JP2019098355A - 長尺フィルムのレーザ加工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】生産性の高い長尺フィルムのレーザ加工方法を提供する。【解決手段】本発明に係るレーザ加工方法は、長尺フィルムＦを長手方向に連続的に搬送しながら、ガルバノスキャナ１３の偏向動作によって長尺フィルムにレーザ光Ｌを走査しながら照射することで、長尺フィルムを切断する工程を含み、制御装置３によって、予め設定された所望する長尺フィルムの切断形状と、ロータリーエンコーダ２を用いて演算した長尺フィルムの搬送速度とに基づき、ガルバノスキャナの偏向動作を制御する、ことを特徴とする。【選択図】 図１
Description
本発明は、光学フィルム等の長尺フィルムをレーザ光を用いて切断加工するレーザ加工方法に関する。特に、本発明は、生産性の高い長尺フィルムのレーザ加工方法に関する。
近年、偏光フィルム等の光学フィルムは、テレビやパーソナルコンピュータに用いられるのみならず、スマートフォン、スマートウォッチ、車載ディスプレイなど、多種多様のディスプレイ用途に用いられている。
このため、光学フィルムに要求される形状は、複雑化、自由形状化しており、高い寸法精度も必要とされている。光学フィルム以外の各種フィルムについても同様のニーズがある。
このため、光学フィルムに要求される形状は、複雑化、自由形状化しており、高い寸法精度も必要とされている。光学フィルム以外の各種フィルムについても同様のニーズがある。
矩形以外の各種形状に切断加工する異形加工の方法として、エンドミル加工、打ち抜き加工、倣い加工、レーザ加工等が知られている。
これら各種の異形加工方法のうち、レーザ加工方法は、形状の複雑化・自由形状化に対応し易い上、高い寸法精度を得やすく、加工品質にも優れるという優れた利点を有する。
これら各種の異形加工方法のうち、レーザ加工方法は、形状の複雑化・自由形状化に対応し易い上、高い寸法精度を得やすく、加工品質にも優れるという優れた利点を有する。
フィルムのレーザ加工方法としては、例えば、枚葉状のフィルムをＸＹ２軸ステージに載置して吸着固定し、ＸＹ２軸ステージを駆動することで、レーザ光に対するフィルムのＸＹ２次元平面上での相対的な位置を変更することが考えられる。また、枚葉状のフィルムの位置を固定し、ガルバノスキャナやポリゴンスキャナを用いてレーザ光源から発振したレーザ光を偏向させることで、フィルムに照射されるレーザ光のＸＹ２次元平面上での位置を変更することも考えられる。さらには、上記のＸＹ２軸ステージを用いたフィルムの走査と、ガルバノスキャナ等を用いたレーザ光の走査との双方を併用することも考えられる。
しかしながら、上記のような枚葉状のフィルムを用いたレーザ加工方法の場合、フィルムをＸＹ２軸ステージの所定位置に載置する時間や、レーザ加工後のフィルムをＸＹ２軸ステージから取り出して回収する時間が必要である。また、枚葉状のフィルムをＸＹ２軸ステージに吸着固定する時間や、吸着固定を解除する時間も必要である。このため、十分に高い生産性が得られない。
しかしながら、上記のような枚葉状のフィルムを用いたレーザ加工方法の場合、フィルムをＸＹ２軸ステージの所定位置に載置する時間や、レーザ加工後のフィルムをＸＹ２軸ステージから取り出して回収する時間が必要である。また、枚葉状のフィルムをＸＹ２軸ステージに吸着固定する時間や、吸着固定を解除する時間も必要である。このため、十分に高い生産性が得られない。
生産性を高めるには、上記のような枚葉状のフィルムを用いずに、ロール状に巻回された長尺フィルムを用い、いわゆるロール・トゥー・ロール方式によって長尺フィルムを搬送し、ガルバノスキャナ等を用いてレーザ光源から発振したレーザ光を偏向させることで、長尺フィルムに照射されるレーザ光のＸＹ２次元平面上での位置を変更することも考えられる。
ロール・トゥー・ロール方式を用いた長尺フィルムのレーザ加工方法としては、例えば、特許文献１に記載の方法が提案されている。
特許文献１に記載の方法では、長尺フィルム（ワーク４０）の所定のエリアをワーク搬送装置３０によって加工テーブル２０の吸着位置に搬送し、加工テーブル２０上に吸着固定した後、ガルバノスキャナ１５を用いて長尺フィルムにレーザ加工を行う。レーザ加工が完了したら、加工テーブル２０の吸着固定を解除し、ワーク搬送装置３０によって次のエリアを加工テーブル２０の吸着位置に搬送し、上記と同じ動作を行う（特許文献１の段落００３４、図１等）。
すなわち、特許文献１に記載の方法は、長尺フィルムの搬送・停止を交互に繰り返す間欠搬送を行い、停止位置で長尺フィルムを吸着固定し、ガルバノスキャナを用いてレーザ加工を行う方法である。
特許文献１に記載の方法では、長尺フィルム（ワーク４０）の所定のエリアをワーク搬送装置３０によって加工テーブル２０の吸着位置に搬送し、加工テーブル２０上に吸着固定した後、ガルバノスキャナ１５を用いて長尺フィルムにレーザ加工を行う。レーザ加工が完了したら、加工テーブル２０の吸着固定を解除し、ワーク搬送装置３０によって次のエリアを加工テーブル２０の吸着位置に搬送し、上記と同じ動作を行う（特許文献１の段落００３４、図１等）。
すなわち、特許文献１に記載の方法は、長尺フィルムの搬送・停止を交互に繰り返す間欠搬送を行い、停止位置で長尺フィルムを吸着固定し、ガルバノスキャナを用いてレーザ加工を行う方法である。
特許文献１に記載の方法によれば、枚葉状のフィルムを用いる場合に比べて、ＸＹ２軸ステージへの載置・取り出しに要する時間が不要になる他、ＸＹ２軸ステージによるレーザ光の走査ではなく、ガルバノスキャナによってレーザ光を走査するため、レーザ加工に要する時間が短縮され、生産性を高めることができる。
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、長尺フィルムの搬送・停止を交互に繰り返す間欠搬送を用いるため、停止させずに連続的に搬送する場合に比べて、長尺フィルムの搬送に時間が掛かる。また、長尺フィルムを吸着固定する時間や、吸着固定を解除する時間が必要な点は、前述の枚葉状のフィルムを用いる場合と同様である。
このため、更に生産性の高いレーザ加工方法が望まれている。
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、長尺フィルムの搬送・停止を交互に繰り返す間欠搬送を用いるため、停止させずに連続的に搬送する場合に比べて、長尺フィルムの搬送に時間が掛かる。また、長尺フィルムを吸着固定する時間や、吸着固定を解除する時間が必要な点は、前述の枚葉状のフィルムを用いる場合と同様である。
このため、更に生産性の高いレーザ加工方法が望まれている。
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、生産性の高い長尺フィルムのレーザ加工方法を提供することを課題とする。
前記課題を解決するため、本発明者は鋭意検討した結果、ロール・トゥー・ロール方式によって長尺フィルムを搬送する場合に、例えば、搬送ロール間の長尺フィルムの張力を一定以上の大きさに設定することで、たとえ吸着固定しなくても、切断形状の寸法精度を損なうことなくレーザ加工を行うことができることを見出した。吸着固定が不要であれば、レーザ加工を行う際に長尺フィルムを停止させることなく連続的に搬送することが可能である。本発明者は、長尺フィルムを連続的に搬送する場合、長尺フィルムの搬送速度を用いれば、所望する長尺フィルムの切断形状が得られるようにガルバノスキャナの偏向動作を制御可能であることに着眼し、本発明を完成した。
すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、長尺フィルムを長手方向に連続的に搬送しながら、ガルバノスキャナの偏向動作によって前記長尺フィルムにレーザ光を走査しながら照射することで、前記長尺フィルムを切断する工程を含み、予め設定された所望する前記長尺フィルムの切断形状と、前記長尺フィルムの搬送速度とに基づき、前記ガルバノスキャナの偏向動作を制御する、ことを特徴とする長尺フィルムのレーザ加工方法を提供する。
すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、長尺フィルムを長手方向に連続的に搬送しながら、ガルバノスキャナの偏向動作によって前記長尺フィルムにレーザ光を走査しながら照射することで、前記長尺フィルムを切断する工程を含み、予め設定された所望する前記長尺フィルムの切断形状と、前記長尺フィルムの搬送速度とに基づき、前記ガルバノスキャナの偏向動作を制御する、ことを特徴とする長尺フィルムのレーザ加工方法を提供する。
長尺フィルムが停止している場合には、単に、所望する長尺フィルムの切断形状が得られるように（所望する切断箇所にレーザ光が走査されるように）、ガルバノスキャナの偏向動作を制御すればよい。これに対し、長尺フィルムが搬送されている場合には、ガルバノスキャナの偏向動作によってレーザ光が走査されると同時に、長尺フィルムの位置が搬送速度に応じて変化する。すなわち、ガルバノスキャナの偏向動作によるレーザ光の走査速度と、長尺フィルムの搬送速度との合成速度に応じて、長尺フィルム上でのレーザ光の走査位置が決まることになる。
本発明によれば、予め設定された所望する長尺フィルムの切断形状と、長尺フィルムの搬送速度とに基づき、ガルバノスキャナの偏向動作が制御される。換言すれば、ガルバノスキャナの偏向動作によるレーザ光の走査速度と、長尺フィルムの搬送速度との合成速度によって決まる長尺フィルム上でのレーザ光の走査位置が、所望する長尺フィルムの切断形状（所望する切断箇所）に合致するように、ガルバノスキャナの偏向動作が制御されることになる。このため、長尺フィルムを長手方向に連続的に搬送しながら長尺フィルムを所望する切断形状に切断することが可能である。
本発明によれば、レーザ加工の際に長尺フィルムを停止させずに連続的に搬送するため、長尺フィルムの搬送に要する時間が短縮される。また、長尺フィルムを吸着固定する時間や、吸着固定を解除する時間が不要である。このため、長尺フィルムのレーザ加工の生産性を高めることが可能である。
本発明によれば、予め設定された所望する長尺フィルムの切断形状と、長尺フィルムの搬送速度とに基づき、ガルバノスキャナの偏向動作が制御される。換言すれば、ガルバノスキャナの偏向動作によるレーザ光の走査速度と、長尺フィルムの搬送速度との合成速度によって決まる長尺フィルム上でのレーザ光の走査位置が、所望する長尺フィルムの切断形状（所望する切断箇所）に合致するように、ガルバノスキャナの偏向動作が制御されることになる。このため、長尺フィルムを長手方向に連続的に搬送しながら長尺フィルムを所望する切断形状に切断することが可能である。
本発明によれば、レーザ加工の際に長尺フィルムを停止させずに連続的に搬送するため、長尺フィルムの搬送に要する時間が短縮される。また、長尺フィルムを吸着固定する時間や、吸着固定を解除する時間が不要である。このため、長尺フィルムのレーザ加工の生産性を高めることが可能である。
本発明において、長尺フィルムの搬送速度としては、予め設定された設定値を用いることも可能である。
しかしながら、前記長尺フィルムの搬送速度を測定し、前記所望する前記長尺フィルムの切断形状と、前記測定した前記長尺フィルムの搬送速度とに基づき、前記ガルバノスキャナの偏向動作を制御することが好ましい。
しかしながら、前記長尺フィルムの搬送速度を測定し、前記所望する前記長尺フィルムの切断形状と、前記測定した前記長尺フィルムの搬送速度とに基づき、前記ガルバノスキャナの偏向動作を制御することが好ましい。
上記の好ましい方法によれば、実際に測定した長尺フィルムの搬送速度を用いてガルバノスキャナの偏向動作を制御するため、搬送速度の設定値を用いる場合に比べて、長尺フィルム上でのレーザ光の走査位置が、所望する長尺フィルムの切断形状（所望する切断箇所）に精度良く合致し、切断形状の寸法精度が高まることを期待できる。すなわち、実際の搬送速度は、設定値に対して変動し得るため、変動によって生じる誤差分が考慮されたり寸法精度の高い切断が可能である。
本発明によれば、長尺フィルムのレーザ加工の生産性を高めることが可能である。
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態に係る長尺フィルムのレーザ加工方法について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るレーザ加工方法に用いるレーザ加工装置の配置状態の一例を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示すレーザ加工装置の加工ヘッドの内部構成を模式的に示す平面図である。なお、図１及び図２において、矢符Ｘは長尺フィルムＦの幅方向（長尺フィルムＦの面内において長手方向に直交する方向）、矢符Ｙは長尺フィルムＦの長手方向（搬送方向）、矢符Ｚは長尺フィルムＦの法線方向を意味する。
図１に示すように、本実施形態のレーザ加工装置１００は、加工ヘッド１と、ロータリーエンコーダ２と、制御装置３とを備えている。
図１は、本発明の一実施形態に係るレーザ加工方法に用いるレーザ加工装置の配置状態の一例を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示すレーザ加工装置の加工ヘッドの内部構成を模式的に示す平面図である。なお、図１及び図２において、矢符Ｘは長尺フィルムＦの幅方向（長尺フィルムＦの面内において長手方向に直交する方向）、矢符Ｙは長尺フィルムＦの長手方向（搬送方向）、矢符Ｚは長尺フィルムＦの法線方向を意味する。
図１に示すように、本実施形態のレーザ加工装置１００は、加工ヘッド１と、ロータリーエンコーダ２と、制御装置３とを備えている。
加工ヘッド１は、レーザ光源１１と、光学素子１２と、ガルバノスキャナ１３とを具備する。具体的には、図１に示す加工ヘッド１の筐体内に、レーザ光源１１と、光学素子１２と、ガルバノスキャナ１３とが内蔵されている。
レーザ光源１１としては、例えば、赤外域の波長を有するレーザ光Ｌをパルス発振するレーザ光源が用いられる。好ましくは、レーザ光源１１からパルス発振するレーザ光Ｌの波長が５μｍ以上１１μｍ以下であるＣＯレーザ光源（発振波長：５μｍ）や、ＣＯ２レーザ光源（発振波長：９．３〜１０．６μｍ）が用いられる。ＣＯレーザ光源を用いる場合には、レーザ光Ｌの光路を窒素等の不活性ガスでパージしてもよい。
光学素子１２は、レーザ光Ｌのパワー（強度）を制御するための音響光学素子（ＡＯＭ）や、レーザ光Ｌのビームサイズを調整するためのエキスパンダ、レーザ光Ｌの空間ビームプロファイルを平坦化するためのホモジナイザ等、種々の光学部品から構成されている。
レーザ光源１１から発振され、光学素子１２を通ったレーザ光Ｌは、ガルバノスキャナ１３で反射して偏向し、長尺フィルムＦに照射される。具体的には、図１に示す加工ヘッド１の筐体の下面には開口部（図示せず）が設けられており、ガルバノスキャナ１３で反射して偏向したレーザ光Ｌは、この開口部を介して長尺フィルムＦに照射される。
本実施形態のガルバノスキャナ１３は、可動レンズ１３１と、集光レンズ１３２と、第１ガルバノミラー１３３と、第２ガルバノミラー１３４とを具備する。
本実施形態のガルバノスキャナ１３は、可動レンズ１３１と、集光レンズ１３２と、第１ガルバノミラー１３３と、第２ガルバノミラー１３４とを具備する。
可動レンズ１３１は、レーザ光Ｌの光軸方向（図２に示す例では、長尺フィルムＦの幅方向であるＸ方向）に変位可能なレンズである。可動レンズ１３１が変位することで、集光レンズ１３２で集光されるレーザ光Ｌの焦点位置が変動することになる。
第１ガルバノミラー１３３は、ミラー部１３３ａとガルバノモータ１３３ｂとを具備し、ガルバノモータ１３３ｂによってミラー部１３３ａが長尺フィルムＦの法線方向（Ｚ方向）周りに揺動する。第２ガルバノミラー１３４は、ミラー部１３４ａとガルバノモータ１３４ｂとを具備し、ガルバノモータ１３４ｂによってミラー部１３４ａが長尺フィルムＦの幅方向（Ｘ方向）周りに揺動する。
ガルバノスキャナ１３に入射したレーザ光Ｌは、可動レンズ１３１及び集光レンズ１３２を通った後、第１ガルバノミラー１３３のミラー部１３３ａ及び第２ガルバノミラー１３４のミラー部１３４ａで順次反射して偏向し、長尺フィルムＦに照射される。前述のように、第１ガルバノミラー１３３のミラー部１３３ａ及び第２ガルバノミラー１３４のミラー部１３４ａは揺動するため、レーザ光Ｌの偏向方向はミラー部１３３ａ及びミラー部１３４ａの揺動角度に応じて逐次変化し、長尺フィルムＦ上で（長尺フィルムＦの幅方向（Ｘ方向）及び長手方向（Ｙ方向）から形成されるＸＹ２次元平面上で）走査されることになる。この際、レーザ光Ｌの何れの走査位置でもレーザ光Ｌのスポット径が均一となるように、ミラー部１３３ａ及びミラー部１３４ａの揺動角度に応じて可動レンズ１３１が変位するように制御される。
ガルバノスキャナ１３によって長尺フィルムＦ上で走査され照射されるレーザ光Ｌの照射方向が長尺フィルムＦの法線方向から外れると（レーザ光Ｌが長尺フィルムＦの法線方向に対して斜めから照射されると）、長尺フィルムＦの切断端面がテーパ状になる。切断端面が過度にテーパ状になることを抑制するには、レーザ光Ｌの入射角（レーザ光Ｌの照射方向と長尺フィルムＦの法線方向との成す角度）が２０°以下となるようにガルバノスキャナ１３の偏向動作を制御することが好ましく、更に好ましくは１５°以下とされる。
なお、本実施形態のように、可動レンズ１３１、集光レンズ１３２、第１ガルバノミラー１３３及び第２ガルバノミラー１３４を具備するガルバノスキャナ１３としては、例えば、Ｒａｙｌａｓｅ社製「３Ｄガルバノスキャナ」、Ｓｃａｎｌａｂ社製「レーザスキャニングシステム」、Ｙ．Ｅ．ｄａｔａ社製「ガルバノスキャナシステム」、Ａｒｇｅｓ社製「ガルバノスキャンヘッドシステム」のような市販の装置を用いることも可能である。
また、本実施形態のガルバノスキャナ１３に代えて、集光レンズ１３２、第１ガルバノミラー１３３及び第２ガルバノミラー１３４を具備する（可動レンズ１３１を具備しない）ガルバノスキャナを用いることも可能である。このようなガルバノスキャナとしては、例えば、Ｒａｙｌａｓｅ社製「２Ｄガルバノスキャナ」のような市販の装置を用いることも可能である。可動レンズ１３１を具備しないガルバノスキャナを用いる場合には、このガルバノスキャナと長尺フィルムＦとの間に、テレセントリックｆθレンズを配置することが好ましい。可動レンズ１３１を具備しないガルバノスキャナから入射し、テレセントリックｆθレンズから出射したレーザ光Ｌは、長尺フィルムＦの何れの走査位置においても、長尺フィルムＦの法線方向から長尺フィルムＦ上に照射されると共に、何れの走査位置においても、均一なスポット径で照射されることになる。
長尺フィルムの幅方向（Ｘ方向）の寸法が小さい（例えば、≦６０ｍｍ）場合には、可動レンズ１３１を具備しないガルバノスキャナとテレセントリックｆθレンズとを用いることが好ましい。何れの走査位置においても、長尺フィルムＦの法線方向から長尺フィルムＦ上にレーザ光が照射されるため、法線方向から斜めに照射されることに伴うスポット径（長尺フィルムＦの表面に沿ったスポット径）の変動が生じないからである。一方、長尺フィルムの幅方向（Ｘ方向）の寸法が大きい（例えば、＞６０ｍｍ）場合には、テレセントリックｆθレンズを用いることが現実的ではなくなるため、本実施形態のような可動レンズ１３１を具備するガルバノスキャナ１３を用いることが好ましい。同じ搬送ラインで幅方向の寸法が大きく異なる長尺フィルムＦが搬送される場合には、可動レンズ１３１を具備しないガルバノスキャナとテレセントリックｆθレンズとを用いたレーザ加工装置と、本実施形態のような可動レンズ１３１を具備するガルバノスキャナ１３を用いたレーザ加工装置１００とを併設することも考えられる。
ロータリーエンコーダ２は、例えば、長尺フィルムＦを搬送する搬送ロールＲ１の回転軸に取り付けられ、搬送ローラＲ１の回転位置を検出して制御装置３に逐次出力する。
制御装置３は、ガルバノスキャナ１３の偏向動作を制御する。具体的には、制御装置３には、所望する長尺フィルムＦの切断形状が予め入力される。また、制御装置３には、前述のように、搬送ロールＲ１の回転位置が逐次入力され、制御装置３は、この入力された回転位置に基づき算出した回転速度と搬送ロールＲ１の直径とによって搬送ロールＲ１の周速度を演算し、この搬送ロールＲ１の周速度を長尺フィルムＦの搬送速度とする。制御装置３は、入力された所望する長尺フィルムＦの切断形状と、演算した長尺フィルムＦの搬送速度とに基づき、ガルバノスキャナ１３の偏向動作を制御する。具体的には、制御装置３は、ガルバノスキャナ１３の偏向動作によるレーザ光Ｌの走査速度と、長尺フィルムＦの搬送速度との合成速度によって決まる長尺フィルムＦ上でのレーザ光Ｌの走査位置が、所望する長尺フィルムＦの切断形状（所望する切断箇所）に合致するように、ガルバノスキャナ１３の偏向動作を制御する。制御装置３は、上記の制御を行うための制御信号を第１ガルバノミラー１３３のガルバノモータ１３３ｂ及び第２ガルバノミラー１３４のガルバノモータ１３４ｂに出力する。また、レーザ光Ｌの何れの走査位置でもレーザ光Ｌのスポット径が均一となるように、ミラー部１３３ａ及びミラー部１３４ａの揺動角度に応じて可動レンズ１３１を変位させるための制御信号を可動レンズ１３１を変位させるための駆動機構（図示せず）に出力する。
また、制御装置３は、レーザ光源１１に対して制御信号を出力し、レーザ光源１１から発振されるレーザ光Ｌのオン／オフのタイミング、繰り返し周波数、及びパワーの設定を制御する。
また、制御装置３は、レーザ光源１１に対して制御信号を出力し、レーザ光源１１から発振されるレーザ光Ｌのオン／オフのタイミング、繰り返し周波数、及びパワーの設定を制御する。
以下、上記の構成を有するレーザ加工装置１００を用いた本実施形態に係るレーザ加工方法について説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るレーザ加工方法は、長尺フィルムＦを搬送ロールＲ１、Ｒ２間で長手方向（Ｙ方向）に連続的に搬送しながら、ガルバノスキャナ１３の偏向動作によって長尺フィルムＦにレーザ光Ｌを走査しながら照射することで、長尺フィルムＦを切断する工程を含んでいる。この際、搬送ロールＲ１、Ｒ２間の長尺フィルムＦの張力を一定以上の大きさにするために、搬送方向下流側に位置する搬送ロールＲ１の回転速度を搬送方向上流側に位置する搬送ロールＲ２の回転速度よりも若干大きく設定することが好ましい。また、長尺フィルムＦの搬送時のばたつき等の外乱を抑制して安定した切断を行うために、連続的な搬送が可能な程度に長尺フィルムＦを吸着する吸着手段を設けても良い。また、この際、制御装置３が、予め設定された所望する長尺フィルムＦの切断形状と、長尺フィルムＦの搬送速度（本実施形態ではロータリーエンコーダ２が検出した回転位置を用いて演算した搬送速度）とに基づき、ガルバノスキャナ１３の偏向動作を制御する。長尺フィルムＦの切断形態としては、フルカットに限るものではなく、ハーフカットにすることも可能である。
図１に示すように、本実施形態に係るレーザ加工方法は、長尺フィルムＦを搬送ロールＲ１、Ｒ２間で長手方向（Ｙ方向）に連続的に搬送しながら、ガルバノスキャナ１３の偏向動作によって長尺フィルムＦにレーザ光Ｌを走査しながら照射することで、長尺フィルムＦを切断する工程を含んでいる。この際、搬送ロールＲ１、Ｒ２間の長尺フィルムＦの張力を一定以上の大きさにするために、搬送方向下流側に位置する搬送ロールＲ１の回転速度を搬送方向上流側に位置する搬送ロールＲ２の回転速度よりも若干大きく設定することが好ましい。また、長尺フィルムＦの搬送時のばたつき等の外乱を抑制して安定した切断を行うために、連続的な搬送が可能な程度に長尺フィルムＦを吸着する吸着手段を設けても良い。また、この際、制御装置３が、予め設定された所望する長尺フィルムＦの切断形状と、長尺フィルムＦの搬送速度（本実施形態ではロータリーエンコーダ２が検出した回転位置を用いて演算した搬送速度）とに基づき、ガルバノスキャナ１３の偏向動作を制御する。長尺フィルムＦの切断形態としては、フルカットに限るものではなく、ハーフカットにすることも可能である。
本実施形態に係るレーザ加工方法で切断対象となる長尺フィルムＦとしては、プラスチックフィルムを例示できる。プラスチックフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリル樹脂、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ウレタン樹脂、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、エチレン−酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ポリアミド（ＰＡ）、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、液晶ポリマー、各種樹脂製発泡体などのプラスチック材料で形成された単層フィルム、又は複数の層からなる積層フィルムを例示できる。
本実施形態に係るレーザ加工方法で切断対象とする長尺フィルムＦは、照射されるレーザ光Ｌの波長に対して１５％以上の吸収率を有することが好ましい。
本実施形態に係るレーザ加工方法で切断対象とする長尺フィルムＦは、照射されるレーザ光Ｌの波長に対して１５％以上の吸収率を有することが好ましい。
プラスチックフィルムが複数の層からなる積層フィルムである場合、層間に、アクリル粘着剤、ウレタン粘着剤、シリコーン粘着剤などの各種粘着剤や、接着剤が介在してもよい。
また、表面に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕなどの導電性の無機膜が形成されていてもよい。
本実施形態に係るレーザ加工方法は、特にディスプレイに用いられる偏光フィルムや位相差フィルム等の各種光学フィルムに好適に用いられる。
長尺フィルムＦの厚みは、好ましくは、２０〜５００μｍとされる。
また、表面に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕなどの導電性の無機膜が形成されていてもよい。
本実施形態に係るレーザ加工方法は、特にディスプレイに用いられる偏光フィルムや位相差フィルム等の各種光学フィルムに好適に用いられる。
長尺フィルムＦの厚みは、好ましくは、２０〜５００μｍとされる。
本実施形態に係るレーザ加工方法において、制御装置３は、レーザ光Ｌの長尺フィルムＦ上でのスポット径よりもレーザ光Ｌのショットピッチが小さくなるように、ガルバノスキャナ１３を制御する。ショットピッチは、レーザ光Ｌの走査速度（レーザ光Ｌと長尺フィルムＦとの相対的な移動速度）を繰り返し周波数（単位時間当たりに発振されるレーザ光Ｌのパルス数に相当）で除算した値であり、あるパルス発振で照射されたレーザ光Ｌと次のパルス発振で照射されたレーザ光Ｌとの間隔を意味する。
なお、本実施形態に係るレーザ加工方法において、長尺フィルムＦを搬送ロールＲ１、Ｒ２間で長手方向（Ｙ方向）に搬送する際、長尺フィルムＦが幅方向（Ｘ方向）に蛇行する可能性もある。この蛇行の影響を抑制するには、長尺フィルムＦのエッジを検出するセンサ（例えば、光学式や超音波式のセンサ）を設け、このセンサで検出した長尺フィルムＦのエッジ位置を制御装置３に逐次入力し、この入力されるエッジ位置も用いて、制御装置３によってガルバノスキャナ１３の偏向動作を制御すればよい。具体的には、制御装置３が、ガルバノスキャナ１３の偏向動作によるレーザ光Ｌの走査速度及び長尺フィルムＦの搬送速度の合成速度と、長尺フィルムＦのエッジ位置とによって決まる長尺フィルムＦ上でのレーザ光Ｌの走査位置が、所望する長尺フィルムＦの切断形状（所望する切断箇所）に合致するように、ガルバノスキャナ１３の偏向動作を制御すればよい。
以下、本実施形態（実施例）、比較例及び参考例に係るレーザ加工方法の生産性を評価した結果の一例について説明する。
生産性の評価に際しては、何れのレーザ加工方法についても、切断加工前のフィルムの幅方向（Ｘ方向）に１３０ｍｍで、長手方向（Ｙ方向）に７０ｍｍの略矩形のスマートフォン用の光学フィルムを１サイクル当たり６つ切断加工して形成することとし、各レーザ加工方法を適用した場合のサイクルタイムを算出した。
生産性の評価に際しては、何れのレーザ加工方法についても、切断加工前のフィルムの幅方向（Ｘ方向）に１３０ｍｍで、長手方向（Ｙ方向）に７０ｍｍの略矩形のスマートフォン用の光学フィルムを１サイクル当たり６つ切断加工して形成することとし、各レーザ加工方法を適用した場合のサイクルタイムを算出した。
図３は、実施例、比較例及び参考例に係るレーザ加工方法の１サイクルの概略フローを示す図である。図３（ａ）は、実施例に係るレーザ加工方法の１サイクルのフローを示す。図３（ｂ）は、比較例１に係るレーザ加工方法の１サイクルのフローを示す。図３（ｃ）は、比較例２に係るレーザ加工方法の１サイクルのフローを示す。図３（ｄ）は、参考例に係るレーザ加工方法の１サイクルのフローを示す。
図３（ａ）に示すように、実施例に係るレーザ加工方法では、前述のように、長尺フィルムＦを搬送ロールＲ１、Ｒ２間で連続的に搬送しながらガルバノスキャナ１３の偏向動作によって長尺フィルムＦにレーザ光Ｌを走査しながら照射し、長尺フィルムＦを切断した。
図３（ｂ）に示すように、比較例１に係るレーザ加工方法では、枚葉状のフィルムをＸＹ２軸ステージに載置して吸着固定し、ＸＹ２軸ステージを駆動することで、レーザ光Ｌに対するフィルムのＸＹ２次元平面上での相対的な位置を変更すると共に、実施例と同様のガルバノスキャナ１３の偏向動作によってフィルムにレーザ光Ｌを走査しながら照射し、フィルムを切断した。
図３（ｃ）に示すように、比較例２に係るレーザ加工方法では、長尺フィルムＦを搬送ロールＲ１、Ｒ２間で間欠搬送し、長尺フィルムＦが停止した位置で特許文献１に記載の方法と同様に吸着固定した状態とし、ガルバノスキャナ１３の偏向動作によって長尺フィルムＦにレーザ光Ｌを走査しながら照射し、長尺フィルムＦを切断した。
図３（ｄ）に示すように、参考例に係るレーザ加工方法では、比較例２に係るレーザ加工方法と同様に長尺フィルムＦを間欠搬送するものの、長尺フィルムＦが停止した位置で吸着固定を行わずに、ガルバノスキャナ１３の偏向動作によって長尺フィルムＦにレーザ光Ｌを走査しながら照射し、長尺フィルムＦを切断した。
図３（ａ）に示すように、実施例に係るレーザ加工方法では、前述のように、長尺フィルムＦを搬送ロールＲ１、Ｒ２間で連続的に搬送しながらガルバノスキャナ１３の偏向動作によって長尺フィルムＦにレーザ光Ｌを走査しながら照射し、長尺フィルムＦを切断した。
図３（ｂ）に示すように、比較例１に係るレーザ加工方法では、枚葉状のフィルムをＸＹ２軸ステージに載置して吸着固定し、ＸＹ２軸ステージを駆動することで、レーザ光Ｌに対するフィルムのＸＹ２次元平面上での相対的な位置を変更すると共に、実施例と同様のガルバノスキャナ１３の偏向動作によってフィルムにレーザ光Ｌを走査しながら照射し、フィルムを切断した。
図３（ｃ）に示すように、比較例２に係るレーザ加工方法では、長尺フィルムＦを搬送ロールＲ１、Ｒ２間で間欠搬送し、長尺フィルムＦが停止した位置で特許文献１に記載の方法と同様に吸着固定した状態とし、ガルバノスキャナ１３の偏向動作によって長尺フィルムＦにレーザ光Ｌを走査しながら照射し、長尺フィルムＦを切断した。
図３（ｄ）に示すように、参考例に係るレーザ加工方法では、比較例２に係るレーザ加工方法と同様に長尺フィルムＦを間欠搬送するものの、長尺フィルムＦが停止した位置で吸着固定を行わずに、ガルバノスキャナ１３の偏向動作によって長尺フィルムＦにレーザ光Ｌを走査しながら照射し、長尺フィルムＦを切断した。
図４は、実施例、比較例及び参考例に係るレーザ加工方法のサイクルタイムを評価した結果を示す図である。
図４に示すように、比較例１に係るレーザ加工方法では、枚葉状のフィルムをＸＹ２軸ステージの所定位置に載置する時間（図４に示す例では４ｓｅｃ）や、レーザ加工後のフィルムをＸＹ２軸ステージから取り出して回収する時間（図４に示す例では４ｓｅｃ）が必要である。また、枚葉状のフィルムをＸＹ２軸ステージに吸着固定する時間（図４に示す例では０．３ｓｅｃ）や、吸着固定を解除する時間（図４に示す例では０．３ｓｅｃ）も必要である。さらに、比較例１に係るレーザ加工方法では、レーザ光Ｌを走査する際にＸＹ２軸ステージを駆動しているため、ガルバノスキャナ１３の偏向動作のみによってレーザ光Ｌを走査する場合（比較例２、参考例、実施例）に比べて、レーザ加工に要する時間（図４に示す例では７．８ｓｅｃ）が長くなる。
図４に示すように、比較例１に係るレーザ加工方法では、枚葉状のフィルムをＸＹ２軸ステージの所定位置に載置する時間（図４に示す例では４ｓｅｃ）や、レーザ加工後のフィルムをＸＹ２軸ステージから取り出して回収する時間（図４に示す例では４ｓｅｃ）が必要である。また、枚葉状のフィルムをＸＹ２軸ステージに吸着固定する時間（図４に示す例では０．３ｓｅｃ）や、吸着固定を解除する時間（図４に示す例では０．３ｓｅｃ）も必要である。さらに、比較例１に係るレーザ加工方法では、レーザ光Ｌを走査する際にＸＹ２軸ステージを駆動しているため、ガルバノスキャナ１３の偏向動作のみによってレーザ光Ｌを走査する場合（比較例２、参考例、実施例）に比べて、レーザ加工に要する時間（図４に示す例では７．８ｓｅｃ）が長くなる。
図４に示すように、比較例２に係るレーザ加工方法では、長尺フィルムＦを搬送ロールＲ１、Ｒ２間で搬送するため、比較例１に係るレーザ加工方法のように枚葉状のフィルムを用いる場合に比べて、ＸＹ２軸ステージへのフィルムの載置・取り出しに要する時間が不要になる。
しかしながら、長尺フィルムＦの搬送・停止を交互に繰り返す間欠搬送を用いるため、停止させずに連続的に搬送する場合に比べて、長尺フィルムＦの搬送に時間（図４に示す例では１．８ｓｅｃ）が掛かる。また、比較例１に係るレーザ加工方法と同様に、長尺フィルムＦを吸着固定する時間（図４に示す例では１．８ｓｅｃ）や、吸着固定を解除する時間（図４に示す例では１．８ｓｅｃ）も必要である。
しかしながら、長尺フィルムＦの搬送・停止を交互に繰り返す間欠搬送を用いるため、停止させずに連続的に搬送する場合に比べて、長尺フィルムＦの搬送に時間（図４に示す例では１．８ｓｅｃ）が掛かる。また、比較例１に係るレーザ加工方法と同様に、長尺フィルムＦを吸着固定する時間（図４に示す例では１．８ｓｅｃ）や、吸着固定を解除する時間（図４に示す例では１．８ｓｅｃ）も必要である。
図４に示すように、参考例に係るレーザ加工方法では、比較例２に係るレーザ加工方法と異なり、長尺フィルムＦが停止した位置で吸着固定を行わないため、長尺フィルムＦを吸着固定する時間や、吸着固定を解除する時間が不要になる。
しかしながら、比較例２に係るレーザ加工方法と同様に長尺フィルムＦを間欠搬送するため、停止させずに連続的に搬送する場合に比べて、長尺フィルムＦの搬送に時間（図４に示す例では１．８ｓｅｃ）が掛かる。
しかしながら、比較例２に係るレーザ加工方法と同様に長尺フィルムＦを間欠搬送するため、停止させずに連続的に搬送する場合に比べて、長尺フィルムＦの搬送に時間（図４に示す例では１．８ｓｅｃ）が掛かる。
図４に示すように、実施例に係るレーザ加工方法では、参考例に係るレーザ加工方法と異なり、長尺フィルムＦを搬送ロールＲ１、Ｒ２間で連続的に搬送しながらガルバノスキャナ１３の偏向動作によってレーザ光Ｌを走査するため、参考例に係るレーザ加工方法に比べて長尺フィルムＦの搬送時間が短縮される（停止動作及び再搬送動作に必要な時間が不要になる）。
図４に示すように、比較例１、比較例２、参考例及び実施例について算出したサイクルタイムに基づき生産性を評価すると、比較例１に係るレーザ加工方法を基準（生産性＝１．０）とした場合、実施例に係るレーザ加工方法の生産性は６．３になり、大幅に生産性が高まることが分かる。
以上に説明したように、本実施形態に係るレーザ加工方法によれば、レーザ加工の際に長尺フィルムＦを停止させずに連続的に搬送するため、長尺フィルムＦの搬送に要する時間が短縮される。また、長尺フィルムＦを吸着固定する時間や、吸着固定を解除する時間が不要である。このため、長尺フィルムＦのレーザ加工の生産性を高めることが可能である。
１・・・加工ヘッド
２・・・ロータリーエンコーダ
３・・・制御装置
１１・・・レーザ光源
１２・・・光学素子
１３・・・ガルバノスキャナ
１００・・・レーザ加工装置
１３１・・・可動レンズ
１３２・・・集光レンズ
１３３・・・第１ガルバノミラー
１３４・・・第２ガルバノミラー
Ｆ・・・長尺フィルム
Ｌ・・・レーザ光
２・・・ロータリーエンコーダ
３・・・制御装置
１１・・・レーザ光源
１２・・・光学素子
１３・・・ガルバノスキャナ
１００・・・レーザ加工装置
１３１・・・可動レンズ
１３２・・・集光レンズ
１３３・・・第１ガルバノミラー
１３４・・・第２ガルバノミラー
Ｆ・・・長尺フィルム
Ｌ・・・レーザ光
Claims (2)
- 長尺フィルムを長手方向に連続的に搬送しながら、ガルバノスキャナの偏向動作によって前記長尺フィルムにレーザ光を走査しながら照射することで、前記長尺フィルムを切断する工程を含み、
予め設定された所望する前記長尺フィルムの切断形状と、前記長尺フィルムの搬送速度とに基づき、前記ガルバノスキャナの偏向動作を制御する、
ことを特徴とする長尺フィルムのレーザ加工方法。 - 前記長尺フィルムの搬送速度を測定し、前記所望する前記長尺フィルムの切断形状と、前記測定した前記長尺フィルムの搬送速度とに基づき、前記ガルバノスキャナの偏向動作を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の長尺フィルムのレーザ加工方法。
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