特許 6021493 レーザ加工システム及びレーザ加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6021493

(24)【登録日】2016年10月14日

(45)【発行日】2016年11月9日

(54)【発明の名称】レーザ加工システム及びレーザ加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/046 20140101AFI20161027BHJP

   B23K 26/064 20140101ALI20161027BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20161027BHJP

   B23K 26/073 20060101ALI20161027BHJP

   H01S 3/00 20060101ALI20161027BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/046

   B23K26/064 A

   B23K26/064 Z

   B23K26/00 M

   B23K26/00 G

   B23K26/073

   H01S3/00 B

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-167979(P2012-167979)

(22)【出願日】2012年7月30日

(65)【公開番号】特開2014-24105(P2014-24105A)

(43)【公開日】2014年2月6日

【審査請求日】2015年6月25日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「次世代素材等レーザー加工技術開発プロジェクト」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000161367

【氏名又は名称】株式会社アマダミヤチ

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100149261

【弁理士】

【氏名又は名称】大内 秀治

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100169225

【弁理士】

【氏名又は名称】山野 明

(72)【発明者】

【氏名】長嶋 崇弘

【審査官】 岩瀬 昌治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１７９１５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１５４８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００４／０２０１４０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１２−５０３５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４７２０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／０４６

Ｂ２３Ｋ ２６／００

Ｂ２３Ｋ ２６／０６４

Ｂ２３Ｋ ２６／０７３

Ｈ０１Ｓ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１レーザ光を発振する第１レーザ発振器と、
前記第１レーザ光の波長とは異なる波長を有する第２レーザ光を発振する第２レーザ発振器と、
前記第１レーザ光と前記第２レーザ光とを同軸に重畳させるための重畳光学系と、
前記重畳光学系から導かれた重畳された前記第１レーザ光と前記第２レーザ光とをワークに対し併せて走査する走査光学系と、
前記第１レーザ発振器と前記重畳光学系との間の光路上に設けられ、且つ前記第１レーザ光を集光すると共に焦点距離を変更可能に形成された第１集光光学系と、
前記第２レーザ発振器と前記重畳光学系との間の光路上に設けられ、且つ前記第２レーザ光を集光すると共に焦点距離を変更可能に形成された第２集光光学系と、
前記走査光学系の走査角度を取得する走査角度取得手段と、
前記第１集光光学系及び前記第２集光光学系を制御する制御部と、を備え、
前記第１集光光学系は、
前記第１レーザ光を拡径する第１拡径レンズと、
前記第１拡径レンズにて拡径された前記第１レーザ光を集光する第１集光レンズと、
前記第１拡径レンズを前記第１集光レンズの光軸に沿って変位可能に支持する第１レンズホルダと、を有し、
前記第２集光光学系は、
前記第２レーザ光を拡径する第２拡径レンズと、
前記第２拡径レンズにて拡径された前記第２レーザ光を集光する第２集光レンズと、
前記第２拡径レンズを前記第２集光レンズの光軸に沿って変位可能に支持する第２レンズホルダと、を有し、
前記制御部は、
加工データと補正曲線又はパラメータテーブルとが記憶された記憶部と、
前記走査角度取得手段にて取得された前記走査角度と前記記憶部に記憶された前記補正曲線又は前記パラメータテーブルとに基づいて前記第１拡径レンズの第１変位量と前記第２拡径レンズの第２変位量とを算出する変位量算出部と、
前記変位量算出部にて算出された前記第１変位量に基づいて前記第１レンズホルダを駆動制御することにより前記第１集光光学系の焦点距離を調整し、前記変位量算出部にて算出された前記第２変位量に基づいて前記第２レンズホルダを駆動制御することにより前記第２集光光学系の焦点距離を調整する焦点距離調整部と、
前記記憶部に記憶されている前記加工データに基づいて前記走査光学系を制御する走査制御部と、
を有することを特徴とするレーザ加工システム。

【請求項2】

請求項１記載のレーザ加工システムにおいて、
前記ワークがＣＦＲＰで構成されており、
前記第１レーザ光が赤外領域の波長を有すると共に、前記第２レーザ光が紫外領域の波長を有していることを特徴とするレーザ加工システム。

【請求項3】

加工データと補正曲線又はパラメータテーブルとを記憶部に記憶させる記憶工程と、
焦点距離を変更可能に形成された第１集光光学系に第１レーザ光を入射する第１入射工程と、
焦点距離を変更可能に形成された第２集光光学系に前記第１レーザ光の波長とは異なる波長を有する第２レーザ光を入射する第２入射工程と、
前記第１集光光学系から導かれた前記第１レーザ光と前記第２集光光学系から導かれた前記第２レーザ光とを重畳光学系にて同軸に重畳させる重畳工程と、
前記記憶部に記憶されている前記加工データに基づいて前記重畳工程にて重畳された前記第１レーザ光と前記第２レーザ光とを走査光学系によりワークに対し併せて走査する走査工程と、を行い、
前記第１集光光学系は、
前記第１レーザ光を拡径する第１拡径レンズと、
前記第１拡径レンズにて拡径された前記第１レーザ光を集光する第１集光レンズと、
前記第１拡径レンズを前記第１集光レンズの光軸に沿って変位可能に支持する第１レンズホルダと、を有し、
前記第２集光光学系は、
前記第２レーザ光を拡径する第２拡径レンズと、
前記第２拡径レンズにて拡径された前記第２レーザ光を集光する第２集光レンズと、
前記第２拡径レンズを前記第２集光レンズの光軸に沿って変位可能に支持する第２レンズホルダと、を有し、
前記走査工程では、
前記走査光学系の走査角度を取得する取得工程と、
前記取得工程で取得された前記走査角度と前記記憶部に記憶されている前記補正曲線又は前記パラメータテーブルとに基づいて前記第１拡径レンズの第１変位量と前記第２拡径レンズの第２変位量とを算出する算出工程と、
前記算出工程にて算出された前記第１変位量に基づいて前記第１レンズホルダを駆動制御することにより前記第１集光光学系の焦点距離を調整し、前記算出工程にて算出された前記第２変位量に基づいて前記第２レンズホルダを駆動制御することにより前記第２集光光学系の焦点距離を調整する焦点距離調整工程と、
を行うことを特徴とするレーザ加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、波長の異なる第１レーザ光と第２レーザ光とを重畳させてワークに対して走査するレーザ加工システム及びレーザ加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、赤外領域の波長を有する第１レーザ光と紫外領域の波長を有する第２レーザ光とを重畳させてワークに対して走査するレーザ加工システムが広汎に知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、第１レーザ光と第２レーザ光とをダイクロイックミラーにて重畳させてガルバノスキャナーにて走査した後、波長補正（色消し処理）がなされたｆ−θレンズを用いてワークに集光する技術的思想が開示されている。

【0004】

また、例えば、特許文献２には、第１のガルバノスキャナーにて走査された第１レーザ光をｆ−θレンズ及びダイクロイックミラーにこの順序で透過させた後ワークに照射すると共に、第２のガルバノスキャナーにて走査された第２レーザ光を前記ダイクロイックミラーで反射させて前記ワークに照射する技術的思想が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１１−２７７２７２号公報

【特許文献2】特許第４３４６２５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、近年、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ：ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｌａｓｔｉｃｓ）が航空機等の輸送機器の軽量化構造材料として利用されている。しかしながら、ＣＦＲＰは難加工性複合材料であることから、このような複合材料（ワーク）を高速且つ高品位に加工可能なレーザ加工技術の開発が希求されている。

【0007】

前記ワークを高速且つ高品位に加工可能なレーザ加工方法の１つとして、波長の異なる複数のレーザ光を同軸に重畳させてワークに対し併せて走査する方法が考えられる。

【0008】

上述した特許文献１に係る従来技術では、波長補正がなされた特殊なｆ−θレンズを用いる必要があるため、波長補正がなされていないｆ−θレンズに比べて構成レンズの種類及び枚数が増加してレーザ加工システムの大型化及び高コスト化が懸念される。特に、紫外領域の波長を有するレーザ光（第２レーザ光）が含まれている場合には、前記レンズに使用することができるガラス材料が少ないため、ｆ−θレンズの設計及び製造が困難である。

【0009】

一方、特許文献２に係る従来技術では、ガルバノスキャナーにて走査された第１レーザ光と第２レーザ光をダイクロイックミラーにて重畳させるため、該第１レーザ光と該第２レーザ光とをワークに対して同軸に重畳させて併せて走査することが容易でない。そのため、ワークを高速且つ高品位にレーザ加工することができないおそれがある。

【0010】

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、ワークを高速且つ高品位にレーザ加工することができると共に、コストの低廉化及び小型化を図ることができるレーザ加工システム及びレーザ加工方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明に係るレーザ加工システムは、第１レーザ光を発振する第１レーザ発振器と、前記第１レーザ光の波長とは異なる波長を有する第２レーザ光を発振する第２レーザ発振器と、前記第１レーザ光と前記第２レーザ光とを同軸に重畳させるための重畳光学系と、前記重畳光学系から導かれた重畳された前記第１レーザ光と前記第２レーザ光とをワークに対し併せて走査する走査光学系と、前記第１レーザ発振器と前記重畳光学系との間の光路上に設けられ、且つ前記第１レーザ光を集光すると共に焦点距離を変更可能に形成された第１集光光学系と、前記第２レーザ発振器と前記重畳光学系との間の光路上に設けられ、且つ前記第２レーザ光を集光すると共に焦点距離を変更可能に形成された第２集光光学系と、前記走査光学系の走査角度を取得する走査角度取得手段と、前記第１集光光学系及び前記第２集光光学系を制御する制御部と、を備え、前記第１集光光学系は、前記第１レーザ光を拡径する第１拡径レンズと、前記第１拡径レンズにて拡径された前記第１レーザ光を集光する第１集光レンズと、前記第１拡径レンズを前記第１集光レンズの光軸に沿って変位可能に支持する第１レンズホルダと、を有し、前記第２集光光学系は、前記第２レーザ光を拡径する第２拡径レンズと、前記第２拡径レンズにて拡径された前記第２レーザ光を集光する第２集光レンズと、前記第２拡径レンズを前記第２集光レンズの光軸に沿って変位可能に支持する第２レンズホルダと、を有し、前記制御部は、加工データと補正曲線又はパラメータテーブルとが記憶された記憶部と、前記走査角度取得手段にて取得された前記走査角度と前記記憶部に記憶された前記補正曲線又は前記パラメータテーブルとに基づいて前記第１拡径レンズの第１変位量と前記第２拡径レンズの第２変位量とを算出する変位量算出部と、前記変位量算出部にて算出された前記第１変位量に基づいて前記第１レンズホルダを駆動制御することにより前記第１集光光学系の焦点距離を調整し、前記変位量算出部にて算出された前記第２変位量に基づいて前記第２レンズホルダを駆動制御することにより前記第２集光光学系の焦点距離を調整する焦点距離調整部と、前記記憶部に記憶されている前記加工データに基づいて前記走査光学系を制御する走査制御部とを有することを特徴とする。

【0012】

本発明に係るレーザ加工システムによれば、第１レーザ光を集光すると共に焦点距離を変更可能に形成された第１集光光学系を第１レーザ発振器と重畳光学系との間の光路上に設け、第２レーザ光を集光すると共に焦点距離を変更可能に形成された第２集光光学系を第２レーザ発振器と重畳光学系との間の光路上に設けているので、特殊なｆ−θレンズを設ける必要がない。これにより、レーザ加工システムの小型化及びコストの低廉化を図ることができる。また、重畳光学系にて同軸に重畳された第１レーザ光と第２レーザ光とを走査光学系にてワークに対し併せて走査可能であるので、該ワークを高速且つ高品位にレーザ加工することが可能である。

【0014】

また、第１集光光学系を構成する複数のレンズの間隔を変更することにより該第１集光光学系の焦点距離（合成焦点距離）を変更し、第２集光光学系を構成する複数のレンズの間隔を変更することにより該第２集光光学系の焦点距離（合成焦点距離）を変更するので、前記第１集光光学系と前記第２集光光学系の各々における焦点距離の調整を確実に行うことができる。

【0016】

さらに、第１レンズホルダを第１拡径レンズの光軸に沿って変位させることにより第１拡径レンズと第１集光レンズとの間隔を変更することができるので、第１集光光学系の焦点距離を簡単に調整することができる。また、第２レンズホルダを第２拡径レンズの光軸に沿って変位させることにより第２拡径レンズと第２集光レンズとの間隔を変更することができるので、第２集光光学系の焦点距離を簡単に調整することができる。

【0018】

さらにまた、走査角度取得手段にて取得された走査角度に基づいて第１集光光学系の焦点距離と第２集光光学系の焦点距離とを調整する焦点距離調整手段を備えているので、第１レーザ光の集光位置と第２レーザ光の集光位置とをワーク上に動的に一致させることができる。これにより、ワークを一層高速且つ高品位にレーザ加工することができる。

【0019】

上記のレーザ加工システムにおいて、前記ワークがＣＦＲＰで構成されており、前記第１レーザ光が赤外領域の波長を有すると共に、前記第２レーザ光が紫外領域の波長を有していてもよい。

【0020】

このようなシステムによれば、赤外領域の波長を有する第１レーザ光と紫外領域の波長を有する第２レーザ光とを同軸に重畳してＣＦＲＰに走査することができるので、ＣＦＲＰを高速且つ高品位にレーザ加工することができる。

【0021】

本発明に係るレーザ加工方法は、加工データと補正曲線又はパラメータテーブルとを記憶部に記憶させる記憶工程と、焦点距離を変更可能に形成された第１集光光学系に第１レーザ光を入射する第１入射工程と、焦点距離を変更可能に形成された第２集光光学系に前記第１レーザ光の波長とは異なる波長を有する第２レーザ光を入射する第２入射工程と、前記第１集光光学系から導かれた前記第１レーザ光と前記第２集光光学系から導かれた前記第２レーザ光とを重畳光学系にて同軸に重畳させる重畳工程と、前記記憶部に記憶されている前記加工データに基づいて前記重畳工程にて重畳された前記第１レーザ光と前記第２レーザ光とを走査光学系によりワークに対し併せて走査する走査工程と、を行い、前記第１集光光学系は、前記第１レーザ光を拡径する第１拡径レンズと、前記第１拡径レンズにて拡径された前記第１レーザ光を集光する第１集光レンズと、前記第１拡径レンズを前記第１集光レンズの光軸に沿って変位可能に支持する第１レンズホルダと、を有し、前記第２集光光学系は、前記第２レーザ光を拡径する第２拡径レンズと、前記第２拡径レンズにて拡径された前記第２レーザ光を集光する第２集光レンズと、前記第２拡径レンズを前記第２集光レンズの光軸に沿って変位可能に支持する第２レンズホルダと、を有し、前記走査工程では、前記走査光学系の走査角度を取得する取得工程と、前記取得工程で取得された前記走査角度と前記記憶部に記憶されている前記補正曲線又は前記パラメータテーブルとに基づいて前記第１拡径レンズの第１変位量と前記第２拡径レンズの第２変位量とを算出する算出工程と、前記算出工程にて算出された前記第１変位量に基づいて前記第１レンズホルダを駆動制御することにより前記第１集光光学系の焦点距離を調整し、前記算出工程にて算出された前記第２変位量に基づいて前記第２レンズホルダを駆動制御することにより前記第２集光光学系の焦点距離を調整する焦点距離調整工程と、を行うことを特徴とする。

【0022】

本発明に係るレーザ加工方法によれば、焦点距離を変更可能に形成された第１集光光学系に第１レーザ光を入射し、焦点距離を変更可能に形成された第２集光光学系に前記第１レーザ光の波長とは異なる波長を有する第２レーザ光を入射するので、特殊なｆ−θレンズを設ける必要がない。これにより、レーザ加工システムの小型化及びコストの低廉化を図ることができる。また、重畳工程にて同軸に重畳された第１レーザ光と第２レーザ光とをワークに対し併せて走査するので、該ワークを高速且つ高品位にレーザ加工することが可能である。

【発明の効果】

【0023】

以上説明したように、本発明によれば、ワークを高速且つ高品位にレーザ加工することができると共に、コストの低廉化及び小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の一実施形態に係るレーザ加工システムの模式図である。

【図2】図１に示す制御部の構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の一実施形態に係るレーザ加工方法を説明するためのフローチャートである。

【図4】図３に示す走査工程の内容を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明に係るレーザ加工システム及びレーザ加工方法について、好適な実施形態を例示して添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

【0026】

本発明の一実施形態に係るレーザ加工システム１０は、波長の異なる第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２とを同軸に重畳してワークＷに対し併せて走査することにより、該ワークＷを高速且つ高品位にレーザ加工するためのシステムである。

【0027】

図１に示すように、ワークＷは、任意の材料で構成可能であるが、例えば、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）等の難加工性複合材料の板材として構成されている。

【0028】

レーザ加工システム１０は、第１レーザ光ＬＢ１を発振する第１レーザ発振器１２と、第２レーザ光ＬＢ２を発振する第２レーザ発振器１４と、第１レーザ光ＬＢ１を集光するための第１集光光学系１６と、第２レーザ光ＬＢ２を集光するための第２集光光学系１８と、第１集光光学系１６から出射された第１レーザ光ＬＢ１と第２集光光学系１８から出射された第２レーザ光ＬＢ２とを同軸に重畳させるためのダイクロイックミラー（重畳光学系）２０と、ダイクロイックミラー２０にて重畳された第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２とを支持台１００に載置されたワークＷに対し併せて操作するガルバノスキャナー（走査光学系）２２と、制御部２６とを備える。

【0029】

第１レーザ発振器１２は、例えば、赤外領域（近赤外領域）の波長を有する第１レーザ光ＬＢ１を発振可能に構成されている。このような第１レーザ発振器１２としては、例えば、ファイバーレーザ発振器等が挙げられる。

【0030】

第２レーザ発振器１４は、例えば、紫外領域の波長を有する第２レーザ光ＬＢ２を発振可能に構成されている。このような第２レーザ発振器１４としては、例えば、第３高調波レーザ発振器（Ｑスイッチ方式の固体レーザ発振器）等が挙げられる。

【0031】

第１集光光学系１６は、第１レーザ発振器１２とダイクロイックミラー２０との間の光路上に配設されている。具体的には、第１集光光学系１６は、第１レーザ光ＬＢ１を拡径する第１拡径レンズ２８と、第１拡径レンズ２８にて拡径された第１レーザ光ＬＢ１を集光する一対の第１集光レンズ３０、３２と、第１拡径レンズ２８をその光軸に沿って変位可能に支持する第１レンズホルダ３４とを有している。

【0032】

本実施形態では、第１拡径レンズ２８として凹レンズが用いられ、各第１集光レンズ３０、３２として凸レンズが用いられている。なお、各第１集光レンズ３０、３２の焦点距離は異なっている。

【0033】

このように構成される第１集光光学系１６は、第１拡径レンズ２８と第１集光レンズ３０との間隔を変更することにより、該第１集光光学系１６の焦点距離（合成焦点距離）を容易に調整することが可能となっている。

【0034】

第２集光光学系１８は、上述した第１集光光学系１６と同様の構成を有しており、第２レーザ発振器１４とダイクロイックミラー２０との間の光路上に配設されている。すなわち、第２集光光学系１８は、第２レーザ光ＬＢ２を拡径する第２拡径レンズ３６と、第２拡径レンズ３６にて拡径された第２レーザ光ＬＢ２を集光する一対の第２集光レンズ３８、４０と、第２拡径レンズ３６をその光軸に沿って変位可能に支持する第２レンズホルダ４２とを有している。

【0035】

本実施形態では、第２拡径レンズ３６として凹レンズが用いられ、各第２集光レンズ３８、４０として凸レンズが用いられている。なお、各第２集光レンズ３８、４０の焦点距離は異なっている。

【0036】

このように構成される第２集光光学系１８は、第２拡径レンズ３６と第２集光レンズ３８との間隔を変更することにより、該第２集光光学系１８の焦点距離（合成焦点距離）を容易に調整することが可能となっている。

【0037】

ダイクロイックミラー２０は、第１レーザ光ＬＢ１を背面側から透過すると共に第２レーザ光ＬＢ２を反射する。これにより、ダイクロイックミラー２０は、第１集光光学系１６から出射された第１レーザ光ＬＢ１と第２集光光学系１８から出射された第２レーザ光ＬＢ２とを同軸に重畳させることができる。

【0038】

ガルバノスキャナー２２は、ダイクロイックミラー２０にて重畳された第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２とをＸ軸方向（ワークＷの長さ方向）に沿って走査するためのガルバノミラー４４と、ガルバノミラー４４を回動させるためのモータ４６と、ガルバノミラー４４の走査角度を取得するためのエンコーダ（走査角度取得手段）４８と、ガルバノミラー４４から導かれた第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２とをＹ軸方向（ワークＷの幅方向）に沿って走査するためのガルバノミラー５０と、ガルバノミラー５０を回動させるためのモータ５２と、ガルバノミラー５０の走査角度を取得するためのエンコーダ（走査角度取得手段）５４とを含んでいる。

【0039】

このように構成されるガルバノスキャナー２２は、第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２とをワークＷのＸＹ平面内で容易に走査することができる。

【0040】

図２に示すように、制御部２６は、記憶部５６、レーザ制御部５８、走査制御部６０、変位量算出部６２、及び焦点距離調整部（焦点距離調整手段）６４を有している。

【0041】

記憶部５６は、図示しない入力装置によって入力された加工データを記憶する。また、記憶部５６には、補正曲線又はパラメータテーブルが記憶されている。補正曲線又はパラメータテーブルは、例えば、各エンコーダ４８、５４にて取得された各ガルバノミラー４４、５０の走査角度と第１拡径レンズ２８の位置との関係と、該走査角度と第２拡径レンズ３６の位置との関係とを示したものが用いられる。

【0042】

レーザ制御部５８は、第１レーザ発振器１２に駆動電流を供給して該第１レーザ発振器１２から第１レーザ光ＬＢ１を発振し、第２レーザ発振器１４に駆動電流を供給して該第２レーザ発振器１４から第２レーザ光ＬＢ２を発振する。

【0043】

走査制御部６０は、記憶部５６に記憶されている加工データに基づいて各モータ４６、５２を駆動制御する。変位量算出部６２は、各エンコーダ４８、５４が取得した各ガルバノミラー４４、５０の走査角度に基づいて第１拡径レンズ２８の変位量と第２拡径レンズ３６の変位量とを算出する。

【0044】

焦点距離調整部６４は、変位量算出部６２にて算出された第１拡径レンズ２８の変位量に基づいて第１レンズホルダ３４を駆動制御し、前記変位量算出部６２にて算出された第２拡径レンズ３６の変位量に基づいて第２レンズホルダ４２を駆動制御する。

【0045】

次に、以上のように構成されたレーザ加工システム１０を用いたレーザ加工方法について図３及び図４を参照しながら説明する。

【0046】

先ず、作業者は図示しない入力装置を用いて加工データを入力する（図３のステップＳ１）。これにより、記憶部５６には加工データが記憶される。続いて、レーザ制御部５８は、第１レーザ発振器１２と第２レーザ発振器１４を駆動制御して、第１レーザ発振器１２から赤外領域の波長を有する第１レーザ光ＬＢ１を発振し、第２レーザ発振器１４から紫外領域の波長を有する第２レーザ光ＬＢ２を発振する（ステップＳ２）。

【0047】

そうすると、第１レーザ発振器１２から発振された第１レーザ光ＬＢ１は第１集光光学系１６に入射する（ステップＳ３：第１入射工程）。このとき、第１レーザ光ＬＢ１は、第１拡径レンズ２８にてそのビーム径が拡径された後、一対の第１集光レンズ３０、３２にて集光される。

【0048】

一方、第２レーザ発振器１４から発振された第２レーザ光ＬＢ２は第２集光光学系１８に入射する（ステップＳ４：第２入射工程）。このとき、第２レーザ光ＬＢ２は、第２拡径レンズ３６にてそのビーム径が拡径された後、一対の第２集光レンズ３８、４０にて集光される。

【0049】

第１集光光学系１６から出射した第１レーザ光ＬＢ１は背面側からダイクロイックミラー２０を透過し、第２集光光学系１８から出射した第２レーザ光ＬＢ２はダイクロイックミラー２０にて反射される。その結果、第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２とが同軸に重畳されることになる（ステップＳ５：重畳工程）。

【0050】

その後、重畳された第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２とは、一対のガルバノミラー４４、５０に反射してワークＷに照射される。そして、このとき、走査制御部６０は、記憶部５６に記憶されている加工データに基づいて第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２とをワークＷに対し併せて走査する（ステップＳ６：走査工程）。これにより、ワークＷのうち第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２が併せて照射された部位が加工されることになる。

【0051】

本実施形態では、このステップＳ６において、変位量算出部６２が、各エンコーダ４８、５４にて取得された各ガルバノミラー４４、５０の走査角度と記憶部５６に記憶されている補正曲線又はパラメータテーブルとに基づいて第１拡径レンズ２８の変位量と第２拡径レンズ３６の変位量を算出する（図４のステップＳ１０）。

【0052】

そして、焦点距離調整部６４が、算出された第１拡径レンズ２８の変位量に基づいて第１レンズホルダ３４を変位し、算出された第２拡径レンズ３６の変位量に基づいて第２レンズホルダ４２を変位する（ステップＳ１１）。これにより、第１レーザ光ＬＢ１の集光位置と第２レーザ光ＬＢ２の集光位置をワークＷ上に動的に一致させることができる。

【0053】

次に、制御部２６は、ワークＷの加工が終了したか否かを判断する（ステップＳ７）。ワークＷの加工が終了していない場合には（ステップＳ７：ＮＯ）、ステップＳ６の処理を繰り返し行う。

【0054】

一方、ワークＷの加工が終了した場合には（ステップＳ７：ＹＥＳ）、レーザ制御部５８は、第１レーザ発振器１２を制御して第１レーザ光ＬＢ１の発振を停止し、第２レーザ発振器１４を制御して第２レーザ光ＬＢ２の発振を停止する（ステップＳ８）。この段階で今回のフローチャートが終了する。

【0055】

本実施形態によれば、第１レーザ光ＬＢ１を集光すると共に焦点距離を変更可能に形成された第１集光光学系１６を第１レーザ発振器１２とダイクロイックミラー２０との間の光路上に設け、第２レーザ光ＬＢ２を集光すると共に焦点距離を変更可能に形成された第２集光光学系１８を第２レーザ発振器１４とダイクロイックミラー２０との間の光路上に設けているので、特殊なｆ−θレンズを設ける必要がない。

【0056】

すなわち、第１集光光学系１６と第２集光光学系１８において、波長補正（色消し）処理を行う必要がないので、レンズ設計が容易である。言い換えれば、第１集光光学系１６を構成する第１拡径レンズ２８及び第１集光レンズ３０、３２と、第２集光光学系１８を構成する第２拡径レンズ３６及び第２集光レンズ３８、４０とを石英や硼珪酸ガラス（ＢＫ７）等といったレーザ用の一般的な光学ガラスで設計することができる。これにより、レーザ加工システム１０の小型化及びコストの低廉化を図ることができる。

【0057】

また、ダイクロイックミラー２０にて同軸に重畳された第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２とをガルバノスキャナー２２にてワークＷに対し併せて走査するので、該ワークＷを高速且つ高品位にレーザ加工することできる。

【0058】

本実施形態では、第１集光光学系１６を構成する第１拡径レンズ２８と第１集光レンズ３０の間隔を変更することにより該第１集光光学系１６の焦点距離（合成焦点距離）を変更し、第２集光光学系１８を構成する第２拡径レンズ３６と第２集光レンズ３８との間隔を変更することにより該第２集光光学系１８の焦点距離（合成焦点距離）を変更するので、第１集光光学系１６と第２集光光学系１８の各々における焦点距離の調整を確実に行うことができる。

【0059】

また、第１レンズホルダ３４を第１拡径レンズ２８の光軸に沿って変位させることにより第１拡径レンズ２８と第１集光レンズ３０との間隔を変更することができるので、第１集光光学系１６の焦点距離を簡単に調整することができる。

【0060】

さらに、第２レンズホルダ４２を第２拡径レンズ３６の光軸に沿って変位させることにより第２拡径レンズ３６と第２集光レンズ３８との間隔を変更することができるので、第２集光光学系１８の焦点距離を簡単に調整することができる。

【0061】

本実施形態によれば、各エンコーダ４８、５４にて取得した各ガルバノミラー４４、５０の走査角度と補正曲線又はパラメータテーブルとに基づいて変位量算出部６２が第１拡径レンズ２８の変位量と第２拡径レンズ３６の変位量を算出している。

【0062】

そして、焦点距離調整部６４が、算出された第１拡径レンズ２８の変位量に基づいて第１レンズホルダ３４を変位し、算出された第２拡径レンズ３６の変位量に基づいて第２レンズホルダ４２を変位しているので、第１レーザ光ＬＢ１の集光位置と第２レーザ光ＬＢ２の集光位置とをワークＷ上に動的に一致させることができる。これにより、ワークＷを一層高速且つ高品位にレーザ加工することができる。

【0063】

本実施形態では、赤外領域の波長を有する第１レーザ光ＬＢ１と紫外領域の波長を有する第２レーザ光ＬＢ２とを同軸に重畳してワークＷとしてのＣＦＲＰに対し併せて走査しているので、該ＣＦＲＰを高速且つ高品位にレーザ加工することができる。

【0064】

また、本実施形態に係るレーザ加工システム１０は、第１拡径レンズ２８と第２拡径レンズ３６の位置を調整することにより、３次元形状のワークＷの加工を行うことが可能である。

【0065】

本実施形態は、上記の構成に限定されず、例えば、第１レーザ発振器１２が紫外領域の波長を有する第１レーザ光ＬＢ１を発振し、第２レーザ発振器１４が赤外領域の波長を有する第２レーザ光ＬＢ２を発振するように構成してもよい。この場合、赤外領域の波長の光を透過し且つ紫外領域の波長の光を反射するダイクロイックミラー２０を用いればよい。

【0066】

また、第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２は、可視領域の波長を有するレーザ光であっても構わない。さらに、第１集光光学系１６は、焦点距離を変更可能に形成されて第１レーザ光ＬＢ１を集光する液晶レンズであってもよい。第２集光光学系１８についても同様である。

【0067】

本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。例えば、本発明に係るレーザ加工システム及びレーザ加工方法では、波長の異なる３以上のレーザ光を同軸に重畳させてワークに対し併せて走査するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0068】

１０…レーザ加工システム １２…第１レーザ発振器
１４…第２レーザ発振器 １６…第１集光光学系
１８…第２集光光学系
２０…ダイクロイックミラー（重畳光学系）
２２…ガルバノスキャナー（走査光学系）
２８…第１拡径レンズ ３０、３２…第１集光レンズ
３４…第１レンズホルダ ３６…第２拡径レンズ
３８、４０…第２集光レンズ ４２…第２レンズホルダ
４８、５４…エンコーダ（走査角度取得手段）
６４…焦点距離調整部（焦点距離調整手段）
ＬＢ１…第１レーザ光 ＬＢ２…第２レーザ光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】