(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物を載置する載置台と、該載置台上の加工対象物に向けてエネルギービームを照射するビーム照射部と、吸引口から空気を吸引する吸引管とを備え、該エネルギービームの照射によって加工対象物を加工し、加工によって生じた加工屑を該吸引管で吸引して除去するビーム加工装置において、
水平方向に延在する姿勢で該載置台に載置された該加工対象物と所定の間隙を介して対向しながら水平方向に真っ直ぐに延在して、該加工対象物のビームが照射される部分の周囲を覆う覆いと、該吸引口に連通するように該覆いに設けられた連通口と、該覆いに設けられた貫通開口とを有する覆い部材の該貫通開口に該ビーム照射部の先端を挿入して、該ビーム照射部からの該エネルギービームが該貫通開口の内側を通って加工対象物に照射されるようにしたことを特徴とするビーム加工装置。
【請求項２】
請求項１のビーム加工装置において、
上記ビーム照射部に、上記エネルギービームであるレーザービームを集光させるレンズと、該ビーム照射部の先端と該レンズとの間に気体を送気する送気手段とを設けたことを特徴とするビーム加工装置。
【請求項３】
請求項１又は２のビーム加工装置であって、
上記加工対象物として、透明基板上に形成された透明導電膜を加工することを特徴とするビーム加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザービームや荷電粒子ビームなどのエネルギービームによって樹脂、セラミック、金属などの加工対象物を加工するビーム加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エネルギービームとしてＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザー、エキシマレーザーなどレーザービームを用い、これによって加工対象物であるワークを切断、溶接、エッチング、穴開けして加工するビーム加工装置が知られている。
【０００３】
図２１はこの種のビーム加工装置を示す概略構成図である。図において、ビーム加工装置は、レーザー発生部１、光ファイバ２、レーザー照射部としての加工ヘッド３、載置台４、吸引ホース５、Ｘ−Ｙテーブル７、吸引力発生手段としてのブロワ１２などを備えている。
【０００４】
上記レーザー発生部１から発せられたレーザービームＬは、光ファイバ２によって加工ヘッド３内に導かれる。この加工ヘッド３は、複数のレンズから構成されたレンズ群３ａ、これらを収容するヘッドケース３ｂ、ビーム出口３ｃなどを有している。加工ヘッド３に進入したレーザービームＬは、レンズ群３ａによって集光せしめられた後、ビーム出口３ｃからワーク１００に向けて照射される。そして、ワーク１００をレーザー照射によって部分的に除去して加工する。
【０００５】
上記ワーク１００は、図示しない駆動手段によってＸＹ方向（図中左右方向及び前後方向）に移動せしめられる上記Ｘ−Ｙテーブル７上の載置台４に固定されており、これと共にＸＹ方向に移動する。ワーク１００がこのようにＸＹ方向に移動することで、ワーク１００に対するレーザービームＬの照射位置が調整される。
【０００６】
レーザー照射によって除去されたワーク部分の多くは気化して空気中に混ざるが、一部は加工屑となってワーク１００表面にワーク１００表面に付着する。この加工屑がワーク１００表面に付着したまま残ってしまうと、後に、加工屑除去専用の洗浄工程が必要になってしまう。そこで、図示の装置では、吸引管としての吸引ホース５がその吸気口５ａを加工ヘッド３のビーム出口３ｃと、ワーク１００との間に向けるような姿勢で配設されている。この吸引ホース５は、その後端にブロワ１２が接続されており、ワーク１００のビーム照射部分から発生した加工屑をエアーとともに吸気口５ａから吸引して除去する。かかる構成では、加工屑を吸引ホース５で吸引除去しながらワーク１００をビーム加工するため、後の加工屑除去専用の洗浄工程を省略することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図示の装置では、ワーク１００の材料によっては、発生した加工屑を確実に吸引除去することができず、ワーク１００表面に残してしまうという問題があった。例えば、プラスチックなどで構成されたワーク１００から発生した比較的比重の軽い加工屑を吸引除去することができても、金属などで構成されたワーク１００から発生した比較的比重の重い加工屑を吸引除去することができないとった事態が生ずるのである。
【０００８】
かかる問題については、吸引ホース５に接続するブロワ１２として、金属等で構成されたワーク１００から発生した加工屑を確実に吸引し得る程度に、吸引能力の高いものを設けることである程度解消することができる。しかしながら、吸引能力の高いブロワを設けることによって装置コストを高めたり、騒音を大きくしたりといった新たな問題が発生してしまう。
【０００９】
なお、これらの問題は、エネルギービームとしてレーザービームを用いるビーム加工装置において生ずるものであるが、電子ビームなどの他のエネルギービームを用いるビーム加工装置においても同様の問題が生じ得る。
【００１０】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、吸引能力のより高いブロワ等の吸引力発生手段を設けることなく、加工屑をより確実に吸引除去することができるビーム加工装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、図示の装置において、比較的比重の重い加工屑がワーク１００表面に残ってしまう原因には、吸引によって発生する気流の方向の悪さが関与していると考えた。具体的には、吸引ホース５については、載置台４とともにＸＹ方向に移動するワーク１００に接触させてしまうとワーク１００を傷付けてしまうため、どうしてもワーク１００から離して配設する必要がある。このような配設において、ワーク１００に付着した加工屑が吸引ホース５に吸引されるためには、ワーク１００表面上で引きずられるように横移動するだけでは不十分で、ワーク１００表面から浮上して吸引口５ａに至るような縦移動も必要になる。かかる浮上が実現するためには、鉛直方向上向きの力が加工屑に強く作用しなければならない。しかしながら、図示の装置では、ワーク１００表面に接している空気が主にワーク１００表面に沿って横移動しようとするため、加工屑に対して鉛直方向上向きの力を作用させ難い。また、ワーク１００の加工部分（ビーム照射部分）からは高熱の気化ガスによって上昇気流が発生するが、これはワーク１００表面に沿って移動しようとする吸引気流の影響ですぐに乱流となってしまうため、加工屑の浮上を上手く補助することが難しくなる。これらの結果、比較的比重の重い加工屑が浮上することができず、ワーク１００表面に残ってしまったと考えられた。
【００１２】
そこで、本発明者は、図１に示すような構成のビーム加工装置を試作して、加工屑の吸引テストを行った。図示の試作機において、吸引管６はその先端側がＴ字状に構成されており、Ｔ字状に分かれた一方は加工ヘッド３の先端に連結している。また、もう一方は、載置台４上に向けて延びており、吸引口６ａをワーク１００表面に臨ませている。加工ヘッド３のビーム出口３ｃから射出したレーザービームは、吸引管６のＴ字状に分かれた部分の中を真っ直ぐに通過してから、吸引口６ａを経由してワーク１００を照射する。
【００１３】
吸引管６の後端には吸引ホース５が接続され、更にこの吸引ホース５の後端には、図２１のビーム加工装置の上記ブロワ１２と同じもの（図示せず）が接続されている。
【００１４】
かかる構成の試作機を用いて、ガラス基板１０１上に形成されたＩＴＯ（インジウム酸化スズ）膜からなる透明導電膜１０３を加工してみた。すると、加工屑を透明導電膜１０３上やその除去部分のガラス基板１０１上に残してしまうといった事態を生ずることなく、加工屑を確実に吸引除去することができた。
【００１５】
図１に示した試作機では、透明導電膜１０３表面からこれに臨む吸引口６ａへと移動する気流が、ビーム照射部分で発生した加工屑に対して主に鉛直方向上向きの力を作用させ、この加工屑を確実に浮上させて吸引口６ａまで運んだためと考えられる。また、高熱の気化ガスによって発生した上昇気流が上昇側である吸引口６ａに向けてそのまま引かれるため、乱流になり難く、加工屑の浮上を上手く補助したことも、確実な吸引除去の要因になっていると考えられる。
【００１６】
このように、吸引口６ａを横向きではなく透明導電膜１０３等の加工対象物の表面に向けるように吸引管６を配設し、加工屑が発生する加工対象物のビーム照射部分で、鉛直方向上向きの吸引気流を発生させれば、より高い吸引能力の吸引力発生手段を設けることなく、加工屑をより確実に吸引除去することができる。しかしながら、吸引口６ａを加工対象物の表面に向けながら、加工対象物の１００のビーム照射部分に鉛直方向上向きの吸引気流を発生させるためには、例えば図１に示した試作機のように、加工ヘッド３の先端と加工対象物である透明導電膜１０３表面との間に吸引管６を介在させる必要がある。介在させるだけのスペースが確保できれば問題ないが、従来のビーム加工装置ではかかるスペースがないものも少なくない。
【００１７】
そこで、本発明者は、次に、図２に示すような構成のビーム加工装置を試作して、加工屑の吸引テストを行った。図示の試作機において、吸引管としての吸引ホース５の先端には、覆い部材８が設けられている。この覆い部材８は、透明導電膜１０３と所定の間隙を介して対向してそのビーム加工部分（ビーム照射部分）の周囲を覆う覆い８ａと、吸引口６ａに連通するようにこの覆い８ａに設けられた連通口と、覆い８ａに設けられた２つの貫通開口部８ｂとを備えており、加工ヘッド３の先端を貫通開口部８ｂに挿入させるように加工ヘッド３に装着されている。また、連通口の周囲は図中上側に突出しており、この突出した部分に吸引ホース５が接続されている。
【００１８】
かかる構成の試作機において、吸引ホース５の後端に、図２１のビーム加工装置の上記ブロワ１２と同じものを接続し、ガラス基板１０１上に形成されたＩＴＯ膜からなる透明導電膜１０３を加工してみた。すると、図１に示した試作機と同様に、加工屑を透明導電膜１０３やその除去部分のガラス基板１０１上に残こしてしまうといった事態を生ずることなく、加工屑を確実に吸引除去することができた。
【００１９】
図２に示した試作機でも加工屑の確実な吸引除去が可能になった理由は次のように考えられる。即ち、加工屑が発生する透明導電膜１０３のビーム照射部分では、膜表面に沿って横移動する吸引気流が発生する。この吸引気流は、覆い部材８と加工対象物である透明導電膜１０３表面との間の限られた空間を移動する必要がある。かかる構成では、図２１に示したビーム加工装置のように透明導電膜１０３表面上での吸引気流の移動空間が限られておらず、吸引気流の大半が透明導電膜１０３から比較的離れた位置で移動して吸引口５ａに至ってしまうものとは異なり、吸引気流の大半が透明導電膜１０３の表面近傍を通過する。このため、より多くの吸引気流が加工屑にぶつかるようになる。また、吸引気流の移動空間が限られているにもかかわらず、単位時間あたりに吸引される気流の量がそれほど変化しないことから、限られた移動空間内での吸引気流の流速が速まる。これらのことから、吸引気流から加工屑に対して付与される鉛直方向上向きの力の総量が増加したり、この力が強まったりして、加工屑が浮上し易くなる。更に、鉛直方向上向きの力だけでなく、透明導電膜１０３の表面に沿った横方向の力の総量も増加したり、この力が強まったりするため、浮上するに至らなかった加工屑でも吸引口５ａの直下まで容易に横移動せしめられ、この直下で鉛直方向上向きの力が集中的に付与されることになる。以上の結果、より確実な吸引除去が可能になったと考えられる。
【００２２】
以上の吸引テストに鑑みてなされた請求項１の発明は、加工対象物を載置する載置台と、該載置台上の加工対象物に向けてエネルギービームを照射するビーム照射部と、吸引口から空気を吸引する吸引管とを備え、該エネルギービームの照射によって加工対象物を加工し、加工によって生じた加工屑を該吸引管で吸引して除去するビーム加工装置において、水平方向に延在する姿勢で該載置台に載置された該加工対象物と所定の間隙を介して対向しながら水平方向に真っ直ぐに延在して、該加工対象物のビームが照射される部分の周囲を覆う覆いと、該吸引口に連通するように該覆いに設けられた連通口と、該覆いに設けられた貫通開口とを有する覆い部材の該貫通開口に該ビーム照射部の先端を挿入して、該ビーム照射部からの該エネルギービームが該貫通開口の内側を通って加工対象物に照射されるようにしたことを特徴とするものである。
【００２３】
このビーム加工装置では、吸引管での吸引によって発生する吸引気流が、覆い部材の周囲から該覆い部材と加工対象物との間の限られた空間に進入し、該加工対象物の加工部分の近傍を経由して連通口（吸引口）に至る。かかる構成では、加工対象物表面上での吸引気流の移動空間が限られておらず、吸引気流の大半が該加工対象物表面から比較的離れた位置で移動して吸引口に至ってしまう従来のビーム加工装置とは異なり、吸引気流の大半が加工対象物の加工部分の近傍を通過する。このため、より多くの吸引気流が加工屑にぶつかるようになる。また、吸引気流の移動空間が限られているにもかかわらず、単位時間あたりに吸引される気流の量がそれほど変化しないことから、限られた移動空間内での吸引気流の流速が速まる。これらのことから、吸引気流から加工屑に対して付与される加工対象物表面と直行する方向の力の総量が増加したり、この力が強まったりして、加工屑が浮上し易くなる。更に、この方向の力だけでなく、加工対象物表面に沿った横方向の力の総量も増加したり、この力が強まったりするため、浮上するに至らなかった加工屑でも加工対象物表面に沿って引きずられるようにして連通口との対向位置まで横移動せしめられる。この対向位置では、吸引気流の全体的な向きが上記横方向から加工対象物表面に直交する方向に変わるため、加工屑が更に浮上し易くなる。以上の結果、吸引能力のより高い吸引手段を設けたり、ビーム照射部の先端と加工対象物表面との間に吸引管を介在させたりすることなく、加工屑をより確実に吸引除去することができる。
【００２４】
ところで、請求項１の発明の構成を備える図１の試作機では、吸引管６の内部に吸引された加工屑がレンズ群３ａの最も先端側のレンズに固着して、レーザービームＬの光路を遮るなど種々の不具合を発生させるおそれがある。また、請求項２の発明の構成を備える図２の試作機でも、覆い部材８と加工対象物である透明導電膜１０３表面との間を流れる吸引気流の影響によって舞い上がった加工屑がレンズに固着して同様の不具合を発生させるおそれがある。
【００２５】
そこで、請求項２の発明は、請求項１のビーム加工装置において、上記ビーム照射部に、上記エネルギービームであるレーザービームを集光させるレンズと、該ビーム照射部の先端と該レンズとの間に気体を送気する送気手段とを設けたことを特徴とするものである。
【００２６】
このビーム加工装置においては、レンズによって集光せしめたレーザービームの照射によって加工対象物を加工することができる。また、送気手段から送気された気体がビーム照射部の先端から排気され、該先端からビーム照射部内への加工屑の進入がこの排気によって阻止される。よって、ビーム照射部内のレンズに加工屑が付着するようなことがなく、該レンズへの加工屑の固着によって生ずる種々の不具合を解消することができる。
但し、このビーム加工装置において、送気手段からの送気を強く設定し過ぎると、ビーム照射部の先端から勢い良く飛び出した排気によって加工屑を加工対象物表面に向けて押し当ててしまい、該加工対象物表面からの加工屑の浮上を阻害してしまう可能性が残る。
【００２９】
請求項３の発明は、請求項１又は２のビーム加工装置であって、上記加工対象物として、透明基板上に形成された透明導電膜を加工することを特徴とするものである。
【００３０】
このビーム加工装置においては、エッチング処理を伴うフォトリソグラフィー法を用いることなく、ガラス基板等の透明基板上に形成された加工対象物であるＩＴＯ膜やネサ膜（酸化スズ膜）等の透明導電膜をエネルギービームの照射によって加工する。かかる構成では、フォトレジストの現像液やエッチング液の廃液によって環境を汚すことなく透明基板上の透明導電膜を加工して、タッチパネル用基板や液晶パネル用基板を製造することができる。また、透明電極のパターンを変える場合でも、フォトリソグラフィー用の遮光マスクを用いることなく透明導電膜を加工してパターンに応じた複数の透明電極を形成することができる。このため、異なった電極パターンのタッチパネル用基板や液晶パネル用基板についてそれぞれ専用の遮光パターンの遮光マスクを用意しなければならないといったフォトリソグラフィー法による不具合が起こらず、他品種少量生産といういわゆるオンデマンドの要求に対しても十分に対応することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、ハイブリッド型のタッチパネルの絶縁性透明基板上に形成された透明導電膜の一部を、スリット状に除去して透明電極を形成する透明導電膜のビーム加工装置に適用した実施形態について説明する。
【００３２】
［第１実施形態］
図３は、第１実施形態に係るビーム加工装置の概略構成図である。まず、このビーム加工装置の基本的な構成について説明する。
図において、Ｑスイッチ１０ａで制御されるＹＡＧレーザー光源部１０から出射した波長λ＝１０６４［ｎｍ］の近赤外光からなるＹＡＧレーザービーム（以下、単にレーザービームという）は、ステップインデックス型の光ファイバ２によって、加工ヘッド３に導かれる。この加工ヘッド３は、複数のレンズから構成されたレンズ群３ａ、これらを収容するヘッドケース３ｂ、ビーム出口３ｃなどを有している。加工ヘッド３に進入したレーザービームは、レンズ群３ａによって集光せしめられながらビーム出口３ｃから出射する。そして、透明なガラスやプラスチック材（例えばＰＥＴ、ポリカーボネート）からなる絶縁性透明基板１０２に形成されたＩＴＯ膜やネサ膜などからなる透明導電膜１０３を照射する。この照射により、加工対象物としての透明導電膜１０３が蒸発することで、透明導電膜１０３が部分的に剥離除去される。レーザービームが加工ヘッド３内で集光することで、絶縁性透明基板１０２に対する照射面積を小さくするため、そのエネルギー密度を高めて加工効率を向上させることができる。しかも、寸法の小さな加工パターンまで加工できるため、加工パターンの微細化も可能となる。
【００３３】
加工対象物である透明導電膜１０３が形成された絶縁性透明基板１０２は、リニアモータ７ａで駆動されるＸ−Ｙテーブル７上の載置台４に固定され、図中水平方向に２次元的に移動可能となっている。ＹＡＧレーザー光源部１０、Ｘ−Ｙテーブル７は、パーソナルコンピュータ１１ａ、シーケンサ１１ｂ、同期連動型運転用の制御回路基板１１ｃ等からなる制御部１１で制御される。例えば、制御部１１はＹＡＧレーザー光源部１０の駆動部を制御し、これによってレーザービームの繰り返し周期等が変更される。
【００３４】
また、上記制御部１１により、ＹＡＧレーザー光源部１０からのレーザービームの出力に応じてリニアモータ７ａを駆動制御して絶縁性透明基板１０２を移動させたり、Ｘ−Ｙテーブル７の移動状態に応じてＹＡＧレーザー光源部１０からのレーザービームの出力を変化させたりすることもできる。例えば、Ｘ−Ｙテーブル７の移動開始および移動終了の際の加減速時に、透明導電膜１０３上のレーザービームのエネルギー密度を一定にして均一な加工形状（テーパ形状）を形成できるようにする等の目的のために、Ｘ−Ｙテーブル７の移動速度に応じて繰り返し周期等をリアルタイムに変化させるように制御する。このような制御を行うことにより、Ｘ−Ｙテーブル７の加速及び減速にそれぞれ１００ｍｍ程度の助走を必要としてＸ−Ｙテーブル７の全体移動量が７００ｍｍ×７００ｍｍであるところ、この助走が不要となって全体移動量を５００ｍｍ×５００ｍｍ程度まで短縮することができる。このことにより、従来のエッチング加工と同等もしくはそれ以上の加工速度（例えば１基板あたり３５秒〜１５秒程度）でスリット加工が可能となるとともに、寸法精度の向上を図り、焦げ付きや未加工部分の発生を防止することができる。
【００３５】
また、加工速度、Ｘ−Ｙテーブル７の加速度、加工精度をより向上させるために、Ｘ−Ｙテーブル７については、発泡チタン、マグネジウム、酸化アルミナ系、アルミ合金系の超軽量素材で形成することが好ましい。
【００３６】
また、載置台４の内部に貫通孔を形成して軽量化を図ってもよい。この貫通孔は、絶縁性透明基板１０２と透明導電膜１０３との一体物がシート状のものである場合の真空チャック用の気流経路を兼ねることもできる。
【００３７】
載置台４については、図４に示すように、絶縁性透明基板１０２の少なくともレーザービームが照射される部分の下側に凹部４ａを形成し、絶縁性透明基板１０２の下面と載置台４の上面との間の距離をできるだけ長くするように構成することが好ましい。かかる構成により、絶縁性透明基板１０２を通過して載置台４の表面で反射した反射レーザーが透明導電膜１０３にあたることによってその加工に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。
【００３８】
図５は、本ビーム加工装置での透明導電膜１０３の加工によって電極パターンが形成されるタッチパネルの断面図である。また、図６（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、同タッチパネルの分解斜視図及び平面図である。図５に示すように、タッチパネルは、各透明導電膜１０３からなる透明電極が通常状態で接触しないように１組の上下タッチパネル基板１０４、１０５を所定の高さ（例えば９〜１２μm）のスペーサ１０６を介して対向させた構造になっている。そして、このタッチパネルを図５中の上方から押圧すると、上タッチパネル基板１０４が２点鎖線で示すように変形し、上下のタッチパネル基板１０４、１０５の透明電極同士が接触する。この接触による上下透明電極間の抵抗の変化から、押圧されたか否か及び押圧された位置を知ることができる。また、このタッチパネルは、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように上下のタッチパネル基板１０４、１０５のそれぞれに、互いに直交するスリット１０６、１０７が各透明導電膜１０３に形成されている。
【００３９】
本第１実施形態に係るビーム加工装置は、図６（ａ）及び（ｂ）に示すスリット１０６、１０７を、透明導電膜１０３に形成するものである。真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等によって表面に透明導電膜１０３（厚さ＝約５００オングストローム）が形成された絶縁性透明基板１０２は、透明導電膜１０３側の上方に向けて載置台４上にセットされる。セットされた絶縁性透明基板１０２上の透明導電膜１０３は、所定のスポット径に絞られたレーザービームが照射されながらＸ−Ｙテーブル７によって一方向に移動せしめられる。この移動の過程で、幅５００〜１０００［μm］程度のレーザービームの照射によって発生した熱によってビーム照射部分が蒸発して透明導電膜１０３から除去され、各電極領域を絶縁するスリット１０６、１０７が形成される。
【００４０】
なお、図示のビーム加工装置は、図示しない吸引管を備えているが、これについては後述する。
【００４１】
以上の構成のビーム加工装置では、エッチング処理を伴うフォトリソグラフィー法を用いることなく、透明導電膜１０３を加工して絶縁性透明基板１０２上に複数の透明電極を形成することができる。このため、フォトレジストの現像液やエッチング液の廃液によって環境を汚すことなく、上下のタッチパネル基板１０４、１０５を製造することができる。また、透明電極のパターン形状を変える場合でも、フォトリソグラフィー用の遮光マスクを用いることなくＣＡＤデータで透明導電膜１０３を加工してパターンに応じた複数の透明電極を形成することができる。このため、異なった電極パターンのタッチパネル用基板１０４、１０５についてそれぞれ専用の遮光パターンの遮光マスクを用意しなければならず他品種少量生産が困難になったり、残留レジスト液によってワークを汚したりなどフォトリソグラフィー法による不具合が起こらず、リードタイムを短縮化してオンデマンドの要求に対しても十分に対応することができる。
【００４２】
一方、フォトリソグラフィー法を用いた電極加工では、フォトレジストの現像液やエッチング液等の廃液が発生して環境を汚してしまうという不具合がある。また、透明電極のパターンを変える場合は、フォトリソグラフィー用の遮光マスクを新規に作成しなければならないため、加工効率が悪く、他品種少量生産への対応及び低コスト化が難しかった。特に、アナログ方式のタッチパネルのように透明導電膜１０３に数本のスリットを形成するような場合でも、数百本のスリットを形成するデジタル方式のタッチパネルの場合と同じフォトリソグラフィー工程が必要になってくるため、加工部分が少ないにもかかわらず廃液の低減及び低コスト化を図ることが難しかった。
【００４３】
次に、本第１実施形態に係るビーム加工装置の特徴的な構成について説明する。図７、図８は、それぞれ上記加工ヘッド３の先端部分の斜視図、断面図である。これらの図に示すように、このビーム加工装置の吸引管６はその先端側がＴ字状に分かれており、一方は加工ヘッド３の先端に連結している。また、もう一方は、載置台４に向けて延びており、吸引口６ａを加工対象物である透明導電膜１０３の表面に向けている。吸引管６の後端には吸引ホース５が接続され、更にこの吸引ホース５の後端には図示しない吸引力発生手段であるブロワが接続されている。
【００４４】
加工ヘッド３のビーム出口３ｃから射出したレーザービームは、吸引管６のＴ字状に分かれた部分の中を真っ直ぐに通過してから、吸引口６ａを経由して加工対象物である透明導電膜１０３を照射する。
【００４５】
従来のように横向きではなく、加工対象物である透明導電膜１０３表面に向けた吸引口６ａからレーザービームが出る吸引管６は、加工屑が発生する透明導電膜１０３のビーム照射部分の真上で吸引することによってこのビーム照射部分に鉛直方向上向きの吸引気流を発生させる。かかる構成では、主にビーム照射部分に横方向の吸引気流を発生させる従来のビーム加工装置よりも、透明導電膜１０３の表面に付着した比較的比重の重い加工屑に対して、鉛直方向上向きに強い力を作用させ、加工屑を浮上させ易くする。また、高熱の気化ガスによって透明導電膜１０３の加工部分で発生した上昇気流が上昇側である吸引口６ａに向けてそのまま引かれて乱流となり難くなるため、加工屑の浮上を補助し易くなる。以上の結果、吸引力発生手段である上記ブロワとしてより吸引能力の高いものを設けることなく、加工屑をより確実に吸引除去することができる。
【００４６】
加工ヘッド３のヘッドケース３ｂ内において、レンズ群３ａの最もヘッド先端側のレンズと、ヘッド先端（ビーム出口３ｃ）との間にはある程度の空隙が確保されるようになっている。加工ヘッド３には、送気ホース９が継ぎ手を介してこの空隙に連通するように接続されており、この送気ホース９の後端には図示しない送気扇が接続されている。
【００４７】
送気ホース９から上記空隙へと送気された気体は、加工ヘッド３のビーム出口３ｃから吸気管６内へと排気される。この排気により、ビーム出口３ｃから加工ヘッド３内への加工屑の進入が阻止されるため、加工ヘッド３内のレンズに加工屑が付着するようなことがなく、レンズへの加工屑の固着によって生ずる種々の不具合が解消される。
【００４８】
但し、送気手段である上記送気扇の送気力を強くし過ぎると、加工ヘッド３のビーム出口３ｃから勢い良く飛び出した排気によって加工屑を透明導電膜１０３に向けて押し当ててしまい、その表面からの加工屑の浮上を阻害してしまうことになりかねない。よって、上記送気扇の送気力については、ビーム出口３ｃからの排気が載置台４上の透明導電膜１０３の表面に到達する前に吸引管６に吸引される程度に弱く設定することが望ましい。このように設定すれば、ビーム出口３ｃから出る排気を透明導電膜１０３の加工屑に到達させる前に吸引管６によって吸引させ、この排気が加工屑を透明導電膜１０３表面に向けて押し当てて加工屑の浮上を阻害するといった事態を解消することができる。
【００４９】
吸引管６の先端部分の構造は、吸引管６が吸引口６ａを透明導電膜１０３等の加工対象物の表面に向けながら、加工ヘッド３のビーム出口３ｃから射出されたレーザービームを管内に受け入れた後、吸引口６ａから加工対象物に向けて出すことができるものであれば、図示のようなＴ字状でなくてもよい。
【００５０】
例えば、図９に示すように、鉛直方向に延在しながら吸引口６ａを下側に向けるように配設した吸引管６の径を先端側で大きくし、径を異ならせたことによって生じた段差部分に加工ヘッド３を接続してもよい。
【００５１】
また、図１０に示すように、この段差部分の一部又は全部をレーザービームの照射によって変性しないガラス等の透明部６ｂで構成し、この透明部６ｂにレーザービームを透過させるようにしてもよい。
【００５２】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係るビーム加工装置について説明する。なお、このビーム加工装置の基本的な構成については、第１実施形態のビーム加工装置と同様であるので説明を省略する。
【００５３】
図１１、図１２は、それぞれ本ビーム加工装置の加工ヘッド３の先端部分を示す斜視図、断面図である。これらの図において、吸引管としての吸引ホース５の先端には覆い部材８が接続されている。この覆い部材８は、透明導電膜１０３と所定の間隙を介して対向してその加工部分の周りを覆う覆い８ａ、この覆い８ａに設けられた貫通開口部８ｂ、連通口などを備えており、加工ヘッド３の先端を貫通開口部８ｂに挿入させるように加工ヘッド３に装着されている。また、連通口の周りは図中上側に突出しており、この突出した部分に吸引ホース５の先端が接続されている。この吸引ホース５の後端には、図示しない吸引力発生手段であるブロワが接続されている。
【００５４】
かかる構成において、吸引ホース５での吸引によって発生する吸引気流は、覆い部材８の周囲から覆い部材８と透明導電膜１０３との間の限られた空間に進入し、透明導電膜１０３の加工部分の近傍を経由して連通口（吸引口５ａとの連通部分）に至る。かかる構成では、透明導電膜１０３上での吸引気流の移動空間が限られていない従来の装置に比べ、吸引気流から加工屑に対して付与される図中鉛直方向上向きの力の総量が増加したり、この力が強まったりして、加工屑が浮上し易くなる。更に、鉛直方向上向きの力だけでなく、透明導電膜１０３表面に沿った横方向の力の総量も増加したり、この力が強まったりするため、浮上するに至らなかった加工屑でも透明導電膜１０３表面に沿って引きずられるようにして連通口との対向位置まで横移動せしめられる。この対向位置では、吸引気流の全体的な向きが上記横方向から鉛直方向上向きに変わるため、加工屑が更に浮上し易くなる。以上の結果、吸引能力のより高い吸引手段を設けることなく、加工屑をより確実に吸引除去することができる。
【００５５】
本ビーム加工装置では、第１実施形態のビーム加工装置のように、加工ヘッド３の先端と透明導電膜１０３表面との間に吸引管６を介在させるようなことがない。このため、介在させるスペースのない場合でも、加工屑をより確実に吸引除去することができる。
【００５６】
また、本ビーム加工装置においても、加工ヘッド３のヘッドケース３ｂ内におけるレンズと、ヘッド先端との間にある程度の空隙が確保され、これに継ぎ手を介して送気ホース９が連通している。よって、レンズへの加工屑の固着によって生ずる種々の不具合が解消される。
【００５７】
覆い部材８については、図１３に示すように、吸引ホース５側の根本部分から外縁部分に向かう下り勾配が生ずるように斜めに取り付けるか、図１４に示すように傘状の形状に構成することが望ましい。かかる構成では、覆い部材８の周囲から覆い部材８と透明導電膜１０３との間に吸い込まれた空気が、全体的に、斜め上側の吸引口５ａに向けて移動するようになるため、水平方向に真っ直ぐに延びる覆い部材８に比べ、加工屑に対して作用する鉛直方向上向きの力が大きくなり、加工屑が浮上し易くなる。
【００５８】
本第２実施形態に係るビーム加工装置では、図１５に示すように、加工屑に対し、その浮上に大きく関与する鉛直方向上向きの力を最も強く作用させる吸引口５ａが、透明導電膜１０３の加工位置Ｐ（ビーム照射位置）から離れた位置にある。ここで、この加工位置Ｐに付着したまま取り残された加工屑が生じたとしても、この加工位置Ｐがその後の上記Ｘ−Ｙテーブル７の移動に伴って図示のように吸引口５ａの直下を通過すれば、鉛直方向上向きの吸引気流によって加工屑を吸引させ得る場合がある。ところが、上Ｘ−Ｙテーブル７は、１方向だけでなく、図中左方向、右方向、手前側方向、奥側方向の４方向に移動するため、加工位置Ｐを常に吸引口５ａの直下に移動させ得るわけではない。図１６に示すように、逆に加工位置Ｐが吸引口５ａから離れてしまう場合もある。
【００５９】
図１７は図示しない透明導電膜に対する加工ヘッド３の走査軌跡を示す平面図である。図示のように、本ビーム加工装置は、まず、図示しない透明導電膜に対してＸ方向の走査を行い、その走査位置をＸ走査開始地点Ｐ１からＸ走査終了地点Ｐ２へと移動させる。この移動により、加工ヘッド３は透明導電膜表面のほぼ全域を全体的にＸ方向に走査する。また、この走査に伴って、透明導電膜表面のほぼ全域が図示しない吸引口との対向位置を通過する。なお、図では、透明導電膜に対する加工ヘッド３の走査軌跡を示しており、あたかも加工ヘッド３が移動しているような描写となっているが、実際には加工ヘッド３ではなくＸ−Ｙテーブル７が移動している。
【００６０】
次に、本ビーム加工装置は、図示しない透明導電膜に対してＹ方向の走査を行い、その走査位置をＸ走査終了地点Ｐ２からＸ走査開始地点Ｐ１の付近まで戻す。このＹ方向の走査により、図示しない透明導電膜表面のほぼ全域が吸引口（連通口）との対向位置を再び通過する。このため、先に実施されたＸ方向の走査の際に透明導電膜の表面に加工屑が取り残されていても、加工屑を吸引口の直下まで確実に移動させて除去することができる。しかしながら、Ｙ方向の走査によって新たに取り残された加工屑については、覆い部材８における連通口（吸引口）の位置によっては、連通口の直下まで移動させることなくＹ方向の走査を終了させてしまう。
【００６１】
例えば、図１８に示すように、吸引口５ａ（連通口と同じ位置）が加工ヘッド３とＸ方向に並び、且つ加工ヘッド３の相対移動方向の下流側に位置していると、Ｙ方向の走査によって新たに発生した加工屑を吸引口５ａの直下に一度も移動させないまま、Ｙ方向の走査を終了させてしまう。また、図１９に示すように、吸引口５ａが同様に加工ヘッド３とＸ方向に並び、且つ加工ヘッド３の相対移動方向の上流側に位置している場合には、走査終了直前に実施される数往復分の加工領域Ｒで、加工屑を吸引口５ａの直下まで移動させることができない。
【００６２】
これに対し、吸引口５ａが図２０に示すように加工ヘッド３とＹ方向に並んでいる場合には、Ｙ方向の走査によって生じた新たな加工屑を吸引口５ａの直下まで確実に移動させることができる。なお、図２０のＹ方向の走査において、図中上側から下側に向かう方向の走査時には、加工屑を吸引口５ａの直下から遠ざけてしまう。しかしながら、Ｙ方向に１往復走査される毎のＸ方向のシフト量は、実際には図示の量よりも遙かに少ない。このため、図中下側に向かうＹ方向の走査の際に生じた加工屑については、図中上側に向かうＹ方向の走査の際に吸引口５ａの直下まで移動させることができる。
【００６３】
よって、吸引口５ａの位置については、吸引口５ａを加工ヘッド３と第２番目の走査方向（図示の例ではＹ方向）に並べるように、設定することが望ましい。
【００６４】
以上、各実施形態において、光ファイバ２としてステップインデックス型のものを設けたビーム加工装置について説明したが、内部の光伝送路での屈折や反射によってレーザービームのエネルギー分布を均一化しながらガイドできるものであれば、他の種類の光ファイバを用いてもよい。
【００６５】
また、上記Ｘ−Ｙテーブル７の移動によって透明導電膜１０３に対するレーザービームの走査を行わせているが、絶縁性透明基板１０２や透明導電膜１０３を固定したまま、レーザービームをガルバノミラー等のスキャン機構によって走査させたり、加工ヘッド３の移動によって走査させたりしてもよい。
【００６６】
また、タッチパネルの透明電極形成用の透明導電膜の加工に適用した場合について説明したが、本発明は、タッチパネルに限定されることなく、例えば液晶パネルの透明電極形成用の透明導電膜を加工する場合にも適用することができ、同様な効果が得られるものである。
【００６７】
また、透明導電膜１０３の加工に熱レーザー光源としてのＹＡＧレーザーを用いているが、本発明は、ＣＯ２レーザー等の他の赤外光レーザー、可視光レーザー、上記透明導電膜を主にアブレーションで除去するＫｒＦエキシマレーザー等の紫外光レーザーを用いた場合にも適用が可能である。
【００６８】
また、本発明は、レーザー光以外の光ビームや、荷電粒子ビーム等の他のエネルギービームを用いた場合にも適用が可能である。
【００６９】
【発明の効果】
請求項１、２又は３の発明によれば、より高い吸引能力の吸引力発生装置を設けることなく、加工屑をより確実に吸引除去することができるという優れた効果がある。更には、ビーム照射部の先端と加工対象物表面との間に吸引管を介在させないので、介在させるスペースのないビーム加工装置でも加工屑をより確実に吸引除去することができるという優れた効果もある。
【００７１】
また特に、請求項２の発明によれば、レンズによって集光せしめたレーザービームの照射によって加工対象物を加工することができるという優れた効果がある。また、ビーム照射部内のレンズに加工屑が固着することによって生ずる種々の不具合を解消することができるという優れた効果がある。
【００７３】
また特に、請求項３の発明によれば、フォトリソグラフィー法で用いるフォトレジストの現像液やエッチング液の廃液によって環境を汚すことなく、タッチパネル用基板や液晶パネル用基板を製造することができるという優れた効果がある。また、フォトリソグラフィー法で透明導電膜を加工する場合とは異なり、他品種少量生産といういわゆるオンデマンドの要求に対しても十分に対応することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るビーム加工装置の試作機を示す概略構成図。
【図２】本発明の他の態様に係るビーム加工装置の試作機を示す概略構成図。
【図３】第１実施形態に係るビーム加工装置を示す概略構成図。
【図４】同ビーム加工装置のＸ−Ｙテーブルを絶縁性透明基板とともに示す拡大断面図。
【図５】タッチパネルの拡大断面図。
【図６】（ａ）はタッチパネルの分解斜視図。
（ｂ）は同タッチパネルの平面図。
【図７】同ビーム加工装置の加工ヘッドの先端部分を示す斜視図。
【図８】同先端部分を示す断面図。
【図９】同ビーム加工装置の変形例装置における加工ヘッドの先端部分を示す断面図。
【図１０】他の変形例装置における加工ヘッドの先端部分を示す断面図。
【図１１】第２実施形態に係るビーム加工装置の加工ヘッドの先端部分を示す斜視図。
【図１２】同先端部分を示す断面図。
【図１３】同ビーム加工装置の変形例装置における覆い部材を示す断面図。
【図１４】他の変形例装置における覆い部材を示す断面図。
【図１５】同ビーム加工装置において、透明導電膜に対するビーム加工済みエリアを吸引口に近づける方向のＸ−Ｙテーブルの移動を説明する模式図。
【図１６】同ビーム加工装置において、透明導電膜に対するビーム加工済みエリアを吸引口から遠ざける方向のＸ−Ｙテーブルの移動を説明する模式図。
【図１７】同ビーム加工装置の加工ヘッドの走査軌跡を示す平面図。
【図１８】同ビーム加工装置の吸引口を加工ヘッドとＸ方向に並ばせ、且つ加工ヘッドの相対移動方向の下流側に位置させている状態と、同走査軌跡とを示す平面図。
【図１９】同吸引口を加工ヘッドとＸ方向に並ばせ、且つ加工ヘッドの相対移動方向の上流側に位置させている状態と、同走査軌跡とを示す平面図。
【図２０】同ビーム加工装置の吸引口を加工ヘッドとＹ方向に並ばせた状態、同走査軌跡とを示す平面図。
【図２１】従来のビーム加工装置を示す概略構成図。
【符号の説明】
１      レーザー発生部
２      光ファイバ
３      加工ヘッド（ビーム照射部）
３ａ    レンズ群
３ｂ    ヘッドケース
３ｃ    ビーム出口
４      Ｘ−Ｙテーブル（載置台）
４ａ    凹部
５      吸引ホース（吸引管）
５ａ    吸引口
６      吸引管
６ａ    吸引口
６ｂ    透明部
７      Ｘ−Ｙテーブル
７ａ    リニアモータ
８      覆い部材
８ａ    覆い
８ｂ    貫通開口
９      送気ホース
１０    ＹＡＧレーザー光源部
１０ａ  Ｑスイッチ
１１    制御部
１００  ワーク（加工対象物）
１０１  ガラス基板
１０２  絶縁性透明基板
１０３  透明導電膜
１０４  上タッチパネル基板
１０５  下タッチパネル基板
１０６  スリット
１０７  スリット
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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