JP6757512B2

JP6757512B2 - 光加工装置

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Publication number: JP6757512B2
Application number: JP2016102793A
Authority: JP
Inventors: 中島　智宏; 智宏中島; 涼真中村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2016-05-23
Filing date: 2016-05-23
Publication date: 2020-09-23
Anticipated expiration: 2036-05-23
Also published as: JP2017209687A

Description

本発明は、光加工装置に関するものである。

従来、加工前収容部から供給される加工対象物を光加工部でレーザ光等の加工光により加工処理を施し、加工後の加工対象物を加工後収容部に収容する光加工装置が知られている。

例えば、特許文献１には、ロール状に巻かれた状態の可撓性基板（加工対象物）を巻き出して加工ステージ上に吸着固定し、これにレーザ光を照射してパターニング加工を行った後、加工後の可撓性基板をロール状に巻き取って保持するレーザ加工装置が開示されている。

レーザ加工装置等の光加工装置では、光加工部から加工光が外部に漏れ出るのを抑制するため、あるいは、塵や埃などが光加工部内へ進入するのを抑制するために、加工光で加工処理を行う光加工部をケースで覆う構造にするのが一般的である。ところが、従来の光加工装置は、加工前収容部や加工後収容部が光加工部を覆うケースの外部に配置されていたため、光加工部を覆うケースに、加工前収容部からの加工対象物を導入するための開口や、光加工部からの加工対象物を排出するための開口を設ける必要があった。この開口は、加工処理中でも開口しているので、この開口から加工光が漏れ出るおそれがあり、加工処理中に作業者を光加工装置の場所から退避させるなど作業の煩雑化を招くという弊害があった。また、この開口から塵や埃などが光加工部へ進入するおそれがあるため、光加工装置が設置される部屋をクリーンルームにするなど大がかりな設備が必要となるという弊害もあった。

上述した課題を解決するために、本発明は、加工前の加工対象物がロール状に巻いた状態で収容される加工前収容部と、前記加工前収容部から供給される加工対象物に光を照射して加工を行う光加工部と、前記光加工部での加工後の加工対象物を収容する加工後収容部とを備えた光加工装置において、前記加工前収容部、前記光加工部及び前記加工後収容部を一体で覆うケースを有し、前記光加工部は、加工テーブルの上面に加工対象物を載置した状態で光を照射して加工を行うものであり、前記加工前収容部に収容されるロール状の加工対象物が巻き出される位置が前記加工テーブルの上面よりも下側であることを特徴とする。

本発明によれば、加工光が漏れ出たり塵や埃などが光加工部へ進入したりすることによる弊害を解消することが可能となるという優れた効果が奏される。

実施形態におけるレーザパターニング装置の主要部の構成を示す模式図である。同レーザパターニング装置におけるレーザ発振器の一構成例を示す模式図である。同レーザパターニング装置の内部構造を示す模式図である。同レーザパターニング装置の内部構造を示す平面図である。同レーザパターニング装置におけるワーク排出部の他の構成を示す模式図である。同レーザパターニング装置におけるキャリッジが主走査方向の異なる位置にそれぞれ位置するときのレーザ光の光路を示す説明図である。同レーザパターニング装置の外観を示す斜視図である。同レーザパターニング装置の外観を示す正面図である。加工前のロール状ワークを示す分解斜視図である。実施形態における受入扉及び取出扉の開閉状態に応じた制御を行うための制御システムを示すブロック図である。同レーザパターニング装置における取出扉の他の例を示す模式図である。同レーザパターニング装置における取出扉の更に他の例を示す模式図である。

以下、本発明に係る光加工装置をレーザパターニング装置に適用した一実施形態について説明する。
本実施形態のレーザパターニング装置における加工対象物は、基材上にＩＴＯ薄膜が形成されたワークであり、このワーク上のＩＴＯ薄膜にレーザ光（加工光）を照射して部分的にＩＴＯ薄膜を除去することにより、ＩＴＯ薄膜をパターニング加工するものである。ただし、本発明に係る光加工装置は、本実施形態に係るレーザパターニング装置に限定されるものではなく、他のパターニング加工を行う装置、切削加工などの他の加工処理を行う光加工装置などにも、適用可能である。

図１は、本実施形態におけるレーザパターニング装置の主要部の構成を示す模式図である。
本実施形態のレーザパターニング装置は、レーザ出力部１と、レーザ走査部２と、ワーク搬送部３と、制御部４とを備えている。
レーザ出力部１は、光源としてのレーザ発振器１１と、レーザ発振器１１から出力される加工光としてのレーザ光Ｌのビーム径を拡大するビームエキスパンダ１２とを有する。
レーザ走査部２は、レーザ光Ｌを反射するＸ軸方向走査用とＹ軸方向走査用の２つのガルバノミラー２１ａをステッピングモータ２１ｂで回動させてＸ軸方向及びＹ軸方向にレーザ光Ｌを走査させる光走査手段としてのガルバノスキャナ２１と、ガルバノスキャナ２１で走査されたレーザ光Ｌをワーク３５の表面（被加工面）又は基材とＩＴＯ膜との界面等のワーク内部（ワーク表面から所定深さだけオフセットした箇所）に集光させる集光手段としてのｆθレンズ２２とを有する。

レーザ出力部１のレーザ発振器１１は、レーザドライバ部１０によって制御される。具体的には、レーザドライバ部１０は、レーザ走査部２のガルバノスキャナ２１の走査動作に連動してレーザ発振器１１の発光を制御する。レーザ発振器１１には、例えば、基材への熱影響によるダメージが少ない１００［ｎｓ］以下のパルス発振によるパルスファイバレーザを用いることができるが、他の光源を用いてもよい。

図２は、本実施形態のレーザ発振器１１の一構成例を示す模式図である。
本実施形態のレーザ発振器１１は、ＭＯＰＡ（ＭａｓｔｅｒＯｓｃｉｌｌａｔｏｒＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）と呼ばれるパルスファイバレーザである。このレーザ発振器１１は、シードＬＤ７４をパルスジェネレータ７３でパルス発振させてシード光を生成し、光ファイバアンプで複数段階に増幅するパルスエンジン部７０と、パルスエンジン部７０から出力されるレーザ光Ｌを導光する出力ファイバ７１と、平行光束化手段としてのコリメート光学系８３により略平行光束としてレーザ光Ｌを出射する出力ヘッド部７２とから構成されている。本実施形態では、出力ヘッド部７２のみがレーザ出力部１に設けられる。

パルスエンジン部７０は、光ファイバ７８、励起ＬＤ７６及びカプラ７７を有するプリアンプ部と、光ファイバ８２、励起ＬＤ８０及びカプラ８１を有するメインアンプ部とから構成される。光ファイバには、コアに希土類元素をドープしたダブルクラッド構造のものが用いられ、励起ＬＤ７６からの励起光の吸収によりファイバの出力端、入射端に設置されるミラー間で反射を繰り返しレーザ発振に至る。図２中符号７５は、逆方向の光を遮断するアイソレータであり、図２中符号７９は、ＡＳＥ光を除去するバンドパスフィルタである。

本実施形態では、シードＬＤ７４の波長を近赤外の１０６４［ｎｍ］としているが、第２高調波である５３２［ｎｍ］、第３高調波である３５５［ｎｍ］をはじめとして、ワーク材質に応じて好適な波長を選択できる。なお、レーザ発振器１１には、イットリウム・バナデート結晶からなるレーザ媒質に励起光を照射することでレーザ発振を生じさせるＹＶＯ_４レーザ等の固体レーザを用いてもよい。

レーザ走査部２のガルバノスキャナ２１は、Ｘ軸方向走査用とＹ軸方向走査用の各ガルバノミラー２１ａをそれぞれ回動させる各ステッピングモータ２１ｂがガルバノスキャナ制御部２０によって制御される。ガルバノスキャナ制御部２０は、加工パターンを構成する線分要素データ（線分始点座標と線分終点座標）に応じて、ガルバノミラー２１ａの反射面に対する傾斜角度（反射面に入射してくるレーザ光の光軸に対する反射面の傾斜角度）がＸ軸方向に対応する方向あるいはＹ軸方向に対応する方向へ変化するように、各ステッピングモータ２１ｂを制御する。これにより、線分要素の始点及び終点のＸ−Ｙ座標に対応して、各ガルバノミラー２１ａを走査開始傾斜角度から走査終了傾斜角度まで回動させることができる。

レーザ走査部２は、主走査方向（Ｘ軸方向）に移動可能なキャリッジ２５上に搭載されている。キャリッジ２５は、駆動プーリ２７ａ及び従動プーリ２７ｂに掛け渡されているタイミングベルト２７上に取り付けられている。駆動プーリ２７ａに接続されているステッピングモータ２６を駆動させることで、タイミングベルト２７が移動し、主走査方向に延びるリニアガイド２９（図３参照）に沿ってタイミングベルト２７上のキャリッジ２５が主走査方向（Ｘ軸方向）へ移動する。キャリッジ２５の主走査方向位置は、リニアエンコーダ２８からの出力信号（アドレス信号）に基づいて検出することができる。ステッピングモータ２６は、主走査制御部２４によって制御される。

なお、本実施形態では、レーザ走査部２を搭載するキャリッジ２５の移動手段として、タイミングベルトを利用した移動手段を採用しているが、これに限られず、リニアステージ等の直線移動可能な手段でも代用できるし、２次元方向へ移動させる移動手段を利用してもよい。

ワーク搬送部３は、駆動ローラ３２ａと従動ローラ３２ｂとからなるレジストローラ対３２を備え、駆動ローラ３２ａは、タイミングベルト３１ａを介してステッピングモータからなるレジストモータ３１によって駆動される。レジストモータ３１は、副走査制御部３０によって制御され、レジストローラ対３２で挟持したワーク３５を副走査方向（Ｙ軸方向）における目標送り位置へ移動させることができる。これにより、レーザ走査部２から照射されるレーザ光Ｌの走査範囲である加工領域３６へワーク上の被加工部分を順次送り込む。

具体的には、ワーク搬送部３は、ワーク３５の主走査方向両端付近におけるワーク表面に形成されているアライメントマーク３７（基準位置）を撮像するモニタカメラ３３，３４を備えている。副走査制御部３０は、レジストモータ３１によってワーク３５を微小量ずつワーク送り方向Ｂ（副走査方向）へステップ送りしながら、モニタカメラ３３，３４から出力される画像データを順次取り込む。そして、パターンマッチング処理等によりアライメントマーク３７を検出して、目標送り位置までのワーク移動量を演算し、その演算結果に基づいてレジストモータ３１を制御して、ワーク３５の副走査方向位置を目標送り位置まで移動させる。

図３は、本実施形態におけるレーザパターニング装置１００の内部構造を示す模式図であり、図４は、その平面図である。
本実施形態におけるワーク３５は、ロール軸保持部材としての軸保持部５０ａに着脱自在に保持された供給スプール軸５１上にロール状に巻かれた状態で、加工前収容部としてのロール供給部５０に収容されている。ロール状のワークから巻き出されたワーク部分は、入口ガイド板５２に沿ってレジストローラ対３２のニップに挟持され、レジストローラ対３２の駆動によって、加工台部材としての加工テーブル５３上にセットされる。供給スプール軸５１は、伝達トルク変更手段としての巻出用パウダークラッチ５９を介してＤＣモータからなる巻出モータ５６に接続され、巻出モータ５６の駆動力でワーク３５を巻き出す方向へ回転駆動可能に構成されている。

加工テーブル５３は、レーザ光Ｌを透過する光透過部材で形成されている。これにより、レーザ光Ｌによる加工テーブル５３へのダメージを抑制でき、加工テーブル５３の寿命を延ばすことができる。加工テーブル５３の上方には、加工処理によって発生した加工塵を吸引する吸引ノズル８４が設けられている。吸引ノズル８４は、ダクトを介して集塵装置に連結されている。

また、加工テーブル５３の表面（台面）には無数の細孔（吸引孔）が形成されており、加工テーブル５３の裏面に形成された空洞部５７の空気を吸引ポンプ５８が吸い出すことにより、ワーク３５を加工テーブル５３の表面に吸着させ、加工領域３６におけるワーク３５の平面性を確保している。本実施形態では、加工テーブル５３の表面上に吸着された状態のワーク３５に対して加工処理を行う際、レジストローラ対３２によりワーク３５が動くことがないように、ブレーキ手段としての電磁ブレーキからなるレジストブレーキ３８によってレジストローラ対３２が回転不能とする。これにより、加工処理中にワーク３５がレジストローラ対３２によって動くのを禁止でき、安定した加工処理を実現できる。

加工後のワークは、ロール軸保持部材としての軸保持部６０ａに着脱自在に保持された巻取スプール軸６７上にロール状に巻き取られ、加工後収容部としてのロール排出部６０に保持される。巻取スプール軸６７は、伝達トルク変更手段としての巻取用パウダークラッチ６３を介してＤＣモータからなる巻取モータ６２に接続され、巻取モータ６２の駆動力でワーク３５を巻き取る方向へ回転駆動可能に構成されている。

本実施形態では、加工後のワークは、その表面に付着した加工塵を一対のクリーンローラ６４によって取り除いた後、巻取スプール軸６７に巻き取られるように構成されている。クリーンローラ６４に吸着した加工塵は、粘着ローラ６５に転写されて回収される。なお、加工後のワーク表面を擦れ等の傷から保護するために、加工後のワーク３５の表裏にラミネートフィルムを貼り合せてから巻取スプール軸６７に巻き取るようにしてもよい。

本実施形態では、加工後のワークをロール状に巻き取るロールｔｏロール方式であるが、図５に示すように、加工後のワークをカットシートとして排出するロールｔｏシート方式を採用してもよい。図５に例示する構成においては、加工後のワークは、カッター５４を主走査方向へ移動させることにより所定サイズごとに裁断され、トレイ５５に排出される。また、本実施形態では、加工前のワークをロール状に巻いた状態で収容しているが、同様に、加工前のワークをカットシートとして収容し、そのカットシートを順次送り出すシートｔｏシート方式を採用してもよい。

制御部４は、本レーザパターニング装置の全体を統括して管理、制御する制御ＰＣ４０を備えている。制御ＰＣ４０は、レーザドライバ部１０、ガルバノスキャナ制御部２０、主走査制御部２４、副走査制御部３０等に接続されており、各々のステータスを管理したり、加工シーケンスを制御したりする。

レーザ出力部１のビームエキスパンダ１２は、複数枚からなるレンズで構成され、レーザ光路上においてレーザ走査部２のｆθレンズ２２に最も近いレンズ３９の位置がレーザ光の光軸方向へ移動可能に構成されている。レンズ３９の位置を移動させることにより、レーザ走査部２を搭載したキャリッジが後述するように主走査方向の各停止目標位置に停止したときの集光距離が揃うように微調整することができる。すなわち、ビームエキスパンダ１２は、ガルバノスキャナ２１に入射するレーザ光Ｌが平行光束となるように微調整するフォーカシング機能を備える。

本実施形態においては、主走査方向（Ｘ軸方向）について、レーザ光Ｌの走査範囲を主走査方向へ移動させる構成を採用している。詳しくは、キャリッジ２５上にレーザ走査部２を搭載し、レーザ走査部２を主走査方向へ移動可能に構成している。これにより、主走査方向（Ｘ軸方向）へワーク３５を移動させることなく、ガルバノスキャナ２１によって走査されたレーザ光Ｌがワーク表面を走査する範囲すなわち加工領域３６をワーク３５に対して主走査方向へ相対移動させることができる。これにより、ワーク３５の被加工部分を加工領域３６へ順次移動させて加工処理を行うことができ、主走査方向（Ｘ軸方向）における加工領域３６の幅が狭くても、その幅を超える大きなワーク３５に対して加工処理を行うことができる。

なお、キャリッジ２５に搭載される搭載物は、少なくとも集光手段としてのｆθレンズ２２が搭載されていればよい。したがって、最軽量の構成は、ｆθレンズ２２のみをキャリッジ２５に搭載した構成である。一方、ワーク３５に対して軽量な部品であれば、ｆθレンズ２２とともに他の部品も一緒にキャリッジ２５に搭載してもよい。例えば、本実施形態のようにガルバノスキャナ２１等の光走査手段をキャリッジに搭載してもよいし、レーザ出力部１の一部又は全部をキャリッジに搭載してもよい。

また、本実施形態において、主走査方向へ移動するキャリッジ２５に入射するレーザ光Ｌの光路、すなわち、レーザ出力部１から出力されたレーザ光Ｌの光路は、Ｘ軸方向に平行である。そのため、図６に示すように、キャリッジ２５が主走査方向（Ｘ軸方向）のどの位置に移動しても、レーザ出力部１から出力されたレーザ光Ｌはキャリッジ２５の同じ箇所から入射する。よって、キャリッジ２５が主走査方向（Ｘ軸方向）に移動しても、キャリッジ２５に入射後のレーザ光Ｌの光路は同じであり、主走査方向の互いに異なる加工領域３６−１，３６−２で加工処理を行う場合でも同じ加工処理を実現できる。

ただし、本実施形態では、キャリッジ２５が移動すると、キャリッジ２５に入射するまでのレーザ光Ｌの光路長が変化することになる。そのため、キャリッジ２５に入射するレーザ光Ｌが非平行収束であると、キャリッジ２５の主走査方向位置によって、ワーク３５に照射されるレーザ光Ｌの焦点が変化し、ワーク３５上におけるレーザ光Ｌのスポット径が変化するなど、加工精度に影響が出てしまう。

本実施形態では、レーザ発振器１１から出力されるレーザ光Ｌは略平行光束であり、２つの反射ミラー１４，１５を介してビームエキスパンダ１２から射出されて、反射ミラー１６によって反射されてレーザ出力部１から出力されるレーザ光Ｌも略平行光束である。したがって、キャリッジ２５に入射するレーザ光Ｌが略平行収束であれば、キャリッジ２５が移動して主走査方向位置が変わっても、ワーク３５に照射されるレーザ光Ｌの焦点が実質的に変化せず、ワーク３５上におけるレーザ光Ｌのスポット径が変化するなどの影響が出ない。よって、主走査方向の互いに異なる加工領域３６−１，３６−２で加工処理を行う場合でも、焦点調整などの作業を行うことなく、同じ加工精度で加工処理を行うことができ、より高い生産性を実現できる。

ただし、レーザ走査部２のほかにレーザ出力部１の全部もキャリッジ２５上に搭載する構成とすれば、すなわち、レーザ発振器１１等の光源自体をキャリッジ２５上に搭載する構成とすれば、キャリッジ２５を移動しても、ワーク３５に照射されるレーザ光Ｌの焦点が変化するようなことはない。しかしながら、キャリッジ２５上の搭載物の重量が大きくなることから、キャリッジ２５の高速移動の実現が難しくなる点を考慮する必要がある。

図７は、本実施形態におけるレーザパターニング装置の外観を示す斜視図である。
図８は、本実施形態におけるレーザパターニング装置の外観を示す正面図である。
本実施形態におけるレーザパターニング装置は、加工前収容部としてのロール供給部５０及び加工後収容部としてのロール排出部６０並びにレーザ光Ｌによる加工処理が行われる光加工部１１０を一体で覆う外装ケース１０１によって覆われている。本実施形態における光加工部１１０は、主に、加工テーブル５３上のワーク部分に対してレーザ光を照射して加工処理するレーザ出力部１及びレーザ走査部２、並びに、加工テーブル５３、空洞部５７及びポンプ５８などを含む部分である。

本実施形態の外装ケース１０１は、図３に示すように、底面が開口した板金製の外装パネルであり、ロール供給部５０、ロール排出部６０及び光加工部１１０を一体で覆っている。外装ケース１０１は、光加工部１１０からレーザ光が外部に漏れ出るのを実質的に防止できれば、あるいは、外部の塵や埃などが光加工部１１０のレーザ照射領域やワーク３５の搬送領域へ進入するのを実質的に防止できれば、ロール供給部５０、ロール排出部６０及び光加工部１１０を完全に覆っている必要はない。本実施形態の外装ケース１０１は、底面が開口しているが、その底面開口はレーザパターニング装置が設置される場所の床面が近接対向している。したがって、光加工部１１０のレーザ光が当該底部開口から外部に漏れ出ることはなく、また、外部の塵や埃などが光加工部１１０のレーザ照射領域やワーク３５の搬送領域まで進入することもない。

また、本実施形態の外装ケース１０１は、複数の板金を接合して単一のケースを構成しているが、その接合箇所は、レーザ光が外部に漏れ出たり塵や埃などが進入できるような隙間は存在しない。

また、本実施形態の外装ケース１０１には、ロール状に巻かれた状態のワーク３５をロール供給部５０へ入れるための受入開口１０１ａが設けられ、その受入開口１０１ａを開閉する受入扉１０２が取り付けられている。本実施形態の受入開口１０１ａは、加工前のロール状ワーク３５におけるロール軸方向長さにわたり、ロール供給部５０に対して供給スプール軸５１に対して直交する方向に開口している。このような構成により、作業者Ｐは、加工前のロール状ワーク３５の軸方向両端を両手で把持した状態で、受入開口１０１ａからロール供給部５０にセットすることができ、作業性が向上する。

図９は、本実施形態における加工前のロール状ワーク３５を示す分解斜視図である。
本実施形態では、図９に示すように、加工前のロール状ワーク３５が予め供給スプール軸５１上に巻かれた状態になっている。具体的には、ロール状ワーク３５のロール芯３５ａを貫通するようにロール状ワーク３５が供給スプール軸５１に取り付けられる。供給スプール軸５１の一端側には固定フランジ５１ａが設けられており、ロール状ワーク３５が固定フランジ５１ａに当接するまで供給スプール軸５１をロール芯３５ａに挿入した後、可動フランジ５１ｂを供給スプール軸５１に取り付け、ロール状ワーク３５を２つのフランジ５１ａ，５１ｂで挟んで保持する。可動フランジ５１ｂは、すり割り溝が形成された係止部５１ｃに止め輪５１ｄを螺合して供給スプール軸５１に締結される。

このような構成のロール状ワーク３５は、その供給スプール軸５１の両端を作業者Ｐが両手で把持した状態で、外装ケース１０１の受入開口１０１ａからロール供給部５０にセットされる。ロール供給部５０にセットする際、ロール供給部５０の軸保持部５０ａへ供給スプール軸５１の端部をセットすることになる。軸保持部５０ａは、ロール状ワーク３５の供給スプール軸５１の両端を上方から着脱可能な構成となっているので、作業者Ｐは、ロール供給部５０の軸保持部５０ａに対して供給スプール軸５１の端部を上側から置くようにセットする作業となる。これにより、重いロール状ワーク３５であっても、少ない力でロール供給部５０にロール状ワーク３５をセットすることができる。

特に、本実施形態では、図３に示すように、ロール状ワーク３５がセットされるロール供給部５０の位置が低い、具体的には一般的な作業者Ｐの腰の位置よりも低いので、重いロール状ワーク３５をロール供給部５０にセットする際の作業が容易になっている。これは、本実施形態におけるロール供給部５０に収容されるロール状ワーク３５が巻き出される位置が光加工部１１０の加工テーブル５３の上面よりも下側に位置するように構成していることに関連する。このような構成とすることで、ロール状ワーク３５からワークを巻き出すときの巻き出し抵抗を利用して加工テーブル５３の上面にワークを押し付けることができ、加工領域３６におけるワーク３５の平面性が確保しやすい。このような構成とするために、ロール状ワーク３５がセットされるロール供給部５０の位置を低くする必要があり、これに関連して、重いロール状ワーク３５をロール供給部５０にセットする際の作業が容易になっている。

更に、本実施形態では、外装ケース１０１の受入開口１０１ａがロール供給部５０の上方で開口しているため、ロール状ワーク３５を受入開口１０１ａからロール供給部５０に対して上方から導入することができる。これは、光加工部１１０に対してロール供給部５０が斜め下方に位置する構成、すなわち、ロール供給部５０の水平方向位置が光加工部１１０から外れている構成であるため、ロール供給部５０の上方に光加工部１１０がなく、ロール供給部５０の上方に外装ケースの受入開口１０１ａを形成できるためである。

また、本実施形態において、外装ケースの受入開口１０１ａを開閉するための受入扉１０２は、上開きの扉であり、ガスダンパー１０４によって受入開口１０１ａの開状態が維持されるように構成されている。また、本実施形態では、開状態の受入扉１０２は、受入開口１０１ａの上方位置に位置決めされるため、上方から落下する塵や埃などが受入開口１０１ａから進入することが抑制される。

また、本実施形態の外装ケース１０１には、ロール状に巻かれた状態のワーク３５をロール排出部６０から取り出すための取出開口１０１ｂが設けられ、その取出開口１０１ｂを開閉する取出扉１０３が取り付けられている。本実施形態の取出開口１０１ｂは、加工後のロール状ワーク３５におけるロール軸方向長さにわたり、ロール排出部６０に対して巻取スプール軸６７に対して直交する方向に開口している。このような構成により、作業者Ｐは、加工後のロール状ワーク３５の軸方向両端を両手で把持した状態で、ロール排出部６０内のロール状ワーク３５を取出開口１０１ｂから取り出すことができ、作業性が向上する。

ロール排出部６０の軸保持部６０ａは、ロール状ワーク３５の巻取スプール軸６７の両端を上方から着脱可能な構成となっているので、作業者Ｐは、ロール排出部６０の軸保持部６０ａから巻取スプール軸６７の端部を上側へ持ち上げるようにして取り出すことができる。これにより、ロール排出部６０から取り出す際、重いロール状ワーク３５であっても、少ない力でロール排出部６０からロール状ワーク３５を取り出すことができる。

特に、本実施形態では、図３に示すように、ロール状ワーク３５が収容されるロール排出部６０の位置が低い、具体的には一般的な作業者Ｐの腰の位置よりも低いので、重いロール状ワーク３５をロール排出部６０から取り出す際の作業が容易になっている。これは、本実施形態におけるロール排出部６０に収容されるロール状ワーク３５が巻き取られる位置が光加工部１１０の加工テーブル５３の上面よりも下側に位置するように構成していることに関連する。このような構成とすることで、ワークを巻き取るときの巻き取り力を利用して加工テーブル５３の上面にワークを押し付けることができ、加工領域３６におけるワーク３５の平面性が確保しやすい。このような構成とするために、ロール状ワーク３５が収容されるロール排出部６０の位置を低くする必要があり、これに関連して、重いロール状ワーク３５をロール排出部６０から取り出す際の作業が容易になっている。

更に、本実施形態では、外装ケース１０１の取出開口１０１ｂがロール排出部６０の上方で開口しているため、ロール状ワーク３５を取出開口１０１ｂからロール排出部６０に対して上方へ取り出すことができる。これは、光加工部１１０に対してロール排出部６０が斜め下方に位置する構成、すなわち、ロール排出部６０の水平方向位置が光加工部１１０から外れている構成であるため、ロール排出部６０の上方に光加工部１１０がなく、ロール排出部６０の上方に外装ケースの取出開口１０１ｂを形成できるためである。

また、本実施形態において、外装ケースの取出開口１０１ｂを開閉するための取出扉１０３は、上開きの扉であり、ガスダンパー１０５によって取出開口１０１ｂの開状態が維持されるように構成されている。また、本実施形態では、開状態の取出扉１０３は、取出開口１０１ｂの上方位置に位置決めされるため、上方から落下する塵や埃などが取出開口１０１ｂから進入することが抑制される。

図１０は、本実施形態における受入扉１０２及び取出扉１０３の開閉状態に応じた制御を行うための制御システムを示すブロック図である。
本実施形態においては、受入扉１０２及び取出扉１０３の開閉状態を検知するための開閉検知手段として、ドアスイッチ１０６，１０７が設けられている。ドアスイッチ１０６，１０７は、それぞれ、扉側に取り付けられる鍵部１０６ａ，１０７ａと、外装ケース１０１側に取り付けられる施錠部１０６ｂ，１０７ｂとから構成されている。施錠部１０６ｂ，１０７ｂは、電磁ソレノイドを内蔵しており、非通電状態において鍵部１０６ａ，１０７ａに設けられる鍵穴１０６ｃ，１０７ｃにソレノイドの可動芯が挿入した状態、すなわち、施錠状態となる。

施錠部１０６ｂ，１０７ｂの電磁ソレノイドは、セレクタスイッチ４２に接続されており、セレクタスイッチ４２がメンテナンスモードａに切り替られると、電磁ソレノイドに電流が流れ、可動芯が鍵部１０６ａ，１０７ａの鍵穴１０６ｃ，１０７ｃから外れ、解錠状態となる。なお、セレクタスイッチ４２がメンテナンスモードａに切り替られるとき、レーザ発振器１１や各種駆動部への通電ができない状態になる。

また、本実施形態には、プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ：programmable logic controller）４１が設けられ、ドアスイッチ１０６，１０７がＯＮ（閉状態）かＯＦＦ（開状態）かを検知している。ＰＬＣ４１は、ＯＮ（閉状態）の期間のみインターロック４３を解除し、レーザ発振器１１や各種駆動部への通電が可能となるように制御する。ＯＦＦ（開状態）の期間は、インターロック４３を動作させ、レーザ発振器１１や各種駆動部へ通電しないように制御する。

作業者Ｐが受入扉１０２や取出扉１０３を開けてロール状ワーク３５の出し入れを行う際には、まず、セレクタスイッチ４２をメンテナンスモードａに切り替える。これにより、ドアスイッチ１０６，１０７が解錠され、受入扉１０２や取出扉１０３を開けることが可能となる。これにより、作業者Ｐは、受入扉１０２や取出扉１０３を開けてロール状ワーク３５の出し入れできる。その後、作業者Ｐは、受入扉１０２や取出扉１０３を閉めて、セレクタスイッチ４２を通常運転モードｂに切り替える。これにより、ドアスイッチ１０６，１０７が施錠され、受入扉１０２や取出扉１０３が開かない状態になるとともに、インターロック４３が解除され、加工処理の動作が可能になる。

なお、本実施形態における受入扉１０２や取出扉１０３は、上開き方式の扉であるが、これに限られない。取出扉１０３であれば、例えば、図１１に示すように、案内溝１０３ａ’に沿ってスライド可能なシャッター方式の取出扉１０３’を採用してもよい。また、例えば、図１２に示すように、取出扉１０３を上方へシフトさせるシフト方式の取出扉１０３’’を採用してもよい。これらの変形例は、受入扉１０２についても同様である。

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
加工前のワーク３５等の加工対象物が収容されるロール供給部５０等の加工前収容部と、前記加工前収容部から供給される加工対象物に光を照射して加工を行う光加工部１１０と、前記光加工部での加工後の加工対象物を収容するロール排出部６０等の加工後収容部とを備えたレーザパターニング装置１００等の光加工装置において、前記加工前収容部、前記光加工部及び前記加工後収容部を一体で覆う外装ケース１０１等のケースを有することを特徴とする。
本態様によれば、加工前収容部及び加工後収容部と光加工部とが一体でケースに覆われているため、そのケースには、加工前収容部からの加工対象物を光加工部へ導入するための開口や、光加工部からの加工対象物を加工後収容部へ排出するための開口など、加工処理中に開状態になる開口を設ける必要がない。したがって、ケースの開口から加工光が漏れ出たり、ケースの開口から塵や埃などが光加工部へ進入したりすることを抑制でき、従来の弊害を解消することが可能となる。

（態様Ｂ）
前記態様Ａにおいて、前記加工前収容部は、加工前の加工対象物をロール状に巻いた状態で収容することを特徴とする。
これによれば、加工前の加工対象物を加工前収容部へセットする作業が容易になる。

（態様Ｃ）
前記態様Ｂにおいて、前記光加工部は、加工テーブル５３の上面に加工対象物を載置した状態で光を照射して加工を行うものであり、前記加工前収容部に収容されるロール状の加工対象物が巻き出される位置が前記加工テーブルの上面よりも下側であることを特徴とする。
これによれば、加工対象物を巻き出すときの巻き出し抵抗を利用して加工テーブルの上面に加工対象物を押し付けることができ、加工テーブル上の加工対象物の平面性が確保しやすく、高い加工精度が得やすい。また、このような構成とすることで、ロール状の加工対象物がセットされる加工前収容部の位置を低くできるので、重いロール状の加工対象物を加工前収容部にセットする際の作業が容易になる。

（態様Ｄ）
前記態様Ａ〜Ｃのいずれかの態様において、前記加工後収容部は、加工後の加工対象物をロール状に巻いた状態で収容することを特徴とする。
これによれば、加工後の加工対象物を加工後収容部から取り出す作業が容易になる。

（態様Ｅ）
前記態様Ｄにおいて、前記光加工部は、加工テーブル５３の上面に加工対象物を載置した状態で光を照射して加工を行うものであり、前記加工後収容部に加工対象物をロール状に巻き取る位置が前記加工テーブルの上面よりも下側であることを特徴とする。
これによれば、加工対象物を巻き取るときの巻き取り力を利用して加工テーブルの上面に加工対象物を押し付けることができ、加工テーブル上の加工対象物の平面性が確保しやすく、高い加工精度が得やすい。また、このような構成とすることで、ロール状の加工対象物が収容される加工後収容部の位置を低くできるので、重いロール状の加工対象物を加工後収容部から取り出す際の作業が容易になる。

（態様Ｆ）
前記態様Ａ〜Ｅのいずれかの態様において、前記ケースは、加工前の加工対象物を前記加工前収容部へ受け入れるための受入開口１０１ａと、該受入開口を開閉する受入扉１０２とを有することを特徴とする。
これによれば、加工前の加工対象物を加工前収容部へセットしやすい箇所に受入開口１０１ａを形成することで、そのセット作業の容易化を図ることができる。しかも、受入開口１０１ａは受入扉１０２で開閉できるので、その受入開口から加工光が漏れ出たり、その受入開口から塵や埃などが光加工部へ進入したりすることが抑制される。

（態様Ｇ）
前記態様Ｆにおいて、前記受入扉は、前記受入開口を開状態にしたときに該受入開口の上方位置に位置決めされるように構成されていることを特徴とする。
これによれば、上方から落下する塵や埃などが受入開口から進入することが抑制される。

（態様Ｈ）
前記態様Ｆ又はＧにおいて、前記加工前収容部は、加工前の加工対象物をロール状に巻いた状態で収容し、前記受入開口は、ロール状の加工対象物におけるロール軸方向長さにわたり、前記加工前収容部に対して該加工前収容部に収容された状態の加工対象物のロール軸に対して直交する方向に開口していることを特徴とする。
これによれば、作業者は、加工前のロール状加工対象物の軸方向両端を両手で把持した状態で、受入開口から加工前収容部へセットすることができ、セットの作業性が向上する。

（態様Ｉ）
前記態様Ｈにおいて、前記加工前収容部は、加工前の加工対象物が巻き付けられた供給スプール軸５１等のロール軸部材の両端を上方から着脱可能に保持する軸保持部５０ａ等のロール軸保持部材を有することを特徴とする。
これによれば、作業者は、加工前収容部のロール軸保持部材に対してロール状の加工対象物のロール軸部材の両端を上側から置くようにセットすることができ、重いロール状の加工対象物であっても、少ない力で加工前収容部にロール状の加工対象物をセットすることができる。

（態様Ｊ）
前記態様Ｆ〜Ｉのいずれかの態様において、前記受入扉の開閉状態を検知するＰＬＣ４１等の開閉検知手段と、前記開閉検知手段の検知結果に基づき、前記受入扉が開状態であるときの前記光加工部による加工処理を禁止するインターロック４３等の処理禁止手段とを有することを特徴とする。
これによれば、受入扉が開状態であるときに光加工部による加工処理が実行されるのを防止することができる。

（態様Ｋ）
前記態様Ｆ〜Ｊのいずれかの態様において、前記受入扉を施錠するドアスイッチ１０６等の施錠手段と、前記光加工部による加工処理中に前記施錠手段が解錠状態になることを禁止するセレクタスイッチ４２等の解錠禁止手段とを有することを特徴とする。
これによれば、光加工部による加工処理中に受入扉が開状態になるのを防止することができる。

（態様Ｌ）
前記態様Ａ〜Ｋのいずれかの態様において、前記ケースは、加工後の加工対象物を前記加工後収容部から取り出すための取出開口１０１ｂと、該取出開口を開閉する取出扉１０３とを有することを特徴とする。
これによれば、加工後の加工対象物を加工後収容部から取り出しやすい箇所に取出開口１０１ｂを形成することで、その取り出し作業の容易化を図ることができる。しかも、取出開口１０１ｂは取出扉１０３で開閉できるので、その取出開口から加工光が漏れ出たり、その取出開口から塵や埃などが光加工部へ進入したりすることが抑制される。

（態様Ｍ）
前記態様Ｌにおいて、前記取出扉は、前記取出開口を開状態にしたときに該取出開口の上方位置に位置決めされるように構成されていることを特徴とする。
これによれば、上方から落下する塵や埃などが取出開口から進入することが抑制される。

（態様Ｎ）
前記態様Ｌ又はＭにおいて、前記加工後収容部は、加工後の加工対象物をロール状に巻いた状態で収容し、前記取出開口は、ロール状の加工対象物におけるロール軸方向長さにわたり、前記加工後収容部に対して該加工後収容部に収容された状態の加工対象物のロール軸に対して直交する方向に開口していることを特徴とする。
これによれば、作業者は、加工後のロール状加工対象物の軸方向両端を両手で把持した状態で、取出開口を介して加工後収容部から取り出すことができ、取り出し作業の作業性が向上する。

（態様Ｏ）
前記態様Ｎにおいて、前記加工後収容部は、加工後の加工対象物が巻き付けられる巻取スプール軸６７等のロール軸部材の両端を上方から着脱可能に保持する軸保持部６０ａ等のロール軸保持部材を有することを特徴とする。
これによれば、作業者は、加工後収容部のロール軸保持部材からロール状の加工対象物のロール軸部材の両端を上側へ持ち上げるように取り出すことができ、重いロール状の加工対象物であっても、少ない力で加工後収容部からロール状の加工対象物を取り出すことができる。

（態様Ｐ）
前記態様Ｌ〜Ｏのいずれかの態様において、前記取出扉の開閉状態を検知するＰＬＣ４１等の開閉検知手段と、前記開閉検知手段の検知結果に基づき、前記取出扉が開状態であるときの前記光加工部による加工処理を禁止するインターロック４３等の処理禁止手段とを有することを特徴とする。
これによれば、取出扉が開状態であるときに光加工部による加工処理が実行されるのを防止することができる。

（態様Ｑ）
前記態様Ｌ〜Ｐのいずれかの態様において、前記取出扉を施錠するドアスイッチ１０７等の施錠手段と、前記光加工部による加工処理中に前記施錠手段が解錠状態になることを禁止するセレクタスイッチ４２等の解錠禁止手段とを有することを特徴とする。
これによれば、光加工部による加工処理中に取出扉が開状態になるのを防止することができる。

３５ワーク
３５ａロール芯
５０ロール供給部
５０ａ軸保持部
５１供給スプール軸
５３加工テーブル
６０ロール排出部
６０ａ軸保持部
６７巻取スプール軸
１００レーザパターニング装置
１０１外装ケース
１０１ａ受入開口
１０１ｂ取出開口
１０２受入扉
１０３取出扉
１０６，１０７ドアスイッチ
１１０光加工部

特開２０１０−１７１２３３号公報

Claims

加工前の加工対象物がロール状に巻いた状態で収容される加工前収容部と、
前記加工前収容部から供給される加工対象物に光を照射して加工を行う光加工部と、
前記光加工部での加工後の加工対象物を収容する加工後収容部とを備えた光加工装置において、
前記加工前収容部、前記光加工部及び前記加工後収容部を一体で覆うケースを有し、
前記光加工部は、加工テーブルの上面に加工対象物を載置した状態で光を照射して加工を行うものであり、
前記加工前収容部に収容されるロール状の加工対象物が巻き出される位置が前記加工テーブルの上面よりも下側であることを特徴とする光加工装置。
請求項１に記載の光加工装置において、
前記加工後収容部は、加工後の加工対象物をロール状に巻いた状態で収容することを特徴とする光加工装置。
請求項２に記載の光加工装置において、
前記加工後収容部に加工対象物をロール状に巻き取る位置が前記加工テーブルの上面よりも下側であることを特徴とする光加工装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光加工装置において、
前記ケースは、加工前の加工対象物を前記加工前収容部へ受け入れるための受入開口と、該受入開口を開閉する受入扉とを有することを特徴とする光加工装置。
請求項４に記載の光加工装置において、
前記受入扉は、前記受入開口を開状態にしたときに該受入開口の上方位置に位置決めされるように構成されていることを特徴とする光加工装置。
請求項４又は５に記載の光加工装置において、
前記加工前収容部は、加工前の加工対象物をロール状に巻いた状態で収容し、
前記受入開口は、ロール状の加工対象物におけるロール軸方向長さにわたり、前記加工前収容部に対して該加工前収容部に収容された状態の加工対象物のロール軸に対して直交する方向に開口していることを特徴とする光加工装置。
請求項６に記載の光加工装置において、
前記加工前収容部は、加工前の加工対象物が巻き付けられたロール軸部材の両端を上方から着脱可能に保持するロール軸保持部材を有することを特徴とする光加工装置。
請求項４乃至７のいずれか１項に記載の光加工装置において、
前記受入扉の開閉状態を検知する開閉検知手段と、
前記開閉検知手段の検知結果に基づき、前記受入扉が開状態であるときの前記光加工部による加工処理を禁止する処理禁止手段とを有することを特徴とする光加工装置。
請求項４乃至８のいずれか１項に記載の光加工装置において、
前記受入扉を施錠する施錠手段と、
前記光加工部による加工処理中に前記施錠手段が解錠状態になることを禁止する解錠禁止手段とを有することを特徴とする光加工装置。
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光加工装置において、
前記ケースは、加工後の加工対象物を前記加工後収容部から取り出すための取出開口と、該取出開口を開閉する取出扉とを有することを特徴とする光加工装置。
請求項１０に記載の光加工装置において、
前記取出扉は、前記取出開口を開状態にしたときに該取出開口の上方位置に位置決めされるように構成されていることを特徴とする光加工装置。
請求項１０又は１１に記載の光加工装置において、
前記加工後収容部は、加工後の加工対象物をロール状に巻いた状態で収容し、
前記取出開口は、ロール状の加工対象物におけるロール軸方向長さにわたり、前記加工後収容部に対して該加工後収容部に収容された状態の加工対象物のロール軸に対して直交する方向に開口していることを特徴とする光加工装置。
請求項１２に記載の光加工装置において、
前記加工後収容部は、加工後の加工対象物が巻き付けられるロール軸部材の両端を上方から着脱可能に保持するロール軸保持部材を有することを特徴とする光加工装置。
請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の光加工装置において、
前記取出扉の開閉状態を検知する開閉検知手段と、
前記開閉検知手段の検知結果に基づき、前記取出扉が開状態であるときの前記光加工部による加工処理を禁止する処理禁止手段とを有することを特徴とする光加工装置。
請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の光加工装置において、
前記取出扉を施錠する施錠手段と、
前記光加工部による加工処理中に前記施錠手段が解錠状態になることを禁止する解錠禁止手段とを有することを特徴とする光加工装置。