(57)【要約】  ビーム（ＬＢ）をワーク（Ｗ）の加工面に照射し、当該加工面を加工するビーム加工装置（１０）において、前記ビーム（ＬＢ）を出力する出力源（３２）と、前記出力源（３２）から出力された前記ビーム（ＬＢ）を移動させるビーム移動手段（１２）と、前記ビーム移動手段（１２）と前記加工面との間の前記ビーム（ＬＢ）の光路中に配設され、前記ビーム移動手段（１２）により移動される前記ビーム（ＬＢ）を反射し、前記加工面に導く複数の反射鏡（１４）と、を備え、前記複数の反射鏡（１４）は、前記ビーム移動手段（１２）によって移動された前記ビーム（ＬＢ）を前記加工面の異なる位置に略垂直に導くように、前記ビーム（ＬＢ）の入射方向に応じた傾斜角度に設定される。
2012093471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームをワークの加工面に照射し、当該加工面を加工するビーム加工装置において、
前記ビームを出力する出力源と、
前記出力源から出力された前記ビームを移動させるビーム移動手段と、
前記ビーム移動手段と前記加工面との間の前記ビームの光路中に配設され、前記ビーム移動手段により移動される前記ビームを反射し、前記加工面に導く複数の反射鏡と、
を備え、
前記複数の反射鏡は、前記ビーム移動手段によって移動された前記ビームを前記加工面の異なる位置に略垂直に導くように、前記ビームの入射方向に応じた傾斜角度に設定されることを特徴とするビーム加工装置。
【請求項２】
請求項１記載のビーム加工装置において、
前記複数の反射鏡は、前記出力源から前記複数の反射鏡を介して前記加工面に至るまでの各光路長が略等しくなる位置に配設されることを特徴とするビーム加工装置。
【請求項３】
請求項１又は２項に記載のビーム加工装置において、
前記複数の反射鏡と前記加工面との間に配設され、前記加工面に照射される前記ビームの加工パターンを設定する加工パターン設定手段を備えることを特徴とするビーム加工装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のビーム加工装置において、
前記ビーム移動手段と前記複数の反射鏡との間に配設され、前記ビーム移動手段により移動された前記ビームを反射して前記複数の反射鏡に分配する複数の分配鏡を備えることを特徴とするビーム加工装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のビーム加工装置において、
前記複数の反射鏡と前記加工面との間に配設され、前記ビームを前記加工面に集光させる集光レンズを備えることを特徴とするビーム加工装置。
【請求項６】
請求項５記載のビーム加工装置において、
前記集光レンズを前記加工面に沿って移動させるレンズ移動手段と、
前記レンズ移動手段を制御し、前記加工面における前記ビームの集光点の位置制御を行う位置制御手段と、
を備えることを特徴とするビーム加工装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか1項に記載のビーム加工装置において、
前記ビームと同軸の制御ビームを前記加工面に照射する制御ビーム照射手段と、
前記加工面によって反射された前記制御ビームを検出する制御ビーム検出手段と、
前記制御ビーム検出手段により検出された前記制御ビームに基づき、前記加工面における前記ビームの照射位置及び／又は前記ビームの出力を制御するビーム制御手段と、
を備えることを特徴とするビーム加工装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか1項に記載のビーム加工装置において、
前記加工面の画像を撮影するカメラと、
前記カメラにより撮影された画像に基づき、前記加工面における前記ビームの照射位置を制御するビーム制御手段と、
を備えることを特徴とするビーム加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビームをワークの加工面に照射し、当該加工面を加工するビーム加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザビームを用いてワークを加工するレーザ加工装置として、ワークに文字等を形成するレーザマーカ、ワークを所定形状に切断するレーザ切断機、ワークの溶接を行うレーザ溶接機等がある。また、半田付けを行うレーザ半田付装置、太陽電池等におけるガラスの接合や封止をレーザビームを用いて行うガラス封止機等、種々のレーザ加工装置が開発されている。【０００３】
これらのレーザ加工装置では、レーザビームをワークの加工面に対して相対的に移動させるため、大別して次の２種類の方法が用いられている。【０００４】
例えば、特許文献１に開示されたレーザ加工装置では、２つのガルバノミラーを用いてレーザビームを２方向に振り、Ｆθレンズを介してレーザビームを加工面に導いている（以下、「振り法」という。）。なお、この特許文献１では、加工面で反射されたレーザビームを検出して加工面までの距離を演算し、ガルバノミラーの上流側に配設した焦点調節手段を制御することにより、加工面にレーザビームを高精度に合焦させることが可能である。【０００５】
また、特許文献２に開示されたレーザ加工装置では、三次元的に動作可能な３自由度ステージにワークを載置し、レーザビームに対してこのステージを移動させることにより、レーザビームを加工面の任意の位置に導いている（以下、「移動法」という。）。なお、この特許文献２では、ステージを三次元的に動作可能とすることにより、レーザビームを加工面に常に垂直に照射させ、高精度な加工を行うことが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１４２８４６号公報
【特許文献２】特開２０００−３３４５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、振り法では、レーザビームがガルバノミラーの反射面を中心として扇形に振られるため、振り角度が大きくなると、レーザビームを加工面に垂直に照射することができなくなる。レーザビームが加工面に垂直に照射されないと、加工面でのビームスポット形状が大きく歪んでしまうため、高精度な加工を行うことができない。なお、ガルバノミラーと加工面との間に配設されるＦθレンズは、レーザビームの焦点を絞り、ビームスポット形状をある程度調整することはできるが、調整可能な範囲は、Ｆθレンズの大きさと性能によって制限され、通常、１００ｍｍ〜３００ｍｍ程度である。従って、生産ラインの幅やワークのサイズに合わせた大きさのＦθレンズを採用することは、コストの点から見て、現実的とは言えない。一方、長焦点の対物レンズを用いれば、広い範囲の加工面にレーザビームを垂直に近い状態で照射することが可能であるが、この場合、レーザ加工装置が大型になってしまう。例えば、加工面の加工範囲を３００ｍｍとすると、レーザビームを±４°振るために、照射範囲の約１５倍の４５００ｍｍの距離からレーザビームを振る必要がある。また、加工面上でビームスポットを１ｍｍ移動させる角度は、約０．０１２７°であり、そのための制御が極めて困難である。【０００８】
また、移動法では、重量の関係から、ステージを高速度に移動させることは困難であり、従って、振り法に比較して、レーザビームをワークの加工面に対して高速に移動させることができないため、迅速なレーザ加工は望めない。また、ステージを移動制御するため、複雑な機構を要するだけでなく、消費エネルギも増大する欠点がある。【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、ワークの加工面を高速且つ高精度に加工できるとともに、装置を大型化することなく広範囲の加工面を加工することのできるビーム加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るビーム加工装置は、ビームをワークの加工面に照射し、当該加工面を加工するビーム加工装置において、前記ビームを出力する出力源と、前記出力源から出力された前記ビームを移動させるビーム移動手段と、前記ビーム移動手段と前記加工面との間の前記ビームの光路中に配設され、前記ビーム移動手段により移動される前記ビームを反射し、前記加工面に導く複数の反射鏡と、を備え、前記複数の反射鏡は、前記ビーム移動手段によって移動された前記ビームを前記加工面の異なる位置に略垂直に導くように、前記ビームの入射方向に応じた傾斜角度に設定されることを特徴とする。【００１１】
前記ビーム加工装置において、前記複数の反射鏡は、前記出力源から前記複数の反射鏡を介して前記加工面に至るまでの各光路長が略等しくなる位置に配設されることを特徴とする。【００１２】
前記ビーム加工装置において、前記複数の反射鏡と前記加工面との間に配設され、前記加工面に照射される前記ビームの加工パターンを設定する加工パターン設定手段を備えることを特徴とする。【００１３】
前記ビーム加工装置において、前記ビーム移動手段と前記複数の反射鏡との間に配設され、前記ビーム移動手段により移動された前記ビームを反射して前記複数の反射鏡に分配する複数の分配鏡を備えることを特徴とする。【００１４】
前記ビーム加工装置において、前記複数の反射鏡と前記加工面との間に配設され、前記ビームを前記加工面に集光させる集光レンズを備えることを特徴とする。【００１５】
前記ビーム加工装置において、前記集光レンズを前記加工面に沿って移動させるレンズ移動手段と、前記レンズ移動手段を制御し、前記加工面における前記ビームの集光点の位置制御を行う位置制御手段と、を備えることを特徴とする。【００１６】
前記ビーム加工装置において、前記ビームと同軸の制御ビームを前記加工面に照射する制御ビーム照射手段と、前記加工面によって反射された前記制御ビームを検出する制御ビーム検出手段と、前記制御ビーム検出手段により検出された前記制御ビームに基づき、前記加工面における前記ビームの照射位置及び／又は前記ビームの出力を制御するビーム制御手段と、を備えることを特徴とする。【００１７】
前記ビーム加工装置において、前記加工面の画像を撮影するカメラと、前記カメラにより撮影された画像に基づき、前記加工面における前記ビームの照射位置を制御するビーム制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のビーム加工装置では、出力源から出力されたビームをビーム移動手段により移動させた後、複数の反射鏡によって反射させ、ワークの加工面に略垂直に導くことにより、加工面を高速且つ高精度に加工することができる。また、装置を大型化することなく、ビームをワークの広範囲に導いて加工を行うことができる。また、ワークの加工面に対し、ビームを略垂直に落射させることにより、例えば、マスク板を用いた高精度な加工や画像計測を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る実施形態１のレーザ加工装置の構成図である。
【図２】実施形態１のレーザ加工装置におけるレーザビームの光路説明図である。
【図３】図３Ａは、実施形態１のレーザ加工装置を構成するビーム移動ユニットの構成図、図３Ｂは、ビーム移動ユニットを構成するカメラ用ミラーの説明図である。
【図４】実施形態１のレーザ加工装置を構成するビーム移動ユニットの配置説明図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｃは、実施形態１のレーザ加工装置における平面反射鏡の配置を含むパラメータの説明図である。
【図６】図６Ａは、本発明に係る実施形態２のレーザ加工装置の左半分の構成図、図６Ｂは、図６Ａの側面構成図、図６Ｃは、実施形態２のレーザ加工装置を構成する分配鏡の配置とワークの加工領域との対応関係の説明図である。
【図７】図７Ａは、本発明に係る実施形態３のレーザ加工装置の左半分の構成図、図７Ｂは、図７Ａの側面構成図、図７Ｃは、実施形態３のレーザ加工装置を構成する分配鏡の配置とワークの加工領域との対応関係の説明図である。
【図８】図８Ａ及び図８Ｂは、本発明に係るレーザ加工装置の変形例の説明図である。
【図９】図９Ａは、本発明に係る実施形態４のレーザ加工装置の左半分の構成図、図９Ｂは、図９Ａの側面構成図である。
【図１０】図１０Ａは、本発明に係るレーザ加工装置に組み込まれる対物レンズをワークの前面に配置した状態の側面図、図１０Ｂは、図１０Ａの平面図、図１０Ｃは、他の態様の側面図、図１０Ｄは、図１０Ｃの平面図、図１０Ｅは、さらに他の態様の側面図、図１０Ｆは、図１０Ｅの平面図である。
【図１１】本発明に係るレーザ加工装置に組み込まれる焦点位置修正機構の構成図である。
【図１２】図１２Ａ及び図１２Ｂは、本発明に係るレーザ加工装置に組み込まれる対物レンズの他の構成の説明図である。
【図１３】図１３Ａは、本発明に係るレーザ加工装置に組み込まれるマスク板の斜視説明図、図１３Ｂは、マスク板の平面図である。
【図１４】図１４Ａ及び図１４Ｂは、ワーク上の半田の画像の説明図、図１４Ｃは、半田の画像に基づいてビーム制御を行うフローチャートである。
【図１５】図１５Ａは、加工対象であるワークの説明図、図１５Ｂは、図１５Ａのワークの画像の説明図、図１５Ｃは、加工対象である他のワークの説明図、図１５Ｄは、図１５Ｃのワークの画像の説明図である。
【図１６】レーザビームの出力パルスと、ワークの温度との関係説明図である。
【図１７】図１７Ａ〜図１７Ｅは、本発明に係るレーザ加工装置の全体制御フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
＜実施形態１＞
＜装置構成＞
【００２１】
図１は、本発明に係るビーム加工装置が適用される実施形態１のレーザ加工装置１０の構成図であり、図２は、レーザ加工装置１０におけるレーザビームＬＢの光路説明図である。また、図３Ａは、レーザ加工装置１０を構成するビーム移動ユニット１２（ビーム移動手段）の構成図であり、図３Ｂは、ビーム移動ユニット１２を構成するカメラ用ミラー２６の説明図である。
【００２２】
レーザ加工装置１０は、レーザビームＬＢをワークＷの加工面に照射し、加工面を移動させることで、ワークＷを所望の状態に加工する装置である。レーザ加工装置１０は、例えば、レーザマーカ、レーザ切断機、レーザ溶接機、レーザ半田付装置、ガラス封止機等、種々のレーザ加工装置に適用することができる。加工態様に応じて、レーザビームＬＢを制御してワークＷに導くことにより、ワークＷに所望の加工パターンを形成することができる。
【００２３】
レーザ加工装置１０は、ワークＷ上を移動するレーザビームＬＢを生成するビーム移動ユニット１２と、ビーム移動ユニット１２により生成されたレーザビームＬＢを反射し、ワークＷの加工面に導く複数の平面反射鏡１４とを備える。各平面反射鏡１４は、円弧状の支持枠１６の内周面に固定される。ワークＷは、図１の矢印Ｘ方向に長尺な加工面を有しており、平面反射鏡１４は、ワークＷに対向した状態で、矢印Ｘ方向に所定間隔に配列される。各平面反射鏡１４は、ビーム移動ユニット１２とワークＷの加工面との間のレーザビームＬＢの光路中に配設され、ビーム移動ユニット１２から出力されるレーザビームＬＢを反射し、ワークＷの加工面の異なる位置に略垂直に分配落射させるよう、それぞれがレーザビームＬＢの入射方向に応じて所定角度傾斜した状態で支持枠１６に固定される。なお、「分配」とは、ワークＷの加工面を平面反射鏡１４毎に分配することを言う。平面反射鏡１４を固定する支持枠１６の内周面の形状は、ビーム移動ユニット１２から各平面反射鏡１４を介してワークＷの加工面に至る各レーザビームＬＢの光路長が略同じになる形状に構成される。従って、各平面反射鏡１４は、ビーム移動ユニット１２から平面反射鏡１４を介して加工面に至るまでの各光路長が略等しくなる位置に配設される。
【００２４】
ここで、「光路長が同じ」とは、ワークＷの加工面における各レーザビームＬＢのビームスポット径が、必要とされるビームスポット径の許容範囲に収まる場合、それらの光路長は同じであることを意味するものとする。ビームスポット径の許容範囲であるビームスポット面積の誤差の比率を一定とすると、ビームスポット径が小さい場合の光路長の許容誤差は、ビームスポット径に比例して小さくなる。但し、ワークＷの上に対物レンズを置いた場合の光路長は、対物レンズに対する必要ビームスポット径の範囲内とする。対物レンズに対する光路長の誤差が必要ビームスポット径の範囲内であり、収束又は発散しない平行ビームを用いた場合、平面反射鏡１４は、円弧状に配置する必要はなく、自由な位置に置くことができる。
【００２５】
ビーム移動ユニット１２は、図３Ａに示すように、レーザビームＬＢを出力するレーザ光源１８（出力源）と、レーザビームＬＢとは波長が異なる制御ビームＣＢを出力するＬＥＤ２０（制御ビーム照射手段）と、ワークＷの加工面によって反射された制御ビームＣＢを受光するカメラ２２（制御ビーム検出手段）とを備える。また、ビーム移動ユニット１２は、レーザビームＬＢを反射させる一方、制御ビームＣＢを透過させるハーフミラー２４と、ＬＥＤ２０から出力された制御ビームＣＢが通過する開口部２６ａを有し、ハーフミラー２４を透過した制御ビームＣＢを反射してカメラ２２に導くミラー２６（図３Ｂ）と、レーザビームＬＢをワークＷの矢印Ｙ方向に移動させるガルバノミラー２８Ｙと、レーザビームＬＢをワークＷの矢印Ｘ方向に移動させるガルバノミラー２８Ｘと、ガルバノミラー２８Ｙ及び２８Ｘをそれぞれ回転させるガルバノモータ３０Ｙ及び３０Ｘ（図１）とを備える。カメラ２２には、受光した制御ビームＣＢのビームプロファイル又は受光量に従い、レーザビームＬＢのワークＷ上における照射点４０の照射位置の制御及び／又はレーザビームＬＢの出力制御を行う制御部４２（ビーム制御手段）が接続される。
【００２６】
レーザ光源１８及びＬＥＤ２０の光軸は、ハーフミラー２４とワークＷとの間で同軸に設定される。ミラー２６に形成される開口部２６ａは、図３Ｂに示すように、ＬＥＤ２０から出力された制御ビームＣＢがワークＷ上で円形の照射点４０となるように、制御ビームＣＢの光軸に対して略４５°傾斜しているミラー２６の反射面の鏡面コーティングを楕円状に剥離して形成される。また、開口部２６ａの面積は、ワークＷによって反射された制御ビームＣＢをカメラ２２に充分に導くことができるように、例えば、カメラ２２が受光する制御ビームＣＢの受光面積の１／２５以下となるように設定することが好ましい。なお、ＬＥＤ２０とミラー２６の開口部２６ａとの間を光ファイバで連結してもよい。カメラ２２とワークＷとの間の光路長は、カメラ２２により撮影されるレーザビームＬＢの照射点４０を含む観察・計測視野に基づいて設定される。
【００２７】
レーザ光源１８は、図２に示すように、レーザ発振器３２、ビームエキスパンダ３４、ビーム絞り３６及びビーム焦点レンズ３８から構成される。なお、ビーム絞り３６と、ビーム焦点レンズ３８と、ビーム焦点レンズ３８の下流に配設されるハーフミラー２４との配列順は、任意である。ビーム焦点レンズ３８は、レーザ発振器３２から出力されたレーザビームＬＢをワークＷの加工面に集光させ、照射点４０を形成する。レーザ発振器３２には、ワークＷの加工面に所望の加工パターンを形成するため、レーザビームＬＢの制御を行う制御部４２が接続される（図３Ａ）。
【００２８】
図４は、ビーム移動ユニット１２がレーザビームＬＢの光路を遮らない位置に配置されている状態を示す。すなわち、ビーム移動ユニット１２は、ワークＷと平面反射鏡１４との間に配置されるのではなく、図１における矢印Ｙ方向、図４においては、左側に所定量だけずらせた位置に配置される。従って、レーザビームＬＢは、平面反射鏡１４によって反射された後、ビーム移動ユニット１２により遮られることなく、ワークＷの加工面に導かれる。なお、レーザビームＬＢをワークＷの加工面に略垂直に導くため、平面反射鏡１４は、図１の矢印Ｙ方向に対して所定角度だけ傾斜して配設される。ビーム移動ユニット１２から平面反射鏡１４を介してワークＷに至るレーザビームＬＢの光路長と、平面反射鏡１４の傾斜角度とは、コンピュータシミュレーションにより計算し、又は、幾何演算により求めることができる。
【００２９】
次に、図５Ａ〜図５Ｃに基づき、平面反射鏡１４の配置を含むパラメータについて説明する。なお、図５Ａは、図１に示すレーザ加工装置１０の左半分のみを示す。
【００３０】
平面反射鏡１４の配列方向の幅Ｍｗは、レーザビームＬＢの平面反射鏡１４上でのビーム径をφＬＢとすると、図５Ｂに示すように、平面反射鏡１４の有効幅Ｌｗにビーム径φＬＢを加算した値である。有効幅Ｌｗは、ガルバノミラー２８Ｘの回転中心ＣＸＰに対するレーザビームＬＢの振り角度Ｒａと、回転中心ＣＸＰから平面反射鏡１４の中心までの距離Ｒと、ワークＷの加工面を基準として、平面反射鏡１４の中心に入射するレーザビームＬＢの角度Ｌａ（図５Ｃ）と、ビーム径φＬＢとを用いて、
【００３１】
Ｌｗ＝２Ｒ・sin（（π／２＋Ｌａ−Ｒａ）／２）・sinＲａ＋φＬＢ
…（１）
として設定される。
【００３２】
また、各平面反射鏡１４の位置は、ガルバノミラー２８Ｘの回転中心ＣＸＰから、任意に選択した２枚の平面反射鏡１４の中心までの距離をそれぞれＲ１、Ｒ２、選択した２枚の平面反射鏡１４の中心からワークＷの加工面までの距離をそれぞれＨ１、Ｈ２とすると、光路長が同じとなる条件として、
【００３３】
Ｈ１＋Ｒ１≒Ｈ２＋Ｒ２          …（２）
として設定される。なお、各平面反射鏡１４によって反射されたレーザビームＬＢが移動するワークＷの加工面上の矢印Ｘ方向（図１）の幅ｂｐは、略同じであるものとする。
【００３４】
さらに、ワークＷの加工面を基準とする平面反射鏡１４の取付角度Ｍａは、レーザビームＬＢがワークＷの加工面に略垂直に落射されることを条件として、
【００３５】
Ｍａ＝（π／２−Ｌａ）／２          …（３）
として設定される。
＜実施形態１の動作説明＞
【００３６】
次に、上記のレーザ加工装置１０の動作について説明する。
【００３７】
制御部４２は、ビーム移動ユニット１２のＬＥＤ２０を駆動し、制御ビームＣＢをＬＥＤ２０から出力させる。ＬＥＤ２０から出力された制御ビームＣＢは、ミラー２６の中央の開口部２６ａを通過し、ハーフミラー２４を透過した後、ガルバノモータ３０Ｘ及び３０Ｙで回転駆動されるガルバノミラー２８Ｘ及び２８Ｙにより、Ｘ方向及びＹ方向に移動される。移動された制御ビームＣＢは、支持枠１６に固定された各平面反射鏡１４によって反射され、ワークＷの加工面に照射される。次いで、加工面によって反射された制御ビームＣＢは、同じ光路を遡り、ビーム移動ユニット１２のミラー２６によって反射された後、カメラ２２により受光される。制御部４２は、カメラ２２が受光した制御ビームＣＢの画像を処理し、照射点４０の位置情報、受光した制御ビームＣＢの受光光量情報、ワークＷの種別情報等を照射点４０の情報として取得する。
【００３８】
一方、制御部４２は、制御ビームＣＢの出力と同時、又は、制御ビームＣＢに基づく上記情報を取得した後、ビーム移動ユニット１２のレーザ発振器３２を駆動し、レーザビームＬＢを出力させる。レーザ発振器３２から出力されたレーザビームＬＢは、ハーフミラー２４により反射された後、制御ビームＣＢと同様に、ガルバノミラー２８Ｘ及び２８ＹによりＸ方向及びＹ方向に移動される。移動されたレーザビームＬＢは、支持枠１６に固定された各平面反射鏡１４によって反射され、ワークＷの加工面に照射される。このとき、制御部４２は、カメラ２２によって取得した照射点４０の情報に基づき、レーザビームＬＢの照射位置や出力を調整して制御することにより、ワークＷの加工面にレーザビームＬＢを高精度に照射し、所望の加工パターンを形成することができる。
【００３９】
この場合、レーザ加工装置１０では、ビーム絞り３６とハーフミラー２４との間に、液晶マスクやデジタルミラーデバイス（ＤＬＰ）を配設し、レーザビームＬＢを変調して所望の加工パターンを生成させることにより、照射点４０に画像や文字を露光し、又は、焼き付けることができる。これにより、従来のレーザーマーカ等を用いてワークＷを加工する場合に比較すると、文字列やパターン、マーク、暗号模様等を高速且つ広範囲に形成することができる。また、照射点４０のビームスポット径を任意に調整し、高精細な微小回路の露光を行うことができる。しかも、照射点４０近傍の画像をカメラ２２により撮影し、描画模様を確認しながら、照射点４０の位置に応じて描画模様を変更、調整しながら加工を行うことができる。従って、連続した照射点４０を組み合わせた、異なる回路や画像パターンを加工することができる。
＜実施形態２＞
【００４０】
図６Ａ及び図６Ｂは、実施形態２のレーザ加工装置５０の構成図である。また、図６Ｃは、レーザ加工装置５０を構成する５枚の分配鏡５２ａ〜５２ｅの配置と、ワークＷの加工領域Ａ１〜Ａ５との対応関係を示す。なお、図６Ａ及び図６Ｂは、図５Ａと同じく、レーザ加工装置５０の左半分のみを示している。
【００４１】
レーザ加工装置５０は、５枚の分配鏡５２ａ〜５２ｅと、それに対応する５枚の平面反射鏡１４とを備える。分配鏡５２ａ〜５２ｅは、ビーム移動ユニット１２と複数の平面反射鏡１４との間に配置される。分配鏡５２ａ〜５２ｅの傾きは、対応する平面反射鏡１４と同じ傾きに設定される。ビーム移動ユニット１２から出力されたレーザビームＬＢは、Ｆθレンズ５４を介して各分配鏡５２ａ〜５２ｃに入射した後、対応する平面反射鏡１４ａ〜１４ｃに向かって反射される。なお、図示していないが、分配鏡５２ｄ、５２ｅに入射したレーザビームＬＢも同様に、図６Ａの右側に配設されている対応する平面反射鏡１４に向かって反射される。各平面反射鏡１４によって反射されたレーザビームＬＢは、図６Ｃに示すように、ワークＷの対応する加工領域Ａ１〜Ａ５に導かれる。
【００４２】
なお、図１に示すレーザ加工装置１０との相違点は、レーザビームＬＢの光路長がＦθレンズ５４の位置から計算されることである。Ｆθレンズ５４を使用することにより、レーザビームＬＢの振り角度に応じて光路長が伸びても、ワークＷの加工面における照射点４０の径が同じであるため、この伸び分を考慮して光路長を計算する。
【００４３】
このように構成されるレーザ加工装置５０によれば、最小の光路長で装置を構成することができる。なお、分配鏡５２ａ〜５２ｅの数をさらに増やすことも可能であるが、レーザビームＬＢの径が大きい場合には、分配鏡５２ａ〜５２ｅ間の無効領域が増えるため、非効率的である。
＜実施形態３＞
【００４４】
図７Ａ及び図７Ｂは、実施形態３のレーザ加工装置６０の構成図である。また、図７Ｃは、レーザ加工装置６０を構成する４枚の分配鏡６２ａ〜６２ｄの配置と、ワークＷの加工領域Ｂ１〜Ｂ４との対応関係を示す。なお、図７Ａ及び図７Ｂは、図６Ａ及び図６Ｂと同じく、レーザ加工装置６０の左半分のみを示している。
【００４５】
レーザ加工装置６０は、レーザ加工装置５０からＦθレンズ５４を除去し、反射面を長く設定した左右４枚の分配鏡６２ａ〜６２ｄをビーム移動ユニット１２と平面反射鏡１４との間の光路中に配設したものである。この場合、各分配鏡６２ａ〜６２ｄは、それぞれ２枚の平面反射鏡１４に対して同時にレーザビームＬＢを導くことができる。なお、ＣＸＰは、ビーム移動ユニット１２を構成するガルバノミラー２８Ｘの回転中心であり、ＣＹＰは、ガルバノミラー２８Ｙの回転中心である。
【００４６】
このように構成されるレーザ加工装置６０によれば、レーザ加工装置５０よりもレーザビームＬＢの分割数が少ない分、ワークＷをより効率的に加工することができる。
＜変形例＞
【００４７】
図８Ａは、例えば、ガラス瓶、ボトル、鋼管等のような湾曲面を有するワークＷ１に対して、レーザビームＬＢの光路長が同じであり、且つ、ワークＷ１の加工面に略垂直にレーザビームＬＢが照射されるように、平面反射鏡１４を配設した場合を示す。
【００４８】
図８Ｂは、図１に示すレーザ加工装置１０において、ワークＷ２と平面反射鏡１４との間の所定位置であって、平面反射鏡１４と光路長が同じになる位置に小反射鏡７０を挿入して構成したものである（図４）。この場合、例えば、半田７２を回路基板等のワークＷ２上に塗布し、その上に回路素子等のチップ７４を載置したワークＷ２に対して、レーザビームＬＢを小反射鏡７０を介して照射することにより、チップ７４の影となる部分の半田７２を溶融させることができる。
＜実施形態４＞
【００４９】
図９Ａ及び図９Ｂは、実施形態４のレーザ加工装置９０の構成図である。
【００５０】
レーザ加工装置９０は、平行光束からなるレーザビームＬＢを、ワークＷに沿って配列された各平面反射鏡１４によって反射させ、ワークＷの加工面に導くように構成される。この場合、平面反射鏡１４に導かれるレーザビームＬＢは、平行光束であるため、各平面反射鏡１４に入射するレーザビームＬＢの光路長に関わらず、ワークＷの加工面に形成される照射点４０の径を一定にすることができる。従って、平面反射鏡１４は、自由な位置に配置することができる。なお、レーザビームＬＢを平行光束としてワークＷに照射すると、加工に必要なエネルギを加工面に付与できなくなるおそれがある。この場合には、ワークＷの前面に対物レンズ７６を配置して、レーザビームＬＢを集光するようにすればよい。
＜対物レンズの構成＞
【００５１】
上記の各実施形態において、ワークＷ（Ｗ１、Ｗ２）の前面であって、ワークＷの加工面と平面反射鏡１４との間には、必要に応じて対物レンズを挿入することができる。その態様につき、図１０Ａ〜図１０Ｆに基づいて説明する。
【００５２】
図１０Ａは、対物レンズ７６をワークＷの前面に配置した状態の側面図、図１０Ｂは、その平面図である。半球状の対物レンズ７６は、ワークＷに沿って配設された防護ガラス７８に、平面側を接するようにして固定される。防護ガラス７８は、入射したレーザビームＬＢがビーム移動ユニット１２側に戻らないように、例えば、レーザビームＬＢに対して法線を２°以上傾けて配置する。これにより、レーザビームＬＢがレーザ発振器３２に入射して破壊される事態を回避することができる。なお、防護ガラス７８を傾斜させることなく、対物レンズ７６及び防護ガラス７８の表面に、無反射コーティングを施してもよい。
【００５３】
図１０Ｃは、複数の対物レンズ８０をワークＷの前面に配置した状態の側面図、図１０Ｄは、その平面図である。レーザビームＬＢは、複数の対物レンズ８０によって異なる複数の位置に集光し、ワークＷの加工面に複数の照射点４０を形成することができる。なお、複数の対物レンズ８０の配置及び形状の組み合わせを選択することにより、加工面に所望の加工パターンを形成することができる。
【００５４】
図１０Ｅは、プリズム型の対物レンズ８２をワークＷの前面に配置した状態の側面図、図１０Ｆは、その平面図である。レーザビームＬＢは、対物レンズ８２によって異なる２つの位置に集光し、ワークＷの加工面に２つの照射点４０を形成することができる。
【００５５】
このように、対物レンズ７６、８０又は８２をワークＷの前面に挿入することにより、ワークＷの加工面における照射点４０の拡大率に応じて、照射点４０の位置を細かく調整することができる。例えば、対物レンズ７６の拡大率が１０倍であるとき、対物レンズ７６に対するレーザビームＬＢの落射位置を１００μｍ単位で制御する場合、ワークＷ上での照射点４０の移動は１０μｍ単位となる。また、対物レンズ７６を用いてワークＷ上の制御ビームＣＢの集光点を拡大させてカメラ２２で検出する場合、レーザビームＬＢの位置精度や、カメラ２２の検出精度のスペックを変えることなく、高精度な位置決め制御を行うことができる。
【００５６】
なお、対物レンズ７６、８０又は８２をワークＷに沿って移動制御させれば、平面反射鏡１４の間隙の影響を受けることなく、レーザビームＬＢを加工面に隙間無く照射させることができる。
【００５７】
ここで、ワークＷ上で照射点４０を移動させる方法としては、レーザビームＬＢの落射位置に合わせて、対物レンズ７６、８０又は８２の範囲内でレーザビームＬＢを移動させる場合と、レーザビームＬＢに対して対物レンズ７６、８０又は８２を移動させる場合とがある。
【００５８】
例えば、レーザビームＬＢに対して対物レンズ７６を移動させる場合、対物レンズ７６は、ビーム移動ユニット１２のガルバノモータ３０Ｘ又は３０Ｙを利用して動かすことができる。照射点４０の移動量は、図５に示すように、平面反射鏡１４に入射するレーザビームＬＢの角度Ｌａに比例するため、照射点４０の移動方向に合わせて対物レンズ７６を移動させる。この場合、図１０Ａに示すように、対物レンズ７６の焦点と照射点４０の位置とがずれると、レーザビームＬＢの位置をティーチングした座標とずれてしまうため、焦点位置の修正処理が必要になる。
＜焦点位置修正機構＞
【００５９】
そこで、図１１に示す構成に従い、焦点位置を修正する焦点位置修正機構９２について説明する。
【００６０】
焦点位置修正機構９２は、防護ガラス７８の両側部に沿って矢印Ｘ方向に延在する２本のガイドレール９４ａ、９４ｂと、これらのガイドレール９４ａ、９４ｂに沿って矢印Ｘ方向に移動可能な移動体９６とを備える。ガイドレール９４ｂ側には、ボールねじ９８がガイドレール９４ｂと平行に配設され、このボールねじ９８に移動体９６の端部が螺合する。また、移動体９６は、矢印Ｙ方向に延在するガイドレール９８を有し、対物レンズ７６がガイドレール９９に沿って矢印Ｙ方向に移動可能に配設される。
【００６１】
ボールねじ９８には、ギアトレイン１００を介してビーム移動ユニット１２を構成するガルバノモータ３０Ｘが連結される。従って、移動体９６は、ガルバノモータ３０Ｘによるガルバノミラー２８Ｘの回転に基づき、レーザビームＬＢの焦点位置とカメラ２２の視野の中心とが対応する位置となるように、矢印Ｘ方向に移動可能である。また、対物レンズ７６には、ワイヤ１０２の一端部が連結され、ワイヤ１０２の他端部が連結されるギアトレイン１０４を介して、ビーム移動ユニット１２を構成するガルバノモータ３０Ｙが連結される。従って、対物レンズ７６は、ガルバノモータ３０Ｙによるガルバノミラー２８Ｙの回転に基づき、レーザビームＬＢの焦点位置とカメラ２２の視野の中心とが対応する位置となるように、矢印Ｙ方向に移動可能である。ガルバノモータ３０Ｘ及び３０Ｙは、対物レンズ７６を加工面に沿って移動させるレンズ移動手段であり、位置制御手段である制御部４２により制御されることで、加工面におけるレーザビームＬＢの集光点の位置制御が行われる。なお、対物レンズ７６の移動は、ガルバノモータ３０Ｘ及び３０Ｙとは別の駆動手段を用いて行うようにしてもよい。
【００６２】
ガルバノモータ３０Ｘ及び３０Ｙによるガルバノミラー２８Ｘ及び２８Ｙの回転に基づき、対物レンズ７６をワークＷに沿ってレーザビームＬＢの照射領域ＳＷ内で移動させることにより、対物レンズ７６の焦点位置を、加工面に照射されるレーザビームＬＢのティーチングした座標に修正することができる。なお、焦点位置と照射点４０とは、正確に一致させる必要はない。例えば、１０μｍ単位で照射点４０を移動制御する場合、対物レンズ７６の位置精度は、１ｍｍ単位でよい。従って、対物レンズ７６を駆動するギアトレイン１００、１０４、ワイヤ１０２等は、多少の誤差を含むものであってもよい。
【００６３】
図１１の焦点位置修正機構９２において、レーザビームＬＢの照射点４０の位置に合わせて、１つの対物レンズ７６を移動範囲ＸＷ、ＹＷの全範囲で高速に移動させることが困難な場合には、図１２Ａ又は図１２Ｂに示すように、多数の対物レンズ１０６又は１０８を用いて対処することができる。
【００６４】
図１２Ａの場合、六角形の対物レンズ１０６を照射領域ＳＷの全範囲を網羅するように配設することにより、個々の対物レンズ１０６をその大きさの範囲ＸＷ、ＹＷで移動させるだけで、図１１に示す焦点位置修正機構９２と同等の効果を得ることができる。また、図１２Ｂの場合、円形の対物レンズ１０８を所定間隔で矢印Ｘ方向に配設し、隣接する対物レンズ１０８の矢印Ｘ方向の移動範囲ＸＷと、照射範囲ＳＷの矢印Ｙ方向の移動範囲ＹＷとで対物レンズ１０８を移動させることにより、図１１に示す焦点位置修正機構９２と同等の効果を得ることができる。
【００６５】
ここで、図９Ａ及び図９Ｂに示すレーザ加工装置９０の場合、ワークＷに照射されるレーザビームＬＢが集光ビームではなく平行光束であるため、対物レンズ７６は、ガルバノモータ３０Ｘ及び３０Ｙを用いて移動させるのではなく、他の独立したモータを用いて移動させる。この場合、各平面反射鏡１４に対応する照射点４０の位置と、ガルバノミラー２８Ｘ及び２８Ｙの回転角度と、光路長との相関テーブルを作成し、この相関テーブルを用いて照射点４０の座標を計算することにより、対物レンズ７６の位置制御、照射点４０の拡大縮小、焦点位置修正の各処理を行う。
【００６６】
なお、相関テーブルは、平面反射鏡１４、カメラ２２及びビーム移動ユニット１２に取付誤差があるため、ビーム移動ユニット１２に測長器を導入し、必要な照射点４０の位置毎に撮影した画像に基づき、ガルバノミラー２８Ｘ及び２８Ｙの回転角度と光路長とを記録して作成する。この相関テーブルは、他のレーザ加工装置１０、５０、６０における焦点位置修正機構に対しても適用することができる。
＜マスク板の構成＞
【００６７】
上記の各実施形態において、ワークＷ（Ｗ１、Ｗ２）の前面であって、ワークＷの加工面と平面反射鏡１４との間には、必要に応じて、マスクパターンが形成されたマスク板（加工パターン設定手段）を挿入することができる。その態様につき、図１３Ａの斜視説明図及び図１３Ｂの平面図に基づいて説明する。なお、マスク板は、上述した対物レンズ７６、１０６、１０８とともに使用することができる（図２）。
【００６８】
マスク板１１０は、レーザビームＬＢの透過率が部分的に異なるマスクパターン１１２を有する。マスクパターン１１２は、ワークＷの加工面に形成されるレーザビームＬＢの加工パターンに対応して、例えば、ドーナツ形状、矩形形状、十字形状等、種々の形状とすることができる。また、マスクパターン１１２は、透過率が０％に近いもの、又は、透過率が連続的に変化するものとして形成することができる。マスクパターン１１２を透過したレーザビームＬＢは、その透過率に従った熱をワークＷの加工面に付与することにより、加工面を所定の状態に加工する。
【００６９】
マスク板１１０の材料としては、マスクパターン１１２を形成したステンレス板を使用できる他、例えば、レーザビームＬＢ及び制御ビームＣＢを透過させることのできるガラス板を使用し、その表面の一部をマスクパターン１１２に応じた磨りガラス状に加工することでレーザビームＬＢを散乱させ、ワークＷに焦点を結ばせないように構成することもできる。また、制御ビームＣＢを透過させる一方、レーザビームＬＢを透過させない膜をガラス板の表面にコーティングしてもよい。
【００７０】
さらに、マスク板１１０として、マスクパターン１１２をクリーム半田で形成し、ワークＷに接触するように載置すれば、マスク板１１０に照射されたレーザビームＬＢの熱エネルギによってクリーム半田が溶融し、ワークＷにマスクパターン１１２に対応した形状の半田を転写させることができる。
【００７１】
なお、図１０Ｃ又は図１０Ｅに示すように、防護ガラス７８に固定した対物レンズ８０又は８２の配置によって、所望のマスクパターンを形成することもできる。
【００７２】
このようなマスクパターン１１２を種々選択し、レーザビームＬＢの加工面での形状や熱エネルギの分布を規定することにより、半田付け、穿孔、切断、加熱等、様々な範囲に適用することができる。
＜加工例＞
【００７３】
図１４Ａ及び図１４Ｂは、加工面に半球状の半田を乗せたワークＷに制御ビームＣＢを照射し、その反射光をカメラ２２で撮影して得られた画像１１４、１１６であり、各図の上段の画像１１４、１１６は、レーザビームＬＢを照射する前の画像であり、下段の画像１１４、１１６は、レーザビームＬＢをワークＷに所定時間照射した後の画像である。
【００７４】
この場合、ワークＷに入射する制御ビームＣＢの光軸に垂直な面で反射された制御ビームＣＢは、大半が散乱することなくカメラ２２に戻るため、明るい輝点１１８として画像１１４、１１６に表れる。この輝点１１８は、レーザビームＬＢの熱により半田が溶融して形状がくずれることで、形状や位置が大きく変化する。従って、輝点１１８の状態を観測して制御すれば、半田の所望の溶融状態を得ることができる。
【００７５】
図１４Ｃは、図３に示す制御部４２によるレーザビームＬＢのビーム制御のフローチャートである。制御部４２は、ＬＥＤ２０から出力され、ワークＷに照射された制御ビームＣＢによる画像をカメラ２２を介して取り込む（ステップＳ１）。次いで、制御部４２は、取り込んだ画像を処理し、輝点１１８の位置や形状に従い、レーザ発振器３２から出力されるレーザビームＬＢの出力を調整してワークＷに照射する（ステップＳ２）。また、制御部４２は、輝点１１８の位置や形状から、半田の変形、融解の状態を判断し（ステップＳ３）、画像を再び取り込んで、レーザビームＬＢを調整する処理を繰り返す。このようにビーム制御を行うことにより、半田を所望の溶融状態とすることができる。
【００７６】
図１５Ａは、加工対象として、矩形状の銅箔１２０の上に長方形状のリード１２２を載置したワークを示す。図５Ｂは、上段がレーザビームＬＢを照射する前のワークの画像１２４であり、下段がレーザビームＬＢを所定時間照射することで、リード１２２の上に塗布または載置した半田、又は、リード１２２が溶融した後の画像１２６である。この場合、レーザビームＬＢは、リード１２２の形状に対応した長方形状の加工パターンとしてワークに照射される。
【００７７】
図１５Ｃは、加工対象として、リング状の銅箔１２８の上に円柱形状のリード１３０を載置したワークを示す。図５Ｄは、上段がレーザビームＬＢを照射する前のワークの画像１３２であり、下段がレーザビームＬＢを所定時間照射することで、リード１３０の上に塗布又は載置した半田、又は、リード１３０が溶融した後の画像１３４である。この場合、レーザビームＬＢは、銅箔１２８の形状に対応した円形の加工パターンでワークに照射される。
【００７８】
図１６は、図１５Ａ〜１５Ｄのワークに照射されるレーザビームＬＢの出力パルスと、銅箔１２０、１２８、リード１２２、１３０及び半田の温度との関係を示す。適切な半田付けは、対象物と同じ温度であることが理想であるが、レーザビームＬＢのような熱線を対象物に照射する場合、銅箔１２０、１２８、リード１２２、１３０及び半田の反射率は異なるため、熱線の熱吸収率も大きく異なる。例えば、リード１２２、１３０及び半田は８０８ｎｍの熱線を吸収し、銅箔１２０、１２８はこの熱線を反射する。また、酸化した銅箔１２０、１２８は、半田溶融する前に融けて孔が空いてしまう。従って、レーザビームＬＢの出力パルスは、銅箔１２０、１２８及びリード１２２、１３０の熱吸収率を考慮して設定する。なお、適切な半田付けを行うため、ビーム移動ユニット１２に赤外線カメラを組み込み、対象物の温度を計測して、レーザビームＬＢの出力パルスを調整することが好適である。
＜全体制御フロー＞
【００７９】
次に、上述したレーザ加工装置１０、５０、６０、９０に対して、図１１に示す焦点位置修正機構９２を組み込んだシステムの全体の動作につき、図１７Ａ〜図１７Ｅのフローチャートに基づいて説明する。
【００８０】
システムが起動されると、制御部４２は、加工プログラムから制御コマンドを取り出し（ステップＳ１１、図１７Ａ）、その制御コマンドが検査コマンドである場合（ステップＳ１２、ＹＥＳ）、レーザビームＬＢの検査処理を実行する（ステップＳ１３）。
【００８１】
検査処理では、先ず、焦点位置の修正処理が行われる（ステップＳ１３Ａ、図１７Ｂ）。
【００８２】
そこで、制御部４２は、ビーム移動ユニット１２のガルバノモータ３０Ｘ及び３０Ｙを駆動し（ステップＳＡ１、図１７Ｃ）、ギアトレイン１００、１０４を介して対物レンズ７６を矢印Ｘ方向及びＹ方向に移動させる（図１１）。制御部４２は、ＬＥＤ２０から出力された制御ビームＣＢをワークＷに導き、ワークＷによって反射された制御ビームＣＢを含む加工面をカメラ２２により撮影し、加工面の画像を取り込む（ステップＳＡ２）。次いで、制御部４２は、取り込んだ画像を処理して、ワークＷの加工面における対象物の形状を認識し、認識した形状に従い、ワークＷに対する対物レンズ７６の位置決めを行う。この場合、カメラ２２に入射する制御ビームＣＢに基づく画像の視野は、レーザビームＬＢのビームスポットの範囲よりも格段に大きく設定されるため、制御部４２は、この視野内の撮影された画像に基づき、対物レンズ７６の焦点位置を、レーザビームＬＢの照射位置である加工位置にラフに修正することができる。
（ステップＳＡ３）。対物レンズ７６の位置を修正してもなお、対物レンズ７６の焦点位置がティーチングによって得られた照射点４０の所望の位置からずれており、焦点位置の修正が必要と判断された場合（ステップＳＡ４、ＹＥＳ）、制御部４２は、ステップＳＡ１からの処理を繰り返す。一方、焦点位置を修正する必要がなく（ステップＳＡ４、ＮＯ）、形状認識ができている場合には（ステップＳＡ５、ＮＯ）、位置決め処理を終了する。また、形状認識ができていない場合には（ステップＳＡ５、ＹＥＳ）、エラー処理を行って終了する（ステップＳＡ６）。
【００８３】
焦点位置の修正処理が終了すると、制御部４２は、その他の各種検査を行い（ステップＳ１３Ｂ、図１７Ｂ）、検査データを記録し、又は、登録する（ステップＳ１３Ｃ）。
【００８４】
次に、制御部４２は、制御コマンドが加工コマンドである場合（ステップＳ１４、ＹＥＳ）、レーザビームＬＢによるワークＷの加工処理を実行する（ステップＳ１５）。
【００８５】
加工処理において、制御部４２は、レーザビームＬＢの波長やカメラ２２を含む計測系の焦点の位置ずれに伴うレーザビームＬＢの焦点位置を修正した後（ステップＳ１５Ａ、図１７Ｄ）、レーザビームＬＢを制御してワークＷを加工する（ステップＳ１５Ｂ）。
【００８６】
ビーム制御において、制御部４２は、カメラ２２により撮影した制御ビームＣＢの画像を取り込み（ステップＳＢ１、図１７Ｅ）、取り込んだ画像を処理することにより、レーザビームＬＢの照射前の画像と照射後の画像、又は、照射中の所定時間間隔の前後における画像の差分を求める（ステップＳＢ２）。制御部４２は、求めた差分に基づき、レーザビームＬＢの出力を調整し、又は、レーザビームＬＢをＯＮ／ＯＦＦさせることで照射時間を調整してワークＷの加工を行う（ステップＳＢ３）。レーザビームＬＢの出力又は照射時間を調整しても、前記差分に十分な変化がないとき（ステップＳＢ４、ＮＯ）、ステップＳＢ１からの処理を繰り返し、レーザビームＬＢの出力又は照射時間を調整する。一方、レーザビームＬＢの出力が十分に変化した場合（ステップＳＢ４、ＹＥＳ）、ビーム制御処理を終了する。
【００８７】
次に、制御部４２は、次の処理が有る場合（ステップＳ１６）、ステップＳ１１からの処理を繰り返す。また、次の処理がない場合には（ステップＳ１６、ＮＯ）、終了処理を行い（ステップＳ１７）、全ての処理を終了する。
【００８８】
なお、本発明のレーザ加工装置は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することが可能である。
【００８９】
例えば、レーザ加工装置１０、５０、６０、９０は、鉛直上方向からレーザビームＬＢをワークＷに落射するものとして説明しているが、この方向に限定されるものではなく、上方向や横方向に配置されたワークＷに対してレーザビームＬＢを照射する装置を含む。
【００９０】
また、ワークＷを加工するビームとしては、レーザビームＬＢ以外に、例えば、電子ビームや電磁波を含む任意のビームを用いることができる。
【００９１】
また、ワークＷによって反射された制御ビームＣＢを検出する制御ビーム検出手段としては、ＣＣＤカメラ、フォトマルチプライア等の光電変換器、光検出器、検波器等を用いることができる。なお、ワークＷの加工面を照明して画像を取得できるのであれば、制御ビームＣＢ以外の照明光を照射してもよい。
【００９２】
また、ビーム移動ユニット１２に対して、液晶マスクやデジタルミラーデバイス（ＤＬＰ）等の光変調手段を組み込み、この光変調手段を画像情報に従って制御することにより、レーザ発振器３２から出力されるレーザビームＬＢを変調し、所望の加工パターンをワークＷの加工面に形成することができる。
【００９３】
また、例えば、図５Ａでは、左右６枚、計１２枚の平面反射鏡１４を用いる場合について説明したが、これは、光路長が３００ｍｍ〜４００ｍｍで、レーザビームＬＢのビーム径が平面反射鏡１４上で１０ｍｍ以上となる場合であり、光路長の誤差を１ｍｍ以内とした最適値である。従って、条件が異なれば、平面反射鏡１４を種々の枚数とすることができる。
【００９４】
また、ビーム移動ユニット１２を構成するガルバノモータ３０Ｘ、３０Ｙに代えて、例えば、停止精度の高い超音波モータを採用することができる。
【００９５】
また、レーザビームＬＢを移動させるビーム移動手段として、ガルバノミラー２８Ｘ、２Ｙに代えて、例えば、ポリゴンミラーを採用することができる。
【００９６】
また、ビーム移動手段は、レーザビームＬＢを二次元方向に移動させる場合に限定されるものではなく、一次元方向にのみ移動させるものであってもよい。
【００９７】
本発明のレーザ加工装置は、実装ラインにおいて、手作業の半田付けや半田ロボットによる飛び出しピンの多いＬＥＤ電極の多数点の加工処理に代えて、高効率なクリーム半田システムを提供することができる。
【００９８】
本発明のレーザ加工装置は、従来のような個々の狭い範囲で処理を行うことなく、広い範囲での処理ができるため、例えば、太陽電地基板や３００ｍｍ幅以上のシート、パネルの穿孔や溶接、封し、検査等に適している。
【００９９】
本発明のレーザ加工装置は、ステージ移動を減らし、又は、無くすることにより、面積の大きな液体を載せた容器やフイルム、培養プレートや液浸物の検査や加工処理等に適している。固定して任意位置に細かく動かすことが難しい人体や動物、植物の多数位置を高速処理するのに適している。
【０１００】
本発明のレーザ加工装置は、フレキシブルシートの回路加工等を、ロールシートのまま、裁断することなく多数の穿孔、溶接、切断、半田付けを高速に行うことができる。
【０１０１】
本発明のレーザ加工装置は、気体や液体の流れの上や中に設置し、その中を通過する物体の計測や加工に適している。例えば、河川の漂流物の計測、魚の計測を行うことができる。
【０１０２】
本発明のレーザ加工装置は、マスク板を使いて、大面積に必要に応じてビーム露光できるので、液晶パネルや太陽電池パネルやシート、パネル、洋服生地、食品、包装容器等に所望のパターンや文字を形成することができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１０、５０、６０、９０…レーザ加工装置
１２…ビーム移動ユニット
１４…平面反射鏡
１６…支持枠
１８…レーザ光源
２０…ＬＥＤ
２２…カメラ
２４…ハーフミラー
２６…カメラ用ミラー
２６ａ…開口部
２８Ｘ、２８Ｙ…ガルバノミラー
３０Ｘ、３０Ｙ…ガルバノモータ
３２…レーザ発振器
３４…ビームエキスパンダ
３６…ビーム絞り
３８…ビーム焦点レンズ
４０…照射点
４２…制御部
５２ａ〜５２ｅ、６２ａ〜６２ｄ…分配鏡
５４…Ｆθレンズ
７０…小反射鏡
７２…半田
７４…チップ
７６、８０、８２…対物レンズ
７８…防護ガラス
９２…焦点位置修正機構
９４ａ、９４ｂ、９９…ガイドレール
９６…移動体
９８…ボールねじ
１００、１０４…ギアトレイン
１０２…ワイヤ
１１０…マスク板
１１２…マスクパターン
１１８…輝点
１２０、１２８…銅箔
１２２、１３０…リード
ＣＢ…制御ビーム
ＬＢ…レーザビーム
Ｗ…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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