CN101468424A - 激光加工装置及激光加工控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于得到一种可以加工精度良好且迅速地对被加工物进行加工的激光加工装置及激光加工控制装置。该激光加工装置利用电扫描器将激光引导至被加工物上的照射位置，向作为加工孔的激光的照射位置上射出脉冲型激光而进行连发加工，该激光加工装置具有控制部(11)，其对激光振荡器(1)的激光照射定时进行控制，与激光的照射位置到达目标照射位置后的电扫描器(6A、6B)的残留振动频率同步地射出脉冲型激光。
Description
技术领域
本发明涉及一种射出脉冲型激光而进行连发(burst-shot)加工的激光加工装置及激光加工控制装置。
背景技术
在对印刷基板等被加工物进行开孔加工等激光加工的情况下，优选进行尽可能接近正圆的开孔加工。作为迅速地进行这种开孔加工的装置，存在一种具有电扫描器的激光加工装置。电扫描器通过改变电反射镜的摆动角而使激光的照射位置变化。
激光开孔加工中，为了得到所要求的孔形状，在被加工物上向想要开孔的位置照射多发脉冲而进行孔加工。作为照射多发脉冲的孔加工方法，存在连发加工。该连发加工是每次电扫描器移动·停止至目标位置时，以孔加工所需的发数进行照射的加工方法。如上所述，在对一个孔位置照射多发脉冲的情况下，如果不能位置精度良好地针对1个孔位置在相同位置照射脉冲，则会使孔的加工形状成为椭圆状等而不会成为正圆。
专利文献1中记载的激光开孔加工装置，通过圆筒型准直器对从激光振荡器射出的激光束的非点像差进行校正，并照射至圆形开口掩膜上。然后，使透过该圆形开口掩膜的激光束在被加工物上成像而进行孔加工。
专利文献1：特开2002-273589号公报
发明内容
但是，在上述现有技术中，在产生电扫描器移动后的残留振动(电扫描器已经停止在目标位置时残留的振动)的情况下，存在加工孔形状成为椭圆状的问题。
由于残留振动的产生会持续规定时间，因此在等待残留振动消除后对被加工物进行激光加工的情况下，存在激光加工需要较长时间，无法迅速进行激光加工的问题。
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于得到一种激光加工装置及激光加工控制装置，其可以加工精度良好且迅速地对被加工物进行加工。
为了解决上述问题、实现上述目的，本发明的激光加工装置利用电扫描器将激光引导至被加工物上的照射位置，向作为加工孔的所述激光的照射位置射出脉冲型激光而进行连发加工，其特征在于，该激光加工装置具有控制部，其对所述激光的照射定时进行控制，与所述激光的照射位置到达目标照射位置后的所述电扫描器的残留振动频率同步地射出所述脉冲型激光。
发明的效果
根据本发明，因为对激光的照射定时进行控制，与电扫描器的残留振动频率同步地射出脉冲型激光，所以起到可以加工精度良好且迅速地对被加工物进行加工的效果。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的激光加工装置的结构的图。
图2是表示电扫描器的旋转件部分的结构的图(1)。
图3是表示实施方式1所涉及的激光加工控制装置的结构的框图。
图4是表示进行连发加工的情况下的激光的照射顺序的图。
图5是用于说明电反射镜的摆动角的图。
图6是表示存在残留振动的情况下的电反射镜的摆动角和时间的关系的图。
图7是表示激光射出定时的图。
图8是表示以残留振动频率的2分之1的频率射出激光的情况下的激光射出定时的图。
图9是表示相对于激光照射目标位置的偏移量为0的情况下的激光射出定时的图。
图10是表示实施方式2所涉及的激光加工控制装置的结构的框图。
图11是表示实施方式3所涉及的激光加工控制装置的结构的框图。
图12是表示实施方式4所涉及的激光加工装置的结构的图。
图13是表示电扫描器的旋转件部分的结构的图(2)。
图14是表示电扫描器的旋转件部分的结构的图(3)。
图15是从轴的轴向观察振动频率调整部的剖面图。
具体实施方式
下面，根据附图详细说明本发明所涉及的激光加工装置及激光加工控制装置的实施方式。此外，本发明不限定于这些实施方式。
实施方式1
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的激光加工装置的结构的图。激光加工装置101是通过对印刷基板等被加工物进行激光的脉冲照射而对被加工物进行开孔加工等的装置，由后述的激光加工控制装置10进行控制。
激光加工装置101具有激光振荡器1、掩膜3、反射镜4、fθ透镜5、电扫描器6A、6B、以及XY工作台8。激光振荡器1以规定定时进行激光(光束)2的脉冲照射，并向掩膜3入射。
为了以所需大小、形状对加工孔进行加工，掩膜3从入射来的激光2中提取所需部分的激光2。透过掩膜3的激光2向反射镜4送出。
反射镜4反射而将激光2向光路引导。透过多个反射镜的激光2经由电扫描器6A、6B被引导至fθ透镜5。fθ透镜5使激光2聚光于XY工作台8上的被加工物7上。
电扫描器6A、6B是使激光进行扫描的伺服电动机，其通过由电反射镜使激光摆动，将激光的照射位置高速定位于被加工物7的孔位置。电扫描器6A、6B，例如在规定的摆动角范围内进行动作。电扫描器6A、6B从激光加工控制装置10接收指令，使激光的照射位置移动并停止，以能够将激光照射至目标加工位置。电扫描器6A、6B反复进行下述动作，即，激光2照射后，使激光的照射位置移动并停止于下一个目标位置。电扫描器6A使激光在被加工物7上的照射位置沿X方向移动，电扫描器6B使激光在被加工物7上的照射位置沿Y方向移动。XY工作台8用于载置被加工物7，同时，使被加工物7在XY方向上移动。
在本实施方式中，激光加工控制装置基于电扫描器6A、6B的电反射镜(后述的电反射镜21)的摆动角等，检测加工位置及电反射镜21的残留振动(残留振动频率)。另外，激光加工控制装置基于加工位置及残留振动的检测结果，控制激光振荡器1，以规定定时进行激光振荡。
此外，在激光加工装置101中，也可以将除了激光振荡器1、掩膜3、反射镜4、fθ透镜5、电扫描器6A、6B、以及XY工作台8以外的光学元件等插入至光路中。
在这里，说明电扫描器6A、6B的动作。首先，说明取代电扫描器6A、6B而单纯使用反射镜，同时，取代fθ透镜5而使用单透镜的情况。这种情况下，为了在被加工物7的目标位置进行孔加工，必须反复进行驱动XY工作台8，使被加工物7移动·停止于规定位置，利用激光2进行孔加工这样的动作。因此，被加工物7的加工需要非常多的总加工时间。
另一方面，在本实施方式中，使用电扫描器6A、6B和fθ透镜5，而不是使用反射镜及单透镜。因此，对于被加工物7的规定范围内的区域(例如50mm×50mm)，无需驱动XY工作台8，只要在两轴的电扫描器6A、6B动作·停止后，由激光2进行孔加工即可。这样，仅在位于规定范围内的区域中的所有孔加工结束，开始下一个区域的孔加工时，驱动XY工作台8即可。由此，在使用了电扫描器6A、6B和fθ透镜5的情况下，可以缩短被加工物7的总加工时间。
图2是表示图1所示电扫描器的旋转件部分的结构的图。电扫描器6A及电扫描器6B的旋转件部分分别具有：电反射镜21，其用于反射激光；棒状的轴22；位置传感器23，其安装在轴22上；电动机部24，其从电扫描器6A、6B的固定件承受扭矩；以及反射镜支架25，其用于将电反射镜21安装在轴22上。位置传感器23是检测电反射镜21的位置及振动的编码器等。图2的电反射镜21示出了电反射镜21的背面，图2中未示出一侧的面是镜面。
轴22通过两个轴承41a、41b可自由旋转地支撑在未图示的壳体上。在两个轴承41a、41b之间，可动线圈42固定在轴22上。并且，隔着可动线圈42，相对地配置一对极性不同的永磁铁43。另外，可动线圈42设置在永磁铁43产生的磁场中，通过可动线圈42和永磁铁43使轴22进行旋转。可动线圈42以矩形状卷绕安装在轴22上，省略其详细说明。此外，图2所示的电扫描器的旋转件部分的构造是一个例子，电扫描器的旋转件部分也可以采用其它构造(可动磁铁等)。
图3是表示实施方式1所涉及的激光加工控制装置的结构的框图。激光加工控制装置10具有控制部11、目标值生成部12、残留振动检测部13A、13B、以及位置检测部14A、14B。
目标值生成部12与控制部11连接，其生成激光的照射目标位置(可以通过电扫描器6A、6B进行加工的区域上的坐标和向各加工孔的移动顺序)，并发送至控制部11。残留振动检测部13A、13B、位置检测部14A、14B构成为包含图2所示的位置传感器23。
残留振动检测部13A和位置检测部14A与电扫描器6A连接，残留振动检测部13B和位置检测部14B与电扫描器6B连接。残留振动检测部13A基于位置传感器23检测的位置(摆动角)，而检测电扫描器6A(电反射镜21)的残留振动。位置检测部14A基于位置传感器23检测的电反射镜21的位置，而检测激光的照射位置。
残留振动检测部13B基于位置传感器23检测的位置，而检测电扫描器6B(电反射镜21)的残留振动。位置检测部14B基于位置传感器23检测的电反射镜21的位置，而检测激光的照射位置。
残留振动检测部13A检测出的电反射镜21的残留振动和位置检测部14A检测出的激光的照射位置，被发送至控制部11。另外，残留振动检测部13B检测出的电反射镜21的残留振动和位置检测部14B检测出的激光的照射位置，被发送至控制部11。
控制部11基于从目标值生成部12发送来的激光的照射目标位置，从位置检测部14A、14B发送来的激光的照射位置，以及从残留振动检测部13A、13B发送来的电反射镜21的位置(与残留振动相应地变化的电反射镜21的位置)，对激光振荡器1进行控制。控制部11例如在判断为激光的照射位置到达激光的照射目标位置的情况下，对激光振荡器1进行控制，与残留振动同步地脉冲射出激光。
本实施方式的控制部11可以仅基于电扫描器6A的残留振动，对从激光振荡器1射出的激光的照射定时进行控制，也可以仅基于电扫描器6B的残留振动，对从激光振荡器1射出的激光的照射定时进行控制。
另外，控制部11也可以同时基于电扫描器6A及电扫描器6B这两者的残留振动，对从激光振荡器1射出的激光的照射定时进行控制。此时，例如基于电扫描器6A的残留振动和电扫描器6B的残留振动的平均值，对从激光振荡器1射出的激光的照射定时进行控制。另外，也可以对电扫描器6A的残留振动和电扫描器6B的残留振动设置权重，而对从激光振荡器1射出的激光的照射定时进行控制。此外，在以电扫描器6A和电扫描器6B的某一方优先而进行控制的情况下，因为靠近被加工物7的电扫描器6B的摆动角大于电扫描器6A，因此可以使电扫描器6B优先而进行控制。
此外，在这里说明了通过控制部11控制激光振荡器1的情况，XY工作台及电扫描器6A、6B由未图示的另外的控制部进行控制。该另外的控制部利用目标值生成部12生成的照射目标位置及位置检测部14A、14B检测的激光的照射位置，对XY工作台及电扫描器6A、6B进行控制。
另外，可以利用一个位置传感器23构成残留振动检测部13A和位置检测部14A，也可以为残留振动检测部13A和位置检测部14A各配置一个位置传感器23。并且，可以利用一个位置传感器23构成残留振动检测部13B和位置检测部14B，也可以为残留振动检测部13B和位置检测部14B各配置一个位置传感器23。
通过为残留振动检测部13A和位置检测部14A各配置一个位置传感器23，可以使激光加工控制装置10的结构简单。另外，通过为残留振动检测部13B和位置检测部14B各配置一个位置传感器23，可以使激光加工控制装置10的结构简单。
作为激光开孔加工方法中的一种，具有向被加工物上想要开孔的位置照射多发脉冲而进行孔加工的连发加工。连发加工是包含下述加工步骤的加工方法，例如，在将电扫描器6A、6B的摆动角固定的状态下，对一个加工孔连续照射多发激光。
图4是表示进行连发加工的情况下的激光的照射顺序的图。图4中示出各目标位置上分别入射4发激光2的情况。连发加工中，在每次电扫描器6A、6B移动并停止于目标位置时，以孔加工所需的发数(4发)进行激光照射。在图4中，对第一个孔照射4发((1)～(4))，对第二个孔照射4发((5)～(8))，对第三个孔照射4发((9)～(12))。如上所述，在连发加工中，因为电扫描器6A、6B仅针对区域内的各目标加工位置进行一次遍历，所以电扫描器6A、6B动作的次数与循环发射(cycle-shot)加工的情况相比更少。因此，与循环发射加工的情况相比，连发加工可以更高效且迅速地进行孔加工。
在现有的激光加工装置中，连发加工中加工孔形状有时会成为椭圆。这是由电扫描器6A、6B的残留振动导致的。如图5所示，假定电反射镜21的摆动角为摆动角θ，使激光照射至与该电反射镜21的摆动角θ对应的位置。但是，如果电反射镜21存在残留振动，则会使电反射镜21的摆动角θ偏离目标摆动角。
图6是表示存在残留振动的情况下的电反射镜的摆动角和时间之间的关系的图。每次使电反射镜的摆动角变化，使激光的照射位置移动并停止于各加工孔时，在电反射镜21的停止位置处，电反射镜21中都会产生残留振动。
如果提高控制系统的增益以使电扫描器6A、6B的动作高速化，则容易产生该残留振动。因此，在通过连发加工实施孔加工的情况下，只要电反射镜21没有完全停止，就会使电反射镜21的摆动角θ偏离目标摆动角。
如果在偏离该目标摆动角的状态下照射激光，则激光照射至偏离目标激光照射位置的位置。如上所述，如果在偏离目标激光照射位置的位置多次照射激光，则加工孔形状成为例如椭圆状。
因此在本实施方式中，在作为连发加工而对一个孔照射多次激光的情况下，以使相对于目标激光照射位置的偏移量成为相同值的方式进行各次激光照射。具体地说，由控制部11控制激光振荡器1，与电反射镜21的残留振动同步地进行激光的脉冲射出。
图7是表示激光射出定时的图。在图7的时序图中示出了电反射镜21的摆动角θ(从控制部11向激光振荡器1发送的与摆动角θ对应的位置指令)和射出激光的定时之间的对应关系。
本实施方式的激光振荡器1由控制部11进行控制，以与残留振动的频率相等的起振频率进行激光的照射。照射第1发激光的定时是基于电扫描器6A、6B的位置传感器23检测的信息进行判断的。
例如，如果位置传感器23(位置检测部14A及位置检测部14B)检测到与激光的照射目标位置(第一个加工孔)相同的位置，则控制部11判断为到达激光的照射目标位置，使激光振荡器1照射第一发激光。然后，控制部11基于残留振动检测部13A、13B检测出的电反射镜21的残留振动，与该残留振动同步地照射第2发激光。随后，控制部11基于残留振动检测部13A、13B检测出的电反射镜21的残留振动，与该残留振动同步地照射第3发及第4发激光。
然后，控制电反射镜21的摆动角θ，使激光照射位置移动至下一个加工位置(第二个加工孔)。然后，与第一个加工孔相同地，如果位置传感器23检测到与激光的照射目标位置相同的位置，则控制部11判断为到达激光的照射目标位置，使激光振荡器1照射第一发激光。然后，与第一个加工孔相同地，控制部11基于残留振动检测部13A、13B检测出的电反射镜21的残留振动，与该残留振动同步地照射第2发～第4发激光。以下同样地，对各加工孔(第三个以后的加工孔)照射激光而对被加工物7进行孔加工。
由此，因为可以在相对于激光照射目标位置的偏移量相同的位置，对各个孔照射多发(在这里为4发)激光，所以在进行多发激光照射的情况下，可以对相同的位置进行激光照射。因此，即使在利用连发加工对被加工物7进行孔加工的情况下，也可以加工出正圆度高的孔，可以进行品质良好的孔加工。另外，因为将激光以与残留振动频率相同的频率射出，所以可以在短时间内照射多发激光。
此外，在图7中说明了以与残留振动频率相同的频率射出激光的情况，但也可以将激光以残留振动频率的n分之1(n为自然数)的频率射出。图8是表示以残留振动频率的2分之1的频率射出激光的情况下的激光射出定时的图。与图7的时序图相同地，在图8的时序图中示出了电反射镜21的摆动角θ和射出激光的定时之间的对应关系。
如该图所示，在以残留振动频率的2分之1的频率射出激光的情况下，与以与残留振动频率相同的频率射出激光的情况相同地，可以在相对于激光照射目标位置的偏移量相同的位置，对各个孔照射多发激光。
以残留振动频率的n分之1的频率射出激光对于下述情况特别有效，即：在激光振荡器1无法以高频率进行起振的情况；以及由于被加工物7的材料特性的原因，无法在短时间内向被加工物7照射大量脉冲型激光的情况。如上所述，因为以残留振动频率的n分之1的频率射出激光，所以即使在无法高速使激光起振的情况下，也可以在相对于激光照射目标位置的偏移量相同的位置，对各个孔照射多发激光。
此外，也能够以残留振动频率的p分之1(p为自然数)的频率和残留振动频率的q分之1(q是与p不同的自然数)的频率，交替地射出激光。由此，即使在需要以落在由残留振动频率的p分之1的频率进行激光加工时的加工速度、和由残留振动频率的q分之1的频率进行激光加工时的加工速度之间的加工速度进行激光加工的情况下，也可以在相对于激光照射目标位置的偏移量相同的位置，对各个孔照射多发激光。
另外，也能够以使相对于激光照射目标位置的偏移量成为0的方式射出激光。图9是表示相对于激光照射目标位置的偏移量为0的情况下的激光射出定时的图。
在来自位置传感器23的信号中存在残留振动的情况下，多数情况下位置传感器23和电反射镜21的摆动角会以同相位或反相位进行振动。这种情况下，通过利用控制部11对来自位置传感器23的信号进行监视，选择位置偏差较小的定时(激光2的照射位置成为目标照射位置的定时)而照射激光2，可以进行相对于加工目标位置的位置偏差较小且孔形状为正圆的连发加工。
具体地说，如果位置传感器23检测出与激光的照射目标位置相同的位置，则控制部11待机至残留振动检测部13A、13B检测出电反射镜21的残留振动频率。如果残留振动检测部13A、13B检测出电反射镜21的残留振动频率(1～多个周期)，则控制部11基于该残留振动频率以及残留振动检测部13A、13B检测的电反射镜21的摆动角θ来控制激光振荡器1，在相对于激光照射目标位置的偏移量为0的定时射出激光。由此，可以从激光振荡器1在相对于激光照射目标位置的偏移量为0的定时，射出第1发～第4发激光。这种情况下，与以与残留振动频率相同的频率射出激光的情况相同地，可以在相对于激光照射目标位置的偏移量相同的位置，对各个孔照射多发激光。并且，因为相对于激光照射目标位置的偏移量为0，所以可以进行位置精度优良的孔加工。
此外，在图9中说明了以与残留振动频率相同的频率射出激光的情况，但也能够以残留振动频率的n分之1(n为自然数)的频率射出激光，还能够以残留振动频率的2倍的频率射出激光。
另外，控制部11也可以在位置传感器23检测出与激光的照射目标位置相同的位置后，在电反射镜21的残留振动频率稳定之前的规定时间内进行待机。由此，可以在电反射镜21的残留振动频率稳定的状态下，与残留振动同步地进行激光的脉冲射出。
另外，在本实施方式中，在判断为到达激光的照射目标位置的情况下，控制部11使激光振荡器1照射第1发激光，但控制部11也可以从判断为到达激光的照射目标位置的时刻开始，延迟规定时间(例如，直至残留振动稳定为止的时间)而开始进行激光照射。
根据上述实施方式1，因为与残留振动同步地进行激光的脉冲射出，所以可以在相对于激光照射目标位置的偏移量相同的位置，对各个孔照射多发激光。因此，即使在进行连发加工的情况下，也可以对各个孔的相同位置进行激光照射，可以将加工孔形状的正圆度的变化抑制为极小，加工精度良好且迅速地对被加工物7进行加工。
另外，因为利用残留振动检测部13A、13B检测电扫描器6A、6B的残留振动，所以可以检测出与各激光加工的加工状况对应的恰当的残留振动。另外，因为利用位置检测部14A、14B检测激光的照射位置，所以可以准确地检测出准确的激光照射位置。
实施方式2
下面，使用图10说明本发明的实施方式2。电反射镜21的残留振动，有时可以由电扫描器6A、6B的位置传感器23进行检测，但随着振动模式的不同，有时无法进行检测。在无法由位置传感器23进行检测的振动模式的情况下，因为是由电扫描器6A、6B的旋转件部分的机械构造导致产生残留振动，所以只要预先执行旋转件部分的频率特性试验，就可以得知残留振动(残留频率)。因此，在本实施方式中，使用预先测定的残留振动来控制激光振荡器1。具体地说，由控制部11控制激光振荡器1，与预先测定的残留振动同步地进行激光的脉冲射出。
图10是表示实施方式2所涉及的激光加工控制装置的结构的框图。在图10的各构成要素中，对于与图3所示实施方式1的激光加工控制装置10实现相同功能的构成要素标注相同标号，省略重复的说明。
激光加工控制装置10具有控制部11、目标值生成部12、位置检测部14A、14B、以及存储部15。存储部15是存储预先测定的电反射镜21的残留振动的存储器等存储单元。存储部15与控制部11连接，并在激光加工控制装置10对被加工物7进行激光加工时，将预先存储的残留振动发送至控制部11。
本实施方式的控制部11基于从目标值生成部12发送来的激光的照射目标位置，从位置检测部14A、14B发送来的激光的照射位置，以及从存储部15发送来的电反射镜21的残留振动，对激光振荡器1进行控制。在判断为激光的照射位置到达激光的照射目标位置的情况下，控制部11对激光振荡器1进行控制，与残留振动同步地进行激光的脉冲射出。
与图7所示实施方式1的激光振荡器1相同地，实施方式2的激光振荡器1由控制部11进行控制，以残留振动的频率照射激光。照射第1发激光的定时，基于电扫描器6A、6B的位置传感器23检测的信息进行判断。
例如，如果位置传感器23检测出与激光的照射目标位置相同的位置，则控制部11判断为到达激光的照射目标位置，使激光振荡器1照射第一发激光。然后，控制部11基于存储部15存储的电反射镜21的残留振动，与该残留振动同步地照射第2发激光。随后，控制部11基于存储部15存储的电反射镜21的残留振动，与该残留振动同步地照射第3发及第4发激光。
然后，控制电反射镜21的摆动角θ，使激光照射位置移动至下一个加工位置。然后，与第一个加工孔相同地，如果位置传感器23检测出与激光的照射目标位置相同的位置，则控制部11判断为到达激光的照射目标位置，使激光振荡器1照射第一发激光。然后，与第一个加工孔相同地，控制部11基于存储部15存储的电反射镜21的残留振动，与该残留振动同步地照射第2发～第4发激光。以下同样地，对各加工孔照射激光而对被加工物7进行孔加工。
由此，因为可以在相对于激光照射目标位置的偏移量相同的位置，对各个孔照射多发激光，所以在进行多发激光照射的情况下，可以对相同的位置进行激光照射。因此，即使在利用连发加工对被加工物7进行孔加工的情况下，也可以加工出正圆度较高的孔，可以进行品质良好的孔加工。
根据上述实施方式2，因为基于预先存储的电反射镜21的残留振动，对激光振荡器1进行控制，所以在激光加工中不需要测定电反射镜21的残留振动，可以容易地在相对于激光照射目标位置的偏移量相同的位置，对各个孔照射多发激光。因此，即使在电反射镜21中产生无法由位置传感器23检测的残留振动的情况下，也可以加工精度良好且迅速地对被加工物7进行加工。
实施方式3
下面，使用图11说明本发明的实施方式3。在本实施方式中，预先存储电扫描器6A、6B的动作方式(与激光的照射位置相关的动作方式)，基于该动作方式和由计时器测定出的时间(开始进行激光加工后的经过时间等)，检测激光的照射位置。
图11是表示实施方式3所涉及的激光加工控制装置的结构的框图。在图11的各构成要素中，对于与图10所示实施方式2的激光加工控制装置10实现相同功能的构成要素标注相同标号，省略重复的说明。激光加工控制装置10具有控制部11、目标值生成部12、存储部15、动作方式计算部16、以及动作方式时序表存储部(动作方式存储部)17。
动作方式计算部16利用从目标值生成部12发送来的激光的照射目标位置，计算电扫描器6A、6B的动作方式(激光照射位置的移动方式)。动作方式计算部16基于从目标值生成部12发送来的激光的照射目标位置、将激光的照射位置移动至加工对象的加工孔所需要的时间、从移动至各加工孔至照射激光为止的等待时间、每发激光照射所需要的时间、以及各加工孔的激光照射次数等，计算电扫描器6A、6B的动作方式。
动作方式时序表存储部17是将动作方式计算部16计算出的电扫描器6A、6B的动作方式作为动作方式时序表进行存储的存储器等存储单元。动作方式时序表是表示激光加工开始后，在哪个定时使激光的照射位置移动至哪个位置的时序表。
本实施方式的控制部11具有计时器，其测定激光加工开始后的时间。控制部11基于由计时器测定的时间、从动作方式时序表存储部17发送来的动作方式时序表、从存储部15发送来的电反射镜21的残留振动，对激光振荡器1进行控制。在判断为激光的照射位置到达激光的照射目标位置的情况下，控制部11对激光振荡器1进行控制，与残留振动同步地进行激光的脉冲射出。
与图7所示实施方式1的激光振荡器1相同地，实施方式3的激光振荡器1由控制部11控制，以残留振动的频率照射激光。例如，基于动作方式时序表及由计时器测定出的时间等，如果由计时器测定出的时间达到由动作方式时序表指定的时间(激光照射位置到达激光的照射目标位置(在这里为第一个加工孔)的时间)，则控制部11判断为到达激光的照射目标位置(第一个加工孔)，使激光振荡器1照射第1发激光。然后，控制部11基于存储部15存储的电反射镜21的残留振动，与该残留振动同步地照射第2发激光。随后，控制部11基于存储部15存储的电反射镜21的残留振动，与该残留振动同步地照射第3发及第4发激光。
然后，控制电反射镜21的摆动角θ，使激光照射位置移动至下一个加工位置。然后，与第一个加工孔相同地，如果由计时器测定的时间达到由动作方式时序表指定的时间(到达第二个加工孔的时间)，则控制部11判断为到达激光的照射目标位置(第二个加工孔)，使激光振荡器1照射第1发激光。然后，与第一个加工孔相同地，控制部11基于存储部15存储的电反射镜21的残留振动，与该残留振动同步地照射第2发～第4发激光。以下同样地，对各加工孔照射激光而对被加工物7进行孔加工。
由此，因为可以在相对于激光照射目标位置的偏移量相同的位置，对各个孔照射多发激光，所以在进行多发激光照射的情况下，可以对相同的位置进行激光照射。因此，即使在利用连发加工对被加工物7进行孔加工的情况下，也可以加工出正圆度较高的孔，可以进行品质良好的孔加工。
此外，也可以利用个人计算机等外部装置等生成动作方式时序表，并预先存储在动作方式时序表存储部17中。这种情况下，激光加工控制装置10也可以不具备动作方式计算部16。
另外，在本实施方式中，没有从目标值生成部12向控制部11发送激光的照射目标位置，但与实施方式1相同地，目标值生成部12生成的照射目标位置被发送至控制XY工作台及电扫描器6A、6B的另外的控制部(未图示)。另外，在对电扫描器6A、6B进行控制时，因为还需要进行时间控制，所以存储在动作方式时序表存储部17中的动作方式时序表还被发送至另外的控制部。该另外的控制部利用目标值生成部12生成的照射目标位置、以及动作方式时序表，控制XY工作台及电扫描器6A、6B。
根据上述实施方式3，因为基于预先存储的电反射镜21的残留振动和预先存储的动作方式时序表，对激光振荡器1进行控制，所以不需要进行激光的照射位置(电反射镜21的摆动角θ)的检测及电反射镜21的残留振动的测定，可以容易地在相对于激光照射目标位置的偏移量相同的位置，对各个孔照射多发激光。
此外，在本实施方式中，在判断为激光的照射位置到达激光的照射目标位置的情况下，与残留振动同步地进行激光的脉冲射出，但也可以考虑从激光振荡器1射出激光为止的时间，而对激光振荡器1进行控制。这种情况下，控制部11在激光的照射位置到达激光的照射目标位置的规定时间之前，向激光振荡器1发出射出激光的指令，在激光的照射位置到达激光的照射目标位置的时刻，与残留振动同步地进行激光的脉冲射出。
实施方式4
下面，使用图12～图15说明本发明的实施方式4。实施方式1～3中说明的激光振荡器1按照从激光加工控制装置10传送来的信号，使脉冲型激光2进行起振，但实施方式4的激光加工装置102使用以恒定频率使脉冲型激光2连续起振的激光振荡器1。
图12是表示本发明的实施方式4所涉及的激光加工装置的结构的图。在图12的各构成要素中，对于与图1所示实施方式1的激光加工装置101实现相同功能的构成要素标注相同标号，省略重复的说明。
在激光振荡器1、掩膜3、反射镜4、fθ透镜5、电扫描器6A、6B、以及XY工作台8的基础上，激光加工装置102还具有使激光2偏转的AO元件(Acoustoopic Element)31和接收激光2的衰减器32。
AO元件31配置在激光振荡器1和反射镜4之间的光路上，是使从激光振荡器1射出的激光2向衰减器32侧或反射镜4侧的任意一方进行偏转的元件。在从AO元件31发送来激光2的情况下，衰减器32吸收该激光2。
在激光加工装置102中，如果AO元件31成为接通，则由AO元件31使激光2偏转，经由电扫描器6A、6B照射至被加工物7上。另外，如果AO元件31成为断开，则激光2在AO元件31内直线前进而被衰减器32吸收。通过由衰减器32吸收激光2，而防止在电扫描器6A、6B的动作中等使激光2照射至被加工物7上。
在上述激光加工装置102中，因为以恒定的周期射出激光2，所以大部分情况下激光2的起振频率和电扫描器6A、6B的残留振动频率并不同步。因此，在本实施方式中，如图13所示通过在电反射镜21的背面粘贴胶条(残留振动调整部)26，调整残留振动频率，使电反射镜21的残留振动频率与激光2的起振频率同步。此时，粘贴在电反射镜21上的胶条26的种类及粘贴位置，是与激光2的起振频率对应的种类及粘贴位置。本实施方式的激光加工控制装置10按照例如实施方式1中说明的图7或图9的时序图，使激光振荡器1射出激光。因此，粘贴在电反射镜21上的胶条26的种类及粘贴位置，是例如与图7或图9的时序图所示的激光2的起振频率对应的种类及粘贴位置。
此外，实施方式4所涉及的电扫描器的旋转件部分的结构不限定于图13所示的结构。图14是表示实施方式4所涉及的电扫描器的旋转件部分的其它结构的图。在图14的各构成要素中，对于与图2所示实施方式1的电扫描器的旋转件部分实现相同功能的构成要素标注相同标号，省略重复的说明。
在图14所示的电扫描器6A、6B的旋转件部分上配置有振动频率调整部(残留振动调整部)27，其用于调整电反射镜21的残留振动频率。该振动频率调整部27配置在轴22的外部(侧面)，构成为在轴22的轴向上可以在从电反射镜21侧至位置传感器23侧的规定范围内自由移动。在轴22上配置有两个轴承41a、41b以及电动机部24，因此振动频率调整部27在除了两个轴承41a、41b和电动机部24之间以外的位置进行移动。具体地说，振动频率调整部27在轴承41b和位置传感器23之间，以及轴承41a和反射镜支架25之间进行移动。
振动频率调整部27呈中心轴部分被挖通的大致圆柱状的形状(具有规定厚度的圆环状)。振动频率调整部27内被挖通的部分是比轴22稍大的槽(内壁面)，棒状的轴22插入至该槽内。
另外，振动频率调整部27上从大致圆柱状的外侧侧面(圆柱外壁面)向内壁面侧设有一个螺纹孔。向该螺纹孔内从振动频率调整部27的圆柱外壁面侧插入固定螺栓28，使固定螺栓28与螺纹孔螺合，该固定螺钉28将振动频率调整部27固定在轴22上。固定螺栓28例如是内六角止动螺栓等。
图15是从轴的轴向观察振动频率调整部的剖面图。如该图所示，在将振动频率调整部27固定在轴22上时，固定螺栓28的前端部贯穿螺纹孔而与轴22的侧面卡合。另外，变更振动频率调整部27在轴22上的位置时，旋松固定螺栓28而使固定螺栓28的前端部与轴22分离，使振动频率调整部27移动至所需位置。
由此，与在电反射镜21的背面粘贴胶条26的情况相同地，对残留振动频率进行调整，使电反射镜21的残留振动频率与激光2的起振频率同步。此时，振动频率调整部27的尺寸及固定位置，是与激光2的起振频率对应的尺寸及固定位置。这种情况的激光加工控制装置10与在电反射镜21的背面粘贴胶条26的情况相同地，按照图7或图9的时序图使激光振荡器1射出激光。因此，振动频率调整部27的尺寸及固定位置，是例如与图7或图9的时序图所示的激光2的起振频率对应的尺寸及固定位置。
根据上述实施方式4，因为利用胶条26或振动频率调整部27调整电反射镜21的残留振动频率，使电反射镜21的残留振动频率与激光2的起振频率同步，因此即使在使用以恒定频率使脉冲型激光2连续起振的激光振荡器1的情况下，也可以对各个孔的相同位置进行激光照射，可以加工精度良好且迅速地对被加工物7进行加工。
工业实用性
如上所述，本发明所涉及的激光加工装置及激光加工控制装置适用于利用连发加工对被加工物进行激光加工。
Claims (10)
1.一种激光加工装置，其利用电扫描器将激光引导至被加工物上的照射位置，向作为加工孔的所述激光的照射位置射出脉冲型激光而进行连发加工，
其特征在于，
该激光加工装置具有控制部，其对所述激光的照射定时进行控制，与所述激光的照射位置到达目标照射位置后的所述电扫描器的残留振动频率同步地射出所述脉冲型激光。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，
还具有残留振动检测部，其对所述激光的照射位置到达目标照射位置后的电扫描器的残留振动频率进行检测，
所述控制部对所述激光的照射定时进行控制，与所述残留振动检测部检测出的残留振动频率同步地射出所述脉冲型激光。
3.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，
还具有存储部，其预先存储所述激光的照射位置到达目标照射位置时的所述电扫描器的残留振动频率，
所述控制部对所述激光的照射定时进行控制，与所述存储部存储的残留振动频率同步地射出所述脉冲型激光。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的激光加工装置，其特征在于，
还具有位置检测部，其对所述激光的照射位置进行检测，
所述控制部基于所述位置检测部的检测结果，判断所述激光的照射位置是否到达所述目标照射位置。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的激光加工装置，其特征在于，
还具有动作方式存储部，其预先存储与所述激光的照射位置相关的动作方式，
所述控制部基于所述动作方式存储部存储的动作方式，判断所述激光的照射位置是否到达所述目标照射位置。
6.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，
所述控制部对所述激光的照射定时进行控制，以与所述电扫描器的残留振动频率相等的起振频率射出所述脉冲型激光。
7.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，
所述控制部对所述激光的照射定时进行控制，以将所述电扫描器的残留振动频率除以规定自然数而获得的起振频率射出所述脉冲型激光。
8.根据权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于，
所述控制部对所述残留振动检测部检测的残留振动频率进行监视，同时，基于该监视结果来检测在所述电扫描器的残留振动期间内所述激光的照射位置成为目标照射位置的定时，对所述激光的照射定时进行控制，在检测出的定时射出所述脉冲型激光。
9.一种激光加工装置，其利用电扫描器确定被加工物上的激光的照射位置，向作为加工孔的所述激光的照射位置射出脉冲型激光而进行连发加工，
其特征在于，
该激光加工装置具有残留振动调整部，其调整所述激光的照射位置到达目标照射位置时的所述电扫描器的残留振动频率。
10.一种激光加工控制装置，其对激光加工装置进行控制，该激光加工装置利用电扫描器将激光引导至被加工物上的照射位置，向作为加工孔的所述激光的照射位置射出脉冲型激光而进行连发加工，
其特征在于，
该激光加工控制装置具有控制部，其通过向所述激光加工装置发送指示，对所述激光加工装置射出激光的照射定时进行控制，以与所述激光的照射位置到达目标照射位置后的所述电扫描器的残留振动频率同步地射出所述脉冲型激光。
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