JP2008296256A

JP2008296256A - レーザ加工装置

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Publication number: JP2008296256A
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Inventors: Kazuo Marushima; 一夫丸嶋
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Filing date: 2007-05-31
Publication date: 2008-12-11
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Abstract

【課題】ガイドレーザにより加工用レーザが照射される範囲を適切に示すことが可能なレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】不可視波長の加工用レーザ光源と、可視波長のガイドレーザ光源とを同軸上に合流させ、ガイドレーザＧのビームスポットが常に加工用レーザＬのビームスポットをほぼ包含する大きさに設定することにより、作業者がガイド表示動作に基づいて加工を行ったときに、意図しない箇所に加工が施されることを防止できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーザ加工装置に関する。

レーザ加工装置として、加工対象物に対して加工用レーザを照射してマーキング等の加工を行うものが知られている。一般に加工用レーザとしては不可視波長のものが用いられるため、こうしたレーザ加工装置の中には、作業者が加工作業の前に加工用レーザの照射位置を確認するために、可視波長のガイドレーザを用いて加工用レーザの照射位置を示す機能を備えたものがある。

このようなレーザ加工装置は、例えば、ガイドレーザを加工用レーザと同軸として収束レンズを介して加工対象物上に照射するとともに、そのガイドレーザのビームスポットが加工時における加工用レーザのビームスポットの移動軌跡をトレースするように構成される。ここで、図１１に示すように、加工用レーザＬがガイドレーザＧよりも大きなビーム径で収束レンズ１００に入光し収束されると、焦点位置においては、加工用レーザＬのビーム径がガイドレーザＧのビーム径よりも小さくなる。即ち、加工対象物が焦点位置に配置されている場合には、図１２に示すように、加工用レーザＬのスポット径はガイドレーザＧのスポット径よりも小さくなる。従って、ガイドレーザＧのビームスポットを加工用レーザＬのビームスポットの移動軌跡に沿って移動させた場合には、ガイドレーザＧの照射領域内に加工用レーザＬの照射領域（加工パターン）が含まれることになる。
特開平１０−１５６７６号公報

ところで、レーザ加工装置においては、加工対象物の種類や加工条件等によって、加工対象物を焦点位置とは異なる位置に配置することがある。例えば、樹脂材からなる加工対象物に対し発色印字や溶着等を施す際には、加工対象物を焦点位置に配置すると加工用レーザのビームスポットにおけるエネルギー密度が高くなり過ぎるために、加工対象物の位置を焦点位置よりも収束レンズ１００に近い側あるいは遠い側にずらすことでビームスポットにおけるエネルギー密度を下げて加工を行うことがある。

ここで、図１１に示す例において、焦点ずらし位置ＡまたはＢに加工対象物を配置した場合には、図１３に示すように、加工対象物上に照射されるガイドレーザＧのスポット径が加工用レーザＬのスポット径よりも大きくなる。すると、この状態でガイドレーザＧのビームスポットを加工用レーザＬのビームスポットの移動軌跡に沿って移動させた場合には、加工用レーザＬの照射領域（加工パターン）がガイドレーザＧの照射領域よりも大きくなる。

上述したように、ガイドレーザの照射領域と加工用レーザの照射領域とはそれぞれ加工対象物の位置によって大きさの割合が変化するが、例えば両領域のサイズの差が大きいと作業者が加工用レーザの照射領域を正確に把握できなくなってしまう。特に、加工用レーザの照射領域がガイドレーザの照射領域よりも大きい場合には、作業者が意図しない箇所にまで加工が施されてしまうおそれがあった。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、ガイドレーザにより加工用レーザが照射される範囲を適切に示すことが可能なレーザ加工装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、第１の発明に係るレーザ加工装置は、不可視波長の加工用レーザを出射する加工用レーザ光源と、可視波長のガイドレーザを出射するガイドレーザ光源と、前記加工用レーザの光路と前記ガイドレーザの光路とを同軸上に合流させる光合流手段と、前記光合流手段からの前記加工用レーザ及び前記ガイドレーザを収束させる収束レンズと、前記収束レンズからの前記加工用レーザを加工対象物上に照射する加工動作を行うとともに、前記加工動作に先立ち、前記ガイドレーザを前記加工対象物上における前記加工用レーザの照射領域に対応する箇所に照射するガイド表示動作を行う制御手段と、前記収束レンズから出射される前記ガイドレーザのビーム径を設定するビーム径設定手段と、を備え、前記ビーム径設定手段によって前記収束レンズから加工対象物までの距離として設定可能な範囲内において、加工対象物上に照射される前記ガイドレーザのビームスポットが常に前記加工用レーザのビームスポットをほぼ包含する大きさになる。

第１の発明によれば、ガイドレーザのビームスポットが常に加工用レーザのビームスポットをほぼ包含する大きさになるため、作業者がガイド表示動作に基づいて加工を行ったときに、意図しない箇所に加工が施されることを防止できる。

第２の発明に係るレーザ加工装置は、不可視波長の加工用レーザを出射する加工用レーザ光源と、可視波長のガイドレーザを出射するガイドレーザ光源と、前記加工用レーザの光路と前記ガイドレーザの光路とを同軸上に合流させる光合流手段と、前記光合流手段からの前記加工用レーザ及び前記ガイドレーザを収束させる収束レンズと、前記収束レンズからの前記加工用レーザを加工対象物上に照射する加工動作を行うとともに、前記加工動作に先立ち、前記ガイドレーザを前記加工対象物上における前記加工用レーザの照射領域に対応する箇所に照射するガイド表示動作を行う制御手段と、を備えたレーザ加工装置において、前記収束レンズから出射される前記ガイドレーザのビーム径を変更可能な変更手段を備える。

第２の発明によれば、収束レンズから出射されるガイドレーザのビーム径を変更できるため、ガイドレーザのスポット径を調整して加工用レーザのスポット径に近づける等により、適切なガイド表示動作を行うことができる。これにより、作業者が意図しない箇所に加工が施されること等が防止される。

第３の発明は、第２の発明のレーザ加工装置において、前記収束レンズから加工対象物までの距離を設定する設定手段を備え、前記制御手段は、前記ガイドレーザのスポット径を前記変更手段により前記距離に対応する大きさに変更する。

第４の発明は、第３の発明のレーザ加工装置において、前記距離と加工対象物上の前記ガイドレーザのスポット径とを対応づけて記憶する記憶手段を備え、前記制御手段は、前記ガイドレーザのスポット径を前記記憶手段の記憶に基づいて変更する。

第３及び第４の発明によれば、設定手段により設定された距離に応じてガイドレーザのスポット径が変更されるため、ガイドレーザのスポット径を最適な大きさにすることができる。

第５の発明は、第３または第４の発明のレーザ加工装置において、前記収束レンズから出射される前記加工用レーザのビーム径を変更可能な可変手段を備え、前記制御手段は、前記距離に加えて加工対象物上の前記加工用レーザのスポット径に応じて、前記変更手段により前記ガイドレーザのスポット径を変更する。

第５の発明によれば、加工対象物までの距離と加工用レーザのスポット径とに応じてガイドレーザのスポット径を変更することにより、的確なガイド表示動作を行うことができる。

第６の発明は、第２から第５のいずれか一項に記載のレーザ加工装置において、前記設定手段は、前記収束レンズから加工対象物までの距離を測定する測定手段を有し、その測定手段により測定された距離を設定する。

第６の発明によれば、収束レンズから加工対象物までの距離を測定し、その距離に応じてガイドレーザのスポット径が変更されるため、作業者が距離を入力する場合に比べ、容易にガイドレーザのスポット径を適切な大きさに変更することができる。

第７の発明は、第２から第６のいずれか一項に記載のレーザ加工装置において、前記制御手段は、前記ガイドレーザのビームスポットを、前記変更手段により変更可能な範囲内で前記加工用レーザのビームスポットを包含する最小のスポット径となるように制御する。

第７の発明によれば、ガイドレーザのビームスポットが、加工用レーザのビームスポットを包含する最小のスポット径とされるため、意図しない箇所に加工が施されることを防止するとともに、加工用レーザの照射領域をより正確に把握することができる。

第８の発明は、不可視波長の加工用レーザを出射する加工用レーザ光源と、可視波長のガイドレーザを出射するガイドレーザ光源と、前記加工用レーザの光路と前記ガイドレーザの光路とを同軸上に合流させる光合流手段と、前記光合流手段からの前記加工用レーザ及び前記ガイドレーザを走査する走査手段と、前記走査手段からの前記加工用レーザ及び前記ガイドレーザを収束させる収束レンズと、前記収束レンズからの前記加工用レーザを加工対象物上に照射する加工動作を行うとともに、前記加工動作に先立ち、前記ガイドレーザを前記加工対象物上における前記加工用レーザの照射領域に対応する箇所に照射するガイド表示動作を行う制御手段と、を備えたレーザ加工装置において、前記制御手段は、前記ガイド表示動作の際において、前記加工用レーザ光のスポット径よりも前記ガイドレーザのスポット径が小さい場合に、前記走査手段により前記ガイドレーザのビームスポットを、前記加工用レーザのビームスポットの移動方向に沿った方向に変位させるとともに、前記移動方向に直交する方向に所定範囲内で変位させる。

第８の発明によれば、ガイドレーザのスポット径が加工用レーザのスポット径よりも小さい場合に、ガイドレーザのビームスポットを加工用レーザのビームスポットの移動方向に従った方向に変位させるとともに、移動方向に直交する方向に所定範囲内で変位させる。これにより、ガイドレーザの照射領域の幅寸法がガイドレーザのスポット径よりも大きくなるため、加工用レーザの照射領域をより的確に表示することができる。

加工対象物上に照射されるガイドレーザのビームスポットの大きさを加工用レーザのビームスポットの大きさに応じた大きさに設定することにより、適切なガイド表示動作を行うことができる。これにより、例えば作業者がガイド表示動作に基づいて加工を行ったときに、意図しない箇所に加工が施されることを防止できる。

＜実施形態１＞
次に本発明の実施形態１について図１及び図２を参照して説明する。
図１は、本実施形態のレーザ加工装置１０の概略構成を示すブロック図であり、図２は、加工用レーザＬ及びガイドレーザＧの光路を説明する図である。

本実施形態のレーザ加工装置１０は、光源として、例えば波長１０．６μｍの炭酸ガスレーザ等の不可視波長の加工用レーザＬを出射する加工用レーザ光源１１と、可視波長のガイドレーザＧを出射する可視光源１２（可視光ＬＥＤチップ等）とを備えている。また、レーザ加工装置１０は、不可視波長の加工用レーザＬを反射し、可視波長のガイドレーザＧを透過させるハーフミラー１３（光合流手段の一例）を備えている。加工用レーザ光源１１から出射された加工用レーザＬは、ハーフミラー１３により反射され、収束レンズ１４を介して加工対象物上に照射される。また、可視光源１２から出射されたガイドレーザＧは、ハーフミラー１３を透過し、加工用レーザＬと同軸で収束レンズ１４を透過して加工対象物上に照射される。

レーザ加工装置１０は、さらに、加工用レーザ光源１１及び可視光源１２の動作を制御するＣＰＵ等からなる制御手段１５を備えている。この制御手段１５には、作業者が操作可能なコンソール等の設定手段１６が接続されている。設定手段１６からは、ユーザが収束レンズ１４から加工対象物までの距離やその他各種の印字条件を加工情報として入力することができる。設定手段１６からは、さらにガイドレーザＧを加工対象物に照射するガイド表示動作モードと、加工用レーザＬを加工対象物に照射する加工動作モードとのいずれかの動作モードを選択して入力することができる。

また、レーザ加工装置１０には、ハーフミラー１３及び収束レンズ１４の位置や向きを調整することが可能なビーム径設定手段１７が設けられている。このビーム径設定手段１７による調整によって、ガイドレーザＧ及び加工用レーザＬの光路やビーム径が変更される。なお、このビーム径設定手段１７は、レーザ加工装置１０のケーシング内に配置されており、通常は作業者によって操作されないものである。

図２は、収束レンズ１４によって収束される加工用レーザＬ及びガイドレーザＧの光路を示している。この収束レンズ１４は、無収差レンズ（色消しレンズ）であって、加工用レーザＬ及びガイドレーザＧの焦点距離は概ね同じになる。加工用レーザＬは、ほぼ平行光として収束レンズ１４に入光し、このときのビーム径は同じくほぼ平行光として収束レンズ１４に入光するガイドレーザＧのビーム径よりも大きい。そして、加工用レーザＬは、収束レンズ１４を透過すると、ガイドレーザＧよりも大きな収束角で収束し、焦点位置では、そのビーム径がガイドレーザＧのビーム径よりも小さくなる。

本実施形態では、焦点位置よりも収束レンズ１４に近く両レーザＬ，Ｇのビーム径がほぼ一致する位置を焦点ずらし位置Ａ、焦点位置よりも収束レンズ１４から遠く両レーザＬ，Ｇのビーム径がほぼ一致する位置を焦点ずらし位置Ｂとなっている。そして、両焦点ずらし位置Ａ，Ｂ間に加工対象物を配置した場合に、ガイドレーザＧのビームスポットが常に加工用レーザＬのビームスポットをほぼ包含する大きさとなるように予めビーム径設定手段１７により調整されている。従って、加工動作を行うに先立ってガイド表示動作を行う際には、加工対象物を焦点ずらし位置ＡからＢまでの間に配置すれば、加工対象物上に照射されるガイドレーザＧのビームスポットが必ず加工用レーザＬのビームをほぼ包含する大きさとなる。

以上のように本実施形態によれば、ガイドレーザＧのビームスポットが常に加工用レーザＬのビームスポットをほぼ包含する大きさになるため、作業者がガイド表示動作に基づいて加工を行ったときに、意図しない箇所に加工が施されることを防止できる。

＜実施形態２＞
次に本発明の実施形態２について図３を参照して説明する。
図３は、本実施形態のレーザ加工装置２０の概略構成を示すブロック図である。なお、以下の説明においては、前述の実施形態と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

このレーザ加工装置２０は、可視光源１２からハーフミラー１３へ向かう光路上に、ガイドレーザＧのビーム径を放射状に広げる凹レンズ２２と、その拡大されたガイドレーザＧを略平行光（拡散光と収束光とを含む）にする凸レンズ２３とを有するスポット径変更手段２１（変更手段、ビーム径設定手段の一例）を備えている。このスポット径変更手段２１は、制御手段１５から与えられる設定値に従って凹レンズ２２と凸レンズ２３との距離Ｄを変化させるための機構を備えており、作業者は、設定手段１６から距離Ｄとして所定範囲内で任意の設定値を入力することができる。

凹レンズ２２と凸レンズ２３との距離Ｄに応じて、凹レンズ２２から出射されるガイドレーザＧのビーム径（拡散角若しくは収束角）が変化し、それに応じてガイドレーザＧの焦点距離が変化する。即ち、距離Ｄの値を大きくした場合には焦点距離が小さくなり、距離Ｄの値を小さくした場合には焦点距離が大きくなる。ガイドレーザＧの焦点距離が変化するのに伴って加工対象物上に照射されるガイドレーザＧのスポット径も変化する。

以上の構成により、作業者は加工対象物上に照射されるガイドレーザＧのスポット径を所定範囲内で任意の大きさに変更することができる。なお、スポット径変更手段２１における凹レンズ２２と凸レンズ２３との距離Ｄは、作業者がギア機構等を介して手動で調整できるようにしてもよい。

以上のように本実施形態によれば、収束レンズから出射されるガイドレーザＧのビーム径を変更できるため、ガイドレーザＧのスポット径を調整して加工用レーザＬのスポット径に近づける等により、適切なガイド表示動作が行われる。これにより、意図しない箇所に加工が施されることが防止される。

＜実施形態３＞
次に本発明の実施形態３について図４から図６を参照して説明する。
図４は、本実施形態のレーザ加工装置３０の概略構成を示すブロック図であり、図５，図６は、加工用レーザＬ及びガイドレーザＧの光路を示す図である。

このレーザ加工装置３０は、レーザマーキング装置であって、ハーフミラー１３から収束レンズ１４へ向かう光路上に一対のガルバノミラー３１Ａ，３１Ｂ（走査手段の一例）を備えている。これらのガルバノミラー３１Ａ，３１Ｂは、それぞれ図示しない駆動手段により互いに直交する軸周りに角度を変位可能であり、それにより各レーザＬ，Ｇの照射点が二次元方向に走査される。加工動作時には、制御手段１５は、設定手段１６から入力された加工データに従って両ガルバノミラー３１Ａ，３１Ｂを制御し、加工用レーザＬを加工対象物Ｗに走査させる。

また、レーザ加工装置１０は、収束レンズ１４から加工対象物Ｗまでの距離を測定する距離測定手段３２（設定手段、測定手段の一例）を備えている。この距離測定手段３２は、例えば、レーザ光を加工対象物Ｗへ照射して反射光をＰＳＤ（Position Sensitive Detector)により受光し、三角測量原理によってＰＳＤと反射面との距離を測定し、その距離に応じた信号を制御手段１５に出力する構成となっている。

制御手段１５には、収束レンズ１４から加工対象物Ｗまでの距離に対応するガイドレーザＧのスポット径を記憶したスポット径記憶手段３３が接続されている。そして、制御手段１５は、スポット径記憶手段３３を参照して距離測定手段３２により測定された距離に対応するガイドレーザＧのスポット径を求め、実際のガイドレーザＧのスポット径がその値になるようにスポット径変更手段２１に指示を与える。なお、スポット径記憶手段３３には、加工対象物Ｗまでの距離に対応するスポット径の値そのものを記憶するだけでなく、例えば、距離からスポット径を求めるための計算式や、スポット径変更手段２１に与える設定値などを記憶しても良い。

なお、上記のガイドレーザＧのスポット径は、スポット径変更手段２１により変更可能な範囲内で加工用レーザＬのビームスポットを包含する最小のスポット径となるように設定される。例えば、図５に示すように、加工対象物Ｗを加工用レーザＬの焦点位置に配置した場合には、制御手段１５によりガイドレーザＧについても焦点位置が同じになるように調整される。従って、加工対象物Ｗ上に照射されるガイドレーザＧのスポット径は最小となる。また、図６に示すように、加工対象物Ｗを加工用レーザＬの焦点位置から収束レンズ１４に近い側若しくは遠い側にずらして配置した場合には、それに応じてガイドレーザＧの焦点位置もずらされ、常にスポット径変更手段２１により変更可能な範囲内で加工用レーザＬのビームスポットを包含する最小のスポット径となるように調整される。

ガイド表示動作時には、制御手段１５は、加工対象物Ｗ上に加工用レーザＬを照射する際のビームスポットの移動軌跡（詳細にはビームスポットの中心の軌跡）に沿って、加工対象物ＷでガイドレーザＧのビームスポットを繰り返し移動させる。これにより、作業者がガイドレーザＧの照射領域に基づいて加工用レーザＬの照射領域を把握することができる。

本実施形態によれば、加工対象物上に照射されるガイドレーザＧのビームスポットが常に加工用レーザＬのビームスポットをほぼ包含する大きさになるため、作業者がガイド表示動作に基づいて加工を行ったときに、意図しない箇所に加工が施されることを防止できる。
また、ガイドレーザＧのビームスポットが、加工用レーザＬのビームスポットを包含する最小のスポット径とされるため、意図しない箇所に加工が施されることを防止するとともに、加工用レーザＬの照射領域をより正確に把握することができる。

＜実施形態４＞
次に本発明の実施形態４について図７を参照して説明する。
図７は、本実施形態のレーザ加工装置４０の概略構成を示すブロック図である。

このレーザ加工装置４０は、レーザマーキング装置であって、実施形態３の構成に加えて、加工用レーザ光源１１からハーフミラー１３へ向かう光路上に、加工用レーザＬのスポット径を変更するためのスポット径可変手段４１を設けたものである。スポット径可変手段４１は、加工用レーザＬのビーム径を放射状に広げる凹レンズ４２と、その拡大された加工用レーザＬを略平行光（拡散光及び収束光を含む）にする凸レンズ４３とからなるを備えている。また、スポット径可変手段４１は、制御手段１５から与えられる設定値に従って凹レンズ４２と凸レンズ４３との距離を変化させる。

作業者は、設定手段１６より加工対象物Ｗに照射させる加工用レーザＬのスポット径を所定範囲内で任意に指定することができる。スポット径記憶手段３３には、収束レンズ１４から加工対象物Ｗまでの距離及び凹レンズ４２と凸レンズ４３との距離と加工用レーザＬのスポット径とを対応付けた情報が記憶されている。制御手段１５は、加工動作時には、距離測定手段３２によって測定された距離と、設定手段１６から入力された加工用レーザＬのスポット径とに基づいて、スポット径記憶手段３３の情報を参照し、加工用レーザＬのスポット径が設定手段１６において指定された値になるように凹レンズ４２と凸レンズ４３との距離を調整する。

また、制御手段１５は、ガイド表示動作時には、スポット径記憶手段３３を参照して距離測定手段３２により測定された距離に対応するガイドレーザＧのスポット径を求め、実際のガイドレーザＧのスポット径がその値になるようにスポット径変更手段２１に指示を与える。ここで、ガイドレーザＧのスポット径は、スポット径変更手段２１により変更可能な範囲内で加工用レーザＬのビームスポットを包含する最小のスポット径となるように設定される。

本実施形態によれば、加工用レーザＬのスポット径に応じてガイドレーザＧのスポット径を変更することにより、的確なガイド表示動作を行うことができる。
また、ガイドレーザＧのビームスポットが、加工用レーザＬのビームスポットを包含する最小のスポット径とされるため、意図しない箇所に加工が施されることを防止するとともに、加工用レーザＬの照射領域をより正確に把握することができる。

＜実施形態５＞
次に本発明の実施形態５について図８及び図９を参照して説明する。
図８は、本実施形態のレーザ加工装置５０の概略構成を示すブロック図であり、図９は、加工用レーザＬ及びガイドレーザＧのビームスポットの移動軌跡を示す図である。

このレーザ加工装置５０は、レーザマーキング装置であって、スポット径記憶手段３３には、設定手段１６において設定された収束レンズ１４から加工対象物Ｗまでの距離に対応する加工用レーザＬのスポット径及びガイドレーザＧのスポット径に関する情報が記憶されている。そして、制御手段１５は、ガイド表示動作時において、ガイドレーザＧのスポット径が加工用レーザＬのスポット径よりも小さい場合には、例えば図９に示すように、ガルバノミラー３１Ａ，３１ＢによりガイドレーザＧのビームスポットを加工用レーザＬのビームスポットの移動方向に沿った方向に変位させるとともに、そのビームスポットを概ね加工用レーザＬの照射領域の範囲内で円を描くように回転させる。これにより、ガイドレーザＧのビームスポットは加工用レーザＬのビームスポットの移動方向に沿って螺旋を描くように移動され、ガイドレーザＧの照射領域の幅寸法（加工用レーザＬのビームスポットの移動方向に直交する方向の寸法）が概ね加工用レーザＬの照射領域の幅寸法とほぼ同程度となる。このガイド表示動作が高速で繰り返し行われることにより、作業者は加工用レーザＬの照射領域を正確に把握することができる。

以上のように本実施形態によれば、ガイドレーザＧのスポット径が加工用レーザＬのスポット径よりも小さい場合に、ガイドレーザＧのビームスポットを加工用レーザＬのビームスポットの移動方向に従った方向に変位させるとともに、移動方向に直交する方向に所定範囲内で変位させる。これにより、ガイドレーザＧの照射領域の幅寸法がガイドレーザＧのスポット径よりも大きくなるため、加工用レーザＬの照射領域をより的確に表示することができる。
なお、ガイドレーザＧのビームスポットは、螺旋状に限らず、例えば波状に移動させても良い。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、加工用レーザ光源からの加工用レーザの光路と可視光源からのガイドレーザの光路とをハーフミラーにより同軸としたが、図１０に示すレーザ加工装置６０のように、光合流手段としてガルバノミラー３１Ａ，３１Ｂを用いて、両ガルバノミラー３１Ａ，３１Ｂの角度を適宜調整することで両レーザＬ，Ｇの光路を同軸としても良い。この構成によれば、ガルバノミラー３１Ａ，３１Ｂが走査手段を兼ねるため、構成を簡略化することができる。
（２）上記実施形態では、収束レンズとして無収差レンズを用いたが無収差でない他のレンズを用いて良い。
（３）収束レンズから加工対象物までの距離を調整するために、加工対象物若しくはレーザ加工装置を相対的に移動させる機構を設けても良い。

本発明の実施形態１のレーザ加工装置の概略構成を示すブロック図加工用レーザ及びガイドレーザの光路を説明する図実施形態２のレーザ加工装置の概略構成を示すブロック図実施形態３のレーザ加工装置の概略構成を示すブロック図加工用レーザ及びガイドレーザの光路を説明する図加工用レーザ及びガイドレーザの光路を説明する図実施形態４のレーザ加工装置の概略構成を示すブロック図実施形態５のレーザ加工装置の概略構成を示すブロック図加工用レーザ及びガイドレーザのビームスポットの移動軌跡を示す図他の実施形態のレーザ加工装置の概略構成を示すブロック図従来例における加工用レーザ及びガイドレーザの光路を説明する図加工用レーザ及びガイドレーザのビームスポットを示す図加工用レーザ及びガイドレーザのビームスポットを示す図

符号の説明

１０，２０，３０，４０，５０，６０…レーザ加工装置
１１…加工用レーザ光源
１２…可視光源（ガイドレーザ光源）
１３…ハーフミラー（光合流手段）
１４…収束レンズ
１５…制御手段
１６…設定手段
１７…ビーム径設定手段
２１…スポット径変更手段（変更手段、ビーム径設定手段）
３１Ａ，３１Ｂ…ガルバノミラー（走査手段）
３２…距離測定手段（測定手段）
３３…スポット径記憶手段（記憶手段）
４１…スポット径可変手段（可変手段）
Ｇ…ガイドレーザ
Ｌ…加工用レーザ
Ｗ…加工対象物

Claims

不可視波長の加工用レーザを出射する加工用レーザ光源と、
可視波長のガイドレーザを出射するガイドレーザ光源と、
前記加工用レーザの光路と前記ガイドレーザの光路とを同軸上に合流させる光合流手段と、
前記光合流手段からの前記加工用レーザ及び前記ガイドレーザを収束させる収束レンズと、
前記収束レンズからの前記加工用レーザを加工対象物上に照射する加工動作を行うとともに、前記加工動作に先立ち、前記ガイドレーザを前記加工対象物上における前記加工用レーザの照射領域に対応する箇所に照射するガイド表示動作を行う制御手段と、
前記収束レンズから出射される前記ガイドレーザのビーム径を設定するビーム径設定手段と、
を備え、
前記ビーム径設定手段によって前記収束レンズから加工対象物までの距離として設定可能な範囲内において、加工対象物上に照射される前記ガイドレーザのビームスポットが常に前記加工用レーザのビームスポットをほぼ包含する大きさになることを特徴とするレーザ加工装置。
不可視波長の加工用レーザを出射する加工用レーザ光源と、
可視波長のガイドレーザを出射するガイドレーザ光源と、
前記加工用レーザの光路と前記ガイドレーザの光路とを同軸上に合流させる光合流手段と、
前記光合流手段からの前記加工用レーザ及び前記ガイドレーザを収束させる収束レンズと、
前記収束レンズからの前記加工用レーザを加工対象物上に照射する加工動作を行うとともに、前記加工動作に先立ち、前記ガイドレーザを前記加工対象物上における前記加工用レーザの照射領域に対応する箇所に照射するガイド表示動作を行う制御手段と、
を備えたレーザ加工装置において、
前記収束レンズから出射される前記ガイドレーザのビーム径を変更可能な変更手段を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
請求項２に記載のレーザ加工装置において、
前記収束レンズから加工対象物までの距離を設定する設定手段を備え、
前記制御手段は、前記ガイドレーザのスポット径を前記変更手段により前記距離に対応する大きさに変更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において、
前記距離と加工対象物上の前記ガイドレーザのスポット径とを対応づけて記憶する記憶手段を備え、
前記制御手段は、前記ガイドレーザのスポット径を前記記憶手段の記憶に基づいて変更することを特徴とする。
請求項３または請求項４に記載のレーザ加工装置において、
前記収束レンズから出射される前記加工用レーザのビーム径を変更可能な可変手段を備え、
前記制御手段は、前記距離に加えて加工対象物上の前記加工用レーザのスポット径に応じて、前記変更手段により前記ガイドレーザのスポット径を変更することを特徴とする。
請求項２から請求項５のいずれか一項に記載のレーザ加工装置において、
前記設定手段は、前記収束レンズから加工対象物までの距離を測定する測定手段を有し、その測定手段により測定された距離を設定することを特徴とする。
請求項２から請求項６のいずれか一項に記載のレーザ加工装置において、
前記制御手段は、前記ガイドレーザのビームスポットを、前記変更手段により変更可能な範囲内で前記加工用レーザのビームスポットを包含する最小のスポット径となるように制御することを特徴とする。
不可視波長の加工用レーザを出射する加工用レーザ光源と、
可視波長のガイドレーザを出射するガイドレーザ光源と、
前記加工用レーザの光路と前記ガイドレーザの光路とを同軸上に合流させる光合流手段と、
前記光合流手段からの前記加工用レーザ及び前記ガイドレーザを走査する走査手段と、
前記走査手段からの前記加工用レーザ及び前記ガイドレーザを収束させる収束レンズと、
前記収束レンズからの前記加工用レーザを加工対象物上に照射する加工動作を行うとともに、前記加工動作に先立ち、前記ガイドレーザを前記加工対象物上における前記加工用レーザの照射領域に対応する箇所に照射するガイド表示動作を行う制御手段と、
を備えたレーザ加工装置において、
前記制御手段は、前記ガイド表示動作の際において、前記加工用レーザ光のスポット径よりも前記ガイドレーザのスポット径が小さい場合に、前記走査手段により前記ガイドレーザのビームスポットを、前記加工用レーザのビームスポットの移動方向に沿った方向に変位させるとともに、前記移動方向に直交する方向に所定範囲内で変位させることを特徴とするレーザ加工装置。