KR100955149B1 - 레이저 가공 장치 - Google Patents

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켄이치 이지마
마사시 나루세
아츠히로 카네다
노부타카 코바야시
타카아키 이와타
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

동시 다점 조사 타입의 레이저 가공 장치에 있어서 2 개의 레이저 광에 의한 가공 품질의 차를 줄여 가공 품질 향상을 도모할 수 있는 레이저 가공 장치를 얻는 것이다.
1 개의 레이저 광(L)을 광로가 다른 2 개의 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00001
, Lβ)으로 분광하는 제1 편광 수단(21)과; 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00002
)의 광로상에 배치되고, XY 테이블(11)상의 제1 방향으로 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00003
)을 주사하는 갈바노 스캐너(galvano scanner; 23a)와; 레이저 광(Lβ)의 광로상에 배치되고, XY 테이블(11)상의 제1 방향과는 다른 제2 방향으로 레이저 광(Lβ)을 주사하는 갈바노 스캐너(23b)와; 2 개의 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00004
, Lβ)을 혼합하는 제2 편광 수단(25)과; 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00005
, Lβ)을 XY 테이블(11)상의 상이한 제3과 제4 방향으로 주사하는 한 쌍의 메인 갈바노 스캐너(26)와; 메인 갈바노 스캐너(26)로부터의 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00006
, Lβ)을 피가공물(12)상의 소정 위치에 각각 집광시키는 fθ 렌즈(28)를 구비한다.

Description

레이저 가공 장치{LASER PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 프린트 기판 등의 피가공물에 대한 구멍내기 가공을 주목적으로 한 레이저 가공 장치에 관한 것으로, 특히 생산성 향상을 목적으로 한 동시 다점 조사 타입의 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
종래, 생산성 향상을 도모하기 위해서 레이저 광원으로부터의 1 개의 레이저 광을 두개로 분광하여 2 개 구멍을 동시 가공할 수 있는 레이저 가공 장치가 제안되고 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조). 이 레이저 가공 장치에서는 1 개의 레이저 광을 제1 편광 수단으로 2 개의 레이저 광으로 분광하고, 다시 이들 2 개의 레이저 광의 광로를 거의 일치시키는 제2 편광 수단으로 유도한다. 이 때, 제1 편광 수단에서 분광된 레이저 광 중 한 쪽의 레이저 광(이하 메인 빔이라고 함)은 1 세트의 미러(벤드 미러(bend mirrior))를 경유하여 제2 편광 수단으로 유도된다. 또, 다른 쪽의 레이저 광(이하 서브 빔이라고 함)은 한 쌍의 제1 갈바노 스캐너 그룹에서 서로 평행하지 않은 2축 방향으로 주사된 후에 제2 편광 수단으로 유도되어 혼합된다. 제2 편광 수단을 통과한 2 개의 레이저 광은 한 쌍의 제2 갈바노 스캐너 그룹에서 서로 평행하지 않은 2축 방향으로 주사되어 fθ 렌즈에 입사하여 테이블 상의 피가공물에 조사된다. 여기서, 서브 빔은 제1 갈바노 스캐너 그룹에서 주사되는 것에 의해, 1 세트의 미러를 통과해 온 메인 빔에 비해 그 각도에 약간의 편차가 존재하므로, fθ 렌즈를 통과한 후의 메인 빔과 서브 빔은 각각 테이블상의 다른 위치에 조사되게 된다. 이에 의해서, 1 개의 fθ 렌즈로 2 개 구멍을 동시 가공할 수 있어 생산성이 향상된다.
이 밖에도, 1 개의 레이저 광을 제1 편광 수단으로 2 개의 레이저 광으로 분광하여 각각의 레이저 광을 한 쌍의 갈바노 스캐너로 2축 방향으로 주사하고, 2 개의 레이저 광을 제2 편광 수단으로 유도한 후, 1 개의 fθ 렌즈로 2 개 구멍을 동시 가공하여 생산성을 향상시킨 레이저 가공 장치도 제안되고 있다(예를 들어, 특허 문헌 2 참조).
또, 특허 문헌 1에서 보여지는 바와 같은 레이저 가공 장치에 있어서, 목적의 위치에 구멍을 가공하기 위한 각 갈바노 스캐너의 각도 지령값을 생성하는 기술에 대해서도 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 3 참조).
특허 문헌 1: 국제공개 제O3/O419O4호 팜플렛
특허 문헌 2: 일본 특개 2005-230872호 공보
특허 문헌 3: 국제공개 제O3/O8O283호 팜플렛
그런데, 특허 문헌 1에 기재된 레이저 가공 장치에 있어서는 분광된 한 쪽의 서브 빔측은 합계 2 세트(즉 4 대)와, 메인 빔측의 1 세트(2 대)에 비해 많은 갈바노 스캐너를 경유하게 된다. 갈바노 스캐너는 미러부를 회전시켜 사용하기 때문에, 고정 미러를 경유하는 경우에 비해 불안정하므로, 이러한 갈바노 스캐너를 많이 경유하는 서브 빔은 아무래도 가공 품질이 나빠지기 쉽다고 하는 문제점이 있었다.
또한, 서브 빔에 있어서는 fθ 렌즈의 전(前) 초점 위치(fθ 렌즈 전의 빔 주사 이상 위치)로부터 떨어진 위치에 설치되어 있는 제1 갈바노 스캐너 그룹에서 빔을 주사한다. 그렇기 때문에, fθ 렌즈의 전 초점 위치로부터 제1 갈바노 스캐너 그룹까지의 거리가 멀면 멀수록, fθ 렌즈의 특성상, 가공 구멍 진원도(roundness)나 초점 여유도와 같은 가공 구멍 품질이 나빠지는 경향이 있고, 그 결과 피가공물에 대한 가공 구멍 품질도 나빠져 버린다고 하는 문제점이 있었다.
또, 특허 문헌 2에 기재된 레이저 가공 장치에 있어서는 제1 편광 수단에서 2개로 분광된 레이저 광은 모두 고정 미러가 아니라 갈바노 스캐너를 경유하여 주사되는 구성이고, fθ 렌즈와 갈바노 스캐너 사이에 제2 편광 수단을 마련하는 스페이스가 필요하게 되기 때문에, 어느 쪽의 레이저 광이라도 fθ 렌즈의 전 초점 위치로부터 떨어진 위치에서의 주사로 된다. 그 결과, 어느 쪽의 레이저 광이라도 가공 구멍 품질이 나빠져 버린다고 하는 문제점이 있었다.
또한, 특허 문헌 1에 기재된 레이저 가공 장치와 같은 구성에서는 광학계가 복잡하기 때문에, 특허 문헌 3에 기재된 빔 위치를 제어하기 위해 필요한 각 갈바노 스캐너의 각도 지령값 등의 캘리브레이션(calibration) 작업에 있어서는 시험 가공에 많은 점수(点數)를 필요로 하여 시간이 걸린다고 하는 문제점도 있었다.
본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 동시 다점 조사 타입의 레이저 가공 장치에 있어서 2 개의 레이저 광에 의한 가공 품질의 차를 줄여 가공 품질 향상을 도모할 수 있는 레이저 가공 장치를 얻는 것을 목적으로 한다. 또, 레이저 광을 조사하는 가공 위치를 제어하기 위해 필요한 캘리브레이션 작업을 용이하게 할 수 있는 레이저 가공 장치를 얻는 것도 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 레이저 가공 장치는, 테이블상에 배치된 피가공물상의 2점 이상에 레이저 광을 동시에 조사하여 가공을 행하는 레이저 가공 장치에 있어서, 1 개의 레이저 광을 광로가 다른 제1과 제2 레이저 광으로 분광하는 제1 편광 수단과; 상기 제1 레이저 광의 광로상에 배치되고, 상기 테이블상의 제1 방향으로 상기 제1 레이저 광을 주사하는 제1 갈바노 스캐너와; 상기 제2 레이저 광의 광로상에 배치되고, 상기 테이블상의 상기 제1 방향과는 다른 제2 방향으로 상기 제2 레이저 광을 주사하는 제2 갈바노 스캐너와; 상기 제1 및 제2 레이저 광을 혼합하는 제2 편광 수단과; 혼합된 상기 제1 및 제2 레이저 광을 상기 테이블상의 상이한 제3와 제4 방향으로 주사하는 한 쌍의 제3과 제4 갈바노 스캐너로 이루어진 메인 갈바노 스캐너와; 상기 메인 갈바노 스캐너로부터의 상기 제1 및 제2 레이저 광을 상기 피가공물상의 소정 위치에 각각 집광시키는 fθ 렌즈 를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 제1 편광 수단에서 분광된 어떠한 레이저 광도 3 대의 갈바노 스캐너를 경유하는 구성으로 했으므로, 동시 다점 조사라고 하는 생산성을 유지한 채로 가공 품질을 향상할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.
이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 관한 레이저 가공 장치의 바람직한 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이들 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시 형태 1.
본 발명에 의한 레이저 가공 장치의 설명을 하기 전에, 종래의 레이저 가공 장치 구성의 개요에 대하여 설명한다. 도 14는 동시 다점 조사 타입의 레이저 가공 장치 구조의 종래예를 나타내는 도면이다. 레이저 가공 장치는 프린트 기판 등의 피가공물(212)을 재치(載置)하고, 수평면(XY 평면)내에서 이동 가능한 XY 테이블(211)과, 도시하지 않은 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광(L)을 XY 테이블(211)상의 피가공물(212)에 조사하기 위한 광학계를 구비한다. 또한, 본 도면에 있어서, 피가공물(212)을 재치하는 XY 테이블(211)의 면을 수평면으로 하고, 이 수평면내에서 서로 직교하는 2 개의 축을 X축과 Y축으로 하고, 이들 X축과 Y축의 양쪽에 수직인 축을 Z축으로 하고 있다.
광학계는 도시하지 않는 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광(L)을 2 개의 레이저 광(La, Lb)으로 분광하는 편광 빔 스플리터(beam splitter) 등으로 이루어진 제1 편광 수단(222)과, 제1 편광 수단(222)으로 분광되고 다른 광로를 진행해 온 2 개의 레이저 광(La, Lb)을 혼합(믹스)하여, 거의 동일한 광로로 유도하는 편광 빔 스플리터 등으로 이루어진 제2 편광 수단(223)과, 제2 편광 수단(223)으로부터의 혼합된 레이저 광(La, Lb)을 피가공물(212)상에 집광시키는 fθ 렌즈(228)를 구비한다. 또한, 제1 편광 수단(222)과 제2 편광 수단(223) 사이에서 분광된 2 개의 레이저 광(La, Lb)은 광로 길이가 동일하게 되도록 구성되어 있다. 또, 상기 제2 편광 수단(223)에서 2 개의 레이저 광(La, Lb)을 혼합하는 이유는 하나의 fθ 렌즈(228)를 사용하여 2 개의 구멍을 동시 가공하기 위함이다.
간단하게 위해서, 레이저 광(L, La, Lb)의 광로는 상기에서 설정한 X축, Y축, Z축 중 어느 하나와 거의 평행하게 되도록, 레이저 광(L, La, Lb)의 광로상에 미러(221a ~ 221d)와 갈바노 스캐너(224a, 224b, 226a, 226b)가 배치되어 있는 경우로 설명한다. 이 경우, 광로상에 배치되는 미러(221a ~ 221d)는 레이저 광(L)의 광로를 9O도의 각도로 기울이기(반사시키기) 때문에, 예를 들어 도면에 나타나는 XYZ 좌표계 중 어느 한 축에 대하여 45도의 각도를 이루어서 배치된다. 또, 제1 편광 수단(222)에서 반사된 레이저 광(Lb)의 광로상에는 레이저 광(Lb)을 2축 방향으로 주사하여 제2 편광 수단(223)으로 유도하기 위한 한 쌍의 갈바노 스캐너(224a, 224b)가 마련된다. 갈바노 스캐너(224a)는 미러(225a)의 회전축이 X축 방향으로 되도록 배치되고, 갈바노 스캐너(224b)는 미러(225b)의 회전축이 Y축 방향으로 되도록 배치된다. 갈바노 스캐너(224a)를 주사하는 것에 의해 레이저 광(Lb)을 XY 테이 블(211)상의 X축 방향으로 주사할 수 있고, 갈바노 스캐너(224b)를 주사하는 것에 의해 레이저 광(Lb)을 XY 테이블(211)상의 Y축 방향으로 주사할 수 있다.
또한, 제2 편광 수단(223)과 fθ 렌즈(228) 사이에는 제2 편광 수단(223)으로부터의 혼합된 레이저 광(La, Lb)을 2축 방향으로 주사하여 피가공물(212)로 유도하기 위한 쌍의 갈바노 스캐너(226a, 226b)가 마련되어 있다. 갈바노 스캐너(226a)는 미러(227a)의 회전축이 Z축 방향으로 되도록 배치되고, 갈바노 스캐너(226b)는 미러(227b)의 회전축이 X축 방향으로 되도록 배치된다. 갈바노 스캐너(226a)를 주사하는 것에 의해 레이저 광(La, Lb)을 XY 테이블(211)상의 X축 방향으로 주사할 수 있고, 갈바노 스캐너(226b)를 주사하는 것에 의해 레이저 광(La, Lb)을 XY 테이블(211)상의 Y축 방향으로 주사할 수 있다.
여기서, 이와 같은 구성의 레이저 가공 장치의 동작에 대하여 설명한다. 도시하지 않는 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광(L)은 편광 방향을 45도의 방향으로 조정되어 있고, 2 개의 미러(221a, 221b)에서 반사되어 제1 편광 수단(222)에 입사한다. 제1 편광 수단(222)에서는 편광 방향이 입사면과 수직한 P파인 레이저 광과 편광 방향이 입사면과 평행한 S파인 레이저 광으로 분광된다.
제1 편광 수단(222)을 투과한 레이저 광(이하 메인 빔이라고 함, La)은 2 개의 미러(221c, 221d)를 경유하여 제2 편광 수단(223)으로 유도된다. 한편, 제1 편광 수단(222)에서 반사한 레이저 광(이하 서브 빔이라고 함, Lb)은 갈바노 스캐너(224a, 224b)에서로 2축 방향으로 주사된 후, 제2 편광 수단(223)으로 유도된다. 여기서, 메인 빔(La)은 항상 같은 위치에서 제2 편광 수단(223)으로 유도되나, 서 브 빔(Lb)은 갈바노 스캐너(224a, 224b)의 움직임 각을 제어하는 것에 의해, 제2 편광 수단(223)에 입사하는 위치나 각도가 조정된다.
그 후, 메인 빔(La)은 제2 편광 수단(223)에서 반사되고, 서브 빔(Lb)은 제2 편광 수단(223)에서 투과되는 것에 의해, 두 개의 레이저 광(La, Lb)은 거의 같은 광로를 갈바노 스캐너(226a, 226b)로 유도된다. 그리고, 갈바노 스캐너(226a, 226b)에 의해 2축 방향으로 주사된 후, fθ 렌즈(228)로 유도되고, 각각 피가공물(212)상의 소정 위치에 집광되어 가공을 실시한다. 이 때, 갈바노 스캐너(224a, 224b, 226a, 226b)를 주사하는 것에 의해 피가공물(212)상의 임의의 다른 2점에, 메인 빔(La)과 서브 빔(Lb)을 조사하는 것이 가능하다. 주사 영역내의 구멍의 가공이 모두 종료한 후, XY 테이블(211)을 도면 중의 XY 방향으로 이동시키는 것에 의해, 다음의 주사 영역의 가공을 행할 수 있다.
여기서, 1 세트째의 갈바노 스캐너(224a, 224b)를 각각 어느 각도로 하면, 분광된 레이저 광(Lb)이 제2 편광 수단(223) 이후 동일한 궤적을 그려 같은 위치가 가공된다. 현재 충분히 가까운 2 개의 가공하고 싶은 구멍 위치 가, 나가 있다고 하면, 우선 제2 세트째의 갈바노 스캐너(226a, 226b)에서 어느 한 쪽(예를 들어 가)의 구멍 위치가 가공되도록 2축 방향으로 주사하면, 메인 빔(La)은 그 위치 가에 구멍을 가공한다. 이어서, 제1 세트째의 갈바노 스캐너(224a, 224b)에서 추가로 구멍 위치 가로부터 다른 구멍 위치인 나의 방향으로 2축 방향으로 주사하면 서브 빔(Lb)은 또다른 쪽의 위치 구멍 나를 가공한다.
이와 같이, 도 14의 구성을 갖는 레이저 가공 장치에 있어서는 제2 세트째의 갈바노 스캐너(226a, 226b)가 메인의 주사, 제1 세트째의 갈바노 스캐너(224a, 224b)는 상기의 구멍 위치 가로부터 구멍 위치 나와 같이 차분(差分)의 주사라고 하는 역할로서 생각할 수 있어 직감적으로 그 구조를 이해하기 쉬웠다. 또, 실제로 그 역할대로, 제1 세트째의 갈바노 스캐너(224a, 224b)가 주사하는 움직임 각은 제2 세트째의 갈바노 스캐너(226a, 226b)가 주사하는 움직임 각보다 작아져 있다.
그런데 이와 같은 레이저 가공 장치에 있어서는 분광된 한 쪽의 서브 빔(Lb)은 합계 2 세트(즉 4 대)라는 많은 갈바노 스캐너(224a, 224b, 226a, 226b)를 경유하게 된다. 갈바노 스캐너는 미러부를 회전시켜 사용하기 때문에, 고정 미러를 경유하는 경우에 비해 불안정하고 서브 빔(Lb)에 의한 가공은 아무래도 가공 품질(여기서 말하는 가공 품질이란 스캔 에어리어내에서의 구멍의 진원성ㆍ초점 여유도와 같은 가공 구멍 품질과 가공 위치 정밀도 편차의 2 가지를 말함)이 나빠지기 쉽다고 하는 문제점이 있었다. 또, fθ 렌즈(228)의 전 초점 위치로부터 빔 주사하는 가장 먼 갈바노 스캐너(224a)까지의 거리가 긴 것도 가공 품질(특히, 가공 구멍 품질)이 나빠지는 원인의 하나이기도 했다.
따라서, 본 발명에서는 2 개의 레이저 광의 가공 품질이 종래의 레이저 가공 장치에 있어서 메인 빔의 가공 품질보다 나빠져 버리지만, 서브 빔의 가공 품질보다 좋게 할 수 있는 구성으로 한 레이저 가공 장치를 제공한다. 이하에, 본 발명에 관한 레이저 가공 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 관한 레이저 가공 장치의 실시 형태 1의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 레이저 가공 장치의 fθ 렌즈의 전 초점 위치 부근의 갈 바노 스캐너의 배치 관계를 나타내는 도면이다. 이 레이저 가공 장치는 프린트 기판 등의 피가공물(12)을 재치하고, 수평면(XY 평면)내에서 이동 가능한 XY 테이블(11)과; 레이저 광(L)을 출사하는 레이저 발진기(20)와; 레이저 발진기(2O)로부터 출사된 레이저 광(L)을 XY 테이블(11)상의 피가공물(12)에 조사하기 위한 광학계와; 시험 가공시에 있어서 XY 테이블(11)상의 가공 위치를 촬상하는 CCD(Charge-Coupled Device) 카메라 등의 촬상 수단(29)과; 레이저 발진기(20), 광학계를 구성하는 후술하는 갈바노 스캐너(23a, 23b, 26a, 26b)의 미러 각도 및 촬상 수단(29)을 제어하는 제어부(3O)를 구비한다. 또한, 이 도면에 있어서, 피가공물(12)을 재치하는 XY 테이블(11)의 면을 수평면으로 하고, 이 수평면내에서 서로 직교하는 2 개의 축을 X축과 Y축으로 하고, 이들 X축과 Y축의 양쪽에 수직인 축을 Z축으로 하고 있다.
광학계는 레이저 발진기(20)로부터 출사된 레이저 광(L)을 분광하는 편광 빔 스플리터 등으로 이루어진 제1 편광 수단(21)과, 분광된 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00007
, Lβ)을 반사시켜 광로로 유도하는 복수의 미러(22a ~ 22f)와, 각각의 광로의 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00008
, Lβ)을 XY 테이블(11)상에서 상이한 방향으로 주사하는 갈바노 스캐너(23a, 23b, 이하에서는 이들 갈바노 스캐너(23a, 23b)를 서브 갈바노 스캐너(23a, 23b)라고도 함)와, 제1 편광 수단(21)에서 분광되어 다른 광로를 진행해 온 2 개의 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00009
, Lβ)을 혼합하여, 거의 동일한 광로로 유도하는 편광 빔 스플리터 등으로 이루어진 제2 편광 수단(25)과, 제2 편광 수단(25)으로부터의 혼합된 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00010
, Lβ)을 XY 테이블(11)상에서 상이한 방향으로 주사하는 갈바노 스캐 너(26a, 26b, 이하에서는 이들 갈바노 스캐너(26a, 26b)를 메인 갈바노 스캐너(26)라고도 함)와, 혼합된 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00011
, Lβ)을 피가공물(12)상에 집광시키는 fθ 렌즈(28)를 구비한다. 여기서, 서브 갈바노 스캐너(23a, 23b)는 특허청구의 범위에 있어서 제1과 제2 갈바노 스캐너에 대응하고, 메인 갈바노 스캐너(26a, 26b)는 마찬 가지로 제3과 제4 갈바노 스캐너에 대응한다.
또한, 간단하게 하기 위해서, 광로상에 배치되는 미러(22a ~ 22f)와 갈바노 스캐너(23a, 23b, 26a, 26b)는 레이저 광(L, L
Figure 112008038182701-pat00012
, Lβ)의 광로를 X축, Y축 및 Z축 중 어느 하나와 거의 평행으로 되도록, 레이저 광(L, L
Figure 112008038182701-pat00013
, Lβ)을 90도의 각도로 기울일(반사시킬) 목적으로, 예를 들어 도면에 나타나는 XYZ 좌표계 중 어느 축에 대하여 45도의 각도를 이루어서 배치되는 경우로 설명한다. 또, 제1 편광 수단(21)에서 투과한 쪽의 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00014
)은 제2 편광 수단(25)에서는 반사하고, 제1 편광 수단(21)에서 반사한 측의 레이저 광(Lβ)은 제2 편광 수단(25)에서 투과하도록 광로가 구성된다. 제1 편광 수단(21)과 제2 편광 수단(25) 사이에서 분광한 각각의 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00015
, Lβ)의 광로 길이는 동일하게 되도록 구성되어 있다.
이 실시 형태 1에서는, 제1 편광 수단(21)에서 분광된 2 개의 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00016
, Lβ)의 광로상에 배치되는 미러(22a ~ 22f)의 수와 갈바노 스캐너(23a, 23b)의 수는 모두 2 개의 광로에서 동일하게 되도록 배치되어 있다. 또, 2 개의 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00017
, Lβ)에서 특성의 차가 나지 않도록, 갈바노 스캐너의 배치 방법도 연구되어 있다. 즉, fθ 렌즈로부터 갈바노 스캐너(23a, 23b)의 배치 위치까지의 광로 길이는 모두 2 개의 광로에서 동일하게 되도록 설계되어 있다.
즉, 제1 편광 수단(21)에서 투과한 레이저 광(이하
Figure 112008038182701-pat00018
빔이라고 함) L
Figure 112008038182701-pat00019
의 제2 편광 수단(25)까지의 광로상에는 n(n은 자연수) 매의 미러(22a ~ 22c)와 1 개의 갈바노 스캐너(23a)가 마련되어 있다. 또, 제1 편광 수단(21)에서 반사한 레이저 광(이하 β 빔이라고 함) Lβ의 제2 편광 수단(25)까지의 광로상에는 n 매의 미러(22d ~ 22f)와 1 개의 갈바노 스캐너(23b)가 마련되어 있다. 단, 이 도 1의 경우에서는 n=3 매이다. 이와 같은 구성에 의해, 2 개의 광로상에는 동일한 수의 미러와 갈바노 미러가 배치되므로, 2 개의 광로상을 통과하는 레이저 광의 품질은 동일하게 된다.
또, 이 실시 형태 1에서는 예를 들어 도 1과 도 2에 나타난 바와 같이, 메인 갈바노 스캐너(26a)는 미러(27a)의 회전축이 Z축 방향으로 되도록 배치하고, 메인 갈바노 스캐너(26b)는 미러(27b)의 회전축이 X축 방향으로 되도록 배치하는 것을 생각할 수 있다.
레이저를 주사하는 상기 갈바노 스캐너(26a, 26b)의 미러(27a, 27b)는 모두 fθ 렌즈(28)의 전 초점 위치 F에 있는 것이 바람직하다. 그러나 실제로는 복수의 미러를 같은 위치에 배치하는 것이 불가능하므로, 가능한 이 상황에 접근시키는 것을 생각할 수 있다. 즉, 갈바노 스캐너(26a)의 미러(27a)와 갈바노 스캐너(26b)의 미러(27b)가 가능한 fθ 렌즈(28)의 전 초점 위치 F에 가까운 위치에서, 갈바노 스캐너(26a)의 미러(27a)의 중심 위치와 갈바노 스캐너(26b)의 미러(27b)의 중심 위치를 연결하는 선의 중점이 fθ 렌즈(28)의 전 초점 위치 F로 되도록 메인 갈바노 스캐너(26a, 26b)를 배치한다. 단, 이 때, 메인 갈바노 스캐너(26a, 26b) 각각의 미러(27a, 27b)가 회전하는 것을 고려하여 이들 미러(27a, 27b)끼리가 간섭하지 않도록 2 개의 미러(27a, 27b; 갈바노 스캐너(26a, 26b)) 사이의 거리 2Y를 선택해야 한다.
그런데, 도 2에 나타난 예에서는 갈바노 스캐너(26a)의 미러(27a)의 회전을 고정하고, 갈바노 스캐너(26b)를 회전시킨 경우를 생각하면, 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00020
, Lβ)의 fθ 렌즈(28)로의 입사 위치가 Y축 방향을 따라 바뀐다. 반대로, 갈바노 스캐너(26b)의 미러(27b)의 회전을 고정하고, 갈바노 스캐너(26a)를 회전시킨 경우를 생각하면, 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00021
, Lβ)의 fθ 렌즈(28)로의 입사 위치가 X축 방향을 따라 바뀐다. 이와 같이, 갈바노 스캐너(26a, 26b)를 주사시키는 것에 의해, fθ 렌즈(28)로의 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00022
, Lβ)의 입사 위치(입사 각도)를 바꿀 수 있다.
또, 광학계는 도 1에 나타난 바와 같이,
Figure 112008038182701-pat00023
빔 L
Figure 112008038182701-pat00024
용 갈바노 스캐너(23a)와, β빔 Lβ용 갈바노 스캐너(23b)의 주사 방향이 동일하게 되지 않도록 결정된다. 이 도 1의 예에 있어서는 (이상적인 fθ 렌즈를 가정하면)
Figure 112008038182701-pat00025
빔 L
Figure 112008038182701-pat00026
용 갈바노 스캐너(23a)의 주사 방향은 직후에 X 방향이며 XY 테이블(11)상에서는 X방향으로 되도록, 미러(24a)의 회전축이 Z축 방향으로 되도록 갈바노 스캐너(23a)가 배치된다. 또, β빔 Lβ용 갈바노 스캐너(23b)의 주사 방향은 직후에 Z방향이며 XY 테이블(11)상에서는 Y방향으로 되도록, 미러(24b)의 회전축이 Y축 방향으로 되도록 갈바노 스캐너(23b)는 배치된다. 즉, 갈바노 스캐너(23a)를 주사하는 것에 의해, 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00027
)을 XY 테이블(11)상의 X축 방향으로 주사할 수 있고, 갈바노 스캐너(23b)를 주사하는 것에 의해 레이저 광(Lβ)을 XY 테이블(11)상의 Y축 방향으로 주사할 수 있다.
제어부(30)는 메인 갈바노 스캐너(26a, 26b)와 서브 갈바노 스캐너(23a, 23b)의 미러 각도와 가공 구멍의 위치 관계를 구하는 캘리브레이션 작업을 행하여, 가공 구멍의 위치에 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00028
, Lβ)을 조사하기 위한 메인 갈바노 스캐너(26)와 서브 갈바노 스캐너(23a, 23b)의 미러 각도를 제어하는 기능을 갖는다. 또한, 이 제어부(30)에 의한 캘리브레이션 작업과 가공 제어 작업에 대해서는 실시 형태 4에서 설명한다.
다음에, 이와 같은 구성을 갖는 레이저 가공 장치의 동작에 대하여 설명한다. 레이저 발진기(20)로부터 발진된 레이저 광(L)은 제1 편광 수단(21)에서 투과측의 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00029
)과 반사측의 레이저 광(Lβ)으로 분광된다. 투과측의 레이저 광(즉
Figure 112008038182701-pat00030
빔; L
Figure 112008038182701-pat00031
)은 몇 개의 고정 미러(22a ~ 22c)와 1 개의
Figure 112008038182701-pat00032
빔용 갈바노 스캐너(23a)를 경유하여 제2 편광 수단(25)으로 유도된다. 동양(同樣)으로, 반사측의 레이저 광(즉 β빔; Lβ)도 다른 몇 개의 고정 미러(22d ~ 22f)와 1 개의 β빔용 갈바노 스캐너(23b)를 경유하여 제2 편광 수단(25)으로 유도된다. 제2 편광 수단(25)을 경유한 각각의 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00033
, Lβ)은 메인 갈바노 스캐너(26a, 26b)로 주사되어 fθ 렌즈(28)를 통과하는 것에 의해 피가공물(12)상의 2점에 조사된다. 그리고, 피가공물(12)이 가공된다. 이 때, 서브 갈바노 스캐너(23a, 23b)와 메인 갈바노 스캐너(26a, 26b)는 모두 제어부(30)에 의해서 미리 설정된 가공 정보에 기초하여 미러 각도가 제어된다.
여기서, 이 실시 형태 1에 의한 레이저 가공 장치로 가공 품질을 향상시킬 수 있는 이유에 대하여 설명한다. 제1 편광 수단(21)과 제2 편광 수단(25) 사이에서 분광된 2 개의 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00034
, Lβ)의 품질은 같은 수의 미러와 갈바노 미러를 통과하는 것에 의해 동일하게 된다. 이에 의해, 가공점 위치 정밀도의 편차와 가공 구멍 품질의 2점이 개선된다.
가공점 위치 정밀도의 편차는 가공점에서의 위치 편차이고, 이상(理想) 위치에 대한 오차 편차다. 이 가공점 위치 정밀도 편차의 주된 원인은 갈바노 스캐너 주사시의 각도 편차에 의한 것으로, 1 개의 레이저 광이 경유하는 갈바노 스캐너의 대수가 적으면 적을수록 개선된다. 이 실시 형태 1에 의하면,
Figure 112008038182701-pat00035
빔 L
Figure 112008038182701-pat00036
와 β빔 Lβ는 각각 3 대의 갈바노 스캐너를 경유하고 있고, 종래예의 서브 빔(Lb)이 경유하는 4 대보다 적기 때문에 가공 위치 정밀도의 편차는 개선된다.
한 쪽의 가공 구멍 품질은 Z축 높이를 변화시키면서 갈바노 스캐너를 주사 영역내에서 주사하여 가공했을 때의 가공 구멍의 진원성의 정도를 나타내는 것이다. 통상, 구멍의 진원율(眞圓率)이 소정값 이상이면, 가공 구멍 품질이 좋다고 판단되게 되어, 이 가공 구멍 품질이 좋다고 판단되는 Z축 범위가 클수록 초점 여유도가 넓고 가공 구멍 품질이 좋다고 여겨지게 된다. 여기서, Z축은 서브 갈바노 스캐너(23a, 23b)와, 제2 편광 수단(25)과 메인 갈바노 스캐너(26a, 26b)와, fθ 렌즈(28)를 포함하여 구성되는 것으로, XY 테이블(11)의 상면에 대하여 수직인 방향(Z축 방향)에 평행한 방향으로 이동하는 기구를 갖는 부품 그룹이다.
일반적으로, 가공점까지의 광로에 삽입되는 미러의 수가 많을수록, 전파되는 레이저 광의 품질(진원성)이 나빠져서, 가공점에서의 빔 품질이 나빠지는 경향이 있다. 그 결과, 가공 구멍 품질도 나빠진다. 이것은 미러의 평면은 엄밀하게는 가로세로에서 요철(凹凸)이 별도 형상으로 되어 있는 경우가 많고, 이와 같은 미러를 복수매 전파한 레이저 광은 빔의 확산 각도나 집광점의 Z 위치가 가로세로에서 크게 달라지게 되기 때문이다. 특히, 갈바노 스캐너의 미러는 특수한 형상을 한 미러로, 비교적 평면도가 나쁜 것도 있기 때문에, 광로상에 복수의 갈바노 스캐너가 존재하는 경우에는 가공점에서의 빔 품질 악화가 매우 커져 버린다.
도 3a은 가공 구멍 품질이 좋은 상태를 모식적으로 나타내는 도면이고, 도 3b는 가공 구멍 품질이 나쁜 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 3a과 같이, 레이저 광(L)이 전파하는 미러나 갈바노 미러의 매수가 적은 경우에는 레이저 광(L)을, 도면에 나타낸 좌표축을 기준으로 한 XZ 평면과 YZ 평면으로 잘랐을 때의 형상이 일치하므로 초점 높이는 동일하여 빔은 항상 진원이고, 초점 위치 부근의 Z축 어디서 자르든 레이저 광(L)은 둥글게 되어 있다. 그러나, 도 3b와 같이, 레이저 광(L)이 전파하는 미러나 갈바노 미러의 매수가 많은 경우에는 레이저 광(L)을, 도면에 나타낸 좌표축을 기준으로 한 XZ 평면과 YZ 평면으로 잘랐을 때의 형상은 일치하지 않는다. 즉, 초점 높이(Z축)가 다르다. 그 결과, 초점 위치 부근의 Z축에 수직인 방향에서 레이저 광(L)을 자르면 타원 형상으로 된다. 도 3b에서는 레이저 광(L)의 가로세로에서 빔의 확대나 집광 위치가 다르기 때문에 가로 타원에서 세로 타원으로 변화하는 경우가 나타나 있다
도 4는 가공 구멍 품질의 평가 방법의 일례를 나타내는 도면이다. 가공 구멍 품질의 평가 방법은 Z축 높이를 변화시켜 형성했을 때의 가공 구멍의 형상의 진원 도가 소정 퍼센티지 이상으로 되는 Z축 범위를 구하는 것에 의해 평가한다. 즉, 이 Z축 범위가 가공 구멍 품질이 좋다고 여겨지는 범위로 된다. 또, 이 Z축 범위가 넓을수록 가공을 행하기 쉽다.
도 5a는 종래의 도 14의 레이저 가공 장치에 있어서 메인 빔과 서브 빔의 가공 구멍 품질이 좋다고 판단되는 범위의 일례를 나타내는 도면이고, 도 5b는 이 실시 형태 1의 레이저 가공 장치에 있어서
Figure 112008038182701-pat00037
빔과 β빔의 가공 구멍 품질이 좋다고 판단되는 범위의 일례를 나타내는 도면이다. 우선, 도 5a에 나타난 바와 같이, 메인 빔(La)에서는 레이저 광이 전파하는 갈바노 스캐너(226a, 226b)의 수가 2개로 적으나, 서브 빔(Lb)에서는 레이저 광이 전파하는 갈바노 스캐너(224a, 224b, 226a, 226b)의 수가 4개로 많다. 그렇기 때문에, 2 개의 갈바노 스캐너(226a, 226b)밖에 전파하지 않는 메인 빔(La)의 가공 구멍 품질은 높으나, 4 개의 갈바노 스캐너(224a, 224b, 226a, 226b)를 전파하는 서브 빔(Lb)의 가공 구멍 품질은 극단적으로 낮아져 있다. 이에 대하여, 도 5b에 나타난 바와 같이, 레이저 광이 전파하는 갈바노 스캐너의 수가 3개로 되는
Figure 112008038182701-pat00038
빔 L
Figure 112008038182701-pat00039
와 β빔 Lβ는 모두 도 5a에 나타나는 종래의 레이저 가공 장치의 서브 빔(Lb)의 가공 구멍 품질보다 좋은 가공 구멍 품질로 되어 있다. 그리고, 2 개의 레이저 광의 가공 구멍 품질이 좋다고 판정되는 범위는 거의 동등하고, 양자가 겹치는 범위, 즉 2 개의 레이저 광으로 가공되는 가공 구멍의 품질이 양호해지는 Z축 범위는 도 5a의 종래의 레이저 가공 장치의 경우보다 넓어져 있다. 즉, 한 쪽의 빔 품질이 나쁜 레이저 광의 빔 품질을 개선하는 것에 의해, 레이저 가공 장치 전체의 가공 구멍 품질을 개선하는 것이 가능하게 된 다. 또, 가공 구멍 품질은 도 1에 나타낸 서브 갈바노 스캐너(23a, 23b)의 fθ 렌즈(28)의 전 초점 위치 F로부터의 배치 거리가 짧을수록 개선된다. 즉, 도 1에 나타난 바와 같이, 이 실시 형태 1의 구성에 의하면,
Figure 112008038182701-pat00040
빔 L
Figure 112008038182701-pat00041
와 β빔 Lβ가 전파하는 각각의 광로에 1개씩 서브 갈바노 스캐너(23a, 23b)가 배치되고, 그 배치 위치를 전 초점 위치 F에 접근시킬 수 있기 때문에 가공 구멍 품질을 개선할 수 있다. 이에 덧붙여, 전 초점 위치 F로부터 각각의 서브 갈바노 스캐너(23a, 23b)의 설치 거리가 동일하기 때문에, 2 개의 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00042
, Lβ)에 의한 가공 구멍 품질은 동등하게 된다.
이 실시 형태 1에 의하면, 분광된 모든 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00043
, Lβ) 모두 3 대의 갈바노 스캐너밖에 경유하지 않아, fθ 렌즈(28)의 전 초점 위치 F로부터 빔 주사하는 가장 먼 서브 갈바노 스캐너(23a, 23b)까지의 거리도 짧아지게 되는 것에 의해, 종래의 동시 다점 조사형 레이저 가공 장치와 동양의 생산성을 유지한 채로 종래의 서브 빔의 가공 품질이 열화한다고 하는 문제점을 해소할 수 있다. 또, 2 개의 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00044
, Lβ)의 가공 품질이 동등하게 되므로, 가공 품질이 좋은 가공을 행할 수 있는 Z축 높이의 범위를 넓힐 수 있어, 종래의 레이저 가공 장치에 비해 보다 넓은 조건의 범위로의 가공을 행할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.
실시 형태 2.
도 6은 본 발명에 관한 레이저 가공 장치의 실시 형태 2의 구성을 나타내는 도면이고, 도 7a은 도 6의 레이저 가공 장치의 서브 갈바노 스캐너와 메인 갈바노 스캐너의 X축 방향에서 보았을 때의 배치 관계를 나타내는 도면이고, 도 7b는 도 6 의 레이저 가공 장치의 fθ 렌즈의 전 초점 위치 부근의 갈바노 스캐너의 배치 관계를 나타내는 도면이다. 이 레이저 가공 장치는 실시 형태 1의 도 1에 있어서, 갈바노 스캐너(26a)의 미러(27a)의 회전축을, Z축에 대하여 각도 θ만큼 기울여서 배치하는 것을 특징으로 한다. 또, 이에 수반하여, 서브 갈바노 스캐너(23a, 23b)도 각각 실시 형태 1 경우의 위치에 대하여 각도 θ만큼 기울여서 배치한다. 이들 갈바노 스캐너(23a, 23b, 26a)의 미러(24a, 24b, 27a)의 회전축은 각각 같은 직교 좌표계를 구성하고 있다. 또한, 실시 형태 1의 2 개의 광로내의 미러(22b)와 서브 갈바노 스캐너(23a) 사이와, 미러(22d)와 서브 갈바노 스캐너(23b) 사이에, 도면 중에 나타나는 XYZ 좌표계를, 이 XYZ 좌표계에 비해 각도 θ만큼 기울인 직교 좌표계로 변경하기 위한 미러(22g ~ 22j)가 각 광로에 2개씩 배치된다. 또한, 미러(22g, 22i)보다 레이저 발진기(20)측의 광로는 XY 테이블(11)을 기준으로 마련한 XYZ 직교 좌표의 X축, Y축 및 Z축 중 어느 하나에 평행하게 되도록 구성된다. 이것은 가공점 높이 조정을 위해, XY 평면에 대하여 직각인 것이 필요하기 때문이다.
이 실시 형태 2의 경우, 갈바노 스캐너(26a)를 갈바노 스캐너(26b)의 기울어진 하측에서 경사시킨 상태로 배치한 것을 특징으로 하고 있다. 구체적으로, 도 7a ~ 도 7b에 나타난 바와 같이, 갈바노 스캐너(26a)는 도 2에 나타나는 실시 형태 1의 배치 위치에 비해, 각도 θ만큼 YZ면내에서 Y축 정(正)방향으로 기울여 배치시키고 있다. 이와 같이 기울이는 것에 의해, 미러(27a, 27b)의 가동 범위로부터 양자가 간섭하지 않는 거리를 고려하면, 2 개의 미러(27a, 27b) 사이의 거리를, 실시 형태 1의 경우에 비해 좁힐 수 있다. 그 결과, fθ 렌즈(28)의 전 초점 위치(fθ 렌즈(28)전의 빔 주사 이상 위치)와 2 개의 미러(27a, 27b) 사이의 거리 Y도 실시 형태 1의 도 2의 경우에 비해 짧게 할 수 있어 레이저 광의 가공 구멍 품질을 높일 수 있다. 또, 갈바노 스캐너(26a)를 각도 θ만큼 기울임에 따라, 갈바노 스캐너(23a, 23b)는 도 2에 나타나는 실시 형태 1의 배치 위치에 비해 각도 θ만큼 YZ면내에서 θ만큼 Z축 정방향으로 기울여서 배치시키고 있다.
이와 같이 갈바노 스캐너(23a, 23b, 26a)를 경사시킨 경우에는 각 갈바노 스캐너(23a, 23b, 26a, 26b)를 주사한 경우의 XY 테이블(11)상에서의 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00045
, Lθ)의 주사 방향은 X축과 Y축에 평행한 방향으로 된다.
이 실시 형태 2에 의하면, 실시 형태 1의 효과에 덧붙여서, fθ 렌즈(28)의 전 초점 위치 F에 메인 갈바노 스캐너(26a, 26b)를 접근시키도록 배치하고 있기 때문에, 실시 형태 1에 비해, 가공 구멍 품질을 더욱 향상시킬 수 있다고 하는 효과를 갖는다.
실시 형태 3.
실시 형태 2에서는 Z축의 상하 조정 기구(가공 헤드 부분을 동작시키는 것에 의해 초점 위치 조정을 하는 구조)에 의한 동작으로 빔 위치가 변화하지 않도록 하기 때문에, 광로 도중에서 Z축과 평행한 광축을 마련할 필요가 있어, 제1 분광(제1 편광 수단(21)) 이후의 미러 매수가 실시 형태 1보다 1 개의 광로에 대하여 2매 이상 많아져 버린다고 하는 문제가 있었다. 따라서, 이 실시 형태 3에서는 제1 분광 이후의 미러 매수를 실시 형태 1과 같은 매수로 하는 경우에 대하여 설명한다.
도 8은 본 발명에 관련되는 레이저 가공 장치의 실시 형태 3의 구성을 나타 내는 도면이다. 이 레이저 가공 장치는 실시 형태 1의 도 1에서, 갈바노 스캐너(26a)만을 갈바노 스캐너(26b)의 기울어진 하측에서 경사시킨 상태로 배치한 것을 특징으로 하고 있다. 이 갈바노 스캐너(26a)의 배치 위치는 실시 형태 2의 도 7b에서 나타낸 것과 동일하므로, 그 설명을 생략한다.
또, 이 실시 형태 3에서는 갈바노 스캐너(26a)만을 각도 θ만큼 경사시켜 배치시키고 있고, 다른 서브 갈바노 스캐너(23a, 23b)나 미러(22g ~ 22j)는 실시 형태 1과 동양으로, 광로가 XY 테이블(11)을 기준으로 한 XYZ 좌표계의 X축, Y축 및 Z축 중 어느 하나와 평행하게 되도록 배치되어 있다. 이에 의해, Z축의 상하 조정 기구에 의한 동작으로 빔 위치가 변화하지 않도록 하는 것이 가능하게 된다.
이 실시 형태 3의 경우는 각 갈바노 스캐너(23a, 23b, 26a, 26)를 주사한 경우의 XY 테이블(11)상에서 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00046
, Lβ)의 주사 방향은 X축과 Y축에 평행한 방향이 아니라, 직각이 아닌 소정 각도로 교차하는 2 개의 축에 평행한 방향으로 된다.
이 실시 형태 3에 의하면, 제2 편광 수단(25) 이후의 메인 갈바노 스캐너(26a, 26b)의 주사 좌표계는 XY 테이블(11)을 기준으로 한 직교 좌표계이지만, 서브 편광 갈바노 스캐너(23a, 23b)의 주사 좌표계는 직교가 아니게 되어 어느 각도 θ를 갖게 되지만, 제1 분광(제1 편광 수단(21)) 이후의 미러 매수가 실시 형태 1과 같이 적은 구성으로 끝나기 때문에, 실시 형태 2에 비해, 가공 구멍 품질의 열화를 억제할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.
실시 형태 4.
실시 형태 1 ~ 3에서는 레이저 가공 장치에 있어서 갈바노 스캐너와 미러의 배치에 대한 설명을 하였다. 상술한 바와 같이, 예를 들어, 실시 형태 1의 광학계에서는 도 1에 나타내는 바와 같이,
Figure 112008038182701-pat00047
빔 L
Figure 112008038182701-pat00048
용 갈바노 스캐너(23a)와, β빔 Lβ용 갈바노 스캐너(23b)의 주사 방향이 직교하면, 직관적으로 알기 쉽고 주사 면적을 최대로 할 수 있다. 예를 들어, 실시 형태 1(도 1)에서는 이상적인 fθ 렌즈(28)를 상정하면,
Figure 112008038182701-pat00049
빔 L
Figure 112008038182701-pat00050
용 갈바노 스캐너(23a)의 주사 방향은 직후에 X축 방향이므로 XY 테이블(11)상에서는 X축 방향이고, 빔 Lβ용 갈바노 스캐너(23b)의 주사 방향은 직후에 Z 방향이므로 XY 테이블(11)상에서는 Y축 방향이다. 그러나, 실제로는 이상적인 fθ 렌즈(28)의 제작이 곤란한 것이나, 렌즈 장착 정밀도의 한계 등에 의해, 1 대의 갈바노 스캐너에 의한 주사 방향이 XY 테이블(11)상에서 직선으로는 되지 않는다. 또, 갈바노 스캐너의 주사 방법(제어 방법)에 따라 가공 구멍 위치를 제어할 수 있으므로, 실시 형태 2, 3에서 나타낸 바와 같이,
Figure 112008038182701-pat00051
빔 L
Figure 112008038182701-pat00052
용 갈바노 스캐너(23a)와 β빔 Lβ용 갈바노 스캐너(23b)의 주사 방향이 직교하지 않는 구성으로 하는 것도 가능하다. 따라서, 어느 경우로 하더라도, 목표의 구멍 좌표에 구멍 가공을 행할 수 있도록 각 갈바노 스캐너(23a, 23b, 26a, 26b)의 각도를 결정해야 한다. 따라서, 이 실시 형태 4에서는 목표의 구멍 좌표에 구멍 가공을 행하기 위한 갈바노 스캐너의 제어 방법에 대하여 설명한다.
이와 같은 레이저 가공 장치의 제어를 행하는 것은 도 1, 도 6, 도 8에 나타난 바와 같이 제어부(30)이다. 이 제어부(30)는 갈바노 스캐너(23a, 23b, 26a, 26b)의 미러 각도와 XY 테이블(11)상에 형성되는 가공 구멍 위치의 관계를 구하는 캘리브레이션 기능(31)과, 캘리브레이션 기능(31)에 의해 구해진 목표로 하는 위치에 구멍 가공을 행하기 위한 갈바노 스캐너(23a, 23b, 26a, 26b)의 미러 각도를 구하는 모델을 격납하는 모델 격납 기능(32)과, 피가공물(12)에 대하여 행하는 가공 구멍을 뚫는 위치 등의 가공 정보를 격납하는 가공 정보 격납 기능(33)과, 가공 정보 격납 기능(33)에 격납되는 가공 정보를 모델 격납 기능(32)의 모델을 사용하여 갈바노 스캐너(23a, 23b, 26a, 26b)나 레이저 발진기(20)의 제어를 행하는 가공 제어 기능(34)을 구비한다.
이하에서는 맨 먼저 레이저 가공 장치에 있어서 제어 방법의 개요를 설명하고, 그 다음에 제어를 행하기 위한 캘리브레이션 방법에 대하여 설명한다.
레이저 가공 장치에는 가공하고 싶은 XY 테이블(11)상의 구멍 좌표(목표 구멍 좌표)에 대하여, 그 가공을 실현하기 위해서 있어야 할 갈바노 스캐너(23a, 23b, 26a, 26b)의 각도(각도 지령값)를 구하는 기능이 요구된다.
도 9는 도 14에 나타나는 종래의 동시 다점 조사형의 레이저 가공 장치에 있어서 각 갈바노 스캐너의 미러 각도와 가공되는 구멍의 좌표 관계를 나타내는 블록선도이다. 이 도 9에 나타난 바와 같이, 종래의 동시 다점 조사형 레이저 가공 장치에서는 메인 빔(La)의 가공 구멍의 좌표 (ax, ay)를 구하고, 서브 빔(Lb)의 가공 구멍의 좌표 (bx, by)는 이 메인 빔(La)의 가공 구멍의 좌표 (ax, ay)와의 차분에 의해 구하는 방법이 채용되고 있다. 즉, 메인 빔(La)의 가공 구멍의 좌표 (ax, ay)를 제2 세트째의 갈바노 스캐너(226a, 226b)의 미러 각도에 따라 정한다. 한 쪽의 서 브 빔(Lb)의 가공 구멍의 좌표 (bx, by)는 제2 세트째의 갈바노 스캐너(226a, 226b)의 미러 각도에 더하여, 제1 세트째의 갈바노 스캐너(224a, 224b)의 미러 각도에 따라 정한다. 그러나, 이들 메인 빔(La)과 서브 빔(Lb)을 정리해 보면, 4 개의 갈바노 스캐너(224a, 224b, 226a, 226b)의 미러 각도를 결정하면, 2 개의 가공 구멍의 좌표(4 개의 좌표 성분)가 정해지는 4 입력 4 출력의 관계에 있다. 이에 의해, 이들 관계는 사상(寫像)의 관계로서 파악할 수 있다(자세한 것은 특허 문헌 2 참조).
그런데, 본 발명에 의한 레이저 가공 장치에서는 상술한 바와 같이, 제1 편광 수단(21)에서 분광된 2 개의 레이저 광은 모두 같은 수의 갈바노 스캐너를 전파하는 것에 의해 빔 품질에 의한 우열이 없기 때문에, 메인 빔과 서브 빔이라고 하는 분류는 없고 동등하다. 즉, 본 발명에 의한 레이저 가공 장치용으로는 상술한 종래의 도 9에 나타난 바와 사상의 관계를 사용하여 2 개의 가공 구멍의 좌표를 결정하기 위한 4 개의 갈바노 스캐너의 미러 각도를 구하는 방법을 적용할 수 없기 때문에, 새롭게 가공 구멍 좌표를 정하기 위한 제어 방법이 필요하다.
도 1O는 본 발명에 의한 레이저 가공 장치에 있어서 각 갈바노 스캐너의 미러 각도와 가공되는 구멍의 좌표 관계를 나타내는 블록선도이다. 이 도 1O에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 레이저 가공 장치에서는
Figure 112008038182701-pat00053
빔 L
Figure 112008038182701-pat00054
에서는 메인 갈바노 스캐너(26a, 26b)의 미러 각도에 더하여
Figure 112008038182701-pat00055
빔 L
Figure 112008038182701-pat00056
의 광로상에 배치되는 서브 갈바노 스캐너(23a)의 미러 각도에 의해, 가공 구멍의 위치 좌표 (
Figure 112008038182701-pat00057
x,
Figure 112008038182701-pat00058
y)가 정 해진다. 또, β빔 Lβ에서도, 메인 갈바노 스캐너(26a, 26b)의 미러 각도에 더하여 β빔 Lβ의 광로상에 배치되는 서브 갈바노 스캐너(23b)의 미러 각도에 의해 가공 구멍의 위치 좌표 (β x, β y)가 정해진다. 그리고, 이들을 정리해 보면, 4 대 갈바노 스캐너(23a, 23b, 26a, 26b)의 미러 각도가 정해지면, 4 개의 가공 구멍 좌표 (
Figure 112008038182701-pat00059
x,
Figure 112008038182701-pat00060
y, β x, β y; 2 개의 구멍에서 각각 X 좌표와 Y 좌표가 있기 때문에 4 변수)가 정해진다고 하는 사상의 관계에 있음을 알 수 있다.
이로 인하여, 이 실시 형태 4에서는 2 개의 가공 구멍의 좌표(4 개의 가공 구멍 좌표의 성분)를 구하기 위하여, 도 1O의 블록선도로 나타낸 사상의 역(逆)사상 모델을 사용하는 것을 특징으로 한다. 또, 도 1O에서, 2 개의 가공 구멍의 목표 위치 좌표 (
Figure 112008038182701-pat00061
x,
Figure 112008038182701-pat00062
y, β x, β y)의 4 입력에 대하여, 그 구멍 좌표 (
Figure 112008038182701-pat00063
x,
Figure 112008038182701-pat00064
y, β x, β y)에서의 가공을 실현하기 위하여 4 대 갈바노 스캐너(23a, 23b, 26a, 26b)의 미러 각도의 추정값(gae, gbe, gce, gde)인 4 변수를 출력하는 4 입력 4 출력인 것을 특징으로 한다. 그리고, 이 실시 형태 4에서 사용되는 역사상 모델은 4 입력 4 출력의 다항식을 포함하는 다항식 모델을 사용하여, 4 대 갈바노 스캐너(23a, 23b, 26a, 26b)의 미러 각도로부터 4 개의 가공 구멍 좌표 (
Figure 112008038182701-pat00065
x,
Figure 112008038182701-pat00066
y, β x, β y)를 구하는 기능을 실현한다. 여기서, 다항식은 정수와 변수의 사칙 연산만으로 계산되는 수식을 말하고, 그 종류는 여러 가지로 생각할 수 있다.
이 실시 형태 4에서 사용되는 역사상 모델을, 행렬식을 사용한 수식으로 나 타내면 다음 식 (1)과 같이 된다. 여기서, Be는 4 대 갈바노 스캐너(23a, 23b, 26a, 26b)의 미러 각도의 추정값을 나타내는 행렬이고, A는 n차(n은 자연수)의 다항식 모델로 나타낸 목표 구멍 좌표를 나타내는 행렬이고, X는 행렬 A의 계수 행렬(또는 미지(未知) 파라미터 행렬)이다.
Be=AX ㆍㆍㆍ (1)
예를 들어, 1차의 다항식 모델의 경우에는 항수가 5개로 되는 다음 식 (2)과 같은 형태로 되고, 2차의 다항식 모델의 경우에는 항수가 15개로 되는 다음 식 (3)과 같은 형태로 되며, 3차의 다항식 모델의 경우에는 항수가 35개로 되는 다음 식 (4)와 같은 형태로 된다. 또한, 여기에 나타낸 다항식 이외에도, 예를 들어 식 (4)의 일부를 사용하는 등의 다항식 모델을 생각할 수 있음을 보충해 둔다.
Figure 112008038182701-pat00067
Figure 112008038182701-pat00068
Figure 112008038182701-pat00069
상기의 식에서 계수 행렬 X의 성분 k1 -l, k1 -2, ㆍㆍㆍ 는 다항식의 계수이고, 광학계의 특성에 맞추어 잠시 후에 설명할 캘리브레이션 방법에 의해 결정된다. 이들 (2) 식 ~ (4) 식에 나타난 바와 같이, 행렬 X는 다항식의 계수만으로 이루어진 행렬이다. 예를 들어, 1차의 다항식 모델의 경우에는 계수 행렬 X는 5×4의 행렬이고, 2차의 다항식 모델의 경우에는 계수 행렬 X는 15×4의 행렬이고, 3차의 다항식 모델의 경우에는 계수 행렬은 35×4의 행렬이다.
다항식의 차수를 높게 하여 항수를 늘려 가면, 보다 정밀도가 높은 가공 구멍의 위치 제어를 행할 수 있으나, 그 다항식 모델의 계수 행렬을 구하기 위해서 보다 많은 데이터가 필요하게 된다. 임의 차수의 다항식을 사용할 수 있으나, 실험의 결과, 프린트 기판 등의 구멍내기용의 레이저 가공 장치의 경우에는 차수가 3차 이하의 모든 항으로 이루어진 다항식 모델(항수=35)를 사용하면, 요구 사양을 만족하는 정밀도의 역사상 모델을 만들 수 있음을 알 수 있었다.
상기의 다항식 모델의 계수(미지 파라미터)를 구하기 위해서 캘리브레이션 처리가 필요하게 된다. 이 캘리브레이션 처리는 제어부(30)의 캘리브레이션 기능(31)에 의해 실현된다. 캘리브레이션 처리에서는 각 갈바노 스캐너(23a, 23b, 26a, 26b)의 미러 각도를 몇 가지의 값으로 할당하여 시험 가공을 행하고, 실제로 가공된 구멍 좌표를 CCD 카메라 등의 촬상 수단(29)으로 측정한다. 각 갈바노 스캐너(23a, 23b, 26a, 26b)의 각도 데이터(ga, gb, gc, gd)와, 그 때에 가공된 구멍 좌표 데이터(
Figure 112008038182701-pat00070
x,
Figure 112008038182701-pat00071
y, β x, β y)로부터, 최소제곱법이나 가중최소제곱법 등의 방법을 사용하여 상기 다항식 모델의 계수(미지 파라미터)를 결정한다. 캘리브레이션 기능(31)으로 상기와 같이 하여 산출된 각 갈바노 스캐너의 미러 각도로부터 가공되는 2 개의 구멍 좌표 사상의 역사상 모델(다항식 모델)은 모델 격납 기능(32)에 격납된다.
이 캘리브레이션 처리에 있어서도 본 발명에 의한 레이저 가공 장치는 종래의 동시 다점 조사 타입의 레이저 가공 장치에 비해 작업 시간을 단축할 수 있다고 하는 현저한 효과를 발휘한다. 이것을 이하의 간단한 예로 비교하는 것에 의해 나타낸다.
본 발명과 종래의 캘리브레이션 처리에 있어서, 제1 세트째의 갈바노 스캐너(23a, 23b, 또는 224a, 224b)는 미러 각도를 각각 4 가지, 제2 세트째의 갈바노 스캐너(26a, 26b, 또는 226a, 226b)는 미러 각도를 각각 3 가지로 할당하여 시험 가공을 행하는 경우로 비교한다. 도 11은 종래의 동시 다점 조사형의 레이저 가공 장치를 사용한 경우의 가공 구멍 위치를 나타내는 도면이고, 도 12는 본 발명에 의한 레이저 가공 장치를 사용한 경우의 가공 구멍 위치를 나타낸다. 또한, 간단하게 하기 위해서, 여기서는 fθ 렌즈(28, 228)가 이상적이라고 가정하고, XY 테이블(11, 211)상에서 직선상으로 주사한 것으로 한다. 이들 도면에서, 횡축은 XY 테이블(11, 211)상의 X축을 나타내고 있고, 세로축은 XY 테이블(11, 211)상의 Y축을 나타내고 있다. 또, 「○」표시는 메인 빔(La) 또는
Figure 112008038182701-pat00072
빔 L
Figure 112008038182701-pat00073
에 의해 형성된 가공 구멍의 위치를 나타내고 있고, 「×」표시는 서브 빔(Lb) 또는 β빔 Lβ에 의해서 형성된 가공 구멍의 위치를 나타내고 있다.
도 13은 캘리브레이션에 필요한 가공 구멍 수를 나타내는 도면이다. 종래의 레이저 가공 장치(도 14)로 시험 가공을 행하는 경우, 갈바노 스캐너의 미러 각도의 조합은 3×3×4×4=144 가지 있으나, 레이저 광(La, Lb)이 2 개이므로 확인하는 것은 288 가지 있다. 그러나, 광학계의 특성에 의해, 같은 위치에 가공되는 중복분이 존재한다. 예를 들어, 도 9의 블록선도로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래 기술에 의한 동시 다점 조사형의 레이저 가공 장치에서 메인 빔(La)의 광학계는 갈바노 스캐너(224a, 224b)의 미러 위치에 상관없으므로, 확인하는 것은 3×3=9 가지로 된다. 즉, 위치가 같아지는 경우는 중복해서 가공할 필요가 없기 때문에, 확인이 필 요한 구멍 수는 288 가지보다 적게 되어 153 가지로 된다.
한편, 본 발명에 의한 레이저 가공 장치로 시험 가공을 행하는 경우, 갈바노 스캐너의 미러 각도의 조합은 3×3×4=36 가지 있고, 레이저 광(L
Figure 112008038182701-pat00074
, Lβ)가 2개이므로 확인하는 것은 72 가지로 된다.
이 간단한 예에 있어서조차, 본 발명에 의한 레이저 가공 장치의 경우에서는 종래 기술에 비해, 캘리브레이션 시험 가공을 행하는 구멍 수를 81 개만큼 줄일 수 있다. 실제의 캘리브레이션 처리에서는 더욱 상세하게 갈바노 스캐너의 미러의 각도를 할당할 필요가 있기 때문에, 종래 기술과의 구멍 수의 차가 현저하게 된다. 캘리브레이션 처리에서는 이 시험 가공한 구멍의 좌표를 촬상 수단(29)으로 측정하지만, 구멍 수가 많으면 많을수록 이 측정 작업에 긴 시간이 소비된다.
이상 설명한 바와 같은 캘리브레이션 처리에 의해서 계수 행렬이 구해지고, 다항식 모델의 계수가 결정된다. 그리고, 실제의 가공에 있어서는 제어부(30)의 가공 제어 기능(34)은 피가공물(12)상의 구멍을 뚫고 싶은 위치로서 XY 테이블(11)상의 좌표 (
Figure 112008038182701-pat00075
x,
Figure 112008038182701-pat00076
y), (β x, β y)를 가공 정보 격납 기능(33)으로부터 취득하고, 모델 격납 기능(32)에 격납된 다항식 모델에 취득한 구멍을 뚫고 싶은 위치 좌표를 입력하여, 연산한 결과 얻어지는 갈바노 스캐너의 미러 각도(ga, gb, gc, gd)로 되도록 갈바노 스캐너(23a, 23b, 26a, 26b)의 미러 각도를 제어한다. 이상에 의해, 목표로 하는 피가공물(12)상의 위치에 구멍을 뚫을 수 있다.
또한, 상기의 설명에서는 실시 형태 1의 레이저 가공 장치의 경우를 예로 들 었으나, 실시 형태 2, 3의 경우에도 동양으로 하여 다항식 모델을 사용하여 갈바노 스캐너(23a, 23b, 26a, 26b)의 미러 위치를 제어하는 것에 의해 가공 구멍의 위치를 제어할 수 있다.
이 실시 형태 4에 의하면, 제1 편광 수단(21)으로 분광되는 2 개의 광로상에 같은 수의 갈바노 스캐너를 배치하도록 했으므로, 캘리브레이션 처리에 필요한 가공 구멍 수를 줄일 수 있어 캘리브레이션 처리 시간을 큰 폭으로 단축할 수 있다고 하는 현저한 효과를 갖는다. 또, 이와 같은 광학계를 갖는 레이저 가공 장치에 대해서는 4 대 갈바노 스캐너의 미러 각도로부터 가공되는 2 개의 구멍 좌표로의 사상에 대한 역사상 모델로 가공 구멍의 위치를 제어할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.
또한, 상술한 실시 형태 1 ~ 4에서는 2개로 분광된 레이저 광 각각의 광로상에는 3 개의 갈바노 스캐너가 배치된 예를 나타냈으나, 각각의 광로에서 같은 수이면, 임의 수의 갈바노 스캐너를 배치해도 된다. 또, 본 아이디어를 응용하여, 2개로 분광한 레이저 광을 추가로 2개로 분광하는 방법이나, 레이저 발진기를 복수대 준비하여 동시 가공 구멍 수를 늘려도 된다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 레이저 가공 장치는 동시에 복수의 구멍 가공을 양호한 정밀도로 행하는 경우에 유용하다.
도 1은 본 발명에 의한 레이저 가공 장치의 실시 형태 1의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 레이저 가공 장치의 fθ 렌즈의 전 초점 위치 부근의 갈바노 스캐너의 배치 관계를 나타내는 도면이다.
도 3a은 가공 구멍 품질이 좋은 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 3b는 가공 구멍 품질이 나쁜 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 가공 구멍 품질의 평가 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5a는 종래의 레이저 가공 장치에 있어서 메인 빔과 서브 빔의 가공 구멍 품질이 좋다고 판단되는 범위의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5b가 본 실시 형태 1의 레이저 가공 장치에 있어서
Figure 112008038182701-pat00077
빔과 β빔의 가공 구멍 품질이 좋다고 판단되는 범위의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 의한 레이저 가공 장치의 실시 형태 2의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7a은 도 6의 레이저 가공 장치의 서브 갈바노 스캐너와 메인 갈바노 스캐너의 X축 방향에서 보았을 때의 배치 관계를 나타내는 도면이다.
도 7b는 도 6의 레이저 가공 장치의 fθ 렌즈의 전 초점 위치 부근의 갈바노 스캐너의 배치 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 의한 레이저 가공 장치의 실시 형태 3의 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 종래의 동시 다점 조사형의 레이저 가공 장치에 있어서 각 갈바노 스캐너의 미러 각도와 가공되는 구멍의 좌표 관계를 나타내는 블록선도이다.
도 1O은 본 발명에 의한 레이저 가공 장치에 있어서 각 갈바노 스캐너의 미러 각도와 가공되는 구멍의 좌표 관계를 나타내는 블록선도이다.
도 11은 종래의 동시 다점 조사형의 레이저 가공 장치를 사용한 경우의 가공 구멍 위치를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명에 의한 레이저 가공 장치를 사용한 경우의 가공 구멍 위치를 나타내는 도면이다.
도 13은 캘리브레이션에 필요한 가공 구멍 수를 나타내는 도면이다.
도 14는 동시 다점 조사 타입의 레이저 가공 장치 구조의 종래예를 나타내는 도면이다.
<부호의 설명>
11 XY 테이블
12 피가공물
2O 레이저 발진기
21 제1 편광 수단
22a ~ 22j, 24a, 24b, 27a, 27b 미러
23a, 23b, 26, 26a, 26b 갈바노 스캐너
25 제2 편광 수단
28 fθ 렌즈
29 촬상 수단
3O 제어부
31 캘리브레이션 기능
32 모델 격납 기능
33 가공 정보 격납 기능
34 가공 제어 기능

Claims (10)

  1. 테이블상에 배치된 피가공물상의 2점 이상에 레이저 광을 동시에 조사하여 가공을 행하는 레이저 가공 장치에 있어서,
    1 개의 레이저 광을 광로가 다른 제1과 제2 레이저 광으로 분광하는 제1 편광 수단과,
    상기 제1 레이저 광의 광로상에 배치되고, 상기 테이블상의 제1 방향으로 상기 제1 레이저 광을 주사하는 제1 갈바노 스캐너(galvano scanner)와,
    상기 제2 레이저 광의 광로상에 배치되고, 상기 테이블상의 상기 제1 방향과는 다른 제2 방향으로 상기 제2 레이저 광을 주사하는 제2 갈바노 스캐너와,
    상기 제1 및 제2 레이저 광을 혼합하는 제2 편광 수단과,
    혼합된 상기 제1 및 제2 레이저 광을 상기 테이블상의 상이한 제3과 제4 방향으로 주사하는 한 쌍의 제3과 제4 갈바노 스캐너로 이루어진 메인 갈바노 스캐너와,
    상기 메인 갈바노 스캐너로부터의 상기 제1 및 제2 레이저 광을 상기 피가공물상의 소정 위치에 각각 집광시키는 fθ 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 갈바노 스캐너는 상기 제1 및 제2 레이저 광이 전파하는 각 각의 광로상의, 상기 fθ 렌즈의 전 초점 위치로부터의 광로 길이가 동일한 위치에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 방향의 양쪽에 직교하는 방향을 제5 방향으로 한 경우에,
    상기 제1 ~ 제4 갈바노 스캐너는 상기 제1 ~ 제4 갈바노 스캐너의 미러의 회전축 방향이 상기 제1, 제2, 제5 방향 중 어느 하나와 동일한 방향으로 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 방향의 양쪽에 직교하는 방향을 제5 방향으로 한 경우에,
    상기 제1, 제2 및 제4 갈바노 스캐너는 상기 제1, 제2, 제4 갈바노 스캐너의 미러의 회전축 방향이, 상기 제1, 제2, 제5 방향 중 어느 하나와 같은 방향으로 되도록 배치되고,
    상기 제3 갈바노 스캐너는 상기 제4 갈바노 스캐너보다 상기 제2 편광 수단측에 배치되고, 상기 제3 갈바노 스캐너의 미러의 회전축 방향이 상기 제1, 제2, 제5 방향 중 어느 한 방향에 대하여 소정 각도 기울도록 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 편광 수단 사이의 2 개의 광로에 배치되는 갈바노 스캐너의 수와, 상기 제1 및 제2 레이저 광을 소정 방향으로 유도하는 미러의 수가 같은 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 ~ 제4 갈바노 스캐너의 미러 각도와, 그 미러 각도일 때에 상기 테이블상에 조사되는 상기 제1 및 제2 레이저 광에 의해 가공되는 구멍의 좌표와의 관계를 나타내는 연산 모델에 기초하여, 상기 피가공물상의 목적의 가공 위치에 대응하여 상기 제1 ~ 제4 갈바노 스캐너의 미러 각도를 연산하고, 상기 제1 ~ 제4 갈바노 스캐너의 미러 각도를 제어하는 제어 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 연산 모델은 상기 제1 ~ 제4 갈바노 스캐너의 미러 각도로부터 상기 제1 및 제2 레이저 광의 상기 테이블상의 조사 좌표로의 사상(寫像)의 역(逆)사상 모델인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 역사상 모델은 상기 조사 좌표를 구성하는 4개 성분을 입력으로 하고, 상기 제1 ~ 제4 갈바노 스캐너의 미러 각도를 출력으로 하는 4 입력 4 출력의 다항 식을 포함하는 다항식 모델로 표현되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 다항식 모델은 상기 조사 좌표의 4개 성분의 3차 이하의 항을 포함하는 다항식에 의해 표현되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 제1 ~ 제4 갈바노 스캐너 각각의 미러 각도를 임의로 할당했을 때의 상기 제1 및 제2 레이저 광의 상기 테이블상 조사 좌표의 4개 성분을 측정하고, 상기 제1 ~ 제4 갈바노 스캐너의 미러 각도와 상기 조사 좌표의 4개 성분 사이의 관계를 나타내는 연산 모델을 산출하는 기능을 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
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