JPH04280218A - レーザビームによる物体の切断方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザビームを集束
光学系（対物光学系）により絞り込んで物体に照射し、
この物体を切断する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ切断を行う場合のビーム用対物集
束光学系としては、レンズを用いる透過形光学系と、鏡
を用いる反射形光学系とがある。図２に反射形ビーム集
束光学系を用いたレーザ切断加工の一例を示している。 レーザ発振器１から出力される平行ビームが平面鏡３と
４で向きを変えられ、ビーム集束用対物光学系としての
凹面鏡５に導入され、凹面鏡５によって被加工物６の所
定位置に向けてレーザビームが絞り込まれる。

【０００３】この種のレーザ切断の加工中に問題となる
のは、ビームを照射された被加工物から各種の物質が飛
散し、飛散物がビーム集光用の対物光学系（凹面鏡５）
などに付着することである。光吸収率の大きな物質がレ
ンズや鏡の表面に付着すると、レーザビームのエネルギ
ーが付着物に吸収されて、レンズや鏡の表面に瞬時にし
て異常膨脹が起こり、光学系は破壊されてしまう。破壊
まで至らなくても、付着物による吸収作用のために被加
工物に照射されるエネルギーが減少し、切断面の品質が
低下する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】被加工物からの飛散物
がビーム集束用の対物光学系に付着しにくくする対策の
一つとして、焦点距離の長い対物光学系を用い、光学系
と被加工物との間隔を大きくする方法がある。対物光学
系を被加工物からできるだけ離すことにより、被加工物
からの飛散物が光学系に付着しにくくなる。しかし集光
光学系の焦点距離を長くすると、焦点位置におけるビー
ムスポットの径が大きくなり（焦点位置でのスポット径
は集束光学系の焦点距離に比例する）、したがって集束
ビームのエネルギー密度が低下する。そのため切断能力
、特性が悪くなる。

【０００５】この発明は前述した従来の問題点に鑑みて
なされたもので、その目的は、ビーム集束用の対物光学
系と被加工物との間隔を大きくしても集束ビームのエネ
ルギー密度を低下させない方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこでこの発明では、レ
ーザ発振器からの平行ビームをビーム発散用光学系によ
り適宜に発散させてからビーム集束用の対物光学系に導
入することで、対物光学系の焦点より遠方にビームを集
束させるようにした。

【０００７】

【作用】前記対物光学系に平行ビームを導入すれば、そ
の焦点位置にビームが集束する。しかしビーム発散用光
学系により平行ビームを適宜に発散させて対物光学系に
導入すれば、焦点より遠方にビームが集束する。つまり
、対物光学系単独の焦点距離より両系を合成した焦点距
離が大きくなる。

【０００８】

【実施例】ビーム集束用対物光学系として反射形光学系
（凹面鏡）を用いた実施例を図１に示している。レーザ
発振器１から出力される平行ビームは平面鏡３と凸面鏡
７によって進行方向を変えられ、ビーム集束用対物光学
系としての凹面鏡５に導入され、凹面鏡５により被加工
物６に向けてビームが集束される。

【０００９】図２の従来の光学系における平面鏡４が図
１の実施例では凸面鏡７に置き換っている。この凸面鏡
７が前述したビーム発散用光学系であり、凸面鏡７によ
って平行ビームが適宜に発散されて凹面鏡５に入射する
。ビーム集束用対物光学系としての凹面鏡５の焦点距離
は図２の従来のものと同じでよいが、凸面鏡７によって
発散されたビームが入射するので、凹面鏡５の径は入射
ビームを全て反射することができる大きさとする。

【００１０】図１と図２を比較すればわかるように、凹
面鏡５に平行ビームを入射すれば、その焦点位置にビー
ムが集束する。しかし凸面鏡７で発散したビームを凹面
鏡５に入射しているので、凹面鏡５の焦点よりも遠方に
ビームが集束する。そのビーム集束位置に被加工物６を
位置合わせするのであるから、本発明の方法によって凹
面鏡５と被加工物６の間隔を従来より大きくすることが
できる。しかも凹面鏡５でのビーム径が大きくなるので
、集束ビームのスポット径は大きくならず（スポット径
ｄは凹面鏡５に入射するビーム径Ｄに反比例する。）、
エネルギー密度は低下しない。なお勿論であるが、レン
ズを用いた透過形光学系によっても本発明を実施するこ
とができる。

【００１１】

【発明の効果】この発明では平行ビームをビーム発散用
光学系により適宜に発散させてビーム集束用対物光学系
に導入するので、これらの光学系の複合された焦点距離
は長くなり、対物光学系と被加工物との間隔を大きくす
ることができる。一方、発散用光学系により集束用光学
系でのビーム径が大きくなるので、スポット径は小さく
なり、集束されたビームのエネルギー密度は低下せず、
対物光学系を被加工物からできるだけ離すことで被加工
物からの飛散物が光学系に付着するのを防ぐことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による光学系の構成図

【図２
】従来の光学系の構成図

【符号の説明】

１　　レーザ発振器 ３　　平面鏡 ４　　平面鏡 ５　　凹面鏡（ビーム集束用対物光学系）６　　被加工
物 ７　　凸面鏡（ビーム発散用光学系）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レーザビームをビーム集束用の対物光
   学系により絞り込んで物体に照射してこれを切断する方
   法において、レーザ発振器からの平行ビームをビーム発
   散用光学系により適宜に発散させて前記対物光学系に導
   入することで、前記対物光学系の焦点より遠方にビーム
   を集束させることを特徴とするレーザビームによる物体
   の切断方法。