JP2008036639A - レーザ加工方法およびレーザ加工装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】加工対象物の表面が凹凸を有するような場合であっても該加工対象物をレーザ加工することができる方法および装置を提供する。
【解決手段】一方の光源１１から出力されたレーザ光は、ミラー２５により反射され、レンズ３１により集光されて、加工対象物９０の上面に照射される。他方の光源１２から出力されたレーザ光は、ミラー２６により反射され、レンズ３２により集光されて、加工対象物９０の上面に照射される。レンズ３１を含む第１照射光学系による加工対象物９０の表面へのレーザ光照射の方向、および、レンズ３２を含む第２照射光学系による加工対象物９０の表面へのレーザ光照射の方向は、加工対象物９０の表面に対する垂直方向と異なり、その垂直方向を挟んで互いに反対側になっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、加工対象物の表面に対してレーザ光を照射することにより該加工対象物を加工する方法および装置に関するものである。
加工対象物の表面に対してレーザ光を照射することにより、その加工対象物の表面における当該照射部分を加工することができる。このようなレーザ加工を行う装置として、例えば非特許文献１に記載されたものが知られている。
ＳＵＮＸ社ＬＰ-Ｖシリーズ製品のカタログ、２００５年１１月、No.CJ-LPV10-I-10
ところが、従来のレーザ加工技術は、加工対象物の表面の形状によっては、意図したとおりの加工を行うことができない場合がある。本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、加工対象物の表面が凹凸を有するような場合であっても該加工対象物の表面をレーザ加工することができる方法および装置を提供することを目的とする。
本発明に係るレーザ加工方法は、アレイ状に配列された複数の円柱状の加工対象物の表面にレーザー光を照射することにより加工対象物を加工するレーザー加工方法であって、アレイ状配列に対し横断する方向に対し９０°以外の第１方向と９０°を挟んで第１方向と反対の第２方向からレーザー光を照射するとともに、レーザー光と加工対象物とを横断する方向に相対移動させることを特徴とする。
本発明に係るレーザ加工方法では、複数の円柱状物体それぞれの半径をｒとし、複数の円柱状物体の配置間隔をｄとし、複数の円柱状物体の並列配置面と第１方向とがなす角度をθ１とし、複数の円柱状物体の並列配置面と第２方向とがなす角度をθ２としたときに、角度θ１および角度θ２それぞれが tan-1[ｒ／(ｄ＋ｒ)] 以上であって９０度未満であるのが好適である。
本発明に係るレーザ加工装置は、加工対象物の表面に対してレーザー光を照射することにより加工対象物を加工するレーザー加工装置であって、レーザー光を出力する光源と、レーザー光を加工対象物に対し相対移動させる移動装置と、レーザー光の照射光学系として、レーザー光の相対移動方向に対し９０°以外の第１方向に照射する第１照射光学系と９０°を挟んで第１方向と反対の第２方向からレーザー光を照射する第２照射光学系とを備えることを特徴とする。また、照射光学系は、レーザー光の相対移動方向に往復移動するのが好適である。
本発明によれば、加工対象物の表面が凹凸を有するような場合であっても、該加工対象物の表面をレーザ加工することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図１および図２は、本実施形態に係るレーザ加工装置１の構成図である。この図には、レーザ加工装置１に加えて、加工対象物９０も示されている。レーザ加工装置１は、光源１１，１２、ミラー２１〜２６、および、レンズ３１，３２を備える。加工対象物９０は、或る平面（並列配置面）上で等間隔にアレイ状に配列された７本の円柱状物体９１〜９７を含むものである。図１は、レーザ加工装置１により加工対象物９０の上面を加工する場合を示す。図２は、レーザ加工装置１により加工対象物９０の下面を加工する場合を示す。
光源１１，１２は、レーザ光を出力するものであり、例えば、ＹＡＧレーザ光源であり、或いは、Ｙｂ元素が光導波領域に添加された光ファイバを光増幅媒体として含む光ファイバレーザ光源である。
本実施形態に係るレーザ加工装置およびレーザ加工方法では、図１に示される上面照射の場合に、一方の光源１１から出力されたレーザ光は、ミラー２５により反射され、レンズ３１により集光されて、加工対象物９０の上面に照射される。また、他方の光源１２から出力されたレーザ光は、ミラー２６により反射され、レンズ３２により集光されて、加工対象物９０の上面に照射される。すなわち、ミラー２５およびレンズ３１は、一方の光源１１から出力されたレーザ光を加工対象物９０の上面に照射する第１照射光学系を構成している。ミラー２６およびレンズ３２は、他方の光源１２から出力されたレーザ光を加工対象物９０の上面に照射する第２照射光学系を構成している。
また、本実施形態に係るレーザ加工装置およびレーザ加工方法では、図２に示される下面照射の場合に、一方の光源１１から出力されたレーザ光は、ミラー２１，２３，２５により順次に反射され、レンズ３１により集光されて、加工対象物９０の下面に照射される。また、他方の光源１２から出力されたレーザ光は、ミラー２２，２４，２６により順次に反射され、レンズ３２により集光されて、加工対象物９０の下面に照射される。すなわち、ミラー２１，２３，２５およびレンズ３１は、一方の光源１１から出力されたレーザ光を加工対象物９０の下面に照射する第１照射光学系を構成している。ミラー２２，２４，２６およびレンズ３２は、他方の光源１２から出力されたレーザ光を加工対象物９０の下面に照射する第２照射光学系を構成している。
上面照射および下面照射の何れの場合にも、レンズ３１を含む第１照射光学系による加工対象物９０の表面へのレーザ光照射の方向（第１方向）は、アレイ状配列に対し横断する方向に対し９０°以外の方向であり、また、レンズ３２を含む第２照射光学系による加工対象物９０の表面へのレーザ光照射の方向（第２方向）は、前記９０°を挟んで第１方向と反対の方向である。また、第１方向と垂直方向とがなす角度と、第２方向と垂直方向とがなす角度とは、互いに等しくなるように設定される。さらに、ミラー２５，２６およびレンズ３１，３２は、一体となって、並列配置面に平行であって円柱状物体９１〜９７の軸に垂直な方向に移動する。このようにすることにより、加工対象物９０の表面が凹凸を有するような場合であっても、加工対象物９０をレーザ加工することができる。
図３は、本実施形態におけるレーザ光照射方向を説明する図である。この図に示されるように、円柱状物体９１〜９７それぞれの半径をｒとし、円柱状物体９１〜９７の配置間隔をｄとする。このとき、円柱状物体９１〜９７の並列配置面と第１方向とがなす角度θ１は、tan-1[ｒ／(ｄ＋ｒ)] 以上であって９０度未満であるのが好適である。同様に、円柱状物体９１〜９７の並列配置面と第２方向とがなす角度θ２も、tan-1[ｒ／(ｄ＋ｒ)] 以上であって９０度未満であるのが好適である。角度θ１，θ２をこのような範囲内とすることにより、意図したとおりに加工対象物９０をレーザ加工することができる。
なお、本実施形態に係るレーザ加工方法またはレーザ加工装置は、複数の円柱状物体が並列配置された加工対象物をレーザ加工する際に好適に用いられるだけでなく、表面が凹凸を有するような加工対象物をレーザ加工する際にも好適に用いられる。
第１実施例では、１０本の半径５０μｍの銅管を接触させて並列配置したものを加工対象物とし、この加工対象物の上面および下面の双方に対して角度θ１，θ２を６０度としてＹＡＧレーザ光（波長１０６４ｎｍ）を照射した。その結果、各銅管の周囲に連続的に溝を形成することができた。
第２実施例では、複数の同軸ケーブルを並列配置したものを加工対象物とし、この加工対象物の上面および下面の双方に対して角度θ１，θ２を６０度としてＹＡＧレーザ光を照射した。その結果、各同軸ケーブルの周囲の被覆を連続的に除去することができた。
本実施形態に係るレーザ加工装置１の構成図である。 本実施形態に係るレーザ加工装置１の構成図である。 本実施形態におけるレーザ光照射方向を説明する図である。
符号の説明
１…レーザ加工装置、１１，１２…光源、２１〜２６…ミラー、３１，３２…レンズ、９０…加工対象物、９１〜９７…円柱状物体。

Claims (4)

  1. アレイ状に配列された複数の円柱状の加工対象物の表面にレーザー光を照射することにより前記加工対象物を加工するレーザー加工方法であって、
    前記アレイ状配列に対し横断する方向に対し９０°以外の第１方向と前記９０°を挟んで前記第１方向と反対の第２方向からレーザー光を照射するとともに、前記レーザー光と前記加工対象物とを前記横断する方向に相対移動させることを特徴とするレーザー加工方法。
  2. 前記複数の円柱状物体それぞれの半径をｒとし、前記複数の円柱状物体の配置間隔をｄとし、前記複数の円柱状物体の並列配置面と前記第１方向とがなす角度をθ１とし、前記複数の円柱状物体の並列配置面と前記第２方向とがなす角度をθ２としたときに、
    角度θ１および角度θ２それぞれが tan-1[ｒ／(ｄ＋ｒ)] 以上であって９０度未満である
    ことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
  3. 加工対象物の表面に対してレーザー光を照射することにより前記加工対象物を加工するレーザー加工装置であって、
    前記レーザー光を出力する光源と、
    前記レーザー光を前記加工対象物に対し相対移動させる移動装置と、
    前記レーザー光の照射光学系として、前記レーザー光の相対移動方向に対し９０°以外の第１方向に照射する第１照射光学系と前記９０°を挟んで前記第１方向と反対の第２方向からレーザー光を照射する第２照射光学系とを備えることを特徴とするレーザー加工装置。
  4. 前記照射光学系は、前記レーザー光の相対移動方向に往復移動する
    ことを特徴とする請求項３記載のレーザー加工装置。
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