(57)【要約】【課題】  十分な加工位置精度を実現するレーザ加工装置を提供する。【解決手段】  鏡筒１２は一箇所の取り付け位置１４でガルバノＢＯＸ１１と固定される。  レーザ加工装置１の温度上昇時に鏡筒１２は取り付け位置１４を中心として膨張する。取り付け位置１４は、一箇所すなわち一方側にしか設けられていない状態であるため、一方から他方すなわちさらに別の箇所の取り付け位置への熱膨張に従う伸びが発生した場合においても、他方である別の箇所の取り付け位置において固定されているものではなく、反りが生じることはない。このため、従来のレーザ加工装置で発生していたＣＣＤカメラ１０の傾きがなくなり、オフセットの変化は小さくなる。【選択図】        図６
2006231383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ軸方向およびＹ軸方向に設けられたそれぞれの回転軸による回転により、レーザ発振器から出力されたレーザを偏向させるスキャンミラーと、
前記スキャンミラーが偏向した前記レーザを屈折させて、加工テーブル上に設置された加工ワーク上に前記レーザを集光させるレンズを備えた筒と、
加工目標位置確認用のカメラと、
前記カメラが取り付けられ、前記レンズを備えた筒を固定するための支持部材とを備え、
前記レンズを備えた筒は、前記支持部材の一箇所の取り付け位置で固定される、レーザ加工装置。
【請求項２】
前記一箇所の固定位置は、前記レンズを備えた筒の中心軸および前記カメラの中心軸に対して直交する直線上にあり、かつ前記固定位置と前記カメラの中心軸との距離は、前記レンズを備えた筒の中心軸と前記カメラの中心軸との距離よりも大きい、請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記レンズを備えた筒は、前記支持部材の前記直線上におけるさらに別の取り付け位置で固定され、
前記支持部材の前記一箇所の取り付け位置および前記別の取り付け位置の少なくとも一方において、前記レンズを備えた筒の熱膨張の際に固定位置の調整が可能な機構を有する固定手段をさらに備える、請求項１または２記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記レンズを備えた筒は、前記支持部材のさらに別の取り付け位置で固定され、
前記レンズを備えた筒を固定する前記支持部材の一箇所の取り付け位置と、前記別の取り付け位置とは、前記支持部材において、前記レンズの中心軸および前記カメラの中心軸に対して直交する直線に対して垂線の関係にある直線上の位置にそれぞれ設けられる、請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記レンズを備えた筒は、前記支持部材のさらに別の補助取り付け位置で固定され、
前記補助取り付け位置は、前記レンズを備えた筒の中心軸および前記カメラの中心軸に対して直交する直線上に設けられる、請求項４記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
Ｘ軸方向およびＹ軸方向に設けられたそれぞれの回転軸による回転により、レーザ発振器から出力されたレーザを偏向させるスキャンミラーと、
前記スキャンミラーが偏向した前記レーザを屈折させて、加工テーブル上に設置された加工ワーク上に前記レーザを集光させるレンズを備えた筒と、
加工目標位置確認用のカメラとを備え、
前記筒の熱膨張の際に、前記カメラの中心軸および前記レンズを備えた筒の中心軸との位置関係が変化しないように互いに独立に固定する支持部材をさらに備える、レーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ加工装置に関し、特にプリント基板や半導体チップなどにおける樹脂材やセラミックス材等の材料に、穴あけや切断、マーキングを行なうスキャンミラー、ガルバノスキャナ、ｆθレンズ（集光レンズ）を備えたレーザ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザ加工装置では、レーザ加工装置の設置場所の室温の変化やレーザ加工装置の稼動に伴う装置自体の発熱、あるいは、照射されたレーザの一部をスキャンミラーやｆθレンズ（集光レンズ）が吸収することなどが原因で、スキャンミラーやｆθレンズなどレーザ加工装置の各部分の温度が上昇し、熱変形や屈折率変化などが生じるため、目標の加工位置に対して、実際の加工位置がずれる現象が発生する。この加工位置ずれは、加工後に精度を測定しなければ認識することができないため、最悪の場合には、大量に位置ずれを起こしたまま加工を続けてしまい、すべての製品が加工不良になってしまうという問題点がある。
【０００３】
このため、ｆθレンズ（集光レンズ）に温度センサを設けておき、集光レンズの温度変化を測定して、測定温度に応じて目標加工位置を補正して、加工位置指令を生成し、この加工位置指令値に応じてレーザ光をスキャンし、集光レンズの温度変化による屈折率の変化に伴う加工位置ずれを補正する手法が提案されている。（特許文献１参照）
また、特許文献２においては、装置フレームの温度を測定して、装置フレームの温度上昇によって発生する熱膨張によるスキャンミラーの角度のずれを補正している。また、もう一つの温度測定箇所として、スキャンミラー駆動装置を制御するために設けられているスキャンミラー制御装置の温度を測定する手法が挙げられる。これは、スキャンミラー制御装置内の電気部品の温度上昇により発生する温度ドリフトによるスキャンミラーの角度のずれによる加工位置ずれに対する補正値を求め、それに基づいてスキャンミラーの角度のずれを補正する手法である。
【特許文献１】国際公開ＷＯ９９／３３６０３号パンフレット
【特許文献２】特開平１１−２７７２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１では、ｆθレンズの温度上昇による屈折率変化に伴う加工位置ずれ、上記の特許文献２では、装置フレームの温度上昇によるスキャンミラーの角度ずれやスキャンミラー制御装置内の電気部品の温度上昇による温度ドリフトに伴う加工位置ずれの補正手法が示されているが、レーザ加工装置の温度上昇に伴う加工位置のずれには別の要因も有り、上記手法のみでは加工位置ずれは依然発生する。
【０００５】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、十分な加工位置精度を実現するレーザ加工装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るレーザ加工装置は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に設けられたそれぞれの回転軸による回転により、レーザ発振器から出力されたレーザを偏向させるスキャンミラーと、スキャンミラーが偏向したレーザを屈折させて、加工テーブル上に設置された加工ワーク上にレーザを集光させるレンズを備えた筒と、加工目標位置確認用のカメラと、カメラが取り付けられ、レンズを備えた筒を固定するための支持部材とを備える。レンズを備えた筒は、支持部材の一箇所の取り付け位置で固定される。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、レンズを備えた筒を一箇所の取り付け位置にて、カメラが取り付けられた支持部材に固定することにより、取り付け位置において発生していた、レンズを備えた筒と支持部材の熱膨張の差による熱変形をなくすことができる。このため、熱変形によるカメラの傾きをなくすことができ、カメラの中心とレンズの中心との相対位置の変化を低減させることができる。この結果、加工位置精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この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、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰返さない。
【０００９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態に従うレーザ加工装置１の外観構成図である。
【００１０】
図１を参照して、レーザ加工装置１は、光学系部品が内蔵されたガルバノＢＯＸ１１と、ガルバノＢＯＸ１１に取り付けられたＣＣＤカメラ１０とを含む。また、ガルバノＢＯＸ１１は、加工テーブル９との距離を調整するためにＺ軸方向に上昇／下降がＺ軸取り付け台１２を介してレーザ加工装置１に取り付けられている。
【００１１】
図２は、本発明の実施の形態1に従うレーザ加工装置の要部を説明する概略図である。
【００１２】
図２を参照して、レーザ加工装置１には、レーザ光を発生させる発振器１００から出射されたレーザ光は、その発散角をコリメートレンズ２００により調整される。また、コリメートレンズ２００により調整されたレーザ光は、ガルバノＢＯＸ１１に備えられたＹ軸スキャンミラー３００およびＸ軸スキャンミラー４００により偏向される。
【００１３】
Ｙ軸およびＸ軸スキャンミラー３００，４００は、Ｙ軸スキャンミラー駆動装置５００およびＸ軸スキャンミラー駆動装置６００にそれぞれ接続されており、Ｙ軸およびＸ軸スキャンミラー駆動装置５００，６００は回転角度の所定の指令に従って、Ｙ軸およびＸ軸スキャンミラー３００，４００を回転駆動させ、レーザ光の偏向角度を調整する。
【００１４】
また、レーザ光の集光を行なうｆθレンズ７（集光レンズ）が設けられ、ｆθレンズ７の下には加工対象のワーク８が、加工テーブル９上に設置されている。ｆθレンズ７の近傍には観察用光学系として、加工ワーク８上の加工狙い位置の確認やレーザ照射によって加工された加工穴の加工位置の検出を行なうＣＣＤカメラ１０が取り付けられている。
【００１５】
図３は、従来のレーザ加工装置でのガルバノＢＯＸ１１へのｆθレンズ７およびＣＣＤカメラ１０の取り付け状態を示す図である。なお、これは、ガルバノＢＯＸ１１の上から加工テーブル９に対して見た図である。
【００１６】
ここでは、ｆθレンズ７を備えた鏡筒１２が示されている。また、ガルバノＢＯＸ１１には、鏡筒１２の取り付け用穴が設けられ、四箇所の取り付け位置１４で鏡筒１２がガルバノＢＯＸ１１に固定される場合が示されている。
【００１７】
ここで、取り付け位置１４は、ｆθレンズ７の中心１７を通り、かつ直交している２本の直線上にそれぞれ二箇所ずつ設けられている。
【００１８】
また、ＣＣＤカメラ１０はガルバノＢＯＸ１１の外周部に取り付けられている。鏡筒１２およびＣＣＤカメラ１０は、一例としてアルミニウム製である。また、ガルバノＢＯＸ１１は、一例として鋳鉄製である。
【００１９】
鏡筒１２は、ガルバノＢＯＸ１１をすばやく上下させるためすなわちＺ軸移動を高速で行なう必要があるため、またｆθレンズ７の清掃などメンテナンス時に繰り返しガルバノＢＯＸ１１への取り付け、取り外しを行なう必要があるため、軽量化が求められている。
【００２０】
したがって、このため鏡筒１２は、一例として比重の小さいアルミニウム製となっている。
【００２１】
また、一般的にガルバノＢＯＸ１１にあけられた鏡筒１２の取り付け用穴と鏡筒１２の間には、鏡筒の取り付け、取り外しを簡単に行なうため、十分なクリアランスが設けられているものとする。
【００２２】
図４は、図３に示されるＡ−Ａ＃に沿って切断された場合の断面図である。
【００２３】
図４に示されるようにガルバノＢＯＸ１１と鏡筒１２とは、取り付け位置１４において、金具で固定されることになる。なお、本願明細書においては、取り付け位置は、鏡筒１２とガルバノＢＯＸ１１とを固定する金具を含めたものとして説明する。
【００２４】
このようなレーザ加工装置では、レーザ加工前にＣＣＤカメラ１０の中心１８とｆθレンズ７の中心１７の相対位置（オフセット）の測定を行なう。
【００２５】
ｆθレンズ７の中心１７の位置座標を（０,０）とし、ＣＣＤカメラ１０の中心１８の位置座標を（Ｙ１，Ｘ１）と置くと、オフセットは（Ｙ１，Ｘ１）となる。そして、実際の加工する際には、ＣＣＤカメラ１０により加工ワーク８上の加工狙い位置を読み取り、加工テーブル９をオフセット分移動させ、レーザを照射して加工を行なう。
【００２６】
このようなレーザ加工装置では、レーザ加工装置の設置場所の室温の変化やレーザ加工装置の稼動に伴う装置自体の発熱、あるいは、照射されたレーザの一部をスキャンミラー３００，４００やｆθレンズ７が吸収することなどにより、ｆθレンズ７や鏡筒１２、ガルバノＢＯＸ１１やＣＣＤカメラ１０などの温度上昇が発生する。
【００２７】
鏡筒１２と、ガルバノＢＯＸ１１とは、四箇所の取り付け位置１４で一体化されている状態となっている。ここで、上述の鋳鉄製であるガルバノＢＯＸ１１の線膨張係数は、１０.０×１０-６[１/℃]であり、アルミニウム製の鏡筒１２の線膨張係数は２３.３×１０-６[１/℃]である。したがって、鏡筒１２の方がガルバノＢＯＸ１１よりも線膨張係数が大きいため温度上昇時には鏡筒１２の伸び量がガルバノＢＯＸ１１の伸び量よりも大きくなる。
【００２８】
図５は、図４で説明した方式で鏡筒１２を４点の金具でガルバノＢＯＸに固定した場合のガルバノＢＯＸの変形を説明する図である。
【００２９】
図５（ａ）を参照して、温度上昇に伴う線膨張率の相違により、鏡筒１２およびガルバノＢＯＸ１１が接着すなわち固定された付近で変形が生じる（バイメタル効果）。これによりＣＣＤカメラ１０に傾きが発生し、オフセットＸ１がＸ１+ΔＸ１と変化することになる。
【００３０】
ここにはＸ方向のバイメタル効果によるオフセットの変化を示したが、Ｙ方向でも同様の現象により、オフセットＹ１はＹ１+ΔＹ１へと変化する。このようにレーザ加工装置の温度上昇により、オフセット（Ｙ１、Ｘ１）が（Ｙ１+ΔＹ１，Ｘ１+ΔＸ１）に変化することにより、加工位置にずれが発生する。
【００３１】
図５（ｂ）に示されるように、ガルバノＢＯＸ１１とＣＣＤカメラ１０との取り付け位置２０を支点としてＣＣＤカメラ１０が０.００５°傾いた場合、ＣＣＤカメラ取り付け位置２０と加工テーブル８の距離を仮に１２０ｍｍとすると、ＣＣＤカメラ取り付け位置２０とＣＣＤカメラ１０の中心１７との距離Ｐは、表面のＣＣＤカメラ１０の傾きにより約１０.５μｍ（ΔＰ）変化するとになる。
【００３２】
レーザ加工装置１の温度上昇によるオフセットの変化は、ガルバノＢＯＸ１１やＣＣＤカメラ１０および鏡筒１２の熱膨張による伸び分も影響を及ぼすが、ＣＣＤカメラ１０に０.００５°程度の傾きを与える場合の熱膨張によるオフセットの変化は５μｍ程度であり、オフセットの変化の要因としてはＣＣＤカメラ１０の傾きが占める割合が大きい。すなわち、ここで特に問題となるのは、上述したようにこの熱膨張により生じるＣＣＤカメラの傾きである。これは、たとえば図５に示されるように２点以上の金具で固定した場合に、取り付け位置１４を用いて両側で鏡筒１２を支持している状態であるため、一方から他方への熱膨張に従う伸びが発生しているにも拘らず、他方で固定されているために反りが生じ傾きが生じていることが問題となっている。
【００３３】
図６は、本発明の実施の形態１に従うガルバノＢＯＸ１１への鏡筒１２およびＣＣＤカメラ１０の取り付けの状態を説明する図である。
【００３４】
図６を参照して、本発明の実施の形態１においては、鏡筒１２は一箇所の取り付け位置１４でガルバノＢＯＸ１１と固定される。
【００３５】
このような構成にすることにより、レーザ加工装置１の温度上昇時に鏡筒１２は取り付け位置１４を中心として膨張するため、従来のレーザ加工装置で発生していたバイメタル効果による鏡筒１２とガルバノＢＯＸ１１との変形が抑制されることになる。すなわち、この構成では、取り付け位置１４は、一方側にしか設けられていない状態であるため、一方から他方への熱膨張に従う伸びが発生した場合においても、他方が固定されているものではなく、反りが生じることはない。
【００３６】
このため、従来のレーザ加工装置で発生していたＣＣＤカメラ１０の傾きがなくなり、オフセットの変化は小さくなる。以上のことから、レーザ加工装置１の温度上昇時に発生する、オフセットの変化による加工位置ずれを低減させることができる。
【００３７】
例えば、従来のレーザ加工装置において、レーザを１ショットあたり１５ｍＪのエネルギーで１５００００ショット照射する加工を行った後、加工位置ずれを測定したところ、１８μｍの加工位置ずれが発生していた。
【００３８】
本発明の実施の形態１に従う方式において、レーザを１ショットあたり１５ｍＪのエネルギーで１５００００ショット照射する加工を行った後、加工位置ずれを測定したところ、従来の加工装置では１８μｍ発生していた加工位置ずれが、９μｍまで低減されることが確認された。
【００３９】
（実施の形態１の変形例）
上記の実施の形態１では、鏡筒１２を一箇所の取り付け位置１４でガルバノＢＯＸ１１に固定する例について説明したが、ガルバノＢＯＸ１１は、繰り返しＺ軸方向の上下動を高速で行なうため、一箇所の固定のみでは不安定になる可能性も考えられる。
【００４０】
図７は、本発明の実施の形態１の変形例に従うガルバノＢＯＸ１１への鏡筒１２およびＣＣＤカメラ１０の取り付けの状態を説明する図である。
【００４１】
図７を参照して、取り付け位置１４からｆθレンズ７を挟んで対照となるような位置に鏡筒１２の取り付け補助１５を設けた構成である。
【００４２】
図８は、図７に示されるＢ−Ｂ＃での断面図である。
【００４３】
図８を参照して、取り付け補助１５は、例えばベアリングのようなものを取り付けて補助することにより、レーザ加工装置の温度上昇により、鏡筒１２およびガルバノＢＯＸ１１が熱膨張した場合においても、鏡筒１２は自由に熱膨張できることが可能であるためバイメタル効果は発生しない。すなわち、取り付け補助１５は、鏡筒１２が熱膨張した場合であっても支持するポイントを調整可能な調整機構を有している。
【００４４】
したがって、本願実施の形態１の変形例に従う構成にすることにより、実施の形態１で説明したオフセット変化の低減の効果に加えて、さらに鏡筒１２を安定してガルバノＢＯＸ１１に取り付けることが可能であるという効果も得られる。
【００４５】
すなわち、レンズを備えた筒を支持部材のさらに別の取り付け位置で固定することにより筒の位置が変化した場合であっても安定して筒を保持することが可能となり、加工位置精度が向上する。
【００４６】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２においては、実施の形態１で説明したレーザ加工装置の温度上昇時に発生するバイメタル効果によるＣＣＤカメラ１０の傾きに起因するオフセットの変化を抑制することに加えて、さらにオフセットの変化を低減する方式について説明する。
【００４７】
図９は、本発明の実施の形態２に従うガルバノＢＯＸ１１への鏡筒１２およびＣＣＤカメラ１０の取り付け状態を説明する図である。
【００４８】
図９を参照して、本発明の実施の形態２に従う鏡筒１２は一箇所の取り付け位置１４でガルバノＢＯＸ１１と固定されている。
【００４９】
また、取り付け位置１４はＣＣＤカメラ１０の中心１８とｆθレンズ７の中心１７からなる直線上にあり、かつ、ＣＣＤカメラ１０の中心１８と取り付け位置１４との距離は、ＣＣＤカメラ１０の中心１８とｆθレンズ７の中心１７との距離よりも大きくなるように設定されている。
【００５０】
図９に示されるように、ＣＣＤカメラ１０の中心１８とｆθレンズ７の中心１７からなる直線上において、ｆθレンズ７の中心１７からガルバノＢＯＸ１１外周部との交点１９までの長さをＬｇ、交点１９からＣＣＤカメラ１０の中心１８までの長さをＬｃ、鏡筒１２の取り付け位置１４からｆθレンズ７の中心１７までの長さをＬｎとする。
【００５１】
図１０は、温度上昇により各構成部品の相対位置が変化する場合を説明する図である。
【００５２】
図１０を参照して、鏡筒１２がガルバノＢＯＸ１１に固定されていないと仮定した場合、レーザ加工装置の温度上昇により、ｆθレンズ７の中心１７とＣＣＤカメラ１０の中心１８間の長さＬｇ+ＬＣは、Ｌｇ+Ｌｃ＋（ΔＬｇ+ΔＬｃ）となる。ΔＬｇはガルバノＢＯＸ１１の熱膨張分、ΔＬｃはＣＣＤカメラ１０の熱膨張分である。
【００５３】
本発明の実施の形態２において、レーザ加工装置の温度上昇が生じた場合、取り付け位置１４からＣＣＤカメラ１０の中心１８までの長さ（Ｌｎ+Ｌｇ+Ｌｃ）は、図１０（ａ）に示されるように、（Ｌｎ+ΔＬｎ）+（Ｌｇ+ΔＬｇ）+（ＬＣ+ΔＬｃ）となる。ΔＬｎ、ΔＬｇはガルバノＢＯＸ１１の熱膨張、ΔＬｃはＣＣＤカメラ１０の熱膨張分である。
【００５４】
また、図１０（ｂ）に示されるように、ｆθレンズ７の中心１７と取り付け位置１４間の長さＬｎは鏡筒１２の熱膨張ΔＬｎ＃分増加するので、Ｌｎ+ΔＬｎ＃となる。
【００５５】
これより、図１０（ｃ）に示されるように本発明の実施の形態２においてｆθレンズ７の中心１７とＣＣＤカメラ１０の中心１８間の長さ（Ｌｇ+Ｌｃ）は、Ｌｇ+ＬＣ+（ΔＬｇ＋ΔＬＣ+ΔＬｎ−ΔＬｎ＃）となる。
【００５６】
上述したように鏡筒１２の線膨張係数はガルバノＢＯＸ１１の線膨張係数よりも大きいためΔＬｎ＃>ΔＬｎとなるため、ΔＬｇ+ΔＬＣ>ΔＬｇ＋ΔＬＣ+（ΔＬｎ−ΔＬｎ＃）となる。したがって、鏡筒１２の熱膨張によるｆθレンズ７の中心１７の位置変化の影響により、オフセットの変化が小さくなることがわかる。すなわち、取り付け位置を、カメラの中心軸とレンズの中心軸とに直交する直線上にあり、カメラの中心軸と取り付け位置の距離は、カメラの中心軸とレンズの中心軸との距離より大きい側とすることにより、レンズを備えた筒の熱膨張によるレンズの中心位置のずれを用いて、カメラの中心とレンズの中心との相対位置の変化をさらに低減させることができる。
【００５７】
以上のことから、レーザ加工装置の温度上昇時に発生するオフセットの変化による加工位置ずれをさらに低減させることができる。
【００５８】
例えば、レーザを１ショットあたり１５ｍＪのエネルギーで１５００００ショット照射する加工を行った後、加工位置ずれを測定したところ、従来のレーザ加工装置では、１８μｍ発生していたの加工位置ずれが、６μｍまで低減されたことが確認された。
【００５９】
（実施の形態２の変形例）
図１１は、本発明の実施の形態２の変形例に従うガルバノＢＯＸ１１への鏡筒１２およびＣＣＤカメラ１０の取り付け状態を説明する図である。
【００６０】
図１１を参照して、取り付け位置１４からｆθレンズ７を挟んで対照となる位置に鏡筒１２の取り付け補助１５を設けた構成となっている。
【００６１】
実施の形態１の変形例でも示したが、取り付け補助１５は例えばベアリングのようなものとすることにより、レーザ加工装置１の温度上昇により、鏡筒１２およびガルバノＢＯＸ１１が熱膨張した場合においても、鏡筒１２は自由に熱膨張できるためバイメタル効果は発生しない。このため、このような構成にすれば、実施の形態２で示したオフセット変化の低減の効果に加えて鏡筒１２を安定してガルバノＢＯＸ１１に取り付けることができるという効果も得られる。
【００６２】
（実施の形態３）
図１２は、本発明の実施形態３に従うガルバノＢＯＸ１１への鏡筒１２およびＣＣＤカメラ１０の取り付け状態を説明する図である。
【００６３】
図１２を参照して、鏡筒１２は２箇所の取り付け位置１４でガルバノＢＯＸ１１に固定され、二箇所の取り付け位置１４は、ｆθレンズ７の中心１７を通る中心軸とＣＣＤカメラ１０の中心１８を通る中心軸とに直交する直線に対して垂線上にある。
【００６４】
図１３は、図１２に示されるＣ−Ｃ＃の断面図である。
【００６５】
図１３（ａ）には、鏡筒１２が２箇所の取り付け位置１４でガルバノＢＯＸ１１に固定されている場合が示されている。
【００６６】
レーザ加工装置１の温度が上昇した場合、実施の形態１で説明したように、取り付け位置１４において鏡筒１２の熱膨張がガルバノＢＯＸ１１の熱膨張よりも大きいため、バイメタル効果により図１３（ｂ）に示すように鏡筒１２、ガルバノＢＯＸ１１が変形することとなる。
【００６７】
しかし、図１３（ａ）のＤ−Ｄ＃線の方向については、鏡筒１２は自由に熱膨張できるため、Ｄ−Ｄ＃線方向については、バイメタル効果による鏡筒１２、ガルバノＢＯＸ１１の変形は考慮する必要がない。
【００６８】
このため図１３（ａ）で示した構造ではＣＣＤカメラ１０の傾きは発生せず、ＣＣＤカメラ１０の傾きによるオフセットの変化もなくなる。
【００６９】
以上のことにより、レーザ加工装置の温度上昇時に発生するオフセットの変化による加工位置ずれをさらに低減させることができる。
【００７０】
すなわち、レンズを備えた筒をカメラの中心軸とレンズの中心軸とに垂直な直線の垂線上にある二箇所の取り付け位置にて支持部材に固定することにより、カメラの傾きを発生させる熱変形をカメラの中心軸とレンズの中心軸とに対して垂直な直線方向においてなくすことができる。このためカメラの傾きはなくなり、カメラの中心とレンズの中心との相対位置の変化を低減させることができる。この結果、加工位置精度が向上する。
【００７１】
本発明の実施の形態３の構成において、レーザを１ショットあたり１５ｍＪのエネルギーで１５００００ショット照射する加工を行った後、加工位置ずれを測定したところ、従来の加工装置では１８μｍ発生していた加工位置ずれが、９μｍまで低減されたことが確認された。
【００７２】
（実施の形態３の変形例１）
本発明の実施の形態３では、鏡筒１２を二箇所の取り付け位置１４でガルバノＢＯＸ１１に固定する例を示したが、ガルバノＢＯＸ１１は、繰り返しＺ軸方向の上下動を高速で行なうため、二箇所の取り付け位置１４の間隔が狭くなった場合などにおいて、取り付けが不安定になる場合もある。
【００７３】
図１４は、本発明の実施の形態３の変形例１に従うガルバノＢＯＸ１１への鏡筒１２およびＣＣＤカメラ１０の取り付け状態を説明する図である。
【００７４】
図１４を参照して、取り付け位置１４からｆθレンズ７を挟んで対照となるよう位置に鏡筒１２の取り付け補助１５が設けられている。
【００７５】
上記の実施の形態１の変形例においても説明したが、取り付け補助１５は例えばベアリングのようなものを用いることが可能である。当該構成により、レーザ加工装置の温度上昇により、鏡筒１２、ガルバノＢＯＸ１１が熱膨張した場合においても、鏡筒１２は自由に熱膨張できるためバイメタル効果は発生しない。このため、このような構成にすれば、実施の形態１で示したオフセット変化の低減の効果に加えて鏡筒１２を安定してガルバノＢＯＸ１１に取り付けできるという効果が得られる。
【００７６】
（実施の形態３の変形例２）
図１５は、本発明の実施の形態３の変形例２に従うガルバノＢＯＸ１１への鏡筒１２およびＣＣＤカメラ１０の取り付け状態を説明する図である。
【００７７】
図１５を参照して、鏡筒１２の２箇所の取り付け位置１４がなす直線は、ｆθレンズ７の中心１７を通る中心軸とＣＣＤカメラ１０の中心１８を通る中心軸に対して直交する直線の垂線上であり、かつｆθレンズ７の中心１７を通るように配置されている。
【００７８】
このような構成にすれば、実施の形態１で示したオフセット変化の低減の効果に加えて、２箇所の取り付け位置１４でも鏡筒１２はガルバノＢＯＸ１１に安定して固定されるため、変形例１で示したような取り付け補助１５を取り付ける必要がなくなり、部品点数を減らすことができる。
【００７９】
（実施の形態４）
図１６は、本発明の実施の形態４に従うガルバノＢＯＸ１１への鏡筒１２、ＣＣＤカメラ１０の取り付け状態を説明する図である。
【００８０】
図１６を参照して、鏡筒１２は二箇所の取り付け位置１４でガルバノＢＯＸ１１に固定され、２箇所の取り付け位置１４は、ｆθレンズ７の中心１７を通る中心軸とＣＣＤカメラ１０の中心１８を通る中心軸に対して直交する直線の垂線上にあり、ＣＣＤカメラ１０の中心１８と垂線との距離はＣＣＤカメラ１０の中心１８とｆθレンズ７の中心１７との距離以上となる位置に設けられる。
【００８１】
当該構成とすることにより、実施の形態３で説明したように、レーザ加工装置の温度上昇時に発生するバイメタル効果によるＣＣＤカメラ１０の傾きに起因するオフセットの変化をなくすことができるだけでなく、実施の形態２で示したように、鏡筒１２の熱膨張によるｆθレンズ７の中心１７の移動を利用することで、レーザ加工装置の温度上昇によるオフセットの変化をさらに低減させることができるため、オフセットの変化による加工位置ずれをさらに低減させることができる。
【００８２】
本発明の実施の形態４に従う構成において、レーザを１ショットあたり１５ｍＪのエネルギーで１５００００ショット照射する加工を行った後、加工位置ずれを測定したところ、従来の加工装置では１８μｍ発生していた加工位置ずれが、６μｍまで低減されたことが確認された。
【００８３】
（実施の形態４の変形例）
図１７は、本発明の実施の形態４の変形例に従うガルバノＢＯＸ１１への鏡筒１２、ＣＣＤカメラ１０の取り付け状態を説明する図である。
【００８４】
図１７を参照して、鏡筒１２の２箇所の取り付け位置１４からｆθレンズ７をはさんで対象となるよう位置に鏡筒１２の取り付け補助１５を設けている。実施の形態１の変形例でも説明したが、取り付け補助１５は例えばベアリングのようなものとすれば、レーザ加工装置の温度上昇により、鏡筒１２、ガルバノＢＯＸ１１が熱膨張した場合においても、鏡筒１２は自由に熱膨張できるためバイメタル効果は発生しない。
【００８５】
したがって、当該構成とすることにより、実施の形態４で示したオフセット変化の低減の効果に加えて鏡筒１２を安定してガルバノＢＯＸ１１に取り付けできるという効果が得られる。
【００８６】
（実施の形態５）
図１８は、本発明の実施の形態５におけるレーザ加工装置１＃の装置構成図を示したものである。
【００８７】
図１８を参照して、ＣＣＤカメラ１０は、装置の天井すなわち上部から取り付けられている。
【００８８】
このようにＣＣＤカメラ１０をガルバノＢＯＸに取り付けない構成にすれば、ＣＣＤカメラ１０をガルバノＢＯＸ１１に取り付けていた場合に発生していた鏡筒１２の取り付け位置１４でのバイメタル効果による、鏡筒１２およびガルバノＢＯＸ１１の変形に起因するカメラの傾きによるオフセット変化、ガルバノＢＯＸ１１、ＣＣＤカメラ１０の熱膨張によるオフセット変化など、レーザ加工装置各部分の温度上昇により発生するオフセット変化をなくすことができ、加工位置ずれを低減させることができる。
【００８９】
すなわち、レンズを備えた筒と、カメラとを独立に固定する支持部材を設けることにより、熱変形により生じるカメラの傾きや、レンズを備えた筒、支持部材およびカメラの各部分の熱膨張による、カメラの中心とレンズの中心との相対位置の変化をなくすことができる。この結果、加工位置精度が向上する。
【００９０】
本発明の実施の形態５に従う構成において、レーザを１ショットあたり１５ｍＪのエネルギーで１５００００ショット照射する加工を行った後、加工位置ずれを測定したところ、従来の加工装置では１８μｍ発生していた加工位置ずれが、２μｍまで低減されたことが確認された。
【００９１】
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説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許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。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施の形態に従うレーザ加工装置１の外観構成図である。
【図２】本発明の実施の形態1に従うレーザ加工装置の要部を説明する概略図である。
【図３】従来のレーザ加工装置でのガルバノＢＯＸ１１へのｆθレンズ７およびＣＣＤカメラ１０の取り付け状態を示す図である。
【図４】図３に示されるＡ−Ａ＃に沿って切断された場合の断面図である。
【図５】図４で説明した方式で鏡筒１２を４点の金具でガルバノＢＯＸに固定した場合のガルバノＢＯＸの変形を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態１に従うガルバノＢＯＸ１１への鏡筒１２およびＣＣＤカメラ１０の取り付けの状態を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態１の変形例に従うガルバノＢＯＸ１１への鏡筒１２およびＣＣＤカメラ１０の取り付けの状態を説明する図である。
【図８】図７に示されるＢ−Ｂ＃での断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に従うガルバノＢＯＸ１１への鏡筒１２およびＣＣＤカメラ１０の取り付け状態を説明する図である。
【図１０】温度上昇により各構成部品の相対位置が変化する場合を説明する図である。
【図１１】本発明の実施の形態２の変形例に従うガルバノＢＯＸ１１への鏡筒１２およびＣＣＤカメラ１０の取り付け状態を説明する図である。
【図１２】本発明の実施形態３に従うガルバノＢＯＸ１１への鏡筒１２およびＣＣＤカメラ１０の取り付け状態を説明する図である。
【図１３】図１２に示されるＣ−Ｃ＃の断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態３の変形例１に従うガルバノＢＯＸ１１への鏡筒１２およびＣＣＤカメラ１０の取り付け状態を説明する図である。
【図１５】本発明の実施の形態３の変形例２に従うガルバノＢＯＸ１１への鏡筒１２およびＣＣＤカメラ１０の取り付け状態を説明する図である。
【図１６】本発明の実施の形態４に従うガルバノＢＯＸ１１への鏡筒１２、ＣＣＤカメラ１０の取り付け状態を説明する図である。
【図１７】本発明の実施の形態４の変形例に従うガルバノＢＯＸ１１への鏡筒１２、ＣＣＤカメラ１０の取り付け状態を説明する図である。
【図１８】本発明の実施の形態５におけるレーザ加工装置１＃の装置構成図を示したものである。
【符号の説明】
【００９３】
１，１＃  レーザ加工装置、７  ｆθレンズ、８  加工ワーク、９  加工テーブル、１０  ＣＣＤカメラ、１１  ガルバノＢＯＸ、１２  鏡筒、１３  Ｚ軸取り付け台、１４  取り付け位置、１５  取り付け補助、１００  発振器、２００  コリメートレンズ、３００  Ｘ軸スキャンミラー、４００  Ｙ軸スキャンミラー、５００  Ｙ軸スキャンミラー駆動装置、６００  Ｘ軸スキャンミラー駆動装置。
【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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【図１８】
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