レーザ加工装置
【課題】データテーブルを有することなく、簡易に可視光レーザの照射位置の補正精度を向上させることができるレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】加工用レーザをｆθレンズ２０によって収束させて加工対象物Ｗに照射することにより加工対象物Ｗに対して加工を行うレーザ加工装置１０であって、ガイド用レーザを出射するガイド用レーザ光源１４と、加工用レーザとガイド用レーザとが同軸上になるように、ガイド用レーザを案内するビームコンバイナ１６と、加工用レーザ及びガイド用レーザを走査させる光走査部１８と、光走査部１８を駆動制御させる光走査制御部５８と、ｆθレンズ２０の中心に入射する加工用レーザの加工対象物Ｗ上の照射位置を原点として、半径方向にずれる加工用レーザの照射位置とガイド用レーザの照射位置とのズレ量を算出するズレ量算出部５４と、算出されたズレ量を用いてガイド用レーザの照射位置を補正する補正部５６とを備える。
【解決手段】加工用レーザをｆθレンズ２０によって収束させて加工対象物Ｗに照射することにより加工対象物Ｗに対して加工を行うレーザ加工装置１０であって、ガイド用レーザを出射するガイド用レーザ光源１４と、加工用レーザとガイド用レーザとが同軸上になるように、ガイド用レーザを案内するビームコンバイナ１６と、加工用レーザ及びガイド用レーザを走査させる光走査部１８と、光走査部１８を駆動制御させる光走査制御部５８と、ｆθレンズ２０の中心に入射する加工用レーザの加工対象物Ｗ上の照射位置を原点として、半径方向にずれる加工用レーザの照射位置とガイド用レーザの照射位置とのズレ量を算出するズレ量算出部５４と、算出されたズレ量を用いてガイド用レーザの照射位置を補正する補正部５６とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工用レーザを照射することで加工対象物に加工を行うレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザ加工装置においては、加工用レーザを実際に加工対象物に照射する前に、可視光であるガイド光を加工対象物に照射することで、加工用レーザの照射位置と加工対象物との位置合わせや加工サイズの決定を行うことが知られている。
【０００３】
また、レーザ加工装置には、レーザを焦点位置に収束させるための収束レンズとして機能するｆθレンズが設けられており、ｆθレンズは、レーザを焦点距離に配置された加工対象物上で結像させて照射点を形成する。この照射点の位置が照射位置となる。
【０００４】
この場合は、加工用レーザは、可視光以外の波長（例えば、赤外波長の光）の光が用いられるため、ｆθレンズにおける可視光レーザの屈折率と加工用レーザの屈折率とが異なる。そのため、可視光レーザの照射位置が加工用レーザの照射位置とズレてしまい、ガイド光としての機能が損なわれてしまう。
【０００５】
このような、問題を解決すべく、下記に示す特許文献１には、加工平面上に設定された直交座標系の各格子点における加工用レーザの照射位置と可視光レーザの照射位置とのズレに関するデータを記憶したデータテーブルを有し、ガイド光である可視光の照射位置が格子点と対応する場合は、前記データテーブルにあるデータを用いて該照射位置の補正を行い、ガイド光の照射位置が格子点以外にある場合は、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該照射位置の補正を行う。これにより、ガイド光の照射位置と実際の加工用レーザの照射位置とのズレをなくすというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４９４９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した特許文献１に記載の技術では、データテーブルを作成するために、可視光レーザと加工用レーザとの照射位置を測定しなければならず、手間がかかる。また、ｆθレンズ毎に測定値が異なるため、レーザ加工装置の初期化やレンズ交換の際には、再び測定しなければならない。さらに、ガイド光の照射位置が、格子点以外にある場合は、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照射位置の補正を行うので、補正精度が下がってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、データテーブルを有することなく、簡易に可視光レーザの照射位置の補正精度を向上させることができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、加工用レーザ出射部から出射される加工用レーザを収束レンズによって収束させて加工対象物に照射することにより、前記加工対象物に対して加工を行うレーザ加工装置であって、前記加工用レーザの照射位置を視覚的に確認するために用いられる可視光の波長帯域のガイド用レーザを出射するガイド用レーザ出射部と、前記加工用レーザと前記ガイド用レーザとが同軸上になるように、前記ガイド用レーザを案内する光案内部と、前記加工用レーザ及び前記ガイド用レーザを走査させる光走査部と、前記光走査部を駆動制御させる光走査制御部と、前記収束レンズの中心に入射する加工用レーザの前記加工対象物上における照射位置を原点として、半径方向にずれる前記加工用レーザの照射位置とガイド用レーザの照射位置とのズレ量を、加工用レーザの照射位置と前記原点との距離である半径のべき級数で級数展開した数式により算出するズレ量算出部と、算出された前記ズレ量を用いて、ガイド用レーザの照射位置を補正する補正部と、を備え、前記光走査制御部は、補正された前記照射位置に基づいて、前記ガイド用レーザを走査させることを特徴とする。
【００１０】
前記ズレ量算出部は、下記数１に示す前記級数展開した数式のうち、所定項までを用いてズレ量を算出することを特徴とする。
【００１１】
【数１】
（但し、Ａ（ｒ）：半径方向のズレ量，Ｋ２、Ｋ４、・・・Ｋ２ｎ：係数，ｒ：加工用レーザの照射位置と原点との距離）
【００１２】
前記ズレ量算出部は、下記数２を用いてズレ量を算出することを特徴とする。
【００１３】
【数２】
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ガイド用レーザＬ２の加工用レーザＬ１に対する照射位置のズレは、半径方向に発生することに着目し、半径方向にズレる加工用レーザＬ１の照射位置とガイド用レーザＬ２の照射位置のズレ量Ａ（ｒ）を、加工用レーザの照射位置と原点との距離である半径のべき級数で級数展開した数式により求めるようにしたので、わざわざ複雑なテーブルを有する必要がなく、簡易にガイド用レーザＬ２の照射位置の補正精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態のレーザ加工装置の概略構成図である。
【図２】加工パターンデータが同一の場合における、加工用レーザによって加工対象物Ｗ上に印字される加工パターンと、ガイド用レーザの走査によって浮かびあがる加工パターンとの一例を示す図である。
【図３】本実施の形態の照射位置の補正を説明するための図である。
【図４】図１に示す制御部の機能ブロック図である。
【図５】印字のシミュレーション時における制御部の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係るレーザ加工装置ついて好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。
【００１７】
図１は、実施の形態のレーザ加工装置１０の概略構成図である。レーザ加工装置１０は、加工用レーザ（例えば、気体レーザであるＣＯ２ガスレーザ、固定レーザであるＹＡＧレーザ等）Ｌ１を発生して出射する加工用レーザ光源（加工用レーザ出射部）１２と、可視光の波長帯域のレーザ（ガイド用レーザ）Ｌ２を発生して出射するガイド用レーザ光源（ガイド用レーザ出射部）１４と、加工用レーザＬ１とガイド用レーザＬ２とが同軸上になるように、ガイド用レーザＬ２を案内するビームコンバイナ（光案内部）１６と、加工用レーザＬ１及びガイド用レーザＬ２を走査させて、加工用レーザＬ１及びガイド用レーザＬ２の照射位置を変移させる光走査部１８と、加工用レーザＬ１及びガイド用レーザＬ２を収束してスポット光とするｆθレンズ（収束レンズ）２０と、レーザ加工装置１０の全体を制御するコンピュータ等の情報処理装置（例えば、ＣＰＵ）で構成された制御部２２とを備える。
【００１８】
ビームコンバイナ１６は、加工用レーザ光源１２が出射した加工用レーザＬ１を透過して光走査部１８に入射させる。また、ビームコンバイナ１６は、ガイド用レーザ光源１４が出射したガイド用レーザＬ２を反射させて光走査部１８に入射させる。これにより、ビームコンバイナ１６は、加工用レーザＬ１とガイド用レーザＬ２とを同軸にさせることができる。
【００１９】
光走査部１８は、入射された加工用レーザＬ１及びガイド用レーザＬ２の加工対象物Ｗ上における照射位置を変えるものであり、加工対象物Ｗ上における照射位置をｘ軸方向に変えるガルバノスキャナ３２ｘと、照射位置をｙ軸方向に変えるガルバノスキャナ３２ｙとを備える。ガルバノスキャナ３２ｘは、ガルバノミラー３４ｘと該ガルバノミラー３４ｘを回動可能に支持する駆動モータ３６ｘとを有する。ガルバノスキャナ３２ｙは、ガルバノミラー３４ｙと、該ガルバノミラー３４ｙを回動可能に支持する駆動モータ３６ｙとを有する。ガルバノミラー３４ｙは、ガルバノミラー３４ｘが反射した加工用レーザＬ１及びガイド用レーザＬ２が加工対象物Ｗに入射するように設けられている。ガルバノミラー３４ｙを反射した光は、ｆθレンズ２０を介して加工対象物に入射させる。
【００２０】
駆動モータ３６ｘが、ガルバノミラー３４ｘを回動させることで（回動位置を変移させることで）、加工対象物Ｗ上における加工用レーザＬ１及びガイド用レーザＬ２の照射位置をｘ軸方向に移動することができる。駆動モータ３６ｙが、ガルバノミラー３４ｙを回動させることで（回動位置を変移させることで）、加工対象物Ｗ上における加工用レーザＬ１及びガイド用レーザＬ２の照射位置をｙ軸方向に移動させることができる。このように、駆動モータ３６ｘ、３６ｙがガルバノミラー３４ｘ、３４ｙを回動させることで、加工対象物Ｗ上における加工用レーザＬ１及びガイド用レーザＬ２を走査させることができる。
【００２１】
ｆθレンズ２０は、ｆθレンズ２０の焦点距離に配置された加工対象物Ｗの表面上において、入射した加工用レーザＬ１及びガイド用レーザＬ２を結像させる。
【００２２】
制御部２２は、加工用レーザ光源１２、ガイド用レーザ光源１４、及び駆動モータ３６ｘ、３６ｙを駆動制御することで、加工用レーザＬ１及びガイド用レーザＬ２を走査して、加工対象物Ｗ上に加工用レーザＬ１及びガイド用レーザＬ２を照射させる。制御部２２は、加工パターンデータ（加工によって印字すべき英数字等の文字、図形、記号等の印字パターン、印字サイズ、印字位置等を示すデータ）に基づく照射位置に、加工用レーザＬ１が照射されるように駆動モータ３６ｘ、３６ｙを駆動制御する。
【００２３】
また、制御部２２には、入力装置４０が接続されており、該入力装置４０は、様々なデータを制御部２２に入力するためのものであり、ユーザがデータを入力するためのキーボード、マウス、或いはタッチパネル等の入力インターフェースを有する。入力装置４０は、パーソナルコンピュータ等で構成されていてもよい。入力装置４０は、少なくとも加工パターンデータを制御部２２に入力する。
【００２４】
記憶部４２は、ハードディスクドライブ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の情報を記憶することができるものであり、入力装置４０によって入力された加工パターンデータを記憶する。記憶部４２には、所定のプログラムが記憶されており、制御部２２が該所定のプログラムを読み込むことによって、本実施の形態のレーザ加工装置１０として機能する。
【００２５】
制御部２２は、加工用レーザＬ１を用いてレーザ加工を行う前に、ガイド用レーザＬ２を用いることで、加工対象物Ｗ上にレーザ加工される印字パターンを表示させる。これにより、レーザ加工による印字のシミュレーションを行うことができる。具体的には、制御部２２は、入力装置４０によって入力された加工パターンデータに基づいて、ガイド用レーザ光源１４及び駆動モータ３６ｘ、３６ｙを駆動させることで、加工対象物Ｗ上にガイド用レーザＬ２を繰り返し走査させる。ある程度以上に高速で走査を繰り返すことで、加工対象物Ｗ上に加工パターンデータに基づく印字パターンが浮かびあがり（描画され）、ユーザは、予めレーザ加工を行う前に（加工パターン加工される印字パターン、その大きさ及び位置等）を加工対象物Ｗ上で視認することができる。
【００２６】
ユーザは、この加工対象物Ｗ上に浮かびあがった印字パターン等を観察して、印字パターン、印字サイズ、印字位置等に問題がないか否かを判断する。印字パターン、印字サイズ、印字位置等が所望するものと異なっている場合は、ユーザは入力装置４０に設けられた入力インターフェースを操作することで、加工パターンデータを修正することができる。
【００２７】
印字のシミュレーションの終了後に、制御部２２は、加工用レーザＬ１を用いて、加工対象物Ｗの表面をレーザ加工させて、印字パターンを印字させる。具体的には、制御部２２は、入力装置４０によって入力された加工パターンデータに基づいて、加工用レーザ光源１２及び駆動モータ３６ｘ、３６ｙを駆動させることで、加工用レーザＬ１を走査させて加工対象物Ｗの表面をレーザ加工する。これにより、加工対象物Ｗの表面上に加工パターンが印字される。
【００２８】
ここで、上述したように、ガイド用レーザＬ２は、可視光の波長帯域のレーザを用いるため、赤外波長であることが多い加工用レーザＬ１に比べ、ｆθレンズ２０における屈折率が大きくなる。つまり、ｆθレンズ２０の屈折率は、短波長であるほど大きくなる。これにより、ガイド用レーザＬ２の加工対象物Ｗ上における走査位置と、加工用レーザＬ１の加工対象物Ｗ上の照射位置はズレてしまう。したがって、加工パターンデータが同じであっても、ガイド用レーザＬ２の走査によって浮かびあがる加工パターンは、実際に加工用レーザＬ１を走査することで、加工対象物Ｗ上に印字される加工パターンとは異なる。
【００２９】
図２は、加工パターンデータが同一の場合における、加工用レーザＬ１によって加工対象物Ｗ上に印字される加工パターンと、ガイド用レーザＬ２の走査によって浮かびあがる加工パターンとの一例を示す図である。
【００３０】
実線は加工用レーザＬ１によって加工対象物Ｗ上に印字された加工パターンを示し、点線はガイド用レーザＬ２によって加工対象物Ｗ上に浮かびあがる加工パターンを示している。加工用レーザＬ１によって印字された加工パターンは、英文字「Ｅ」であるが、ガイド用レーザＬ２によって描画される加工パターンは、「Ｅ」という文字が歪んでしまう。また、ガイド用レーザＬ２は、加工用レーザＬ１に比べ、ｆθレンズ２０における屈折率が高いので、ガイド用レーザＬ２によって描画される加工パターンの大きさは、加工用レーザＬ１によって印字される加工パターンより小さくなる。
【００３１】
このガイドレーザＬ２により描画される加工パターンを加工用レーザＬ１によって印字される加工パターンと同一にするために、印字のシミュレーションにおいては、加工パターンデータを補正して、駆動モータ３６ｘ、３６ｙを駆動させる。
【００３２】
図３は、本実施の形態の照射位置の補正を説明するための図である。駆動モータ３６ｘ、３６ｙの回動位置が同じ場合に、加工用レーザＬ１がｆθレンズ２０を通過して加工対象物Ｗ上に照射された照射位置と、ガイド用レーザＬ２がｆθレンズ２０を通過して加工対象物Ｗ上に照射された照射位置とは、同じであることが好ましいが、ｆθレンズ２０の屈折率の関係でズレてしまう。
【００３３】
短波長であるガイド用レーザＬ２は、加工用レーザＬ１に比べ、ｆθレンズ２０における屈折率が高くなり、加工用レーザの加工対象物Ｗ上の照射位置に比べ内側に屈折する。
【００３４】
ガイド用レーザＬ２の加工用レーザＬ１に対する照射位置のズレは、ｆθレンズ２０の中心では０と考えられる。つまり、ｆθレンズ２０の中心では屈折率は略同一であり、ｆθレンズ２０の中心に入射したガイド用レーザＬ２の照射位置と加工用レーザＬ１の照射位置とは略同一と考えられる。したがって、ｆθレンズ２０の中心に入射した加工用レーザＬ１の照射位置を原点とし、該原点に遠くなるほど、ガイド用レーザＬ２の加工用レーザＬ１に対する照射位置のズレが大きくなる。
【００３５】
また、ｆθレンズ２０の波長による屈折率差によって生じる照射位置の位置ズレは、回転対称に発生するので、（ｘ，ｙ）座標ではなく２次元の極座標（ｒ，θ）が適している。ｆθレンズ２０によるガイド用レーザＬ２の加工用レーザＬ１に対する照射位置のズレ量Ａは、常にｒ（半径）方向にずれ、θ（回転）方向には殆どずれないと考えられる。したがって、ｆθレンズ２０によるガイド用レーザＬ２の加工用レーザＬ１に対する照射位置のズレ量は、Ａ（ｒ）で表すことができる。ズレ量Ａ（ｒ）は、θによらずｒのみの関数であることを意味する。
【００３６】
ズレ量Ａ（ｒ）をｒのべき級数で級数展開すると、以下のように表すことができる。なお、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、・・・等は係数であり、ｒは、加工用レーザの照射位置と原点との距離を示す。
【００３７】
【数３】
【００３８】
ズレ量Ａ（ｒ）は、なめらかな曲面であるｆθレンズ２０によって発生するものであることを考えると、級数のＫには２つの制約がある。第１の制約として、上述したように、ｆθレンズ２０の中心（ｒ＝０）ではガイド用レーザＬ２に対する加工用レーザＬ１の照射位置のズレ量は０と考えられるため、Ｋ０＝０となる。つまり、ｆθレンズ２０の波長による屈折率差によって生じる照射位置の位置ずれは、回転対称に発生するので回転の中心ではズレ方向が定義できず、方向まで含めたズレ量Ａ（ｒ）がｒ＝０で連続であるためには、ｒ＝０で、Ａ（ｒ）の値が０でなければならないからである。
【００３９】
第２の制約として、ガイド用レーザＬ２の加工用レーザＬ１に対するズレ量Ａ（ｒ）が、ｙ＝０のｘ軸上であり、ｒ＞０の場合は、ズレ量Ａ（ｒ）と、ズレ量を（ｘ，ｙ）座標で表したズレ量Ａ（ｘ）とは同じ関数となる。しかし、ｘの負の領域まで含めて考えると、Ａ（ｘ）は、ｘの全領域でなめらかであり、且つｘの±反転に対して対称でなければならない。したがって、２つの制約を考慮すると、ズレ量Ａ（ｒ）は、以下のように表すことができる。
【００４０】
【数４】
【００４１】
級数展開の初項のみで十分な精度が得られるため本実施の形態では、ズレ量Ａ（ｒ）は、以下のように表すことができる。
【００４２】
【数５】
【００４３】
したがって、事前に各ｆθレンズ２０に対してＫ２の値を測定しておけば、任意の照射位置（ｒ，θ）に対するガイド用レーザＬ２のズレ量を求めることができる。加工用レーザＬ１を照射位置（ｒ，θ）に照射するのに対し、ガイド用レーザＬ２を照射位置（ｒ＋Ａ（ｒ），θ）に照射するように、駆動モータ３６ｘ、３６ｙを駆動させてやれば、加工用レーザＬ１の照射位置とガイド用レーザＬ２との照射位置を同じにすることができる。
【００４４】
図４は、制御部２２の機能ブロック図である。制御部２２は、加工パターンデータ取得部５０、照射位置算出部５２、ズレ量算出部５４、補正部５６、及び光走査制御部５８とを備える。
【００４５】
加工パターンデータ取得部５０は、入力装置４０によって入力された加工パターンデータを取得する。加工パターンデータ取得部５０は、取得した加工パターンデータを照射位置算出部５２に出力する。
【００４６】
照射位置算出部５２は、加工パターンデータ（印字パターン、印字サイズ、印字位置等）に基づいて、照射位置（ｘ，ｙ）を複数算出する。この場合、ｘｙ座標の原点は、ｆθレンズ２０の中心に入射した加工用レーザＬ１の照射位置を原点とする。つまり、ｘｙ座標上の原点とｒθ座標上の原点は同一である。照射位置算出部５２は、算出した照射位置をズレ量算出部５４及び光走査制御部５８に出力する。光走査制御部５８は、加工用レーザ光源１２を駆動制御するとともに、該算出された複数の照射位置（ｘ，ｙ）に基づいて、光走査部１８を駆動制御する。これにより、加工用レーザＬ１を複数の照射位置（ｘ，ｙ）に照射させることができる。
【００４７】
ズレ量算出部５４は、算出した照射位置（ｘ，ｙ）に基づいて、ガイド用レーザＬ２を照射した場合におけるガイド用レーザＬ２の照射位置のズレ量Ａ（ｒ）を算出する。具体的には、加工用レーザＬ１の照射位置（ｘ，ｙ）を極座標（ｒ，θ）の座標系に変換する。そして、変換後のｒから数５を用いてズレ量Ａ（ｒ）を算出する。ｘｙ座標からｒθ座標への変換は、ｘ＝ｒ×ｓｉｎθ，ｙ＝ｒ×ｃｏｓθ、の関数を用いて変換することができる。
【００４８】
補正部５６は、算出されたズレ量Ａ（ｒ）を用いて、照射位置（ｘ，ｙ）を補正する。具体的には、ｒθ座標における照射位置（ｒ，θ）に、算出したズレ量Ａ（ｒ）を加算して、ｒθ座標における補正後の照射位置（ｒ´，θ）を算出する。ｒθ座標における補正後の照射位置（ｒ´，θ）は、（ｒ＋Ａ（ｒ），θ）となる。そして、該算出したｒθ座標上における補正後の照射位置（ｒ´，θ）をｘｙ座標に変換する。ｘｙ座標に変換後の補正後の照射位置（ｘ´，ｙ´）は、（ｒ´ｃｏｓθ，ｒ´ｓｉｎθ）となる。補正部５６は、補正した照射位置を、光走査制御部５８に出力する。
【００４９】
光走査制御部５８は、ガイド用レーザ光源１４を駆動制御するとともに、該算出された複数の補正後の照射位置（ｘ´，ｙ´）に基づいて光走査部１８を制御することで、加工パターンデータに基づく照射位置（ｘ，ｙ）にガイド用レーザＬ２を照射することできる。
【００５０】
次に、印字のシミュレーション時における制御部２２の動作を図５のフローチャートにしたがって説明する。加工パターンデータ取得部５０は、入力装置４０によって入力された加工パターンデータを取得する（ステップＳ１）。
【００５１】
次いで、照射位置算出部５２は、取得した加工パターンデータに基づいて、ｘｙ座標上における照射位置（ｘ，ｙ）を複数算出する（ステップＳ２）。
【００５２】
次いで、ズレ量算出部５４は、複数算出したｘｙ座標上の照射位置をｒθ座標上の照射位置（ｒ，θ）に変換する（ステップＳ３）。この変換は、ｘ＝ｒ×ｓｉｎθ、ｙ＝ｒ×ｃｏｓθの関数を用いて変換することができる。
【００５３】
次いで、ズレ量算出部５４は、ステップＳ３で変換された複数の照射位置（ｒ，θ）のｒから、数５を用いてそれぞれの照射位置（ｒ，θ）におけるズレ量Ａ（ｒ）を算出する（ステップＳ４）。
【００５４】
次いで、補正部５６は、それぞれの照射位置（ｒ，θ）と、算出したそれぞれの照射位置（ｒ，θ）におけるズレ量Ａ（ｒ）を用いて、ｒθ座標上における補正後の照射位置（ｒ´，θ）を複数算出する（ステップＳ５）。具体的には、ｒθ座標上における照射位置（ｒ，θ）に算出されたズレ量Ａ（ｒ）を加算して、（ｒ´，θ）を算出する。補正後の照射位置（ｒ´，θ）＝（ｒ＋Ａ（ｒ），θ）となる。
【００５５】
次いで、補正部５６は、算出したｒθ座標上における補正後の複数の照射位置（ｒ´，θ）をｘｙ座標上の照射位置（ｘ´，ｙ´）に変換する（ステップＳ６）。ｘｙ座標上の照射位置（ｘ´、ｙ´）は、（ｒ´ｃｏｓθ、ｒ´ｓｉｎθ）＝（（ｒ＋Ａ（ｒ））ｃｏｓθ，（ｒ＋Ａ（ｒ））ｓｉｎθ）となる。
【００５６】
次いで、光走査制御部５８は、補正後の照射位置（ｘ´，ｙ´）に基づいて、ガイド用レーザＬ２を走査させる（ステップＳ７）。具体的には、ガイド用レーザ光源１４を駆動制御するとともに、補正後の照射位置（ｘ´，ｙ´）に基づいて光走査部１８を駆動制御する。これにより、加工パターンデータに基づく複数の照射位置（ｘ，ｙ）にガイド用レーザＬ２を照射させることができる。
【００５７】
印字のシミュレーションが終了すると、光走査制御部５８は、加工用レーザ光源１２を駆動制御するとともに、複数の照射位置（ｘ，ｙ）に加工用レーザＬ１が照射されるように光走査部１８を駆動制御する。
【００５８】
このように、本実施の形態では、ガイド用レーザＬ２の加工用レーザＬ１に対する照射位置のズレは、半径方向に発生することに着目し、半径方向にズレる加工用レーザＬ１の照射位置とガイド用レーザＬ２の照射位置のズレ量Ａ（ｒ）を、加工用レーザＬ１の照射位置と前記原点との距離である半径のべき級数で級数展開した数式により求めるようにしたので、わざわざ複雑なテーブルを有する必要がなく、簡易にガイド用レーザＬ１の照射位置の補正精度を向上させることができる。
【００５９】
また、ズレ量Ａ（ｒ）は、級数展開の初項のみを用いて求めることができるので、係数Ｋ２を予め測定しておけばよく、わざわざ複雑なテーブルを有する必要がなく、簡易にガイド用レーザＬ２の照射位置の補正精度を向上させることができる。
【００６０】
なお、上記実施の形態では、級数展開の初項のみを用いてズレ量Ａ（ｒ）を算出するようにしたが、所定項まで（例えば、第１項〜第２項まで）を用いて求めるようにしてもよい。この場合であっても、複雑なテーブルを有する必要がなく、簡易にガイド用レーザＬ２の照射位置の補正精度を向上させることができる。
【００６１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００６２】
１０…レーザ加工装置 １２…加工用レーザ光源
１４…ガイド用レーザ光源 １６…ビームコンバイナ
１８…光走査部 ２０…ｆθレンズ
３２ｘ、３２ｙ…ガルバノスキャナ ３４ｘ、３４ｙ…ガルバノミラー
３６ｘ、３６ｙ…駆動モータ ４０…入力装置
４２…記憶部 ５０…加工パターンデータ取得部
５２…照射位置算出部 ５４…ズレ量算出部
５６…補正部 ５８…光走査制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工用レーザを照射することで加工対象物に加工を行うレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザ加工装置においては、加工用レーザを実際に加工対象物に照射する前に、可視光であるガイド光を加工対象物に照射することで、加工用レーザの照射位置と加工対象物との位置合わせや加工サイズの決定を行うことが知られている。
【０００３】
また、レーザ加工装置には、レーザを焦点位置に収束させるための収束レンズとして機能するｆθレンズが設けられており、ｆθレンズは、レーザを焦点距離に配置された加工対象物上で結像させて照射点を形成する。この照射点の位置が照射位置となる。
【０００４】
この場合は、加工用レーザは、可視光以外の波長（例えば、赤外波長の光）の光が用いられるため、ｆθレンズにおける可視光レーザの屈折率と加工用レーザの屈折率とが異なる。そのため、可視光レーザの照射位置が加工用レーザの照射位置とズレてしまい、ガイド光としての機能が損なわれてしまう。
【０００５】
このような、問題を解決すべく、下記に示す特許文献１には、加工平面上に設定された直交座標系の各格子点における加工用レーザの照射位置と可視光レーザの照射位置とのズレに関するデータを記憶したデータテーブルを有し、ガイド光である可視光の照射位置が格子点と対応する場合は、前記データテーブルにあるデータを用いて該照射位置の補正を行い、ガイド光の照射位置が格子点以外にある場合は、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該照射位置の補正を行う。これにより、ガイド光の照射位置と実際の加工用レーザの照射位置とのズレをなくすというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４９４９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した特許文献１に記載の技術では、データテーブルを作成するために、可視光レーザと加工用レーザとの照射位置を測定しなければならず、手間がかかる。また、ｆθレンズ毎に測定値が異なるため、レーザ加工装置の初期化やレンズ交換の際には、再び測定しなければならない。さらに、ガイド光の照射位置が、格子点以外にある場合は、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照射位置の補正を行うので、補正精度が下がってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、データテーブルを有することなく、簡易に可視光レーザの照射位置の補正精度を向上させることができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、加工用レーザ出射部から出射される加工用レーザを収束レンズによって収束させて加工対象物に照射することにより、前記加工対象物に対して加工を行うレーザ加工装置であって、前記加工用レーザの照射位置を視覚的に確認するために用いられる可視光の波長帯域のガイド用レーザを出射するガイド用レーザ出射部と、前記加工用レーザと前記ガイド用レーザとが同軸上になるように、前記ガイド用レーザを案内する光案内部と、前記加工用レーザ及び前記ガイド用レーザを走査させる光走査部と、前記光走査部を駆動制御させる光走査制御部と、前記収束レンズの中心に入射する加工用レーザの前記加工対象物上における照射位置を原点として、半径方向にずれる前記加工用レーザの照射位置とガイド用レーザの照射位置とのズレ量を、加工用レーザの照射位置と前記原点との距離である半径のべき級数で級数展開した数式により算出するズレ量算出部と、算出された前記ズレ量を用いて、ガイド用レーザの照射位置を補正する補正部と、を備え、前記光走査制御部は、補正された前記照射位置に基づいて、前記ガイド用レーザを走査させることを特徴とする。
【００１０】
前記ズレ量算出部は、下記数１に示す前記級数展開した数式のうち、所定項までを用いてズレ量を算出することを特徴とする。
【００１１】
【数１】
（但し、Ａ（ｒ）：半径方向のズレ量，Ｋ２、Ｋ４、・・・Ｋ２ｎ：係数，ｒ：加工用レーザの照射位置と原点との距離）
【００１２】
前記ズレ量算出部は、下記数２を用いてズレ量を算出することを特徴とする。
【００１３】
【数２】
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ガイド用レーザＬ２の加工用レーザＬ１に対する照射位置のズレは、半径方向に発生することに着目し、半径方向にズレる加工用レーザＬ１の照射位置とガイド用レーザＬ２の照射位置のズレ量Ａ（ｒ）を、加工用レーザの照射位置と原点との距離である半径のべき級数で級数展開した数式により求めるようにしたので、わざわざ複雑なテーブルを有する必要がなく、簡易にガイド用レーザＬ２の照射位置の補正精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態のレーザ加工装置の概略構成図である。
【図２】加工パターンデータが同一の場合における、加工用レーザによって加工対象物Ｗ上に印字される加工パターンと、ガイド用レーザの走査によって浮かびあがる加工パターンとの一例を示す図である。
【図３】本実施の形態の照射位置の補正を説明するための図である。
【図４】図１に示す制御部の機能ブロック図である。
【図５】印字のシミュレーション時における制御部の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係るレーザ加工装置ついて好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。
【００１７】
図１は、実施の形態のレーザ加工装置１０の概略構成図である。レーザ加工装置１０は、加工用レーザ（例えば、気体レーザであるＣＯ２ガスレーザ、固定レーザであるＹＡＧレーザ等）Ｌ１を発生して出射する加工用レーザ光源（加工用レーザ出射部）１２と、可視光の波長帯域のレーザ（ガイド用レーザ）Ｌ２を発生して出射するガイド用レーザ光源（ガイド用レーザ出射部）１４と、加工用レーザＬ１とガイド用レーザＬ２とが同軸上になるように、ガイド用レーザＬ２を案内するビームコンバイナ（光案内部）１６と、加工用レーザＬ１及びガイド用レーザＬ２を走査させて、加工用レーザＬ１及びガイド用レーザＬ２の照射位置を変移させる光走査部１８と、加工用レーザＬ１及びガイド用レーザＬ２を収束してスポット光とするｆθレンズ（収束レンズ）２０と、レーザ加工装置１０の全体を制御するコンピュータ等の情報処理装置（例えば、ＣＰＵ）で構成された制御部２２とを備える。
【００１８】
ビームコンバイナ１６は、加工用レーザ光源１２が出射した加工用レーザＬ１を透過して光走査部１８に入射させる。また、ビームコンバイナ１６は、ガイド用レーザ光源１４が出射したガイド用レーザＬ２を反射させて光走査部１８に入射させる。これにより、ビームコンバイナ１６は、加工用レーザＬ１とガイド用レーザＬ２とを同軸にさせることができる。
【００１９】
光走査部１８は、入射された加工用レーザＬ１及びガイド用レーザＬ２の加工対象物Ｗ上における照射位置を変えるものであり、加工対象物Ｗ上における照射位置をｘ軸方向に変えるガルバノスキャナ３２ｘと、照射位置をｙ軸方向に変えるガルバノスキャナ３２ｙとを備える。ガルバノスキャナ３２ｘは、ガルバノミラー３４ｘと該ガルバノミラー３４ｘを回動可能に支持する駆動モータ３６ｘとを有する。ガルバノスキャナ３２ｙは、ガルバノミラー３４ｙと、該ガルバノミラー３４ｙを回動可能に支持する駆動モータ３６ｙとを有する。ガルバノミラー３４ｙは、ガルバノミラー３４ｘが反射した加工用レーザＬ１及びガイド用レーザＬ２が加工対象物Ｗに入射するように設けられている。ガルバノミラー３４ｙを反射した光は、ｆθレンズ２０を介して加工対象物に入射させる。
【００２０】
駆動モータ３６ｘが、ガルバノミラー３４ｘを回動させることで（回動位置を変移させることで）、加工対象物Ｗ上における加工用レーザＬ１及びガイド用レーザＬ２の照射位置をｘ軸方向に移動することができる。駆動モータ３６ｙが、ガルバノミラー３４ｙを回動させることで（回動位置を変移させることで）、加工対象物Ｗ上における加工用レーザＬ１及びガイド用レーザＬ２の照射位置をｙ軸方向に移動させることができる。このように、駆動モータ３６ｘ、３６ｙがガルバノミラー３４ｘ、３４ｙを回動させることで、加工対象物Ｗ上における加工用レーザＬ１及びガイド用レーザＬ２を走査させることができる。
【００２１】
ｆθレンズ２０は、ｆθレンズ２０の焦点距離に配置された加工対象物Ｗの表面上において、入射した加工用レーザＬ１及びガイド用レーザＬ２を結像させる。
【００２２】
制御部２２は、加工用レーザ光源１２、ガイド用レーザ光源１４、及び駆動モータ３６ｘ、３６ｙを駆動制御することで、加工用レーザＬ１及びガイド用レーザＬ２を走査して、加工対象物Ｗ上に加工用レーザＬ１及びガイド用レーザＬ２を照射させる。制御部２２は、加工パターンデータ（加工によって印字すべき英数字等の文字、図形、記号等の印字パターン、印字サイズ、印字位置等を示すデータ）に基づく照射位置に、加工用レーザＬ１が照射されるように駆動モータ３６ｘ、３６ｙを駆動制御する。
【００２３】
また、制御部２２には、入力装置４０が接続されており、該入力装置４０は、様々なデータを制御部２２に入力するためのものであり、ユーザがデータを入力するためのキーボード、マウス、或いはタッチパネル等の入力インターフェースを有する。入力装置４０は、パーソナルコンピュータ等で構成されていてもよい。入力装置４０は、少なくとも加工パターンデータを制御部２２に入力する。
【００２４】
記憶部４２は、ハードディスクドライブ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の情報を記憶することができるものであり、入力装置４０によって入力された加工パターンデータを記憶する。記憶部４２には、所定のプログラムが記憶されており、制御部２２が該所定のプログラムを読み込むことによって、本実施の形態のレーザ加工装置１０として機能する。
【００２５】
制御部２２は、加工用レーザＬ１を用いてレーザ加工を行う前に、ガイド用レーザＬ２を用いることで、加工対象物Ｗ上にレーザ加工される印字パターンを表示させる。これにより、レーザ加工による印字のシミュレーションを行うことができる。具体的には、制御部２２は、入力装置４０によって入力された加工パターンデータに基づいて、ガイド用レーザ光源１４及び駆動モータ３６ｘ、３６ｙを駆動させることで、加工対象物Ｗ上にガイド用レーザＬ２を繰り返し走査させる。ある程度以上に高速で走査を繰り返すことで、加工対象物Ｗ上に加工パターンデータに基づく印字パターンが浮かびあがり（描画され）、ユーザは、予めレーザ加工を行う前に（加工パターン加工される印字パターン、その大きさ及び位置等）を加工対象物Ｗ上で視認することができる。
【００２６】
ユーザは、この加工対象物Ｗ上に浮かびあがった印字パターン等を観察して、印字パターン、印字サイズ、印字位置等に問題がないか否かを判断する。印字パターン、印字サイズ、印字位置等が所望するものと異なっている場合は、ユーザは入力装置４０に設けられた入力インターフェースを操作することで、加工パターンデータを修正することができる。
【００２７】
印字のシミュレーションの終了後に、制御部２２は、加工用レーザＬ１を用いて、加工対象物Ｗの表面をレーザ加工させて、印字パターンを印字させる。具体的には、制御部２２は、入力装置４０によって入力された加工パターンデータに基づいて、加工用レーザ光源１２及び駆動モータ３６ｘ、３６ｙを駆動させることで、加工用レーザＬ１を走査させて加工対象物Ｗの表面をレーザ加工する。これにより、加工対象物Ｗの表面上に加工パターンが印字される。
【００２８】
ここで、上述したように、ガイド用レーザＬ２は、可視光の波長帯域のレーザを用いるため、赤外波長であることが多い加工用レーザＬ１に比べ、ｆθレンズ２０における屈折率が大きくなる。つまり、ｆθレンズ２０の屈折率は、短波長であるほど大きくなる。これにより、ガイド用レーザＬ２の加工対象物Ｗ上における走査位置と、加工用レーザＬ１の加工対象物Ｗ上の照射位置はズレてしまう。したがって、加工パターンデータが同じであっても、ガイド用レーザＬ２の走査によって浮かびあがる加工パターンは、実際に加工用レーザＬ１を走査することで、加工対象物Ｗ上に印字される加工パターンとは異なる。
【００２９】
図２は、加工パターンデータが同一の場合における、加工用レーザＬ１によって加工対象物Ｗ上に印字される加工パターンと、ガイド用レーザＬ２の走査によって浮かびあがる加工パターンとの一例を示す図である。
【００３０】
実線は加工用レーザＬ１によって加工対象物Ｗ上に印字された加工パターンを示し、点線はガイド用レーザＬ２によって加工対象物Ｗ上に浮かびあがる加工パターンを示している。加工用レーザＬ１によって印字された加工パターンは、英文字「Ｅ」であるが、ガイド用レーザＬ２によって描画される加工パターンは、「Ｅ」という文字が歪んでしまう。また、ガイド用レーザＬ２は、加工用レーザＬ１に比べ、ｆθレンズ２０における屈折率が高いので、ガイド用レーザＬ２によって描画される加工パターンの大きさは、加工用レーザＬ１によって印字される加工パターンより小さくなる。
【００３１】
このガイドレーザＬ２により描画される加工パターンを加工用レーザＬ１によって印字される加工パターンと同一にするために、印字のシミュレーションにおいては、加工パターンデータを補正して、駆動モータ３６ｘ、３６ｙを駆動させる。
【００３２】
図３は、本実施の形態の照射位置の補正を説明するための図である。駆動モータ３６ｘ、３６ｙの回動位置が同じ場合に、加工用レーザＬ１がｆθレンズ２０を通過して加工対象物Ｗ上に照射された照射位置と、ガイド用レーザＬ２がｆθレンズ２０を通過して加工対象物Ｗ上に照射された照射位置とは、同じであることが好ましいが、ｆθレンズ２０の屈折率の関係でズレてしまう。
【００３３】
短波長であるガイド用レーザＬ２は、加工用レーザＬ１に比べ、ｆθレンズ２０における屈折率が高くなり、加工用レーザの加工対象物Ｗ上の照射位置に比べ内側に屈折する。
【００３４】
ガイド用レーザＬ２の加工用レーザＬ１に対する照射位置のズレは、ｆθレンズ２０の中心では０と考えられる。つまり、ｆθレンズ２０の中心では屈折率は略同一であり、ｆθレンズ２０の中心に入射したガイド用レーザＬ２の照射位置と加工用レーザＬ１の照射位置とは略同一と考えられる。したがって、ｆθレンズ２０の中心に入射した加工用レーザＬ１の照射位置を原点とし、該原点に遠くなるほど、ガイド用レーザＬ２の加工用レーザＬ１に対する照射位置のズレが大きくなる。
【００３５】
また、ｆθレンズ２０の波長による屈折率差によって生じる照射位置の位置ズレは、回転対称に発生するので、（ｘ，ｙ）座標ではなく２次元の極座標（ｒ，θ）が適している。ｆθレンズ２０によるガイド用レーザＬ２の加工用レーザＬ１に対する照射位置のズレ量Ａは、常にｒ（半径）方向にずれ、θ（回転）方向には殆どずれないと考えられる。したがって、ｆθレンズ２０によるガイド用レーザＬ２の加工用レーザＬ１に対する照射位置のズレ量は、Ａ（ｒ）で表すことができる。ズレ量Ａ（ｒ）は、θによらずｒのみの関数であることを意味する。
【００３６】
ズレ量Ａ（ｒ）をｒのべき級数で級数展開すると、以下のように表すことができる。なお、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、・・・等は係数であり、ｒは、加工用レーザの照射位置と原点との距離を示す。
【００３７】
【数３】
【００３８】
ズレ量Ａ（ｒ）は、なめらかな曲面であるｆθレンズ２０によって発生するものであることを考えると、級数のＫには２つの制約がある。第１の制約として、上述したように、ｆθレンズ２０の中心（ｒ＝０）ではガイド用レーザＬ２に対する加工用レーザＬ１の照射位置のズレ量は０と考えられるため、Ｋ０＝０となる。つまり、ｆθレンズ２０の波長による屈折率差によって生じる照射位置の位置ずれは、回転対称に発生するので回転の中心ではズレ方向が定義できず、方向まで含めたズレ量Ａ（ｒ）がｒ＝０で連続であるためには、ｒ＝０で、Ａ（ｒ）の値が０でなければならないからである。
【００３９】
第２の制約として、ガイド用レーザＬ２の加工用レーザＬ１に対するズレ量Ａ（ｒ）が、ｙ＝０のｘ軸上であり、ｒ＞０の場合は、ズレ量Ａ（ｒ）と、ズレ量を（ｘ，ｙ）座標で表したズレ量Ａ（ｘ）とは同じ関数となる。しかし、ｘの負の領域まで含めて考えると、Ａ（ｘ）は、ｘの全領域でなめらかであり、且つｘの±反転に対して対称でなければならない。したがって、２つの制約を考慮すると、ズレ量Ａ（ｒ）は、以下のように表すことができる。
【００４０】
【数４】
【００４１】
級数展開の初項のみで十分な精度が得られるため本実施の形態では、ズレ量Ａ（ｒ）は、以下のように表すことができる。
【００４２】
【数５】
【００４３】
したがって、事前に各ｆθレンズ２０に対してＫ２の値を測定しておけば、任意の照射位置（ｒ，θ）に対するガイド用レーザＬ２のズレ量を求めることができる。加工用レーザＬ１を照射位置（ｒ，θ）に照射するのに対し、ガイド用レーザＬ２を照射位置（ｒ＋Ａ（ｒ），θ）に照射するように、駆動モータ３６ｘ、３６ｙを駆動させてやれば、加工用レーザＬ１の照射位置とガイド用レーザＬ２との照射位置を同じにすることができる。
【００４４】
図４は、制御部２２の機能ブロック図である。制御部２２は、加工パターンデータ取得部５０、照射位置算出部５２、ズレ量算出部５４、補正部５６、及び光走査制御部５８とを備える。
【００４５】
加工パターンデータ取得部５０は、入力装置４０によって入力された加工パターンデータを取得する。加工パターンデータ取得部５０は、取得した加工パターンデータを照射位置算出部５２に出力する。
【００４６】
照射位置算出部５２は、加工パターンデータ（印字パターン、印字サイズ、印字位置等）に基づいて、照射位置（ｘ，ｙ）を複数算出する。この場合、ｘｙ座標の原点は、ｆθレンズ２０の中心に入射した加工用レーザＬ１の照射位置を原点とする。つまり、ｘｙ座標上の原点とｒθ座標上の原点は同一である。照射位置算出部５２は、算出した照射位置をズレ量算出部５４及び光走査制御部５８に出力する。光走査制御部５８は、加工用レーザ光源１２を駆動制御するとともに、該算出された複数の照射位置（ｘ，ｙ）に基づいて、光走査部１８を駆動制御する。これにより、加工用レーザＬ１を複数の照射位置（ｘ，ｙ）に照射させることができる。
【００４７】
ズレ量算出部５４は、算出した照射位置（ｘ，ｙ）に基づいて、ガイド用レーザＬ２を照射した場合におけるガイド用レーザＬ２の照射位置のズレ量Ａ（ｒ）を算出する。具体的には、加工用レーザＬ１の照射位置（ｘ，ｙ）を極座標（ｒ，θ）の座標系に変換する。そして、変換後のｒから数５を用いてズレ量Ａ（ｒ）を算出する。ｘｙ座標からｒθ座標への変換は、ｘ＝ｒ×ｓｉｎθ，ｙ＝ｒ×ｃｏｓθ、の関数を用いて変換することができる。
【００４８】
補正部５６は、算出されたズレ量Ａ（ｒ）を用いて、照射位置（ｘ，ｙ）を補正する。具体的には、ｒθ座標における照射位置（ｒ，θ）に、算出したズレ量Ａ（ｒ）を加算して、ｒθ座標における補正後の照射位置（ｒ´，θ）を算出する。ｒθ座標における補正後の照射位置（ｒ´，θ）は、（ｒ＋Ａ（ｒ），θ）となる。そして、該算出したｒθ座標上における補正後の照射位置（ｒ´，θ）をｘｙ座標に変換する。ｘｙ座標に変換後の補正後の照射位置（ｘ´，ｙ´）は、（ｒ´ｃｏｓθ，ｒ´ｓｉｎθ）となる。補正部５６は、補正した照射位置を、光走査制御部５８に出力する。
【００４９】
光走査制御部５８は、ガイド用レーザ光源１４を駆動制御するとともに、該算出された複数の補正後の照射位置（ｘ´，ｙ´）に基づいて光走査部１８を制御することで、加工パターンデータに基づく照射位置（ｘ，ｙ）にガイド用レーザＬ２を照射することできる。
【００５０】
次に、印字のシミュレーション時における制御部２２の動作を図５のフローチャートにしたがって説明する。加工パターンデータ取得部５０は、入力装置４０によって入力された加工パターンデータを取得する（ステップＳ１）。
【００５１】
次いで、照射位置算出部５２は、取得した加工パターンデータに基づいて、ｘｙ座標上における照射位置（ｘ，ｙ）を複数算出する（ステップＳ２）。
【００５２】
次いで、ズレ量算出部５４は、複数算出したｘｙ座標上の照射位置をｒθ座標上の照射位置（ｒ，θ）に変換する（ステップＳ３）。この変換は、ｘ＝ｒ×ｓｉｎθ、ｙ＝ｒ×ｃｏｓθの関数を用いて変換することができる。
【００５３】
次いで、ズレ量算出部５４は、ステップＳ３で変換された複数の照射位置（ｒ，θ）のｒから、数５を用いてそれぞれの照射位置（ｒ，θ）におけるズレ量Ａ（ｒ）を算出する（ステップＳ４）。
【００５４】
次いで、補正部５６は、それぞれの照射位置（ｒ，θ）と、算出したそれぞれの照射位置（ｒ，θ）におけるズレ量Ａ（ｒ）を用いて、ｒθ座標上における補正後の照射位置（ｒ´，θ）を複数算出する（ステップＳ５）。具体的には、ｒθ座標上における照射位置（ｒ，θ）に算出されたズレ量Ａ（ｒ）を加算して、（ｒ´，θ）を算出する。補正後の照射位置（ｒ´，θ）＝（ｒ＋Ａ（ｒ），θ）となる。
【００５５】
次いで、補正部５６は、算出したｒθ座標上における補正後の複数の照射位置（ｒ´，θ）をｘｙ座標上の照射位置（ｘ´，ｙ´）に変換する（ステップＳ６）。ｘｙ座標上の照射位置（ｘ´、ｙ´）は、（ｒ´ｃｏｓθ、ｒ´ｓｉｎθ）＝（（ｒ＋Ａ（ｒ））ｃｏｓθ，（ｒ＋Ａ（ｒ））ｓｉｎθ）となる。
【００５６】
次いで、光走査制御部５８は、補正後の照射位置（ｘ´，ｙ´）に基づいて、ガイド用レーザＬ２を走査させる（ステップＳ７）。具体的には、ガイド用レーザ光源１４を駆動制御するとともに、補正後の照射位置（ｘ´，ｙ´）に基づいて光走査部１８を駆動制御する。これにより、加工パターンデータに基づく複数の照射位置（ｘ，ｙ）にガイド用レーザＬ２を照射させることができる。
【００５７】
印字のシミュレーションが終了すると、光走査制御部５８は、加工用レーザ光源１２を駆動制御するとともに、複数の照射位置（ｘ，ｙ）に加工用レーザＬ１が照射されるように光走査部１８を駆動制御する。
【００５８】
このように、本実施の形態では、ガイド用レーザＬ２の加工用レーザＬ１に対する照射位置のズレは、半径方向に発生することに着目し、半径方向にズレる加工用レーザＬ１の照射位置とガイド用レーザＬ２の照射位置のズレ量Ａ（ｒ）を、加工用レーザＬ１の照射位置と前記原点との距離である半径のべき級数で級数展開した数式により求めるようにしたので、わざわざ複雑なテーブルを有する必要がなく、簡易にガイド用レーザＬ１の照射位置の補正精度を向上させることができる。
【００５９】
また、ズレ量Ａ（ｒ）は、級数展開の初項のみを用いて求めることができるので、係数Ｋ２を予め測定しておけばよく、わざわざ複雑なテーブルを有する必要がなく、簡易にガイド用レーザＬ２の照射位置の補正精度を向上させることができる。
【００６０】
なお、上記実施の形態では、級数展開の初項のみを用いてズレ量Ａ（ｒ）を算出するようにしたが、所定項まで（例えば、第１項〜第２項まで）を用いて求めるようにしてもよい。この場合であっても、複雑なテーブルを有する必要がなく、簡易にガイド用レーザＬ２の照射位置の補正精度を向上させることができる。
【００６１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００６２】
１０…レーザ加工装置 １２…加工用レーザ光源
１４…ガイド用レーザ光源 １６…ビームコンバイナ
１８…光走査部 ２０…ｆθレンズ
３２ｘ、３２ｙ…ガルバノスキャナ ３４ｘ、３４ｙ…ガルバノミラー
３６ｘ、３６ｙ…駆動モータ ４０…入力装置
４２…記憶部 ５０…加工パターンデータ取得部
５２…照射位置算出部 ５４…ズレ量算出部
５６…補正部 ５８…光走査制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工用レーザ出射部から出射される加工用レーザを収束レンズによって収束させて加工対象物に照射することにより、前記加工対象物に対して加工を行うレーザ加工装置であって、
前記加工用レーザの照射位置を視覚的に確認するために用いられる可視光の波長帯域のガイド用レーザを出射するガイド用レーザ出射部と、
前記加工用レーザと前記ガイド用レーザとが同軸上になるように、前記ガイド用レーザを案内する光案内部と、
前記加工用レーザ及び前記ガイド用レーザを走査させる光走査部と、
前記光走査部を駆動制御させる光走査制御部と、
前記収束レンズの中心に入射する加工用レーザの前記加工対象物上における照射位置を原点として、半径方向にずれる前記加工用レーザの照射位置とガイド用レーザの照射位置とのズレ量を、加工用レーザの照射位置と前記原点との距離である半径のべき級数で級数展開した数式により算出するズレ量算出部と、
算出された前記ズレ量を用いて、ガイド用レーザの照射位置を補正する補正部と、
を備え、
前記光走査制御部は、補正された前記照射位置に基づいて、前記ガイド用レーザを走査させることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ加工装置であって、
前記ズレ量算出部は、下記数１に示す前記級数展開した数式のうち、所定項までを用いてズレ量を算出することを特徴とするレーザ加工装置。
【数１】
（但し、Ａ（ｒ）：半径方向のズレ量，Ｋ２、Ｋ４、・・・Ｋ２ｎ：係数，ｒ：加工用レーザの照射位置と原点との距離）
【請求項３】
請求項２に記載のレーザ加工装置であって、
前記ズレ量算出部は、下記数２を用いてズレ量を算出することを特徴とするレーザ加工装置。
【数２】
【請求項１】
加工用レーザ出射部から出射される加工用レーザを収束レンズによって収束させて加工対象物に照射することにより、前記加工対象物に対して加工を行うレーザ加工装置であって、
前記加工用レーザの照射位置を視覚的に確認するために用いられる可視光の波長帯域のガイド用レーザを出射するガイド用レーザ出射部と、
前記加工用レーザと前記ガイド用レーザとが同軸上になるように、前記ガイド用レーザを案内する光案内部と、
前記加工用レーザ及び前記ガイド用レーザを走査させる光走査部と、
前記光走査部を駆動制御させる光走査制御部と、
前記収束レンズの中心に入射する加工用レーザの前記加工対象物上における照射位置を原点として、半径方向にずれる前記加工用レーザの照射位置とガイド用レーザの照射位置とのズレ量を、加工用レーザの照射位置と前記原点との距離である半径のべき級数で級数展開した数式により算出するズレ量算出部と、
算出された前記ズレ量を用いて、ガイド用レーザの照射位置を補正する補正部と、
を備え、
前記光走査制御部は、補正された前記照射位置に基づいて、前記ガイド用レーザを走査させることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ加工装置であって、
前記ズレ量算出部は、下記数１に示す前記級数展開した数式のうち、所定項までを用いてズレ量を算出することを特徴とするレーザ加工装置。
【数１】
（但し、Ａ（ｒ）：半径方向のズレ量，Ｋ２、Ｋ４、・・・Ｋ２ｎ：係数，ｒ：加工用レーザの照射位置と原点との距離）
【請求項３】
請求項２に記載のレーザ加工装置であって、
前記ズレ量算出部は、下記数２を用いてズレ量を算出することを特徴とするレーザ加工装置。
【数２】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−３０２５１（Ｐ２０１２−３０２５１Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７１６０６（Ｐ２０１０−１７１６０６）
【出願日】平成２２年７月３０日（２０１０．７．３０）
【出願人】（０００１６１３６７）ミヤチテクノス株式会社 (103)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月３０日（２０１０．７．３０）
【出願人】（０００１６１３６７）ミヤチテクノス株式会社 (103)
【Ｆターム（参考）】
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