JP2000334594A - レーザー加工装置及びレーザー加工方法 - Google Patents
レーザー加工装置及びレーザー加工方法Info
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- JP2000334594A JP2000334594A JP11144379A JP14437999A JP2000334594A JP 2000334594 A JP2000334594 A JP 2000334594A JP 11144379 A JP11144379 A JP 11144379A JP 14437999 A JP14437999 A JP 14437999A JP 2000334594 A JP2000334594 A JP 2000334594A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 加工対象物の表面に垂直な加工面を形成する
ことができ、加工精度の向上を図ることができるレーザ
ー加工装置及びレーザー加工方法を提供する。 【解決手段】 レーザー発振器１１からのレーザー光
を、全反射鏡１２及び集光レンズ１３を介して、加工対
象物１４に照射するレーザー加工装置に、加工対象物を
保持する加工テーブル１５を支持する３自由度ステージ
１６を設ける。３自由度ステージは、加工テーブルをレ
ーザー照射方向に沿って移動させることができ、また、
加工テーブルをレーザー光に対して傾けることができ
る。また、３自由度ステージは、ＸＹステージ１７上に
設けられ、ＸＹ平面上を移動できる。
ことができ、加工精度の向上を図ることができるレーザ
ー加工装置及びレーザー加工方法を提供する。 【解決手段】 レーザー発振器１１からのレーザー光
を、全反射鏡１２及び集光レンズ１３を介して、加工対
象物１４に照射するレーザー加工装置に、加工対象物を
保持する加工テーブル１５を支持する３自由度ステージ
１６を設ける。３自由度ステージは、加工テーブルをレ
ーザー照射方向に沿って移動させることができ、また、
加工テーブルをレーザー光に対して傾けることができ
る。また、３自由度ステージは、ＸＹステージ１７上に
設けられ、ＸＹ平面上を移動できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー加工装置
及びレーザー加工方法に関する。
及びレーザー加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のレーザー加工装置は、レーザー光
を発生させるレーザー発振器と、レーザー光を加工対象
物まで導く光学系と、加工対象物を保持する加工テーブ
ルとを有している。
を発生させるレーザー発振器と、レーザー光を加工対象
物まで導く光学系と、加工対象物を保持する加工テーブ
ルとを有している。
【０００３】レーザー発振器は、例えば、ＹＡＧレーザ
ーや、炭酸ガスレーザー、あるいはエキシマレーザーで
あって、加工対象物を加工するのに適した波長のレーザ
ー光を発生する。
ーや、炭酸ガスレーザー、あるいはエキシマレーザーで
あって、加工対象物を加工するのに適した波長のレーザ
ー光を発生する。
【０００４】光学系は、ミラーや各種レンズを含み、レ
ンズには、レーザー光を加工対象物の表面に集光するた
めの集光レンズも含まれる。レーザー発振器から出射し
たレーザー光は、この光学系により加工対象物に向けて
導かれ、集光されて加工対象物に照射される。
ンズには、レーザー光を加工対象物の表面に集光するた
めの集光レンズも含まれる。レーザー発振器から出射し
たレーザー光は、この光学系により加工対象物に向けて
導かれ、集光されて加工対象物に照射される。
【０００５】加工テーブルは、通常、３軸ステージ上に
設けられており、光学系からのレーザー光照射位置に、
加工対象物上の任意の点を位置させることができる。
設けられており、光学系からのレーザー光照射位置に、
加工対象物上の任意の点を位置させることができる。
【０００６】加工対象物のレーザー光が照射された領域
では、レーザーアブレーションが起きる。この結果、加
工対象物には、切断や穴あけ等の加工が施される。
では、レーザーアブレーションが起きる。この結果、加
工対象物には、切断や穴あけ等の加工が施される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来のレーザー加工装
置では、図４に示すように、レーザー光４１を集光レン
ズ４２で集光して加工対象物４３に照射することで、加
工を行なっている。このため、その加工形状は、レーザ
ー光のエッジ形状（円錐形状）に依存し、図４にに示す
ように、テーパー形状となる。つまり、加工対象物に所
定径の穴を形成しようとしても、深さ方向で径が異な
り、加工精度が悪いという問題点がある。
置では、図４に示すように、レーザー光４１を集光レン
ズ４２で集光して加工対象物４３に照射することで、加
工を行なっている。このため、その加工形状は、レーザ
ー光のエッジ形状（円錐形状）に依存し、図４にに示す
ように、テーパー形状となる。つまり、加工対象物に所
定径の穴を形成しようとしても、深さ方向で径が異な
り、加工精度が悪いという問題点がある。
【０００８】また、従来のレーザー加工装置は、レーザ
ー光をその収束点で利用するように設計されているた
め、レーザー光の収束点以外の部分による加工は、レー
ザー光の強度や、加工対象物の材質などにより、むらが
生じる場合があるという問題点もある。
ー光をその収束点で利用するように設計されているた
め、レーザー光の収束点以外の部分による加工は、レー
ザー光の強度や、加工対象物の材質などにより、むらが
生じる場合があるという問題点もある。
【０００９】上記の様な問題は、加工対象物の厚みが薄
い場合には、許容されることが多い。しかしながら、加
工対象物の厚みが厚くなると無視できない問題となる。
また、レーザー加工装置をマイクロマシンの作成に利用
する場合にも、無視できない問題となる。
い場合には、許容されることが多い。しかしながら、加
工対象物の厚みが厚くなると無視できない問題となる。
また、レーザー加工装置をマイクロマシンの作成に利用
する場合にも、無視できない問題となる。
【００１０】このような問題を解決するために、図５に
示すように、レーザー光５１の収束点（集光レンズ５２
の焦点）を加工対象物５３の中に設定する等の工夫が行
なわれているが、これは許容範囲を広げるものではある
が、根本的な解決にはならない。
示すように、レーザー光５１の収束点（集光レンズ５２
の焦点）を加工対象物５３の中に設定する等の工夫が行
なわれているが、これは許容範囲を広げるものではある
が、根本的な解決にはならない。
【００１１】本発明は、加工対象物の表面に垂直な加工
面を形成することができ、加工精度の向上を図ることが
できるレーザー加工装置及びレーザー加工方法を提供す
ることを目的とする。
面を形成することができ、加工精度の向上を図ることが
できるレーザー加工装置及びレーザー加工方法を提供す
ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、レーザ
ー光を発生するレーザー発振器と、前記レーザー光を加
工対象物に集光、照射するための光学系と、前記加工対
象物を保持する加工テーブルとを有するレーザー加工装
置において、前記加工テーブルを支持し、当該加工テー
ブルを前記レーザー光の照射方向に沿って移動可能にす
るとともに、前記レーザー光の前記加工対象物への照射
角度を変えるために前記加工テーブルを傾けることを可
能にする、３自由度ステージを備えたことを特徴とする
レーザー加工装置が得られる。
ー光を発生するレーザー発振器と、前記レーザー光を加
工対象物に集光、照射するための光学系と、前記加工対
象物を保持する加工テーブルとを有するレーザー加工装
置において、前記加工テーブルを支持し、当該加工テー
ブルを前記レーザー光の照射方向に沿って移動可能にす
るとともに、前記レーザー光の前記加工対象物への照射
角度を変えるために前記加工テーブルを傾けることを可
能にする、３自由度ステージを備えたことを特徴とする
レーザー加工装置が得られる。
【００１３】また、本発明によれば、集光されたレーザ
ー光を加工対象物に照射するレーザー加工方法におい
て、前記レーザー光のエッジ面上に想定される母線の一
つが前記加工対象物の加工領域のエッジ面上に想定され
る母線の一つに平行になるように前記加工対象物を傾け
て、前記レーザー光を前記加工対象物に照射するように
したことを特徴とするレーザー加工方法が得られる。
ー光を加工対象物に照射するレーザー加工方法におい
て、前記レーザー光のエッジ面上に想定される母線の一
つが前記加工対象物の加工領域のエッジ面上に想定され
る母線の一つに平行になるように前記加工対象物を傾け
て、前記レーザー光を前記加工対象物に照射するように
したことを特徴とするレーザー加工方法が得られる。
【００１４】さらに本発明によれば、前記加工対象物を
前記レーザー光の照射方向に沿って移動させ、前記レー
ザー光の焦点と加工点とを一致させるようにしたことを
特徴とするレーザー加工方法が得られる。
前記レーザー光の照射方向に沿って移動させ、前記レー
ザー光の焦点と加工点とを一致させるようにしたことを
特徴とするレーザー加工方法が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施の形態について詳細に説明する。
実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】図１に、本発明の一実施の形態によるレー
ザー加工装置を示す。このレーザー加工装置は、レーザ
ー光を出射するレーザー発振器１１と、レーザー発振器
１１からのレーザー光を反射する全反射鏡１２、全反射
鏡１２で反射されたレーザー光を集光する集光レンズ１
３、加工対象物１４を保持固定する加工テーブル１５、
加工テーブルが固定された３自由度ステージ１６、及び
３自由度ステージ１６が取り付けられたＸＹステージ１
７を有している。
ザー加工装置を示す。このレーザー加工装置は、レーザ
ー光を出射するレーザー発振器１１と、レーザー発振器
１１からのレーザー光を反射する全反射鏡１２、全反射
鏡１２で反射されたレーザー光を集光する集光レンズ１
３、加工対象物１４を保持固定する加工テーブル１５、
加工テーブルが固定された３自由度ステージ１６、及び
３自由度ステージ１６が取り付けられたＸＹステージ１
７を有している。
【００１７】レーザー発振器１１は、従来同様、加工対
象物１４の材質を加工するのに適した波長のレーザー光
を発生するＹＡＧレーザー、炭酸ガスレーザー、あるい
は、エキシマレーザーなどである。
象物１４の材質を加工するのに適した波長のレーザー光
を発生するＹＡＧレーザー、炭酸ガスレーザー、あるい
は、エキシマレーザーなどである。
【００１８】全反射鏡１２及び集光レンズ１３は、レー
ザー発振器１１からのレーザー光を加工対象物１４に照
射するための光学系を構成する。
ザー発振器１１からのレーザー光を加工対象物１４に照
射するための光学系を構成する。
【００１９】３自由度ステージ１６は、加工テーブル１
５を下面側から支持する３以上の伸縮器（例えば、圧電
素子）１８を有している。そして、この３自由度ステー
ジ１６では、全ての伸縮器１８を同時に伸長また縮収さ
せることにより、加工テーブル１５を、レーザー光の照
射方向（図の上下方向）に沿って移動させることができ
る。また、この３自由度ステージ１６は、いくつかの伸
縮器１８を選択的に伸長または縮収させることにより加
工テーブル１５を傾け、レーザー光の加工テーブル１５
への照射角度（即ち、加工対象物１４への照射角度）を
変えることができる。なお、各伸縮器１８の伸縮量は、
加工対象物の厚さの２倍程度以上あることが望ましい。
５を下面側から支持する３以上の伸縮器（例えば、圧電
素子）１８を有している。そして、この３自由度ステー
ジ１６では、全ての伸縮器１８を同時に伸長また縮収さ
せることにより、加工テーブル１５を、レーザー光の照
射方向（図の上下方向）に沿って移動させることができ
る。また、この３自由度ステージ１６は、いくつかの伸
縮器１８を選択的に伸長または縮収させることにより加
工テーブル１５を傾け、レーザー光の加工テーブル１５
への照射角度（即ち、加工対象物１４への照射角度）を
変えることができる。なお、各伸縮器１８の伸縮量は、
加工対象物の厚さの２倍程度以上あることが望ましい。
【００２０】ＸＹステージ１７は、３自由度ステージ
を、レーザー光の照射方向に直交する面内で、任意に移
動させることを可能にする。
を、レーザー光の照射方向に直交する面内で、任意に移
動させることを可能にする。
【００２１】以下、図１に加え図２を参照して、このレ
ーザー加工装置による加工方法についてついて説明す
る。ここで、加工対象物１４の加工領域は、図２（ａ）
にハッチングで示すように定められているとする。
ーザー加工装置による加工方法についてついて説明す
る。ここで、加工対象物１４の加工領域は、図２（ａ）
にハッチングで示すように定められているとする。
【００２２】まず、ＸＹステージ１７を操作して、３自
由度ステージ１６を移動させ、加工対象物１４の加工領
域がレーザー光の照射範囲に位置するようにする。
由度ステージ１６を移動させ、加工対象物１４の加工領
域がレーザー光の照射範囲に位置するようにする。
【００２３】次に、必要なら、従来の方法により、加工
領域の中央部に対して加工を行なう。この時、３自由度
ステージ１６は、レーザー光が加工対象物１４に垂直に
入射するように、加工テーブル１５を支持する。
領域の中央部に対して加工を行なう。この時、３自由度
ステージ１６は、レーザー光が加工対象物１４に垂直に
入射するように、加工テーブル１５を支持する。
【００２４】次に、加工領域の周縁部の加工を行なう。
即ち、加工領域のエッジに沿って加工を行なう。このと
き３自由度ステージ１６は、図２（ｂ）に示すように、
加工テーブル１５を傾ける。加工テーブル１５の傾き
は、集光レンズ１３からのレーザー光のエッジ面（円錐
形状）に想定される母線の一つが、加工領域のエッジ面
（円筒形状）に想定される母線の一つと平行になるよう
にする。これらの母線の選択は、レーザー光線のエッジ
面が加工領域のエッジ面に内接するように行なわれる。
それから、ＸＹステージ１７を用いて、これらの母線を
一致させる（レーザー光線のエッジ面を加工領域のエッ
ジ面に内接させる）。その後、レーザー光の照射を行な
い、加工対象物１４の加工を行なう。なお、このレーザ
ー光照射は、その収束点が、加工対象物１４の裏面（加
工テーブル１５の上面）に位置するように行なう。
即ち、加工領域のエッジに沿って加工を行なう。このと
き３自由度ステージ１６は、図２（ｂ）に示すように、
加工テーブル１５を傾ける。加工テーブル１５の傾き
は、集光レンズ１３からのレーザー光のエッジ面（円錐
形状）に想定される母線の一つが、加工領域のエッジ面
（円筒形状）に想定される母線の一つと平行になるよう
にする。これらの母線の選択は、レーザー光線のエッジ
面が加工領域のエッジ面に内接するように行なわれる。
それから、ＸＹステージ１７を用いて、これらの母線を
一致させる（レーザー光線のエッジ面を加工領域のエッ
ジ面に内接させる）。その後、レーザー光の照射を行な
い、加工対象物１４の加工を行なう。なお、このレーザ
ー光照射は、その収束点が、加工対象物１４の裏面（加
工テーブル１５の上面）に位置するように行なう。
【００２５】この後、加工領域のエッジに沿って加工箇
所を変更する。このとき、レーザー光の照射は、継続し
ていてもよいし、一旦、中断してもよい。加工箇所を変
更するには、ＸＹステージ１７を操作して、３自由度ス
テージ１６を移動させるとともに、３自由度ステージ１
６を操作して、加工テーブル１５の傾きを調整する。そ
の様子を、図２（ｃ）に示す。そして、レーザー光の照
射を中断した場合には、レーザー光の照射を再開する。
所を変更する。このとき、レーザー光の照射は、継続し
ていてもよいし、一旦、中断してもよい。加工箇所を変
更するには、ＸＹステージ１７を操作して、３自由度ス
テージ１６を移動させるとともに、３自由度ステージ１
６を操作して、加工テーブル１５の傾きを調整する。そ
の様子を、図２（ｃ）に示す。そして、レーザー光の照
射を中断した場合には、レーザー光の照射を再開する。
【００２６】以降、上記動作を繰り返すことにより、加
工領域のエッジに沿った加工が行なわれる。
工領域のエッジに沿った加工が行なわれる。
【００２７】以上の様にして、本実施の形態によるレー
ザー加工装置では、加工対象物１４の加工面（エッジ
面）を、加工対象物１４の表面に対して垂直に形成する
ことができる。
ザー加工装置では、加工対象物１４の加工面（エッジ
面）を、加工対象物１４の表面に対して垂直に形成する
ことができる。
【００２８】ところで、上記説明では、レーザー光の収
束点が、加工対象物１４の裏面に位置するとしている。
即ち、レーザー光の収束点以外の部分をも用いて、加工
対象物の加工を行なっている。従って、レーザー光の強
度や、加工対象物の材質及び厚さ等によっては、加工む
らが生じる場合がある。このような場合は、図３に示す
ように、レーザー光の収束点を加工点に一致させるよ
う、３自由度ステージ１６を用いて加工テーブル１５の
高さを調節する。この場合、加工テーブル１５の傾きに
応じて、ＸＹステージ１７を用いて３自由度ステージの
位置調整も行なう。
束点が、加工対象物１４の裏面に位置するとしている。
即ち、レーザー光の収束点以外の部分をも用いて、加工
対象物の加工を行なっている。従って、レーザー光の強
度や、加工対象物の材質及び厚さ等によっては、加工む
らが生じる場合がある。このような場合は、図３に示す
ように、レーザー光の収束点を加工点に一致させるよ
う、３自由度ステージ１６を用いて加工テーブル１５の
高さを調節する。この場合、加工テーブル１５の傾きに
応じて、ＸＹステージ１７を用いて３自由度ステージの
位置調整も行なう。
【００２９】以上の様にして、本実施の形態によるレー
ザー加工装置では、レーザー光をその収束点で利用する
ことができるので、加工精度の向上を実現できる。
ザー加工装置では、レーザー光をその収束点で利用する
ことができるので、加工精度の向上を実現できる。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、レーザー加工装置にお
いて、加工テーブルを支持し、当該加工テーブルをレー
ザー光の照射方向に沿って移動可能にするとともに、レ
ーザー光の加工対象物への照射角度を変えるために加工
テーブルを傾けることを可能にする、３自由度ステージ
を設けたことで、加工面を加工対象物の表面に垂直とす
ることができるともに、加工精度の向上を実現できる。
いて、加工テーブルを支持し、当該加工テーブルをレー
ザー光の照射方向に沿って移動可能にするとともに、レ
ーザー光の加工対象物への照射角度を変えるために加工
テーブルを傾けることを可能にする、３自由度ステージ
を設けたことで、加工面を加工対象物の表面に垂直とす
ることができるともに、加工精度の向上を実現できる。
【図１】本発明の一実施の形態によるレーザー加工装置
の構成図である。
の構成図である。
【図２】図１のレーザー加工装置を用いたレーザー加工
方法を説明するための図である。
方法を説明するための図である。
【図３】図１のレーザー加工装置を用いた他のレーザー
加工方法を説明するための図である。
加工方法を説明するための図である。
【図４】従来のレーザー加工装置の問題点を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図５】従来のレーザー加工装置の問題点を解決するた
めの従来の方法を説明するための図である。
めの従来の方法を説明するための図である。
１１ レーザー発振器 １２ 全反射鏡 １３ 集光レンズ １４ 加工対象物 １５ 加工テーブル １６ ３自由度ステージ １７ ＸＹステージ ４１ レーザー光 ４２ 集光レンズ ４３ 加工対象物 ５１ レーザー光 ５２ 集光レンズ ５３ 加工対象物
Claims (4)
- 【請求項１】 レーザー光を発生するレーザー発振器
と、前記レーザー光を加工対象物に集光、照射するため
の光学系と、前記加工対象物を保持する加工テーブルと
を有するレーザー加工装置において、 前記加工テーブルを支持し、当該加工テーブルを前記レ
ーザー光の照射方向に沿って移動可能にするとともに、
前記レーザー光の前記加工対象物への照射角度を変える
ために前記加工テーブルを傾けることを可能にする、３
自由度ステージを備えたことを特徴とするレーザー加工
装置。 - 【請求項２】 前記３自由度ステージがＸＹステージ上
に設けられ、前記Ｘ軸及び前記Ｙ軸に沿った方向にそれ
ぞれ移動できるようにしたことを特徴とする請求項１の
レーザー加工装置。 - 【請求項３】 集光されたレーザー光を加工対象物に照
射するレーザー加工方法において、 前記レーザー光のエッジ面上に想定される母線の一つが
前記加工対象物の加工領域のエッジ面上に想定される母
線の一つに平行になるように前記加工対象物を傾けて、
前記レーザー光を前記加工対象物に照射するようにした
ことを特徴とするレーザー加工方法。 - 【請求項４】 前記加工対象物を前記レーザー光の照射
方向に沿って移動させ、前記レーザー光の収束点と加工
点とを一致させるようにしたことを特徴とする請求項３
のレーザー加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11144379A JP2000334594A (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | レーザー加工装置及びレーザー加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11144379A JP2000334594A (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | レーザー加工装置及びレーザー加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000334594A true JP2000334594A (ja) | 2000-12-05 |
Family
ID=15360768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11144379A Pending JP2000334594A (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | レーザー加工装置及びレーザー加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000334594A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008294264A (ja) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Kaneka Corp | 透光性薄膜太陽電池の製造方法及び、透光性薄膜太陽電池。 |
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| KR101406139B1 (ko) | 2014-04-01 | 2014-06-16 | 주식회사 고려반도체시스템 | 표시 장치용 투명 기판의 측면 가공 방법 및 이를 이용한 가공 장치 |
| CN104942518A (zh) * | 2015-07-02 | 2015-09-30 | 苏州华策纺织科技有限公司 | 一种制鞋用转向焊接工作台 |
| CN106514001A (zh) * | 2015-09-11 | 2017-03-22 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种激光打标器及激光打标方法 |
| CN106585127A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-04-26 | 纳恩博（天津）科技有限公司 | 一种夹紧装置 |
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-
1999
- 1999-05-25 JP JP11144379A patent/JP2000334594A/ja active Pending
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