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公開番号2025118460
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2024013782
出願日2024-01-31
発明の名称レーザ加工機、レーザ加工機で用いる空間伝送装置および空間伝送方法
出願人株式会社片岡製作所
代理人個人,個人,個人
主分類B23K 26/064 20140101AFI20250805BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】簡易な構成の空間伝送装置により、レーザの状態変化を抑制しつつ、複数軸における加工品質を一定に保つことができるレーザ加工機を提供すること目的とする。
【解決手段】パルス幅がピコ秒オーダまたはフェムト秒オーダのレーザ光を発振するレーザ発振器と複数の照射部とを備えたレーザ加工機で用いる空間伝送装置であって、前記レーザ発振器から出射された前記レーザ光が前記複数の照射部の何れか一つに入射されるまでの光路上に、前記レーザ光のビーム径を変更する光学部材を備えることを特徴とする。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
パルス幅がピコ秒オーダまたはフェムト秒オーダのレーザ光を発振するレーザ発振器と複数の照射部とを備えたレーザ加工機で用いる空間伝送装置であって、
前記レーザ発振器から出射された前記レーザ光が前記複数の照射部の何れか一つに入射されるまでの光路上に、前記レーザ光のビーム径を変更する光学部材を備える
ことを特徴とする空間伝送装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記光学部材は複数枚のレンズを含み、所定の距離内において平行光を生成する
請求項１に記載の空間伝送装置。
【請求項３】
パルス幅がピコ秒オーダまたはフェムト秒オーダのレーザ光を発振するレーザ発振器と複数の照射部とを備えたレーザ加工機で用いる空間伝送装置であって、
前記レーザ発振器から出射された前記レーザ光が前記複数の照射部の何れか一つに入射されるまでの光路上に、前記レーザ光の透過率を変更するアッテネータを備える
ことを特徴とする空間伝送装置。
【請求項４】
前記アッテネータは、波長板とビームスプリッタとを含み、
前記複数の照射部で必要なレーザ光の総出力に基づき、前記レーザ光の透過率を変更する
請求項２に記載の空間伝送装置。
【請求項５】
パルス幅がピコ秒オーダまたはフェムト秒オーダのレーザ光を発振するレーザ発振器と、
被加工物に対してレーザ光を照射する複数の照射部と、
前記レーザ発振器から前記複数の照射部まで前記レーザ光を空間伝送するビーム伝送部とを備え、
前記ビーム伝送部は、
前記レーザ発振器から出射された前記レーザ光が前記複数の照射部の何れか一つに入射されるまでの光路上に、前記レーザ光のビーム径を変更する光学部材を備える
ことを特徴とするレーザ加工機。
【請求項６】
前記レーザ加工機は、さらに、
前記光学部材の位置を変位させる駆動機構と、
前記駆動機構を制御して前記光学部材の位置を変位させることにより、前記複数の照射部の何れか一つに入射する前記レーザ光のビーム径を所定のビーム径に調整するビーム径制御部とを備える
請求項５に記載のレーザ加工機。
【請求項７】
前記ビーム伝送部は、
前記レーザ発振器から出射された前記レーザ光が前記複数の照射部の何れか一つに入射されるまでの光路上に、前記レーザ光の透過率を変更するアッテネータを備え、
前記レーザ加工機は、さらに、
前記複数の照射部で必要なレーザ光の総出力に基づき、前記アッテネータの透過率を変更することにより、伝送する前記レーザ光のパワーを制御する第１のレーザパワー制御部を備える
請求項５に記載のレーザ加工機。
【請求項８】
前記複数の照射部のそれぞれは、
前記被加工物に対向し、前記レーザ光を前記被加工物に向けて出力する加工ノズルと、
各加工ノズルから出力する前記レーザ光のパワーを略均等に調整する調整機構とを含む
請求項５に記載のレーザ加工機。
【請求項９】
前記調整機構のそれぞれは、波長板とビームスプリッタとを含み、
前記レーザ加工機は、さらに、
前記複数の照射部の各加工ノズルから出力される前記レーザ光のパワーを測定する少なくとも１つのパワーメータと、
前記パワーメータにより測定されたレーザ光の出力値に基づいて、前記複数の照射部に含まれる前記波長板と前記ビームスプリッタとを制御することにより、各照射部のレーザパワーを調整する第２のレーザパワー制御部とを備える
請求項８に記載のレーザ加工機。
【請求項１０】
前記複数の照射部は、前記レーザ光の光軸に対して直列に配列されており、
前記レーザ加工機は、さらに、
最下流に位置する照射部によるレーザ照射後に余剰のレーザ光を吸収するビームダンパーを備える
請求項５に記載のレーザ加工機。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜太陽電池のパターニングを行うレーザ加工機に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
薄膜太陽電池の製造工程では、レーザ加工機によりフィルム状の基材に対して数１００本のパターニング加工を行う。通常は生産性向上のために複数の加工ヘッドを配置して同時に複数本のパターニング加工を行うが、スペース的に配置できる加工ヘッドの数は限られているため、加工対象のフィルム又は加工ヘッドを往復動作させることにより、数１００本のパターニング加工を効率よく行っている（例えば、特許文献１）。
近年、従来のシリコン型の太陽電池パネルに代えて、ペロブスカイト型の太陽電池パネルの開発が進んでいる。ペロブスカイト型の太陽電池のパターニング加工では、加工品質の向上や加工線幅狭小化のため、従来のナノ秒レーザに代えて、高出力の超短パルスレーザ（ピコ秒レーザ、フェムト秒レーザ等）を使用する。超短パルスレーザは、ナノ秒レーザと比較してパネルへの熱影響が少なく、高精度な微細加工に適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１２－６６２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、超短パルスレーザはファイバ破壊やレーザ変化が起きやすくファイバ伝送には適さない。一般的に空間伝送方式によりレーザを伝送する。そのため、発振器から加工ヘッドまでの光路長が長くなる。
上記のように、複数の加工ヘッドを備えるレーザ加工機において超短パルスレーザを使用する場合、空間伝送のレーザを複数分岐して各加工ヘッドに伝送する必要があるが、光路長が長いためレーザの状態変化の影響を受けやすく、また構成も複雑となるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するために、簡易な構成の空間伝送装置により、レーザの状態変化を抑制しつつ、複数軸における加工品質を一定に保つことができるレーザ加工機を提供すること目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明は、パルス幅がピコ秒オーダまたはフェムト秒オーダのレーザ光を発振するレーザ発振器と複数の照射部とを備えたレーザ加工機で用いる空間伝送装置であって、前記レーザ発振器から出射された前記レーザ光が前記複数の照射部の何れか一つに入射されるまでの光路上に、前記レーザ光のビーム径を変更する光学部材を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
上記の構成によると、空間伝送方式によりレーザ光を伝送する場合であっても、簡易な構成でレーザの状態変化を抑制し、複数の照射部における加工品質を略一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
実施形態に係るレーザ加工機１の構成を示す図である。
加工対象フィルム５１および縦加工、横加工について説明するための図である。
レーザ装置３の構成について説明するための斜視図である。
レーザ装置３の構成について説明するための上面図である。
縦加工用ビーム伝送部９ａおよび横加工用ビーム伝送部９ｂの構成を説明するための図である。
縦加工時の光路を示す図である。
横加工時の光路を示す図である。
制御装置５の機能構成を説明するための機能ブロック図である。
複数の縦加工用照射部１０ａによるレーザ加工を説明するための図である。
（ａ）、（ｂ）レーザ照射位置の位置補正について説明するための図である。
レーザ加工機１によるレーザ加工処理の動作を示すフローチャートである。
レーザ加工機１による縦加工処理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】
【０００８】
＜概要＞
本発明の一態様に係る空間伝送装置は、パルス幅がピコ秒オーダまたはフェムト秒オーダのレーザ光を発振するレーザ発振器と複数の照射部とを備えたレーザ加工機で用いる空間伝送装置であって、前記レーザ発振器から出射された前記レーザ光が前記複数の照射部の何れか一つに入射されるまでの光路上に、前記レーザ光のビーム径を変更する光学部材を備えることを特徴とする。
本発明の別態様に係る空間伝送装置において、前記光学部材は複数枚のレンズを含み、所定の距離内において平行光を生成することを特徴とする。
【０００９】
本発明の一態様に係る空間伝送装置は、パルス幅がピコ秒オーダまたはフェムト秒オーダのレーザ光を発振するレーザ発振器と複数の照射部とを備えたレーザ加工機で用いる空間伝送装置であって、前記レーザ発振器から出射された前記レーザ光が前記複数の照射部の何れか一つに入射されるまでの光路上に、前記レーザ光の透過率を変更するアッテネータを備えることを特徴とする。
本発明の別態様に係る空間伝送装置において、前記アッテネータは、波長板とビームスプリッタとを含み、前記複数の照射部で必要なレーザ光の総出力に基づき、前記レーザ光の透過率を変更することを特徴とする。
【００１０】
本発明の一態様に係るレーザ加工機は、パルス幅がピコ秒オーダまたはフェムト秒オーダのレーザ光を発振するレーザ発振器と、被加工物に対してレーザ光を照射する複数の照射部と、前記レーザ発振器から前記複数の照射部まで前記レーザ光を空間伝送するビーム伝送部とを備え、前記ビーム伝送部は、前記レーザ発振器から出射された前記レーザ光が前記複数の照射部の何れか一つに入射されるまでの光路上に、前記レーザ光のビーム径を変更する光学部材を備えることを特徴とする。
本発明の別態様に係るレーザ加工機は、さらに、前記光学部材の位置を変位させる駆動機構と、前記駆動機構を制御して前記光学部材の位置を変位させることにより、前記複数の照射部の何れか一つに入射する前記レーザ光のビーム径を所定のビーム径に調整するビーム径制御部とを備えることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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