JP4575825B2 - レーザ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光を加工対象物に照射して該加工対象物を加工するレーザ加工装置に関するものである。

この種のレーザ加工装置は、レーザ光源から出射されるレーザ光のビーム径をビームエキスパンダにて一旦拡大し、その後段において収束レンズにてレーザ光を収束させて加工対象物に照射するように構成されている。

ところで、レーザ加工装置から出射されるレーザ光は可視領域でないレーザ光を用いるのが一般的であるため、例えば加工対象物にレーザ光の照射位置を決定する場合などにおいて作業者によるレーザ光の視認が困難であり、正確なレーザ光の照射位置を決定するのが大変難しい。そのため、このようなレーザ加工装置には、従来より、加工対象物に対してレーザ光と同一位置に可視領域の波長を有するガイド光を照射するガイド光照射手段が備えられている（例えば特許文献１，２参照）。

具体的に特許文献１では、ビームエキスパンダの後段にダイクロイックミラーを配置し、レーザ光の光軸と同軸となるようにその光軸の直交方向から該ミラーにガイド光を出射させて、レーザ光の照射位置と同一位置にガイド光が照射されるように構成されている。また特許文献２では、ビームエキスパンダの前段にガイド光を照射するダイクロイックミラーを配置する以外は前記特許文献１と同様の構成となっている。

因みに、加工用のレーザ光に可視領域のレーザ光を用いることが考えられる。しかしながら、このレーザ光は危険度が高いため、取り扱いが難しい。また、このような可視領域のレーザ光を用いた場合、ガイド照射時においてレーザ光の強度を弱めることも考えるが、レーザ光の強度を十分に低下させるための装置が大掛かりとなってしまう。従って、可視領域のレーザ光を用いても、結局のところ上記したようなガイド光照射手段が必要であった。
特開平８−３２３４８９号公報 特開２００４−６６３２７号公報

ところで、上記特許文献１や特許文献２のように、ガイド光を入射させるためのダイクロイックミラーをレーザ光の光路上（光軸上）においてビームエキスパンダの前段若しくは後段に直列に配置する構成では、そのレーザ光の光軸方向にレーザ加工装置が大型化し、該装置の小型化の大きな障害となっている。またこのことは、上記したガイド光を入射させるためのダイクロイックミラーのみならず、レーザ光の光路上に設ける必要がある機能部品を用いる場合の共通の課題である。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、レーザ光の光路上に設ける必要がある機能部品の配置効率を向上し、装置の小型化を図ることができるレーザ加工装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、レーザ光源から出射されるレーザ光のビーム幅を拡大する入射レンズ及び出射レンズの少なくとも２つのレンズを有するビームエキスパンダを備え、該ビームエキスパンダを経たレーザ光を収束レンズにて収束して加工対象物に照射し該加工対象物を加工するレーザ加工装置において、前記レーザ光の光路外に配置され、可視領域のガイド光を出射する可視光光源と、前記レーザ光の光路上に配置され、前記ガイド光を前記レーザ光の光軸と同軸となるように入射させるガイド光入射手段と、を備え、前記ガイド光入射手段は、前記ビームエキスパンダの前記２つのレンズ間に配置されることをその要旨とする。

請求項２に記載の発明は、レーザ光源から出射されるレーザ光のビーム幅を拡大する入射レンズ及び出射レンズの少なくとも２つのレンズを有するビームエキスパンダを備え、該ビームエキスパンダを経たレーザ光を収束レンズにて収束して加工対象物に照射し該加工対象物を加工するレーザ加工装置において、前記レーザ光の光路外に配置され、前記レーザ光を検出すべく受光する受光手段と、前記レーザ光の光路上に配置され、前記レーザ光の光路外に配置される前記受光手段に前記レーザ光の少なくとも一部を導出するレーザ光導出手段と、を備え、前記レーザ光導出手段は、前記ビームエキスパンダの前記２つのレンズ間に配置されることをその要旨とする。

請求項３に記載の発明は、レーザ光源から出射されるレーザ光のビーム幅を拡大する入射レンズ及び出射レンズの少なくとも２つのレンズを有するビームエキスパンダを備え、該ビームエキスパンダを経たレーザ光を収束レンズにて収束して加工対象物に照射し該加工対象物を加工するレーザ加工装置において、前記レーザ光の光路外に配置され、可視領域のガイド光を出射する可視光光源と、前記レーザ光の光路上に配置され、前記ガイド光を前記レーザ光の光軸と同軸となるように入射させるガイド光入射手段と、前記レーザ光の光路外に配置され、前記レーザ光を検出すべく受光する受光手段と、前記レーザ光の光路上に配置され、前記レーザ光の光路外に配置される前記受光手段に前記レーザ光の少なくとも一部を導出するレーザ光導出手段と、を備え、前記ガイド光入射手段及び前記レーザ光導出手段は、前記ビームエキスパンダの前記２つのレンズ間に配置されることをその要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は３に記載のレーザ加工装置において、前記レーザ光による加工時には、前記レーザ光源から前記レーザ光を出射させると共に前記可視光光源からの前記ガイド光の出射を停止させ、前記ガイド光による投射時には、前記レーザ光源からの前記レーザ光の出射を停止させると共に前記可視光光源から前記ガイド光を出射させるように制御する切替制御手段を備えたことをその要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１，３，４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、前記ガイド光入射手段を前記レーザ光の光路上又は光路外に切り替え配置可能な進退駆動手段を備えたことをその要旨とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のレーザ加工装置において、前記レーザ光による加工時には、前記ガイド光入射手段を前記レーザ光の光路外に退避させるべく前記進退駆動手段を制御し、前記ガイド光による投射時には、前記ガイド光入射手段を前記レーザ光の光路上に進入させるべく前記進退駆動手段を制御する進退制御手段を備えたことをその要旨とする。

請求項７に記載の発明は、請求項２又は３に記載のレーザ加工装置において、前記レーザ光導出手段を前記レーザ光の光路上又は光路外に切り替え配置可能な進退駆動手段を備えたことをその要旨とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のレーザ加工装置において、前記レーザ光による加工時には、前記レーザ光導出手段を前記レーザ光の光路外に退避させるべく前記進退駆動手段を制御し、前記レーザ光の検出時には、前記レーザ光導出手段を前記レーザ光の光路上に進入させるべく前記進退駆動手段を制御する進退制御手段を備えたことをその要旨とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１，３〜６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、前記可視光光源と前記ガイド光入射手段との間には、該可視光光源から出射されるガイド用レンズが備えられ、前記ガイド用レンズは、前記ビームエキスパンダから出射される前記ガイド光が平行光となるような屈折率に設定されていることをその要旨とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項１，３〜６，９のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、前記ビームエキスパンダの加工対象物側のレンズ及び前記収束レンズは、色消しレンズであることをその要旨とする。

（作用）
請求項１に記載の発明によれば、可視光光源からのガイド光をレーザ光の光軸と同軸となるように入射させるガイド光入射手段が、ビームエキスパンダを構成する少なくとも２つのレンズ間に配置される。ここで、ビームエキスパンダの倍率（性能）は内部の両レンズの焦点距離により決定されるため、これら両レンズ間の距離縮小に限界がある。これにより、これら両レンズ間に空間が生じるため、この空間（デッドスペース）にガイド光入射手段を配置してその配置効率を向上させることで、従来構造と比べて、レーザ光の光路長を短くでき、もってレーザ加工装置の小型化に寄与することができる。

請求項２に記載の発明によれば、レーザ光の光路外に配置されレーザ光を検出する受光手段にレーザ光の少なくとも一部を導出するレーザ光導出手段が、ビームエキスパンダを構成する少なくとも２つのレンズ間に配置される。上記請求項１にも述べたように、ビームエキスパンダの倍率（性能）を確保する上で内部の両レンズ間に空間が生じるため、この空間（デッドスペース）にレーザ光導出手段を配置してその配置効率を向上させることで、レーザ光の光路長を短くでき、もってレーザ加工装置の小型化に寄与することができる。

請求項３に記載の発明によれば、可視光光源からのガイド光をレーザ光の光軸と同軸となるように入射させるガイド光入射手段と、レーザ光の光路外に配置されレーザ光を検出する受光手段にレーザ光の少なくとも一部を導出するレーザ光導出手段とが、ビームエキスパンダを構成する少なくとも２つのレンズ間に配置される。上記請求項１，２にも述べたように、ビームエキスパンダの倍率（性能）を確保する上で内部の両レンズ間に空間が生じるため、この空間（デッドスペース）にガイド光入射手段とレーザ光導出手段とを配置してその配置効率を向上させることで、レーザ光の光路長を短くでき、もってレーザ加工装置の小型化に寄与することができる。

請求項４に記載の発明によれば、切替制御手段は、レーザ光による加工時に、レーザ光源からレーザ光を出射させると共に可視光光源からのガイド光の出射を停止させ、ガイド光による投射時に、レーザ光源からのレーザ光の出射を停止させると共に可視光光源からガイド光を出射させる。つまり、レーザ光による加工時にはガイド光による投射を行う必要がなく、ガイド光による投射時にはレーザ光の照射を行う必要がないため、それぞれの場合に、ガイド光及びレーザ光の出射停止を行うことで、無駄な消費電力を削減することができる。

請求項５に記載の発明によれば、ガイド光入射手段をレーザ光の光路上又は光路外に切り替え配置可能な進退駆動手段が備えられる。これにより、少なくともガイド光による投射が必要なときのみにガイド光入射手段をレーザ光の光路上に配置することが可能となるため、ガイド光入射手段でのレーザ光の損失を極力低減でき、該レーザ光を効率よく加工対象物側に導くことができる。

請求項６に記載の発明によれば、進退制御手段は、レーザ光による加工時に、ガイド光入射手段をレーザ光の光路外に退避させ、ガイド光による投射時に、ガイド光入射手段をレーザ光の光路上に進入させる。つまり、レーザ光による加工時においてガイド光入射手段をレーザ光の光路上から確実に退避することができるため、ガイド光入射手段でのレーザ光の損失をより確実に低減することができる。

請求項７に記載の発明によれば、レーザ光導出手段をレーザ光の光路上又は光路外に切り替え配置可能な進退駆動手段が備えられる。これにより、少なくともレーザ光を検出する際にのみレーザ光導出手段をレーザ光の光路上に配置することが可能となるため、レーザ光導出手段でのレーザ光の損失を極力低減でき、該レーザ光を効率よく加工対象物側に導くことができる。

請求項８に記載の発明によれば、進退制御手段は、レーザ光による加工時に、レーザ光導出手段をレーザ光の光路外に退避させ、レーザ光の検出時に、レーザ光導出手段をレーザ光の光路上に進入させる。つまり、レーザ光の検出時においてレーザ光導出手段をレーザ光の光路上から確実に退避することができるため、レーザ光導出手段でのレーザ光の損失をより確実に低減することができる。

請求項９に記載の発明によれば、可視光光源とガイド光入射手段との間には、該可視光光源から出射されるガイド光を収束又は発散させるガイド用レンズが備えられ、そのガイド用レンズは、ビームエキスパンダから出射されるガイド光が平行光となるような屈折率に設定される。これにより、ビームエキスパンダから出射されるガイド光がレーザ光と同様に平行光となるので、該ガイド光もレーザ光と同様に収束レンズにて収束され、加工対象物上のガイド光のスポットがより視認し易くなる。

請求項１０に記載の発明によれば、ビームエキスパンダの加工対象物側のレンズ及び収束レンズには色消しレンズが用いられるので、レーザ光とガイド光との波長違いによる加工対象物上でのスポットずれを抑制でき、ガイド光による加工位置の認識をより正確に行うことができる。

本発明によれば、レーザ光の光路上に設ける必要がある機能部品の配置効率を向上し、装置の小型化を図ることができるレーザ加工装置を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施の形態のレーザ加工装置１０の構成ブロック図である。本実施の形態のレーザ加工装置１０は、加工対象物Ｗの表面に文字・記号・図形などをマーキング加工するものである。

レーザ加工装置１０は、加工用のレーザ光を出射するレーザ光源１１を備えている。レーザ光源１１は、レーザ発振器からなり、制御回路１２にてその発振が制御される。
レーザ光源１１の後段には、ビームエキスパンダ１３が配設されている。ビームエキスパンダ１３は、レーザ光源１１から出射されたレーザ光を一定の倍率、より詳しくは入射ビーム径（幅）に対する出射ビーム径（幅）の比率の平行光に拡大するために設けられている。因みに、後段の収束レンズ１６に入射するレーザ光のビーム径が大きいほど収束レンズ１６から出射されたレーザ光のスポットが微小となるため、ビームエキスパンダ１３を用いてレーザ光のビーム径を一旦拡大する。

ビームエキスパンダ１３の後段には、ガルバノミラー１４が配設されている。ガルバノミラー１４は、ビーム径が拡大されたレーザ光を反射してその照射方向を変更するものであり、例えば対をなすＸ軸ミラーとＹ軸ミラーとで構成されている。ガルバノミラー１４は、制御回路１２の制御に基づく駆動装置１５の駆動により角度制御され、マーキングする文字や記号、図形などに基づいて２次元でレーザ光を走査する。

ガルバノミラー１４の後段には、収束レンズ（ｆθレンズ）１６が配設されている。収束レンズ１６は、ビームエキスパンダ１３にて一旦ビーム径が拡大されたレーザ光を加工対象物Ｗの表面において所定のスポット径となるまで収束させ、マーキング加工に適したエネルギー密度まで高める。

また、上記したビームエキスパンダ１３は、具体的に、レーザ光を一定の倍率まで拡大するための入射レンズ１７と出射レンズ１８とを有している。ここで、ビームエキスパンダ１３の倍率（性能）は、入射レンズ１７及び出射レンズ１８の両レンズの焦点距離により決定されるため、これら両レンズ１７，１８間の距離縮小に限界がある。換言すれば、これら両レンズ１７，１８間には所定距離以上の空間が必要である。本実施の形態では、このように入射レンズ１７と出射レンズ１８との間に生じる空間に着目し、その空間にガイド光照射装置２１の一部を構成するダイクロイックミラー２２と、モニタ装置２５の一部を構成するハーフミラー２６とを収容する構成としている。

ガイド光照射装置２１は、上記したダイクロイックミラー２２と、ガイド用レンズ２３と、可視光光源２４とを備えている。ダイクロイックミラー２２は、ビームエキスパンダ１３の入射レンズ１７の後段に配置されて固定されている。ダイクロイックミラー２２は、レーザ光の光路上（光軸上）において、その光軸に対して所定角度（本実施の形態では４５°）傾斜させて配置されている。このようなダイクロイックミラー２２は、レーザ光を透過する一方、ガイド光を反射するように構成されている。

可視光光源２４は、レーザ光の光軸に対して直交する軸線上に配置されており、該可視光光源２４とダイクロイックミラー２２との間にガイド用レンズ２３が介在されている。可視光光源２４は、ガイド用レーザ光を発するレーザダイオード（ＬＤ）又はＬＥＤにて構成され、制御回路１２により点消灯が制御される。可視光光源２４は、可視領域の波長を有するガイド光をガイド用レンズ２３を介してダイクロイックミラー２２の反射面に出射し、該ミラー２２にて反射されるガイド光は、レーザ光の光軸と同軸となるように向けられる。

ガイド用レンズ２３は、前記ビームエキスパンダ１３の出射レンズ１８と協働し、拡散する可視光光源２４からのガイド光を出射レンズ１８の後段において平行光となるように設けられるものである。つまり、ガイド用レンズ２３は、出射レンズ１８から出射されるガイド光が平行光となるような屈折率に設定されている。

モニタ装置２５は、上記したハーフミラー２６と、受光素子２７と、アクチュエータ２８とを備えている。ハーフミラー２６は、ビームエキスパンダ１３の出射レンズ１８の前段に配置され、制御回路１２の制御に基づくアクチュエータ２８の駆動にて揺動するように設けられている。ハーフミラー２６は、レーザ光の光路上に突出する一方の揺動端位置（突出位置）に配置されると、その光軸に対して所定角度（本実施の形態では４５°）傾斜し、該突出位置とは反対側の揺動端位置（格納位置）に配置されると、レーザ光の光路上から退避するようになっている。このようなハーフミラー２６は、レーザ光の反射率が１０％（透過率が９０％）のミラーにて構成されている。

受光素子２７は、レーザ光の光軸に対して直交する軸線上に配置されている。受光素子２７は、フォトダイオード（ＰＤ）にて構成されている。受光素子２７は、突出位置に配置されたハーフミラー２６の反射面にて反射されたレーザ光（この場合、１０％のレーザ光）を受光し、該レーザ光の強度に応じた検出信号を制御回路１２に出力する。

上記各装置の制御などを実施する制御回路１２は、マーキング加工指令が生じ加工対象物Ｗへのマーキング加工を実施する際、駆動装置１５を駆動してガルバノミラー１４の角度制御を行う。即ち、制御回路１２は、マーキングする文字や記号、図形などに基づいて２次元でレーザ光を走査し、加工対象物Ｗの表面に所定形状のマーキングを実施する。因みに、このマーキング加工を実施する場合においては、制御回路１２は、ガイド光照射装置２１の可視光光源２４を消灯すると共に、モニタ装置２５のハーフミラー２６を格納位置に退避させるべくアクチュエータ２８を制御する。

また、モニタ装置２５（受光素子２７）によるレーザ光の強度をモニタする場合（レーザ光モニタ指令が生じると）、制御回路１２は、該装置２５のアクチュエータ２８を駆動してハーフミラー２６を突出位置に配置させる。すると、制御回路１２には受光素子２７からレーザ光の強度に応じた検出信号が入力され、該制御回路１２は、その検出信号にレーザ光の強度を検出する。制御回路１２は、検出したレーザ光の強度に基づいてレーザ光源１１の発振を制御し、レーザ光源１１のレーザ光の強度を調整する。レーザ光のモニタが不要になると（モニタ不要指令が生じると）、制御回路１２は、アクチュエータ２８を駆動してハーフミラー２６を格納位置に配置する。

また、マーキング加工を実施する前に加工対象物Ｗの表面にガイド光を照射し、レーザ光の照射位置やマーキング形状などを確認する場合（ガイド光照射指令が生じると）、制御回路１２は、可視光光源２４を点灯させる（この場合、レーザ光源１１を消灯）。すると、可視光光源２４からのガイド光がダイクロイックミラー２２にて反射されてレーザ光の光路上を進み、ガルバノミラー１４及び収束レンズ１６を通じて加工対象物Ｗの表面に照射される。これにより、レーザ光の照射位置が視認可能となる。またこの場合に、マーキング加工を実施する際と同様にガルバノミラー１４をマーキング形状に応じて駆動させることで、ガイド光が加工対象物Ｗの表面をそのマーキング形状に応じて移動するようになり、そのマーキング形状が視認可能となる。

次に、本実施の形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）可視光光源２４からのガイド光をレーザ光の光軸と同軸となるように入射させるダイクロイックミラー２２と、レーザ光の光路外に配置されレーザ光を検出する受光素子２７にレーザ光の一部を導出するハーフミラー２６とが、ビームエキスパンダ１３を構成する入射レンズ１７と出射レンズ１８との間に配置されている。即ち、ビームエキスパンダ１３の倍率（性能）を確保する上で内部の両レンズ１７，１８間に空間が生じるため、この空間（デッドスペース）にダイクロイックミラー２２とハーフミラー２６とを配置してその配置効率を向上させることで、レーザ光の光路長を短くでき、もってレーザ加工装置１０の小型化に寄与することができる。

（２）制御回路１２は、レーザ光による加工時に、レーザ光源１１からレーザ光を出射させると共に可視光光源２４からのガイド光の出射を停止させ、ガイド光による投射時に、レーザ光源１１からのレーザ光の出射を停止させると共に可視光光源２４からガイド光を出射させるよう制御す。つまり、レーザ光による加工時にはガイド光による投射を行う必要がなく、ガイド光による投射時にはレーザ光の照射を行う必要がないため、それぞれの場合に、ガイド光及びレーザ光の出射停止を行うことで、無駄な消費電力を削減することができる。

（３）ハーフミラー２６をレーザ光の光路上又は光路外に切り替え配置可能なアクチュエータ２８が備えられている。これにより、レーザ光をモニタ（検出）する際にのみハーフミラー２６がレーザ光の光路上に配置されるため、ハーフミラー２６でのレーザ光の損失を極力低減でき、該レーザ光を効率よく加工対象物側に導くことができる。しかも、制御回路１２により、レーザ光による加工時にハーフミラー２６がレーザ光の光路外に退避され、レーザ光のモニタ時（検出時）にハーフミラー２６がレーザ光の光路上に進入される。つまり、レーザ光の検出時においてハーフミラー２６をレーザ光の光路上から確実に退避することができるため、ハーフミラー２６でのレーザ光の損失をより確実に低減することができる。

（４）可視光光源２４とダイクロイックミラー２２との間には、該可視光光源２４から出射されるガイド光を収束又は発散させるガイド用レンズが備えられ、そのガイド用レンズ２３は、ビームエキスパンダ１３から出射されるガイド光が平行光となるような屈折率に設定されている。これにより、ビームエキスパンダ１３から出射されるガイド光がレーザ光と同様に平行光となるので、該ガイド光もレーザ光と同様に収束レンズ１６にて収束され、加工対象物Ｗ上のガイド光のスポットがより視認し易くなる。

尚、本発明の実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、ダイクロイックミラー２２とハーフミラー２６とを共に、ビームエキスパンダ１３を構成する入射レンズ１７と出射レンズ１８との間に配置する構成であったが、ミラー２２，２６のいずれか一方であってもよい。即ち、レーザ加工装置１０にガイド光照射装置２１が必要ないときにはダイクロイックミラー２２が省略され、モニタ装置２５が必要ないときにはハーフミラー２６が省略される。また、ダイクロイックミラー２２及びハーフミラー２６といったミラー以外の部材にてガイド光の入射やレーザ光の導出を行うようにしてもよい。また、これらの他にレーザ光の光路上に配置してレーザ加工装置１０の機能を向上させる機能向上手段をビームエキスパンダ１３内の入射レンズ１７と出射レンズ１８との間に配置してもよい。

・上記実施の形態では、ビームエキスパンダ１３を直線状に構成し、該ビームエキスパンダ１３とその前後のレーザ光源１１及びガルバノミラー１４とを同一直線状に配置したが、この構成を適宜変更してもよい。

例えば、図２に示すように、ビームエキスパンダ１３ａをＬ字状に構成してもよい。即ち、このビームエキスパンダ１３ａは、入射レンズ１７を通過するレーザ光の光軸と出射レンズ１８を通過する光軸とが両レンズ１７，１８間のダイクロイックミラー２２ａにて直交するように構成されている。またこの形態では、ガイド用レンズ２３及び可視光光源２４は、出射レンズ１８を通過する光軸上における該レンズ１８とはダイクロイックミラー２２ａを挟んだ反対側に配置される。因みに、この形態で用いられるダイクロイックミラー２２ａは、可視光光源２４からのガイド光を透過する一方、レーザ光源１１からのレーザ光を反射して出射レンズ１８に導くものである。このようなビームエキスパンダ１３ａを用いるものであっても、レーザ光の光路長を短くでき、もってレーザ加工装置１０の小型化に寄与することができる。

・上記実施の形態では、アクチュエータ２８を用いてハーフミラー２６を揺動させてレーザ光の光路に進退可能に構成したが、例えばハーフミラー２６をスライド移動させてレーザ光の光路に進退可能に構成してもよい。また、アクチュエータ２８を用いず、手動操作にてハーフミラー２６を作動させるようにしてもよい。また、ハーフミラー２６を作動させない構成としてアクチュエータ２８を省略してもよい。

・上記実施の形態では、レーザ光の反射率が１０％（透過率が９０％）のハーフミラー２６を用いたが、反射率（透過率）はこの数値に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。また、全反射ミラーを用いることもできる。

・上記実施の形態では、ダイクロイックミラー２２をビームエキスパンダ１３内に固定したが、ハーフミラー２６をアクチュエータ２８にて進退可能に作動させたように、ガイド光入射手段であるダイクロイックミラー２２を進退駆動手段を用いてレーザ光の光路に進退可能に構成してもよい。この場合、ダイクロイックミラー２２に替えてハーフミラーや全反射ミラーを用いることもできる。

因みに、制御回路１２の制御により、レーザ光による加工時にダイクロイックミラー２２等のガイド光入射手段をレーザ光の光路外に退避させ、ガイド光による投射時にガイド光入射手段をレーザ光の光路上に進入させるように制御してもよい。このようにすれば、レーザ光による加工時においてガイド光入射手段をレーザ光の光路上から確実に退避することができるため、ガイド光入射手段でのレーザ光の損失をより確実に低減することができる。

・上記実施の形態におけるビームエキスパンダ１３の出射レンズ１８及び収束レンズ１６に色消しレンズを用いてもよい。即ち、色消しレンズは、レーザ光とガイド光との波長違いによる加工対象物Ｗ上でのスポットずれを抑制できるので、ガイド光による加工位置の認識をより正確に行うことができる。

・上記実施の形態では、加工対象物Ｗの表面に文字・記号・図形などをマーキング加工するレーザ加工装置１０に適用したが、レーザ光の照射によって加工対象物Ｗの切断や溶接など、他の加工を行うレーザ加工装置に適用することもできる。

本実施の形態におけるレーザ加工装置の構成ブロック図である。 別例のビームエキスパンダ部分を示す構成図である。

符号の説明

１１…レーザ光源、１２…切替制御手段及び進退制御手段としての制御回路、１３，１３ａ…ビームエキスパンダ、１６…収束レンズ、１７…レンズとしての入射レンズ、１８…レンズとしての出射レンズ、２２…ガイド光入射手段及び機能向上手段を構成するダイクロイックミラー、２３…ガイド用レンズ、２４…可視光光源、２６…レーザ光導出手段及び機能向上手段を構成するハーフミラー、２７…受光手段としての受光素子、２８…進退駆動手段としてのアクチュエータ、Ｗ…加工対象物。

Claims (10)

1. レーザ光源から出射されるレーザ光のビーム幅を拡大する入射レンズ及び出射レンズの少なくとも２つのレンズを有するビームエキスパンダを備え、該ビームエキスパンダを経たレーザ光を収束レンズにて収束して加工対象物に照射し該加工対象物を加工するレーザ加工装置において、
   前記レーザ光の光路外に配置され、可視領域のガイド光を出射する可視光光源と、
   前記レーザ光の光路上に配置され、前記ガイド光を前記レーザ光の光軸と同軸となるように入射させるガイド光入射手段と、を備え、
   前記ガイド光入射手段は、前記ビームエキスパンダの前記２つのレンズ間に配置されることを特徴とするレーザ加工装置。
2. レーザ光源から出射されるレーザ光のビーム幅を拡大する入射レンズ及び出射レンズの少なくとも２つのレンズを有するビームエキスパンダを備え、該ビームエキスパンダを経たレーザ光を収束レンズにて収束して加工対象物に照射し該加工対象物を加工するレーザ加工装置において、
   前記レーザ光の光路外に配置され、前記レーザ光を検出すべく受光する受光手段と、
   前記レーザ光の光路上に配置され、前記レーザ光の光路外に配置される前記受光手段に前記レーザ光の少なくとも一部を導出するレーザ光導出手段と、を備え、
   前記レーザ光導出手段は、前記ビームエキスパンダの前記２つのレンズ間に配置されることを特徴とするレーザ加工装置。
3. レーザ光源から出射されるレーザ光のビーム幅を拡大する入射レンズ及び出射レンズの少なくとも２つのレンズを有するビームエキスパンダを備え、該ビームエキスパンダを経たレーザ光を収束レンズにて収束して加工対象物に照射し該加工対象物を加工するレーザ加工装置において、
   前記レーザ光の光路外に配置され、可視領域のガイド光を出射する可視光光源と、
   前記レーザ光の光路上に配置され、前記ガイド光を前記レーザ光の光軸と同軸となるように入射させるガイド光入射手段と、
   前記レーザ光の光路外に配置され、前記レーザ光を検出すべく受光する受光手段と、
   前記レーザ光の光路上に配置され、前記レーザ光の光路外に配置される前記受光手段に前記レーザ光の少なくとも一部を導出するレーザ光導出手段と、を備え、
   前記ガイド光入射手段及び前記レーザ光導出手段は、前記ビームエキスパンダの前記２つのレンズ間に配置されることを特徴とするレーザ加工装置。
4. 請求項１又は３に記載のレーザ加工装置において、
   前記レーザ光による加工時には、前記レーザ光源から前記レーザ光を出射させると共に前記可視光光源からの前記ガイド光の出射を停止させ、前記ガイド光による投射時には、前記レーザ光源からの前記レーザ光の出射を停止させると共に前記可視光光源から前記ガイド光を出射させるように制御する切替制御手段を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
5. 請求項１，３，４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、
   前記ガイド光入射手段を前記レーザ光の光路上又は光路外に切り替え配置可能な進退駆動手段を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
6. 請求項５に記載のレーザ加工装置において、
   前記レーザ光による加工時には、前記ガイド光入射手段を前記レーザ光の光路外に退避させるべく前記進退駆動手段を制御し、前記ガイド光による投射時には、前記ガイド光入射手段を前記レーザ光の光路上に進入させるべく前記進退駆動手段を制御する進退制御手段を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
7. 請求項２又は３に記載のレーザ加工装置において、
   前記レーザ光導出手段を前記レーザ光の光路上又は光路外に切り替え配置可能な進退駆動手段を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
8. 請求項７に記載のレーザ加工装置において、
   前記レーザ光による加工時には、前記レーザ光導出手段を前記レーザ光の光路外に退避させるべく前記進退駆動手段を制御し、前記レーザ光の検出時には、前記レーザ光導出手段を前記レーザ光の光路上に進入させるべく前記進退駆動手段を制御する進退制御手段を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
9. 請求項１，３〜６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、
   前記可視光光源と前記ガイド光入射手段との間には、該可視光光源から出射される前記ガイド光を収束又は発散させるガイド用レンズが備えられ、
   前記ガイド用レンズは、前記ビームエキスパンダから出射される前記ガイド光が平行光となるような屈折率に設定されていることを特徴とするレーザ加工装置。
10. 請求項１，３〜６，９のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、
    前記ビームエキスパンダの加工対象物側のレンズ及び前記収束レンズは、色消しレンズであることを特徴とするレーザ加工装置。

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