(57)【要約】本発明にかかるレーザ加工装置は、被加工物を保持するＸＹテーブルが被加工物を保持する複数の載置部を有している。複数の載置部は各々上下移動し、レーザでスルーホール加工をするとき、その真下の載置部のみが下降する。
2009001497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物をレーザ加工する加工ヘッドと、被加工物を保持してＸＹ方向に駆動するＸＹテーブルを備え、
前記ＸＹテーブルは前記被加工物を保持する複数の載置部を有し、
複数の前記載置部の各々を上下移動させる昇降駆動部を有するレーザ加工装置。
【請求項２】
前記加工ヘッドによる貫通穴加工の時に、複数の前記載置部のうち加工ヘッドによるレーザ照射の位置の下にある前記載置部が他の前記載置部に対して下部に位置するように前記昇降駆動部を制御する請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
複数の前記載置部に前記被加工物を吸着する吸着穴を有し、前記吸着穴に連通する空洞部を有し、前記載置部が上部に位置するときには前記空洞部が気体を吸引するガス吸引口に連通する請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
下部に位置している前記載置部の上部の空間と、上部に位置している前記載置部の下部の空間が連通し、前記連通した空間の気体を吸引するガス排出装置を有する請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
下部に位置している前記載置部の上部の空間と、上部に位置している前記載置部の下部の空間が連通し、前記連通した空間に気体を供給するガス供給装置を有する請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
下部に位置している前記載置部の前記吸着穴からガスを噴出させる請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記載置部が下部に位置するときには前記空洞部が気体を供給するガス供給口に連通する請求項３記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
下部に位置している前記載置部の上部の空間と、上部に位置している前記載置部の下部の空間が連通し、前記連通した空間の気体を吸引するガス排出装置を有し、前記連通した空間に気体を供給するガス供給装置を有し、前記連通した空間と載置部外部との圧力差をなくすように、前記ガス排出装置の排出と前記ガス供給装置からの気体の供給とがなされる請求項２に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビームを照射して加工を行うレーザ加工装置において、ブラインドホール加工（非貫通穴加工）とスルーホール加工（貫通穴加工）の両方を一台の加工装置にて提供するレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パソコンや携帯端末等に搭載しているプリント基板等の被加工物に穴あけを行うために、レーザで穴あけを行うレーザ加工装置が使用されている。このレーザ穴加工では、レーザの熱エネルギーを被加工物の一部分に集中的に照射し、熱加工やアブレーション加工を行うため、除去された被加工物が粉塵となり、加工粉塵が発生する。一方、代表的な被加工物であるプリント基板において、近年では、多積層化、微細化が進行しており、基板製作工程において相応したクリーン度を維持した環境と被加工物自身への粉塵付着を減少させることが要求される。通常、被加工物の穴加工後に洗浄工程を設けて対応しているが、洗浄工程の負荷軽減、工場のクリーン度の確保の面等からも、加工粉塵の飛散や、被加工物への付着は極力低減することが要求される。【０００３】
この種のレーザ加工装置は、高速で微細な穴加工を実現するため、ガルバノスキャナを搭載し、５０ｍｍ程度の四角形状範囲を高速に加工する。通常の被加工物では、加工範囲が５０ｍｍより大きいため、真空吸着機能を有する載置部、または、挟み持つ機構を持つ載置部に、被加工物を固定保持し、この載置部をＸＹテーブルに搭載し移動させることにより、ガルバノスキャナの走査範囲より大きな加工範囲を実現している。【０００４】
このようなレーザによる被加工物への穴加工では、大きく分類して、被加工物に貫通穴を空けるスルーホール加工と、被加工物のひとつであるプリント基板表面層の回路形成用の銅箔を残して非貫通穴を空けるブラインドホール加工の２種類がある。従来の被加工物の載置部は、ブラインドホールを加工する場合、真空吸着機能を有した平滑な板形状で被加工物を固定している。ブラインドホールを加工する場合、被加工物の保持は、通常、ＸＹテーブル上に搭載され、真空吸着機能を持たせた平滑な載置部に直接被加工物を吸着することにより行っている。加工穴が貫通しないので、粉塵が被加工物の上部のみに発生する。これを、被加工物上部に集塵機構を装備することにより粉塵の飛散を防止している。【０００５】
しかし、このような板形状の載置部の場合、スルーホールを加工すると、貫通したレーザが載置部表面に反射して被加工物の下層面を傷つけるとともに、載置部の表面を傷つけることとなる。結果として、平滑高精度を要求される載置部を精度良く維持することができない。これを回避するため、従来は、被加工物下部に保護部材を置き、加工後に被加工物とともに取り外すことによりレーザが載置部へ到達することを回避する方法が採られる。また、載置部を被加工物の加工パターンにあわせた形状に加工し、穴加工に必要な最小限な部分のみ下部に逃がした個別の被加工物専用形状の載置部を用いる方法もある。更に、被加工物を周囲から保持し、被加工物の重力によるたわみに対しては保持部からテンションをかける等の構造により、被加工物の下部の載置部を設けず、かつ下部に集塵機構を搭載する構造を用いる等（たとえば、特許文献１参照）の様々な方法により加工を実施してきた。【０００６】
上述のように、従来のレーザ加工装置では、ブラインドホール加工とスルーホール加工を実現する機構に違いがあり、同一の装置で両方の加工を行うのに様々な工夫をしていたが、それぞれ問題点を含んでいた。例えば、被加工物の加工面と反対側に保護部材を置く方法では、被加工物全数に加工のための保護部材が消耗品として必要となり、コスト面、環境面から課題となっていた。また、加工装置の被加工物の載置部を被加工物の加工にあわせて逃がす場合、加工形状によって基板載置部を変更しなければならないため、品種対応における自由度が低く、変更にかかるコスト面、切替時間ロスによる生産効率低下の面から課題となっていた。【０００７】
また、従来の構造のうち、スルーホール加工に対応して被加工物下部の載置部を持たない構造では被加工物がたわむが、スルーホール（貫通穴）を高精度に加工するためには被加工物を平面的に高精度に保持することが必要である。その実現のために、被加工物の周囲をチャックにより保持していた。この場合、中央部分のたわみを抑えるため、チャック部にテンション機構を設け、被加工物に引っ張り応力を加えることにより精度を確保していた。しかしながら、この構造では、被加工物に応力を加えるため、被加工物の伸びに対する精度確保のために、テンションの量を厳密に管理することが必要である。それとともに、被加工物の材質、厚さ、サイズ等の諸条件に対して個別にテンションを管理する必要があり、高精度な保持状態を確保することが困難であった。また、ブラインド加工を行うためには、被加工物にチャックする余分なスペースを設けた設計とすることが必要である。載置部に関しては、チャックを用いる保持方法と用いない保持方法と両立するためには、下部の集塵機構とともに、載置部の大幅な変更を伴うため事実上不可能となっていた。
【特許文献１】特開平１０−２９６４７３号公報
【発明の開示】
【０００８】
本発明にかかるレーザ加工装置は、被加工物をレーザ加工する加工ヘッドと、被加工物を保持してＸＹ方向に駆動するＸＹテーブルを備えている。ＸＹテーブルは被加工物を保持する複数の載置部を有している。被加工物は、常に少なくとも２個以上の載置部で保持する。ＸＹテーブルには、複数の載置部の並び方を規制するテーブルベースと、複数の載置部の各々を上下移動させる昇降駆動部を設けている。加工ヘッドによるレーザ照射方向に対して、複数の載置部のうち加工ヘッドによるレーザ照射の位置にある載置部が他の載置部に対して下部に位置するように前記昇降駆動部を制御する。
【０００９】
この構成では、貫通したレーザの位置の載置部を下部に位置させることにより、他の載置部によって貫通加工時に被加工物をしっかりと保持することが可能であり、しかも、貫通したレーザによって載置部を傷つけることがない。そして、被加工物に保護部材を設ける、複数の被加工物の穴あけパターンに対して専用の載置部を交換する、等の特別の手段を用いることなく、ブラインドホール（非貫通穴）加工、およびスルーホール（貫通穴）加工の両方を混在して生産することができ、生産効率の高いレーザ加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本発明の実施の形態によるレーザ加工装置の概略構成図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態によるレーザ加工装置を構成する被加工物載置部の詳細を示した斜視図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態によるレーザ加工装置を構成する被加工物載置部の一部分の断面図である。
【符号の説明】
【００１１】
１０    加工制御部
１１    レーザ発振機
１１ａ    レーザビーム
１２    ガルバノスキャナ
１２ａ    Ｘミラー
１２ｂ    Ｙミラー
１３    ｆθレンズ
１４    加工ヘッド
１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ    載置部
１６    被加工物
１７    ＸＹテーブル
１８    集塵装置
１９    光学系
２０    空洞部
２１    ガス吸引口
２２    ガス供給口
２３    ガス供給装置
２４    ガス排出装置
２５    吸引力
２６    噴出ガス
２７    昇降駆動部
２８    吸着穴
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明にかかるレーザ加工装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。【００１３】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態によるレーザ加工装置の概略構成図である。本実施の形態によるレーザ加工装置は、図１に示すように、加工制御部１０と、レーザ発振機１１と、ガルバノスキャナ１２と、反射ミラー（Ｘミラー１２ａ、Ｙミラー１２ｂ）等により構成される光学系１９とｆθレンズ１３とを有している。更に、このレーザ加工装置はＸＹテーブル１７と、加工ヘッド１４と、被加工物載置部１５とを有している。そして、被加工物載置部１５上に加工対象物である被加工物１６が載置され、加工が行われる。【００１４】
このように構成された本実施の形態にかかるレーザ加工装置において、レーザ発信機から出射されたレーザビーム１１ａが、光学系１９を通って、加工ヘッド１４に導入される。図１において、ＸＹＺ軸はそれぞれ直角の方向にあり、Ｚ軸方向は、ＸＹ軸がなす平面に垂直な方向であり、Ｘは紙面に平行な方向、Ｙは紙面に垂直な方向である。【００１５】
レーザビーム１１ａは、光学系１９を通過し、要求される形状に整形されるとともに、必要とされるエネルギー分布を与えられる。レーザビーム１１ａは、ガルバノスキャナ１２によりＸＹ平面上の出射方向を位置制御され、ｆθレンズ１３を経て被加工物上の加工点に集光される。【００１６】
ガルバノスキャナ１２で出射方向を位置制御できるスキャン加工エリア内の加工が終了すると、ＸＹテーブル１７が移動し、載置部１５に吸着固定された被加工物１６の未加工エリアがガルバノスキャナ１２でスキャンできる加工エリア範囲へ入るように動作し、加工を再開する。これらの加工・移動を繰り返し、ガルバノスキャナ１２の加工エリアよりも大きな被加工物１６を加工する。【００１７】
図２は、本発明の被加工物載置部１５の詳細を示した斜視図である。被加工物１６を保持する載置部１５は、Ｘ方向はガルバノスキャナ１２のスキャンエリアに対応する幅に８個に分割されている。周辺の四角い枠の固定部分を１個とすると、それと合わせて吸着穴を設けた９個のブロックに分割されている。【００１８】
図３は本発明の実施の形態によるレーザ加工装置を構成する被加工物載置部の一部分の断面図である。図２の円で囲んだ部分を拡大したＹ軸方向から見た断面図である。被加工物１６が分割された載置部１５ａ〜１５ｅの上部に載せられている。分割された載置部１５ａ〜１５ｅは、個別に上下方向に動作可能な構造を持ち、加工制御部１０からの制御信号に従って、エアシリンダ等の昇降駆動部２７（図２参照）により上下動作する。載置部１５ａ〜１５ｅは、その中に空洞部２０がある。載置部１５ａ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅの空洞部２０は吸引装置（図示せず）に連通している。そこで、空洞部２０の内部が負圧になり上部の吸着穴２８において吸引力２５が働き被加工物１６を吸引固定する。【００１９】
ブラインドホール（非貫通穴）加工時は、載置部１５はすべての吸着部が上昇した状態となる。そして、載置部全面を使用して被加工物１６を吸着固定し、加工を行う。この場合、被加工物１６の上部に設置された集塵装置１８により、被加工物１６の上部に発生する粉塵を吸引処理し、粉塵飛散の防止と被加工物１６への粉塵の付着を防止する。【００２０】
スルーホール（貫通穴）加工時は、ガルバノスキャナ１２とＸＹテーブル１７の動作は、ブラインドホール加工時と同様であるが、加工穴が貫通することにより被加工物１６の下部に発生する粉塵の処理と被加工物１６の下部にある載置部を保護する目的から、次に示す動作を行う。【００２１】
ガルバノスキャナ１２のスキャンエリア、すなわちレーザの到達しうる範囲の下部に相当する載置部１５ｂは、被加工物情報を入力された加工制御部１０（図１参照）により動作制御され、図３に見るように、加工の下部に相当するときのみ下降する。また、載置部１５ｂに隣接する載置部１５ｃの下部からはガス供給装置２３から供給されたガスが載置部１５ｂの上に噴出し、下降中の載置部１５ｂの上空にガスによる流路を形成し、発生する粉塵を載置部１５ｂの上空から載置部１５ａの下の排出経路へ移動させる。排出されたガスは、ガス排出装置２４にて吸引され排出される。これらのガスの動きを、図３では三本の矢印で示している。この構成により、レーザ加工時に発生する粉塵の除去に対して、ガス排出装置２４とガス供給装置２３とを加えることで粉塵排出に必要なガス流路を形成することができ、粉塵の排出を有効に行うことができる。このようなガスの流れを作るには、下部に位置する載置部１５ｂの上部の空間と、上部に位置する載置部１５ｃまたは載置部１５ａの下部の空間とが連通していることが必要である。ここで、一番端の載置部１５ａが下部に位置する場合は、載置部１５ｂの或る一方向からガスを供給し、載置部１５ｂの他の方向からガスおよび粉塵を排出するようなガス流路を形成すればよい。または、周辺の四角い枠の固定部分に新たに一番端専用のガス排出穴もしくはガス供給穴を設けても良い。ガスとしては、乾燥空気や窒素ガスなどを用いる。【００２２】
このとき、載置部内部（載置部１５ｃ等の下部空間と載置部１５ｂの上部空間）と載置部の外部との差をなくすように粉塵排出のためのガス供給量と排出量とをバランスをとりながら排出及び供給する。この調整により、被加工物にガスの圧力がかかり変形し保持精度が悪化することを防止することができる。更に、下部に位置した載置部に隣接した載置部から補助的かつ局所的にガスを流出させることにより、全体の集塵ガス流量を抑えることができ、加工基板に与える影響を最小限にしながら有効な集塵機能を実現することができる。【００２３】
ガルバノスキャナ１２の載置部１５上のスキャン加工エリアの加工が終了すると、図２に示すＸＹテーブル１７がＹ方向（図３上では奥方向）に移動し、順次加工を続行する。載置部１５ｂの上面にある被加工部分の加工が全て終了すると、次なる加工エリアである載置部１５ｃが被加工物１６の吸着固定を解除し、これまで真空吸着していた吸着穴２８に対し、真空破壊、ガスブローを行い、被加工物１６に影響を与えることなく下降する。また、加工を終了したエリアである載置部１５ｂは上昇し被加工物１６を吸引固定する。これと同時に、ＸＹテーブル１７は、新たな加工エリアである載置部１５ｃの上空に、ガルバノスキャンエリアが来るように移動を行う。また、新たな加工エリアである載置部１５ｃに隣接する載置部１５ｄの下面からガスブローを行い、載置部１５ｃの上面にガス流路を形成し、粉塵の有効な排出を行うものである。このような移動と加工を順次行っていく。【００２４】
ここで、真空吸着の詳細と、新たなガス供給について説明する。ガス吸引口２１が、周辺の四角い枠の固定部分に設けられている。載置部１５ｂでは、他の載置部１５ａや１５ｃと同じく上部に位置するときには、空洞部２０の空気はガス吸引口２１と連通し、気体はガス吸引口２１から吸引され排出される。従って、空洞部２０は負圧となり、他の載置部１５ａや１５ｃのように、被加工物１６を真空吸着する。しかし、図３に示すように、加工位置の下部に位置するときには、真空吸着を行わない。下部に位置するときには、周囲の四角の枠の部分に設けたガス供給口２２が空洞部２０に連通する。このガス供給口２２から空洞部２０内に気体が供給される。そして空洞部２０を正圧にして、載置部の吸着穴２８において噴出ガス２６（空気等）を噴出させる。このことにより、加工粉塵の付着の防止および吸着穴２８への侵入を積極的に防止することができ、より効果的に加工粉塵に対する悪影響を防止することができる。【００２５】
このように、真空吸着のみに関していえば、載置部が上部にあるときと下部にあるときとで、真空吸着するかしないかを切り替えている。これをガス吸引口２１とガス供給口２２とで切り替えている。この構成により、被加工物を吸着保持する場合に、被加工物を保持した載置部のみ吸引する構成にでき、下部に位置する載置部の移動時の被加工物の吸着が無く、被加工物の変形を防止できる。【００２６】
さらに、本実施例では、被加工物の周囲の四角の枠の部分に、昇降部分以外の固定された吸着部が存在し、加工開始から終了時まで常時被加工物を吸着固定しているが、周囲の固定吸着部分については、吸着以外の手段、たとえばエアシリンダ（図示せず）等により機械的に被加工物を固定する方法もある。載置部１５が昇降する場合に、被加工物の位置が移動しないために、周囲の固定力を強化することは有効であり、特に昇降する載置部１５の長辺方向の外周辺を固定することにより、被加工物を安定的に保持できる。【００２７】
上述したように、本実施の形態にかかるレーザ加工装置は、貫通したレーザが到達し得る位置の載置部１５ｂを他の載置部より下部に位置させる。載置部１５ｂは下部に位置しているので、レーザビーム１１ａの集光範囲から外れ、レーザビーム１１ａにより損傷を受けることは無い。また、被加工物１６は、載置部１５ｂ以外の載置部１５ａ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅなどで殆どの面積が吸着されているので、しっかりと保持され、たわみも非常に少ない。すなわち、加工時に被加工物をしっかりと保持しながら、貫通したレーザによって載置部（ＸＹテーブル）を傷つけない構造を実現することができる。また、載置部１５ｂと載置部１５ｃとの入れ替えの際にも、他の載置部は全て引き続き吸着したままであり、被加工物の変形を防止することができる。【００２８】
また、スルーホール加工時に発生する塵を下部に位置した載置部と前記被加工物との間の空間に留め、この留めた塵を載置部の下部の空間からガス排出装置２４に排出することができるので、被加工物の表面や加工ヘッド側に塵を出さないように出来る。【００２９】
また、下部に位置した載置部に隣接した載置部側から補助的にガスを流出させることにより、ガスの流れをつくり、被加工物に与える影響を最小限にしながら有効な集塵機能を実現することができる。【００３０】
以上より、ブラインドホール（非貫通穴）加工、スルーホール（貫通穴）加工の両方の加工に対して、被加工物全数、或いは、被加工物の種類に対して、特別な手段を用いることなく、両方に対応することができる。たとえば、プリント基板の穴あけ加工において、多品種生産に安定的に対応でき、生産効率の高いレーザ加工装置を実現することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように、本発明にかかるレーザ加工装置は、プリント基板等のブラインドホール（非貫通穴）加工、スルーホール（貫通穴）加工の両方の加工に対して有用である。
【図１】
2009001497.tif 000003
【図２】
2009001497.tif 000004
【図３】
2009001497.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成21年8月18日(2009.8.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビームを照射して加工を行うレーザ加工装置において、ブラインドホール加工（非貫通穴加工）とスルーホール加工（貫通穴加工）の両方を一台の加工装置にて提供するレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パソコンや携帯端末等に搭載しているプリント基板等の被加工物に穴あけを行うために、レーザで穴あけを行うレーザ加工装置が使用されている。このレーザ穴加工では、レーザの熱エネルギーを被加工物の一部分に集中的に照射し、熱加工やアブレーション加工を行うため、除去された被加工物が粉塵となり、加工粉塵が発生する。一方、代表的な被加工物であるプリント基板において、近年では、多積層化、微細化が進行しており、基板製作工程において相応したクリーン度を維持した環境と被加工物自身への粉塵付着を減少させることが要求される。通常、被加工物の穴加工後に洗浄工程を設けて対応しているが、洗浄工程の負荷軽減、工場のクリーン度の確保の面等からも、加工粉塵の飛散や、被加工物への付着は極力低減することが要求される。
【０００３】
この種のレーザ加工装置は、高速で微細な穴加工を実現するため、ガルバノスキャナを搭載し、５０ｍｍ程度の四角形状範囲を高速に加工する。通常の被加工物では、加工範囲が５０ｍｍより大きいため、真空吸着機能を有する載置部、または、挟み持つ機構を持つ載置部に、被加工物を固定保持し、この載置部をＸＹテーブルに搭載し移動させることにより、ガルバノスキャナの走査範囲より大きな加工範囲を実現している。
【０００４】
このようなレーザによる被加工物への穴加工では、大きく分類して、被加工物に貫通穴を空けるスルーホール加工と、被加工物のひとつであるプリント基板表面層の回路形成用の銅箔を残して非貫通穴を空けるブラインドホール加工の２種類がある。従来の被加工物の載置部は、ブラインドホールを加工する場合、真空吸着機能を有した平滑な板形状で被加工物を固定している。ブラインドホールを加工する場合、被加工物の保持は、通常、ＸＹテーブル上に搭載され、真空吸着機能を持たせた平滑な載置部に直接被加工物を吸着することにより行っている。加工穴が貫通しないので、粉塵が被加工物の上部のみに発生する。これを、被加工物上部に集塵機構を装備することにより粉塵の飛散を防止している。
【０００５】
しかし、このような板形状の載置部の場合、スルーホールを加工すると、貫通したレーザが載置部表面に反射して被加工物の下層面を傷つけるとともに、載置部の表面を傷つけることとなる。結果として、平滑高精度を要求される載置部を精度良く維持することができない。これを回避するため、従来は、被加工物下部に保護部材を置き、加工後に被加工物とともに取り外すことによりレーザが載置部へ到達することを回避する方法が採られる。また、載置部を被加工物の加工パターンにあわせた形状に加工し、穴加工に必要な最小限な部分のみ下部に逃がした個別の被加工物専用形状の載置部を用いる方法もある。更に、被加工物を周囲から保持し、被加工物の重力によるたわみに対しては保持部からテンションをかける等の構造により、被加工物の下部の載置部を設けず、かつ下部に集塵機構を搭載する構造を用いる等（たとえば、特許文献１参照）の様々な方法により加工を実施してきた。
【０００６】
上述のように、従来のレーザ加工装置では、ブラインドホール加工とスルーホール加工を実現する機構に違いがあり、同一の装置で両方の加工を行うのに様々な工夫をしていたが、それぞれ問題点を含んでいた。例えば、被加工物の加工面と反対側に保護部材を置く方法では、被加工物全数に加工のための保護部材が消耗品として必要となり、コスト面、環境面から課題となっていた。また、加工装置の被加工物の載置部を被加工物の加工にあわせて逃がす場合、加工形状によって基板載置部を変更しなければならないため、品種対応における自由度が低く、変更にかかるコスト面、切替時間ロスによる生産効率低下の面から課題となっていた。
【０００７】
また、従来の構造のうち、スルーホール加工に対応して被加工物下部の載置部を持たない構造では被加工物がたわむが、スルーホール（貫通穴）を高精度に加工するためには被加工物を平面的に高精度に保持することが必要である。その実現のために、被加工物の周囲をチャックにより保持していた。この場合、中央部分のたわみを抑えるため、チャック部にテンション機構を設け、被加工物に引っ張り応力を加えることにより精度を確保していた。しかしながら、この構造では、被加工物に応力を加えるため、被加工物の伸びに対する精度確保のために、テンションの量を厳密に管理することが必要である。それとともに、被加工物の材質、厚さ、サイズ等の諸条件に対して個別にテンションを管理する必要があり、高精度な保持状態を確保することが困難であった。また、ブラインド加工を行うためには、被加工物にチャックする余分なスペースを設けた設計とすることが必要である。載置部に関しては、チャックを用いる保持方法と用いない保持方法と両立するためには、下部の集塵機構とともに、載置部の大幅な変更を伴うため事実上不可能となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２９６４７３号公報
【発明の概要】
【０００９】
本発明にかかるレーザ加工装置は、被加工物をレーザ加工する加工ヘッドと、被加工物を保持してＸＹ方向に駆動するＸＹテーブルを備えている。ＸＹテーブルは被加工物を保持する複数の載置部を有している。被加工物は、常に少なくとも２個以上の載置部で保持する。ＸＹテーブルには、複数の載置部の並び方を規制するテーブルベースと、複数の載置部の各々を上下移動させる昇降駆動部を設けている。加工ヘッドによるレーザ照射方向に対して、複数の載置部のうち加工ヘッドによるレーザ照射の位置にある載置部が他の載置部に対して下部に位置するように前記昇降駆動部を制御する。
【００１０】
この構成では、貫通したレーザの位置の載置部を下部に位置させることにより、他の載置部によって貫通加工時に被加工物をしっかりと保持することが可能であり、しかも、貫通したレーザによって載置部を傷つけることがない。そして、被加工物に保護部材を設ける、複数の被加工物の穴あけパターンに対して専用の載置部を交換する、等の特別の手段を用いることなく、ブラインドホール（非貫通穴）加工、およびスルーホール（貫通穴）加工の両方を混在して生産することができ、生産効率の高いレーザ加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態によるレーザ加工装置の概略構成図
【図２】本発明の実施の形態によるレーザ加工装置を構成する被加工物載置部の詳細を示した斜視図
【図３】本発明の実施の形態によるレーザ加工装置を構成する被加工物載置部の一部分の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明にかかるレーザ加工装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態によるレーザ加工装置の概略構成図である。本実施の形態によるレーザ加工装置は、図１に示すように、加工制御部１０と、レーザ発振機１１と、ガルバノスキャナ１２と、反射ミラー（Ｘミラー１２ａ、Ｙミラー１２ｂ）等により構成される光学系１９とｆθレンズ１３とを有している。更に、このレーザ加工装置はＸＹテーブル１７と、加工ヘッド１４と、被加工物載置部１５とを有している。そして、被加工物載置部１５上に加工対象物である被加工物１６が載置され、加工が行われる。
【００１４】
このように構成された本実施の形態にかかるレーザ加工装置において、レーザ発信機から出射されたレーザビーム１１ａが、光学系１９を通って、加工ヘッド１４に導入される。図１において、ＸＹＺ軸はそれぞれ直角の方向にあり、Ｚ軸方向は、ＸＹ軸がなす平面に垂直な方向であり、Ｘは紙面に平行な方向、Ｙは紙面に垂直な方向である。
【００１５】
レーザビーム１１ａは、光学系１９を通過し、要求される形状に整形されるとともに、必要とされるエネルギー分布を与えられる。レーザビーム１１ａは、ガルバノスキャナ１２によりＸＹ平面上の出射方向を位置制御され、ｆθレンズ１３を経て被加工物上の加工点に集光される。
【００１６】
ガルバノスキャナ１２で出射方向を位置制御できるスキャン加工エリア内の加工が終了すると、ＸＹテーブル１７が移動し、載置部１５に吸着固定された被加工物１６の未加工エリアがガルバノスキャナ１２でスキャンできる加工エリア範囲へ入るように動作し、加工を再開する。これらの加工・移動を繰り返し、ガルバノスキャナ１２の加工エリアよりも大きな被加工物１６を加工する。
【００１７】
図２は、本発明の被加工物載置部１５の詳細を示した斜視図である。被加工物１６を保持する載置部１５は、Ｘ方向はガルバノスキャナ１２のスキャンエリアに対応する幅に８個に分割されている。周辺の四角い枠の固定部分を１個とすると、それと合わせて吸着穴を設けた９個のブロックに分割されている。
【００１８】
図３は本発明の実施の形態によるレーザ加工装置を構成する被加工物載置部の一部分の断面図である。図２の円で囲んだ部分を拡大したＹ軸方向から見た断面図である。被加工物１６が分割された載置部１５ａ〜１５ｅの上部に載せられている。分割された載置部１５ａ〜１５ｅは、個別に上下方向に動作可能な構造を持ち、加工制御部１０からの制御信号に従って、エアシリンダ等の昇降駆動部２７（図２参照）により上下動作する。載置部１５ａ〜１５ｅは、その中に空洞部２０がある。載置部１５ａ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅの空洞部２０は吸引装置（図示せず）に連通している。そこで、空洞部２０の内部が負圧になり上部の吸着穴２８において吸引力２５が働き被加工物１６を吸引固定する。
【００１９】
ブラインドホール（非貫通穴）加工時は、載置部１５はすべての吸着部が上昇した状態となる。そして、載置部全面を使用して被加工物１６を吸着固定し、加工を行う。この場合、被加工物１６の上部に設置された集塵装置１８により、被加工物１６の上部に発生する粉塵を吸引処理し、粉塵飛散の防止と被加工物１６への粉塵の付着を防止する。
【００２０】
スルーホール（貫通穴）加工時は、ガルバノスキャナ１２とＸＹテーブル１７の動作は、ブラインドホール加工時と同様であるが、加工穴が貫通することにより被加工物１６の下部に発生する粉塵の処理と被加工物１６の下部にある載置部を保護する目的から、次に示す動作を行う。
【００２１】
ガルバノスキャナ１２のスキャンエリア、すなわちレーザの到達しうる範囲の下部に相当する載置部１５ｂは、被加工物情報を入力された加工制御部１０（図１参照）により動作制御され、図３に見るように、加工の下部に相当するときのみ下降する。また、載置部１５ｂに隣接する載置部１５ｃの下部からはガス供給装置２３から供給されたガスが載置部１５ｂの上に噴出し、下降中の載置部１５ｂの上空にガスによる流路を形成し、発生する粉塵を載置部１５ｂの上空から載置部１５ａの下の排出経路へ移動させる。排出されたガスは、ガス排出装置２４にて吸引され排出される。これらのガスの動きを、図３では三本の矢印で示している。この構成により、レーザ加工時に発生する粉塵の除去に対して、ガス排出装置２４とガス供給装置２３とを加えることで粉塵排出に必要なガス流路を形成することができ、粉塵の排出を有効に行うことができる。このようなガスの流れを作るには、下部に位置する載置部１５ｂの上部の空間と、上部に位置する載置部１５ｃまたは載置部１５ａの下部の空間とが連通していることが必要である。ここで、一番端の載置部１５ａが下部に位置する場合は、載置部１５ｂの或る一方向からガスを供給し、載置部１５ｂの他の方向からガスおよび粉塵を排出するようなガス流路を形成すればよい。または、周辺の四角い枠の固定部分に新たに一番端専用のガス排出穴もしくはガス供給穴を設けても良い。ガスとしては、乾燥空気や窒素ガスなどを用いる。
【００２２】
このとき、載置部内部（載置部１５ｃ等の下部空間と載置部１５ｂの上部空間）と載置部の外部との差をなくすように粉塵排出のためのガス供給量と排出量とをバランスをとりながら排出及び供給する。この調整により、被加工物にガスの圧力がかかり変形し保持精度が悪化することを防止することができる。更に、下部に位置した載置部に隣接した載置部から補助的かつ局所的にガスを流出させることにより、全体の集塵ガス流量を抑えることができ、加工基板に与える影響を最小限にしながら有効な集塵機能を実現することができる。
【００２３】
ガルバノスキャナ１２の載置部１５上のスキャン加工エリアの加工が終了すると、図２に示すＸＹテーブル１７がＹ方向（図３上では奥方向）に移動し、順次加工を続行する。載置部１５ｂの上面にある被加工部分の加工が全て終了すると、次なる加工エリアである載置部１５ｃが被加工物１６の吸着固定を解除し、これまで真空吸着していた吸着穴２８に対し、真空破壊、ガスブローを行い、被加工物１６に影響を与えることなく下降する。また、加工を終了したエリアである載置部１５ｂは上昇し被加工物１６を吸引固定する。これと同時に、ＸＹテーブル１７は、新たな加工エリアである載置部１５ｃの上空に、ガルバノスキャンエリアが来るように移動を行う。また、新たな加工エリアである載置部１５ｃに隣接する載置部１５ｄの下面からガスブローを行い、載置部１５ｃの上面にガス流路を形成し、粉塵の有効な排出を行うものである。このような移動と加工を順次行っていく。
【００２４】
ここで、真空吸着の詳細と、新たなガス供給について説明する。ガス吸引口２１が、周辺の四角い枠の固定部分に設けられている。載置部１５ｂでは、他の載置部１５ａや１５ｃと同じく上部に位置するときには、空洞部２０の空気はガス吸引口２１と連通し、気体はガス吸引口２１から吸引され排出される。従って、空洞部２０は負圧となり、他の載置部１５ａや１５ｃのように、被加工物１６を真空吸着する。しかし、図３に示すように、加工位置の下部に位置するときには、真空吸着を行わない。下部に位置するときには、周囲の四角の枠の部分に設けたガス供給口２２が空洞部２０に連通する。このガス供給口２２から空洞部２０内に気体が供給される。そして空洞部２０を正圧にして、載置部の吸着穴２８において噴出ガス２６（空気等）を噴出させる。このことにより、加工粉塵の付着の防止および吸着穴２８への侵入を積極的に防止することができ、より効果的に加工粉塵に対する悪影響を防止することができる。
【００２５】
このように、真空吸着のみに関していえば、載置部が上部にあるときと下部にあるときとで、真空吸着するかしないかを切り替えている。これをガス吸引口２１とガス供給口２２とで切り替えている。この構成により、被加工物を吸着保持する場合に、被加工物を保持した載置部のみ吸引する構成にでき、下部に位置する載置部の移動時の被加工物の吸着が無く、被加工物の変形を防止できる。
【００２６】
さらに、本実施例では、被加工物の周囲の四角の枠の部分に、昇降部分以外の固定された吸着部が存在し、加工開始から終了時まで常時被加工物を吸着固定しているが、周囲の固定吸着部分については、吸着以外の手段、たとえばエアシリンダ（図示せず）等により機械的に被加工物を固定する方法もある。載置部１５が昇降する場合に、被加工物の位置が移動しないために、周囲の固定力を強化することは有効であり、特に昇降する載置部１５の長辺方向の外周辺を固定することにより、被加工物を安定的に保持できる。
【００２７】
上述したように、本実施の形態にかかるレーザ加工装置は、貫通したレーザが到達し得る位置の載置部１５ｂを他の載置部より下部に位置させる。載置部１５ｂは下部に位置しているので、レーザビーム１１ａの集光範囲から外れ、レーザビーム１１ａにより損傷を受けることは無い。また、被加工物１６は、載置部１５ｂ以外の載置部１５ａ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅなどで殆どの面積が吸着されているので、しっかりと保持され、たわみも非常に少ない。すなわち、加工時に被加工物をしっかりと保持しながら、貫通したレーザによって載置部（ＸＹテーブル）を傷つけない構造を実現することができる。また、載置部１５ｂと載置部１５ｃとの入れ替えの際にも、他の載置部は全て引き続き吸着したままであり、被加工物の変形を防止することができる。
【００２８】
また、スルーホール加工時に発生する塵を下部に位置した載置部と前記被加工物との間の空間に留め、この留めた塵を載置部の下部の空間からガス排出装置２４に排出することができるので、被加工物の表面や加工ヘッド側に塵を出さないように出来る。
【００２９】
また、下部に位置した載置部に隣接した載置部側から補助的にガスを流出させることにより、ガスの流れをつくり、被加工物に与える影響を最小限にしながら有効な集塵機能を実現することができる。
【００３０】
以上より、ブラインドホール（非貫通穴）加工、スルーホール（貫通穴）加工の両方の加工に対して、被加工物全数、或いは、被加工物の種類に対して、特別な手段を用いることなく、両方に対応することができる。たとえば、プリント基板の穴あけ加工において、多品種生産に安定的に対応でき、生産効率の高いレーザ加工装置を実現することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように、本発明にかかるレーザ加工装置は、プリント基板等のブラインドホール（非貫通穴）加工、スルーホール（貫通穴）加工の両方の加工に対して有用である。
【符号の説明】
【００３２】
１０    加工制御部
１１    レーザ発振機
１１ａ    レーザビーム
１２    ガルバノスキャナ
１２ａ    Ｘミラー
１２ｂ    Ｙミラー
１３    ｆθレンズ
１４    加工ヘッド
１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ    載置部
１６    被加工物
１７    ＸＹテーブル
１８    集塵装置
１９    光学系
２０    空洞部
２１    ガス吸引口
２２    ガス供給口
２３    ガス供給装置
２４    ガス排出装置
２５    吸引力
２６    噴出ガス
２７    昇降駆動部
２８    吸着穴
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物をレーザ加工する加工ヘッドと、被加工物を保持してＸＹ方向に駆動するＸＹテーブルを備え、
前記ＸＹテーブルは前記被加工物を保持する複数の載置部を有し、
複数の前記載置部の各々を上下移動させる昇降駆動部を有するレーザ加工装置。
【請求項２】
前記加工ヘッドによる貫通穴加工の時に、複数の前記載置部のうち加工ヘッドによるレーザ照射の位置の下にある前記載置部が他の前記載置部に対して下部に位置するように前記昇降駆動部を制御する請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
複数の前記載置部に前記被加工物を吸着する吸着穴を有し、前記吸着穴に連通する空洞部を有し、前記載置部が上部に位置するときには前記空洞部が気体を吸引するガス吸引口に連通する請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
下部に位置している前記載置部の上部の空間と、上部に位置している前記載置部の下部の空間が連通し、前記連通した空間の気体を吸引するガス排出装置を有する請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
下部に位置している前記載置部の上部の空間と、上部に位置している前記載置部の下部の空間が連通し、前記連通した空間に気体を供給するガス供給装置を有する請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
下部に位置している前記載置部の前記吸着穴からガスを噴出させる請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記載置部が下部に位置するときには前記空洞部が気体を供給するガス供給口に連通する請求項３記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
下部に位置している前記載置部の上部の空間と、上部に位置している前記載置部の下部の空間が連通し、前記連通した空間の気体を吸引するガス排出装置を有し、前記連通した空間に気体を供給するガス供給装置を有し、前記連通した空間と載置部外部との圧力差をなくすように、前記ガス排出装置の排出と前記ガス供給装置からの気体の供給とがなされる請求項２に記載のレーザ加工装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009001497.tif 000006
【図２】
2009001497.tif 000007
【図３】
2009001497.tif 000008
【国際調査報告】
2009001497.tif 000009
2009001497.tif 000010
2009001497.tif 000011
2009001497.tif 000012