WO2013038606A1

WO2013038606A1 - レーザ加工装置およびレーザ加工方法

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Publication number: WO2013038606A1
Application number: PCT/JP2012/005399
Authority: WO
Inventors: 和英伊左次; 学西原
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2013-03-21
Also published as: TW201315554A

Abstract

本発明は、穴加工を行う板厚が均一でなくても、あるいは、加工テーブルの表面の高さが一定でなくても、基板表面において均一な穴加工が行うことができるようにしたものである。本発明のレーザ加工装置は、レーザ発振器と、ＸＹテーブルと、ｆθレンズとガルバノスキャナを少なくとも有してレーザ光の照射位置を制御する加工ヘッド部と、高さ測定部と、を備え、高さ測定部によって被加工物の所定位置の表面高さのデータを予め測定し、表面高さのデータによって平面度データを算出し、これに基づき、被加工物の表面に対して前記ｆθレンズのＺ軸方向の位置を補正し、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレをガルバノスキャナにより補正して、被加工物を加工する構成からなる。

Description

レーザ加工装置およびレーザ加工方法

　本発明は、レーザ光を利用してプリント配線基板などの基板本体にスルーホールやビアホールを設けて加工するレーザ加工装置およびレーザ加工方法に関する。

　近年、電子機器の小型化および軽量化が求められているが、これらを実現するために多層プリント配線基板による、電子部品の高密度実装が進められている。この高密度実装を実現するためには、１枚の多層プリント配線基板に形成するインタースティシャル・バイア・ホール（以下、「ＩＶＨ」とする。）の穴数を増加する、穴を小径化する、および穴を高密度化することになる。そのためには、プリント配線基板用の加工装置、例えばレーザ光を利用してプリント配線基板上を加工するレーザ加工装置において、ＩＶＨの穴加工精度を高精度化することが求められる。穴加工を高精度に行うためには、加工するプリント配線基板の表面の凹凸を的確に把握して、レーザ加工装置から出射されるレーザ光を加工する表面ごとに連続して集光するように制御する必要がある。

　図１８は、従来のレーザ加工装置１００の概略構成図を示す。図１８に示すレーザ加工装置１００において、制御装置１０１は、レーザ発振器１０２、ガルバノ装置１０３、加工テーブル１０４、板厚検出装置１０５の制御を行う。レーザ発振器１０２は、例えばプリント配線基板などを加工するレーザ光１０６を出力する。ガルバノ装置１０３は、例えば２軸のモータと各々のモータ出力端に取り付けられたミラーによって構成されており、このミラーによりレーザ光１０６の進行方向を決定し、位置決めを行う。集光レンズ１０７は、レーザ光１０６を集光する。板厚検出装置１０５は、被溶接物であるプリント配線基板１０８の厚さ検出を行う。加工テーブル１０４は、加工するプリント配線基板１０８を搭載し、位置決めを行う。

　次にレーザ加工装置１００の動作について簡単に説明する。レーザ発振器１０２から出力されたレーザ光１０６は、ガルバノ装置１０３により進行方向を決定された後に、集光レンズ１０７によりプリント配線基板１０８上の所定の位置に集光されて照射される。プリント配線基板１０８に対して、このレーザ光１０６を照射することにより、穴加工が行われる。

　予め、ワークとなるプリント配線基板１０８を載置する加工テーブル１０４の表面の高さを格子状に測定しておく。次に加工に先立ち、加工テーブル１０４上に載置されたプリント配線基板１０８の上面の任意の点Ｐｓｔの高さＨｓｔを測定する。点Ｐｓｔを囲む先に格子状に測定した４点の、加工テーブル１０４の表面の高さを用いて、演算により、点Ｐｓｔにおける、加工テーブル１０４の表面の高さｈｓｔを求める。そして、測定された高さＨｓｔと演算により得られた高さｈｓｔとの差をプリント配線基板１０８の板厚Ｔとする。そして、他の加工位置Ｐｒｅｆにおけるプリント配線基板１０８の上面の高さＨｒｅｆを、マトリックス状に測定した加工テーブル１０４の表面の高さから演算される当該位置におけるテーブル表面高さｈｒｅｆと板厚Ｔとの和としてレーザ光１０６の結像位置ＰＬを定めている。

　このように、任意の１箇所のプリント配線基板１０８の上面の高さＨｓｔを測定するだけで、他のプリント配線基板１０８の上面の高さを精度良く推定することができ、穴加工の加工品質を低下させることなく加工能率を向上させることができるとしている（例えば、特許文献１参照）。

　しかしながら、実際のレーザ加工装置においては、加工するプリント配線基板の板厚が均一であるとは限らず、基板表面に対するレーザ光の結像位置が、表面に対してずれ、その結果、穴形状が歪むとともに加工位置がずれるという課題を有していた。

特開２００８－７３８０６号公報

　本発明は、この課題を解決するものであり、穴加工を行うプリント配線基板の板厚が均一でなくても、あるいは、加工テーブルの表面の高さが一定でなくても、穴加工の加工精度を向上させて、基板表面において連続して均一な穴加工が行うことができるレーザ加工装置およびレーザ加工方法を提供する。

　上記目的を達成するために、本発明のレーザ加工装置は、レーザ光を出射するレーザ発振器と、被加工物を保持するＸＹテーブルと、上記被加工物の加工面に対し垂直なＺ軸方向に移動可能に設置され、ｆθレンズとガルバノスキャナを少なくとも有して上記レーザ光の照射位置を制御する加工ヘッド部と、上記被加工物のＺ軸方向の表面高さを測定する高さ測定部と、を備え、上記高さ測定部によって上記被加工物の所定位置の表面高さのデータを予め測定し、上記表面高さのデータによって少なくともガルバノスキャナのスキャンエリア内における被加工物の所定位置のＺ軸方向の高さを示す平面度データを算出し、上記平面度データに基づき、上記被加工物の表面に対して上記ｆθレンズのＺ軸方向の位置を補正し、上記被加工物のレーザ加工位置の平面度データと補正後のｆθレンズのＺ軸方向の位置に基づき、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレを上記ガルバノスキャナにより補正して、上記被加工物を加工する構成からなる。

　この構成により、穴加工を行うプリント配線基板の板厚が均一でなくても、あるいは、加工テーブルの表面高さが一定でなくても、被加工物の表面に対してレーザ光を所望のビーム形状に精度よく結像できるとともに加工位置のズレも抑制できるので、穴加工の加工精度を向上させて、被加工物の表面の穴加工を連続して均一に行うことができる。

　また、本発明のレーザ加工装置は、レーザ光を出射するレーザ発振器と、被加工物を保持するＸＹテーブルと、被加工物の加工面に対し垂直なＺ軸方向に移動可能に設置され、ｆθレンズとガルバノスキャナを少なくとも有してレーザ光の照射位置を制御する加工ヘッド部と、２次元レーザ変位センサを有し、被加工物のＺ軸方向の表面高さの分布である平面度データを測定する平面度測定部と、を備え、加工ヘッド部が被加工物の表面の該当するスキャンエリアを加工する前に、スキャンエリアを２次元レーザ変位センサによりスキャンしてスキャンエリアの平面度データを測定し、平面度データに基づき被加工物の表面に対して前記ｆθレンズのＺ軸方向の位置を補正し、被加工物のレーザ加工位置の平面度データと補正後のｆθレンズのＺ軸方向の位置に基づき、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレをガルバノスキャナにより補正して、被加工物を加工する構成からなる。

　この構成により、穴加工を行うプリント配線基板の板厚が均一でなくても、あるいは、加工テーブルの表面高さが一定でなくても、被加工物の表面に対してレーザ光を所望のビーム形状に精度よく結像できるとともに加工位置のズレも抑制できるので、穴加工の加工精度を向上させて、被加工物の表面の穴加工を連続して均一に行うことができる。また、スキャンエリア全体の表面高さを正確かつ詳細に測定できるので、さらに被加工物の表面の穴加工を連続して均一かつ高精度に行うことができる。

　また、本発明のレーザ加工装置は、レーザ光を出射するレーザ発振器と、被加工物を保持するＸＹテーブルと、被加工物の加工面に対し垂直なＺ軸方向に移動可能に設置され、ｆθレンズとガルバノスキャナを少なくとも有してレーザ光の照射位置を制御する加工ヘッド部と、２次元レーザ変位センサを有し、被加工物のＺ軸方向の表面高さを測定する高さ測定部と、を備え、高さ測定部は、被加工物をローディングするローディング台とＸＹテーブルとの間に測定台を含んで配置され、被加工物がＸＹテーブルに載置される前に、被加工物の加工すべきエリア全ての表面高さの分布を予め測定し、表面高さの分布のデータに基づいて、加工時の被加工物のＺ軸方向の高さを示す平面度データを算出し、平面度データに基づき被加工物の表面に対して前記ｆθレンズのＺ軸方向の位置を補正し、被加工物のレーザ加工位置の平面度データと補正後のｆθレンズのＺ軸方向の位置に基づき、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向およびＹ軸方向のズレをガルバノスキャナにより補正して、被加工物を加工する構成としてもよい。

　この構成により、穴加工を行うプリント配線基板の板厚が均一でなくても、あるいは、加工テーブルの表面高さが一定でなくても、被加工物の表面に対してレーザ光を所望のビーム形状に精度よく結像できるとともに加工位置のズレも抑制できるので、穴加工の加工精度を向上させて、被加工物の表面の穴加工を連続して均一に行うことができる。また、被加工物の加工すべきエリア全ての表面高さの分布を予め測定しているので、連続して効率よく被加工物のレーザ加工を行うことができる。

　また、本発明のレーザ加工方法は、レーザ光を出射するレーザ発振器と、被加工物を保持するＸＹテーブルと、被加工物の加工面に対し垂直なＺ軸方向に移動可能に設置され、ｆθレンズとガルバノスキャナを少なくとも有してレーザ光の照射位置を制御する加工ヘッド部と、被加工物のＺ軸方向の表面高さを測定する高さ測定部と、を備えたレーザ加工装置を用いて被加工物を加工するレーザ加工方法であって、高さ測定部によって被加工物の所定位置の表面高さのデータを予め測定し、表面高さのデータによって少なくともガルバノスキャナのスキャンエリア内における被加工物の所定位置のＺ軸方向の高さを示す平面度データを算出し、平面度データに基づき、被加工物の表面に対して前記ｆθレンズのＺ軸方向の位置を補正し、被加工物のレーザ加工位置の平面度データと補正後のｆθレンズのＺ軸方向の位置に基づき、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレを前記ガルバノスキャナにより補正して、被加工物を加工する方法からなる。

　この方法により、穴加工を行うプリント配線基板の板厚が均一でなくても、あるいは、加工テーブルの表面高さが一定でなくても、被加工物の表面に対してレーザ光を所望のビーム形状に精度よく結像できるとともに加工位置のズレも抑制できるので、穴加工の加工精度を向上させて、被加工物の表面の穴加工を連続して均一に行うことができる。

　また、本発明のレーザ加工方法は、レーザ光を出射するレーザ発振器と、被加工物を保持するＸＹテーブルと、被加工物の加工面に対し垂直なＺ軸方向に移動可能に設置され、ｆθレンズとガルバノスキャナを少なくとも有してレーザ光の照射位置を制御する加工ヘッド部と、２次元レーザ変位センサを有し、被加工物のＺ軸方向の表面高さの分布である平面度データを測定する平面度測定部と、を備えたレーザ加工装置を用いて被加工物を加工するレーザ加工方法であって、加工ヘッド部が被加工物の表面の該当するスキャンエリアを加工する前に、スキャンエリアを２次元レーザ変位センサによりスキャンしてスキャンエリアの平面度データを測定し、平面度データに基づき被加工物の表面に対してｆθレンズのＺ軸方向の位置を補正し、被加工物のレーザ加工位置の平面度データと補正後のｆθレンズのＺ軸方向の位置に基づき、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレをガルバノスキャナにより補正して、被加工物を加工する方法からなる。

　この方法により、穴加工を行うプリント配線基板の板厚が均一でなくても、あるいは、加工テーブルの表面高さが一定でなくても、被加工物の表面に対してレーザ光を所望のビーム形状に精度よく結像できるとともに加工位置のズレも抑制できるので、穴加工の加工精度を向上させて、被加工物の表面の穴加工を連続して均一に行うことができる。また、スキャンエリア全体の表面高さを正確かつ詳細に測定できるので、さらに被加工物の表面の穴加工を連続して均一かつ高精度に行うことができる。

　また、本発明のレーザ加工方法は、レーザ光を出射するレーザ発振器と、被加工物を保持するＸＹテーブルと、被加工物の加工面に対し垂直なＺ軸方向に移動可能に設置され、ｆθレンズとガルバノスキャナを少なくとも有してレーザ光の照射位置を制御する加工ヘッド部と、２次元レーザ変位センサを有し、被加工物のＺ軸方向の表面高さを測定する高さ測定部と、を備え、高さ測定部は、被加工物をローディングするローディング台とＸＹテーブルとの間に測定台を含んで配置されたレーザ加工装置を用いて被加工物を加工するレーザ加工方法であって、被加工物が前記ＸＹテーブルに載置される前に、被加工物の加工すべきエリア全ての表面高さの分布を予め測定し、表面高さの分布のデータを基づいて、加工時の被加工物のＺ軸方向の高さを示す平面度データを算出し、平面度データに基づき被加工物の表面に対して前記ｆθレンズのＺ軸方向の位置を補正し、被加工物のレーザ加工位置の平面度データと補正後のｆθレンズのＺ軸方向の位置に基づき、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向およびＹ軸方向のズレをガルバノスキャナにより補正して、被加工物を加工する方法からなる。

　この方法により、穴加工を行うプリント配線基板の板厚が均一でなくても、あるいは、加工テーブルの表面高さが一定でなくても、被加工物の表面に対してレーザ光を所望のビーム形状に精度よく結像できるとともに加工位置のズレも抑制できるので、穴加工の加工精度を向上させて、被加工物の表面の穴加工を連続して均一に行うことができる。また、被加工物の加工すべきエリア全ての表面高さの分布を予め測定しているので、連続して効率よく被加工物のレーザ加工を行うことができる。

　本発明のレーザ加工装置およびレーザ加工方法によれば、穴加工を行うプリント配線基板の板厚が均一でなくても、あるいは、加工テーブルの表面高さが一定でなくても、被加工物の表面に対してレーザ光を所望のビーム形状に精度よく結像できるとともに加工位置のズレも抑制できる。これにより、穴加工の加工精度を向上させて、被加工物の表面の穴加工を連続して均一に行うことができる。

図１は、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置の概略構成を示す斜視図である。図２は、被加工物の表面を複数のスキャンエリアに分割した様子を示す平面図である。図３は、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置の要部である加工ヘッド部と被加工物の近傍を模式的に示す斜視図である。図４Ａは、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置において、加工ヘッド部とガルバノミスキャナにより、レーザ光の光路を変更してレーザ加工を行う例を示す側面図である。図４Ｂは、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置において、加工ヘッド部とガルバノミスキャナにより、レーザ光の光路を変更してレーザ加工を行う例を示す側面図である。図５は、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置の要部である加工ヘッド部と被加工物の近傍を模式的に示す斜視図である。図６Ａは、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置の高さ測定部により被加工物の表面高さを測定した例を示す図で、表面に沿った２次元方向の表面高さ分布を示す図である。図６Ｂは、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置の高さ測定部により被加工物の表面高さを測定した例を示す図で、測定点での表面高さをヒストグラムにして表面高さの分布を示す図である。図７は、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置の概略構成を示すブロック図である。図８は、図４のレーザ加工装置の光学位置決め部である加工座標補正量算出部の具体的な動作を示すブロック図である。図９は、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工方法のフローチャートである。図１０は、本発明の実施の形態１にかかる他のレーザ加工装置の要部の斜視図である。図１１は、本発明の実施の形態２にかかるレーザ加工装置の要部を示す斜視図である。図１２は、本発明の実施の形態２にかかるレーザ加工装置に使用される２次元レーザ変位センサの一例を示す模式図である。図１３は、本発明の実施の形態２にかかるレーザ加工装置に使用される２次元レーザ変位センサの動作を示す斜視図である。図１４は、本発明の実施の形態３にかかるレーザ加工装置の要部を示す斜視図である。図１５Ａは、本発明の実施の形態３にかかるレーザ加工装置の加工ヘッド部近傍の側面図で、平面度測定部により被加工物の表面の平面度データを測定していることを示す側面図である。図１５Ｂは、本発明の実施の形態３にかかるレーザ加工装置の加工ヘッド部近傍の側面図で、平面度測定部が収納部に収納されて、被加工物の表面がレーザ加工されていることを示す図である。図１６は、本発明の実施の形態４にかかるレーザ加工装置の要部を示す斜視図である。図１７Ａは、本発明の実施の形態４にかかるレーザ加工装置が、レーザ加工工程の前後に利用するローディング台とアンローディング台とに挟まれて配置されている通常の構成図である。図１７Ｂは、本発明の実施の形態４にかかるレーザ加工装置が、レーザ加工工程の前後に利用するローディング台とアンローディング台とに挟まれて配置されている構成図で、ローディング台とレーザ加工装置本体との間に測定ポジションが挿入されて配置された構成図である。図１８は、従来のレーザ加工装置の概略構成図である。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ構成要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合もある。また、図面は、理解しやすくするためにそれぞれの構成要素を主体に模式的に示している。

　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置１０の概略構成を示す斜視図で、図２は、被加工物１１の表面１１ａを複数のスキャンエリア１１ｂに分割した様子を示す平面図である。図３および図５は、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置１０の要部である加工ヘッド部１３と被加工物１１の近傍を模式的に示す斜視図である。図４Ａ、図４Ｂは、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置１０において、加工ヘッド部１３とガルバノスキャナ２３、２４により、レーザ光１２の光路を変更してレーザ加工を行う例を示す側面図である。図６Ａ、図６Ｂは、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置１０の高さ測定部２５により被加工物の表面高さを測定した例を示す図で、図６Ａは、表面に沿った２次元方向の表面高さ分布を示す図、図６Ｂは、測定点での表面高さをヒストグラムにして表面高さの分布を示す図である。

　図１に示すように、本実施の形態１のレーザ加工装置１０は、レーザ光１２を出射するレーザ発振器１６と、被加工物１１を保持するＸＹテーブル１５と、加工ヘッド部１３と、高さ測定部２５と、を備えている。ここで、加工ヘッド部１３は、被加工物１１の加工面１１ｋに対し垂直な、矢印１２ａに沿ったＺ軸方向に移動可能に設置され、ｆθレンズ１３ｂとガルバノスキャナ２３、２４を少なくとも有してレーザ光１２の照射位置１２ｂを制御する。高さ測定部２５は、被加工物１１のＺ軸方向の表面高さ１１ｇを測定する。そして、本実施の形態１のレーザ加工装置１０は、高さ測定部２５によって被加工物１１の所定位置の表面高さのデータを予め測定し、表面高さのデータによって少なくともガルバノスキャナ２３、２４のスキャンエリア１１ｂ内における被加工物１１の所定位置のＺ軸方向の高さを示す平面度データを算出する。そして、本実施の形態１のレーザ加工装置１０は、平面度データに基づき、被加工物１１の表面１１ａに対してｆθレンズ１３ｂのＺ軸方向の位置を補正する。そして、本実施の形態１のレーザ加工装置１０は、被加工物１１のレーザ加工位置の平面度データと補正後のｆθレンズ１３ｂのＺ軸方向の位置に基づき、詳細は後述するが、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレをガルバノスキャナ２３、２４により補正して、被加工物１１を加工する構成としている。

　この構成により、穴加工を行う被加工物１１、例えばプリント配線基板の板厚が均一でなくても、あるいは、載置台の板厚が均一でなくても、あるいは、加工テーブルであるＸＹテーブル１５の表面の高さが一定でなくても、被加工物１１の表面１１ａに対してレーザ光１２を所望のビーム形状に精度よく結像できるとともに加工位置のズレも抑制できる。これにより、穴加工の加工精度を向上させて、被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一に行うことができる。

　次に本実施の形態１のレーザ加工装置１０の基本的な動作について説明する。図１に示すように、加工用のレーザ光１２を出射するレーザ発振器１６は、配線１７ａを介して制御部１７に接続されている。制御部１７により通電されたレーザ発振器１６は、例えば波長３５５ｎｍ、出力１０Ｗの紫外（ＵＶ）レーザ光を出射する。この出射されたレーザ光１２は、平行光線にコリメートされて、２つのミラー１８により進行方向を曲げられた後、２つのレンズ１９とアイリス２１とにより被加工物１１に照射されて適切に穴加工ができるビーム形状に整形される。整形されたレーザ光１２は２つのミラー１８で反射され、アイリス２１を通過して加工ヘッド部１３に入射する。そして、レーザ光１２は、加工ヘッド部１３の光学系により位置決めされて被加工物１１、例えば厚さ１ｍｍのプリント配線基板の表面１１ａの加工点２２に照射されて穴加工が行われる。ここで、加工ヘッド部１３の光学系は、図１に示すように、被加工物１１の表面１１ａをＸ方向に走査するガルバノスキャナ２３と、Ｙ方向に走査するガルバノスキャナ２４と、エフシータレンズ（以下、「ｆθレンズ」とする。）１３ｂと、を少なくとも有して構成される。この構成により、ｆθレンズ１３ｂの下部に位置する被加工物１１の少なくとも１つのスキャンエリア１１ｂを含む領域を光学的に走査できる。なお、スキャンエリア１１ｂから十分に離れたスキャンエリア１１ｂの表面１１ａを加工する時には、駆動部１５ａおよび駆動部１５ｂによりＸＹテーブル１５を駆動して、この上に置かれた載置台１４上の被加工物１１の加工したいスキャンエリア１１ｂを相対的に加工ヘッド部１３の下部に移動させて穴加工を行う。

　ところで、加工ヘッド部１３は、図２に示す被加工物１１の表面１１ａを光学的に認識し、かつＸＹテーブル１５の加工テーブル制御部（図示せず）で認識する被加工物１１の位置座標と関連付けて認識する。これにより、被加工物１１の表面１１ａを複数のスキャンエリア１１ｂに分割して認識し、この分割したスキャンエリア１１ｂ毎にその内部の穴加工を行う。さらに、スキャンエリア１１ｂの加工を開始する時には、被加工物１１の表面１１ａに低出力のレーザ光１２を照射して、表面１１ａの所定の測定点１１ｄの位置ｐと高さｈ（表面高さ１１ｇ）を測定する。すなわち、図２に示すように、加工ヘッド部１３は、スキャンエリア１１ｂおよびスキャンエリア１１ｂを囲む領域１１ｃのうちの少なくとも３点の測定点１１ｄの位置ｐと表面１１ａの表面高さｈを測定する。そして、加工ヘッド部１３は、図２に示すように、少なくとも３点の測定点の位置ｐと表面１１ａの表面高さｈの測定値からスキャンエリア１１ｂ全体の表面高さ１１ｇのデータを算出し、平面度データを算出する。この平面度データに基づき、被加工物１１の表面１１ａに対してｆθレンズ１３ｂのＺ軸方向の位置を、例えば図１に示すＺ軸移動機構７７を用いて補正する。そして、本実施の形態１のレーザ加工装置１０は、被加工物１１のレーザ加工位置の平面度データと補正後のｆθレンズ１３ｂのＺ軸方向の位置に基づき、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレをガルバノスキャナ２３、２４により補正して、被加工物１１を加工する構成としている。

　この構成により、例えば被加工物１１である、穴加工を行うプリント配線基板の板厚が均一でなくても、あるいは、載置台の板厚が均一でなくても、あるいは、加工テーブルであるＸＹテーブル１５の表面の高さが一定でなくても、穴加工の加工精度を向上させて、基板の表面１１ａにおいて均一な穴加工を行うことができる。

　また、高さ測定部２５は、例えば図１に示すように加工ヘッド部１３に付属するように設けられている。この高さ測定部２５により、図２に示すようにスキャンエリア１１ｂおよびスキャンエリア１１ｂを囲む領域１１ｃのうちの少なくとも所定位置の３点の測定点１１ｄの表面高さ１１ｇを測定する。そして、本実施の形態１のレーザ加工装置１０は、測定点１１ｄの位置と表面高さ１１ｇからスキャンエリア１１ｂ全体の表面高さ１１ｇの分布を算出して、平面度データを算出する構成としている。

　この構成により、表面高さ１１ｇを適切な位置でサンプリングして測定でき、さらに被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一かつ高精度に行うことができる。

　また、図２に示すように、高さ測定部２５によりスキャンエリア１１ｂを囲む四辺形の４点の頂点位置の表面高さ１１ｇを測定し、測定点１１ｄの位置と表面高さ１１ｇからスキャンエリア１１ｂ全体の表面高さ１１ｇの分布を算出して、平面度データを算出する構成としてもよい。

　また、図２に示すように、１つのスキャンエリア１１ｂを囲む、３点または４点の測定点１１ｄの表面高さ１１ｇを基に平面近似または曲面近似により、スキャンエリア１１ｂの所望の位置の表面高さ１１ｇを算出し、平面度データを算出する構成としてもよい。すなわち、３点または４点の測定点１１ｄで囲まれたスキャンエリア１１ｂの内側のそれぞれの位置の表面高さ１１ｇは、スキャンエリア１１ｂを取り囲む３点または４点の測定点１１ｄの表面高さ１１ｇの値から平面近似または曲面近似により求められる。なお、この平面近似または曲面近似を行う時には、スキャンエリア１１ｂを取り囲む３点または４点以外に、スキャンエリア１１ｂに隣接する他の測定点１１ｄを参照して用いてもよい。

　この構成により、例えば被加工物１１である、穴加工を行うプリント配線基板の板厚が均一でなくても、あるいは、加工テーブルであるＸＹテーブル１５の表面高さ１１ｇが一定でなくても、所望の位置の穴加工の加工精度を向上させて、基板表面において均一な穴加工が行うことができる。

　また、高さ測定部２５による表面高さ１１ｇのデータの測定は、被加工物１１の加工するスキャンエリア１１ｂをＸＹテーブル１５により位置決めした後であり、かつ、スキャンエリア１１ｂの加工を開始するまでの間に行う構成としてもよい。

　この構成により、ＸＹテーブル１５も動かずに静止した状態で、レーザ加工も行われる前なので加工による熱などの影響もなく測定ができる。これにより、表面高さ１１ｇの測定を予め精度よく行うことができ、さらに被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一かつ高精度に行うことができる。

　また、図１に示すように、本実施の形態１のレーザ加工装置１０は、レーザ加工を行うレーザ発振器１６から低出力のレーザ光１２を出射するのではなく、低出力のレーザ光１２を照射するレーザ光源２６をさらに備え、高さ測定部２５は、複数のセンサ（図示せず）を有している構成としてもよい。そして、レーザ加工装置１０は、被加工物１１の表面１１ａに照射された低出力のレーザ光１２を複数のセンサで受光することにより、表面高さ１１ｇを測定する構成としてもよい。そして、例えば、加工ヘッド部１３のｆθレンズ１３ｂの筐体２５ａに配置された高さ測定部２５は、内部に複数のセンサ（図示せず）を有している。そして、被加工物１１の表面１１ａに照射された低出力のレーザ光１２からの反射光を複数のセンサで受光することにより、スキャンエリア１１ｂ全体の表面高さ１１ｇのデータを予め測定して平面度データを算出する。なお、レーザ光源２６は、半導体レーザなどのレーザ光１２を照射する発光素子２６ａに加えて、レーザ光１２が被加工物１１の表面１１ａに反射して戻ってくる光を受光するフォトダイオードやラインセンサなどの受光素子２６ｂを１つの筐体の中に有していてもよい。この受光素子２６ｂや高さ測定部２５の複数のセンサで受光した受光信号を基に、加工ヘッド部１３のＺ軸方向の位置や移動距離を加味して、高さ測定部２５および制御部１７によりスキャンエリア１１ｂ全体の表面高さ１１ｇを示す平面度データを算出する。

　この構成により、被加工物１１の表面１１ａを広い範囲で測定することができ、このデータに基づき、被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一かつ高精度に行うことができる。

　図３は、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置１０の要部である加工ヘッド部１３と被加工物１１の近傍を模式的に示す斜視図である。図３に示すように加工ヘッド部１３は、ｆθレンズ１３ｂとガルバノスキャナ２３、２４を有し、ｆθレンズ１３ｂの筐体２５ａの側面には、高さ測定部２５が配置されている。レーザ加工用のレーザ光１２は、被加工物１１の表面１１ａのスキャンエリア１１ｂの一部に照射されている。高さ測定部２５は、その内部に複数のレーザ光源（図示せず）と複数の受光センサ（図示せず）を有し、被加工物１１に照射されたレーザ光源から出射されたレーザ光１２ｃ、１２ｄを複数の受光センサで受光することにより、表面高さ１１ｇを測定する構成としている。そして、高さ測定部２５は、隣接する測定点１１ｄの間をレーザ光１２ｃ、１２ｄにより走査して、スキャンエリア１１ｂを囲む四辺形の辺に沿って表面高さ１１ｇの分布を測定し、平面度データを算出する構成としている。

　次に本実施の形態１のレーザ加工装置１０において、加工ヘッド部１３が、被加工物１１のレーザ加工位置の平面度データと補正後のｆθレンズ１３ｂのＺ軸方向の位置に基づき、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレをガルバノスキャナ２３、２４により補正して、被加工物１１を加工する動作について具体的に説明する。図４Ａ、図４Ｂは、本実施の形態１にかかるレーザ加工装置１０において、加工ヘッド部１３のｆθレンズ１３ｂとガルバノスキャナ２３、２４により、レーザ光１２の光路を変更してレーザ加工を行う例を示す側面図である。

　一般的に光を走査する装置として、多くの場合、ミラーを用いてＸ軸方向に走査するモータとＹ軸方向に走査するモータから構成されるガルバノスキャナを採用し、ｆθレンズと組み合わせて使用する構成としている。ｆθレンズは、その焦点位置でレーザ光を走査すれば、走査されたレーザ光はｆθレンズにより屈折し、被加工物であるプリント基板の表面に対して垂直に照射される。しかしながら、レーザ光を走査する、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のガルバノスキャナのそれぞれのミラーを同時にｆθレンズの焦点位置に配置して走査することは物理的に不可能であり、少なくとも一方のミラーは、焦点位置からずらした位置に配置している。このことにより、プリント基板の表面に対して、レーザ光の照射方向が垂直方向からずれる。その結果、被加工物の実際の高さが、被加工物の平面度の精度が悪いなどの要因により、予め高さ測定を行っていた値からずれると、そのズレの量に応じて、加工位置がずれてしまう。

　図４Ａに示すように、被加工物１１である、例えばプリント配線基板の表面１１ａは、Ｚ軸方向に数μｍから数十μｍ程度の凹凸を有している。すなわち、プリント配線基板の表面高さを測定した面であり、当初のレーザ加工を行う位置Ｐ０は、Ｚ軸方向に沿って中心値の表面高さ１１ｇから高さ補正値１１ｈだけ下部にズレて位置している。ここでは、説明をわかり易くするためにプリント基板の所定の面を基準面１１ｆとする。この高さ補正値１１ｈのズレは、高さ測定部２５により測定したプリント配線基板のスキャンエリア１１ｂの平面度データから補正値として求められる。図４Ａにおいて、加工ヘッド部１３およびガルバノスキャナ２３、２４を含んで構成される光学系は、レーザ発振器１６から照射されるレーザ光１２を表面１１ａの位置Ｐ１に導いている。すなわち、プリント配線基板の高さ分布のばらつきにより、レーザ光１２が到達する位置がＰ０からＰ１に精度誤差１１ｊの距離だけズレている。レーザ光１２は、位置Ｐ０と中心値の表面高さ１１ｇが交わるポイントＰＺに焦点を結ぶように、本来、光学系が構成されているが、図４Ａでは、Ｐ１に到達しデフォーカスしている。すなわち、Ｚ軸方向にも高さ補正値１１ｈだけズレている。

　ところで、レーザ加工を行うのは表面１１ａの位置Ｐ０であるので、図４Ｂに示すように、精度誤差１１ｊの位置ズレを解消するように光学系によりレーザ光１２の照射位置を位置Ｐ１から位置Ｐ０に変えて、かつ、位置Ｐ０にて焦点を結ぶように導く必要がある。そのために、本実施の形態１のレーザ加工装置１０は、被加工物１１の表面１１ａに対してｆθレンズ１３ｂのＺ軸方向の位置を補正する。そして、被加工物１１のレーザ加工位置の平面度データと補正後のｆθレンズ１３ｂのＺ軸方向の位置に基づき、レーザ加工装置１０は、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレをガルバノスキャナ２３、２４により補正して、被加工物１１を加工する。すなわち、図４Ｂに示すように、表面１１ａに対してｆθレンズ１３ｂのＺ軸方向の位置を補正するために、加工ヘッド部１３は、矢印１３ｃに沿ってＺ軸方向の下部に高さ補正値１１ｈだけ移動する。そうすると、レーザ光１２は、表面１１ａに対して図４Ａの位置Ｐ１から、位置Ｐ２に照射位置を変えて焦点を結ぶ。しかしながら、Ｚ軸方向のズレを補正したことにより、Ｘ軸およびＹ軸を含む平面では、位置Ｐ２は、図４Ｂに示すように位置Ｐ０から距離１１ｍだけズレているので、ガルバノスキャナ２３、２４を少し回転方向に動作させることにより、このＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレを補正する。これにより、レーザ光１２は、表面１１ａにおいて、破線で示すように位置Ｐ０を照射位置とし、この位置Ｐ０で焦点を結ぶことができる。

　この構成により、例えば被加工物１１である、穴加工を行うプリント配線基板の板厚が均一でなくても、あるいは、加工テーブルであるＸＹテーブル１５の表面１５ｓの高さが一定でなくても、穴加工の加工精度を向上させて、基板の表面１１ａにおいて均一な穴加工が行うことができる。

　なお、図５に示すように、加工ヘッド部１３に配置された高さ測定部２５は、複数の接触式センサ２５ｃを有し、複数の接触式センサ２５ｃを被加工物１１の表面１１ａに接触させることにより、表面高さ１１ｇを測定する構成としてもよい。

　図６Ａ、図６Ｂは、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置１０の高さ測定部２５により被加工物１１の表面高さ１１ｇを測定した例を示す。図６Ａは、表面に沿った２次元方向の表面高さ１１ｇの分布を示す図、図６Ｂは、測定点での高さをヒストグラムにして表面高さ１１ｇの分布を示す図である。

　図６Ａ、図６Ｂに示すように、被加工物１１は、ここでは一例として縦２７０ｍｍ（Ｘ軸方向）、横４５０ｍｍ（Ｙ軸方向）のプリント配線基板を用いている。被加工物１１の表面高さ１１ｇの分布は、このプリント配線基板の厚さのばらつきを含んでいる。図６Ａに示すように表面高さ１１ｇは、最大値が３０３９μｍ、最小値が３００７μｍ、平均値が３０２８μｍ、中央値が３０３０μｍ、分布の分散が３２μｍである。また、プリント配線基板のそれぞれの場所の表面高さ１１ｇの分布は、図６Ｂに示すようなヒストグラムとして示されている。

　例えば、縦３０ｍｍ、横３０ｍｍのスキャンエリア１１ｂを設定し、このスキャンエリア１１ｂを囲む４点の高さが、例えば右回りに３０３０μｍ、３０２６μｍ、３０２８μｍ、３０２９μｍとする。このスキャンエリア１１ｂ内をレーザ加工する場合に、それぞれの場所も表面高さ１１ｇの値は、例えば平面近似または曲面近似を行って求められる。この求められた表面高さ１１ｇの値とプリント配線基板の厚さの仕様の中心値との差については、図４に示す上述のレーザ加工装置１０の加工ヘッド部１３により補正されてレーザ加工が行われる。

　次に本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置１０の全体的な動作について説明する。図７は、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置１０の概略構成を示すブロック図、図８は、図７のレーザ加工装置１０の光学位置決め部２７である加工座標補正量算出部３０の具体的な動作を示すブロック図である。

　図７に示すように、レーザ加工装置１０は、電源などを含む入力部３１と、電気的な動作の大部分を担う制御部１７と、光学的な動作を担う加工ヘッド部１３と、を含んで構成され、被加工物１１の表面１１ａをレーザ光１２により加工する。

　以下に、レーザ加工装置１０の各部の機能や動作について説明する。

　制御部１７は、主制御部２０、レーザ制御部３２、ガルバノ制御部３３、ＸＹテーブル１５などを制御する加工テーブル制御部３４、Ｚ軸スライダー制御部３５、高さ検出部３６を含んで構成されている。また、主制御部２０は、シーケンス制御部３７、加工座標記憶部３８、集光レンズ焦点高さ記憶部３９、光学位置決め部２７を含んで構成されている。ここで、光学位置決め部２７は、加工座標補正量算出部３０を有している。

　シーケンス制御部３７は、入力部３１から入力した穴加工の位置情報を記憶したプログラム、加工条件などのデータを解析し、必要に応じて穴加工の位置情報のうち座標情報を加工座標記憶部３８に記憶する。そして、シーケンス制御部３７は、レーザ制御部３２、ガルバノ制御部３３、加工テーブル制御部３４、Ｚ軸スライダー制御部３５および高さ検出部３６にそれぞれ動作指令を出力し、これらから動作情報を取り込んでいる。

　レーザ制御部３２は、主制御部２０からレーザ出力指令を入力すると、レーザ発振器１６やレーザ光源２６を有するレーザ発振部４０にレーザ出力指令信号を出力する。そうすると、レーザ発振部４０は、レーザ出力指令信号に従い、所定の波長で、所定の出力のレーザ光１２、例えば波長３５５ｎｍ、出力１０ＷのＵＶレーザをＸＹテーブル１５上の被加工物１１に照射する。その結果、被加工物１１上の表面１１ａの加工点２２でレーザ光１２により加工が行われる。なお、レーザ制御部３２は、主制御部２０にレーザ発振部４０の動作情報などを出力する。

　加工テーブル制御部３４は、指令速度などの制御パラメータやＸＹテーブル動作指令が主制御部２０から入力されると、加工ヘッド部１３の位置に対して位置制御を行い、モータ駆動指令信号をＸＹテーブル１５に出力する。また、加工テーブル制御部３４は、モータの位置情報などを主制御部２０に出力する。ＸＹテーブル１５は、加工テーブル制御部３４からモータ駆動指令信号を入力すると、モータ駆動指令信号に従い、モータを駆動し、モータの位置検出信号を加工テーブル制御部３４に出力する。

　ガルバノ制御部３３は、指令速度などの制御パラメータやガルバノ動作指令が主制御部２０から入力されると、位置制御を行い、ガルバノ駆動指令信号を加工ヘッド部１３のガルバノスキャナ部４１に出力し、ガルバノスキャナ部４１の位置情報などを主制御部２０に出力する。ガルバノスキャナ部４１は、ガルバノ制御部３３から駆動指令信号を入力すると、駆動指令信号に従いモータを駆動し、モータの位置検出信号をガルバノ制御部３３に出力する。

　高さ測定部２５は、高さ検出部３６から検出信号を入力すると、光学式センサなどの複数のセンサや複数の接触式センサなどで測定した表面高さのデータを基に、表面高さの分布や平面度データを算出して高さ検出部３６に出力する。また、高さ測定部２５は、例えばレンズにスケールが貼付されたカメラ（図示せず）などで加工ヘッド部１３の側面を撮影し、この撮像画像を高さ検出部３６に出力する。

　Ｚ軸スライダー制御部３５は、高さ検出部３６からの検出信号や集光レンズ焦点高さ記憶部３９で記憶された集光レンズ焦点高さデータなどを基に、主制御部２０から出力されたＺ軸スライダー駆動指令に基づいて、加工ヘッド部１３を高さ方向、すなわちＺ軸方向４３に移動させる。それと共に、Ｚ軸スライダー制御部３５は、加工ヘッド部１３の移動情報を取得して主制御部２０に出力する。

　光学位置決め部２７の主要部である加工座標補正量算出部３０は、図８に示すように、加工スキャンエリア高さ算出部４４、Ｚ軸スライダー位置算出部４５、加工座標高さ誤差算出部４６、補正量算出部４７、集光レンズ特性記憶部４８および位置指令部４９を含んで構成されている。ここで、加工座標記憶部３８により記憶された、例えば被加工物１１の表面１１ａの全座標データから、本実施の形態１の加工ヘッド部１３などの機能から最適のスキャンエリア１１ｂの大きさが設定され、この設定条件に対応して、スキャンエリア分割部５０により表面１１ａが複数のスキャンエリア１１ｂに分割される。

　次に、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工方法について説明する。図９は、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工方法のフローチャートを示している。

　本実施の形態１のレーザ加工方法は、図１、図７および図８に示すレーザ加工装置１０を用いて被加工物１１を加工するレーザ加工方法である。本実施の形態１のレーザ加工方法は、図９に示すように分割ステップＳ１０と、移動ステップＳ１１と、平面度データ算出ステップＳ１２と、記憶ステップＳ１３と、補正ステップＳ１４と、加工ステップＳ１５と、を備えた方法である。ここで、分割ステップＳ１０は、ＸＹテーブル１５上に保持された被加工物１１の表面１１ａを図２に示すように複数のスキャンエリア１１ｂに分割するステップである。移動ステップＳ１１は、ＸＹテーブル１５により、加工するスキャンエリア１１ｂを加工ヘッド部１３の下部に移動させるステップである。加工ヘッド部１３は、Ｚ軸方向にしか動かないので、ＸＹテーブル１５をＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動して、ＸＹテーブル１５上に載置した被加工物１１を移動させて、該当するスキャンエリア１１ｂを加工ヘッド部１３の下部に移動して配置する。平面度データ算出ステップＳ１２は、高さ測定部２５により、加工するスキャンエリア１１ｂの平面度を測定し、平面度データを算出するステップである。記憶ステップＳ１３は、平面度データをスキャンエリア１１ｂのそれぞれの位置の位置座標と関連付けて加工座標記憶部３８に記憶するステップである。補正ステップＳ１４は、平面度データと位置座標に基づき、図４で示したように加工を行う被加工物１１の表面１１ａに対して、加工ヘッド部１３のｆθレンズ（図示せず）によりＺ軸方向のズレを補正し、Ｚ軸方向の補正により生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレを加工ヘッド部１３のガルバノスキャナ（図示せず）により補正するステップである。加工ステップＳ１５は、被加工物１１の、スキャンエリア１１ｂを含む表面１１ａを一定の高さでレーザ加工するステップである。

　本実施の形態１のレーザ加工方法は、レーザ光１２を出射するレーザ発振器（図示せず）と、被加工物１１を保持するＸＹテーブル１５と、加工ヘッド部１３と、高さ測定部２５と、を備えた、例えば図１で示すレーザ加工装置１０を用いて被加工物１１を加工するレーザ加工方法である。ここで、加工ヘッド部１３は、被加工物１１の加工面に対し垂直なＺ軸方向に移動可能に設置され、ｆθレンズとガルバノスキャナを少なくとも有してレーザ光１２の照射位置を制御する。高さ測定部２５は、被加工物１１のＺ軸方向の表面高さ１１ｇを測定する。そして、本実施の形態１のレーザ加工方法は、高さ測定部２５によって被加工物１１の所定位置の表面高さ１１ｇのデータを予め測定し、表面高さ１１ｇのデータによって少なくともガルバノスキャナのスキャンエリア１１ｂ内における被加工物１１の所定位置のＺ軸方向の高さを示す平面度データを算出する（平面度データ算出ステップＳ１２）。この平面度データに基づき、被加工物１１の表面１１ａに対してｆθレンズのＺ軸方向の位置を補正し、被加工物１１のレーザ加工位置の平面度データと補正後のｆθレンズのＺ軸方向の位置に基づき、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレをガルバノスキャナにより補正して、被加工物１１を加工するレーザ加工方法である。

　この方法により、被加工物１１である、例えば穴加工を行うプリント配線基板の板厚が均一でなくても、あるいは、ＸＹテーブル１５などの加工テーブルの表面高さ１１ｇが一定でなくても、被加工物１１の表面１１ａに対してレーザ光１２を所望のビーム形状に精度よく結像できるとともに加工位置のズレも抑制できる。これにより、穴加工の加工精度を向上させて、被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一に行うことができる。

　また、図８および図９に示すように、本実施の形態１のレーザ加工方法において、補正ステップＳ１４は、スライダー位置算出ステップＳ１６と、加工座標高さ誤差算出ステップＳ１７と、補正量算出ステップＳ１８と、位置指令ステップＳ１９と、を有する方法としてもよい。ここで、スライダー位置算出ステップＳ１６は、加工ヘッド部１３をスライドさせるためにＺ軸上の位置を算出するステップである。加工座標高さ誤差算出ステップＳ１７は、平面度データを基にＺ軸方向の誤差を算出するステップである。補正量算出ステップＳ１８は、ｆθレンズによりＺ軸方向のズレを補正したことにより生じたＸ軸方向のズレ量およびＹ軸方向のズレ量を算出するステップである。位置指令ステップＳ１９は、Ｘ軸方向のズレ量およびＹ軸方向のズレ量に基づいて、ガルバノスキャナにより移動させるレーザ光１２のビームウェストの位置座標を指示するステップである。

　この方法により、加工精度と加工速度を向上させ、被加工物１１の表面１１ａにおいてさらに均一な穴加工を行うことができる。

　また、高さ測定部２５は加工ヘッド部１３に付属するように設けられ、高さ測定部２５によりスキャンエリア１１ｂおよびスキャンエリア１１ｂを囲む領域のうちの少なくとも所定位置の３点の測定点の表面高さ１１ｇを測定し、測定点の位置と表面高さ１１ｇからスキャンエリア１１ｂ全体の表面高さ１１ｇの分布を算出して、平面度データを算出する方法としてもよい。

　この方法により、表面高さ１１ｇを適切な位置でサンプリングして測定でき、さらに被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一かつ高精度に行うことができる。

　また、高さ測定部２５は加工ヘッド部１３に付属するように設けられ、高さ測定部２５によりスキャンエリア１１ｂを囲む四辺形の４点の頂点位置の表面高さ１１ｇを測定し、測定点の位置と表面高さ１１ｇからスキャンエリア１１ｂ全体の表面高さ１１ｇの分布を算出して、平面度データを算出する方法としてもよい。

　また、高さ測定部２５による表面高さ１１ｇのデータの測定は、被加工物１１の加工するスキャンエリア１１ｂをＸＹテーブル１５により位置決めした後であり、かつ、スキャンエリア１１ｂの加工を開始するまでの間に行う方法としてもよい。

　この方法により、表面高さ１１ｇの測定を予め精度よく行うことができ、さらに被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一かつ高精度に行うことができる。

　また、レーザ加工装置１０は、低出力のレーザ光１２を照射するレーザ光源をさらに備え、高さ測定部２５は、複数のセンサを有し、被加工物１１の表面１１ａに照射された低出力のレーザ光１２を複数のセンサで受光することにより、表面高さ１１ｇを測定する方法としてもよい。

　この方法により、被加工物１１の表面１１ａを広い範囲で測定することができ、このデータに基づき、被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一かつ高精度に行うことができる。

　また、高さ測定部２５は、複数の接触式センサを有し、複数の接触式センサを被加工物１１の表面１１ａに接触させることにより、表面高さ１１ｇを測定する方法としてもよい。

　また、高さ測定部２５は、複数のレーザ光源と複数の受光センサを有し、被加工物１１に照射されたレーザ光源から出射されたレーザ光１２を複数の受光センサで受光することにより、表面高さ１１ｇを測定する方法としてもよい。

　次に本実施の形態１の他のレーザ加工装置７０について説明する。図１０は、本発明の実施の形態１にかかる他のレーザ加工装置７０の要部の斜視図である。図１０のレーザ加工装置７０は、図１のレーザ加工装置１０と異なり、加工ヘッド部７１が２つの加工ヘッド７２、７３を有する。レーザ加工装置７０の加工ヘッド部７１以外の部分については、図１のレーザ加工装置１０と同様の構成としている。

　図１０に示すように、レーザ加工装置７０の加工ヘッド部は、第１の加工エリア７４を加工する第１の加工ヘッド７２と第２の加工エリア７５を加工する第２の加工ヘッド７３を含んでいる。第１の加工ヘッド７２と第２の加工エリア７５は、加工ヘッド部７１として一体化されて、Ｚ軸移動機構７７により上下方向に移動できる。したがって、加工ヘッド部７１は、ＸＹテーブル１５の表面１５ｓに垂直な矢印１５ｚの方向、すなわちＺ軸方向に自在に移動する。

　ところで、第１の加工エリア７４と第２の加工エリア７５とをそれぞれ第１の加工ヘッド７２および第２の加工ヘッド７３により同時に加工する場合を考える。このときには、加工ヘッド部７１は、第１の加工ヘッド７２が第１の加工エリア７４を加工する最適な高さに配置されるように第１の加工エリア７４の平面度データに基づいて、Ｚ軸移動機構７７によりＺ軸方向に移動する。このようにして、第１の加工ヘッド７２は、実線で示されるレーザ光１２により第１の加工エリア７４を精度よく加工することができる。そして、第２の加工ヘッド７３は、上部に配置されたガルバノスキャナ７６により、破線で示されるレーザ光１２の照射位置を調整して第２の加工エリア７５を加工する構成としている。このようにして、第２の加工ヘッド７３は、破線で示されるレーザ光１２により第２の加工エリア７５を精度よく加工することができる。なお、次の加工エリアを加工する場合は、加工ヘッド部７１は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動せずに、ＸＹテーブル１５のＸテーブル１５ｘおよびＹテーブル１５ｙが、それぞれＸ軸方向およびＹ軸方向に移動して、次の加工エリアが、加工ヘッド部７１の下部に位置することとなる。Ｘテーブル１５ｘは、駆動部１５ａによりＸ軸方向に駆動され、Ｙテーブル１５ｙは、駆動部１５ｂによりＹ軸方向に駆動されるので、ＸＹテーブル１５上の載置台１４に配置された被加工物１１は、その表面１１ａの加工エリアが加工ヘッド部７１の下部に位置するように移動される。

　本実施の形態１のレーザ加工装置７０において、加工ヘッド部７１は、第１の加工エリア７４を加工する第１の加工ヘッド７２と第２の加工エリア７５を加工する第２の加工ヘッド７３を含んでいる。この加工ヘッド部７１は、第１の加工ヘッド７２が第１の加工エリア７４を加工する最適なＺ軸方向の位置に配置されるように第１の加工エリア７４の平面度データに基づいてＺ軸方向に移動する。レーザ加工装置７０は、Ｚ軸方向の位置に基づきＺ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレをガルバノスキャナ７６により補正して、被加工物１１の第１の加工エリア７４と第２の加工エリア７５を同時に加工する。

　この構成により、さらに短時間で効率よく被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一に行うことができる。

　ところで、加工ヘッド部７１が、複数の加工ヘッドを含む場合にＺ軸上のどの位置に移動してレーザ加工を行うか決定する必要がある。例えば、下記に示すように複数の加工ヘッドにより加工される複数の加工エリアの平面度データの平均値や中央値に基づいて、加工ヘッド部７１の位置が決定される構成としてもよい。

　図６Ａに示すように、レーザ加工を行う前に、スキャンエリア１１ｂを含む加工エリア７４、７５の高さの分布を予め算出し、先にレーザ加工を行う加工エリアの高さの分布の平均値を基に加工ヘッド部７１をＺ軸移動機構７７によりＺ軸上を上下方向に移動させる。例えば、図６Ａの場合の高さ分布のデータでは、平均値３０２８μｍを基に加工ヘッド部７１を移動させ、レーザ加工を行う。同様に、例えば、図６Ａの場合の高さ分布のデータでは、中央値３０３０μｍを基に加工ヘッド部７１を移動させて、レーザ加工を行ってもよい。

　すなわち、加工ヘッド部７１は、それぞれの加工エリアを加工する複数の加工ヘッドを含み、加工ヘッド部７１は、複数の加工エリアの平面度データの平均値に基づいて最適なＺ軸方向の位置に配置されるようにＺ軸方向に移動する。そして、レーザ加工装置７０は、Ｚ軸方向の位置に基づきＺ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレをガルバノスキャナ７６により補正して、被加工物１１の複数の加工エリアを同時に加工する構成としてもよい。

　この構成により、加工ヘッド部７１を、迅速に加工を開始する所定位置まで移動し、さらに短時間で効率よく被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一に行うことができる。

　また、加工ヘッド部７１は、それぞれの加工エリアを加工する複数の加工ヘッドを含み、加工ヘッド部７１は、複数の加工エリアの平面度データの中央値に基づいて最適なＺ軸方向の位置に配置されるようにＺ軸方向に移動する。そして、Ｚ軸方向の位置に基づきＺ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレをガルバノスキャナ７６により補正して、被加工物１１の複数の加工エリアを同時に加工する構成としてもよい。

　また、上述のような構成のレーザ加工装置７０を用いて被加工物１１を加工するレーザ加工方法であって、加工ヘッド部７１は、第１の加工ヘッド７２が第１の加工エリア７４を加工する最適なＺ軸方向の位置に配置されるように第１の加工エリア７４の平面度データに基づいてＺ軸方向に移動する。ここで、加工ヘッド部７１は、第１の加工エリア７４を加工する第１の加工ヘッド７２と第２の加工エリア７５を加工する第２の加工ヘッド７３を含んでいる。そして、本実施の形態１のレーザ加工方法は、Ｚ軸方向の位置に基づきＺ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレをガルバノスキャナ７６により補正して、被加工物１１の第１の加工エリア７４と第２の加工エリア７５を同時に加工する方法としてもよい。

　この方法により、さらに短時間で効率よく被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一に行うことができる。

　また、加工ヘッド部７１は、それぞれの加工エリアを加工する複数の加工ヘッドを含み、加工ヘッド部７１は、複数の加工エリアの平面度データの平均値に基づいて最適なＺ軸方向の位置に配置されるようにＺ軸方向に移動する。そして、Ｚ軸方向の位置に基づきＺ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレをガルバノスキャナ７６により補正して、被加工物１１の複数の加工エリアを同時に加工する方法としてもよい。

　この方法により、加工ヘッド部７１を、迅速に加工を開始する所定位置まで移動し、さらに短時間で効率よく被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一に行うことができる。

　また、加工ヘッド部７１は、それぞれの加工エリアを加工する複数の加工ヘッドを含み、加工ヘッド部７１は、複数の加工エリアの平面度データの中央値に基づいて最適なＺ軸方向の位置に配置されるようにＺ軸方向に移動する。そして、Ｚ軸方向の位置に基づきＺ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレをガルバノスキャナ７６により補正して、被加工物１１の複数の加工エリアを同時に加工する方法としてもよい。

　（実施の形態２）
　図１１は、本発明の実施の形態２にかかるレーザ加工装置８０の要部を示す斜視図である。図１２は、本実施の形態２のレーザ加工装置８０に使用される２次元レーザ変位センサ８２の一例を示す模式図、図１３は、この２次元レーザ変位センサ８２の動作を示す斜視図である。

　図１１に示すレーザ加工装置８０は、高さ測定部８１に受光センサなどを用いる代わりに２次元レーザ変位センサ８２を使用しているところが、図１のレーザ加工装置１０と異なる。すなわち、本実施の形態２のレーザ加工装置８０は、レーザ光１２を出射するレーザ発振器１６と、被加工物１１を保持するＸＹテーブル１５と、加工ヘッド部８３と、高さ測定部８１と、を備えている。ここで、加工ヘッド部８３は、被加工物１１の加工面１１ｋに対し垂直な、矢印１５ｚに沿ったＺ軸方向に移動可能に設置され、ｆθレンズ１３ｂとガルバノスキャナ８４を少なくとも有してレーザ光１２の照射位置を制御する。高さ測定部８１は、被加工物１１のＺ軸方向の表面高さ１１ｇを測定する。高さ測定部８１は、２次元レーザ変位センサ８２を有し、加工ヘッド部８３が被加工物１１の表面１１ａの該当するスキャンエリア１１ｂを加工する前に、スキャンエリア１１ｂを囲む四辺形の少なくとも２辺の表面高１１ｇさの分布を測定し、測定したそれぞれの辺の位置と表面高さ１１ｇの分布からスキャンエリア１１ｂ全体の表面高さ１１ｇの分布を算出して、平面度データを算出する。そして、本実施の形態２のレーザ加工装置８０は、高さ測定部８１によって被加工物１１の所定位置の表面高さ１１ｇのデータを予め測定し、表面高さ１１ｇのデータによって少なくともガルバノスキャナ８４のスキャンエリア１１ｂ内における被加工物１１の所定位置のＺ軸方向の高さを示す平面度データを算出する。そして、本実施の形態１のレーザ加工装置８０は、平面度データに基づき、被加工物１１の表面１１ａに対してｆθレンズ１３ｂのＺ軸方向の位置を補正する。そして、本実施の形態２のレーザ加工装置８０は、被加工物１１のレーザ加工位置の平面度データと補正後のｆθレンズ１３ｂのＺ軸方向の位置に基づき、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレをガルバノスキャナ８４により補正して、被加工物１１を加工する構成としている。

　この構成により、スキャンエリア１１ｂを囲む表面高さ１１ｇを正確かつ詳細に測定でき、さらに被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一かつ高精度に行うことができる。また、穴加工を行う被加工物１１、例えばプリント配線基板の板厚が均一でなくても、載置台１４の板厚が均一でなくても、あるいは、ＸＹテーブル１５の表面１５ｓの高さが一定でなくても、穴加工の加工精度を向上させて、基板の表面１１ａにおいて均一な穴加工を行うことができる。

　また、２次元レーザ変位センサ８２の照射幅は、少なくともスキャンエリア１１ｂの幅を含んで照射する構成としてもよい。この構成により、スキャンエリア１１ｂ全体の表面高さ１１ｇを正確かつ詳細に測定でき、さらに被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一かつ高精度に行うことができる。

　また、加工ヘッド部８３が、被加工物１１の表面１１ａを加工する場合に、加工を行う表面１１ａまたはスキャンエリア１１ｂに対してＺ軸方向のズレの補正を行うときに、平面度データの中央値を基にｆθレンズ１３ｂの位置を補正する構成としてもよい。

　この構成により、加工ヘッド部８３を加工位置に迅速に移動させることができ、加工する表面の位置ごとに光学系での調整が少なくて済み、被加工物１１の表面１１ａを精度よく穴加工できる。

　また、加工ヘッド部８３が、被加工物１１の表面１１ａを加工する場合に、加工を行う表面１１ａまたはスキャンエリア１１ｂに対してＺ軸方向のズレの補正を行うときに、平面度データの平均値を基にｆθレンズ１３ｂの位置を補正する構成としてもよい。

　次に被加工物１１の表面１１ａの高さを瞬時に効率よく測定できる２次元レーザ変位センサ８２について説明する。図１２は、２次元レーザ変位センサ８２の内部構造の一例を示している。図１２に示すように、２次元レーザ変位センサ８２は、レーザ光源である半導体レーザ８２ｂから照射されるレーザ光８２ａを、シリンドリカルレンズなどを含む投光レンズ８２ｃで広げて測定対象物８２ｄに照射する。２次元レーザ変位センサ８２は、その反射光８２ｅを受光レンズ８２ｆで集光した後に光位置検出素子（以下、「ＰＳＤ」とする。）８２ｇで検出する。このＰＳＤ８２ｇで反射光８２ｅを検出した位置により、測定対象物８２ｄが基準位置から変位している距離を検出できる。また、半導体レーザ８２ｂは、駆動回路８２ｊにより電気的に駆動され、ＰＳＤ８２ｇで検出された位置検出信号は、信号増幅回路８２ｋで信号処理が行われた後に、配線８２ｈを介して高さ測定部８１の高さの分布を算出するデータ解析部（図示せず）に送られる。

　図１３は、２次元レーザ変位センサ８２の半導体レーザ８２ｂから照射された照射幅８２ｍのレーザ光８２ａが測定対象物８２ｄに照射され、反射光８２ｅがＰＳＤ８２ｇで検出されている様子を示している。測定対象物８２ｄの矢印８２ｎの方向の高さが同時に測定され、矢印８２ｎと垂直な矢印８２ｐの方向の測定対象物８２ｄの高さは、レーザ光８２ａを時間的に矢印８２ｐの方向にスキャンすることにより測定される。

　このような２次元レーザ変位センサ８２を用いて、２次元レーザ変位センサ８２の照射幅８２ｍは、スキャンエリア１１ｂを含む第２の加工エリア７５に対応し、加工工程に対応したＸＹテーブル１５の動作によりスキャンする構成としている。

　この構成により、加工ヘッド部８３は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動せず、Ｚ軸方向のみに移動するので、被加工物１１の表面１１ａに沿った方向にはガタが生じず、精度良く穴加工を行うことができる。

　また、上述のような構成のレーザ加工装置８０を用いて被加工物１１を加工するレーザ加工方法であって、本実施の形態２のレーザ加工方法は、高さ測定部が、２次元レーザ変位センサ８２を有している。そして、加工ヘッド部８３が被加工物１１の表面１１ａの該当するスキャンエリア１１ｂを加工する前に、スキャンエリア１１ｂを囲む四辺形の少なくとも２辺の表面高さ１１ｇの分布を測定する。そして、本実施の形態２のレーザ加工方法は、測定したそれぞれの辺の位置と表面高さ１１ｇの分布からスキャンエリア１１ｂ全体の表面高さ１１ｇの分布を算出して、平面度データを算出する方法としてもよい。

　この方法により、スキャンエリアを１１ｂ囲む表面高さ１１ｇを正確かつ詳細に測定でき、さらに被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一かつ高精度に行うことができる。

　また、２次元レーザ変位センサ８２の照射幅は、少なくともスキャンエリア１１ｂの幅を含んで照射する方法としてもよい。

　この方法により、スキャンエリア１１ｂ全体の表面高さ１１ｇを正確かつ詳細に測定でき、さらに被加工物１１の表面１１ｇの穴加工を連続して均一かつ高精度に行うことができる。

　また、加工ヘッド部１３が、被加工物１１の表面１１ａを加工する場合に、加工を行う表面１１ａまたはスキャンエリア１１ｂに対してＺ軸方向のズレの補正を行うときに、平面度データの中央値を基にｆθレンズ１３ｂの位置を補正する方法としてもよい。

　この方法により、加工ヘッド部１３を加工位置に迅速に移動させることができ、加工する表面１１ａの位置ごとに光学系での調整が少なくて済み、被加工物１１の表面１１ａを精度よく穴加工できる。

　また、加工ヘッド部１３が、被加工物１１の表面１１ａを加工する場合に、加工を行う表面１１ａまたはスキャンエリア１１ｂに対してＺ軸方向のズレの補正を行うときに、平面度データの平均値を基にｆθレンズ１３ｂの位置を補正する方法としてもよい。

　（実施の形態３）
　図１４は、本発明の実施の形態３にかかるレーザ加工装置９０の要部を示す斜視図である。本実施の形態３のレーザ加工装置９０は、図１のレーザ加工装置１０とは、加工ヘッド部９１の外部に平面度測定部２００が２次元レーザ変位センサ８２を含んで配置されており、加工エリアを加工しながら、次に加工する加工エリアを２次元レーザ変位センサ８２によりスキャンするところのみが異なる。

　すなわち、本実施の形態３のレーザ加工装置９０は、図１のレーザ加工装置１０と同様に、レーザ光１２を出射するレーザ発振器１６と、被加工物１１を保持するＸＹテーブル１５と、加工ヘッド部９１と、平面度測定部２００と、を備えている。ここで、加工ヘッド部９１は、被加工物１１の加工面に対し垂直なＺ軸方向に移動可能に設置され、ｆθレンズ１３ｂとガルバノスキャナ９２を少なくとも有してレーザ光１２の照射位置を制御する。平面度測定部２００は、２次元レーザ変位センサ８２を有し、被加工物１１のＺ軸方向の表面高さ１１ｇの分布である平面度データを測定する。そして、加工ヘッド部９１が被加工物１１の表面１１ａの該当するスキャンエリア１１ｂを加工する前に、スキャンエリア１１ｂを２次元レーザ変位センサ８２によりスキャンしてスキャンエリア１１ｂの平面度データを測定し、平面度データに基づき被加工物１１の表面１１ａに対して前記ｆθレンズ１３ｂのＺ軸方向の位置を補正する。そして、本実施の形態３のレーザ加工装置９０は、加工ヘッド部９１が被加工物１１の表面１１ａの該当するスキャンエリア１１ｂを加工する前に、スキャンエリア１１ｂを２次元レーザ変位センサ８２によりスキャンしてスキャンエリア１１ｂの平面度データを測定する。そして、レーザ加工装置９０は、平面度データに基づき被加工物１１の表面１１ａに対してｆθレンズ１３ｂのＺ軸方向の位置を補正する。被加工物１１のレーザ加工位置の平面度データと補正後のｆθレンズ１３ｂのＺ軸方向の位置に基づき、レーザ加工装置９０は、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレをガルバノスキャナ９２により補正して、被加工物１１を加工する構成としている。

　この構成により、穴加工を行うプリント配線基板の板厚が均一でなくても、載置台１４の板厚が均一でなくても、あるいは、ＸＹテーブル１５の表面高さが一定でなくても、被加工物１１の表面１１ａに対してレーザ光１２を所望のビーム形状に精度よく結像できるとともに加工位置のズレも抑制できる。これにより、穴加工の加工精度を向上させて、被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一に行うことができる。また、スキャンエリア１１ｂ全体の表面高さ１１ｇを正確かつ詳細に測定できるので、さらに被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一かつ高精度に行うことができる。

　また、平面度測定部２００は加工ヘッド部９１に付属するように設けられている構成としてもよい。この構成により、平面度測定部２００と加工ヘッド部９１とは隣接して配置されるので、スキャンエリア１１ｂ全体の表面高さ１１ｇを効率よく測定できる。

　また、２次元レーザ変位センサ８２の照射幅８２ｍは、少なくともスキャンエリア１１ｂの幅を含んで照射する構成としてもよい。この構成により、スキャンエリア１１ｂ全体の表面高さ１１ｇを正確かつ詳細に測定でき、さらに被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一かつ高精度に行うことができる。

　また、加工ヘッド部９１は、レーザ加工を行うスキャンエリア１１ｂを加工中に、２次元レーザ変位センサ８２は、次にレーザ加工を行うスキャンエリア１１ｂを予めスキャンして平面度データを取得する構成としてもよい。この構成により、加工するスキャンエリア１１ｂの平面度データを取得しつつ、被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一かつ高精度に行うことができる。

　また、加工ヘッド部９１が次にレーザ加工を行うスキャンエリア１１ｂにＸＹテーブル１５を移動している間に、２次元レーザ変位センサ８２は、次にレーザ加工を行うスキャンエリア１１ｂを予めスキャンして平面度データを取得する構成としてもよい。この構成により、レーザ加工にかかる全体の時間を増加することなく、効率よく平面度データを取得することができる。

　また、被加工物がＸＹテーブル１５に載置されレーザ加工を行う前に、ＸＹテーブル１５を駆動し、被加工物の加工すべきエリア全ての平面度データを予め取得する構成としてもよい。この構成により、予め被加工物１１の平面度データをすべて取得できるので、被加工物１１の表面１１ａ全体の加工を一度に連続して効率よく行うことができる。

　図１５Ａ、図１５Ｂは、本発明の実施の形態３にかかるレーザ加工装置９０の加工ヘッド部９１近傍の側面図で、図１５Ａは、平面度測定部２００により被加工物１１の表面１１ａの平面度データを測定していることを示す側面図、図１５Ｂは、平面度測定部２００が収納部２０１に収納されて、レーザ光１２により被加工物１１の表面１１ａがレーザ加工されていることを示す図である。

　図１５Ａに示すように、被加工物１１の表面１１ａのレーザ加工を行うスキャンエリア１１ｂを、レーザ加工を行う直前に平面度測定部２００をｆθレンズ１３ｂの直下に配置して、表面高さ１１ｇの平面度データを取得する。そして、平面度データを取得した直後に、図１５Ｂに示すように、平面度測定部２００を加工ヘッド部９１の収納部２０１に収納し、その直後にレーザ光１２により、被加工物１１の表面１１ａのレーザ加工を行っている。

　すなわち、平面度測定部２００が加工ヘッド部９１と被加工物１１との間に出し入れ可能に設けられ、レーザ加工を行うスキャンエリア１１ｂにＸＹテーブル１５で位置決めした後であり、かつ、スキャンエリア１１ｂの加工を開始するまでの間に、２次元レーザ変位センサ８２がスキャンエリア１１ｂを予めスキャンして平面度データを取得する構成としている。

　この構成により、レーザ加工直前の表面高さ１１ｇのデータを測定し平面度データを取得できるので、より高い精度で補正後のｆθレンズ１３ｂのＺ軸方向の位置に基づき、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向およびＹ軸方向のズレをガルバノスキャナ８４により補正することができる。これにより、レーザ加工にかかる全体の時間を増加することなく、効率よく平面度データを取得することができる。それと共に穴加工を行うプリント配線基板の板厚が均一でなくても、載置台１４の板厚が均一でなくても、あるいは、ＸＹテーブル１５の表面高さが一定でなくても、被加工物１１の表面１１ａに対してレーザ光１２を所望のビーム形状に精度よく結像できるとともに加工位置のズレも抑制できる。これにより、穴加工の加工精度を向上させて、被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一に行うことができる。

　また、上述のような構成のレーザ加工装置９０を用いて被加工物１１を加工する本実施の形態３のレーザ加工方法において、加工ヘッド部９１が被加工物１１の表面１１ａの該当するスキャンエリア１１ｂを加工する前に、スキャンエリア１１ｂを２次元レーザ変位センサ８２によりスキャンしてスキャンエリア１１ｂの平面度データを測定する。そして、本実施の形態３のレーザ加工方法は、平面度データに基づき被加工物１１の表面１１ａに対して前記ｆθレンズ１３ｂのＺ軸方向の位置を補正する。そして、本実施の形態３のレーザ加工方法は、加工ヘッド部９１が被加工物１１の表面１１ａの該当するスキャンエリア１１ｂを加工する前に、スキャンエリア１１ｂを２次元レーザ変位センサ８２によりスキャンしてスキャンエリア１１ｂの平面度データを測定する。そして、レーザ加工方法は、平面度データに基づき被加工物１１の表面１１ａに対してｆθレンズ１３ｂのＺ軸方向の位置を補正する。被加工物１１のレーザ加工位置の平面度データと補正後のｆθレンズ１３ｂのＺ軸方向の位置に基づき、レーザ加工装置９０は、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレをガルバノスキャナ９２により補正して、被加工物１１を加工する方法としている。

　この方法により、穴加工を行うプリント配線基板の板厚が均一でなくても、載置台１４の板厚が均一でなくても、あるいは、ＸＹテーブル１５の表面高さが一定でなくても、被加工物１１の表面１１ａに対してレーザ光１２を所望のビーム形状に精度よく結像できるとともに加工位置のズレも抑制できる。これにより、穴加工の加工精度を向上させて、被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一に行うことができる。また、スキャンエリア１１ｂ全体の表面高さ１１ｇを正確かつ詳細に測定できるので、さらに被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一かつ高精度に行うことができる。

　また、平面度測定部２００は加工ヘッド部９１に付属するように設けられている方法としてもよい。この方法により、平面度測定部２００と加工ヘッド部９１とは隣接して配置されるので、スキャンエリア１１ｂ全体の表面高さ１１ｇを効率よく測定できる。

　また、２次元レーザ変位センサ８２の照射幅８２ｍは、少なくともスキャンエリア１１ｂの幅を含んで照射する方法としてもよい。この方法により、スキャンエリア１１ｂ全体の表面高さ１１ｇを正確かつ詳細に測定でき、さらに被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一かつ高精度に行うことができる。

　また、加工ヘッド部９１は、レーザ加工を行うスキャンエリア１１ｂを加工中に、２次元レーザ変位センサ８２は、次にレーザ加工を行うスキャンエリア１１ｂを予めスキャンして平面度データを取得する方法としてもよい。この方法により、加工するスキャンエリア１１ｂの平面度データを取得しつつ、被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一かつ高精度に行うことができる。

　また、加工ヘッド部９１が次にレーザ加工を行うスキャンエリア１１ｂにＸＹテーブル１５を移動している間に、２次元レーザ変位センサ８２は、次にレーザ加工を行うスキャンエリア１１ｂを予めスキャンして平面度データを取得する方法としてもよい。この方法により、レーザ加工にかかる全体の時間を増加することなく、効率よく平面度データを取得することができる。

　また、被加工物がＸＹテーブル１５に載置されレーザ加工を行う前に、ＸＹテーブル１５を駆動し、被加工物の加工すべきエリア全ての平面度データを予め取得する方法としてもよい。この方法により、予め被加工物１１の平面度データをすべて取得できるので、被加工物１１の表面１１ａ全体の加工を一度に連続して効率よく行うことができる。

　また、平面度測定部２００が加工ヘッド部９１と被加工物１１との間に出し入れ可能に設けられ、レーザ加工を行うスキャンエリア１１ｂにＸＹテーブル１５で位置決めした後であり、かつ、スキャンエリア１１ｂの加工を開始するまでの間に、２次元レーザ変位センサ８２がスキャンエリア１１ｂを予めスキャンして平面度データを取得する方法としている。

　この方法により、レーザ加工直前の表面高さ１１ｇのデータを測定し平面度データを取得できるので、より高い精度で補正後のｆθレンズ１３ｂのＺ軸方向の位置に基づき、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向およびＹ軸方向のズレをガルバノスキャナ８４により補正することができる。これにより、レーザ加工にかかる全体の時間を増加することなく、効率よく平面度データを取得することができる。それと共に穴加工を行うプリント配線基板の板厚が均一でなくても、載置台１４の板厚が均一でなくても、あるいは、ＸＹテーブル１５の表面高さが一定でなくても、被加工物１１の表面１１ａに対してレーザ光１２を所望のビーム形状に精度よく結像できるとともに加工位置のズレも抑制できる。これにより、穴加工の加工精度を向上させて、被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一に行うことができる。

　（実施の形態４）
　図１６は、本発明の実施の形態４にかかるレーザ加工装置９５の要部を示す斜視図である。本実施の形態４のレーザ加工装置９５は、図１１のレーザ加工装置８０とは、２次元レーザ変位センサ８２が、加工ヘッド部８３と一体になっておらず、加工ヘッド部８３とは別に支持部９６に配置されているところのみが異なる。

　すなわち、本実施の形態４のレーザ加工装置９５は、図１のレーザ加工装置１０と同様に、レーザ光１２を出射するレーザ発振器１６と、被加工物１１を保持するＸＹテーブル１５と、加工ヘッド部９１と、高さ測定部９４と、を備えている。ここで、加工ヘッド部９１は、被加工物１１の加工面に対し垂直なＺ軸方向に移動可能に設置され、ｆθレンズ１３ｂとガルバノスキャナ８４を少なくとも有してレーザ光１２の照射位置を制御する。高さ測定部９４は、２次元レーザ変位センサ８２を有し、被加工物１１のＺ軸方向の表面高さ１１ｇを測定する。そして、高さ測定部９４は、被加工物１１をローディングするローディング台９７とＸＹテーブル１５との間に測定台９９を含んで配置される。そして、高さ測定部９４は、被加工物１１がＸＹテーブル１５に載置される前に、被加工物１１の加工すべきエリア全ての表面高さ１１ｇの分布を予め測定し、表面高さ１１ｇの分布のデータに基づいて、加工時の被加工物１１のＺ軸方向の高さを示す平面度データを算出する。本実施の形態４のレーザ加工装置９５は、この平面度データに基づき被加工物１１の表面１１ａに対してｆθレンズ１３ｂのＺ軸方向の位置を補正する。そして、レーザ加工装置９５は、被加工物１１のレーザ加工位置の平面度データと補正後のｆθレンズ１３ｂのＺ軸方向の位置に基づき、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向およびＹ軸方向のズレをガルバノスキャナ８４により補正して、被加工物１１を加工する構成としている。

　この構成により、穴加工を行うプリント配線基板の板厚が均一でなくても、載置台１４の板厚が均一でなくても、あるいは、ＸＹテーブル１５の表面高さが一定でなくても、被加工物１１の表面１１ａに対してレーザ光１２を所望のビーム形状に精度よく結像できるとともに加工位置のズレも抑制できる。これにより、穴加工の加工精度を向上させて、被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一に行うことができる。また、被加工物１１の加工すべきエリア全ての表面高さ１１ｇの分布を予め測定しているので、連続して効率よく被加工物１１のレーザ加工を行うことができる。

　また、加工ヘッド部８３と高さ測定部９４とが分離して配置されているので、実施する工程の内容に応じて、加工ヘッド部８３と高さ測定部９４を同時に動作させる、または、別個に動作させることを選択できる。

　図１７Ａ、図１７Ｂは、レーザ加工装置９５が、レーザ加工工程の前後に利用するローディング台９７とアンローディング台９８とに挟まれて配置されている構成図を示し、図１７Ａは、通常の構成図、図１７Ｂは、ローディング台９７とレーザ加工装置９５本体との間に測定台９９が挿入されて配置された構成図である。

　図１７Ａに示すように、レーザ加工装置９５で加工する被加工物１１は、ローディング台９７によりローディングされ、高さ測定部９４により被加工物１１の表面１１ａの高さ分布を測定した後に、レーザ加工装置９５により加工される。そして、加工された被加工物１１は、アンローディング台９８にアンローディングされる。

　図１７Ｂは、ローディング台９７とレーザ加工装置９５本体との間に測定台９９が挿入されて配置され、測定台９９に高さ測定部９４が配置されている。すなわち、高さ測定部９４は、２次元レーザ変位センサ（図示せず）を有して被加工物１１をローディングするローディング台９７とレーザ加工装置９５のＸＹテーブル（図示せず）との間に測定台（図示せず）を含んで配置されている。そして、高さ測定部９４は、被加工物１１を加工する前に、２次元レーザ変位センサにより被加工物１１の表面をスキャンし、スキャンエリア全体の高さの分布を算出したデータに基づいて、被加工物１１の表面を加工する構成としている。

　この構成により、レーザ加工を行う前に予め被加工物１１の表面高さ１１ｇを測定し、被加工物１１の表面高さ１１ｇの分布を算出できるので、複数の被加工物１１の表面１１ａを連続して効率よく加工できる。

　また、補正のための平面度データは、測定台９９で測定した被加工物１１の表面高さ１１ｇの分布のデータと、予め測定した測定台９９自体の表面高さ１１ｇの分布のデータと、予め測定したＸＹテーブル１５の表面高さの分布のデータとから算出する構成としてもよい。すなわち、具体的には、以下の手順で測定台９９を用いた表面高さ１１ｇの測定を行う。まず、測定台９９の表面を格子状に分割し、この格子状に分割した表面の高さを予め測定しておく。プリント配線基板などの被加工物１１を測定台９９に置く。格子状の表面の高さを測定した座標と同一の座標の被加工物１１の表面の高さを測定する。測定台９９の格子状の表面の高さと被加工物１１の表面の高さの差分が、各座標での被加工物１１の厚さとなる。次に、ＸＹテーブル１５の表面を格子状に分割し、この表面の高さの分布を予め測定しておくと、ＸＹテーブル１５の表面からの任意の高さ等が算出できる。したがって、被加工物１１の厚さは上述の高さのデータから算出でき、ＸＹテーブル１５上に置いた被加工物１１の表面からの任意の高さは、上述のＸＹテーブル１５の表面の高さと被加工物１１の厚さを加算することで算出できる。この構成により、さらに穴加工の加工精度を向上させて、被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一に行うことができる。

　また、上述のような構成のレーザ加工装置９５を用いて被加工物１１を加工する本実施の形態４のレーザ加工方法において、高さ測定部９４は、被加工物１１がＸＹテーブル１５に載置される前に、被加工物１１の加工すべきエリア全ての表面高さ１１ｇの分布を予め測定する。そして、高さ測定部９４は、表面高さ１１ｇの分布のデータに基づいて、加工時の被加工物１１のＺ軸方向の高さを示す平面度データを算出する。本実施の形態４のレーザ加工方法は、この平面度データに基づき被加工物１１の表面１１ａに対してｆθレンズ１３ｂのＺ軸方向の位置を補正する。そして、レーザ加工方法は、被加工物１１のレーザ加工位置の平面度データと補正後のｆθレンズ１３ｂのＺ軸方向の位置に基づき、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向およびＹ軸方向のズレをガルバノスキャナ８４により補正して、被加工物１１を加工する方法としている。

　この方法により、穴加工を行うプリント配線基板の板厚が均一でなくても、載置台１４の板厚が均一でなくても、あるいは、ＸＹテーブル１５の表面高さが一定でなくても、被加工物１１の表面１１ａに対してレーザ光１２を所望のビーム形状に精度よく結像できるとともに加工位置のズレも抑制できる。これにより、穴加工の加工精度を向上させて、被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一に行うことができる。また、被加工物１１の加工すべきエリア全ての表面高さ１１ｇの分布を予め測定しているので、連続して効率よく被加工物１１のレーザ加工を行うことができる。

　また、補正のための平面度データは、測定台９９で測定した被加工物１１の表面高さ１１ｇの分布のデータと、予め測定した測定台９９自体の表面高さ１１ｇの分布のデータと、予め測定したＸＹテーブル１５の表面高さの分布のデータとから算出する方法としてもよい。この方法により、さらに穴加工の加工精度を向上させて、被加工物１１の表面１１ａの穴加工を連続して均一に行うことができる。

　本発明のレーザ加工装置及びレーザ加工方法によれば、穴加工を行うプリント配線基板などの被加工物の板厚が均一でなくても、載置台の板厚が均一でなくても、あるいは、加工テーブルの表面の高さが一定でなくても、穴加工の加工精度を向上させて、基板表面において均一な穴加工を行うことができる。これにより、微細加工などの精密な加工を行う場合に、迅速に精度よく均一な加工を行うことができ、産業用の電子材料や部品などを加工するのに有用である。

　１０，７０，８０，９０，９５　　レーザ加工装置
　１１　　被加工物
　１１ａ，１５ｓ　　表面
　１１ｂ　　スキャンエリア
　１１ｃ　　領域
　１１ｄ　　測定点
　１１ｆ　　基準面
　１１ｇ　　表面高さ
　１１ｈ　　高さ補正値
　１１ｊ　　精度誤差
　１１ｋ　　加工面
　１１ｍ　　距離
　１２，１２ｃ，１２ｄ，８２ａ　　レーザ光
　１２ａ，１３ａ，１３ｃ，１５ｚ，８２ｎ，８２ｐ，９３　　矢印
　１２ｂ　　照射位置
　１３，７１，８３，９１　　加工ヘッド部
　１３ｂ　　ｆθレンズ
　１４　　載置台
　１５　　ＸＹテーブル
　１５ａ，１５ｂ　　駆動部
　１５ｘ　　Ｘテーブル
　１５ｙ　　Ｙテーブル
　１６　　レーザ発振器
　１７　　制御部
　１７ａ　　配線
　１８　　ミラー
　１９　　レンズ
　２０　　主制御部
　２１　　アイリス
　２２　　加工点
　２３，２４，７６，８４，９２　　ガルバノスキャナ
　２５，４２，８１，９４　　高さ測定部
　２５ａ　　筐体
　２５ｃ　　接触式センサ
　２６　　レーザ光源
　２６ａ　　発光素子
　２６ｂ　　受光素子
　２７　　光学位置決め部
　３０　　加工座標補正量算出部
　３１　　入力部
　３２　　レーザ制御部
　３３　　ガルバノ制御部
　３４　　加工テーブル制御部
　３５　　Ｚ軸スライダー制御部
　３６　　高さ検出部
　３７　　シーケンス制御部
　３８　　加工座標記憶部
　３９　　集光レンズ焦点高さ記憶部
　４０　　レーザ発振部
　４１　　ガルバノスキャナ部
　４３　　Ｚ軸方向
　４４　　加工スキャンエリア高さ算出部
　４５　　Ｚ軸スライダー位置算出部
　４６　　加工座標高さ誤差算出部
　４７　　補正量算出部
　４８　　集光レンズ特性記憶部
　４９　　位置指令部
　５０　　スキャンエリア分割部
　７２　　第１の加工ヘッド
　７３　　第２の加工ヘッド
　７４　　第１の加工エリア
　７５　　第２の加工エリア
　７７　　Ｚ軸移動機構
　８２　　２次元レーザ変位センサ
　８２ｂ　　半導体レーザ
　８２ｃ　　投光レンズ
　８２ｄ　　測定対象物
　８２ｅ　　反射光
　８２ｆ　　受光レンズ
　８２ｇ　　ＰＳＤ（光位置検出素子）
　８２ｈ　　配線
　８２ｊ　　駆動回路
　８２ｋ　　信号増幅回路
　８２ｍ　　照射幅
　９６　　支持部
　９７　　ローディング台
　９８　　アンローディング台
　９９　　測定台
　２００　　平面度測定部
　２０１　　収納部

Claims

レーザ光を出射するレーザ発振器と、
被加工物を保持するＸＹテーブルと、
前記被加工物の加工面に対し垂直なＺ軸方向に移動可能に設置され、ｆθレンズとガルバノスキャナを少なくとも有して前記レーザ光の照射位置を制御する加工ヘッド部と、
前記被加工物のＺ軸方向の表面高さを測定する高さ測定部と、を備え、
前記高さ測定部によって前記被加工物の所定位置の表面高さのデータを予め測定し、
前記表面高さのデータによって少なくともガルバノスキャナのスキャンエリア内における被加工物の所定位置のＺ軸方向の高さを示す平面度データを算出し、
前記平面度データに基づき、前記被加工物の表面に対して前記ｆθレンズのＺ軸方向の位置を補正し、
前記被加工物のレーザ加工位置の平面度データと補正後のｆθレンズのＺ軸方向の位置に基づき、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレを前記ガルバノスキャナにより補正して、前記被加工物を加工するレーザ加工装置。
前記高さ測定部は前記加工ヘッド部に付属するように設けられ、前記高さ測定部によりスキャンエリアおよび前記スキャンエリアを囲む領域のうちの少なくとも所定位置の３点の測定点の前記表面高さを測定し、前記測定点の位置と前記表面高さから前記スキャンエリア全体の表面高さの分布を算出して、前記平面度データを算出する請求項１に記載のレーザ加工装置。
前記高さ測定部は前記加工ヘッド部に付属するように設けられ、前記高さ測定部によりスキャンエリアを囲む四辺形の４点の頂点位置の前記表面高さを測定し、前記測定点の位置と前記表面高さから前記スキャンエリア全体の表面高さの分布を算出して、前記平面度データを算出する請求項１に記載のレーザ加工装置。
前記高さ測定部による前記表面高さのデータの測定は、前記被加工物の加工するスキャンエリアをＸＹテーブルにより位置決めした後であり、かつ、前記スキャンエリアの加工を開始するまでの間に行う請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
低出力のレーザ光を照射するレーザ光源をさらに備え、前記高さ測定部は、複数のセンサを有し、前記被加工物の前記表面に照射された前記低出力のレーザ光を前記複数のセンサで受光することにより、前記表面高さを測定する請求項１から４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
前記高さ測定部は、複数の接触式センサを有し、前記複数の接触式センサを前記被加工物の前記表面に接触させることにより、前記表面高さを測定する請求項１から４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
前記高さ測定部は、複数のレーザ光源と複数の受光センサを有し、前記被加工物に照射された前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記複数の受光センサで受光することにより、前記表面高さを測定する請求項１から４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
前記高さ測定部は、２次元レーザ変位センサを有し、前記加工ヘッド部が前記被加工物の前記表面の該当するスキャンエリアを加工する前に、スキャンエリアを囲む四辺形の少なくとも２辺の前記表面高さの分布を測定し、測定したそれぞれの辺の位置と前記表面高さの分布から前記スキャンエリア全体の表面高さの分布を算出して、前記平面度データを算出する請求項１に記載のレーザ加工装置。
前記２次元レーザ変位センサの照射幅は、少なくとも前記スキャンエリアの幅を含んで照射する請求項８に記載のレーザ加工装置。
前記加工ヘッド部が、前記被加工物の前記表面を加工する場合に、加工を行う前記表面または前記スキャンエリアに対して前記Ｚ軸方向のズレの補正を行うときに、前記平面度データの中央値を基に前記ｆθレンズの位置を補正する請求項１から９のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
前記加工ヘッド部が、前記被加工物の前記表面を加工する場合に、加工を行う前記表面または前記スキャンエリアに対して前記Ｚ軸方向のズレの補正を行うときに、前記平面度データの平均値を基に前記ｆθレンズの位置を補正する請求項１から９のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
レーザ光を出射するレーザ発振器と、
被加工物を保持するＸＹテーブルと、
前記被加工物の加工面に対し垂直なＺ軸方向に移動可能に設置され、ｆθレンズとガルバノスキャナを少なくとも有して前記レーザ光の照射位置を制御する加工ヘッド部と、
２次元レーザ変位センサを有し、前記被加工物のＺ軸方向の表面高さの分布である平面度データを測定する平面度測定部と、を備え、
前記加工ヘッド部が前記被加工物の前記表面の該当するスキャンエリアを加工する前に、前記スキャンエリアを前記２次元レーザ変位センサによりスキャンして前記スキャンエリアの前記平面度データを測定し、
前記平面度データに基づき前記被加工物の表面に対して前記ｆθレンズのＺ軸方向の位置を補正し、
前記被加工物のレーザ加工位置の平面度データと補正後のｆθレンズのＺ軸方向の位置に基づき、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレを前記ガルバノスキャナにより補正して、前記被加工物を加工するレーザ加工装置。
前記平面度測定部は前記加工ヘッド部に付属するように設けられている請求項１２に記載のレーザ加工装置。
前記２次元レーザ変位センサの照射幅は、少なくとも前記スキャンエリアの幅を含んで照射する請求項１２または１３に記載のレーザ加工装置。
前記加工ヘッド部は、レーザ加工を行う前記スキャンエリアを加工中に、前記２次元レーザ変位センサは、次にレーザ加工を行うスキャンエリアを予めスキャンして前記平面度データを取得する請求項１２から１４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
前記加工ヘッド部が次にレーザ加工を行うスキャンエリアに前記ＸＹテーブルを移動している間に、前記２次元レーザ変位センサは、次にレーザ加工を行うスキャンエリアを予めスキャンして前記平面度データを取得する請求項１２から１４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
前記被加工物が前記ＸＹテーブルに載置されレーザ加工を行う前に、ＸＹテーブルを駆動し、被加工物の加工すべきエリア全ての平面度データを予め取得する請求項１２から１４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
前記平面度測定部が前記加工ヘッド部と前記被加工物との間に出し入れ可能に設けられ、レーザ加工を行うスキャンエリアに前記ＸＹテーブルで位置決めした後であり、かつ、前記スキャンエリアの加工を開始するまでの間に、前記２次元レーザ変位センサが前記スキャンエリアを予めスキャンして前記平面度データを取得する請求項１２に記載のレーザ加工装置。
レーザ光を出射するレーザ発振器と、
被加工物を保持するＸＹテーブルと、
前記被加工物の加工面に対し垂直なＺ軸方向に移動可能に設置され、ｆθレンズとガルバノスキャナを少なくとも有して前記レーザ光の照射位置を制御する加工ヘッド部と、
２次元レーザ変位センサを有し、前記被加工物のＺ軸方向の表面高さを測定する高さ測定部と、を備え、
前記高さ測定部は、前記被加工物をローディングするローディング台と前記ＸＹテーブルとの間に測定台を含んで配置され、
前記被加工物が前記ＸＹテーブルに載置される前に、被加工物の加工すべきエリア全ての表面高さの分布を予め測定し、
前記表面高さの分布のデータを基づいて、加工時の被加工物のＺ軸方向の高さを示す平面度データを算出し、
前記平面度データに基づき前記被加工物の表面に対して前記ｆθレンズのＺ軸方向の位置を補正し、
前記被加工物のレーザ加工位置の平面度データと補正後のｆθレンズのＺ軸方向の位置に基づき、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向およびＹ軸方向のズレを前記ガルバノスキャナにより補正して、前記被加工物を加工するレーザ加工装置。
補正のための前記平面度データは、前記測定台で測定した前記被加工物の表面高さの分布のデータと、予め測定した前記測定台自体の表面高さの分布のデータと、予め測定したＸＹテーブルの表面高さの分布のデータとから算出する請求項１９に記載のレーザ加工装置。
前記加工ヘッド部は、第１の加工エリアを加工する第１の加工ヘッドと第２の加工エリアを加工する第２の加工ヘッドを含み、
前記加工ヘッド部は、前記第１の加工ヘッドが前記第１の加工エリアを加工する最適なＺ軸方向の位置に配置されるように前記第１の加工エリアの平面度データに基づいてＺ軸方向に移動し、前記Ｚ軸方向の位置に基づきＺ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレを前記ガルバノスキャナにより補正して、前記被加工物の第１の加工エリアと第２の加工エリアを同時に加工する請求項１から２０のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
前記加工ヘッド部は、それぞれの加工エリアを加工する複数の加工ヘッドを含み、
前記加工ヘッド部は、前記複数の加工エリアの平面度データの平均値に基づいて最適なＺ軸方向の位置に配置されるようにＺ軸方向に移動し、前記Ｚ軸方向の位置に基づきＺ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレを前記ガルバノスキャナにより補正して、前記被加工物の複数の加工エリアを同時に加工する請求項１から２０のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
前記加工ヘッド部は、それぞれの加工エリアを加工する複数の加工ヘッドを含み、
前記加工ヘッド部は、前記複数の加工エリアの平面度データの中央値に基づいて最適なＺ軸方向の位置に配置されるようにＺ軸方向に移動し、前記Ｚ軸方向の位置に基づきＺ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレを前記ガルバノスキャナにより補正して、前記被加工物の複数の加工エリアを同時に加工する請求項１から２０のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
レーザ光を出射するレーザ発振器と、
被加工物を保持するＸＹテーブルと、
前記被加工物の加工面に対し垂直なＺ軸方向に移動可能に設置され、ｆθレンズとガルバノスキャナを少なくとも有して前記レーザ光の照射位置を制御する加工ヘッド部と、
前記被加工物のＺ軸方向の表面高さを測定する高さ測定部と、を備えたレーザ加工装置を用いて前記被加工物を加工するレーザ加工方法であって、
前記高さ測定部によって前記被加工物の所定位置の表面高さのデータを予め測定し、
前記表面高さのデータによって少なくともガルバノスキャナのスキャンエリア内における被加工物の所定位置のＺ軸方向の高さを示す平面度データを算出し、
前記平面度データに基づき、前記被加工物の表面に対して前記ｆθレンズのＺ軸方向の位置を補正し、
前記被加工物のレーザ加工位置の平面度データと補正後のｆθレンズのＺ軸方向の位置に基づき、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレを前記ガルバノスキャナにより補正して、前記被加工物を加工するレーザ加工方法。
前記高さ測定部は前記加工ヘッド部に付属するように設けられ、前記高さ測定部によりスキャンエリアおよび前記スキャンエリアを囲む領域のうちの少なくとも所定位置の３点の測定点の前記表面高さを測定し、前記測定点の位置と前記表面高さから前記スキャンエリア全体の表面高さの分布を算出して、前記平面度データを算出する請求項２４に記載のレーザ加工方法。
前記高さ測定部は前記加工ヘッド部に付属するように設けられ、前記高さ測定部によりスキャンエリアを囲む四辺形の４点の頂点位置の前記表面高さを測定し、前記測定点の位置と前記表面高さから前記スキャンエリア全体の表面高さの分布を算出して、前記平面度データを算出する請求項２４に記載のレーザ加工方法。
前記高さ測定部による前記表面高さのデータの測定は、前記被加工物の加工するスキャンエリアをＸＹテーブルにより位置決めした後であり、かつ、前記スキャンエリアの加工を開始するまでの間に行う請求項２４から２６のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
前記レーザ加工装置は、低出力のレーザ光を照射するレーザ光源をさらに備え、前記高さ測定部は、複数のセンサを有し、前記被加工物の前記表面に照射された前記低出力のレーザ光を前記複数のセンサで受光することにより、前記表面高さを測定する請求項２４から２７のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
前記高さ測定部は、複数の接触式センサを有し、前記複数の接触式センサを前記被加工物の前記表面に接触させることにより、前記表面高さを測定する請求項２４から２７のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
前記高さ測定部は、複数のレーザ光源と複数の受光センサを有し、前記被加工物に照射された前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記複数の受光センサで受光することにより、前記表面高さを測定する請求項２４から２７のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
前記高さ測定部は、２次元レーザ変位センサを有し、前記加工ヘッド部が前記被加工物の前記表面の該当するスキャンエリアを加工する前に、スキャンエリアを囲む四辺形の少なくとも２辺の前記表面高さの分布を測定し、測定したそれぞれの辺の位置と前記表面高さの分布から前記スキャンエリア全体の表面高さの分布を算出して、前記平面度データを算出する請求項２４に記載のレーザ加工方法。
前記２次元レーザ変位センサの照射幅は、少なくとも前記スキャンエリアの幅を含んで照射する請求項３１に記載のレーザ加工方法。
前記加工ヘッド部が、前記被加工物の前記表面を加工する場合に、加工を行う前記表面または前記スキャンエリアに対して前記Ｚ軸方向のズレの補正を行うときに、前記平面度データの中央値を基に前記ｆθレンズの位置を補正する請求項２４から３２のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
前記加工ヘッド部が、前記被加工物の前記表面を加工する場合に、加工を行う前記表面または前記スキャンエリアに対して前記Ｚ軸方向のズレの補正を行うときに、前記平面度データの平均値を基に前記ｆθレンズの位置を補正する請求項２４から３２のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
レーザ光を出射するレーザ発振器と、
被加工物を保持するＸＹテーブルと、
前記被加工物の加工面に対し垂直なＺ軸方向に移動可能に設置され、ｆθレンズとガルバノスキャナを少なくとも有して前記レーザ光の照射位置を制御する加工ヘッド部と、
２次元レーザ変位センサを有し、前記被加工物のＺ軸方向の表面高さの分布である平面度データを測定する平面度測定部と、を備えたレーザ加工装置を用いて前記被加工物を加工するレーザ加工方法であって、
前記加工ヘッド部が前記被加工物の前記表面の該当するスキャンエリアを加工する前に、前記スキャンエリアを前記２次元レーザ変位センサによりスキャンして前記スキャンエリアの前記平面度データを測定し、
前記平面度データに基づき前記被加工物の表面に対して前記ｆθレンズのＺ軸方向の位置を補正し、
前記被加工物のレーザ加工位置の平面度データと補正後のｆθレンズのＺ軸方向の位置に基づき、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレを前記ガルバノスキャナにより補正して、前記被加工物を加工するレーザ加工方法。
前記平面度測定部は前記加工ヘッド部に付属するように設けられている請求項３５に記載のレーザ加工方法。
前記２次元レーザ変位センサの照射幅は、少なくとも前記スキャンエリアの幅を含んで照射する請求項３５または３６に記載のレーザ加工方法。
前記加工ヘッド部は、レーザ加工を行う前記スキャンエリアを加工中に、前記２次元レーザ変位センサは、次にレーザ加工を行うスキャンエリアを予めスキャンして前記平面度データを取得する請求項３５から３７のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
前記加工ヘッド部が次にレーザ加工を行うスキャンエリアに前記ＸＹテーブルを移動している間に、前記２次元レーザ変位センサは、次にレーザ加工を行うスキャンエリアを予めスキャンして前記平面度データを取得する請求項３５から３７のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
前記被加工物が前記ＸＹテーブルに載置されレーザ加工を行う前に、ＸＹテーブルを駆動し、被加工物の加工すべきエリア全ての平面度データを予め取得する請求項３５から３７のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
前記平面度測定部が前記加工ヘッド部と前記被加工物との間に出し入れ可能に設けられ、レーザ加工を行うスキャンエリアに前記ＸＹテーブルで位置決めした後であり、かつ、前記スキャンエリアの加工を開始するまでの間に、前記２次元レーザ変位センサが前記スキャンエリアを予めスキャンして前記平面度データを取得する請求項３５に記載のレーザ加工方法。
レーザ光を出射するレーザ発振器と、
被加工物を保持するＸＹテーブルと、
前記被加工物の加工面に対し垂直なＺ軸方向に移動可能に設置され、ｆθレンズとガルバノスキャナを少なくとも有して前記レーザ光の照射位置を制御する加工ヘッド部と、
２次元レーザ変位センサを有し、前記被加工物のＺ軸方向の表面高さを測定する高さ測定部と、を備え、
前記高さ測定部は、前記被加工物をローディングするローディング台と前記ＸＹテーブルとの間に測定台を含んで配置されたレーザ加工装置を用いて前記被加工物を加工するレーザ加工方法であって、
前記被加工物が前記ＸＹテーブルに載置される前に、被加工物の加工すべきエリア全ての表面高さの分布を予め測定し、
前記表面高さの分布のデータに基づいて、加工時の被加工物のＺ軸方向の高さを示す平面度データを算出し、
前記平面度データに基づき前記被加工物の表面に対して前記ｆθレンズのＺ軸方向の位置を補正し、
前記被加工物のレーザ加工位置の平面度データと補正後のｆθレンズのＺ軸方向の位置に基づき、Ｚ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向およびＹ軸方向のズレを前記ガルバノスキャナにより補正して、前記被加工物を加工するレーザ加工方法。
補正のための前記平面度データは、前記測定台で測定した前記被加工物の表面高さの分布のデータと、予め測定した前記測定台自体の表面高さの分布のデータと、予め測定したＸＹテーブルの表面高さの分布のデータとから算出する請求項４２に記載のレーザ加工方法。
前記加工ヘッド部は、第１の加工エリアを加工する第１の加工ヘッドと第２の加工エリアを加工する第２の加工ヘッドを含み、
前記加工ヘッド部は、前記第１の加工ヘッドが前記第１の加工エリアを加工する最適なＺ軸方向の位置に配置されるように前記第１の加工エリアの平面度データに基づいてＺ軸方向に移動し、前記Ｚ軸方向の位置に基づきＺ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレを前記ガルバノスキャナにより補正して、前記被加工物の第１の加工エリアと第２の加工エリアを同時に加工する請求項２４から４３のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
前記加工ヘッド部は、それぞれの加工エリアを加工する複数の加工ヘッドを含み、
前記加工ヘッド部は、前記複数の加工エリアの平面度データの平均値に基づいて最適なＺ軸方向の位置に配置されるようにＺ軸方向に移動し、前記Ｚ軸方向の位置に基づきＺ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレを前記ガルバノスキャナにより補正して、前記被加工物の複数の加工エリアを同時に加工する請求項２４から４３のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
前記加工ヘッド部は、それぞれの加工エリアを加工する複数の加工ヘッドを含み、
前記加工ヘッド部は、前記複数の加工エリアの平面度データの中央値に基づいて最適なＺ軸方向の位置に配置されるようにＺ軸方向に移動し、前記Ｚ軸方向の位置に基づきＺ軸方向の所定距離からのズレによって生じたＸ軸方向のズレおよびＹ軸方向のズレを前記ガルバノスキャナにより補正して、前記被加工物の複数の加工エリアを同時に加工する請求項２４から４３のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。