(57)【要約】【課題】例えば、テーパ面を有する複数のノズルをノズルプレートに形成する場合、簡易、高精度かつ高生産性で複数のノズルを形成することが可能なレーザー加工装置を提供する。【解決手段】レーザー発振器１と、異なった大きさの開口部２ａ、２ｂ、２ｃを有し、レーザー発振器１から出射されたレーザー束Ｒを開口部２ａ、２ｂ、２ｃから透過させてレーザービームＢとするマスク２と、マスク２を透過したレーザービームＢを、被加工物Ｋ上に、所定のパターン形状を維持した状態で照射させる結像光学手段３と、被加工物Ｋを保持するとともに、レーザービームＢの所定のパターン形状に対応した所定の距離だけ所定の回数移動することが可能で、被加工物ＫにレーザービームＢが照射されて穴パターンを形成することによって、複数の穴パターンが積層した形状のテーパ面を有する所定数の貫通孔Ｋ１を形成することが可能な可動ステージ４とから構成する。【選択図】図１
2008012543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー束を出射するレーザー発振器と、
２種以上の異なった大きさの開口部を所定のパターン形状で有し、前記レーザー発振器から出射された前記レーザー束を前記開口部から透過させて前記所定のパターン形状のレーザービームとするマスクと、
前記マスクを透過した前記所定のパターン形状の前記レーザービームを、被加工物上に、前記所定のパターン形状を維持した状態で照射させる結像光学手段と、
前記被加工物を保持するとともに、前記レーザービームの前記所定のパターン形状に対応した所定の距離だけ所定の回数移動することが可能で、各移動後の前記被加工物に順次前記レーザービームが照射されてそれぞれの穴パターンを形成することによって、前記被加工物に、複数の前記穴パターンが積層した形状のテーパ面を有する所定数の貫通孔を所定間隔で順次形成することが可能な可動ステージと、を備えたことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２】
前記レーザービームは、前記所定のパターン形状における間隔として、前記被加工物に形成される前記貫通孔の配設ピッチと一致させた間隔で前記被加工物上に照射されることを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工装置。
【請求項３】
前記可動ステージは、前記被加工物に形成される前記貫通孔の配設ピッチのｎ倍（ｎは自然数）の距離を移動することを特徴とする請求項２に記載のレーザー加工装置。
【請求項４】
前記レーザービームは、前記所定のパターン形状における間隔として、前記被加工物に形成される前記貫通孔の配設ピッチよりも小さい間隔で前記被加工物上に照射されることを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工装置。
【請求項５】
前記可動ステージは、前記被加工物に形成される前記貫通孔の配設ピッチよりも小さい距離を移動するとともに、隣接する前記貫通孔の間に、前記レーザービームを貫通させない第２のマスクを配設してな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。
【請求項６】
前記結像光学手段は、両側テレセントリック光学系からなることを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工装置。
【請求項７】
前記被加工物は、液滴吐出ヘッドを構成するノズルプレートであり、かつ前記貫通孔は、テーパ面を有するノズルであることを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工装置。
【請求項８】
前記可動ステージは、前記被加工物に形成される前記貫通孔の配設ピッチよりも小さい距離を移動するとともに、隣接する前記貫通孔の間に、前記レーザービームを貫通させない第２のマスクを配設してなる場合、前記第２のマスクは、前記液滴吐出ヘッドを構成する流路プレートであることを特徴とする請求項７に記載のレーザー加工装置。
【請求項９】
レーザー発振器から出射されたレーザー束を、２種以上の異なった大きさの開口部を所定のパターン形状で有するマスクから透過させて前記所定のパターン形状のレーザービームとして被加工物に照射し、前記被加工物上に第１の穴パターンを形成する第１の工程と、
前記被加工物を前記所定のパターン形状に対応した所定の距離だけ移動させた後、前記第１の工程の場合と同様に、前記レーザー発振器から出射された前記レーザー束を前記マスクによって透過させて所定のパターン形状の前記レーザービームとして前記被加工物に照射し、前記被加工物上の前記第１の穴パターンの上に、さらに第２の穴パターンを形成する第２の工程と、
前記被加工物の移動及び前記レーザービームの照射を、それぞれ、必要回数だけ繰り返して、前記被加工物に、所定の穴パターンが積層した形状のテーパ面を有する所定数の貫通孔を所定間隔で順次形成する第３の工程とを含むことを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項１０】
前記レーザービームを、前記所定のパターン形状における間隔として、前記被加工物に形成される前記貫通孔の配設ピッチと一致させた間隔で前記被加工物上に照射することを特徴とする請求項９に記載のレーザー加工方法。
【請求項１１】
前記可動ステージを、前記被加工物に形成される前記貫通孔の配設ピッチのｎ倍（ｎは自然数）の距離だけ移動させることを特徴とする請求項１０に記載のレーザー加工方法。
【請求項１２】
前記レーザービームを、前記所定のパターン形状における間隔として、前記被加工物に形成される前記貫通孔の配設ピッチよりも小さい間隔で前記被加工物上に照射することを特徴とする請求項９に記載のレーザー加工方法。
【請求項１３】
前記可動ステージを、前記被加工物に形成される前記貫通孔の配設ピッチよりも小さい距離だけ移動させるとともに、隣接する前記貫通孔の間に、前記レーザービームを貫通させない第２のマスクを配設することを特徴とする請求項１２に記載のレーザー加工方法。
【請求項１４】
前記結像光学手段として、両側テレセントリック光学系を用いることを特徴とする請求項９に記載のレーザー加工方法。
【請求項１５】
前記被加工物は、液滴吐出ヘッドを構成するノズルプレートであり、かつ前記貫通孔は、テーパ面を有するノズルであることを特徴とする請求項９に記載のレーザー加工方法。
【請求項１６】
前記可動ステージを、前記被加工物に形成される前記貫通孔の配設ピッチよりも小さい距離だけ移動させるとともに、隣接する前記貫通孔の間に、前記レーザービームを貫通させない第２のマスクを配設する場合、前記第２のマスクとして、前記液滴吐出ヘッドを構成する流路プレートを用いることを特徴とする請求項１５に記載のレーザー加工方法。
【請求項１７】
レーザー発振器から出射されたレーザー束を、２種以上の異なった大きさの開口部を所定のパターン形状で有するマスクによって透過させて前記所定のパターン形状のレーザービームとしてノズルプレートに照射し、前記ノズルプレート上に第１の穴パターンを形成する第１の工程と、
前記ノズルプレートを前記所定のパターン形状に対応した所定の距離だけ移動させた後、前記第１の工程の場合と同様に、前記レーザー発振器から出射された前記レーザー束を前記マスクによって透過させて所定のパターン形状の前記レーザービームとして前記ノズルプレートに照射し、前記ノズルプレート上の前記第１の穴パターンの上に、さらに第２の穴パターンを形成する第２の工程と、
前記ノズルプレートの移動及び前記レーザービームの照射を、それぞれ、必要回数だけ繰り返して、前記ノズルプレートに、所定の穴パターンが積層した形状のテーパ面を有する所定数のノズルを所定間隔で順次形成する第３の工程とを含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー加工装置、レーザー加工方法及び液滴吐出ヘッドの製造方法に関し、さらに詳しくは、例えば、インクジェットヘッドの複数のノズルにおけるインクの吐出効率の向上のため、テーパ面を有する複数のノズルをノズルプレートに形成する場合、簡易、高精度かつ高生産性で複数のノズルを形成することが可能なレーザー加工装置、レーザー加工方法及び液滴吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドのノズルには、均一な所望の孔径が滑らかな表面状態で形成され、かつ、テーパ面のテーパ角が大きいことが要求される。これは、孔径と表面状態が、インク滴の吐出方向やインク滴の体積の均一性に、また、テーパ角は吐出効率向上に寄与するためである。ノズルプレートをポリイミド樹脂で形成する場合、エキシマレーザーを用いることで所望の孔径を精度よく加工することが可能であるが、一般にテーパ角を大きくすることは困難である。このようなエキシマレーザーを用いた際のテーパ角形成方法として、開口部のサイズの異なる複数のマスクを準備し、これらのマスクを適宜交換してレーザービームのパターン形状を変え、アライメント精度を保持しつつ複数回照射することによって、ノズルプレートにテーパ面を有するノズルを形成する方法が開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、上述の方法に用いられるレーザー加工装置としては、レーザー束を出射するレーザー発振器と、開口部を有しレーザー発振器から出射されたレーザー束を開口部から透過させてレーザービームとするマスクと、マスクを透過したレーザービームを被加工物上に照射させる結像光学手段（例えば、ミラーと結像レンズ）と、被加工物を保持するとともにレーザービームのパターン形状に対応して被加工物を移動することが可能な可動ステージとを備えたもとのが知られている。
【特許文献１】特開平５−７７４２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述の背景技術に鑑みてなされたものであって、例えば、インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）の複数のノズルにおけるインクの吐出効率の向上のため、テーパ面を有する複数のノズルをノズルプレートに形成する場合、簡易、高精度かつ高生産性で複数のノズルを形成することが可能なレーザー加工装置、レーザー加工方法及び液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明によって、以下のレーザー加工装置、レーザー加工方法及び液滴吐出ヘッドの製造方法が提供される。
【０００６】
［１］レーザー束を出射するレーザー発振器と、２種以上の異なった大きさの開口部を所定のパターン形状で有し、前記レーザー発振器から出射された前記レーザー束を前記開口部から透過させて前記所定のパターン形状のレーザービームとするマスクと、前記マスクを透過した前記所定のパターン形状の前記レーザービームを、被加工物上に、前記所定のパターン形状を維持した状態で照射させる結像光学手段と、前記被加工物を保持するとともに、前記レーザービームの前記所定のパターン形状に対応した所定の距離だけ所定の回数移動することが可能で、各移動後の前記被加工物に順次前記レーザービームが照射されてそれぞれの穴パターンを形成することによって、前記被加工物に、複数の前記穴パターンが積層した形状のテーパ面を有する所定数の貫通孔を所定間隔で順次形成することが可能な可動ステージと、を備えたことを特徴とするレーザー加工装置。
【０００７】
このように構成することによって、例えば、インクジェットヘッドの複数のノズルにおけるインクの吐出効率の向上のため、テーパ面を有する複数のノズルをノズルプレートに形成する場合、簡易、高精度かつ高生産性で複数のノズルを形成することができる。さらに具体的には、可動ステージ（被加工物）の移動が高々隣接する貫通孔間程度の微小範囲であるため、可動ステージ（被加工物）の移動に伴った位置ずれを抑制することができる。また、マスクの交換や移動が不要であるため、工程を簡素化することができる。さらに、複数回のレーザービームの照射を連続して行うため、環境変動の影響を低減することができる。
【０００８】
［２］前記レーザービームは、前記所定のパターン形状における間隔として、前記被加工物に形成される前記貫通孔の配設ピッチと一致させた間隔で前記被加工物上に照射されることを特徴とする前記［１］に記載のレーザー加工装置。
【０００９】
［３］前記可動ステージは、前記被加工物に形成される前記貫通孔の配設ピッチのｎ倍（ｎは自然数）の距離を移動することを特徴とする前記［２］に記載のレーザー加工装置。
【００１０】
［４］前記レーザービームは、前記所定のパターン形状における間隔として、前記被加工物に形成される前記貫通孔の配設ピッチよりも小さい間隔で前記被加工物上に照射されることを特徴とする前記［１］に記載のレーザー加工装置。
【００１１】
［５］前記可動ステージは、前記被加工物に形成される前記貫通孔の配設ピッチよりも小さい距離を移動するとともに、隣接する前記貫通孔の間に、前記レーザービームを貫通させない第２のマスクを配設してなることを特徴とする前記［４］に記載のレーザー加工装置。
【００１２】
［６］前記結像光学手段は、両側テレセントリック光学系からなることを特徴とする前記［１］に記載のレーザー加工装置。
【００１３】
［７］前記被加工物は、液滴吐出ヘッドを構成するノズルプレートであり、かつ前記貫通孔は、テーパ面を有するノズルであることを特徴とする前記［１］に記載のレーザー加工装置。
【００１４】
［８］前記可動ステージは、前記被加工物に形成される前記貫通孔の配設ピッチよりも小さい距離を移動するとともに、隣接する前記貫通孔の間に、前記レーザービームを貫通させない第２のマスクを配設してなる場合、前記第２のマスクは、前記液滴吐出ヘッドを構成する流路プレートであることを特徴とする前記［７］に記載のレーザー加工装置。
【００１５】
［９］レーザー発振器から出射されたレーザー束を、２種以上の異なった大きさの開口部を所定のパターン形状で有するマスクから透過させて前記所定のパターン形状のレーザービームとして被加工物に照射し、前記被加工物上に第１の穴パターンを形成する第１の工程と、前記被加工物を前記所定のパターン形状に対応した所定の距離だけ移動させた後、前記第１の工程の場合と同様に、前記レーザー発振器から出射された前記レーザー束を前記マスクによって透過させて所定のパターン形状の前記レーザービームとして前記被加工物に照射し、前記被加工物上の前記第１の穴パターンの上に、さらに第２の穴パターンを形成する第２の工程と、前記被加工物の移動及び前記レーザービームの照射を、それぞれ、必要回数だけ繰り返して、前記被加工物に、所定の穴パターンが積層した形状のテーパ面を有する所定数の貫通孔を所定間隔で順次形成する第３の工程とを含むことを特徴とするレーザー加工方法。
【００１６】
このように構成することによって、例えば、インクジェットヘッドの複数のノズルにおけるインクの吐出効率の向上のため、テーパ面を有する複数のノズルをノズルプレートに形成する場合、簡易、高精度かつ高生産性で複数のノズルを形成することができる。さらに具体的には、可動ステージ（被加工物）の移動が高々隣接する貫通孔間程度の微小範囲であるため、可動ステージ（被加工物）の移動に伴った位置ずれを抑制することができる。また、マスクの交換や移動が不要であるため、工程を簡素化することができる。さらに、複数回のレーザービームの照射を連続して行うため、環境変動の影響を低減することができる。
【００１７】
［１０］前記レーザービームを、前記所定のパターン形状における間隔として、前記被加工物に形成される前記貫通孔の配設ピッチと一致させた間隔で前記被加工物上に照射することを特徴とする前記［９］に記載のレーザー加工方法。
【００１８】
［１１］前記可動ステージを、前記被加工物に形成される前記貫通孔の配設ピッチのｎ倍（ｎは自然数）の距離だけ移動させることを特徴とする前記［１０］に記載のレーザー加工方法。
【００１９】
［１２］前記レーザービームを、前記所定のパターン形状における間隔として、前記被加工物に形成される前記貫通孔の配設ピッチよりも小さい間隔で前記被加工物上に照射することを特徴とする前記［９］に記載のレーザー加工方法。
【００２０】
［１３］前記可動ステージを、前記被加工物に形成される前記貫通孔の配設ピッチよりも小さい距離だけ移動させるとともに、隣接する前記貫通孔の間に、前記レーザービームを貫通させない第２のマスクを配設することを特徴とする前記［１２］に記載のレーザー加工方法。
【００２１】
［１４］前記結像光学手段として、両側テレセントリック光学系を用いることを特徴とする前記［９］に記載のレーザー加工方法。
【００２２】
［１５］前記被加工物は、液滴吐出ヘッドを構成するノズルプレートであり、かつ前記貫通孔は、テーパ面を有するノズルであることを特徴とする前記［９］に記載のレーザー加工方法。
【００２３】
［１６］前記可動ステージを、前記被加工物に形成される前記貫通孔の配設ピッチよりも小さい距離だけ移動させるとともに、隣接する前記貫通孔の間に、前記レーザービームを貫通させない第２のマスクを配設する場合、前記第２のマスクとして、前記液滴吐出ヘッドを構成する流路プレートを用いることを特徴とする前記［１５］に記載のレーザー加工方法。
【００２４】
［１７］レーザー発振器から出射されたレーザー束を、２種以上の異なった大きさの開口部を所定のパターン形状で有するマスクによって透過させて前記所定のパターン形状のレーザービームとしてノズルプレートに照射し、前記ノズルプレート上に第１の穴パターンを形成する第１の工程と、前記ノズルプレートを前記所定のパターン形状に対応した所定の距離だけ移動させた後、前記第１の工程の場合と同様に、前記レーザー発振器から出射された前記レーザー束を前記マスクによって透過させて所定のパターン形状の前記レーザービームとして前記ノズルプレートに照射し、前記ノズルプレート上の前記第１の穴パターンの上に、さらに第２の穴パターンを形成する第２の工程と、前記ノズルプレートの移動及び前記レーザービームの照射を、それぞれ、必要回数だけ繰り返して、前記ノズルプレートに、所定の穴パターンが積層した形状のテーパ面を有する所定数のノズルを所定間隔で順次形成する第３の工程とを含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【００２５】
このように構成することによって、ノズルプレートに、テーパ面を有する複数のノズルを簡易、高精度かつ高生産性で形成することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によって、例えば、インクジェットヘッドの複数のノズルにおけるインクの吐出効率の向上のため、テーパ面を有する複数のノズルをノズルプレートに形成する場合、簡易、高精度かつ高生産性で複数のノズルを形成することが可能なレーザー加工装置、レーザー加工方法及び液滴吐出ヘッドの製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本実施の形態のレーザー加工装置は、２種以上の異なった大きさの開口部を所定のパターン形状で有し、レーザー発振器から出射されたレーザー束を開口部から透過させて所定のパターン形状のレーザービームとするマスクと、被加工物を保持するとともにレーザービームの所定のパターン形状に対応した所定の距離だけ所定の回数移動することが可能な可動ステージとを備えて構成されている。
【００２８】
本実施の形態においては、レーザー発振器から出射されたレーザー束が、２種以上の大きさの異なる開口部を有するマスク上に照射され、レーザー束がマスクの開口部を透過する。この所定のパターン形状のレーザービームは、結像光学手段（フィールドレンズ、ミラー、結像レンズ）を経由して被加工物に投影されることによって、マスクの開口部のパターン形状（レーザービームＢのパターン形状）を維持した状態で、被加工物Ｋ上に結像、照射されて、穴パターンを形成する。次いで、可動ステージを移動させるとともに、レーザービームを照射することを繰り返すことによって、順次穴パターンを形成し、最終的に、穴パターンを積層した形状の貫通孔を順次形成することができ、簡易、高精度かつ高生産性で複数の貫通孔を形成することができる。
【００２９】
［第１の実施の形態］
（レーザー加工装置の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るレーザー加工装置を示す説明図であり、図２（ａ）は、図１に示すレーザー加工装置に用いられるマスク、図２（ｂ）は、図１に示すレーザー加工装置に用いられるレーザービームのパターン形状をそれぞれ示す説明図である。
【００３０】
このレーザー加工装置１０は、図１に示すように、レーザー束Ｒを出射するレーザー発振器１と、開口部２ａ、２ｂ、２ｃを有するマスク２と、マスク２を透過した所定のパターン形状のレーザービームＢを、被加工物Ｋ上に、所定のパターン形状を維持した状態で照射させる結像光学手段３と、被加工物Ｋを保持するとともに、レーザービームＢの所定のパターン形状に対応した所定の距離だけ所定の回数移動することが可能で、各移動後の被加工物Ｋに順次レーザービームＢが照射されてそれぞれの穴パターンｐ１〜ｐ３（図３参照）を形成することによって、最終的に、被加工物Ｋに、複数の穴パターンｐ１〜ｐ３が積層した形状のテーパ面を有する所定数の貫通孔Ｋ１（図３参照）を所定間隔で順次形成することが可能な可動ステージ４と、を備えて構成されている。
【００３１】
ここで、マスク２には、図２（ａ）に示すように、大中小の３種の大きさの開口部２ａ、２ｂ、２ｃが所定のパターン形状で形成されている。また、図２（ｂ）に示すように、レーザー発振器１から出射されたレーザー束Ｒをマスク２の開口部２ａ、２ｂ、２ｃから透過させて、大中小の３種の大きさのビーム径Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３のレーザービームＢとするように構成されている。
【００３２】
また、図１に示すように、被加工物Ｋ上に、所定のパターン形状を維持した状態で照射させる結像光学手段３は、フィールドレンズ３１とミラー３２と結像レンズ３３とから構成されている。
【００３３】
ここで、フィールドレンズ３１とミラー３２と結像レンズ３３とから構成された結像光学手段３は、両側テレセントリック光学系からなっており、マスク２を透過した複数の互いに平行なレーザービームＢ（ビーム径Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）は、被加工物Ｋ上に照射される場合も、互いに並行となる。
【００３４】
また、マスク２の手前にビームホモジナイザーやビームエキスパンダー等を設けることによって、レーザー発振器１から出射された楕円形状のレーザー束Ｒを均一な直線状のビームに整形してもよい。
【００３５】
第１の実施の形態においては、レーザー発振器１から出射されたレーザー束Ｒが、大中小の３種の大きさの開口部２ａ、２ｂ、２ｃを一列横隊状に有するマスク２上に照射され、レーザー束Ｒがマスク２の開口部２ａ、２ｂ、２ｃを透過する。この所定のパターン形状のレーザービームＢ（ビーム径Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）は、フィールドレンズ３１を通過し、ミラー３２で反射された後、結像レンズ３３を通して被加工物Ｋに投影されることによって、図２（ａ）に示すマスクの開口部のパターン形状（図２（ｂ）に示すレーザービームＢのパターン形状）を維持した状態で、被加工物Ｋ上に結像、照射されて、穴パターンを形成する。次いで、可動ステージ４を移動させるとともに、レーザービームＢ（ビーム径Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）を照射することを繰り返すことによって、順次穴パターンを形成し、最終的に、穴パターンを積層した形状の貫通孔を順次形成することができる。
【００３６】
（可動ステージの移動による貫通孔の形成方法の一例）
図３は、第１の実施の形態における可動ステージの移動による貫通孔の形成方法（レーザー加工方法）の一例を示し、図３（ａ）は固定されたマスクの平面図、図３（ｂ）は第１の穴パターンの形成、図３（ｃ）は第２の穴パターンの形成、図３（ｄ）は第３の穴パターンの形成（貫通孔の形成）をそれぞれ示す被加工物の断面図である。
【００３７】
第１の実施の形態においては、図３（ａ）に示すように、３種の異なった大きさの開口部２ａ、２ｂ、２ｃを所定のパターン形状で有するマスク２を用いる。
【００３８】
まず、図３（ｂ）に示すように、マスク２の開口部２ａ、２ｂ、２ｃから、レーザー発振器１（図１参照）から出射されたレーザー束Ｒ（図１参照）を透過させて、所定のパターン形状のレーザービームＢ（図１参照）を被加工物Ｋに照射し、被加工物Ｋ上に第１の穴パターンｐ１を形成する。
【００３９】
次に、図３（ｃ）に示すように、可動ステージ４（図１参照）を、マスク２の開口部２ａ、２ｂ、２ｃの配設ピッチに対応した距離ｗ１だけ移動させた後（この可動ステージ４の移動によって被加工物Ｋも同様にｗ１だけ移動する）、図３（ｂ）に示す場合と同様に、レーザー発振器１から出射されたレーザー束Ｒをマスク２の開口部２ａ、２ｂ、２ｃから透過させて所定のパターン形状のレーザービームＢとして被加工物Ｋに照射し、被加工物Ｋ上の第１の穴パターンｐ１の上に、さらに第２の穴パターンｐ２を形成する。
【００４０】
次に、図３（ｄ）に示すように、可動ステージ４（図１参照）を、図３（ｃ）に示す場合よりもさらに距離ｗ１だけ移動させた後、図３（ｂ）、（ｃ）に示す場合と同様に、レーザー発振器１から出射されたレーザー束Ｒをマスク２の開口部２ａ、２ｂ、２ｃから透過させて所定のパターン形状のレーザービームＢとして被加工物Ｋに照射し、被加工物Ｋ上の第１及び第２の穴パターンｐ１、ｐ２の上に、さらに第３の穴パターンｐ３を形成する。このようにして、図３（ｄ）において左端に示す、第１〜第３の穴パターンｐ１〜ｐ３が積層して、貫通孔Ｋ１が形成される。同様にさらに２回ほど可動ステージ４の移動とレーザービームＢの照射を繰り返すことによって、合計３個の貫通孔Ｋ１が形成されることになる。このように、可動ステージ４の移動とレーザービームＢの照射を必要な回数だけ繰り返すことによって、所望の数の貫通孔Ｋ１を順次形成することができる。
【００４１】
上述のように構成することによって、ノズルの入口側（図３（ｄ）においては上側）と出口側（図３（ｄ）においては下側）との開口径の差が大きくなり、擬似的なテーパ角を広げることができる。このように、本発明において、「テーパ面」とは、段差を有する面をも含む概念を意味する。ここで、レーザービームＢの所定のパターン形状を規定するマスク２の開口部のパターン形状や、レーザー束Ｒのパルス数を制御すること等によって、所望のテーパ面を有する貫通孔Ｋ１を形成することができる。
【００４２】
上述の実施の形態において、レーザービームＢは、所定のパターン形状における間隔ｗ１（すなわち、マスク２の開口部２ａ、２ｂ、２ｃの配設ピッチに対応した距離ｗ１）として、被加工物Ｋに形成される貫通孔Ｋ１の配設ピッチｗ２と一致させた間隔で被加工物Ｋ上に照射されるように構成されているが（すなわち、ｗ１＝ｗ２に設定されている）、後述するように一致させずに変えて構成してもよい。
【００４３】
また、可動ステージ４は、被加工物Ｋに形成される貫通孔Ｋ１の配設ピッチｗ２と一致した距離ｗ１を移動するように構成されている（ｗ１＝ｗ２）が、貫通孔Ｋ１の配設ピッチｗ２のｎ倍（ｎは自然数）の距離を移動するように構成してもよい。
【００４４】
［第２の実施の形態］
図４は、第２の実施の形態における可動ステージの移動による貫通孔の形成方法の一例を示し、図４（ａ）は固定されたマスクの平面図、図４（ｂ）は第１の穴パターンの形成、図４（ｃ）は第２の穴パターンの形成、図４（ｄ）は第３の穴パターンの形成（貫通孔の形成）をそれぞれ示す被加工物の断面図である。
【００４５】
第２の実施の形態においては、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、マスク２には、３種の大きさで、１種につき２個の合計６個の開口部２ａ、２ｂ、２ｃが形成されている（レーザービームＢはマスク２の開口部２ａ、２ｂ、２ｃの大きさの種類（３種類）の２倍の６本照射される）から、第２の実施の形態に用いられる可動ステージ４（被加工物Ｋも同様）は、被加工物Ｋに形成される貫通孔Ｋ１の配設ピッチｗ２（貫通孔Ｋ１の配設ピッチｗ２は、レーザービームＢにおける所定のパターン形状における間隔ｗ１（すなわち、マスク２の開口部２ａ、２ｂ、２ｃの配設ピッチに対応した距離ｗ１）と一致するように構成されている）の２倍の距離（２ｗ１＝２ｗ２）を移動するように構成されている。このこと以外は第１の実施の形態と同様にして、穴パターンｐ１〜ｐ３が順次形成され、穴パターンｐ１〜ｐ３が積層されて貫通孔Ｋ１が順次形成される。
【００４６】
第２の実施の形態のように構成することによって、貫通孔Ｋ１の形成における生産性を高めることができる。
【００４７】
第２の実施の形態においては、レーザービームＢがマスク２の開口部２ａ、２ｂ、２ｃの大きさの種類（３種類）の２倍の６本照射される場合を示したが、レーザービームＢがマスク２の開口部２ａ、２ｂ、２ｃの大きさの種類のｎ倍（ｎは自然数）の本数が照射される場合は、可動ステージ４（被加工物Ｋも同様）のｎ倍の距離（ｎｗ１＝ｎｗ２）を移動するように構成してもよい。
【００４８】
また、生産性よりもテーパ面の形状を円滑なものとすることを重視する場合は、第１の実施の形態の場合のように、可動ステージ４を、被加工物Ｋに形成される貫通孔Ｋ１の配設ピッチｗ２と一致した距離ｗ１だけ移動するように構成してもよい。
【００４９】
［第３の実施の形態］
図５は、第３の実施の形態における可動ステージの移動による貫通孔の形成方法の一例を示し、図５（ａ）は固定されたマスクの平面図、図５（ｂ）は最終的な貫通孔の形成を示す被加工物の断面図である。
【００５０】
第３の実施の形態においては、貫通孔Ｋ１の入口側（図５（ｂ）における上側）が膨らんだテーパ面の形状となるように構成した場合を示す。
【００５１】
図５（ａ）に示すように、第３の実施の形態に用いられるマスク２には、大径の開口部２ａが３個、中径の開口部２ｂが２個、小径の開口部２ｃが１個形成されている。このマスク２を用いて、上述のように、可動ステージ４の移動とレーザービームＢの照射を５回（最初の照射時には可動ステージ４は移動させないとした場合の回数）繰り返すことによって、図５（ｂ）に示すように、貫通孔Ｋ１を順次形成することができる。
【００５２】
第３の実施の形態のように構成することによって、所望のテーパ面の形状の貫通孔Ｋ１を形成することができる。
【００５３】
［第４の実施の形態］
図６は、第４の実施の形態における可動ステージの移動による貫通孔の形成方法の一例を示し、図６（ａ）は固定されたマスクの平面図、図６（ｂ）は最終的な貫通孔の形成を示す被加工物の断面図である。
【００５４】
第４の実施の形態においては、貫通孔Ｋ１の出口側（図６（ｂ）における下側）が先細りしたテーパ面の形状となるように構成した場合を示す。
【００５５】
図６（ａ）に示すように、第４の実施の形態に用いられるマスク２には、大径の開口部２ａが１個、中径の開口部２ｂが２個、小径の開口部２ｃが３個形成されている。このマスク２を用いて、上述のように、可動ステージ４の移動とレーザービームＢの照射を５回繰り返すことによって、図６（ｂ）に示すように、貫通孔Ｋ１を順次形成することができる。
【００５６】
第４の実施の形態のように構成することによって、所望のテーパ面の形状の貫通孔Ｋ１を形成することができる。
【００５７】
上述の実施の形態に限らず、マスク２の開口部２ａ、２ｂ、２ｃのパターン形状（レーザービームＢのパターン形状）を適宜組み合わせることによって、所望のテーパ面の形状の貫通孔Ｋ１を形成することができる。
【００５８】
［第５の実施の形態］
図７は、第５の実施の形態における可動ステージの移動による貫通孔の形成方法の一例を示し、図７（ａ）は固定されたマスクの平面図、図７（ｂ）は最終的な貫通孔の形成を示す被加工物の断面図である。
【００５９】
第５の実施の形態は、マスク２の開口部２ａ、２ｂ、２ｃの配設ピッチｗ１（レーザービームＢの所定のパターン形状における間隔ｗ１）を、被加工物Ｋに形成される貫通孔Ｋ１の配設ピッチｗ２よりも小さい間隔で形成することが可能な場合に、このようなマスク２を用いて、レーザービームＢを被加工物Ｋ上に照射する場合を示す。この場合、可動ステージ４（被加工物Ｋも同様）は、被加工物Ｋに形成される貫通孔Ｋ１の配設ピッチｗ２よりも小さい距離ｗ１を移動するとともに、隣接する貫通孔Ｋ１の間に、レーザービームを貫通させない第２のマスク５を配設してなるように構成されている。
【００６０】
ここで、第２のマスク５は、レーザービームＢの照射時だけ装着する着脱可能なものであってもよい。被加工物が液滴吐出ヘッドのノズルプレートの場合は、流路を形成するＳＵＳプレートをそのまま第２のマスク５として用いてもよい。
【００６１】
具体的には、図７（ａ）に示すように、第５の実施の形態におけるマスク２には、大径、中径、小径の開口部２ａ、２ｂ、２ｃが１個ずつ３組横並びに形成されている。この場合、可動ステージ４（被加工物Ｋも同様）をマスク２の開口部２ａ、２ｂ、２ｃの配設ピッチｗ１の距離だけ移動させるが、このマスク２の開口部２ａ、２ｂ、２ｃの配設ピッチｗ１は、貫通孔Ｋ１の配設ピッチｗ２の約１／３に設定されている。ここで、１個の貫通孔Ｋ１を形成するのにｍ本のレーザービームＢのパターン形状を用いる場合、第２のマスク５の開口径をｗ３、マスク２の最大の開口部２ａの径（貫通孔Ｋ１のパターンの最大径）をＬｍａｘとすると、以下の関係を満足することが好ましい。
【００６２】
ｗ３／２＋（ｗ２−ｗ３）  ＜  （ｎ−１）・ｗ１＋Ｌｍａｘ／２
【００６３】
第５の実施の形態のように構成することによって、可動ステージ４（被加工物Ｋも同様）の移動距離を小さく設定することができるため、レーザービームＢを重ねて照射する場合の位置精度を高めることができる。
【００６４】
［第６の実施の形態］
図８は、第６の実施の形態における可動ステージの移動による貫通孔の形成方法の一例を示し、図８（ａ）は固定されたマスクの平面図、図８（ｂ）は最終的な貫通孔の形成を示す被加工物の断面図である。
【００６５】
第６の実施の形態は、マスク２の開口部の配設ピッチｗ１（レーザービームＢの所定のパターン形状における間隔ｗ１）を、被加工物Ｋに形成される貫通孔Ｋ１の配設ピッチｗ２よりも小さい間隔で形成することが可能な場合に、マスク２として６種の異なる大きさの開口部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆを形成したものを用いた場合を示し、このようなマスク２を用いて、６本のレーザービームＢを被加工物Ｋ上に照射する場合を示す。この場合、可動ステージ４（被加工物Ｋも同様）は、被加工物Ｋに形成される貫通孔Ｋ１の配設ピッチｗ２よりも小さい距離ｗ１（図８（ｂ）示す場合、ｗ２はｗ１の３倍に設定されている）を移動するとともに、隣接する貫通孔Ｋ１の間に、レーザービームを貫通させない第２のマスク５を配設してなるように構成されている。
【００６６】
第６の実施の形態のように構成することによって、より滑らかなテーパ面を有する貫通孔Ｋ１を形成することができる。
【００６７】
［第７の実施の形態］
【００６８】
図９及び図１０は、第７の実施の形態の液滴吐出ヘッドの製造方法によって得られる液滴吐出ヘッドを示し、図９は平面図、図１０は図９のＡ−Ａ線断面図である。
【００６９】
この液滴吐出ヘッド１１は、図９に示すように、略平行四辺形の振動板１７と、振動板１７上に配置された複数の圧電素子１８と、複数の圧電素子１８に対向する位置に形成された複数のノズル１２ａとを有し、圧電素子１８を駆動することにより、内部に貯留されている液体がノズル１２ａから液滴として吐出するように構成されている。なお、符号１７ａは、振動板１７に設けられ、図示しない液体タンクから液体がヘッド１１内部に供給される供給孔である。
【００７０】
また、液滴吐出ヘッド１１は、図１０に示すように、ノズル１２ａが形成されたノズルプレート１２を有し、このノズルプレート１２の吐出側と反対側の面（裏面）に、流路プレート１１３として、連通孔１３ａ及び液プール１３ｂを有するプールプレート１３と、連通孔１４ａ及び供給孔１４ｂを有する供給孔プレート１４Ａと、連通孔１５ａ及び供給路１５ｂを有する供給路プレート１５と、連通孔１４ａ及び供給孔１４ｂを有する供給孔プレート１４Ｂと、圧力発生室１６ａを有する圧力発生室プレート１６と、振動板１７とが順次積層して構成されている。また、上述のように、振動板１７上に複数の圧電素子１８が配置されている。また、複数の圧電素子１８を覆うように、圧電素子１８に電圧を印加するためのフレキシブルプリント配線基板１１２（以下「ＦＰＣ１１２」という）が配設され、ＦＰＣ１１２を介して圧電素子１８（個別電極１８ａ、共通電極１８ｂ）を駆動することにより、内部に貯留されている液体がノズル２ｂから液滴として吐出するように構成されている。
【００７１】
第７の実施の形態の液滴吐出ヘッドの製造方法においては、図示はしないが、上述の実施の形態の場合と同様に、レーザー発振器から出射されたレーザー束を、２種以上の異なった大きさの開口部を所定のパターン形状で有するマスクによって透過させて所定のパターン形状のレーザービームとしてノズルプレートに照射し、ノズルプレート上に第１の穴パターンを形成する第１の工程と、ノズルプレートを所定のパターン形状に対応した所定の距離だけ移動させた後、第１の工程の場合と同様に、レーザー発振器から出射されたレーザー束をマスクによって透過させて所定のパターン形状のレーザービームとしてノズルプレートに照射し、ノズルプレート上の第１の穴パターンの上に、さらに第２の穴パターンを形成する第２の工程と、ノズルプレートの移動及びレーザービームの照射を、それぞれ、必要回数だけ繰り返して、ノズルプレートに、所定の穴パターンが積層した形状のテーパ面を有する所定数のノズルを所定間隔で順次形成する第３の工程とを含むように構成されている。
【００７２】
第７の実施の形態においては、被加工物として液滴吐出ヘッドを構成するノズルプレートを用い、貫通孔がテーパ面を有するノズルである場合を示したが、この他の例として、被加工物として例えば、プリント基板を用い、貫通孔がプリント基板におけるビア・ホール（Ｖｉａ・Ｈｏｌｅ）である場合を挙げることができる。
【００７３】
上述の第１〜第７の実施の形態においては、レーザービームＢの大径のパターン形状から小径のパターン形状への順序で穴パターンｐ１〜ｐ３（貫通孔Ｋ１）の形成を行った場合を示すが、これとは逆に、レーザービームＢの小径のパターン形状から大径のパターン形状への順序で穴パターンｐ１〜ｐ３（貫通孔Ｋ１）の形成を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、及び液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出することによって高精細な画像情報のパターン形状を形成することが要請される各種産業分野、例えば、高分子フィルムやガラス表面上にインクジェット法を用いてインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルタを形成したり、半田ペーストを基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したり、回路基板の配線を形成する等の電気・電子工業分野、ガラス基板等に反応試薬を吐出してサンプルとの反応を検査するバイオチップを製造する医療分野等で有効に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るレーザー加工装置を示す説明図である。
【図２】（ａ）は、図１に示すレーザー加工装置に用いられるマスク、（ｂ）は、図１に示すレーザー加工装置に用いられるレーザービームのパターン形状をそれぞれ示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における可動ステージの移動による貫通孔の形成方法（レーザー加工方法）の一例を示し、（ａ）は固定されたマスクの平面図、（ｂ）は第１の穴パターンの形成、（ｃ）は第２の穴パターンの形成、（ｄ）は第３の穴パターンの形成（貫通孔の形成）をそれぞれ示す被加工物の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における可動ステージの移動による貫通孔の形成方法の一例を示し、（ａ）は固定されたマスクの平面図、（ｂ）は第１の穴パターンの形成、（ｃ）は第２の穴パターンの形成、（ｄ）は第３の穴パターンの形成（貫通孔の形成）をそれぞれ示す被加工物の断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態における可動ステージの移動による貫通孔の形成方法の一例を示し、（ａ）は固定されたマスクの平面図、（ｂ）は最終的な貫通孔の形成を示す被加工物の断面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態における可動ステージの移動による貫通孔の形成方法の一例を示し、（ａ）は固定されたマスクの平面図、（ｂ）は最終的な貫通孔の形成を示す被加工物の断面図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態における可動ステージの移動による貫通孔の形成方法の一例を示し、（ａ）は固定されたマスクの平面図、（ｂ）は最終的な貫通孔の形成を示す被加工物の断面図である。
【図８】本発明の第６の実施の形態における可動ステージの移動による貫通孔の形成方法の一例を示し、（ａ）は固定されたマスクの平面図、（ｂ）は最終的な貫通孔の形成を示す被加工物の断面図である。
【図９】本発明の第７の実施の形態の液滴吐出ヘッドの製造方法によって得られる液滴吐出ヘッドの平面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  レーザー発振器
２  マスク
２ａ  開口部（大径）
２ｂ  開口部（中径）
２ｃ  開口部（小径）
２ｄ  開口部（より小径）
２ｅ  開口部（さらに小径）
２ｆ  開口部（最小径）
３  結像光学手段
３１  フィールドレンズ
３２  ミラー
３３  結像レンズ
４  可動ステージ
５  第２のマスク
１０  レーザー加工装置
１１  液滴吐出ヘッド
１２  ノズルプレート
１２ａ  ノズル
１２ｂ  ノズル用プレート
１３  プールプレート
１３ａ  連通孔
１３ｂ  液プール
１４  供給孔プレート
１４ａ  連通孔
１４ｂ  供給孔
１５  供給路プレート
１５ａ  連通孔
１５ｂ  供給路
１６  圧力発生室プレート
１６ａ  圧力発生室
１７  振動板
１７ａ  供給孔
１８  圧電素子
１８ａ  個別電極
１８ｂ  共通電極
１１２  フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）
１１３  流路プレート
Ｂ  レーザービーム
Ｂ１  ビーム径（大径）
Ｂ２  ビーム径（中径）
Ｂ３  ビーム径（小径）
Ｋ  被加工物
Ｋ１  貫通孔
ｐ１  第１の穴パターン
ｐ２  第２の穴パターン
ｐ３  第３の穴パターン
Ｒ  レーザー束
ｗ１  レーザービームにおける所定のパターン形状における間隔（マスクの開口部の配設ピッチに対応した距離）
ｗ２  被加工物に形成される貫通孔の配設ピッチ
【図１】
2008012543.tif 000003
【図２】
2008012543.tif 000004
【図３】
2008012543.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008012543.tif 000007
【図６】
2008012543.tif 000008
【図７】
2008012543.tif 000009
【図８】
2008012543.tif 000010
【図９】
2008012543.tif 000011
【図１０】
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