特開 2023-173780 レーザ加工装置およびレーザ加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023173780

(43)【公開日】2023-12-07

(54)【発明の名称】レーザ加工装置およびレーザ加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/073 20060101AFI20231130BHJP

   B23K 26/046 20140101ALI20231130BHJP

   B23K 26/042 20140101ALI20231130BHJP

【ＦＩ】

B23K26/073

B23K26/046

B23K26/042

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022086260

(22)【出願日】2022-05-26

(71)【出願人】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100116274

【弁理士】

【氏名又は名称】富所 輝観夫

(72)【発明者】

【氏名】福岡 大

【テーマコード（参考）】

4E168

【Ｆターム（参考）】

4E168AD07

4E168AD11

4E168BA87

4E168CB04

4E168CB07

4E168CB12

4E168CB19

4E168DA02

4E168DA13

4E168DA24

4E168DA28

4E168DA42

4E168DA43

4E168DA45

4E168DA46

4E168DA47

4E168EA08

4E168EA17

4E168EA24

4E168JA03

4E168JA04

(57)【要約】

【課題】レーザ加工においてコストの上昇を抑えながらスパッタの発生を抑制する。
【解決手段】レーザ加工装置１は、ＣＷレーザ発振器１０およびパルスレーザ発振器１２が接続され、ＣＷレーザ発振器１０から伝送されるＣＷレーザ光Ｌ１のワークＷの表面における照射点の少なくとも一部と、パルスレーザ発振器１２から伝送されるパルスレーザ光Ｌ２のワークＷの表面における照射点の少なくとも一部とが互いに重なるように、ＣＷレーザ光Ｌ１およびパルスレーザ光Ｌ２をワークＷに向けて出射する出射ヘッド６を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークにレーザ光を照射してワークを加工するレーザ加工装置であって、
ＣＷレーザ発振器およびパルスレーザ発振器が接続され、前記ＣＷレーザ発振器から伝送されるＣＷレーザ光の前記ワークの表面における照射点の少なくとも一部と、前記パルスレーザ発振器から伝送されるパルスレーザ光の前記ワークの表面における照射点の少なくとも一部とが互いに重なるように、前記ＣＷレーザ光および前記パルスレーザ光を前記ワークに向けて出射する出射ヘッドを備える、
レーザ加工装置。

【請求項2】

前記パルスレーザ光は、ナノ秒パルスレーザ光である、
請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項3】

前記出射ヘッドは、前記ＣＷレーザ光の焦点および前記パルスレーザ光の焦点の少なくとも一方の位置を前記ワークの表面と交わる方向に変位させる焦点調整機構を有する、
請求項１または２に記載のレーザ加工装置。

【請求項4】

前記出射ヘッドは、前記ＣＷレーザ光の前記照射点および前記パルスレーザ光の前記照射点を相対的に変位させる照射点移動機構を有する、
請求項１または２に記載のレーザ加工装置。

【請求項5】

前記出射ヘッドは、前記ＣＷレーザ光を集光するとともに前記パルスレーザ光を集光する共通の集光レンズを有する、
請求項１または２に記載のレーザ加工装置。

【請求項6】

前記出射ヘッドは、前記ＣＷレーザ光を前記集光レンズに入射させる第１光学部材と、前記パルスレーザ光を前記集光レンズに入射させる第２光学部材と、有し、
前記第１光学部材および前記第２光学部材は、前記ＣＷレーザ光の光軸と前記パルスレーザ光の光軸とが互いにずれるように配置される、
請求項５に記載のレーザ加工装置。

【請求項7】

前記出射ヘッドは、前記ＣＷレーザ光を前記集光レンズに入射させる第１光学部材と、前記パルスレーザ光を前記集光レンズに入射させる第２光学部材と、有し、
前記第１光学部材および前記第２光学部材は、前記ＣＷレーザ光の光軸と前記パルスレーザ光の光軸とが互いに重なるように配置される、
請求項５に記載のレーザ加工装置。

【請求項8】

ワークにレーザ光を照射してワークを加工するレーザ加工方法であって、
ＣＷレーザ発振器から伝送されるＣＷレーザ光の前記ワークの表面における照射点の少なくとも一部と、パルスレーザ発振器から伝送されるパルスレーザ光の前記ワークの表面における照射点の少なくとも一部とが互いに重なるように、前記ＣＷレーザ光および前記パルスレーザ光を前記ワークに向けて出射することを含む、
レーザ加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ加工装置およびレーザ加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

産業用の加工ツールとして、レーザ加工装置が広く普及している。特に、コストに優れるＩＲ（赤外）レーザを用いたレーザ加工装置の普及が進んでいる。一般にレーザ加工ではスパッタが発生し得る。スパッタとは、飛散する溶融金属の微粒子である。スパッタがワーク（被加工物）に付着すると、ワークの品質低下等につながり得る。

【0003】

例えば、電気配線部材に用いられることが多い銅系やアルミ系の材料は、鉄材に比べてＩＲレーザ光の吸収率が低い、熱伝導性が高い、融点が低いといった理由で、加工性が低い。また、銅系やアルミ系の材料は、溶融が始まると急激にレーザ光の吸収率が上昇しやすい。このため、沸点に達しやすくスパッタが発生しやすい。電気配線部材の周辺には電気部品が存在することが多い。このため、スパッタが発生すると電気部品のショート等の不具合が起こりやすい。

【0004】

これに対し、例えば特許文献１には、主ビームと副ビームとをワークに照射して、ワークを溶接する技術が開示されている。主ビームは、赤外領域の波長のレーザ光で形成される。副ビームは、赤外領域以外の波長のレーザ光で形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２１－１１２７７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述した従来のレーザ加工技術では、ＩＲ以外の波長のレーザ光を使用している。ＩＲ以外の波長のレーザ光を発振する発振器は、一般的に高価である。このため、レーザ加工にかかるコストの上昇を招き得る。

【0007】

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、レーザ加工においてコストの上昇を抑えながらスパッタの発生を抑制する技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明のある態様は、ワークにレーザ光を照射してワークを加工するレーザ加工装置である。このレーザ加工装置は、ＣＷレーザ発振器およびパルスレーザ発振器が接続され、ＣＷレーザ発振器から伝送されるＣＷレーザ光のワークの表面における照射点の少なくとも一部と、パルスレーザ発振器から伝送されるパルスレーザ光のワークの表面における照射点の少なくとも一部とが互いに重なるように、ＣＷレーザ光およびパルスレーザ光をワークに向けて出射する出射ヘッドを備える。

【0009】

本発明の別の態様は、ワークにレーザ光を照射してワークを加工するレーザ加工方法である。このレーザ加工方法は、ＣＷレーザ発振器から伝送されるＣＷレーザ光のワークの表面における照射点の少なくとも一部と、パルスレーザ発振器から伝送されるパルスレーザ光のワークの表面における照射点の少なくとも一部とが互いに重なるように、ＣＷレーザ光およびパルスレーザ光をワークに向けて出射することを含む。

【0010】

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム等の間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、レーザ加工においてコストの上昇を抑えながらスパッタの発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施の形態１に係るレーザ加工装置の模式図である。

【図2】出射ヘッド側から見たワークの模式図である。

【図3】実施の形態２に係るレーザ加工装置の一部分の模式図である。

【図4】図４（Ａ）は、焦点調整機構の模式図である。図４（Ｂ）は、出射ヘッド側から見たワークの模式図である。

【図5】実施の形態３に係るレーザ加工装置の一部分の模式図である。

【図6】図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、照射点移動機構の模式図である。図６（Ｃ）は、出射ヘッド側から見たワークの模式図である。

【図7】実施の形態４に係るレーザ加工装置の一部分の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に「第１」、「第２」等の用語が用いられる場合には、特に言及がない限りこの用語はいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

【0014】

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係るレーザ加工装置１の模式図である。図１では、制御部８を機能ブロックとして描いている。この機能ブロックは、ハードウェア構成としてはコンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や回路で実現され、ソフトウェア構成としてはコンピュータプログラム等によって実現される。これらの機能ブロックがハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。

【0015】

レーザ加工装置１は、金属製の被加工物であるワークＷにレーザ光を照射してワークＷを加工する装置である。本実施の形態におけるワークＷの加工は、ワークＷの溶接である。なお、ワークＷの加工は、穴あけや切断、表面処理等であってもよい。レーザ加工装置１は、第１伝送ファイバ２と、第２伝送ファイバ４と、出射ヘッド６と、制御部８とを備える。

【0016】

第１伝送ファイバ２は、外部のＣＷレーザ発振器１０と出射ヘッド６とを接続する。第１伝送ファイバ２は、ＣＷレーザ発振器１０が連続発振するＣＷレーザ光Ｌ１を出射ヘッド６に伝送する。ＣＷレーザ発振器１０としては、ＹＡＧレーザ発振器やファイバレーザ発振器等の公知のレーザ発振器を用いることができる。ＣＷレーザ光Ｌ１の波長範囲は、一例として赤外領域、例えば７８０ｎｍ～１６００ｎｍである。

【0017】

第２伝送ファイバ４は、外部のパルスレーザ発振器１２と出射ヘッド６とを接続する。第２伝送ファイバ４は、パルスレーザ発振器１２がパルス発振するパルスレーザ光Ｌ２を出射ヘッド６に伝送する。パルスレーザ発振器１２としては、ＹＡＧレーザ発振器やファイバレーザ発振器等の公知のレーザ発振器を用いることができる。パルスレーザ光Ｌ２の波長範囲は、一例として赤外領域、例えば７８０ｎｍ～１６００ｎｍである。ＣＷレーザ光Ｌ１およびパルスレーザ光Ｌ２の波長範囲をともに赤外領域とすることで、レーザ加工装置１のコストの上昇を抑えることができる。また、各レーザ光の焦点位置の調整が容易になる。

【0018】

パルスレーザ光Ｌ２のパルス幅（時間幅）は、例えばナノ秒オーダー、ピコ秒オーダー、またはフェムト秒オーダーである。好ましくは、パルスレーザ光Ｌ２はナノ秒パルスレーザ光であり、パルス幅は半値幅で例えば１０ｎｓ～１００ｎｓである。パルスレーザ発振器１２の繰り返し周波数は、例えば１０ｋＨｚ～３００ｋＨｚである。パルスレーザ光Ｌ２をナノ秒パルスレーザ光とすることで、ピコ秒パルスレーザ光やフェムト秒パルスレーザ光とする場合に比べて、レーザ加工装置１のコストの上昇を抑えることができる。

【0019】

出射ヘッド６は、ＣＷレーザ発振器１０から伝送されるＣＷレーザ光Ｌ１およびパルスレーザ発振器１２から伝送されるパルスレーザ光Ｌ２をワークＷに向けて出射する。出射ヘッド６は、筐体１４と、第１コリメートレンズ１６と、第２コリメートレンズ１８と、第１光学部材としての第１折り曲げミラー２０と、第２光学部材としての第２折り曲げミラー２２と、集光レンズ２４と、第１接続部２６と、第２接続部２８とを有する。

【0020】

筐体１４は、一端側に開口を有する有底筒状であり、開口がワークＷ側を向くように配置される。筐体１４の開口には、保護ガラス（図示せず）が取り付けられる。筐体１４の側面には、第１接続部２６および第２接続部２８が連結される。第１接続部２６には、第１伝送ファイバ２が接続される。第２接続部２８には、第２伝送ファイバ４が接続される。第１接続部２６の内部には、第１コリメートレンズ１６が収容される。第２接続部２８の内部には、第２コリメートレンズ１８が収容される。

【0021】

筐体１４の内部には、第１折り曲げミラー２０、第２折り曲げミラー２２および集光レンズ２４が収容される。筐体１４が延びる方向に対し直交する方向から見て、第１折り曲げミラー２０は第１接続部２６と重なるように配置され、第２折り曲げミラー２２は第２接続部２８と重なるように配置される。また、筐体１４が延びる方向から見て、第１折り曲げミラー２０および集光レンズ２４は、互いに重なるように配置される。また、第２折り曲げミラー２２および集光レンズ２４は、互いに重なるように配置される。第１折り曲げミラー２０と第２折り曲げミラー２２とは、互いにずれるように配置される。一例として、第２折り曲げミラー２２は、第１折り曲げミラー２０よりも集光レンズ２４側に配置される。

【0022】

第１伝送ファイバ２から出射ヘッド６に伝送されるＣＷレーザ光Ｌ１は、第１コリメートレンズ１６に入射する。第１コリメートレンズ１６は、入射したＣＷレーザ光Ｌ１を平行光に変換して、第１折り曲げミラー２０に向けて出射する。第１折り曲げミラー２０は、自身に照射されるＣＷレーザ光Ｌ１を集光レンズ２４に向けて反射する。一例として、第１折り曲げミラー２０は、ＣＷレーザ光Ｌ１の光路を９０°折り曲げる。

【0023】

第２伝送ファイバ４から出射ヘッド６に伝送されるパルスレーザ光Ｌ２は、第２コリメートレンズ１８に入射する。第２コリメートレンズ１８は、入射したパルスレーザ光Ｌ２を平行光に変換して、第２折り曲げミラー２２に向けて出射する。第２折り曲げミラー２２は、自身に照射されるパルスレーザ光Ｌ２を集光レンズ２４に向けて反射する。一例として、第２折り曲げミラー２２は、パルスレーザ光Ｌ２の光路を９０°折り曲げる。

【0024】

第１折り曲げミラー２０によって反射されたＣＷレーザ光Ｌ１と、第２折り曲げミラー２２によって反射されたパルスレーザ光Ｌ２とは、集光レンズ２４に入射する。第１光学部材としての第１折り曲げミラー２０および第２光学部材としての第２折り曲げミラー２２は、折り曲げ後のＣＷレーザ光Ｌ１の光軸Ｏ１と折り曲げ後のパルスレーザ光Ｌ２の光軸Ｏ２とが平行に延び、且つ互いにずれるように配置されている。本実施の形態では、光軸Ｏ１，Ｏ２が延びる方向から見て、第１折り曲げミラー２０と第２折り曲げミラー２２とは互いにずれて重なっていない。

【0025】

したがって、少なくとも一部のＣＷレーザ光Ｌ１は、第２折り曲げミラー２２を透過することなく直に集光レンズ２４に入射することができる。この結果、ＣＷレーザ光Ｌ１が第２折り曲げミラー２２を透過することによるエネルギーのロスを抑制することができる。なお、第１折り曲げミラー２０が第２折り曲げミラー２２よりも集光レンズ２４側に配置されてもよい。この場合は、パルスレーザ光Ｌ２の少なくとも一部が第１折り曲げミラー２０を透過することなく直に集光レンズ２４に入射することができる。

【0026】

集光レンズ２４は、入射したＣＷレーザ光Ｌ１を集光してワークＷに向けて出射するとともに、パルスレーザ光Ｌ２を集光してワークＷに向けて出射する。つまり、ＣＷレーザ光Ｌ１およびパルスレーザ光Ｌ２は、共通の集光レンズ２４で集光される。このように、複数のレーザ光で１つの集光レンズ２４を共用することで、出射ヘッド６の小型化を図ることができる。また、部品点数の削減により出射ヘッド６ひいてはレーザ加工装置１のコストの削減を図ることができる。

【0027】

集光レンズ２４から出射されるＣＷレーザ光Ｌ１およびパルスレーザ光Ｌ２は、保護ガラスを通過してワークＷに照射される。図２は、出射ヘッド６側から見たワークＷの模式図である。図２に示すように、出射ヘッド６は、ワークＷの表面におけるＣＷレーザ光Ｌ１の照射点Ｐ１の少なくとも一部と、ワークＷの表面におけるパルスレーザ光Ｌ２の照射点Ｐ２の少なくとも一部とが互いに重なるように、各レーザ光をワークＷに照射する。つまり、ＣＷレーザ光Ｌ１およびパルスレーザ光Ｌ２は、ワークＷ上の同じ位置あるいは互いに近傍の位置に照射される。

【0028】

ＩＲレーザ光にとって加工性の低い銅系やアルミ系の材料で構成されるワークＷにＩＲレーザ光を照射する場合であっても、レーザ光のピーク出力を上げればワークＷを溶融させることができる。また、銅系やアルミ系の材料は、溶融させればレーザ光の吸収率を高めることができる。またレーザ光の特性について、パルスレーザ光Ｌ２は、ＣＷレーザ光Ｌ１に比べて各パルスが材料に与えるエネルギーは小さいもののＣＷレーザ光Ｌ１より高いピーク出力を有する。一方、ＣＷレーザ光Ｌ１は、パルスレーザ光Ｌ２に比べてピーク出力は小さいものの材料に大きなエネルギーを与えることができる。

【0029】

したがって、ワークＷの表面におけるＣＷレーザ光Ｌ１の照射点Ｐ１とパルスレーザ光Ｌ２の照射点Ｐ２とを重ねることで、以下の加工機序を実現することができる。つまり、高ピーク出力且つ低エネルギーのパルスレーザ光Ｌ２をワークＷに照射することで、ワークＷが溶融し、レーザ光の吸収率が高い部分が局所的に形成される。そして、当該部分に低ピーク出力且つ高エネルギーのＣＷレーザ光Ｌ１を照射することで、加工に必要なエネルギーが効率よくワークＷに供給される。この結果、ワークＷを加工することができる。

【0030】

このように、パルスレーザ光Ｌ２によってワークＷがレーザ光を吸収しやすい状態を作り出し、ＣＷレーザ光Ｌ１によってワークＷの加工に必要なエネルギーを供給することで、いずれか一方のレーザ光のみを用いてワークＷを加工する場合に比べて、ワークＷが急に沸点に達してスパッタが発生することを抑制することができる。したがって、ＣＷレーザ光Ｌ１およびパルスレーザ光Ｌ２をともにＩＲレーザ光としながら、ワークＷの加工およびスパッタの発生抑制を実現できる。このため、従来技術のようにＩＲ以外の波長のレーザ光を使用する場合に比べて、コストの上昇を抑えることができる。

【0031】

一例として、出射ヘッド６は図２に示すように、パルスレーザ光Ｌ２の照射点Ｐ２がＣＷレーザ光Ｌ１の照射点Ｐ１よりも小さく、且つ照射点Ｐ２の全体が照射点Ｐ１と重なるように、各レーザ光を出射する。これにより、パルスレーザ光Ｌ２がワークＷに与えるエネルギーを局所に集中させて、ワークＷを溶融させやすくすることができる。

【0032】

図１に示すように、レーザ加工装置１は、ワークＷおよび出射ヘッド６を相対的に変位させる変位機構３０を備える。本実施の形態の変位機構３０は、ワークＷが載置されるとともに、このワークＷを移動させる加工テーブルの態様をとる。しかしながら、変位機構３０の態様はこれに限定されず、出射ヘッド６を移動させる態様であってもよいし、ワークＷおよび出射ヘッド６の両方を移動させる態様であってもよい。変位機構３０によってワークＷおよび出射ヘッド６が相対的に変位することで、各レーザ光の照射点Ｐ１，Ｐ２がワークＷの表面上を移動する。これにより、移動前の照射点Ｐ１，Ｐ２において溶融した金属が冷却して固化する。この結果、ワークＷが溶接される。

【0033】

制御部８は、ＣＷレーザ発振器１０、パルスレーザ発振器１２および変位機構３０の駆動を制御することができる。また、後述する他の実施の形態のように出射ヘッド６がコリメートレンズや折り曲げミラーの変位機構を備える場合、制御部８は、当該機構も制御することができる。

【0034】

以上説明したように、本実施の形態に係るレーザ加工装置１は、ＣＷレーザ光Ｌ１の照射点Ｐ１とパルスレーザ光Ｌ２の照射点Ｐ２とが重なるように各レーザ光をワークＷに向けて出射する出射ヘッド６を備える。これにより、ＩＲレーザ光のみを用いて、スパッタの発生を抑制しながらワークＷを加工することができる。よって、レーザ加工においてコストの上昇を抑えながらスパッタの発生を抑制することができる。また、エネルギー効率のよいレーザ加工が可能となる。また、銅系やアルミ系の材料もＩＲレーザ光で容易に加工できるようになるため、レーザ加工の自由度を高めることができる。

【0035】

（実施の形態２）
本実施の形態は、出射ヘッド６が焦点位置の調整機能を備える点を除き、実施の形態１と共通の構成を有する。以下、本実施の形態について実施の形態１と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については説明を適宜省略する。図３は、実施の形態２に係るレーザ加工装置１の一部分の模式図である。図４（Ａ）は、焦点調整機構３２の模式図である。図４（Ｂ）は、出射ヘッド６側から見たワークＷの模式図である。

【0036】

本実施の形態の出射ヘッド６は、焦点調整機構３２を有する。焦点調整機構３２は、ＣＷレーザ光Ｌ１の焦点Ｆ１およびパルスレーザ光Ｌ２の焦点Ｆ２の少なくとも一方の位置をワークＷの表面と交わる方向に変位させる。本実施の形態の焦点調整機構３２は、ＣＷレーザ光Ｌ１の焦点Ｆ１をワークＷの表面と直交する方向、言い換えれば光軸Ｏ１の延びる方向に変位させる。

【0037】

一例としての焦点調整機構３２は、モータ３４と、スクリュー３６と、支持腕３８とを有する。モータ３４の出力軸にスクリュー３６の一端が接続される。スクリュー３６は、ＣＷレーザ光Ｌ１の光路に対し平行に延びる。スクリュー３６には、支持腕３８の一端が螺合される。支持腕３８は、ＣＷレーザ光Ｌ１の光路と交わる方向に突出して第１コリメートレンズ１６を支持する。第１コリメートレンズ１６は、ＣＷレーザ光Ｌ１の光路上に配置される。焦点調整機構３２は、制御部８によって制御される。

【0038】

焦点調整機構３２は、いわゆる送りネジ機構により第１コリメートレンズ１６を第１折り曲げミラー２０に接近－離間する方向に移動させる。つまり、モータ３４の駆動により、スクリュー３６が回転する。スクリュー３６が回転すると支持腕３８が直線移動する。これにより、支持腕３８に支持された第１コリメートレンズ１６がＣＷレーザ光Ｌ１の光路に対し平行に移動する。

【0039】

第１コリメートレンズ１６が移動することで、第１コリメートレンズ１６を通過した平行光が拡大または集光される。そして、拡大または集光した平行光が集光レンズ２４に入射することで、ＣＷレーザ光Ｌ１の焦点Ｆ１がワークＷの表面に対してずれる。この結果、図４（Ｂ）に示すように、ワークＷの表面におけるＣＷレーザ光Ｌ１の照射点Ｐ１を拡大することができる。ＣＷレーザ光Ｌ１の照射点Ｐ１を拡大することで、ＣＷレーザ光Ｌ１によってワークＷが局所的に加熱されることを抑制でき、スパッタの発生をより抑制することができる。また、パルスレーザ光Ｌ２の焦点Ｆ２とワークＷの表面との位置関係は維持される。よって、パルスレーザ光Ｌ２の照射点Ｐ２の大きさは維持できる。

【0040】

焦点調整機構３２は、第２コリメートレンズ１８に対して設けられてもよいし、第１コリメートレンズ１６および第２コリメートレンズ１８の両方に対して設けられてもよい。第２コリメートレンズ１８に焦点調整機構３２を設け、且つパルスレーザ光Ｌ２の照射点Ｐ２の大きさを維持しつつＣＷレーザ光Ｌ１の照射点Ｐ１を拡大したい場合は、焦点調整機構３２の駆動と変位機構３０の駆動とを連動させることで上記要望を満たすことができる。つまり、第２コリメートレンズ１８の移動に合わせてワークＷを出射ヘッド６に接近－離間する方向に移動させる。これにより、パルスレーザ光Ｌ２の焦点Ｆ２とワークＷの表面との位置関係を維持したまま、ＣＷレーザ光Ｌ１の焦点Ｆ１をワークＷの表面に対してずらすことができる。この結果、パルスレーザ光Ｌ２の照射点Ｐ２の大きさが維持されたままＣＷレーザ光Ｌ１の照射点Ｐ１が拡大される。

【0041】

ＣＷレーザ光Ｌ１の照射点Ｐ１が相対的に大きく、パルスレーザ光Ｌ２の照射点Ｐ２が相対的に小さくなるように、焦点Ｆ１および焦点Ｆ２の位置を初期設定することは可能である。しかしながら、熱による各光学部材の変形やワークＷの材質等を含むレーザ加工装置１の使用状況に応じて、焦点の位置、換言すれば照射点の大きさの調整が必要となる場合がある。これに対し、焦点調整機構３２を設けることで、レーザ加工装置１の使用状況に応じた焦点調整を実現できる。なお、必要に応じてパルスレーザ光Ｌ２の焦点Ｆ２をワークＷの表面に対してずらしてもよい。

【0042】

（実施の形態３）
本実施の形態は、出射ヘッド６が照射点の移動機能を備える点を除き、実施の形態１と共通の構成を有する。以下、本実施の形態について実施の形態１と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については説明を適宜省略する。図５は、実施の形態３に係るレーザ加工装置１の一部分の模式図である。図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、照射点移動機構４０の模式図である。図６（Ｃ）は、出射ヘッド６側から見たワークＷの模式図である。

【0043】

本実施の形態の出射ヘッド６は、照射点移動機構４０を備える。照射点移動機構４０は、ＣＷレーザ光Ｌ１の照射点Ｐ１およびパルスレーザ光Ｌ２の照射点Ｐ２を相対的に変位させる。本実施の形態の照射点移動機構４０は、パルスレーザ光Ｌ２の照射点Ｐ２を移動させることで、２つの照射点を相対的に変位させる。

【0044】

一例としての照射点移動機構４０は、モータ４２と、支持軸４４とを有する。モータ４２の出力軸に支持軸４４の一端が接続される。支持軸４４は、パルスレーザ光Ｌ２の光路に対し直交する方向に突出して第２折り曲げミラー２２を支持する。第２折り曲げミラー２２は、パルスレーザ光Ｌ２の光路上に配置される。照射点移動機構４０は、制御部８によって制御される。

【0045】

モータ４２の駆動により、支持軸４４が回動する。これにより、支持軸４４に支持された第２折り曲げミラー２２の傾きが変化し、集光レンズ２４へのパルスレーザ光Ｌ２の入射角度が変化する。この結果、図６（Ｃ）に示すように、ワークＷの表面における照射点Ｐ２の位置をＣＷレーザ光Ｌ１の照射点Ｐ１に対して変位させることができる。なお、照射点移動機構４０は、互いに交わる２軸で第２折り曲げミラー２２を支持し、照射点Ｐ２をワークＷの表面が広がる面内方向（図６（Ｃ）におけるＡ方向およびＣ方向）に移動可能であってもよい。

【0046】

一例として、照射点移動機構４０は、ワークＷの移動に対して、パルスレーザ光Ｌ２の照射点Ｐ２の少なくとも一部がＣＷレーザ光Ｌ１の照射点Ｐ１よりも先行するように照射点Ｐ２を移動させる。これにより、出射ヘッド６の直下に進入してくるワークＷに対して、ＣＷレーザ光Ｌ１より先にパルスレーザ光Ｌ２を照射することができる。よって、ＣＷレーザ光Ｌ１の照射に先立ってワークＷを溶融させることができ、ＣＷレーザ光Ｌ１のエネルギーをより効率よくワークＷに与えることができる。したがって、ワークＷの加工効率の向上を図ることができる。

【0047】

また、照射点移動機構４０は、ワークＷの移動に対して、ＣＷレーザ光Ｌ１の照射点Ｐ１の一部がパルスレーザ光Ｌ２の照射点Ｐ２よりも先行するように照射点Ｐ２を移動させてもよい。この場合は、ＣＷレーザ光Ｌ１により予め加熱された部分にパルスレーザ光Ｌ２が照射されることになるため、ワークＷをより確実に溶融させることができる。よって、スパッタの発生をより抑制することができる。

【0048】

なお、ＣＷレーザ光Ｌ１の照射点Ｐ１の一部は、パルスレーザ光Ｌ２の照射点Ｐ２よりも後行させることが好ましい。ＣＷレーザ光Ｌ１の照射点Ｐ１を相対的に大きく、パルスレーザ光Ｌ２の照射点Ｐ２を相対的に小さく設定することで、ＣＷレーザ光Ｌ１の照射点Ｐ１の一部がパルスレーザ光Ｌ２の照射点Ｐ２より先行し、且つＣＷレーザ光Ｌ１の照射点Ｐ１の他の一部がパルスレーザ光Ｌ２の照射点Ｐ２よりも後行するレーザ光の照射態様を実現することは可能である。しかしながら、ワークＷの材質等を含むレーザ加工装置１の使用状況に応じて、照射点の位置調整が必要となる場合がある。これに対し、照射点移動機構４０を設けることで、レーザ加工装置１の使用状況に応じた照射点調整を実現できる。

【0049】

また、照射点移動機構４０は、パルスレーザ光Ｌ２の照射点Ｐ２を揺動させてもよい。これにより、ワークＷの表面に形成される溶融池の幅を大きくすることができる。また、溶融池内の溶融金属を掻き混ぜることができ、エネルギーが局所的に集中することを抑制できる。よって、スパッタの発生をより抑制することができる。なお、照射点移動機構４０は、第１折り曲げミラー２０に対して設けられてもよいし、第１折り曲げミラー２０および第２折り曲げミラー２２の両方に設けられてもよい。

【0050】

（実施の形態４）
本実施の形態は、第１折り曲げミラー２０および第２折り曲げミラー２２の配置を除き、実施の形態１と共通の構成を有する。以下、本実施の形態について実施の形態１と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については説明を適宜省略する。図７は、実施の形態４に係るレーザ加工装置１の一部分の模式図である。

【0051】

実施の形態１では、ＣＷレーザ光Ｌ１の光軸Ｏ１とパルスレーザ光Ｌ２の光軸Ｏ２とが互いにずれるように、第１折り曲げミラー２０および第２折り曲げミラー２２が配置されている。これに対し、本実施の形態では、折り曲げ後のＣＷレーザ光Ｌ１の光軸Ｏ１と折り曲げ後のパルスレーザ光Ｌ２の光軸Ｏ２とが平行に延び且つ互いに重なるように、第１折り曲げミラー２０および第２折り曲げミラー２２が配置される。具体的には、光軸Ｏ１，Ｏ２が延びる方向から見て、第１折り曲げミラー２０と第２折り曲げミラー２２とは互いに重なっている。したがって、第１折り曲げミラー２０で折り曲げられるＣＷレーザ光Ｌ１の光路が第２折り曲げミラー２２と交わる。

【0052】

第２折り曲げミラー２２は、パルスレーザ光Ｌ２を反射し、ＣＷレーザ光Ｌ１を透過する部材で構成される。よって、第１折り曲げミラー２０で反射されたＣＷレーザ光Ｌ１は、第２折り曲げミラー２２を透過して集光レンズ２４に向けて進行することができる。一例として、第２折り曲げミラー２２は、ＣＷレーザ光Ｌ１が属する波長領域の光を透過し、パルスレーザ光Ｌ２が属する波長領域の光を反射するダイクロイックミラーで構成される。なお、第１折り曲げミラー２０が第２折り曲げミラー２２よりも集光レンズ２４側に配置される場合は、第１折り曲げミラー２０がＣＷレーザ光Ｌ１を反射しパルスレーザ光Ｌ２を透過する部材で構成される。本実施の形態の構成によれば、ワークＷの表面上における各レーザ光の照射点Ｐ１，Ｐ２を重ねやすくすることができる。また、第１折り曲げミラー２０と第２折り曲げミラー２２とが互いに重なることで、出射ヘッド６の小型化を図ることができる。

【0053】

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明した。前述した実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施の形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。設計変更が加えられた新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形それぞれの効果をあわせもつ。前述の実施の形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「本実施の形態の」、「本実施の形態では」等の表記を付して強調しているが、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。以上の構成要素の任意の組み合わせも、本発明の態様として有効である。図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。

【0054】

実施の形態は、以下に記載する項目によって特定されてもよい。
［第１項目］
ワーク（Ｗ）にレーザ光（Ｌ１，Ｌ２）を照射してワーク（Ｗ）を加工するレーザ加工装置（１）であって、
ＣＷレーザ発振器（１０）およびパルスレーザ発振器（１２）が接続され、ＣＷレーザ発振器（１０）から伝送されるＣＷレーザ光（Ｌ１）のワーク（Ｗ）の表面における照射点（Ｐ１）の少なくとも一部と、パルスレーザ発振器（１２）から伝送されるパルスレーザ光（Ｌ２）のワーク（Ｗ）の表面における照射点（Ｐ２）の少なくとも一部とが互いに重なるように、ＣＷレーザ光（Ｌ１）およびパルスレーザ光（Ｌ２）をワーク（Ｗ）に向けて出射する出射ヘッド（６）を備える、
レーザ加工装置（１）。
［第２項目］
パルスレーザ光（Ｌ２）は、ナノ秒パルスレーザ光である、
第１項目に記載のレーザ加工装置（１）。
［第３項目］
出射ヘッド（６）は、ＣＷレーザ光（Ｌ１）の焦点（Ｆ１）およびパルスレーザ光（Ｌ２）の焦点（Ｆ２）の少なくとも一方の位置をワーク（Ｗ）の表面と交わる方向に変位させる焦点調整機構（３２）を有する、
第１項目または第２項目に記載のレーザ加工装置（１）。
［第４項目］
出射ヘッド（６）は、ＣＷレーザ光（Ｌ１）の照射点（Ｐ１）およびパルスレーザ光（Ｌ２）の照射点（Ｐ２）を相対的に変位させる照射点移動機構（４０）を有する、
第１項目乃至第３項目のいずれかに記載のレーザ加工装置（１）。
［第５項目］
出射ヘッド（６）は、ＣＷレーザ光（Ｌ１）を集光するとともにパルスレーザ光（Ｌ２）を集光する共通の集光レンズ（２４）を有する、
第１項目乃至第４項目のいずれかに記載のレーザ加工装置（１）。
［第６項目］
出射ヘッド（６）は、ＣＷレーザ光（Ｌ１）を集光レンズ（２４）に入射させる第１光学部材（２０）と、パルスレーザ光（Ｌ２）を集光レンズ（２４）に入射させる第２光学部材（２２）と、有し、
第１光学部材（２０）および第２光学部材（２２）は、ＣＷレーザ光（Ｌ１）の光軸（Ｏ１）とパルスレーザ光（Ｌ２）の光軸（Ｏ２）とが互いにずれるように配置される、
第５項目に記載のレーザ加工装置（１）。
［第７項目］
出射ヘッド（６）は、ＣＷレーザ光（Ｌ１）を集光レンズ（２４）に入射させる第１光学部材（２０）と、パルスレーザ光（Ｌ２）を集光レンズ（２４）に入射させる第２光学部材（２２）と、有し、
第１光学部材（２０）および第２光学部材（２２）は、ＣＷレーザ光（Ｌ１）の光軸（Ｏ１）とパルスレーザ光（Ｌ２）の光軸（Ｏ２）とが互いに重なるように配置される、
第５項目に記載のレーザ加工装置（１）。
［第８項目］
ワーク（Ｗ）にレーザ光（Ｌ１，Ｌ２）を照射してワーク（Ｗ）を加工するレーザ加工方法であって、
ＣＷレーザ発振器（１０）から伝送されるＣＷレーザ光（Ｌ１）のワーク（Ｗ）の表面における照射点（Ｐ１）の少なくとも一部と、パルスレーザ発振器（１２）から伝送されるパルスレーザ光（Ｌ２）のワーク（Ｗ）の表面における照射点（Ｐ１）の少なくとも一部とが互いに重なるように、ＣＷレーザ光（Ｌ１）およびパルスレーザ光（Ｌ２）をワーク（Ｗ）に向けて出射することを含む、
レーザ加工方法。

【符号の説明】

【0055】

１ レーザ加工装置、 ６ 出射ヘッド、 １０ ＣＷレーザ発振器、 １２ パルスレーザ発振器、 ２０ 第１折り曲げミラー、 ２２ 第２折り曲げミラー、 ２４ 集光レンズ、 ３２ 焦点調整機構、 ４０ 照射点移動機構、 Ｆ１，Ｆ２ 焦点、 Ｌ１ ＣＷレーザ光、 Ｌ２ パルスレーザ光、 Ｏ１，Ｏ２ 光軸、 Ｐ１，Ｐ２ 照射点、 Ｗ ワーク。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】