JP2011020147A - レーザ加工用集排塵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学系の移動と連動して移動する集排塵装置の移動速度が高速の場合であっても、粉塵を高精度に排除可能なレーザ加工用集排塵装置を提供する。
【解決手段】レーザ加工作業箇所を囲う側壁部１２、該側壁部１２の上部開口を密閉遮蔽すると共に前記レーザ光の透過を許容する窓部１４を有する上壁部１１及び前記平板状被加工物４１の加工箇所に対向する位置に開口部１６を有する底部１３を有する集塵体３０と、前記集塵体３０の底部１３に設けられた開口部１６から前記粉塵を吸引し、前記集塵体３０の側壁部１２に設けられた排出口１５から前記粉塵を排出する吸引排出手段と、前記集塵体３０の底部１３の開口部１６の周囲からエアーを噴出させ、前記底部１３から前記平板状被加工物４１までの間にエアーカーテン１８を形成するエアーカーテン形成手段と、前記エアーカーテン１８の周囲を包囲する外周壁１９と、を含むレーザ加工用集排塵装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、平板状被加工物（シート材）の表面へのレーザ照射による加工、特にプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等に用いるディスプレイ用光学フィルタや太陽電池モジュール等の製造における、大型シート材の微細加工に用いるレーザ加工用集排塵装置に関する。

従来から、ＰＤＰや液晶ディスプレイパネル等のディスプレイの画像表示部に用いるディスプレイ用光学フィルタや太陽電池モジュール等の製造において、シート材に対してレーザ照射による加工（レーザ加工）が行われている。例えば、ＰＤＰ用光学フィルタの場合、通常、ＰＤＰから発生する不要な電磁波の輻射を遮蔽するために、メッシュ状の導電層がフィルタの内部に設けられているが、その導電層から外部への導通を図るため、フィルタの表面の機能層を除去して導電層を露出させる手段としてレーザ加工が用いられている（特許文献１）。この場合、導電層を損傷せず、１０μｍ以下の厚さの機能層のみを安定して除去し、且つ除去した樹脂の粉塵を再付着させないような極めて高精度の微細加工が要求される。

レーザ加工による２次元加工システムの駆動系には、
（１）ワーク移動方式：レーザビームを固定された加工ヘッド位置に伝送して集光し、被加工物（ワーク）を搭載したテーブルを移動させることで、所望の形状に加工する方式、
（２）光移動方式（フライングオプティスク）：ワークを搭載したテーブルを固定し、加工ヘッド又は反射ミラー等の光学的な中継点（光学系と略す）を移動させることで、任意の位置にビームを到達させる方式、
（３）併用方式：光移動とワーク移動を部分的に行う方式、
がある。

一般に、微細加工にはワーク移動方式が有利である。これは光学系が移動しないため、光路長が固定され、高い加工精度を維持でき、加工点が固定されているので、加工時に発生する粉塵やガスを排除する集排塵装置も集中型で設置でき、粉塵等を高精度に排除可能だからである。しかしながら、上述のようなＰＤＰ用光学フィルタ等の大型で多種のサイズのシート材を微細加工する場合、ワーク移動方式では、装置全体が大型化してしまうだけでなく、大型のワークを移動させる際の慣性を考慮すると移動速度を高めることが困難になる。一方、光移動方式は、小型のワークであれば、ガルバノミラー及びＦ−θレンズの加工ヘッドを用いて容易にワークエリアを走査することができるが、大型のワークの場合は広範囲に重量の大きい加工ヘッドを移動する必要があり、移動速度を高めることは困難である。また、軽量の反射ミラーを移動させてビームを伝播する方法であっても、高速で自由な方向に移動させると、発生する粉塵やガスが広範囲に渡るため、集中型の集排塵装置を設置できない。この場合、従来のブローノズル及び排気ダクトによる集塵（特許文献２）では、発生した粉塵等が拡散し、再付着する可能性があり、高精度に粉塵等を排除することが困難である。

この対策として、集排塵装置を取り付けた加工ヘッドを移動させる装置が開発されている（特許文献３、４）。特許文献３の装置は、レーザビーム源及び被加工物の間に、レーザビームを通過させる開口を有し、圧力ガスを注入する開口部と、真空装置に接続された排出口を有するハウジングを配置し、被加工物上に発生した粉塵等を吸引して除去するものである。また、特許文献４の装置は、レーザ光線を照射して被加工物を加工するための集光器の下部に、光路及びエアーの流路を確保する開口部を有する２つのカバー部材により、エアー導入室とその外周部に集塵室を形成し、エアー導入室にエアーを供給するとともに、集塵室には旋回流を発生させるエアーを供給し、エアー導入室の開口部から被加工物に向けて噴出したエアーを、外部のエアーとともに集塵室に設けられた排気口へ旋回流に乗せて吸引することで、被加工物上に発生した粉塵等を効率よく排除するものである。

特開２００８−１９７５３９号公報 特開２００２−０３５９８４号公報 特開平０６−２８５６６８号公報 特開２００７−０６９２４９号公報

しかしながら、特許文献３、４に記載された集排塵装置は、小型のワークに使用するように移動範囲が小さく、移動速度が低速で外部の空気の流れが影響しない場合は問題ないが、上述のような大型のワークの場合、生産性向上のため移動速度を高めると、外部の空気の流れが影響し、吸引による気流が乱れ、粉塵等を完全に排除することができず、高精度な微細加工ができない場合がある。

従って、本発明の目的は、特に光移動方式のレーザ加工による平板状被加工物（シート材ともいう）の加工において、生じた粉塵等をシート材から除去する集排塵装置であって、光学系の移動と連動して移動する集排塵装置の移動速度が高速の場合であっても、粉塵を高精度に排除可能な集排塵装置を提供することにある。

上記目的は、レーザ光の照射により平板状被加工物を加工するレーザ加工装置の加工作業空間に設置され前記加工により生じる粉塵の飛散を防止すると共に粉塵の排出を行う集排塵装置において、
前記レーザ加工作業箇所を囲う側壁部、当該側壁部の上部開口を密閉遮蔽すると共に前記レーザ光の透過を許容する窓部を有する上壁部及び前記平板状被加工物の加工箇所に対向する位置に開口部を有する底部を有する集塵体と、前記集塵体の底部に設けられた開口部から前記粉塵を吸引し、前記集塵体の側壁部に設けられた排出口から前記粉塵を排出する吸引排出手段と、前記集塵体の底部の開口部の周囲からエアーを噴出させ、前記底部から前記平板状被加工物までの間にエアーカーテンを形成するエアーカーテン形成手段と、前記エアーカーテンの周囲を包囲する外周壁と、を含むことを特徴とするレーザ加工用集排塵装置によって達成される。

このように集塵体の底部の開口部（吸引口ともいう）の周囲にエアーカーテンとその周囲を包囲する外周壁を形成することにより、吸引口と平板状被加工物の加工箇所近傍を、一つの空間化することができる。また、集塵体へのレーザ光の入口をレーザ光が透過を許容する窓部により気密にすることで、集塵体の粉塵収集効率を高めるとともに、外部への開口を吸引口のみに限ることができる。これにより、集塵体の移動速度が高速になっても、外部の空気の流れの影響を受け難くすることができ、吸引による気流の乱れを防ぐことができ、粉塵を高精度に排除することができる。

本発明に係るレーザ加工用集排塵装置の好ましい態様は以下の通りである。
（１）前記エアーカーテン形成手段は、前記集塵体の底部開口部の周囲に所定間隔をおいて配設した複数のエアー噴出孔を有し、該エアー噴出孔からエアーを噴射することで前記エアーカーテンを形成することを特徴とする。
（２）前記集塵体の上壁部下面側に、前記窓部を透過したレーザ光の光路の側方を包囲し、且つレーザ光が通過するように下端が開口された内部防塵室と、該防塵室内を陽圧にするために前記防塵室内にエアーを供給するエアー送入手段と、を備えることを特徴とする。窓部近傍に陽圧に保たれた防塵室を設けることにより、集塵体に収集された粉塵が窓部に付着することを防止することができ、レーザ光の透過率が低下することを防止できる。これにより、加工エネルギーが変動することを防ぎ、安定して高精度のレーザ加工を行うことができる。
（３）前記集塵体の底部から前記平板状被加工物の表面位置までの距離が、１〜３ｍｍである。集塵体と平板状被加工物との隙間を上記の距離とすることで、上記の加工箇所近傍の空間が外部の空気の流れの影響をほとんど受けなくなり、更に、高精度に粉塵を排除することができる。
（４）前記集塵体には、前記吸引排出手段の吸引動作時に前記集塵体に渦流を生ぜしめ、前記粉塵の排出口からの排出を渦流の気流として行わしめる渦流発生手段が設けられたことを特徴とする。集塵体内で渦流の気流を発生させることで、集塵体が移動する方向によって、吸引による気流に異方性が生じて集塵性能にバラつきが生じることを防止することができる。これにより、更に、高精度に粉塵を排除することができる。
（５）前記複数のエアー噴出孔は、略円形状をなすように配置され、前記渦流発生手段は、前記複数のエアー噴出孔をそれぞれ前記略円形状の接線方向の略同一方向に所定角度で角度付けすることで構成したことを特徴とする。
（６）前記集塵体の側壁部は、略円筒状に形成され、前記渦流発生手段は、前記吸引排出手段による前記集塵体の排出口からの前記粉塵の排出方向が前記集塵体の側壁部の接線方向となるように設定することで構成されたことを特徴とする。
（７）前記集塵体の排出口は、前記側壁部に複数箇所設けられ、前記粉塵の排出は、それら複数の排出口から行われることを特徴とする。
（８）前記防塵室が、下端に向けて漸次縮径するコーン状である。
（９）前記窓部の材料が、セレン化亜鉛である。

本発明のレーザ加工用集排塵装置によれば、特に光移動方式のレーザ加工において、シート材から生じる粉塵を収集、排出する機能を有する集塵体及び吸引排出手段を備えている。そして、レーザ加工時において、集塵体の底部に、吸引口の周囲にエアーカーテン形成手段によるエアーカーテンとそのエアーカーテンの周囲を包囲する外周壁を備えているので、吸引口とシート材のレーザ加工の加工箇所近傍を一つの空間化することができる。また、集塵体へのレーザ光の入口をレーザ光が透過を許容する窓部により気密にしているので、集塵体の粉塵収集効率を高めるとともに外部への開口を吸引口のみに限ることができる。このような集塵体であれば、集塵体の移動速度が高速になっても、外部の空気の流れの影響を受け難くすることができるので、吸引による気流の乱れを防ぐことができ、粉塵を高精度に排除することができる。

従って、本発明のレーザ加工用集排塵装置を使用することにより、大型のシート材をレーザ加工する場合に光学系の移動速度を高めても、粉塵を高精度に排除することができ、高精度な微細加工をすることができる。

本発明のレーザ加工用集排塵装置の代表的な１例を説明するための概略断面図である。 本発明のレーザ加工用集排塵装置の好適態様の１例を説明するための図であり、図２（ａ）が集塵体のエアー噴出口Ｂ近傍の概略底面図であり、図２（ｂ）が概略断面図である。 本発明のレーザ加工用集排塵装置の好適態様の別の１例を説明するための図であり、図３（ａ）が集塵体の排気口の位置における概略横断面図であり、図３（ｂ）は内部を示すために縦方向に切断した集塵体の概略斜視図である。 本発明のレーザ加工用集排塵装置の使用時における集塵体内及びその周囲の好適な圧力バランスを説明するための概略断面図である。

以下に、本発明のレーザ加工用集排塵装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のレーザ加工用集排塵装置の代表的な１例を説明するための概略断面図である。

図示の通り、本発明のレーザ加工用集排塵装置は、レーザ光源から反射ミラー等で伝播され（図示していない）、集光レンズ５（対物光学素子）により集光されたレーザ光６をシート材４１（平板状被加工物）の加工箇所７に照射して加工するレーザ加工装置において、その加工作業空間に設置され、加工によりシート材４１の加工箇所７から生じる粉塵４２の飛散を防止するために収集して排出する集排塵装置である。本発明において、レーザ加工装置の駆動系に制限はなく、どのようなレーザ加工装置にも使用することができる。本発明の集排塵装置は高速に移動する場合に、高精度な集排塵性能を発揮するので、特に光移動方式のレーザ加工に有用である。その場合、シート材４１を搭載したテーブル４０は固定され、集光レンズ５を含む光学系が移動してシート材４１を加工する。

本発明の集排塵装置は、集光レンズ５とシート材４１の間のレーザ加工作業空間を囲う集塵体３０と、粉塵４２を集塵体３０に吸引し、集塵体３０から排出する吸引排気手段とを備える。

集塵体３０は、上壁部１１、側壁部１２、底部１３から構成されている。集塵体３０の側壁部１２はレーザ加工空間を囲う筒状である。側壁部１２の形状は特に制限はなく、断面円形状、断面楕円形状、断面矩形状の筒状でも良い。操作性や後述する渦流発生手段を考慮すると断面円形状の略円筒状が好ましい。上壁部１１は側壁部１２の上部開口を密閉しており、底部１３はシート材４１の加工箇所７に対向する位置に、レーザ光６の照射により加工箇所７で生じた粉塵４２を吸引するための開口部（吸引口１６）を有している。

集塵体３０の上壁部１１には、レーザ光６の透過を許容し、且つ気密性を有する窓部１４が設けられている。窓部１４は上壁部１１のどの位置にあっても良いが、操作性や後述する渦流発生手段を考慮すると上壁部１１の中央部が好ましい。窓部１４の材料はレーザ光６が透過可能なものであれば良い。一般に、レーザ加工装置のレンズに使用される材質が使用できる。レーザ光源の種類によっても異なるが、ＣＯ₂レーザの場合はセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）が使用できる。透過率が高い点でセレン化亜鉛が好ましい。また、レーザ光源がＹＡＧレーザの場合はクラウンガラス、溶融石英等、ＬＤレーザの場合はクラウンガラス、合成石英等、エキシマレーザの場合は合成石英等が使用できる。

集塵体３０の側壁部１２には、吸引排出手段として、底部１３の吸引口１６から集塵体３０内に吸引された粉塵を排出するため、排気口１５が設けられている。排気口１５は排気ブロワ等の吸引排気装置（図示していない）に接続され、粉塵４２が集塵体３０から排出される。一般に、排出された粉塵４２はバグフィルタ等で回収される。排気口１５はどのような位置に設けられていても良く、複数設けられていても良い。通常、図１のように側壁部１２の高さ方向の中間点付近に設けられる。排気口１５の形状は特に制限はなく、断面円形状、断面楕円形状、断面矩形状でも良い。排気口１５近傍の気流が安定する断面円形状が好ましい。

集塵体３０の底部１３に設けられた吸引口１６は、レーザ光６を通過させる必要があるため、レーザ光６の光路上に位置していれば、底部１３のどの位置にあっても良い。操作性や後述する渦流発生手段を考慮すると底部１３の中央部が好ましい。吸引口１６の形状は特に制限はなく、断面円形状、断面楕円形状、断面矩形状でも良い。吸引口１６近傍の気流が安定する断面円形状が好ましい。

また、集塵体３０の底部１３には、吸引口１６の周囲からエアーを噴出させ、底部１３からシート材４１までの間にエアーカーテン１８を形成するエアーカーテン形成手段が備えられている。これにより吸引口１６から垂直方向にシート材４１に達するまでの領域をエアーカーテン１８で包囲することができる。エアーカーテン形成手段はどのようなものでも良いが、一般に、圧縮エアー供給装置等のエアー供給手段により、吸引口１６の周囲からシート材４１の方向にエアーを噴出させて行う。

好ましいエアーカーテン形成手段としては、図１に示すような構成である。即ち、底部１３の下側に吸引口１６の周囲に、シート材４１へ向けてエアーを噴射するように所定の間隔をおいて複数のエアー噴出孔１７が配設されている。エアー噴出孔１７から噴出したエアーにより、吸引口１６から垂直方向にシート材４１に達するまでの領域を包囲するエアーカーテン１８を形成することができる。エアー噴出孔１７の数は特に制限はなく、エアーカーテン１８が形成できる間隔で配設されていれば良い。

更に、集塵体３０の底部１３には、エアーカーテン１８の周囲を包囲する外周壁１９が備えられている。外周壁１９は別のカバー部材で形成されていても良いが、簡単な構成とするために底部１３を構成する部材により形成されている方が好ましい。例えば、図１に示すように、底部１３の下側の吸引口１６とエアー噴出孔１７を含む範囲が、集塵体３０の底面位置より窪んだ形状を有することにより、吸引口１６のある面より突出した外周壁１９がエアーカーテン１８の周囲を包囲するように形成されている。

外周壁１９の高さは特に制限はない。低過ぎるとエアーカーテン１８を十分包囲することができず、高過ぎると、エアーカーテン１８がシート材４１まで十分届かなかったり、吸引口１６から粉塵４２が吸引され難くなったりするので、通常０〜３０ｍｍ、好ましくは５〜１０ｍｍである。

上述のように本発明の集排塵装置の集塵体３０は、吸引口１６から垂直方向にシート材４１に達するまでの領域を包囲するエアーカーテン１８と、更にそのエアーカーテン１８の周囲を包囲する外周壁１９が形成されていることにより、吸引口１６からシート材４１の加工箇所７近傍が一つの空間化されている（加工空間という）。また、集塵体３０へのレーザ光６の入口を気密にすることで、集塵体３０の粉塵収集効率を高めるとともに、外部への開口を吸引口１６に限っている。これにより、外部の空気の流れの影響を受け難くすることができるため、集光レンズ５とともに集塵体３０を大型のシート材４１上で高速に移動させた場合であっても、集塵体３０内部の吸引による気流の乱れを防ぐことができ、シート材４１の加工箇所７で生じた粉塵を高精度に排除することができる。

また、本発明の集排塵装置は、図１に示すように、更に、集塵体３０の上壁部１１の下面側に、窓部１４を透過したレーザ光６の光路の側方を包囲し、且つレーザ光６が通過するように下端が開口された防塵室２０と、防塵室２０内を陽圧にするためにエアーを供給するエアー送入手段とを備えていることが好ましい。

防塵室２０及びエアー送入手段はどのようなものでも良く、例えば、図１に示したような構成とすることができる。即ち、集塵体３０の上壁部１１の下側に、窓部１４を含む範囲を気密に塞ぐように、レーザ光６の光路の側方を包囲するカバー部材によって、防塵室２０が配設されている。防塵室２０は窓部１４に直結していても良く、別の部材が間に配設されていても良い。防塵室２０の下端は、レーザ光６が通過するように開口部２１が形成されている。また、防塵室２０内を陽圧に保持するため、防塵室２０内にはエアー送入手段として、エアー送入孔２２が設けられている。防塵室２０内を陽圧に保持することにより、集塵体３０に収集された粉塵４２が窓部１４に付着することを防止することができ、レーザ光６の透過率が低下することを防止することができる。これにより、レーザ加工中に加工エネルギーが変動することを防ぎ、安定して高精度のレーザ加工を行うことができる。

エアー送入孔２２は防塵室２０内であればどのような位置に設けられていても良く、複数設けられていても良い。防塵室２０内の空気を上部から押し出して安定した陽圧状態にするため、防塵室２０の上部にエアー送入孔２２を設けるのが好ましい。防塵室２０は、レーザ光６の光路の側方を包囲していればどのような形状でも良く、例えば断面円形状、断面楕円形状、断面矩形状の筒状でも良い。粉塵が防塵室２０内に侵入し難いように、下端に向けて漸次縮径するコーン状であることが好ましい。

本発明の集排塵装置において、集塵体３０の底部１３からシート材４１の表面位置までの距離Ｌは特に制限はないが、距離Ｌが大きすぎると吸引口１６から粉塵４２が吸引され難くなるので、一般に、１〜１０ｍｍ、好ましくは、１〜３ｍｍである。距離Ｌが１〜３ｍｍであれば、吸引口１６近傍の加工空間が外部の空気の流れの影響をほとんど受けなくなるので、更に、高精度に粉塵を排除することができる。

本発明のレーザ加工用集排塵装置は、吸引排出手段による集塵体３０の底部１３の吸引口１６からの吸引及び側壁部１５の排出口１５からの排出までの吸引排出動作時において、集塵体３０内に渦流を発生させ、粉塵４２を含む気流を、排出口１５から渦流の上昇気流として排出させる渦流発生手段が設けられていることが好ましい。集塵体３０内に渦流を発生させることにより、集塵体３０が高速で移動する際に、移動する方向によって、吸引による気流に異方性が生じて集塵性能にバラつきが生じること防止することができる。これにより、更に、高精度に粉塵を排除することができる。

渦流発生手段は、どのような手段を用いても良い。エアーカーテン形成手段に用いるエアー噴出孔１７、及び／又は吸引排気手段に使用する排気口１５の配設仕様を調整して渦流を発生させることもでき、渦流を発生させるための別のエアー送入孔等を設けることもできる。別の部材が不要な点で、エアー噴出孔１７、及び／又は排気口１５の配設仕様を調整する方が好ましい。

図２は本発明の集排塵装置の渦流発生手段の好適態様の１例を説明するための図であり、図２（ａ）が集塵体３０のエアー噴出孔１７近傍の概略底面図であり、図２（ｂ）がその概略断面図である。図２（ａ）においては、集塵体３０の底部１３に設けられた吸引口１６の周囲に配設されたエアー噴出孔１７を集塵体３０の下面側から示し、エアー噴出孔１７の配設方向を示すため、エアー噴出孔１７の内部の形状を破線で示している。また、図２（ｂ）においては、図２（ａ）のラインＥで切断した場合の断面で、奥側の底部１３の内部にあるエアー噴出孔１７を破線で示している。

図示の通り、複数のエアー噴出孔１７は円形状Ｃをなすように配置され、各エアー噴出孔１７（図２（ａ）においては１２個）は円形状Ｃを描いたとき、その接線Ｄ方向の略同一方向に所定角度Ｒをつけて角度付けされて配設されている。これにより、エアー噴出孔１７から噴出されたエアーは円形状Ｃの周方向に角度をもってシート材４１に反射して集塵体３０に吸引口１６から吸引される。吸引された気流は、周方向の角度をもっているので、集塵体３０内で渦流の上昇気流となり、排出口１５から排出されることになる。角度Ｒは、安定したエアーカーテンを形成し、集塵体３０の内部に吸引された気流が、渦流の上昇気流になるように調整されていれば、特に制限はない。一般に、０〜４５度、好ましくは１０〜２０度である。

図３は本発明の集排塵装置の渦流発生手段の好適態様の別の１例を説明するための図であり、図３（ａ）が集塵体３０の排気口１５の位置における概略横断面図であり、図３（ｂ）が集塵体３０の内部を示すために、集塵体３０を縦方向に切断した概略斜視図である。図３（ａ）（ｂ）においては、集塵体３０の側壁部１２は、円筒状に形成されている。側壁部１２には、吸引排気手段として排気口１５が２個設けられており、各排気口１５は、集塵体３０の側壁部１２の接線Ｆ方向に配設されている。即ち、排気口１５から排出される気流の排出方向が側壁部１２の接線Ｆ方向に設定されている。これにより、吸引口１６から吸引された粉塵４２を含む気流は集塵体３０の側壁部１２に沿って流れるので、渦流の上昇気流を形成して、排気口１５から排気される。排気口１５は１個でも良いが、効率的に排気されるように、側壁部１２に複数箇所設けられ、粉塵４２を含む気流が複数の排出口１５から行われるのが好ましい。バランス良く渦流が発生するように、等間隔で排出口１５が配設されるのが好ましい。多く配設すると集塵体３０の重量が大きくなるので、図３に示したように２個配設するのが特に好ましい。

本発明のレーザ加工用集排塵装置の使用時において、エアー送入孔やエアー噴出孔のエアー噴出量、及び吸引排気手段として排気口からの排気量は、レーザ光の光路が確保され、シート材上の加工箇所で発生した粉塵を効率的に排除できるように調節されていれば特に制限はない。エアー送入手段としてエアー送入孔２２のエアー送入量は、一般に０．０１〜１ｍ³／ｍｉｎ、好ましくは０．１〜０．５ｍ³／ｍｉｎであり、エアーカーテン形成手段としてエアー噴出孔１７のエアー噴出量は、一般に０．０１〜１ｍ³／ｍｉｎ、好ましくは０．１〜０．５ｍ³／ｍｉｎであり、排気口１５からの排気量は、一般に１〜５ｍ³／ｍｉｎ、好ましくは０．２〜１ｍ³／ｍｉｎである。本発明の集排塵装置の使用時における好適な圧力バランスを以下に説明する。

図４は本発明のレーザ加工用集排塵装置の使用時における集塵体内及びその周囲の好適な圧力バランスを説明するための概略断面図である。Ｐa、Ｐg、Ｐc/i、Ｐc/o、Ｐc/u、Ｐb、Ｐv、はそれぞれ、指示線の先の黒丸で示した地点における圧力を示す。即ち、Ｐaは大気圧、Ｐgは集塵体３０とシート材４１の隙間の圧力、Ｐc/iは外周壁１９に包囲された加工空間の中央部の圧力（吸引口１６の中心点付近から垂直方向下側）の圧力、Ｐc/oは加工空間の外側（外周壁１９付近）の圧力、Ｐc/uは、集塵体３０内における加工空間の上部の圧力、Ｐbは防塵室２０内の圧力、Ｐvは排気口１５内の圧力を示している。

本発明のレーザ加工用集排塵装置の使用時、即ち、集塵体３０がシート材４１上方を水平方向に移動している時、各地点における圧力は、下記式（Ｉ）及び（ＩＩ）の関係が両方とも成立していることが好ましい。

Ｐ_a＜Ｐ_g＜Ｐ_c/i＜Ｐ_c/o （Ｉ）
Ｐ_v＜Ｐ_c/u＜Ｐ_b＜Ｐ_c/i （ＩＩ）

このような圧力バランスであれば、加工空間内で生じた粉塵は、外部の空気の影響をほとんど受けずに、集塵体３０内に吸引され、吸引された粉塵は、防塵室２０内には侵入せず、排気口から排出されるようにすることができる。

なお、本発明は上記の実施の形態の構成及び実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々変形が可能である。

本発明のレーザ加工用集排塵装置を使用することにより、大型のシート材をレーザ加工する場合であって、光学系の移動速度を高めても、粉塵を高精度に排除することができ、高精度な微細加工をすることができるので。高品質のＰＤＰ用光学フィルタ等の生産性を向上できる。

５ 集光レンズ
６ レーザ光
７ 加工箇所
１１ 上壁部
１２ 側壁部
１３ 底部
１４ 窓部
１５ 排気口
１６ 吸引口
１７ エアー噴出孔
１８ エアーカーテン
１９ 外周壁
２０ 防塵室
２１ 開口部
２２ エアー送入孔
３０ 集塵体
４０ テーブル
４１ シート材
４２ 粉塵

Claims (10)

1. レーザ光の照射により平板状被加工物を加工するレーザ加工装置の加工作業空間に設置され前記加工により生じる粉塵の飛散を防止すると共に粉塵の排出を行う集排塵装置において、
   前記レーザ加工作業箇所を囲う側壁部、該側壁部の上部開口を密閉遮蔽すると共に前記レーザ光の透過を許容する窓部を有する上壁部及び前記平板状被加工物の加工箇所に対向する位置に開口部を有する底部を有する集塵体と、
   前記集塵体の底部に設けられた開口部から前記粉塵を吸引し、前記集塵体の側壁部に設けられた排出口から前記粉塵を排出する吸引排出手段と、
   前記集塵体の底部の開口部の周囲からエアーを噴出させ、前記底部から前記平板状被加工物までの間にエアーカーテンを形成するエアーカーテン形成手段と、
   前記エアーカーテンの周囲を包囲する外周壁と、
   を含むことを特徴とするレーザ加工用集排塵装置。
2. 前記エアーカーテン形成手段は、
   前記集塵体の底部開口部の周囲に所定間隔をおいて配設した複数のエアー噴出孔を有し、該エアー噴出孔からエアーを噴射することで前記エアーカーテンを形成することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工用集排塵装置。
3. 前記集塵体の上壁部下面側に、前記窓部を透過したレーザ光の光路の側方を包囲し、且つレーザ光が通過するように下端が開口された内部防塵室と、
   該防塵室内を陽圧にするために前記防塵室内にエアーを供給するエアー送入手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ加工用集排塵装置。
4. 前記集塵体の底部から前記平板状被加工物の表面位置までの距離が、１〜３ｍｍである請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ加工用集排塵装置。
5. 前記集塵体には、前記吸引排出手段の吸引動作時に前記集塵体に渦流を生ぜしめ、前記粉塵の排出口からの排出を渦流の気流として行わしめる渦流発生手段が設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ加工用集排塵装置。
6. 前記複数のエアー噴出孔は、略円形状をなすように配置され、
   前記渦流発生手段は、
   前記複数のエアー噴出孔をそれぞれ前記略円形状の接線方向の略同一方向に所定角度で角度付けすることで構成したことを特徴とする請求項５に記載のレーザ加工用集排塵装置。
7. 前記集塵体の側壁部は、略円筒状に形成され、
   前記渦流発生手段は、
   前記吸引排出手段による前記集塵体の排出口からの前記粉塵の排出方向が前記集塵体の側壁部の接線方向となるように設定することで構成されたことを特徴とする請求項５又は６に記載のレーザ加工用集排塵装置。
8. 前記集塵体の排出口は、前記側壁部に複数箇所設けられ、前記粉塵の排出は、それら複数の排出口から行われることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のレーザ加工用集排塵装置。
9. 前記防塵室が、下端に向けて漸次縮径するコーン状であることを特徴とする請求項３〜８のいずれか１項に記載のレーザ加工用集排塵装置。
10. 前記窓部の材料が、セレン化亜鉛である請求項１〜９のいずれか１項に記載のレーザ加工用集排塵装置。

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