JP4340215B2 - レーザ加工装置および加工方法 - Google Patents
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Description
(1) 移動中あるいは回転中の被加工材表面にパルスレーザ光を集光、照射して複数の微小穴を作製することにより、微小穴加工または狭隘な溝加工を施すレーザ加工装置であって、
半導体レーザ励起固体レーザ発振器と、該半導体レーザ励起固体レーザ発振器の励起用半導体レーザに駆動電流を供給する制御器とを具備し、
前記制御器は、前記駆動電流として所定の繰り返し周波数を有する高周波数駆動電流によって前記固体レーザの緩和発振による1つ以上のピークを持つ擬似レーザパルス群を発生させるものであり、該緩和発振による1つ以上のピークを持つ擬似レーザパルス群で前記微小穴それぞれをあけて、微小穴加工または狭隘な溝加工することを特徴とするレーザ加工装置である。
(2) 移動中あるいは回転中の被加工材表面にパルスレーザ光を集光、照射して、穴径が20〜300μm、深さが10μm以上の複数の微小穴を作製することにより、微小穴加工または狭隘な溝加工を施すレーザ加工装置であって、
半導体レーザ励起固体レーザ発振器と、該半導体レーザ励起固体レーザ発振器の励起用半導体レーザに駆動電流を供給する制御器とを具備し、
前記制御器は、前記駆動電流として所定の繰り返し周波数を有する高周波数駆動電流によって前記固体レーザの緩和発振による1つ以上のピークを持つ擬似レーザパルス群を発生させるものであり、該緩和発振による1つ以上のピークを持つ擬似レーザパルス群で前記微小穴それぞれをあけて、微小穴加工または狭隘な溝加工することを特徴とするレーザ加工装置である。
(3) 前記高周波数駆動電流は、ゼロと前記固体レーザの発振しきい値より大きな値の間でオン/オフするものである(1)又は(2)に記載のレーザ加工装置である。
このとき、前記高周波数駆動電流の最大値は、前記励起用半導体レーザおよび前記固体レーザが破壊されない範囲とすることは当然である。
(4) 前記高周波数駆動電流の値が、前記固体レーザの発振しきい値を挟んでしきい値より大きな電流と、0A(ゼロアンペア)ではなく且つしきい値より小さな電流との間で矩形に変動することを特徴とする(1)又は(2)に記載のレーザ加工装置である。
すなわち、駆動電流を発振しきい値電流レベルIth未満の電流値I1とIthより大きな電流値I2の2つのレベルで切換え制御することによって、前記固体レーザの緩和発振による1つ以上のピークを持つ擬似レーザパルス群を連続的発生させて加工するレーザ加工装置である。
このとき、前記高周波数駆動電流の最大値は、前記励起用半導体レーザおよび前記固体レーザが破壊されない範囲とすることは当然である。
(5) 前記被加工材が、金属材料、圧延ロール、連続鋳造用ドラム、または連続鋳造用モールド壁である(1)〜(4)の内のいずれか一項に記載のレーザ加工装置である。
(6) 前記制御器は、前記緩和発振の1つ以上のピークを持つ擬似レーザパルス群に含まれる各ピークの周期が5μsec以下であり、かつ前記緩和発振パルス内に含まれる複数の擬似パルスピーク群のピーク値が100W〜100kW、各ピークの半値幅の総和が500nsec以上になるように、前記高周波数駆動電流で前記半導体レーザを駆動することを特徴とする(3)〜(5)の内のいずれか一項に記載のレーザ加工装置である。
(7) 移動中あるいは回転中の被加工材表面にパルスレーザ光を集光、照射して複数の微小穴を作製することにより、微小穴加工又は狭隘な溝加工を施すレーザ加工方法であって、
半導体レーザ励起固体レーザ発振器と、該半導体レーザ励起固体レーザ発振器の励起用半導体レーザに駆動電流を供給する制御器を備えたレーザ装置を用いて、
前記制御器により、前記駆動電流として所定の繰り返し周波数を有する高周波数駆動電流で、前記固体レーザの緩和発振による1つ以上のピークを持つ擬似レーザパルス群を発生させるものであり、該緩和発振による1つ以上のピークを持つ擬似レーザパルス群で前記微小穴それぞれをあけて、微小穴加工または狭隘な溝加工することを特徴とするレーザ加工方法である。
(8) 移動中あるいは回転中の被加工材表面にパルスレーザ光を集光、照射して、穴径が20〜300μm、深さが10μm以上の複数の微小穴を作製することにより、微小穴加工又は狭隘な溝加工を施すレーザ加工方法であって、
半導体レーザ励起固体レーザ発振器と、該半導体レーザ励起固体レーザ発振器の励起用半導体レーザに駆動電流を供給する制御器を備えたレーザ装置を用いて、
前記制御器により、前記駆動電流として所定の繰り返し周波数を有する高周波数駆動電流で、前記固体レーザの緩和発振による1つ以上のピークを持つ擬似レーザパルス群を発生させるものであり、該緩和発振による1つ以上のピークを持つ擬似レーザパルス群で前記微小穴それぞれをあけて、微小穴加工または狭隘な溝加工することを特徴とするレーザ加工方法である。
(9) 前記高周波数駆動電流は、ゼロと前記固体レーザの発振しきい値より大きな値の間でオン/オフするものである(7)又は(8)に記載のレーザ加工方法である。
(10) 前記高周波数駆動電流の値が、前記固体レーザの発振しきい値を挟んでしきい値より大きな電流と、0A(ゼロアンペア)ではなく且つしきい値より小さな電流との間で矩形に変動することを特徴とする(7)又は(8)に記載のレーザ加工方法である。
(11) 前記緩和発振の1つ以上のピークを持つ擬似レーザパルス群に含まれる各ピークの周期が5μsec以下であり、かつ前記緩和発振パルス内に含まれる複数の擬似パルスピーク群のピーク値が100W〜100kW、各ピークの半値幅の総和が500nsec以上である事を特徴とする(8)〜(10)の内のいずれか一項に記載のレーザ加工方法である。
2;本発明の実施例で使用した半導体レーザ励起YAGレーザ発振器の励起用半導体レーザ駆動電流制御器
3:レーザ光
4:レーザ伝送用ミラー
5:集光レンズ
6:加工ノズル
7:加工用アシストエアー供給口
8:1軸移動テーブル
9:回転駆動装置
10:圧延ロール、連続鋳造用ドラム
Claims (11)
- 移動中あるいは回転中の被加工材表面にパルスレーザ光を集光、照射して複数の微小穴を作製することにより、微小穴加工または狭隘な溝加工を施すレーザ加工装置であって、
半導体レーザ励起固体レーザ発振器と、該半導体レーザ励起固体レーザ発振器の励起用半導体レーザに駆動電流を供給する制御器とを具備し、
前記制御器は、前記駆動電流として所定の繰り返し周波数を有する高周波数駆動電流によって前記固体レーザの緩和発振による1つ以上のピークを持つ擬似レーザパルス群を発生させるものであり、該緩和発振による1つ以上のピークを持つ擬似レーザパルス群で前記微小穴それぞれをあけて、微小穴加工または狭隘な溝加工することを特徴とするレーザ加工装置。 - 移動中あるいは回転中の被加工材表面にパルスレーザ光を集光、照射して、穴径が20〜300μm、深さが10μm以上の複数の微小穴を作製することにより、微小穴加工または狭隘な溝加工を施すレーザ加工装置であって、
半導体レーザ励起固体レーザ発振器と、該半導体レーザ励起固体レーザ発振器の励起用半導体レーザに駆動電流を供給する制御器とを具備し、
前記制御器は、前記駆動電流として所定の繰り返し周波数を有する高周波数駆動電流によって前記固体レーザの緩和発振による1つ以上のピークを持つ擬似レーザパルス群を発生させるものであり、該緩和発振による1つ以上のピークを持つ擬似レーザパルス群で微小穴それぞれをあけて、微小穴加工または狭隘な溝加工することを特徴とするレーザ加工装置。 - 前記高周波数駆動電流は、ゼロと前記固体レーザの発振しきい値より大きな値の間でオン/オフするものである請求項1又は請求項2に記載のレーザ加工装置。
- 前記高周波数駆動電流の値が、前記固体レーザの発振しきい値を挟んでしきい値より大きな電流と、0A(ゼロアンペア)ではなく且つしきい値より小さな電流との間で矩形に変動することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のレーザ加工装置。
- 前記被加工材が、金属材料、圧延ロール、連続鋳造用ドラム、または連続鋳造用モールド壁である請求項1〜請求項4の内のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
- 前記制御器は、前記緩和発振の1つ以上のピークを持つ擬似レーザパルス群に含まれる各ピークの周期が5μsec以下であり、かつ前記緩和発振パルス内に含まれる複数の擬似パルスピーク群のピーク値が100W〜100kW、各ピークの半値幅の総和が500nsec以上になるように、前記高周波数駆動電流で前記半導体レーザを駆動することを特徴とする請求項3〜請求項5の内のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
- 移動中あるいは回転中の被加工材表面にパルスレーザ光を集光、照射して複数の微小穴を作製することにより、微小穴加工又は狭隘な溝加工を施すレーザ加工方法であって、
半導体レーザ励起固体レーザ発振器と、該半導体レーザ励起固体レーザ発振器の励起用半導体レーザに駆動電流を供給する制御器を備えたレーザ装置を用いて、
前記制御器により、前記駆動電流として所定の繰り返し周波数を有する高周波数駆動電流で、前記固体レーザの緩和発振による1つ以上のピークを持つ擬似レーザパルス群を発生させるものであり、該緩和発振による1つ以上のピークを持つ擬似レーザパルス群で前記微小穴それぞれをあけて、微小穴加工または狭隘な溝加工することを特徴とするレーザ加工方法。 - 移動中あるいは回転中の被加工材表面にパルスレーザ光を集光、照射して、穴径が20〜300μm、深さが10μm以上の複数の微小穴を作製することにより、微小穴加工又は狭隘な溝加工を施すレーザ加工方法であって、
半導体レーザ励起固体レーザ発振器と、該半導体レーザ励起固体レーザ発振器の励起用半導体レーザに駆動電流を供給する制御器を備えたレーザ装置を用いて、
前記制御器により、前記駆動電流として所定の繰り返し周波数を有する高周波数駆動電流で、前記固体レーザの緩和発振による1つ以上のピークを持つ擬似レーザパルス群を発生させるものであり、該緩和発振による1つ以上のピークを持つ擬似レーザパルス群で前記微小穴それぞれをあけて、微小穴加工または狭隘な溝加工することを特徴とするレーザ加工方法。 - 前記高周波数駆動電流は、ゼロと前記固体レーザの発振しきい値より大きな値の間でオン/オフするものである請求項7又は請求項8に記載のレーザ加工方法。
- 前記高周波数駆動電流の値が、前記固体レーザの発振しきい値を挟んでしきい値より大きな電流と、0A(ゼロアンペア)ではなく且つしきい値より小さな電流との間で矩形に変動することを特徴とする請求項7又は請求項8に記載のレーザ加工方法。
- 前記緩和発振の1つ以上のピークを持つ擬似レーザパルス群に含まれる各ピークの周期が5μsec以下であり、かつ前記緩和発振パルス内に含まれる複数の擬似パルスピーク群のピーク値が100W〜100kW、各ピークの半値幅の総和が500nsec以上である事を特徴とする請求項8〜請求項10の内のいずれか一項に記載のレーザ加工方法。
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