专利名称：气体激光加工机的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如二氧化碳激光加工机之类的气体激光加工机，尤其涉及可用稳定的脉冲激光进行钻孔加工的技术。
在用二氧化碳激光作细微孔加工时，作为脉冲激光的加工条件，除脉冲能量、脉冲峰值、脉冲宽度等外，还有确定对各加工孔照射多少个激光脉冲的脉冲数。对一个加工孔照射的脉冲数因被加工物的材质、厚度等条件而不同，但至多也不过几个脉冲，所以即使有一个失误脉冲(miss pulse)，也会对加工结果产生很大影响。
已有技术的脉冲控制，相对于图9(a)所示的输入功率波形，得到图9(b)的激光输出。特开昭63-7688，如图9(a)所示，在功率波形上增加基本功率，由此虽然能提高脉冲上升沿和下降沿的特性及稳定性，但难于稳定保持放电能量投入后紧接的放电状态，已确认，图9(d)中那种罕见的第一个脉冲上峰值低的失误脉冲以每投入放电能量四次出现一次的比例出现。由此，对于加工开始后的第一个孔，往往以与其它加工孔相比设定脉冲数少的脉冲激光进行照射。
在用脉冲激光作细微孔钻孔加工时，有必要对各加工孔分别照射设定脉冲数的激光，若产生这种失误脉冲，则有发生不良加工的可能。因而，必须产生无失误脉冲的稳定的脉冲激光振荡。
本发明提供一种气体激光加工机，它产生无失误脉冲的稳定的脉冲激光，能实现稳定的细微孔的加工。
本发明所述的产生脉冲激光振荡的气体激光加工机，在第一个脉冲前，提供能量小于激光振荡门限值的预备脉冲分量。
又，本发明的产生脉冲激光振荡的气体激光加工机，在加工中施加能量小于激光振荡门限值的基本功率，与此同时，在第一个脉冲前进一步提供能量小于激光振荡门限值的预备脉冲分量。
本发明的产生脉冲激光振荡的气体激光加工机，还在加工中使用的脉冲振荡前及各脉冲间连续提供能量小于激光振荡门限值的预备脉冲分量。
此外，本发明的产生脉冲激光振荡的气体激光加工机，在加工中使用的各脉冲前一定时间提供能量小于激光振荡门限值的预备脉冲分量。
进而，本发明的产生脉冲激光振荡的气体激光加工机，设计成按照至少第一个脉冲不照射被加工物的方式进行激光扫描。
图1是表示本发明的激光细微孔加工机的基本构成例子的图。
图2是本发明实施例1的输入功率脉冲波形和激光输出波形图。
图3表示二氧化碳激光器输入输出特性。
图4是本发明实施例2的输入功率脉冲波形和激光输出波形。
图5是本发明实施例3的输入功率脉冲波形和激光输出波形。
图6是本发明实施例4的输入功率脉冲波形和激光输出波形。
图7是本发明实施例5的模式图。
图8是本发明实施例6的模式图。
图9是已有技术控制的输入功率脉冲波形和激光输出波形。
实施例1本发明的基本构成例示于图1。图1是加工印制电路板用的二氧化碳激光加工机。振荡产生脉冲激光的部分由激光振荡器1、输出脉冲控制装置2、NC装置3构成。首先，根据待加工印刷电路板的材质、厚度、需要的孔径等条件，向NC装置3输入脉冲宽度、脉冲峰值、脉冲数等设定条件，然后产生加工启动信号。由输出脉冲控制装置向激光振荡器1输出脉冲信号，激光振荡器1产生脉冲激光。由激光振荡器1产生的脉冲激光10；经图像复制掩模4，由电扫描镜(galvanoscan mirror)5确定加工孔位置，然后由fθ透镜6复制、聚光掩模4的图像，再照射至作为被加工件的加工印制电路板7。这里，虽然示出了由图像复制掩模、电扫描镜、fθ透镜构成的例子，但本发明不限于图像复制光学系统，且也不限于电扫描镜构成的扫描光学系统。
图2是本发明的输入功率波形(a)及其相应的激光输出波形(b)的一个例子。在二氧化碳气体激光的脉冲激光振荡中，紧接投入放电功率后的第一个脉冲尤其不稳定，偶尔会产生峰值低的失误脉冲。若在比第一个加工用脉冲提前t1时刻起，在t0时间间隔中，提供用于防止失误脉冲的脉冲(即能量小于激光振荡门限值的预备脉冲分量)，则增大了放电能量投入后紧接着的放电的稳定性，至少能防止第一个脉冲为失误脉冲。
所谓激光振荡门限值，如图3的激光振荡的输入、输出特性图所示，是能输出激光的最小输入放电功率值P0。因而，设法在加工时的第一个脉冲前，提供能量小于门限值P0的预备脉冲放电，由此，可不输出与加工无关的激光，而增大功率投入后紧接着的放电的稳定性。
作为提供的预备脉冲分量的频率、施加定时及施加时间的一个例子，例如从用于加工的脉冲前200μs起，在150μs时间间隔中，提供频率为1kHz的小于激光振荡门限值的预备脉冲分量。但并不特别限定于上述条件。实施例2装置构成与实施例1相同。图4是本发明的输入功率波形(a)及相应的激光输出波形(b)的一个例子。在二氧化碳气体激光的脉冲激光振荡中，各脉冲间投入小于激光振荡门限值的基本功率，由此增大脉冲稳定性，这一点是公知的，但对于放电功率投入后紧接的第一个脉冲，基本功率追加后仍是不稳定的，还会产生失误脉冲。因此，除用于提高加工中使用的所有脉冲稳定性的基本功率外，还从比加工用脉冲的第一个脉冲提前t1的时刻起，在t0时间间隔中，提供能量小于激光振荡门限值的预备脉冲分量，由此，至少能防止第一个脉冲为失误脉冲且能提高其后脉冲的稳定性。
作为提供的预备脉冲分量的频率、施加定时及施加时间的一个例子，可在前述条件中，增加小于激光振荡门限值的基本电流，但并不特别限定于上述条件。实施例3装置构成与实施例1相同。图5是本发明的输入功率波形(a)及相应的激光输出波形(b)的一个例子。它利用提供预备脉冲分量与基本功率相比，其防止失误脉冲的效果更大这一点，在示于图9的已有技术的输入功率波形中，把基础功率一部分置换成预备脉冲分量，由此，不仅对于第一个脉冲，而且对加工中的所有脉冲，均能防止失误。虽然可以举出前述条件作为提供的预备脉冲频率的例子，但并不特别限定于该条件。
装置构成与实施例1相同。图6是本发明的输入功率波形(a)及相应的激光输出波形(b)的一个例子。与示于图5的输入功率波形不同，它不是连续地而是在加工使用的脉冲前一定时间t0提供预备脉冲分量，由此，可对加工中的全部脉冲防止失误，且能抑制功率消耗。可举出前述条件作为提供的预备脉冲频率、施加定时及施加时间的一个例子，但并不局限于该条件。实施例5
图7(a)、(b)是根据本发明权利要求5的实施例的模式图。其装置构成为在实施例1的构成中增加了用于接收激光的档板8。该装置对由于能量投入后紧接的放电状态不稳定性而产生的失误脉冲，设计得如图7(a)所示，通过由NC装置扫描电扫描镜5，至少使第一个脉冲射向档板8之类的遮挡物，而且其后的稳定脉冲激光，如图7(b)所示，照射至加工件7。实施例6图8(a)、(b)是根据本发明权利要求5实施例的模式图。其装置构成为在实施例1的构成中增加了用于遮挡激光的高速快门9。该装置对由于放电能量投入后紧接的放电状态不稳定性而产生的失误脉冲，设计得如图8(a)所示，通过用NC装置3控制高速快门9至少遮挡第一个脉冲的激光，而且如图8(b)所示，其后的稳定脉冲激光照射加工物7。
虽然在上述各实施例中，对二氧化碳激光作了说明，但本发明在例如使用准分子激光器、氦氖激光器等的场合，也能取得同样的效果。
本发明因具有如上所述构成，它取得下述效果。
通过在电气上控制放电功率波形，能防止第一个脉冲为失误脉冲，从而加工时间与以往无显著差异但能实现稳定的钻孔加工。
通过在电气上控制放电功率波形，能防止第一个脉冲为失误脉冲且提高其后脉冲的稳定性，因而加工时间与以往无显著差异，但能实现稳定的钻孔加工。
通过在电气上控制放电功率波形，能防止加工中的所有脉冲为失误脉冲，从而能在加工时间与以往加工相仿的情况下实现稳定的钻孔加工。
通过在电气上控制放电功率波形，防止加工中所有脉冲为不合格脉冲，能在加工时间与以往加工相仿的情况下实现稳定的钻孔加工，而且与已有技术相比，可用较少的电力进行控制。
进而，通过至少使不稳定的第一个脉冲向挡板之类的遮挡物照射，而仅取出稳定的脉冲，可防止失误脉冲实现稳定的钻孔加工。
权利要求
1.一种产生脉冲激光振荡的气体激光加工机，其特征在于，在第一个脉冲前，提供能量小于激光振荡门限值的预备脉冲分量。
2.一种产生脉冲激光振荡的气体激光加工机，其特征在于，在加工中施加能量小于激光振荡门限值的基本功率，与此同时，在第一个脉冲前进一步提供能量小于激光振荡门限值的预备脉冲分量。
3.一种产生脉冲激光振荡的气体激光加工机，其特征在于，在加工中使用的脉冲振荡前及各脉冲间连续提供能量小于激光振荡门限值的预备脉冲分量。
4.一种产生脉冲激光振荡的气体激光加工机，其特征在于，在加工中使用的各脉冲前一定时间提供能量小于激光振荡门限值的预备脉冲分量。
5.一种产生脉冲激光振荡的气体激光加工机，其特征在于，扫描激光使至少第一个脉冲不照射被加工物。
全文摘要
本发明揭示一种气体激光加工机,它能防止放电能量投入后紧接的不稳定放电状态下产生的失误脉冲,从而实现由稳定的脉冲激光振荡进行的稳定的钻孔加工。本发明的产生脉冲激光振荡的气体激光加工机设计成使在第一个加工用脉冲前,提供用于防止出现失误脉冲的脉冲,即能量小于激光振荡门限值的预备脉冲分量。
文档编号B23K26/00GK1194190SQ9810414
公开日1998年9月30日 申请日期1998年3月9日 优先权日1997年3月21日
发明者城所仁志, 松原真人 申请人:三菱电机株式会社