JP4679239B2 - レーザ加工装置及び加工方法 - Google Patents
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Description
帯状の加工対象物を保持し、該加工対象物を、その長さ方向に送る保持機構であって、送り開始から加速時間が経過するまでの間、一定の加速度で送り速度を上昇させ、目標速度に到達すると、送り速度を該目標速度に維持する保持機構と、
前記加工対象物にパルスレーザビームを入射させてレーザ加工を行うレーザ光源と、
前記加工対象物の長さ方向に関して一定の第1の間隔で分布する位置にパルスレーザビームが入射するように、前記加工対象物の送り速度が一定の加速度で上昇している加速期間には、前記レーザ光源から出射するパルスレーザビームの出射時期を、送り速度に基づいて制御し、送り速度が目標速度に到達して一定の目標速度に維持されている等速期間には、パルスレーザビームの出射時期を前記目標速度に基づいて制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、前記パルスレーザビームの1つのレーザパルスである第1のレーザパルスが前記加工対象物に入射した後、該加工対象物の長さ方向に離れた位置に次の第2のレーザパルスが入射するまでの期間が、前記加工対象物の送り開始の時刻から前記加速時間が経過した時刻を跨るとき、該第1及び第2のレーザパルスの入射位置の間隔が前記第1の間隔と等しくなるように、前記制御装置が前記第1のレーザパルスの出射から第2のレーザパルスの出射までの間隔を制御するレーザ加工装置が提供される。
前記制御装置は、前記加速期間から前記等速期間に切り替わる時刻に、前記加工対象物にレーザパルスが入射するように、前記加速期間に前記レーザ光源から出射するパルスレーザビームの出射時期を制御するようにしてもよい。
(a)帯状の加工対象物を、その長さ方向に送る工程であって、送り開始の時刻から加速時間が経過するまでの間、送り速度を一定の加速度で上昇させ、前記加速時間が経過して送り速度が目標速度に到達したら、送り速度を該目標速度に維持する工程と、
(b)長さ方向に送られている前記加工対象物にパルスレーザビームを入射させて加工を行う工程であって、パルスレーザビームの入射位置が、該加工対象物の長さ方向に一定の第1の間隔で配列するように、前記加速時間が経過するまでの加速期間中には、パルスレーザビームの出射時期を送り速度に基づいて制御し、前記目標速度に到達した後の等速期間中には、パルスレーザビームの出射時期を前記目標速度に基づいて制御する工程と、
(c)前記パルスレーザビームの1つのレーザパルスである第1のレーザパルスを前記加工対象物に入射させた後、該加工対象物の長さ方向に離れた位置に次の第2のレーザパルスを入射させるまでの期間が、前記加工対象物の送り開始の時刻から前記加速期間だけ経過した時刻を跨るとき、該第1及び第2のレーザパルスの入射位置の間隔が前記第1の間隔と等しくなるように、前記第1のレーザパルスの出射から第2のレーザパルスの出射までの間隔を制御する工程と
を有するレーザ加工方法が提供される。
前記工程cに代えて、前記工程bにおいて、前記加速期間から前記等速期間に切り替わる時刻に、前記加工対象物にレーザパルスが入射するように、前記加速期間に前記レーザ光源から出射するパルスレーザビームの出射時期を制御するようにしてもよい。
1列分の加工が終了すると、レーザビームの入射位置が走査開始位置Ysに戻るように、ビーム走査器2を制御する。次に加工すべき列の始点がレーザビームの入射位置まで送られてきた時点から、次の1列分の加工を開始する。
図3は、加工対象物10の送り速度の時間変化、及びパルスレーザビームの出射タイミングを示すグラフである。横軸は、時刻t1=0からの経過時間を表し、縦軸は加工対象物10の送り速度を表す。また、横軸上に、レーザパルスの出射時期を短い縦線で示す。
a=vc/ta
と表される。目標速度vc及び加速時間taは、予め与えられている。加工対象物10の送り開始時刻0から、1列目の加工を開始する。加工対象物10が長さ方向のピッチpxだけ送られる度に、次の1列の加工を開始すればよいことになる。時刻tまでに加工対象物10が送られる長さLは、
L=(1/2)at2
となる。第i列目の加工開始時刻tiまでに送られる長さLiが、px(i−1)に等しくなればよい。
(1/2)ati 2=px(i−1)
を解くと、
ti=(2px(i−1)/a)1/2
が得られる。このように、徐々に上昇する送り速度に基づいて、各列の加工開始時刻(各列の始点にレーザパルスを入射させる時刻)を決定することにより、各列の始点を、加工対象物10の長さ方向に一定のピッチpxで配列させることができる。
La=(a/2)(ta 2−tn 2)
と表される。等速期間中の時刻taから時刻tn+1までに送られる長さLcは、
Lc=vc(tn+1−ta)
と表される。La+Lcがピッチpxに等しくなればよいのであるから、
tn+1=ta+(px−(a/2)(ta 2−tn 2))/vc
が得られる。この式から、等速期間に最初に加工される列の開始時刻tn+1を求めることにより、n列目とn+1列目の始点同士の間隔をピッチpxに等しくすることができる。
Tc=px/vc
となるように、加工周期Tcを決定すればよい。このように、等速期間中は、送りの目標速度vcに基づいて、各列の加工開始時刻が決定される。
Ti=ti+1−ti
となる。この間隔Tiの間の送りの平均速度をviとする。間隔Tiの時間に加工対象物10が送られる長さと、等速期間において加工周期Tcの間に送られる長さとは、共にピッチpxに等しいから、
viTi=vcTc
が成り立つ。
vcPc=viPti
これらの式から、
Pti=(Ti/Tc)Pc
が得られる。この加工時間Pti内に、レーザパルスの出射時期を等間隔で分布させることにより、パルスレーザビームの入射位置を、1列内に一定のピッチpyで分布させることができる。さらに、上述の式で示すように、加工時間Ptiを決定すると、第i番目の列を、等速期間中に加工される列とほぼ平行にすることができる。
La=(1/2)ata 2
となる。この長さLaを長さ方向のピッチpxで割ったときの余りをRaとする。時刻0に加工対象物10を送り始めてから、余りRaに等しい長さだけ送った時点t1から、1列目の加工を開始する。送りの加速度をaとすると、
t1=(2Ra/a)1/2
となる。
ti=(2/a)(px(i−1)+Ra)
となる。i番目の列の始点から終点までの加工時間Ptiは、第1の実施例の場合と同様の方法で決定することができる。
2 ビーム走査器
3 レンズ
4 繰出しリール
5 巻取りリール
6 駆動機構
7 制御装置
10 加工対象物
Claims (7)
- 帯状の加工対象物を保持し、該加工対象物を、その長さ方向に送る保持機構であって、送り開始から加速時間が経過するまでの間、一定の加速度で送り速度を上昇させ、目標速度に到達すると、送り速度を該目標速度に維持する保持機構と、
前記加工対象物にパルスレーザビームを入射させてレーザ加工を行うレーザ光源と、
前記加工対象物の長さ方向に関して一定の第1の間隔で分布する位置にパルスレーザビームが入射するように、前記加工対象物の送り速度が一定の加速度で上昇している加速期間には、前記レーザ光源から出射するパルスレーザビームの出射時期を、送り速度に基づいて制御し、送り速度が目標速度に到達して一定の目標速度に維持されている等速期間には、パルスレーザビームの出射時期を前記目標速度に基づいて制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、前記パルスレーザビームの1つのレーザパルスである第1のレーザパルスが前記加工対象物に入射した後、該加工対象物の長さ方向に離れた位置に次の第2のレーザパルスが入射するまでの期間が、前記加工対象物の送り開始の時刻から前記加速時間が経過した時刻を跨るとき、該第1及び第2のレーザパルスの入射位置の間隔が前記第1の間隔と等しくなるように、前記制御装置が前記第1のレーザパルスの出射から第2のレーザパルスの出射までの間隔を制御するレーザ加工装置。 - 帯状の加工対象物を保持し、該加工対象物を、その長さ方向に送る保持機構であって、送り開始から加速時間が経過するまでの間、一定の加速度で送り速度を上昇させ、目標速度に到達すると、送り速度を該目標速度に維持する保持機構と、
前記加工対象物にパルスレーザビームを入射させてレーザ加工を行うレーザ光源と、
前記加工対象物の長さ方向に関して一定の第1の間隔で分布する位置にパルスレーザビームが入射するように、前記加工対象物の送り速度が一定の加速度で上昇している加速期間には、前記レーザ光源から出射するパルスレーザビームの出射時期を、送り速度に基づいて制御し、送り速度が目標速度に到達して一定の目標速度に維持されている等速期間には、パルスレーザビームの出射時期を前記目標速度に基づいて制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、前記加速期間から前記等速期間に切り替わる時刻に、前記加工対象物にレーザパルスが入射するように、前記加速期間に前記レーザ光源から出射するパルスレーザビームの出射時期を制御するレーザ加工装置。 - さらに、前記レーザ光源から出射したパルスレーザビームを、前記加工対象物の長さ方向と交差する第1の方向に走査するビーム走査器を有し、
前記制御装置は、前記ビーム走査器を制御して、前記第1の方向に関する走査開始位置から走査終了位置までパルスレーザビームを走査して、始点から終点まで一様に分布する1列の被加工点にレーザパルスを入射させる工程を複数回繰り返し、該被加工点の複数の列の始点が、前記加工対象物の長さ方向に関して前記第1の間隔で分布するように該始点に入射させるレーザパルスの出射時期を制御し、前記等速期間に、パルスレーザビームの入射位置が前記第1の方向に関して第2の間隔で分布するように前記レーザ光源及びビーム走査器を制御し、前記加速期間に、パルスレーザビームの入射位置が、前記第1の方向に関して前記第2の間隔で分布し、かつその配列方向が、前記等速期間に前記第1の方向にパルスレーザビームを走査することにより形成された複数の被加工点の配列する方向と平行になるように前記レーザ光源及びビーム走査器を制御する請求項1または2に記載のレーザ加工装置。 - さらに、前記保持機構は、目標速度から一定の負の加速度で送り速度を低下させて、保持された加工対象物を静止させ、
前記制御装置は、送り速度が一定の負の加速度で低下している減速期間に、該加工対象物の長さ方向に関して一定の前記第1の間隔で分布する位置にパルスレーザビームが入射するように、前記レーザ光源から出射するパルスレーザビームの出射時期を制御する請求項1乃至3のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。 - (a)帯状の加工対象物を、その長さ方向に送る工程であって、送り開始の時刻から加速時間が経過するまでの間、送り速度を一定の加速度で上昇させ、前記加速時間が経過して送り速度が目標速度に到達したら、送り速度を該目標速度に維持する工程と、
(b)長さ方向に送られている前記加工対象物にパルスレーザビームを入射させて加工を行う工程であって、パルスレーザビームの入射位置が、該加工対象物の長さ方向に一定の第1の間隔で配列するように、前記加速時間が経過するまでの加速期間中には、パルスレーザビームの出射時期を送り速度に基づいて制御し、前記目標速度に到達した後の等速期間中には、パルスレーザビームの出射時期を前記目標速度に基づいて制御する工程と、
(c)前記パルスレーザビームの1つのレーザパルスである第1のレーザパルスを前記加工対象物に入射させた後、該加工対象物の長さ方向に離れた位置に次の第2のレーザパルスを入射させるまでの期間が、前記加工対象物の送り開始の時刻から前記加速期間だけ経過した時刻を跨るとき、該第1及び第2のレーザパルスの入射位置の間隔が前記第1の間隔と等しくなるように、前記第1のレーザパルスの出射から第2のレーザパルスの出射までの間隔を制御する工程と
を有するレーザ加工方法。 - (a)帯状の加工対象物を、その長さ方向に送る工程であって、送り開始の時刻から加速時間が経過するまでの間、送り速度を一定の加速度で上昇させ、前記加速時間が経過して送り速度が目標速度に到達したら、送り速度を該目標速度に維持する工程と、
(b)長さ方向に送られている前記加工対象物にパルスレーザビームを入射させて加工を行う工程であって、パルスレーザビームの入射位置が、該加工対象物の長さ方向に一定の第1の間隔で配列するように、前記加速時間が経過するまでの加速期間中には、パルスレーザビームの出射時期を送り速度に基づいて制御し、前記目標速度に到達した後の等速期間中には、パルスレーザビームの出射時期を前記目標速度に基づいて制御する工程と
を有し、
前記工程bにおいて、前記加速期間から前記等速期間に切り替わる時刻に、前記加工対象物にレーザパルスが入射するように、前記加速期間に前記レーザ光源から出射するパルスレーザビームの出射時期を制御するレーザ加工方法。 - 前記工程bにおいて、さらに、パルスレーザビームの入射位置を、前記加工対象物の長さ方向と交差する第1の方向に移動させながら1列分の加工を行う工程を繰り返して複数列の加工を行い、各列の最初のパルスレーザビームの入射位置が、前記一定の第1の間隔で分布するようにパルスレーザビームの出射間隔を制御し、各列のパルスレーザビームの入射位置が前記第1の方向に関して一定の第2の間隔で分布し、前記加速期間中に加工される列内のレーザビームの入射位置を結ぶ直線が、前記等速期間中に加工される列内のレーザビームの入射位置を結ぶ直線と平行になるように、パルスレーザビームの出射間隔を制御する請求項5または6に記載のレーザ加工方法。
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JP2000210782A (ja) * | 1998-02-19 | 2000-08-02 | Ricoh Microelectronics Co Ltd | 加工方法及びその装置 |
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