(57)【要約】【課題】トレパニング加工によるテーパーレス加工を実現する。【解決手段】出射源から被加工物に至るレーザー光の光路において、ビームローテータとガルバノスキャナとｆθレンズとがこの順に設けられた加工装置において、ガルバノスキャナによって、照射位置が例えば円などの閉曲線が走査軌跡となるようにレーザー光を変位させる動作と、ビームローテータとｆθレンズとによって、レーザー光の照射方向を傾けつつ当該照射方向を回転させる動作とを同期させ、さらに、レーザー光の通過範囲の最外側が被加工物に対して垂直となる入射角にてレーザー光が被加工物に入射するようにする。【選択図】図１
2020104167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に対しレーザー光を照射することにより前記被加工物を加工する装置であって、
前記レーザー光の出射源と、
加工に際し前記被加工物が水平に載置されるステージと、
前記出射源から前記ステージに載置された前記被加工物に至るまでの前記レーザー光の光路上に、前記出射源の側から順次に設けられたビームローテータ、ガルバノスキャナ、およびｆθレンズと、
前記装置の各部の動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記ｆθレンズを経た前記レーザー光は上方から前記被加工物に照射され、
前記ビームローテータは、入射した前記レーザー光を入射方向と平行な位置にシフトさせるとともに、前記ビームローテータに対する前記レーザー光の入射方向を回転軸として回転させつつ出射し、
前記ガルバノスキャナは前記レーザー光の前記被加工物における照射位置を変位可能に設けられ、
前記レーザー光は、前記ビームローテータおよび前記ガルバノスキャナを経た前記レーザー光が前記ｆθレンズを経ることにより、前記照射位置に対する入射角を所定の角度に保ちつつ、前記照射位置に対する照射方向が回転させられ、
前記制御手段は、前記ガルバノスキャナが前記レーザー光の前記照射位置をあらかじめ定めた閉曲線に沿って変位させる動作と、前記ビームローテータと前記ｆθレンズとによって、前記照射位置に対する前記レーザー光の前記照射方向を回転させる動作とを同期させる、
ことを特徴とする、レーザー加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザー加工装置であって、
前記レーザー光の通過範囲の最外側が前記被加工物に対して垂直となる入射角にて前記レーザー光を被加工物に入射させる、
ことを特徴とする、レーザー加工装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレーザー加工装置であって、
前記制御手段は、前記ガルバノスキャナが前記レーザー光の前記照射位置をあらかじめ定めた円に沿って１周させる動作と、前記ビームローテータと前記ｆθレンズとによって、前記照射位置に対する前記レーザー光の前記照射方向を１回転させる動作とを同期させる、
ことを特徴とする、レーザー加工装置。
【請求項４】
請求項３に記載のレーザー加工装置であって、
前記ステージが昇降自在に設けられてなり、
前記制御手段は、前記レーザー光の前記照射位置の前記円に沿った変位が１周または複数周なされるタイミングごとに、前記ステージを移動させて、前記被加工物を上昇させる、
ことを特徴とする、レーザー加工装置。
【請求項５】
被加工物に対しレーザー光を照射することにより前記被加工物を加工する装置に使用されるビームローテータユニットであって、
前記レーザー光の光路上に、順次に設けられることとなるビームローテータ、ガルバノスキャナ、およびｆθレンズと、前記ビームローテータユニットの各部の動作を制御する制御手段と、を備え、
前記ビームローテータは、入射した前記レーザー光を入射方向と平行な位置にシフトさせるとともに、前記ビームローテータに対する前記レーザー光の入射方向を回転軸として回転させつつ出射し、
前記ガルバノスキャナは前記レーザー光の前記被加工物における照射位置を変位可能に設けられ、
前記レーザー光は、前記ビームローテータおよび前記ガルバノスキャナを経た前記レーザー光が前記ｆθレンズを経ることにより、前記照射位置に対する入射角を所定の角度に保ちつつ、前記照射位置に対する照射方向が回転させられ、
前記制御手段は、前記ガルバノスキャナが前記レーザー光の前記照射位置をあらかじめ定めた閉曲線に沿って変位させる動作と、前記ビームローテータと前記ｆθレンズとによって、前記照射位置に対する前記レーザー光の前記照射方向を回転させる動作とを同期させる、
ことを特徴とする、ビームローテータユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光を用いて被加工物を加工する装置および当該装置に使用されるビームローテータユニットに関し、特に、被加工物に貫通穴を開ける加工を行う装置およびユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー光を用いた加工の一態様として、レーザービームを被加工物上で例えば円形に走査することにより、芯材を残しつつ穴あけ加工を行う、トレパニング加工が広く知られている。トレパニング加工は、レーザー光のビーム径より大きな平面サイズの穴を開ける加工、あるいはビーム径より大きな平面サイズの芯材を取り出す加工に、利用されている。
【０００３】
一方で、レーザー光により加工対象物の表面に凹部を形成する技術であって、それぞれがサーボモータによって高速回転される入射角度調整用の一対のウェッジプリズムおよび回転半径調整用のウェッジプリズムに加え、無収差レンズであるグラディウムレンズを組み込んだビームローテータと、ガルバノスキャナを含む加工ヘッドとを備えるレーザー加工装置を用いることにより、凹部の側面の形状を制御する技術が、すでに公知である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１３３２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
被加工物にトレパニング加工による穴開けを行う場合において、厚み方向において穴径を均一にしたい、換言すれば、穴をテーパーレスな直柱状（例えば正円柱状）にしたいという、一定のニーズがある。
【０００６】
しかしながら、被加工物の加工対象位置に焦点を一致させる態様にて鉛直下方に向けて照射した、もっとも一般的な照射態様のレーザービームによる走査によって、トレパニング加工を行う場合、穴の側面はテーパー状となり、直柱状の穴は得られない。
【０００７】
一方で、特許文献１には、被加工物に対する凹部の形成に際して凹部の側面を被加工物の表面に対して垂直とする態様が開示されているが、テーパーレスなトレパニング加工については、何らの開示も示唆もなされてはいない。また、特許文献１に開示された加工装置は、ビームローテータに集光光学系として無収差レンズであるグラディウムレンズを設けることが必須の態様となっている。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、トレパニング加工によるテーパーレスな穴開け加工を実現すること、ひいては、テーパー状態を制御可能なトレパニング加工を実現することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、被加工物に対しレーザー光を照射することにより前記被加工物を加工する装置であって、前記レーザー光の出射源と、加工に際し前記被加工物が水平に載置されるステージと、前記出射源から前記ステージに載置された前記被加工物に至るまでの前記レーザー光の光路上に、前記出射源の側から順次に設けられたビームローテータ、ガルバノスキャナ、およびｆθレンズと、前記装置の各部の動作を制御する制御手段と、を備え、前記ｆθレンズを経た前記レーザー光は上方から前記被加工物に照射され、前記ビームローテータは、入射した前記レーザー光を入射方向と平行な位置にシフトさせるとともに、前記ビームローテータに対する前記レーザー光の入射方向を回転軸として回転させつつ出射し、前記ガルバノスキャナは前記レーザー光の前記被加工物における照射位置を変位可能に設けられ、前記レーザー光は、前記ビームローテータおよび前記ガルバノスキャナを経た前記レーザー光が前記ｆθレンズを経ることにより、前記照射位置に対する入射角を所定の角度に保ちつつ、前記照射位置に対する照射方向が回転させられ、前記制御手段は、前記ガルバノスキャナが前記レーザー光の前記照射位置をあらかじめ定めた閉曲線に沿って変位させる動作と、前記ビームローテータと前記ｆθレンズとによって、前記照射位置に対する前記レーザー光の前記照射方向を回転させる動作とを同期させる、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載のレーザー加工装置であって、前記レーザー光の通過範囲の最外側が前記被加工物に対して垂直となる入射角にて前記レーザー光を被加工物に入射させる、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２に記載のレーザー加工装置であって、前記制御手段は、前記ガルバノスキャナが前記レーザー光の前記照射位置をあらかじめ定めた円に沿って１周させる動作と、前記ビームローテータと前記ｆθレンズとによって、前記照射位置に対する前記レーザー光の前記照射方向を１回転させる動作とを同期させる、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項３に記載のレーザー加工装置であって、前記ステージが昇降自在に設けられてなり、前記制御手段は、前記レーザー光の前記照射位置の前記円に沿った変位が１周または複数周なされるタイミングごとに、前記ステージを移動させて、前記被加工物を上昇させる、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、被加工物に対しレーザー光を照射することにより前記被加工物を加工する装置に使用されるビームローテータユニットであって、前記レーザー光の光路上に、順次に設けられることとなるビームローテータ、ガルバノスキャナ、およびｆθレンズと、前記ビームローテータユニットの各部の動作を制御する制御手段と、を備え、前記ビームローテータは、入射した前記レーザー光を入射方向と平行な位置にシフトさせるとともに、前記ビームローテータに対する前記レーザー光の入射方向を回転軸として回転させつつ出射し、前記ガルバノスキャナは前記レーザー光の前記被加工物における照射位置を変位可能に設けられ、前記レーザー光は、前記ビームローテータおよび前記ガルバノスキャナを経た前記レーザー光が前記ｆθレンズを経ることにより、前記照射位置に対する入射角を所定の角度に保ちつつ、前記照射位置に対する照射方向が回転させられ、前記制御手段は、前記ガルバノスキャナが前記レーザー光の前記照射位置をあらかじめ定めた閉曲線に沿って変位させる動作と、前記ビームローテータと前記ｆθレンズとによって、前記照射位置に対する前記レーザー光の前記照射方向を回転させる動作とを同期させる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１ないし請求項５の発明によれば、テーパーの状態を意図的に制御した、レーザー光による穴開け加工が実現される。
【００１５】
特に、請求項３および請求項４の発明によれば、テーパーレスな穴開け加工が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】加工装置１００の構成を模式的に示す図である。
【図２】ビームローテータ２０およびｆθレンズ４０の役割を説明するための図である。
【図３】加工装置１００によるトレパニング加工の際の、レーザー光ＬＢの様子を模式的に示す図である。
【図４】加工装置１００においてトレパニング加工を行うことで実現される、テーパーレス加工の進行の様子を示す模式断面図である。
【図５】実施例１において得られた貫通穴の拡大像を示す図である。
【図６】実施例２において得られた貫通穴の拡大像を示す図である。
【図７】実施例３において得られた貫通穴の拡大像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜加工装置の概要＞
図１は、本実施の形態に係るトレパニング加工を行うための加工装置１００の構成を模式的に示す図である。加工装置１００は、レーザー光ＬＢの出射源１０と、ビームローテータ２０と、ガルバノスキャナ３０と、ｆθレンズ４０と、装置各部の動作を制御する制御モジュール５０と、被加工物（以下、ワークとも称する）Ｗが載置されるステージ７０とを、主として備える。
【００１８】
加工装置１００においては、概略、出射源１０からステージ７０に載置されたワークＷに至るレーザー光ＬＢの光路において、ビームローテータ２０とガルバノスキャナ３０とｆθレンズ４０とが出射源１０の側からこの順に設けられてなる。そして、制御モジュール５０の制御のもと、出射源１０から出射され、ビームローテータ２０、ガルバノスキャナ３０、およびｆθレンズ４０を順次に経たレーザー光ＬＢが、ワークＷに照射されることで、ワークＷの加工が進行する。なお、図１においては、出射源１０とビームローテータ２０との間、および、ビームローテータ２０とガルバノスキャナ３０との間にそれぞれミラー６１および６２が設けられ、これらミラー６１および６２によってレーザー光ＬＢを反射させることで、レーザー光ＬＢの光路が曲げられているが、これは図示の都合によるものであって、必須の態様ではない。あるいは、加工装置１００の構成の都合上、さらに多くのミラーが用いられ、レーザー光ＬＢの光路がさらに曲げられる態様であってもよい。
【００１９】
制御モジュール５０は、出射源１０からのレーザー光ＬＢの出射のｏｎ／ｏｆｆ動作や、ビームローテータ２０の回転動作や、ガルバノスキャナ３０の図示しないガルバノミラーの回転（あるいは揺動）動作や、ステージ７０の昇降動作などを制御する。
【００２０】
ステージ７０は、加工に際してワークＷが載置固定される部位である。ステージ７０に載置されたワークＷに対し、上方に位置するｆθレンズ４０からレーザー光ＬＢが照射される。ステージ７０は、少なくとも鉛直方向に昇降自在に設けられてなり、制御モジュール５０からの駆動信号に応答して、昇降させられる。あるいはさらに、水平面内における２軸移動（並進）動作や回転動作が行えるように構成されてなる態様であってもよい。係る場合には、これらの動作も、制御モジュール５０からの駆動信号に応答してなされることになる。
【００２１】
レーザー光ＬＢとしては、ワークＷの材質や厚み、所望する加工態様などに応じた種々の波長のものが選択されてよく、出射源１０も、選択されたレーザー光ＬＢを出射可能なものが用意されればよい。
【００２２】
図２は、ビームローテータ２０およびｆθレンズ４０の役割を説明するための図である。なお、図２においては、説明の簡単のため、本来はビームローテータ２０とｆθレンズ４０の間の光路上に設けられるガルバノスキャナ３０を省略している。また、レーザー光ＬＢがビームローテータ２０に（より詳細にはプリズム２１に）入射する際の入射方向を軸ＡＸ１とする。
【００２３】
図２に示すように、ビームローテータ２０は、一対のプリズム２１、２２が中空モータ２３の内部に組み込まれた構成を有する。一対のプリズム２１、２２は、プリズム２１に対し軸ＡＸ１に沿って入射したレーザー光ＬＢが当該軸ＡＸ１に平行に所定距離シフトした位置において、プリズム２２から出射されるよう、中空モータ２３に組み込まれてなる。換言すれば、一対のプリズム２１、２２は、ビームローテータ２０からの出射時のレーザー光ＬＢの光路位置が、該ビームローテータ２０に対する入射時のレーザー光ＬＢの光路位置から所定距離シフトするように、中空モータ２３内に組み込まれてなる。
【００２４】
より詳細には、プリズム２１からプリズム２２に向かうレーザー光ＬＢはいったん、軸ＡＸ１に対して所定の角度αだけ傾斜するが、プリズム２２から（つまりはビームローテータ２０から）外部に出射される際のレーザー光ＬＢの出射方向は、軸ＡＸ１に平行となっている。
【００２５】
これに加えて、ビームローテータ２０においては、中空モータ２３が矢印ＡＲ２に示すように軸ＡＸ１を回転軸として回転するようになっている。係る回転と上述のシフトとの組み合わせの結果、ビームローテータ２０からのレーザー光ＬＢの出射は、軸ＡＸ１と平行にかつ軸ＡＸ１の周りを回転する態様にて、なされることになる。
【００２６】
ガルバノスキャナ３０の寄与を無視すると（あるいは、ガルバノスキャナ３０がレーザー光ＬＢの位置を変更しないとすると）、ビームローテータ２０から出射されたレーザー光ＬＢは、軸ＡＸ１と平行な状態を保って、軸ＡＸ１を軸中心として配置されてなるｆθレンズ４０に、入射することになる。ｆθレンズ４０は、入射したレーザー光ＬＢをワークＷにおける軸ＡＸ１の延長線上の位置に向けて偏向するよう、設けられてなる。これにより、レーザー光ＬＢは、所定の入射角βにてワークＷに照射されることになる。
【００２７】
ただし、上述のようにビームローテータ２０は回転している。それゆえ、ｆθレンズ４０に対するレーザー光ＬＢの入射位置も軸ＡＸ１周りに回転し、これによりｆθレンズ４０からのレーザー光ＬＢの出射位置も軸ＡＸ１周りに回転することになる。しかしながら、ビームローテータ２０によってシフトされるレーザー光ＬＢの光路位置は軸ＡＸ１に対して等方的であるので、レーザー光ＬＢはワークＷの同一位置に照射される。
【００２８】
以上のことはすなわち、ビームローテータ２０とｆθレンズ４０は、ガルバノスキャナ３０の寄与を無視すると、レーザー光ＬＢを、ワークＷの同一位置に対し所定の入射角度βを保ちつつ回転させながら入射させる作用を有していることを意味する。換言すれば、ビームローテータ２０とｆθレンズ４０は、照射位置に対するレーザー光ＬＢの入射の向きを絶えず違える回転させる作用を有しているともいえる。
【００２９】
なお、実際の加工装置１００においては、上述のように、ビームローテータ２０とｆθレンズ４０の間の光路上にガルバノスキャナ３０が設けられている。ガルバノスキャナ３０は、制御モジュール５０の制御のもと、ワークＷに対するレーザー光ＬＢの照射位置を図１において矢印ＡＲ１にて示すように任意の位置に変位させるために設けられてなる。より詳細には、ガルバノスキャナ３０は、レーザー光ＬＢの照射位置を水平２軸方向の所定範囲に変位自在に設けられてなる。そして、係るガルバノスキャナ３０が動作することにより、レーザー光ＬＢによるワークＷの走査が可能となっている。係る場合において、ガルバノスキャナ３０によるレーザー光ＬＢの照射位置の変位（つまりはレーザー光ＬＢによる走査）は、軸ＡＸ１を仮想的に、元の位置（ビームローテータ２０にレーザー光ＬＢが入射する際の位置）と平行な位置に変位させるものとみなせる。それゆえ、レーザー光ＬＢの照射は、ガルバノスキャナ３０の動作に応じた照射位置の変位と、上述したビームローテータ２０とｆθレンズ４０の作用によって実現される、入射角度βを保った回転をしつつの当該照射位置への入射との組み合わせにより、なされることになる。
【００３０】
＜トレパニング加工＞
次に、上述した構成を有する加工装置１００によるトレパニング加工について説明する。図３は、加工装置１００によるトレパニング加工の際の、レーザー光ＬＢの様子を模式的に示す図である。図４は、加工装置１００においてトレパニング加工を行うことで実現される、テーパーレスな穴開け加工（以下、単にテーパーレス加工とも称する）の進行の様子を示す模式断面図である。
【００３１】
以下においては、説明の簡単のため、図３に矢印ＡＲ４にて示すように、レーザー光ＬＢの照射位置を（代表的には集光点Ｆを）所定の水平な円Ｃに沿って変位（周回）させる態様にて、すなわち、レーザー光ＬＢによる走査軌跡が円Ｃとなる態様にて、トレパニング加工がなされる場合を対象とする。
【００３２】
レーザー光ＬＢの円Ｃに沿った変位（周回走査）は、制御モジュール５０からの走査信号に基づきガルバノスキャナ３０が駆動されることによって実現される。そして、本実施の形態に係る加工装置１００においては、このガルバノスキャナ３０によるレーザー光ＬＢの円Ｃに沿った変位に、図３において矢印ＡＲ３にて示すようなビームローテータ２０の回転によるレーザー光ＬＢの照射の向きの変化を同期させた状態で、トレパニング加工を行うようになっている。
【００３３】
なお、実際の加工時には、ビームローテータ２０とガルバノスキャナ３０の同期が成立した状態で、制御モジュール５０が出射源１０に対しレーザー光ＬＢの出射のｏｎ信号を発し、出射源１０はこれに応答してレーザー光ＬＢの出射を開始する。
【００３４】
より詳細には、ビームローテータ２０の動作により照射位置に対するレーザー光ＬＢの照射方向が１回転する間に、ガルバノスキャナ３０によりレーザー光ＬＢが円Ｃ上をちょうど１回転するように、両者の動作が同期制御される。これは、中空モータ２３が１回転するたびにビームローテータ２０が発するタイミング信号を制御モジュール５０が受け取るタイミングに応じて、制御モジュール５０が、ガルバノスキャナ３０に対し、円Ｃ上を１周する走査を実行させるための走査信号を与えることによって実現される。
【００３５】
係る場合、レーザー光ＬＢは、円Ｃ上において円Ｃを含む水平面に対して直交する仮想軸ＡＸ２を中心軸とする円錐状の包絡面ＣＦ内で回転しながら、円Ｃに沿って移動することになる。そして、円Ｃ上におけるレーザー光ＬＢの照射位置と、包絡面ＣＦ内での回転位置（照射位置にするレーザー光の照射の向き）との関係によって、トレパニング加工の際の貫通穴の形状が定まることになる。
【００３６】
テーパーレス加工は、その代表的な一態様である。すなわち、制御モジュール５０によるビームローテータ２０とガルバノスキャナ３０との同期制御が、ｆθレンズ４０から出射されたレーザー光ＬＢが円Ｃ上のどの位置にある場合においても、当該レーザー光ＬＢの通過範囲が円Ｃの内側に含まれ、かつ、当該通過範囲の最外側が円Ｃ上において円Ｃを含む水平面に対して直交する仮想軸ＡＸ２に沿う態様にて、つまりは当該通過範囲の最外側がワークＷに対して垂直となる態様にて行われる場合には、テーパーレス加工が実現される。
【００３７】
なお、仮想軸ＡＸ２は、ガルバノスキャナ３０によるレーザー光ＬＢの照射位置の変位に伴い図２に示す仮想軸ＡＸ１が並行移動したものとも観念することができる。それゆえ、テーパーレス加工は、ガルバノスキャナ３０によって移動する照射位置が円Ｃ上のどの位置にあるかによらず、レーザー光ＬＢの通過範囲の最外側と光軸とのなす角がビームローテータ２０によって実現される入射角βと一致する条件にて、レーザー光ＬＢが傾けられることにより、実現されるともいえる。
【００３８】
例として、図４（ａ）に示すような、図示を省略するステージ７０上に水平に配置された板状のワークＷに対し、その厚み方向に沿った加工予定面Ｐ（断面図である図４においては線状に示される）に沿って、上述した態様のテーパーレス加工により直径Ｄの正円柱状の穴を開けようとする場合を考えると、レーザー光ＬＢはまず、その通過範囲の最外側がワークＷに対して垂直となる入射角βにてレーザー光ＬＢが入射する状態で、矢印ＡＲ５に示すように照射方向を回転させられつつ、矢印ＡＲ６にて示すように、その照射位置が加工予定面Ｐに沿って変位させられる。ただし、入射角βは、レーザー光の干渉や反射が起こらない角度であることが好ましい。また、必ずしもレーザー光ＬＢの通過範囲の最外側がワークＷに対して厳密に垂直である必要はなく、実用上は、垂直に近い角度であればよい。
【００３９】
以降は、係る変位が少なくとも１周、あるいは複数周なされるタイミングごとに、換言すれば、ビームローテータ２０がレーザー光ＬＢを１回転あるいは複数回転させるタイミングごとに、制御モジュール５０からの駆動信号に応答してステージ７０が動作することで、ワークＷが所定距離上昇させられる。これにより、厚み方向において集光点ＦがワークＷの内部に入り込み、図４（ｂ）に示すように、ワークＷには、表面から厚み方向に向けて、加工予定面Ｐに沿った加工溝（加工痕）Ｇが徐々に形成されていくことになる。このとき、レーザー光ＬＢの傾きや回転の仕方は、加工開始時のままであり、それゆえ、レーザー光ＬＢが加工予定面Ｐの外にはみ出ることはない。なお、ワークＷの上昇のタイミングは、ワークＷの材質、レーザー光ＬＢの強度等に応じて適宜に定められてよい。
【００４０】
また、ステージ７０の昇降は、ｆθレンズ４０との相対的な昇降であればよく、ステージ７０の昇降に代えて、あるいはステージ７０の昇降と併せて、ｆθレンズ４０を含む光学系を当該光学系内の光学的距離を変えることなく昇降させる態様であってもよい。
【００４１】
あるいは、ガルバノスキャナ３０の動作によるレーザー光ＬＢの周回走査と、ステージ７０の動作によるワークＷの上昇とが、同期的に行われる態様であってもよい。係る場合、レーザー光ＬＢの集光点Ｆは、螺旋状の軌跡を描きつつワークＷの内部に入り込んでいくことになる。
【００４２】
レーザー光ＬＢの周回走査とワークＷの上昇とが繰り返されることで、最終的には、図４（ｃ）に示すように、溝Ｇが、加工予定面Ｐに沿ってワークＷを貫通する。そして、矢印ＡＲ７にて示すように溝Ｇにて囲まれた円柱状の部分を離脱させれば、図４（ｄ）に示すように、側面ＳがワークＷの表面Ｗａと裏面Ｗｂの双方に対し垂直である貫通穴Ｈが形成される。つまりは、テーパーレス加工が完了する。
【００４３】
なお、ワークＷの厚みが薄い場合には、このようにステージ７０を動作させてワークＷを上方に移動させずとも、溝部Ｇを加工予定面Ｐに沿って表面Ｗａから裏面Ｗｂへと貫通させることが可能である。
【００４４】
ところで、円柱状の貫通孔を開ける場合にはレーザー光ＬＢの走査軌跡を円とする必要があるが、走査軌跡のなす閉曲線（多角形含む）の形状を違えることで、他の形状の貫通孔を開けることも可能である。例えば、レーザー光ＬＢによる走査軌跡が矩形状となるようにガルバノスキャナ３０を制御すれば、矩形の貫通穴を形成する加工も可能であり、その際に、レーザー光ＬＢの通過範囲の最外側がワークＷに対して垂直となる入射角にてレーザー光ＬＢをワークＷに入射させる、という関係をみたすようにすれば、係る矩形の貫通穴をテーパーレスとすることも可能である。
【００４５】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、出射源から被加工物に至るレーザー光の光路において、ビームローテータとガルバノスキャナとｆθレンズとがこの順に設けられた加工装置において、ガルバノスキャナによって、照射位置が例えば円などの閉曲線が走査軌跡となるようにレーザー光を変位させる動作と、ビームローテータとｆθレンズとによって、レーザー光の照射方向を傾けつつ当該照射方向を回転させる動作とを同期させ、さらに、レーザー光の通過範囲の最外側が被加工物に対して垂直となる入射角にてレーザー光が被加工物に入射するようにすることで、被加工物に対しテーパーレスな穴開け加工を行うことができる。
【００４６】
＜変形例＞
上述の実施の形態においては、テーパーレス加工を実現するべく、レーザー光の通過範囲の最外側が被加工物に対して垂直となる入射角にてレーザー光を入射するようにしていたが、これに代わり、レーザー光の通過範囲の最内側が被加工物に対して垂直となる入射角にてレーザー光を入射させる、上述の実施の形態とは逆位相となる態様にて、レーザー光を入射させた場合には、貫通穴がテーパー状となる穴開け加工を、好ましくは、テーパーの形状を制御した加工を、意図的に行うことが出来る。さらには、レーザー光の傾斜状態を、加工全体を通して、あるいは加工の途中で段階的にまたは連続的に違えることで、種々の穴形状の穴開け加工を行うことができる。これはすなわち、レーザー光の傾斜状態を制御することで、テーパーの状態を意図的に制御した穴開け加工が行えることを意味する。
【実施例】
【００４７】
（実施例１）
本実施例では厚さ０．６２ｍｍのアルミナセラミックス板に対して、直径２００μｍの穴開け加工を行った。加工条件は以下の通りとした。
レーザー条件→波長＝５３２ｎｍ、パルス幅＜５０ｐｓ、繰り返し周波数＝１００ｋＨｚ、出力＝７．５Ｗ；
ビームローテータ回転数＝１００００ｒｐｍ；
ｚ軸送りピッチ＝１２μｍ。
【００４８】
図５は、加工によって得られた貫通穴の拡大像を示す図である。図５（ａ）は貫通穴を通る断面でアルミナセラミックス板を分断した後、貫通穴を側方から見た像であり、図５（ｂ）は係る分断後のアルミナセラミックス板の表面の像である。
【００４９】
図５からは、テーパーレスな貫通穴が良好に形成されていることが確認される。
【００５０】
（実施例２）
本実施例では厚さ０．３６ｍｍのＳｉＣ板に対して、直径３００μｍの穴開け加工を行った。加工条件は以下の通りとした。
レーザー条件→波長＝５３２ｎｍ、パルス幅＜１５ｎｓ、繰り返し周波数＝８０ｋＨｚ、出力＝４．０Ｗ；
ビームローテータ回転数＝５０００ｒｐｍ；
ｚ軸送りピッチ＝２０μｍ。
【００５１】
図６は、加工によって得られた貫通穴の拡大像を示す図である。図６（ａ）は貫通穴を通る断面でＳｉＣ板を分断した後、貫通穴を側方から見た像であり、図６（ｂ）は貫通穴形成後のＳｉＣ板の表面の像である。
【００５２】
図６からは、テーパーレスな貫通穴が良好に形成されていることが確認される。
【００５３】
（実施例３）
本実施例では厚さ０．４９ｍｍのＳｉ板に対して、直径５００μｍの穴開け加工を行った。加工条件は以下の通りとした。
レーザー条件→波長＝５３２ｎｍ、パルス幅＜１５ｎｓ、繰り返し周波数＝５０ｋＨｚ、出力＝７．５Ｗ；
ビームローテータ回転数＝５０００ｒｐｍ；
ｚ軸送りピッチ＝６０μｍ。
【００５４】
図７は、加工によって得られた貫通穴の拡大像を示す図である。図７（ａ）は貫通穴を通る断面でＳｉ板を分断した後、貫通穴を側方から見た像であり、図７（ｂ）は貫通穴形成後のＳｉ板の表面の像である。
【００５５】
図７からは、テーパーレスな貫通穴が良好に形成されていることが確認される。
【符号の説明】
【００５６】
１０  出射源
２０  ビームローテータ
２１、２２  プリズム
２３  中空モータ
３０  ガルバノスキャナ
４０  ｆθレンズ
５０  制御モジュール
７０  ステージ
１００  加工装置
ＬＢ  レーザー光
Ｆ  集光点
Ｈ  貫通穴
Ｐ  加工予定面
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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