(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザ出力変化に伴って、レーザのパラメータ（周波数やパルス幅）を変更する必要があるレーザを用いた場合でも、レーザ光の出力を一定に維持して、加工品質を一定に保つことができるレーザ加工装置の出力調整方法および装置を提供する。【解決手段】レーザ１０から出射されたレーザ光１１を音響光学素子（ＡＯ）１２に入射し、該音響光学素子によるレーザ光の透過率ηを変化させることにより、該音響光学素子１２から出射されるレーザ光の出力を一定にする。また、前記音響光学素子１２から出射されるレーザ光１９を検出して、該音響光学素子１２によるレーザ光の透過率を修正する。【選択図】図３
2005161329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザの出力変化に伴ってレーザのパラメータを変更する必要があるレーザを用いたレーザ加工装置の出力調整方法において、
レーザから出射されたレーザ光を音響光学素子に入射し、
該音響光学素子によるレーザ光の透過率を変化させることにより、
該音響光学素子から出射されるレーザ光の出力を一定にすることを特徴とするレーザ加工装置の出力調整方法。
【請求項２】
前記音響光学素子から出射されるレーザ光を検出して、該音響光学素子によるレーザ光の透過率を修正することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置の出力調整方法。
【請求項３】
レーザの出力変化に伴ってレーザのパラメータを変更する必要があるレーザを用いたレーザ加工装置の出力調整装置において、
レーザから出射されたレーザが入射される音響光学素子と、
該音響光学素子によるレーザ光の透過率を変化させる手段とを備え、
前記音響光学素子から出射されるレーザ光の出力を一定にすることを特徴とするレーザ加工装置の出力調整装置。
【請求項４】
前記音響光学素子から出射されるレーザ光を検出して、該音響光学素子によるレーザ光の透過率を修正する修正手段を更に備えたことを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置の出力調整装置。
【請求項５】
前記修正手段が、
加工対象に向けてレーザ光を反射する加工ミラーの漏れ光が入射されるピンホールと、
該ピンホールを通過したレーザ光を検出する漏れ光検出手段とを備え、
該漏れ光検出手段の出力に応じて、前記音響光学素子によるレーザ光の透過率を変化させることを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工装置の出力調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置の出力調整方法及び装置に係り、特に、レーザビームを使ってプリント基板に穴あけするレーザドリルマシンに用いるのに好適な、レーザの出力変化に伴ってレーザのパラメータ（パルス幅や周波数）を変更する必要があるレーザを用いたレーザ加工装置の出力調整方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザビームを用いてプリント基板等に穴をあけるレーザドリルマシンでは、他の要求性能との兼ね合いで、図１に実線Ａで例示するような、例えばレーザの媒質や１次光源の劣化等により生じる経時変化によるレーザ出力Ｐの低下に伴って、レーザのパラメータ（パルス幅や周波数）を変える必要があるレーザを用いる場合がある。
【０００３】
従来、レーザのパラメータが、パルス幅や周波数以外に、電圧若しくは電流で設定できるものについては、レーザから出力される光をモニタし、外部よりこの設定電流値又は設定電圧値を制御することにより、加工面での出力を維持管理することができた。
【０００４】
しかしながら、前記のように、パルス幅又は周波数を変えて出力調整するタイプのレーザにおいては、加工に関連するこの２つのパラメータを変更するしか手段がなく、その結果、出力低下に伴って、加工品質が変化していた。即ち、図２（Ａ）に示す如くであったパルスの波高Ｈが低下した場合に、その熱量を一定とするべく、（Ｂ）に示す如くパルス幅Ｗを増やしたり、あるいは（Ｃ）に示す如く周波数を高めてパルス数を増やすと、被加工面の加熱時間が長くなり、熱影響が大きくなって、だれてしまったり、あるいは、冷えるまで待つと加工時間が長くなる。
【０００５】
このような問題点を解決するべく、レーザの出力側に光学的なアッテネータを入れることが考えられる。
【０００６】
又、本発明に類似するものとして、特許文献１及び２には、音響光学変調器（Ａｃｏｕｓｔｏ−Ｏｐｔｉｃ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：ＡＯＭ）を用いて、加工面に照射されるレーザ光の立上りと立下りを急激にして、略矩形波としたり、変調周波数を高めて、パルス幅を短くすることが記載されている。
【０００７】
又、特許文献３には、エキシマレーザによるアルチック（アルミニウム酸化物とチタン酸化物との複合焼結体）の加工に際して、角度依存性のある光学素子を用いたバリアブルアッテネータにより、加工面でのレーザエネルギ密度を設定範囲に制御して、加工面を平滑に保つことが記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２６３２７１号公報
【特許文献２】特表平１１−５００９６２号公報
【特許文献３】特表平７−１００６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、光学的なアッテネータは、手動切換えで応答が遅く、フィードバック制御はできない。
【００１０】
又、特許文献１乃至３では、レーザ加工装置の経時的な出力変化を調整することは考えられていなかった。
【００１１】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、パルス幅や周波数等のレーザのパラメータを変えることなく、加工面での出力を常時一定に維持して、加工品質を一定に保つことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、レーザの出力変化に伴ってレーザのパラメータを変更する必要があるレーザを用いたレーザ加工装置の出力調整方法において、レーザから出射されたレーザ光を音響光学素子に入射し、該音響光学素子によるレーザ光の透過率を変化させることにより、該音響光学素子から出射されるレーザ光の出力を一定にするようにして、前記課題を解決したものである。
【００１３】
又、前記音響光学素子から出射されるレーザ光を検出して、該音響光学素子によるレーザ光の透過率を修正するようにしたものである。
【００１４】
本発明は、又、レーザの出力変化に伴ってレーザのパラメータを変更する必要があるレーザを用いたレーザ加工装置の出力調整装置において、レーザから出射されたレーザが入射される音響光学素子と、該音響光学素子によるレーザ光の透過率を変化させる手段とを備え、前記音響光学素子から出射されるレーザ光の出力を一定にすることにより、前記課題を解決したものである。
【００１５】
又、前記音響光学素子から出射されるレーザ光を検出して、該音響光学素子によるレーザ光の透過率を修正する修正手段を更に備えたものである。
【００１６】
又、前記修正手段が、加工対象に向けてレーザ光を反射する加工ミラーの漏れ光が入射されるピンホールと、該ピンホールを通過したレーザ光を検出する漏れ光検出手段とを備え、該漏れ光検出手段の出力に応じて、前記音響光学素子によるレーザ光の透過率を変化させるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、経時変化等によるレーザ出力低下時に、レーザのパラメータ（パルス幅や周波数）を変化させることなく、加工点の出力を一定に維持して、加工面での加工品質を一定に保つことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１９】
本実施形態は、図３に示す如く、レーザ１０から出射されるレーザ光１１を、被加工物８への照射に適したパルス状に整形するための音響光学素子（ＡＯ）１２と、該ＡＯ１２を通過したレーザ光１３の方向を変えるミラー１８と、該ミラー１８により反射されたレーザ光を被加工物８の加工面８Ａに集光するための集光レンズ２０とを備えたレーザドリルマシンにおいて、前記ＡＯ１２の透過率ηを可変とし、該ＡＯ１２を通過したレーザ光１３の強度が、レーザ１０の出力低下にかかわらず、常に一定となるようにしたものである。
【００２０】
前記ＡＯ１２としては、出射光の角度（偏向角）が固定されたＡＯＭの他、偏向角が可変の音響光学偏向器（Ａｃｏｕｓｔｏ−Ｏｐｔｉｃ  Ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ：ＡＯＤ）を用いることもできる。
【００２１】
前記レーザ１０から出射されたレーザ光１１はＡＯ１２を通過し、ミラー１８により集光レンズ２０に導かれ、被加工物８に集光される。一方、ＡＯ１２には、そのアンプ（ＡＯアンプ）３２により、ＲＦ周波数ｆ及び該ＡＯアンプ３２に供給された印加電圧Ｖの信号が伝達される。ＡＯＭ１２の透過率ηは、図４に例示する如く、この印加電圧Ｖの信号により可変となる。
【００２２】
又、ミラー１８を透過したレーザ漏れ光１９は、ホトダイオード４２で受光され、検知器４４により検出される。該検知器４４で検出されたレーザ漏れ光１９のレベルＰ３は、ミラー１８の配分比α（例えば９９％）に応じて、次式により、レーザ光１３のレベルＰ１に換算される。
【００２３】
Ｐ１＝{１／（１−α）}Ｐ３      …（１）
【００２４】
レーザ１０の内部でモニタされた出力Ｐ０と検知器４４でモニタされ、換算された出力Ｐ１が出力比較器４６で比較され、検知器４４でモニタされた出力を一定にするため、必要な印加電圧Ｖが算出される。ここで算出された印加電圧がＡＯアンプ３２に供給される。
【００２５】
レーザ１０から出力されたレーザ光１１の出力をＰ０とすると、ＡＯ１２（透過率η）を通過した光の出力Ｐ１は、次式で表わすことができる。
【００２６】
Ｐ１＝η×Ｐ０      …（２）
【００２７】
ここでＰ１は、既に説明したように、レーザ漏れ光１９の出力Ｐ３をホトダイオード４２と検知器４４で検出し、換算して、求められる。そのため、事前に加工点出力Ｐ２を同時計測し、配分比αを校正しておく。
【００２８】
以下、図５を参照して、作用を説明する。
【００２９】
（１）事前調整
まず、ＡＯ１２の初期透過率η0を、ＡＯアンプ３２により設定し、所定損失を設定する（ステップ１００）。従って、レーザ１０から発振された出力Ｐ０は、ＡＯ１２を通過することによりＰ０×η0となるように設定される。
【００３０】
（２）出力調整
レーザ１０の内部でモニタされた出力Ｐ０は、レーザの媒質若しくは１次光源等の劣化により、図１に実線Ａで示す如く、低下してくる。この場合、ＡＯ１２の透過率η（ここではη0）が一定であれば、加工点出力Ｐ１、Ｐ２も低下する（ステップ２００）。ここでは、この加工点出力Ｐ１を、上記に記載したレーザ漏れ光１９から換算し（ステップ２１０）、これとレーザ内部出力Ｐ０から、出力比較器４６により、Ｐ１を一定に保つための透過率ηを求め、ＡＯアンプ３２に所定の印加電圧Ｖを供給する（ステップ２３０）。この結果、図１に破線Ｂで示す如く、ＡＯ１２の透過率ηが常時制御され、図１に一点鎖線Ｃで示す如く、一定出力Ｐ２を得ることができる（ステップ２５０）。
【００３１】
本実施形態ではレーザ１０内部の出力Ｐ０と比較して、ＡＯ１２の透過率ηを制御しているので、迅速に整定する制御が可能である。なお、Ｐ０でなく、設定値と比較しても良い。
【００３２】
又、本実施形態では、パルス整形用ＡＯＭをＡＯ１２として用いているので、構成が簡略である。なお、出力調整用のＡＯＭを別に設けたり、あるいは、ＡＯＤを用いることも可能である。
【００３３】
又、適用対象もレーザドリルマシンに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】レーザ出力の経時変化の例を示す線図
【図２】従来のレーザドリルマシンにおける出力低下の問題を説明するためのタイムチャート
【図３】本発明の実施形態の構成を示す、一部ブロック図を含む光路図
【図４】前記実施形態で用いられているＡＯＭの印加電圧Ｖと透過率ηの関係の例を示す線図
【図５】前記実施形態の動作手順を示す流れ図
【符号の説明】
【００３５】
８…被加工物
８Ａ…加工面
１０…レーザ
１１、１３…レーザ光
１２…音響光学素子（ＡＯ）
１８…ミラー
１９…レーザ漏れ光
３２…ＡＯアンプ
４２…ホトダイオード
４４…検知器
４６…出力比較器
【図１】
2005161329.tif 000003
【図２】
2005161329.tif 000004
【図３】
2005161329.tif 000005
【図４】
2005161329.tif 000006
【図５】
2005161329.tif 000007