JP2008114248A - レーザ加工方法及びレーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光による効率的で高精度なレーザ加工を実現する。
【解決手段】可撓性を有する加工対象物の予め設定された加工領域にレーザ光を照射して加工を行うレーザ加工方法において、前記加工対象物に対して前記レーザ光を照射する基点となる位置を中心として、前記加工対象物を所定の曲率で湾曲させる湾曲ステップと、前記レーザ光を前記加工対象物へ照射する前に形成手段により所定の形状に形成する形成ステップと、前記レーザ光を反射させる反射手段を所定の速度で所定の方向に回転させる回転ステップと、所定のタイミングで前記反射手段に反射させたレーザ光を前記加工領域に照射させる照射ステップとを有することにより、上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ加工方法及びレーザ加工装置に係り、特にレーザ光による効率的で高精度なレーザ加工を実現するためのレーザ加工方法及びレーザ加工装置に関する。

従来、レーザ光を加工対象物に照射して加工を行うレーザ加工の分野において、例えば加工対象物であるプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等に用いられる樹脂層等に所定のレーザ光を照射してパターン形成を行う技術が存在する（例えば、特許文献１参照。）。

また、従来より加工対象物の大型化が進んでおり、それに伴い加工対象物の加工領域全体にレーザ光を照射する時間を短縮化するための手法や、低コスト化、安定化を目的としたレーザ加工方法が提案されている（例えば、特許文献２、３参照。）。
特開平１１−３００４８４号公報 特開２００５−２６２２１９号公報 特開２００４−３３５８６３号公報

ところで、近年では加工対象物の加工領域の表面に対して垂直にレーザ光を照射させたいという要求がある。これは、レーザ光を有効利用するため、加工対象物の表面にレンズ等の集光部等を設けている場合、各加工位置に対して垂直にレーザ光を照射させなければ、焦点位置がずれてしまい所望する加工が行えない等の理由によるものである。

ここで、上述した従来技術を用いて上述した要求を実現するために、特許文献１の場合では、加工対象物に対して垂直にレーザ光を照射するため、加工対象物が置かれステージやレーザ光を加工対象物に照射させるための照射部等を随時移動させなければならず、加工対象物が大型になるほど移動時間がかかってしまう。

また、特許文献２、３の場合、ガルバノスキャナにより入射される光軸に対して所定範囲の角度幅でレーザ光を振っているため、特にガルバノスキャナによるレーザ光の反射地点より遠い加工位置では、垂直に照射されず所定の加工を行うことができない。

また、上述した手法以外にも、例えばｆθレンズを用いて広範囲の加工領域に対して垂直に照射させる手法が考えられるが、加工対象物が大型の場合には、その大きさに対応するｆθレンズを準備しなければならず、そのような加工対象物の加工領域に合わせて大型のレンズを多数作成することは効率的ではない。

本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、レーザ光による効率的で高精度なレーザ加工を実現するためのレーザ加工方法及びレーザ加工装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明は、可撓性を有する加工対象物の予め設定された加工領域にレーザ光を照射して加工を行うレーザ加工方法において、前記加工対象物に対して前記レーザ光を照射する基点となる位置を中心として、前記加工対象物を所定の曲率で湾曲させる湾曲ステップと、前記レーザ光を前記加工対象物へ照射する前に形成手段により所定の形状に形成する形成ステップと、前記レーザ光を反射させる反射手段を所定の速度で所定の方向に回転させる回転ステップと、所定のタイミングで前記反射手段に反射させたレーザ光を前記加工領域に照射させる照射ステップとを有することを特徴とする。これにより、加工対象物を湾曲させることで、広範囲で垂直にレーザ光を照射によることができる。したがって、レーザ光による効率的で高精度なレーザ加工を実現することができる。

更に、前記湾曲ステップは、前記加工対象物を走方向に対して垂直な方向に湾曲させることが好ましい。これにより、加工対象物にレーザ光を照射する基点となる位置を中心として加工対象物の走方向に対して垂直な方向に加工対象物を湾曲させることで、レーザ光を加工対象物の広範囲で垂直に照射することができる。これにより、加工効率を向上させることができる。

更に、前記湾曲ステップは、前記加工対象物の走方向に湾曲させることが好ましい。これにより、加工対象物にレーザ光を照射する基点となる位置を中心として加工対象物の走方向に湾曲させることで、レーザ光を加工対象物の広範囲で垂直に照射することができる。これにより、加工効率を向上させることができる。

更に、前記形成ステップは、少なくともＤＯＥ又はマスクを含む形成手段により前記レーザ光の形成を行うことが好ましい。これにより、レーザ光を所定の形状に形成することで、例えばレーザ光を一部重複して照射させる必要がある加工処理等の場合に高精度に照射エネルギーを調整することができる。したがって、高精度なレーザ加工を実現することができる。例えば、レーザ光を矩形に形成することで、円形に比べて重複しなければならない領域を減少させることができるため、効率的にレーザ加工を実現することができる。

更に、前記回転ステップは、前記形成手段と前記反射手段とを同速度で同方向に回転させることが好ましい。これにより、形成手段により形成されたレーザ光を同一向きで加工対象物に照射させることができる。したがって、高精度なレーザ加工を実現することができる。

更に、前記湾曲ステップは、前記反射手段と前記加工対象物との間に前記レーザ光を透過する湾曲部材を設けることにより、前記加工対象物の加工面を湾曲させることが好ましい。これにより、レーザ光を加工対象物に照射した際に生じる加工対象物の燃えカスや粉塵等の飛散物を加工対象物の照射面に対して反対側に出すことができる。これにより、加工対象物に飛散物が付着することがなく、付着による加工対象物１の品質の低下を防止することができるため、高精度なレーザ加工を実現することができる。

更に、前記形成手段を前記レーザ光の光軸方向に対して移動させ、前記加工領域への前記レーザ光の焦点位置を調整する焦点調整ステップを有することが好ましい。これにより、例えば加工対象物の表面に凹凸がある場合、その凹凸情報を予め取得し、その凹凸情報に応じて焦点深度を調整することができる。したがって、高精度なレーザ加工を実現することができる。

また本発明は、可撓性を有する加工対象物の予め設定された加工領域にレーザ光を照射して加工を行うレーザ加工装置において、前記加工対象物に対して前記レーザ光を照射する基点となる位置を中心として、前記加工対象物を所定の曲率で湾曲させる湾曲手段と、前記レーザ光を出射するレーザ発振器と、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光を前記加工対象物へ照射する前に所定の形状に形成する形成手段と、前記レーザ光を所定方向に反射させる反射手段と、前記反射手段を所定速度で所定方向に回転させる回転駆動手段と、所定のタイミングで前記反射手段に反射させたレーザ光を前記加工領域に照射させるための制御を行う制御手段とを有することを特徴とする。これにより、加工対象物を湾曲させることで、広範囲で垂直にレーザ光を照射によることができる。したがって、レーザ光による効率的で高精度なレーザ加工を実現することができる。

更に、前記湾曲手段は、前記加工対象物を走方向に対して垂直な方向に湾曲させることが好ましい。これにより、加工対象物にレーザ光を照射する基点となる位置を中心として加工対象物の走方向に対して垂直な方向に加工対象物を湾曲させることで、レーザ光を加工対象物の広範囲で垂直に照射することができる。これにより、加工効率を向上させることができる。

更に、前記湾曲手段は、前記加工対象物を走方向に湾曲させることが好ましい。これにより、加工対象物にレーザ光を照射する基点となる位置を中心として加工対象物の走方向に湾曲させることで、レーザ光を加工対象物の広範囲で垂直に照射することができる。これにより、加工効率を向上させることができる。

更に、前記形成手段は、少なくともＤＯＥ又はマスクを用いてレーザ光の形成を行うことが好ましい。これにより、レーザ光を所定の形状に形成することで、例えばレーザ光を一部重複して照射させる必要がある加工処理等の場合に高精度に照射エネルギーを調整することができる。したがって、高精度なレーザ加工を実現することができる。例えば、レーザ光を矩形に形成することで、円形に比べて重複しなければならない領域を減少させることができるため、効率的にレーザ加工を実現することができる。

更に、前記回転駆動手段は、前記形成手段と前記反射手段とを同速度で同方向に回転させることが好ましい。これにより、形成手段により形成されたレーザ光を同一向きで加工対象物に照射させることができる。したがって、高精度なレーザ加工を実現することができる。

更に、前記湾曲手段は、前記反射手段と前記加工対象物との間に前記レーザ光を透過する湾曲部材を設けることが好ましい。これにより、レーザ光を加工対象物に照射した際に生じる加工対象物の燃えカスや粉塵等の飛散物を加工対象物の照射面に対して反対側に出すことができる。これにより、加工対象物に飛散物が付着することがなく、付着による加工対象物１の品質の低下を防止することができるため、高精度なレーザ加工を実現することができる。

更に、前記形成手段を前記レーザ光の光軸方向に対して移動させ、前記加工領域への前記レーザ光の焦点位置を調整する焦点調整手段を有することが好ましい。これにより、例えば加工対象物の表面に凹凸がある場合、その凹凸情報を予め取得し、その凹凸情報に応じて焦点深度を調整することができる。したがって、高精度なレーザ加工を実現することができる。

本発明によれば、加工対象物を湾曲させることで、加工対象物の広範囲で垂直にレーザ光を照射によることができる。したがって、レーザ光による効率的で高精度なレーザ加工を実現することができる。

以下に、上述したような特徴を有する本発明におけるレーザ加工方法及びレーザ加工装置を好適に実施した形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明では、レーザ加工の一例として、例えば加工対象物であるプラズマディスプレイパネル等に用いられる樹脂層等に所定のレーザ光を照射してパターン形成を行う処理について説明する。

＜第１の実施形態＞
＜レーザ加工装置：装置構成＞
図１は、第１の実施形態におけるレーザ加工装置の一構成例を示す図である。図１に示すレーザ加工装置１０は、レーザ発振器１１と、光学系レンズとしてのエキスパンダ１２と、形成手段１３と、回転駆動手段１４と、反射手段としてのミラー１５と、搬送駆動手段１６と、加工対象物１を搬送する搬送部材としてのローラ１７と、加工対象物１を所定の曲率を持って湾曲させる湾曲手段としての湾曲部材１８と、焦点調整手段１９と、制御手段２０とを有するよう構成されている。また、形成手段１３は、ＤＯＥ（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ：回折光学素子）２１と、フォーカスレンズ２２とを有するよう構成されている。

レーザ発振器１１は、加工対象物１に所定のパターン形成を行うため、制御手段２０から得られる制御信号に基づいて、所定のタイミングで所定の強さのパルスレーザ光２を出射する。ここで、本実施形態におけるレーザ光２は、例えばフェムトレーザ等を用いることができる。また、フェムトレーザとしては、例えば周波数が２ＭＨｚで、パルス幅が１０ｍＪ／ｃｍ^２からなるＹＡＧレーザ等を用いることができる。なお、その他にも、例えばＣＯ_２レーザやエキシマレーザ等を用いることができ、本発明におけるレーザ光の種類については特に限定されるものではない。つまり、加工対象物１の材質や厚み、どのような加工（アニール、穴あけ等）を行うか等の各種加工条件等により任意に選択することができる。

エキスパンダ１２は、レーザ発振器１１から出射されたレーザ光２を所定の大きさに拡大し、拡大したレーザ光を形成手段１３に出力する。

形成手段１３は、エキスパンダ１２より得られる拡大されたレーザ光２を所定の形状に形成する。具体的には、形成手段１３は、ＤＯＥ２１により例えば矩形の均一ビームを出力する。なお、ＤＯＥ２１は、光源のビーム配光特性を変換して整形する機能を持つ素子であり、その特徴は基の配光特性を変換するため、配光パターンにノイズが入りにくく、均一度が高い設計が可能となる。

なお、形成手段１３においては、上述したＤＯＥ２１の他にも、例えば矩形形状を形成させるための開口部を設けたマスクを有し、そのマスクにレーザ光を通過させることで、レーザ光を所定の形状に形成させてもよい。

このように、ＤＯＥ２１又はマスクを用いてレーザ光を所定の形状に形成することで、例えばレーザ光を一部重複して照射させる必要がある加工処理等の場合に高精度に照射エネルギーを調整することができる。したがって、高精度なレーザ加工を実現することができる。例えば、レーザ光を矩形に形成することで、円形に比べて重複しなければならない領域を減少させることができるため、効率的にレーザ加工を実現することができる。

また、形成手段１３に設けられたフォーカスレンズ２２は、ＤＯＥ２１から得られたレーザ光２を加工対象物１の所定の加工位置に所定の焦点深度で照射させる。

回転駆動手段１４は、加工対象物１における広範囲の照射を効率的に実現するため、反射手段としてのミラー１５を所定の速度で回転させる。また、回転駆動手段１４は、形成手段１３のうち少なくともＤＯＥ２１（又はマスク）について、ミラー１５の回転と同速度で同方向に回転させる。これにより、通常、ミラー１５を回転することで、加工対象物１に照射されるレーザ光２の結像位置（角度）が変化してしまうが、ミラー１５の回転と同速度で同方向にＤＯＥ２１を回転させることで、加工対象物１の加工領域に対して同一向きの結像状態でレーザ光２を照射させることができる。

なお、回転駆動手段１４は、ＤＯＥ２１だけでなく、形成手段１３全体、つまりフォーカスレンズ２２も含めて回転させてもよい。また、回転駆動手段１４は、モータ等によりミラー１５や、ＤＯＥ２１又は形成手段１３の回転動作を行う。

また、ミラー１５は、レーザ光２の光軸に対して所定の角度（例えば、４５度等）で傾斜しており、回転駆動手段１４により入射されるレーザ光２を加工対象物１の所定位置に垂直に照射させるための反射手段である。なお、反射手段は、ミラー１５に限定されるものではなく、例えばプリズム等を用いてもよい。

搬送駆動手段１６は、加工対象物１を所定速度で所定方向に移動させる。具体的には、搬送駆動手段１６は、例えばローラ１７を所定の速度で回転させ、ローラ１７にシート状に巻き回されている可撓性を有する加工対象物１を所定速度で所定方向に移動させる。

湾曲部材１８は、可撓性のある加工対象物１へレーザ光２を照射する基点となる位置（例えばミラー１５の中心等）を中心として、所定の曲率を持って湾曲させるものである。なお、第１の実施形態における湾曲部材１８は、図１に示すように加工対象物１の走方向に対して垂直な方向に加工対象物１を湾曲させている。このように、加工対象物１へレーザ光２を照射する基点となる位置を中心として走方向に対して垂直な方向に湾曲させることで、効率的にどの加工領域にも垂直にレーザ光２を照射することができる。これにより、加工効率を向上させることができる。

また、湾曲部材１８は、ミラー１５と加工対象物１との間に設けると共に、湾曲部材１８の湾曲面に可撓性のある加工対象物１の加工面を接触させる。また、この状態で、加工対象物１を走方向に移動させることで、レーザ光２の照射時における加工対象物１の加工面をレーザ光２の光軸に対して垂直になるように湾曲させることができる。また、上述の構成により、図１に示すように、レーザ光２を加工対象物１に照射した際に生じる加工対象物１の燃えカスや粉塵等の飛散物３を加工対象物１の照射面に対して反対側（裏側）に出すことができる。これにより、加工対象物１に飛散物３が付着することがなく、付着による加工対象物１の品質の低下を防止することができるため、高精度なレーザ加工を実現することができる。なお、飛散物３は、ダクト等の吸引装置等をレーザ加工装置１０に設けて吸引させてもよい。

また、レーザ光２は、湾曲部材１８を通過して加工対象物１に照射されるため、湾曲部材１８はアクリル又はガラス等のレーザ光２を透過する透明体又は半透明体を用いることができる。

また、焦点調整手段１９は、図１に示すように形成手段１３を光軸方向に対して前後に移動させることで、形成手段１３を介して加工対象物１に照射されるレーザ光２の焦点深度を調整する。なお、本実施形態においては、上述したように形成手段１３全体ではなく、フォーカスレンズ２２のみを移動させることで焦点深度を調整してもよい。

これにより、例えば加工対象物の表面に凹凸がある場合、その凹凸情報を、例えば予めレーザ加工装置１０に設けられた表面形状計測手段等により計測したり、既に計測された加工対象物１の表面の凹凸情報をパラメータとして入力することで、レーザ加工前に予め取得し、その凹凸情報に応じて焦点深度を調整することができる。したがって、高精度なレーザ加工を実現することができる。

制御手段２０は、レーザ発振器１１、回転駆動手段１４、搬送駆動手段１６、及び焦点調整手段１９における駆動等の制御を行う。具体的には、制御手段２０は、レーザ発振器１１によるレーザ光２の照射の強さやタイミング等を制御し、回転駆動手段１４による回転の開始、終了のタイミングや速度等を制御し、搬送駆動手段１６による加工対象物１の移動の開始、終了のタイミング、速度、位置等の制御等を行う。これにより、レーザ光２によるパターニング加工おいて、高精度なレーザ加工を実現することができる。

＜加工対象物１＞
ここで、上述したレーザ加工装置１０によりパターン形成される加工対象物１の形状例について図を用いて説明する。図２は、本実施形態で用いられる加工対象物の一例を示す図である。

本実施形態で適用される加工対象物１は、例えばプラズマディスプレイパネル等に用いられる。具体的には、加工対象物１は、可撓性を有し、また図２（ａ）に示すように加工領域３１がセル状に形成されている。また、加工対象物１は、図２（ｂ）の断面図に示すように、例えば加工対象であるカーボン顔料等を含んだ樹脂３２の照射面にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の透明体フィルム３３が形成されている。

更に、透明体フィルム３３には、レーザ光２の利用効率を向上させるために、レーザ光２を集光させて樹脂３２に照射させるためのレンズ形状３４がレーザ光２の照射側に形成されている。

プラズマディスプレイパネルでは、通常、画素毎に黒い壁を設けてコントラストをよくしている。したがって、本実施形態では、透明体フィルム３３上からレーザ光２を照射することで、画素に相当する部分の樹脂３２を取り除き、光の窓を生成している。このように、加工領域を所定のパターニング加工で取り除く処理を本実施形態におけるレーザ加工装置１０を用いて行うことで高精度なレーザ加工を実現することができる。なお、本実施形態で適用される加工対象物１についてはこれに限定されるもではなく、レーザ加工時に湾曲させるために可撓性を有するものであればよい。

＜第１の実施形態におけるレーザ光の照射の様子＞
次に、第１の実施形態におけるレーザ光の照射の様子について図を用いて説明する。図３は、第１の実施形態におけるレーザ光の照射の様子を説明するための一例の図である。なお、図３（ａ）は、ミラー１５側から加工対象物１側を見た図を示し、図３（ｂ）は、形成手段１３側からミラー１５側を見た図を示している。

図３（ａ）に示すように、ミラー１５は、中心軸を所定速度で所定方向に回転し、加工対象物１は、所定速度で所定方向（走方向）に移動している。形成手段１３を通過したレーザ光２は、回転しているミラー１５の中心に照射され、ミラー１５の回転方向により対応する加工対象物１の加工領域に入射される。

なお、加工対象物１は、上述したように湾曲部材１８より、図３（ｂ）に示すように所定の曲率を持って湾曲された状態でレーザ加工が行われる。つまり、加工対象物１は、図３（ｂ）に示すように、湾曲部材１８によりミラーの所定の地点（例えば、回転の中心軸や、レーザ光２が入射される地点）を基点として、等間隔ｒとなるように湾曲されている。これにより、加工対象物１は、広範囲でミラー１５からのレーザ光２を加工面に対して垂直に入射することができる。

また、図３（ｂ）に示す加工対象物１は、所定の円周を有する円弧状に湾曲させているが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えば四半円状や半円状、半円より更に大きな所定の円周を有する円弧状に湾曲させることができる。

また、ミラー１５の回転は、一定方向に繰り返し行われている。これにより、ミラー１５の回転制御を簡略化することができ、加工に必要な回転速度を維持することで、迅速に全ての加工領域に対してレーザ光を照射することができる。

なお、レーザ加工装置１０は、ミラー１５から反射されたレーザ光２を所定の加工位置に照射させるために、制御手段２０によりレーザ発振器１１から出射されるレーザ光２の出射タイミングを制御し、所定の角度（例えば図３（ｂ）における斜線部分）に対してレーザ光２が照射できるように調整する。つまり、制御手段２０は、例えばミラー１５の反射面が加工対象物１を向いていないときにはレーザ発振器１１からレーザ光２を出射しないように制御し、ミラー１５の反射面が加工対象物１の所定の加工位置を向き、加工位置に正確にレーザ光が照射されるタイミングでレーザ発振器１１からレーザ光２が出射させるように制御する。

これにより、例えば加工対象物１の大型化に対応して予めｆθレンズ等を準備しておく必要がなく、少ない装置構成で、加工対象物１のどの位置に対しても垂直にレーザ光２を照射することができる。

ここで、図４は、図２に示す加工対象物へのレーザ光の加工の様子を説明するための一例の図である。図４に示すように、レーザ光が加工対象物１の所定の位置に垂直に照射されることにより、透明体フィルム３３が有するレンズ形状３４により焦点の方向がずれることなく、樹脂３２の所定の位置に集光させて加工を行うことができる。また、レーザ光２の照射による加工で発生する飛散物３に対しては、図４に示すように下方向に出すことができるため、飛散物３が再び加工対象物に付着することがなく、高精度なレーザ加工を実現することができる。なお、飛散物等は、ダクト等の吸引装置等をレーザ加工装置１０にも設けて吸引させてもよい。

上述したように、第１の実施形態によれば、レーザ光によるパターン形成おいて高精度なレーザ加工を実現することができる。つまり、加工対象物にレーザ光を照射する基点となる位置を中心として加工対象物の走方向に対して垂直な方向に加工対象物を湾曲させることで、レーザ光を加工対象物の広範囲で垂直に照射することができる。これにより、加工効率を向上させることができる。また、レーザ光による効率的で高精度なレーザ加工を実現することができる。

＜第２の実施形態＞
＜レーザ加工装置：装置構成＞
次に、本発明を適用したレーザ加工装置の第２の実施形態について図を用いて説明する。図５は、第２の実施形態におけるレーザ加工装置の一構成例を示す図である。なお、図５に示すレーザ加工装置４０において、図１に示すレーザ加工装置１０と同様の構成部分には、同一の符号を付すものとし、ここでの詳細な説明は省略する。また、第２の実施形態における加工対象物１は、例えば上述した図２に示すような形状の加工対象物を用いることができるが、本実施形態については特に制限されるものではない・
図５に示すレーザ加工装置４０は、レーザ発振器１１と、エキスパンダ１２と、形成手段１３と、回転駆動手段１４と、ミラー１５と、搬送駆動手段１６と、ローラ１７と、湾曲部材１８と、焦点調整手段１９と、移動手段４１と、制御手段４２とを有するよう構成されている。また、形成手段１３は、ＤＯＥ２１と、フォーカスレンズ２２とを有するよう構成されている。

更に、図５に示すレーザ加工装置４０は、形成手段１３と、反射手段としてのミラー１５とが一体で移動するためにレーザ加工ユニット４３を有している。

レーザ発振器１１は、加工対象物１に所定のパターン形成を行うため、制御手段２０から得られる制御信号に基づいて、所定のタイミングで所定の強さのパルスレーザ光２を出射する。ここで、本実施形態におけるレーザ光２は、例えばフェムトレーザ等を用いることができる。

エキスパンダ１２は、レーザ発振器１１から出射されたレーザ光２を所定の大きさに拡大し、拡大したレーザ光を形成手段１３に出力する。

形成手段１３は、エキスパンダ１２より得られる拡大されたレーザ光２を所定の形状（例えば、矩形の均一ビーム等）に形成する。なお、形成手段１３においては、上述したＤＯＥ２１の他にも、例えば矩形形状を形成させるための開口部を設けたマスクを有してもよい。

また、形成手段１３に設けられたフォーカスレンズ２２は、ＤＯＥ２１から得られたレーザ光２を加工対象物１の所定の加工位置に所定の焦点深度で照射させる。

回転駆動手段１４は、加工対象物１における広範囲の照射を効率的に実現するため、反射手段としてのミラー１５を所定の速度で回転させる。また、回転駆動手段１４は、形成手段１３のうち少なくともＤＯＥ２１（又はマスク）について、ミラー１５の回転と同速度で同方向に回転させる。

なお、回転駆動手段１４は、ＤＯＥ２１だけでなく、形成手段１３全体、つまりフォーカスレンズ２２も含めて回転させてもよい。また、回転駆動手段１４は、レーザ加工ユニット４３全体を回転させてよい。また、回転駆動手段１４は、モータ等によりミラー１５や、ＤＯＥ２１、形成手段１３、レーザ加工ユニット４３等の各構成のうち、予め設定された構成の回転動作を行う。

また、ミラー１５は、レーザ光２の光軸に対して所定の角度（例えば、４５度等）で傾斜しており、回転駆動手段１４により入射されるレーザ光２を加工対象物１の所定位置に垂直に照射させるための反射手段である。なお、反射手段は、ミラー１５に限定されるものではなく、例えばプリズム等を用いてもよい。

搬送駆動手段１６は、加工対象物１を所定速度で所定方向に移動させる。具体的には、搬送駆動手段１６は、例えばローラ１７を所定の速度で回転させ、ローラ１７にシート状に巻き回されている可撓性を有する加工対象物１を所定速度で所定方向に移動させる。

湾曲部材１８は、可撓性のある加工対象物１へレーザ光２を照射する基点となる位置（例えばミラー１５の中心等）を中心として、所定の曲率を持って湾曲させるものである。なお、第２の実施形態における湾曲部材１８は、図５に示すように加工対象物１の走方向に加工対象物１を湾曲させている。このように、加工対象物１へレーザ光２を照射する基点となる位置を中心として走方向に湾曲させることで、効率的にどの加工領域にも垂直にレーザ光２を照射することができる。これにより、加工効率を向上させることができる。

また、湾曲部材１８は、ミラー１５と加工対象物１との間に設けると共に、湾曲部材１８の湾曲面に可撓性のある加工対象物１の加工面を接触させる。また、この状態で、加工対象物１を走方向に移動させることで、レーザ光２の照射時における加工対象物１の加工面をレーザ光２の光軸に対して垂直になるように湾曲させることができる。また、上述の構成により、図５に示すように、レーザ光２を加工対象物１に照射した際に生じる加工対象物１の燃えカスや粉塵等の飛散物３を加工対象物１の照射面に対して反対側（裏側）に出すことができる。これにより、加工対象物１に飛散物３が付着することがなく、付着による加工対象物１の品質の低下を防止することができるため、高精度なレーザ加工を実現することができる。なお、飛散物３は、ダクト等の吸引装置等をレーザ加工装置４０に設けて吸引させてもよい。

また、レーザ光２は、湾曲部材１８を通過して加工対象物１に照射されるため、湾曲部材１８はアクリル又はガラス等のレーザ光２を透過する透明体又は半透明体を用いることができる。

なお、図５では、湾曲部材１８により加工対象物１を四半円状に湾曲させているが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えば半円状や半円より更に大きな所定の円周を有する円弧状に湾曲させることができる。

また、焦点調整手段１９は、図５に示すように形成手段１３を光軸方向に対して前後に移動させることで、形成手段１３を介して加工対象物１に照射されるレーザ光２の焦点深度を調整する。なお、本実施形態においては、上述したように形成手段１３全体ではなく、フォーカスレンズ２２のみを移動させることで焦点深度を調整してもよい。

これにより、例えば加工対象物の表面に凹凸がある場合、その凹凸情報を、例えば予めレーザ加工装置４０に設けられた表面形状計測手段等により計測したり、既に計測された加工対象物１の表面の凹凸情報をパラメータとして入力することで、レーザ加工前に予め取得し、その凹凸情報に応じて焦点深度を調整することができる。したがって、高精度なレーザ加工を実現することができる。

また、移動手段４１は、レーザ加工ユニット４３全体をレーザ光２の光軸を中心として加工対象物１の幅方向（走方向に対して垂直な方向）へ移動させる。これにより、加工対象物１の広範囲にレーザ光２を照射することができる。

制御手段４２は、レーザ発振器１１、回転駆動手段１４、搬送駆動手段１６、焦点調整手段１９、及び移動手段４１における駆動等の制御を行う。具体的には、制御手段４２は、レーザ発振器１１によるレーザ光２の照射の強さやタイミング等を制御し、回転駆動手段１４による回転の開始、終了のタイミングや速度等を制御し、搬送駆動手段１６による加工対象物１の移動の開始、終了のタイミング、速度、位置等の制御、移動手段４１によるレーザ加工ユニットの移動のタイミング、速度、移動位置等の制御等を行う。これにより、レーザ光２によるパターニング加工おいて、高精度なレーザ加工を実現することができる。

ここで、図５に示すレーザ加工装置４０を用いたレーザ光によるパターン形成処理について説明する。まず、ローラ１７に巻き回された可撓性を有するシート状の加工対象物１を移動させ、加工領域が湾曲部材１８により湾曲された状態となった時点で加工対象物１の移動を一旦停止する。次に、移動が停止した状態で、レーザ発振器１１からレーザ光２を出射し、回転するミラー１５に反射させて加工対象物１の所定の加工領域に照射する。このとき、レーザ加工ユニット４３を移動させて加工対象物１の幅方向も含めたレーザ加工を行う。

次に、湾曲した加工領域に対するレーザ加工が終了後、ローラ１７により次の未加工領域が湾曲部材１８上に搬送されるように加工対象物１を移動し、移動後、上述した手順でレーザ加工を行っていく。上述した処理を行うことにより、レーザ光によるパターン形成おいて、高精度なレーザ加工を実現することができる。

＜第２の実施形態におけるレーザ光の照射の様子＞
次に、第２の実施形態におけるレーザ光の照射の様子について図を用いて説明する。図６は、第２の実施形態におけるレーザ光の照射の様子を説明するための一例の図である。なお、図６（ａ）は、ミラー１５側から加工対象物１側を見た図を示し、図３（ｂ）は、形成手段１３側からミラー１５側を見た図を示している。

図６（ａ）に示すように、ミラー１５は、中心軸を所定速度で所定方向に回転し、加工対象物１は、ある加工領域が湾曲部材１８により湾曲された状態で停止している。形成手段１３を通過したレーザ光２は、回転しているミラー１５の中心に照射され、ミラー１５の回転方向により対応する加工対象物１の加工領域に入射される。

また、第２の実施形態では、図６（ａ）に示すように加工対象物４０の幅ｗにレーザ光２を照射可能とするため、レーザ加工ユニット４３を加工対象物１の幅方向に移動させることにより、加工対象物１の加工領域全体を高精度に加工することができる。

また、加工対象物１は、図６（ｂ）に示すように、湾曲部材１８によりミラー１５の所定の地点（例えば、回転の中心軸や、レーザ光２が入射される地点）を基点として等間隔ｒとなるように湾曲されている。これにより、加工対象物１は、広範囲でミラー１５からのレーザ光２を加工面に対して垂直に入射することができる。

また、図６（ｂ）に示す加工対象物１は、四半円状に湾曲させているが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えば半円状や所定の円周を有する円弧状に湾曲させることができる。

また、ミラー１５の回転は、一定方向に繰り返し行われている。これにより、ミラー１５の回転制御を簡略化することができ、加工に必要な回転速度を維持することで、迅速に全ての加工領域に対してレーザ光を照射することができる。

なお、レーザ加工装置４０は、ミラー１５から反射されたレーザ光２を所定の加工位置に照射させるために、制御手段４２によりレーザ発振器１１から出射されるレーザ光２の出射タイミングを制御し、所定の角度（例えば図６（ｂ）における斜線部分）に対してレーザ光２が照射できるように調整する。

これにより、例えば加工対象物１の大型化に対応して予めｆθレンズ等を準備しておく必要がなく、少ない装置構成で、加工対象物１のどの位置に対しても垂直にレーザ光２を照射することができる。

上述したように、第２の実施形態によれば、レーザ光によるパターン形成おいて高精度なレーザ加工を実現することができる。つまり、加工対象物にレーザ光を照射する基点となる位置を中心として加工対象物の走方向に加工対象物を湾曲させることで、レーザ光を加工対象物の広範囲で垂直に照射することができる。これにより、加工効率を向上させることができる。また、レーザ光による効率的で高精度なレーザ加工を実現することができる。

上述したように本発明によれば、加工対象物を湾曲させることで、加工対象物の広範囲で垂直にレーザ光を照射によることができる。したがって、レーザ光による効率的で高精度なレーザ加工を実現することができる。

具体的には、加工対象物にレーザ光を照射する基点となる位置を中心として、走方向に対して垂直な方向又は走方向に加工対象物を湾曲させることで、レーザ光を加工対象物の広範囲で垂直に照射することができる。これにより、加工効率を向上させることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

第１の実施形態におけるレーザ加工装置の一構成例を示す図である。 本実施形態で用いられる加工対象物の一例を示す図である。 第１の実施形態におけるレーザ光の照射の様子を説明するための一例の図である。 図２に示す加工対象物へのレーザ光の加工の様子を説明するための一例の図である。 第２の実施形態におけるレーザ加工装置の一構成例を示す図である。 第２の実施形態におけるレーザ光の照射の様子を説明するための一例の図である。

符号の説明

１ 加工対象物
２ レーザ光
３ 飛散物
１０,４０ レーザ加工装置
１１ レーザ発振器
１２ エキスパンダ
１３ 形成手段
１４ 回転駆動手段
１５ ミラー
１６ 搬送駆動手段
１７ ローラ
１８ 湾曲部材
１９ 焦点調整手段
２０,４２ 制御手段
２１ ＤＯＥ
２２ フォーカスレンズ
３１ 加工領域
３２ 樹脂
３３ 透明体フィルム
３４ レンズ形状
４１ 移動手段
４３ レーザ加工ユニット

Claims (14)

1. 可撓性を有する加工対象物の予め設定された加工領域にレーザ光を照射して加工を行うレーザ加工方法において、
   前記加工対象物に対して前記レーザ光を照射する基点となる位置を中心として、前記加工対象物を所定の曲率で湾曲させる湾曲ステップと、
   前記レーザ光を前記加工対象物へ照射する前に形成手段により所定の形状に形成する形成ステップと、
   前記レーザ光を反射させる反射手段を所定の速度で所定の方向に回転させる回転ステップと、
   所定のタイミングで前記反射手段に反射させたレーザ光を前記加工領域に照射させる照射ステップとを有することを特徴とするレーザ加工方法。
2. 前記湾曲ステップは、
   前記加工対象物を走方向に対して垂直な方向に湾曲させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
3. 前記湾曲ステップは、
   前記加工対象物の走方向に湾曲させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
4. 前記形成ステップは、
   少なくともＤＯＥ又はマスクを含む形成手段により前記レーザ光の形成を行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のレーザ加工方法。
5. 前記回転ステップは、
   前記形成手段と前記反射手段とを同速度で同方向に回転させることを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工方法。
6. 前記湾曲ステップは、
   前記反射手段と前記加工対象物との間に前記レーザ光を透過する湾曲部材を設けることにより、前記加工対象物の加工面を湾曲させることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のレーザ加工方法。
7. 前記形成手段を前記レーザ光の光軸方向に対して移動させ、前記加工領域への前記レーザ光の焦点位置を調整する焦点調整ステップを有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のレーザ加工方法。
8. 可撓性を有する加工対象物の予め設定された加工領域にレーザ光を照射して加工を行うレーザ加工装置において、
   前記加工対象物に対して前記レーザ光を照射する基点となる位置を中心として、前記加工対象物を所定の曲率で湾曲させる湾曲手段と、
   前記レーザ光を出射するレーザ発振器と、
   前記レーザ発振器から出射されたレーザ光を前記加工対象物へ照射する前に所定の形状に形成する形成手段と、
   前記レーザ光を所定方向に反射させる反射手段と、
   前記反射手段を所定速度で所定方向に回転させる回転駆動手段と、
   所定のタイミングで前記反射手段に反射させたレーザ光を前記加工領域に照射させるための制御を行う制御手段とを有することを特徴とするレーザ加工装置。
9. 前記湾曲手段は、
   前記加工対象物を走方向に対して垂直な方向に湾曲させることを特徴とする請求項８に記載のレーザ加工装置。
10. 前記湾曲手段は、
    前記加工対象物を走方向に湾曲させることを特徴とする請求項８に記載のレーザ加工装置。
11. 前記形成手段は、
    少なくともＤＯＥ又はマスクを用いてレーザ光の形成を行うことを特徴とする請求項８乃至１０の何れか１項に記載のレーザ加工装置。
12. 前記回転駆動手段は、
    前記形成手段と前記反射手段とを同速度で同方向に回転させることを特徴とする請求項１１に記載のレーザ加工装置。
13. 前記湾曲手段は、
    前記反射手段と前記加工対象物との間に前記レーザ光を透過する湾曲部材を設けることを特徴とする請求項８乃至１２の何れか１項に記載のレーザ加工装置。
14. 前記形成手段を前記レーザ光の光軸方向に対して移動させ、前記加工領域への前記レーザ光の焦点位置を調整する焦点調整手段を有することを特徴とする請求項８乃至１３の何れか１項に記載のレーザ加工装置。

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