JP3494960B2 - スキャン式レーザ加工装置および加工シミュレーション可能なレーザ加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザビームを照射
することにより、加工対象物に対して様々な加工・印字
等を行うレーザ加工装置に関わるものである。

【０００２】

【従来の技術】スキャン方式でレーザ照射位置を制御し
ながらレーザビームを照射することによって、樹脂やガ
ラスなど様々な素材の加工対象物に対して、印字や孔あ
けなどの加工行うレーザ加工装置が従来より知られてい
る。この主の装置は通常、レーザ光の光路内に設置した
Ｘ軸ガルバノミラー及びＹ軸ガルバノミラーを用いて、
加工平面上のＸ軸方向、Ｙ軸方向の２方向に対してレー
ザ照射位置をスキャン式に変えることにより、加工対象
の所望の位置に加工を行う。

【０００３】このようなレーザ加工装置により実際に加
工を行う際には、レーザの照射位置に対する加工対象物
の位置決め、言い換えると加工装置のレーザビームスキ
ャンの座標系に対する加工対象物の位置合わせおよび加
工サイズの決定を行う必要がある。

【０００４】このため従来においては、実際に加工対象
に対する試験加工を繰り返し行い、その結果に基づいて
本加工を行っていた。

【０００５】これに対して、加工機能を持たない可視レ
ーザビームを実際に加工を行うレーザビームと同軸に出
射されるガイド光として用いることにより、レーザ照射
位置と加工対象物との位置合わせを加工に先立って行う
という技術も知られている。

【０００６】たとえば特開平１０−５８１６７号はレー
ザマーキング（印字）装置においてレーザビームとは別
に可視波長領域の光を出すＨｅ−Ｎｅレーザをガイド光
として用い、マーキングが行われる領域の枠を示すマー
キング領域図の描画を高速で連続的に繰り返すことを開
示している。これにより人間の持つ視覚的な残像効果に
よって加工対象物の表面上にマーキング領域の定在的な
投射像が形成されるので、それを見ながらレーザビーム
と加工対象物との間の位置合わせを行うことができる
旨、教示している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上に説明したように、
レーザ加工において加工対象物の位置決め、加工サイズ
の決定を実際の加工を行わずに行う方法として、加工を
行うレーザ光とは別に加工性を有さない可視光をガイド
光として用いる方法がある。特に不可視波長レーザを使
用する際は、ガイド光は有用である。この場合当然実際
の加工を行う加工用レーザとガイド光用レーザとは同軸
に設定される。

【０００８】他方レーザ加工装置において、多くの場
合、レーザ光のスポットを小さく絞るために光学系内に
レンズが配置されている。ところがガイド光は当然可視
波長域のレーザを用いるため、赤外波長の光であること
が多い加工用レーザに比してレンズにおける屈折が大き
い。そのため加工用レーザビームとガイド光ビームを同
軸に設定していても、レンズを透過するとガイド光ビー
ムの照射位置は加工用レーザの照射位置からずれてしま
う。この結果、ガイド光ビームの照射により加工位置を
決定した場合、実際の加工位置はそこからずれてしまう
という問題がある。

【０００９】またガイド光を用いて加工対象物の位置決
めを行うに際して、上記特開平１０−５８１６７ではマ
ーキング領域の枠のみをガイド光で表示していたが、こ
れでは大まかな位置が確認できるのみであり、実際にど
のような加工が行われるかを前もって確認することはで
きなかった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の態様のレーザ加工装置は、スキャン
方式で被加工物に対してレーザを用いた加工を行うレー
ザ加工装置であって、実際の加工を行う加工用レーザビ
ームを出射するレーザ発振器と、加工の視覚的確認に用
いる可視波長域のガイド光ビームであって加工用レーザ
ビームとほぼ同軸に設定されたガイド光レーザビーム出
射するガイド光光源と、加工平面近傍に置かれた被加工
物に対する前記加工用レーザビームおよび前記ガイド光
ビームの照射位置をスキャン式に移動させるスキャン光
学系と、前記加工用レーザビームと前記ガイド光ビーム
との間の位置ずれの補正を行う補正手段と、を有するこ
とを特徴とする。

【００１１】前記補正手段は、一例として加工平面上の
複数の特定のスキャン位置に関する加工用レーザビーム
とガイド光ビームの照射位置の位置ずれに関するデータ
を有し、該データを用いて前記補正を行うように構成す
る。

【００１２】具体的には、前記複数の特定のスキャン位
置を加工平面上に設定した直交座標系の格子点とし、補
正手段は該格子点についてはそれら点についてのデータ
を用い、格子点以外の点については格子点についてのデ
ータを用いてリニアな補間を行って得られるデータを用
いて前記補正を行うように構成すると好適である。

【００１３】更に好適には、前記補正手段は更に、加工
面上に設定した直交座標系において定義された補正式を
用いて、加工用レーザビームの照射位置の歪み補正を行
うように構成する。具体的には、前記補正式は加工用レ
ーザビームを照射すべき位置の座標値をx,y、補正され
た座標値をX,Y、装置に固有の定数をA,B,a,bとして、 X = x + Ay²x + By Y = Y - ax²y + bx で与えられる。

【００１４】本発明はまた、別の態様において、レーザ
加工において加工前に加工のシミュレーションを与える
方法を提供する。即ち本発明のレーザ加工方法は、スキ
ャン方式で加工用レーザビームの照射点を動かしなが
ら、加工平面近傍に置かれた被加工物に対して、設定さ
れたデータに従ってレーザによる加工を行うレーザ加工
方法であって、加工用レーザビームによる前記被加工物
に対する加工に先立って、可視波長域の波長を有するガ
イド光ビームを、前記加工時に加工用レーザビームが従
うべき加工軌跡上を、高速で繰り返しスキャンすること
で視覚的残像効果を利用して加工のシミュレーションを
行う。

【００１５】この加工方法において、前記シミュレーシ
ョンの結果に基づいて、前記設定されたデータを変更す
ることもできる。

【００１６】上記本発明の加工シミュレーションは次の
ような装置により実施することが可能である。即ち、ス
キャン方式で被加工物に対してレーザを用いた加工を行
うレーザ加工装置であって、実際の加工を行う加工用レ
ーザビームを出射するレーザ発振器と、加工の視覚的確
認に用いる可視波長域のガイド光ビームであって前記加
工用レーザビームとほぼ同軸になるよう設定されたガイ
ド光ビームを出射するガイド光光源と、加工平面近傍に
置かれた被加工物に対する前記加工用レーザビームおよ
び前記ガイド光ビームの照射位置を両ビームの照射位置
がほぼ同一となるようスキャン式に移動させるスキャン
光学系と、前記第１レーザ発振器、前記第２レーザ発振
器および前記スキャン光学系を駆動制御する制御手段
と、を有し、前記制御手段は加工用レーザビームによる
前記被加工物に対する加工に先立って、ガイド光ビーム
のみを、前記加工時に加工用レーザビームが従うべき加
工軌跡上を、高速で繰り返しスキャンするよう制御を行
うことを特徴とするスキャン方式レーザ加工装置、であ
る。

【００１７】この装置において、前記加工用レーザビー
ムと前記ガイド光ビームとの間の位置ずれの補正を行う
補正手段を設けると更に好適である。またこの補正手段
は上記本発明第１の態様における補正手段と同様な構成
をとることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の一
実施形態としてのスキャン方式レーザ印字装置を説明す
る。このレーザ印字装置はレーザを用いてガラスや樹脂
など様々な材質の加工対象物（印字対象）の表面に、文
字、数字等のキャラクターや種々の図形・図案などの平
面的な印字を行うものである。

【００１９】図２は本発明の一実施例としてのスキャン
方式レーザ印字装置のレーザヘッド１０を示す概略図で
ある。レーザヘッド１０は、加工用（即ち印字用）のレ
ーザを出力するＣＯ₂レーザ発振器１１、ガイド光光源
として可視領域のレーザを出力する半導体レーザ発振器
１２、それぞれのレーザ発振器から出力されたレーザビ
ームを互いに同軸になすためのビームコンバイナ１４、
レーザビームを２次元的にスキャンするためのＸＹガル
バノスキャナボックス１６，レーザビームを収束させて
スポット項とするｆθレンズ１８、を有している。

【００２０】それぞれのレーザ発振器を出力したレーザ
はビームコンバイナ１４に入射する。ビームコンバイナ
１４はＣＯ₂レーザ発振器１１からの加工用レーザビー
ムを透過し、半導体レーザ発振器１２からのガイド光レ
ーザビームを反射する。これにより、ビームコンバイナ
を出力するそれぞれのレーザビームは互いに同軸とな
る。

【００２１】ビームコンバイナを出射したレーザビーム
はＸＹガルバノスキャナボックス１６に入射する。ＸＹ
ガルバノスキャナボックス１６は、周知のＸ軸ガルバノ
ミラー２３、Ｙ軸ガルバノミラー２４（図１参照）およ
び、それらを動かすためのＸ軸スキャナ２１、Ｙ軸スキ
ャナ２２（図１）を有する。制御器４０（図１）の制御
の下に、Ｘ軸、Ｙ軸スキャナ２１，２２を用いてＸ軸、
Ｙ軸ガルバノミラー２３，２４をそれぞれの軸周りに回
動することにより、印字面のＸ軸、Ｙ軸方向にレーザ照
射位置を移動させる。これにより印字面の任意位置に自
在にレーザビームをスキャンすることができる。

【００２２】ＸＹガルバノスキャナボックス１６を出射
したレーザビームはｆθレンズに入射する。ｆθレンズ
１８に入射したレーザ光はｆθレンズによって収束せら
れ、スポット光となって印字面１９に置かれた被印字物
に照射される。続いてレーザ印字装置のブロック図であ
る図１を参照して装置の制御系を含む全体構成を説明す
る。

【００２３】レーザ印字装置１は主に入力装置２０、出
力装置３０、制御器４０および上に説明したレーザヘッ
ド１０から構成される。

【００２４】入力装置２０は外部から様々なデータや装
置へのコマンドをレーザ印字装置に入力するための装置
であり、オペレータが入力するためのタッチパネルある
いはキーボードなどのキー入力装置を有している。この
入力装置２０はレーザ印字装置とは別にパソコンで構成
してもよい。入力装置により外部から入力されるデータ
はレーザ印字装置によって印字すべき英数字などの文字
列や種々の図形・図案などの印字データおよび印字速
度、レーザ出力、印字の大きさ、印字開始位置などの諸
設定に関する情報などである。

【００２５】レーザ印字装置１は更に、出力装置３０を
備えており、諸出力装置３０を介して、外部機器に様々
な情報や信号を出力できる。例えばレーザ印字装置１に
不具合が生じたときに出力装置を通じて外部のパトライ
トやブザーなどを起動する信号を出力して警告を発する
ように構成することもできる。またレーザ印字装置１が
生産ラインの一部に組み込まれている場合には、ライン
内の他の機器にレーザ印字装置の状態を知らせる情報を
送ることができる。具体的には上に述べたような装置の
不具合や、レーザ印字装置による個々の被印字物への印
字の開始、終了のタイミングなどを他の機器に伝達する
こともできる。

【００２６】制御器４０は装置全体の制御を司る部分で
あり、入力装置２０より入力された諸データに対して後
に詳しく述べるガイド光と加工光の位置ずれ補正など様
々な処理を行う演算処理部４１、印字される文字やマー
ク、図形などの定型パターンデータを記憶し、また上記
位置ずれ補正に用いられるデータおよび補正演算処理結
果を記憶できる記憶部４３、演算処理部４１において演
算され記憶部４３に記憶されたデータに基づいてレーザ
ヘッドのＸ軸スキャナ２１、Ｙ軸スキャナ２２やレーザ
発振器の駆動制御を行い実際の印字プロセスの実行を制
御する制御処理部４２を有する。演算処理部４１及び制
御処理部４２はＣＰＵにより構成する。これは同一のＣ
ＰＵにそれぞれの機能を持たせてもよいし、それぞれ別
個のＣＰＵにより構成してもよい。また記憶部４３はフ
ラッシュメモリ、ＲＯＭ等の不揮発性メモリにより構成
する。

【００２７】続いて本レーザ印字装置による印字動作の
概要を説明する。ここでは記憶部に予め記憶されている
フォントデータを用いて文字の印字を行う場合を例に取
って説明する。

【００２８】まず入力装置により印字したい文字データ
を入力する。この際、印字サイズや印字の大きさ、印字
位置などの印字パラメータも同時に入力される。

【００２９】演算処理部４１は入力されたデータに基づ
いて記憶部４３から必要なフォントデータを読み出し、
該フォントデータ、印字サイズデータ、印字位置データ
などのデータに基づいて、実際の印字、即ちレーザビー
ムの照射が行われる印字位置を印字面上でのｘ、ｙ座標
で表した印字データを演算する。

【００３０】ところで、すでに説明したようにガイド光
としての半導体レーザ光と加工光としてのＣＯ₂レーザ
光とでは波長の違いによりｆθレンズを通過すると位置
ずれが生ずる。本装置ではこれを補正するために半導体
レーザ光（印字シミュレーション用）とＣＯ₂レーザ光
（本印字用）のそれぞれについて別個の印字データを演
算する。この補正の詳細については後に詳しく述べる。

【００３１】演算処理部４１での演算により得られた印
字データは、いったん記憶部４３に記憶される。

【００３２】本実施形態の装置は実際の印字前にガイド
光のみを動かすことにより、印字のシミュレーションを
行うことができる。入力装置２０から印字シミュレーシ
ョン開始のコマンドが入力されるのに応じて、制御処理
部は記憶部４３に記憶された印字シミュレーション用印
字データを読み出し、該データに従って半導体レーザ発
振器１２およびガルバノスキャナボックス１６のＸ軸、
Ｙ軸スキャナ２１，２２を駆動して、被印字物上で半導
体レーザビームのガイド光を高速で繰り返しスキャンす
る。ある程度以上に高速にスキャンを繰り返すことによ
り、人間の視覚的な残像効果によって、印字パターンが
被印字物上に浮かび上がった状態で観察できる。このス
キャン速度は例えば1000〜3000mm/sである。

【００３３】このシミュレーションの描画像を観察して
印字内容、印字サイズ、印字位置等に問題がないかどう
か、即ち所望の印字が得られるかどうか確認する。印字
内容（印字すべき文字）が誤っているときは入力装置か
ら文字を再入力する。また印字サイズ、印字位置に問題
がある場合には入力装置を用いてそれらのパラメータを
変更する。パラメータの変更がリアルタイムでシミュレ
ーション描画像に反映されるように構成すると修正が容
易になり好適である。

【００３４】修正により、あるいは修正なしでシミュレ
ーション描画像が所望の印字通りとなれば、入力装置か
ら本印字を指示するコマンドを入力する。これに応じ
て、制御処理部は半導体レーザ発振器１１を停止して、
ガイド光を消灯すると共に、記憶部４３から本印字用の
印字データを読み出してＣＯ₂レーザ発振器１１からの
加工用レーザビームを用いて被印字物への本印字を行
う。

【００３５】続いて以下においてガイド光用の半導体レ
ーザビームと加工（印字）用のＣＯ ₂レーザビームの位
置ずれ補正について説明する。

【００３６】ＣＯ₂レーザは１０μｍ付近（１０６４０
ｎｍ）の赤外波長域（不可視域）の光を出すものであ
る。これに対してガイド光として用いる半導体レーザは
当然ながら目視可能な可視波長域にあるものを用いなけ
ればならず、これは印字用のＣＯ₂レーザビームよりも
ずっと短い波長になる。例えば波長６２０〜６８０ｎｍ
の赤色半導体レーザを用いる。他方でレーザヘッドはレ
ーザビームの収束用にｆθレンズ１８を用いているが、
レンズ材料（ガラスあるいはプラスチック）の屈折率は
光の波長が短いほど大きくなる。従ってガイド光用の半
導体レーザビームが印字用のＣＯ₂レーザビームと同軸
に設定されていても、ｆθレンズを透過した後の印字面
（加工平面）上でのガイド光レーザ照射位置は加工用レ
ーザ照射位置からずれてしまう。この様子を模式的に表
したものが図３である。図３は本実施形態の装置による
最大印字領域としての一辺１００ｍｍの正方形領域の印
字を指令し、実際に印字した場合の例を示している。実
線で示されている加工用のＣＯ₂レーザにより描かれた
形状に比して、点線で示されているガイド光としての半
導体レーザにより描かれた形状の方が内側に来ている。
これは半導体レーザの波長が短いためレンズを透過した
際の屈折が大きくなるためである。

【００３７】このずれを補正する方法を以下に説明す
る。 （１）両ビーム間の位置ずれ補正方法 図４は印字面上に平面ｘｙ座標をとり、加工用レーザを
該座標内の格子点（即ち、各座標値が整数となる点）に
照射した位置を黒点（及びそれらを結ぶ実線）で示し、
それに対してガイド光レーザの対応する照射点を白抜き
の点（及びそれらを結ぶ破線）で示している。図４は印
字領域の角隅部付近の一部を示している。両者の対応す
る各格子点間のずれ量は、ｆθレンズを含むレーザヘッ
ドの光学系の構成によって固有の値となる。また両ガイ
ド光の照射位置が相互にずれるのみならず、図４からみ
てとれるように、レーザの描画像自体にも装置光学系に
起因する固有の歪みが生ずる（図４のガイド光の描画像
にはいわゆる樽型の歪みが現れている）。

【００３８】位置ずれ補正の第１の実施例では、予め加
工用レーザを印字面座標系の各格子点に照射した際の、
対応するガイド光レーザの各照射点の位置座標を予め測
定しておく。これにより各格子点の印字位置においてガ
イド光レーザがどれだけずれているかを求めることがで
きる。その一例を図５の表１に示す。この表で例えば印
字レーザ位置座標(2.00 , 1.00)の点をみると、対応す
るガイド光レーザの照射位置座標は(3.25 , 2.28)であ
る。従ってこの位置におけるガイド光レーザのずれ量は
(3.25 , 2.28)-(2.00 , 1.00) = (1.25 , 1.28)であ
る。従って加工用レーザビームとガイド光レーザビーム
の位置ずれをなくすには、この位置においてガイド光レ
ーザに(-1.25 , -1.28)の補正を加えればよい。ここで
目標位置座標が(2.00 , 1.00)であるので補正座標は、 (2.00 , 1.00)+(-1.25 , -1.28)=(0.75 , -0.28) となる。このようにして得られる各点におけるガイド光
レーザの補正座標を図５の表２に示す。

【００３９】図５に示した表は印字領域の一部に過ぎな
いが、実際には印字領域の全面の座標位置についてこの
ような補正値を求め、制御器４０の記憶部４３に補正デ
ータテーブルとして記憶しておく。そして演算処理部４
１は上に述べた印字データの演算の際に、記憶部４３か
ら補正データを読み出して、ガイド光レーザに対する補
正された印字データを演算する。

【００４０】なお本実施例においては、補正データは座
標の格子点についてのみ求めておき、格子点以外の位置
に関しては格子点の補正データを用いてリニアな補間
（内挿）を行って補正座標を決定する。例えば座標(1.5
, 1.5)の点は座標(1.0 , 1.0)の点と(2.0 , 2.0)の点
の中点であるので、座標(1.0 , 1.0)の点の補正座標(-
0.37 , -0.26)と座標(2.0 , 2.0)の点の補正座標(0.81
, 0.75)より ｛(-0.37 , -0.26)＋(0.81 , 0.75)｝/2 = (0.22 , 0.2
5) として求められる。

【００４１】（２）ビーム照射位置の歪み補正方法 上にも述べたように、レーザ印字装置（あるいはレーザ
加工装置）では装置の光学系に起因する特有の歪みが生
ずる。その例を図６に示す。図６は点線で示された正方
形の画像データを描画した場合に実際の印字像がどのよ
うにひずむかを実線で示している。本実施例のようなＸ
Ｙガルバノスキャナとｆθレンズを組み合わせたレーザ
ヘッドでは、理想の描画像に対する実際の描画図形の歪
みは一般的には図６（ａ）に示すような樽型の歪みとな
る。図６において点線で示された矩形は正方形の理想描
画図形を示し、実線が実際に描かれる歪みを含んだ描画
図形を示す。またレーザヘッド内での各部品の組付け方
や相互の配置の影響により、図６（ｂ）のような正方形
が傾いたような歪みが出る場合もある。

【００４２】本実施例ではこの歪みを補正式を用いて補
正する。我々はコンピュータを用いたシミュレーション
により以下の式を用いると精度よく位置ずれ補正できる
ことを見いだした。 X = x + Ay²x + By ・・・（式１） Y = y - ax²y + bx ・・・（式２） なおここでx，yはレーザ光を照射すべき座標値、X, Yは
補正された座標値であり、A, B, a, bはレーザヘッドの
光学系によって固有の定数である。これら定数は複数の
（ある程度多数の）測定点に対して実際にレーザを照射
してデータを得て、それらに基づいて統計的な手法（例
えば最小自乗法）等により求められる。これらの値は個
々の装置毎に予め求めておき、補正式として記憶部４３
に記憶しておく。

【００４３】そして上に述べたレーザに対する印字デー
タの演算時に演算処理部４１はこの補正式を用いて補正
された印字データを演算する。これにより歪みが補正さ
れ、印字すべきデータ通りの形状に印字することができ
る。

【００４４】本実施例の上記補正式による補正は図６に
示した（ａ）、（ｂ）の両方のタイプ、及びそれらの重
ね合わさったものを補正可能である。なお、補正式内の
定数A, B, a, bそれぞれの値は図６（ａ）、（ｂ）中に
A, B, a, bとして示した量にそれぞれ関連している。

【００４５】この補正式を用いた歪み補正は、理想的に
はガイド光ビームおよび加工用レーザビームのそれぞれ
に対しておこなう方がよいが、実際には加工用レーザに
ついてのみ行えば、十分な効果が得られる。

【００４６】以上において好適な実施形態に即して本発
明を説明してきたが、上記実施形態は単なる例示であっ
て、本発明はそれに限定されるものではない。

【００４７】たとえば、上記実施形態ではレーザ印字装
置であるが、本発明はこれに限定されず、レーザを用い
た切断や孔あけなどその他あらゆる加工を行う装置に適
用可能である。

【００４８】また上記実施形態では加工用レーザビーム
はＣＯ₂レーザを用いているが、それ以外のレーザであ
ってもよい。

【００４９】ガイド光光源についても同様で、半導体レ
ーザには限定されず、可視波長域の光を出す光源であれ
ばよい。たとえばＨｅ−Ｎｅレーザやあるいはレーザで
はなくＬＥＤなどでもよい。

【００５０】また上記補正例２における補正式を用いた
補正は、そこに示されている式１および式２の形式には
限定されず、加工平面に関して設定された座標系におけ
るその他の補正式を用いて歪み補正するものも本発明の
範囲内に含まれる。

【００５１】

【発明の効果】本発明によりスキャン方式のレーザ加工
装置において、加工用レーザビームとガイド光ビームと
の間の、fθレンズにおける屈折率の違い等に起因する
位置ずれを補正し、両者の照射位置を一致させることが
可能となるので、ガイド光に基づいて正確に加工位置の
設定を行うことが可能となる。

【００５２】また実際の加工に先立って可視波長域の波
長を有するガイド光ビームを、前記加工時に加工用レー
ザビームが従うべき加工軌跡上を、高速で繰り返しスキ
ャンすることで、実際に加工することなく正確な加工位
置、加工状態をシミュレーションすることが可能にな
る。従って加工対象物の位置決めと加工サイズの設定が
容易になる。また従来とは異なり試作ワークを用いずに
位置決めや加工サイズの設定を行うことができる。更に
加工状態をシミュレーションによりリアルタイムでモニ
ターしながら、加工位置や加工パラメータを設定できる
ので、準備作業が容易になり、作業時間も短縮化でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるレーザ印字装置の全
体構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示すレーザ印字装置のレーザヘッドの構
成を図式的に示す概略図である。

【図３】上記実施形態のレーザ印字装置における加工用
レーザとガイド光レーザの照射位置のずれを模式的に示
す図である。

【図４】印字領域の角隅部における加工用レーザとガイ
ド光レーザの位置ずれをより詳細に示す図である。

【図５】レーザ印字装置の印字面上にとったｘｙ座標の
一部の格子点における様々な値の一例を示す表であっ
て、表１は加工用レーザとガイド光レーザの位置座標お
よびそれらのずれ量を示し、表２はガイド光レーザの目
標位置座標に対するガイド光レーザの補正座標を示す。

【図６】（ａ）、（ｂ）共に、レーザ印字装置における
印字位置の歪みの例を示す図である。

【符号の説明】

１ レーザ印字装置 １０ レーザヘッド １１ ＣＯ₂レーザ発振器 １２ 半導体レーザ発振器 １４ ビームコンバイナ １６ ガルバノスキャナボックス １８ ｆθレンズ １９ 印字面 ２０ 入力装置 ２１ Ｘ軸スキャナ ２２ Ｙ軸スキャナ ２３ Ｘ軸ガルバノミラー ２４ Ｙ軸ガルバノミラー ３０ 出力装置 ４０ 制御器 ４１ 演算処理部 ４２ 制御処理部 ４３ 記憶部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−104486（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−253585（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−254172（ＪＰ，Ａ) 特開2000−33488（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−328864（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−162591（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−90052（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−15676（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/42

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スキャン方式により、レーザを用いて被
   加工物に対して加工を行うレーザ加工装置であって、 実際の加工に用いられる加工用レーザビームを射出する
   レーザ発振器と、 加工の状態を視覚的に確認するために用いられる可視波
   長域のガイド光ビームを射出するガイド光光源と、 前記加工用レーザビームと前記ガイド光ビームとを同軸
   上のビームとするビームコンバイナと、 前記被加工物上における、前記加工用レーザビームおよ
   び前記ガイド光ビームの照射位置をスキャン式に移動さ
   せるスキャン光学系と、 前記被加工物上における前記加工用レーザビームの照射
   位置と前記ガイド光ビームの照射位置との位置ずれを補
   正する補正手段とを有し、 前記補正手段は、前記被加工物上における前記加工用レ
   ーザビームの照射位置と前記ガイド光ビームの照射位置
   との特定位置における位置ずれに関するデータテーブル
   を有し、前記補正手段は、前記スキャン光学系が前記ガ
   イド光ビームを前記被加工物に照射してその照射位置を
   移動させる際に、前記データテーブルに基づいて前記ス
   キャン光学系に対して当該照射位置を補正させ、前記ガイド光ビームの前記被加工物上への照射および照
   射位置の移動は、前記加工用レーザビームの前記被加工
   物上への照射の前であって、前記加工用レーザビームが
   照射されその照射位置が移動される際の加工軌跡に従
   い、且つ視覚的残像効果を呈する高速にて行われる こと
   を特徴とするスキャン方式レーザ加工装置。
2. 【請求項２】 スキャン方式により、レーザを用いて被
   加工物に対して加工を行うレーザ加工装置であって、 実際の加工に用いられる加工用レーザビームを射出する
   レーザ発振器と、 加工の状態を視覚的に確認するために用いられる可視波
   長域のガイド光ビームを射出するガイド光光源と、 前記加工用レーザビームと前記ガイド光ビームとを同軸
   上のビームとするビームコンバイナと、 前記被加工物上における、前記加工用レーザビームおよ
   び前記ガイド光ビームの照射位置をスキャン式に移動さ
   せるスキャン光学系と、 前記被加工物上における前記加工用レーザビームの照射
   位置と前記ガイド光ビームの照射位置との位置ずれを補
   正する補正手段とを有し、 前記補正手段は、前記被加工物上における前記加工用レ
   ーザビームの照射位置と前記ガイド光ビームの照射位置
   との特定位置における位置ずれに関するデータテーブル
   を有し、前記補正手段は、前記スキャン光学系が前記ガ
   イド光ビームを前記被加工物に照射してその照射位置を
   移動させる際に、前記データテーブルに基づいて前記ス
   キャン光学系に対して当該照射位置を補正させ、前記データテーブルにおける特定位置は、加工平面上に
   設定された直交座標系上の各格子点に対応し、前記補正
   手段は、前記ガイド光ビームの照射位置が該格子点と対
   応する際には前記データテーブルにあるデータを用いて
   前記照射位置の補正を行い、前記照射位置が該格子点以
   外にある際には該格子点に関するデータを用いた補間に
   よって得られたデータを用いて前記照射位置の補正を行
   うことを 特徴とするスキャン方式レーザ加工装置。
3. 【請求項３】 スキャン方式により、レーザを用いて被
   加工物に対して加工を行うレーザ加工装置であって、 実際の加工に用いられる加工用レーザビームを射出する
   レーザ発振器と、 加工の状態を視覚的に確認するために用いられる可視波
   長域のガイド光ビームを射出するガイド光光源と、 前記加工用レーザビームと前記ガイド光ビームとを同軸
   上のビームとするビームコンバイナと、 前記被加工物上における、前記加工用レーザビームおよ
   び前記ガイド光ビームの照射位置をスキャン式に移動さ
   せるスキャン光学系と、 前記被加工物上における前記加工用レーザビームの照射
   位置と前記ガイド光ビームの照射位置との位置ずれを補
   正する補正手段とを有し、 前記補正手段は、前記被加工物上における前記加工用レ
   ーザビームの照射位置と前記ガイド光ビームの照射位置
   との特定位置における位置ずれに関するデータテーブル
   を有し、前記補正手段は、前記スキャン光学系が前記ガ
   イド光ビームを前記被加工物に照射してその照射位置を
   移動させる際に、前記データテーブルに基づいて前記ス
   キャン光学系に対して当該照射位置を補正させ、前記データテーブルにおける特定位置は、直交座標系に
   配置されており、前記補正手段は、前記直交座標系にお
   いて定義された歪み補正式を用いて前記加工用レーザビ
   ームの照射位置に関する歪み補正を行うこと を特徴とす
   るスキャン方式レーザ加工装置。
4. 【請求項４】 前記歪み補正式は、前記加工用レーザビ
   ームを照射すべき位置の座標をｘ、ｙ、補正された座標
   をX、Y、前記レーザ加工装置に固有の定数をA、B、ａ、
   ｂとしたときに、 X = x + Ay²x + By Y = Y - ax²y + bx で与えられることを特徴とする請求項３記載のスキャン
   方式レーザ加工方法。
5. 【請求項５】 スキャン方式で、被加工物上において加
   工用レーザビームの照射点を動かしながら、前記被加工
   物に対して、設定された加工用データに従ってレーザに
   よる加工を行うレーザ加工方法であって、 可視波長域のガイド光ビームを前記被加工物上に照射
   し、 前記ガイドビーム光の照射位置を、前記加工用レーザビ
   ームの照射点が動かされるべき加工軌跡上を高速で動か
   すことによって、前記被加工物に対して施される加工の
   シュミレーションを行い、 前記シュミレーションの結果に基づいて前記加工用デー
   タを再設定し、 再設定された前記加工用データに基づいて前記加工用レ
   ーザビームによる加工が行われる各工程を有し、 前記ガイド光ビームの照射位置は、前記被加工物上に設
   定された特定位置における前記加工用レーザビームの照
   射位置と前記ガイド光ビームとの位置ずれに関しての、
   予め記憶されたデータテーブルに基づいて補正されるこ
   とを特徴とするレーザ加工方法。