(57)【要約】【課題】  低コスト且つ簡単な構成で、レーザ光を分岐して被加工物に照射できるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を得る。【解決手段】  レーザ発信器１４から射出されたレーザビームＬＢ−１の進行方向下流側に配置されたマルチミラー１６には、反射面１８Ｒを延長した線が、互いに交差又は一致しない複数のミラー１８が、反射面１８Ｒの短手方向に沿って一定間隔をあけて設けられている。マルチミラー１６への入射前には１本であったレーザビームＬＢ−１が、マルチミラー１６による反射後は、ミラー１８の数と同数で、互いに平行な複数のレーザビームＬＢ−２に分岐される。【選択図】          図２
2006231366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を射出するレーザ光源と、
前記レーザ光源からのレーザ光を反射する複数のミラーを備えたミラー体と、
前記ミラー体で反射されたレーザ光を所定形状に整形するマスクと、
前記マスクで整形されたレーザ光を被加工物上に結像させる結像レンズ系と、
を有し、
前記ミラー体を構成する複数のミラーが、
それぞれのミラーの反射面を延長した面が互いに交差又は一致せず、且つ反射面からの反射レーザ光の光路を互いに遮断しないように配置されていることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記ミラー体がレーザ光の光軸方向に沿って、且つそれぞれのミラー体でのレーザ光の分岐方向が直交するように２つ配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記マスクに入射するレーザ光の大きさが、マスクに形成された開口よりも大きくなるように前記ミラー体の反射面の大きさが決められていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記ミラー体を構成する複数のミラーのそれぞれが、レーザ光の光軸と直交する方向が長手方向とされた長方形状の反射面を有し、これら複数のミラーが、前記反射面の長手方向と直交する短手方向に沿って配置されているていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
ノズル形成前のノズルプレートを前記被加工物とし、このノズルプレートに対し請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置によってノズルに対応したレーザ光を照射することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項６】
被加工物としてノズル形成前のノズルプレートを用意し、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置によってこのノズルプレートに対しノズルに対応したレーザ光を照射することを特徴とするレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録ヘッド等の液滴吐出ヘッドでは、１つの液滴吐出ヘッドに多数のノズルを形成することで、液滴吐出の高速化を図ることができる。このように液滴吐出ヘッドに多数のノズルを効率よく形成する方法としては、たとえば、複数の開口を有するマスクを使用し、レーザ光源から射出されたレーザ光を複数に分岐して被加工面に照射することで、複数のノズルに対応するレーザ光を同時に照射することが可能となる。
【０００３】
しかし、一般にレーザ光の照射領域（面積）には制限があるため、上記の広い範囲にレーザ光を照射することができず、また、分岐されたレーザ光の間隔の調整も難しい。
【０００４】
これに対し、特許文献１には、光源から射出された光束を、所定間隔をあけて配置した２つのプリズムに導き、プリズム間を通る１本の光束と、プリズムによって光路を変更された２本の光束との合計３つの光束に分割した後、結像光学素子群によって結像させる投影装置が開示されている。この構成では、レーザ光の照射領域を広げることができ、高効率で被加工物に照射することができる。
【０００５】
しかしながら、一般にプリズムは高価であるため、特許文献１の構成では高コストとなる。また、レーザ光の分岐数を増やすためにはさらに多くのプリズムが必要になったり、構成が複雑になったりする等で、さらなるコスト高を招くおそれがある。
【特許文献１】特開平４−９２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事実を考慮し、低コスト且つ簡単な構成で、レーザ光を分岐して被加工物に照射できるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明では、レーザ光を射出するレーザ光源と、前記レーザ光源からのレーザ光を反射する複数のミラーを備えたミラー体と、前記ミラー体で反射されたレーザ光を所定形状に整形するマスクと、前記マスクで整形されたレーザ光を被加工物上に結像させる結像レンズ系と、を有し、前記ミラー体を構成する複数のミラーが、それぞれのミラーの反射面を延長した面が互いに交差又は一致せず、且つ反射面からの反射レーザ光の光路を互いに遮断しないように配置されていることを特徴とする。
【０００８】
したがって、レーザ光源から射出されたレーザ光が、ミラー体を構成しているミラーによって反射さレーザらにマスクによって所定形状に整形された後、結像レンズ系によって被加工物上に結像される。
【０００９】
ミラー体を構成している複数のミラーは、それぞれの反射面が互いに交差又は一致しないように配置されている。すなわち、これら複数のミラーは、互いに同一平面上にはなく、且つ平行に配置されている。したがって、ミラー体のそれぞれのミラーによって反射された反射レーザ光は、ミラーの数と同数で、且つ互いに平行なレーザ光に分岐されることになる。しかも、それぞれのミラーは、反射面からの反射レーザ光の光路を互いに遮断しないように配置されているため、反射レーザ光を不用意に遮ることなく、マスクによって整形できる。
【００１０】
このように、複数のミラーを備えたミラー体を使用することでレーザ光を分岐でき、従来にようなプリズム等を使用しないので、低コスト且つ簡単な構成となる。
【００１１】
レーザ光の分岐数も、ミラー体を構成するミラーの数を増減することで、容易に調整できる。
【００１２】
なお、ミラー体の数は、たとえば１つであってもよいが、請求項２に記載のように、レーザ光の光軸方向に沿って、且つそれぞれのミラー体でのレーザ光の分岐方向が直交するように２つ配置すれば、レーザ光を光軸と直交する２方向に分岐することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記マスクに入射するレーザ光の大きさが、マスクに形成された開口よりも大きくなるように前記ミラー体の反射面の大きさが決められていることを特徴とする。
【００１４】
したがって、マスクによるレーザ光の整形を適切に行うことができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記ミラー体を構成する複数のミラーのそれぞれが、レーザ光の光軸と直交する方向が長手方向とされた長方形状の反射面を有し、これら複数のミラーが、前記反射面の長手方向と直交する短手方向に沿って配置されているていることを特徴とする。
【００１６】
このように、長方形状の反射面を有するミラーを短手方向に沿って配置する簡単な構造でミラー体を構成できる。
【００１７】
請求項１〜請求項４の発明において、その用途は特に限定されないが、たとえば、請求項５に記載のように、ノズル形成前のノズルプレートを前記被加工物とし、このノズルプレートに対し請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置によってノズルに対応したレーザ光を照射するレーザ加工装置とすることができる。同様に、レーザ加工装置を使用したレーザ加工方向としても、請求項６に記載のように、被加工物としてノズル形成前のノズルプレートを用意し、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置によってこのノズルプレートに対しノズルに対応したレーザ光を照射するレーザ加工方法とすることができる。特に、たとえばインクジェット記録ヘッド等の液滴吐出ヘッドの製造に適用すれば、複数のノズルを同時に形成することにより、液滴吐出ヘッドの製造に要する時間の短縮やコストの低下を図ることができ、好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は上記構成としたので、低コスト且つ簡単な構成で、レーザ光を分岐して被加工物に照射できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１及び図２には、本発明の第１実施形態のレーザ加工装置１２が示されている。このレーザ加工装置１２は、インクジェット記録ヘッド等の液滴吐出ヘッドのノズルプレートを形成するために使用される。すなわち、レーザ加工装置１２により、ノズル形成前のノズルプレート２４に対しノズル形成位置にレーザービームが照射される。その後、ノズルプレートに所定の処理を行って所望の位置にノズルが形成される。
【００２０】
レーザ加工装置１２は、図２に示すようにレーザ発信器１４を有している。レーザ発信器１４としては、たとえば、一般的な加工に用いられるエキシマレーザを使用することができるが、これに限定されない。
【００２１】
レーザ発信器１４から射出されたレーザビームＬＢ−１の進行方向下流側には、マルチミラー１６が配置されている。
【００２２】
マルチミラー１６は、反射面１８Ｒが長方形状とされた複数のミラー１８を備えている。そして、この反射面１８Ｒを延長した線が、互いに交差又は一致しないようにして、複数のミラー１８は、反射面１８Ｒの短手方向に沿って一定間隔をあけて位置している。したがって、反射面１８Ｒは互いに平行で、且つ同一平面上に位置しないようになっている。
【００２３】
そして、マルチミラー１６のミラー１８の個々の反射面が、入射するレーザビームＬＢ−１に対して一定の角度（図２に示す例では４５°）となるように、マルチミラー１６が配置されている。したがって、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、マルチミラー１６への入射前には１本であったレーザビームＬＢ−１が、マルチミラー１６による反射後は、ミラー１８の数と同数で、互いに平行な複数のレーザビームＬＢ−２に分岐されている。これら複数のレーザビームＬＢ−２は、図２に示すように、レーザ発信器１４から射出直後には幅Ｗ１であったが、マルチミラー１６による反射後は、幅Ｗ２に広がっている。このため、ノズルプレート２４上においても、マルチミラー１６がない構成では幅Ｗ１’で結像されるのに対し、本実施形態では、所望のノズル配置に対応した幅Ｗ２’（Ｗ２’＞Ｗ１’）に広がって結像される。
【００２４】
なお、レーザ発信器１４として上記のエキシマレーザを使用した場合等では、レーザビームＬＢ−１の進行方向に対する垂直な断面は、長方形に近い楕円形状となる。この場合、レーザビームＬＢ−１の長軸方向がミラー１８の反射面１８Ｒの長手方向と一致するように配置することが、レーザビームＬＢ−１の効率的な利用の点から好ましい。
【００２５】
また、それぞれのミラー１８は、レーザ発信器１４から射出されたレーザビームＬＢ−１の進行方向に沿ってみたとき、ミラー１８の間にレーザビームＬＢ−１が通過してしまう隙間が生じないように配置されている。したがって、レーザビームＬＢ−１を効率よく反射して利用可能とすることができる。
【００２６】
さらに、それぞれのミラー１８は、互いに反射面１８Ｒで反射されたレーザビームＬＢ−２の光路を遮ることがないように配置されている。したがって、反射されたレーザビームＬＢ−２を無駄なく被加工物に照射することができる。
【００２７】
マルチミラー１６によって反射されたレーザビームＬＢ−１の進行方向下流側には、マスク２０及び結像レンズ系２２が配置されている。マスク２０には、ノズルの形状に対応した複数の開口２０Ｈが形成されており、分岐されたレーザビームＬＢ−２のそれぞれが、開口２０Ｈによって所定の形状に整形される。なお、レーザビームＬＢ−２の断面の大きさは、対応する開口２０Ｈよりも大きくなるように、マルチミラー１６のミラー１８の反射面１８Ｒの大きさが決められている。
【００２８】
そして、整形されたレーザビームＬＢ−２が、結像レンズ系２２によって、被加工物であるノズル形成前のノズルプレート２４に、マスク２０の開口２０Ｈの形状に対応した形状のレーザビームＬＢ−１が結像され照射される。
【００２９】
以上の説明から分かるように、本実施形態のレーザ加工装置１２では、レーザ発信器１４で射出された１本のレーザビームＬＢ−１をマルチミラー１６によって反射することで、互いに平行な複数本のレーザビームＬＢ−２に分岐しているので、分岐後のレーザビームＬＢ−２照射領域を、分岐前のレーザビームＬＢ−１の照射領域よりも広げることができる。たとえば、図２からも分かるように、分岐前のレーザビームＬＢ−１が、短軸方向（短手方向）に所定のレーザ照射領域Ｗ１を有する場合に、マルチミラー１６による反射後は、照射領域Ｗ２に広がる。そして、ノズルプレート１１６上での実効的な加工領域（照射領域）も、マルチミラー１６がない構成では幅Ｗ１’であるのに対し、本実施形態では、所望のノズル配置に対応した幅Ｗ２’（Ｗ２’＞Ｗ１’）に広がって結像されている。
【００３０】
なお、このようにレーザービームを分岐すると、分岐されたレーザービームの間には、被加工面上において、レーザービームの非照射領域が生じるが、ノズルプレート２４に形成するノズルの間隔とレーザービームの間隔とを整合させれば、レーザービームの有効利用を図ることができる。
【００３１】
このように、本実施形態では、複数のミラー１８を備えたマルチミラー１６を使用することでレーザ光を分岐でき、従来のようなプリズム等を使用しないので、低コスト且つ簡単な構成となる。
【００３２】
また、レーザビームＬＢ−１の分岐数も、マルチミラー１６を構成するミラー１８の数を増減することで、容易に調整できる。
【００３３】
図４及び図５には、本発明の第２実施形態のレーザ加工装置４２が示されている。第２実施形態では、第１実施形態と比較して、マルチミラーが２つ配置されている点が異なっている。以下、第２実施形態において第１実施形態と同一の構成要素、部材等は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３４】
第２実施形態のレーザ加工装置４２では、レーザ発信器１４から射出されたレーザビームＬＢ−１が、第１マルチミラー４４Ａ及び第２マルチミラー４４Ｂによって順に反射される。第１マルチミラー４４Ａは、第１実施形態のマルチミラー１６と同一構成とされており、第１マルチミラー４４Ａへの入射前には１本であったレーザビームＬＢ−１を、第１マルチミラー４４Ａを構成するミラー１８の数と同数で、互いに平行な複数のレーザビームＬＢ−２に分岐する。
【００３５】
第２マルチミラー４４Ｂは、ミラー１８が、レーザビームＬＢ−１の進行方向に見て、第１マルチミラー４４Ａのミラーと直交する方向が長手方向となるようにして、且つ短手方向には一定の間隔をあけて配置されている。
【００３６】
したがって、第２実施形態のレーザ加工装置４２では、図６に示すように、第１マルチミラー４４Ａによっていったん線状のレーザビームＬＢ−１に分岐した後、さらに、第２マルチミラー４４Ｂによって、レーザビームＬＢ−１のそれぞれを複数本のレーザビームＬＢ−２に分岐する。すなわち、第１実施形態と比較して、より広い範囲にレーザビームＬＢ−１を照射することができる。
【００３７】
以後は、第１実施形態と同様にして、レーザービームＬＢ−２はマスク２０で整形さレーザらに結像レンズ系２２によってノズルプレート２４上に結像される（図１及び図２参照）。
【００３８】
このように、第２実施形態では、２つのマルチミラーによって２回光ビームを分岐することで、光ビームを照射面の所定の領域に２次元的に拡大することができるので、レーザービームのエネルギー利用効率をさらに向上させることができる。これに対し、第１実施形態の構成では、マルチミラーが１つで済むので、第２実施形態と比較して簡単な構造となる。
【００３９】
なお、上記各実施形態において使用されるマルチミラー１６、第１マルチミラー４４Ａ及び第２マルチミラー４４Ｂの構成は、上記したように光ビームを分岐できれば特に限定されないが、たとえば、以下の図７〜図９に示す構成とすることができる。
【００４０】
図７に示すマルチミラー５２では、階段状に形成された複数のミラー取付面５４Ｆを有する基体５４を用意し、このミラー取付面５４Ｆのそれぞれに、長方形状のミラー５６を取り付けている。
【００４１】
図８に示すマルチミラー６２では、幅の異なる複数種の基板６４を用意し、その一面に反射膜６６を形成したものを、反射膜が長方形状に露出するように積層して貼り合わせている。
【００４２】
図９に示すマルチミラー７２では、レーザ光を透過する同一形状の透明基板７４を積層し、各層の所定の位置に長方形状の反射膜７６を形成している。
【００４３】
また、本発明のレーザ加工装置及びレーザ加工装置による加工対象である被加工物も、ノズル形成前のノズルボードに限定されない。すなわち、レーザ光が所定の形状及び強度で所定位置に照射されて加工が行われるあらゆる被加工物に本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態のレーザ加工装置を示す平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態のレーザ加工装置を示す側面図である。
【図３】本発明の第１実施形態のレーザ加工装置によるレーザービームの照射パターンを示し、（Ａ）はマルチミラーによる分岐前、（Ｂ）はマルチミラーによる分岐後、（Ｃ）はマスクによる整形後をそれそれ示す。
【図４】本発明の第２実施形態のレーザ加工装置を示す平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態のレーザ加工装置を示す側面図である。
【図６】本発明の第１実施形態のレーザ加工装置によるレーザービームの照射パターンを示し、（Ａ）は第１マルチミラーによる分岐前、（Ｂ）は第１マルチミラーによる分岐後、（Ｃ）は第２マルチミラーによる分岐後をそれそれ示す。
【図７】本発明に適用可能なマルチミラーの具体例を示す斜視図である。
【図８】本発明に適用可能なマルチミラーの具体例を示す斜視図である。
【図９】本発明に適用可能なマルチミラーの具体例を示す斜視図である。。
【符号の説明】
【００４５】
１２   レーザ加工装置
１４   レーザ発信器
１６   マルチミラー（ミラー体）
１８   ミラー
１８Ｒ 反射面
２０   マスク
２０Ｈ 開口
２２   結像レンズ系
２４   ノズルプレート
４２   レーザ加工装置
４４Ａ 第１マルチミラー（ミラー体）
４４Ｂ 第２マルチミラー（ミラー体）
５２   マルチミラー（ミラー体）
５４   基体
５４Ｆ ミラー取付面
５６   ミラー
６２   マルチミラー
６４   基板
６６   反射膜
７２   マルチミラー
７４   透明基板
７６   反射膜
ＬＢ−１      レーザビーム
ＬＢ−２      レーザビーム
ＬＢ−３      レーザビーム
【図１】
2006231366.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006231366.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006231366.tif 000007
【図６】
2006231366.tif 000008
【図７】
2006231366.tif 000009
【図８】
2006231366.tif 000010
【図９】
2006231366.tif 000011