JPH0985475A - レーザ加工方法 - Google Patents
レーザ加工方法Info
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- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
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- B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
- B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
- B23K26/0624—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses using ultrashort pulses, i.e. pulses of 1ns or less
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Abstract
高めることで、周縁部にシャープなエッジを有する凹部
また孔を簡単に形成可能にする。 【解決手段】 レーザ装置1からパルス幅が1ピコ秒以
下のピークパワーの高いレーザビームを出力し、この出
力されたレーザビームを集光レンズ4により集光して被
加工部材5上に照射し、この照射によって該被加工部材
5上における上記レーザビームの照射部位を蒸発させ、
この蒸発によって上記被加工部材5上に凹部または孔を
形成する。
Description
照射によって金属材料などの被加工部材の表面に微細な
凹部や孔を形成するレーザ加工方法に関するものであ
る。
料の表面に照射すると、この金属材料はレーザビームの
エネルギーを吸収して高温に加熱される。
の温度上昇度は、レーザビームのエネルギー密度が高い
程大きく、また、そのレーザビームの照射時間の経過に
従って表面温度が上昇していく。従って、レーザビーム
の照射を続けて表面温度が設定レベル、つまり金属材料
の融点に達すると、この金属材料は表面から内部に徐々
に溶融していく。
射を続けると、金属材料の表面温度は自身の沸点に達
し、表面の物質が気化,蒸発し、この部位に凹部や穴が
形成される。このようなレーザ加工における熱プロセス
では金属材料の表面温度がレーザのエネルギーと照射時
間に依存する。
発による従来のレーザ加工では、例えばパルス(レーザ
パルス)幅が10ピコ秒以上のNd:YAGレーザから
のレーザビームあるいはパルス幅が1ナノ秒以上のマキ
シマレーザからのレーザビームを集光レンズで集光し、
この集光を行ったレーザビームを金属材料の表面上に照
射して集光スポットを形成している。
からのレーザビームはCO2 レーザなどからのレーザビ
ームに比較して波長が短いため、金属材料に対する吸収
力が強く、このため金属材料の効率的な切断,孔あけな
どの加工を実現できる。
ームの集光スポットの部位が集中的に加熱されて溶融
し、その後続いて、沸騰および蒸発することによって直
径数10マイクロメートル程度の上記凹所や孔が容易に
形成される。
属材料表面の気化,蒸発によるレーザ加工では、レーザ
ビームのパルス幅が、比較的小さいパワー密度であって
も十分な長さに設定されているため、そのレーザビーム
のエネルギーの大部分が金属の溶融(液化)に費され、
この加工によって形成された凹部の周縁には溶融した金
属材料の一部が付着して、その周縁部で盛り上がり、溶
融金属の固化後にはその凹部がクレータ状になり、必要
とするシャープなエッジを有する凹部や孔を形成できな
いなどの課題があった。
て、レーザビームのパルスエネルギーが130マイクロ
ジュール/パルス、パルス幅が10ナノ秒の2倍波YA
Gレーザのレーザビーム(波長532ナノメートル)を
焦点距離100ミリメートルの集光レンズで銅板の表面
に5発集光,照射して形成した凹部の写真像を示す。
の周縁部で、溶融した金属が大きく盛り上がってクレー
タ状になっており、その周縁部にシャープなエッジが得
られていないことが分かる。
するためになされたもので、レーザビームの照射による
金属材料などの被加工部材の溶融を抑えながら蒸発率を
高めることで、シャープなエッジを周縁部に有する凹部
または孔を上記被加工部材に簡単に形成できるレーザ加
工方法を得ることを目的とする。
ア印刷で使用する版胴や凹版などの版面に微細な凹部を
簡単に形成できるレーザ加工方法を得ることを目的とす
る。
ザ加工方法は、レーザ装置からパルス幅が1ピコ秒以下
のピークパワーの高いレーザビームを出力し、この出力
されたレーザビームを集光レンズにより集光して被加工
部材上に照射し、この照射によって該被加工部材上にお
ける上記レーザビームの照射部位を蒸発させ、この蒸発
によって上記被加工部材上に凹部または孔を形成するよ
うにしたものである。
レーザ装置からパルス幅が1ピコ秒以下のピークパワー
の高いレーザビームを出力し、この出力されたレーザビ
ームを集光レンズにより集光して印刷用の版面上に照射
し、この照射によって該印刷用の版面上における上記レ
ーザビームの照射部位を蒸発させ、この蒸発によって上
記印刷用の版面上に凹部を形成するようにしたものであ
る。
明する。図1はこの発明のレーザ加工方法を実施するレ
ーザ加工装置の光学系を示す概念図であり、図におい
て、1は例えばパルス幅が1ピコ秒以下で、パルスエネ
ルギーが500マイクロジュール程度のレーザパルス
(レーザビーム)を出力するレーザ装置である。
イアレーザなどの広帯域レーザを有し、レーザビームの
パワー密度を例えば1015ワット/平方センチメートル
程度にするための高ピークパワーが得られるものが用い
られる。
センチメートルは、パルス幅が0.5ピコ秒、パルスエ
ネルギーが500μJ/パルスのレーザビームを、焦点
距離が100ミリメートル程度の集光レンズにより集光
して、被加工部材の表面に直径10マイクロメートルの
スポットを形成することによって実現できる。
ーザパルスとしてのレーザビーム、3はこのレーザビー
ムを被加工部材である金属材料の設置部位へ伝送するレ
ーザビーム伝送用のミラー、4はこのミラー3を介して
伝送されたレーザビームを集光する集光レンズである。
ーザビームが照射される被加工部材としての金属材料で
あり、例えば鉄板,鋼板,銅板などの金属板が用いられ
る。6はその金属材料5の表面におけるレーザビームの
集光点である。
装置1ではチタン:サファイヤレーザなどの広帯域レー
ザからパルス幅が0.1ピコ秒以上で1ピコ秒以下(サ
ブピコ秒)のレーザビーム2を出力する。
ミラー3にて反射されて、方向が金属材料5がある側に
変えられて伝送され、集光レンズ4に入射する。この集
光レンズ4はそのレーザビームを集光し、金属材料5表
面の所定の集光点にレーザビーム2の集光スポットを形
成する。
加工される凹部の深さは、そのレーザビーム2の照射累
積数に比例して決定される。
ネルギーを受けて金属材料5が僅か溶融して残るもの
の、その殆どが蒸発し、周縁部に盛り上がりが生じない
所定サイズおよび深さの凹部が形成される。
パルス幅が1ピコ秒以下で、パルスエネルギーが500
マイクロジュール/パルス程度であれば、シャープなエ
ッジで、かつ周縁部の盛り上がりが少ない凹部や孔を形
成できる。
ジュール/パルスで、パルス幅が1ピコ秒のレーザビー
ムをチタン:サファイヤレーザ(波長745ミリメート
ル)を持ったレーザ装置1から出力させ、これを焦点距
離100ミリメートルの集光レンズ4により集光して、
金属材料としての銅板の表面に5発照射して加工した凹
部の状態を写真にて示す。
り上がりが従来の図3に示したものと比べて小さく、凹
部のエッジが比較的シャープとなっていることが確認で
きる。すなわち、上記条件下のパルスエネルギーおよび
パルス幅によれば、銅板の溶融が効果的に押えられ、集
光スポット部位における蒸発が効率的に進行することに
よって、上記凹部の周縁部での盛り上がりが回避できた
ことが分かる。
域あるいは紫外域の波長を有するレーザビームを用いれ
ば、より少ないパルスエネルギーで任意の深さの凹部を
形成でき、加えてその凹部の周縁部の盛り上がりをさら
に小さく抑えることができる。
法によれば、金属材料としての銅板,鋼板,鉄板などの
金属板のみならず、プラスチック材料や金属材料の表面
にコーティングされたポリマー薄膜などの被加工部材に
対しても、シャープなエッジを有するマーキング,トリ
ミング,スクライビングなどのための凹部を上記同様に
して形成できる。
加工も可能となり、さらに、微細な孔あけ加工によりグ
ラビア印刷やオフセット印刷のための版を形成すること
もできる。従って、グラビア印刷では被加工部材として
の印刷用の版面に対し深さの異なる微細な凹部を形成す
ることで、写真,絵画における諧調の再現性を向上で
き、オフセット印刷でも明確な文字印刷等が行えること
となる。
く設定することで、アスペクト比の高い深い小孔を形成
することも任意となるため、マイクロマシンの軸受け用
孔の加工にも利用できる。そして、この場合にも、その
小孔等の周縁がシャープとすることができることで、加
工部周辺の研磨が不要になり、作業能率の向上が図れる
という利点が得られる。
ば、レーザ装置からパルス幅が1ピコ秒以下のピークパ
ワーの高いレーザビームを出力し、この出力されたレー
ザビームを集光レンズにより集光して被加工部材上に照
射し、この照射によって該被加工部材上における上記レ
ーザビームの照射部位を蒸発させ、この蒸発によって上
記被加工部材上に凹部または孔を形成するようにしたの
で、レーザビームのパルスエネルギーによる蒸発加工能
率を向上しながら金属材料などの被加工部材の溶融量を
減らすことができ、これによりシャープなエッジを有す
る凹部また孔を簡単かつ高能率にて加工できるものが得
られる効果がある。
置からパルス幅が1ピコ秒以下のピークパワーの高いレ
ーザビームを出力し、この出力されたレーザビームを集
光レンズにより集光して印刷用の版面上に照射し、この
照射によって該印刷用の版面上における上記レーザビー
ムの照射部位を蒸発させ、この蒸発によって上記印刷用
の版面上に凹部を形成するようにしたので、オフセット
印刷やグラビア印刷で使用する版胴や凹版などの版面に
微細な凹部を簡単に形成できるものが得られる効果があ
る。
実施するレーザ加工装置を示す概念図である。
形成された凹部を示す写真である。
された凹部を示す写真である。
Claims (2)
- 【請求項1】 レーザ装置からパルス幅が1ピコ秒以下
のピークパワーの高いレーザビームを出力し、この出力
されたレーザビームを集光レンズにより集光して被加工
部材上に照射し、この照射によって該被加工部材上にお
ける上記レーザビームの照射部位を蒸発させ、この蒸発
によって上記被加工部材上に凹部または孔を形成するレ
ーザ加工方法。 - 【請求項2】 レーザ装置からパルス幅が1ピコ秒以下
のピークパワーの高いレーザビームを出力し、この出力
されたレーザビームを集光レンズにより集光して印刷用
の版面上に照射し、この照射によって該印刷用の版面上
における上記レーザビームの照射部位を蒸発させ、この
蒸発によって上記印刷用の版面上に凹部を形成するレー
ザ加工方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26804495A JP3655675B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 印刷用版面のレーザ加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP26804495A JP3655675B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 印刷用版面のレーザ加工方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0985475A true JPH0985475A (ja) | 1997-03-31 |
JP3655675B2 JP3655675B2 (ja) | 2005-06-02 |
Family
ID=17453107
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP26804495A Expired - Lifetime JP3655675B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 印刷用版面のレーザ加工方法 |
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- 1995-09-22 JP JP26804495A patent/JP3655675B2/ja not_active Expired - Lifetime
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