JP2003048091A - Laser machining device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザ加工装置
に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a laser processing apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図４はレーザ穴明け装置の一例（特開平
０９−２９３９４６）を示しており、レーザ発振器、外
部光学系、ＸＹテーブル、制御装置で構成される。図５
は結像光学系の一例（特開平０６−１７０５７６）であ
る。レーザ発振器５１から出射されたレーザビームは数
枚のべンドミラー５８を経由し、結像光学系のコリメー
タレンズ５２通過後のマスク５３で必要な部分が切り出
されて被加工物５０の加工点まで導かれる。加工する穴
径に応じてマスク径を選択し、被加工物表面に結像させ
て加工する。2. Description of the Related Art FIG. 4 shows an example of a laser drilling device (Japanese Patent Laid-Open No. 09-293946), which comprises a laser oscillator, an external optical system, an XY table, and a control device. Figure 5
Is an example of an imaging optical system (Japanese Patent Laid-Open No. 06-170576). The laser beam emitted from the laser oscillator 51 passes through several bend mirrors 58, and a necessary portion is cut out by the mask 53 after passing through the collimator lens 52 of the imaging optical system and guided to the processing point of the workpiece 50. Get burned. A mask diameter is selected according to the hole diameter to be processed, and an image is formed on the surface of the object to be processed.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】プリント基板の穴明け
加工において、加工したい形状に応じて使用するマスク
の種類（径）を選択して加工物への照射ビーム径を変え
るが、材質によって加工に必要なエネルギーは大きく異
なるため、コリメータレンズ間隔を変えてマスクへの照
射ビーム径を変え、エネルギーの通過率を調整する。そ
の時レンズ間隔によってはコリメータ第２レンズ通過後
のビームの発散角が大きくなり、マスク通過後のビーム
が拡散する。また、小口径加工においては小口径マスク
を用いるため、通過したビームのうち回折によって拡散
する割合が多くなる。そのため、光路途中でビーム径が
ベンドミラーやガルバノミラー口径を越えるため、加工
点での結像が不完全となり、エネルギーも散逸するので
加工品質が劣化するという問題がある。In drilling a printed circuit board, the type (diameter) of the mask to be used is selected according to the shape to be processed and the irradiation beam diameter to the workpiece is changed. Since the required energy is greatly different, the distance between the collimator lenses is changed to change the irradiation beam diameter to the mask to adjust the energy passage rate. At that time, the divergence angle of the beam after passing through the second collimator lens becomes large depending on the lens interval, and the beam after passing through the mask is diffused. In addition, since a small-diameter mask is used in the small-diameter processing, the proportion of the transmitted beam that is diffused by diffraction increases. Therefore, since the beam diameter exceeds the aperture of the bend mirror or galvano mirror in the middle of the optical path, the image formation at the processing point becomes incomplete, and energy is also dissipated, so that there is a problem that the processing quality deteriorates.
【０００４】したがって、この発明の目的は、コリメー
タ通過後のレーザビームの発散の影響を緩和し、大口径
加工や小口径加工における加工品質の確保できるレーザ
加工装置を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a laser processing apparatus capable of alleviating the influence of divergence of a laser beam after passing through a collimator and ensuring the processing quality in large diameter processing and small diameter processing.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明の請求項１記載のレーザ加工装置は、レーザ
光を出力するレーザ発振器と、前記レーザ発振器から出
力されたレーザ光の径を可変する複数のレンズからなる
コリメータと、前記レーザ発振器から被加工物へ導くレ
ーザ光路の中で被加工物とコリメータの間に配置されコ
リメータ通過後のレーザ光を通過させるパターンを有す
るマスクとを備え、前記コリメータとマスクとの間に、
コリメータのレンズの焦点よりも焦点距離が長い第一の
レンズを、レーザ光路に対して移動自在に設けた。In order to solve the above problems, a laser processing apparatus according to a first aspect of the present invention provides a laser oscillator for outputting a laser beam and a diameter of the laser beam output from the laser oscillator. A collimator composed of a plurality of variable lenses; and a mask having a pattern for passing the laser light after passing through the collimator, the mask being arranged between the work and the collimator in the laser optical path guided from the laser oscillator to the work. , Between the collimator and the mask,
A first lens having a focal length longer than the focal point of the collimator lens is provided movably with respect to the laser optical path.
【０００６】加工穴径が非常に大きい場合や小さい場
合、コリメータレンズ間隔を変えてビーム径を拡大また
は縮小させるため、２枚組のコリメータレンズを透過し
たレーザ光は大きな発散角となって光路を伝搬する。そ
のため、レーザ光の周辺部が大きく広がって光路中のベ
ンドミラーやガルバノミラーからはみ出し、レーザ発振
器出口から加工点までのエネルギー伝達率は大幅に減少
する。そこで、コリメータレンズとマスクの間にコリメ
ータレンズよりも焦点距離の長い第一のレンズを１枚挿
入すると、コリメータレンズ通過後のレーザ光の発散が
緩和され、光路途中でのエネルギー損失が減少するた
め、レーザ発振器出口出力が同じでも加工点においてよ
り高いエネルギーまたはエネルギー密度が確保できる。
また、加工点での結像状態が改善される。If the diameter of the processed hole is very large or small, the distance between the collimator lenses is changed to expand or reduce the beam diameter, so that the laser light transmitted through the two sets of collimator lenses has a large divergence angle and travels along the optical path. Propagate. Therefore, the peripheral portion of the laser beam spreads largely and protrudes from the bend mirror or galvano mirror in the optical path, and the energy transfer rate from the laser oscillator outlet to the processing point is greatly reduced. Therefore, if one first lens having a longer focal length than the collimator lens is inserted between the collimator lens and the mask, the divergence of the laser light after passing through the collimator lens is alleviated, and the energy loss in the middle of the optical path is reduced. Even if the laser oscillator output is the same, higher energy or energy density can be secured at the processing point.
Further, the image formation state at the processing point is improved.
【０００７】請求項２記載のレーザ加工装置は、請求項
１記載のレーザ加工装置において、第一のレンズをレー
ザ光路に沿った方向に移動自在とした。このように、第
一のレンズをレーザ光路に沿った方向に移動自在とした
ので、第一のレンズを光軸方向に沿って移動することに
よりレーザ光の発散角を変えられるため、マスクに照射
するビーム径を使用するマスク径に応じて変えることが
できる。A laser processing apparatus according to a second aspect is the laser processing apparatus according to the first aspect, wherein the first lens is movable in the direction along the laser optical path. In this way, since the first lens is movable in the direction along the laser optical path, the divergence angle of the laser light can be changed by moving the first lens along the optical axis direction. The beam diameter to be changed can be changed according to the mask diameter to be used.
【０００８】請求項３記載のレーザ加工装置は、請求項
１または２記載のレーザ加工装置において、加工プログ
ラムに応じて、レーザ発振器、コリメータ、マスクを制
御する制御部と、第一のレンズを駆動する駆動手段とを
備え、第一のレンズをレーザ光路に沿った方向に移動さ
せる信号を前記制御部から前記駆動手段へ出力可能とし
た。このように、加工プログラムに応じて、レーザ発振
器、コリメータ、マスクを制御する制御部と、第一のレ
ンズを駆動する駆動手段とを備え、第一のレンズをレー
ザ光路に沿った方向に移動させる信号を制御部から駆動
手段へ出力可能としたので、加工する穴径や材質に応じ
たマスク種類（径）やマスクを通過するエネルギーの割
合を書き込んだ加工プログラムに付属する加工条件テー
ブルに従って制御部から第一のレンズの駆動手段に指令
が送られ、レーザ光の発散が少ない位置に第一のレンズ
が移動する。A laser processing apparatus according to a third aspect is the laser processing apparatus according to the first or second aspect, in which a laser oscillator, a collimator, a control unit for controlling a mask, and a first lens are driven according to a processing program. And a drive unit for driving the first lens in the direction along the laser optical path, and the control unit can output a signal to the drive unit. As described above, the control unit that controls the laser oscillator, the collimator, and the mask and the drive unit that drives the first lens are provided according to the processing program, and the first lens is moved in the direction along the laser optical path. Since a signal can be output from the control unit to the drive unit, the control unit follows the processing condition table attached to the processing program in which the mask type (diameter) according to the hole diameter and material to be processed and the ratio of energy passing through the mask are written. Sends a command to the driving means of the first lens, and the first lens moves to a position where the divergence of the laser light is small.
【０００９】請求項４記載のレーザ加工装置は、請求項
１記載のレーザ加工装置において、第一のレンズをレー
ザ光路に対して外れる方向および入る方向に移動自在と
した。このように、第一のレンズをレーザ光路に対して
外れる方向および入る方向に移動自在としたので、第一
のレンズのレーザ光路からの出し入れがなされ、使用、
不使用とすることができる。A laser processing apparatus according to a fourth aspect is the laser processing apparatus according to the first aspect, wherein the first lens is movable in a direction away from and in a direction entering the laser optical path. In this way, since the first lens is movable in the direction away from and the direction entering the laser optical path, the first lens is taken in and out of the laser optical path and is used.
Can be unused.
【００１０】請求項５記載のレーザ加工装置は、請求項
１または４記載のレーザ加工装置において、加工プログ
ラムに応じて、レーザ発振器、コリメータ、マスクを制
御する制御部と、第一のレンズを駆動する駆動手段とを
備え、第一のレンズをレーザ光路に対して外れる方向お
よび入る方向に移動させる信号を前記制御部から前記駆
動手段へ出力可能とした。A laser processing apparatus according to a fifth aspect is the laser processing apparatus according to the first or fourth aspect, in which a laser oscillator, a collimator, a control unit for controlling a mask and a first lens are driven according to a processing program. And a driving means for operating the first lens, and a signal for moving the first lens in a direction in which the first lens moves in and out of the laser optical path can be output from the control unit to the driving means.
【００１１】このように、加工プログラムに応じて、レ
ーザ発振器、コリメータ、マスクを制御する制御部と、
第一のレンズを駆動する駆動手段とを備え、第一のレン
ズをレーザ光路に対して外れる方向および入る方向に移
動させる信号を制御部から駆動手段へ出力可能としたの
で、加工プログラムに付属する加工条件テーブルに第一
のレンズの使用／不使用を記入しておくと、それに従っ
て制御部から第一のレンズの駆動手段に指令が送られ、
第一のレンズの光路からの出し入れがなされる。As described above, the control unit for controlling the laser oscillator, the collimator, and the mask according to the processing program,
It is provided with a driving means for driving the first lens, and since a signal for moving the first lens in the direction out of the laser optical path and the direction for entering the same can be output from the control unit to the driving means, it is attached to the machining program. When the use / non-use of the first lens is entered in the processing condition table, a command is sent from the control unit to the driving means of the first lens in accordance with it.
The first lens is moved in and out of the optical path.
【００１２】請求項６記載のレーザ加工装置は、レーザ
光を出力するレーザ発振器と、前記レーザ発振器から出
力されたレーザ光の径を可変する複数のレンズからなる
コリメータと、前記レーザ発振器から被加工物へ導くレ
ーザ光路の中で被加工物とコリメータの間に配置されコ
リメータ通過後のレーザ光を通過させるパターンを有す
るマスクとを備え、前記コリメータとマスクとの間に、
コリメータのレンズの焦点よりも焦点距離が長い複数種
の第一のレンズを交換自在に配置した。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a laser processing apparatus in which a laser oscillator that outputs a laser beam, a collimator that includes a plurality of lenses that change the diameter of the laser beam output from the laser oscillator, and a laser oscillator that is processed by the laser oscillator are used. A mask having a pattern for passing the laser beam after passing through the collimator, which is arranged between the workpiece and the collimator in the laser optical path leading to the object, and between the collimator and the mask,
A plurality of types of first lenses having a focal length longer than the focal point of the collimator lens are arranged interchangeably.
【００１３】加工穴径や材質により第一のレンズの適し
た焦点距離が異なる。そのため、コリメータとマスクと
の間に、コリメータのレンズの焦点よりも焦点距離が長
い複数種の第一のレンズを交換自在に配置したので、請
求項１の作用効果に加えて第一のレンズの指定された種
類が光路に組み込まれる。The suitable focal length of the first lens differs depending on the processed hole diameter and the material. Therefore, between the collimator and the mask, a plurality of types of first lenses having a focal length longer than the focal point of the lens of the collimator are arranged in a replaceable manner. Therefore, in addition to the action and effect of claim 1, The specified type is incorporated into the optical path.
【００１４】請求項７記載のレーザ加工装置は、請求項
６記載のレーザ加工装置において、加工プログラムに応
じて、レーザ発振器、コリメータ、マスクを制御する制
御部と、第一のレンズをレーザ光路へ出し入れする駆動
手段とを備え、複数種の第一のレンズのうち所望のレン
ズのみをレーザ光路に入れる駆動信号を、前記制御部か
ら前記駆動手段へ出力可能とした。このように、加工プ
ログラムに応じて、レーザ発振器、コリメータ、マスク
を制御する制御部と、第一のレンズをレーザ光路へ出し
入れする駆動手段とを備え、複数種の第一のレンズのう
ち所望のレンズのみをレーザ光路に入れる駆動信号を、
制御部から駆動手段へ出力可能としたので、加工プログ
ラムに付属する加工条件テーブルに書き込まれた第一の
レンズ種類に従って制御部から第一のレンズを複数種備
えた駆動手段に指令が送られ、指定された種類が光路に
組み込まれる。A laser processing apparatus according to a seventh aspect is the laser processing apparatus according to the sixth aspect, wherein a control unit for controlling a laser oscillator, a collimator, and a mask and a first lens are placed in a laser optical path according to a processing program. A driving signal for driving the lens into and out of the plurality of kinds of first lenses is provided so that a driving signal for driving only a desired lens in the laser optical path can be output from the control unit to the driving device. As described above, according to the processing program, the laser oscillator, the collimator, the control unit for controlling the mask, and the drive means for moving the first lens into and out of the laser optical path, and a desired one of a plurality of types of first lenses is provided. A drive signal that puts only the lens in the laser optical path
Since it is possible to output from the control unit to the driving unit, a command is sent from the control unit to the driving unit having a plurality of first lenses according to the first lens type written in the processing condition table attached to the processing program, The specified type is incorporated into the optical path.
【００１５】請求項８記載のレーザ加工装置は、レーザ
光を出力するレーザ発振器と、前記レーザ発振器から出
力されたレーザ光の径を可変する複数のレンズからなる
コリメータと、前記レーザ発振器から被加工物へ導くレ
ーザ光路の中で被加工物とコリメータの間に配置されコ
リメータ通過後のレーザ光を通過させるパターンを有す
るマスクとを備え、レーザ光路上のマスク後方に、コリ
メータのレンズの焦点よりも焦点距離が長い第二のレン
ズを、レーザ光路に対して移動自在に設けた。According to another aspect of the present invention, there is provided a laser processing apparatus in which a laser oscillator that outputs a laser beam, a collimator that includes a plurality of lenses that change the diameter of the laser beam output from the laser oscillator, and a laser oscillator that is processed by the laser oscillator are used. A mask having a pattern for passing the laser light after passing through the collimator, which is arranged between the workpiece and the collimator in the laser light path leading to the object, and behind the mask on the laser light path, rather than the focus of the lens of the collimator. A second lens having a long focal length was provided movably with respect to the laser optical path.
【００１６】コリメータレンズ通過後のビームが発散し
ていなくても、マスクを通過したビームは回折によって
拡散するため、小口径マスクでは回折光り拡散の影響が
大きくなる。そこで、マスク後方にコリメータレンズよ
りも焦点距離の長い第二のレンズを１枚挿入すると、マ
スク通過後のレーザ光の拡散が緩和され、光路途中での
ビームの蹴られやエネルギー損失が減少し、加工点での
結像状態が改善される。Even if the beam that has passed through the collimator lens is not divergent, the beam that has passed through the mask is diffused by diffraction, so that the effect of diffracted light diffusing becomes large in the small-diameter mask. Therefore, if one second lens, which has a longer focal length than the collimator lens, is inserted behind the mask, the diffusion of the laser light after passing through the mask is alleviated, and the beam kick and the energy loss in the optical path are reduced. The imaging state at the processing point is improved.
【００１７】請求項９記載のレーザ加工装置は、請求項
８記載のレーザ加工装置において、第二のレンズをレー
ザ光路に沿った方向に移動自在とした。このように、第
二のレンズをレーザ光路に沿った方向に移動自在とした
ので、第二のレンズを光軸方向に沿って移動することに
よりビームの発散状態が変わり、ビームウェストの位置
を変えることができるため、光彩絞りやガルバノミラー
等、有効径の小さい光学部品に極力近い所にビームウェ
スト位置がくるような位置まで第二レンズを移動するこ
とにより、ビームの蹴られやエネルギー損失を緩和する
ことができる。According to a ninth aspect of the laser machining apparatus of the eighth aspect, the second lens is movable in the direction along the laser optical path. In this way, since the second lens is made movable in the direction along the laser optical path, moving the second lens along the optical axis direction changes the beam divergence state and changes the position of the beam waist. Therefore, by moving the second lens to a position where the beam waist position is as close as possible to an optical component with a small effective diameter such as an iris diaphragm or a galvanometer mirror, beam kick and energy loss are mitigated. can do.
【００１８】請求項１０記載のレーザ加工装置は、請求
項８または９記載のレーザ加工装置において、加工プロ
グラムに応じて、レーザ発振器、コリメータ、マスクを
制御する制御部を設け、第二のレンズをレーザ光路に沿
った方向に移動させる信号を前記制御部から出力可能と
した。このように、加工プログラムに応じて、レーザ発
振器、コリメータ、マスクを制御する制御部を設け、第
二のレンズをレーザ光路に沿った方向に移動させる信号
を制御部から出力可能としたので、加工する穴径や材質
に応じたマスク種類（径）やマスクを通過するエネルギ
ーの割合を書き込んだ加工プログラムに付属する加工条
件テーブルに従って制御部から第二のレンズの駆動手段
に指令が送られ、ビームのエネルギー損失が少ない位置
に第二のレンズが移動する。A laser processing apparatus according to a tenth aspect is the laser processing apparatus according to the eighth or ninth aspect, in which a control unit for controlling a laser oscillator, a collimator and a mask is provided according to a processing program, and the second lens is provided. A signal for moving in the direction along the laser optical path can be output from the control unit. As described above, according to the processing program, the control unit for controlling the laser oscillator, the collimator, and the mask is provided, and the signal for moving the second lens in the direction along the laser optical path can be output from the control unit. A command is sent from the control unit to the driving means of the second lens according to the processing condition table attached to the processing program in which the mask type (diameter) according to the hole diameter and material and the ratio of energy passing through the mask are written. The second lens moves to a position where there is little energy loss.
【００１９】請求項１１記載のレーザ加工装置は、請求
項８記載のレーザ加工装置において、第二のレンズをレ
ーザ光路に対して外れる方向および入る方向に移動自在
とした。このように、第二のレンズをレーザ光路に対し
て外れる方向および入る方向に移動自在としたので、第
二のレンズのレーザ光路からの出し入れがなされ、使
用、不使用とすることができる。According to an eleventh aspect of the laser machining apparatus, in the laser machining apparatus according to the eighth aspect, the second lens is movable in a direction out of the laser optical path and a direction in which the second lens enters. In this way, since the second lens can be moved in the direction away from and into the laser optical path, the second lens can be taken in and out of the laser optical path, and can be used or not used.
【００２０】請求項１２記載のレーザ加工装置は、請求
項８または１１記載のレーザ加工装置において、加工プ
ログラムに応じて、レーザ発振器、コリメータ、マスク
を制御する制御部を設け、第一のレンズをレーザ光路に
対して外れる方向および入る方向に移動させる信号を前
記制御部から出力可能とした。このように、加工プログ
ラムに応じて、レーザ発振器、コリメータ、マスクを制
御する制御部を設け、第一のレンズをレーザ光路に対し
て外れる方向および入る方向に移動させる信号を制御部
から出力可能としたので、加工プログラムに付属する加
工条件テーブルに第二のレンズの使用／不使用を記入し
ておくと、それに従って制御装置から第二のレンズの駆
動装置に指令が送られ、第二のレンズの光路からの出し
入れがなされる。A laser processing apparatus according to a twelfth aspect is the laser processing apparatus according to the eighth or eleventh aspect, wherein a control unit for controlling a laser oscillator, a collimator and a mask is provided according to a processing program, and the first lens is provided. The control unit can output a signal for moving in a direction away from or in a direction of entering the laser optical path. As described above, the control unit for controlling the laser oscillator, the collimator, and the mask is provided according to the processing program, and the control unit can output a signal for moving the first lens in the direction out of the laser optical path and the direction in which the first lens moves. Therefore, if the use / non-use of the second lens is entered in the processing condition table attached to the processing program, the control device sends a command to the second lens drive device according to it and the second lens is used. Is taken in and out of the optical path of.
【００２１】請求項１３記載のレーザ加工装置は、レー
ザ光を出力するレーザ発振器と、前記レーザ発振器から
出力されたレーザ光の径を可変する複数のレンズからな
るコリメータと、前記レーザ発振器から被加工物へ導く
レーザ光路の中で被加工物とコリメータの間に配置され
コリメータ通過後のレーザ光を通過させるパターンを有
するマスクとを備え、レーザ光路上のマスク後方に、コ
リメータのレンズの焦点よりも焦点距離が長い複数種の
第二のレンズを交換自在に配置した。According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a laser processing apparatus in which a laser oscillator for outputting a laser beam, a collimator including a plurality of lenses for varying the diameter of the laser beam output from the laser oscillator, and the laser oscillator to be processed. A mask having a pattern for passing the laser light after passing through the collimator, which is arranged between the workpiece and the collimator in the laser light path leading to the object, and behind the mask on the laser light path, rather than the focus of the lens of the collimator. Multiple types of second lenses with long focal lengths are arranged interchangeably.
【００２２】このように、レーザ光路上のマスク後方
に、コリメータのレンズの焦点よりも焦点距離が長い複
数種の第二のレンズを交換自在に配置したので、請求項
８の作用効果に加えて第二のレンズの指定された種類が
光路に組み込まれる。As described above, since a plurality of types of second lenses having a focal length longer than the focal point of the collimator lens are replaceably arranged behind the mask on the laser optical path, in addition to the function and effect of claim 8. A designated type of second lens is incorporated into the optical path.
【００２３】請求項１４記載のレーザ加工装置は、請求
項１３記載のレーザ加工装置において、加工プログラム
に応じて、レーザ発振器、コリメータ、マスクを制御す
る制御部と、第二のレンズをレーザ光路へ出し入れする
駆動手段とを備え、複数種の第二のレンズのうち所望の
レンズのみをレーザ光路に入れる駆動信号を、前記制御
部から前記駆動手段へ出力可能とした。このように、加
工プログラムに応じて、レーザ発振器、コリメータ、マ
スクを制御する制御部と、第二のレンズをレーザ光路へ
出し入れする駆動手段とを備え、複数種の第二のレンズ
のうち所望のレンズのみをレーザ光路に入れる駆動信号
を、制御部から駆動手段へ出力可能としたので、加工テ
ーブルに付属する加工条件テーブルに書き込まれた第二
のレンズ種類に従って制御部から第二のレンズを複数種
備えた駆動手段に指令が送られ、指定された種類が光路
に組み込まれる。A laser processing apparatus according to a fourteenth aspect is the laser processing apparatus according to the thirteenth aspect, wherein a control unit for controlling a laser oscillator, a collimator, and a mask and a second lens are placed in a laser optical path according to a processing program. A driving signal for moving in and out is provided, and a driving signal for moving only a desired lens of the plurality of types of second lenses into the laser optical path can be output from the control unit to the driving unit. As described above, according to the processing program, the laser oscillator, the collimator, the control unit for controlling the mask, and the drive means for moving the second lens into and out of the laser optical path, and a desired one of the plurality of types of second lenses is provided. Since the drive signal that puts only the lens into the laser optical path can be output from the control unit to the drive unit, a plurality of second lenses can be output from the control unit according to the second lens type written in the processing condition table attached to the processing table. A command is sent to the driving means provided with the seed, and the designated kind is incorporated in the optical path.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】この発明の第１の実施の形態を図
１に基づいて説明する。図１はこの発明の第１の実施の
形態のレーザ加工装置の概念図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a conceptual diagram of a laser processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【００２５】図１に示すように、レーザ光を出力するレ
ーザ発振器１と、レーザ発振器１から出力されたレーザ
光の径を可変する複数のレンズからなるコリメータ２
と、レーザ発振器１から被加工物へ導くレーザ光路の中
で被加工物とコリメータ２の間に配置されコリメータ通
過後のレーザ光を通過させるパターンを有するマスク４
とを備え、コリメータ２とマスク４との間に、コリメー
タ２のレンズの焦点よりも焦点距離が長い第一のレンズ
３を、レーザ光路に沿った方向、およびレーザ光路に対
して外れる方向および入る方向に移動自在および交換自
在に設けた。As shown in FIG. 1, a laser oscillator 1 for outputting a laser beam and a collimator 2 comprising a plurality of lenses for varying the diameter of the laser beam output from the laser oscillator 1.
And a mask 4 having a pattern which is arranged between the work piece and the collimator 2 in the laser light path guided from the laser oscillator 1 to the work piece and which allows the laser light after passing through the collimator to pass therethrough.
And a first lens 3 having a focal length longer than the focal point of the lens of the collimator 2 between the collimator 2 and the mask 4 in the direction along the laser optical path and in the direction away from the laser optical path. Provided to be movable in any direction and exchangeable.
【００２６】この場合、炭酸ガスレーザ発振器１から出
射されたレーザ光は反射鏡、２枚組のコリメータレンズ
（焦点距離５インチと５インチまたは３インチ）２、第
一のレンズ（焦点距離１５インチの凸レンズ）３、マス
ク（マスク単独で固定される場合もマスクチェンジャに
複数の種類のマスクが取り付けられる場合もある）４、
Ｚ軸に固定されたガルバノミラー５、ｆθレンズ６を通
り、２軸（Ｘ，Ｙ）加工テーブル７上のプリント基板上
に集光され、穴が加工される。In this case, the laser light emitted from the carbon dioxide laser oscillator 1 is a reflecting mirror, a pair of collimator lenses (focal length 5 inches and 5 inches or 3 inches) 2, a first lens (focal length 15 inches). Convex lens) 3, mask (the mask may be fixed alone or a plurality of types of masks may be attached to the mask changer) 4,
After passing through the galvano mirror 5 and the fθ lens 6 fixed to the Z axis, the light is condensed on the printed board on the biaxial (X, Y) processing table 7 and the hole is processed.
【００２７】８は自動制御装置であり、Ｘ，Ｙ，Ｚの各
軸の制御、コリメータレンズ（２枚組のうち加工点に近
い側のレンズ）の切り替え、第一のレンズ３の移動、出
し入れ、マスクチェンジャによるマスク径の切り替えの
制御を司る。第一のレンズ３は図２に示すように、光路
に沿った方向及び垂直な方向に駆動手段であるエアシリ
ンダ１０にて駆動される。マスク径が７．５ｍｍ以上の
大口径加工の場合、制御装置の指令でエアシリンダ１０
により、コリメータレンズ２（焦点距離５インチ−５イ
ンチ）間隔の適正な設定とともに第一のレンズ３をマス
クチェンジャの手前５０〜３００ｍｍ位の、ビーム径が
レンズの有効径を越えない範囲で極力マスクに近い適正
な位置に固定する。また、マスク径が２〜５ｍｍ程度の
加工でレーザ光の発散による支障のない場合、第一のレ
ンズ３は制御装置８の指令によりエアシリンダ１０が作
動して光路外にはずれる。また、マスク径が１ｍｍ以下
の小口径加工の場合、コリメータレンズ２の組み合わせ
切り替え（焦点距離５インチ−３インチ）、第一のレン
ズ３の光路への挿入がなされる。Reference numeral 8 denotes an automatic control device, which controls the X, Y, and Z axes, switches the collimator lens (the lens on the side closer to the processing point of the two-lens set), moves the first lens 3, and takes it in and out. Controls switching of the mask diameter by the mask changer. As shown in FIG. 2, the first lens 3 is driven by an air cylinder 10, which is a driving unit, in a direction along the optical path and a direction perpendicular thereto. When processing a large diameter mask with a diameter of 7.5mm or more, the air cylinder 10
Thus, the collimator lens 2 (focal length 5 inches-5 inches) is properly set, and the first lens 3 is masked as much as possible within a range of 50 to 300 mm before the mask changer and the beam diameter does not exceed the effective diameter of the lens. Fix it in a proper position close to. Further, when there is no problem due to the divergence of the laser beam due to the processing of the mask diameter of about 2 to 5 mm, the first lens 3 is moved out of the optical path by the operation of the air cylinder 10 according to the command of the control device 8. Further, in the case of a small-diameter processing in which the mask diameter is 1 mm or less, the combination of the collimator lens 2 is switched (focal length 5 inch-3 inch), and the first lens 3 is inserted into the optical path.
【００２８】レンズの移動はエアシリンダに限らず、モ
ータ等の他の駆動手段を用いてもよい。マスク径１ｍｍ
程度の小径マスクを数十％レべルの高いエネルギー通過
率設定でビームを縮小する場合、第一のレンズ３に凹レ
ンズを用いる。コリメータレンズ２を通過したビームの
ビームウェストがマスクチェンジャより手前にある場
合、第一のレンズ３は凹レンズ、凸レンズのどちらを用
いても良い。凹レンズを用いる場合、ビームウェストの
少し手前に挿入する。凸レンズを用いる場合、ビームウ
ェストを少し過ぎた位置に挿入する。レーザ発振器１が
ＵＶ−ＹＡＧレーザ等、炭酸ガスレーザ以外の種類の場
合、外部光学系のミラーやコリメータレンズ２の種類や
配置、マスク径は異なるが、前述と同様の方法で長焦点
レンズの利用が可能である。The movement of the lens is not limited to the air cylinder, and other driving means such as a motor may be used. Mask diameter 1mm
A concave lens is used as the first lens 3 when the beam is reduced with a small-diameter mask having a high energy passage rate setting of several tens of percent level. When the beam waist of the beam that has passed through the collimator lens 2 is in front of the mask changer, the first lens 3 may be either a concave lens or a convex lens. When using a concave lens, insert it slightly before the beam waist. When using a convex lens, insert it at a position slightly past the beam waist. When the laser oscillator 1 is of a type other than a carbon dioxide gas laser such as a UV-YAG laser, the type and arrangement of the external optical system mirror and the collimator lens 2 and the mask diameter are different, but the long focus lens can be used in the same manner as described above. It is possible.
【００２９】このように、コリメータレンズ２とマスク
４の間にコリメータレンズ２よりも焦点距離の長い第一
のレンズ３を挿入し、マスク４に入射するレーザビーム
の発散を抑えて加工点に到達するエネルギーを確保す
る。また、第一のレンズ３を光軸方向に移動自在とし、
マスク４に対する照射径を変えて大口径から小口径まで
適用可能とする。In this way, the first lens 3 having a longer focal length than the collimator lens 2 is inserted between the collimator lens 2 and the mask 4 to suppress the divergence of the laser beam incident on the mask 4 and reach the processing point. Secure the energy to do. In addition, the first lens 3 is movable in the optical axis direction,
The irradiation diameter with respect to the mask 4 is changed so that it can be applied from a large diameter to a small diameter.
【００３０】この発明の第２の実施の形態について説明
する。A second embodiment of the present invention will be described.
【００３１】第１の実施の形態において、加工プログラ
ムに応じて、レーザ発振器１、コリメータ２、マスク４
を制御する制御部８と、第一のレンズ３を駆動する駆動
手段１０とを備え、第一のレンズ３をレーザ光路に沿っ
た方向に移動させる信号、レーザ光路に対して外れる方
向および入る方向に移動させる信号および複数種の第一
のレンズ３のうち所望のレンズのみをレーザ光路に入れ
る駆動信号を制御部８から駆動手段１０へ出力可能とし
た。In the first embodiment, the laser oscillator 1, the collimator 2 and the mask 4 are selected according to the processing program.
A control unit 8 for controlling the first lens 3 and a driving unit 10 for driving the first lens 3, and a signal for moving the first lens 3 in a direction along the laser optical path, a direction out of the laser optical path, and an entering direction. The control section 8 can output to the drive means 10 a signal for moving the first lens 3 and a drive signal for inserting only a desired lens in the laser optical path among the plurality of types of first lenses 3.
【００３２】加工プログラムに付属する加工条件テーブ
ルには材質・穴径・樹脂厚・表面銅箔の有無／穴径・コ
リメータレンズの選択・コリメータ第２レンズ位置・長
焦点レンズの選択・長焦点レンズ位置・コリメータレン
ズの選択・コリメータ第２レンズ位置・マスク穴径・加
工モード・パルス幅・周波数・ショット数が記載されて
いる。加工時に加工条件テーブル一覧表から加工条件テ
ーブルを選択すると自動制御装置からの指令によりマス
クチェンジャ、コリメータレンズ、長焦点レンズの各駆
動用モータ及びエアシリンダが作動してその条件に合っ
たセッテイングがなされる。In the processing condition table attached to the processing program, material, hole diameter, resin thickness, presence / absence of surface copper foil / hole diameter, collimator lens selection, collimator second lens position, long focus lens selection, long focus lens Position, selection of collimator lens, second position of collimator lens, mask hole diameter, processing mode, pulse width, frequency, and number of shots are described. When a processing condition table is selected from the processing condition table list during processing, the motors for driving the mask changer, collimator lens, and long focus lens and the air cylinder are activated by the command from the automatic control device, and the setting is performed according to the conditions. It
【００３３】このように、加工プログラムに付属する加
工条件テーブルに第一のレンズ３の位置（距離）を書き
込み、制御装置８の指令により駆動手段１０で加工に適
した位置に第一のレンズ３を移動できるようにする。ま
た、加工プログラム内容により第一のレンズ３の使用／
不使用を加工条件テーブルに書き込み、制御装置８の指
令により駆動手段１０でレーザの光路から出し入れす
る。また、焦点距離の異なる第一のレンズ３を複数種設
け、加工プログラムに応じて所定の種類の第一のレンズ
３に交換してレーザの光路に入れることができる。As described above, the position (distance) of the first lens 3 is written in the processing condition table attached to the processing program, and the driving means 10 gives a position suitable for processing to the first lens 3 according to a command from the controller 8. To be able to move. Also, depending on the processing program contents, the use of the first lens 3 /
The non-use is written in the processing condition table, and the drive means 10 takes it in and out of the optical path of the laser in accordance with a command from the control device 8. Further, a plurality of types of first lenses 3 having different focal lengths can be provided, and the first lenses 3 of a predetermined type can be exchanged and placed in the optical path of the laser according to the processing program.
【００３４】この発明の第３の実施の形態を図３に基づ
いて説明する。A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【００３５】図３に示すように、レーザ光を出力するレ
ーザ発振器１と、レーザ発振器１から出力されたレーザ
光の径を可変する複数のレンズからなるコリメータ２
と、レーザ発振器１から被加工物へ導くレーザ光路の中
で被加工物とコリメータ２の間に配置されコリメータ通
過後のレーザ光を通過させるパターンを有するマスク４
とを備え、レーザ光路上のマスク４後方に、コリメータ
２のレンズの焦点よりも焦点距離が長い第二のレンズ９
を、レーザ光路に沿った方向、およびレーザ光路に対し
て外れる方向および入る方向に移動自在および交換自在
に設けた。As shown in FIG. 3, a laser oscillator 1 for outputting a laser beam and a collimator 2 comprising a plurality of lenses for varying the diameter of the laser beam output from the laser oscillator 1.
And a mask 4 having a pattern which is arranged between the work piece and the collimator 2 in the laser light path guided from the laser oscillator 1 to the work piece and which allows the laser light after passing through the collimator to pass therethrough.
And a second lens 9 having a focal length longer than the focal point of the lens of the collimator 2 behind the mask 4 on the laser optical path.
Are provided so as to be movable and replaceable in the direction along the laser optical path and in the direction away from and into the laser optical path.
【００３６】また、加工プログラムに応じて、レーザ発
振器１、コリメータ２、マスク４を制御する制御部８
と、第二のレンズ９を駆動する駆動手段１０とを備え、
第二のレンズ９をレーザ光路に沿った方向に移動させる
信号、レーザ光路に対して外れる方向および入る方向に
移動させる信号および複数種の第二のレンズ９のうち所
望のレンズのみをレーザ光路に入れる駆動信号を制御部
８から駆動手段１０へ出力可能とした。A control unit 8 for controlling the laser oscillator 1, the collimator 2, and the mask 4 according to the processing program.
And a driving means 10 for driving the second lens 9,
A signal for moving the second lens 9 in the direction along the laser optical path, a signal for moving in a direction away from and entering the laser optical path, and only a desired lens of the plurality of types of second lenses 9 in the laser optical path. The input drive signal can be output from the control unit 8 to the drive unit 10.
【００３７】この場合、口径φ１．５ｍｍ以下のマスク
４を使用時、制御装置８の指令によりエアシリンダが作
動してマスク４後方に第二のレンズ９（焦点距離２０イ
ンチの凸レンズ）が挿入される。また、マスク４から第
二のレンズ９までの距離は、光彩絞りにて感熱紙バーン
パターンが最小となる位置にセットする。第二のレンズ
９の光軸方向の移動をサーボモータで行うようにすれ
ば、前記位置を加工プログラムに付属する加工条件テー
ブルに書き込んでおき、以後自動的に同じ設定が再現で
きる。口径φ２ｍｍ以上のマスク４を使用する時は、マ
スク４通過後のビームの回折の影響が少なくなり、第二
のレンズ９は不要となるので制御装置８の指令によりエ
アシリンダが作動して光路外にはずれる。また、マスク
４を通過したビームはマスク径によって回折後の拡散度
合が異なるため、マスク径に従って使用する第二のレン
ズ９の種類を変えても良い。（例えば、焦点距離３０イ
ンチ、２０インチ、１５インチを使い分ける。）この場
合、第二のレンズ９の光軸方向の位置を変えて最小とな
る光彩絞りにおける感熱紙バーンパターンが第二のレン
ズ９の種類を変えて最小となる種類の第二のレンズ９を
選択する。使用する第二のレンズ９の種類、光軸方向の
固定位置を加工条件テーブルに書き込んでおけば、制御
装置８の指令によりエアシリンダやサーボモータで同じ
設定が再現できる。In this case, when the mask 4 having a diameter of 1.5 mm or less is used, the air cylinder is actuated by a command from the controller 8 and the second lens 9 (convex lens having a focal length of 20 inches) is inserted behind the mask 4. It Further, the distance from the mask 4 to the second lens 9 is set to a position where the thermal paper burn pattern is minimized by the iris diaphragm. If the movement of the second lens 9 in the optical axis direction is performed by a servo motor, the position can be written in the processing condition table attached to the processing program, and the same setting can be automatically reproduced thereafter. When using a mask 4 with a diameter of 2 mm or more, the influence of the diffraction of the beam after passing through the mask 4 is reduced, and the second lens 9 is no longer necessary. It comes off. Further, since the beam passing through the mask 4 has a different degree of diffusion after being diffracted depending on the mask diameter, the type of the second lens 9 used may be changed according to the mask diameter. (For example, focal lengths of 30 inches, 20 inches, and 15 inches are used properly.) In this case, the thermal paper burn pattern in the iris diaphragm that minimizes by changing the position of the second lens 9 in the optical axis direction is the second lens 9. The second lens 9 of the smallest type is selected by changing the type. If the type of the second lens 9 to be used and the fixed position in the optical axis direction are written in the processing condition table, the same setting can be reproduced by the air cylinder or the servo motor according to a command from the control device 8.
【００３８】このように、マスク４後方にコリメータレ
ンズ２よりも焦点距離の長い第二のレンズ９を挿入し、
マスク４通過後の回折によるビーム拡散を緩和し、加工
点での結像に対する悪影響を極力緩和する。また、第二
のレンズ９を光軸方向に移動自在とし、マスク径の違い
による回折状況の差に応じて光彩絞りやガルバノミラー
等、口径の小さい箇所にビームウェストを近づける。ま
た、加工プログラムに付属する加工条件テーブルに第二
のレンズ９の位置（距離）を書き込み、制御装置８の指
令により駆動手段で加工に適した位置に第二のレンズ９
を移動できるようにする。また、加工プログラム内容に
より第二のレンズ９の使用／不使用を加工条件テーブル
に書き込み、制御装置８の指令により駆動手段でレーザ
の光路から出し入れする。また、焦点距離の異なる第二
のレンズ９を複数種設け、加工プログラムに応じて所定
の種類の第二のレンズ９に交換してレーザの光路に入れ
ることができる。In this way, the second lens 9 having a longer focal length than the collimator lens 2 is inserted behind the mask 4,
The beam diffusion due to the diffraction after passing through the mask 4 is mitigated, and the adverse effect on the image formation at the processing point is mitigated as much as possible. Further, the second lens 9 is made movable in the optical axis direction, and the beam waist is brought close to a small aperture such as an iris diaphragm or a galvanometer mirror according to the difference in the diffraction situation due to the difference in the mask diameter. In addition, the position (distance) of the second lens 9 is written in the processing condition table attached to the processing program, and the second lens 9 is moved to a position suitable for processing by the driving means according to a command from the control device 8.
To be able to move. In addition, the use / non-use of the second lens 9 is written in the processing condition table according to the processing program content, and is driven in and out from the optical path of the laser by the driving means according to the instruction of the control device 8. Further, it is possible to provide a plurality of types of second lenses 9 having different focal lengths, and replace them with the second lenses 9 of a predetermined type according to the processing program so that they can be inserted into the optical path of the laser.
【００３９】[0039]
【発明の効果】この発明の請求項１記載のレーザ加工装
置によれば、コリメータレンズとマスクの間にコリメー
タレンズよりも焦点距離の長い第一のレンズを１枚挿入
すると、コリメータレンズ通過後のレーザ光の発散が緩
和され、光路途中でのエネルギー損失が減少するため、
レーザ発振器出口出力が同じでも加工点においてより高
いエネルギーまたはエネルギー密度が確保できる。ま
た、加工点での結像状態が改善される。このように、マ
スク通過後のレーザビームの発散を抑えて光路途中から
のはみ出しを防止し、加工穴径によらず安定した加工品
質の確保を図ることができる。According to the laser processing apparatus of the first aspect of the present invention, when one first lens having a focal length longer than that of the collimator lens is inserted between the collimator lens and the mask, after passing through the collimator lens. Since the divergence of laser light is reduced and the energy loss in the optical path is reduced,
Even if the laser oscillator output is the same, higher energy or energy density can be secured at the processing point. Further, the image formation state at the processing point is improved. As described above, it is possible to suppress the divergence of the laser beam after passing through the mask, prevent the laser beam from protruding from the middle of the optical path, and ensure stable processing quality regardless of the processing hole diameter.
【００４０】請求項２では、第一のレンズをレーザ光路
に沿った方向に移動自在としたので、第一のレンズを光
軸方向に沿って移動することによりレーザ光の発散角を
変えられるため、マスクに照射するビーム径を使用する
マスク径に応じて変えることができる。このため、コリ
メータレンズ位置の設定に応じてビームの発散具合を調
整し、光路途中のべンドミラー等の有効径を越えないビ
ーム径ならしめ、安定した加工品質の確保を図ることが
できる。In the second aspect, since the first lens is movable in the direction along the laser light path, the divergence angle of the laser light can be changed by moving the first lens along the optical axis direction. The beam diameter for irradiating the mask can be changed according to the mask diameter used. Therefore, the degree of divergence of the beam can be adjusted according to the setting of the collimator lens position, and the beam diameter that does not exceed the effective diameter of the bend mirror or the like in the middle of the optical path can be ensured to ensure stable processing quality.
【００４１】請求項３では、加工プログラムに応じて、
レーザ発振器、コリメータ、マスクを制御する制御部
と、第一のレンズを駆動する駆動手段とを備え、第一の
レンズをレーザ光路に沿った方向に移動させる信号を制
御部から駆動手段へ出力可能としたので、加工する穴径
や材質に応じたマスク種類（径）やマスクを通過するエ
ネルギーの割合を書き込んだ加工プログラムに付属する
加工条件テーブルに従って制御部から第一のレンズの駆
動手段に指令が送られ、レーザ光の発散が少ない位置に
第一のレンズが移動する。In the third aspect, according to the machining program,
A control unit for controlling the laser oscillator, the collimator and the mask, and a drive unit for driving the first lens are provided, and a signal for moving the first lens in the direction along the laser optical path can be output from the control unit to the drive unit. Therefore, according to the processing condition table attached to the processing program that writes the mask type (diameter) and the energy ratio passing through the mask according to the hole diameter and the material to be processed, the control unit commands the first lens drive means. Is sent, and the first lens moves to a position where the divergence of laser light is small.
【００４２】請求項４では、第一のレンズをレーザ光路
に対して外れる方向および入る方向に移動自在としたの
で、第一のレンズのレーザ光路からの出し入れがなさ
れ、使用、不使用とすることができる。このため、第一
のレンズを必要に応じて光路から出し入れができ、加工
穴のテーパ角度を変えることができる。According to the present invention, the first lens is movable in the direction away from and into the laser optical path. Therefore, the first lens is taken in and out of the laser optical path, and is used or not used. You can Therefore, the first lens can be moved in and out of the optical path as needed, and the taper angle of the processed hole can be changed.
【００４３】請求項５では、加工プログラムに応じて、
レーザ発振器、コリメータ、マスクを制御する制御部
と、第一のレンズを駆動する駆動手段とを備え、第一の
レンズをレーザ光路に対して外れる方向および入る方向
に移動させる信号を制御部から駆動手段へ出力可能とし
たので、加工プログラムに付属する加工条件テーブルに
第一のレンズの使用／不使用を記入しておくと、それに
従って制御部から第一のレンズの駆動手段に指令が送ら
れ、第一のレンズの光路からの出し入れがなされる。In claim 5, according to the machining program,
A control unit for controlling the laser oscillator, the collimator, and the mask, and a drive unit for driving the first lens are provided, and a signal for moving the first lens in a direction out of the laser optical path and a direction in which the first lens is moved is driven from the control unit. Since it is possible to output to the means, when the use / non-use of the first lens is entered in the processing condition table attached to the processing program, the control section sends a command to the driving means of the first lens accordingly. , The first lens is moved in and out of the optical path.
【００４４】この発明の請求項６記載のレーザ加工装置
によれば、コリメータとマスクとの間に、コリメータの
レンズの焦点よりも焦点距離が長い複数種の第一のレン
ズを交換自在に配置したので、請求項１の作用効果に加
えて第一のレンズの指定された種類が光路に組み込まれ
る。このため、第一のレンズの種類を使い分けて加工可
能な穴形状の範囲が広がる。According to the laser processing apparatus of the sixth aspect of the present invention, a plurality of types of first lenses having a focal length longer than the focal point of the lens of the collimator are exchangeably arranged between the collimator and the mask. Thus, in addition to the effects of claim 1, the designated type of first lens is incorporated into the optical path. For this reason, the range of hole shapes that can be processed is widened by properly using the type of the first lens.
【００４５】請求項７では、加工プログラムに応じて、
レーザ発振器、コリメータ、マスクを制御する制御部
と、第一のレンズをレーザ光路へ出し入れする駆動手段
とを備え、複数種の第一のレンズのうち所望のレンズの
みをレーザ光路に入れる駆動信号を、制御部から駆動手
段へ出力可能としたので、加工プログラムに付属する加
工条件テーブルに書き込まれた第一のレンズ種類に従っ
て制御部から第一のレンズを複数種備えた駆動手段に指
令が送られ、指定された種類が光路に組み込まれる。In claim 7, according to the machining program,
A laser oscillator, a collimator, a control unit for controlling the mask, and a drive means for moving the first lens into and out of the laser optical path, and a drive signal for inserting only a desired lens of the plurality of first lenses into the laser optical path. Since it is possible to output from the control section to the driving means, a command is sent from the control section to the driving means having a plurality of first lenses according to the first lens type written in the processing condition table attached to the processing program. , The specified type is built into the optical path.
【００４６】この発明の請求項８記載のレーザ加工装置
によれば、マスク後方にコリメータレンズよりも焦点距
離の長い第二のレンズを１枚挿入すると、マスク通過後
のレーザ光の拡散が緩和され、光路途中でのビームの蹴
られやエネルギー損失が減少し、加工点での結像状態が
改善される。このため、同じ径の小口径用マスクでより
小口径で真円度の良好な穴加工が可能となる。According to the laser processing apparatus of the eighth aspect of the present invention, when one second lens having a focal length longer than that of the collimator lens is inserted behind the mask, diffusion of the laser beam after passing through the mask is reduced. The beam kick and energy loss in the middle of the optical path are reduced, and the image formation state at the processing point is improved. For this reason, it becomes possible to perform hole drilling with a small diameter and good roundness using a small diameter mask having the same diameter.
【００４７】請求項９では、第二のレンズをレーザ光路
に沿った方向に移動自在としたので、第二のレンズを光
軸方向に沿って移動することによりビームの発散状態が
変わり、ビームウェストの位置を変えることができるた
め、光彩絞りやガルバノミラー等、有効径の小さい光学
部品に極力近い所にビームウェスト位置がくるような位
置まで第二レンズを移動することにより、ビームの蹴ら
れやエネルギー損失を緩和することができる。このた
め、第二のレンズの光軸への挿入位置が自動的に再現で
きる。In the ninth aspect, since the second lens is movable in the direction along the laser optical path, the divergence state of the beam is changed by moving the second lens along the optical axis direction, and the beam waist is changed. Since the position of the beam can be changed, the beam is kicked by moving the second lens to a position where the beam waist position is as close as possible to an optical component with a small effective diameter, such as an iris diaphragm or a galvanometer mirror. Energy loss can be mitigated. Therefore, the insertion position of the second lens on the optical axis can be automatically reproduced.
【００４８】請求項１０では、加工プログラムに応じ
て、レーザ発振器、コリメータ、マスクを制御する制御
部を設け、第二のレンズをレーザ光路に沿った方向に移
動させる信号を制御部から出力可能としたので、加工す
る穴径や材質に応じたマスク種類（径）やマスクを通過
するエネルギーの割合を書き込んだ加工プログラムに付
属する加工条件テーブルに従って制御部から第二のレン
ズの駆動手段に指令が送られ、ビームのエネルギー損失
が少ない位置に第二のレンズが移動する。According to the tenth aspect, a control unit for controlling the laser oscillator, the collimator, and the mask is provided according to the processing program, and a signal for moving the second lens in the direction along the laser optical path can be output from the control unit. Therefore, according to the processing condition table attached to the processing program in which the mask type (diameter) according to the hole diameter to be processed and the material and the ratio of energy passing through the mask are written, the control unit issues a command to the second lens drive means. The second lens is moved to a position where the energy loss of the beam is small.
【００４９】請求項１１では、第二のレンズをレーザ光
路に対して外れる方向および入る方向に移動自在とした
ので、第二のレンズのレーザ光路からの出し入れがなさ
れ、使用、不使用とすることができる。このため、マス
ク通過後のビームの回折の影響が大きい場合と少ない場
合とで第二のレンズを必要に応じて光路中への出し入れ
することができる。In the eleventh aspect of the present invention, since the second lens is movable in the direction away from and into the laser optical path, the second lens is taken in and out of the laser optical path, and is used or not used. You can For this reason, the second lens can be moved in and out of the optical path as needed depending on whether the influence of the beam diffraction after passing through the mask is large or small.
【００５０】請求項１２では、加工プログラムに応じ
て、レーザ発振器、コリメータ、マスクを制御する制御
部を設け、第一のレンズをレーザ光路に対して外れる方
向および入る方向に移動させる信号を制御部から出力可
能としたので、加工プログラムに付属する加工条件テー
ブルに第二のレンズの使用／不使用を記入しておくと、
それに従って制御装置から第二のレンズの駆動装置に指
令が送られ、第二のレンズの光路からの出し入れがなさ
れる。According to the twelfth aspect, a control unit for controlling the laser oscillator, the collimator, and the mask is provided according to the processing program, and the control unit outputs a signal for moving the first lens in the direction out of the laser optical path and the direction in which the first lens moves. Since it was possible to output from, it is possible to enter the use / non-use of the second lens in the processing condition table attached to the processing program,
According to this, a command is sent from the control device to the drive device for the second lens, and the second lens is moved in and out of the optical path.
【００５１】この発明の請求項１３記載のレーザ加工装
置によれば、レーザ光路上のマスク後方に、コリメータ
のレンズの焦点よりも焦点距離が長い複数種の第二のレ
ンズを交換自在に配置したので、請求項８の作用効果に
加えて第二のレンズの指定された種類が光路に組み込ま
れる。このため、小口径マスクの種類に応じて使用する
第二のレンズを選択し、適正な位置に固定することがで
きる。According to the laser processing apparatus of the thirteenth aspect of the present invention, a plurality of types of second lenses having a focal length longer than the focal point of the lens of the collimator are arranged interchangeably behind the mask on the laser optical path. Therefore, in addition to the effect of the eighth aspect, the designated type of the second lens is incorporated in the optical path. Therefore, it is possible to select the second lens to be used according to the type of the small-diameter mask and fix it at an appropriate position.
【００５２】請求項１４では、加工プログラムに応じ
て、レーザ発振器、コリメータ、マスクを制御する制御
部と、第二のレンズをレーザ光路へ出し入れする駆動手
段とを備え、複数種の第二のレンズのうち所望のレンズ
のみをレーザ光路に入れる駆動信号を、制御部から駆動
手段へ出力可能としたので、加工テーブルに付属する加
工条件テーブルに書き込まれた第二のレンズ種類に従っ
て制御部から第二のレンズを複数種備えた駆動手段に指
令が送られ、指定された種類が光路に組み込まれる。According to a fourteenth aspect of the present invention, there are provided a control unit for controlling the laser oscillator, the collimator, and the mask according to the processing program, and a driving unit for moving the second lens into and out of the laser optical path. A drive signal for inserting only a desired lens into the laser optical path can be output from the control unit to the drive unit. Therefore, according to the second lens type written in the processing condition table attached to the processing table, the control unit outputs the second signal. A command is sent to the driving means provided with a plurality of types of lenses, and the designated type is incorporated in the optical path.
【図１】この発明の第１の実施の形態のレーザ加工装置
の概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of a laser processing apparatus according to a first embodiment of this invention.
【図２】この発明の第１の実施の形態における第１のレ
ンズの駆動を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing driving of a first lens according to the first embodiment of the present invention.
【図３】この発明の第２の実施の形態のレーザ加工装置
の概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram of a laser processing apparatus according to a second embodiment of this invention.
【図４】従来のレーザ穴明け装置の一例を示すブロック
図である。FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional laser drilling device.
【図５】従来の結像光学系の一例を示す概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of a conventional imaging optical system.
１ レーザ発振器 ２ コリメータレンズ ３ 長焦点レンズ（第一のレンズ） ４ マスク ５ ガルバノミラー ６ ｆθレンズ ７ 加工テーブル ８ 自動制御装置 ９ 長焦点レンズ（第二のレンズ） 1 Laser oscillator 2 Collimator lens 3 Long focus lens (first lens) 4 mask 5 galvo mirror 6 fθ lens 7 Processing table 8 Automatic control device 9 Long focus lens (second lens)
Claims (14)
記レーザ発振器から出力されたレーザ光の径を可変する
複数のレンズからなるコリメータと、前記レーザ発振器
から被加工物へ導くレーザ光路の中で被加工物とコリメ
ータの間に配置されコリメータ通過後のレーザ光を通過
させるパターンを有するマスクとを備え、前記コリメー
タとマスクとの間に、コリメータのレンズの焦点よりも
焦点距離が長い第一のレンズを、レーザ光路に対して移
動自在に設けたことを特徴とするレーザ加工装置。1. A laser oscillator that outputs laser light, a collimator that includes a plurality of lenses that change the diameter of the laser light output from the laser oscillator, and a laser optical path that guides the laser oscillator to a workpiece. A mask having a pattern for passing the laser beam after passing through the collimator, which is arranged between the workpiece and the collimator, and the first focal point is longer than the focal point of the lens of the collimator between the collimator and the mask. A laser processing apparatus, wherein a lens is provided so as to be movable with respect to a laser optical path.
に移動自在とした請求項１記載のレーザ加工装置。2. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the first lens is movable in a direction along the laser optical path.
器、コリメータ、マスクを制御する制御部と、第一のレ
ンズを駆動する駆動手段とを備え、第一のレンズをレー
ザ光路に沿った方向に移動させる信号を前記制御部から
前記駆動手段へ出力可能とした請求項１または２記載の
レーザ加工装置。3. A control unit that controls a laser oscillator, a collimator, and a mask, and a driving unit that drives a first lens according to a processing program, and moves the first lens in a direction along a laser optical path. The laser processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein a signal for causing the control unit can be output from the control unit to the driving unit.
る方向および入る方向に移動自在とした請求項１記載の
レーザ加工装置。4. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the first lens is movable in a direction away from and a direction entering the laser optical path.
器、コリメータ、マスクを制御する制御部と、第一のレ
ンズを駆動する駆動手段とを備え、第一のレンズをレー
ザ光路に対して外れる方向および入る方向に移動させる
信号を前記制御部から前記駆動手段へ出力可能とした請
求項１または４記載のレーザ加工装置。5. A control unit that controls a laser oscillator, a collimator, and a mask according to a processing program, and a driving unit that drives the first lens, and a direction in which the first lens deviates from the laser optical path and 5. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein a signal for moving in the entering direction can be output from the control unit to the driving unit.
記レーザ発振器から出力されたレーザ光の径を可変する
複数のレンズからなるコリメータと、前記レーザ発振器
から被加工物へ導くレーザ光路の中で被加工物とコリメ
ータの間に配置されコリメータ通過後のレーザ光を通過
させるパターンを有するマスクとを備え、前記コリメー
タとマスクとの間に、コリメータのレンズの焦点よりも
焦点距離が長い複数種の第一のレンズを交換自在に配置
したことを特徴とするレーザ加工装置。6. A laser oscillator that outputs a laser beam, a collimator that includes a plurality of lenses that change the diameter of the laser beam output from the laser oscillator, and a laser optical path that guides the laser oscillator to a workpiece. A mask having a pattern for passing the laser beam after passing through the collimator, which is arranged between the workpiece and the collimator, and between the collimator and the mask, a plurality of types having a focal length longer than the focal point of the lens of the collimator A laser processing device in which the first lens is arranged exchangeably.
器、コリメータ、マスクを制御する制御部と、第一のレ
ンズをレーザ光路へ出し入れする駆動手段とを備え、複
数種の第一のレンズのうち所望のレンズのみをレーザ光
路に入れる駆動信号を、前記制御部から前記駆動手段へ
出力可能とした請求項６記載のレーザ加工装置。7. A control unit that controls a laser oscillator, a collimator, and a mask according to a processing program, and a drive unit that moves the first lens into and out of the laser optical path, and is provided with a desired one of a plurality of types of first lenses. 7. The laser processing apparatus according to claim 6, wherein a drive signal for inserting only the lens of 1) into the laser optical path can be output from the control section to the drive means.
記レーザ発振器から出力されたレーザ光の径を可変する
複数のレンズからなるコリメータと、前記レーザ発振器
から被加工物へ導くレーザ光路の中で被加工物とコリメ
ータの間に配置されコリメータ通過後のレーザ光を通過
させるパターンを有するマスクとを備え、レーザ光路上
のマスク後方に、コリメータのレンズの焦点よりも焦点
距離が長い第二のレンズを、レーザ光路に対して移動自
在に設けたことを特徴とするレーザ加工装置。8. A laser oscillator for outputting a laser beam, a collimator comprising a plurality of lenses for varying the diameter of the laser beam output from the laser oscillator, and a laser beam path from the laser oscillator to a workpiece. A second lens having a longer focal length than the focal point of the collimator lens, provided between the object to be processed and the collimator, and a mask having a pattern for passing the laser beam after passing through the collimator; Is provided so as to be movable with respect to the laser optical path.
に移動自在とした請求項８記載のレーザ加工装置。9. The laser processing apparatus according to claim 8, wherein the second lens is movable in the direction along the laser optical path.
器、コリメータ、マスクを制御する制御部と、第二のレ
ンズを駆動する駆動手段とを備え、第二のレンズをレー
ザ光路に沿った方向に移動させる信号を前記制御部から
前記駆動手段へ出力可能とした請求項８または９記載の
レーザ加工装置。10. A control unit that controls a laser oscillator, a collimator, and a mask, and a drive unit that drives a second lens according to a processing program, and moves the second lens in a direction along the laser optical path. The laser processing apparatus according to claim 8 or 9, wherein the control unit can output a signal to the drive unit.
れる方向および入る方向に移動自在とした請求項８記載
のレーザ加工装置。11. The laser processing apparatus according to claim 8, wherein the second lens is movable in a direction away from and a direction entering the laser optical path.
器、コリメータ、マスクを制御する制御部と、第二のレ
ンズを駆動する駆動手段とを備え、第二のレンズをレー
ザ光路に対して外れる方向および入る方向に移動させる
信号を前記制御部から前記駆動手段へ出力可能とした請
求項８または１１記載のレーザ加工装置。12. A control unit that controls a laser oscillator, a collimator, and a mask according to a processing program, and a drive unit that drives a second lens, and a direction in which the second lens deviates from the laser optical path and The laser processing apparatus according to claim 8 or 11, wherein a signal for moving in the entering direction can be output from the control unit to the drive unit.
前記レーザ発振器から出力されたレーザ光の径を可変す
る複数のレンズからなるコリメータと、前記レーザ発振
器から被加工物へ導くレーザ光路の中で被加工物とコリ
メータの間に配置されコリメータ通過後のレーザ光を通
過させるパターンを有するマスクとを備え、レーザ光路
上のマスク後方に、コリメータのレンズの焦点よりも焦
点距離が長い複数種の第二のレンズを交換自在に配置し
たことを特徴とするレーザ加工装置。13. A laser oscillator for outputting laser light,
A collimator composed of a plurality of lenses for varying the diameter of the laser beam output from the laser oscillator, and a collimator disposed between the workpiece and the collimator in the laser optical path leading from the laser oscillator to the workpiece. And a mask having a pattern that allows laser light to pass therethrough, characterized in that a plurality of types of second lenses having a focal length longer than the focal point of the collimator lens are replaceably arranged behind the mask on the laser optical path. Laser processing equipment.
器、コリメータ、マスクを制御する制御部と、第二のレ
ンズをレーザ光路へ出し入れする駆動手段とを備え、複
数種の第二のレンズのうち所望のレンズのみをレーザ光
路に入れる駆動信号を、前記制御部から前記駆動手段へ
出力可能とした請求項１３記載のレーザ加工装置。14. A control unit for controlling a laser oscillator, a collimator, and a mask according to a processing program, and a drive unit for moving the second lens into and out of the laser optical path. 14. The laser processing apparatus according to claim 13, wherein a drive signal for inserting only the lens of the above into the laser optical path can be output from the control section to the drive means.
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