JP3526165B2 - 光加工機及びそれを用いたオリフィスプレートの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光加工機及びそれを
用いたオリフィスプレートの製造方法に関し、特にコヒ
ーレント光を線状光束として加工物に照射し、該加工物
に例えば複数の開口を配列した周期構造のパターンを微
細加工し、インクジェット方式のプリンタに使用するオ
リフィスプレートを製造する際に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】エキシマレーザ等からのコヒーレント光
を利用した光加工は、他の化学反応応用加工や機械的加
工等とともに広い分野で利用されている。特に、近年の
技術革新により、材料、光学技術、生産技術等の要件が
整い、微細加工の分野でコヒーレント光を利用した光加
工法が盛んに用いられるようになってきた。

【０００３】光加工機として、オリフィスプレートの作
製をマスク投影方式を利用したレーザ加工にて行う光加
工機が種々と提案されている。この光加工機で用いられ
ている照明光学系（照明装置）ではマスクを均一に照明
する為に全体がケーラー照明を用いたものが提案されて
いる。また線状光束でマスクを照明する為にマスクの長
手方向にケーラー照明系を構成し、幅方向にクリティカ
ル照明系を構成した照明光学系も種々と提案されてい
る。特にこの照明光学系において、幅方向の照明領域を
拡大する為の光学素子を光路中に配置した光加工機が、
例えば特開平８−２４０７８７号公報で提案されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の線状光束を用い
た照明光学系では、マスク面上に形成された線状のマス
クパターンの長手方向（第１平面）にケーラー照明を形
成する為に光束を分割する素子、或いは光源像を形成す
るシリンドリカルレンズが光路中に配置されている。一
方、長手方向と直交する幅方向（第２平面）には光学作
用を行う素子は特に配置されていない構成であった。こ
の照明光学系では光源像を投影レンズに送る凸レンズの
後側焦点に配置されたマスクに対し、幅方向では光束が
焦点を結ぶような構成になっている。マスク面では幅方
向の強度分布はそのためガウス型、ベッセル型となり、
この分布関数の大きさで加工できる範囲が制約されてい
る。

【０００５】又、同時に加工部分の形状にこの分布関数
のプロフィールが反映されてくる。又、長手方向に関し
てもマスク面での長手方向のむらは、この方向に光束を
どれだけ多く分割できるかに依存している。この為、光
束を分割する為の光学素子の形状をどうしても小さくし
て多くの光束に分割する必要があった。

【０００６】又、被照射面の照明領域の位置を変えて光
加工する方法として、レーザ光をミラーやプリズム等の
偏向手段で偏向させて被照射面を照明する方法がある。
このときのレーザ光の偏向は光源像が形成される位置近
傍に偏向手段を配置して、該偏向手段を駆動させて光束
を走査することによって行っている。しかしながら、高
エネルギーのレーザ光を用いたレーザ加工機では光源像
を偏向手段で偏向させると該偏向手段が損傷してくると
いう問題がある。その為、高エネルギーのレーザ光の走
査方法には光学素子が損傷しないような光学的な配置が
必要となっている。

【０００７】本発明の第１の目的は、レーザ光源からの
レーザ光で照明光学系によってマスク面上のパターンを
照明し、該パターンを投影レンズで加工物に結像して光
加工を行う際に、適切に設定したアナモフィック光学素
子とフライアイレンズとを用いて長手方向と幅方向にレ
ーザ光源からの光束を複数に分割して、複数の光源像を
形成することによって、マスク面上のパターンの照明領
域を均一に、しかも照明領域の大きさを変化させること
ができ、加工物を容易かつ高精度に光加工することがで
きる光加工機及びそれを用いたオリフィスプレートの製
造方法の提供にある。

【０００８】本発明の第２の目的は、レーザ光源からの
レーザ光で照明光学系によってマスク面上のパターンを
照明し、該パターンを投影レンズで加工物に結像して光
加工を行う際に、適切に設定した２つの偏向手段を用い
て、マスク面上のパターンの照明領域を均一に照明する
とともに、照明領域を一方向に変化させることができ、
加工物を容易かつ高精度に光加工することができる照明
装置及びそれを用いたオリフィスプレートの製造方法の
提供にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の光加工
機は、光源から放射された光束で照明系によってマスク
面上のパターンを照明し、該パターンを投影レンズで加
工物上に投影し、該加工物を該パターンで加工する光加
工機において、該照明系はアナモフィック光学素子と、
単レンズを複数個配列したフライアイレンズを有し、入
射光束は、第１平面内では該アナモフィック光学素子に
より屈折する事なく該フライアイレンズにより複数の光
束に分割して複数の光源像を形成するとともにケーラー
照明系を構成し、該第１平面と直交する第２平面内では
該アナモフィック光学素子により複数の光束に分割して
複数の光源像を形成するとともにクリティカル照明系を
構成していることを特徴としている。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て前記フライアイレンズの各々の単レンズは前記アナモ
フィック光学素子で形成した複数の光源像の位置近傍に
各々前側焦点が位置するように配置されていることを特
徴としている。請求項３の発明は、請求項１の発明にお
いて前記アナモフィック光学素子は前記第２平面内で屈
折力を有するシリンドリカルレンズを有し、該アナモフ
ィック光学素子を光軸方向に移動させて、前記マスク面
上の該第２平面内での照明領域を可変としていることを
特徴としている。請求項４の発明は、請求項１、２又は
３の発明において前記マスク面上のパターンは前記第１
平面内で周期構造のパターンより成り、前記アナモフィ
ック光学素子は前記第１平面内で屈折力を有しないシリ
ンドリカルレンズより成り、該第１平面内において前記
フライアイレンズで形成された複数の光源像と前記投影
レンズの入射瞳位置が略共役関係となっており、前記第
２平面内においては該アナモフィック光学素子で形成さ
れた複数の光源像と該マスク面とが略共役関係となって
いることを特徴としている。

【００１１】請求項５の発明の照明装置は光源から放射
された光束で照明光学系によって被照射面上を照明する
照明装置において、該照明光学系は、前記光源からの光
束を第１平面内において複数の光束に偏向分割する偏向
分割手段と、第１平面内において屈折力を有し該光源か
らの光束を所定面上に光源像を形成するシリンドリカル
レンズと、該所定面から外れた位置に２つの偏向手段と
を有し、該偏向分割手段で分割した複数の光束の中心光
線は光軸上の一点で交差するようにして該２つの偏向手
段に導光し、該２つの偏向手段を該所定面上の光源像の
見かけ上の位置が不変となるように該第１平面と直交す
る第２平面内において回動させることによって該被照射
面上の照明領域を可変としていることを特徴としてい
る。

【００１２】請求項６の発明は、請求項５の発明におい
て前記２つの偏向手段は、前記被照射面のうち前記第２
平面内における照明領域を可変としていることを特徴と
している。請求項７の発明は、請求項５又は６の発明に
おいて前記照明光学系は前記２つの偏向手段からの光束
を前記被照射面上に集光する凸レンズを有していること
を特徴としている。

【００１３】請求項８の発明の光加工機は請求項５乃至
７のいずれか１項記載の照明装置を用いて、被照射面上
に設けたマスク面上のパターンを照明し、該パターンを
投影レンズで加工物上に投影して該加工物を該パターン
で加工していることを特徴としている。

【００１４】請求項９の発明の光加工機は請求項８の光
加工機において、前記照明光学系は前記第１平面内でケ
ーラー照明系を構成し、該第１平面と直交する第２平面
内でクリティカル照明を構成していることを特徴として
いる。

【００１５】請求項１０の発明のオリフィスプレートの
製造方法は請求項１，２，３，４，８又は９の光加工機
を用いて前記マスク面上の複数の開口を一方向に配列し
たパターンを基板上に転写して該基板上に複数の小孔を
穿孔して、オリフィスプレートを製造したことを特徴と
している。

【００１６】請求項１１の発明のバブルジェットプリン
タは請求項１０のオリフィスプレートの製造方法により
製造したオリフィスプレートを有していることを特徴と
している。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の光加工機の実施形
態１の要部概略図である。また図２は図１の実施形態１
の側面概略図である。

【００１８】本実施形態は被加工物に平行溝（１つ１つ
の溝の長さは極めて短い）をアブレーション加工（穿
孔）するものである。本実施形態では後述する投影レン
ズ８の光軸をＸ軸として、マスク７のマスクパターン７
ａの並ぶ方向をＹ軸とし、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向
をＺ軸方向として、図１にはＸＹ断面図（第１平面）、
図２にはＸＺ断面図（第２平面）を図示している。

【００１９】図中、１はレーザ光源であり、例えばエキ
シマレーザより成り、強出力のコヒーレント光を放射し
ている。２，３は各々ミラーであり、レーザ光源１から
の光束を反射偏向させて、後述するマスク７の長手方向
であるＹ方向とレーザ光束の長手方向とを一致させてい
る。４は光軸方向（Ｘ方向）に移動可能なアナモフィッ
ク光学素子としてのシリンドリカルレンズ（シリンドリ
カルレンズアレイ）であり、ＸＺ面内のみに屈折作用を
持っている。５はフライアイレンズであり、複数の微小
レンズを２次元的に配置している。フライアイレンズ５
の後側焦点５ｂに多数の２次光源像が形成されている。
６は凸レンズ（正レンズ）であり、フライアイレンズ５
からの光束を集光してマスク７を照明している。

【００２０】マスク７にはオリフィスプレート等の被加
工物９上に光加工する為のマスクパターン（パターン）
７ａがＹ方向に設けられている。マスク７は不透明なバ
ックグランドにＺ方向に長い（但し、長さの絶対値は極
めて小さい）多数の透過スリットを紙面Ｙ方向に等間隔
に並べてマスクパターンを形成している。従ってマスク
パターン７ａは一見するとＹ方向に伸びる直線のように
見える。尚、マスク７は凸レンズ６の焦点位置に設置し
ている。

【００２１】８は投影レンズであり、マスク７のマスク
パターン７ａを被加工物９の加工面上に結像している。
被加工物９はその加工面上に与えられるマスクパターン
７ａの像により光加工を受ける。８ａは投射レンズ８の
絞り（入射瞳）であり、本実施形態の場合、ＸＹ断面内
において投射レンズ８の入射瞳８ａとフライアイレンズ
５の後側焦点５ｂとは共役となっている。

【００２２】次に本実施形態の光学的作用を図１のＸＹ
面内と図２のＸＺ面内に分けて説明する。図１のＸＹ面
内においては、レーザ光源１より射出する平行なレーザ
光はミラー２，３で反射した後にシリンドリカルレンズ
４に入射する。尚、このとき光学部材を用いてレーザ光
をシリンドリカルレンズ４の入射径に拡大又は縮小させ
て入射させても良い。シリンドリカルレンズ４はＹ方向
には光学作用を有しない構成である為、入射光束はその
まま平行光束として（即ち屈折することなく）、フライ
アイレンズ５に入射している。フライアイレンズ５は入
射してきた略平行な光束に対して、その後側焦点位置５
ｂに複数の光源像を形成する。凸レンズ６はフライアイ
レンズ５による複数の光源像を投影レンズ８の入射瞳８
ａに投影する作用を持っている。

【００２３】フライアイレンズ５を構成している単レン
ズの焦点距離ｆ２は以上の関係から、 ｍ ：凸レンズ６で生ずる光源像の倍率 ｎ ：フライアイレンズ５の長手方向（Ｙ方向）の分割
数 Ａ ：フライアイレンズ５へ入射するレーザ光束の長手
方向の大きさ ｄ ：マスク７面で確保すべき長手方向の大きさ ｆ３：凸レンズ６の焦点距離 ｂ ：凸レンズ６から投影レンズ８の入射瞳８ａまでの
距離 としたとき、

【００２４】

【数１】 で与えられる。

【００２５】本実施形態においてフライアイレンズ５に
入射した光束は、フライアイレンズ５の焦点位置５ｂに
各々光源像を形成するが、このとき複数の光源像は凸レ
ンズ６に対しては複数の物点となり、該複数の物点から
射出する光束が凸レンズ６によって投射レンズ８の絞り
（入射瞳）８ａ内に複数の光源像として結像している。
このとき複数の物点からの各光束はマスク７のところで
互いに重なり合うように設定し、これによりマスク７を
均一に照明している。このように本実施形態におけるＸ
Ｙ断面内での照明系は所謂ケーラー照明系を構成してい
る。

【００２６】一方、図２のＸＺ断面内において、レーザ
光源１からのレーザ光束は、ミラー２，３で反射し、シ
リンドリカルレンズ４に入射し、その後側焦点４ｂに複
数の光源像を形成する。このときフライアイレンズ５の
前側焦点位置にシリンドリカルレンズ４の各レンズを射
出した光束の集光点が一致するようにしている。これに
よってフライアイレンズ５から出射された光束が光軸と
平行になるようにしている。この状態で光束を凸レンズ
６に入射させている。マスク７は凸レンズ６の焦点面に
配置しており、凸レンズ６からの光束がマスク７面上で
集光するようにしている。

【００２７】このように本実施形態では、光束を分割し
光源像を形成する光学素子として、単レンズで構成され
るフライアイレンズを使用し、そのフライアイレンズの
前側焦点位置に複数の光源像を形成するシリンドリカル
レンズを配置することで長手方向に分割した光線だけで
なく、幅方向にも分割作用を発生させることでマスク面
での照明むらを軽減している。

【００２８】本実施形態では、ＸＺ面内の光学系が所謂
クリティカル照明系を構成するようにしている。本実施
形態における光学系は、ＸＹ面内ではケーラー照明によ
ってマスクパターン７ａの在る領域を均一に照明し、Ｘ
Ｚ面内では略クリティカル照明によってマスクパターン
７ａを強力なレーザ光で照明し、総合して極めて効率良
くマスク７を照明している。

【００２９】そしてマスク７で加工すべきパターンを与
えられたレーザ光は、投射レンズ８を介して幾何光学的
に被加工物９上に結像し、該被加工物９に所定倍率にて
マスクパターン７ａの形状の溝が穿たれるようにしてい
る。

【００３０】本実施形態において、ＸＺ断面におけるマ
スク７での照明域の幅ｗは凸レンズ６の焦点距離をｆ
３、フライアイレンズ５から出射された各光束の幅方向
の広がりをθとすると、略 ｗ＝ｆ３^* θ となる。

【００３１】本実施形態では、シリンドリカルレンズ４
を光軸方向（Ｘ方向）に移動可能としている。このとき
図１のＸＹ断面内におけるマスク７面上でのレーザ光の
照明領域はシリンドリカルレンズ４が移動しても、シリ
ンドリカルレンズ４の屈折力がないので不変となる。一
方、図２のＸＺ断面内においては、シリンドリカルレン
ズ４を移動させるとシリンドリカルレンズ４に屈折力が
ある為、それからの射出光束が発散又は収斂してレンズ
６に入射する。

【００３２】この結果、マスク７面上の照明領域の大き
さが変化する。このときのＸＺ断面内における照明領域
の変化は光軸に対して対称的に広がり、この広がった領
域においても各光束は重なり合う。これによって照明域
を均一な照度分布で可変となるようにしている。

【００３３】本実施形態におけるＸＺ断面内において、
投影レンズ８の入射瞳８ａの位置で光束がケラレない為
の条件は、 ｆ１：シリンドリカルレンズ４を構成している単レンズ
の焦点距離 ｆ２：フライアイレンズ５を構成している単レンズの焦
点距離 ｆ３：凸レンズ６の焦点距離 Ａ ：シリンドリカルレンズにて分割された光束のＺ方
向の大きさ Ｌ ：マスク７面から投影レンズ８の入射瞳８ａまでの
距離 ｈ ：シリンドリカルレンズ４において構成している各
レンズの母線のＺ方向の最大高さ Ｋ ：入射瞳８ａの直径 Ｘ ：入射瞳８ａでの光軸からの高さ としたとき、

【００３４】

【数２】 本実施形態では以上のように、マスク７面を線状照明す
るとともに、シリンドリカルレンズ４を光軸方向に移動
可能とし、これによってＸＹ断面内においては照明領域
を不変としたケーラー照明を行い、ＸＺ断面内において
のみマスク７面上での照明領域を照度分布を均一にした
状態で変化させている。

【００３５】図３は本発明の照明装置を光加工機に適用
したときの実施形態２の要部概略図である。また図４は
図３の実施形態２の側面概略図である。

【００３６】本実施形態は実施形態１と同様に被加工物
に平行溝（１つ１つの溝の長さは極めて短い）をアブレ
ーション加工（穿孔）するものである。本実施形態では
図１，図２と同様に後述する投影レンズ８の光軸をＸ軸
として、マスク７のマスクパターン７ａの並ぶ方向をＹ
軸とし、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向をＺ軸方向とし
て、図３にはＸＹ断面図（第１平面）、図４にはＸＺ断
面図（第２平面）を図示している。

【００３７】図中、１はレーザ光源であり、例えばエキ
シマレーザより成り、強出力のコヒーレント光を放射し
ている。２，３は各々ミラーであり、レーザ光源１から
の光束を反射偏向させて、後述するマスク７の長手方向
であるＹ方向とレーザ光束の長手方向とを一致させてい
る。１１は偏向分割手段としてのプリズムユニットであ
り、複数のプリズムを有し、ミラー３からのレーザ光を
Ｙ方向に複数のレーザ光に分割している。同図は２つの
プリズムを所定の間隔で対向配置し、ミラー３からのレ
ーザ光よりプリズムを通過しない光束を含めて３つの光
束に分割している。

【００３８】４は光学素子としてのシリンドリカルレン
ズ（シリンドリカルレンズアレイ）であり、ＸＺ面内の
みに屈折作用を持っている。シリンドリカルレンズ４は
複数（３つ）の入射光束を後述する第１プリズム１２の
射出面側の面４ｂに集光させて、複数の光源像（２次光
源像）を形成している。尚、このとき光学部材を用いて
レーザ光をシリンドリカルレンズ４の入射径に拡大又は
縮小させて入射させても良い。

【００３９】１２は第１プリズム（偏向手段）、１３は
第２プリズム（偏向手段）である。第１プリズム１２と
第２プリズム１３はいずれも図４のＸＺ断面内において
回動可能となっており、またＸＺ断面内においてのみ入
射光束を偏向させて凸レンズ（正レンズ）６に導光して
いる。これによって後述するマスク７面上をレーザ光で
Ｚ方向に走査し、照明領域が変位可能となるようにして
いる。

【００４０】６は凸レンズ（正レンズ）であり、第２プ
リズム１３からの光束を集光してマスク（被照射面）７
を照明している。

【００４１】マスク７にはオリフィスプレート等の被加
工物９上に光加工する為のマスクパターン（パターン）
７ａがＹ方向に設けられている。マスク７は不透明なバ
ックグランドにＺ方向に長い（但し、長さの絶対値は極
めて小さい）多数の透過スリットを紙面Ｙ方向に等間隔
に並べてマスクパターンを形成している。従ってマスク
パターン７ａは一見するとＹ方向に伸びる直線のように
見える。尚、マスク７は凸レンズ６の焦点位置に設置し
ている。

【００４２】８は投影レンズであり、マスク７のマスク
パターン７ａを被加工物９の加工面上に結像している。
被加工物９は加工面上に与えられるマスクパターン７ａ
の像により光加工を受ける。８ａは投射レンズ８の絞り
（入射瞳）であり、本実施形態の場合、投射レンズ８の
入射瞳８ａとシリンドリカルレンズ４の後側焦点４ｂと
は凸レンズ６によって共役となっている。

【００４３】本実施形態において、各要素２，３，１
１，４，１２，１３，６は照明光学系の一要素を構成し
ている。

【００４４】次に本実施形態の光学的作用を図３のＸＹ
面内と図４のＸＺ面内に分けて説明する。図３のＸＹ面
内においては、レーザ光源１より射出する平行なレーザ
光はミラー２，３で反射した後に、プリズムユニット１
１に入射し、Ｙ方向に３つの光束に分割している。

【００４５】プリズムユニット１１で分割された３つの
光束の中心光線は光軸上のある点で交差するが、この交
差した位置１１ａはシリンドリカルレンズ４の前側焦点
位置近傍に対応するように間隔を決定している。この
為、シリンドリカルレンズ４から出射される分割された
光束の中心光線は光軸と略平行になって、次の第１、第
２プリズム１２，１３へ入射する。第１、第２プリズム
１２，１３ではＹ方向には偏向作用は持たない構成で、
光束はＹ方向に単に平行移動する。

【００４６】シリンドリカルレンズ４はＸＹ断面内にお
いて屈折力を有している為に、Ｙ方向では第１、第２プ
リズム１２，１３間の位置４ｂに複数の光源像を形成す
る。その為、第１プリズム１２と第２プリズム１３は光
源像の位置４ｂに近づかないように配置している。これ
によって強力なレーザ光がプリズム面に集光してプリズ
ムを破壊するのを防止している。第２プリズム１３から
出射された光束は、そのまま凸レンズ６へ入射しマスク
７の上で各光源像からの光束は重なり合う。

【００４７】マスク７を通過した光束は投影レンズ８へ
入射する。凸レンズ６はＹ方向にシリンドリカルレンズ
４で面４ｂに形成された光源像を投影レンズ８に送る。
マスク面７から出射された光束は投影レンズ８の入射瞳
８ａの位置で光源像が形成されるようになっている。投
影レンズ８から出た光束は加工面９でマスク７のマスク
像（パターン）を投影する。

【００４８】本実施形態においてシリンドリカルレンズ
４に入射した光束は、シリンドリカルレンズ４の焦点位
置４ｂに各々光源像を形成するが、このとき複数の光源
像は凸レンズ６に対しては複数の物点となり、該複数の
物点から射出する光束が凸レンズ６によって投射レンズ
８の絞り（入射瞳）８ａ内に複数の光源像として結像し
ている。このとき複数の物点からの各光束はマスク７の
ところで互いに重なり合うように設定し、これによりマ
スク７を均一に照明している。このように本実施形態に
おけるＸＹ断面内での照明系は所謂ケーラー照明系を構
成している。

【００４９】一方、図４のＸＺ面内において、レーザ光
源１からのレーザ光束は、ミラー２，３で反射し、プリ
ズムユニット１１に入射する。プリズムユニット１１へ
入射した光束は、この面内では何も光学的な作用を受け
ず、シリンドリカルレンズ４へ入射する。ここでもレー
ザ光束は偏向作用は受けずに第１プリズム１２へ平行光
束の状態で入射する。

【００５０】第１プリズム１２に入射したレーザ光は第
１プリズム１２でＸＺ断面内で偏向屈折され、第２プリ
ズム１３へ入射する。更に第２プリズム１３から射出し
たレーザ光束は平行光束のまま出射される。このとき第
２プリズム１３から見たときに光束は虚物点から出射さ
れるように見える。第１プリズム１２をＹ軸回りに回転
させたとき、第２プリズム１３へ入射する光束の第２プ
リズム１３に対する角度は変化するが、第２プリズム１
３の角度を調整することで先に述べた虚物点４ｂを回転
に対して不動な状態にしている。

【００５１】この不動な位置４ｂをＸＹ面内でシリンド
リカルレンズ４で形成される光源像の位置４ｂと略同じ
にしている。そして凸レンズ６で投影レンズ８の入射瞳
８ａの位置にできる光源像が第２プリズム１３の回転に
伴って動くことがなくなる。更に第２プリズム１３から
出射される光線は平行光束で凸レンズ６に入射する。そ
して凸レンズ６によって、マスク面７に焦点を結ぶこと
になる。このように第１、第２プリズム１２，１３を回
動させることによって、マスク面７で線状の照明領域が
Ｚ方向に走査されるようにして、マスク７面上の広範囲
の照明を容易にしている。

【００５２】このように本実施形態では、第１プリズム
１２を回動させて射出光束を偏向させるとき、面４ｂに
形成した複数の光源像の見かけ上の位置がＸＺ断面内に
おいて変位するので、第１プリズム１２と同期させて第
２プリズム１３を回動させて、第１プリズム１２の回動
に伴う面４ｂ上の見かけ上の光源像の位置が変位しない
ようにしている。

【００５３】以上のように本実施形態では、ＸＺ断面内
の光学系が所謂クリティカル照明系を構成するようにし
ている。本実施形態における光学系は、ＸＹ面内ではケ
ーラー照明によってマスクパターン７ａの在る領域を均
一に照明し、ＸＺ面内では略クリティカル照明によって
マスクパターン７ａを強力なレーザ光で照明し、総合し
て極めて効率良くマスク７を照明している。

【００５４】そしてマスク７で加工すべきパターンを与
えられたレーザ光は、投射レンズ８を介して幾何光学的
に被加工物９上に結像し、該被加工物９に所定倍率にて
マスクパターン７ａの形状の溝が穿たれるようにしてい
る。

【００５５】以上のように本実施形態では、線状照明に
よってマスク７面を走査照明することが可能となり、加
工エネルギーを下げずに２次元的な加工が可能となる。
また時間管理も含めて考えると局所的に加工深さを変え
ることができる為、３次元的なレーザ加工を容易に実現
することができる。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば以上のように、レーザ光
源からのレーザ光で照明光学系によってマスク面上のパ
ターンを照明し、該パターンを投影レンズで加工物に結
像して光加工を行う際に、適切に設定したアナモフィッ
ク光学素子とフライアイレンズとを用いて長手方向と幅
方向にレーザ光源からの光束を複数に分割して、複数の
光源像を形成することによって、マスク面上のパターン
の照明領域を均一に、しかも照明領域の大きさを変化さ
せることができ、加工物を容易かつ高精度に光加工する
ことができる光加工機及びそれを用いたオリフィスプレ
ートの製造方法を達成することができる。

【００５７】又、本発明によれば以上のように、レーザ
光源からのレーザ光で照明光学系によってマスク面上の
パターンを照明し、該パターンを投影レンズで加工物に
結像して光加工を行う際に、適切に設定した２つの偏向
手段を用いて、マスク面上のパターンの照明領域を均一
に照明するとともに、照明領域を一方向に変化させるこ
とができ、加工物を容易かつ高精度に光加工することが
できる照明装置及びそれを用いたオリフィスプレートの
製造方法を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態１の要部平面図

【図２】 本発明の実施形態１の要部側面図

【図３】 本発明の実施形態２の要部平面図

【図４】 本発明の実施形態２の要部側面図

【符号の説明】

１ レーザ光源 ２，３ ミラー ４ シリンドリカルレンズ ５ フライアイレンズ ６ 凸レンズ ７ マスク ８ 投影レンズ ９ 加工物 １１ プリズムユニット １２，１３ 偏向手段

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−230057（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−50958（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−184781（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−171965（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−339585（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−9291（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−22795（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 26/06 - 26/073

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から放射された光束で照明系によっ
   てマスク面上のパターンを照明し、該パターンを投影レ
   ンズで加工物上に投影し、該加工物を該パターンで加工
   する光加工機において、該照明系はアナモフィック光学
   素子と、単レンズを複数個配列したフライアイレンズを
   有し、入射光束は、第１平面内では該アナモフィック光
   学素子により屈折する事なく該フライアイレンズにより
   複数の光束に分割して複数の光源像を形成するとともに
   ケーラー照明系を構成し、該第１平面と直交する第２平
   面内では該アナモフィック光学素子により複数の光束に
   分割して複数の光源像を形成するとともにクリティカル
   照明系を構成していることを特徴とする光加工機。
2. 【請求項２】 前記フライアイレンズの各々の単レンズ
   は前記アナモフィック光学素子で形成した複数の光源像
   の位置近傍に各々前側焦点が位置するように配置されて
   いることを特徴とする請求項１の光加工機。
3. 【請求項３】 前記アナモフィック光学素子は前記第２
   平面内で屈折力を有するシリンドリカルレンズを有し、
   該アナモフィック光学素子を光軸方向に移動させて、前
   記マスク面上の該第２平面内での照明領域を可変として
   いることを特徴とする請求項１又は２の光加工機。
4. 【請求項４】 前記マスク面上のパターンは前記第１平
   面内で周期構造のパターンより成り、前記アナモフィッ
   ク光学素子は前記第１平面内で屈折力を有しないシリン
   ドリカルレンズより成り、該第１平面内において前記フ
   ライアイレンズで形成された複数の光源像と前記投影レ
   ンズの入射瞳位置が略共役関係となっており、前記第２
   平面内においては該アナモフィック光学素子で形成され
   た複数の光源像と該マスク面とが略共役関係となってい
   ることを特徴とする請求項１，２又は３の光加工機。
5. 【請求項５】 光源から放射された光束で照明光学系に
   よって被照射面上を照明する照明装置において、該照明
   光学系は、前記光源からの光束を第１平面内において複
   数の光束に偏向分割する偏向分割手段と、第１平面内に
   おいて屈折力を有し該光源からの光束を所定面上に光源
   像を形成するシリンドリカルレンズと、該所定面から外
   れた位置に２つの偏向手段とを有し、該偏向分割手段で
   分割し た複数の光束の中心光線は光軸上の一点で交差す
   るようにして該２つの偏向手段に導光し、該２つの偏向
   手段を該所定面上の光源像の見かけ上の位置が不変とな
   るように該第１平面と直交する第２平面内において回動
   させることによって該被照射面上の照明領域を可変とし
   ていることを特徴とする照明装置。
6. 【請求項６】 前記２つの偏向手段は、前記被照射面の
   うち前記第２平面内における照明領域を可変としている
   ことを特徴とする請求項５の照明装置。
7. 【請求項７】 前記照明光学系は前記２つの偏向手段か
   らの光束を前記被照射面上に集光する凸レンズを有して
   いることを特徴とする請求項５又は６の照明装置。
8. 【請求項８】 請求項５乃至７のいずれか１項記載の照
   明装置を用いて、被照射面上に設けたマスク面上のパタ
   ーンを照明し、該パターンを投影レンズで加工物上に投
   影して該加工物を該パターンで加工していることを特徴
   とする光加工機。
9. 【請求項９】 請求項８の光加工機において、前記照明
   光学系は前記第１平面内でケーラー照明系を構成し、該
   第１平面と直交する第２平面内でクリティカル照明を構
   成していることを特徴とする光加工機。
10. 【請求項１０】 請求項１，２，３，４，８又は９の光
    加工機を用いて前記マスク面上の複数の開口を一方向に
    配列したパターンを基板上に転写して該基板上に複数の
    小孔を穿孔して、オリフィスプレートを製造したことを
    特徴とするオリフィスプレートの製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０のオリフィスプレートの製
    造方法により製造したオリフィスプレートを有している
    ことを特徴とするバブルジェットプリンタ。