JP3266403B2 - レーザーによる加工方法および装置 - Google Patents
レーザーによる加工方法および装置Info
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- JP3266403B2 JP3266403B2 JP35098993A JP35098993A JP3266403B2 JP 3266403 B2 JP3266403 B2 JP 3266403B2 JP 35098993 A JP35098993 A JP 35098993A JP 35098993 A JP35098993 A JP 35098993A JP 3266403 B2 JP3266403 B2 JP 3266403B2
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- processing
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレーザーにより金属、合
金、セラミックス等の精密表面加工を行うレーザーによ
る加工方法および装置に関する。
金、セラミックス等の精密表面加工を行うレーザーによ
る加工方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】これまで金属、合金、セラミックス等の
表面加工をレーザーを用いて行うことは広く知られてい
る。しかし、従来の方法及び装置では、レーザー加工部
位の周囲にバリが形成することを避けることができなか
った。
表面加工をレーザーを用いて行うことは広く知られてい
る。しかし、従来の方法及び装置では、レーザー加工部
位の周囲にバリが形成することを避けることができなか
った。
【0003】このバリの形成は、レーザー光のエネルギ
ー密度が非常に高いので、微細加工精度を上昇すること
が可能な反面、照射部での局所的な材料の融解が著しく
起こり、それによって生じた融解部が加工縁において集
合・合体するとともに、母材の未融解部によって急冷さ
れるため土手状に凝固することによると考えられる。こ
の現象はレーザーのような高エネルギー密度ビームを用
いる加工では本来的に避けることのできないものであっ
て微細加工を行う場合の問題点となっていた。
ー密度が非常に高いので、微細加工精度を上昇すること
が可能な反面、照射部での局所的な材料の融解が著しく
起こり、それによって生じた融解部が加工縁において集
合・合体するとともに、母材の未融解部によって急冷さ
れるため土手状に凝固することによると考えられる。こ
の現象はレーザーのような高エネルギー密度ビームを用
いる加工では本来的に避けることのできないものであっ
て微細加工を行う場合の問題点となっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の問題点
に鑑みなされたもので、レーザー加工部位周囲にバリを
形成せずに高精度の微細加工を行うことができるレーザ
ーによる加工方法及び装置を提供することを目的とす
る。
に鑑みなされたもので、レーザー加工部位周囲にバリを
形成せずに高精度の微細加工を行うことができるレーザ
ーによる加工方法及び装置を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため、本発明のレーザーによる加工方法は、被加工物の
加工表面を溶液で覆い、前記溶液を介して紫外線波長域
のパルスレーザーを前記加工表面に照射し加工すること
を特徴とするものである。
ため、本発明のレーザーによる加工方法は、被加工物の
加工表面を溶液で覆い、前記溶液を介して紫外線波長域
のパルスレーザーを前記加工表面に照射し加工すること
を特徴とするものである。
【0006】また、本発明のレーザーによる加工装置
は、被加工物の加工表面に溶液を供給する溶液供給手段
と、前記溶液を介して前記加工表面に紫外線波長域のパ
ルスレーザーを照射するレーザー装置を備えたことを特
徴とするものである。
は、被加工物の加工表面に溶液を供給する溶液供給手段
と、前記溶液を介して前記加工表面に紫外線波長域のパ
ルスレーザーを照射するレーザー装置を備えたことを特
徴とするものである。
【0007】
【作用】本発明の方法及び装置によれば、被加工物のレ
ーザー光照射部を酸又はアルカリ溶液等の溶液に接触さ
せているので、レーザー光の照射を受けた直後の活性の
高い溶融部分が速やかに酸又はアルカリ溶液による腐
食、侵食作用を受け、溶融部分の材料が凝固してバリを
形成する以前に溶液中に溶解することになる。したがっ
て、従来法と異なり、顕著なバリ形成をすることなく所
望の加工形状に仕上げることが可能となるか、または少
なくともバリの程度を大幅に緩和、低減することができ
る。
ーザー光照射部を酸又はアルカリ溶液等の溶液に接触さ
せているので、レーザー光の照射を受けた直後の活性の
高い溶融部分が速やかに酸又はアルカリ溶液による腐
食、侵食作用を受け、溶融部分の材料が凝固してバリを
形成する以前に溶液中に溶解することになる。したがっ
て、従来法と異なり、顕著なバリ形成をすることなく所
望の加工形状に仕上げることが可能となるか、または少
なくともバリの程度を大幅に緩和、低減することができ
る。
【0008】また、紫外線領域のパルスレーザーを用い
ることにより、可視レーザーあるいは赤外レーザーを用
いる場合に比べ、加工深さ方向の精密な制御が可能とな
る。しかも、レーザーを用いることで加工経路や加工形
状に制限なく加工でき、様々な加工仕様の変更にも迅速
に対応できる。
ることにより、可視レーザーあるいは赤外レーザーを用
いる場合に比べ、加工深さ方向の精密な制御が可能とな
る。しかも、レーザーを用いることで加工経路や加工形
状に制限なく加工でき、様々な加工仕様の変更にも迅速
に対応できる。
【0009】
【実施例】以下、本発明に係るレーザーによる加工方法
及び装置の第一の実施例を図1及び図2を参照して説明
する。図1は本発明に係るレーザーによる加工装置の構
成を示す説明図であり、レーザー発生源1の側方にマス
ク2及びミラー3が設置されている。そして、ミラー3
の下方にはレンズ4が設置されている。ステージ10上
には溶液7を入れた容器11が設置され、被加工物8は
溶液中に浸漬されている。また溶液上面にはガラス又は
結晶5が設置され、ガラス又は結晶5と被加工物8との
間には溶液供給ノズル6によって溶液7が供給されるよ
うになっている。
及び装置の第一の実施例を図1及び図2を参照して説明
する。図1は本発明に係るレーザーによる加工装置の構
成を示す説明図であり、レーザー発生源1の側方にマス
ク2及びミラー3が設置されている。そして、ミラー3
の下方にはレンズ4が設置されている。ステージ10上
には溶液7を入れた容器11が設置され、被加工物8は
溶液中に浸漬されている。また溶液上面にはガラス又は
結晶5が設置され、ガラス又は結晶5と被加工物8との
間には溶液供給ノズル6によって溶液7が供給されるよ
うになっている。
【0010】前記被加工物8は金属、合金、セラミック
スのいずれかであることが好ましい。前記溶液7は酸又
はアルカリ溶液を用いることが好ましく、特に、被加工
物がステンレス鋼の場合には、溶液としては硝酸を含む
水溶液であることが好ましい。
スのいずれかであることが好ましい。前記溶液7は酸又
はアルカリ溶液を用いることが好ましく、特に、被加工
物がステンレス鋼の場合には、溶液としては硝酸を含む
水溶液であることが好ましい。
【0011】レーザー発生源1より発せられたレーザー
光9はマスク2、ミラー3を介して光路を変更した後、
レンズ4によって集光され、ガラス又は結晶5及び溶液
7を透過した後、被加工物8の表面上に照射される。こ
のようなレーザー光の照射により被加工物表面が加工さ
れる。
光9はマスク2、ミラー3を介して光路を変更した後、
レンズ4によって集光され、ガラス又は結晶5及び溶液
7を透過した後、被加工物8の表面上に照射される。こ
のようなレーザー光の照射により被加工物表面が加工さ
れる。
【0012】このレーザーによる加工装置を用いてステ
ンレス鋼に加工を行った結果を図2に示す。レーザーは
波長308nmのXeClエキシマレーザーを用い、レ
ーザー発生源1から出たレーザー光9をレンズ4を通
し、被加工物8としてのステンレス鋼表面で2mm×1
mmの矩形状に集光した。このエネルギー密度は3J/
cm2 、照射繰り返し数は1Hz、全照射数は1000
パルスとした。溶液として0.06重量%の硝酸水溶液
を用いた。図2から明らかなように被加工物表面にバリ
は形成されていない。
ンレス鋼に加工を行った結果を図2に示す。レーザーは
波長308nmのXeClエキシマレーザーを用い、レ
ーザー発生源1から出たレーザー光9をレンズ4を通
し、被加工物8としてのステンレス鋼表面で2mm×1
mmの矩形状に集光した。このエネルギー密度は3J/
cm2 、照射繰り返し数は1Hz、全照射数は1000
パルスとした。溶液として0.06重量%の硝酸水溶液
を用いた。図2から明らかなように被加工物表面にバリ
は形成されていない。
【0013】大気中で直接レーザー光を照射し加工を行
った場合の被加工物表面のバリの発生を図4に示す。レ
ーザー光に関する照射条件は実施例1と同様である。図
4から明らかなように深さ5μmの加工溝に対し、バリ
の高さが20μm程度となっておりバリの発生が著し
い。
った場合の被加工物表面のバリの発生を図4に示す。レ
ーザー光に関する照射条件は実施例1と同様である。図
4から明らかなように深さ5μmの加工溝に対し、バリ
の高さが20μm程度となっておりバリの発生が著し
い。
【0014】次に、本発明のレーザーによる加工方法お
よび装置の他の実施例を図3を参照して説明する。図3
において、図1の構成要素と同一の作用及び機能を有す
る構成要素は同一符号を付して説明する。
よび装置の他の実施例を図3を参照して説明する。図3
において、図1の構成要素と同一の作用及び機能を有す
る構成要素は同一符号を付して説明する。
【0015】図3は本発明に係るレーザーによる加工装
置の構成を示す説明図であり、レーザー発生源1の側方
にマスク2及びミラー3が設置されている。そして、ミ
ラー3の斜め上方にはレンズ4が設置されている。ステ
ージ10には被加工物8が保持されており、被加工物8
と離間してガラス又は結晶5が設置されている。ガラス
又は結晶5と被加工物8との間には、溶液供給ノズル6
によって溶液7が供給される。
置の構成を示す説明図であり、レーザー発生源1の側方
にマスク2及びミラー3が設置されている。そして、ミ
ラー3の斜め上方にはレンズ4が設置されている。ステ
ージ10には被加工物8が保持されており、被加工物8
と離間してガラス又は結晶5が設置されている。ガラス
又は結晶5と被加工物8との間には、溶液供給ノズル6
によって溶液7が供給される。
【0016】レーザー発生源1より発せられたレーザー
光9はマスク2、ミラー3を介して光路を変更した後、
レンズ4によって集光された後、ガラス又は結晶5及び
溶液7を透過した後、被加工物8の表面上に照射され、
被加工物表面が加工される。溶液供給ノズル6によって
被加工物8とガラス又は結晶5との間に溶液7が常に供
給されている。
光9はマスク2、ミラー3を介して光路を変更した後、
レンズ4によって集光された後、ガラス又は結晶5及び
溶液7を透過した後、被加工物8の表面上に照射され、
被加工物表面が加工される。溶液供給ノズル6によって
被加工物8とガラス又は結晶5との間に溶液7が常に供
給されている。
【0017】被加工物8の表面は水平に対して角度を設
けて設置されており、溶液7の表面を安定させるために
ガラスあるいは結晶5と被加工物8の表面との間に液体
の表面張力により溶液層が保持されるようにすることが
望ましい。
けて設置されており、溶液7の表面を安定させるために
ガラスあるいは結晶5と被加工物8の表面との間に液体
の表面張力により溶液層が保持されるようにすることが
望ましい。
【0018】被加工物8の表面を斜め下方に向けること
によりレーザー光照射周辺のみに溶液7を介在させ、他
の箇所には溶液7を接触させないようにする。これによ
り非加工部への溶液の影響を最小限に抑えることができ
る。前記被加工物8及び前記溶液7は第一の実施例と同
様のものを使用する。第一の実施例と同様な条件でレー
ザー照射を行ったところ、同様の加工結果が得られた。
によりレーザー光照射周辺のみに溶液7を介在させ、他
の箇所には溶液7を接触させないようにする。これによ
り非加工部への溶液の影響を最小限に抑えることができ
る。前記被加工物8及び前記溶液7は第一の実施例と同
様のものを使用する。第一の実施例と同様な条件でレー
ザー照射を行ったところ、同様の加工結果が得られた。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
加工物のレーザー光照射部を酸又はアルカリ溶液等の溶
液に接触させているため、レーザー加工部位周囲にバリ
が形成することを抑制することができ、レーザーによる
高精度の微細加工を行うことが可能となる。
加工物のレーザー光照射部を酸又はアルカリ溶液等の溶
液に接触させているため、レーザー加工部位周囲にバリ
が形成することを抑制することができ、レーザーによる
高精度の微細加工を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るレーザーによる加工装置の一実施
例の構成を示す説明図である。
例の構成を示す説明図である。
【図2】図1に示すレーザーによる加工装置により表面
加工した場合の被加工物表面の断面図である。
加工した場合の被加工物表面の断面図である。
【図3】本発明に係るレーザーによる加工装置の他の実
施例の構成を示す説明図である。
施例の構成を示す説明図である。
【図4】従来のレーザーによる加工装置により表面加工
した場合の被加工物表面の断面図である。
した場合の被加工物表面の断面図である。
1 紫外線波長域レーザー発生源 2 マスク 3 ミラー 4 レンズ 5 ガラスまたは結晶 6 溶液供給ノズル 7 溶液 8 被加工物 9 レーザー光 10 ステージ 11 容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 26/00 B23K 26/12 B23K 26/16
Claims (5)
- 【請求項1】 紫外線波長域光の透過率の高いガラスあ
るいは結晶と被加工物の加工表面との間に溶液の表面張
力により溶液層を保持し、該溶液層を介して紫外線波長
域のパルスレーザーを前記加工表面に照射し加工するこ
とを特徴とするレーザーによる加工方法。 - 【請求項2】 前記溶液が、酸あるいはアルカリの溶液
であることを特徴とする請求項1記載のレーザーによる
加工方法。 - 【請求項3】 前記溶液が、硝酸を含む溶液であること
を特徴とする請求項1記載のレーザーによる加工方法。 - 【請求項4】 被加工物の加工表面との間で溶液の表面
張力により溶液層を保持する紫外線波長域光の透過率の
高いガラスあるいは結晶と、該溶液層を介して前記加工
表面に紫外線波長域のパルスレーザーを照射するレーザ
ー装置とを備えたことを特徴とするレーザーによる加工
装置。 - 【請求項5】 前記加工表面に前記溶液を供給する溶液
供給手段を更に有することを特徴とする請求項4記載の
レーザーによる加工装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35098993A JP3266403B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | レーザーによる加工方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35098993A JP3266403B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | レーザーによる加工方法および装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07185844A JPH07185844A (ja) | 1995-07-25 |
JP3266403B2 true JP3266403B2 (ja) | 2002-03-18 |
Family
ID=18414283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35098993A Expired - Fee Related JP3266403B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | レーザーによる加工方法および装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3266403B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007029973A (ja) * | 2005-07-25 | 2007-02-08 | Sony Corp | レーザ加工装置とその加工方法及びデブリ回収装置とその回収方法 |
CN114012268B (zh) * | 2021-10-13 | 2023-06-16 | 浙江师范大学 | 一种光伏增效微结构紫外激光加工装置及方法 |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP35098993A patent/JP3266403B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07185844A (ja) | 1995-07-25 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090111 Year of fee payment: 7 |
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FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100111 Year of fee payment: 8 |
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LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |