JP2001198684A - Laser processing method, method of manufacturing ink jet recording head using the laser processing method, ink jet recording head manufactured by the manufacturing method - Google Patents
Laser processing method, method of manufacturing ink jet recording head using the laser processing method, ink jet recording head manufactured by the manufacturing methodInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】副生成物の発生がなく、レーザ加工中に変換さ
れた熱エネルギーが樹脂等の被加工物に蓄積されること
を根本的に防止して、加工物に融解、熱膨張を生じさせ
ることなく、高精細に加工することができるレーザ加工
方法、該レーザ加工方法を用いたインクジェット記録ヘ
ッドの製造方法、該製造方法で製造されたインクジェッ
ト記録ヘッドを提供する。
【解決手段】フェムト秒レーザを用い、所定の間隔で配
される複数の加工形状を同時に昇華加工し、または2種
類以上の異った材質の材料を同一工程でほぼ同時に昇華
加工し、またはレーザ光の光波長において透明な被加工
物の内部にて所定エネルギー密度以上に集光し、あるい
は被加工物の内部に位置する材料(B)に照射して、昇
華加工する。
(57) [Summary] [PROBLEMS] There is no generation of by-products, and the heat energy converted during laser processing is fundamentally prevented from being accumulated in a workpiece such as a resin, and is melted in the workpiece. A laser processing method capable of performing high-definition processing without causing thermal expansion, a method of manufacturing an ink jet recording head using the laser processing method, and an ink jet recording head manufactured by the manufacturing method. A plurality of processing shapes arranged at predetermined intervals are simultaneously sublimated by using a femtosecond laser, or two or more kinds of different materials are subjected to sublimation at substantially the same time in the same process. Sublimation processing is performed by condensing light having a light energy of not less than a predetermined energy density inside a transparent workpiece or irradiating a material (B) located inside the workpiece.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ加工方法に関
し、例えば該レーザ加工方法を用いたインク滴を飛翔さ
せて記録媒体上にインク滴を付着させるインクジェット
記録ヘッドの製造方法、および該製造方法で製造された
インクジェット記録ヘッドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing method. The present invention relates to a manufactured ink jet recording head.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、微細な構造と精度を要求される構
造物を微細加工するためのレーザ加工方法として、紫外
線レーザによるレーザ加工方法が用いられている。この
ような微細加工の例としては、インクジェットヘッドの
インク流路やインク吐出口の加工をあげることが出来
る。特開平2‐121842号公報、あるいは特開平2-121845
号公報では、紫外線レーザの代表的なものであるエキシ
マレーザを用いて、インク流路やインク吐出口を加工す
ることで高精度の加工が行えることが記載されている。
即ち、このエキシマレーザは、希ガスとハロゲンガスの
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るレーザであり、これらの発振エネ
ルギーは数100mJ/パルス、パルス繰返し周波数は10〜50
0Hzである。そして、このエキシマレーザ光のような高
輝度の短パルス紫外光をポリマー樹脂表面に照射する
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Ablative Photodecomposition(APD)過程
が生じ、この過程によってポリマー樹脂のいわゆるレー
ザーアブレーション加工が可能となる。2. Description of the Related Art Conventionally, a laser processing method using an ultraviolet laser has been used as a laser processing method for finely processing a structure requiring a fine structure and precision. Examples of such fine processing include processing of an ink flow path and an ink discharge port of an inkjet head. JP-A-2-121842 or JP-A-2-21845
In Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-157, it is described that high-precision processing can be performed by processing an ink flow path and an ink discharge port using an excimer laser, which is a typical ultraviolet laser.
In other words, this excimer laser excites a mixed gas of a rare gas and a halogen gas by discharge excitation to produce short pulses (15 to 35 ns).
These lasers can oscillate ultraviolet light, whose oscillation energy is several hundred mJ / pulse, and the pulse repetition frequency is 10 to 50.
0 Hz. When high-brightness short-pulse ultraviolet light such as excimer laser light is applied to the polymer resin surface, an Ablative Photodecomposition (APD) process occurs in which the irradiated area is instantaneously decomposed and scattered with plasma emission and impact sound. This process enables so-called laser ablation processing of the polymer resin.
【0003】レーザー加工として、それ以前に一般的に
用いられていたYAGレーザでは穴が開くもののエッジ面
が荒れ、また赤外線であるCO2レーザでは穴の周囲にク
レーターを生じるという欠点を有していた。これらのレ
ーザー加工はいわゆるレーザー熱加工であって、光エネ
ルギーを熱エネルギーに変換することにより加工を行う
ため、加工形状を崩しやすく微細な加工を行うことは困
難であったのに対して、このエキシマレーザによるレー
ザーアブレーション加工は、炭素原子の共有結合を切断
する光化学反応によって昇華エッチングを行うものであ
るため、加工形状を崩しにくく、非常に高精度の加工が
行えるものである。ここで、レーザアブレーション加工
方法とは、液相状態を介することなくレーザにより昇華
加工を行う方法を意味するものである。特にインクジェ
ット技術の分野では、これらエキシマレーザーによるレ
ーザーアブレーション加工技術が実用化されることで飛
躍的な発展を遂げ、今日にいたっていることは記憶に新
しい。[0003] As a laser processing, a YAG laser generally used before that has a defect that a hole is formed but an edge surface is roughened, and a CO2 laser which is an infrared ray has a defect that a crater is generated around the hole. . These laser processings are so-called laser thermal processings, and processing is performed by converting light energy into heat energy. In the laser ablation processing using an excimer laser, sublimation etching is performed by a photochemical reaction that breaks a covalent bond of carbon atoms, so that the processing shape is not easily broken and extremely high-precision processing can be performed. Here, the laser ablation processing method means a method of performing sublimation processing by laser without passing through a liquid state. In particular, in the field of ink jet technology, the laser ablation processing technology using these excimer lasers has made tremendous progress with the practical use, and it is new to memory that it has reached today.
【0004】このようにエキシマレーザーを用いたレー
ザー加工技術を実用化していくにつれ、さらに以下のよ
うなことが判ってきている。すなわち、照射レーザの発
振パルス時間は、上述の紫外線レーザであるエキシマレ
ーザで約数10ナノ秒、YAGレーザの高調波発振の紫外線
で約100ピコ秒から数ナノ秒であるが、被加工物に照射
したレーザ光は、そのすべての光エネルギーが原子の共
有結合の切断のために用いられるものではないこと。そ
して、原子の共有結合の切断に用いられない光エネルギ
ーがあることにより、被加工物のレーザー加工部分は完
全分解する前に飛散していき、これにより加工部周辺に
副産物が生じること。また、原子の共有結合の切断に用
いられない光エネルギーの一部は熱エネルギに変換され
ること。エキシマレーザ光のエネルギー密度は発振パル
スにおいて最大でも100メガワットのレベルでしかない
ため、熱伝導率の高い金属、セラミック、鉱物(シリコ
ン等)、光吸収率の低い石英およびガラスにおいては加
工が困難であって、主に有機構脂材料の昇華アブレーシ
ョン加工しか出来ないこと。等が判ってきている。As the laser processing technology using the excimer laser is put into practical use, the following has been found. That is, the oscillation pulse time of the irradiation laser is about several tens nanoseconds for the excimer laser, which is the above-described ultraviolet laser, and about 100 picoseconds to several nanoseconds for the harmonic oscillation ultraviolet light of the YAG laser. The irradiated laser light does not use all its light energy to break the covalent bonds of atoms. Then, due to light energy that is not used for breaking covalent bonds of atoms, the laser-processed portion of the workpiece is scattered before being completely decomposed, thereby generating by-products around the processed portion. In addition, a part of light energy that is not used for breaking covalent bonds of atoms is converted to heat energy. Since the energy density of excimer laser light is only 100 megawatts at the maximum in oscillation pulses, it is difficult to process metals, ceramics, minerals (such as silicon) with high thermal conductivity, and quartz and glass with low light absorption. Therefore, it can only be used for sublimation ablation processing of organic fat materials. Etc. are known.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】これらはいずれもエキ
シマーレーザーを用いることによって生じる不可避な現
象であり、これらの現象が実際のヘッドに影響を与えな
いようにさまざまな使いまわしの技術が提案されてい
る。たとえば、前述の副生成物が残った状態でインクジ
ェット記録ヘッドを組み立てると吐出口の目詰まりの原
因になるため、副生成物の除去工程を新たに設けてい
た。また、光エネルギーの一部が熱エネルギーに変換さ
れることで、被加工物は加工中に熱膨張したり、一部融
解するという現象が生じる虞があるため、ガラス転移点
が高い材料を用いたり、加工ピッチを低くしたりしてい
た。このように、いずれの技術も根本的に解決できるも
のではなかったため、レーザー加工の際にさまざまな制
約をもたらしているのが現実であった。All of these are inevitable phenomena caused by the use of excimer lasers, and various re-use techniques have been proposed so that these phenomena do not affect the actual head. I have. For example, assembling the inkjet recording head with the above-mentioned by-products remaining causes clogging of the discharge port, so that a by-product removal step is newly provided. In addition, since a part of the light energy is converted into heat energy, the workpiece may thermally expand during processing or may partially melt, so a material having a high glass transition point is used. Or lowering the processing pitch. As described above, since none of the techniques can be fundamentally solved, it is a reality that various restrictions are brought about during laser processing.
【0006】一方で、上述したインクジェット記録ヘッ
ドにおいては、近年、画質の高精細化が求められてお
り、そのために吐出口やインク流路の配列密度が、従来
は300〜400dpiでも十分であったものが、最近では600dp
iや1200dpiまでの配列密度が要求されるようになってき
ている。これによって、吐出口や記録液流路を配列間隔
50μm以下、加工径20μm以下といった微小間隔ある
いは微小形状をより高精度に形成するための形成方法が
求められている。しかしながら、上述したエキシマレー
ザーに見受けられる現象は加工間隔、加工径がより微細
になるほど顕著に表れてくるため、上述の高精細タイプ
のヘッドを製造するにあたり限界をもたらし始めてい
た。On the other hand, in the above-mentioned ink jet recording head, in recent years, high definition of image quality has been demanded, and therefore, arrangement density of ejection ports and ink flow paths of 300 to 400 dpi has conventionally been sufficient. Stuff but recently 600dp
Array densities up to i and 1200dpi have been required. Accordingly, there is a need for a forming method for forming minute intervals or minute shapes, such as an arrangement interval of a discharge port or a recording liquid flow path of 50 μm or less and a processing diameter of 20 μm or less, with higher precision. However, the phenomenon seen in the above-mentioned excimer laser becomes more conspicuous as the processing interval and the processing diameter become finer, and thus, the production of the above-mentioned high-definition type head has begun to be limited.
【0007】そこで、本発明者らは、上記現象がいずれ
もエキシマレーザーに代表される紫外線レーザーを用い
るレーザーアブレーション加工に起因するものであるこ
とを認識し、従来技術にとらわれることなく、まったく
新たな見地で鋭意研究したところ、これらの現象を根本
的に解決することが出来、今後さらに進むであろう微細
加工技術にも対応し、さらには汎用性を向上させること
ができる革新的なレーザーアブレーション加工技術を見
出したものである。Accordingly, the present inventors have recognized that all of the above phenomena are caused by laser ablation processing using an ultraviolet laser typified by an excimer laser, and have been given a completely new technology without being bound by the prior art. Intensive research from a standpoint has shown that these phenomena can be fundamentally solved, and the innovative laser ablation processing can respond to the microfabrication technology that will be further advanced in the future, and further improve versatility. It is a technique found.
【0008】本発明は、上記技術課題に鑑みなされたも
のであって、副生成物の発生がなく、レーザ加工中に変
換された熱エネルギーが構脂等の被加工物に蓄積される
ことを根本的に防止して、加工物に融解、熱膨張を生じ
させることなく、高精細に加工することができるレーザ
加工方法、該レーザ加工方法を用いたインクジェット記
録ヘッドの製造方法、該製造方法で製造されたインクジ
ェット記録ヘッドを提供することを目的とするものであ
る。また、本発明は、複数材質材料から構成される被加
工物に微細な構造を形成する際に、単純で簡易な加工工
程によって加工することができるレーザ加工方法、該レ
ーザ加工方法を用いたインクジェット記録ヘッドの製造
方法、該製造方法で製造さ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ものである。また、本発
明は、アライメント工程を簡略化することができ、内部
構造体の位置精度等の高精度化や、製造コストの軽減等
を図ることができるレーザ加工方法、該レーザ加工方法
を用いたインクジェット記録ヘッドの製造方法、該製造
方法で製造されたインクジェット記録ヘッドを提供する
ことを目的とするものである。また、本発明は、被加工
物をレーザの放射エネルギーを吸収できるように構成し
て、加工効率の向上を図ることが可能なレーザ加工方
法、該レーザ加工方法を用いたインクジェット記録ヘッ
ドの製造方法、該製造方法で製造さ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ものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above technical problem, and it is an object of the present invention to produce by-products such as grease without heat and by converting heat energy during laser processing. A laser processing method capable of fundamentally preventing and processing a workpiece with high definition without causing melting and thermal expansion of a workpiece, a method of manufacturing an inkjet recording head using the laser processing method, and a method of manufacturing the same. An object of the present invention is to provide a manufactured ink jet recording head. Further, the present invention provides a laser processing method capable of processing by a simple and simple processing step when forming a fine structure on a workpiece formed of a plurality of materials, and an inkjet using the laser processing method. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a recording head and an ink jet recording head manufactured by the method. In addition, the present invention uses a laser processing method capable of simplifying the alignment process, increasing the accuracy of the internal structure such as positional accuracy, and reducing the manufacturing cost, and the like. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing an ink jet recording head and an ink jet recording head manufactured by the manufacturing method. Further, the present invention provides a laser processing method capable of improving the processing efficiency by configuring a workpiece so as to absorb the radiation energy of a laser, and a method of manufacturing an ink jet recording head using the laser processing method. It is an object of the present invention to provide an ink jet recording head manufactured by the manufacturing method.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するため、つぎの(1)〜(47)のように構成した
レーザ加工方法、該レーザ加工方法を用いたインクジェ
ット記録ヘッドの製造方法、該製造方法で製造されたイ
ンクジェット記録ヘッドを提供するものである。 (1)レーザ光を被加工物に照射することによって被加
工物にレーザアブレーション加工を施すレーザ加工方法
において、前記レーザ光として1ピコ秒以下のパルス放
射時間にて発振するレーザ発振器から放射される空間的
時間的なエネルギー密度が非常に大きい、複数パルスの
レーザ光を用い、所定の間隔で配される複数の加工形状
を同時に形成することを特徴とするレーザ加工方法。 (2)前記被加工物は、樹脂またはSiまたはSi化合
物材料であることを特徴とする上記(1)に記載のレー
ザ加工方法。 (3)2種類以上の異った材質の材料で構成された被加
工物に対して、1ピコ秒以下のパルス放射時間にて発振
するレーザ発振器から放射される空間的時間的なエネル
ギー密度の大きい複数パルスのレーザ光を、所定エネル
ギー密度で集光照射し、前記2種類以上の異った材質の
材料を同一工程でほぼ同時に昇華加工することを特徴と
するレーザ加工方法。 (4)前記2種類以上の異った材質の材料で構成された
被加工物は、接合状態で構成された被加工物であり、該
被加工物を同一工程で反りを生じさせることなく、ほぼ
同時に昇華加工することを特徴とする上記(3)に記載
のレーザ加工方法。 (5)前記2種類以上の異った材質の材料は、有機樹脂
材料、金属材料、無機化合物材料、ガラス材料、鉱物材
料等の任意組み合わせからなることを特徴とする上記
(3)または上記(4)に記載のレーザ加工方法。 (6)レーザ光を被加工物に照射することによって被加
工物にレーザアブレーション加工を施すレーザ加工方法
において、前記レーザ光として1ピコ秒以下のパルス放
射時間にて発振するレーザ発振器から放射される空間的
時間的なエネルギー密度が非常に大きい、複数パルスの
レーザ光を用い、前記レーザ光の光波長において透明な
被加工物の内部にて所定エネルギー密度以上に集光し
て、前記被加工物を昇華加工することを特徴とするレー
ザ加工方法。 (7)レーザ光を被加工物に照射することによって被加
工物にレーザアブレーション加工を施すレーザ加工方法
において、前記レーザ光として1ピコ秒以下のパルス放
射時間にて発振するレーザ発振器から放射される空間的
時間的なエネルギー密度が非常に大きい、複数パルスの
レーザ光を用い、前記レーザ光の光波長においてほぼ透
明であって光吸収率が低い材料(A)を通過させて、前
記材料(A)よりも前記レーザ光の光波長において光吸
収率が高く、被加工物の内部に位置する材料(B)に照
射して、前記材料(B)を加工することを特徴とするレ
ーザ加工方法。 (8)前記被加工物の昇華加工において、該被加工物の
内部に構造体を昇華加工するに際して、該加工での昇華
気化によって生じる産物質を外部に放出するための放出
口を予め形成した後に、前記構造体を加工することを特
徴とする上記(6)または上記(7)に記載のレーザ加
工方法。 (9)前記構造体の加工に際して、前記放出口に接した
位置から構造体を加工することを特徴とする上記(8)
に記載のレーザ加工方法。 (10)前記被加工物に前記レーザ光の発振波長に相当
する波長域を吸収する色素を混合着色して、加工するこ
とを特徴とする上記(1)〜(9)のいずれかに記載の
レーザ加工方法。 (11)前記レーザ光の波長は350〜1000nmの
領域内にあることを特徴とする上記(1)〜(10)の
いずれかに記載のレーザ加工方法。 (12)前記レーザ光のパルス放射時間は500フェム
ト秒以下であることを特徴とする上記(1)〜(11)
のいずれかに記載のレーザ加工方法。 (13)前記レーザ発振器が、光伝播の空間圧縮装置を
有しているレーザ発振器であることを特徴とする 上記(1)〜(12)のいずれかに記載のレーザ加工方
法。 (14)前記光伝播の空間圧縮装置が、チャーピングパ
ルス生成手段と、光波長分散特性を利用した縦モード同
期手段によって構成されていることを特徴とする上記
(13)に記載のレーザ加工方法。 (15)記録媒体に付着させるインク液滴を吐出するた
めのインク吐出口、前記吐出口に供給するためのインク
を貯える液室、前記吐出口と前記液室とを連通するイン
ク流路、前記インク流路の一部に設けられインクを吐出
するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子、
前記液室に外部からインクを供給するためのインク供給
口、を備えるインクジェット記録ヘッドのインクが通る
インク通路の少なくとも一部を形成する部材を、レーザ
光により加工するインクジェット記録ヘッドの製造方法
において、前記レーザ光として1ピコ秒以下のパルス放
射時間にて発振するレーザ発振器から放射される空間的
時間的なエネルギー密度が非常に大きい、複数パルスの
レーザ光を用い、前記インク通路の一部となる凹部もし
くは貫通孔を形成することを特徴とするインクジェット
記録ヘッドの製造方法。 (16)前記インク通路の一部となる凹部もしくは貫通
孔は、所定ピッチで形成された複数の開口パターンを有
するマスクを介してレーザ光を照射することで所定の間
隔で複数同時に形成されることを特徴とする上記(1
5)に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。 (17)前記インク通路の少なくとも一部を形成する部
材は、樹脂であることを特徴とする上記(15)または
上記(16)に記載のインクジェット記録ヘッドの製造
方法。 (18)前記インク通路の少なくとも一部を形成する部
材は、SiまたはSi化合物材料からなることを特徴と
する上記(15)〜(16)のいずれかに記載のインク
ジェット記録ヘッドの製造方法。 (19)前記凹部は、前記インク流路となる溝であるこ
とを特徴とする上記(16)〜(18)のいずれかに記
載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。 (20)前記貫通孔は、前記吐出口となることを特徴と
する上記(16)〜(18)のいずれかに記載のインク
ジェット記録ヘッドの製造方法。 (21)記録媒体に付着させるインク液滴を吐出するた
めのインク吐出口、前記吐出口に供給するためのインク
を貯える液室、前記吐出口と前記液室とを連通するイン
ク流路、前記インク流路の一部に設けられインクを吐出
するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子、
前記液室に外部からインクを供給するためのインク供給
口、等を含むインクジェット記録ヘッドのインク通路の
少なくとも一部を構成する部材を、2種類以上の異った
材質の材料で形成し、該2種類以上の異った材質の材料
で形成された部材をレーザ加工方法によって加工するイ
ンクジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記レー
ザ光として1ピコ秒以下のパルス放射時間にて発振する
レーザ発振器から放射される空間的時間的なエネルギー
密度が非常に大きい、複数パルスのレーザ光を用い、前
記2種類以上の異った材質の材料で形成された部材を同
一工程でほぼ同時に昇華加工することを特徴とするイン
クジェット記録ヘッドの製造方法。 (22)前記2種類以上の異った材質の材料で形成され
た部材は、接合状態で構成されたインクジェット記録ヘ
ッドのインク通路の少なくとも一部を構成する部材であ
り、該部材を同一工程で反りを生じさせることなく、ほ
ぼ同時に昇華加工することを特徴とする上記(21)に
記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。 (23)前記2種類以上の異った材質の材料は、有機樹
脂材料、金属材料、無機化合物材料、ガラス材料、鉱物
材料等の任意組み合わせからなることを特徴とする上記
(21)または上記(22)に記載のインクジェット記
録ヘッドの製造方法。 (24)記録媒体に付着させるインク液滴を吐出するた
めのインク吐出口、前記吐出口に供給するためのインク
を貯える液室、前記吐出口と前記液室とを連通するイン
ク流路、前記インク流路の一部に設けられインクを吐出
するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子、
前記液室に外部からインクを供給するためのインク供給
口、等を含むインクジェット記録ヘッドのインク通路の
少なくとも一部を構成する部材を、透明なインク流路形
成体で形成し、レーザ加工方法によって加工するインク
ジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記レーザ光
として1ピコ秒以下のパルス放射時間にて発振するレー
ザ発振器から放射される空間的時間的なエネルギー密度
が非常に大きい、複数パルスのレーザ光を用い、該レー
ザ光の光波長において透明なインク流路形成体の内部に
て所定エネルギー密度以上に集光して、インク流路等を
昇華加工することを特徴とするインクジェット記録ヘッ
ドの製造方法。 (25)記録媒体に付着させるインク液滴を吐出するた
めのインク吐出口、前記吐出口に供給するためのインク
を貯える液室、前記吐出口と前記液室とを連通するイン
ク流路、前記インク流路の一部に設けられインクを吐出
するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子、
前記液室に外部からインクを供給するためのインク供給
口、等を含むインクジェット記録ヘッドのインク通路の
少なくとも一部を構成する部材を、ほぼ透明であってレ
ーザ光の光吸収率が低い材料(A)と、前記材料(A)
よりもレーザ光の光吸収率が高く、被加工物の内部に位
置する材料(B)で形成し、レーザ加工方法によって加
工するインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
前記レーザ光として1ピコ秒以下のパルス放射時間にて
発振するレーザ発振器から放射される空間的時間的なエ
ネルギー密度が非常に大きい、複数パルスのレーザ光を
用い、前記レーザ光の光吸収率が低い材料(A)を通過
させ、該材料(A)よりもレーザ光の光吸収率が高く、
被加工物の内部に位置する材料(B)に照射して、前記
材料(B)を昇華加工することを特徴とするインクジェ
ット記録ヘッドの製造方法。 (26)前記インク流路等の加工において、該加工での
昇華気化によって生じる産物質を外部に放出するための
放出口を予め形成した後に、前記インク流路等を加工す
ることを特徴とする上記(24)または上記(25)に
記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。 (27)前記インク流路等の加工に際して、前記放出口
に接した位置からインク流路等を加工することを特徴と
する上記(26)に記載のインクジェット記録ヘッドの
製造方法。 (28)前記被加工物に前記レーザ光の発振波長に相当
する波長域を吸収する色素を混合着色して、加工するこ
とを特徴とする上記(15)〜(27)のいずれかに記
載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。 (29)前記レーザ光の波長は350〜1000nmの
領域内にあることを特徴とする上記(15)〜(28)
のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方
法。 (30)前記レーザ光のパルス放射時間は500フェム
ト秒以下であることを特徴とする上記(15)〜(2
9)のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製
造方法。 (31)前記レーザ発振器が、光伝播の空間圧縮装置を
有しているレーザ発振器であることを特徴とする上記
(15)〜(30)のいずれかに記載のインクジェット
記録ヘッドの製造方法。 (32)前記光伝播の空間圧縮装置が、チャーピングパ
ルス生成手段と、光波長分散特性を利用した縦モード同
期手段によって構成されていることを特徴とする上記
(31)に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方
法。 (33)前記光伝播の空間圧縮装置が、チャーピングパ
ルス生成手段と回折位相格子の光波長分散特性を利用し
た縦モード同期法を用いて構成されていることを特徴と
する上記(31)に記載のインクジェット記録ヘッドの
製造方法。 (34)記録媒体に付着させるインク液滴を吐出するた
めのインク吐出口、前記吐出口に供給するためのインク
を貯える液室、前記吐出口と前記液室とを連通するイン
ク流路、前記インク流路の一部に設けられインクを吐出
するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子、
前記液室に外部からインクを供給するためのインク供給
口、等を含むインクジェット記録ヘッドのインク通路の
少なくとも一部を形成する部材を、レーザ光によって加
工されてなるインクジェット記録ヘッドにおいて、前記
レーザ光として1ピコ秒以下のパルス放射時間にて発振
するレーザ発振器から放射される空間的時間的なエネル
ギー密度が非常に大きい、複数パルスのレーザ光を用
い、これによって形成されたインク通路の一部となる凹
部もしくは貫通孔を有することを特徴とするインクジェ
ット記録ヘッド。 (35)前記インク通路の一部となる凹部もしくは貫通
孔は、所定ピッチで形成された複数の開口パターンを有
するマスクを介してレーザ光を照射することで所定の間
隔で複数同時に形成された凹部もしくは貫通孔であるこ
とを特徴とする上記(34)に記載のインクジェット記
録ヘッド。 (36)前記インク通路の少なくとも一部を形成する部
材は、樹脂からなることを特徴とする上記(34)また
は上記(35)に記載のインクジェット記録ヘッド。 (37)前記インク通路の少なくとも一部を形成する部
材は、SiまたはSi化合物材料からなることを特徴と
する上記(34)〜(36)のいずれかに記載のインク
ジェット記録ヘッド。 (38)前記凹部は、前記インク流路となる溝であるこ
とを特徴とする上記(35)〜(37)のいずれかに記
載のインクジェット記録ヘッド。 (39)前記貫通孔は、前記吐出口となることを特徴と
する上記(35)〜(38)のいずれかに記載のインク
ジェット記録ヘッド。 (40)記録媒体に付着させるインク液滴を吐出するた
めのインク吐出口、前記吐出口に供給するためのインク
を貯える液室、前記吐出口と前記液室とを連通するイン
ク流路、前記インク流路の一部に設けられインクを吐出
するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子、
前記液室に外部からインクを供給するためのインク供給
口、等を含むインクジェット記録ヘッドのインク通路の
少なくとも一部を構成する部材を、2種類以上の異った
材質の材料で形成し、該2種類以上の異った材質の材料
で形成された部材をレーザ加工方法によって加工されて
なるインクジェット記録ヘッドであって、前記レーザ光
として1ピコ秒以下のパルス放射時間にて発振するレー
ザ発振器から放射される空間的時間的なエネルギー密度
が非常に大きい、複数パルスのレーザ光を用い、これに
よって2種類以上の異った材質の材料を同一工程でほぼ
同時に昇華加工して形成された前記部材を有することを
特徴とするインクジェット記録ヘッド。 (41)前記2種類以上の異った材質の材料で形成され
た部材は、接合状態で構成されたインクジェット記録ヘ
ッドのインク通路の少なくとも一部を構成する部材であ
り、該部材は同一工程で反りを生じさせることなく、ほ
ぼ同時に昇華加工して形成された部材である特徴とする
上記(40)に記載のインクジェット記録ヘッド。 (42)前記2種類以上の異った材質の材料は、有機樹
脂材料、金属材料、無機化合物材料、ガラス材料、鉱物
材料等の任意組み合わせからなることを特徴とする上記
(40)または上記(41)に記載のインクジェット記
録ヘッド。 (43)記録媒体に付着させるインク液滴を吐出するた
めのインク吐出口、前記吐出口に供給するためのインク
を貯える液室、前記吐出口と前記液室とを連通するイン
ク流路、前記インク流路の一部に設けられインクを吐出
するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子、
前記液室に外部からインクを供給するためのインク供給
口、等を含むインクジェット記録ヘッドのインク通路の
少なくとも一部を構成する部材を、透明なインク流路形
成体で形成し、レーザ加工方法によって加工するインク
ジェット記録ヘッドであって、前記レーザ光として1ピ
コ秒以下のパルス放射時間にて発振するレーザ発振器か
ら放射される空間的時間的なエネルギー密度が非常に大
きい、複数パルスのレーザ光を用い、該レーザ光の光波
長において透明なインク流路形成体の内部にて所定エネ
ルギー密度以上に集光して、昇華加工して形成された前
記部材を有することを特徴とするインクジェット記録ヘ
ッド。 (44)記録媒体に付着させるインク液滴を吐出するた
めのインク吐出口、前記吐出口に供給するためのインク
を貯える液室、前記吐出口と前記液室とを連通するイン
ク流路、前記インク流路の一部に設けられインクを吐出
するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子、
前記液室に外部からインクを供給するためのインク供給
口、等を含むインクジェット記録ヘッドのインク通路の
少なくとも一部を構成する部材を、ほぼ透明であってレ
ーザ光の光吸収率が低い材料(A)と、前記材料(A)
よりもレーザ光の光吸収率が高く、被加工物の内部に位
置する材料(B)で形成し、レーザ加工方法によって加
工するインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
前記レーザ光として1ピコ秒以下のパルス放射時間にて
発振するレーザ発振器から放射される空間的時間的なエ
ネルギー密度が非常に大きい、複数パルスのレーザ光を
用い、前記レーザ光の光吸収率が低い材料(A)を通過
させ、該材料(A)よりもレーザ光の光吸収率が高く、
被加工物の内部に位置する材料(B)に照射して、昇華
加工して形成された前記部材を有することを特徴とする
インクジェット記録ヘッド。 (45)前記インク流路等の加工において、該加工での
昇華気化によって生じる産物質を外部に放出するための
放出口を予め形成した後に、前記インク流路等を加工す
ることを特徴とする上記(43)または上記(44)に
記載のインクジェット記録ヘッド。 (46)前記インク流路等の加工に際して、前記放出口
に接した位置からインク流路等を加工することを特徴と
する上記(45)に記載のインクジェット記録ヘッドの
製造方法。 (47)前記レーザ光の発振波長に相当する波長域を吸
収する色素を混合着色して加工された前記部材を有する
ことを特徴とする上記(34)〜(46)のいずれかに
記載のインクジェット記録ヘッド。In order to achieve the above object, the present invention provides a laser processing method configured as described in the following (1) to (47), and manufacture of an ink jet recording head using the laser processing method. A method and an ink jet recording head manufactured by the manufacturing method. (1) In a laser processing method of performing laser ablation processing on a workpiece by irradiating the workpiece with laser light, the laser light is emitted from a laser oscillator that oscillates with a pulse emission time of 1 picosecond or less as the laser light. A laser processing method, wherein a plurality of processing shapes arranged at predetermined intervals are simultaneously formed using a plurality of pulses of laser light having a very large spatial and temporal energy density. (2) The laser processing method according to (1), wherein the workpiece is a resin, Si, or a Si compound material. (3) For a workpiece composed of two or more different materials, the spatial and temporal energy density radiated from a laser oscillator oscillating at a pulse emission time of 1 picosecond or less. A laser processing method comprising: condensing and irradiating a large number of pulses of laser light at a predetermined energy density; and sublimating the two or more different materials almost simultaneously in the same process. (4) The workpiece composed of two or more different materials is a workpiece configured in a joined state, and the workpiece is not warped in the same process. The laser processing method according to the above (3), wherein sublimation processing is performed almost simultaneously. (5) The above (3) or (3), wherein the two or more different materials are made of any combination of an organic resin material, a metal material, an inorganic compound material, a glass material, a mineral material and the like. The laser processing method according to 4). (6) In a laser processing method for performing laser ablation processing on a workpiece by irradiating the workpiece with laser light, the laser light is emitted from a laser oscillator that oscillates with a pulse emission time of 1 picosecond or less. Very large spatial and temporal energy density, using a plurality of pulses of laser light, focused at a predetermined energy density or more inside a transparent workpiece at the light wavelength of the laser light, the workpiece Laser processing method, wherein sublimation processing is performed. (7) In a laser processing method for performing laser ablation processing on a workpiece by irradiating the workpiece with laser light, the laser light is emitted from a laser oscillator that oscillates with a pulse emission time of 1 picosecond or less. By using a plurality of pulses of laser light having a very large spatial and temporal energy density and passing through the material (A) which is substantially transparent at the light wavelength of the laser light and has low light absorption, the material (A) A) a laser absorptivity at a light wavelength of the laser light higher than that of the laser light, and irradiating the material (B) located inside the workpiece to process the material (B). (8) In the sublimation processing of the workpiece, when sublimating the structure inside the workpiece, a discharge port for releasing a substance produced by sublimation vaporization in the processing to the outside is formed in advance. The laser processing method according to the above (6) or (7), wherein the structure is processed later. (9) When processing the structure, the structure is processed from a position in contact with the discharge port (8).
2. The laser processing method according to 1. above. (10) The process according to any one of (1) to (9), wherein the workpiece is mixed and colored with a dye that absorbs a wavelength range corresponding to the oscillation wavelength of the laser beam, and is processed. Laser processing method. (11) The laser processing method according to any one of (1) to (10), wherein the wavelength of the laser light is in a range of 350 to 1000 nm. (12) The pulse emission time of the laser light is 500 femtoseconds or less.
The laser processing method according to any one of the above. (13) The laser processing method according to any one of (1) to (12), wherein the laser oscillator is a laser oscillator having a light-propagating spatial compression device. (14) The laser processing method according to (13), wherein the light propagation spatial compression device is configured by a chirping pulse generation unit and a longitudinal mode synchronization unit using optical wavelength dispersion characteristics. . (15) an ink discharge port for discharging ink droplets to be attached to a recording medium, a liquid chamber for storing ink to be supplied to the discharge port, an ink flow path communicating the discharge port with the liquid chamber, An energy generating element that is provided in a part of the ink flow path and generates energy for discharging ink;
An ink supply port for supplying ink from the outside to the liquid chamber, a member forming at least a part of an ink passage through which the ink passes through the ink jet recording head, a method of manufacturing an ink jet recording head for processing by laser light, A laser beam of a plurality of pulses, having a very large spatial and temporal energy density emitted from a laser oscillator oscillating with a pulse emission time of 1 picosecond or less as the laser light, is used as a part of the ink passage. A method for manufacturing an ink jet recording head, comprising forming a concave portion or a through hole. (16) A plurality of recesses or through-holes which are to be part of the ink passage are simultaneously formed at a predetermined interval by irradiating a laser beam through a mask having a plurality of opening patterns formed at a predetermined pitch. (1)
5) The method for manufacturing an ink jet recording head according to 5). (17) The method of manufacturing an ink jet recording head according to the above (15) or (16), wherein the member forming at least a part of the ink passage is a resin. (18) The method according to any one of the above (15) to (16), wherein the member forming at least a part of the ink passage is made of Si or a Si compound material. (19) The method according to any one of (16) to (18), wherein the recess is a groove serving as the ink flow path. (20) The method of manufacturing an ink jet recording head according to any one of (16) to (18), wherein the through hole serves as the discharge port. (21) an ink discharge port for discharging ink droplets to be attached to a recording medium, a liquid chamber for storing ink to be supplied to the discharge port, an ink flow path communicating the discharge port with the liquid chamber, An energy generating element that is provided in a part of the ink flow path and generates energy for discharging ink;
An ink supply port for supplying ink from outside to the liquid chamber, a member constituting at least a part of an ink passage of the ink jet recording head, and the like are formed of two or more kinds of different materials, A method for manufacturing an ink jet recording head for processing a member formed of two or more different materials by a laser processing method, wherein the laser oscillator oscillates with a pulse emission time of 1 picosecond or less as the laser light. Sublimation processing of members made of two or more different materials almost simultaneously in the same process using a plurality of pulses of laser light having a very large spatial and temporal energy density radiated from A method for manufacturing an ink jet recording head, comprising: (22) The member formed of the two or more different materials is a member that forms at least a part of an ink passage of an ink jet recording head that is configured in a joined state, and the members are formed in the same process. The method for manufacturing an ink jet recording head according to the above (21), wherein sublimation processing is performed almost simultaneously without causing warpage. (23) The above (21) or (), wherein the two or more different materials are made of any combination of an organic resin material, a metal material, an inorganic compound material, a glass material, a mineral material and the like. 22. The method for manufacturing an inkjet recording head according to 22). (24) an ink discharge port for discharging ink droplets to be attached to a recording medium, a liquid chamber for storing ink to be supplied to the discharge port, an ink flow path communicating the discharge port with the liquid chamber, An energy generating element that is provided in a part of the ink flow path and generates energy for discharging ink;
A member forming at least a part of an ink passage of an ink jet recording head including an ink supply port for supplying ink from outside to the liquid chamber is formed of a transparent ink flow path forming body, and is formed by a laser processing method. A method of manufacturing an ink jet recording head to be processed, comprising: a multi-pulse laser having a very large spatial and temporal energy density emitted from a laser oscillator which oscillates with a pulse emission time of 1 picosecond or less as the laser light. Using a light, condensing the light at a predetermined energy density or more inside a transparent ink flow path forming body at a light wavelength of the laser light, and subjecting the ink flow path and the like to sublimation processing. Method. (25) an ink discharge port for discharging ink droplets to be attached to a recording medium, a liquid chamber for storing ink to be supplied to the discharge port, an ink flow path communicating the discharge port with the liquid chamber, An energy generating element that is provided in a part of the ink flow path and generates energy for discharging ink;
A member that constitutes at least a part of the ink passage of the ink jet recording head including an ink supply port for supplying ink to the liquid chamber from the outside is made of a material that is substantially transparent and has a low light absorption rate of laser light ( A) and the material (A)
A method for manufacturing an ink jet recording head, which is formed of a material (B) having a higher light absorptance of laser light than that of a workpiece and located inside a workpiece, and processing by a laser processing method,
The laser light emitted from a laser oscillator oscillating at a pulse emission time of 1 picosecond or less has a very large spatial and temporal energy density, and a plurality of pulses of laser light is used. The lower material (A) is passed through, and the light absorption of laser light is higher than that of the material (A);
A method for manufacturing an ink jet recording head, comprising irradiating a material (B) located inside a workpiece with sublimation processing on the material (B). (26) In the processing of the ink flow path and the like, the ink flow path and the like are processed after forming a discharge port for releasing a substance produced by sublimation vaporization in the processing to the outside in advance. The method for manufacturing an ink jet recording head according to the above (24) or (25). (27) The method for manufacturing an ink jet recording head according to the above (26), wherein upon processing the ink flow path and the like, the ink flow path and the like are processed from a position in contact with the discharge port. (28) The process according to any one of (15) to (27), wherein the workpiece is mixed and colored with a dye that absorbs a wavelength range corresponding to the oscillation wavelength of the laser light, and is processed. A method for manufacturing an ink jet recording head. (29) The wavelength of the laser light is in a range of 350 to 1000 nm, (15) to (28).
The method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of the above. (30) The pulse emission time of the laser beam is 500 femtoseconds or less.
9) The method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of 9). (31) The method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of the above (15) to (30), wherein the laser oscillator is a laser oscillator having a spatial compression device for light propagation. (32) The inkjet recording head according to (31), wherein the light propagation spatial compression device is configured by a chirping pulse generation unit and a longitudinal mode synchronization unit using optical wavelength dispersion characteristics. Manufacturing method. (33) In the above (31), the spatial compression device for light propagation is configured by using a longitudinal mode locking method utilizing chirped pulse generation means and light wavelength dispersion characteristics of a diffraction phase grating. The manufacturing method of the ink jet recording head according to the above. (34) an ink discharge port for discharging ink droplets to be attached to a recording medium, a liquid chamber for storing ink to be supplied to the discharge port, an ink flow path communicating the discharge port with the liquid chamber, An energy generating element that is provided in a part of the ink flow path and generates energy for discharging ink;
An ink supply port for supplying ink from outside to the liquid chamber; a member forming at least a part of an ink passage of the ink jet recording head; The laser light emitted from a laser oscillator that oscillates with a pulse emission time of 1 picosecond or less has a very large spatial and temporal energy density, and uses a plurality of pulses of laser light. An ink jet recording head having a concave portion or a through hole. (35) A plurality of concave portions or through holes which are part of the ink passage are simultaneously formed at predetermined intervals by irradiating a laser beam through a mask having a plurality of opening patterns formed at a predetermined pitch. Alternatively, the inkjet recording head according to the above (34), wherein the inkjet recording head is a through hole. (36) The ink jet recording head according to the above (34) or (35), wherein the member forming at least a part of the ink passage is made of a resin. (37) The inkjet recording head according to any one of (34) to (36), wherein the member forming at least a part of the ink passage is made of Si or a Si compound material. (38) The inkjet recording head according to any one of (35) to (37), wherein the recess is a groove serving as the ink flow path. (39) The ink jet recording head according to any one of (35) to (38), wherein the through hole serves as the discharge port. (40) an ink discharge port for discharging ink droplets to be attached to a recording medium, a liquid chamber for storing ink to be supplied to the discharge port, an ink flow path communicating the discharge port with the liquid chamber, An energy generating element that is provided in a part of the ink flow path and generates energy for discharging ink;
An ink supply port for supplying ink from outside to the liquid chamber, a member constituting at least a part of an ink passage of the ink jet recording head, and the like are formed of two or more kinds of different materials, An ink jet recording head obtained by processing a member formed of two or more different materials by a laser processing method, wherein the laser beam oscillates with a pulse emission time of 1 picosecond or less as the laser light. The member formed by using a plurality of pulses of laser light having a very large radiated spatial and temporal energy density, and thereby sublimating two or more different materials almost simultaneously in the same process. An ink jet recording head comprising: (41) The member formed of two or more different materials is a member that forms at least a part of an ink passage of an ink jet recording head that is formed in a joined state, and the members are formed in the same process. The ink jet recording head according to the above (40), which is a member formed by sublimation processing almost simultaneously without causing warpage. (42) The material according to (40) or (), wherein the two or more different materials are made of an arbitrary combination of an organic resin material, a metal material, an inorganic compound material, a glass material, a mineral material, and the like. 41. The ink jet recording head according to 41). (43) an ink discharge port for discharging ink droplets to be attached to a recording medium, a liquid chamber for storing ink to be supplied to the discharge port, an ink flow path communicating the discharge port with the liquid chamber, An energy generating element that is provided in a part of the ink flow path and generates energy for discharging ink;
A member forming at least a part of an ink passage of an ink jet recording head including an ink supply port for supplying ink from outside to the liquid chamber is formed of a transparent ink flow path forming body, and is formed by a laser processing method. An ink jet recording head for processing, wherein a plurality of pulses of laser light having a very large spatial and temporal energy density emitted from a laser oscillator oscillating at a pulse emission time of 1 picosecond or less as the laser light are used. An ink jet recording head comprising: the member formed by condensing light at a predetermined energy density or more within a transparent ink flow path forming body at a light wavelength of the laser light and performing sublimation processing. (44) an ink discharge port for discharging ink droplets to be attached to a recording medium, a liquid chamber for storing ink to be supplied to the discharge port, an ink flow path communicating the discharge port with the liquid chamber, An energy generating element that is provided in a part of the ink flow path and generates energy for discharging ink;
A member that constitutes at least a part of the ink passage of the ink jet recording head including an ink supply port for supplying ink to the liquid chamber from the outside is made of a material that is substantially transparent and has a low light absorption rate of laser light ( A) and the material (A)
A method for manufacturing an ink jet recording head, which is formed of a material (B) having a higher light absorptance of laser light than that of a workpiece and located inside a workpiece, and processing by a laser processing method,
The laser light emitted from a laser oscillator oscillating at a pulse emission time of 1 picosecond or less has a very large spatial and temporal energy density, and a plurality of pulses of laser light is used. The lower material (A) is passed through, and the light absorption of laser light is higher than that of the material (A);
An ink jet recording head comprising the member formed by irradiating a material (B) located inside a workpiece with sublimation processing. (45) In the processing of the ink flow path and the like, the ink flow path and the like are processed after forming a discharge port for releasing a substance produced by sublimation vaporization in the processing to the outside in advance. The ink jet recording head according to the above (43) or (44). (46) The method for manufacturing an ink jet recording head according to the above (45), wherein the ink flow path and the like are processed from a position in contact with the discharge port when the ink flow path and the like are processed. (47) The inkjet according to any one of (34) to (46), further including the member processed by mixing and coloring a dye that absorbs a wavelength range corresponding to an oscillation wavelength of the laser light. Recording head.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態においては、
上述の本発明の構成を適用することによって、上記した
従来のアブレーション加工では達成し得ない加工が可能
となる。なお、上述の本発明の構成において用いられ
る、レーザ光として1ピコ秒以下のパルス放射時間にて
発振するレーザ発振器から放射される空間的時間的なエ
ネルギー密度が非常に大きい、複数パルスのレーザ光
は、「次世代光テクノロジー集成」(平成4年(株)オ
プトロニクス社発行、第1部要素技術;超短光パルスの
発生と圧縮、24頁〜31頁)等に記載されている、い
わゆるフェムト秒レーザーであり、現在、汎用的に市販
されているフェムト秒レーザーの中には、パルス放射時
間が150フェムト秒以下、パルス当りの光エネルギー
が500マイクロジュールのものが存在する。これによ
ると、放射レーザ光のエネルギー密度は発振パルスにお
いて約3ギガワットのレベルにもなる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In an embodiment of the present invention,
By applying the configuration of the present invention described above, processing that cannot be achieved by the above-described conventional ablation processing can be performed. Note that a plurality of pulses of laser light having a very large spatial and temporal energy density emitted from a laser oscillator which oscillates with a pulse emission time of 1 picosecond or less as laser light used in the configuration of the present invention described above. Is a so-called femto described in “Integration of next-generation optical technology” (published in 1992 by Optronics Co., Ltd., part 1 element technology; generation and compression of ultrashort optical pulses, pages 24 to 31). There are femtosecond lasers that are commercially available today and are generally commercially available, and have a pulse emission time of 150 femtoseconds or less and a light energy of 500 microjoules per pulse. According to this, the energy density of the emitted laser light reaches a level of about 3 GW in the oscillation pulse.
【0011】すなわち、従来例のエキシマレーザ等を用
いたアブレーション加工方法によって、例えばインクジ
ェット記録ヘッドの吐出口を加工した場合、照射される
レーザ光の発振パルス時間幅が長いために、吐出口を形
成するために用いる樹脂プレートに吸収された光エネル
ギーが熱エネルギーに一部変換され、樹脂プレート全体
に所定伝導率で熱拡散されて、樹脂プレートはそれによ
り膨張し、この膨張はエッチングプロセスの進行につれ
てさらに拡大し、ノズル方向が外側に向いてしまい、ま
たエッジにだれが生じてしまって、インク液滴を平行に
真っ直ぐ放出することができないこととなる。これに対
し、上記フェムト秒レーザーによる1ピコ秒以下のパル
ス放射時間にて発振するレーザを用いた構成によれば、
レーザ加工時の時間的エネルギー密度を飛躍的に増加す
ることが可能となり、非常に少ない光エネルギーで樹脂
等の被加工物をアブレーション加工することができる。
また、上述の構成を適用することによって、レーザ加工
時の副生成物に関しても殆ど発生しないため、従来必要
とされていた副生成物の除去工程を省略することが可能
となり、インクジェット記録ヘッドの生産性を格段に向
上させることができる。また、上述の構成を適用するこ
とによって、樹脂等の被加工物に照射したレーザ光の光
エネルギーが熱エネルギーに変換され、被加工物に蓄積
される前に加工が終了するために、被加工物は加工中に
熱膨張を起して加工精度を劣化させたり、一部融解して
しまうという問題が解決され、高精度な加工が可能にな
り、例えば、これによりインク通路を加工すれば、平行
に高密度で整列したインク吐出口が形成でき、インク液
滴を平行に真っ直ぐ放出するインクジェット記録ヘッド
を製作することができ、インクジェット記録ヘッドの性
能を格段に向上させることがでる。なお、ここでインク
通路とは、インク吐出口、インク流路、液室、インク供
給口等のインクに接触し、インクが通る部分全体を指す
ものを意味する。That is, when the discharge port of an ink jet recording head is processed by, for example, the conventional ablation processing method using an excimer laser or the like, the discharge port is formed because the oscillation pulse time width of the irradiated laser beam is long. The light energy absorbed by the resin plate used to perform the heat conversion is partially converted into heat energy, and is thermally diffused with a predetermined conductivity throughout the resin plate, whereby the resin plate expands, and this expansion expands as the etching process proceeds. Further enlargement, the nozzle direction is directed outward, and the edge is drooped, so that ink droplets cannot be discharged straight and parallel. On the other hand, according to the configuration using a laser that oscillates with a pulse emission time of 1 picosecond or less by the femtosecond laser,
The temporal energy density at the time of laser processing can be dramatically increased, and a workpiece such as a resin can be ablated with very little light energy.
In addition, by applying the above-described configuration, almost no by-products are generated during laser processing, so that a conventionally required by-product removal step can be omitted. Sex can be significantly improved. In addition, by applying the above-described configuration, light energy of laser light applied to a workpiece such as a resin is converted into thermal energy, and processing is completed before the energy is accumulated in the workpiece. The object causes thermal expansion during processing and deteriorates processing accuracy, or the problem of partial melting is solved, enabling high-precision processing.For example, if the ink path is processed by this, It is possible to form ink discharge ports arranged in parallel and at high density, and to manufacture an ink jet recording head that discharges ink droplets straight and parallel, so that the performance of the ink jet recording head can be remarkably improved. Here, the ink passage means an ink discharge port, an ink flow path, a liquid chamber, an ink supply port, or the like, which refers to an entire portion in contact with ink and through which ink passes.
【0012】また、上述の構成を適用することによっ
て、2種類以上の異った材質の材料で構成された被加工
物に対して、1ピコ秒以下のパルス放射時間にて発振す
るレーザ発振器から放射される空間的時間的なエネルギ
ー密度の大きい複数パルスのレーザ光を、所定エネルギ
ー密度で集光照射してレーザ加工することにより、前記
2種類以上の異った材質の材料を同一工程でほぼ同時に
昇華加工することが可能となる。また、上述の構成を適
用することによって、熱伝導率の高い金属、セラミッ
ク、鉱物(シリコン等)であっても、エネルギーの集中
が可能となり、これらを容易に加工することができる。
また、光吸収率の低いガラスまたは石英あるいは光学結
晶に対しても、光エネルギー密度がギガワットの域に達
することから、エキシマレーザと比べても10〜100
倍以上のエネルギー密度とすることができるため、これ
らのものにおいても0.1〜1%程度の吸収があれば加
工が可能となる。したがって、これによれば、前記した
様々な材料に対してほぼ同等に昇華アブレーション加工
ができるため、2種類以上の異材質材料に対して、ひと
つの極短パルスレーザ照射工程によって、つまり一工程
によって複合材料をほぼ同時に加工して構造体を形成す
ることが可能となる。しかも、この2種類以上の異材質
材料において線膨張係数の差が大きいものであっても、
本発明によればアブレーション加工中に熱が従来に比べ
伝わりにくくなるため、熱膨張による応力によって異材
質材料間での剥離を抑制することができる。また、ここ
でのレーザ発振器の特徴として、使用する1ピコ秒以下
のパルス発振時間で放射するレーザの光波長は、必ずし
も紫外線である必要性はなく、加工物が光吸収する波長
であれば、可視光および赤外線でもよく、時間的光エネ
ルギー密度が非常に大きいため、加工は短時間で材料が
昇華されるため、液相を介しないアブレーション加工を
起すことが可能である。Also, by applying the above configuration, a laser oscillator that oscillates with a pulse emission time of 1 picosecond or less can be applied to a workpiece made of two or more different materials. By irradiating a plurality of pulses of laser light having a large spatial and temporal energy density with a predetermined energy density and performing laser processing, the two or more kinds of different materials can be substantially processed in the same process. Sublimation processing can be performed at the same time. In addition, by applying the above-described configuration, even metals, ceramics, and minerals (such as silicon) having high thermal conductivity can be concentrated in energy and can be easily processed.
Further, since the light energy density of glass, quartz, or optical crystals having a low light absorption rate reaches a gigawatt range, it is 10 to 100 times larger than that of an excimer laser.
Since the energy density can be doubled or more, processing can be performed with these materials if the absorption is about 0.1 to 1%. Therefore, according to this, sublimation ablation processing can be performed on the above-mentioned various materials almost equally, so that two or more kinds of dissimilar materials are irradiated by one ultrashort pulse laser irradiation step, that is, by one step. The composite material can be processed almost simultaneously to form a structure. Moreover, even if the two or more different materials have a large difference in linear expansion coefficient,
According to the present invention, since heat is less likely to be transmitted during ablation processing than in the past, peeling between dissimilar materials due to stress due to thermal expansion can be suppressed. Also, as a feature of the laser oscillator here, the light wavelength of the laser that emits with a pulse oscillation time of 1 picosecond or less does not necessarily need to be ultraviolet light, and is a wavelength at which the workpiece absorbs light. Visible light and infrared light may be used, and since the temporal light energy density is extremely large, the material is sublimated in a short time, so that ablation without a liquid phase can be caused.
【0013】また、上述の構成をインクジェット記録ヘ
ッドの加工製造に適用することによって、今まで一般的
にインクジェットのインク吐出口またはインク流路また
はインク液室またはインク供給口の構造体に用いられて
きた、ポリイミド、ポリサルフォン等の樹脂材料に限ら
ず、無機材料、ガラス材料、金属材料、さらに半導体材
料、あるいはこれらの材料の任意の組み合わせによる記
録ヘッド構成部材に対しても、このレーザー加工方法に
よって、一工程によってこれらをほぼ同時にアブレーシ
ョン加工することが可能となる。したがって、これによ
ると、インク吐出口またはインク流路またはインク液室
またはインク供給口の構造体に材料の複合選択の自由度
を持たせることが可能となる。また、例えば金属材料と
樹脂材料またはガラス材と樹脂材の複合材料で熱膨張の
小さい材料をオリフィスプレートまたはインク流路構成
部材に用いれば、各部材の接合面のせん断力によるずれ
が生じないようにすることも可能となり、さらには、こ
れら温度変化(環境変化)等に影響の受けにくい材料に
よってインクジェット記録ヘッド、またはプリンターを
構成することにより、赤道直下を通過する船便で運送す
ることが可能となり、物流のコスト削減を図ることも可
能となる。また、セラミック材、ガラス材の複合材料を
用いれば強アルカリ性のインクに対しても腐食しない耐
久性、保管性の優れたインクジェット記録ヘッドを作る
ことができる。Further, by applying the above-described structure to the processing and manufacturing of an ink jet recording head, it has been generally used for a structure of an ink discharge port or an ink flow path, an ink liquid chamber or an ink supply port of an ink jet. In addition, not only resin materials such as polyimide and polysulfone, but also inorganic material, glass material, metal material, further semiconductor material, or even a recording head constituent member of any combination of these materials, by this laser processing method, In one step, these can be ablated almost simultaneously. Therefore, according to this, the structure of the ink discharge port, the ink flow path, the ink liquid chamber, or the ink supply port can be provided with a degree of freedom of compound selection. Further, for example, if a material having a small thermal expansion, such as a composite material of a metal material and a resin material or a glass material and a resin material, is used for the orifice plate or the ink flow path constituting member, the displacement due to the shearing force of the joining surface of each member is prevented. It is also possible to use a material that is less susceptible to such temperature changes (environmental changes) to form an inkjet recording head or printer so that it can be transported by sea mail that passes directly below the equator. In addition, it is possible to reduce distribution costs. In addition, if a composite material of a ceramic material and a glass material is used, an ink jet recording head having excellent durability and storability that does not corrode even with strongly alkaline ink can be manufactured.
【0014】また、上述のレーザ光の光波長において透
明な被加工物の内部にて所定エネルギー密度以上に集光
して、前記被加工物を昇華加工する加工方法を適用して
内部加工を行う場合には、昇華気化した被加工物材料を
外部に放出するための放出口を確保した上で行うことと
なる。この場合、このような放出口を確保するのは、被
加工物内部での昇華気体の圧が高くなり、被加工物が破
裂またはクラックを発生するという問題を防止するため
である。したがって、この加工方法を、例えば、インク
流路等を昇華加工形成する手法に用いることで、インク
ジェット記録ヘッドをアセンブリーした後に、被加工物
のアブレーション加工閾値を超えた領域から昇華加工過
程を発生させ、インク流路等を被加工物の内部に形成す
ることが可能となる。またこれによると、レーザ光の光
波長において透明な被加工物の内部にて被加工物のアブ
レーション加工閾値を超えたエネルギー密度以上に集光
してはじめて昇華加工されるものであるが、加工閾値エ
ネルギー密度は非常に高く、加工を引き起こすために
は、実際上はつぎのようなことを考慮することが必要と
なる。すなわち、まず、第一に、被加工材料はレーザ光
波長に対して透明であることによって被加工材料内部に
レーザ光が侵入できることと、完全透過性であっては
(現実に完全透過はありえないが)、加工に必要なレー
ザ光の吸収が起こらないため、レーザ光の波長の光吸収
率が0.1%程度は必要となる。つぎに、第二に、0.
1%の光吸収率であっても昇華加工閾値エネルギー密度
に到達するまでのレーザ光のエネルギー密度が必要であ
り、例えば、被加工材料にポリサルフォン樹脂を用いる
場合、約15メガワット/cm2のエネルギー密度の吸
収がアブレーション加工閾値となっており、このエネル
ギー密度以上の領域で昇華加工が行われるため、実際に
加工を行うためには、ポリサルフォンは可視光から近赤
外線領域で無色透明で、レーザ光波長が775nmの場
合、光吸収率は約0.1%であるため、レーザ光の照射
エネルギー密度は15ギガワット/cm2のエネルギー
密度を必要とすることとなる。In addition, the internal processing is performed by applying a processing method of sublimating the work by condensing the work to a predetermined energy density or more inside the transparent work at the light wavelength of the laser light. In this case, the process is performed after securing a discharge port for discharging the sublimated and vaporized workpiece material to the outside. In this case, the reason why such a discharge port is secured is to prevent a problem that the pressure of the sublimation gas inside the workpiece increases and the workpiece breaks or cracks. Therefore, by using this processing method, for example, a method of sublimation forming an ink flow path or the like, after assembling an inkjet recording head, a sublimation process is generated from a region exceeding an ablation processing threshold of a workpiece. In addition, it is possible to form an ink flow path and the like inside the workpiece. Further, according to this, sublimation processing is performed only when light is collected at an energy density higher than the ablation processing threshold value of the workpiece in the transparent workpiece at the light wavelength of the laser beam or more. The energy density is very high, and in order to cause processing, it is actually necessary to consider the following. That is, first, the material to be processed is transparent to the laser light wavelength, so that the laser light can enter the inside of the material to be processed. ) Since the laser light necessary for processing does not occur, the light absorptance at the wavelength of the laser light needs to be about 0.1%. Next, second, 0.
Even if the light absorption rate is 1%, the energy density of the laser beam is required to reach the sublimation threshold energy density. For example, when a polysulfone resin is used as the material to be processed, an energy of about 15 MW / cm 2 is used. Density absorption is the threshold for ablation processing, and sublimation processing is performed in a region above this energy density.To actually perform processing, polysulfone is colorless and transparent in the visible to near infrared region, and laser light is used. When the wavelength is 775 nm, the light absorption rate is about 0.1%, so that the irradiation energy density of the laser beam requires an energy density of 15 GW / cm 2 .
【0015】ここで用いる上記フェムト秒レーザに対し
て、例えば、高出力レーザであるクリプトンフッ素のエ
キシマレーザの248nmの紫外線波長で、光化学反応
による分子結合切断反応が生じないという条件で、被加
工物の内部加工を行おうとする場合、被加工物に紫外線
透過で紫外線光吸収率が0.1%の材料で、アブレーシ
ョン加工閾値が15メガワット/cm2のエネルギー密
度とすると、要求されるレーザ照射エネルギー密度は1
5ギガワット/cm2で、これに対し汎用クリプトンフ
ッ素のエキシマレーザの代表的発振エネルギー密度は、
パルス放射時間が約20ナノ秒で、パルス当りのエネル
ギーが400ミリジュールであるため約20メガワット
の出力しか得ることができず、総エネルギーを0.35
mm四方(0.12mm2)の領域に集中しないと、1
5ギガワット/cm2のエネルギー密度には到達するこ
とができない。また、レーザ放射光の光学系吸収、散乱
等を考慮すると、現実にはより小さな領域の加工にしか
対応できないこととなる。In contrast to the femtosecond laser used here, for example, at a UV wavelength of 248 nm of a krypton fluorine excimer laser, which is a high-power laser, under the condition that a molecular bond breaking reaction by a photochemical reaction does not occur, In the case of performing internal processing of a laser beam, assuming that the workpiece is a material that transmits ultraviolet light and absorbs ultraviolet light at a rate of 0.1% and has an ablation threshold of 15 MW / cm 2 , the required laser irradiation energy Density is 1
5 GW / cm 2 , whereas the typical oscillation energy density of a general purpose krypton fluorine excimer laser is:
Since the pulse emission time is about 20 nanoseconds and the energy per pulse is 400 millijoules, only about 20 megawatts of power can be obtained and the total energy is 0.35
If not concentrate in the region of mm square (0.12mm 2), 1
Energy densities of 5 GW / cm 2 cannot be reached. Further, in consideration of the absorption and scattering of the laser radiation light in the optical system, in reality, it can only cope with processing of a smaller area.
【0016】これに対して、上記フェムト秒レーザにお
いては、例えば、近年汎用的に市販されてきているもの
の中には、極短パルスで発振するものが実在し、レーザ
光波長が775nmで、パルス放射時間が150フェム
ト秒以下、パルス当りの光エネルギーが800マイクロ
ジュールのものが存在する。これによると、放射レーザ
光のエネルギー密度は発振パルスにおいて約5.3ギガ
ワットのレベルに達する。即ち、前記ポリサルフォンの
内部加工のために15ギガワット/cm2のエネルギー
密度を得ることが必要であるが、これによると最大で6
mm四方(36mm2)の領域において同時加工が可能
となる。On the other hand, among the femtosecond lasers described above, for example, those which are commercially available in recent years and which oscillate with an extremely short pulse actually exist. Some have an emission time of less than 150 femtoseconds and a light energy of 800 microjoules per pulse. According to this, the energy density of the emitted laser light reaches a level of about 5.3 GW in the oscillation pulse. That is, it is necessary to obtain an energy density of 15 GW / cm 2 for internal processing of the polysulfone.
Simultaneous processing is possible in the area of mm square (36 mm 2 ).
【0017】また、上述の構成を適用することによっ
て、例えば図に示すように前記レーザ光の光波長におい
てほぼ透明であって光吸収率が低い材料(A)を通過さ
せて、前記材料(A)よりも前記レーザ光の光波長にお
いて光吸収率が高く、被加工物の内部に位置する材料
(B)に照射することにより、前記材料(B)に構造体
を加工形成することが可能となる。ただし、この加工方
法においても、内部加工を行う場合には、昇華気化した
被加工物材料を外部に放出するための放出口を確保した
上で行うこととなる。また、この加工方法は、被加工物
のアブレーション加工閾値を超えたエネルギー密度以上
の部分で昇華加工されるものであるが、レーザ光を通過
させる材料(A)においてアブレーション加工閾値を超
えずに、内部材料(B)においてアブレーション加工閾
値を超える設定で加工を行わなければならないため、材
料(A)、材料(B)の選択およびレーザ光の照射にお
いて、実際上はつぎのようなことを考慮することが必要
となる。Further, by applying the above-described structure, for example, as shown in the figure, the material (A) which is substantially transparent at the light wavelength of the laser beam and has a low light absorption coefficient is passed through, and the material (A) is passed through. ) Has a higher light absorptance at the wavelength of the laser light than that of the laser light, and by irradiating the material (B) located inside the workpiece, it is possible to process and form a structure on the material (B). Become. However, also in this processing method, when performing internal processing, it is performed after securing a discharge port for discharging the sublimated and vaporized workpiece material to the outside. Further, in this processing method, the workpiece is subjected to sublimation processing at a portion having an energy density equal to or higher than the ablation processing threshold value, but does not exceed the ablation processing threshold value in the material (A) through which laser light passes. Since processing must be performed on the internal material (B) at a setting exceeding the ablation processing threshold value, in actuality, the following should be considered in the selection of the material (A) and the material (B) and the irradiation of the laser beam. Is required.
【0018】ここで、材料(A)、材料(B)を樹脂材
料で構成する場合、例えばポリサルフォン樹脂を用いた
場合、約15メガワット/cm2のエネルギー密度の吸
収がアブレーション加工閾値となっており、使用するレ
ーザ光の波長が775nmの場合、ポリサルフォン樹脂
の光吸収率は約0.1%で、つまりレーザ照射エネルギ
ー密度を15ギガワット以下で照射すれば材料(A)
(ポリサルフォン樹脂)は加工を受けずにレーザ光を透
過させることとなる。そこで、材料(B)に同じポリサ
ルフォン樹脂にレーザ光波長775nmにて黒色の光吸
収となるように青色の顔料を分散混入させた青色ポリサ
ルフォンを用いると、光波長775nmの光吸収率を約
70%まで引き上げることができ、つまり青色ポリサル
フォン樹脂のアブレーション加工閾値は15メガワット
/cm2÷0.7=21メガワット/cm2となり、0.
021ギガワット/cm2以上のエネルギー密度でレー
ザ光を照射すれば、材料(B)は加工されることとな
る。したがって、0.1〜1ギガワット/cm2のエネ
ルギー密度でレーザ光を照射することで材料(A)の内
部に配されている材料(B)のみが加工されることとな
る。また、被加工物に前記レーザ光の発振波長に相当す
る波長域を吸収する色素を混合着色して加工するように
構成することで、加工効率の向上を図ることが可能とな
る。Here, when the material (A) and the material (B) are made of a resin material, for example, when a polysulfone resin is used, the absorption at an energy density of about 15 MW / cm 2 is the ablation processing threshold value. If the wavelength of the laser light used is 775 nm, the light absorption of the polysulfone resin is about 0.1%, that is, the material (A) is irradiated with a laser irradiation energy density of 15 GW or less.
(Polysulfone resin) transmits laser light without being processed. Therefore, when a blue polysulfone obtained by dispersing and mixing a blue pigment in the same polysulfone resin as the material (B) so as to absorb black light at a laser beam wavelength of 775 nm is used, the light absorption at a light wavelength of 775 nm is reduced to about 70%. The ablation threshold of the blue polysulfone resin is 15 megawatts / cm 2 ÷ 0.7 = 21 megawatts / cm 2 .
When the laser beam is irradiated at an energy density of 021 gigawatts / cm 2 or more, the material (B) is processed. Therefore, by irradiating a laser beam at an energy density of 0.1 to 1 GW / cm 2 , only the material (B) disposed inside the material (A) is processed. Further, by processing the workpiece by mixing and coloring a dye that absorbs a wavelength range corresponding to the oscillation wavelength of the laser light, it is possible to improve processing efficiency.
【0019】[0019]
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する
が、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるも
のではない。 [実施例1]図1は本実施例に係るインクジェット記録
ヘッドの吐出口加工方法を(a)から(e)で経時的に
プロセス進行状態を示す概略図である。(a)におい
て、2はインク吐出口を形成する基材となる樹脂プレー
トで、(b)に示すように光照射するレーザ光1は、吐
出口の配列密度が900dpiとなるように所定間隔で
形成される複数の開口パターンを有するマスクを介する
ことで、複数の吐出口形状に樹脂プレート2に対して照
射される。ここで、本実施例においては、フェムト秒レ
ーザを用い、照射するレーザ光は、波長775nmの近
赤外線で、照射パルス時間幅は、1パルスあたり150
フェムト秒で、レーザ放射光エネルギーは、1パルスあ
たり15μJで、照射エネルギー密度(フルエンス)は
パルスあたり約1J/cm2で行った。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples. [Embodiment 1] FIG. 1 is a schematic view showing the progress of a process over time in (a) to (e) of a method for processing an ejection port of an ink jet recording head according to this embodiment. In FIG. 2A, reference numeral 2 denotes a resin plate serving as a base material for forming ink discharge ports. As shown in FIG. Through a mask having a plurality of opening patterns to be formed, the resin plate 2 is irradiated with a plurality of discharge port shapes. Here, in this embodiment, a femtosecond laser is used, the laser light to be irradiated is near infrared light having a wavelength of 775 nm, and the irradiation pulse time width is 150 pulses per pulse.
At femtoseconds, laser radiation energy was 15 μJ per pulse and irradiation energy density (fluence) was about 1 J / cm 2 per pulse.
【0020】(c)の段階では、光照射された部分20
3がアブレーション加工され徐々にエッチングされる。
(d)の段階ではエッチングがさらに進行し、樹脂プレ
ート2の貫通直前で薄皮一枚を残した状態202であ
る。(e)では、樹脂プレート2を所定パターンで貫通
加工が終了しレーザ光の照射が停止され、インク吐出口
201が形成された状態である。この加工プロセスで注
目すべき点は、光照射に対して忠実に加工が進行する点
である。In the stage (c), the light-irradiated portion 20
3 is ablated and etched gradually.
At the stage (d), the etching is further advanced, and the state 202 is a state in which one thin skin is left just before the resin plate 2 penetrates. (E) shows a state in which the penetrating processing of the resin plate 2 in a predetermined pattern is completed, the irradiation of the laser beam is stopped, and the ink discharge ports 201 are formed. A point to be noted in this processing process is that the processing proceeds faithfully with light irradiation.
【0021】その詳細については、図2に示す従来例の
説明と対比させて、特にその特徴に関して説明する。図
2は、従来例に係るインクジェット記録ヘッドの吐出口
加工方法を(a)から(e)で経時的にプロセス進行状
態を示す概略図である。(a)において、2はインク吐
出口を形成する基材となる樹脂プレートで、(b)に示
すように光照射するレーザ光1が上述の実施例と同様に
所定パターン形状で樹脂プレート2に照射される。ここ
で、照射するレーザ光は、波長248nmの遠紫外線
で、照射パルス時間幅は、1パルスあたり15ナノ秒
で、レーザ放射光エネルギーは、1パルスあたり500
mJで、照射エネルギー密度(フルエンス)はパルスあ
たり約1J/cm2で行った。(c)の段階では、光照
射された部分213がアブレーション加工され徐々にエ
ッチングされるが、照射されるレーザ光の発振パルス時
間幅が15ナノ秒と長いために、樹脂プレート2に吸収
された光エネルギーは熱エネルギーに一部変換され、樹
脂プレート全体に所定伝導率で熱拡散されてしまい、樹
脂プレート2は、図中矢印方向に膨張してしまう。次に
(d)の段階で、エッチングプロセスがさらに進行して
いくが、この間、図中矢印方向に樹脂プレート2の膨張
は徐々に進行して行く。The details will be described in comparison with the description of the conventional example shown in FIG. FIGS. 2A to 2E are schematic views showing the progress of the process over time from (a) to (e) in the method of processing the discharge ports of the ink jet recording head according to the conventional example. 2A, reference numeral 2 denotes a resin plate serving as a base material for forming an ink discharge port. As shown in FIG. Irradiated. Here, the laser light to be irradiated is far ultraviolet light having a wavelength of 248 nm, the irradiation pulse time width is 15 nanoseconds per pulse, and the laser radiation light energy is 500 pulses per pulse.
At mJ, the irradiation energy density (fluence) was about 1 J / cm 2 per pulse. At the stage (c), the light-irradiated portion 213 is ablated and gradually etched, but is absorbed by the resin plate 2 because the oscillation pulse time width of the irradiated laser light is as long as 15 nanoseconds. The light energy is partially converted to heat energy, and is thermally diffused with a predetermined conductivity throughout the resin plate, and the resin plate 2 expands in the direction of the arrow in the figure. Next, at the stage (d), the etching process further proceeds. During this time, the expansion of the resin plate 2 gradually progresses in the direction of the arrow in the figure.
【0022】(d)の段階ではエッチングがさらに進行
し、樹脂プレート2の貫通直前で薄皮一枚を残した状態
212である。この段階では、樹脂プレートの熱膨張は
さらに進行し、図からわかるようにインク吐出口212
の加工状態は、中心から外側のノズルほど、ノズルの向
きが外側に向いてしまっている。また、樹脂プレートの
蓄熱量がエッチングプロセスの進行と共に増加するた
め、レーザ光照射付近の樹脂が融解してしまいエッチン
グのエッジがだれて曲率がついてしまう。(e)では、
樹脂プレート2を所定パターンで貫通加工が終了しレー
ザ光の照射が停止され、ィンク吐出口211が形成され
た状態である。At the stage (d), the etching is further advanced, and the state 212 is a state in which one thin skin is left just before the resin plate 2 penetrates. At this stage, the thermal expansion of the resin plate further progresses, and as can be seen from FIG.
In the processing state of No., the direction of the nozzle is more outward toward the outer nozzle from the center. Further, since the amount of heat stored in the resin plate increases with the progress of the etching process, the resin near the laser beam irradiation is melted, and the edge of the etching is dropped and the curvature is increased. In (e),
This is a state where the penetrating processing of the resin plate 2 in a predetermined pattern is completed, the irradiation of the laser beam is stopped, and the ink discharge ports 211 are formed.
【0023】このように、従来例のレーザ加工方法を用
いるとインク吐出口を例にとれば、ノズル方向が外側に
向いてしまい、エッジにだれが生じてしまう。このよう
なインク吐出口では、インク液滴は平行に真っ直ぐ放出
することができない。これに対し、本発明の実施方法で
光エッチング加工を行うことで、被加工材料に熱蓄積を
発生させることを抑制できるため、平行に高密度で整列
したインク吐出口が形成でき、インク液滴を平行に真っ
直ぐ放出するインクジェット記録ヘッドを製作すること
ができる。As described above, when the conventional laser processing method is used, in the case of the ink ejection port as an example, the nozzle direction is directed outward, and the edge is dripped. With such an ink ejection port, ink droplets cannot be discharged straight and parallel. On the other hand, by performing the photo-etching process according to the method of the present invention, it is possible to suppress the generation of heat accumulation in the material to be processed. Can be manufactured in such a manner that the ink jet recording head emits straight and parallel light.
【0024】さらに、本実施例のレーザ加工面や表面形
状を観察したところ、上述の従来例の加工面に比べ非常
に滑らかな面が形成されているとともに表面におけるバ
リも殆ど見受けられなかった。この事は、インクジェッ
ト記録ヘッドのインク通路部分における不要なインクの
乱流を起こしたり、吐出方向を乱したりする要因が一層
少なくなることであり、高品位のインク吐出を行う上で
好ましいものである。Further, when the laser-processed surface and the surface shape of the present embodiment were observed, it was found that a very smooth surface was formed as compared with the above-described processed surface of the conventional example, and almost no burrs were observed on the surface. This means that unnecessary ink turbulence in the ink passage portion of the ink jet recording head and the cause of disturbing the ejection direction are further reduced, which is preferable for performing high-quality ink ejection. is there.
【0025】以下に本実施例におけるレーザー光のパル
ス発振時間について説明する。金のレーザーアブレーシ
ョンしきい値フルエンスのパルス発振時間依存性につい
て検討したところ、100psよりパルス発振時間が長
い領域では、しきい値は主として入力パルスエネルギー
の熱拡散によって決まるため、パルス発振時間の平方根
に比例する。パルス発振時間が100ps以下になって
くると、しだいにt1/2の振舞いから逸脱し始める。そ
して、パルス発振時間1ps領域になるとしきい値はほ
ぼ一定値になる。これは熱拡散長(Dt)1/2が被加工
物のレーザー吸収長(1/α)とほぼ同じか、それ以下
になるためである。つまりこの時間領域では、パルスの
終結までに熱拡散がほとんど認められないことになる。
このようにパルス発振時間を1ps以下とすることによ
り熱伝導性が高い金属においても加工部が熱による変性
を受けないため、レーザー光のパルス発振時間を1ps
以下とすることにより、被加工物が金属以外の材料であ
っても良好に加工が可能であることがわかる。また、レ
ーザー光のパルス発振時間を500fs以下とすること
により、レーザー光のエネルギーの多くを被加工物に作
用させることが出来るようになり、より加工形状が安定
するものである。The pulse oscillation time of the laser beam in the present embodiment will be described below. Investigation on the pulse oscillation time dependence of the laser ablation threshold fluence of gold. In the region where the pulse oscillation time is longer than 100 ps, the threshold is determined mainly by the thermal diffusion of the input pulse energy. Proportional. When the pulse oscillation time becomes less than 100 ps, it gradually begins to deviate from the behavior of t 1/2 . Then, when the pulse oscillation time reaches 1 ps, the threshold value becomes substantially constant. This is because the thermal diffusion length (Dt) 1/2 is approximately equal to or less than the laser absorption length (1 / α) of the workpiece. That is, in this time region, almost no thermal diffusion is recognized by the end of the pulse.
By setting the pulse oscillation time to 1 ps or less in this way, even in a metal having high thermal conductivity, the processed portion is not denatured by heat.
It can be seen from the following that good processing is possible even if the workpiece is a material other than metal. Further, by setting the pulse oscillation time of the laser light to 500 fs or less, much of the energy of the laser light can be applied to the workpiece, and the processed shape is more stabilized.
【0026】また、ここで使用する1ピコ秒以下のパル
ス発振時間で放射するレーザの光波長は紫外線である必
要性はなく、被加工物が光吸収する波長であれば、可視
光および赤外線でも構わないが、特にレーザの光波長が
350〜1000nmといった可視光から近赤外線のも
のを用いることにより、レーザパワーが確保しやすく、
また、レンズ等の光学系も汎用的な材料を用いることが
できるとともに、光学系のダメージも少なくランニング
コストも従来の紫外線レーザに比べ格段に低減すること
が出来る。また、本実施例によれば、加工材料に関して
も、樹脂材料に限られるものではない。例えば、SUS
等の金属、不透明なセラミックス、Si等は従来の紫外
線レーザ光の照射によって加工が困難であったが、この
ようなセラミック材、または、金属材料等も加工するこ
とができる。そして、金属材料等の熱伝導効率の高い材
料であっても、光照射時点から熱拡散が進行する前に加
工プロセスが終了してしまうために、液相状態を介さな
いアブレーション加工により非常に高精度の加工を施す
ことが可能である。It is not necessary that the wavelength of the laser radiated at a pulse oscillation time of 1 picosecond or less used herein be ultraviolet light. Although it does not matter, the laser power can be easily secured by using a visible light to a near infrared light such as a laser light wavelength of 350 to 1000 nm.
In addition, a general-purpose material can be used for an optical system such as a lens, and the damage to the optical system is small, and the running cost can be significantly reduced as compared with a conventional ultraviolet laser. Further, according to this embodiment, the processing material is not limited to the resin material. For example, SUS
And the like, opaque ceramics, Si, and the like have been difficult to process by conventional irradiation with ultraviolet laser light, but such ceramic materials or metal materials can also be processed. And, even if the material has a high heat conduction efficiency, such as a metal material, the processing process ends before the thermal diffusion proceeds from the time of light irradiation. It is possible to perform precision processing.
【0027】さらには、石英、光学結晶、またはガラス
材といった光透過効率(透過率)の高い材料であって
も、エネルギーの時間的集中性が高いために、わずかな
光吸収率であっても、アブレーション加工を施すことが
可能である。すなわち、加工材料は、今まで一般的にイ
ンクジェット記録ヘッドのインク吐出口またはインク流
路またはインク液室またはインク供給口の構造体に用い
られてきた、ポリイミド、ポリサルフォン等の樹脂材料
に限らず、無機材料、ガラス材料、金属材料、さらに半
導体材料であってもレーザによるアブレーション加工が
できるため、インク吐出口またはインク流路またはイン
ク液室またはインク供給口の構造体に材料選択の自由度
を持つことができる。従って、従来Si基板にインク流
路や液室、インク供給口などを形成する場合には、異方
性エッチングによって行うことが多かったが、本発明に
よれば、異方性エッチング時に生じる加工形状の制約を
伴うこともなく、Si基板に対して所望の形状を加工す
ることが可能となる。Furthermore, even if it is a material having high light transmission efficiency (transmittance) such as quartz, optical crystal, or glass material, even if it has a slight light absorption due to high temporal concentration of energy. It is possible to perform ablation processing. That is, the processing material is not limited to resin materials such as polyimide and polysulfone, which have been generally used for the structure of the ink discharge port or ink flow path or ink liquid chamber or ink supply port of the ink jet recording head. Laser ablation can be performed on inorganic materials, glass materials, metal materials, and even semiconductor materials, so that the structure of the ink discharge port, ink flow path, ink liquid chamber, or ink supply port has a high degree of freedom in material selection. be able to. Therefore, conventionally, when an ink flow path, a liquid chamber, an ink supply port, and the like are formed on a Si substrate, they are often formed by anisotropic etching. It is possible to process a desired shape on the Si substrate without the restrictions described above.
【0028】また、上述の被加工物としてセラミック
材、ガラス材を用いれば、強アルカリ性のインクに対し
ても腐食しない耐久性、保管性の優れたインクジェット
記録ヘッドを作ることができる。そして、セラミック材
等の高融点材料を吐出口プレートに用いれば、インク吐
出口表面の撥水処理などに高熱処理等ができるようにな
る。さらに、半導体材料を用いれば、集積回路の上に直
接構造体を作成することが可能となる。また、線膨張係
数の小さい材料を用いる事が出来るため、各部材の接合
面のせん断力によるずれが生じないようにすることも可
能である。Further, if a ceramic material or a glass material is used as the above-mentioned workpiece, an ink jet recording head having excellent durability and storability that does not corrode even with a strongly alkaline ink can be manufactured. If a high melting point material such as a ceramic material is used for the ejection port plate, high heat treatment or the like can be performed for water repellent treatment of the surface of the ink ejection port. Further, the use of a semiconductor material makes it possible to form a structure directly on an integrated circuit. In addition, since a material having a small linear expansion coefficient can be used, it is possible to prevent a displacement due to a shearing force of a joint surface of each member.
【0029】図3は、本実施例に係るレーザ加工装置の
マスクパターン投影光学系の概略光路図である。不図示
のレーザ本体から発振された光束1をフライアイ等のオ
プティカルインテグレータ10に導き、入射レーザ光束
を複数に分解し、分解した光束をフィールドレンズ11
によって、所定のピッチで形成された複数の開口パター
ンを有するマスク12上で重ね合せ、レーザの照明強度
を略均一に補正し、マスクを照明する。またフィールド
レンズ11はフライアイレンズ10によって複数の点に
集束された点像を、マスクパターン投影レンズ14のア
パーチャ13の位置に投影してケーラー照明系を形成し
ている。このような光学系で、レーザ光はマスク12上
に照明され、マスク12上に形成されたマスクパターン
は、投影結像レンズ14によって被加工物である例えば
オリフィスプレート2の表面に投影され、レーザ発振に
よってオリフィスプレート2が加工される。FIG. 3 is a schematic optical path diagram of a mask pattern projection optical system of the laser processing apparatus according to the present embodiment. A light beam 1 oscillated from a laser body (not shown) is guided to an optical integrator 10 such as a fly-eye, and the incident laser light beam is decomposed into a plurality of light beams.
Thus, the laser light is superposed on the mask 12 having a plurality of opening patterns formed at a predetermined pitch, the illumination intensity of the laser is corrected substantially uniformly, and the mask is illuminated. The field lens 11 projects a point image focused at a plurality of points by the fly-eye lens 10 onto the position of the aperture 13 of the mask pattern projection lens 14 to form a Koehler illumination system. In such an optical system, a laser beam is illuminated on the mask 12, and a mask pattern formed on the mask 12 is projected by a projection imaging lens 14 onto a surface of a workpiece, for example, the orifice plate 2. The orifice plate 2 is processed by the oscillation.
【0030】[実施例2]図4及び図5は、本発明の実
施例2におけるカンチレバーの加工工程を示す図であ
る。つぎに、この図4の(a)〜(d)、図5の(e)
〜(g)にしたがって静電式カンチレバーの製作方法に
ついて説明する。(a)はまずシリコン 基板41上に
アルミ薄膜42を蒸着またはスパッタによって成膜し、
その上に樹脂膜43(実際にはレジスト膜)をスピンコ
ートによってコーティングしたものを準備する。次に
(b)の工程で樹脂膜43を部分的にパターニングレー
ザ照射除去しエレクトロンコンタクト面Aを作り、次に
(c)の工程で金属膜44(アルミニウムまたは銅等の
弾性金属膜)を蒸着等で成膜する。[Embodiment 2] FIGS. 4 and 5 are views showing the steps of processing a cantilever in Embodiment 2 of the present invention. Next, (a) to (d) of FIG. 4 and (e) of FIG.
(G), a method of manufacturing an electrostatic cantilever will be described. (A) First, an aluminum thin film 42 is formed on a silicon substrate 41 by vapor deposition or sputtering.
A resin film 43 (actually, a resist film) coated thereon by spin coating is prepared. Next, in the step (b), the resin film 43 is partially removed by patterning laser irradiation to form an electron contact surface A. Then, in the step (c), a metal film 44 (an elastic metal film such as aluminum or copper) is deposited. And so on.
【0031】次に、(d)のような所定パターンの極短
パルスレーザを照射し金属膜44、樹脂膜43、アルミ
ニウム膜42とシリコン基板41の一部を同時昇華アブ
レーション除去する。このときに使用するレーザは波長
775nmの近赤外線で、照射パルス時間幅は、1パル
スあたり150フェムト秒で、レーザ放射光エネルギー
は、1パルスあたり800マイクロジュールで、照射エ
ネルギー密度(フルエンス)は約50ジュール/cm2
でパルスエネルギー密度は約300テラワット/cm2
で行った。次に、(e)の工程で樹脂層43を溶融除去
し、カンチレバーの構造体が完成する。この後、(f)
にてシリコン基板からワイヤーを引出し電界をかけるこ
とで、カンチレバー先端に電荷が蓄積される。所定電界
をかけて電荷量が充填されると(g)のようにカンチレ
バー部分の44が静電反発で開き持ち上がる動作を行
う。即ち電界のスイッチングによってカンチレバーが開
閉するマイクロレバーが製造される。Next, the metal film 44, the resin film 43, the aluminum film 42 and a part of the silicon substrate 41 are simultaneously removed by sublimation ablation by irradiating an extremely short pulse laser having a predetermined pattern as shown in FIG. The laser used at this time was near-infrared light having a wavelength of 775 nm, the irradiation pulse time width was 150 femtoseconds per pulse, the laser radiation light energy was 800 microjoules per pulse, and the irradiation energy density (fluence) was about 50 joules / cm 2
And the pulse energy density is about 300 tera watts / cm 2
I went in. Next, in the step (e), the resin layer 43 is melted and removed, and a cantilever structure is completed. After this, (f)
By drawing a wire from the silicon substrate and applying an electric field, charges are accumulated at the tip of the cantilever. When a predetermined electric field is applied to fill the charge, the cantilever portion 44 opens and lifts due to electrostatic repulsion as shown in FIG. That is, a microlever that can be opened and closed by the switching of the electric field is manufactured.
【0032】この加工プロセスで注目すべき点は、
(d)の工程で異種類の材料を同一工程にて加工してい
る点で、従来のリソグラフィープロセスを用いて製造す
る場合には、各個々の異材質材料に対してそれぞれ、レ
ジストコート、レジストパターニング露光、レジスト現
像、レジストパターンを利用したエッチング、レジスト
アッシング、の一連のプロセスを踏んでようやく構造体
が形成できるのに対して、極端に簡易なプロセスで加工
できている点である。What should be noted in this processing process is that
In the case of manufacturing using a conventional lithography process in that different kinds of materials are processed in the same step in the step (d), a resist coat and a resist are applied to each of the different materials. Although a structure can be formed only by a series of processes of patterning exposure, resist development, etching using a resist pattern, and resist ashing, it can be processed by an extremely simple process.
【0033】[実施例3]図6は、本発明の実施例3に
おけるインクジェット記録ヘッドのオリフィスプレート
にインク吐出口を加工形成する方法を示す図である。次
に、この図6の(a)〜(c)にしたがって、インクジ
ェット記録ヘッドのオリフィスプレート60にインク吐
出口40を加工形成する方法について説明する。(a)
はポリサルフォンシー卜61に銅薄62を挿み込んだオ
リフィスプレート材を用意する。銅箔62をポリサルフ
ォンシート61で挿み込むのは、 ポリサルフォンシートの熱膨張をインクジェット本体
のインク流路、インク液室等を構成するシリコンからな
る天板70とインク吐出圧発生素子81が作りこまれる
シリコンIC回路基板80との熱膨張になるべく近接さ
せ、インクジェット記録ヘッドのヒートアップ、またさ
らには物流時の加熱に対してオリフィスプレート60の
接合に不具合が発生するのを防止すること。 オリフィスプレート60の局所的な昇温による変形を
防ぐための放熱機能を銅箔に持たせること。等を達成す
るためである。[Embodiment 3] FIG. 6 is a view showing a method of forming an ink discharge port in an orifice plate of an ink jet recording head according to Embodiment 3 of the present invention. Next, a method of processing and forming the ink discharge ports 40 in the orifice plate 60 of the ink jet recording head will be described with reference to FIGS. (A)
Prepares an orifice plate material in which a thin copper layer 62 is inserted into a polysulfone sheet 61. Inserting the copper foil 62 with the polysulfone sheet 61 is based on the fact that the thermal expansion of the polysulfone sheet is performed by the top plate 70 made of silicon and the ink ejection pressure generating element 81 which constitute the ink flow path, ink liquid chamber, etc. of the ink jet main body. The thermal expansion of the silicon IC circuit board 80 as close as possible to prevent the ink jet recording head from heating up, and also prevent the bonding of the orifice plate 60 from heating during distribution. The copper foil has a heat radiation function for preventing deformation of the orifice plate 60 due to local temperature rise. And so on.
【0034】次に、(b)に示すように所定パターンの
極短パルスレーザをマスク投影光学系等で照射してポリ
サルフォン層61と銅箔層62を同時昇華アブレーショ
ン加工してインク吐出口40を形成する。このときに使
用するレーザは実施例2と同様で、波長775nmの近
赤外線で、照射パルス時間幅は、1パルスあたり150
フェムト秒で、レーザ放射光エネルギーは、1パルスあ
たり800マイクロジュールで、照射エネルギー密度
(フルエンス)は約10ジュール/cm2でパルスエネ
ルギー密度は約60テラワット/cm2で行った。次に
(c)の工程でインク吐出口40を形成したオリフィス
プレート60をインクジェット本体65にインク流路7
1の位置をアライメントして接着接合してインクジェッ
ト記録ヘッドの要所が製作される。Next, as shown in (b), an ultra-short pulse laser having a predetermined pattern is irradiated by a mask projection optical system or the like to simultaneously subject the polysulfone layer 61 and the copper foil layer 62 to sublimation ablation so that the ink discharge ports 40 are formed. Form. The laser used at this time is the same as that of the second embodiment, and is a near-infrared ray having a wavelength of 775 nm, and the irradiation pulse time width is 150 pulses per pulse.
At femtoseconds, laser radiation energy was 800 microjoules per pulse, irradiation energy density (fluence) was about 10 joules / cm 2 and pulse energy density was about 60 tera watts / cm 2 . Next, the orifice plate 60 having the ink discharge ports 40 formed in the step (c) is placed in the ink jet main body 65 by the ink flow path 7.
The main part of the ink jet recording head is manufactured by aligning and bonding the position of the first position.
【0035】[実施例4]図7及び図8は、本発明の実
施例4におけるインクジェット記録ヘッドの天板にイン
ク流路とインク液室を加工形成する方法を示す図であ
る。次に、図7の(a)〜(c)、図8の(d)〜
(e)にしたがって、インクジェット記録ヘッドの天板
70にインク流路71とインク液室72を加工形成する
方法について説明する。(a)はポリサルフォン板材6
1にガラスフィラーを混入し熱膨脹率を押えたもので、
この板材に(b)に示すように所定パターンの極短パル
スレーザをマスク投影光学系等で照射して、ガラスフィ
ラーと共に昇華アブレーション加工して(c)に示すよ
うにインク流路71とインク液室72を形成する。この
ときに使用するレーザは実施例2、3と同様で、波長7
75nmの近赤外線で、照射パルス時間幅は、1パルス
あたり150フェムト秒で、レーザ放射光エネルギー
は、1パルスあたり800マイクロジュールで、照射エ
ネルギー密度(フルエンス)は約10ジュール/cm2
でパルスエネルギー密度は約60テラワット/cm2で
行った。次に(d)の工程で、インク吐出圧発生素子8
1が作りこまれているシリコンIC回路基板80をイン
ク流路71とインク吐出圧発生素子81をアライメント
して接着接合する。次に、(e)の工程で、オリフィス
プレート60をインク吐出口40とインク流路71をア
ライメントして接着接合してインクジェット記録ヘッド
の要所が製作される。[Embodiment 4] FIGS. 7 and 8 are views showing a method of processing and forming an ink flow path and an ink liquid chamber on a top plate of an ink jet recording head according to Embodiment 4 of the present invention. Next, (a) to (c) of FIG. 7 and (d) to (d) of FIG.
According to (e), a method of processing and forming the ink flow path 71 and the ink liquid chamber 72 on the top plate 70 of the inkjet recording head will be described. (A) is a polysulfone plate 6
1 with glass filler mixed to reduce the thermal expansion coefficient,
This plate material is irradiated with an ultrashort pulse laser having a predetermined pattern by a mask projection optical system or the like as shown in FIG. 2B, and is subjected to sublimation ablation processing together with a glass filler, as shown in FIG. A chamber 72 is formed. The laser used at this time is the same as in the second and third embodiments,
At near-infrared light of 75 nm, irradiation pulse time width is 150 femtoseconds per pulse, laser radiation light energy is 800 microjoules per pulse, and irradiation energy density (fluence) is about 10 joules / cm 2.
At a pulse energy density of about 60 terawatts / cm 2 . Next, in the step (d), the ink discharge pressure generating element 8
The silicon IC circuit board 80 in which 1 is formed is bonded and bonded by aligning the ink flow path 71 and the ink discharge pressure generating element 81. Next, in the step (e), the orifice plate 60 is bonded and bonded by aligning the ink discharge port 40 and the ink flow path 71, thereby manufacturing a key portion of the ink jet recording head.
【0036】[実施例5]図10は、本発明の実施例5
における面吐出型インクジェット記録ヘッドのインク吐
出要部を示す図である。つぎに、本実施例を図10の
(a)、(b)にしたがって説明する。(a)は面吐出
型インクジェット記録ヘッドのインク吐出要部のインク
吐出面から見た図で、(b)は図(a)のB−B位置の
断面図であって、インク吐出圧発生素子1011を搭載
したシリコンIC回路基板1010の上に、可視光から
近赤外線域で透明な樹脂プレート1020を接着接合し
た状態において、波長775nmの近赤外線極短パルス
(1ピコ秒以下)レーザ光を樹脂プレート1020の内
部の所定位置に集光照射して、インク液室1024、イ
ンク流路1023、インクバッファ室1022、さらに
インク吐出口1021を、図9にて説明した方法で加工
形成したものである。Embodiment 5 FIG. 10 shows Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a main part of ink ejection of the surface ejection type ink jet recording head in FIG. Next, the present embodiment will be described with reference to FIGS. (A) is a view of the main part of the ink discharge of the surface discharge type ink jet recording head viewed from the ink discharge surface, and (b) is a cross-sectional view taken along a line BB in FIG. In a state where a transparent resin plate 1020 in the range from visible light to near infrared ray is bonded and bonded onto a silicon IC circuit board 1010 on which 1011 is mounted, a near-infrared ultra-short pulse (1 picosecond or less) laser beam having a wavelength of 775 nm is applied to the resin. A predetermined position inside the plate 1020 is condensed and irradiated, and the ink liquid chamber 1024, the ink flow path 1023, the ink buffer chamber 1022, and the ink discharge port 1021 are processed and formed by the method described with reference to FIG. .
【0037】このときに使用したレーザの詳細は波長7
75nmの近赤外線で、照射パルス時間幅は、1パルス
あたり150フェムト秒で、レーザ放射光エネルギー
は、1パルスあたり5.0ナノジュールに減光したレー
ザ光を集光させてφ10μmの領域で約20ギガワット
/cm2のエネルギー密度になるように設定して内部加
工を行った。The details of the laser used at this time are
With a near-infrared light of 75 nm, the irradiation pulse time width is 150 femtoseconds per pulse, and the laser radiation light energy is about 10 μm in the area of φ10 μm by condensing laser light reduced to 5.0 nanojoules per pulse. Internal processing was performed by setting the energy density to 20 gigawatts / cm 2 .
【0038】樹脂プレート1020を、インク吐出圧発
生素子1011を搭載したシリコンIC回路基板101
0の上に接合した後に、インク液室1024、インク流
路1023、インクバッファ室1022、さらにインク
吐出口1021を加工形成しているわけであるが、この
場合、インク吐出圧発生素子1011やシリコンIC回
路基板1010のパターンを基準にしてレーザ加工が行
えるため、樹脂プレート1020にインク液室102
4、インク流路1023、インクバッファ室1022、
さらにインク吐出口1021を加工形成した後にシリコ
ン基板1010とアライメント接合する場合に比較し、
接合アライメント誤差を排除することができるため、高
精度でインク液室1024、インク流路1023、イン
クバッファ室1022、さらにインク吐出口1021を
作りこむことができる。The resin plate 1020 is connected to the silicon IC circuit board 101 on which the ink discharge pressure generating element 1011 is mounted.
After bonding on top of the ink jet chamber 1024, the ink liquid chamber 1024, the ink flow path 1023, the ink buffer chamber 1022, and the ink discharge port 1021 are processed and formed. Since laser processing can be performed based on the pattern of the IC circuit board 1010, the ink liquid chamber 102 is provided on the resin plate 1020.
4, ink flow path 1023, ink buffer chamber 1022,
Further, as compared with the case where the ink discharge port 1021 is processed and formed and then the alignment bonding is performed with the silicon substrate 1010,
Since the joining alignment error can be eliminated, the ink liquid chamber 1024, the ink flow path 1023, the ink buffer chamber 1022, and the ink discharge port 1021 can be formed with high accuracy.
【0039】[実施例6]図11は、本発明の実施例6
におけるレーザ加工方法によってインク流路を加工形成
した端面吐出型インクジェット記録ヘッドのインク吐出
要部を示す図である。つぎに、図11の(a)〜
(b)、図12の(c)〜(d)によって、本実施例の
YMCカラー循環ノズル型インクジェット記録ヘッドの
作成について説明する。(a)は端面吐出型インクジェ
ット記録ヘッド上面図で(b)、(c)、(d)は図
(a)のC−C位置、D−D位置、E−E位置の各断面
矢示図である。この各図に示すごとくインク吐出圧発生
素子1131を搭載したシリコンIC回路基板1130
の上に、インクノズルバッファ室1141とインク吐出
口1142を作りこんだ樹脂プレート1140を接合形
成し、かつその上にインク液室1152、インク供給口
1153を型成形等で作りこんだ可視光から近赤外線域
で透明な樹脂プレート1150を接合し、この樹脂プレ
ート1150の内部において、波長775nmの近赤外
線極短パルス(1ピコ秒以下)レーザ光を樹脂プレート
1150の内部の所定位置に集光照射して、インク流路
1151を図9にて説明した方法で加工形成したもので
ある。また組立方法として、あらかじめ樹脂プレート1
150の内部に前記レーザ加工方法でインク流路115
1を加工形成した後に、アライメントして樹脂プレー卜
1020上に樹脂プレート1150を接合する手法をと
ってもかまわない。Embodiment 6 FIG. 11 shows Embodiment 6 of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a main part of ink discharge of an end face discharge type ink jet recording head in which an ink flow path is formed by a laser processing method in FIG. Next, FIG.
(B) The production of the YMC color circulating nozzle type ink jet recording head of this embodiment will be described with reference to FIGS. (A) is a top view of an end face discharge type ink jet recording head, and (b), (c), and (d) are cross-sectional arrows at positions CC, DD, and EE in FIG. It is. As shown in these figures, a silicon IC circuit board 1130 on which an ink discharge pressure generating element 1131 is mounted.
A resin plate 1140 in which an ink nozzle buffer chamber 1141 and an ink discharge port 1142 are formed is joined and formed thereon, and an ink liquid chamber 1152 and an ink supply port 1153 are formed thereon from visible light formed by molding or the like. A resin plate 1150 that is transparent in the near-infrared region is joined, and inside the resin plate 1150, a near-infrared ultra-short pulse (1 picosecond or less) laser beam having a wavelength of 775 nm is focused and irradiated to a predetermined position inside the resin plate 1150. Then, the ink flow path 1151 is processed and formed by the method described with reference to FIG. As an assembling method, a resin plate 1
150, the ink flow path 115 is formed by the laser processing method.
After processing and forming 1, a method of aligning and joining the resin plate 1150 on the resin plate 1020 may be used.
【0040】このときに使用したレーザの詳細は波長7
75nmの近赤外線で、照射パルス時間幅は、1パルス
あたり150フェムト秒で、レーザ放射光エネルギー
は、1パルスあたり3.5ナノジュールに減光したレー
ザ光を集光させてφ10μmの領域で約15ギガワット
/cm2のエネルギー密度になるように設定して内部加
工を行った。The details of the laser used at this time are
With a near-infrared light of 75 nm, the irradiation pulse time width is 150 femtoseconds per pulse, and the laser radiation energy is about 10 μm in the area of φ10 μm by condensing the laser light reduced to 3.5 nanojoules per pulse. Internal processing was performed by setting the energy density to 15 GW / cm 2 .
【0041】このインクジェット記録ヘッドにおいて、
インク流路1151は樹脂プレート1150の内部で三
次元的にはい回すことができるため、本実施例において
は、YMC(イエロー、マゼンタ、シアン)の3色のイ
ンクを各色用のインク供給口1153Y、1153M、
1153Cから供給し、各色用のインク液室1152
Y、1152M、1152Cを介して各色に対応したイ
ンク流路1151Y、1151M、1151Cにて配管
してインクノズルバッファ1141にYMCの色順で循
環する配列になるよう導き、インクノズルバッファ11
41Y、1141M、1141Cの循環配列にてインク
吐出が可能なように構成されている。In this ink jet recording head,
Since the ink flow path 1151 can be turned three-dimensionally inside the resin plate 1150, in this embodiment, the three color inks of YMC (yellow, magenta, and cyan) are supplied to the ink supply ports 1153Y for each color. 1153M,
1153C, the ink liquid chamber 1152 for each color.
Y, 1152M, and 1152C, the ink flow paths 1151Y, 1151M, and 1151C corresponding to the respective colors are piped to the ink nozzle buffer 1141 so as to form an array that circulates in the YMC color order.
41Y, 1141M, and 1141C are configured so that ink can be ejected in a circulating arrangement.
【0042】インク流路1151を樹脂プレート内部に
3次元的に引き回して作りこむことにより、YMC3色
のインク液室からYMCの循環一次元配列吐出ノズルを
各色別に連結し、3色カラーが隣接した吐出セルの配列
を持つインクジェット記録ヘッドを形成することがで
き、このインクジェット記録ヘッドによる記録において
は、各色間のレジスト合わせを行う必要が無いため、色
ずれ色相変化が起こることが無く、複雑な色レジ補正機
能や、各色間のレジ合わせ調整を行う必要がなくなり、
安定した色再現画像を印刷することができるようにな
る。また、言うまでも無く、YMC3色のみならずYM
CK(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)の4色
においても同様に、YMCK4色のインク液室からYM
CKの循環一次元配列吐出ノズルを各色別に連結し、4
色カラーが隣接した吐出セルの配列を持つインクジェッ
ト記録ヘッドを作成することも可能である。By forming the ink flow path 1151 in the resin plate by three-dimensionally arranging them, the YMC three-color ink liquid chambers are connected to the YMC circulating one-dimensional array discharge nozzles for each color, and the three-color colors are adjacent. It is possible to form an ink jet recording head having an array of ejection cells, and in recording by this ink jet recording head, there is no need to perform registration of each color, so that color shift hue change does not occur and complicated color There is no need to perform the registration correction function or registration adjustment between each color,
A stable color reproduction image can be printed. Needless to say, not only YMC three colors but also YM
Similarly, for the four colors CK (yellow, magenta, cyan, and black), the YMCK
CK circulating one-dimensional array discharge nozzles are connected for each color, and 4
It is also possible to create an ink jet recording head having an array of ejection cells of adjacent color.
【0043】[実施例7]図13は、本発明の実施例7
における加工方法の概要を説明するための図である。図
13において、極短パルス放射時間(1ピコ秒以下)で
レーザ光を放射する不図示のレーザ発振器から放射され
たレーザ光131でマスク136を照明しマスクパター
ン138を通過したレーザ光を投影レンズ137を介し
て結像投影する。結像像は材料(A)132の奥に位置
する材料(B)133の表面にフォーカスされる。一
方、被加工物はベースプレート134によって材料
(A)132材料(B)133を保持されている。この
設定において、レーザ光131はマスクパターン138
のパターンで転送され、レーザ光の光波長において透明
で光吸収率が0.1%程度の材料(A)132を、その
エネルギーをほぼ保持したまま通過し、レーザ光の光波
長において光吸収率が50%以上に設定された材料
(B)133に照射される。レーザ照射を受け光エネル
ギーを50%以上吸収する材料(B)133は、所定に
設定されたレーザ光のエネルギー密度によってアブレー
ション加工閾値を超えるエネルギー吸収により、昇華現
象を起こし、被加工物内部にホール135が形成され
る。Embodiment 7 FIG. 13 shows Embodiment 7 of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for describing an outline of a processing method in FIG. In FIG. 13, a mask 136 is illuminated with a laser beam 131 emitted from a laser oscillator (not shown) that emits a laser beam for an extremely short pulse emission time (1 picosecond or less), and a laser beam that has passed through a mask pattern 138 is projected. The image is projected through 137. The formed image is focused on the surface of the material (B) 133 located behind the material (A) 132. On the other hand, the workpiece is held by the base plate 134 with the material (A) 132 and the material (B) 133. In this setting, the laser beam 131 is applied to the mask pattern 138.
And passes through the material (A) 132 which is transparent at the light wavelength of the laser light and has a light absorption of about 0.1% while keeping its energy substantially, and the light absorption at the light wavelength of the laser light Is irradiated to the material (B) 133 set to 50% or more. The material (B) 133 which receives laser irradiation and absorbs light energy of 50% or more causes a sublimation phenomenon due to energy absorption exceeding an ablation processing threshold due to a predetermined energy density of the laser light, and causes a hole in a workpiece. 135 is formed.
【0044】図14は、本実施例における面吐出型イン
クジェット記録ヘッドのインク吐出要部を示す図であ
る。つぎに、本実施例を図14の(a)、(b)に基づ
いて説明する。(a)は面吐出型インクジェット記録ヘ
ッドのインク吐出要部のインク吐出面側から見た図で、
(b)は図(a)のB−B位置の断面図であって、イン
ク吐出圧発生素子1411を搭載したシリコンIC回路
基板1410の上に、用いるレーザ光の波長域である近
赤外線域の775nmで光吸収率が約60%である青色
顔料を分散混入させた青色ポリサルフォンプレート14
30を接着接合し、かつこの青色ポリサルフォンプレー
ト1430の上に、用いるレーザ光の波長域である近赤
外線域の775nmで光吸収率が0.5%以下である無
色ポリサルフォンプレート1420を接着接合したブラ
ンクを準備し、波長775nmの近赤外線極短パルス
(1ピコ秒以下)レーザ光を無色ポリサルフォンプレー
ト1420を透過させて、青色ポリサルフォンプレート
1430の所定位置に照射して、インク液室1433、
インク流路1432、インクバッファ室1431を、図
13にて説明した方法で加工形成したものである。FIG. 14 is a view showing a main part of ink ejection of the surface ejection type ink jet recording head in this embodiment. Next, the present embodiment will be described with reference to FIGS. (A) is a view of the main part of the ink discharge of the surface discharge type ink jet recording head viewed from the ink discharge surface side,
(B) is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. (A), and shows a near-infrared region, which is a wavelength region of a laser beam to be used, on a silicon IC circuit board 1410 on which an ink discharge pressure generating element 1411 is mounted. Blue polysulfone plate 14 in which a blue pigment having a light absorption of about 60% at 775 nm is dispersed and mixed.
And a colorless polysulfone plate 1420 having an optical absorptance of 0.5% or less in a near infrared region of 775 nm, which is a wavelength region of a laser beam used, on the blue polysulfone plate 1430. And a near-infrared ultra-short pulse (1 picosecond or less) laser beam having a wavelength of 775 nm is transmitted through the colorless polysulfone plate 1420 and irradiated on a predetermined position of the blue polysulfone plate 1430, so that the ink liquid chamber 1433,
The ink flow path 1432 and the ink buffer chamber 1431 are processed and formed by the method described with reference to FIG.
【0045】このときに使用したレーザエネルギー転送
の詳細は波長775nmの近赤外線で、照射パルス時間
幅は、1パルスあたり150フェムト秒で、レーザ放射
光エネルギーは、1パルスあたり400マイクロジュー
ルに減光したレーザ光をマスク136の20mm×17
0mmの領域に照明照射して約50メガワット/cm 2
のエネルギー密度でマスクパターン通過させ、投影レン
ズにて1/5投影にてマスクパターン像を約4mm×3
4mm以内に縮小して、マスクおよび光学系を通過する
際のエネルギー損失から約1ギガワット/cm2のエネ
ルギー密度で被加工物にレーザ照射している。前述した
ように、無色ポリサルフォン樹脂の波長775nmの光
吸収率は約0.1%、青色ポリサルフォン樹脂の波長7
75nmの光吸収率は約60%で、ポリサルフォン樹脂
のアブレーション加工閾値が吸収値において約15メガ
ワット/cm2のエネルギー密度であることから、無色
ポリサルフォン樹脂のレーザ照射アブレーション加工閾
値は約15ギガワット/cm2、青色ポリサルフォン樹
脂のレーザ照射アブレーション加工閾値は約0.025
ギガワット/cm2であるため、被加工物に照射された
約1ギガワット/cm2のエネルギー密度のレーザ光は
無色ポリサルフォンプレート1420を通過して、青色
ポリサルフォンプレート1430に吸収されて、青色ポ
リサルフォンプレート1430が所定パターンに加工さ
れることとなる。Laser energy transfer used at this time
Details are in the near infrared wavelength of 775 nm, irradiation pulse time
Width is 150 femtoseconds per pulse, laser emission
Light energy is 400 microjoules per pulse.
The laser light that has been dimmed to 20 mm × 17
Illuminate and illuminate an area of 0 mm about 50 MW / cm Two
Through the mask pattern at an energy density of
Approximately 4 mm x 3
Reduce to within 4mm and pass through mask and optics
Approximately 1 GW / cm from energy lossTwoEnergy
The workpiece is irradiated with laser at a high density. I mentioned earlier
As shown, light of wavelength 775 nm of colorless polysulfone resin
The absorptivity is about 0.1%, the wavelength of blue polysulfone resin is 7
The light absorption of 75nm is about 60%, and polysulfone resin
Ablation threshold of about 15 meg in absorption value
Watt / cmTwoColorless because of its energy density
Laser irradiation ablation processing threshold of polysulfone resin
The value is about 15 GW / cmTwoThe blue polysulfone tree
Laser irradiation ablation processing threshold of fat is about 0.025
GW / cmTwoIrradiates the workpiece
About 1 GW / cmTwoLaser light with an energy density of
Blue color passing through colorless polysulfone plate 1420
Absorbed by polysulfone plate 1430
The resulfone plate 1430 is processed into a predetermined pattern.
It will be.
【0046】青色ポリサルフォンプレート1430と無
色ポリサルフォンプレート1420を、インク吐出圧発
生素子1411を搭載したシリコンIC回路基板141
0の上に接合した後に、インク液室1433、インク流
路1432、インクバッファ室1431を加工形成して
いるわけであるが、この場合、インク吐出圧発生素子1
411やシリコンIC回路基板1410のパターンを基
準にしてレーザ加工が行えるため、青色ポリサルフォン
プレート1430にインク液室1433、インク流路1
432、インクバッファ室1431を加工形成した後に
シリコン基板1410とアライメント接合する場合に比
較し、接合アライメント誤差を排除することができるた
め、高精度でインク液室1433、インク流路143
2、インクバッファ室1431を作りこむことができ
る。A blue polysulfone plate 1430 and a colorless polysulfone plate 1420 are connected to a silicon IC circuit board 141 on which an ink discharge pressure generating element 1411 is mounted.
After joining on top of the ink jet pressure generating element 1, the ink liquid chamber 1433, the ink flow path 1432, and the ink buffer chamber 1431 are processed and formed.
Since the laser processing can be performed based on the pattern of the silicon IC circuit board 1410 or 411, the ink liquid chamber 1433 and the ink
432, the alignment of the ink buffer chamber 1431 with the silicon substrate 1410 after processing and formation can eliminate the alignment error, so that the ink liquid chamber 1433 and the ink flow path 143 can be formed with high accuracy.
2. The ink buffer chamber 1431 can be formed.
【0047】以上における上記実施例5〜実施例7のイ
ンクジェット記録ヘッドのインク吐出要部は、以下のよ
うな工程を経てインクジェット記録ヘッドとして作成す
ることができる。インク吐出圧発生素子駆動用の端子を
パターニングした電気基板を結合するとともに、アルミ
製またはアルミナセラミック製のベースプレートをシリ
コンIC基板に放熱用として接合し、次いで、各部材を
保持するホルダおよびインク供給のためのインクタンク
を結合することでインクジェット記録ヘッドを組み立て
てインクジェット記録ヘッドとして機能を有するユニッ
トとなる。The essential parts of the ink jet recording head of the above-described Embodiments 5 to 7 can be manufactured as an ink jet recording head through the following steps. In addition to connecting an electric substrate on which terminals for driving the ink ejection pressure generating element are patterned, an aluminum or alumina ceramic base plate is joined to a silicon IC substrate for heat dissipation, and then a holder for holding each member and an ink supply By combining the ink tanks, an ink jet recording head is assembled to form a unit having a function as an ink jet recording head.
【0048】[実施例8]図15は、本発明の実施例8
におけるレーザ加工装置のマスクパターン投影光学系の
概略光路図である。本実施例では、レーザ発振装置とし
て、1ピコ秒以下のパルス放射時間にて発振するレーザ
を用いており、具体的には、照射するレーザ光は、波長
775nmの近赤外線で、照射パルス時間幅は、1パル
スあたり150フェムト秒で、レーザ放射光エネルギー
は、1パルスあたり15μJで、また、インクジェット
記録ヘッド本体に50μm厚のポリサルフォンからなる
オリフィスプレートを用い、このオリフィスプレート
に、インク吐出口を形成した。Embodiment 8 FIG. 15 shows Embodiment 8 of the present invention.
FIG. 3 is a schematic optical path diagram of a mask pattern projection optical system of the laser processing apparatus in FIG. In this embodiment, a laser that oscillates with a pulse emission time of 1 picosecond or less is used as the laser oscillation device. Specifically, the laser light to be irradiated is near infrared light having a wavelength of 775 nm, Is 150 femtoseconds per pulse, laser emission light energy is 15 μJ per pulse, and an orifice plate made of 50 μm thick polysulfone is used for the ink jet recording head body. did.
【0049】図15において、不図示のレーザ本体から
発振された光束1501を、フライアイ等のオプティカ
ルインテグレータ1510に導き、入射レーザ光束を複
数に分割し、分割した光束をフィールドレンズ1511
によって、所定のピッチで形成された複数の開口パター
ンを有するマスク151上で重ね合せ、レーザの照明強
度を略均一に補正し、マスクを照明するように構成して
いる。また、フィールドレンズ1511は、フライアイ
レンズ1510によって複数の点に集束された点像を、
マスクパターン投影レンズ1513のアパーチャ151
2の位置に投影して、ケーラー照明系を形成している。In FIG. 15, a light beam 1501 oscillated from a laser body (not shown) is guided to an optical integrator 1510 such as a fly-eye, and the incident laser light beam is divided into a plurality of light beams.
Thus, the laser light is superposed on a mask 151 having a plurality of opening patterns formed at a predetermined pitch, the laser illumination intensity is corrected to be approximately uniform, and the mask is illuminated. Further, the field lens 1511 converts the point images focused to a plurality of points by the fly-eye lens 1510,
Aperture 151 of mask pattern projection lens 1513
Projection to the position No. 2 forms a Koehler illumination system.
【0050】このような光学系で、レーザ光はマスク1
51上に照明され、マスク151上に形成されたマスク
パターンは、投影結像レンズ1513によって被加工物
であるインクジェット記録ヘッド153のオリフィスプ
レート152の表面にフォーカス投影され、レーザ発振
によってインク吐出口が加工される。In such an optical system, the laser beam is applied to the mask 1
The mask pattern illuminated on the mask 51 and formed on the mask 151 is focus-projected on the surface of the orifice plate 152 of the inkjet recording head 153, which is a workpiece, by the projection imaging lens 1513. Processed.
【0051】以上に説明したレーザ加工装置によって、
被加工物であるインク吐出口が加工されるが、その詳細
を図16に基づいて説明する。図16に示すように、ま
ず照射するレーザ光は、波長775nmの近赤外線で、
照射パルス発振時間幅は、1パルスあたり150フェム
ト秒の光源を用い、被加工物であるポリサルフォン樹脂
に青色の色素を混入させて、ポリサルフォン樹脂を内部
まで全体に青色に着色させる。インクジェット記録ヘッ
ド本体に50μm厚の前述ポリサルフォンからなるオリ
フィスプレートを用い、このオリフィスプレートに、上
述の光学系を用いてインク吐出口ノズルを形成した。With the laser processing apparatus described above,
The ink discharge port, which is a workpiece, is processed, and details thereof will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 16, the laser light to be irradiated is near infrared light having a wavelength of 775 nm,
The irradiation pulse oscillation time width uses a light source of 150 femtoseconds per pulse, mixes a blue dye into the polysulfone resin to be processed, and colors the polysulfone resin entirely blue inside. An orifice plate of the above-mentioned polysulfone having a thickness of 50 μm was used for the main body of the ink jet recording head, and an ink discharge nozzle was formed on the orifice plate by using the above-described optical system.
【0052】この結果、前駆オリフィスプレートに青色
着色ポリサルフォン樹脂を用いた場合は、約100パル
スのレーザ照射でインク吐出口が形成され、オリフィス
プレートに原色である無色透明のポリサルフォン樹脂を
用いた場合の約2000パルスのレーザ照射でインク吐
出口が形成されるのに比較して、約20倍の加工効率が
得られた。この場合、単に加工効率が向上することだけ
がメリットになるわけではなく、同一のレーザ発振エネ
ルギーにおいて、加工効率を同等にしておき、加工エリ
アを広範囲に拡張することが出来るようになる。As a result, when a blue colored polysulfone resin is used for the precursor orifice plate, an ink discharge port is formed by laser irradiation of about 100 pulses, and when a colorless and transparent polysulfone resin as a primary color is used for the orifice plate. As compared with the case where the ink ejection port is formed by laser irradiation of about 2000 pulses, processing efficiency about 20 times was obtained. In this case, it is not only an advantage that the processing efficiency is simply improved, but the processing efficiency can be made equal at the same laser oscillation energy, and the processing area can be expanded over a wide range.
【0053】次に、図17に基づいて、上記実施例1の
加工方法を適用して製造されたインクジェット記録ヘッ
ドについて説明する。図17において、33は基板であ
り、この基板上にはインクを吐出するための電気熱変換
素子や電気機械変換素子等のインク吐出圧発生素子34
が設けられている。このインク吐出圧発生素子34は吐
出口201に連通するインク流路31内に配されてお
り、個々のインク流路31は共通液室32に連通してい
る。この共通液室32のインク供給口にはインク供給管
(不図示)が接続され、インクタンクよりインク供給管
を介してインクが供給される。また、35はインク流路
31および共通液室32を形成するための凹部を有する
天板であり、基板33と接合されることでインク流路3
1、共通液室32を形成している。さらに、基板33と
天板35との接合体のインク流路端部側には吐出口20
1を備える吐出口プレート2(以下、オリフィスプレー
卜と称する)が設けられている。Next, an ink jet recording head manufactured by applying the processing method of the first embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 17, reference numeral 33 denotes a substrate on which an ink discharge pressure generating element 34 such as an electrothermal conversion element or an electromechanical conversion element for discharging ink is provided.
Is provided. The ink discharge pressure generating element 34 is arranged in an ink flow path 31 communicating with the discharge port 201, and each ink flow path 31 communicates with a common liquid chamber 32. An ink supply pipe (not shown) is connected to the ink supply port of the common liquid chamber 32, and ink is supplied from the ink tank via the ink supply pipe. Reference numeral 35 denotes a top plate having a concave portion for forming the ink flow path 31 and the common liquid chamber 32.
1. A common liquid chamber 32 is formed. Further, a discharge port 20 is provided at the ink flow path end side of the joined body of the substrate 33 and the top plate 35.
1 is provided with a discharge port plate 2 (hereinafter, referred to as an orifice plate).
【0054】このようなインクジェット記録ヘッドは、
以下のように作成することができる。すなわち、まず、
インク吐出圧発生用の発熱抵抗素子であるヒータ34
と、不図示のシフトレジスタ等の集積回路、電気配線
と、をシリコン基板にパターニングして基板33を作成
するとともに、インク流路31、およびインク液室32
となる凹部と不図示のインク供給口をシリコンプレート
にケミカルエッチングすることにより形成して天板35
を作成する。その後、インク吐出側端面およびインク流
路31とヒータ34の配列が一致するように基板33と
天板35とをアライメント接合する。このアライメント
接合をした後、オリフィスプレート2を、接合された天
板35と基板33との接合体のインク吐出側端面にノズ
ル(吐出口)201が所定の位置にくるようにアライメ
ントして接着する。以後、不図示のヒータ駆動用の端子
をパターニングした電気基板と結合するとともに、アル
ミやセラミック等からなるベースプレートを基板33に
接合する。次いで、各部材を保持するホルダおよびイン
ク供給のためのインクタンクを結合することで、インク
ジェット記録ヘッドを組み立てる。Such an ink jet recording head is
It can be created as follows. That is, first,
Heater 34 which is a heating resistance element for generating ink ejection pressure
And an integrated circuit such as a shift register (not shown) and electric wiring are patterned on a silicon substrate to form a substrate 33, and an ink flow path 31 and an ink liquid chamber 32 are formed.
The concave portion and the ink supply port (not shown) are formed by chemical etching on a silicon plate to form a top plate 35.
Create Thereafter, the substrate 33 and the top plate 35 are aligned and joined so that the arrangement of the ink discharge side end face, the ink flow path 31 and the heater 34 match. After this alignment bonding, the orifice plate 2 is aligned and bonded to the ink discharge side end surface of the bonded body of the top plate 35 and the substrate 33 so that the nozzle (discharge port) 201 is at a predetermined position. . Thereafter, a heater driving terminal (not shown) is connected to the patterned electric board, and a base plate made of aluminum, ceramic, or the like is joined to the board 33. Next, an ink jet recording head is assembled by connecting a holder holding each member and an ink tank for supplying ink.
【0055】このようにインクジェット記録ヘッドを製
造することで、吐出口の向きが不均一方向に加工される
ことによるインクの吐出方向位置変動が生じることを防
ぐことが可能となる。本実施例では、インクジェット記
録ヘッド本体に50μm厚のポリサルフォンからなるオ
リフィスプレートを用い、このオリフィスプレートに、
上述の光学系を用いて、照射するレーザ光は、波長77
5nmの近赤外線で、照射パルス時間幅は、1パルスあ
たり150フェムト秒で、レーザ放射光エネルギーは、
1パルスあたり15μJで、照射エネルギー密度(フル
エンス)はパルスあたり約1J/cm2でインク吐出口
を形成した。このインクジェット記録ヘッドを50個作
成し、吐出口の形状を観察したところ、いずれの吐出口
においても、エッジがきれいに形成され、平行に高密度
で整列したインク吐出口が形成されており、また、各吐
出口におけるインク吐出側端部の開口径のばらつきも従
来に比べ格段に低減されていた。また、このようにして
作成したインクジェット記録ヘッドにて実際に印刷を行
なったところ、均等に整列した印刷ドットが記録され、
ドット形状もきれいな円形を呈しており、優れた印刷品
位の画像が得られた。なお、上述の説明ではインク吐出
口の形成方法についての例を示したが、本発明はこれに
限られるものではなく、インク流路、インク液室、イン
ク供給口の加工を行う場合であっても上述の効果を奏す
ることが出来るものである。さらに、以上の説明では、
インクジェット記録ヘッドについて説明したが、本発明
はこれに限られるものではなく、例えば、半導体基板等
のマイクロマシンニングにおけるレーザ加工においても
好適に用いることが出来、本発明はこれらを包含するも
のである。By manufacturing the ink jet recording head in this manner, it is possible to prevent a change in the ink ejection direction position due to the processing of the ejection port in a non-uniform direction. In the present embodiment, an orifice plate made of polysulfone having a thickness of 50 μm is used for the ink jet recording head main body, and the orifice plate includes:
Using the above optical system, the laser light to be irradiated has a wavelength of 77
In the near infrared of 5 nm, the irradiation pulse time width is 150 femtoseconds per pulse, and the laser radiation energy is:
The ink discharge port was formed at a rate of 15 μJ per pulse and an irradiation energy density (fluence) of about 1 J / cm 2 per pulse. When 50 ink jet recording heads were created and the shapes of the ejection ports were observed, the edges of each of the ejection ports were clearly formed, and the ink ejection ports aligned in high density in parallel were formed. The variation in the opening diameter of the ink ejection side end of each ejection port has also been significantly reduced as compared with the related art. Also, when printing was actually performed with the ink jet recording head created in this way, uniformly arranged print dots were recorded,
The dot shape was also a beautiful circular shape, and an image of excellent print quality was obtained. In the above description, an example of the method of forming the ink ejection port is shown. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to the case where the ink flow path, the ink liquid chamber, and the ink supply port are processed. Can achieve the above-mentioned effects. Furthermore, in the above description,
Although the ink jet recording head has been described, the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be suitably applied to laser processing in micromachining of a semiconductor substrate or the like, and the present invention includes these.
【0056】[0056]
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、高精細化に対応することができ、副生成物の発生が
なく、レーザ加工中に変換された熱エネルギーが樹脂等
の被加工物に蓄積されることを根本的に防止することが
できる。また、本発明によれば、レーザ加工時の時間的
エネルギー密度を飛躍的に増加することができ、非常に
少ない光エネルギーによって樹脂等の被加工物をアブレ
ーション加工することができる。また、本発明によれ
ば、レーザ加工時の副生成物に関しても殆ど発生しない
ため、従来必要とされていた副生成物の除去工程を省略
することが可能となり、インクジェット記録ヘッドの生
産性を格段に向上させることができる。また、本発明に
よれば、樹脂等の被加工物に照射したレーザ光の光エネ
ルギーが熱エネルギーに変換され、被加工物に蓄積され
る前に加工が終了するために、被加工物は加工中に熱膨
張を起して加工精度を劣化させたり、一部融解してしま
うという問題が解決される。このため、高精度な加工が
可能になり、インクジェット記録ヘッドの性能を格段に
向上させることができる。また、加工材料に関しても、
樹脂材料に限らず、セラミック材、または、金属材料と
いった熱伝導効率の高い材料であっても光照射時点から
熱拡散が進行する前に加工プロセスが終了してしまうた
めに、液相状態を介さないアブレーション加工を起すこ
とが可能となる。さらに、石英、光学結晶、またはガラ
ス材といった光透過効率(透過率)の高い材料であって
も、エネルギーの時間的集中性が高いために、わずかな
光吸収率であっても、アブレーション加工を起すことが
可能となる。すなわち、インクジェット記録ヘッドの構
成部材として材料選択の自由度を広げることが出来る。
また、本発明によれば、線膨張係数の小さい材料を用い
る事が出来るために、各部材の接合面のせん断力による
ずれが生じないようにすることが可能となる。また、セ
ラミック材、ガラス材を用いれば強アルカリ性のインク
に対しても腐食しない耐久性、保管性の優れたインクジ
ェット記録ヘッドを作ることができ、さらに、半導体材
料を用いれば、集積回路の上に直接構造体を作成するこ
とが可能となる。そして、セラミック材等の高融点材料
を吐出口プレートに用いれば、インク吐出口表面の撥水
処理などに高熱処理等ができるようになる。As described above, according to the present invention, it is possible to cope with high definition, there is no generation of by-products, and heat energy converted during laser processing is covered with resin or the like. It can be fundamentally prevented from being accumulated in the workpiece. Further, according to the present invention, the temporal energy density during laser processing can be dramatically increased, and a workpiece such as a resin can be ablated with very little light energy. Further, according to the present invention, almost no by-products are generated at the time of laser processing, so that a conventionally required by-product removal step can be omitted, and the productivity of the inkjet recording head can be significantly reduced. Can be improved. Further, according to the present invention, the light energy of the laser beam applied to the workpiece such as a resin is converted into thermal energy, and the processing is completed before the energy is accumulated in the workpiece. This solves the problem that the processing accuracy is degraded due to thermal expansion inside, or partial melting is caused. For this reason, high-precision processing becomes possible, and the performance of the inkjet recording head can be remarkably improved. Regarding the processing materials,
Not only resin materials, but also materials with high heat conduction efficiency, such as ceramic materials or metal materials, are processed through the liquid phase state because the processing process ends before thermal diffusion progresses from the point of light irradiation. It is possible to perform no ablation processing. Furthermore, even if the material has high light transmission efficiency (transmittance) such as quartz, optical crystal, or glass material, the ablation process can be performed even if the light absorptance is slight due to the high temporal concentration of energy. Can be awakened. That is, it is possible to increase the degree of freedom in selecting a material as a constituent member of the ink jet recording head.
Further, according to the present invention, since a material having a small coefficient of linear expansion can be used, it is possible to prevent a displacement due to a shearing force of a joining surface of each member. In addition, if a ceramic material or a glass material is used, an ink jet recording head having excellent durability and storability that does not corrode even against strongly alkaline ink can be produced. It is possible to create a structure directly. If a high melting point material such as a ceramic material is used for the ejection port plate, high heat treatment or the like can be performed for water repellent treatment of the surface of the ink ejection port.
【0057】また、本発明によれば、前記2種類以上の
異った材質の材料を同一工程でほぼ同時に昇華加工する
ことが可能となり、しかも、この2種類以上の異材質材
料において線膨張係数の差が大きいものであっても、本
発明によればアブレーション加工中に熱が従来に比べ伝
わりにくくなるため、熱膨張による応力によって異材質
材料間での剥離を抑制することもでき、複数材質材料か
ら構成される被加工物に微細な構造を形成する際に、単
純で簡易な加工工程によるレーザ加工方法、あるいは該
レーザ加工方法を用いたインクジェット記録ヘッドの製
造方法と該製造方法によるインクジェット記録ヘッドを
実現することができる。また本発明によれば、使用する
1ピコ秒以下のパルス発振時間で放射するレーザの光波
長は、必ずしも紫外線である必要性はなく、加工物が光
吸収する波長であれば、可視光および赤外線でもよく、
時間的光エネルギー密度が非常に大きいため、加工は短
時間で材料が昇華されるため、液相を介しないアブレー
ション加工を起すことが可能となる。また、このレーザ
ー加工方法によってインクジェット記録ヘッドの製造方
法を構成することにより、今まで一般的にインクジェッ
トのインク吐出口またはインク流路またはインク液室ま
たはインク供給口の構造体に用いられてきた、ポリイミ
ド、ポリサルフォン等の樹脂材料に限らず、無機材料、
ガラス材料、金属材料、さらに半導体材料、あるいはこ
れらの材料の任意の組み合わせによる記録ヘッド構成部
材に対しても、このレーザー加工方法によって、一工程
によってこれらをほぼ同時にアブレーション加工するこ
とが可能となる。したがって、これによると、インク吐
出口またはインク流路またはインク液室またはインク供
給口の構造体に材料の複合選択の自由度を持たせること
が可能となる。また、例えば、金属材料と樹脂材料また
はガラス材と樹脂材の複合材料で熱膨張の小さい材料を
オリフィスプレートまたはインク流路構成部材に用いれ
ば、各部材の接合面のせん断力によるずれが生じないよ
うにすることも可能となり、さらには、これら温度変化
(環境変化)等に影響の受けにくい材料によってインク
ジェット記録ヘッド、またはプリンターを構成すること
により、赤道直下を通過する船便で運送することが可能
となり、物流のコスト削減を図ることも可能となる。ま
た、セラミック材、ガラス材の複合材料を用いれば強ア
ルカリ性のインクに対しても腐食しない耐久性、保管性
の優れたインクジェット記録ヘッドを作ることができ
る。Further, according to the present invention, it is possible to subject the two or more kinds of materials of different materials to sublimation processing at substantially the same time in the same step. Even if the difference is large, according to the present invention, heat is less likely to be transmitted during ablation processing than in the past, so that separation between dissimilar materials can be suppressed by stress due to thermal expansion. When a fine structure is formed on a workpiece made of a material, a laser processing method using a simple and simple processing step, a method for manufacturing an ink jet recording head using the laser processing method, and ink jet recording using the manufacturing method A head can be realized. According to the present invention, the light wavelength of the laser emitted at a pulse oscillation time of 1 picosecond or less does not necessarily need to be ultraviolet light. But
Since the temporal light energy density is very large, the material is sublimated in a short time in the processing, so that it is possible to perform ablation processing without passing through a liquid phase. Further, by configuring the method of manufacturing an ink jet recording head by this laser processing method, it has been generally used in the structure of an ink discharge port or ink flow path or ink liquid chamber or ink supply port of an ink jet until now. Not only resin materials such as polyimide and polysulfone, but also inorganic materials,
This laser processing method enables the ablation processing of a glass material, a metal material, a semiconductor material, or a recording head constituent member made of any combination of these materials almost simultaneously in one step. Therefore, according to this, the structure of the ink discharge port, the ink flow path, the ink liquid chamber, or the ink supply port can be provided with a degree of freedom of compound selection. Further, for example, when a material having a small thermal expansion, which is a composite material of a metal material and a resin material or a glass material and a resin material, is used for the orifice plate or the ink flow path constituting member, no displacement occurs due to the shearing force of the joining surface of each member. In addition, it is possible to transport by sea mail that passes directly below the equator by configuring the ink jet recording head or printer with materials that are not easily affected by such temperature changes (environmental changes) etc. Thus, it is possible to reduce distribution costs. In addition, if a composite material of a ceramic material and a glass material is used, an ink jet recording head having excellent durability and storability that does not corrode even with strongly alkaline ink can be manufactured.
【0058】また、本発明によれば、上記したようにレ
ーザ光の光波長において透明な被加工物の内部にて所定
エネルギー密度以上に集光することで、被加工物のアブ
レーション加工閾値を超えた領域から昇華加工過程が発
生して、被加工物の内部部分を選択的に昇華加工するこ
とが可能となり、アライメント工程を簡略化することが
でき、また、内部構造体の位置精度等の高精度化や、製
造コストの軽減等を図ることができるレーザ加工方法、
あるいは該レーザ加工方法を用いたインクジェット記録
ヘッドの製造方法と該製造方法によるインクジェット記
録ヘッドを実現することができる。また、本発明によれ
ば、上記したレーザ加工方法を用いて、インクジェット
記録ヘッドの製造方法を構成することにより、インクジ
ェット記録ヘッドを構成する部材をアセンブリーに起因
するアライメント誤差、接合変形によって引き起こされ
るインク吐出特性劣化を抑制することができるでけでな
く、インク流路をポリサルフォンまたはポリイミド等の
樹脂被加工物内部に3次元的に引き回して作りこむこと
により、YMC(イエロー、マゼンタ、シアン)3色の
インク液室からYMCの循環一次元配列吐出ノズルを各
色別に連結し、3色カラーが隣接した吐出セルの配列を
持つインクジェット記録ヘッド、または、YMC3色の
みならずYMCK(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラ
ック)の4色においても同様に、YMCK4色のインク
液室からYMCKの循環一次元配列吐出ノズルを各色別
に連結し、4色カラーが隣接した吐出セルの配列を持つ
インクジェット記録ヘッドを形成することができる。し
たがって、このインクジェット記録ヘッドによる記録に
おいては、各色間のレジスト合わせを行う必要が無いた
め、色ずれ色相変化が生じることがなく、複雑な色レジ
補正機能や、各色間のレジ合わせ調整を行う必要がなく
なり、安定した色再現画像を印刷することが可能とな
る。Further, according to the present invention, as described above, the laser beam is focused at a predetermined energy density or more inside the transparent workpiece at the light wavelength of the laser beam, thereby exceeding the ablation threshold for the workpiece. The sublimation process occurs from the region that has been set, and the internal portion of the workpiece can be selectively sublimated, thereby simplifying the alignment process and improving the positional accuracy of the internal structure. Laser processing method that can achieve higher precision and lower manufacturing cost,
Alternatively, a method for manufacturing an ink jet recording head using the laser processing method and an ink jet recording head according to the manufacturing method can be realized. Further, according to the present invention, by using the above-described laser processing method to configure a method for manufacturing an ink jet recording head, the members constituting the ink jet recording head can be aligned by an assembly error due to the assembly, and the ink caused by the joint deformation. In addition to suppressing the deterioration of the ejection characteristics, it is possible to form the ink flow path three-dimensionally inside a resin workpiece such as polysulfone or polyimide to create three colors of YMC (yellow, magenta, and cyan). An ink jet recording head having an arrangement of ejection cells in which three color colors are adjacent to each other by connecting a circulating one-dimensional array ejection nozzle of YMC from the ink liquid chamber of Y, or YMCK (yellow, magenta, cyan, Similarly, the four colors of YMCK are also used for the four colors of black). Circulating one-dimensional array discharge nozzles of YMCK from the liquid chamber connected to the respective colors can be four-color form an ink jet recording head having an array of adjacent discharge cells. Therefore, in the recording by the ink jet recording head, since it is not necessary to perform registration between respective colors, there is no occurrence of color shift and hue change, and a complicated color registration correction function and registration adjustment between respective colors need to be performed. Is eliminated, and a stable color reproduction image can be printed.
【0059】また、本発明によれば、上記したようにレ
ーザ光の光波長においてほぼ透明であって光吸収率が低
い材料(A)を通過させて、前記材料(A)よりも前記
レーザ光の光波長において光吸収率が高く、被加工物の
内部に位置する材料(B)に照射することによって、前
記材料(B)に構造体を加工形成することが可能とな
り、アライメント工程を簡略化することができ、また、
内部構造体の位置精度等の高精度化や、製造コストの軽
減等を図ることができるレーザ加工方法、あるいは該レ
ーザ加工方法を用いたインクジェット記録ヘッドの製造
方法と該製造方法によるインクジェット記録ヘッドを、
実現することができる。また、本発明によれば、上記し
たレーザ加工方法を用いて、インクジェット記録ヘッド
の製造方法を構成することにより、インク流路等を、イ
ンクジェット記録ヘッドをアセンブリーした後に、内部
に形成することが可能となり、アセンブリーに起因する
アライメント誤差、接合変形によって引き起こされるイ
ンク吐出特性劣化を抑制することができる。また、本発
明によれば、被加工物をレーザの放射エネルギーを吸収
できるように構成して、加工効率の向上を図ることがで
きる。Further, according to the present invention, as described above, the material (A) which is substantially transparent at the light wavelength of the laser light and has a low light absorptivity is passed through, and the laser light is made higher than the material (A). By irradiating the material (B) located inside the workpiece with a high light absorptance at the light wavelength of, the structure can be processed and formed on the material (B), thereby simplifying the alignment process. Can also
A laser processing method capable of improving the positional accuracy of the internal structure and the like, reducing manufacturing costs, and the like, or a method of manufacturing an inkjet recording head using the laser processing method and an inkjet recording head by the manufacturing method. ,
Can be realized. Further, according to the present invention, by configuring a method for manufacturing an ink jet recording head using the above-described laser processing method, it is possible to form an ink flow path and the like inside after assembling the ink jet recording head. Thus, it is possible to suppress the alignment error caused by the assembly and the deterioration of the ink ejection characteristics caused by the joint deformation. Further, according to the present invention, it is possible to improve the processing efficiency by configuring the workpiece so as to absorb the radiation energy of the laser.
【図1】本発明の実施例1におけるインクジェット記録
ヘッドのインク吐出口加工方法を示す概略図。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a method of processing an ink ejection port of an inkjet recording head according to a first embodiment of the present invention.
【図2】実施例1との対比において従来例におけるイン
クジェット記録ヘッドのインク吐出口加工方法を説明す
るための概略図。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an ink ejection port processing method of an ink jet recording head in a conventional example in comparison with the first embodiment.
【図3】本発明の実施例1におけるレーザ加工装置の光
学系概略図。FIG. 3 is a schematic diagram of an optical system of the laser processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
【図4】(a)〜(d)は本発明の実施例2におけるレ
ーザ加工によって製造されるカンチレバーの加工工程を
示す図。FIGS. 4A to 4D are views showing a process of processing a cantilever manufactured by laser processing according to a second embodiment of the present invention.
【図5】(e)〜(g)は本発明の実施例2における
(a)〜(d)の加工工程に続くカンチレバーの加工工
程を示す図。FIGS. 5 (e) to (g) are views showing a cantilever processing step subsequent to (a) to (d) processing steps in Embodiment 2 of the present invention.
【図6】本発明の実施例3におけるレーザ加工によって
製造されるインク吐出口の加工工程を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating a process of processing an ink ejection port manufactured by laser processing according to a third embodiment of the present invention.
【図7】(a)〜(c)は本発明の実施例4におけるレ
ーザ加工によって製造されるインク流路、インク液室の
加工工程を示す図。FIGS. 7A to 7C are diagrams illustrating processing steps of an ink flow path and an ink liquid chamber manufactured by laser processing according to a fourth embodiment of the present invention.
【図8】(d)〜(e)は本発明の実施例4における
(a)〜(c)の加工工程に続く加工工程を示す図。8 (d) to (e) are views showing processing steps subsequent to the processing steps (a) to (c) in Embodiment 4 of the present invention.
【図9】本発明の実施例5におけるレーザ内部加工方法
を説明する図。FIG. 9 is a diagram illustrating a laser internal processing method according to a fifth embodiment of the present invention.
【図10】本発明の実施例5におけるレーザ加工方法に
よってインク流路を加工形成した面吐出型インクジェッ
ト記録ヘッドのインク吐出要部を示す図であり、(a)
は面吐出型インクジェット記録ヘッドのインク吐出要部
のインク吐出面から見た図、(b)は(a)のB−B位
置の断面図。10A and 10B are diagrams illustrating a main part of ink discharge of a surface discharge type ink jet recording head in which an ink flow path is formed by a laser processing method according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG.
3A is a view of the main part of the ink discharge of the surface discharge type ink jet recording head as viewed from the ink discharge surface, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
【図11】本発明の実施例6におけるレーザ加工方法に
よってインク流路を加工形成したYMCカラー循環ノズ
ル型インクジェット記録ヘッドのインク吐出要部を示す
図であり、(a)は端面吐出型インクジェット記録ヘッ
ド上面図で(b)は(a)のC−C位置の断面矢示図。11A and 11B are diagrams illustrating a main part of ink ejection of a YMC color circulating nozzle type ink jet recording head in which an ink flow path is formed by a laser processing method according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
【図12】(c)、(d)は図11(a)のD−D位
置、E−E位置の各断面矢示図。FIGS. 12 (c) and (d) are cross-sectional views taken along line DD and line EE in FIG. 11 (a).
【図13】本発明の実施例7におけるレーザ加工方法を
説明するための図。FIG. 13 is a diagram illustrating a laser processing method according to a seventh embodiment of the present invention.
【図14】本発明の実施例7におけるレーザ加工方法に
よってインク流路を加工形成した面吐出型インクジェッ
ト記録ヘッドのインク吐出要部を示す図。FIG. 14 is a diagram showing a main part of ink ejection of a surface ejection type ink jet recording head in which an ink flow path is formed by a laser machining method according to a seventh embodiment of the present invention.
【図15】本発明の実施例8におけるレーザ加工装置の
マスクパターン投影光学系の概略光路図。FIG. 15 is a schematic optical path diagram of a mask pattern projection optical system of a laser processing apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
【図16】本発明の実施例8における加工方法を説明す
るためのレーザ発振波長と被加工物の吸収スペクトルの
相関を示す図。FIG. 16 is a diagram illustrating a correlation between a laser oscillation wavelength and an absorption spectrum of a workpiece for describing a processing method according to an eighth embodiment of the present invention.
【図17】本発明の実施例によるレーザー加工方法を適
用して製造されたインクジェット記録ヘッドを示す概略
図。FIG. 17 is a schematic view showing an ink jet recording head manufactured by applying a laser processing method according to an embodiment of the present invention.
【符号の説明1】 1:レーザ光 2:オリフィスプレート 10:フライアイレンズ 11:フィールドレンズ 12:マスク 13:アパーチャ 14:投影レンズ 31:インク流路 32:インク液室 33:基板 34:インク吐出圧発生素子 35:天板 201:インク吐出口 202:インク吐出口 203:インク吐出口エッチングプロセス途中 211:インク吐出口 212:インク吐出口エッチングプロセス途中 213:インク吐出口エッチングプロセス途中 40:インク吐出口 41:シリコン基板 42:アルミニウム膜 43:樹脂膜 44:金属膜 60:オリフィスプレート 61:ポリサルフォン層 62:銅箔層 65:インクジェット本体 70:天板 71:インク流路 72:インク液室 80:基板 81:インク吐出圧発生素子 91:レーザ光束 92:被加工物 93:加工された空洞 100:レーザ光 1010:インク吐出圧発生素子搭載シリコン回路基板 1011:インク吐出圧発生素子 1012:インク供給口 1020:樹脂プレート 1021:インク吐出口 1022:インクバッファ室 1023:インク流路 1024:インク液室 1130:インク吐出圧発生素子搭載シリコン回路基板 1131:インク吐出圧発生素子 1140:樹脂プレート 1141Y、1141M、1141C:インクノズルバ
ッファ室 1142:インク吐出口 1150:樹脂プレート 1151Y、1151M、1151C:インク流路 1152Y、1152M、1152C:インク液室 1153Y、1153M、1153C:インク供給口 131:レーザ光束 132:材料(A) 133:材料(B) 134:ベースプレート 135:ホール 136:マスク 137:マスク投影レンズ 138:マスクパターン 1410:インク吐出圧発生素子搭載シリコン回路基板 1411:インク吐出圧発生素子 1412:インク供給口 1420:無色ポリサルフォンプレート 1421:インク吐出口 1430:青色ポリサルフォンプレート 1431:インクバッファ室 1432:インク流路 1433:インク液室 151:マスク 152:オリフィスプレート 153:インクジェット記録ヘッド本体 1501:レーザ光 1510:フライアイレンズ 1511:フィールドレンズ 1512:アパーチャ 1513:投影レンズ[Description of Signs 1] 1: Laser light 2: Orifice plate 10: Fly eye lens 11: Field lens 12: Mask 13: Aperture 14: Projection lens 31: Ink flow path 32: Ink liquid chamber 33: Substrate 34: Ink ejection Pressure generating element 35: top plate 201: ink discharge port 202: ink discharge port 203: during ink discharge port etching process 211: ink discharge port 212: during ink discharge port etching process 213: during ink discharge port etching process 40: ink discharge Exit 41: Silicon substrate 42: Aluminum film 43: Resin film 44: Metal film 60: Orifice plate 61: Polysulfone layer 62: Copper foil layer 65: Inkjet main body 70: Top plate 71: Ink flow path 72: Ink liquid chamber 80: Substrate 81: Ink discharge pressure generating element 9 : Laser beam 92: Workpiece 93: Processed cavity 100: Laser beam 1010: Silicon circuit board mounted with ink discharge pressure generating element 1011: Ink discharge pressure generating element 1012: Ink supply port 1020: Resin plate 1021: Ink discharge port 1022: Ink buffer chamber 1023: Ink flow path 1024: Ink liquid chamber 1130: Silicon circuit board mounted with ink discharge pressure generating element 1131: Ink discharge pressure generating element 1140: Resin plate 1141Y, 1141M, 1141C: Ink nozzle buffer chamber 1142: Ink Discharge port 1150: resin plate 1151Y, 1151M, 1151C: ink flow path 1152Y, 1152M, 1152C: ink liquid chamber 1153Y, 1153M, 1153C: ink supply port 131: laser beam 132: material ( 133: material (B) 134: base plate 135: hole 136: mask 137: mask projection lens 138: mask pattern 1410: silicon circuit board with ink discharge pressure generating element 1411: ink discharge pressure generating element 1412: ink supply port 1420: Colorless polysulfone plate 1421: Ink ejection port 1430: Blue polysulfone plate 1431: Ink buffer chamber 1432: Ink flow path 1433: Ink liquid chamber 151: Mask 152: Orifice plate 153: Ink jet recording head body 1501: Laser beam 1510: Fly eye lens 1511: Field lens 1512: Aperture 1513: Projection lens
フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平11−316818 (32)優先日 平成11年11月8日(1999.11.8) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平11−316850 (32)優先日 平成11年11月8日(1999.11.8) (33)優先権主張国 日本(JP)Continuation of the front page (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 11-316818 (32) Priority date November 8, 1999 (11.8 November 1999) (33) Priority claim country Japan (JP) (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. Hei 11-316850 (32) Priority date November 8, 1999 (11.8 November 1999) (33) Priority claim country Japan (JP)
Claims (47)
て被加工物にレーザアブレーション加工を施すレーザ加
工方法において、 前記レーザ光として1ピコ秒以下のパルス放射時間にて
発振するレーザ発振器から放射される空間的時間的なエ
ネルギー密度が非常に大きい、複数パルスのレーザ光を
用い、所定の間隔で配される複数の加工形状を同時に形
成することを特徴とするレーザ加工方法。1. A laser processing method for performing laser ablation processing on a workpiece by irradiating the workpiece with laser light, wherein the laser beam is emitted from a laser oscillator oscillating at a pulse emission time of 1 picosecond or less. A laser processing method, wherein a plurality of processing shapes arranged at predetermined intervals are simultaneously formed by using a plurality of pulses of laser light having a very large spatial and temporal energy density.
i化合物材料であることを特徴とする請求項1に記載の
レーザ加工方法。2. The method according to claim 1, wherein the workpiece is a resin or Si or S
The laser processing method according to claim 1, wherein the laser processing method is an i-compound material.
た被加工物に対して、1ピコ秒以下のパルス放射時間に
て発振するレーザ発振器から放射される空間的時間的な
エネルギー密度の大きい複数パルスのレーザ光を、所定
エネルギー密度で集光照射し、前記2種類以上の異った
材質の材料を同一工程でほぼ同時に昇華加工することを
特徴とするレーザ加工方法。3. A spatial and temporal energy radiated from a laser oscillator oscillating with a pulse emission time of 1 picosecond or less for a workpiece composed of two or more different materials. A laser processing method comprising: condensing and irradiating a plurality of pulses of laser light having a high density at a predetermined energy density; and sublimating the two or more different materials almost simultaneously in the same process.
された被加工物は、接合状態で構成された被加工物であ
り、該被加工物を同一工程で反りを生じさせることな
く、ほぼ同時に昇華加工することを特徴とする請求項3
に記載のレーザ加工方法。4. A workpiece formed of two or more different materials is a workpiece configured in a joined state, and warps the workpiece in the same process. And sublimation processing is performed at substantially the same time.
2. The laser processing method according to 1. above.
機樹脂材料、金属材料、無機化合物材料、ガラス材料、
鉱物材料等の任意組み合わせからなることを特徴とする
請求項3または請求項4に記載のレーザ加工方法。5. The material of two or more different materials is an organic resin material, a metal material, an inorganic compound material, a glass material,
The laser processing method according to claim 3, wherein the laser processing method is made of any combination of a mineral material and the like.
て被加工物にレーザアブレーション加工を施すレーザ加
工方法において、 前記レーザ光として1ピコ秒以下のパルス放射時間にて
発振するレーザ発振器から放射される空間的時間的なエ
ネルギー密度が非常に大きい、複数パルスのレーザ光を
用い、前記レーザ光の光波長において透明な被加工物の
内部にて所定エネルギー密度以上に集光して、前記被加
工物を昇華加工することを特徴とするレーザ加工方法。6. A laser processing method for performing laser ablation processing on a workpiece by irradiating the workpiece with a laser beam, wherein the laser beam is emitted from a laser oscillator that oscillates with a pulse emission time of 1 picosecond or less as the laser light. The laser light of a plurality of pulses, which has a very large spatial and temporal energy density, is condensed to a predetermined energy density or more inside a transparent workpiece at the light wavelength of the laser light, and A laser processing method characterized by sublimating a workpiece.
て被加工物にレーザアブレーション加工を施すレーザ加
工方法において、 前記レーザ光として1ピコ秒以下のパルス放射時間にて
発振するレーザ発振器から放射される空間的時間的なエ
ネルギー密度が非常に大きい、複数パルスのレーザ光を
用い、前記レーザ光の光波長においてほぼ透明であって
光吸収率が低い材料(A)を通過させて、前記材料
(A)よりも前記レーザ光の光波長において光吸収率が
高く、被加工物の内部に位置する材料(B)に照射し
て、前記材料(B)を加工することを特徴とするレーザ
加工方法。7. A laser processing method for performing laser ablation processing on a workpiece by irradiating the workpiece with a laser beam, wherein the laser beam is emitted from a laser oscillator that oscillates with a pulse emission time of 1 picosecond or less as the laser light. Using a plurality of pulses of laser light having a very large spatial and temporal energy density, and passing through the material (A) which is substantially transparent at the light wavelength of the laser light and has a low light absorption rate; Laser processing characterized in that the material (B) is processed by irradiating a material (B) located inside a workpiece to be processed, which has a higher light absorptivity at the light wavelength of the laser light than (A). Method.
工物の内部に構造体を昇華加工するに際して、該加工で
の昇華気化によって生じる産物質を外部に放出するため
の放出口を予め形成した後に、前記構造体を加工するこ
とを特徴とする請求項6または請求項7に記載のレーザ
加工方法。8. In the sublimation processing of the workpiece, when sublimating the structure inside the workpiece, an outlet for releasing a substance produced by sublimation vaporization in the processing to the outside is provided in advance. The laser processing method according to claim 6, wherein after the formation, the structure is processed.
接した位置から構造体を加工することを特徴とする請求
項8に記載のレーザ加工方法。9. The laser processing method according to claim 8, wherein, when processing the structure, the structure is processed from a position in contact with the emission port.
に相当する波長域を吸収する色素を混合着色して、加工
することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記
載のレーザ加工方法。10. The process according to claim 1, wherein the workpiece is mixed and colored with a dye absorbing a wavelength range corresponding to the oscillation wavelength of the laser beam. Laser processing method.
nmの領域内にあることを特徴とする請求項1〜10の
いずれか1項に記載のレーザ加工方法。11. The laser beam has a wavelength of 350 to 1000.
The laser processing method according to claim 1, wherein the laser processing method is within a range of nm.
フェムト秒以下であることを特徴とする請求項1〜11
のいずれか1項に記載のレーザ加工方法。12. The pulse emission time of said laser light is 500
13. The method according to claim 1, wherein the time is less than a femtosecond.
The laser processing method according to any one of the above.
装置を有しているレーザ発振器であることを特徴とする
請求項1〜12のいずれか1項に記載のレーザ加工方
法。13. The laser processing method according to claim 1, wherein said laser oscillator is a laser oscillator having a spatial compression device for light propagation.
ングパルス生成手段と、光波長分散特性を利用した縦モ
ード同期手段によって構成されていることを特徴とする
請求項13に記載のレーザ加工方法。14. A laser processing apparatus according to claim 13, wherein said spatial compression device for light propagation comprises chirping pulse generation means and longitudinal mode synchronization means utilizing optical wavelength dispersion characteristics. Method.
するためのインク吐出口、前記吐出口に供給するための
インクを貯える液室、前記吐出口と前記液室とを連通す
るインク流路、前記インク流路の一部に設けられインク
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、前記液室に外部からインクを供給するためのイン
ク供給口、 を備えるインクジェット記録ヘッドのインクが通るイン
ク通路の少なくとも一部を形成する部材を、レーザ光に
より加工するインクジェット記録ヘッドの製造方法にお
いて、 前記レーザ光として1ピコ秒以下のパルス放射時間にて
発振するレーザ発振器から放射される空間的時間的なエ
ネルギー密度が非常に大きい、複数パルスのレーザ光を
用い、前記インク通路の一部となる凹部もしくは貫通孔
を形成することを特徴とするインクジェット記録ヘッド
の製造方法。15. An ink discharge port for discharging ink droplets to be attached to a recording medium, a liquid chamber for storing ink to be supplied to the discharge port, and an ink flow path communicating between the discharge port and the liquid chamber. An ink generating element provided in a part of the ink flow path for generating energy for discharging ink, and an ink supply port for supplying ink from outside to the liquid chamber; In a method of manufacturing an ink jet recording head for processing a member forming at least a part of an ink passage by a laser beam, a spatial time radiated from a laser oscillator oscillating as a laser beam with a pulse emission time of 1 picosecond or less. Using a plurality of pulses of laser light having a very large energy density, and forming a recess or through which becomes a part of the ink passage A method for producing an ink jet recording head and forming a.
は貫通孔は、所定ピッチで形成された複数の開口パター
ンを有するマスクを介してレーザ光を照射することで所
定の間隔で複数同時に形成されることを特徴とする請求
項15に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。16. A plurality of recesses or through-holes forming a part of said ink passage are formed simultaneously at a predetermined interval by irradiating a laser beam through a mask having a plurality of opening patterns formed at a predetermined pitch. The method for manufacturing an ink jet recording head according to claim 15, wherein:
する部材は、樹脂であることを特徴とする請求項15ま
たは請求項16に記載のインクジェット記録ヘッドの製
造方法。17. The method according to claim 15, wherein the member forming at least a part of the ink passage is made of a resin.
する部材は、SiまたはSi化合物材料からなることを
特徴とする請求項15〜16のいずれか1項に記載のイ
ンクジェット記録ヘッドの製造方法。18. The method according to claim 15, wherein the member forming at least a part of the ink passage is made of Si or a Si compound material.
あることを特徴とする請求項16〜18のいずれか1項
に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。19. The method according to claim 16, wherein the recess is a groove serving as the ink flow path.
特徴とする請求項16〜18のいずれか1項に記載のイ
ンクジェット記録ヘッドの製造方法。20. The method according to claim 16, wherein the through-hole serves as the discharge port.
するためのインク吐出口、前記吐出口に供給するための
インクを貯える液室、前記吐出口と前記液室とを連通す
るインク流路、前記インク流路の一部に設けられインク
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、前記液室に外部からインクを供給するためのイン
ク供給口、 等を含むインクジェット記録ヘッドのインク通路の少な
くとも一部を構成する部材を、2種類以上の異った材質
の材料で形成し、該2種類以上の異った材質の材料で形
成された部材をレーザ加工方法によって加工するインク
ジェット記録ヘッドの製造方法であって、 前記レーザ光として1ピコ秒以下のパルス放射時間にて
発振するレーザ発振器から放射される空間的時間的なエ
ネルギー密度が非常に大きい、複数パルスのレーザ光を
用い、前記2種類以上の異った材質の材料で形成された
部材を同一工程でほぼ同時に昇華加工することを特徴と
するインクジェット記録ヘッドの製造方法。21. An ink discharge port for discharging ink droplets to be attached to a recording medium, a liquid chamber for storing ink to be supplied to the discharge port, and an ink flow path communicating the discharge port with the liquid chamber. An energy generating element provided in a part of the ink flow path for generating energy for discharging ink, an ink supply port for supplying ink to the liquid chamber from outside, and the like, An ink jet recording head in which a member constituting at least a part of the above is formed of two or more kinds of different materials, and a member formed of the two or more kinds of different materials is processed by a laser processing method. Wherein the spatial and temporal energy density emitted from the laser oscillator oscillating at a pulse emission time of 1 picosecond or less as the laser light is non- Large, using a laser beam of plural pulses, the manufacturing method of the ink jet recording head, characterized in that the sublimation process almost simultaneously two or more kinds of the material member formed by of Tsu different material in the same step.
成された部材は、接合状態で構成されたインクジェット
記録ヘッドのインク通路の少なくとも一部を構成する部
材であり、該部材を同一工程で反りを生じさせることな
く、ほぼ同時に昇華加工することを特徴とする請求項2
1に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。22. The member made of two or more different materials is a member constituting at least a part of an ink passage of an ink jet recording head formed in a joined state, and the member is the same. 3. Sublimation processing is performed almost simultaneously without causing warpage in the process.
2. The method for manufacturing an ink jet recording head according to item 1.
有機樹脂材料、金属材料、無機化合物材料、ガラス材
料、鉱物材料等の任意組み合わせからなることを特徴と
する請求項21または請求項22に記載のインクジェッ
ト記録ヘッドの製造方法。23. The material of the two or more different materials,
23. The method according to claim 21, wherein the method comprises any combination of an organic resin material, a metal material, an inorganic compound material, a glass material, a mineral material, and the like.
するためのインク吐出口、前記吐出口に供給するための
インクを貯える液室、前記吐出口と前記液室とを連通す
るインク流路、前記インク流路の一部に設けられインク
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、前記液室に外部からインクを供給するためのイン
ク供給口、 等を含むインクジェット記録ヘッドのインク通路の少な
くとも一部を構成する部材を、透明なインク流路形成体
で形成し、レーザ加工方法によって加工するインクジェ
ット記録ヘッドの製造方法であって、 前記レーザ光として1ピコ秒以下のパルス放射時間にて
発振するレーザ発振器から放射される空間的時間的なエ
ネルギー密度が非常に大きい、複数パルスのレーザ光を
用い、該レーザ光の光波長において透明なインク流路形
成体の内部にて所定エネルギー密度以上に集光して、イ
ンク流路等を昇華加工することを特徴とするインクジェ
ット記録ヘッドの製造方法。24. An ink discharge port for discharging ink droplets to be attached to a recording medium, a liquid chamber for storing ink to be supplied to the discharge port, and an ink flow path communicating between the discharge port and the liquid chamber. An ink passage provided in a part of the ink flow path, for generating energy for discharging ink, an ink supply port for supplying ink to the liquid chamber from outside, and the like. Forming a member constituting at least a part of a transparent ink flow path forming body, and processing by a laser processing method, wherein the laser light as a pulse emission time of 1 picosecond or less Using a multi-pulse laser beam with a very large spatial and temporal energy density emitted from a laser oscillator It is condensed more than a predetermined energy density at the inside of the transparent ink flow path structure in the long, manufacturing method for an ink jet recording head, which comprises sublimating processing an ink flow path and the like.
するためのインク吐出口、前記吐出口に供給するための
インクを貯える液室、前記吐出口と前記液室とを連通す
るインク流路、前記インク流路の一部に設けられインク
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、前記液室に外部からインクを供給するためのイン
ク供給口、 等を含むインクジェット記録ヘッドのインク通路の少な
くとも一部を構成する部材を、ほぼ透明であってレーザ
光の光吸収率が低い材料(A)と、前記材料(A)より
もレーザ光の光吸収率が高く、被加工物の内部に位置す
る材料(B)で形成し、レーザ加工方法によって加工す
るインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、 前記レーザ光として1ピコ秒以下のパルス放射時間にて
発振するレーザ発振器から放射される空間的時間的なエ
ネルギー密度が非常に大きい、複数パルスのレーザ光を
用い、前記レーザ光の光吸収率が低い材料(A)を通過
させ、該材料(A)よりもレーザ光の光吸収率が高く、
被加工物の内部に位置する材料(B)に照射して、前記
材料(B)を昇華加工することを特徴とするインクジェ
ット記録ヘッドの製造方法。25. An ink discharge port for discharging ink droplets to be attached to a recording medium, a liquid chamber for storing ink to be supplied to the discharge port, and an ink flow path communicating between the discharge port and the liquid chamber. An ink passage provided in a part of the ink flow path, for generating energy for discharging ink, an ink supply port for supplying ink to the liquid chamber from outside, and the like. A member (A) that is substantially transparent and has a low light absorption rate of laser light; a light absorption rate of laser light is higher than the material (A); A method of manufacturing an ink jet recording head formed of a material (B) located in the above and processed by a laser processing method, wherein the laser light oscillates with a pulse emission time of 1 picosecond or less. A laser beam having a very large spatial and temporal energy density emitted from a laser oscillator and having a plurality of pulses is used to pass through the material (A) having a low light absorption rate of the laser beam, and the material (A) Also has high light absorption of laser light,
A method for manufacturing an ink jet recording head, comprising irradiating a material (B) located inside a workpiece with sublimation processing on the material (B).
工での昇華気化によって生じる産物質を外部に放出する
ための放出口を予め形成した後に、前記インク流路等を
加工することを特徴とする請求項24または請求項25
に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。26. In the processing of the ink flow path and the like, a discharge port for discharging a substance produced by sublimation vaporization in the processing to the outside is formed in advance, and then the ink flow path and the like are processed. Claim 24 or Claim 25
3. The method for manufacturing an ink jet recording head according to item 1.
放出口に接した位置からインク流路等を加工することを
特徴とする請求項26に記載のインクジェット記録ヘッ
ドの製造方法。27. The method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 26, wherein, when processing the ink flow path and the like, the ink flow path and the like are processed from a position in contact with the discharge port.
に相当する波長域を吸収する色素を混合着色して、加工
することを特徴とする請求項15〜27のいずれか1項
に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。28. The process according to claim 15, wherein the workpiece is mixed and dyed with a dye absorbing a wavelength range corresponding to the oscillation wavelength of the laser beam. Of manufacturing an inkjet recording head.
nmの領域内にあることを特徴とする請求項15〜28
のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの製
造方法。29. The laser beam has a wavelength of 350 to 1000.
29. The method according to claim 19, wherein the distance is in the range of nm.
The method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of the above items.
フェムト秒以下であることを特徴とする請求項15〜2
9のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの
製造方法。30. A pulse emission time of said laser beam is 500
3. The method according to claim 1, wherein the time is less than a femtosecond.
10. The method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of items 9 to 9.
装置を有しているレーザ発振器であることを特徴とする
請求項15〜30のいずれか1項に記載のインクジェッ
ト記録ヘッドの製造方法。31. The method according to claim 15, wherein the laser oscillator has a light-propagating spatial compression device.
ングパルス生成手段と、光波長分散特性を利用した縦モ
ード同期手段によって構成されていることを特徴とする
請求項31に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方
法。32. An ink jet recording apparatus according to claim 31, wherein said light propagation spatial compression device comprises chirping pulse generation means and longitudinal mode synchronization means utilizing light wavelength dispersion characteristics. Head manufacturing method.
ングパルス生成手段と回折位相格子の光波長分散特性を
利用した縦モード同期法を用いて構成されていることを
特徴とする請求項31に記載のインクジェット記録ヘッ
ドの製造方法。33. A spatial compression apparatus for light propagation according to claim 31, wherein said apparatus is configured by using a longitudinal mode locking method utilizing chirped pulse generation means and light wavelength dispersion characteristics of a diffraction phase grating. 3. The method for manufacturing an ink jet recording head according to item 1.
するためのインク吐出口、前記吐出口に供給するための
インクを貯える液室、前記吐出口と前記液室とを連通す
るインク流路、前記インク流路の一部に設けられインク
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、前記液室に外部からインクを供給するためのイン
ク供給口、 等を含むインクジェット記録ヘッドのインク通路の少な
くとも一部を形成する部材を、レーザ光によって加工さ
れてなるインクジェット記録ヘッドにおいて、 前記レーザ光として1ピコ秒以下のパルス放射時間にて
発振するレーザ発振器から放射される空間的時間的なエ
ネルギー密度が非常に大きい、複数パルスのレーザ光を
用い、これによって形成されたインク通路の一部となる
凹部もしくは貫通孔を有することを特徴とするインクジ
ェット記録ヘッド。34. An ink discharge port for discharging ink droplets to be attached to a recording medium, a liquid chamber for storing ink to be supplied to the discharge port, and an ink flow path communicating the discharge port with the liquid chamber. An energy generating element provided in a part of the ink flow path for generating energy for discharging ink, an ink supply port for supplying ink to the liquid chamber from outside, and the like, In an ink jet recording head obtained by processing a member forming at least a part of a laser beam, a spatial and temporal energy radiated from a laser oscillator oscillating at a pulse emission time of 1 picosecond or less as the laser beam Very high density, using a plurality of pulses of laser light, a recess or part of the ink path formed by this Ink jet recording head and having a through hole.
は貫通孔は、所定ピッチで形成された複数の開口パター
ンを有するマスクを介してレーザ光を照射することで所
定の間隔で複数同時に形成された凹部もしくは貫通孔で
あることを特徴とする請求項34に記載のインクジェッ
ト記録ヘッド。35. A plurality of recesses or through-holes which become a part of the ink passage are simultaneously formed at a predetermined interval by irradiating a laser beam through a mask having a plurality of opening patterns formed at a predetermined pitch. 35. The ink jet recording head according to claim 34, wherein the concave portion or the through hole is formed.
する部材は、樹脂からなることを特徴とする請求項34
または請求項35に記載のインクジェット記録ヘッド。36. A member forming at least a part of said ink passage is made of resin.
36. The ink jet recording head according to claim 35.
する部材は、SiまたはSi化合物材料からなることを
特徴とする請求項34〜36のいずれか1項に記載のイ
ンクジェット記録ヘッド。37. The ink jet recording head according to claim 34, wherein a member forming at least a part of said ink passage is made of Si or a Si compound material.
あることを特徴とする請求項35〜37のいずれか1項
に記載のインクジェット記録ヘッド。38. The ink jet recording head according to claim 35, wherein the recess is a groove serving as the ink flow path.
特徴とする請求項35〜38のいずれか1項に記載のイ
ンクジェット記録ヘッド。39. An ink jet recording head according to claim 35, wherein said through hole serves as said discharge port.
するためのインク吐出口、前記吐出口に供給するための
インクを貯える液室、前記吐出口と前記液室とを連通す
るインク流路、前記インク流路の一部に設けられインク
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、前記液室に外部からインクを供給するためのイン
ク供給口、 等を含むインクジェット記録ヘッドのインク通路の少な
くとも一部を構成する部材を、2種類以上の異った材質
の材料で形成し、該2種類以上の異った材質の材料で形
成された部材をレーザ加工方法によって加工されてなる
インクジェット記録ヘッドであって、 前記レーザ光として1ピコ秒以下のパルス放射時間にて
発振するレーザ発振器から放射される空間的時間的なエ
ネルギー密度が非常に大きい、複数パルスのレーザ光を
用い、これによって2種類以上の異った材質の材料を同
一工程でほぼ同時に昇華加工して形成された前記部材を
有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。40. An ink discharge port for discharging ink droplets to be attached to a recording medium, a liquid chamber for storing ink to be supplied to the discharge port, and an ink flow path communicating the discharge port with the liquid chamber. An ink passage provided in a part of the ink flow path, for generating energy for discharging ink, an ink supply port for supplying ink to the liquid chamber from outside, and the like. Is formed by using two or more kinds of different materials, and the members formed by using two or more kinds of different materials are processed by a laser processing method. A recording head, wherein a spatial and temporal energy density emitted from a laser oscillator oscillating at a pulse emission time of 1 picosecond or less as the laser light is extremely high. Listening, ink jet recording head using a laser beam of plural pulses, thereby comprises said member formed by substantially simultaneously sublimation process two or more different Tsu was made of the material in the same step.
成された部材は、接合状態で構成されたインクジェット
記録ヘッドのインク通路の少なくとも一部を構成する部
材であり、該部材は同一工程で反りを生じさせることな
く、ほぼ同時に昇華加工して形成された部材である特徴
とする請求項40に記載のインクジェット記録ヘッド。41. The member made of two or more different materials is a member constituting at least a part of an ink passage of an ink jet recording head formed in a joined state, and the members are the same. The inkjet recording head according to claim 40, wherein the inkjet recording head is a member formed by sublimation processing almost simultaneously without causing warpage in a process.
有機樹脂材料、金属材料、無機化合物材料、ガラス材
料、鉱物材料等の任意組み合わせからなることを特徴と
する請求項40または請求項41に記載のインクジェッ
ト記録ヘッド。42. The two or more different materials are:
42. The ink jet recording head according to claim 40, comprising an arbitrary combination of an organic resin material, a metal material, an inorganic compound material, a glass material, a mineral material and the like.
するためのインク吐出口、前記吐出口に供給するための
インクを貯える液室、前記吐出口と前記液室とを連通す
るインク流路、前記インク流路の一部に設けられインク
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、前記液室に外部からインクを供給するためのイン
ク供給口、 等を含むインクジェット記録ヘッドのインク通路の少な
くとも一部を構成する部材を、透明なインク流路形成体
で形成し、レーザ加工方法によって加工するインクジェ
ット記録ヘッドであって、 前記レーザ光として1ピコ秒以下のパルス放射時間にて
発振するレーザ発振器から放射される空間的時間的なエ
ネルギー密度が非常に大きい、複数パルスのレーザ光を
用い、該レーザ光の光波長において透明なインク流路形
成体の内部にて所定エネルギー密度以上に集光して、昇
華加工して形成された前記部材を有することを特徴とす
るインクジェット記録ヘッド。43. An ink discharge port for discharging ink droplets to be attached to a recording medium, a liquid chamber for storing ink to be supplied to the discharge port, and an ink flow path communicating between the discharge port and the liquid chamber. An energy generating element provided in a part of the ink flow path for generating energy for discharging ink, an ink supply port for supplying ink to the liquid chamber from outside, and the like, An ink jet recording head formed by forming a member constituting at least a part of a transparent ink flow path forming body with a laser processing method, wherein the laser light oscillates with a pulse emission time of 1 picosecond or less. A laser light emitted from a laser oscillator and having a very large spatial and temporal energy density and a plurality of pulses is used. It is condensed more than a predetermined energy density at the inside of the transparent ink flow path structure, the ink jet recording head which comprises said member formed by sublimation process.
するためのインク吐出口、前記吐出口に供給するための
インクを貯える液室、前記吐出口と前記液室とを連通す
るインク流路、前記インク流路の一部に設けられインク
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、前記液室に外部からインクを供給するためのイン
ク供給口、 等を含むインクジェット記録ヘッドのインク通路の少な
くとも一部を構成する部材を、ほぼ透明であってレーザ
光の光吸収率が低い材料(A)と、前記材料(A)より
もレーザ光の光吸収率が高く、被加工物の内部に位置す
る材料(B)で形成し、レーザ加工方法によって加工す
るインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、 前記レーザ光として1ピコ秒以下のパルス放射時間にて
発振するレーザ発振器から放射される空間的時間的なエ
ネルギー密度が非常に大きい、複数パルスのレーザ光を
用い、前記レーザ光の光吸収率が低い材料(A)を通過
させ、該材料(A)よりもレーザ光の光吸収率が高く、
被加工物の内部に位置する材料(B)に照射して、昇華
加工して形成された前記部材を有することを特徴とする
インクジェット記録ヘッド。44. An ink ejection port for ejecting ink droplets to be attached to a recording medium, a liquid chamber for storing ink to be supplied to the ejection port, and an ink flow path communicating between the ejection port and the liquid chamber. An ink passage provided in a part of the ink flow path, for generating energy for discharging ink, an ink supply port for supplying ink to the liquid chamber from outside, and the like. A member (A) that is substantially transparent and has a low light absorption rate of laser light; a light absorption rate of laser light is higher than the material (A); A method of manufacturing an ink jet recording head formed of a material (B) located in the above and processed by a laser processing method, wherein the laser light oscillates with a pulse emission time of 1 picosecond or less. A laser beam having a very large spatial and temporal energy density emitted from a laser oscillator and having a plurality of pulses is used to pass through the material (A) having a low light absorption rate of the laser beam, and the material (A) Also has high light absorption of laser light,
An ink jet recording head comprising the member formed by irradiating a material (B) located inside a workpiece with sublimation processing.
工での昇華気化によって生じる産物質を外部に放出する
ための放出口を予め形成した後に、前記インク流路等を
加工することを特徴とする請求項43または請求項44
に記載のインクジェット記録ヘッド。45. In the processing of the ink flow path and the like, a discharge port for discharging a substance produced by sublimation vaporization in the processing to the outside is formed in advance, and then the ink flow path and the like are processed. Claim 43 or Claim 44
3. The ink jet recording head according to item 1.
放出口に接した位置からインク流路等を加工することを
特徴とする請求項45に記載のインクジェット記録ヘッ
ドの製造方法。46. The method for manufacturing an ink jet recording head according to claim 45, wherein the processing of the ink flow path and the like is performed from the position in contact with the discharge port.
域を吸収する色素を混合着色して加工された前記部材を
有することを特徴とする請求項34〜46のいずれか1
項に記載のインクジェット記録ヘッド。47. The member according to claim 34, further comprising the member processed by mixing and coloring a dye absorbing a wavelength range corresponding to an oscillation wavelength of the laser light.
Item 7. The ink jet recording head according to item 1.
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