CN107112710A - 激光照射装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种激光照射装置及方法。具体而言，根据本发明的实施例的激光照射装置及方法包括：光束生成部，用于生成激光束；扫描镜部，用于调节从所述光束生成部传递的所述激光束的方向；旋转镜，将通过所述扫描镜部而方向得到调节的所述激光束反射，所述旋转镜可旋转地配备，以使方向得到调节的所述激光束以形成线型激光的方式照射到加工对象物上。

Description

激光照射装置及方法
技术领域
本发明涉及一种激光照射装置及方法，尤其涉及一种用于迅速照射激光的激光照射装置及方法。
背景技术
作为利用激光照射的工艺，包括有用于制造具有三维立体形状的产品的三维印刷、表面处理、半导体脱粘(debonding)工艺等。
现有技术中，为了制造具有三维立体形状的产品，利用了借助设计图而通过手工作业实现的模型(Mock up)制造方式、通过CNC铣削的制造方式等。
然而，模型制造方式通过手工作业而进行，因此难以进行精密的数据控制，且消耗较多的时间，而通过CNC铣削的制造方式虽然能够实现精密的数据控制，但是由于工具的干扰而难以加工的形状较多。因此，最近开发了一种被称为三维印刷机的装置被开发而使用，所述三维印刷机利用存储有在产品设计师及设计者所作出的三维建模中生成的数据的计算机而制造三维立体形状的试制品。
在使用三维印刷机的情况下，可以减少制造成本和时间，且能够实现定制化的生产，还能够实现针对复杂的形状的制造，从而预计会带来相当大的社会和经济波及效应。例如，在制造试制品时能够方便地修改设计，且能够大幅度减少制造成本、材料成本和劳动力成本。此外，能够通过试制品的内部生产制造而预先防止因试制品制造的外部委托而引起的机密泄漏，并且在制造制成品时能够简化制造工艺，因此能够减少劳动力成本、组装成本等。此外，通过工艺简化及一体化的生产，还能够缩短时间。并且，即使进行少量生产，只要有3维设计文件，即使每次生产不同设计的产品，也几乎不会发生追加费用，因此比较容易实现定制化的生产。并且，能够容易制造中空的形状，且加工后丢弃的材料也大大减少。
这种三维印刷机根据三维设计图而将立体的物体以类似于积分的方式沿水平方向切割地非常薄，并对此进行分析，且照射激光束而将薄膜从底部一层一层地堆叠而完成物体的形态。层叠方式包括挤出、喷射、硬化、粉末化(powder)、烧结、拉拔(drawing)、片粘合等方法。
用于进行三维印刷的现有的照射激光束的方法是利用调整X轴和Y轴的多个扫描镜(scan mirror)而照射到所需要的地点的方法，其由于需要以大量的影线线(hatchingline)对加工对象物的整体照射激光，所以速度较慢，且工艺时间变长。例如，印刷2.5mm厚度的塑料实物的印刷时间大约需要两个小时左右。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献1)韩国授权专利第10-0847425号(2008.07.21)
发明内容
技术问题
根据本发明的一实施例的激光照射装置用于提升激光的照射速度，并用于缩短工艺所需时间。
此外，由于能够支持多样的激光影线(laser hatching)方式，因此能够使用按照射区域而最优化的影线，所以激光工艺的品质能够得到最优化。
本发明所要解决的课题并不局限于以上提到的课题，未提到的其他期望解决的课题可通过以下的记载而被本发明所属的技术领域中具有基本知识的人明确地理解。
技术手段
根据本发明的激光照射装置包括：光束生成部，用于生成激光束；扫描镜部，用于调节从光束生成部传递的激光束的方向；旋转镜，将通过扫描镜部而方向得到调节的激光束反射，旋转镜可旋转地配备，以使方向得到调节的激光束以形成线型激光的方式照射到加工对象物上。
此时，扫描镜部可以包括如下扫描镜中的一个以上：第一扫描镜，向平行于加工面的第一方向调节激光束的起始点；第二扫描镜，调节所述激光束之间的间距以使间距在垂直于所述第一方向的第二方向恒定。此外，光束生成部可以具有高斯圆形光束轮廓。
此外，激光照射装置还可以包括：光束转换部，用于将激光束转换成平顶圆形(lat-top circular)光束轮廓、平顶方形(flat-top square)光束轮廓或者平顶线型(flat-top line)光束轮廓中的任意一种光束轮廓。
同时，激光照射装置可以通过线形影线、之字形影线、圆形影线、螺旋形影线或者交叉形影线中的任意一个影线方式而向所述加工对象物照射激光束。
此时，激光照射装置可以为了执行三维印刷、表面处理以及脱粘工艺中的任意一种而照射激光束。
此外，激光照射装置还可以包括：台件，放置有作为激光束的照射对象的加工对象物，用于使加工对象物向预存储的方向移动。
同时，激光照射装置还包括：台件，放置有作为激光束的照射对象的加工对象物，用于使加工对象物向预存储的方向移动，台件与向第二方向调节的第二扫描镜联动而移送加工对象物。
此时，台件可以包括：固定部，用于固定加工对象物。
此外，激光照射装置还可以包括：控制部，控制光束照射部而选择影线方式，在激光束不位于预存储的扫描镜部的反射面的位置而发生误差的情况以及由于旋转镜的反射面不均匀而发生误差的情况中的任意一种情况下，根据预分析的误差值而调整激光束的方向，从而补偿错误。
同时，控制部可以利用位置检测器来补偿激光照射装置的误差及错误。
此时，激光照射装置可以配备有用于生成激光束的多个光束生成部，且还包括光束组合光学系统，用于融合从多个光束生成部生成的彼此不同的激光束。
此外，激光照射装置还可以包括：光束照射装置，使包含扫描镜部和旋转镜的光束照射部能够移动。
同时，光束照射装置还可以包括：光束转换部，用于将所述光束照射部的激光束反射而向加工对象物照射。
此时，光束照射装置可以包括：台件，用于放置加工对象物；粉辊，用于使洒到台件的粉末均匀地展开。
此外，激光照射装置可以包括：半反射镜，将从光束生成部产生的激光束分为多个激光束并传递；以及多个混合型扫描头，混合型扫描头包括扫描镜部以及旋转镜。
同时，激光照射装置可以包括多个混合型扫描头，混合型扫描头包括扫描镜部以及旋转镜，光束生成部被配备多个，且向各个混合型扫描头照射从多个光束生成部生成的各个激光束。
此外，激光照射装置可以执行用于实现大面积和高生产性的三维印刷、表面处理以及脱粘工艺中的任意一种。
此时，激光照射装置还可以包括：用于放置加工对象物的台件；以及粉辊，用于均匀地展开洒在台件的粉末。
根据本发明的激光照射方法是在光束生成部生成激光束，在扫描镜部调节从光束生成部传递的激光束的方向，且通过扫描镜部而方向得到调节的激光束被旋转镜反射，从而向加工对象物照射激光束的方法，旋转镜通过旋转而使方向得到调整的所述激光束以线型激光的形式照射到加工对象物上。
此外，扫描镜部可以包括如下扫描镜中的一个以上：第一扫描镜，向平行于加工面的第一方向调节激光束的起始点；第二扫描镜，调节所述激光束之间的间距以使间距在垂直于所述第一方向的第二方向恒定。同时，在激光照射方法中，可以为了对加工对象物执行三维印刷、表面处理以及脱粘工艺中的任意一种而照射激光束。
此时，控制部可以控制光束照射部而选择影线方式，而且在所述激光束不位于预存储的所述扫描镜部的反射面的位置而发生误差的情况以及由于所述旋转镜的反射面不均匀而发生误差的情况中的任意一种情况下，可以根据预分析的误差值而调节所述激光束的方向，从而补偿错误。
技术效果
根据本发明的实施例，激光照射装置能够显著地提升激光束的照射速度。
并且，还能够达到大大缩短三维印刷、表面处理或者脱粘等工序时间的效果。
此外，由于能够支持多样的激光影线方式，因此能够按各个照射区域而使用最优化的影线，所以能够使激光工艺品质得到最优化。
附图说明
图1是示出根据本发明的一实施例的激光照射装置的构成图的图。
图2是关于利用根据本发明的一实施例的位置检测器的错误补偿方法的流程图。
图3是示出根据本发明的一实施例的光束照射部及台件的构成图的图。
图4是示出根据本发明的一实施例的利用旋转镜的光束照射的图。
图5是用于说明根据本发明的一实施例的借助激光照射装置的激光照射方法的流程图。
图6是示出根据本发明的一实施例的入射到构成激光照射装置的光束转换部的激光束和从上述光束转换部射出的激光束的光束轮廓的图。
图7是示出根据本发明的第二实施例的光束照射装置及台件的图。
图8是示出根据本发明的第二实施例的光束照射装置及台件的图。
图9是示出根据本发明的第三实施例的光束照射装置及台件的图。
图10是示出根据本发明的第三实施例的光束照射装置及台件的图。
图11是示出根据本发明的四实施例的激光照射装置的构成图的图。
图12是用于说明根据本发明的四实施例的借助激光照射装置的激光照射方法的流程图。
符号说明
10：加工对象物
100、200、300、500：激光照射装置
110、310、320、330、510、610：光束生成部
120、230、520、620、660：光束路径变更部
130、530、630：光束转换部
140、540、640：扩束部
150、550、650：光束监控部
152、552、652：半反射镜
154、554、654：外部显示装置
160、260、360、370、560：光束照射部
162、562：扫描镜部
162a、562a：第一扫描镜
162b、562b：第二扫描镜
164、564：旋转镜
166、566：扫描透镜
170、270、570：台件
172、572：固定部
180、580：控制部
290、390：粉辊
590：光束组合光学系统
具体实施方式
以下，参考图1至图12而对本发明的激光照射装置的具体的实施例进行说明。然而这仅仅是示例性实施例，本发明并不局限于此。
在对本发明进行说明时，如果判断为针对与本发明相关的公知技术的具体说明会给本发明的主旨带来不必要的混乱，则省略其详细的说明。而且，下述的术语是考虑到其在本发明中的功能而定义的术语，可以根据用户、运用者的意图或习惯等而变得不同。因此，应当根据贯穿整个说明书的内容来对这些术语下定义。
本发明的技术思想由权利要求书的范围来确定，以下实施例仅仅是为了给本发明所属技术领域中具有普通知识水平的人有效地说明本发明的有进步的技术思想的一手段。
以下针对本发明的实施例中的激光照射装置的各构成进行说明时，在特指用于说明包含在激光照射装置中的构成的位置或相互关系等的方向时，可以以附图中表示的方向为基准而进行说明。
图1是示出根据本发明的一实施例的激光照射装置的构成图的图。
参照图1，激光照射装置100可以包括：光束生成部110、光束路径变更部120、光束转换部130、扩束部(beam expander)140、光束监控部150、光束照射部160、台件(stage)170以及控制部180等。
由光束生成部110生成的激光束可以经过光束路径变更部120、光束转换部130、扩束部(beam expander)140、光束监控部150而通过光束照射部160而照射到位于台件170的加工对象物10。此时，光束照射部160可以包括：扫描镜部162，用于调节从光束生成部110传递的激光束的方向；旋转镜164，用于使通过扫描镜部162而调节方向的激光束反射。在此，旋转镜164可以旋转，以使通过扫描镜部162而得到调节的激光束以形成线型激光的方式照射到加工对象物10。所述各个构成将会在下文中进行具体的说明。
光束生成部110生成用于对加工对象物10执行三维印刷、表面处理或脱粘工艺等的激光束。通过这种光束生成部110生成的激光束可以具有高斯圆形光束轮廓(Gaussiancircular beam profile)。
光束路径变更部120可以改变通过光束生成部110而生成的激光束的路径，以入射到光束转换部130。这种光束路径变更部120可以在光束路径上布置多个反射镜121、123而改变光束的路径。
如果由光束生成部110生成的激光束通过光束路径变更部而入射，则光束转换部130将高斯圆形光束轮廓转换为能量分布均匀的平顶光束轮廓(flat-top beam profile)，从而使具有平顶光束轮廓的激光束入射到扩束部140。
这种光束转换部130可以使激光束转换成具有平顶圆形光束轮廓(flat-topcircular beam profile)、平顶方形光束轮廓(flat-top square beam profile)或者平顶线型光束轮廓(flat-top line beam profile)中的任意一种光束轮廓。在此，平顶可以是关于激光束轮廓的上部层的形状的表述，圆形、方形以及线型可以是三维地表示除了上部层形状以外的周围部的形状的表述。
扩束部140可以将可从光束路径变更部120入射的激光束的细的平行光线束转换为粗的平行光线束而射出。这种扩束部140可以位于光束转换部130的前端侧和后端侧中的一个以上的位置。或者，在激光束的光线束充分粗的情况下，还可以在两处均不布置所述扩束部140。
光束监控部150可以以针对由光束转换部130转换的激光束而以能够识别光束轮廓和激光功率电平中的一个以上的方式进行显示。此外，在光束生成部110预设的激光功率电平和识别的激光功率电平之间有差异的情况下，可以自动补偿激光功率电平而以光束生成部110中预设的激光功率电平而产生激光束。这种光束监控部150可以包括半反射镜(half mirror)152，所述半反射镜152布置于光束转换部130和光束照射部160之间的光路径上，用于反射激光束的一部分，并使另一部分透过，并且可以测量从半反射镜152反射的激光束的光束轮廓以及激光功率电平，并考虑到半反射镜152的特性而校正该测量结果，且通过外部显示装置154而向外部显示测量结果。
光束照射部160可以向加工对象物10照射激光束而进行三维印刷、表面处理以及用于降低粘合的粘合剂的粘合力的脱粘工艺等。
光束照射部160可以通过包括线型影线(line hatching)、之字形影线(zigzaghatching)、圆形影线(circular hatching)、螺旋形影线(spiral hatching)或者交叉形影线(cross hatching)的多个影线方式中的一个以上的影线方式而向加工对象物10的整体表面或者部分区域照射激光束。
激光照射部160可以由混合型扫描头构成，包括：扫描镜部162，包括多个扫描镜162a、162b；旋转镜164，用于将从扫描镜部162反射的激光迅速照射到加工对象物10。在此，混合型扫描头可以表示包括扫描镜部162和旋转镜164。此外，光束照射部60还可以包括扫描透镜166，用于使激光束到达加工对象物10。扫描镜部162可以包括两个以上的扫描镜162a、162b。光束照射部160可以通过扫描镜162a、162b的旋转而调整及改变照射到加工对象物10的激光束的位置。例如，第一扫描镜162a可以将从图1的纸面上突出的方向作为旋转轴而进行顺时针方向或逆时针方向的旋转。据此，第一扫描镜162a可以通过调整照射到加工对象物10的激光束的X轴照射方向而调整激光束的起始点。此外，第二扫描镜162b可以在图1的纸面上将第二扫描镜162b的左右方向作为旋转轴而进行顺时针方向或逆时针方向的旋转。据此，第二扫描镜162b可以调整照射到加工对象物10的激光束的Y轴照射方向而通过调节使激光束之间的间距恒定。在此，第一扫描镜162a被说明为调节X轴照射方向，第二扫描镜162b被说明为调节Y轴照射方向，但是显然可以根据第一扫描镜162b及第二扫描镜162b所旋转的旋转轴的设定而变得不同。例如，第一扫描镜162a可以在图1的纸面上将第一扫描镜162a的左右方向作为旋转轴而进行顺时针方向或逆时针方向的旋转。据此，第一扫描镜162a可以通过调整照射到加工对象物10的激光束的Y轴照射方向而通过调节使激光束之间的间距恒定。此外，第二扫描镜162b可以以从图1的纸面上突出的方向作为旋转轴而进行顺时针方向或逆时针方向的旋转。据此，第二扫描镜162b可以通过调整照射到加工对象物10的激光束的X轴照射方向而调节激光束的起始点。此外，光束照射部160还可以根据控制部180的控制而被移送并调整激光束的起始点以及间距。
光束照射部160的扫描镜部162和旋转镜164的结构上的位置及用于照射激光的进行顺序可以以多样的方式得到变形。例如，在通过半反射镜152的激光束经过旋转镜164之后，可以被反射到扫描镜部162而照射到加工对象物10。此外，如图1所示，可以使激光束通过扫描镜部162之后借助旋转镜164而被照射到加工对象物。在此情况下，使预调整的激光束入射到旋转镜164，从而可以在调整激光束的位置之后借助旋转镜160而形成线型激光，从而能够进一步提高光束的准确性。
台件170可以配置为能够放置激光束照射的加工对象物10。台件170可以是多边形或者圆形中的任意一种形状。台件170可以包括用于固定加工对象物10的固定部172。固定部172可以在照射激光束的期间内使加工对象物不移动。此外，台件170可以根据控制部180的控制而被移送。
控制部180可以控制如上所述地构成的激光照射装置100，且可以以程序形态被包含在计算机等装置而实现。根据控制部180的控制，可以执行三维印刷、表面处理或者脱粘工艺等，而且这种控制部180可以控制光束生成部110和光束照射部160的工作。此外，根据控制部180的控制，光束照射部160可以根据加工对象物10的材质而使用预设的多个影线方式中的任意一个影线方式而照射激光。同时，控制部180可以控制台件170的移送、光束照射部160的移送或者扫描镜部162的旋转速度。此外，在对加工对象物10照射激光束时，如果激光束没有准确地位于扫描头162的反射面的中央处，或者由于旋转镜164的反射面不均匀而产生误差，则控制部180可以通过控制扫描镜部162，基于预分析的误差值来向入射到旋转镜164的激光束的方向调整扫描镜部162，从而能够补偿激光照射装置100的错误。例如，可以利用位置检测器(PSD：Position Sensitivity Detector)而补偿激光照射装置的错误。针对利用上述位置检测器的错误补偿方法，在以下的图2的说明中详细地进行说明。
图2是关于利用根据本发明的一实施例的位置检测器的错误补偿方法的流程图。
如图2所示，利用位置检测器的错误补偿方法包括如下的步骤：在台件170上固定包括多个位置检测器的基板，以代替加工对象物10(S110)；移送台件170而使激光束位于基板的中央处(S120)；移动光束照射部160而使激光束位于第一位置检测器的中央处(S130)；检测由第一位置检测器输出的信号，并基于检测出的信号来确认第一位置检测器的当前的位置值(S140)；将第一位置检测器的当前位置值和预设的位置检测器的位置值进行比较而比较错误与否(S150)；通过比较与否而确认误差(S160)；以使确认的错误位置与预设的位置检测器的位置值一致的方式进行校正(S170)；完成所有位置检测器的校正(S180)；移动到下一个位置检测器的中央处之后识别为原点(S190)。
通过将第一位置检测器的当前位置值和预设的位置检测器的位置值进行比较而比较错误与否(S150)，可以判断错误与否。在判断为发生了错误的情况下，可以进行以使确认的错误位置与预设的位置检测器的位置值一致的方式进行校正(S170)，以使照射部160以1LSB为单位进行移动，直至与校正的原点一致，从而可以校正错误。在完成错误校正的情况下，或者在比较错误与否的步骤(S150)中未发生错误的情况下，可以进行完成所有位置检测器的校正的步骤(S180)，从而可以确认针对错误的所有位置检测器的校正的完成与否。在尚未完成针对所有位置检测器的校正的情况下，可以进行移动到第二位置检测器的中央处之后识别为原点的步骤(S190)，从而使光束照射部向第二位置检测器的中央位置移动预设距离并识别原点。通过上述的工作而完成所有位置检测器的校正的步骤(S180)中完成针对所有检测器的移动和校正的情况下，可以终止错误校正。
图3是示出根据本发明的一实施例的光束照射部及台件的图。
参照图3，光束照射部160可以包括扫描镜部162、旋转镜164、扫描透镜166。在以下的说明中，主要对在扫描镜部162包含两个扫描镜162a、162b的情况进行说明，但是显然还可以包含三个以上的扫描镜。
扫描镜部162可以包括多个扫描镜162a、162b。扫描镜部162可以通过扫描镜162a、162b的旋转而调整并改变照射到加工对象物10的激光束的位置。例如，第一扫描镜162a可以将从图1的纸面上突出的方向作为旋转轴而向顺时针方向或逆时针方向进行旋转。据此，第一扫描镜162a可以调整照射到加工对象物10的激光束的X轴照射方向而调节激光束的起始点。此外，第二扫描镜162b可以在图1的纸面上将第二扫描镜162b的左右方向作为旋转轴而向顺时针方向或逆时针方向进行旋转。据此，第二扫描镜162b可以调整照射到加工对象物10激光束的Y轴照射方向而通过调整使激光束之间的间距恒定。在此，说明为第一扫描镜162a调节X轴照射方向，且第二扫描镜162b调节Y轴照射方向，但是显然可以根据第一扫描镜162a及第二扫描镜162b所旋转的旋转轴的设定而变得不同。例如，第一扫描镜162a在图1的纸面上可以以第一扫描镜162a的左右方向为旋转轴而进行顺时针方向或逆时针方向的旋转。据此，第一扫描镜162a可以调整照射到加工对象物10的激光束的Y轴照射方向而通过调整使激光束之间的间距恒定。此外，第二扫描镜162b可以以从图1的纸面上突出的方向为旋转轴而进行顺时针方向或逆时针方向的旋转。据此，第二扫描镜162b可以调整照射到加工对象物10的激光束的X轴照射方向而调节激光束的起始点。因此，扫描镜部162可以利用多个扫描镜162a、162b而使激光束的照射位置成为加工对象物10的面上的所有位置。
旋转镜164可以形成为多边形或者圆形。具体而言，可以形成为沿着图3的纸面方向具有多边形或圆形的截面。旋转镜164可以使通过扫描镜部162而入射的激光束反射而到达加工对象物10。旋转镜164可以为了迅速照射激光束而进行三维印刷、表面处理或者脱粘工艺等而高速旋转。旋转速度可以根据旋转马达的性能而取100m/s～300m/s之间的值。优选地，旋转镜164的旋转速度可以是160m/s～200m/s之间的值。此外，旋转镜164的旋转方向可以是顺时针方向或者逆时针方向。通过旋转镜164的旋转，激光束可以迅速而不连续地向加工对象物照射光束。旋转镜164可以利用高速旋转而使不连续地照射的光束照射为线型激光。用于以线型激光形式照射的激光束的照射行进方向可以是从左到右的方向，也可以是从右到左的方向。此外，行进方向可以不恒定，从左到右和从右到左可以不规则地被混合而生成线型激光。针对旋转镜164的说明将在图4中更加仔细地进行。
扫描透镜166可以将由于旋转镜部164而方向得到转换的激光束集中或改变。例如，可以在数微米到数毫米的范围内改变在扫描透镜166的焦面具有平顶形状的光斑大小(spot size)。此外，扫描透镜166可以为了照射激光，根据应用目的而布置于扫描镜部162之前或者旋转镜部164之后。例如，在加工对象物10的大小较大，或者激光所要照射的面为大面积的情况下，扫描透镜166可以布置于扫描镜部162之前。即，通过将扫描透镜166布置于扫描镜部162之前，可以向较宽的大面积照射激光。此时，可以利用扩束部140而改变光束的大小。同时，在加工对象物的大小较小或者激光所要照射的面比较窄的情况下，扫描透镜166可以布置于旋转镜部164之后。通过使扫描透镜166布置于旋转镜部164之后，可以制造出高品质的加工品。扫描透镜166可以根据光束大小的改变范围而进行更换。
台件170可以在照射激光束的期间内移送加工对象物10。移送的方向可以为X轴方向或Y轴方向。例如，可以是与通过旋转镜164的旋转而形成的线型激光垂直的方向。此外，台件170的移动速度可以与第二扫描镜162b联动，所述第二扫描镜162b用于调整从扫描镜部162照射激光束的Y轴方向的位置而调整照射的激光之间的Y轴方向间距。例如，台件170被移送的速度可以比第二扫描镜162b的旋转速度相对较慢，因此，在台件170移送加工对象物10的期间内，可以通过第二扫描镜162b的旋转而细微地调整激光之间的间距。此外，可以在预定区间内反复地照射激光。通过台件170和第二扫描镜162的联动，可以相比于仅使台件170移动而调整间距的情形而更为快速地照射激光。
图4是示出根据本发明的一实施例的利用旋转镜的光束照射的图。
如图4所示，旋转镜164可以通过旋转而使激光束的反射方向沿着X轴方向移动并照射。在以下的说明中，主要对旋转镜164的截面为六边形形状的情形进行说明，但是显然可以形成为多边形或者圆形(或者椭圆形)。即，旋转镜164可以形成为沿着图4的纸面方向具有多边形或圆形的截面。
旋转镜164可以使入射的激光束反射而使其到达加工对象物10。旋转镜164可以以图4的纸面方向为轴而进行顺时针方向或逆时针方向的高速旋转。旋转速度可以根据旋转马达的性能而取100m/s～300m/s之间的值。优选地，旋转镜164的旋转速度可以是160m/s～200m/s之间的值。通过旋转镜164的高速旋转，可以使激光束以线型激光形式照射到加工对象物10。用于以线型激光形式照射的激光束的照射行进方向可以是从左到右的方向，也可以是从右到左的方向。此外，行进方向可以不恒定，从左到右和从右到左可以不规则地被混合而生成线型激光。
如果进行具体的观察，如图4所示，入射到旋转镜164而向加工对象物10侧反射的激光束，可以根据入射到旋转镜164的地点而导致反射而到达加工对象物10的位置变得不同。即，如图4所示，在入射到旋转镜164的激光束LB的方向恒定的假设下，可以确认到达加工对象物10的激光束LB的位置不同。对在图4中由实线示出的旋转镜164的旋转位置RM1和由虚线图示的旋转镜164的旋转位置RM2而言，相同的激光束LB被旋转镜164反射的方向变得不同(LB1及LB2)，这意味着激光束到达加工对象物10的位置彼此不同。另外，如果这种旋转镜164高速旋转(以从图4的纸面朝外的方向为旋转轴而旋转)，则由旋转镜164反射的激光束LB在加工对象物10上连续地或者不连续地照射到特定线型直线上，从而会形成线型激光的形态。
进而，在旋转镜164的截面形状形成为六边形或者多边形的情况下，在入射到旋转镜164的激光束LB入射到六边形或者多边形的边(由于以截面为基准而进行说明，所以表示为“边”，但实际上具有面的形态)的情况下，激光束LB在所述线型直线上以连续的形态改变位置。此外，激光束LB在六边形或者多边形的顶点(由于以截面为基准而说明，所以表示为“顶点”，但实际上具有线的形态)的前后，六边形或者多边形的边的角度不连续地改变，激光束LB在所述线型直线上改变为不连续的形态。
只不过，由于上述的旋转镜164进行高速旋转，所以这种连续的或者不连续的激光束LB的照射对线型激光的形成不产生影响。即，由于旋转镜164的高速旋转，激光束LB连续地或者不连续地照射到线型直线上的彼此不同的位置，从而形成线型激光。
同时，在旋转镜的截面形成为圆形的情况下，旋转镜的旋转轴可以从圆形的中心偏离，据此可以形成线型激光。此外，在旋转镜的截面形成为椭圆形的情况下，旋转镜的旋转轴可以与椭圆形的中心处于同心，或者可以偏离于椭圆形的中心。
通过改变激光通过旋转而与激光束接触的地点，激光束反射到加工对象物10的反射角可以得到改变而照射激光束。同时，通过旋转镜164的高速旋转而使接触的地点的变更高速地实现，且照射到加工对象物10的激光束可以形成为线型光。
图5是用于说明根据本发明的一实施例的借助激光照射装置的激光照射方法的流程图。
如图5所示，借助激光照射装置的激光照射方法包括如下的步骤：在控制部180设置控制参数(S210)；在光束生成部110生成激光束并射出(S220)；扫描镜部162反射激光束(S230)；旋转镜164反射激光束(S240)；使台件170移动(S250)；判断激光束的误差值(S260)；向加工对象物照射激光(S270)。
通过在控制部180设定控制参数的步骤(S210)，根据所要照射的激光束的特性，可以设定激光波长、激光脉冲及激光振荡(laser oscillation)方法等。
通过在光束生成部110生成激光束并射出的步骤(S220)，可以在控制部以预设值生成并射出激光束。由光束生成部110生成的激光束可以具有高斯圆形光束轮廓(Gaussiancircular beam profile)。
在扫描镜部162反射激光束的步骤(S230)中，可以使从光束生成部110传递的激光束的方向得到调整而被反射。扫描镜部162可以包括多个扫描镜162a、162b。第一扫描镜162a可以调整照射到加工对象物10的激光束的X轴照射方向而调节激光束的起始点。第二扫描镜162b可以调整照射到加工对象物10的激光束的Y轴照射方向而通过调整使光束之间的间距恒定。
在旋转镜164反射激光束的步骤(S240)中，可以使通过扫描镜部162而方向得到调节的激光束被反射到加工对象物10。此外，旋转镜164可以使通过旋转而方向得到调整的激光束以线型激光形式照射到加工对象物上。通过旋转镜164的旋转，向加工对象物迅速而不连续地照射激光束。旋转镜164利用高速旋转而使不连续地照射的光以线型激光形式照射。用于以线型激光照射的激光束的照射行进方向可以是从左到右的方向，也可以是从右到左的方向。此外，行进方向可以不恒定，从左到右和从右到左可以不规则地被混合而生成线型激光。
在使台件170移动的步骤(S250)中，台件170可以在照射激光束的期间内移送加工对象物10。台件170可以是多边形或者圆形中的任意一种形状。台件170移送加工对象物的方向可以是X轴方向或Y轴方向。例如，可以是与由旋转镜164的旋转而形成的线型激光垂直的方向。此外，台件170的移动速度可以与通过在扫描镜部162调整激光束的Y轴而调整激光之间的间距的扫描镜162b同步。台件170可以包括用于固定加工对象物10的固定部172。固定部172可以在台件170移动的期间内使加工对象物10不移动。
在判断激光束的误差值的步骤(S260)中，当对加工对象物10照射激光束时，在激光束不准确地位于扫描镜部162的反射面中央处或者由于旋转镜164的反射面不均匀而发生误差的情况下，可以通过控制扫描镜部162，而基于已分析的误差值向入射到旋转镜164的激光束的方向调整，从而可以补偿激光照射装置100的错误。
在对加工对象物照射激光的步骤(S270)中，可以对位于台件170的固定部172的加工对象物10照射激光。
上述的根据本发明的实施例的激光照射方法还可以包括如下的步骤：根据构成激光照射装置的构成要素的布置关系而改变光束路径；将激光束的细的平行光线束转换为粗的平行光线束。
图6是示出根据本发明的一实施例的入射到构成激光照射装置的光束转换部(图1的130)的激光束和从上述光束转换部射出的激光束的光束轮廓的图。
如图6所示，(a)是示出入射到光束转换部的激光束的高斯圆形光束轮廓的图；(b)是示出从光束转换部射出的激光束的平顶圆形光束轮廓的图；(c)是示出从光束转换部射出的激光束的平顶方形光束轮廓。除此之外，光束转换部可以将入射的激光束的高斯圆形光束轮廓转换成具有平顶线型光束轮廓。
借助光束转换部而转换光束轮廓的激光束入射到扩束部(图1的140)，且扩束部将入射的激光束的细的平行光线束转换为粗的平行光线束。
在此，光束监控部(图1的150)可以将借助光束转换部而得到转换的激光束的光束轮廓及激光功率电平显示于外部，以使用户等能够识别。此外，在预设在光束生成部110的激光功率电平和识别的激光功率电平之间有差距的情况下，可以自动地补偿激光功率电平，从而在光束生成部110以预设的激光功率电平产生激光束。即，光束监控部可以测量从布置在光束转换部和光束照射部(图1的160)之间的光路径上的半反射镜(图1的152)反射的激光束的光束轮廓及激光功率电平，并考虑到半反射镜的特性而校正其测量结果，并通过外部显示装置(图1的154)而显示于外部。通过这种光束监控部而识别显示的信息的用户等可以容易地确认激光照射装置(图1的100)是否正常驱动。
之后，光束照射部向加工对象物(图1的10)照射光束轮廓被转换而具有平顶光束轮廓的激光束，从而进行三维印刷、表面处理或者降低粘合的粘合剂的粘合力。借助这种光束照射部的向加工对象物照射激光束的三维印刷、表面处理或者脱粘工艺等可以基于计算机等的控制部(图1的180)的控制来执行。
在此，光束照射部可以调整并改变构成扫描镜部(图1的162)的扫描镜(图1的162a、162b)的布置角度，从而调整并变更照射到加工对象物的激光束的位置，且通过这种连续的位置调整及变更而以包括线型影线、之字形影线、圆形影线、螺旋形影线或者交叉形影线的多个影线方式中的任意一个影线方式而向加工对象物的整体表面或者边缘区域照射激光束。
图7和图8是示出根据本发明的第二实施例的光束照射装置及台件的图。
参照图7和图8，光束照射装置200可以包括：光束路径变更部230、光束照射部260、粉辊(powder roller)290。
在此，光束照射部260的各个构成及效果与所述图1至图5中说明的内容相同，并且省略对光束照射部260的各个构成的说明。
光束照射装置200可以在其内部布置光束照射部260，且可以以光束照射部260为中心而在X轴方向的两个末端布置用于改变激光束的方向的光束路径变更部230。此外，光束照射装置200可以以X轴方向为中心而向前进方向或后退方向中的任意一个方向移动。在光束照射装置200向X轴上的前进方向移动时，光束照射部260可以通过扫描镜部(图1的162)的驱动而向使激光束移动的方向的反方向，即，以X轴为中心的后退的方向照射激光束。此时，光束照射装置200的光束路径变更部230可以将通过光束照射部260而照射的激光束照射到加工对象物。在光束照射装置200向X轴上的后退方向移动时，光束照射部260可以通过扫描镜部的驱动而向使激光束移动的方向的反方向，即，以X轴为中心的前进的方向照射激光束。此时，光束照射装置200的光束路径变更部230可以将通过光束照射部260而照射的激光束照射到加工对象物。
粉辊290可以以圆柱形态设置于光束照射装置200的下端。粉辊290在光束照射装置200移动时，可以以将洒到台件270的粉末均匀地展开的方式移动。
图9和图10是示出根据本发明的第三实施例的光束照射装置的图。
参照图9和图10，光束照射装置300可以包括光束照射部360、370和粉辊390。在以下的说明中，主要对包含两个光束照射部360、370的情形进行说明，但是显然可以包含三个以上的光束照射部。在此，光束照射部360、370各自的构成及效果与在上述的图1至图5中描述的构成及效果相同，因此省略针对光束照射部360、370各自的构成的说明。
光束照射部360、370除了图示于图1至图5的各个构成以外还可以包括半反射镜368、378。
光束照射部360可以设置于光束照射路径上。光束照射部360之间的相隔距离可以根据用户的便利而调整。
第一半反射镜368可以接收激光束而将激光束分开反射。即，可以将一部分反射到第一光束照射部360，且将另一部分反射到第二半反射镜378。照射到第二半反射镜378的激光束可以使光束分开，并向第二光束照射部370及第三半反射镜(未示出)反射光束。通过如上所述的方式，可以增加光束照射部的数量，据此，可以向大面积照射激光束。即，光束照射部360、370的数量越多，可以向越大的面积照射激光束。
粉辊390可以以圆柱形态设置于光束照射装置300的下端。粉辊390在光束照射装置300移动时，可以以使喷洒到台件(未示出)的粉末均匀地展开的方式移动。粉辊390的长度根据光束照射部360的数量而不同，且可以根据用户的便利而得到调解或被更换。
上述情况对利用半反射镜368、378来使从一个光束生成部310照射的激光束而分开反射到多个光束照射部360、370的情形进行了说明，然而，显然还可以包括，如图7所示，利用多个光束生成部320、330而向多个光束照射部360、370分别传递光束而向大面积照射激光束的情形。此时，从光束生成部320、330射出的各个激光束的激光波长、激光脉冲等可以相互不同。据此，显然可以向大面积照射激光束，还能够生产高品质的加工品。
图11是示出根据本发明的第四实施例的激光照射装置的构成图的图。
参照图11，激光照射装置500包括：光束生成部510、610；光束路径变更部520、620、660；光束转换部530、630；扩束部(beam expander)540、640；光束监控部550、650；光束照射部560；台件570；控制部580以及光束组合光学系统590；等。
光束生成部510、610可以生成具有彼此不同的激光波长、激光脉冲等的激光束。此外，可以应用具有不同的激光振荡方法等的激光。
光束组合光学系统590用于改善激光品质，可以将从多个光束生成部510、610射出的激光束融合而向光束照射部560射出。通过彼此不同的多个激光束的融合，可以做成更为均匀、品质优良的激光加工工艺。此外，为了根据加工对象物的材料而获取优秀的加工品质，可以去除彼此不同的多个激光束中的不需要的光束的波长。
除此之外，光束生成部510和610、光束路径变更部520和620以及660、光束转换部530和630、扩束部(beam expander)540和640、光束监控部550和650、光束照射部560、台件570以及控制部580具有与上述实施例相同的功能及结构。
图12是用于说明根据本发明的第四实施例的借助激光照射装置的激光照射方法的流程图。
如图12所示，借助激光照射装置的激光照射方法包括如下的步骤：在控制部580设定控制参数(S310)；在多个光束生成部510、610生成激光束并射出(S320)；利用光束组合光学系统来组合多个激光束(S330)；扫描镜部562反射激光束(S340)；旋转镜564反射激光束(S350)；使台件170移动(S360)；判断激光束的误差值(S370)；向加工对象物照射激光(S380)。
在利用光束组合光学系统590来组合多个激光束的步骤(S330)中，可以将从多个光束生成部510、610射出的激光束融合而射出到光束照射部560。由于利用光束组合光学系统590而融合激光束，所以从多个光束生成部510、610射出的激光束各自的激光波长、激光脉冲等可以相互不同。此外，可以采用激光振荡方法等不同的激光。光束组合光学系统590可以通过相互不同的多个激光束的融合而做成更为均匀、品质优良的激光加工工艺。此外，为了根据加工对象物的材料而获得优秀的加工品质，可以去除彼此不同的多个激光束中的不需要的光束的波长。
除此之外，在控制部580设定控制参数的步骤(S310)、在多个光束生成部510、610生成激光束并射出的步骤(S320)、扫描镜部562反射激光束的步骤(S340)；旋转镜564反射激光束的步骤(S350)；使台件170移动的步骤(S360)；判断激光束的误差值的步骤(S370)；向加工对象物照射激光的步骤(S380)以与一实施例相同的方法执行。
上述的根据本发明的另一实施例的激光照射方法，还可以包括：根据构成激光照射装置的构成要素的布置关系而改变光束路径的步骤；或者将激光束的细的平行光束转换为粗的平行光束的步骤；等。

Claims (23)

1.一种激光照射装置，其中，包括：
光束生成部，用于生成激光束；
扫描镜部，用于调节从所述光束生成部传递的所述激光束的方向；
旋转镜，反射通过所述扫描镜部而方向得到调节的所述激光束，
其中，所述旋转镜可旋转地配备，以使方向得到调节的所述激光束以形成线型激光的方式照射到加工对象物上。
2.如权利要求1所述的激光照射装置，其中，
所述扫描镜部包括如下扫描镜中的一个以上：第一扫描镜，在平行于加工面的第一方向调节所述激光束的起始点；第二扫描镜，调节所述激光束之间的间距以使间距在垂直于所述第一方向的第二方向恒定。
3.如权利要求1所述的激光照射装置，其中，
所述光束生成部具有高斯圆形光束轮廓。
4.如权利要求1所述的激光照射装置，其中，
所述激光照射装置还包括：光束转换部，用于将所述激光束转换成平顶圆形光束轮廓、平顶方形光束轮廓或者平顶线型光束轮廓中的任意一种光束轮廓。
5.如权利要求1所述的激光照射装置，其中，
所述激光照射装置通过线型影线、之字形影线、圆形影线、螺旋形影线或者交叉形影线中的任意一个影线方式而向所述加工对象物照射激光束。
6.如权利要求1所述的激光照射装置，其中，
所述激光照射装置为了执行三维印刷、表面处理以及脱粘工艺中的任意一种而照射激光束。
7.如权利要求1所述的激光照射装置，其中，
所述激光照射装置还包括：台件，放置有作为所述激光束的照射对象的所述加工对象物，用于使所述加工对象物向预存储的方向移动。
8.如权利要求2所述的激光照射装置，其中，
所述激光照射装置还包括：台件，放置有作为所述激光束的照射对象的所述加工对象物，用于使所述加工对象物向预存储的方向移动，
所述台件与在所述第二方向进行调节的所述第二扫描镜联动而移送所述加工对象物。
9.如权利要求7或8所述的激光照射装置，其中，
所述台件包括：固定部，用于固定所述加工对象物。
10.如权利要求1所述的激光照射装置，其中，
所述激光照射装置还包括：控制部，控制所述光束照射部而选择影线方式，在所述激光束不位于预存储的所述扫描镜部的反射面的位置而发生误差的情况以及由于所述旋转镜的反射面不均匀而发生误差的情况中的任意一种情况下，根据预分析的误差值而调整所述激光束的方向，从而补偿错误。
11.如权利要求10所述的激光照射装置，其中，
所述控制部利用位置检测器来补偿所述激光照射装置的误差及错误。
12.如权利要求1所述的激光照射装置，其中，
所述激光照射装置配备有用于生成所述激光束的多个光束生成部，且还包括光束组合光学系统，用于融合从所述多个光束生成部生成的彼此不同的激光束。
13.如权利要求1所述的激光照射装置，其中，
所述激光照射装置还包括：光束照射装置，使包含所述扫描镜部和所述旋转镜的光束照射部能够移动。
14.如权利要求13所述的激光照射装置，其中，
所述光束照射装置还包括：光束转换部，用于将所述光束照射部的激光束反射而向加工对象物照射。
15.如权利要求13所述的激光照射装置，其中，
所述光束照射装置包括：
台件，用于放置加工对象物；
粉辊，用于使洒到台件的粉末均匀地展开。
16.如权利要求1所述的激光照射装置，其中，
所述激光照射装置包括：半反射镜，将从所述光束生成部产生的激光束分为多个激光束并传递；以及
多个混合型扫描头，
所述混合型扫描头包括所述扫描镜部以及所述旋转镜。
17.如权利要求1所述的激光照射装置，其中，
所述激光照射装置包括多个混合型扫描头，
所述混合型扫描头包括所述扫描镜部以及所述旋转镜，
所述光束生成部被配备多个，且向各个所述混合型扫描头照射从所述多个光束生成部生成的各个激光束。
18.如权利要求16至17所述的激光照射装置，其中，
所述激光照射装置执行用于实现大面积和高生产性的三维印刷、表面处理以及脱粘工艺中的任意一种。
19.如权利要求16至17所述的激光照射装置，其中，
所述激光照射装置还包括：用于放置加工对象物的台件；以及
粉辊，用于均匀地展开洒在台件的粉末。
20.一种激光照射方法，其中，
所述激光照射方法为如下的方法：在光束生成部生成激光束，在扫描镜部调节从所述光束生成部传递的激光束的方向，通过所述扫描镜部而方向得到调节的所述激光束被旋转镜反射，从而向加工对象物照射激光束，
其中，所述旋转镜通过旋转而使方向得到调整的所述激光束以线型激光的形式照射到加工对象物上。
21.如权利要求20所述的激光照射方法，其中，
所述扫描镜部包括如下扫描镜中的一个以上：第一扫描镜，向平行于加工面的第一方向调节所述激光束的起始点；第二扫描镜，调节所述激光束之间的间距以使间距在垂直于所述第一方向的第二方向恒定。
22.如权利要求20所述的激光照射方法，其中，
在所述激光照射方法中，为了对加工对象物执行三维印刷、表面处理以及脱粘工艺中的任意一种而照射激光束。
23.如权利要求20所述的激光照射方法，其中，还包括如下的步骤，
控制部控制所述光束照射部而选择影线方式，而且在所述激光束不位于预存储的所述扫描镜部的反射面的位置而发生误差的情况以及由于所述旋转镜的反射面不均匀而发生误差的情况中的任意一种情况下，根据预分析的误差值而调节所述激光束的方向，从而补偿错误。
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