(57)【要約】【課題】同時多点照射によるレーザ加工において、省スペースで、高速かつ高品質なレーザ加工を可能とするレーザ加工装置を得ること。【解決手段】第１のレーザ光を出力する第１のレーザ発振手段であるレーザ発振器３ａと、第２のレーザ光を出力する第２のレーザ発振手段であるレーザ発振器３ｂと、第１のサブガルバノスキャナであるサブガルバノスキャナ７ａと、第２のサブガルバノスキャナであるサブガルバノスキャナ７ｂと、レーザ混合手段である偏光ビームスプリッタ８と、メインガルバノスキャナ９ａ，９ｂと、メインガルバノスキャナ９ａ，９ｂからの第１のレーザ光および第２のレーザ光を集光するＦθレンズ１０と、第１のレーザ発振手段および第２のレーザ発振手段を個別に制御するレーザ発振制御手段であるレーザ発振器制御部２２と、を有する。【選択図】図１
2016026881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のレーザ光を出力する第１のレーザ発振手段と、
第２のレーザ光を出力する第２のレーザ発振手段と、
前記第１のレーザ発振手段からの前記第１のレーザ光を第１方向へ偏向させる第１のサブガルバノスキャナと、
前記第２のレーザ発振手段からの前記第２のレーザ光を前記第１方向とは異なる第２方向へ偏向させる第２のサブガルバノスキャナと、
前記第１のサブガルバノスキャナからの前記第１のレーザ光と、前記第２のサブガルバノスキャナからの前記第２のレーザ光とを混合するレーザ混合手段と、
前記レーザ混合手段からの前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光を偏向させるメインガルバノスキャナと、
前記メインガルバノスキャナからの前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光を集光するＦθレンズと、
前記第１のレーザ発振手段および前記第２のレーザ発振手段を個別に制御するレーザ発振制御手段と、を有することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
被加工物が載置されるテーブルに搭載され、前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光のパワーを計測するレーザパワー計測手段を有し、
前記レーザ発振制御手段は、前記第１のレーザ発振手段および前記第２のレーザ発振手段を制御するためのレーザ発振指令を、前記レーザパワー計測手段での計測結果に応じて補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。
【請求項３】
前記レーザ発振制御手段は、前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光を照射させて被加工物に形成されたレーザ加工穴に対する計測を行う加工穴計測手段を有し、
前記レーザ発振制御手段は、前記第１のレーザ発振手段および前記第２のレーザ発振手段を制御するためのレーザ発振指令を、前記加工穴計測手段での計測結果に応じて補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。
【請求項４】
第１のレーザ光を出力する第１のレーザ発振手段と、
第２のレーザ光を出力する第２のレーザ発振手段と、
前記第１のレーザ光を２つの光路へ分岐させる第１の分光手段と、
前記第２のレーザ光を２つの光路へ分岐させる第２の分光手段と、
第１の加工ヘッドおよび第２の加工ヘッドと、
前記第１のレーザ発振手段および前記第２のレーザ発振手段を個別に制御するレーザ発振制御手段と、を有し、
前記第１の加工ヘッドおよび前記第２の加工ヘッドは、
前記第１の分光手段からの前記第１のレーザ光を第１方向へ偏向させる第１のサブガルバノスキャナと、
前記第２の分光手段からの前記第２のレーザ光を前記第１方向とは異なる第２方向へ偏向させる第２のサブガルバノスキャナと、
前記第１のサブガルバノスキャナからの前記第１のレーザ光と、前記第２のサブガルバノスキャナからの前記第２のレーザ光とを混合するレーザ混合手段と、
前記レーザ混合手段からの前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光を偏向させるメインガルバノスキャナと、
前記メインガルバノスキャナからの前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光を集光するＦθレンズと、を含むことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項５】
前記第１の分光手段での分光比率を調整する第１の分光調整手段と、
前記第２の分光手段での分光比率を調整する第２の分光調整手段と、を有することを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記第１の加工ヘッドからの前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光と、前記第２の加工ヘッドからの前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光のパワーを計測するレーザパワー計測手段を有し、
前記レーザ発振制御手段は、前記第１のレーザ発振手段および前記第２のレーザ発振手段を制御するためのレーザ発振指令を、前記レーザパワー計測手段での計測結果に応じて補正することを特徴とする請求項４または５に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記レーザ発振制御手段は、前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光を照射させて第１の被加工物に形成されたレーザ加工穴と、前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光を照射させて第２の被加工物に形成されたレーザ加工穴とに対する計測を行う加工穴計測手段を有し、
前記レーザ発振制御手段は、前記第１のレーザ発振手段および前記第２のレーザ発振手段を制御するためのレーザ発振指令を、前記加工穴計測手段での計測結果に応じて補正することを特徴とする請求項４または５に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記第１の加工ヘッドに備えられた前記レーザ混合手段は、前記第１の分光手段を透過した前記第１のレーザ光を反射させ、かつ前記第２の分光手段で反射した前記第２のレーザ光を透過させ、
前記第２の加工ヘッドに備えられた前記レーザ混合手段は、前記第１の分光手段で反射した前記第１のレーザ光を透過させ、前記第２の分光手段を透過した前記第２のレーザ光を反射させることを特徴とする請求項４または５に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
レーザ光を出力するレーザ発振手段と、
前記レーザ光を第１のレーザ光と第２のレーザ光とに分岐させる第１の分光手段と、
前記第１の分光手段からの前記第１のレーザ光の透過および遮断を切り換える光スイッチと、
前記光スイッチからの前記第１のレーザ光を２つの光路へ分岐させる第２の分光手段と、
前記第１の分光手段からの前記第２のレーザ光を２つの光路へ分岐させる第３の分光手段と、
第１の加工ヘッドおよび第２の加工ヘッドと、
前記レーザ発振手段を制御するレーザ発振制御手段と、
前記光スイッチにおける前記レーザ光の透過および遮断を制御する光スイッチ制御手段と、を有し、
前記第１の加工ヘッドおよび前記第２の加工ヘッドは、
前記第２の分光手段からの前記第１のレーザ光を第１方向へ偏向させる第１のサブガルバノスキャナと、
前記第３の分光手段からの前記第２のレーザ光を前記第１方向とは異なる第２方向へ偏向させる第２のサブガルバノスキャナと、
前記第１のサブガルバノスキャナからの前記第１のレーザ光と、前記第２のサブガルバノスキャナからの前記第２のレーザ光とを混合するレーザ混合手段と、
前記レーザ混合手段からの前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光を偏向させるメインガルバノスキャナと、
前記メインガルバノスキャナからの前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光を集光するＦθレンズと、を含むことを特徴とするレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板などの被加工物に対する穴あけ加工を主目的としたレーザ加工装置に関するものであり、特に、生産性向上を目的とした同時多点照射タイプのレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生産性向上を図るためにレーザ発振器からの１つのレーザ光を２つに分光して、２穴を同時に加工可能なレーザ加工装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。分光された一方のレーザ光は、第１および第２のガルバノスキャナにより二次元方向にて偏向および位置決めされ、他方のレーザ光は、第３および第４のガルバノスキャナにより二次元方向にて偏向および位置決めされる。このようなレーザ加工装置は、１つのＦθレンズを透過した２本のレーザ光を被加工物へ照射させることで、高速かつ省スペースでレーザ加工を実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３２３７８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなレーザ加工装置は、被加工物へレーザ光を垂直に入射させるように、ガルバノスキャナのガルバノミラーを前記Ｆθレンズの焦点付近に配置する必要がある。前記第１および第２のガルバノスキャナの組と、前記第３および第４のガルバノスキャナの組とは、接近して配置される。このため、各ガルバノスキャナの組により走査される２本のレーザ光の照射間隔は小さくなる。
【０００５】
例えば、パソコンあるいは携帯電話のプリント基板のように、大きな基板に穴加工パターンを加工する場合、前記２本のレーザ光で２穴同時加工を行える場合と、１本のレーザ光で１穴加工としなければならない場合とが生じる。１穴加工の場合は、分光した２本のレーザ光の一方を遮断する必要がある。
【０００６】
レーザ光を遮断して１穴加工を実現する方法の１つとしては、メカニカルシャッタを用いて１本のレーザ光を遮断する方法がある。メカニカルシャッタは、通常、開閉速度が数百ｍｓｅｃと遅いため、加工時間が延びる問題がある。また、他の方法として、遮断するほうのレーザ光が入射するガルバノスキャナを大きく回転させることで、レーザ光を被加工物以外の方向へ偏向する回避動作を行う方法がある。この方法は、構成を安価にでき、かつメカニカルシャッタよりも、比較的短時間にレーザ光を遮断できる。
【０００７】
例えば特許文献１のレーザ加工装置では、第１から第４のガルバノスキャナのいずれか１つを通常の回転角の２倍以上回転させることで、Ｆθレンズから被加工物へレーザ光を照射させないようにできる。この場合、ガルバノスキャナによる回避動作に通常数ｍｓｅｃを要するので、ガルバノスキャナによる走査時間が長くなり、ひいては加工時間が延びることが問題となる。
【０００８】
さらに、特許文献１のレーザ加工装置は、１つのレーザ光を２つに分けることで、加工に使用されるレーザ光のピークパワーがレーザ発振器のピークパワーに対し半減することとなる。このため、ピークパワーを要する材料である金属およびガラスへの穴加工には時間がかかること、あるいは熱の影響による加工品質の悪化も問題となる。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、同時多点照射によるレーザ加工において、省スペースで、高速かつ高品質なレーザ加工を可能とするレーザ加工装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１のレーザ光を出力する第１のレーザ発振手段と、第２のレーザ光を出力する第２のレーザ発振手段と、前記第１のレーザ発振手段からの前記第１のレーザ光を第１方向へ偏向させる第１のサブガルバノスキャナと、前記第２のレーザ発振手段からの前記第２のレーザ光を前記第１方向とは異なる第２方向へ偏向させる第２のサブガルバノスキャナと、前記第１のサブガルバノスキャナからの前記第１のレーザ光と、前記第２のサブガルバノスキャナからの前記第２のレーザ光とを混合するレーザ混合手段と、前記レーザ混合手段からの前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光を偏向させるメインガルバノスキャナと、前記メインガルバノスキャナからの前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光を集光するＦθレンズと、前記第１のレーザ発振手段および前記第２のレーザ発振手段を個別に制御するレーザ発振制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、レーザ加工装置は、レーザ発振トリガ信号の出力に応じて、２穴同時加工と１穴加工との切り換えを行う。レーザ加工装置は、ガルバノスキャナを用いた回避動作による切り換えを行う場合に比べて、２穴同時加工と１穴加工とを高速に切り換えることができる。レーザ加工装置は、２つのレーザ発振手段を使用する２穴同時加工を実施することで、高いピークパワーによる短時間での加工が可能となる上、熱の影響による加工品質の悪化を抑制できる。これにより、同時多点照射によるレーザ加工において、省スペースで、高速かつ高品質なレーザ加工を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、被加工物を複数の加工エリアに分割する例を示す図である。
【図３】図３は、サブガルバノスキャナの走査エリアの例を示す図である。
【図４】図４は、レーザ発振器のキャリブレーション動作の手順を説明するフローチャートである。
【図５】図５は、レーザ加工装置によるレーザ加工の動作の手順を説明するフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２にかかるレーザ加工装置の構成を示す図である。
【図７】図７は、第１の加工ヘッドの内部構成を示す図である。
【図８】図８は、第２の加工ヘッドの内部構成を示す図である。
【図９】図９は、レーザ発振器のキャリブレーション動作の手順を説明するフローチャートである。
【図１０】図１０は、レーザ加工装置によるレーザ加工の動作の手順を説明するフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態３にかかるレーザ加工装置の構成を示す図である。
【図１２】図１２は、第２の加工ヘッドの内部構成を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態４にかかるレーザ加工装置の構成を示す図である。
【図１４】図１４は、レーザ加工装置によるレーザ加工の動作の手順を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかるレーザ加工装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置１の構成を示す図である。レーザ加工装置１は、被加工物１１に対し、レーザ光（パルスレーザ光）の照射によるレーザ穴加工を行う。被加工物１１は、例えば、パソコンに備えられるプリント基板である。
【００１５】
レーザ加工装置１は、レーザ発振器３ａ，３ｂ、偏光手段４ａ，４ｂ、加工ヘッド１６、ＸＹテーブル１２、レーザパワーセンサ１４、ビジョンセンサ１５および制御部２０を備える。被加工物１１は、ＸＹテーブル１２上に載置される。
【００１６】
レーザ発振器３ａは、レーザ光２ａ（第１のレーザ光）を出力する第１のレーザ発振手段である。レーザ発振器３ｂは、レーザ光２ｂ（第２のレーザ光）を出力する第２のレーザ発振手段である。レーザ加工装置１は、被加工物１１へレーザ光２ａ，２ｂを同時に照射することで、同時に２か所の穴加工を行うことができる。
【００１７】
なお、図１において、レーザ光２ａの光路は実線、レーザ光２ｂの光路は破線として示している。レーザ発振器３ａからのレーザ光２ａと、レーザ発振器３ｂからのレーザ光２ｂとは、互いに同一あるいは同程度の波長であるものとする。例えば、炭酸ガスレーザのピーク波長は９．４μｍおよび１０．６μｍである。そのため、この程度の差異は同程度であるものとみなす。
【００１８】
レーザ発振器３ａ，３ｂは、レーザパルスのピークパワー、パルス幅、パルス数、パルス周波数のレーザ発振指令設定値に基づいて、パルス状のレーザ光２ａ，２ｂを出力する。レーザ発振器３ａ，３ｂは、制御部２０から入力されるレーザ発振トリガ信号に応じたタイミングで、レーザ光２ａ，２ｂを出力する。
【００１９】
偏光手段４ａは、レーザ発振器３ａから加工ヘッド１６へ入射するレーザ光２ａのうち特定の直線偏光を通過させる。偏光手段４ａは、例えばＳ偏光を通過させる。偏光手段４ｂは、レーザ発振器３ｂから加工ヘッド１６へ入射するレーザ光２ｂのうち特定の直線偏光を通過させる。偏光手段４ｂは、例えばＰ偏光を通過させる。偏光手段４ａ，４ｂは、例えば波長板である。レーザ加工装置１は、偏光手段４ａ，４ｂの回転を調整することで、レーザ光２ａ，２ｂの偏光方向を調整可能とする。
【００２０】
加工ヘッド１６は、ベンドミラー５、サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂ、偏光ビームスプリッタ８、メインガルバノスキャナ９ａ，９ｂおよびＦθレンズ１０を備える。ベンドミラー５は、加工ヘッド１６へ入射したレーザ光２ａの光路とレーザ光２ｂの光路とに設けられている。レーザ光２ａの光路に設けられたベンドミラー５は、レーザ光２ａを反射して、サブガルバノスキャナ７ａへ導く。レーザ光２ｂの光路に設けられたベンドミラー５は、レーザ光２ｂを反射して、サブガルバノスキャナ７ｂへ導く。
【００２１】
サブガルバノスキャナ７ａは、レーザ発振器３ａからのレーザ光２ａを第１方向へ偏向させる第１のサブガルバノスキャナである。サブガルバノスキャナ７ｂは、レーザ発振器３ｂからのレーザ光２ｂを第２方向へ偏向させる第２のサブガルバノスキャナである。第２方向は、第１方向とは異なる方向であって、第１方向に対して垂直な方向とする。第１方向は、例えばＸ軸方向とする。第２方向は、例えばＹ軸方向とする。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに垂直な軸とする。
【００２２】
レーザ光偏向装置であるサブガルバノスキャナ７ａ，７ｂは、それぞれ、レーザ光２ａ，２ｂを反射するガルバノミラーと、ガルバノミラーを駆動するモータとを備える。サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂは、レーザ光２ａ，２ｂを反射するガルバノミラーの角度を、図示を省略した角度センサを搭載するモータが回転制御することで、レーザ光２ａ，２ｂを偏向させる。
【００２３】
サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂは、被加工物１１上に照射されるレーザ光２ａ，２ｂを、互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向に偏向させる。これにより、サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂは、被加工物１１上におけるレーザ光２ａ，２ｂの相対照射位置を、二次元方向（ＸＹ方向）に変化させる。
【００２４】
偏光ビームスプリッタ８は、サブガルバノスキャナ７ａからのレーザ光２ａと、サブガルバノスキャナ７ｂからのレーザ光２ｂとを混合するレーザ混合手段である。偏光ビームスプリッタ８は、反射によりレーザ光２ａの光路を折り曲げるとともに、レーザ光２ｂを透過させることで、同じ方向へ進行するレーザ光２ａ，２ｂを射出する。
【００２５】
偏光ビームスプリッタ８は、Ｓ偏光であるレーザ光２ａを反射し、Ｐ偏光であるレーザ光２ｂを透過させる偏光特性を備える。偏光手段４ａにてレーザ光２ａの偏光方向を調整することで、偏光ビームスプリッタ８は、レーザ光２ａを効率良く反射させることができる。偏光手段４ｂにてレーザ光２ｂの偏光方向を調整することで、偏光ビームスプリッタ８は、レーザ光２ｂを効率良く透過させることができる。
【００２６】
メインガルバノスキャナ９ａは、偏光ビームスプリッタ８からのレーザ光２ａ，２ｂを第１方向へ偏向させる第１のメインガルバノスキャナである。メインガルバノスキャナ９ｂは、偏光ビームスプリッタ８からのレーザ光２ａ，２ｂを第２方向へ偏向させる第２のメインガルバノスキャナである。
【００２７】
レーザ光偏向装置であるメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂは、それぞれ、レーザ光２ａ，２ｂを反射するガルバノミラーと、ガルバノミラーを駆動するモータとを備える。メインガルバノスキャナ９ａ，９ｂは、レーザ光２ａ，２ｂを反射するガルバノミラーの角度を、図示を省略した角度センサを搭載するモータが回転制御することで、レーザ光２ａ，２ｂを偏向させる。
【００２８】
メインガルバノスキャナ９ａ，９ｂは、被加工物１１上に照射されるレーザ光２ａ，２ｂを、互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向とへ偏向させる。これにより、メインガルバノスキャナ９ａ，９ｂは、被加工物１１上におけるレーザ光２ａ，２ｂの照射位置を、二次元方向（ＸＹ方向）において変化させる。
【００２９】
レーザ加工装置１は、サブガルバノスキャナ７ａのガルバノミラーを回転させることで、レーザ光２ａをＸ軸方向へ偏向させる。レーザ加工装置１は、サブガルバノスキャナ７ｂのガルバノミラーを回転させることで、レーザ光２ｂをＹ軸方向へ偏向させる。
【００３０】
レーザ加工装置１は、メインガルバノスキャナ９ａのガルバノミラーを回転させることで、レーザ光２ａ，２ｂをＸ軸方向へ偏向させる。レーザ加工装置１は、メインガルバノスキャナ９ｂのガルバノミラーを回転させることで、レーザ光２ａ，２ｂをＹ軸方向へ偏向させる。
【００３１】
メインガルバノスキャナ９ａ，９ｂは、広範囲においてレーザ光２ａ，２ｂをまとめて偏向させる。メインガルバノスキャナ９ａ，９ｂは、ＸＹテーブル１２上における走査エリア全体にてレーザ光２ａ，２ｂを偏向可能である一方、レーザ光２ａ，２ｂの照射位置を個別に変化させることはできない。
【００３２】
サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂは、狭い範囲においてレーザ光２ａ，２ｂを個別に偏向させる。サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂは、レーザ光２ａ，２ｂの照射位置を個別に変化させることができる。
【００３３】
サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂがレーザ光２ａ，２ｂを偏向可能とする有効回転角度は、例えば±０．８ｄｅｇ以下である。かかる有効回転角度において、サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂは、偏光ビームスプリッタ８へレーザ光２ａ，２ｂを入射させることができ、かつ偏光ビームスプリッタ８からメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂへレーザ光２ａ，２ｂを進行させることができる。
【００３４】
メインガルバノスキャナ９ａ，９ｂがレーザ光２ａ，２ｂを偏向可能とする有効回転角度は、例えば±８ｄｅｇ以下である。サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂの有効回転角度は、メインガルバノスキャナ９ａ，９ｂの有効回転角度の１０分の１程度とされている。
【００３５】
サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂを有効回転角度以上、例えば±８ｄｅｇ程度で回転させることで、レーザ光２ａ，２ｂを偏光ビームスプリッタ８以外の方向へ進行させる回避動作が可能となる。サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂによるこのような回避動作は、１回あたり数ｍｓｅｃを要することとなる。かかる回避動作は、加工時間を延長させる要因となるため、本実施の形態では実施しない。
【００３６】
ｆθレンズ１０は、メインガルバノスキャナ９ａ，９ｂからのレーザ光２ａ，２ｂを被加工物１１にて集光する。ＸＹテーブル１２は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向へ被加工物１１を移動させる。ＸＹテーブル１２は、被加工物１１上の加工点がメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂによる走査エリア内となるように、被加工物１１をＸＹ方向へ移動させる。
【００３７】
ＸＹテーブル１２は、ＸＹ方向へ例えば６００ｍｍ×６００ｍｍの範囲にて被加工物１１を移動させることができる。被加工物１１は通常３００ｍｍ×３００ｍｍ以上であるのに対し、メインガルバノスキャナ９ａ，９ｂによる被加工物１１上へのレーザ光２ａ，２ｂの走査エリアは５０ｍｍ×５０ｍｍ程度、サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂによる被加工物１１上での走査エリアは５ｍｍ×５ｍｍ程度といずれも小さい。レーザ加工装置１は、被加工物１１を順次ＸＹテーブル１２で移動させることで、スキャナ自体の走査エリアより大きい被加工物１１の全領域を対象とするレーザ穴加工を実施可能に構成されている。
【００３８】
レーザパワー計測手段であるレーザパワーセンサ１４は、ＸＹテーブル１２のうち被加工物１１が載置される位置以外の位置に搭載されている。レーザパワーセンサ１４は、被加工物１１へ照射されるレーザ光２ａ，２ｂのパワーを計測する。
【００３９】
加工ヘッド１６は、図示を省略したＺ軸テーブルに固定されており、Ｚ軸方向へ移動可能とされている。ビジョンセンサ１５は、加工ヘッド１６に固定されている。ビジョンセンサ１５は、レーザ加工穴１３ａ，１３ｂの穴径および加工位置を計測するための画像を撮影するＣＣＤカメラを備える。
【００４０】
ビジョンセンサ１５は、加工ヘッド１６とともにＺ軸方向に移動することで、計測範囲および焦点を調整可能とされている。被加工物１１が載置されているＸＹテーブル１２を移動させることで、ビジョンセンサ１５は、レーザ加工穴１３ａ，１３ｂの画像を得ることができる。
【００４１】
制御部２０は、レーザ加工装置１の全体を制御する。制御部２０は、指令生成部２１、レーザ発振器制御部２２、ガルバノスキャナ制御部２３、ビジョンセンサ制御部２４、ＸＹテーブル制御部２５およびレーザパワーセンサ制御部２６を備える。制御部２０は、マイクロプロセッサ、メモリー、モニタおよび各種外部インターフェース（いずれも図示省略）を備えるコンピュータシステムである。
【００４２】
指令生成部２１は、加工穴の位置を表す座標、レーザ加工の条件が記載された加工プログラムに基づいて、レーザ発振器制御部２２、ガルバノスキャナ制御部２３、ビジョンセンサ制御部２４、ＸＹテーブル制御部２５およびレーザパワーセンサ制御部２６へ各種指令を出力する。
【００４３】
レーザ発振制御手段であるレーザ発振器制御部２２は、指令生成部２１から出力されるレーザ発振指令に基づいて、レーザ発振器３ａ，３ｂへレーザ発振指令設定値を送る。レーザ発振指令設定値は、レーザパルスのピークパワー、パルス幅、パルス数、パルス周波数の設定値を含む。レーザ発振器制御部２２は、レーザ発振指令に応じてレーザ発振器３ａ，３ｂを制御する。
【００４４】
レーザ発振器制御部２２は、加工プログラムに記載されている加工穴に関する情報に基づいて、レーザ発振器３ａ，３ｂからのレーザ光２ａ，２ｂの出力の可否を個別に設定する。レーザ発振器制御部２２は、レーザ光２ａの出力のタイミングを指令するレーザ発振トリガ信号をレーザ発振器３ａへ出力する。レーザ発振器制御部２２は、レーザ光２ｂの出力のタイミングを指令するレーザ発振トリガ信号をレーザ発振器３ｂへ出力する。
【００４５】
このように、レーザ発振器制御部２２は、レーザ発振器３ａ，３ｂに対して、レーザ発振トリガ信号を個別に出力する。レーザ発振器制御部２２は、レーザ発振トリガ信号を出力することで、設定値に応じたタイミングでレーザ光２ａ，２ｂを出力するようにレーザ発振器３ａ，３ｂを制御する。
【００４６】
ガルバノスキャナ制御部２３は、指令生成部２１から出力される回転角指令に基づいて、サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂおよびメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂの回転角を制御する。
【００４７】
ビジョンセンサ制御部２４は、被加工物１１に形成されたレーザ加工穴１３ａ，１３ｂを、ビジョンセンサ１５を用いて計測する場合において、ビジョンセンサ１５を制御する。ビジョンセンサ制御部２４は、ビジョンセンサ１５で得られた画像情報を基に、レーザ加工穴１３ａ，１３ｂの穴径、加工位置および真円度を求める演算処理を行う。ビジョンセンサ１５およびビジョンセンサ制御部２４は、被加工物１１に形成されたレーザ加工穴１３ａ，１３ｂに対する各種計測を行う加工穴計測手段である。
【００４８】
ＸＹテーブル制御部２５は、指令生成部２１から出力されるテーブル位置指令に基づいて、ＸＹテーブル１２の移動の制御と位置決めとを行う。テーブル位置指令は、ＸＹテーブル１２に対する位置指令である。
【００４９】
レーザパワーセンサ制御部２６は、レーザ光２ａ，２ｂのパワーを計測する場合において、レーザパワーセンサ１４を制御する。レーザパワーセンサ制御部２６には、レーザパワーセンサ１４から、計測結果であるレーザ平均パワー信号が入力される。レーザパワーセンサ制御部２６は、レーザ発振器制御部２２へ入力されたレーザ発振指令を用いて、１レーザパルスあたりのエネルギーを計算する。
【００５０】
レーザパワーセンサ制御部２６は、レーザ平均パワー、１レーザパルスあたりのエネルギーのレーザパワー計測情報を、例えば制御部２０のモニタへ出力する。レーザパワーセンサ制御部２６は、かかるレーザパワー計測情報を記録する。
【００５１】
図２は、被加工物を複数の加工エリアに分割する例を示す図である。メインガルバノスキャナ９ａ，９ｂによるレーザ光２ａ，２ｂの走査エリアは、５０ｍｍ×５０ｍｍ程度であるので、例えば、３００ｍｍ×３００ｍｍの被加工物１１においては、図２のように５０ｍｍ×５０ｍｍの加工エリア３０が複数設定される。レーザ加工の実施において、レーザ加工装置１は、各加工エリア３０の中心位置がメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂの走査エリアの中心と一致するように、ＸＹテーブル１２を順次移動して、被加工物１１を位置決めする。
【００５２】
図３は、サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂの走査エリアの例を示す図である。加工エリア３０において、加工穴位置３１は、レーザ光２ａ，２ｂを同時に照射して加工可能な加工穴位置の一例である。加工穴位置３２は、レーザ光２ａ，２ｂのうちの一方のみを照射して加工可能な加工穴位置の一例である。加工穴位置３１，３２は、サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂを回転させてレーザ光２ａ，２ｂを偏向することでレーザ走査エリア３３内を移動可能である。
【００５３】
サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂによるレーザ走査エリア３３のサイズは５ｍｍ×５ｍｍ程度であるが、メインガルバノスキャナ９ａ，９ｂを回転させることで、５０ｍｍ×５０ｍｍの加工エリア３０内の任意の位置にレーザ走査エリア３３を移動および位置決め可能である。
【００５４】
レーザ走査エリア３３内にて２か所を加工すべき加工穴位置３１に対しては、レーザ発振器制御部２２は、レーザ発振器３ａおよびレーザ発振器３ｂに対して同時にレーザ発振トリガ信号を出力する。これにより、レーザ加工装置１は、同時に照射される２つのレーザ光２ａ，２ｂによる２か所のレーザ穴加工を行う。
【００５５】
レーザ走査エリア３３内にて１か所を加工すべき加工穴位置３２に対しては、レーザ発振器制御部２２は、レーザ発振器３ａおよびレーザ発振器３ｂのいずれか一方に対してレーザ発振トリガ信号を出力する。これにより、レーザ加工装置１は、２つのレーザ光２ａ，２ｂのうちの一方による１か所のレーザ穴加工を行う。
【００５６】
本実施の形態によると、レーザ加工装置１は、レーザ発振トリガ信号の出力に応じて、２穴同時加工と１穴加工との切り換えを行う。レーザ加工装置１は、Ｆθレンズ１０で集光される２本のレーザ光２ａ，２ｂに対し、互いに独立してＯＮおよびＯＦＦを制御することができる。レーザ加工装置１は、例えばシャッタを用いた遮蔽、あるいはガルバノスキャナを用いた回避動作によって２つのレーザ光２ａ，２ｂの同時照射と一方の照射とを切り換える場合に比べて、２穴同時加工と１穴加工とを高速に切り換えることができる。
【００５７】
次に、レーザ加工装置１がレーザ加工の前に実施するレーザ発振器３ａ，３ｂのキャリブレーション動作について説明する。図４は、レーザ発振器３ａ，３ｂのキャリブレーション動作の手順を説明するフローチャートである。図４に示す手順による処理は、レーザ発振器３ａ，３ｂから出力されるレーザ光２ａ，２ｂが被加工物１１に照射される際にレーザ加工量が同じになるように、レーザ光２ａ，２ｂのパワーを合わせる処理である。
【００５８】
レーザ発振器３ａ，３ｂに同じレーザ発振条件を設定しても、被加工物１１に照射されるレーザ光２ａ，２ｂのパワーが相違することがある。その原因は、例えば、レーザ発振器３ａ，３ｂの個体差、レーザ光２ａおよびレーザ光２ｂの各光路におけるレーザパワーの損失の違いなどによる。以下、図４を参照して、レーザ発振器３ａ，３ｂのキャリブレーション動作の手順の詳細を説明する。
【００５９】
ガルバノスキャナ制御部２３は、サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂおよびメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂを、回転角の基準とする原点に位置決めする（ステップＳ１）。この原点は、レーザ光２ａ，２ｂを偏向可能とする有効回転角度の中心とする。
【００６０】
ＸＹテーブル制御部２５は、レーザパワーセンサ１４がレーザ光２ａのパワーを計測できる位置に、ＸＹテーブル１２を移動させる（ステップＳ２）。
【００６１】
レーザ発振器制御部２２は、レーザ発振器３ａに対し、あらかじめ設定されたキャリブレーション用のレーザ発振指令に基づいて、キャリブレーション用のレーザパルスのピークパワーＰｃ０、パルス幅Ｗｃ０、パルス数Ｎｃ０、パルス周波数Ｆｃ０を設定する。
【００６２】
レーザ発振器制御部２２は、これらの設定値をレーザ発振器３ａへ送るとともに、レーザ発振トリガ信号を一定時間間隔毎に出力する。レーザ加工装置１は、かかるレーザ発振トリガ信号に応じて、レーザ発振器３ａからパルス状のレーザ光２ａを一定時間連続出力する（ステップＳ３）。
【００６３】
ステップＳ２にてレーザ光２ａの計測位置へ移動されたレーザパワーセンサ１４は、ステップＳ３にてレーザ発振器３ａから出力されたレーザ光２ａのパワーを計測する。レーザパワーセンサ制御部２６は、レーザパワーセンサ１４で計測されたレーザ平均パワーをモニタする。
【００６４】
作業者は、偏光手段４ａの回転を調整することで、レーザ平均パワーが最大となるようにレーザ光２ａの偏光方向を調整する。レーザパワーセンサ制御部２６は、レーザ平均パワーの最大値Ｐｍａを、図示を省略したメモリーに保存する（ステップＳ４）。レーザ発振器制御部２２がレーザ発振トリガ信号の出力を停止することで、レーザ発振器３ａは、レーザ光２ａの出力を停止する。
【００６５】
ＸＹテーブル制御部２５は、レーザパワーセンサ１４がレーザ光２ｂのパワーを計測できる位置に、ＸＹテーブル１２を移動させる（ステップＳ５）。
【００６６】
レーザ発振器制御部２２は、レーザ発振器３ｂに対し、あらかじめ設定されたキャリブレーション用のレーザ発振指令に基づいて、レーザ発振器３ａと同じキャリブレーション用のレーザパルスのピークパワーＰｃ０、パルス幅Ｗｃ０、パルス数Ｎｃ０、パルス周波数Ｆｃ０を設定する。
【００６７】
レーザ発振器制御部２２は、これらの設定値をレーザ発振器３ｂへ送るとともに、レーザ発振トリガ信号を一定時間間隔毎に出力する。レーザ加工装置１は、かかるレーザ発振トリガ信号に応じて、レーザ発振器３ｂからパルス状のレーザ光２ｂを一定時間連続出力する（ステップＳ６）。
【００６８】
ステップＳ５にてレーザ光２ｂの計測位置へ移動されたレーザパワーセンサ１４は、ステップＳ６にてレーザ発振器３ｂから出力されたレーザ光２ｂのパワーを計測する。レーザパワーセンサ制御部２６は、レーザパワーセンサ１４で計測されたレーザ平均パワーをモニタする。
【００６９】
作業者は、偏光手段４ｂの回転を調整することで、レーザ平均パワーが最大となるようにレーザ光２ｂの偏光方向を調整する。制御部２０は、レーザ平均パワーの最大値Ｐｍｂをメモリーに保存する（ステップＳ７）。レーザ発振器制御部２２がレーザ発振トリガ信号の出力を停止することで、レーザ発振器３ｂは、レーザ光２ｂの出力を停止する。
【００７０】
指令生成部２１は、保存された前記レーザ平均パワーＰｍａ，Ｐｍｂを使用して、補正係数Ｋｂを算出する。補正係数Ｋｂは、レーザ発振器３ｂに対するピークパワーあるいはパルス幅のレーザ発振指令設定値を補正するための係数とする。補正係数Ｋｂは、例えば次の式（１）により求められる。
Ｋｂ＝Ｐｍａ／Ｐｍｂ    ・・・（１）
【００７１】
レーザ発振器３ｂに対するピークパワーの設定値に補正係数Ｋｂが乗算されることで、レーザ加工装置１は、被加工物１１に照射されるレーザ光２ａ，２ｂのパワーを同じにすることができる。
【００７２】
レーザ発振器３ａに対しピークパワーＰｃ０が設定されてレーザ平均パワーＰｍａが得られた場合に、レーザ発振器３ｂに対してピークパワーの補正値Ｐｃ０ｂを設定することで、レーザ発振器３ｂによるレーザ平均パワーＰｍｂをＰｍａと等しくすることができる。補正値Ｐｃ０ｂは、例えば次の式（２）により求められる。
Ｐｃ０ｂ＝Ｋｂ×Ｐｃ０    ・・・（２）
【００７３】
なお、レーザ加工装置１は、補正係数Ｋｂを用いてピークパワーＰｃ０を補正する以外に、補正係数Ｋｂを用いてパルス幅Ｗｃ０を補正する場合も、同様の効果を得ることができる。レーザ発振器３ｂに対するパルス幅の設定値に補正係数Ｋｂが乗算されることで、レーザ加工装置１は、被加工物１１に照射されるレーザ光２ａ，２ｂのパワーを同じにすることができる。
【００７４】
指令生成部２１は、レーザ発振器３ｂに対する補正係数Ｋｂに代えて、レーザ発振器３ａに対する補正係数Ｋａを算出しても良い。補正係数Ｋａは、レーザ発振器３ａに対するピークパワーあるいはパルス幅のレーザ発振指令設定値を補正するための係数とする。補正係数Ｋａは、例えば次の式（３）により求められる。
Ｋａ＝Ｐｍｂ／Ｐｍａ    ・・・（３）
【００７５】
レーザ発振器３ａに対するピークパワーあるいはパルス幅の設定値に補正係数Ｋａが乗算されることで、レーザ加工装置１は、被加工物１１に照射されるレーザ光２ａ，２ｂのパワーを同じにすることができる。指令生成部２１は、このようにして求められたレーザ発振指令の補正係数Ｋａあるいは補正係数Ｋｂを、図示を省略したメモリーに保存する（ステップＳ８）。
【００７６】
レーザ加工装置１は、レーザ発振器３ａ，３ｂのキャリブレーション動作におけるレーザ発振指令の補正係数Ｋａあるいは補正係数Ｋｂを求める手段は、レーザパワーセンサ１４を使用してレーザ光２ａ，２ｂのパワーを計測するものに限らない。レーザ発振器３ａ，３ｂのキャリブレーション動作において、レーザ加工装置１は、ビジョンセンサ１５の使用によるレーザ加工穴の計測を行い、レーザ発振器３ａ，３ｂから出力されるレーザ光２ａ，２ｂが被加工物１１に照射される際にレーザ加工量が同じとなるように、レーザ発振指令の前記補正係数Ｋａあるいは補正係数Ｋｂを求めて行うこととしても良い。
【００７７】
この場合も、レーザ加工装置１は、レーザ発振器３ａ，３ｂに対し、キャリブレーション用のレーザ発振指令に基づいて、キャリブレーション用のレーザパルスのピークパワーＰｃ０、パルス幅Ｗｃ０、パルス数Ｎｃ０、パルス周波数Ｆｃ０を設定する。
【００７８】
レーザ発振器制御部２２は、これらの設定値をレーザ発振器３ａ，３ｂへ送るとともに、レーザ発振トリガ信号をレーザ発振器３ａ，３ｂへ出力する。レーザ加工装置１は、レーザ発振器３ａ，３ｂからレーザ光２ａ，２ｂを出力し、被加工物１１上にキャリブレーション用のレーザ加工穴を形成する。
【００７９】
ビジョンセンサ制御部２４は、ビジョンセンサ１５で得られた画像情報を基に、レーザ光２ａの照射によるレーザ加工穴１３ａの直径Ｄ０ａ、およびレーザ光２ｂの照射によるレーザ加工穴１３ｂの直径Ｄ０ｂを求める。
【００８０】
前記補正係数Ｋｂを求める場合は、例えば、レーザ発振器３ｂのピークパワーを変化させながらキャリブレーション用の加工とレーザ加工穴１３ｂの計測とを実施することで、指令生成部２１は、直径Ｄ０ａと直径Ｄ０ｂとが等しくなるときのレーザ発振器３ｂのピークパワーＰｃ０ｂを求める。指令生成部２１は、例えば次の式（４）により補正係数Ｋｂを求めても良い。
Ｋｂ＝Ｐｃ０ｂ／Ｐｃ０    ・・・（４）
【００８１】
次に、レーザ加工装置１によるレーザ加工の動作について説明する。図５は、レーザ加工装置１によるレーザ加工の動作の手順を説明するフローチャートである。
【００８２】
指令生成部２１は、加工プログラムであるＮＣプログラムを読み込む（ステップＳ１０）。指令生成部２１は、加工プログラムに記載されている加工穴のデータとレーザ加工の条件を基に、加工穴のＸＹ座標と、レーザ発振指令をメモリーに保存する。レーザ発振指令は、レーザパルスのピークパワー、パルス幅、パルス数、パルス周波数の情報を含む。例えば携帯電話のプリント基板を被加工物１１とする場合、加工穴のデータ数は、通常、数万穴から数十万穴となる。
【００８３】
指令生成部２１は、保存されたレーザ発振指令をレーザ発振器制御部２２へ送る。レーザ発振器制御部２２は、送られたレーザ発振指令を、キャリブレーション動作にて求められた補正係数に基づいて修正する。レーザ発振器制御部２２は、レーザ発振器３ａ，３ｂに対し、修正されたレーザ発振指令を設定する。
【００８４】
指令生成部２１は、例えば図２に示すように被加工物１１を複数の加工エリア３０に分割し、各加工穴のＸＹ座標に応じて、加工エリア３０ごとに加工穴を割り付ける。指令生成部２１は、各加工エリア３０の中心座標に応じたテーブル位置指令を作成する（ステップＳ１１）。
【００８５】
次に、指令生成部２１は、加工エリア３０内に割り付けられた加工穴が、図３に示すように２穴同時加工が可能な加工穴位置３１、および１穴加工による加工穴位置３２のいずれに該当するかを分類する。また、指令生成部２１は、加工時間が最短となるように各加工穴の加工順序の並べ替えを行う。
【００８６】
指令生成部２１は、２穴同時加工が可能な加工穴に対しては、２か所へ同時にレーザ光２ａ，２ｂをそれぞれ照射可能とするメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂおよびサブガルバノスキャナ７ａ，７ｂの各回転角を算出する。また、指令生成部２１は、レーザ発振器３ａ，３ｂの双方に対するレーザ発振トリガフラグをＯＮ（例えば「１」）に設定する。
【００８７】
指令生成部２１は、１穴加工とする加工穴に対しては、レーザ光２ａ，２ｂのいずれかを、レーザ穴加工に使用するレーザ光として選択する。指令生成部２１は、サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂのうち、選択されたレーザ光に対応する一方と、メインガルバノスキャナ９ａ，９ｂの各回転角を算出する。また、指令生成部２１は、レーザ発振器３ａ，３ｂのうち選択された一方に対してレーザ発振トリガフラグをＯＮに設定し、他方に対してレーザ発振トリガフラグをＯＦＦ（例えば「０」）に設定する。
【００８８】
このようにして、指令生成部２１は、サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂおよびメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂに対する回転角指令を作成する（ステップＳ１２）。指令生成部２１は、作成された回転角指令と、設定されたレーザ発振トリガフラグとを、加工穴のデータとのセットとして、メモリーに保存する。
【００８９】
指令生成部２１は、ステップＳ１１にて作成されたテーブル位置指令をＸＹテーブル制御部２５へ出力する。ＸＹテーブル制御部２５は、テーブル位置指令に応じてＸＹテーブル１２を移動させる。ＸＹテーブル制御部２５は、加工の目的とする加工エリア３０がメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂのレーザ走査エリアに入るように、ＸＹテーブル１２を位置決めする（ステップＳ１３）。
【００９０】
指令生成部２１は、ステップＳ１２にて作成された回転角指令をガルバノスキャナ制御部２３へ出力する。ガルバノスキャナ制御部２３は、回転角指令に応じて、サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂおよびメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂの回転角を制御する（ステップＳ１４）。
【００９１】
指令生成部２１は、レーザ発振トリガフラグがＯＮに設定されているレーザ発振器３ａ，３ｂに対するレーザ発振トリガ信号をレーザ発振器制御部２２へ出力する。レーザ発振器制御部２２には、サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂおよびメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂへの回転角指令と現在の回転角とが入力される。レーザ発振器制御部２２は、指令された回転角に現在の回転角が到達したと判断あるいは推定した場合に、レーザ発振トリガ信号を出力する。
【００９２】
レーザ発振トリガ信号が入力されると、レーザ発振器３ａ，３ｂは、レーザ発振指令に設定されたピークパワー、パルス幅、パルス数、パルス周波数のレーザパルスを、レーザ光２ａ，２ｂとして出力する（ステップＳ１５）。レーザ加工装置１は、レーザ光２ａ，２ｂの照射によりレーザ加工穴１３ａ，１３ｂを形成する。
【００９３】
あるレーザ加工穴１３ａ，１３ｂの形成を終えると、指令生成部２１は、当該加工エリア３０内の全ての加工穴の加工を終了したか否かを判断する（ステップＳ１６）。当該加工エリア内３０に加工が済んでいない加工穴がある場合（ステップＳ１６、Ｎｏ）、指令生成部２１は、次に加工する加工穴のデータを読み込む（ステップＳ１７）。また、指令生成部２１は、当該加工穴のデータとセットとされている回転角指令とレーザ発振トリガフラグとを読み込む。ステップＳ１４に戻って、ガルバノスキャナ制御部２３は、読み込まれた回転角指令に応じて、サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂの回転角を制御する。
【００９４】
一方、当該加工エリア３０内の全ての加工穴の加工を終了した場合（ステップＳ１６、Ｙｅｓ）、指令生成部２１は、被加工物１１における全ての加工エリア３０の加工を終了したか否かを判断する（ステップＳ１８）。
【００９５】
被加工物１１に加工が済んでいない加工エリア３０がある場合（ステップＳ１８、Ｎｏ）、指令生成部２１は、次に加工を施す加工エリア３０についての指令を読み込む（ステップＳ１９）。指令生成部２１は、次に加工を施す加工エリア３０に対するテーブル位置指令を読み込む。指令生成部２１は、次の加工エリア３０の加工穴のデータ、回転角指令およびレーザ発振トリガフラグを読み込む。ステップＳ１３に戻って、ＸＹテーブル制御部２５は、次の加工エリア３０がメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂのレーザ走査エリアに入るように、ＸＹテーブル１２を移動および位置決めする。
【００９６】
一方、被加工物１１の全ての加工エリア３０への加工が終了した場合（ステップＳ１８、Ｙｅｓ）、レーザ加工装置１は、当該被加工物１１の加工を終了する。
【００９７】
実施の形態１によると、レーザ加工装置１は、１つのＦθレンズ１０を透過した２本のレーザ光２ａ，２ｂによる２穴同時加工を可能とすることで、高速かつ省スペースでレーザ加工を実現できる。
【００９８】
レーザ加工装置１は、レーザ発振トリガ信号を制御することで、２穴同時加工と１穴加工とを切り換え可能とする。レーザ加工装置１は、ガルバノスキャナによる回避動作を行う場合に比べて、回避動作のための時間が不要となる分、２穴同時加工と１穴加工との高速な切り換えが可能となる。レーザ加工装置１は、短い加工時間でのレーザ加工を実現できる。
【００９９】
レーザ加工装置１は、２穴同時加工におけるレーザ加工量が均等となるようにレーザ光２ａ，２ｂのパワーを補正可能とすることで、２点に対する均等なレーザ穴加工を実施できる。
【０１００】
仮に、１つのレーザ発振器からの１本のレーザ光を２本に分光して２穴同時加工を実施する場合、加工に使用されるレーザ光のピークパワーは、レーザ発振器からの出力時に対し半減することとなる。本実施の形態によると、レーザ加工装置１は、２つのレーザ発振器３ａ，３ｂからのレーザ光２ａ，２ｂによる２穴同時加工を実施することで、高いピークパワーでの加工を実現可能とする。レーザ加工装置１は、ピークパワーを要する材料である金属およびガラスに対しても短時間での加工が可能となる。また、熱の影響による加工品質の悪化を抑制できる。
【０１０１】
以上により、レーザ加工装置１は、同時多点照射によるレーザ加工において、省スペースで、高速かつ高品質なレーザ加工を実現できるという効果を奏する。
【０１０２】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２にかかるレーザ加工装置４１の構成を示す図である。実施の形態２にかかるレーザ加工装置４１は、複数の加工ヘッドを備える。複数の加工ヘッドを備えることで、レーザ加工装置４１は、高速なレーザ加工を可能とする。上記の実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【０１０３】
レーザ加工装置４１は、例えば２つの加工ヘッド１６ａ（第１の加工ヘッド），１６ｂ（第２の加工ヘッド）と、レーザ発振器３ａ，３ｂ、分光調整手段４２ａ，４２ｂ、偏光ビームスプリッタ４３ａ，４３ｂ、ベンドミラー４５、偏光手段４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、ＸＹテーブル１２、レーザパワーセンサ１４および制御部５０を備える。
【０１０４】
ＸＹテーブル１２上には、２つの被加工物１１ａ（第１の被加工物），１１ｂ（第２の被加工物）が載置される。レーザ加工装置４１は、被加工物１１ａ，１１ｂへレーザ光４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄを同時に照射することで、被加工物１１ａに対して２か所および被加工物１１ｂに対して２か所、計４か所の穴加工を同時に行うことができる。
【０１０５】
分光調整手段４２ａは、偏光ビームスプリッタ４３ａでの分光比率を調整する第１の分光調整手段である。分光調整手段４２ａは、レーザ発振器３ａからのレーザ光２ａのうち特定の直線偏光を通過させる。分光調整手段４２ｂは、偏光ビームスプリッタ４３ｂでの分光比率を調整する第２の分光調整手段である。分光調整手段４２ｂは、レーザ発振器３ｂからのレーザ光２ｂのうち特定の直線偏光を通過させる。分光調整手段４２ａ，４２ｂは、例えば波長板である。分光調整手段４２ａ，４２ｂの回転を調整することで、レーザ光２ａ，２ｂの偏光方向を調整可能とする。
【０１０６】
偏光ビームスプリッタ４３ａは、レーザ発振器３ａから分光調整手段４２ａを経たレーザ光２ａを、加工ヘッド１６ａへ向かう光路と加工ヘッド１６ｂへ向かう光路とへ分岐させる第１の分光手段である。偏光ビームスプリッタ４３ｂは、レーザ発振器３ｂから分光調整手段４２ｂを経たレーザ光２ｂを、加工ヘッド１６ａへ向かう光路と加工ヘッド１６ｂへ向かう光路とへ分岐させる第２の分光手段である。
【０１０７】
偏光ビームスプリッタ４３ａは、例えば、入射したレーザ光２ａのうちＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過させる。偏光ビームスプリッタ４３ｂは、例えば、入射したレーザ光２ｂのうちＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過させる。偏光ビームスプリッタ４３ａ，４３ｂは、４５度の偏光方向の直線偏光を、Ｓ偏光とＰ偏光とにほぼ均等に分光する。なお、偏光ビームスプリッタ４３ａ，４３ｂは、４５度の偏光方向の直線偏光に代えて、円偏光を分光するものであっても良い。偏光ビームスプリッタ４３ａ，４３ｂは、円偏光を、Ｓ偏光とＰ偏光とにほぼ均等に分光する。
【０１０８】
偏光ビームスプリッタ４３ａは、入射したレーザ光２ａを、Ｐ偏光であるレーザ光４４ａと、Ｓ偏光であるレーザ光４４ｃとに分光する。偏光ビームスプリッタ４３ｂは、入射したレーザ光２ｂを、Ｐ偏光であるレーザ光４４ｂと、Ｓ偏光であるレーザ光４４ｄとに分光する。分光調整手段４２ａ，４２ｂにてレーザ光２ａ，２ｂの偏光方向をそれぞれ調整することで、偏光ビームスプリッタ４３ａ，４３ｂは、いずれも均等なパワーのレーザ光４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄを射出する。なお、偏光ビームスプリッタ４３ａ，４３ｂの反射および透過特性は、適宜変更しても良い。レーザ光４４ａは、第１の加工ヘッドへ入射する第１のレーザ光である。レーザ光４４ｂは、第１の加工ヘッドへ入射する第２のレーザ光である。レーザ光４４ｃは、第２の加工ヘッドへ入射する第１のレーザ光である。レーザ光４４ｄは、第２の加工ヘッドへ入射する第２のレーザ光である。
【０１０９】
ベンドミラー４５は、レーザ光４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄの光路にそれぞれ設けられている。レーザ光４４ａの光路に設けられたベンドミラー４５は、レーザ光４４ａを加工ヘッド１６ａへ導く。レーザ光４４ｂの光路に設けられたベンドミラー４５は、レーザ光４４ｂを加工ヘッド１６ａへ導く。レーザ光４４ｃの光路に設けられたベンドミラー４５は、レーザ光４４ｃを加工ヘッド１６ｂへ導く。レーザ光４４ｄの光路に設けられたベンドミラー４５は、レーザ光４４ｄを加工ヘッド１６ｂへ導く。
【０１１０】
偏光手段４ａは、偏光ビームスプリッタ４３ａからのレーザ光４４ａのうち特定の直線偏光を通過させる偏光手段である。偏光手段４ｂは、偏光ビームスプリッタ４３ｂからのレーザ光４４ｂのうち特定の直線偏光を通過させる偏光手段である。偏光手段４ｃは、偏光ビームスプリッタ４３ａからのレーザ光４４ｃのうち特定の直線偏光を通過させる偏光手段である。偏光手段４ｄは、偏光ビームスプリッタ４３ｂからのレーザ光４４ｄのうち特定の直線偏光を通過させる偏光手段である。
【０１１１】
偏光手段４ａおよび偏光手段４ｄは、例えばＳ偏光を通過させる。偏光手段４ｂ，４ｃは、例えばＰ偏光を通過させる。偏光手段４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの回転を調整することで、レーザ光４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄの偏光方向が調整される。
【０１１２】
第１の加工ヘッドである加工ヘッド１６ａには、偏光ビームスプリッタ４３ａからのレーザ光４４ａと、偏光ビームスプリッタ４３ｂからのレーザ光４４ｂが入射する。第２の加工ヘッドである加工ヘッド１６ｂは、偏光ビームスプリッタ４３ａからのレーザ光４４ｃと、偏光ビームスプリッタ４３ｂからのレーザ光４４ｄが入射する。
【０１１３】
加工ヘッド１６ａは、ＸＹテーブル１２に載置された一方の被加工物１１ａに対し、２つのレーザ光４４ａ，４４ｂを照射させて、レーザ加工穴１３ａ，１３ｂを形成する。加工ヘッド１６ｂは、ＸＹテーブル１２に載置された他方の被加工物１１ｂに対し、２つのレーザ光４４ｃ，４４ｄを照射させて、レーザ加工穴１３ｃ，１３ｄを形成する。
【０１１４】
レーザ加工装置４１は、各加工ヘッド１６ａ，１６ｂを使用することで、各被加工物１１ａ，１１ｂへ同じパターンのレーザ穴加工を行う。レーザ加工装置４１は、加工ヘッドの数を増加させるほど、多くの被加工物に対して同時にレーザ穴加工を施すことができる。レーザ加工装置４１は、加工ヘッドの数に比例して生産性を高めることができる。
【０１１５】
図７は、第１の加工ヘッドの内部構成を示す図である。第１の加工ヘッドである加工ヘッド１６ａは、ベンドミラー５、サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂ、偏光ビームスプリッタ８ａ、メインガルバノスキャナ９ａ，９ｂ、Ｆθレンズ１０ａおよびビジョンセンサ１５ａを備える。
【０１１６】
ベンドミラー５は、加工ヘッド１６ａへ入射したレーザ光４４ａの光路とレーザ光４４ｂの光路とに設けられている。レーザ光４４ａの光路に設けられたベンドミラー５は、レーザ光４４ａを反射して、サブガルバノスキャナ７ａへ導く。レーザ光４４ｂの光路に設けられたベンドミラー５は、レーザ光４４ｂを反射して、サブガルバノスキャナ７ｂへ導く。
【０１１７】
サブガルバノスキャナ７ａは、レーザ発振器３ａからのレーザ光４４ａを第１方向へ偏向させる第１のサブガルバノスキャナである。サブガルバノスキャナ７ｂは、レーザ発振器３ｂからのレーザ光４４ｂを第２方向へ偏向させる第２のサブガルバノスキャナである。
【０１１８】
偏光ビームスプリッタ８ａは、サブガルバノスキャナ７ａからのレーザ光４４ａと、サブガルバノスキャナ７ｂからのレーザ光４４ｂとを混合するレーザ混合手段である。偏光ビームスプリッタ８ａは、Ｓ偏光であるレーザ光４４ａを反射し、Ｐ偏光であるレーザ光４４ｂを透過させる偏光特性を備える。
【０１１９】
メインガルバノスキャナ９ａは、偏光ビームスプリッタ８ａからのレーザ光４４ａ，４４ｂを第１方向へ偏向させる第１のメインガルバノスキャナである。メインガルバノスキャナ９ｂは、偏光ビームスプリッタ８ａからのレーザ光４４ａ，４４ｂを第２方向へ偏向させる第２のメインガルバノスキャナである。
【０１２０】
ｆθレンズ１０ａは、メインガルバノスキャナ９ａ，９ｂからのレーザ光４４ａ，４４ｂをそれぞれ集光する。ビジョンセンサ１５ａは、レーザ加工穴１３ａ，１３ｂの穴径および加工位置を計測するための画像を撮影するＣＣＤカメラを備える。
【０１２１】
図８は、第２の加工ヘッドの内部構成を示す図である。第２の加工ヘッドである加工ヘッド１６ｂは、ベンドミラー５、サブガルバノスキャナ７ｃ，７ｄ、偏光ビームスプリッタ８ｂ、メインガルバノスキャナ９ｃ，９ｄ、Ｆθレンズ１０ｂおよびビジョンセンサ１５ｂを備える。加工ヘッド１６ｂは、加工ヘッド１６ａと同様の構成を備える。
【０１２２】
ベンドミラー５は、加工ヘッド１６ｂへ入射したレーザ光４４ｃの光路とレーザ光４４ｄの光路とに設けられている。レーザ光４４ｃの光路に設けられたベンドミラー５は、レーザ光４４ｃを反射して、サブガルバノスキャナ７ｃへ導く。レーザ光４４ｄの光路に設けられたベンドミラー５は、レーザ光４４ｄを反射して、サブガルバノスキャナ７ｄへ導く。
【０１２３】
サブガルバノスキャナ７ｃは、レーザ発振器３ａからのレーザ光４４ｃを第１方向へ偏向させる第１のサブガルバノスキャナである。サブガルバノスキャナ７ｄは、レーザ発振器３ｂからのレーザ光４４ｄを第２方向へ偏向させる第２のサブガルバノスキャナである。
【０１２４】
偏光ビームスプリッタ８ｂは、サブガルバノスキャナ７ｃからのレーザ光４４ｃと、サブガルバノスキャナ７ｄからのレーザ光４４ｄとを混合するレーザ混合手段である。偏光ビームスプリッタ８ｂは、Ｐ偏光であるレーザ光４４ｃを反射し、Ｓ偏光であるレーザ光４４ｄを透過させる偏光特性を備える。
【０１２５】
メインガルバノスキャナ９ｃは、偏光ビームスプリッタ８ｂからのレーザ光４４ｃ，４４ｄを第１方向へ偏向させる第１のメインガルバノスキャナである。メインガルバノスキャナ９ｄは、偏光ビームスプリッタ８ｂからのレーザ光４４ｃ，４４ｄを第２方向へ偏向させる第２のメインガルバノスキャナである。
【０１２６】
ｆθレンズ１０ｂは、メインガルバノスキャナ９ｃ，９ｄからのレーザ光４４ｃ，４４ｄをそれぞれ集光する。ビジョンセンサ１５ｂは、レーザ加工穴１３ｃ，１３ｄの穴径および加工位置を計測するための画像を撮影するＣＣＤカメラを備える。
【０１２７】
制御部５０は、レーザ加工装置４１の全体を制御する。制御部５０は、指令生成部２１、レーザ発振器制御部２２、ガルバノスキャナ制御部５１、ビジョンセンサ制御部５２、ＸＹテーブル制御部２５およびレーザパワーセンサ制御部２６を備える。
【０１２８】
ガルバノスキャナ制御部５１は、指令生成部２１から出力される回転角指令に基づいて、サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄおよびメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄの回転角を制御する。
【０１２９】
ビジョンセンサ制御部５２は、被加工物１１ａに形成されたレーザ加工穴１３ａ，１３ｂを、ビジョンセンサ１５ａを用いて計測する場合において、ビジョンセンサ１５ａを制御する。また、ビジョンセンサ制御部５２は、被加工物１１ｂに形成されたレーザ加工穴１３ｃ，１３ｄを、ビジョンセンサ１５ｂを用いて計測する場合において、ビジョンセンサ１５ｂを制御する。ビジョンセンサ制御部５２は、ビジョンセンサ１５ａ，１５ｂで得られた画像情報を基に、レーザ加工穴１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの穴径、加工位置および真円度を求める演算処理を行う。ビジョンセンサ１５ａ，１５ｂおよびビジョンセンサ制御部５２は、被加工物１１ａ，１１ｂに形成されたレーザ加工穴１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに対する各種計測を行う加工穴計測手段である。
【０１３０】
次に、レーザ加工装置４１がレーザ加工の前に実施するレーザ発振器３ａ，３ｂのキャリブレーション動作について説明する。図９は、レーザ発振器３ａ，３ｂのキャリブレーション動作の手順を説明するフローチャートである。図９に示す手順による処理は、偏光ビームスプリッタ４３ａ，４３ｂにて分光されたレーザ光４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄが被加工物１１ａ，１１ｂに照射される際にレーザ加工量が同じになるように、レーザ光４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄのパワーを合わせる処理である。
【０１３１】
レーザ発振器３ａ，３ｂに同じレーザ発振条件を設定しても、被加工物１１ａに照射されるレーザ光４４ａ，４４ｂ、被加工物１１ｂに照射されるレーザ光４４ｃ，４４ｄの各パワーが相違することがある。その原因は、例えば、レーザ発振器３ａ，３ｂの個体差、レーザ光４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄの各光路におけるレーザパワーの損失の違いなどによる。また、偏光ビームスプリッタ４３ａ，４３ｂでの分光比率が不均等であることも、原因の１つとなり得る。以下、図９を参照して、レーザ発振器３ａ，３ｂのキャリブレーション動作の手順の詳細を説明する。
【０１３２】
ガルバノスキャナ制御部５１は、サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄおよびメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを、回転角の基準とする原点に位置決めする（ステップＳ２０）。
【０１３３】
レーザ加工装置４１は、レーザ光４４ａの計測、および偏光手段４ａの調整を実施し、計測値Ｐｍａをメモリーに保存する（ステップＳ２１）。ＸＹテーブル制御部２５は、レーザパワーセンサ１４がレーザ光４４ａのパワーを計測できる位置に、ＸＹテーブル１２を移動させる。
【０１３４】
レーザ発振器制御部２２は、レーザ発振器３ａに対し、あらかじめ設定されたキャリブレーション用のレーザ発振指令に基づいて、キャリブレーション用のレーザパルスのピークパワーＰｃ０、パルス幅Ｗｃ０、パルス数Ｎｃ０、パルス周波数Ｆｃ０を設定する。
【０１３５】
レーザ発振器制御部２２は、これらの設定値をレーザ発振器３ａへ送るとともに、レーザ発振トリガ信号を一定時間間隔毎に出力する。レーザ発振器３ａは、かかるレーザ発振トリガ信号に応じて、パルス状のレーザ光２ａを一定時間連続出力する。レーザパワーセンサ１４は、レーザ光４４ａのパワーを計測する。レーザパワーセンサ制御部２６は、レーザパワーセンサ１４で計測されたレーザ平均パワーをモニタする。
【０１３６】
作業者は、偏光手段４ａの回転を調整することで、レーザ平均パワーが最大となるようにレーザ光４４ａの偏光方向を調整する。レーザパワーセンサ制御部２６は、レーザ平均パワーの最大値Ｐｍａをメモリーに保存する。レーザ発振器制御部２２がレーザ発振トリガ信号の出力を停止することで、レーザ発振器３ａは、レーザ光２ａの出力を停止する。
【０１３７】
レーザ加工装置４１は、ステップＳ２１と同様に、レーザ光４４ｃの計測、および偏光手段４ｃの調整を実施し、計測値Ｐｍｃをメモリーに保存する（ステップＳ２２）。ＸＹテーブル制御部２５は、レーザパワーセンサ１４がレーザ光４４ｃのパワーを計測できる位置に、ＸＹテーブル１２を移動させる。
【０１３８】
レーザ発振器制御部２２は、レーザ発振器３ａに対し、あらかじめ設定されたキャリブレーション用のレーザ発振指令に基づいて、キャリブレーション用のレーザパルスのピークパワーＰｃ０、パルス幅Ｗｃ０、パルス数Ｎｃ０、パルス周波数Ｆｃ０を設定する。
【０１３９】
レーザ発振器制御部２２は、これらの設定値をレーザ発振器３ａへ送るとともに、レーザ発振トリガ信号を一定時間間隔毎に出力する。レーザ発振器３ａは、かかるレーザ発振トリガ信号に応じて、パルス状のレーザ光２ａを一定時間連続出力する。レーザパワーセンサ１４は、レーザ光４４ｃのパワーを計測する。レーザパワーセンサ制御部２６は、レーザパワーセンサ１４で計測されたレーザ平均パワーをモニタする。
【０１４０】
作業者は、偏光手段４ｃの回転を調整することで、レーザ平均パワーが最大となるようにレーザ光４４ｃの偏光方向を調整する。レーザパワーセンサ制御部２６は、レーザ平均パワーの最大値Ｐｍｃをメモリーに保存する。レーザ発振器制御部２２がレーザ発振トリガ信号の出力を停止することで、レーザ発振器３ａは、レーザ光２ａの出力を停止する。
【０１４１】
次に、作業者は、レーザ光４４ａのレーザ平均パワーとレーザ光４４ｃのレーザ平均パワーとが等しくなるように、分光調整手段４２ａの回転を調整する。レーザパワーセンサ制御部２６は、分光調整手段４２ａの調整後におけるレーザ光４４ａおよびレーザ光４４ｃのレーザ平均パワーＰｍａｃをメモリーに保存する（ステップＳ２３）。
【０１４２】
ステップＳ２１で保存されたレーザ平均パワーの計測値Ｐｍａと、ステップＳ２２で保存されたレーザ平均パワーの計測値Ｐｍｃとに差がある場合、偏光ビームスプリッタ４３ａでの分光が不均等であることが原因と考えられる。そこで、分光調整手段４２ａの回転を調整することで、偏光ビームスプリッタ４３ａで分光されるレーザ光４４ａおよびレーザ光４４ｃが均等となるように、レーザ光２ａの偏光方向が調整される。
【０１４３】
分光調整手段４２ａの調整後におけるレーザ光４４ａおよびレーザ光４４ｃのレーザ平均パワーＰｍａｃは、次の式（５）により求められる。
Ｐｍａｃ＝（Ｐｍａ＋Ｐｍｃ）／２    ・・・（５）
【０１４４】
ステップＳ２３では、レーザ発振器制御部２２からレーザ発振器３ａへ再度レーザ発振トリガ信号を出力する。レーザパワーセンサ１４は、レーザ光４４ｃのレーザ平均パワーＰｍｃを計測する。分光調整手段４２ａは、計測されるレーザ平均パワーＰｍｃがＰｍａｃとなるように回転が調整される。
【０１４５】
計測されるレーザ平均パワーＰｍｃがＰｍａｃと一致すると、レーザパワーセンサ制御部２６は、得られたレーザ平均パワーＰｍａｃをメモリーに保存する。レーザ発振器制御部２２がレーザ発振トリガ信号の出力を停止することで、レーザ発振器３ａは、レーザ光２ａの出力を停止する。
【０１４６】
次に、レーザ加工装置４１は、レーザ光４４ｂの計測、および偏光手段４ｂの調整を実施し、計測値Ｐｍｂをメモリーに保存する（ステップＳ２４）。ＸＹテーブル制御部２５は、レーザパワーセンサ１４がレーザ光４４ｂのパワーを計測できる位置に、ＸＹテーブル１２を移動させる。
【０１４７】
レーザ発振器制御部２２は、レーザ発振器３ｂに対し、あらかじめ設定されたキャリブレーション用のレーザ発振指令に基づいて、レーザ発振器３ａと同じキャリブレーション用のレーザパルスのピークパワーＰｃ０、パルス幅Ｗｃ０、パルス数Ｎｃ０、パルス周波数Ｆｃ０を設定する。
【０１４８】
レーザ発振器制御部２２は、これらの設定値をレーザ発振器３ｂへ送るとともに、レーザ発振トリガ信号を一定時間間隔毎に出力する。レーザ発振器３ｂは、かかるレーザ発振トリガ信号に応じて、パルス状のレーザ光２ｂを一定時間連続出力する。レーザパワーセンサ１４は、レーザ光４４ｂのパワーを計測する。レーザパワーセンサ制御部２６は、レーザパワーセンサ１４で計測されたレーザ平均パワーをモニタする。
【０１４９】
作業者は、偏光手段４ｂの回転を調整することで、レーザ平均パワーが最大となるようにレーザ光４４ｂの偏光方向を調整する。レーザパワーセンサ制御部２６は、レーザ平均パワーの最大値Ｐｍｂをメモリーに保存する。レーザ発振器制御部２２がレーザ発振トリガ信号の出力を停止することで、レーザ発振器３ｂは、レーザ光２ｂの出力を停止する。
【０１５０】
レーザ加工装置４１は、ステップＳ２４と同様に、レーザ光４４ｄの計測、および偏光手段４ｄの調整を実施し、計測値Ｐｍｄをメモリーに保存する（ステップＳ２５）。ＸＹテーブル制御部２５は、レーザパワーセンサ１４がレーザ光４４ｄのパワーを計測できる位置に、ＸＹテーブル１２を移動させる。
【０１５１】
レーザ発振器制御部２２は、レーザ発振器３ｂに対し、あらかじめ設定されたキャリブレーション用のレーザ発振指令に基づいて、キャリブレーション用のレーザパルスのピークパワーＰｃ０、パルス幅Ｗｃ０、パルス数Ｎｃ０、パルス周波数Ｆｃ０を設定する。
【０１５２】
レーザ発振器制御部２２は、これらの設定値をレーザ発振器３ｂへ送るとともに、レーザ発振トリガ信号を一定時間間隔毎に出力する。レーザ発振器３ｂは、かかるレーザ発振トリガ信号に応じて、パルス状のレーザ光２ｂを一定時間連続出力する。レーザパワーセンサ１４は、レーザ光４４ｄのパワーを計測する。レーザパワーセンサ制御部２６は、レーザパワーセンサ１４で計測されたレーザ平均パワーをモニタする。
【０１５３】
作業者は、偏光手段４ｄの回転を調整することで、レーザ平均パワーが最大となるようにレーザ光４４ｄの偏光方向を調整する。レーザパワーセンサ制御部２６は、レーザ平均パワーの最大値Ｐｍｄをメモリーに保存する。レーザ発振器制御部２２がレーザ発振トリガ信号の出力を停止することで、レーザ発振器３ｂは、レーザ光２ｂの出力を停止する。
【０１５４】
次に、作業者は、レーザ光４４ｂのレーザ平均パワーとレーザ光４４ｄのレーザ平均パワーとが等しくなるように、分光調整手段４２ｂの回転を調整する。レーザパワーセンサ制御部２６は、分光調整手段４２ｂの調整後におけるレーザ光４４ｂおよびレーザ光４４ｄのレーザ平均パワーＰｍｂｄをメモリーに保存する（ステップＳ２６）。
【０１５５】
ステップＳ２４で保存されたレーザ平均パワーの計測値Ｐｍｂと、ステップＳ２５で保存されたレーザ平均パワーの計測値Ｐｍｄとに差がある場合、偏光ビームスプリッタ４３ｂでの分光が不均等であることが原因と考えられる。そこで、分光調整手段４２ｂの回転を調整することで、偏光ビームスプリッタ４３ｂで分光されるレーザ光４４ｂおよびレーザ光４４ｄが均等となるように、レーザ光２ｂの偏光方向が調整される。
【０１５６】
分光調整手段４２ｂの調整後におけるレーザ光４４ｂおよびレーザ光４４ｄのレーザ平均パワーＰｍｂｄは、次の式（６）により求められる。
Ｐｍｂｄ＝（Ｐｍｂ＋Ｐｍｄ）／２    ・・・（６）
【０１５７】
ステップＳ２６では、レーザ発振器制御部２２からレーザ発振器３ｂへ再度レーザ発振トリガ信号を出力する。レーザパワーセンサ１４は、レーザ光４４ｄのレーザ平均パワーＰｍｄを計測する。分光調整手段４２ｂは、計測されるレーザ平均パワーＰｍｄがＰｍｂｄとなるように回転が調整される。
【０１５８】
計測されるレーザ平均パワーＰｍｄがＰｍｂｄと一致すると、レーザパワーセンサ制御部２６は、得られたレーザ平均パワーＰｍｂｄをメモリーに保存する。レーザ発振器制御部２２がレーザ発振トリガ信号の出力を停止することで、レーザ発振器３ｂは、レーザ光２ｂの出力を停止する。
【０１５９】
指令生成部２１は、保存されたレーザ平均パワーＰｍａｃ，Ｐｍｂｄを使用して、補正係数Ｋｂを算出する。補正係数Ｋｂは、レーザ発振器３ｂに対するピークパワーあるいはパルス幅のレーザ発振指令設定値を補正するための係数とする。補正係数Ｋｂは、例えば次の式（７）により求められる。
Ｋｂ＝Ｐｍａｃ／Ｐｍｂｄ    ・・・（７）
【０１６０】
レーザ発振器３ｂに対するピークパワーの設定値に補正係数Ｋｂが乗算されることで、レーザ加工装置４１は、被加工物１１ａに照射されるレーザ光４４ａおよび被加工物１１ｂに照射されるレーザ光４４ｃのパワーと、被加工物１１ａに照射されるレーザ光４４ｂおよび被加工物１１ｂに照射されるレーザ光４４ｄのパワーとを同じにすることができる。
【０１６１】
また、被加工物１１ａに照射されるレーザ光４４ａと被加工物１１ｂに照射されるレーザ光４４ｃとは、ステップＳ２３において、パワーが同じとなるように調整されている。被加工物１１ａに照射されるレーザ光４４ｂと被加工物１１ｂに照射されるレーザ光４４ｄとは、ステップＳ２６において、パワーが同じとなるように調整されている。これにより、レーザ加工装置４１は、被加工物１１ａ，１１ｂに照射されるレーザ光４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄのパワーを同じにすることができる。
【０１６２】
なお、レーザ加工装置４１は、補正係数Ｋｂを用いてピークパワーを補正する以外に、補正係数Ｋｂを用いてパルス幅を補正しても良い。指令生成部２１は、レーザ発振器３ｂに対する補正係数Ｋｂに代えて、レーザ発振器３ａに対する補正係数Ｋａ（Ｋａ＝Ｐｍｂｄ／Ｐｍａｃとする）を算出しても良い。補正係数Ｋａは、レーザ発振器３ａに対するピークパワーあるいはパルス幅のレーザ発振指令設定値を補正するための係数とする。
【０１６３】
指令生成部２１は、このようにして求められたレーザ発振指令の補正係数Ｋａあるいは補正係数Ｋｂをメモリーに保存する（ステップＳ２７）。レーザ発振器３ａ，３ｂのキャリブレーション動作において、レーザ加工装置４１は、ビジョンセンサ１５ａ，１５ｂの使用によるレーザ加工穴の計測を行うこととしても良い。
【０１６４】
次に、レーザ加工装置４１によるレーザ加工の動作について説明する。図１０は、レーザ加工装置４１によるレーザ加工の動作の手順を説明するフローチャートである。
【０１６５】
レーザ加工装置４１は、２つの加工ヘッド１６ａ，１６ｂをそれぞれ実施の形態１の加工ヘッド１６（図１参照）と同様に動作させることで、被加工物１１ａ，１１ｂのレーザ穴加工を実施する。被加工物１１ａと被加工物１１ｂとは、加工ヘッド１６ａと加工ヘッド１６ｂとの間隔と同一の間隔で、ＸＹテーブル１２に載置されている。
【０１６６】
指令生成部２１は、加工プログラムであるＮＣプログラムを読み込む（ステップＳ３０）。指令生成部２１は、加工プログラムに記載されている加工穴のデータとレーザ加工の条件を基に、加工穴のＸＹ座標と、レーザ発振指令をメモリーに保存する。レーザ発振指令は、レーザパルスのピークパワー、パルス幅、パルス数、パルス周波数の情報を含む。
【０１６７】
指令生成部２１は、保存されたレーザ発振指令をレーザ発振器制御部２２へ送る。レーザ発振器制御部２２は、送られたレーザ発振指令を、キャリブレーション動作にて求められた補正係数に基づいて修正する。レーザ発振器制御部２２は、レーザ発振器３ａ，３ｂに対し、修正されたレーザ発振指令を設定する。
【０１６８】
指令生成部２１は、被加工物１１ａ，１１ｂを、例えば図２に示すように複数の加工エリア３０に分割し、各加工穴のＸＹ座標に応じて、加工エリア３０ごとに加工穴を割り付ける。指令生成部２１は、各加工エリア３０の中心座標に応じたテーブル位置指令を作成する（ステップＳ３１）。
【０１６９】
次に、指令生成部２１は、被加工物１１ａ，１１ｂの双方に対し、加工エリア３０内に割り付けられた加工穴が、図３に示すように２穴同時加工が可能な加工穴位置３１、および１穴加工による加工穴位置３２のいずれに該当するかを分類する。また、指令生成部２１は、加工時間が最短となるように各加工穴の加工順序の並べ替えを行う。
【０１７０】
指令生成部２１は、被加工物１１ａにおいて２穴同時加工が可能な加工穴に対しては、２か所へ同時にレーザ光４４ａ，４４ｂをそれぞれ照射可能とするメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂおよびサブガルバノスキャナ７ａ，７ｂの各回転角を算出する。指令生成部２１は、被加工物１１ｂにおいて２穴同時加工が可能な加工穴に対しては、２か所へ同時にレーザ光４４ｃ，４４ｄをそれぞれ照射可能とするメインガルバノスキャナ９ｃ，９ｄおよびサブガルバノスキャナ７ｃ，７ｄの各回転角を算出する。また、指令生成部２１は、レーザ発振器３ａ，３ｂの双方に対するレーザ発振トリガフラグをＯＮ（例えば「１」）に設定する。
【０１７１】
指令生成部２１は、被加工物１１ａにおいて１穴加工とする加工穴に対しては、レーザ光４４ａ，４４ｂのいずれかを、レーザ穴加工に使用するレーザ光として選択する。指令生成部２１は、サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂのうち、選択されたレーザ光に対応する一方と、メインガルバノスキャナ９ａ，９ｂの各回転角を算出する。
【０１７２】
レーザ光４４ａを選択する場合、指令生成部２１は、レーザ発振器３ａに対してレーザ発振トリガフラグをＯＮに設定し、レーザ発振器３ｂに対してレーザ発振トリガフラグをＯＦＦ（例えば「０」）に設定する。レーザ光４４ｂを選択する場合、指令生成部２１は、レーザ発振器３ｂに対してレーザ発振トリガフラグをＯＮに設定し、レーザ発振器３ａに対してレーザ発振トリガフラグをＯＦＦに設定する。
【０１７３】
指令生成部２１は、被加工物１１ｂにおいて１穴加工とする加工穴に対しては、レーザ光４４ｃ，４４ｄのいずれかを、レーザ穴加工に使用するレーザ光として選択する。指令生成部２１は、サブガルバノスキャナ７ｃ，７ｄのうち、選択されたレーザ光に対応する一方と、メインガルバノスキャナ９ｃ，９ｄの各回転角を算出する。
【０１７４】
レーザ光４４ｃを選択する場合、指令生成部２１は、レーザ発振器３ａに対してレーザ発振トリガフラグをＯＮに設定し、レーザ発振器３ｂに対してレーザ発振トリガフラグをＯＦＦに設定する。レーザ光４４ｄを選択する場合、指令生成部２１は、レーザ発振器３ｂに対してレーザ発振トリガフラグをＯＮに設定し、レーザ発振器３ａに対してレーザ発振トリガフラグをＯＦＦに設定する。
【０１７５】
このようにして、指令生成部２１は、サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄおよびメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄに対する回転角指令を作成する（ステップＳ３２）。指令生成部２１は、作成された回転角指令と、設定されたレーザ発振トリガフラグとを、加工穴のデータとのセットとして、メモリーに保存する。
【０１７６】
指令生成部２１は、ステップＳ３１にて作成されたテーブル位置指令をＸＹテーブル制御部２５へ出力する。ＸＹテーブル制御部２５は、テーブル位置指令に応じてＸＹテーブル１２を移動させる。ＸＹテーブル制御部２５は、加工ヘッド１６ａに対しては加工の目的とする加工エリア３０がメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂのレーザ走査エリアに入るように、また、加工ヘッド１６ｂに対しては加工の目的とする加工エリア３０がメインガルバノスキャナ９ｃ，９ｄのレーザ走査エリアに入るように、ＸＹテーブル１２を位置決めする（ステップＳ３３）。
【０１７７】
指令生成部２１は、ステップＳ３２にて作成された回転角指令をガルバノスキャナ制御部５１へ出力する。ガルバノスキャナ制御部５１は、回転角指令に応じて、サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄおよびメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄの回転角を制御する（ステップＳ３４）。
【０１７８】
指令生成部２１は、レーザ発振トリガフラグがＯＮに設定されているレーザ発振器３ａ，３ｂに対するレーザ発振トリガ信号をレーザ発振器制御部２２へ出力する。レーザ発振器制御部２２には、サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄおよびメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄへの回転角指令と現在の回転角とが入力される。レーザ発振器制御部２２は、指令された回転角に現在の回転角が到達したと判断あるいは推定した場合に、レーザ発振トリガ信号を出力する。
【０１７９】
レーザ発振トリガ信号が入力されると、レーザ発振器３ａ，３ｂは、レーザ発振指令に設定されたピークパワー、パルス幅、パルス数、パルス周波数のレーザパルスを、レーザ光２ａ，２ｂとして出力する（ステップＳ３５）。レーザ加工装置４１は、レーザ光４４ａ，４４ｂの照射により、被加工物１１ａにレーザ加工穴１３ａ，１３ｂを形成する。レーザ加工装置４１は、レーザ光４４ｃ，４４ｄの照射により、被加工物１１ｂにレーザ加工穴１３ｃ，１３ｄを形成する。
【０１８０】
あるレーザ加工穴１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの形成を終えると、指令生成部２１は、当該加工エリア３０内の全ての加工穴の加工を終了したか否かを判断する（ステップＳ３６）。当該加工エリア内３０に加工が済んでいない加工穴がある場合（ステップＳ３６、Ｎｏ）、指令生成部２１は、次に加工する加工穴のデータを読み込む（ステップＳ３７）。また、指令生成部２１は、当該加工穴のデータとセットとされている回転角指令とレーザ発振トリガフラグとを読み込む。ステップＳ３４に戻って、ガルバノスキャナ制御部５１は、読み込まれた回転角指令に応じて、サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの回転角を制御する。
【０１８１】
一方、当該加工エリア３０内の全ての加工穴の加工を終了した場合（ステップＳ３６、Ｙｅｓ）、指令生成部２１は、被加工物１１ａ，１１ｂにおける全ての加工エリア３０の加工を終了したか否かを判断する（ステップＳ３８）。
【０１８２】
被加工物１１ａ，１１ｂに加工が済んでいない加工エリア３０がある場合（ステップＳ３８、Ｎｏ）、指令生成部２１は、次に加工を施す加工エリア３０についての指令を読み込む（ステップＳ３９）。指令生成部２１は、次に加工を施す加工エリア３０に対するテーブル位置指令を読み込む。指令生成部２１は、次の加工エリア３０の加工穴のデータ、回転角指令およびレーザ発振トリガフラグを読み込む。
【０１８３】
ステップＳ３３に戻って、ＸＹテーブル制御部２５は、加工ヘッド１６ａに対しては次の加工エリア３０がメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂのレーザ走査エリアに入るように、また、加工ヘッド１６ｂに対しては次の加工エリア３０がメインガルバノスキャナ９ｃ，９ｄのレーザ走査エリアに入るように、ＸＹテーブル１２を移動および位置決めする。
【０１８４】
一方、被加工物１１ａ，１１ｂの全ての加工エリア３０への加工が終了した場合（ステップＳ３８、Ｙｅｓ）、レーザ加工装置４１は、当該被加工物１１ａ，１１ｂの加工を終了する。
【０１８５】
実施の形態２によると、レーザ加工装置４１は、１つのＦθレンズ１０ａを透過した２本のレーザ光４４ａ，４４ｂによる２穴同時加工と、１つのＦθレンズ１０ｂを透過した２本のレーザ光４４ｃ，４４ｄによる２穴同時加工とを可能とする。レーザ加工装置４１は、高速かつ省スペースでレーザ加工を実現できる。実施の形態２においても、レーザ加工装置４１は、同時多点照射によるレーザ加工において、省スペースで、高速かつ高品質なレーザ加工を実現できるという効果を奏する。
【０１８６】
レーザ加工装置４１は、複数の加工ヘッド１６ａ，１６ｂを備えることで、複数の被加工物１１ａ，１１ｂの同時加工を可能とする。これにより、レーザ加工装置４１は、複数の被加工物１１ａ，１１ｂの高速なレーザ加工を実現できる。
【０１８７】
また、レーザ加工装置４１は、実施の形態１のレーザ加工装置１と同様、レーザ発振トリガ信号を制御することで、被加工物１１ａおよび被加工物１１ｂ上の２穴同時加工と１穴加工とを切り換え可能とする。レーザ加工装置４１は、ガルバノスキャナによる回避動作を行う場合に比べて、回避動作のための時間が不要となる分、被加工物１１ａおよび被加工物１１ｂ上の２穴同時加工と１穴加工との高速な切り換えが可能となり、短い加工時間でのレーザ加工を実現できる。
【０１８８】
レーザ加工装置４１は、複数の被加工物１１ａ，１１ｂのそれぞれに対し、２穴同時加工におけるレーザ加工量が均等となるように、レーザ光４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄのパワーを補正可能とする。レーザ加工装置４１は、複数の被加工物１１ａ，１１ｂのそれぞれにおいて、２点に対する均等なレーザ穴加工を実施できる。また、レーザ加工装置４１は、複数の被加工物１１ａ，１１ｂ同士においても均等なレーザ穴加工を実施できる。
【０１８９】
なお、偏光ビームスプリッタ８ａ，８ｂおよび偏光ビームスプリッタ４３ａ，４３ｂは、レーザ光の透過率と反射率とに差が生じる場合がある。例えば、レーザ光の透過率が９９％であるのに対し、反射率が９７％となることがある。透過率と反射率とに差が生じることで、レーザ加工装置４１は、レーザ光４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄの各光路におけるパワーの損失に差が生じることとなる。
【０１９０】
レーザ光４４ａは、偏光ビームスプリッタ４３ａを透過し、偏光ビームスプリッタ８ａで反射するため、偏光ビームスプリッタ４３ａおよび偏光ビームスプリッタ８ａを９９％×９７％の効率で通過する。レーザ光４４ｂは、偏光ビームスプリッタ４３ｂおよび偏光ビームスプリッタ８ａのいずれも透過するため、偏光ビームスプリッタ４３ｂおよび偏光ビームスプリッタ８ａを９９％×９９％の効率で通過する。
【０１９１】
レーザ光４４ｃは、偏光ビームスプリッタ４３ａおよび偏光ビームスプリッタ８ｂのいずれでも反射するため、偏光ビームスプリッタ４３ａおよび偏光ビームスプリッタ８ｂを９７％×９７％の効率で通過する。レーザ光４４ｄは、偏光ビームスプリッタ４３ｂで反射し、偏光ビームスプリッタ８ｂを透過するため、偏光ビームスプリッタ４３ｂおよび偏光ビームスプリッタ８ｂを９７％×９９％の効率で通過する。
【０１９２】
レーザ加工装置４１は、このような光路ごとのレーザパワーの損失に差が生じる場合も、被加工物１１ａへ入射するレーザ光４４ａ，４４ｂと被加工物１１ｂへ入射するレーザ光４４ｃ，４４ｄとのいずれもレーザ平均パワーが均等となるように補正することができる。
【０１９３】
実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３にかかるレーザ加工装置６１の構成を示す図である。実施の形態３にかかるレーザ加工装置６１は、複数の加工ヘッドを備える。また、レーザ加工装置６１は、レーザ光４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄの各光路におけるパワーの損失の差を低減可能とする。上記の実施の形態１および２と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【０１９４】
レーザ加工装置６１は、例えば２つの加工ヘッド１６ａ，１６ｃと、レーザ発振器３ａ，３ｂ、分光調整手段４２ａ，４２ｂ、偏光ビームスプリッタ４３ａ，４３ｂ、ベンドミラー４５、偏光手段４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、ＸＹテーブル１２、レーザパワーセンサ１４および制御部５０を備える。
【０１９５】
偏光ビームスプリッタ４３ａは、例えば、入射したレーザ光２ａのうちＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過させる。偏光ビームスプリッタ４３ｂは、例えば、入射したレーザ光２ｂのうちＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過させる。偏光ビームスプリッタ４３ａは、入射したレーザ光２ａを、Ｐ偏光であるレーザ光４４ａと、Ｓ偏光であるレーザ光４４ｃとに分光する。偏光ビームスプリッタ４３ｂは、入射したレーザ光２ｂを、Ｓ偏光であるレーザ光４４ｂと、Ｐ偏光であるレーザ光４４ｄとに分光する。なお、偏光ビームスプリッタ４３ａ，４３ｂの反射および透過特性は、適宜変更しても良い。
【０１９６】
実施の形態２では、加工ヘッド１６ａへ入射するレーザ光４４ｂは、レーザ光２ｂのうち偏光ビームスプリッタ４３ｂを透過した成分であり、加工ヘッド１６ｂへ入射するレーザ光４４ｄは、レーザ光２ｂのうち偏光ビームスプリッタ４３ｂで反射した成分である。これに対し、実施の形態３では、加工ヘッド１６ａへ入射するレーザ光４４ｂは、レーザ光２ｂのうち偏光ビームスプリッタ４３ｂで反射した成分とし、加工ヘッド１６ｂへ入射するレーザ光４４ｄは、レーザ光２ｂのうち偏光ビームスプリッタ４３ｂを透過した成分とする。
【０１９７】
第１の加工ヘッドである加工ヘッド１６ａは、例えば図７に示す実施の形態２の場合と同様の構成を備える。加工ヘッド１６ａ内の偏光ビームスプリッタ８ａは、レーザ光２ａのうち偏光ビームスプリッタ４３ａを透過した成分であるレーザ光４４ａを反射させる。かつ、偏光ビームスプリッタ８ａは、レーザ光２ｂのうち偏光ビームスプリッタ４３ｂで反射した成分であるレーザ光４４ｂを透過させる。
【０１９８】
第２の加工ヘッドである加工ヘッド１６ｃは、図８に示す実施の形態２の加工ヘッド１６ｂとは異なる構成とする。図１２は、第２の加工ヘッドの内部構成を示す図である。第２の加工ヘッドである加工ヘッド１６ｃは、ベンドミラー５、サブガルバノスキャナ７ｃ，７ｄ、偏光ビームスプリッタ８ｂ、メインガルバノスキャナ９ｃ，９ｄ、Ｆθレンズ１０ｂおよびビジョンセンサ１５ｂを備える。
【０１９９】
偏光ビームスプリッタ８ｂは、サブガルバノスキャナ７ｃからのレーザ光４４ｃと、サブガルバノスキャナ７ｄからのレーザ光４４ｄとを混合するレーザ混合手段である。偏光ビームスプリッタ８ｂは、Ｐ偏光であるレーザ光４４ｃを透過させ、Ｓ偏光であるレーザ光４４ｄを反射する偏光特性を備える。
【０２００】
加工ヘッド１６ｃは、偏光ビームスプリッタ８ｂの偏光特性、およびレーザ光４４ｃ，４４ｄの光路の態様が、図８に示す加工ヘッド１６ｂとは異なる。その他の要素については、加工ヘッド１６ｃは、加工ヘッド１６ｂと同様の構成を備える。加工ヘッド１６ｃ内の偏光ビームスプリッタ８ｂは、レーザ光２ａのうち偏光ビームスプリッタ４３ａで反射した成分であるレーザ光４４ｃを透過させる。かつ、偏光ビームスプリッタ８ｂは、レーザ光２ｂのうち偏光ビームスプリッタ４３ｂを透過した成分であるレーザ光４４ｄを反射させる。
【０２０１】
例えば、偏光ビームスプリッタ８ａ，８ｂおよび偏光ビームスプリッタ４３ａ，４３ｂにおけるレーザ光の透過率を９９％、反射率を９７％とする。レーザ光４４ａは、偏光ビームスプリッタ４３ａを透過し、偏光ビームスプリッタ８ａを反射するため、偏光ビームスプリッタ４３ａおよび偏光ビームスプリッタ８ａを９９％×９７％の効率で通過する。レーザ光４４ｂは、偏光ビームスプリッタ４３ｂで反射し、偏光ビームスプリッタ８ａを透過するため、偏光ビームスプリッタ４３ｂおよび偏光ビームスプリッタ８ａを９７％×９９％の効率で通過する。
【０２０２】
レーザ光４４ｃは、偏光ビームスプリッタ４３ａで反射し、偏光ビームスプリッタ８ｂを透過するため、偏光ビームスプリッタ４３ａおよび偏光ビームスプリッタ８ｂを９７％×９９％の効率で通過する。レーザ光４４ｄは、偏光ビームスプリッタ４３ｂを透過し、偏光ビームスプリッタ８ｂで反射するため、偏光ビームスプリッタ４３ｂおよび偏光ビームスプリッタ８ｂを９９％×９７％の効率で通過する。
【０２０３】
前記のように、レーザ加工装置６１は、各レーザ光４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄについて、偏光ビームスプリッタ８ａ，８ｂおよび偏光ビームスプリッタ４３ａ，４３ｂにおける透過および反射の回数を揃えることで、光路ごとのレーザパワーの損失の差を低減できる。レーザ加工装置６１は、例えばレーザピークパワーを最大限として行われるレーザ加工において、ばらつきが少なく良好な品質の加工を実現できる。レーザ加工装置６１は、例えば、被加工物１１ａ，１１ｂが、レーザ加工において最大限のレーザピークパワーを要するような材料、例えば金属である場合に有用である。
【０２０４】
実施の形態３においても、レーザ加工装置６１は、同時多点照射によるレーザ加工において、省スペースで、高速かつ高品質なレーザ加工を実現できるという効果を奏する。レーザ加工装置６１は、複数の被加工物１１ａ，１１ｂのそれぞれにおいて、２点に対する均等なレーザ穴加工を実施できる。また、レーザ加工装置６１は、複数の被加工物１１ａ，１１ｂ同士でも均等なレーザ穴加工を実施できる。
【０２０５】
上記の各実施の形態において、例えば、レーザ発振器３ａ，３ｂは、それぞれの筐体内部に、レーザ光を増幅するレーザ共振器を備えている。レーザ加工装置１，４１，６１は、個別の筐体を備えるレーザ発振器３ａ，３ｂに代えて、複数のレーザ共振器を備える１台のレーザ発振器を備えるものであっても良い。この場合、レーザ発振器の筐体内に設けられた第１のレーザ共振器を第１のレーザ発振手段、第２のレーザ共振器を第２のレーザ発振手段とする。
【０２０６】
実施の形態２および３にて、レーザ加工装置４１，６１は、加工ヘッドの数を３個以上としても良い。加工ヘッド数をＮ個（Ｎは１以上の整数）とすると、第１の分光手段は、第１のレーザ光をＮ本に分割し、第ｋ（ｋ＝１，２，・・・Ｎ）番目に分光された第１のレーザ光を第ｋ番目の加工ヘッドへ進行させる。第２の分光手段は、第２のレーザ光をＮ本に分割し、第ｋ番目に分光された第２のレーザ光を第ｋ番目の加工ヘッドへ進行させる。第１から第Ｎ番目の加工ヘッド内には、前記第１の分光手段から分光された第１のレーザ光を第１方向へ偏向させる第１のサブガルバノスキャナと、前記第２の分光手段から分光された第２のレーザ光を前記第１方向とは異なる第２方向へ偏向させる第２のサブガルバノスキャナと、前記第１のサブガルバノスキャナからの前記第１のレーザ光と、前記第２のサブガルバノスキャナからの前記第２のレーザ光とを混合するレーザ混合手段と、前記レーザ混合手段からの前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光を偏向させるメインガルバノスキャナと、前記メインガルバノスキャナからの前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光を集光するＦθレンズと、を持つレーザ加工装置を構成しても良い。
【０２０７】
これにより、レーザ加工装置４１，６１は、第１のレーザ光からＮ本に分光されたレーザ光と、第２のレーザ光からＮ本に分光されたレーザ光とを合わせた計２×Ｎ本のレーザ光を用いて、Ｎ個の被加工物を同時に加工することができる。前記レーザ加工装置４１，６１は、レーザ発振トリガ信号を制御することで、２×Ｎ本のレーザ光を使用する２穴同時加工と、Ｎ本のレーザ光を使用する１穴加工とを高速に切り換えることができる。
【０２０８】
実施の形態４．
実施の形態１から３のレーザ加工装置１，４１，６１は、レーザ発振トリガ信号によりレーザ発振器３ａ，３ｂを個別に制御する。レーザ加工装置１，４１，６１は、１つの加工ヘッドで２穴同時加工と１穴加工との切り換えを高速にできるため、高速なレーザ加工が可能となる。実施の形態４のレーザ加工装置７０は、１つのレーザ発振器３ａを備える構成にて、２穴同時加工と１穴加工との高速な切り換えを可能とする。レーザ加工装置７０は、レーザ発振器３ａを１つとすることでコストを低減できる。
【０２０９】
図１３は、本発明の実施の形態４にかかるレーザ加工装置７０の構成を示す図である。上記の実施の形態２と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【０２１０】
レーザ加工装置７０は、レーザ発振器３ａ、分光調整手段７１，４２ａ，４２ｂ、偏光ビームスプリッタ７２，４３ａ，４３ｂ、光スイッチ７３、ベンドミラー４５、偏光手段４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、加工ヘッド１６ａ，１６ｂ、ＸＹテーブル１２、レーザパワーセンサ１４および制御部７５を備える。制御部７５は、光スイッチ制御部７４を含む。
【０２１１】
レーザ発振器３ａは、レーザ光２を出力するレーザ発振手段である。分光調整手段７１は、偏光ビームスプリッタ７２での分光比率を調整する。分光調整手段７１は、レーザ発振器３ａからのレーザ光２のうち特定の直線偏光を通過させる。分光調整手段７１は、例えば波長板である。分光調整手段７１の回転を調整することで、レーザ光２の偏光方向を調整可能とする。
【０２１２】
偏光ビームスプリッタ７２は、レーザ光２を２つのレーザ光２ａ，２ｂに分岐させる第１の分光手段である。第１のレーザ光であるレーザ光２ａは、第２の分光手段である偏光ビームスプリッタ４３ａへ向かう光路へ進行する。第２のレーザ光であるレーザ光２ｂは、第３の分光手段である偏光ビームスプリッタ４３ｂへ向かう光路へ進行する。
【０２１３】
光スイッチ７３は、２つの偏光ビームスプリッタ７２，４３ａの間の光路に配置されている。光スイッチ７３は、偏光ビームスプリッタ７２からのレーザ光２ａを透過または遮断する。光スイッチ７３は、外部信号に応じて、レーザ光２ａの透過および遮断を高速に切り換え可能とする。光スイッチ７３は、光学素子である音響光学素子（ＡＯＭ）、あるいは電気光学素子（ＥＯＭ）で構成されている。
【０２１４】
光スイッチ７３は、光スイッチ制御部７４からＯＮに設定された光スイッチ制御信号が入力されると瞬時に、レーザ光２ａを透過させる状態となる。また光スイッチ７３は、光スイッチ制御部７４からＯＦＦに設定された光スイッチ制御信号が入力されると瞬時に、レーザ光２ａを遮断させる状態となる。光スイッチ７３で遮断されたレーザ光２ａは、光スイッチ７３で図示しないダンパーに照射され、光スイッチ７３からの射出が抑制されている。
【０２１５】
分光調整手段４２ａは、光スイッチ７３を透過したレーザ光２ａが偏光ビームスプリッタ４３ａで均等に分光されるように、レーザ光２ａの偏光角度を調整する。偏光ビームスプリッタ４３ａは、分光調整手段４２ａから入射したレーザ光２ａのうちＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過させる。偏光ビームスプリッタ４３ａは、入射したレーザ光２ａを、Ｐ偏光であるレーザ光４４ａと、Ｓ偏光であるレーザ光４４ｃとに分光する。
【０２１６】
ベンドミラー４５の１つは、偏光ビームスプリッタ７２からのレーザ光２ｂの光路に設けられている。分光調整手段４２ｂは、ベンドミラー４５で反射したレーザ光２ｂが偏光ビームスプリッタ４３ｂで均等に分光されるように、レーザ光２ｂの偏光角度を調整する。
【０２１７】
偏光ビームスプリッタ４３ｂは、分光調整手段４２ｂから入射したレーザ光２ｂのうちＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過させる。偏光ビームスプリッタ４３ｂは、入射したレーザ光２ｂを、Ｐ偏光であるレーザ光４４ｂと、Ｓ偏光であるレーザ光４４ｄとに分光する。なお、偏光ビームスプリッタ７２，４３ａ，４３ｂの反射および透過特性は、適宜変更しても良い。
【０２１８】
偏光ビームスプリッタ４３ａからのレーザ光４４ａ，４４ｃおよび偏光ビームスプリッタ４３ｂからのレーザ光４４ｂ，４４ｄは、実施の形態２のレーザ加工装置４１の場合と同様に、加工ヘッド１６ａ，１６ｂへ導かれる。レーザ加工装置７０は、レーザ加工装置４１と同様に、レーザ光４４ａ，４４ｂによる被加工物１１ａの加工と、レーザ光４４ｃ，４４ｄによる被加工物１１ｂの加工とを行う。
【０２１９】
制御部７５は、レーザ加工装置７０の全体を制御する。制御部７５は、指令生成部２１、レーザ発振器制御部２２、光スイッチ制御部７４、ガルバノスキャナ制御部５１、ビジョンセンサ制御部５２、ＸＹテーブル制御部２５およびレーザパワーセンサ制御部２６を備える。光スイッチ制御部７４は、光スイッチ７３におけるレーザ光２ａの透過および遮断を制御する光スイッチ制御手段である。光スイッチ制御部７４は、指令生成部２１から出力される光スイッチ制御指令に基づいて、透過および遮断の制御のための光スイッチ制御信号を光スイッチ７３へ送る。
【０２２０】
次に、レーザ加工装置７０によるレーザ加工の動作について説明する。図１４は、レーザ加工装置７０によるレーザ加工の動作の手順を説明するフローチャートである。
【０２２１】
指令生成部２１は、図１０に示す実施の形態２の場合と同様に、ステップＳ３０およびステップＳ３１にて、加工プログラムを読み込み、位置指令を作成する。指令生成部２１は、被加工物１１ａ，１１ｂの双方に対し、加工エリア３０内に割り付けられた加工穴が、図３に示すように２穴同時加工が可能な加工穴位置３１、および１穴加工による加工穴位置３２のいずれに該当するかを分類する。また、指令生成部２１は、加工時間が最短となるように各加工穴の加工順序の並べ替えを行う。
【０２２２】
指令生成部２１は、被加工物１１ａにおいて２穴同時加工が可能な加工穴に対しては、２か所へ同時にレーザ光４４ａ，４４ｂをそれぞれ照射可能とするメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂおよびサブガルバノスキャナ７ａ，７ｂの各回転角を算出する。指令生成部２１は、被加工物１１ｂにおいて２穴同時加工が可能な加工穴に対しては、２か所へ同時にレーザ光４４ｃ，４４ｄをそれぞれ照射可能とするメインガルバノスキャナ９ｃ，９ｄおよびサブガルバノスキャナ７ｃ，７ｄの各回転角を算出する。また、指令生成部２１は、レーザ発振器３ａに対するレーザ発振トリガフラグをＯＮ（「１」）に設定するとともに、光スイッチ７３に対する光スイッチ制御信号をＯＮ（「１」）に設定する。
【０２２３】
指令生成部２１は、被加工物１１ａにおいて１穴加工とする加工穴に対しては、レーザ光４４ｂを照射可能とするメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂおよびサブガルバノスキャナ７ｂの各回転角を算出する。指令生成部２１は、被加工物１１ｂにおいて１穴加工とする加工穴に対しては、レーザ光４４ｄを照射可能とするメインガルバノスキャナ９ｃ，９ｄおよびサブガルバノスキャナ７ｄの各回転角を算出する。
【０２２４】
指令生成部２１は、レーザ発振器３ａに対するレーザ発振トリガフラグをＯＮに設定する。また、指令生成部２１は、光スイッチ７３に対する光スイッチ制御信号をＯＦＦ（「０」に設定することで、レーザ光４４ａ，４４ｃを遮断する設定とする。
【０２２５】
このようにして、指令生成部２１は、サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄおよびメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄに対する回転角指令を作成する（ステップＳ４２）。指令生成部２１は、作成された回転角指令と、設定されたレーザ発振トリガフラグおよび光スイッチ制御指令を、加工穴のデータとのセットとして、メモリーに保存する。
【０２２６】
実施の形態２の場合と同様に、指令生成部２１は、ステップＳ３３にて、ＸＹテーブル１２の移動および位置決めを行う。ガルバノスキャナ制御部５１は、ステップＳ３４にて、サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄおよびメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄの回転角を制御する。
【０２２７】
指令生成部２１は、光スイッチ制御指令を光スイッチ制御部７４へ出力するとともに、レーザ発振トリガフラグをレーザ発振器制御部２２へ出力する。レーザ発振器制御部２２には、サブガルバノスキャナ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄおよびメインガルバノスキャナ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄへの回転角指令と現在の回転角とが入力される。
【０２２８】
光スイッチ制御部７４は、指令された回転角に現在の回転角が到達する直前に、光スイッチ７３へ光スイッチ制御信号を出力する。レーザ発振器制御部２２は、指令された回転角に現在の回転角が到達したと判断あるいは推定した場合に、レーザ発振器３ａへレーザ発振トリガ信号を出力する。このようにして、光スイッチ制御部７４は、光スイッチ７３の透過および遮断を制御する。レーザ発振器制御部２２は、レーザ発振器３ａへのレーザ発振トリガ信号の出力を制御する（ステップＳ４３）。
【０２２９】
光スイッチ７３は、ＯＮに設定された光スイッチ制御信号が入力されると瞬時に、レーザ光２ａを透過させる状態となる。光スイッチ７３は、ＯＦＦに設定された光スイッチ制御信号が入力されると瞬時に、レーザ光２ａを遮断する状態となる。光スイッチ７３がレーザ光２ａを遮断する状態であるとき、レーザ光２ａは、光スイッチ７３内のダンパーに照射される。
【０２３０】
レーザ発振トリガ信号が入力されると、レーザ発振器３ａは、レーザ発振指令に設定されたピークパワー、パルス幅、パルス数、パルス周波数のレーザパルスを、レーザ光２ａとして出力する。
【０２３１】
光スイッチ制御信号がＯＮであるときにレーザ発振器３ａからレーザ光２が出力されると、加工ヘッド１６ａへレーザ光４４ａ，４４ｂが入力される。加工ヘッド１６ａは、レーザ光４４ａ，４４ｂを用いた２穴同時加工を被加工物１１ａへ施す。また、加工ヘッド１６ｂへは、レーザ光４４ｃ，４４ｄが入力される。加工ヘッド１６ｂは、レーザ光４４ｃ，４４ｄを用いた２穴同時加工を被加工物１１ｂへ施す。
【０２３２】
レーザ加工装置７０は、実施の形態２の場合と同様に、ステップＳ３６以降の工程を経て、被加工物１１ａ，１１ｂの加工を終了する。
【０２３３】
実施の形態４によると、レーザ加工装置７０は、１つのＦθレンズ１０ａを透過した２本のレーザ光４４ａ，４４ｂによる２穴同時加工と、１つのＦθレンズ１０ｂを透過した２本のレーザ光４４ｃ，４４ｄによる２穴同時加工とを実施可能とする。また、レーザ加工装置７０は、光スイッチ７３にてレーザ光２ａを遮断することで、レーザ光４４ｂによる１穴加工と、レーザ光４４ｄによる１穴加工とを実施可能とする。実施の形態４においても、レーザ加工装置７０は、同時多点照射によるレーザ加工において、省スペースで、高速かつ高品質なレーザ加工を実現できるという効果を奏する。
【０２３４】
なお、光スイッチ７３は、２つの偏光ビームスプリッタ７２，４３ａの間の光路以外の位置に配置されていても良い。光スイッチ７３は、２つの偏光ビームスプリッタ７２，４３ｂの間の光路に配置されていても良い。この場合、光スイッチ７３は、偏光ビームスプリッタ７２からのレーザ光２ｂを透過または遮断する。レーザ加工装置７０は、光スイッチ７３がレーザ光２ａ，２ｂのいずれの光路に設けられていても、２穴同時加工と１穴加工とを切り換えることができる。
【０２３５】
光スイッチ７３は、２つの偏光ビームスプリッタ７２，４３ａの間の光路と、２つの偏光ビームスプリッタ７２，４３ｂの間の光路との双方に配置されていても良い。この場合も、レーザ加工装置７０は、２穴同時加工と１穴加工とを切り換えることができる。
【０２３６】
実施の形態４において、偏光ビームスプリッタ４３ａ，４３ｂから被加工物１１ａ，１１ｂまでの光路における構成は、実施の形態２のレーザ加工装置４１が備える構成と同様とされている。レーザ加工装置７０の偏光ビームスプリッタ４３ａ，４３ｂから被加工物１１ａ，１１ｂまでの光路における構成は、実施の形態３のレーザ加工装置６１が備える構成と同様であっても良い。
【符号の説明】
【０２３７】
１，４１，６１，７０  レーザ加工装置、２，２ａ，２ｂ，４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ  レーザ光、３ａ，３ｂ  レーザ発振器、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  偏光手段、５，４５  ベンドミラー、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ  サブガルバノスキャナ、８，８ａ，８ｂ，４３ａ，４３ｂ，７２  偏光ビームスプリッタ、９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ  メインガルバノスキャナ、１０，１０ａ，１０ｂ  Ｆθレンズ、１１，１１ａ，１１ｂ  被加工物、１２  ＸＹテーブル、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ  レーザ加工穴、１４  レーザパワーセンサ、１５，１５ａ，１５ｂ  ビジョンセンサ、１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ  加工ヘッド、２０，５０，７５  制御部、２１  指令生成部、２２  レーザ発振器制御部、２３，５１  ガルバノスキャナ制御部、２４，５２  ビジョンセンサ制御部、２５  ＸＹテーブル制御部、２６  レーザパワーセンサ制御部、３０  加工エリア、３１，３２  加工穴位置、３３  レーザ走査エリア、４２ａ，４２ｂ，７１  分光調整手段、７３  光スイッチ、７４  光スイッチ制御部。
【図１】
2016026881.tif 000003
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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