JP2007268600A

JP2007268600A - レーザ加工装置

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Publication number: JP2007268600A
Application number: JP2006100552A
Authority: JP
Inventors: Homare Mori; 誉森
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: JP4664852B2

Abstract

【課題】簡易な構成で被加工物に対して複数の加工穴を効率良く加工処理するレーザ加工装置を得ること。
【解決手段】出射したレーザビームを回折型光学素子６を介して複数の分光レーザビームに分光し、各分光レーザビームをｆθレンズ７を介して被加工物９上に照射して一度に複数の加工穴８のレーザ加工を行うレーザ加工装置において、各分光レーザビームで加工される各加工穴８の間隔に関する間隔情報を用いて間隔情報に応じた回折型光学素子６の光軸方向の位置を算出する位置算出部と、位置算出部が算出した算出結果に基づいて、回折型光学素子６の光軸方向の位置を制御するＤＯＥ位置制御部１０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、被加工物に対して複数の穴空け加工を行うレーザ加工装置に関するものである。

被加工物に対して複数の加工穴を迅速に加工処理（レーザ加工）するレーザ加工装置として、ＤＯＥ（Diffractive Optical Element）を備えたレーザ加工装置が用いられている。このレーザ加工装置が備えるＤＯＥは、回折型の光学素子であり、この光学素子の表面に施された回折格子によって光学素子に入射するレーザビームを所定のパターンに分光する光学部品である。例えば３分光するように設計されたＤＯＥをレーザ加工装置の光路系に設置すれば、１度のレーザビームの出射で３点の加工が可能となる。

このようなＤＯＥを備えたレーザ加工装置においては、レーザ発振器などの光源から出射されたレーザビームが複数のベンドミラーによって構成される所定の光路伝送系を伝わってＤＯＥに入射する。そして、ＤＯＥに入射したレーザビームはＤＯＥによって所定の数、角度を持った複数のレーザビームに分光され、ガルバノスキャナによって保持されるガルバノミラーに入射する。このガルバノミラーによって任意の角度にスキャニングされた複数のレーザビームはｆθレンズに入射する。これにより、レーザビームは被加工物に対して垂直に入射するようｆθレンズで補正されて出射され、被加工物に到達して複数の加工穴を穿孔する。このように、ＤＯＥを用いることによって１度のレーザビーム出射で複数の加工穴を穿孔することができ、これによる生産能力の向上はほぼ分光数と比例しているといってよい。例えば９分光のＤＯＥを用いれば生産能力は単純に９倍になる。

特許文献１に記載のレーザー光による材料の溶着方法は、ＹＡＧレーザーの発振器から発生するレーザー光を回折型光学部品へ入射させ、回折及び透過させながら複数本のビームに分光させている。そして、分光させたそれぞれのビームを、集光レンズによって不透明な吸収性の樹脂の面上の焦点に収束させて同時に発熱させている。これにより、複数個の焦点付近の接合部が同時に溶融し樹脂を溶着させている。

特開２００３−１６４９８５号公報

しかしながら、上記従来の技術では、レーザ光は所定の分光パターンしか取ることができないため、不規則な穴配置を必要とするような加工を行なうことはできず、その使用用途は連続して同一のパターンの穴を穿孔するような加工に限られるといった問題があった。この問題点を解決する方法としては複数の回折型光学部品を光路中で差し替えて配置する機構を設けることが考えられるが、この方法の場合、全てのパターンに対して各パターンに対応する回折型光学部品を製作する必要があり、装置が複雑になるとともに装置が非常に高価になるといった問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で被加工物に対して複数の加工穴を効率良く加工処理するレーザ加工装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、出射したレーザビームを回折型光学素子を介して複数の分光レーザビームに分光し、前記各分光レーザビームをｆθレンズを介して被加工物上に照射して一度に複数の加工穴のレーザ加工を行うレーザ加工装置において、前記各分光レーザビームで加工される各加工穴の間隔に関する間隔情報を用いて前記間隔情報に応じた前記回折型光学素子の光軸方向の位置を算出する素子位置算出部と、前記素子位置算出部が算出した算出結果に基づいて、前記回折型光学素子の光軸方向の位置を制御する素子位置制御部と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、各分光レーザビームで加工される各加工穴の間隔に関する間隔情報を用いて間隔情報に応じた回折型光学素子の光軸方向の位置を算出し、この算出結果に基づいて回折型光学素子の光軸方向の位置を制御するので、１つの回折型光学素子によって複数種類の穴間隔をレーザ加工することが可能となり、簡易な構成で効率良く被加工物をレーザ加工することが可能になるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかるレーザ加工装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかるレーザ加工装置の実施の形態１の構成を示す図である。レーザ加工装置１００は、レーザ発振器１、制御装置５０、ベンドミラー３、ガルバノミラー４，５、ＤＯＥ６、ｆθレンズ７、ＸＹテーブル１２を備えている。

レーザ発振器１は、所定のタイミングでレーザビーム２を出射（放射）する。ＤＯＥ（Diffractive Optical Element）６は、回折型の光学素子であり、表面に施された回折格子によって光学素子に入射するレーザビーム２を所定のパターン（分光レーザビーム１１）に分光する。実施の形態１にかかるＤＯＥ６は、Ｚ軸方向に移動可能な構成となっている。

ベンドミラー３は、レーザ発振器１から出射されるレーザビーム２を反射して、レーザビーム２を所定の光路へ導く。ガルバノミラー４，５は、分光レーザビーム１１を任意の角度（ＸＹ方向）にスキャニングする。ｆθレンズ７は、入射する分光レーザビーム１１を被加工物９に対して垂直に入射するよう補正して出射する。ＸＹテーブル１２は、被加工物９を載置するとともに、ＸＹ方向に移動する。

制御装置５０は、被加工物９を加工するための加工プログラム、加工条件などに基づいて、レーザ発振器１、ガルバノミラー４，５、ＸＹテーブル１２などを制御する。制御装置５０は、レーザ発振器１から出射させるレーザビーム２の出射タイミングや、ガルバノミラー４，５がスキャンする分光レーザビーム１１の角度を制御する。実施の形態１にかかるレーザ加工装置１００の制御装置５０は、ＤＯＥ６の位置（Ｚ方向）を制御するＤＯＥ制御装置１０を備えている。

ここでのＤＯＥ制御装置１０は、ＤＯＥ６の位置をＺ方向に制御して、被加工物９に出射する分光レーザビーム１１の穴間隔を加工パターンに応じた所定の間隔（寸法）に変更させる。すなわち、実施の形態１では、ＤＯＥ６の光軸上での位置を移動させることにより、回折パターンの各加工点間距離（穴間隔）を変化させる加工パターンの調整機構をレーザ加工装置１００内に設けている。この加工パターンの調整機構は、ＤＯＥ６を光軸上で変化させた場合にＤＯＥ６とｆθレンズ７の間の距離が変化するため、ｆθレンズ７から出射されるレーザビームのテレセントリック性が変化し、その結果として被加工物９上での加工点の位置が変化するという現象を利用したものである。

図１においてレーザ発振器１から出射されたレーザビーム２は、ベンドミラー３によって構成される所定の光路伝送系を伝ってＤＯＥ６に入射する。レーザビーム２は、ＤＯＥ６によって所定の数、角度を持った複数の分光レーザビーム１１に分光される。この分光レーザビーム１１は、ガルバノスキャナによって保持されるガルバノミラー４，５に入射する。複数からなる分光レーザビーム１１は、ガルバノミラー４，５によって任意の角度にスキャニングされ、ｆθレンズ７に入射する。ｆθレンズ７に入射した分光レーザビーム１１は、ｆθレンズ７で被加工物９に対して垂直に入射するよう補正されて出射される。ｆθレンズ７から出射した分光レーザビーム１１は、ＸＹテーブル上の被加工物９に到達し、複数の加工穴８を同時に穿孔する。被加工物９の材質に対してレーザビーム２（分光レーザビーム１１）の出力が十分でない場合は、数パルスのビームを一つの加工点に繰返し照射し、必要とされる深さの穴を穿孔する。

ガルバノミラー４，５によってスキャニング可能な範囲は限定されているため、その範囲内での加工が終了すると被加工物９はその未加工領域がスキャニング可能な位置となるようＸＹテーブル１２によって移動させられ、再びガルバノミラー４，５を介して到達する分光レーザビーム１１によって加工される。これにより、制御装置５０に予め入力されている加工プログラムに基づいた加工パターンを被加工物９上に加工する。

つぎに、ＤＯＥ制御装置１０の構成について説明する。図２は、実施の形態１に係るＤＯＥ制御装置の構成を示すブロック図である。ＤＯＥ制御装置１０は、ＤＯＥ位置制御部１７、位置算出部１８、穴間隔記憶部１３、加工プログラム記憶部１４、入力部１５、位置関係記憶部１６、制御部１９を備えている。なお、ここでの位置算出部１８が特許請求の範囲に記載の素子位置算出部に対応し、ＤＯＥ位置制御部１７が素子位置制御部に対応する。

加工プログラム記憶部１４は、被加工物９を加工するための加工プログラムや加工条件などを記憶する。ここでの加工プログラムは、被加工物９を加工する際に設定される加工条件（例えばレーザビーム２の照射回数など）、被加工物９のサイズ（ワークサイズ）、加工を行う被加工物９の枚数（加工枚数）などに関する情報を用いて、被加工物９の加工を行うプログラムである。入力部１５は、マウスやキーボードを備えて構成される情報の入力手段であり、被加工物９を加工する際に設定する加工条件、ワークサイズ、加工枚数、加工穴８の間隔（複数種類の穴間隔の寸法）に関する情報などを入力する。

穴間隔記憶部１３は、入力部１５から入力された加工穴８の間隔（加工穴間のピッチ）に関する情報（以下、穴間隔情報（距離情報）という）を、加工プログラムと対応付けて記憶する。

位置関係記憶部１６は、穴間隔（ピッチの変動量）とＤＯＥ６のＺ方向（光軸上）の位置（位置変動量）との対応関係（以下、位置関係情報という）を記憶（登録）している。なお、ここでの位置関係記憶部１６が特許請求の範囲に記載の記憶部に対応する。

位置算出部１８は、位置関係記憶部１６が記憶している位置関係情報（対応関係情報）と、穴間隔記憶部１３が記憶する穴間隔情報とに基づいて、穴間隔情報に応じたＤＯＥ６の位置を算出する。位置算出部１８は、算出したＤＯＥ６の位置をＤＯＥ位置情報として、ＤＯＥ位置制御部１７に入力する。ここでは、加工プログラムに複数種類の穴間隔が設定されているため、位置算出部１８は、穴間隔毎のＤＯＥ位置情報を算出してＤＯＥ位置制御部１７に入力する。なお、複数種類のＤＯＥ６がレーザ加工装置１００に配設される場合、位置関係記憶部１６は各ＤＯＥ６に応じた位置関係情報を記憶しておく。

ＤＯＥ位置制御部１７は、ＤＯＥ６の位置（光軸上での位置）をＺ軸方向に移動させる。ＤＯＥ位置制御部１７は、位置算出部１８が算出したＤＯＥ位置情報に基づいてＤＯＥ６を移動させる。制御部１９は、ＤＯＥ位置制御部１７、位置算出部１８、穴間隔記憶部１３、加工プログラム記憶部１４、入力部１５、位置関係記憶部１６を制御する。

なお、制御装置５０は、加工プログラム記憶部１４内の加工プログラム、加工条件、加工枚数などの情報に基づいて、レーザ発振器１から出射するレーザビーム２の発振タイミング、ガルバノミラー４，５の角度、レーザビーム２の照射回数、ＸＹテーブル１２の移動などを制御する。

つぎに、実施の形態１に係るレーザ加工装置１００の動作手順について説明する。図３は、実施の形態１に係るレーザ加工装置の動作手順を示すフローチャートである。レーザ加工装置１００には、被加工物９をレーザ加工する際に使用するＤＯＥ（ＨＯＥ）６を予め光路中に設置しておく。ＤＯＥ６は、例えばレーザ発振器１とガルバノミラー４，５の間の光路中（ベンドミラー３とベンドミラー３の間）に配設される（ステップＳ１１０）。

位置算出部１８は、レーザ加工装置１００に配設したＤＯＥ６に応じた位置関係情報を位置関係記憶部１６から呼び出す。ここでの位置関係情報は、例えば穴間隔（ピッチの変動量）とＤＯＥ６の位置との対応関係を示すパラメータシートである（ステップＳ１２０）。

加工プログラム記憶部１４へは、被加工物９を加工するための第１の加工プログラムを記憶させておく。また、入力部１５には、第１の加工プログラムに応じた加工条件（レーザビーム２の照射回数など）、ワークサイズ、加工枚数などの情報を入力（設定）する。入力部１５に入力された加工条件などは、第１の加工プログラムと対応付けされて、所定の記憶手段（例えば加工プログラム記憶部１４）内で記憶される（ステップＳ１３０）。

さらに、入力部１５から第１の加工プログラムや加工条件に対応する第１の穴間隔に関する情報（第１の穴間隔情報）を入力する。この第１の穴間隔情報は第１の加工プログラムと対応付けされて、穴間隔記憶部１３内で記憶される（ステップＳ１４０）。

また、加工プログラム記憶部１４へは、被加工物９を加工するための第２の加工プログラムを記憶させておく。入力部１５には、第２の加工プログラムに応じた加工条件（レーザビーム２の照射回数など）、ワークサイズ、加工枚数などの情報を入力（設定）する。入力部１５に入力された加工条件などは、第２の加工プログラムと対応付けされて、所定の記憶手段（例えば加工プログラム記憶部１４）内で記憶される（ステップＳ１５０）。

さらに、入力部１５から第２の加工プログラムや加工条件に対応する第２の穴間隔に関する情報（第２の穴間隔情報）を入力する。この第２の穴間隔情報は第２の加工プログラムと対応付けされて、穴間隔記憶部１３内で記憶される（ステップＳ１６０）。

この後、レーザ加工装置１００によって被加工物９のレーザ加工処理を開始する。すなわち、レーザ加工装置１００は、加工プログラム内の加工スケジュールに基づいた、スケジュール運転を開始する（ステップＳ１７０）。

制御装置５０は、加工プログラム記憶部１４に記憶している第１の加工プログラム、この第１の加工プログラムに対応する加工条件、ワークサイズ、加工枚数などの情報を読み出す（ステップＳ１８０）。

また、位置算出部１８は、第１の加工プログラムと対応付けされた第１の穴間隔情報を穴間隔記憶部１３から読み出すとともに、位置関係記憶部１６から位置関係情報（パラメータシート）を読み出す（ステップＳ１９０）。

位置算出部１８は、読み出した位置関係情報と第１の穴間隔情報とに基づいて、第１の穴間隔情報に応じたＤＯＥ６の位置（第１のＤＯＥ位置情報）を算出する。位置算出部１８は、算出した第１のＤＯＥ位置情報をＤＯＥ位置制御部１７に入力する。ＤＯＥ位置制御部１７は、第１のＤＯＥ位置情報に基づいて、ＤＯＥ６をＺ方向に移動させる（ステップＳ２００）。

この後、レーザ加工装置１００の基板搬送装置（図示せず）が、被加工物９（ワーク）を搬入（ＸＹテーブル１２に載置）し、第１の加工プログラム、第１の加工プログラムに応じた加工条件、ワークサイズ、加工枚数などに基づいて、被加工物９のレーザ加工を実行する（ステップＳ２１０，Ｓ２２０）。このとき、レーザ加工装置１００の制御装置５０が、加工プログラム記憶部１４内の加工プログラム、加工条件、加工枚数などの情報に基づいて、レーザ発振器１から出射するレーザビーム２の発振タイミング、ガルバノミラー４，５の角度、レーザビーム２の照射回数、ＸＹテーブル１２の移動などを制御し、被加工物９のレーザ加工を行う。

レーザ加工装置１００が、第１の加工プログラム等に基づいて、被加工物９のレーザ加工を１枚実行すると、基板搬送装置がＸＹテーブル１２から被加工物９（ワーク）を搬出する（ステップＳ２３０）。

この後、制御装置５０は、レーザ加工の実行された被加工物９が、第１の加工プログラムに応じた加工枚数（設定した加工枚数）に到達したか否かを判断する（ステップＳ２４０）。

制御装置５０が、レーザ加工の実行された被加工物９の加工枚数は、第１の加工プログラムに応じた加工枚数に到達していないと判断した場合（ステップＳ２４０、Ｎｏ）、ステップＳ２１０〜Ｓ２４０の処理を繰り返す。

制御装置５０が、レーザ加工の実行された被加工物９の加工枚数は、第１の加工プログラムに応じた加工枚数に到達したと判断した場合（ステップＳ２４０、Ｙｅｓ）、レーザ加工装置１００は、第２の加工プログラムに基づいたレーザ加工処理を開始する。

すなわち、制御装置５０は、加工プログラム記憶部１４などに記憶している第２の加工プログラム、この第２の加工プログラムに対応する加工条件、ワークサイズ、加工枚数などの情報を読み出す（ステップＳ２５０）。

また、位置算出部１８は、第２の加工プログラムと対応付けされた第２の穴間隔情報を穴間隔記憶部１３から読み出すとともに、位置関係記憶部１６から位置関係情報（パラメータシート）を読み出す（ステップＳ２６０）。

位置算出部１８は、読み出した位置関係情報と第２の穴間隔情報とに基づいて、第２の穴間隔情報に応じたＤＯＥ６の位置（第２のＤＯＥ位置情報）を算出する。位置算出部１８は、算出した第２のＤＯＥ位置情報をＤＯＥ位置制御部１７に入力する。ＤＯＥ位置制御部１７は、第２のＤＯＥ位置情報に基づいて、ＤＯＥ６をＺ方向に移動させる（ステップＳ２７０）。

ここで位置算出部１８による、穴間隔（第１の穴間隔情報、第２の穴間隔情報）に応じたＤＯＥ６の位置の算出方法について説明する。図４および図５は、ＤＯＥの位置と穴間隔の関係を説明するための図である。なお、ここでは加工穴８が被加工物９上でＹ軸方向に並んでいる場合について説明する。

図４に示すように、図４の左側のＤＯＥ６と右側のＤＯＥ６とではｆθレンズ７に照射する分光レーザビーム１１Ａ，１１Ｂの照射時の角度が角度θ１で同じである。ところが、図４の左側のＤＯＥ６と右側のＤＯＥ６とでは、ＤＯＥ６の位置（光軸上（Ｚ方向）の位置）が異なるため、被加工物９に到達する分光レーザビーム１１Ａ，１１Ｂの間隔（ピッチ）が異なる。換言すると、ｆθレンズ７とＤＯＥ６とのＺ方向の距離が異なると、被加工物９に到達する分光レーザビーム１１Ａ，１１Ｂの間隔が異なる。

これは、ｆθレンズ７から遠ざかる方向に距離ｃだけＤＯＥ６の位置を移動させることによって、ＤＯＥ６で回折された分光レーザビーム１１Ａと分光レーザビーム１１Ｂはｆθレンズ７を通過した後に、異なるテレセントリック性（光軸外において光軸と平行になっている光学系）の崩れ方を持つことに起因している。

例えば、図４の左側に示したＤＯＥ６とｆθレンズ７の距離が、右側に示したＤＯＥ６とｆθレンズ７の距離よりも距離ｃ（ｃ＞０）だけ短い場合、左側のｆθレンズ７から被加工物９に照射する分光レーザビーム１１Ａの照射時の角度が角度θ２であるのに対し、右側のｆθレンズ７から被加工物９に照射する分光レーザビーム１１Ｂの照射時の角度が角度θ３（θ２＜θ３）である。そして、左側のＤＯＥ６およびｆθレンズ７を介して被加工物９に到達する分光レーザビーム１１Ａの間隔は間隔ａであるのに対し、右側のＤＯＥ６およびｆθレンズ７を介して被加工物９に到達する分光レーザビーム１１Ｂの間隔は間隔ｂ（ａ＞ｂ）となる。すなわち、ＤＯＥ６とｆθレンズ７の距離を変化させることによってテレセントリック性の崩れ方が変化し、分光レーザビーム１１Ａ，１１Ｂが照射される位置（被加工物９の加工ポイント）が変化する。

これにより、左側のＤＯＥ６およびｆθレンズ７を介して被加工物９に到達する分光レーザビーム１１Ａは、穴間隔ａの加工穴８を穿孔する。また、右側のＤＯＥ６およびｆθレンズ７を介して被加工物９に到達する分光レーザビーム１１Ｂは、穴間隔ｂの加工穴８を穿孔する。

図５に示すＤＯＥの位置と穴間隔の関係では、ＤＯＥ６（位置Ｐ１）がｆθレンズ７との距離が距離Ｌ１の位置にあり、分光レーザビームの間隔（穴間隔）がａ１である。また、ＤＯＥ６（位置Ｐ２）がｆθレンズ７との距離が距離Ｌ２の位置にあり、分光レーザビームの間隔（穴間隔）がａ２である。例えば、穴間隔に応じたＤＯＥ６の位置は、式（１）、式（２）に基づいて算出することができる。
ａ１＝ａ０−ｋ×（Ｌ１−Ｌ０）・・・（１）
ａ２＝ａ０−ｋ×（Ｌ２−Ｌ０）・・・（２）

なお、ここでのｋは、ＤＯＥ６毎に決定される比例定数である。また、Ｌ０は機器（レーザ加工装置１００）の構成上ＤＯＥ６とｆθレンズ７が最も近付いている場合の距離（ＤＯＥ６の移動ストローク端）であり、ａ０はＤＯＥ６とｆθレンズ７の距離がＬ０である場合の穴間隔である。例えば、ＤＯＥ６毎に予めａ１とＬ１及びａ０とＬ０の測定を行なっておくことによってｋを算出しておく。そして、穴間隔に応じたＤＯＥ６の位置を算出する際には、予め算出したｋと式（１）などを用いてＤＯＥ６の位置を算出する。

このように、ＤＯＥ６とｆθレンズ７の距離が変化することによって、分光レーザビーム１１が穿孔する穴間隔が変化する。実施の形態１では、位置算出部１８が位置関係情報として例えば式（１）などを記憶しておく。また、穴間隔記憶部１３は、加工プログラムから穴間隔情報として、例えば穴間隔ａ１や穴間隔ａ２を記憶する。そして、位置算出部１８は、位置関係情報と穴間隔情報とに基づいて、穴間隔情報に応じたＤＯＥ６の位置（ＤＯＥ位置情報）を算出している。

ここでのＤＯＥ６の位置の移動量と穴間隔の相関関係は適用されるＤＯＥ６によってそれぞれ一意的に決定されるものであるため、ＤＯＥ位置制御部１７がＤＯＥ６の光軸上の位置をモータ駆動などによって移動させれば、必要な加工穴８の穴間隔を得られるようＤＯＥ６の位置を自動制御することが可能となる。

ＤＯＥ位置制御部１７が第２のＤＯＥ位置情報に基づいてＤＯＥ６をＺ方向に移動させた後、レーザ加工装置１００の基板搬送装置が、被加工物９（ワーク）を搬入（ＸＹテーブル１２に載置）し、第２の加工プログラム、第２の加工プログラムに応じた加工条件、ワークサイズ、加工枚数などに基づいて、被加工物９のレーザ加工を実行する（ステップＳ２８０，Ｓ２９０）。このとき、レーザ加工装置１００の制御装置５０が、加工プログラム記憶部１４内の加工プログラム、加工条件、加工枚数などの情報に基づいて、レーザ発振器１から出射するレーザビーム２の発振タイミング、ガルバノミラー４，５の角度、レーザビーム２の照射回数、ＸＹテーブル１２の移動などを制御し、被加工物９のレーザ加工を行う。

レーザ加工装置１００が、第２の加工プログラム等に基づいて、被加工物９のレーザ加工を１枚実行すると、基板搬送装置がＸＹテーブル１２から被加工物９（ワーク）を搬出する（ステップＳ３００）。

この後、制御装置５０は、レーザ加工の実行された被加工物９が、第２の加工プログラムに応じた加工枚数（設定した加工枚数）に到達したか否かを判断する（ステップＳ３１０）。

制御装置５０が、レーザ加工の実行された被加工物９の加工枚数は、第１の加工プログラムに応じた加工枚数に到達していないと判断した場合（ステップＳ３１０、Ｎｏ）、ステップＳ２８０〜Ｓ３１０の処理を繰り返す。

制御装置５０が、レーザ加工の実行された被加工物９の加工枚数は、第１の加工プログラムに応じた加工枚数に到達したと判断した場合（ステップＳ３１０、Ｙｅｓ）、レーザ加工装置１００はレーザ加工処理を終了する。

なお、ここでは、レーザ加工装置１００が第１の加工プログラム、第２の加工プログラムの２つの加工プログラムに基づいてレーザ加工を行なう場合について説明したが、レーザ加工装置１００は１つまたは３つ以上の加工プログラムに基づいてレーザ加工を行ってもよい。この場合、レーザ加工装置１００は、各加工プログラムに応じた穴間隔情報を入力部１５から入力し、穴間隔情報に応じたそれぞれのＤＯＥ位置情報を算出する。そして、レーザ加工装置１００は、算出した各ＤＯＥ位置情報に基づいてＤＯＥ６の位置を制御し、被加工物９のレーザ加工を行なう。

なお、実施の形態１では、加工プログラム記憶部１４がＤＯＥ制御装置１０に含まれる場合について説明したが、加工プログラム記憶部１４とＤＯＥ制御装置１０を異なる構成として制御装置５０が加工プログラム記憶部１４を含む構成としてもよい。この場合も、ＤＯＥ制御装置１０は加工プログラム記憶部１４内の加工プログラムに基づいて、ＤＯＥ６の位置を制御する。

このように実施の形態１によれば、位置算出部１８が位置関係情報と穴間隔情報とに基づいて、穴間隔情報に応じたＤＯＥ６の位置（ＤＯＥ位置情報）を算出しているので、ＤＯＥ位置制御部１７はＤＯＥ位置情報に基づいたＤＯＥ６の位置を制御することが可能となる。これにより、１つのＤＯＥ６によって複数種類の加工パターン（複数種類の穴間隔を有する加工パターン）をレーザ加工することが可能となる。したがって、レーザ加工装置１００は、簡易な構成で被加工物９に対して複数種類の穴間隔を有した加工穴８を効率良く加工処理することが可能となる。

また、１つのＤＯＥ６によって複数種類の加工パターンをレーザ加工することができるので、ＤＯＥ６を製造する費用の削減や、ＤＯＥ６の入れ替えに伴う生産ロス時間の削減を実現することが可能となる。

実施の形態２．
つぎに、図６〜図１３を用いてこの発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２では、光軸の中心から離れた位置に出射する分光レーザビーム１１の照射位置を補正して、照射位置の位置誤差の最大値を小さくする。レーザ加工装置１００は、分光レーザビーム１１の照射位置の位置誤差の最大値を小さくするために、ＤＯＥ６の位置を補正する。

図６は、本発明にかかるレーザ加工装置の実施の形態２の構成を示す図である。図６の各構成要素のうち図１に示す実施の形態１のレーザ加工装置１００と同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。

レーザ加工装置１００は、レーザ発振器１、制御装置５０、ベンドミラー３、ガルバノミラー４，５、ＤＯＥ（Diffractive Optical Element）６、ｆθレンズ７、ＸＹテーブル１２に加えて加工位置検出装置３０を備えている。

加工位置検出装置３０は、被加工物９上の加工穴８の位置を検出する装置であり、加工穴８を撮像するカメラ等の撮像部３１を備えている。加工位置検出装置３０は、撮像部３１が撮像した加工穴８の位置の情報（撮像された画像など）（以下、加工穴位置情報という）をＤＯＥ制御装置１０に送信する。

ここでのＤＯＥ制御装置１０は、撮像部３１からの加工穴位置情報（実際に加工された穴の位置）、狙いとしていた加工穴８の位置の情報（後述の加工穴配置情報）に基づいて、実際に加工された加工穴８の位置と狙いの加工位置との位置誤差（以下、位置誤差情報という）を測定する。

図７は実施の形態２に係るＤＯＥ制御装置の構成を示す図である。図７の各構成要素のうち図２に示す実施の形態１のＤＯＥ制御装置１０と同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。

実施の形態２に係るＤＯＥ制御装置１０は、ＤＯＥ位置制御部１７、位置算出部１８、穴間隔記憶部１３、加工プログラム記憶部１４、入力部１５、位置関係記憶部１６、制御部１９に加えて、補正値算出部２１を備えている。なお、ここでの補正値算出部２１が特許請求の範囲に記載の補正値設定部に対応する。

ここでの入力部１５は、穴間隔情報とともに、加工穴８の配置（各加工穴８の座標）に関する情報（以下、加工穴配置情報という）を入力する。入力部１５から入力された穴間隔情報と加工穴配置情報は、穴間隔記憶部１３で記憶する。

補正値算出部２１は、加工穴配置情報と、加工位置検出装置３０から送られる加工穴位置情報に基づいて、分光レーザビーム１１の被加工物９への照射位置を補正するための情報（回折パターンの位置ズレを補正するための情報（以下、補正情報という））を算出する。ここでの補正値算出部２１は、光軸の中心から離れた位置に出射する分光レーザビーム１１の被加工物９上の照射位置を補正するための情報を補正情報としてを算出する。補正値算出部２１は、算出した補正値情報をＤＯＥ位置制御部１７に入力する。ここでのＤＯＥ位置制御部１７は、位置算出部１８が算出したＤＯＥ位置情報に基づいてＤＯＥ６を移動させる際に、補正値算出部２１が算出した補正値情報を用いてＤＯＥ６の位置補正を行う。

つぎに、実施の形態２に係るレーザ加工装置１００の動作手順について説明する。図８は、実施の形態２に係るレーザ加工装置の動作手順を示すフローチャートである。なお、実施の形態１に係るレーザ加工装置１００と同様の動作を行なう手順については、その説明を省略する。

入力部１５は加工穴配置情報を入力し、穴間隔記憶部１３は入力部１５から入力された加工穴配置情報を記憶する。位置算出部１８は、穴間隔記憶部１３が記憶する加工穴配置情報を読み出す。位置算出部１８は、光軸である中心位置から最も近い加工穴８（中心からの距離が最も小さい加工穴８）と、中心位置から２番目に近い加工穴８との間隔（最も中央よりの２点の加工穴間）が正規（狙い）の穴間隔となるよう、ＤＯＥ６の位置（ＤＯＥ位置情報）を算出する。ここでの位置算出部１８は、例えば実施の形態１で説明したレーザ加工装置１００と同様の処理によって、ＤＯＥ位置情報を算出する。

なお、以下の説明では、説明の便宜上、被加工物９内の加工穴８のうち、光軸である中心位置に最も近い加工穴８を中心加工穴とし、中心位置から２番目に近い加工穴８を２番目加工穴とし、中心位置から最も遠い加工穴８（最も端の加工穴）を最端加工穴として説明する。また、中心加工穴と２番目加工穴の間隔が正規の間隔となるＤＯＥ６の位置を初期位置（補正前）として説明する。

位置算出部１８が算出したＤＯＥ位置情報は、ＤＯＥ位置制御部１７に入力される。ＤＯＥ位置制御部１７は、ＤＯＥ位置情報に基づいて、ＤＯＥ６をＺ方向に移動させる。これにより、加工穴８において最も中央よりの２点間が正規の間隔となるよう、ＤＯＥ６の位置（高さ）が調整されることとなる（ステップＳ４１０）。

この後、レーザ加工装置１００は、単発のレーザ加工を被加工物９の各加工穴８に対して１ショットで行なう（ステップＳ４２０）。レーザ加工装置１００は、レーザ加工された被加工物９の各加工穴８を加工位置検出装置３０の撮像部３１で撮影し、各加工穴８の位置を読み取る（ステップＳ４３０）。

加工位置検出装置３０は、撮像部３１が読み取った各加工穴８の位置に関する情報を加工穴位置情報としてＤＯＥ制御装置１０に送信する。ＤＯＥ制御装置１０の補正値算出部２１は、加工プログラムから抽出した加工穴配置情報と、加工位置検出装置３０から送られる加工穴位置情報に基づいて、各加工穴８の位置誤差情報（実際に加工された加工穴８の位置と狙いの加工位置との位置誤差）を算出する。

ここで各加工穴８の位置誤差情報の算出方法について説明する。レーザ発振器１から出射されたレーザビーム２は、回折素子であるＤＯＥ６を通過する際に所定の回折角を持つこととなる。ＤＯＥ６のパターン周期をΛ、レーザビーム２の波長をλ、回折次数をｎとした場合、ｎ次の回折角は式（３）によって表せる。
θ_n＝ｓｉｎ^-1（ｎλ／Λ）・・・（３）

このｎ次の回折角を持つレーザビーム２を、ｆθレンズ７に入射させた場合、被加工物９上の加工位置は式（４）によって算出できる。
ｆθ_n＝ｆ×ｓｉｎ^-1（ｎλ／Λ）・・・（４）

このため、線形性を持った理想的な被加工物９上の加工位置は、「ｆ×ｓｉｎ（ｓｉｎ^-1（ｎλ／Λ））＝ｆｎλ／Λ」に対して、「ｆθ_n−ｆｓｉｎθ_n」だけのズレ量（位置誤差）を持つこととなる。このズレ量はθが大きくなるほど（広域の加工パターンを持つＤＯＥ６ほど）顕著に表れる。すなわち、ＤＯＥ６において回折されたレーザビーム１１をｆθレンズ７を介して被加工物９の加工穴８に照射させる場合、光軸から離れた位置に穿孔される加工穴ほど本来の設計における加工穴間隔からずれる傾向がある。このため、実際の加工穴８の位置は外側にずれた位置に穿孔されることとなる。

なお、位置誤差情報は、加工設定された加工穴の位置と実際に穿孔された加工穴の位置誤差に基づいて算出してもよいし、分光レーザビーム１１が照射される照射位置に基づいて算出してもよい。

これにより、中心加工穴と２番目加工穴のピッチが正規の間隔となるよう、ＤＯＥ６の位置（初期位置）を正確に制御して被加工物９のレーザ加工を行うと（ステップＳ４１０の処理）、最端加工穴の位置誤差が最大となり、中心加工穴の位置誤差が最小となる。

補正値算出部２１は、各加工穴８の位置誤差情報を算出すると、各加工穴８のうち最端加工穴が最も大きな位置誤差であるか否かを判断する（ステップＳ４４０）。補正値算出部２１が、各加工穴８のうち最端加工穴が最も大きな位置誤差でないと判断すると（ステップＳ４４０、Ｎｏ）、レーザ加工装置１００はステップＳ４１０〜Ｓ４４０の処理を繰り返す。このとき、ＤＯＥ位置制御部１７は、中心加工穴と２番目加工穴のピッチが正規の間隔となるよう、ＤＯＥ６の位置（初期位置）を再調整して被加工物９のレーザ加工を行う（ステップＳ４１０）。

一方、補正値算出部２１が、各加工穴８のうち最端加工穴が最も大きな位置誤差であると判断すると（ステップＳ４４０、Ｙｅｓ）、ＤＯＥ位置制御部１７はＤＯＥ６の位置が被加工物９（ワーク）から遠ざかる位置（加工穴８の間隔が小さくなる位置）に移動するよう、ＤＯＥ６の位置を制御する（ステップＳ４５０）。このとき、補正値算出部２１はＤＯＥ６の移動量（補正情報）を算出するとともに、ＤＯＥ位置制御部１７は補正値算出部２１の算出結果に基づいてＤＯＥ６の位置を制御する。

ここで位置算出部１８による補正情報（回折パターンの位置ズレを補正するための情報）の算出方法について説明する。図９は、ＤＯＥの位置補正を説明するための図である。なお、ここでは加工穴８が被加工物９上でＹ軸方向に並んでいる場合について説明する。図９では、左側に示すＤＯＥ６がＤＯＥ６の初期位置（補正前）であり、右側に示すＤＯＥ６が補正後のＤＯＥ６の位置（補正位置）である。

左側に示すＤＯＥ６では、中心加工穴と２番目加工穴のピッチが正規の穴間隔（位置誤差が略０）となるようＤＯＥ６の初期位置が設定されているため、加工位置の位置誤差は、中心から遠い加工穴ほど大きな位置誤差（プラスの位置誤差）を有することとなる。すなわち、中心加工穴と２番目加工穴のピッチは略狙い寸法の間隔ｅであるのに対し、中心から遠い加工穴８では間隔ｅよりも大きな穴間隔で（外側の位置で）穴が加工（穿孔）されることとなる。そして、最端加工穴では、最大の穴間隔（最大の位置誤差）で穴が加工されることとなる。なお、以下では説明の便宜上、図９の右側方向への位置誤差をプラス（＋）の位置誤差とし、左側への位置誤差をマイナス（−）の位置誤差として説明する。

一方、右側に示すＤＯＥ６では、ＤＯＥ６の初期位置からＤＯＥ６の位置を補正している。ここでは、図９の右側に示したＤＯＥ６とｆθレンズ７の距離が、左側に示したＤＯＥ６とｆθレンズ７の距離よりも距離ｄ（ｄ＞０）だけ長くなるよう、ＤＯＥ６の位置を補正している。

すなわち、右側に示すＤＯＥ６では、中心加工穴と２番目加工穴のピッチが正規の間隔（位置誤差が略０）とならないよう、初期位置から補正している。これにより、右側に示すＤＯＥ６では、中心加工穴や２番目加工穴にはマイナス（−）の位置誤差（間隔ｅよりも短い穴間隔）が生じることとなるが、最端加工穴の位置誤差は、ＤＯＥ６が初期位置であるときの最端加工穴の位置誤差よりも小さくなる。換言すると、中心付近の加工穴８の穴間隔が正規の間隔よりもわずかに短くなるが、外側に離れた位置の加工穴８の穴間隔は正規の間隔に近づくこととなる。

図１０は、ＤＯＥの位置と位置誤差の関係を説明するための図である。同図に示すように、ＤＯＥ６の位置が被加工物９から近い位置にある場合（ＤＯＥ６が初期位置である場合）、最端加工穴が最大誤差を示す。ＤＯＥ６の位置を補正することによって、ＤＯＥ６の位置を被加工物９から遠ざかる方向へ移動させると、最端加工穴の位置誤差の絶対値は小さくなるが、中心加工穴に近い加工穴８などの位置誤差の絶対値は大きくなる。なお、以下の説明での誤差は中心から＋Ｙまたは−Ｙの何れか一方（片側）の象限のみを用いるものとする。これは、＋Ｙ、−Ｙで誤差の発生方向が対称形で符号が反対となるため、誤差確認において他方の象限が不要となるからである。

すなわち、ＤＯＥ６の位置を初期位置からスタートさせて被加工物９から遠ざかる方向へ移動させると、最端加工穴の位置誤差の絶対値は徐々に小さくなり、これに伴って中間の加工穴８（中心加工穴や最端加工穴以外の加工穴８）の位置誤差の絶対値が大きくなる。そして、ＤＯＥ６が初期位置から補正されて所定の位置まで移動すると、最端加工穴の位置誤差の絶対値と、所定の中間の加工穴８（以下、中間加工穴という）の位置誤差の絶対値が等しくなる。

この後、ＤＯＥ６の位置を被加工物９から遠ざかる方向へさらに移動させると、最端加工穴の位置誤差の絶対値はさらに小さくなり、これに伴って中間加工穴の位置誤差の絶対値がさらに大きくなる。そして、ＤＯＥ６が初期位置から補正されて所定の位置まで移動すると、最端加工穴の位置誤差の絶対値が中間加工穴の位置誤差の絶対値よりも小さくなる。すなわち、ＤＯＥ６の位置を被加工物９から所定の距離以上遠ざかる方向へ移動させると、中間加工穴の位置誤差の絶対値が最大となる。

最端加工穴の位置誤差の絶対値と、所定の中間加工穴の位置誤差の絶対値が等しくなるとき（図１０の中段の図）、位置誤差の最大値が最も小さくなる。このため、実施の形態２では、最端加工穴の位置誤差の絶対値と、所定の中間加工穴の位置誤差の絶対値が等しくなるときのＤＯＥ６の位置を理想の補正位置とする。

ＤＯＥ位置制御部１７が、ＤＯＥ６の位置を被加工物９から遠ざかる位置に移動するようＤＯＥ６の位置を制御した後、レーザ加工装置１００は単発のレーザ加工を被加工物９の各加工穴８に対して１ショットで行なう（ステップＳ４６０）。レーザ加工装置１００は、レーザ加工された被加工物９の各加工穴８を加工位置検出装置３０の撮像部３１で撮影し、各加工穴８の位置を読み取る（ステップＳ４７０）。

加工位置検出装置３０は、撮像部３１が読み取った各加工穴８の位置に関する情報を加工穴位置情報としてＤＯＥ制御装置１０に送信する。ＤＯＥ制御装置１０の補正値算出部２１は、加工穴配置情報と、加工位置検出装置３０から送られる加工穴位置情報に基づいて、各加工穴８の位置誤差情報（実際に加工された加工穴８の位置と狙いの加工位置との位置誤差）を算出する。

そして、補正値算出部２１は、算出した位置誤差情報に基づいて、プラス（＋）方向の最大の位置誤差とマイナス（−）方向の最大の位置誤差が等しいか否かを判断する（ステップＳ４８０）。

補正値算出部２１が、プラス方向の最大の位置誤差とマイナス方向の最大の位置誤差が等しいと判断した場合（ステップＳ４８０、Ｙｅｓ）、補正値算出部２１は、最端加工穴の位置誤差が最大の位置誤差であって、且つこの最端加工穴の位置誤差と等しい位置誤差を有する中間加工穴があるか否かを判断する（ステップＳ４８５）。

補正値算出部２１が、プラス方向の最大の位置誤差とマイナス方向の最大の位置誤差が等しくないと判断した場合（ステップＳ４８０、Ｎｏ）、中間加工穴が最大の位置誤差であるか否かを判断する。

また、補正値算出部２１が、最端加工穴の位置誤差が最大の位置誤差でないと判断した場合、または最端加工穴の位置誤差と等しい位置誤差を有する中間加工穴がないと判断した場合（ステップＳ４８５、Ｎｏ）、中間加工穴が最も位置誤差が大きいか否かを判断する（ステップＳ４９０）。

補正値算出部２１が、中間加工穴が最大の位置誤差ではないと判断した場合（ステップＳ４９０、Ｎｏ）、この場合は最端加工穴が最大の位置誤差であるため、ステップＳ４５０〜Ｓ４８５の処理を行なう。すなわち、ＤＯＥ位置制御部１７は、ＤＯＥ６の位置を被加工物９から遠ざかる位置に移動するようＤＯＥ６の位置を制御し、補正値算出部２１が、加工後の加工穴８に対して最端加工穴の位置誤差と等しい位置誤差を有する中間加工穴があるか否かを判断する。

補正値算出部２１が、中間加工穴が最大の位置誤差ではないと判断する場合、補正値算出部２１が、加工後の加工穴８に対して最端加工穴の位置誤差と等しい位置誤差を有する中間加工穴があると判断するまでステップＳ４５０〜Ｓ４８５の処理が繰り返される。

一方、補正値算出部２１が、中間加工穴が最大の位置誤差であると判断した場合（ステップＳ４９０、Ｙｅｓ）、この場合はＤＯＥ６の補正量が大きすぎると考えられる（図１０の下段に示す状態）。したがって、ＤＯＥ位置制御部１７は補正値算出部２１の判断結果に基づいて、ＤＯＥ６の位置が被加工物９に近付く位置（穴間隔が大きくなる位置）に移動するよう、ＤＯＥ６の位置を制御する（ステップＳ５００）。

この後、レーザ加工装置１００は単発のレーザ加工を被加工物９の各加工穴８に対して１ショットで行なう（ステップＳ５１０）。レーザ加工装置１００は、レーザ加工された被加工物９の各加工穴８を加工位置検出装置３０の撮像部３１で撮影し、各加工穴８の位置を読み取る（ステップＳ５２０）。

そして、補正値算出部２１は、算出した位置誤差情報に基づいて、プラス方向の最大の位置誤差とマイナス方向の最大の位置誤差が等しいか否かを判断する（ステップＳ５３０）。

補正値算出部２１が、プラス（＋）方向の最大の位置誤差とマイナス（−）方向の最大の位置誤差が等しいと判断した場合（ステップＳ５３０、Ｙｅｓ）、補正値算出部２１は、最端加工穴の位置誤差が最大の位置誤差であって、且つこの最端加工穴の位置誤差と等しい位置誤差を有する中間加工穴があるか否かを判断する（ステップＳ４８５）。

補正値算出部２１が、最端加工穴の位置誤差が最大の位置誤差であって、且つこの最端加工穴の位置誤差と等しい位置誤差を有する中間加工穴があると判断した場合（ステップＳ４８５、Ｙｅｓ）、このＤＯＥ６の位置によるレーザ加工が理想の加工位置（図１０の中段に示す状態）であると判断する。そして、レーザ加工装置１００は、理想と判断した位置にＤＯＥ６の位置を補正してレーザ加工処理を実行する。

ステップＳ５３０の処理において、補正値算出部２１が、プラス（＋）方向の最大の位置誤差とマイナス（−）方向の最大の位置誤差が等しくないと判断した場合（ステップＳ５３０、Ｎｏ）、中間加工穴が最も位置誤差が大きいか否かを判断する（ステップＳ５４０）。

補正値算出部２１が、中間加工穴が最大の位置誤差ではないと判断した場合（ステップＳ５４０、Ｎｏ）、この場合は最端加工穴が最大の位置誤差であるため、ステップＳ４５０以降の処理を行なう。

一方、補正値算出部２１が、中間加工穴が最大の位置誤差であると判断した場合（ステップＳ５４０、Ｙｅｓ）、この場合はＤＯＥ６の補正量が大きすぎると考えられる（図１０の下段に示す状態）。したがって、レーザ加工装置１００は、ステップＳ５００〜Ｓ５４０の処理を繰り返す。

以下、補正値算出部２１が、プラス方向の最大の位置誤差とマイナス方向の最大の位置誤差が等しいと判断し（ステップＳ４８０でＹｅｓ、またはステップＳ５３０でＹｅｓ）、さらに補正値算出部２１が加工後の加工穴８に対して最端加工穴の位置誤差と等しい位置誤差を有する中間加工穴があると判断するまで（ステップＳ４８５でＹｅｓ）、レーザ加工装置１００はステップＳ４５０〜Ｓ４７０の処理またはステップＳ５００〜Ｓ５２０の処理を繰り返す。

つぎに、図１１〜図１３を参照してＤＯＥ６の位置を補正した場合の位置誤差の効果について説明する。図１１は、ＤＯＥの位置を補正した場合の位置誤差を説明するための図である。

ここでは、中心加工穴と２番目加工穴のピッチが正規の間隔となる位置にＤＯＥ６の位置を設定した場合（初期位置）（中央の加工穴８の間隔を正規のピッチとした場合）の加工後の位置誤差を黒塗りの三角印（中段）で示している。

また、最端加工穴の位置誤差の絶対値と所定の中間加工穴の位置誤差の絶対値が等しくなるようＤＯＥ６の位置を設定した場合（理想の補正位置）（加工穴８の最大誤差が最小となるようＤＯＥ６の位置を補正設定した場合）の加工後の位置誤差を黒塗りの丸印（下段）として示している。なお、ここでは位置誤差が無い場合（加工プログラム上）の加工穴８の位置（正規の加工ピッチ）を塗りつぶし無しの丸印で最上段に示している。

同図に示すように、ＤＯＥ６を初期位置に設定した場合の加工穴８は（図内中段）、光軸（中心）から離れた位置に穿孔される加工穴ほど本来の設計（正規の加工ピッチ）における加工穴間隔からずれる傾向があり、実際の加工穴８の位置は外側にずれた位置に穿孔されることとなる。

一方、ＤＯＥ６を理想の補正位置に設定した場合の加工穴８（図内下段）、中心加工穴や２番目加工穴の穴間隔で僅かな位置誤差（マイナスの位置誤差）が生じることとなるが、最端加工穴の位置誤差は、ＤＯＥ６が初期位置であるときの最端加工穴の位置誤差よりも小さくなる。

図１２はＤＯＥの位置補正前後の位置誤差の値を示す図であり、図１３は図１２に示した位置誤差をグラフ化した図である。図１２，１３では、被加工物９の加工条件を、焦点ｆを１００μｍ、ＤＯＥ６のＤＯＥ６からｆθレンズ７までの距離Ｌを７０ｍｍ、加工穴８のピッチ（間隔）を０．３ｍｍ、穴数を位置補正前後で２５個ずつ、パターン端（最端加工穴の中心からの位置）を７．３５ｍｍ、偏向ピッチを０．２９９４ｍｍ、ピッチ偏向量を−０．６μｍに設定した場合の位置誤差を示している。

ここでの加工穴８のピッチ（０．３ｍｍ）がＤＯＥ６の初期位置での加工ピッチであり、ピッチ偏向量（−０．６μｍ）がＤＯＥ６の位置補正値である。そして、偏向ピッチ（０．２９９４ｍｍ）が、補正後のＤＯＥ６による加工ピッチである。

図１２においては、ＤＯＥ６が初期位置（補正前）であるときの加工穴８の位置誤差として、狙いのスポット位置、回折角θ、ｆθ、Ｆｓｉｎθに基づいて算出した本来のピッチでのズレ量（位置誤差）を示している。この本来のピッチでのズレ量は、ピッチ偏向をかけない場合のスポット位置（狙いスポット位置）での回折角θにおける光学的なズレ量を示している。また、ＤＯＥ６を理想の補正位置に設定した場合（補正後）の加工穴８の位置誤差として、狙いのスポット位置、回折角θ'、ｆθ'、Ｆｓｉｎθ'、正規のズレ量、実際の穴位置（狙いの位置）に基づいて算出したズレ量（ピッチ偏向した場合のズレ量）（位置誤差）を示している。なお、ここでの正規のズレ量は、ピッチ偏向した場合のスポット位置（偏向スポット位置）での回折角θ'における光学的なズレ量を示している。また、実際の穴位置は光学的なズレ量（正規のズレ量）にピッチ偏向によるズレ量（ピッチ偏向量）を加算した値であって、ピッチ偏向した場合に実際に加工されるスポット位置を示している。また、ピッチ偏向した場合のズレ量は、ピッチ偏向した場合の実際の穴位置と狙いスポット位置の差を示している。

図１３では、図１２で示した正規のズレ量とピッチ偏向した場合のズレ量を、ＤＯＥ６の位置補正前後の位置誤差としてグラフ上にプロットしている。同図に示すように、正規のズレ量（絶対値）では、穴位置が中心から離れるにつれて大きくなっている。一方、ピッチ偏向した場合のズレ量（絶対値）では、穴位置が中心から離れるにつれて大きくなった後に小さくなり、一度ズレ量０を通過した後、再び大きくなっている。

図１２，１３に示すように、本来のピッチでのズレ量（補正前）は、マイナス方向の最大ズレ量が０μｍであるのに対し、プラス方向の最大ズレ量が１９．１μｍであり、ズレ幅が１９．１μｍとなっている。

一方、ピッチ偏向した場合のズレ量は、マイナス法方向の最大ズレ量が−５．０μｍであるのに対し、プラス方向の最大ズレ量が４．３μｍであり、ズレ幅が９．２μｍとなっている。

このように、ＤＯＥ６を所定の補正位置に移動させることによって、ピッチ偏向した場合のズレ量が正規のズレ幅よりも小さくなり、精度の良いレーザ加工を行なうことが可能となる。

なお、ここではズレ幅が小さくなるようピッチ偏向する場合について説明したが、図８のフローチャートで説明したように、最端加工穴の位置誤差と中間加工穴の位置誤差が最大となるようピッチ偏向を行ってもよい。例えば、図１２に示した位置補正前後の位置誤差の算出においてピッチ偏向量を０．６μに設定すると、最端加工穴の位置誤差と中間加工穴の位置誤差が最大となる。

このように実施の形態２によれば、補正値算出部２１が、光軸の中心から離れた位置に出射する分光レーザビーム１１の照射位置を補正するための補正情報（理想の補正位置）を算出し、ＤＯＥ位置制御部１７が補正情報を用いてＤＯＥ６の位置補正を行うので、ＤＯＥ位置制御部１７は狙いの加工位置に対して精度良く被加工物９の加工穴８をレーザ加工することが可能となる。これにより、レーザ加工装置１００は、微細な加工穴８を正確にレーザ加工することが可能となる。

以上のように、本発明にかかるレーザ加工装置は、複数種類の穴間隔のレーザ加工に適している。

本発明にかかるレーザ加工装置の実施の形態１の構成を示す図である。実施の形態１に係るＤＯＥ制御装置の構成を示すブロック図である。実施の形態１に係るレーザ加工装置の動作手順を示すフローチャートである。ＤＯＥの位置と穴間隔の関係を説明するための図（１）である。ＤＯＥの位置と穴間隔の関係を説明するための図（２）である。本発明にかかるレーザ加工装置の実施の形態２の構成を示す図である。実施の形態２に係るＤＯＥ制御装置の構成を示す図である。実施の形態２に係るレーザ加工装置の動作手順を示すフローチャートである。ＤＯＥの位置補正を説明するための図である。ＤＯＥの位置と位置誤差の関係を説明するための図である。ＤＯＥの位置を補正した場合の位置誤差を説明するための図である。ＤＯＥの位置補正前後の位置誤差の値を示す図である。図１２に示した位置誤差をグラフ化した図である。

符号の説明

１レーザ発振器
２レーザビーム
３ベンドミラー
４，５ガルバノミラー
６ＤＯＥ
７ｆθレンズ
８加工穴
９被加工物
１０ＤＯＥ制御装置
１１，１１Ａ，１１Ｂ分光レーザビーム
１２ＸＹテーブル
１３穴間隔記憶部
１４加工プログラム記憶部
１５入力部
１６位置関係記憶部
１７位置制御部
１８位置算出部
１９制御部
２１補正値算出部
３０加工位置検出装置
３１撮像部
５０制御装置
１００レーザ加工装置

Claims

出射したレーザビームを回折型光学素子を介して複数の分光レーザビームに分光し、前記各分光レーザビームをｆθレンズを介して被加工物上に照射して一度に複数の加工穴のレーザ加工を行うレーザ加工装置において、
前記各分光レーザビームで加工される各加工穴の間隔に関する間隔情報を用いて前記間隔情報に応じた前記回折型光学素子の光軸方向の位置を算出する素子位置算出部と、
前記素子位置算出部が算出した算出結果に基づいて、前記回折型光学素子の光軸方向の位置を制御する素子位置制御部と、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
前記間隔情報と当該間隔情報に応じた前記回折型光学素子の光軸方向の位置との対応関係に関する対応関係情報を予め記憶する記憶部をさらに備え、
前記素子位置算出部は、前記間隔情報および前記対応関係情報を用いて前記間隔情報に応じた前記回折型光学素子の光軸方向の位置を算出することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
前記被加工物上に照射される分光レーザビームの照射範囲の中心位置である光軸からの当該分光レーザビームの位置誤差を補正する補正値を、前記回折型光学素子の光軸方向の位置の補正値として設定する補正値設定部をさらに備え、
前記素子位置制御部は、前記回折型光学素子の光軸方向の位置を制御する際に、前記補正値設定部が設定した補正値を用いて前記回折型光学素子の光軸方向の位置を補正制御す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。
前記補正値設定部は、前記各分光レーザビームのうち前記光軸からの距離が最も遠い最端の分光レーザビームの前記位置誤差と、前記最端の分光レーザビームと前記光軸との間に位置する分光レーザビームの位置誤差とが等しくなるよう前記補正値を設定することを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置。
前記補正値設定部は、加工設定した前記各加工穴の位置と前記レーザ加工によって実際に穿孔した加工穴の位置との位置誤差に基づいて、前記補正値を設定することを特徴とする請求項３または４に記載のレーザ加工装置。
前記レーザ加工によって穿孔される加工穴の位置を検出する加工位置検出部をさらに備え、
前記補正値設定部は、前記加工設定した前記各加工穴の位置と前記加工位置検出部が検出した前記加工穴の位置に基づいて、前記補正値を設定することを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載のレーザ加工装置。