KR101818840B1

KR101818840B1 - 레이저가공장치

Info

Publication number: KR101818840B1
Application number: KR1020160026175A
Authority: KR
Inventors: 히로시 이시하라
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2015-03-06
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2018-01-15
Also published as: JP2016163895A; KR20160108220A; TW201632286A; CN105935841B; JP6415357B2; TWI613026B; CN105935841A

Abstract

펄스에너지의 불균일을 억제하면서, 가공시간의 장대화도 억제하는 것이 가능한 레이저가공장치를 제공한다.
빔편향기가, 가공대상물의 표면에 있어서 펄스레이저빔의 입사위치를 이동시키고, 이동이 완료되면 위치결정완료신호를 송출한다. 전환기가 개방상태일 때, 레이저광원으로부터 빔편향기에 펄스레이저빔이 입사되고, 폐쇄상태일 때 입사되지 않는다. 제어장치가, 빔편향기에 이동지령신호를 송출하고 나서 위치결정완료신호를 수신할 때까지의 기간 동안, 전환기를 폐쇄상태로 하여, 일정한 제1 반복주파수로 출력지령신호를 송출한다. 위치결정완료신호를 수신하면, 직전의 출력지령신호로부터 다음의 출력지령신호까지의 제2 반복주파수를, 제1 반복주파수를 포함하는 주파수변동범위 내에서 선택한다. 제2 반복주파수로 레이저광원에 다음의 출력지령신호를 송출함으로써, 고품질가공모드로 가공을 행한다.

Description

레이저가공장치{LASER PROCESSING APPARATUS}

본 출원은 2015년 3월 6일에 출원된 일본 특허출원 제2015-044283호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.

본 발명은, 레이저가공장치에 관한 것이다.

레이저로 펀칭가공을 행하는 경우, 갈바노스캐너로 레이저빔을 2차원방향으로 돌림으로써, 피가공점에 레이저빔을 입사시킨다. 1개의 피가공점에 레이저빔이 입사한 후, 갈바노스캐너를 동작시켜, 레이저빔의 입사위치를 다음의 피가공점까지 이동시킨다. 갈바노스캐너가 다음의 피가공점에 위치결정된 것을 계기로, 펄스레이저빔이 출력된다. 피가공점의 간격이 일정하지 않은 경우, 입사위치를 다음의 피가공점까지 이동시키기 위한 소요시간도 일정하지 않다. 이로 인하여, 레이저광원으로부터 출력되는 펄스레이저빔의 펄스의 반복주파수(이하, 간단히 "주파수"라고 함)에 불균일이 발생한다. 펄스레이저빔의 주파수가 불균일하면, 펄스에너지도 불균일해져 버린다.

하기의 특허문헌 1에, 펄스에너지의 불균일을 억제한 레이저가공장치가 개시되어 있다. 특허문헌 1에 개시된 레이저가공장치에 있어서는, 레이저광원으로부터 일정한 주파수로 펄스레이저빔이 출력된다. 갈바노스캐너의 위치결정이 완료될 때까지의 기간 동안, 스위칭소자에 의하여 펄스레이저빔이 일시적으로 차단된다. 갈바노스캐너의 위치결정완료 후에 스위칭소자를 개방함으로써, 펄스레이저빔을 가공대상물에 입사시킨다.

레이저광원으로부터 일정한 반복주파수로 펄스레이저빔이 출력되기 때문에, 반복주파수의 변동에 기인하는 펄스에너지의 변동이 억제된다. 그 결과, 고품질 가공을 행하는 것이 가능하게 된다.

일본 공개특허공보 2011-56521호

특허문헌 1에 개시된 레이저가공장치에 있어서는, 펄스레이저빔이 일정한 주파수로 출력되고 있기 때문에, 갈바노스캐너의 위치결정이 완료된 직후에 다음의 펄스가 출력된다고는 할 수 없다. 갈바노스캐너의 위치결정완료시점으로부터, 다음의 펄스가 출력될 때까지, 대기시간이 발생한다. 이로 인하여, 가공시간이 길어져 버린다.

본 발명의 목적은, 펄스에너지의 불균일을 억제하면서, 가공시간의 장대화도 억제하는 것이 가능한 레이저가공장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 관점에 의하면,

출력지령신호에 따라 펄스레이저빔을 출력하는 레이저광원과,

가공대상물을 유지하는 스테이지와,

상기 레이저광원과 상기 가공대상물의 사이의, 상기 펄스레이저빔의 경로에 배치되어, 이동지령신호를 수신하면, 상기 가공대상물의 표면에 있어서 상기 펄스레이저빔의 입사위치를 이동시키고, 이동이 완료되면 위치결정완료신호를 송출하는 빔편향기와,

상기 레이저광원으로부터 출력된 상기 펄스레이저빔이 상기 빔편향기에 입사되는 개방상태와, 상기 빔편향기에 입사되지 않는 폐쇄상태를 전환하는 전환기와,

상기 레이저광원, 상기 빔편향기, 및 상기 전환기를 제어하는 제어장치

를 갖고,

상기 제어장치는,

상기 빔편향기에 상기 이동지령신호를 송출하고 나서, 상기 빔편향기로부터 상기 위치결정완료신호를 수신할 때까지의 기간 동안, 상기 전환기를 상기 폐쇄상태로 하여, 일정한 제1 반복주파수로 상기 레이저광원에 상기 출력지령신호를 송출하며,

상기 빔편향기로부터 상기 위치결정완료신호를 수신하면, 직전의 상기 출력지령신호로부터 다음의 상기 출력지령신호까지의 제2 반복주파수를, 상기 제1 반복주파수를 포함하는 제1 주파수변동범위 내에서 선택하고,

상기 제2 반복주파수로, 다음의 상기 출력지령신호를 상기 레이저광원에 송출함으로써, 고품질가공모드로 가공을 행하는 기능을 갖는 레이저가공장치가 제공된다.

빔편향기의 동작상태에 상관없이, 일정한 반복주파수로 펄스레이저빔을 출력하는 경우에 비하여, 빔편향기의 위치결정완료로부터, 다음의 레이저펄스의 출력까지의 대기시간을 짧게 할 수 있다. 이로써, 가공시간의 단축을 도모하는 것이 가능하게 된다.

빔편향기의 동작기간 중에, 출력지령신호를 송출하지 않는 경우에 비하여, 펄스레이저빔의 반복주파수의 변동이 억제된다. 이로 인하여, 펄스에너지의 불균일을 작게 할 수 있다.

도 1은, 실시예에 의한 레이저가공장치의 개략도이다.
도 2는, 펄스의 반복주파수와 펄스에너지의 관계, 및 가공모드가 통상가공모드(STD), 고품질가공모드(HQ), 및 최고품질가공모드(SHQ)일 때의 주파수변동범위를 나타내는 그래프이다.
도 3은, 최고품질가공모드(SHQ)로 가공을 행할 때의 각종 신호의 타이밍차트이다.
도 4는, 고품질가공모드(HQ)로 가공을 행할 때의 각종 신호의 타이밍차트이다.
도 5는, 통상가공모드(STD)로 가공을 행할 때의 각종 신호의 타이밍차트이다.

도 1에, 실시예에 의한 레이저가공장치의 개략도를 나타낸다. 레이저광원(10)이 제어장치(20)로부터 출력지령신호(sig1)를 수신하면, 펄스레이저빔(L1)을 출력한다. 출력지령신호(sig1)는 펄스신호이며, 출력지령신호(sig1)의 1개의 펄스에 대응하여, 펄스레이저빔(L1)의 1개의 레이저펄스가 출력된다. 레이저광원(10)에는, 예를 들면 탄산가스레이저, Nd:YAG 레이저 등이 이용된다.

레이저광원(10)으로부터 출력된 펄스레이저빔(L1)은, 전환기(11), 폴드미러(12), 빔편향기(13), fθ렌즈(14)를 경유하여, 가공대상물(30)에 입사된다. 가공대상물(30)은 XY스테이지(15)에 유지되어 있다. 전환기(11)는, 제어장치(20)로부터 전환신호(sig2)를 수신함으로써, 개방상태와 폐쇄상태를 전환한다. 전환기(11)가 개방상태일 때는, 입사된 펄스레이저빔(L1)을 폴드미러(12)에 입사시킨다. 즉, 개방상태일 때에는, 레이저빔이 가공대상물(30)에 입사된다. 전환기(11)가 폐쇄상태일 때는, 입사된 펄스레이저빔(L1)을 빔댐퍼(16)에 입사시킨다. 즉, 폐쇄상태일 때에는, 펄스레이저빔은 가공대상물에 입사되지 않는다. 전환기(11)에는, 음향광학소자(AOM), 음향광학편향소자(AOD) 등을 이용할 수 있다.

fθ렌즈(14)는, 펄스레이저빔을, 가공대상물(30)의 표면에 집광시킨다. 펄스레이저빔의 경로 상에 빔단면정형용의 마스크를 배치하여, 마스크를 가공대상물(30)의 표면에 결상시켜 가공을 행하는 마스크이미징법을 채용해도 되고, 빔웨이스트의 위치에서 가공을 행하는 방법을 채용해도 된다.

빔편향기(13)는, 제어장치(20)로부터 이동지령신호(sig3)를 수신하면, 가공대상물(30)의 표면에 있어서, 펄스레이저빔의 입사위치가 이동하도록, 펄스레이저빔의 진행방향을 변화시킨다. 펄스레이저빔의 입사위치정보는, 이동지령신호(sig3)로 부여된다. 빔편향기(13)의 위치결정이 완료되면, 빔편향기(13)로부터 제어장치(20)에 위치결정완료신호(sig4)가 송출된다. 빔편향기(13)에는, 예를 들면 한 쌍의 가동미러를 포함하는 갈바노스캐너를 이용할 수 있다.

XY스테이지(15)는, 제어장치(20)로부터 이동지령신호(sig5)를 받아, 가공대상물(30)을 이동시킨다. 이동이 완료되면, XY스테이지(15)로부터 제어장치(20)에 이동완료신호(sig6)가 송출된다. 레이저가공 시에는, 가공대상물(30)을 정지시킨 상태에서, 빔편향기(13)를 동작시킴으로써, 빔편향기(13)로 주사가능한 범위 내의 가공을 행한다. XY스테이지(15)에 의한 가공대상물(30)의 이동과, 빔편향기(13)의 동작에 의한 주사가능범위 내의 가공을 교대로 반복함으로써, 가공대상물(30)의 표면의 전역을 가공할 수 있다.

제어장치(20)는, 다양한 가공모드를 기억하는 기억부(21)를 포함한다. 기억부(21)는, 가공대상물(30)의 표면에 획정되어 있는 피가공점의 위치정보(예를 들면, 좌표 등), 및 피가공점의 가공순서를 기억한다. 또한, 출력지령신호(sig1)를 송출하는 주파수정보(예를 들면 출력지령신호(sig1)의 반복주파수의 변동범위)를 기억한다. 또, 기억부(21)는, 전환기(11)를 개방상태로 해 두는 시간폭을 기억한다.

오퍼레이터가 입력장치(25)를 조작함으로써, 입력장치(25)로부터 제어장치(20)에, 가공모드를 지령하는 커맨드가 입력된다. 가공모드에는, 예를 들면 통상가공모드(STD), 고품질가공모드(HQ), 및 최고품질가공모드(SHQ)가 포함된다. 이들 가공모드의 사이에서, 레이저광원(10)으로부터 출력되는 펄스레이저빔(L1)의 주파수의 변동범위가 상이하다.

도 2에, 펄스레이저빔의 주파수와 펄스에너지의 관계, 및 가공모드가 통상가공모드(STD), 고품질가공모드(HQ), 및 최고품질가공모드(SHQ)일 때의 주파수변동범위를 나타낸다. 도 2에 나타낸 그래프의 가로축은 펄스레이저빔의 주파수를 나타내고, 세로축은 펄스에너지를 나타낸다. 통상가공모드(STD)로 가공할 때, 펄스레이저빔의 주파수는, 하한주파수(f1)로부터 상한주파수(f4)까지의 주파수변동범위(18) 내에서 선택된다. 고품질가공모드(HQ)로 가공할 때, 펄스레이저빔의 주파수는 하한주파수(f2)로부터 상한주파수(f4)까지의 주파수변동범위(17) 내에서 선택된다. 고품질가공모드(HQ)의 주파수변동범위(17)는, 통상가공모드(STD)의 주파수변동범위(18)보다 좁다. 최고품질가공모드(SHQ)로 가공할 때, 펄스레이저빔의 주파수는 기준주파수(f3)에 고정된다.

펄스에너지는, 펄스의 반복주파수가 높아짐에 따라 저하하는 경향을 나타낸다. 최고품질가공모드(SHQ)로 가공하는 경우, 펄스레이저빔의 주파수가 일정하기 때문에, 펄스에너지도 대략 일정하게 유지된다. 고품질가공모드(HQ)로 가공할 때, 및 통상가공모드(STD)로 가공할 때, 각각 펄스레이저빔의 주파수가 주파수변동범위(17, 18) 내에서 변동할 수 있다. 펄스레이저빔의 주파수가 변동하면, 펄스에너지도 변동한다. 단, 고품질가공모드(HQ)에 있어서의 주파수의 변동폭이, 통상가공모드에 있어서의 주파수의 변동폭보다 좁다. 이로 인하여, 고품질가공모드(HQ)로 가공할 때의 펄스에너지의 불균일이, 통상가공모드로 가공할 때의 펄스에너지의 불균일보다 작다.

도 3에, 최고품질가공모드(SHQ)로 가공을 행할 때의 각종 신호의 타이밍차트를 나타낸다. 도 3의 타이밍차트에, 위에서부터 차례로, 출력지령신호(sig1), 레이저광원(10)으로부터 출력되는 펄스레이저빔(L1), 전환기(11)보다 후방의 펄스레이저빔(L2), 전환신호(sig2), 위치결정완료신호(sig4), 이동지령신호(sig3), XY스테이지(15)로부터의 이동완료신호(sig6), 및 XY스테이지(15)로의 이동지령신호(sig5)가 나타나 있다.

전환신호(sig2)의 상승에 동기(同期)하여, 전환기(11)가 개방상태가 되고, 하락에 동기하여, 전환기(11)가 폐쇄상태가 된다. 위치결정완료신호(sig4)의 상승이, 빔편향기(13)의 동작개시(갈바노스캐너의 가동미러의 회전개시)에 대응하고, 하락이, 빔편향기(13)의 위치결정완료에 대응한다. 구체적으로는, 빔편향기(13)가 정정(整定)되면(갈바노스캐너의 가동미러의 회전방향의 현재위치와 목표위치의 오차가 허용범위 내에 들어가, 가동미러가 대략 정지하면), 위치결정완료신호(sig4)가 하락한다. 즉, 위치결정완료신호(sig4)의 하락에 의하여, 빔편향기(13)의 위치결정완료가 제어장치(20)에 통지된다. 본 명세서에 있어서, 위치결정완료신호(sig4)를 하락시키는 제어를, "위치결정완료신호(sig4)의 송출"이라고 한다.

XY스테이지(15)의 이동완료신호(sig6)의 상승이, XY스테이지(15)의 이동개시에 대응한다. XY스테이지(15)가 정정되면, 이동완료신호(sig6)가 하락한다. 즉, 이동완료신호(sig6)의 하락에 의하여, XY스테이지(15)의 이동완료가 통지된다. 이동지령신호(sig5)에 의하여, 이동처의 위치정보가, 제어장치(20)로부터 XY스테이지(15)에 지령된다.

레이저가공장치가 기동되어, 오퍼레이터로부터 가공의 개시가 지시되면, 제어장치(20)는, 도 2에 나타낸 일정한 기준주파수(f3)로 레이저광원(10)에 출력지령신호(sig1)를 송출한다. 오퍼레이터에 의한 가공의 개시의 지시는, 예를 들면 가공개시버튼 등의 누름에 의하여 행해진다. 레이저광원(10)은, 출력지령신호(sig1)의 수신에 동기하여, 펄스레이저빔(L1)을 출력한다.

제어장치(20)로부터 XY스테이지(15)에 이동지령신호(sig5)가 송출되면(시각 t1), XY스테이지(15)의 이동이 개시된다. XY스테이지(15)의 이동이 완료되면(시각 t2), 이동완료신호(sig6)가 하락한다. 이로써, 제어장치(20)에 이동완료가 통지된다. 제어장치(20)는, XY스테이지(15)로부터 이동완료의 통지를 받으면, 펄스레이저빔의 입사위치를 최초의 피가공점까지 이동시키는 이동지령신호(sig3)를, 빔편향기(13)에 송출한다.

빔편향기(13)의 위치결정이 완료되면(시각 t3), 위치결정완료신호(sig4)가 빔편향기(13)로부터 제어장치(20)에 송출된다. 제어장치(20)는, 빔편향기(13)로부터의 위치결정완료신호(sig4)를 수신할 때까지는, 전환기(11)를 폐쇄상태 그대로 해 둔다. 이로 인하여, 레이저광원(10)으로부터 출력된 펄스레이저빔(L1)은, 빔댐퍼(16)에 입사된다. 이 기간은, 펄스레이저빔(L2)이 나타나지 않는다.

제어장치(20)는, 위치결정완료신호(sig4)를 수신하면, 다음의 출력지령신호(sig1)에 대응하는 펄스레이저빔(L1)의 레이저펄스(P1)의 펄스폭 내의 적어도 일부분에 있어서, 전환기(11)를 개방상태로 한다(시각 t4). 이로써, 레이저펄스(P1)의 적어도 일부분이 가공대상물(30)에 입사된다. 예를 들면, 레이저펄스(P1)가 출력되고 있는 기간의 일부의 기간에 있어서, 전환기(11)를 개방상태로 함으로써, 레이저펄스(P1)로부터 일부분이 잘려진다. 잘려진 레이저펄스(P2)가 가공대상물(30)에 입사된다. 레이저펄스(P1)의 펄스폭의 전체 기간에 있어서 전환기(11)를 개방상태로 하면, 레이저펄스(P1)가 그대로 가공대상물(30)에 입사된다. 도 3에서는, 레이저펄스(P1)의 중앙부를 잘라 내어 레이저펄스(P2)가 형성된 예가 나타나 있다.

제어장치(20)는, 레이저펄스(P1)의 다음의 레이저펄스(P3)가 출력되기 전에, 전환기(11)를 폐쇄상태로 한다. 전환기(11)가 폐쇄상태가 된 후, 빔편향기(13)에 이동지령신호(sig3)를 송출함(시각 t5)으로써, 펄스레이저빔의 입사위치를 다음의 피가공점까지 이동시킨다. 빔편향기(13)의 위치결정이 완료되면(시각 t6), 다음에 출력되는 레이저펄스(P3)의 적어도 일부분을, 가공대상물(30)에 입사시킨다.

이후, 마찬가지로, 빔편향기(13)의 위치결정이 완료된 직후에 출력되는 레이저펄스의 적어도 일부분을, 가공대상물(30)에 입사시킨다.

최고품질가공모드(SHQ)에 있어서는, 레이저광원(10)이 일정한 기준주파수(f3)로 여진(勵振)된다. 이로 인하여, 펄스에너지를 일정하게 유지할 수 있다. 단, 빔편향기(13)의 위치결정이 완료(시각 t3)되고 나서, 다음의 레이저펄스(P1)가 출력될 때까지, 대기시간(Tw)이 발생되어 버린다.

도 4에, 고품질가공모드(HQ)로 가공을 행할 때의 각종 신호의 타이밍차트를 나타낸다. 도 4에서는, 도 3의 이동지령신호(sig5) 및 이동완료신호(sig6)의 기재가 생략되어 있다.

빔편향기(13)에 이동지령신호(sig3)가 송출되고 나서, 위치결정이 완료될 때까지의 기간(시각 t10으로부터 t11까지의 기간, 시각 t12로부터 t13까지의 기간, 시각 t14로부터 t15까지의 기간)은, 전환기(11)가 폐쇄상태로 되어 있다. 이 기간에 송출되는 출력지령신호(sig1)와, 직전에 송출된 출력지령신호(sig1)의 간격에 상당하는 주파수(f5)는, 예를 들면, 최고품질가공모드(SHQ)로 적용된 일정한 기준주파수(f3)와 동일하다. 다만, 주파수(f5)와 기준주파수(f3)는, 반드시 동일하게 할 필요는 없다. 주파수(f5)로서, 고품질가공모드(HQ)의 주파수변동범위(17)(도 2) 내에서 선택하면 된다.

빔편향기(13)의 위치결정이 완료(시각 t11, t13, t15)되면, 제어장치(20)는, 직전의 출력지령신호(sig1)로부터 다음의 출력지령신호(sig1)까지의 주파수를, 고품질가공모드(HQ) 시에 있어서의 주파수변동범위(17)(도 2) 내에서 선택한다.

위치결정이 완료된 시각 t11에 있어서는, 직전의 출력지령신호(sig1)로부터 다음의 출력지령신호(sig1)까지의 주기에 상당하는 주파수로서, 주파수변동범위(17)(도 2)의 상한주파수(f4)가 선택된다. 위치결정이 완료된 시각 t13, t15에 있어서는, 직전의 출력지령신호(sig1)를 출력하고 나서의 경과시간이, 상한주파수(f4)에 상당하는 주기를 초과하고 있다. 이로 인하여, 직전의 출력지령신호(sig1)로부터 다음의 출력지령신호(sig1)까지의 주파수로서, 상한주파수(f4)를 선택할 수 없다. 이 경우는, 직전의 출력지령신호(sig1)의 출력시각으로부터, 위치결정이 완료된 시각 t13, t15까지의 경과시간에 대응하는 주파수(f6, f7)가 선택된다. 주파수(f6, f7)는, 고품질가공모드(HQ)의 주파수변동범위(17)(도 2)의 하한주파수(f2)와 동일하거나, 하한주파수(f2)보다 높고, 또한 상한주파수(f4)보다 낮다. 즉, 직전의 출력지령신호(sig1)로부터, 다음의 출력지령신호(sig1)까지의 주파수가 가장 높아지는 조건을 충족시키도록, 주파수변동범위(17)(도 2) 내에서 주파수가 선택된다.

최고품질가공모드(SHQ)로 가공을 행하는 경우와 같이, 출력지령신호(sig1)를, 상시 일정한 주파수(f5)로 출력하면, 빔편향기(13)의 위치결정이 완료된 시각 t11, t13, t15의 후, 파선으로 나타내는 바와 같이, 주파수(f5)에 상당하는 주기가 경과한 시점에서 출력지령신호(sig1)가 송출된다. 이로 인하여, 위치결정완료시점(시각 t11, t13, t15)으로부터, 출력지령신호(sig1)를 송출하기까지, 대기시간이 필요하게 된다.

고품질가공모드(HQ)에서는, 시각 t11의 후, 직전의 출력지령신호(sig1)를 송출하고 나서 일정한 주파수(f5)의 주기에 대응하는 시간이 경과하기 전에, 상한주파수(f4)에 대응하는 주기가 경과한 시점에서 출력지령신호(sig1)가 출력된다. 위치결정이 완료된 시각 t13, t15의 후는, 실질적으로 대기시간이 설정되는 일 없이, 즉시 출력지령신호(sig1)가 출력된다. 이로 인하여, 고품질가공모드(HQ)에 있어서는, 최고품질가공모드(SHQ)에 비하여, 빔편향기(13)의 위치결정완료로부터 펄스레이저빔(L1)을 출력할 때까지의 대기시간을 짧게 할 수 있다.

도 5에, 통상가공모드(STD)로 가공을 행할 때의 각종 신호의 타이밍차트를 나타낸다. 도 5에서는, 도 3의 이동지령신호(sig5) 및 이동완료신호(sig6)의 기재가 생략되어 있다.

통상가공모드(STD)에 있어서는, 제어장치(20)가 빔편향기(13)에 이동지령신호(sig3)를 송출하고, 빔편향기(13)로부터 위치결정완료신호(sig4)를 수신할 때까지의 기간(t21로부터 t22까지의 기간, t23으로부터 t24까지의 기간, t25로부터 t26까지의 기간), 출력지령신호(sig1)가 출력되지 않는다. 제어장치(20)는, 위치결정완료신호(sig4)를 수신한 것을 계기로, 레이저광원(10)에 출력지령신호(sig1)를 송출한다(시각 t22, t24, t26).

또한, 제어장치(20)는, 전환기(11)에 전환신호(sig2)를 송출하여 전환기(11)를 개방상태로 함으로써, 펄스레이저빔(L1)의 각 레이저펄스 중 적어도 일부분을 가공대상물(30)에 입사시킨다.

통상가공모드(STD)에서는, 빔편향기(13)의 위치결정이 완료되면, 실질적으로 대기시간 없이, 레이저광원(10)에 출력지령신호(sig1)가 송출된다. 단, 빔편향기(13)의 위치결정 소요시간의 불균일의 영향을 받아, 펄스레이저빔(L1)의 주파수가 불균일하게 된다. 이로 인하여, 고품질가공모드(HQ)에 비하여, 펄스에너지의 불균일이 커지게 된다.

최고품질가공모드(SHQ)는, 펄스에너지의 불균일이 가장 작지만, 가공시간이 길다는 특징을 갖는다. 통상가공모드(STD)는, 가공시간이 짧지만, 펄스에너지의 불균일이 크다는 특징을 갖는다. 고품질가공모드(HQ)는, 펄스에너지의 불균일을 어느 정도 억제하면서, 가공시간의 장대화도 억제할 수 있다는 특징을 갖는다. 가공대상물에 요구되는 가공품질에 따라, 통상가공모드(STD), 고품질가공모드(HQ), 및 최고품질가공모드(SHQ)로부터 가장 적합한 가공모드를 선택하는 것이 가능하다.

상기 실시예에 의한 레이저가공장치는, 최고품질가공모드(SHQ), 고품질가공모드(HQ), 및 통상가공모드(STD) 중 어느 하나의 가공모드로 가공을 행하는 기능을 갖는다. 실시예에 의한 레이저가공장치는, 고품질가공모드(HQ)만으로 가공을 행하는 기능을 갖는 구성으로 해도 되고, 고품질가공모드(HQ)와, 다른 1개의 가공모드 중 어느 하나로 가공을 행하는 기능을 갖는 구성으로 해도 된다.

이상 실시예에 따라 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 이들에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 다양한 변경, 개량, 조합 등이 가능한 것은 당업자에게 자명할 것이다.

10 레이저광원
11 전환기
12 폴드미러
13 빔편향기
14 fθ렌즈
15 XY스테이지
16 빔댐퍼
17 고품질가공모드 시에 있어서의 주파수변동범위
18 통상가공모드 시에 있어서의 주파수변동범위
20 제어장치
21 기억부
25 입력장치
30 가공대상물
SHQ 최고품질가공모드
HQ 고품질가공모드
STD 통상가공모드
sig1 출력지령신호
sig2 전환신호
sig3 이동지령신호
sig4 위치결정완료신호
sig5 이동지령신호
sig6 이동완료신호

Claims

출력지령신호에 따라 펄스레이저빔을 출력하는 레이저광원과,
가공대상물을 유지하는 스테이지와,
상기 레이저광원과 상기 가공대상물의 사이의, 상기 펄스레이저빔의 경로에 배치되어, 이동지령신호를 수신하면, 상기 가공대상물의 표면에 있어서 상기 펄스레이저빔의 입사위치를 이동시키고, 이동이 완료되면 위치결정완료신호를 송출하는 빔편향기와,
상기 레이저광원으로부터 출력된 상기 펄스레이저빔이 상기 빔편향기에 입사되는 개방상태와, 상기 빔편향기에 입사되지 않는 폐쇄상태를 전환하는 전환기와,
상기 레이저광원, 상기 빔편향기, 및 상기 전환기를 제어하는 제어장치
를 갖고,
상기 제어장치는,
상기 빔편향기에 상기 이동지령신호를 송출하고 나서, 상기 빔편향기로부터 상기 위치결정완료신호를 수신할 때까지의 기간 동안, 상기 전환기를 상기 폐쇄상태로 하여, 일정한 제1 반복주파수로 상기 레이저광원에 상기 출력지령신호를 송출하며,
상기 빔편향기로부터 상기 위치결정완료신호를 수신하면, 직전의 상기 출력지령신호로부터 다음의 상기 출력지령신호까지의 제2 반복주파수를, 상기 제1 반복주파수를 포함하는 제1 주파수변동범위 내에서 선택하고,
상기 제2 반복주파수로, 다음의 상기 출력지령신호를 상기 레이저광원에 송출함으로써, 고품질가공모드로 가공을 행하는 기능을 갖는 레이저가공장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어장치는, 상기 제2 반복주파수를 선택할 때에, 직전의 상기 출력지령신호로부터 다음의 상기 출력지령신호까지의 반복주파수가 가장 높아지는 조건을 충족시키도록, 상기 제2 반복주파수를 선택하는 레이저가공장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
가공모드를 지령하는 커맨드를 입력하는 기능을 갖는 입력장치를 더 갖고,
입력된 상기 커맨드가 상기 고품질가공모드를 지령하고 있을 때, 상기 제어장치는, 상기 고품질가공모드로 가공을 행하는 레이저가공장치.
청구항 3에 있어서,
입력된 상기 커맨드가 통상가공모드를 지령하고 있을 때, 상기 제어장치는,
상기 빔편향기에 상기 이동지령신호를 송출하고, 상기 빔편향기로부터 상기 위치결정완료신호를 수신할 때까지의 기간 동안, 상기 출력지령신호를 송출하지 않으며,
상기 빔편향기로부터 상기 위치결정완료신호를 수신한 것을 계기로, 상기 출력지령신호를 상기 레이저광원에 송출함으로써, 상기 통상가공모드로 가공을 행하는 레이저가공장치.
청구항 3에 있어서,
입력된 상기 커맨드가 최고품질가공모드를 지령하고 있을 때, 상기 제어장치는,
상기 레이저광원에, 일정한 기준주파수로 상기 출력지령신호를 송출하고 있는 기간에, 상기 빔편향기로부터 상기 위치결정완료신호를 수신하면, 다음의 상기 출력지령신호에 대응하는 상기 펄스레이저빔의 레이저펄스의 펄스폭 내의 적어도 일부분에 있어서, 상기 전환기를 상기 개방상태로 함으로써, 상기 최고품질가공모드로 가공을 행하는 레이저가공장치.
청구항 5에 있어서,
상기 기준주파수는, 상기 제1 반복주파수와 동일한 레이저가공장치.