JP2023045543A - レーザ加工方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】レーザの有効照射率が高い方法でレーザを同じ箇所に複数回照射して複数の貫通孔を形成するレーザ加工方法を提供する。【解決手段】レーザ加工方法は、準備工程と、加工工程と、を含む。準備工程では、加工対象であるワーク100を加工位置にセットする。加工工程では、加工位置にセットされたワーク100に対して、光走査装置を通過したパルスレーザを加工ヘッド13から照射してワーク100に複数の孔を形成する。パルスレーザが光走査装置によって走査されることにより、パルスレーザの照射位置が初期位置から終端位置まで走査速度で順次変化した後に初期位置に戻ることが周期的に繰り返される。加工工程では、光走査装置によるパルスレーザの走査とは逆向きかつ略同じ速さでワークに対するパルスレーザの照射位置を変化させることで、1周期分のパルスレーザがワーク100の略同一箇所に照射される。【選択図】図6

Description

本発明は、主として、レーザを用いてワークに孔開け加工を行う方法に関する。
特許文献1は、薄板に多数の貫通孔を形成するレーザ加工方法を開示する。このレーザ加工方法では、円筒状のドラムに薄板を巻き付ける。ドラムには円周方向に沿って開口部が形成されている。ドラムの内側から開口部に沿って薄板にパルスレーザを照射することにより、薄板に多数の貫通孔を形成する。
特許第6607649号公報
特許文献1のレーザ加工方法は、1回のレーザの照射でワーク(薄板)に貫通孔を形成することが前提である。しかし、ワークの種類によっては、貫通孔を形成するためにレーザを同じ箇所に複数回照射する必要がある。この場合、加工ヘッド及びワークを停止させて貫通孔を形成した後に、加工ヘッド又はワークを移動させてレーザの照射箇所を変更する。この方法では、加工ヘッド又はワークの移動中に発生させたレーザが無駄になるため、レーザの有効照射率が低くなる。
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、レーザの有効照射率が高い方法でレーザを同じ箇所に複数回照射して複数の貫通孔を形成するレーザ加工方法を提供することにある。
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
本発明の観点によれば、以下のレーザ加工方法が提供される。即ち、レーザ加工方法は、準備工程と、加工工程と、を含む。前記準備工程では、加工対象であるワークを加工位置にセットする。前記加工工程では、前記加工位置にセットされた前記ワークに対して、光走査装置を通過したパルスレーザを加工ヘッドから照射して当該ワークに複数の孔を形成する。前記パルスレーザが光走査装置によって走査されることにより、前記パルスレーザの照射位置が初期位置から終端位置まで走査速度で順次変化した後に前記初期位置に戻ることが周期的に繰り返される。前記加工工程では、1周期分の前記パルスレーザが照射される間に前記ワークに対する前記パルスレーザの相対位置が変化しないように、光走査装置によるパルスレーザの走査とは逆向きかつ略同じ速さで前記ワークに対する前記パルスレーザの照射位置を変化させることで、1周期分の前記パルスレーザが前記ワークの略同一箇所に照射される。
これにより、1周期分のパルスレーザがワークの略同一箇所に照射される。従って、加工ヘッド及びワークを停止させてワークに孔を形成する方法と比較して、レーザの有効照射率を高くすることができる。
本発明によれば、レーザの有効照射率が高い方法でレーザを同じ箇所に複数回照射して複数の貫通孔を形成することができる。
第1実施形態のレーザ加工装置の斜視図。 光走査装置の第1側面図。 光走査装置の第2側面図。 透光部材を通過することでレーザの進路が変化することを示す図。 光走査装置がレーザ光を走査する様子を示す側面図。 レーザを同一箇所に照射して孔開けを行う流れを示す図。 第2実施形態の光走査装置の第1側面図。 第2実施形態のレーザ加工装置でワークを加工する処理を説明する斜視図。
次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。初めに、図1を参照して、レーザ加工装置1の構成を説明する。レーザ加工装置1は、ワーク100に対して複数の孔を形成するために用いられる。
本実施形態のワーク100は、リチウムイオン電池の電極として用いられるシート状の部材である。ただし、ワーク100の形状、材料、及び用途はこれに限られず、複数の孔(貫通孔又は非貫通孔)を連続的に形成する必要がある様々なワーク100に対して、レーザ加工装置1を用いることができる。
図1に示すように、レーザ加工装置1は、移動部10と、レーザ発生器11と、支持部材12と、加工ヘッド13と、を備える。
移動部10は、1軸の移動を行うテーブルである。移動部10には、ワーク100が載置される。移動部10は、載置されたワーク100を、ワーク100の長手方向に移動させる。
レーザ発生器11は、パルス発振により時間間隔が短いパルスレーザを発生させる。パルスレーザの時間間隔は特に限定されないが、レーザ発生器11は、例えばナノ秒オーダー、ピコ秒オーダー、又はフェムト秒オーダー等の短い時間間隔でパルスレーザを発生させる。以下の説明では、レーザ発生器11が発生させる「パルスレーザ」を単に「レーザ」と称する。
支持部材12は、ワーク100の上方に位置する可動機構を備える。この可動機構には、加工ヘッド13が取り付けられている。図略の電動モータにより可動機構を動作させることで、加工ヘッド13をワーク100の幅方向に移動させることができる。また、支持部材12の内部には、レーザ発生器11が発生させたレーザ光を加工ヘッド13まで導くための複数の光学部品(ミラー又はプリズム等)が配置されている。複数の光学部品を用いる構成に代えて、光ファイバーを用いて、レーザ発生器11から加工ヘッド13までレーザを導いてもよい。
加工ヘッド13は、レーザ発生器11が発生させて支持部材12内を通ったレーザをワーク100に照射する。図1に示すように、加工ヘッド13は、鉛直方向を回転中心として回転可能である。
加工ヘッド13は、ワーク100を停止させた状態で、ワーク100の幅方向の第1端から第2端に向けて移動しながら、ワーク100にレーザを照射する。これにより、ワーク100に連続的に貫通孔が形成される。
加工ヘッド13は、ワーク100の幅方向の第2端まで貫通孔を形成した後に、鉛直方向を回転中心として向きを180度変化させる(反転させる)。加工ヘッド13の向きを反転させる間に、移動部10がワーク100の長手方向に所定量(具体的には貫通孔の間隔に相当する長さ)移動して停止する。その後、加工ヘッド13がワーク100の幅方向の第2端から第1端に向けて移動しながらワーク100に貫通孔を形成する。以上の処理を繰り返すことにより、レーザ加工装置1は、ワーク100に複数の貫通孔を形成する。
加工ヘッド13の移動方向はワーク100の幅方向に限られず、ワーク100の長手方向であってもよい。また、加工ヘッド13が2軸の移動(幅方向の移動と長手方向の移動)ができるように構成されていてもよい。この場合、移動部10を省略することもできる。逆に、移動部10が2軸の移動ができるように構成され、加工ヘッド13を移動させる可動機構を省略してもよい。
加工ヘッド13の内部には光走査装置14が配置されている。レーザ発生器11が発生させたレーザは、光走査装置14によって走査されてワーク100に照射される。図2及び図3に示すように、光走査装置14は、集光部材21と、反射部材22と、電動モータ23と、回転テーブル24と、透過光学系30と、を備える。
集光部材21はレーザを集光する集光レンズである。集光部材21は、集光レンズに限られず、例えば放物面鏡であってもよい。反射部材22は、レーザを反射するミラー又はプリズムである。反射部材22は、集光部材21で集光されたレーザを反射することにより、レーザの進行方向を変化させる。反射部材22によって反射されたレーザは、透過光学系30へ向かう。レーザ発生器11から反射部材22に至る構成の詳細な説明については省略する。
電動モータ23は、回転駆動力を発生させる。電動モータ23が発生させた回転駆動力は回転テーブル24に伝達される。これにより、回転テーブル24は、回転軸線81を中心にして回転する。なお、集光部材21及び反射部材22は、回転テーブル24に対して相対回転可能であり、回転テーブル24が回転しても集光部材21及び反射部材22は回転しない。
回転テーブル24には、透過光学系30が設けられている。回転テーブル24が回転することにより、回転テーブル24と一体的に透過光学系30も回転する。透過光学系30は、レーザを透過させる複数の透光部材31で構成されている。透光部材31は、厚さが一定の板状の部材であり、多角形(本実施形態では正十八角形)となるように並べて配置されている。
レーザが透光部材31を通過することにより、レーザの進路が変化する(オフセットする)。レーザ加工装置1は、この原理を利用して、レーザを走査する。
以下、図4を参照して、レーザの進路が変化する原理を説明する。透光部材31は、レーザが入射する入射面と、レーザが出射する出射面と、を有する。透光部材31の入射面と出射面は平行である。また、透光部材31の入射面及び反射面がレーザに対して直交している場合はレーザの進路が変化せず、透光部材31の入射面及び反射面がレーザに対して直交していない場合はレーザの進路が変化する。
レーザが透光部材31に入射すると、レーザが屈折する。具体的には、屈折角θ2が入射角θ1とは異なる値になる。入射角θ1と屈折角θ2の関係は、大気中の屈折率と透光部材31の屈折率の比率に依存する。また、レーザが透光部材31から外側に出射する際にもレーザが屈折する。透光部材31の入射面と出射面が平行であるため、透光部材31に入射するレーザの向きと、透光部材31から出射するレーザの向きと、は平行である。しかし、透光部材31に入射するレーザの位置と、透光部材31から出射するレーザの位置と、は距離Dだけ異なる。
距離Dは、レーザに対する透光部材31の角度と、透光部材31の厚さと、大気中の屈折率と透光部材31の屈折率の比率と、に依存する。本実施形態では、透光部材31の厚さと屈折率の比率は一定であるため、レーザに対する透光部材31の角度に応じて、距離Dが変化する。
本実施形態の透光部材31は回転テーブル24に固定されている。従って、回転テーブル24を回転させることにより、透光部材31を回転させることができる。レーザが透光部材31を通過する場合、図5に示すように、透光部材31(透過光学系30)の回転位相に応じて、レーザに対する透光部材31の角度が変化する。その結果、上述した原理により、透光部材31(透過光学系30)の回転位相に応じて、上述した距離Dが変化する。つまり、レーザを照射しながら透過光学系30を回転させることにより、レーザが走査される。
以下では、レーザが走査される方向を「第1方向」と称する。また、複数の透光部材31を区別して説明するために、隣接する2つの透光部材31を、透光部材31-1及び透光部材31-2と称することがある。レーザが1つの透光部材31(例えば図5に示す透光部材31-1)を通過する間に、レーザが「初期位置」から「終端位置」まで走査される。その後、レーザが通過する透光部材31が次の透光部材31(例えば図5に示す透光部材31-2)切り替わるため、レーザの照射位置は再び「初期位置」に戻る。
次に、レーザが初期位置から終端位置まで変化する速度(以下、走査速度)が略等速度であることを説明する。入射角θ1の時間変化(入射角θ1が変化する速度)をωとし、θ1の初期値を0とした場合、T秒後の入射角θ1は、ωTとなる。ωTと、透光部材31の屈折率であるnと、を用いてDを記述すると、図4の式(1)になる。式(1)は、スネルの法則及び平面図形の公式から導出される公知の式である。
図4では、Dを分かり易く説明するために実際の値よりもθ1を大きくして記載しているが、実際の入射角θ1は0度以上10度以下である。つまり、θ1は十分に小さいため、sinθ=tanθ=θ、cosθ=1の近似式が成立する。この近似式を用いて式(1)を変換すると、式(2)になる。そして、sin-1x=xの近似式を用いて更に式(2)を変換すると式(3)になる。本実施形態では、ωは一定値であり、nも物性値なので定数である。従って、DはTの一次関数である。走査速度はDの時間変化であるため、走査速度は略等速度である。
次に、図6を参照して、同一箇所にレーザを複数回照射する方法について説明する。
レーザを照射する前に、ワーク100を加工位置にセットする準備工程を行う。加工位置とは、ワーク100を加工する際にワーク100をセットする位置である。本実施形態では移動部10が加工位置に相当する。また、ワーク100をセットするとは、ワーク100に対して加工ができるように、ワーク100を載置したり固定したりすることである。
次に、レーザ加工装置1を用いてワーク100に対して孔を形成する加工工程を行う。上述したように、光走査装置14を通過したレーザの走査速度は略等速度である。従って、図6に示すように、レーザの走査速度と略等速度かつ逆向きに加工ヘッド13を移動させることにより、レーザの走査が加工ヘッド13の移動により打ち消されるので、レーザはワーク100の略同一箇所に連続して照射されることとなる。略同一箇所は、言い換えれば実質的に同一の箇所であり、僅かなズレを含む。レーザ光が所定の透光部材31(透光部材31-1)を通過する間は、略同一箇所(第1加工位置)にレーザが照射される。これにより、1回のレーザの照射で孔を形成することが困難なワーク100に対しても、レーザを複数回照射することにより、孔を形成することができる。なお、本実施形態では、ワーク100に対して加工ヘッド13を移動させることにより、ワーク100に対するパルスレーザの相対位置を変化させる。これに代えて、加工ヘッド13に対してワーク100を移動させることにより、ワーク100に対するパルスレーザの相対位置を変化させてもよい。
その後、レーザが透光部材31-1を通過する状態から透光部材31-2を通過する状態に切り替わるタイミングで、レーザの照射位置が変化する(終端位置から初期位置に切り替わる)。これにより、次の加工位置(第2加工位置)にレーザが連続して照射されることとなる。
以上により、加工ヘッド13を停止させることなく連続してワーク100に孔を形成できる。上述したように、レーザ加工装置1は、ワーク100の幅方向の第1端から第2端に向けて加工ヘッド13を移動させながら加工を行った後に、加工ヘッド13の向きを反転させる。加工ヘッド13の向きを反転させることにより、光走査装置14の向きが反転してレーザの走査速度の向きも反転する。その後、ワーク100の幅方向の第2端から第1端に向けて加工ヘッド13を略等速度で移動させながら加工を行う。
加工ヘッド13の向きを反転させることにより、加工ヘッド13の移動方向とレーザの走査速度の方向とを反対にすることができる。そのため、ワーク100の幅方向の第2端から第1端に向かうときにおいても、略同一箇所にレーザを複数回照射して、ワーク100に孔を形成できる。
本実施形態では、ワーク100の幅方向の第1端から第2端に到達するまでの間において、加工ヘッド13を停止させる必要がない。従って、孔を形成する度に、加工ヘッドの停止及び移動を行う方法と比較して、レーザの有効照射率を高くすることができる。
次に、図7及び図8を参照して、第2実施形態のレーザ加工装置1について説明する。
第2実施形態では、加工ヘッド13が光走査装置14とポリゴンミラー35を含んで構成される。そして、光走査装置14を通過したレーザは水平方向に照射されて、ポリゴンミラー35により下方に向けて反射されて、ワーク100に照射される。ポリゴンミラー35は、多角形状であり、多角形の辺に相当する部分にミラー(反射面)が配置されている。ポリゴンミラー35は、透光部材31の回転中心と平行な回転軸を回転中心として回転可能に構成されている。ポリゴンミラー35が回転することにより、レーザを反射する反射面が所定の周期で切り替わる。
第1実施形態では、光走査装置14による走査とは逆向きかつ同じ速さで加工ヘッド13を移動させることにより、1周期分のレーザが略同一箇所に照射される。これに対し、第2実施形態では、光走査装置14による走査とは逆向きかつ同じ速さでポリゴンミラー35によりレーザを走査することにより、1周期分のレーザが略同一箇所に照射される。つまり、図7に示すように、光走査装置14によるワーク100上の走査速度を速度V1とし、ポリゴンミラー35によるワーク100上の走査速度を速度V2としたときに、V1=-V2が成立する。速度V1と速度V2の計測は、例えば光走査装置14によるレーザの走査とポリゴンミラー35の回転の一方を停止させることで行うことができる。
ポリゴンミラー35の1つの反射面でレーザが反射する間は、ポリゴンミラー35が回転するにつれてレーザに対する反射面の角度が徐々に変化する。その結果、レーザの進行方向が徐々に変化する。言い換えれば、ポリゴンミラー35により、レーザが走査される。例えばポリゴンミラー35が十六角形である場合、1面の中心角は22.5度であり、スキャン角度は45度である。ここで、cos22.5°=0.923であり1に近似しているため、ポリゴンミラー35によるレーザの走査は略等速度である。また、ポリゴンミラー35の辺の数は16に限られない。ポリゴンミラー35の辺の数が16以上であれば、ポリゴンミラー35によるレーザの走査は略等速度である。
光走査装置14がレーザを走査する方向と、ポリゴンミラー35がレーザを走査する方向と、が逆向きになるように、透過光学系30及びポリゴンミラー35の回転方向が定められている。具体的には、透過光学系30の回転方向と、ポリゴンミラー35の回転方向と、は逆向きである。更に、光走査装置14の走査によりワーク100に対してレーザが走査される速度と、ポリゴンミラー35の走査によりワーク100に対してレーザが走査される速度と、が略同じになるように透過光学系30とポリゴンミラー35の回転速度が定められている。従って、光走査装置14によるレーザの走査とポリゴンミラー35によるレーザの走査とが打ち消し合うため、レーザが1つの透光部材31を通過する間において、ワーク100の略同一箇所にレーザが照射される。
また、レーザが通過する透光部材31が切り替わることにより、第1実施形態で示したようにレーザの照射位置が終端位置から初期位置に戻る。この結果、ワーク100に照射されるレーザの位置も変化する。従って、ポリゴンミラー35の1つの反射面でレーザが反射する間において、レーザが通過する透光部材31が切り替わる度に、レーザの照射位置が第1方向で変化する。第2実施形態では、このようにしてレーザが第1方向に走査される。その後、レーザを反射するポリゴンミラー35の反射面が切り替わることにより、レーザの照射位置は第1方向の加工終点(図7)から加工始点(図7)に戻る。
第2実施形態の加工ヘッド13は、図7の紙面と直交する方向に移動する。つまり、第2実施形態では、加工ヘッド13の移動方向と、第1方向(光が走査される方向)と、は直交する。これにより、図8に示すように、加工ヘッド13がワーク100の第1端から第2端まで移動するだけで、2方向(加工ヘッド13の移動方向と光走査方向)に孔を形成することができる。そして、加工ヘッド13がワーク100の第2端に到達した後に、ワーク100を光走査方向に移動させる。この移動量は、加工ヘッド13が光を走査する長さと同じであることが好ましい。その後、加工ヘッド13を第2端から第1端に移動させる。このとき、加工ヘッド13を反転させる必要はない。この作業を繰り返すことにより、ワーク100の全面に孔を形成できる。
以上に説明したように、上記実施形態では、以下に示すレーザ加工方法で、ワーク100に対する孔開けが行われている。第1実施形態のレーザ加工方法は、準備工程と、加工工程と、を含む。準備工程では、加工対象であるワーク100を加工位置にセットする。加工工程では、加工位置にセットされたワーク100に対して、光走査装置14を通過したパルスレーザを加工ヘッド13から照射してワーク100に複数の孔を形成する。パルスレーザが光走査装置14によって走査されることにより、パルスレーザの照射位置が初期位置から終端位置まで走査速度で順次変化した後に初期位置に戻ることが周期的に繰り返される。加工工程では、1周期分のパルスレーザが照射される間にワーク100に対するパルスレーザの相対位置が変化しないように、光走査装置によるパルスレーザの走査とは逆向きかつ略同じ速さでワーク100に対するパルスレーザの照射位置を変化させることで、1周期分のパルスレーザがワーク100の略同一箇所に照射される。
これにより、1周期分のパルスレーザがワーク100の略同一箇所に照射される。従って、加工ヘッド13及びワーク100を停止させてワーク100に孔を形成する方法と比較して、レーザの有効照射率を高くすることができる。
上記実施形態において、光走査装置14は、パルスレーザを透過させる複数の透光部材31を有する透過光学系30を備える。透過光学系30が回転することにより、パルスレーザが通過する透光部材31が切り替わる。パルスレーザが1つの透光部材31を通過する間は、光走査装置14の回転位相に応じて、パルスレーザの照射位置が初期位置から終端位置まで略一定の走査速度内で変化する。
これにより、パルスレーザの照射位置が初期位置から終端位置まで順次変化した後に初期位置に戻る構成の光走査装置を簡単な構造で実現できる。
第1実施形態の加工工程では、光走査装置14によるパルスレーザの走査を打ち消す方向かつ走査速度と略同じ速さでワーク100又は加工ヘッド13を移動させて、1周期分のパルスレーザがワーク100の略同一箇所に照射される。
第2実施形態の加工工程では、回転するポリゴンミラー35にパルスレーザを照射して、ポリゴンミラー35で反射したパルスレーザによりワーク100に複数の孔を形成する。加工工程では、光走査装置14によりパルスレーザが走査される方向と、ポリゴンミラー35によりパルスレーザが走査される方向と、を逆向きかつ略同じ速さにすることで、1周期分のパルスレーザがワーク100の略同一箇所に照射される。
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
レーザを第1方向に走査させる構造は一例であり、上述した構造以外の光走査装置を用いてもよい。
上記実施形態のレーザ加工装置1は、ワーク100に対して2方向(幅方向と長手方向)の孔開けを行う。これに代えて、レーザ加工装置1は、ワーク100に対して1方向の孔開けを行う構成であってもよい。
1 レーザ加工装置
10 移動部
11 レーザ発生器
12 支持部材
13 加工ヘッド
14 光走査装置
30 透過光学系
31 透光部材
35 ポリゴンミラー
100 ワーク

Claims (4)

  1. 加工対象であるワークを加工位置にセットする準備工程と、
    前記加工位置にセットされた前記ワークに対して、光走査装置を通過したパルスレーザを加工ヘッドから照射して当該ワークに複数の孔を形成する加工工程と、
    を含み、
    前記パルスレーザが光走査装置によって走査されることにより、前記パルスレーザの照射位置が初期位置から終端位置まで走査速度で順次変化した後に前記初期位置に戻ることが周期的に繰り返され、
    前記加工工程では、1周期分の前記パルスレーザが照射される間に前記ワークに対する前記パルスレーザの相対位置が変化しないように、光走査装置によるパルスレーザの走査とは逆向きかつ略同じ速さで前記ワークに対する前記パルスレーザの照射位置を変化させることで、1周期分の前記パルスレーザが前記ワークの略同一箇所に照射されることを特徴とするレーザ加工方法。
  2. 請求項1に記載のレーザ加工方法であって、
    前記光走査装置は、前記パルスレーザを透過させる複数の透光部材を有する透過光学系を備え、
    前記透過光学系が回転することにより、前記パルスレーザが通過する前記透光部材が切り替わり、
    前記パルスレーザが1つの前記透光部材を通過する間は、前記光走査装置の回転位相に応じて、前記パルスレーザの照射位置が初期位置から終端位置まで略一定の走査速度内で変化することを特徴とするレーザ加工方法。
  3. 請求項1又は2に記載のレーザ加工方法であって、
    前記加工工程では、前記光走査装置による前記パルスレーザの走査を打ち消す方向かつ前記走査速度と略同じ速さで前記ワーク又は前記加工ヘッドを移動させることで、1周期分の前記パルスレーザが前記ワークの略同一箇所に照射されることを特徴とするレーザ加工方法。
  4. 請求項1又は2に記載のレーザ加工方法であって、
    前記加工工程では、回転するポリゴンミラーに前記パルスレーザを照射して、前記ポリゴンミラーで反射した前記パルスレーザにより前記ワークに複数の孔を形成し、
    前記加工工程では、前記光走査装置により前記パルスレーザが走査される方向と、前記ポリゴンミラーにより前記パルスレーザが走査される方向と、を逆向きかつ略同じ速さにすることで、1周期分の前記パルスレーザが前記ワークの略同一箇所に照射されることを特徴とするレーザ加工方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS591082A (ja) * 1982-06-25 1984-01-06 Konishiroku Photo Ind Co Ltd ウエブの欠陥部の位置を検出する方法
JPS5978793A (ja) * 1982-10-27 1984-05-07 Hitachi Ltd レ−ザ加工装置
US4945287A (en) * 1988-06-13 1990-07-31 Eotron Corporation Multiple pentaprism scanning device and method
JP2001105164A (ja) * 1999-10-07 2001-04-17 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ穴あけ加工方法及び加工装置
US6538230B2 (en) * 2001-05-17 2003-03-25 Preco Laser Systems, Llc Method and apparatus for improving laser hole resolution
DE10225387B4 (de) * 2002-06-07 2007-09-20 Mlt Micro Laser Technology Gmbh Vorrichtung zur Substratbehandlung mittels Laserstrahlung
JP6607649B2 (ja) 2017-09-01 2019-11-20 株式会社ワイヤード レーザ加工装置、レーザ加工方法およびこれを用いて加工された薄板
DE102017218130A1 (de) * 2017-10-11 2019-04-11 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Stromableiters, Elektrode und Batteriezelle
JP7011557B2 (ja) * 2018-09-07 2022-01-26 川崎重工業株式会社 レーザ光走査装置及びレーザ加工装置

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