JPS6388879A - レ−ザ装置 - Google Patents
レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS6388879A JPS6388879A JP23526586A JP23526586A JPS6388879A JP S6388879 A JPS6388879 A JP S6388879A JP 23526586 A JP23526586 A JP 23526586A JP 23526586 A JP23526586 A JP 23526586A JP S6388879 A JPS6388879 A JP S6388879A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scanner
- laser
- temperature
- path
- cooling
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/04—Arrangements for thermal management
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、レーザ装置に係り、特に環境温度および使用
によるレーザスキャナ本体の温度変化に伴う加工位置の
位置ずれの防止機能に関する。
によるレーザスキャナ本体の温度変化に伴う加工位置の
位置ずれの防止機能に関する。
半導体技術の進歩に伴い、素子の微細化は進む一方であ
り、微細加工技術への要求が高まってきている。
り、微細加工技術への要求が高まってきている。
レーザ加工は、従来用いられてきた機械的加工、電子的
加工、化学的加工等に比べて、 （１）極めて高い出力パワー密度を得ることができる。
加工、化学的加工等に比べて、 （１）極めて高い出力パワー密度を得ることができる。
（２）非接触加工であるため、加工前後のひずみ、変形
等を最小限に抑えることができる。
等を最小限に抑えることができる。
（３）局所的加工が可能である。
（４）任意の雰囲気中で加工を行なうことができる（被
加工物を真空中に置かなくても良いため、電子ビーム加
工に比べて安価）。
加工物を真空中に置かなくても良いため、電子ビーム加
工に比べて安価）。
等の優れた特長を有しており、微細部分のマ−キング、
厚膜、あるいは薄膜抵抗のトリミング、半導体のアニー
リング等に広く利用され始めている。
厚膜、あるいは薄膜抵抗のトリミング、半導体のアニー
リング等に広く利用され始めている。
このようなレーザ加工工程においては、レーザビームの
位置制御が重要なポイントであり、通常、ミラーを駆動
することにより、位置制御を行なうようにしたレーザ用
スキャナ（以下レーザスキャナ）が用いられている。
位置制御が重要なポイントであり、通常、ミラーを駆動
することにより、位置制御を行なうようにしたレーザ用
スキャナ（以下レーザスキャナ）が用いられている。
このレーザスキャナは、例えば第２図に示す如く、位置
センサ１０１を具備しており、この位置センサによって
検出された位置データに基づき、ミラー１０２をマグネ
デックドライバー１０５によって駆動し、レーザビーム
の照射位置を制御する装置である。
センサ１０１を具備しており、この位置センサによって
検出された位置データに基づき、ミラー１０２をマグネ
デックドライバー１０５によって駆動し、レーザビーム
の照射位置を制御する装置である。
ここでは、スキャナ軸の正確な位置制御を得るために、
厳しい条件が必要とされる。特に、工場レベルでの実際
のレーザ照射には特に温度特性の安定化が要求される。
厳しい条件が必要とされる。特に、工場レベルでの実際
のレーザ照射には特に温度特性の安定化が要求される。
これは、実験室レベルでは到底想像もつかないような環
境条件下での動作が要求されるためである。
境条件下での動作が要求されるためである。
そこで温度特性の安定化のために、例えば、ゼネラルス
キャニング社（米）製のレーザスキャナでは第３図に示
す如くスキャナ本体２の位置センサ１０１の周りにヒー
タＨを設け、このヒータに接続された電源系での温度コ
ントロールによって常に４０’Ｃ程度に位置センサ部を
加熱保温するという方法が用いられている。第４図は、
このヒータを設けた加熱保温タイプのレーザスキャナａ
とヒータを設けない標準タイプのレーザスキャナｂとの
温度と時間の関係を示す。この図からもわかるように、
この加熱保温タイプのレーザスキャナは、標準タイプの
レーザスキャナに比べて温度の安定化をはかることがで
きるが、 ■ ランニングタイムが長い（３０分）。
キャニング社（米）製のレーザスキャナでは第３図に示
す如くスキャナ本体２の位置センサ１０１の周りにヒー
タＨを設け、このヒータに接続された電源系での温度コ
ントロールによって常に４０’Ｃ程度に位置センサ部を
加熱保温するという方法が用いられている。第４図は、
このヒータを設けた加熱保温タイプのレーザスキャナａ
とヒータを設けない標準タイプのレーザスキャナｂとの
温度と時間の関係を示す。この図からもわかるように、
この加熱保温タイプのレーザスキャナは、標準タイプの
レーザスキャナに比べて温度の安定化をはかることがで
きるが、 ■ ランニングタイムが長い（３０分）。
■ 使用環境温度が１０〜２８℃に限られる。
■ ■、■により一般工業用としては環境、設備等に問
題がある。
題がある。
■ 電源系での温度コントロールであるから完全にドリ
フトを押さえることかできない。
フトを押さえることかできない。
等の問題を有していた。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものでスキャナ温
度の変化に対しても温度ドリフトを生じることなく、ス
キャナ軸の位置制御を高精度化し、位置精度の高いレー
ザ装置を提供することを目的とする。
度の変化に対しても温度ドリフトを生じることなく、ス
キャナ軸の位置制御を高精度化し、位置精度の高いレー
ザ装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段］
そこで本発明では、位置の検出信号に基づいて作動せし
められる駆動手段によってミラーを回動せしめレーザビ
ーム照射位置（走査方向）を制御するレーザスキャナに
おいて、前記レーザスキャナ本体の近傍にスキャナ温度
センサを配設し、該温度センサの出力に基づき、レーザ
ヘッド冷却液を利用してレーザスキャナ本体を加熱冷却
する加熱冷却手段を駆動し、これによりレーザスキャナ
の温度を常に一定に保つようにしたものである。
められる駆動手段によってミラーを回動せしめレーザビ
ーム照射位置（走査方向）を制御するレーザスキャナに
おいて、前記レーザスキャナ本体の近傍にスキャナ温度
センサを配設し、該温度センサの出力に基づき、レーザ
ヘッド冷却液を利用してレーザスキャナ本体を加熱冷却
する加熱冷却手段を駆動し、これによりレーザスキャナ
の温度を常に一定に保つようにしたものである。
この装置によれば、雰囲気温度および使用頻度によって
変化するレーザスキャナの温度変化を、レーザヘッド冷
却液を利用した加熱冷却手段によって補償し、レーザス
キャナ部を常に一定に保つようにしているため、温度ド
リフトがなくなる」１使用温度範囲も広がり、また急激
な温度変化に対しても対応できる高精度の位置制御が可
能となる。
変化するレーザスキャナの温度変化を、レーザヘッド冷
却液を利用した加熱冷却手段によって補償し、レーザス
キャナ部を常に一定に保つようにしているため、温度ド
リフトがなくなる」１使用温度範囲も広がり、また急激
な温度変化に対しても対応できる高精度の位置制御が可
能となる。
〔実施例）
以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に
説明する。
説明する。
第１図は、本発明実施例のレーザ装置の説明図である。
このレーザ装置は、レーザ発振を行なうように形成され
たレーザヘッド１と、レーザヘッド１から射出されるレ
ーザビームを位置制御すべくミラー（図示せず）を回動
せしめるレーザスキャナ２とからなり、レーザヘッド１
の冷ｉｒ＋装置１０に用いられる冷却水をレーザスキャ
ナ２の周りに導き、レーザスキャナ２を加熱冷却するス
キャナ温度制御手段旦を具備するようにしている。
たレーザヘッド１と、レーザヘッド１から射出されるレ
ーザビームを位置制御すべくミラー（図示せず）を回動
せしめるレーザスキャナ２とからなり、レーザヘッド１
の冷ｉｒ＋装置１０に用いられる冷却水をレーザスキャ
ナ２の周りに導き、レーザスキャナ２を加熱冷却するス
キャナ温度制御手段旦を具備するようにしている。
レーザスキャナ２はミラーのＸ方向の位置制御をするＸ
スキャナ２１とＹ方向の位置制御するＹスキャナとから
構成されている。
スキャナ２１とＹ方向の位置制御するＹスキャナとから
構成されている。
そして、スキャナ温度制御手段旦は、夫々ＸスキＰすお
よびＹスキャナの温度を検出する第１および第２の温度
センサ３１，３２と、温度設定手段３３と、温度制御回
路３４とレーザスキャナの周りを囲むように形成された
流水管３５とが配設されており、ＸスキャナおよびＹス
キャナの温度が、いずれも温度設定手段３３によって設
定される設定温度Ｔよりも高いときには、冷却装置１゜
から冷たい水が流水管３５に流入し、その逆の場合には
レーザヘッドの冷却によって加熱された冷五〇水が流入
するようしたもので、夫々、ソレノイドバルブからなる
第１および第２の制御弁３６゜３７が冷却装置１０と流
水管との間に配設されている。
よびＹスキャナの温度を検出する第１および第２の温度
センサ３１，３２と、温度設定手段３３と、温度制御回
路３４とレーザスキャナの周りを囲むように形成された
流水管３５とが配設されており、ＸスキャナおよびＹス
キャナの温度が、いずれも温度設定手段３３によって設
定される設定温度Ｔよりも高いときには、冷却装置１゜
から冷たい水が流水管３５に流入し、その逆の場合には
レーザヘッドの冷却によって加熱された冷五〇水が流入
するようしたもので、夫々、ソレノイドバルブからなる
第１および第２の制御弁３６゜３７が冷却装置１０と流
水管との間に配設されている。
次にこのレーザ装置の動作について説明する。
冷却装置１０はレーザヘッドの温度上昇を避けるため、
パスＰ１を介して冷却水をレーザヘッド１のまわりに供
給する。通常、この冷却水はレーザヘッド冷却後はパス
Ｐ２を通って戻る。
パスＰ１を介して冷却水をレーザヘッド１のまわりに供
給する。通常、この冷却水はレーザヘッド冷却後はパス
Ｐ２を通って戻る。
ところで、ＸスキャナおよびＹスキャナの温度が温度設
定手段３３の設定温度Ｔよりも大であつたとする。この
場合、温度制御回路３４から第１の制御弁を開き、第２
の制御弁を閉じるべく信号が出力され、パスＰ１から第
１の制御弁を通り、Ｙスキャナ、Ｘスキャナを冷却し、
再び第１の制御弁を通り、パスＰ２を通って戻る。この
操作は第１および第２の温度センサの出力が設定温度Ｔ
に等しくなるまで続けられる。
定手段３３の設定温度Ｔよりも大であつたとする。この
場合、温度制御回路３４から第１の制御弁を開き、第２
の制御弁を閉じるべく信号が出力され、パスＰ１から第
１の制御弁を通り、Ｙスキャナ、Ｘスキャナを冷却し、
再び第１の制御弁を通り、パスＰ２を通って戻る。この
操作は第１および第２の温度センサの出力が設定温度Ｔ
に等しくなるまで続けられる。
また、冷却され過ぎてＸスキャナおよびＹスキャナの温
度が設定温度Ｔよりも低くなったときは、逆に、第１の
制御弁を閉じ第２の制御弁を開くべく信号が出力され、
レーザヘッド冷却後の冷却水のもう１つのパスＰ３を通
った温（冷却）水が第２の制御弁を通り、Ｘスキャナ、
Ｙスキャナを温める。
度が設定温度Ｔよりも低くなったときは、逆に、第１の
制御弁を閉じ第２の制御弁を開くべく信号が出力され、
レーザヘッド冷却後の冷却水のもう１つのパスＰ３を通
った温（冷却）水が第２の制御弁を通り、Ｘスキャナ、
Ｙスキャナを温める。
このようにレーザスキャナの温度が常に一定となるよう
に制御された状態で、レーザヘッドからのビームを所望
の位置に精度良く導くべくレーザスキャナが駆動される
。
に制御された状態で、レーザヘッドからのビームを所望
の位置に精度良く導くべくレーザスキャナが駆動される
。
この装置よれば、温度ドリフトがなく、微細加工を容易
にすることができる。
にすることができる。
一／−
また、何ら、加熱冷却手段を付加することなく、良好な
温度副部を行なうことができる。
温度副部を行なうことができる。
なお、制御弁およびパスの経路については、実施例に限
定されることなく適宜変更可能である。
定されることなく適宜変更可能である。
また、実施例では冷却水を熱媒体として用いたが水に限
定されることなく、フッ素系の不活性液体等を用いるよ
うにしてもよい。
定されることなく、フッ素系の不活性液体等を用いるよ
うにしてもよい。
更に、実施例では、冷却および加熱を行なうようにした
が、冷却にのみ、冷却水を用いるように以上説明してき
たように、本発明のレーザ装置によれば、レーザスキャ
ナを、レーザヘッド冷却液によって加熱冷却し、常に温
度一定となるようにしているため、加熱冷却手段を付加
することなく位置精度が高く、微細加工が可能である。
が、冷却にのみ、冷却水を用いるように以上説明してき
たように、本発明のレーザ装置によれば、レーザスキャ
ナを、レーザヘッド冷却液によって加熱冷却し、常に温
度一定となるようにしているため、加熱冷却手段を付加
することなく位置精度が高く、微細加工が可能である。
第１図は本発明実施例のレーザ装置の説明図、第２図は
通常のレーザスキャナの構造を示す図、第３図は従来の
温度制御機能を具備したレーザスキャナを示す図、第４
図は第２図および第３図に示したレーザスキャナの時間
と温度との関係を示す図である。 １・・・レーザヘッド、１０・・・冷却装置、２・・・
レーザスキャナ、２１・・・Ｘスキャナ、２２・・・Ｙ
スキャナ、旦・・・スキャナ温度制御手段、３１・・・
第１の温度センサ、３２・・・第２の温度センサ、３３
・・・温度設定手段、３４・・・温度制御回路、３５・
・・流水管、３６・・・第１の制御弁、３７・・・第２
の制御弁、Ｐｉ、Ｐ２．Ｐ３・・・パス、１０１・・・
位置センサ、１０２・・・ミラー、１０３・・・マグネ
チックドライバ。
通常のレーザスキャナの構造を示す図、第３図は従来の
温度制御機能を具備したレーザスキャナを示す図、第４
図は第２図および第３図に示したレーザスキャナの時間
と温度との関係を示す図である。 １・・・レーザヘッド、１０・・・冷却装置、２・・・
レーザスキャナ、２１・・・Ｘスキャナ、２２・・・Ｙ
スキャナ、旦・・・スキャナ温度制御手段、３１・・・
第１の温度センサ、３２・・・第２の温度センサ、３３
・・・温度設定手段、３４・・・温度制御回路、３５・
・・流水管、３６・・・第１の制御弁、３７・・・第２
の制御弁、Ｐｉ、Ｐ２．Ｐ３・・・パス、１０１・・・
位置センサ、１０２・・・ミラー、１０３・・・マグネ
チックドライバ。
Claims (2)
- （１）レーザヘッドの冷却に、液体を冷媒とした冷却装
置を用いてなるレーザ装置において、レーザスキャナの
周りに前記液体のバイパス回路を設け、レーザスキャナ
の温度が常に一定となるように該バイパス回路への液体
の供給および排出を制御するようにしたことを特徴とす
るレーザ装置。 - （２）前記バイパス回路への液体の供給に際しては、レ
ーザヘッドの冷却に用いられる前の冷たい液体又は用い
られた後の温かい液体のうちから選択可能であり、レー
ザヘッドの冷却および加熱が可能となるようにしたこと
を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のレーザ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23526586A JPS6388879A (ja) | 1986-10-02 | 1986-10-02 | レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23526586A JPS6388879A (ja) | 1986-10-02 | 1986-10-02 | レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6388879A true JPS6388879A (ja) | 1988-04-19 |
Family
ID=16983527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23526586A Pending JPS6388879A (ja) | 1986-10-02 | 1986-10-02 | レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6388879A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07283465A (ja) * | 1994-04-12 | 1995-10-27 | Nippon Steel Corp | Ｑスイッチｃｏ２レーザ装置 |
| EP0989734A3 (en) * | 1998-09-21 | 2001-04-18 | Agfa Corporation | Apparatus for routing hoses and cables in an imaging system |
| DE102006000889A1 (de) * | 2006-01-04 | 2007-07-12 | Laser-Laboratorium Göttingen e.V. | Verfahren zur Verbesserung der Stahlqualität eines Gasentladungslasers durch optimierte Kühlung und Gasentladungslaser-System |
-
1986
- 1986-10-02 JP JP23526586A patent/JPS6388879A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07283465A (ja) * | 1994-04-12 | 1995-10-27 | Nippon Steel Corp | Ｑスイッチｃｏ２レーザ装置 |
| EP0989734A3 (en) * | 1998-09-21 | 2001-04-18 | Agfa Corporation | Apparatus for routing hoses and cables in an imaging system |
| DE102006000889A1 (de) * | 2006-01-04 | 2007-07-12 | Laser-Laboratorium Göttingen e.V. | Verfahren zur Verbesserung der Stahlqualität eines Gasentladungslasers durch optimierte Kühlung und Gasentladungslaser-System |
| DE102006000889B4 (de) * | 2006-01-04 | 2009-04-09 | Laser-Laboratorium Göttingen e.V. | Verfahren zur Verbesserung der Strahlqualität eines Gasentladungslasers durch optimierte Kühlung und Gasentladungslaser-System |
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