JP2008185607A - Laser beam machining apparatus and laser beam machining method - Google Patents
Laser beam machining apparatus and laser beam machining method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008185607A JP2008185607A JP2007016388A JP2007016388A JP2008185607A JP 2008185607 A JP2008185607 A JP 2008185607A JP 2007016388 A JP2007016388 A JP 2007016388A JP 2007016388 A JP2007016388 A JP 2007016388A JP 2008185607 A JP2008185607 A JP 2008185607A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- galvanometer
- laser beam
- scanner
- laser processing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
本発明は、2軸のガルバノメータによりレーザビームの2次元スキャンを行うレーザ加工装置およびそのレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus that performs two-dimensional scanning of a laser beam using a biaxial galvanometer and a laser processing method using the laser processing apparatus.
図22に示す2軸のガルバノメータ13(x軸方向ガルバノメータ13a、y軸方向ガルバノメータ13b)とfθレンズ15を備えたレーザ加工装置では、被加工物17上でレーザビーム11の2次元スキャンが可能である。レーザ発振器10から発振されたレーザビーム11は、反射ミラー12、ガルバノミラー14(x軸方向ガルバノミラー14a、y軸方向ガルバノミラー14bの順にレーザビーム11が入射)、fθレンズ15を介して被加工物17上に照射される。被加工物17上の四角形は、ガルバノメータ13とfθレンズ15によって制限されるスキャン可能なエリア16であり、このエリア内任意の位置にレーザビーム11を位置決めすることができ、レーザ加工が行われる。
In the laser processing apparatus including the two-axis galvanometer 13 (
テーブル駆動機構19によりテーブル18上に載置された被加工物17を2次元面(XY平面)内で移動させ、スキャン可能なエリア16を移動させることにより、被加工物17全域を加工することが可能となっている。テーブル駆動機構19による駆動軸をそれぞれX軸とY軸とする。2軸のガルバノメータ13のうち、片方の軸のみをスキャンさせた時に、被加工物17上で描かれる軸をそれぞれx軸とy軸とする。
The entire area of the
図22に示した2軸のガルバノメータ13とfθレンズ15を備えるレーザ加工装置では、特許文献1〜3にも記されているように、x軸方向ガルバノメータ13aとy軸方向ガルバノメータ13bをともに、スキャン角度を等ピッチかつ同じ幅だけ振った場合、被加工物17上に本来期待される正方形格子状のパターンを描くことができず、歪んだパターンとなる。このため、所望の位置を加工するために、実際に描かれる歪んだパターンに対し多項式など様々な補正式によるフィッティングを行い、スキャン角度の補正制御が行われている。
In the laser processing apparatus including the
レーザビーム11の位置決め誤差の要因、すなわち前記正方形格子状パターンが歪む要因として、下記の課題1〜課題5が挙げられる。
課題1:2軸のガルバノメータ13が、x軸とy軸を別々にスキャンすることによるピンクッション歪み。
課題2:fθレンズ15のfθ特性に起因する歪曲収差(リニアリティー歪み)。
課題3:ガルバノメータ13による被加工物17上x軸とy軸における、直交関係のずれ(直交ずれ)。
課題4:ガルバノメータ13による被加工物17上xy軸とテーブル駆動機構19によるXY軸における、平行関係のずれ(回転ずれ)。
課題5:ガルバノメータ13による被加工物17上xy軸の原点と、fθレンズ15の光軸(中心軸、中央)と被加工物17の交点との間におけるずれ(オフセットずれ)。
The following
Problem 1: Pincushion distortion caused by the 2-
Problem 2: Distortion aberration (linearity distortion) caused by the fθ characteristic of the
Problem 3: An orthogonal relationship shift (orthogonal shift) between the x-axis and the y-axis on the
Problem 4: A parallel shift (rotational shift) between the xy axis on the
Problem 5: Deviation (offset deviation) between the origin of the xy axis on the
前記課題1、課題2は、2軸のガルバノメータ13やfθレンズ15を用いることによって生じる原理的な位置決め誤差であり、前記課題3〜課題5は、製造誤差によって生じる位置決め誤差である。なお、前記課題5のオフセットずれに関しては、被加工物17をオフセットさせることで対応できるため、通常問題にはならない。
前記課題1〜課題4の歪みを補正し、レーザビーム11の位置決め精度を向上させるため、特許文献1〜3に記載されているようなスキャン角度の補正制御が行われているが、フィッティングであるため、補正後も位置決め誤差を完全にゼロにすることはできない。
なお、近年の加工の精密・微細化の進展により、さらに高いレーザビームの位置決め精度が求められている。
In order to correct the distortions of the
Incidentally, with the recent progress of precision and miniaturization of processing, higher laser beam positioning accuracy is required.
ガルバノメータ13のスキャン角度の補正制御によって、前記課題1〜課題4の歪みを補正し、レーザビーム11の位置決め精度を向上させることが可能であるが、製造誤差が大きく前記課題3および課題4の位置決め誤差が大きい場合は、製造誤差が小さい場合と比べ、補正後の位置決め精度が悪い。すなわち、製造誤差が大きいと、補正後も位置決め誤差が大きい。
Although it is possible to correct the distortion of the
高精度化に応え、所望の許容誤差範囲内で位置決めを行うためには、例えば多項式でなる補正式においては、より高次の項が必要となってくる。これに伴い、補正に用いる格子点数を増加させる必要が生じるため、位置決め誤差の測定や補正係数の演算などに時間がかかることとなる。
本発明は、製造誤差が大きい場合においても、補正に用いる格子点数を増加させることなく、許容誤差範囲内での位置決めを実現するレーザ加工装置およびレーザ加工方法を供給することを目的としている。
In order to perform positioning within a desired allowable error range in response to higher precision, for example, a higher-order term is required in a correction expression made of a polynomial expression. As a result, it is necessary to increase the number of grid points used for correction, so that it takes time to measure positioning errors and calculate correction coefficients.
An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus and a laser processing method that realize positioning within an allowable error range without increasing the number of grid points used for correction even when a manufacturing error is large.
この発明に係わるレーザ加工装置は、x軸方向ガルバノメータ、y軸方向ガルバノメータおよびfθレンズを有し、レーザ発振器から発振されたレーザビームの二次元スキャンを行う二次元スキャンシステムを備えたレーザ加工装置において、上記二次元スキャンシステムは、上記x軸方向ガルバノメータを、上記x軸方向ガルバノメータの回転軸と、上記x軸方向ガルバノメータを構成するx軸方向ガルバノミラーに入射する上記レーザビームの入射光軸とが成す面内で位置調整するxスキャナ位置調整機構と、上記y軸方向ガルバノメータを、上記y軸方向ガルバノメータの回転軸と、上記y軸方向ガルバノメータを構成するy軸方向ガルバノミラーにおける反射光の光軸が、上記fθレンズの中央を貫く場合の、上記y軸方向ガルバノミラーに入射する上記レーザビームの入射光軸とが成す面内で位置調整するyスキャナ位置調整機構を備えたものである。 A laser processing apparatus according to the present invention includes an x-axis galvanometer, a y-axis galvanometer, and an fθ lens, and includes a two-dimensional scan system that performs two-dimensional scanning of a laser beam oscillated from a laser oscillator. In the two-dimensional scanning system, the x-axis galvanometer includes a rotation axis of the x-axis galvanometer and an incident optical axis of the laser beam incident on an x-axis galvanometer mirror constituting the x-axis galvanometer. An x-scanner position adjusting mechanism for adjusting the position in the plane formed, the y-axis galvanometer, the rotation axis of the y-axis galvanometer, and the optical axis of the reflected light in the y-axis galvanometer mirror constituting the y-axis galvanometer In the y-axis direction when the fθ lens passes through the center. A y-scanner position adjusting mechanism that adjusts the position in a plane formed by the incident optical axis of the laser beam incident on the laser beam.
また、この発明に係わるレーザ加工装置は、x軸方向ガルバノメータ、y軸方向ガルバノメータおよびfθレンズを備え、レーザ発振器から発振されたレーザビームの二次元スキャンを行う二次元スキャンシステムを備えたレーザ加工装置において、上記二次元スキャンシステムは、上記y軸方向ガルバノメータを、上記y軸方向ガルバノメータの回転軸と、上記y軸方向ガルバノメータを構成するy軸方向ガルバノミラーにおける反射光の光軸が、上記fθレンズの中央を貫く場合の、上記y軸方向ガルバノミラーに入射する上記レーザビームの入射光軸とが成す面内で位置調整し、なおかつ、上記y軸方向ガルバノメータを、上記入射光軸と垂直な面内で位置調整するyスキャナ位置調整機構を備えたものである。 The laser processing apparatus according to the present invention includes a two-dimensional scan system that includes an x-axis direction galvanometer, a y-axis direction galvanometer, and an fθ lens, and performs a two-dimensional scan of a laser beam oscillated from a laser oscillator. In the two-dimensional scanning system, the y-axis galvanometer includes a rotation axis of the y-axis galvanometer and an optical axis of reflected light in a y-axis galvanometer mirror constituting the y-axis galvanometer. The position is adjusted within a plane formed by the incident optical axis of the laser beam incident on the y-axis galvanometer mirror when passing through the center of the y-axis galvanometer, and the y-axis galvanometer is a plane perpendicular to the incident optical axis. It is equipped with a y-scanner position adjustment mechanism that adjusts the position within.
さらに、この発明に係わるレーザ加工方法は、上述したレーザ加工装置を用いて、被加工物をレーザ加工する工程を含むものである。 Furthermore, the laser processing method according to the present invention includes a step of laser processing a workpiece using the laser processing apparatus described above.
この発明のレーザ加工装置によれば、xスキャナ位置調整機構によって、x軸方向ガルバノメータの回転軸の倒れを調整することができ、また、yスキャナ位置調整機構によって、y軸方向ガルバノメータの回転軸の倒れを調整することができるため、レーザビーム照射位置の補正精度を向上させることが可能になるという効果がある。 According to the laser processing apparatus of the present invention, the tilt of the rotation axis of the x-axis galvanometer can be adjusted by the x scanner position adjustment mechanism, and the rotation axis of the y-axis galvanometer can be adjusted by the y scanner position adjustment mechanism. Since the tilt can be adjusted, the correction accuracy of the laser beam irradiation position can be improved.
また、この発明のレーザ加工装置によれば、yスキャナ位置調整機構によって、y軸方向ガルバノメータの回転軸の倒れを回転調整することができるため、レーザビーム照射位置の補正精度を向上させることが可能になるという効果がある。 Also, according to the laser processing apparatus of the present invention, the y scanner position adjustment mechanism can rotate and adjust the tilt of the rotation axis of the y-axis galvanometer, so that the correction accuracy of the laser beam irradiation position can be improved. There is an effect of becoming.
さらに、この発明のレーザ加工方法によれば、上述したレーザ加工装置を用いてレーザビーム照射位置を補正するため高精度なレーザ加工が可能になるという効果がある。 Furthermore, according to the laser processing method of the present invention, since the laser beam irradiation position is corrected using the above-described laser processing apparatus, there is an effect that highly accurate laser processing can be performed.
実施の形態1.
次に、この発明の実施の形態1について、図1〜図18を用いて説明する。なお、先述の図22において示したレーザ加工装置の構造は、本願発明のレーザ加工装置の基本的な構造と共通しており、図1〜図18において、図22と同一符号は、同一若しくは相当部分を示すものである。図1に示した2軸のガルバノメータ(スキャナ)13とfθレンズ15を備える2次元スキャンシステムにおいて、x軸方向ガルバノメータ(xスキャナ)13aとy軸方向ガルバノメータ(yスキャナ)13bを、ともに、スキャン角度(図1のαとβ)を等ピッチかつ同じ幅だけ振った場合、レーザビーム11の被加工物17上の到達座標は、図2の●(黒丸)に示すパターンとなる。スキャン角度を等ピッチかつ同じ幅だけ振ることから期待される到達座標(以下、目標座標と呼ぶ)は◇(白菱)であり、等ピッチかつ正方形の整列したパターンとなる。これに対し、●のパターンは歪み、位置決め誤差が発生している。
Next,
なお、角度αは、x軸方向ガルバノメータ13aがスキャンを行っていない状態(中立位置、y軸方向ガルバノメータ13bも中立位置の場合は、レーザビーム11はfθレンズ15の中央を貫く)からの、x軸方向ガルバノメータ13aによるレーザビーム11のX軸方向へのスキャン角度を示している。また、同様に、角度βは、y軸方向ガルバノメータ13bがスキャンを行っていない状態(中立位置、x軸方向ガルバノメータ13aも中立位置の場合は、レーザビーム11はfθレンズ15の中央を貫く)からの、y軸方向ガルバノメータ13bによるレーザビーム11のY軸方向へのスキャン角度を示している。
Note that the angle α is an x value from a state where the
図2では、ガルバノメータ13の取り付け誤差などの製造誤差は無視しているため、●のパターンの歪みは、前記課題1および課題2による原理的な歪み(2軸のガルバノメータ13やfθレンズ15を用いることに起因して生じる原理的な位置決め誤差)である。この歪みを特許文献1〜3に記載されているような補正式へフィッティングし、到達座標●が目標座標◇に一致するようにスキャン角度を補正すると、図3に示すパターンとなる。
図4は、図3の各目標座標◇を原点Oに取り直しながら到達座標●を重ねて描くことで、残留する位置決め誤差(補正誤差)の程度を表現した(図3における補正後の残留する位置決め誤差を表す)図である。誤差は拡大表示している。
In FIG. 2, since manufacturing errors such as mounting errors of the
FIG. 4 represents the degree of the remaining positioning error (correction error) by redrawing each of the target coordinates ◇ in FIG. 3 at the origin O while overlapping the arrival coordinates ● (residual positioning after correction in FIG. 3). FIG. The error is magnified.
本発明では、次の3種類の製造誤差を想定する。
製造誤差1:ガルバノスキャン角度の中立位置の誤差、すなわちスキャンを行っていない状態でも存在するスキャン方向(旋回方向)の角度ずれ(εa、εb)(図5参照)。図5において、ガルバノミラー14を示す実線側が、ガルバノメータ13に角度ずれが生じている状態のガルバノメータ13に固定されたガルバノミラー14の位置であり、破線側が、XYZ座標軸に対して誤差なく配置されたガルバノメータ13に固定されたガルバノミラー14の位置を示している。以降の製造誤差2、3についても、実線側は誤差が生じた配置、破線側は誤差のない配置をそれぞれ示すものとする。
In the present invention, the following three types of manufacturing errors are assumed.
Manufacturing error 1: Neutral position error of galvano scan angle, that is, angular deviation (εa, εb) in the scan direction (turning direction) that exists even when scanning is not performed (see FIG. 5). In FIG. 5, the solid line side showing the
製造誤差2:ガルバノメータ13の回転軸20に対するガルバノミラー14の取り付け角度誤差(面倒れ誤差、δa、δb)(図6参照)。
製造誤差3:ガルバノメータ13の取り付け誤差、図1に示す2次元スキャンシステム全体のXYZ座標軸に対するガルバノメータ13の回転軸20の倒れ(図7参照)。図7において、ψaは、XY面内においてガルバノメータ回転軸20aの倒れている方向を、X軸正の方向から測った角度、ψbは、YZ面内においてガルバノメータ回転軸20bの倒れている方向をY軸負の方向から測った角度をそれぞれ示している。また、ωa、ωbは、xスキャナ13a、yスキャナ13bの倒れ前の回転軸と、倒れ後の回転軸とが成す角度を示している。また、図中において、破線21で入射光軸を示す。x軸方向ガルバノミラー14aに入射する入射光軸を符号21aで、y軸方向ガルバノミラー14bに入射する入射光軸を符号21bで示す。
Manufacturing error 2: Mounting angle error (surface tilt error, δa, δb) of the
Manufacturing error 3: mounting error of the
製造誤差1が発生した場合、図2に相当するレーザビーム11の到達座標のパターンを図8に示す。図8(a)はxスキャナ13aの、図8(b)はyスキャナ13bのスキャン角度に中立位置の誤差が発生した場合である。図2で示したパターンの歪みはほぼそのままで、スキャンエリアの原点Oからドリフトしている。すなわち、前記課題5のオフセットずれが発生している。
FIG. 8 shows a pattern of arrival coordinates of the
製造誤差2が発生した場合、図2に相当するレーザビーム11の到達座標のパターンを図9に示す。図9(a)はxスキャナ13aの、図9(b)はyスキャナ13bのガルバノミラー14に面倒れ誤差が発生した場合である。図9(a)、(b)ともに前記課題5のオフセットずれが支配的だが、図9(a)ではx軸のX軸に対する若干の傾斜が、すなわち前記課題3の直交ずれが発生している。一方、図9(b)ではパターンに若干の回転が、すなわち前記課題4の回転ずれが発生している。
When the manufacturing error 2 occurs, the pattern of the arrival coordinates of the
製造誤差3が発生した場合、図2に相当するレーザビーム11の到達座標のパターンを図10に示す。図10(a)はxスキャナ13aの、図10(b)はyスキャナ13bの回転軸20に倒れが発生した場合である。但し、図7に示した角度ψaおよびψbは0degとしている(すなわち、回転軸20と入射光軸21とが成す面内で、ガルバノメータ13が倒れる(回転する)としている)。やはり、図10(a)、(b)ともに前記課題5のオフセットずれが発生しているが、図10(a)ではx軸のX軸に対する若干の傾斜が、すなわち前記課題3の直交ずれが発生している。図10(b)ではパターンに若干の回転が、すなわち前記課題4の回転ずれが発生している。
FIG. 10 shows a pattern of arrival coordinates of the
一方、図7に示した角度ψaおよびψbを90degとした場合(すなわち、入射光軸21と垂直な面内で、ガルバノメータ13が倒れる(回転する)とした場合)の、図2に相当するレーザビーム11の到達座標のパターンは図11となる。図11(a)はxスキャナ13aの、図11(b)はyスキャナ13bの回転軸20に倒れが発生した場合である。図11(a)では前記課題5のオフセットずれしか発生していないのに対し、図11(b)ではx軸のX軸に対する若干の傾斜が、すなわち前記課題3の直交ずれが発生している。
On the other hand, when the angles ψa and ψb shown in FIG. 7 are 90 degrees (that is, when the
以上のように、製造誤差1〜3において示した誤差を任意の値で複合させた場合、図2に相当するレーザビーム11の到達座標のパターンは図12となる。但し、前記課題5のオフセットずれは、被加工物17をオフセットさせることで対応できるため、到達座標●の9点×9点のパターンの中心点にXY座標系の原点Oを取り直した。さらに、図12で示したパターンの歪みに対し、図3を導くのに用いた補正式と同じ補正式によって到達座標●が目標座標◇に一致するようにスキャン角度の補正を行うと、図4に相当する補正後の残留する位置決め誤差の程度は図13となる。
As described above, when the errors shown in the
図4と図13を比較すると、図13の方が補正後に残留する位置決め誤差の程度が大きい。すなわち、前記製造誤差1〜3のような製造誤差が存在する場合は、製造誤差が存在せず前記課題1および課題2による原理的な歪みだけの場合と比較して、補正後の残留する位置決め誤差も大きくなる。これは、補正前のパターンである図12が、図2に対して平行四辺形状(あるいは菱形状)に扁平したからであり、用いた補正式で表現しきれない高次の成分が発生したためである。
Comparing FIG. 4 and FIG. 13, the degree of positioning error remaining after correction is larger in FIG. That is, when a manufacturing error such as the
そこで本実施の形態1では、図12に示すような前記平行四辺形状(あるいは菱形状)の扁平を修正するレーザビーム照射位置補正が可能なレーザ加工装置について示す。前記平行四辺形状(あるいは菱形状)の扁平は、前記課題3の直交ずれや前記課題4の回転ずれが複合した状態であり、これを修正するには、すなわちx軸をX軸に対して平行に、y軸をY軸に対して平行にできれば良い。 Therefore, in the first embodiment, a laser processing apparatus capable of correcting the irradiation position of the laser beam for correcting the flat shape of the parallelogram (or rhombus) as shown in FIG. 12 will be described. The flattened shape of the parallelogram (or rhombus) is a state in which the orthogonal deviation of the problem 3 and the rotational deviation of the problem 4 are combined. To correct this, that is, the x axis is parallel to the X axis. In addition, it is sufficient if the y axis can be made parallel to the Y axis.
図8〜図11で示したように前記製造誤差1〜3のうち、これら直交ずれや回転ずれを発生させ得るのは、製造誤差2による面倒れ誤差と、製造誤差3によるガルバノメータ13の回転軸20の倒れである。このうち、補正調整が比較的容易なのは、製造誤差3によるガルバノメータ13の回転軸20の倒れである。x軸をX軸に対して平行にする補正調整と、y軸をY軸に対して平行にする補正調整は、別々に(独立に)行えるのが望ましい。y軸のY軸に対する傾斜を補正調整し得るのは、図7に示した角度ψbが0degの方向へyスキャナ13bの回転軸20bを傾けることだけである。しかし、これは図10(b)で示したように回転ずれを発生させるため、x軸のX軸に対する傾斜を伴う。x軸のX軸に対する傾斜の補正調整は、同じく図7に示した角度ψaが0degの方向へxスキャナ13aの回転軸20aを傾けることによって行う。
As shown in FIGS. 8 to 11, among the
すなわち、図14の矢印(丸付き数字1と丸付き数字2で示す)方向へ、xスキャナ13aをその回転軸20aと入射光軸21aとが成す面内で回転調整する機構(xスキャナ位置調整機構)を設け、同様にyスキャナ13bもその回転軸20bと入射光軸21bとが成す面内で回転調整する機構(yスキャナ位置調整機構)を設ける。そして、まずy軸とY軸が平行になるように、fθレンズ15に近い側のyスキャナ13bの回転軸20bを傾けて調整し(丸付き数字1で示す方向への調整)、次にx軸とX軸が平行になるように、xスキャナ13aの回転軸20aも傾けて調整する(丸付き数字2で示す方向への調整)。この手順で補正調整を行うことで、試行錯誤的な繰り返し反復調整を避けることができる。
That is, a mechanism for adjusting the rotation of the
このようにして、図12のパターンに対しレーザビーム11の照射位置を補正した場合の、図2に相当するレーザビーム11の到達座標のパターンは図15となる。さらに、図15で示したパターンの歪みに対しスキャン角度の補正を行うと、図4に相当する補正後の残留する位置決め誤差の程度は図16となる。図16に示した補正後の残留する位置決め誤差は、図13に比べ改善され、図4に近い状態まで位置決め精度が向上している。
In this way, when the irradiation position of the
つまり、この発明の実施の形態1によるレーザ加工装置は、xスキャナ13a、yスキャナ13bおよびfθレンズ15を有し、レーザ発振器10から発振されたレーザビーム11の二次元スキャンを行う二次元スキャンシステムを備えたレーザ加工装置において、上記二次元スキャンシステムは、xスキャナ13aを、xスキャナ13aの回転軸20aと、xスキャナ13aを構成するx軸方向ガルバノミラー14aに入射するレーザビーム11の入射光軸21aとが成す面内で位置調整するxスキャナ位置調整機構と、yスキャナ13bを、yスキャナ13bの回転軸20bと、yスキャナ13bを構成するy軸方向ガルバノミラー14bにおける反射光の光軸が、fθレンズ15の中央を貫く場合の、y軸方向ガルバノミラー14bに入射するレーザビーム11の入射光軸21bとが成す面内で位置調整するyスキャナ位置調整機構を備えたことを特徴としている。ここで言う入射光軸21(21a、21b)とは、製造誤差のない理想的な2次元スキャナにおける、各ガルバノメータ13(13a、13b)がスキャンを行っていない状態(中立位置、fθレンズ15の中央を貫く)での、レーザビーム11の光路を指している。
That is, the laser processing apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a x-scanner 13a, a y-
また、一例として、前記xスキャナ位置調整機構は、x軸方向ガルバノミラー14aの中心、またはxスキャナ13aの回転軸20a上の一点を、回転中心として、xスキャナ13aの回転軸20aを回転調整する調整手段を備えたことを特徴としている。
また、一例として、前記yスキャナ位置調整機構は、y軸方向ガルバノミラー14bの中心、またはyスキャナ13bの回転軸20b上の一点を、回転中心として、yスキャナ13bの回転軸20bを回転調整する調整手段を備えたことを特徴としている。
As an example, the x scanner position adjusting mechanism rotates and adjusts the
Further, as an example, the y scanner position adjusting mechanism rotates and adjusts the
図17、図18に示すように、xスキャナ位置調整機構、またはyスキャナ位置調整機構は、θ軸ステージ30にスキャナ13(13a、13b)を取り付けた状態に構成され、図17(a)にその上面図を、図17(b)にその側面図を例示するように、回転中心を、ガルバノミラー14の回転軸20上の一点(ピン36の配置点)とするか、図18(a)にその上面図を、図18(b)にその側面図を例示するように、回転中心を、ガルバノミラー14の中心とするのかを選択して用いることができる。なお、スキャナ13の回転軸20を傾斜させて回転調整するスキャナ位置調整機構としての機能があれば、図17、図18の例に限らず、他の構成とすることも可能であることは言うまでもない。
As shown in FIGS. 17 and 18, the x scanner position adjusting mechanism or the y scanner position adjusting mechanism is configured with the scanner 13 (13 a, 13 b) attached to the θ-
図17、図18に示すように、スキャナ13は、ガルバノメータ固定部材31に保持され、ガルバノメータ固定部材31に開口された長孔34(39)に、ロックネジ35を嵌合させて、ロックネジ35によってθ軸ステージ30に保持される。バネ32とマイクロメータ33によって長孔34(39)の範囲内でガルバノメータ固定部材31をピン36(図18ではガルバノミラー14の中心)を回転中心として回転調整することで、スキャナ13の回転軸20を傾けて調整することが可能となる。なお、図18に示すスキャナ位置調整機構においては、ガルバノメータ固定部材31底部に、回転方向に沿った長孔37を設け、その長孔37にピン38を嵌合させて、回転調整のための軌道を設定している。
As shown in FIGS. 17 and 18, the
すなわち、本実施の形態1で示したレーザ加工装置は、上述したxスキャナ位置調整機構およびyスキャナ位置調整機構を設けたため、製造誤差が存在する(大きい)場合であっても、高次の補正式を用いることなく、位置決め精度を向上させることができる。このレーザ加工装置を用いることによって、より高精度なレーザ加工が可能となることは言うまでもない。 That is, since the laser processing apparatus shown in the first embodiment is provided with the above-described x scanner position adjusting mechanism and y scanner position adjusting mechanism, even if a manufacturing error exists (large), high-order correction is performed. Positioning accuracy can be improved without using an equation. It goes without saying that by using this laser processing apparatus, laser processing with higher accuracy becomes possible.
実施の形態2.
実施の形態1で記したように、y軸のY軸に対する傾斜を補正調整し得るのは、図7に示した角度ψbが0degの方向へyスキャナ13bの回転軸20bを傾けることだけである。しかし、x軸のX軸に対する傾斜の補正調整は、xスキャナ13aの回転軸20aを傾けるだけではなく、図7に示した角度ψbが90degの方向へyスキャナ13bの回転軸20bを傾けることによっても、行うことができる。
Embodiment 2.
As described in the first embodiment, the inclination of the y-axis with respect to the Y-axis can be corrected and adjusted only by inclining the
すなわち、図19の矢印(丸付き数字1と丸付き数字2で示す)方向へ、yスキャナ13bをその回転軸20bと入射光軸21bとが成す面内で回転調整し、さらにyスキャナ13bに入射光軸21bと垂直な面内で回転調整する機構(yスキャナ位置調整機構)を設ける。そして、まずy軸とY軸が平行になるように、yスキャナ13bの回転軸20bをその回転軸20bと入射光軸21bとが成す面内で傾けて調整し(丸付き数字1で示す方向への調整)、次にx軸とX軸が平行になるように、yスキャナ13bの回転軸20bを入射光軸21bと垂直な面内で傾けて調整する(丸付き数字2で示す方向への調整)。この手順で補正調整を行うことで、試行錯誤的な繰り返し反復調整を避けることができる。
That is, the
このようにして、図12のパターンに対しレーザビーム11の照射位置を補正した場合の、図2に相当するレーザビーム11の到達座標のパターンは図20となる。さらに、図20で示したパターンの歪みに対しスキャン角度の補正を行うと、図4に相当する補正後の残留する位置決め誤差の程度は図21となる。図21に示した補正後の残留する位置決め誤差は、図13に比べ改善され、図4に近い状態まで向上している。
In this way, when the irradiation position of the
つまり、この発明の実施の形態2によるレーザ加工装置は、xスキャナ13a、yスキャナ13bおよびfθレンズ15を備え、レーザ発振器10から発振されたレーザビーム11の二次元スキャンを行う二次元スキャンシステムを備えたレーザ加工装置において、二次元スキャンシステムは、yスキャナ13bを、yスキャナ13bの回転軸20bと、yスキャナ13bを構成するy軸方向ガルバノミラー14bにおける反射光の光軸が、fθレンズ15の中央を貫く場合の、y軸方向ガルバノミラー14bに入射するレーザビーム11の入射光軸21bとが成す面内で位置調整し、なおかつ、yスキャナ13bを、入射光軸21bと垂直な面内で位置調整するyスキャナ位置調整機構を備えたことを特徴としている。
That is, the laser processing apparatus according to the second embodiment of the present invention includes a two-dimensional scan system that includes the
すなわち、この発明の実施の形態2で示したレーザ加工装置では、実施の形態1と同様、製造誤差が存在する(大きい)場合であっても、高次の補正式を用いることなく、位置決め精度を向上させることができる。この実施の形態2において示したレーザ加工装置を用いることによって、より高精度なレーザ加工が可能となることは言うまでもない。 That is, in the laser processing apparatus shown in the second embodiment of the present invention, as in the first embodiment, even if a manufacturing error exists (large), positioning accuracy is not used without using a higher-order correction equation. Can be improved. Needless to say, by using the laser processing apparatus shown in the second embodiment, laser processing with higher accuracy becomes possible.
10 レーザ発振器 11 レーザビーム
12 反射ミラー 13 ガルバノメータ
13a x軸方向ガルバノメータ(xスキャナ)
13b y軸方向ガルバノメータ(yスキャナ)
14 ガルバノミラー 14a x軸方向ガルバノミラー
14b y軸方向ガルバノミラー 15 fθレンズ
16 スキャン可能なエリア 17 被加工物
18 テーブル 19 テーブル駆動機構
20、20a、20b 回転軸 21、21a、21b 入射光軸
30 θ軸ステージ 31 ガルバノメータ固定部材
32 バネ 33 マイクロメータ
34、37、39 長孔 35 ロックネジ
36、38 ピン。
DESCRIPTION OF
13b Y-axis galvanometer (y scanner)
14
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007016388A JP4282720B2 (en) | 2007-01-26 | 2007-01-26 | Laser processing apparatus and laser processing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007016388A JP4282720B2 (en) | 2007-01-26 | 2007-01-26 | Laser processing apparatus and laser processing method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008185607A true JP2008185607A (en) | 2008-08-14 |
JP4282720B2 JP4282720B2 (en) | 2009-06-24 |
Family
ID=39728734
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007016388A Active JP4282720B2 (en) | 2007-01-26 | 2007-01-26 | Laser processing apparatus and laser processing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4282720B2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011070058A (en) * | 2009-09-28 | 2011-04-07 | Brother Industries Ltd | Scanning light measurement apparatus, image display controller and method of controlling image display |
KR101358804B1 (en) | 2013-05-09 | 2014-02-07 | (주)피플레이저테크 | Apparatus for radiating laser beam and method for operating the same |
EP3753705A1 (en) * | 2019-06-21 | 2020-12-23 | EOS of North America, Inc. | Additive manufacturing apparatus |
CN114379081A (en) * | 2021-12-16 | 2022-04-22 | 华南理工大学 | Double-laser double-vibrating-mirror same-breadth calibration platform and calibration method thereof |
CN116339238A (en) * | 2023-03-31 | 2023-06-27 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | Beam motion control method for independent beam scanning five-axis laser processing equipment |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6484204B2 (en) * | 2016-09-09 | 2019-03-13 | ファナック株式会社 | Galvano scanner |
-
2007
- 2007-01-26 JP JP2007016388A patent/JP4282720B2/en active Active
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011070058A (en) * | 2009-09-28 | 2011-04-07 | Brother Industries Ltd | Scanning light measurement apparatus, image display controller and method of controlling image display |
KR101358804B1 (en) | 2013-05-09 | 2014-02-07 | (주)피플레이저테크 | Apparatus for radiating laser beam and method for operating the same |
EP3753705A1 (en) * | 2019-06-21 | 2020-12-23 | EOS of North America, Inc. | Additive manufacturing apparatus |
CN114379081A (en) * | 2021-12-16 | 2022-04-22 | 华南理工大学 | Double-laser double-vibrating-mirror same-breadth calibration platform and calibration method thereof |
CN116339238A (en) * | 2023-03-31 | 2023-06-27 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | Beam motion control method for independent beam scanning five-axis laser processing equipment |
CN116339238B (en) * | 2023-03-31 | 2024-04-05 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | Beam motion control method for independent beam scanning five-axis laser processing equipment |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4282720B2 (en) | 2009-06-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4282720B2 (en) | Laser processing apparatus and laser processing method | |
US8497450B2 (en) | On-the fly laser beam path dithering for enhancing throughput | |
JP4401410B2 (en) | Laser processing equipment | |
JPH08174256A (en) | Laser beam machining method | |
JP2008290137A (en) | Laser beam machining apparatus | |
US11079571B2 (en) | Laser processing apparatus | |
JP4184288B2 (en) | Laser processing machine | |
WO2020099038A1 (en) | Automatic calibration of a laser processing system using an integrated telecentric optical detector with limited degrees of freedom | |
JP2008173651A (en) | Doe adjustment method and laser beam machining apparatus | |
KR20200140213A (en) | Apparatus for automatically correcting the position of laser scanning system | |
JP2007516840A (en) | Method, apparatus and diffraction grating for separating semiconductor elements formed on a substrate by changing the diffraction grating | |
JP2011067840A (en) | Laser beam machine | |
JP2008180983A (en) | Laser microfabrication method | |
KR102324548B1 (en) | Laser machining system and laser machining method | |
US20240157641A1 (en) | Directed energy beam deflection field monitor and corrector | |
JP2013116488A (en) | Beam machining apparatus and method for machining substrate using the same | |
JP4940907B2 (en) | Laser processing method and microcell manufactured using the method | |
JP2007229744A (en) | Laser beam machining method and apparatus | |
KR102177243B1 (en) | Laser processing apparatus including polygon scanner and method thereof | |
JP2009101382A (en) | Irradiation position detecting device, irradiation position correcting tool set, and laser beam machining apparatus | |
US8520708B2 (en) | Laser scanning device and method using the same | |
JP2021099419A (en) | Laser irradiation device | |
JP4667329B2 (en) | Laser processing equipment | |
TW201032936A (en) | System and method for laser processing | |
JP7475725B1 (en) | Beam rotator, laser processing device, and laser processing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081212 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090303 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090317 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4282720 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120327 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120327 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130327 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130327 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140327 Year of fee payment: 5 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |