JPH0655288A - 多軸ビームレーザ加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多軸ビ−ムレ−ザ加工機に関し、高エネルギ
−効率、高加工速度、低運転コストで微細穴等の加工の
可能な加工機の提供を目的とする。 【構成】 レ−ザ発振器１、レ−ザビ−ム分割光伝送体
（光ファイバ−束）５、及び分割ビ−ム縮小結像光学系
７を有し、光ファイバ−導入端４を束ねて効率よくビ−
ムを導入し、射出端６を複数の被加工基板８の１枚の寸
法と略同じピッチで配列し、各射出端毎にビ−ム縮小結
像レンズを設置し、全基板を同時に各ビ−ムに相対的に
ステップ送りしする構成により、出射されたレ−ザビ−
ムを効率よく各基板内の加工すべき位置に導入照射でき
る多軸ビ−ムレ−ザ加工機。また、必要に応じレ−ザ発
振器とビ−ム分割光伝送体間にビ−ム縮小光学系を挿入
したり、光伝送体のビ−ム射出端の直後にレ−ザビ−ム
絞り板を設置してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レ−ザビ−ム加工ので
きるレ−ザ加工機に関するものであり、特に、多軸ビ−
ムレ−ザ加工機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エキシマレ−ザ加工機は、エキシマレー
ザの発振波長が紫外領域なので、他のレ−ザ加工機に較
べて微細加工が可能であり、しかも、加工のメカニズム
が、いわゆる熱作用ではなく、高いフォトンエネルギ−
を利用した非熱作用によっているため非常にきれいな加
工が可能であり、近年非常に注目されてきた。

【０００３】以前は、光源として、炭酸ガスレ−ザやＹ
ＡＧレ−ザがもっぱら用いられてきたが、このような特
徴から、エキシマレーザを用いたエキシマレ−ザ加工機
に対して、様々な取り組みがみられる。

【０００４】以下、従来のエキシマレ−ザ加工機につい
て説明する。図９は、従来のエキシマレ−ザ加工機の一
例を示す構成図である。

【０００５】同図において、１はエキシマレ−ザ発振
器、８は被加工物、９は試料設置台、１５はレ−ザビ−
ム集光系である。

【０００６】また、図１０は、従来のエキシマレ−ザ加
工機の他の例を示す他の構成図である。

【０００７】同図において、１はエキシマレ−ザ発振
器、２、３はレ−ザビ−ム縮小光学系、８は被加工物、
９は試料設置台、１１はマスク設置部である。

【０００８】以上のように構成されたエキシマレ−ザ加
工機について、以下その動作について説明する。

【０００９】まず、図９においては、エキシマレ−ザ発
振器から射出されたレ−ザビ−ムは、集光系１５により
スポット状に集光され、試料設置台９の上に設置された
被加工物８に照射されて、穴開け加工が行われる。

【００１０】次に、ひとつの穴加工が済めば、試料設置
台の移動機能により、次の穴開け位置をレ−ザビ−ム位
置に設定して、次の穴加工に入ることになる。

【００１１】また、図１０の場合は、あらかじめ穴開け
すべきところに穴を開けたマスク１１を被加工物８に密
着設定し、レ−ザビ−ムをマスク１１の前面に一度に照
射することにより、同時に複数の穴加工をできるように
したものである。

【００１２】通常、エキシマレ−ザの射出ビ−ムのエネ
ルギ−密度は被加工物を加工するに十分ではないので、
エネルギ−密度を上げるためにビ−ムの太さを縮小して
用いる。この例でもビ−ム縮小系の第１レンズ２、第２
レンズ３でビ−ムを縮小している。

【００１３】そして、レ−ザ加工機ではないが、エキシ
マレ−ザビ−ムの縮小分岐を目的として、図１１に示す
ようなレーザビーム縮小分岐装置が提案されており、Ｉ
ＢＭTechnical Disclosure Bulletin Vol.28 No.4 pp17
38〜1739 September 1985に開示されている。

【００１４】この装置は、同図に示す通り、レ−ザビ−
ムを集光レンズ１５により縮小してビ−ム撹拌均一化素
子１４に導入し、エネルギ−密度分布を均一化した後、
光ファイバ束５に導入し、光ファイバ束５のビ−ム射出
端を分離して、等間隔に２次元配列した穴を有する板１
２の２次元配列穴に１本づつ挿入固定したもので、板１
２に所定のマスク１３を重ねることにより、一定間隔と
いう制限はあるが、その制限内では任意の位置からレ−
ザビ−ムを取り出せるものである。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の構
成のうち、マスクを使う場合は、マスクの穴を通過する
レ−ザビ−ムだけしか利用できず、その利用効率が低い
ため、加工速度、加工コストの点で課題が残されてい
る。

【００１６】次に、レ−ザビ−ムをスポット状に絞り込
む方式では、一見、利用効率が高く、加工コストのみな
らず、加工速度の両方の課題が解決されていると思われ
るが、次に述べる理由により、実際には効率は高くな
い。

【００１７】つまり、エキシマレ−ザによる被加工物の
除去作用においては、レ−ザビ−ムが被加工物に吸収さ
れ、そのエネルギ一により被加工物が飛散されるのであ
るが、その飛散物がレ−ザビ−ムの透過を妨げるため、
ある深さ以上は一度に除去できない。

【００１８】したがって、ビ−ム縮小によりエネルギ−
密度を上げて加工速度を稼ぐのには限度があり、一般に
エキシマレ−ザビ−ムの太さは２０mm×１０mm以上ある
のに対し、全ビ−ム径のわずか一部しか利用できないこ
とになる。

【００１９】例えば０．１mmφの穴をポリイミドに開け
ようとした場合、一般的に１照射当たりの加工速度は１
J/cm ² のエネルギ−密度で飽和する。また、エキシマレ
−ザビ−ムのエネルギ−密度は一般的に０．１J/cm²程
度なので、ビ−ムエネルギ−密度を約１０倍以上にすれ
ばよく、結果としてビ−ムの縮小率は縦横１／４程度で
あれば十分である。

【００２０】つまり、０．４mmφのビ−ムを０．１mmφ
に絞ればよいことになるため、ビ−ムの太さは０．４mm
φしか必要としないことになり、太さ２０mm×１０mmの
ビ−ムの全エネルギ−の０．１％以下の利用率になるこ
とを意味する。

【００２１】なお、この課題はエキシマレ−ザを用いた
場合に限らず、吸収率が大きい被加工材のレーザ加工の
全てにあてはまる課題である。

【００２２】また、加工速度のみに注目すれば、照射パ
ルスを繰り返しながら加工することになるので、繰り返
しの速度を上げればよいことになるが、実用のエキシマ
レ−ザでは、数百Hzオーダが一般的であり、その速度を
上げて高速加工を実現することは、一般的には困難であ
る。

【００２３】そこで、加工効率を上げるために、図１１
に示したレ−ザビ−ム縮小分岐装置の利用が考えられる
が、この適用に際しては以下で述べる加工の本質的な問
題としての加工面からの汚染の問題が存在する。

【００２４】図１１で示したレ−ザビ−ム縮小分岐装置
は、レ−ザビ−ムを集光レンズ１５により縮小してビ−
ム撹拌均一化素子１４に導入し、エネルギ−密度分布を
均一化した後光ファイバ束５に導入しているため、もと
もとのレ−ザビ−ムの特徴のひとつである発散角が小さ
く平行性に優れている点が失われ、光ファイバ束５から
出たレ−ザビ−ムは、光ファイバ束の各ファイバの開口
数に相当する発散角まで広がる。

【００２５】つまり、光ファイバ束５については、各開
口数が通常０．２程度であり、十分明るく発散角の大き
いビームでも伝送する利点を有する紫外線用石英ファイ
バが使用され得るが、原理的に、光ファイバ束５からの
射出ビームの発散角を入射ビームの発散角より小さくす
ることはできないためである。

【００２６】具体的には、レ−ザビ−ム縮小分岐装置に
おいて、ビ−ム撹拌均一化素子１４の発散角を小さく設
定しようとしても、実際にはその発散角は小さくするこ
とはできない。具体的には、ビ−ム撹拌均一化素子１４
の発散角は、本願発明者の検討によれば、次の（数１）
で求められる。

【００２７】

【数１】

【００２８】ここで、ビ−ム撹拌均一化素子１４は、一
般的には石英製であり、湾曲した円柱状石英ファイバで
あるとすると、屈折率はｎ＝１．４６８であり、最小曲
げ半径は図７では明示していないが、一般的にはｒ＝５
００mmより小さい状態で用いられるので、ｒ値をその値
とする。

【００２９】また、縮小レンズ１５の開口径について
は、太さ２０mm×１０mmのレーザビームを有効に利用で
きるように２２５mmとし、その焦点距離を２２５mmとす
ると、入射角θi（全角）は０．１ラジアンとすること
ができ、ビ−ム撹拌均一化素子１４に接続する光ファイ
バ束５として直径０．３３mm（コア直径０．３mm）の石
英ファイバを１００本束ねたとし、その束ね部を仮に円
柱とすると、その直径は３．３mmとなり、ビ−ム撹拌均
一化素子１４の直径はＤ＝３．３mmとなる。

【００３０】以上の数値を（数１）に代入すると、ビ−
ム撹拌均一化素子１４から射出するビームの射出角の内
の最大角に相当する発散角（全角）θoとして、θo ＝
０．３５ラジアンが得られる。

【００３１】したがって、光ファイバ束５を全く曲げな
いで、発散角の大きさを極力増加させないようにして
も、光ファイバ束５からの発散角は０．３５ラジアン以
上となり、これ以下にはすることができないことがわか
る。

【００３２】また、その射出ビームの発散角を小さくす
るためには、その前方にある縮小レンズ１５やビ−ム撹
拌均一化素子１４の発散角を小さくすることが考えられ
る。

【００３３】しかし、縮小レンズ１５やビ−ム撹拌均一
化素子１４の発散角を小さくすることは、光ファイバ束
５のエネルギ−伝達効率の低減につながるので、このレ
−ザビ−ム縮小分岐装置においては、むやみに発散角を
小さくすることはできない。

【００３４】このように発散角が大きいと、加工面と光
ファイバ束のレ−ザビ−ム射出端面を近接して設定し、
加工時のビーム強度を確保する必要があり、光ファイバ
束端面への被加工物からの加工飛末による汚染は免れな
い。

【００３５】よって、一瞬のうちにファイバ端面が汚染
され、レ−ザビ−ム透過率が低下して加工に必要なビ−
ムエネルギ−密度が得られなくなり、加工不可能になっ
てしまう。

【００３６】そこで、マスクの後に、さらに集光レンズ
を設定し、ビ−ムを集光して、加工面に対向する光学素
子面を加工面から汚染を受けない距離に引き離す構成が
考えられる。

【００３７】また、同時に、エキシマレ−ザビ−ムによ
る加工をするにおいては、あるエネルギ−ビ−ム密度以
上でないと全く加工できないしきい値があるが、そのエ
ネルギ−密度は光ファイバの実用的な耐光性の観点から
は高すぎるため、実際のレーザ加工機の設計にあたって
は、光ファイバからの射出ビ−ムをそのまま使うことは
不可能で、光ファイバ束からの射出ビ−ムを、さらに縮
小光学系により縮小する必要が生じる。

【００３８】より具体的に述べれば、実用的な加工に必
要なエネルギ−密度は、最も加工性の良いポリイミド樹
脂においては、約５００mJ／Pcm² であり、光ファイバ
束を構成する石英ファイバの長期にわたる使用条件下で
のＸｅＣｌレ−ザビ−ムに対する透過率劣化を生じない
実用的耐光強度は、２００mJ／Pcm² 程度である。

【００３９】つまり、ファイバ中での伝送効率やその他
の効率を考慮すれば、約４倍、すなわち縦横各１／２に
ビ−ム寸法を縮小しなければならないことになる。

【００４０】したがって、いずれにせよ光ファイバ束の
後方にレンズ系が必要となるが、ビ−ム寸法１／２縮小
条件下において、例えば加工飛沫を受けないような設定
として、レンズと加工面間隔を３００mmとしファイバ射
出端とレンズ間を２倍の６００mmとして、加工面間隔と
ファイバ射出端とを９００mmとすると、たとえファイバ
への入射角と射出する発散角が等しいと仮定しても、発
散角０．３５ラジアンで光ファイバから出たレ−ザビ−
ムを効率よく集光するためには、有効径約２１０mm（＝
６００mm×０．３５）のレンズがファイバ射出端側に必
要になる。

【００４１】しかも、このレンズから３００mmの位置に
ビ−ムを結像しなければならないので、開口数約０．３
３（＝１０５／（１０５²＋３００²）^1/2）という非常
に明るいレンズが必要になり、実用的な光学設計は事実
上不可能である。

【００４２】さらに述べれば、レンズ有効径が２１０mm
なので、各ファイバ射出端はそれ以上の間隔で分離する
必要があり、全体として非常に大きく高価な装置になっ
てしまう。

【００４３】したがって、光ファイバ束の後方にレンズ
系を設定してビ−ムを集光し、加工面に対向する光学素
子面を加工面から汚染を受けない距離に引き離すことも
困難であることになる。

【００４４】また、１／２縮小条件でレンズによりレー
ザビームを集光すると、ファイバ射出時の発散角０．３
５ラジアンは、被加工物の表面では、２倍の０．７ラジ
アンと大きくなり、集光するレーザビームはすり鉢状の
円錐形状になるため鋭く集光する部分の深さ範囲が狭
い、すなわち、焦点深度が浅く被加工物に厚さがあると
穴加工の穴径が表面と裏面で大きく異なるなどの加工形
状が悪くなる問題を生ずる。

【００４５】以上の理由により、エキシマレ−ザによる
微細穴加工はレ−ザビ−ムエネルギ−の利用効率が低
く、さらに従来のレ−ザビ−ム縮小分岐装置をレーザ加
工機に利用しようとしても実用的な加工機の設計は不可
能であり、加工速度、加工コストの点ともに課題を有し
ていた。

【００４６】本発明は、上記従来技術の課題を解決する
もので、レ−ザビ−ムエネルギ−の利用効率を上げ、加
工速度が十分高く、加工コストの安価な多軸ビ−ムレ−
ザ加工機の実現を目的とする。

【００４７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、第１に、レ−ザ発振器、レ−ザビ−ム分割
光伝送体、及び、分割ビ−ム縮小結像光学系を主要構成
とし、前記レ−ザビ−ム分割光伝送体を光ファイバ−束
とし、ビ−ム導入端を束ねて、レ−ザビ−ムを導入でき
るよう配置し、ビ−ム射出端を一定間隔で配列し、各ビ
−ム射出端毎にビ−ム縮小結像レンズを設置し、分割ビ
−ム数相当の複数の被加工物を同時に加工できるように
した構成を有している。

【００４８】また、第２に、レ−ザ発振器、レ−ザビ−
ム縮小光学系、レ−ザビ−ム分割光伝送体、及び、分割
ビ−ム縮小結像光学系を主要構成とし、前記レ−ザ発振
器と前記レ−ザビ−ム分割光伝送体の間に前記レ−ザビ
−ム縮小光学系を挿入し、レ−ザビ−ム分割光伝送体を
光ファイバ−束とし、ビ−ム導入端を束ねて、レ−ザビ
−ムを導入できるよう配置し、ビ−ム射出端を一定間隔
で配列し、各ビ−ム射出端毎にビ−ム縮小結像レンズを
設置し、分割ビ−ム数相当の複数の加工物を同時に加工
できるようにした構成を有している。

【００４９】

【作用】本発明は、上記第１の構成によって、レ−ザ発
振器を出たレ−ザビ−ムは、効率よくレ−ザビ−ム分割
光伝送体の束ねた一端に導入され、前記分割光伝送体に
よりレ−ザビ−ムは複数のビ−ムに分割され、一定のピ
ッチで分割した位置から射出され、それを受けた縮小結
像光学系により、ビ−ム寸法が縮小され、複数の被加工
物に同時に照射され、複数の被加工物は同時に穴が開け
られ、かつ、例えば次の穴開け位置にビ−ムが照射され
るように全ての被加工物とビ−ムとが相対的にステップ
送りされ、要望通りの配置分布を有する複数の穴開け加
工を、全ての被加工物に対して実行する。

【００５０】また、さらに、上記第２の構成によって、
レ−ザ発振器を出たレ−ザビ−ムは、ビ−ム縮小光学系
でそのエネルギ−密度を高くして、効率よくレ−ザビ−
ム分割光伝送体の束ねた一端に導入され、前記分割光伝
送体によりレ−ザビ−ムは複数のビ−ムに分割され、一
定のピッチで分割した位置から射出され、それを受けた
縮小結像光学系により、ビ−ム寸法が縮小され、複数の
被加工物同時に照射され、複数の被加工物は同時に穴が
開けられ、かつ例えば、次の穴開け位置にビ−ムが照射
されるように全ての被加工物とビ−ムとが相対的にステ
ップ送りされ、要望通りの配置分布を有する複数の穴開
け加工を、全ての被加工物に実行する。

【００５１】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の第１の実施例について図面
を参照しながら詳細に説明する。

【００５２】図１は、本実施例における多軸ビ−ムレ−
ザ加工機の構成図である。図１において、１はエキシマ
レ−ザ発振器、４はエキシマレ−ザビ−ム分割光伝送体
である光ファイバ束のレ−ザビ−ム導入端、５はエキシ
マレ−ザビ−ム分割光伝送体である光ファイバ束、６は
レーザビーム射出端である分割ビ−ム位置設定部、７は
縮小結像光学系、８は被加工物、９は試料送り設置台で
ある。

【００５３】以上のように構成された多軸ビ−ムレ−ザ
加工機について、その詳細な構成と動作を説明する。

【００５４】まず、エキシマレ−ザ発振器１から出るレ
−ザビ−ムはその断面形状が長方形の縦１０mm、横２０
mmの形状であり、直径 0.55 mmφの石英ファイバ−を１
００本束ねて４．５mm×７．６mm に成型した光ファイ
バ束５の導入端４に、エネルギ−密度分布の比較的均一
なビ−ム中央部を効率よく入射する。

【００５５】光ファイバ−束５の他端は、ビ−ム射出端
６であり、１００mm平方の被加工物８である加工基板を
縦横１０枚、つまり計１００枚並べた加工面に対向して
配置され、この射出端６において各射出ビ−ム径は、レ
ーザビームの縮小結像光学系７が縮小率１／３．３で設
定されているので、加工すべき穴の径の３．３倍とな
る。

【００５６】そして、各レーザビームは、縮小結像光学
系７により１／３．３の径に縮小され、すなわち具体的
には各光ファイバである石英ファイバ−は０．５５ mm
φであるが、光の通る部分は中央のコア部は０．５mmφ
なので、加工面に照射されるビ−ム寸法は、１／３．３
に縮小投影されて、０．１５mmφとなって、各被加工物
８の加工面に垂直に照射され、各ビームは、縦横１００
mmピッチで、１００mm平方の被加工物１枚につき照射さ
れる。

【００５７】ここで、縮小結像光学系７は、焦点距離１
４０mm、ファイバ−の射出端との間を６００mm とし、
加工面との間を１８０mmとし、射出端６と加工面との距
離を７８０mmとしているため、射出端６のみならず縮小
結像光学系７が加工飛沫の汚染を受けないための距離が
確保されている。

【００５８】さらに、射出端以降の光学系をコンパクト
で低コストにするという光学設計上の観点から、ファイ
バ−の射出端６から射出されるレ−ザビ−ムの発散角は
小さく抑えた方が良いため、０．１ラジアン以下に抑え
てある。

【００５９】つまり、射出端６から射出した発散角０．
１ラジアン以下のレ−ザビ−ムは、ファイバ−の射出端
とレンズ間が６００mmなので、６０mmφの範囲内で発散
し広がる。

【００６０】したがって、この広がったビ−ムを十分受
けられるよう、レンズ有効径は６０mmφとする。この条
件では、縮小レンズの開口数は、約０．１６（＝３０／
（３０²＋１８０²）^1/2）である。

【００６１】被加工物である被加工基板の一枚の加工面
の寸法は１００mm 平方であり、全体で１００ 枚の被加
工物は、同時に同様の穴位置のパタ−ンで加工ができる
ように、コンピュ−タ制御により順次ステップ送りされ
る。

【００６２】次に、ファイバ−から射出するレ−ザビ−
ムの発散角が０．１ラジアン以下である具体的構成につ
いて述べる。

【００６３】光ファイバ束５の導入端４（ここでは各光
ファイバの導入端を包含し光ファイバ束５の中心軸に垂
直な面の中央の点で近似する）から射出端６の射出端面
（ここでは各ファイバの射出端を包含し光ファイバ束５
の中心軸に垂直な面で定義する）に下ろした垂線を含む
任意の面で切った光ファイバ束５を形成する石英ファイ
バ−群の断面図である図３において、導入端と射出端面
間を約１．４ｍとし、最大分離距離（分離された各光フ
ァイバの射出端から構成される射出端群の中心と最外部
との距離）ｈを０．７ｍとした場合において（導入端と
射出端面間の距離は最大分離距離の１．５倍以上であれ
ばよい）、各光ファイバの最小曲率半径を０．８７ｍと
すると、本実施例では発散角が適当に小さいレーザビー
ムを利用しているために、光ファイバ束５への入射角は
０．０１ラジアン以下であり、さらに図３に示すように
レ−ザビ−ム入射端面の方位Ｌi とレ−ザビ−ム射出端
面の方位Ｌo を平行に保ち、ファイバ中央の変曲点の前
後で各ファイバの湾曲の仕方は逆向きとしながら、ファ
イバ中央の変曲点の接線方位についても入射端側接線方
位Ｍi と射出端側接線方位Ｍo が一致するように構成す
ることにより、以前説明した（数１）を用いて求められ
るファイバからのレ−ザビ−ムの発散角は０．１ラジア
ンに収まる。

【００６４】この実施例においては、ファイバの曲率半
径はコア径に比例させ、望ましくは、１５００倍以上で
あればよく、本実施例の石英ファイバについては直径が
０．５５mm と比較的太いので、最小曲率半径を０．９
ｍ程度にすることは十分に可能である。

【００６５】以上のような構成にすることにより、ファ
イバのビ−ム射出端からのレ−ザビ−ムの発散角は０．
１ラジアンに収めることができる。

【００６６】次に、ビ−ムのエネルギ−密度について、
詳細に説明する。発振器１から出射されるビ−ムは、８
５mJ／cm² であり、光ファイバ束５を構成する石英ファ
イバ−の耐光性については、このエネルギ−密度であれ
ば全く問題ない。

【００６７】そして、レ−ザビ−ムはその後、縮小結像
光学系７で、１／３．３に縮小され、密度は約１０倍に
なるので、石英ファイバ−での損失（約１５％）と縮小
結像光学系での損失（約３０％）を考慮しても、加工面
上では、５００mJ ／cm² 以上のエネルギ密度となる。

【００６８】この程度の強度が確保されれば、ポリイミ
ドなどのプリント基板材料の穴開け加工には十分対応で
きる。

【００６９】また、レ−ザ発振器１はＸｅＣｌであり、
発振波長は３０８nmであり、各石英ファイバ−での損失
は低く実用的に問題ない程度に抑えられる。

【００７０】そして、実際に繰り返し周波数を３００Hz
として、５１Ｗのレ−ザパワ−で１００μm の厚さのポ
リイミドの穴開けを試みたところ、１．７秒で各基板に
１個、合計１００の穴を開けることができた。

【００７１】これは、図９に示す従来例が、最大の加工
速度で、０．６秒／個の時間を必要とし、１００個で約
６０秒の時間を要するのに比べて、約３５倍の加工速度
を実現している。

【００７２】また、コストについても、同じ出力の発振
器を用いて、上記の加工速度の差異が生じるため、単位
加工当たりの運転コストとしては、約１／３５になるも
のである。

【００７３】以上の結果から明らかなように、本実施例
による多軸ビ−ムレ−ザ加工機においては、加工速度と
加工コストの点で優れた効果が得られる。

【００７４】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
について図面を参照しながら詳細に説明する。

【００７５】図２は、本実施例における多軸ビ−ムレ−
ザ加工機の構成図である。図２において、１はエキシマ
レ−ザ発振器、２、３は第１および第２のレンズからな
るエキシマレ−ザビ−ム縮小光学系、４はエキシマレ−
ザビ−ム分割光伝送体である光ファイバ束のレ−ザビ−
ム導入端、５はエキシマレ−ザビ−ム分割光伝送体であ
る光ファイバ束、６はビーム射出端である分割ビ−ム位
置設定部、７は縮小結像光学系、８は被加工物、９は試
料送り設置台である。

【００７６】ここで、第１の実施例と構成が異なる点
は、エキシマレ−ザビ−ム縮小光学系２、３を、エキシ
マレ−ザ発振器とエキシマレ−ザビ−ム分割光伝送体の
間に配置したことであり、同様の構成については一部説
明を省略する。

【００７７】以上のように構成された多軸ビ−ムレ−ザ
加工機について、その詳細な構成と動作を説明する。

【００７８】まず、エキシマレ−ザ発振器１から出るレ
−ザビ−ムはその断面形状が長方形で、縦１０mm、横２
０mmの形状である。

【００７９】これをエキシマレ−ザビ−ム縮小光学系の
第１レンズ２、第２レンズ３で、ビ−ム寸法を縦３mm、
横６mmに縮小し、直径０．３３mm φの石英ファイバ−
を１００本束ねて２．７mm×４．６mm に成型した光フ
ァイバ束５の導入端４に効率よく入射する。

【００８０】光ファイバ−束５のの他端は、ビ−ム射出
端６であり、１００mm平方の被加工物８である加工基板
を縦横１０枚、つまり計１００枚並べたその加工面に対
向して配置され、この射出端６においては、縮小率１／
２のレ−ザビ−ムの縮小系７が設定されているので、ビ
−ム径は加工すべき穴の径の２倍である。

【００８１】そして、レーザビームは縮小結像光学系７
により縮小率１／２の径に縮小され、すなわち具体的に
は、各石英ファイバ−の径は０．３３mm φ であり、光
の通るコア部は中央の０．３mmφなので、加工面に照射
される各レーザビ−ム寸法は、１／２に縮小投影されて
０．１５ mmφとなり、各被加工物８の加工面に垂直
に、縦横１００mm ピッチで、被加工物８である加工基
板１枚に対し、各レーザビ−ムが照射される。

【００８２】ここで、縮小結像光学系７は、焦点距離２
００mm で、ファイバ−の射出端６との間を６００mm と
し、加工物８の加工面との間を３００mm とし、射出端
６と加工面との距離を９００mmとして、射出端６のみな
らず縮小結像光学系７が加工飛沫の汚染を受けないため
の距離を確保してある。

【００８３】さらに、光学設計の観点から、ファイバ−
の射出端６から出るレ−ザビ−ムの発散角は ０．１ラ
ジアン以下に抑えなければならない。

【００８４】このように射出端６から射出した発散角
０．１ラジアン以下のレ−ザビ−ムは、ファイバ−の射
出端６とレンズ間が６００mmなので、６０mmφの範囲内
で発散し拡大する。

【００８５】したがって、拡大されたビ−ムを十分受け
られるよう、レンズ有効径は６０mmφとする。この条件
で、開口数は約０．１（＝３０／（３０²＋３００²）
^1/2）である。

【００８６】１枚の被加工基板の加工面寸法は、１００
mm 平方であるが、実施例１と同様に、１００枚の被加
工物は、同時に、同様のパタ−ンで加工できるようにコ
ンピュ−タ制御により、順次ステップ送りされる。

【００８７】図３において、第１の実施例と同様の定義
下において、石英ファイバ−の導入端と射出端面間を
１．１ｍとし、最大分離距離ｈを０．７ｍとし、最小曲
率半径を０．５８ｍとし、図３に示すようにレ−ザビ−
ム入射端面の方位Ｌi とレ−ザビ−ム射出端面の方位Ｌ
o を平行に保ち、ファイバ中央の変曲点の接戦方位につ
いても入射端側接戦方位Ｍi と射出端側接戦方位Ｍo が
一致するようにする。

【００８８】このような構成にすることにより、本実施
例では第１の実施例と異なりさらに縮小光学系２、３を
設けているため、光ファイバ束５への入射時において
０．０３３ラジアンの発散角となるが、（数１）で求め
られる光ファイバ束５の射出端６からのレ−ザビ−ムの
発散角は、第１の実施例と同様に、０．１ラジアンに収
まり十分小さな値となる。

【００８９】なお、本実施例の石英ファイバは直径が
０．３３mmであり、最小曲率半径を０．６ｍ程度にする
ことは可能である。

【００９０】次に、ビ−ムのエネルギ−密度について、
詳細に説明する。発振器１を出るビ−ムは、２１mJ／cm
² であり、ビ−ム縮小光学系２、３により、エネルギ−
密度は約 ３．３² 倍になるが、ビ−ム縮小光学系での
損失（約１０％）を考慮すると、光ファイバ束５を構成
する石英ファイバ−の導入端４では、２００mJ／cm²強
となる。石英ファイバ−の耐光性はこのエネルギ−密度
であれば問題ない。

【００９１】その後、レ−ザビ−ムは、縮小結像光学系
７で、さらに１／２に縮小されるので、エネルギー密度
は４倍になるが、石英ファイバ−での損失（約１５％）
と縮小結像光学系での損失（約２０％）を考慮すると、
被加工物８の加工面上では、約５５０mJ／cm² となり５
００mJ／cm² 以上になる。

【００９２】この強度であれば、被加工物８であるポリ
イミドなどのプリント基板材料の穴開け加工には十分で
ある。

【００９３】レ−ザ発振器１は、ＸｅＣｌであり、発振
波長は３０８nm であり、光ファイバ束５を構成する石
英ファイバ−での損失は低く実用的に問題ない程度に抑
えられる。

【００９４】そして、繰り返し周波数を５００Hzとし
て、２１Ｗのレ−ザパワ−で１００μm の厚さのポリイ
ミドの穴開けを試みたところ、１秒で各基板に１個、合
計１００個の加工穴を開けることができた。

【００９５】この結果は、従来の構成では１パルス当た
りの最大穴開け速度で、約０．３４秒／個の時間がかか
り、１００個で３４秒かかるのに比べて、３４倍の加工
速度である。

【００９６】また、コストについても、同じ出力の発振
器を用いて、上記の加工速度の差異が生じたので、ほ
ぼ、単位加工当たりの運転コストとしては１／３４にな
っている。

【００９７】また、本実施例では、第１の実施例に較
べ、加工面に対向する縮小結像光学系７の縮小率は１／
２でよく、開口数が約０．１と比較的小さいので、光学
設計が楽で、安価なレンズで装置構成することができ
る。

【００９８】さらに、必要があれば、図４（ａ）、
（ｂ）に構成の１例を示す石英ファイバのビ−ム射出端
面の直後において、射出レ−ザビ−ムが通過する位置に
開口径が可変の開口を有するビ−ム絞り板１０を設置し
て、同一基板内の加工穴の大きさを随時要望に応じて変
えて、加工できるようにすることができる。

【００９９】ひとつの加工基板に注目して説明すると、
この絞り板１０の設置により、その基板内の複数の加工
を連続して加工している状況下で、要求に応じて加工さ
れる穴径を随時変えることができ、コンピュ−タ等によ
る制御によりあらかじめ決められたプログラムに従っ
て、射出端６からの射出ビ−ム径の範囲内で、自由にい
ろいろな穴径加工を施すことができる。

【０１００】具体的には、一の実施例として次の様な構
成が可能である。図４において、各光ファイバのコア径
とほぼ同じ寸法の開口径を有する開口を、各射出端６に
対応して、射出端６からの各射出ビ−ムを通過させるよ
うな位置に有するように、複数の薄板をファイバの射出
端面の直後に重ねて設置する。

【０１０１】そしてこれを基準位置とし、薄板がそれぞ
れ、基準位置から開口半径を最大とする距離を上限とし
て、薄板面に平行に移動できるようにする。

【０１０２】このような構成により、これらの薄板群の
形成する開口部の寸法は、図４（ｂ）に示すようにその
開口寸法を変化させることができる。

【０１０３】この構成では、同図に示すように、Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄの４枚１組みとし、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各薄板
の開口部の重なったところだけを斜線で示し、その部分
が開口部となる。

【０１０４】この例では、４枚１組みなので、真円から
のずれが大きいが、その枚数を増やせばより真円に近い
開口形状が得られる。

【０１０５】なお、この場合、縮小結像光学系７との配
置関係は、この絞り板１０のビ−ム射出面を光源像位置
に配置すれば適当である。

【０１０６】また、導入端４においては、各ファイバの
コア部分とクラッド部分、およびファイバの接合部分が
あり、コア以外の部分に強いレ−ザビ−ムが入射すると
損傷を受ける場合がある。

【０１０７】したがって、さらに、導入端４の前方にお
いて、コア部分に対応した位置に開口部を有するマスク
を設置することにより、光ファイバ束５の損傷を防ぐこ
とができる。

【０１０８】このマスクおよび、絞り板１０について
は、本発明の第１および第２のいずれの実施例にも適用
できることはもちろんである。

【０１０９】以上本実施例によれば、加工速度と加工コ
ストの点で優れた効果が得られるレーザ加工機を実現で
きる。

【０１１０】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例
について図面を参照しながら詳細に説明する。

【０１１１】図５は、本実施例における多軸ビームレー
ザ加工機の構成部分図である。本実施例は、図２に示す
第２の実施例の一部を変更した構成を有するもので、図
５において特に示されていない部分は、図２と実質的に
同様である。

【０１１２】図５において、２０は柱状均一化素子で、
石英などの透明体より形成される柱状の光学素子であ
り、エキシマレーザビーム縮小光学系を構成する第１レ
ンズ２と第２レンズ３、および光ファイバ束よりなる伝
送体５の導入端４との間に配置されている。

【０１１３】つまり、第２の実施例と構成が異なる点
は、柱状均一化素子２０を配置したことであり、その他
の第２の実施例と実質的に同様な構成については説明を
省略する。

【０１１４】以上のように構成された多軸ビームレーザ
加工機について、その動作を詳細に説明する。

【０１１５】柱状均一化素子２０は、角柱や円柱等の柱
状の透明体であり、光ファイバ束の導入端４の断面が、
第２の実施例のように２．７ｍｍ×４．６ｍｍの角形で
あれば角柱が望ましく、また光ファイバ束の導入端４の
断面が円形であれば円柱が望ましい。

【０１１６】第２の実施例のように、エキシマレーザ発
振器１から出射されたレーザビームは、縮小光学系の第
１レンズ２と第２レンズ３により、ビーム寸法を柱状均
一化素子２０の断面より小さく縮小され、柱状均一化素
子２０に入射される。

【０１１７】柱状均一化素子２０の長さｌe が適当な充
分な長さを有すると、エキシマレーザビームは素子の内
部で全反射を繰り返し、あたかも万華鏡の中を反射を繰
り返して進行する光のように、レーザビーム中のレーザ
光が混合され、ビーム断面の光強度分布が均一化され
る。

【０１１８】このように光強度分布が均一化されたレー
ザビームは、光ファイバ束の導入端４より伝送体５に導
入され、レーザ加工に用いられる。

【０１１９】第２の実施例に示したレーザ加工機におい
ては、各ファイバ毎に縮小光学系７により穴加工をおこ
なうため、各ファイバに導入する光強度を均一にするこ
とが、穴加工のバラツキを減らし精度を向上する上で重
要であるが、このように柱状均一化素子２０により均一
化したレーザビームを用いれば、それを実際に実現する
ことができる。

【０１２０】また、同時に、第１の実施例および第２の
実施例の説明の中で述べたように、ファイバの射出端６
から出るレーザビームの発散角は、０．１ラジアン以下
に抑える必要があるから、ファイバ束の導入端４に導入
するレーザビームの発散角も０．１ラジアン以下に抑え
る必要がある。

【０１２１】このためには、縮小光学系２、３より柱状
均一化素子２０に導入するレーザビームの発散角も０．
１ラジアン以下に抑える必要がある。

【０１２２】図１１に示す従来例におけるビーム攪拌均
一化素子１４では、レーザビームを均一化するが素子１
４が湾曲しており、既に（数１）を用いて説明したよう
に、ビーム攪拌均一化素子１４を射出するレーザビーム
は発散角が大幅に増大して、この要求を充たさない。

【０１２３】これに対して、本実施例の柱状均一化素子
２０は、湾曲していないため、曲げ半径は無限大であ
り、（数１）から明らかなように、柱状均一化素子２０
から射出するレーザビームは発散角が増大せず、柱状均
一化素子２０に導入するレーザビームの発散角と等しく
なる。

【０１２４】このように、本実施例においては、柱状均
一化素子２０を用いることにより、発散角が増大しない
でレーザビームの均一化ができる柱状均一化素子２０を
提供することができる。

【０１２５】さて、柱状均一化素子２０に導入したレー
ザビームが内部で全反射をくり返して均一化するために
は、柱状均一化素子２０の長さｌe が以下の（数２）を
少なくとも満足する必要がある。

【０１２６】

【数２】

【０１２７】すなわち、（数２）は、０．１ラジアンよ
り発散角の小さいレーザビームが少なくとも１回以上全
反射する条件を示すものであり、またｗは柱状均一化素
子２０の径である。

【０１２８】さらに、柱状均一化素子２０から出るレー
ザビームが発散角で広がって外に逃げる部分を少なくし
て、有効にファイバ束の導入端４に導入するためには、
柱状均一化素子２０と導入端４との間隔ｇが、少なくも
柱状均一化素子２０の径ｗより小さい必要がある。

【０１２９】以下に、第１、第２および第３のいずれの
実施例にも基本的には共通する伝送体５を構成する光フ
ァイバ束の構成上において、望ましい実施上の条件、す
なわち発散角を０．１ラジアン以下に抑えるための光フ
ァイバの実施上の条件について、図６、図７、および図
８を用いて詳細に説明する。

【０１３０】ただし、伝送体５は、第１および第２の実
施例で示されたような、導入端と射出端面間の距離は最
大分離距離の１．５倍以上であり、レ−ザビ−ム入射端
面の方位Ｌi とレ−ザビ−ム射出端面の方位Ｌo を平行
に保ち、ファイバ中央の変曲点の前後で各ファイバの湾
曲の仕方は逆向きとしながら、ファイバ中央の変曲点の
接線方位についても入射端側接線方位Ｍi と射出端側接
線方位Ｍo が一致するように限定して構成するのではな
く、導入端と射出端の間において、２つの逆向きの任意
の円弧形状を、任意の結合位置で結合して構成したもの
とする。

【０１３１】図６は、実施例１、２および３のいずれに
も基本的に共通する構成部分となっている導入端４、伝
送体５、射出端６の構成を示す。

【０１３２】図６のファイバの最小曲げ半径ｒをファイ
バのコア径で割った値を横軸にとり、射出端６からのレ
ーザビームの発散角を縦軸にして、相互の関係を表わし
たグラフを図７に示す。

【０１３３】また、図６のファイバの導入端４および射
出端６近傍の直線部分の長さｌs をファイバのコア径で
割った値を横軸にとり、射出端６からでるレーザビーム
の発散角を縦軸にして、相互の関係を表わしたグラフを
図８に示す。

【０１３４】これまで述べてきたように、ファイバの射
出端６から出るレーザビームの発散角は０．１ラジアン
以下に抑える必要がある。

【０１３５】すなわち、発散角が大きいことは非常に明
るく直径の大きな縮小レンズが要求され、装置化すると
きの問題であるだけでなく、すり鉢状の集光が、厚みの
ある被加工物の仕上がり時の加工形状を悪化する問題を
生じるからである。

【０１３６】図６中のｒで示す光ファイバの最小曲げ半
径ｒは、（数１）に示したように発散角と重要な関係が
ある。

【０１３７】図７に、ファイバのコア径で規格化した曲
げ半径ｒと発散角との関係を、実験結果Ｍと数式（数
１）の理論値Ｔについて示す。

【０１３８】理論値と実験値はほぼ一致し、発散角が
０．１ラジアン以下であるためには、（曲げ半径／コア
径）は３００以上必要である。

【０１３９】すなわち、光ファイバの最小曲げ半径ｒ
は、ファイバのコア径の３００倍以上が要求される。

【０１４０】ファイバーの端部分、すなわち図９の導入
端４と射出端６部分の曲げ形状は、特に、発散角に与え
る影響が大きく、さらに、発散角のみならずビームが傾
いて射出する原因ともなる。

【０１４１】このため、導入端４と射出端６部分にファ
イバの少なくとも一方、より好ましくは双方に直線部分
を作ることが望ましく、この直線部分の長さ（導入端、
射出端双方に同じ長さの直線部分を設けた場合）を図６
でｌs としている。

【０１４２】図８は、導入端４と射出端６部分のファイ
バの直線部分長ｌs をファイバのコア径で規格化して横
軸に、発散角を縦軸にして相互の関係を示したものであ
るが、発散角が０．１ラジアン以下であるためには、
（直線部分長／コア径）は５０以上必要である。

【０１４３】すなわち、導入端４と射出端６部分のファ
イバの直線部分長ｌs はファイバのコア径の５０倍以上
が要求される。

【０１４４】以上のまとめれば、本実施例による多軸ビ
−ムレ−ザ加工機においても、加工速度と加工コストの
点で優れた効果が得られるもので、実用的なレ−ザ加工
機を実現することができる。

【０１４５】さらに、以上のすべての実施例において、
被加工物の材質とレ−ザビ−ムの発振波長との関係にお
いて、その材質がレ−ザビ−ムに対し吸収係数が適切に
大きければ、本発明を適用することにより加工速度とコ
ストに大きな効果を得ることができるものであるから、
光源は以上の実施例に示したエキシマレ−ザビ−ムに限
られるものでない。

【０１４６】例えば、パルスレ−ザのように非常に短い
パルス時間で加工する場合では、パルス時間が短いと加
工部の近傍への熱の伝達が少ないため一般的にきれいな
加工仕上げが可能であり、加工機の光源としての利用に
利点が大きい。

【０１４７】また、レ−ザの発振波長が１９０nmより長
い場合には、石英ファイバのような透過率の高く、安定
なビ−ム分割伝送体が使えるという利点がある。

【０１４８】また、レ−ザ発振波長が１９０nmより長く
さらに紫外領域の場合には、吸収率の高い材料が多く、
被加工物としての加工可能な適用範囲を、より広くでき
るという利点がある。

【０１４９】また、エキシマレ−ザは紫外レ−ザの中で
も特に大出力を出すことができ、中でも、希ガスハライ
ド系エキシマレ−ザは安定した大出力特性を持っている
ので、レーザ加工用光源として優れており、本発明の構
成において、その効果をさらに大きくできる。

【０１５０】

【発明の効果】以上のように本発明は、レ−ザ発振器、
レ−ザビ−ム分割光伝送体、および分割ビ−ム縮小結像
光学系を主要構成とし、レ−ザビ−ム分割光伝送体をそ
の一端を束ねた光ファイバ−束とし、レ−ザビ−ムを一
定のピッチで分割し、また必要に応じてレ−ザ発振器と
ビ−ム分割光伝送体の間にビ−ム縮小光学系を設けるこ
とにより、同時に複数の被加工物の加工を実現し、従来
の方法に比べて、加工速度を約１桁半向上し、また、単
位加工当たりの運転コストを約１桁半抑えることができ
る多軸ビ−ムレ−ザ加工機が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における多軸ビ−ムレ−
ザ加工機を示す構成図

【図２】本発明の第２の実施例における多軸ビ−ムレ−
ザ加工機を示す構成図

【図３】本発明の多軸ビ−ムレ−ザビ−ム分割光伝送で
ある石英ファイバを示す構成図

【図４】本発明の結像ビ−ム絞り板の開口径を可変とす
る機構の１実施例を示す構成図

【図５】本発明の第３の実施例における多軸ビームレー
ザ加工機を示す構成部分図

【図６】本発明の導入端端、伝送体、射出端の構成を示
す部分構成図

【図７】本発明のファイバの最小曲げ半径をファイバの
コア径で割った値とレーザビームの発散角の関係を示す
関係図

【図８】本発明のファイバの導入端と射出端付近の直線
部の長さをファイバのコア径で割った値とレーザビーム
の発散角の関係を示す関係図

【図９】従来のエキシマレ−ザ加工機の第１の例の構成
図

【図１０】従来のエキシマレ−ザ加工機の第２の例の構
成図

【図１１】従来の光ファイバによるエキシマレ−ザビ−
ム分岐装置を示す構成図

【符号の説明】

１ レ−ザ発振器 ２ ビ−ム縮小光学系第１レンズ ３ ビ−ム縮小光学系第２レンズ ４ レ−ザビ−ム分割光伝送体ビ−ム導入端 ５ レ−ザビ−ム分割光伝送体 ６ レ−ザ分割ビ−ム射出端 ７ 縮小結像光学系 ８ 被加工物 ９ 試料設置台 １０ 結像ビ−ム絞り板 ２０ 柱状均一化素子

フロントページの続き (72)発明者 小田 元 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 岩渕 俊 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 小野 拓弘 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 橋立 雄二 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 十河 寛 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 塚本 勝秀 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レ−ザ発振器、レ−ザビ−ム分割光伝送
   体、及び、分割ビ−ム縮小結像光学系とを有し、前記レ
   −ザビ−ム分割光伝送体は光ファイバ−束とし、前記光
   ファイバ束のビ−ム導入端は束ねてレ−ザビ−ムを導入
   できるように配置され、前記光ファイバ束のビ−ム射出
   端は一定間隔で配列され、各ビ−ム射出端毎に前記分割
   ビーム縮小結像光学系を構成するビ−ム縮小結像レンズ
   が設置され、結果として得られる分割レーザビ−ム数に
   対応した複数の被加工物を同時に加工できるようにした
   多軸ビ−ムレ−ザ加工機。
2. 【請求項２】 レ−ザ発振器、レ−ザビ−ム縮小光学
   系、レ−ザビ−ム分割光伝送体、及び、分割ビ−ム縮小
   結像光学系とを有し、前記レ−ザビ−ム縮小光学系は前
   記レ−ザ発振器と前記レ−ザビ−ム分割光伝送体との間
   に挿入され、前記レ−ザビ−ム分割光伝送体は光ファイ
   バ−束とされ、前記光ファイバ束のビ−ム導入端は束ね
   てレ−ザビ−ムを導入できるよう配置され、前記光ファ
   イバ束のビ−ム射出端は一定間隔で配列され、各ビ−ム
   射出端毎に前記分割ビーム縮小結像光学系を構成するビ
   −ム縮小結像レンズが設置され、結果として得られる分
   割レーザビ−ム数に対応した複数の被加工物を同時に加
   工できるようにした多軸ビ−ムレ−ザ加工機。
3. 【請求項３】 レ−ザ発振器をパルスレ−ザ発振器とし
   た請求項１または２記載の多軸ビ−ムレ−ザ加工機。
4. 【請求項４】 レ−ザ発振器を波長が １９０nm以上の
   パルスレ−ザ発振器とした請求項１または２記載の多軸
   ビ−ムレ−ザ加工機。
5. 【請求項５】 レ−ザ発振器を波長が １９０nm以上の
   紫外パルスレ−ザ発振器とした請求項１または２記載の
   多軸ビ−ムレ−ザ加工機。
6. 【請求項６】 レ−ザ発振器をエキシマレ−ザ発振器と
   した請求項１または２記載の多軸ビ−ムレ−ザ加工機。
7. 【請求項７】 レ−ザ発振器を希ガスハライド系エキシ
   マレ−ザ発振器とした請求項１または２記載の多軸ビ−
   ムレ−ザ加工機。
8. 【請求項８】 レ−ザ発振器をＸｅＣｌエキシマレ−ザ
   とし、エキシマレ−ザビ−ム分割光伝送体を石英ファイ
   バ−束とし、ビ−ム射出端を一定間隔で２次元配列し、
   さらに被加工物送り機構系を有し、前記被加工物送り機
   構系はコンピュ−タ制御のステップ送り機構系とした請
   求項１または２記載の多軸ビ−ムレ−ザ加工機。
9. 【請求項９】 石英ファイバ−束のビ−ム導入端とビ−
   ム射出端面の間隔を、分離された射出端群の中心と最外
   部までの間隔の１．５倍以上とし、石英ファイバ束導入
   端から、前記ファイバ束導入端と射出端群で形成される
   面との中央面上の位置までの各光ファイバを一定の曲率
   の円弧で曲げ、前記中央面上の位置からビーム射出端ま
   での各光ファイバを同じ曲率の円弧で逆に戻すように曲
   げ、ビ−ム入射端面方位とビ−ム射出端面方位が平行
   で、前記中央位置での入射端側からの接線とビ−ム射出
   端側からの接線が一致している請求項８記載の多軸ビ−
   ムレ−ザ加工機。
10. 【請求項１０】 石英ファイバ−のコア径と前記ファイ
    バ円弧の最小曲率半径が比例関係を保っていることを特
    徴とする請求項９記載の多軸ビ−ムレ−ザ加工機。
11. 【請求項１１】 石英ファイバ円弧の最小曲率半径が、
    前記石英ファイバ−のコア径の１５００倍以上になって
    いることを特徴とする請求項１０記載の多軸ビ−ムレ−
    ザ加工機。
12. 【請求項１２】 レ−ザビ−ム分割光伝送体からの複数
    のビ−ムが通過するような位置に、開口径可変の穴を有
    するビ−ム絞り板を、前記レーザビ−ム分割光伝送体の
    射出端直後に設置したことを特徴とする請求項１または
    ２記載の多軸ビ−ムレ−ザ加工機。
13. 【請求項１３】 レ−ザビ−ム分割光伝送体からのレ−
    ザビ−ムと略同じ寸法の開口径の穴を、前記ビ−ム分割
    光伝送体の射出端からの対応するレーザビ−ムを通過さ
    せるような位置に有するように、複数の薄板を前記射出
    端の直後に重ねて設置し、前記レ−ザビ−ムと略同じ寸
    法の開口径の穴を生じる基準位置から開口半径を最大と
    する距離だけ前記複数の薄板の各々をその板面に平行に
    移動できるようにし、前記複数の薄板の形成する開口部
    の寸法を可変にできることを特徴とする請求項１２記載
    の多軸ビ−ムレ−ザ加工機。
14. 【請求項１４】 レーザビーム分割伝送体の前側にファ
    イバ束のコア部分にレーザビームが入射されないように
    マスクを設けた請求項１３記載の多軸ビームレーザ加工
    機。
15. 【請求項１５】 透明体の柱状均一化素子をレーザビー
    ム縮小光学系とレーザビーム分割光伝送体との間に設け
    た請求項２記載の多軸ビームレーザ加工機。
16. 【請求項１６】 柱状均一化素子の長さが、前記柱状均
    一化素子の径の１０倍以上である請求項１４記載の多軸
    ビームレーザ加工機。
17. 【請求項１７】 柱状均一化素子とレーザビーム分割光
    伝送体との間隔が、柱状均一化素子の径より小さい請求
    項１４または１５記載の多軸ビームレーザ加工機。
18. 【請求項１８】 柱状均一化素子に入射されるレーザビ
    ームの発散角を０．１ラジアン以下にする請求項１４か
    ら１６記載の多軸ビームレーザ加工機。
19. 【請求項１９】 光ファイバ束の最小曲げ半径が光ファ
    イバのコア径の３００倍以上である請求項１または２記
    載の多軸ビームレーザ加工機。
20. 【請求項２０】 光ファイバ束の導入端と射出端部分の
    光ファイバの少なくとも一方を直線状にし、その直線部
    の長さが光ファイバのコア径の５０倍以上である請求項
    １または２記載の多軸ビームレーザ加工機。
21. 【請求項２１】 レーザビーム分割伝送体から射出され
    るレーザビームの発散角を０．１ラジアン以下にする請
    求項１から１９記載の多軸ビームレーザ加工機。