DE68924167T2 - Verfahren und Gerät zur Laserbearbeitung. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft eine Laserverarbeitungsvorrichtung und ein Laserverarbeitungsverfahren, welche bzw. welches zum Verarbeiten der Membran eines Films mit einer Membran, welcher zur Herstellung eines Filmkondensators verwendet wird, geeignet ist.
• Eine Laserverarbeitungsvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Laserverarbeitungsverfahren entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 4 sind aus der EP-A- 0102732 bekannt. Die in diesem Dokument offenbarte Laserverarbeitungsvorrichtung ist in Figur 1 gezeigt.
• Die Laserverarbeitungsvorrichtung, wie sie in Figur 1 gezeigt ist, umfaßt: Einen Laser-Oszillator 2 zum kontinuierlichen Erzeugen eines Laserstrahls L; einen optischen Kollimator 3 (up collimator) zum Verringern des Divergenzwinkels des Laserstrahls L und zum Erhöhen des Durchmessers des letzteren Strahls L, um einen parallelen Laserstrahl zu erzeugen; ebene Spiegel 4a und 4b zum Einstellen der Vorschubrichtung des Laserstrahls L; einen Polygonspiegel 5 zum Ablenken des Laserstrahls L in einem Abtastmodus; eine flache Feldlinse 6 zum Einstellen des Brennfleckformats des Laserstrahls auf der bestrahlten Ebene; und eine zylindrische Linse 7 zum Bilden eines elliptischen Laserstrahlbrennflecks.
• Die Laserverarbeitungsvorrichtung verarbeitet ein Material 8 wie folgt Der Ausgangslaserstrahl des Laseroszillators 2 wird auf den optischen Kollimator 3 gerichtet, wo der Divergenzwinkel des Laserstrahls L verringert und der Durchmesser des Laserstrahls vergrößert wird, um einen parallelen Laserstrahl zu bilden. Der Ausgangslaserstrahl des Kollimators 3 wird durch die ebenen Spiegel 4a und 4b derart in der Richtung verändert, daß er auf einen reflektierenden Spiegel 5a des Polygonspiegels 5 gerichtet wird. Wenn sich der Polygonspiegel 5 dreht, wird der Einfallswinkel des Laserstrahls L auf den reflektierenden Spiegel 5a geändert, und entsprechend ändert sich auch sein Reflektionswinkel. Im Ergebnis tastet der Laserstrahl, der durch die flache Linse 6 und die zylindrische Linse 7 tritt, das Material 8, das in der Richtung des Pfeils A befördert wird (in der Förderrichtung), in einer solchen Weise ab, daß er quer zu dem Material 8 läuft. D.h. der so aufgestrahlte Laserstrahl verarbeitet das Material in der Breitenrichtung.
• Bei der herkömmliche Laserverarbeitungsvorrichtung treten folgende Schwierigkeiten auf: Der Laserstrahl wird nur in einer Richtung abgelenkt, d.h. es ist unmöglich, das Material 8 mit dem Laserstrahl längs und seitlich zu verarbeiten, d.h. in der Richtung der Beförderung des Materials 8 und gleichzeitig in der Richtung senkrecht dazu. In dem Fall, in welchem das Material 8 ein Film ist, auf welchem eine Membran gebildet ist, ist es darüber hinaus für die herkömmliche Laserverarbeitungsvorrichtung schwierig, dieses linear zu einer Breite unterhalb des Millimeterbereichs zu verarbeiten.
• Zusätzlich ist es in der Vorrichtung unmöglich, nur die Membran des Films zu verarbeiten, weil der Laseroszillator 2 den Laserstrahl L kontinuierlich erzeugt.
• Diese Schwierigkeiten können durch Verwendung eines Q-Switch- Impulslaseroszillators anstelle des Laseroszillators 2 überwunden werden, welcher einen Laserstrahl in einem Impulsmodus erzeugt. In diesem Fall kann der Laserstrahl auf das Material 8, wie in Figur 2 gezeigt ist, gerichtet und so ein Abtastlaserstrahlmuster 10 gebildet werden. Insbesondere wird das Laserstrahlmuster erhalten, wenn, während das zu verarbeitende Material in der Richtung des Pfeils B befördert wird, der Q- Switch-Impulslaserstrahl L darauf in einem Abtastmodus gerichtet wird, d.h. der im Querschnitt elliptische (wie bei 10a angezeigt) Impulslaserstrahl L wird aufeinanderfolgend in einer Richtung D aufgestrahlt, welche einen Winkel (n) mit der Richtung C, welche senkrecht zu der Richtung des Pfeils B steht, bildet.
• In dem einen abtastenden Laserstrahl verwendenden Verfahren, welches die oben beschriebene Laserverarbeitungseinrichtung verwendet, ist beim Verarbeiten des Materials 8 in einer Richtung senkrecht zu der Förderrichtung mit dem das elliptische Muster 10a bildenden Impulslaserstrahl L die Richtung des Hauptdurchmessers des elliptischen Musters 10a parallel zu der zuvor erwähnten Richtung C. Daher sind die elliptischen Muster 10a in der Form einer Treppe auf dem Material angeordnet, so daß die sich ergebende Laserverarbeitungslinie nicht gleichmäßig in der Verarbeitungsrichtung ist.
• Ein Beispiel der Laserverarbeitungsvorrichtung dieser Art ist eine Musterherstellungseinrichtung, welche einen Laserstrahl verwendet (offenbart durch die japanische Patentanmeldung (OPI) Nr. 94482/1982)
• Die Musterherstellungseinrichtung 21, wie sie in Figur 3 gezeigt ist, umfaßt: eine konvexe Linse 23 zum Vergrößern des Durchmessers eines im Querschnitt kreisförmigen Laserstrahls 22a, welcher von einem Laseroszillator (nicht gezeigt) abgegeben wird, so daß ein Laserstrahl 22b gebildet wird; eine konvexe Linse 24 zum Umwandeln des Laserstrahls 22b in einen parallelen Laserstrahl 22c; eine zylindrische Linse zum Umwandeln des parallelen Laserstrahls 22c in einen im Querschnitt elliptischen Laserstrahl 22d; und eine zylindrische Linse 26 zum Umwandeln des Laserstrahls 22d in einen im Querschnitt elliptischen Laserstrahl 22e. D.h. die Musterherstellungseinrichtung arbeitet, um den im Querschnitt kreisförmigen Laserstrahl 22a in den im Querschnitt elliptischen Laserstrahl 22e umzuwandeln.
• Die so aufgebaute Musterherstellungseinrichtung ist nachteilig in den folgenden Punkten: Es tritt die Schwierigkeit auf, daß, wenn es erforderlich ist, die Konfiguration des im Querschnitt kreisförmigen und durch den Laseroszillator erzeugten Laserstrahls 22 zu ändern, uin dadurch den Laserverarbeitungsdurchmesser zu ändern (oder die Laserverarbeitungsbreite zu ändern), es notwendig ist, einige der Linsen 23,24,25 und 26 auszutauschen, um das optische System neu aufzubauen. Zusätzlich ist es beim Ablenken des Laserstrahls in einem Abtastmodus mit einem Polygonspiegel als einem reflektierenden optischen System unmöglich, die Breite des Laserstrahls zu ändern, um dadurch die lineare Laserverarbeitungsbreite in einen gewünschten Wert zu verändern.
• Manchmal ist es erforderlich, ein Material mit einer Membran mit der Laserverarbeitungsvorrichtung zu verarbeiten, wie dies nachfolgend beschrieben ist: D.h. es ist erforderlich, nur die Membran des Materials mit dem Laserstrahl zu verarbeiten. In diesem Fall wird bisher der Laserverarbeitungsvorgang so ausgeführt, daß die Membran dem Laserstrahl zugewandt ist.
• In diesem Fall treten die folgenden Schwierigkeiten auf: Während der Anwendung des Laserstrahls wird das verarbeitete Material teilweise zerstreut oder verdampft und so zerstört. Diese Schwierigkeit kann durch das Vorsehen von Staubabsorptionsmitteln eliminiert werden. Jedoch sollten in diesem Fall die Staubabsorptionsmittel nicht die Laserstrahlaufstrahleinrichtung und den Laserstrahlweg mit dem Ergebnis stören, daß die Laserverarbeitungsvorrichtung in der Konstruktion sehr kompliziert ist.
Zusammenfassung der Erfindung
• Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Laserverarbeitungsvorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Anwenden eines abtastenden Laserstrahls auf ein Werkstück zu schaffen, wobei die oben beschriebenen, mit einer herkömmlichen Laserverarbeitungsvorrichtung verbundenen Schwierigkeiten eliminiert sind.
• Diese Aufgabe wird entsprechend der Erfindung durch eine Vorrichtung gelöst, wie sie im Anspruch 1 definiert ist.
• Das Verfahren entsprechend der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 4.
• Die Laserverarbeitungsvorrichtung entsprechend der Erfindung arbeitet so, daß sie die Membran eines membranbedeckten Films mit einem Laserstrahl in der Förderrichtung des Films und in einer breiten Richtung, welche einen Winkel mit der Förderrichtung bildet, verarbeitet, und sie umfaßt: Eine Q-Switch- Laserverarbeitungseinheit für eine Breitenrichtung, welche einen Breitenrichtung-Q-Switch-Laseroszillator, eine Strahlkonfigurationsänderungseinrichtung, einen Polygonspiegel, und eine Linseneinheit mit einer f.θ-Linse und einer zylindrischen Linse enthält; und eine Q-Switch- Laserverarbeitungseinheit für eine Förderrichtung, welche einen in einer Förderrichtung-Q-Switch-Laseroszillator, eine Laserteilereinrichtung, eine Vielzahl von optischen Faserkabeln und eine Vielzahl von Laserstrahlaufstrahlköpfen enthält.
• In der Laserverarbeitungsvorrichtung umfaßt die Breitenrichtung-Q-Switch-Laserverarbeitungssektion: Den Breitenrichtung- Q-Switch-Laseroszillator; den Strahlkonfigurationsänderungsmechanismus; den Polygonspiegel; die f.θ-Linse, und die zylindrische Linse. Der Breitenrichtung-Q-Switch- Laseroszillator erzeugt einen Laserstrahl mit einer vorbestimmten Periode. Der Laserstrahl wird auf den Strahlkonfigurationsänderungsmechanismus gerichtet, so daß er in einen im Querschnitt elliptischen Laserstrahl umgewandelt wird. Vorzugsweise wird unter der Bedingung, daß die Laseroszillationsfrequenz synchron mit der Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegels ist, der Laserstrahl durch einen der reflektierenden Spiegel des Polygonspiegels und dann durch den nächsten Spiegel reflektiert. So wird der Laserstrahl wiederholt in einem Abtastmodus abgelenkt. Der so abgelenkte Laserstrahl wird auf die f.θ-Linse gerichtet, so daß er den membranbedeckten Film vertikal mit gleichmäßiger Geschwindigkeit abtastet. Der Laserstrahl wird ferner auf die zylindrische Linse gerichtet, welche in Verknüpfung mit dem Polygonspiegel angeordnet ist, so daß die Toleranz bei der Bilderzeugungsposition vergrößert wird, und der Laserstrahl wird in einen Laserstrahl umgewandelt, der in dem Verhältnis des größeren Durchmessers zu dem kleineren Durchmesser größer ist. Der resultierende Laserstrahl wird auf den membranbedeckten Film in einer Breitenrichtung gerichtet, welche einen Winkel mit der Förderrichtung bildet, so daß die Membran linear zu einer Breite in der Größenordnung unterhalb von Millimetern verarbeitet wird.
• Die Förderrichtung-Q-Switch-Laserverarbeitungssektion umfaßt: Den Förderrichtung-Q-Laseroszillator; die Laserteilereinrichtung; die Optikfaserkabel, und die Laserstrahlaufstrahlköpfe. Der Förderrichtung-Q-Switch-Laseroszillator erzeugt einen Laserstrahl. Der so erzeugte Laserstrahl wird in eine vorbestimmte Anzahl von Laserstrahlen geteilt, welche durch die optischen Faserkabel zu den Laserstrahlaufstrahlköpfen geleitet werden. Vorzugsweise werden die Laserstrahlen letzteren synchron mit der Fördergeschwindigkeit des zu verarbeitenden membranbedeckten Films zugeführt. Im Ergebnis wird eine Vielzahl von Teilen der Membran in der Förderrichtung gleichzeitig verarbeitet.
• So wird mit der Laserverarbeitungsvorrichtung, die die Breitenrichtung-Q-Switch-Laserverarbeitungssektion und die Förderrichtung-Q-Laserverarbeitungssektion enthält, der membranbedeckte Film sowohl in Richtung der Förderung als auch gleichzeitig in einer Richtung, die einen Winkel mit der Förderrichtung bildet, verarbeitet.
• Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird ein durch einen Laseroszillator erzeugter Laserstrahl in einem Abtastmodus mit einem reflektierenden optischen System abgelenkt, und beim Aufbringen des Laserstrahls auf das Werkstück quer zur Förderrichtung des Werkstücks wird der Laserstrahl durch eine Strahlkonfigurationsänderungseinrichtung in einen im Querschnitt elliptischen Laserstrahl umgewandelt, und die Strahl konfigurationsänderungseinrichtung wird gedreht, so daß die Richtung des größeren Durchmessers des im Querschnitt elliptischen Laserstrahls mit der Abtastrichtung des Laserstrahls zusammenfällt, wodurch der im Querschnitt elliptische Laserstrahl, dessen Richtung des größeren Durchmessers mit der Abtastrichtung zusammenfällt, auf das Werkstück gerichtet wird.
• Spezieller wird in dem Verfahren nach der Erfindung der durch den Laseroszillator erzeugte Impulslaserstrahl in einen im Querschnitt elliptischen Laserstrahl durch die Strahlkonfigurationsänderungseinrichtung umgewandelt, und der Laserstrahl wird in einem Abtastmodus durch das reflektierende optische System so abgelenkt, daß er auf das Werkstück in einer Richtung gerichtet wird, welche einen Winkel mit dessen Förderrichtung bildet, wodurch das Werkstück linear verarbeitet wird. In diesem Fall wird die Strahlkonfigurationsänderungseinrichtung um ihre optische Achse gedreht, bis die Richtung des größeren Durchmessers des im Querschnitt elliptischen Laserstrahls mit der Abtastrichtung des Laserstrahls zusammenfällt, welche durch die Geschwindigkeit der Abtastung des Laserstrahls und die Fördergeschwindigkeit des Werkstücks bestimmt ist; d.h. das Werkstück wird mit dem abtastenden Laserstrahl, dessen Richtung des größeren Durchmessers mit seiner Abtastrichtung zusammenfällt, verarbeitet. Daher zeigt der Teil des mit dem abtastenden Laserstrahls verarbeiteten Werkstück eine glatte Begrenzung.
• Zusätzlich wird eine Laserverarbeitungsvorrichtung mit einem variablen Strahl entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung geschaffen, in welcher eine Vielfalt von im Querschnitt elliptischen Laserstrahlen, welche im Durchmesser unterschiedlich sind, ohne Änderung der Linsen in dem optischen System gebildet wird, wodurch eine Vielfalt von Laserverarbeitungsvorgängen mit unterschiedlicher Verarbeitungsbreite durchgeführt wird, oder ein reflektierendes optisches System wird verwendet, um den Laserstrahl in einem Abtastmodus abzulenken, um dadurch ein Werkstück linear mit unterschiedlichen Breiten zu verarbeiten.
• In der Laserverarbeitungsvorrichtung mit variablem Strahl wird ein durch einen Laseroszillator erzeugter Laserstrahl durch ein optisches Eingangssystem, ein reflektierendes optisches System, und ein optisches Ausgangssystem auf ein Werkstück gerichtet, um letzteres dadurch zu verarbeiten. Das optische Eingangssystem und/oder das optische Ausgangssystem weist einen Strahlkonfigurationsänderungsmechanismus für die Y-Richtung zum Erhöhen oder Verringern des Durchmessers des Laserstrahls in einer Y-Richtung, und einen Strahlkonfigurationsänderungsmechanismus für die X-Richtung zum Erhöhen oder Verringern des Durchmessers des Laserstrahls in einer X- Richtung senkrecht zu der Y-Richtung auf.
• In dem optischen Eingangssystem und/oder dem optischen Ausgangssystem, kann der Strahlkonfigurationsänderungsmechanismus für die Y-Richtung vor dem Strahlkonfigurationsänderungsmechanismus für die X-Richtung in der Richtung des Laserstrahls oder umgekehrt angeordnet werden.
• In dem Fall, in welchem in dem optischen Eingangssystem und/oder dem optischen Ausgangssystem in der Laserverarbeitungseinrichtung mit variablem Strahl der Strahlkonfigurationsänderungsmechanismus für die Y-Richtung auf der Seite des Laseroszillators angeordnet ist, während der Strahlkonfigurationsänderungsmechanismus für die X-Richtung auf der Laseranwendungsseite angeordnet ist, wird der im Querschnitt kreisförmige, durch den Laseroszillator erzeugte Laserstrahl im Durchmesser in der Y-Richtung vergrößert oder verkleinert, wenn er durch den Laserkonfigurationsänderungsmechanismus für die Y-Richtung tritt, und der Laserstrahl, welcher in der Y- Richtung vergrößert oder verkleinert worden ist, wird im Durchmesser in der X-Richtung vergrößert oder verkleinert, wenn er durch den Strahlkonfigurationsänderungsmechanismus für die X-Richtung tritt, wodurch ein im Querschnitt elliptischer Laserstrahl erhalten wird. Der Durchmesser des im Querschnitt elliptischen Laserstrahls wird auf einen gewünschten Wert durch den Strahlkonfigurationsänderungsmechanismus für die Y-Richtung eingestellt; d.h. die Verarbeitungsbreite kann auf einen gewünschten Wert eingestellt werden.
• In dem Fall, in dem andererseits der Strahlkonfigurationsänderungsmechanismus für die X-Richtung auf der Seite des Laseroszillators vorgesehen ist, während der Strahlkonfigurationsänderungsmechanismus für die Y-Richtung auf der Laseranwendungsseite vorgesehen ist, wird der im Querschnitt kreisförmige, durch den Laseroszillator erzeugte Laserstrahl im Durchmesser in der X-Richtung vergrößert oder verkleinert, wenn er durch den Strahlkonfigurationsänderungsmechanismus für die X-Richtung tritt, und so in einen Laserstrahl mit elliptischem Querschnitt umgewandelt, und der im Querschnitt elliptische Laserstrahl wird im Durchmesser in der Y-Richtung vergrößert oder verkleinert, wenn er durch den Strahlkonfigurationsänderungsmechannismus für die Y-Richtung tritt. Der Durchmesser des im Querschnitt elliptischen Laserstrahls wird auf einen gewünschten Wert durch den Strahlkonfigurationsänderungsmechanismus für die Y-Richtung eingestellt; d.h. die Verarbeitungsbreite kann auf einen gewünschten Wert geändert werden.
• In dem Fall, in welchem ein Drehpolygonspiegel als das reflektierende optische System verwendet wird, und das optische Eingangssystem den Strahlkonfigurationsänderungsmechanismus für die Y-Richtung und den Strahlkonfigurationsmechanismus für die X-Richtung aufweist, wird der im Querschnitt elliptische Laserstrahl, dessen Durchmesser eingestellt worden ist, in einem Abtastmodus durch einen der reflektierenden Spiegel des Polygonspiegels abgelenkt wird, um so auf ein zu verarbeitendes Werkstück zu dessen Verarbeitung gerichtet zu werden, und dann wird er in der gleichen Weise durch den nächsten reflektierenden Spiegel abgelenkt, um das Werkstück zu verarbeiten, usw. Bei diesem Verarbeitungsvorgang wird die Verarbeitungsbreite auf einen gewünschten Wert durch den Strahlkonfigurationsänderungsmechanismus für die Y-Richtung eingestellt.
• Entsprechend einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel für die Erfindung ist eine Laserverarbeitungsvorrichtung vorgesehen, welche die Membran eines membranbedeckten, für Laserstrahlen durchlässigen Materials mit hoher Genauigkeit ohne Verschmutzung von letzterem und der Laserstrahlaufstrahleinrichtung verarbeiten kann.
• Spezieller sind in einer Laserverarbeitungsvorrichtung entsprechend der Erfindung, die eine Laserstrahlaufstrahleinrichtung zum Richten eines Laserstrahls auf ein membranbedecktes, für Laserstrahlen durchlässiges Material umfaßt, um dadurch die Membran zu verarbeiten, Materialführungsmittel an unterschiedlichen Positionen angeordnet, um das membranbedeckte, laserdurchlässige Material zu führen, wobei Laserstrahlaufstrahlmittel zwischen den Materialführungsmitteln in einer solchen Weise angeordnet sind, daß sie auf der Seite des laserstrahldurchlässigen Materials angeordnet sind, während Mittel zur Staubsammlung auf der Seite der Membran des membranbedeckten, laserstrahldurchlässigen Materials in einer solchen Weise angeordnet sind, daß sie mit letzterem dazwischen den Laserstrahlaufstrahlmitteln gegenüberliegen.
• Mit der so konstruierten Laserverarbeitungsvorrichtung wird die Membran des membranbedeckten laserstrahldurchlässigen Materials mit dem durch das laserstrahldurchlässige Material hindurchtretenden Laserstrahl verarbeitet. Bei dem Verarbeitungsvorgang werden von der Membran verdampfte oder zerstreute Partikel durch die Staubsammeleinrichtung, die auf der Seite der Membran vorgesehen ist, entfernt. Daher werden das membranbedeckte, laserstrahldurchlässige Material und die Laserstrahlaufstrahleinrichtung vor Verschmutzung durch von der Membran verdampfte Partikel geschützt.
• In diesem Zusammenhang wird es bevorzugt, daß wenigstens an der Laserstrahlbestrahlungsposition das membranbedeckte, laserstrahldurchlässige Material vertikal geführt wird, oder es wird mit der Membran nach unten weisend geführt, weil das membranbedeckte, laserstrahldurchlässige Material und die Laserstrahlaufstrahleinrichtung besser vor Verschmutzung durch die von der Membran verdampften oder verspritzten Partikel geschützt wird.
• Das Wesen, Prinzip und die Verwendbarkeit der Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung und der beiliegenden Ansprüche deutlicher, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• In den beiliegenden Zeichnungen ist Fig. 1 ein erläuterndes Diagramm, dasß die Anordnung einer herkömmlichen Laserverarbeitungsvorrichtung zeigt;
• Fig. 2 ein erläuterndes Diagramm für eine Beschreibung eines herkömmlichen Verfahrens zum Richten eines abtastenden Laserstrahls auf ein Werkstück;
• Fig. 3 ein erläuterndes Diagramm für eine Beschreibung eines Beispiels der herkömmlichen Laserverarbeitungsvorrichtung;
• Fig. 4 und 5 sind eine Draufsicht bzw. Seitenansicht, mit weggeschnittenen Teilen, welche ein Beispiel einer Laserverarbeitungsvorrichtung, die entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, zeigen;
• Fig. 6 ein erläuterndes Diagramm, das den Schlitz einer Breitenrichtung-Q-Switch-Laserverarbeitungssektion, die in Fig. 4 und 5 gezeigt ist, zeigt,
• Fig. 7 eine Draufsicht, die einen Positionseinstellmechanismus für Laserstrahlaufstrahlköpfe in einer Förderrichtung-Q- Switch-Laserverarbeitungssektion, die in Fig. 4 und 5 gezeigt ist, zeigt,
• Fig. 8 eine Vorderansicht, mit weggeschnittenen Teilen, die die Laserstrahlaufstrahlköpfe und ihren relevanten Mechanismus in der in Förderrichtung-Q-Switch- Laserverarbeitungssektion zeigen;
• Fig. 9 ein erläuterndes Diagramm für eine Beschreibung eines Verfahrens zum Aufstrahlen eines abtastenden Laserstrahls auf ein Werkstück entsprechend einem 2. Aspekt der Erfindung;
• Fig. 10 ein erläuterndes Diagramm, das ein Abtastlaserstrahlinuster zeigt, welches auf einem Werkstück nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung gebildet ist;
• Fig. 11 ein erläuterndes Diagramm, das die grundlegende Anordnung einer Laserverarbeitungsvorrichtung mit variablem Strahl entsprechend einem dritten Aspekt der Erfindung zeigt;
• Fig. 12a - 12d sind erläuternde Diagramme, die die Konfigurationen von Laserstrahlen in verschiedenen Teilen der in Fig. 11 gezeigten Laserverarbeitungsvorrichtung mit variablem Strahl zeigen, und
• Fig. 13 und 14 sind erläuternde Diagramme, welche wesentliche Komponenten von ersten und zweite Beispielen einer Laserverarbeitungsvorrichtung zum Verarbeiten eines membranbedeckten, laserstrahldurchlässigen Materials entsprechend einem 4. Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
• Ein Beispiel einer Laserverarbeitungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren 4 - 8 beschrieben.
• Wie in den Figuren 4 und 5 gezeigt ist, weist die Laserverarbeitungsvorrichtung 101 entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Q-Switch-Laserverarbeitungssektion 102 für eine Breitenrichtung und eine Q-Switch-Laserverarbeitungssektion 103 für eine Förderrichtung auf (nachfolgend als "erste und zweite Q-Switch-Laserverarbeitungssektionen 102 bzw. 103" bezeichnet, wenn anwendbar), die auf einer gemeinsamen Basis 104 angebracht sind.
• Die erste Q-Switch-Laserverarbeitungssektion 102 umfaßt: Einen Breitenrichtung-Q-Switch-Laseroszillator (ein Q-Switch- YAG-Laseroszillator in dem Beispiel) 105; einen reflektierenden Spiegel 107 zum Reflektieren in einer gewünschten Richtung des Laserstrahls 106, welcher in einem Impulsoszillationsmodus durch den Laseroszillator 105 erzeugt wird; einen Y- Richtungsstrahlkonfigurationsänderungsmechanismus 108, welcher die Konfiguration des Impulslaserstrahls 106, welcher durch den reflektierenden Spiegel 107 reflektiert worden ist, in einer Y-Richtung zusammenzieht oder vergrößert; einen X- Richtungsstrahlkonfiguarationsänderungsmechanismus 109 zum Zusammenziehen oder Verlängern der Konfiguration des Impulslaserstrahls, welcher durch den Y- Richtungsstrahlkonfigurationsänderungsmechanismus 108 getreten ist, in einer X-Richtung; und einen Polygonspiegel 110, welcher in der Richtung des Pfeils E gedreht wird, während er den Laserstrahl 106 empfängt, welcher durch den X- Richtungsstrahlkonfigurationsänderungsmechanismus 109 getreten ist. Der Polygonspiegel 110 wird durch eine Antriebseinrichtung 111 gedreht. In diesem Fall kann die Vorrichtung so vorgesehen sein, daß der X- Richtungslaserkonfigurationsänderungsmechanismus 109 um seine Achse um einen vorbestimmten Winkel gedreht wird, und der Laserstrahl 106, der im Querschnitt durch den X- Richtungsstrahlkonfigurationsänderungsmechanismus elliptisch gemacht ist, wird in dem Winkel der Neigung in der Richtung seines größeren Durchmessers eingestellt. Wie es der Fall sein kann, ist es wünschenswert, den Drehwinkel des Polygonspiegels 110 synchron mit der Q-Switch-Frequenz des Breitenrichtung-Q-Switch-Laserosziallators 105 vorzusehen.
• Die Breitenrichtung-Q-Switch-Laserverarbeitungssektion 102 umfaßt ferner: Eine F.θ-Linse 112, auf welche der Laserstrahl gerichtet wird, welcher durch die zwei Mechanismen 108 und 109 auf die oben beschriebene Weise getreten, und in einem Abtastmodus durch den Polygonspiegel 110 abgelenkt worden ist; eine werkstücknahe Linse 113, auf welche der Laserstrahl 106, welcher durch die F.θ -Linse 112 getreten ist, gerichtet wird; eine zylindrische Linse 114, auf welche der Laserstrahl 106, welcher durch die Linse 113 getreten ist, gerichtet wird; und Schlitzteile 115 zum Bestimmen einer Breite der Abtastung für den Laserstrahl 106, welcher durch die zylindrische Linse 114 getreten ist. Die zylindrische Linse 114 und die werkstücknahe Linse 113, die mit der oben beschriebenen f.θ-Linse 112 ein f.θ-Linsensystem bilden, sind auf Schienen 116 in der axialen Richtung des f.θ-Systems bewegbar gemacht, und sie sind mit einem Balk 117 abgedeckt. Die Schlitzteile 115 sind in den Richtungen der Pfeile in Fig. 6 bewegbar vorgesehen, um so eine Laserstrahlabtastbreite zu bestimmen; d. h. eine Laserstrahlverarbeitungsbreite.
• Andererseits umfaßt die zweite Q-Switch- Laserverarbeitungssektion 103: Einen Förderrichtung- Q- Switch-Laser-Oszillator (ein Q-Switch-YAG-Laseroszillator in dem Beispiel) 121; einen reflektierenden Spiegel 123 zum Reflektieren des Laserstrahls 122 in einer gewünschten Richtung, wobei der Laserstrahl in einem Impulsoszillationsmodus durch den Laseroszillator 121 abgegeben wird; und eine Laserteilereinrichtung 124, welche den Laserstrahl, welcher durch den reflektierenden Spiegel 123 reflektiert worden ist, über einen Laserstrahleinlaß 124a empfängt. Die Laserteilereinrichtung 124 spaltet den Laserstrahl 122 in eine vorbestimmte Anzahl von Strahlen auf, welche jeweils über Laserstrahlauslässe 124b ausgegeben werden.
• Die Laserstrahlauslässe 124b der Laserteilereinrichtung 124 sind jeweils an die Eintrittsenden 125a einer Vielzahl von Optikfaserkabeln 125 angeschlossen, deren Laserstrahlaustrittsenden 125b mit einer Vielzahl von Laserstrahlbestrahlungsköpfen 126, die die oben beschriebene Förderrichtung - Q-Switch-Laserverarbeitungssektion 103 bilden, verbunden sind.
• Die Anordnung der Laserstrahlbestrahlungsköpfe 126 und ihrer relevanten Komponenten wird unter Bezugnahme auf die Figuren 7 und 8 beschrieben.
• Ein in den Figuren 7 und 8 gezeigter Rahmen 130 ist an der in den Figuren 4 und 5 gezeigten Basis 104 befestigt. Der Rahmen 131 weist einen Trägerstift 132 auf, an welchem ein Arm 133 drehbar an einem Ende angebracht ist. Der Arm 133 weist ein längliches Loch 133a an dem anderen Ende auf, in welchem ein Trägerstift 135, der in ein Positionierteil 134 eingebettet ist, verschiebbar in der Längsrichtung des länglichen Lochs 133a eingepaßt im Eingriff mit einer Mutter 136 ist, so daß er nicht aus dem Arm 133 heraustreten kann. Das Positionierteil 134 ist, wie bei 134a gezeigt ist, mit einem Innengewinde versehen, so daß es im Eingriff mit einer Zuführungsschraube 139 ist, welche einen Griff 138 aufweist, um so über den Rahmen 131 verschiebbar zu sein. Eine längliche Rille 131a ist in dem Teil des Rahmens 131 gebildet, über welchen das Positionierungsteil verschoben wird. Das Positionierungsteil 134 ist mit einer Befestigungsschraube 140 befestigt, welche in die Rille 131a eingeführt ist, und mit einem mit einem Gewinde versehenen Loch 134, das in dem Positionierungsteil gebildet ist, im Eingriff ist. Der Rahmen 131 weist eine darauf markierte Skala 141 auf, so daß das Positionierungsteil 134 bequem positioniert werden kann, und der Neigungswinkel θ des Arms 33 kann leicht bestimmt werden.
• Wie in Fig. 7 gezeigt ist, ist ein Bestrahlungskopfhalter 142, der zwei Laserstrahlbestrahlungsköpfe 126 (126a und 126b) haltert, an dem Arm 133 in einer solchen Weise angebracht, daß er sich quer zu dem Arm 133 erstreckt und bewegbar in Längsrichtung des Arms 133 ist; und zusätzlich ist ein Bestrahlungskopfhalter 143, der einen Laserstrahlbestrahlungskopf 126 (126c) haltert, auf dem Arm 133 in einer solchen Weise angebracht, daß er entlang dem Arm 133 positioniert und in der Längsrichtung des letzteren bewegbar ist. Zylindrische Gleitstifte 144 und 145 sind an der Oberseite der Bestrahlungskopfhalter 142 und 143 in einer solchen Weise vorgesehen, daß sie auf der Linie angeordnet sind, welche die axialen Mitten der Trägerstifte 132 und 135 verbindet. Die so vorgesehenen Gleitstifte 144 und 145 sind im Eingriff mit Förderrichtungsführungsrillen 151a und 152a, welche jeweils in Halterführung 151 und 152 gebildet sind. Die Halterführungen 151 und 152 sind jeweils mit Außengewindeschrauben 147 und 148 an einer Führungswelle 148 befestigt, welche auf dem Rahmen 131 vorgesehen ist. Die Bestrahlungskopfhalter 142 und 143 weisen halterseitige Gleitteile 142a bzw. 143a auf (das Gleitteil 143a ist nicht gezeigt), welche verschiebbar auf auf dem Arm 133 vorgesehenen armseitigen Gleitteilen 133b angebracht sind, wobei Kugeln 153 dazwischen angeordnet sind. Die Richtung der optischen Achse von jedem der Laserstrahlbestrahlungsköpfe 126, welche durch den Bestrahlungskopfhalter 142 gehalten werden, kann fein mit Winkeleinstellungsknöpfen 154a und 154b justiert werden. Zum Beispiel können die optischen Achsen der Laserstrahlbestrahlungsköpfe 126a und 126b zur Deckung miteinander gebracht werden, wie in Fig. 8 gezeigt ist, oder können zueinander verschoben werden, um dadurch die Laserstrahlverarbeitungsbreite oder das Verarbeitungsintervall beim Verarbeiten eines Werkstücks mit dem Laserstrahl in der Förderrichtung einzustellen. Der Bestrahlungskopfhalter 142 weist einen Positionssensor 156 zum Erfassen der Bestrahlungspositionen durch die ausgegebenen Laserstrahlen 122 der Laserstrahlbestrahlungsköpfe 126 (126a und 126b) auf.
• Die Laserstrahlbestrahlungsköpfe 126 (126a, 126b und 126c) sind auf den Bestrahlungskopfhaltern 142 bzw. 143 in einer solchen Weise angebracht, daß die optischen Achsen der Ausgangslaserstrahlen 122 dieser Laserstrahlbestrahlungsköpfe 126 auf der Linie liegen, welche die axialen Mitten der zylindrischen Gleitstifte 144 und 145 verbindet (d.h. die axialen Mitten der Trägerstifte 132 und 135). Die Laserstrahlbestrahlungsköpfe 126 (126a,126b und 126c) sind mit dem Laserstrahlaustrittsende 125b der optischen Faserkabel 125 verbunden, deren Laserstrahleintrittsenden 125a mit der Laserstrahlteilereinrichtung 124, wie sie in Fig.5 gezeigt ist, verbunden sind.
• Eine Vielzahl von Förderrollen 161 ist auf der Basis 104 vorgesehen, um einen membranbedeckten Film 160 (nachfolgend nur als "ein Film 160" bezeichnet, wenn anwendbar) zu befördern. Wie in den Figuren 4 und 5 gezeigt ist, wird der Film 160 in der Richtung des Pfeils F befördert, so daß er über die zylindrische Linse 114 bewegt wird, und dann nahe an den Laserstrahlbestrahlungsköpfen 126 (126a, 126b und 126c) horizontal vorbeibewegt wird, und in der Richtung des Pfeils G befördert wird.
• In dem Ausführungsbeispiel umfaßt der Film 160: Eine Filmbasis aus Polyester; und eine Membran aus Aluminium. D.h. der Film 160 ist durch Vacuumablagerung von Aluminium auf der Filmbasis gebildet. Der Film 160 wird mit der Filmbasis zu der zylindrischen Linse 114 weisend befördert. Eine Staubsammelleitung 163, die an eine Staubsammeleinrichtung (nicht gezeigt), angeschlossen ist, ist in einer solchen Weise angeordnet, daß sie mit dem Film 160 dazwischen der zylindrischen Linse 114 gegenüberliegt. Das Vorsehen der Staubsammeleinrichtung beseitigt die Schwierigkeit, daß, beim Verarbeiten der Membran des Films mit dem Laserstrahl 106, die Spritzer davon an der zylindrischen Linse 114 anhaften, und verbessert die Staubsammeleffizienz.
• Der Film 160 läuft an den Laserstrahlbestrahlungsköpfen 126 (126a, 126b und 126c) vorbei, wobei die Filmbasis letzteren Köpfen 126 zugewandt ist (d.h. mit der Membran nicht zu den Laserbestrahlungsköpfen 126 gewandt). Und eine Staubsammelleitung 163, die an die Staubsammeleinrichtung (nicht gezeigt) angeschlossen ist, ist in einer solchen Weise angeordnet, daß sie mit dem Film 160 dazwischen angeordnet den Laserstrahlbestrahlungsköpfen 126 gegenüberliegt. Wie in Fig.7 gezeigt ist, ist die Staubsammelleitung 163, an einem Ende, an den Trägerstift 132 auf dem Rahmen 131 gekoppelt, so daß sie schwingfähig um den Trägerstift ist, und weist einen Gleitstift 164 an dem anderen Ende auf. Der Gleitstift 164 ist in eine U-förmige Rille 134 eingeführt, welche in dem Positionierungsteil 134 gebildet ist, so daß die Staubsammelleitung 163 zusammen mit dem Arm 133 bewegt wird.
• Bei der Beförderung des Films 160 kann die Membran der zylindrischen Linse 114 zugewandt werden. In diesem Fall ist die Staubsammelleitung 62 auf der Seite der zylindrischen Linse 114 angeordnet, wo sie nicht in den Bestrahlungsweg des Laserstrahls hineingerät. In der Nähe der Laserstrahlbestrahlungsköpfe 126 weist die Membran des membranbedeckten Films 160 zu den Laserstrahlbestrahlungsköpfen 126 hin, und daher ist die Staubsammelleitung 163 auf der Seite der Laserstrahlbestrahlungsköpfe 126 angeordnet, wo sie nicht in den Bestrahlungsweg des Laserstrahls hineingerät.
• Nun wird ein Verfahren zur Bearbeitung der Membran des membranbedeckten Films 160 in der so konstruierten Laserverarbeitungsvorrichtung beschrieben.
• Der Film 160 wird durch die Förderrollen 161 in der Richtung des Pfeils F in den Figuren 4 und 5 befördert. In diesem Fall wird der Film 160 der Laserverarbeitungsvorrichtung 101 mit der Membran nach oben weisend zugeführt, und er wird über die zylindrische Linse in der Breitenrichtung-Q-Switch- Laserverarbeitungssektion 102 hinwegbefördert.
• Bei diesem Vorgang wird der Laserstrahl 106, der mit einer vorbestimmten Periode durch den Breitenrichtung-Q-Switch- Laseroszillator 105 zum Oszillieren gebracht wird, durch den reflektierenden Spiegel 107 reflektiert, und der so reflektierte Laserstrahl wird in der Y-Richtung durch den Y- Richtung-Strahlkonfigurationsänderungsmechanismus 108 zusammengezogen, und in der X-Richtung durch den X-Richtung- Strahlkonfigurationsänderungsmechanismus 109 in einen im Querschnitt elliptischen Laserstrahl vergrößert. Der so geformte Laserstrahl wird wiederholt durch den Polygonspiegel 110 reflektiert, d.h. er wird in einem Abtastmodus abgelenkt. Der Laserstrahl wird bezüglich der Geschwindigkeit über der Oberfläche des Films 160 durch die f.θ-Linse gleichmäßig gemacht und wird durch die werkstücknahe Linse 113 und dann die zylindrische Linse 114 geschickt, so daß er in einen im Querschnitt elliptischen Laserstrahl umgewandelt wird, welcher im Verhältnis des größeren Durchmessers zum kleineren Durchmesser vergrößert ist. Der resultierende Laserstrahl wird in der Abtastbreite durch die Schlitzeteile 115 eingestellt und auf die Filmbasis des Films 160 gerichtet, welcher nahe der gchlitzteile 115 vorbeiläuft (d.h. der zylindrischen Linse 114). In Reaktion auf die Anwendung des Laserstrahls wird der entsprechende Teil der Membran des Films weggestreut oder davon entfernt. So wird der Laserverarbeitungsvorgang in Breitenrichtung erreicht. Wenn es notwendig ist, wird der Q- Switch-Laseroszillator 105 an- und abgeschaltet oder ein mechanischer Verschluß (nicht gezeigt) wird betätigt, so daß der Laserverarbeitungsvorgang intermittierend ausgeführt wird. Wie es der Fall sein kann, kann der X- Richtungstrahlkonfigurationsänderungsmechanismus 109 um seine Achse gedreht werden, so daß die Richtung des größeren Durchmessers des elliptischen Laserstrahls in Ausrichtung zu der seitlichen Verarbeitungsrichtung ist (welches der Verarbeitungswinkel ist, welcher durch die Laserstrahlabtastgeschwindigkeit bestimmt ist, d.h. die Geschwindigkeit der Drehung des Polygonspiegels und die Geschwindigkeit der Beförderung des Film 160). In diesem Fall zeigt der mit dem Laserstrahl verarbeitete Teil des Films eine glattere Begrenzung, und die Verarbeitungsgeschwindigkeit ist erhöht. Bei dem oben beschriebenen Laserstrahlverarbeitungsvorgang wird das von dem Film gestreute Material über die Staubsammelleitung 162 entfernt, und der Film 160 wird über die Laserstrahlbestrahlungsköpfe 126 in der Förderrichtung-Q-Switch- Laserverarbeitungssektion 103 transportiert.
• In diesem Fall wird der mit einer vorbestimmten Periode durch den Förderrichtung-Q-Switch-Laseroszillator 121 erzeugte Laserstrahl 122 durch den reflektierenden Spiegel 123 reflektiert und dann in eine Vielzahl von Laserstrahlen 122 aufgespaltet. Die so gebildeten Laserstrahlen werden durch die optischen Faserkabel 125 jeweils zu den Laserstrahlbestrahlungsköpfen 126 (126a, 126b und 126c) geschickt, so daß sie auf die Filmbasis des Films 160 gerichtet werden, worauf die Membran des Films teilweise gestreut, d.h. entfernt wird. So wird der Laserverarbeitungsvorgang in der Förderrichtung ausgeführt. Der Q-Switch-Laseroszillator 121 wird an- und abgeschaltet (oder ein mechanischer Verschluß (nicht gezeigt) wird möglicherweise betätigt), so daß der Laserverarbeitungsvorgang intermittierend ausgeführt wird. Bei dem Laserverarbeitungsvorgang wird das von dem Film weggestreute Material durch die Staubsammelleitung 163 entfernt, während der Film 160 in der Richtung des Pfeils G befördert wird.
• Bei dem Laserverarbeitungsvorgang in Förderrichtung wird durch Betätigen des Griffs 138 bei gelöster Befestigungsschraube 140 der Neigungswinkel θ des Laserstrahls 122 bei der Bestrahlungsposition eingestellt. Die Bestrahlungskopfhalter 142 und 143 sind verschiebbar auf dem Arm 133 angebracht, und die Gleitstifte 144 und 145 der Bestrahlungskopfhalter 142 und 143 sind verschiebbar in den Förderrichtungsführungsrillen 151a und 152a der jeweiligen Halterführungen 151 und 152 eingepaßt. Daher beschreiben, wenn der Arm durch Betätigen des Griffs 138 geschwenkt wird, die Laserstrahlen 122, die aus den Laserstrahlbestrahlungsköpfen 126 austreten, lineare geometrische Figuren in Richtung der Förderung anstelle von gebogenen geometrischen Figuren.
• Bei dem oben beschriebenen Laserverarbeitungsvorgang kann die Geschwindigkeit der Förderung des Films 160 durch das Rückkopplungssignal der Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegels 110, der Oszillationsfrequenzen der Q-Switch- Laseroszillatoren 105 und 121 und die Laserausgangsleistung gesteuert werden, wenn erforderlich.
• Wie oben beschrieben wurde, umfaßt die Laserverarbeitungsvorrichtung zum Verarbeiten der Membran eines membranbedeckten Films mit einem Laserstrahl in der Richtung der Beförderung des Films und in einer Breitenrichtung, welche die vorangehende kreuzt, entsprechend der Erfindung: Die Breitenrichtung-Q-Switch-Laserverarbeitungssektion, welche den Breitenrichtung-Q-Switch-Laseroszillator, den Strahlkonfigurationsänderungsmechanismus, den Polygonspiegel, die F.θ-Linse, und die zylindrische Linse enthält; und die Förderrichtung Q- Switch-Verarbeitungssektion, welche den Förderrichtung-Q- Switch-Laseroszillator, die Laserteilereinrichtung, die Vielzahl von optischen Faserkabeln und die Vielzahl von Laserstrahlbestrahlungsköpfen enthält. Daher kann mit der Vorrichtung der membranbedeckte Film mit dem Laserstrahl sowohl in Förderrichtung als auch in Breitenrichtung gleichzeitig verarbeitet werden. Unter Verwendung des Q-Switch- Laseroszillators kann die Vorrichtung extrem kurze Laserstrahlimpulse kontinuierlich erzeugen. Daher kann nur die Membran des membranbedeckten Films bis zu einer Breite in der Größenordnung unterhalb von Millimetern kontinuierlich verarbeitet werden. Dieser Effekt sollte hoch eingeschätzt werden.
• Nun wird eine Beispiel eines Abtastlaserstrahlanwendungsverfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren 9 und 10 beschrieben.
• Figur 9 zeigt eine Laserverarbeitungsvorrichtung 201 zum Ausführen des Abtastlaserstrahlanwendungsverfahrens entsprechend der Erfindung. Die Vorrichtung 201 umfaßt Einen Q-Switch- Laseroszillator 202; und eine Strahlkonfigurationsänderungseinrichtung 204 zum Umwandeln des Impulslaserstrahls 203 (203a), der durch den Q-Switch-Laseroszillator ausgegeben wird in einen im Querschnitt elliptischen Laserstrahl 203 (203b). Die Strahlkonfigurationsänderungseinrichtung 204 wird um ihre Achse in der Richtung des Pfeils G' durch eine Antriebseinheit (nicht gezeigt) gedreht.
• Die Laserverarbeitungsvorrichtung 201 umfaßt ferner: Ein reflektierendes optisches System 205, welches in einer horizontalen Ebene in der Richtung des Pfeils H' durch eine Antriebseinheit (nicht gezeigt) gedreht wird. In dem Ausführungsbeispiel ist das reflektierende optische System 205 ein Polygonspiegel mit einer Vielzahl von reflektierenen Spiegeln. Die reflektierenden Spiegel des reflektierenden optischen Systems 205 reflektieren aufeinanderfolgend den Laserstrahl 203b, der im Querschnitt durch die Strahlkonfigurationänderungseinrichtung 204 elliptisch gemacht ist, um dadurch den Laserstrahl in einem Abtastmodus abzulenken; d.h. einen abtastenden Laserstrahl 203 (203c), der im Querschnitt elliptisch ist, bereitzustellen.
• Die Laserverarbeitungsvorrichtung 201 umfaßt ein lichtsammelndes optisches System 206, das aus einer Anzahl von Linsen besteht, um den abtastenden Laserstrahl 203c auf die Oberfläche eines zu verarbeitenden Werkstücks 207 zu richten.
• Bei der Verarbeitung des Werkstücks 207 mit der so konstruierten Laserverarbeitungsvorrichtung 201 wird zuerst der Laserstrahl 203a durch den Q-Switch-Laseroszillator 202 erzeugt. Der so erzeugte Laserstrahl 203a wird auf die Strahlkonfigurationsänderungseinrichtung 204 gerichtet, wo er in einen im Querschnitt elliptischen Laserstrahl 203b umgewandelt wird. Der Laserstrahl 203b wird wiederholt durch die reflektierenden Spiegel des reflektierenden optischen Systems (des Polygonspiegels) 205, welches sich in der Richtung des Pfeils H' dreht, reflektiert, wodurch der abtastende Laserstrahl 203c erzeugt wird. Der abtastende Laserstrahl 203c wird über das lichtsammelnde optische System 206 zu dem Werkstück 207 gerichtet, um letzteres Werkstück 207 wie erforderlich zu verarbeiten. Bei diesem Vorgang wird die Strahlkonfigurationsänderungseinrichtung 204 um ihre optische Achse in der Richtung des Pfeils G' gedreht, so daß die Richtung des größeren Durchmessers des im Querschnitt elliptischen abtastenden Laserstrahl 203c mit der Richtung der Abtastung des abtastenden Laserstrahls 202c zusammenfällt, welche durch die Geschwindigkeit der Abtastung des abtastenden Laserstrahls 203c auf der Oberfläche des Werkstücks 207 und die Fördergeschwindigkeit des Werkstücks 207 bestimmt ist. Unter dieser Bedingung wird der abtastende Laserstrahl 203c auf das Werkstück 207 gerichtet, um letzteres 207 zu verarbeiten.
• In dem Abtastlaserstrahlanwendungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung ist das Laserstrahlbestrahlungsmuster, das auf der Oberfläche des Werkstücks 207 gebildet wird, z.B. derart, wie es in der Figur 10 gezeigt ist.
• Das Laserstrahlbestrahlungsmuster 210 wird wie folgt gebildet: Ein elliptisches Laserstrahlmuster 210a wird durch jeden erzeugten Impulslaserstrahl gebildet. Die so gebildeten elliptischen Laserstrahlmuster 210a werden aufeinanderfolgend durch die Vielzahl von reflektierenden Spiegeln des reflektierenden optischen Systems (des Polygonspiegels) 205 reflektiert, so daß sie in einer Linie angeordnet sind. Die Richtung der Anordndung der elliptischen Laserstrahlmuster 210a (d.h. die Richtung des Pfeils B') ist durch die Geschwindigkeit der Abtastung der elliptischen Laserstrahlmuster 210a (d.h. die Geschwindigkeit der Drehung des reflektierenden optischen Systems (des Polygonspiegels)) und die Geschwindigkeit der Beförderung des Werkstücks 207 bestimmt. In dem Ausführungsbeispiel bildet die Richtung der Abtastung (B') einen Winkelθ mit der Richtung (des Pfeils C'), welche senkrecht zu der Förderrichtung (der Richtung des Pfeils A') des Werkstücks steht.
• Beim Richten des im Querschnitt elliptischen abtastenden Laserstrahls 203c über das lichtsammelnde optische System 206 auf das Werkstück 207, wobei sich das reflektierende optische System (der Polygonspiegel) 205 dreht, wird die Strahlkonfigurationsänderungseinrichtung 204 (Fig.9) um ihre optische Achse (in der Richtung des Pfeils G') gedreht, so daß die Richtung des größeren Durchmessers des abtastenden Laserstrahls 203c mit der Richtung der Abtastung des abtastenden Laserstrahls 203c zusammenfällt, wodurch der Teil des mit dem Laserstrahl verarbeiteten Werkstücks eine glattere Begrenzung zeigt.
• Wie oben beschrieben wurde, wird bei dem Abtastlaserstrahlanwendungsverfahren nach der Erfindung, wenn der durch den Laseroszillator erzeugte Impulslaserstrahl in einem Abtastmodus durch das reflektierende optische System abgelenkt wird, so daß er auf das Werkstück in einer Richtung gerichtet wird, welche einen Winkel mit der Förderrichtung von letzterem bildet, der Impulslaserstrahl in den im Querschnitt elliptischen Laserstrahl durch die Strahlkonfigurationsänderungseinrichtung umgewandelt wird, und die Strahlkonfigurationsänderungseinrichtung wird gedreht, so daß die Richtung des größeren Durchmessers des im Querschnitt elliptischen Laserstrahls mit der Richtung der Abtastung des Laserstrahls zusammenfällt; d.h. der im Querschnitt elliptische abtastende Laserstrahl, dessen größerer Durchmesser mit der Richtung der Abtastung zusammenfällt, wird auf das Werkstück gerichtet. Daher ist das Laserstrahlbestrahlungsmuster auf dem Werkstück wie eine glatte Linie, d.h. der Teil des Werkstücks, welcher mit dem Laserstrahl verarbeitet ist, zeigt eine glatte Begrenzung. Darüber hinaus kann in dem Verfahren nach der Erfindung die Breite des abtastenden Laserstrahls in der Richtung des größeren Durchmessers effizient genutzt werden, und daher kann die Abtastgeschwindigkeit erhöht werden; d.h. der Laserverarbeitungsvorgang kann mit hoher Effizienz durchgeführt werden.
• Ein Beispiel einer Laserverarbeitungsvorrichtung mit veriablem Strahl entsprechend der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren 11 und 12 beschrieben.
• Wie in Fig. 11 gezeigt ist, umfaßt eine Laserverarbeitungsvorrichtung mit variablem Strahl entsprechend der vorliegenden Erfindung: Einen Laseroszillator 302; einen reflektierenden Spiegel 304 zum Ändern der Richtung eines Laserstrahls 303 (303a), der durch den Laseroszillator 302 erzeugt wird; ein optisches Eingangssystem 305 zum Übertragen des Laserstrahls 303 (303a), der von dem reflektierenden Spiegel 304 reflektiert wird; ein reflektierendes optisches System 306 zum Reflektieren des Laserstrahls 303 (303c), der durch das optische Eingangssystem 305 tritt; und ein optisches Ausgangssystem 307 zum Übertragen des Laserstrahls 303 (303d), der durch das reflektierende optische System 306 reflektiert wird.
• Das optische Eingangssystem 305 umfaßt: Einen Y-Richtung- Strahlkonfigurationsänderungsmechanismus 351 zum Einstellen des Strahldurchmessers des Laserstrahls 303 (303a), der von dem reflektierenden Spiegel 304 reflektiert wird; d.h. zum Erhöhen oder Verringern des Strahldurchmessers in der Y- Richtung; und einen X- Richtungsstrahldurchmesseränderungsmechanismus 352, welcher den Strahldurchmesser des Laserstrahls 303 (303b), dessen Strahldurchmesser in der Y-Richtung durch den Y- Richtungsstrahlkonfigurationsänderungsmechanismus 305 eingestellt worden ist, in der X-Richtung senkrecht zu der Y- Richtung erhöht oder verringert.
• Das reflektierende optische System 306 umfaßt einen Polygonspiegel mit einer Vielzahl von reflektierenden Spiegeln in dem Ausführungsbeispiel. Die reflektierenden Spiegel des Polygonspiegels reflektieren aufeinanderfolgend den Laserstrahl 303 (303c), der aus dem optischen Eingangssystem 305 austritt. Spezieller wird der Laserstrahl 303c durch einen der reflektierenden Spiegel des Polygonspiegels reflektiert, um den ersten Abtastvorgang zu ermöglichen, und derselbe Laserstrahl wird durch den nächsten reflektierenden Spiegel reflektiert, um den zweiten Abtastvorgang zu ermöglichen usw.
• Der Laserstrahl 303 (303d) ,der so reflektiert wird, wird auf das optische Ausgangssystem 307 gerichtet.
• Das optische Ausgangssystem 307 umfaßt Eine F.θ-Linse 371 zum Bewirken, daß der Laserstrahl 303 (303d) ein Werkstück 310 mit gleicher Geschwindigkeit abtastet; werkstücknahe Linsen 372, eine zylindrische Linse 373 zum Erhöhen der Toleranz, die an der Bild-erzeugungsposition gestattet ist, und zum Umwandeln des Laserstrahls in einen im Querschnitt elliptischen Laserstrahl 303 (303f) welcher in dem Verhältnis des größeren Durchmessers zu dem kleineren Durchmesser größer ist; ein Schlitzteil 374 mit einer einstellbaren Öffnung.
• Ein Verfahren zur Verarbeitung eines Werkstücks 310 mit der so konstruierten Laserverarbeitungsvorrichtung mit variablem Strahl wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren 12a bis 12b beschrieben.
• Der Laserstrahl 303 (303a), der durch den Laseroszillator 302 erzeugt wird, ist kreisförmig im Durchmesser, wie in Figur 12a gezeigt ist. Der im Durchmesser kreisförmige Laserstrahl 303a wird durch den reflektierenden Spiegel 304 reflektiert, so daß er auf das optische Eingangssystem 305 gerichtet wird. In dem optischen Eingangssystem 305 wird der Durchmesser des Laserstrahls 303 in der Y-Richtung durch den Y- Richtungsstrahlkonfigurationsänderungsmechanismus 351 verringert, wie in Fig.12b gezeigt ist, d.h. der Laserstrahl 303a wird in einen Laserstrahl 303b umgewandelt, wie er in Fig.12b gezeigt ist, und dann wird der Laserstrahl 303b in der X- Richtung senkrecht zu der Y-Richtung vergrößert, wie in Fig.12c gezeigt ist, d.h. der Laserstrahl 303b wird in einen im Querschnitt elliptischen Laserstrahl 303c umgewandelt, wie er in Fig.12c gezeigt ist.
• Der im Querschnitt elliptische Laserstrahl 303c, welcher wiederholt durch das reflektierende optische System 306 reflektiert wird, d.h. durch die Vielzahl von Spiegeln des Polygonspiegels, wird wiederholt in einem Abtastmodus abgelenkt. Der so abgelenkte Laserstrahl wird als ein Laserstrahl 303d auf das optische Austrittssystem 307 gerichtet. In dem optischen Austrittssystem 307 wird der Laserstrahl 303d auf die F.θ- Linse 371 gerichtet, so daß er das Werkstück 310 mit gleichmäßiger Geschwindigkeit abtastet. Der Laserstrahl wird ferner auf die werkstücknahe Linse 372 und die zylindrische Linse 373 gerichtet, so daß er in einen Laserstrahl 303f umgewandelt wird, welcher im Verhältnis des größeren Durchmessers zum kleineren Durchmesser größer ist, wie in Fig. 12d gezeigt ist. Der Laserstrahl 303f tastet, nachdem er in der Abtastbreite durch das Schlitzteil 374 eingestellt worden ist, das Werkstück 310 ab. So wird das Werkstück 310 mit dem Laserstrahl linear verarbeitet.
• Wenn bei einem linearen Verarbeitungsvorgang der Strahldurchmesser in der Y-Richtung durch den Y- Richtungsstrahlkonfigurationsänderungsmechanismus 351 vergrößert wird, ist die Verarbeitungsbreite (senkrecht zu der Richtung der Linie) erhöht; wohingegen, wenn der Strahldurchmesser in der Y-Richtung durch den Y- Richtungsstrahlkonfiguartionsänderungsmechanismus 351 verringert wird, die Verarbeitungsbreite dann verringert ist. Eine Einstellung der Verarbeitungsbreite kann frei während des linearen Verarbeitungsvorgangs durchgeführt werden.
• In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel reflektiert das aus dem Polygonspiegel hergestellte optische System 306 den Laserstrahl in einem Abtastmodus, wodurch das Werkstück linear verarbeitet wird. Das reflektierende optische System 306 kann jedoch ein einfacher reflektierender Spiegel sein. In diesem Falle kann die Verarbeitungsbreite durch Einstellen des Y-Richtungsstrahlkonfigurationsänderungsmechanismus geändert werden.
• Darüber hinaus sind in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Y-Richtungsstrahlkonfigurationsänderungsmechanismus 351 und der X- Richtungsstrahlkonfigurationsänderungsmechanismus 352 nur in dem optischen Eingangssystem 305 vorgesehen; jedoch sollte beachtet werden, daß die Erfindung nicht darauf oder dadurch beschränkt ist.
• Wie oben beschrieben wurde, wird mit der Laserverarbeitungsvorrichtung mit variablem Strahl entsprechend der vorliegenden Erfindung der durch den Laseroszillator erzeugte Laserstrahl durch das optische Eingangssystem, das reflektierende optische System und das optische Ausgangssystem auf das Werkstück in einem Abtastmodus gerichtet, um letzteres dadurch zu verarbeiten. Das optische Eingangssystem und/oder das optische Ausgangssystem enthält den Y- Richtungsstrahlkonfigurationsänderungsmechanismus zum Ändern (Erhöhen oder Verringern) des Durchmessers des Laserstrahls in der Y-Richtung, und den X- Richtungsstrahlkonfigurationsänderungsmechanismus (zum Ändern Vergrößern oder Verkleinern) des Durchmessers des Laserstrahls in der X-Richtung. Daher kann, wenn der Y- Richtungsstrahlkonfigurationsänderungsmechanismus in Betrieb gesetzt ist, eine Vielfalt von im Querschnitt elliptischen Laserstrahlen, die im Durchmesser unterschiedlich sind, erhalten werden, und entsprechend können Werkstücke mit einer Vielfalt von Verarbeitungsbreiten verarbeitet werden. Zusätzlich kann während eines Laserverarbeitungsvorgangs die Verarbeitungsdimension oder -breite geändert werden. D.h. bei der Erfindung ist es, anders als beim Stand der Technik, nicht nötig, daß optische System neu aufzubauen.
• Ein Beispiel einer Laserverarbeitungsvorrichtung entsprechend der Erfindung, welche verwendet wird, um ein laserstrahldurchlässiges Material zu verarbeiten, welches mit einer Membran bedeckt ist, wird unter Bezugnahme auf Fig. 13 beschrieben.
• Wie in Fig. 13 gezeigt ist, umfaßt die Laserverarbeitungsvorrichtung 401 nach der Erfindung eine Materialführungseinrichtung, nämlich Rollen 403a und 403b, welche beabstandet voneinander angeordnet sind, um ein membranbedecktes, laserstrahldurchlässiges Material 402 (nachfolgend nur als "ein Werkstück 402" bezeichnet, wenn anwendbar) zu führen, d.h. die Rollen 403a und 403b werden zum Führen des Werkstücks 402 vertikal in einer Laserstrahlbestrahlungsposition geführt.
• Ein Laseroszillator 405 zum Erzeugen eines Laserstrahls, und eine Laserstrahlaufstrahleinrichtung, welche ein lichtsammelndes optisches System 406 enthält, sind auf der Seite des laserstrahldurchlässigen Materials 402a des membranbedeckten laserstrahldurchlässigen Materials 402, welche nicht durch die Rollen 403a und 403b geführt ist, vorgesehen. Der Staubsammeleinlaß 407 einer Staubsammeleinrichtung ist auf der Seite der Membran des membranbedeckten laserstrahldurchlässigen Materials 402 in einer solchen Weise angeordnet, daß er mit dem membranbedeckten laserstrahldurchlässige Material 401 da zwi schen der Laserstrahlaufstrahleinrichtung gegenüberliegt.
• Mit der so konstruierten Laserverarbeitungsvorrichtung wird die Membran 402b des membranbedeckten laserstrahldurchlässigen Materials 402 wie folgt verarbeitet: Das membranbedeckte laserstrahldurchlässige Material 402 wird in der Richtung des Pfeils H befördert, während es durch die Rollen 403a und 403b in einer solchen Weise geführt wird, daß an der Laserstrahlbestrahlungsposition das membranbedeckte laserstrahldurchlässige Material 402 vertikal gehalten wird und dessen laserstrahldurchlässiges Material 402a der Laserstrahlaufstrahleinrichtung, die den Laseroszillator 405 und das lichtsammelnde optische System 406 umfaßt, gegenüberliegt und entsprechend die Membran 402b der Staubsammeleinrichtung mit dem Staubsammeleinlaß gegenüberliegt. Der Laserstrahl 404, der durch die Laserstrahlaufstrahleinrichtung ausgegeben wird, erreicht die Membran 402b über das laserstrahldurchlässige Material 402a und verarbeitet so die Membran 402b. Bei diesem Vorgang wird die Membran 402b teilweise verdampft und in der Form von Partikeln zerstreut, welche durch den Staubsammeleinlaß 407 entfernt werden.
• Ein anderes Beispiel der Laserverarbeitungsvorrichtung nach der Erfindung, welche zum Verarbeiten eines membranbedeckten laserstrahldurchlässigen Materials verwendet wird, ist aufgebaut, wie es in Fig.14 gezeigt ist.
• Die Laserverarbeitungsvorrichtung umfaßt eine Führungseinrichtung, nämlich Rollen 413a, 413b und 413c, die an unterschiedlichen Positionen vorgesehen sind, um ein membranbedecktes laserstrahldurchlässiges Material 412 zu führen. Insbesondere sind die Rollen so angeordnet, daß in einer Laserstrahlbestrahlungsposition die Rollen 413a und 413b das membranbedeckte laserstrahldurchlässige Material 412 vertikal führen und in einer anderen Laserstrahlbestrahlungsposition die Rollen 413b und 413c dieses mit der Membran 412b nach unten weisend führen.
• In der Vorrichtung bilden ein Laseroszillator 415 zum Erzeugen eines Laserstrahls und ein lichtsammelndes optisches System 416 zum Konzentrieren eines Laserstrahls eine erste Laserstrahlaufstrahleinrichtung. Die erste Laserstrahlaufstrahleinrichtung ist zwischen den Rollen 413a und 413b in einer solchen Weise angeordnet, daß sie auf der Seite des laserstrahldurchlässigen Materials 412a liegt, welches nicht im Kontakt mit den Rollen ist. Ein Staubsammeleinlaß 417a einer Staubsammeleinrichtung ist auf der Seite der Mmembran 412 in einer solchen Weise angegordnet, daß sie mit dem membranbedeckten laserstrahldurchlässigen Material 412 dazwischen der oben beschriebenen Laserstrahlaufstrahleinrichtung gegenüberliegt.
• Die Vorrichtung umfaßt ferner eine zweite Laserstrahlaufstrahleinrichtung, welche enthält: Einen Laseroszillator 425 zum Erzeugen eines Laserstrahls; eine Strahlteilereinrichtung 426 zum Aufspalten des ausgegebenen Laserstrahls 424 des Laseroszillators 425; einen Reflektor (427) zum Reflektieren des so aufgespalteten Laserstrahls 424; und ein erstes und zweites lichtsammelndes optisches System 428 und 428 zum Konzentrieren des durch die Strahlteilereinrichtung getretenen Laserstrahls 424 bzw. des durch den Reflektor reflektierten Laserstrahls 424. Die zweite Laserstrahlaufstrahleinrichtung ist zwischen den Rollen 413b und 413c in einer solchen Weise vorgesehen, daß sie auf der Seite des laserstrahldurchlässigen Materials 412a angeordnet ist. Ähnlich ist ein weiterer Staubsammeleinlaß 417b der Staubsammeleinrichtung auf der Seite der Membran 412b in einer solchen Weise angeordnet, daß sie mit dem membranbedeckten laserstrahldurchlässigen Material 412 dazwischen der oben beschriebenen zweiten Laserstrahlaufstrahleinrichtung gegenüberliegt.
• Mit der so konstruierten Laserverarbeitungsvorrichtung wird die Membran 412 des membranbedeckten laserstrahldurchlässigen Materials wie folgt verarbeitet: Das membranbedeckte laserstrahldurchlässige Material 412 wird in der Richtung des Pfeils I transportiert, während es durch die Rollen 413a, 413b und 413c in einer solchen Weise geführt wird, daß es an der Laserstrahlaufstrahlposition vertikal zwischen den Rollen 413a und 413b angeordnet ist, wobei das laserstrahldurchlässige Material 412 zu der Laserstrahlaufstrahleinrichtung (die das lichtsammelnde optische System 416 enthält) weist, und entsprechend mit der Membran 412b zu dem Staubsammeleinlaß 417a weist; und es ist geneigt, in einer zweiten Laserstrahlaufstrahlposition zwischen den Rollen 413b und 413c, wobei das laserstrahldurchlässige Material 412 zu der zweite Laserstrahlaufstrahleinrichtung (die das erste und zweite lichtsammelnde optische System 428 und 428 enthält) weist, und entsprechend weist die Membran 412b zu dem zweiten Staubsammelauslaß 417b.
• Unter dieser Bedingung richtet die erste Laserstrahlaufstrahleinrichtung den Laserstrahl auf das membranbedeckte laserstrahldurchlässige Material 412, welcher horizontal in einem Abtastmodus, z.B. mit Hilfe eines Polygonspiegels (nicht gezeigt) abgelenkt wird. Der so aufgetragene Laserstrahl tritt durch das laserstrahldurchlässige Material 412a zu der Membran 412b und verarbeitet letztere so in einer Breitenrichtung (d.h. in einer Richtung, die die Förderrichtung kreuzt). Bei dem Verarbeitungsvorgang wird die Membran teilweise verdampft oder in Form von Partikeln zerstreut, welche über den Staubsammeleinlaß 417a entfernt werden. Danach, in der zweiten Laserstrahlbestrahlungsposition zwischen den Rollen 413b und 413c, wo das membranbeckte laserstrahldurchlässige Material 412 geneigt ist, richtet die zweite Laserstrahlaufstrahleinrichtung den Laserstrahl 424 darauf. Der Laserstrahl 424 ist durch die Strahlteilereinrichtung 426 in den ersten und zweiten Laserstrahl aufgespaltet. Diese Laserstrahlen werden über das jeweilige optische System 428 und 428 auf das membranbedeckte laserstrahldurchlässige Material 412 gerichtet, und so errreicht der Laserstrahl über das laserstrahldurchlässige Material 412a die Membran 412b. Im Ergebnis wird die Membran 412b in der Förderrichtung verarbeitet. Bei dem Verarbeitungsvorgang werden von der Membran verdampfte Partikel durch den Staubsammeleinlaß 417b des Staubsammlers (nicht gezeigt) entfernt.
• Aus der Beschreibung oben geht hervor, daß mit der Laserverarbeitungsvorrichtung 411 die Membran 412b des membranbedeckten laserstrahldurchlässigen Materials 412 sowohl in der Förderrichtung als auch in einer Richtung, die die Förderrichtung kreuzt, gleichzeitig verarbeitet werden kann.
• Wie oben beschrieben wurde, sind in der Laserverarbeitungsvorrichtung, die die Laserstrahlaufstrahleinrichtung zum Auftragen eines Laserstrahls auf ein membranbedecktes laserstrahldurchlässiges Material, um dessen Membran zu verarbeiten, entsprechend der vorliegenden Erfindung die Materialführungsmittel an unterschiedlichen Positionen angeordnet, um das membranbedeckte laserstrahldurchlässige Material zu führen, wobei die Laserstrahlaufstrahleinrichtungen auf der Seite des laserstrahldurchlässigen Materials angeordnet sind, welche nicht in Kontakt mit der Materialführungseinrichtung beim Befördern gebracht wird, und die Staubsammeleinrichtung ist auf der Seite der Membran des membranbedeckten laserstrahldurchlässigen Materials in einer solchen Weise angeordnet, daß sie mit dem membranbedeckten laserstrahldurchlässigen Material dazwischen der Laserstrahlaufstrahleinrichtung gegenüberliegt. Daher werden bei dem Laserverarbeitungsvorgang von der Membran verspritzte oder verstreute Partikel nicht an der Laserstrahlaufstrahl-einrichtung oder dem membranbedeckten laserstrahldurchlässigen Material anhaften; d.h. die Laserstrahlaufstrahleinrichtung und das membranbedeckte laserstrahldurchlässige Material werden vor Verschmutzung durch die von der Membran weggestreuten Partikel geschützt. Daher kann mit der Vorrichtung die Membran mit hoher Effizienz und hoher Genauigkeit verarbeitet werden, und die Wartung der Laserstrahlaufstrahleinrichtung kann bequem durchgeführt werden.
• Während die Erfindung in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, ist es offensichtlich, daß der erfahrene Fachmann verschiedene Änderungen und Modifikationen daran vornehmen kann, ohne von der Erfindung abzuweichen, wie sie in den bei liegenden Ansprüchen definiert ist.

Claims (4)

1. Eine Laserverarbeitungsvorrichtung, welche umfaßt:

eine in einer Breitenrichtung Q umschaltende Laserverarbeitungseinheit (102), welche einen in einer Breitenrichtung umschaltenden Oszillator (105), einen Polygonspiegel (110) und eine Linseneinheit, die eine f.θ-Linse (112) und eine zylindrische Linse (114) umfaßt, und eine Strahlkonfigurationsänderungseinrichtung (109) enthält, wobei die Strahlkonfigurationsänderungseinrichtung dazu vorgesehen ist, einen durch den in Breitenrichtung Q umschaltenden Laseroszillator (121) erzeugten Laserstrahl in einen im Querschnitt elliptischen Laserstrahl umzuwandeln, dadurch gekennzeichnet,

daß die Strahlkonfigurationsänderungseinrichtung (109) zwischen dem Laseroszillator und dem Polygonspiegel vorgesehen ist

eine Einrichtung zum Drehen der Strahlkonfigurationsänderungseinrichtung vorgesehen ist,

eine in einer Förderrichtung Q umschaltende Laserverarbeitungseinheit (103) vorgesehen ist, welche einen in einer Förderrichtung Q umschaltenden Laseroszillator (121), eine Laseraufspalteinrichtung (124), eine Vielzahl von optischen Faserkabeln (125) und eine Vielzahl von Laserstrahlaufstrahlköpfen enthält,

und wobei die in Breitenrichtung umschaltende Laserstrahlverarbeitungseinheit (102) und die in Förderrichtung Q umschaltende Laserverarbeitungseinheit (103) zum Verarbeiten der Membran eines membranbedeckten Films mit einem Laserstrahl in der Förderrichtung des membranbedeckten Films und in einer Richtung, die die Förderrichtung kreuzt, vorgesehen ist.

2. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, in welcher die Strahlkonfigurationsänderungseinrichtung umfaßt:

eine Y-Richtung-Strahlkonfigurationsänderungseinrichtung (108) zum Erhöhen oder Verringern des Durchmessers des Laserstrahls in einer Y-Richtung; und

eine X-Richtung-Strahlkonfigurationsänderungseinrichtung (109) zum Erhöhen oder Verringern des Durchmessers des Laserstrahls in einer X-Richtung, welche senkrecht zu der Y- Richtung ist.

3. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, in welcher eine Vielzahl von Filmführungseinrichtungen (161) zum Führen des membranbedeckten Films (160) an unterschiedlichen Positionen vorgesehen sind,

die in Breitenrichtung Q umschaltende Laserverarbeitungseinheit (102) ein Laseraufstrahlteil aufweist, welches zwischen den Filmführungseinrichtungen (160) in einer solchen Weise vorgesehen ist, daß es auf der Seite des Films des membranbedeckten Films angeordnet ist, und

eine Staubsammeleinrichtung (162) auf der Seite der Membran des membranbedeckten Films in einer solchen Weise vorgesehen ist, daß sie über den membranbedeckten Film (160) dem Laseraufsttrahlteil gegenüberliegt.

4. Ein Verfahren zum Richten eines Abtastlaserstrahls auf ein damit zu verarbeitendes Werkstück, wobei das Verfahren umfaßt:

Erzeugen eines Laserstrahls durch eine in einer Breitenrichtung Q umschaltende Laserverarbeitungseinheit (102), welche einen in einer Breitenrichtung Q umschaltenden Laseroszillator (105), einen Polygonspiegel (110) und eine Linseneinheit, die eine f.θ-Linse (112) und eine zylindrische Linse (114) umfaßt, enthält,

Bilden des Laserstrahls in einer elliptischen Form, wobei eine Strahlkonfigurationsänderungseinrichtung (109) verwendet wird,

Richten des Laserstrahls auf das zu verarbeitende Werkstück,

gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

Drehen der Strahlkonfigurationsänderungseinrichtung (109), so daß die Richtung des Hauptdurchmessers des im Querschnitt elliptischen auf das Werkstück gestrahlten Laserstrahls in Ausrichtung mit einer seitlichen Verarbeitungsrichtung auf dem Werkstück ist, wobei die seitliche Verarbeitungsrichtung durch die Laserstrahlabtastgeschwindigkeit und die Transportgeschwindigkeit bestimmt ist, und wobei die Laserstrahlkonfigurationsänderungseinrichtung zwischen dem Laseroszillator und dem Polygonspiegel vorgesehen ist,

Erzeugen eines zweiten Laserstrahls, unter Verwendung einer in einer Förderrichtung Q umschaltende Laserverarbeitungseinheit (103), welche einen in einer Förderrichtung Q umschaltenden Laseroszillator (121) enthält,

Aufspalten des zweiten Laserstrahls unter Verwendung einer Laserstrahlaufspalteinrichtung (124) und einer Vielzahl von optischen Faserkabeln (125),

Aufstrahlen des ersten Laserstrahls in der Breitenrichtung eines membranbedeckten Films und Aufstrahlen des zweiten Laserstrahls in der Förderrichtung des membranbedeckten Films.