【手続補正書】
【提出日】平成25年5月13日(2013.5.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射して液柱を形成するジェットノズルと、上記液柱内にレーザー光源からのレーザーを集光させるレーザー光学系とを有し且つ液柱内に導かれたレーザーにより被加工物を加工するレーザー加工装置に使用され、上記レーザーの焦点を位置合わせするアライメント調整装置であって、
上記ジェットノズルと上記レーザーの焦点を相対的に移動させる相対移動機構と、
上記相対移動機構を制御して、上記レーザーの焦点を上記ジェットノズルの入口開口部の中心に移動させるアライメント制御手段と、
上記レーザーの出力を測定するためのパワーメータと、を有し、
上記相対移動機構は、上記レーザー光源から出射されたレーザーを導く光ファイバを移動させることにより、上記レーザーの焦点を、上記ジェットノズルに対して移動させるように構成され、
上記アライメント制御手段は、上記液柱内に導かれたレーザーの出力を上記パワーメータで所定領域にわたって測定し、測定されたレーザーの出力が最大となる位置に、上記ジェットノズルおよび上記レーザーの焦点の相対位置を設定するように構成されている、
ことを特徴とするアライメント調整装置。
【請求項２】
上記レーザー光学系は、上記光ファイバの移動距離が、レーザーの焦点の移動距離よりも大きくなるように構成される、
請求項１に記載のアライメント調整装置。
【請求項３】
上記ジェットノズルの入口開口部の画像および上記入口開口部付近に照射された微弱なレーザーの像の画像を撮影する撮像手段を更に有し、
上記アライメント制御手段は、上記撮像手段によって撮像した画像に基づいて上記レーザーの焦点と上記ジェットノズルの入口開口部の中心を位置合わせする調整を行い、上記パワーメータによる測定領域の測定開始点を設定するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアライメント調整装置。
【請求項４】
液体を噴射して液柱を形成するジェットノズルと、上記液柱内にレーザー光源からのレーザーを集光させるレーザー光学系とを有し且つ液柱内に導かれたレーザーにより被加工物を加工するレーザー加工装置に使用され、上記レーザーの焦点を位置合わせするアライメント調整装置であって、
上記レーザーの焦点を上記ジェットノズルの入口開口部の中心に対して位置合わせできるように、上記ジェットノズルと上記レーザーの焦点を相対的に移動させる相対移動機構と、
上記ジェットノズルの入口開口部の画像および上記入口開口部付近に照射された微弱なレーザーの像の画像を撮影する撮像手段と、
上記撮像手段によって撮像された上記ジェットノズルの入口開口部および上記レーザーの像の画像に基づいて上記相対移動機構を制御して、上記レーザーの焦点を上記ジェットノズルの入口開口部の中心に移動させるアライメント制御手段と、を有し、
上記アライメント制御手段は、
ａ）上記ジェットノズルの入口開口部の画像に基づいて、上記入口開口部の中心を求めるステップと、
ｂ）上記ジェットノズルの入口開口部付近に照射されたレーザーの像の画像に基づいて、上記レーザーの像の中心を求めるステップと、
ｃ）上記レーザーの像の中心が上記入口開口部の中心に一致するように、上記相対移動機構を駆動して上記ジェットノズルと上記レーザーの焦点とを相対的に移動させるステップと、
を実行するように構成されている、
ことを特徴とするアライメント調整装置。
【請求項５】
上記撮像手段は、ＣＣＤカメラと、上記ジェットノズル付近を照らす照明と、上記照明からの光の中心部分に配置されたフィルタと、上記照明からの光を上記ジェットノズル付近に導くコリメートレンズおよび集光レンズと、上記ＣＣＤカメラにより得られた画像を表示するモニタと、を備えて構成される、
請求項３または４に記載のアライメント調整装置。
【請求項６】
液体を噴射して液柱を形成するジェットノズルと、上記液柱内にレーザー光源からのレーザーを集光させるレーザー光学系と、を有し、液柱内に導かれたレーザーにより被加工物を加工するレーザー加工装置に使用され、上記レーザーの焦点を位置合わせするアライメント調整方法であって、
上記液柱内に導かれたレーザーの出力をパワーメータで所定領域にわたって測定し、測定されたレーザーの出力が最大となる位置に、上記ジェットノズルおよび上記レーザーの焦点の相対位置を設定するステップと、
上記レーザー光源から出射されたレーザーを導く光ファイバを移動させることにより、上記レーザーの焦点を、上記ジェットノズルに対して移動させて、設定された上記レーザーの焦点の相対位置に移動させるステップと、を有する
ことを特徴とするアライメント調整方法。
【請求項７】
液体を噴射して液柱を形成するジェットノズルと、レーザーを出射するレーザー光源と、上記液柱内に上記レーザー光源からのレーザーを集光させるレーザー光学系とを有し、液柱内に導かれたレーザーにより被加工物を加工するレーザー加工装置に使用され、上記レーザーの焦点を位置合わせするアライメント調整方法であって、
Ａ）上記ジェットノズルの入口開口部の画像を得て、この入口開口部の画像に基づいて、上記入口開口部の中心を求めるステップと、
Ｂ）上記ジェットノズルの入口開口部付近に微弱なレーザーを照射してレーザーの像の画像を得て、このレーザーの像の画像に基づいて、上記レーザーの像の中心を求めるステップと、
Ｃ）上記レーザーの像の中心が上記入口開口部の中心に一致するように、上記ジェットノズルと上記レーザーの焦点とを相対的に移動させるステップと、を有する
ことを特徴とするアライメント調整方法。
【請求項８】
上記ステップＡ）およびＢ）において、上記入口開口部の画像または上記レーザーの画像は、光の中心部分をフィルタによって覆われた照明によって上記ジェットノズル付近を照らして得る、
請求項７に記載のアライメント調整方法。
【請求項９】
液体噴流により導かれたレーザーにより被加工物を加工するレーザー加工装置であって、
液体を噴射して液柱を形成するジェットノズルと、
上記液柱内にレーザーを集光させるレーザー光学系と、
請求項１から４のいずれか１項に記載のアライメント調整装置と、を備えた、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明のアライメント調整装置は、液体を噴射して液柱を形成するジェットノズルと、液柱内にレーザー光源からのレーザーを集光させるレーザー光学系とを有し且つ液柱内に導かれたレーザーにより被加工物を加工するレーザー加工装置に使用され、レーザーの焦点を位置合わせするアライメント調整装置であって、ジェットノズルとレーザーの焦点を相対的に移動させる相対移動機構と、相対移動機構を制御して、レーザーの焦点をジェットノズルの入口開口部の中心に移動させるアライメント制御手段と、レーザーの出力を測定するためのパワーメータと、を有し、相対移動機構は、レーザー光源から出射されたレーザーを導く光ファイバを移動させることにより、レーザーの焦点を、ジェットノズルに対して移動させるように構成され、アライメント制御手段は、液柱内に導かれたレーザーの出力をパワーメータで所定領域にわたって測定し、測定されたレーザーの出力が最大となる位置に、ジェットノズルおよびレーザーの焦点の相対位置を設定するように構成されている、ことを特徴としている。
このように構成された本発明においては、相対移動機構が、光ファイバを移動させることにより、レーザーの焦点を、ジェットノズルに対して移動させるように構成されているので、ジェットノズルは静止したままとなる。通常、ジェットノズルは、液柱用の液体を導入するための機構や各部品を支持する必要があるため、レーザー光学系に比べて重量が大きくなる場合がある。したがって、本発明では、レーザーの焦点をジェットノズルに対して移動させることにより、レーザー加工装置の安定性を良好にできる。
また、パワーメータで測定されたレーザーの出力が最大となる位置にジェットノズルおよびレーザーの焦点の相対位置が設定されるので、レーザーの焦点をより高精度にジェットノズルの入口開口部に位置決めすることができる。
本発明において、好ましくは、レーザー光学系は、光ファイバの移動距離が、レーザーの焦点の移動距離よりも大きくなるように構成される。
このように構成された本発明においては、レーザー光学系が、相対移動機構による光ファイバの移動距離がレーザーの焦点の移動距離よりも大きくなるように構成されているので、相対移動機構による光ファイバの移動距離を大きく取ってもレーザーの焦点の移動距離を小さくすることができる。これにより、レーザーの焦点の移動を精密に行うことができ、レーザーの焦点の位置の調整を高精度に行うことができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明において、好ましくは、レーザー光学系は、上記光ファイバの移動距離が、レーザーの焦点の移動距離よりも大きくなるように構成される。
このように構成された本発明においては、レーザー光学系が、相対移動機構による光ファイバの移動距離がレーザーの焦点の移動距離よりも大きくなるように構成されているので、相対移動機構による光ファイバの移動距離を大きく取ってもレーザーの焦点の移動距離を小さくすることができる。これにより、レーザーの焦点の移動を精密に行うことができ、レーザーの焦点の位置の調整を高精度に行うことができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、本発明において、好ましくは、ジェットノズルの入口開口部の画像および入口開口部付近に照射された微弱なレーザーの像の画像を撮影する撮像手段を更に有し、アライメント制御手段は、撮像手段によって撮像した画像に基づいてレーザーの焦点とジェットノズルの入口開口部の中心を位置合わせする調整を行い、パワーメータによる測定領域の測定開始点を設定するように構成されている。
このように構成された本発明においては、撮像手段によってジェットノズルの入口開口部の画像と、入口開口部付近に照射された微弱なレーザーの像の画像を撮像し、アライメント制御手段が、これらの画像に基づいて、入口開口部の中心とレーザーの像の中心とをそれぞれ求める。そして、これらの入口開口部の中心とレーザーの像の中心とが一致するように、相対移動機構を制御して、ジェットノズルとレーザーの焦点とを相対的に移動させる。このような本発明によれば、ジェットノズルの入口開口部の画像と、入口開口部付近に照射されたレーザーの像の画像とに基づいて直接入口開口部およびレーザーの中心を求めるので、入口開口部の位置とレーザーの像の位置自体を直接比較して位置合わせすることができるから、高精度の位置合わせが可能になる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上記の目的を達成するために、本発明のアライメント調整装置は、液体を噴射して液柱を形成するジェットノズルと、液柱内にレーザー光源からのレーザーを集光させるレーザー光学系とを有し、液柱内に導かれたレーザーにより被加工物を加工するレーザー加工装置に使用され、レーザーの焦点を位置合わせするアライメント調整装置であって、レーザーの焦点をジェットノズルの入口開口部の中心に対して位置合わせできるように、ジェットノズルとレーザーの焦点を相対的に移動させる相対移動機構と、ジェットノズルの入口開口部の画像および入口開口部付近に照射された微弱なレーザーの像の画像を撮影する撮像手段と、撮像手段によって撮像された上記ジェットノズルの入口開口部およびレーザーの像の画像に基づいて相対移動機構を制御して、レーザーの焦点を上記ジェットノズルの入口開口部の中心に移動させるアライメント制御手段と、を有し、アライメント制御手段は、ａ）ジェットノズルの入口開口部の画像に基づいて、入口開口部の中心を求めるステップと、ｂ）ジェットノズルの入口開口部付近に照射されたレーザーの像の画像に基づいて、レーザーの像の中心を求めるステップと、ｃ）レーザーの像の中心が入口開口部の中心に一致するように、相対移動機構を駆動してジェットノズルとレーザーの焦点とを相対的に移動させるステップと、を実行するように構成されている、ことを特徴としている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
このように構成された本発明においては、撮像手段によってジェットノズルの入口開口部の画像と、入口開口部付近に照射された微弱なレーザーの像の画像を撮像し、アライメント制御手段が、これらの画像に基づいて、入口開口部の中心とレーザーの像の中心とをそれぞれ求める。そして、これらの入口開口部の中心とレーザーの像の中心とが一致するように、相対移動機構を制御して、ジェットノズルとレーザーの焦点とを相対的に移動させる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
このような本発明によれば、ジェットノズルの入口開口部の画像と、入口開口部付近に照射されたレーザーの像の画像とに基づいて直接入口開口部およびレーザーの中心を求めるので、入口開口部の位置とレーザーの像の位置自体を直接比較して位置合わせすることができるから、高精度の位置合わせが可能になる。
また、入口開口部およびレーザーの像の中心をそれぞれ求め、これらの中心が互いに一致するように、ジェットノズルとレーザーの焦点とを相対的に移動させるので、レーザーの焦点を微少量移動させてから再びレーザーの像の画像を取得して比較するというような作業を繰り返し行う必要がないから、調整作業が短時間で行われる。また、作業者が手動で位置合わせ作業を行う必要がなく、作業時間が短縮されると共に容易且つ高精度な位置合わせが可能となる。これにより、作業者による手動調整作業による調整位置のばらつきの発生が防止され、レーザーの出力が安定し、加工性が安定する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
更に、レーザーの像の画像を得る際には、ジェットノズルの入口開口部付近に微弱なレーザーを照射するので、アライメント調整の際にレーザーの照射によってジェットノズルを損傷するのを防止することができる。
ここで、微弱なレーザーとは、ジェットノズルを損傷しない程度の出力のレーザーを意味し、例えばジェットノズルを構成する材料を加工するのに必要なレーザー出力よりも低いレーザー出力を有するレーザーや、レーザー加工装置が被加工物を加工するのに設定されるレーザー出力よりも低いレーザー出力を有するレーザーとして設定される。
また、レーザーの焦点位置の決定およびレーザーの焦点とジェットノズルの入口開口部との相対位置の移動制御を、アライメント制御手段の制御によって行うので、作業者が手動で位置合わせを行う必要がない。したがって、アライメント調整作業を短時間且つ容易に行うことができ、手動で調整を行う場合に比べて、より高精度に調整することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明において、好ましくは、撮像手段は、ＣＣＤカメラと、ジェットノズル付近を照らす照明と、照明からの光の中心部分に配置されたフィルタと、照明からの光をジェットノズル付近に導くコリメートレンズおよび集光レンズと、ＣＣＤカメラにより得られた画像を表示するモニタと、を備えて構成される。
このように構成された本発明においては、撮像手段が、照明からの光の中心部分に配置されたフィルタを有するので、当該中心部分からＣＣＤカメラに届く不要な光を除去して、鮮明な画像を得ることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、上記の目的を達成するために、本発明のアライメント調整方法は、液体を噴射して液柱を形成するジェットノズルと、液柱内にレーザー光源からのレーザーを集光させるレーザー光学系と、を有し、液柱内に導かれたレーザーにより被加工物を加工するレーザー加工装置に使用され、レーザーの焦点を位置合わせするアライメント調整方法であって、液柱内に導かれたレーザーの出力をパワーメータで所定領域にわたって測定し、測定されたレーザーの出力が最大となる位置に、ジェットノズルおよびレーザーの焦点の相対位置を設定するステップと、レーザー光源から出射されたレーザーを導く光ファイバを移動させることにより、レーザーの焦点を、ジェットノズルに対して移動させて、設定されたレーザーの焦点の相対位置に移動させるステップと、を有することを特徴としている。
このように構成された本発明においては、相対移動機構が、光ファイバを移動させることにより、レーザーの焦点を、ジェットノズルに対して移動させるので、ジェットノズルは静止したままとなる。通常、ジェットノズルは、液柱用の液体を導入するための機構や各部品を支持する必要があるため、レーザー光学系に比べて重量が大きくなる場合がある。したがって、本発明では、レーザーの焦点をジェットノズルに対して移動させることにより、レーザー加工装置の安定性を良好にできる。
また、パワーメータで測定されたレーザーの出力が最大となる位置にジェットノズルおよびレーザーの焦点の相対位置が設定されるので、レーザーの焦点を高精度にジェットノズルの入口開口部に位置決めすることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
また、上記の目的を達成するために、本発明のレーザー加工装置は、液体噴流により導かれたレーザーにより被加工物を加工するレーザー加工装置であって、液体を噴射して液柱を形成するジェットノズルと、液柱内にレーザーを集光させるレーザー光学系と、前述のアライメント調整装置と、を備えた、ことを特徴としている。
このように構成された本発明においては、相対移動機構が、光ファイバを移動させることにより、レーザーの焦点を、ジェットノズルに対して移動させるので、ジェットノズルは静止したままとなる。通常、ジェットノズルは、液柱用の液体を導入するための機構や各部品を支持する必要があるため、レーザー光学系に比べて重量が大きくなる場合がある。したがって、本発明では、レーザーの焦点をジェットノズルに対して移動させることにより、レーザー加工装置の安定性を良好にできる。
また、パワーメータで測定されたレーザーの出力が最大となる位置にジェットノズルおよびレーザーの焦点の相対位置が設定されるので、レーザーの焦点を高精度にジェットノズルの入口開口部に位置決めすることができる。
また、アラインメント調整装置が、ジェットノズルの入口開口部の画像と、入口開口部付近に照射されたレーザーの像の画像とに基づいて直接入口開口部およびレーザーの中心を求める場合には、入口開口部の位置とレーザーの像の位置自体を直接比較して位置合わせすることができるから、高精度の位置合わせが可能になる。
また、入口開口部およびレーザーの像の中心をそれぞれ求め、これらの中心が互いに一致するように、ジェットノズルとレーザーの焦点とを相対的に移動させるので、レーザーの焦点を微少量移動させてから再びレーザーの像の画像を取得して比較するというような作業を繰り返し行う必要がないから、調整作業が短時間で行われる。また、作業者が手動で位置合わせ作業を行う必要がなく、作業時間が短縮されると共に容易且つ高精度な位置合わせが可能となる。これにより、作業者による手動調整作業による調整位置のばらつきの発生が防止され、レーザーの出力が安定し、加工性が安定する。