(57)【要約】【課題】ワークの表面に対する加工と同時に側端面に対する加工をも実行可能なレーザ加工技術の提供。【解決手段】レーザ発振器14から出射されたレーザビームLBを揺動反射させ、ワーク22表面の外縁部にレーザビームを所定の幅で往復照射するガルバノミラー装置32, 34を収納したガルバノユニット12と、このガルバノユニット12に取り付けられた側端面反射部材42と、ガルバノユニット12の位置を、ワーク22に対して相対的に移動させるガルバノユニット移動機構18を備えたレーザ加工装置10であって、側端面反射部材42は、ガルバノミラー装置32, 34の動作によってワーク22の表面から外側に逸らされたレーザビームLBを、ワーク22の側端面25に反射する反射ミラー48を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振器から出射されたレーザビームを揺動反射させ、ワーク表面の外縁部にレーザビームを所定の幅で往復照射するガルバノミラー装置を収納したガルバノユニットと、
このガルバノユニットに取り付けられた側端面反射部材と、
上記ガルバノユニットの位置を、ワークに対して相対的に移動させるガルバノユニット移動機構を備えたレーザ加工装置であって、
上記側端面反射部材は、上記ガルバノミラー装置の動作によってワーク表面から外側に逸らされたレーザビームを、ワークの側端面に反射する反射ミラーを備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
上記ガルバノユニットには、ワークの各辺に対応した複数の側端面反射部材が取り付けられており、
各側端面反射部材は、反射ミラーの位置を上下動させる機構を備えており、
ワークの一の辺に沿ってレーザビームを照射している際には、他の辺に対応した側端面反射部材の反射ミラーを上昇させ、ワーク表面に接触することを防止する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
上記ワークの各辺を保持する複数のクランパと、
上記ガルバノユニットの移動に同期させて、上記側端面反射部材と抵触する位置にあるクランパを事前に退避させると共に、ガルバノユニットが通過した後に元の位置に復帰させる制御機構を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
レーザ発振器から出射されたレーザビームを、ガルバノミラー装置によって揺動反射させ、ワーク表面の外縁部に所定の幅で往復照射すると共に、ガルバノミラー装置の位置をワークに対して相対的に移動させることにより、ワーク表面の外縁部に沿ってレーザビームを連続照射する加工方法において、
レーザビームの往復幅をワーク表面の外縁部の加工幅よりも大きく設定しておき、ワーク表面から外側に逸らされたレーザビームを、上記ガルバノミラー装置と同期して移動する反射ミラーによってワークの側端面に反射させ、以てワーク表面の外縁部に対する加工とワークの側端面に対する加工を同時に実行することを特徴とするレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はレーザ加工技術に係り、特に、ワーク表面に対するレーザビームの照射に際し、ワーク表面から外側にはみ出すように照射させたレーザビームを用いて、ワークの側端面に対するレーザ照射を実現するレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
平板状のワーク表面に対してレーザビームを所定のパターンで照射し、当該ワークに形成された薄膜を除去することが行われている。図５はその一例として、矩形状の絶縁基板の表面に導電性の薄膜26を被着形成したワーク22の表面にレーザビームLBを照射し、外縁部23に被着された薄膜26を除去する加工方法が示されている。
【０００３】
具体的には、図５(a)に示すように、レーザ発振器から出射されたレーザビームLBをガルバノミラーを用いて小刻みに往復させ、ワーク22の外縁部23にレーザビームLBの斜めの照射ラインを形成すると同時に、ロボットアームやＸＹガントリー装置を用いてガルバノミラー自体をＸＹ方向に所定速度で移動させることにより、図５(b)に示すように、ワーク22の外縁部23が額縁状に露出する。
【０００４】
ところで、絶縁基板の表面に薄膜26を被着形成する過程で、その側端面にまで導電材が付着し、薄膜26が部分的に形成されている場合が多いが、上記の加工方法ではレーザビームLBが上方からワーク22の表面に対して照射されるため、図６に示すように、側端面25に付着した薄膜26はそのまま残されてしまうこととなる。
【０００５】
このため従来は、ワーク22の表面に対する薄膜26の除去作業が完了した後、エッチングによって側端面25に対する薄膜26の除去作業が実施される場合もあったが、作業工程の増加を避けるため、側端面25の薄膜26を除去することなく、そのまま放置されるケースも多かった。
なお、特許文献１に示すように、ワークの側端面にレーザビームを照射してクラックを修復する技術が公知であるため、これを応用して側端面25の薄膜26をレーザ照射によって除去することも当然に可能ではあるが、この場合も表面に対する加工が完了した後、側端面25への加工を別工程として実行する必要があり、作業工程の複雑化は避けられなかった。
【特許文献１】特開２００７−２４５２３５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、従来技術が抱えていた上記の問題を解決するために案出されたものであり、ワークの表面に対する加工と同時に側端面に対する加工をも実行可能なレーザ加工技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載したレーザ加工装置は、レーザ発振器から出射されたレーザビームを揺動反射させ、ワーク表面の外縁部にレーザビームを所定の幅で往復照射するガルバノミラー装置を収納したガルバノユニットと、このガルバノユニットに取り付けられた側端面反射部材と、上記ガルバノユニットの位置を、ワークに対して相対的に移動させるガルバノユニット移動機構を備えたレーザ加工装置であって、上記側端面反射部材は、上記ガルバノミラー装置の動作によってワーク表面から外側に逸らされたレーザビームを、ワークの側端面に反射する反射ミラーを備えたことを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載したレーザ加工装置は、請求項１のレーザ加工装置を前提とし、さらに、上記ガルバノユニットにワークの各辺に対応した複数の側端面反射部材が取り付けられており、反射ミラーの位置を上下動させる機構を各側端面反射部材が備えており、ワークの一の辺に沿ってレーザビームを照射する際には、他の辺に対応した側端面反射部材の反射ミラーを上昇させて、ワーク表面に接触することを防止する制御手段を備えたことを特徴としている。
【０００９】
請求項３に記載したレーザ加工装置は、請求項１または２のレーザ加工装置を前提とし、さらに、上記ワークの各辺を保持する複数のクランパと、上記ガルバノユニットの移動に同期させて、上記側端面反射部材と抵触する位置にあるクランパを事前に退避させると共に、ガルバノユニットが通過した後に元の位置に復帰させる制御機構を備えたことを特徴としている。
【００１０】
請求項４に記載したレーザ加工方法は、レーザ発振器から出射されたレーザビームを、ガルバノミラー装置によって揺動反射させ、ワーク表面の外縁部に所定の幅で往復照射すると共に、ガルバノミラー装置の位置をワークに対して相対的に移動させることにより、ワーク表面の外縁部に沿ってレーザビームを連続照射する加工方法において、レーザビームの往復幅をワーク表面の外縁部の加工幅よりも大きく設定しておき、ワーク表面から外側に逸らされたレーザビームを、上記ガルバノミラー装置と同期して移動する反射ミラーによってワークの側端面に反射させ、以てワーク表面の外縁部に対する加工とワークの側端面に対する加工を同時に実行することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法によれば、ガルバノミラー装置を用いてワーク表面の外縁部に対してレーザビームを往復照射するに際し、レーザビームの往復幅を加工を必要とする外縁部の本来の横幅よりも大きく設定しておくことで、レーザビームを敢えてワーク表面から外部にはみ出させ、これを反射ミラーによってワークの側端面に向けて反射させることにより、ワーク表面の外縁部に対する加工と、ワークの側端面に対する加工を同一工程において実行可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、この発明に係るレーザ加工装置10の基本構成を示す模式図であり、ガルバノユニット12と、レーザ発振器14と、制御部16と、ガルバノユニット移動機構18とを備えている。
ガルバノユニット12の下方に設けられたテーブル20上には、ワーク22が載置されている。このワーク22は、絶縁基板24の表面、及び側端面の少なくとも一部に導電性の薄膜26が被着されたものよりなる。
【００１３】
ガルバノユニット12は、直方体形状のケーシング30と、ケーシング30の内部に配置された第１のガルバノミラー装置32及び第２のガルバノミラー装置34とを備えている。
ケーシング30の下面には開口部36が形成され、この開口部36にはｆθレンズ38が嵌合されている。
【００１４】
ケーシング30の一側面には、レーザ導光用の開口部40が設けられている。レーザ発振器14から出射されたレーザビームLBは、図示しない伝送光学系を経由してこの開口部40からケーシング30内に導かれ、第１のガルバノミラー装置32及び第２のガルバノミラー装置34の各反射ミラー32a, 34aによって所定の角度に偏向された後、ｆθレンズ38に入射して集光され、ワーク22に対して照射される。
【００１５】
第１のガルバノミラー装置32及び第２のガルバノミラー装置34は、それぞれサーボモータ32b, 34bの駆動によって反射ミラー32a, 34aの角度を一定範囲内で回動可能となされており、それぞれの角度を変位させることにより、レーザビームLBの照射位置をＸＹ方向に移動させることができる。
【００１６】
ケーシング30の外側面には、側端面反射部材42が設けられている。この側端面反射部材42は、固定ロッド44と、伸縮ロッド46と、反射ミラー48を備えている。
伸縮ロッド46は、その上部が固定ロッド44内に収納されており、固定ロッド44内に設けられたソレノイド（図示省略）の駆動軸に接続されている。この結果、ソレノイドの駆動に応じて、伸縮ロッド46の固定ロッド44からの突出量が変化し、側端面反射部材42の全長が可変となされている。
【００１７】
反射ミラー48は、伸縮ロッド46の下端部に取り付けられた回転軸50に接続されており、この回転軸50の回転により、一定の範囲内で角度を調節可能となされている。
固定ロッド44の上部は、ケーシング30の外側面に接合されている。
【００１８】
図１においては、図示の便宜上３個の側端面反射部材42のみが描かれているが、図２に示すように、実際にはケーシング30の４つの外側面にそれぞれ側端面反射部材42が設けられている。
【００１９】
ガルバノユニット移動機構18は、ガルバノユニット12自体をワーク22に対してＸＹ方向に相対移動させる機能を備えた装置類を意味し、具体的にはガルバノユニット12に取り付けられた多関節型ロボットアームや、ガルバノユニット12を搭載したＸＹガントリー装置等が該当する。
あるいは、ガルバノユニット12側をＸ方向に往復移動させる１軸の往復移動装置と、テーブル20側をＹ方向に往復移動させる１軸の往復移動装置との組合せにより、ガルバノユニット移動機構18を構成してもよい。
【００２０】
制御部16はＮＣ装置（Numerical Control unit）よりなり、予め用意された制御プログラムに従って制御用信号を生成し、レーザ発振器14やガルバノユニット12、ガルバノユニット移動機構18に出力する機能を備えている。
以下に、制御部16による制御内容を例示する。
(1)レーザ発振器14のON／OFF、出力レベル、発振形態（PW／パルス）
(2)ガルバノユニット移動機構18によるガルバノユニット12の移動／方向転換／停止
(3)第１のガルバノミラー装置32及び第２のガルバノミラー装置34のサーボモータ32b, 34bの駆動（反射ミラー32a, 34aの揺動）
(4)各側端面反射部材42におけるソレノイドの駆動（伸縮ロッド46の突出量の加減）
【００２１】
以下、このレーザ加工装置12を用いた加工方法について説明する。
まず、図２に示すように、ワーク22の表面上方にガルバノユニット12を配置させる。図においては、ワーク22の右辺下端にガルバノユニット12が配置されている。
【００２２】
ここでレーザ発振器14からレーザビームLBが出射され、開口部40からガルバノユニット12の内部に導かれると、第１のガルバノミラー装置32及び第２のガルバノミラー装置34の反射ミラー32a, 34aが所定の角度範囲で連続的に揺動し、レーザビームLBを往復させる。同時に、ガルバノユニット移動機構18の動作により、ガルバノユニット12がワーク22の右辺に沿って紙面上方向に移動する結果、ワーク22の右辺に対して斜めジグザグ状にレーザビームLBが照射され、薄膜26が除去されていく。
【００２３】
この際、図１に示すように、ガルバノユニット12の第１の外側面Ａに取り付けられた側端面反射部材42の伸縮ロッド46は、他の外側面に取り付けられた側端面反射部材42の伸縮ロッド46に比較してその突出量が増大しており、反射ミラー48がワーク22の右辺の側端面25近傍まで伸ばされている。
また、ガルバノミラー装置32, 34によって左右に振られるレーザビームLBの往復幅も、ワーク22の表面の外縁部23のみを加工する場合に比べて拡張されており、レーザビームLBの一部がワーク22の右辺から外側にはみ出すように照射される。
そして、このはみ出たレーザビームLBは反射ミラー48によって反射され、ワーク22の側端面25に入射する。この結果、ワーク22の表面に対する薄膜26の除去処理と同一工程において、側端面25に対する薄膜26の除去処理が実現される。
【００２４】
このワーク22の側端面25に対する薄膜26の除去処理を有効に実現するためには、側端面反射部材42の伸縮ロッド46の突出量と、反射ミラー48の角度の設定が重要ポイントとなる。このため、事前に試行錯誤を繰り返し、最適な突出量及び角度を求めておく。
【００２５】
ガルバノユニット12がワーク22の右辺上端に達した時点で、ガルバノユニット移動機構18の動作によって移動方向が左に変更される。この結果、ガルバノユニット12はワーク22の上辺に沿って左方向に移動し、薄膜26の除去処理を継続する。
この場合、ガルバノミラー装置32, 34によるレーザビームLBの往復移動の方向も左に90度変更される。そして、ガルバノユニット12の第２の外側面Ｂに取り付けられた側端面反射部材42の伸縮ロッド46が伸長され、外側にはみ出るように照射されたレーザビームLBをワーク22の側端面25に向けて反射する。この際、他の側端面反射部材42の反射ミラー48がワーク22の表面に接触することを回避するため、これらの伸縮ロッド46は固定ロッド44内に深く収納され、全長が短縮化される。
【００２６】
つぎに、ガルバノユニット12がワーク22の上辺左端に達した時点で、ガルバノユニット移動機構18の動作によって移動方向が下に変更される。この結果、ガルバノユニット12はワーク22の左辺に沿って下方向に移動し、薄膜26の除去処理を継続する。
この際、ガルバノミラー装置32, 34によるレーザビームLBの往復移動の方向も左に90度変更される。そして、ガルバノユニット12の第３の外側面Ｃに取り付けられた側端面反射部材42の伸縮ロッド46が伸長され、外側にはみ出るように照射されたレーザビームLBをワーク22の側端面25に向けて反射する。この場合も、他の側端面反射部材42の反射ミラー48がワーク22の表面に接触することを回避するため、これらの伸縮ロッド46は固定ロッド44内に深く収納され、全長が短縮化される。
【００２７】
つぎに、ガルバノユニット12がワーク22の左辺下端に達した時点で、ガルバノユニット移動機構18の動作によって移動方向が右に変更される。この結果、ガルバノユニット12はワーク22の下辺に沿って右方向に移動し、薄膜26の除去処理を継続する。
この際、ガルバノミラー装置32, 34によるレーザビームLBの往復移動の方向も左に90度変更される。そして、ガルバノユニット12の第４の外側面Ｄに取り付けられた側端面反射部材42の伸縮ロッド46が伸長され、外側にはみ出るように照射されたレーザビームLBをワーク22の側端面25に向けて反射する。この場合も、他の側端面反射部材42の反射ミラー48がワーク22の表面に接触することを回避するため、これらの伸縮ロッド46は固定ロッド44内に深く収納され、全長が短縮化される。
【００２８】
以上のように、ガルバノユニット移動機構18の動作により、ガルバノユニット12がワーク22の４辺に沿って移動し、レーザビームLBの照射を継続することにより、図３に示すように、ワーク22表面の外縁部23を覆っていた薄膜26が額縁状に除去されると同時に、各側端面25に付着していた薄膜26も綺麗に除去することができる。
【００２９】
なお、上記の実施形態においては、レーザ加工装置10を絶縁基板24に被着形成された薄膜26の除去に利用する例を挙げたが、この発明はこれに限定されるものではなく、他の加工目的に応用可能であることは言うまでもない。
また上記においては、ガルバノユニット12に計４つの側端面反射部材42を設ける例を示したが、ガルバノユニット12は少なくとも１つの側端面反射部材42を備えていれば、この発明を実現することができる。
【００３０】
図４は、ワーク22を固定するために、ワーク22の各辺を伸縮可能な複数のクランパ52によって押圧・挟持する方式を採用した例を示している。
各クランパ52の基端部は、収納部54の開口部内に挿入され、図示しないソレノイドの駆動軸に接続されている。そして、上記の制御部16からの制御信号を受けてソレノイドが駆動することにより、クランパ52の伸縮動作が個別に制御される。
具体的には、ガルバノユニット12の移動に対応して、加工の邪魔になるクランパ52が順に収納部54内に逃がされ、ガルバノユニット12が十分に遠ざかった時点で元の位置に復帰するように、タイミング制御される。
この結果、側端面反射部材42の反射ミラー48がクランパ52に抵触することを、未然に防止可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明に係るレーザ加工装置の基本構成を示す模式図である。
【図２】ワークに対する加工手順を示す平面図である。
【図３】ワークに対する加工結果を示す斜視図である。
【図４】ワークの各辺を複数のクランパによって固定する例を示す平面図である。
【図５】ワークの表面外縁部に対する従来の加工方法を示す説明図である。
【図６】ワークに対する従来の加工結果を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
10    レーザ加工装置
12    ガルバノユニット
14    レーザ発振器
16    制御部
18    ガルバノユニット移動機構
20    テーブル
22    ワーク
23    外縁部
24    絶縁基板
25    ワークの側端面
26    薄膜
30    ケーシング
32    第１のガルバノミラー装置
32a    反射ミラー
32b    サーボモータ
34    第２のガルバノミラー装置
34a    反射ミラー
34b    サーボモータ
36    開口部
38    ｆθレンズ
40    レーザ導光用の開口部
42    側端面反射部材
44    固定ロッド
46    伸縮ロッド
48    反射ミラー
50    回転軸
52    クランパ
54    収納部
LB    レーザビーム
【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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