(57)【要約】【課題】単一の加工装置によって複数の加工用途に応じた使用を可能にするレーザ加工用レンズ装置及びレーザ加工装置を提供する。【解決手段】レーザ加工用レンズ装置１０は、ｆθレンズ２ｅによりレーザ光を集光して加工対象物Ｗに加工するレーザマーカ１のヘッド部２に着脱自在に取り付けられるレンズホルダ１１を備える。レンズホルダ１１には、ｆθレンズ２ｅから出射されたレーザ光の光軸Ｘに対する角度を変更する補助レンズ１２が装着される。【選択図】図３
2011147965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッド部に保持されたｆθレンズによりレーザ光を集光するレーザ加工装置に追加的に取り付けて、加工対象物の加工に使用するレーザ加工用レンズ装置であって、
前記ｆθレンズから出射されたレーザ光の光軸に対する角度を変更する補助レンズと、
前記補助レンズが装着されており、前記ヘッド部に着脱自在に取り付け可能なレンズホルダと、
を備えていることを特徴とするレーザ加工用レンズ装置。
【請求項２】
前記レーザ加工装置が、レーザマーカである請求項１に記載のレーザ加工用レンズ装置。
【請求項３】
前記ｆθレンズが、非テレセントリックｆθレンズであり、
前記補助レンズが、テレセントリック性のレーザ光として出射する特性を有する請求項１又は２に記載のレーザ加工用レンズ装置。
【請求項４】
前記補助レンズから出射されたレーザ光により加工される加工対象物が、電子回路基板である請求項３に記載のレーザ加工用レンズ装置。
【請求項５】
ヘッド部に保持されており、レーザ光を集光するｆθレンズと、
前記ヘッド部に追加的に取り付けて、加工対象物の加工に使用する前記請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザ加工用レンズ装置と、
を備えていることを特徴とするレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光によって加工対象物を高速で局所的に加熱して加工を行うレーザ加工装置において好適に用いられるレーザ加工用レンズ装置及びレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光をガルバノミラーで偏向させてレンズで集光し、加工対象物を高速で局所的に加熱して加工するレーザ加工装置として、ガルバノミラー及びガルバノスキャナと、ガルバノミラーにより反射されたレーザ光を集光するｆθレンズとを備えたものがある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５３２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種のレーザ加工装置は、機密性を確保するためにｆθレンズを装置本体から取り外すことができないように製作されているものが多い。このため、加工用途に応じて、最適なｆθレンズを備えたレーザ加工装置を個別に用意する必要がある。例えば、加工対象物の表面にレーザ光を照射して印字加工する場合には、印字表面が凹凸面であっても印字できるように、レーザ光が光軸に対して角度が付く非テレセントリックｆθレンズを備えたレーザ加工装置が必要となる。また、電子回路基板にレーザ光を照射してブラインドビアホール等の穴開け加工をする場合には、加工穴をメッキ加工して形成される導通部が断線しないように、基板表面に対して垂直な穴を形成する必要があるため、レーザ光が光軸に対して平行となるテレセントリックｆθレンズを備えたレーザ加工装置が必要となる。このため、加工用途に応じて複数のレーザ加工装置を用意する必要があり、加工コストが増大するという問題があった。
そこで、単一の加工装置によって複数の加工用途に応じた使用を可能にするレーザ加工用レンズ装置及びレーザ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】
【０００５】
本発明のレーザ加工用レンズ装置は、ヘッド部に保持されたｆθレンズによりレーザ光を集光するレーザ加工装置に追加的に取り付けて、加工対象物の加工に使用するレーザ加工用レンズ装置であって、前記ｆθレンズから出射されたレーザ光の光軸に対する角度を変更する補助レンズと、前記補助レンズが装着されており、前記ヘッド部に着脱自在に取り付け可能なレンズホルダと、を備えていることを特徴とする。
【０００６】
本発明のレーザ加工用レンズ装置によれば、ｆθレンズから出射されたレーザ光の光軸に対する角度を変更する補助レンズを、レーザ加工装置のヘッド部にレンズホルダを介して着脱自在に取り付けるようにしたので、加工用途に応じて補助レンズを着脱することにより、レーザ光の上記角度を変更することができる。したがって、単一のレーザ加工装置によって複数の加工用途に応じた使用が可能となり、加工コストを低減することができる。
【０００７】
また、前記レーザ加工装置は、レーザマーカであることが好ましい。この場合、レーザ加工装置の中でも特に安価なレーザマーカに、補助レンズを取り付けることができるため、加工コストを効果的に低減することができる。
【０００８】
また、前記ｆθレンズは、非テレセントリックｆθレンズであり、前記補助レンズは、テレセントリック性のレーザ光として出射する特性を有することが好ましい。この場合、安価な非テレセントリックｆθレンズを備えたレーザ加工装置に、テレセントリック性のレーザ光を出射する補助レンズを取り付けることができる。したがって、テレセントリックｆθレンズを備えた高価なレーザ加工装置が不要となり、加工コストをさらに効果的に低減することができる。
【０００９】
また、前記補助レンズから出射されたレーザ光により加工される加工対象物は、電子回路基板であることが好ましい。この場合は、非テレセントリックｆθレンズを備えた安価なレーザ加工装置に補助レンズを取り付けることにより電子回路基板を加工することができるので、電子回路基板の加工コストを低減することができる。
【００１０】
本発明のレーザ加工装置は、ヘッド部に保持されており、レーザ光を集光するｆθレンズと、前記ヘッド部に追加的に取り付けて、加工対象物の加工に使用する前述のレーザ加工用レンズ装置と、を備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明のレーザ加工装置によれば、前述したレーザ加工用レンズ装置をヘッド部に着脱自在に取り付けるようにしたので、加工用途に応じてレーザ加工用レンズ装置を着脱することにより、ｆθレンズの光軸に対するレーザ光の角度を変更することができる。したがって、単一のレーザ加工装置によって複数の加工用途に応じた使用が可能となり、加工コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加工用途に応じて補助レンズをレーザ加工装置に対して着脱することにより、ｆθレンズの光軸に対するレーザ光の角度を変更することができるので、単一のレーザ加工装置によって複数の加工用途に応じた使用が可能となり、加工コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザ加工用レンズ装置が取り付けられるレーザマーカを示す概略図である。
【図２】レーザマーカのヘッド部の要部拡大図である。
【図３】レーザマーカにレーザ加工用レンズ装置を取り付けた状態を示す概略図である。
【図４】（ａ）は、レーザ加工用レンズ装置を取り付けたレーザマーカにより穴開け加工を行った後の電子回路基板を示す断面図であり、（ｂ）は、レーザ加工用レンズ装置を取り付けていないレーザマーカにより穴開け加工を行った後の電子回路基板を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のレーザ加工用レンズ装置が取り付けられるレーザ加工装置としてのレーザマーカを示す概略図である。このレーザマーカ１は、レーザ光で樹脂や金属等の加工対象物Ｗの表面を加熱し、その表面を局部的に変色又は変形させることにより文字等の印字加工を行うものである。レーザマーカ１は、ヘッド部２と、このヘッド部２を制御するコントローラ部３とを備えている。ヘッド部２とコントローラ部３とはケーブル４により接続されている。
【００１５】
図２は、レーザマーカ１のヘッド部２の要部拡大図である。ヘッド部２は、ボックス状に形成されたヘッド本体部２ａと、レーザ光を発生させるレーザ発振器２ｂと、レーザ光を偏向させるガルバノミラー２ｃと、ガルバノミラー２ｃを揺動駆動するガルバノスキャナ２ｄと、ガルバノミラー２ｃにより偏向されたレーザ光を集光して加工対象物Ｗに照射するｆθレンズ２ｅとを備えている。レーザ発振器２ｂ、ガルバノミラー２ｃ及びガルバノスキャナ２ｄは、ヘッド本体部２ａに内蔵されている。
【００１６】
レーザ発振器２ｂで発生させるレーザ光は、例えばＣＯ２（炭酸ガス）レーザ光である。ガルバノミラー２ｃは、レーザ発振器２ｂより出力されたレーザ光を、所定の偏向角度で偏向させて加工対象物Ｗの表面におけるＸ軸方向及びＹ軸方向に振らせるものである。ガルバノスキャナ２ｄは、ガルバノミラー２ｃを揺動させることにより、ｆθレンズ２ｅへのレーザ光入射位置を変化させることができる。
【００１７】
ｆθレンズ２ｅは、ヘッド本体部２ａ先端部の下面２ａ１に、当該ヘッド本体部２ａから取り外すことができないように保持されている。また、ｆθレンズ２ｅは、非テレセントリックｆθレンズであり、ガルバノミラー２ｃによるビーム偏向角度に依存して、ｆθレンズ２ｅから出射されたレーザ光はｆθレンズ２ｅの光軸Ｘに対して角度が付くようになっている。
【００１８】
したがって、出射レーザ光は、偏向角度が小さくて光軸Ｘに近い場合には光軸Ｘに対してほぼ平行となるが、偏向角度が大きくなるに従って、レーザ光がｆθレンズ２ｅから斜めに出射される。このｆθレンズ２ｅを用いることにより、ガルバノミラー２ｂで様々な方向に偏向されたレーザ光が、加工対象物Ｗの表面に入射し、その表面上で焦点を結ぶことで、加工対象物Ｗの表面に所望の文字や記号等を印字加工することができる。その際、レーザ光はｆθレンズ２ｅから斜めに出射されるため、加工対象物Ｗの表面が凹凸面であっても印字することができる。
【００１９】
図３は、上述のレーザマーカ１に、本発明のレーザ加工用レンズ装置１０を取り付けた状態を示す概略図である。このレーザ加工用レンズ装置１０は、レーザマーカ１に追加的に取り付けられるものであり、レーザマーカ１のヘッド部２に対して着脱自在に取り付けられるレンズホルダ１１と、このレンズホルダ１１に装着された補助レンズ１２とによって構成されている。
【００２０】
レンズホルダ１１は、上記ヘッド部２の下部に着脱自在に固定された上側ホルダ部１１ａと、この上側ホルダ部１１ａの下部に固定された下側ホルダ部１１ｂとを有している。上側ホルダ部１１ａは、円筒状に形成されており、その内周径はｆθレンズ２ｅの外周径よりも若干大径に設定されている。
【００２１】
下側ホルダ部１１ｂは、円筒状に形成されており、その外周径は上側ホルダ部１１ａの外周径と略同一寸法に設定されている。また、下側ホルダ部１１ｂの内周径は、上側ホルダ部１１ａの内周径よりも大径に形成されている。
【００２２】
補助レンズ１２は、ｆθレンズ２ｅから出射されたレーザ光の上記光軸Ｘに対する角度を変更するものであって、テレセントリック性のレーザ光として出射する特性を有している。補助レンズ１２は、ｆθレンズ２ｅの直下に配置された第１レンズ部１２ａと、この第１レンズ部１２ａの下方に所定間隔をあけて配置された第２レンズ部１２ｂと、第２レンズ部１２ｂの下方に所定間隔をあけて配置された第３レンズ部１２ｃとによって構成されている。第１レンズ部１２ａは、その凸面１２ａ１を下方に向けた状態で、外周部が上側ホルダ部１１ａの内周部１１ａ１に固定されている。
【００２３】
第２レンズ部１２ｂは、その凸面１２ｂ１を下方に向けた状態で、外周部が上側ホルダ部１１ａの内周部１１ａ１に固定されている。第２レンズ部１２ｂの肉厚は、第１レンズ部１２ａの肉厚よりも厚く設定されている。また、第２レンズ部１２ｂの外周径は、第１レンズ部１２ａの外周径と略同一に設定されている。
【００２４】
第３レンズ部１２ｃは、その凸面１２ｃ１を下方に向けた状態で、外周部が下側ホルダ部１１ｂの内周部１１ｂ１に固定されている。第３レンズ部１２ｃの肉厚は、第２レンズ部１２ｂの肉厚と略同一に設定されている。また、第３レンズ部１２ｃの外周径は、第２レンズ部１２ｂの外周径よりも大径に設定されている。さらに、第２レンズ部１２ｂと第３レンズ部１２ｃとの間隔は、第１レンズ部１２ａと第２レンズ部１２ｂとの間隔よりも長く設定されている。
【００２５】
第３レンズ部１２ｃから出射されたレーザ光は、光軸Ｘに対してほぼ平行となるテレセントリック性のレーザ光として出射される。これにより、非テレセントリックｆθレンズ２ｅを有するレーザマーカ１に補助レンズ１２を取り付けることにより、テレセントリック性のレーザ光を出射することができる。したがって、補助レンズ１２を取り付けたレーザマーカ１により、例えば電子回路基板からなる加工対象物Ｗにレーザ光を照射してブラインドビアホール（ｂｌｉｎｄ  ｖｉａ  ｈｏｌｅ）等の穴開け加工を行うことができる。
【００２６】
図４（ａ）は、補助レンズ１２を取り付けたレーザマーカ１により穴開け加工を行った後の電子回路基板を示す断面図であり、図４（ｂ）は、補助レンズ１２を取り付けていないレーザマーカ１により穴開け加工を行った後の電子回路基板を示す断面図である。図４（ｂ）において、補助レンズ１２を取り付けていない場合は、ｆθレンズ２ｅから出射されるレーザ光は光軸Ｘに対して角度が付くため、基板表面に対して角度が付いたブラインドビアホールＨｂが形成される。したがって、このブラインドビアホールＨｂをメッキ加工して形成される導通部（図示せず）が断線するおそれがある。これに対して、図４（ａ）に示すように、補助レンズ１２を取り付けている場合は、補助レンズ１２から出射されるレーザ光は、光軸Ｘに対してほぼ平行となるため、基板表面に対して垂直なブラインドビアホールＨａを形成することができる。したがって、上記導通部が断線するのを回避することができる。
【００２７】
以上、本発明の実施形態に係るレーザ加工用レンズ装置によれば、ｆθレンズ２ｅから出射されたレーザ光の光軸Ｘに対する角度を変更する補助レンズ１２を、レーザ加工装置（レーザマーカ１）のヘッド部２にレンズホルダ１１を介して着脱自在に取り付けるようにしたので、加工用途に応じて補助レンズ１２を着脱することにより、レーザ光の上記角度を変更することができる。したがって、単一のレーザ加工装置によって複数の加工用途に応じた使用が可能となり、加工コストを低減することができる。
【００２８】
また、レーザ加工装置の中でも特に安価なレーザマーカ１に、補助レンズ１２を取り付けることができるため、加工コストを効果的に低減することができる。
また、非テレセントリックｆθレンズ２ｅを備えた安価なレーザ加工装置に、テレセントリック性のレーザ光として出射する特性を有する補助レンズ１２を取り付けることができるため、テレセントリックｆθレンズを備えた高価なレーザ加工装置が不要となり、加工コストをさらに効果的に低減することができる。
また、非テレセントリックｆθレンズ２ｅを備えた安価なレーザ加工装置に補助レンズ１２を取り付けることにより、加工対象物Ｗとして電子回路基板を加工することができるので、電子回路基板の加工コストを低減することができる。
【００２９】
なお、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ないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、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、及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。例えば、上記実施形態では、補助レンズ１２は、ｆθレンズ１２から出射されたレーザ光の角度を変更することができるものであれば、その形状及び取付個数を適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１    レーザマーカ（レーザ加工装置）
２    ヘッド部
２ｅ  ｆθレンズ
１０    レーザ加工用レンズ装置
１１    レンズホルダ
１２    補助レンズ
Ｗ    加工対象物
Ｘ    光軸
【図１】
2011147965.tif 000003
【図２】
2011147965.tif 000004
【図３】
2011147965.tif 000005
【図４】
2011147965.tif 000006