[发明专利]激光加工法、利用该方法生产喷墨记录头和喷墨记录头

说明书

本发明涉及激光加工法，如用这种激光加工法生产排墨并在记录介质上喷墨的喷墨记录头的方法，本发明还涉及用这种方法制成的喷墨记录头或微观机构和及一种能对如集成电路或混合集成电路或复杂形状进行精密加工的激光加工法。

对于需要精密结构和高精度的工件的精密加工来说，已经采用了一种应用紫外线激光的激光加工法。

可以通过加工出喷墨记录头的流墨道和排墨口来举例说明这种精密加工法。

特许公开平2-121842或平2-121845的日本专利申请公开了一种用激发物激光器形成流墨道和排墨口的高精度加工法，激发物激光器是具有代表性的紫外线激光器。

该激发物激光器能够通过稀有气体与卤素气体的混合气放电激励而发射出短脉冲(15ns-35ns)的紫外光，该紫外光具有几百mJ/pulse的振荡能和10赫兹-500赫兹的脉冲重复频率。当聚合树脂表面被具有象这样高的密度的短脉冲紫外光线的照射时，就会产生烧蚀光解，在此过程中所照射的部分会立即分解且发散出一种等离子体散射光及撞击声，由此就促成了通常所说的聚合树脂激光烧蚀加工法。

在象这样的加工法所采用的普通激光器中，普遍采用的YAG激光器可以形成一个孔，但会形成粗糙的边缘表面，而发射红外光的二氧化碳激光器的缺点在于，沿所形成的孔周围会产生出烧蚀口。象这样的加工法都是热加工法，其中加工是通过将光能转化成热能来熟悉的，因此所加工工件的形状经常会磨损，从而很难获得优良加工效果。另一方面，利用激发物激光器的激光烧蚀加工法是基于通过一个光化学反应来破坏碳原子共价键地进行升华的蚀刻方法，该方法不会轻易破坏所加工工件的形状，因此能获得精度很高的加工。

该激光烧蚀加工法指的是一种通过采用一个激光器而不是通过液相升华作用的加工法。

尤其是在喷墨技术领域中，众所周知的是，该技术通过采用利用了象这样的激发物激光器的激光蚀刻加工技术而显著进步到目前的状态。

在实际应用这种采用激发物激光器的激光加工技术中，已经发现了以下问题。

在激发物激光器是紫外线激光器的情况下，照射激光的脉冲振荡时间为大约几十毫微秒，或在YAG激光器的情况下，大约为100皮秒到几个毫微秒，但所有照射在工件上的激光并没有完全用于劈开原子共价键。

由于存在这种光能没有用在劈开原子共价键的现象，因此激光所加工的工件部分在完全分解之前就散开了，从而沿着加工面会形成副产品。

没有用于劈开原子共价键的部分光能被转化为热能。

还有，由于激发物激光器的能量密度在振荡脉冲最高的时候维持在100兆瓦的范围内，所以升华蚀刻加工法就不容易被用到导热性强的材料如金属、陶瓷或矿物质(如硅)或光吸收性差的材料如石英或玻璃上，该方法原则上能被用于有机树脂材料。

这些现象在采用激发物激光器的情况中是不可避免的并且人们已经提出了各种技术来避免这些现象对当前喷墨头的影响。

例如，因为如果安装该喷墨记录头的同时这种副产品仍然存在的话，则排墨口有可能被堵住，因此可以执行一个去掉副产品的工序。

另外，由于部分光能在加工期间转化为热能，而这会引起热膨胀或工件部分熔化，所以可以采用玻璃化转化点高的材料或减小的加工角度。

由于这些技术没有从根本上解决这些现象，因此在激光加工中就部分地增加了各种限制。

另一方面，对于喷墨记录头来说，在图象质量方面要求有更高的清晰度，而排墨口或流墨道的排列密度以前通常在300dpi-400dpi的范围内，现在就要求增加到600dpi或甚至到1200dpi。

因此，就需要一种能够加工出排墨口的方法，并且流墨道具有小间距或小尺寸，如50μm或更小的布置间距和20μm或更小的加工直径并具有高精度。

然而，由于加工间距或加工直径变得更小，因此激发物激光器所存在的上述现象就变得越来越显著，并且如上所述地在生产高精度的喷墨记录头中产生了限制。

考虑到上述情况，本发明人已经认识到上述现象属于利用象激发物激光器这样的紫外线激光器的激光蚀刻加工法，从而已经在不局限于普通技术的领域中进行了深入细致的研究并且已经得到一种新颖的激光蚀刻技术，该技术能根本上消除这些现象并且适用于将来一直在发展的微加工技术并且还扩展了对于各种应用场合的适应性。