JP2002210582A - ビーム加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸引能力のより高いブロワ等の吸引力発生手
段を設けることなく、加工屑をより確実に吸引除去する
ことができるビーム加工装置を提供する。 【解決手段】 透明導電膜１０３等の加工対象物と所定
の間隙を介して対向し、加工対象物のビームが照射され
る部分の周囲を覆う覆い８ａと、吸引ホース５の吸引口
６ａに連通するように覆い８ａに設けられた連通口と、
覆い８ａに設けられた貫通開口８ｂとを有する覆い部材
を、加工ヘッド３からのレーザービームが貫通開口８ｂ
の内側を通って加工対象物に照射されるように、加工ヘ
ッド３に装着した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザービームや
荷電粒子ビームなどのエネルギービームによって樹脂、
セラミック、金属などの加工対象物を加工するビーム加
工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、エネルギービームとしてＣＯ_２レ
ーザー、ＹＡＧレーザー、エキシマレーザーなどレーザ
ービームを用い、これによって加工対象物であるワーク
を切断、溶接、エッチング、穴開けして加工するビーム
加工装置が知られている。

【０００３】図２１はこの種のビーム加工装置を示す概
略構成図である。図において、ビーム加工装置は、レー
ザー発生部１、光ファイバ２、レーザー照射部としての
加工ヘッド３、載置台４、吸引ホース５、Ｘ−Ｙテーブ
ル７、吸引力発生手段としてのブロワ１２などを備えて
いる。

【０００４】上記レーザー発生部１から発せられたレー
ザービームＬは、光ファイバ２によって加工ヘッド３内
に導かれる。この加工ヘッド３は、複数のレンズから構
成されたレンズ群３ａ、これらを収容するヘッドケース
３ｂ、ビーム出口３ｃなどを有している。加工ヘッド３
に進入したレーザービームＬは、レンズ群３ａによって
集光せしめられた後、ビーム出口３ｃからワーク１００
に向けて照射される。そして、ワーク１００をレーザー
照射によって部分的に除去して加工する。

【０００５】上記ワーク１００は、図示しない駆動手段
によってＸＹ方向（図中左右方向及び前後方向）に移動
せしめられる上記Ｘ−Ｙテーブル７上の載置台４に固定
されており、これと共にＸＹ方向に移動する。ワーク１
００がこのようにＸＹ方向に移動することで、ワーク１
００に対するレーザービームＬの照射位置が調整され
る。

【０００６】レーザー照射によって除去されたワーク部
分の多くは気化して空気中に混ざるが、一部は加工屑と
なってワーク１００表面にワーク１００表面に付着す
る。この加工屑がワーク１００表面に付着したまま残っ
てしまうと、後に、加工屑除去専用の洗浄工程が必要に
なってしまう。そこで、図示の装置では、吸引管として
の吸引ホース５がその吸気口５ａを加工ヘッド３のビー
ム出口３ｃと、ワーク１００との間に向けるような姿勢
で配設されている。この吸引ホース５は、その後端にブ
ロワ１２が接続されており、ワーク１００のビーム照射
部分から発生した加工屑をエアーとともに吸気口５ａか
ら吸引して除去する。かかる構成では、加工屑を吸引ホ
ース５で吸引除去しながらワーク１００をビーム加工す
るため、後の加工屑除去専用の洗浄工程を省略すること
ができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図示の装置
では、ワーク１００の材料によっては、発生した加工屑
を確実に吸引除去することができず、ワーク１００表面
に残してしまうという問題があった。例えば、プラスチ
ックなどで構成されたワーク１００から発生した比較的
比重の軽い加工屑を吸引除去することができても、金属
などで構成されたワーク１００から発生した比較的比重
の重い加工屑を吸引除去することができないとった事態
が生ずるのである。

【０００８】かかる問題については、吸引ホース５に接
続するブロワ１２として、金属等で構成されたワーク１
００から発生した加工屑を確実に吸引し得る程度に、吸
引能力の高いものを設けることである程度解消すること
ができる。しかしながら、吸引能力の高いブロワを設け
ることによって装置コストを高めたり、騒音を大きくし
たりといった新たな問題が発生してしまう。

【０００９】なお、これらの問題は、エネルギービーム
としてレーザービームを用いるビーム加工装置において
生ずるものであるが、電子ビームなどの他のエネルギー
ビームを用いるビーム加工装置においても同様の問題が
生じ得る。

【００１０】本発明は、以上の問題に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは、吸引能力のより高い
ブロワ等の吸引力発生手段を設けることなく、加工屑を
より確実に吸引除去することができるビーム加工装置を
提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、図示の装置
において、比較的比重の重い加工屑がワーク１００表面
に残ってしまう原因には、吸引によって発生する気流の
方向の悪さが関与していると考えた。具体的には、吸引
ホース５については、載置台４とともにＸＹ方向に移動
するワーク１００に接触させてしまうとワーク１００を
傷付けてしまうため、どうしてもワーク１００から離し
て配設する必要がある。このような配設において、ワー
ク１００に付着した加工屑が吸引ホース５に吸引される
ためには、ワーク１００表面上で引きずられるように横
移動するだけでは不十分で、ワーク１００表面から浮上
して吸引口５ａに至るような縦移動も必要になる。かか
る浮上が実現するためには、鉛直方向上向きの力が加工
屑に強く作用しなければならない。しかしながら、図示
の装置では、ワーク１００表面に接している空気が主に
ワーク１００表面に沿って横移動しようとするため、加
工屑に対して鉛直方向上向きの力を作用させ難い。ま
た、ワーク１００の加工部分（ビーム照射部分）からは
高熱の気化ガスによって上昇気流が発生するが、これは
ワーク１００表面に沿って移動しようとする吸引気流の
影響ですぐに乱流となってしまうため、加工屑の浮上を
上手く補助することが難しくなる。これらの結果、比較
的比重の重い加工屑が浮上することができず、ワーク１
００表面に残ってしまったと考えられた。

【００１２】そこで、本発明者は、図１に示すような構
成のビーム加工装置を試作して、加工屑の吸引テストを
行った。図示の試作機において、吸引管６はその先端側
がＴ字状に構成されており、Ｔ字状に分かれた一方は加
工ヘッド３の先端に連結している。また、もう一方は、
載置台４上に向けて延びており、吸引口６ａをワーク１
００表面に臨ませている。加工ヘッド３のビーム出口３
ｃから射出したレーザービームは、吸引管６のＴ字状に
分かれた部分の中を真っ直ぐに通過してから、吸引口６
ａを経由してワーク１００を照射する。

【００１３】吸引管６の後端には吸引ホース５が接続さ
れ、更にこの吸引ホース５の後端には、図２１のビーム
加工装置の上記ブロワ１２と同じもの（図示せず）が接
続されている。

【００１４】かかる構成の試作機を用いて、ガラス基板
１０１上に形成されたＩＴＯ（インジウム酸化スズ）膜
からなる透明導電膜１０３を加工してみた。すると、加
工屑を透明導電膜１０３上やその除去部分のガラス基板
１０１上に残してしまうといった事態を生ずることな
く、加工屑を確実に吸引除去することができた。

【００１５】図１に示した試作機では、透明導電膜１０
３表面からこれに臨む吸引口６ａへと移動する気流が、
ビーム照射部分で発生した加工屑に対して主に鉛直方向
上向きの力を作用させ、この加工屑を確実に浮上させて
吸引口６ａまで運んだためと考えられる。また、高熱の
気化ガスによって発生した上昇気流が上昇側である吸引
口６ａに向けてそのまま引かれるため、乱流になり難
く、加工屑の浮上を上手く補助したことも、確実な吸引
除去の要因になっていると考えられる。

【００１６】このように、吸引口６ａを横向きではなく
透明導電膜１０３等の加工対象物の表面に向けるように
吸引管６を配設し、加工屑が発生する加工対象物のビー
ム照射部分で、鉛直方向上向きの吸引気流を発生させれ
ば、より高い吸引能力の吸引力発生手段を設けることな
く、加工屑をより確実に吸引除去することができる。し
かしながら、吸引口６ａを加工対象物の表面に向けなが
ら、加工対象物の１００のビーム照射部分に鉛直方向上
向きの吸引気流を発生させるためには、例えば図１に示
した試作機のように、加工ヘッド３の先端と加工対象物
である透明導電膜１０３表面との間に吸引管６を介在さ
せる必要がある。介在させるだけのスペースが確保でき
れば問題ないが、従来のビーム加工装置ではかかるスペ
ースがないものも少なくない。

【００１７】そこで、本発明者は、次に、図２に示すよ
うな構成のビーム加工装置を試作して、加工屑の吸引テ
ストを行った。図示の試作機において、吸引管としての
吸引ホース５の先端には、覆い部材８が設けられてい
る。この覆い部材８は、透明導電膜１０３と所定の間隙
を介して対向してそのビーム加工部分（ビーム照射部
分）の周囲を覆う覆い８ａと、吸引口６ａに連通するよ
うにこの覆い８ａに設けられた連通口と、覆い８ａに設
けられた２つの貫通開口部８ｂとを備えており、加工ヘ
ッド３の先端を貫通開口部８ｂに挿入させるように加工
ヘッド３に装着されている。また、連通口の周囲は図中
上側に突出しており、この突出した部分に吸引ホース５
が接続されている。

【００１８】かかる構成の試作機において、吸引ホース
５の後端に、図２１のビーム加工装置の上記ブロワ１２
と同じものを接続し、ガラス基板１０１上に形成された
ＩＴＯ膜からなる透明導電膜１０３を加工してみた。す
ると、図１に示した試作機と同様に、加工屑を透明導電
膜１０３やその除去部分のガラス基板１０１上に残こし
てしまうといった事態を生ずることなく、加工屑を確実
に吸引除去することができた。

【００１９】図２に示した試作機でも加工屑の確実な吸
引除去が可能になった理由は次のように考えられる。即
ち、加工屑が発生する透明導電膜１０３のビーム照射部
分では、膜表面に沿って横移動する吸引気流が発生す
る。この吸引気流は、覆い部材８と加工対象物である透
明導電膜１０３表面との間の限られた空間を移動する必
要がある。かかる構成では、図２１に示したビーム加工
装置のように透明導電膜１０３表面上での吸引気流の移
動空間が限られておらず、吸引気流の大半が透明導電膜
１０３から比較的離れた位置で移動して吸引口５ａに至
ってしまうものとは異なり、吸引気流の大半が透明導電
膜１０３の表面近傍を通過する。このため、より多くの
吸引気流が加工屑にぶつかるようになる。また、吸引気
流の移動空間が限られているにもかかわらず、単位時間
あたりに吸引される気流の量がそれほど変化しないこと
から、限られた移動空間内での吸引気流の流速が速ま
る。これらのことから、吸引気流から加工屑に対して付
与される鉛直方向上向きの力の総量が増加したり、この
力が強まったりして、加工屑が浮上し易くなる。更に、
鉛直方向上向きの力だけでなく、透明導電膜１０３の表
面に沿った横方向の力の総量も増加したり、この力が強
まったりするため、浮上するに至らなかった加工屑でも
吸引口５ａの直下まで容易に横移動せしめられ、この直
下で鉛直方向上向きの力が集中的に付与されることにな
る。以上の結果、より確実な吸引除去が可能になったと
考えられる。

【００２０】以上の吸引テストに鑑みてなされた請求項
１の発明は、加工対象物を載置する載置台と、該載置台
上の加工対象物に向けてエネルギービームを照射するビ
ーム照射部と、吸引口から空気を吸引する吸引管とを備
え、該エネルギービームの照射によって加工対象物を加
工し、加工によって生じた加工屑を該吸引管で吸引して
除去するビーム加工装置において、該吸引管がその吸引
口を該載置台上の加工対象物表面に向け、該ビーム照射
部からの該エネルギービームを管内に受け入れて該吸引
口から加工対象物に照射し得る構造を、該吸引管の先端
側に設けたことを特徴とするものである。

【００２１】このビーム加工装置においては、加工対象
物の表面に向けた吸引口からエネルギービームを出す吸
引管が、加工屑の発生する加工部分（加工対象物のビー
ム照射部分）で、主に、加工対象物の表面に直交する方
向の吸引気流を発生させる。かかる構成では、加工部分
で主に加工対象物の表面に沿った方向の吸引気流を発生
させる従来のビーム加工装置に比べ、加工屑に対して浮
上方向の力をより強く作用させる。また、高熱の気化ガ
スによって加工部分で発生した上昇気流が上昇側である
吸引管の吸引口に向けてそのまま引かれて乱流となり難
くなるため、加工屑の浮上を補助し易くなる。これらの
結果、より高い吸引能力の吸引力発生手段を設けること
なく、加工屑をより確実に吸引除去することができる。

【００２２】請求項２の発明は、加工対象物を載置する
載置台と、該載置台上の加工対象物に向けてエネルギー
ビームを照射するビーム照射部と、吸引口から空気を吸
引する吸引管とを備え、該エネルギービームの照射によ
って加工対象物を加工し、加工によって生じた加工屑を
該吸引管で吸引して除去するビーム加工装置において、
該加工対象物と所定の間隙を介して対向し、該加工対象
物のビームが照射される部分の周囲を覆う覆いと、該吸
引口に連通するように該覆いに設けられた連通口と、該
覆いに設けられた貫通開口とを有する覆い部材を、該ビ
ーム照射部からの該エネルギービームが該貫通開口の内
側を通って加工対象物に照射されるように、該ビーム照
射部に装着したことを特徴とするものである。

【００２３】このビーム加工装置では、吸引管での吸引
によって発生する吸引気流が、覆い部材の周囲から該覆
い部材と加工対象物との間の限られた空間に進入し、該
加工対象物の加工部分の近傍を経由して連通口（吸引
口）に至る。かかる構成では、加工対象物表面上での吸
引気流の移動空間が限られておらず、吸引気流の大半が
該加工対象物表面から比較的離れた位置で移動して吸引
口に至ってしまう従来のビーム加工装置とは異なり、吸
引気流の大半が加工対象物の加工部分の近傍を通過す
る。このため、より多くの吸引気流が加工屑にぶつかる
ようになる。また、吸引気流の移動空間が限られている
にもかかわらず、単位時間あたりに吸引される気流の量
がそれほど変化しないことから、限られた移動空間内で
の吸引気流の流速が速まる。これらのことから、吸引気
流から加工屑に対して付与される加工対象物表面と直行
する方向の力の総量が増加したり、この力が強まったり
して、加工屑が浮上し易くなる。更に、この方向の力だ
けでなく、加工対象物表面に沿った横方向の力の総量も
増加したり、この力が強まったりするため、浮上するに
至らなかった加工屑でも加工対象物表面に沿って引きず
られるようにして連通口との対向位置まで横移動せしめ
られる。この対向位置では、吸引気流の全体的な向きが
上記横方向から加工対象物表面に直交する方向に変わる
ため、加工屑が更に浮上し易くなる。以上の結果、吸引
能力のより高い吸引手段を設けたり、ビーム照射部の先
端と加工対象物表面との間に吸引管を介在させたりする
ことなく、加工屑をより確実に吸引除去することができ
る。

【００２４】ところで、請求項１の発明の構成を備える
図１の試作機では、吸引管６の内部に吸引された加工屑
がレンズ群３ａの最も先端側のレンズに固着して、レー
ザービームＬの光路を遮るなど種々の不具合を発生させ
るおそれがある。また、請求項２の発明の構成を備える
図２の試作機でも、覆い部材８と加工対象物である透明
導電膜１０３表面との間を流れる吸引気流の影響によっ
て舞い上がった加工屑がレンズに固着して同様の不具合
を発生させるおそれがある。

【００２５】そこで、請求項３の発明は、請求項１又は
２のビーム加工装置において、上記ビーム照射部に、上
記エネルギービームであるレーザービームを集光させる
レンズと、該ビーム照射部の先端と該レンズとの間に気
体を送気する送気手段とを設けたことを特徴とするもの
である。

【００２６】このビーム加工装置においては、レンズに
よって集光せしめたレーザービームの照射によって加工
対象物を加工することができる。また、送気手段から送
気された気体がビーム照射部の先端から排気され、該先
端からビーム照射部内への加工屑の進入がこの排気によ
って阻止される。よって、ビーム照射部内のレンズに加
工屑が付着するようなことがなく、該レンズへの加工屑
の固着によって生ずる種々の不具合を解消することがで
きる。但し、このビーム加工装置において、送気手段か
らの送気を強く設定し過ぎると、ビーム照射部の先端か
ら勢い良く飛び出した排気によって加工屑を加工対象物
表面に向けて押し当ててしまい、該加工対象物表面から
の加工屑の浮上を阻害してしまう可能性が残る。

【００２７】そこで、請求項４の発明は、請求項３のビ
ーム加工装置において、上記ビーム照射部の先端からの
排気が上記載置台上の加工対象物表面に到達する前に上
記吸引管に吸引される程度に、該上記送気手段からの送
気の強さを弱く設定したことを特徴とするものである。

【００２８】このビーム加工装置においては、ビーム照
射部の先端から出る排気が加工対象物表面の加工屑に到
達する前に吸引管に吸引される。よって、排気が加工屑
を加工対象物表面に向けて押し当てて該加工屑の浮上を
阻害するといった事態を解消することができる。

【００２９】請求項５の発明は、請求項１、２、３又は
４のビーム加工装置であって、上記加工対象物として、
透明基板上に形成された透明導電膜を加工することを特
徴とするものである。

【００３０】このビーム加工装置においては、エッチン
グ処理を伴うフォトリソグラフィー法を用いることな
く、ガラス基板等の透明基板上に形成された加工対象物
であるＩＴＯ膜やネサ膜（酸化スズ膜）等の透明導電膜
をエネルギービームの照射によって加工する。かかる構
成では、フォトレジストの現像液やエッチング液の廃液
によって環境を汚すことなく透明基板上の透明導電膜を
加工して、タッチパネル用基板や液晶パネル用基板を製
造することができる。また、透明電極のパターンを変え
る場合でも、フォトリソグラフィー用の遮光マスクを用
いることなく透明導電膜を加工してパターンに応じた複
数の透明電極を形成することができる。このため、異な
った電極パターンのタッチパネル用基板や液晶パネル用
基板についてそれぞれ専用の遮光パターンの遮光マスク
を用意しなければならないといったフォトリソグラフィ
ー法による不具合が起こらず、他品種少量生産というい
わゆるオンデマンドの要求に対しても十分に対応するこ
とができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、ハイブリッド型
のタッチパネルの絶縁性透明基板上に形成された透明導
電膜の一部を、スリット状に除去して透明電極を形成す
る透明導電膜のビーム加工装置に適用した実施形態につ
いて説明する。

【００３２】［第１実施形態］図３は、第１実施形態に
係るビーム加工装置の概略構成図である。まず、このビ
ーム加工装置の基本的な構成について説明する。図にお
いて、Ｑスイッチ１０ａで制御されるＹＡＧレーザー光
源部１０から出射した波長λ＝１０６４［ｎｍ］の近赤
外光からなるＹＡＧレーザービーム（以下、単にレーザ
ービームという）は、ステップインデックス型の光ファ
イバ２によって、加工ヘッド３に導かれる。この加工ヘ
ッド３は、複数のレンズから構成されたレンズ群３ａ、
これらを収容するヘッドケース３ｂ、ビーム出口３ｃな
どを有している。加工ヘッド３に進入したレーザービー
ムは、レンズ群３ａによって集光せしめられながらビー
ム出口３ｃから出射する。そして、透明なガラスやプラ
スチック材（例えばＰＥＴ、ポリカーボネート）からな
る絶縁性透明基板１０２に形成されたＩＴＯ膜やネサ膜
などからなる透明導電膜１０３を照射する。この照射に
より、加工対象物としての透明導電膜１０３が蒸発する
ことで、透明導電膜１０３が部分的に剥離除去される。
レーザービームが加工ヘッド３内で集光することで、絶
縁性透明基板１０２に対する照射面積を小さくするた
め、そのエネルギー密度を高めて加工効率を向上させる
ことができる。しかも、寸法の小さな加工パターンまで
加工できるため、加工パターンの微細化も可能となる。

【００３３】加工対象物である透明導電膜１０３が形成
された絶縁性透明基板１０２は、リニアモータ７ａで駆
動されるＸ−Ｙテーブル７上の載置台４に固定され、図
中水平方向に２次元的に移動可能となっている。ＹＡＧ
レーザー光源部１０、Ｘ−Ｙテーブル７は、パーソナル
コンピュータ１１ａ、シーケンサ１１ｂ、同期連動型運
転用の制御回路基板１１ｃ等からなる制御部１１で制御
される。例えば、制御部１１はＹＡＧレーザー光源部１
０の駆動部を制御し、これによってレーザービームの繰
り返し周期等が変更される。

【００３４】また、上記制御部１１により、ＹＡＧレー
ザー光源部１０からのレーザービームの出力に応じてリ
ニアモータ７ａを駆動制御して絶縁性透明基板１０２を
移動させたり、Ｘ−Ｙテーブル７の移動状態に応じてＹ
ＡＧレーザー光源部１０からのレーザービームの出力を
変化させたりすることもできる。例えば、Ｘ−Ｙテーブ
ル７の移動開始および移動終了の際の加減速時に、透明
導電膜１０３上のレーザービームのエネルギー密度を一
定にして均一な加工形状（テーパ形状）を形成できるよ
うにする等の目的のために、Ｘ−Ｙテーブル７の移動速
度に応じて繰り返し周期等をリアルタイムに変化させる
ように制御する。このような制御を行うことにより、Ｘ
−Ｙテーブル７の加速及び減速にそれぞれ１００ｍｍ程
度の助走を必要としてＸ−Ｙテーブル７の全体移動量が
７００ｍｍ×７００ｍｍであるところ、この助走が不要
となって全体移動量を５００ｍｍ×５００ｍｍ程度まで
短縮することができる。このことにより、従来のエッチ
ング加工と同等もしくはそれ以上の加工速度（例えば１
基板あたり３５秒〜１５秒程度）でスリット加工が可能
となるとともに、寸法精度の向上を図り、焦げ付きや未
加工部分の発生を防止することができる。

【００３５】また、加工速度、Ｘ−Ｙテーブル７の加速
度、加工精度をより向上させるために、Ｘ−Ｙテーブル
７については、発泡チタン、マグネジウム、酸化アルミ
ナ系、アルミ合金系の超軽量素材で形成することが好ま
しい。

【００３６】また、載置台４の内部に貫通孔を形成して
軽量化を図ってもよい。この貫通孔は、絶縁性透明基板
１０２と透明導電膜１０３との一体物がシート状のもの
である場合の真空チャック用の気流経路を兼ねることも
できる。

【００３７】載置台４については、図４に示すように、
絶縁性透明基板１０２の少なくともレーザービームが照
射される部分の下側に凹部４ａを形成し、絶縁性透明基
板１０２の下面と載置台４の上面との間の距離をできる
だけ長くするように構成することが好ましい。かかる構
成により、絶縁性透明基板１０２を通過して載置台４の
表面で反射した反射レーザーが透明導電膜１０３にあた
ることによってその加工に悪影響を及ぼすことを抑制す
ることができる。

【００３８】図５は、本ビーム加工装置での透明導電膜
１０３の加工によって電極パターンが形成されるタッチ
パネルの断面図である。また、図６（ａ）及び（ｂ）は
それぞれ、同タッチパネルの分解斜視図及び平面図であ
る。図５に示すように、タッチパネルは、各透明導電膜
１０３からなる透明電極が通常状態で接触しないように
１組の上下タッチパネル基板１０４、１０５を所定の高
さ（例えば９〜１２μm）のスペーサ１０６を介して対
向させた構造になっている。そして、このタッチパネル
を図５中の上方から押圧すると、上タッチパネル基板１
０４が２点鎖線で示すように変形し、上下のタッチパネ
ル基板１０４、１０５の透明電極同士が接触する。この
接触による上下透明電極間の抵抗の変化から、押圧され
たか否か及び押圧された位置を知ることができる。ま
た、このタッチパネルは、図６（ａ）及び（ｂ）に示す
ように上下のタッチパネル基板１０４、１０５のそれぞ
れに、互いに直交するスリット１０６、１０７が各透明
導電膜１０３に形成されている。

【００３９】本第１実施形態に係るビーム加工装置は、
図６（ａ）及び（ｂ）に示すスリット１０６、１０７
を、透明導電膜１０３に形成するものである。真空蒸
着、イオンプレーティング、スパッタリング等によって
表面に透明導電膜１０３（厚さ＝約５００オングストロ
ーム）が形成された絶縁性透明基板１０２は、透明導電
膜１０３側の上方に向けて載置台４上にセットされる。
セットされた絶縁性透明基板１０２上の透明導電膜１０
３は、所定のスポット径に絞られたレーザービームが照
射されながらＸ−Ｙテーブル７によって一方向に移動せ
しめられる。この移動の過程で、幅５００〜１０００
［μm］程度のレーザービームの照射によって発生した
熱によってビーム照射部分が蒸発して透明導電膜１０３
から除去され、各電極領域を絶縁するスリット１０６、
１０７が形成される。

【００４０】なお、図示のビーム加工装置は、図示しな
い吸引管を備えているが、これについては後述する。

【００４１】以上の構成のビーム加工装置では、エッチ
ング処理を伴うフォトリソグラフィー法を用いることな
く、透明導電膜１０３を加工して絶縁性透明基板１０２
上に複数の透明電極を形成することができる。このた
め、フォトレジストの現像液やエッチング液の廃液によ
って環境を汚すことなく、上下のタッチパネル基板１０
４、１０５を製造することができる。また、透明電極の
パターン形状を変える場合でも、フォトリソグラフィー
用の遮光マスクを用いることなくＣＡＤデータで透明導
電膜１０３を加工してパターンに応じた複数の透明電極
を形成することができる。このため、異なった電極パタ
ーンのタッチパネル用基板１０４、１０５についてそれ
ぞれ専用の遮光パターンの遮光マスクを用意しなければ
ならず他品種少量生産が困難になったり、残留レジスト
液によってワークを汚したりなどフォトリソグラフィー
法による不具合が起こらず、リードタイムを短縮化して
オンデマンドの要求に対しても十分に対応することがで
きる。

【００４２】一方、フォトリソグラフィー法を用いた電
極加工では、フォトレジストの現像液やエッチング液等
の廃液が発生して環境を汚してしまうという不具合があ
る。また、透明電極のパターンを変える場合は、フォト
リソグラフィー用の遮光マスクを新規に作成しなければ
ならないため、加工効率が悪く、他品種少量生産への対
応及び低コスト化が難しかった。特に、アナログ方式の
タッチパネルのように透明導電膜１０３に数本のスリッ
トを形成するような場合でも、数百本のスリットを形成
するデジタル方式のタッチパネルの場合と同じフォトリ
ソグラフィー工程が必要になってくるため、加工部分が
少ないにもかかわらず廃液の低減及び低コスト化を図る
ことが難しかった。

【００４３】次に、本第１実施形態に係るビーム加工装
置の特徴的な構成について説明する。図７、図８は、そ
れぞれ上記加工ヘッド３の先端部分の斜視図、断面図で
ある。これらの図に示すように、このビーム加工装置の
吸引管６はその先端側がＴ字状に分かれており、一方は
加工ヘッド３の先端に連結している。また、もう一方
は、載置台４に向けて延びており、吸引口６ａを加工対
象物である透明導電膜１０３の表面に向けている。吸引
管６の後端には吸引ホース５が接続され、更にこの吸引
ホース５の後端には図示しない吸引力発生手段であるブ
ロワが接続されている。

【００４４】加工ヘッド３のビーム出口３ｃから射出し
たレーザービームは、吸引管６のＴ字状に分かれた部分
の中を真っ直ぐに通過してから、吸引口６ａを経由して
加工対象物である透明導電膜１０３を照射する。

【００４５】従来のように横向きではなく、加工対象物
である透明導電膜１０３表面に向けた吸引口６ａからレ
ーザービームが出る吸引管６は、加工屑が発生する透明
導電膜１０３のビーム照射部分の真上で吸引することに
よってこのビーム照射部分に鉛直方向上向きの吸引気流
を発生させる。かかる構成では、主にビーム照射部分に
横方向の吸引気流を発生させる従来のビーム加工装置よ
りも、透明導電膜１０３の表面に付着した比較的比重の
重い加工屑に対して、鉛直方向上向きに強い力を作用さ
せ、加工屑を浮上させ易くする。また、高熱の気化ガス
によって透明導電膜１０３の加工部分で発生した上昇気
流が上昇側である吸引口６ａに向けてそのまま引かれて
乱流となり難くなるため、加工屑の浮上を補助し易くな
る。以上の結果、吸引力発生手段である上記ブロワとし
てより吸引能力の高いものを設けることなく、加工屑を
より確実に吸引除去することができる。

【００４６】加工ヘッド３のヘッドケース３ｂ内におい
て、レンズ群３ａの最もヘッド先端側のレンズと、ヘッ
ド先端（ビーム出口３ｃ）との間にはある程度の空隙が
確保されるようになっている。加工ヘッド３には、送気
ホース９が継ぎ手を介してこの空隙に連通するように接
続されており、この送気ホース９の後端には図示しない
送気扇が接続されている。

【００４７】送気ホース９から上記空隙へと送気された
気体は、加工ヘッド３のビーム出口３ｃから吸気管６内
へと排気される。この排気により、ビーム出口３ｃから
加工ヘッド３内への加工屑の進入が阻止されるため、加
工ヘッド３内のレンズに加工屑が付着するようなことが
なく、レンズへの加工屑の固着によって生ずる種々の不
具合が解消される。

【００４８】但し、送気手段である上記送気扇の送気力
を強くし過ぎると、加工ヘッド３のビーム出口３ｃから
勢い良く飛び出した排気によって加工屑を透明導電膜１
０３に向けて押し当ててしまい、その表面からの加工屑
の浮上を阻害してしまうことになりかねない。よって、
上記送気扇の送気力については、ビーム出口３ｃからの
排気が載置台４上の透明導電膜１０３の表面に到達する
前に吸引管６に吸引される程度に弱く設定することが望
ましい。このように設定すれば、ビーム出口３ｃから出
る排気を透明導電膜１０３の加工屑に到達させる前に吸
引管６によって吸引させ、この排気が加工屑を透明導電
膜１０３表面に向けて押し当てて加工屑の浮上を阻害す
るといった事態を解消することができる。

【００４９】吸引管６の先端部分の構造は、吸引管６が
吸引口６ａを透明導電膜１０３等の加工対象物の表面に
向けながら、加工ヘッド３のビーム出口３ｃから射出さ
れたレーザービームを管内に受け入れた後、吸引口６ａ
から加工対象物に向けて出すことができるものであれ
ば、図示のようなＴ字状でなくてもよい。

【００５０】例えば、図９に示すように、鉛直方向に延
在しながら吸引口６ａを下側に向けるように配設した吸
引管６の径を先端側で大きくし、径を異ならせたことに
よって生じた段差部分に加工ヘッド３を接続してもよ
い。

【００５１】また、図１０に示すように、この段差部分
の一部又は全部をレーザービームの照射によって変性し
ないガラス等の透明部６ｂで構成し、この透明部６ｂに
レーザービームを透過させるようにしてもよい。

【００５２】［第２実施形態］次に、第２実施形態に係
るビーム加工装置について説明する。なお、このビーム
加工装置の基本的な構成については、第１実施形態のビ
ーム加工装置と同様であるので説明を省略する。

【００５３】図１１、図１２は、それぞれ本ビーム加工
装置の加工ヘッド３の先端部分を示す斜視図、断面図で
ある。これらの図において、吸引管としての吸引ホース
５の先端には覆い部材８が接続されている。この覆い部
材８は、透明導電膜１０３と所定の間隙を介して対向し
てその加工部分の周りを覆う覆い８ａ、この覆い８ａに
設けられた貫通開口部８ｂ、連通口などを備えており、
加工ヘッド３の先端を貫通開口部８ｂに挿入させるよう
に加工ヘッド３に装着されている。また、連通口の周り
は図中上側に突出しており、この突出した部分に吸引ホ
ース５の先端が接続されている。この吸引ホース５の後
端には、図示しない吸引力発生手段であるブロワが接続
されている。

【００５４】かかる構成において、吸引ホース５での吸
引によって発生する吸引気流は、覆い部材８の周囲から
覆い部材８と透明導電膜１０３との間の限られた空間に
進入し、透明導電膜１０３の加工部分の近傍を経由して
連通口（吸引口５ａとの連通部分）に至る。かかる構成
では、透明導電膜１０３上での吸引気流の移動空間が限
られていない従来の装置に比べ、吸引気流から加工屑に
対して付与される図中鉛直方向上向きの力の総量が増加
したり、この力が強まったりして、加工屑が浮上し易く
なる。更に、鉛直方向上向きの力だけでなく、透明導電
膜１０３表面に沿った横方向の力の総量も増加したり、
この力が強まったりするため、浮上するに至らなかった
加工屑でも透明導電膜１０３表面に沿って引きずられる
ようにして連通口との対向位置まで横移動せしめられ
る。この対向位置では、吸引気流の全体的な向きが上記
横方向から鉛直方向上向きに変わるため、加工屑が更に
浮上し易くなる。以上の結果、吸引能力のより高い吸引
手段を設けることなく、加工屑をより確実に吸引除去す
ることができる。

【００５５】本ビーム加工装置では、第１実施形態のビ
ーム加工装置のように、加工ヘッド３の先端と透明導電
膜１０３表面との間に吸引管６を介在させるようなこと
がない。このため、介在させるスペースのない場合で
も、加工屑をより確実に吸引除去することができる。

【００５６】また、本ビーム加工装置においても、加工
ヘッド３のヘッドケース３ｂ内におけるレンズと、ヘッ
ド先端との間にある程度の空隙が確保され、これに継ぎ
手を介して送気ホース９が連通している。よって、レン
ズへの加工屑の固着によって生ずる種々の不具合が解消
される。

【００５７】覆い部材８については、図１３に示すよう
に、吸引ホース５側の根本部分から外縁部分に向かう下
り勾配が生ずるように斜めに取り付けるか、図１４に示
すように傘状の形状に構成することが望ましい。かかる
構成では、覆い部材８の周囲から覆い部材８と透明導電
膜１０３との間に吸い込まれた空気が、全体的に、斜め
上側の吸引口５ａに向けて移動するようになるため、水
平方向に真っ直ぐに延びる覆い部材８に比べ、加工屑に
対して作用する鉛直方向上向きの力が大きくなり、加工
屑が浮上し易くなる。

【００５８】本第２実施形態に係るビーム加工装置で
は、図１５に示すように、加工屑に対し、その浮上に大
きく関与する鉛直方向上向きの力を最も強く作用させる
吸引口５ａが、透明導電膜１０３の加工位置Ｐ（ビーム
照射位置）から離れた位置にある。ここで、この加工位
置Ｐに付着したまま取り残された加工屑が生じたとして
も、この加工位置Ｐがその後の上記Ｘ−Ｙテーブル７の
移動に伴って図示のように吸引口５ａの直下を通過すれ
ば、鉛直方向上向きの吸引気流によって加工屑を吸引さ
せ得る場合がある。ところが、上Ｘ−Ｙテーブル７は、
１方向だけでなく、図中左方向、右方向、手前側方向、
奥側方向の４方向に移動するため、加工位置Ｐを常に吸
引口５ａの直下に移動させ得るわけではない。図１６に
示すように、逆に加工位置Ｐが吸引口５ａから離れてし
まう場合もある。

【００５９】図１７は図示しない透明導電膜に対する加
工ヘッド３の走査軌跡を示す平面図である。図示のよう
に、本ビーム加工装置は、まず、図示しない透明導電膜
に対してＸ方向の走査を行い、その走査位置をＸ走査開
始地点Ｐ１からＸ走査終了地点Ｐ２へと移動させる。こ
の移動により、加工ヘッド３は透明導電膜表面のほぼ全
域を全体的にＸ方向に走査する。また、この走査に伴っ
て、透明導電膜表面のほぼ全域が図示しない吸引口との
対向位置を通過する。なお、図では、透明導電膜に対す
る加工ヘッド３の走査軌跡を示しており、あたかも加工
ヘッド３が移動しているような描写となっているが、実
際には加工ヘッド３ではなくＸ−Ｙテーブル７が移動し
ている。

【００６０】次に、本ビーム加工装置は、図示しない透
明導電膜に対してＹ方向の走査を行い、その走査位置を
Ｘ走査終了地点Ｐ２からＸ走査開始地点Ｐ１の付近まで
戻す。このＹ方向の走査により、図示しない透明導電膜
表面のほぼ全域が吸引口（連通口）との対向位置を再び
通過する。このため、先に実施されたＸ方向の走査の際
に透明導電膜の表面に加工屑が取り残されていても、加
工屑を吸引口の直下まで確実に移動させて除去すること
ができる。しかしながら、Ｙ方向の走査によって新たに
取り残された加工屑については、覆い部材８における連
通口（吸引口）の位置によっては、連通口の直下まで移
動させることなくＹ方向の走査を終了させてしまう。

【００６１】例えば、図１８に示すように、吸引口５ａ
（連通口と同じ位置）が加工ヘッド３とＸ方向に並び、
且つ加工ヘッド３の相対移動方向の下流側に位置してい
ると、Ｙ方向の走査によって新たに発生した加工屑を吸
引口５ａの直下に一度も移動させないまま、Ｙ方向の走
査を終了させてしまう。また、図１９に示すように、吸
引口５ａが同様に加工ヘッド３とＸ方向に並び、且つ加
工ヘッド３の相対移動方向の上流側に位置している場合
には、走査終了直前に実施される数往復分の加工領域Ｒ
で、加工屑を吸引口５ａの直下まで移動させることがで
きない。

【００６２】これに対し、吸引口５ａが図２０に示すよ
うに加工ヘッド３とＹ方向に並んでいる場合には、Ｙ方
向の走査によって生じた新たな加工屑を吸引口５ａの直
下まで確実に移動させることができる。なお、図２０の
Ｙ方向の走査において、図中上側から下側に向かう方向
の走査時には、加工屑を吸引口５ａの直下から遠ざけて
しまう。しかしながら、Ｙ方向に１往復走査される毎の
Ｘ方向のシフト量は、実際には図示の量よりも遙かに少
ない。このため、図中下側に向かうＹ方向の走査の際に
生じた加工屑については、図中上側に向かうＹ方向の走
査の際に吸引口５ａの直下まで移動させることができ
る。

【００６３】よって、吸引口５ａの位置については、吸
引口５ａを加工ヘッド３と第２番目の走査方向（図示の
例ではＹ方向）に並べるように、設定することが望まし
い。

【００６４】以上、各実施形態において、光ファイバ２
としてステップインデックス型のものを設けたビーム加
工装置について説明したが、内部の光伝送路での屈折や
反射によってレーザービームのエネルギー分布を均一化
しながらガイドできるものであれば、他の種類の光ファ
イバを用いてもよい。

【００６５】また、上記Ｘ−Ｙテーブル７の移動によっ
て透明導電膜１０３に対するレーザービームの走査を行
わせているが、絶縁性透明基板１０２や透明導電膜１０
３を固定したまま、レーザービームをガルバノミラー等
のスキャン機構によって走査させたり、加工ヘッド３の
移動によって走査させたりしてもよい。

【００６６】また、タッチパネルの透明電極形成用の透
明導電膜の加工に適用した場合について説明したが、本
発明は、タッチパネルに限定されることなく、例えば液
晶パネルの透明電極形成用の透明導電膜を加工する場合
にも適用することができ、同様な効果が得られるもので
ある。

【００６７】また、透明導電膜１０３の加工に熱レーザ
ー光源としてのＹＡＧレーザーを用いているが、本発明
は、ＣＯ_２レーザー等の他の赤外光レーザー、可視光レ
ーザー、上記透明導電膜を主にアブレーションで除去す
るＫｒＦエキシマレーザー等の紫外光レーザーを用いた
場合にも適用が可能である。

【００６８】また、本発明は、レーザー光以外の光ビー
ムや、荷電粒子ビーム等の他のエネルギービームを用い
た場合にも適用が可能である。

【００６９】

【発明の効果】請求項１、２、３、４又は５の発明によ
れば、より高い吸引能力の吸引力発生装置を設けること
なく、加工屑をより確実に吸引除去することができると
いう優れた効果がある。

【００７０】特に、請求項２の発明によれば、ビーム照
射部の先端と加工対象物表面との間に吸引管を介在させ
ないので、介在させるスペースのないビーム加工装置で
も加工屑をより確実に吸引除去することができるという
優れた効果がある。

【００７１】また特に、請求項３の発明によれば、レン
ズによって集光せしめたレーザービームの照射によって
加工対象物を加工することができるという優れた効果が
ある。また、ビーム照射部内のレンズに加工屑が固着す
ることによって生ずる種々の不具合を解消することがで
きるという優れた効果がある。

【００７２】また特に、請求項４の発明によれば、ビー
ム照射部の先端から出る排気が加工屑を加工対象物表面
に向けて押し当てて該加工屑の浮上を阻害するといった
事態を解消することができるという優れた効果がある。

【００７３】また特に、請求項５の発明によれば、フォ
トリソグラフィー法で用いるフォトレジストの現像液や
エッチング液の廃液によって環境を汚すことなく、タッ
チパネル用基板や液晶パネル用基板を製造することがで
きるという優れた効果がある。また、フォトリソグラフ
ィー法で透明導電膜を加工する場合とは異なり、他品種
少量生産といういわゆるオンデマンドの要求に対しても
十分に対応することができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るビーム加工装置の試作機を示す概
略構成図。

【図２】本発明の他の態様に係るビーム加工装置の試作
機を示す概略構成図。

【図３】第１実施形態に係るビーム加工装置を示す概略
構成図。

【図４】同ビーム加工装置のＸ−Ｙテーブルを絶縁性透
明基板とともに示す拡大断面図。

【図５】タッチパネルの拡大断面図。

【図６】（ａ）はタッチパネルの分解斜視図。（ｂ）は
同タッチパネルの平面図。

【図７】同ビーム加工装置の加工ヘッドの先端部分を示
す斜視図。

【図８】同先端部分を示す断面図。

【図９】同ビーム加工装置の変形例装置における加工ヘ
ッドの先端部分を示す断面図。

【図１０】他の変形例装置における加工ヘッドの先端部
分を示す断面図。

【図１１】第２実施形態に係るビーム加工装置の加工ヘ
ッドの先端部分を示す斜視図。

【図１２】同先端部分を示す断面図。

【図１３】同ビーム加工装置の変形例装置における覆い
部材を示す断面図。

【図１４】他の変形例装置における覆い部材を示す断面
図。

【図１５】同ビーム加工装置において、透明導電膜に対
するビーム加工済みエリアを吸引口に近づける方向のＸ
−Ｙテーブルの移動を説明する模式図。

【図１６】同ビーム加工装置において、透明導電膜に対
するビーム加工済みエリアを吸引口から遠ざける方向の
Ｘ−Ｙテーブルの移動を説明する模式図。

【図１７】同ビーム加工装置の加工ヘッドの走査軌跡を
示す平面図。

【図１８】同ビーム加工装置の吸引口を加工ヘッドとＸ
方向に並ばせ、且つ加工ヘッドの相対移動方向の下流側
に位置させている状態と、同走査軌跡とを示す平面図。

【図１９】同吸引口を加工ヘッドとＸ方向に並ばせ、且
つ加工ヘッドの相対移動方向の上流側に位置させている
状態と、同走査軌跡とを示す平面図。

【図２０】同ビーム加工装置の吸引口を加工ヘッドとＹ
方向に並ばせた状態、同走査軌跡とを示す平面図。

【図２１】従来のビーム加工装置を示す概略構成図。

【符号の説明】

１ レーザー発生部 ２ 光ファイバ ３ 加工ヘッド（ビーム照射部） ３ａ レンズ群 ３ｂ ヘッドケース ３ｃ ビーム出口 ４ Ｘ−Ｙテーブル（載置台） ４ａ 凹部 ５ 吸引ホース（吸引管） ５ａ 吸引口 ６ 吸引管 ６ａ 吸引口 ６ｂ 透明部 ７ Ｘ−Ｙテーブル ７ａ リニアモータ ８ 覆い部材 ８ａ 覆い ８ｂ 貫通開口 ９ 送気ホース １０ ＹＡＧレーザー光源部 １０ａ Ｑスイッチ １１ 制御部 １００ ワーク（加工対象物） １０１ ガラス基板 １０２ 絶縁性透明基板 １０３ 透明導電膜 １０４ 上タッチパネル基板 １０５ 下タッチパネル基板 １０６ スリット １０７ スリット

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加工対象物を載置する載置台と、該載置台
   上の加工対象物に向けてエネルギービームを照射するビ
   ーム照射部と、吸引口から空気を吸引する吸引管とを備
   え、該エネルギービームの照射によって加工対象物を加
   工し、加工によって生じた加工屑を該吸引管で吸引して
   除去するビーム加工装置において、該吸引管がその吸引
   口を該載置台上の加工対象物表面に向け、該ビーム照射
   部からの該エネルギービームを管内に受け入れて該吸引
   口から加工対象物に照射し得る構造を、該吸引管の先端
   側に設けたことを特徴とするビーム加工装置。
2. 【請求項２】加工対象物を載置する載置台と、該載置台
   上の加工対象物に向けてエネルギービームを照射するビ
   ーム照射部と、吸引口から空気を吸引する吸引管とを備
   え、該エネルギービームの照射によって加工対象物を加
   工し、加工によって生じた加工屑を該吸引管で吸引して
   除去するビーム加工装置において、該加工対象物と所定
   の間隙を介して対向し、該加工対象物のビームが照射さ
   れる部分の周囲を覆う覆いと、該吸引口に連通するよう
   に該覆いに設けられた連通口と、該覆いに設けられた貫
   通開口とを有する覆い部材を、該ビーム照射部からの該
   エネルギービームが該貫通開口の内側を通って加工対象
   物に照射されるように、該ビーム照射部に装着したこと
   を特徴とするビーム加工装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２のビーム加工装置におい
   て、上記ビーム照射部に、上記エネルギービームである
   レーザービームを集光させるレンズと、該ビーム照射部
   の先端と該レンズとの間に気体を送気する送気手段とを
   設けたことを特徴とするビーム加工装置。
4. 【請求項４】請求項３のビーム加工装置において、上記
   ビーム照射部の先端からの排気が上記載置台上の加工対
   象物表面に到達する前に上記吸引口に向けて引かれる程
   度に、該上記送気手段からの送気の強さを弱く設定した
   ことを特徴とするビーム加工装置。
5. 【請求項５】請求項１、２、３又は４のビーム加工装置
   であって、上記加工対象物として、透明基板上に形成さ
   れた透明導電膜を加工することを特徴とするビーム加工
   装置。