JPH11226767A - レーザ加工装置及び光軸調整用治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光軸調整の精度を向上させる光軸調整手段を
備えたレーザ加工装置を提供すること。 【解決手段】 複数のミラー１１〜１３及び光学素子１
４のうち、少なくとも互いに隣り合う２つのミラーにお
ける前側のミラーの後方、後ろ側のミラーの前方にそれ
ぞれ、光軸調整用のクロスヘアーを着脱自在に保持する
ためのターゲットホルダ２１Ａ、２１Ｂを設置して成
る。各ターゲットホルダはレーザ光の通過可能な開口を
有してこの開口部に前記クロスヘアーが着脱自在にされ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ加工装置に関
し、特にレーザ発振器からのレーザ光を、複数のミラー
及び少なくとも１つの光学素子を通して加工用光学系に
導き、この加工用光学系からのレーザ光で加工を行うよ
うにしたレーザ加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のレーザ加工装置における重要な
ニーズは、いかに加工品質を高め、さらに高い加工効率
を実現するかという点にある。それを決定する要因の１
つとして、ビーム状のレーザ光の光軸調整がある。すな
わち、この種のレーザ加工装置においては、装置の初期
の立ち上げ時には勿論のこと、日常においても定期的に
レーザ光の光軸調整を行う必要がある。

【０００３】光軸調整作業を考えた場合、短時間に精度
の高い調整が可能であるか否かが重要である。例えば、
図７に示すように、レンズのようなある固定された光学
素子の中央部に、しかも垂直にレーザ光を入射させるた
めの光軸調整作業や、折り返しミラーのような構成要素
に特定の角度でレーザ光を入射／出射させるための光軸
調整作業が必要である。このような光軸調整作業は、従
来は光学素子あるいはミラーの設置箇所に、これら光学
素子あるいはミラーに代えてターゲットを設置して調整
を行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この場合、光軸を光学
素子あるいはミラーの中心に調整するのは比較的容易で
あるが、垂直方向、すなわち入射角度の調整は目視が不
可能であるため、調整が困難かつラフになりがちであ
る。

【０００５】また、従来の方法では光学素子あるいはミ
ラーのような構成要素の設置位置にターゲットを設置す
るため、光学素子あるいはミラーとターゲットの入れ替
え作業を行う必要があり、時間と手間を要する。

【０００６】そこで、本発明の課題は、光軸調整の精度
を向上させる光軸調整手段を備えたレーザ加工装置を提
供することにある。

【０００７】本発明の他の課題は、光軸調整作業に必要
な時間の短縮化を図ることのできる光軸調整手段を備え
たレーザ加工装置を提供することにある。

【０００８】本発明の更に他の課題は、光学系の中心と
レーザ光のビーム中心の相対位置を直接視認することの
できる光軸調整手段を備えたレーザ加工装置を提供する
ことにある。

【０００９】本発明のより他の課題は、上記のレーザ加
工装置に適した光軸調整用治具を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によるレーザ加工
装置は、レーザ発振器からのレーザ光を、複数のミラー
及び少なくとも１つの光学素子を通して加工用光学系に
導き、該加工用光学系からのレーザ光で加工を行うよう
にしたレーザ加工装置において、前記複数のミラー及び
前記少なくとも１つの光学素子のうち、少なくとも互い
に隣り合う２つのミラーにおける前側のミラーの後方、
後ろ側のミラーの前方にそれぞれ、光軸調整用のクロス
ヘアーを着脱自在に保持するためのターゲットホルダを
設置して成り、該ターゲットホルダはレーザ光の通過可
能な開口を有して該開口部に前記クロスヘアーが着脱自
在にされていることを特徴とする。

【００１１】本発明によればまた、上記のレーザ加工装
置のための光軸調整用治具であって、光軸調整を必要と
する前記ミラーあるいは前記光学素子の直後あるいは直
前に配置されるターゲットホルダと、該ターゲットホル
ダに着脱自在に保持されるクロスヘアーとを含み、前記
ターゲットホルダは、レーザ光の通過域に開口を有し、
該光軸調整用治具は更に、前記開口部において前記クロ
スヘアーをスライド式に着脱可能な保持枠を有し、該保
持枠は前記ターゲットホルダに位置調整可能に取付けら
れていることを特徴とする光軸調整用治具が提供され
る。

【００１２】なお、前記保持枠は、垂直方向に関する位
置調整機構と、水平方向に関する位置調整機構とによっ
て位置調整可能に、前記ターゲットホルダに取付けられ
ていることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１〜図６を参照して、本発明の
好ましい実施の形態について説明する。はじめに、図２
を参照して、本発明が適用されるエキシマレーザ加工装
置について概略的に説明する。この例ではレーザ発振器
と加工機本体とは別に構成されている。加工機本体は架
枠１０を備えている。架枠１０には、図示しないレーザ
発振器で発生されたパルス状のレーザ光を加工光学系１
６に導くための第１ミラー１１、第２ミラー１２、第３
ミラー１３に加えて、第２ミラー１２と第３ミラー１３
との間に配置された光学素子１４及びこれを保持した光
学素子ホルダ１５が設けられている。

【００１４】架枠１０にはまた、加工光学系１６の直下
に、水平面においてＸ軸及びＹ軸方向に可動のＸ−Ｙテ
ーブル１７が設けられ、Ｘ−Ｙテーブル１７上には加工
テーブル１８が設けられている。１９は、加工テーブル
１８上でのレーザ光の焦点合わせや、実際の加工状態を
観察するための観察光学系であり、第４ミラー１９−１
及び図示しない観察カメラを含んで、第３ミラー１３の
上方からこの第３ミラー１３及び加工光学系１６を通し
て加工テーブル１８上の加工領域を観察できるようにな
っている。なお、加工光学系１６、Ｘ−Ｙテーブル１７
は、本発明の要旨では無いが、例えば加工光学系１６に
ついては、特開平８−３３９９５号に開示されている。

【００１５】本発明では、光軸調整用治具として、クロ
スヘアーと呼ばれる、中心を確認するためのターゲット
とこれを保持するためのターゲットホルダとを使用する
点に特徴がある。これらを図３を参照して説明する。

【００１６】図３において、本形態による光軸調整用治
具２０は、光軸調整を必要とするミラーあるいは光学素
子のすぐ後方に配置されるターゲットホルダ２１と、タ
ーゲットホルダ２１に着脱自在に保持されるクロスヘア
ー２２とを含む。ターゲットホルダ２１は、レーザ光の
通過域に開口２１−１を有する。この開口２１−１の周
縁部には、クロスヘアー２２をスライド式に着脱可能な
保持枠２３が位置調整可能なように取付けられている。
すなわち、保持枠２３は、垂直方向に関する位置調整機
構２３−１と、水平方向に関する位置調整機構２３−２
とによって位置調整可能に、ターゲットホルダ２１に取
付けられている。ここでは、位置調整機構２３−１は、
保持枠２３に上下方向に延びる長穴を設け、この長穴を
通してターゲットホルダ２１に止めねじをねじ込むこと
で実現される。一方、位置調整機構２３−２は、保持枠
２３に水平方向に延びる長穴２３−２ａを設け、この長
穴２３−２ａを通してターゲットホルダ２１に止めねじ
２３−２ｂをねじ込むことで実現される。このような位
置調整機構２３−１、２３−２により、クロスヘアー２
２の透過域の中心をオフセット調整できるようになって
いる。

【００１７】ターゲットホルダ２１は、その下部の取付
け部２１−２において加工機本体の架枠１０にボルトで
固定される。

【００１８】クロスヘアー２２は、周知のように、長四
角形の一部にレーザ光の透過域２２−１を持ち、この透
過域２２−１には、その中心２２−１ｃにおいて縦、横
にクロスする線が形成されている。透過域２２−１は、
ターゲットホルダ２１の開口２１−１に対応する大きさ
である。

【００１９】保持枠２３には、クロスヘアー２２を横方
向からスライドさせて出し入れ可能なスリット２３−３
が形成されている。

【００２０】以下では、上記の光軸調整用治具２０を用
いて、図１に示す様なエキシマレーザ加工装置の第２ミ
ラー１２と、第３ミラー１３間の光軸調整を行う場合に
ついて説明をする。この場合、第２ミラー１２のすぐ後
方、及び光学素子ホルダ１５のすぐ後方にそれぞれ、タ
ーゲットホルダ２１Ａ，２１Ｂが配置される。なお、タ
ーゲットホルダ２１Ａ、２１Ｂ以外の構成は、図２で説
明したものと同じである。

【００２１】ターゲットホルダ２１Ａ、２１Ｂは、加工
装置の初期の立ち上げ時にレーザ光のビームの中心と保
持しているクロスヘアー２２の透過域２２−１の中心２
２−１ｃが一致するように設定される。これにより定め
た仮想光軸を基準として光軸調整を行うことにより、以
後の日常の点検作業が簡素化される。

【００２２】実際の調整は以下の〜の手順にて行わ
れる。

【００２３】レーザ光が第２ミラー１２、第３ミラー
１３間を概ね水平に通るように、第１ミラー１１、第２
ミラー１２の角度を粗調整する。

【００２４】ターゲットホルダ２１Ａ、２１Ｂにそれ
ぞれクロスヘアー２２を設置し、ターゲットホルダ２１
Ｂのすぐ後方に白地の紙等のスクリーンを設置する。

【００２５】レーザ光を発振する。すると、ターゲッ
トホルダ２１Ｂ後方のスクリーンに、ターゲットホルダ
２１Ａ、２１Ｂに装着したクロスヘア２２の縦、横の線
の影が投影される。そして、ターゲットホルダ２１Ａ、
２１Ｂに対してレーザ光の光軸がずれている場合は、図
４のように２つのクロスヘアーの影（ダブルクロスヘア
ー）が投影される。

【００２６】第２ミラー１２のあおりを調整して、２
本のクロスヘアーの影を１つに重ねる。

【００２７】ターゲットホルダ２１Ａ後方にてバーン
パターンを採取する。ここで、図５のようにクロスヘア
ー２２の透過域２２−１の影の中心とバーンパターンの
中心とが一致していれば調整を終了する。

【００２８】一方、図６のようにずれている場合は、
再度ターゲットホルダ２１Ｂの後方にスクリーンを設置
し、レーザ光を発振する。この時２つのクロスヘアーの
影は重なっている。ここで、第１ミラー１１のあおり調
整により、にて採取されたクロスヘアーの透過域の影
の中心からずれているバーンパターンの中心がクロスへ
アーの透過域の影の中心に向かう方向にターゲットホル
ダ２１Ｂのクロスへアーの透過域の影をずらす。

【００２９】クロスヘアー透過域の影の中心とバーン
パターンの中心とが一致するまで上記の〜を繰り返
す。

【００３０】以上、本発明の好ましい実施の形態を、第
２ミラー１２と第３ミラー１３との間の光軸調整を行う
場合について説明したが、このような光軸調整は、他の
部位、例えば第３ミラー１３と加工光学系１６との間で
も行われる。この場合、第３ミラー１３の直前のターゲ
ットホルダ２１Ｂにクロスヘアーが装着されると共に、
加工光学系１６中の加工レンズがクロスヘアーと入れ代
えられる。すなわち、光軸１軸についてクロスヘアーを
２個配置することで同様な光軸調整を行うことができ
る。

【００３１】以上説明してきた本形態によれば、レーザ
光の光路上にあらかじめレーザ光のビームの中心、方向
を示す基準点を設定しておくことにより、光軸調整の目
標を明確にすることができる。それにより、日常の光軸
調整作業が容易になり、光軸調整毎の再現性が向上す
る。

【００３２】また、光軸調整に際しては、従来のように
光学素子とターゲットと入れ替える必要が無く、作業の
簡略化が計れる。

【００３３】更に、クロスヘアーを１軸あたり２個使用
するので、レーザ光のビームの位置、方向を同時に見る
ことができ、調整精度を上げることができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、光軸調整の精度を向上
させることができ、しかも光軸調整作業に必要な時間の
短縮化を図ることができる。更に、光学系の中心とレー
ザ光のビーム中心の相対位置を直接視認することができ
るので、更なる調整精度の向上が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したレーザ加工装置の構成を加工
機本体側について示した側面図である。

【図２】本発明が適用される前のレーザ加工装置の構成
を加工機本体側について示した側面図である。

【図３】本発明において使用される光軸調整用治具の構
成を示した図である。

【図４】本発明による光軸調整作業の過程において観察
されるクロスヘアーの影の一例を示した図である。

【図５】本発明による光軸調整作業の過程において観察
されるバーパターンの良い例を示した図である。

【図６】本発明による光軸調整作業の過程において観察
されるバーパターンの悪い例を示した図である。

【図７】光学素子に対する従来の光軸調整を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１０ 架台 １１〜１３ 第１〜第３ミラー １４ 光学素子 １５ 光学素子ホルダ １６ 加工光学系 １７ Ｘ−Ｙテーブル １８ 加工テーブル １９ 観察光学系 ２０ 光軸調整用治具 ２１ ターゲットホルダ ２２ クロスヘアー ２２−１ 透過域 ２３ 保持枠 ２３−１、２３−２ 位置調整機構 ２３−３ スリット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ発振器からのレーザ光を、複数の
   ミラー及び少なくとも１つの光学素子を通して加工用光
   学系に導き、該加工用光学系からのレーザ光で加工を行
   うようにしたレーザ加工装置において、前記複数のミラ
   ー及び前記少なくとも１つの光学素子のうち、少なくと
   も互いに隣り合う２つのミラーにおける前側のミラーの
   後方、後ろ側のミラーの前方にそれぞれ、光軸調整用の
   クロスヘアーを着脱自在に保持するためのターゲットホ
   ルダを設置して成り、該ターゲットホルダはレーザ光の
   通過可能な開口を有して該開口部に前記クロスヘアーが
   着脱自在にされていることを特徴とするレーザ加工装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のレーザ加工装置のための
   光軸調整用治具であって、光軸調整を必要とする前記ミ
   ラーあるいは前記光学素子の直後あるいは直前に配置さ
   れるターゲットホルダと、該ターゲットホルダに着脱自
   在に保持されるクロスヘアーとを含み、前記ターゲット
   ホルダは、レーザ光の通過域に開口を有し、該光軸調整
   用治具は更に、前記開口部において前記クロスヘアーを
   スライド式に着脱可能な保持枠を有し、該保持枠は前記
   ターゲットホルダに位置調整可能に取付けられているこ
   とを特徴とする光軸調整用治具。
3. 【請求項３】 請求項２記載の光軸調整用治具におい
   て、前記保持枠は、垂直方向に関する位置調整機構と、
   水平方向に関する位置調整機構とによって位置調整可能
   に、前記ターゲットホルダに取付けられていることを特
   徴とする光軸調整用治具。