WO2018012195A1 - レーザ加工方法およびレーザ加工装置 - Google Patents

レーザ加工方法およびレーザ加工装置 Download PDF

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WO2018012195A1
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WO
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scanning
laser
laser processing
laser light
processing method
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弘徳 宇佐美
義弘 二神
文崇 大田
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オムロン株式会社
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/362—Laser etching
    • B23K26/364—Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove

Definitions

  • the present invention relates to a laser processing method and a laser processing apparatus.
  • Patent Document 1 discloses a laser processing method using a laser beam having a diameter smaller than the diameter of a hole to be processed.
  • the laser beam is moved along a spiral orbit connecting the center of the hole and the outer edge, or a concentric orbit centering on the center of the hole.
  • the starting point of the trajectory is the position rotated relative to the center of the hole.
  • Patent Document 2 discloses a laser processing method for forming a plurality of recesses on a mask blank glass substrate with a laser beam.
  • the laser beam is moved in a spiral activation or a circular orbit with the center of the recess as a reference, and the orbits of the dug portions dug by the laser beam are at least partially overlapped.
  • One of the factors that determines the result of laser processing is the amount of energy per unit area.
  • the amount of energy per unit area depends on the laser beam power and the laser beam scanning speed.
  • the amount of energy per unit area can be increased on the workpiece surface.
  • the power of the laser beam output from the laser processing apparatus is low, the scanning speed of the laser beam must be lowered in order to increase the amount of energy per unit area.
  • the lower the laser beam scanning speed the longer the time required for processing. In the case of processing using low-power laser light, there is a problem that it is difficult to obtain desired processing quality while preventing the processing time from becoming long.
  • An object of the present invention is to provide a laser processing method and a laser processing apparatus that can improve processing quality while preventing a reduction in processing speed.
  • a laser processing method is a laser processing method using a laser processing apparatus including a laser light source that emits laser light and a scanning mechanism that scans the laser light. Scanning.
  • the step of scanning includes changing the scanning direction of the laser light a plurality of times at the turning portion in the processing area.
  • the scanning speed is lowered by changing the scanning direction of the laser light. Therefore, by changing the scanning direction of the laser light a plurality of times in the turning portion in the work area, the amount of energy per unit area can be increased in the turning portion. Even when a processing region is processed using low-power laser light, processing that can achieve a desired quality while suppressing an increase in the time required to scan the laser light in the processing region (for example, Marking, drilling, etc.).
  • the work area is a unit area where laser processing is performed. For example, when one hole is formed in a certain region by laser processing, the region corresponds to a region to be processed.
  • the turning part is typically located at the center of the work area. However, it is not so limited.
  • the turning portion may be located at a position shifted from the center of the region to be processed.
  • changing the scanning direction in the direction changing unit includes changing the scanning direction of the laser beam in a direction that forms an acute angle with respect to the scanning direction before being changed in the direction changing unit.
  • the scanning speed of the laser beam can be further reduced at the turning portion to the extent that the processing speed is not significantly reduced. Therefore, the amount of energy per unit area can be further increased in the turning portion.
  • changing the scanning direction in the direction changing unit includes changing the scanning direction in the direction changing unit every time the laser beam is scanned in the direction toward the direction changing unit.
  • the step of scanning includes a combination of changing the scanning direction at the direction changing portion and changing the scanning direction outside the direction changing portion.
  • the power of the laser light when it is not preferable that the power of the laser light is concentrated too much in the turning portion, the power of the laser light can be dispersed in a region outside the turning portion.
  • the scanning step scans the laser beam from a point on the curved line outside the turning portion toward the turning portion, and scans the laser beam from the turning portion toward the point on the curved line. Including at least one of the following steps.
  • machining shape typically a circular hole having a curve in a plan view
  • a machining shape having a curve in a plan view
  • the step of scanning includes the step of scanning the laser beam from the point on the side of the polygon surrounding the direction change part toward the direction change part, and the direction from the direction change part to the point on the side of the polygon. At least one of scanning the laser beam.
  • machining shape having a polygon in a plan view can be formed in the work area.
  • the turning portion is located at the center of the work area. Thereby, the amount of energy per unit area can be maximized at the center of the region to be processed.
  • the laser processing method further includes a step of forming a plurality of cells by repeating the step of scanning the next region to be processed.
  • the plurality of cells are arranged in two dimensions. Thereby, for example, marking can be performed.
  • the plurality of cells are arranged in one dimension.
  • a groove can be formed.
  • a laser processing apparatus includes a laser light source that emits laser light, a scanning mechanism that scans the laser light, and a control unit that controls the scanning mechanism.
  • the scanning mechanism is controlled so as to change the scanning direction of the laser light a plurality of times.
  • control unit controls the scanning mechanism so as to change the scanning direction of the laser light in a direction that forms an acute angle with respect to the scanning direction before being changed.
  • the scanning speed of the laser beam can be further reduced at the turning portion to the extent that the processing speed is not significantly reduced. Therefore, the amount of energy per unit area can be further increased in the turning portion.
  • control unit controls the scanning mechanism so that the laser beam is scanned according to a scanning pattern including a plurality of straight lines extending radially from the turning unit.
  • the scanning pattern includes a pattern in which the scanning direction of the laser light is turned back outside the turning portion.
  • the power of the laser light when it is not preferable that the power of the laser light is concentrated too much in the turning portion, the power of the laser light can be dispersed in a region outside the turning portion.
  • the scanning pattern includes a straight line connecting the curve surrounding the turning portion and the turning portion.
  • the processing shape typically circular hole which has a curve in planar view can be formed in a to-be-processed area
  • the scanning pattern includes a straight line connecting the turning portion and a polygonal side surrounding the turning portion.
  • the processing shape which has a polygon in planar view can be formed in a to-be-processed area
  • the present invention it is possible to provide a laser processing method and a laser processing apparatus that can improve processing quality while preventing a reduction in processing speed.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a laser processing apparatus according to the present embodiment.
  • a laser processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a controller 101, a head unit 102, and a cable 103.
  • the controller 101 includes a laser light source 111 that emits laser light and a control unit 112.
  • the type of the laser light source 111 is not particularly limited.
  • a fiber laser can be used for the laser light source 111.
  • the laser light source 111 may be a solid-state laser such as a YAG laser or a gas laser such as a CO 2 laser.
  • the laser light from the laser light source 111 is, for example, pulse light. However, the laser light may be continuous (CW) light.
  • the control unit 112 controls the laser processing apparatus 100 in an integrated manner.
  • the power (average output) of the laser beam is not particularly limited.
  • the average power of the laser light is 20W.
  • the laser processing apparatus and laser processing method according to the embodiment of the present invention can use laser light having a lower power than the average power (for example, 50 W or more) of a conventional laser processing apparatus.
  • the present invention is not limited to using low power laser light.
  • the head unit 102 is connected to the controller 101 by a cable 103.
  • the cable 103 is an optical fiber cable for transmitting light from the laser light source 111 to the head unit 102, a signal cable for transmitting a control signal from the control unit 112 to the head unit 102, and power to the head unit 102.
  • a power cable for supplying can be included.
  • the head unit 102 includes a scanning mechanism 120 for scanning the laser light generated by the laser light source 111.
  • the scanning mechanism 120 includes a mirror 121 and a drive unit 122 that drives the mirror 121.
  • the laser light generated by the laser light source 111 is reflected by the mirror 121 and applied to the surface of the workpiece 11 placed on the stage 10.
  • the processing region 11a is processed by irradiating the processing region 11a of the surface of the workpiece 11 with the laser beam 20.
  • the driving unit 122 drives the mirror 121 in response to a control signal from the control unit 112. Thereby, the laser beam 20 is scanned.
  • the scanning mechanism 120 can be realized by, for example, a galvanometer mirror.
  • the scanning direction of the laser beam by the scanning mechanism 120 may be a one-dimensional direction, a two-dimensional direction, or both.
  • controller 101 and the head unit 102 are separate. However, the controller 101 and the head unit 102 may be housed in one housing.
  • FIG. 2 is a schematic view showing an example of laser beam scanning for processing the surface of a workpiece.
  • a region 11 a to be processed is a unit region that is a part of the surface of the workpiece 11 shown in FIG. 1 and is subjected to laser processing.
  • the laser light is pulsed light and is scanned so as to reciprocate on the processing area 11a.
  • the spot 21 represents a place irradiated with laser light in the processing area 11a.
  • the scanning speed of the laser beam is higher at the center of the processing region 11a than at the peripheral portion of the processing region 11a.
  • the depth of the hole formed at the position of the spot 21 depends on the energy density per unit area. Since the scanning speed of the laser beam is low at the peripheral portion of the processed region 11a, the energy density per unit area is high. For this reason, a deeper spot is formed in the peripheral part of the to-be-processed area
  • FIG. 3 is a diagram showing the principle of laser beam scanning by the laser processing method according to the embodiment of the present invention.
  • the scanning direction of the laser beam is changed at the central portion 11b in the processing region 11a.
  • the scanning speed of the laser beam is reduced, so that the energy density per unit area is increased. Therefore, by scanning the laser beam as shown in FIG. 3, the energy density per unit area can be increased in the central portion 11b of the processed region 11a.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a scanning pattern of laser light for laser processing according to the embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, changing the scanning direction of the laser beam at the center portion 11b of the processing region 11a is repeated. In the central portion 11b of the processed region 11a, the scanning direction of the laser light is changed a plurality of times, so that the energy per unit area can be further increased in the central portion of the processed region 11a. Thereby, a deeper hole can be formed.
  • control unit 112 and the scanning mechanism 120 of the laser processing apparatus 100 make the laser beam scanning direction an acute angle with respect to the scanning direction before being changed in the central portion 11b of the processing area 11a. Change direction.
  • the scanning speed of the laser beam can be further reduced in the central portion 11b of the processed region 11a to the extent that the processing speed is not significantly reduced. Therefore, the energy can be further concentrated at the center of the processing area 11a.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the workpiece 11 for explaining the result of laser processing according to the embodiment of the present invention.
  • (A) is sectional drawing which showed typically the processing result of the workpiece
  • (B) is sectional drawing which showed typically the processing result of the workpiece
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a result of photographing a hole formed in the processing region 11a along the depth direction from the processing region 11a of the workpiece 11. As illustrated in FIG. In FIG. 5A and FIG. 5B, the material of the workpiece 11 and the power of the laser beam are the same, and are different in the scanning of the laser beam.
  • a deep hole is formed in the peripheral portion of the region to be processed 11a.
  • the depth of the hole formed in the central portion of the processed region 11 a is increased from the surface of the workpiece 11. It can be confirmed that it has reached at least 200 ⁇ m.
  • the time required to form the hole of 100 ⁇ m depth in the work 11 made of aluminum was about 62 seconds.
  • a hole having a depth of 100 ⁇ m could be formed in the workpiece 11 in about 23 seconds.
  • the time for forming the hole is fixed to 10 seconds, the depth of the formed hole is 15 ⁇ m in the general laser beam scanning method shown in FIG.
  • the depth of the hole was 60 ⁇ m.
  • the processing speed can be increased without increasing the power (output) of the laser beam. Thereby, processing time can be shortened.
  • the same processing for example, marking, formation of a hole, etc.
  • the processing can be realized by a lower power laser beam. Therefore, the laser processing apparatus can be realized at a lower cost.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining the laser processing method according to the embodiment of the present invention.
  • laser processing apparatus 100 scans laser light in processing area 11a. More specifically, the laser processing apparatus 100 changes the scanning direction of the laser light a plurality of times at a predetermined turning portion of the processing area 11a.
  • the “predetermined turning portion” is typically the central portion 11b of the work area 11a, but is not limited thereto. As illustrated later, the “turning portion” may be a location shifted from the center portion 11b of the processing region 11a.
  • the laser processing apparatus 100 changes the scanning direction of the laser beam directed to the turning portion (for example, the central portion 11b) in the processing area 11a at the turning portion. That is, the laser processing apparatus 100 repeats scanning the laser beam so as to be folded at the turning portion.
  • step S2 it is determined whether or not all the work area 11a on the workpiece 11 has been processed. This determination is executed by the control unit 112. If it is determined that all the work area 11a has been processed (YES in step S2), the process ends. On the other hand, when it is determined that the unprocessed region 11a remains (NO in step S2), the process proceeds to step S3.
  • step S3 the control unit 112 controls the laser processing apparatus 100 so as to process the next processing area 11a.
  • This control can include, for example, control of the laser light source 111 and control of the drive unit 122 of the scanning mechanism 120.
  • Example of laser beam scanning> 8 to 17 show examples of laser beam scanning patterns by the laser processing method according to the embodiment of the present invention.
  • the scanning pattern of the laser beam is a pattern in which a plurality of fan shapes having the same shape are arranged at an equal angle with the center portion 11b of the processing region 11a as the center.
  • the laser beam is scanned from the central portion 11b of the processed region 11a to the peripheral portion of the processed region 11a, and is scanned along an arc or a straight line at the peripheral portion of the processed region 11a.
  • the laser beam is scanned from the peripheral portion of the processing region 11a to the central portion 11b of the processing region 11a, and is scanned again from the central portion 11b of the processing region 11a to the peripheral portion of the processing region 11a.
  • the locus of the laser beam spreads radially from the central portion 11b of the processed region 11a, and forms a broken line (in other words, intermittent) circumference at the peripheral portion of the processed region 11a.
  • FIG. 9 is a diagram showing another example of the scanning pattern of the laser beam in the laser processing method according to the embodiment of the present invention.
  • the density of the fan-shaped arrangement is sparse compared to the pattern shown in FIG.
  • the fan-shaped central angle and the angle formed by two adjacent fan-shaped patterns are larger than those in the pattern shown in FIG.
  • either one of the fan-shaped central angle and the angle formed by two adjacent fan-shaped patterns may be larger than the corresponding angle of the pattern shown in FIG. Similar to the pattern shown in FIG. 9, such a scanning pattern can be made sparser in density of the fan-shaped arrangement than the pattern shown in FIG. 8.
  • FIG. 10 is a view showing still another example of the scanning pattern of the laser beam in the laser processing method according to the embodiment of the present invention.
  • the pattern shown in FIG. 10 is a pattern obtained by removing the arc or straight line at the peripheral edge of the processed region 11a from the pattern shown in FIG.
  • the laser beam is reciprocated between a central portion 11b of the processing region 11a and a peripheral portion of the processing region 11a on one straight line.
  • the laser light is reciprocated on another straight line between the central portion 11b of the processed region 11a and the peripheral portion of the processed region 11a.
  • the laser beam is scanned from the peripheral portion of the processed region 11a to the central portion 11b of the processed region 11a, and the scanning direction is changed in the central portion 11b. Then, scanning is performed from the central portion 11b of the processing region 11a toward the peripheral portion.
  • the scanning direction of the laser light is changed at the central portion 11b of the processing region 11a.
  • the position (the turning portion) where the scanning direction of the laser beam is changed is the center point of the processed region 11a.
  • the scanning of the laser beam is not limited in this way.
  • FIG. 11 is a view showing still another example of the scanning pattern of the laser beam in the laser processing method according to the embodiment of the present invention.
  • the scanning pattern may include a pattern in which the scanning direction of the laser light is turned back outside the center portion 11 b.
  • the scanning direction may be changed at the center portion 11b of the processed region 11a and the scanning direction may be changed outside the center portion 11b.
  • a deep hole can be formed over the whole to-be-processed area
  • it can suppress that the process in the center part 11b of the to-be-processed area
  • FIG. 12 is a view showing still another example of the scanning pattern of the laser beam in the laser processing method according to the embodiment of the present invention.
  • the pattern shown in FIG. 12 is different from the pattern shown in FIG. 11 in that the central portion 11b of the region to be processed 11a is not a point but a region having an area of a certain size.
  • the pattern shown in FIG. 12 can be used. That is, the central portion 11b of the processed region 11a is not necessarily limited to be a point, and may be a region having an area of a certain size including the central point of the processed region 11a.
  • the center part 11b can be defined as an area occupying an area of 1/3 or less of the entire area of the processed area 11a, for example. Thereby, the possibility that the processing of the central portion 11b becomes insufficient during laser processing (for example, the central portion 11b remains in an island shape) can be reduced.
  • FIG. 13 is a view showing still another example of the scanning pattern of the laser beam in the laser processing method according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 13, the turning portion 11 c may be located away from the center portion 11 b of the work area 11 a. 12 and 13 show a scanning pattern that changes the scanning direction of the laser light before the central portion 11b. However, the scanning pattern changes the scanning direction of the laser light after passing through the central portion 11b. Is also possible.
  • FIG. 14 is a view showing still another example of the scanning pattern of the laser beam in the laser processing method according to the embodiment of the present invention.
  • laser beams are emitted radially from the corners 11d, 11e, 11g, and 11f of the processed region 11a toward the inside of the processed region 11a.
  • the pattern to be scanned is overlaid. By adopting such a pattern, the entire processed region 11a can be dug uniformly and deeply.
  • FIG. 15 is a diagram showing another example of the scanning pattern of the laser beam in the laser processing method according to the embodiment of the present invention.
  • the pattern shown in FIG. 15 corresponds to a reduced pattern of the pattern shown in FIG.
  • the pattern shown in FIG. 15 can be employed.
  • FIG. 16 is a diagram showing another example of the scanning pattern of the laser beam in the laser processing method according to the embodiment of the present invention.
  • a scanning pattern in which a plurality of (for example, two) patterns are shifted and overlapped may be used.
  • Each pattern may be the same as each other.
  • each pattern may be, for example, the pattern shown in FIG.
  • one of the two patterns is a pattern in which the scanning direction of the laser beam is changed at the central portion 11b of the processed region 11a, and the other pattern is the processed region.
  • This is a pattern in which the scanning direction of the laser beam is changed at a position different from the central portion 11b of 11a.
  • both of the two patterns may be patterns in which the scanning direction of the laser light is changed at a position different from the central portion 11b of the processing area 11a.
  • the scanning patterns shown in FIGS. 8 to 16 scan the laser beam from a point on the curve outside the turning portion (typically the central portion 11b) of the processing area 11a toward the turning portion. It is formed by performing at least one of a step and a step of scanning the laser beam from the turning portion toward a point on the curve.
  • the scanning pattern includes a straight line connecting the curve surrounding the turning portion and the turning portion. Therefore, the start point or end point of the laser beam scanning is on the curve.
  • the curve is the circumference.
  • the type of curve is not limited to the circumference.
  • an ellipse may be formed by a curve surrounding the turning portion.
  • the curve is not limited to a closed curve, and may be an open curve.
  • the curve may be an arc.
  • the embodiment of the present invention is not limited so that the start point or the end point of the scanning of the laser beam is on the curve.
  • the scanning pattern may include a straight line connecting the turning portion of the work area 11 a and the polygonal side surrounding the turning portion.
  • the step of scanning with the laser beam includes the step of scanning the laser beam from the point on the side of the polygon surrounding the turning portion (typically the central portion 11b) of the work area 11a toward the turning portion, and You may include at least one of the steps of scanning a laser beam toward the point on the side of a polygon from a turning part.
  • the polygon is a rectangle.
  • the type of polygon is not limited.
  • the laser processing apparatus 100 scans the laser beam along any one of the above scanning patterns.
  • the control unit 112 can store, for example, a program for executing all or part of the scanning pattern.
  • the control unit 112 may select the scan pattern exemplified above by executing the program.
  • FIG. 18 is a schematic diagram showing an example of processing by the laser processing method according to the embodiment of the present invention.
  • the laser processing method according to the embodiment of the present invention can be used for marking the code 15 on the surface of the workpiece 11.
  • the code 15 includes a plurality of cells 12 arranged in two dimensions, for example. Each cell 12 is formed by performing laser processing on each of the processed regions 11a.
  • each cell 12 the above-described laser beam scanning is repeatedly performed. Thereby, a highly visible mark can be formed.
  • a highly visible mark can be formed at the manufacturing site.
  • region 11a is shallow, since the possibility that the hole will be filled with an oil film or a film
  • the diameter of the processed hole can be made constant up to a certain depth by adopting the scanning patterns shown in FIGS. Thereby, even if it is a case where post-processes, such as cutting and grinding
  • the center portion 11b of the work area 11a can be dug deepest, so that the accuracy of the cell center pitch can be increased. Therefore, a high quality code can be printed on the workpiece surface.
  • FIG. 19 is a schematic diagram showing another example of processing by the laser processing method according to the embodiment of the present invention.
  • the laser processing method according to the embodiment of the present invention can be used to form linear groove 16 on the surface of workpiece 11.
  • the groove 16 is composed of a plurality of cells 12 that are continuously arranged in a one-dimensional manner. According to the embodiment of the present invention, a deeper groove can be formed on the surface of the workpiece 11.
  • the plurality of cells 12 are cells arranged at an equal pitch, for example. However, the plurality of cells 12 may be cells having unequal pitches.

Abstract

レーザ加工方法は、レーザ光を発するレーザ光源と、レーザ光を走査する走査機構とを備えたレーザ加工装置によるレーザ加工方法であって、被加工領域（１１）内においてレーザ光を走査するステップを備える。走査するステップは、被加工領域（１１ａ）の中の変向部において、レーザ光の走査方向を複数回変向することを含む。

Description

レーザ加工方法およびレーザ加工装置
　本発明は、レーザ加工方法およびレーザ加工装置に関する。
　ワークの表面への文字や図形等の描画、穴開け、剥離、切断等の各種の加工のためのレーザ加工方法、および、そのレーザ加工を行うためのレーザ加工装置がこれまでに提案されている。たとえば特開２００７－２６８５７６号公報（特許文献１）は、加工しようとする穴の直径よりも小さい径を有するレーザビームによるレーザ加工方法を開示する。このレーザ加工方法では、レーザビームを、穴の中心と外縁とを結ぶ螺旋状の軌道、あるいは穴の中心を中心とする同心円の軌道に沿って移動させる。軌道の始点は、その穴の中心として互いに回転した位置である。
　たとえば特開２０１１－１７０３５９号公報（特許文献２）は、レーザ光によって、マスクブランク用ガラス基板上に複数の凹部を形成するためのレーザ加工方法を開示する。このレーザ加工方法では、レーザ光を、凹部の中心を基準とした螺旋起動あるいは周回軌道で、かつ、レーザ光によって掘られる掘込部の軌道同士が少なくとも一部重なるように移動させることによって、凹部を形成する。
特開２００７－２６８５７６号公報 特開２０１１－１７０３５９号公報
　ワークの表面の文字や図形の濃さ、あるいはワークに形成される穴の深さといったレーザ加工の結果を決定する要素の１つが、単位面積当たりのエネルギー量である。単位面積当たりのエネルギー量は、レーザ光のパワーおよびレーザ光の走査速度に依存する。
　レーザ加工装置から高パワーのレーザ光を出力することによって、ワーク表面において、単位面積当たりのエネルギー量を高くすることができる。一方、レーザ加工装置から出力されるレーザ光のパワーが低い場合には、単位面積当たりのエネルギー量を高くするためにレーザ光の走査速度を下げなければならない。しかし、レーザ光の走査速度が低いほど、加工に要する時間は長くなる。低パワーのレーザ光を用いた加工の場合、加工時間が長くなるのを防ぎつつ、所望の加工品質を得ることが難しいという課題がある。
　本発明の目的は、加工速度の低下を防ぎつつ加工品質を高めることを可能にするレーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供することである。
　本発明の一態様に係るレーザ加工方法は、レーザ光を発するレーザ光源と、レーザ光を走査する走査機構とを備えたレーザ加工装置によるレーザ加工方法であって、被加工領域内においてレーザ光を走査するステップを備える。走査するステップは、被加工領域の中の変向部において、レーザ光の走査方向を複数回変向することを含む。
　これにより、加工速度の低下を防ぎつつ加工品質を高めることができる。変向部では、レーザ光の走査方向を変向することによって走査速度が低下する。したがって、被加工領域の中の変向部において、レーザ光の走査方向を複数回変向することによって、変向部では単位面積当たりのエネルギー量を高めることができる。低パワーのレーザ光を使用して被加工領域を加工する場合にも、被加工領域内でレーザ光を走査するために要する時間が長くなるのを抑えつつ、所望の品質が得られる加工（たとえばマーキング、穴開けなど）を行うことができる。
　被加工領域とは、レーザ加工の処理が施される単位領域である。たとえば、ある領域内に１つの穴をレーザ加工によって形成する場合には、その領域が被加工領域に相当する。
　変向部は、典型的には被加工領域の中心に位置する。しかしそのように限定されるものではない。変向部が被加工領域の中心からずれた位置にあってもよい。
　好ましくは、走査方向を変向部において変向することは、変向部において、変向される前の走査方向に対して鋭角をなす方向にレーザ光の走査方向を変向することを含む。
　これにより、加工速度の大幅な低下が生じない程度において、変向部においてレーザ光の走査速度をより低下させることができる。したがって変向部において単位面積当たりのエネルギー量をより高めることができる。
　好ましくは、走査方向を変向部において変更することは、レーザ光を変向部へと向かう向きに走査するごとに、変向部において、走査方向を変向することを含む。
　これにより、変向部において単位面積当たりのエネルギー量をより高めることができる。
　好ましくは、走査するステップは、走査方向を変向部において変更することと、走査方向を変向部よりも外側において変更することとを組み合わせることを含む。
　これにより、変向部においてレーザ光のパワーが集中し過ぎるのが好ましくない場合において、変向部よりも外側の領域にレーザ光のパワーを分散させることができる。
　好ましくは、走査するステップは、変向部よりも外側の曲線上の点から変向部に向けてレーザ光を走査するステップ、および、変向部から曲線上の点に向けてレーザ光を走査するステップのうちの少なくとも一方を含む。
　これにより、平面視において曲線を有する加工形状（典型的には円形の穴）を被加工領域内に形成することができる。
　好ましくは、走査するステップは、変向部を囲む多角形の辺上の点から変向部に向けてレーザ光を走査するステップ、および、変向部から多角形の辺上の点に向けてレーザ光を走査するステップのうちの少なくとも一方を含む。
　これにより、平面視において多角形を有する加工形状を被加工領域内に形成することができる。
　好ましくは、変向部は、被加工領域の中央に位置する。
　これにより、被加工領域の中央において単位面積当たりのエネルギー量を最も大きくすることができる。
　好ましくは、レーザ加工方法は、さらに、次の被加工領域に対して走査するステップを実行することを繰り返して、複数のセルを形成するステップをさらに備える。
　これにより、複数の加工領域の各々を加工する場合に、たとえば正確なピッチで同じ加工を繰り返すことが可能になる。
　好ましくは、複数のセルは、二次元に配置される。
　これにより、たとえば、マーキングを行うことができる。
　好ましくは、複数のセルは、一次元に配置される。
　これにより、たとえば、溝を形成することができる。
　本発明の一態様に係るレーザ加工装置は、レーザ光を発するレーザ光源と、レーザ光を走査する走査機構と、走査機構を制御する制御部とを備え、制御部は、被加工領域の中の変向部において、レーザ光の走査方向を複数回変向するように、走査機構を制御する。
　これにより、加工速度の低下を防ぎつつ加工品質を高めることが可能なレーザ加工装置を実現できる。
　好ましくは、制御部は、変向される前の走査方向に対して鋭角をなす方向に、レーザ光の走査方向を変向するように走査機構を制御する。
　これにより、加工速度の大幅な低下が生じない程度において、変向部においてレーザ光の走査速度をより低下させることができる。したがって変向部において単位面積当たりのエネルギー量をより高めることができる。
　好ましくは、制御部は、変向部から放射状に延びる複数の直線を含む走査パターンに従ってレーザ光が走査されるように走査機構を制御する。
　これにより、変向部において単位面積当たりのエネルギー量をより高めることができる。
　好ましくは、走査パターンは、レーザ光の走査方向を変向部よりも外側において折り返すパターンを含む。
　これにより、変向部においてレーザ光のパワーが集中し過ぎるのが好ましくない場合において、変向部よりも外側の領域にレーザ光のパワーを分散させることができる。
　好ましくは、走査パターンは、変向部を囲む曲線と変向部とを結ぶ直線を含む。
　これにより、平面視において曲線を有する加工形状（典型的には円形の穴）を被加工領域内に形成することができる。
　好ましくは、走査パターンは、変向部と変向部を囲む多角形の辺とを結ぶ直線を含む。
　これにより、平面視において多角形を有する加工形状を被加工領域内に形成することができる。
　本発明によれば、加工速度の低下を防ぎつつ加工品質を高めることを可能にするレーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供することができる。
本実施の形態に係るレーザ加工装置の構成例を示す図である。 ワークの表面を加工するためのレーザ光の走査の例を示した概略図である。 本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法によるレーザ光の走査の原理を示した図である。 本発明の実施の形態に係るレーザ加工のためのレーザ光の走査パターンの一例を示した図である。 本発明の実施の形態に係るレーザ加工の結果を説明するためのワークの模式的な断面図である。 ワークの被加工領域から深さ方向に沿って、被加工領域に形成された穴を撮影した結果を示した図である。 本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法におけるレーザ光の走査パターンの一例を示した図である。 本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法におけるレーザ光の走査パターンの別の例を示した図である。 本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法におけるレーザ光の走査パターンのさらに別の例を示した図である。 本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法におけるレーザ光の走査パターンのさらに別の例を示した図である。 本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法におけるレーザ光の走査パターンのさらに別の例を示した図である。 本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法におけるレーザ光の走査パターンのさらに別の例を示した図である。 本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法におけるレーザ光の走査パターンのさらに別の例を示した図である。 本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法におけるレーザ光の走査パターンのさらに別の例を示した図である。 本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法におけるレーザ光の走査パターンのさらに別の例を示した図である。 本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法におけるレーザ光の走査パターンのさらに別の例を示した図である。 本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法による加工の一例を示した模式図である。 本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法による加工の他の例を示した模式図である。
　本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。
　＜１．レーザ加工装置およびレーザ加工方法＞
　図１は、本実施の形態に係るレーザ加工装置の構成例を示す図である。図１を参照して、本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置１００は、コントローラ１０１と、ヘッド部１０２と、ケーブル１０３とを含む。
　コントローラ１０１は、レーザ光を発するレーザ光源１１１と、制御部１１２とを含む。レーザ光源１１１の種類は特に限定されない。たとえば、レーザ光源１１１に、ファイバレーザを用いることができる。レーザ光源１１１は、ＹＡＧレーザなどの固体レーザ、あるいはＣＯ２レーザなどのガスレーザであってもよい。レーザ光源１１１からのレーザ光は、たとえばパルス光である。しかしながら、レーザ光は、連続（ＣＷ）光であってもよい。制御部１１２は、レーザ加工装置１００を統括的に制御する。
　本発明の実施の形態において、レーザ光のパワー（平均出力）は特に限定されるものではない。本発明の実施形態の１つの例において、レーザ光の平均パワーは２０Ｗである。本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置およびレーザ加工方法は、従来のレーザ加工装置の平均パワー（たとえば５０Ｗ以上）に比べて低パワーのレーザ光を利用することができる。しかしながら本発明は、低パワーのレーザ光を用いるものと限定されないことに注意すべきである。
　ヘッド部１０２は、ケーブル１０３によってコントローラ１０１に接続される。たとえばケーブル１０３は、レーザ光源１１１からの光をヘッド部１０２に伝送するための光ファイバケーブル、制御部１１２からの制御信号をヘッド部１０２に伝送するための信号ケーブル、およびヘッド部１０２に電力を供給するための電源ケーブル等を含むことができる。
　ヘッド部１０２は、レーザ光源１１１により発生したレーザ光を走査するための走査機構１２０を含む。走査機構１２０は、ミラー１２１と、ミラー１２１を駆動する駆動部１２２とを含む。レーザ光源１１１により発生したレーザ光は、ミラー１２１において反射されて、ステージ１０に置かれたワーク１１の表面に照射される。ワーク１１の表面のうちの被加工領域１１ａにレーザ光２０が照射されることにより、被加工領域１１ａが加工される。
　駆動部１２２は、制御部１１２からの制御信号に応答してミラー１２１を駆動する。これによりレーザ光２０が走査される。走査機構１２０は、たとえばガルバノミラーによって実現可能である。走査機構１２０によるレーザ光の走査の方向は、１次元方向、２次元方向、または、その両方であってもよい。
　この実施の形態では、コントローラ１０１とヘッド部１０２とが別体である。しかし、コントローラ１０１とヘッド部１０２とが１つの筐体に収容されてもよい。
　図２は、ワークの表面を加工するためのレーザ光の走査の例を示した概略図である。図２を参照して、被加工領域１１ａは、図１に示されたワーク１１の表面の一部であるとともにレーザ加工の処理が施される単位領域である。たとえば、レーザ光は、パルス光であり、かつ被加工領域１１ａ上を往復するように走査される。スポット２１は、被加工領域１１ａにおいてレーザ光が照射された場所を表す。
　被加工領域１１ａの周縁部では、レーザ光の走査方向が変向されるので、レーザ光の走査速度が低下する。被加工領域１１ａの中心部では、被加工領域１１ａの周縁部に比べてレーザ光の走査速度が大きい。
　スポット２１の位置に形成される穴の深さは、単位面積当たりのエネルギー密度に依存する。被加工領域１１ａの周縁部では、レーザ光の走査速度が低いために、単位面積当たりのエネルギー密度が高い。このため、図２の平面図および断面図によって示されるように、被加工領域１１ａの周縁部において、より深いスポットが形成される。一方、被加工領域１１ａの中心部では、レーザ光の走査速度が大きいために、単位面積当たりのエネルギー密度が低い。レーザ光のパワーが小さい場合には、被加工領域１１ａの周縁部に比べて、被加工領域１１ａの中心部では浅い穴が形成されやすい。このため、被加工領域１１ａ全体では、レーザ光による加工が不十分となることが起こり得る。
　本発明の実施の形態では、レーザ光の走査の改善によって、低いパワーのレーザ光であっても、被加工領域１１ａにマーキングあるいは穴の形成など所望の加工を施すことができる。以下、本発明の実施の形態について詳細を説明する。
　図３は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法によるレーザ光の走査の原理を示した図である。図１および図３を参照して、本発明の実施の形態では、被加工領域１１ａ内の中心部１１ｂにおいて、レーザ光の走査方向が変向される。レーザ光の走査方向が変向される位置では、レーザ光の走査速度が低下するために単位面積当たりのエネルギー密度が高くなる。したがって図３に示すようにレーザ光を走査することにより、被加工領域１１ａの中心部１１ｂにおいて単位面積当たりのエネルギー密度を高くすることができる。
　図４は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工のためのレーザ光の走査パターンの一例を示した図である。図４を参照して、被加工領域１１ａの中心部１１ｂにおいてレーザ光の走査方向を変向することが繰り返される。被加工領域１１ａの中心部１１ｂでは、レーザ光の走査方向が複数回にわたり変向されるため、被加工領域１１ａの中心部において、単位面積当たりのエネルギーをより高くすることができる。これにより、より深い穴を形成することができる。
　一実施の形態では、レーザ加工装置１００の制御部１１２および走査機構１２０は、被加工領域１１ａの中心部１１ｂにおいて、レーザ光の走査方向を、変向される前の走査方向に対して鋭角をなす方向に変向する。これにより、たとえば加工速度の大幅な低下が生じない程度において、被加工領域１１ａの中心部１１ｂにおいてレーザ光の走査速度をより低下させることができる。したがって被加工領域１１ａの中心部にエネルギーをより一層集中させることができる。
　図５は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工の結果を説明するためのワーク１１の模式的な断面図である。（Ａ）は、図２に示した一般的なレーザ光の走査方法によるワークの加工結果を模式的に示した断面図である。（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法によるワークの加工結果を模式的に示した断面図である。図６は、ワーク１１の被加工領域１１ａから深さ方向に沿って、被加工領域１１ａに形成された穴を撮影した結果を示した図である。図５（Ａ）と図５（Ｂ）とでは、ワーク１１の材質およびレーザ光のパワーは同じであり、レーザ光の走査の点で異なっている。
　図５（Ａ）および図６を参照して、図２に示した一般的なレーザ光の走査方法によれば、被加工領域１１ａの周縁部に深い穴が形成される。被加工領域１１ａの中心部では、ワーク１１の表面から５０μｍの深さにおいて、穴が形成された痕を確認することが難しい。これに対して図５（Ｂ）および図６に示されるように、本発明の実施の形態によれば、被加工領域１１ａの中心部に形成された穴の深さが、ワーク１１の表面から少なくとも２００μｍに達していることを確認することができる。
　また、図２に示した一般的なレーザ光の走査方法を用いた場合、アルミニウムの材質のワーク１１に、深さ１００μｍの穴を形成するために要した時間は約６２秒であった。これに対して、本発明の実施の形態によれば、約２３秒で深さ１００μｍの穴をワーク１１に形成することができた。一方、穴を形成するための時間を１０秒に固定した場合、図２に示した一般的なレーザ光の走査方法では、形成された穴の深さは、１５μｍであった。これに対して、本発明の実施の形態によるレーザ加工方法によって同じ径の穴を形成した場合、その穴の深さは６０μｍであった。
　このように、本発明の実施の形態によれば、レーザ光のパワー（出力）を上げずに加工速度を上げることができる。これにより加工時間を短縮できる。あるいは、本発明の実施の形態によれば、同一の加工（たとえばマーキング、穴の形成等）であれば、より低パワーのレーザ光によって、その加工が実現できる。したがって、レーザ加工装置をより安価に実現することができる。
　図７は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法を説明するためのフローチャートである。図１および図７を参照して、処理が開始されると、ステップＳ１において、レーザ加工装置１００は、被加工領域１１ａにおいてレーザ光を走査する。より詳細には、レーザ加工装置１００は、被加工領域１１ａの所定の変向部においてレーザ光の走査方向を複数回変向する。
　「所定の変向部」は、典型的には、被加工領域１１ａの中心部１１ｂであるが、これに限定されない。後に例示されるように、「変向部」は、被加工領域１１ａの中心部１１ｂからずれた場所であってもよい。
　図３に示されるように、レーザ加工装置１００は、被加工領域１１ａ内の変向部（たとえば中心部１１ｂ）に向けられたレーザ光の走査方向を、変向部において変向する。すなわち、レーザ加工装置１００は、変向部において折り返すように、レーザ光を走査することを繰り返す。
　次に、ステップＳ２において、ワーク１１上の全ての被加工領域１１ａが加工されたかどうかが判断される。この判断は、制御部１１２により実行される。全ての被加工領域１１ａが加工されたと判断された場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、処理は終了する。一方、未加工の被加工領域１１ａが残っていると判断された場合（ステップＳ２においてＮＯ）、処理はステップＳ３に進む。
　ステップＳ３において、制御部１１２は、次の被加工領域１１ａを加工するようにレーザ加工装置１００を制御する。この制御には、たとえばレーザ光源１１１の制御および走査機構１２０の駆動部１２２の制御を含むことができる。ステップＳ３の処理が実行された後、全体の処理は、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１の処理が全ての被加工領域１１ａに対して実行される。
　＜２．レーザ光の走査の例＞
　図８～図１７に、本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法によるレーザ光の走査パターンの例を示す。図８を参照して、レーザ光の走査パターンは、被加工領域１１ａの中心部１１ｂを中心として、形状の等しい複数の扇型を等角度に配置したパターンである。レーザ光は、被加工領域１１ａの中心部１１ｂから被加工領域１１ａの周縁部へと走査され、被加工領域１１ａの周縁部において円弧または直線に沿って走査される。次に、レーザ光は、被加工領域１１ａの周縁部から被加工領域１１ａの中心部１１ｂへと走査されて、被加工領域１１ａの中心部１１ｂから被加工領域１１ａの周縁部へと再び走査される。レーザ光の軌跡は、被加工領域１１ａの中心部１１ｂから放射状に広がり、被加工領域１１ａの周縁部では、破線状の（言い換えると断続的な）円周を形成する。
　図９は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法におけるレーザ光の走査パターンの別の例を示した図である。図９に示されるように、図８に示したパターンに比べて、扇形の配置の密度を疎にしたパターンである。図９に示したパターンでは、図８に示したパターンに比べて、扇型の中心角、および、隣あう２つの扇型パターンの成す角度が大きい。しかしながら扇型の中心角および隣あう２つの扇型のパターンの成す角度のいずれか一方を図８に示したパターンの対応する角度よりも大きくしてもよい。このような走査パターンも図９に示したパターンと同じく、扇形の配置の密度を図８に示したパターンに比べて疎にすることができる。
　図１０は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法におけるレーザ光の走査パターンのさらに別の例を示した図である。図１０に示されたパターンは、図８に示したパターンから、被加工領域１１ａの周縁部の円弧または直線を除いたパターンである。レーザ光は、たとえば、１つの直線上を被加工領域１１ａの中心部１１ｂと被加工領域１１ａの周縁部との間で往復される。次に、レーザ光は、別の直線上を、被加工領域１１ａの中心部１１ｂと被加工領域１１ａの周縁部への間で往復される。図８あるいは図９に示されたパターンと同様に、レーザ光は、被加工領域１１ａの周縁部から被加工領域１１ａの中心部１１ｂへと走査されて、中心部１１ｂにおいて走査方向が変向され、被加工領域１１ａの中心部１１ｂから周縁部に向けて走査される。
　図８～図１０に示されたパターンでは、レーザ光を被加工領域１１ａの中心部１１ｂへと向かう向きに走査するごとに、被加工領域１１ａの中心部１１ｂにおいてレーザ光の走査方向を変向する。より具体的には、中心部１１ｂに向けてレーザ光を走査する場合において、レーザ光の走査方向が変向される位置（変向部）は、被加工領域１１ａの中心点である。しかしながら本発明の実施の形態において、レーザ光の走査はこのように限定されるものではない。
　図１１は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法におけるレーザ光の走査パターンのさらに別の例を示した図である。図１１に示されるように、走査パターンは、レーザ光の走査方向を中心部１１ｂよりも外側において折り返すパターンを含んでもよい。レーザ光を走査するステップでは、走査方向を被加工領域１１ａの中心部１１ｂにおいて変向することと、走査方向を中心部１１ｂよりも外側において変向することとを組み合わせてもよい。これにより、被加工領域１１ａの全体にわたり、深い穴を形成することができる。また、被加工領域１１ａの中心部１１ｂにおける加工が過度になる（たとえば穴が必要以上に深くなる）ことを抑えることができる。
　図１２は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法におけるレーザ光の走査パターンのさらに別の例を示した図である。図１２に示されたパターンは、被加工領域１１ａの中心部１１ｂが、点ではなく、ある大きさの面積を有する領域である点において図１１に示されたパターンとは異なる。被加工領域１１ａの中心点に集中するエネルギーが高すぎる場合には、図１２に示されたパターンを用いることができる。すなわち被加工領域１１ａの中心部１１ｂは、点であると限定される必要はなく、被加工領域１１ａの中心点を含む、ある大きさの面積を有する領域であってもよい。
　なお、図１２のパターンにおいて、中心部１１ｂは、たとえば、被加工領域１１ａの全体の面積の１／３以下の面積を占める領域であると定義することができる。これにより、レーザ加工の際に中心部１１ｂの加工が不十分となる（たとえば中心部１１ｂが島状に残る）可能性を低減することができる。
　さらに、レーザ光の走査方向が変わる位置である変向部は、被加工領域１１ａの中心部であると限定される必要はない。図１３は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法におけるレーザ光の走査パターンのさらに別の例を示した図である。図１３に示されるように、変向部１１ｃは、被加工領域１１ａの中心部１１ｂから外れた位置にあってもよい。なお、図１２および図１３では、中心部１１ｂの手前においてレーザ光の走査方向を変向する走査パターンを示しているが、中心部１１ｂを通過した後にレーザ光の走査方向を変向する走査パターンも可能である。
　図１４は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法におけるレーザ光の走査パターンのさらに別の例を示した図である。図１４を参照して、図８に示される走査パターンに加えて、被加工領域１１ａの隅部１１ｄ，１１ｅ，１１ｇ，１１ｆの各々から、被加工領域１１ａの内部に向けて放射状にレーザ光を走査するパターンが重ねられる。このようなパターンを採用することによって、被加工領域１１ａの全体を均一に深く掘ることができる。
　図１５は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法におけるレーザ光の走査パターンの別の例を示した図である。図１５に示されたパターンは、図８に示されたパターンを縮小したパターンに相当する。被加工領域１１ａの中心部１１ｂ付近の狭い領域のみ加工することが必要である場合には、図１５に示されたパターンを採用することができる。
　図１６は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法におけるレーザ光の走査パターンの別の例を示した図である。図１６に示されるように、複数（たとえば２つ）のパターンをずらせて重ね合わせた走査パターンを用いてもよい。各パターンは、互いに同一であってもよい。その場合、各パターンは、たとえば図８に示されたパターンであってもよい。図１６に示された例では、２つのパターンのうちの一方は、被加工領域１１ａの中心部１１ｂにおいてレーザ光の走査方向が変向されるパターンであり、もう一方のパターンは、被加工領域１１ａの中心部１１ｂとは異なる位置においてレーザ光の走査方向が変向されるパターンである。しかし、そのように限定されない。たとえば２つのパターンの両方が、被加工領域１１ａの中心部１１ｂとは異なる位置においてレーザ光の走査方向が変向されるパターンであってもよい。
　図８～図１６に示された走査パターンは、被加工領域１１ａの変向部（典型的には中心部１１ｂ）よりも外側の曲線上の点から変向部に向けてレーザ光を走査するステップ、および、変向部から曲線上の点に向けてレーザ光を走査するステップの少なくとも１つを実行することによって形成される。走査パターンは、変向部を囲む曲線と変向部とを結ぶ直線を含む。したがってレーザ光の走査の始点または終点が曲線上にある。図８～図１６に示された走査パターンにおいて、曲線は円周である。しかし曲線の種類は円周に限定されない。たとえば、変向部を囲む曲線によって楕円が形成されてもよい。また、曲線は閉曲線に限定されず、開曲線であってもよい。たとえば曲線は円弧であってもよい。
　さらに、本発明の実施の形態は、曲線上にレーザ光の走査の始点または終点があるように限定されない。図１７に示されるように、走査パターンは、被加工領域１１ａの変向部と変向部を囲む多角形の辺とを結ぶ直線を含んでもよい。レーザ光を走査するステップは、被加工領域１１ａの変向部（典型的には中心部１１ｂ）を囲む多角形の辺上の点から変向部に向けてレーザ光を走査するステップ、および、変向部から多角形の辺上の点に向けてレーザ光を走査するステップのうちの少なくとも一方を含んでもよい。図１７に示された走査パターンにおいて、多角形は矩形である。しかしながら多角形の種類は限定されない。
　レーザ加工装置１００は、上記のいずれかの走査パターンに沿って、レーザ光を走査する。このために、制御部１１２は、たとえば上記の走査パターンのすべて、あるいは一部を実行するためのプログラムを記憶することができる。制御部１１２は、そのプログラムを実行させることにより、上記に例示された走査パターンを選択してもよい。
　＜３．レーザ加工の応用例＞
　図１８は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法による加工の一例を示した模式図である。図１８を参照して、たとえば、本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法は、ワーク１１の表面にコード１５をマーキングするために利用することができる。コード１５は、たとえば二次元に配置された複数のセル１２を含む。被加工領域１１ａの各々に対してレーザ加工が施されることにより、各々のセル１２が形成される。
　各々のセル１２を形成するために、上記したレーザ光の走査が繰り返して実行される。これにより、視認性の高いマークを形成することができる。たとえば製造現場では、ワーク１１の表面にコード１５をマーキングした後に、コード１５の上に油膜あるいは塗料の膜が付着することが考えられる。被加工領域１１ａに形成された穴が浅い場合には、その穴が油膜あるいは塗料の膜によって埋められる可能性が高くなるので、コードの視認性が低下しやすい。このためにコードの読取に障害が起こりやすい。しかしながら本発明の実施の形態によれば、被加工領域１１ａの中心部に、より深い穴を形成することができるので、穴が油膜によって完全に埋まる可能性を低くすることができる。したがって、本発明の実施の形態によれば、コード１５の上に油膜あるいは塗料の膜が付着した場合にも、コード１５の高い視認性を維持することができる。
　また、ワークによっては、後工程において切削加工、研磨等が必要なものがある。本発明の実施の形態によれば、被加工領域１１ａに、より深い穴を形成することができる。したがって、上記のような後工程が施される場合にも、形成されたコードが消失する可能性をより低くすることができる。
　さらに、本発明の実施の形態によれば、上記の図８～図１７に示した走査パターンを採用することによって、加工された穴の径を、ある程度の深さまで一定にすることができる。これにより、切削加工、研磨等の後工程がワーク１１に施された場合であっても、セルのサイズを保つことができる。
　また、バーコードあるいは二次元コードの印字においてはセル中心のピッチが正確ほどコードの品質が良いとされる。本発明の実施の形態によれば、被加工領域１１ａの中心部１１ｂを最も深く掘ることができるので、セル中心のピッチの精度を高めることができる。したがってワーク表面に品質の高いコードを印字することができる。
　さらに、本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法は、ワーク表面にコードを印字する方法に限定されない。図１９は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法による加工の他の例を示した模式図である。図１９を参照して、たとえば、本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法は、ワーク１１の表面に直線状の溝１６を形成するために利用することができる。溝１６は、一次元状に連続的に配置された複数のセル１２によって構成される。本発明の実施の形態によれば、より深い溝をワーク１１の表面に形成することができる。複数のセル１２は、たとえば等ピッチで配置されたセルである。しかしながら、複数のセル１２は、不等ピッチのセルであってもよい。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１０　ステージ、１１　ワーク、１１ａ　被加工領域、１１ｂ　中心部、１１ｃ　変向部、１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ　隅部、１２　セル、１５　コード、１６　溝、２０　レーザ光、２１　スポット、１００　レーザ加工装置、１０１　コントローラ、１０２　ヘッド部、１０３　ケーブル、１１１　レーザ光源、１１２　制御部、１２０　走査機構、１２１　ミラー、１２２　駆動部、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３　ステップ。

Claims (16)

  1. 　レーザ光を発するレーザ光源と、前記レーザ光を走査する走査機構とを備えたレーザ加工装置によるレーザ加工方法であって、
    　被加工領域内において前記レーザ光を走査するステップを備え、
    　前記走査するステップは、
    　前記被加工領域の中の変向部において、前記レーザ光の走査方向を複数回変向することを含む、レーザ加工方法。
  2. 　前記走査方向を前記変向部において前記変向することは、
    　前記変向部において、変向される前の走査方向に対して鋭角をなす方向に前記レーザ光の前記走査方向を変向することを含む、請求項１に記載のレーザ加工方法。
  3. 　前記走査方向を前記変向部において前記変向することは、
    　前記レーザ光を前記変向部へと向かう向きに走査するごとに、前記変向部において、前記走査方向を変向することを含む、請求項１または請求項２に記載のレーザ加工方法。
  4. 　前記走査するステップは、
    　前記走査方向を前記変向部において変向することと、前記走査方向を前記変向部よりも外側において変向することとを組み合わせることを含む、請求項１または請求項２に記載のレーザ加工方法。
  5. 　前記走査するステップは、
    　前記変向部よりも外側の曲線上の点から前記変向部に向けて前記レーザ光を走査するステップ、および、前記変向部から前記曲線上の前記点に向けて前記レーザ光を走査するステップのうちの少なくとも一方を含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
  6. 　前記走査するステップは、
    　前記変向部を囲む多角形の辺上の点から前記変向部に向けて前記レーザ光を走査するステップ、および、前記変向部から前記多角形の前記辺上の点に向けて前記レーザ光を走査するステップのうちの少なくとも一方を含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
  7. 　前記変向部は、前記被加工領域の中央に位置する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
  8. 　次の被加工領域に対して前記走査するステップを実行することを繰り返して、複数のセルを形成するステップをさらに備える、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
  9. 　前記複数のセルは、二次元に配置される、請求項８に記載のレーザ加工方法。
  10. 　前記複数のセルは、一次元に配置される、請求項８に記載のレーザ加工方法。
  11. 　レーザ光を発するレーザ光源と、
    　前記レーザ光を走査する走査機構と、
    　前記走査機構を制御する制御部とを備え、
    　前記制御部は、被加工領域の中の変向部において、前記レーザ光の走査方向を複数回変向するように、前記走査機構を制御する、レーザ加工装置。
  12. 　前記制御部は、変向される前の走査方向に対して鋭角をなす方向に、前記レーザ光の前記走査方向を変向するように前記走査機構を制御する、請求項１１に記載のレーザ加工装置。
  13. 　前記制御部は、
    　前記変向部から放射状に延びる複数の直線を含む走査パターンに従って前記レーザ光が走査されるように前記走査機構を制御する、請求項１１または請求項１２に記載のレーザ加工装置。
  14. 　前記走査パターンは、前記レーザ光の走査方向を前記変向部よりも外側において折り返すパターンを含む、請求項１３に記載のレーザ加工装置。
  15. 　前記走査パターンは、
    　前記変向部を囲む曲線と前記変向部とを結ぶ直線を含む、請求項１３または請求項１４に記載のレーザ加工装置。
  16. 　前記走査パターンは、
    　前記変向部と前記変向部を囲む多角形の辺とを結ぶ直線を含む、請求項１３または請求項１４に記載のレーザ加工装置。
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