(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を用いて被加工物に対する加工を行うレーザー加工方法であって、
前記被加工物の送り速度の変動に伴って、前記被加工物に対するレーザー光の加工速度が変化したときに、
前記被加工物に照射されるレーザー光のラップ率が一定となるように、前記レーザー光のパルス発振周波数を調整すると共に、
前記被加工物に照射されるレーザー光の単位面積当たりのエネルギー量が一定となるように、前記レーザー光の出力を調整することを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項２】
前記被加工物に対して切断加工を行うことを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工方法。
【請求項３】
前記被加工物が光学フィルムであることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザー加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光を用いて被加工物に対する加工を行うレーザー加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、液晶パネルや有機ＥＬパネルなどの光学表示パネルには、偏光フィルムや位相差フィルムなどの光学フィルムが貼り付けられている。一般に、これらの光学フィルムには、原反ロールから長尺のフィルムを巻き出し、この巻き出したフィルムを光学表示パネルの表示領域に対応する幅や長さにカットしたものが用いられている。
【０００３】
光学フィルムの切断加工には、従来より刃物が用いられている。しかしながら、刃物による切断加工の場合、切断時にフィルム屑等の異物が生じ易い。そして、このような異物が付着した光学フィルムは、光学表示パネルに貼り付けられた際に、光学表示パネルに表示欠陥等を発生させることがある。
【０００４】
そこで、近年では、レーザー光を用いて光学フィルムをカット（切断加工）することが行われている（例えば、特許文献１，２を参照。）。このレーザー光を用いた切断加工では、従来の刃物を用いてカットする場合に比べて、フィルム屑等の異物の発生が少ないために、製品歩留まりの向上を図ることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２９７８号公報
【特許文献２】特開２００８−３０２３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、レーザー光を用いた加工方法では、上述した原反ロールから巻き出された長尺のフィルム（被加工物）を所定の幅にカットする際に、フィルムの送り速度の変動等に伴って、フィルムに対するレーザー光の切断速度（加工速度）が変化することになる。
【０００７】
この場合、切断速度の上昇に伴って、レーザー光の出力を上げる必要があるものの、レーザー光の出力が高過ぎると、フィルムの切断面に欠陥等が生じてしまい、断面品位の悪化を招くことになる。一方、レーザー光の出力が低過ぎると、フィルムに未切断部が生じることになる。
【０００８】
したがって、上述した切断速度の変化に伴うレーザー光の出力調整だけでは、レーザー光の出力が最適な範囲から外れてしまうために、光学フィルムを安定的に切断することができなくなることがあった。
【０００９】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、被加工物に対するレーザー光の加工速度が変化する場合でも、被加工物を安定的に加工することが可能なレーザー加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、レーザー光を用いて被加工物に対する加工を行うレーザー加工方法であって、 前記被加工物の送り速度の変動に伴って、前記被加工物に対するレーザー光の加工速度が変化したときに、前記被加工物に照射されるレーザー光のラップ率が一定となるように、前記レーザー光のパルス発振周波数を調整すると共に、前記被加工物に照射されるレーザー光の単位面積当たりのエネルギー量が一定となるように、前記レーザー光の出力を調整することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記被加工物に対して切断加工を行う場合に用いることができる。
また、本発明は、前記被加工物が光学フィルムである場合に用いることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、被加工物に対するレーザー光の加工速度が変化する場合でも、被加工物を安定的に加工することが可能なレーザー加工方法を提供することが可能である。特に、本発明は、被加工物である光学フィルムに対して切断加工を行う場合に好適に用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明で用いられるレーザー加工装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】偏光フィルムに照射されるレーザー光のスポットの重なり度合いを示す模式図である。
【図３】偏光フィルムを切断するのに必要なレーザー光のパルス発振周波数の範囲を示すグラフである。
【図４】偏光フィルムを切断するのに必要なレーザー光の出力の範囲を示すグラフである。
【図５】本発明で用いられるレーザー加工装置の変形例を示すブロック図である。
【図６】本発明で用いられるレーザー加工装置の別の変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
本発明を適用したレーザー加工方法は、レーザー光を用いて被加工物に対する加工を行うものであって、被加工物に対するレーザー光の加工速度が変化したときに、被加工物に照射されるレーザー光のラップ率が一定となるように、レーザー光のパルス発振周波数を調整するステップと、被加工物に照射されるレーザー光の単位面積当たりのエネルギー量が一定となるように、レーザー光の出力を調整するステップとを含むことを特徴とする。
【００１５】
具体的に、本発明の一実施形態として、例えば図１に示すようなレーザー加工装置１００を用いて、被加工物である偏光フィルム（光学フィルム）Ｆに対してレーザー光Ｂを用いてカット（切断加工）する場合、より具体的には、原反ロールから巻き出された長尺の偏光フィルムＦを所定の幅にカットする場合を例に挙げて説明する。
【００１６】
なお、図１は、このレーザー加工装置１００の概略構成を示すブロック図である。
図１に示すレーザー加工装置１００は、レーザー光Ｂをパルス発振するレーザー光源１０１と、レーザー光Ｂを偏光フィルムＦに照射する照射光学系１０２とを概略備えている。
【００１７】
レーザー光源１０１には、上記偏光フィルムＦをカットするのに適した出力でレーザー光Ｂをパルス発振できるものとして、例えば炭酸ガス(ＣＯ２)レーザー発振器を用いることができる。また、このレーザー光源１０１では、レーザー光Ｂの出力及びパルス発振周波数を可変に調整することが可能となっている。
【００１８】
照射光学系１０２は、レーザー光源１０１側から順に、ベンドミラー１０３と、ビームスプリッタ１０４とが配置された構成を有している。このうち、ベンドミラー１０３は、レーザー光源１０１から発振されたレーザー光Ｂを反射して、レーザー光Ｂの進行方向を可変に調整するものである。一方、ビームスプリッタ１０４は、レーザー光Ｂを一定の割合で透過光Ｂｔと反射光Ｂｒとに分岐（分離）するものである。
【００１９】
そして、このレーザー加工装置１００では、ビームスプリッタ１０４を透過した透過光Ｂｔを偏光フィルムＬに照射することによって、この偏光フィルムＬに対する切断加工を行う。一方、ビームスプリッタ１０４で反射した反射光Ｂｒは、減衰器１０５に入力される。そして、この減衰器１０５によって反射光Ｂｒが減衰されることになる。
【００２０】
なお、上記レーザー光源１０１は、発振するレーザー光Ｂの出力が高いほど、その出力値の変動幅が小さくなり易い特性を有している。一方、レーザー光Ｂの出力が高過ぎると、偏光フィルムＦの切断面に欠陥等が生じてしまうため、レーザー光の出力を適切な範囲に設定することが望まれる。
【００２１】
これに対して、上記図１に示すレーザー加工装置１００では、上記レーザー光源１０１が発振するレーザー光Ｂの出力を高めて、その出力の安定化を図りつつ、上記ビームスプリッタ１０４によって分離される透過光Ｂｔと反射光Ｂｒの比率に応じて、偏光フィルムＦに照射されるレーザー光Ｂ（透過光Ｂｔ）の出力を、偏光フィルムＦを切断するのに最適な範囲に設定することが可能となっている。
【００２２】
ところで、上述した原反ロールから巻き出された長尺の偏光フィルムＦを所定の幅にカットする際に、偏光フィルムＦの送り速度の変動等に伴って、偏光フィルムＦに対するレーザー光Ｂの切断速度（加工速度）が変化することになる。
【００２３】
このとき、本発明のレーザー加工方法では、レーザー光Ｂの切断速度の変化に対して、偏光フィルムＦに照射されるレーザー光Ｂのラップ率が一定となるように、レーザー光Ｂのパルス発振周波数を調整する。
【００２４】
ここで、ラップ率とは、図２に示すように、偏光フィルムＦに照射されるレーザー光ＢのスポットＳの重なり度合いを言い、レーザー光Ｂのパルス発振周波数をｆ［Ｈｚ］、レーザー光Ｂのスポット径をｄ［ｍ］、レーザー光Ｂの切断速度をＶ［ｍ／ｓ］としたときに、下記式（１）で表される値である。
ｆｄ／Ｖ×１００［％］  …（１）
【００２５】
なお、図２は、ラップ率が２００％のときの偏光フィルムＦに照射されるレーザー光ＢのスポットＳの重なり度合いを示す模式図である。また、上記式（１）中において、「ｆｄ」は、１秒当たりのレーザー光Ｂの発振長を表し、「Ｖ」は、１秒当たりの偏光フィルムＦの切断長を表している。
【００２６】
本発明では、偏光フィルムＦを切断する上で、このレーザー光Ｂのラップ率を１００〜２００％の範囲で設定することが好ましく、１２０〜１８０％の範囲で設定することがより好ましい。
【００２７】
図３は、偏光フィルムＦを切断するのに必要なレーザー光Ｂのパルス発振周波数ｆの範囲を示すグラフである。このグラフにおいて、横軸はレーザー光Ｂの切断速度Ｖ［ｍ／ｓ］、縦軸はレーザー光Ｂのパルス発振周波数ｆ［Ｈｚ］を表す。なお、図３では、レーザー光の出力を一定としている。
【００２８】
図３に示すように、レーザー光Ｂの切断速度Ｖが高くなるほど、レーザー光Ｂのパルス発振周波数ｆを上げる必要があるものの、パルス発振周波数ｆが高過ぎると（図３中に示すラインＬ１よりも上側の領域）、偏光フィルムＦの切断面に欠陥等が生じてしまい、断面品位の悪化を招くことになる。一方、パルス発振周波数ｆが低過ぎると（図３中に示すラインＬ２よりも下側の領域）、偏光フィルムＦに未切断部が生じることになる。
【００２９】
したがって、本発明では、レーザー光Ｂの切断速度Ｖが変化したときでも、偏光フィルムＦに照射されるレーザー光Ｂのラップ率が一定となるように、上述した偏光フィルムＦを切断するのに適した範囲（図３中に示すラインＬ１とラインＬ２と間の領域）で、パルス発振周波数ｆの調整を行う。
【００３０】
すなわち、本発明では、偏光フィルムＦに対するレーザー光Ｂの切断速度Ｖに合わせて、レーザー光源１０１が発振するレーザー光Ｂのパルス発振周波数ｆを調整しながら、偏光フィルムＦに照射されるレーザー光Ｂのラップ率を一定にする。
【００３１】
これにより、偏光フィルムＦの送り速度が変化した場合でも、この偏光フィルムＦに対する単位長さ当たりのレーザー光Ｂの照射回数を一定としたまま、安定的に切断加工を行うことができる。
【００３２】
なお、本発明では、上述した切断速度Ｖが変化したときにラップ率が一定となるようにパルス発振周波数ｆの調整を行うものの、ラップ率が必ずしも厳密に一定となる必要はない。すなわち、本発明は、偏光フィルムＦに対する切断加工を安定的に行える範囲で、切断速度Ｖの変化に伴うラップ率の多少の変動を許容するものである。例えば、ラップ率を一定とするときのラップ率の許容範囲については、そのラップ率の設定値±５％の範囲であれば、安定的に切断加工を行うことが可能である。
【００３３】
本発明のレーザー加工方法では、上述したレーザー光Ｂのパルス発振周波数ｆの調整を行うと共に、レーザー光Ｂの切断速度Ｖの変化に対して、偏光フィルムＦに照射されるレーザー光Ｂの単位面積当たりのエネルギー量が一定となるように、レーザー光Ｂの出力を調整する。
【００３４】
ここで、単位面積当たりのエネルギー量は、レーザー光の出力をＷ［Ｊ／ｓ］としたときに、下記式（２）で表される値である。
４Ｗ／πｄＶ［Ｊ／ｍ２］  …（２）
【００３５】
図４は、偏光フィルムＦを切断するのに必要なレーザー光の出力の範囲を示すグラフである。このグラフにおいて、横軸はレーザー光Ｂの切断速度Ｖ［ｍ／ｓ］、縦軸はレーザー光Ｂの出力Ｗ［Ｊ／ｓ］を表す。
【００３６】
図４に示すように、レーザー光Ｂの切断速度Ｖが高くなるほど、レーザー光Ｂの出力Ｗを上げる必要があるものの、出力Ｗが高過ぎると（図４中に示すラインＬ３よりも上側の領域）、偏光フィルムＦの切断面に欠陥等が生じてしまい、断面品位の悪化を招くことになる。一方、出力Ｗが低過ぎると（図４中に示すラインＬ４よりも下側の領域）、偏光フィルムＦに未切断部が生じることになる。
【００３７】
したがって、本発明では、レーザー光Ｂの切断速度Ｖが変化したときでも、偏光フィルムＦに照射されるレーザー光Ｂの単位面積当たりのエネルギー量が一定となるように、上述した偏光フィルムＦを切断するのに適した範囲（図４中に示すラインＬ３とラインＬ４と間の領域）で、出力Ｗの調整を行う。
【００３８】
すなわち、本発明では、偏光フィルムＦに対するレーザー光Ｂの切断速度Ｖに合わせて、レーザー光源１０１が発振するレーザー光Ｂの出力Ｗを調整しながら、偏光フィルムＦに照射されるレーザー光Ｂの単位面積当たりのエネルギー量を一定にする。
【００３９】
これにより、偏光フィルムＦの送り速度が変化した場合でも、この偏光フィルムＦに対する単位面積当たりのエネルギー量を一定としたまま、安定的に切断加工を行うことができる。
【００４０】
また、従来の場合、切断速度の変化に伴うレーザー光の出力調整だけではレーザー光の出力が最適な範囲から外れてしまう可能性があるのに対して、本発明では、上述した切断速度Ｖに合わせてレーザー光Ｂのパルス発振周波数ｆと出力Ｗとの両方を制御することで、このようなレーザー光Ｂの出力Ｗが最適な範囲から外れてしまうといったことを防ぐことが可能である。
【００４１】
なお、本発明では、上述した切断速度Ｖが変化したときに単位面積当たりのエネルギー量が一定となるように出力Ｗの調整を行うものの、単位面積当たりのエネルギー量が必ずしも厳密に一定となる必要はない。すなわち、本発明は、偏光フィルムＦに対する切断加工を安定的に行える範囲で、切断速度Ｖの変化に伴う単位面積当たりのエネルギー量の多少の変動を許容することが可能である。
【００４２】
以上のように、本発明によれば、偏光フィルムＦの送り速度の変動等に伴って、この偏光フィルムＦ（被加工物）に対するレーザー光Ｌの切断速度Ｖ（加工速度）が変化する場合でも、偏光フィルムＦを安定的に切断加工することが可能である。
【００４３】
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００４４】
例えば、本発明では、図５に示すようなレーザー加工装置１００Ａや、図６に示すようなレーザー加工装置１００Ｂを用いて、上記偏光フィルムＦに対する切断加工を行ってもよい。なお、以下の説明では、上記図１に示すレーザー加工装置１００と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
【００４５】
図５に示すレーザー加工装置１００Ａは、複数の偏光フィルムＦに対して同時に切断加工を行うものである。具体的に、このレーザー加工装置１００Ａは、上記図１に示す減衰器１０５の代わりに、別のベンドミラー１０６を備えている。それ以外は、上記図１に示すレーザー加工装置１００と基本的に同様の構成を有している。
【００４６】
このレーザー加工装置１００Ａでは、ビームスプリッタ１０４を透過した透過光Ｂｔを偏光フィルムＬに照射すると共に、ビームスプリッタ１０４で反射された反射光Ｂｒをベンドミラー１０６で反射しながら、別の偏光フィルムＦに照射することによって、これら２つの偏光フィルムＦに対して同時に切断加工を行うことが可能である。
【００４７】
この場合も、本発明のレーザー加工方法を用いることで、偏光フィルムＦの送り速度の変動等に伴って、この偏光フィルムＦ（被加工物）に対するレーザー光Ｌの切断速度Ｖ（加工速度）が変化する場合でも、偏光フィルムＦを安定的に切断加工することが可能である。
【００４８】
一方、図６に示すレーザー加工装置１００Ｂは、上記図１に示す減衰器１０５の代わりに、出力測定器１０７を備えている。この出力測定器１０７は、ビームスプリッタ１０４で反射された反射光Ｂｒからレーザー光Ｂの出力を連続的に測定するものである。それ以外は、上記図１に示すレーザー加工装置１００と基本的に同様の構成を有している。
【００４９】
このレーザー加工装置１００Ａでは、出力測定器１０７が測定した結果に基づいて、レーザー光源１０１が発振するレーザー光Ｂの出力を一定に保つための制御を行う。これより、偏光フィルムＦに対する切断加工を更に安定的に行うことが可能である。
【００５０】
なお、本発明のレーザー加工方法は、上述した液晶パネルや有機ＥＬパネルなどの光学表示パネルに貼り付ける偏光フィルムや位相差フィルムなどの光学フィルムを切断する場合に好適に用いられるものの、本発明が対象とする被加工物については、これらに限定されるものではなく、レーザー光を用いた加工が行えるものに対して幅広く本発明を適用することが可能である。
【００５１】
また、本発明のレーザー加工方法は、上述した被加工物を切断する場合に限らず、被加工物を一定の深さでハーフカットする場合などにも用いることが可能である。この場合も、本発明のレーザー加工方法を用いることによって、被加工物に対する切れ込み深さを一定に保ちつつ、安定したハーフカット加工を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１００，１００Ａ，１００Ｂ…レーザー加工装置  １０１…レーザー光源  １０２…照射光学系  １０３…ベンドミラー  １０４…ビームスプリッタ  １０５…減衰器  １０６…ベンドミラー  １０７…出力測定器
Ｆ…偏光フィルム（被加工物）  Ｂ…レーザー光  Ｂｔ…透過光  Ｂｒ…反射光  Ｓ…スポット
【図１】
0006020884.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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