(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを加工するレーザ加工装置（１）において、
レーザビーム源（２２）と、
該レーザビーム源（２２）のレーザビーム（２）を変向させる変向装置（４）とを備え、
該変向装置（４）が、マウントボディ（３）と、鏡面反射性の表面（１５）を備えた構成エレメント（１２）と、フレキシブルなエレメント（１３）とを有し、該フレキシブルなエレメント（１３）によって前記構成エレメント（１２）が、前記マウントボディ（３）に直接に結合可能であり、前記構成エレメント（１２）が、任意の空間軸線周りに所定の変位角度だけ変位可能であり、
さらに、前記変向装置（４）が、力を付与する１つの第１の力付与コンポーネント（１７）と、力を付与する少なくとも１つの第２の力付与コンポーネント（１４）とを有し、前記第１および前記第２の両力付与コンポーネント（１４，１７）のうちの少なくともいずれか一方の力付与コンポーネントは、前記両力付与コンポーネント（１４，１７）が制御に関連して互いに吸引し合うか、または反発し合うように制御可能であり、
前記第１の力付与コンポーネント（１７）が、前記構成エレメント（１２）を構成する結合エレメント（１６）に配置されており、
前記結合エレメント（１６）は、前記フレキシブルなエレメント（１３）を介して前記マウントボディ（３）に結合されており、
前記両力付与コンポーネント（１４，１７）は、前記構成エレメント（１２）が任意の空間軸線周りに予め規定された変位角度だけ変位可能となるように配置されていて、かつ互いに協働するようになっており、
前記変向装置（４）が、前記構成エレメント（１２）を変位させている実際の変位角度を検出する角度検出手段（１９）と、予め規定された変位角度と実際の変位角度とに関連して前記構成エレメント（１２）の変位を制御して、実際の変位角度が、予め規定された変位角度に一致するようにする変位角度補正制御装置（２０）とを有しており、
前記角度検出手段（１９）としてピエゾ抵抗型のセンサが設けられているか、または、前記第１の力付与コンポーネント（１７）が、少なくとも１つの磁石であり、かつ、前記第２の力付与コンポーネント（１４）が、少なくとも１つの、電磁界によって通電されるエレメントであり、前記角度検出手段（１９）が、前記少なくとも１つの磁石の位置変化によって、角度変化を測定するように構成されている、
ことを特徴とする、ワークを加工するレーザ加工装置（１）。
【請求項２】
前記第１の力付与コンポーネント（１７）が、前記構成エレメント（１２）の、前記鏡面反射性の表面（１５）とは反対の側の範囲に配置されている、請求項１記載のレーザ加工装置（１）。
【請求項３】
前記結合エレメント（１６）の一端に前記鏡面反射性の表面（１５）が配置されており、他端に前記第１の力付与コンポーネント（１７）が配置されており、これらの端部の間に前記フレキシブルなエレメント（１３）が結合されている、請求項１または２項記載のレーザ加工装置（１）。
【請求項４】
前記第１の力付与コンポーネント（１７）が、前記構成エレメント（１２）の、前記鏡面反射性の表面の側方に配置されている、請求項１または２記載のレーザ加工装置（１）。
【請求項５】
前記第２の力付与コンポーネント（１４）が、前記鏡面反射性の表面（１５）の側方に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のレーザ加工装置（１）。
【請求項６】
前記第２の力付与コンポーネント（１４）が、前記鏡面反射性の表面（１５）の下方に配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のレーザ加工装置（１）。
【請求項７】
互いに対して直角に回転させられて配置されている少なくとも２つの通電されるエレメントもしくは少なくとも２つの第２の静電気的に帯電可能な構成部分が設けられている、請求項１から６までのいずれか１項記載のレーザ加工装置（１）。
【請求項８】
前記フレキシブルなエレメント（１３）が、前記鏡面反射性の表面（１５）の下方に配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のレーザ加工装置（１）。
【請求項９】
前記フレキシブルなエレメント（１３）が、前記鏡面反射性の表面（１５）の側方に配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のレーザ加工装置（１）。
【請求項１０】
前記鏡面反射性の表面（１５）の変位角度が、少なくとも±５°である、請求項１から９までのいずれか１項記載のレーザ加工装置（１）。
【請求項１１】
当該レーザ加工装置（１）が、さらに、レーザビーム（２）をワークへ集束させる光学的な手段を有する、請求項１から１０までのいずれか１項記載のレーザ加工装置（１）。
【請求項１２】
前記鏡面反射性の表面（１５）に衝突したレーザビーム（２）が、予め規定された形状と、予め規定された最大寸法とを有するレーザスポットを形成し、前記鏡面反射性の表面（１５）が、前記レーザスポットの予め規定された形状と最大寸法とにほぼ相当する形状および寸法を有する、請求項１から１１までのいずれか１項記載のレーザ加工装置（１）。
【請求項１３】
当該レーザ加工装置（１）がＭＥＭＳ構成素子を有する、請求項１から１２までのいずれか１項記載のレーザ加工装置（１）。
【請求項１４】
前記構成エレメント（１２）および前記フレキシブルなエレメント（１３）は、ＭＥＭＳ技術によって製造されたＭＥＭＳ構成素子である、請求項１３記載のレーザ加工装置（１）。
【請求項１５】
当該レーザ加工装置（１）が、レーザビーム（２）のオンオフ切換を制御し、かつ予め規定された変位角度分の変位を制御するための制御装置を有し、これによりワーク上で、予め規定された軌道区分がレーザビーム（２）によってトレース可能である、請求項１から１４までのいずれか１項記載のレーザ加工装置（１）。
【請求項１６】
当該レーザ加工装置（１）が、前記マウントボディ（３）に設けられたレーザ共振器（５）を有する、請求項１から１５までのいずれか１項記載のレーザ加工装置（１）。
【請求項１７】
当該レーザ加工装置（１）がレーザマーキング装置である、請求項１から１６までのいずれか１項記載のレーザ加工装置（１）。
【請求項１８】
請求項１７記載のレーザ加工装置（１）を用いてワークにレーザマーキングを付与する方法において、
前記第１の力付与コンポーネント（１７）および／または前記第２の力付与コンポーネント（１４）を制御することにより、前記鏡面反射性の表面（１５）の予め規定された変位角度を調節するステップと、
前記レーザ加工装置（１）の制御装置によってレーザビーム（２）をスイッチオンするステップと、
レーザビーム（２）が、ワーク上で、予め規定された軌道区分をトレースするように前記第１の力付与コンポーネント（１７）および／または前記第２の力付与コンポーネント（１４）を制御するステップと、
前記レーザ加工装置（１）の前記制御装置によってレーザビーム（２）をスイッチオフするステップと、
を有することを特徴とする、レーザ加工装置（１）を用いてワークにレーザマーキングを付与する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビームを変向させる装置を備えた、ワークを加工するレーザ加工装置、特に、特にワークのマーキングのために使用されるレーザ加工装置に関する。
【０００２】
ワークのマーキングのためには、レーザビームを、付与したい所望のマーキングに相応して、スキャナ光学系によって変向させて、ワークに集束させるレーザ加工装置が知られている。
【０００３】
スキャナ光学系は２つの可動のミラーを有する。両ミラーはレーザビームを２つの方向に変向させる。次いで、ワークの表面に衝突したレーザビームはワークの表面をマーキングする。マーキングは、たとえば「ベクタ文字入れ」により形成される場合には、複数の点から形成された多数の個別線から成り、また面がラスタ状になぞられる「ビットマップ文字入れ」により形成される場合には、個々の点から形成された面から成る。このためには、レーザビームが、高い速度でワークにわたって案内される。ミラーは通常、「ガルヴォ（Galvo）」、つまりそれぞれ磁気的に駆動される軸に設けられたミラーを有するガルバノメータ（Galvanometer）によって運動させられる（ガルバノミラー）。コイルに電圧を印加することにより、磁界が形成され、永久磁石を有する軸は、電流強さに相応して、ばねに抗して回転させられ、これによりミラーは変位させられる（ムービングマグネット）。また、磁石が固定に取り付けられていて、コイルが運動させられることも可能である（ムービングコイル）。
【０００４】
ミラーの向きの検出、つまりミラーの回転角度の検出は、検出器、たとえば光センサによって行なわれ得る。
【０００５】
ガルバノメータの原理的な構造に基づき、ワークの面状の加工のためには、それぞれ１つのミラーを備えた少なくとも２つのガルバノメータが必要となる。このことは、高められた所要スペースおよびコスト増大に結びついている。なぜならば、複数の構成部分が必要となり、かつガルバノメータの所要電流が高く、相応する制御を必要とするからである。
【０００６】
別の欠点は、各ガルバノメータのために、各軸用の専用の位置検出システムが必要となることである。
【０００７】
本発明の課題は、上記欠点を排除し、小さな所要スペースしか有しず、しかも廉価に製造されかつ作動され得るような、面を走査するレーザビームを変向させる装置を備えたレーザ加工装置を提供することである。
【０００８】
この課題は、請求項１に記載のレーザ加工装置により解決される。本発明の別の改良形は、従属項の形の各請求項の対象である。
【０００９】
本発明によるレーザ加工装置の構成により、マウントボディと、鏡面反射性の表面と第１の力付与コンポーネントとを有する構成エレメントと、第１の力付与コンポーネントと協働して、前記構成エレメントを任意の空間軸線周りに変位可能にする少なくとも１つの第２の力付与コンポーネントとから成る変向ユニットが、コンパクトにかつ廉価に構成され得る。この場合、鏡面反射性の表面は、この鏡面反射性の表面により変向されたレーザビームが所定の面を走査し得るように変位可能である。これにより、当該装置に対して位置固定のワークを二次元的にマーキングすることが可能となる。運動させられる質量が小さいことに基づき、作動のためには小さな電流しか必要とならない。
【００１０】
以下に、本発明の実施形態を図面につき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】レーザビームを変向させるための変向装置の第１の構成を有するレーザ加工装置の原理図である。
【図２】レーザビームを変向させるための変向装置を有するレーザ加工装置の別の実施形態を示す原理図である。
【図３】図１または図２に示したレーザビームを変向させるための変向装置の拡大断面図である。
【図４】レーザ共振器と、レーザビームを変向させるための変向装置とが１つの共通のマウントプレートに配置されている、レーザ加工装置のさらに別の実施形態を示す原理図である。
【図５】レーザビームを変向させるための変向装置の第２の構成を有するレーザ加工装置のさらに別の実施形態を示す原理図である。
【図６】レーザビームを変向させるための変向装置の第３の構成の範囲の概略図である。
【図７Ａ】予補償なしの制御信号に対するスキャナのステップ応答の結果を示す図である。
【図７Ｂ】予補償有りの制御信号に対するスキャナのステップ応答の結果を示す図である。
【００１２】
図１には、レーザビーム源２２と、レーザビーム２を変向させるための変向装置４の第１の構成とを備えたレーザ加工装置１の原理図が示されている。レーザビーム源２２はこの場合、ファイバレーザの形の固体レーザであるが、しかし択一的には、たとえばディスクレーザまたはロッドレーザであってもよい。別の択一的な構成では、レーザビーム源２２がガスレーザとして形成されている。
【００１３】
図１に示したレーザ加工装置１は、伝送ファイバ２５を有する。この伝送ファイバ２５は、出力結合光学系２６を介してレーザビーム２を変向装置４へ導く。変向装置４と、出力結合光学系２６、たとえばコリメーション光学系とは、１つの共通のマウントプレート３に配置されている。択一的な別の構成では、出力結合光学系２６が、専用の別個のマウントプレートに配置されていてもよい。
【００１４】
図１には、レーザ光伝送用の伝送ファイバ２５が図示されている。択一的な別の構成では、レーザビーム源２２と変向装置４との間に自由ビームカップリングが存在していてもよい。
【００１５】
図２には、レーザ加工装置１の別の実施形態が示されている。図２に示した実施形態では、図１に示したレーザ加工装置１とは異なり、変向装置４がレーザビーム源２２から空間的に分離されているのではなく、変向装置４のマウントプレート３がレーザビーム源２２に、たとえばねじ締結または接着により取り付けられている。この場合、出力結合光学系はレーザビーム源２２に組み込まれていてよい。
【００１６】
図３には、図１または図２に示した、レーザビーム２を変向させるための変向装置４の拡大断面図が示されている。変向装置４はマウントボディ３を有する。コンパクトな変向ユニット１１が設けられており、この変向ユニット１１は構成エレメント１２と、フレキシブルなエレメント１３と、通電されるエレメントとして２つのコイルペア１４とを含んでいる。
【００１７】
マウントボディ３は、加工され、たとえば部分的に金メッキされ、かつパターン化される。さらに、選択的に変向装置４の一部を成すＭＥＭＳ構成素子（Micro-Electro-Mechanical-System）が別個に製作される。この変向装置４は、ＭＥＭＳ技術を用いて製作されている部分からも、「トラディショナルな手段」により製造された部分、つまり切削加工または非切削加工による形状付与によって製作された部分からも成るハイブリッド構造体である。
【００１８】
ＭＥＭＳ構成素子は、主として鏡面反射性の表面１５と結合エレメント１６とを有する構成エレメント１２と、フレキシブルなエレメント１３とを有する。構成エレメント１２は、少なくとも鏡面反射性の表面１５の範囲において石英ガラスから成っていて、誘電性の被覆体を有している。択一的な別の構成では、鏡面反射性の表面１５の範囲が、シリコン、セラミックスまたは金属から成っていて、かつ／または金属製の被覆体を有していてもよい。誘電性の被覆体／金属製の被覆体は、鏡面反射性の表面１５に設けられているが、しかし択一的な別の構成では、なお付加的に、反対の側にも誘電性の被覆体／金属製の被覆体が設けられていてよい。
【００１９】
製造プロセスにより、マウントボディ３には、チャンバ１８が形成される。このチャンバ１８は、通電されるエレメント１４と、フレキシブルなエレメント１３と、第１の力付与コンポーネント１７である磁石を備えた結合エレメント１６とを収容する。択一的な別の構成では、必ずしもチャンバ１８が形成されている必要はなく、前記各エレメントを配置することのできる構成スペースが設けられているだけでよい。
【００２０】
鏡面反射性の表面１５は、できるだけ大きく形成されなければならず、これにより、できるだけ大きなレーザスポットを変向させることができ、これによりワークに、小さなレーザスポットを発生させることができる。しかし、鏡面反射性の表面１５が大きくなればなるほど、構成エレメント１２の慣性質量もますます大きくなり、これにより、ますます大きな運動力が必要となる。これにより、補強された駆動エレメント、すなわち通電されるエレメント１４および／または磁石が必要となる。構成エレメント１２の正方形の鏡面反射性の表面１５の幅および長さは、７.５ｍｍ×７.５ｍｍである。択一的な別の構成では、鏡面反射性の表面１５の幅および長さは、少なくとも２ｍｍ×２ｍｍであるが、ただし１５ｍｍ×１５ｍｍよりも小さく、有利には１０ｍｍ×１０ｍｍよりも小さい。レーザビーム２が、垂直の入射を生ぜしめない角度で衝突するので、鏡面反射性の表面１５上のレーザスポットは円形ではなく、ほぼ楕円形に生ぜしめられる。それゆえに、鏡面反射性の表面１５をできるだけ小さく、ただし必要とされる最低限の大きさに形成するためには、鏡面反射性の表面１５が、楕円形、円形または別の適当な形状および別の寸法を有することもできる。その場合、鏡面反射性の表面１５の形状および寸法は、レーザスポットの予め規定された形状および最大寸法に相当する。鏡面反射性の表面１５は平坦に形成されているが、しかし択一的な別の構成では湾曲させられて形成されていてもよい。
【００２１】
さらに、構成エレメント１２は結合エレメント１６を備えている。結合エレメント１６は、鏡面反射性の表面１５とは反対の側の範囲に配置されている。結合エレメント１６は、鏡面反射性の表面１５とは反対の側に位置する範囲、つまりこの場合には端部に、磁石１７を有する。しかし、磁石１７は択一的な別の構成では、必ずしも結合エレメント１６の端部に設けられておらず、結合エレメント１６の任意の個所または構成エレメント１２における別の適当な個所に設けられていてよい。択一的な別の構成では、複数の磁石を任意の個所に配置することもできる。
【００２２】
結合エレメント１６は、フレキシブルなエレメント１３を介してマウントボディ３に結合されている。フレキシブルなエレメント１３は、ばねエレメントとして形成されており、このばねエレメントは結合エレメント１６をマウントボディ３に結合している。フレキシブルなエレメント１３は、鏡面反射性の表面１５の下方に配置されている。フレキシブルなエレメント１３はさらに、鏡面反射性の表面１５の下方における配置に対して択一的な別の構成として、鏡面反射性の表面１５の側方に配置されていてもよい。これにより、変向装置４の高さが減少する。フレキシブルなエレメント１３を設けることにより、構成エレメント１２は任意の空間軸線周りに旋回可能となる。
【００２３】
任意の空間軸線周りの旋回とは、空間座標系の１つの軸線周りの旋回または２つの軸線周りの重畳された旋回を意味し得る。ただしこの場合、鏡面反射性の表面１５に対して直角な軸線は考慮されていない。鏡面反射性の表面１５に対して直角な軸線周りの旋回を実施しても、レーザビーム２の向きが変えられることなしに鏡面反射性の表面１５の回転を生ぜしめるに過ぎない。任意の空間軸線周りの旋回により、構成エレメント１２を所定の変位角度だけ変位させることが可能となり、ひいては鏡面反射性の表面１５を所定の変位角度だけ変位させることが可能となる。このことは、鏡面反射性の表面１５の旋回範囲により画定されている面の上の任意の点へのレーザビーム２の変向を可能にする。
【００２４】
第１のコイルペア１４は、磁石１７に関して１つの平面内で互いに反対の側に位置する２つのコイルから成っている。したがって、第１のコイルペア１４に電流が通電されていると、第１のコイルペア１４は１つの軸線を有する合成磁界を形成する。別のコイルペア１４は、この別のコイルペア１４の磁界の軸線が、第１のコイルペア１４が配置されている平面に対して平行に９０°回転させられるように回転させられているので、両コイルペア１４は互いに対して直角に回転させられて配置されている。択一的な別の構成では、より多くのコイルペア１４も可能であり、これらのコイルペア１４は互いに対して直角に回転させられている必要はなく、互いに対して別の適当な角度を成していてよい。重要となるのは、磁石１７が、コイルペア１４により形成された磁界によって変位させられて、構成エレメント１２が任意の空間軸線周りに変位角度だけ旋回可能になることである。レーザビーム２の光学的な変向角度の変更は、少なくとも±１０°であり、択一的な別の構成では好適には±２０°である。このことから、±５°もしくは好適には±１０°の鏡面反射性の表面１５の変位角度が得られる。
【００２５】
コイルペア１４は鏡面反射性の表面１５の下方に配置されているが、しかし択一的な別の構成では鏡面反射性の表面１５の側方に配置されていてもよく、これによりレーザビーム２を変向させるための変向装置４の高さが減じられる。
【００２６】
コイルペア１４は、構成エレメント１２、ひいては鏡面反射性の表面１５が、共振振動しないように制御されるので、予め規定された変位角度が調節可能となる。
【００２７】
コイルペア１４に高い電流が印加される場合には、発熱量が大規模となって、変向装置４の誤機能または破損が生じる恐れがある。しかし、必要に応じて、比較的高い電流を用いて作業し得るようにするためには、選択的に、コイルペア１４の下方にアクティブに温度勾配を発生させる装置が設けられる。たとえば、このような装置は、コイルの直ぐ下に取り付けられるペルティエ素子であってよい。択一的な別の構成では、水通流されるマウントプレートが使用され得る。
【００２８】
第２の力付与コンポーネント１４としては、２つのコイルペア１４に対して択一的な構成として、通電されるエレメントである平行な導体路も可能である。前記両構成において、変向は磁気的に生ぜしめられる。さらに別の択一的な構成では、第１の力付与コンポーネント１７としての磁石の代わりに、静電気的に帯電可能な第１の構成部分、たとえばフレキシブルなエレメント１３を介して帯電された円筒体を介して、そして第２の力付与コンポーネント１４としてコイルペアの代わりに、静電気的に帯電可能な第２の構成部分、たとえば別形式で帯電された円筒体エレメントを介して、電気的な変向を行うことも考えられる。重要となるのは、第１の力付与コンポーネント１７および第２の力付与コンポーネント１４のうちの少なくともいずれか一方が構成エレメント１２とカップリングされていて、両力付与コンポーネント１４，１７のうちの少なくともいずれか一方が、制御可能となって両力付与コンポーネントがこの制御に関連して互いに吸引し合うか、または反発し合うように調整されていることである。
【００２９】
変向装置４は選択的に角度検出手段１９を備えている。この角度検出手段１９はいわゆるＰＳＤ（Position Sensitive Detector；位置検知型検出器）である。ＰＳＤは、鏡面反射性の表面１５またはその裏側により変向される別個の補助レーザビームの、所定の面における位置を検出する。別個の補助レーザビームの位置により、鏡面反射性の表面１５の実際の変位角度を角度検出手段１９によって測定することができる。択一的な別の構成では、角度検出手段１９が、変位角度の測定のために、コイルペア１４のコイルのインダクタンスの変化をも使用し得る。さらに別の択一的な構成としては、角度変化を、たとえばホールセンサを用いて、磁石の位置変化によっても測定することができる。角度検出手段１９のためのさらに別の択一的な構成は、補助レーザビーム源の代わりにＬＥＤと、フォトダイオードとを設けるか、またはピエゾ抵抗型のセンサを設けることである。
【００３０】
さらに、レーザビーム２を変向させるための変向装置４は、選択的に変位角度補正制御装置２０を備えている。変位角度補正制御装置２０は、構成エレメント１２の予め規定された変位角度が達成されるようにコイルペア１４を制御する。
【００３１】
図４には、レーザ加工装置１のさらに別の実施形態の原理図が示されている。このレーザ加工装置１は、活性媒質であるロッド状の固体媒質と、レーザビーム２を変向させるための変向装置４とを備えている。レーザ加工装置１はこの場合、マウントボディ３を有しており、このマウントボディ３には、レーザ共振器５が配置されている。マウントボディ３は変向装置４を有する。
【００３２】
レーザ共振器５は、構成要素として高反射性の端部ミラー６と、固体レーザ媒質７と、Ｑスイッチ８と、出力結合ミラー９とを有する。選択的には、レーザビーム２の周波数変換が可能であり、これにより別の波長を用いて作業し、ひいては種々異なる材料を最適に加工することが可能となる。
【００３３】
選択的にやはりマウントボディ３に配置されているポンピングビーム源２３により、ポンピング放射線が発生させられて、レーザ共振器５へ放射される。ポンピング放射線をレーザ共振器５に集束させるためには、レーザ加工装置１が、石英ガラスから成るレンズ１０を有する。このレンズ１０は択一的な別の構成では、別の材料から形成されているか、またはＧＲＩＮレンズ、つまり分布屈折率レンズとして形成されていてもよい。この場合、択一的な別の構成では、ファイバによってレーザ共振器５とカップリングされているポンピングビーム源が設けられていてよい。
【００３４】
固体レーザ媒質７はＹｂ：ＹＡＧ、すなわちイッテルビウムドーピングされたイットリウム・アルミニウム・ガーネットレーザから成るか、または択一的にＮｄ：ＹＡＧまたはＮｄ：バナデートから成っている。択一的な別の構成では、Ｙｂ：バナデートまたは別のレーザ活性材料から成る固体レーザ媒質７も可能である。
【００３５】
出力結合ミラー９は、レーザ媒質寄りの側の端面に誘電性の被覆体を有する別個の光学的な手段である。誘電性の被覆体はレーザ光線に対して部分反射性である。
【００３６】
パルス発生を有するレーザの場合、共振器は選択的に、極めて短い強力なレーザパルスを形成するためのＱスイッチ８を有する。Ｑスイッチ８はこの場合、音響光学変調器である。択一的な別の構成では、Ｑスイッチ８が電気光学変調器であってよい。択一的なさらに別の構成では、別形式のパルス発生も考えられ、ひいては別の光学素子、たとえば共振器内の飽和性吸収体を用いた受動モード結合も考えられる。
【００３７】
光学的なコンポーネント、つまりレンズ１０、高反射性の端部ミラー６、固体レーザ媒質７、Ｑスイッチ８および出力結合ミラー９は、マウントボディ３にはんだ付けによって固定されている。択一的な別の構成では、これらの光学的なコンポーネントを、たとえば接着、レーザ溶接、クランプまたはねじ締結によってマウントボディ３に結合することも可能である。
【００３８】
マウントボディ３は、ドーピングされたケイ酸塩ガラス（ZERODUR；登録商標）から成っている。択一的な別の構成では、ガラスセラミックス（たとえばＵＬＥ−Ultra Low Expansion Titanium- Silicatglas；低膨張チタンケイ酸塩ガラス）またはセラミックス（たとえば酸化アルミニウム、窒化アルミニウムまたは酸化ケイ素）も可能である。これらの材料は極めて低い熱膨張係数を有する。これにより、レーザ共振器５のアッセンブリは温度安定的に形成され得る。この構成においても、選択的に、前で述べた、温度勾配を発生させるための装置が設けられていてよい。
【００３９】
レーザビーム２を変向させるための変向装置４は、本実施形態では、レーザ共振器５が形成されているマウントボディ３に組み込まれている。これにより、レーザ共振器５内と同じ熱条件が生ぜしめられ、これによりレーザ加工装置１全体が温度安定的に構成され得るので、レーザビーム２の実際の目標位置が、予め決定された目標位置にほぼ一致するようになる。
【００４０】
レーザビーム２を変向させるための変向装置４をマウントボディ３に組み込むことにより、基本的には、マウントボディ３を、レーザ共振器５の形成のためにも、変向装置４の形成のためにも、同じ作業工程で加工することが可能である。レーザ共振器５の光学的なコンポーネントを位置決めする際に使用されるハンドリング装置やグリッパは、基本的には同じくＭＥＭＳ構成素子と非ＭＥＭＳ構成素子とをまとめ合わせるためにも使用され得る。
【００４１】
選択的には、この構成においても、角度検出手段１９と変位角度補正制御装置２０とが設けられている。
【００４２】
別のオプションとしては、レーザ加工装置１が、レーザビームに影響を与えるための光学的なコンポーネントを有するビームフォーミングユニット２４を備えている。ビームフォーミングユニット２４はこの場合、原理的に図示されているに過ぎず、またレーザビームに関して鏡面反射性の表面１５の手前にも背後にも配置されているコンポーネントを有していてよい。これによって、たとえばレーザビームは鏡面反射性の表面１５の手前では拡開され、そして鏡面反射性の表面１５の背後ではワークに合わせて集束される。
【００４３】
さらに、レーザ共振器５またはビームフォーミングユニット２４の光学的なコンポーネントは、非点収差が、たとえば円柱レンズの組合せによって補正され得るように構成されていてよい。
【００４４】
レーザ加工装置１は、１つまたは複数の折返しミラー（変向ミラー）を有していてよく、その場合、鏡面反射性の表面１５への入射角は１０°〜８０°の範囲にある。
【００４５】
例として、図５には、レーザビーム２を変向させるための変向装置４の第２実施形態を有するレーザ加工装置１が示されている。図４に示した実施形態との相違点は、レーザビーム２が鏡面反射性の表面１５に衝突しかつこの反射性の表面１５から変向される前に、レーザビーム２が２つの変向ミラー２１によって変向される（折り返される）ことである。この場合、変向装置４の構成要素の配置は、ＭＥＭＳ構成素子が、図１〜図４に示した実施形態の場合よりも好都合に組み付けられ得るように行われている。変向ミラー２１の個数は択一的な別の構成では２つの変向ミラー２１に固定されているのではなく、２つ以外の別の適当な個数であってよい。択一的な別の構成では、変向ミラーが、マウントボディ３の上側に対して平行な１つの平面内に配置されていてもよい。
【００４６】
図６には、レーザビームを変向させるための変向装置４の第３実施形態が示されている。この場合、変向装置４の周囲には、変向装置４を取り囲むようにシールド２７が取り付けられている。シールド２７は、高い透磁率を有する材料の層（鉄、Ｍｕ金属（軟磁性のニッケル鉄合金）等）である。シールド２７によって、磁化不可能な材料から成るマウントボディ３内で、磁石１７および／または通電されるエレメント１４により形成される磁界に、外部磁界による影響が与えられなくなる。
【００４７】
磁石１７はこの層によって吸引されるので、シールド２７は磁石１７に対して十分な間隔を置いてかつ磁石１７に対して同心に設けられている。磁石１７とシールド２７との間で作用する力は、結合エレメント１６を介して磁石１７に結合されているフレキシブルなエレメント１３が過度に変形しないように小さく形成されることが望ましい。好適な実施形態では、シールド２７と磁石１７との間隔が、２０ｍｍよりも小さく形成されており、特に好適な実施形態では１０ｍｍよりも小さく形成されており、これにより前記装置はできるだけコンパクトに保持される。
【００４８】
前で挙げた全ての択一的な構成は、技術的かつ／または経済的な理由が反対しない限りは、実質的に組合せ可能である。
【００４９】
作動時では、レーザビーム源２２によってレーザビーム２が形成されるか、またはポンピングビーム源２３によってポンピング光線が形成される。このポンピング光線はレンズ１０によってレーザ共振器５内へ集束され、これによりレーザビーム２が形成される。レーザ加工装置１の制御装置（図示しない）によって鏡面反射性の表面１５の予め規定された変位角度が調節され、かつレーザ加工装置１の制御装置によってレーザビーム２がスイッチオンされた後に、レーザビーム２は構成エレメント１２の鏡面反射性の表面１５によって、予め規定された変位角度だけ変向されて、ワークへ案内されるか、またはワークへ集束される。レーザビーム２の予め規定された変位角度は、磁石１７によって構成エレメント１２を変位させるコイルペア１４により電流強さを制御することよりレーザ加工装置１の制御装置によって構成エレメント１２の変位角度を調節することによって調節される。
【００５０】
引き続き加工が行われると、コイルペア１４を用いた鏡面反射性の表面１５の変位は、構成エレメント１２の鏡面反射性の表面１５によって変向されたレーザビーム２が、レーザ加工装置１の制御装置によって制御されて、予め規定された軌道区分をトレースする（なぞる）ように、つまり予め規定された軌道区分に沿って移動するように制御される。予め規定された軌道区分をトレースした後に、レーザビーム２は再びスイッチオフ（遮断）される。この予め規定された軌道区分のトレースは、点から点へ制御されるか、または規定された軌道カーブがトレースされる。したがって、レーザビーム２のオンオフ切換または出力変調と、構成エレメント１２の変位との同期化によって、ワークに所望のマーキングを付与することができる。ワークは前記装置に対して相対的に位置固定であるか、または前記装置に対して可動であってよい。
【００５１】
変位角度補正制御装置２０が設けられていると、角度検出手段１９によって検出された実際の位置は、実際の位置と予め規定された位置との間の偏差、または検出された軌道カーブと予め規定された軌道カーブとの間の偏差が求められて、補正された電流がコイルペア１４に送出されるように処理される。したがって、実際の位置／軌道カーブは予め規定された位置／軌道カーブに合わせて補正されるので、運動の精度のためのフィードバックシステムが存在する。
【００５２】
制御信号Ａに対するスキャナの一層迅速なステップ応答を可能にするためには、制御信号Ａの予補償を行うことができる。制御信号Ａは制御電圧により形成される。予補償は、たとえば文献「Sub-100 μs Settling Time and Low Voltage Operation for Gimbal-less Two-Axis Scanners」（Veljko MillanovicおよびKenneth Castelino, IEEE/LEOS Optical MEMS 2004, Takamatsu, Japan, Aug. 2004.）により実施され得る。図７Ａには、予補償なしのステップ応答Ｓの結果が示されており、図７Ｂには、予補償有りのステップ応答Ｓの結果が示されている。ステップ応答ＳはＰＳＤ信号を介して検出される。図面から判るように、１６４Ｈｚの共振周波数を有しかつ８０ｍＡで作動される、たとえば４×４ｍｍミラーでは、スキャナミラーは、予補償なしの７００ｍｓ（図７Ａ）の代わりに、相応する予補償の場合には（図７Ｂ）５ｍｓで、所望の角度にもたらされ得る。すなわち、レーザ信号は、加工フィールド内の所望の位置へ導かれ得る。
【００５３】
択一的な別の使用が、マイクロ加工またはラピッドプロトタイピングにおいても考えられる。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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