レーザー加工装置
【課題】加工進行方向に直交する方向にもレーザービームを走査させる必要がある被加工領域へのレーザー加工時間を従来よりも短縮する。
【解決手段】ワーク１を被加工領域５の長手方向に沿って移動させながら、被加工領域５の下面にレーザービームを照射してワーク１の機能層３を除去する装置において、ガルバノミラー３４による集光点位置の移動速度をワーク１の移動速度よりも高速にするとともに、レーザービームの集光点位置の移動軌跡を加工進行方向Ｘ１における移動距離が割り出し方向Ｙにおける移動距離よりも長くなるように設定する。
【解決手段】ワーク１を被加工領域５の長手方向に沿って移動させながら、被加工領域５の下面にレーザービームを照射してワーク１の機能層３を除去する装置において、ガルバノミラー３４による集光点位置の移動速度をワーク１の移動速度よりも高速にするとともに、レーザービームの集光点位置の移動軌跡を加工進行方向Ｘ１における移動距離が割り出し方向Ｙにおける移動距離よりも長くなるように設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー加工装置に係り、特に、太陽電池モジュール等のガラス基板上に機能層を有するワークに加工を施すレーザー加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池パネルは、太陽電池膜をカバーガラスと呼ばれるガラス基板上に積層して太陽電池モジュールを形成し、この太陽電池モジュールの裏面側である太陽電池膜側に太陽電池モジュールを覆うように接着シートを介して裏面カバーシートを接着し、さらに裏面カバーシートの外縁を覆うように太陽電池モジュールを封止するシール材が設けられた構造が知られている。ガラス基板に積層される太陽電池膜は、透明電極膜、半導体膜、金属電極膜等の複数の膜が積層されて構成されている。また、このような太陽電池パネルの製造工程においては、太陽電池モジュールを得た後に、ガラス基板から太陽電池膜の外縁をレーザー加工等の手段で除去し、ガラス基板における太陽電池膜の積層面側の外縁にシール材の付け代を形成することが行われている（特許文献１）。このシール材の付け代をガラス基板の片面である太陽電池膜の積層面に形成することにより、ガラス基板の表面側にシール材を回り込ませる必要がなくなり、外観性や受光量が向上するとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７２７８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーザー加工により太陽電池膜を除去して上記付け代を形成する場合には、付け代に対応する太陽電池膜が除去される被加工領域の長手方向を加工進行方向としてレーザービームを照射する。しかしながらこの場合の被加工領域は、レーザービームを加工進行方向に沿って直線的に走査させても十分に加工されない幅を有している。そこで従来では、レーザービームを加工進行方向に沿って走査しながら幅方向に繰り返し往復走査する動作を組み合わせて集光点位置の移動軌跡をジグザグ状にすることにより、幅方向もカバーして被加工領域全体を加工する方式が採用されている。しかしながらこのような方式でレーザービームを照射すると、集光点位置の軌跡を方向転換させるための加減速の回数が多くなって加工時間が長くなり、生産性が低減するといった不満があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、レーザービーム照射による加工時間を従来よりも短縮することができて生産性の向上が図られるレーザー加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のレーザー加工装置は、ガラス基板に機能層が積層されたワークを保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持されたワークにレーザービームを照射するレーザービーム照射ユニットと、該保持テーブルと該レーザービーム照射ユニットとを相対的に加工進行方向へ移動させる移動機構と、を有するレーザー加工装置であって、前記保持テーブルは、ワーク外縁よりも小さい上面でワークのガラス基板を下側から支持することによって、ワーク外縁に位置する加工すべき被加工領域のガラス基板の下面を露出させるワーク保持部と、該ワーク保持部を鉛直方向を回転軸として回転させるワーク保持部回転機構と、を有し、前記被加工領域は、前記加工進行方向における長さが該加工進行方向に直交する割り出し方向における長さよりも長く、前記レーザービーム照射ユニットは、レーザービームを発振する発振器と、該発振器から発振されたレーザービームを、前記被加工領域に向けて集光し、該被加工領域の前記機能層を前記ガラス基板から除去する集光レンズと、前記移動機構によって前記保持テーブルと該レーザービーム照射ユニットとが相対的に移動している際に、前記集光レンズの集光点位置を前記加工進行方向と前記割り出し方向とに該移動機構の移動速度よりも高速に移動させる集光点移動機構と、該集光点移動機構による前記集光点位置の移動軌跡を、前記加工進行方向における移動距離が前記割り出し方向における移動距離よりも長くなるように設定する制御部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明のレーザー加工装置によると、保持テーブルに保持したワークに対し、保持テーブルとレーザービーム照射ユニットとを相対的に加工進行方向に移動させながらレーザービーム照射ユニットからレーザービームを照射して被加工領域に集光させることにより、該被加工領域の機能層がレーザー加工によりガラス基板から除去される。本発明では、レーザービームの加工進行方向に沿った方向への走査と加工進行方向に直交する割り出し方向への走査との組み合わせで被加工領域の全域がレーザー加工されるものであって、制御部により、レーザービームの集光点位置の移動軌跡を、加工進行方向における移動距離が割り出し方向における移動距離よりも長くなるように設定される。
【０００８】
本発明で言う移動軌跡とは、図１５の矢印ａで示すように、被加工領域に対するレーザービームの集光点位置を集光点移動機構によって移動させる際に、１回の加減速を行うことによって被加工領域に連続する集光点によって描かれる１本の直線状の軌跡を言う。このような移動軌跡ａにおいては、加工進行方向Ｘ１の成分ｘと、割り出し方向Ｙの成分ｙとに分解した際のこれら成分ｘ，ｙの距離が、加工進行方向における移動距離および割り出し方向における移動距離となる。
【０００９】
ここで、被加工領域に描かれる移動軌跡は、機能層を除去するために方向や距離が異なる複数の種類が組み合わされることになる。本発明では、それら複数の種類全ての移動軌跡を図１５に示したように加工進行方向の成分と割り出し方向の成分とに分解し、加工進行方向の成分の中で最も長い成分の距離と、割り出し方向の成分の中で最も長い成分の距離とを比較して、加工進行方向側の成分の距離の方が割り出し方向側の成分の距離よりも長くなるようにすることを、本発明で言う「レーザービームの集光点位置の移動軌跡を加工進行方向における移動距離が割り出し方向における移動距離よりも長くなるように設定する」ことと定義する。
【００１０】
このような設定により、被加工領域の全体をカバーするために要するレーザービームの方向転換のための加減速の回数を従来より減らすことができ、よってレーザー加工に要する時間を短縮させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、レーザービーム照射による加工時間を従来よりも短縮することができて生産性の向上が図られるレーザー加工装置が提供されるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るワークの（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。
【図２】一実施形態に係るレーザー加工装置によりレーザー加工が施された後のワークを示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るレーザー加工装置の斜視図である。
【図４】同レーザー加工装置が具備する保持テーブルの移動機構を示す斜視図である。
【図５】同レーザー加工装置の断面図である。
【図６】保持テーブルのワーク保持部にワークが保持された状態を下方から見た下面図である。
【図７】同レーザー加工装置によってワークにレーザー加工を施す動作を示す断面図である。
【図８】レーザービーム照射ユニットのガルバノミラーの作用を示す図である。
【図９】本実施形態で被加工領域をレーザー加工するレーザービームの集光点位置の移動軌跡を示す図である。
【図１０】図９に示した３種類の移動軌跡を加工進行方向成分と割り出し方向成分に分解した図である。
【図１１】図９に示した３種類の移動軌跡の、加工進行方向成分の距離と割り出し方向成分の距離を比較する図である。
【図１２】従来のレーザービームの集光点位置の移動軌跡の一例を示す図である。
【図１３】図１２に示した従来の移動軌跡を加工進行方向成分と割り出し方向成分に分解した図である。
【図１４】図１２に示した従来の移動軌跡の、加工進行方向成分の距離と割り出し方向成分の距離を比較する図である。
【図１５】本発明でのレーザービームの集光点位置の移動軌跡、および移動軌跡の長短の定義を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を説明する。
（１）ワーク
はじめに、図１に示す本実施形態のワーク１を説明する。このワーク１は長方形状のガラス基板２の片面全面に厚さが例えば２〜３μｍ程度の機能層３が積層されたもので、具体的には例えばガラス基板であるカバーガラスの裏面に機能層として太陽電池膜が積層された太陽電池モジュール等が挙げられる。本発明でのワーク１は太陽電池モジュールに限られず、ガラス基板２に機能層３が積層されたものであって被加工領域をレーザー加工して機能層３の一部がガラス基板２から除去されるものであれば、ワークとされる。
【００１４】
本実施形態では、図２に示すように、ガラス基板２から機能層３の四辺の外縁を一定の幅だけレーザー加工により除去するものとする。機能層３の除去領域である被加工領域５の幅は、例えば１５ｍｍ程度とされる。図３はそのようなレーザー加工をワーク１に施す一実施形態のレーザー加工装置１０を示しており、以下該装置１０について説明する。
【００１５】
（２）レーザー加工装置
（２−１）構成
図３に示すレーザー加工装置１０は、基台１１上に水平に配設される矩形板状のワーク保持部２２に保持したワーク１を、ワーク１の下方に設けたレーザービーム照射ユニット３０に対してＸ方向に移動させながら、ワーク１の外縁の機能層３を除去すべき被加工領域５にレーザー加工を施すものである。ワーク１はガラス基板２側がワーク保持部２２に吸着して保持され、Ｘ方向に移動させられる。ワーク保持部２２のＹ方向両側には、一対のレーザービーム照射ユニット３０における加工ヘッド３２の先端部が基台１１上の開口部１２から突出している。各レーザービーム照射ユニット３０には、レーザー加工によってワーク１から剥離して除去される加工屑を吸引する吸引機構４０がそれぞれ併設されている。
【００１６】
吸引機構４０は、基台１１から上方に突出しており、上部がレーザービーム照射ユニット３０の加工ヘッド３２側に延びる略Ｌ宇状の菅体からなるもので、先端の吸引口４１が加工ヘッド３２の上方において該加工ヘッド３２に対向している。吸引機構４０の内部の吸引路は図示せぬ吸引源に連通して接続されており、レーザー加工で生じ飛散する加工屑は吸引機構４０に吸引されて加工屑がワーク１に付着することが防止されるようになっている。
【００１７】
基台１１の上面には、ワーク保持部２２の移動経路に沿ってＸ方向に延びる長方形状の開口部１３が形成されている。この開口部１３は、ワーク保持部２２の移動に伴い伸縮する蛇腹状の防塵カバー１４で被覆されている。防塵カバー１４の下方には、図４に示すようなワーク保持部２２を含む保持テーブル２０（図５参照）をＸ方向に移動させる移動機構５０が設けられている。また、図５に示すように、基台１１内には、移動機構５０を挟んで一対の上記レーザービーム照射ユニット３０が配設されている。
【００１８】
図４に示すように、移動機構５０は、Ｘ方向に延在する支持台５１と、支持台５１上に配設された互いに平行なＸ方向に延びる一対のガイドレール５２と、一対のガイドレール５２にスライド可能に支持されたＸ軸テーブル５３と、Ｘ軸テーブル５３をガイドレール５２に沿ってＸ方向に移動させる駆動手段５４とを有している。駆動手段５４は、Ｘ軸テーブル５３の裏面側に螺合して連結されたボールねじ５５およびこのボールねじ５５を回転駆動するモータ５６からなるもので、モータ５６によってボールねじ５５が回転駆動されるとボールねじ５５の回転方向に応じてＸ軸テーブル５３がガイドレール５２に沿ってＸ方向に移動するようになっている。
【００１９】
図４および図５に示すように、上記保持テーブル２０は、Ｘ軸テーブル５３上に設けられたワーク保持部回転機構２１と、このワーク保持部回転機構２１によりＺ方向を回転軸として回転駆動される上記ワーク保持部２２とから構成される。ワーク保持部２２は負圧によってワーク１を吸引して保持する形式のもので、矩形状の枠体２３の上面に多孔質材料からなる吸着部２４が嵌合されており、吸着部２４は図示せぬ吸引源に連通して接続されている。ワーク保持部２２の上面２２ａはワーク１の外縁よりも小さく形成されており、ワーク１は、被加工領域５をワーク保持部２２から外側にはみ出させた状態で吸着部２４にガラス基板２側が合わせられ、かつ機能層３側が上方に露出する状態にワーク保持部２２によって下側から水平に支持され、吸着部２４に負圧作用で吸着し保持される。このようにワーク保持部２２に保持されたワーク１においては、図６に示すように、外縁の被加工領域５のガラス基板２の下面がワーク保持部２２の外縁から外側にはみ出して露出する状態となる。
【００２０】
ワーク１のレーザー加工時には、機能層３が除去されるワーク１の外縁の被加工領域５は、ワーク保持部回転機構２１によりワーク保持部２２が回転させられて、短辺側および長辺側のいずれの被加工領域５も図３〜図５でＸ方向となる加工進行方向と平行に設定される。したがってワーク１の被加工領域５は、加工進行方向における長さが該加工進行方向に直交する割り出し方向（図３〜図５でＹ方向）における長さよりも長い状態とされる。Ｘ方向と平行にされた被加工領域５は、レーザービーム照射ユニット３０の加工ヘッド３２に対向させられ、該被加工領域５に下側の加工ヘッド３２からレーザービームが照射される。
【００２１】
次に、図５および図７（図７では上記吸引機構４０の図示を省略している）により上記レーザービーム照射ユニット３０を説明する。なお、これら図において一点鎖線は加工ヘッド３２の移動範囲を示し、二点鎖線はレーザービームの光路を示している。
【００２２】
図５に示すように、基台１１の内部は、Ｙ方向に間隔をおいて並設された隔壁１５ａによって、上記移動機構５０の収容部１６と上記レーザービーム照射ユニット３０の収容部１７とに仕切られている。各隔壁１５ａには、Ｙ方向外側に突設する下側支持板１８が形成されている。レーザービーム照射ユニット３０は、下側支持板１８の下方に配設されたレーザービームを発振する発振器３１と、下側支持板１８の上方に配設されて発振器３１から発振されたレーザービームを上方のワーク１に向けて照射する上記加工ヘッド３２とを有している。また、基台１１における隔壁１５ａに対向する側壁１５ｂの内面には、発振器３１で発振されたレーザービームを加工ヘッド３２に案内するミラー３５，３６が取り付けられている。
【００２３】
加工ヘッド３２内には、レーザービームを集光する集光レンズ３３と、ミラー３５，３６によって案内されたレーザービームを集光レンズ３３に向けて反射するガルバノミラー（集光点移動機構）３４とが収容されている。集光レンズ３３は上下動可能に支持されており、レーザービームの集光点は、集光レンズ３３を上下動させることによってワーク１のガラス基板２と機能層３との境界面４に合うよう調整される。
【００２４】
ガルバノミラー３４は、図示しない駆動手段によって、図８（ａ）に示すようにＸ方向に延びる回転軸Ｘａ軸を回転軸として矢印Ｆ１（図７にも図示）方向にチルト揺動可能、かつ図８（ｂ）に示すようにガルバノミラー３４自身の幅方向中央を縦方向に貫くＺａ軸を回転軸として矢印Ｆ２方向にパン揺動可能に構成されている。ガルバノミラー３４を矢印Ｆ１方向にチルト揺動させるとレーザービームの集光点位置がＹ方向である割り出し方向に移動し、矢印Ｆ２方向にパン揺動させるとレーザービームの集光点位置がＸ方向に移動するようになっている。
【００２５】
図５および図７に示すように、下側支持板１８上には、加工ヘッド３２をＹ方向に移動させるヘッド移動手段６０が設けられている。ヘッド移動手段６０は、加工ヘッド３２のＹ方向の位置合わせをするものであり、ワーク保持部２２に保持されるワーク１の外縁の被加工領域５の幅すなわちＹ方向の長さに応じて加工ヘッド３２はヘッド移動手段６０によりＹ方向に移動させられる。ヘッド移動手段６０は、下側支持板１８上に固定されたガイド台６１にＹ方向に移動可能に支持されたガイド６２と、このガイド６２に螺合して連結されたＹ方向に延びるボールねじ６３およびボールねじ６３を回転駆動するモータ６４とからなりガイド６２をガイド台６１に沿ってＹ方向に移動させる駆動手段６５とを有している。加工ヘッド３２はガイド６２上に固定され、Ｙガイド６２とともにＹ方向に移動してＹ方向の位置合わせが行われる。
【００２６】
また、上記吸引機構４０も、ヘッド移動手段６０と同様構成の吸引機構移動手段７０によってＹ方向の位置合わせが行われるようになっている。吸引機構移動手段７０は、図５に示すように、上記側壁１５ｂの上端部に形成されたＹ方向外側に突設する上側支持板１９上に固定されたガイド台７１にＹ方向に移動可能に支持されたガイド７２と、このガイド７２に螺合して連結されたＹ方向に延びるボールねじ７３およびボールねじ７３を回転駆動するモータ７４とからなりガイド７２をガイド台７１に沿ってＹ方向に移動させる駆動手段７５とを有している。吸引機構４０はガイド７２上に固定され、ガイド７２とともにＹ方向に移動してＹ方向の位置合わせが行われる。
【００２７】
以上の構成を有する本実施形態のレーザー加工装置１０は、図３に示す制御部８０によってワーク１に対するレーザー加工の動作が制御される。以下、制御部８０によるレーザー加工の動作例を説明する。
【００２８】
（２−２）レーザー加工の動作
レーザー加工装置１０の基本的な動作としては、上記のようにして保持テーブル２０のワーク保持部２２にワーク１を保持した後、ワーク保持部回転機構２１により保持テーブル２０を回転させてワーク１の短辺側または長辺側の対向する二辺に沿った被加工領域５をＸ方向と平行に設定し、該被加工領域５に対応させてレーザービーム照射ユニット３０の加工ヘッド３２および吸引機構４０のＹ方向を位置合わせする。そして移動機構５０により保持テーブル２０とともにワーク１をＸ方向に移動させながら、これら被加工領域５に各レーザービーム照射ユニット３０の加工ヘッド３２からワーク１に向けてレーザービームを同時に照射することにより、Ｘ方向に沿った被加工領域５の全域をレーザー加工して機能層３を除去する。レーザー加工の加工進行方向は、ワーク１の移動方向と逆向きのＸ方向となる。
【００２９】
レーザービームの集光点は、上記のようにガラス基板２と機能層３との境界面４に設定され、これにより境界面４が加熱されて機能層３は境界面４側から熱膨張して吹き飛ばされ、ガラス基板２から剥離する。このようにして被加工領域５の機能層３はガラス基板２から除去されて加工屑となり、この加工屑は、稼働している吸引機構４０によって吸引される。図７でガラス基板２上の鎖線部分は、機能層３の除去部分を示している。
【００３０】
一方向に延びる二辺の被加工領域５にレーザー加工を施して該被加工領域５の機能層３を除去したら、次いでワーク保持部回転機構２１によって保持テーブル２０を９０度回転させ、他方向に延びる残りの二辺の被加工領域５をＸ方向と平行に設定する。そして上記と同様に保持テーブル２０とともにワーク１をＸ方向に移動させながら、これら被加工領域５に各レーザービーム照射ユニット３０の加工ヘッド３２からワーク１に向けてレーザービームを同時に照射することにより、Ｘ方向に沿った残りの被加工領域５の全域をレーザー加工して機能層３を除去する。以上により、ワーク１の四辺の外縁の被加工領域５の機能層３が除去される。
【００３１】
さて、上記レーザー加工においては、被加工領域５に対してレーザービームの集光点を加工進行方向に沿って直線的に移動させるだけでは幅がカバーされないため、レーザービームの集光点を加工進行方向に沿って直線的に移動させながらガルバノミラー３４をチルト揺動させてレーザービームの集光点位置の移動軌跡をＹ方向である割り出し方向に移動させ、被加工領域５の幅全域がレーザー加工されるようにする制御がなされる。さらに本実施形態では、これに加えて、ガルバノミラー３４の１回の揺動で被加工領域５を走査する直線状の集光点位置の移動軌跡を、本発明で定義される「加工進行方向における移動距離が割り出し方向における移動距離よりも長くなる」ように制御する。このようにレーザービームの集光点位置の移動軌跡を制御するにあたっては、ガルバノミラー３４のパン揺動を加えるとともに、被加工領域５に対するレーザービームの集光点位置の、ガルバノミラー３４のチルト揺動による割り出し方向への移動速度およびパン揺動による加工進行方向への移動速度を、移動機構５０によって加工進行方向に移動させられるワーク１の移動速度よりも高速に設定する。
【００３２】
上記のようにレーザービームの集光点位置の移動軌跡を加工進行方向における移動距離が割り出し方向における移動距離よりも長くなるようにするには、例えば図９の矢印で示す移動軌跡の組み合わせが好ましい一例である。この移動軌跡は、被加工領域５を加工進行方向Ｘ１に一定の距離ずつ複数のブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…）に区画し、１つのブロックにおいて次の１〜６の順に集光点位置を移動させることを繰り返して描かれる。１つのブロックは、加工進行方向Ｘ１と平行な方向が割り出し方向Ｙよりも長い略平行四辺形状である。
【００３３】
１．割り出し方向Ｙの一端側においてブロックの始端からブロックの終端にわたり加工進行方向Ｘ１に沿って移動する（矢印ａ１−１）。
２．割り出し方向Ｙの中央に移動しながら加工進行方向Ｘ１と逆方向に移動してブロックの始端に戻る（矢印ａ２−１）
３．割り出し方向Ｙの中央においてブロックの始端から終端にわたり加工進行方向Ｘ１に沿って移動する（矢印ａ１−２：ａ１−１と平行で同距離）。
４．割り出し方向Ｙの他端側に移動しながら加工進行方向Ｘ１と逆方向に移動してブロックの始端に戻る（矢印ａ２−２：ａ２−１と平行で同距離）。
５．割り出し方向Ｙの他端側においてブロックの始端から終端にわたり加工進行方向Ｘ１に沿って移動する（矢印ａ１−３：ａ１−１と平行で同距離）。
６．割り出し方向Ｙの他端側の終端から割り出し方向Ｙの一端側の終端に移動する（矢印ａ３）。
【００３４】
１つのブロックに対する上記１〜６の移動軌跡を、ワーク１の移動に伴ってブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３…の順に繰り返し行うことにより、被加工領域５の全長にわたりレーザー加工が施される。
【００３５】
この場合の移動軌跡は、方向および距離から、移動軌跡ａ１−１，ａ１−２，ａ１−３と、移動軌跡ａ２−１，ａ２−２と、移動軌跡ａ３の３種類に分けられる。これら３種類の移動軌跡をそれぞれａ１，ａ２，ａ３として加工進行方向Ｘ１の成分と割り出し方向Ｙの成分に分解すると、図１０に示すようになる。すなわち、移動軌跡ａ１，ａ２，ａ３における加工進行方向成分はそれぞれｘ１，ｘ２，ｘ３であり、割り出し方向成分はそれぞれｙ１（割り出し方向には移動していないのでｙ１の距離はゼロである），ｙ２，ｙ３である。
【００３６】
移動軌跡ａ１，ａ２，ａ３においては、図１１に示すように、加工進行方向Ｘ１における成分の距離が最も長いのは移動軌跡ａ１の距離ｘ１であり、割り出し方向成分の距離が最も長いのは移動軌跡ａ３の距離ｙ３である。そしてこれら距離ｘ１、距離ｙ３を比較すると距離ｘ１の方が長いのは明らかであり、すなわち各ブロックに照射するレーザービームの集光点位置の移動軌跡は、本発明の特徴のように加工進行方向Ｘ１における移動距離が割り出し方向Ｙにおける移動距離よりも長くなるように設定されていると言える。
【００３７】
一方、図１２は、レーザービームの集光点位置の移動軌跡が全体としてジグザグ状に描かれる従来のレーザー加工の形態を示している。この形態では、加工進行方向Ｘ１に移動しながら割り出し方向Ｙに往復移動する２種類の移動軌跡ｃ１，ｃ２が交互に描かれるものである。これら移動軌跡ｃ１，ｃ２は方向が異なるものの、図１３に示すように加工進行方向Ｘ１の成分ｘｃの距離は互いに同じであり、割り出し方向Ｙの成分ｙｃの距離も互いに同じである。そしてこれら各方向Ｘ１，Ｙの成分ｘｃとｙｃの距離を比較すると、図１４に示すように、割り出し方向成分の距離ｙｃの方が加工進行方向成分の距離ｘｃよりも長いと判断される。したがって、レーザービームの集光点位置の移動軌跡は、加工進行方向Ｘ１における移動距離が割り出し方向Ｙにおける移動距離よりも短く、本発明とは逆で異なっている。
【００３８】
図９に示した本発明の実施形態による移動軌跡によれば、図１２に示す従来のジグザグ状の移動軌跡と比べると、加工進行方向Ｘ１の一定距離すなわち各ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３…におけるレーザービーム走査の方向転換すなわちガルバノミラー３４の揺動の回数が少なく、方向転換のための加減速の回数が低減したものとなる。よって被加工領域５の全長においても加減速の回数が従来よりも低減したものとなり、その結果、レーザー加工に要する時間が短縮し、生産性の向上が図られる。
【００３９】
なお、集光点位置の移動軌跡は、移動機構５０によるワーク１の移動速度、ガルバノミラー３４の揺動によるレーザービームの走査可能範囲と走査速度、レーザービームの発振周波数等の要素により変更してくるが、本実施形態ではこれら要素を考慮するとともに、被加工領域５が、加工進行方向における長さが該加工進行方向に直交する割り出し方向における長さよりも長いといった条件を満たすことを条件として、制御部８０により、レーザービームの集光点位置の移動軌跡を加工進行方向における移動距離が割り出し方向における移動距離よりも長くなるように制御される。
【符号の説明】
【００４０】
１…ワーク
２…ガラス基板
３…機能層
５…被加工領域
１０…レーザー加工装置
２０…保持テーブル
２１…ワーク保持部回転機構
２２…ワーク保持部
２２ａ…ワーク保持部の上面
３０…レーザービーム照射ユニット
３１…発振器
３３…集光レンズ
３４…ガルバノミラー（集光点移動機構）
５０…移動機構
Ｘ１…加工進行方向
Ｙ…割り出し方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー加工装置に係り、特に、太陽電池モジュール等のガラス基板上に機能層を有するワークに加工を施すレーザー加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池パネルは、太陽電池膜をカバーガラスと呼ばれるガラス基板上に積層して太陽電池モジュールを形成し、この太陽電池モジュールの裏面側である太陽電池膜側に太陽電池モジュールを覆うように接着シートを介して裏面カバーシートを接着し、さらに裏面カバーシートの外縁を覆うように太陽電池モジュールを封止するシール材が設けられた構造が知られている。ガラス基板に積層される太陽電池膜は、透明電極膜、半導体膜、金属電極膜等の複数の膜が積層されて構成されている。また、このような太陽電池パネルの製造工程においては、太陽電池モジュールを得た後に、ガラス基板から太陽電池膜の外縁をレーザー加工等の手段で除去し、ガラス基板における太陽電池膜の積層面側の外縁にシール材の付け代を形成することが行われている（特許文献１）。このシール材の付け代をガラス基板の片面である太陽電池膜の積層面に形成することにより、ガラス基板の表面側にシール材を回り込ませる必要がなくなり、外観性や受光量が向上するとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７２７８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーザー加工により太陽電池膜を除去して上記付け代を形成する場合には、付け代に対応する太陽電池膜が除去される被加工領域の長手方向を加工進行方向としてレーザービームを照射する。しかしながらこの場合の被加工領域は、レーザービームを加工進行方向に沿って直線的に走査させても十分に加工されない幅を有している。そこで従来では、レーザービームを加工進行方向に沿って走査しながら幅方向に繰り返し往復走査する動作を組み合わせて集光点位置の移動軌跡をジグザグ状にすることにより、幅方向もカバーして被加工領域全体を加工する方式が採用されている。しかしながらこのような方式でレーザービームを照射すると、集光点位置の軌跡を方向転換させるための加減速の回数が多くなって加工時間が長くなり、生産性が低減するといった不満があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、レーザービーム照射による加工時間を従来よりも短縮することができて生産性の向上が図られるレーザー加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のレーザー加工装置は、ガラス基板に機能層が積層されたワークを保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持されたワークにレーザービームを照射するレーザービーム照射ユニットと、該保持テーブルと該レーザービーム照射ユニットとを相対的に加工進行方向へ移動させる移動機構と、を有するレーザー加工装置であって、前記保持テーブルは、ワーク外縁よりも小さい上面でワークのガラス基板を下側から支持することによって、ワーク外縁に位置する加工すべき被加工領域のガラス基板の下面を露出させるワーク保持部と、該ワーク保持部を鉛直方向を回転軸として回転させるワーク保持部回転機構と、を有し、前記被加工領域は、前記加工進行方向における長さが該加工進行方向に直交する割り出し方向における長さよりも長く、前記レーザービーム照射ユニットは、レーザービームを発振する発振器と、該発振器から発振されたレーザービームを、前記被加工領域に向けて集光し、該被加工領域の前記機能層を前記ガラス基板から除去する集光レンズと、前記移動機構によって前記保持テーブルと該レーザービーム照射ユニットとが相対的に移動している際に、前記集光レンズの集光点位置を前記加工進行方向と前記割り出し方向とに該移動機構の移動速度よりも高速に移動させる集光点移動機構と、該集光点移動機構による前記集光点位置の移動軌跡を、前記加工進行方向における移動距離が前記割り出し方向における移動距離よりも長くなるように設定する制御部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明のレーザー加工装置によると、保持テーブルに保持したワークに対し、保持テーブルとレーザービーム照射ユニットとを相対的に加工進行方向に移動させながらレーザービーム照射ユニットからレーザービームを照射して被加工領域に集光させることにより、該被加工領域の機能層がレーザー加工によりガラス基板から除去される。本発明では、レーザービームの加工進行方向に沿った方向への走査と加工進行方向に直交する割り出し方向への走査との組み合わせで被加工領域の全域がレーザー加工されるものであって、制御部により、レーザービームの集光点位置の移動軌跡を、加工進行方向における移動距離が割り出し方向における移動距離よりも長くなるように設定される。
【０００８】
本発明で言う移動軌跡とは、図１５の矢印ａで示すように、被加工領域に対するレーザービームの集光点位置を集光点移動機構によって移動させる際に、１回の加減速を行うことによって被加工領域に連続する集光点によって描かれる１本の直線状の軌跡を言う。このような移動軌跡ａにおいては、加工進行方向Ｘ１の成分ｘと、割り出し方向Ｙの成分ｙとに分解した際のこれら成分ｘ，ｙの距離が、加工進行方向における移動距離および割り出し方向における移動距離となる。
【０００９】
ここで、被加工領域に描かれる移動軌跡は、機能層を除去するために方向や距離が異なる複数の種類が組み合わされることになる。本発明では、それら複数の種類全ての移動軌跡を図１５に示したように加工進行方向の成分と割り出し方向の成分とに分解し、加工進行方向の成分の中で最も長い成分の距離と、割り出し方向の成分の中で最も長い成分の距離とを比較して、加工進行方向側の成分の距離の方が割り出し方向側の成分の距離よりも長くなるようにすることを、本発明で言う「レーザービームの集光点位置の移動軌跡を加工進行方向における移動距離が割り出し方向における移動距離よりも長くなるように設定する」ことと定義する。
【００１０】
このような設定により、被加工領域の全体をカバーするために要するレーザービームの方向転換のための加減速の回数を従来より減らすことができ、よってレーザー加工に要する時間を短縮させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、レーザービーム照射による加工時間を従来よりも短縮することができて生産性の向上が図られるレーザー加工装置が提供されるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るワークの（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。
【図２】一実施形態に係るレーザー加工装置によりレーザー加工が施された後のワークを示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るレーザー加工装置の斜視図である。
【図４】同レーザー加工装置が具備する保持テーブルの移動機構を示す斜視図である。
【図５】同レーザー加工装置の断面図である。
【図６】保持テーブルのワーク保持部にワークが保持された状態を下方から見た下面図である。
【図７】同レーザー加工装置によってワークにレーザー加工を施す動作を示す断面図である。
【図８】レーザービーム照射ユニットのガルバノミラーの作用を示す図である。
【図９】本実施形態で被加工領域をレーザー加工するレーザービームの集光点位置の移動軌跡を示す図である。
【図１０】図９に示した３種類の移動軌跡を加工進行方向成分と割り出し方向成分に分解した図である。
【図１１】図９に示した３種類の移動軌跡の、加工進行方向成分の距離と割り出し方向成分の距離を比較する図である。
【図１２】従来のレーザービームの集光点位置の移動軌跡の一例を示す図である。
【図１３】図１２に示した従来の移動軌跡を加工進行方向成分と割り出し方向成分に分解した図である。
【図１４】図１２に示した従来の移動軌跡の、加工進行方向成分の距離と割り出し方向成分の距離を比較する図である。
【図１５】本発明でのレーザービームの集光点位置の移動軌跡、および移動軌跡の長短の定義を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を説明する。
（１）ワーク
はじめに、図１に示す本実施形態のワーク１を説明する。このワーク１は長方形状のガラス基板２の片面全面に厚さが例えば２〜３μｍ程度の機能層３が積層されたもので、具体的には例えばガラス基板であるカバーガラスの裏面に機能層として太陽電池膜が積層された太陽電池モジュール等が挙げられる。本発明でのワーク１は太陽電池モジュールに限られず、ガラス基板２に機能層３が積層されたものであって被加工領域をレーザー加工して機能層３の一部がガラス基板２から除去されるものであれば、ワークとされる。
【００１４】
本実施形態では、図２に示すように、ガラス基板２から機能層３の四辺の外縁を一定の幅だけレーザー加工により除去するものとする。機能層３の除去領域である被加工領域５の幅は、例えば１５ｍｍ程度とされる。図３はそのようなレーザー加工をワーク１に施す一実施形態のレーザー加工装置１０を示しており、以下該装置１０について説明する。
【００１５】
（２）レーザー加工装置
（２−１）構成
図３に示すレーザー加工装置１０は、基台１１上に水平に配設される矩形板状のワーク保持部２２に保持したワーク１を、ワーク１の下方に設けたレーザービーム照射ユニット３０に対してＸ方向に移動させながら、ワーク１の外縁の機能層３を除去すべき被加工領域５にレーザー加工を施すものである。ワーク１はガラス基板２側がワーク保持部２２に吸着して保持され、Ｘ方向に移動させられる。ワーク保持部２２のＹ方向両側には、一対のレーザービーム照射ユニット３０における加工ヘッド３２の先端部が基台１１上の開口部１２から突出している。各レーザービーム照射ユニット３０には、レーザー加工によってワーク１から剥離して除去される加工屑を吸引する吸引機構４０がそれぞれ併設されている。
【００１６】
吸引機構４０は、基台１１から上方に突出しており、上部がレーザービーム照射ユニット３０の加工ヘッド３２側に延びる略Ｌ宇状の菅体からなるもので、先端の吸引口４１が加工ヘッド３２の上方において該加工ヘッド３２に対向している。吸引機構４０の内部の吸引路は図示せぬ吸引源に連通して接続されており、レーザー加工で生じ飛散する加工屑は吸引機構４０に吸引されて加工屑がワーク１に付着することが防止されるようになっている。
【００１７】
基台１１の上面には、ワーク保持部２２の移動経路に沿ってＸ方向に延びる長方形状の開口部１３が形成されている。この開口部１３は、ワーク保持部２２の移動に伴い伸縮する蛇腹状の防塵カバー１４で被覆されている。防塵カバー１４の下方には、図４に示すようなワーク保持部２２を含む保持テーブル２０（図５参照）をＸ方向に移動させる移動機構５０が設けられている。また、図５に示すように、基台１１内には、移動機構５０を挟んで一対の上記レーザービーム照射ユニット３０が配設されている。
【００１８】
図４に示すように、移動機構５０は、Ｘ方向に延在する支持台５１と、支持台５１上に配設された互いに平行なＸ方向に延びる一対のガイドレール５２と、一対のガイドレール５２にスライド可能に支持されたＸ軸テーブル５３と、Ｘ軸テーブル５３をガイドレール５２に沿ってＸ方向に移動させる駆動手段５４とを有している。駆動手段５４は、Ｘ軸テーブル５３の裏面側に螺合して連結されたボールねじ５５およびこのボールねじ５５を回転駆動するモータ５６からなるもので、モータ５６によってボールねじ５５が回転駆動されるとボールねじ５５の回転方向に応じてＸ軸テーブル５３がガイドレール５２に沿ってＸ方向に移動するようになっている。
【００１９】
図４および図５に示すように、上記保持テーブル２０は、Ｘ軸テーブル５３上に設けられたワーク保持部回転機構２１と、このワーク保持部回転機構２１によりＺ方向を回転軸として回転駆動される上記ワーク保持部２２とから構成される。ワーク保持部２２は負圧によってワーク１を吸引して保持する形式のもので、矩形状の枠体２３の上面に多孔質材料からなる吸着部２４が嵌合されており、吸着部２４は図示せぬ吸引源に連通して接続されている。ワーク保持部２２の上面２２ａはワーク１の外縁よりも小さく形成されており、ワーク１は、被加工領域５をワーク保持部２２から外側にはみ出させた状態で吸着部２４にガラス基板２側が合わせられ、かつ機能層３側が上方に露出する状態にワーク保持部２２によって下側から水平に支持され、吸着部２４に負圧作用で吸着し保持される。このようにワーク保持部２２に保持されたワーク１においては、図６に示すように、外縁の被加工領域５のガラス基板２の下面がワーク保持部２２の外縁から外側にはみ出して露出する状態となる。
【００２０】
ワーク１のレーザー加工時には、機能層３が除去されるワーク１の外縁の被加工領域５は、ワーク保持部回転機構２１によりワーク保持部２２が回転させられて、短辺側および長辺側のいずれの被加工領域５も図３〜図５でＸ方向となる加工進行方向と平行に設定される。したがってワーク１の被加工領域５は、加工進行方向における長さが該加工進行方向に直交する割り出し方向（図３〜図５でＹ方向）における長さよりも長い状態とされる。Ｘ方向と平行にされた被加工領域５は、レーザービーム照射ユニット３０の加工ヘッド３２に対向させられ、該被加工領域５に下側の加工ヘッド３２からレーザービームが照射される。
【００２１】
次に、図５および図７（図７では上記吸引機構４０の図示を省略している）により上記レーザービーム照射ユニット３０を説明する。なお、これら図において一点鎖線は加工ヘッド３２の移動範囲を示し、二点鎖線はレーザービームの光路を示している。
【００２２】
図５に示すように、基台１１の内部は、Ｙ方向に間隔をおいて並設された隔壁１５ａによって、上記移動機構５０の収容部１６と上記レーザービーム照射ユニット３０の収容部１７とに仕切られている。各隔壁１５ａには、Ｙ方向外側に突設する下側支持板１８が形成されている。レーザービーム照射ユニット３０は、下側支持板１８の下方に配設されたレーザービームを発振する発振器３１と、下側支持板１８の上方に配設されて発振器３１から発振されたレーザービームを上方のワーク１に向けて照射する上記加工ヘッド３２とを有している。また、基台１１における隔壁１５ａに対向する側壁１５ｂの内面には、発振器３１で発振されたレーザービームを加工ヘッド３２に案内するミラー３５，３６が取り付けられている。
【００２３】
加工ヘッド３２内には、レーザービームを集光する集光レンズ３３と、ミラー３５，３６によって案内されたレーザービームを集光レンズ３３に向けて反射するガルバノミラー（集光点移動機構）３４とが収容されている。集光レンズ３３は上下動可能に支持されており、レーザービームの集光点は、集光レンズ３３を上下動させることによってワーク１のガラス基板２と機能層３との境界面４に合うよう調整される。
【００２４】
ガルバノミラー３４は、図示しない駆動手段によって、図８（ａ）に示すようにＸ方向に延びる回転軸Ｘａ軸を回転軸として矢印Ｆ１（図７にも図示）方向にチルト揺動可能、かつ図８（ｂ）に示すようにガルバノミラー３４自身の幅方向中央を縦方向に貫くＺａ軸を回転軸として矢印Ｆ２方向にパン揺動可能に構成されている。ガルバノミラー３４を矢印Ｆ１方向にチルト揺動させるとレーザービームの集光点位置がＹ方向である割り出し方向に移動し、矢印Ｆ２方向にパン揺動させるとレーザービームの集光点位置がＸ方向に移動するようになっている。
【００２５】
図５および図７に示すように、下側支持板１８上には、加工ヘッド３２をＹ方向に移動させるヘッド移動手段６０が設けられている。ヘッド移動手段６０は、加工ヘッド３２のＹ方向の位置合わせをするものであり、ワーク保持部２２に保持されるワーク１の外縁の被加工領域５の幅すなわちＹ方向の長さに応じて加工ヘッド３２はヘッド移動手段６０によりＹ方向に移動させられる。ヘッド移動手段６０は、下側支持板１８上に固定されたガイド台６１にＹ方向に移動可能に支持されたガイド６２と、このガイド６２に螺合して連結されたＹ方向に延びるボールねじ６３およびボールねじ６３を回転駆動するモータ６４とからなりガイド６２をガイド台６１に沿ってＹ方向に移動させる駆動手段６５とを有している。加工ヘッド３２はガイド６２上に固定され、Ｙガイド６２とともにＹ方向に移動してＹ方向の位置合わせが行われる。
【００２６】
また、上記吸引機構４０も、ヘッド移動手段６０と同様構成の吸引機構移動手段７０によってＹ方向の位置合わせが行われるようになっている。吸引機構移動手段７０は、図５に示すように、上記側壁１５ｂの上端部に形成されたＹ方向外側に突設する上側支持板１９上に固定されたガイド台７１にＹ方向に移動可能に支持されたガイド７２と、このガイド７２に螺合して連結されたＹ方向に延びるボールねじ７３およびボールねじ７３を回転駆動するモータ７４とからなりガイド７２をガイド台７１に沿ってＹ方向に移動させる駆動手段７５とを有している。吸引機構４０はガイド７２上に固定され、ガイド７２とともにＹ方向に移動してＹ方向の位置合わせが行われる。
【００２７】
以上の構成を有する本実施形態のレーザー加工装置１０は、図３に示す制御部８０によってワーク１に対するレーザー加工の動作が制御される。以下、制御部８０によるレーザー加工の動作例を説明する。
【００２８】
（２−２）レーザー加工の動作
レーザー加工装置１０の基本的な動作としては、上記のようにして保持テーブル２０のワーク保持部２２にワーク１を保持した後、ワーク保持部回転機構２１により保持テーブル２０を回転させてワーク１の短辺側または長辺側の対向する二辺に沿った被加工領域５をＸ方向と平行に設定し、該被加工領域５に対応させてレーザービーム照射ユニット３０の加工ヘッド３２および吸引機構４０のＹ方向を位置合わせする。そして移動機構５０により保持テーブル２０とともにワーク１をＸ方向に移動させながら、これら被加工領域５に各レーザービーム照射ユニット３０の加工ヘッド３２からワーク１に向けてレーザービームを同時に照射することにより、Ｘ方向に沿った被加工領域５の全域をレーザー加工して機能層３を除去する。レーザー加工の加工進行方向は、ワーク１の移動方向と逆向きのＸ方向となる。
【００２９】
レーザービームの集光点は、上記のようにガラス基板２と機能層３との境界面４に設定され、これにより境界面４が加熱されて機能層３は境界面４側から熱膨張して吹き飛ばされ、ガラス基板２から剥離する。このようにして被加工領域５の機能層３はガラス基板２から除去されて加工屑となり、この加工屑は、稼働している吸引機構４０によって吸引される。図７でガラス基板２上の鎖線部分は、機能層３の除去部分を示している。
【００３０】
一方向に延びる二辺の被加工領域５にレーザー加工を施して該被加工領域５の機能層３を除去したら、次いでワーク保持部回転機構２１によって保持テーブル２０を９０度回転させ、他方向に延びる残りの二辺の被加工領域５をＸ方向と平行に設定する。そして上記と同様に保持テーブル２０とともにワーク１をＸ方向に移動させながら、これら被加工領域５に各レーザービーム照射ユニット３０の加工ヘッド３２からワーク１に向けてレーザービームを同時に照射することにより、Ｘ方向に沿った残りの被加工領域５の全域をレーザー加工して機能層３を除去する。以上により、ワーク１の四辺の外縁の被加工領域５の機能層３が除去される。
【００３１】
さて、上記レーザー加工においては、被加工領域５に対してレーザービームの集光点を加工進行方向に沿って直線的に移動させるだけでは幅がカバーされないため、レーザービームの集光点を加工進行方向に沿って直線的に移動させながらガルバノミラー３４をチルト揺動させてレーザービームの集光点位置の移動軌跡をＹ方向である割り出し方向に移動させ、被加工領域５の幅全域がレーザー加工されるようにする制御がなされる。さらに本実施形態では、これに加えて、ガルバノミラー３４の１回の揺動で被加工領域５を走査する直線状の集光点位置の移動軌跡を、本発明で定義される「加工進行方向における移動距離が割り出し方向における移動距離よりも長くなる」ように制御する。このようにレーザービームの集光点位置の移動軌跡を制御するにあたっては、ガルバノミラー３４のパン揺動を加えるとともに、被加工領域５に対するレーザービームの集光点位置の、ガルバノミラー３４のチルト揺動による割り出し方向への移動速度およびパン揺動による加工進行方向への移動速度を、移動機構５０によって加工進行方向に移動させられるワーク１の移動速度よりも高速に設定する。
【００３２】
上記のようにレーザービームの集光点位置の移動軌跡を加工進行方向における移動距離が割り出し方向における移動距離よりも長くなるようにするには、例えば図９の矢印で示す移動軌跡の組み合わせが好ましい一例である。この移動軌跡は、被加工領域５を加工進行方向Ｘ１に一定の距離ずつ複数のブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…）に区画し、１つのブロックにおいて次の１〜６の順に集光点位置を移動させることを繰り返して描かれる。１つのブロックは、加工進行方向Ｘ１と平行な方向が割り出し方向Ｙよりも長い略平行四辺形状である。
【００３３】
１．割り出し方向Ｙの一端側においてブロックの始端からブロックの終端にわたり加工進行方向Ｘ１に沿って移動する（矢印ａ１−１）。
２．割り出し方向Ｙの中央に移動しながら加工進行方向Ｘ１と逆方向に移動してブロックの始端に戻る（矢印ａ２−１）
３．割り出し方向Ｙの中央においてブロックの始端から終端にわたり加工進行方向Ｘ１に沿って移動する（矢印ａ１−２：ａ１−１と平行で同距離）。
４．割り出し方向Ｙの他端側に移動しながら加工進行方向Ｘ１と逆方向に移動してブロックの始端に戻る（矢印ａ２−２：ａ２−１と平行で同距離）。
５．割り出し方向Ｙの他端側においてブロックの始端から終端にわたり加工進行方向Ｘ１に沿って移動する（矢印ａ１−３：ａ１−１と平行で同距離）。
６．割り出し方向Ｙの他端側の終端から割り出し方向Ｙの一端側の終端に移動する（矢印ａ３）。
【００３４】
１つのブロックに対する上記１〜６の移動軌跡を、ワーク１の移動に伴ってブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３…の順に繰り返し行うことにより、被加工領域５の全長にわたりレーザー加工が施される。
【００３５】
この場合の移動軌跡は、方向および距離から、移動軌跡ａ１−１，ａ１−２，ａ１−３と、移動軌跡ａ２−１，ａ２−２と、移動軌跡ａ３の３種類に分けられる。これら３種類の移動軌跡をそれぞれａ１，ａ２，ａ３として加工進行方向Ｘ１の成分と割り出し方向Ｙの成分に分解すると、図１０に示すようになる。すなわち、移動軌跡ａ１，ａ２，ａ３における加工進行方向成分はそれぞれｘ１，ｘ２，ｘ３であり、割り出し方向成分はそれぞれｙ１（割り出し方向には移動していないのでｙ１の距離はゼロである），ｙ２，ｙ３である。
【００３６】
移動軌跡ａ１，ａ２，ａ３においては、図１１に示すように、加工進行方向Ｘ１における成分の距離が最も長いのは移動軌跡ａ１の距離ｘ１であり、割り出し方向成分の距離が最も長いのは移動軌跡ａ３の距離ｙ３である。そしてこれら距離ｘ１、距離ｙ３を比較すると距離ｘ１の方が長いのは明らかであり、すなわち各ブロックに照射するレーザービームの集光点位置の移動軌跡は、本発明の特徴のように加工進行方向Ｘ１における移動距離が割り出し方向Ｙにおける移動距離よりも長くなるように設定されていると言える。
【００３７】
一方、図１２は、レーザービームの集光点位置の移動軌跡が全体としてジグザグ状に描かれる従来のレーザー加工の形態を示している。この形態では、加工進行方向Ｘ１に移動しながら割り出し方向Ｙに往復移動する２種類の移動軌跡ｃ１，ｃ２が交互に描かれるものである。これら移動軌跡ｃ１，ｃ２は方向が異なるものの、図１３に示すように加工進行方向Ｘ１の成分ｘｃの距離は互いに同じであり、割り出し方向Ｙの成分ｙｃの距離も互いに同じである。そしてこれら各方向Ｘ１，Ｙの成分ｘｃとｙｃの距離を比較すると、図１４に示すように、割り出し方向成分の距離ｙｃの方が加工進行方向成分の距離ｘｃよりも長いと判断される。したがって、レーザービームの集光点位置の移動軌跡は、加工進行方向Ｘ１における移動距離が割り出し方向Ｙにおける移動距離よりも短く、本発明とは逆で異なっている。
【００３８】
図９に示した本発明の実施形態による移動軌跡によれば、図１２に示す従来のジグザグ状の移動軌跡と比べると、加工進行方向Ｘ１の一定距離すなわち各ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３…におけるレーザービーム走査の方向転換すなわちガルバノミラー３４の揺動の回数が少なく、方向転換のための加減速の回数が低減したものとなる。よって被加工領域５の全長においても加減速の回数が従来よりも低減したものとなり、その結果、レーザー加工に要する時間が短縮し、生産性の向上が図られる。
【００３９】
なお、集光点位置の移動軌跡は、移動機構５０によるワーク１の移動速度、ガルバノミラー３４の揺動によるレーザービームの走査可能範囲と走査速度、レーザービームの発振周波数等の要素により変更してくるが、本実施形態ではこれら要素を考慮するとともに、被加工領域５が、加工進行方向における長さが該加工進行方向に直交する割り出し方向における長さよりも長いといった条件を満たすことを条件として、制御部８０により、レーザービームの集光点位置の移動軌跡を加工進行方向における移動距離が割り出し方向における移動距離よりも長くなるように制御される。
【符号の説明】
【００４０】
１…ワーク
２…ガラス基板
３…機能層
５…被加工領域
１０…レーザー加工装置
２０…保持テーブル
２１…ワーク保持部回転機構
２２…ワーク保持部
２２ａ…ワーク保持部の上面
３０…レーザービーム照射ユニット
３１…発振器
３３…集光レンズ
３４…ガルバノミラー（集光点移動機構）
５０…移動機構
Ｘ１…加工進行方向
Ｙ…割り出し方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板に機能層が積層されたワークを保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持されたワークにレーザービームを照射するレーザービーム照射ユニットと、該保持テーブルと該レーザービーム照射ユニットとを相対的に加工進行方向へ移動させる移動機構と、を有するレーザー加工装置であって、
前記保持テーブルは、
ワーク外縁よりも小さい上面でワークのガラス基板を下側から支持することによって、ワーク外縁に位置する加工すべき被加工領域のガラス基板の下面を露出させるワーク保持部と、
該ワーク保持部を鉛直方向を回転軸として回転させるワーク保持部回転機構と、を有し、
前記被加工領域は、前記加工進行方向における長さが該加工進行方向に直交する割り出し方向における長さよりも長く、
前記レーザービーム照射ユニットは、
レーザービームを発振する発振器と、
該発振器から発振されたレーザービームを、前記被加工領域に向けて集光し、該被加工領域の前記機能層を前記ガラス基板から除去する集光レンズと、
前記移動機構によって前記保持テーブルと該レーザービーム照射ユニットとが相対的に移動している際に、前記集光レンズの集光点位置を前記加工進行方向と前記割り出し方向とに該移動機構の移動速度よりも高速に移動させる集光点移動機構と、
該集光点移動機構による前記集光点位置の移動軌跡を、前記加工進行方向における移動距離が前記割り出し方向における移動距離よりも長くなるように設定する制御部と、を有すること
を特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１】
ガラス基板に機能層が積層されたワークを保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持されたワークにレーザービームを照射するレーザービーム照射ユニットと、該保持テーブルと該レーザービーム照射ユニットとを相対的に加工進行方向へ移動させる移動機構と、を有するレーザー加工装置であって、
前記保持テーブルは、
ワーク外縁よりも小さい上面でワークのガラス基板を下側から支持することによって、ワーク外縁に位置する加工すべき被加工領域のガラス基板の下面を露出させるワーク保持部と、
該ワーク保持部を鉛直方向を回転軸として回転させるワーク保持部回転機構と、を有し、
前記被加工領域は、前記加工進行方向における長さが該加工進行方向に直交する割り出し方向における長さよりも長く、
前記レーザービーム照射ユニットは、
レーザービームを発振する発振器と、
該発振器から発振されたレーザービームを、前記被加工領域に向けて集光し、該被加工領域の前記機能層を前記ガラス基板から除去する集光レンズと、
前記移動機構によって前記保持テーブルと該レーザービーム照射ユニットとが相対的に移動している際に、前記集光レンズの集光点位置を前記加工進行方向と前記割り出し方向とに該移動機構の移動速度よりも高速に移動させる集光点移動機構と、
該集光点移動機構による前記集光点位置の移動軌跡を、前記加工進行方向における移動距離が前記割り出し方向における移動距離よりも長くなるように設定する制御部と、を有すること
を特徴とするレーザー加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１４８２８９（Ｐ２０１２−１４８２８９Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７２１６（Ｐ２０１１−７２１６）
【出願日】平成２３年１月１７日（２０１１．１．１７）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１７日（２０１１．１．１７）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
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