WO2003107496A1 - レーザ加工装置及び該加工装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

レーザパルス出力を制御するための制御パラメータ設定に応じて指令パルス群を出力する制御手段と、この指令パルス群を入力し、予め設定された設定値に基づき該指令パルス群のパルスを間引く間引き手段と、この間引き手段から出力される指令パルス群に応じて負荷に供給するパルス電力を発生させる電源手段と、この電源手段より供給されたパルス電力により発生した放電によって、放電空間に満たされたレーザ媒体を励起させてレーザ光を出力させる発振器手段とを備えた、パルスレーザ発振をおこなうレーザ加工機であり、スイッチング回数の増加による電源装置の発熱を避けつつ安価にパルス幅を大きく変化させることができる。

Description

明 細 書 レーザ加工装置及び該加工装置の制御方法.

技術分野

本発明は、 パルスレーザ発振をおこなうレーザ加工装置及び、 レーザ 発振に必要な放電を発生させるための電力を供給する電源装置の制御方 法に関し、 電源装置の容量を増やすことなくレーザパルス出力のパルス 幅の使用範囲を大幅に拡大して、 ガスレーザ加工装置の加工可能範囲を 拡大するための技術に関するものである。

背景技術

近年、 プリント基板に代表される微細加工用として、 出力のパルス幅 が 1〃 sから数十/ s程度のパルス発振をおこなうレーザ加工機の需要 が増加し、 実用化されてきた。

図 9に従来のガスレーザ加工機用パルスレーザ発振器 （以下パルスレ 一ザ発振器） の基本構成図を示す。

制御装置 1から出力される指令パルス群 2によってパルスレ一ザ発振 器用電源装置 3 (たとえば、 三相整流回路 4とインバー夕回路 5と昇圧 トランス 6等で構成） をコン トロールし、 その結果、 レーザ媒体 （混合 ガス） で満たされた放電空間 7に電力が供給されることによって放電が 生じ、 放電によって励起されたレーザ媒体が共振器 8 (電極 9と部分反 射ミラ一 1 0と全反射ミラ一 1 1によって構成） によってレーザ光 1 2 となって出力される構成となっている。

具体的には、 制御装置 1から指令パルス群 2が出力されると、 これに 対応してィンバ一夕回路 5が動作し、 Ξ相整流回路 4で整流された直流 電力を交流電力に変換して、 昇圧トランス 6により放電に必要な電圧に 昇圧される。

ここで、 工業用として使用されるガスレーザ加工機 （例えば炭酸ガス レーザ加工機） で使用される電源装置では、 レーザ媒体を励起する放電 を発生させるために供給する交流電力は、 一般的には、 電極への印加電 圧 （以下、 放電電圧） が数 k V、 放電時に流れる電流 （以下、 放電電流） ピークが十数 A、 放電時の交流周波数 （以下、 放電周波数） はおよそ数 百 k H z以上であり、 パルスレーザ発振器の場合、 制御装置 1からの指 令パルス群 2に対応して、 図 1 0のように、 放電空間に供給される交流 電力 （交流成分の数は、 インバー夕回路 5のスイッチング回数 Nに等し い） 、 レーザ出力が出力される。

なお、 このように、 放電を生じさせるための電力を放電電力と本明細 書では定義する。

そして、 このようにして出力されたレーザパルス出力の 1パルス 1パ ルスが、 加工対象物に照射されて加工がおこなわれる。

次に、 指令パルス群 2を出力する制御装置 1について詳述する。

プリント基板加工など微細加工用のパルスレーザ加工機では、 例えば 図 1 1に示されるような、 パルスレ一ザ発振器のレーザ出力をコント口 —ルするおもな制御パラメ一夕である、 レーザパルス出力のピーク値を 示すピーク出力、 レーザパルスが出力される周波数を示す繰り返しパル ス周波数、 レーザパルス出力のパルス幅を示すパルス幅等が設定されて いる。 また、 加工する加工物の材料や加工方法によって、 ピーク出力 X パルス幅で表されるレーザ出力 1パルスあたりのエネルギー （以下、 パ ルスエネルギー） の最適値が求められており、 それにあわせて上記制御 パラメ一夕の値がそれぞれ決定される。

なお、 これら制御パラメ一夕は、 適宜設定可能であり、 設定したパラ メ一夕に応じて指令パルス群 2が出力される。

制御装置 1では、 これら制御パラメ一夕により加工に必要なレーザパ ルス出力が得られるように指令パルス群 2を出力するよう加工機のシス テムが設計されている。 ， 電源装置 3では、 加工に必要なレーザパルスエネルギーを得るため、 制御装置 1で設定された制御パラメ一夕に基づき出力された指令パルス 群 2により、 ピーク出力を制御するために放電電力のピークをコント口 ールし、 繰り返しパルス周波数をコントロールし、 パルス幅を制御する ためにィンバ一夕回路 5のスィツチング回数（以下、スィヅチング回数） の増減をコントロールする。

ここで、 放電電力のピークは、 おもに電極 9に印加する放電電圧と、 電極間に生じる放電によって流れる放電電流のピークによって決定され ることから、 放電電力のピークを制御するために、 放電電圧を制御した り、 例えば、 P WM制御によってインバー夕回路 5をコントロールする ことで放電電流ピークを制御する方法が用いられる。

繰り返しパルス周波数は、 一秒間あたりに照射するレーザパルスの数 であり、 制御装置から出力される指令パルス群の一秒間あたりの数であ る。

ここで、 繰り返しパルス周波数は、 先に述べた放電周波数 （すなわち、 ィンバ一夕回路 5のスィヅチング周波数) に対して十分小さく、 たとえ ば放電周波数が先に述べたとおり数百 kHz以上であるのに対して、繰り 返しパルス周波数は最大でも数 kHz程度であることが一般的である。 パルス幅は、 指令パルス群 1つに対応してィンバ一夕回路によって出 力される放電電力のパルス群のパルス数によって決定する。 たとえば図 1 0のようにパルス幅 tのレーザパルス出力に対して、 パルス幅を 2倍 ( 2 t ) に伸ばしたい場合、 図 1 2のようにインバー夕回路のスイッチ ング回数 N を 2倍 （2N) にすることでレーザパルス幅が 2倍 （2 t) となる。

次に、 パルスレーザ発振器から出力されるパルスレ一ザのピーク出力 とパルス幅の関係を図 13に示す。

なお、 ピーク出力 Xパルス幅で表される面積がパルスエネルギーを示 している。 .

レーザ発振器の共振器部分を構成する全反射ミラーと部分反射ミラ一 (図 9 ) の耐光強度の仕様によってパルスエネルギーの上限が決まって いる。

そのため、 例えば、 ピーク出力 p l、 パルス幅 t 1のパルスエネルギ 一 (= 1 X t 1) が、 ミラーの耐光強度の仕様によるエネルギーの上 限の場合、 パルス幅を t lから t 2 ( t 1< t 2 ) に広げようとすると き、 ピーク出力 p 1を一定のままパルス幅を t 1から t 2に伸ばすと、 レーザ出力 1パルス当たりのエネルギー （二 p 1 X t 2 ) がミラ一の耐 光強度限界を超えてしまい、 ミラーの焼損を引き起こす可能性があるこ とから、 単純にパルス幅を伸ばすことができず、 このような場合はピ一 ク出力を p 1から p 2に下げる必要がある （p l xt l p 2 xt 2)。 このようにピーク出力を変化させる場合、 電極に印加する放電電圧を 変化させる方法が一般的であるが、 放電電圧や放電電流が電源装置の定 格に対して大きくなると、 電源装置に対する負荷が大きくなり、 逆に放 電電圧が小さくなると、 放電が不安定 （放電発生が困難） となるため、 通常、 印加電圧の変化幅は定格電圧の約 1割程度である。

現在、 レ一ザ加工機による微細加工における加工材料や加工の種類も 多様化しており、 ポリイ ミ ド系樹脂のようにレーザ照射時間が短い （す なわち、 パルス幅が小さい） 方が良質な加工が得られるものや、 ガラス 繊維を含むガラスエポキシ材のように比較的レーザ照射時間が長い （す なわち、 パルス幅が長い） 方が良質な加工が得られる場合があるため、 パルス幅を大幅に変化させることのできるパルスレーザ加工機が切望さ れている。

しかしながら、 従来のガスレーザ加工機用電源装置の制御方法は、 印 加電圧の変化幅が少ないことから、 ミラ一の耐光強度限界を超えずに効 率よく放電を発生させるにはパルス幅の変化を制限しなければならず、 大幅にパルス幅を変化させる （たとえば、 1〃 s以下から数百〃 sへの 変化） ことが困難であった。

なお、 耐光強度限界の高いミラ一を用いることはその費用対効果の面か ら有効でないことは明らかである。

また、 パルス幅のコントロールについて、 電源装置 3におけるインバ 一夕回路 5のスイッチング回数を Nとするとき、 図 1 0、 図 1 2からも わかるように、 レーザ出力のパルス幅 ΐは、

t ∞ Ν

で表され、 パルス幅を増加させるためには、 スイッチング回数 Nを増加 させる必要がある。

しかしながら、 スィツチング回数 Nを増加させると、 それに比例して 電源装置に使用している半導体素子のスィッチング損失が増加し、 結果、 電源装置の発熱が増加してしまう問題が生じる。

この場合、 電源装置の冷却機構の増設や、 素子や回路の並列数を増や す等の電源装置自体の容量を増やす必要があり、 その結果、 装置自体の 構成が大型のものにならざるを得ず、 コス ト面はもちろん、 機械の設置 スペース面からも不利なものとなる。 発明の開示

本発明は、 係る課題を解決するためになされたものであり、 パルスレ —ザ発振をおこなうレ一ザ加工機において、 スィツチング回数の増加に よる電源装置の発熱を避けつつ安価にパルス幅を大きく変化させること ができるレーザ加工装置及びその制御方法を提供するものである。

本発明に係るレーザ加工装置は、 レーザパルス出力を制御するための 制御パラメ一夕設定に応じて指令パルス群を出力する制御手段と、 この 指令パルス群を入力し、 予め設定された設定値に基づき該指令パルス群 のパルスを間引く間引き手段と、 この間引き手段から出力される指令パ ルス群に応じて負荷に供給するパルス電力を発生させる電源手段と、 こ の電源手段より供給されたパルス電力により発生した放電によって、 放 電空間に満たされたレーザ媒体を励起させてレーザ光を出力させる発振 器手段と、 を備えたものである。

また、 間引き手段による指令パルス群の規則的な間引きにより、 電源 手段におけるィンバ一夕回路のスィツチング回数を変更するものである ₍ また、 インバー夕回路のスイッチング周期を、 放電電力の立上り立下 り時定数及ぴレ一ザ出力の立下り時定数より早く設定するものである。 さらに、 切り替え手段を備え、 間引き手段による制御手段から出力さ れる指令パルス群の間引きを設定するものである。

また、 本発明に係るレーザ加工装置の制御方法は、 レーザパルス出力 を制御するための制御パラメータ設定に応じて指令パルス群を出力し、 この指令パルス群に応じて負荷に供給するパルス電力を発生させ、 前記 パルス電力により発生した放電によって、 放電空間に満たされたレ一ザ 媒体を励起させてレーザ光を出力するレーザ加工装置の制御方法におい て、 前記指令パルス群を規則的に間引くことにより、 前記パルス電力を 発生させる電源手段におけるィンバ一夕回路のスィツチング回数を変更 するものである。

本発明によれば、 放電発生に十分な放電電圧を保ったまま、 レーザパ ルス幅を大幅に伸ばすことができる

また、 スィツチング回数の増加による電源装置の発熱を避けつつ安価 にパルス幅を大きく変化させることができる。

また、 加工条件に応じて切り替えることによって加工可能範囲を従来 よりも拡大することができる。 図面の簡単な説明

第 1図は、 本発明の実施例に基づくパルスレ一ザ発振器の基本構成図 である。

第 2図は、 本発明の実施例に基づくパルスレーザ発振器の、 パルス幅 指令 2 tの場合の制御装置からの指令パルス郡出力波形と、 それに対応 する放電電力波形と、 それに対応するレーザパルス出力波形図である。 基本構成図である。

第 3図は、 本発明の実施例に基づく、 間引き手段を構成する間引き回 路の回路構成例の図である。

第 4図は、 本発明の実施例に基づく、 間引きパルスの数を切替える機 能を有する場合の間引き手段を構成する間引き回路の回路構成例の図で ある。

第 5図は、 電源装置のスィツチング周期と放電電力の立上がり時定数 の関係に基づく放電電力波形とレーザパルス出力波形図である。

第 6図は、 電源装置のスィツチング周期と放電電力の立上がり時定数 の関係に基づく放電電力波形である。

第 7図は、 電源装置のスィツチング周期と放電電力の立上がり時定数 の関係に基づく放電電力波形とレーザパルス出力波形図である。

第 8図は、 本発明の実施例に基づく制御装置設定画面とその結果出力 される指令パルス群である。 第 9図は、 従来のパルスレーザ発振器の基本構成図である。

第 1 0図は、 従来における、 パルス幅指令 tの場合の制御装置からの 指令パルス群出力波形と、 それに対応する放電電力波形と、 それに対応 するレーザパルス出力波形図である。

第 1 1図は、 従来の制御装置の設定画面例と、 その結果出力されるピ ーク出力指令と指令パルス群波形図である。

第 1 2図は、 従来における、 パルス幅指令 2 tの場合の制御装置から の指令パルス群出力波形と、 それに対応する放電電力波形と、 それに対 応するレ一ザパルス出力波形図である。

第 1 3図は、 パルスレーザ発振器におけるパルス幅とレーザピーク出 力との関係を示した図である。 発明を実施するための最良の形態

実施の形態 1 .

図 1は、 本発明の実施の形態を示す基本構成図である。

図において、 1はピーク出力設定、 繰り返しパルス周波数設定、 パルス 幅設定の制御パラメ一夕に基づき、 指令パルス群 2を出力することによ りレーザ発振を制御する制御装置、 3は三相整流回路 4とインバー夕回 路 5と昇圧トランス 6等で構成されるパルスレーザ発振器用電源装置、 4は商用の三相電源をサイリス夕等を用いて全波整添することよって直 流に変換する三相整流回路、 5はレーザ出力を得るために必要な放電を 発生させるために高周波の交流に変換するィンバ一夕回路、 6は放電可 能な電圧に昇圧する昇圧トランス、 7はレーザ媒体 （混合ガス） で満た された放電空間、 8は電極 9と部分反射ミラー 1 0と全反射ミラ一 1 1 によって構成される共振器、 1 2は出力されるレーザ光、 1 3はパルス 幅指令に応じて出力された指令パルス群 2から所定量のパルスを間引く 間引き手段を構成する間引き回路である。

次に、 全体の概略動作について説明する。

制御装置 1で設定されたパルス幅指令に応じて出力された指令パルス 群 2は、 間引き回路 1 3に入力され、 所定量パルスを間引き回路 1 3に よって間引きを行われ、 電源装置 3に送られる。

そして、 間引かれた指令パルス群により、 インバー夕回路 5が動作し、 三相整流回路 4で整流された直流電力を交流電力に変換して、 昇圧トラ ンス 6により放電に必要な電圧に昇圧することにより供給電力をコント ロールし、 その結果、 レーザ媒体で満たされた放電空間 7に電力が供給 されることによって放電が生じ、 放電によって励起されたレーザ媒体が 共振器 8によってレーザ光 1 2となって出力され、 出力されたレーザパ ルス出力の 1パルス 1パルスが、 加工対象物に照射されて加工がおこな われる。

次に、 間引き回路 1 3について詳述する。

本実施の形態では、 従来の課題を解決すべく、 スイッチング回数を増や さずにパルス幅を大幅に増やすため、 図 2に示すように供給するパルス 電力の交流成分を一定数一定間隔で間引くものである。

例えば、 スイッチング回数 Nでパルス幅 tのパルスについて、 パルス幅 を 2倍に増やす場合を考えると、 通常はパルス幅 2倍であるから、 スィ ヅチング回数 Nも 2倍となる （図 1 0、 図 1 2参照） 。

しかし、 図 1 2のように、 制御装置 1よりスイッチング回数 2 Nで出 力された指令パルス群 2を、 例えば 1パルスおきに 1パルスずつパルス を間引くことにより、 ィンバ一夕回路 5のスィツチング回数は Nのまま パルス幅を 2倍にすることができる。

この間引き回路 1 3は、 図 3の如くフリップフロップぉよびカウン夕 回路から成る一般的な論理回路により構成される。 制御装置 1より出力された指令パルス群 2が間引き回路 1 3の VIN より入力されることによって、 間引きをおこなったパルス信号が VOUT から出力される。

指令パルス群 2に対応して間引き回路 1 3より出力された間引きパル スが、 インバー夕回路 5に入力されることによって、 インバ一夕回路 5 によって発生する電源装置から供給されるパルス電力の交流成分も間引 かれた状態で出力される。

なお、 例ではパルスを 1つおきに間引く回路を挙げているが、 後述の ようにパルスを間引く間隔によって放電電流ピークおよびピーク出力が 変化するため、 レーザ発振器を構成する共振器ミラーが許容するパルス エネルギーなどを考慮して、 何パルスおきにパルスを間引くかを決定す る。

次に、 使用するパルス幅に応じて、 間引き数を切り替える機能を備え る場合の回路例を図 4に示す。

図 4では、 使用するパルス幅によって 2つのモードを設け （たとえば、 間引きをおこなわない場合をショートモード、 2 パルス毎に 1パルス間 引く場合をロングモードと設定） 、 パルス幅の設定によって自動的に制 御装置 1がどのモードかを識別して、 制御装置 1がモ一ドセレク ト信号 を出力することによりパルスの間引き数を切り替えてパルス信号を VOUTから出力する構成となっている。

ここで、 モードセレク ト信号とは、 制御装置 1に設定されたパルス幅 の値によって制御装置 1から間引き回路 1 3中のマルチプレクサ 1 4へ 出力される論理信号 （Hあるいは L ) であり、 例えば、 制御装置 1への パルス幅設定が 1〜20〃 sの場合はショートモード （間引きを行わな い） とし、 モードセレク ト信号は論理 Lが制御装置 1から間引き回路 1 3へ出力され、 その結果、 マルチプレクサ 1 4によって入力信号 （=指 令パルス群 2 ) が選択され、 間引き回路 1 3からインバー夕回路 5へ出 力される。

これに対し、 パルス幅設定が 20〃 s〜40/i sの場合はロングモード ( 2パルス毎に 1パルス間引く） として、 モードセレク ト信号は論理 H が制御装置 1から間引き回路 1 3へ出力され、 その結果、 マルチプレク サ 1 4によって間引かれた結果の指令パルス群が選択され、 間引き回路 1 3からインバー夕回路 5へ出力される。

このようにして、 間引かれた状態のパルス電力を発振器部分に供給す ることによって、 スィツチング回数 Nを増加させることなくレーザパル ス出力のパルス幅を大幅に拡大することができる。

そのため、 電源装置 3の容量を増やす必要もなく、 また、 電源装置に 使用している半導体素子のスィツチング損失の点からも電源装置の発熱 の増加を防止でき、 装置自体の構成を小型化し、 コス ト面はもちろん、 機械の設置スペース面からも有利となる。

ただし、 このようにパルスの間引きによってパルス幅の制御を実施す る場合、 電源装置 3のスイッチング周期が、 放電電ガの立上り立下り時 定数及びレーザ出力の立下り時定数よりも早く設定されていることが必 要である。

ここで、 放電電力の立上がり時定数とは、 放電電力が所望のピーク値 に達するまでに要する立上り時間をさし、 放電電力の立下り時定数とは、 放電電力がピーク値から電力 0になるまでに要する立下り時間をさす。 また、 レーザ出力の立下り時定数とは、 ピーク値からレーザ出力 0にな るまでに要する立下り時間をさす。

放電電力の立上り立下り時定数よりも電源装置のスイツチング周期が 早く設定されていなければならないのは、 以下の理由による。

例えば、 図 5のように電源装置のスイッチングによって放電電力が完 全に立ち上がるまで 4回のスィツチングを要するとすると、 最初のスィ ヅチングによって立ち上がる放電電力 P0(t =t 1)は、放電電力のピーク Pよりも小さく （P0(t =t 1)<P)、 2番目のスイッチングを間引くこ とによって、 3番目のスイッチングで立ち上がる放電電力は、 本来、 間 引きを行わない場合の放電電力のビーク P0(t =t 3)よりも小さく P l(t=t3)となる (Pl(t=t 3)<P0(t=t 3)) o

この関係は、 3番目のスイッチング時 （t=t3) の放電電流ピークに 限らず、 放電中全般において成り立つ （Pl(t)<P0(t)、 t = t 1除 ぐ） o

同様に、 最初のスイッチング後、 2番目、 3番目の 2つのパルスを間 引き、 4番目を残し 5番目、 6番目を間引くというように全体の 2Z3 のパルスを間引く場合 （図 6 (a) 参照） を考えると、 7番目のスイツ チングで立ち上がる放電電力ピーク P2(t =t 7)は、 1つおきにパルス を間引いた場合の放電電力ピーク P l(t=t 7)よりも小さくなり （P 2(t =t 7)<Pl(t =t 7))、 放電中全般において P2(t)く Pl(t ) ( t 二 t 1除く） が成り立つ。 ' 以下、 3つ以上連続でパルスを間引く場合も同様の考え方が適用され る。

ただし、 放電電力のピークの最小値は、 最初のスイッチングで得られ る放電電力ピーク P0(t =t 1)であり、 P n(t)=P0(t =t 1)となる間 引きパルス数 nが間引きパルス数の限界値である。

また、 2回のスイッチング後 1パルス分を間引く場合 （図 6 (b) 参 照） も、 上記と同様の考え方が適用される。

2回の通常スィヅチング後、 3番目のスィヅチングを間引くことで 4 番目， 5番目のスィツチングで立ち上がる放電電力ピーク ; P3(t =t 4), P3(t=t5)は、 本来、 間引きを行わない場合の放電電力のピーク P0(t 二 t 4)， P 0( t = t 5)よりも小さくなるが、 2回連続でスイッチングした 分だけ放電電力ピークは 1つおきにパルスを間引いた場合の放電電力ピ ーク P l( t = t 5)よりも大きくなる。

同様に、 3回以上のスイッチング後、 パルスを間引く場合も同様の考 え方が適用される。

すなわち、 一般に、 パルスの間隔 （=間引きパルス数） を多くするほ ど放電電力ピークが小さくなり、 逆に、 連続するパルスが多いほど放電 電力ピークが大きくなる。 ただし、 いずれの間引き方法の場合も、 間引 きを行わない場合の放電電力ピーク P 0( t )よりも放電電力ビークは小 さくなり、 放電電力ピークが抑制される効果を得ることができる。

これは、 レーザパルス出力は放電電力に略比例するため、 放電電力の 交流成分を間引くことによって、 レーザパルス出力エネルギーのピーク が抑制されたことを意味し、 先述した問題、 すなわち、 レーザパルス幅 を拡大することによってレーザパルス出力エネルギーが増大し、 共振器 ミラ一の耐光強度限界を超えてしまう問題に対して非常に有効である。 また、 レーザパルス出力の立下り時定数よりも、 電源装置のスィッチ ング周期を早く設定することによって、 図 7のように、 レーザパルス出 力が立ち下がり切る前につぎのスィヅチングを実施するため、 レーザパ ルス出力は途中で下がりきることなく、 連続した 1つのパルスとして出 力される。

これにより、 レ一ザパルス出力のパルス幅を拡大する効果を得る。 一例をあげるならば、 放電電力の立上り立下り時定数が 2 fi s程度、 レーザ出力の立下り時定数が 5〃 s程度であれば、 スィツチング周波数 • を 2 M H z以上 (スィツチング周期 0 . 5 S以下） に設定すればよい。

なお、 パルス幅の設定数値が大きいときにパルス幅の指令に応じて指 令パルス群を間引く方法について、 間引き回路 1 3によるハードウェア にてパルスを間引く回路を示しているが、 入力されるパルスに対して、 決められた数の間引き処理を制御装置内で処理 （すなわち、 ソフ トゥェ ァにて処理） して間引きをおこなった結果の指令パルス群として出力し てもよく、 とくに方法を本発明に示した方法に限定す'るものではない。 また、 間引くパルス数および割合については、 所望のパルス幅ゃレ一 ザパルス出力エネルギーの大きさ、 あるいは電源装置のスイッチング回 数の限界 （すなわち、 電源装置の発熱量の限界） に応じて決定するため、 一様ではなく、 例に挙げたものに限定しない。

次に、 実際のレーザ出力をコントロールするために設定する制御パラ メータの設定画面例を図 8に示す。

図 8では、 設定するパルス幅に応じて指令パルスを間引く設定を変化 させるため、 間引き数を設定するパルス幅モードの項目を設けて、 設定 するパルス幅に応じて間引きを行わないショ一トモ一ド或いは間引きを 行うロングモードを設定する。

これに応じて、 先述のモードセレク ト信号が制御装置から間引き回路 へ出力され、 指令パルス群に対して間引きをおこなうか、 おこなわない かが選択される。

なお、 それらモードの切り替えは、 先述の通り、 設定されたパルス幅 によって制御装置 1が自動的に切り替えても良いため、 必ずしも設定項 目としても受ける必要はない。

本構成の場合、 制御装置から出力される指令パルス群の間引きの有無 によって自動的に供給電力のピーク出力が増減するため、 ピーク出力の 設定は一定値でもよいので、 ピーク出力の設定項目は必ずしも必要では ない。

ただし、 放電電圧の増減等によってレ一ザパルス出力エネルギーを微 調整する場合はこの限りではない。 本実施の形態によれば、 制御装置から出力された指令パルス群によつ て電源装置より供給されるパルス電力の交流成分を一定数一定間隔で間 引くことによって、 スイッチング回数を増やすことなく、 使用できるレ —ザ出力のパルス幅を大幅に伸ばすことができる。

また、 レーザパルス出力のピーク出力とパルス幅を同時にコントロ一 ルできるようにすることでパルスレーザ発振器の制御が従来よりも容易 となる効果を奏する。

また、 制御装置から出力された指令パルス群によって電源装置より供 給されるパルス電力の交流成分を間引く数を切り替える機能を付加する ことによって、 従来と同じ電源容量にて、 パルスレーザ発振器の使用範 囲を従来よりも拡大することができる効果を奏する。

また、 約 1 sから数十/ z sで使用する場合と、 供給するパルス電力 の交流成分を一定数一定間隔でパルスを間引くことによってスィッチン グ回数を増やすことなく数十 Sから数百 Sまでパルス幅を伸ばして 使用する場合とを、 加工条件に応じて切り替えることができる装置を備 えることによって加工可能範囲を従来よりも拡大することができる。 産業上の利用可能性

以上のように、 この発明に係るレーザ加工装置およびその制御方法は、 特に微細加工に用いられるのに適している。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . レーザパルス出力を制御するための制御パラメ一夕設定に応じて 指令パルス群を出力する制御手段と、

この指令パルス群を入力し、 予め設定された設定値に基づき該指令パ ルス群のパルスを間引く間引き手段と、

この間引き手段から出力される指令パルス群に応じて負荷 t供給する パルス電力を発生させる電源手段と、

この電源手段より供給されたパルス電力により発生した放電によって、 放電空間に満たされたレーザ媒体を励起させてレ一ザ光を出力させる発 振器手段と、

を備えたレーザ加工装置。

2 . 間引き手段による指令パルス群の規則的な間引きにより、 電源手 段におけるィンバ一夕回路のスィツチング回数を変更することを特徴と する請求項 1に記載のレーザ加工装置。

3 . インバー夕回路のスイッチング周期を、 放電電力の立上り立下り 時定数及びレーザ出力の立下り時定数より早く設定することを特徴とす る請求項 2に記載のレーザ加工装置。

4 . 切り替え手段を備え、 間引き手段による制御手段から出力される 指令パルス群の間引きを設定することを特徴とする請求項 1乃至 3何れ かに記載のレーザ加工装置。

5 . レーザパルス出力を制御するための制御パラメ一夕設定に応じて 指令パルス群を出力し、 この指令パルス群に応じて負荷に供給するパル ス電力を発生させ、 前記パルス電力により発生した放電によって、 放電 空間に満たされたレーザ媒体を励起させてレーザ光を出力するレーザ加 ェ装置の制御方法において、

前記指令パルス群を規則的に間引くことにより、 前記パルス電力を発 生させる電源手段におけるインバ一夕回路のスィツチング回数を変更す ることを特徴とするレーザ加工装置の制御方法。 ·