JPH11179574A - Optical machine and manufacture of orifice plat using the machine - Google Patents
Optical machine and manufacture of orifice plat using the machineInfo
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- JPH11179574A JPH11179574A JP9363688A JP36368897A JPH11179574A JP H11179574 A JPH11179574 A JP H11179574A JP 9363688 A JP9363688 A JP 9363688A JP 36368897 A JP36368897 A JP 36368897A JP H11179574 A JPH11179574 A JP H11179574A
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
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Abstract
Description
【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical processing machine and a method for manufacturing an orifice plate using the optical processing machine. When manufacturing an orifice plate to be used for an inkjet (bubble jet) printer, dust and dirt attached to minute grooves that are longer in one direction than the other, such as the flow path of an inkjet printer (bubble jet printer) Is effectively removed by using a laser beam to produce a workpiece with high precision.
【０００２】[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。2. Description of the Related Art An optical workpiece utilizing coherent light from an excimer laser or the like is used in a wide range of fields together with other chemical reaction application processing, mechanical processing, and the like. In particular, due to recent technological innovation, requirements for materials, optical technology, production technology, and the like have been set, and the optical processing method using coherent light has been actively used in the field of fine processing. In particular, such laser processing has been frequently used for plastic processing.
【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。FIG. 5 is a schematic view showing a case where vertically elongated grooves 21 and 22 are formed in a plastic by laser processing, for example, when an ink flow path of an ink jet printer is formed.
【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。As a feature of the laser processing, a large number of carbon debris (small pieces) 23 and 24 originating from a plastic material adhere to the plastic base portion 20. These are adhered to the plastic substrate with a bonding force that cannot be easily removed even after washing. These small pieces (garbage) not only increase the defective rate of the product, but are also unfavorable in appearance.
【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。One of the effective methods for removing these attached small pieces is a visible light laser irradiation method. Black carbon debris absorbs laser light in the visible range very well and can be removed from plastic surfaces by combustion or mechanical and chemical processes. On the other hand, since the plastic body transmits visible light well, the energy absorption per unit volume by laser irradiation is small, so that the temperature rise is small and no burning or ablation occurs.
【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。The energy consumed for removing carbon debris is affected by various parameters such as the processed shape, the state of dust, the laser wavelength, the oscillation repetition frequency, and the laser intensity per unit volume. 10
ns pulse YAG laser second harmonic (wavelength = 532n)
m), a laser oscillation repetition frequency: 5 to 10 Hz, an irradiation time: 1 to 2 seconds, and a processing time of 500 to 1000
An energy of mJ / square centimeter per pulse is required.
【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。Many commercially available YAG lasers have an oscillation pattern with a diameter of 5 mm and an output of about 200 m / pulse, so that even when used efficiently, only small pieces in a range of several square mm can be removed.
【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。FIGS. 6A and 6B are a plan view and a side view of a main part of an optical system of a conventional optical processing machine.
【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。In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a workpiece having a rectangular area, and reference numeral 101 denotes a positive lens having a spherical surface, which focuses a laser beam. Reference numeral 102 denotes a lens having a spherical surface, and emits a light beam from the positive lens 101 as parallel light.
The positive lenses 101 and 102 constitute a beam expander. Reference numeral 103 denotes a cylindrical lens, and a workpiece 1
It has power in the short direction of 00. Reference numeral 104 denotes a mask, which has a mask pattern 104a for cutting out light from the cylindrical lens 103 into a processed shape.
【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。Reference numeral 105 denotes a projection lens which projects the mask pattern 104a so as to focus on the workpiece 100 in the lateral direction.
【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。In FIG. 6, the laser light incident from the left side of the paper is expanded by the positive lenses 101 and 102 so as to have a width corresponding to the processing range of the workpiece 100 and emitted. The spread light beam is narrowed down by the cylindrical lens 103 in the lateral direction, and is condensed on a line substantially near the mask 104.
【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Here, the width in the short direction is the cylindrical lens 1
03, the laser width φ on the cylindrical lens 103, the total width θ of the natural spread angle of the laser light, and the mask 1
04 is a function of the deviation amount Δ from the focal position, but at a position where the focal position is relatively close to the mask 104, the root mean square of the width W due to the natural spread of the laser beam and the width of the out-of-focus state.
【００１３】[0013]
【数１】 となる。(Equation 1) Becomes
【００１４】マスク１０４により切り出された光は、投
影レンズ１０４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。The light cut out by the mask 104 is projected at the same size or reduced by the projection lens 104 to irradiate a limited area on the workpiece 100. At this time, small pieces such as dust and dust present in the laser light irradiation area are removed by the laser light irradiation.
【００１５】[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．The optical system for an optical processing machine shown in FIG. 6 has the following problems. (B-1)-If the beam diameter of the laser beam is increased in accordance with the processing width in the longitudinal direction, the transverse direction is also enlarged, so that the spread angle of the laser beam is reduced. Therefore, the workpiece 100
The width in the short direction above becomes narrow, and the working width in the short direction cannot be obtained. (B-2)-For the same reason as (a-1), the NA of the lateral illumination system
Becomes large, so that the depth of focus on the mask 104 and, consequently, the depth of focus on the processing surface cannot be made sufficiently long.・ As a result of (a-1) and (a-2), the difficulty of adjusting the processing width increases. (B-3) ・ If the transverse mode of the laser beam is not Gaussian but ring-shaped, as seen in the unstable type, if the amount of defocus on the mask is increased, the shape of the original mode is reflected And the irradiation profile becomes non-uniform. Particularly when the NA of the illumination system is large, the amount of blur on the mask can hardly be obtained. (B-4) ・ When the workpiece as shown in Fig. 5 is in the form of a groove with a slope, if the dirt on the slope is to be removed, the workpiece is tilted to irradiate the laser beam as vertically as possible on the slope. , The right slope, and the other way around, to remove dust on the left slope.
【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。Since the groove is formed on a substantially flat surface on the processing surface, when it is installed obliquely, the coordinate positions in the optical axis direction on the left and right sides in the longitudinal direction of the workpiece naturally differ, and the depth of focus of the projection lens is different. Will not enter.
【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。In order to improve the above points, the illumination system realizes a Keller illumination system using a wavefront splitting element such as a fly-eye lens, and the projection system preserves a magnification relationship between a mask and a work (workpiece). It is necessary to configure with an eccentric optical system as described below.
In general, such an optical system becomes complicated, and strict assembly accuracy is required.
【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。According to the present invention, when the pattern on the mask surface is illuminated by the illumination system with the laser light from the laser light source, and the pattern is imaged on the workpiece by the projection system, the processing is appropriately set. By using the illumination system and the projection system, small pieces such as dust and dust on the surface of the workpiece can be efficiently removed, and an optical processing machine capable of easily and highly accurately performing optical processing on the workpiece can be used. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an orifice plate.
【００１９】[0019]
【課題を解決する為の手段】本発明の光加工機は、(1-
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
造の並び方向では該パターン面上において所定の有限幅
の光束とし、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。The optical processing machine according to the present invention comprises:
1) An optical processing machine that illuminates a pattern of a periodic structure on a mask surface with a light beam emitted from a light source by an illumination system, projects the pattern on a workpiece by a projection system, and processes the workpiece with the pattern. In the illumination system, the illumination system forms a light beam having a predetermined finite width on the pattern surface in the arrangement direction of the periodic structure of the pattern, and condenses on the pattern surface in a direction orthogonal to the arrangement direction. The system is characterized in that it has a refractive power only in a direction orthogonal to the arrangement direction.
【００２０】特に、(1-1-1) 前記照明系は前記並び方向
にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズＡと前記並
び方向と直交する方向にのみ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の屈
折力と該シリンドリカルレンズＢの屈折力は互いに異な
っていることを特徴としている。In particular, (1-1-1) the illumination system has a cylindrical lens A having a refractive power only in the arrangement direction and a cylindrical lens B having a refractive power only in a direction orthogonal to the arrangement direction, The refracting power of the cylindrical lens A and the refracting power of the cylindrical lens B are different from each other.
【００２１】本発明の小片除去装置は、(2-1) 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、該照射系は該照射面上を一方向では所定幅の光束
として照射し、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] The small piece removing apparatus of the present invention irradiates (2-1) a light beam emitted from a light source on an irradiation surface by an illumination system, and condenses the light beam from the irradiation surface on a workpiece by a light condensing system. Then, in a small piece removing apparatus for removing small pieces attached to the workpiece, the irradiation system irradiates the irradiation surface as a light beam having a predetermined width in one direction and in another direction orthogonal to the one direction. Light is condensed, and the light condensing system has a refractive power only in the other direction, so that the irradiation surface and the workpiece are in a conjugate relationship.
【００２２】本発明の光加工機は、(3-1) 構成(2-1) 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。The optical processing machine of the present invention irradiates a pattern on a mask surface provided on an irradiation surface by using the small piece removing device having the constitution (2-1), and the pattern is projected by a projection system. It is characterized in that the work is projected on the work and the work is optically processed in the pattern.
【００２３】本発明の加工物は、(4-1) 構成(1-1) 又は
(3-1) の光加工機で加工して製造したことを特徴として
いる。The workpiece of the present invention comprises (4-1) constitution (1-1) or
It is characterized by being manufactured by processing with the optical processing machine of (3-1).
【００２４】本発明のオリフィスプレートの製造方法
は、(5-1) 構成(1-1) 又は(3-1) 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。The method for manufacturing an orifice plate according to the present invention comprises the steps of: (5-1) transferring the periodic structure on the mask surface onto a substrate by using the optical processing machine having the constitution (1-1) or (3-1). Then, a plurality of small holes are formed in the substrate to produce an orifice plate.
【００２５】本発明のバブルジェットプリンタは、(6-
1) 構成(1-1) 又は(1-2) 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。The bubble jet printer according to the present invention has a (6-
1) The periodic structure on the mask surface is transferred onto a substrate using the optical processing machine having the configuration (1-1) or (1-2), and a plurality of small holes are formed on the substrate to manufacture the substrate. Characterized in that it has an orifice plate.
【００２６】(6-2) 構成(5-1) 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。(6-2) It is characterized in that it has an orifice plate manufactured by the method for manufacturing the orifice plate of the constitution (5-1).
【００２７】[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。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic diagram (side view of a main part) of a main part of an optical processing machine according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of a main part of a part of the first embodiment of FIG. This embodiment shows a case in which parallel grooves (each groove length is extremely short) are ablated (perforated) in the workpiece 10.
【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。In this embodiment, the optical axis of the optical system (6 to 9) is the X axis, the direction in which the mask patterns 8a of the periodic structure of the mask (metal mask) 8 are arranged is the Y axis, and is orthogonal to the X axis and the Y axis. FIG. 1 shows an X = Y sectional view (longitudinal direction), and FIG. 2 shows an XZ sectional view (short side direction).
【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レーザからのレーザ光（波長５４３．５ｎｍ）
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。In the figure, reference numeral 1 denotes a laser light source, for example, YA
It is composed of a G laser and emits strong coherent light of SHG light (wavelength 532 nm). A workpiece 10 to be described later is perforated with a light beam from the laser light source 1. Reference numeral 2 denotes a total reflection mirror for adjusting the optical path, which reflects the laser light from the laser light source 1 and makes it incident on the dichroic mirror 4. 3 is a subsequent temporary He-Ne laser (wavelength 543.
5 nm). The dichroic mirror 4 reflects the laser light (wavelength 532 nm) from the YAG laser 1
Laser light from e-Ne laser (wavelength 543.5 nm)
And the light is guided to the mirror 5 with the two optical paths matched.
【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。Reference numeral 5 denotes a mirror for adjusting an optical path. Reference numeral 6 denotes a cylindrical lens having a refractive power in the lateral direction (Z direction),
The light beam from the mirror 5 is focused on a metal mask 8 described later in the XZ section. Reference numeral 7 denotes a cylindrical lens having a refractive power in the longitudinal direction (Y direction). The refractive powers of the cylindrical lens 6 and the cylindrical lens 7 are different from each other. The cylindrical lenses 6 and 7 constitute an illumination system.
【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。Reference numeral 8 denotes a metal mask, which is provided with a mask pattern 8a having a periodic structure for optical processing on a workpiece 10 such as an orifice plate. The mask pattern 8a has a plurality of openings in the longitudinal direction (Y direction). For this reason, the light beam passing through the cylindrical lenses 6 and 7 is incident on the metal mask 8 as a light beam having a predetermined illumination width in the longitudinal direction.
【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。Reference numeral 9 denotes a cylindrical positive lens (cylindrical lens) having a refractive power in a short direction (Z direction). The positive lens 9 forms an image of the mask pattern 8a of the metal mask 8 on the workpiece 10 in the XZ section. Workpiece (substrate) 1
0 is, for example, an ink jet printer (bubble jet)
Made of parts for The positive lens 9 constitutes a projection system.
【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。When the optical processing machine of this embodiment is used as a small piece removing device for removing dust and dirt on the surface of a workpiece, the mask 8 is retracted from the optical path.
【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。The light beam radiated from the YAG laser 1
The light is reflected by the dichroic mirrors 4 and 5 and enters the cylindrical lens 6. At this time, in the XY section (work 1
The light flux passing through the cylindrical lenses 6 and 7 on the plane including the longitudinal direction of 0) illuminates the metal mask 8 with a predetermined illumination width and then enters the workpiece 10 with a predetermined width via the positive lens 9. doing.
【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。On the other hand, in the XZ section (the plane including the short side direction of the workpiece 10), the light beam reflected by the mirror 5 and passed through the cylindrical lenses 6 and 7 is focused on the metal mask 8. The light beam from the metal mask 8 is condensed by the positive lens 9 and forms a mask pattern image on the workpiece 10. Thus, an orifice plate is manufactured.
【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。When used as a small piece removing device, the mask 8 may be retracted from the optical path and the laser beam may be focused on the workpiece 10 or the mask 8 may be arranged in the optical path. The laser light focused on the workpiece 10 at this time burns or photochemically removes dust such as carbon debris existing on the surface.
【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。In this embodiment, the cylindrical lenses 6 and 7 of the illumination system are used.
By adjusting the refractive power of the laser beam, the illumination area of the laser beam on the surface of the mask 8 is arbitrarily adjusted to efficiently use the laser irradiation energy.
【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。In the present embodiment, in the short direction of FIG. 2, the power density on the surface of the mask 8 is directly projected on the surface of the workpiece 10, so that it is necessary to secure a sufficient illumination width on the surface of the mask 8. .
【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。Since the illumination width is insufficient only by the natural spread of the laser light, the cylindrical lens 6 is adjusted in the optical axis direction by the drive mechanism so that the mask 8 is located at the defocus position where the focal position is slightly shifted. I can do it. or,
This adjusts the illumination area in the short direction and the uniformity of illumination.
【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を偏光しなくても長
手方向の照明域及び照射の均一性を調整している。The cylindrical lens 7 controls the illumination width of the light beam in the longitudinal direction. The adjustment is made in the optical axis direction by a drive mechanism (not shown). This adjusts the illumination area in the longitudinal direction and the uniformity of irradiation without polarizing the mask 8.
【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。The cylindrical lens 7 has a positive refractive power, and is set so that the light beam from the mirror 5 is focused on the workpiece 10 side of the mask 8. The focal length of the cylindrical lens 7 is set so that the width in the longitudinal direction on the mask 8 surface becomes too narrow and the mask 8 is irradiated with strong laser light and is not destroyed.
【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。The pattern of the mask 8 limits the illumination range on the surface of the workpiece 10. Since the energy density on the surface of the mask 8 is, for example, about 10 J / cm 2 , the mask 8 is made of a difficult-to-work metal such as aluminum or molybdenum, or a ceramic product.
【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。In the present embodiment, using the YAG laser second harmonic (wavelength 532 nm) 1 and the He-Ne laser 3, the optical axis adjustment with less chromatic aberration generated from the optical system and with less reflection loss of the optical film is performed. Easy going.
【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。Since the imaging system 9 has refractive power only in the short direction and the NA of the projection system is determined only by the illumination area required in the short direction, the projection is performed with a small NA and the depth of focus is increased. In this state, the mask edge is accurately projected in the lateral direction. Further, by adjusting the refractive power of the two positive lenses 6 and 7 of the illumination system, the light intensity distribution of the laser light on the mask surface can be arbitrarily changed.
【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。The mask pattern 8a of the mask 8 is enlarged and projected only by the optical action of the illumination systems 6 and 7. As a result, the accuracy of linearity and parallelism required for the mask is relaxed as compared with the case where the imaging system 9 is formed of a spherical lens.
【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。In this embodiment, the orifice plate is manufactured by using the above-described optical processing machine. An orifice plate manufactured by using the optical processing machine is used as a bubble jet printer.
【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。FIGS. 3 and 4 are schematic views of a main part of a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the workpiece 10 is mounted on the rotary stage 11 so that the laser beam can be obliquely incident on the surface of the workpiece 10 at an arbitrary angle. As a result, the loss of irradiation energy is reduced, and small pieces such as dust and dust adhering to both slopes of the groove are efficiently removed. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
【００４８】[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。According to the present invention, as described above, the pattern on the mask surface is illuminated by the illumination system with the laser light from the laser light source, and the pattern is imaged on the workpiece by the projection system to perform the optical processing. When performing, by using the appropriately set illumination system and projection system, small pieces such as dust and dust on the workpiece surface can be efficiently removed, and the workpiece can be easily and highly accurately optically processed. An optical processing machine and a method for manufacturing an orifice plate using the same can be achieved.
【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。In addition, according to the present invention, a high-precision orifice plate suitable for ink jet (bubble jet) can be manufactured.
【図１】本発明の光加工機の実施形態１の要部側面図FIG. 1 is a side view of a main part of an optical processing machine according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の光加工機の実施形態１の要部平面図FIG. 2 is a plan view of a main part of the optical processing machine according to the first embodiment of the present invention.
【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FIG. 3 is a side view of a main part of a part of an optical processing machine according to a second embodiment of the present invention;
【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FIG. 4 is a plan view of a main part of a part of an optical processing machine according to a second embodiment of the present invention;
【図５】インクジェットプリンタの溝の概念図FIG. 5 is a conceptual diagram of a groove of the ink jet printer.
【図６】従来の光加工機の光学系の概略図FIG. 6 is a schematic view of an optical system of a conventional optical processing machine.
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 Reference Signs List 1 Light source of YAG laser SHG (532 nm) 2 Reflection mirror 3 He-Ne laser (wavelength 543.5 nm) 4 Dichroic mirror 5 Reflection mirror 6 Cylindrical positive lens 7 Cylindrical positive lens 8 Metal mask 9 Cylindrical positive lens 10 Inkjet printer parts 11 Rotating stage 100 Workpiece 101 Spherical positive lens 102 Spherical positive lens 103 Cylindrical lens 104 Mask 105 Projection lens
Claims (8)
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では該パターン面上において所
定の有限幅の光束とし、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。An illumination system illuminates a pattern of a periodic structure on a mask surface with a light beam emitted from a light source, projects the pattern onto a workpiece by a projection system, and processes the workpiece with the pattern. In the optical processing machine, the illumination system forms a light beam having a predetermined finite width on the pattern surface in the direction in which the periodic structure of the pattern is arranged, and condenses on the pattern surface in a direction perpendicular to the arrangement direction. An optical processing machine, wherein the projection system has a refractive power only in a direction orthogonal to the arrangement direction.
を有するシリンドリカルレンズＡと前記並び方向と直交
する方向にのみ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の屈折力と該シリ
ンドリカルレンズＢの屈折力は互いに異なっていること
を特徴とする請求項１の光加工機。2. The illumination system has a cylindrical lens A having a refractive power only in the arrangement direction and a cylindrical lens B having a refractive power only in a direction orthogonal to the arrangement direction.
The optical processing machine according to claim 1, wherein the refractive power of the cylindrical lens A and the refractive power of the cylindrical lens B are different from each other.
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、該照射系は該照射面上を
一方向では所定幅の光束として照射し、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。3. An irradiation system irradiates a light beam emitted from a light source onto an irradiation surface, and condenses the light beam from the irradiation surface onto a workpiece by a light condensing system and adheres to the workpiece. In a small particle removing apparatus for removing small particles, the irradiation system irradiates the irradiation surface with a light beam having a predetermined width in one direction, and collects light in the other direction orthogonal to the one direction. A small piece removing apparatus, having a refractive power only in the other direction, wherein the irradiation surface and the workpiece are in a conjugate relationship.
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。4. A pattern on a mask surface provided on an irradiation surface is radiated by using the small piece removing apparatus according to claim 3, and the pattern is projected onto a workpiece by a projection system, and the workpiece is subjected to the pattern. An optical processing machine characterized in that optical processing is performed by using.
て製造したことを特徴とする加工物。5. A processed product manufactured by processing with the optical processing machine according to claim 1, 2, or 4.
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。6. An optical processing machine according to claim 1, wherein the periodic structure on the mask surface is transferred onto a substrate, and a plurality of small holes are formed on the substrate to form an orifice plate. A method for manufacturing an orifice plate, which is manufactured.
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。7. An orifice manufactured by transferring the periodic structure on the mask surface onto a substrate by using the optical processing machine according to claim 1, 2, or 4, and forming a plurality of small holes on the substrate. A bubble jet printer comprising a plate.
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。8. A bubble jet printer having an orifice plate manufactured by the method for manufacturing an orifice plate according to claim 6.
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|---|---|---|---|
| JP36368897A JP3526199B2 (en) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | Optical processing machine and method of manufacturing orifice plate using the same |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP36368897A JP3526199B2 (en) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | Optical processing machine and method of manufacturing orifice plate using the same |
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| JPH11179574A true JPH11179574A (en) | 1999-07-06 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007307597A (en) * | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Disco Abrasive Syst Ltd | Laser beam machining device |
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- 1997-12-16 JP JP36368897A patent/JP3526199B2/en not_active Expired - Fee Related
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