JP2004261822A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガルバノミラーの位置精度の向上、レーザビームのスポット径の狭小化を達成可能なレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】Ｘ軸ガルバノミラー１６と、Ｙ軸軸ガルバノミラー２０と、Ｙ軸ガルバノミラー２０で反射されたレーザビームを集光し、空間像を形成する結像レンズ２２と、空間像を縮小して加工対象物２６の表面に結像させる縮小レンズ２４を備えた第１のレーザ加工装置１０。
【効果】結像レンズ２２によって一旦仮想空間像として結像されたレーザビームが、縮小レンズ２４によって縮小された上で加工対象物２６の表面に結像されるため、仮想空間像におけるスポット径が結像レンズ２２の限界値であっても、加工対象物２６の表面ではより微細なスポット径が実現される。また、仮想空間像におけるガルバノミラーの位置精度が限界値であったとしても、加工対象物２６の表面においては誤差が緩和され、より高精度化される。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はガルバノミラーを備えたレーザ加工装置に係り、特に、ガルバノミラーの位置精度の向上、レーザビームのスポット径の狭小化、レーザビームによる走査速度の向上、及びレーザビームの照射面積の拡大を達成できるレーザ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２に示すように、従来のレーザ加工装置８０は、レーザ発振機１２と、反射ミラー１４と、Ｘ軸ガルバノミラー８２と、Ｙ軸ガルバノミラー８４と、結像レンズ（ｆθレンズ）８６と、ＸＹステージ２８とを備えている。
レーザ発振機１２から出力されたレーザビームＬは、反射ミラー１４を経由してＸ軸ガルバノミラー８２及びＹ軸ガルバノミラー８４に達し、これらによって角度調整されて結像レンズ８６に入射する。
結像レンズ８６を透過したレーザビームは、ＸＹステージ２８上に載置された加工対象物２６の表面に照射され、穴開けや切断、溶接等の加工が実施される。
【０００３】
レーザビームＬの光路は、Ｘ軸ガルバノミラー８２及びＹ軸ガルバノミラー８４の角度変位に対応して偏向され、加工対象物２６の表面における照射位置も移動する。
すなわち、Ｘ軸ガルバノミラー８２及びＹ軸ガルバノミラー８４の反射角度を高精度で制御することにより、加工対象物２６の表面における照射位置を所定のパターンに沿って移動させることが可能となる仕組みである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ガルバノミラー８２，８４の角度変位はサーボモータの駆動による機械的な作用に負っているため、その位置精度にも機械的な限界があり、これまでは±１５μｍ以下の高精細加工は困難であった。
また、結像レンズ８６による集光性にも光学的な限界があり、具体的には２５μｍ以下のビームスポット径を実現することはできなかった。
【０００５】
このように、従来のレーザ加工装置８０においてはサーボモータや結像レンズ８６の限界があるため、超微細な穴開け加工やマーキング加工に利用することができなかった。
例えば、レーザビームの照射によって半導体の回路パターンを直接形成することができないため、煩雑なフォトエッチング処理を行っていた。
もちろん、微細なパターンが形成されたレーザマスクにレーザビームを照射することによって微細なスポット径を実現するとはできるが、この場合にはマスク通過時におけるエネルギーロスが大きくなるため、高いエネルギーを要する加工に利用できないという問題が生じる。
【０００６】
また、ガルバノミラー８２，８４の角度変位は上記のようにサーボモータの駆動による機械的な作用によるため、ポジショニングには一定の時間がかかるという問題があった。
例えば、現在実用化されている一般的なガルバノミラーの場合、その位置決めに１〜２ｍｓ程度を要する。これは、レーザのパルス幅自体は１μｓ以下であるにもかかわらず、ガルバノミラーのポジショニングに時間がかかるため、その間レーザ照射を停止して待機していなければならないことを意味している。
【０００７】
図１３及び図１４は、レーザ加工装置８０を用いた加工例を示すものであり、加工対象面β上に多数の開口部５６を形成する場合を想定している。個々の開口部５６の径は１００μｍであるが、通常は１回のレーザ照射によって直接１００μｍの開口部５６を開けるのではなく、図１４に示すように、微細な貫通孔５４を円形パターンγに沿って多数形成することにより、必要な口径を備えた開口部５６を形成している。
このような、いわゆるトレパニング加工を施す場合、これまでは各開口部形成個所間の移動のみならず、個々の貫通孔５４のスキャニングもガルバノミラー８２，８４の動作によって実現していたため、一つの開口部５６を形成するために何度もガルバノミラー８２，８４の角度変位を行う必要があり、極めて非効率的であった。
【０００８】
また、一対の部材の付き合わせラインに沿ってレーザビームを照射することにより、両部材間を接合することも行われている。
図１５はその一例を示すものであり、一対の金属板５８，６０の付き合わせライン６２に沿ってレーザビームＬを照射すると、ライン周辺の金属が溶融し、金属板５８，６０間が溶接される。
金属板５８，６０の代わりに一対の樹脂板を配置し、両者の付き合わせラインに沿ってレーザビームを照射することで、樹脂板間を溶着させることもできる。
さらに、金属板の付き合わせライン上にハンダを配置させ、その表面にレーザビームを照射することにより、金属板間をハンダ付けすることもできる。
【０００９】
しかしながら、従来の接合方法では、接合対象物の付き合わせライン６２に沿ってレーザビームを直線状に照射するに過ぎず、レーザビームが照射される面積が比較的に狭いため融着部６６の面積も狭くなり、高い接合強度を確保できないという問題があった。
【００１０】
この発明は、従来のレーザ加工装置が抱える上記問題点に鑑みて案出されたものであり、ガルバノミラーの位置精度の向上、レーザビームのスポット径の狭小化、レーザビームによる走査速度の向上、及びレーザビームの照射面積の拡大を達成可能なレーザ加工装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載したレーザ加工装置は、レーザ発振機と、該レーザ発振機から出力されたレーザビームをＸ軸方向に偏向するＸ軸ガルバノミラーと、該Ｘ軸ガルバノミラーで反射されたレーザビームをＹ軸方向に偏向するＹ軸軸ガルバノミラーと、Ｙ軸ガルバノミラーで反射されたレーザビームを集光し、空間像を形成する結像光学系と、上記空間像を所定の倍率で縮小して加工対象物の表面に結像させる縮小光学系とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
このレーザ加工装置によれば、結像光学系によって一旦仮想の空間像として結像されたレーザビームが、縮小光学系によって縮小された上で加工対象物の表面に結像されることとなるため、仮想空間像におけるスポット径が結像光学系の限界値に近いものであったとしても、加工対象物の表面においてはさらに微細なスポット径が実現されることとなる。
同様に、仮想空間像におけるガルバノミラーの位置精度が機械的限界値に近いものであったとしても、加工対象物の表面においては誤差が緩和されることとなり、より高精度化される。
この結果、これまでレーザビームで直接加工ができなかった分野にまで利用を拡大することが可能となる。
【００１３】
また、請求項２に記載したレーザ加工装置は、請求項１を前提とし、さらに上記Ｘ軸ガルバノミラーとＹ軸ガルバノミラーとの間にリレー光学系を配置させ、Ｘ軸ガルバノミラーで反射されたレーザビームを上記リレー光学系を介してＹ軸ガルバノミラー上の一点に転写させることを特徴としている。
このリレー光学系による瞳の転写効果により、結像光学系の設計に際してはＹ軸ガルバノミラー上の一点のみに基準を置くことが可能となる。この結果、結像光学系の収差をほぼ完全に除去することが可能となり、加工対象物の表面における加工精度をさらに向上させることができる。
【００１４】
また、請求項３に記載したレーザ加工装置は、請求項１または２を前提とし、さらに上記Ｘ軸ガルバノミラーの前段に、回転自在に配置されたレンズホルダと、該レンズホルダによって偏心的に支持された集光レンズと、上記レンズホルダを所定方向に所定の速度で回転させる駆動源とを備えた可動レンズ機構を設けたことを特徴としている。
このように、偏心的に連続回転する集光レンズにレーザビームを導くことにより、加工対象物表面における照射位置を円形パターンに沿って移動させることができ、トレパニング加工における開口部を容易に形成可能となる。
この円形パターンに沿った照射位置の移動は、単に集光レンズを偏心的に回転させるだけで実現できるため、従来のようにガルバノミラーのポジショニング動作によって実現する場合に比べ、大幅な高速化が可能となる。
【００１５】
請求項４に記載したレーザ加工装置は、請求項３における駆動源がリニア駆動型の超音波モータであり、該超音波モータの出力軸で上記レンズホルダの外周面を連打することによってこれを回転させることを特徴としている。
このように、上記駆動源としてリニア駆動型の超音波モータを採用し、該超音波モータの出力軸で上記レンズホルダの外周面を連打することによってレンズホルダを回転させるようにすれば、さらなる高速加工が期待できる。
【００１６】
請求項５に記載したレーザ加工装置は、請求項１または２を前提とし、さらに上記Ｘ軸ガルバノミラーの前段に、電磁的作用によってレーザビームの光路を偏向させる電子デフレクタを設けたことを特徴としている。
この場合も、電子デフレクタの作用によって加工対象物表面における照射位置を円形パターンに沿って移動させることができ、ガルバノミラーのポジショニング動作によって実現する場合に比べ、トレパニング加工における開口部を高速に形成可能となる。
【００１７】
請求項６に記載したレーザ加工装置は、請求項３〜５を前提とし、さらに加工対象物表面におけるレーザビームの照射位置を所定の方向に所定の速度で移動させる手段を備えたことを特徴としている。
このように、加工対象物表面におけるレーザビームの照射位置を、所定の方向に所定の速度で移動させる手段を設けることにより、部材間の接合に応用することができる。
すなわち、一対の金属板の付き合わせライン上にレーザビームを照射すると同時に、ＸＹステージによって加工対象物側を付き合わせラインの延長方向に移動させるか、あるいはガルバノミラーによって照射位置を付き合わせラインに沿って移動させることにより、金属板間の溶接が完了する。
しかも、レーザビームは付き合わせラインを縫合するように円形状に照射されるため、直線状に照射する場合に比べて照射面積を稼ぐことが可能となり、接合対象物間の接合強度を飛躍的に高めることができる。
因みに、接合対象物がアルミニウム等の金属である場合、１．０６μｍ波長のＹＡＧレーザを用いることにより、接合対象物間を強固に溶接することができる。
また、接合対象物が樹脂材よりなる場合、０．８０〜０．９５μｍ波長のＬＤ（レーザダイオード）レーザを用いることにより、接合対象物を強固に溶着することができる。
さらに、金属材よりなる接合対象物の付き合わせライン上にハンダを載置しておき、その表面にレーザビームを円形状に照射すれば、比較的広い範囲のハンダを溶融させることが可能となり、ハンダによる接合強度を高めることが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明に係る第１のレーザ加工装置１０の全体構成を示す概念図であり、レーザ発振機１２と、反射ミラー１４と、Ｘ軸ガルバノミラー１６と、リレーレンズ１８と、Ｙ軸ガルバノミラー２０と、結像レンズ（ｆθレンズ）２２と、縮小レンズ２４と、加工対象物２６を載置するＸＹステージ２８を備えている。
上記レーザ発振機１２の種類は特に限定はなく、ＹＡＧレーザ、アルゴンレーザなど、指向性の強いレーザビームを出射可能な発振機が広く該当する。
また、加工対象物２６及び加工目的にも限定はなく、回路基板に対する穴開け加工や回路パターンの直接描画などに応用可能である。
【００１９】
図２は、リレーレンズ１８、結像レンズ２２、及び縮小レンズ２４の構成例とレーザビームＬの光路を示す模式図である。ただし、各レンズの具体的な構成はこれに限定されるものではなく、同一の機能を発揮する他のレンズ構成を採用することもできる。
まず、レーザ発振機１２から出射されたレーザビームＬは、反射ミラー１４を経由してＸ軸ガルバノミラー１６に入射する。
つぎに、Ｘ軸ガルバノミラー１６によって所定角度に偏向されたレーザビームＬは、リレーレンズ１８によってＹ軸ガルバノミラー２０上に転写される。
つぎに、Ｙ軸ガルバノミラー２０によって所定角度に偏向されたレーザビームＬは、結像レンズ２２によって集光され、空間面αにおいて仮想の空間像が形成される。
この仮想空間像は、最終的に縮小レンズ２４によって５分の１のサイズに縮小され、加工対象物２６の表面に結像される。
【００２０】
すなわち、この第１のレーザ加工装置１０によれば、結像レンズ２２によって一旦空間面αにおいて集光されたレーザビームＬが、縮小レンズ２４を介して縮小された上で加工対象物２６の表面に結像されることとなるため、空間面αにおけるスポット径が結像レンズ２２の限界値である２５μｍであったとしても、加工対象物２６の表面においては５μｍの微細なスポット径が実現されることとなる。
同様に、仮想空間面αにおけるガルバノミラーの位置精度が±１５μｍであったとしても、加工対象物２６の表面においては±３μｍにまで向上することとなる。
【００２１】
しかも、Ｘ軸ガルバノミラー１６とＹ軸ガルバノミラー２０との間にリレーレンズ１８が介装されているため、結像レンズ２２の集光特性自体を向上させることもできる。
すなわち、Ｘ軸ガルバノミラー１６によって偏向されたレーザビームは、その偏向角度の如何にかかわらず、リレーレンズ１８によって常にＹ軸ガルバノミラー２０の表面における同一点に入射することとなる。
このリレーレンズ１８による、いわゆる瞳の転写作用により、結像レンズ２２を設計する際には一つの入射点のみに基準をおくことが可能となり、結像レンズ２２の収差を完全に抑制することが可能となる。
【００２２】
また、上記縮小レンズ２４としてテレセントリックレンズを採用することにより、加工対象物２６の表面に入射するレーザビームが平行化されることとなり、加工精度のさらなる向上を達成することができる。
【００２３】
図３は、この発明に係る第２のレーザ加工装置３０の全体構成を示す概略図であり、レーザ発振機１２と反射ミラー１４との間に、可動レンズ機構３２を介装させた点に特徴を有している。
他の構成は第１のレーザ加工装置１０と実質的に等しいため、各部に同一の符号を用いると共に、詳細な説明を省略する。
【００２４】
図４は、可動レンズ機構３２の具体例を示す断面図であり、円筒状のレンズケース３６と、レンズケース３６内に回転自在に保持されたレンズホルダ３８と、レンズホルダ３８に嵌合された集光レンズ４０と、レンズホルダ３８を支持する一対のリング状ベアリング４２と、リニア駆動型の超音波モータ４４とを備えている。
【００２５】
図５は、可動レンズ機構３２からレンズケース３６の前面部及びベアリング４２を除いた状態の正面図であり、レンズホルダ３８、集光レンズ４０、及び超音波モータ４４の位置関係が示されている。
図示の通り、レンズホルダ３８は円筒状の外枠部４６と、レンズ保持部４８とを備えており、集光レンズ４０の外周部がレンズ保持部４８に係合されている。
ただし、集光レンズ４０はレンズ保持部４８に同心円状に装着されているのではなく、集光レンズ４０の中心点４０ａとレンズ保持部４８の中心点４８ａとの間に所定のズレが生じるように偏心的に位置決め配置されている。
【００２６】
上記ケース３６の外周面には、超音波モータ４４の出力軸４４ａを挿通させるための開口部５０が設けられており、各超音波モータ４４の出力軸４４ａは、この開口部５０を介してレンズホルダ３８の外枠部４６に斜め方向から接触可能となされている。
図５においては３個の超音波モータ４４を等間隔で配置させた状態が示されているが、設置個数に特に限定はない。
しかして、超音波モータ４４を駆動させると、圧電コンバータの作用によって出力軸４４ａが秒速２０ｋＨｚ以上の高速で伸縮を開始し、レンズホルダ３８の外枠部４６を斜め方向から連打する。
この結果、レンズホルダ３８はベアリング４２のボール５２による滑り作用によって回転する。
各超音波モータ４４の出力軸４４ａの伸縮動作に一定のズレが生じるようにタイミングを制御すれば、各超音波モータ４４の出力軸４４ａによってレンズホルダ３８を順番に連打することができる。
【００２７】
レーザ発振機１２をＯＮしてレーザビームを出射すると、集光レンズ４０及び反射ミラー１４を経由してＸ軸ガルバノミラー１６に入射する。
ところで、集光レンズ４０は上記のようにレンズホルダ３８に対して偏心的に取り付けられているため、超音波モータ４４の作用によってレンズホルダ３８が高速回転すると、集光レンズ４０は偏心的に高速回転することとなる。
そして、レーザ発振機１２を連続的にパルス発振させ、高速回転状態の集光レンズ４０にレーザビームＬを照射すると、図６〜図８に示すように、レーザビームＬはポイントＸを中心に円を描くように反射ミラー１４の表面１４ａに入射することとなり、加工対象物２６の表面におけるレーザビームの円形走査が実現されることとなる。
【００２８】
これを図１３及び図１４に示した加工例に当てはめて説明すると、ガルバノミラー１６，２０の角度変位によって図１３の加工対象面βにおけるエリアＹを次の開口部形成個所としてセットした後は、レーザビームＬを必要パルス数だけ出力することにより、図１４に示した円形パターンγに沿って多数の貫通孔５４を連続形成することが可能となり、必要な口径を備えた開口部５６を高速に形成可能となる。
すなわち、ガルバノミラー１６，２０の角度変位に頼ることなく、可動レンズ機構３２における集光レンズ４０の回転動作のみによってトレパニング加工が完了こととなり、従来のトレパニング加工のように各貫通孔５４の形成をガルバノミラー１６，２０の角度変位によって実現する場合に比較して、大幅な高速化・効率化をもたらすことが可能となる。
【００２９】
このレーザ加工装置３０にあっては、ガルバノミラー１６，２０はエリアＹ間の移動にのみ利用されることとなり、加工に際してのレーザスキャニングは上記集光レンズ４０の回転運動が担うこととなる。
ただし、ガルバノミラー１６，２０による移動可能範囲は加工対象物によっても異なるが、電子基板の穴あけを行なう場合せいぜい５×５ｃｍ程度であるため、これ以上離れたエリアの加工を行う場合には、ＸＹステージ２８を駆動して照射位置を移動させる。
【００３０】
もちろん、縮小レンズ２４によって仮想空間像を縮小させた状態のレーザビームが加工対象面に照射されるため、個々の貫通孔５４の口径の微細化が実現でき、従来よりも狭小な開口部５６を形成することが可能となる。
また、縮小レンズ２４によるガルバノミラーの位置精度の向上により、開口部５６の形成パターンを高精度で制御することが可能となる。
【００３１】
上記においては、このレーザ加工装置３０を穴開け加工に利用する例を説明したが、金属材間の付き合わせ溶接やハンダ付け、樹脂材間の付き合わせ溶着にも応用可能である。
この場合、図９に示すように、ＸＹステージ２８上に一対の金属板５８，６０（接合対象物）を載置しておき、両金属板５８，６０の付き合わせライン６２上にレーザビームＬを導く。
同時に、金属板５８，６０をＸＹステージ２８の動作によって一定方向に一定の速度で移送すると、レーザビームＬが付き合わせライン６２に沿って円状軌跡６４を描くように連続照射される。
【００３２】
この結果、図１０に示すように、従来のように付き合わせライン６２に対して直線状にレーザビームＬを照射する場合に比べて融着部６６の面積が拡大し、部材間の強固な接合を実現できる。
なお、レーザビームＬの照射面積は集光レンズ４０の回転運動の大きさ（円状軌跡６４の半径）に比例するため、より強固な接合が必要な場合にはその分偏心度を高めて集光レンズ４０の回転半径を拡大させればよい。
また、レーザビームＬの照射密度は、集光レンズ４０の回転速度及び接合対象物５８，６０の移送速度によって決まる。すなわち、高い照射密度が必要な場合には、超音波モータ４４の振動数を高めるか、ＸＹステージ２８による送り速度を低下させればよい。
この場合も、縮小レンズ２４によるビームスポット径の狭小化及びガルバノミラー１６，２０の位置精度の向上効果により、より高精細な部材間の接合が可能となる。
【００３３】
上記にあっては、レーザビームＬによる照射位置の円形移動を集光レンズ４０の偏心的回転によって実現する例を示したが、レーザビームＬを電磁的作用によって偏向させることで円形状の照射パターンを実現することもできる。
図１１は、この発明に係る第３のレーザ加工装置７０の全体構成を示す概略図であり、レーザ発振機１２と反射ミラー１４との間に、電子デフレクタ７２を介装させた点に特徴を有している。
他の構成は第１のレーザ加工装置１０と実質的に等しいため、各部に同一の符号を用いると共に、詳細な説明を省略する。
【００３４】
上記電子デフレクタ７２は、電磁的作用によってレーザビームＬを任意のパターンで高速に偏向させることが可能な装置であり、適当な制御信号を入力することによってレーザビームＬの照射位置を円形パターンに沿って移動させることができる。
すなわち、レーザ発振機１２から出力されたレーザビームＬは、電子デフレクタ７２を通過する際に円形パターンを描くように偏向され、そのまま反射ミラー１４、Ｘ軸ガルバノミラー１６、リレーレンズ１８、Ｙ軸ガルバノミラー２０、集光レンズ２２、縮小レンズ２４を経由して加工対象物２６に導かれる。
この結果、加工対象物２６の表面には、レーザビームが円形パターンに沿って照射されることとなり、上記第２のレーザ加工装置３０と同様、トレパニング加工の高速化やレーザ溶接における接合強度の向上を実現できる。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１に記載のレーザ加工装置によれば、結像光学系によって一旦仮想空間像として結像されたレーザビームが、縮小光学系によって縮小された上で加工対象物の表面に結像されることとなるため、仮想空間像におけるスポット径が結像光学系の限界値に近いものであったとしても、加工対象物の表面においては、さらに微細なスポット径が実現されることとなる。
同様に、仮想空間像におけるガルバノミラーの位置精度が機械的限界値に近いものであったとしても、加工対象物の表面においては誤差が緩和されることとなり、より高精度化される。
しかも、スポット径の狭小化や位置精度の高精度化に際してエネルギーロスはほとんど生じないため、これまでレーザビームで直接加工ができなかった分野にまで利用を拡大することが可能となる。
【００３６】
請求項２に記載のレーザ加工装置によれば、リレーレンズによる瞳の転写効果により、結像光学系の設計に際してはＹ軸ガルバノミラー上の一点のみに基準を置くことが可能となる。この結果、結像光学系の収差をほぼ完全に除去することが可能となり、加工精度をさらに向上させることができる。
【００３７】
請求項３に記載のレーザ加工装置によれば、偏心的に連続回転する集光レンズにレーザビームを導くことにより、加工対象物表面における照射位置を円形パターンに沿って移動させることができ、トレパニング加工における開口部を容易に形成可能となる。
この円形パターンに沿った照射位置の移動は、単に集光レンズを偏心的に回転させるだけで実現できるため、従来のようにガルバノミラーのポジショニング動作によって実現する場合に比べ、大幅な高速化が可能となる。
【００３８】
請求項４に記載のレーザ加工装置によれば、駆動源としてリニア駆動型の超音波モータを採用し、該超音波モータの出力軸で上記レンズホルダの外周面を連打することによってレンズホルダを回転させるようにしているため、さらなる高速加工が期待できる。
【００３９】
請求項５に記載のレーザ加工装置によれば、電子デフレクタの作用によって加工対象物表面における照射位置を円形パターンに沿って移動させることができ、ガルバノミラーのポジショニング動作によって実現する場合に比べ、トレパニング加工における開口部を高速に形成可能となる。
【００４０】
請求項６に記載のレーザ加工装置にあっては、加工対象物表面におけるレーザビームの照射位置を所定の方向に所定の速度で移動させる手段を備えており、レーザビームの照射位置を複数の加工対象物の付き合わせラインに沿って移動させることにより、部材間の接合（溶接、溶着、ハンダ付け）に応用することが可能となる。
しかも、レーザビームを付き合わせラインを縫合するように円形状に照射することにより、直線状に照射する場合に比べて照射面積を稼ぐことが可能となり、接合対象物間の接合強度を飛躍的に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る第１のレーザ加工装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】リレーレンズ、結像レンズ及び縮小レンズの構成例とレーザビームの光路を示す模式図である。
【図３】この発明に係る第２のレーザ加工装置の全体構成を示す概略図である。
【図４】可動レンズ機構の具体例を示す断面図である。
【図５】可動レンズ機構からレンズケースの前面部及びベアリングを除いた状態の正面図である。
【図６】集光レンズの回転に応じて反射ミラーの表面におけるレーザビームの照射位置が円形状に移動する様子を示す模式図である。
【図７】集光レンズの回転に応じて反射ミラーの表面におけるレーザビームの照射位置が円形状に移動する様子を示す模式図である。
【図８】集光レンズの回転に応じて反射ミラーの表面におけるレーザビームの照射位置が円形状に移動する様子を示す模式図である。
【図９】第２のレーザ加工装置を溶接に応用した例を示す概念図である。
【図１０】第２のレーザ加工装置による溶接結果を示す概念図である。
【図１１】この発明に係る第３のレーザ加工装置の全体構成を示す概略図である。
【図１２】従来のレーザ加工装置の全体構成を示す概略図である。
【図１３】レーザ加工装置による加工例を示す平面図である。
【図１４】トレパニング加工の実例を示す概念図である。
【図１５】従来のレーザ加工装置による溶接工程を示す概念図である。
【符号の説明】
１０ 第１のレーザ加工装置
１２ レーザ発振機
１４ 反射ミラー
１６ Ｘ軸ガルバノミラー
１８ リレーレンズ
２０ Ｙ軸ガルバノミラー
２２ 結像レンズ
２４ 縮小レンズ
２６ 加工対象物
２８ ＸＹステージ
３０ 第２のレーザ加工装置
３２ 可動レンズ機構
３６ レンズケース
３８ レンズホルダ
４０ 集光レンズ
４２ ベアリング
４４ 超音波モータ
４６ 外枠部
４８ レンズ保持部
５０ 開口部
５２ ボール
５４ 貫通孔
５６ 開口部
５８ 金属板
６０ 金属板
６２ 付き合わせライン
６４ 円状軌跡
６６ 融着部
７０ 第３のレーザ加工装置
７２ 電子デフレクタ
Ｌ レーザビーム
α 空間面

Claims (6)

1. レーザ発振機と、
   該レーザ発振機から出力されたレーザビームをＸ軸方向に偏向するＸ軸ガルバノミラーと、
   該Ｘ軸ガルバノミラーで反射されたレーザビームをＹ軸方向に偏向するＹ軸ガルバノミラーと、
   Ｙ軸ガルバノミラーで反射されたレーザビームを集光し、空間像を形成する結像光学系と、
   上記空間像を所定の倍率で縮小して加工対象物の表面に結像させる縮小光学系とを備えたレーザ加工装置。
2. 上記Ｘ軸ガルバノミラーとＹ軸ガルバノミラーとの間にリレー光学系を配置させ、Ｘ軸ガルバノミラーで反射されたレーザビームを上記リレー光学系を介してＹ軸ガルバノミラー上の一点に転写させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 上記Ｘ軸ガルバノミラーの前段に可動レンズ機構を設けたレーザ加工装置であって、
   該可動レンズ機構が、回転自在に配置されたレンズホルダと、該レンズホルダによって偏心的に支持された集光レンズと、上記レンズホルダを所定方向に所定の速度で回転させる駆動源とを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
4. 上記駆動源がリニア駆動型の超音波モータであり、該超音波モータの出力軸で上記レンズホルダの外周面を連打することによってこれを回転させることを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置。
5. 上記Ｘ軸ガルバノミラーの前段に、電磁的作用によってレーザビームの光路を偏向させる電子デフレクタを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
6. 加工対象物表面におけるレーザビームの照射位置を、所定の方向に所定の速度で移動させる手段を備えたことを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載のレーザ加工装置。

Images