JP3526199B2 - 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
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Info
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Description
【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、コヒー
レント光を用いて加工物に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、例えばインクジェット方式
（バブルジェット方式）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インクジェットプリンタ（バ
ブルジェットプリンタ）の流路など、一方向が他方向に
比べて長い微小な溝に付着したゴミや埃等をレーザ光を
利用して効果的に除去し、加工物を高精度に製造する際
に好適なものである。
を用いたオリフィスプレートの製造方法に関し、コヒー
レント光を用いて加工物に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、例えばインクジェット方式
（バブルジェット方式）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インクジェットプリンタ（バ
ブルジェットプリンタ）の流路など、一方向が他方向に
比べて長い微小な溝に付着したゴミや埃等をレーザ光を
利用して効果的に除去し、加工物を高精度に製造する際
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
を利用した光加工物は、他の化学反応応用加工や、機械
的加工物等と共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。特にこ
のようなレーザ加工はプラスチック加工に頻繁に用いら
れるようになった。
を利用した光加工物は、他の化学反応応用加工や、機械
的加工物等と共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。特にこ
のようなレーザ加工はプラスチック加工に頻繁に用いら
れるようになった。
【０００３】図５はレーザ加工によりプラスチックに縦
長の溝部２１，２２を形成した、例えばインクジェット
プリンタのインク流路を形成したときの摸式図である。
長の溝部２１，２２を形成した、例えばインクジェット
プリンタのインク流路を形成したときの摸式図である。
【０００４】レーザ加工の特徴として、プラスチックの
材料に起因する炭素デブリ（小片）２３，２４がプラス
チック基材部２０に多数付着することがある。これらは
洗浄しても、なかなか取れない程度の結合力でプラスチ
ック基材部に付着している。これらの小片（ゴミ）は製
品の不良率を上昇させるほか、美観性も好ましくない。
材料に起因する炭素デブリ（小片）２３，２４がプラス
チック基材部２０に多数付着することがある。これらは
洗浄しても、なかなか取れない程度の結合力でプラスチ
ック基材部に付着している。これらの小片（ゴミ）は製
品の不良率を上昇させるほか、美観性も好ましくない。
【０００５】これらの付着した小片を除去する為の有効
な方法の１つとして可視光レーザ照射法がある。黒い炭
素デブリは、可視域のレーザ光を非常に良く吸収し、燃
焼もしくは力学的・化学的プロセスにより、プラスチッ
ク表面から除去することができる。反面、プラスチック
本体は、可視光を良く透過する為、レーザ照射による単
位体積あたりのエネルギー吸収が少ない為、温度上昇は
少なく、燃焼やアブレーションは生じない。
な方法の１つとして可視光レーザ照射法がある。黒い炭
素デブリは、可視域のレーザ光を非常に良く吸収し、燃
焼もしくは力学的・化学的プロセスにより、プラスチッ
ク表面から除去することができる。反面、プラスチック
本体は、可視光を良く透過する為、レーザ照射による単
位体積あたりのエネルギー吸収が少ない為、温度上昇は
少なく、燃焼やアブレーションは生じない。
【０００６】炭素デブリの除去に費やされるエネルギー
は、加工形状、ゴミの状況、レーザ波長、発振繰り返し
周波数、単位体積あたりのレーザ強度等いろいろなパラ
メータに影響されるが、典型的な例として、例えば１０
ｎｓパルスのＹＡＧレーザ第２高調波（波長＝５３２ｎ
ｍ）を用いた場合、 レーザ発振繰り返し周波数：５〜１０Ｈｚ 照射時間：１〜２秒 のような加工時間を満たすためには、５００〜１０００
ｍＪ／平方センチメートル毎パルスのエネルギーが必要
となる。
は、加工形状、ゴミの状況、レーザ波長、発振繰り返し
周波数、単位体積あたりのレーザ強度等いろいろなパラ
メータに影響されるが、典型的な例として、例えば１０
ｎｓパルスのＹＡＧレーザ第２高調波（波長＝５３２ｎ
ｍ）を用いた場合、 レーザ発振繰り返し周波数：５〜１０Ｈｚ 照射時間：１〜２秒 のような加工時間を満たすためには、５００〜１０００
ｍＪ／平方センチメートル毎パルスのエネルギーが必要
となる。
【０００７】通常の市販のＹＡＧレーザは、発振パター
ンが直径５ｍｍ、出力２００ｍ／毎パルス程度のものが
多いため、効率良く用いても、数平方ｍｍの範囲の小片
しか除去することができない。
ンが直径５ｍｍ、出力２００ｍ／毎パルス程度のものが
多いため、効率良く用いても、数平方ｍｍの範囲の小片
しか除去することができない。
【０００８】図６（Ａ），（Ｂ）は従来の光加工機の光
学系の要部平面図と要部側面図である。
学系の要部平面図と要部側面図である。
【０００９】同図において、１００は長方形の領域を持
つ加工物、１０１は球面より成る正レンズでレーザ光を
集光している。１０２は球面より成るレンズであり、正
レンズ１０１からの光束を平行光として射出している。
正レンズ１０１と１０２と合わせてビームエキスパンダ
を構成している。１０３は円筒レンズであり、加工物１
００の短手方向にパワーを持っている。１０４はマスク
であり、円筒レンズ１０３からの光を加工形状に切り出
すマスクパターン１０４ａを有している。
つ加工物、１０１は球面より成る正レンズでレーザ光を
集光している。１０２は球面より成るレンズであり、正
レンズ１０１からの光束を平行光として射出している。
正レンズ１０１と１０２と合わせてビームエキスパンダ
を構成している。１０３は円筒レンズであり、加工物１
００の短手方向にパワーを持っている。１０４はマスク
であり、円筒レンズ１０３からの光を加工形状に切り出
すマスクパターン１０４ａを有している。
【００１０】１０５は投影レンズであり、マスクパター
ン１０４ａを短手方向において加工物１００にピントを
結ぶように投影している。
ン１０４ａを短手方向において加工物１００にピントを
結ぶように投影している。
【００１１】図６において紙面の左方向より入射したレ
ーザ光は正レンズ１０１，１０２により加工物１００の
加工範囲に合わせた幅に広げて射出している。広がった
光束は、円筒レンズ１０３により、短手方向に絞り込ま
れ、略マスク１０４近傍に線上に集光している。
ーザ光は正レンズ１０１，１０２により加工物１００の
加工範囲に合わせた幅に広げて射出している。広がった
光束は、円筒レンズ１０３により、短手方向に絞り込ま
れ、略マスク１０４近傍に線上に集光している。
【００１２】ここでの、短手方向の巾は、円筒レンズ１
０３の焦点距離ｆ、円筒レンズ１０３上でのレーザの巾
φ、レーザ光の自然広がり角の全巾θ、およびマスク１
０４の焦点位置からのズレ量Δの関数となるが、焦点位
置がマスク１０４に比較的近い場所では、レーザ光の自
然広がりによる巾Ｗとピンボケの巾の二乗平均
０３の焦点距離ｆ、円筒レンズ１０３上でのレーザの巾
φ、レーザ光の自然広がり角の全巾θ、およびマスク１
０４の焦点位置からのズレ量Δの関数となるが、焦点位
置がマスク１０４に比較的近い場所では、レーザ光の自
然広がりによる巾Ｗとピンボケの巾の二乗平均
【００１３】
【数１】
となる。
【００１４】マスク１０４により切り出された光は、投
影レンズ１０５により、等倍もしくは縮小投影され、加
工物１００上の限定された範囲を照射している。このと
きレーザ光の照射領域に存在するゴミや埃等の小片を該
レーザ光の照射により除去している。
影レンズ１０５により、等倍もしくは縮小投影され、加
工物１００上の限定された範囲を照射している。このと
きレーザ光の照射領域に存在するゴミや埃等の小片を該
レーザ光の照射により除去している。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】図６に示す光加工機用
の光学系は、次のような問題点があった。 (イ-1) ・長手方向の加工巾に合わせてレーザ光のビーム
径を広げると短手方向も拡大してしまう為、レーザ光の
広がり角は小さくなってしまう。この為、加工物１００
上での短手方向の巾が狭まってしまい、短手方向の加工
巾が得られなくなってしまう． (イ-2) ・(イ-1) と同じ理由で、短手方向の照明系のＮＡ
が大きくなってしまう為、マスク１０４上での焦点深
度、ひいては加工面上での焦点深度を十分長くすること
ができなくなってくる．・(イ-1),(イ-2) の結果、加工巾
の調整の難易度があがってしまう． (イ-3) ・レーザ光の横モードがガウス型でなく、アンス
テーブル型に見られるような、リング状だった場合、マ
スク上でのピンボケ量を多くとると、元のモードの形状
を反映してしまい、照射プロフィールが不均一になって
しまう。特に照明系のＮＡが大きい場合、マスク上での
ボケ量はほとんどとることができない． (イ-4) ・図５のような加工物が斜面を持つ溝形状である
とき、斜面のゴミを除去しようとする場合、レーザ光を
斜面になるべく垂直に照射する為、加工物を傾けて、右
斜面、反対に傾けて左斜面のゴミを除去することにな
る．
の光学系は、次のような問題点があった。 (イ-1) ・長手方向の加工巾に合わせてレーザ光のビーム
径を広げると短手方向も拡大してしまう為、レーザ光の
広がり角は小さくなってしまう。この為、加工物１００
上での短手方向の巾が狭まってしまい、短手方向の加工
巾が得られなくなってしまう． (イ-2) ・(イ-1) と同じ理由で、短手方向の照明系のＮＡ
が大きくなってしまう為、マスク１０４上での焦点深
度、ひいては加工面上での焦点深度を十分長くすること
ができなくなってくる．・(イ-1),(イ-2) の結果、加工巾
の調整の難易度があがってしまう． (イ-3) ・レーザ光の横モードがガウス型でなく、アンス
テーブル型に見られるような、リング状だった場合、マ
スク上でのピンボケ量を多くとると、元のモードの形状
を反映してしまい、照射プロフィールが不均一になって
しまう。特に照明系のＮＡが大きい場合、マスク上での
ボケ量はほとんどとることができない． (イ-4) ・図５のような加工物が斜面を持つ溝形状である
とき、斜面のゴミを除去しようとする場合、レーザ光を
斜面になるべく垂直に照射する為、加工物を傾けて、右
斜面、反対に傾けて左斜面のゴミを除去することにな
る．
【００１６】溝は加工面上に略平面上に加工されている
ので、斜めに設置した場合、加工物の長手方向の左側と
右側の光軸方向の座標位置は当然異なり、投影レンズの
焦点深度に入らなくなってしまう。
ので、斜めに設置した場合、加工物の長手方向の左側と
右側の光軸方向の座標位置は当然異なり、投影レンズの
焦点深度に入らなくなってしまう。
【００１７】以上の点を改善しようとすると、照明系は
はえの目レンズ等の波面分割素子を用いたケラー照明系
を実現し、投影系はマスクとワーク（加工物）の倍率関
係を保存するような偏芯光学系で構成する必要がある。
一般にこのような光学系は複雑となり、又組立精度も厳
しいものが要求される。
はえの目レンズ等の波面分割素子を用いたケラー照明系
を実現し、投影系はマスクとワーク（加工物）の倍率関
係を保存するような偏芯光学系で構成する必要がある。
一般にこのような光学系は複雑となり、又組立精度も厳
しいものが要求される。
【００１８】本発明は、レーザ光源からのレーザ光で照
明系によってマスク面上のパターンを照明し、該パター
ンを投影系で加工物に結像して光加工を行う際に、適切
に設定した該照明系と投影系を用いることにより、加工
物面上のゴミや埃等の小片を効率良く除去し、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を目
的とする。
明系によってマスク面上のパターンを照明し、該パター
ンを投影系で加工物に結像して光加工を行う際に、適切
に設定した該照明系と投影系を用いることにより、加工
物面上のゴミや埃等の小片を効率良く除去し、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を目
的とする。
【００１９】
【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
上の周期的構造のパターンを照明し、該パターンを投影
系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、該照明系は該パターンの周期的構
造の並び方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレン
ズＡと該並び方向と直交する方向にのみシリンドリカル
レンズＡと異なる屈折力を有するシリンドリカルレンズ
Ｂとを有し、該シリンドリカルレンズＡと該シリンドリ
カルレンズＢは光軸方向に移動可能に配置されており、
該光束は該並び方向では該パターン面上において所定の
有限幅を有し、該並び方向と直交する方向では該パター
ン面上で集光しており、該投影系は該並び方向と直交す
る方向にのみ屈折力を有していることを特徴としてい
る。
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
上の周期的構造のパターンを照明し、該パターンを投影
系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、該照明系は該パターンの周期的構
造の並び方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレン
ズＡと該並び方向と直交する方向にのみシリンドリカル
レンズＡと異なる屈折力を有するシリンドリカルレンズ
Ｂとを有し、該シリンドリカルレンズＡと該シリンドリ
カルレンズＢは光軸方向に移動可能に配置されており、
該光束は該並び方向では該パターン面上において所定の
有限幅を有し、該並び方向と直交する方向では該パター
ン面上で集光しており、該投影系は該並び方向と直交す
る方向にのみ屈折力を有していることを特徴としてい
る。
【００２０】請求項２の発明の小片除去装置は光源から
放射された光束で照明系によって照射面上を照射し、該
照射面からの光束を集光系で加工物上に集光して、該加
工物上に付着している小片を除去する小片除去装置にお
いて、該照明系は該パターンの周期的構造の並び方向に
のみ屈折力を有するシリンドリカルレンズＡと該並び方
向と直交する方向にのみシリンドリカルレンズＡと異な
る屈折力を有するシリンドリカルレンズＢとを有し、該
シリンドリカルレンズＡと該シリンドリカルレンズＢは
共に光軸方向に移動可能に配置されており、該光束は該
照射面上を一方向では所定幅を有し、該一方向と直交す
る他方向では集光しており、該集光系は該他方向のみに
屈折力を有し、該照射面と該加工物とを共役関係となる
ようにしていることを特徴としている。
放射された光束で照明系によって照射面上を照射し、該
照射面からの光束を集光系で加工物上に集光して、該加
工物上に付着している小片を除去する小片除去装置にお
いて、該照明系は該パターンの周期的構造の並び方向に
のみ屈折力を有するシリンドリカルレンズＡと該並び方
向と直交する方向にのみシリンドリカルレンズＡと異な
る屈折力を有するシリンドリカルレンズＢとを有し、該
シリンドリカルレンズＡと該シリンドリカルレンズＢは
共に光軸方向に移動可能に配置されており、該光束は該
照射面上を一方向では所定幅を有し、該一方向と直交す
る他方向では集光しており、該集光系は該他方向のみに
屈折力を有し、該照射面と該加工物とを共役関係となる
ようにしていることを特徴としている。
【００２１】請求項３の発明の光加工機は、請求項２の
小片除去装置を用いて照射面上に設けたマスク面上のパ
ターンを照射し、該パターンを投影系で加工物上に投影
して、該加工物を該パターンで光加工していることを特
徴としている。
小片除去装置を用いて照射面上に設けたマスク面上のパ
ターンを照射し、該パターンを投影系で加工物上に投影
して、該加工物を該パターンで光加工していることを特
徴としている。
【００２２】請求項４の発明の加工物は請求項１又は３
の光加工機で加工して製造したことを特徴としている。
の光加工機で加工して製造したことを特徴としている。
【００２３】請求項５の発明のオリフィスプレートの製
造方法は、請求項１又は３の光加工機を用いて前記マス
ク面上の周期的構造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。
造方法は、請求項１又は３の光加工機を用いて前記マス
ク面上の周期的構造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。
【００２４】請求項６の発明のバブルジェットプリンタ
は請求項１又は３の光加工機を用いて前記マスク面上の
周期的構造を基板上に転写して、該基板上に複数の小孔
を穿孔して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。
は請求項１又は３の光加工機を用いて前記マスク面上の
周期的構造を基板上に転写して、該基板上に複数の小孔
を穿孔して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。
【００２５】請求項７の発明のバブルジェットプリンタ
は請求項５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。
は請求項５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。
【００２６】
【００２７】
【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（要部側面図）である。又、図２は図
１の実施形態１の一部分の要部平面図である。本実施形
態は加工物１０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）する場合を示して
いる。
態１の要部概略図（要部側面図）である。又、図２は図
１の実施形態１の一部分の要部平面図である。本実施形
態は加工物１０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）する場合を示して
いる。
【００２８】本実施形態では光学系（６〜９）の光軸を
Ｘ軸としてマスク（金属マスク）８の周期的構造のマス
クパターン８ａ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Ｘ−Ｙ断面図
（長手方向）を図２にはＸ−Ｚ断面図（短手方向）を図
示している。
Ｘ軸としてマスク（金属マスク）８の周期的構造のマス
クパターン８ａ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Ｘ−Ｙ断面図
（長手方向）を図２にはＸ−Ｚ断面図（短手方向）を図
示している。
【００２９】図中、１はレーザ光源であり、例えばＹＡ
Ｇレーザより成り、ＳＨＧ光（波長５３２ｎｍ）の強力
なコヒーレント光を放射している。レーザ光源１からの
光束で後述する加工物１０を穿孔している。２は光路調
整用の全反射ミラーであり、レーザ光源１からのレーザ
光を反射させてダイクロイックミラー４に入射してい
る。３は後続仮設用のＨｅ−Ｎｅレーザ（波長５４３．
５ｎｍ）である。ダイクロイックミラー４はＹＡＧレー
ザ１からのレーザ光（波長５３２ｎｍ）を反射させ、Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザ３からのレーザ光（波長５４３．５ｎ
ｍ）を透過させて双方の光路を一致させてミラー５に導
光している。
Ｇレーザより成り、ＳＨＧ光（波長５３２ｎｍ）の強力
なコヒーレント光を放射している。レーザ光源１からの
光束で後述する加工物１０を穿孔している。２は光路調
整用の全反射ミラーであり、レーザ光源１からのレーザ
光を反射させてダイクロイックミラー４に入射してい
る。３は後続仮設用のＨｅ−Ｎｅレーザ（波長５４３．
５ｎｍ）である。ダイクロイックミラー４はＹＡＧレー
ザ１からのレーザ光（波長５３２ｎｍ）を反射させ、Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザ３からのレーザ光（波長５４３．５ｎ
ｍ）を透過させて双方の光路を一致させてミラー５に導
光している。
【００３０】５は光路調整用のミラーである。６は短手
方向の（Ｚ方向）に屈折力を有する円筒レンズであり、
ＸＺ断面内においてミラー５からの光束を後述する金属
マスク８上に集光している。７は長手方向（Ｙ方向）に
屈折力を有する円筒レンズである。円筒レンズ６と円筒
レンズ７の屈折力は互いに異なっている。円筒レンズ
６，７で照明系を構成している。
方向の（Ｚ方向）に屈折力を有する円筒レンズであり、
ＸＺ断面内においてミラー５からの光束を後述する金属
マスク８上に集光している。７は長手方向（Ｙ方向）に
屈折力を有する円筒レンズである。円筒レンズ６と円筒
レンズ７の屈折力は互いに異なっている。円筒レンズ
６，７で照明系を構成している。
【００３１】８は金属マスク（マスク）であり、オリフ
ィスプレート等の被加工物１０上に光加工する為の周期
的構造のマスクパターン８ａが設けられている。マスク
パターン８ａは長手方向（Ｙ方向）に複数の開口部を有
している。この為、円筒レンズ６，７を通過した光束は
長手方向に所定の照明幅を有した光束として金属マスク
８に入射している。
ィスプレート等の被加工物１０上に光加工する為の周期
的構造のマスクパターン８ａが設けられている。マスク
パターン８ａは長手方向（Ｙ方向）に複数の開口部を有
している。この為、円筒レンズ６，７を通過した光束は
長手方向に所定の照明幅を有した光束として金属マスク
８に入射している。
【００３２】９は円筒状の正レンズ（円筒レンズ）であ
り、短手方向（Ｚ方向）に屈折力を有している。正レン
ズ９はＸＺ断面内において金属マスク８のマスクパター
ン８ａを加工物１０に結像している。加工物（基板）１
０は例えばインクジェットプリンタ（バブルジェット）
用の部品より成っている。正レンズ９は投影系を構成し
ている。
り、短手方向（Ｚ方向）に屈折力を有している。正レン
ズ９はＸＺ断面内において金属マスク８のマスクパター
ン８ａを加工物１０に結像している。加工物（基板）１
０は例えばインクジェットプリンタ（バブルジェット）
用の部品より成っている。正レンズ９は投影系を構成し
ている。
【００３３】尚、本実施形態の光加工機を加工物面上の
ゴミや埃を除去する為の小片除去装置として用いるとき
はマスク８を光路中から退避させている。
ゴミや埃を除去する為の小片除去装置として用いるとき
はマスク８を光路中から退避させている。
【００３４】ＹＡＧレーザ１から放射光束はミラー２，
ダイクロイックミラー４，そしてミラー５で反射して円
筒レンズ６に入射する。このときＸＹ断面内（加工物１
０の長手方向を含む面）において円筒レンズ６，７を通
過した光束は、金属マスク８上を所定の照明幅で照明
し、その後、正レンズ９を介して加工物１０上を所定幅
で入射している。
ダイクロイックミラー４，そしてミラー５で反射して円
筒レンズ６に入射する。このときＸＹ断面内（加工物１
０の長手方向を含む面）において円筒レンズ６，７を通
過した光束は、金属マスク８上を所定の照明幅で照明
し、その後、正レンズ９を介して加工物１０上を所定幅
で入射している。
【００３５】一方、ＸＺ断面内（加工物１０の短手方向
を含む面）において、ミラー５で反射し、円筒レンズ
６，７を通過した光束は、金属マスク８に集光してい
る。又、金属マスク８からの光束は正レンズ９によって
集光され、加工物１０上にマスクパターン像を結像して
いる。これによってオリフィスプレートを製造してい
る。
を含む面）において、ミラー５で反射し、円筒レンズ
６，７を通過した光束は、金属マスク８に集光してい
る。又、金属マスク８からの光束は正レンズ９によって
集光され、加工物１０上にマスクパターン像を結像して
いる。これによってオリフィスプレートを製造してい
る。
【００３６】尚、小片除去装置として用いるときはマス
ク８を光路中より退避させてレーザ光を加工物１０上に
集光しているか、マスク８を光路中に配置したままでも
良い。このときの加工物１０上に集光したレーザ光はそ
の面上に存在している炭素デブリ等のゴミを燃焼又は光
化学的に除去している。
ク８を光路中より退避させてレーザ光を加工物１０上に
集光しているか、マスク８を光路中に配置したままでも
良い。このときの加工物１０上に集光したレーザ光はそ
の面上に存在している炭素デブリ等のゴミを燃焼又は光
化学的に除去している。
【００３７】本実施形態では照明系の円筒レンズ６，７
の屈折力を調整することにより、マスク８面上のレーザ
光の照明領域を任意に調整してレーザ照射エネルギーを
効率的に用いている。
の屈折力を調整することにより、マスク８面上のレーザ
光の照明領域を任意に調整してレーザ照射エネルギーを
効率的に用いている。
【００３８】本実施形態において図２の短手方向ではマ
スク８面上でのパワー密度がそのまま被加工物１０面上
に投影されるので、マスク８面上では照明幅を十分確保
する必要がある。
スク８面上でのパワー密度がそのまま被加工物１０面上
に投影されるので、マスク８面上では照明幅を十分確保
する必要がある。
【００３９】レーザ光の自然的な広がりだけでは照明幅
が不十分である為、円筒レンズ６は焦点位置をより若干
ずらしたピンボケ位置にマスク８が位置するように駆動
機構により光軸方向に調整できるようにしている。又、
これによって短手方向の照明域および照明の均一性を調
整している。
が不十分である為、円筒レンズ６は焦点位置をより若干
ずらしたピンボケ位置にマスク８が位置するように駆動
機構により光軸方向に調整できるようにしている。又、
これによって短手方向の照明域および照明の均一性を調
整している。
【００４０】円筒レンズ７は光束の長手方向の照明幅を
制御している。又駆動機構（不図示）により光軸方向に
調整している。これによりマスク８を変更しなくても長
手方向の照明域及び照射の均一性を調整している。
制御している。又駆動機構（不図示）により光軸方向に
調整している。これによりマスク８を変更しなくても長
手方向の照明域及び照射の均一性を調整している。
【００４１】円筒レンズ７は正の屈折力を有し、ミラー
５からの光束をマスク８よりも加工物１０側に焦点を結
ぶように設定している。円筒レンズ７の焦点距離はマス
ク８面上での長手方向の幅が狭くなりすぎてマスク８を
強いレーザ光で照射して破壊しない範囲となるように設
定している。
５からの光束をマスク８よりも加工物１０側に焦点を結
ぶように設定している。円筒レンズ７の焦点距離はマス
ク８面上での長手方向の幅が狭くなりすぎてマスク８を
強いレーザ光で照射して破壊しない範囲となるように設
定している。
【００４２】マスク８のパターンは加工物１０面上での
照明範囲を制限している。マスク８面上のエネルギー密
度は、例えば１０Ｊ／ｃｍ2 程度となる為に、アルミや
モリブデン等の難加工性金属やセラミック加工品より構
成している。
照明範囲を制限している。マスク８面上のエネルギー密
度は、例えば１０Ｊ／ｃｍ2 程度となる為に、アルミや
モリブデン等の難加工性金属やセラミック加工品より構
成している。
【００４３】本実施形態ではＹＡＧレーザ第２高調波
（波長５３２ｎｍ）１とＨｅ−Ｎｅレーザ３とを用い
て、光学系より発生する色収差が少なく、又光学膜の反
射ロスの少ない光軸調整を容易にしている。
（波長５３２ｎｍ）１とＨｅ−Ｎｅレーザ３とを用い
て、光学系より発生する色収差が少なく、又光学膜の反
射ロスの少ない光軸調整を容易にしている。
【００４４】結像系９は短手方向にのみ屈折力を有する
ようにして、短手方向に要求される照明域のみで投影系
のＮＡが決まるため、小さなＮＡで投影し、焦点深度を
深くした状態で短手方向に精度良くマスクエッジを投影
している。又、照明系の２つの正レンズ６，７の屈折力
を調整することによりマスク面上でのレーザ光の光強度
分布が任意に変更できるようにしている。
ようにして、短手方向に要求される照明域のみで投影系
のＮＡが決まるため、小さなＮＡで投影し、焦点深度を
深くした状態で短手方向に精度良くマスクエッジを投影
している。又、照明系の２つの正レンズ６，７の屈折力
を調整することによりマスク面上でのレーザ光の光強度
分布が任意に変更できるようにしている。
【００４５】マスク８のマスクパターン８ａは照明系
６，７の光学作用のみで拡大投影している。これにより
結像系９を球面レンズで構成した場合に比べてマスクに
要求される直線性や平行度の精度を緩和している。
６，７の光学作用のみで拡大投影している。これにより
結像系９を球面レンズで構成した場合に比べてマスクに
要求される直線性や平行度の精度を緩和している。
【００４６】本実施形態では以上の光加工機を用いてオ
リフィスプレートを製造している。又、バブルジェット
プリンタとして該光加工機を用いて製造したオリフィス
プレートを用いている。
リフィスプレートを製造している。又、バブルジェット
プリンタとして該光加工機を用いて製造したオリフィス
プレートを用いている。
【００４７】図３，図４は本発明の実施形態２の要部概
略図である。本実施形態では被加工物１０を回転ステー
ジ１１上に載置し、レーザ光が被加工物１０面上を任意
の角度で斜入射できるようにしている。これにより照射
エネルギーの損失を少なくし、溝部の双方の斜面に付着
しているゴミや埃等の小片を効率良く除去している。こ
の他の構成は実施形態１と同じである。
略図である。本実施形態では被加工物１０を回転ステー
ジ１１上に載置し、レーザ光が被加工物１０面上を任意
の角度で斜入射できるようにしている。これにより照射
エネルギーの損失を少なくし、溝部の双方の斜面に付着
しているゴミや埃等の小片を効率良く除去している。こ
の他の構成は実施形態１と同じである。
【００４８】
【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、該パターンを投影系で加工物に結像して光
加工を行う際に、適切に設定した該照明系と投影系を用
いることにより、加工物面上のゴミや埃等の小片を効率
良く除去し、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。
源からのレーザ光で照明系によってマスク面上のパター
ンを照明し、該パターンを投影系で加工物に結像して光
加工を行う際に、適切に設定した該照明系と投影系を用
いることにより、加工物面上のゴミや埃等の小片を効率
良く除去し、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。
【００４９】この他、本発明によれば、インクジェット
（バブルジェット）用に好適な高精度のオリフィスプレ
ートを製造することができる。
（バブルジェット）用に好適な高精度のオリフィスプレ
ートを製造することができる。
【図１】本発明の光加工機の実施形態１の要部側面図
【図２】本発明の光加工機の実施形態１の要部平面図
【図３】本発明の光加工機の実施形態２の一部分の要部
側面図
側面図
【図４】本発明の光加工機の実施形態２の一部分の要部
平面図
平面図
【図５】インクジェットプリンタの溝の概念図
【図６】従来の光加工機の光学系の概略図
１ ＹＡＧレーザＳＨＧ（５３２ｎｍ）の光源
２ 反射ミラー
３ Ｈｅ−Ｎｅレーザ（波長５４３．５ｎｍ）
４ ダイクロイックミラー
５ 反射ミラー
６ 円筒正レンズ
７ 円筒正レンズ
８ 金属マスク
９ 円筒正レンズ
１０ インクジェットプリンタ用部品
１１ 回転ステージ
１００ 被加工物
１０１ 球面正レンズ
１０２ 球面正レンズ
１０３ 円筒レンズ
１０４ マスク
１０５ 投影レンズ
Claims (7)
- 【請求項１】 光源から放射された光束で照明系によっ
てマスク面上の周期的構造のパターンを照明し、該パタ
ーンを投影系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、該照明系は該パターン
の周期的構造の並び方向にのみ屈折力を有するシリンド
リカルレンズＡと該並び方向と直交する方向にのみシリ
ンドリカルレンズＡと異なる屈折力を有するシリンドリ
カルレンズＢとを有し、該シリンドリカルレンズＡと該
シリンドリカルレンズＢは光軸方向に移動可能に配置さ
れており、該光束は該並び方向では該パターン面上にお
いて所定の有限幅を有し、該並び方向と直交する方向で
は該パターン面上で集光しており、該投影系は該並び方
向と直交する方向にのみ屈折力を有していることを特徴
とする光加工機。 - 【請求項２】 光源から放射された光束で照明系によっ
て照射面上を照射し、該照射面からの光束を集光系で加
工物上に集光して、該加工物上に付着している小片を除
去する小片除去装置において、該照明系は該パターンの
周期的構造の並び方向にのみ屈折力を有するシリンドリ
カルレンズＡと該並び方向と直交する方向にのみシリン
ドリカルレンズＡと異なる屈折力を有するシリンドリカ
ルレンズＢとを有し、該シリンドリカルレンズＡと該シ
リンドリカルレンズＢは共に光軸方向に移動可能に配置
されており、該光束は該照射面上を一方向では所定幅を
有し、該一方向と直交する他方向では集光しており、該
集光系は該他方向のみに屈折力を有し、該照射面と該加
工物とを共役関係となるようにしていることを特徴とす
る小片除去装置。 - 【請求項３】 請求項２の小片除去装置を用いて照射面
上に設けたマスク面上のパターンを照射し、該パターン
を投影系で加工物上に投影して、該加工物を該パターン
で光加工していることを特徴とする光加工機。 - 【請求項４】 請求項１又は３の光加工機で加工して製
造したことを特徴とする加工物。 - 【請求項５】 請求項１又は３の光加工機を用いて前記
マスク面上の周期的構造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。 - 【請求項６】 請求項１又は３の光加工機を用いて前記
マスク面上の周期的構造を基板上に転写して、該基板上
に複数の小孔を穿孔して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トプリンタ。 - 【請求項７】 請求項５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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36368897A JP3526199B2 (ja) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36368897A JP3526199B2 (ja) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11179574A JPH11179574A (ja) | 1999-07-06 |
| JP3526199B2 true JP3526199B2 (ja) | 2004-05-10 |
Family
ID=18479941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36368897A Expired - Fee Related JP3526199B2 (ja) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3526199B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007307597A (ja) * | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Disco Abrasive Syst Ltd | レーザー加工装置 |
-
1997
- 1997-12-16 JP JP36368897A patent/JP3526199B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11179574A (ja) | 1999-07-06 |
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