JP4270228B2 - レーザ装置とその制御方法およびそれを用いたレーザ加工方法とレーザ加工機 - Google Patents

Description

本発明は、Ｑスイッチを用いたレーザ装置とその制御方法およびそれを用いたレーザ加工方法とレーザ加工機に関する。

従来のＱスイッチレーザ制御について説明する。

従来のＱスイッチレーザシステムは、高反射ミラー、Ｑスイッチ素子、ゲイン媒質、出力鏡、励起光媒体とからなる共振器を、そのＱスイッチと励起光を制御することでパルス光を得ている。

ゲイン媒質に励起光が入射すると、高反射ミラーと出力鏡の間で光共振が発生しレーザ発振する。

しかし、その途中にＱスイッチ素子を挿入するとＱスイッチ素子がＯＮつまり連続発振モードの時は光路が開かれるためレーザ発振するが、ＯＦＦつまり休止期間の時は光路が閉じられ発振が停止する。

次にＱスイッチをＯＮつまり連続発振モードに切換えると共振器損失が短時間に減少し強力なパルスを得る。こうしてＱスイッチのＯＮ、ＯＦＦを切換えることでパルスレーザ発振が可能となる。

通常Ｑスイッチ発振を行う場合、図１４に示すように発振を開始した最初のパルスが非常に大きくなる。これを抑えるために、図１５に示すように最初のパルスを得る手前で、ゲイン媒質を励起する光を弱めるなどのファーストパルスサプレッション方式がある。

また、このファーストパルスサプレッションを行わず、最初のパルスが大きくなりすぎることを抑えるために、図１６に示すように、励起光を連続的にゲイン媒質に照射して、Ｑスイッチを連続発振モードに設定し、レーザパルス発生前に所定の時間だけ休止期間を設けレーザパルスを得るＱスイッチレーザがある。

また、このＱスイッチレーザを搭載したレーザ加工機があり、金属加工やプリント基板の穴あけなどに使用されている。加工は一般に加工中は所定の周波数でパルストレインが必要となり、またワークの搬送時などは長い休止時間が必要で、パルス発振と休止の繰り返しで行われる。

しかし、励起光を連続的にゲイン媒質に照射して、Ｑスイッチを連続発振モードに設定し、レーザパルス発生前に所定の時間だけ休止期間を設けレーザパルスを得る方式は非常に有用な方法であるが、周波数が高めた場合に、図１６の第１パルスに示すように最初のパルスがそれ以降のパルスと比較して少し高くなことがある。

また、発振器内部の光学部品の熱レンズの影響によって、最初の数パルスが、図１７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、一定時間発振した後の安定したパルスより、高くなったり、低くなったりすることが観測されている。

また、レーザ加工機においても、図１７（Ａ）（Ｂ）のようなレーザパルスを使用して加工した場合、図１８（Ａ）、（Ｂ）のように最初のショットあるいは、最初の数ショットの加工径が所望の加工径でなくなってしまう。

これを解決するために、ダミーターゲットにパルスが安定するまでレーザを照射し、その後加工を開始するなどの手段をとっていたが、その照射時間が加工の無駄時間になる、という問題を有していた。

本発明は前記従来の問題点を解決するもので、安定したレーザパルスレーザを得、また加工においてはタクトタイムの無駄時間なしを実現する手段を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１記載の本発明は、ゲイン媒質とＱスイッチを有し、励起光を連続的にゲイン媒質に照射してＱスイッチを連続発振モードに設定し、レーザパルス発生前に所定の時間だけ休止期間を設けレーザパルスを得るレーザ制御方法において、
安定したレーザパルスとして同じピークで同じ波形のレーザパルスを得るために、レーザパルスが安定するレーザショット数以下の場合でＱスイッチの連続発振期間が一定時間以上継続した場合に、レーザショット数の関数またはレーザショット番号に応じたデータテーブルでレーザパルス休止期間を設定し、Ｑスイッチの連続発振期間が一定時間以上継続しなかった場合に、レーザパルスが安定するレーザショット数以降に設定するレーザパルス休止期間と同じレーザパルス休止期間を設定するレーザ制御方法である。

請求項２記載の本発明は、２番目のパルス以降はその前のパルスをモニタすることで、レーザパルスが一定になるように前記レーザパルス休止期間を補正することを特徴とする請求項１記載のレーザ制御方法である。

請求項３記載の本発明は、エクストラキャビティ方式で非線形結晶を設けることにより高調波発生レーザ光を得ることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ制御方法である。

請求項４記載の本発明は、イントラキャビティ方式で非線形結晶を設けることにより高調波発生レーザ光を得ることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ制御方法である。

請求項５記載の本発明は、レーザ出力部に光学変調器を設け、Ｑスイッチが休止期間から連続発振モードに切り替わったタイミングから一定の時間のみ光学変調器を通過させることによりレーザ光のパルス部を切り出す請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ制御方法である。

請求項６記載の本発明は、ゲイン媒質とＱスイッチを有し、励起光を連続的にゲイン媒質に照射してＱスイッチを連続発振モードに設定し、レーザパルス発生前に所定の時間だけ休止期間を設けレーザパルスを得るレーザ装置において、
安定したレーザパルスとして同じピークで同じ波形のレーザパルスを得るために、レーザパルスが安定するレーザショット数以下の場合でＱスイッチの連続発振期間が一定時間以上継続した場合に、レーザショット数の関数またはレーザショット番号に応じたデータテーブルでレーザパルス休止期間を設定し、Ｑスイッチの連続発振期間が一定時間以上継続しなかった場合に、レーザパルスが安定するレーザショット数以降に設定するレーザパルス休止期間と同じレーザパルス休止期間を設定する手段を設けたレーザ装置である。

請求項７記載の本発明は、２番目のパルス以降はその前のパルスをモニタすることで、レーザパルスが一定になるように前記レーザパルス休止期間を補正することを特徴とする請求項６記載のレーザ装置である。

請求項８記載の本発明は、エクストラキャビティ方式で非線形結晶を設けることにより高調波発生レーザ光を得る請求項６または７に記載のレーザ装置である。

請求項９記載の本発明は、イントラキャビティ方式で非線形結晶を設けることにより高調波発生レーザ光を得る請求項６または７に記載のレーザ装置である。

請求項１０記載の本発明は、レーザ出力部に光学変調器を設け、Ｑスイッチが休止期間から連続発振モードに切り替わったタイミングから一定の時間のみ光学変調器を通過させる請求項６〜９のいずれかに記載のレーザ装置である。

請求項１１記載の本発明は、ゲイン媒質とＱスイッチを有し、励起光を連続的にゲイン媒質に照射してＱスイッチを連続発振モードに設定し、レーザパルス発生前に所定の時間だけ休止期間を設けレーザパルスを得るＱスイッチレーザを用いるレーザ加工方法において、
安定したレーザパルスとして同じピークで同じ波形のレーザパルスを得るために、レーザパルスが安定するレーザショット数以下の場合でＱスイッチの連続発振期間が一定時間以上継続した場合に、レーザショット数の関数またはレーザショット番号に応じたデータテーブルでレーザパルス休止期間を設定し、Ｑスイッチの連続発振期間が一定時間以上継続しなかった場合に、レーザパルスが安定するレーザショット数以降に設定するレーザパルス休止期間と同じレーザパルス休止期間を設定するＱスイッチレーザを用いたレーザ加工方法である。

請求項１２記載の本発明は、２番目のパルス以降はその前のパルスをモニタすることで、レーザパルスが一定になるように前記レーザパルス休止期間を補正する請求項１１記載のレーザ加工方法である。

請求項１３記載の本発明は、エクストラキャビティ方式で非線形結晶を設けることにより高調波発生レーザ光を得る請求項１１または１２に記載のレーザ加工方法である。

請求項１４記載の本発明は、イントラキャビティ方式で非線形結晶を設けることにより高調波発生レーザ光を得る請求項１１または１２に記載のレーザ加工方法である。

請求項１５記載の本発明は、レーザ出力部に光学変調器を設け、Ｑスイッチが休止期間から連続発振モードに切り替わったタイミングから一定の時間のみ光学変調器を通過させる請求項１１〜１４のいずれかに記載のレーザ加工方法である。

請求項１６記載の本発明は、ゲイン媒質とＱスイッチを有し、励起光を連続的にゲイン媒質に照射してＱスイッチを連続発振モードに設定し、レーザパルス発生前に所定の時間だけ休止期間を設けレーザパルスを得るＱスイッチレーザを用いるレーザ加工機において、
安定したレーザパルスとして同じピークで同じ波形のレーザパルスを得るために、レーザパルスが安定するレーザショット数以下の場合でＱスイッチの連続発振期間が一定時間以上継続した場合に、レーザショット数の関数またはレーザショット番号に応じたデータテーブルでレーザパルス休止期間を設定し、Ｑスイッチの連続発振期間が一定時間以上継続しなかった場合に、レーザパルスが安定するレーザショット数以降に設定するレーザパルス休止期間と同じレーザパルス休止期間を設定するＱスイッチレーザを用いたレーザ加工機である。

請求項１７記載の本発明は、２番目のパルス以降はその前のパルスをモニタすることで、レーザパルスが一定になるように前記レーザパルス休止期間を補正する請求項１６記載のレーザ加工機である。

請求項１８記載の本発明は、エクストラキャビティ方式で非線形結晶を設けることにより高調波発生レーザ光を得る請求項１６または１７に記載のレーザ加工機である。

請求項１９記載の本発明は、イントラキャビティ方式で非線形結晶を設けることにより高調波発生レーザ光を得る請求項１６または１７に記載のレーザ加工機である。

請求項２０記載の本発明は、レーザ出力部に光学変調器を設け、Ｑスイッチが休止期間から連続発振モードに切り替わったタイミングから一定の時間のみ光学変調器を通過させる請求項１６〜１９のいずれかに記載のレーザ加工機である。

以上のように本発明のＱスイッチの休止期間を変化させるレーザ制御方法またＱスイッチレーザ装置により、パルス照射の時間間隔があいた場合、また間隔が変化した場合でも、安定したパルスを１番目のパルスから連続する全てのパルスにわたって得る事ができる。

上記構成により、本発明は、レーザ発振開始時、また一定時間の休止後に1番目のパルスから発振完了するまでの全てのパルスにわたって安定したパルスを得ることができる。

また、本発明は、レーザ開始時、また一定時間の休止後に1番目のパルスから発振完了するまでの全てのパルスにわたって安定したパルスを得、そのパルスを使用し加工を行うことで常に安定した径の加工を実現することができる。

（参考例１）
以下、本発明の参考例１について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本参考例を示すレーザ発振制御方法の説明図で、Ｑスイッチレーザシステムのレーザヘッドにおける、Ｑスイッチへの指令波形を示している。

まず、励起光はゲイン媒質に連続して照射する。ＱスイッチがＯＮの状態が連続発振モードであり、このモードから、ＱスイッチのＯＦＦの状態である休止期間に変更すると、レーザゲインが上昇する。Ｔ０時間の経過後ＱスイッチをＯＮ（連続発振モード）に切換えるとレーザパルスが発生する。Ｔ０は１番目のパルスを得るための発振休止期間である。２番目以降のパルスを得るためには発振休止期間をＴにする。指定したパルスを照射する場合の処理の流れを図２に示す。

まず、指定するパルス数Ｎを設定し、カウンタとしてｎを初期化する。ｎが最初のショットを示す０の場合、連続発振期間が一定時間以上経過している場合、休止期間としてＴ０を設定する。連続発振期間が一定時間を経過していない場合は休止期間としてＴを設定する。また、１番目のパルスで無い場合は休止期間としてＴを設定する。この設定した休止期間となるようにＱスイッチをＯＦＦする。

なお、ゲイン媒質として蛍光寿命の非常に短いＹＶＯ４等の媒体を使用する場合、熱レンズの影響を受けにくいため、図１のＴ０の期間は常にＴの期間より短く設定する。

また、基本波より高い波長のパルスレーザを使用する場合は、このＱスイッチレーザ発振制御方式の参考例１において、エクストラキャビティー方式あるいはイントラキャビティー方式で非線形結晶を設ける。

図３を用いてＱスイッチレーザシステムの動作を説明する。システムの構成としては、２１は高反射ミラー、２２はＱスイッチ素子、２３はゲイン媒質、２４は出力鏡、２５は集光レンズである。

高調波発生させる場合、この場合はエクストラキャビティ方式であるが破線で囲んだ部分を設ける。２６は非線形光学結晶、２７は光学レンズであり、２８はナローバンドフィルターまたはダイクロイックミラーであり、２枚のレンズ２５と２７でコリメータを構成する。イントラキャビティーの場合の図は省略するが、出力鏡２４と高反射ミラー２１の間に非線形光学結晶が入る構成となる。また、次に説明するレーザの出力部に光学変調器２９を設けている
レーザの出力部に光学変調器を設けＱスイッチのＯＦＦのタイミングから一定時間光学変調器を通過させることで、レーザの連続発振成分を除去しパルス成分のみを取り出すことができる。

図４は、図３の光学変調器２９の制御方法を示している。

ＱスイッチがほぼＯＮ（連続発振モード）したタイミングから一定時間光学変調器を通過させる。なお、パルス発生がＱスイッチのＯＮタイミングから少しずれる場合は、光学変調器を通過させるタイミングをずらしても良い。また、Ｑスイッチ発振によるレーザパルスは周波数によって、パルス幅が変化する場合がある。この場合は周波数によって光学変調器の通過時間を変更しても良い。

また、非線形結晶をエクストラキャビティ方式で使用する場合は、レーザの出力部として、基本波の出力部、また複数の非線形結晶を使用する場合はその間に光学変調器を設けても良い。

図５は、本参考例１において、連続発振期間に応じて１番目のＱスイッチ休止期間を可変させる処理の流れを示したものである。指定するパルス数Ｎを設定し、カウンタとしてｎを初期化する。ｎが最初のショットを示す０の場合、連続発振期間が最小時間以上経過している場合、休止期間としてその直前の連続発振期間τの関数で表される値ｆ（τ）を設定する。

なお、ｆ（τ）は直前の連続発振期間に応じた休止期間のデータテーブルを準備しておき、それを切換えて使用してもよい。

前記の最小時間は、パルスを連続発振させたときのパルスを発生させる期間である連続発振期間であり、パルス周波数が変化したときなどは、周波数によってｆ（τ）を変更しても良い。

以上のように、本参考例によれば、１番目のパルスと２番目以降のパルスと同じピークで同じ波形のパルスとすることが出来る。

なお、非線形結晶を利用した場合においても、１番目のパルスと２番目以降のパルスと同じピークで同じ波形の高調波パルスを得ることが出来るとすることが出来る。

また、連続発振期間に応じて休止期間を変化させることで、パルス照射の間が変化した場合でも常に安定したパルスを得ることが可能になる。
（参考例２）
図６に本発明の参考例２を示す。

１１はレーザヘッド、１２はＱスイッチ、１３は励起光発生源、１４はＱスイッチ用ＲＦドライバー、１５は制御回路、1７は操作部である。また、１６は１５の制御回路部に設けられたＱスイッチ信号発生部、１８は外部変調器１９は外部光学変調器制御部である。

ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの操作部１７で設定された発振条件指令は、制御回路１５に送り込まれる。送り込まれた発振条件指令は、制御回路１５で解釈され、Ｑスイッチ信号発生部１６において、図１で説明したように１番目の休止期間が２番目の休止期間と異なる休止期間となるように制御信号を発生する。励起光発生源１３およびＱスイッチ用ＲＦドライバー１４に伝え、レーザヘッドの発振をおこなう。

なお、特にゲイン媒質として蛍光寿命の非常に短いＹＶＯ４等の媒体を使用する場合、熱レンズの影響を受けにくいため、１番目の休止期間は２番目以降の休止期間より常に短く設定する。

また、基本波より高い波長のパルスレーザを使用する場合は、このＱスイッチレーザ装置においてにおいて、エクストラキャビティー方式あるいはイントラキャビティー方式で非線形結晶を設ける。

Ｑスイッチレーザシステムのレーザヘッドの構成としては参考例１で説明した図３と同様となるのでここでは説明を割愛する。

また、レーザの出力部に光学変調器を設けＱスイッチのＯＦＦのタイミングから一定時間光学変調器を通過させるように構成することで、レーザの連続発振成分を除去しパルス成分のみを取り出すことができる。

図６の１９に示される外部光学変調器制御部について説明する。

この制御部では、図４で説明したの光学変調器の制御を行う。ＱスイッチがほぼＯＮ（連続発振モード）したタイミングから一定時間光学変調器を通過させる信号を発生する。なお、パルス発生がＱスイッチのＯＮタイミングから少しずれる場合は、光学変調器を通過させるタイミングをずらしても良い。また、Ｑスイッチ発振によるレーザパルスは周波数によって、パルス幅が変化する場合がある
。この場合は周波数によって光学変調器の通過時間を変更しても良い。

また、非線形結晶をエクストラキャビティ方式で使用する場合は、レーザの出力部として、基本波の出力部、また複数の非線形結晶を使用する場合はその間に光学変調器を設けても良い。

次に、図６のＱスイッチ信号発生部において１番目のＱスイッチ休止期間として、連続発振期間が最小時間以上経過している場合、休止期間としてその直前の連続発振期間τの関数で表される値ｆ（τ）を設定するように構成する。

なお、ｆ（τ）は直前の連続発振期間に応じた休止期間のデータテーブルを準備しておき、それを切換えて使用してもよい。前記の最小時間は、パルスを連続発振させたときのパルスを発生させる期間である連続発振期間であり、パルス周波数が変化したときなどは、周波数によってｆ（τ）を変更しても良い。

以上のように、本参考例によれば、１番目のパルスと２番目以降のパルスと同じピークで同じ波形のパルスとすることが出来る。

なお、非線形結晶を利用した場合においても、１番目のパルスと２番目以降のパルスと同じピークで同じ波形の高調波パルスを得ることが出来るとすることが出来る。

また、連続発振期間に応じて休止期間を変化させることで、パルス照射の間が変化した場合でも常に安定したパルスを得ることが可能になる。
（参考例３）
以下、本発明の参考例３について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図７は、本参考例を示すＱスイッチレーザを用いたレーザ加工方法のレーザ発振制御方法の概略図であり、プリント基板の穴あけ加工の処理の流れを表している。

加工穴の位置決めはテーブルとガルバノを使用して行われ、ガルバノの加工エリアを超える範囲をテーブルを移動してワークの全面を加工するものである。

まず、加工を開始すると、ワークを加工テーブル上に搬入する。次にワークを加工する。加工が完了するとワークをテーブルから搬出するという手順となる。

この加工においては、先ずテーブルをガルバノで行う加工位置に移動し、そこでガルバノを移動し加工点を位置決めしレーザを照射する。この照射において、指定するパルス数Ｎを設定し、カウンタとしてｎを初期化する。ｎが最初のショットを示す０の場合、連続発振期間が一定時間以上経過している場合、休止期間としてＴ０を設定する。連続発振期間が一定時間を経過していない場合は休止期間としてＴを設定する。

また、１番目のパルスで無い場合は休止期間としてＴを設定する。この設定した休止期間となるようにＱスイッチをＯＦＦする。この処理によりＱスイッチの指令波形とそこから発生するパルスは前述の図１で説明したようになる。

なお、特にゲイン媒質として蛍光寿命の非常に短いＹＶＯ４等の媒体を使用する場合、熱レンズの影響を受けにくいため、１番目の休止期間は２番目以降の休止期間より常に短く設定する。

また、基本波より高い波長のパルスレーザを使用する場合は、このＱスイッチレーザを用いたレーザ加工方法において、エクストラキャビティー方式あるいはイントラキャビティー方式で非線形結晶を設ける。

Ｑスイッチレーザシステムのレーザヘッドの構成としては参考例１で説明した図３と同様となるのでここでは説明を割愛する。

次に、Ｑスイッチレーザを用いたレーザ加工機においてレーザの出力部に光学変調器を設けた場合のその外部光学変調器を設けた場合の制御方法を説明する。制御方法は参考例１の図４の説明と同様でＱスイッチがほぼＯＮ（連続発振モード）したタイミングから一定時間光学変調器を通過させる。

なお、パルス発生がＱスイッチのＯＮタイミングから少しずれる場合は、光学変調器を通過させるタイミングをずらしても良い。

また、Ｑスイッチ発振によるレーザパルスは周波数によって、パルス幅が変化する場合がある。この場合は周波数によって光学変調器の通過時間を変更しても良い。

また、非線形結晶をエクストラキャビティ方式で使用する場合は、レーザの出力部として、基本波の出力部、また複数の非線形結晶を使用する場合はその間に光学変調器を設けても良い。

次に、本参考例３のＱスイッチレーザを用いたレーザ加工方法において、連続発振期間に応じて１番目のＱスイッチ休止期間を可変させる処理の流れを説明する。

この処理の流れは参考例１の図５で説明した内容と同様で、指定するパルス数Ｎを設定し、カウンタとしてｎを初期化する。ｎが最初のショットを示す０の場合、連続発振期間が最小時間以上経過している場合、休止期間としてその直前の連続発振期間τの関数で表される値ｆ（τ）を設定する。

なお、ｆ（τ）は直前の連続発振期間に応じた休止期間のデータテーブルを準備しておき、それを切換えて使用してもよい。前記の最小時間は、パルスを連続発振させたときのパルスを発生させる期間である連続発振期間であり、パルス周波数が変化したときなどは、周波数によってｆ（τ）を変更しても良い。

以上のように、本参考例によれば、１番目のパルスと２番目以降のパルスと同じピークで同じ波形のパルスとすることが出来、これにより全ての穴加工を安定して行うことが可能になる。またレーザの照射と同期してレーザの加工点を移動し直線、あるいは曲線を加工においては、加工幅を一定にすることが可能となる。

また、非線形結晶を利用したＱスイッチレーザを用いたレーザ加工方法においても、１番目のパルスと２番目以降のパルスと同じピークで同じ波形の高調波パルスを得ることが出来るとすることが出来、これにより全ての穴加工を安定して行うことが可能になる。

またレーザの照射と同期してレーザの加工点を移動し直線、あるいは曲線を加工においては、加工幅を一定にすることが可能となる。

また、レーザの出力部に光学変調器を設けＱスイッチのＯＮ（連続発振モード）のタイミングから一定時間光学変調器を通過させることで、レーザの連続発振成分を除去しパルス成分のみを取り出すことが出来、全ての穴加工を安定して行うことが可能になると同時に、レーザの連続発振成分によって加工される不必要な加工を抑制することが出来る。

また、ガルバノを移動して加工点を移動する場合に、レーザの連続発振成分によって加工される穴と穴の間の傷を無くすことが出来る。

また、連続発振期間に応じて休止期間を変化させることで、パルス照射の間が変化した場合でも常に安定したパルスを得ることが可能になり、全ての穴加工を安定して行うことが可能になる。

またレーザの照射と同期してレーザの加工点を移動し直線、あるいは曲線を加工においては、加工幅を一定にすることが可能となる。
（参考例４）
以下、本発明の参考例４について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図８は、本参考例を示すＱスイッチレーザを用いたプリント基板の穴あけレーザ加工機の光学系の概念図である。

３１はＱスイッチレーザヘッド、３２はコリメータレンズ、３３はマスクチェンジャ、３４はベンドミラー、３５はガルバノスキャナー、３６はスキャンレンズ、３７は加工テーブル、３８はＱスイッチレーザ制御部である。

加工穴の位置決めは加工テーブル３７とガルバノスキャナ３５を使用して行われ、ガルバノスキャナ３５の加工エリアを超える範囲を加工テーブル３７を移動してワークの全面を加工するものである。まず、加工を開始すると、ローダ（図示せず）がワークを加工テーブル３７上に搬入する。次にワークを加工する。加工が完了するとアンローダ（図示せず）がワークを加工テーブル３７から搬出するという手順となる。

この加工においては、先ず加工テーブル３７をガルバノスキャナ３５で行う加工位置に移動し、そこでガルバノスキャナ３５を移動し加工点を位置決めしレーザを照射する。Ｑスイッチレーザヘッド３１から出射されたレーザはコリメータ３２によりビーム径を最適化された後、マスクチェンジャ３３上のマスクに照射される。

照射されたレーザはその一部がマスクを通過して、ベンドミラー３４に介して、ガルバノスキャナー３５により所定の位置にスキャンレンズ３６を通して集光され、加工テーブル３７上に固定されているワークを加工する。

Ｑスイッチレーザヘッド３１とＱスイッチレーザ制御部３８は、実施の形態２の図６で説明した内容と同様であり、１１はレーザヘッド、１２はＱスイッチ、１３は励起光発生源、１４はＱスイッチ用ＲＦドライバー、１５は制御回路である。

また、１６は制御回路部に設けられたＱスイッチ信号発生部１５からなる。

加工機から設定された発振条件指令は、制御回路１５に送り込まれる。送り込まれた発振条件指令は、制御回路１５で解釈され、Ｑスイッチ信号発生部１６において、図１で説明したように１番目の休止期間が２番目の休止期間と異なる休止期間となるように制御信号を発生する。励起光発生源１３およびＱスイッチ用ＲＦドライバー１４に伝え、レーザヘッドの発振をおこなう。

なお、特にゲイン媒質として蛍光寿命の非常に短いＹＶＯ４等の媒体を使用する場合、熱レンズの影響を受けにくいため、１番目の休止期間は２番目以降の休止期間より常に短く設定する。

また、基本波より高い波長のパルスレーザを使用する場合は、このＱスイッチレーザ装置においてにおいて、エクストラキャビティー方式あるいはイントラキャビティー方式で非線形結晶を設ける。

Ｑスイッチレーザシステムのレーザヘッドの構成としては参考例１で説明した図３と同様となるのでここでは説明を割愛する。

本参考例４の外部光学変調器制御部についても実施の形態２で詳細を説明と同様に、この制御部では、参考例１の図３で説明したの光学変調器の制御を行う。

ＱスイッチがほぼＯＮ（連続発振モード）したタイミングから一定時間光学変調器を通過させる信号を発生する。なお、パルス発生がＱスイッチのＯＮタイミングから少しずれる場合は、光学変調器を通過させるタイミングをずらしても良い。

また、Ｑスイッチ発振によるレーザパルスは周波数によって、パルス幅が変化する場合がある。この場合は周波数によって光学変調器の通過時間を変更しても良い。

また、非線形結晶をエクストラキャビティ方式で使用する場合は、レーザの出力部として、基本波の出力部、また複数の非線形結晶を使用する場合はその間に光学変調器を設けても良い。

次に、本参考例４において、参考例２と同様に図６のＱスイッチ信号発生部において１番目のＱスイッチ休止期間として、連続発振期間が最小時間以上経過している場合、休止期間としてその直前の連続発振期間τの関数で表される値ｆ（τ）を設定するように構成する。

なお、ｆ（τ）は直前の連続発振期間に応じた休止期間のデータテーブルを準備しておき、それを切換えて使用してもよい。前記の最小時間は、パルスを連続発振させたときのパルスを発生させる期間である連続発振期間であり、パルス周波数が変化したときなどは、周波数によってｆ（τ）を変更しても良い。

以上のように、本参考例によれば、１番目のパルスと２番目以降のパルスと同じピークで同じ波形のパルスとすることが出来、これにより全ての穴加工を安定して行うことが可能になる。またレーザの照射と同期してレーザの加工点を移動し直線、あるいは曲線を加工においては、加工幅を一定にすることが可能となる。

非線形結晶を利用したＱスイッチレーザを用いたレーザ加工装機においても、１番目のパルスと２番目以降のパルスと同じピークで同じ波形の高調波パルスを得ることが出来るとすることが出来、これにより全ての穴加工を安定して行うことが可能になる。またレーザの照射と同期してレーザの加工点を移動し直線、あるいは曲線を加工においては、加工幅を一定にすることが可能となる。

また、レーザの出力部に光学変調器を設けＱスイッチのＯＮ（連続発振モード）のタイミングから一定時間光学変調器を通過させることで、レーザの連続発振成分を除去しパルス成分のみを取り出すことが出来、全ての穴加工を安定して行うことが可能になると同時に、レーザの連続発振成分によって加工される不必要な加工を抑制することが出来る。

また、ガルバノを移動して加工点を移動する場合に、レーザの連続発振成分によって加工される穴と穴の間の傷を無くすことが出来る。

また、連続発振期間に応じて休止期間を変化させることで、パルス照射の間が変化した場合でも常に安定したパルスを得ることが可能になり、全ての穴加工を安定して行うことが可能になる。またレーザの照射と同期してレーザの加工点を移動し直線、あるいは曲線を加工においては、加工幅を一定にすることが可能となる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図９は、本実施の形態を示すレーザ発振制御方法の概略図である。
図９は、図３に示したＱスイッチレーザシステムのレーザヘッドにおける、Ｑスイッチへの指令波形を示したものである。まず、励起光はゲイン媒質に連続して照射する。ＱスイッチがＯＮの状態が連続発振モードであり、このモードから、ＱスイッチのＯＦＦの状態である休止期間に変更すると、レーザゲインが上昇する。

Ｔ１時間の経過後ＱスイッチをＯＮ（連続発振モード）に切換えるとレーザパルスが発生する。Ｔ１は１番目のパルスを得るための発振休止期間である。２番目以降のパルスを得るためには発振休止期間をＴ２にする。これを繰り返し休止期間が一定になるまで休止期間を調整する。

この処理の流れを図１０に示す。指定するパルス数Ｎを設定し、カウンタとしてｎを初期化する。ｎがパルスが安定するまでのショット数ｃ以下の場合、連続発振期間が一定時間以上経過している場合、休止期間としてショット数ｎの関数として表されるＴ（ｎ）を設定する。連続発振期間が一定時間を経過していない場合は休止期間としてＴを設定する。また、ショット数がｃ番目のパルス以降の無い場合は休止期間としてＴを設定する。この設定した休止期間となるようにＱスイッチをＯＦＦする。なお、Ｔ（ｎ）は関数でも良いし、ショット番号に応じた休止期間のデータテーブルを準備しておき、それを切換えて使用してもよい。

図１１は、本発明の形態１において、連続発振期間に応じてｎ番目までのＱスイッチ休止期間を可変させる処理の流れを示したものである。指定するパルス数Ｎを設定し、カウンタとしてｎを初期化する。ｎがパルスが安定するまでのショット数ｃ以下の場合、連続発振期間が最小時間以上経過している場合、休止期間としてその直前の連続発振期間τとショット数ｎの関数で表される値ｆ（ｎ，τ）を設定する。

なお、ｆ（τ）は直前の連続発振期間に応じた休止期間のデータテーブルを準備しておき、それを切換えて使用してもよい。前記の最小時間は、パルスを連続発振させたときのパルスを発生させる期間である連続発振期間であり、パルス周波数が変化したときなどは、周波数によってｆ（ｎ，τ）を変更しても良い。

図１２は、本発明の形態１において、パルスをモニタすることで、休止期間を可変させる処理を示したものである。指定するパルス数Ｎを設定し、カウンタとしてｎを初期化する。ｎがパルスが安定するまでのショット数ｃ以下の場合、連続発振期間が最小時間以上経過している場合、２番目の以降のパルスを発行する場合（ｎ＞０）、前回のパルスをモニタしたパルスが安定パルスとほぼ同等になるまで、休止期間としてその直前の連続発振期間τとショット数ｎの関数で表される値ｆ（ｎ，τ）にモニタ値からの補正値αを加算した値を設定する。

なお、ｆ（τ）は直前の連続発振期間に応じた休止期間のデータテーブルを準備しておき、それを切換えて使用してもよい。前記の最小時間は、パルスを連続発振させたときのパルスを発生させる期間である連続発振期間であり、パルス周波数が変化したときなどは、周波数によってｆ（ｎ，τ）を変更しても良い。また、図示していないが休止期間を可変させる方法として前回値と前々回値を比較し値が安定することを判断して休止期間をＴに固定しても良いし、パルスが安定するまでのショット数ｃを超えた場合においても，モニタ値から前述のα値を休止期間に加算して常時可変しても良い。

また、基本波より高い波長のパルスレーザを使用する場合は、このＱスイッチレーザ発振制御方式の参考例１において、エクストラキャビティー方式あるいはイントラキャビティー方式で非線形結晶を設ける。Ｑスイッチレーザシステムのレーザヘッドの構成としては参考例１で説明した図３と同様となるのでここでは説明を割愛する。

次に、Ｑスイッチレーザ制御方法においてレーザの出力部に光学変調器を設けた場合のその外部光学変調器を設けた場合の制御方法を説明する。制御方法は参考例１の図４の説明と同様でＱスイッチがほぼＯＮ（連続発振モード）したタイミングから一定時間光学変調器を通過させる。

なお、パルス発生がＱスイッチのＯＮタイミングから少しずれる場合は、光学変調器を通過させるタイミングをずらしても良い。また、Ｑスイッチ発振によるレーザパルスは周波数によって、パルス幅が変化する場合がある。この場合は周波数によって光学変調器の通過時間を変更しても良い。

また、非線形結晶をエクストラキャビティ方式で使用する場合は、レーザの出力部として、基本波の出力部、また複数の非線形結晶を使用する場合はその間に光学変調器を設けても良い。

以上のように、本実施の形態によれば、全ての連続するパルスを同じピークで同じ波形のパルスとすることが出来る。

また、連続発振期間に応じて休止期間を変化させることで、パルス照射の間が変化した場合でも常に安定したパルスを得ることが可能になる。

さらに、前回パルスをモニタすることで休止期間の補正を行えば、全ての連続パルスとして更に安定した同じピークで同じパルスを得る事が可能になる。

非線形結晶を利用した場合においても、全ての連続するパルスを同じピークで同じ波形の高調波パルスを得ることが出来る。

また、レーザの出力部に光学変調器を設けＱスイッチのＯＮ（連続発振）のタイミングから一定時間光学変調器を通過させることで、レーザの連続発振成分を除去しパルス成分のみを取り出すことができる。
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図面を参照しながら詳細に説明する。

参考例２で説明した図６が、本実施の形態を示すＱスイッチレーザ装置の概略図である。

１１はレーザヘッド、１２はＱスイッチ、１３は励起光発生源、１４はＱスイッチ用ＲＦドライバー、１５は制御回路、1７は操作部である。また、１６は１５の制御回路部に設けられたＱスイッチ信号発生部、１８は外部変調器、１９は外部変調器制御部である。

ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの操作部１７で設定された発振条件指令は、制御回路１５に送り込まれる。送り込まれた発振条件指令は、制御回路１５で解釈され、Ｑスイッチ信号発生部１６において、図９で説明した様に、休止期間が一定になるまで休止期間を調整しＱスイッチへの制御信号を発生する。励起光発生源１３およびＱスイッチ用ＲＦドライバー１４に伝え、レーザヘッドの発振をおこなう。

次に連続発振期間に応じてｎ番目までのＱスイッチ休止期間を可変させる場合、図６のＱスイッチタイミング制御部において、指定するパルス数Ｎを設定し、カウンタとしてｎを初期化し、ｎがパルスが安定するまでのショット数ｃ以下の場合、連続発振期間が最小時間以上経過している場合、休止期間としてその直前の連続発振期間τとショット数ｎの関数で表される値ｆ（ｎ，τ）を設定する様に構成する。

なお、ｆ（τ）は直前の連続発振期間に応じた休止期間のデータテーブルを準備しておき、それを切換えて使用してもよい。前記の最小時間は、パルスを連続発振させたときのパルスを発生させる期間である連続発振期間であり、パルス周波数が変化したときなどは、周波数によってｆ（ｎ，τ）を変更しても良い。

次に、パルスをパルスセンサ（図示せず）によりモニタすることで、休止期間を可変させる場合は、指定するパルス数Ｎを設定し、カウンタとしてｎを初期化し、ｎがパルスが安定するまでのショット数ｃ以下の場合、連続発振期間が最小時間以上経過している場合、２番目の以降のパルスを発行する場合（ｎ＞０）、前回のパルスをモニタしたパルスが安定パルスとほぼ同等になるまで、休止期間としてその直前の連続発振期間τとショット数ｎの関数で表される値ｆ（ｎ，τ）にモニタ値からの補正値αを加算した値を設定する様に構成する。なお、ｆ（τ）は直前の連続発振期間に応じた休止期間のデータテーブルを準備しておき、それを切換えて使用してもよい。前記の最小時間は、パルスを連続発振させたときのパルスを発生させる期間である連続発振期間であり、パルス周波数が変化したときなどは、周波数によってｆ（ｎ，τ）を変更しても良い。また、図示していないが休止期間を可変させる方法として前回値と前々回値を比較し値が安定することを判断して休止期間をＴに固定しても良いし、パルスが安定するまでのショット数ｃを超えた場合においても，モニタ値から前述のα値を休止期間に加算して常時可変しても良い。

また、基本波より高い波長のパルスレーザを使用する場合は、このＱスイッチレーザ装置においてにおいて、エクストラキャビティー方式あるいはイントラキャビティー方式で非線形結晶を設ける。

Ｑスイッチレーザシステムのレーザヘッドの構成としては参考例１で説明した図３と同様となるのでここでは説明を割愛する。

次に参考例２で使用した図６の外部光学変調器制御部１９について説明する。

この制御部では、参考例１の図４で説明したの光学変調器１８の制御を行う。

ＱスイッチがほぼＯＮ（連続発振モード）したタイミングから一定時間光学変調器を通過させる信号を発生する。なお、パルス発生がＱスイッチのＯＮタイミングから少しずれる場合は、光学変調器１８を通過させるタイミングをずらしても良い。また、Ｑスイッチ発振によるレーザパルスは周波数によって、パルス幅が変化する場合がある。この場合は周波数によって光学変調器の通過時間を変更しても良い。また、非線形結晶をエクストラキャビティ方式で使用する場合は、レーザの出力部として、基本波の出力部、また複数の非線形結晶を使用する場合はその間に光学変調器を設けても良い。

以上のように、本実施の形態によれば、全ての連続するパルスを同じピークで同じ波形のパルスとすることが出来る。

また、連続発振期間に応じて休止期間を変化させることで、パルス照射の間が変化した場合でも常に安定したパルスを得ることが可能になる。

さらに、前回パルスをモニタすることで休止期間の補正を行えば、全ての連続パルスとして更に安定した同じピークで同じパルスを得る事が可能になる。

非線形結晶を利用した場合においても、全ての連続するパルスを同じピークで同じ波形の高調波パルスを得ることが出来るとすることが出来る。

また、レーザの出力部に光学変調器を設けＱスイッチのＯＮ（連続発振）のタイミングから一定時間光学変調器を通過させることで、レーザの連続発振成分を除去しパルス成分のみを取り出すことができる。
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１３は、本実施の形態を示すＱスイッチレーザを用いたレーザ加工方法のレーザ発振制御方法の概略図であり、プリント基板の穴あけ加工の処理の流れを表している。加工穴の位置決めはテーブルとガルバノを使用して行われ、ガルバノの加工エリアを超える範囲をテーブルを移動してワークの全面を加工するものである。

まず、加工を開始すると、ワークを加工テーブル上に搬入する。次にワークを加工する。加工が完了するとワークをテーブルから搬出するという手順となる。

この加工においては、先ずテーブルをガルバノで行う加工位置に移動し、そこでガルバノを移動し加工点を位置決めしレーザを照射する。この照射において、指定するパルス数Ｎを設定し、カウンタとしてｎを初期化する。ｎがパルスが安定するまでのショット数ｃ以下の場合、連続発振期間が一定時間以上経過している場合、休止期間としてショット数ｎの関数として表されるＴ（ｎ）を設定する。連続発振期間が一定時間を経過していない場合は休止期間としてＴを設定する。

また、ショット数がｃ番目のパルス以降の無い場合は休止期間としてＴを設定する。この設定した休止期間となるようにＱスイッチをＯＦＦする。なお、Ｔ（ｎ）は関数でも良いし、ショット番号に応じた休止期間のデータテーブルを準備しておき、それを切換えて使用してもよい。この処理によりＱスイッチの指令波形とそこから発生するパルスは前述の図９で説明したようになる。

次に、本発明の形態３において、連続発振期間に応じてｎ番目までのＱスイッチ休止期間を可変させる処理の流れを図１１を用いて説明する。指定するパルス数Ｎを設定し、カウンタとしてｎを初期化する。ｎがパルスが安定するまでのショット数ｃ以下の場合、連続発振期間が最小時間以上経過している場合、休止期間としてその直前の連続発振期間τとショット数ｎの関数で表される値ｆ（ｎ，τ）を設定する。なお、ｆ（τ）は直前の連続発振期間に応じた休止期間のデータテーブルを準備しておき、それを切換えて使用してもよい。前記の最小時間は、パルスを連続発振させたときのパルスを発生させる期間である連続発振期間であり、パルス周波数が変化したときなどは、周波数によってｆ（ｎ，τ）を変更しても良い。

次に、本発明の形態３において、パルスをモニタすることで、休止期間を可変させる処理の流れを図１２を使用して説明する。指定するパルス数Ｎを設定し、カウンタとしてｎを初期化する。ｎがパルスが安定するまでのショット数ｃ以下の場合、連続発振期間が最小時間以上経過している場合、２番目の以降のパルスを発行する場合（ｎ＞０）、前回のパルスをモニタしたパルスが安定パルスとほぼ同等になるまで、休止期間としてその直前の連続発振期間τとショット数ｎの関数で表される値ｆ（ｎ，τ）にモニタ値からの補正値αを加算した値を設定する。

なお、ｆ（τ）は直前の連続発振期間に応じた休止期間のデータテーブルを準備しておき、それを切換えて使用してもよい。前記の最小時間は、パルスを連続発振させたときのパルスを発生させる期間である連続発振期間であり、パルス周波数が変化したときなどは、周波数によってｆ（ｎ，τ）を変更しても良い。また、図示していないが休止期間を可変させる方法として前回値と前々回値を比較し値が安定することを判断して休止期間をＴに固定しても良いし、パルスが安定するまでのショット数ｃを超えた場合においてもモニタ値から前述のα値を休止期間に加算して常時可変しても良い。

また、基本波より高い波長のパルスレーザを使用する場合は、このＱスイッチレーザ発振制御方式の実施形態１において、エクストラキャビティー方式あるいはイントラキャビティー方式で非線形結晶を設ける。Ｑスイッチレーザシステムのレーザヘッドの構成としては参考例１で説明した図３と同様となるのでここでは説明を割愛する。

次に、Ｑスイッチレーザを用いたレーザ加工制御方法においてレーザの出力部に光学変調器を設けた場合のその外部光学変調器を設けた場合の制御方法を説明する。制御方法は参考例１の図４の説明と同様でＱスイッチがほぼＯＮ（連続発振モード）したタイミングから一定時間光学変調器を通過させる。

なお、パルス発生がＱスイッチのＯＮのタイミングから少しずれる場合は、光学変調器を通過させるタイミングをずらしても良い。また、Ｑスイッチ発振によるレーザパルスは周波数によって、パルス幅が変化する場合がある。この場合は周波数によって光学変調器の通過時間を変更しても良い。また、非線形結晶をエクストラキャビティ方式で使用する場合は、レーザの出力部として、基本波の出力部、また複数の非線形結晶を使用する場合はその間に光学変調器を設けても良い。

以上のように、本実施の形態によれば、全ての連続するパルスを同じピークで同じ波形のパルスとすることが出来、これにより全ての穴加工を安定して行うことが可能になる。またレーザの照射と同期してレーザの加工点を移動し直線、あるいは曲線を加工においては、加工幅を一定にすることが可能となる。

また、連続発振期間に応じて休止期間を変化させることで、パルス照射の間が変化した場合でも常に安定したパルスを得ることが可能になり、全ての穴加工を安定して行うことが可能になる。

またレーザの照射と同期してレーザの加工点を移動し直線、あるいは曲線を加工においては、加工幅を一定にすることが可能となる。

非線形結晶を利用したＱスイッチレーザを用いたレーザ加工方法においても、全ての連続するパルスを同じピークで同じ波形の高調波パルスを得ることが出来、これにより全ての穴加工を安定して行うことが可能になる。またレーザの照射と同期してレーザの加工点を移動し直線、あるいは曲線を加工においては、加工幅を一定にすることが可能となる。

また、レーザの出力部に光学変調器を設けＱスイッチのＯＮ（連続発振）のタイミングから一定時間光学変調器を通過させることで、レーザの連続発振成分を除去しパルス成分のみを取り出すことが出来、全ての穴加工を安定して行うことが可能になると同時に、レーザの連続発振成分によって加工される不必要な加工を抑制することが出来る。また、ガルバノを移動して加工点を移動する場合に、レーザの連続発振成分によって加工される穴と穴の間の傷を無くすことが出来る。
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４について、図面を参照しながら詳細に説明する。

参考例４でも説明に使用した図８と実施の形態２で使用した図６が、本実施の形態を示すＱスイッチレーザを用いたプリント基板の穴あけレーザ加工機の光学系の概念図である。

３１はＱスイッチレーザシステム、３２はコリメータレンズ、３３はマスクチェンジャ、３４はベンドミラー、３５はガルバノスキャナー、３６はスキャンレンズ、３７は加工テーブル、３８はＱスイッチレーザ制御部である。

加工穴の位置決めは加工テーブル３７とガルバノスキャナ３５を使用して行われ、ガルバノスキャナ３５の加工エリアを超える範囲を加工テーブル３７を移動してワークの全面を加工するものである。

まず、加工を開始すると、ワークを加工テーブル３７上に搬入する。次にワークを加工する。加工が完了するとワークを加工テーブル３７から搬出するという手順となる。この加工においては、先ず加工テーブル３７をガルバノスキャナ３５で行う加工位置に移動し、そこでガルバノスキャナ３５を移動し加工点を位置決めしレーザを照射する。Ｑスイッチレーザシステム３１から出射されたレーザはコリメータ３２によりビーム径を最適化された後、マスクチェンジャ３３上のマスクに照射される。

照射されたレーザはその一部がマスクを通過して、ベンドミラー３４に介して、ガルバノスキャナー３５により所定の位置にスキャンレンズ３６を通して集光され、加工テーブル３７上に固定されているワークを加工する。

Ｑスイッチレーザヘッド３１とＱスイッチレーザ制御部３８は、実施の形態６の図６で説明した内容と同様であり、１１はレーザヘッド、１２はＱスイッチ、１３は励起光発生源、１４はＱスイッチ用ＲＦドライバー、１５は制御回路である。

また、１６は制御回路部１５に設けられたＱスイッチ信号発生部、１８は外部変調器、１９は外部変調器制御部である。

加工機から設定された発振条件指令は、制御回路１５に送り込まれる。送り込まれた発振条件指令は、制御回路１５で解釈され、Ｑスイッチ信号発生部１６において、図９で説明した様に、休止期間が一定になるまで休止期間を調整しＱスイッチへの制御信号を発生する。励起光発生源１３およびＱスイッチ用ＲＦドライバー１４に伝え、レーザヘッドの発振をおこなう。

次に連続発振期間に応じてｎ番目までのＱスイッチ休止期間を可変させる場合、図６のＱスイッチタイミング制御部において、指定するパルス数Ｎを設定し、カウンタとしてｎを初期化し、ｎがパルスが安定するまでのショット数ｃ以下の場合、連続発振期間が最小時間以上経過している場合、休止期間としてその直前の連続発振期間τとショット数ｎの関数で表される値ｆ（ｎ，τ）を設定する様に構成する。なお、ｆ（τ）は直前の連続発振期間に応じた休止期間のデータテーブルを準備しておき、それを切換えて使用してもよい。前記の最小時間は、パルスを連続発振させたときのパルスを発生させる期間である連続発振期間であり、パルス周波数が変化したときなどは、周波数によってｆ（ｎ，τ）を変更しても良い。

次に、パルスをパルスセンサ（図示せず）によりモニタすることで、休止期間を可変させる場合は、指定するパルス数Ｎを設定し、カウンタとしてｎを初期化し、ｎがパルスが安定するまでのショット数ｃ以下の場合、連続発振期間が最小時間以上経過している場合、２番目の以降のパルスを発行する場合（ｎ＞０）、前回のパルスをモニタしたパルスが安定パルスとほぼ同等になるまで、休止期間としてその直前の連続発振期間τとショット数ｎの関数で表される値ｆ（ｎ，τ）にモニタ値からの補正値αを加算した値を設定する様に構成する。なお、ｆ（τ）は直前の連続発振期間に応じた休止期間のデータテーブルを準備しておき、それを切換えて使用してもよい。前記の最小時間は、パルスを連続発振させたときのパルスを発生させる期間である連続発振期間であり、パルス周波数が変化したときなどは、周波数によってｆ（ｎ，τ）を変更しても良い。また、図示していないが休止期間を可変させる方法として前回値と前々回値を比較し値が安定することを判断して休止期間をＴに固定しても良いし、パルスが安定するまでのショット数ｃを超えた場合においても，モニタ値から前述のα値を休止期間に加算して常時可変しても良い。

また、基本波より高い波長のパルスレーザを使用する場合は、このＱスイッチレーザ装置においてにおいて、エクストラキャビティー方式あるいはイントラキャビティー方式で非線形結晶を設ける。

Ｑスイッチレーザシステムのレーザヘッドの構成としては参考例１で説明した図３と同様となるのでここでは説明を割愛する。

次に、実施の形態２と同様に図６の外部光学変調器制御部１９について説明する。

この制御部では、参考例１の図４で説明したの光学変調器の制御を行う。

ＱスイッチがほぼＯＮ（連続発振モード）したタイミングから一定時間光学変調器を通過させる信号を発生する。

なお、パルス発生がＱスイッチのＯＮタイミングから少しずれる場合は、光学変調器を通過させるタイミングをずらしても良い。

また、Ｑスイッチ発振によるレーザパルスは周波数によって、パルス幅が変化する場合がある。この場合は周波数によって光学変調器の通過時間を変更しても良い。

また、非線形結晶をエクストラキャビティ方式で使用する場合は、レーザの出力部として、基本波の出力部、また複数の非線形結晶を使用する場合はその間に光学変調方法を設けても良い。

以上のように、本実施の形態によれば、、全ての連続するパルスを同じピークで同じ波形のパルスとすることが出来、これにより全ての穴加工を安定して行うことが可能になる。またレーザの照射と同期してレーザの加工点を移動し直線、あるいは曲線を加工においては、加工幅を一定にすることが可能となる。

また、連続発振期間に応じて休止期間を変化させることで、パルス照射の間が変化した場合でも常に安定したパルスを得ることが可能になり、全ての穴加工を安定して行うことが可能になる。またレーザの照射と同期してレーザの加工点を移動し直線、あるいは曲線を加工においては、加工幅を一定にすることが可能となる。

非線形結晶を利用したＱスイッチレーザを用いたレーザ加工方法においても、全ての連続するパルスを同じピークで同じ波形の高調波パルスを得ることが出来、これにより全ての穴加工を安定して行うことが可能になる。

またレーザの照射と同期してレーザの加工点を移動し直線、あるいは曲線を加工においては、加工幅を一定にすることが可能となる。

また、レーザの出力部に光学変調器を設けＱスイッチのＯＮ（連続発振モード）のタイミングから一定時間光学変調器を通過させることで、レーザの連続発振成分を除去しパルス成分のみを取り出すことが出来、全ての穴加工を安定して行うことが可能になると同時に、レーザの連続発振成分によって加工される不必要な加工を抑制することが出来る。

また、ガルバノを移動して加工点を移動する場合に、レーザの連続発振成分によって加工される穴と穴の間の傷を無くすことが出来る。

本発明のレーザ装置とその制御方法およびそれを用いたレーザ加工方法とレーザ加工機は、パルス照射の時間間隔があいた場合、また間隔が変化した場合でも、安定したパルスを１番目のパルスから連続する全てのパルスにわたって得る事ができ、産業上有用である。

本発明の参考例１の概略図 本発明の参考例１の処理の流れ図 本発明のＱスイッチレーザヘッドの構成を示す図 本発明の光学変調器の制御方法を示す図 本発明の参考例１において休止期間を可変させる処理の流れ図 本発明の参考例２の概略図 本発明の参考例３の概略図 本発明の参考例４の概略図 本発明の実施の形態１の概略図 本発明の実施の形態１の処理の流れ図 本発明の実施の形態１において休止期間を可変させる処理の流れ図 本発明の実施の形態１においてパルスをモニタし休止期間を可変させる処理の流れ図 本発明の実施の形態２の概略図 ファーストパルスの発生の説明図 ファーストパルスサプレッションの例を示す図 従来のＱスイッチレーザ発振器の制御例を示す図 従来のＱスイッチレーザ発振器の課題を示す図 従来のＱスイッチレーザシステムを用いたレーザ加工機の加工を示す図

符号の説明

１１ レーザヘッド
１２ Ｑスイッチ
１３ 励起光発生源
１４ Ｑスイッチ用ＲＦドライバー
１５ 制御回路
１６ Ｑスイッチタイミング制御部
１７ 操作部
１８ 光学変調器
１９ 光学変調器制御部
２１ 高反射ミラー
２２ Ｑスイッチ素子
２３ ゲイン媒質
２４ 出力鏡
２５ 集光レンズ
２６ 非線形光学結晶
２７ 光学レンズ
２８ ナローバンドフィルターまたはダイクロイックミラー
２９ 光学変調器
３１ Ｑスイッチレーザシステム
３２ コリメータレンズ
３３ マスクチェンジャ
３４ ベンドミラー
３５ ガルバノスキャナー
３６ スキャンレンズ
３７ 加工テーブル
３８ Ｑスイッチレーザ制御部

Claims (20)

1. ゲイン媒質とＱスイッチを有し、励起光を連続的にゲイン媒質に照射してＱスイッチを連続発振モードに設定し、レーザパルス発生前に所定の時間だけ休止期間を設けレーザパルスを得るレーザ制御方法において、
   安定したレーザパルスとして同じピークで同じ波形のレーザパルスを得るために、レーザパルスが安定するレーザショット数以下の場合でＱスイッチの連続発振期間が一定時間以上継続した場合に、レーザショット数の関数またはレーザショット番号に応じたデータテーブルでレーザパルス休止期間を設定し、Ｑスイッチの連続発振期間が一定時間以上継続しなかった場合に、レーザパルスが安定するレーザショット数以降に設定するレーザパルス休止期間と同じレーザパルス休止期間を設定するレーザ制御方法。
2. ２番目のパルス以降はその前のパルスをモニタすることで、レーザパルスが一定になるように前記レーザパルス休止期間を補正することを特徴とする請求項１記載のレーザ制御方法。
3. エクストラキャビティ方式で非線形結晶を設けることにより高調波発生レーザ光を得ることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ制御方法。
4. イントラキャビティ方式で非線形結晶を設けることにより高調波発生レーザ光を得ることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ制御方法。
5. レーザ出力部に光学変調器を設け、Ｑスイッチが休止期間から連続発振モードに切り替わったタイミングから一定の時間のみ光学変調器を通過させることによりレーザ光のパルス部を切り出す請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ制御方法。
6. ゲイン媒質とＱスイッチを有し、励起光を連続的にゲイン媒質に照射してＱスイッチを連続発振モードに設定し、レーザパルス発生前に所定の時間だけ休止期間を設けレーザパルスを得るレーザ装置において、
   安定したレーザパルスとして同じピークで同じ波形のレーザパルスを得るために、レーザパルスが安定するレーザショット数以下の場合でＱスイッチの連続発振期間が一定時間以上継続した場合に、レーザショット数の関数またはレーザショット番号に応じたデータテーブルでレーザパルス休止期間を設定し、Ｑスイッチの連続発振期間が一定時間以上継続しなかった場合に、レーザパルスが安定するレーザショット数以降に設定するレーザパルス休止期間と同じレーザパルス休止期間を設定する手段を設けたレーザ装置。
7. ２番目のパルス以降はその前のパルスをモニタすることで、レーザパルスが一定になるように前記レーザパルス休止期間を補正することを特徴とする請求項６記載のレーザ装置。
8. エクストラキャビティ方式で非線形結晶を設けることにより高調波発生レーザ光を得る請求項６または７に記載のレーザ装置。
9. イントラキャビティ方式で非線形結晶を設けることにより高調波発生レーザ光を得る請求項６または７に記載のレーザ装置。
10. レーザ出力部に光学変調器を設け、Ｑスイッチが休止期間から連続発振モードに切り替わったタイミングから一定の時間のみ光学変調器を通過させる請求項６〜９のいずれかに記載のレーザ装置。
11. ゲイン媒質とＱスイッチを有し、励起光を連続的にゲイン媒質に照射してＱスイッチを連続発振モードに設定し、レーザパルス発生前に所定の時間だけ休止期間を設けレーザパルスを得るＱスイッチレーザを用いるレーザ加工方法において、
    安定したレーザパルスとして同じピークで同じ波形のレーザパルスを得るために、レーザパルスが安定するレーザショット数以下の場合でＱスイッチの連続発振期間が一定時間以上継続した場合に、レーザショット数の関数またはレーザショット番号に応じたデータテーブルでレーザパルス休止期間を設定し、Ｑスイッチの連続発振期間が一定時間以上継続しなかった場合に、レーザパルスが安定するレーザショット数以降に設定するレーザパルス休止期間と同じレーザパルス休止期間を設定するＱスイッチレーザを用いたレーザ加工方法。
12. ２番目のパルス以降はその前のパルスをモニタすることで、レーザパルスが一定になるように前記レーザパルス休止期間を補正する請求項１１記載のレーザ加工方法。
13. エクストラキャビティ方式で非線形結晶を設けることにより高調波発生レーザ光を得る請求項１１または１２に記載のレーザ加工方法。
14. イントラキャビティ方式で非線形結晶を設けることにより高調波発生レーザ光を得る請求項１１または１２に記載のレーザ加工方法。
15. レーザ出力部に光学変調器を設け、Ｑスイッチが休止期間から連続発振モードに切り替わったタイミングから一定の時間のみ光学変調器を通過させる請求項１１〜１４のいずれかに記載のレーザ加工方法。
16. ゲイン媒質とＱスイッチを有し、励起光を連続的にゲイン媒質に照射してＱスイッチを連続発振モードに設定し、レーザパルス発生前に所定の時間だけ休止期間を設けレーザパルスを得るＱスイッチレーザを用いるレーザ加工機において、
    安定したレーザパルスとして同じピークで同じ波形のレーザパルスを得るために、レーザパルスが安定するレーザショット数以下の場合でＱスイッチの連続発振期間が一定時間以上継続した場合に、レーザショット数の関数またはレーザショット番号に応じたデータテーブルでレーザパルス休止期間を設定し、Ｑスイッチの連続発振期間が一定時間以上継続しなかった場合に、レーザパルスが安定するレーザショット数以降に設定するレーザパルス休止期間と同じレーザパルス休止期間を設定するＱスイッチレーザを用いたレーザ加工機。
17. ２番目のパルス以降はその前のパルスをモニタすることで、レーザパルスが一定になるように前記レーザパルス休止期間を補正する請求項１６記載のレーザ加工機。
18. エクストラキャビティ方式で非線形結晶を設けることにより高調波発生レーザ光を得る請求項１６または１７に記載のレーザ加工機。
19. イントラキャビティ方式で非線形結晶を設けることにより高調波発生レーザ光を得る請求項１６または１７に記載のレーザ加工機。
20. レーザ出力部に光学変調器を設け、Ｑスイッチが休止期間から連続発振モードに切り替わったタイミングから一定の時間のみ光学変調器を通過させる請求項１６〜１９のいずれかに記載のレーザ加工機。