(57)【要約】【課題】本発明は、レーザ照射位置を変えるための光走査器による位置決め動作の完了に同期してレーザ発振器にレーザパルスを発振をさせるようにしたレーザ加工において、レーザ発振器からのレーザパルスが光走査器に入射される経路における光学素子での熱レンズ作用の変動による悪影響を抑えることを目的とする。【解決手段】  光走査器での位置決め動作が完了する時点を予測し、当該位置決め動作完了予測時点までの時間Ｔがｎ×Ｔ０>Ｔ>（ｎ−１）×Ｔ０（Ｔ０は所定の時間、ｎは２以上の整数）の場合に、加工用レーザパルスと同じパルス幅の第一のレーザパルスをｎ−１回、続けて加工用レーザパルスよりも短いパルス幅の第二のレーザパルスを１回、前記発振時点から前記位置決め動作完了予測時点までの時間において前記所定時間Ｔ０が経過する毎にそれぞれダミーパルスとして発振させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザパルスを発振させるレーザ発振器と、光学素子を介して前記レーザパルスが入射される光走査器であって加工データに従った被加工物上の加工位置に照射するように駆動させるものと、前記レーザ発振器による前記レーザパルスの発振を制御するレーザ発振制御部であって前記光走査器における位置決め動作の完了に同期して加工用のレーザパルスを発振させるようにするものとを備えるレーザ加工装置において、前記光走査器が新たに駆動される毎に前記加工用のレーザパルスの発振時点を基準にして前記光走査器での位置決め動作が完了する時点を予測する位置決め完了予測部を有し、前記レーザ発振制御部は、前記発振時点から前記位置決め動作完了予測時点までの時間Ｔがｎ×Ｔ０>Ｔ>（ｎ−１）×Ｔ０（Ｔ０は所定の時間、ｎは２以上の整数）の場合に前記加工用レーザパルスと同じパルス幅の第一のレーザパルスをｎ−１回、続けて加工用レーザパルスよりも短いパルス幅の第二のレーザパルスを１回、前記発振時点から前記位置決め動作完了予測時点までの時間において前記所定時間Ｔ０が経過する毎にそれぞれダミーパルスとして前記レーザ発振器に発振させ、前記第二レーザパルスは後続する前記加工用レーザパルスが発振されるまでのデユーテイを調整するためのパルス幅を有することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ加工装置において、前記光学素子から前記レーザパルスが複数の前記光走査器に同時に入射され、前記レーザ発振制御部は、複数の前記光走査器のなかで前記位置決め動作完了予測時点が最も遅くなる方の時間を前記Ｔとして制御することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
請求項１に記載のレーザ加工装置において、複数の前記光走査器が前記光学素子から前記レーザパルスを同時に入射される光走査器群を成して当該光走査器群が複数設けられ、前記レーザ発振制御部は、複数の前記光走査器群のなかで当該光走査器群の各々に属するすべての光走査器の前記位置決め動作完了予測時点が最も早くなる方の光走査器群のなかの位置決め動作完了予測時点が最も遅くなる方の光走査器の位置決め完了予測時点に基づく時間を前記Ｔとして制御することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のいずれかに記載のレーザ加工装置において、前記所定時間Ｔ０は前記レーザ発振器が最短で再発振する場合に確保すべき時間であることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、前記レーザ発振制御部は、前記位置決め動作完了予測時点の前に前記レーザ発振器に前記レーザパルスの発振を指令することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項６】
レーザ発振器で発振させたレーザパルスを光学素子を介して加工データに従った被加工物上の加工位置に照射するように駆動する光走査器に入射させ、当該光走査器における位置決め動作の完了に同期して前記レーザ発振器に加工用のレーザパルスを発振させるようにしたレーザ加工方法において、前記光走査器が新たに駆動される毎に前記加工用のレーザパルスの発振時点を基準にして前記光走査器での位置決め動作が完了する時点を予測し、前記発振時点から前記位置決め動作完了予測時点までの時間Ｔがｎ×Ｔ０>Ｔ>（ｎ−１）×Ｔ０（Ｔ０は所定の時間、ｎは２以上の整数）の場合に、前記加工用レーザパルスと同じパルス幅の第一のレーザパルスをｎ−１回、続けて加工用レーザパルスよりも短いパルス幅の第二のレーザパルスを１回、前記発振時点から前記位置決め動作完了予測時点までの時間において前記所定時間Ｔ０が経過する毎にそれぞれダミーパルスとして前記レーザ発振器に発振させ、前記第二レーザパルスは後続する前記加工用レーザパルスが発振されるまでのデユーテイを調整するためのパルス幅を有することを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項７】
レーザ発振器で発振させたレーザパルスを光学素子を介して加工データに従った被加工物上の加工位置に照射するように駆動する光走査器に入射させ、当該光走査器における位置決め動作の完了に同期して前記レーザ発振器に加工用のレーザパルスを発振させるようにしたレーザ加工方法のためプログラムにおいて、前記プログラムは、前記光走査器が新たに駆動される毎に前記加工用のレーザパルスの発振時点を基準にして前記光走査器での位置決め動作が完了する時点を予測し、前記発振時点から前記位置決め動作完了予測時点までの時間Ｔがｎ×Ｔ０>Ｔ>（ｎ−１）×Ｔ０（Ｔ０は所定の時間、ｎは２以上の整数）の場合に、前記加工用レーザパルスと同じパルス幅の第一のレーザパルスをｎ−１回、続けて加工用レーザパルスよりも短いパルス幅の第二のレーザパルスを１回、前記発振時点から前記位置決め動作完了予測時点までの時間において前記所定時間Ｔ０が経過する毎にそれぞれダミーパルスとして前記レーザ発振器に発振させ、前記第二レーザパルスは後続する前記加工用レーザパルスが発振されるまでのデユーテイを調整するためのパルス幅を有するように前記レーザ発振器の発振を制御することを特徴とするレーザ加工方法のためのプログラム。
【請求項８】
レーザ発振器で発振させたレーザパルスを光学素子を介して加工データに従った被加工物上の加工位置に照射するように駆動する光走査器に入射させ、当該光走査器における位置決め動作の完了に同期して前記レーザ発振器に加工用のレーザパルスを発振させるようにしたレーザ加工方法のためプログラムを記憶した記憶媒体において、前記プログラムは、前記光走査器が新たに駆動される毎に前記加工用のレーザパルスの発振時点を基準にして前記光走査器での位置決め動作が完了する時点を予測し、前記発振時点から前記位置決め動作完了予測時点までの時間Ｔがｎ×Ｔ０>Ｔ>（ｎ−１）×Ｔ０（Ｔ０は所定の時間、ｎは２以上の整数）の場合に、前記加工用レーザパルスと同じパルス幅の第一のレーザパルスをｎ−１回、続けて加工用レーザパルスよりも短いパルス幅の第二のレーザパルスを１回、前記発振時点から前記位置決め動作完了予測時点までの時間において前記所定時間Ｔ０が経過する毎にそれぞれダミーパルスとして前記レーザ発振器に発振させ、前記第二レーザパルスは後続する前記加工用レーザパルスが発振されるまでのデユーテイを調整するためのパルス幅を有するように前記レーザ発振器の発振を制御することを特徴とするレーザ加工方法のためのプログラムを記憶した記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばプリント基板にレーザを使用して穴あけを行うためのレーザ加工装置、レーザ加工方法、その方法のためのプログラム及びそのプログラムを記録した記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば炭酸ガスレーザ発振器の如きレーザ発振器を用いたレーザ加工装置においては、レーザ照射位置を変えるためのガルバノスキャナによる位置決め動作の完了に同期してレーザ発振器にレーザパルスを発振させ、超音波による回折格子を発生させるゲルマニウム等の結晶体を用いた音響光学素子（以下ＡＯＭと略す）を用いたレーザ偏向部により、レーザ発振器から出力されたレーザパルスを非加工方向から加工方向に偏向するようにしたものが知られている。
【０００３】
上記ＡＯＭの結晶体としてゲルマニウムを用いた場合、レーザパルスが結晶内部を通過する際に光吸収による発熱が発生し、レーザパルスに対してレンズとしての作用（熱レンズ作用）を起こす。この熱レンズ作用の変動は加工品質を悪くする原因となる。
【０００４】
特許文献１には、ガルバノスキャナの位置決め動作の完了時期に合わせてレーザ発振器のレーザ出力が飽和してピーク値となるように制御するレーザ加工において、レーザ発振器から発振するレーザパルスのパルス幅を制御したり、あるいはダミーパルスの数を制御することにより、ＡＯＭが受けるエネルギーを略一定にして、ＡＯＭの熱レンズ作用による悪影響を抑える技術が開示されている。
しかしながら、特許文献１においては、レーザパルスのパルス幅やダミーパルスの数をどのようにして決めるのか開示されておらず、実現するための具体的な手段が不明である。従って、現実的にはＡＯＭの熱レンズ作用の変動による悪影響を抑えることができない。
【０００５】
一方、特許文献２には、特許文献１と同様にレーザ発振器から発振するレーザパルスのパルス幅やパルス数を制御する技術として、ガルバノスキャナの駆動期間中に駆動期間の長さに応じたパルス幅と繰返し周波数でダミーパルスをレーザ発振器に発振させるものが開示されている。
しかしながら、この特許文献２の技術は、レーザ発振器の出力エネルギーを安定化させるためのものであり、ＡＯＭの熱レンズ作用については考慮されていない。この特許文献２の段落００４６によると、ガルバノスキャナの駆動を行う毎にダミーパルスのパルス幅と繰返し周波数が変わるので、ＡＯＭが受けるエネルギーが絶えず変動し、熱レンズ作用の変動によって加工品質を落とす欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第4492041号公報
【特許文献２】特許第5197271号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は、レーザ照射位置を変えるための光走査器による位置決め動作の完了に同期してレーザ発振器にレーザパルスを発振させるようにしたレーザ加工において、レーザ発振器からのレーザパルスが光走査器に入射される経路における光学素子での熱レンズ作用の変動による悪影響を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本願において開示される代表的なレーザ加工装置は、レーザパルスを発振させるレーザ発振器と、光学素子を介して前記レーザパルスが入射される光走査器であって加工データに従った被加工物上の加工位置に照射するように駆動させるものと、前記レーザ発振器による前記レーザパルスの発振を制御するレーザ発振制御部であって前記光走査器における位置決め動作の完了に同期して加工用のレーザパルスを発振させるようにするものとを備えるレーザ加工装置において、前記光走査器が新たに駆動される毎に前記加工用のレーザパルスの発振時点を基準にして前記光走査器での位置決め動作が完了する時点を予測する位置決め完了予測部を有し、前記レーザ発振制御部は、前記発振時点から前記位置決め動作完了予測時点までの時間Ｔがｎ×Ｔ０>Ｔ>（ｎ−１）×Ｔ０（Ｔ０は所定の時間、ｎは２以上の整数）の場合に前記加工用レーザパルスと同じパルス幅の第一のレーザパルスをｎ−１回、続けて加工用レーザパルスよりも短いパルス幅の第二のレーザパルスを１回、前記発振時点から前記位置決め動作完了予測時点までの時間において前記所定時間Ｔ０が経過する毎にそれぞれダミーパルスとして前記レーザ発振器に発振させ、前記第二レーザパルスは後続する前記加工用レーザパルスが発振されるまでのデユーテイを調整するためのパルス幅を有することを特徴とする。
【０００９】
また本願において開示される代表的なレーザ加工方法は、レーザ発振器で発振させたレーザパルスを光学素子を介して加工データに従った被加工物上の加工位置に照射するように駆動する光走査器に入射させ、当該光走査器における位置決め動作の完了に同期して前記レーザ発振器に加工用のレーザパルスを発振させるようにしたレーザ加工方法において、前記光走査器が新たに駆動される毎に前記加工用のレーザパルスの発振時点を基準にして前記光走査器での位置決め動作が完了する時点を予測し、前記発振時点から前記位置決め動作完了予測時点までの時間Ｔがｎ×Ｔ０>Ｔ>（ｎ−１）×Ｔ０（Ｔ０は所定の時間、ｎは２以上の整数）の場合に、前記加工用レーザパルスと同じパルス幅の第一のレーザパルスをｎ−１回、続けて加工用レーザパルスよりも短いパルス幅の第二のレーザパルスを１回、前記発振時点から前記位置決め動作完了予測時点までの時間において前記所定時間Ｔ０が経過する毎にそれぞれダミーパルスとして前記レーザ発振器に発振させ、前記第二レーザパルスは後続する前記加工用レーザパルスが発振されるまでのデユーテイを調整するためのパルス幅を有することを特徴とする。
【００１０】
なお、本願において開示される発明の代表的な特徴は以上の通りであるが、ここで説明していない特徴については、以下に説明する実施例に適用されており、また特許請求の範囲にも示した通りである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、レーザ照射位置を変えるための光走査器による位置決め動作の完了に同期してレーザ発振器にレーザパルスを発振をさせるようにしたレーザ加工において、レーザ発振器からのレーザパルスが光走査器に入射される経路における光学素子での熱レンズ作用による悪影響を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１となるレーザ穴あけ装置におけるレーザパルスの発振の様子を説明するためのタイミングチャートである。
【図２】本発明の実施例１となるレーザ穴あけ装置におけるレーザ発振制御部の制御フローチャートである。
【図３】本発明の実施例１となるレーザ穴あけ装置におけるレーザ発振制御部の制御フローチャートである。
【図４】本発明の実施例１となるレーザ穴あけ装置におけるレーザ発振制御部の制御フローチャートである。
【図５】本発明の実施例１となるレーザ穴あけ装置のブロック図である。
【図６】本発明の実施例１となるレーザ穴あけ装置において、レーザ発振器から加工用のレーザパルスが発振される時のタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施例２となるレーザ穴あけ装置のブロック図である。
【図８】本発明の実施例２となるレーザ穴あけ装置におけるレーザパルスの発振の様子を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】本発明の実施例３となるレーザ穴あけ装置のブロック図である。
【図１０】本発明の実施例３となるレーザ穴あけ装置におけるレーザパルスの発振の様子を説明するためのタイミングチャートである。
【図１１】本発明の実施例３となるレーザ穴あけ装置におけるレーザパルスの発振の様子を説明するためのタイミングチャートである。
【図１２】本発明の他の実施例となるレーザ穴あけ装置において、レーザ発振器から加工用のレーザパルスが発振される時のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
実施例１  
図５は、本発明の実施例１となるレーザ穴あけ装置のブロック図である。各構成要素や接続線は、主に本実施例を説明するために必要と考えられるものを示してあり、レーザ穴あけ装置として必要な全てを示している訳ではない。以下の出てくるレーザ穴あけ装置のブロック図においても、同様とする。
図５において、１は図示しないテーブル上に載置された加工すべきプリント基板、２はレーザパルスＬ１を発振するレーザ発振器、３はレーザ発振器２から出力されたレーザパルスＬ１をＡＯＭを用いて加工方向に偏向させるレーザ偏向部、４はレーザ偏向部３において加工方向へ偏向されたレーザパルスＬ２のレーザ照射位置を変え、加工データに従ったプリント基板１の穴あけ位置に照射されるように回転駆動される光走査器としてのガルバノスキャナである。５はレーザ偏向部３において非加工方向へ出射されたレーザパルスＬ３を吸収するダンパである。
【００１４】
６は装置全体の動作を制御するための全体制御部であり、その内部には、レーザ発振器２でのレーザパルスＬ１の発振と減衰を指令するためのレーザ発振指令信号Ｓを出力するレーザ発振制御部７、レーザ偏向部３の動作を制御するためのＡＯＭ駆動信号Ｄを出力するＡＯＭ制御部８、ガルバノスキャナ４の駆動動作を制御するためのガルバノ制御信号Ｇを出力するガルバノ制御部９、ガルバノ動作制御信号Ｇがオンになって駆動される毎に、ガルバノ制御部９から与えられる次の穴あけ位置の情報により、次のガルバノスキャナ４の位置決め動作が完了するまでの時間を計算して位置決め動作完了時点を予測する位置決め完了予測部１０とが設けられている。
【００１５】
全体制御部６は、プログラム記憶部１１に格納されたプログラムを実行するコンピュータを中心にして構成され、その中の各構成要素や接続線は、論理的なものも含む。
すなわち、レーザ発振制御部７、ＡＯＭ制御部８、ガルバノ制御部９及び位置決め完了予測部１０は、プログラム記憶部１１に格納されたプログラムをコンピュータが実行することによりそれぞれの機能を果たす論理的な構成要素である。
なお、これらの構成要素の一部は全体制御部６と別個に設けられていてもよいし、ハードウェアで構成されていてもよい。
全体制御部６はここで説明するもの以外の制御機能を有し、図示されていないブロックにも接続されているものとする。
【００１６】
本発明に従えば、レーザ発振器２から発振されるレーザパルスＬ１としては、詳しくは後述するが、加工に用いるために発振させる加工用と熱レンズ作用の変動による悪影響を抑えるために発振させるダミー用との２種類がある。
ＡＯＭ制御部８は、ダミー用のレーザパルスが発振される期間においては、ＡＯＭ駆動信号Ｄをオフするよう動作するようになっていてダミー用のレーザパルスはレーザ偏向部３において非加工方向へ出射され、ダンパ５に吸収される。
【００１７】
図６は図５のレーザ穴あけ装置において、レーザ発振器２から加工用のレーザパルスが発振される時のタイミングチャートである。
このレーザ穴あけ装置においては、ガルバノスキャナ４における回転の停止に同期してレーザ発振を行いプリント基板１に照射するようになっている。
図６において、全体制御部６の制御の下で、ガルバノ動作制御信号Ｇがオンとなってガルバノスキャナ４が回転し、ガルバノスキャナ４が目標の位置まで回転して位置決め動作が完了するとガルバノ動作制御信号Ｇがオフになり、時間ｔ１０の後にレーザ発振制御部７からのレーザ発振指令信号Ｓが所定時間オンとなって加工用のレーザパルスの発振がレーザ発振器２に指令される。
【００１８】
そして、レーザ発振指令信号Ｓがオンとなってから時間ｔ２０の後に、レーザ発振器２からレーザパルスＬ１が発振されるとともに、時間ｔ３０の後に、所定時間だけＡＯＭ駆動信号Ｄがオンとなる。レーザ偏向部３からは加工方向へ偏向したレーザパルスＬ２がガルバノスキャナ４を経由してプリント基板１に照射される。この後、レーザ発振指令信号Ｓのオフから所定の時間ｔ４０の後にガルバノ動作制御信号Ｇがオンとなり、次の穴位置への照射のためにガルバノスキャナ４が回転し、以後、同様に繰り返す。
ここで、時間ｔ１０〜ｔ３０は、それぞれ関連機能要素における処理・応答時間や機能要素間の信号伝搬時間が含まれるものである。
【００１９】
なお、図６おいては、レーザ発振器２からダミー用のレーザパルスが発振される時の制御シーケンスを示していないが、以下の通りとなる。
すなわち、この際は、ガルバノ動作制御信号Ｇはオフのままで、レーザ発振指令信号Ｓがダミー用のレーザパルスのパルス幅に対応した時間だけオンとなり、ダミー用のレーザパルスの発振がレーザ発振器２に指令され、レーザ発振指令信号Ｓがオンとなってから時間ｔ２０に相当する時間の後に、レーザ発振器２からダミー用のレーザパルスが発振される。この時、前述のように、ＡＯＭ駆動信号Ｄはオフのままであり、ダミー用のレーザパルスはレーザ偏向部３において非加工方向へ出射され、ダンパ５に吸収される。
【００２０】
図１（ａ）〜（ｄ）は、図５のレーザ穴あけ装置におけるレーザパルスＬ１の発振の様子を説明するためのタイミングチャートであり、これはレーザ発振制御部７を図２〜４に示す制御フローチャートに従って制御することによって実現される。
図１（ａ）〜（ｄ）では、説明を簡単にするため、レーザ発振器２から発振されるレーザパルスＬ１の波形は矩形とし、ガルバノ動作制御信号ＧとレーザパルスＬ１のみを示し、図６でのｔ１０、ｔ２０はゼロとし、さらにガルバノスキャナ４の位置決め動作が実際に完了する時点は、位置決め完了予測部１０で予測した時点と完全に合致するものとしている。
なお、以下の同種の図の説明でも同様とする。
【００２１】
図５において、位置決め完了予測部１０は、加工用のレーザパルスがレーザ発振器２から発振される毎にこの発振時点を把握しておき、ガルバノ動作制御信号Ｇがオンになって駆動される毎に、ガルバノ制御部９から与えられる次の穴あけ位置の情報により、その前に発振された加工用のレーザパルスの発振開始時点から次のガルバノスキャナ４の位置決め動作が完了する時点までの時間Ｔを計算する（図２におけるルーチンＲ１）。なお、この時間Ｔは、ガルバノスキャナ４を目標位置に完全に一致させるための整定時間を含むものとする。
【００２２】
図１（ａ）は、ガルバノスキャナ４の位置決め動作完了予測時点Ａが前回の加工用のレーザパルスの発振開始時点からＴ１後で、レーザ発振器２が最短で再発振する場合に確保すべき時間をＴ０とすると、Ｔ１／Ｔ０（＝ｎ）<１、すなわちＴ１が時間Ｔ０よりt1なる時間だけ短い場合である。
この場合においては、レーザ発振器２は位置決め動作完了予測時点Ａでレーザパルスを発振させず、前回の加工用のレーザパルスから時間Ｔ０後、すなわち位置決め動作完了予測時点Ａから時間t1だけ遅れた位置決め動作完了時点で通常のパルス幅のレーザパルスを加工用に発振させる（図２におけるルーチンＲ２）。
【００２３】
また図１には示さないが、Ｔ１／Ｔ０（＝ｎ）＝１の場合には、位置決め動作完了時点で通常のパルス幅のレーザパルスを加工用に発振させる（図２におけるルーチンＲ２）。
なお、図１（ａ）において、パルス幅が記載されていないレーザパルスは通常のパルス幅であるとし、以下の図でも同様とする。
【００２４】
図１（ｂ）は、ガルバノスキャナ４の位置決め動作完了予測時点Ｂが前回の加工用のレーザパルスの発振開始時点からＴ２後で、１< Ｔ２／Ｔ０（＝ｎ）<２、すなわちＴ２が１×Ｔ０なる時間より大きく、２×Ｔ０なる時間よりt2なる時間だけ短い場合である。
この場合においては、レーザ発振器２は先ず前回の加工用のレーザパルスの発振開始時点から時間Ｔ０後に通常のレーザパルスよりも短いパルス幅Ｔd2のレーザパルスをダミー用として発振させ（図３におけるルーチンＲ３）、その後、位置決め動作完了時点Ｂで通常のパルス幅のレーザパルスを加工用に発振させる（図２におけるルーチンＲ２）。ここで、ダミー用のレーザパルスのパルス幅Ｔd2は、これらの期間でのデユーテイが一定になる長さとする。
なお、図１（ｂ）において、ダミーパルスについては網掛けをしてあり、以下の同種の図でも同様とする。
【００２５】
また図１には示さないが、ガルバノスキャナ４の位置決め動作完了予測時点が前回の加工用のレーザパルスの発振開始時点から、Ｔ０に対して２以上の整数倍の場合、レーザ発振器２は前回の加工用のレーザパルスの発振開始時点から時間Ｔ０経過毎に、最後のＴ０が残るまで通常のパルス幅のレーザパルスをダミーパルスとして発振させ（図３におけるルーチンＲ４）、その後、位置決め動作完了時点で通常のパルス幅のレーザパルスを加工用に発振させる（図２におけるルーチンＲ２）。
【００２６】
図１（ｃ）は、ガルバノスキャナ４の位置決め動作完了予測時点Ｃが前回の加工用のレーザパルスの発振開始時点からＴ３後で、Ｔ３＝３×Ｔ０−t3、すなわちＴ３が３×Ｔ０なる時間よりt3なる時間だけ短い場合である。
この場合においては、レーザ発振器２は先ず前回の加工用のレーザパルスの発振開始時点から時間Ｔ０後に通常のパルス幅のレーザパルスをダミー用として発振させ（図４におけるルーチンＲ５）、その後、さらに通常よりも短いパルス幅Ｔd3のレーザパルスをダミー用として発振させ（図３におけるルーチンＲ３）、その後、位置決め動作完了時点Ｃで通常のパルス幅のレーザパルスを加工用に発振させる（図２におけるルーチンＲ２）。ここで、ダミー用のレーザパルスのパルス幅Ｔd3は、これらの期間でのデユーテイが一定になる長さとする。
【００２７】
図１（ｄ）は、ガルバノスキャナ４の位置決め動作完了予測時点Ｄが前回の加工用のレーザパルスの発振開始時点からＴ４後で、Ｔ４＝４×Ｔ０−ｔ４、すなわちＴ４が４×Ｔ０なる時間よりｔ４なる時間だけ前になる場合である。
この場合においては、レーザ発振器２は先ず前回の加工用のレーザパルスの発振開始時点からＴ０経過する毎に通常のパルス幅のレーザパルスをダミー用として発振させる。すなわち、通常のパルス幅のレーザパルスをダミー用として２回発振させ（図４におけるルーチンＲ５）、その後、さらに時間Ｔ０後に通常よりも短いパルス幅Ｔd4のレーザパルスをダミー用として発振させた（図３におけるルーチンＲ３）後、位置決め動作完了時点Ｄで通常のパルス幅のレーザパルスを加工用に発振させる（図２におけるルーチンＲ２）。ここで、ダミー用のレーザパルスのパルス幅Ｔd4は、これらの期間でのデユーテイが一定になる長さとする。
【００２８】
以上のように、レーザ発振制御部７は、前回の加工用のレーザパルスの発振開始時点から次の位置決め動作完了予測時点までの時間をＴ、ｎを２以上の整数、ｎ×Ｔ０>Ｔ>（ｎ−１）×Ｔ０とすると、前回の加工用のレーザパルスの発振開始時点から時間Ｔ０経過する毎に、通常のパルス幅のレーザパルスをダミー用として（ｎ−２）回と、さらにこれに続いて通常のレーザパルスよりも短いパルス幅のレーザパルスをダミー用として１回、それぞれ発振させ、位置決め動作完了時点で通常のパルス幅のレーザパルスを加工用に発振させる。
なお、Ｔ≦Ｔ０の場合には、ダミー用レーザパルスは発振させず、前回のレーザパルスから時間Ｔ０後に通常のパルス幅のレーザパルスを加工用に発振させるだけとする。
従って、図１（ａ）〜（ｄ）においては、２回目の加工用の通常のパルス幅のレーザパルスの後を示していないが、上記の規則に従ってレーザ発振器２の発振が制御されることは言うまでもない。
【００２９】
以上の構成によれば、レーザ発振器２には、加工用のレーザパルスと同じパルス幅のレーザパルスをダミー用として用いて、加工用とダミー用のレーザパルスを時間Ｔ０を周期として繰返し発振させることを基本とし、時間Ｔ０を確保できない１回限りの場合だけ、その期間のデユーテイが変わらないだけの、通常のレーザパルスよりも短いパルス幅のレーザパルスをダミー用として発振させるようにしている。
従って、レーザ発振器２の出力デユーテイが一定になり、レーザ偏向部３が受けるエネルギーを一定にすることができ、熱レンズ作用の変動による悪影響を抑えることができる。
【００３０】
なお、以上の説明においては、説明を簡単にするため、ガルバノスキャナ４の位置決め動作が実際に完了する時点は、位置決め完了予測部１０が予測する位置決め動作完了時点と完全に合致するものとして説明した。通常のパルス幅のレーザパルスを加工用に発振させるのは、ガルバノスキャナ４の位置決め動作が実際に完了する時点でなければならず、予測した位置決め動作完了時点と若干ずれる場合がある。従って、位置決め動作完了時点の予測に基づいてレーザ発振器２の発振を制御すると、出力デユーテイを常に理論値通りにできないおそれもあるが、ずれてもそのずれは小さいものであるので、実用上問題がなく、熱レンズ作用の変動による悪影響を抑えることができる。
【００３１】
実施例２
次に、本発明の実施例２を説明する。図７は実施例２となるレーザ穴あけ装置のブロック図である。図５と同じものについては、同じ番号を付けてある。このレーザ穴あけ装置は、２個所の加工を平行して行うことで高速化をはかったいわゆる２軸型のレーザ穴あけ装置である。図８は図７のレーザ穴あけ装置におけるレーザパルスＬ１の発振の様子を説明するためのタイミングチャートである。
【００３２】
図７において、１−Ａと１−Ｂはそれぞれ加工すべきプリント基板である。以下、プリント基板１−Ａを加工する系をＡ軸、プリント基板１−Ｂを加工する系をＢ軸と呼ぶ。１２はレーザ発振器２から発振されたレーザパルスを二方向へ分割するビームスピリッタ、３−Ａと３−Ｂはそれぞれビームスピリッタ１２から出力されたレーザパルスを非加工方向から加工方向に偏向させるＡＯＭであり、レーザ偏向部３−Ａと３−Ｂはレーザ発振器２からレーザパルスを同時に受光することができる。
４−Ａと４−Ｂはそれぞれレーザ偏向部３−Ａ、３−Ｂにおいて加工方向へ偏向されたレーザパルスのレーザ照射位置を変え、加工データに従ったプリント基板１−Ａ、１−Ｂの穴あけ位置に照射されるように回転駆動される光走査器としてのガルバノスキャナである。
【００３３】
Ａ軸とＢ軸は、レーザ発振器２からレーザパルスを同時に受光することができる一つの軸群（以下軸ペアと呼ぶ）を構成しており、ガルバノスキャナ４−Ａと４−Ｂはそれぞれレーザ偏向部３−Ａ、３−Ｂからレーザパルスを同時に受光することができる一つのガルバノスキャナ群を構成している。レーザ偏向部３−Ａがビームスピリッタ１２からのレーザパルスをＡ軸系のガルバノスキャナ４−Ａに偏向させる場合は、これと時を同じにしてレーザ偏向部３−Ｂはビームスピリッタ１２からのレーザパルスをＢ軸系のガルバノスキャナ４−Ｂに偏向させる。
なお、ＡＯＭ制御部８とガルバノ制御部９は、図を簡単にするためそれぞれＢ軸系のための一つしか示していないが、それぞれＡ軸系にも設けられている。また、位置決め完了予測部１０は、ガルバノスキャナ４−Ａと４−Ｂのそれぞれの位置決め動作完了時点を予測できるもので、ガルバノスキャナ４−Ａと４−Ｂのそれぞれに設けられていてもよい。
【００３４】
図７において、Ａ軸系とＢ軸系はそれぞれ独立して平行に加工動作を行うようになっている。すなわち、ガルバノスキャナ４−Ａ、４−Ｂはそれぞれ対応するガルバノ制御部９の制御の下で別々の加工データに基づき位置決め動作をする。従って、図８に示すように、ガルバノスキャナ４−Ａ、４−Ｂが位置決め動作を同時に開始しても、位置決め動作完了時点が揃うとは限らない。
本発明に従うと、レーザ発振器２からレーザパルスを同時に受光することができるガルバノスキャナを複数含むシステムの場合、ガルバノスキャナのなかで位置決め動作完了が最も遅くなる位置決め動作完了予測時点に基づいて、レーザ発振器２からレーザパルスを発振させる。
【００３５】
例えば、図８に示すように、ガルバノスキャナ４−Ａの方の位置決め動作完了予測時点Ｆの方がガルバノスキャナ４−Ｂの方の位置決め動作完了時点Ｅよりも遅い場合、レーザ発振制御部７は、位置決め動作完了時期が遅いガルバノスキャナ４−Ａの位置決め完了予測時点Ｆに基づいて、レーザパルスを発振させる。
なお、ここでの位置決め動作完了予測時点Ｆは図１（ｄ）のケースである。
【００３６】
この実施例２でのレーザ発振制御部７は、実施例１での制御フローチャートにおいて、図２におけるルーチンＲ１内のステップ２０の部分を以下のように変更して制御することによって実現される。
すなわち、ステップ２０の部分では、ガルバノスキャナ４−Ａ、４−Ｂのそれぞれでのガルバノ動作制御信号Ｇがオンになって駆動される毎に、それぞれに対応するガルバノ制御部９から与えられる次の穴あけ位置の情報により、その前に発振された加工用のレーザパルスの発振開始時点から次のガルバノスキャナ４−Ａ、４−Ｂの位置決め完了時点を計算し、遅い方を選択してＴとする。もしも両者が等しかったら、それをＴとするようにすればよい。
【００３７】
実施例３
次に、本発明の実施例３を説明する。図９は実施例３となるレーザ穴あけ装置のブロック図である。図５や図７と同じものについては、同じ番号を付けてある。このレーザ穴あけ装置は、４個所の加工を平行して行うことで高速化をはかったいわゆる４軸型のレーザ穴あけ装置である。図１０と１１は図９のレーザ穴あけ装置におけるレーザパルスの発振の様子を説明するためのタイミングチャートである。
【００３８】
図９において、１−Ｃ〜１−Ｆはそれぞれ加工すべきプリント基板である。以下、プリント基板１−Ｃ〜１−Ｆを加工する系をそれぞれＣ軸〜Ｆ軸と呼ぶ。３−ＣＤと３−ＥＦはそれぞれビームスピリッタ１２から出力されたレーザパルスを非加工方向から加工方向に偏向させるＡＯＭであり、レーザ偏向部３−ＣＤと３−ＥＦは、レーザ発振器２からレーザパルスを同時に受光することができる。後述するが、レーザ偏向部３−ＣＤと３−ＥＦはそれぞれ加工方向として二つの方向を有する。
４−Ｃと４−Ｄはそれぞれレーザ偏向部３−ＣＤにおいて加工方向へ偏向されたレーザパルスのレーザ照射位置を変え、加工データに従ったプリント基板１−Ｃ、１−Ｄの穴あけ位置に照射されるように回転駆動される光走査器としてのガルバノスキャナである。また４−Ｅと４−Ｆはそれぞれレーザ偏向部３−ＥＦにおいて加工方向へ偏向されたレーザパルスのレーザ照射位置を変え、加工データに従ったプリント基板１−Ｅ、１−Ｆの穴あけ位置に照射されるように回転駆動される光走査器としてのガルバノスキャナである。
【００３９】
Ｃ軸とＥ軸、及びＤ軸とＦ軸は、それぞれレーザ発振器２からレーザパルスを同時に受光することができる一つの軸群（以下軸ペアと呼ぶ）を構成している。すなわち、ガルバノスキャナ４−Ｃと４−Ｅはそれぞれレーザ偏向部３−ＣＤ、３−ＥＦらレーザパルスを同時に受光することができる一方のガルバノスキャナ群ＣＥ、ガルバノスキャナ４−Ｄと４−Ｆはそれぞれレーザ偏向部３−Ａ、３−Ｂからレーザパルスを同時に受光することができる他方のガルバノスキャナ群ＤＦを構成している。
【００４０】
レーザ偏向部３−ＣＤがビームスピリッタ１２からのレーザパルスをＣ軸系のガルバノスキャナ４−Ｃに偏向させる場合は、これと時を同じにしてレーザ偏向部３−ＥＦはビームスピリッタ１２からのレーザパルスをＥ軸系のガルバノスキャナ４−Ｅに偏向させる。またこれとは別のタイミングとなるが、レーザ偏向部３−ＣＤがビームスピリッタ１２からのレーザパルスをＤ軸系のガルバノスキャナ４−Ｄに偏向させる場合は、これと時を同じにしてレーザ偏向部３−ＥＦはビームスピリッタ１２からのレーザパルスをＦ軸系のガルバノスキャナ４−Ｆに偏向させるようになっている。
なお、ＡＯＭ制御部８とガルバノ制御部９は、図を簡単にするためそれぞれＦ軸系のための一つしか示していないが、全ての軸系に設けられている。また、位置決め完了予測部１０は、ガルバノスキャナ４−Ｃ、４−Ｄ、４−Ｅ，４−Ｆのそれぞれの位置決め動作完了時点を予測できるもので、ガルバノスキャナ４−Ｃ、４−Ｄ、４−Ｅ，４−Ｆのそれぞれに設けられていてもよい。
【００４１】
図９において、各軸系はそれぞれ独立して平行に加工動作を行うようになっている。すなわち、ガルバノスキャナ４−Ｃ〜４−Ｆはそれぞれ対応するガルバノ制御部９の制御の下で別々の加工データに基づき位置決め動作をする。従って、ガルバノスキャナ４−Ｃ〜４−Ｆが位置決め動作を同時に開始しても、それぞれの位置決め完了時点はバラバラとなるのが普通である。
本発明に従うと、レーザ発振器２からレーザパルスを同時に受光することができるガルバノスキャナ群を複数含むシステムの場合、ガルバノスキャナ群の各々に属するすべてのガルバノスキャナの位置決め動作が最も早く完了するガルバノスキャナ群（以下最速群と呼ぶ）のなかの位置決め動作が最も遅く完了するガルバノスキャナの位置決め完了予測時点に基づいて、レーザ発振器２からレーザパルスを発振させる。
【００４２】
例えば、図１０に示すように、位置決めの完了がガルバノスキャナ４−Ｅ、４−Ｃ、４−Ｄ、４−Ｆの順であったとすると、ガルバノスキャナ群ＣＥ、ＤＦのうちで、各々に属するすべてのガルバノスキャナの位置決め動作が早く完了する方のガルバノスキャナ群ＣＥのなかの位置決め動作が遅く完了するガルバノスキャナ４−Ｃの位置決め完了予測時点までの時間Ｈに基づいて、レーザ発振器２からレーザパルスを発振させる。
この際、レーザ偏向部３-ＣＤはＣ軸系の加工方向、レーザ偏向部３−ＥＦはＥ軸系の加工方向にレーザパルスを振り分けるようにそれぞれ制御され、プリント基板１−Ｃ、１−Ｅへの加工が行なわれる。
なお、ここでの位置決め動作完了予測時点Ｈは図１（ｄ）のケースである。
【００４３】
また、例えば、図１１に示すように、位置決め動作の完了がガルバノスキャナ４−Ｄ、４−Ｆ、４−Ｅ、４−Ｃの順であったとすると、ガルバノスキャナ群ＣＥ、ＤＦのうちで、各々に属するすべてのガルバノスキャナの位置決め動作が早く完了する方のガルバノスキャナ群ＤＦのなかの位置決め動作が遅く完了するガルバノスキャナ４−Ｆの位置決め動作完了予測時点までの時間Ｎに基づいて、レーザ発振器２からレーザパルスを発振させる。
この際、レーザ偏向部３-ＣＤはＤ軸系の加工方向、レーザ偏向部３−ＥＦはＦ軸系の加工方向にレーザパルスを振り分けるようにそれぞれ制御され、プリント基板１−Ｄ、１−Ｆへの加工が行なわれる。
なお、ここでの位置決め動作完了予測時点Ｎは図１（ｄ）のケースである。
【００４４】
本発明に従うと、上記により最初に最速群となったガルバノスキャナ向けの加工用のレーザパルスの発振の後は、以下のようになる。
今回最速群となったガルバノスキャナ群に属するすべてのガルバノスキャナの位置決め完了予測時点を、今回の加工用のレーザパルスの発振開始時点を基準にして新たに予測するとともに、最速群とならなかったガルバノスキャナ群に属するすべてのガルバノスキャナの位置決め動作完了予測時点をあらためて予測し直す。
そして、これらの位置決め動作完了予測時点を比較し、あらためて最速群となるガルバノスキャナ群に属するすべてのガルバノスキャナのなかで位置決め動作が遅く完了するガルバノスキャナの位置決め動作完了予測時点までの時間に基づいて、レーザ発振器２にレーザパルスを発振させる。
【００４５】
例えば図１０の右側に示すが、今回の加工用のレーザパルスの発振開始時点を基準にして、最速群となったガルバノスキャナ群ＣＥに属するガルバノスキャナ４−Ｃ、４−Ｅの位置決め動作完了予測時点ＴＣ−Ｓ、ＴＥ−Ｓを新たに予測し、また最速群とならなかったガルバノスキャナ群ＤＦに属するガルバノスキャナ４−Ｄ、４−Ｆの位置決め動作完了予測時点ＴＤ−Ｓ、ＴＦ−Ｓをそれぞれ予測し直す。
最速群となったガルバノスキャナ群ＣＥに属するガルバノスキャナ４−Ｃの位置決め動作を完了に基づいて発振される加工用のレーザパルスの発振開始時点から時間Ｔ０の経過前に、最速群とならなかったガルバノスキャナ群ＤＦに属するガルバノスキャナ４−Ｄ，４−Ｆがともに位置決め動作を完了すれば、図１（ａ）のケースとなって、時間Ｔ０が経過する時点においてガルバノスキャナ群ＤＦ向けに加工用のレーザパルスを発振させる。
【００４６】
また、例えば図１１の右側に示すが、今回の加工用のレーザパルスの発振開始時点を基準にして、最速群となったガルバノスキャナ群ＤＦに属するガルバノスキャナ４−Ｄ、４−Ｆの位置決め動作完了予測時点ＴＤ−Ｓ、ＴＦ−Ｓを新たに予測し、また最速群とならなかったガルバノスキャナ群ＣＥに属するガルバノスキャナ４−Ｃ、４−Ｅの位置決め動作完了予測時点ＴＣ−Ｓ、ＴＥ−Ｓをそれぞれ予測し直す。
最速群となったガルバノスキャナ群ＤＦに属するガルバノスキャナ４−Ｆの位置決め動作完了に基づいて発振される加工用のレーザパルスの発振開始時点から時間Ｔ０の経過時点で、いずれのガルバノスキャナ群においてもそれに属するガルバノスキャナがともに位置決め動作を完了しなければ、図１（ｂ）〜（ｄ）のいずれかのケースとなって、通常か通常よりも短いパルス幅のダミー用のレーザパルスを発振させる。
なお、この場合のダミー用のレーザパルスは、図１１では、パルス幅が記載していない通常のパルス幅のダミー用のレーザパルスであるとしている。
【００４７】
この実施例３でのレーザ発振制御部７は、実施例１での制御フローチャートにおいて、図２におけるルーチンＲ１内のステップ２０の部分を以下のように変更して制御することによって実現される。
すなわち、ステップ２０の部分では、ガルバノスキャナ４−Ｃ、４−Ｄ、４−Ｅ，４−Ｆのそれぞれでのガルバノ動作制御信号Ｇがオンになって駆動される毎に、それぞれに対応するガルバノ制御部９から与えられる次の穴あけ位置の情報により、その前に発振された加工用のレーザパルスの発振開始時点から次のガルバノスキャナ４−Ｃ、４−Ｄ、４−Ｅ，４−ＦＢの位置決め動作完了時点を計算し、最速群のなかの位置決め動作が遅く完了するガルバノスキャナの位置決め動作完了時点を選択してＴとするようにすればよい。
なお、最速群の中でのガルバノスキャナの位置決め動作完了時点がすべて等しかったら、それをＴとするようにすればよい。また、最速群同士ですべて等しかったら、所定の優先順位に従って一つの最速群なかの位置決め動作が遅く完了するガルバノスキャナの位置決め動作完了時点を選択してＴとするようにすればよい。
【００４８】
以上の実施例２と３によれば、加工方向に振り分けられたレーザ発振器からのレーザパルスのレーザ照射位置を変えるための光走査器を複数有し、複数のプリント基板のそれぞれへの加工、あるいは一つのプリント基板上で所定の距離隔てた複数個所への加工を平行して行うことで高速化をはかったいわゆる多軸型のレーザ加工装置においても、レーザ発振器の出力デユーテイが一定になり、ＡＯＭが受けるエネルギーを一定にすることができ、熱レンズ作用による悪影響を抑えることができる。
【００４９】
なお、以上の実施例においては、図６でのｔ１０、ｔ２０はゼロとして説明した。しかしながら、すでに説明したように、実際には、ガルバノ動作制御信号Ｇがオフになってからレーザ発振器２で加工用のレーザパルスが発振されるまでには、ｔ１０＋ｔ２０の時間遅れが発生する。
図１２は、本発明の他の実施例となるレーザ穴あけ装置において、レーザ発振器から加工用のレーザパルスが発振される時のタイミングチャートであるが、図１（ｂ）〜（ｄ）のケースにおいて、前記時間遅れを考慮して、ガルバノスキャナの位置決め動作完了予測時点を待たずに図６の制御シーケンスを早めに開始するようにしてもよく、これにより、加工動作の高速化が可能になる。
【００５０】
図１２では、レーザ発振制御部７はガルバノ動作制御信号Ｇがオンになる位置決め動作完了予測時点から所定の時間ｔ５０だけ早い時点において、レーザ発振指令信号Ｓがレーザ発振器２に出力される。レーザ発振器２からは、レーザ発振指令信号Ｓがオンとなってから時間ｔ６０後にレーザパルスＬ１が出力され、時間ｔ７０の後に所定時間だけＡＯＭ駆動信号Ｄがオンとなる。ＡＯＭ３からは加工方向へ偏向したレーザパルスＬ２がガルバノスキャナ４に入射される。この後、レーザ発振指令信号Ｓのオフから所定の時間ｔ８０の後にガルバノ動作制御信号Ｇがオンとなり、次の穴位置への照射のためにガルバノスキャナ４を回転させる。
なお、所定の時間ｔ５０であるが、これはレーザ発振指令信号ＳがオンになってからＡＯＭ駆動信号Ｄがオンになるまでの時間ｔ７０より小さくしておく必要がある。そうでないと、ガルバノスキャナ４が位置決め動作を完了する前にレーザパルスＬ２が出力されることになり、動作不良となるからである。
【００５１】
また、以上の実施例においては、プリント基板に穴あけを行う場合を説明したが、本発明はこれに限らず、被加工物の複数個所に順次加工を施すレーザ加工に提供できる。
以上、実施の形態に基づき本発明を具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもなく、様々な変形例が含まれる。
【符号の説明】
【００５２】
１、１−Ａ、１−Ｂ、１−Ｃ〜１−Ｆ：プリント基板、２：レーザ発振器、
３、３−Ａ、３−Ｂ、３−ＣＤ、３−ＥＦ：レーザ偏向部、
４、４−Ａ、４−Ｂ、４−Ｃ〜４−Ｆ：ガルバノスキャナ、５：ダンパ、
６：全体制御部、７：レーザ発振制御部、８：ＡＯＭ制御部、９：ガルバノ制御部、１０：位置決め完了予測部、１１：プログラム記憶部、１２：ビームスピリッタ
Ｓ：レーザ発振指令信号、Ｇ：ガルバノ動作制御信号、Ｄ：ＡＯＭ駆動信号、
Ｌ１〜Ｌ３：レーザパルス、Ｒ１〜Ｒ５：ルーチン
【図１】
2019107693.tif 000003
【図２】
2019107693.tif 000004
【図３】
2019107693.tif 000005
【図４】
2019107693.tif 000006
【図５】
2019107693.tif 000007
【図６】
2019107693.tif 000008
【図７】
2019107693.tif 000009
【図８】
2019107693.tif 000010
【図９】
2019107693.tif 000011
【図１０】
2019107693.tif 000012
【図１１】
2019107693.tif 000013
【図１２】
2019107693.tif 000014