JP6030747B2 - レーザビームによるガラス基板加工装置 - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ加工装置、特に、ワークの加工予定ラインに沿ってレーザビームを照
射し、ワークを切断するレーザ加工装置に関する。
射し、ワークを切断するレーザ加工装置に関する。
例えば液晶パネルの偏光板として用いられる樹脂フィルムは、ＣＯ２レーザによって切
断される。この場合、レーザビームが集光レンズにより集光され、光軸が樹脂フィルム表
面に対して垂直になるようにレーザビームが照射される。このような切断方法では、レー
ザビームが集光されるので、レーザ照射面側の加工径が大きく、裏面側の加工径は狭くな
る。このために、樹脂フィルムの切断部の端面が傾斜面（以下、この場合の端面の傾斜を
「端面テーパ」と記す）となる。
断される。この場合、レーザビームが集光レンズにより集光され、光軸が樹脂フィルム表
面に対して垂直になるようにレーザビームが照射される。このような切断方法では、レー
ザビームが集光されるので、レーザ照射面側の加工径が大きく、裏面側の加工径は狭くな
る。このために、樹脂フィルムの切断部の端面が傾斜面（以下、この場合の端面の傾斜を
「端面テーパ」と記す）となる。
近年、樹脂フィルムの切断部の端面テーパについては、用途や仕様によって種々のテー
パ角度が求められている。例えば、テーパをなくすことが求められたり、またより大きな
角度のテーパが求められたりする場合がある。
パ角度が求められている。例えば、テーパをなくすことが求められたり、またより大きな
角度のテーパが求められたりする場合がある。
そこで、樹脂フィルムの切断ではないが、板材等のレーザ加工時における切断部のテー
パをなくすために、特許文献１に示されるような切断方法が提案されている。この特許文
献１に示された方法は、レーザビームの照射角度を２つの方向に調整可能な加工ヘッドを
用いて加工する方法である。すなわち、加工ヘッド全体のワークに対する傾斜角度を変え
ることによって、ワーク切断部の端面のテーパをなくすようにしている。
パをなくすために、特許文献１に示されるような切断方法が提案されている。この特許文
献１に示された方法は、レーザビームの照射角度を２つの方向に調整可能な加工ヘッドを
用いて加工する方法である。すなわち、加工ヘッド全体のワークに対する傾斜角度を変え
ることによって、ワーク切断部の端面のテーパをなくすようにしている。
ここで、切断部のすべてにおいて端面テーパの角度を一定にすることが求められる場合
がある。このような場合に、特許文献１に示された方法で切断を行って、端面テーパの角
度を一定にすることが可能である。
がある。このような場合に、特許文献１に示された方法で切断を行って、端面テーパの角
度を一定にすることが可能である。
すなわち、まず、端面テーパの角度に応じて加工ヘッドの傾斜角度を設定し、この傾斜
角度を維持したまま、走査方向に応じて加工ヘッドを回転させて、加工ヘッドの姿勢を変
える必要がある。このような、加工ヘッドの傾斜角度を変更したり、加工ヘッド全体を回
転させたりするための機構は、非常に複雑になる。
角度を維持したまま、走査方向に応じて加工ヘッドを回転させて、加工ヘッドの姿勢を変
える必要がある。このような、加工ヘッドの傾斜角度を変更したり、加工ヘッド全体を回
転させたりするための機構は、非常に複雑になる。
また、特許文献１の方法のように加工ヘッドの傾斜角度を変えると、レーザビームの集
光位置が変わる。このため、加工ヘッドの傾斜角度に応じて光学系を制御し、レーザビー
ムがワークの加工位置に集光するようにしなければならない。このための制御及び機構が
複雑になる。
光位置が変わる。このため、加工ヘッドの傾斜角度に応じて光学系を制御し、レーザビー
ムがワークの加工位置に集光するようにしなければならない。このための制御及び機構が
複雑になる。
本発明の課題は、簡単な構成で、切断部のすべての端面テーパを同じ角度にすることに
ある。
ある。
本発明の別の課題は、簡単な構成で、切断端面の品質を良好に維持しつつ端面テーパの
角度を任意に制御できるようにすることにある。
角度を任意に制御できるようにすることにある。
第１発明に係るレーザ加工装置は、直線及び曲線を含む加工予定ラインに沿ってレーザビームを照射し、ワークを切断するレーザ加工装置であって、ワークが載置されるワークテーブルと、レーザビームを出力するレーザビーム出力部と、レーザビーム出力部から出射されたレーザビームを偏向させるための少なくとも１つのウェッジプリズムを有する偏向ユニットと、ウェッジプリズムを通過したレーザビームを、ワークの加工予定ライン上に集光させる集光レンズと、集光されたレーザビームをワークの加工予定ラインに沿って走査する走査手段と、レーザビームが加工予定ラインに沿って走査される際に、集光レンズによるレーザビームの集光点がウェッジプリズムに入射するレーザビームの光軸上の一点に集光されるようにウェッジプリズムを光軸の回りに回転する回転制御手段とを備え、回転制御手段は、直線の加工予定ラインに沿って加工する場合は、ワークの平面視において直線の加工予定ラインに対してレーザビームが直交するようにウェッジプリズムを回転制御し、曲線の加工予定ラインに沿って加工する場合は、ワークの平面視において加工予定ラインの接線に対してレーザビームが垂直になるようにウェッジプリズムを回転制御するレーザ加工装置。
この装置では、レーザビーム出力部から出力されたレーザビームは、ウェッジプリズム
を通過することによって偏向され、さらに集光レンズによって集光されてワーク表面に照
射される。また、レーザビームは、ワークの加工予定ラインに沿って走査される。このと
きウェッジプリズムの仕様等を変更することによって、ワークに入射するレーザビームの
光軸の傾斜を制御できる。そして、レーザビームが走査される際に、ウェッジプリズムが
回転され、これによりレーザビームの集光点が光軸上の一点に集光される。
を通過することによって偏向され、さらに集光レンズによって集光されてワーク表面に照
射される。また、レーザビームは、ワークの加工予定ラインに沿って走査される。このと
きウェッジプリズムの仕様等を変更することによって、ワークに入射するレーザビームの
光軸の傾斜を制御できる。そして、レーザビームが走査される際に、ウェッジプリズムが
回転され、これによりレーザビームの集光点が光軸上の一点に集光される。
ここでは、切断部の端面の品質を良好に維持しつつ、簡単な構成で、直線及び曲線を含む加工予定ラインの切断部のすべてにおいて、端面テーパを同じ角度にすることができる。
第２発明に係るレーザ加工装置は、第１発明の装置において、偏向ユニットは
、光軸に沿って対向して配置された第１ウェッジプリズム及び第２ウェッジプリズムを有
している。また、回転制御手段は、曲線の加工予定ラインに沿って加工する場合は、ワークの平面視において加工予定ラインの接線に対してレーザビームが垂直になるように前記第１ウェッジプリズム及び前記第２ウェッジプリズムの両方を回転させる。
、光軸に沿って対向して配置された第１ウェッジプリズム及び第２ウェッジプリズムを有
している。また、回転制御手段は、曲線の加工予定ラインに沿って加工する場合は、ワークの平面視において加工予定ラインの接線に対してレーザビームが垂直になるように前記第１ウェッジプリズム及び前記第２ウェッジプリズムの両方を回転させる。
レーザビームを加工予定ラインに沿って走査する際に、ウェッジプリズムを以上のよう
に回転制御することによって、加工予定ラインが曲線等のためにレーザビームの走査方向
が変わる場合であっても、切断部のすべての端面テーパを同じ角度にすることができる。
に回転制御することによって、加工予定ラインが曲線等のためにレーザビームの走査方向
が変わる場合であっても、切断部のすべての端面テーパを同じ角度にすることができる。
第３発明に係るレーザ加工装置は、第１又は第２発明の装置において、偏向ユニットは
、光軸に沿って対向して配置された第１ウェッジプリズム及び第２ウェッジプリズムを有
している。また、回転制御手段は、第１ウェッジプリズム及び第２ウェッジプリズムの少
なくともいずれか一方を回転させて両ウェッジプリズムの位相差を制御する。
、光軸に沿って対向して配置された第１ウェッジプリズム及び第２ウェッジプリズムを有
している。また、回転制御手段は、第１ウェッジプリズム及び第２ウェッジプリズムの少
なくともいずれか一方を回転させて両ウェッジプリズムの位相差を制御する。
ここでは、対向する第１及び第２ウェッジプリズムの少なくとも一方を回転させ、両ウ
ェッジプリズムの位相差を制御することによって、ワークに対する光軸の傾斜角度を変え
ることができる。このため、切断部の端面テーパの角度を任意に制御することができる。
ェッジプリズムの位相差を制御することによって、ワークに対する光軸の傾斜角度を変え
ることができる。このため、切断部の端面テーパの角度を任意に制御することができる。
第４発明に係るレーザ加工装置は、第３発明の装置において、回転制御手段は、第１ウ
ェッジプリズムが内部に配置された第１中空モータと、第２ウェッジプリズムが内部に配
置された第２中空モータと、第１及び第２中空モータの回転を独立して制御可能な制御部
と、を有する。
ェッジプリズムが内部に配置された第１中空モータと、第２ウェッジプリズムが内部に配
置された第２中空モータと、第１及び第２中空モータの回転を独立して制御可能な制御部
と、を有する。
以上のような本発明では、ウェッジプリズムを回転させるだけの簡単な構成で、切断部
のすべての端面テーパを同じ角度にすることができる。また、偏向ユニットに1対のウェ
ッジプリズムを用いた場合は、簡単な構成で、切断端面の品質を良好に維持しつつ端面テ
ーパの角度を任意に制御することができる。
のすべての端面テーパを同じ角度にすることができる。また、偏向ユニットに1対のウェ
ッジプリズムを用いた場合は、簡単な構成で、切断端面の品質を良好に維持しつつ端面テ
ーパの角度を任意に制御することができる。
［全体構成］
図１に本発明の一実施形態によるレーザ加工装置の全体構成を示す。このレーザ加工装
置は、樹脂フィルム等のワークの加工予定ラインに沿ってレーザビームを照射し、所望の
形状に切断するための装置である。この装置は、ベッド１と、加工対象としてのワークが
載置されるワークテーブル２と、ワークにレーザビームを照射するためのレーザビーム照
射ヘッド３と、を備えている。ここで、図１に示すように、ベッド１の上面に沿った平面
において、互いに直交する軸をX軸、Y軸とし、これらの軸に直交する鉛直方向の軸をZ軸
と定義する。また、X軸に沿った両方向（＋方向及び−方向）をX軸方向、Y軸に沿った両
方向をY軸方向、Z軸に沿った両方向をZ軸方向と定義する。
図１に本発明の一実施形態によるレーザ加工装置の全体構成を示す。このレーザ加工装
置は、樹脂フィルム等のワークの加工予定ラインに沿ってレーザビームを照射し、所望の
形状に切断するための装置である。この装置は、ベッド１と、加工対象としてのワークが
載置されるワークテーブル２と、ワークにレーザビームを照射するためのレーザビーム照
射ヘッド３と、を備えている。ここで、図１に示すように、ベッド１の上面に沿った平面
において、互いに直交する軸をX軸、Y軸とし、これらの軸に直交する鉛直方向の軸をZ軸
と定義する。また、X軸に沿った両方向（＋方向及び−方向）をX軸方向、Y軸に沿った両
方向をY軸方向、Z軸に沿った両方向をZ軸方向と定義する。
［ワークテーブル及びその移動機構］
＜ワークテーブル＞
ワークテーブル２は、矩形状に形成されており、ワークテーブル２の下方には、ワーク
テーブル２をX軸方向及びY軸方向に移動させるためのテーブル移動機構５が設けられてい
る。
＜ワークテーブル＞
ワークテーブル２は、矩形状に形成されており、ワークテーブル２の下方には、ワーク
テーブル２をX軸方向及びY軸方向に移動させるためのテーブル移動機構５が設けられてい
る。
＜テーブル移動機構＞
テーブル移動機構５は、図１に示すように、それぞれ１対の第１ガイドレール８及び第
２ガイドレール９と、第１移動テーブル１０と、第２移動テーブル１１と、を有している
。１対の第１ガイドレール８はベッド１の上面にY軸方向に延びて設けられている。第１
移動テーブル１０は、第１ガイドレール８の上部に設けられ、第１ガイドレール８に移動
自在に係合する複数のガイド部１０ａを下面に有している。１対の第２ガイドレール９は
第１移動テーブル１０の上面にX軸方向に延びて設けられている。第２移動テーブル１１
は、第２ガイドレール９の上部に設けられ、第２ガイドレール９に移動自在に係合する複
数のガイド部１１ａを下面に有している。第２移動テーブル１１の上部には、固定部材１
２を介してワークテーブル２が取り付けられている。
テーブル移動機構５は、図１に示すように、それぞれ１対の第１ガイドレール８及び第
２ガイドレール９と、第１移動テーブル１０と、第２移動テーブル１１と、を有している
。１対の第１ガイドレール８はベッド１の上面にY軸方向に延びて設けられている。第１
移動テーブル１０は、第１ガイドレール８の上部に設けられ、第１ガイドレール８に移動
自在に係合する複数のガイド部１０ａを下面に有している。１対の第２ガイドレール９は
第１移動テーブル１０の上面にX軸方向に延びて設けられている。第２移動テーブル１１
は、第２ガイドレール９の上部に設けられ、第２ガイドレール９に移動自在に係合する複
数のガイド部１１ａを下面に有している。第２移動テーブル１１の上部には、固定部材１
２を介してワークテーブル２が取り付けられている。
以上のようなテーブル移動機構５によって、ワークテーブル２は、X軸方向及びY軸方向
に移動自在である。なお、第１及び第２移動テーブル１０，１１は、詳細は省略するが、
周知のモータ等の駆動手段によって駆動されるようになっている。
に移動自在である。なお、第１及び第２移動テーブル１０，１１は、詳細は省略するが、
周知のモータ等の駆動手段によって駆動されるようになっている。
［レーザビーム照射ヘッド］
レーザビーム照射ヘッド３は、図１及び図２に示すように、ベッド１の上面に配置され
た門型フレーム１ａに装着されており、レーザビーム出力部１５と、光学系１６と、第１
中空モータ１７と、第２中空モータ１８と、集光レンズ１９と、を有している。なお、第
１中空モータ１７及び第２中空モータ１８により、レーザビームを偏向する偏向ユニット
２０が構成されている。
レーザビーム照射ヘッド３は、図１及び図２に示すように、ベッド１の上面に配置され
た門型フレーム１ａに装着されており、レーザビーム出力部１５と、光学系１６と、第１
中空モータ１７と、第２中空モータ１８と、集光レンズ１９と、を有している。なお、第
１中空モータ１７及び第２中空モータ１８により、レーザビームを偏向する偏向ユニット
２０が構成されている。
また、このレーザ加工装置はX軸方向移動機構２１とZ軸方向移動機構２２とを備えてい
る。X軸方向移動機構２１は、レーザビーム照射ヘッド３の全体をX軸方向に移動させるた
め機構である。Z軸方向移動機構２２は、第１中空モータ１７、第２中空モータ１８、及
び集光レンズ１９をZ軸方向に移動させるための機構である。
る。X軸方向移動機構２１は、レーザビーム照射ヘッド３の全体をX軸方向に移動させるた
め機構である。Z軸方向移動機構２２は、第１中空モータ１７、第２中空モータ１８、及
び集光レンズ１９をZ軸方向に移動させるための機構である。
＜レーザビーム出力部＞
レーザビーム出力部１５は従来と同様のレーザ管により構成されている。このレーザビ
ーム出力部１５によって、例えば、波長９．４μmのＣＯ２レーザがY軸に沿ってワークテ
ーブル２とは逆側に出射される。
レーザビーム出力部１５は従来と同様のレーザ管により構成されている。このレーザビ
ーム出力部１５によって、例えば、波長９．４μmのＣＯ２レーザがY軸に沿ってワークテ
ーブル２とは逆側に出射される。
＜光学系＞
光学系１６は、レーザビーム出力部１５からのレーザビームを第１中空モータ１７の中
心部に導くものである。この光学系１６は、図２に示すように、第１〜第４ミラー２５〜
２８と、ビームエキスパンダ３０と、を有している。
光学系１６は、レーザビーム出力部１５からのレーザビームを第１中空モータ１７の中
心部に導くものである。この光学系１６は、図２に示すように、第１〜第４ミラー２５〜
２８と、ビームエキスパンダ３０と、を有している。
第１ミラー２５は、レーザビーム出力部１５の出力側の近傍に配置されており、Y軸方
向に出射されたレーザビームをX軸方向に反射する。第２ミラー２６は、X軸方向において
第１ミラー２５と並べて配置されており、X軸方向に進行するレーザビームをY軸方向に反
射して、ワークテーブル２側に導く。第３ミラー２７及び第４ミラー２８は、第１中空モ
ータ１７の上方にX軸方向に並べて配置されている。第３ミラー２７は第２ミラー２６に
よって反射されてきたレーザビームを第４ミラー２８側に導く。第４ミラー２８は第３ミ
ラー２７によって反射されてきたレーザビームを下方の第１中空モータ１７に導く。ビー
ムエキスパンダ３０は、第２ミラー２６と第３ミラー２７との間に配置され、第２ミラー
２６によって反射されてきたレーザビームを一定の倍率の平行光束に拡げるために設けら
れている。このビームエキスパンダ３０によって、レーザビームをより小さなスポットに
集光させることが可能となる。
向に出射されたレーザビームをX軸方向に反射する。第２ミラー２６は、X軸方向において
第１ミラー２５と並べて配置されており、X軸方向に進行するレーザビームをY軸方向に反
射して、ワークテーブル２側に導く。第３ミラー２７及び第４ミラー２８は、第１中空モ
ータ１７の上方にX軸方向に並べて配置されている。第３ミラー２７は第２ミラー２６に
よって反射されてきたレーザビームを第４ミラー２８側に導く。第４ミラー２８は第３ミ
ラー２７によって反射されてきたレーザビームを下方の第１中空モータ１７に導く。ビー
ムエキスパンダ３０は、第２ミラー２６と第３ミラー２７との間に配置され、第２ミラー
２６によって反射されてきたレーザビームを一定の倍率の平行光束に拡げるために設けら
れている。このビームエキスパンダ３０によって、レーザビームをより小さなスポットに
集光させることが可能となる。
＜偏向ユニット及び集光レンズ＞
図３に偏向ユニット２０及び集光レンズ１９の取付構造を示している。なお、図３にお
いて、一点鎖線はレーザビームを示している。
図３に偏向ユニット２０及び集光レンズ１９の取付構造を示している。なお、図３にお
いて、一点鎖線はレーザビームを示している。
第１中空モータ１７は第１支持部材３１に支持され、第２中空モータ１８は第２支持部
材３２に支持されている。また、集光レンズ１９は第３支持部材３３に支持されている。
第１中空モータ１７はもっとも上方に配置され、第２中空モータ１８は第１中空モータ１
７の下方に配置されている。集光レンズ１９は第２中空モータ１８のさらに下方に配置さ
れている。
材３２に支持されている。また、集光レンズ１９は第３支持部材３３に支持されている。
第１中空モータ１７はもっとも上方に配置され、第２中空モータ１８は第１中空モータ１
７の下方に配置されている。集光レンズ１９は第２中空モータ１８のさらに下方に配置さ
れている。
第１中空モータ１７及び第２中空モータ１８は、中心にZ軸方向に延びる共通の回転軸
を有し、この回転軸を含む中央部が中空になっている。そして、第１中空モータ１７の内
部に第１ウェッジプリズム１７ａが配置され、第２中空モータ１８の内部には第２ウェッ
ジプリズム１８ａが配置されている。第１ウェッジプリズム１７ａ及び第２ウェッジプリ
ズム１８ａは対向して同軸に配置されている。また、集光レンズ１９も、両ウェッジプリ
ズム１７ａ，１８ａと同軸に配置されている。各ウェッジプリズム１７ａ，１８ａは、そ
れぞれ両中空モータ１７，１８の回転軸に対して傾斜する斜面と、回転軸に垂直な垂直面
と、を有している。
を有し、この回転軸を含む中央部が中空になっている。そして、第１中空モータ１７の内
部に第１ウェッジプリズム１７ａが配置され、第２中空モータ１８の内部には第２ウェッ
ジプリズム１８ａが配置されている。第１ウェッジプリズム１７ａ及び第２ウェッジプリ
ズム１８ａは対向して同軸に配置されている。また、集光レンズ１９も、両ウェッジプリ
ズム１７ａ，１８ａと同軸に配置されている。各ウェッジプリズム１７ａ，１８ａは、そ
れぞれ両中空モータ１７，１８の回転軸に対して傾斜する斜面と、回転軸に垂直な垂直面
と、を有している。
各中空モータ１７ａ，１８ａは、それぞれ制御部３４によって、独立して回転を制御す
ることが可能である。
ることが可能である。
＜レーザ照射ヘッドの支持及び搬送系＞
以上のようなレーザ照射ヘッド３は、前述のように、ベッド１の門型フレーム１ａに支
持されている。より詳細には、図２に示すように、門型フレーム１ａの上面にはX軸方向
に延びる１対の第３ガイドレール３６が設けられており、この１対の第３ガイドレール３
６及び図示しない駆動機構がX軸方向移動機構２１を構成している。そして、１対の第３
ガイドレール３６には、支持部材３７が移動自在に支持されている。支持部材３７は、第
３ガイドレール３６に支持された横支持部材３８と、横支持部材３８のワークテーブル２
側の一端側から下方に延びる縦支持部材３９と、を有している。縦支持部材３９の側面に
は、Z軸方向に延びる１対の第４ガイドレール４０が設けられており、この１対の第４ガ
イドレール４０及び図示しない駆動機構がZ軸方向移動機構２２を構成している。第４ガ
イドレール４０には、Z軸方向に移動自在に第３移動テーブル４１が支持されている。
以上のようなレーザ照射ヘッド３は、前述のように、ベッド１の門型フレーム１ａに支
持されている。より詳細には、図２に示すように、門型フレーム１ａの上面にはX軸方向
に延びる１対の第３ガイドレール３６が設けられており、この１対の第３ガイドレール３
６及び図示しない駆動機構がX軸方向移動機構２１を構成している。そして、１対の第３
ガイドレール３６には、支持部材３７が移動自在に支持されている。支持部材３７は、第
３ガイドレール３６に支持された横支持部材３８と、横支持部材３８のワークテーブル２
側の一端側から下方に延びる縦支持部材３９と、を有している。縦支持部材３９の側面に
は、Z軸方向に延びる１対の第４ガイドレール４０が設けられており、この１対の第４ガ
イドレール４０及び図示しない駆動機構がZ軸方向移動機構２２を構成している。第４ガ
イドレール４０には、Z軸方向に移動自在に第３移動テーブル４１が支持されている。
そして、レーザビーム出力部１５、第１〜第４ミラー２５〜２８、及びビームエキスパ
ンダ３０が、横支持部材３８に支持されている。また、第３移動テーブル４１にはモータ
支持部材４２が固定されており、このモータ支持部材４２に、第１中空モータ１７、第２
中空モータ１８、及び集光レンズ１９が、それぞれ第１〜第３支持部材３１〜３３を介し
て支持されている。
ンダ３０が、横支持部材３８に支持されている。また、第３移動テーブル４１にはモータ
支持部材４２が固定されており、このモータ支持部材４２に、第１中空モータ１７、第２
中空モータ１８、及び集光レンズ１９が、それぞれ第１〜第３支持部材３１〜３３を介し
て支持されている。
［動作］
次に、レーザビームによる樹脂フィルムの切断動作について説明する。
次に、レーザビームによる樹脂フィルムの切断動作について説明する。
まず、ワークテーブル２の表面に加工対称としての樹脂フィルムを載置する。
次に、X軸方向移動機構２１によってレーザ照射ヘッド３をX軸方向に移動し、またテー
ブル移動機構５によってワークテーブル２をY軸方向に移動し、レーザ照射ヘッド３によ
るレーザビームの集光点が加工予定ラインのスタート位置にくるように位置させる。
ブル移動機構５によってワークテーブル２をY軸方向に移動し、レーザ照射ヘッド３によ
るレーザビームの集光点が加工予定ラインのスタート位置にくるように位置させる。
以上のようにしてレーザ照射ヘッド３及び樹脂フィルムを加工位置に移動させた後、レ
ーザビームを樹脂フィルムに照射して加工を行う。ここでは、レーザビーム出力部１５か
ら出射されたレーザビームは、第１ミラー２５によって反射されて第２ミラー２６に導か
れる。第２ミラー２６に入射したレーザビームはY軸方向に反射され、ビームエキスパン
ダ３０によって光束が拡げられて第３ミラー２７に導かれる。そして、第３ミラー２７で
反射され、さらに第４ミラー２８で反射されたレーザビームは、第１中空モータ１７の中
心部に設けられた第１ウェッジプリズム１７ａに入力される。
ーザビームを樹脂フィルムに照射して加工を行う。ここでは、レーザビーム出力部１５か
ら出射されたレーザビームは、第１ミラー２５によって反射されて第２ミラー２６に導か
れる。第２ミラー２６に入射したレーザビームはY軸方向に反射され、ビームエキスパン
ダ３０によって光束が拡げられて第３ミラー２７に導かれる。そして、第３ミラー２７で
反射され、さらに第４ミラー２８で反射されたレーザビームは、第１中空モータ１７の中
心部に設けられた第１ウェッジプリズム１７ａに入力される。
例えば、図４（ａ）に示すように、第１ウェッジプリズム１７ａに入射したレーザビー
ムは偏向されて出力され、第２ウェッジプリズム１８ａに入力される。この第２ウェッジ
プリズム１８ａにおいても同様に、レーザビームは偏向されて出力される。そして、レー
ザビームは、最終的に集光レンズ１９によって樹脂フィルム上に集光される。
ムは偏向されて出力され、第２ウェッジプリズム１８ａに入力される。この第２ウェッジ
プリズム１８ａにおいても同様に、レーザビームは偏向されて出力される。そして、レー
ザビームは、最終的に集光レンズ１９によって樹脂フィルム上に集光される。
ここでは、樹脂フィルムに照射されるレーザビームの光軸B1は、第１ウェッジプリズム
１７ａに入射する光軸B0に対して角度θ1で傾斜している。このため、図４（ａ）の右側
の樹脂フィルムの端面テーパの角度はθ11となり、左側の樹脂フィルムの端面テーパの角
度はθ12となる。
１７ａに入射する光軸B0に対して角度θ1で傾斜している。このため、図４（ａ）の右側
の樹脂フィルムの端面テーパの角度はθ11となり、左側の樹脂フィルムの端面テーパの角
度はθ12となる。
＜端面テーパの角度調整＞
端面テーパの角度を調整する場合は、第１ウェッジプリズム１７ａと第２ウェッジプリ
ズム１８ａの位相差が制御部３４によって制御される。具体的には、図４（ａ）に示すよ
うに、両ウェッジプリズム１７ａ，１８ａの位相差を「０」にすると、樹脂フィルムの端
面テーパはθ11及びθ12となる。また、図４（ｂ）に示すように、両ウェッジプリズム１
７ａ，１８ａの位相差を「π／２」にすると、樹脂フィルムの端面テーパはθ21及びθ22
となる。さらに、図４（ｃ）に示すように、両ウェッジプリズム１７ａ，１８ａの位相差
を「π」にすると、樹脂フィルムの端面テーパはθ31及びθ32となる。
端面テーパの角度を調整する場合は、第１ウェッジプリズム１７ａと第２ウェッジプリ
ズム１８ａの位相差が制御部３４によって制御される。具体的には、図４（ａ）に示すよ
うに、両ウェッジプリズム１７ａ，１８ａの位相差を「０」にすると、樹脂フィルムの端
面テーパはθ11及びθ12となる。また、図４（ｂ）に示すように、両ウェッジプリズム１
７ａ，１８ａの位相差を「π／２」にすると、樹脂フィルムの端面テーパはθ21及びθ22
となる。さらに、図４（ｃ）に示すように、両ウェッジプリズム１７ａ，１８ａの位相差
を「π」にすると、樹脂フィルムの端面テーパはθ31及びθ32となる。
以上のように、両ウェッジプリズム１７ａ，１８ａの位相差を調整することによって、
切断される樹脂フィルムの端面テーパを所望の角度にすることができる。
切断される樹脂フィルムの端面テーパを所望の角度にすることができる。
切断面のすべてにおいて、端面テーパを同じ角度にするためには、まず、端面テーパが
所望の角度になるように、制御部３４によって両ウェッジプリズム１７ａ，１８ａの位相
差を調整する。その後、レーザビームの走査方向に応じて、両ウェッジプリズム１７ａ，
１８ａを同期して回転させる。この際の回転制御は、ワークである樹脂フィルムの平面視
において、加工予定ラインの接線に対してレーザビームが垂直になるように両ウェッジプ
リズム１７ａ，１８ａを同期して回転させればよい。
所望の角度になるように、制御部３４によって両ウェッジプリズム１７ａ，１８ａの位相
差を調整する。その後、レーザビームの走査方向に応じて、両ウェッジプリズム１７ａ，
１８ａを同期して回転させる。この際の回転制御は、ワークである樹脂フィルムの平面視
において、加工予定ラインの接線に対してレーザビームが垂直になるように両ウェッジプ
リズム１７ａ，１８ａを同期して回転させればよい。
例えば、図５に示すように、樹脂フィルムの姿勢を回転させずに矩形の加工予定ライン
に沿ってレーザビームを走査し、切断する場合は、以下のように両ウェッジプリズム１７
ａ，１８ａを回転制御する。すなわち、レーザビームBを第１辺Ｌ１及び第３辺Ｌ３に沿
って走査する場合は、集光レンズ１９から出射されたレーザビームBの光軸が、平面視で
第１辺Ｌ１及び第３辺Ｌ３に直交するように両ウェッジプリズム１７ａ，１８ａを回転制
御する。また、レーザビームBを第２辺Ｌ２及び第４辺Ｌ４に沿って走査する場合は、レ
ーザビームBの光軸が、平面視で第２辺Ｌ２及び第４辺Ｌ４に直交するように両ウェッジ
プリズム１７ａ，１８ａを回転制御する。
に沿ってレーザビームを走査し、切断する場合は、以下のように両ウェッジプリズム１７
ａ，１８ａを回転制御する。すなわち、レーザビームBを第１辺Ｌ１及び第３辺Ｌ３に沿
って走査する場合は、集光レンズ１９から出射されたレーザビームBの光軸が、平面視で
第１辺Ｌ１及び第３辺Ｌ３に直交するように両ウェッジプリズム１７ａ，１８ａを回転制
御する。また、レーザビームBを第２辺Ｌ２及び第４辺Ｌ４に沿って走査する場合は、レ
ーザビームBの光軸が、平面視で第２辺Ｌ２及び第４辺Ｌ４に直交するように両ウェッジ
プリズム１７ａ，１８ａを回転制御する。
また、図６に示すように、樹脂フィルムの姿勢を回転させずに曲線の加工予定ラインＬ
ｃに沿ってレーザビームを走査し、切断する場合は、集光レンズ１９から出射されたレー
ザビームBの光軸が、加工予定ラインＬｃのすべてにわたって平面視で直交するように両
ウェッジプリズム１７ａ，１８ａを回転制御する。
ｃに沿ってレーザビームを走査し、切断する場合は、集光レンズ１９から出射されたレー
ザビームBの光軸が、加工予定ラインＬｃのすべてにわたって平面視で直交するように両
ウェッジプリズム１７ａ，１８ａを回転制御する。
両ウェッジプリズム１７ａ，１８ａに対して以上のような回転制御を行うことによって
、どのような加工予定ラインに沿って切断加工を行う場合であっても、切断部のすべてに
おいて端面テーパの角度を同じにすることができる。
、どのような加工予定ラインに沿って切断加工を行う場合であっても、切断部のすべてに
おいて端面テーパの角度を同じにすることができる。
なお、第１ウェッジプリズム１７ａの回転軸、第２ウェッジプリズム１８ａの回転軸、
及び集光レンズ１９の中心を光軸Ｂ０と同軸とし、集光レンズ１９によってレーザビーム
が光軸Ｂ０上で集光されるようにしておくことにより、第１ウェッジプリズム１７ａ及び
第２ウェッジプリズム１８ａを回転させることにより樹脂フィルムに照射されるレーザビ
ームの光軸の方向を変化させても、集光点が常に光軸Ｂ０上に形成される。これにより、
加工中に樹脂フィルムに照射されるレーザビームの光軸の方向を変化させる場合であって
も、加工ラインに沿ったレーザビームの走査が容易になる。
及び集光レンズ１９の中心を光軸Ｂ０と同軸とし、集光レンズ１９によってレーザビーム
が光軸Ｂ０上で集光されるようにしておくことにより、第１ウェッジプリズム１７ａ及び
第２ウェッジプリズム１８ａを回転させることにより樹脂フィルムに照射されるレーザビ
ームの光軸の方向を変化させても、集光点が常に光軸Ｂ０上に形成される。これにより、
加工中に樹脂フィルムに照射されるレーザビームの光軸の方向を変化させる場合であって
も、加工ラインに沿ったレーザビームの走査が容易になる。
［特徴］
（１）第１ウェッジプリズム１７ａと第２ウェッジプリズム１８ａの位相差を調整する
ことにより、レーザビームによって切断された部分の端面テーパを任意の角度に制御する
ことができる。
（１）第１ウェッジプリズム１７ａと第２ウェッジプリズム１８ａの位相差を調整する
ことにより、レーザビームによって切断された部分の端面テーパを任意の角度に制御する
ことができる。
（２）両ウェッジプリズム１７ａ，１８ａの位相差は、各中空モータ１７，１８を回転
制御することによって容易に調整することができる。
制御することによって容易に調整することができる。
（３）レーザ照射ヘッド３を傾斜させることなくレーザビームの光軸を傾斜させている
ので、簡単な機構で端面テーパの角度を調整できる。また、簡単な機構及び制御で、切断
部のすべてにおいて、端面テーパの角度を同じにすることができる。さらに、同様の理由
により、切断部の端面の加工品質を良好に維持することができる。
ので、簡単な機構で端面テーパの角度を調整できる。また、簡単な機構及び制御で、切断
部のすべてにおいて、端面テーパの角度を同じにすることができる。さらに、同様の理由
により、切断部の端面の加工品質を良好に維持することができる。
［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱するこ
となく種々の変形又は修正が可能である。
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱するこ
となく種々の変形又は修正が可能である。
（ａ）前記実施形態では、偏向ユニット２０として２つのウェッジプリズム１７ａ，１
８ａを設けたが、切断部のすべての端面テーパの角度を同じにする目的であれば、１つの
ウェッジプリズムだけで構成しても目的を達成することができる。
８ａを設けたが、切断部のすべての端面テーパの角度を同じにする目的であれば、１つの
ウェッジプリズムだけで構成しても目的を達成することができる。
（ｂ）レーザ照射ヘッド及びテーブルの移動機構は前記実施形態に限定されない。
（ｃ）光学系の具体的な構成は前記実施形態に限定されない。レーザビーム出力部１５
のレーザビームを、光軸の調整が容易で、かつ効果的に第１中空モータ１７の第１ウェッ
ジプリズム１７ａに入力できればよい。
のレーザビームを、光軸の調整が容易で、かつ効果的に第１中空モータ１７の第１ウェッ
ジプリズム１７ａに入力できればよい。
２ ワークテーブル
１５ レーザ出力部
１６ 光学系
１７ 第１中空モータ
１７ａ 第１ウェッジプリズム
１８ 第２中空モータ
１８ａ 第２ウェッジプリズム
１９ 集光レンズ
２０ 偏向ユニット
１５ レーザ出力部
１６ 光学系
１７ 第１中空モータ
１７ａ 第１ウェッジプリズム
１８ 第２中空モータ
１８ａ 第２ウェッジプリズム
１９ 集光レンズ
２０ 偏向ユニット
Claims (4)
- 直線及び曲線を含む加工予定ラインに沿ってレーザビームを照射し、ワークを切断するレーザ加工装置であって、
ワークが載置されるワークテーブルと、
レーザビームを出力するレーザビーム出力部と、
レーザビーム出力部から出射されたレーザビームを偏向させるための少なくとも１つのウェッジプリズムを有する偏向ユニットと、
前記ウェッジプリズムを通過したレーザビームを、ワークの加工予定ライン上に集光させる集光レンズと、
集光されたレーザビームをワークの加工予定ラインに沿って走査する走査手段と、
前記レーザビームが加工予定ラインに沿って走査される際に、前記集光レンズによるレーザビームの集光点が前記ウェッジプリズムに入射するレーザビームの光軸上の一点に集光されるように前記ウェッジプリズムを光軸の回りに回転する回転制御手段とを備え、
前記回転制御手段は、直線の加工予定ラインに沿って加工する場合は、ワークの平面視において直線の加工予定ラインに対してレーザビームが直交するように前記ウェッジプリズムの回転を制御し、曲線の加工予定ラインに沿って加工する場合は、ワークの平面視において加工予定ラインの接線に対してレーザビームが垂直になるように前記ウェッジプリズムの回転を制御する、
レーザ加工装置。 - 前記偏向ユニットは、光軸に沿って対向して配置された第１ウェッジプリズム及び第２
ウェッジプリズムを有し、
前記回転制御手段は、曲線の加工予定ラインに沿って加工する場合は、ワークの平面視において加工予定ラインの接線に対してレーザビームが垂直になるように前記第１ウェッジプリズム及び前記第２ウェッジプリズムの両方を回転させる、
請求項１に記載のレーザ加工装置。 - 前記偏向ユニットは、光軸に沿って対向して配置された第１ウェッジプリズム及び第２
ウェッジプリズムを有し、
前記回転制御手段は、前記第１ウェッジプリズム及び前記第２ウェッジプリズムの少な
くともいずれか一方を回転させて前記両ウェッジプリズムの位相差を制御する、
請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。 - 前記回転制御手段は、前記第１ウェッジプリズムが内部に配置された第１中空モータと
、前記第２ウェッジプリズムが内部に配置された第２中空モータと、前記第１及び第２中
空モータの回転を独立して制御可能な制御部と、を有する、
請求項３に記載のレーザ加工
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015254069A JP6030747B2 (ja) | 2015-12-25 | 2015-12-25 | レーザビームによるガラス基板加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015254069A JP6030747B2 (ja) | 2015-12-25 | 2015-12-25 | レーザビームによるガラス基板加工装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011228928A Division JP5922906B2 (ja) | 2011-10-18 | 2011-10-18 | レーザビームによるガラス基板加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016105178A JP2016105178A (ja) | 2016-06-09 |
| JP6030747B2 true JP6030747B2 (ja) | 2016-11-24 |
Family
ID=56102400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015254069A Expired - Fee Related JP6030747B2 (ja) | 2015-12-25 | 2015-12-25 | レーザビームによるガラス基板加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6030747B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN109290309A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-02-01 | 华核（天津）新技术开发有限公司 | 基于楔形棱镜扫描机构的管道内壁激光清洗装置及清洗方法 |
| CN110449731B (zh) * | 2019-08-27 | 2023-07-04 | 华中科技大学 | 一种激光变锥变径旋切孔加工光学系统 |
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| JP2009050869A (ja) * | 2007-08-24 | 2009-03-12 | Laser Net Kk | レーザ加工方法及びレーザ加工装置 |
| KR100982550B1 (ko) * | 2008-07-18 | 2010-09-15 | 한국기계연구원 | 세차 운동을 하는 레이저 빔의 경로를 보정하기 위한 보정모듈을 갖는 레이저 가공 장치 및 이를 이용한 레이저 가공방법 |
| JP5416492B2 (ja) * | 2009-06-30 | 2014-02-12 | 三星ダイヤモンド工業株式会社 | レーザ光によるガラス基板加工装置 |
| CN101670486A (zh) * | 2009-09-23 | 2010-03-17 | 上海市激光技术研究所 | 旋转双光楔激光微孔加工装置 |
-
2015
- 2015-12-25 JP JP2015254069A patent/JP6030747B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2016105178A (ja) | 2016-06-09 |
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