JP2003188446A - レーザ加工のパルス安定化方法 - Google Patents
レーザ加工のパルス安定化方法Info
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Abstract
ルスエネルギが変化するという出力特性がある場合で
も、簡単にパルスエネルギを一定に近づけて、安定した
加工を可能とする。 【解決手段】 変化する間隔で発生されるレーザパルス
を用いて加工する際に、各レーザパルスの直前の休止区
間に対するデューティ比が同じになるようにする。
Description
ス安定化方法に係り、特に、樹脂ダイレクト加工時のバ
ースト加工に用いるのに好適な、変化する間隔で発生さ
れるレーザパルスを用いて加工する際のレーザ加工のパ
ルス安定化方法、これを利用したレーザ加工方法及びレ
ーザ加工機に関する。
能化に伴って小型化した、直径０．１ｍｍ以下のスルー
ホールやビアホールを精度良く形成するために、パルス
発振型のレーザビームを用いて、小径の孔を形成するレ
ーザドリルマシンが実用化されている。
より加工を行なう際、ガルバノスキャナによって照射位
置を移動させる方法を採ると、高速な加工が可能にな
る。
成例である。本構成例は、レーザ発振器２０から照射さ
れる、例えばパルス状のレーザ光線２２から、例えば音
響光学素子（ＡＯＭ）２４により切出され、ミラー２６
で反射されたレーザパルス２８を、所定の方向（図１で
は紙面に垂直な方向）に走査するための回転ミラー３２
を含む第１ガルバノスキャナ３０と、該第１ガルバノス
キャナ３０によって紙面に垂直な方向に走査されたレー
ザパルスを、前記第１ガルバノスキャナ３０による走査
方向と垂直な方向（図１では紙面と平行な方向）に走査
するための回転ミラー３６を含む第２ガルバノスキャナ
３４と、前記第１及び第２ガルバノスキャナ３０、３４
により２方向に走査されたレーザパルスを、加工対象物
１０の表面に対して垂直な方向に偏向するためのｆθレ
ンズ３８とを備えている。
び第２ガルバノスキャナ３０、３４で、レーザパルスを
加工対象物１０の表面内の任意の位置に移動することが
できる。回転ミラー３２、３６により偏向したレーザパ
ルスは、ｆθレンズ３８を通過すると、加工対象物１０
の表面に集光する。このため、２つのガルバノスキャナ
３０、３４を制御することにより、加工対象物１０表面
の任意の箇所（加工点）をレーザ加工することが可能と
なる。
要求されるため、加工対象物１０を移動させる方法に比
べて、レーザパルスを移動させることにより、高速に処
理を行なうことが可能な、ガルバノスキャナを用いるこ
とが多い。
ＣＯ2レーザ発振器には、パルス幅と周波数（デューテ
ィ比）、発振時間、発振ショット数等で決まる最大発振
可能周波数が存在する。この最大発振可能周波数は、通
常、図２（Ａ）に示す如く、連続発振を行なった場合で
規定されているが、図２（Ｂ）に示す如く、連続ショッ
トと休止を繰り返す間欠発振の場合には、連続発振の場
合より高い周波数まで、発振可能である。例えば、連続
発振の上限が２ｋＨｚである場合、３ショット連続発振
した後、１０ショット分の５００μｓ休止すれば、４ｋ
Ｈｚまで、発振できる。
によって決まる数ショット（図３では３ショット）の発
振を連続して行なった後、次の加工点へ移動して再度照
射を繰り返していく、バースト状パルスによる加工（バ
ースト加工）を行うことが多い。このバースト加工によ
れば、レーザ発振器の最大発振周波数以上の設定が可能
であり、発振を高速で行なえば、それだけ加工速度を上
げることができる。
リ秒、レーザ発振間隔ｃは０．２〜０．５ミリ秒、レー
ザパルス幅ｂは０．０２〜０．２ミリ秒、切出しパルス
幅ａはレーザパルス幅ｂより小とされている。
発振器は、一般的に発振デューディ比によりパルスエネ
ルギ（パルス高さｈ）が変化するという出力特性を持っ
ている。従って、デューディ比が一定、即ち、発振する
周波数が一定であれば、パルスエネルギも一定である
が、ガルバノスキャナを用いたドリル加工の場合、ガル
バノスキャナとレーザバーストの周波数が一定で無いこ
とと、ガルバノ周波数が位置決め点（加工点）迄の移動
距離に依存するため一定でない。この周波数の変化が、
加工エネルギを不安定にさせる一つの要因であり、常に
一定のパルスエネルギを確保することは難しかった。
ｃがガルバノ移動間隔ｄに対して短いため、実際に出力
されるパルスエネルギは、図４に示す如く変化し、先頭
の第１パルスのパルスエネルギｈ１と、後続の第２、第
３パルスのパルスエネルギｈ２が同じにならない場合が
あった。
バースト加工に限らず、１パルスによって１加工点の加
工を終了させるため、レーザパルスを、加工点迄の移動
時間に合せて絶えず変化する間隔で発生させるサイクル
加工においても同様である。
くなされたもので、レーザ発振器に、発振デューティ比
によりパルスエネルギが変化するという出力特性がある
場合でも、簡単にパルスエネルギを一定に近づけて、安
定した加工を可能とすることを課題とする。
題点を解決するべくなされたもので、変化する間隔で発
生されるレーザパルスを用いて加工する際に、各レーザ
パルスの直前の休止区間に対するデューティ比が同じに
なるようにして、前記課題を解決したものである。
発生される先頭パルスと、該先頭パルスに続いて所定の
同一間隔で発生される後続パルスを含むバースト状パル
スである際に、前記先頭パルスの直前の休止区間に対す
るデューティ比が、前記後続パルスの直前の休止区間に
対するデューティ比と同じになるように、前記先頭パル
スのパルス幅を変えるようにして、バースト加工を可能
としたものである。
化する間隔で発生される際に、各パルスの直前の休止区
間に対するデューティ比が同じになるように、各パルス
のパルス幅を絶えず変えるようにして、サイクル加工を
可能としたものである。
れたレーザパルスを用いて加工することを特徴とするレ
ーザ加工方法を提供するものである。
パルスを用いて加工することを特徴とするレーザ加工機
を提供するものである。
振デューティ比によりパルスエネルギ（パルス高さ）が
変化するが、デューティ比が一定であれば、パルスエネ
ルギは同じであるという性質に着目してなされたもので
ある。
（％）（＝パルス幅（μ秒）／パルス間隔（μ秒）＝パ
ルス幅（μ秒）×周波数（ｋＨｚ））と、縦軸に示すピ
ークパワー（ｋｗ）（＝パルスエネルギ（ｍＪ）／パル
ス幅（μ秒））に相関があり、又、パルス幅を１０μ
秒、２０μ秒、４０μ秒、８０μ秒と変えても、デュー
ティ比が一定であれば、ピークパワーをほぼ同じに保て
ることが示されている。従って、周波数（パルス間隔）
が変わった場合でも、パルス幅を同時に変えてデューテ
ィ比を一定に保つことで、ピークパワーを一定に保つこ
とができる。
施形態を詳細に説明する。
ザパルスが、変化する間隔で発生される先頭の第１パル
スと、該先頭パルスに続いて所定の同一間隔で発生され
る後続の第２、第３パルスを含むバースト状パルスであ
るバースト加工に適用したもので、図６に示す如く、第
１パルスの直前のガルバノ移動間隔ｄに対するデューテ
ィ比（ｂ１／ｄ）が、後続パルス（例えば第２パルスの
デューティ比（ｂ２／ｃ））と同じになるように、第１
パルスのパルス幅ｂ１を変えることで、パルス高さｈが
第１乃至第３パルスのいずれも同一となるようにしたも
のである。
図１のＡＯＭ２４でビームを切出す際のパルス幅ｂを調
整すればよい。
２パルスとされていたが、後続パルスの数はこれに限定
されず、１パルスあるいは３パルス以上であってもよ
い。
によって1加工点の加工が終了し、レーザパルスが、加
工点迄の移動時間に合せて絶えず変化する間隔で発生さ
れるサイクル加工に適用した本発明の第２実施形態につ
いて説明する。
ノスキャナによる位置決め移動時間ｄが、その移動距離
により絶えずｄ１、ｄ２、ｄ３・・・のように変化する
ので、それぞれのデューティ比がｂ１／ｄ１＝ｂ２／ｄ
２＝ｂ３／ｄ３・・・となるように、レーザ発振パルス
幅を調整することで、パルス高さｈを同じにしたもので
ある。
も、ＣＯ2レーザから発振されるレーザパルスをＡＯＭ
で切り出す場合に適用していたが、本発明の適用対象は
これに限定されず、他の種類のレーザ発振器から発生さ
れるレーザパルスを他の光学モジュールで切り出す場合
にも同様に適用できることは明らかである。又、加工も
穴開けに限定されない。
パルスエネルギが変化するという出力特性を持つレーザ
発振機であっても、簡単にパルスエネルギを一定に近づ
けて、安定した加工が可能となる。
要部構成を示す光路図
示すタイムチャート
ムチャート
ート
クパワーの関係の例を示す線図
におけるパルス波形の例を示すタイムチャート
におけるパルス波形の例を示すタイムチャート
Claims (5)
- 【請求項１】変化する間隔で発生されるレーザパルスを
用いて加工する際に、 各レーザパルスの直前の休止区間に対するデューティ比
が同じになるようにすることを特徴とするレーザ加工の
パルス安定化方法。 - 【請求項２】前記レーザパルスが、変化する間隔で発生
される先頭パルスと、該先頭パルスに続いて所定の同一
間隔で発生される後続パルスを含むバースト状パルスで
ある際に、 前記先頭パルスの直前の休止区間に対するデューティ比
が、前記後続パルスの直前の休止区間に対するデューテ
ィ比と同じになるように、前記先頭パルスのパルス幅を
変えることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工の
パルス安定化方法。 - 【請求項３】前記レーザパルスが、絶えず変化する間隔
で発生される際に、 各パルスの直前の休止区間に対するデューティ比が同じ
になるように、各パルスのパルス幅を絶えず変えること
を特徴とする請求項１に記載のレーザ加工のパルス安定
化方法。 - 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の方法に
より安定化されたレーザパルスを用いて加工することを
特徴とするレーザ加工方法。 - 【請求項５】請求項１乃至３のいずれかに記載の方法に
より安定化されたレーザパルスを用いて加工することを
特徴とするレーザ加工機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001386816A JP3619493B2 (ja) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | レーザ加工のパルス安定化方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010075953A (ja) * | 2008-09-25 | 2010-04-08 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | レーザ加工装置、及び、レーザ加工方法 |
| JP2012204818A (ja) * | 2011-03-28 | 2012-10-22 | Gigaphoton Inc | レーザシステムおよびレーザ生成方法 |
| CN103904547A (zh) * | 2012-12-26 | 2014-07-02 | 三星电机株式会社 | 脉冲激光系统及其驱动方法 |
| CN104488147A (zh) * | 2012-04-13 | 2015-04-01 | 相干公司 | 脉冲型co2激光输出脉冲形状和功率控制 |
| CN105880839A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-08-24 | 华中科技大学 | 一种轧辊毛化用光纤激光器的激光频率能量随机控制方法 |
-
2001
- 2001-12-19 JP JP2001386816A patent/JP3619493B2/ja not_active Expired - Fee Related
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