단면 형상이 원형 또는 타원형 부분이고 잉크 공급측에서의 단면 형상이 잉크 공급 통로와 원활하게 연결된 대체로 원추형인 원추 형상으로 가공될 수 있다. 그 결과, 잉크 공급 통로와 잉크 토출구 사이의 형상 연속성은 향상될 수 있고, 그 결과 액체 잉크는 대체로 층류 상태로 유동될 수 있고 도트 배치 능력은 안정될 수 있어서, 도트 배치 위치의 분산을 억제하여 고도로 정밀한 도트 배치를 달성하게 된다. 또한 미스트의 생성은 방지된다.
또한, 예컨대 노즐 단면 형상부에서 대체로 다각형의 하부 형상을 갖는 나선형 원추형은 레이저에 의해 가공될 수 있고, 그 결과 액체 잉크 액적은 비상 방향의 축을 중심으로 회전 소자를 가질 수 있다. 따라서, 액체 잉크 액적은 회전 관성력에 의해 안정적으로 유동될 수 있어서, 도트 배치 위치의 분산을 억제하여 고도로 정밀한 도트 배치를 달성하게 된다. 또한, 미스트의 생성은 방지된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 펨토 초 레이저를 사용하여 전술된 장치를 채택함으로써, 예컨대 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출구는 레이저 비임 조사측을 향해 벌어진 원추형 부분이 회전 대칭축과 대향된 방향을 향해 벌어진 원추형 부분에 연결되는 형상과 같이 형성된다. 그 결과로서, 잉크의 액체 표면 장력에 의해 잉크 토출구의 내부에 잉크 액체 경계면을 형성함으로써, 잉크의 건조로 인한 잉크 토출구의 막힘은 캡이 잉크와 접촉하지 않는 방식으로 잉크 토출구에 캡을 적용함으로써 방지될 수 있다. 또한, 잉크 공급측을 향해 벌어진 잉크 친수성 영역과 잉크 토출측을 향해 벌어진 잉크 발수성 영역 사이의 경계면에서 비연속적인 표면 경계면을 형성함으로써, 비상 잉크 액적은 비연속 표면 경계면에서 분리될 수 있고, 그 결과 잉크 액적의 주 액적과 위성 액적 모두는 잉크 토출구의 대칭축을 따라 유동될 수 있어서, 고도로 정밀한 인쇄 품질을 달성하게 된다.
또한, 전술된 장치에 의해, 잉크 토출측을 향해 벌어진 영역은 소정 각으로 잉크 토출구 형성 부재의 잉크 토출 표면측을 향해 벌어지고 (단차부와 동일하지 않은) 잉크 액체 경계면에 대한 비연속성 코너부를 갖지 않는 형상을 가지기 때문에, 잉크 미스트가 잉크 토출측을 향해 벌어진 영역에 부착된다면, 잉크 미스트는 축적되지 않고 이러한 코너부에서 성장하고 잉크 액체 경계면과 접촉하지 않기 때문에, 잉크 액적의 비상이 방지된다.
또한, 잉크 제트 기록 헤드의 장착 방향에 따라, 잉크 토출측은 중력 벡터 방향으로 향하는 동안, 잉크 토출측을 향해 벌어진 영역에 부착된 잉크 미스트는 유동되어 잉크 토출구 형성 부재의 잉크 토출 표면으로부터 제거된다.
또한, 잉크 토출측이 중력 벡터 방향에 대향된 방향으로 향한다면, 잉크 미스트는 순간 미스트 상태로 잉크 토출 경계면을 향해 유동하고 그 내부에 흡수된다. 이러한 경우에, 잉크 액적의 비상에 대해, 부착된 잉크는 소량의 미스트이므로, 대체로 방해되지 않는다. 따라서, 잉크 토출측을 향해 벌어진 영역에서, 잉크 액체 경계면과 비연속적인 코너부가 없기 때문에, 잉크 오염은 항상 방지될 수 있다. 따라서, 잉크 제트 기록 헤드의 인쇄 품질은 악화되지 않고 잉크 제트 기록 헤드의 신뢰성 및 내구성이 향상될 수 있다.
또한, 나선 형상을 갖도록 잉크 공급측을 향해 벌어진 영역을 형성함으로써, 잉크 액적은 비상 방향의 축을 중심으로 회전 소자를 가질 수 있고, 그 결과 잉크 액적은 회전 관성력에 의해 안정되게 유동될 수 있어서, 도트 배치의 분산을 억제하여 고도로 정밀한 도트 배치를 달성하게 된다.
이제, 본 발명의 실시예가 기술될 것이다.
[제1 실시예]
도1은 본 발명의 제1 실시예에 의해 펨토 초 레이저를 사용하는 레이저 가공 장치의 마스크 패턴 투영 광학 시스템의 광학 통로를 도시하는 개략도이다.
도1에서, (도시되지 않은) 단펄스 발진기 레이저의 주 본체로부터 방사되는 발광 플럭스(luminous flux, 101)는 플라이-아이 렌즈(fly-eye lens)와 같은 광학 적분기(110) 내로 도입되고, 이 경우에 입사 발광 플러스(광 비임)는 복수개의 플럭스 부분으로 분리되고, 분리된 발광 플럭스 부분은 대체로 균일하도록 레이저의 조사 강도를 정정하기 위해 필드 렌즈(111)에 의해 마스크(1) 상에 중첩되어 마스크를 조사하게 된다.
또한, 필드 렌즈(111)는 마스크 패턴 투영 렌즈(113)의 정지부(112) 상의 플라이-아이 렌즈(110)에 의해 복수 지점으로 수집되는 스폿(spot) 화상을 투영하여 코흘러 조사 시스템을 형성하는 기능을 한다. 이러한 광학 시스템에서, 레이저 비임은 마스크(1) 상에 조사되고, 마스크(1) 상에 형성된 마스크 패턴이 투영되어 투영 초점 렌즈(113)에 의한 잉크 제트 기록 헤드(3)의 오리피스 판(공작물)의 표면 상에 초점이 맞춰진다. 그리고, 잉크 토출구는 레이저 발진에 의해 가공된다.
즉, 도2에 도시된 바와 같이, 오리피스 판은 775 nm의 레이저 발진기 주파수에 대해 약 2%의 낮은 광 흡수율을 갖는 폴리설폰으로 제조되고, 단펄스 레이저 광(101)은 초점을 맞춰져서 오리피스 판(2)의 외부 표면 상에 위치에 마스크 화상을 투영하고, 투영 렌즈의 개구수(NA)는 NA = 0.3인 상태로 마스크 화상을 투영하게 되고, 조사 레이저의 에너지 강도는 매우 높고 레이저 발진 펄스 시간은 150 펨토 초이고 펄스당 레이저 발진 에너지는 800 μJ이다. 이러한 경우에, 1 mJ/cm2/펄스(오리피스 판 상에 조사되는 단위 면적당 단위 펄스)로 마스크를 조사함으로써, 조사 레이저 파장에 대한 공작물 재료의 흡수율이 a이고, 공작물이 E이므로, 공작물의 측부에서 오리피스 판 상에 작업 패턴을 투영하기 위한 광학 시스템의 개구수(NA)가 n이고, 공작물로서의 오리피스 판 상에 조사되는 레이저 비임의 단위 면적당 단위 발진 펄스당 에너지가 E(단위 : J/cm2/펄스)이고, 레이저의 발진 펄스의 시간 폭은 t(단위 : 초)이고, 조건식은
(a×n×E)/t ＞ 13×106(W/cm2)이다.
좌변은 (0.02×0.3×0.001) / (150×10-15)= 40×106(W/cm2)이 되고, 이는 상기 조건식을 만족한다. 이러한 경우에, 공작물로서의 오리피스 판은 대체로 레이저 진행 방향을 따라 가공되고, 도2에 도시된 바와 같이, 오리피스 판의 외부 표면을 향해 테이퍼진 잉크 토출구가 형성될 수 있다.
[제2 실시예]
도3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 잉크 토출구 부분을 도시하는 구체도이다.
도3에서, 오리피스 판(201)의 두께부에 형성되는 잉크 토출구(200)는 오리피스 판(201)의 잉크 토출측에 원형과 잉크 공급 통로(203)의 측부에 사각형을 가진다.
제2 실시예에 의한 페이스 토출 형상의 잉크 제트 기록 헤드에 있어서, 잉크 토출압 발생 소자 위에 배치된 잉크 토출구(200)는 잉크를 원활하게 유동시키도록 잉크 공급 통로 형성 부재(207)에 형성된 잉크 공급 통로(203)의 벽부에 연결된다.
다음, 도시된 실시예에 의한 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출 작동은 도4a 내지 도4c 및 도5d 내지 도5f를 참조하여 설명될 것이다.
우선, 도4a에 도시된 바와 같이, 잉크를 (도시되지 않은) 잉크 제트 기록 헤드에 충전시키거나 로딩시킴으로써, 잉크(204)는 오리피스 판(201)의 잉크 토출측에 원형을 갖고 잉크 공급측에 사각형을 갖는 잉크 토출구(200)를 구비하는 오리피스 판(201)과 접촉되어 배치된다.
잉크(204)가 수성 용액이기 때문에, 잉크는 친수성이고 모세관력에 의해 오리피스 판(201)의 잉크 토출구(200)의 측면인 잉크 공급 통로 형성 부재(207)에 충만되고, 잉크는 발수 작용으로 인한 (도시되지 않은) 발수성 필름을 갖는 오리피스 판(201)의 잉크 토출측 표면에 부착되지 않는다.
그런 후, 도4b에 도시된 바와 같이, (도시되지 않은) 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출압 발생 소자에 의해 생성되는 (화살표에 의해 지시되는 방향을 향하는) 압력에 의해, 잉크(204)는 외기를 향해 가압된다. 이러한 경우에서, 도시된 실시예에 의한 장치에서, 잉크 토출구(24)의 측면이 잉크 공급 통로 형성 부재(207)의 벽에 원활하게 연결되기 때문에, 잉크가 유동할 때, 난류는 생성되기가 어렵고, 그 결과 잉크는 층류로서 외기를 향해 압출된다.
그런 후, 도4c에 도시된 바와 같이, 압출된 잉크(204)는 압출 성장하게 되고, 에너지는 잉크의 표면 장력으로 인해 최소화되기 때문에, 잉크는 구형으로 변형되기 시작한다.
그런 후, 도5d에 도시된 바와 같이, (도시되지 않은) 잉크 제트 헤드의 잉크 토출압 발생 소자에 의해 생성된 압력은 정지되고, 잉크(204)는 구형으로 성장하는 동안 원래의 관성력에 의해 비상한다.
그런 후, 도5e에 도시된 바와 같이, 잉크(204)는 구형으로 변형되는 동안의 잉크 길이와 표면 장력 사이의 균형에 의해 주 액적(250)과 위성 액적(251)으로 분리된다. 동시에, 친수성 영역과 발수성 영역 사이의 경계면인 오리피스 판(201)의 잉크 토출측 모서리에서, 잉크는 균일하게 대칭적으로 나뉘어지고, 잉크 액적은 잉크 제트 기록 헤드로부터 분리된다.
그런 후, 도5f에 도시된 바와 같이, 분리된 잉크 액적의 주 액적(250)과 위성 액적(251)은 잉크 토출구의 축방향인 (화살표에 의해 도시되는) 동일한 방향으로 유동한다.
다음, 도시된 실시예에 의해 잉크 토출측에서 원형과 잉크 공급측에서 사각 원추형 단면 형상을 갖는 오리피스 판의 잉크 토출구를 형성하거나 가공하는 방법이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도6은 도시된 실시예에 의해 잉크 토출구를 가공하기 위한 레이저 가공 장치의 개략 광학도이다.
단펄스 발진 레이저의 주요 본체로부터 (도6의 굵은 화살표에 의해 도시된 방향을 향해) 방사되는 레이저 발광 플럭스(202)는 줌(zoom) 비임 압축기(210)로 향하고, 이 경우 발광 플럭스는 소정의 광 비임 직경으로 변환되어 차례로 마스크 투영 렌즈(211)로 향하게 되고, 이 경우 소정의 수렴 각을 갖는 레이저 비임이 형성되어 도7에 도시된 마스크(214)의 마스크 패턴(215)의 부분을 조사하게 된다. 이 경우에, 공작물을 최종적으로 가공하기 위한 유효 NA(개구수)는 줌 비임 압축기(210)와 공작물의 가공된 형상에 의한 마스크 투영 렌즈(211)의 초점 거리의 압축비에 의해 결정된다.
공작물의 테이퍼 각은 개구수(NA)에 의해 결정된다. 즉, 줌 비임 압축기(210)와 마스크 투영 렌즈(211)의 초점 거리의 압축비가 결정 또는 조절된다.
그런 후, 도7에 도시된 마스크(214)의 마스크 패턴(215)을 통과하는 레이저 광은 도8에 도시된 발광 플럭스 정지부(212)의 개구 부분(216)의 사각 패턴을 통과하고, 그 결과 레이저 발광 플럭스는 대체로 사각의 비임으로 변환되어, 패턴 화상은 공작물로서의 오리피스 판(201)의 표면 상에 초점 투영되어, 레이저 발진에 의해 잉크 토출구를 가공하게 된다.
사각형을 갖도록 레이저 발광 플럭스의 비임 단면 형상을 형성하고 원형을 갖도록 마스크 패턴을 형성함으로써, 초점 지점에 원형을 갖고 비초점 지점에서 대체로 사각형을 갖는 형상이 달성될 수 있다. 즉, 공작물(레이저 발광 플럭스의 조사측)의 표면측에 초점을 설정함으로써, 잉크 토출측에서의 잉크 토출측(원형 단면 형상과 연결된 대체로 사각형)으로부터 잉크 공급측으로 벌어진 단면 형상을 갖는 원추형이 형성될 수 있다. 또한, 오리피스 판이 잉크 공급측으로부터 단독으로 가공될 때, 오리피스 판의 후면의 잉크 토출측 표면 상의 위치에 초점 지점을 설정함으로써, 잉크 공급측(대체로 사각형)으로부터 잉크 토출측으로 수렴되는 단면 형상을 갖는 원추 모양이 형성될 수 있다.
또한, 정지부(212)가 투영 렌즈(213) 부근에 배치되는 전술된 장치가 사용되지 않을 때, 코흘러 조사(koehler illumination) 시스템을 사용함으로써, 유사한 가공 작업은 투영 렌즈 상에 동공 화상을 투영하도록 발광 플럭스 정지부 또는 광 화상을 레이저 광 통로의 상이한 위치에 배열함으로써 그리고 사각 형상 또는 임의의 형상을 갖도록 투영 렌즈(213)의 동공 화상을 형성함으로써 이루어질 수 있다.
레이저 광의 조사와 동일한 시간에, 공작물로서의 오리피스 판(201)을 구비하는 잉크 제트 기록 헤드(3)의 마스크(214)와 주 본체(3)는 (얇은 화살표로 도시된) 광학 축에 수직한 방향 또는 (얇은 화살표와 점선 화살표로 도시된; 상호 이동) 방향으로 동시에 소정의 속도로 (도시되지 않은) 기계 단계에 의해 각각 이동되어 전체 마스크 패턴(215)을 가공하게 된다.
[제3 실시예]
도9는 본 발명의 제3 실시예에 의한 잉크 토출구 부분을 도시하는 개략도이다.
도9에서, 오리피스 판(301)의 두께부에 형성되는 잉크 토출구(300)는 오리피스 판(301)의 잉크 토출측에 원형과 잉크가 공급되며 점차적으로 원활하게 비틀리는 연속적인 나선 원추형을 갖는 잉크 통로(303)의 측부에 사각형을 가진다.
제2 실시예에 의한 페이스 토출 형상의 잉크 제트 기록 헤드에서, 잉크 토출압 발생 소자 상에 배치되는 잉크 토출구(300)는잉크가 원활하게 유동하도록 잉크 공급 통로 형성 부재(307)에 형성되는 잉크 공급 통로(303)의 벽에 연결된다.
다음, 도시된 실시예에 의한 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출 작동이 도10a 내지 도10c 및 도11d 내지 도11f를 참조하여 설명될 것이다.
우선, 도10a에 도시된 바와 같이, (도시되지 않은) 잉크 제트 기록 헤드의 잉크를 채우거나 로딩함으로써, 잉크(304)는 오리피스 판(301)의 잉크 토출측에 원형과 잉크 공급측에 사각형을 갖는 잉크 토출구(300)를 구비하는 오리피스 판(301)과 접촉되게 배치된다.
잉크(304)가 수성 용액이기 때문에, 잉크는 모세관력에 의해 친수성인 오리피스 판(301)의 잉크 토출구(300)의 측면에 충만되고, 잉크는 발수 작용으로 인해 (도시되지 않은) 발수성 필름을 갖는 오리피스 판(301)의 잉크 토출측에 부착되지 않는다.
그런 후, 도10b에 도시된 바와 같이, (도시되지 않은) 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출압 발생 소자에 의해 생성되는 (화살표에 의해 도시되는 방향으로 향하는) 압력에 의해, 잉크(304)는 외기를 향해 가압된다. 이 경우에, 잉크 토출구(300)는 나선 형상을 가지기 때문에, 잉크는 나선형 패턴을 따라 유체 저항되게 되고, 그 결과 잉크가 유동하면, 잉크 토출 방향의 축을 중심으로 회전력이 잉크에 가해지기 때문에, 잉크 액적은 회전되는 동안 외기를 향해 압출된다.
그런 후, 도10c에 도시된 바와 같이, 압출된 잉크(304)는 압출 성장되기 쉽고, 에너지는 잉크(304)의 표면 장력으로 인해 최소화되기 때문에, 잉크는 구형으로 변형되기 시작한다.
그런 후, 도11d에 도시된 바와 같이, (도시되지 않은) 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출압 발생 소자에 의해 생성된 압력이 정지되고, 잉크(304)는 구형을 성장시키는 동안 원래의 관성력에 의해 비상한다.
그런 후, 도11e에 도시된 바와 같이, 잉크(304)는 주 액적(350)과 위성 액적(351)으로 분리된다. 동시에, 친수성 영역과 발수성 영역 사이의 경계면인 오리피스 판(301)의 잉크 토출측 모서리에서, 잉크는 균일하고 대칭적으로 나뉘어지고, 잉크 액적은 잉크 제트 기록 헤드로부터 분리된다.
그런 후, 도11f에 도시된 바와 같이, 분리된 잉크 액적의 주 액적(350)과 위성 액적(351)은 잉크 토출구의 축 방향인 (화살표에 의해 도시되는) 동일한 방향으로 유동한다. 이 경우에, 주 액적(350)과 위성 액적(351) 모두는 회전되는 동안 유동하기 때문에, 권총의 탄환 원리와 유사하게, 잉크 액적은 회전 관성으로 인해 비상 방향 벡터가 남아있게 되어, 그 결과 잉크 액적은 안정적으로 진행되어, 도트의 배치 위치의 분산을 억제하여 고도로 정밀한 도트 배치를 달성하게 된다.
다음, 잉크 토출측에 원형과 잉크 공급측에 사각형을 갖는 오리피스 판(301)의 잉크 토출구를 형성하거나 가공하는 방법이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도12는 도시된 실시예에 의해 잉크 토출구를 가공하기 위한 레이저 가공 장치의 개략 광학도이다.
단펄스 발진 레이저의 주요 본체로부터 (도12의 굵은 화살표에 의해 도시된 방향을 향해) 방사되는 레이저 발광 플럭스(302)는 줌 비임 압축기(310)로 향하고, 이 경우 발광 플럭스는 소정의 광 비임 직경으로 변환되어 차례로 마스크 투영 렌즈(311)로 향하게 되고, 이 경우 소정의 수렴 각을 갖는 레이저 비임이 형성되어, 도7에 도시된 마스크(314)의 마스크 패턴(315)의 부분을 조사하게 된다. 이 경우에, 공작물을 최종적으로 가공하기 위한 유효 NA(개구수)는 줌 비임 압축기(310)와 마스크 투영 렌즈(311)의 초점 거리의 압축비에 의해 결정된다. 공작물의 테이퍼 각은 개구수(NA)에 의해 결정된다. 즉, 줌 비임 압축기(310)와 마스크 투영 렌즈(311)의 초점 거리의 압축비는 공작물의 가공된 형상에 의해 결정 또는 조절된다.
그런 후, 도7에 도시된 마스크(314)의 마스크 패턴(315)을 통과하는 레이저 광은 도8에 도시된 발광 플럭스 정지부(312)의 개구부(316)의 사각 패턴을 통과하고, 그 결과 레이저 발광 플럭스는 대체로 사각의 비임으로 변환되어, 패턴 화상은 공작물과 같이 오리피스 판(301)의 표면 상에 초점 투영되어, 공작물의 진행과 동시에 광학 축을 중심으로 발광 플럭스 정지부(312)를 회전시키는 동안 레이저 발진에 의해 잉크 토출구를 가공하게 된다.
사각형을 갖도록 레이저 발광 플럭스의 비임 단면 형상을 형성하고 원형을 갖도록 마스크 패턴을 형성함으로써, 초점에 원형을 갖고 비초점에 대체로 사각형을 갖는 형상이 달성될 수 있고, 동시에 레이저 발광 플럭스의 사각 비임 단면 형상이 광학 축을 중심으로 회전되기 때문에 나선 원추 형상이 형성될 수 있다. 즉, 공작물 (레이저 발광 플럭스의 조사측)의 표면측에 초점을 설정하고 소정의 회전각으로 광학 축을 중심으로 비임 단면 형상을 회전시키면서 공작물 상에 이를 조사함으로써, 잉크 토출측에서의 원형 단면 형상으로부터 잉크 공급측에서의 사각 단면 형상으로 벌어진 나선 원추형이 형성될 수 있다. 또한, 오리피스 판이 잉크 공급측으로부터 단독으로 가공될 때, 오리피스 판의 후면의 잉크 토출측 표면 상의 위치에 초점을 설정함으로써, (대체로 사각형인) 잉크 공급측으로부터 잉크 공급측으로 수렴되는 단면 형상을 갖는 나선 원추 모양이 형성될 수 있다.
또한, 정지부(312)가 투영 렌즈(313) 부근에 배치되는 전술된 장치가 사용되지 않을 때, 코흘러 조사 시스템을 사용함으로써, 유사한 가공 작업은 투영 렌즈 상에 동공 화상을 투영하도록 발광 플럭스 정지부 또는 광 화상을 레이저 광 통로의 상이한 위치에 배열함으로써 그리고 사각 형상 또는 임의의 형상을 갖도록 투영 렌즈(313)의 동공 화상을 형성함으로써 이루어질 수 있다.
레이저 광의 조사와 동일한 시간에, 공작물로 오리피스 판(301)을 구비하는 잉크 제트 기록 헤드(3)의 마스크(314)와 주 본체(3)는 (얇은 화살표로 도시된) 광학 축에 수직한 방향 또는 (얇은 화살표와 점선 화살표로 도시된; 상호 이동) 방향으로 동시에 소정의 속도로 (도시되지 않은) 기계 단계에 의해 각각 이동되어 전체 마스크 패턴(315)을 가공하게 된다.
[제4 실시예]
도13a 내지 도 13c 및 도14d 및 도14f는 본 발명의 제4 실시예에 의한 잉크 토출구 부분을 도시하는 개략도이다.
잉크 토출측을 향해 벌어진 원추형인 통상 제4 실시예에 의한 회전 대칭축과 함께 잉크 공급측을 향해 벌어진 원추 형상에 연결되는 형상을 갖는 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출 작동은 도13a 내지 도13c 및 도14d 내지 도14f를 참조하여 간단하게 설명될 것이다.
우선, 도13a에 도시된 바와 같이, 잉크를 (도시되지 않은) 잉크 제트 기록 헤드에 채우거나 로딩시킴으로써, 잉크(404)는 잉크 토출측을 향해 벌어진 영역(402)과 잉크 공급측을 향해 벌어진 영역(403)을 갖는 잉크 토출구를 구비하는 오리피스 판(401)과 접촉되어 배치된다.
잉크(404)가 수성 용액이기 때문에, 잉크는 모세관력에 의해 친수성이고 잉크 공급측을 향해 벌어진 영역(403)에 충만되고, 잉크는 발수 작용으로 인한 (도시되지 않은) 발수성 필름을 갖는 잉크 토출측을 향해 벌어진 영역(402)에 부착되지 않는다.
그런 후, 도13b에 도시된 바와 같이, (도시되지 않은) 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출압 발생 소자에 의해 생성되는 (화살표에 의해 지시되는 방향을 향하는) 압력에 의해, 잉크(404)는 외기를 향해 가압된다.
그리고 나서, 도13c에 도시된 바와 같이, 압출된 잉크(404)는 압출 성장을 받게 되며, 잉크의 표면 장력으로 인해 에너지가 최소화되므로 잉크는 구형 형상으로 변형되기 시작한다.
이어서, 도14d에 도시된 바와 같이, (도시되지 않은) 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출압 발생 소자에 의해 발생된 압력이 정지되고, 잉크(404)는 자체의 관성력에 의해 비상하면서 구형 형상으로 성장한다.
그리고 나서, 도14e에 도시된 바와 같이, 잉크(404)는 구형 변형 동안의 잉크의 길이와 표면 장력 사이의 균형에 의해 주 액적(main droplet, 410) 및 위성 액적(satellite droplet, 411)으로 분리된다. 이와 동시에, 잉크 토출측을 향해 벌어진 영역(402)과 잉크 공급측을 향해 벌어진 영역(403) 사이의 경계(친수성 영역과 발수성 영역 사이의 경계)에서, 잉크는 균일하게 대칭으로 파괴되고 잉크 액적은 잉크 제트 기록 헤드로부터 분리된다.
이어서, 도14f에 도시된 바와 같이, 분리된 잉크 액적의 주 액적(410) 및 위성 액적(411)은 잉크 토출구의 축방향인 동일 방향(화살표로 도시됨)으로 유동한다.
다음으로, 설명된 실시예에 따른 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출구를 통해 잉크가 건조되는 것을 방지하는 캡을 설명하기로 한다. 잉크 제트 기록 헤드가 사용되지 않을 때, 잉크 용액 내의 수분은 대기 중으로 증발되고, 잉크 용액 내의 증발되지 않는 물질의 밀도가 증가됨으로써, 잉크 토출구를 막게 된다. 이를 피하기 위하여, 잉크 제트 기록 헤드가 사용되지 않을 때, 도15에 도시된 캡(405)은 잉크 토출구들을 포함하는 오리피스 판의 표면과 밀착됨으로써, 잉크 토출구들과 대기와의 접촉을 방지한다. 이러한 경우에, 잉크(404)는 캡(405)과 접촉되지 않는다.
다음으로, 설명된 실시예에 따른 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출구 부분의 잉크 미스트(mist) 오염의 방지를 도16a 및 도16b를 참조하여 설명하기로 한다.
도16a에 도시된 바와 같이, 중력이 실선 화살표로 나타낸 방향으로 작용할 때, 잉크 토출구 부분의 잉크 미스트 입자(420)는 잉크 토출측을 향해 벌어진 영역(402)의 (발수성 필름을 갖는) 경사면의 발수 효과로 인해 가는 화살표로 나타낸 방향으로 미끄러져 잉크 토출구 내의 잉크(404)에 흡수된다. 결국, 잉크 미스트 입자(420)가 서로 결합되어 큰 잉크 덩어리를 형성하는 것이 곤란하게 되므로, 잉크 토출에 악영향을 미치지 않는다.
한편, 도16b에 도시된 바와 같이, 중력이 굵은 화살표로 나타낸 방향을 향해 작용할 때, 잉크 토출구 부분의 잉크 미스트 입자(420)는 발수 효과로 인해 잉크 토출측을 향해 벌어진 영역(402)의 (발수성 필름을 갖는) 경사면 상에서 가는 화살표로 나타낸 방향으로 미끄러져 잉크 토출구를 빠져나간다. 따라서, 잉크 토출시에 악영향을 미치지 않는다.
다음으로, 잉크 토출구 내에 발수성 필름이 제공된 종래의 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출 작동을 도17a 내지 도17c 및 도18d 내지 도18f를 참조하여 설명하기로 한다. 먼저, 도17a에 도시된 바와 같이, (도시되지 않은) 잉크 제트 기록 헤드 내에 잉크를 충전 또는 로딩함으로써, 잉크(404)는 발수 효과를 내부에 갖는 잉크 토출구를 포함하는 오리피스 판(401)과 접촉하여 배치된다. 잉크(404)는 수성 용액이므로, 잉크는 모세관력에 의해 친수성 영역까지 충전되고, (도시되지 않은) 발수성 필름을 갖는 영역에는 발수성 작용으로 인해 부착되지 않는다.
그리고 나서, 도17b에 도시된 바와 같이, (도시되지 않은) 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출압 발생 소자에 의해 발생된 (화살표로 나타낸 방향을 향한) 압력에 의해, 잉크(404)는 대기를 향해 가압된다.
이어서, 도17c에 도시된 바와 같이, 압출 잉크(404)는 압출 성장을 받게 되며, 잉크(404)의 표면 장력으로 인해 에너지가 최소화되므로 잉크는 구형 형상으로 변형되기 시작한다.
그리고 나서, 도18d에 도시된 바와 같이, (도시되지 않은) 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출압 발생 소자에 의해 발생된 압력은 정지되며, 잉크(404)는 자체의 관성력에 의해 비상하면서 구형 형상으로 성장한다. 그러나, 잉크(404)는 반데르 발스 힘으로 인해 잉크 토출구(400)의 발수성 필름의 일부분에 부착됨으로써, 비대칭 액체 유동을 발생시킨다.
이어서, 도18e에 도시된 바와 같이, 잉크(404)는 구형 변형 동안의 잉크의 길이 및 표면 장력 사이의 균형에 의해 주 액적(410) 및 위성 액적(411)으로 분리된다. 이와 동시에, 반데르 발스 힘에 의해 생성된 비대칭 액체 유동을 갖는 위성 액적(411)은 전진되면서 잉크 토출구(400)의 벽에 의해 저항을 받아 잉크가 파괴되며, 잉크 액적은 잉크 제트 기록 헤드로부터 분리된다.
그리고 나서, 도18f에 도시된 바와 같이, 분리된 잉크 액적의 주 액적(410) 및 위성 액적(411)은 화살표로 나타낸 방향으로 유동한다. 이러한 경우에, 주 액적(410)은 잉크 토출구의 축방향을 따라 비상하지만, 위성 액적은 다른 방향으로 비상한다.
다음으로, 잉크 토출구의 표면 상에 잉크 액체 경계면이 형성되는 종래의 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출구를 통해 잉크가 건조되는 것을 방지하는 캡을 도19를 참조하여 설명하기로 한다.
이러한 경우에, 잉크(404)는 캡(405)과 접촉되므로, 잉크(404)는 오리피스 판(401)의 표면과 캡(405) 사이의 경계면에서 흡수된다. 이러한 경우에, 캡과 밀착하기 위하여, 잉크 토출면을 뒤따르는 밀착이 요구된다. 그러나, 고무 재료 또는 우레탄 재료는 잉크의 알칼리에 의해 열화되기 쉬우므로, 캡 재료는 열화되어 잉크 토출구에 부착됨으로써, 잉크 비상 방향을 변경시킨다.
다음으로, 스폿 페이싱 단차부(spot-facing stepped portion)가 잉크 토출구 주변에 형성된 종래의 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 미스트 오염을 도20a 및 도20b를 참조하여 설명하기로 한다.
도20a 및 도20b에 도시된 바와 같이, 잉크 토출구 부분에 인접하여 있는 잉크 미스트 입자는 발수성 필름을 갖는 스폿 페이싱 단차부의 코너를 향해 이동되어 축적된다. 코너에서의 액체량이 소정량을 초과한다면, 미스트 잉크는 잉크 액체 경계면과 접촉되고, 표면 장력에 의해 도20b에서 화살표로 나타낸 방향을 향해 이동되어 잉크 토출구 내의 잉크(404)로 흡수된다. 이러한 경우에, 대량의 잉크가 유입되므로, 불량한 잉크 토출이 발생하거나 잉크 토출 방향이 변경될 수 있어서, 잉크 토출시 악영향을 미친다.
다음으로, 설명된 실시예에 따른 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출구 부분을 제조하는 방법을 도21a 내지 도21c 및 도22d 및 도22e를 참조하여 간단하게 설명하기로 한다.
먼저, 도21a에 도시된 바와 같이, 1 피코 초(pico-second)보다 짧은 펄스 방사 시간으로 레이저 광을 출력하는 레이저 발진기로부터 방사되는 레이저 광(151)을 사용함으로써, (도시되지 않은) 마스크 패턴의 소정 패턴 화상이 소정의 에너지 밀도 및 소정의 개구수 (NA)에 의해 오리피스 판(401) 내부의 소정의 초점에서 오리피스 판(401) 상으로 조사된다.
그리고 나서, 도21b에 도시된 바와 같이, 잉크 토출측을 향해 벌어진 영역이 레이저 조사 가공에 의해 형성된다.
이어서, 도21c에 도시된 바와 같이, 소정 두께를 갖는 발수성 필름(406)이 마이크로 스프레이 등의 코팅 장치에 의해 코팅된다.
그리고 나서, 도21a와 유사한 도22d에 도시된 바와 같이, 1 피코 초보다 짧은 펄스 방사 시간으로 레이저 광을 출력하는 레이저 발진기로부터 방사된 레이저 광(451)을 사용함으로써, (도시되지 않은) 마스크 패턴의 소정 패턴 화상이 소정의 에너지 밀도 및 소정의 개구수 (NA)에 의해 오리피스 판(401) 내부의 발수성 영역의 소정의 초점 위치에서 오리피스 판(401) 상으로 조사된다.
이어서, 도22e에 도시된 바와 같이, 잉크 공급측으로 향해 벌어진 영역(403)이 레이저 조사 가공에 의해 형성된다.
잉크 토출측을 향해 벌어진 영역(402) 또는 잉크 공급측을 향해 벌어진 영역(403)이 다각형 피라미드 형상으로 형성된 때, 가공은 레이저 비임의 비임 단면 형상이 다각형 형상을 갖도록 함으로써 수행된다. 이러한 경우에, 레이저 비임의 비임 단면 형상의 다각형 형상은 예컨대 투영 렌즈의 다각형 동공 패턴을 사용하거나 투영 렌즈의 다각형 정지부 패턴을 사용함으로써 형성될 수 있다. 더욱이, 잉크 토출구의 원추 형상을 나선 원추 형상으로서 형성하기 위하여, 가공물을 광학 축을 중심으로 회전시키면서 가공물 상에 레이저 비임의 비임 단면 형상을 조사함으로써 수행될 수 있다.
다음으로, 제1 내지 제4 실시예에 따른 가공법이 적용되는 잉크 제트 기록 헤드를 도23a 내지 도23c를 참조하여 설명하기로 한다.
도23a 내지 도23c에서, 잉크를 토출하기 위한 전기/열 변환 소자 또는 전기/기계 변환 소자 등의 잉크 토출압 발생 소자(34)가 기판(33) 상에 제공된다.
잉크 토출압 발생 소자(34)는 대응하는 잉크 토출구(21)와 연통되는 각각의 잉크 유로(31) 내에 배치되고, 잉크 유로(31)는 공통 액체 챔버(32)와 연통된다.
공통 액체 챔버(32)에는 잉크가 잉크 탱크로부터 공급되게 하는 (도시되지 않은) 잉크 공급 튜브가 제공된다.
상부판(33)은 잉크 유로(31) 및 공통 액체 챔버(32)를 형성하는 오목부를 구비한다. 상부판이 기판(33)에 연결된 때, 잉크 유로(31) 및 공통 액체 챔버(32)가 형성된다.
더욱이, 잉크 토출구(21)를 갖는 토출구 판(이하에서 "오리피스 판"이라 함)은 기판(33) 및 상부판(35)의 조립체의 잉크 유로 단부측에 부착된다.
이러한 잉크 제트 기록 헤드는 이하의 방법으로 제조될 수 있다.
즉, 기판(33)은 히터(잉크 토출압 발생 소자)(34), (도시되지 않은) 시프트 레지스터(shift resistor) 등의 집적 회로, 및 배선을 실리콘 기판 상에 패터닝함으로써 형성되며, 상부판(35)은 화학 에칭에 의해 오목부[잉크 유로(31) 및 잉크 액체 챔버(32)] 및 (도시 안된) 잉크 공급 개구를 형성함으로써 형성된다.
이후에, 기판(33) 및 상부판(35)은 잉크 토출측 단부면들이 정렬되고 잉크 유로(31) 및 히터(34)가 정렬되도록 서로 정렬되어 함께 접합된다.
접합 이후에, 노즐이 아직 형성되지 않은 오리피스 판(2)은 접합된 상부판 및 기판의 잉크 토출측 단부면들에 접착되며, 이 상태에서 전술된 잉크 토출구 가공법에 의해 노즐이 형성된다.
이후에, (도시되지 않은) 히터 구동 단자가 상부에 패터닝된 전기 기판이 연결되며, 알루미늄 기부판이 기판(33)에 연결된다. 그리고 나서, 잉크 공급용 잉크 탱크 및 다른 여러 부재를 보유하는 홀더가 연결된다. 이러한 방식으로, 잉크 제트 기록 헤드가 조립된다.
잉크 제트 기록 헤드를 이러한 방식으로 제조함으로써, 잉크 토출구들의 배향의 분산으로 인한 잉크 토출 방향의 변화를 방지할 수 있다.
잉크 제트 기록 헤드를 전술된 실시예에 따라 제조하고 잉크 토출구의 구성을 관찰한 결과, 종래 기술과 비교하여, 각각의 잉크 토출구의 모서리가 깨끗하게 형성되었고, 평행하게 고밀도로 정렬된 잉크 토출구들이 형성되었으며, 잉크 토출 단부에서의 토출구 직경에서의 분산이 상당히 감소되었음을 알았다. 더욱이, 이러한 잉크 제트 기록 헤드를 사용하여 인쇄가 실제로 수행된 결과, 균일하게 정렬된 인쇄 도트가 기록되었고 각각의 도트 형상은 선명하고 깨끗하였으며, 따라서 우수한 인쇄 품질을 얻었다.
부수적으로, 제1 내지 제4 실시예에서, 잉크 토출구들이 형성되는 예가 설명되었지만, 본 발명은 이러한 예로 제한되지 않으며, 잉크 유로, 잉크 액체 챔버 및 잉크 공급 개구는 유사한 기술 효과를 가지고 본 발명에 의해 가공될 수 있다.
게다가, 잉크 제트 기록 헤드가 설명되었지만, 본 발명은 잉크 제트 기록 헤드로 제한되는 것이 아니라, 본 발명은 예컨대 반도체 기판의 미세 기계 가공에서의 레이저 가공에도 적용될 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 잉크 토출 방향의 축에 대하여 대칭이고 외부를 향해 전체적으로 테이퍼진 구성이 잉크 토출구 형성판의 외부로부터(잉크 토출측으로부터) 레이저 가공에 의해 형성될 수 있는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법, 이러한 방법에 의해 제조된 잉크 제트 기록 헤드 및 레이저 가공 방법이 구현될 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 조사 비임 파장에 대한 공작물의 재료의 흡수율을 a라 하고, 공작물의 일 측면에서 가공 패턴을 오리피스 판에 투영하는 광학 시스템의 개구수(NA)를 n이라 하며, 공작물로서의 오리피스 판 상에 조사된 레이저 비임의 단위 면적당 단위 진동 펄스당 에너지를 E (단위: J/cm2/펄스)라 하고, 레이저의 진동 펄스의 시간 폭을 t (단위: 초)라 할 때, 이하의 관계식
(a x n x E)/t ＞ 13 x 106(W/cm2)
을 충족시킴으로써, 시간 에너지 밀도는 1 피코 초보다 짧은 펄스 방사 시간을 갖는 레이저 비임을 방사하는 레이저에 의해 크게 증가되므로, 수지 등의 공작물은 작은 광 에너지에 의해 연마 가공될 수 있으며, 가시 광선 또는 부근의 적외선을 사용함으로써 다양한 광학 재료가 사용될 수 있기 때문에 밝은 개구수(NA)를 갖는 투영 렌즈가 용이하게 이용될 수 있으며, 오리피스 판의 외부면을 향해 테이퍼진 잉크 토출구가 오리피스 판의 외부로부터의 레이저 조사에 의해 용이하게 제조될 수 있다. 따라서, 고품질의 가공이 수행될 수 있어, 잉크 제트 기록 헤드의 성능을 현저하게 향상시킬 수 있다.
게다가, 본 발명에 따르면, 가공 재료는 수지 재료로 제한되는 것이 아니라, 높은 열전도성을 갖는 세라믹 재료 금속 재료가 사용될 때라도 가공 공정은 열 확산이 광 조사의 개시로부터 진행되기 전에 종료되므로, 액체 상(liquid phase) 조건 없이 연마 가공을 성취할 수 있고, 더욱이 석영, 광학 수정 또는 유리 등과 같은 높은 광 투과성을 갖는 재료가 사용되며, 이러한 재료가 작은 광 흡수성을 가질 때라도 에너지의 농도가 높으므로 연마 가공이 수행될 수 있다.
게다가, 본 발명에 따르면, 세라믹 재료 또는 유리 재료가 사용될 때, 철의 강알칼리에 의해 부식되지 않는 우수한 내구성 및 저장 능력을 갖는 잉크 제트 기록 헤드가 얻어질 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 오리피스 판의 외부면을 향해 테이퍼진 잉크 토출구가 형성될 수 있으므로, 잉크 토출구는 잉크 제트 기록 헤드가 조립된 후에 최종 단계에서 형성될 수 있으며, 그 결과 잉크 토출구 형성판의 조립 중에 변형에 의해 초래되는 잉크 토출 방향의 부등방성이 제거될 수 있다. 더욱이, 잉크 토출구 형성판의 외부(잉크 토출측)를 향해 부분적으로 또는 전체적으로 테이퍼진 테이퍼 구성이 형성될 수 있으므로, 잉크 액적의 토출 방향은 (소정 방향으로) 안정되고, 잉크 유동의 유체 저항은 감소되어 유속을 향상시키고, 그 결과 동일한 구동원에 의해 잉크 토출 주파수가 향상되고 잉크의 비상 속도가 향상될 수 있어서 인쇄 품질을 현저하게 향상시키고 고속 인쇄가 가능하도록 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 제1 형상으로부터 제2 형상으로 연속적으로 변화하는 단면 형상을 갖는 원추 형상의 3차원 가공을 수행하는 레이저 가공 수단을 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법 또는 잉크 제트 기록 헤드에 적용함으로써, 잉크 토출구는 잉크 토출측에서의 단면 형상이 원형 또는 타원형이고 잉크 공급측에서의 단면 형상이 잉크 공급 통로에 매끄럽게 연결된 다각형 형상인 원추 형상으로서 형성될 수 있어서, 잉크 공급 통로와 잉크 토출구 사이에서의 형상 연속성을 향상시킨다. 따라서, 액체 잉크는 층류 유동 조건에서 유동할 수 있고, 그 결과 잉크 액적은 안정하게 유동할 수 있어서, 도트 배치 위치에서의 분산을 억제하여 우수한 도트 배치를 성취하게 한다. 게다가, 미스트의 발생이 감소될 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 다각형인 바닥 형상을 갖는 나선 원추 형상을 가공하기 위한 레이저 가공 수단을 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법 또는 잉크 제트 기록 헤드에 적용함으로써, 잉크 액적은 비상 방향의 축을 중심으로 회전 성분을 가질 수 있어서, 그 결과 잉크 액적은 회전 관성력에 의해 안정하게 유동할 수 있음으로써, 도트 배치 위치에서의 분산을 억제하여 우수한 도트 배치를 성취하게 한다. 게다가, 미스트의 발생이 감소될 수 있다.
게다가, 본 발명에 따르면, 레이저 비임 조사측을 향해 벌어진 원추형 부분이 공통의 회전 대칭축을 가지고 대향한 방향을 향해 벌어진 원추형 부분에 연결된 형상이 가공될 수 있다. 결국, 이러한 레이저 가공 수단을 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법 또는 잉크 제트 기록 헤드에 적용함으로써, 잉크 제트 기록 헤드의 잉크 토출구는 레이저 비임 조사측을 향해 벌어진 원추형 부분이 공통의 회전 대칭축을 가지고 대향 방향을 향해 벌어진 원추형 부분에 연결된 형상으로 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명에서, 잉크 토출구의 내부에서의 잉크 액체 경계면을 잉크의 액체 표면 장력에 의해 형성함으로써, 잉크의 건조로 인한 잉크 토출구의 막힘은 캡이 잉크와 접촉하지 않는 방식으로 잉크 토출구에 캡을 인가함으로써 방지될 수 있다. 게다가, 잉크 공급측을 향해 벌어진 잉크 친수성 영역과 잉크 토출측을 향해 벌어진 잉크 반발 영역 사이의 경계에서 불연속적인 표면 경계를 형성함으로써, 비상 잉크 액적은 불연속 표면 경계에서 분리될 수 있고, 그 결과 잉크 액적의 주 액적 및 위성 액적은 잉크 토출구의 대칭축을 따라 유동될 수 있어서, 고정밀성의 인쇄 품질을 얻을 수 있다. 잉크 액체 경계면에 관하여 불연속적인 코너부가 없으므로, 잉크 미스트가 잉크 토출측을 향해 벌어진 영역에 점착될지라도, 잉크 미스트는 이러한 코너부에 축적되어 성장되지 않고 잉크 액체 경계면과 접촉되지 않으므로, 잉크 액적의 비상은 방해받지 않는다. 게다가, 잉크 토출측이 중력 벡터 방향으로 향할 때, 잉크 토출측을 향해 벌어진 영역에 점착된 잉크 미스트는 유동하여 잉크 토출구 형성 부재의 잉크 토출면으로부터 제거된다. 잉크 토출측이 중력 벡터 방향에 대향한 방향으로 향할 때, 잉크 미스트는 미세 미스트 조건에서 잉크 액체 경계면을 향해 유동하여 흡수된다. 이러한 방식으로, 잉크 액적의 비상에 대항한 잉크 미스트의 방해는 상당히 제거됨으로써, 잉크 제트 기록 헤드의 신뢰성 및 내구성이 향상된다.

Claims (66)

  1. 기록 매체에 점착될 잉크 액적을 토출하는 잉크 토출구, 상기 잉크 토출구에 공급될 잉크를 수용하는 액체 챔버, 상기 잉크 토출구를 상기 액체 챔버와 연통시키는 잉크 유로, 상기 잉크 유로에 제공되고 잉크를 토출시키는 에너지를 발생시키는 에너지 발생 소자, 및 잉크를 외부로부터 상기 액체 챔버 내로 공급하는 잉크 공급 개구가 판 부재들을 접착 또는 점착시킴으로써 형성되는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법에 있어서,
    상기 잉크 토출구가 형성된 오리피스 판이 레이저 가공될 때, 1 피코 초보다 짧은 펄스 방사 시간으로 레이저 광을 진동시키는 레이저 발진기로부터 방사되고 매우 큰 공간 및 시간 에너지 밀도를 갖는 복수개의 펄스의 레이저 광이 사용되며, 잉크 공급측에 대향한 상기 오리피스 판의 외부면측으로부터 레이저 광이 조사되어 잉크 토출구 가공 패턴이 초점 투영에 의해 상기 오리피스 판의 외부면 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 소정 피치로 형성된 복수개의 개구 패턴을 갖는 마스크를 통해 레이저 광을 조사함으로써 복수개의 토출구가 소정 간격으로 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  3. 잉크를 압력 발생원과 접촉시켜 잉크에 에너지를 인가하여 잉크 토출구에 압력을 전달함으로써, 기록 매체에 점착될 잉크 액적을 비상시키는 잉크 제트 기록 헤드가 레이저 가공에 의해 형성되는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법에 있어서,
    상기 잉크 토출구가 형성된 오리피스 판이 레이저 가공될 때, 1 피코 초보다 짧은 펄스 방사 시간으로 레이저 광을 진동시키는 레이저 발진기로부터 방사되고 매우 큰 공간 및 시간 에너지 밀도를 갖는 복수개의 펄스의 레이저 광이 사용되며, 레이저 비임의 비초점에서의 비임 단면 형상인 제1 형상과는 다른 제2 형상을 갖는 마스크 패턴을 통해 마스크 패턴의 투영 초점에서 소정의 에너지 밀도 및 소정의 개구수 하에 상기 레이저 발진기로부터 상기 오리피스 판 상으로 방사된 레이저 비임을 조사함으로써 제2 형상으로부터 제1 형상으로 연속적으로 변화하는 작업 부분을 갖는 원추 형상의 3차원 가공이 수행되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 레이저 비임의 비초점에서의 비임 단면 형상인 제1 형상은 다각형 형상이고, 상기 마스크 패턴 내의 제1 형상과는 다른 제2 형상은 원형 또는 타원형 형상이며, 잉크 토출측의 단면 형상이 원형 또는 타원형 형상이고 잉크 공급측의 단면 형상이 다각형 형상인 원추 형상이 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 제1 형상의 다각형 형상은 투영 렌즈의 다각형 동공 화상 패턴을 사용함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서, 제1 형상의 다각형 형상은 투영 렌즈의 다각형 정지부 패턴을 사용함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  7. 제3항에 있어서, 잉크 공급측의 단면 형상은 잉크 공급 통로에 매끄럽게 연결된 다각형 형상으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  8. 제3항에 있어서, 비임 단면 형상은 다각형 형상이고, 노즐 단면 형상의 단면적을 제2 형상으로부터 다각형 형상으로 증가시키면서 나선형으로 연속 변화하는 나선 원추 형상의 3차원 가공은 제2 형상을 갖는 상기 마스크 패턴을 통해 상기 마스크 패턴의 투영 초점에서 비임 단면 형상을 광학 축을 중심으로 회전시키면서 비임 단면 형상을 상기 오리피스 판 상으로 조사함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 나선 원추 형상은 점차적으로 매끄럽게 연속적으로 비틀린 다각형 바닥 형상을 갖는 나선 원추 형상으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서, 나선 원추 형상은 투영 렌즈의 다각형 동공 화상 패턴을 사용하고 투영 렌즈의 동공 화상 패턴을 공작물의 가공 진행 방향과 관련하여 광학 축을 중심으로 회전시켜, 레이저 비임의 비초점에서 비임 단면 형상의 다각형 형상을 형성함으로써 가공되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  11. 제8항에 있어서, 나선 원추 형상은 투영 렌즈의 다각형 정지부 패턴을 사용하고 투영 렌즈의 정지부 패턴을 공작물의 가공 진행 방향과 관련하여 광학 축을 중심으로 회전시켜, 레이저 비임의 비초점에서 비임 단면 형상의 다각형 형상을 형성함으로써 가공되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  12. 제3항에 있어서, 초점은 레이저 비임의 조사측을 향한 상기 오리피스 판의 측면측에 또는 레이저 비임의 조사측을 향한 상기 오리피스 판의 측면측으로부터 이격된 위치에 설정되어 원추 형상의 3차원 가공이 수행되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  13. 제3항에 있어서, 상기 잉크 제트 기록 헤드의 상기 잉크 토출구에서, 잉크 토출구의 잉크 토출측의 상기 잉크 토출구 부근에 발수성 필름이 형성된 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  14. 잉크를 압력 발생원과 접촉시킴으로써 잉크에 에너지를 인가하여 압력을 잉크 토출구에 전달함으로써 기록 매체에 점착될 잉크 액적을 비상시키는 잉크 제트 기록 헤드가 레이저 가공에 의해 형성되는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법에 있어서,
    상기 잉크 토출구가 형성되는 오리피스 판이 레이저 가공을 받을 때, 1피코 초보다 짧은 펄스 방사 시간으로 레이저 광을 진동시키는 레이저 발진기로부터 방사되고 매우 큰 공간 및 시간 에너지 밀도를 갖는 복수개의 펄스의 레이저 광이 사용되며, 잉크 토출측을 향해 벌어진 원추형 부분이 공통의 대칭축으로 잉크 공급측을 향해 벌어진 원추형 부분에 연결되는 형상은 투영 초점에서 소정의 에너지 밀도 및 소정의 개구수 하에 상기 레이저 발진기로부터 방사된 레이저 비임에 의해 소정의 패턴 화상을 상기 오리피스 판으로 조사함으로써 가공되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 잉크 토출측을 향해 벌어진 원추형 부분은 상기 오리피스 판의 잉크 토출면의 후방의 소정 위치에 초점을 설정함으로써 가공되며, 잉크 공급측을 향해 벌어진 원추형 부분은 잉크 토출측을 향해 벌어진 원추형 부분이 가공된 후에 원추형 부분들이 공통의 대칭축으로 연결되는 소정 부분에 초점을 설정함으로써 가공되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서, 잉크 토출측을 향해 벌어진 원추형 부분이 잉크 공급측을 향해 벌어진 원추형 부분보다 큰 원추 형상이 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 잉크 토출구는 친수성 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 조립 방법.
  18. 제14항에 있어서, 발수성 필름이 잉크 토출측을 향해 벌어진 원추형 부분의 표면 상에 그리고 잉크 토출측에서 상기 잉크 토출구에 인접한 영역에서 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 발수성 필름은 잉크 토출측을 향해 펼쳐진 원추형 부분이 가공된 후에 잉크 토출측 상에 코팅되고, 그 후에 잉크 공급측을 향해 벌어진 원추형 부분이 가공되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  20. 제14항에 있어서, 상기 잉크 토출구의 원추 형상이 원추형 부분 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  21. 제14항에 있어서, 상기 잉크 토출구의 원추 형상이 다각형 피라미드 부분 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서, 다각형 피라미드 부분이 다각형 비임 단면 형상을 갖는 레이저 비임을 사용함으로써 가공되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서, 레이저 비임의 다각형 비임 단면 형상이 투영 렌즈의 다각형 동공 화상 패턴을 사용함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  24. 제22항에 있어서, 레이저 비임의 다각형 비임 단면 형상이 투영 렌즈의 다각형 정지부 패턴을 사용함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  25. 제14항에 있어서, 상기 잉크 토출구의 원추 형상이 나선 원추 부분 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  26. 제25항에 있어서, 나선 원추 부분이 광학 축을 중심으로 회전하면서 공작물 상에 레이저 비임의 비임 단면 형상을 조사함으로써 가공되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  27. 제16항에 있어서, 상기 잉크 토출구의 원추 형상이 원추형 부분, 다각형 피라미드 부분 또는 나선 원추 부분과 조합되어 가공되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  28. 제1항에 있어서, 상기 잉크 토출구를 형성하는 부재는 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  29. 제1항에 있어서, 상기 잉크 토출구를 형성하는 부재는 Si 또는 Si 화합물로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  30. 제1항에 있어서, 레이저 광의 파장이 350 ㎚ 내지 1000 ㎚의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  31. 제1항에 있어서, 레이저 광의 펄스 방사 시간이 500 펨토 초(femto-second) 이하인 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  32. 제1항에 있어서, 레이저 비임의 에너지 밀도가 이하의 관계식:
    (a × n × E ) / t 〉13 × 106(W/㎝2)
    을 만족시키고, 여기서 a는 조사 레이저 파장에 대한 공작물 재료의 흡수율이고, n은 공작물의 일 측에서 공작물 상에 가공 패턴을 투영하는 광학 시스템의 개구수이며, E[단위: J/㎝2/펄스]는 공작물의 재료 상에 조사된 레이저 광의 단위 면적당 및 단위 진동 펄스 시간당 에너지이고, t[단위: (초)]는 상기 레이저의 진동 펄스의 시간 폭인 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  33. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 발진기는 광 전파를 위한 공간 압축 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  34. 제33항에 있어서, 광 전파를 위한 상기 공간 압축 장치는 쳐핑 펄스 발생 수단 및 광 파장 분산 특성을 사용하는 종방향 모드 동기화 수단에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드 제조 방법.
  35. 기록 매체에 점착되는 잉크 액적을 토출하는 토출구, 상기 잉크 토출구에 공급되는 잉크를 함유하는 액체 챔버, 상기 잉크 토출구를 상기 잉크 챔버와 연통시키는 잉크 유로, 상기 잉크 유로 내에 제공되고 잉크를 토출하는 에너지를 발생시키도록 된 에너지 발생 소자, 및 외부로부터 상기 잉크 챔버 내부로 잉크를 공급하는 잉크 공급 개구가 판 부재들을 접착 또는 점착시킴으로써 형성된 잉크 제트 기록 헤드에 있어서,
    상기 잉크 토출구는 오리피스 판의 외부 표면 상에 잉크 토출구 가공 패턴을 초점-투영함으로써 가공된 단면 형상이 상기 오리피스 판의 외부 표면을 향해 테이퍼진 단면 형상을 갖고,
    상기 오리피스 판은 매우 큰 공간 및 시간 에너지 밀도를 갖고 상기 오리피스 판의 외부 표면 상에 1 피코 초보다 짧은 펄스 방사 시간에서 레이저 광을 진동시키기 위한 레이저 발진기로부터 방사되는 복수개의 펄스의 레이저 광을 조사함으로써 잉크 공급측에 대향하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  36. 제35항에 있어서, 복수개의 잉크 토출구는 소정의 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  37. 잉크를 압력 발생원과 접촉시켜 잉크에 에너지를 인가하여 잉크 토출구에 압력을 전달함으로써, 기록 매체에 점착될 잉크 액적을 비상시키는 잉크 제트 기록 헤드에 있어서,
    상기 잉크 토출구는 레이저 비임의 비초점에서의 비임 단면 형상인 제1 형상과 다른 제2 형상을 갖는 마스크 패턴을 통해 마스크 패턴의 투영 초점에서 소정의 에너지 밀도 및 소정의 개구수 하에 상기 레이저 발진기로부터 방사된 레이저 비임을 조사함으로써 오리피스 판이 조사되도록 제2 형상으로부터 1 피코 초보다 짧은 펄스 방사 시간으로 레이저 광을 진동시키는 레이저 발진기로부터 방사되고 매우 큰 공간 및 시간 에너지 밀도를 갖는 복수개의 펄스의 레이저 광을 사용함으로써 가공된 제1 형상으로 연속적으로 변화되는 원추형 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  38. 제37항에 있어서, 잉크 토출측에서의 상기 잉크 토출구의 단면 형상은 원형 또는 타원형이고, 잉크 공급측에서의 단면 형상은 실질적으로 다각형인 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  39. 제38항에 있어서, 잉크 공급측에서의 단면 형상은 잉크 공급 통로에 매끄럽게 연결된 실질적으로 다각형인 형상으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  40. 제37항에 있어서, 상기 잉크 토출구는 점차적으로 매끄럽게 비틀린 연속 나선 원추 형상을 갖고, 잉크 토출측에서의 상기 잉크 토출구의 단면 형상은 원형 또는 타원형이고, 잉크 공급측에서의 단면 형상은 실질적으로 다각형인 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  41. 제40항에 있어서, 나선 원추 형상은 점차적으로 매끄럽게 실질적으로 다각형이고 연속적인 저부 형상을 갖는 나선 원추 형상인 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  42. 제37항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잉크 토출구에서, 발수성 필름은 잉크 토출측에서 상기 잉크 토출구 부근에 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  43. 잉크를 압력 발생원과 접촉시켜 잉크에 에너지를 인가하여 잉크 토출구에 압력을 전달함으로써, 기록 매체에 점착될 잉크 액적을 비상시키는 잉크 제트 기록 헤드에 있어서,
    상기 잉크 토출구는 잉크 토출구를 향해 벌어진 원추형 부분이 공통 대칭축으로 잉크 공급측을 향해 벌어진 원추형 부분에 연결된 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  44. 제43항에 있어서, 잉크 토출측을 향해 벌어진 원추형 부분의 확장부는 잉크 공급측을 향해 벌어진 원추형 부분의 확장부보다 큰 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  45. 제43항에 있어서, 상기 잉크 토출구는 친수성 재료로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  46. 제43항에 있어서, 발수성 필름이 잉크 토출측을 향해 벌어진 원추형 부분의 표면 상과 잉크 토출측에서 상기 잉크 토출구 근방의 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  47. 제46항에 있어서, 상기 발수성 필름은 잉크 토출측을 향해 벌어진 원추형 부분이 가공되고 잉크 공급측을 향해 벌어진 원추형 부분이 가공된 후 잉크 토출측 상에 코팅되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  48. 제43항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잉크 토출구의 원추 형상은 원추형 부분 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  49. 제43항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 토출구의 원추 형상은 다각형 피라미드 부분 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  50. 제43항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잉크 토출구의 원추 형상은 나선 원추형 부분 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  51. 제43항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잉크 토출구의 원추 형상은 원추형 부분, 다각형 피라미드 부분 또는 나선 원추형 부분과 결합되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  52. 공작물에 레이저 비임을 조사함으로써 공작물에 대한 연마 가공을 수행하는 레이저 가공 방법에 있어서,
    관통 구멍이 연마 가공에 의해 공작물 내에 형성될 때, 1 피코 초보다 짧은 펄스 방사 시간으로 레이저 광을 진동시키는 레이저 발진기로부터 방사되고 매우 큰 공간 및 시간 에너지 밀도를 갖는 복수개의 펄스의 레이저 광이 사용되고, 레이저 광은 관통 구멍에 레이저 연마 가공에 의해 형성된 공작물의 외부면으로부터 조사됨으로써, 관통 구멍 가공 패턴을 공작물의 외부면 상으로 초점 투영함으로써 공작물을 가공하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  53. 제52항에 있어서, 복수개의 관통 구멍들은 소정 피치로 형성된 복수개의 개구 패턴을 갖는 마스크를 통과하여 레이저 광이 조사됨으로써 소정의 간격으로 동시 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  54. 큰 공간 및 시간 에너지를 갖는 광 펄스를 1 피코 초보다 짧은 펄스 방사 시간으로 연속적으로 방사하기 위한 레이저 발진기로부터 레이저 비임을 공작물 상에 조사함으로써 광학 연마 가공을 달성하는 레이저 가공 방법에 있어서,
    제2 형상으로부터 제1 형상으로 연속적으로 변하는 가공 단면을 갖는 원추형의 3차원 가공은 소정의 에너지 강도 및 소정의 개구수 하에서 상기 레이저 비임의 비초점에서의 비임 단면 형상인 상기 제1 형상과 상이한 상기 제2 형상을 갖는 마스크 패턴을 통해 상기 소정의 마스크 패턴의 투영 초점에서 상기 레이저 발진기로부터 방사되는 상기 레이저 비임을 상기 공작물 상에 조사함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  55. 제54항에 있어서, 레이저 비임의 비초점에서의 상기 비임 단면 형상인 상기 제1 형상은 투영 렌즈의 다각형 동공 화상 패턴을 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  56. 제54항에 있어서, 상기 레이저 비임의 비초점에서의 상기 비임 단면 형상인 상기 제1 형상은 투영 렌즈의 다각형 정지부 패턴을 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  57. 제54항에 있어서, 상기 비임 단면 형상은 대체로 다각형인 형상이고, 상기 소정의 형상으로부터 상기 다각형의 형상으로 상기 공작물의 단면 형상의 단면 영역을 증가시키면서 나선형으로 연속 변화하는 나선 원추형의 상기 3차원 가공은 광학 축 둘레로 상기 비임 단면 형상을 회전시키면서 비임 단면 형상을 상기 제2 형상을 갖는 상기 마스크 패턴을 통해 상기 마스크 패턴의 투영 초점 지점에서 상기 공작물 상에 조사함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  58. 제57항에 있어서, 상기 나선 원추 형상은 점차적으로 매끄럽게 연속적으로 비틀리는 대체로 다각형의 저부 형상을 갖는 나선 원추 형상으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  59. 제57항에 있어서, 상기 나선 원추 형상은 투영 렌즈의 상기 다각형 동공 화상 패턴을 사용하여 상기 레이저 비임의 비초점에서 상기 비임 단면 형상의 다각형 형상을 형성하고, 상기 공작물의 가공 진행 방향과 관련하여 광학 축을 중심으로 상기 동공 화상 패턴을 회전시킴으로써 가공되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  60. 제57항에 있어서, 상기 나선 원추 형상은 투영 렌즈의 상기 다각형 정지부 패턴을 사용하여 상기 레이저 비임의 비초점에서 상기 비임 단면 형상의 다각형 형상을 형성하고, 상기 공작물의 가공 진행 방향과 관련하여 광학 축을 중심으로 상기 동공 화상 패턴을 회전시킴으로써 가공되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  61. 제54항에 있어서, 초점은 레이저 비임의 조사측을 향한 공작물의 표면측에 또는 레이저 비임의 조사측을 향한 공작물의 표면측으로부터 이격된 위치에 설정되어 원추 형상의 3차원 가공이 수행되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  62. 제52항에 있어서, 상기 레이저 광의 파장 범위는 350 ㎚ 내지 1000 ㎚ 내인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  63. 제52항에 있어서, 상기 레이저 광의 펄스 방사 시간은 500 펨토 초 이하인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  64. 제52항에 있어서, 상기 공작물은 Si 또는 Si 화합물로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  65. 제52항 내지 제64항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 발진기는 광 전달을 위한 공간 압축 장치를 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  66. 제65항에 있어서, 광 전달을 위한 상기 공간 압축 장치는 쳐핑 펄스 생성 수단과, 광 파장 분산 특성을 사용하는 종방향 모드 동기 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
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