JP7435936B1 - ガルバノスキャナ及びレーザ加工機 - Google Patents

Abstract

ガルバノスキャナ（２０）は、ドーム状の曲面形状の鏡面を有するガルバノミラー（２１）と、ガルバノミラー（２１）を載置する平面（２３）を有し、平面（２３）と平行な方向にガルバノミラー（２１）を並進移動させる駆動部（２２）と、を備える。駆動部（２２）は、ガルバノミラー（２１）を、平面（２３）と平行な方向であるα軸方向に移動させるα軸方向駆動部（２２α）と、ガルバノミラー（２１）を、平面（２３）と平行な方向であって、α軸方向とは異なるβ軸方向に移動させるβ軸方向駆動部（２２β）と、を備える。

Description

本開示は、ガルバノスキャナ及びガルバノスキャナを搭載したレーザ加工機に関する。

近年のレーザ加工の高速化及び高精度化に対するニーズの高まりにより、ガルバノスキャナの駆動の高速化及び走査位置決めの高精度化が求められている。平面状のガルバノミラーを支持しているシャフトを回動させてレーザ光の反射方向を変更するガルバノスキャナでは、ガルバノスキャナの駆動の高速化に伴い、ガルバノミラー固有の振動特性によりガルバノミラーの面倒れ振動が発生し、レーザ光の走査位置のずれが大きくなり、加工精度が悪化する傾向にある。特許文献１に記載のガルバノスキャナでは、平面状のガルバノミラーの一端をモータに締結し、他方の一端を支持して両端支持構造とすることで、面倒れ振動を抑制し、駆動の高速化と走査位置決め精度の向上とを両立させたガルバノスキャナが開示されている。

特許第６５８７６０３号

ガルバノスキャナの駆動が高速化すると、ガルバノミラーの面倒れ振動だけでなく、ガルバノミラーのねじり振動も発生するようになる。しかしながら、上記特許文献１に開示されているガルバノスキャナの構造では、ガルバノミラーのねじり振動の抑制が困難であるため、ねじり振動による加工精度悪化を抑制できない問題がある。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、駆動の高速化と走査位置決め精度の向上とを両立させたガルバノスキャナを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示のレーザ加工機は、レーザ光を出力する発振器を備えている。また、本開示のレーザ加工機は、ドーム状の曲面形状の鏡面を有するガルバノミラー、及びガルバノミラーを載置する平面を有し、平面と平行な方向にガルバノミラーを並進移動させる駆動部、を備え、発振器から出力されるレーザ光の出力方向に対して、平面が傾くように配置され、レーザ光を鏡面にて反射させるガルバノスキャナを備えている。また、本開示のレーザ加工機は、鏡面にて反射されたレーザ光を集光し、被加工物に対してレーザ光を照射する集光レンズと、被加工物上の目標走査位置に対応する集光レンズ上の目標照射位置に、鏡面にて反射されたレーザ光が入射するように、ガルバノスキャナを制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする。

本開示にかかるガルバノスキャナは、駆動の高速化と走査位置決め精度の向上とを両立させることが出来るという効果を奏する。

実施の形態１にかかるレーザ加工機の構成を示す図 実施の形態１にかかるガルバノスキャナの斜視図 実施の形態１にかかる制御装置の構成を示す図 実施の形態１におけるレーザ光のＹ軸方向走査を説明するための図 実施の形態１におけるレーザ光のＸ軸方向走査を説明するための図 図４の状態を＋Ｘ軸方向から見た模式図 実施の形態１にかかるガルバノ位置指令生成部の構成を示す図 実施の形態１にかかるガルバノミラーの目標位置の求め方を説明するための図 実施の形態１にかかるレーザ光の走査位置決め処理を説明するフローチャート 実施の形態２にかかるレーザ加工機の構成を示す図 実施の形態２にかかる光学部品によるレーザ光のビーム径の補正について説明するための図 実施の形態１から２にかかるレーザ加工機が有する制御装置のハードウェア構成例を示す図

以下に、本開示の実施の形態にかかるガルバノスキャナ及びレーザ加工機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本開示が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本開示の実施形態１におけるレーザ加工機１の構成を示す図である。図１において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに垂直な３軸である。Ｘ軸とＹ軸とは、水平方向の軸である。Ｚ軸は、鉛直方向の軸である。尚、図１では、一例としてＸ軸及びＹ軸を水平方向の軸とし、Ｚ軸を鉛直方向の軸として説明しているが、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに垂直な３軸であれば良く、必ずしもＸ軸及びＹ軸が水平方向の軸でなくても良く、また、Ｚ軸が鉛直方向の軸でなくても良い。例えば、Ｙ軸及びＺ軸が水平方向の軸で、Ｘ軸が鉛直方向の軸となっていても良い。また、α軸及びβ軸は、ガルバノミラー２１を載置する平面２３と平行な方向の軸であり、互いに垂直な２軸である。図１においては、α軸がＸ軸方向と平行で、β軸がＹＺ平面と平行である場合を示している。

レーザ加工機１は、レーザ光の照射によって、被加工物９０の加工を行う。レーザ加工機１は、例えば、マイクロレーザ加工機である。被加工物９０は、例えば、電子機器等に搭載されるプリント配線基板である。レーザ加工機１は、発振器１０と、ガルバノスキャナ２０と、集光レンズ３０と、ＸＹテーブル４０と、制御装置５０とを備えている。

発振器１０は、レーザ光６０ａをガルバノスキャナ２０に向けて出力する。

ガルバノスキャナ２０は、ガルバノミラー２１と、駆動部２２を備えている。ガルバノミラー２１は、ドーム状の曲面形状の鏡面を有し、当該鏡面にて発振器１０から出力されたレーザ光６０ａを反射させる。尚、ドーム状の曲面形状の鏡面は、局所的にはそれぞれの位置に応じて特定の面の向きを有する平面状の鏡面と見做すことができる。従って、レーザ光のビーム径は非常に小さいため、ドーム状の曲面形状の鏡面のうち、発振器１０から出力されたレーザ光６０ａが入射する反射面も、特定の面の向きを有する平面状の鏡面と見做すことができる。ここで言う「反射面」とは、ガルバノミラー２１上の鏡面のうち、レーザ光６０ａが入射しているビーム径と同じ範囲の鏡面のことである。

駆動部２２は、ガルバノミラー２１を載置する平面２３を有し、位置指令に従った制御により、当該平面２３と平行な方向にガルバノミラー２１を並進移動させる。ガルバノスキャナ２０は、図１に示すように、発振器１０から出力されるレーザ光６０ａの出力方向に対して、ガルバノミラー２１を載置する平面２３が平行ではなく、適度に傾くように配置されていることが望ましい。例えば、レーザ加工機１が図１に示すような構成である場合、発振器１０から出力されるレーザ光６０ａの出力方向に対する平面２３の傾きは、β軸の方向で定義することが出来る。この場合、適度な傾きの一例としては、レーザ光６０ａの出力方向（すなわち、＋Ｙ軸方向）に対して反時計回りに１３５度傾いた方向がβ軸となるように平面２３が配置されている場合である。

このような配置が望ましい理由について説明する。例えば、ガルバノスキャナ２０が、ガルバノミラー２１を載置する平面２３のβ軸方向がレーザ光６０ａの出力方向と平行になるように配置されている場合、ガルバノミラー２１をβ軸方向に並進移動させても、発振器１０から出力されたレーザ光６０ａが入射する反射面の位置が変わらないので、反射面の向きを変えることが出来ない。このため、反射面の向きを変えずに被加工物９０上をＹ軸方向にレーザ光走査させるためには、被加工物９０上のレーザ光の照射位置をＹ軸方向に移動させたい距離と同じ距離だけ、ガルバノミラー２１をβ軸方向に並進移動させることが必要になる。

これに対して、図１に示すように、発振器１０から出力されるレーザ光６０ａの出力方向に対して、ガルバノミラー２１を載置する平面２３が適度に傾くようにガルバノスキャナ２０が配置されていると、反射面の向きの変化を制御してレーザ光走査させることができるため、被加工物９０上のレーザ光の照射位置をＹ軸方向に移動させたい距離よりも、ガルバノミラー２１をβ軸方向に並進移動させる距離の方が短い。従って、ガルバノミラー２１を並進移動させる速度が同じ速度で、被加工物９０上に同じ距離のレーザ光走査を行わせる場合、平面２３がレーザ光の出力方向と平行になるようにガルバノスキャナ２０が配置されているよりも、平面２３がレーザ光の出力方向に対して傾くようにガルバノスキャナ２０が配置されている方が、ガルバノミラー２１を並進移動させる距離が短くて済むので、レーザ光走査に必要な時間が短くなって、駆動の高速化に対応できる。

また、平面２３がレーザ光の出力方向と平行になるようにガルバノスキャナ２０が配置されている場合は、被加工物９０上のレーザ光走査させる加工領域と同等の広さを、周囲と干渉することなくガルバノミラー２１を並進移動させることが出来る可動範囲として確保しておくことが必要になるのに対して、平面２３がレーザ光の出力方向に対して傾くようにガルバノスキャナ２０が配置されている場合は、被加工物９０上のレーザ光走査させる加工領域よりも狭い可動範囲が確保されていれば良い。従って、平面２３がレーザ光の出力方向と平行になるようにガルバノスキャナ２０が配置されているよりも、平面２３がレーザ光の出力方向に対して傾くようにガルバノスキャナ２０が配置されている方が、レーザ加工機を制約なく機構設計することが可能となる。

図２は、ガルバノスキャナ２０の斜視図である。図２に示すように、駆動部２２はガルバノミラー２１を載置する平面２３と平行なα軸方向にガルバノミラー２１を移動させるα軸方向駆動部２２αと、ガルバノミラー２１を載置する平面２３と平行な方向であって、α軸方向と直交するβ軸方向にガルバノミラー２１を移動させるβ軸方向駆動部２２βと、を有する。

図２では、α軸方向駆動部２２α上の平面２３にガルバノミラー２１を載置しているが、α軸方向駆動部２２αとβ軸方向駆動部２２βの順番を逆にして、β軸方向駆動部２２β上の平面にガルバノミラー２１を載置しても良い。また、α軸方向駆動部２２α上、又はβ軸方向駆動部２２β上の平面に直接ガルバノミラー２１を載置しなくても、α軸方向及びβ軸方向を含む平面を有するトップテーブルにガルバノミラー２１を載置しておいて、当該トップテーブルをα軸方向駆動部２２α及びβ軸方向駆動部２２βで駆動することによって、ガルバノミラー２１を並進移動させるようにしても良い。

このようなα軸方向駆動部２２α、及びβ軸方向駆動部２２βを連動させることによって、α軸方向及びβ軸方向を含む二次元方向の任意の位置にガルバノミラー２１を並進移動させることが出来る。尚、α軸及びβ軸は、ガルバノミラー２１を並進移動させる二次元方向の位置を特定することが出来る座標系であればよく、必ずしも直交してなくても良い。すなわち、α軸方向及びβ軸方向は、ガルバノミラー２１を載置する平面２３と平行な方向であって、お互いに異なる方向であればよい。

駆動部２２は、例えば、モータ駆動式の２軸の直動アクチュエータで構成することが出来る。被加工物９０の加工面上にレーザ光６０ｃを一次元方向にしか走査しない場合は、駆動部２２は、必ずしも２軸方向の駆動部を備える必要はなく、１軸方向の駆動部のみで構成されても良い。なお、以下では、α軸方向駆動部２２α、及びβ軸方向駆動部２２βは、個々に区別しない場合には、駆動部２２と称される。

図１に戻り、集光レンズ３０は、ガルバノミラー２１が有するドーム状の曲面形状の鏡面にて反射されたレーザ光６０ｂを集光し、ＸＹテーブル４０に載置されている被加工物９０に対して、レーザ光６０ｃを垂直に照射するｆθレンズ（エフシータレンズ）である。レーザ光６０ｂが集光レンズ３０に入射した位置に応じて、レーザ光６０ｃが被加工物９０に照射される位置が決まる。すなわち、レーザ光６０ｂが集光レンズ３０に入射する位置と、レーザ光６０ｃが被加工物９０に照射される位置とは、一対一に対応している。

ＸＹテーブル４０は、載置面４１に被加工物９０が載置され、位置指令に従った制御により、Ｘ軸方向及びＹ軸方向を含む二次元方向へ被加工物９０を移動させる。被加工物９０に対する加工領域が狭く、ガルバノスキャナ２０の駆動のみで加工領域にレーザ光６０ｃを走査させることが出来る場合には、必ずしもＸＹテーブル４０を用いて被加工物９０を移動させる必要はなく、被加工物９０はＸＹテーブル４０の代わりに載置面が固定された固定台（不図示）に載置されてもよい。ＸＹテーブル４０、及び固定台は、どちらも被加工物９０を載置する平面状の載置面を有している点は同じで、当該載置面が移動可能か否かの点で異なっている。すなわち、ＸＹテーブル４０、及び固定台は、載置面に被加工物９０を載置する搭載台である。

尚、レーザ光の走査位置決め精度の面から、図１に示すように、ガルバノスキャナ２０は、被加工物９０を載置する載置面４１に垂直な方向（図１では、Ｚ軸方向）に対してガルバノミラー２１を載置する平面２３が平行ではなく、適度に傾くように配置されているのが望ましい。例えば、レーザ加工機１が図１に示すような構成である場合、被加工物９０を載置する載置面４１に垂直な方向に対する平面２３の傾きは、β軸の方向で定義することが出来る。この場合、適度な傾きの一例としては、被加工物９０を載置する載置面４１に垂直な方向（すなわち、＋Ｚ軸方向）に対して反時計回りに４５度傾いた方向がβ軸となるように平面２３が配置されている場合である。

このような配置が望ましい理由について説明する。例えば、図１において、ガルバノスキャナ２０が、ガルバノミラー２１を載置する平面２３のβ軸方向がＺ軸方向と平行になるように配置されている場合は、平面２３のβ軸方向がＺ軸方向に対して傾くように配置されている場合に比べて、ガルバノミラーをβ軸方向に並進移動させる移動距離に対して反射面の向きの変化率が大きいため、ガルバノミラーをβ軸方向（すなわち、Ｚ軸方向）に少し並進移動させただけでも、反射面の向きが大きく変化してしまい、それに伴ってレーザ光の走査位置も大きく変化してしまう。従って、レーザ光の走査位置決め精度は、ガルバノミラーの位置決め誤差の影響を受けやすくなる。

これに対してガルバノスキャナ２０が、ガルバノミラー２１を載置する平面２３のβ軸方向がＺ軸方向に対して適度に傾くように配置されている場合、平面２３のβ軸方向がＺ軸方向と平行になるように配置されている場合に比べて、ガルバノミラーをβ軸方向に並進移動させる移動距離に対して反射面の向きの変化率が小さいため、レーザ光の走査位置決め精度は、ガルバノミラーの位置決め誤差の影響を受けにくい。このため、ガルバノスキャナ２０は、被加工物９０を載置する載置面４１に垂直な方向に対してガルバノミラー２１を載置する平面２３が適度に傾くように配置されている方が、高精度なレーザ光走査を実現しやすい。

制御装置５０は、レーザ加工機１の全体を制御する。すなわち、制御装置５０は、発振器１０、ガルバノスキャナ２０、及びＸＹテーブル４０の動作を制御する。具体的には、制御装置５０は、被加工物９０上の加工領域がレーザ光６０ｃの走査可能範囲に入るように、ＸＹテーブル４０によって被加工物９０を移動させた後、レーザ光６０ｃを照射させる被加工物９０上の目標位置である目標走査位置の設定に従って、当該目標走査位置にレーザ光６０ｃが入射するように、ガルバノスキャナ２０を制御する。すなわち、制御装置５０は、目標走査位置に対応する集光レンズ３０上の照射位置である目標照射位置にレーザ光６０ｂが入射するように、ガルバノスキャナ２０を制御する。図３は、制御装置５０の構成を示す図である。制御装置５０は、各種指令を生成する指令生成部５１と、レーザ制御部５５と、ガルバノ制御部５６と、ＸＹテーブル制御部５７とを有する。

指令生成部５１は、ＸＹテーブル４０に対する位置指令を生成するＸＹテーブル位置指令生成部５２と、ガルバノスキャナ２０に対する位置指令を生成するガルバノ位置指令生成部５３と、レーザ出力指令を生成するレーザ出力指令生成部５４とを有する。レーザ制御部５５は、レーザ出力指令生成部５４で生成されたレーザ出力指令に従って、発振器１０を制御する。ガルバノ制御部５６は、ガルバノ位置指令生成部５３で生成された位置指令に従って、ガルバノスキャナ２０を制御する。ガルバノ制御部５６は、駆動部２２によるガルバノミラー２１の並進移動を制御し、ガルバノミラー２１の位置決めを行う。ＸＹテーブル制御部５７は、ＸＹテーブル位置指令生成部５２で生成された位置指令に従って、ＸＹテーブル４０の移動を制御し、ＸＹテーブル４０に載置された被加工物９０の位置決めを行う。

次にレーザ加工機１の動作について説明する。

ガルバノミラー２１は、鏡面がドーム状の曲面形状のため、ガルバノミラー２１を並進移動させて発振器１０から出力されたレーザ光６０ａが入射する反射面の位置を制御することによって、入射方向に対して反射面の向き（反射面が向いている方向）が変化し、レーザ光６０ａを任意の方向に反射させることが出来る。一例として、被加工物９０上の照射位置をＹ軸方向に移動させる場合の動作について説明する。

図４は、レーザ光のＹ軸方向走査を説明するための図である。図４は、図１に示すレーザ加工機１において、ガルバノミラー２１をβ軸方向に並進移動させる位置に応じて、レーザ光の反射方向が変化し、被加工物９０上の照射位置がＹ軸方向に移動する様子を模式的に示している。尚、ＸＹテーブル４０は駆動せず、被加工物９０の位置を固定した場合を示している。

図４の（ａ）は、発振器１０から水平方向（＋Ｙ軸方向）に出力されたレーザ光６１ａを、ガルバノミラー２１上の反射面Ｍ１で鉛直方向（－Ｚ軸方向）に反射させたときのレーザ光の照射位置を示している。図４の（ｂ）は、図４の（ａ）の状態から、ガルバノミラー２１を＋β軸方向に並進移動させて、発振器１０から水平方向（＋Ｙ軸方向）に出力されたレーザ光６２ａを、ガルバノミラー２１上の反射面Ｍ２で反射させたときのレーザ光の反射方向及び照射位置を示している。図４の（ｃ）は、図４の（ａ）の状態から、ガルバノミラー２１を－β軸方向に並進移動させて、発振器１０から水平方向（＋Ｙ軸方向）に出力されたレーザ光６３ａを、ガルバノミラー２１上の反射面Ｍ３で反射させたときのレーザ光の反射方向及び照射位置を示している。

ガルバノミラー２１を、図４の（ａ）に示す位置から、図４の（ｂ）に示す位置まで＋β軸方向に並進移動させると、ガルバノミラー２１上のレーザ光が入射する反射面の位置も、相対的に反射面Ｍ１から反射面Ｍ２へと移動し、反射面の向きは、反射面Ｍ２の方が反射面Ｍ１よりも、＋Ｙ軸方向に傾く。このため、反射光の方向は、レーザ光６１ｂよりもレーザ光６２ｂの方が＋Ｙ軸方向に傾くので、集光レンズ３０上に照射される位置がＬ１からＬ２へと＋Ｙ軸方向に移動する。その結果、被加工物９０上に照射されるレーザ光６２ｃの照射位置もＷ１からＷ２へと＋Ｙ軸方向に移動する。

ガルバノミラー２１を－β軸方向に並進移動させたときは、上記と逆の動作になる。すなわち、ガルバノミラー２１を、図４の（ａ）に示す位置から、図４の（ｃ）に示す位置まで－β軸方向に並進移動させると、ガルバノミラー２１上のレーザ光が入射する反射面の位置も、相対的に反射面Ｍ１から反射面Ｍ３へと移動し、反射面の向きは、反射面Ｍ３の方が反射面Ｍ１よりも、－Ｙ軸方向に傾く。このため、反射光の方向は、レーザ光６１ｂよりもレーザ光６３ｂの方が－Ｙ軸方向に傾くので、集光レンズ３０上に照射される位置がＬ１からＬ３へと－Ｙ軸方向に移動する。その結果、被加工物９０上に照射されるレーザ光６３ｃの照射位置もＷ１からＷ３へと－Ｙ軸方向に移動する。

また、同様な一例として、被加工物９０上の照射位置をＸ軸方向に移動させる場合の動作について説明する。図５は、レーザ光のＸ軸方向走査を説明するための図である。図５は、図１に示すレーザ加工機１において、ガルバノミラー２１をα軸方向に並進移動させる位置に応じて、レーザ光の反射方向が変化し、被加工物９０上の照射位置がＸ軸方向に移動する様子を模式的に示している。尚、ＸＹテーブル４０は駆動せず、被加工物９０の位置を固定した場合を示している。

図５の（ａ）は、図４の（ａ）と同じ状態を示している。図５の（ｂ）は、図５の（ａ）の状態から、ガルバノミラー２１を＋α軸方向（すなわち、＋Ｘ軸方向）に並進移動させて、発振器１０から水平方向（＋Ｙ軸方向）に出力されたレーザ光６４ａを、ガルバノミラー２１上の反射面Ｍ４で反射させたときのレーザ光の反射方向及び照射位置を示している。図５の（ｃ）は、図５の（ａ）の状態から、ガルバノミラー２１を－α軸方向（すなわち、－Ｘ軸方向）に並進移動させて、発振器１０から水平方向（＋Ｙ軸方向）に出力されたレーザ光６５ａを、ガルバノミラー２１上の反射面Ｍ５で反射させたときのレーザ光の反射方向及び照射位置を示している。

ガルバノミラー２１を、図５の（ａ）に示す位置から、図５の（ｂ）に示す位置まで＋α軸方向に並進移動させると、ガルバノミラー２１上のレーザ光が入射する反射面の位置も、相対的に反射面Ｍ１から反射面Ｍ４へと移動し、反射面の向きは、反射面Ｍ４の方が反射面Ｍ１よりも、－Ｘ軸方向に傾く。このため、反射光の方向は、レーザ光６１ｂよりもレーザ光６４ｂの方が－Ｘ軸方向に傾くので、集光レンズ３０上に照射される位置がＬ１からＬ４へと－Ｘ軸方向に移動する。その結果、被加工物９０上に照射されるレーザ光６４ｃの照射位置もＷ１からＷ４へと－Ｘ軸方向に移動する。

ガルバノミラー２１を－α軸方向に並進移動させたときは、上記と逆の動作になる。すなわち、ガルバノミラー２１を、図５の（ａ）に示す位置から、図５の（ｃ）に示す位置まで－α軸方向に並進移動させると、ガルバノミラー２１上のレーザ光が入射する反射面の位置も、相対的に反射面Ｍ１から反射面Ｍ５へと移動し、反射面の向きは、反射面Ｍ５の方が反射面Ｍ１よりも、＋Ｘ軸方向に傾く。このため、反射光の方向は、レーザ光６１ｂよりもレーザ光６５ｂの方が＋Ｘ軸方向に傾くので、集光レンズ３０上に照射される位置がＬ１からＬ５へと＋Ｘ軸方向に移動する。その結果、被加工物９０上に照射されるレーザ光６５ｃの照射位置もＷ１からＷ５へと＋Ｘ軸方向に移動する。

また、α軸方向駆動部２２α及びβ軸方向駆動部２２βを連動させてα軸方向及びβ軸方向を含む二次元方向の任意の位置にガルバノミラー２１を並進移動させて、ドーム状の曲面形状の鏡面のうち、特定の面の向きを有する反射面に発振器１０から出力されるレーザ光を入射させることにより、レーザ光を任意の方向へ反射させることが出来、その結果、集光レンズ３０上の任意の位置にレーザ光を照射させることが出来る。その結果、被加工物９０上の任意の位置にレーザ光を照射させることが出来る。

このように、制御装置５０は、ガルバノミラー２１を並進移動させる位置を制御し、特定方向の面の向きを有する反射面で、発振器１０から出力されるレーザ光を反射させることによって、集光レンズ３０にレーザ光が入射する位置を調整することが出来る。そして、集光レンズ３０から被加工物９０に対して垂直にレーザ光が照射されるため、集光レンズ３０にレーザ光が入射する位置を調整出来れば、被加工物９０にレーザ光が入射する位置を調整することが出来る。

次に、ガルバノミラーを並進移動させる位置の制御方法について説明する。一例として、図４のようにＹ軸方向にレーザ光を走査させる場合について図６を用いて説明する。図６の（ａ）は、図４の（ａ）の状態を＋Ｘ軸方向から見た模式図である。図６の（ｂ）は、図４の（ｂ）の状態を＋Ｘ軸方向から見た模式図である。説明を簡略化するため、一例として、図６に記載のガルバノミラー２１ａは半球面状の鏡面を有している場合について記載している。尚、図６に記載のガルバノミラー２１ａは、レーザ光が入射している近辺のみを図示している。また、ガルバノミラー２１ａが半球面状の鏡面を有している場合、ガルバノミラー２１ａの位置は、一例としてガルバノミラー２１ａが有する半球面状の鏡面の中心点の位置で表すことができ、図６の（ａ）の状態のときは、ガルバノミラー２１ａが有する半球面状の鏡面の中心点の位置はＰ１にあり、図６の（ｂ）の状態のときは、ガルバノミラー２１ａが有する半球面状の鏡面の中心点の位置はＰ２にあることを示している。

図６の（ａ）は、発振器１０から水平方向（＋Ｙ軸方向）に出力されたレーザ光６１ａを、反射面Ｍ１で鉛直方向（－Ｚ軸方向）に反射させている状態を示している。図６の（ａ）の場合、光の反射の法則から、入射角θ１と反射角θ１’は等しいので、入射角θ１＝反射角θ１’＝４５度となる。反射面の向きは、反射面の法線の方向と等しいので、反射面の法線の方向で表すことができる。図６の（ａ）の場合、反射面Ｍ１の向き、すなわち、反射面Ｍ１の法線ｈ１の方向を図示している方向θｈ１で表すと、θｈ１は、入射角θ１と等しく、４５度になる。従って、反射面Ｍ１の向きは、θｈ１＝４５度である。

換言すると、法線方向がθｈ１＝４５度の法線ｈ１を有する反射面Ｍ１に、発振器１０から水平方向（＋Ｙ軸方向）に出力されたレーザ光６１ａを入射させることによって、入射角θ１＝法線方向θｈ１＝４５度、反射角θ１’＝入射角θ１＝４５度となるので、鉛直方向（－Ｚ軸方向）にレーザ光６１ｂを反射させることが出来る。

図６の（ｂ）は、図６の（ａ）に示すガルバノミラー２１ａの位置から＋β軸方向にガルバノミラー２１ａを並進移動させたとき、ガルバノミラー２１ａが有する半球面状の鏡面の中心点の位置がＰ１からＰ２へ移動し、発振器１０から水平方向（＋Ｙ軸方向）に出力されたレーザ光６２ａの入射する反射面の位置が、θｈ１の方向の法線ｈ１を有する反射面Ｍ１から、θｈ２の方向の法線ｈ２を有する反射面Ｍ２へ移動したことによって、レーザ光の反射方向がレーザ光６１ｂからレーザ光６２ｂへ変化し、その結果、集光レンズ３０上に照射される位置がＬ１からＬ２へと＋Ｙ軸方向に移動し、被加工物９０上の照射位置もＷ１からＷ２へと＋Ｙ軸方向に移動していることを示している。このとき、入射角θ２＝法線方向θｈ２、反射角θ２’＝入射角θ２の関係になっている。

換言すると、ガルバノミラー２１ａが有する半球面状の鏡面の中心点の位置がＰ２となるように、ガルバノミラー２１ａを並進移動させて、発振器１０から水平方向（＋Ｙ軸方向）に出力されたレーザ光６２ａがθｈ２の方向の法線ｈ２を有する反射面Ｍ２に入射させることによって、入射光であるレーザ光６２ａに対して、入射角θ２＝法線方向θｈ２、反射角θ２’＝入射角θ２の関係を満足するような反射光であるレーザ光６２ｂの方向へ反射させることが出来、その結果、集光レンズ３０上の目標照射位置であるＬ２の位置へレーザ光６２ｂを照射させ、被加工物９０上の目標走査位置であるＷ２の位置へレーザ光６２ｃを照射させることが出来る。

従って、被加工物９０上のＷ２の位置を目標走査位置として設定し、この目標走査位置Ｗ２へレーザ光を照射させるためには、ガルバノミラー２１ａが有する半球面状の鏡面の中心点の位置がＰ２となるように、ガルバノミラー２１ａを並進移動させれば良い。尚、図６では、一例として、ガルバノミラー２１ａが半球面状の鏡面を有している場合について説明したが、ガルバノミラー２１ａが球面の一部を切り取った形状の鏡面を有している場合についても同様な説明になる。

このように、被加工物９０上の目標走査位置に対応する、集光レンズ３０上の目標照射位置へ向けて反射させることが出来る面の向きを有する反射面のガルバノミラー上の位置を算出し、発振器から出力されたレーザ光を当該反射面に入射させることが出来る、ガルバノミラーの位置を算出することによって、ガルバノミラーの位置を制御し、集光レンズ３０上の目標照射位置へレーザ光を照射させることが出来る。その結果、被加工物９０上の目標走査位置へレーザ光を走査させることが出来る。

図７は、ガルバノ位置指令生成部５３の構成を示す図である。ガルバノ位置指令生成部５３は、反射面位置算出部５８と、ガルバノミラー位置算出部５９とを有する。反射面位置算出部５８は、図示しない入力部から設定された目標走査位置を取得し、当該目標走査位置に対応する集光レンズ３０上の目標照射位置を算出し、当該目標照射位置へ向けて反射させることが出来る面の向きを有する反射面のガルバノミラー２１ａ上の位置を算出する。ガルバノミラー位置算出部５９は、反射面位置算出部５８で算出されたガルバノミラー２１ａ上の反射面の位置に基づいて、発振器１０から出力されるレーザ光を当該反射面に入射させることが出来る、ガルバノミラー２１ａの位置を算出し、当該位置に基づいて対応する位置指令を生成する。ガルバノ位置指令生成部５３は、このような構成により、ガルバノスキャナ２０に対する位置指令を生成する。

一例として、現在のガルバノミラー２１ａが、図６の（ａ）に示すガルバノミラー２１ａの中心点Ｐ１の位置にいるときに、次のガルバノミラー２１ａの目標位置である、図６の（ｂ）に示すガルバノミラー２１ａの中心点Ｐ２の位置を求める場合について、図８を用いて説明する。

図８の入射光に対するガルバノミラー２１ａの位置は、図６の（ａ）と同じ状態を示している。すなわち、現在のガルバノミラー２１ａの中心点の位置はＰ１にあり、この状態で発振器１０から水平方向（＋Ｙ軸方向）にレーザ光６１ａを出力すると反射面Ｍ１に入射し、反射面Ｍ１で反射したレーザ光６１ｂが集光レンズ３０上のＬ１の位置に照射されることを示している。

このようなケースにおいて、反射面位置算出部５８は、まず、設定された次の目標走査位置Ｗ２に基づいて次の集光レンズ３０上の目標照射位置Ｌ２の座標位置情報を算出する。反射面Ｍ１の座標位置情報と、目標照射位置Ｌ２の座標位置情報とから、図８に示すような次の目標反射光であるレーザ光６２ｂの反射方向を求める。すなわち、次の集光レンズ３０上の目標照射位置Ｌ２に向けて反射させる方向である目標反射方向を求める。

次に、反射面位置算出部５８は、レーザ光６１ａの入射方向と、レーザ光６２ｂの反射方向とから、レーザ光６１ａがガルバノミラー２１ａに入射したときに、レーザ光６２ｂの方向（すなわち、目標反射方向）へ反射させるために必要な面の向きを求める。これは、光の反射の法則から、レーザ光６１ａとレーザ光６２ｂが成す角度の中間方向を求めることに等しく、図８では直線ｈ２’の方向がレーザ光６１ａとレーザ光６２ｂが成す角度の中間方向であることを示している。すなわち、直線ｈ２’の方向が、レーザ光６１ａがガルバノミラー２１ａに入射したときに、レーザ光６２ｂの方向へ反射させるために必要な面の向きである。

次に、反射面位置算出部５８は、ガルバノミラー２１ａ上の表面で、レーザ光６２ｂの方向へ反射させるために必要な面の向きを有する反射面Ｍ２の位置を求める。これは、図８に示すように、ガルバノミラー２１ａの中心点Ｐ１を通るように直線ｈ２’を平行移動させた直線を法線ｈ２”とし、この法線ｈ２”がガルバノミラー２１ａの表面と交差する点を反射面Ｍ２の位置とすることで求めることが出来る。

次に、ガルバノミラー位置算出部５９は、ガルバノミラー２１ａを並進移動させる目標位置である中心点Ｐ２の位置を求める。これは次のようにして求めることが出来る。図８に示すように、反射面Ｍ２の中心点の位置から＋β軸方向に延ばした直線がレーザ光６１ａの延長線と交わる位置をＰ３とする。反射面Ｍ２の中心点を始点、Ｐ３を終点とするベクトルをＶ１としたとき、ベクトルＶ１の始点をガルバノミラー２１ａの中心点Ｐ１に移動させたベクトルＶ２の終点の位置が、ガルバノミラー２１ａを並進移動させる目標位置である中心点Ｐ２の位置である。

ガルバノミラー２１ａの中心点の位置が、上記のように求めたガルバノミラー２１ａの中心点Ｐ２の位置となるように、ガルバノミラー２１ａを並進移動させることによって、図８に示す反射面Ｍ２が、Ｐ３の位置へ移動し、移動後の反射面Ｍ２へレーザ光６１ａが入射するようになる。反射面Ｍ２はレーザ光６２ｂの方向へ反射することが出来る面の向きを有しているので、反射面Ｍ２に入射したレーザ光６１ａはレーザ光６２ｂの方向へ反射し、集光レンズ３０上の目標照射位置Ｌ２へレーザ光６２ｂが照射される。この結果、被加工物９０上のＷ２の位置にレーザ光６２ｃを走査させることが出来る。

このようにガルバノミラー２１ａのβ軸方向の位置を制御することによって、集光レンズ３０上のＹ軸方向の任意の位置にレーザ光を照射させることが出来、その結果被加工物９０上のＹ軸方向の任意の位置にレーザ光を走査させることが出来る。また、Ｘ軸方向にレーザ光を走査する場合も、同様にガルバノミラー２１ａのα軸方向の位置を制御することによって、集光レンズ３０上のＸ軸方向の任意の位置にレーザ光を照射させることが出来、その結果被加工物９０上のＸ軸方向の任意の位置にレーザ光を走査させることが出来る。また、このような制御を組み合わせて、ガルバノミラー２１ａのα軸方向とβ軸方向の位置を制御することによって、集光レンズ３０上の任意の位置にレーザ光を照射させることが出来、その結果被加工物９０上の任意の位置にレーザ光を走査させることが出来る。

尚、図８では、ガルバノミラー２１ａが半球面状の鏡面を有している場合について、反射面Ｍ２の位置、及びガルバノミラーを並進移動させる目標位置を幾何学的に算出した一例を説明したが、この方法に限定されない。例えば、ガルバノミラー２１ａが半球面状の鏡面を有している場合だけでなく、球面の一部を切り取った形状の鏡面を有している場合や、ドーム状の曲面形状の鏡面を有している場合も含め、使用しているガルバノミラーの３次元形状、及びガルバノミラーと発振器との位置関係をモデル化して予め図示しない記憶部に登録しておき、このモデルを利用して、反射面位置算出部５８がガルバノミラー２１ａ上の反射面Ｍ２の位置を算出し、ガルバノミラー位置算出部５９がガルバノミラー２１ａを並進移動させる目標位置を算出できるようにしても良い。

次に、レーザ光の走査位置決め処理の流れを説明する。図９は、レーザ光の走査位置決め処理を説明するフローチャートである。まず、反射面位置算出部５８は、被加工物９０に対するレーザ光の目標走査位置を取得する（step1）。具体的には、反射面位置算出部５８は、図示しない入力部から設定された目標走査位置を取得する。尚、図示しない記憶部に、被加工物９０に対して目標の加工形状のレーザ加工を施すために必要な複数の目標走査位置を予め記憶させておいて、反射面位置算出部５８は記憶部から都度必要な目標走査位置を取得するようにしても良い。

次に、反射面位置算出部５８は、取得した目標走査位置から集光レンズ３０上の次の目標照射位置を算出し、次にレーザ光を入射させる、ガルバノミラー２１上の反射面の位置を算出する（step２）。具体的には、図８で説明した方法等によって、集光レンズ３０上の次の目標照射位置へ反射させることが出来る面の向きを有する反射面の位置を算出する。

次に、ガルバノミラー位置算出部５９は、次に並進移動させるガルバノミラー２１の目標位置を算出する（step３）。具体的には、ガルバノミラー位置算出部５９は、図８で説明した方法等によって、step２で算出した反射面の位置へレーザ光を入射させることが出来るガルバノミラー２１の位置を算出する。すなわち、ガルバノミラー２１のα軸方向とβ軸方向の位置を制御して、step２で算出した反射面の位置が、発振器１０から出力されるレーザ光の軌道上に来るような、ガルバノミラー２１の位置を算出する。

次に、ガルバノミラー位置算出部５９は、step３で算出したガルバノミラー２１の目標位置に基づいて、ガルバノスキャナ２０に対する位置指令を生成し出力する（step４）。次に、ガルバノ制御部５６は、ガルバノスキャナ２０に対する位置指令に従って、ガルバノスキャナ２０を制御し、ガルバノミラー２１の目標位置へガルバノミラー２１を並進移動させる（step５）。そして、発振器１０から出力されたレーザ光が、step２で算出した位置にある反射面で反射し、集光レンズ３０上の目標照射位置を通過したレーザ光が、被加工物９０上の目標走査位置へ照射される（step６）。

具体的には、step５の結果、ガルバノミラー２１の並進移動に伴って、発振器１０から出力されたレーザ光が入射する反射面の位置がstep２で算出した反射面の位置まで移動し、反射面の向きが変化することによって、レーザ光の反射方向が調整され、集光レンズ３０上のレーザ光の照射位置が目標照射位置へ移動する。集光レンズ３０上の目標照射位置へレーザ光が照射されると、レーザ光が集光レンズ３０によって集光され、被加工物９０上の目標走査位置へレーザ光が照射される。

このようなstep１からstep６の処理を、被加工物９０に対するレーザ光の目標走査位置を変えながら繰り返し行うことによって、被加工物９０に対して所望するレーザ加工を行うことが出来る。

以上説明したように、本実施の形態におけるガルバノスキャナは、ドーム状の曲面形状の鏡面を有するガルバノミラーを並進移動させることによって、レーザ光を任意の方向へ反射させるので、従来のガルバノスキャナのように、平面状のガルバノミラーを回動させることがないため、面倒れ振動、及びねじり振動が発生することがなくなり、駆動の高速化と走査位置決め精度の向上とを両立させることが出来る。

また、従来のガルバノスキャナを使用するレーザ加工機では、任意の位置へレーザ光走査を行うためには、複数の平面状のガルバノミラーが必要であり、それぞれのガルバノミラーに由来する製造誤差、熱変形などによる影響が加算されて、走査位置決め精度にも影響するため、加工精度が悪化する問題があるのに対して、本実施の形態におけるレーザ加工機は、一つのガルバノミラーしか必要とせず、従来よりも少ないガルバノミラーで実現可能なため、ガルバノミラーの製造誤差、及び熱変形などによる加工精度への影響も抑制することが出来る。

実施の形態２．
従来のガルバノスキャナのように、平面状の鏡面でレーザ光を反射させる場合は、反射後のレーザ光は入射光と同様に広がることなく光路上の空間内に伝搬していくのに対して、実施の形態１のようなドーム状の曲面形状の鏡面でレーザ光を反射させる場合は、反射後のレーザ光は反射面の曲率に応じた広がり角を持って光路上の空間内に伝搬していくことになる。このため、この広がり角の大きさ、及びガルバノミラーと集光レンズとの距離に比例して、集光レンズに到達時のレーザ光のビーム径は、発振器から出力されたレーザ光のビーム径よりも大きくなる。

また、ガルバノミラーが半球面状の鏡面を有する場合は、鏡面上の方向によらず曲率は同じであるため、反射後のレーザ光のビーム形状は入射光と同じビーム形状になるが、ガルバノミラーが鏡面上の方向によって曲率が異なる曲面形状の鏡面を有する場合、反射後のレーザ光のビーム形状は反射前のレーザ光のビーム形状とは異なる形状に変形してしまう。そのため、発振器からビーム形状が円形のレーザ光を出力しても、鏡面上の方向によって曲率が異なる曲面形状の鏡面を有するガルバノミラーで反射させると、反射後のレーザ光のビーム形状は楕円形に変形してしまう。

このようにガルバノミラーでの反射前後で、レーザ光のビーム径、及びビーム形状が変化してしまうことにより、集光レンズ３０を通過するレーザ光の集光性が低下して加工精度が低下する恐れがある。そのため、実施の形態２では、反射後のレーザ光のビーム径、及びビーム形状を補正して、集光レンズ３０を通過するレーザ光の集光性の低下を抑制することが出来るレーザ加工機について説明する。実施の形態１と同じ部分については説明を省略し、実施の形態１と異なる部分について説明する。

図１０は、実施の形態２にかかるレーザ加工機１Ａの構成を示す図である。実施の形態２にかかるガルバノスキャナ及び制御装置の構成については、実施の形態１のガルバノスキャナ及び制御装置の構成と同様のため、説明を省略する。図１０は、ガルバノミラー２１が有する鏡面と集光レンズ３０の光路間に、光学部品７０を設けた点が実施の形態１と異なる。光学部品７０は、ガルバノミラー２１が有する鏡面にて反射されたレーザ光６０ｄを補正し、集光レンズ３０に対して、補正されたレーザ光６０ｅを照射する。

図１１は、一例として、半球面状の鏡面を有するガルバノミラー２１ａを使用している場合の、光学部品７０によるレーザ光のビーム径の補正について説明するための図である。図１１のように、半球面状の鏡面を有するガルバノミラー２１ａで反射したレーザ光６０ｄは、光学部品７０に向かって広がりながら伝搬していく。従って、光学部品７０に到達時点のレーザ光６０ｄのビーム径は、発振器１０から出力されたレーザ光６０ａのビーム径よりも大きくなる。

光学部品７０は、光学部品７０を通過して集光レンズ３０に入射するレーザ光６０ｅのビーム径が、発振器１０から出力されるレーザ光６０ａのビーム径と同じサイズになるように、ガルバノミラー２１ａによって反射されたレーザ光６０ｄを補正する。この結果、集光レンズ３０には、発振器１０から出力されるレーザ光６０ａのビーム径と同じサイズのレーザ光６０ｅが入射するようになり、集光レンズ３０を通過するレーザ光６０ｅの集光性の低下を抑制することが出来る。その結果、レーザ光の集光性の低下による加工不良を低減させることが出来る。尚、このような光学部品７０を使用しない場合は、ガルバノミラー２１ａで反射したレーザ光６０ｄのビーム径の拡大率を考慮して集光レンズ３０の屈折率を予め調整しておくことによって、レーザ光の集光性を補正しても良い。

図１１では、一例として、半球面状の鏡面を有するガルバノミラー２１ａを使用した場合について説明したが、ガルバノミラー２１が鏡面上の方向によって曲率が異なる曲面形状の鏡面を有するガルバノミラーを使用している場合は、ガルバノミラー２１での反射前後において、レーザ光のビーム径だけでなく、レーザ光のビーム形状も変化してしまう。このため、発振器１０からビーム形状が円形のレーザ光を出力しても、鏡面上の方向によって曲率が異なる曲面形状の鏡面を有するガルバノミラー２１で反射させると、反射後のレーザ光のビーム形状は楕円形に変形してしまう。

このような場合、光学部品７０は、レーザ光のビーム径の補正だけでなく、レーザ光のビーム形状も補正するようにしても良い。この場合、光学部品７０は、レーザ光のビーム径の補正に加え、集光レンズ３０に入射するレーザ光６０ｅのビーム形状が、円形になるように、ガルバノミラー２１によって反射されたレーザ光６０ｄを補正する。この結果、集光レンズ３０には、適切なビーム径とビーム形状に補正されたレーザ光が入射されるようになるので、集光レンズ３０を通過するレーザ光の集光性の低下を更に抑制することが出来る。

以上説明したように、本実施の形態におけるレーザ加工機１Ａは、光学部品７０でレーザ光のビーム径、及びビーム形状を補正して集光レンズ３０に適切なレーザ光を入射させることによって、集光レンズ３０を通過するレーザ光の集光性の低下を抑制することが出来、その結果、レーザ光の集光性の低下による加工不良を低減させることが出来る。

次に、実施の形態１から２にかかる制御装置５０が有するハードウェア構成について説明する。図１２は、実施の形態１から２にかかるレーザ加工機１，１Ａが有する制御装置５０のハードウェア構成例を示す図である。図１２には、プログラムを実行するハードウェアを用いることによって制御装置５０の機能が実現される場合におけるハードウェア構成を示している。

プロセッサ１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。プロセッサ１０１は、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）であっても良い。メモリ１０２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read OnlyMemory）またはＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）である。

記憶装置１０３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）である。コンピュータを制御装置５０として機能させるプログラムは、記憶装置１０３に格納される。プロセッサ１０１は、記憶装置１０３に格納されているプログラムをメモリ１０２に読み出して実行する。

プログラムは、コンピュータシステムによる読み取りが可能とされた記憶媒体に記憶されたものであっても良い。制御装置５０は、記憶媒体に記録されたプログラムをメモリ１０２へ格納しても良い。記憶媒体は、フレキシブルディスクである可搬型記憶媒体、あるいは半導体メモリであるフラッシュメモリであっても良い。プログラムは、他のコンピュータあるいはサーバ装置から通信ネットワークを介してコンピュータシステムへインストールされても良い。

指令生成部５１、レーザ制御部５５、ガルバノ制御部５６およびＸＹテーブル制御部５７の各機能は、プロセッサ１０１とソフトウェアの組み合わせによって実現される。当該各機能は、プロセッサ１０１およびファームウェアの組み合わせによって実現されても良く、プロセッサ１０１、ソフトウェアおよびファームウェアの組み合わせによって実現されても良い。ソフトウェアまたはファームウェアは、プログラムとして記述され、記憶装置１０３に格納される。

インタフェース回路１０４は、ハードウェアに接続される機器である、発振器１０、ガルバノスキャナ２０およびＸＹテーブル４０へ、信号を送信する。

以上の各実施の形態に示した構成は、本開示の内容の一例を示すものである。各実施の形態の構成は、別の公知の技術と組み合わせることが可能である。各実施の形態の構成同士が適宜組み合わせられても良い。本開示の要旨を逸脱しない範囲で、各実施の形態の構成の一部を省略または変更することが可能である。

１,１Ａ レーザ加工機、１０ 発振器、２０ ガルバノスキャナ、２１,２１ａ ガルバノミラー、２２ 駆動部、２２α α軸方向駆動部、２２β β軸方向駆動部、２３ ガルバノミラーを載置する平面、３０ 集光レンズ、４０ ＸＹテーブル、４１ 載置面、５０ 制御装置、５１ 指令生成部、５２ ＸＹテーブル位置指令生成部、５３ ガルバノ位置指令生成部、５４ レーザ出力指令生成部、５５ レーザ制御部、５６ ガルバノ制御部、５７ ＸＹテーブル制御部、５８ 反射面位置算出部、５９ ガルバノミラー位置算出部、６０ａ,６０ｂ,６０ｃ,６０ｄ,６０ｅ,６１ａ,６１ｂ,６１ｃ,６２ａ,６２ｂ,６２ｃ,６３ａ,６３ｂ,６３ｃ,６４ａ,６４ｂ,６４ｃ,６５ａ,６５ｂ,６５ｃ レーザ光、７０ 光学部品、９０ 被加工物、１０１ プロセッサ、１０２ メモリ、１０３ 記憶装置、１０４ インタフェース回路、ｈ１,ｈ２,ｈ２” 法線、ｈ２’ 直線、Ｌ１,Ｌ２,Ｌ３,Ｌ４,Ｌ５ 目標照射位置、Ｍ１,Ｍ２,Ｍ３,Ｍ４,Ｍ５ 反射面、Ｐ１,Ｐ２ ガルバノミラーが有する半球面状の鏡面の中心点の位置、Ｐ３ ベクトルＶ１の終点の位置、Ｖ１,Ｖ２ ベクトル、Ｗ１,Ｗ２,Ｗ３,Ｗ４,Ｗ５ 目標走査位置。

Claims (10)

1. レーザ光を出力する発振器と、
   ドーム状の曲面形状の鏡面を有するガルバノミラー、及び前記ガルバノミラーを載置する平面を有し、前記平面と平行な方向に前記ガルバノミラーを並進移動させる駆動部、を備え、前記発振器から出力される前記レーザ光の出力方向に対して、前記平面が傾くように配置され、前記レーザ光を前記鏡面にて反射させるガルバノスキャナと、
   前記鏡面にて反射された前記レーザ光を集光し、被加工物に対して前記レーザ光を照射する集光レンズと、
   前記被加工物上の目標走査位置に対応する前記集光レンズ上の目標照射位置に、前記鏡面にて反射された前記レーザ光が入射するように、前記ガルバノスキャナを制御する制御装置と、
   を備えることを特徴とするレーザ加工機。
2. 前記駆動部は、
   前記ガルバノミラーを、前記平面と平行な方向であるα軸方向に移動させるα軸方向駆動部と、
   前記ガルバノミラーを、前記平面と平行な方向であって、前記α軸方向とは異なるβ軸方向に移動させるβ軸方向駆動部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
3. 前記ガルバノミラーは、
   球面の一部を切り取った形状の前記鏡面を有していることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
4. 前記制御装置は、
   前記鏡面のうち、前記集光レンズ上の前記目標照射位置へ向けて反射させることが出来る面の向きを有する反射面に、前記発振器から出力された前記レーザ光が入射するように、前記ガルバノミラーを並進移動させる
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のレーザ加工機。
5. 前記制御装置は、
   前記反射面の位置を算出する反射面位置算出部と、
   前記反射面位置算出部で算出した前記反射面の位置へ前記発振器から出力された前記レーザ光を入射させることが出来る前記ガルバノミラーの位置を算出し、当該位置に基づいて前記ガルバノスキャナに対する位置指令を生成するガルバノミラー位置算出部と、
   前記位置指令に基づいて前記ガルバノスキャナを制御するガルバノ制御部と、
   を備えたことを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工機。
6. 前記反射面位置算出部は、
   前記目標照射位置に基づいて、当該目標照射位置に向けて反射させる方向である目標反射方向を求め、当該目標反射方向と、前記発振器から出力される前記レーザ光の出力方向とに基づいて前記反射面の位置を算出することを特徴とする請求項５に記載のレーザ加工機。
7. 前記鏡面と前記集光レンズの光路間に配置され、前記鏡面にて反射された前記レーザ光を補正する光学部品と、
   を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
8. 前記光学部品は、
   前記集光レンズに入射する前記レーザ光のビーム径が、前記発振器から出力される前記レーザ光のビーム径と同じサイズになるように、前記ガルバノミラーによって反射された前記レーザ光を補正すること
   を特徴とする請求項７に記載のレーザ加工機。
9. 前記光学部品は、
   前記集光レンズに入射する前記レーザ光のビーム径の補正に加え、前記集光レンズに入射する前記レーザ光のビーム形状が、円形になるように、前記ガルバノミラーによって反射された前記レーザ光を補正することを特徴とする請求項８に記載のレーザ加工機。
10. 平面状の載置面を有し、前記載置面に前記被加工物を載置する搭載台と、
    を更に備え、
    前記ガルバノスキャナは、
    前記載置面に垂直な方向に対して前記平面が傾くように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。

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