JP2003290960A - Laser beam machining method and device therefor - Google Patents
Laser beam machining method and device thereforInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ある長さと幅をも
ち一定の送り方向に送られる加工対象物、特に長尺の薄
板、たとえば紙に、レーザビームを照射し、等ピッチま
たは不等ピッチで、送り方向と交差する方向に加工を施
すレーザ加工方法及び装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is directed to a work piece having a certain length and width and fed in a constant feed direction, in particular, a long thin plate, such as paper, by irradiating it with a laser beam to obtain an equal pitch or an unequal pitch. The present invention relates to a laser processing method and device for performing processing in a direction intersecting the feed direction.
【0002】[0002]
【従来の技術】これまで、ある長さと幅をもち一定の送
り方向に送られる加工対象物、特に長尺の薄板、たとえ
ば紙に、レーザビームを照射し加工を行うレーザ加工装
置においては、加工対象物に加工を開始する位置が、装
置上に固定された1箇所と定まっていた。2. Description of the Related Art Up to now, in a laser processing apparatus which irradiates a laser beam to a processing object having a certain length and width and fed in a constant feeding direction, particularly a long thin plate such as paper, The position to start processing on the object was set to one position fixed on the device.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら加工開始
可能位置が装置上に固定された1箇所である場合、送り
方向に沿って任意の不等ピッチで加工しようとすると、
一定周期でスキャンするレーザビームではこれを行うこ
とができず、またたとえ等ピッチの加工を施す場合であ
っても、送り速度とピッチ長によって、その都度スキャ
ン周期を変更しなければならなかった。ということは、
スキャンの周期を変更できるスキャン機構が必要でもあ
った。However, in the case where the machining startable position is one position fixed on the apparatus, if machining is performed at an arbitrary unequal pitch along the feed direction,
This cannot be done with a laser beam that scans at a constant cycle, and even if processing is performed at equal pitches, the scan cycle must be changed each time depending on the feed rate and the pitch length. That means
There was also a need for a scan mechanism that can change the scan cycle.
【0004】本発明の目的は、一定周期でスキャンする
レーザビームスキャナを用いて、任意間隔の等ピッチ及
び任意間隔の不等ピッチの加工を可能にする、レーザ加
工方法及びレーザ加工装置を提供することである。An object of the present invention is to provide a laser processing method and a laser processing apparatus which enable processing of an equal pitch at arbitrary intervals and unequal pitch at arbitrary intervals by using a laser beam scanner which scans at a constant cycle. That is.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の一観点によれ
ば、ある長さ及び幅をもち、長さ方向に配列した複数の
被加工開始点が画定された加工対象物を準備する工程
と、前記加工対象物の長さ方向が第1の方向と平行にな
るように支持し、該第1の方向にある長さをもち、該第
1の方向と交差する方向にある幅をもった加工可能領域
を該第1の方向に通過するように該加工対象物を送る工
程と、前記被加工開始点の一つが前記加工可能領域に進
入すると、レーザビームを該被加工開始点に入射するよ
うに変位させる工程と、該被加工開始点から前記第1の
方向と交差する方向にレーザビームを走査しレーザ加工
を行う工程とを有するレーザ加工方法が提供される。According to one aspect of the present invention, there is provided a step of preparing an object to be machined having a certain length and width and defining a plurality of starting points to be machined arranged in the longitudinal direction. , The object to be machined is supported so that its longitudinal direction is parallel to the first direction, has a length in the first direction, and has a width in a direction intersecting with the first direction. A step of sending the object to be processed so as to pass through the processable area in the first direction; and when one of the processing start points enters the processable area, a laser beam is incident on the processing start point. Thus, there is provided a laser processing method including a step of displacing the laser beam and a step of performing laser processing by scanning a laser beam in a direction intersecting the first direction from the processing start point.
【0006】該レーザ加工方法によると、前記加工可能
領域において加工開始位置を自由に設定することができ
る。したがって、一定周期でスキャンする定速スキャナ
でレーザビームを走査し、加工対象物の送り方向に沿っ
て、任意間隔のピッチ加工を施すことが可能となる。According to the laser processing method, the processing start position can be freely set in the processable area. Therefore, it is possible to scan the laser beam with a constant-speed scanner that scans at a constant cycle and perform pitch processing at arbitrary intervals along the feed direction of the object to be processed.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施例による、レ
ーザビームを用いた加工装置の構成を示すブロック図で
ある。1 is a block diagram showing the configuration of a processing apparatus using a laser beam according to an embodiment of the present invention.
【0008】ある長さ及び幅をもった加工対象物14、
たとえば紙が、移動装置15、たとえば用紙搬送用ロー
ラにより矢印20方向に送られ、レーザ発振器10から
出射された、たとえばパルスレーザビームにより、加
工、たとえばミシン目を形成される。レーザ発振器10
には加工対象物14の材質に応じて貫通孔を形成できる
もの、たとえばCO2レーザ発振器、固体レーザ発振器
が使用される。更にはパルスレーザビームとして、固体
レーザ発振器から波長変換素子により生成される高調波
レーザビームを用いてもよい。レーザ発振器10はトリ
ガー演算器17の発するトリガー信号を受けてパルスレ
ーザビームを出射する。A workpiece 14 having a certain length and width,
For example, the paper is sent in the direction of arrow 20 by a moving device 15, for example, a paper carrying roller, and processed, for example, perforated by the pulse laser beam emitted from the laser oscillator 10. Laser oscillator 10
For this, a material capable of forming a through hole depending on the material of the object to be processed 14, such as a CO 2 laser oscillator or a solid-state laser oscillator, is used. Further, as the pulsed laser beam, a harmonic laser beam generated by a wavelength conversion element from a solid-state laser oscillator may be used. The laser oscillator 10 receives the trigger signal from the trigger calculator 17 and emits a pulse laser beam.
【0009】出射されたパルスレーザビームはコリメー
ションレンズ11で平行光にされ、XYスキャナ12で
2次元方向に走査される。走査されたパルスレーザビー
ムはfθレンズ13を経て加工対象物14に入射し、た
とえば加工対象物14の送り方向に垂直なミシン目を加
工する。fθレンズ13は加工対象物14の中央部と端
部とにかかわらず加工対象物14上におけるパルスレー
ザビームのビームスポットの移動速度を一定に保ち、ま
た焦点を常に加工対象物14上に結ばせる役割を果た
す。The emitted pulsed laser beam is collimated by a collimation lens 11 and scanned in a two-dimensional direction by an XY scanner 12. The scanned pulse laser beam is incident on the object to be processed 14 via the fθ lens 13 and, for example, a perforation perpendicular to the feed direction of the object to be processed 14 is processed. The fθ lens 13 keeps the moving speed of the beam spot of the pulse laser beam constant on the object to be processed 14 regardless of the central portion and the end of the object to be processed 14 and keeps the focus on the object to be processed 14 at all times. Play a role.
【0010】XYスキャナ12は一対のガルバノミラー
M及びNを有し、加工対象物14の幅方向(送り方向2
0と直交する方向)中央付近の上方に固定されている。
ガルバノミラーMは加工対象物14の送り方向20にレ
ーザビームの入射位置を変位させ、ガルバノミラーNは
幅方向(送り方向20と直交する方向)に一定周期でレ
ーザビームを走査する。この一対のガルバノミラーM及
びNによって、加工可能領域内の任意の位置にパルスレ
ーザビームを照射することができる。加工可能領域は加
工対象物の長さ方向にある長さをもち、長さ方向と交差
する方向にある幅をもつ。The XY scanner 12 has a pair of Galvano mirrors M and N, and is arranged in the width direction (feed direction 2) of the workpiece 14.
It is fixed in the upper part near the center (direction orthogonal to 0).
The galvanometer mirror M displaces the incident position of the laser beam in the feed direction 20 of the workpiece 14, and the galvanometer mirror N scans the laser beam in the width direction (direction orthogonal to the feed direction 20) at a constant cycle. With this pair of galvanometer mirrors M and N, it is possible to irradiate the pulsed laser beam to an arbitrary position within the processable region. The machinable region has a length in the longitudinal direction of the object to be machined and a width in a direction intersecting the length direction.
【0011】速度検出装置16、たとえばロータリエン
コーダは、移動装置15によって搬送される加工対象物
14の速度を検出し、検出結果を出力する。検出された
速度はトリガー演算器17及びスキャナ動作演算器18
に伝えられる。The speed detecting device 16, for example, a rotary encoder detects the speed of the workpiece 14 conveyed by the moving device 15 and outputs the detection result. The detected speed is the trigger calculator 17 and the scanner operation calculator 18
Be transmitted to.
【0012】スキャナ動作演算器18はXYスキャナ1
2の動作を制御する。また、加工開始時刻からの送り速
度履歴より加工対象物14の搬送量を求める。The scanner operation calculator 18 is the XY scanner 1.
2 control the operation. Further, the transport amount of the processing object 14 is obtained from the feed speed history from the processing start time.
【0013】記憶装置19は加工線パタンを記憶する記
憶装置19a、XYスキャナ12の一定のスキャン周期
及び走査速度を記憶する記憶装置19b、たとえばとも
に半導体メモリ、とから構成される。記憶装置19aに
は加工線、たとえば等ピッチミシン目、の情報が記憶さ
れる。それはたとえばミシン目のカット(切断部分)及
びタイ(未切断部分)の長さ、加工対象物14上に形成
される、加工対象物14の長さ方向(矢印20方向)の
ミシン目間隔(ピッチ)、加工対象物14の幅方向(矢
印20方向と直交する方向)におけるミシン目加工開始
位置及び終了位置などである。また記憶装置19bに
は、XYスキャナ12が送り方向20と交差する方向に
一定の周期で行うスキャンの周期、及びスキャン速度が
記憶されている。スキャン速度としては、加工対象物の
幅方向(送り方向20と直交する方向)の成分vxが記
憶されていればよい。The storage device 19 is composed of a storage device 19a for storing a machining line pattern and a storage device 19b for storing a constant scan cycle and a scanning speed of the XY scanner 12, for example, a semiconductor memory. The storage device 19a stores information on machining lines, for example, equal pitch perforations. For example, the lengths of cuts (cut portions) and ties (uncut portions) of perforations, perforation intervals (pitch) formed on the workpiece 14 in the length direction (arrow 20 direction) of the workpiece 14. ), A perforation processing start position and an end position in the width direction of the processing object 14 (direction orthogonal to the arrow 20 direction). Further, the storage device 19b stores a scan cycle and a scan speed that the XY scanner 12 performs at a constant cycle in a direction intersecting the feed direction 20. As the scan speed, the component v x in the width direction of the object to be processed (direction orthogonal to the feed direction 20) may be stored.
【0014】このレーザ加工装置で行われるレーザ加工
について説明する。The laser processing performed by this laser processing apparatus will be described.
【0015】図2はY軸方向(矢印20方向)に一定の
速度で送られる加工対象物14の、時刻t1、t2、
t3、及びt4における平面図である。時刻tiとt
i+1(i=1,2,3)との間隔はすべて等しい。加工
対象物14はある長さ及び幅をもち、加工対象物14上
には長さ方向に複数の被加工開始点A、B、C、Dが配
列している。一点鎖線内がXYスキャナ12の加工可能
領域を表す。加工対象物14がXYスキャナ12の加工
可能領域内を通過する。FIG. 2 shows the times t 1 , t 2 of the workpiece 14 fed at a constant speed in the Y-axis direction (arrow 20 direction).
It is a plan view of t 3, and t 4. Time t i and t
The intervals with i + 1 (i = 1, 2, 3) are all equal. The processing object 14 has a certain length and width, and a plurality of processing start points A, B, C, D are arranged on the processing object 14 in the length direction. The inside of the one-dot chain line represents the workable area of the XY scanner 12. The processing object 14 passes through the processable area of the XY scanner 12.
【0016】ここでは加工対象物14を、特に長さ方向
と垂直な方向に、等ピッチで加工する場合を考える。Here, let us consider a case where the object 14 is machined at a constant pitch, particularly in a direction perpendicular to the length direction.
【0017】被加工開始点A、B、C、Dが加工対象物
14の一方の縁に沿って、この順番に等間隔で並ぶ。t
2−t1、t3−t2、t4−t3はすべて等しく、これはX
Yスキャナ12の幅方向の走査周期である。加工対象物
14の送り速度が一定であるので、XYスキャナ12の
ガルバノミラーM及びNを揺動させ、レーザビームの走
査方向をX方向からY方向に適当な一定角θだけ傾ける
ことによって、加工対象物14を長さ方向と垂直な方向
に加工することが可能となる。加工対象物14の一定送
り速度をvc、レーザビームの走査速度のX方向成分を
vxとすると、θはtanθ=vc/vxを満たす角度で
ある。The processing start points A, B, C and D are arranged in this order at equal intervals along one edge of the object to be processed 14. t
2 -t 1, t 3 -t 2 , t 4 -t 3 we are all equal, which is X
This is the scanning period in the width direction of the Y scanner 12. Since the feed speed of the object to be processed 14 is constant, the galvanometer mirrors M and N of the XY scanner 12 are swung to tilt the scanning direction of the laser beam from the X direction to the Y direction by an appropriate constant angle θ to perform the processing. It is possible to process the object 14 in a direction perpendicular to the length direction. When the constant feed speed of the processing object 14 is v c and the X-direction component of the scanning speed of the laser beam is v x , θ is an angle that satisfies tan θ = v c / v x .
【0018】時刻t1において被加工開始点Aにパルス
レーザビームが入射し、スキャンが開始される。時刻t
2及びt3には、未加工の被加工開始点BがXYスキャナ
12の加工可能領域内に進入していない。スキャナ動作
演算器18は加工対象物14の搬送量から、加工対象物
14上の未加工被加工開始点が、XYスキャナ12の加
工可能領域にあるかないかの判定を行う。この場合、ス
キャナ動作演算器18が被加工開始点なしと判定する。
このスキャナ動作演算器18の判定に従い、トリガー演
算器17がレーザ発振器10にトリガー信号を発しな
い。このため、時刻t2及びt3においては、ガルバノミ
ラーM及びNは一定の動き(ダミースキャン)を続けて
いるが、パルスレーザビームが出射されないため、レー
ザ加工は行われない。At time t 1 , the pulse laser beam is incident on the processing start point A and scanning is started. Time t
At 2 and t 3 , the unprocessed starting point B does not enter the processable area of the XY scanner 12. The scanner operation calculator 18 determines whether or not the unprocessed starting point on the workpiece 14 is in the machinable area of the XY scanner 12 based on the carry amount of the workpiece 14. In this case, the scanner operation calculator 18 determines that there is no processing start point.
According to the determination made by the scanner operation calculator 18, the trigger calculator 17 does not issue a trigger signal to the laser oscillator 10. Therefore, at times t 2 and t 3 , the galvanomirrors M and N continue to move in a certain manner (dummy scan), but the pulse laser beam is not emitted, so that laser processing is not performed.
【0019】加工対象物14の被加工開始点BがXYス
キャナ12の加工可能領域に進入している時刻t4で、
Bに始まる加工を行う。このスキャン開始時刻t4にお
いて、Bは一般に時刻t1におけるスキャン開始位置と
は異なる位置にある。そこでスキャナ動作演算器18
が、記憶装置19aに記憶されている二つの被加工開始
点A、Bの間の距離(すなわちピッチ)、記憶装置19
bに記憶されているXYスキャナ12の走査周期及び走
査速度、及び速度検出装置16で検出された加工対象物
14の送り速度に基いて制御信号を発する。その結果、
XYスキャナ12のガルバノミラーMが揺動して、パル
スレーザビームの入射位置を被加工開始点Bに一致させ
る加工開始位置補正を行い、またトリガー演算機17が
トリガー信号をレーザ発振器10に与える。これによっ
て被加工開始点Bからレーザ加工が開始される。同様の
手順を踏み、次の被加工開始点C及びDに始まる加工を
行う。At time t 4 when the processing start point B of the processing object 14 enters the processable area of the XY scanner 12,
Processing starting from B is performed. At this scan start time t 4 , B is generally at a position different from the scan start position at time t 1 . Therefore, the scanner operation calculator 18
Is the distance (that is, the pitch) between the two processing start points A and B stored in the storage device 19a, the storage device 19
A control signal is issued based on the scanning cycle and scanning speed of the XY scanner 12 and the feed speed of the workpiece 14 detected by the speed detection device 16 stored in b. as a result,
The galvanometer mirror M of the XY scanner 12 oscillates to correct the processing start position so that the incident position of the pulsed laser beam coincides with the processing start point B, and the trigger calculator 17 gives a trigger signal to the laser oscillator 10. As a result, laser processing is started from the processing start point B. The same procedure is followed to perform machining starting at the next machining start points C and D.
【0020】なおレーザ加工が行われる場合、トリガー
演算器17が記憶装置19aに記憶されたミシン目のカ
ット及びタイの長さの設定をもとに、カット位置に相当
する場合にはトリガー信号をレーザ発振器10に与え
る。その結果、レーザ発振器10は、設定されたタイ及
びカットを有するミシン目加工を施すパルスレーザビー
ムを出射する。When laser processing is performed, the trigger calculator 17 sends a trigger signal when the cutting position corresponds to the cut position based on the perforation cut and tie length settings stored in the storage device 19a. It is given to the laser oscillator 10. As a result, the laser oscillator 10 emits a pulsed laser beam which is perforated and has a set tie and cut.
【0021】図3はこの間の加工開始位置の推移を示
す。一点鎖線内は図2と同じ加工可能領域であり、図は
左から順に、被加工開始点Aに始まる加工時(時刻
t1)、2番目の被加工開始点Bに始まる加工時(時刻
t4)、3番目の被加工開始点Cに始まる加工時、4番
目の被加工開始点Dに始まる加工時の加工開始位置を表
している。時刻t4以降もそれまでと同じ間隔で時刻
t5、t6、t7、t8、t9と各時刻を定めると、時刻
t5、t6においては被加工開始点CがXYスキャナ12
の加工可能領域に進入していないため、被加工開始点C
から加工を開始するのは時刻t7においてである。すな
わちXYスキャナ12は2度ダミースキャンを行う。と
ころが被加工開始点Dに始まる加工を行うにあたって
は、ダミースキャンを一度行う間に被加工開始点Dが加
工可能領域に進入する。したがって時刻t9において、
ガルバノミラーMがパルスレーザビームを被加工開始点
Dに入射させるように加工開始位置を補正し、加工を開
始する。FIG. 3 shows the transition of the machining start position during this period. The inside of the one-dot chain line is the same machinable region as in FIG. 2, and in the figure, from the left, in the machining starting at the machining starting point A (time t 1 ), during the machining starting at the second machining starting point B (time t 4 ) It represents the machining start position when machining starts at the third machining start point C and when machining starts at the fourth machining start point D. Also the time t 4 after the same interval as far as the time t 5, t 6, t 7 , t 8, t 9 when determining the respective times, the time t 5, t XY scanner 12 is to be processed starting point C in 6
Since it has not entered the processable area of
The processing is started from at time t 7 . That is, the XY scanner 12 performs the dummy scan twice. However, when performing the machining starting at the machining start point D, the machining start point D enters the machinable region while performing the dummy scan once. Therefore, at time t 9 ,
The galvano mirror M corrects the processing start position so that the pulsed laser beam is incident on the processing start point D, and the processing is started.
【0022】図4はY軸方向(矢印20方向)に一定の
速度で送られる加工対象物14の、時刻t21、t22、t
23、t24、及びt25における平面図である。各時刻の間
隔はすべて等しい。これを参照し、図1に示したレーザ
加工装置を用いて行う不等ピッチ加工について説明す
る。一点鎖線内が図2と同じXYスキャナ12の加工可
能領域である。ある長さ及び幅をもち、長さ方向に複数
の被加工開始点E、F、G、H、Iが配列している加工
対象物14が、XYスキャナ12の加工可能領域内を通
過する。ここでも加工対象物14に長さ方向と垂直な方
向に加工を施す場合を考える。加工対象物14の送り速
度を図2に示した等ピッチ加工の場合と等しくvcとす
ると、パルスレーザビームの走査方向、すなわちX方向
からY方向に傾ける適当な一定角も図2に示した等ピッ
チ加工の場合と等しくθとなる。FIG. 4 shows times t 21 , t 22 and t of the workpiece 14 fed at a constant speed in the Y-axis direction (arrow 20 direction).
23 is a plan view of t 24, and t 25. All time intervals are equal. The unequal pitch processing performed using the laser processing apparatus shown in FIG. 1 will be described with reference to this. The area within the dashed-dotted line is the same machinable area of the XY scanner 12 as in FIG. A processing object 14 having a certain length and width and having a plurality of processing start points E, F, G, H, and I arranged in the length direction passes through the processable area of the XY scanner 12. Here, too, consider a case where the object to be processed 14 is processed in a direction perpendicular to the length direction. If the feed speed of the object to be processed 14 is v c, which is equal to that in the case of the equal pitch processing shown in FIG. 2, an appropriate constant angle for inclining from the X direction to the Y direction in the scanning direction of the pulse laser beam is also shown in FIG. The angle θ is the same as in the case of equal pitch machining.
【0023】被加工開始点E、F、G、H、Iが加工対
象物14の一方の縁に沿って、この順番に並ぶ。被加工
開始点EとFとの距離をEFと表す。他の2つの被加工
開始点の距離についても同様とする。EF=GH、FG
=HI、EF≠FGであるような不等ピッチである。t
22−t21、t23−t22、t24−t23、t25−t24はすべ
てXYスキャナ12の走査周期に等しい。The starting points E, F, G, H and I to be processed are arranged in this order along one edge of the object to be processed 14. The distance between the processing start points E and F is represented as EF. The same applies to the distance between the other two processing start points. EF = GH, FG
= HI, and unequal pitch such that EF ≠ FG. t
All 22 -t 21, t 23 -t 22 , t 24 -t 23, t 25 -t 24 is equal to the scanning period of the XY scanner 12.
【0024】時刻t21において被加工開始点Eにパルス
レーザビームが入射し、スキャンが開始される。時刻t
22及びt23には、未加工の被加工開始点FがXYスキャ
ナ12の加工可能領内に進入していない。スキャナ動作
演算器18が被加工開始点なしと判定する。このスキャ
ナ動作演算器18の判定に従い、トリガー演算器17が
レーザ発振器10にトリガー信号を発しない。このた
め、時刻t22及びt23においては、ガルバノミラーM及
びNは一定の動き(ダミースキャン)を続けているが、
パルスレーザビームが出射されないため、レーザ加工は
行われない。At time t 21 , the pulsed laser beam is incident on the processing starting point E and scanning is started. Time t
At 22 and t 23 , the unprocessed starting point F does not enter the processable area of the XY scanner 12. The scanner operation calculator 18 determines that there is no processing start point. According to the determination made by the scanner operation calculator 18, the trigger calculator 17 does not issue a trigger signal to the laser oscillator 10. Therefore, at the times t 22 and t 23 , the galvano mirrors M and N continue a constant movement (dummy scan),
Laser processing is not performed because the pulsed laser beam is not emitted.
【0025】加工対象物14の被加工開始点FがXYス
キャナ12の加工可能領域に進入している時刻t24で、
被加工開始点Fに始まる加工を行う。このスキャン開始
時刻t24において、被加工開始点Bは一般に時刻t21に
おけるスキャン開始位置とは異なる位置にある。そこで
スキャナ動作演算器18が、記憶装置19aに記憶され
ている二つの被加工開始点E、Fの間の距離(すなわち
ピッチ)、記憶装置19bに記憶されているXYスキャ
ナ12の走査周期及び走査速度、及び速度検出装置16
で検出された加工対象物14の送り速度に基いて制御信
号を発する。その結果、XYスキャナ12のガルバノミ
ラーMが揺動して、パルスレーザビームの入射位置を被
加工開始点Fに一致させる加工開始位置補正を行い、ま
たトリガー演算機17がトリガー信号をレーザ発振器1
0に与える。これによって被加工開始点Fからレーザ加
工が開始される。時刻t25においても被加工開始点Gが
XYスキャナ12の加工可能領域に進入しているので、
同じ手順を経てGからレーザ加工を開始する。以下、被
加工開始点H、Iについても同様の手続きを繰り返す。At time t 24 when the processing start point F of the processing object 14 enters the processable area of the XY scanner 12,
The processing starting from the processing start point F is performed. At the scan start time t 24 , the processing start point B is generally at a position different from the scan start position at the time t 21 . Then, the scanner operation calculator 18 causes the distance (that is, the pitch) between the two processing start points E and F stored in the storage device 19a, the scanning cycle and the scanning of the XY scanner 12 stored in the storage device 19b. Speed and speed detection device 16
A control signal is issued based on the feed speed of the processing target 14 detected in step. As a result, the galvanometer mirror M of the XY scanner 12 oscillates to correct the processing start position so that the incident position of the pulsed laser beam coincides with the processing start point F, and the trigger calculator 17 sends a trigger signal to the laser oscillator 1.
Give to 0. As a result, laser processing is started from the processing start point F. Even at time t 25 , the processing start point G has entered the processable area of the XY scanner 12, so
Laser processing is started from G through the same procedure. Hereinafter, the same procedure is repeated for the processing start points H and I.
【0026】このように、加工開始位置を加工対象物1
4の送り方向に変位させることにより、一定の走査周期
で高速にスキャンする一定速スキャナを用いて、加工対
象物14に、任意間隔の、等ピッチ及び不等ピッチの加
工を施すことを可能とする。In this way, the processing start position is set to the object 1 to be processed.
By displacing in the feeding direction of 4, it is possible to process the object to be processed 14 at equal intervals and unequal pitches by using a constant speed scanner that scans at high speed in a constant scanning cycle. To do.
【0027】ここまで加工対象物14の送り速度が一定
の場合について言及したが、本発明はその範囲にとどま
るものではない。加工対象物14の送り速度に変化があ
った場合でも、速度検出装置16の検出した速度に基い
て、適切な加工を行うことができる。Up to this point, the case where the feed rate of the workpiece 14 is constant has been described, but the present invention is not limited to this range. Even if there is a change in the feed speed of the processing object 14, it is possible to perform appropriate processing based on the speed detected by the speed detection device 16.
【0028】図4を参照して説明を続ける。たとえば前
記時刻t24からt25までの加工時に、加工対象物14の
送り速度が上昇したとする。この送り速度の変化は速度
検出装置16によって検出され、スキャナ動作演算器1
8に伝えられる。加工対象物14を長さ方向と垂直な方
向に加工するためには、図2に示した角θを大きくしな
ければならない。しかもこの角度は送り速度の変化に応
じて、刻々と変化させる必要がある。スキャナ動作演算
機18は加工対象物14の送り速度と、記憶装置19b
に記憶されているパルスレーザビームの走査速度に基
き、XYスキャナ12に制御信号を送る。レーザビーム
の入射位置を加工対象物14の長さ方向に変位させるた
めのガルバノミラーMに、速度変化に対応する新たな揺
動を加えることによって、走査中のパルスレーザビーム
が常に走査方向を調整される。その結果、加工対象物1
4の長さ方向と垂直な方向への加工が実現される。The description will be continued with reference to FIG. For example, it is assumed that the feed rate of the workpiece 14 is increased during the processing from the time t 24 to the time t 25 . This change in the feed speed is detected by the speed detection device 16, and the scanner operation calculator 1
8. In order to process the object 14 to be processed in the direction perpendicular to the length direction, the angle θ shown in FIG. 2 must be increased. Moreover, this angle must be changed every moment according to the change of the feed rate. The scanner operation calculator 18 is configured to detect the feed speed of the workpiece 14 and the storage device 19b.
A control signal is sent to the XY scanner 12 based on the scanning speed of the pulsed laser beam stored in. By adding a new swing corresponding to the speed change to the galvanometer mirror M for displacing the incident position of the laser beam in the length direction of the processing object 14, the pulsed laser beam during scanning always adjusts the scanning direction. To be done. As a result, the workpiece 1
Processing in the direction perpendicular to the length direction of 4 is realized.
【0029】また加工対象物14の送り速度が低下する
場合も同様である。この場合、図2に示した角θを小さ
くしてスキャンを行う。The same applies to the case where the feed rate of the workpiece 14 decreases. In this case, the scan is performed with the angle θ shown in FIG. 2 reduced.
【0030】上記制御は、加工対象物14の搬送開始時
及び終了時の速度変化にも有効である。The above control is also effective for speed changes at the start and end of the conveyance of the workpiece 14.
【0031】また、上記実施例では、一対のガルバノミ
ラーM及びNを含むXYスキャナ12を用いたが、パル
スレーザビームのX方向への走査をポリゴンミラーで行
い、Y方向への走査をガルバノミラーで行うXYスキャ
ナを使用してもよい。In the above embodiment, the XY scanner 12 including the pair of galvanometer mirrors M and N is used. However, the scanning of the pulse laser beam in the X direction is performed by the polygon mirror, and the scanning in the Y direction is performed by the galvanometer mirror. You may use the XY scanner performed by.
【0032】更に、上記実施例ではレーザ発振器10の
発振を停止させることで、加工対象物14に施すレーザ
加工を待機したが、レーザ発振器10から出射されたパ
ルスレーザビームを中途で遮って加工対象物14に到達
させないようにするシャッタ機構を備えることにより、
レーザ加工を待機してもよい。Further, in the above-described embodiment, the oscillation of the laser oscillator 10 is stopped to wait for the laser processing to be performed on the object to be processed 14. However, the pulse laser beam emitted from the laser oscillator 10 is interrupted midway to be processed. By providing a shutter mechanism that prevents the object 14 from reaching,
You may wait for laser processing.
【0033】図5に示すのは、fθレンズ13の代わり
に、フォーカスレンズ21と、フォーカスレンズ21を
光軸方向に変位させるレンズ変位機構22を用いた、本
発明の実施例によるレーザ加工装置のブロック図であ
る。レーザ発振器10から出射されたパルスレーザビー
ムはコリメーションレンズ11で平行光にされ、フォー
カスレンズ21で加工対象物14上に焦点を結ぶように
集光された後、XYスキャナ12に入射する。XYスキ
ャナ12は一対の揺動可能なガルバノミラーM及びNを
含んで構成され、パルスレーザビームを加工対象物14
上において2次元方向に走査する。レンズ変位機構22
はスキャナ動作演算器18が与える制御信号により、フ
ォーカスレンズ21を光軸方向に移動させる。スキャナ
動作演算器18は、パルスレーザビームが照射される位
置に合わせて、すなわちXYスキャナ12の走査に同期
させてフォーカスレンズ21を変位させる信号を、レン
ズ変位機構22に送る。レーザビームの照射位置に従っ
てフォーカスレンズ21から加工対象物14までの距離
は変動するが、フォーカスレンズ21の変位により、パ
ルスレーザビームは常に加工対象物14上に焦点を結
ぶ。FIG. 5 shows a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention using a focus lens 21 and a lens displacement mechanism 22 for displacing the focus lens 21 in the optical axis direction, instead of the fθ lens 13. It is a block diagram. The pulsed laser beam emitted from the laser oscillator 10 is collimated by the collimation lens 11, focused by the focus lens 21 so as to be focused on the workpiece 14, and then incident on the XY scanner 12. The XY scanner 12 is configured to include a pair of oscillating galvanometer mirrors M and N, and outputs a pulse laser beam to an object 14 to be processed.
Scan above in two dimensions. Lens displacement mechanism 22
Moves the focus lens 21 in the optical axis direction in accordance with a control signal provided by the scanner operation calculator 18. The scanner operation calculator 18 sends to the lens displacement mechanism 22 a signal for displacing the focus lens 21 in synchronization with the position irradiated with the pulse laser beam, that is, in synchronization with the scanning of the XY scanner 12. Although the distance from the focus lens 21 to the processing object 14 varies depending on the irradiation position of the laser beam, the pulse laser beam is always focused on the processing object 14 due to the displacement of the focus lens 21.
【0034】以上、実施例に沿って本発明を説明した
が、その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能で
あることは当業者には自明であろう。Although the present invention has been described with reference to the embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加工対象物の送り方向と該方向と交差する方向に広がる
領域を加工可能な領域とし、その中では加工開始位置を
自由に設定することができる。その結果、高速スキャン
に適した一定速スキャナを用いて、任意間隔のピッチ加
工を可能にする。As described above, according to the present invention,
An area that extends in the feed direction of the object to be processed and a direction that intersects the direction is defined as a machinable area, and the machining start position can be freely set in the area. As a result, it is possible to perform pitch processing at arbitrary intervals by using a constant speed scanner suitable for high speed scanning.
【図1】本発明の実施例によるレーザ加工装置の構成を
示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例によるレーザ加工装置で行われ
る等ピッチのレーザ加工方法を説明するための、加工対
象物の平面図である。FIG. 2 is a plan view of an object to be processed for explaining a laser processing method of equal pitch performed by the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施例によるレーザ加工装置で行われ
る等ピッチのレーザ加工方法を説明するための、加工対
象物の平面図である。FIG. 3 is a plan view of an object to be processed for explaining a laser processing method of equal pitch performed by the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施例によるレーザ加工装置で行われ
る不等ピッチのレーザ加工方法を説明するための、加工
対象物の平面図である。FIG. 4 is a plan view of an object to be processed for explaining a laser processing method of an unequal pitch performed by the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施例によるレーザ加工装置の一部構
成を変更したブロック図である。FIG. 5 is a block diagram in which a partial configuration of the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention is changed.
10 レーザ発振器 11 コリメーションレンズ 12 XYスキャナ 13 fθレンズ 14 加工対象物 15 移動装置 16 速度検出装置 17 トリガー演算器 18 スキャナ動作演算器 19、19a、19b 記憶装置 20 矢印 21 フォーカスレンズ 22 レンズ変位機構 10 Laser oscillator 11 Collimation lens 12 XY scanner 13 fθ lens 14 Object to be processed 15 Moving device 16 Speed detector 17 Trigger calculator 18 Scanner operation calculator 19, 19a, 19b storage device 20 arrow 21 Focus lens 22 Lens displacement mechanism
Claims (9)
した複数の被加工開始点が画定された加工対象物を準備
する工程と、 前記加工対象物の長さ方向が第1の方向と平行になるよ
うに支持し、該第1の方向にある長さをもち、該第1の
方向と交差する方向にある幅をもった加工可能領域を該
第1の方向に通過するように該加工対象物を送る工程
と、 前記被加工開始点の一つが前記加工可能領域に進入する
と、レーザビームを、該加工可能領域に進入した該被加
工開始点から、前記第1の方向と交差する方向に走査
し、レーザ加工を行う工程とを有するレーザ加工方法。1. A step of preparing a processing object having a certain length and a width and defining a plurality of processing start points arranged in the length direction, wherein the processing object has a first longitudinal direction. So as to pass in the first direction through a machinable region having a length in the first direction and a width in a direction intersecting the first direction. A step of sending the processing target to the processing target, and when one of the processing start points enters the processable area, a laser beam is emitted from the processing start point that has entered the processable area in the first direction. A laser processing method, comprising the steps of scanning in a direction intersecting with each other and performing laser processing.
交差する方向に一定の周期で走査されており、 前記レーザ加工を行う工程が、更に、前記レーザビーム
が前記加工可能領域に進入した前記被加工開始点に入射
するように、該レーザビームの入射位置を前記第1の方
向に変位させる工程を含む請求項1に記載のレーザ加工
方法。2. The laser beam is scanned at a constant cycle in a direction intersecting with the first direction, and in the step of performing the laser processing, the laser beam further enters the processable region. The laser processing method according to claim 1, comprising a step of displacing an incident position of the laser beam in the first direction so that the laser beam is incident on the processing start point.
物が前記第1の方向に送られる速度を検出する工程と、 該検出された速度に基いて、前記加工対象物に配列され
た前記被加工開始点が、前記加工可能領域に進入したか
否かを判定する工程とを含む請求項1または2に記載の
レーザ加工方法。3. The laser processing method further comprises a step of detecting a speed at which the object to be processed is sent in the first direction, and the lasers arranged on the object to be processed based on the detected speed. The laser processing method according to claim 1, further comprising a step of determining whether or not a processing start point has entered the processable area.
する工程で前記被加工開始点が前記加工可能領域に進入
していないと判定された場合に、レーザビームが前記加
工対象物へ照射されない工程を含む請求項3に記載のレ
ーザ加工方法。4. The laser processing method does not irradiate the object to be processed with a laser beam when the processing start point is determined not to enter the processable area in the determination step. The laser processing method according to claim 3, including a step.
にある長さを持ち、該第1の方向と交差する方向にある
幅を持った加工可能領域内の点に到達させる光学系であ
って、前記第1の方向と交差する方向に一定の第1の周
期及び一定の第1の速さで前記レーザビームを走査する
第1の走査手段、及び前記レーザビームの到達点を前記
第1の方向に移動させる第2の走査手段を含む前記光学
系と、 加工対象物が前記加工可能領域を前記第1の方向に通過
するように、該加工対象物を移動させる移動手段と、を
有するレーザ加工装置。5. A laser light source for emitting a laser beam, and a laser beam emitted from the laser light source has a length in a first direction and a width in a direction intersecting with the first direction. An optical system for arriving at a point in a processable region, the first scanning scanning the laser beam at a constant first period and at a constant first speed in a direction intersecting the first direction. Means, and the optical system including a second scanning means for moving the arrival point of the laser beam in the first direction, so that an object to be processed passes through the processable region in the first direction, A laser processing apparatus comprising: a moving unit that moves the object to be processed.
段で移動させる前記加工対象物の前記第1の方向の速度
を検出する速度検出手段と、 前記加工対象物に配列された複数の前記被加工開始点の
位置を特定するための情報を記憶するための第1の記憶
手段と、 前記第1の周期及び前記第1の速さを記憶するための第
2の記憶手段と、 前記速度検出手段によって検出された速度、前記第1の
記憶手段に記憶された前記被加工開始点の位置、前記第
2の記憶手段に記憶された前記第1の周期及び前記第1
の速さに基き、前記第1及び第2の走査手段を制御する
第1の制御手段と、を有する請求項5に記載のレーザ加
工装置。6. The laser processing apparatus further includes speed detecting means for detecting a speed of the processing object moved by the moving means in the first direction, and a plurality of the plurality of processing elements arranged on the processing object. First storage means for storing information for specifying the position of the processing start point; second storage means for storing the first cycle and the first speed; and the speed The speed detected by the detection means, the position of the processing start point stored in the first storage means, the first cycle stored in the second storage means, and the first
6. The laser processing apparatus according to claim 5, further comprising: first control means for controlling the first and second scanning means based on the speed of the.
ザ光源を制御する第2の制御手段を含み、 前記第1の制御手段は前記被加工開始点が前記加工可能
領域に進入したか否かを判定し、判定結果に基いて前記
第2の制御手段が前記レーザ光源から前記レーザビーム
を出射させない請求項5または6に記載のレーザ加工装
置。7. The laser processing apparatus further includes second control means for controlling the laser light source, wherein the first control means determines whether or not the processing start point has entered the processable area. The laser processing apparatus according to claim 5, wherein the second control unit does not cause the laser beam to be emitted from the laser light source based on the determination result.
ザビームを前記加工対象物に照射させない加工待機機構
を有する請求項5〜7のいずれかに記載のレーザ加工装
置。8. The laser processing apparatus according to claim 5, further comprising a processing standby mechanism that does not irradiate the object to be processed with the laser beam.
対象物の表面上に前記レーザビームを集束させるフォー
カスレンズと、 該フォーカスレンズを、該フォーカスレンズの光軸に平
行な方向に変位させるレンズ変位機構と、を有し、前記
第1の制御手段は、該レンズ変位機構による前記フォー
カスレンズの変位を、前記第1及び第2の走査手段によ
る走査と同期させる請求項5〜8のいずれかに記載され
たレーザ加工装置。9. The laser processing apparatus further comprises a focus lens for focusing the laser beam on the surface of the object to be processed, and a lens for displacing the focus lens in a direction parallel to the optical axis of the focus lens. 9. A displacement mechanism, wherein the first control means synchronizes the displacement of the focus lens by the lens displacement mechanism with the scanning by the first and second scanning means. The laser processing apparatus described in.
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