レーザ加工装置
【課題】 加工対象物の幅が広くなっても、微細な加工を行うことができるレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】 送り機構が加工対象物を送り方向に送る。加工対象物の、被加工面とは反対側の表面に、支持装置が対向し、支持領域において、加工対象物の高さ方向の位置を規定する。加工対象物の被加工面から間隙を介して、遮光部材が配置されている。遮光部材に、送り方向と交差する方向に延在するスリットが設けられており、このスリットは、支持領域と少なくとも一部で重なる。ビーム断面の一部の領域が遮光部材のスリットと重なり、他の領域が遮光部材で遮光される状態で、レーザ照射装置が加工対象物にレーザビームを入射させ、スリットの延在する方向にレーザビームを走査する。
【解決手段】 送り機構が加工対象物を送り方向に送る。加工対象物の、被加工面とは反対側の表面に、支持装置が対向し、支持領域において、加工対象物の高さ方向の位置を規定する。加工対象物の被加工面から間隙を介して、遮光部材が配置されている。遮光部材に、送り方向と交差する方向に延在するスリットが設けられており、このスリットは、支持領域と少なくとも一部で重なる。ビーム断面の一部の領域が遮光部材のスリットと重なり、他の領域が遮光部材で遮光される状態で、レーザ照射装置が加工対象物にレーザビームを入射させ、スリットの延在する方向にレーザビームを走査する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送り方向に送られる帯状の加工対象物をレーザビームで走査しながらレーザ加工を行うレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
帯状の加工対象物を長さ方向に送りながら、レーザビームを幅方向に走査してレーザ加工を行う技術が知られている。集光レンズでレーザビームを収束光線束にした後、ビーム走査器でレーザビームを、加工対象物の幅方向に走査する。加工対象物上でビームスポットが最小になるように、加工対象物と集光レンズとの間の光路長が設定される。
【０００３】
ガルバノスキャナ等のビーム走査器でレーザビームを走査すると、ビーム走査器と加工対象物との間の光路長が変化する。集光レンズから加工対象物までの光路長を一定に維持するために、ビーム走査器による走査に同期させて、集光レンズを光軸方向に移動させる。これにより、幅方向への１走査の走査開始から走査終了まで、加工対象物上でビームスポットが最小になる状態を維持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２０９５２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
加工対象物の幅が広くなると、加工対象物からビーム走査器までの距離を長くしなければならない。そうすると、集光レンズから加工対象物までの光路長が長くなるため、ビームスポットを小さく絞ることが困難になる。このため、従来の方法は、微細な加工には適さない。
【０００６】
本発明の目的は、加工対象物の幅が広くなっても、微細な加工を行うことができるレーザ加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によると、
加工対象物を送り方向に送る送り機構と、
前記加工対象物の、被加工面とは反対側の表面に対向し、支持領域において、前記加工対象物の高さ方向の位置を規定する支持装置と、
前記加工対象物の前記被加工面から間隙を介して配置され、前記送り方向と交差する方向に延在するスリットが設けられており、該スリットは、前記支持領域と少なくとも一部で重なる遮光部材と、
ビーム断面の一部の領域が前記遮光部材の前記スリットと重なり、他の領域が前記遮光部材で遮光される状態で、前記加工対象物にレーザビームを入射させ、前記スリットの延在する方向に該レーザビームを走査するレーザ照射装置と
を有するレーザ加工装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
レーザビームの一部が遮光部材で遮られる、スリットを通過したレーザビームのみが加工対象物に入射する。このため、ビームスポットがスリット幅より大きくても、スリット幅に対応した微細な加工を行うことができる。支持装置により、加工対象物の高さ方向の位置が規定されるため、遮光部材と加工対象物との間隔の変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例によるレーザ加工装置の概略図である。
【図２】実施例によるレーザ加工装置の概略図である。
【図３】実施例によるレーザ加工装置の遮光部材、加工対象物、及び支持ローラの平面図である。
【図４】実施例によるレーザ加工装置の支持ローラ、遮光部材、加工対象物、及びレーザビームの位置関係を示す図である。
【図５】（５Ａ）は、加工対象物の断面図であり、（５Ｂ）は、加工後の加工対象物の平面図である。
【図６】（６Ａ）は、他の実施例によるレーザ加工装置の光学系の概略図であり、（６Ｂ）は、ガルバノスキャナと加工対象物の位置関係を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に、実施例によるレーザ加工装置の概略図を示す。理解を容易にするために、ｘｙｚ直交座標系を定義する。鉛直上向きを、ｚ軸の正の向きとする。
【００１１】
送り機構１０が、フィルム状の加工対象物３０をｙ軸の正の方向に送る。送り機構１０は、繰出しローラ１１、巻取りローラ１２、中間ローラ１３、１４、１５、１６、及びモータ１７を含む。フィルム状の加工前の加工対象物３０が、繰出しローラ１１に巻かれている。繰出しローラ１１から繰り出された加工対象物３０が、中間ローラ１３〜１６を通過した後、巻取りローラ１２に巻取られる。モータ１７が巻取りローラ１２を回転させる。繰出しローラ１１、巻取りローラ１２、及び中間ローラ１３〜１６の回転軸は、ｘ軸に平行である。
【００１２】
中間ローラ１４と１５との間において、加工対象物３０はｙ軸の正の方向に送られる。中間ローラ１４と１５との間の加工対象物３０の上側の表面（ｚ軸の正の向きを向く表面）が被加工面である。支持ローラ１８が、中間ローラ１４と１５との間において、加工対象物３０の背面（被加工面とは反対側の表面）に接する。支持ローラ１８の回転軸も、ｘ軸に平行である。支持ローラ１８が加工対象物３０に接触する領域は、送り方向（ｙ軸方向）に直交する方向（ｘ軸方向）に長い。この領域を「支持領域１９」ということとする。
【００１３】
中間ローラ１４、１５の円筒状の側面の最高点は同一の高さに設定されており、支持ローラ１８の円筒状の側面の最高点は、中間ローラ１４、１５の側面の最高点よりも高い位置に配置される。繰出しローラ１１によって、加工対象物３０にバックテンションが印加される。支持ローラ１８に接している加工対象物３０がｙ軸の正の方向に送られると、加工対象物３０と支持ローラ１８との接触面の摩擦力により、支持ローラ１８が回転する。加工対象物３０を送り方向に送ると、ローラとローラとの間において、加工対象物３０がばたつく場合がある。実施例では、支持領域１９において、加工対象物３０の高さ方向の位置が支持ローラ１８によって規定される。
【００１４】
中間ローラ１４と１５との間に、開始終了点検出器２２が配置されている。開始終了点検出器２２には、例えばレーザセンサ、フォトセンサ等が用いられる。加工対象物３０に、開始点及び終了点を示す標識が付されている。開始終了点検出器２２は、加工対象物３０に付された標識を検出し、検出結果を制御装置２３に送信する。
【００１５】
支持ローラ１８の上方に、加工対象物３０から間隙を隔てて遮光部材２０が配置されている。遮光部材２０に、スリット２１が形成されている。スリット２１は、送り方向（ｙ軸方向）と交差する方向に延在し、少なくとも一部が支持領域１９と重なる。
【００１６】
集光レンズ２５で収束光線束とされたパルスレーザビームが、ガルバノスキャナ（ビーム走査器）２７で反射され、スリット２１を通過して加工対象物３０に入射する。遮光部材２０が配置された位置において、レーザビームのビームスポットはスリット２１の幅よりも大きい。このため、ビーム断面の一部の領域がスリット２１と重なり、他の領域は、遮光部材２０で遮光される。ガルバノスキャナ２７は、スリット２１が延在する方向にレーザビームを走査する。加工対象物３０の表面において、時間軸上で隣り合う２つのレーザパルスのビーム断面が部分的に重なるように、走査速度及びパルス周波数が選択される。
【００１７】
図２に、実施例によるレーザ加工装置の、ｙ軸方向に平行な視線で見た概略図を示す。支持ローラ１８の側面の、上方を向く領域に加工対象物３０が接触している。支持ローラ１８の上方に遮光部材２０が配置されている。遮光部材２０の一端が、支軸４１により支持されている。遮光部材２０は、支軸４１を回転中心として、ｘｙ面内で回転可能である。遮光部材２０の他方の端部に、姿勢調節装置４２が配置されている。姿勢調節装置４２は、制御装置２３からの制御を受けて、遮光部材２０の回転方向の姿勢を変化させる。姿勢調節装置４２は、例えば円弧状のレール及び駆動コイルにより構成される。遮光部材２０の、回転方向の姿勢が変化すると、送り方向（ｙ軸方向）と、スリット２１の延在する方向とのなす角度が変化する。
【００１８】
回転速度検出器４３が、支持ローラ１８の回転速度を検出し、検出結果を制御装置２３に送出する。回転速度検出器４３には、例えばパルスカウンタが用いられる。
【００１９】
レーザ光源３２が、パルスレーザビームを出射する。レーザ光源３２から出射されたパルスレーザビームは、アッテネータ３３、ビームエキスパンダ３４、及び集光レンズ２５を通過して、ガルバノスキャナ２７に入射する。ガルバノスキャナ２７は、ガルバノドライバ２８から制御されることにより、パルスレーザビームをｘ軸方向に走査する。ｘ軸方向に走査されたパルスレーザビームは、スリット２１を透過して、加工対象物３０に入射する。
【００２０】
変位機構３５が、集光レンズ２５を光軸方向に変位させる。集光レンズ２５を変位させることにより、ガルバノスキャナ２７でレーザビームが走査されても、集光レンズ２５から加工対象物３０の入射位置までの光路長が、集光レンズ２５の焦点距離と等しくなるように維持される。これにより、加工対象物３０の表面において、ビームスポットが最小になる。
【００２１】
レーザ光源３２、変位機構３５、及びガルバノドライバ２８は、制御装置２３により制御される。
【００２２】
図３に、実施例によるレーザ加工装置の遮光部材２０、支持ローラ１８、及び加工対象物３０の平面図を示す。遮光部材２０に形成されたスリット２１が、加工対象物３０と交差している。姿勢調節機構４２が遮光部材２０にトルクを印加する。遮光部材２０は、姿勢調節機構４２から与えられたトルクにより、支軸４１を中心として回転し、その姿勢を変化させる。姿勢が変化した後の遮光部材を、破線２０ａで示す。遮光部材２０の姿勢が変化すると、送り方向に直交する方向（ｘ軸方向）と、スリット２１が延在する方向とのなす角度が変化する。スリット２１の延在する方向がｘ軸方向からずれた場合でも、平面視において、スリット２１と加工対象物３０とが重なる領域は、支持領域１９の内部に含まれ、支持領域１９の外側までは広がらない。
【００２３】
ガルバノスキャナ２７は、レーザビームをスリット２１に沿って走査する。スリット２１の延在する方向がｘ軸からずれている場合には、レーザビームをｘ軸方向のみならずｙ軸方向にも走査する必要がある。ｙ軸方向の走査のために、ガルバノスキャナ２７として、ｘ軸走査用及びｙ軸走査用の２つの揺動ミラーを持つものを用いる。なお、スリット２１の延在する方向がｘ軸からずれている場合でも、走査の軌跡は直線である。従って、ガルバノスキャナ２７として、１つの揺動ミラーを持つものを用い、遮光部材２０の姿勢の変化に合わせて、揺動ミラーの回転中心軸の方向を変化させてもよい。
【００２４】
レーザビームを、スリット２１に沿って走査すると、加工対象物３０に、幅方向に延在するレーザビームの加工痕が残る。加工対象物３０の送りを停止させた状態でレーザビームの走査を行う場合には、スリット２１の延在する方向と、送り方向（ｙ軸方向）とを直交させる。これにより、加工対象物３０に、送り方向と直交する加工痕３６を形成することができる。
【００２５】
加工対象物３０の送りを停止させることなく、ｙ軸方向に送りながら、レーザビームを走査する場合には、スリット２１の延在する方向を、ｘ軸方向からずらす。レーザビームを、ｘ軸の正の方向に走査する場合には、スリット２１の、ｘ軸の正の側の端部が、負の側の端部よりｙ軸の正の側に位置するように、遮光部材２０の姿勢を調節する。加工対象物３０の送り速度、及びレーザビームの走査速度に基づいて、スリット２１の延在する方向と、ｘ軸方向とのなす角度を調節することにより、ｘ軸方向に平行な加工痕３６を形成することができる。
【００２６】
次に、ｘ軸方向に平行な加工痕３６を形成するための、遮光部材２０の姿勢調節方法の一具体例について説明する。回転速度検出器４３（図２）により支持ローラ１８の回転速度を検出する。制御装置２３は、支持ローラ１８の回転速度から、支持ローラ１８の側面の周方向の速度を算出する。この周方向の速度は、加工対象物３０の送り速度に一致する。さらに、制御装置２３は、レーザビームの走査速度が一定になるように、ガルバノスキャナ２７を制御する。
【００２７】
加工対象物３０の送り速度と、レーザビームの走査速度とから、スリット２１の延在する方向とｘ軸とのなす角度を算出することができる。制御装置２３は、スリット２１の延在する方向とｘ軸とのなす角度が、算出された角度になるように、姿勢調節機構４２を制御する。
【００２８】
図４に、図３の一点鎖線４−４における断面図（すなわち、レーザビームのｘ軸の正の向きへの振れ角が最大のの位置の断面図）を示す。支持ローラ１８の円筒状側面のうち支持領域１９に、加工対象物３０が接触している。支持領域１９の上方に遮光部材２０が配置されている。レーザビームＬＢの中心近傍の光線束が、スリット２１を通過して加工対象物３０に入射する。破線２０ａは、図３において、スリット２１の延在する方向がｘ軸方向からずれた状態の遮光部材に対応する。
【００２９】
図４に示した遮光部材２０のスリット２１を通過したレーザビームの中心光線ＣＲは、図２において、ｘ軸の正の向きへの振れ角が最大のときの中心光線に対応する。このため、中心光線ＣＲは、ｚ軸に平行ではなく、ｚ軸からｘ軸方向に傾斜している。中心光線ＣＲは、支持ローラ１８の側面のうち最も高い位置に入射する。
【００３０】
集光レンズ２５（図２）の焦点距離Ｌを２ｍ、集光レンズ２５の出側のビーム径ρを１０ｍｍとすると、集光レンズ２５の開口数ＮＡは、０．００５になる。レーザビームの波長λを３５５ｎｍとすると、レーザビームのスポットサイズが最小の位置におけるビーム径ＳＰは、０．６×λ／ＮＡで表され、約４３μｍになる。スリット２１の幅は、ビーム径ＳＰよりも狭く、例えば２０μｍである。レーザビームの焦点深度ＤＦは、λ／ＮＡ２で表され、約１４ｍｍになる。
【００３１】
遮光部材２０を配置することにより、ビームスポットの最小寸法ＳＰよりも微細な加工を行うことができる。また、レーザ加工時に加工対象物３０から飛散して、スリット２１を通過し、遮光部材２０の上方まで達した飛散物が、加工対象物３０に再付着することを防止することができる。
【００３２】
加工対象物３０の幅（ｘ軸方向の寸法）を１ｍとすると、レーザビームの振れ角は、高々１４°程度である。遮光部材２０と加工対象物３０との間隔の最小値をＧとすると、中心光線ＣＲの光路長は、間隔Ｇの高々１．０３倍である。
【００３３】
遮光部材２０の姿勢が変化して、遮光部材２０の端部が破線２０ａの位置まで移動した場合を考える。中心光線ＣＲａが入射する位置は、中心光線ＣＲが入射する位置よりも高さＬだけ低くなる。このため遮光部材２０から、中心光線ＣＲａの入射位置までの間隔が広がり、Ｇ＋Ｌになる。中心光線ＣＲａは、ｚ軸からｘ軸方向に傾斜するのみではなく、ｙ軸方向へも傾斜する。ただし、ｙ軸方向の傾斜は極僅かである。ｙ軸方向への傾斜を無視すると、中心光線ＣＲａの光路長は、Ｇ＋Ｌの高々１．０３倍である。
【００３４】
遮光部材２０及び加工対象物３０は、レーザビームの焦点深度ＤＦ内に収まるように位置決めされている。
【００３５】
一例として、支持ローラ１８の半径ｒを１００ｍｍ、加工対象物３０の送り速度を１００ｍｍ／ｓ、レーザビームの走査速度を１０ｍ／ｓとする。支持ローラ１８の円筒状側面の周方向の速度が、加工対象物３０の送り速度と同一になるため、支持ローラ１８の回転速度ＲＳは、約１．０５ｒａｄ／ｓになる。走査すべき幅を１ｍとすると、１走査に必要な時間は０．１ｓであるため、１走査期間中の支持ローラ１８の回転角度αは、約０．１０５ｒａｄになる。図４に示した高低差Ｌは、約０．５５ｍｍになる。
【００３６】
間隔Ｇが１ｍｍであるとき、中心光線ＣＲａの光路長１．０３×（Ｇ＋Ｌ）は、約１．６ｍｍである。この値は、レーザビームの焦点深度ＤＦに比べて十分小さい。従って、遮光部材２０及び加工対象物３０を、レーザビームの焦点深度ＤＦの範囲内に配置することが可能である。
【００３７】
支持ローラ１８が、支持領域１９において加工対象物３０の高さ方向の位置を規定する。このため、加工対象物３０と遮光部材２０との間隔の変動を抑制することができる。さらに、加工対象物３０の被加工点が、焦点深度ＤＦの範囲から外れてしまうことを防止することができる。
【００３８】
図５Ａに、加工対象物３０の断面図を示す。ポリイミド等の樹脂ベースフィルム６０の表面に、銀等の金属膜６１、アモルファスシリコン膜６２、透明電極膜６３がこの順番に積層されている。樹脂ベースフィルム６０の反対側の表面に、銀等の金属膜６４が形成されている。樹脂ベースフィルム６０、金属膜６１、アモルファスシリコン膜６２、透明電極膜６３、及び反対側の金属膜６４の厚さは、例えば、それぞれ５０μｍ、３００ｎｍ、５００ｎｍ、７０ｎｍ、及び３００ｎｍである。透明電極膜６３にレーザビームを入射させて、透明電極膜６３、アモルファスシリコン膜６２、及び金属膜６１を除去することにより、樹脂ベースフィルム６０まで達する溝６５を形成する。
【００３９】
図５Ｂに、溝６５の平面図を示す。加工対象物３０の表面に、幅方向に延在する複数の溝６５が形成される。このレーザ加工は、上記実施例によるレーザ加工装置を用いて行われる。遮光部材２０（図１）に設けられたスリット２１を介してレーザ加工が行われるため、微細な溝６５を形成することができる。同様に、反対側の金属膜６４に微細な溝を形成することも可能である。
【００４０】
なお、加工対象物３０は、図５Ａに示した積層構造を持つものに限らない。帯状で、かつ支持ローラ１８の円筒状側面に沿って変形する柔軟性を持つものであれば、実施例によるレーザ加工装置で加工することが可能である。
【００４１】
図６Ａに、他の実施例によるレーザ加工装置の概略図を示す。以下の説明では、図１〜図４に示した実施例との相違点に着目し、同一の構成については説明を省略する。レーザ光源３２から出射されたレーザビームが、アッテネータ３３を通過し、ポーラライザ５０に入射する。ポーラライザ５０を通過したレーザビームがビームスプリッタ５１に入射する。ポーラライザ５０は、制御装置２３からの制御により、レーザビームの偏光方向を、ビームスプリッタ５１に対してＰ偏光成分またはＳ偏光成分になるように変化させる。
【００４２】
ビームスプリッタ５１は、レーザビームのＰ偏光成分を直進させ、Ｓ偏光成分を反射する。ビームスプリッタ５１を直進したレーザビームは、ビームエキスパンダ３４Ａ、集光レンズ２５Ａを経由して、ガルバノスキャナ２７Ａに入射する。ビームスプリッタ５１で反射されたレーザビームは、反射鏡５２で反射され、ビームエキスパンダ３４Ｂ、集光レンズ２５Ｂを経由して、ガルバノスキャナ２７Ｂに入射する。ガルバノスキャナ２７Ａ及び２７Ｂは、それぞれガルバノドライバ２８Ａ及び２８Ｂにより駆動される。ガルバノドライバ２８Ａ及び２８Ｂは、制御装置２３により制御される。
【００４３】
ポーラライザ５０でレーザビームの偏光方向を制御することにより、レーザビームを、ガルバノスキャナ２７Ａを含む第１の経路５５Ａ及びガルバノスキャナ２７Ｂを含む第２の経路５５Ｂのいずれかに振り分けることができる。このように、ポーラライザ５０及びビームエキスパンダ５１は、ビーム振分器として作用する。
【００４４】
図６Ｂに示すように、第１の経路５５Ａに振り分けられたレーザビームは、ガルバノスキャナ２７Ａで走査された後、加工対象物３０に入射する。第２の経路５５Ｂに振り分けられたレーザビームは、ガルバノスキャナ２７Ｂで走査された後、加工対象物３０に入射する。
【００４５】
ガルバノスキャナ２７Ａによる走査範囲、及びガルバノスキャナ２７Ｂによる走査範囲の各々は、ｘ軸方向に関して走査すべき範囲の一部分であり、両者を合成した領域は、走査開始点から走査終了点まで連続する。両者の接続部分においては、相互に部分的に重なる。
【００４６】
加工対象物３０が静止した状態で、レーザビームを走査する場合には、ガルバノスキャナ２７Ａによる走査可能範囲と、もう一方のガルバノスキャナ２７Ｂによる走査可能範囲とが重なる領域において、ビームスポットのオーバラップ率を制御すればよい。両者の走査のタイミング及び走査方向は、同期していなくてもよい。
【００４７】
加工対象物３０が送られている状態で走査を行う場合には、走査開始点から走査終了点まで、加工対象物３０上において、レーザビームの入射位置の軌跡が、スリット２１に沿って連続するように、ポーラライザ５０及びガルバノスキャナ２７Ａ、２７Ｂが制御される。具体的には、ガルバノスキャナ２７Ａによる走査からガルバノスキャナ２７Ｂによる走査に切り替わる時点で、ビームスポットの走査速度が変化しないように、走査が行われる。
【００４８】
１つのガルバノスキャナを用いる場合には、加工対象物３０の幅が広くなると、加工対象物３０からガルバノスキャナ２７までの高さを高くしなければならない。これに合わせて、集光レンズ２５の焦点距離を長くしなければならない。焦点距離が長くなると、ビームスポットを小さく絞り込むことが困難になるため、所望のパルスエネルギ密度を確保するために、高出力をレーザ光源を用いなければならない。
【００４９】
図６Ａ及び図６Ｂに示した実施例では、加工対象物３０の幅が広くなっても、加工対象物３０からガルバノスキャナ２７Ａ、２７Ｂまでの高さの増加を抑制することができる。このため、集光レンズ２５Ａ、２５Ｂとして、焦点距離の短いものを用いることができる。
【００５０】
図６Ａ、図６Ｂでは、レーザビームを２つの経路に振り分ける例を示したが、３つ以上の経路に振り分けてもよい。
【００５１】
上記実施例では、支持ローラ１８により、支持領域１９において加工対象物３０を支持したが、他の構造物によって加工対象物３０を支持してもよい。例えば、平面状の支持面から気体を吐出及び吸引して、支持面上に加工対象物を非接触で支持する支持装置を用いてもよい。この支持装置は、例えば特許第４４２６２７６号公報、特開２００６−２７３５７６号公報等に開示されている。
【００５２】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 送り機構
１１ 繰出しローラ
１２ 巻取りローラ
１３、１１４、１５、１６ 中間ローラ
１８ 支持ローラ
１９ 支持領域
２０ 遮光部材
２１ スリット
２２ 開始終了点検出器
２３ 制御装置
２５、２５Ａ、２５Ｂ 集光レンズ
２７、２７Ａ、２７Ｂ ガルバノスキャナ
２８、２８Ａ、２８Ｂ ガルバノドライバ
３０ 加工対象物
３２ レーザ光源
３３ アッテネータ
３４、３４Ａ、３４Ｂ ビームエキスパンダ
３５ 変位機構
３６ 加工痕
４１ 支軸
４２ 姿勢調節機構
４３ 回転速度検出器
５０ ポーラライザ
５１ ビームスプリッタ
５２ 反射鏡
５５Ａ 第１の経路
５５Ｂ 第２の経路
６０ 樹脂ベースフィルム
６１ 金属膜
６２ アモルファスシリコン膜
６３ 透明電極膜
６４ 金属膜
６５ 溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送り方向に送られる帯状の加工対象物をレーザビームで走査しながらレーザ加工を行うレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
帯状の加工対象物を長さ方向に送りながら、レーザビームを幅方向に走査してレーザ加工を行う技術が知られている。集光レンズでレーザビームを収束光線束にした後、ビーム走査器でレーザビームを、加工対象物の幅方向に走査する。加工対象物上でビームスポットが最小になるように、加工対象物と集光レンズとの間の光路長が設定される。
【０００３】
ガルバノスキャナ等のビーム走査器でレーザビームを走査すると、ビーム走査器と加工対象物との間の光路長が変化する。集光レンズから加工対象物までの光路長を一定に維持するために、ビーム走査器による走査に同期させて、集光レンズを光軸方向に移動させる。これにより、幅方向への１走査の走査開始から走査終了まで、加工対象物上でビームスポットが最小になる状態を維持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２０９５２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
加工対象物の幅が広くなると、加工対象物からビーム走査器までの距離を長くしなければならない。そうすると、集光レンズから加工対象物までの光路長が長くなるため、ビームスポットを小さく絞ることが困難になる。このため、従来の方法は、微細な加工には適さない。
【０００６】
本発明の目的は、加工対象物の幅が広くなっても、微細な加工を行うことができるレーザ加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によると、
加工対象物を送り方向に送る送り機構と、
前記加工対象物の、被加工面とは反対側の表面に対向し、支持領域において、前記加工対象物の高さ方向の位置を規定する支持装置と、
前記加工対象物の前記被加工面から間隙を介して配置され、前記送り方向と交差する方向に延在するスリットが設けられており、該スリットは、前記支持領域と少なくとも一部で重なる遮光部材と、
ビーム断面の一部の領域が前記遮光部材の前記スリットと重なり、他の領域が前記遮光部材で遮光される状態で、前記加工対象物にレーザビームを入射させ、前記スリットの延在する方向に該レーザビームを走査するレーザ照射装置と
を有するレーザ加工装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
レーザビームの一部が遮光部材で遮られる、スリットを通過したレーザビームのみが加工対象物に入射する。このため、ビームスポットがスリット幅より大きくても、スリット幅に対応した微細な加工を行うことができる。支持装置により、加工対象物の高さ方向の位置が規定されるため、遮光部材と加工対象物との間隔の変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例によるレーザ加工装置の概略図である。
【図２】実施例によるレーザ加工装置の概略図である。
【図３】実施例によるレーザ加工装置の遮光部材、加工対象物、及び支持ローラの平面図である。
【図４】実施例によるレーザ加工装置の支持ローラ、遮光部材、加工対象物、及びレーザビームの位置関係を示す図である。
【図５】（５Ａ）は、加工対象物の断面図であり、（５Ｂ）は、加工後の加工対象物の平面図である。
【図６】（６Ａ）は、他の実施例によるレーザ加工装置の光学系の概略図であり、（６Ｂ）は、ガルバノスキャナと加工対象物の位置関係を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に、実施例によるレーザ加工装置の概略図を示す。理解を容易にするために、ｘｙｚ直交座標系を定義する。鉛直上向きを、ｚ軸の正の向きとする。
【００１１】
送り機構１０が、フィルム状の加工対象物３０をｙ軸の正の方向に送る。送り機構１０は、繰出しローラ１１、巻取りローラ１２、中間ローラ１３、１４、１５、１６、及びモータ１７を含む。フィルム状の加工前の加工対象物３０が、繰出しローラ１１に巻かれている。繰出しローラ１１から繰り出された加工対象物３０が、中間ローラ１３〜１６を通過した後、巻取りローラ１２に巻取られる。モータ１７が巻取りローラ１２を回転させる。繰出しローラ１１、巻取りローラ１２、及び中間ローラ１３〜１６の回転軸は、ｘ軸に平行である。
【００１２】
中間ローラ１４と１５との間において、加工対象物３０はｙ軸の正の方向に送られる。中間ローラ１４と１５との間の加工対象物３０の上側の表面（ｚ軸の正の向きを向く表面）が被加工面である。支持ローラ１８が、中間ローラ１４と１５との間において、加工対象物３０の背面（被加工面とは反対側の表面）に接する。支持ローラ１８の回転軸も、ｘ軸に平行である。支持ローラ１８が加工対象物３０に接触する領域は、送り方向（ｙ軸方向）に直交する方向（ｘ軸方向）に長い。この領域を「支持領域１９」ということとする。
【００１３】
中間ローラ１４、１５の円筒状の側面の最高点は同一の高さに設定されており、支持ローラ１８の円筒状の側面の最高点は、中間ローラ１４、１５の側面の最高点よりも高い位置に配置される。繰出しローラ１１によって、加工対象物３０にバックテンションが印加される。支持ローラ１８に接している加工対象物３０がｙ軸の正の方向に送られると、加工対象物３０と支持ローラ１８との接触面の摩擦力により、支持ローラ１８が回転する。加工対象物３０を送り方向に送ると、ローラとローラとの間において、加工対象物３０がばたつく場合がある。実施例では、支持領域１９において、加工対象物３０の高さ方向の位置が支持ローラ１８によって規定される。
【００１４】
中間ローラ１４と１５との間に、開始終了点検出器２２が配置されている。開始終了点検出器２２には、例えばレーザセンサ、フォトセンサ等が用いられる。加工対象物３０に、開始点及び終了点を示す標識が付されている。開始終了点検出器２２は、加工対象物３０に付された標識を検出し、検出結果を制御装置２３に送信する。
【００１５】
支持ローラ１８の上方に、加工対象物３０から間隙を隔てて遮光部材２０が配置されている。遮光部材２０に、スリット２１が形成されている。スリット２１は、送り方向（ｙ軸方向）と交差する方向に延在し、少なくとも一部が支持領域１９と重なる。
【００１６】
集光レンズ２５で収束光線束とされたパルスレーザビームが、ガルバノスキャナ（ビーム走査器）２７で反射され、スリット２１を通過して加工対象物３０に入射する。遮光部材２０が配置された位置において、レーザビームのビームスポットはスリット２１の幅よりも大きい。このため、ビーム断面の一部の領域がスリット２１と重なり、他の領域は、遮光部材２０で遮光される。ガルバノスキャナ２７は、スリット２１が延在する方向にレーザビームを走査する。加工対象物３０の表面において、時間軸上で隣り合う２つのレーザパルスのビーム断面が部分的に重なるように、走査速度及びパルス周波数が選択される。
【００１７】
図２に、実施例によるレーザ加工装置の、ｙ軸方向に平行な視線で見た概略図を示す。支持ローラ１８の側面の、上方を向く領域に加工対象物３０が接触している。支持ローラ１８の上方に遮光部材２０が配置されている。遮光部材２０の一端が、支軸４１により支持されている。遮光部材２０は、支軸４１を回転中心として、ｘｙ面内で回転可能である。遮光部材２０の他方の端部に、姿勢調節装置４２が配置されている。姿勢調節装置４２は、制御装置２３からの制御を受けて、遮光部材２０の回転方向の姿勢を変化させる。姿勢調節装置４２は、例えば円弧状のレール及び駆動コイルにより構成される。遮光部材２０の、回転方向の姿勢が変化すると、送り方向（ｙ軸方向）と、スリット２１の延在する方向とのなす角度が変化する。
【００１８】
回転速度検出器４３が、支持ローラ１８の回転速度を検出し、検出結果を制御装置２３に送出する。回転速度検出器４３には、例えばパルスカウンタが用いられる。
【００１９】
レーザ光源３２が、パルスレーザビームを出射する。レーザ光源３２から出射されたパルスレーザビームは、アッテネータ３３、ビームエキスパンダ３４、及び集光レンズ２５を通過して、ガルバノスキャナ２７に入射する。ガルバノスキャナ２７は、ガルバノドライバ２８から制御されることにより、パルスレーザビームをｘ軸方向に走査する。ｘ軸方向に走査されたパルスレーザビームは、スリット２１を透過して、加工対象物３０に入射する。
【００２０】
変位機構３５が、集光レンズ２５を光軸方向に変位させる。集光レンズ２５を変位させることにより、ガルバノスキャナ２７でレーザビームが走査されても、集光レンズ２５から加工対象物３０の入射位置までの光路長が、集光レンズ２５の焦点距離と等しくなるように維持される。これにより、加工対象物３０の表面において、ビームスポットが最小になる。
【００２１】
レーザ光源３２、変位機構３５、及びガルバノドライバ２８は、制御装置２３により制御される。
【００２２】
図３に、実施例によるレーザ加工装置の遮光部材２０、支持ローラ１８、及び加工対象物３０の平面図を示す。遮光部材２０に形成されたスリット２１が、加工対象物３０と交差している。姿勢調節機構４２が遮光部材２０にトルクを印加する。遮光部材２０は、姿勢調節機構４２から与えられたトルクにより、支軸４１を中心として回転し、その姿勢を変化させる。姿勢が変化した後の遮光部材を、破線２０ａで示す。遮光部材２０の姿勢が変化すると、送り方向に直交する方向（ｘ軸方向）と、スリット２１が延在する方向とのなす角度が変化する。スリット２１の延在する方向がｘ軸方向からずれた場合でも、平面視において、スリット２１と加工対象物３０とが重なる領域は、支持領域１９の内部に含まれ、支持領域１９の外側までは広がらない。
【００２３】
ガルバノスキャナ２７は、レーザビームをスリット２１に沿って走査する。スリット２１の延在する方向がｘ軸からずれている場合には、レーザビームをｘ軸方向のみならずｙ軸方向にも走査する必要がある。ｙ軸方向の走査のために、ガルバノスキャナ２７として、ｘ軸走査用及びｙ軸走査用の２つの揺動ミラーを持つものを用いる。なお、スリット２１の延在する方向がｘ軸からずれている場合でも、走査の軌跡は直線である。従って、ガルバノスキャナ２７として、１つの揺動ミラーを持つものを用い、遮光部材２０の姿勢の変化に合わせて、揺動ミラーの回転中心軸の方向を変化させてもよい。
【００２４】
レーザビームを、スリット２１に沿って走査すると、加工対象物３０に、幅方向に延在するレーザビームの加工痕が残る。加工対象物３０の送りを停止させた状態でレーザビームの走査を行う場合には、スリット２１の延在する方向と、送り方向（ｙ軸方向）とを直交させる。これにより、加工対象物３０に、送り方向と直交する加工痕３６を形成することができる。
【００２５】
加工対象物３０の送りを停止させることなく、ｙ軸方向に送りながら、レーザビームを走査する場合には、スリット２１の延在する方向を、ｘ軸方向からずらす。レーザビームを、ｘ軸の正の方向に走査する場合には、スリット２１の、ｘ軸の正の側の端部が、負の側の端部よりｙ軸の正の側に位置するように、遮光部材２０の姿勢を調節する。加工対象物３０の送り速度、及びレーザビームの走査速度に基づいて、スリット２１の延在する方向と、ｘ軸方向とのなす角度を調節することにより、ｘ軸方向に平行な加工痕３６を形成することができる。
【００２６】
次に、ｘ軸方向に平行な加工痕３６を形成するための、遮光部材２０の姿勢調節方法の一具体例について説明する。回転速度検出器４３（図２）により支持ローラ１８の回転速度を検出する。制御装置２３は、支持ローラ１８の回転速度から、支持ローラ１８の側面の周方向の速度を算出する。この周方向の速度は、加工対象物３０の送り速度に一致する。さらに、制御装置２３は、レーザビームの走査速度が一定になるように、ガルバノスキャナ２７を制御する。
【００２７】
加工対象物３０の送り速度と、レーザビームの走査速度とから、スリット２１の延在する方向とｘ軸とのなす角度を算出することができる。制御装置２３は、スリット２１の延在する方向とｘ軸とのなす角度が、算出された角度になるように、姿勢調節機構４２を制御する。
【００２８】
図４に、図３の一点鎖線４−４における断面図（すなわち、レーザビームのｘ軸の正の向きへの振れ角が最大のの位置の断面図）を示す。支持ローラ１８の円筒状側面のうち支持領域１９に、加工対象物３０が接触している。支持領域１９の上方に遮光部材２０が配置されている。レーザビームＬＢの中心近傍の光線束が、スリット２１を通過して加工対象物３０に入射する。破線２０ａは、図３において、スリット２１の延在する方向がｘ軸方向からずれた状態の遮光部材に対応する。
【００２９】
図４に示した遮光部材２０のスリット２１を通過したレーザビームの中心光線ＣＲは、図２において、ｘ軸の正の向きへの振れ角が最大のときの中心光線に対応する。このため、中心光線ＣＲは、ｚ軸に平行ではなく、ｚ軸からｘ軸方向に傾斜している。中心光線ＣＲは、支持ローラ１８の側面のうち最も高い位置に入射する。
【００３０】
集光レンズ２５（図２）の焦点距離Ｌを２ｍ、集光レンズ２５の出側のビーム径ρを１０ｍｍとすると、集光レンズ２５の開口数ＮＡは、０．００５になる。レーザビームの波長λを３５５ｎｍとすると、レーザビームのスポットサイズが最小の位置におけるビーム径ＳＰは、０．６×λ／ＮＡで表され、約４３μｍになる。スリット２１の幅は、ビーム径ＳＰよりも狭く、例えば２０μｍである。レーザビームの焦点深度ＤＦは、λ／ＮＡ２で表され、約１４ｍｍになる。
【００３１】
遮光部材２０を配置することにより、ビームスポットの最小寸法ＳＰよりも微細な加工を行うことができる。また、レーザ加工時に加工対象物３０から飛散して、スリット２１を通過し、遮光部材２０の上方まで達した飛散物が、加工対象物３０に再付着することを防止することができる。
【００３２】
加工対象物３０の幅（ｘ軸方向の寸法）を１ｍとすると、レーザビームの振れ角は、高々１４°程度である。遮光部材２０と加工対象物３０との間隔の最小値をＧとすると、中心光線ＣＲの光路長は、間隔Ｇの高々１．０３倍である。
【００３３】
遮光部材２０の姿勢が変化して、遮光部材２０の端部が破線２０ａの位置まで移動した場合を考える。中心光線ＣＲａが入射する位置は、中心光線ＣＲが入射する位置よりも高さＬだけ低くなる。このため遮光部材２０から、中心光線ＣＲａの入射位置までの間隔が広がり、Ｇ＋Ｌになる。中心光線ＣＲａは、ｚ軸からｘ軸方向に傾斜するのみではなく、ｙ軸方向へも傾斜する。ただし、ｙ軸方向の傾斜は極僅かである。ｙ軸方向への傾斜を無視すると、中心光線ＣＲａの光路長は、Ｇ＋Ｌの高々１．０３倍である。
【００３４】
遮光部材２０及び加工対象物３０は、レーザビームの焦点深度ＤＦ内に収まるように位置決めされている。
【００３５】
一例として、支持ローラ１８の半径ｒを１００ｍｍ、加工対象物３０の送り速度を１００ｍｍ／ｓ、レーザビームの走査速度を１０ｍ／ｓとする。支持ローラ１８の円筒状側面の周方向の速度が、加工対象物３０の送り速度と同一になるため、支持ローラ１８の回転速度ＲＳは、約１．０５ｒａｄ／ｓになる。走査すべき幅を１ｍとすると、１走査に必要な時間は０．１ｓであるため、１走査期間中の支持ローラ１８の回転角度αは、約０．１０５ｒａｄになる。図４に示した高低差Ｌは、約０．５５ｍｍになる。
【００３６】
間隔Ｇが１ｍｍであるとき、中心光線ＣＲａの光路長１．０３×（Ｇ＋Ｌ）は、約１．６ｍｍである。この値は、レーザビームの焦点深度ＤＦに比べて十分小さい。従って、遮光部材２０及び加工対象物３０を、レーザビームの焦点深度ＤＦの範囲内に配置することが可能である。
【００３７】
支持ローラ１８が、支持領域１９において加工対象物３０の高さ方向の位置を規定する。このため、加工対象物３０と遮光部材２０との間隔の変動を抑制することができる。さらに、加工対象物３０の被加工点が、焦点深度ＤＦの範囲から外れてしまうことを防止することができる。
【００３８】
図５Ａに、加工対象物３０の断面図を示す。ポリイミド等の樹脂ベースフィルム６０の表面に、銀等の金属膜６１、アモルファスシリコン膜６２、透明電極膜６３がこの順番に積層されている。樹脂ベースフィルム６０の反対側の表面に、銀等の金属膜６４が形成されている。樹脂ベースフィルム６０、金属膜６１、アモルファスシリコン膜６２、透明電極膜６３、及び反対側の金属膜６４の厚さは、例えば、それぞれ５０μｍ、３００ｎｍ、５００ｎｍ、７０ｎｍ、及び３００ｎｍである。透明電極膜６３にレーザビームを入射させて、透明電極膜６３、アモルファスシリコン膜６２、及び金属膜６１を除去することにより、樹脂ベースフィルム６０まで達する溝６５を形成する。
【００３９】
図５Ｂに、溝６５の平面図を示す。加工対象物３０の表面に、幅方向に延在する複数の溝６５が形成される。このレーザ加工は、上記実施例によるレーザ加工装置を用いて行われる。遮光部材２０（図１）に設けられたスリット２１を介してレーザ加工が行われるため、微細な溝６５を形成することができる。同様に、反対側の金属膜６４に微細な溝を形成することも可能である。
【００４０】
なお、加工対象物３０は、図５Ａに示した積層構造を持つものに限らない。帯状で、かつ支持ローラ１８の円筒状側面に沿って変形する柔軟性を持つものであれば、実施例によるレーザ加工装置で加工することが可能である。
【００４１】
図６Ａに、他の実施例によるレーザ加工装置の概略図を示す。以下の説明では、図１〜図４に示した実施例との相違点に着目し、同一の構成については説明を省略する。レーザ光源３２から出射されたレーザビームが、アッテネータ３３を通過し、ポーラライザ５０に入射する。ポーラライザ５０を通過したレーザビームがビームスプリッタ５１に入射する。ポーラライザ５０は、制御装置２３からの制御により、レーザビームの偏光方向を、ビームスプリッタ５１に対してＰ偏光成分またはＳ偏光成分になるように変化させる。
【００４２】
ビームスプリッタ５１は、レーザビームのＰ偏光成分を直進させ、Ｓ偏光成分を反射する。ビームスプリッタ５１を直進したレーザビームは、ビームエキスパンダ３４Ａ、集光レンズ２５Ａを経由して、ガルバノスキャナ２７Ａに入射する。ビームスプリッタ５１で反射されたレーザビームは、反射鏡５２で反射され、ビームエキスパンダ３４Ｂ、集光レンズ２５Ｂを経由して、ガルバノスキャナ２７Ｂに入射する。ガルバノスキャナ２７Ａ及び２７Ｂは、それぞれガルバノドライバ２８Ａ及び２８Ｂにより駆動される。ガルバノドライバ２８Ａ及び２８Ｂは、制御装置２３により制御される。
【００４３】
ポーラライザ５０でレーザビームの偏光方向を制御することにより、レーザビームを、ガルバノスキャナ２７Ａを含む第１の経路５５Ａ及びガルバノスキャナ２７Ｂを含む第２の経路５５Ｂのいずれかに振り分けることができる。このように、ポーラライザ５０及びビームエキスパンダ５１は、ビーム振分器として作用する。
【００４４】
図６Ｂに示すように、第１の経路５５Ａに振り分けられたレーザビームは、ガルバノスキャナ２７Ａで走査された後、加工対象物３０に入射する。第２の経路５５Ｂに振り分けられたレーザビームは、ガルバノスキャナ２７Ｂで走査された後、加工対象物３０に入射する。
【００４５】
ガルバノスキャナ２７Ａによる走査範囲、及びガルバノスキャナ２７Ｂによる走査範囲の各々は、ｘ軸方向に関して走査すべき範囲の一部分であり、両者を合成した領域は、走査開始点から走査終了点まで連続する。両者の接続部分においては、相互に部分的に重なる。
【００４６】
加工対象物３０が静止した状態で、レーザビームを走査する場合には、ガルバノスキャナ２７Ａによる走査可能範囲と、もう一方のガルバノスキャナ２７Ｂによる走査可能範囲とが重なる領域において、ビームスポットのオーバラップ率を制御すればよい。両者の走査のタイミング及び走査方向は、同期していなくてもよい。
【００４７】
加工対象物３０が送られている状態で走査を行う場合には、走査開始点から走査終了点まで、加工対象物３０上において、レーザビームの入射位置の軌跡が、スリット２１に沿って連続するように、ポーラライザ５０及びガルバノスキャナ２７Ａ、２７Ｂが制御される。具体的には、ガルバノスキャナ２７Ａによる走査からガルバノスキャナ２７Ｂによる走査に切り替わる時点で、ビームスポットの走査速度が変化しないように、走査が行われる。
【００４８】
１つのガルバノスキャナを用いる場合には、加工対象物３０の幅が広くなると、加工対象物３０からガルバノスキャナ２７までの高さを高くしなければならない。これに合わせて、集光レンズ２５の焦点距離を長くしなければならない。焦点距離が長くなると、ビームスポットを小さく絞り込むことが困難になるため、所望のパルスエネルギ密度を確保するために、高出力をレーザ光源を用いなければならない。
【００４９】
図６Ａ及び図６Ｂに示した実施例では、加工対象物３０の幅が広くなっても、加工対象物３０からガルバノスキャナ２７Ａ、２７Ｂまでの高さの増加を抑制することができる。このため、集光レンズ２５Ａ、２５Ｂとして、焦点距離の短いものを用いることができる。
【００５０】
図６Ａ、図６Ｂでは、レーザビームを２つの経路に振り分ける例を示したが、３つ以上の経路に振り分けてもよい。
【００５１】
上記実施例では、支持ローラ１８により、支持領域１９において加工対象物３０を支持したが、他の構造物によって加工対象物３０を支持してもよい。例えば、平面状の支持面から気体を吐出及び吸引して、支持面上に加工対象物を非接触で支持する支持装置を用いてもよい。この支持装置は、例えば特許第４４２６２７６号公報、特開２００６−２７３５７６号公報等に開示されている。
【００５２】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 送り機構
１１ 繰出しローラ
１２ 巻取りローラ
１３、１１４、１５、１６ 中間ローラ
１８ 支持ローラ
１９ 支持領域
２０ 遮光部材
２１ スリット
２２ 開始終了点検出器
２３ 制御装置
２５、２５Ａ、２５Ｂ 集光レンズ
２７、２７Ａ、２７Ｂ ガルバノスキャナ
２８、２８Ａ、２８Ｂ ガルバノドライバ
３０ 加工対象物
３２ レーザ光源
３３ アッテネータ
３４、３４Ａ、３４Ｂ ビームエキスパンダ
３５ 変位機構
３６ 加工痕
４１ 支軸
４２ 姿勢調節機構
４３ 回転速度検出器
５０ ポーラライザ
５１ ビームスプリッタ
５２ 反射鏡
５５Ａ 第１の経路
５５Ｂ 第２の経路
６０ 樹脂ベースフィルム
６１ 金属膜
６２ アモルファスシリコン膜
６３ 透明電極膜
６４ 金属膜
６５ 溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の加工対象物を送り方向に送る送り機構と、
前記加工対象物の、被加工面とは反対側の表面に対向し、支持領域において、前記加工対象物の高さ方向の位置を規定する支持装置と、
前記加工対象物の前記被加工面から間隙を介して配置され、前記送り方向と交差する方向に延在するスリットが設けられており、該スリットは、前記支持領域と少なくとも一部で重なる遮光部材と、
ビーム断面の一部の領域が前記遮光部材の前記スリットと重なり、他の領域が前記遮光部材で遮光される状態で、前記加工対象物にレーザビームを入射させ、前記スリットの延在する方向に該レーザビームを走査するレーザ照射装置と
を有するレーザ加工装置。
【請求項２】
前記支持装置は、前記加工対象物の、前記被加工面とは反対側の表面に、前記支持領域において接触し、前記加工対象物からの作用により送り方向に回転する支持ローラである請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
さらに、前記送り方向と、前記スリットの延在する方向との角度が変化するように、前記遮光部材の姿勢を変化させる姿勢可変機能を有する請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
さらに、前記レーザ照射装置によるレーザビームの走査、及び前記遮光部材の姿勢を制御する制御装置を有し、
前記制御装置は、前記加工対象物の送り速度、及び前記レーザビームの走査速度に基づいて、前記加工対象物上でレーザビームの入射位置の軌跡が前記送り方向と直交するように、前記遮光部材の姿勢を調整する請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記スリットが、長さ方向に関して複数の単位走査領域に区分されており、
前記レーザ照射装置は、
１台のレーザ発振器と、
レーザビームを走査する複数のビーム走査器と、
前記レーザ発振器から出射されたレーザビームを、前記複数のビーム走査器から選択された１台のビーム走査器に振り分けるビーム振分器と
を有し、
前記ビーム走査器の各々の走査可能範囲は、前記スリットの長さ方向の走査開始点から走査終了点までの間の一部分のみであり、前記複数のビーム走査器の走査可能範囲を合成すると、前記走査開始点から前記走査終了点まで連続し、
前記制御装置は、前記加工対象物が前記送り方向に送られている状態で前記レーザビームを照射し、前記スリットの走査開始点から走査終了点まで、前記加工対象物上において、レーザビームの入射位置の軌跡が連続するように、前記ビーム振分器及び前記ビーム走査器を制御する請求項３または４に記載のレーザ加工装置。
【請求項１】
帯状の加工対象物を送り方向に送る送り機構と、
前記加工対象物の、被加工面とは反対側の表面に対向し、支持領域において、前記加工対象物の高さ方向の位置を規定する支持装置と、
前記加工対象物の前記被加工面から間隙を介して配置され、前記送り方向と交差する方向に延在するスリットが設けられており、該スリットは、前記支持領域と少なくとも一部で重なる遮光部材と、
ビーム断面の一部の領域が前記遮光部材の前記スリットと重なり、他の領域が前記遮光部材で遮光される状態で、前記加工対象物にレーザビームを入射させ、前記スリットの延在する方向に該レーザビームを走査するレーザ照射装置と
を有するレーザ加工装置。
【請求項２】
前記支持装置は、前記加工対象物の、前記被加工面とは反対側の表面に、前記支持領域において接触し、前記加工対象物からの作用により送り方向に回転する支持ローラである請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
さらに、前記送り方向と、前記スリットの延在する方向との角度が変化するように、前記遮光部材の姿勢を変化させる姿勢可変機能を有する請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
さらに、前記レーザ照射装置によるレーザビームの走査、及び前記遮光部材の姿勢を制御する制御装置を有し、
前記制御装置は、前記加工対象物の送り速度、及び前記レーザビームの走査速度に基づいて、前記加工対象物上でレーザビームの入射位置の軌跡が前記送り方向と直交するように、前記遮光部材の姿勢を調整する請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記スリットが、長さ方向に関して複数の単位走査領域に区分されており、
前記レーザ照射装置は、
１台のレーザ発振器と、
レーザビームを走査する複数のビーム走査器と、
前記レーザ発振器から出射されたレーザビームを、前記複数のビーム走査器から選択された１台のビーム走査器に振り分けるビーム振分器と
を有し、
前記ビーム走査器の各々の走査可能範囲は、前記スリットの長さ方向の走査開始点から走査終了点までの間の一部分のみであり、前記複数のビーム走査器の走査可能範囲を合成すると、前記走査開始点から前記走査終了点まで連続し、
前記制御装置は、前記加工対象物が前記送り方向に送られている状態で前記レーザビームを照射し、前記スリットの走査開始点から走査終了点まで、前記加工対象物上において、レーザビームの入射位置の軌跡が連続するように、前記ビーム振分器及び前記ビーム走査器を制御する請求項３または４に記載のレーザ加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１０６２５２（Ｐ２０１２−１０６２５２Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５５５３９（Ｐ２０１０−２５５５３９）
【出願日】平成２２年１１月１６日（２０１０．１１．１６）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１６日（２０１０．１１．１６）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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