JPH01273683A

JPH01273683A - レーザ加工装置

Info

Publication number: JPH01273683A
Application number: JP63102709A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ito; 弘伊藤; Shuichi Ishida; 修一石田; Yasutomo Fujimori; 康朝藤森
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-04-27
Filing date: 1988-04-27
Publication date: 1989-11-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明はレーザ加工装置に係り、特に倣い制御方式の装
置に関する。

（従来の技術）倣い制御方式のレーザ加工装置としては、従来特開昭５
４−３１８９９号公報に開示された装置が知られている
。この装置は第３図に示す構成になっている。すなわち
、レーザ発振器（１）を有し、この発振器から放出され
たレーザ光（２）の光路にはレーザ光（２）を加工に用
いる出力密度の高いレーザ光（２ａ）と、検出に用いる
出力密度の低いレーザ光（２ｂ）とに分けるビームスプ
リッタ（３）が設けられている。レーザ光（２ａ）の光
路にはモジュレータ（４）および反射鏡（５）が設けら
れ、この反射鏡（５）で直角に反射されたレーザ光（２
ａ）は第１の集光レンズ（６ａ）に入射するようになっ
ている。

一方、レーザ光（２ｂ）は反射鏡（７）で反射されて、
レーザ光（２ａ）と平行の光路にされた後、さらに反射
鏡（８）でレーザ光（２ａ）と同軸になるように直角に
反射され、集光レンズ（６ｂ）に入射するようになって
いる。上記第１．第２の集光レンズは支持体（９）に一
体に支持されている。支持体（９）はモータ（１０）の
回転運動を直線運動に変換する送り機構（１１）に結合
されている。集光レンズ（６ａ）　、　（８ｂ）のそれ
ぞれの下方に位置し、またそれらの外周面が上記レンズ
の光軸を横切って回転される一対の円板（１０ａ）　、
　（１０ｂ）が段状に設けられている。これら円板は回
転軸（１１）に共通に軸着され、減速機（１２）を介し
てモータ（１３）によって駆動される。下方側の円板（
１０ａ）の外週面には所望のパターン（１４）を形成し
た透明材からなるマスク（１５）が固定されている。マ
スク（１５）が固定されている円板（１０ａ）の外周部
の一部はマスク（１５）を照明するための通過孔（１Ｂ
）に形成されている。上記支持体（９）には光検出器（
１８）が取付けられ、通過孔（１６）に対面している。

光検出器（１８）の検出信号はモジュレータ（４）を制
御する制御回路（２０）に送られるようになっている。

また、支持体（９）用のモータ（ｌＯ）は送り速度制御
回路（２１）と接続している。

以上のような構成で、加工は次のように行われる。上方
になる円板（１０ａ）の外周面に複数の被加工物（２２
）が所定ピッチで放射状に配列される。マスタ（１５）
も被加工物（２２）と同数それぞれ対面して配列される
。一対の円板（１０ａ）　、（１０ｂ）が定速度で回転
される一方、支持体（９）がモータ（１０）、送り機構
（１１）によって定速度で半径方向に往復動される。光
検出器（１８）は上記の回転と往復動中にマスタ（１５
）を透過してきたレーザ光（２ｂ）を検出し、その光量
が制御回路（２０）へ送られる。制御回路（２ｏ）では
マスタ（１５）におけるパターン（１４）に照射された
ときの光量と、パターン（１４）以外の部分に照射され
たときの光量との違いでモジュレータ（４）をオン、オ
フ制御する。すなわち、パターン（１４）に照射された
ときの光量の検出時にレーザ光（２ａ）が被加工物（２
２）が照射され、パターン（１４）と同形に加工される
。

なお、上記従来例の他に、実開昭６０−１１１８７号に
あるようにパターンをプログラム化し、このプログラム
に基づいて、レーザ光を走査する反射鏡や、ＸＹテ〜プ
ルを制御してレーザ加工を行うことが知られている。

（発明が解決しようとする課８）上記前者の場合では、マスクを配列するテーブルと被加
工物を配列するテーブルの二つが必要であり、また、検
出用と加工用の二種の光学系が必要であり、さらに、こ
れら光学系のための二つの駆動系が必要となり、装置が
大形化してしまう欠点があった。また、後者の場合、微
細なパターンの加工が困難となるばかりでなく、プログ
ラムが極めて繁雑となる欠点があった。本発明はこのよ
うな事情に鑑みてなされたもので、装置が大形化せずに
微細なパターンを高精度に加工するレーザ装置を提供す
ることを目的とする。

Ｃ発明の構成］（課順を解決するための手段と作用）エネルギレベルが照明レベルと加工レベルに変更可能な
二つのレーザ光を予め定められた範囲に２次元走査する
可変光学系と、基準パターンを有し上記可変光学系を経
た上記照明レベルのレーザ光で照射されるパターン原板
と、上記照明レベルのレーザ光の上記二次元走査の照射
を受けた上記基準パターンを含む領域からの反射光量を
検出する検出手段と、上記可変光学系に駆動信号を送出
するとともに上記検出した反射光量から上記基準パター
ンを記憶しこの記憶した信号から被加工物に対し上記加
工レベルのレーザ光を上記基準パターンに応じた照射に
制御する制御部とを備えた構成としたもので、基準パタ
ーンの走査時と加工時の光学系が同一のため、極めて良
好に再現加工する。

（実施例）以下、実施例を示す図面に基づいて本発明を説明する。

第１図は本発明の一実施例で、エネルギレベルが照明用
、加工用の高低に切換え可能な連続発振のＹＡＧレーザ
等からなるし〜ザ発振器（３ｏ）（以下、単に発振器と
略す）が所定位置に設けられている。この発振器（３０
）から放出されたレーザ光（３１）はＸ方向に走査する
第１の走査光学系（３２）とこの光学系と対になって設
けられＹ方向に走査する第２の走査光学系（３３）とを
経て記録兼加工用の第１の集光レンズ（３４）によって
集光されるようになっている。発振器（３０）とこの発
振器側に位置した第１の走査光学系（３２）におけるレ
ーザ光（３１）の光路には部分反射鏡（３５）が設けら
れている。部分反射鏡（３５）は第１の走査光学系（３
２）から発振器（３０）に向かう反射光を上記光路に同
一平面内で直角に反射させるように反射面が傾けられて
いる。

部分反射鏡（３５）よりの上記反射光の光路には第２の
集光レンズ（３６）および光検出器（３７）が順次設け
られている。光検出器（３７）はパターン原板（５０）
の位置および集光レンズ（３４）、（３Ｂ）の位置によ
り設置位置が決まる。その位置はパターン原板（５０）
の位置に対して共役な位置となる必要がある。第１゜第
２の走査光学系の制御のために、光検出器（３７）の検
出信号を入力する制御部（４０）が設けられている。制
御部（４０）は第２図に示すように、上記検出信号を入
力しこの入力信号に基準光量と比較した“１″、“０”
のオンまたはオフ信号を付加して出力する比較回路（４
１）と、比較回路（４１）から出力した信号を入出力回
路（４２）を通して記憶する記憶回路（４３）と、入出
力回路（４２）と記憶回路（４３）とのバス（４５）に
共通に接続される中央処理装置（４４）と、第１の走査
光学系（３２）の振り角を指令する第１のＤ／Ａ変換器
（４６）およびその指令に基づく駆動をさせるＸ軸ドラ
イバ（４７）と、第２の走査光学系（３３）の振り角を
指令する第２のＤ／Ａ変換器（４８）およびその指令に
基づく駆動をさせるＹ軸ドライバ（４９）とを主要素と
して構成されている。中央処理装置（４４）は第１の集
光レンズ（３４）の焦点位置に置かれるパターン原板（
５０）に対する走査範囲と、記憶回路（４３）に記憶さ
れた走査信号を入出力回路（４２）を通して発振器（３
０）側へ送る指令の制御を行うようになっている。入出
力回路（４２）からはパターン原板（５０）に形成され
た基準パターン（５１）の照射時のときに、発振器（３
０）内に組込まれた音響素子等からなるＱスイッチ（図
示せず）を開く制御信号を送る回路構成になっている。

次に上記構成の作用について説明する。発振器（３０）
は低エネルギレベルに切換えられて、弱いレーザ光が放
出されるように準備される。ここで先ず、第１の集光レ
ンズ（３４）の焦点位置にパターン原板（５０）が公知
の位置決め手段によって定置される。次に、上記弱いレ
ーザ光が放出されるとともに、中央処理装置（４４）を
してパターン原板（５ｏ）に対してレーザ光（３１）が
第１．第２の走査光学系で定められた範囲を走査され、
光検出器（３７）の検出光量から基準パターン（５１）
の部分が“１＃、それ以外の部分が“θ″として記憶回
路（４３）に記憶される。上記走査後に発振器（３ｏ）
は高エネルギレベルに切換えられ、加工が準備される。

すなわち、パターン原板（５０）が除去され、同一位置
に被加工物（５２）が定置される。中央処理装置（４４
）をして第１、第２の走査光学系が第１．第２のＤ／Ａ
変換器（４Ｇ）　、　（４８）で振り角を制御され、そ
れぞれＸ。

Ｙ軸ドライバ（４７）　、　（４９）でＸＹに走査され
る。この走査時において、記憶回路（４３）に記憶され
た信号の内、基準パターン（５１）の位置で“１”の信
号、すなわち、上記図示せぬＱスイッチが開かれ、発振
中のレーザ光を発振器（３０）外に放出して第１の走査
光学系（３２）に入射させる。これにより被加工物（５
２）の加工面に基準パターン（５１）と同形のパターン
が加工される。

なお、パターン原板（５ｏ）および被加工物（５２）を
定置するために、インデックステーブル、水平方向に往
復動する切換えテーブル等を用いれば、効率的に同じパ
ターンが複数個加工することができる。また、基準パタ
ーン（５１）を記憶後は第１の集光レンズ（３４）を透
過したレーザ光を反射鏡や光ファイバで全く別の箇所に
導き、再度集光するように構成すれば被加工物（５２）
をパターン原板（５ｏ）と同じ箇所に配置する必要はな
い。さらに、上記実施例では発振器を制御してし゛−ザ
光のエネルギレベルを切替えたが、これに限ることなく
例えば加工用と照明用の２台の発振器を設け、これら発
振器から放出された二つのレーザ光をグイクロイックミ
ラ等で同一光軸に重畳するよにに構成してもよい。

［発明の効果］パターン原板のパターンの倣いと加工とを同一の光学系
にしたので、装置の構成が大幅に簡略化され、小形化を
達成することができた。また、光学系が同一であること
から、レンズの収差によるパターンの歪みなども相殺さ
れ、基準パターンを極めて高精度にしかも再現性よく加
工することができるようになった。したがって、一般の
倣い加工は無論のこと、マーキング加工においても極め
て良好に行なえるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は上記
第１図における制御部を示すブロック図、第３図は従来
例を示す構成図であ゛る。（３０〉・・・レーザ発振器（３２）・・・第１の走査光学系（可変光学系）（３３
）・・・第２の走査光学系（可変光学系）（３７）・・
・光検出器（検出手段）（４０）・・・制御部（５０）・・・パターン原板

Claims

【特許請求の範囲】

エネルギレベルが照明レベルと加工レベルに変更可能な
二つのレーザ光を予め定められた範囲に２次元走査する
可変光学系と、基準パターンを有し上記可変光学系を経
た上記証明レベルのレーザ光で照射されるパターン原板
と、上記照明レベルのレーザ光の上記二次元走査の照射
を受けた上記基準パターンを含む領域からの反射光量を
検出する検出手段と、上記可変光学系に駆動信号を送出
するとともに上記検出した反射光量から上記基準パター
ンを記憶しこの記憶した信号から被加工物に対し上記加
工レベルのレーザ光を上記基準パターンに応じた照射に
制御する制御部とを備えたことを特徴とするレーザ加工
装置。