JPS5992192A - レ−ザ加工装置 - 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】 本発明は、真空系内でレーザ加工を行う時に生成する噴
出物や蒸気を可動容易に設置した透明板体に蒸着、耐着
させで除去することにより、レーザビームの透過する真
空容器の窓が上記の噴出物・蒸気の蒸着・耐着を受は汚
れるのを防止したレーザ加工装置に関する。

真空系内の加工対象にレーザビームを照射して、加熱・
熔融・切１４／［・溶接等のレーザ加工を行う際に（」
、加工対象のレーザビーム照射部の一部は、熔融し、噴
出物・蒸気等の飛散物所謂スパッタとなって真空系内に
飛散し、加工対象の−Ｌや附近の′１′ｌＪ体の表面に
侑イ″ｆする。レーザ源のレンズや鏡にスパッタが蒸着
しない様にレーザ源は真空容器外に設け、真空容器の窓
に設けた硝子等の透明体を通じてレーザビームを真空容
器内に配置した加工対象に照射する方法が工夫されたが
、この場合、真空容器の窓にスパッタが蒸着すると窓硝
子を汚染し、レーザビームの透過率を低下させて加］−
能率が落ち、遂には満足な加工は不可能となる。

そこで、真空容器内の加工対象をレーザ加工する際の上
記の如きスパッタの窓硝子への蒸着の曲頭を解決するた
め、窓硝子の加工対象に対向する面に透明粘性物質を流
下させこの液膜にスパッタを耐着させて流下させる方法
（以下流下方式と呼ぶ）や、上記窓硝子の内表面にロー
ルフィルムを取付けてこのロールフィルムを巻ノ■るこ
とによりロールフィルムにスパッタを蒸着させて除去す
る方法（以下ロールフィルム方式と呼ぶ）か工夫されて
いる。

上記の流Ｆ方式の場合には、例えはシリコンオイルの如
き、＄）価な粘性液体を多１７ｔ　ｉ＊　トする必要か
あり、損失を少くするため粘性液体をイ１＋’ｉ　Ｉ！
′、１使用４−るにもフィルター、ポンプ等を要し、装
置が複雑化し井つ大型にならざるを得ない上に、液量を
一定にして薄く均一な液膜を真空中に作るには非常に精
密な技術を要し、真空系内の環境条件の液膜に対する影
響はレーザビームの透過率にも当然変動をもたらし、レ
ーザ加工の仕りりを乱しがちである。粘性物管のフィル
ターにょるｐ適時には、スパッタ微粉によってフィルタ
ーに目Ｈ古りを起したり、循環使用中粘性液が次第に着
色してレーザビームの透過率の低下を招く等のトラブル
も避は難い。また大計の液体を流下させることは、例え
ば高性能のデユア−瓶をレーザ加工する場合の如く加工
条件に高真空を要求される場合には特に・不利である。

一方、上記のロールフィルム方式の場合には、真空容器
内にロールフィルムの展張・移動・捲取の装置を設置す
る必要があるので、これまた複雑・大型の％　ｊｉ’＝
（を・要し、フィルムは１回限りの使用で円使用困ガ１
で不経広を免れない。またフィルムに皺を生しるとレー
ザビームの清適率が場所にょつて乱れ、不均一となって
レーザ加工にむらを生ずる要因となり、フィルムにピン
ホールがあるとこれを通過したスパッタがレーザビーム
透過用の窓硝子に蒸着する様なトラブルも生ずる。また
フィルムの軟化点以上の温度条件でレーザ力１ぼを行う
ことはできないので、ロールフィルム方式は加工の温度
条件が狭い範囲に限定される点も欠点とされる。

このａｌこ流下方式にも、ロールフィルム方式ニも、夫
々欠点があるので、これらの欠点を免れて、レーザ加工
を精密に、比較的簡単なコンパクトな装置で、しかも低
コストで加工し得る技術が、強く望まれてきた。本発明
者は、この維しい技術的課題を解決するため鋭意研究を
進めた結果、上記の課題を解決して、高真空、比較的両
温の条Ｐ十下に於てもレーザ加工を容易になし得るレー
ザ加］二装置の設計に成功し、本発明を完成り−るに至
った。

本発明は、「真空容器の窓に設けた透明体を通じて、こ
の真空容器外のレーザ１１λから容器内に配ｆｆ！：／
　Ｉ、た加工対象１こレーザビームを照２４．１シでカ
１ばＡ・熔融・切断・溶接等のレーザ加工を行う装置に
於て、真空容器内で真空容器の上記窓と加工対象との中
間の位置にＭＪ動ＪＡｒ造の透明板状体を配置すること
を特徴とするレーザ加工装置。」 に係る。

本発明の実施Ｊｙ様を示す図面も用いて説明する。

本発明のレーザ加工装置に用いるｉ」動構造の透明板状
体は、レーザビームをよく透過し得る透明な板状体であ
り、■１つ加工対象より飛散するスパッタが、真空容器
の窓に設けた透明体（材質は硝子に限定されるものでは
ないが硝子を用いるのが汀通であり、以下窓硝子と呼ぶ
）に蒸着する妨害となる即ち邪魔根の役をムし得るもの
であれは、その材質、形状は制限されない。材質として
は、例えばソーダガラス、鉛ガラス、シリカガラス、硼
珪酸ガラス〔例えばパイレックス（Ｐｙｒｅｘ　）ガラ
ス、バイコール（Ｖｙｃｏｒ　）　’Ｎラス、タウコー
ニング社製品〕アルミノシリケートガラス、レーザ用ガ
ラス等の実用硝子が代表的なものであるが、加二［条件
によっては透明なプラスチフス板や水晶或は透明焼結セ
ラミクスの如きレーザビーム透過性の鉱物質も使用可能
である。可動イ［４造の透明板状体の形は、特に制限は
受けず、その運動のさせ方に応じてＪ宜の形状にずれは
よい。透明板状体（４真空容器のレーザビーム透過用窓
硝子と加工対象の中間の位置に配Ｋ（ｔ、、レーザ加工
中飛散するスパッタを衝突させてこれを蒸イ’Ｔ或゛は
耐着させて、スパッタか窓硝子に佇丁突するのを防き、
使用によってスパッタが蒸着・耐着して〆ｊｊれを生じ
たべｆらは、そのスパッタの蒸着或は耐着しだ６１６分
がレーザビームの進路から外れる様に透明板状体を動か
してその位置をすら法、次のレーザ加工を行う。

スパッタで汚れたれ１≦分をＩ＋）び移動さぜた後、レ
ーザ加工を再開する。この様な操作を繰返して行うため
、透明板状体は可動構造にするのであるが、他の実ｈｕ
ｂ　態様として透明板状体を連続廻転させる様にしても
よい。

第１図は直線方向に移１助可能な透明板状体を配ｔｆＴ
ｔ　Ｌ、た実例を示している。レーザ源１から出たレー
ザビーム２は、真空容器壁４に設Ｃすだ窓硝子３を透過
して真空容器内に配置した加工対象５の上に照射し、レ
ーザ加工を進める。窓硝子３と加工対象５の間には、第
２図に示した様に上から見ると矩形の硝子板６を支持桿
１１で支持させ、ロール１２−トを長尺方向に移動し得
る構造にしである。硝子製透明板状体６は、レーザ加工
によりスパッタが蒸着・耐着して汚れたら、少しずらし
て次のレーザ加工に用いる様にし、１枚の硝子板を端か
ら端まで使用したら取出して新品と交換する。本発明の
実施態様の１つとして、この透明板状体に例えばシリコ
ンオイルの如き透明な粘性物質を塗布してこれに飛散す
るスパッタを衝突させると、このスパッタは粘性物質に
耐着捕捉され、レーザ加工終了後に拭取ると粘性物質と
共番こ除去されるので、透明板状体を新品ではなく、こ
の様に廃粘性物質を拭取って再ひ綺麗な粘性物質を塗布
した透明板状体と交１匁してもよい。第１図には、矩形
の硝子板を長尺方向に直線に沿って移動させる実例を示
Ｉ−だか、透明板状体を縦横両方向の如く二方向以上の
方向に運動し得る様にして、透明板状体交換までの回数
を増すこともできる。この場合（こは透明板状体の平面
図はＩＥ方形に近い形にすればよい。板状体の形状はそ
の運動に尊台する限り、その他の任怠の形にして差支え
ない。

第３図Ｉこは廻転口ｌ能な透明イ１ｙ状体を配置した実
例をボした。レーザ源１を出たし〜サビームを、真空容
器Ｂｅ　４に設けた窓硝子３を透過させ、真空容器内に
配ｆ＆　した加工対象５に照射してレーザ加圧をｈｅＪ
Ｌ、透明板状体を少しづつすらして使用する点では、第
１図の場合と全く同様であるが、この場合透明板状体を
円板或は多角形板として廻転運動によりレーザビーム透
過部をすらすのである。

第４図及び第５図には、透明板状体の実例として、夫々
円板状のもの及び１６角形板のものを例示した。

例えは１６角形のものは１回のレーザ加圧に１辺分の角
度を使用ずれは、１６回の加工Ｉご利用できるという訳
である。

第６図には、廻転軸１３の回りを廻転する透明板状体６
の加工対象に幻向する曲即ちこの図では透明板状体の下
向に摺動する様に、透明粘性物質の除去具及び塗布具を
配設した実例を示した。図には粘性物質の除去具が見え
ているだけであるが、その裏に隠れた所に粘性物質の塗
布具を取付けである。この粘性物質の除去具は、ブラシ
若くはモツプ状のもの等、粘性物質を拭取り得るもので
あり、目一つ曲間板状体の表面を擦って傷をつける惧れ
のないものであれば、その材質形状等は特に限定を受け
ない。拭取時の摩擦によって静電気が発生し易いので、
帯電防止処理をしたり、静電気を外へ導く導線に接触せ
しめる等静電気対策を施しておくことは債ましい。

粘性物質の塗布には、キャピラリイやロールを用いる等
公知の塗布方法・器具を使用すればよく、その器具の材
質・形状・構造等に特に制限は受けない。粘性物質の除
去・塗布等はマニュアルに実施することも勿論可能であ
る。透明板状体の加工対象に対向する面には、レーザ加
工中スパッタが直接衝突すうので、この面に対する処置
が中心となることは勿論であるが、反対側の而にも微粉
のスパッタがＬｌｌすｌり込んで多少雨着することもあ
り、粘性物質の塗布・除去を両面に対して行うことも必
要に応じ適宜なし得る。

第３図及び第６図には、廻転可能な漕明板状体をレーザ
ビーム透過窓硝子に対して平行に取トＪ゛けた例を示し
たか、Ｓ＠７図番こほこの４７行面番こ対しで傾斜して
取ｆｊｌ°りた実例を示した。レーザビームの透過照射
に不都合を生じない限りは、装置に取イー１ける他の機
器との関係でこの様に傾斜させることによって装置全体
をコンパクトにまとめ得る場合もあり、必要に応じこの
様に傾斜しで取付けても差支えない。

また第１図へ・第７図には、レーザビームを垂直方向に
１１（（射する実例を示１−たが、これは水平方向に照
射しても差支えなく、第８図には、レーザビーム水平照
射の実例を小した。

第１図、第３図、第６〜８１ｇｌ　Ｊｊは、ツノ１１工
対象５に対してＩｌａ射するレーザビーム２を取囲む位
１こゲート弁７を設置）た実施態様を示した。ゲート弁
は、本発明の装置１こ必須のものではないが、特に高真
空に於てレーザ加工をする場合に、真空吸引系の吸引空
間を限定し到達高真空を維持する上に有利であり、屡々
有効に使用することができる。

このゲート弁を設けた場合には、このゲート弁を支持体
として着脱自在のスパッタ附着板１ｏを取付けることが
できる。スパッタ附着板には、レーザ加工中飛散するス
パッタを衝突させることにより、それを蒸着・耐着させ
、レーザ加工中一定時間使用してスパッタが多址蒸着・
耐着したら取出して、汚れていないものと交換する。ス
パッタ附着板は、第６〜８図に示した如く、粘性物質除
去具の周囲に取付けるのも有利である。レーザビーム進
入路を妨げない範囲で、透明板状体の近辺に着脱自由の
スパッタ附着板を適宜取付けてよく、スパッタとの衝突
の機会を増やして、スパッタをこの附看板で捕捉し、真
空容器の窓硝子にはスパッタが到達しない緑にするのが
、その目的であり、可動構造の透明板状体によるＭ捉を
免れたスパッタがあっても、透明板状体を補助してスパ
ッタを完全に捕捉除去して本発明の目的を達成し得るの
である。

スパッタ附着板には、一般に金属板を使用する。

銹が発生１．たり、熔融・軟化することのない金属板で
あれば、特に制限はなく使用できるが、要するに反物除
去の１８具であり、通常不透鋼或はアルミニウム板等の
金属板を使用する。表ｍ口こスパッタの蒸着したスパッ
タ附着板は、時々表面を研磨したり、物理・化学的な洗
浄を行って綺麗にして再使用することができる。スパッ
タ附着板は平板状、筒状、−状など種々の形状に成型し
て使用して差支えなく、レーザ加工装置の仕様に応じて
適宜、材質・形状・イＲ造等を定めてよい。またスパッ
タ附着板に粘性物質を塗布してレーザ加工中粘性物質上
番こ耐着したスパッタを、レーリザ７ＪＩぼ終了後拭取
り清浄化しで、再ひ粘性物管を塗布して繰返しスパッタ
附着板として使用する仁ともできる。

本発明のレーザ加工装置の各部の寸法等は、加工対象、
加工目的等に応じて適宜定めるべきであり、特に１９セ
定は受けない。例えばし〜ザ諒がら加工対象までの距離
、可動構造の透明板状体から加工対象までの距ＩＩ！ｌ
ｉなどは、加工目的により異る温度条件や真空条Ｐト等
により選択されるべきものである。

一例を示せば、加工対象を４００℃程度の温度条件でレ
ーザ加工する場合、ノｆイレ・ンクス・ガラス（ダウコ
ーニング社登録商標、硼珪酸ガラス）製の透明板状体を
用い、しかもレーザ加工中表面Ｉこ塗布した粘性物質を
拭取り、清浄後再び粘性物質を塗って使用する如く繰返
し再使用を考えるなら、加工対象から６０鰭程度離すこ
とが望ましも）。レーザ源から加工対象までの距離や加
工温度等の条件は、実験により試行錯誤を行って定めれ
ばよ（Ａ０可＃ｈ　’ｒ＋“ｑ造の透明板状体の材質も
、こうした加工条件に通【７たものを選べばよく、比較
的低温度のレーザ処理を行うときには、ソーダ硝子製の
ものでもよいか、比較的高温条件で加工を行う場合番こ
は、ト述の硼珪酸ガラスとかシリカガラスを選べばよい
。

前にも触れたが、可動構造の透明板状体は連続回転させ
て使用してもよい。連続回転させることにより、レーザ
加工中飛散するスノ々・ツタはこの透明板状体に衝突す
る時に回転による遠心力を受け、透明板状体に蒸着する
いとまを与えられず周囲に撥飛ばされてしまうからであ
る。そこで透明板状体を連続回転させる場合にはその周
りにスパッタ附着板を取附けてスパッタを捕捉したり、
透明Ｊｊｖ状体には粘状液の塗布・除去具を摺動させて
連続的に粘性液の塗布・除去を行いながら廻転させるの
が有利であり、この様にすることにより相当長期間に亘
り、透明ヰ々状体の交換を行うことなくレーザ加工を行
い得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、直線方向に移ｍｌ　Ｅｌ能な６明４ｆｙ状体
を配置した本発明の一実施例を示す説明用Ｗ「曲間、第
２図はその透明板状体を示す平面図。第３図は、廻転可
能な透明板状体を配置した本発明の一実ｈｉｌｊ例を示
す説明用ｔ４ｊ＋曲図、第４図及び第５図はその廻転口
Ｉ能な透明板状体を示す平面図。弔６図は透明粘性物質
の塗布・除去具を配設した廻転可能な透明板状体を配置
した本発明の一実施例を不す説明用断面図。第７図は第
６図と同様に透明粘性物質の塗布・除去具を配設した廻
転可能な送用１板状体を、レーザビームの透過する窓硝
子に対するＮ１乙行向から一定の角度をつけて配置１’
？したΔ１発明Ｏ）一実施例をボす説明用断面図。第８
図は第６図−於てレーザビームを垂直方向に照射してむ
）るの（こ文・↑して、レーザビームを水平方向に照射
する如く設計変更した本発明の一実施例を示す説１明用
１０１面図。 １・・・・・・レーザ源　　　　２・・・・・・レー→
ｒヒ゛−ム３・・・・・・窓硝子　　　　　４・・・・
真空容器壁５・・・・・・加工対象　６・・・・・可動
構造σ）透明板状体７・・・・・ゲート弁　　　　８・
・・・・・粘性物質１余去具９・・・・・・廃粘性物質
　　　１０・・・・・・スノ゛ξ・ツタ付看板１１・・
・・支持桿１２・・・・・　ロール１３・・・・・・廻
転軸 特許出願人　　大陽酸素株式会社 ５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）真空容器の窓に設けた透明体を通じて、この真空
   容器外のレーザ源から容器内に配置した加工対象にレー
   ザビームを照射して加熱・熔融・切断・溶接等のレーザ
   加工を行う装置に於て、真空容器内で真空容器の上記窓
   と加工対象との中間の位置に、可動構造の透明板状体を
   配置することを特徴とするレーザ加工装置。 （２、特許請求の範囲第１項における透明板状体として
   少くとも一方向に直線に沿って移動可能な透明板状体を
   配置することを特徴とするレーザ加工装置。 （３）　　特許請求の範囲第１項における透明板状体と
   して廻転「１１１ｉｂな透明板状体を配置することを特
   徴とするレーザ加工装置。 （４）特許請求の範囲第１項における透明板状体として
   レーザ加工中連続的廻転をする透明板状体を配置するこ
   とを特徴とするレーザ加工装置。 （５）特許請求の範囲第１項〜第４項における透明板状
   体として、この透明板状体の少くとも加工対象に対向す
   る面にレーザ加工後容易に除去し得る透明粘性物質を塗
   布した透明板状体を陥ｉｕすることを特徴とするレーザ
   加工装置。 （６）特許請求の範囲第１項〜第４項における透明板状
   体として、この透明板状体の少くとも加工対象に対向す
   る血に、レーザ加工＋ｉｉ＋にはレーザ加工後容易に除
   去し得る透明粘性物管の始布具が、レーザ加工後にはこ
   の透明粘性物質の除去具が、夫々摺動して該粘性物質の
   塗布・除去を行い得る位置に之等の塗布具及び除去具を
   配設した透明板状体を配置することを特徴とするレーザ
   加工装置。 （７）特許請求の範囲第１項〜第６項におけるレーザ加
   工装置において、レーザビーム進″入路を囲りゲーＩ・
   弁を設け、このゲート弁に着脱自在のスパッタ附着板を
   取付けることを特徴とするレーザ加−■−装置。 （８）特許請求の範囲第１項〜第７項におけるレーザ加
   工装置において、この装置に使用する透明板状体の近辺
   に、レーザビーム進入路を妨げない範囲で、着脱自在の
   スパッタ附着板を取付けることを特徴とするレーザ加工
   装置。