JP3480227B2 - レーザー加工方法およびレーザー加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工対象物にレー
ザー光を照射してインクジェットヘッドにおける所定の
形状に溝を現出させるレーザー加工方法およびレーザー
加工装置に関するものであり、特に加工対象物として、
インク液滴を飛翔させ被記録媒体に記録を行なうための
インクジェットヘッドを構成する流路形成部材あるいは
その型としたインクジェットヘッドの製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザー光を加工対象物に照射し、所定
の形状を現出させるレーザー加工技術は、平面的には非
常に高精度の加工が可能であり、微細な平面形状の加工
には適している。しかし、その深さ方向の形状について
はレーザー光の制御が難しく、主に、深さ方向の制御の
必要のない孔明加工や、深さが一定の溝加工などにレー
ザー加工が利用されている。

【０００３】一方、高精度の加工が必要な一つの例とし
て、インク液滴を飛翔させ被記録媒体に記録を行なうイ
ンクジェットヘッドがある。インクジェットヘッドで
は、近年の高密度化に対応して、２５．４ｍｍあたり６
００以上のインクの流路を形成するに至っている。この
ような高密度化とともに、エネルギー効率を向上させる
ため、インクの流路構造は次第に複雑化している。その
ため、加工回数の増加等、多大な労力を必要とするよう
になってきている。近年では、インクの流路を形成する
流路形成部材を、型を用いて樹脂成形によって形成する
ことも行なわれており、少ない工程によって安価にイン
クジェットヘッドを製造できるようになってきている。
しかし、微細構造になればなるほど、型抜き時にインク
の流路を隔てている隔壁が壊れるなど、歩留まりが低下
する。特に、近年では長尺化の傾向にあり、型抜き時に
隔壁が壊れる可能性が非常に高い。その結果、後工程で
検査の必要性が発生する。しかし、これには非常に多大
な労力が必要とされるという問題がある。

【０００４】このようなインクジェットヘッドの製造工
程にレーザー加工を導入しようとする動きもある。例え
ば、特開平４−９２９１号公報、特開平４−３３９５８
５号公報、特公平６−２４８７４号公報では、ノズル孔
をレーザー加工によって穿設している。また米国特許第
５，２９１，２２６号明細書には、樹脂テープにエキシ
マレーザ光を照射することにより、ノズル、インク流
路、蒸気室を加工すると記載されてはいるが、基本的に
はノズル孔の穿設と同様の加工を行なっている。ノズル
孔の穿設では、位置的な精度は要求されるものの、エネ
ルギー量の制御は必要なく、加工時には加工対象物の移
動は要求されない。上述の特公平６−２４８７４号公報
に記載されている技術では、加工対象物を軸回りに揺動
させることが記載されているものの、レーザー光を入射
する方向を微小に変化させるのみであり、基本的に加工
深さの制御を行なうものではない。

【０００５】また、インクジェットヘッドの流路をレー
ザー加工によって作製する方法も考えられている。例え
ば、特開平２−１２１８４５号公報には、全ての流路に
応じた開口を有するマスクを用い、紫外線ビーム（エキ
シマレーザー）で一度に流路を形成することが記載され
ている。この技術によれば高速に加工を行なうことがで
きる反面、全ての流路は均一な深さの溝としてしか加工
できない。また、特開平１−２９４０４７号公報や特開
平８−１１８６６０号公報では、マスクおよびレーザー
光と加工対象物とを相対的に移動させながら加工するこ
とが開示されている。

【０００６】近年のインクジェットヘッドでは、高密度
化および高効率化を図るため、インクの流路構造は複雑
化してきており、流路の深さ方向に変化する形状が要求
されるようになってきている。しかし、上述の文献に記
載されている技術は所定の深さの溝を均一に形成するた
めのものであり、溝の深さを変化させることは考えられ
ていない。従来のレーザー加工技術では、平面方向はマ
スクによって制御できるが、深さ方向はレーザーエネル
ギーに対応するために、異なる深さを加工するには別工
程を必要としていた。また、その際にマスクの交換も必
要であり、工程数の増加や工程間の位置合わせ精度が問
題となっている。

【０００７】さらに、上述の特開平１−２９４０４７号
公報に記載されている技術では、レンズ系の合焦位置を
変化させて溝幅を変えているが、レンズ系を変えると光
軸が変化し、精密な形状を作り出すのに苦労するという
問題もある。また、特開平８−１１８６６０号公報に記
載されているようにメカマスクなどで覆う手段を用いる
場合、加工溝が微小になるとメカマスク自体の製作が困
難となってくるという問題もある。

【０００８】加工溝の深さを変更する技術として、例え
ば特開平７−３０４１７９号公報では、テーパを有する
溝を複数回に分けて加工することが開示されている。こ
の文献に記載されている技術は、基本的に段階的な加工
深さの変更を行なうものであって、滑らかな面を現出さ
せるものではない。また、段階的な加工深さの変更を行
ないながら加工するためには、加工対象物を微小に移動
させて停止し、レーザー光を照射し、再び加工対象物を
微小に移動させるという工程を繰り返すことになり、加
工に時間がかかる。さらに、この文献では溝の幅方向の
断面が階段状となるように加工するものであり、溝の延
在方向に深さを変えるものではない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、インクジェットヘッドにお
ける溝に関して、波状の微小な凹凸を形成することので
きるレーザー加工方法及びレーザー加工装置を提供する
ことを目的とするものである。また、加工対象物として
インクジェットヘッドあるいはその型とし、深さの異な
るような複雑なインクの流路の加工をレーザー加工方
法、レーザー加工装置により行なうことにより、高密
度、高効率のインクジェットヘッドを得ることができ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、加工対象物に
レーザー光を照射してインクジェットヘッドにおける所
定の形状の溝を現出させるレーザー加工方法であって、
前記レーザー光及びマスクと前記加工対象物とを相対的
に連続して移動させながら前記レーザー光を前記加工対
象物に照射するとともに、前記形状に従って少なくとも
相対的な前記移動の速度を変化させるように制御するレ
ーザー加工方法において、流路部分の加工中に前記移動
の速度を微小に変動させて波状の微小な凹凸を形成する
ことを特徴とするものである。また、本発明は、加工対
象物にレーザー光を照射してインクジェットヘッドにお
ける所定の形状の溝を現出させるレーザー加工装置にお
いて、レーザー光を発生するレーザー発生手段と、該レ
ーザー発生手段で発生したレーザー光を前記加工対象物
上に導くとともに該加工対象物上に前記レーザー光を収
束させる光学系と、該光学系の間に設けられレーザー光
の照射形状を決定するマスクと、前記光学系によって前
記加工対象物上に導かれたレーザー光と前記加工対象物
とを相対的にかつ加工中は連続的に移動させる移動手段
と、前記形状に従って前記レーザー発生手段が発生する
レーザー光のエネルギーおよび前記移動手段による相対
移動の速度を制御する制御手段を有し、該制御手段は、
流路部分の加工中に前記相対移動の速度を微小に変動さ
せて波状の微小な凹凸を形成することを特徴とするもの
である。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のレーザー加工方
法およびレーザー加工装置の実施の一形態を示す概略構
成図である。図中、１はレーザー発生装置、２ないし４
はミラー、５は絞り、６はシャッター、７はマスク、８
はレンズ、９は焦点用駆動装置、１０は加工対象物、１
１は加工テーブル、１２は加工テーブル駆動装置、１３
は計測カメラ、１４は焦点用駆動装置、１５は制御部、
１６はレーザー発生制御部である。

【００１２】レーザー発生装置１は、レーザー発生制御
部１６による制御に従って例えばエキシマレーザー光を
発生する。ミラー２〜４は、レーザー発生装置１で発生
したエキシマレーザー光を加工対象物１０上へ導く。こ
の例では３つのミラー２〜４によってエキシマレーザー
光を加工対象物１０上に導いているが、ミラーは装置構
成によって３枚に限らず適宜用いればよく、ミラーを用
いずに構成してもよい。

【００１３】エキシマレーザー光の光路上にはミラー２
〜４のほか、絞り５、シャッター６、マスク７、レンズ
８などが配置されている。絞り５、シャッター６は不要
であれば設けなくてもよい。マスク７は、加工形状、特
に最小の加工形状にに合わせた開口を有している。また
後述するように、マスク７の開口の大きさを変更可能に
構成することもできる。レンズ８はレーザー光を集光
し、加工対象物１０の加工面にマスク７の開口の形状が
結像されるように焦点を合わせる。焦点用駆動装置９
は、レンズ８を駆動し、その焦点位置を調節する。

【００１４】加工テーブル１１上には、加工対象物１０
が載置され、固定される。この加工テーブル１１は、加
工テーブル駆動装置１２によって図中の左右方向（Ｙ方
向）、上下方向（Ｚ方向）と、Ｙ方向、Ｚ方向に直交す
るＸ方向、さらにＺ方向を中心軸とする回転（θ）方向
に移動可能である。もちろん、Ｘ方向、Ｙ方向に回転可
能であってもよい。

【００１５】計測カメラ１３は、加工テーブル１１上の
加工対象物１０を撮像する。また、焦点用駆動装置１４
は計測カメラ１３のピントを調整する。制御部１５は、
計測カメラ１３で撮像した加工対象物１０の画像から加
工対象物１０のＸ，Ｙ方向の位置を計測するとともに、
焦点用駆動装置１４による焦点位置から加工対象物１０
の表面のＺ方向の位置を計測し、加工位置を特定する。
また、予め設定される加工形状に従って加工テーブル駆
動装置１２を駆動し、加工対象物１０をＸ，Ｙ方向に移
動させる。この時の移動速度は、加工深さに応じて制御
する。この制御については後述する。また、加工幅に応
じて加工対象物１０をＺ方向に移動させて、レーザー光
の照射面積を変化させる。加工対象物１０を移動させな
がら、レーザー発生制御部１６に対してレーザー光の発
生を指示する。このとき、加工形状に従ってレーザー発
生装置１で発生するレーザー光の出力エネルギーやパル
ス周波数等をパラメータとして設定し、制御することも
できる。レーザー発生制御部１６は、制御部１５から設
定されるパラメータおよびレーザー光の発生指示に従っ
てレーザー発生装置１に対してレーザー光を発生させ
る。さらに制御部１５は、加工時には焦点用駆動装置９
を駆動してレンズ８の焦点を調節したり、最適なマスク
７の選択やマスク７の開口の大きさの制御を行なった
り、シャッター６の開閉制御等も行なう。

【００１６】図１に示した例では、加工位置と計測位置
を別の位置として示しているが、例えばハーフミラーを
レーザー光の光路中に配置し、加工対象物１０の上方か
ら撮像可能に構成することもできる。この場合、加工中
にも計測可能となるので、加工速度を向上させるととも
に、リアルタイムでフィードバック制御を行なうことが
できる。

【００１７】図１に示した例では、加工対象物１０を移
動させながらレーザー光を照射し、加工する例を示して
いるが、加工対象物１０とレーザー光とが相対的に移動
すればよく、例えば双方が移動したり、レーザー光のみ
が移動する構成であってもよい。レーザー光を移動させ
る場合には、シャッター２６、マスク２７、レンズ２
８、必要であればミラー２４などを一体にして移動させ
ればよい。以下の説明では、図１に示した構成に基づい
て説明を行なうが、加工対象物１０とレーザー光の双方
が移動したり、レーザー光が移動する構成であっても同
様である。

【００１８】次に動作の一例について説明する。レーザ
ー発生装置１から出射されたエキシマレーザー光は、ミ
ラー２，３で反射され、絞り５、シャッター６を通過
し、マスク７で設定された照射領域のレーザー光のみを
ミラー４で反射し、レンズ８で集光される。このとき、
レンズ８は焦点用駆動装置９で駆動され、レーザー光が
集光されて加工テーブル１１上の加工対象物１０の加工
面にマスク７の開口形状が結像されるように焦点が合わ
せられる。

【００１９】加工テーブル１１上には、加工対象物１０
の加工面がレンズ８側に向くように加工対象物１０が載
置され、固定されている。計測カメラ１３の位置におい
て、加工対象物１０の画像が入力される。このとき、計
測カメラ１３のピントは焦点用駆動装置１４によって調
整される。計測カメラ１３で取得した画像および焦点用
駆動装置１４で調整した焦点位置の情報等が制御部１５
に入力される。制御部１５では、これらの情報から、加
工テーブル１１上の加工対象物１０の位置および加工面
の高さなどを計測し、加工位置やレンズ８の焦点位置な
どを制御する。

【００２０】加工テーブル駆動装置１２をＹ方向に駆動
して加工対象物１０を加工位置に移動し、Ｘ，Ｙ方向の
移動により加工位置を合わせる。制御部１５は、最適な
マスク７の選択やマスク７の開口の大きさの制御を行な
い、レーザー発生制御部１６に対してレーザー光の発生
を指示する。レーザー発生制御部１６は、レーザー発生
装置１を駆動し、エキシマレーザー光を発生する。

【００２１】制御部１５には、予め加工深さを含む加工
形状が設定されている。制御部１５は、設定されている
加工形状に従って、加工テーブル駆動装置１２に対して
加工対象物１０の移動を指示する。このとき、加工深さ
に応じた移動速度を指示する。また、加工幅は加工テー
ブル駆動装置１２に対してＺ方向の移動を指示すること
によって制御する。加工テーブル駆動装置１２によって
加工対象物１０が移動している状態でシャッター６を開
き、レーザー光を加工対象物１０に照射し、マスク７お
よびＺ方向の位置に応じた形状の加工が行なわれる。こ
のとき、加工対象物１０は移動しているので、連続的に
加工が行なわれるとともに、移動速度に応じてレーザー
光の照射時間が異なるため、加工深さを制御することが
できる。もちろん、移動速度の制御とともに、レーザー
発生装置１における発振周波数などを制御してエネルギ
ー量の制御を行なってもよい。

【００２２】次に具体例を用いて上述の加工動作をさら
に説明する。図２は、加工対象物の移動速度と加工深さ
の関係を説明するための具体的な加工例を示す斜視図で
ある。図２では、加工対象物１０の移動速度を異ならせ
て、４種類の移動速度で溝を形成したものである。図２
において、左から順に移動速度を速くしている。なお、
ここではＺ方向の移動は行なわずに加工しており、全て
の溝幅は一定である。図２からわかるように、移動速度
が遅い場合には深い溝が形成されており、移動速度が速
いと溝は浅く形成されることがわかる。すなわち、加工
すべき深さに応じて移動速度を設定すればよいことがわ
かる。

【００２３】このように、加工対象物の移動速度によっ
て加工深さを制御することができるが、移動速度を変更
すれば、加工深さは移動速度に応じて変化することにな
る。図３は、加工対象物の移動速度を変化させた場合の
加工例を示す斜視図及び断面図である。図３では、加工
対象物の移動加速度を一定として移動速度が次第に速く
なるように制御し、図３（Ａ）の手前から奥へ、図３
（Ｂ）の左から右へ移動しながら加工した場合を示して
いる。移動速度が速くなるにつれて加工深さは次第に浅
くなり、図３に示すような底面が傾斜した溝が形成され
る。このとき、連続的に移動速度を変化させることによ
って滑らかな斜面が得られる。

【００２４】図４は、加工対象物の初速度及び加速度と
斜面の傾斜角度の関係の一例を示すグラフである。図３
に示すような加工された溝の底面の傾斜角度は、レーザ
ー光の条件を同じとした場合、加工対象物の初速度と加
速度に関係している。図４では、加工対象物の初速度が
１０ｍｍ／秒、１５ｍｍ／秒、２０ｍｍ／秒の場合に、
終速度を変化させ、そのときの変化量である加速度と傾
斜角度の関係を示している。加工対象物１０は、一例と
してポリサルフォンを用い、またレーザー光としてエキ
シマレーザを用いて、レーザ出力３００ｍＪ／パルス、
周波数１００Ｈｚ、エネルギー密度２．７Ｊ／ｃｍ² と
した。

【００２５】図４からわかるように、初速度が遅いと同
じ加速度で移動速度を増加しても傾斜角度は大きくな
り、初速度が速いと傾斜角度は小さくなる。また、同じ
初速度でも、加速度が大きいと加工深さの変化が大きく
なり、傾斜は急になる。また、図４から加速度を変化さ
せると傾斜角度が変化することがわかる。傾斜角度の変
化は、すなわち曲面が形成されることを示す。このよう
に、加工対象物の移動速度およびその変化量を制御する
ことによって加工深さを制御し、斜面や曲面などを有す
るような加工形状であっても、レーザー加工によって形
成することができる。このとき、移動速度を連続的に変
化させることによって、滑らかな斜面や曲面を得ること
ができる。

【００２６】図５は、加工対象物のＺ方向の位置を変化
させた場合の加工例を示す斜視図である。この例では、
加工対象物の移動速度は一定とし、途中で加工対象物を
Ｚ方向に変化させた場合を示している。加工対象物をＺ
方向へ変化させると、レーザー光はデフォーカス状態と
なり、レーザー光の照射面積は広がる。デフォーカス状
態となっても、ある範囲内では所定の精度の範囲内で加
工を行なうことができる。デフォーカスによってレーザ
ー光の照射面積が広がると、その分だけ加工幅が広が
る。そのため、加工対象物をＺ方向に変化させることに
よって、加工幅の制御が可能である。図５に示した例で
は、途中で加工対象物をＺ方向に移動させ、溝幅を広く
し、その後、Ｚ方向に元の位置に戻して加工を続けてい
る。これにより、途中に幅の広い部分が存在する溝を形
成することができる。このとき、加工対象物の移動速度
を一定にしているので、溝の深さは変化しない。

【００２７】このような加工幅を変化させる加工を行な
う場合、マスク７は加工形状の最小の加工幅に応じた幅
の開口を有するものを用いるとよい。開口の幅がこれよ
り大きいと最小の加工幅が形成できない。また、これよ
り小さい場合には加工可能ではあるものの、全ての部分
についてデフォーカス状態で加工することになり、一部
で加工精度が低下する可能性がある。

【００２８】図６は、マスク７の一例を示す断面図、図
７はマスク７の開閉時の一態様を示す概念図である。図
中、２１は固定マスク、２２は固定マスク開口部、２３
は可動マスク、２４は可動マスク開口部、２５は上下機
構部、２６はモータである。図６に示す例では、固定マ
スク開口部２２が設けられた固定マスク２１と、可動マ
スク開口部２４が設けられた可動マスク２３の２枚のマ
スクが設けられている。可動マスク２３は上下機構部２
５に取り付けられており、モータ２６によって移動可能
に構成されている。固定マスク２１および可動マスク２
３は、例えば金属や誘電体などで形成することができ
る。

【００２９】レーザー光は固定マスク開口部２２及び可
動マスク開口部２４の重なった部分（開口部分）を通過
して加工対象物１０に至る。図７（Ａ）に示すように全
開時には、小さい方の開口（ここでは固定マスク開口部
２２）が、レーザー光が通過する開口部分となり、その
開口形状に応じた加工がなされる。モータ２６を駆動
し、上下機構部２５によって可動マスク２３を移動させ
ることによって、例えば図７（Ｂ）に示すようにレーザ
ー光が通過する開口部分を狭くすることができる。

【００３０】このように開口部分を制御することによっ
て、例えば図７中の上下方向を加工幅とすれば、可動マ
スク２３の位置を調節することによって、加工可能な最
小加工幅を変更することができる。もちろん、動的に可
動マスク２３を駆動制御することによって、加工対象物
１０のＺ方向の移動とともに、あるいはＺ方向の移動を
行なわずに、加工幅の制御が可能である。

【００３１】また、図７中の左右方向を加工幅とすれ
ば、加工対象物１０の移動速度を一定とした場合、加工
領域へのレーザー光の照射時間をある程度変更すること
ができる。例えば、図７（Ｂ）に示すように開口部分を
小さくした場合、加工対象物１０の加工面をレーザー光
の照射領域が通過する所要時間が短くなり、加工深さは
浅くなる。逆に、図７（Ａ）に示すように全開にした場
合には、深く加工を行なうことができる。

【００３２】図６、図７に示した例では、可動マスク２
３は一方向のみに開口部分を拡大あるいは縮小するもの
であったが、これに限らず、両側から狭めたり、あるい
は図７における可動マスク２３の移動方向と直交する方
向に移動する別の可動マスクを設け、２次元的に開口部
分を調節するように構成してもよい。また、この例では
固定マスク開口２２および可動マスク開口２４とも矩形
状として示したが、開口の形状は任意である。両者の形
状が相似形である必要もなく、例えば可動マスク２３を
移動させると別の形状のマスクとなるように構成しても
よい。さらに、可動マスク２３に複数の形状の可動マス
ク開口２４を設けておき、可動マスク２３を移動させて
開口形状を変更してもよい。

【００３３】このように、図１に示したような本発明の
構成によって、上述の種々のパラメータを複合的に制御
することにより、種々の複雑な加工形状に対応したレー
ザー加工を行なうことができる。

【００３４】以下、加工対象物１０としてインクジェッ
トヘッドの場合について、いくつかの具体例を示す。図
８は、インクジェットヘッドの流路構造の一例を示す部
分断面斜視図、図９は、図８に示す流路構造を加工する
際の加工対象物の移動速度の変化を示すグラフ、図１０
は、同じく時間と加工位置を示すグラフ、図１１は、同
じく加工位置と加工深さを示すグラフである。図８にお
いて、３１はノズル孔位置、３２は気泡成長室、３３は
絞り部である。インクジェットヘッドでは、近年の高密
度化に対応するため、インクの流路となる溝の幅及び間
隔を狭めている。例えば発熱素子の発熱によってインク
中に気泡を発生させ、その気泡の成長時の圧力によって
インクを飛翔させるサーマル型のインクジェットヘッド
では、インクを効率よく飛翔させるため、気泡成長時の
圧力をノズル孔へ向かわせるように、インクの流路を一
部絞り、後方への圧力伝搬を低減する構成が取られてい
る。このとき、流路の幅方向に絞るには間隔が必要とな
るため、流路の深さを浅くすることで対応している。図
８に示す流路構造では、インクは図中の左側から流れ込
む。絞り部３３が突出して流路を絞り、その右側が気泡
成長室３２になる。絞り部３３は、気泡成長室３２に成
長する気泡の圧力がインクの流れの上流側へ伝搬するの
を抑止している。ノズル孔が、この流路の加工後にノズ
ル孔位置３１に穿設され、気泡成長室３２に成長する気
泡の圧力によってインクがノズル孔から噴射し、記録を
行なう。

【００３５】このような構造の流路を形成するために、
例えば図９に示すような速度で流路を形成するインクジ
ェットヘッドの流路形成部材を移動させる。このような
速度で流路形成部材を移動させることによって、レーザ
ー光が照射される加工位置は、図１０に示すように移動
する。これによって、図１１に示すような加工深さが変
化する形状の加工を行なうことができる。なお、図中の
ａないしｅは、図９ないし図１１に共通した加工タイミ
ングを示している。

【００３６】まず区間ａでは、図９において低速で流路
形成部材を移動させている。すなわち、図１０に示すよ
うに区間ａでは加工位置はほとんど動かず、図１１に示
すように加工深さが深くなる。なお、この区間ａでは移
動速度は変わっていないので、図１１に示すように底部
は平らになる。

【００３７】区間ｂでは図９に示すように移動速度を一
時的に速くしている。これによって図１０に示すように
加工位置が移動し、図１１に示すように加工深さの浅い
部分が形成される。その後、区間ｃにおいて、図９に示
すように区間ａよりも速く、区間ｂよりも遅い、一定の
速度で流路形成部材を移動させるので図１１に示すよう
に区間ａよりも浅い平らな部分が形成される。

【００３８】区間ｄでは、図９に示すように速度を次第
に減速しており、図１１に示すように斜面が形成され
る。区間ｅでは再び一定の速度で流路形成部材を移動さ
せるが、この時の速度は区間ａと区間ｃの間の速度であ
るので、図１１に示すように、加工深さも区間ａと区間
ｃの間の深さとして形成される。

【００３９】このようにして形成された流路構造は、区
間ａの部分が図８におけるノズル孔位置３１を含む気泡
成長室３２に対応し、区間ｂの部分が絞り部３３に対応
する。このようにして、全体として図８に示す流路構造
を加工することができる。

【００４０】図１２は、インクジェットヘッドの流路構
造の別の例を示す部分斜視図および部分平面図である。
高密度化に対応するため、インク吐出位置を極力狭める
必要があるが、図８に示す構成のように、流路と吐出位
置の幅が同一であると気泡成長室３２が大きく取れない
など限度がある。図１２に示した流路構造では、ノズル
孔の位置を交互にずらし、気泡成長室３２を大きくした
例を示している。このような構造によれば、流路部分は
気泡成長室３２よりも浅く、幅が狭いので、図８に示し
た構造における絞り部３３を有する構成と同様に、圧力
の逃げを防止し、効率のよいインクジェットヘッドとな
る。

【００４１】このような形状の流路を形成するために
は、気泡成長室３２の部分を流路部分よりも深く、広く
形成する必要がある。深さ方向の加工は、上述のように
移動速度を遅くすることによって加工深さを深くするこ
とができる。また、幅方向はＺ方向に加工テーブルを移
動し、デフォーカス状態で加工すればよい。すなわち、
気泡成長室３２となる部分の加工時には、移動速度を遅
くするとともに、Ｚ方向に加工テーブルを移動して加工
する。また、流路部分の加工時には、移動速度を比較的
速くし、Ｚ方向は所定位置として加工すればよい。

【００４２】図１２に示した構造では、流路部分の長さ
が違う２つの構造が存在するが、それぞれの構造に適し
た流路を形成することができる。例えば流路部分が長い
と流体抵抗が大きくなるので、流路部分の短いものより
も流路の深さを深く、あるいは幅を広く形成することが
できる。また、図８に示した流路構造と同様に、深さ方
向の絞り部を設けてもよい。その際に、流路の長さに応
じた絞り部を形成してもよい。

【００４３】図１３は、マスクの具体的形状の一例を示
す平面図である。また、図１４、図１５は、インクジェ
ットヘッドの流路構造のさらに別の例を示す平面図及び
断面図である。上述の図８や図１２に示したようなイン
クジェットヘッドの流路を形成する際には、例えば図１
３に示すような最小の流路幅に対応した幅を有する開口
が形成されたマスクを使用して加工すればよい。ここで
は単純な矩形状の開口のマスクを示している。このよう
な単純な形状の開口を有するマスクでも、図８や図１２
に示すような複雑な形状の流路を形成することが可能で
ある。

【００４４】また、例えば加工中に移動速度を微小に変
動させると、マスクの開口のエッジの形状が加工された
面に現出する。図１３（Ａ）に示す矩形状の開口を有す
るマスクを使用し、流路部分の加工中に移動速度を微小
に変動させた場合、図１４に示すように、開口のエッジ
により平行な波状の微小な凹凸が形成できる。このよう
な微小な凹凸によって流路内のインクのぬれ性が向上
し、流路内に滞留する気泡などを減少させることができ
る。また例えば図１３（Ｂ）に示すような開口を有する
マスクを使用し、流路部分の加工中に移動速度を微小に
変動させることによって、図１５に示すような凹凸形状
を流路部分に形成することができる。このような凹凸形
状によって、インクを気泡成長室３２へ向けて流れやす
く、逆方向に流れにくくすることができる。なお、図１
５において気泡成長室３２は図１３（Ａ）に示したマス
クを用いて形成している。

【００４５】図１６は、マスクの具体的形状の別の例を
示す平面図である。上述の例では、インクジェットヘッ
ドの多数形成される流路を１本ずつ形成する例を示した
が、本発明はこれに限らず、複数本の流路を１回の加工
によって形成することも可能である。一つの方法は、図
１３に示すように開口が１つのマスクを用い、レンズ系
等の光学系で分ける方法がある。また、別の方法とし
て、図１６に示すように多数の開口を有するマスクを用
いる方法がある。インクジェットヘッドに形成する流路
の数だけ、マスクに開口を設ければ、１回の加工によっ
て全ての流路を形成することができる。また、図１２に
示したような流路構造を形成するのであれば、全ての流
路本数の半分の開口をマスクに設けておき、流路部分の
長いものと短いものの２回の加工で形成すればよい。

【００４６】上述の具体例では、インジェットヘッドの
流路を形成する流路形成部材を加工対象物としたが、こ
れに限らず、流路形成部材を成形するための型を加工対
象物とし、上述の各流路構造の反転構造を加工形状とし
て加工したり、その型を作るための正転レプリカを加工
対象物として上述の各流路構造に基づいて加工すること
ができる。型に対して加工した場合、その型を用いて成
形することによって、上述のような各流路構造を有する
流路形成部材を作製することができる。また、正転レプ
リカを加工した場合、例えば電鋳などによって型を作製
し、その型を用いて例えば成形によって流路形成部材を
作製すればよい。

【００４７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、インクジェットヘッドにおける所定の形状の
溝を簡単に現出させることができる。特に、加工幅、加
工深さ、勾配等を連続的に変化させることができ、かつ
同一工程にて加工できるので、工程数の減少や精度の向
上を図ることができる。このとき、マスク交換を必要と
しないので、精密な位置合わせを必要とせず、工程数の
減少及び高い加工精度が安定して得られる。さらに、流
路部分の加工中に前記移動の速度を微小に変動させて波
状の微小な凹凸を形成することができ、流路内のインク
のぬれ性が向上し、流路内に滞留する気泡などを減少さ
せることができるインクジェットヘッドを得ることがで
きる。

【００４８】このようなレーザー加工方法、レーザー加
工装置を用いてインクジェットヘッドの流路を加工する
ことによって、高性能なインクジェットヘッドが安価に
作製可能となる。また、流路の幅、深さ、傾きが連続的
に変化させることが可能なので、３次元的な流路構造を
容易に実現することができるとともに、流路構造の設計
自由度が飛躍的に向上する。さらに、複雑な構造の流路
であっても、マスクの開口を複数設けておくだけで、複
数の流路について加工が可能であるし、逆に同じマスク
を用いて異なる構造の流路を同一工程内で加工可能であ
る。そのため、高密度、高効率のインクジェットヘッド
を高速に、安価に製造することができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のレーザー加工方法およびレーザー加
工装置の実施の一形態を示す概略構成図である。

【図２】 加工対象物の移動速度と加工深さの関係を説
明するための具体的な加工例を示す斜視図である。

【図３】 加工対象物の移動速度を変化させた場合の加
工例を示す斜視図及び断面図である。

【図４】 加工対象物の初速度及び加速度と斜面の傾斜
角度の関係の一例を示すグラフである。

【図５】 加工対象物のＺ方向の位置を変化させた場合
の加工例を示す斜視図である。

【図６】 マスク７の一例を示す断面図である。

【図７】 マスク７の開閉時の一態様を示す概念図であ
る。

【図８】 インクジェットヘッドの流路構造の一例を示
す部分断面斜視図である。

【図９】 図８に示す流路構造を加工する際の加工対象
物の移動速度の変化を示すグラフである。

【図１０】 図８に示す流路構造を加工する際の時間と
加工位置を示すグラフグラフである。

【図１１】 図８に示す流路構造を加工する際の加工位
置と加工深さを示すグラフである。

【図１２】 インクジェットヘッドの流路構造の別の例
を示す部分斜視図および部分平面図である。

【図１３】 マスクの具体的形状の一例を示す平面図で
ある。

【図１４】 インクジェットヘッドの流路構造のさらに
別の例を示す平面図及び断面図である。

【図１５】 インクジェットヘッドの流路構造のさらに
別の例を示す平面図及び断面図である。

【図１６】 マスクの具体的形状の別の例を示す平面図
である。

【符号の説明】

１…レーザー発生装置、２〜４…ミラー、５…絞り、６
…シャッター、７…マスク、８…レンズ、９…焦点用駆
動装置、１０…加工対象物、１１…加工テーブル、１２
…加工テーブル駆動装置、１３…計測カメラ、１４…焦
点用駆動装置、１５…制御部、１６…レーザー発生制御
部、２１…固定マスク、２２…固定マスク開口部、２３
…可動マスク、２４…可動マスク開口部、２５…上下機
構部、２６…モータ、３１…ノズル孔位置、３２…気泡
成長室、３３…絞り部。

フロントページの続き (72)発明者 片岡 雅樹 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社内 (72)発明者 小泉 幸久 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社内 (72)発明者 須賀 元泰 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−318386（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−127125（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−206866（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−304179（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−318744（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−77425（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/42 B41J 2/16

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工対象物にレーザー光を照射してイン
   クジェットヘッドにおける所定の形状の溝を現出させる
   レーザー加工方法であって、前記レーザー光及びマスク
   と前記加工対象物とを相対的に連続して移動させながら
   前記レーザー光を前記加工対象物に照射するとともに、
   前記形状に従って少なくとも相対的な前記移動の速度を
   変化させるように制御するレーザー加工方法において、
   流路部分の加工中に前記移動の速度を微小に変動させて
   波状の微小な凹凸を形成することを特徴とするレーザー
   加工方法。
2. 【請求項２】 さらに、前記加工対象物を前記レーザー
   光の入射軸方向に相対的に移動させ、同一の前記マスク
   を用いて連続的に加工幅を変化させることを可能とした
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工方法。
3. 【請求項３】 さらに、前記マスクの開口の大きさを制
   御し、前記加工対象物上の前記レーザー光の照射面積を
   変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の
   レーザー加工方法。
4. 【請求項４】 加工対象物にレーザー光を照射してイン
   クジェットヘッドにおける所定の形状の溝を現出させる
   レーザー加工装置において、レーザー光を発生するレー
   ザー発生手段と、該レーザー発生手段で発生したレーザ
   ー光を前記加工対象物上に導くとともに該加工対象物上
   に前記レーザー光を収束させる光学系と、該光学系の間
   に設けられレーザー光の照射形状を決定するマスクと、
   前記光学系によって前記加工対象物上に導かれたレーザ
   ー光と前記加工対象物とを相対的にかつ加工中は連続的
   に移動させる移動手段と、前記形状に従って前記レーザ
   ー発生手段が発生するレーザー光のエネルギーおよび前
   記移動手段による相対移動の速度を制御する制御手段を
   有し、該制御手段は、流路部分の加工中に前記相対移動
   の速度を微小に変動させて波状の微小な凹凸を形成する
   ことを特徴とするレーザー加工装置。
5. 【請求項５】 前記マスクの開口は最小加工形状に応じ
   た大きさに形成されており、前記移動手段は、前記加工
   対象物を前記レーザー光の入射軸方向に相対的に移動可
   能であり、前記制御手段は、前記形状における加工幅に
   従って前記移動手段に前記レーザー光の入射軸方向の相
   対的な移動を行なわせることを特徴とする請求項４に記
   載のレーザー加工装置。
6. 【請求項６】 前記マスクは、穿設されている開口面積
   を制御可能に構成されており、前記制御手段は、前記形
   状に従って前記マスクの開口面積を変化させることを特
   徴とする請求項４または５に記載のレーザー加工装置。