(57)【要約】【課題】長尺の薄板にマトリクス状の微小貫通孔を形成する加工を行うに際し、加工速度を向上させ、均一で高精度な貫通孔を形成するようなレーザ加工装置、レーザ加工方法及びそのようなレーザ加工によりマトリクス状の貫通孔が形成された薄板を提供すること。【解決手段】加工対象の薄板ＴＦを斜めに巻回させる円周面に開口部１１２を有する円筒体１１１と、この円筒体１１１に巻回させた薄板ＴＦを該薄板ＴＦの長手方向に移送させる薄板移送手段１２０と、円筒体１１１の中心軸１１３と同軸上に配置した回転軸１３０ａを有するモータ１３０と、このモータ１３０の回転軸棒１３１に固定された反射部材１４０と、パルス光ＬＰを発するレーザ発光手段１６０とを備えて、薄板ＴＦに貫通孔を続けて開口させるレーザ加工装置１００。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象の薄板を斜めに巻回させる円周面に開口部を有する円筒体と、該円筒体に巻回させた薄板を該薄板の長手方向に移送させる薄板移送手段と、前記円筒体の中心軸と同軸上に配置した回転軸を有するモータと、該モータの回転軸に固定された反射部材と、パルス光を発するレーザ発光手段とを備え、
前記薄板を長手方向に移送させつつ、前記パルス光を前記回転軸の方向から入射して前記反射部材により前記円筒体の半径方向に反射させて、前記開口部から前記薄板に照射することにより、前記薄板に多数の貫通孔を連続して開孔させることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記パルス光の強度とパルス幅が、１回のパルス照射で前記薄板に貫通孔を開孔するように調節される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】
前記パルス光を薄板に集光する集光手段が、前記反射部材と前記薄板との間に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記パルス光を薄板に集光する集光手段が、前記反射部材と前記薄板との間、及び、前記反射部材と前記レーザ発光手段との間に分割して配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記パルス光を薄板に集光する集光手段が、前記反射部材と前記レーザ発光手段との間に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
加工対象の薄板を円周面に開口部を有する中空の円筒体に斜めに巻回させ、前記薄板を薄板移送手段により前記薄板の長手方向に移送させつつ、レーザ発光手段から発光するパルス光を前記円筒体の中心軸と同軸上に配置したモータの回転軸の方向から入射させ、前記モータの回転軸に固定された反射部材によって前記円筒体の半径方向に反射させた後、前記開口部から前記薄板に照射して、前記薄板に多数の貫通孔を連続して開孔することを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項７】
前記モータの回転周期および前記薄板移送手段の移送速度が、それぞれ一定となるように調節されていることを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工方法。
【請求項８】
前記レーザ発光手段によるパルス光の発光タイミングが、前記反射部材を経由して前記開口部へ射出するように前記モータの回転と同期して設定されていることを特徴とする前記請求項６または請求項７に記載のレーザ加工方法。
【請求項９】
請求項１から請求項５のいずれか一つに記載のレーザ加工装置、または、請求項６から請求項８のいずれか一つに記載のレーザ加工方法により、多数の貫通孔が形成されている薄板。
【請求項１０】
前記薄板が、金属製であることを特徴とする請求項９に記載の薄板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺の薄板に対してマトリクス状の微細な貫通孔を形成するレーザ加工装置、レーザ加工方法及びレーザ加工された長尺薄板材に関するものであり、特に燃料電池のガス拡散層、蓄電池の穿孔集電体などを製造する際に用いる薄板のレーザ加工技術とその成形物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属薄板に微細な貫通孔を形成する加工を行う場合、化学反応を利用したエッチング処理が広く用いられてきた。
しかし、エッチング処理による金属薄板への貫通孔の形成においては、貫通孔の形状が安定しない、ウェット処理のため工程数が多く加工コストが大きい、１００μｍ以下の貫通孔を形成することが困難である、加工速度の向上が困難である、などの大きな問題があった。
また、薄板が金属薄板でなく、プラスチックやセラミクスである場合には、エッチング処理による加工を採用できない問題があった。
これに対し、近年ではレーザビームによる貫通孔の形成加工が技術的に可能になってきており、金属薄板に対しエッチング処理よりも微細な貫通孔を開けられるようになり、また、プラスチックやセラミクスに対する加工も可能となった。
【０００３】
例えば、特開２０００−１６５０１７号公報には円筒形状のドラムに張り付けたシートに対してレーザビームを照射することによって貫通孔を形成する装置が記載されている（特許文献１）。
また、特開２００３−３３４６７３号公報には、透光性中空リールの外周部において可撓性長尺基板を搬送して、中空リールの内側から照射するパルス光の焦点を軸方向および／または円周方向に移動させるレーザ加工方法が開示されている（特許文献２）。
さらに、特開２０００−２００６９８号公報には、円筒体の内周面に周期的構造を形成するために、軸方向から円筒体内側に導入したパルス光を集光レンズと反射ミラーにより外径方向に進ませ、反射ミラーの回転と、円筒体の回転及び軸方向の移動を行うレーザ加工方法が記載されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１６５０１７号公報
【特許文献２】特開２００３−３３４６７３号公報
【特許文献３】特開２０００−２００６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、円筒形状のドラムに張り付けたシートに対してレーザビームを照射することによって貫通孔を形成する装置では、連続的な加工ができず、シート単位で加工するため、頻繁にシートを張り替える必要があり、加工速度の向上には限界があった。
また、透光性中空リールの外周部において可撓性長尺基板を搬送して、中空リールの中空側から照射するパルス光の焦点を軸方向および／または円周方向に移動させるレーザ加工方法で長尺基板にマトリクス状の穴あけ加工をする場合には、レーザ装置を軸方向に直線的往復運動をさせる制御と、長尺基板をリール方向に搬送する制御とを交互に、かつ断続的に行う必要があり、加工速度の向上に限界があった。
さらにまた、円筒体の内周面に周期的構造を形成するために、軸方向から円筒体内側に導入したパルス光を集光レンズと反射ミラーにより外径方向に進ませ、反射ミラーの回転と、円筒体の回転及び軸方向の移動を行うレーザ加工方法で円筒体内側にマトリクス状の穴あけ加工をする場合には、円筒体を軸方向に直線的往復運動をさせる制御と回転させる制御と、円筒体および反射ミラーを回転させる制御とを交互に、かつ断続的に行う必要があり、加工速度の向上に限界があった。
【０００６】
そして、マトリクス状に貫通孔の形成加工を行うための、回転多面鏡やガルバノミラーを使ってレーザビームを走査させる一般的な方法では、回転多面鏡で等角度走査されたレーザビームを、薄板上で結像させ等速走査させるためにｆθレンズを用いるが、ｆθレンズへの入射光径を大きくするとレーザビームが薄板上でボケてしまい、逆に、ｆθレンズへの入射光径を小さくすると薄板上でのビーム径が大きくなる問題がある。
また、ｆθレンズからの振り角を小さくするために焦点距離を長くする場合にも、ビーム径が大きくなる問題が生じ、均一な貫通孔を形成することが困難であった。
【０００７】
さらに、このような方法ではレーザビームのパワー密度が加工部位によって変動するため、必要以上のエネルギーを与えた部位では、形成した貫通孔の周りにバリが生じる問題もあった。
【０００８】
そこで本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、長尺の薄板にマトリクス状の微小な貫通孔を形成する加工を行うに際し、加工速度を向上させ、均一で高精度な貫通孔を連続して開孔させるレーザ加工装置、レーザ加工方法及びレーザ加工と、これを用いて加工された薄板を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本請求項１に係る発明のレーザ加工装置は、加工対象の薄板を斜めに巻回させる円周面に開口部を有する中空の円筒体と、該円筒体に巻回させた薄板を該薄板の長手方向に移送させる薄板移送手段と、前記円筒体の中心軸と同軸上に配置した回転軸を有するモータと、該モータの回転軸に固定された反射部材と、パルス光を発するレーザ発光手段とを備え、前記薄板を長手方向に移送させつつ、前記パルス光を前記回転軸の方向から入射して前記反射部材により前記円筒体の半径方向に反射させて、前記開口部から前記薄板に照射することにより、前記薄板に多数の貫通孔を連続して開孔させるによって、前述した課題を解決するものである。
【００１０】
本請求項２に係る発明のレーザ加工装置は、請求項１に記載されたレーザ加工装置の構成に加えて、前記パルス光の強度とパルス幅が、１回のパルス照射で前記薄板に貫通孔を開孔するように調節されることによって、前述した課題をさらに解決するものである。
【００１１】
本請求項３に係る発明のレーザ加工装置は、請求項１または請求項２に記載されたレーザ加工装置の構成に加えて、前記パルス光を薄板に集光する集光手段が、前記反射部材と前記薄板との間に配置されていることによって、前述した課題をさらに解決するものである。
【００１２】
本請求項４に係る発明のレーザ加工装置は、前記パルス光を薄板に集光する集光手段が、前記反射部材と前記薄板との間、及び、前記反射部材と前記レーザ発光手段との間に分割して配置されていることによって、前述した課題をさらに解決するものである。
【００１３】
本請求項５に係る発明のレーザ加工装置は、前記パルス光を薄板に集光する集光手段が、前記反射部材と前記レーザ発光手段との間に配置されていることによって、前述した課題をさらに解決するものである。
【００１４】
本請求項６に係る発明のレーザ加工方法は、加工対象の薄板を円周面に開口部を有する中空の円筒体に斜めに巻回させ、前記薄板を薄板移送手段により前記薄板の長手方向に移送させつつ、レーザ発光手段から発光するパルス光を前記円筒体の中心軸と同軸上に配置したモータの回転軸の方向から入射させ、前記モータの回転軸に固定された反射部材によって前記円筒体の半径方向に反射させた後、前記開口部から前記薄板に照射して、前記薄板に多数の貫通孔を連続して開孔することによって、前述した課題を解決するものである。
【００１５】
本請求項７に係る発明のレーザ加工方法は、請求項６に記載されたレーザ加工方法に加えて、前記モータの回転周期および前記薄板移送手段の移送速度が、それぞれ一定となるように調節されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。
【００１６】
本請求項８に係る発明のレーザ加工方法は、請求項６または請求項７に記載されたレーザ加工方法に加えて、前記レーザ発光手段によるパルス光の発光タイミングが、前記反射部材を経由して前記開口部へ射出するように前記モータの回転と同期して設定されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。
【００１７】
本請求項９に係る発明の薄板は、請求項１から請求項５のいずれか一つに記載のレーザ加工装置、または、請求項６から請求項８のいずれか一つに記載のレーザ加工方法により多数の貫通孔が形成されていることによって、前述した課題を解決するものである。
【００１８】
本請求項１０に係る発明の薄板は、請求項９に記載の薄板が金属製であることにより、前述した課題をさらに解決するものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の請求項１に係るレーザ加工装置によれば、加工対象の薄板を斜めに巻回させる円周面に開口部を有する円筒体と、この円筒体に巻回させた薄板を該薄板の長手方向に移送させる薄板移送手段と、円筒体の中心軸と同軸上に配置した回転軸を有するモータと、このモータの回転軸に固定された反射部材と、パルス光を発するレーザ発光手段とを備えていることにより、可撓性を有する長尺の薄板を長手方向に移送させつつ、パルス光を回転軸の方向から入射して反射部材により円筒体の半径方向に反射させて、パルス光で一列ずつ同じ方向に繰り返し高速スキャンさせ、開口部から薄板に照射するため、形状と配列が均一な多数の微小な貫通孔を開孔することができるとともに、加工の加工速度を著しく向上させることができる。
【００２０】
本発明の請求項２に係るレーザ加工装置によれば、請求項１記載の発明が奏する効果に加えて、パルス光の強度とパルス幅が、１回のパルス照射で薄板に貫通孔を開孔するように調節されることにより、薄板における微小貫通孔の形成位置に関わらず、パルス光のパワー密度が均一になるため、形成される貫通孔の形状が均一となり、かつ、形成した微小な貫通孔の周りにおけるバリの発生を抑制し、高精度のレーザ加工を行うことができる。
【００２１】
本発明の請求項３に係るレーザ加工装置によれば、請求項１記載または請求項２の発明が奏する効果に加えて、パルス光を薄板に集光する集光手段が、反射部材と薄板との間に配置されていることにより、集光レンズの焦点距離を短くでき、集光レンズを小型化することができる。
【００２２】
本発明の請求項４に係るレーザ加工装置によれば、請求項１記載または請求項２の発明が奏する効果に加えて、パルス光を薄板に集光する集光手段が、反射部材と薄板との間、及び、反射部材とレーザ発光手段との間に分割して配置されていることにより、集光と焦点位置を個別に調整することができるので、焦点位置の調節を容易にすることができる。
【００２３】
本発明の請求項５に係るレーザ加工装置によれば、請求項１記載または請求項２の発明が奏する効果に加えて、パルス光を薄板に集光する集光手段が、集光手段がモータによって回転されることがないため、モータの回転中にもパルス光の焦点位置の調節を容易にすることができる。
【００２４】
本発明の請求項６に係るレーザ加工方法によれば、加工対象の薄板を円周面に開口部を有する中空の円筒体に斜めに巻回させ、薄板を薄板移送手段により薄板の長手方向に移送させつつ、レーザ発光手段から発光するパルス光を円筒体の中心軸と同軸上に配置したモータの回転軸の方向から入射させ、モータの回転軸に固定された反射部材によって円筒体の半径方向に反射させた後、開口部から薄板に照射して、薄板に多数の貫通孔を連続して開孔することにより、可撓性を有する長尺の薄板を連続的に移送しながら、パルス光で一列ずつ同じ方向に繰り返し高速スキャンさせるため、形状と配列が均一な微小な貫通孔を続けて開口させることができるとともに、加工速度を著しく向上させることができる。
【００２５】
本発明の請求項７に係るレーザ加工方法によれば、請求項６に記載の発明が奏する効果に加えて、前記モータの回転周期および前記薄板移送手段の移送速度が、それぞれ一定となるように調節されていることにより、前記貫通孔が前記薄板上でマトリクス状に配列するようにレーザ加工を行うことができる。
【００２６】
本発明の請求項８に係るレーザ加工方法によれば、請求項６または請求項７の発明が奏する効果に加えて、レーザ発光手段によるパルス光の発光タイミングが、前記反射部材を経由して前記開口部へ射出するように前記モータの回転と同期して設定されていることにより、パルス光が、反射部材により反射されて開口部を通るタイミングにおいてのみ発せられるようにモータの回転に同期してレーザ発光手段が制御され、円筒体の内面をパルス光が照射しないよう休止期間が設定されるため、装置の損耗が抑えられるとともに、消費電力を低減させた低コストのレーザ加工を行うことができる。
【００２７】
本発明の請求項９に係る薄板によれば、請求項１ないし請求項５のいずれか一つに記載のレーザ加工装置または請求項６ないし請求項８のいずれか一つに記載のレーザ加工方法によって多数の貫通孔が形成されていることにより、多数の微小な貫通孔を均一な形状で配列させることができる。
【００２８】
本発明の請求項１０に係る薄板によれば、請求項９に記載の発明が奏する効果に加えて、薄板が金属製であることにより、優れた強度と導電性を発揮するとともに、多数の微小な貫通孔を均一な形状で配列させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施例に係るレーザ加工装置の概略図。
【図２】本発明の第１実施例に係る円筒体と薄板との関係を示す図。
【図３】本発明の第１実施例に係る円筒体の外観を示す図。
【図４】本発明の第１実施例に係る円筒体の開口部の構成を示す図。
【図５】本発明の第１実施例に係る反射部材の配置を示す図。
【図６】本発明の第１実施例に係るレーザ加工装置のパルス光の経路と照射角を示す図。
【図７】本発明の第２実施例に係る円筒体と薄板との関係を示す図。
【図８】本発明の第２実施例に係る円筒体の外観を示す図。
【図９】本発明の第２実施例に係る円筒体の開口部の構成を示す図。
【図１０】本発明の第２実施例に係る円筒体の開口部の他の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明のレーザ加工装置は、加工対象の薄板を斜めに巻回させる円周面に開口部を有する円筒体と、この円筒体に巻回させた薄板を該薄板の長手方向に移送させる薄板移送手段と、円筒体の中心軸と同軸上に配置した回転軸を有するモータと、このモータの回転軸に固定された反射部材と、パルス光を発するレーザ発光手段とを備え、薄板を長手方向に移送させつつ、パルス光を回転軸の方向から入射して反射部材により円筒体の半径方向に反射させて、開口部から薄板に照射することにより、薄板に貫通孔を連続して開孔させるものであれば、その具体的な実施態様は如何なるものであっても構わない。ここで、薄板とは、フィルムや膜なども含め可撓性をもつものをいい、材質は、金属、合成樹脂、紙、布などであってよい。
【００３１】
本発明のレーザ加工装置に用いる円筒体は、典型的には、円筒状の外形を有するように構成することができるが、これに限らない。
円筒体は、薄板である長尺の薄板を巻回して加工位置を規定する機能を有するため、少なくとも長尺の薄板が接する部位において外表面、すなわち、円周面が円柱側面の形状であればよい。したがって、円筒体は、例えば、半円形を断面とする柱状の形状であってもかまわない。ただし、円筒体の内部に他の各種装置を配置するため、そのための空間を有することが好ましい。
【００３２】
また、円筒体は、同一径の円筒状の左ドラムと右ドラムとを接合して構成することができるが、これに限らない。
その内部に所要の各種装置を配置し、外部からパルス光を導入し、開口部から射出できるよう、例えば、円筒体全体を一体に構成し、必要な部位に開口部、各種装置の取付け部、各種装置の稼働空間、パルス光の経路、作業用の窓などを設けた構成としてもよい。
【００３３】
円筒体を構成する際に、同一径の円筒状の左ドラムと右ドラムとを接合して構成する場合には、左ドラムの接合部位の空間内にモータを固定することとなる。一方、右ドラムはパルス光を導入する経路を有し、右ドラムに入射したパルス光を左ドラムと右ドラムの接合部まで到達させる構造となっている。
そのためには、右ドラムの右端面中央に窓が開いており、かつ、右ドラムの内部が空洞となっていれば十分かつ低コストで実現する。
【００３４】
なお、円筒体内に光導波路を形成し、遅くとも反射部材にパルス光を照射する段階で回転軸に沿って入射するように構成しておけば、円筒体内へのパルス光の入射段階では、パルス光の光軸は必ずしも回転軸と一致している必要はなく、右端面以外の部位から円筒体内にパルス光を導入することも可能である。
【００３５】
ここで、円筒体の中心軸とは、円筒体の外表面が円柱状または円筒状である場合は、その断面の中心を通り、長手方向に伸びる軸であり、幾何学的な中心軸を指す。
円筒体全体が円筒状でない場合には、薄板が接する部分として円柱側面の形状に構成されている円周面を基準に、円柱と同様に決定した曲率の中心軸を指す。
【００３６】
円筒体全体をどのような形状に構成する場合でも、薄板が接する円周面は、低摩擦性と耐摩耗性に優れていることが好ましいため、各種フッ素樹脂によるコーティングなどの表面処理をすることができる。
この場合のフッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＥＣＴＦＥ（クロロトリフルオエチレン・エチレン共重合体）を好適に用いることができる。
【００３７】
また、円筒体の円周面には、長手方向中央に開口部が設けられている。開口部が円筒体の円周面の円弧に沿って形成されているため、円周面に密着して移送される薄板の形状もまた、開口部において円筒形に規定されている。
このため、中心軸と回転軸とを一致させれば、集光手段から一定の距離で貫通孔の形成加工を行うことができることとなる。
【００３８】
開口部は、円筒体の内部から外形方向に向かって射出するパルス光の通路であって、薄板の加工が行われる部位でもあるため、開口部の形状は、円周面に沿った細いスリット状とすることが好ましい。
開口部は、円筒体の円弧に沿った方向の長さが長いほど、パルス光によるスキャンの一回分の距離が長くなって加工が効率的に行われるからである。
【００３９】
一方、円筒体の軸方向の幅を大きくすると、円筒体に巻回している薄板の位置を規定する働きが弱くなり、加工部位における薄板の位置がパルス光の焦点からずれてしまう恐れが生じる場合があるため、開口部の幅は小さく設定することが好ましい。
また、加工精度を維持するためには、薄板の形状が円筒体の円周面に規定される働きが強い部位で加工することが好ましいため、パルス光を薄板に照射して加工する位置は、薄板が開口部に差し掛かった直後の、開口部のなるべく上流側に設定することが好ましい。
【００４０】
薄板を円筒体に巻回する円周方向の角度は、スリット状の開口部を覆う限りにおいて任意に設定できる。
したがって、例えば、中心軸を基準とする開口部の開口角度がπ（ｒａｄ）に設定されている場合には、薄板を円筒体に巻回する角度をπ（ｒａｄ）以上に設定しておけばよい。
【００４１】
薄板における加工領域の最大幅は、スリット状の開口部の円弧に沿った長さによって制約される。
しかも、薄板は斜め方向に巻回されているため、加工可能な薄板の幅寸法は、開口部の円弧に沿った長さと巻回する角度により規定されることとなる。
開口部の円弧に沿った長さは、中心軸を基準とする開口部の開口角度と中心軸から円周面までの距離（半径）によって規定される。
中心軸を基準とする開口部の開口角をβ（ｒａｄ）、円筒体の半径をｒとすれば、開口部の円弧に沿った長さＬは、
Ｌ＝ｒ×β
と表すことができる。
【００４２】
なお、中心軸を基準とする開口部の開口角をβとすると、βは、２π（ｒａｄ）以下であって、薄板を円筒体の円周面に密着させて巻回することができる角度の範囲で自由に設定することができる。一方で、βを小さくすると加工可能な角度領域が狭くなるため、加工効率が低下し、薄板の全幅のうち一部の領域しか加工できないこととなる。
【００４３】
本発明のレーザ加工装置に用いる薄板移送手段は、可撓性を有する長尺の薄板を送り出すための送出しリールと、長尺の薄板を巻き取るための巻取りリールを備えた構成とすることができる。
送出しリールと巻取りリールの回転周期は、薄板の移送速度、送出しリールの残量、巻取りリールの巻取り量に応じて、個別に、または、同調して調節できるように調節手段を設けていることが好ましい。
【００４４】
薄板を送る速度は、作成する貫通孔のパターンやピッチに応じて自由に設定することができる。
一般的には０．５ｍ／分以上２．０ｍ／分以下の範囲にある一定値に設定することができるが、これに限られない。
【００４５】
薄板移送手段を構成する送出し軸は、中心軸に対して偏移角αを有するよう斜めに配置されているため、薄板は円筒体に対して斜めに巻回される。
このとき、巻取り軸と中心軸とがなす偏移角も同じ値とすれば、薄板にたるみや無理なテンションがかからず好適である。
【００４６】
なお、これらの軸は、必ずしも交わっている必要はなく、ここで言う偏移角αとは、二軸に平行な面に投影した場合になす角度を意味している。
偏移角αの範囲は０（ｒａｄ）より大きく、π／２（ｒａｄ）よりも小さい値で任意に設定することができる。
この範囲内で偏移角αが大きいほど幅の広い薄板の加工が可能であるが、加工領域の最大幅は、スリット状の開口部の円弧に沿った長さによって制約される。
具体的には、薄板の幅方向の加工領域の最大幅をＷ、開口部の円弧に沿った長さをＬとすると、
Ｗ＝Ｌ×ｓｉｎα
という関係が成り立つ。
【００４７】
長尺の薄板は、送出しリールから送り出されて、円筒体に巻回され、巻取りリールにより巻き取られることで、開口窓から射出されるパルス光により照射される位置が少しずつずれることとなる。
パルス光は、パルス光として開口窓内を円周方向に回転しながら薄板の加工位置を変えるため、貫通孔の形成加工をする場合には、形成される貫通孔の列は、薄板の長尺方向に対して斜め方向に整列することとなる。
このため、所望のパターンに貫通孔の形成加工をするためには、薄板の移送速度を一定に保ち、あるいは、可変として適切に設定するための調節手段を設けていることが好ましい。
【００４８】
本発明のレーザ加工装置に用いるモータとしては、光学系の回転等に通常用いられている各種のモータを用いることができ、より具体的には、各種のＡＣモータ、ＤＣモータ、ステッピングモータ、サーボモータ、ブラシレスモータ、ギアモータを用いることができる。
【００４９】
モータは、その回転軸を中心軸に一致させて円筒体の内部に固定されるが、その回転軸に結合している反射部材を回転させることにより、反射部材を経由して半径方向に進行方向を変えたパルス光で円周方向に繰り返しスキャンする機能を担っている。
その回転方向は、いずれでも構わないが、薄板が移送される方向に沿った向きに回転すれば、パルス光を薄板上に集光している間の加工位置のずれが小さく好適である。
【００５０】
モータは、調節ねじを有するモータ固定具を介して円筒体に取り付けることができる。
この場合、調節ねじによりを微調節することができるので、後述の反射部材の回転軸を微調節でき、ひいては、パルス光の照射位置を微調節することができるので、高精度の貫通孔の形成加工を実現する上で好ましい。
モータの回転周期は、薄板の移送速度、レーザ発光手段におけるパルス周期ととともに、薄板における貫通孔の位置、パターンに重大な影響を与えるため、回転周期を一定に保ち、あるいは、可変として適切に設定するための調節手段を設けていることが好ましい。
【００５１】
本発明のレーザ加工装置に用いる反射部材としては、パルス光の経路に配置され、パルス光の進行方向を直角に変更する光学素子を用いることができ、より具体的には、各種の反射鏡または直角プリズムを用いることができる。
反射部材は、オプティカルベースに固定した後、オプティカルベースをモータの回転軸に装着することにより、円筒体の内部に回転自在に配置することができる。
反射部材は、回転軸に沿って入射したパルス光を、円筒体の半径方向に反射し、薄板の加工に利用可能とする機能を果たす。
反射部材により半径方向に進行方向を変えたパルス光は、スリット状の開口部から円筒体の外側に向けて射出し、円筒体の円周面により位置を規定されている薄板を照射することによって貫通孔の形成加工が実現する。
【００５２】
本発明のレーザ加工装置に用いる集光手段としては、各種の光学レンズを用いることができ、具体的には、球面レンズ、非球面レンズのいずれも用いることができる。
光学レンズにより集光手段を構成する場合には、複数個のレンズを組み合わせてもよいし、１個の非球面レンズを用いてもよい。球面レンズと非球面レンズを組み合わせてもよい。
また、集光手段の位置は、パルス光の経路上にあって、反射部材と薄板の間に配置してもよいが、反射部材よりもレーザ発光手段側に配置してもよい。
【００５３】
集光手段を複数の光学レンズを組み合わせて構成するか、あるいは、非球面レンズを用いれば、球面収差の発生を抑制することができるため、集光レンズへの入射径を大きくすることにより焦点におけるレーザスポット径を小さくすることができる。
また、パルス光の入射位置がずれた場合でも、焦点位置が変化しないため、加工精度を維持することができる。
【００５４】
集光手段を反射部材と薄板の間に配置すれば、集光手段を反射部材よりもレーザ発光手段側に配置する場合よりも、同じ開口数（ＮＡ）のレンズを小型化することができる。
この場合、集光手段は、反射部材とともにオプティカルベースに固定され、オプティカルベースを介してモータにより回転するように構成されるため、薄板上にパルス光の焦点が合うように集光手段を調節するためには、いったん、モータの回転を止める必要が生じるが、集光手段とともに回転駆動される焦点位置調節手段をさらに設ければ、モータの回転中にもパルス光の焦点調節を行うことができる。
【００５５】
一方、集光手段を反射部材よりもレーザ発光手段側に配置すれば、集光手段がモータによって回転されることはないため、モータの回転中にもパルス光の焦点位置を容易に調節することができる。
【００５６】
集光手段における焦点位置の調節の容易化と温度変化に対する許容度を高めるためには、集光手段を２つに分離し、反射部材の薄板側とレーザ発光手段側の両方にそれぞれ分割して集光手段を配置することもできる。
この場合、集光機能は、もっぱら反射部材の薄板側に配置した集光手段が担い、反射部材のレーザ発光手段側に配置した集光手段により焦点位置を調節することにより、焦点位置の調節が容易なレーザ加工装置を構成することができる。
【００５７】
本発明のレーザ加工装置に用いるレーザ発光手段としては、各種の工業用レーザ発光装置を用いることができ、具体的には、ＫｒＦ、ＡｒＦ、ＸｅＣｌ、ＸｅＦ各エキシマレーザ、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ、ＣＯレーザ、窒素レーザ、固体レーザ、ルビーレーザ、半導体レーザ、チューナブルダイオードレーザ等を用いることができる。
レーザ発光手段は、レーザ加工に用いるパルス光としてパルス光を射出する。
このパルス光は、薄板の物性に応じて、貫通孔の形成加工が１回のパルス照射で実現するよう、パルスの強度（高さ）とパルスの持続時間（幅）を設定する。
レーザ発光手段から発光するパルス光のパルス周期は、１００ｋＨｚ以上１２０ｋＨｚ以下に設定することができるがこれに限られない。
また、パルス幅は１ナノ秒以上１００ナノ秒以下に設定することができるが、これに限られない。一般に、パルス幅が小さいほど、薄板に熱の影響が出にくく好適である。
【００５８】
レーザ発光手段が射出するパルスの周期は、薄板移送手段における移送速度とモータの回転周期とともに、薄板における貫通孔の位置、パターンに重大な影響を与えるため、パルス光の発光周期を一定に保ち、あるいは、可変として適切に設定するための調節手段を設けていることが好ましい。
パルス光の発光タイミングは、モータの回転と同期していることが好ましい。円筒体内に導入されたパルス光の進行方向は、反射部材に反射されて円筒体の半径方向に向かうが、パルス光が開口部を通るタイミングにおいてのみ発せられるよう、モータの回転に同期して発光休止期が設定されるよう、レーザ発光手段が制御されていることが好ましい。パルス光が開口部から円筒体の外に射出されないタイミングでパルス光が発射されると、円筒体の内面をパルス光が照射することで装置が損耗するとともに、無駄な電力を消費する恐れがあるためである。
【００５９】
回転軸を基準としてパルス光が薄板を照射する角度範囲は、集光されたパルス光が開口部から円筒体の外部に射出される角度範囲以上としないことが望ましい。
したがって、中心軸を基準とする開口部の開口角をβ、回転軸を基準とするパルス光の照射角をγで表すならば、
β≧γ
という関係を有していることが好ましい。
【００６０】
本発明のレーザ加工装置においては、パルス光の経路上に各種のビームエキスパンダを配置することができる。
パルス光の経路内にビームエキスパンダを配置し、レーザビーム径を拡大して集光手段に入射することにより、加工対象の薄板上で集光する場合のビームスポット径を小さくすることで高いパワー密度を得ることができるため、熱影響の少ない微細なレーザ加工を行うことができ好適である。
【００６１】
本発明のレーザ加工装置を用いるレーザ加工は、可撓性を有する長尺の薄板であれば好適に適用することができ、金属薄膜、樹脂シートのほか、複合材料として可撓性を有する金属酸化物含有薄膜その他の複合材料に対する加工ができる。
例えば、金属材料としては、銅、アルミニウム、ニッケル、各種ステンレス鋼を上げることができ、樹脂材料としては、ポリチオフェン系、ポリアセチレン系、ポリアニリン系、ポリピリール系等の各種導電性プラスチック、ＰＰＳＵ、ＰＳＵ、ＰＡＲ、ＰＥＩ、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＥＳ、ＰＡＩ、ＬＣＰ、ＰＴＦＥ、ＰＣＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＣ、ｍ−ＰＰＥ、ＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＯＭ、ＰＥＴ、ＰＢＴ、Ｕ−ＰＥ等のエンジニアリングプラスチック、ＰＶＣ、ＰＳ、ＡＢＳ、ＡＳ、ＰＭＭＡ、ＰＥ、ＰＰ等の汎用プラスチックをあげることができる。
【００６２】
薄板の幅は、円筒体に巻回することができる範囲で任意に設定できるが、一般的に１４０ｍｍ以上とすると作業効率が高く好適である。
【実施例１】
【００６３】
以下に、本発明の第１実施例に係るであるレーザ加工装置について、レーザ加工方法およびレーザ加工された長尺薄板材と併せて、図１ないし図６に基づいて説明する。
ここで、図１は、本発明の第１実施例に係るレーザ加工装置の概略図であり、図２は、本発明の第１実施例に係る円筒体と薄板との関係を示す図であり、図３は、本発明の第１実施例に係る円筒体の外観を示す図であり、図４は、本発明の第１実施例に係る円筒体の開口部の構成を示す図であり、図５は、本発明の第１実施例に係る反射部材の配置を示す図であり、図６は、本発明の第１実施例に係るであるレーザ加工装置のパルス光の経路と照射範囲を示す図である。
【００６４】
本実施例のレーザ加工装置１００で長尺の金属製、例えば、銅製の薄板ＴＦを加工する場合には、図１に示すように、送出しリール１２１に巻かれている薄板ＴＦを引き出して円筒体１１１に対し斜めに巻回した後、巻取りリール１２２で薄板ＴＦを長手方向に一定の移送速度で巻き取るように薄板移送手段１２０を配置する。
本実施例においては、中心軸１１３と送出し軸１２１ａとのなす偏移角αはπ／４（ｒａｄ）とする。このとき、巻取りリール１２２の巻取り軸１２２ａと中心軸１１３とのなす角度もπ／４にしている。
【００６５】
なお、レーザ発光手段１６０とビームエキスパンダ１７０は、その光軸が中心軸１１３と同軸となるように配置されている。
【００６６】
図２に示すように、円筒体１１１のうち、加工対象の薄板ＴＦを巻回する円周面は円柱の外表面の形状をしているため、円筒体１１１に密着している薄板ＴＦは、少なくとも円筒体１１１に接している部分において円筒形状となっている。
本実施例では、巻回する角度を約π（ｒａｄ）としているので、これに対応してπ（ｒａｄ）分以上の円周部が形成されている。
【００６７】
図２および図３に示すように、本実施例の円筒体１１１は、同一の径寸法を有する円筒形の左ドラム１１１Ｌおよび右ドラム１１１Ｒを接合して構成している。この結果、円筒体１１１は全体として長い中空の円筒形の外観を有している。
左ドラム１１１Ｌと右ドラム１１１Ｒとが接合されている部分の手前側には、円周方向に沿って長いスリット状の開口部１１２が形成されており、薄板ＴＦは、開口部１１２を覆うように円筒体１１１に巻回されている。
【００６８】
本実施例の円筒体１１１においては、パルス光ＬＰの光軸が円筒体１１１の中心軸１１３と同軸になるように円筒体１１１内に入射するため、右ドラム１１１Ｒの右側の端面中央にパルス光ＬＰの入射窓が形成されている。
【００６９】
図４に示すように、円筒体１１１を構成している左ドラム１１１Ｌは、右ドラム１１１Ｒと接合する部位に開口部１１２が形成される形状となっている。
開口部１１２は、円筒体１１１の手前側において、円周方向に細長いスリット状に形成されており、中心軸１１３を基準とする開口部１１２の開口角βが、約π（ｒａｄ）となるように構成されている。
反射部材１４０は、オプティカルベース１８０に固定されており、反射部材１４０に入射したパルス光ＬＰは、反射部材１４０により反射され、進行方向を直角に曲げて、すなわち、反射部材１４０を経由して、円筒体１１１の半径方向に進行し、開口部１１２から円筒体１１１の外に射出する。
このスリット状の開口部１１２から射出されたパルス光ＬＰが、円筒体１１１に沿って円筒状になっている薄板ＴＦを照射し、加工することとなる。
【００７０】
図５に示すように、円筒体１１１を構成している左ドラム１１１Ｌには、モータ１３０が固定手段１４１により固定されている。
固定手段１４１は、調節ねじ１４２を備えており、調節ねじ１４２を回転させることで回転軸１３０ａの向きを微調節し、円筒体１１１の中心軸１１３と同軸上にモータ１３０の回転軸１３０ａを配置することができる。
【００７１】
図６に示すように、反射部材１４０は、オプティカルベース１８０に固定され、オプティカルベース１８０は、モータ１３０の回転軸棒１３１に連結し、回転自在に配置されている。
レーザ発光手段１６０から発射されたパルス光ＬＰは、ビームエキスパンダ１７０を通過することによりビーム径が拡大された後に反射部材１４０に入射する。
反射部材１４０により反射された後のパルス光ＬＰは、反射部材１４０と薄板ＴＦの間に配置されている集光手段１５０により薄板ＴＦ上で集光される。
【００７２】
反射部材１４０は、オプティカルベース１８０を介してモータ１３０の回転軸棒１３１に連結し、回転自在に配置されているため、反射部材１４０の回転に応じて、反射部材１４０により反射された後のパルス光ＬＰの射出方向１４０ａは、円筒体１１１の中心軸１１３に垂直な面内において変化し、回転軸１３０ａを基準とするパルス光ＬＰの照射角γの範囲でスキャンするように、開口部１１２から射出することとなる。
【００７３】
なお、反射部材１４０の向きによっては、パルス光ＬＰの射出する方向が、回転軸１３０ａを基準とするパルス光ＬＰの照射角γの範囲から外れることとなるが、そのようなタイミングでは、パルス光ＬＰが射出されないように、発光タイミングについてレーザ発光手段１６０が制御されている。
【００７４】
本実施例にかかるレーザ加工装置１００を用いて長尺で金属製の薄板ＴＦである銅製の薄板ＴＦに貫通孔ＴＨの形成加工をする場合には、まず、開口部１１２のいずれの位置で貫通孔ＴＨの形成加工を行う場合にも、パルス光ＬＰが薄板ＴＦ上の所望の位置で集光するよう、調節ねじ１４２および集光手段１５０を調節した後、モータ１３０を回転させて、反射部材１４０としての直角プリズムを回転させる。
【００７５】
次に、送出しリール１２１に巻かれている銅製の薄板ＴＦを引き出し、円筒体１１１に対して斜めに、かつ開口部１１２を覆うように巻回させ、さらに巻取りリール１２２に巻き、送り速度がたとえば１ｍ／分となるように送出しリール１２１および巻取りリール１２２の回転周期を制御して回転させる。
【００７６】
レーザ発光手段１６０から、１回のパルス照射で薄板ＴＦに貫通孔ＴＨが開口するよう、たとえば、発光周期１１１ｋＨｚ、パルス幅１０ｎｓｅｃのパルス光を発光し、ビームエキスパンダ１７０を介して、円筒体１１１の右端面の入射窓から入射し、反射部材１４０を照射する。
【００７７】
このとき、モータ１３０の回転に同期してレーザ発光手段１６０を制御し、パルス光ＬＰが、反射部材１４０により反射されて開口部１１２を通るタイミングにおいてのみ発するように発光休止期を設定している。
【００７８】
モータ１３０の回転周期、薄板ＴＦの送り速度、パルス光ＬＰの設定を適宜調節、制御することにより、モータ１３０が一回転する間に薄板ＴＦに対し斜め一列に、例えば、１４０μｍピッチで１０００個の貫通孔ＴＨを連続して連続して開孔させるとともに、薄板ＴＦを移送しながら、貫通孔ＴＨの列を同じ向きに複数回繰り返して形成することにより、貫通孔ＴＨの形成パターンが等間隔のマトリクス状に配列している多孔質性の銅製の薄板ＴＦを得ることができる。
【００７９】
以上説明したように、本実施例のレーザ加工装置１００によれば、薄板ＴＦに対し形状と配列が均一でバリの発生が抑制された多数の微小な貫通孔ＴＨを連続して開孔させるとともに、加工の作業効率を著しく向上させた高精度のレーザ加工を行うことができる。
【００８０】
また、本実施例のレーザ加工方法によれば、薄板ＴＦ対し形状と配列が均一でバリの発生が抑制された多数の微小な貫通孔ＴＨを連続して開孔させるとともに、加工の作業効率を著しく向上させた高精度のレーザ加工であって、装置の損耗が抑えられた低コストのレーザ加工を行うことができる。
【００８１】
さらに、本実施例の薄板ＴＦは、形状と配列が均一な多数の微小な貫通孔ＴＨが形成された薄板ＴＦであって、強度と導電性に優れた銅製の薄板ＴＦとすることができる。
【実施例２】
【００８２】
次に、本発明の第２実施例であるレーザ加工装置について、レーザ加工方法およびレーザ加工された長尺薄板材と併せて、図７ないし図１０に基づいて説明する。
ここで、図７は、本発明の第２実施例に係る円筒体と薄板との関係を示す図であり、図８は、本発明の第２実施例に係る円筒体の外観を示す図であり、図９は、本発明の第２実施例に係る円筒体の開口部の構成を示す図であり、図１０は、本発明の第２実施例に係る円筒体の開口部の他の構成を示す図である。
なお、本発明の第２実施例に係るスリットアタッチメント２１４、内部スリット２１５、ドラム接合ボルト２１６、ドラム接合ピン２１７および点検窓２１８以外の装置構成については、上述した第１実施例であるレーザ加工装置１００における同一の部材に付した１００番台の符号を２００番台の符号に読み換えることにより、その重複する説明および図示を省略する。
【００８３】
本実施例のレーザ加工装置２００で長尺の金属製、例えば、銅製の薄板ＴＦを加工する場合には、図７に示すように、不図示の送出しリール２２１に巻かれている薄板ＴＦを引き出して円筒体２１１に対し斜めに巻回した後、円筒体２１１に対し送出しリール２２１とは逆側に配置した不図示の巻取りリール２２２で薄板ＴＦを長手方向に一定の移送速度で巻き取る。
【００８４】
本実施例においては、中心軸２１３と送出し軸２２１ａとのなす偏移角αは第１実施例と同様にπ／４（ｒａｄ）とするが、巻取りリール２２２の巻取り軸２２２ａと中心軸２１３とのなす角度はπ−π／４＝３π／４にしている。すなわち、送出し軸２２１ａと巻取り軸２２２ａとが平行となるように配置してある。
【００８５】
図８に示すように、円筒体２１１のうち、加工対象の薄板ＴＦを巻回する円周面は円柱の外表面の形状をしているため、円筒体２１１に密着している薄板ＴＦは、少なくとも円筒体２１１に接している部分において円筒形状となっている。
本実施例では、巻回する角度を約２π（ｒａｄ）としているので、これに対応して２π（ｒａｄ）分の円周部を形成している結果、外観が略円筒形状になっている。
【００８６】
図８に示すように、本実施例の円筒体２１１は、同一の径寸法を有する円筒形の左ドラム２１１Ｌおよび右ドラム２１１Ｒを接合して構成している。この結果、円筒体２１１は全体として長い中空の円筒形の外観を有している。
【００８７】
左ドラム２１１Ｌと右ドラム２１１Ｒとが接合されている部分は、円周方向に沿って長いスリット状の開口部２１２となっており、薄板ＴＦは、開口部２１２を覆うように円筒体２１１に巻回されている。
【００８８】
また、本実施例の右ドラム２１１Ｒの円筒面のうち、薄板ＴＦが巻回されて密着する部分以外の部分に、点検窓２１８が設けられている。この点検窓２１８を介して、円筒体２１１の内部にアクセスできるため、加工中の薄板ＴＦを円筒体２１１に巻回した状態で光学系等の調整を行うことができる。
【００８９】
図８に示すように、円筒体２１１を構成している左ドラム２１１Ｌと右ドラム２１１Ｒとが接合する部位が全周にわたり開口部２１２となっている。
開口部２１２は、円筒体２１１の円周面に沿って、円周方向に一周するスリット状に形成されている。すなわち、本実施例においては、中心軸２１３を基準とする開口部２１２の開口角が２π（ｒａｄ）となっている。
【００９０】
図９に示すように、９０度反射ミラーからなる反射部材２４０は、オプティカルベース２８０に固定されており、反射部材２４０に入射したパルス光ＬＰは、反射部材２４０により反射され、進行方向を直角に曲げて、すなわち、反射部材２４０を経由して、円筒体２１１の半径方向に進行し、開口部２１２から円筒体２１１の外に射出する。
【００９１】
このスリット状の開口部２１２から開口角２πにわたって、すなわち全周方向に射出されたパルス光ＬＰが、円筒体２１１に沿って円筒状になっている薄板ＴＦを照射し、加工することとなる。
【００９２】
本実施例では、円筒体２１１内に入射されたパルス光ＬＰは、集光レンズアセンブリからなる集光手段２５０を透過することにより集光が始まり、集光手段２５０を透過した後に反射部材２４０に入射し、反射部材２４０により反射された後のパルス光ＬＰは、薄板ＴＦ上で集光される。
【００９３】
反射部材２４０は、オプティカルベース２８０に固定され、オプティカルベース２８０を介して不図示のモータ２３０の回転軸棒２３１に連結し、回転自在に配置されているため、反射部材２４０の回転に応じて、反射部材２４０により反射された後のパルス光ＬＰの射出方向は、円筒体２１１の中心軸２１３に垂直な面内において変化し、回転軸２３０ａを基準とするパルス光ＬＰの照射角が２πとなるように全周にわたってスキャンし、開口部２１２から射出することとなる。
【００９４】
本実施例においては、左ドラム２１１Ｌと右ドラム２１１Ｒとの接合の態様として、左ドラム２１１Ｌの開口部２１２の内側に、右ドラム２１１Ｒと接合するためのスリットアタッチメント２１４が固定されている。スリットアタッチメント２１４は、断面長方形の２つのリングがそれぞれ円弧状に屈曲し、上端部どうし、下端部どうしが結合して全体としてリング状の形状を形成しているため、円弧状の細長い内部スリット２１５が同一円周上に二つ形成されている。
また、スリットアタッチメント２１４の側面のうち、内部スリット２１５が形成されていない上下２か所の位置に対応する部位に、それぞれ対になったドラム接合ボルト２１６が締結できるように構成されており、左ドラム２１１Ｌと右ドラム２１１Ｒとを開口部２１２で対向配置した後、点検窓２１８からドラム接合ボルト２１６により、左ドラム２１１Ｌと右ドラム２１１Ｒとを接合することができる。
【００９５】
なお、スリットアタッチメント２１４の内部スリット２１５の数および位置とドラム接合ボルト２１６の数および位置は、加工の態様と目的に応じて適宜設定することができる。
【００９６】
本実施例は以上の構成であるため、反射部材２４０により反射された後のパルス光ＬＰは、まず内部スリット２１５内を通過し、しかる後に開口部２１２から円筒体２１１の外部に射出されて薄板ＴＦを加工することとなる。
【００９７】
本実施例においては、パルス光ＬＰが全周にわたり加工に利用できるため、第１実施例に比較してさらに効率よく貫通孔ＴＨの形成加工を行うことができる。
ところで、回転する反射部材２４０の向きによっては、パルス光ＬＰの射出する方向が、内部スリット２１５から外れてスリットアタッチメント２１４を照射する位置関係となる部位が上下２か所存在するが、照射方向がこの位置と一致するタイミングでは、パルス光ＬＰが射出されないように、発光のタイミングについてレーザ発光手段が制御されている。
【００９８】
本実施例にかかるレーザ加工装置２００を用いて長尺で金属製の薄板ＴＦである銅製の薄板ＴＦに貫通孔ＴＨの形成加工をする場合には、まず、開口部２１２のいずれの位置で貫通孔ＴＨの形成加工を行う場合にも、パルス光ＬＰが薄板ＴＦ上の所望の位置で集光するよう、集光手段２５０を調節した後、不図示のモータ２３０を回転させて、反射部材２４０を回転させる。
この調整作業は、薄板ＴＦを円筒体２１１に巻回したまま、点検窓２１８から円筒体２１１内にアクセスすることにより行うことができる。
【００９９】
次に、不図示の送出しリール２２１に巻かれている銅製の薄板ＴＦを引き出し、円筒体２１１に対して斜めに、かつ開口部２１２を覆うように全周、すなわち２π（ｒａｄ）にわたり巻回させ、さらに不図示の巻取りリール２２２に巻き、送り速度がたとえば１ｍ／分となるように送出しリール２２１および巻取りリール２２２の回転周期を制御して回転させる。
【０１００】
不図示のレーザ発光手段２６０から、１回のパルス照射で薄板ＴＦに貫通孔ＴＨが開口するよう、たとえば、発光周期１１１ｋＨｚ、パルス幅１０ｎｓｅｃのパルス光ＬＰを発光し、不図示のビームエキスパンダ２７０を介して、円筒体２１１の右端面の入射窓から入射し、集光手段２５０を透過した後に反射部材２４０を照射する。
【０１０１】
このとき、モータ２３０の回転に同期してレーザ発光手段２６０を制御し、パルス光ＬＰが２５０反射部材２４０により反射されて内部スリット２１５を通るタイミングにおいてのみ発するように、発光休止期を設定している。
【０１０２】
モータ２３０の回転周期、薄板ＴＦの送り速度、パルス光ＬＰの設定を適宜調節、制御することにより、モータ２３０の一回転に対応する時間のほぼすべてにわたり、薄板ＴＦに対し斜め一列に、例えば、１４０μｍピッチで１０００個の貫通孔ＴＨを連続して連続して開孔させるとともに、薄板ＴＦを移送しながら、貫通孔ＴＨの列を同じ向きに複数回繰り返して形成することにより、貫通孔ＴＨの形成パターンが等間隔のマトリクス状に配列している多孔質性の銅製の薄板ＴＦを、第１実施例よりもさらに高効率で得ることができる。
ただし、パルス光ＬＰの発光は、内部スリット２１５との位置関係に基づき発光休止期が設定されているため、薄板ＴＦのうち発光休止期に開口部２１２を通過する部分には貫通孔ＴＨが形成されない。このため、薄板ＴＦ上に形成されるマトリクス状の貫通孔ＴＨの分布領域には、貫通孔ＴＨが形成されない部位が帯状に現れることとなる。
【０１０３】
また、図１０に示すように、本実施例に係る左ドラム２１１Ｌと右ドラム２１１Ｒとを接合する部分の他の態様として、スリットアタッチメント２１４を用いることなく、より簡便にドラム接合ピン２１７を用いて接合の位置決めをすることができる。
図１０においては、２対のドラム接合ピン２１７がそれぞれ上下２か所に配置してあるが、ドラム接合ピン２１７の数および位置は、加工の態様と目的に応じて適宜設定することができる。
【０１０４】
ドラム接合ピン２１７を用いて左ドラム２１１Ｌと右ドラム２１１Ｒとを接合する場合には、パルス光ＬＰの射出する方向が、ドラム接合ピン２１７を照射する位置関係になるタイミングではパルス光ＬＰが射出されないように、発光のタイミングについてレーザ発光手段２６０を制御してもよい。
このような制御を伴って薄板ＴＦ上に貫通孔ＴＨを形成する場合には、薄板ＴＦ上に形成されるマトリクス状の貫通孔ＴＨの分布領域には、貫通孔ＴＨが形成されない部位が帯状に現れることとなる。
【０１０５】
以上説明したように、本実施例のレーザ加工装置２００によれば、薄板ＴＦに対し形状と配列が均一でバリの発生が抑制された多数の微小な貫通孔ＴＨを連続して開孔させるとともに、第１実施例と比較して加工の作業効率をさらに向上させた高精度のレーザ加工を行うことができる。
【０１０６】
また、本実施例のレーザ加工方法によれば、薄板ＴＦ対し形状と配列が均一でバリの発生が抑制された多数の微小な貫通孔ＴＨを連続して開孔させるとともに、第１実施例と比較して加工の作業効率をさらに向上させた高精度のレーザ加工であって、装置の損耗が抑えられた低コストのレーザ加工を行うことができる。
【０１０７】
さらに、本実施例の薄板ＴＦは、形状と配列が均一な多数の微小な貫通孔ＴＨが形成された薄板ＴＦであって、強度と導電性に優れた銅製の薄板ＴＦとすることができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１００、２００  ・・・・レーザ加工装置
１１１、２１１  ・・・・円筒体
１１１Ｌ、２１１Ｌ  ・・左ドラム
１１１Ｒ、２１１Ｒ  ・・右ドラム
１１２、２１２  ・・・・開口部
１１３、２１３  ・・・・中心軸
１２０、２２０  ・・・・薄板移送手段
１２１、２２１  ・・・・送出しリール
１２１ａ、２２１ａ  ・・送出し軸
１２２、２１２  ・・・・巻取りリール
１２２ａ、２１２ａ  ・・巻取り軸
１３０、２３０  ・・・・モータ
１３０ａ、２３０ａ  ・・回転軸
１３１、２３１  ・・・・回転軸棒
１４０、２４０  ・・・・反射部材
１４０ａ、２４０ａ  ・・射出方向
１４１、２４１  ・・・・モータ固定具
１４２、２４２  ・・・・調節ねじ
１５０、２５０  ・・・・集光手段
１６０、２６０  ・・・・レーザ発光手段
１７０、２７０  ・・・・ビームエキスパンダ
１８０、２８０  ・・・・オプティカルベース
２１４  ・・・・・・・・スリットアタッチメント
２１５  ・・・・・・・・内部スリット
２１６  ・・・・・・・・ドラム接合ボルト
２１７  ・・・・・・・・ドラム接合ピン
２１８  ・・・・・・・・点検窓
ＴＦ  ・・・・・・・・薄板
ＬＰ  ・・・・・・・・パルス光
ＴＨ  ・・・・・・・・貫通孔
α  ・・・・・・・・偏移角
β  ・・・・・・・・開口角
γ  ・・・・・・・・照射角
【図１】
2019042799.tif 000003
【図２】
2019042799.tif 000004
【図３】
2019042799.tif 000005
【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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