(57)【要約】  【課題】ワークの被加工面側から上側開口部内に向かう気流を発生させて、集塵吸込み部とワークとの間に浮遊する粉塵が上側開口部内に入るようにし、また、加工ヘッド側から下側開口部内に向かう気流を発生させて、下側開口部から粉塵が落下しないようにして、ワークの被加工面及び加工ヘッドへの粉塵の付着を防止する。  【解決手段】ガルバノミラーユニットで位置決めされたレーザ光を、ワークの被加工面に照射することで加工が施されるレーザ加工装置において、ワークの下側に設置され、ワークの被加工面に下側からレーザ光を照射する加工ヘッドと、ワークと加工ヘッドとの間に昇降可能に設けられ、上下面のレーザ光が通過する位置に矩形の上側開口部及び下側開口部を有する集塵吸込み部とを有し、集塵吸込み部とワークとの距離を、ワークの被加工面側から上側開口部内に向かう気流が発生するように設定することを特徴とするレーザ加工装置。 【選択図】図１
2015039700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガルバノミラーユニットで位置決めされたレーザ光を、ワークの被加工面に照射することで加工が施されるレーザ加工装置において、
前記ワークの下側に設置され、前記ワークの被加工面に下側からレーザ光を照射する加工ヘッドと、
前記ワークと前記加工ヘッドとの間に昇降可能に設けられ、上下面のレーザ光が通過する位置に矩形の上側開口部及び下側開口部を有する集塵吸込み部と、
を有し、
前記集塵吸込み部と前記ワークとの距離を、前記ワークの被加工面側から上側開口部内に向かう気流が発生するように設定する
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記下側開口部の開口部寸法を、前記加工ヘッド側から前記下側開口部内に向かう気流が発生するように設定する
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工により発生した粉塵を回収する集塵機構を有するレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面に薄膜が形成されたガラス基板（以下、膜付きガラス基板という。）等のワークにレーザ光を照射して加工を行うと、大量の粉塵が発生し、粉塵がワークの被加工面に再付着すると、後工程で粉塵残留による不具合が発生することから、様々な集塵機構を備えたレーザ加工装置が開発されている。
【０００３】
発生する粉塵をワークの被加工面に再付着させないためには、発生した粉塵が被加工面に戻りにくいように、ワークの被加工面を下向きにし、下側から加工するのが良い。そのような例として、特許文献１に、ワークの下方にレーザ光を照射する対物レンズを配置し、対物レンズとワークとの間に、内壁面がすり鉢と円筒を組み合わせた形状のウインドウポートを設け、ウインドウポートのレーザ照射部の真下に当たる位置に微粒子を吸入するための直径０．５ｍｍの開口部と、矩形のウインドウポート上面に作られた渦巻形状の複数の突起とにより、ワークの外周部から渦を巻きながらレーザ照射部に向かう気流を形成し、気流に巻き込まれた微粒子を開口部からウインドウポート内に吸入することで、微粒子がワークへ再付着することを抑制するようにしているものが開示されている。
【０００４】
このように下向きにして加工する場合には、吸入された微粒子が、対物レンズに表面に付着することを回避しなければならない。この例では、ウインドウポート内に吸入された微粒子については、下方に行くに従い大きくなる渦巻き状の流れにより外周側に吹き寄せられ、外周側に位置する吸い込み口に吸入され、吸い込みガス出口を通って排出されるようにして、レーザ照射部直下にある対物レンズの表面に微粒子が付着することを回避している。
【０００５】
しかしながら、そのウインドウポートは小さくなければ渦巻状の流れが発生しないため、本願のように、ガルバノミラー・ｆθレンズ系の大口径の、しかも矩形のウインドウポートを用いなければならない場合、渦巻き状の流れを作り出すことができないため、外周側に吹き寄せられることなく重力により落下してしまい、対物レンズ表面への付着を回避することができないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−６２６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ガルバノミラー・ｆθレンズ系のような大口径のウインドウポートを必要とする場合において、ワークの被加工面及びｆθレンズへの粉塵付着を防止できるレーザ加工装置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】
【０００８】
上記の課題を解決するための手段を、図１及び図２を参照して説明する。ガルバノミラーユニット（１１）で位置決めされたレーザ光（１０）を、ワーク（７）の被加工面に照射することで加工が施されるレーザ加工装置（１）において、前記ワーク（７）の下側に設置され、前記ワーク（７）の被加工面に下側からレーザ光（１０）を照射する加工ヘッド（１４）と、前記ワーク（７）と前記加工ヘッド（１４）との間に昇降可能に設けられ、上下面のレーザ光（１０）が通過する位置に矩形の上側開口部（３１）及び下側開口部（３２）を有する集塵吸込み部（３）とを有し、前記集塵吸込み部（３）と前記ワーク（７）との距離（ｈ）を、前記ワーク（７）の被加工面側から上側開口部（３１）内に向かう気流（Ａ）が発生するように設定することにより、前記ワーク（７）の矩形の加工エリア内で発生した粉塵（９）は、気流（Ａ）の流れに乗って、矩形の上側開口部（３１）内に吸入されるため、前記ワーク（７）の被加工面への粉塵（９）付着が防止可能となる。
【０００９】
また、前記下側開口部（３２）の開口部寸法（Ｓ２）を、前記加工ヘッド（１４）側から前記下側開口部（３２）内に向かう気流（Ｂ）が発生するように設定することにより、前記集塵吸込み部（３）内に入った粉塵（９）が、気流（Ｂ）の流れに押し上げられ、前記下側開口部（３２）から重力により落下することがないため、前記加工ヘッド（１４）への粉塵（９）付着が防止可能となる。
【００１０】
更に、矩形の開口部（３１、３２）の開口部寸法Ｓ１及びＳ２は、矩形の加工エリアのサイズに合わせて設定するため、ガルバノミラー・ｆθレンズ系のレーザ加工に対応可能である。
【００１１】
なお、上記のカッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲の記載に何ら影響を及ぼすものではない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、ガルバノミラー・ｆθレンズ系のような大口径のウインドウポートを必要とするレーザ加工装置において、上下に開口部を有する集塵吸い込み部を用いて上下の気流を調節することにより、ワークの被加工面及びｆθレンズへの粉塵付着を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るレーザ加工装置を示す正面図である。
【図２】本発明に係る集塵機構の詳細説明図である。
【図３】本発明の集塵吸込み部の上側開口部又は下側開口部の形状を示す図である。
【図４】本発明の集塵吸込み部における気流の流れを示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
まず、本発明のレーザ加工装置の構成について説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係るレーザ加工装置を示す正面図である。レーザ加工装置１は、ボールネジ駆動のＸＹ位置決めユニット６、吸着ユニット８、ガルバノミラーユニット１１、ｆθレンズ１４、Ｚ軸モータ１６、コラム１７を備えている。ワーク７を位置決めするためのＸＹ位置決めユニット６及びＺ軸モータ１６は、コラム１７に支持され、ＸＹ位置決めユニット６の下側には、ワーク７を真空吸着して固定するための吸着ユニット８が設けられている。ガルバノミラーユニット１１及びｆθレンズ１４はワーク７の下側に設置され、ワーク７の被加工面に下側からレーザ光１０を照射する。ワーク７とｆθレンズ１４との間には集塵吸込み部３が設置され、集塵ホース４を通じて、集塵機５に接続されている。集塵吸込み部３は、上下移動機構１３によって、ワーク７とｆθレンズ１４との間で昇降可能である。
【００１７】
上下移動機構１３は、例えば、図示しない昇降シリンダと上下案内機構で構成され、集塵吸込み部３をワーク７とｆθレンズ１４との間で上下に移動させることで、集塵吸込み部３とワーク７との距離ｈを変更することができる。
【００１８】
図２は、本発明に係る集塵機構の詳細説明図である。集塵吸込み部３の上下面には、レーザ光１０を通過させ、かつ、粉塵９を吸入するための開口部（３１、３２）が設けられている。上面の上側開口部３１及び下面の下側開口部３２は、開口部寸法調整機構１５により個別に寸法調整が可能である。
【００１９】
図３は、集塵吸込み部３の上側開口部３１又は下側開口部３２の形状を示す図である。上側開口部３１及び下側開口部３２の形状は矩形であり、上側開口部３１の正方形の一辺の長さを上側開口部寸法Ｓ１、下側開口部３２の正方形の一辺の長さを開口部寸法Ｓ２とすると、開口部寸法調整機構１５は、例えば、開口部に設けられた板材を移動させ、ネジ止めして固定することで、開口部寸法Ｓ１又はＳ２を調整するものである。
【００２０】
次に、作用について説明する。
【００２１】
図示していないＣＮＣ（computer numerical control）からの位置決め指令により、ＸＹ位置決めユニット６を用いて、ワーク７の任意加工点をガルバノミラーユニット１１とｆθレンズ１４により決まる加工エリア内に移動させる。
【００２２】
レーザ源（図示していない）から発射したレーザ光１０が、ガルバノミラーユニット１１で位置決めされ、ｆθレンズ１４で集光され、集塵吸込み部３の下側開口部３２、上側開口部３１を通過して、ワーク７の被加工面に下側から照射されると、粉塵９が発生し、重力により落下する。
【００２３】
図４は、本発明の集塵吸込み部における気流の流れを示す説明図である。上側開口部３１の開口部寸法（正方形の一辺の長さ）Ｓ１に合わせて集塵吸込み部３とワーク７との距離ｈを調整して、ワーク７の被加工面側から上側開口部３１内に向かう気流Ａを発生させて、粉塵９を集塵吸込み部３内に吸入するように設定する。集塵吸込み部３とワーク７との距離ｈが小さ過ぎると、適切な風量が得られず、大き過ぎると、適切な風速が得られないため、粉塵９が加工エリア外に飛散してしまい、ワーク７の被加工面に粉塵９が付着してしまうおそれがある。
【００２４】
また、上側開口部３１の開口部寸法（正方形の一辺の長さ）Ｓ１に合わせて下側開口部３２の開口部寸法（正方形の一辺の長さ）Ｓ２を調整することで、ｆθレンズ１４側から下側開口部３２内に向かう気流Ｂの風速を、ワーク７の被加工面側から上側開口部３１内に向かう気流Ａの風速より大きくして、集塵吸込み部３内に入った粉塵９が下側開口部３２から落下するのを防止するように設定する。気流Ｂの風速が弱いと、粉塵９が下側開口部３２から落下し、ｆθレンズ１４に付着してしまうおそれがある。
【実施例１】
【００２５】
板厚ｔ＝０．５〜１．０ｍｍの膜付ガラス基板７の膜面に、下側からレーザ光１０を照射して加工を施すと、数μｍ程度の粉末状の切粉９が大量に発生し、重力により落下する。
【００２６】
ガルバノミラーユニット１１とｆθレンズ１４により決まる加工エリアの寸法Ｓ＝１２０ｍｍ角に合わせて、上側開口部３１の開口部寸法（正方形の一辺の長さ）Ｓ１を開口部寸法調整機構１５によりＳ１＝１２０ｍｍ角に設定した場合、集塵吸込み部３とワーク７との距離ｈを上下移動機構１３によりｈ＝１０〜１３ｍｍに設定すると、ワーク７の被加工面側から上側開口部３１内に向かう気流Ａが発生し、気流Ａに乗った切粉９は、上側開口部３１内に吸入される。なお、集塵吸込み部３とワーク７との距離ｈは、開口部寸法調整機構１５上面からワーク７の被加工面までの距離であり、開口部寸法調整機構１５の厚さは含まないものとする。
【００２７】
集塵吸込み部３は集塵機５に接続されて約−３ｋＰａの負圧状態になっているため、上側開口部３１から吸入された切粉９は、集塵ホース４を通って、集塵機５に回収される。
【００２８】
上側開口部３１の開口部寸法（正方形の一辺の長さ）Ｓ１がＳ１＝１２０ｍｍ角の場合、下側開口部３２の開口部寸法（正方形の一辺の長さ）Ｓ２を開口部寸法調整機構１５によりＳ２＝１２０〜１３０ｍｍ角に設定すると、ｆθレンズ１４側から下側開口部３２内に向かう気流Ｂの風速が、ワーク７の被加工面側から上側開口部３１内に向かう気流Ａの風速より大きくなるため、上側開口部３１から集塵吸込み部３内に入った切粉９は、下側開口部３２から落下することなく、集塵ホース４を通って、集塵機５に回収される。
【００２９】
この実施例のような構成にすることによって、ワークに粉塵が残留することによる不具合の発生を低減でき、ｆθレンズに粉塵が付着することによる加工精度の低下を抑制できるレーザ加工装置を提供することが可能になる。
【符号の説明】
【００３０】
１        レーザ加工装置
３        集塵吸込み部
４        集塵ホース
５        集塵機
６        ＸＹ位置決めユニット
７        ワーク
８        吸着ユニット
９        粉塵
１０      レーザ光
１１      ガルバノミラーユニット
１３      上下移動機構
１４      ｆθレンズ（加工ヘッド）
１５      開口部寸法調整機構
１６      Ｚ軸モータ
１７      コラム
３１      上側開口部
３２      下側開口部
ｈ        集塵吸込み部とワークとの距離
Ｓ１      上側開口部の開口部寸法（正方形の一辺の長さ）
Ｓ２      下側開口部の開口部寸法（正方形の一辺の長さ）
Ａ        ワークの被加工面側から上側開口部内に向かう気流
Ｂ        ｆθレンズ側から下側開口部内に向かう気流
【図１】
2015039700.tif 000003
【図２】
2015039700.tif 000004
【図３】
2015039700.tif 000005
【図４】
2015039700.tif 000006