KR20090071390A

KR20090071390A - 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 제어 장치

Info

Publication number: KR20090071390A
Application number: KR1020080127252A
Authority: KR
Inventors: 마사시 나루세; 도시유키 호코다테; 시게오 가와노; 데이지 다카하시
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2009-07-01
Also published as: CN101468424A; JP4509174B2; TWI364338B; TW200936285A; CN101468424B; JP2009154198A; KR101066304B1

Abstract

피가공물을 가공 정밀도 좋고 신속하게 가공시킬 수 있는 레이저 가공 장치를 얻는 것이다.

갈바노 스캐너에 의해 레이저 광을 피가공물상의 조사 위치로 안내하고, 가공 구멍이 되는 레이저 광의 조사 위치에 펄스형 레이저 광을 출사하여 버스트 샷 가공을 행하는 레이저 가공 장치에 있어서, 레이저 광의 조사 위치가 목표의 조사 위치에 도달한 후의 갈바노 스캐너(6A, 6B)의 잔류 진동 주파수에 동기하여 펄스형 레이저 광을 출사하도록, 레이저 발진기(1)에 의한 레이저 광의 조사 타이밍을 제어하는 제어부(11)를 구비한다.

Description

레이저 가공 장치 및 레이저 가공 제어 장치{LASER PROCESSING APPARATUS AND LASER PROCESSING CONTROL APPARATUS}

본 발명은 펄스형 레이저 광을 출사하여 버스트 샷(burst shot) 가공을 행하는 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 제어 장치에 관한 것이다.

프린트 기판 등의 피가공물에 대해 구멍 뚫기 가공 등의 레이저 가공을 행하는 경우에는, 가능한 진원(眞圓)에 가까운 구멍 뚫기 가공하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구멍 뚫기 가공을 신속하게 행하는 장치로서 갈바노 스캐너(galvano scanner)를 구비한 레이저 가공 장치가 있다. 갈바노 스캐너는 갈바노 미러(mirror)의 진동각을 바꿈으로써 레이저 광의 조사 위치를 변경하는 것이다.

레이저 광에 의한 구멍 가공에서는 원하는 구멍 형상을 얻기 위해서, 피가공물상에서 구멍을 뚫고 싶은 위치에 복수 샷의 펄스를 조사하여 구멍 가공을 행한다. 복수 샷의 펄스를 조사하는 구멍 가공의 방법으로는 버스트 샷 가공이 있다. 이 버스트 샷 가공은 갈바노 스캐너가 목표 위치로 이동ㆍ정지할 때마다, 구멍 가공에 필요한 샷 수를 조사하는 가공 방법이다. 이와 같은 1개의 구멍 위치에 복수 샷의 펄스를 조사하는 경우에는, 1개의 구멍 위치에 대해 위치 정밀도 좋게 같은 위치에 펄스를 조사하지 않으면, 구멍의 가공 형상이 타원 형상 등으로 되어 진원으로 되지 않는다.

특허 문헌 1에 기재된 레이저 구멍 가공 장치는 원통형 콜리메이터(cylindrical collimator)가 레이저 발진기로부터 출사한 레이저 빔의 비점수차(非点收差)를 보정하고, 원형의 개구 마스크에 조사하고 있다. 그리고, 이 원형의 개구 마스크를 투과한 레이저 빔을 피가공물상에 결상(結像)시켜서 구멍 가공을 행하고 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특개 2002-273589호 공보

그러나 상기 종래의 기술에서는 갈바노 스캐너를 이동시킨 후의 잔류 진동 (갈바노 스캐너가 목표 위치에 정지했을 때에 남아 있는 진동)이 발생한 경우에, 가공 구멍 형상이 타원 형상으로 된다고 하는 문제가 있었다.

잔류 진동은 소정 시간 계속해서 발생하는 것이기 때문에, 잔류 진동이 사라지는 것을 기다려서 피가공물을 레이저 가공하는 경우에는, 레이저 가공에 오랜 시간을 필요로 하여, 신속하게 레이저 가공을 행할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 피가공물을 가공 정밀도 좋고 신속하게 가공시킬 수 있는 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 제어 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하고 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 갈바노 스캐너에 의해 레이저 광을 피가공물상의 조사 위치로 안내하고, 가공 구멍이 되는 상기 레이저 광의 조사 위치에 펄스형 레이저 광을 출사하여 버스트 샷 가공을 행하는 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 레이저 광의 조사 위치가 목표의 조사 위치에 도달한 후의 상기 갈바노 스캐너의 잔류 진동 주파수에 동기하여 상기 펄스형 레이저 광을 출사하도록, 상기 레이저 광의 조사 타이밍을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 갈바노 스캐너의 잔류 진동 주파수에 동기하여 펄스형 레이저 광을 출사하도록 레이저 광의 조사 타이밍을 제어하므로, 피가공물을 가공 정밀도 좋고 신속하게 가공시킬 수 있다고 하는 효과를 달성한다.

이하에, 본 발명에 관한 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 제어 장치의 실시 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시 형태 1.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 레이저 가공 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 레이저 가공 장치(101)는 프린트 기판 등의 피가공물에 레이저 광을 펄스 조사함으로써 피가공물의 구멍 뚫기 가공 등을 행하는 장치이며, 후술하는 레이저 가공 제어 장치(10)에 의해 제어된다.

레이저 가공 장치(101)는 레이저 발진기(1), 마스크(3), 미러(4), fθ 렌즈(5), 갈바노 스캐너(6A, 6B), XY 스테이지(stage; 8)를 갖고 있다. 레이저 발진기(1)는 레이저 광(빔 광; 2)을 소정의 타이밍에 펄스 조사하여 마스크(3)에 입사시킨다.

마스크(3)는 가공 구멍을 원하는 크기, 형상으로 가공하기 위해서, 입사해 오는 레이저 광(2)으로부터 필요한 부분의 레이저 광(2)을 잘라낸다. 마스크(3)를 투과한 레이저 광(2)은 미러(4)로 보내진다.

미러(4)는 레이저 광(2)을 반사하여 광로(光路)로 안내한다. 복수의 미러를 투과한 레이저 광(2)은 갈바노 스캐너(6A, 6B)를 통하여 fθ 렌즈(5)로 안내된다. fθ 렌즈(5)는 레이저 광(2)을 XY 스테이지(8)상의 피가공물(7)상에 집광시킨다.

갈바노 스캐너(6A, 6B)는 레이저 광을 주사시키는 서보모터(servomotor)이며, 레이저 광을 갈바노 미러에서 요동시킴으로써, 레이저 광의 조사 위치를 피가공물(7)의 구멍 위치로 고속으로 위치 결정한다. 갈바노 스캐너(6A, 6B)는, 예를 들어 소정의 진동각의 범위 내에서 동작한다. 갈바노 스캐너(6A, 6B)는 레이저 가공 제어 장치(10)로부터 지령을 받고, 목표의 가공 위치에 레이저 광이 조사되도록 레이저 광의 조사 위치를 이동시켜 정지한다. 갈바노 스캐너(6A, 6B)는 레이저 광(2)이 조사된 후에, 다음 목표의 위치로 레이저 광의 조사 위치를 이동시켜 정지하는 동작을 반복한다. 갈바노 스캐너(6A)는 피가공물(7)에 대한 레이저 광의 조사 위치를 X 방향으로 이동시키고, 갈바노 스캐너(6B)는 피가공물(7)에 대한 레이저 광의 조사 위치를 Y 방향으로 이동시킨다. XY 스테이지(8)은 피가공물(7)을 재치(載置)하는 동시에, 피가공물(7)을 XY 방향으로 이동시킨다.

본 실시 형태에서는 레이저 가공 제어 장치가 갈바노 스캐너(6A, 6B)의 갈바노 미러(후술하는 갈바노 미러(21))의 진동각 등에 기초하여, 가공 위치나 갈바노 미러(21)의 잔류 진동(잔류 진동 주파수)을 검출한다. 그리고, 레이저 가공 제어 장치는 가공 위치나 잔류 진동의 검출 결과에 기초하여 레이저 발진기(1)를 제어하고, 소정의 타이밍에 레이저 광을 발진시킨다.

또한, 레이저 가공 장치(101)에서는 레이저 발진기(1), 마스크(3), 미러(4), fθ 렌즈(5), 갈바노 스케너(6A, 6B), XY 스테이지(8) 이외의 광학 소자 등을 광로 에 삽입해도 된다.

여기서, 갈바노 스캐너(6A, 6B)의 동작에 대해 설명한다. 우선 갈바노 스캐너(6A, 6B) 대신에 단순히 미러를 이용하는 동시에, fθ 렌즈(5) 대신에 단(單)렌즈를 이용하는 경우에 대해 설명한다. 이 경우, 피가공물(7)의 목표 위치에 구멍 가공을 하기 위해서는 XY 스테이지(8)를 구동하여 피가공물(7)을 소정 위치로 이동ㆍ정지하여 레이저 광(2)에 의해 구멍 가공을 행한다고 하는 동작을 반복하지 않으면 안 된다. 이 때문에, 피가공물(7)의 가공에 상당히 많은 총 가공 시간을 필요로 한다.

한편, 본 실시 형태에서는 미러나 단렌즈가 아닌 갈바노 스캐너(6A, 6B)와 fθ 렌즈(5)를 이용하고 있다. 이 때문에, 피가공물(7)의 소정 범위 내 에리어(예를 들어 50㎜ × 50㎜)는 XY 스테이지(8)를 구동시키지 않고 2축의 갈바노 스캐너(6A, 6B)를 동작ㆍ정지시킨 후에, 레이저 광(2)에 의한 구멍 가공을 하면 된다. 그리고, 소정 범위 내의 에리어에 있는 모든 구멍 가공이 종료하고, 다음 에리어의 구멍 가공을 개시할 때에만 XY 스테이지(8)를 구동시키면 된다. 이에 의해, 갈바노 스캐너(6A, 6B)와 fθ 렌즈(5)를 이용한 경우, 피가공물(7)의 총 가공 시간을 단축시키는 것이 가능하게 된다.

도 2는 도 1에 나타낸 갈바노 스캐너의 회전자(回轉子) 부분의 구성을 나타내는 도면이다. 갈바노 스캐너(6A)나 갈바노 스캐너(6B)의 회전자 부분은 각각 레이저 광을 반사하기 위한 갈바노 미러(21), 막대 형상의 샤프트(shaft; 22), 샤프트(22)에 장착된 위치 센서(23), 갈바노 스캐너(6A, 6B)의 고정자로부터 토 크(torque)를 받는 모터부(24), 샤프트(22)에 갈바노 미러(21)를 장착하기 위한 미러 마운트(mirror mount; 25)를 갖고 있다. 위치 센서(23)는 갈바노 미러(21)의 위치나 진동을 검출하는 인코더 등이다. 도 2의 갈바노 미러(21)는 갈바노 미러(21)의 이면(裏面)도 나타내고 있고, 도 2에 나타나 있지 않은 쪽의 면이 경면(鏡面)이다.

샤프트(22)는 2개의 베어링(41a, 41b)에 의해 도시하지 않은 케이스에 회전이 자유롭게 지지되어 있다. 2개의 베어링(41a, 41b)간에 있어서 가동 코일(42)이 샤프트(22)에 고정되어 있다. 또한, 가동 코일(42)을 사이에 두고 극성이 다른 1쌍의 영구자석(43)이 대향하여 배치되어 있다. 그리고, 가동 코일(42)은 영구자석(43)이 발생시키는 자계 중에 마련되어 있고, 가동 코일(42)과 영구자석(43)에 의해 22가 회전하도록 구성되어 있다. 가동 코일(42)은 샤프트(22)에 직사각형 형상으로 감겨 장착되어 있으나, 그 자세한 것은 생략하고 있다. 또한, 도 2에 나타낸 갈바노 스캐너의 회전자 부분의 구조는 일례이며, 갈바노 스캐너의 회전자 부분은 다른 구조(가동 자석 등)이어도 된다.

도 3은 실시 형태 1에 관한 레이저 가공 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 레이저 가공 제어 장치(10)는 제어부(11), 목표값 생성부(12), 잔류 진동 검출부(13A, 13B), 위치 검출부(14A, 14B)를 갖고 있다.

목표값 생성부(12)는 제어부(11)에 접속되어 있고, 레이저 광의 조사 목표 위치(갈바노 스캐너(6A, 6B)에서 가공할 수 있는 에리어상의 좌표와 각 가공 구멍으로의 이동 순서)를 생성하여 제어부(11)에 보낸다. 잔류 진동 검출부(13A, 13B), 위치 검출부(14A, 14B)는 도 2에 나타낸 위치 센서(23)를 포함하여 구성되어 있다.

잔류 진동 검출부(13A)와 위치 검출부(14A)는 갈바노 스캐너(6A)에 접속하고, 잔류 진동 검출부(13B)와 위치 검출부(14B)는 갈바노 스캐너(6B)에 접속하고 있다. 잔류 진동 검출부(13A)는 위치 센서(23)가 검출하는 위치(진동각)에 기초하여 갈바노 스캐너(6A; 갈바노 미러(21))의 잔류 진동을 검출한다. 위치 검출부(14A)는 위치 센서(23)가 검출하는 갈바노 미러(21)의 위치에 기초하여 레이저 광의 조사 위치를 검출한다.

잔류 진동 검출부(13B)는 위치 센서(23)가 검출하는 위치에 기초하여 갈바노 스캐너(6B; 갈바노 미러(21))의 잔류 진동을 검출한다. 위치 검출부(14B)는 위치 센서(23)가 검출하는 갈바노 미러(21)의 위치에 기초하여 레이저 광의 조사 위치를 검출한다.

잔류 진동 검출부(13A)가 검출한 갈바노 미러(21)의 잔류 진동과, 위치 검출부(14A)가 검출한 레이저 광의 조사 위치는 제어부(11)에 보내진다. 또, 잔류 진동 검출부(13B)가 검출한 갈바노 미러(21)의 잔류 진동과, 위치 검출부(14B)가 검출한 레이저 광의 조사 위치는 제어부(11)에 보내진다.

제어부(11)는 목표값 생성부(12)로부터 보내져 오는 레이저 광의 조사 목표 위치, 위치 검출부(14A, 14B)로부터 보내져 오는 레이저 광의 조사 위치, 잔류 진동 검출부(13A, 13B)로부터 보내져 오는 갈바노 미러(21)의 위치(잔류 진동에 따라 변화하는 갈바노 미러(21)의 위치)에 기초하여 레이저 발진기(1)를 제어한다. 제어부(11)는, 예를 들어 레이저 광의 조사 위치가 레이저 광의 조사 목표 위치에 도달 했다고 판단한 경우에, 잔류 진동에 동기하여 레이저 광을 펄스 출사하도록 레이저 발진기(1)를 제어한다.

본 실시 형태의 제어부(11)는 갈바노 스캐너(6A)만의 잔류 진동에 기초하여 레이저 발진기(1)로부터 출사시키는 레이저 광의 조사 타이밍을 제어해도 되고, 갈바노 스캐너(6B)만의 잔류 진동에 기초하여 레이저 발진기(1)로부터 출사시키는 레이저 광의 조사 타이밍을 제어해도 된다.

또, 제어부(11)는 갈바노 스캐너(6A) 및 갈바노 스캐너(6B)의 양쪽 잔류 진동에 기초하여 레이저 발진기(1)로부터 출사시키는 레이저 광의 조사 타이밍을 제어해도 된다. 이 때, 예를 들어 갈바노 스캐너(6A)의 잔류 진동과 갈바노 스캐너(6B)의 잔류 진동의 평균치에 기초하여 레이저 발진기(1)로부터 출사시키는 레이저 광의 조사 타이밍을 제어한다. 또, 갈바노 스캐너(6A)의 잔류 진동과 갈바노 스캐너(6B)의 잔류 진동에 가중치를 부여하여, 레이저 발진기(1)로부터 출사시키는 레이저 광의 조사 타이밍을 제어해도 된다. 또한, 갈바노 스캐너(6A)와 갈바노 스캐너(6B) 중 어느 한쪽을 우선하여 제어하는 경우에는, 피가공물(7)에 가까운 갈바노 스캐너(6B)의 쪽이 갈바노 스캐너(6A)보다 진동각이 크기 때문에 갈바노 스캐너(6B)를 우선하여 제어해도 된다.

또한, 여기서는 레이저 발진기(1)가 제어부(11)에 의해 제어되는 경우에 대해 설명하였으나, XY 스테이지나 갈바노 스캐너(6A, 6B)는 도시하지 않은 별개의 제어부에 의해 제어된다. 이 별개의 제어부는 목표값 생성부(12)가 생성하는 조사 목표 위치나 위치 검출부(14A, 14B)가 검출하는 레이저 광의 조사 위치를 이용하여 XY 스테이지나 갈바노 스캐너(6A, 6B)를 제어한다.

또, 1개의 위치 센서(23)에 의해 잔류 진동 검출부(13A)와 위치 검출부(14A)를 구성해도 되고, 잔류 진동 검출부(13A)와 위치 검출부(14A)에 1개씩 위치 센서(23)를 배치하는 구성으로 해도 된다. 또, 1개의 위치 센서(23)에 의해 잔류 진동 검출부(13B)와 위치 검출부(14B)를 구성해도 되고, 잔류 진동 검출부(13B)와 위치 검출부(14B)에 1개씩 위치 센서(23)를 배치하는 구성으로 해도 된다.

잔류 진동 검출부(13A)와 위치 검출부(14A)에 1개씩 위치 센서(23)를 배치함으로써, 레이저 가공 제어 장치(10)를 간단하고 쉬운 구성으로 하는 것이 가능하게 된다. 또, 잔류 진동 검출부(13B)와 위치 검출부(14B)에 1개씩 위치 센서(23)를 배치함으로써, 레이저 가공 제어 장치(10)를 간단하고 쉬운 구성으로 하는 것이 가능하게 된다.

레이저 광에 의한 구멍 가공 방법의 하나로써, 피가공물상에서 구멍을 뚫고 싶은 위치에 복수 샷의 펄스를 조사하여 구멍 가공을 행하는 버스트 샷 가공이 있다. 버스트 샷 가공은, 예를 들어 갈바노 스캐너(6A, 6B)의 진동각을 고정한 상태에서, 1개의 가공 구멍에 복수 샷의 레이저 광을 연속 조사하는 가공 순서를 포함한 가공 방법이다.

도 4는 버스트 샷 가공을 행하는 경우 레이저 광의 조사 순서를 나타내는 도면이다. 도 4에서는 각 목표 위치에 레이저 광(2)을 4 샷씩 입사시키는 경우를 나타내고 있다. 버스트 샷 가공은 구멍 가공에 필요한 샷 수(4 샷)를 갈바노 스캐너(6A, 6B)가 목표 위치로 이동하여 정지할 때마다 레이저 조사한다. 도 4에서는 1 번째의 구멍에 대해 4 샷 조사하고((1) ~ (4)), 2 번째의 구멍에 대해 4 샷 조사하고((5) ~ (8)), 3 번째 구멍에 대해 4 샷 조사하고 있다((9) ~ (12)). 이와 같이, 버스트 샷 가공에서는 갈바노 스캐너(6A, 6B)는 에리어 내의 각 목표 가공 위치를 일주(一周)할 뿐이기 때문에, 갈바노 스캐너(6A, 6B)가 동작하는 횟수가 사이클 샷(cycle shot) 가공의 경우보다 적다. 이 때문에, 버스트 샷 가공에서는 사이클 샷 가공의 경우보다 효율적으로 신속하게 구멍 가공하는 것이 가능하게 된다.

종래의 레이저 가공 장치에서는 버스트 샷 가공에 있어서 가공 구멍 형상이 타원으로 되는 경우가 있었다. 이것은 갈바노 스캐너(6A, 6B)의 잔류 진동에 의해 발생하는 것이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 갈바노 미러(21)의 진동각을 진동각 θ로 하면, 이 갈바노 미러(21)의 진동각 θ에 따른 위치에 레이저 광이 조사된다. 그러나 갈바노 미러(21)에 잔류 진동이 있으면, 갈바노 미러(21)의 진동각 θ가 목표의 진동각으로부터 이탈되게 된다.

도 6은 잔류 진동이 있는 경우 갈바노 미러의 진동각과 시간의 관계를 나타내는 도면이다. 갈바노 미러의 진동각을 변화시키고, 각 가공 구멍에 레이저 광의 조사 위치를 이동시켜 정지시킬 때마다, 갈바노 미러(21)의 정지 위치에서 갈바노 미러(21)에 잔류 진동이 발생한다.

이 잔류 진동은 갈바노 스캐너(6A, 6B)의 동작을 고속화시키기 위해서 제어계의 게인을 올리면 발생하기 쉬워진다. 이 때문에, 버스트 샷 가공에 의한 구멍 가공을 실시한 경우에, 갈바노 미러(21)가 완전히 정지하고 있지 않으면, 갈바노 미러(21)의 진동각 θ가 목표의 진동각으로부터 이탈되게 된다.

이 목표의 진동각으로부터 이탈된 상태에서 레이저 광을 조사하면, 목표의 레이저 광 조사 위치로부터 이탈된 위치에 레이저 광이 조사된다. 이와 같은 목표의 레이저 광 조사 위치로부터 이탈된 위치에 레이저 광을 복수 회 조사하면, 가공 구멍 형상이 예를 들어 타원 형상으로 된다.

따라서, 본 실시 형태에서는 버스트 샷 가공으로서 1개의 구멍에 대해 복수 회의 레이저 광을 조사하는 경우에, 목표의 레이저 광 조사 위치로부터의 이탈량이 같은 값으로 되도록, 각 회의 레이저 광 조사를 행한다. 구체적으로, 제어부(11)가 갈바노 미러(21)의 잔류 진동에 동기하여 레이저 광을 펄스 출사하도록 레이저 발진기(1)를 제어한다.

도 7은 레이저 광의 출사 타이밍을 나타내는 도면이다. 도 7의 타이밍 차트에서는 갈바노 미러(21)의 진동각 θ(제어부(11)로부터 레이저 발진기(1)로의 진동각 θ에 대응하는 위치 지령)와 레이저 광을 출사하는 타이밍의 대응 관계를 나타내고 있다.

본 실시 형태의 레이저 발진기(1)는 제어부(11)에 의해 잔류 진동의 주파수와 같은 값의 발진 주파수로 레이저 광을 조사하도록 제어되어 있다. 레이저 광의 1 샷째를 조사하는 타이밍은 갈바노 스캐너(6A, 6B)의 위치 센서(23)가 검출하는 정보에 기초하여 판단한다.

예를 들어 제어부(11)는 위치 센서(23; 위치 검출부(14A)나 위치 검출부(14B))가 레이저 광의 조사 목표 위치(1 번째의 가공 구멍)와 같은 위치를 검출하면, 레이저 광의 조사 목표 위치에 도달했다고 판단하고, 레이저 발진기(1)에 1 샷째의 레이저 광을 조사시킨다. 그리고, 제어부(11)는 잔류 진동 검출부(13A, 13B)가 검출한 갈바노 미러(21)의 잔류 진동에 기초하여, 이 잔류 진동에 동기하도록 2 샷째의 레이저 광을 조사한다. 또한, 제어부(11)는 잔류 진동 검출부(13A, 13B)가 검출한 갈바노 미러(21)의 잔류 진동에 기초하여, 이 잔류 진동에 동기하도록 3 샷째 및 4 샷째의 레이저 광을 조사한다.

이 후, 다음의 가공 위치(2 번째의 가공 구멍)까지 레이저 조사 위치가 이동하도록, 갈바노 미러(21)의 진동각 θ가 제어된다. 그리고, 1 번째의 가공 구멍과 동양(同樣)으로, 제어부(11)는 위치 센서(23)가 레이저 광의 조사 목표 위치와 같은 위치를 검출하면, 레이저 광의 조사 목표 위치에 도달했다고 판단하고, 레이저 발진기(1)에 1 샷째의 레이저 광을 조사시킨다. 그리고, 제어부(11)는 1 번째의 가공 구멍과 동양으로, 잔류 진동 검출부(13A, 13B)가 검출한 갈바노 미러(21)의 잔류 진동에 기초하여, 이 잔류 진동에 동기하도록 2 샷째 ~ 4 샷째까지 레이저 광을 조사한다. 이하, 동양으로 하여, 각 가공 구멍(3 번째 이후의 가공 구멍)에 레이저 광을 조사하여 피가공물(7)의 구멍 가공을 행한다.

이에 의해, 레이저 광의 조사 목표 위치로부터의 이탈량이 같은 위치에서 각 구멍에 레이저 광을 복수 샷(여기서는 4 샷) 조사할 수 있으므로, 복수 샷의 레이저 조사를 행하는 경우에, 같은 위치에 레이저 조사하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 피가공물(7)을 버스트 샷 가공으로 구멍 가공한 경우에도, 진원도가 높은 구멍을 가공하는 것이 가능하게 되어, 품질이 양호한 구멍 가공을 행하는 것이 가능하게 된다. 또, 잔류 진동수와 같은 주파수로 레이저 광을 출사하므로, 단시간에 복 수 샷의 레이저 광을 조사할 수 있다.

또한, 도 7에서는 잔류 진동수와 같은 주파수로 레이저 광을 출사하는 경우에 대해 설명하였으나, 잔류 진동수의 n분의 1(n은 자연수)의 주파수로 레이저 광을 출사해도 된다. 도 8은 잔류 진동수의 2분의 1의 주파수로 레이저 광을 출사하는 경우 레이저 광의 출사 타이밍을 나타내는 도면이다. 도 8의 타이밍 차트에서는 도 7의 타이밍 차트와 동양으로, 갈바노 미러(21)의 진동각 θ와 레이저 광을 출사하는 타이밍의 대응 관계를 나타내고 있다.

동일 도면에 나타내는 바와 같이, 잔류 진동수의 2분의 1의 주파수로 레이저 광을 출사한 경우도, 잔류 진동수와 같은 주파수로 레이저 광을 출사한 경우와 동양으로, 레이저 광의 조사 목표 위치로부터의 이탈량이 같은 위치에서 각 구멍에 레이저 광을 복수 샷 조사할 수 있다.

잔류 진동수의 n분의 1의 주파수에서 레이저 광의 출사는 레이저 발진기(1)가 고주파수로 발진할 수 없는 경우나, 피가공물(7)의 재료 특성이 원인으로 되어 피가공물(7)에 단시간에 다수의 펄스형 레이저 광을 투입할 수 없는 경우에 대해 특히 유용하다. 이와 같이, 잔류 진동수의 n분의 1의 주파수로 레이저 광을 출사하므로, 고속으로 레이저 광을 발진할 수 없는 경우에도, 레이저 광의 조사 목표 위치로부터의 이탈량이 같은 위치에서 각 구멍에 레이저 광을 복수 샷 조사할 수 있다.

또한, 잔류 진동수의 p분의 1(p는 자연수)의 주파수와, 잔류 진동수의 q분의 1(q는 p와 다른 자연수)의 주파수를 교차시키면서 레이저 광을 출사해도 된다. 이 에 의해, 잔류 진동수의 p분의 1의 주파수에 의해 레이저 가공을 행할 때의 가공 속도와 잔류 진동수의 q분의 1의 주파수에 의해 레이저 가공을 행할 때의 가공 속도 사이의 가공 속도로 레이저 가공을 행할 필요가 있는 경우에도, 레이저 광의 조사 목표 위치로부터의 이탈량이 같은 우치에서 각 구멍에 레이저 광을 복수 샷 조사할 수 있다.

또, 레이저 광의 조사 목표 위치로부터의 이탈량이 0으로 되도록, 레이저 광을 출사해도 된다. 도 9는 레이저 광의 조사 목표 위치로부터의 이탈량이 0으로 되는 경우 레이저 광의 출사 타이밍을 나타내는 도면이다.

위치 센서(23)로부터의 신호에 잔류 진동이 존재하고 있는 경우, 위치 센서(23)와 갈바노 미러(21)의 진동각은 동일 위상 또는 반대 위상에서 진동하고 있는 경우가 많다. 이 경우, 제어부(11)에서 위치 센서(23)로부터의 신호를 감시하여, 위치 이탈이 적은 타이밍(레이저 광(2)의 조사 위치가 목표의 조사 위치로 되는 타이밍)을 엿보아 레이저 광(2)을 조사함으로써, 가공 목표 위치와의 위치 이탈이 적고, 또한 구멍 형상을 진원인 버스트 샷 가공을 하는 것이 가능하게 된다.

구체적으로, 제어부(11)는 위치 센서(23)가 레이저 광의 조사 목표 위치와 같은 위치를 검출하면, 잔류 진동 검출부(13A, 13B)가 갈바노 미러(21)의 잔류 진동수를 검출할 때까지 대기한다. 제어부(11)는 잔류 진동 검출부(13A, 13B)가 갈바노 미러(21)의 잔류 진동수(1 ~ 복수의 주기)를 검출하면, 이 잔류 진동수 및 잔류 진동 검출부(13A, 13B)가 검출하는 갈바노 미러(21)의 진동각 θ에 기초하여, 레이저 광의 조사 목표 위치로부터의 이탈량이 0으로 되는 타이밍에 레이저 광이 출사 되도록 레이저 발진기(1)를 제어한다. 이에 의해, 레이저 발진기(1)로부터는 레이저 광의 조사 목표 위치로부터의 이탈량이 0으로 되는 타이밍에 1 샷째 ~ 4 샷째의 레이저 광이 출사된다. 이 경우도, 잔류 진동수와 같은 주파수로 레이저 광을 출사한 경우와 동양으로, 레이저 광의 조사 목표 위치로부터의 이탈량이 같은 위치에서 각 구멍에 레이저 광을 복수 샷 조사할 수 있다. 또한, 레이저 광의 조사 목표 위치로부터의 이탈량이 0이므로 위치 정밀도가 좋은 구멍 가공을 행하는 것이 가능하게 된다.

또한, 도 9에서는 잔류 진동수와 같은 주파수로 레이저 광을 출사하는 경우에 대해 설명하였으나, 잔류 진동수의 n분의 1(n은 자연수)의 주파수로 레이저 광을 출사해도 되고, 잔류 진동수의 2배의 주파수로 레이저 광을 출사해도 된다.

또, 제어부(11)는 위치 센서(23)가 레이저 광의 조사 목표 위치와 같은 위치를 검출한 후, 갈바노 미러(21)의 잔류 진동수가 안정될 때까지 동안의 소정 시간만 대기해도 된다. 이에 의해, 갈바노 미러(21)의 잔류 진동수가 안정된 상태에서, 잔류 진동에 동기하여 레이저 광을 펄스 출사시키는 것이 가능하게 된다.

또, 본 실시 형태에서는 레이저 광의 조사 목표 위치에 도달했다고 판단한 경우에, 제어부(11)가 레이저 발진기(1)에 1 샷째의 레이저 광을 조사시켰으나, 제어부(11)는 레이저 광의 조사 목표 위치에 도달했다고 판단한 시각으로부터 소정의 시간(예를 들어 잔류 진동이 안정될 때까지의 시간)만큼 늦춰서 레이저 광의 조사를 개시해도 된다.

이와 같이 실시 형태 1에 의하면, 잔류 진동에 동기하여 레이저 광을 펄스 출사하므로, 레이저 광의 조사 목표 위치로부터의 이탈량이 같은 위치에서 각 구멍에 레이저 광을 복수 샷 조사할 수 있다. 따라서, 버스트 샷 가공을 행하는 경우에도, 각 구멍의 같은 위치에 레이저 조사하는 것이 가능하게 되어, 가공 구멍 형상의 진원도에 대한 변화를 경미하게 억제하여, 피가공물(7)을 가공 정밀도 좋고 신속하게 가공하는 것이 가능하게 된다.

또, 잔류 진동 검출부(13A, 13B)에 의해 갈바노 스캐너(6A, 6B)의 잔류 진동을 검출하므로, 각 레이저 가공의 가공 상황에 따른 적절한 잔류 진동을 검출할 수 있다. 또, 위치 검출부(14A, 14B)에 의해, 레이저 광의 조사 위치를 검출하므로 정확한 레이저 광의 조사 위치를 정확하게 검출하는 것이 가능하게 된다.

실시 형태 2.

다음에, 도 10을 이용하여 본 발명의 실시 형태 2에 대해 설명한다. 갈바노 미러(21)의 잔류 진동은 갈바노 스캐너(6A, 6B)의 위치 센서(23)로 검출할 수 있는 경우도 있으나, 진동 모드에 따라서는 검출할 수 없는 경우가 있다. 위치 센서(23)에 의해 검출할 수 없는 진동 모드의 경우, 갈바노 스캐너(6A, 6B)의 회전자 부분의 기계적 구조에 기인하여 잔류 진동이 발생하고 있으므로, 회전자 부분의 주파수 특성 시험을 미리 실행해 두면 잔류 진동(잔류 주파수)을 알 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는 미리 측정한 잔류 진동을 이용하여 레이저 발진기(1)를 제어한다. 구체적으로, 미리 측정한 잔류 진동에 동기하여 레이저 광을 펄스 출사하도록, 제어부(11)가 레이저 발진기(1)를 제어한다.

도 10은 실시 형태 2에 관한 레이저 가공 제어 장치의 구성을 나타내는 블록 도이다. 도 10의 각 구성 요소 중, 도 3에 나타내는 실시 형태 1의 레이저 가공 제어 장치(10)와 동일 기능을 달성하는 구성 요소에 대해서는 동일 번호를 부여하고 있고, 중복된 설명은 생략한다.

레이저 가공 제어 장치(10)는 제어부(11), 목표값 생성부(12), 위치 검출부(14A, 14B), 기억부(15)를 갖고 있다. 기억부(15)는 미리 측정한 갈바노 미러(21)의 잔류 진동을 기억하는 메모리 등의 기억 수단이다. 기억부(15)는 제어부(11)에 접속되어 있고, 레이저 가공 제어 장치(10)가 피가공물(7)의 레이저 가공을 행할 때에, 기억해 둔 잔류 진동을 제어부(11)에 보낸다.

본 실시 형태의 제어부(11)는 목표값 생성부(12)로부터 보내져 오는 레이저 광의 조사 목표 위치, 위치 검출부(14A, 14B)로부터 보내져 오는 레이저 광의 조사 위치, 기억부(15)로부터 보내져 오는 갈바노 미러(21)의 잔류 진동에 기초하여 레이저 발진기(1)를 제어한다. 제어부(11)는 레이저 광의 조사 위치가 레이저 광의 조사 목표 위치에 도달했다고 판단한 경우에, 잔류 진동에 동기하여 레이저 광을 펄스 출사하도록 레이저 발진기(1)를 제어한다.

실시 형태 2의 레이저 발진기(1)는 도 7에 나타낸 실시 형태 1의 레이저 발진기(1)와 동양으로, 제어부(11)에 의해, 잔류 진동의 주파수로 레이저 광을 조사하도록 제어되어 있다. 레이저 광의 1 샷째를 조사하는 타이밍은 갈바노 스캐너(6A, 6B)의 위치 센서(23)가 검출하는 정보에 기초하여 판단한다.

예를 들어 제어부(11)는 위치 센서(23)가 레이저 광의 조사 목표 위치와 같은 위치를 검출하면, 레이저 광의 조사 목표 위치에 도달했다고 판단하고, 레이저 발진기(1)에 1 샷째의 레이저 광을 조사시킨다. 그리고, 제어부(11)는 기억부(15)가 기억하고 있는 갈바노 미러(21)의 잔류 진동에 기초하여, 이 잔류 진동에 동기하도록 2 샷째의 레이저 광을 조사한다. 또한, 제어부(11)는 기억부(15)가 기억하고 있는 갈바노 미러(21)의 잔류 진동에 기초하여, 이 잔류 진동에 동기하도록 3 샷째 및 4 샷째의 레이저 광을 조사한다.

이 후, 다음의 가공 위치까지 레이저 조사 위치가 이동하도록 갈바노 미러(21)의 진동각 θ가 제어된다. 그리고, 1 번째의 가공 구멍과 동양으로, 제어부(11)는 위치 센서(23)가 레이저 광의 조사 목표 위치와 같은 위치를 검출하면, 레이저 광의 조사 목표 위치에 도달했다고 판단하고, 레이저 발진기(1)에 1 샷째의 레이저 광을 조사시킨다. 그리고, 제어부(11)는 1 번째의 가공 구멍과 동양으로, 기억부(15)가 기억하고 있는 갈바노 미러(21)의 잔류 진동에 기초하여, 이 잔류 진동에 동기하도록 2 샷째 ~ 4 샷째까지 레이저 광을 조사한다. 이하, 동양으로 하여, 각 가공 구멍에 레이저 광을 조사하여 피가공물(7)의 구멍 가공을 행한다.

이에 의해, 레이저 광의 조사 목표 위치로부터의 이탈량이 같은 위치에서 각 구멍에 레이저 광을 복수 샷 조사할 수 있으므로, 복수 샷의 레이저 조사를 행하는 경우에, 같은 위치에 레이저 조사하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 피가공물(7)을 버스트 샷 가공으로 구멍 가공한 경우에도, 진원도가 높은 구멍을 가공하는 것이 가능하게 되어 품질이 양호한 구멍 가공을 행하는 것이 가능하게 된다.

이와 같이 실시 형태 2에 의하면, 미리 기억해 둔 갈바노 미러(21)의 잔류 진동에 기초하여 레이저 발진기(1)를 제어하므로, 레이저 가공 중에 갈바노 미 러(21)의 잔류 진동을 측정하지 않고 용이하게 레이저 광의 조사 목표 위치로부터의 이탈량이 같은 위치에서 각 구멍에 레이저 광을 복수 샷 조사할 수 있다. 따라서, 위치 센서(23)에 의해 측정할 수 없는 잔류 진동이 갈바노 미러(21)에 발생하는 경우에도 피가공물(7)을 가공 정밀도 좋고 신속하게 가공하는 것이 가능하게 된다.

실시 형태 3.

다음에, 도 11을 이용하여 본 발명의 실시 형태 3에 대해 설명한다. 본 실시 형태에서는 미리 갈바노 스캐너(6A, 6B)의 동작 패턴(레이저 광의 조사 위치에 관한 동작 패턴)을 기억해 두고, 이 동작 패턴과 타이머가 측정한 시간(레이저 가공을 개시한 경과 시간 등)에 기초하여 레이저 광의 조사 위치를 검출한다.

도 11은 실시 형태 3에 관한 레이저 가공 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 11의 각 구성 요소 중, 도 10에 나타내는 실시 형태 2의 레이저 가공 제어 장치(10)와 동일 기능을 달성하는 구성 요소에 대해서는 동일 번호를 부여하고 있고, 중복된 설명은 생략한다. 레이저 가공 제어 장치(10)는 제어부(11), 목표값 생성부(12), 기억부(15), 동작 패턴 산출부(16), 동작 패턴 타임 테이블 격납부(동작 패턴 기억부; 17)를 갖고 있다.

동작 패턴 산출부(16)는 목표값 생성부(12)로부터 보내져 오는 레이저 광의 조사 목표 위치를 이용하여, 갈바노 스캐너(6A, 6B)의 동작 패턴(레이저 광 조사 위치의 이동 패턴)을 산출한다. 동작 패턴 산출부(16)는 목표값 생성부(12)로부터 보내져 오는 레이저 광의 조사 목표 위치, 레이저 광의 조사 위치를 가공 대상의 가공 구멍으로 이동시키는데 필요로 하는 시간, 각 가공 구멍으로 이동하고 나서 레이저 광을 조사할 때까지의 대기 시간, 1 샷당의 레이저 조사에 필요로 하는 시간, 각 가공 구멍으로의 레이저 광의 조사 횟수 등에 기초하여 갈바노 스캐너(6A, 6B)의 동작 패턴을 산출한다.

동작 패턴 타임 테이블 격납부(17)는 동작 패턴 산출부(16)가 산출한 갈바노 스캐너(6A, 6B)의 동작 패턴을 동작 패턴 타임 테이블로서 기억하는 메모리 등의 기억 수단이다. 동작 패턴 타임 테이블은 레이저 가공의 개시 후, 어느 타이밍에 어느 위치로 레이저 광의 조사 위치를 이동시킬지를 나타내는 타임 테이블이다.

본 실시 형태의 제어부(11)는 레이저 가공 개시 후의 시간을 측정하는 타이머를 구비하고 있다. 제어부(11)는 타이머로 측정하는 시간, 동작 패턴 타임 테이블 격납부(17)로부터 보내져 오는 동작 타임 테이블, 기억부(15)로부터 보내져 오는 갈바노 미러(21)의 잔류 진동에 기초하여 레이저 발진기(1)를 제어한다. 제어부(11)는 레이저 광의 조사 위치가 레이저 광의 조사 목표 위치에 도달했다고 판단한 경우에, 잔류 진동에 동기하여 레이저 광을 펄스 출사하도록 레이저 발진기(1)를 제어한다.

실시 형태 3의 레이저 발진기(1)는 도 7에 나타낸 실시 형태 1의 레이저 발진기(1)와 동양으로, 제어부(11)에 의해 잔류 진동의 주파수로 레이저 광을 조사하도록 제어되어 있다. 예를 들어 제어부(11)는 동작 패턴 타임 테이블이나 타이머로 측정한 시간 등에 기초하여, 타이머로 측정한 시간이 동작 패턴 타임 테이블로 지정된 시간(레이저 광의 조사 위치가 레이저 광의 조사 목표 위치(여기서는 1 번째 의 가공 구멍)에 도달하는 시간)에 도달하면, 레이저 광의 조사 목표 위치(1 번째의 가공 구멍)에 도달했다고 판단하고, 레이저 발진기(1)에 1 샷째의 레이저 광을 조사시킨다. 그리고, 제어부(11)는 기억부(15)가 기억하고 있는 갈바노 미러(21)의 잔류 진동에 기초하여, 이 잔류 진동에 동기하도록 2 샷째의 레이저 광을 조사한다. 또한, 제어부(11)는 기억부(15)가 기억하고 있는 갈바노 미러(21)의 잔류 진동에 기초하여, 이 잔류 진동에 동기하도록 3 샷째 및 4 샷째의 레이저 광을 조사한다.

이 후, 다음의 가공 위치까지 레이저 조사 위치가 이동하도록, 갈바노 미러(21)의 진동각 θ가 제어된다. 그리고, 1 번째의 가공 구멍과 동양으로, 제어부(11)는 타이머로 측정한 시간이 동작 패턴 타임 테이블로 지정된 시간(2 번째의 가공 구멍에 도달하는 시간)에 도달하면, 레이저 광의 조사 목표 위치(2 번째의 가공 구멍)에 도달했다고 판단하고, 레이저 발진기(1)에 1 샷째의 레이저 광을 조사시킨다. 그리고, 제어부(11)는 1 번째의 가공 구멍과 동양으로, 기억부(15)가 기억하고 있는 갈바노 미러(21)의 잔류 진동에 기초하여, 이 잔류 진동에 동기하도록 2 샷째 ~ 4 샷째까지 레이저 광을 조사한다. 이하, 동양으로 하여, 각 가공 구멍에 레이저 광을 조사하여 피가공물(7)의 구멍 가공을 행한다.

이에 의해, 레이저 광의 조사 목표 위치로부터의 이탈량이 같은 위치에서 각 구멍에 레이저 광을 복수 샷 조사할 수 있으므로, 복수 샷의 레이저 조사를 행하는 경우에, 같은 위치에 레이저 조사하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 피가공물(7)을 버스트 샷 가공으로 구멍 가공한 경우에도, 진원도가 높은 구멍을 가공하는 것이 가능하게 되어, 품질이 양호한 구멍 가공을 행하는 것이 가능하게 된다.

또한, 동작 패턴 타임 테이블을 퍼스널 컴퓨터 등의 외부 장치 등에 의해 작성하고, 미리 동작 패턴 타임 테이블 격납부(17)에 격납해도 된다. 이 경우, 레이저 가공 제어 장치(10)는 동작 패턴 산출부(16)를 구비하고 있지 않아도 된다.

또, 본 실시 형태에서는 목표값 생성부(12)로부터 제어부(11)로 레이저 광의 조사 목표 위치를 보내고 있지 않으나, 실시 형태 1과 동양으로, 목표값 생성부(12)가 생성한 조사 목표 위치는 XY 스테이지나 갈바노 스캐너(6A, 6B)를 제어하는 다른 제어부(도시하지 않음)에 보내진다. 또, 갈바노 스캐너(6A, 6B)를 제어할 때에는 시간 제어도 필요하게 되므로, 동작 패턴 타임 테이블 격납부(17)에 격납되어 있는 동작 패턴 타임 테이블도 별도의 제어부에 보낸다. 이 별도의 제어부는 목표값 생성부(12)가 생성하는 조사 목표 위치, 동작 패턴 타임 테이블을 이용하여 XY 스테이지나 갈바노 스캐너(6A, 6B)를 제어한다.

이와 같이 실시 형태 3에 의하면, 미리 기억해 둔 갈바노 미러(21)의 잔류 진동과, 미리 기억해 둔 동작 패턴 타임 테이블에 기초하여, 레이저 발진기(1)를 제어하므로, 레이저 광의 조사 위치(갈바노 미러(21)의 진동각 θ)의 검출이나 갈바노 미러(21)의 잔류 진동의 측정을 행하지 않고 용이하게 레이저 광의 조사 목표 위치로부터의 이탈량이 같은 위치에서 각 구멍에 레이저 광을 복수 샷 조사할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 레이저 광의 조사 위치가 레이저 광의 조사 목표 위치에 도달했다고 판단한 경우에, 잔류 진동에 동기하여 레이저 광을 펄스 출사시 켰으나, 레이저 발진기(1)가 레이저 광을 출사할 때까지의 시간을 고려하여 레이저 발진기(1)를 제어해도 된다. 이 경우, 제어부(11)는 레이저 광의 조사 위치가 레이저 광의 조사 목표 위치에 도달하는 소정 시간 전에, 레이저 발진기(1)에 레이저 광의 출사 지령을 내리고, 레이저 광의 조사 위치가 레이저 광의 조사 목표 위치에 도달한 시점에서 잔류 진동에 동기하여 레이저 광을 펄스 출사시킨다.

실시 형태 4.

다음에, 도 12 ~ 도 15를 이용하여 본 발명의 실시 형태 4에 대해 설명한다. 실시 형태 1 ~ 3에서 설명한 레이저 발진기(1)는 레이저 가공 제어 장치(10)로부터 전송되어 오는 신호에 따라서 펄스형 레이저 광(2)을 발진시켰으나, 실시 형태 4의 레이저 가공 장치(102)는 일정 주파수로 펄스형 레이저 광(2)을 계속 발진시키는 레이저 발진기(1)를 이용한다.

도 12는 본 발명의 실시 형태 4에 관한 레이저 가공 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 도 12의 각 구성 요소 중, 도 1에 나타내는 실시 형태 1의 레이저 가공 장치(101)와 동일 기능을 달성하는 구성 요소에 대해서는 동일 번호를 부여하고 있고, 중복된 설명은 생략한다.

레이저 가공 장치(102)는 레이저 발진기(1), 마스크(3), 미러(4), fθ 렌즈(5), 갈바노 스캐너(6A, 6B), XY 스테이지(8)에 추가로, 레이저 광(2)을 편향시키는 AO 소자(Acoustoopic Element; 31)와, 레이저 광(2)을 받는 댐퍼(damper; 32)를 갖고 있다.

AO 소자(31)는 레이저 발진기(1)와 미러(4) 사이의 광로상에 배설(配設)되어 있고, 레이저 발진기(1)로부터 출사되는 레이저 광(2)을 덤퍼(32)측 또는 미러(4)측의 어느 한쪽으로 편향시키는 소자이다. 덤퍼(32)는 AO 소자(31)로부터 레이저 광(2)이 보내진 경우에, 이 레이저 광(2)을 흡수한다.

레이저 가공 장치(102)에서는 AO 소자(31)가 온(ON)으로 되면 레이저 광(2)은 AO 소자(31)로 편향되어, 갈바노 스캐너(6A, 6B)를 통과하여 피가공물(7)에 조사된다. 또, AO 소자(31)가 오프(OFF)로 되면 레이저 광(2)은 AO 소자(31) 내를 직진하여 댐퍼(32)에 흡수된다. 레이저 광(2)을 댐퍼(32)에 흡수시킴으로써, 갈바노 스캐너(6A, 6B)의 동작 중 등에 레이저 광(2)이 피가공물(7)에 조사되는 것을 방지한다.

이와 같은 레이저 가공 장치(102)에서는 레이저 광(2)이 일정한 주기로 출사되므로, 레이저 광(2)의 발진 주파수와 갈바노 스캐너(6A, 6B)의 잔류 진동수는 동기하고 있지 않는 경우가 대부분이다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는 도 13에 나타내는 바와 같이, 갈바노 미러(21)의 이면에 씰(seal; 잔류 진동 조정부; 26)을 붙임으로써 잔류 진동수를 조정하고, 갈바노 미러(21)의 잔류 진동수를 레이저 광(2)의 발진 주파수에 동기시킨다. 이 때, 갈바노 미러(21)에 붙이는 씰(26)의 종류나 붙임 위치는 레이저 광(2)의 발진 주파수에 따른 종류나 붙임 위치로 한다. 본 실시 형태의 레이저 가공 제어 장치(10)는, 예를 들어 실시 형태 1에서 설명한 도 7이나 도 9의 타이밍 차트에 따라서 레이저 발진기(1)에 레이저 광을 출사시킨다. 이 때문에, 갈바노 미러(21)에 붙이는 씰(26)의 종류나 붙임 위치는, 예를 들어 도 7이나 도 9의 타이밍 차트에 나타낸 레이저 광(2)의 발진 주파수에 따른 종 류나 붙임 위치로 한다.

또한, 실시 형태 4에 관한 갈바노 스캐너의 회전자 부분의 구성은 도 13에 나타낸 구성에 한정되지 않는다. 도 14는 실시 형태 4에 관한 갈바노 스캐너의 회전자 부분의 다른 구성을 나타내는 도면이다. 도 14의 각 구성 요소 중, 도 2에 나타내는 실시 형태 1의 갈바노 스캐너의 회전자 부분과 동일 기능을 달성하는 구성 요소에 대해서는 동일 번호를 부여하고 있고, 중복된 설명은 생략한다.

도 14에 나타내는 갈바노 스캐너(6A, 6B)의 회전자 부분에는 갈바노 미러(21)의 잔류 진동수를 조정하기 위한 진동수 조정부(잔류 진동 조정부; 27)가 배설되어 있다. 이 진동수 조정부(27)는 샤프트(22)의 외부(측면)에 배설되어 있고, 샤프트(22)의 축상을 갈바노 미러(21)측으로부터 위치 센서(23)측으로의 소정 범위에서 자유롭게 이동 가능한 구성으로 되어 있다. 샤프트(22)에는 2개의 베어링(41a, 41b)이나 모터부(154)가 배설되어 있으므로, 진동수 조정부(27)는 2개의 베어링(41a, 41b)과 모터부(24) 사이 이외의 위치에서 이동한다. 구체적으로, 진동수 조정부(27)는 베어링(41b)과 위치 센서(23) 사이나, 베어링(41a)과 미러 마운트(25) 사이에서 이동한다.

진동수 조정부(27)는 개략 원주 형상의 중심축 부분을 도려낸 형상(소정의 두께를 가진 둥근 고리 형상)을 이루고 있다. 진동수 조정부(27) 중, 도려내어진 부분은 샤프트(22)보다 약간 큰 홈(내벽면)이며, 이 홈에 막대 형상의 샤프트(22)가 삽입된다.

또, 진동수 조정부(27)는 개략 원주 형상의 외측의 측면(원주 외벽면)으로부 터 내벽면측으로 향하여 1개의 나사 구멍이 마련되어 있다. 이 나사 구멍으로는 진동수 조정부(27)를 샤프트(22)에 고정하는 고정 나사(28)가 진동수 조정부(27)의 원주 외벽면측으로부터 넣어져, 고정 나사(28)를 나사 구멍에 맞출 수 있다. 고정 나사(28)는, 예를 들어 6각 구멍붙이 잠금나사 등이다.

도 15는 샤프트의 축 방향으로 본 진동수 조정부의 단면도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 진동수 조정부(27)를 샤프트(22)에 고정할 때에는 고정 나사(28)의 선단부(先端部)가 나사 구멍을 관통하여 샤프트(22)의 측면에 결합한다. 또, 진동수 조정부(27)의 샤프트(22)상에서의 위치를 변경할 때에는 고정 나사(28)를 느슨하게 하여 고정 나사(28)의 선단부를 샤프트(22)로부터 떼고, 원하는 위치까지 진동수 조정부(27)를 이동시킨다.

이에 의해, 갈바노 미러(21)의 이면에 씰(26)을 붙이는 경우와 동양으로 잔류 진동수를 조정하고, 갈바노 미러(21)의 잔류 진동수를 레이저 광(2)의 발진 주파수에 동기시킨다. 이 때, 진동수 조정부(27)의 사이즈나 고정 위치는 레이저 광(2)의 발진 주파수에 따른 사이즈나 고정 위치로 한다. 이 경우의 레이저 가공 제어 장치(10)도, 갈바노 미러(21)의 이면에 씰(26)을 붙이는 경우와 동양으로 도 7이나 도 9의 타이밍 차트에 따라서 레이저 발진기(1)에 레이저 광을 출사시킨다. 이 때문에, 진동수 조정부(27)의 사이즈나 고정 위치는, 예를 들어 도 7이나 도 9의 타이밍 차트에 나타낸 레이저 광(2)의 발진 주파수에 따른 사이즈나 고정 위치로 한다.

이와 같이 실시 형태 4에 의하면, 씰(26)이나 진동수 조정부(27)에 의해 갈 바노 미러(21)의 잔류 진동수를 조정하고, 갈바노 미러(21)의 잔류 진동수를 레이저 광(2)의 발진 주파수에 동기시키므로, 일정 주파수로 펄스형 레이저 광(2)을 계속해서 발진시키는 레이저 발진기(1)를 이용한 경우에도, 각 구멍의 같은 위치에 레이저 조사하는 것이 가능하게 되어, 피가공물(7)을 가공 정밀도 좋고 신속하게 가공하는 것이 가능하게 된다.

이상과 같이, 본 발명에 관한 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 제어 장치는 버스트 샷 가공에 의한 피가공물의 레이저 가공에 적합하다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 레이저 가공 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

도 2는 갈바노 스캐너의 회전자 부분의 구성을 나타내는 도 (1)이다.

도 3은 실시 형태 1에 관한 레이저 가공 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 4는 버스트 샷 가공을 행하는 경우 레이저 광의 조사 순서를 나타내는 도면이다.

도 5는 갈바노 미러의 진동각을 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 잔류 진동이 있는 경우 갈바노 미러의 진동각과 시간의 관계를 나타내는 도면이다

도 7은 레이저 광의 출사 타이밍을 나타내는 도면이다.

도 8은 잔류 진동수의 2분의 1의 주파수로 레이저 광을 출사하는 경우 레이저 광의 출사 타이밍을 나타내는 도면이다.

도 9는　레이저 광의 조사 목표 위치로부터의 이탈량이 0으로 되는 경우 레이저 광의 출사 타이밍을 나타내는 도면이다.

도 10은 실시 형태 2에 관한 레이저 가공 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 11은 실시 형태 3에 관한 레이저 가공 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 12는 실시 형태 4에 관한 레이저 가공 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

도 13는 갈바노 스캐너의 회전자 부분의 구성을 나타내는 도 (2)이다.

도 14는 갈바노 스캐너의 회전자 부분의 구성을 나타내는 도 (3)이다.

도 15는 샤프트의 축 방향으로 본 진동수 조정부의 단면도이다.

부호의 설명

1 레이저 발진기

2 레이저 광

3 마스크

4 미러

5 fθ 렌즈

6A, 6B 갈바노 스캐너

7 피가공물

8 XY 스테이지

10 레이저 가공 제어 장치

11 제어부

12 목표값 생성부

13A, 13B 잔류 진동 검출부

14A, 14B 위치 검출부

15 기억부

16 동작 패턴 산출부

17 동작 패턴 타임 테이블 격납부

21 갈바노 미러

22 샤프트

23 위치 센서

24 모터부

25 미러 마운트

26 씰

27 진동수 조정부

28 고정 나사

31 AO 소자

32 댐퍼

101, 102 레이저 가공 장치

Claims

갈바노 스캐너(galvano scanner)에 의해 레이저 광을 피가공물상의 조사 위치로 안내하고, 가공 구멍이 되는 상기 레이저 광의 조사 위치에 펄스형 레이저 광을 출사하여 버스트 샷(burst shot) 가공을 행하는 레이저 가공 장치에 있어서,

상기 레이저 광의 조사 위치가 목표의 조사 위치에 도달한 후의 상기 갈바노 스캐너의 잔류 진동 주파수에 동기하여 상기 펄스형 레이저 광을 출사하도록, 상기 레이저 광의 조사 타이밍을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 레이저 광의 조사 위치가 목표의 조사 위치에 도달한 후의 갈바노 스캐너의 잔류 진동 주파수를 검출하는 잔류 진동 검출부를 추가로 구비하고,

상기 제어부는 상기 잔류 진동 검출부가 검출한 잔류 진동 주파수에 동기하여 상기 펄스형 레이저 광을 출사하도록, 상기 레이저 광의 조사 타이밍을 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 레이저 광의 조사 위치가 목표의 조사 위치에 도달했을 때의 상기 갈바노 스캐너의 잔류 진동 주파수를 미리 기억해 두는 기억부를 추가로 구비하고,

상기 제어부는 상기 기억부가 기억하고 있는 잔류 진동 주파수에 동기하여 상기 펄스형 레이저 광을 출사하도록, 상기 레이저 광의 조사 타이밍을 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

상기 레이저 광의 조사 위치를 검출하는 위치 검출부를 추가로 구비하고,

상기 제어부는 상기 위치 검출부의 검출 결과에 기초하여, 상기 레이저 광의 조사 위치가 상기 목표의 조사 위치에 도달했는지의 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

상기 레이저 광의 조사 위치에 관한 동작 패턴을 미리 기억해 두는 동작 패턴 기억부를 추가로 구비하고,

상기 제어부는 상기 동작 패턴 기억부가 기억하는 동작 패턴에 기초하여, 상기 레이저 광의 조사 위치가 상기 목표의 조사 위치에 도달했는지의 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제어부는 상기 갈바노 스캐너의 잔류 진동 주파수와 같은 값의 발진 주파수로 상기 펄스형 레이저 광을 출사하도록, 상기 레이저 광의 조사 타이밍을 제 어하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제어부는 상기 갈바노 스캐너의 잔류 진동 주파수를 소정의 자연수로 나눈 값의 발진 주파수로 상기 펄스형 레이저 광을 출사하도록, 상기 레이저 광의 조사 타이밍을 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 제어부는 상기 잔류 진동 검출부가 검출하는 잔류 진동 주파수를 감시하는 동시에, 이 감시 결과에 기초하여 상기 갈바노 스캐너의 잔류 진동 기간 내에 상기 레이저 광의 조사 위치가 목표의 조사 위치로 되는 타이밍을 검출하고, 검출한 타이밍에 상기 펄스형 레이저 광을 출사하도록, 상기 레이저 광의 조사 타이밍을 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
갈바노 스캐너에 의해 피가공물로의 레이저 광의 조사 위치를 결정하고, 가공 구멍이 되는 상기 레이저 광의 조사 위치에 펄스형 레이저 광을 출사하여 버스트 샷 가공을 행하는 레이저 가공 장치에 있어서,

상기 레이저 광의 조사 위치가 목표의 조사 위치에 도달했을 때의 상기 갈바노 스캐너의 잔류 진동 주파수를 조정하는 잔류 진동 조정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
갈바노 스캐너에 의해 레이저 광을 피가공물상의 조사 위치로 안내하고, 가공 구멍이 되는 상기 레이저 광의 조사 위치에 펄스형 레이저 광을 출사하여 버스트 샷 가공을 행하는 레이저 가공 장치를 제어하는 레이저 가공 제어 장치에 있어서,

상기 레이저 광의 조사 위치가 목표의 조사 위치에 도달한 후의 상기 갈바노 스캐너의 잔류 진동 주파수에 동기하여 상기 펄스형 레이저 광을 출사하도록 상기 레이저 가공 장치에 지시를 보냄으로써, 상기 레이저 가공 장치가 출사하는 레이저 광의 조사 타이밍을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 제어 장치.