(57)【要約】【課題】開口部のエッジの形状が均一で、該開口部の直径の誤差が小さい貫通孔をプレートに形成し、加工によって生じた生成物を容易に除去できるレーザ加工方法およびインクジェットヘッド製造方法を提供する。【解決手段】レーザビーム５によりオリフィスプレート１にオリフィス８を形成するレーザ加工方法は、オリフィスプレート１のインク吐出面に、粘着力を有する粘着フィルム４を設ける工程と、オリフィスプレート１のレーザ照射面に、流動性を有した流動層２と、上面保護フィルム３とをこの順に設ける工程と、オリフィスプレート１のレーザ照射面に対してレーザビーム５を照射し、オリフィスプレート１にオリフィス８を形成する工程と、粘着フィルム４および保護フィルム３を除去する工程と、流動層２を除去する工程とを含む。【選択図】図１
2007167881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光によりプレートに貫通孔を形成するレーザ加工方法において、
上記プレートのレーザ光が照射されるレーザ照射面とは反対側の面に、粘着力を有する粘着フィルムを設ける工程と、
上記プレートのレーザ照射面に、流動性を有した流動層と、保護フィルムとをこの順に設ける工程と、
上記プレートのレーザ照射面に対してレーザ光を照射し、上記プレートに貫通孔を形成する工程と、
上記粘着フィルムおよび上記保護フィルムを除去する工程と、
上記流動層を除去する工程とを含むことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
上記プレートは、波長２４８ｎｍのエキシマレーザに対する光吸収係数が１０００ｃｍ−１以上のポリマーから構成されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
上記プレートは、ポリイミド誘導体を含む材料からなることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
上記プレートのレーザ照射面とは反対側の面と上記粘着フィルムとの粘着力が０．５Ｎ／２０ｍｍ以上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。
【請求項５】
上記流動層の粘性率は、２５℃で４０ｃＰ以下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。
【請求項６】
上記流動層は、ポリプロピレングリコールからなることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項７】
上記保護フィルムは、波長２４８ｎｍのエキシマレーザに対する光吸収係数が１０００ｃｍ−１以上のポリマーから構成されていることを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工方法。
【請求項８】
レーザ光によりオリフィスプレートにオリフィスを形成するインクジェットヘッド製造方法において、
上記オリフィスプレートのレーザ光が照射されるレーザ照射面とは反対側の面に撥水膜を形成する工程と、
上記オリフィスプレートの吐出面に、粘着力を有する粘着フィルムを設ける工程と、
上記オリフィスプレートのレーザ照射面に、流動性を有した流動層と、保護フィルムとをこの順に設ける工程と、
上記オリフィスプレートのレーザ照射面に対してレーザ光を照射し、オリフィスを形成する工程と、
上記粘着フィルムおよび上記保護フィルムを除去する工程と、
上記流動層を除去する工程とを含むことを特徴とするインクジェットヘッド製造方法。
【請求項９】
上記撥水膜は、フッ素系シランカップリング剤から構成されることを特徴とする請求項８に記載のインクジェットヘッド製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜７に記載のレーザ加工方法により形成されたプレートの貫通孔をインク吐出口とすることを特徴とするインクジェットヘッド製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の厚みを有するプレートに貫通孔を形成するレーザ加工方法および上記プレートを備えたインクジェットヘッド製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドは、インクを貯蔵するヘッド本体と、インクの吐出口であるオリフィスが形成されたオリフィスプレートとから構成される。オリフィスプレートは、ヘッド本体のインク出口面に設けられた薄い板である。インクジェットヘッドの印字品質を高めるためには、オリフィスプレートに形成された各オリフィスの形状を均一にし、上記オリフィスプレートの表面を清浄にすることが望ましい。
【０００３】
オリフィスは、オリフィスプレートに対してエキシマレーザからレーザ光が照射されることにより形成される。オリフィスプレートにオリフィスを形成することにより、削られた上記オリフィスプレートの樹脂が例えば、カーボンなどの副生成物として生じる。生じた上記副生成物は、オリフィスのインク吐出面側およびレーザ照射面側の開口部近傍並びにオリフィスの内壁のインク流路内に堆積する。上記副生成物はオリフィスプレートへの付着力が強く、超音波洗浄などでは完全に除去することが難しい。
【０００４】
上記副生成物がオリフィスのインク吐出面側の開口部近傍に付着した場合であって、オリフィス形成後に撥水膜を形成するとき、該付着箇所において該撥水膜の形成が阻害されることにより、該付着箇所は親水性を示す。また、オリフィスプレートに撥水膜を形成した後にオリフィスを形成する場合にも、オリフィスのインク吐出面側の開口部近傍に付着した上記副生成物を完全に除去することは困難である。そのため、上記付着箇所にインク溜りが発生し、インクの直進性を喪失させる。これにより、インクジェットヘッドの印字品質は低下する。
【０００５】
また、上記副生成物がオリフィスのレーザ照射面側の開口部近傍およびインク流路内に付着した場合、上記副生成物はインク中に剥離又は浮遊することによりオリフィス内に詰まる。これにより、インクジェットヘッドは、吐出不良となり、印字品質が低下する。
【０００６】
図６は、オリフィスプレートに直接レーザ光を照射することにより形成されたオリフィスのレーザ照射面の顕微鏡写真を示した図である。ここでは、オリフィス形成後、上記オリフィスプレートを中性洗剤および有機溶剤で超音波洗浄を行っている。図６に示すように、オリフィスのレーザ照射面側における開口部の周囲には副生成物が堆積している。上記副生成物は、超音波洗浄などでは除去することが難しいため、プラズマアッシングなどの方法を用い除去する必要がある。
【０００７】
上記問題を解決するための技術が特許文献１に開示されている。特許文献１は、オリフィスプレートのレーザ照射面上に容易に除去可能な液体を塗布することにより、オリフィス形成時に発生する副生成物を液体に転写させ、上記液体を除去するものである。これにより、上記オリフィスプレートのレーザ照射面を清浄に保つことができる。
【０００８】
しかしながら、上記構成では、オリフィスプレートのレーザ照射面側に付着した副生成物は除去できるが、インク吐出面側に付着した副生成物を除去することができない。そのため従来では以下のレーザ加工方法が用いられている。以下に、従来のレーザ加工方法について図７を参照して説明する。図７（ａ）〜（ｄ）は、従来のレーザ加工方法を示した断面図である。
【０００９】
図７（ａ）に示すように、オリフィス形成前のプレート（以下、オリフィスプレートという。）９１のレーザ光が照射されるレーザ照射面には、容易に除去可能な粘性を有した、例えば、ポリプロピレングリコールなどの液体９２と、上面保護フィルム９３とがこの順に設けられている。また、オリフィスプレート９１のレーザ照射面とは反対側の面であるインク吐出面には、液体９２と、下面保護フィルム９４とがこの順に設けられている。そして、上面保護フィルム９３の上面に複数の穴が形成された図示しないマスクパターンが設けられる。上記マスクパターンの上から、エキシマレーザによるレーザビーム９５が照射されることにより、オリフィス９８が形成される。ここでは、レーザビーム９５により、上面保護フィルム９３と、液体９２と、オリフィスプレート９１とを通って、下面保護フィルム９４の一部までアブレーション加工が行われる。そして、上面保護フィルム９３の上面には、オリフィス９８を形成することにより生じた副生成物９６が堆積する。
【００１０】
次に、図７（ｂ）に示すように、オリフィス９８形成後、上面保護フィルム９３および下面保護フィルム９４は除去される。そして、オリフィスプレート９１のレーザ照射面およびインク吐出面に塗布された液体９２は、有機溶剤で超音波洗浄される。それにより、図７（ｃ）に示すように、副生成物９６が付着していない、清浄なオリフィスプレート９１が得られる。
【００１１】
次に、図７（ｄ）に示すように、オリフィスプレート９１のインク吐出面に撥水層９７が形成される。
【特許文献１】特表平１０−５０５５５７号公報（国際公開日平成８年３月２１日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記従来の構成では、図８に示すように、オリフィス９８のインク吐出面側における開口部のエッジの形状がいびつとなる。図８は、図７に示した従来のレーザ加工方法により形成されたオリフィス９８のインク吐出面側のＳＥＭ写真を示した図である。
【００１３】
オリフィスを形成する際には、上面保護フィルム９３の上に複数の穴が設けられたマスクパターンを設け、その上からレーザビーム９５が照射される。これにより、一度に複数個のオリフィス９８がオリフィスプレート９１に形成される。従来のレーザ加工方法では、マスクパターンに形成された穴の真円度（円の直径のばらつき）が０．１μｍであるのに対し、形成されたオリフィス９８の真円度は１．５μｍとなっている。
【００１４】
また、図９は図７に示した従来のレーザ加工方法により、一括形成されたオリフィス９８のインク吐出面側における開口部の直径を測定したグラフである。なお、図中において、Ｙ軸は開口部の直径を示し、１目盛は０．５μｍである。また、Ｘ軸は一括形成されたオリフィスの数（以下、チャンネル数と呼ぶ）を示す。図９に示すように、チャンネル毎の開口部の直径は、最大で約１．２μｍのばらつきを示す。
【００１５】
このように、従来のレーザ加工方法では、形成されたオリフィス９８のインク吐出面側の開口部は、エッジの形状がいびつになり、直径にばらつきが生じる。上記開口部のエッジの形状がいびつになると、オリフィス９８から吐出されるインクの方向にばらつきが生じる。また、上記開口部の直径がばらつくと、インクジェットヘッドから吐出されるインクの量が各オリフィス９８で異なってしまう。この結果、従来のレーザ加工方法によりオリフィス９８が形成されたオリフィスプレートを備えたインクジェットヘッドは印字品質が低下する。
【００１６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、開口部のエッジの形状が均一で、該開口部の直径の誤差が小さい貫通孔をプレートに形成し、加工によって生じた生成物を容易に除去できるレーザ加工方法およびインクジェットヘッド製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のレーザ加工方法は、上記課題を解決するために、レーザ光によりプレートに貫通孔を形成するレーザ加工方法において、上記プレートのレーザ光が照射されるレーザ照射面とは反対側の面に、粘着力を有する粘着フィルムを設ける工程と、上記プレートのレーザ照射面に、流動性を有した流動層と、保護フィルムとをこの順に設ける工程と、上記プレートのレーザ照射面に対してレーザ光を照射し、上記プレートに貫通孔を形成する工程と、上記粘着フィルムおよび上記保護フィルムを除去する工程と、上記流動層を除去する工程とを含むことを特徴としている。
【００１８】
従来のレーザ加工方法では、プレートのレーザ照射面とは反対側の面に塗布された液体の粘性率が低いため、プレートの安定性が低い。そのため、レーザを上記プレートに照射した際、該プレートが動くことにより、レーザのフォーカス位置ずれが生じる。また、上記プレートと上記液体の上に設けられた保護フィルムとの間の密着が弱く、レーザ照射の衝撃が上記液体に分散してしまう。そして、上記液体に分散された衝撃により、形成された貫通孔の上記プレートのレーザ照射面とは反対側の面側における開口部のエッジの形状がいびつになる。
【００１９】
本発明では、上記プレートのレーザ照射面とは反対側の面に粘着力を有する粘着フィルムを設けることにより、該プレートと該粘着フィルムとの安定性および密着性を高めることができる。そのため、本発明のレーザ加工方法は、上記プレートのレーザ照射面とは反対側の面における開口部のエッジの形状が均一で、かつ、該開口部の直径のばらつきが小さい貫通孔を形成することができる。
【００２０】
また、上記プレートのレーザ照射面とレーザ照射面とは反対側の面との両側に、粘着フィルムおよび保護フィルムを設けることにより、貫通孔を形成することにより生じた副生成物が該プレートに付着することを抑制する。そして、上記流動層は容易に除去することができるため、精巧な貫通孔を有した清浄なプレートを得ることができる。
【００２１】
また、本発明のレーザ加工方法では、上記プレートは、波長２４８ｎｍのエキシマレーザに対する光吸収係数が１０００ｃｍ−１以上のポリマーから構成されていることが好ましい。
【００２２】
一般的に、エキシマレーザを用いた加工では、アブレーション加工が中心となる。そのため、加工される材料の加工状態は該材料の光吸収係数に依存する。すなわち、上記材料の光吸収係数がある閾値以下では、所定のパワーを有するエキシマレーザでは加工できない。そのため、上記プレートの光吸収係数をある程度の値以上にする必要がある。上記構成では、上記プレートが１０００ｃｍ−１以上の光吸収係数を有するポリマーから構成されることにより、波長２４８ｎｍのエキシマレーザを用いて容易にアブレーション加工することが可能となる。
【００２３】
また、本発明のレーザ加工方法では、上記プレートは、ポリイミド誘導体を含む材料から構成されていてもよい。
【００２４】
これにより、上記プレートは波長２４８ｎｍのエキシマレーザにより好適にレーザ加工ができる光吸収係数を有する。そのため、上記プレートは、エキシマレーザを用いて容易にアブレーション加工することが可能となる。
【００２５】
また、本発明のレーザ加工方法では、上記プレートのレーザ照射面とは反対側の面と上記粘着フィルムとの粘着力が０．５Ｎ／２０ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２６】
これにより、上記プレートと上記粘着フィルムとの安定性と密着性を高めることができる。そのため、本発明のレーザ加工方法は、形成された貫通孔の上記プレートのレーザ照射面とは反対側の面側における開口部のエッジの形状が均一で、かつ、該開口部の直径のばらつきが小さい貫通孔を形成することができる。
【００２７】
また、本発明のレーザ加工方法では、上記流動層の粘性率は、２５℃の場合４０ｃＰ以下であることが好ましい。
【００２８】
従来のレーザ加工方法では、プレートのレーザ照射面に塗布された液体の粘性率が高いことにより、該液体がレーザ照射面全体に広がらず、該液体の上に設けられた保護フィルムにうねりが生じる。そのため、レーザを上記保護フィルムに照射した際、レーザのフォーカス位置ずれが生じる。
【００２９】
本発明では、上記流動層の粘着率を２５℃において４０ｃＰ以下にすることにより、該流動層は上記プレートのレーザ照射面全体にまんべんなく広がり、該流動層の上に設けられた保護フィルムに生じるうねりを抑制することができる。そのため、レーザ照射によるフォーカス位置ずれが抑制され、形成された貫通孔の上記プレートのレーザ照射面とは反対側の面側における開口部の直径のばらつきを小さくすることができる。
【００３０】
また、本発明のレーザ加工方法では、上記流動層は、ポリプロピレングリコールから構成されていてもよい。
【００３１】
上記方法では、ポリプロピレングリコールは上記プレートとの反応性が低いため、上記流動層としてポリプロピレングリコールを用いることにより、該プレートに与える影響を小さくすることができる。このため、精巧な貫通孔を有したより清浄なプレートを得ることができる。
【００３２】
また、本発明のレーザ加工方法では、上記保護フィルムは、波長２４８ｎｍのエキシマレーザに対する光吸収係数が１０００ｃｍ−１以上のポリマーから構成されていることが好ましい。
【００３３】
上記方法では、第１保護フィルムおよびプレートの両方を波長２４８ｎｍのエキシマレーザに対する光吸収係数が１０００ｃｍ−１以上のポリマーから構成することにより、より精巧な貫通孔を有した清浄なプレートを得ることができる。
【００３４】
また、本発明のインクジェットヘッド製造方法は、レーザ光によりオリフィスプレートにオリフィスを形成するインクジェットヘッド製造方法において、上記オリフィスプレートのレーザ光が照射されるレーザ照射面とは反対側の面に撥水膜を形成する工程と、上記オリフィスプレートのレーザ照射面とは反対側の面に、粘着力を有する粘着フィルムを設ける工程と、上記オリフィスプレートのレーザ照射面に、流動性を有した流動層と、保護フィルムとをこの順に設ける工程と、上記オリフィスプレートのレーザ照射面に対してレーザ光を照射し、オリフィスを形成する工程と、上記粘着フィルムおよび上記保護フィルムを除去する工程と、上記流動層を除去する工程とを含むことを特徴としている。
【００３５】
上記方法では、オリフィスプレートのレーザ照射面とは反対側の面に対し、オリフィス形成前に撥水膜を形成する。これにより、オリフィスを形成することにより生じた副生成物が撥水膜の形成に影響を与えることなく、オリフィス形成後に撥水膜を形成する従来の方法と比較して、より清浄なオリフィスプレートを得ることが可能である。
【００３６】
また、上記オリフィスプレートのレーザ照射面とは反対側の面側に粘着力を有する粘着フィルムを設けることにより、該オリフィスプレートと上記粘着フィルムとの安定性と密着性を高めることができる。そのため、本発明のインクジェットヘッド製造方法は、上記オリフィスプレートのレーザ照射面とは反対側の面側における開口部のエッジの形状が均一で、かつ、該開口部の直径のばらつきが小さいオリフィスを形成することができる。
【００３７】
また、上記オリフィスプレートのレーザ照射面およびレーザ照射面とは反対側の面の両側に、粘着フィルムおよび保護フィルムを設けることにより、オリフィスを形成することにより生じた副生成物が上記オリフィスプレートに付着することを抑制する。このため、精巧なオリフィスを有した清浄なオリフィスプレートを得ることができる。
【００３８】
また、本発明のインクジェットヘッド製造方法では、上記撥水膜は、フッ素系シランカップリング剤から構成されることが好ましい。
【００３９】
これにより、上記撥水膜を非常に薄く形成することができる。これは、フッ素系シランカップリング剤が、単分子膜（２〜３ｎｍ）でも撥水特性を有するためであり、他の撥水材料に比べ非常に薄く撥水膜を形成することができる。このため、上記オリフィスプレートのレーザ照射面とは反対側の面側におけるオリフィスの形状に与える影響を小さくすることができる。また、他の撥水材料と比較して、適用できるレーザ加工条件の範囲が広く、容易にオリフィスを形成することができる。
【００４０】
また、本発明のインクジェットヘッド製造方法では、上述したレーザ加工方法により形成されたプレートの貫通孔をインク吐出口とすることを特徴としている。
【００４１】
上記方法により、上述したレーザ加工方法により形成されたプレートの貫通孔は、インクジェットヘッドのインク吐出口として用いられる。これにより、精巧な貫通孔を有した清浄なプレートを用いてインクジェットヘッドを製造することができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明のレーザ加工方法は、以上のように、プレートのレーザ光が照射されるレーザ照射面とは反対側の面に、粘着力を有する粘着フィルムを設ける工程と、上記プレートのレーザ照射面に、流動性を有した流動層と、保護フィルムとをこの順に設ける工程とを有する。
【００４３】
また、本発明のインクジェットヘッド製造方法は、以上のように、上記オリフィスプレートのレーザ光が照射されるレーザ照射面とは反対側の面に撥水膜を形成する工程と、上記オリフィスプレートのレーザ照射面とは反対側の面に、粘着力を有する粘着フィルムを設ける工程と、上記オリフィスプレートのレーザ照射面に、流動性を有した流動層と、保護フィルムとをこの順に設ける工程とを有する。
【００４４】
そのため、開口部のエッジの形状が均一で、該開口部の直径の誤差が小さい貫通孔をプレートに形成し、加工によって生じた生成物を容易に除去できるレーザ加工方法およびインクジェットヘッド製造方法を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
本発明の一実施形態について以下に説明する。なお、最初に従来のレーザ加工方法の検討について説明する。
【００４６】
〔従来のレーザ加工方法の検討〕
上述したように、従来のレーザ加工方法では、形成されたオリフィスのインク吐出面側の開口部は、エッジの形状がいびつになり、直径にばらつきが生じる。上記問題は、オリフィスプレートのレーザ照射面およびインク吐出面に塗布された粘着性を有する液体に原因があると考えられる。そこで、上記問題が生じる原因について、図１０および図１１を参照して検討する。
【００４７】
図１０（ａ）は、オリフィスプレートのレーザ照射面側に塗布された液体がオリフィス形成に与える影響を検討するための構成を示した断面図である。また、図１０（ｂ）は、オリフィスプレートのインク吐出面側に塗布された液体がオリフィス形成に与える影響を検討するための構成を示した断面図である。
【００４８】
まず、図１０（ａ）に示すように、オリフィスプレート１１のレーザ照射面には、液体１２が塗布され、その上に上面保護フィルム１３が設けられる。そして、上面保護フィルム１３の上面に対し、石英基板上にクロム蒸着形成されたマスクパターンを通して、レーザビーム１５が照射される。そして、レーザビーム１５が照射されることにより、上面保護フィルム１３およびオリフィスプレート１１が削られ、上面保護フィルム１３の上に副生成物１６が堆積する。副生成物１６の主成分は炭素であるため、アッシングによる除去は可能であるが、オリフィスプレート１１へのプラズマダメージが発生する。
【００４９】
上記工程において、液体１２にはポリプロピレングリコール（ＰＰＧ：分子量２０００、２５℃での粘性率１６３．７ｃＰ）が用いられ、オリフィスプレート１１には厚み５０μｍのポリイミドフィルムが用いられ、上面保護フィルム１３には厚み１２．５μｍのポリイミドフィルムが用いられる。レーザビーム１５は、波長２４８ｎｍのエキシマレーザにより照射される。上記エキシマレーザは、オリフィスのレーザ照射面側における開口部の直径が約４０μｍ、インク吐出面側における開口部の直径が約２０μｍとなるように設定される。
【００５０】
また、オリフィスプレートのインク吐出面側に塗布された液体がオリフィス形成に与える影響を検討するために、図１０（ｂ）に示すように、オリフィスプレート１１のインク吐出面に、液体１２が塗布され、その上に下面保護フィルム１４が設けられる。そして、オリフィスプレート１１のレーザ照射面に対し、上記マスクパターンを通して、レーザビーム１５が照射される。上記工程において、下面保護フィルム１４には厚み７５μｍのポリイミドフィルムが用いられる。なお、他の部材については、図１０（ａ）において用いた部材と同様のものを使用する。
【００５１】
上記方法により、オリフィスプレート１１のレーザ照射面およびインク吐出面に塗布された液体１２がオリフィス形成に与える影響を確認することができる。
【００５２】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、図１０（ａ）および図１０（ｂ）の構成で複数のオリフィスを一括レーザ加工した場合の、オリフィスのインク吐出面側における開口部の直径のばらつきを示した図である。なお、図中において、Ｙ軸は開口部の直径を示し、１目盛は０．５μｍである。また、Ｘ軸は一括形成されたオリフィスの数（以下、チャンネル数と呼ぶ）を示す。図１０（ａ）の構成でレーザ加工を行った場合は、チャンネル毎の開口部の直径は、最大で約０．７μｍのばらつきを示す。図１０（ｂ）の構成でレーザ加工を行った場合は、チャンネル毎の開口部の直径は、最大で約１．３μｍのばらつきを示す。また、図示していないが、オリフィスのインク吐出面側における開口部のエッジの形状は、図１０（ａ）の構成でレーザ加工を行った場合に比べ、図１０（ｂ）の構成でレーザ加工を行った場合の方がいびつとなる。
【００５３】
以上のことより、オリフィスのインク吐出面側における開口部のエッジの形状および開口部の直径は、オリフィスプレートのインク吐出面側に設けられる材料に大きく依存していると判断される。
【００５４】
〔本実施形態のレーザ加工方法〕
本発明の一実施形態について図１〜図５に基づいて説明すると以下の通りである。
【００５５】
図１および図２を参照して、本実施形態のレーザ加工方法について説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態のレーザ加工方法を示す断面図である。図２は、本実施形態のレーザ加工方法を示すフローチャートである。
【００５６】
まず、オリフィスプレート（プレート）１のインク吐出面に撥水膜７が形成される（Ｓ１）。
【００５７】
次に、図１（ａ）に示すように、撥水膜７の上に粘着フィルム４が設けられる（Ｓ２）。また、オリフィスプレート１のレーザ照射面には、流動層２が設けられ（Ｓ３）、その上に上面保護フィルム（保護フィルム）３が設けられる。そして、オリフィスプレート１、流動層２および上面保護フィルム３は、室温（２５℃）でラミネートされる（Ｓ４）。それから、上面保護フィルム３の上からレーザビーム（レーザ光）５が照射され、オリフィス８が形成される（Ｓ５）。レーザビーム５による加工は、上面保護フィルム３の上面から、流動層２およびオリフィスプレート１を通り、粘着フィルム４の一部まで行われる。その際、上面保護フィルム３の上面であって、形成されたオリフィス８の開口部近傍に、各部材が削られることにより生じた副生成物６が堆積する。
【００５８】
次に、図１（ｂ）に示すように、上面保護フィルム３および粘着フィルム４を流動層２から剥離させる（Ｓ６）。そして、オリフィスプレート１は有機溶剤を用いて超音波洗浄され、オリフィスプレート１のレーザ照射面に設けられた流動層２が洗浄される（Ｓ７）。これにより、図１（ｃ）に示すように、レーザ加工により生じた副生成物６が付着していない清浄なオリフィスプレート１を得ることができる。
【００５９】
なお、形成されたオリフィス８は、オリフィスプレート１のレーザ照射面からインク吐出面にいくほど、直径が小さくなる、いわゆるテーパー形状をしている。
【００６０】
本実施形態のレーザ加工方法は、インクジェットヘッドに備えられるオリフィスプレートのオリフィスを形成するために用いられる。なお、本発明のレーザ加工方法は、上述した用途に限られず、プレートに貫通孔を形成するために用いることができる。
【００６１】
撥水膜７は、オリフィスプレート１のインク吐出面側にインクが付着することを抑制するためのものである。本実施形態では、オリフィスプレート１のインク吐出面に対し、オリフィス８形成前に撥水膜７が形成される。これにより、オリフィス８を形成することにより生じた副生成物６が撥水膜７の形成に影響を与えることなく、オリフィス形成後に撥水膜を形成する従来の方法と比較して、より清浄なオリフィスプレート１を得ることが可能である。
【００６２】
また、本実施形態では、撥水膜７はフッ素系シランカップリング剤から構成される。フッ素系シランカップリング剤は、単分子膜（２〜３ｎｍ）でも撥水特性を有するため、他の撥水材料に比べ、撥水膜７を非常に薄く形成することができる。このため、撥水膜７がオリフィスプレート１のインク吐出面側におけるオリフィス８の形状に与える影響を小さくすることができる。また、他の撥水材料と比較して、適用できるレーザ加工条件の範囲が広く、容易にオリフィスを形成することができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、撥水膜７はオリフィス８形成前にオリフィスプレート１のインク吐出面側に形成されているが、本発明はこれに限られない。つまり、撥水膜７はオリフィス８形成後にオリフィスプレート１のインク吐出面側に形成されてもよい。また、本発明のレーザ加工方法においては、撥水膜７は形成されなくてもかまわない。
【００６４】
レーザビーム５は、オリフィスプレート１にオリフィス８を形成するためのものである。レーザビーム５は、波長２４８ｎｍのエキシマレーザによって照射される。上記エキシマレーザは、オリフィス８のレーザ照射面側における開口部の直径が約４０μｍ、インク吐出面側における開口部の直径が約２０μｍとなるように設定される。
【００６５】
オリフィスプレート１は、インクジェットヘッドにおいて、インクを吐出するための吐出口であるオリフィスが形成されたものである。一般的に、エキシマレーザを用いた加工では、アブレーション加工が中心となる。そのため、加工される材料の加工状態は該材料の光吸収係数に依存する。すなわち、上記材料の光吸収係数がある閾値以下では、所定のパワーを有するエキシマレーザでは加工できない。そのため、レーザビーム５によりオリフィスプレート１にオリフィス８を形成するためには、オリフィスプレート１の光吸収係数を、ある程度の値以上にする必要がある。
【００６６】
そこで、本実施形態では、オリフィスプレート１を、波長２４８ｎｍのエキシマレーザに対して１０００ｃｍ−１以上の光吸収係数を有するポリマーから構成している。上記ポリマーは、主にポリイミド誘導体が含まれた材料から構成される。また、上記ポリマーとしては、ポリイミド誘導体以外にも、ポリスチレン、ポリアミド、ポリメチルメタクリレートなどを用いることができる。これにより、波長２４８ｎｍのエキシマレーザを用いて、オリフィスプレート１を容易にアブレーション加工することが可能となる。また、ポリイミド誘導体が含まれた上記ポリマーは耐薬品性に優れているため、インクジェットヘッドのノズルとしても好適に用いることができる。
【００６７】
上面保護フィルム３は、オリフィス８の形成により生じた副生成物６がオリフィスプレート１のレーザ照射面に付着することを防止するためのものである。上面保護フィルム３は、オリフィスプレート１と同様に、波長２４８ｎｍのエキシマレーザに対する光吸収係数が１０００ｃｍ−１以上のポリマーにより構成される。用いられるポリマーは、オリフィスプレート１と同様であるので、説明は省略する。このように、上面保護フィルム３をオリフィスプレート１と同じ構成の材料から構成することにより、より精巧に形成されたオリフィス８を有する清浄なオリフィスプレート１を得ることができる。
【００６８】
ここで、図１０および図１１に示した従来のレーザ加工方法の検討により得られた結果から、本実施形態のレーザ加工方法に用いられる流動層２および粘着フィルム４の構成について説明する。
【００６９】
従来のレーザ加工方法では、オリフィスプレートのインク吐出面に塗布された液体の粘性率が低いため、オリフィスプレートの安定性が低い。そのため、レーザビームを上記オリフィスプレートに照射した際、上記オリフィスプレートが動くことにより、レーザビームのフォーカス位置ずれが生じる。また、オリフィスプレートと下面保護フィルムとの間の密着が弱く、レーザ照射の衝撃が上記液体に分散してしまう。そして、上記液体に分散された衝撃により、上記オリフィスプレートのインク吐出面側における開口部のエッジの形状がいびつになる。
【００７０】
また、オリフィスプレートのレーザ照射面に塗布された液体の粘性率が高いことにより、上記液体はレーザ照射面全体に広がらず、上記液体の上に設けられた上面保護フィルムにうねりが生じる。そのため、レーザビームを上記上面保護フィルムに照射した際、レーザビームのフォーカス位置ずれが生じる。
【００７１】
そこで、本実施形態では、流動層２の粘性率と、オリフィスプレート１のインク吐出面と粘着フィルム４との間の粘着力に特徴を持たせることにより、オリフィス８のインク吐出面側における開口部の直径のばらつきを小さくし、上記開口部のエッジの形状を均一にする。
【００７２】
流動層２は、オリフィスプレート１のレーザ照射面に対し上面保護フィルム３を粘着させるためのものである。上述のように、従来ではオリフィスプレートのインク吐出面に塗布された液体の粘性が高いことにより、上記液体の上に設けられた上面保護フィルムにうねりが生じ、レーザのフォーカス位置ずれが生じていた。そのため、流動層２の粘性率はある程度低い方が好ましい。具体的には、流動層２の粘性度は４０ｃＰ以下であることが好ましい。
【００７３】
本実施形態では、流動層２として分子量４００（２５℃での粘性度：４０ｃＰ）のポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）を用いている。これにより、流動層２はオリフィスプレート１のレーザ照射面全体に広がり、上面保護フィルム３はうねりを生じない。そのため、レーザのフォーカス位置ずれが生じず、オリフィスプレート１のインク吐出面側における開口部の直径のばらつきが小さいオリフィス８を形成することができる。また、流動層２としてオリフィスプレート１との反応性の低いＰＰＧを用いることにより、オリフィスプレート１に与える影響を小さくすることができる。このため、精巧なオリフィス８を有したより清浄なオリフィスプレート１を得ることができる。
【００７４】
なお、本実施形態では流動層２は、分子量４００（２５℃での粘性度：４０ｃＰ）のＰＰＧを用いているが、本発明はこれに限られない。例えば、ゾル状のような流動性のある材料であってもかまわない（１００００ｃＰ以下のものを指す）。
【００７５】
粘着フィルム４は、オリフィスプレート１のインク吐出面側にオリフィス８形成により生じた副生成物６が付着することを防止するためのものである。本実施形態では、粘着フィルム４として、日東電工製の商品名「ＳＰＶ−２２４」が用いられる。なお、粘着フィルム４は上述したものに限られず、オリフィスプレート１のインク吐出面との間の粘着力が０．５Ｎ／２０ｍｍ以上のものであればよい。これにより、オリフィスプレート１と粘着フィルム４との安定性と密着性を高めることができる。そのため、本実施形態のレーザ加工方法は、オリフィスプレート１のインク吐出面側における開口部のエッジの形状が均一で、かつ、上記開口部の直径のばらつきが小さいオリフィス８を形成することができる。
【００７６】
次に、本実施形態のレーザ加工方法によりオリフィス８が形成されたオリフィスプレート１の状態について図３〜図５を参照して述べる。
【００７７】
図３は、本実施形態のレーザ加工方法により形成されたオリフィス８のインク吐出面側のＳＥＭ写真を示した図である。本実施形態のレーザ加工方法により形成されたオリフィス８は、図３に示すように、オリフィスプレート１のインク吐出面側において開口部のエッジの形状が均一となる。また、オリフィス８の形成に用いられるマスクパターンの真円度（円の直径のばらつき）が０．１μｍであるのに対し、オリフィス８のインク吐出面側における開口部の真円度は０．５μｍである。このように、本実施形態のレーザ加工方法を用いることにより、非常に精巧なオリフィス８を形成することができる。
【００７８】
また、図４は、本実施形態のレーザ加工方法により一括形成されたオリフィス８のインク吐出面側における開口部の直径を測定したグラフである。なお、図中において、Ｙ軸は開口部の直径を示し、１目盛は０．５μｍである。また、Ｘ軸は一括形成されたオリフィス８の数（以下、チャンネル数と呼ぶ）を示す。従来のレーザ加工方法では、チャンネル毎の開口部の直径は、最大で約１．２μｍのばらつきを示したが、本実施形態のレーザ加工方法では、最大で約０．５μｍとなる。このように、本実施形態のレーザ加工方法では、形成されたオリフィス８のインク吐出面側における開口部の直径のばらつきは、従来と比べ小さくなる。
【００７９】
図５は、本実施形態のレーザ加工方法により形成されたオリフィス８のレーザ照射面の顕微鏡写真を示した図である。図５では、本実施形態のレーザ加工方法によりオリフィス８が形成されたオリフィスプレート１を、有機溶剤を用いて超音波洗浄を行っている。このように、本実施形態のレーザ加工方法では、オリフィス８形成後にオリフィスプレート１を洗浄することにより、従来のレーザ加工方法で見られた副生成物は除去され、レーザ照射面が清浄に保たれる。
【００８０】
以上のように、本実施形態のレーザ加工方法は、レーザビーム５によりオリフィスプレート１にオリフィス８を形成する方法であって、オリフィスプレート１のインク吐出面に、粘着力を有する粘着フィルム４を設ける工程と、オリフィスプレート１のレーザ照射面に、流動性を有した流動層２と、上面保護フィルム３とをこの順に設ける工程と、オリフィスプレート１のレーザ照射面に対し、レーザビーム５を照射してオリフィスプレート１にオリフィス８を形成する工程と、粘着フィルム４および上面保護フィルム３を除去する工程と、流動層２を除去する工程とを含む。
【００８１】
このように、オリフィスプレート１のインク吐出面側に粘着力を有する粘着フィルム４を設けることにより、オリフィスプレート１と粘着フィルム４との安定性と密着性を高めることができる。そのため、本実施形態のレーザ加工方法は、オリフィスプレート１のインク吐出面側における開口部のエッジの形状が均一で、かつ、上記開口部の直径のばらつきが小さいオリフィス８を形成することができる。
【００８２】
また、オリフィスプレート１のレーザ照射面とインク吐出面の両側に、粘着フィルム４および上面保護フィルム３を設けることにより、オリフィス８を形成することにより生じた副生成物６がオリフィスプレート１に付着することを抑制する。このため、精巧なオリフィス８を有した清浄なオリフィスプレート１を得ることができる。
【００８３】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、プレートに貫通孔を形成する場合、又はインクジェットヘッドに備えられるオリフィスプレートにオリフィスを形成する場合に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明におけるレーザ加工方法の実施の一形態を示す断面図である。
【図２】上記レーザ加工方法を示すフローチャートである。
【図３】上記レーザ加工方法により形成されたオリフィスの吐出口のＳＥＭ写真を示した図である。
【図４】上記レーザ加工方法により一括形成されたオリフィスのインク吐出面側における開口部の直径の測定値を示すグラフである。
【図５】上記レーザ加工方法により形成されたオリフィスのレーザ照射面の顕微鏡写真を示した図である。
【図６】オリフィスプレートに直接レーザ照射を行うことにより形成したオリフィスのレーザ照射面の顕微鏡写真を示した図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、従来のレーザ加工方法を示す断面図である。
【図８】従来のレーザ加工方法により形成されたオリフィスのインク吐出面側のＳＥＭ写真を示した図である。
【図９】従来のレーザ加工方法により、一括形成されたオリフィスのインク吐出面側における開口部の直径の測定値を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は、オリフィスプレートのレーザ照射面側に塗布された液体がオリフィス形成に与える影響を検討するための構成を示した断面図であり、（ｂ）は、オリフィスプレートのインク吐出面側に塗布された液体がオリフィス形成に与える影響を検討するための構成を示した断面図である。
【図１１】（ａ）は、図１０（ａ）の構成で複数のオリフィスを一括レーザ加工した場合の、オリフィスのインク吐出面側における開口部の直径のばらつきを示した図であり、（ｂ）は、図１０（ｂ）の構成で複数のオリフィスを一括レーザ加工した場合の、オリフィスのインク吐出面側における開口部の直径のばらつきを示した図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  オリフィスプレート（プレート）
２  流動層
３  上面保護フィルム（保護フィルム）
４  粘着フィルム
５  レーザビーム（レーザ光）
６  副生成物
７  撥水膜
８  オリフィス（貫通孔）
【図１】
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【図２】
2007167881.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007167881.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007167881.tif 000009
【図８】
2007167881.tif 000010
【図９】
2007167881.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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