レーザー光照射装置およびレーザー光照射方法
【課題】出力変動が抑制され、照射するレーザー光の出力が安定化されたレーザー光照射装置およびレーザー光照射方法を提供する。
【解決手段】フィルムを切断するために当該フィルムにレーザー光を照射するレーザー光照射装置１０は、レーザー光Ｌを発振するレーザー光発振機１と、レーザー光発振機１から発振されたレーザー光Ｌを二つに分岐し、反射光Ｌ１であるレーザー光をフィルムに照射するビームスプリッター３と、透過光Ｌ２であるレーザー光の強度を測定するパワーセンサー４と、測定された強度からレーザー光発振機１の出力値を算出し、設定値に対する上記出力値の大小を判断して、レーザー光発振機１の出力値を設定値に近づけるように補正する処理ボード５と、を備えている。
【解決手段】フィルムを切断するために当該フィルムにレーザー光を照射するレーザー光照射装置１０は、レーザー光Ｌを発振するレーザー光発振機１と、レーザー光発振機１から発振されたレーザー光Ｌを二つに分岐し、反射光Ｌ１であるレーザー光をフィルムに照射するビームスプリッター３と、透過光Ｌ２であるレーザー光の強度を測定するパワーセンサー４と、測定された強度からレーザー光発振機１の出力値を算出し、設定値に対する上記出力値の大小を判断して、レーザー光発振機１の出力値を設定値に近づけるように補正する処理ボード５と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力変動が抑制され、照射するレーザー光の出力が安定化されてフィルムを適切に切断することができるレーザー光照射装置およびレーザー光照射方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
偏光フィルムは液晶パネル等の各種製品に広く用いられている。従来、偏光フィルムの切断加工には刃物が用いられているものの、被切断物からフィルム屑等の異物が生じ易く、この異物が偏光フィルムに付着することにより、被切断物である製品の歩留まりが低下してしまう。
【０００３】
そこで、近年、偏光フィルムの切断加工には、刃物に代わってレーザー光が使用されている。レーザー光で切断加工を行うことにより、刃物による切断加工と比較して、被切断物からフィルム屑等の異物が生じ難くなるので、被切断物である製品の歩留まりの低下を抑制することができる。このため、レーザー光による切断方法は有用であり、例えば特許文献１〜５に記載されているように、種々の方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８４５７２号公報（２００８年１１月２７日公開）
【特許文献２】特開２００８−３０２３７６号公報（２００８年１２月１８日公開）
【特許文献３】特開２００９−２２９７８号公報 （２００９年２月５日公開）
【特許文献４】特開２００９−１６７３２１号公報（２００９年７月３０日公開）
【特許文献５】特開２０１０−５３３１０号公報 （２０１０年３月１１日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般に、レーザー光発振機は、レーザー光の出力が一定ではなく、ごく短い周期（例えば１ミリ秒）で、出力値が設定値を挟んだ一定の振幅で変動するという特性を有している。それゆえ、レーザー光発振機の出力変動により、偏光フィルムを切断加工するのに必要な値にレーザー光の出力値を設定していても、実際には偏光フィルムを適切に切断加工することができない場合があるという問題点を有している。当該問題点について、以下に具体的に説明する。
【０００６】
通常、偏光フィルムの切断加工は、偏光フィルムの長尺物を一定の速度で搬送しながらレーザー光を照射することによって連続的に行われる。ここで、レーザー光の出力値を偏光フィルムの切断加工に必要な（かつ、より低い）値に設定すると、出力変動によって当該出力値が設定値よりも一定以上低く（小さく）なったときには、偏光フィルムが切断されなくなってしまう。それゆえ、切断加工後の偏光フィルムを巻回するときに当該偏光フィルムの端部（切断部）が引き千切られた状態になったり、端部から偏光フィルム内側に向かって破れたりするという不都合が発生することとなる。一方、上記不都合を解消するために、即ち、出力値が設定値よりも一定以上低くなったときにおいても切断加工ができるように、レーザー光の出力値を偏光フィルムの切断加工に必要な値よりも高い値に設定すると、出力変動によって当該出力値が設定値よりも一定以上高く（大きく）なったときには、出力値が高くなり過ぎ、偏光フィルムの端部（切断部）がレーザー光の照射による過剰な熱で溶解したり、熱膨張して盛り上がったり反り返ったりしてしまう。それゆえ、切断加工後の偏光フィルムにおいて品質の劣化が生じるという別の不都合が発生することとなる。
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１〜５に記載されている切断方法においては、レーザー光発振機の上記特性、即ち、ごく短い周期で、レーザー光の出力が変動するという特性について、特段の考慮や対策は行われていない。つまり、上記特許文献１〜５に記載されている切断方法においては、偏光フィルムを適切に切断加工することができない場合があるという問題点を有している。それゆえ、偏光フィルムを常時、適切に切断加工することができるレーザー光照射装置およびレーザー光照射方法が求められている。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、出力変動が抑制され、照射するレーザー光の出力が安定化されたレーザー光照射装置およびレーザー光照射方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るレーザー光照射装置は、上記課題を解決するために、フィルムを切断するために当該フィルムにレーザー光を照射するレーザー光照射装置であって、レーザー光を発振するレーザー光発振機と、レーザー光発振機から発振されたレーザー光を二つに分岐し、分岐させたレーザー光のうちの、一方のレーザー光をフィルムに照射するビームスプリッターと、分岐されたレーザー光のうちの、他方のレーザー光の強度を測定する測定装置と、測定された強度から上記レーザー光発振機の出力値を算出し、設定値に対する上記出力値の大小を判断して、上記レーザー光発振機の出力値を設定値に近づけるように補正する補正装置と、を備えていることを特徴としている。
【００１０】
上記構成によれば、ビームスプリッターによって分岐されたレーザー光のうちの、他方のレーザー光の強度を測定装置で測定し、補正装置で上記強度からレーザー光発振機の出力値を算出し、設定値に対する上記出力値の大小を判断して、上記レーザー光発振機の出力値を設定値に近づけるように補正することができる。従って、上記レーザー光照射装置から発振されるレーザー光の出力値を、フィルムを切断するのに必要な（かつ、より低い）値に設定しても、出力変動が抑制されるので当該出力値が設定値よりも一定以上低く（小さく）なることはなく、フィルムを適切に切断することができる。それゆえ、出力変動（設定値に対する変動）が抑制され、照射するレーザー光の出力が安定化されてフィルムを適切に切断することができるレーザー光照射装置を提供することができる。
【００１１】
上記測定装置は、分岐されたレーザー光のうちの、透過光の強度を測定するようになっていることがより好ましい。また、上記測定装置がパワーセンサーであることがより好ましい。さらに、上記レーザー光発振機がＣＯ２ レーザー光発振機であることがより好ましい。
【００１２】
本発明に係るレーザー光照射方法は、上記課題を解決するために、フィルムを切断するために当該フィルムにレーザー光を照射するレーザー光照射方法であって、レーザー光発振機から発振されたレーザー光を二つに分岐させ、分岐させたレーザー光のうちの、一方のレーザー光をフィルムに照射すると共に、他方のレーザー光の強度を測定し、測定した強度から上記レーザー光発振機の出力値を算出し、設定値に対する上記出力値の大小を判断して、上記レーザー光発振機の出力値を設定値に近づけるようにフルタイム補正することを特徴としている。
【００１３】
上記構成によれば、分岐されたレーザー光のうちの、他方のレーザー光の強度を測定し、上記強度からレーザー光発振機の出力値を算出し、設定値に対する上記出力値の大小を判断して、上記レーザー光発振機の出力値を設定値に近づけるようにフルタイム補正する。従って、上記レーザー光照射装置から発振されるレーザー光の出力値を、フィルムを切断するのに必要な（かつ、より低い）値に設定しても、出力変動が抑制されるので当該出力値が設定値よりも一定以上低く（小さく）なることはなく、フィルムを適切に切断することができる。それゆえ、出力変動（設定値に対する変動）が抑制され、照射するレーザー光の出力が安定化されてフィルムを適切に切断することができるレーザー光照射方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るレーザー光照射装置およびレーザー光照射方法によれば、レーザー光の出力値を、フィルムを切断するのに必要な（かつ、より低い）値に設定しても、出力変動が抑制されるので当該出力値が設定値よりも一定以上低く（小さく）なることはなく、フィルムを適切に切断することができる。それゆえ、出力変動（設定値に対する変動）が抑制され、照射するレーザー光の出力が安定化されてフィルムを適切に切断することができるレーザー光照射装置およびレーザー光照射方法を提供することができるという効果を奏する。
【００１５】
本発明に係るレーザー光照射装置およびレーザー光照射方法によって切断されたフィルムは、その端部（切断部）が引き千切られた状態になったり、端部から偏光フィルム内側に向かって破れたりすることはなく、しかも、レーザー光の出力値が必要以上に高く設定されていないため、溶解したり、熱膨張して盛り上がったり反り返ったりすることもない。それゆえ、切断加工後のフィルムにおいては、品質の劣化が生じるおそれはない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るレーザー光照射装置の一例を示すものであり、概略の構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）共に、上記レーザー光照射装置によってレーザー光の出力値が安定化された一例を示すものであり、レーザー光照射装置によって照射されたレーザー光の出力変動を示すグラフである。
【図３】従来のレーザー光照射装置の一例を示すものであり、概略の構成を示すブロック図である。
【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ）共に、従来のレーザー光照射装置によって照射されたレーザー光の出力変動を示すグラフである。
【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ）共に、本発明に係るレーザー光照射装置によって照射されたレーザー光の出力変動と、従来のレーザー光照射装置によって照射されたレーザー光の出力変動とを対比したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施の一形態について、図１〜図５に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００１８】
尚、以下の説明においては、切断されるフィルムが偏光フィルムである場合を例に挙げることとする。また、本発明においてフィルムを「切断する」とは、フィルムを少なくとも二つに分割することの他に、フィルムに貫通する切れ目を入れることやフィルムに所定の深さの溝（切れ込み）を形成すること等の「少なくとも一部を切断する」ことも包含されていることとする。より具体的には、「切断する」には、例えば、フィルムの端部の切断（切り落とし）、ハーフカット、マーキング加工等も含まれることとする。
【００１９】
〔レーザー光照射装置〕
本発明に係るレーザー光照射装置の一例を図１に示す。図１に示すように、本実施形態に係るレーザー光照射装置１０は、偏光フィルム（フィルム）を切断するために当該偏光フィルムにレーザー光を照射する装置であって、レーザー光発振機１、ベンドミラー２、ビームスプリッター３、パワーセンサー（測定装置）４、処理ボード（補正装置）５、および集光レンズ（図示しない）を備えると共に、必要に応じてビームエキスパンダー（図示しない）等の光学部材をさらに備えている。
【００２０】
レーザー光発振機１は、レーザー光Ｌを発振する部材であり、例えば、ＣＯ２ レーザー光発振機（二酸化炭素レーザー光発振機）、ＵＶレーザー光発振機、半導体レーザー光発振機、ＹＡＧレーザー光発振機、エキシマレーザー光発振機等の発振機を用いることができるが、具体的な構成は特に限定されるものではない。上記例示の発振機の中でもＣＯ２ レーザー光発振機は、例えば偏光フィルムの切断加工に好適な高出力でレーザー光を発振することができるので、より好ましい。
【００２１】
一般に、レーザー光発振機は、レーザー光の出力が一定ではなく、ごく短い周期（例えば１ミリ秒）で、出力値が設定値を挟んだ一定の振幅で変動するという特性を有すると共に、出力が低い場合にはレーザー光の出力値が不安定となり易い（出力が高いほど出力値の変動幅が小さくなり易い）という特性も有している。このため、レーザー光発振機１の出力値をより一層安定化させるには、レーザー光発振機１の出力を比較的高出力にすることが望ましい。但し、出力値が高すぎると、偏光フィルムがレーザー光の照射による過剰な熱で溶解したり、熱膨張して盛り上がったり反り返ったりしてしまい、切断加工後の偏光フィルムにおいて品質の劣化が生じるおそれがある。それゆえ、レーザー光発振機１の出力値は、偏光フィルムの材質や厚さ等の条件に応じた適切な設定値に予め設定すればよい。即ち、レーザー光発振機１の具体的な出力値は、偏光フィルムの材質や厚さ、偏光フィルムの搬送速度、並びに、ビームスプリッター３による透過光および反射光の比率に応じて、適切な設定値に設定することが望ましい。
【００２２】
照射するレーザー光Ｌの周波数は、レーザー光発振機１の出力、偏光フィルムの材質や厚さ、偏光フィルムの搬送速度等の条件により適宜設定すればよいが、概して５ｋＨｚ以上、１００ｋＨｚ以下とすることができる。
【００２３】
そして、レーザー光発振機１は、予め設定された設定値に従ってレーザー光を出力すると共に、補正装置である処理ボード５によって、その出力値が設定値に近づくようにフルタイム補正されるようになっている。
【００２４】
レーザー光照射装置１０は、ビームスプリッター３から偏光フィルムに向かう光路上に、ビームエキスパンダーを備えていることがより好ましい形態である。ビームエキスパンダーは、レーザー光Ｌ１を平行光束に広げる部材であり、公知のビームエキスパンダーを使用することができる。具体的には、ビームエキスパンダーにより、レーザー光Ｌ１の直径を例えば２倍〜１０倍程度に広げることがより好ましい。レーザー光の直径を拡大することによって、偏光フィルムに照射するレーザー光のスポット径をより絞る（小さくする）ことができる。
【００２５】
ベンドミラー(bent mirror) ２は、レーザー光発振機１から発振されたレーザー光Ｌをビームスプリッター３に向けて反射する部材である。上記ベンドミラー２は、例えば平面反射鏡が好適であるが、レーザー光Ｌをビームスプリッター３に向けて反射することができる構成であればよい。また、その個数は特に限定されるものではない。
【００２６】
ビームスプリッター(beam splitter) ３は、レーザー光発振機１から発振されベンドミラー２にて反射されたレーザー光Ｌを、一定の比率（割合）で二つに分岐する部材である。即ち、ビームスプリッター３は、レーザー光Ｌを、一定の比率で反射光Ｌ１と透過光Ｌ２とに分岐する部材である。そして、ビームスプリッター３は、分岐させたレーザー光のうちの、反射光Ｌ１（一方のレーザー光）を、集光レンズ等の光学部材を介して偏光フィルムに照射して偏光フィルムの切断加工に使用すると共に、透過光Ｌ２（他方のレーザー光）を、パワーセンサー４に照射してレーザー光発振機１の出力調節に使用するようになっている。当該ビームスプリッター３は、公知のビームスプリッターを使用することができる。
【００２７】
上記集光レンズは、例えば球面レンズや非球面レンズ等の公知のレンズを使用すればよく、特に限定されるものではない。尚、反射光Ｌ１であるレーザー光の集光径によって偏光フィルムの切断幅（切りしろ）が決定されることになるため、偏光フィルム上における当該レーザー光の集光径は、５μｍ以上、５００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上、４００μｍ以下であることがより好ましい。
【００２８】
尚、本実施形態に係るレーザー光照射装置１０においては、反射光Ｌ１を偏光フィルムの切断加工に使用し、透過光Ｌ２をレーザー光発振機１の出力調節に使用する構成となっているが、例えばベンドミラー（図示しない）を用いることにより、透過光Ｌ２を偏光フィルムの切断加工に使用し、反射光Ｌ１をレーザー光発振機１の出力調節に使用する構成とすることもできる。
【００２９】
測定装置としてのパワーセンサー(power sensor)４は、透過光Ｌ２を熱起電力に変換し、透過光Ｌ２であるレーザー光の強度を測定する素子である。つまり、パワーセンサー４は、レーザー光が照射されることによって発生する電力を測定し、これにより当該レーザー光の強度を測定するようになっている。パワーセンサー４による測定間隔は短い方がより好ましく、例えば１０ミリ秒とすればよいが、特に限定されるものではない。尚、パワーセンサー４は、公知のパワーセンサーを使用することができる。また、測定装置は、レーザー光の強度を測定することができる構成であればよい。
【００３０】
そして、パワーセンサー４は、測定したレーザー光の強度（測定値）のデータを、Ａ／Ｄコンバータ（図示しない）を介して処理ボード５に送信する。上記Ａ／Ｄコンバータは、測定値のアナログデータをデジタルデータに変換し、測定値のデジタルデータを処理ボード５に送信する。
【００３１】
補正装置である処理ボード５は、ＣＰＵ(central processing unit) 等の演算処理装置を内蔵している。当該処理ボード５は、パワーセンサー４からＡ／Ｄコンバータを介して受信した測定値のデジタルデータと、ビームスプリッター３での分岐における透過光Ｌ２の比率（割合）とから、上記レーザー光発振機１の出力値を算出し、予め設定された設定値に対する上記出力値の大小（過不足）を判断して、上記レーザー光発振機１の出力値を設定値に近づけるようにフルタイム補正するようになっている。つまり、処理ボード５は、演算結果をレーザー光発振機１にフルタイムで、具体的には例えば１０ミリ秒毎にフィードバックして、レーザー光発振機１の実際の出力値を、設定値に近づくように調節（補正）するようになっている。より具体的には、透過光Ｌ２であるレーザー光の強度が小さく、レーザー光発振機１の出力値が設定値よりも小さい場合には、レーザー光Ｌの実際の出力値が大きくなるようにレーザー光発振機１の出力を調節し、一方、透過光Ｌ２であるレーザー光の強度が大きく、レーザー光発振機１の出力値が設定値よりも大きい場合には、レーザー光Ｌの実際の出力値が小さくなるようにレーザー光発振機１の出力を調節する。尚、処理ボード５は、上記算出および判断を行うことができる構成であればよく、従ってその具体的な構成は、特定の構成に限定されるものではない。
【００３２】
本実施形態に係るレーザー光照射装置１０においては、上記構成のパワーセンサー４および処理ボード５により、例えば１０ミリ秒の測定間隔で透過光Ｌ２の強度を測定し、レーザー光Ｌの出力値を調節するいわゆるＦＴＳ(full time stabilizer)システムを採用してレーザー光発振機１の実際の出力値を設定値に近づくように調節（補正）することができるので、偏光フィルムを適切に切断することができる。
【００３３】
本実施形態に係るレーザー光照射装置１０は、例えば、偏光フィルムの切断加工を連続的に行うスリッター機（図示しない）を構成する一装置として使用される。スリッター機は、レーザー照射装置１０の他に、長尺の偏光フィルム（後述する）を巻き出す巻出部、当該偏光フィルムを搬送する複数の搬送ロール、切断加工された偏光フィルムを巻き取る巻取部等の部材を備えている。以下、スリッター機について説明する。但し、スリッター機におけるレーザー照射装置１０以外の構成は、公知の構成を採用することができるので、その説明を簡略化することとする。
【００３４】
巻出部は、長尺の偏光フィルムを保持すると共に、回転装置により回転されることによって偏光フィルムを搬送ロールに向かって巻き出す部材であり、具体的には公知の巻出部が挙げられる。尚、偏光フィルムに加わる張力および偏光フィルムの搬送速度は、回転装置によって調節される。また、巻出部は一つ設置すればよいが、二つ設置することにより、一方の巻出部の偏光フィルムが全て巻き出される前に、当該偏光フィルムを他方の巻出部の偏光フィルムと連結することができるので、偏光フィルムの原反を交換する時間を削減することができる。
【００３５】
偏光フィルムを搬送する搬送ロールとしては、公知の搬送ロールが挙げられる。通常、搬送ロールの幅は、１．５ｍ〜２．５ｍ程度である。偏光フィルムの搬送速度は、例えば、１ｍ／秒以上、１００ｍ／秒以下とすればよいが、特に限定されるものではない。また、スリッター機には、偏光フィルムを搬送ロールに押し当てるタッチロールが備えられていてもよい。
【００３６】
巻取部は、二つ設置されており、回転装置により回転されることによって切断加工された偏光フィルムを巻き取る部材であり、具体的には公知の巻取部が挙げられる。尚、切断加工された偏光フィルムに加わる張力および偏光フィルムの搬送速度は、回転装置によって調節される。
【００３７】
レーザー照射装置１０は、複数の搬送ロールによって形成される偏光フィルムの搬送経路の途中に配設されており、搬送ロールによって搬送される偏光フィルムを連続的に切断加工する。尚、偏光フィルムの切断加工は、偏光フィルムを移動させる代りにレーザー照射装置１０を移動させながら行ってもよい。
【００３８】
従って、上記構成のスリッター機を用いることにより、偏光フィルムを連続的に切断加工することができる。
【００３９】
〔フィルム〕
レーザー照射装置１０が切断するフィルム（切断対象）は、特に限定されるものではないが、公知の偏光フィルムを挙げることができる。当該偏光フィルムとしては、通常、長尺（例えば切断方向における偏光フィルムの長さが１０ｍ以上）の偏光フィルムが挙げられるが、短尺（例えば切断方向における偏光フィルムの長さが２ｍ以上、１０ｍ未満）または板状（例えば切断方向における偏光フィルムの長さが１０ｃｍ以上、２ｍ未満）の偏光フィルムであってもよい。
【００４０】
偏光フィルムの構成としては、具体的には、例えば、偏光子フィルムの両面に保護フィルム部材としてＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルム、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）フィルム等のフィルムが貼合されており、レーザー照射装置１０に対する面の逆面（裏面）のＴＡＣフィルムに、粘着剤を介して保護フィルムが積層された構成を挙げることができる。偏光フィルムの中心に位置する偏光子フィルムとしては、ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素等の染色剤によって染色がなされて延伸されたフィルムに、ＴＡＣ等の保護フィルム部材が貼合されたフィルムを挙げることができる。また、上記ポリビニルアルコールフィルムに代えて、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム、セルロース系フィルム等の親水性高分子フィルム、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等のポリエン配向フィルムを使用することもできる。
【００４１】
上記保護フィルムとしては、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタラートフィルム等のフィルムを用いることもできる。上記保護フィルムの厚さおよび幅は、特に限定されるものではないが、偏光フィルムの保護フィルムとして用いられる観点から、例えば、５μｍ以上、６０μｍ以下の厚さであり、２００ｍｍ以上、１５００ｍｍ以下の幅であることが好ましい。
【００４２】
保護フィルムを含めた偏光フィルムの厚さは、特に限定されるものではないが、１００μｍ以上、５００μｍ以下とすることができる。尚、偏光子フィルムの厚さは、概して１０μｍ以上、５０μｍ以下である。さらに、偏光フィルムは、実用上、問題が無い範囲において、上記三層（偏光子フィルム、ＴＡＣフィルムおよびＣＯＰフィルム、保護フィルム）以外にさらに他の層を含んでいてもよい。
【００４３】
〔レーザー光照射方法〕
本実施形態に係るレーザー光照射方法は、偏光フィルム（フィルム）を切断するために当該偏光フィルムにレーザー光を照射する方法であって、レーザー光発振機１から発振されたレーザー光Ｌを二つに分岐させ、分岐させたレーザー光のうちの、例えば、反射光Ｌ１（一方のレーザー光）を、集光レンズ等の光学部材を介して偏光フィルムに照射して当該偏光フィルムの切断加工に使用すると共に、透過光Ｌ２（他方のレーザー光）であるレーザー光の強度を測定し、測定した強度（例えば測定値のデジタルデータ）と、ビームスプリッター３での分岐における透過光Ｌ２の比率（割合）とから、上記レーザー光発振機１の出力値を算出し、予め設定された設定値に対する上記出力値の大小（過不足）を判断して、上記レーザー光発振機１の出力値を設定値に近づけるようにフルタイム補正する方法である。
【００４４】
上記レーザー光Ｌとしては、ＣＯ２ レーザー光が、例えば偏光フィルムの切断加工に好適な高出力を得ることができるので、より好ましい。また、照射するレーザー光Ｌの周波数は、レーザー光発振機１の出力、偏光フィルムの材質や厚さ、偏光フィルムの搬送速度等の条件により適宜設定すればよいが、概して５ｋＨｚ以上、１００ｋＨｚ以下とすることができる。
【００４５】
レーザー光Ｌを二つに分岐させるには、上述した通りビームスプリッター３を用いればよい。但し、分岐方法はビームスプリッターを用いた方法に限定されるものではなく、レーザー光Ｌを二つに分岐させることができる方法であればよい。但し、反射光Ｌ１と透過光Ｌ２との比率は、レーザー光発振機１の出力、偏光フィルムの材質や厚さ、偏光フィルムの搬送速度等の条件に応じた適切な設定値とすればよく、特に限定されるものではない。
【００４６】
尚、本実施形態に係るレーザー光照射方法においては、反射光Ｌ１をフィルムの切断加工に使用し、透過光Ｌ２をレーザー光発振機１の出力調節に使用する構成となっているが、透過光Ｌ２をフィルムの切断加工に使用し、反射光Ｌ１をレーザー光発振機１の出力調節に使用する構成とすることもできる。
【００４７】
透過光Ｌ２であるレーザー光の強度を測定するには、上述した通りパワーセンサー４を用いればよい。但し、測定方法はパワーセンサーを用いた方法に限定されるものではなく、レーザー光の強度を測定することができる方法であればよい。また、測定間隔は短い方がより好ましく、例えば１０ミリ秒とすればよいが、特に限定されるものではない。
【００４８】
レーザー光発振機１の出力値を設定値に近づけるようにフルタイム補正するには、上述した通り処理ボード５を用いればよい。但し、補正方法は処理ボードを用いた方法に限定されるものではなく、測定したレーザー光の強度（例えば測定値のデジタルデータ）と、透過光Ｌ２の比率（割合）と、予め設定された設定値とを用いた演算結果をレーザー光発振機１に例えば１０ミリ秒毎にフィードバックして、レーザー光発振機１の実際の出力値を、設定値に近づくように調節（補正）することができる方法であればよい。より具体的には、透過光Ｌ２であるレーザー光の強度が小さく、レーザー光発振機１の出力値が設定値よりも小さい場合には、レーザー光Ｌの実際の出力値が大きくなるようにレーザー光発振機１の出力を調節し、一方、透過光Ｌ２であるレーザー光の強度が大きく、レーザー光発振機１の出力値が設定値よりも大きい場合には、レーザー光Ｌの実際の出力値が小さくなるようにレーザー光発振機１の出力を調節することができる方法であればよい。
【００４９】
本実施形態に係るレーザー光照射方法においては、例えば１０ミリ秒の測定間隔で透過光Ｌ２の強度を測定し、レーザー光Ｌの出力値を調節するいわゆるＦＴＳ(full time stabilizer)システムを採用してレーザー光発振機１の実際の出力値を設定値に近づくように調節（補正）することができるので、偏光フィルムを適切に切断することができる。
【００５０】
本実施形態に係るレーザー光照射方法は、例えば、偏光フィルムの切断加工を連続的に行うスリッター機に好適に採用することができる。
【００５１】
尚、本発明に係るレーザー光照射装置およびレーザー光照射方法は、フィルムを適切に切断することができる装置および方法であるので、レーザー光切断装置およびレーザー光切断方法であると理解することもできる。
【実施例】
【００５２】
本実施形態に係るレーザー光照射装置１０の性能を検討した。また、本実施形態に係るレーザー光照射装置１０の性能と対比するために、従来のレーザー光照射装置の性能を検討した。具体的には、本実施形態に係るレーザー光照射装置１０および従来のレーザー光照射装置の、レーザー光発振機１から発振されるレーザー光Ｌの出力変動を測定した。
【００５３】
性能を検討したレーザー光照射装置の構成を図３に示す。図３に示すように、従来のレーザー光照射装置２０は、レーザー光発振機１、ベンドミラー２、ベンドミラー８、および集光レンズ（図示しない）を備えている。つまり、従来のレーザー光照射装置２０は、ビームスプリッター、パワーセンサー、Ａ／Ｄコンバータおよび処理ボードを備えておらず、レーザー光発振機１から発振されるレーザー光Ｌの全てをベンドミラー２およびベンドミラー８で反射して、フィルムの切断加工に使用する構成となっている。尚、レーザー光照射装置２０は、上記レーザー光発振機１の出力値を設定値に近づけるように補正するための構成以外の構成（例えばビームエキスパンダー等の光学部材）については、レーザー光照射装置１０と同様に備えている。また、レーザー光発振機１は、レーザー光照射装置１０とレーザー光照射装置２０とで同一の発振機を用いた。
【００５４】
そして、本実施形態に係るレーザー光照射装置１０と、従来のレーザー光照射装置２０とを用いて、レーザー光発振機１から発振されるレーザー光Ｌの出力変動を測定した。
【００５５】
即ち、レーザー光発振機１から発振されるレーザー光Ｌの出力値を１４．０Ｗに設定し、フィルムを６ｍ／分の速度で切断加工した。本実施形態に係るレーザー光照射装置１０では、図２（ａ）に示すように、実際に出力されたレーザー光Ｌの出力値は概して１３．４〜１４．１Ｗの範囲内に納まった（平均１３．８Ｗ，振れ幅０．７Ｗ）。これに対して、従来のレーザー光照射装置２０では、図４（ａ）に示すように、実際に出力されたレーザー光Ｌの出力値は概して１２．３〜１５．０Ｗの範囲内にばらついた（平均１３．８Ｗ，振れ幅２．７Ｗ）。従って、図５（ａ）に示す結果から明らかなように、レーザー光Ｌの出力値を１４．０Ｗに設定した場合において、レーザー光照射装置１０のレーザー光発振機１から発振されるレーザー光Ｌの出力変動は小さく、本実施形態に係るレーザー光照射装置１０の性能は、従来のレーザー光照射装置２０の性能と比較して、格段に優れていることが判った。
【００５６】
また、レーザー光発振機１から発振されるレーザー光Ｌの出力値を４９．５Ｗに設定し、フィルムを３０ｍ／分の速度で切断加工した。本実施形態に係るレーザー光照射装置１０では、図２（ｂ）に示すように、実際に出力されたレーザー光Ｌの出力値は概して４８．９〜５０．４Ｗの範囲内に納まった（平均４９．５Ｗ，振れ幅１．６Ｗ）。これに対して、従来のレーザー光照射装置２０では、図４（ｂ）に示すように、実際に出力されたレーザー光Ｌの出力値は概して４６．４〜５１．１Ｗの範囲内にばらついた（平均４９．２Ｗ，振れ幅４．７Ｗ）。従って、図５（ｂ）に示す結果から明らかなように、レーザー光Ｌの出力値を４９．５Ｗに設定した場合において、レーザー光照射装置１０のレーザー光発振機１から発振されるレーザー光Ｌの出力変動は小さく、本実施形態に係るレーザー光照射装置１０の性能は、従来のレーザー光照射装置２０の性能と比較して、格段に優れていることが判った。
【００５７】
また、レーザー光発振機１から発振されるレーザー光Ｌの出力値を１００．０Ｗに設定し、フィルムを６０ｍ／分の速度で切断加工した。本実施形態に係るレーザー光照射装置１０では、図２（ｃ）に示すように、実際に出力されたレーザー光Ｌの出力値は概して９９．３〜１００．６Ｗの範囲内に納まった（平均９９．９Ｗ，振れ幅１．３Ｗ）。これに対して、従来のレーザー光照射装置２０では、図４（ｃ）に示すように、実際に出力されたレーザー光Ｌの出力値は概して９５．２〜１０２．８Ｗの範囲内にばらついた（平均９９．１Ｗ，振れ幅７．６Ｗ）。従って、図５（ｃ）に示す結果から明らかなように、レーザー光Ｌの出力値を１００．０Ｗに設定した場合において、レーザー光照射装置１０のレーザー光発振機１から発振されるレーザー光Ｌの出力変動は小さく、本実施形態に係るレーザー光照射装置１０の性能は、従来のレーザー光照射装置２０の性能と比較して、格段に優れていることが判った。
【００５８】
即ち、図５（ａ）〜（ｃ）に示す結果から、本実施形態に係るレーザー光照射装置１０の性能は、従来のレーザー光照射装置２０の性能と比較して、レーザー光発振機１から発振されるレーザー光Ｌの出力変動が小さいので、格段に優れていることが明らかである。
【００５９】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、記述した範囲内で種々の変形を加えた態様で実施することができ、従って、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明に係るレーザー光照射装置およびレーザー光照射方法によれば、レーザー光の出力値を、フィルムを切断するのに必要な（かつ、より低い）値に設定しても、出力変動が抑制されるので当該出力値が設定値よりも一定以上低く（小さく）なることはなく、フィルムを適切に切断することができる。それゆえ、出力変動（設定値に対する変動）が抑制され、照射するレーザー光の出力が安定化されてフィルムを適切に切断することができるレーザー光照射装置およびレーザー光照射方法を提供することができるという効果を奏する。
【００６１】
それゆえ、本発明に係るレーザー光照射装置およびレーザー光照射方法は、例えば、偏光フィルムの切断加工に利用することができるので、偏光フィルムを用いた例えば液晶パネル等の各種製品の製造過程において、つまり、偏光フィルムを用いる各種産業において広範に利用され得る。
【符号の説明】
【００６２】
１ レーザー光発振機
２ ベンドミラー
３ ビームスプリッター
４ パワーセンサー（測定装置）
５ 処理ボード（補正装置）
１０ レーザー光照射装置
Ｌ レーザー光
Ｌ１ 反射光（レーザー光）
Ｌ２ 透過光（レーザー光）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力変動が抑制され、照射するレーザー光の出力が安定化されてフィルムを適切に切断することができるレーザー光照射装置およびレーザー光照射方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
偏光フィルムは液晶パネル等の各種製品に広く用いられている。従来、偏光フィルムの切断加工には刃物が用いられているものの、被切断物からフィルム屑等の異物が生じ易く、この異物が偏光フィルムに付着することにより、被切断物である製品の歩留まりが低下してしまう。
【０００３】
そこで、近年、偏光フィルムの切断加工には、刃物に代わってレーザー光が使用されている。レーザー光で切断加工を行うことにより、刃物による切断加工と比較して、被切断物からフィルム屑等の異物が生じ難くなるので、被切断物である製品の歩留まりの低下を抑制することができる。このため、レーザー光による切断方法は有用であり、例えば特許文献１〜５に記載されているように、種々の方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８４５７２号公報（２００８年１１月２７日公開）
【特許文献２】特開２００８−３０２３７６号公報（２００８年１２月１８日公開）
【特許文献３】特開２００９−２２９７８号公報 （２００９年２月５日公開）
【特許文献４】特開２００９−１６７３２１号公報（２００９年７月３０日公開）
【特許文献５】特開２０１０−５３３１０号公報 （２０１０年３月１１日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般に、レーザー光発振機は、レーザー光の出力が一定ではなく、ごく短い周期（例えば１ミリ秒）で、出力値が設定値を挟んだ一定の振幅で変動するという特性を有している。それゆえ、レーザー光発振機の出力変動により、偏光フィルムを切断加工するのに必要な値にレーザー光の出力値を設定していても、実際には偏光フィルムを適切に切断加工することができない場合があるという問題点を有している。当該問題点について、以下に具体的に説明する。
【０００６】
通常、偏光フィルムの切断加工は、偏光フィルムの長尺物を一定の速度で搬送しながらレーザー光を照射することによって連続的に行われる。ここで、レーザー光の出力値を偏光フィルムの切断加工に必要な（かつ、より低い）値に設定すると、出力変動によって当該出力値が設定値よりも一定以上低く（小さく）なったときには、偏光フィルムが切断されなくなってしまう。それゆえ、切断加工後の偏光フィルムを巻回するときに当該偏光フィルムの端部（切断部）が引き千切られた状態になったり、端部から偏光フィルム内側に向かって破れたりするという不都合が発生することとなる。一方、上記不都合を解消するために、即ち、出力値が設定値よりも一定以上低くなったときにおいても切断加工ができるように、レーザー光の出力値を偏光フィルムの切断加工に必要な値よりも高い値に設定すると、出力変動によって当該出力値が設定値よりも一定以上高く（大きく）なったときには、出力値が高くなり過ぎ、偏光フィルムの端部（切断部）がレーザー光の照射による過剰な熱で溶解したり、熱膨張して盛り上がったり反り返ったりしてしまう。それゆえ、切断加工後の偏光フィルムにおいて品質の劣化が生じるという別の不都合が発生することとなる。
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１〜５に記載されている切断方法においては、レーザー光発振機の上記特性、即ち、ごく短い周期で、レーザー光の出力が変動するという特性について、特段の考慮や対策は行われていない。つまり、上記特許文献１〜５に記載されている切断方法においては、偏光フィルムを適切に切断加工することができない場合があるという問題点を有している。それゆえ、偏光フィルムを常時、適切に切断加工することができるレーザー光照射装置およびレーザー光照射方法が求められている。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、出力変動が抑制され、照射するレーザー光の出力が安定化されたレーザー光照射装置およびレーザー光照射方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るレーザー光照射装置は、上記課題を解決するために、フィルムを切断するために当該フィルムにレーザー光を照射するレーザー光照射装置であって、レーザー光を発振するレーザー光発振機と、レーザー光発振機から発振されたレーザー光を二つに分岐し、分岐させたレーザー光のうちの、一方のレーザー光をフィルムに照射するビームスプリッターと、分岐されたレーザー光のうちの、他方のレーザー光の強度を測定する測定装置と、測定された強度から上記レーザー光発振機の出力値を算出し、設定値に対する上記出力値の大小を判断して、上記レーザー光発振機の出力値を設定値に近づけるように補正する補正装置と、を備えていることを特徴としている。
【００１０】
上記構成によれば、ビームスプリッターによって分岐されたレーザー光のうちの、他方のレーザー光の強度を測定装置で測定し、補正装置で上記強度からレーザー光発振機の出力値を算出し、設定値に対する上記出力値の大小を判断して、上記レーザー光発振機の出力値を設定値に近づけるように補正することができる。従って、上記レーザー光照射装置から発振されるレーザー光の出力値を、フィルムを切断するのに必要な（かつ、より低い）値に設定しても、出力変動が抑制されるので当該出力値が設定値よりも一定以上低く（小さく）なることはなく、フィルムを適切に切断することができる。それゆえ、出力変動（設定値に対する変動）が抑制され、照射するレーザー光の出力が安定化されてフィルムを適切に切断することができるレーザー光照射装置を提供することができる。
【００１１】
上記測定装置は、分岐されたレーザー光のうちの、透過光の強度を測定するようになっていることがより好ましい。また、上記測定装置がパワーセンサーであることがより好ましい。さらに、上記レーザー光発振機がＣＯ２ レーザー光発振機であることがより好ましい。
【００１２】
本発明に係るレーザー光照射方法は、上記課題を解決するために、フィルムを切断するために当該フィルムにレーザー光を照射するレーザー光照射方法であって、レーザー光発振機から発振されたレーザー光を二つに分岐させ、分岐させたレーザー光のうちの、一方のレーザー光をフィルムに照射すると共に、他方のレーザー光の強度を測定し、測定した強度から上記レーザー光発振機の出力値を算出し、設定値に対する上記出力値の大小を判断して、上記レーザー光発振機の出力値を設定値に近づけるようにフルタイム補正することを特徴としている。
【００１３】
上記構成によれば、分岐されたレーザー光のうちの、他方のレーザー光の強度を測定し、上記強度からレーザー光発振機の出力値を算出し、設定値に対する上記出力値の大小を判断して、上記レーザー光発振機の出力値を設定値に近づけるようにフルタイム補正する。従って、上記レーザー光照射装置から発振されるレーザー光の出力値を、フィルムを切断するのに必要な（かつ、より低い）値に設定しても、出力変動が抑制されるので当該出力値が設定値よりも一定以上低く（小さく）なることはなく、フィルムを適切に切断することができる。それゆえ、出力変動（設定値に対する変動）が抑制され、照射するレーザー光の出力が安定化されてフィルムを適切に切断することができるレーザー光照射方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るレーザー光照射装置およびレーザー光照射方法によれば、レーザー光の出力値を、フィルムを切断するのに必要な（かつ、より低い）値に設定しても、出力変動が抑制されるので当該出力値が設定値よりも一定以上低く（小さく）なることはなく、フィルムを適切に切断することができる。それゆえ、出力変動（設定値に対する変動）が抑制され、照射するレーザー光の出力が安定化されてフィルムを適切に切断することができるレーザー光照射装置およびレーザー光照射方法を提供することができるという効果を奏する。
【００１５】
本発明に係るレーザー光照射装置およびレーザー光照射方法によって切断されたフィルムは、その端部（切断部）が引き千切られた状態になったり、端部から偏光フィルム内側に向かって破れたりすることはなく、しかも、レーザー光の出力値が必要以上に高く設定されていないため、溶解したり、熱膨張して盛り上がったり反り返ったりすることもない。それゆえ、切断加工後のフィルムにおいては、品質の劣化が生じるおそれはない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るレーザー光照射装置の一例を示すものであり、概略の構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）共に、上記レーザー光照射装置によってレーザー光の出力値が安定化された一例を示すものであり、レーザー光照射装置によって照射されたレーザー光の出力変動を示すグラフである。
【図３】従来のレーザー光照射装置の一例を示すものであり、概略の構成を示すブロック図である。
【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ）共に、従来のレーザー光照射装置によって照射されたレーザー光の出力変動を示すグラフである。
【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ）共に、本発明に係るレーザー光照射装置によって照射されたレーザー光の出力変動と、従来のレーザー光照射装置によって照射されたレーザー光の出力変動とを対比したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施の一形態について、図１〜図５に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００１８】
尚、以下の説明においては、切断されるフィルムが偏光フィルムである場合を例に挙げることとする。また、本発明においてフィルムを「切断する」とは、フィルムを少なくとも二つに分割することの他に、フィルムに貫通する切れ目を入れることやフィルムに所定の深さの溝（切れ込み）を形成すること等の「少なくとも一部を切断する」ことも包含されていることとする。より具体的には、「切断する」には、例えば、フィルムの端部の切断（切り落とし）、ハーフカット、マーキング加工等も含まれることとする。
【００１９】
〔レーザー光照射装置〕
本発明に係るレーザー光照射装置の一例を図１に示す。図１に示すように、本実施形態に係るレーザー光照射装置１０は、偏光フィルム（フィルム）を切断するために当該偏光フィルムにレーザー光を照射する装置であって、レーザー光発振機１、ベンドミラー２、ビームスプリッター３、パワーセンサー（測定装置）４、処理ボード（補正装置）５、および集光レンズ（図示しない）を備えると共に、必要に応じてビームエキスパンダー（図示しない）等の光学部材をさらに備えている。
【００２０】
レーザー光発振機１は、レーザー光Ｌを発振する部材であり、例えば、ＣＯ２ レーザー光発振機（二酸化炭素レーザー光発振機）、ＵＶレーザー光発振機、半導体レーザー光発振機、ＹＡＧレーザー光発振機、エキシマレーザー光発振機等の発振機を用いることができるが、具体的な構成は特に限定されるものではない。上記例示の発振機の中でもＣＯ２ レーザー光発振機は、例えば偏光フィルムの切断加工に好適な高出力でレーザー光を発振することができるので、より好ましい。
【００２１】
一般に、レーザー光発振機は、レーザー光の出力が一定ではなく、ごく短い周期（例えば１ミリ秒）で、出力値が設定値を挟んだ一定の振幅で変動するという特性を有すると共に、出力が低い場合にはレーザー光の出力値が不安定となり易い（出力が高いほど出力値の変動幅が小さくなり易い）という特性も有している。このため、レーザー光発振機１の出力値をより一層安定化させるには、レーザー光発振機１の出力を比較的高出力にすることが望ましい。但し、出力値が高すぎると、偏光フィルムがレーザー光の照射による過剰な熱で溶解したり、熱膨張して盛り上がったり反り返ったりしてしまい、切断加工後の偏光フィルムにおいて品質の劣化が生じるおそれがある。それゆえ、レーザー光発振機１の出力値は、偏光フィルムの材質や厚さ等の条件に応じた適切な設定値に予め設定すればよい。即ち、レーザー光発振機１の具体的な出力値は、偏光フィルムの材質や厚さ、偏光フィルムの搬送速度、並びに、ビームスプリッター３による透過光および反射光の比率に応じて、適切な設定値に設定することが望ましい。
【００２２】
照射するレーザー光Ｌの周波数は、レーザー光発振機１の出力、偏光フィルムの材質や厚さ、偏光フィルムの搬送速度等の条件により適宜設定すればよいが、概して５ｋＨｚ以上、１００ｋＨｚ以下とすることができる。
【００２３】
そして、レーザー光発振機１は、予め設定された設定値に従ってレーザー光を出力すると共に、補正装置である処理ボード５によって、その出力値が設定値に近づくようにフルタイム補正されるようになっている。
【００２４】
レーザー光照射装置１０は、ビームスプリッター３から偏光フィルムに向かう光路上に、ビームエキスパンダーを備えていることがより好ましい形態である。ビームエキスパンダーは、レーザー光Ｌ１を平行光束に広げる部材であり、公知のビームエキスパンダーを使用することができる。具体的には、ビームエキスパンダーにより、レーザー光Ｌ１の直径を例えば２倍〜１０倍程度に広げることがより好ましい。レーザー光の直径を拡大することによって、偏光フィルムに照射するレーザー光のスポット径をより絞る（小さくする）ことができる。
【００２５】
ベンドミラー(bent mirror) ２は、レーザー光発振機１から発振されたレーザー光Ｌをビームスプリッター３に向けて反射する部材である。上記ベンドミラー２は、例えば平面反射鏡が好適であるが、レーザー光Ｌをビームスプリッター３に向けて反射することができる構成であればよい。また、その個数は特に限定されるものではない。
【００２６】
ビームスプリッター(beam splitter) ３は、レーザー光発振機１から発振されベンドミラー２にて反射されたレーザー光Ｌを、一定の比率（割合）で二つに分岐する部材である。即ち、ビームスプリッター３は、レーザー光Ｌを、一定の比率で反射光Ｌ１と透過光Ｌ２とに分岐する部材である。そして、ビームスプリッター３は、分岐させたレーザー光のうちの、反射光Ｌ１（一方のレーザー光）を、集光レンズ等の光学部材を介して偏光フィルムに照射して偏光フィルムの切断加工に使用すると共に、透過光Ｌ２（他方のレーザー光）を、パワーセンサー４に照射してレーザー光発振機１の出力調節に使用するようになっている。当該ビームスプリッター３は、公知のビームスプリッターを使用することができる。
【００２７】
上記集光レンズは、例えば球面レンズや非球面レンズ等の公知のレンズを使用すればよく、特に限定されるものではない。尚、反射光Ｌ１であるレーザー光の集光径によって偏光フィルムの切断幅（切りしろ）が決定されることになるため、偏光フィルム上における当該レーザー光の集光径は、５μｍ以上、５００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上、４００μｍ以下であることがより好ましい。
【００２８】
尚、本実施形態に係るレーザー光照射装置１０においては、反射光Ｌ１を偏光フィルムの切断加工に使用し、透過光Ｌ２をレーザー光発振機１の出力調節に使用する構成となっているが、例えばベンドミラー（図示しない）を用いることにより、透過光Ｌ２を偏光フィルムの切断加工に使用し、反射光Ｌ１をレーザー光発振機１の出力調節に使用する構成とすることもできる。
【００２９】
測定装置としてのパワーセンサー(power sensor)４は、透過光Ｌ２を熱起電力に変換し、透過光Ｌ２であるレーザー光の強度を測定する素子である。つまり、パワーセンサー４は、レーザー光が照射されることによって発生する電力を測定し、これにより当該レーザー光の強度を測定するようになっている。パワーセンサー４による測定間隔は短い方がより好ましく、例えば１０ミリ秒とすればよいが、特に限定されるものではない。尚、パワーセンサー４は、公知のパワーセンサーを使用することができる。また、測定装置は、レーザー光の強度を測定することができる構成であればよい。
【００３０】
そして、パワーセンサー４は、測定したレーザー光の強度（測定値）のデータを、Ａ／Ｄコンバータ（図示しない）を介して処理ボード５に送信する。上記Ａ／Ｄコンバータは、測定値のアナログデータをデジタルデータに変換し、測定値のデジタルデータを処理ボード５に送信する。
【００３１】
補正装置である処理ボード５は、ＣＰＵ(central processing unit) 等の演算処理装置を内蔵している。当該処理ボード５は、パワーセンサー４からＡ／Ｄコンバータを介して受信した測定値のデジタルデータと、ビームスプリッター３での分岐における透過光Ｌ２の比率（割合）とから、上記レーザー光発振機１の出力値を算出し、予め設定された設定値に対する上記出力値の大小（過不足）を判断して、上記レーザー光発振機１の出力値を設定値に近づけるようにフルタイム補正するようになっている。つまり、処理ボード５は、演算結果をレーザー光発振機１にフルタイムで、具体的には例えば１０ミリ秒毎にフィードバックして、レーザー光発振機１の実際の出力値を、設定値に近づくように調節（補正）するようになっている。より具体的には、透過光Ｌ２であるレーザー光の強度が小さく、レーザー光発振機１の出力値が設定値よりも小さい場合には、レーザー光Ｌの実際の出力値が大きくなるようにレーザー光発振機１の出力を調節し、一方、透過光Ｌ２であるレーザー光の強度が大きく、レーザー光発振機１の出力値が設定値よりも大きい場合には、レーザー光Ｌの実際の出力値が小さくなるようにレーザー光発振機１の出力を調節する。尚、処理ボード５は、上記算出および判断を行うことができる構成であればよく、従ってその具体的な構成は、特定の構成に限定されるものではない。
【００３２】
本実施形態に係るレーザー光照射装置１０においては、上記構成のパワーセンサー４および処理ボード５により、例えば１０ミリ秒の測定間隔で透過光Ｌ２の強度を測定し、レーザー光Ｌの出力値を調節するいわゆるＦＴＳ(full time stabilizer)システムを採用してレーザー光発振機１の実際の出力値を設定値に近づくように調節（補正）することができるので、偏光フィルムを適切に切断することができる。
【００３３】
本実施形態に係るレーザー光照射装置１０は、例えば、偏光フィルムの切断加工を連続的に行うスリッター機（図示しない）を構成する一装置として使用される。スリッター機は、レーザー照射装置１０の他に、長尺の偏光フィルム（後述する）を巻き出す巻出部、当該偏光フィルムを搬送する複数の搬送ロール、切断加工された偏光フィルムを巻き取る巻取部等の部材を備えている。以下、スリッター機について説明する。但し、スリッター機におけるレーザー照射装置１０以外の構成は、公知の構成を採用することができるので、その説明を簡略化することとする。
【００３４】
巻出部は、長尺の偏光フィルムを保持すると共に、回転装置により回転されることによって偏光フィルムを搬送ロールに向かって巻き出す部材であり、具体的には公知の巻出部が挙げられる。尚、偏光フィルムに加わる張力および偏光フィルムの搬送速度は、回転装置によって調節される。また、巻出部は一つ設置すればよいが、二つ設置することにより、一方の巻出部の偏光フィルムが全て巻き出される前に、当該偏光フィルムを他方の巻出部の偏光フィルムと連結することができるので、偏光フィルムの原反を交換する時間を削減することができる。
【００３５】
偏光フィルムを搬送する搬送ロールとしては、公知の搬送ロールが挙げられる。通常、搬送ロールの幅は、１．５ｍ〜２．５ｍ程度である。偏光フィルムの搬送速度は、例えば、１ｍ／秒以上、１００ｍ／秒以下とすればよいが、特に限定されるものではない。また、スリッター機には、偏光フィルムを搬送ロールに押し当てるタッチロールが備えられていてもよい。
【００３６】
巻取部は、二つ設置されており、回転装置により回転されることによって切断加工された偏光フィルムを巻き取る部材であり、具体的には公知の巻取部が挙げられる。尚、切断加工された偏光フィルムに加わる張力および偏光フィルムの搬送速度は、回転装置によって調節される。
【００３７】
レーザー照射装置１０は、複数の搬送ロールによって形成される偏光フィルムの搬送経路の途中に配設されており、搬送ロールによって搬送される偏光フィルムを連続的に切断加工する。尚、偏光フィルムの切断加工は、偏光フィルムを移動させる代りにレーザー照射装置１０を移動させながら行ってもよい。
【００３８】
従って、上記構成のスリッター機を用いることにより、偏光フィルムを連続的に切断加工することができる。
【００３９】
〔フィルム〕
レーザー照射装置１０が切断するフィルム（切断対象）は、特に限定されるものではないが、公知の偏光フィルムを挙げることができる。当該偏光フィルムとしては、通常、長尺（例えば切断方向における偏光フィルムの長さが１０ｍ以上）の偏光フィルムが挙げられるが、短尺（例えば切断方向における偏光フィルムの長さが２ｍ以上、１０ｍ未満）または板状（例えば切断方向における偏光フィルムの長さが１０ｃｍ以上、２ｍ未満）の偏光フィルムであってもよい。
【００４０】
偏光フィルムの構成としては、具体的には、例えば、偏光子フィルムの両面に保護フィルム部材としてＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルム、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）フィルム等のフィルムが貼合されており、レーザー照射装置１０に対する面の逆面（裏面）のＴＡＣフィルムに、粘着剤を介して保護フィルムが積層された構成を挙げることができる。偏光フィルムの中心に位置する偏光子フィルムとしては、ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素等の染色剤によって染色がなされて延伸されたフィルムに、ＴＡＣ等の保護フィルム部材が貼合されたフィルムを挙げることができる。また、上記ポリビニルアルコールフィルムに代えて、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム、セルロース系フィルム等の親水性高分子フィルム、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等のポリエン配向フィルムを使用することもできる。
【００４１】
上記保護フィルムとしては、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタラートフィルム等のフィルムを用いることもできる。上記保護フィルムの厚さおよび幅は、特に限定されるものではないが、偏光フィルムの保護フィルムとして用いられる観点から、例えば、５μｍ以上、６０μｍ以下の厚さであり、２００ｍｍ以上、１５００ｍｍ以下の幅であることが好ましい。
【００４２】
保護フィルムを含めた偏光フィルムの厚さは、特に限定されるものではないが、１００μｍ以上、５００μｍ以下とすることができる。尚、偏光子フィルムの厚さは、概して１０μｍ以上、５０μｍ以下である。さらに、偏光フィルムは、実用上、問題が無い範囲において、上記三層（偏光子フィルム、ＴＡＣフィルムおよびＣＯＰフィルム、保護フィルム）以外にさらに他の層を含んでいてもよい。
【００４３】
〔レーザー光照射方法〕
本実施形態に係るレーザー光照射方法は、偏光フィルム（フィルム）を切断するために当該偏光フィルムにレーザー光を照射する方法であって、レーザー光発振機１から発振されたレーザー光Ｌを二つに分岐させ、分岐させたレーザー光のうちの、例えば、反射光Ｌ１（一方のレーザー光）を、集光レンズ等の光学部材を介して偏光フィルムに照射して当該偏光フィルムの切断加工に使用すると共に、透過光Ｌ２（他方のレーザー光）であるレーザー光の強度を測定し、測定した強度（例えば測定値のデジタルデータ）と、ビームスプリッター３での分岐における透過光Ｌ２の比率（割合）とから、上記レーザー光発振機１の出力値を算出し、予め設定された設定値に対する上記出力値の大小（過不足）を判断して、上記レーザー光発振機１の出力値を設定値に近づけるようにフルタイム補正する方法である。
【００４４】
上記レーザー光Ｌとしては、ＣＯ２ レーザー光が、例えば偏光フィルムの切断加工に好適な高出力を得ることができるので、より好ましい。また、照射するレーザー光Ｌの周波数は、レーザー光発振機１の出力、偏光フィルムの材質や厚さ、偏光フィルムの搬送速度等の条件により適宜設定すればよいが、概して５ｋＨｚ以上、１００ｋＨｚ以下とすることができる。
【００４５】
レーザー光Ｌを二つに分岐させるには、上述した通りビームスプリッター３を用いればよい。但し、分岐方法はビームスプリッターを用いた方法に限定されるものではなく、レーザー光Ｌを二つに分岐させることができる方法であればよい。但し、反射光Ｌ１と透過光Ｌ２との比率は、レーザー光発振機１の出力、偏光フィルムの材質や厚さ、偏光フィルムの搬送速度等の条件に応じた適切な設定値とすればよく、特に限定されるものではない。
【００４６】
尚、本実施形態に係るレーザー光照射方法においては、反射光Ｌ１をフィルムの切断加工に使用し、透過光Ｌ２をレーザー光発振機１の出力調節に使用する構成となっているが、透過光Ｌ２をフィルムの切断加工に使用し、反射光Ｌ１をレーザー光発振機１の出力調節に使用する構成とすることもできる。
【００４７】
透過光Ｌ２であるレーザー光の強度を測定するには、上述した通りパワーセンサー４を用いればよい。但し、測定方法はパワーセンサーを用いた方法に限定されるものではなく、レーザー光の強度を測定することができる方法であればよい。また、測定間隔は短い方がより好ましく、例えば１０ミリ秒とすればよいが、特に限定されるものではない。
【００４８】
レーザー光発振機１の出力値を設定値に近づけるようにフルタイム補正するには、上述した通り処理ボード５を用いればよい。但し、補正方法は処理ボードを用いた方法に限定されるものではなく、測定したレーザー光の強度（例えば測定値のデジタルデータ）と、透過光Ｌ２の比率（割合）と、予め設定された設定値とを用いた演算結果をレーザー光発振機１に例えば１０ミリ秒毎にフィードバックして、レーザー光発振機１の実際の出力値を、設定値に近づくように調節（補正）することができる方法であればよい。より具体的には、透過光Ｌ２であるレーザー光の強度が小さく、レーザー光発振機１の出力値が設定値よりも小さい場合には、レーザー光Ｌの実際の出力値が大きくなるようにレーザー光発振機１の出力を調節し、一方、透過光Ｌ２であるレーザー光の強度が大きく、レーザー光発振機１の出力値が設定値よりも大きい場合には、レーザー光Ｌの実際の出力値が小さくなるようにレーザー光発振機１の出力を調節することができる方法であればよい。
【００４９】
本実施形態に係るレーザー光照射方法においては、例えば１０ミリ秒の測定間隔で透過光Ｌ２の強度を測定し、レーザー光Ｌの出力値を調節するいわゆるＦＴＳ(full time stabilizer)システムを採用してレーザー光発振機１の実際の出力値を設定値に近づくように調節（補正）することができるので、偏光フィルムを適切に切断することができる。
【００５０】
本実施形態に係るレーザー光照射方法は、例えば、偏光フィルムの切断加工を連続的に行うスリッター機に好適に採用することができる。
【００５１】
尚、本発明に係るレーザー光照射装置およびレーザー光照射方法は、フィルムを適切に切断することができる装置および方法であるので、レーザー光切断装置およびレーザー光切断方法であると理解することもできる。
【実施例】
【００５２】
本実施形態に係るレーザー光照射装置１０の性能を検討した。また、本実施形態に係るレーザー光照射装置１０の性能と対比するために、従来のレーザー光照射装置の性能を検討した。具体的には、本実施形態に係るレーザー光照射装置１０および従来のレーザー光照射装置の、レーザー光発振機１から発振されるレーザー光Ｌの出力変動を測定した。
【００５３】
性能を検討したレーザー光照射装置の構成を図３に示す。図３に示すように、従来のレーザー光照射装置２０は、レーザー光発振機１、ベンドミラー２、ベンドミラー８、および集光レンズ（図示しない）を備えている。つまり、従来のレーザー光照射装置２０は、ビームスプリッター、パワーセンサー、Ａ／Ｄコンバータおよび処理ボードを備えておらず、レーザー光発振機１から発振されるレーザー光Ｌの全てをベンドミラー２およびベンドミラー８で反射して、フィルムの切断加工に使用する構成となっている。尚、レーザー光照射装置２０は、上記レーザー光発振機１の出力値を設定値に近づけるように補正するための構成以外の構成（例えばビームエキスパンダー等の光学部材）については、レーザー光照射装置１０と同様に備えている。また、レーザー光発振機１は、レーザー光照射装置１０とレーザー光照射装置２０とで同一の発振機を用いた。
【００５４】
そして、本実施形態に係るレーザー光照射装置１０と、従来のレーザー光照射装置２０とを用いて、レーザー光発振機１から発振されるレーザー光Ｌの出力変動を測定した。
【００５５】
即ち、レーザー光発振機１から発振されるレーザー光Ｌの出力値を１４．０Ｗに設定し、フィルムを６ｍ／分の速度で切断加工した。本実施形態に係るレーザー光照射装置１０では、図２（ａ）に示すように、実際に出力されたレーザー光Ｌの出力値は概して１３．４〜１４．１Ｗの範囲内に納まった（平均１３．８Ｗ，振れ幅０．７Ｗ）。これに対して、従来のレーザー光照射装置２０では、図４（ａ）に示すように、実際に出力されたレーザー光Ｌの出力値は概して１２．３〜１５．０Ｗの範囲内にばらついた（平均１３．８Ｗ，振れ幅２．７Ｗ）。従って、図５（ａ）に示す結果から明らかなように、レーザー光Ｌの出力値を１４．０Ｗに設定した場合において、レーザー光照射装置１０のレーザー光発振機１から発振されるレーザー光Ｌの出力変動は小さく、本実施形態に係るレーザー光照射装置１０の性能は、従来のレーザー光照射装置２０の性能と比較して、格段に優れていることが判った。
【００５６】
また、レーザー光発振機１から発振されるレーザー光Ｌの出力値を４９．５Ｗに設定し、フィルムを３０ｍ／分の速度で切断加工した。本実施形態に係るレーザー光照射装置１０では、図２（ｂ）に示すように、実際に出力されたレーザー光Ｌの出力値は概して４８．９〜５０．４Ｗの範囲内に納まった（平均４９．５Ｗ，振れ幅１．６Ｗ）。これに対して、従来のレーザー光照射装置２０では、図４（ｂ）に示すように、実際に出力されたレーザー光Ｌの出力値は概して４６．４〜５１．１Ｗの範囲内にばらついた（平均４９．２Ｗ，振れ幅４．７Ｗ）。従って、図５（ｂ）に示す結果から明らかなように、レーザー光Ｌの出力値を４９．５Ｗに設定した場合において、レーザー光照射装置１０のレーザー光発振機１から発振されるレーザー光Ｌの出力変動は小さく、本実施形態に係るレーザー光照射装置１０の性能は、従来のレーザー光照射装置２０の性能と比較して、格段に優れていることが判った。
【００５７】
また、レーザー光発振機１から発振されるレーザー光Ｌの出力値を１００．０Ｗに設定し、フィルムを６０ｍ／分の速度で切断加工した。本実施形態に係るレーザー光照射装置１０では、図２（ｃ）に示すように、実際に出力されたレーザー光Ｌの出力値は概して９９．３〜１００．６Ｗの範囲内に納まった（平均９９．９Ｗ，振れ幅１．３Ｗ）。これに対して、従来のレーザー光照射装置２０では、図４（ｃ）に示すように、実際に出力されたレーザー光Ｌの出力値は概して９５．２〜１０２．８Ｗの範囲内にばらついた（平均９９．１Ｗ，振れ幅７．６Ｗ）。従って、図５（ｃ）に示す結果から明らかなように、レーザー光Ｌの出力値を１００．０Ｗに設定した場合において、レーザー光照射装置１０のレーザー光発振機１から発振されるレーザー光Ｌの出力変動は小さく、本実施形態に係るレーザー光照射装置１０の性能は、従来のレーザー光照射装置２０の性能と比較して、格段に優れていることが判った。
【００５８】
即ち、図５（ａ）〜（ｃ）に示す結果から、本実施形態に係るレーザー光照射装置１０の性能は、従来のレーザー光照射装置２０の性能と比較して、レーザー光発振機１から発振されるレーザー光Ｌの出力変動が小さいので、格段に優れていることが明らかである。
【００５９】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、記述した範囲内で種々の変形を加えた態様で実施することができ、従って、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明に係るレーザー光照射装置およびレーザー光照射方法によれば、レーザー光の出力値を、フィルムを切断するのに必要な（かつ、より低い）値に設定しても、出力変動が抑制されるので当該出力値が設定値よりも一定以上低く（小さく）なることはなく、フィルムを適切に切断することができる。それゆえ、出力変動（設定値に対する変動）が抑制され、照射するレーザー光の出力が安定化されてフィルムを適切に切断することができるレーザー光照射装置およびレーザー光照射方法を提供することができるという効果を奏する。
【００６１】
それゆえ、本発明に係るレーザー光照射装置およびレーザー光照射方法は、例えば、偏光フィルムの切断加工に利用することができるので、偏光フィルムを用いた例えば液晶パネル等の各種製品の製造過程において、つまり、偏光フィルムを用いる各種産業において広範に利用され得る。
【符号の説明】
【００６２】
１ レーザー光発振機
２ ベンドミラー
３ ビームスプリッター
４ パワーセンサー（測定装置）
５ 処理ボード（補正装置）
１０ レーザー光照射装置
Ｌ レーザー光
Ｌ１ 反射光（レーザー光）
Ｌ２ 透過光（レーザー光）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムを切断するために当該フィルムにレーザー光を照射するレーザー光照射装置であって、
レーザー光を発振するレーザー光発振機と、
レーザー光発振機から発振されたレーザー光を二つに分岐し、分岐させたレーザー光のうちの、一方のレーザー光をフィルムに照射するビームスプリッターと、
分岐されたレーザー光のうちの、他方のレーザー光の強度を測定する測定装置と、
測定された強度から上記レーザー光発振機の出力値を算出し、設定値に対する上記出力値の大小を判断して、上記レーザー光発振機の出力値を設定値に近づけるように補正する補正装置と、
を備えていることを特徴とするレーザー光照射装置。
【請求項２】
フィルムを切断するために当該フィルムにレーザー光を照射するレーザー光照射方法であって、
レーザー光発振機から発振されたレーザー光を二つに分岐させ、分岐させたレーザー光のうちの、一方のレーザー光をフィルムに照射すると共に、他方のレーザー光の強度を測定し、
測定した強度から上記レーザー光発振機の出力値を算出し、設定値に対する上記出力値の大小を判断して、上記レーザー光発振機の出力値を設定値に近づけるようにフルタイム補正することを特徴とするレーザー光照射方法。
【請求項３】
上記測定装置は、分岐されたレーザー光のうちの、透過光の強度を測定するようになっていることを特徴とする請求項１に記載のレーザー光照射装置。
【請求項４】
上記測定装置がパワーセンサーであることを特徴とする請求項１または３に記載のレーザー光照射装置。
【請求項５】
上記レーザー光発振機がＣＯ２ レーザー光発振機であることを特徴とする請求項１，３または４に記載のレーザー光照射装置。
【請求項１】
フィルムを切断するために当該フィルムにレーザー光を照射するレーザー光照射装置であって、
レーザー光を発振するレーザー光発振機と、
レーザー光発振機から発振されたレーザー光を二つに分岐し、分岐させたレーザー光のうちの、一方のレーザー光をフィルムに照射するビームスプリッターと、
分岐されたレーザー光のうちの、他方のレーザー光の強度を測定する測定装置と、
測定された強度から上記レーザー光発振機の出力値を算出し、設定値に対する上記出力値の大小を判断して、上記レーザー光発振機の出力値を設定値に近づけるように補正する補正装置と、
を備えていることを特徴とするレーザー光照射装置。
【請求項２】
フィルムを切断するために当該フィルムにレーザー光を照射するレーザー光照射方法であって、
レーザー光発振機から発振されたレーザー光を二つに分岐させ、分岐させたレーザー光のうちの、一方のレーザー光をフィルムに照射すると共に、他方のレーザー光の強度を測定し、
測定した強度から上記レーザー光発振機の出力値を算出し、設定値に対する上記出力値の大小を判断して、上記レーザー光発振機の出力値を設定値に近づけるようにフルタイム補正することを特徴とするレーザー光照射方法。
【請求項３】
上記測定装置は、分岐されたレーザー光のうちの、透過光の強度を測定するようになっていることを特徴とする請求項１に記載のレーザー光照射装置。
【請求項４】
上記測定装置がパワーセンサーであることを特徴とする請求項１または３に記載のレーザー光照射装置。
【請求項５】
上記レーザー光発振機がＣＯ２ レーザー光発振機であることを特徴とする請求項１，３または４に記載のレーザー光照射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１３５７８２（Ｐ２０１２−１３５７８２Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８８６７１（Ｐ２０１０−２８８６７１）
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【出願人】（５１１３００７６５）ハードラム カンパニーリミテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【出願人】（５１１３００７６５）ハードラム カンパニーリミテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
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