JP5873978B2 - Laser processing method and nozzle manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、レーザを用いた加工方法、および、その加工方法によるノズルの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a processing method using a laser and a method for manufacturing a nozzle by the processing method .
従来、ディスプレイパネルなどの塗布対象物に対し、蛍光体ペーストなどの塗液を塗布する場合、ノズルを用い、そのノズルの穴から塗液を吐出させる方法が用いられている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, when a coating liquid such as a phosphor paste is applied to an object to be coated such as a display panel, a method of using a nozzle and discharging the coating liquid from a hole in the nozzle has been used (for example, Patent Document 1). reference).
しかしながら、ディスプレイパネルは、1日あたり、数千、数万枚製造されるものであって、さらに、ディスプレイの微細化が進んでいるため、1枚のパネルに対して塗布ヘッドを走査させる距離も長くなっている。 However, thousands or tens of thousands of display panels are manufactured per day. Further, since the display is further miniaturized, the distance at which the coating head is scanned with respect to one panel is also increased. It is getting longer.
そのため、塗布に用いるノズルの経時劣化が発生する可能性が高くなり、経時劣化し難いノズルが求められている。 For this reason, there is a high possibility that the nozzle used for coating will deteriorate over time, and a nozzle that does not easily deteriorate over time is required.
しかしながら、経時劣化し難いノズルを形成するために、硬度の高い材料を用いると、そのノズルの穴を高精度に形成することが、困難である。 However, if a material with high hardness is used to form a nozzle that is unlikely to deteriorate with time, it is difficult to form a hole in the nozzle with high accuracy.
ノズルの穴の加工方法としては、例えば、ドリルを用いた穴加工や、レーザを用いた穴加工が存在する。一般に、レーザを用いた穴加工は、ドリルを用いた穴加工に対して、より硬度の高い材料に対して穴加工できるとされている。 As a method for processing a nozzle hole, for example, there are a hole processing using a drill and a hole processing using a laser. In general, it is said that drilling using a laser can drill a material having higher hardness than drilling using a drill.
従来のレーザによる穴加工法としては、大きく分類して、熱による加工と、アブレーションと呼ばれる直接分解あるいは蒸発による加工とがある。熱加工で一般的に用いられるレーザとしては、連続あるいはパルス炭酸ガスレーザや、連続あるいはパルスYAGレーザの赤外レーザである。また、アブレーション加工に使われるレーザは、パルス幅が非常に短いレーザで、エキシマレーザやピコ秒レーザが知られている。 Conventional hole drilling methods using lasers can be broadly classified into heat processing and direct decomposition or evaporation processing called ablation. Lasers generally used in thermal processing are continuous or pulsed carbon dioxide lasers and infrared lasers such as continuous or pulsed YAG lasers. Lasers used for ablation processing are lasers having a very short pulse width, and excimer lasers and picosecond lasers are known.
精密な穴をレーザを用いて加工する技術として、例えば、パルスレーザによるアブレーション加工で、穴の中心から外側に向かって加工してゆき、最後に穴形状を決める外周加工をする方法がある(例えば、特許文献2参照)。 As a technique for processing a precise hole using a laser, for example, there is a method of processing by an ablation process using a pulse laser from the center of the hole toward the outside, and finally a peripheral process for determining the hole shape (for example, , See Patent Document 2).
図11は、従来のレーザによる穴加工法を示す図である。図11に示す穴加工法は、インクジェット式ノズルの加工のため、被加工物上に貫通穴をレーザ加工する方法であって、所望の開口の外周線930より内側で、外周線930を実質上最初に加工しないように、外周線930から十分に離れた一点のアブレーション開始点910でレーザビームを用いて被加工物の表面を最初に照射する工程と、外周線930が変形しないよう制御された可変速度で、ほぼ外周線930の方向にレーザビームを駆動する工程と、外周線930内の材料をほぼ取り除くよう設計されたレーザ駆動パターン920で前記加工物の材料を加工することによって開口を形成する工程を含む方法である。この方法により、穴出口面900外周のカケなどの欠陥を防ぎ、精密な穴加工を行うことができるとされている。また、この場合のレーザ強度は、加工表面の面粗度を維持するため、50mJ/mm2程度である。
FIG. 11 is a diagram showing a conventional laser drilling method. The hole machining method shown in FIG. 11 is a method in which a through hole is laser-processed on a workpiece for machining an inkjet nozzle, and the outer
しかしながら、前述した従来のレーザによる穴加工法では、アスペクト比(穴の径と穴の深さの比)の高い穴加工を行った場合、穴出口に外周のカケなどの欠陥が発生し、目的の穴形状を加工することができない。このため、加工の歩留まりが悪くなる。例えば、厚さ400μmのSUS430の板に直径100μm(アスペクト比:4)の穴を開ける場合に、穴外周にカケ等の欠陥が発生し、目的の穴形状が得られない。 However, before drilling method according to predicate the conventional laser, when performing the high drilling aspect ratio (ratio of the depth of the diameter and the holes of the hole), defects such as chipping of the outer periphery to the bore outlet occurs, The target hole shape cannot be machined. For this reason, the processing yield deteriorates. For example, when a hole having a diameter of 100 μm (aspect ratio: 4) is formed in a SUS430 plate having a thickness of 400 μm, a defect such as a chip occurs on the outer periphery of the hole, and a target hole shape cannot be obtained .
前記の目的を達成するために、本発明のレーザ加工方法は、予め行われたテスト加工で穴内壁に凹部が観察された場合に前記凹部が観察されなくなるまでレーザ強度を上げる調整を行い、前記調整されたレーザ強度が640mJ/mm2以上のレーザを用いて加工対象物に穴を形成することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the laser processing method of the present invention performs an adjustment to increase the laser intensity until the concave portion is not observed when the concave portion is observed on the inner wall of the hole in the test processing performed in advance. A hole is formed in a workpiece using a laser having an adjusted laser intensity of 640 mJ / mm 2 or more .
また、本発明のノズルの製造方法は、前記加工対象物がノズルであり、前述のレーザ加工方法を用いて前記ノズルを製造することを特徴とする。 The manufacturing method of Bruno nozzle of the present invention, the a processing object is a nozzle, characterized in that the production of the nozzle using a laser processing method described above.
以上のように、本発明によれば、アスペクト比(穴の径と穴の深さの比)の高い穴加工を行った場合でも、穴出口に外周のカケなどの欠陥が発生する可能性を軽減し、目的の穴形状を加工することが可能になるという効果を奏する。 As described above, according to the present invention, even when hole processing with a high aspect ratio (ratio of hole diameter to hole depth) is performed, there is a possibility that a defect such as an outer chip is generated at the hole outlet. There is an effect that it is possible to reduce and process the desired hole shape .
以下、図面を参照して、本発明における実施の形態を説明する。なお、以下の説明において、同じ構成には同じ符号を付して、適宜説明を省略している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるディスプレイパネルへの塗布装置を示す概略図である。本実施の形態1では、塗布対象となるディスプレイパネルがプラズマディスプレイパネルの場合について説明するが、その他のディスプレイパネルにも適宜条件変更することにより、適用可能である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic view showing a coating device for a display panel in Embodiment 1 of the present invention. In the first embodiment, the case where the display panel to be coated is a plasma display panel will be described. However, the present invention can be applied to other display panels by appropriately changing the conditions.
図1において、ディスプレイパネル4への塗布装置1は、図のy方向に往復移動自在な移動テーブル2と、図のx方向に往復移動自在なヘッドベース3などを有するものである。 In FIG. 1, a coating apparatus 1 for a display panel 4 includes a moving table 2 that can reciprocate in the y direction in the figure, a head base 3 that can reciprocate in the x direction in the figure, and the like.
塗布装置1は、移動テーブル2およびこれに載置したディスプレイパネル4と、ヘッドベース3は、相対的にxy方向に移動する。このヘッドベース3には、ノズルユニット5が装着されており、ディスプレイパネル4に対して2次元座標に基づく数十μmオーダーの蛍光体ペーストの塗布が可能になっている。
In the coating apparatus 1, the moving table 2, the display panel 4 placed on the moving table 2, and the head base 3 relatively move in the xy direction. A
なお、移動テーブル2、ヘッドベース3、ノズルユニット5の動作は、図示しない制御部により制御される。この制御部は、その記憶部(図示せず)に格納された制御プログラムに基づいて、タンクホルダー6に装着されたペーストホルダー(塗液タンク)7に加圧するポンプ(図示せず)の駆動をも制御し、蛍光体ペーストを塗布するプロセスを実行する。
The operations of the moving table 2, the head base 3, and the
また、ヘッドベース3は、図のz方向に高さ調整可能であり、ノズルユニット5は、R,G,Bの各蛍光体ペーストのペーストホルダー7と接続されている。
Further, the height of the head base 3 can be adjusted in the z direction in the figure, and the
図1に示すノズルユニット5のノズル部に、図2(a),(b)に示す穴を形成する。図2(a)は、ノズルユニット5のノズル部の一部を図1のz軸方向から見た図であり、図2(b)は、ノズルユニット5のノズル部の一部を図1のxz平面の断面図である。図2(a),(b)に示すように、本実施の形態1のノズルユニット5は、そのノズル部に複数形成された穴8を有し、この穴8より蛍光体ペーストを吐出するものである。図2(b)に示すように、本実施の形態1のノズルユニット5の穴8は、蛍光体ペーストの供給側となるレーザが照射される側のユニット表面5aにテーパ形状を有する。また、ノズルユニット5の穴8は、蛍光体ペースト吐出側となるユニット裏面5bにはテーパなどが存在しないストレート形状を有する。
Holes shown in FIGS. 2A and 2B are formed in the nozzle portion of the
なお、本実施の形態1のノズルユニット5の穴8は、z軸方向から見た場合に、円形状のものを用いているが、この形状としては、楕円形状や、長穴形状(長方形に半円を2つ付けた形状)を用いることも可能である。
The
続いて、ノズルユニット5のノズル部に穴8を形成する方法を説明する。
Next, a method for forming the
図3は、本発明の実施の形態1において、レーザによる穴加工法によって塗布用のノズルにレーザ加工を行うことが可能なレーザ加工システム101の構成を示している。ノズルのレーザ加工システム101は、パルスレーザ光を出力するレーザ発生装置105と、レーザ発生装置105を制御するレーザ制御装置(図示せず)と、後述するレンズ等で構成される光学システム106と、光学システム106を制御する光学システム制御装置(図示せず)とを備えている。
FIG. 3 shows a configuration of a laser processing system 101 capable of performing laser processing on a coating nozzle by a laser hole processing method in the first embodiment of the present invention. The nozzle laser processing system 101 includes a
光学システム106は、レーザ発生装置105から出力されたパルスレーザ光107を反射する第1ミラー104と、シャッター110と、アッテネータ115と、第2ミラー108と、ビームエキスパンダ120と、波長板125と、スキャンミラー130と、テレセントリックレンズ140とを備えている。
The optical system 106 includes a
パルスレーザ光107の最終端には、被加工物155であるノズルユニット5のノズル部が設置される。アッテネータ115は、位相板及び偏光板を備えており、パルスレーザ光107の強度を調整するために用いられる。
At the final end of the
レーザ発生装置105から出力されたパルスレーザ光107の一部は、第1ミラー104で反射する。第1ミラー104で反射されたパルスレーザ光107は、シャッター110を通った後に、アッテネータ115を通過する。アッテネータ115を通過したパルスレーザ光107は、第2ミラー108で反射し、ビームエキスパンダ120によって適当な倍率で拡大されて、コリメート光となる。そして、コリメート光となったパルスレーザ光107は、偏光方向を調整するための波長板125を通過し、スキャンミラー130で反射した後、テレセントリックレンズ140によって集光され、被加工物155に到達する。そして、集光されたビームによって、被加工物155の加工が行われる。ここで、スキャンミラー130を揺動させながら加工を行うと、被加工物155に対するビームの到達位置が変化する。そのため、被加工物155の表面を層状に削りとることができ、任意の3次元形状に加工することができる。
Part of the
図4は、ノズルのレーザ加工システム101を用いて、被加工物155である板厚400μmのSUS430(フェライト系ステンレス鋼)を用いたノズルユニット5のノズル部に、直径100μmの貫通穴加工を行った際の加工経過を、穴中心軸を含む平面で割断して図示したものである。図3に示すレーザ発生装置105から出力されたレーザはピコ秒レーザで、波長は1053nm、パルス幅約20ps、繰り返し周波数2kHzのものを用いた。テレセントリックレンズ140は焦点距離が200mmのものを用い、その焦点位置は被加工物表面に設定した。図4において、202は被加工物表面、204はレーザ入射方向、205は被加工物底面、210は本来加工されるべき穴形状、215は加工中における所定の時点での加工面である。
FIG. 4 shows a case in which a through hole having a diameter of 100 μm is formed in a nozzle portion of a
ここで、実験として、スキャンミラー130を揺動させることによって被加工物表面202に入射したパルスレーザ光107を約400μm/sの速度で渦を描くように移動させることにより、被加工物155を層状にアブレーション加工した。これを複数回、例えば10回繰り返すことにより、穴形状210を得るという方法で、2000個の穴加工を行った。
Here, as an experiment, the
その結果、図5(a),(b)に示すような穴出口の欠陥が50%の貫通穴に発生した。図5(a)はノズルの穴外周に発生するカケの断面図であり、305が穴出口の外周に発生するカケである。また、図5(b)は穴出口近傍に発生するサテライトと呼ばれる欠陥の断面図である。サテライトとは、穴出口側に、本来の加工形状に近接して加工される穴のことであり、このサテライトの直径は本来の加工形状の直径に対して1/10程度である。図5(b)において、306がサテライトである。このサテライト306の穴内面を観察したところ、穴内壁に凹部(横穴)307が生成され、そこから穴出口まで貫通していることがわかった。
As a result, a hole exit defect as shown in FIGS. 5A and 5B occurred in 50% of the through holes. FIG. 5A is a sectional view of a chip generated on the outer periphery of the nozzle hole, and
図6(a)は図5(a)を穴出口側から観察した写真であり、また図6(b)は図5(b)を穴出口側から観察した写真である。前述した渦を描くように移動させる加工方法では、このような欠陥が発生することにより、目的の穴形状210が得られない。
FIG. 6A is a photograph of FIG. 5A observed from the hole outlet side, and FIG. 6B is a photograph of FIG. 5B observed from the hole outlet side. In the processing method for moving the vortex as described above, the
ここで、穴外周のカケ及びサテライトの発生メカニズムについて考察する。従来、カケは穴が貫通する瞬間に発生すると考えられ、穴の外周からではなく穴中心付近より貫通させることによってカケの発生を抑制することができると考えられていた。しかしながら、今回の加工対象であるアスペクト比の高い穴加工を行った場合、穴外周のカケだけでなく、図5(b)に示すように、ノズルの穴のレーザ出口側に、ノズルの穴外周のカケ及び本来の加工形状に近接して、直径が1/10程度のサテライトと呼ばれる穴が加工される場合があることがわかった。 Here, the generation mechanism of cracks and satellites around the hole is considered. Conventionally, it is considered that chipping occurs at the moment when a hole penetrates, and it is considered that the generation of chipping can be suppressed by penetrating from the vicinity of the hole center, not from the outer periphery of the hole. However, when drilling a hole with a high aspect ratio, which is the object to be machined this time, as shown in FIG. 5 (b), not only the hole outer periphery but also the nozzle hole outer periphery on the laser exit side of the nozzle hole. It has been found that a hole called a satellite having a diameter of about 1/10 may be processed in the vicinity of the chip and the original processed shape.
このサテライトの発生原因としては、穴貫通後に、穴を通過したレーザがステージ等に反射して発生した場合や、レーザが光路上の反射ミラーの裏面反射等で分岐した等の理由で分岐した場合等の理由が考えられる。しかしながら、前者に関してはステージを充分ワーク裏面から離してもサテライトが発生することから除外され、また後者に関しては加工条件によってはサテライトの発生確率が約10%と低いため除外された。 The cause of this satellite is when the laser that has passed through the hole is reflected by the stage after passing through the hole, or when the laser branches due to the back reflection of the reflecting mirror on the optical path, etc. The reason is considered. However, the former is excluded because satellites are generated even when the stage is sufficiently away from the back surface of the workpiece, and the latter is excluded because the probability of satellite generation is as low as about 10% depending on processing conditions.
図7は、ノズルの穴外周のカケ及びサテライトの発生原因を探るため、穴外周のカケ及びサテライトが発生する条件で加工された穴を被加工物表面202と垂直な面で割断し、穴内壁を観察したものである。図7において、501はレーザ入口側、502はレーザ出口側、307は穴内壁に形成された凹部(横穴)である。穴外周のカケ305及びサテライト306の発生は、この穴内壁に形成された凹部307によるものであると考えられる。
FIG. 7 shows the inner wall of the hole by cleaving a hole machined under conditions where the outer circumference of the hole and the satellite are generated in a plane perpendicular to the
このノズルの穴内壁に形成された凹部307は、アスペクト比の高い穴加工をレーザによるアブレーション加工で行う場合、レーザによる熱の蓄積により被加工物155の一部が溶融し、その部分だけ急速に加工が進むことにより発生すると考えられる。この溶融現象は、アスペクト比の低い穴の場合は熱の蓄積が小さく、通常のアブレーション加工のみ行われるため発生しない。この溶融現象は、図8に示すように、直径10μm程度の円錐状の小穴605が加工面215に生成されることで発生する。その場所に再度レーザが照射されると、小穴605内部でレーザが反射を繰り返し、深さ方向及び横方向に小穴605が成長する。この小穴605が横方向に成長したものが穴内壁に形成された凹部(横穴)307であり、さらに深さ方向に成長して穴中心から半径程度離れた場合は穴外周のカケ305となり、穴形状の半径より大きく離れた場合はサテライト306となると考えられる。
The
これらの実験による考察に基づいて、本実施の形態1では、ノズルの小穴605の発生を抑えるために、溶融現象の発生を抑えることが必要であると考えた。
Based on these experimental considerations, in the first embodiment, it was considered necessary to suppress the occurrence of the melting phenomenon in order to suppress the generation of the nozzle
当初は、溶融現象を抑えるために加工時のレーザ強度(パワー)を小さくして、ノズルへの熱の蓄積を少なくしようと試みた。しかしながら、レーザ強度を小さくしても、ノズルの穴外周のカケ305及びサテライト306の発生を抑えることはできなかった。そこで、逆に加工時のレーザ強度(パワー)を大きくして加工を行うと、ノズルの穴外周のカケ305及びサテライト306の発生を抑えることができた。
Initially, in order to suppress the melting phenomenon, an attempt was made to reduce the heat intensity in the nozzle by reducing the laser intensity (power) during processing. However, even if the laser intensity is reduced, the generation of
ここで、レーザ強度を大きくすることで、ノズルの穴外周のカケ305及びサテライト306の発生が抑えられることについて、その理由を考察する。
Here, the reason why the generation of the
レーザ強度が小さい場合、ノズルに加工される穴が深くなると、加工粉や穴側壁によってレーザが加工面215まで到達しにくくなり、アブレーション加工が十分に行われず、レーザのエネルギーの一部が熱としてワークに蓄積される。ある一定の深さ(アスペクト比:2程度)に達すると、蓄積された熱により溶融が発生し、ノズルの加工面215に前
述の小穴605が発生すると考えられる。一方、レーザ強度が大きい場合は、ノズルの穴が深くなってもレーザが十分に加工面215まで到達し、十分にアブレーション加工が行われるためレーザのエネルギーは熱としてノズルに蓄積されず、小穴605の発生が起こらないと考えられる。
When the laser intensity is small, when the hole processed in the nozzle becomes deep, the laser does not easily reach the
つまり、レーザにより被加工物155の加工面215に熱が蓄積し、被加工物155の一部が溶融し、小穴605が発生する。その状態で小穴605内にレーザが照射されることでレーザが小穴605内部で内部反射を起こして小穴605を成長させ、本来の加工形状よりも外側に成長することで穴内壁に加工された凹部(横穴)307となり、さらに成長して被加工物底面205に達する。このようなメカニズムにより、穴出口外周のカケ305や、サテライト306といった穴形状210の欠陥が発生すると考えられる。そのため、穴内壁の窪み(小穴605)が発生しない条件で加工を行うことができれば、最終的に欠陥のないノズルの穴加工を行うことができるということがわかる。
That is, heat accumulates on the
図9は、本実施の形態1のレーザによるノズルの穴加工法を示すフローチャートである。図9に示ように、まず、ステップS701において、本加工の前に予めレーザ強度を決定するためのテスト加工を行う。続いて、ステップS702において、加工された穴内壁を割断する(またはプローブ等を使用して検査する)ことで、加工された穴内壁での凹部(横穴)307の有無を確認する。 FIG. 9 is a flowchart showing the nozzle hole drilling method using the laser according to the first embodiment. As shown in FIG. 9, first, in step S701, test processing for determining laser intensity in advance is performed before the main processing. Subsequently, in step S702, the presence or absence of a recess (horizontal hole) 307 in the processed hole inner wall is confirmed by cleaving the processed hole inner wall (or inspecting using a probe or the like).
ステップS702で加工された穴内壁に凹部(横穴)307が観察された場合は、ステップS710によりレーザ強度を上げる。また、ステップS702で加工された穴内壁に凹部(横穴)307が観察されなくなった場合、ステップS720により本加工用の被加工物155を供給し、ステップS725により本加工を行う。
If a recess (lateral hole) 307 is observed on the inner wall of the hole processed in step S702, the laser intensity is increased in step S710. When the concave portion (lateral hole) 307 is not observed on the inner wall of the hole processed in step S702, the
(表1)にレーザ強度と加工された穴内壁に凹部(横穴)307発生の関係を示す。 (Table 1) shows the relationship between the laser intensity and the occurrence of recesses (lateral holes) 307 on the processed hole inner wall.
(表1)に示すように、レーザ強度640mJ/mm2以上では穴出口外周のカケ305や、サテライト306といった穴形状210の欠陥が発生しないということがわかる。レーザ強度640mJ/mm2により再度2000個の穴加工する本加工を行ったところ、2000個全ての穴において、穴出口外周のカケ305及びサテライト306等の欠陥のない形状を得ることができた。この結果から、レーザ強度640mJ/mm2以上とすることで、穴形状の欠陥が発生しないノズルの穴加工が可能であることが分かる。
As shown in Table 1, it can be seen that when the laser intensity is 640 mJ / mm 2 or more, defects in the
このようにしてレーザにより加工したノズルを用いて、プラズマディスプレイパネルに蛍光体ペーストを塗布して、種々の処理を行うことにより、プラズマディスプレイパネルを作成する。 A plasma display panel is produced by applying a phosphor paste to the plasma display panel and performing various treatments using the nozzles thus processed by the laser.
なお、発明者らの追加の実験により、本実施の形態1に記載したフェライト系ステンレス鋼(例えば、SUS430)だけでなく、フェライト系ステンレス鋼よりもさらに硬度の高い、マルテンサイト系ステンレス鋼(例えば、SUS420J2)や析出硬化ステンレス鋼(例えば、SUS630)にも適用することができることが分かった。 In addition, according to the inventors' additional experiments, not only the ferritic stainless steel (for example, SUS430) described in the first embodiment, but also a martensitic stainless steel (for example, higher hardness than ferritic stainless steel) SUS420J2) and precipitation hardened stainless steel (for example, SUS630).
一般に、フェライト系ステンレス鋼はドリルを用いることで穴を加工することも可能であるが、マルテンサイト系ステンレス鋼や析出硬化ステンレス鋼はドリルで穴を加工することは非常に困難である。そのため、本発明を用いることにより、これらマルテンサイト系ステンレス鋼や析出硬化ステンレス鋼をノズルに用いることを可能とし、さらに硬度の高いノズルを提供することが可能である。 In general, ferritic stainless steel can be drilled with a drill, but it is very difficult to drill a martensitic stainless steel or precipitation hardened stainless steel with a drill. Therefore, by using the present invention, it is possible to use these martensitic stainless steel and precipitation hardened stainless steel for the nozzle, and it is possible to provide a nozzle with higher hardness.
(実施の形態2)
図10は、本発明の実施の形態2におけるレーザによるノズルの穴加工法を示すフローチャートである。本実施の形態2について、図10に示すフローチャートに沿って説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 10 is a flowchart showing a nozzle drilling method using a laser according to Embodiment 2 of the present invention. The second embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
図10において、まず、ステップS801において、本加工の前に予めレーザ強度を決定するためのテスト加工を行う。続いて、ステップS802において、加工された穴内壁を割断する(またはプローブ等を使用して検査する)ことで、加工された穴内壁での凹部(横穴)307の有無を確認する。 In FIG. 10, first, in step S801, test processing for determining laser intensity in advance is performed before the main processing. Subsequently, in step S802, the processed inner wall of the hole is cleaved (or inspected using a probe or the like), thereby confirming the presence or absence of a recess (lateral hole) 307 in the processed inner wall of the hole.
ステップS802で穴内壁に形成された凹部(横穴)307が観察された場合は、ステップS810によりレーザ強度を上げる。また、ステップS802で穴内壁に加工された凹部(横穴)307が観察されなくなかった場合、ステップS820により本加工用の被加工物155を供給し、ステップS825により本加工を開始する。
If a recess (lateral hole) 307 formed on the inner wall of the hole is observed in step S802, the laser intensity is increased in step S810. If the recess (lateral hole) 307 processed in the hole inner wall is not observed in step S802, the
そして、ステップS830により第1のレーザ加工、すなわち第1レーザ強度による下穴加工を開始し、ステップS835により第1のレーザ加工から第2のレーザ加工にレーザ強度を変化させ、ステップS840により第2のレーザ加工、すなわち第2レーザ強度による仕上げ加工を行う。 Then, the first laser processing, that is, the pilot hole processing with the first laser intensity is started in step S830, the laser intensity is changed from the first laser processing to the second laser processing in step S835, and the second laser processing is performed in step S840. Laser processing, that is, finishing processing with the second laser intensity is performed.
第2のレーザ加工においては、第1のレーザ加工と比較してレーザ強度の低いレーザを使用する。これは、第1のレーザ強度(前記実施の形態1でのレーザ強度)では、穴内壁の表面粗さや形状精度が充分に調整できない場合があり、いわゆる仕上げのレーザ加工を行なう必要があるためである。これにより、ノズルの穴内壁の表面粗さや形状精度を向上させた穴加工を行うことができる。 In the second laser processing, a laser having a lower laser intensity than that of the first laser processing is used. This is because the surface roughness and shape accuracy of the inner wall of the hole may not be sufficiently adjusted with the first laser intensity (laser intensity in the first embodiment), and so-called finishing laser processing must be performed. is there. Thereby, the hole processing which improved the surface roughness and shape accuracy of the hole inner wall of a nozzle can be performed.
以上説明したように、本実施の形態2のレーザによるノズルの穴加工法によれば、レーザによるアスペクト比の高い穴加工において、ノズルの穴出口にカケ等の欠陥のない精密な穴加工が可能となる。 As described above, according to the nozzle hole drilling method using the laser according to the second embodiment, in the hole drilling with a high aspect ratio by the laser, precise hole drilling without defects such as burrs at the nozzle hole outlet is possible. It becomes.
本発明に係るレーザ加工方法およびノズルの製造方法は、硬度の高いノズルを用いる場合でも、経時劣化を抑えることができるため、このようなノズルの製造においても適用することができる。 Laser processing method and a method of manufacturing a nozzle according to the present invention, even when using a high hardness nozzle, because it is possible to suppress the deterioration with time, can be applied in the production of such a nozzle.
1 塗布装置
2 移動テーブル
3 ヘッドベース
4 ディスプレイパネル
5 ノズルユニット
6 タンクホルダー
7 ペーストホルダー
8 穴
101 レーザ加工システム
104 第1ミラー
105 レーザ発生装置
106 光学システム
107 パルスレーザ光
108 第2ミラー
109 レーザ計測装置
110 シャッター
115 アッテネータ
120 ビームエキスパンダ
125 波長板
130 スキャンミラー
140 テレセントリックレンズ
155 被加工物
202 被加工物表面
204 レーザ入射方向
205 被加工物底面
210 穴形状
215 加工面
305 カケ
306 サテライト
307 凹部
501 レーザ入口側
502 レーザ出口側
605 小穴
900 穴出口面
910 アブレーション開始点
920 レーザ駆動パターン
930 外周線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coating device 2 Moving table 3 Head base 4
Claims (6)
レーザ加工方法。 When a concave portion is observed on the inner wall of the hole in a test process performed in advance, adjustment is performed to increase the laser intensity until the concave portion is no longer observed, and the target is processed using a laser having the adjusted laser intensity of 640 mJ / mm 2 or more. Forming holes in objects,
Laser processing method.
請求項1に記載のレーザ加工方法。 The workpiece is a martensitic stainless steel or precipitation hardened stainless steel plate, and the laser is a pulsed laser,
The laser processing method according to claim 1.
請求項1に記載のレーザ加工方法。 The workpiece is a SUS430 plate, and the laser is a pulsed laser.
The laser processing method according to claim 1.
請求項2または3に記載のレーザ加工方法。 The processed hole has an aspect ratio of 4 or more,
The laser processing method according to claim 2 or 3.
請求項1〜4いずれか1項に記載のレーザ加工方法。 When the concave portion processed in the inner wall of the hole is observed in a test process performed in advance, adjustment is performed to increase the laser intensity to a first laser intensity that is a laser intensity at which the concave portion is not observed, and the adjusted first Forming a hole in the workpiece by performing a second main processing with a second laser intensity lower than the first laser intensity.
The laser processing method of any one of Claims 1-4 .
請求項1〜5いずれか1項に記載のレーザ加工方法を用いて前記ノズルを製造する、
ノズルの製造方法。 The workpiece is a nozzle;
The nozzle is manufactured using the laser processing method according to any one of claims 1 to 5 .
Nozzle manufacturing method.
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