(57)【要約】１つのレーザ光（２６）を第一の偏光手段（２５）で２つのレーザ光（２６ａ，２６ｂ）に分光し、一方はミラー（２４）を経由し、他方は第一のガルバノスキャナ（２９）で２軸方向に走査し、２つのレーザ光（２６ａ，２６ｂ）を第二の偏光手段（２７）へ導いた後、第二のガルバノスキャナ（３０）で走査し、被加工物（２２）を加工するレーザ加工装置において、第一の偏光手段（２５）で透過したレーザ光（２６ｂ）は第二の偏光手段（２７）で反射させ、第一の偏光手段（２５）で反射したレーザ光（２６ａ）は第二の偏光手段（２７）で透過させるよう光路を構成する。
2003041904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのレーザ光を第一の偏光手段で２つのレーザ光に分光し、一方はミラーを経由し、他方は第一のガルバノスキャナで２軸方向に走査し、２つのレーザ光を第二の偏光手段へ導いた後、第二のガルバノスキャナで走査し、被加工物を加工するレーザ加工装置において、
第一の偏光手段で透過したレーザ光は第二の偏光手段で反射させ、第一の偏光手段で反射したレーザ光は第二の偏光手段で透過させるよう光路を構成することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
２つの偏光手段の反射面が互いに向き合うように配置し、分光したそれぞれのレーザ光の光路長がそれぞれ同一になる光路を形成することを特徴とする請求の範囲１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
偏光手段の固定部分に、分光した２つレーザ光の軸を含む面に垂直な軸中心に、回転機構を備えたことを特徴とする請求の範囲１または２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
偏光手段を透過するレーザ光の透過率を回転機構の回転により変化させることにより、上記レーザ光のエネルギバランスを調整することを特徴とする請求の範囲３に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
分光したレーザ光のうち、任意のレーザ光を取り出すためのレーザ光選択手段を備えたことを特徴とする請求の範囲１に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
レーザ光選択手段として、レーザ光を分光したそれぞれの光路に設けられたシャッタの開閉を制御し、任意の光路からのレーザ光を取り出すことを特徴とする請求の範囲５に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
各光路毎のレーザ光のエネルギバランスを検出する検出手段を備え、この検出手段により検出された各レーザ光のエネルギバランスがほぼ均等となるべく調整することを特徴とする請求の範囲５または６に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
検出手段は、被加工物が載置されるＸＹテーブル近傍に設けられたパワーセンサで構成することを特徴とする請求の範囲７に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
分光したそれぞれのレーザ光の光路長が、第一の偏光手段と第二の偏光手段との間でそれぞれ同一になるように形成することを特徴とする請求の範囲１に記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
第一のガルバノスキャナが走査する振れ角は、第二のガルバノスキャナが走査する振れ角より小さいことを特徴とする請求の範囲１に記載のレーザ加工装置。
【請求項１１】
第一の偏光手段と第二の偏光手段との間で形成される各光路において、各レーザ光は同数のミラーにより反射されることを特徴とする請求の範囲１に記載のレーザ加工装置。
【請求項１２】
レーザ発振器と第一の偏光手段の間に第三の偏光手段を設け、該第三の偏光手段により分光した二つのレーザ光をそれぞれ複数の第一の偏光手段及び第二の偏光手段に導き、レーザ光を２ｎ個に分光することを特徴とする請求の範囲１に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、プリント基板等の被加工物に対して穴あけ加工を主目的としたレーザ加工機に関するものであり、その生産性向上を図るものである。
背景技術
第８図は、従来の一般的な穴あけ用レーザ加工装置を示す概略構成図である。図において、１はプリント基板等の被加工物、２は被加工物１に例えばバイアホール、スルーホール等の穴あけ加工等を行うためのレーザ光、３はレーザ光２を発振するレーザ発振器、４はレーザ光２を反射させて光路を導く複数のミラー、５、６はレーザ光２を走査するためのガルバノスキャナ、７はレーザ光２を被加工物１上に集光させるためのｆθレンズ、８は被加工物１を移動させるためのＸＹステージである。
一般的な穴あけ加工用レーザ加工装置では、レーザ発振器３より発振されたレーザ光２は、必要なマスク、ミラー４を経由してガルバノスキャナ５，６に導かれ、ガルバノスキャナ５、６の振れ角を制御することにより、ｆθレンズ７を介して被加工物１の所定位置にレーザ光２を集光する。
なお、ｆθレンズ７を介したガルバノスキャナ５、６の振れ角には、例えば５０ｍｍ四方等の限界があるので、被加工物１の所定位置へのレーザ光２の集光には、ＸＹステージ８をも制御することにより、広い範囲での被加工物１の加工を可能としている。
ここで、レーザ加工装置の生産性はガルバノスキャナ５、６の駆動速度、ｆθレンズ７の加工エリアと密接な関係がある。
ガルバノスキャナの駆動速度を向上するためには、ガルバノスキャナの回転軸に固定され、振れ角の制御により駆動するガルバノミラーの質量を小さくすること、また、例えばガルバノスキャナ５、６とｆθレンズ７の距離を変更する等、光学系の設計変更を実施し、加工範囲を維持したままガルバノスキャナの振れ角を小さくすることが有効であるが、前述のガルバノミラーの質量を軽減するために、ガルバノスキャナのミラー径を小さくすると、マスク通過時、周辺部分がマスクで遮断され、径が一旦小さくなるレーザ光２は、マスク通過後は回折により径が広がり、ガルバノスキャナ５、６のガルバノミラー到着時は、ガルバノミラーより大きくなり、レーザ光２はガルバノミラーからこぼれる部分が発生し、マスクの像を正確に被加工物１上に転写できなくなり、微細穴加工を行うことができなくなる。
また、加工範囲を維持したままガルバノスキャナの振れ角を小さくすることは、ｆθレンズとガルバノスキャナの位置関係を変更する等の光学的設計変更を実施することで可能となるが、設計に最も時間を要し、非常に高価なｆθレンズの仕様や光学系全体の設計変更が必要になり、シングルビームでの安価で容易な生産性向上は困難であった。
前記方式の生産性向上を目的としたレーザ加工装置として、例えば特開平１１−３１４１８８号公報が開示されている。
第９図は、特開平１１−３１４１８８号公報に示されるレーザ加工装置の概略構成図である。
図において、９は被加工物、１０はマスク、１１はレーザ光を分光するためのハーフミラー、１２はダイクロイックミラー、１３ａはハーフミラーを反射したレーザ光、１３ｂはハーフミラーを透過しダイクロイックミラーで反射したレーザ光、１４、１５はミラー、１６はレーザ光１３ａ、１３ｂを被加工物９上に集光させるためのｆθレンズ、１７、１８はレーザ光１３ａを加工エリアＡ１に導くためのガルバノスキャナ、１９、２０はレーザ光１３ｂを加工エリアＡ２に導くためのガルバノスキャナ、２１は被加工物の各部を加工エリアＡ１またはＡ２に移動させるためのＸＹステージである。
第９図で示されるレーザ加工装置は、マスク１０を通過したレーザ光をハーフミラー１１を経由させて複数に分光し、分光したレーザ光１３ａ、１３ｂをそれぞれｆθレンズ１６の入射側に配置した複数のガルバノスキャナ系に導き、該複数のガルバノスキャナ系により走査することにより、分割設定された加工エリアＡ１、Ａ２に照射することを可能としている。
なお、分光したレーザ光１３ａは第１のガルバノスキャナ系１７、１８を経由してｆθレンズ１６の半分の領域に導入する。
また分光した他方のレーザ光１３ｂは第２のガルバノスキャナ系１９、２０を経由してｆθレンズ１６の残り半分の領域に導入させ、第１、第２のガルバノスキャナ系はｆθレンズ１６の中心軸に関して対称に配置することにより、ｆθレンズ１６を１／２ずつ同時利用し生産性向上を可能にしている。
しかしながら特開平１１−３１４１８８号公報に開示される装置では、ハーフミラー１１を経由させて複数に分光したレーザ光をそれぞれ第１のガルバノスキャナ系１７、１８と第２のガルバノスキャナ系１９、２０で走査し、分割設定された加工エリアＡ１、Ａ２に照射する構成をとっているため、ハーフミラー１１により分光したレーザ光１３ａ、１３ｂの間にはハーフミラー１１を反射と透過することの違いによる加工穴の品質にばらつきが生じ易い。
例えば、分光したレーザ光１３ａと１３ｂの間にエネルギ差が生じた場合、被加工物９に加工される加工穴には穴径や穴深さ等の違いが生じ易いため、穴径等のばらつきを厳密に要求される加工を満足することができない可能性がある。
ここで、レーザ光１３ａより１３ｂのエネルギが高いとき、レーザ光１３ｂの光路中に光学アッテネータ等の高価な光学部品をさらに追加し、レーザ光１３ｂのエネルギが小さくなるよう調整する必要があるが、光学アッテネータ等の光学部品は、一定の割合のエネルギを取り除く仕様で製作する必要があり、例えば５％のエネルギを取り除く仕様と３％のエネルギを取り除く仕様が必要な場合は２種類の光学アッテネータを製作するといったように、数種類の仕様で光学アッテネータを準備し、エネルギ差の調整を実施する毎に交換する必要もあった。
また、第９図に示す光路構成では、分光したレーザ光１３ａ、１３ｂのマスク１０通過後被加工物９に照射されるまでの光路長が異なり、被加工物９上での厳密なビームスポット径も異なったものになってしまうという問題もあった。
さらに、ｆθレンズ１６を等分割し、分割設定された加工エリアをＡ１、Ａ２を同時加工するため、加工エリアＡ１、Ａ２の加工穴数に大きな違いがある時、またワークの端部分等加工エリアＡ１、Ａ２の内どちらかに加工対象穴がない時等は生産性の向上が見込めない。
発明の開示
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、分光したレーザ光のエネルギや品質の違いを最小にし、それぞれの光路長を同一にすることでビームスポット径も同一にすることができ、また分光したレーザ光を同一領域に照射することにより、より安価に生産性を向上したレーザ加工装置を提供することを目的としている。
この目的を達成するために、第１の観点によれば、１つのレーザ光を第一の偏光手段で２つのレーザ光に分光し、一方はミラーを経由し、他方は第一のガルバノスキャナで２軸方向に走査し、２つのレーザ光を第二の偏光手段へ導いた後、第二のガルバノスキャナで走査し、被加工物を加工するレーザ加工装置において、第一の偏光手段で透過したレーザ光は第二の偏光手段で反射させ、第一の偏光手段で反射したレーザ光は第二の偏光手段で透過させるよう光路を構成するものである。
また、２つの偏光手段の反射面が互いに向き合うように配置し、分光したそれぞれのレーザ光の光路長がそれぞれ同一になる光路を形成するものである。
また、偏光手段の固定部分に、分光した２つレーザ光の軸を含む面に垂直な軸中心に、回転機構を備えたものである。
また、偏光手段を透過するレーザ光の透過率を回転機構の回転により変化させることにより、上記レーザ光のエネルギバランスを調整するものである。
分光したレーザ光のうち、任意のレーザ光を取り出すためのレーザ光選択手段を備えたものである。
また、レーザ光選択手段として、レーザ光を分光したそれぞれの光路に設けられたシャッタの開閉を制御し、任意の光路からのレーザ光を取り出すものである。
また、各光路毎のレーザ光のエネルギバランスを検出する検出手段を備え、この検出手段により検出された各レーザ光のエネルギバランスがほぼ均等となるべく調整するものである。
また、検出手段は、被加工物が載置されるＸＹテーブル近傍に設けられたパワーセンサで構成するものである。
また、分光したそれぞれのレーザ光の光路長が、第一の偏光手段と第二の偏光手段との間でそれぞれ同一になるように形成するものである。
また、第一のガルバノスキャナが走査する振れ角は、第二のガルバノスキャナが走査する振れ角より小さいものである。
また、第一の偏光手段と第二の偏光手段との間で形成される各光路において、各レーザ光は同数のミラーにより反射されるものである。
また、レーザ発振器と第一の偏光手段の間に第三の偏光手段を設け、該第三の偏光手段により分光した二つのレーザ光をそれぞれ複数の第一の偏光手段及び第二の偏光手段に導き、レーザ光を２ｎ個に分光するものである。
発明を実施するための最良の形態
実施の形態１．
第１図は、この発明の実施形態によるレーザ加工装置を示す概略構成図である。
図において、２２はプリント基板等の被加工物、２３は被加工物２２上に所望の加工形状、（例えば円形）を転写するための像を形成するためのマスク、２４はレーザ光を反射させて光路を導く複数のミラー、２５はレーザ光を分光するための第一の偏光手段である第一の偏光ビームスプリッタ、２６ａは第一の偏光ビームスプリッタを反射したレーザ光、２６ｂは第一の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光、２７はレーザ光２６ａを透過、２６ｂを反射させるための第二の偏光手段である第二の偏光ビームスプリッタ、２８はレーザ光２６ａ、２６ｂを被加工物２２上に集光させるためのｆθレンズ、２９はレーザ光２６ａを２軸方向に走査し第二の偏光ビームスプリッタに導くための第一のガルバノスキャナ、３０はレーザ光２６ａ、２６ｂを２軸方向に走査し被加工物２２に導くための第二のガルバノスキャナ、３１は被加工物２２を移動させるためのＸＹステージ、３４はレーザ光の光路上に設けられレーザ光を遮るレーザ光選択手段としてのシャッタ、３５はｆθレンズ２８から出射されるレーザ光のエネルギ測定するパワーセンサ、３６はレーザ光による加工穴等の穴径、穴位置を測定するための撮像素子であるＣＣＤカメラ、３７はガルバノスキャナ振れ角補正用の被加工物である。
第２図は、偏光ビームスプリッタ２５、２７におけるレーザ光の反射、透過部分を示すもので、３２は入射光を反射又は透過させるためのウインドウ、３３はウィンドウ３２で反射した入射光成分を入射光に対して反射光を９０°に出射させるためのミラー、４１は偏光ビームスプリッタへの入射角が変化しても出射角度、及び位置が変化しない位置を回転軸として配置したサーボモータ、４２はサーボモータ４１を固定するするブラケット、４３は偏光ビームスプリッタとサーボモータを連結するブラケットである。
なお、偏向ビームスプリッタ２５、２７のウィンドウ部分３２は、ＣＯ２レーザの場合、ＺｎＳｅが材料としてよく使用されるが、他の材料  例えばＧｅ等でも製作は可能である。
本発明においては、発振されたレーザ光を円偏光とし第一の偏光ビームスプリッタ２５に導き、第一の偏光ビームスプリッタにて透過する偏光方向が入射面と平行なＰ波であるレーザ光２６ｂと、反射する偏光方向が入射面と垂直なＳ波であるレーザ光２６ａに分光される。
なお、第一の偏光ビームスプリッタ２５へ導くレーザ光は、円偏光ではなく、Ｐ波とＳ波の偏光方向に対し４５°の角度をなす直線偏光でも構わない。
ここで、円偏光、直線偏光どちらのレーザ光を第一の偏光ビームスプリッタに導く場合でも、レーザ発振器から直線偏光でレーザ光を発振する必要がある。
レーザ光を円偏光として第一の偏光ビームスプリッタ２５に導くためには、光路中に直線偏光を円偏光に変えるリターダを使用し、リターダにおいて入射光と反射光が９０°をなす角度で入射させる必要があり、また、リターダに入射するレーザ光の偏光方向は入射光軸と反射光軸を２辺とする平面とリターダの反射面の交点に対し４５°の角度で入射させる必要があるが、円偏光のレーザ光はＰ波、Ｓ波の偏光方向を均一に含んでおり、第一の偏光ビームスプリッタ２５に導くときの偏光方向の制限がないため、光路設計の自由度が高い。
一方、直線偏光を使用する場合、前述の通り第一の偏光ビームスプリッタで分光されるＰ波とＳ波の偏光方向に対し４５°の角度をなす直線偏光としてレーザ光を第一の偏光ビームスプリッタ２５に導く必要があり光路設計に制約はあるが、リターダとリターダに入射するレーザ光の偏光方向、及び光軸角度の調整機構、及び調整が不要となり、光路を簡易化することでコスト面に貢献することが可能になる。
第一の偏光ビームスプリッタ２５を透過したレーザ光２６ｂは、ベンドミラー２４を経由して、第二の偏光ビームスプリッタ２７に導かれる。一方、第一のビームスプリッタ２５で反射したレーザ光２６ａは、第一ガルバノスキャナ２９により２軸方向に走査された後、第二の偏光ビームスプリッタ２７に導かれる。
その後、レーザ光２６ａ、２６ｂは第二のガルバノスキャナ３０により２軸方向に走査された後、ｆθレンズ２８により被加工物２２上に照射する。
このとき第一のガルバノスキャナ２９を走査することにより、レーザ光２６ａは被加工物２２上においてレーザ光２６ｂと同一位置に照射することが可能である。
また、あらかじめ設定された範囲内でレーザ光２６ｂに対して任意の位置に、例えば、ガルバノスキャナ２９を走査することによりレーザ光２６ａをレーザ光２６ｂを中心にビームスプリッタのウィンドウ３２の特性を考慮して、４ｍｍ角の範囲内を走査することにより、第二のガルバノスキャナ３０を介して、被加工物２２上の任意の異なる２点にレーザ光を照射することを可能にしている。
第一の偏光ビームスプリッタ２５を反射したレーザ光２６ａは、第二の偏光ビームスプリッタ２７を透過、第一の偏光ビームスプリッタ２５を透過したレーザ光２６ｂは、第二の偏光ビームスプリッタ２７を反射するよう構成されている。
そのため、分光した２つのレーザ光はそれぞれ反射と透過両方の過程を経ているため、反射と透過の違いによるレーザ光の品質のばらつきやエネルギバランスの崩れを相殺することを可能にしている。
例えば、偏光ビームスプリッタにおけるレーザ光の入射角が理想のブリュースター角近傍では、偏光ビームスプリッタでの反射及び透過率は図３のようになる。
なお、第３図の縦軸は、入射されるレーザ光が完全に２分割された場合の反射率、透過率を１００％として記述しており、例えば反射率が１００％の場合、入射光に対する反射光の割合は５０％となる。
２つの偏光ビームスプリッタに対してレーザ光の入射角がブリュースター角に対してそれぞれ誤差−２°の場合、１つの偏光ビームスプリッタ当たり、レーザ光の反射率が９９％、透過率が９７％となり、反射または透過の過程を２回経て得られる２つのレーザ光のエネルギは９８％と９４％となり４％のエネルギ差が生じてしまうが、反射と透過両方の過程を１回ずつ経て得られるレーザ光のエネルギはどちらも９６％となり、前述のような光路を構成することで、このような特性を相殺することを可能にしている。
また、２つの偏光ビームスプリッタは同一のものを使用することで、前記の相殺効果を容易にするとともに、コスト面にも貢献している。
２つの偏光ビームスプリッタを第１図に示すように配置したことにより、第一の偏光ビームスプリッタ２５〜第二の偏光ビームスプリッタ２７間のレーザ光２６ａと２６ｂの光路長を同一としているため、分光した２つのレーザ光のビームスポット径を同一にすることができる。
例えば、本発明の実施の形態では光路をＸ、Ｙ、Ｚ方向に分解してもそれぞれ同一光路長なるため、光路構成要素を大小設計変更しても光路をＸ、Ｙ、Ｚ方向に伸縮することが可能でレーザ光２６ａと２６ｂの光路長は同一まま保つことを可能にしている。
また、第２図に示すように、偏光ビームスプリッタは入射光に対して反射光が９０°に出射するようにミラー３３を一体化している。
偏光ビームスプリッタの固定部分は、第２図に示すように、分光した２つレーザ光２６ａと２６ｂの軸を含む面に垂直な軸中心に回転機構を備えた構造とし、分光した２つのレーザ光２６ａと２６ｂの間にエネルギ差が生じた場合には、第３図に示すレーザ光の入射角に対する反射率及び透過率の依存性を利用することでエネルギ差の調整を可能としており、光学アッテネータ等の他の光学部品を必要とせず安価な方法で、２つ偏光ビームスプリッタを経た後の２つのレーザ光２６ａと２６ｂのエネルギバランスの精度をより高めることを可能にしている。
また、回転軸の位置は偏光ビームスプリッタへの入射角が変化しても出射位置が変化しない位置とし、偏光ビームスプリッタを回転させエネルギバランスを調整しても、その後の光路の角度や位置の変化を最小にするよう工夫されている。
例えば、第２図における回転軸をウィンドウ３２とミラー３３の交点に配置した場合、偏光ビームスプリッタを±５°回転した時、ウインドウ３２に対するレーザ光の入射角度が大きくなることに対し、ミラー３３への入射角度が小さくなり、ウインドウ３２に対するレーザ光の入射角度が小さくなることに対し、ミラー３３への入射角度が大きくなり、角度の誤差を相殺することで偏光ビームスプリッタへの入射光に対する出射角度は誤差無しの９０°、また出射位置の変化量は無く、この効果は偏光ビームスプリッタのウインドウ３２またはミラー３３のどちらを入射側としても同様の効果を得ることが可能となる。
第３図による偏光ビームスプリッタでの反射及び透過率と入射角の関係とこの効果により、第一の偏光ビームスプリッタ２５を反射したレーザ光２６ａのエネルギが高い場合は、第二の偏光ビームスプリッタ２７を回転させレーザ光２６ａの透過率を調整することでエネルギを低くすることができ、また、第一の偏光ビームスプリッタ２５を透過したレーザ光２６ｂのエネルギが高い場合は、第一の偏光ビームスプリッタ２５を回転させレーザ光２６ｂの透過率を調整することでエネルギを低くすることができ、その後の光路調整は不要となるためメンテナンス時間の短縮を計ることができる。
次に、レーザ光のエネルギバランスを調整するため、偏光ビームスプリッタの角度を自動調整する際のフローを第４図を用いて説明する。
まず、ＸＹステージ３１に固定されたパワーセンサー３５の受光部がｆθレンズ２８から出射されるレーザ光を受光できる位置にパワーセンサー３５を移動する（ステップＳ１）。
その後、第一のシャッター３４ａを開け、第二のシャッター３４ｂは閉じて（ステップＳ２）、図示していないレーザ発振器からレーザ光が出射され、レーザ光２６ａのエネルギがパワーセンサー３５で測定される（ステップＳ３）。
エネルギ測定後、一旦レーザ光の発振は停止し、第一のシャッター３４ａを閉じ、第二のシャッター３４ｂを開く（ステップＳ４）。
再びレーザ光を出射することで、レーザ光２６ｂのエネルギがパワーセンサー３５で測定される（ステップＳ５）。
制御装置において測定した２つのレーザ光２６ａ、２６ｂのエネルギ差が計算され（ステップＳ６）、許容値内であれば調整は終了するが、許容値を外れている場合は、第一の偏光ビームスプリッタ２５と第二の偏光ビームスプリッタ２７を回転させ、それぞれの偏光ビームスプリッタの透過率を調整し（ステップＳ９）、再度２つのレーザ光のエネルギを測定し、許容値内になるまで繰り返し調整を行う。
また、あらかじめ設定された偏光ビームスプリッタの回転角度範囲内、例えば±５°の範囲内でエネルギ差の許容値をできるか否かを判断し（ステップＳ８）、満足できない場合は、レーザ発振器から円偏光のレーザ光が導かれた場合には円偏光率の低下、直線偏光のレーザ光が導かれた場合には、第一の偏光ビームスプリッタ２５の透過、反射の偏光方向に対して４５°の角度で導かれている偏光方向の角度ずれ等、装置のメンテナンスが必要な状態であると判断し、プログラムを終了し図示されていない操作画面にプログラムが正常終了しなかったこと、メンテナンスを促す内容のメッセージを表示する。
このような偏光ビームスプリッタの角度の自動調整は定期的に、例えば段取り時や、装置の立ち上げ時等に実施することで、レーザ光のエネルギバランスは常により高い精度を維持することができ、作業者の熟練度も不要となるため安定した加工を実施することができる。
次に、加工位置精度を維持、向上するため、ガルバノスキャナの振れ角の自動補正を実施する際のフローを第５図を用いて説明する。
まず、ＸＹステージ３１上のあらかじめ設置された補正用の被加工物３７（例えばアクリル板）をｆθレンズ２８の加工エリア内に移動する。第二のシャッター３４ｂを開き、第一のシャッター３４ａを閉じ（ステップＳ１１）、レーザ光２６ｂのみを第二のガルバノスキャナ３０により走査し、被加工物にあらかじめ設定された範囲、例えば５０ｍｍ角四方の範囲に第二のガルバノスキャナ３０の振れ角補正前の加工を実施する（ステップＳ１２）。
加工実施後、ＸＹステージ３１を駆動することによりＣＣＤカメラ３６で加工穴の位置精度を測定する（ステップＳ１３）。
測定結果を基準位置と比較することにより、図示しない制御装置において第二のガルバノスキャナ３０の振れ角の補正値が算出される（ステップＳ１４）。
その後、ＸＹステージ３１を駆動することで、再び補正用の被加工物３７をｆθレンズ２８の加工エリア内に移動し、被加工物３７に第二のガルバノスキャナ３０の振れ角補正後の加工を実施する（ステップＳ１５）。
加工実施後、ＸＹステージ３１を駆動することによりＣＣＤカメラ３６で加工穴の位置精度を測定し（ステップＳ１６）、予め設定された許容値と比較し（ステップＳ１７）、許容値を外れている場合は装置の異常、または使用方法に誤りがある可能性があることをオペレータに認識させるためプログラムが終了し、図示しない操作画面等にプログラムが正常終了しなかった内容のメッセージを表示する。
一方、許容値内であれば第二のガルバノスキャナ３０の振れ角の補正は終了し、第一のガルバノスキャナ２９の振れ角補正に移る。
第一のガルバノスキャナ２９の振れ角補正においては、第一のシャッター３４ａを開き、第二のシャッター３４ｂを閉じる（ステップＳ１８）ことで、レーザ光２６ａのみを第一のガルバノスキャナ２９、第二のガルバノスキャナ３０により走査し、第二のガルバノスキャナ３０振り角補正実施時と同様の範囲に第一のガルバノスキャナ２９の振れ角補正前の加工を実施する（ステップＳ１９）。
例えば、第一のガルバノスキャナ２９はレーザ光２６ａをレーザ光２６ｂを中心とした４ｍｍ角四方の範囲に走査するように制御し、第二のガルバノスキャナ３０はレーザ光２６ａを４６ｍｍ角四方の範囲に走査するように制御することで、第一及び第二のガルバノスキャナ２９，３０を介したレーザ光２６ａは、５０ｍｍ角四方の範囲に加工を実施することができる。
加工実施後、ＸＹステージ３１を駆動することによりＣＣＤカメラ３６で加工穴の位置精度を測定する（ステップＳ２０）。
測定結果を基準位置と比較することにより、制御装置において第一のガルバノスキャナ２９の振れ角の補正値が算出される（ステップＳ２１）。
その後、ＸＹステージ３１を駆動することで、再び補正用の被加工物３７をｆθレンズ２８の加工エリア内に移動し、被加工物３７に第一のガルバノスキャナ２９の振れ角補正後の加工を実施する（ステップＳ２２）。
加工実施後、ＸＹステージ３１を駆動することによりＣＣＤカメラ３６で加工穴の位置精度を測定し、許容値を外れている場合は第二のガルバノスキャナ３０の振れ角補正時同様に装置の異常、または使用方法に誤りがある可能性があることをオペレータに認識させるためプログラムが終了し、操作画面にプログラムが正常終了しなかった内容のメッセージを表示する。
一方、許容値内であれば第一のガルバノスキャナ２９の振れ角の補正は終了する。
このようなガルバノスキャナの振れ角の自動補正はある条件を満たしたとき、例えば、ガルバノスキャナ本体または、周囲の温度をモニターし、一定の温度変化が生じたとき、または、一定の経過時間に達したときに実施するように制御することで、常に安定した位置精度で加工を実施することができる。
本実施の形態では、円偏光のレーザ光を偏光ビームスプリッタに導き分光する手段を用いているが、実施の形態で示していないレーザ発振器から偏光ビームスプリッタにおいて互いに直交する反射、透過の偏光方向に対して４５°の角度で直線偏光を発振し、導くことで、同様の効果を得ることが可能である。
実施の形態２．
また、偏光ビームスプリッタで分光後、再度円偏光にするか反射、透過の偏光方向に対し４５°の角度で偏光ビームスプリッタへ入射することにより、分割を繰り返すことが可能で、２つのビームだけではなく、２ｎのレーザ光で加工を実施することも可能である。
第６図は、第三の偏光手段を追加し、４つのレーザ光で加工を実施する場合のレーザ加工装置の実施例を示す概略構成図である。
第６図における構成では、図示していないレーザ発振器から、円偏光または直線偏光のレーザ光を導き、第三の偏光ビームスプリッタ３８でレーザ光を分光し、第三の偏光ビームスプリッタ３８を透過したレーザ光２６の偏光方向、反射したレーサ光３９の偏光方向がそれぞれ、第一の偏光ビームスプリッタ２５、２５Ａにおける反射、透過の偏光方向に対して４５°の角度で入射するよう光路を導くことで、レーザ光２６をレーザ光２６ａ、２６ｂに、レーザ光３９をレーザ光３９ａ、３９ｂに分光している。
第一の偏向ビームスプリッタ２５、２５Ａ以降の光路については第１図に示すこの発明の実施形態と同様の構成により、被加工物に４つのレーザ光を照射して、加工を行うことを可能にしている。
なお、第三の変更ビームスプリッタ３８で分光された後、被加工物に照射されるまでの光路長は、全て同一長にすることにより、分光した４つのレーザ光のビームスポット径を同一にすることができる。
ビームスプリッタの調整に関しては、第７図に示すように、まず、第一及び第二のシャッター３４ａ、３４ｂのみを開けた場合のレーザ光２６（２６ａと２６ｂの和）のエネルギと、第三及び第四のシャッター３４ｃ、３４ｄのみを開けた場合のレーザ光３９（３９ａと３９ｂの和）のエネルギとを比較して、第三の偏光ビームスプリッタ３８を回転させ、レーザ光の入射角度を変化させることで、偏光ビームスプリッタ３８を透過したレーザ光２６、反射したレーザ光３９のエネルギが等しくなるよう調整を行う（ステップＳ３１）。
その後、第一のシャッター３４ａのみを開けた場合のレーザ光２６ａのエネルギと、第二のシャッター３４ｂのみを開けた場合のレーザ光２６ｂのエネルギとを比較して、第一の偏光ビームスプリッタ２５と第二の偏光ビームスプリッタ２７を回転させ、レーザ光２６のエネルギをレーザ光２６ａ、２６ｂに等分するよう調整を行う（ステップＳ３２）。
最後に、第三のシャッター３４ｃのみを開けた場合のレーザ光３９ａのエネルギと、第四のシャッター３４ｄのみを開けた場合のレーザ光３９ｂのエネルギとを比較して、第一の偏光ビームスプリッタ２５Ａと第二の偏光ビームスプリッタ２７Ａを回転させ、同様にレーザ光３９のエネルギをレーザ光３９ａ、３９ｂに等分するよう調整を行う（ステップＳ３３）。
以上の調整により、被加工物３４に導く４つのレーザ光のエネルギバランスをより高めることを可能にしている。
ガルバノスキャナの振れ角の自動補正に関しては、シャッター３４のいずれか一つのみ開く状態としてそれぞれのレーザ光２６ａ、２６ｂ、３９ａ、３９ｂで基準位置とのずれを検出することにより、各ガルバノスキャナの振れ角の補正を行う。
以上に述べたように、この発明によるレーザ加工装置を用いると、分光したレーザ光の品質やエネルギの違いを均一化し、生産性を向上させることができる。また、分光した２つのレーザ光の光路長を同一にすることにより、２つのレーザ光のビームスポット径を同一にすることができる。また、偏光手段の固定部分に回転機構を備えたことにより、より安価に分光した２つのレーザ光のエネルギのばらつきを最小にすることができる。といった効果を奏する。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明にかかるレーザ加工装置は、プリント基板等の被加工物に対して穴あけ加工に適している。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の実施の形態によるレーザ加工機の光路構成を概略的に示した図である。
第２図は、この発明の実施の形態によるレーザ加工機の光路構成の内、偏光ビームスプリッタによるレーザ光の反射、透過する部分の拡大図及び構造図である。
第３図は、この発明の実施の形態による偏光ビームスプリッタにおけるレーザ光の入射角による反射及び透過率の依存性を示した図である。
第４図は、ガルバノスキャナの振れ角を自動補正するプログラムのフローチャートである。
第５図は、偏光ビームスプリッタの角度を自動調整するプログラムのフローチャートのである。
第６図は、偏光手段を追加し、４つのレーザ光で加工を実施する場合のレーザ加工機の実施例の概略構成を示した図である。
第７図は、ガルバノスキャナの振れ角を自動補正するプログラムのフローチャートである。
第８図は、従来の一般的な穴あけ用レーザ加工機の概略構成を示した図である。
第９図は、従来の生産性向上を目的とした穴あけ用レーザ加工機の概略構成を示した図である。
【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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【国際調査報告】
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