JP2014048575A - 薄膜に多数の微少孔を高速に作成する方法とそれを用いた装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄膜に多数の微少孔を高速に開ける方法を提供する。
【解決手段】 パルスレーザと回転多面体鏡、テレセントリックｆθレンズを含む結像光学系、薄膜の送り機構とからなる薄膜孔開け装置を用い、薄膜上の主走査方向の孔開けピッチをＬｘ、同じく薄膜上の副走査方向の孔開けピッチをＬｙ、パルスレーザの発光と発光の間にレーザ光が移動する距離をＬａとし、Ｎを、Ｎ＝Ｌａ／Ｌｘとしたとき、送り機構による薄膜の主走査毎の副走査方向への送り量Ｌｄを、Ｌｄ＝Ｌｙ／Ｎで算出すると共に、主走査毎に前記レーザ光による孔開け開始位置をＬｘだけ主走査方向へ移動させ、さらに（Ｎ＋１）回目の主走査毎に最初の孔開け位置から孔開けを行うようにして、パルスレーザと回転多面体鏡の最高速度で孔開けができるようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、固体高分子型燃料電池等に用いられる薄膜のセパレータなどの、薄膜に多数の微少孔を高速に作成する方法とそれを用いた装置に関し、特に、プラスチックフィルムや金属で形成された薄膜に多数の微少孔を高速に作成する方法とそれを用いた装置に関するものである。

各種機能性膜、特に固体高分子型燃料電池、水電解装置などに用いる固体高分子電解質に最適な無機、または有機の多孔質膜については、例えば特許文献１にパルス幅が１０^−９秒以下、繰り返し周期（発光間隔）が１０Ｈｚから５００ｋＨｚの超短パルスレーザを用い、細孔の孔径を０．１〜１００μｍとした高分子、又は無機材料からなるフィルムもしくはシートからなる多孔質膜、及び該細孔に高分子電解質を充填した高分子電解質膜の製造方法、さらにこの多孔質膜を用いた燃料電池、が紹介されている。

しかしこの特許文献１には、具体的に、パルスレーザを用いてどのようなハード構成で多孔質膜を作るか示されていない。一般的にはパルスレーザを用いて孔開けする場合、ガルバノミラー等を用いて位置決めしながら孔開けすることが行われている。

しかしガルバノミラーを用いた場合、ミラーの慣性により位置決めするまでに時間がかかり、５０Ｈｚからせいぜい２００Ｈｚ程度のスピードでしか孔開けできない。そのためガルバノミラーの最高の位置決めスピード２００Ｈｚで孔開けをしたとしても、例えば２０μｍ間隔で孔を開けると仮定すると、１秒間に４０００μｍ（４ｍｍ）しか進めないから孔開けには長い時間がかかる。

この孔開け時間をスピードアップする方法としては、例えば特許文献２に示されているようなポリゴンミラーを用いる方法がある。ポリゴンミラーは例えば６面以上の反射面を持って高速回転し、それぞれの反射面でレーザ光を反射して所定位置を走査するから、パルスレーザの繰り返し周期に合わせてスピードをコントロールすれば、パルスレーザの最高繰り返し周期の５００ｋＨｚで孔を開けることも可能となる。

特開２００７−２３１８３号公報 特開２００５−１２８３１３号公報

しかしながらこの特許文献２に示されたようなポリゴンミラーを駆動するモータは、高速回転では比較的ジッタが少ないが低速回転では安定して回転させることが難しくてジッタが大きくなる。例えばポリゴンミラーは通常１２０００ｒｐｍ（２００ｒｐｓ）程度の高速で回転させるが、ポリゴンミラーの面数が１０面の場合、１面あたりの走査時間は５００μｓになる。実際に走査面を走査している時間はこれより短くて４割程度となるが、これは２００μｓであり、実際の走査面を６０ｍｍとすると走査面におけるレーザ光の走査スピードは、
６０ｍｍ／２００μs＝３０００００ｍｍ／ｓｅｃ（３００ｍ／ｓｅｃ）
となる。

ところが例えば発光間隔２００ｋＨｚ（５μｓ）のパルスレーザを用い、２０μｍ間隔で孔を開けようとした場合、レーザ光の走査スピードは、
２０μｍ／５μｓ＝４,０００,０００μｍ／ｓｅｃ（４ｍ／ｓｅｃ）
となる。しかしこれは、前記したポリゴンミラーを１２０００ｒｐｍで回転させた場合の走査面上のスピード３００ｍに比較し、１／７５のスピード、すなわち１６０ｒｐｍ（約２．７ｒｐｓ）となる。

ところがこのような低速では、前記したようにモータのジッタが大きくなって安定した回転が望めなくなる。そのため本発明においては、ジッタの影響を極力排除しながら薄膜に多数の微少孔を高速に開ける方法と、それを用いて幅の広い薄膜にも微小孔を開けることのできる装置を提供することが課題である。

上記課題を解決するため、本発明になる薄膜に多数の微少孔を高速に作成する方法は、
パルスレーザと、
該パルスレーザの出力光を平行光束として送り出す光学系とからなるレーザ光源部と、
該レーザ光源部からのレーザ光を反射して主走査方向への走査光に変換する回転多面体鏡と、
該回転多面体鏡からの走査光を薄膜面に結像させるテレセントリックｆθレンズを含む結像光学系と、
前記薄膜を相対的に、前記主走査方向と直角な副走査方向に移動させる送り機構とからなる薄膜孔開け装置を用い、
前記薄膜上の主走査方向の孔開けピッチをＬｘ、同じく前記薄膜上の副走査方向の孔開けピッチをＬｙ、前記パルスレーザの発光と発光の間にレーザ光が移動する距離をＬａとし、Ｎを、
Ｎ＝Ｌａ／Ｌｘ ……………………………………………………（１）
としたとき、
前記送り機構による前記薄膜の主走査毎の副走査方向への相対的な送り量Ｌｄを、
Ｌｄ＝Ｌｙ／Ｎ ……………………………………………………（２）
で算出すると共に、主走査毎に前記レーザ光による孔開け開始位置をＬｘだけ主走査方向へ移動させ、さらに（Ｎ＋１）回目の主走査毎に最初の孔開け位置から孔開けを行うようにすることを特徴とする。

そして、前記薄膜上の主走査毎に前記レーザ光による孔開け開始位置をＬｘだけ主走査方向へ移動させるため、前記パルスレーザの発光間隔、または前記回転多面体鏡の回転速度、もしくは前記パルスレーザの発光間隔と回転多面体鏡の回転速度の両方、のいずれかを調節することを特徴とする。

また、幅の広いプラスチックフィルムや金属で形成された薄膜にも多数の微小孔を高速で開けられるよう、本発明になる薄膜に多数の微少孔を高速に作成する装置は
パルスレーザと、
該パルスレーザの出力光を平行光束として送り出す光学系とからなるレーザ光源部と、
該レーザ光源部からのレーザ光を反射して主走査方向への走査光に変換する回転多面体鏡と、
該回転多面体鏡からの走査光を薄膜面に結像させるテレセントリックｆθレンズを含む結像光学系と、
前記薄膜を相対的に前記主走査方向と直角な副走査方向に移動させる送り機構とを備え、
前記薄膜上の主走査方向の孔開けピッチをＬｘ、同じく前記薄膜上の副走査方向の孔開けピッチをＬｙ、前記パルスレーザの発光と発光の間にレーザ光が移動する距離をＬａとし、Ｎを、
Ｎ＝Ｌａ／Ｌｘ ……………………………………………………（１）
としたとき、
前記送り機構による前記薄膜の主走査毎の副走査方向への相対的な送り量Ｌｄを、
Ｌｄ＝Ｌｙ／Ｎ ……………………………………………………（２）
で算出すると共に、主走査毎に前記レーザ光による孔開け開始位置をＬｘだけ主走査方向へ移動させ、さらに（Ｎ＋１）回目の主走査毎に最初の孔開け位置から孔開けを行うようにした薄膜孔開け装置を前記薄膜上の主走査方向に移動する機構を設け、前記薄膜上の主走査方向の孔開け可能幅を大きくしたことを特徴とする。

このように主走査毎に薄膜を副走査方向へＬｄだけ送ると共に、主走査毎にレーザ光の孔開け位置をＬｘだけ主走査方向へ移動させることで、主走査毎に副走査方向の孔開け位置がＬｄだけずれてはゆくが、副走査方向の孔開けピッチＬｙを単位としてみれば主走査方向にピッチＬｘで孔が開けられる。すなわちこのようにすれば、レーザ光の走査スピードを高速のままで、すなわちポリゴンミラーを回転させるモータを低速回転させることなく高速回転させたままで、必要なピッチで孔を開けることができる。

そのため前記したように回転多面体鏡を低速で回転させることによるジッタの影響はなくなり、安定した回転によって正確なピッチで多数の微少孔を高速に開ける方法を提供することができる。

また、主走査毎に孔開け開始位置をＬｘだけ主走査方向へ移動させるため、パルスレーザの発光間隔、または回転多面体鏡の回転速度、もしくはパルスレーザの発光間隔と回転多面体鏡の回転速度の両方を調節することで、非常に簡単に主走査毎の孔開け開始位置をＬｘだけ主走査方向へ移動させ、必要なピッチでの孔開けが可能となる。

さらに、このような方法で孔を開けるようにした装置を主走査方向に移動できるようにすることで、非常に幅の広い薄膜でも全く同様に高速で孔開けすることが可能となる。

本発明になる、薄膜に多数の微少孔を高速に作成する方法に使用する薄膜孔開け装置の概略構成である。 本発明になる、薄膜に多数の微少孔を高速に作成する方法を説明するための図である。 本発明になる、薄膜に多数の微少孔を高速に作成する方法のフロー図である。 本発明になる、薄膜に多数の微少孔を高速に作成する装置の実施例説明図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は、本発明になる薄膜に多数の微少孔を高速に作成する方法、に使用する薄膜孔開け装置の構成概略である。図中１０は薄膜に孔開けするためのパルスレーザで、前記特許文献１に示されているような、パルス幅が１０^−９秒以下の超短パルスレーザなどを用いる。１１はレーザ１０の出力光を平行光束とするコリメータレンズで、これらレーザ光源１０、コリメータレンズ１１でレーザ光源部を構成する。

１２はレーザ光を回転多面体鏡１３の方向に向ける半透明鏡、１３はモータ１４により回転方向矢印２４方向に高速回転しながら各反射面でレーザ光を反射し、主走査方向への走査を行わせる回転多面体鏡、１５は回転多面体鏡１３からの走査光を薄膜１７に結像させるテレセントリックｆθレンズ、１６は走査光を薄膜１７方向に向ける反射鏡で、これらテレセントリックｆθレンズ１５、反射鏡１６によって結像光学系が構成される。

１７は多数の微小孔を開けるプラスチックフィルムや金属フィルムなどの薄膜で、この薄膜１７は一例として１８で示したようにローラ状に巻かれ、レーザ光の結像面たるローラ１９を介して巻き取りローラ２０で巻きとられて、主走査方向と直角な方向、すなわち副走査方向への移動がおこなわれる。このローラ２０はモータ２１で回転し、これら薄膜ローラ１８、ローラ１９、巻き取りローラ２０、モータ２１などが送り機構を構成する。
なおこの図１では、薄膜１７がローラ１９を介して巻きとられることで副走査方向への移動を実現させているが、例えば平面状に薄膜を載置し薄膜載置台を用意し、以上説明してきたレーザ光源部、結像光学系を一体として動かしたり薄膜載置台を動かすようにしても良く、相対的に主走査方向と直角な副走査方向への移動がおこなえる送り機構であればよい。

２２は原点検出用のＬＥＤなどの光源、２３は原点検出用光源２２から出て半透明鏡１２を通過し、回転多面体鏡１３で反射された原点検出用光源２２からの光を検出する受光素子で、この受光素子２３の出力により、回転多面体鏡１３の各反射面で反射されたレーザ光が現在どの位置にあるかが計算される。

３０はパルスレーザ１０を駆動するレーザ制御回路、３１は回転多面体鏡１３を回転させるモータ１４の駆動回路、３２は原点検出用光源２２から出て回転多面体鏡１３で反射され、原点検出用受光素子２３で検出された信号を受ける原点信号検出回路、３３は薄膜１７の巻き取りローラ２０を駆動するモータ２１の駆動回路、３４はこれらレーザ制御回路３０、多面体鏡駆動回路３１、原点信号検出回路３２、薄膜巻き取りモータ駆動回路３３を制御する制御回路で、パソコンやＣＰＵを使用しても良い。

図２は、本発明になる薄膜に多数の微少孔を高速に作成する方法を説明するための図である。この図２において（Ａ）は、主走査方向にＬｘのピッチで孔６０_１、６０_２、６０_３、……６０_ｎを、その後副走査方向にＬｙだけ移動して同様に主走査方向にＬｘのピッチで孔６１_１、６１_２、６１_３、……６１_ｎの孔を開けていく場合の説明図で、孔６０_１、６０_２、……６０_ｎを前記従来方法で説明したガルバノミラー等を用いて位置決めしながら孔開けすれば、このように規則正しく孔を開けることが可能となる。しかしながら、前記したようにガルバノミラーを用いた場合はその孔開けスピードが非常に遅くなる。

また、回転多面体鏡を用いてもこの図２（Ａ）のように規則正しく孔を開けようとした場合、回転多面体鏡を前記したように１６０ｒｐｍ（約２．７ｒｐｓ）程度の低速で回転させる必要があり、ジッタが大きくなって、正確に規則正しく孔開けすることは難しくなる。そのため本発明では、回転多面体鏡を１２０００ｒｐｍ程度（２００ｒｐｓ）の高速で回転させて連続して孔開けを行えるようにしたものである。

前記したように、面数１０面の回転多面体鏡を１２０００ｒｐｍ（２００ｒｐｓ）で回転させると１面あたりの走査時間は５００μｓとなる。そのため、例えば６０ｍｍ程度の走査面を実際に走査している間の時間（効率）を４割程度と考えると、走査時間は２００μｓとなって走査面におけるレーザ光の走査スピードは、３０００００ｍｍ／ｓｅｃ（３００ｍ／ｓｅｃ）となる。

このときパルスレーザの発光間隔を２００ｋＨｚ（５μｓ）とすると、６０mmの走査面を走査している時間２００μｓの間に４０個の孔を開けることができるが、孔の間隔は１．５ｍｍとなる。そのため前記した２０μｍ間隔で孔を開けようとした場合、１．５ｍｍは２０μｍの７５倍であるから、主走査方向の孔開け位置を１走査毎に２０μｍずつづらせながら同一ラインを７５回走査すれば、２０μｍ間隔で孔を開けることができる。

しかしながら、薄膜上の同一ラインを７５回走査した後で薄膜を副走査方向に間歇的に動かしていくことは、動かすときに高速に薄膜を移動させる必要があって制御が難しいから、本発明では副走査方向への薄膜の移動を連続的に行い、例えば上記したように同一ラインを７５回走査する場合、１走査毎の副走査方向移動距離が副走査方向孔開け間隔を７５等分した距離となるようにするものである。

これを説明するのが図２（Ｂ）である。この図２（Ｂ）においてＬａは、回転多面体鏡１３の回転によってパルスレーザ１０が発光してから次に発光するまでの間にレーザ光が移動する距離で、回転多面体鏡１３の回転により行われるレーザ光の走査速度に対し、パルスレーザ１０の発光間隔が大きいために望ましい孔開け間隔Ｌｘより大きくなるものである。すなわち前記したように、レーザ光の走査スピードを３０００００ｍｍ／ｓｅｃ（３００ｍ／ｓｅｃ）、パルスレーザ１０の発光間隔を２００ｋＨｚ（５μｓ）とすると、６０mmの走査面を走査している時間２００μｓの間に４０個の孔を開けることができるが、孔の間隔（Ｌａ）は１．５ｍｍとなる。

この図２（Ｂ）においては説明の便宜上、Ｌａはもっと小さな値として示されており、例えば最初にライン６４上の孔６５_１が開けられた後、２番目の孔は距離Ｌａだけ離れた６５_２に、３番目の孔は同じく距離Ｌａだけ離れた６５_３に開けられる。すなわち距離Ｌａは、本来の主走査方向孔開け間隔Ｌｘに対し、
Ｎ＝Ｌａ／Ｌｘ ……………………………………………………（１）
で計算されるＮ倍の距離となる。

そのため、副走査方向の孔開け間隔をＬｙとしたとき、１主走査毎の副走査方向への薄膜薄膜の送り量Ｌｄを、
Ｌｄ＝Ｌｙ／Ｎ ……………………………………………………（２）
で算出し、主走査の間（前記の例では５００μｓ）に連続的に副走査方向へＬｄだけ送りを行う。そして次の走査を走査ライン６６上で、孔開け開始位置をＬｘだけ主走査方向へ移動させ、６７_１、６７_２、６７_３、……のように開けていく。また（Ｎ＋１）回目の主走査毎（すなわちＬａの間にＬｘ間隔で孔がすべて開けられた場合）に、最初の孔開け位置６５_１と同じ位置から孔開けを行うものである。

このようにすると、副走査方向の孔開け位置は１走査毎にＬｄだけずれてゆくが、回転多面体鏡は高速回転させると共に副走査方向の送りも連続的に行うことができ、難しい制御やジッタに影響されることなく、正確に、高速に、多数の微小孔を開けてゆくことができる。

以下、図１と、図３に示した本発明になる薄膜に多数の微少孔を高速に作成する方法のフロー図とを用い、本発明を詳細に説明する。

図１に示した薄膜孔開け装置は、薄膜への孔開けに際し、原点検出用光源２２が発光させられると共に、制御回路３４からレーザ制御回路３０、多面体鏡駆動回路３１、原点信号検出回路３２、薄膜巻き取りモータ駆動回路３３に信号が送られる。するとパルスレーザ１０が駆動され、多面体鏡駆動回路３１によってモータ１４が、薄膜巻き取りモータ駆動回路３３によってモータ２１が駆動される。

そして原点検出用光源２２から出た光が半透明鏡１２を通して回転多面体鏡１３に送られ、各面で反射されて受光素子２３に入るとその検出信号が原点信号検出回路３２により制御回路３４に送られる。そのため制御回路３４は図３の４１で示したように、この原点信号検出回路３２が検出した原点検出信号によってレーザ光の走査スピードを計算する。すなわち前記したように、例えば面数１０面の回転多面体鏡を用いて原点信号が５００μｓ毎に検出されれば、回転多面体鏡は１２０００ｒｐｍ（２００ｒｐｓ）で回転していて、レーザ光は３０００００ｍｍ／ｓｅｃ（３００ｍ／ｓｅｃ）で走査しているとする。

それにより制御回路３４は、レーザ制御回路３０から得たパルスレーザ１０の発光間隔を元に、図３の４２でレーザの発光と発光の間に移動する距離Ｌａを算出する。すなわち例えば、６０ｍｍ程度の走査面を実際に走査している間の時間（効率）を前記したように４割程度と考えると、走査時間は２００μｓとなってパルスレーザ１０の発光間隔が２００ｋＨｚ（５μｓ）であれば、これも前記したように６０mmの走査面を走査している時間２００μｓの間に４０個の孔を開けることができるから、孔の間隔（Ｌａ）は１．５ｍｍとなる。

そのため図３の４３で制御回路３４は、孔間隔Ｌｘ、発光間レーザ光移動距離Ｌａから両者の比Ｎを算出し、次に図３の４４で１走査毎に孔開け開始位置を孔間隔Ｌｘずつ主走査方向へ移動させることが可能なレーザ光の走査スピード、又はパルスレーザの発光間隔、もしくはその両方を算出する。そしてその結果を元に制御回路３４は、図３の４５でレーザ制御回路３０、又は多面体鏡駆動回路３１、もしくはその両方に指示して１走査毎に孔開け開始位置が孔間隔Ｌｘずつ主走査方向へ移動するようにする。

そして制御回路３４は、図３の４６で原点信号検出回路３２からの信号、又はレーザ制御回路３０からの信号、もしくは両者からの信号により、レーザ光の走査スピード、又はレーザ光の発光間隔、もしくは両者がブロック４５で算出した値になっているか否かを判断し、それがＮｏならブロック４５に戻ってレーザ制御回路３０、多面体鏡駆動回路３１に再度レーザ光の走査スピード、又はレーザ発光間隔、もしくは両者を調節させる。

一方、図３の４６でＹｅｓと判断されると処理はブロック４７に行き、制御回路３４は孔の副走査方向間隔Ｌｙから下記（２）式により、１走査毎の副走査方向移動距離Ｌｄを算出する。
Ｌｄ＝Ｌｙ／Ｎ ……………………………………………………（２）
そして制御回路３４は、ブロック４８で薄膜巻き取りモータ駆動回路３３に指示し、１走査毎（前記した例では５００μｓ）にこのＬｄだけ薄膜１７が送られて副走査が行われるようにする。なおこの副走査は、前記では連続して行うとしたが間歇的に行っても良いことは勿論である。また前記したように、薄膜を平面状の載置台に載せてその載置台を移動させたり、レーザ光源部、結像光学系を一体として相対的に主走査方向と直角な副走査方向への送りを行う場合、送り機構によって主走査位置に対して副走査方向に相対的な送りが行えるようにする。

こうして孔開けの準備ができると制御回路３４は、図３の４９でｎ＝１とおき、５０で孔開けを開始する。すなわち図１の原点検出用光源２２からの光が受光素子２３で受光され、それが原点信号検出回路３２を経由して制御回路３４に伝えられると、図２（Ｂ）の最初の孔６５_１までの時間が算出され、その時間後、パルスレーザ１０の最初の発光が行われる。

その光はコリメータレンズ１１で平行光束にされ、半透明鏡１２で回転多面体鏡１３の方に送られる。そしてそのレーザ光は回転多面体鏡１３の反射面で反射され、テレセントリックｆθレンズ１５で収束されて、反射鏡１６により薄膜１７方向に向けられて薄膜１７に結像し、最初の走査ライン６４上の孔６５_１が開けられる。そして続いてパルスレーザ１０の発光間隔で次の孔６５_２、６５_３、……が開けられる。なおこの間も、薄膜巻き取りモータ駆動回路３３によりモータ２１が駆動され、１走査ライン毎に前記したようにＬｄだけ副走査方向送りが行われる。

こうして最初の１走査ライン６４上の孔開けが終わると制御回路３４は、図３のブロック５１でｎに１を加え、ブロック５２でｎがＮと等しいか否かを判断する。今は最初の走査ライン６４上の孔開けが終わったばかりであるからブロック５２でｎがＮと等しくないと判断され、処理は５０に戻って図２（Ｂ）における次の走査ライン６６上の孔開けが開始される。このとき開けられる最初の孔６７_１は、走査ライン６４上の最初の孔６５_１からＬｘだけ離れた位置となる。そして続いてパルスレーザ１０の発光間隔で、次の孔６７_２、６７_３、……が開けられる。

こうして各走査ラインの孔開けが行われ、ブロック５２でｎがＮと等しいと判断されるとＬｙ分の孔開けが終わったわけで、処理がブロック５３に行って薄膜１７が終わったかどうかが判断される。終わっていない場合は処理がブロック４９に戻り、主走査方向の孔開けは最初の孔６５_１の位置からまた行われていく。薄膜が終わった場合はブロック５４に行って終了する。

このようにして１主走査毎に薄膜を副走査方向へＬｄだけ送ると共に、主走査毎にレーザ光の孔開け位置をＬｘだけ主走査方向へ移動させることで、主走査毎に副走査方向の孔開け位置がＬｄだけずれてはゆくが、副走査方向の孔開けピッチＬｙを単位としてみれば主走査方向にピッチＬｘで孔が開けられる。すなわちこのようにすれば、レーザ光の走査スピードを高速のままで、すなわちポリゴンミラーを回転させるモータを高速回転させたままで、必要なピッチで孔を開けることができる。そのため前記したように回転多面体鏡を低速で回転させることによるジッタの影響はなくなり、安定した回転によって正確なピッチで多数の微少孔を高速に開ける方法を提供することができる。

なお、図１で説明した実施例では薄膜１７の主走査方向幅は、前記したように回転多面体鏡１３の一面の走査範囲で限定される。そのため、主走査方向幅が回転多面体鏡１３の一面の走査範囲を超える場合はこのままでは孔開けができない。そのため、大きな主走査方向孔開け可能幅を可能とするようにしたのが図４に示した実施例である。

この図４に示した実施例では、コリメータレンズ１１、半透明鏡１２、回転多面体鏡１３、テレセントリックｆθレンズ１５、反射鏡１６等を移動台４０に載置し、この移動台４０を主走査方向に移動させて孔開け可能幅を主走査方向に大きくしたものである。

この図４において、４１は図１に示した薄膜孔開け装置におけるレーザ光の走査幅（孔開け可能幅）、４２は移動台４０と一緒に移動し、パルスレーザ１０からのレーザ光をコリメータレンズ１１側に向かわせるミラー、４３は移動台４０の移動量を光学系の光軸４４の移動量として示した矢印で、ここでは一例として矢印４３は図１に示した薄膜孔開け装置におけるレーザ光の走査幅（孔開け可能幅）の２倍の場合を示しており、そのため主走査方向孔開け可能幅は矢印４５で示したようにレーザ光の走査幅の３倍となる。なお、移動台４０を移動させる機構については図示していないが、パルスモータやサーボモータとボールネジなどを組み合わせ、主走査方向に移動させるようにする。

このように構成した薄膜に多数の微少孔を高速に作成する装置は、最初実線で示した移動台４０のある位置で孔開けを行い、その位置での孔開けが終わったら、図示していない移動機構で移動台４０、及びミラー４２を、レーザ光の走査幅４１に相当する移動量であるミラー４２_２で示した位置まで移動させ。そしてその位置で孔開けを行い、このミラー４２_２で示した位置での孔開けも終わったら、さらにレーザ光の走査幅４１に相当する移動量である、全体を破線で示したようにミラー４２_３で示した位置まで移動させ、そこで孔開けを行う。

なお、移動台４０の移動タイミングは、ミラー４２のそれぞれの位置４２、４２_２、４２_３、においてＮ回の走査、すなわち図２（Ｂ）における副走査方向Ｌｙ分の孔開けが終わった毎とするが、それにこだわらず、Ｌｙ分の孔開け複数回ごとに行ったりしても良いことは自明である。

本発明になる薄膜に多数の微少孔を高速に作成する方法及び装置は、固体高分子型燃料電池等に用いられる多数の微少孔を有する薄膜を高速に作成することができ、電力の自給自足を促して大きな効果をもたらすことができる。

１０ パルスレーザ
１１ コリメータレンズ
１２ 半透明鏡
１３ 回転多面体鏡
１４ モータ
１５ テレセントリックｆθレンズ
１６ 反射鏡
１７ 薄膜
１８ 薄膜ローラ
１９ ローラ
２０ 巻き取りローラ
２１ モータ
２２ 原点検出用光源
２３ 受光素子
２４ 回転方向矢印
３０ レーザ制御回路
３１ 多面体鏡駆動回路
３２ 原点信号検出回路
３３ 薄膜巻き取りモータ駆動回路
３４ 制御回路
４０ 移動台
４１ レーザ光の走査幅
４２ ミラー
４３ 移動台の移動量
４４ 光学系の光軸
４５ 主走査方向孔開け可能幅矢印

Claims (3)

1. パルスレーザと、
   該パルスレーザの出力光を平行光束として送り出す光学系とからなるレーザ光源部と、
   該レーザ光源部からのレーザ光を反射して主走査方向への走査光に変換する回転多面体鏡と、
   該回転多面体鏡からの走査光を薄膜面に結像させるテレセントリックｆθレンズを含む結像光学系と、
   前記薄膜を相対的に、前記主走査方向と直角な副走査方向に移動させる送り機構とからなる薄膜孔開け装置を用い、
   前記薄膜上の主走査方向の孔開けピッチをＬｘ、同じく前記薄膜上の副走査方向の孔開けピッチをＬｙ、前記パルスレーザの発光と発光の間にレーザ光が移動する距離をＬａとし、Ｎを、
   Ｎ＝Ｌａ／Ｌｘ ……………………………………………………（１）
   としたとき、
   前記送り機構による前記薄膜の主走査毎の副走査方向への相対的な送り量Ｌｄを、
   Ｌｄ＝Ｌｙ／Ｎ ……………………………………………………（２）
   で算出すると共に、主走査毎に前記レーザ光による孔開け開始位置をＬｘだけ主走査方向へ移動させ、さらに（Ｎ＋１）回目の主走査毎に最初の孔開け位置から孔開けを行うようにすることを特徴とする、薄膜に多数の微少孔を高速に作成する方法。
2. 前記薄膜上の主走査毎に前記レーザ光による孔開け開始位置をＬｘだけ主走査方向へ移動させるため、前記パルスレーザの発光間隔、または前記回転多面体鏡の回転速度、もしくは前記パルスレーザの発光間隔と回転多面体鏡の回転速度の両方、のいずれかを調節することを特徴とする請求項１に記載した薄膜に多数の微少孔を高速に作成する方法。
3. パルスレーザと、
   該パルスレーザの出力光を平行光束として送り出す光学系とからなるレーザ光源部と、
   該レーザ光源部からのレーザ光を反射して主走査方向への走査光に変換する回転多面体鏡と、
   該回転多面体鏡からの走査光を薄膜面に結像させるテレセントリックｆθレンズを含む結像光学系と、
   前記薄膜を相対的に前記主走査方向と直角な副走査方向に移動させる送り機構とを備え、
   前記薄膜上の主走査方向の孔開けピッチをＬｘ、同じく前記薄膜上の副走査方向の孔開けピッチをＬｙ、前記パルスレーザの発光と発光の間にレーザ光が移動する距離をＬａとし、Ｎを、
   Ｎ＝Ｌａ／Ｌｘ ……………………………………………………（１）
   としたとき、
   前記送り機構による前記薄膜の主走査毎の副走査方向への相対的な送り量Ｌｄを、
   Ｌｄ＝Ｌｙ／Ｎ ……………………………………………………（２）
   で算出すると共に、主走査毎に前記レーザ光による孔開け開始位置をＬｘだけ主走査方向へ移動させ、さらに（Ｎ＋１）回目の主走査毎に最初の孔開け位置から孔開けを行うようにした薄膜孔開け装置を前記薄膜上の主走査方向に移動する機構を設け、前記薄膜上の主走査方向の孔開け可能幅を大きくしたことを特徴とする薄膜に多数の微少孔を高速に作成する装置。