(57)【要約】【課題】安価かつ簡易な操作により、加工対象物の熱変形と変色等を防止できるレーザ加工方法、及びレーザ加工装置を提供する。【解決手段】  ガスＧを吸引する吸引台２２と、吸引台２２の上側に配置された多孔性板材２１と、多孔性板材２１の上面に配置された支持板１０と、吸引台２２からガスＧを吸引する吸引機２３と、レーザビーム７を照射するレーザ光学系１〜６と、レーザ光学系１〜６または吸引台２２を駆動することで、レーザビーム７の照射位置を相対移動させる駆動機構９ａ、９ｂと、加工対象物８の加工データから生成する予備加工データに基づいて、加工対象物８の切断線８ａより広い幅で切断線８ａに沿って開口する連続開口部１１を支持板１０に形成するように駆動機構９ａ、９ｂを制御する第１の制御を行う制御部２５とを備えるレーザ加工装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔性板材を介してガスを吸引しつつ、加工データに基づきレーザビームの照射位置を相対移動させて、加工対象物のレーザ加工を行うレーザ加工方法であって、
前記多孔性板材の上面に支持板を配置した状態で、前記加工データから生成する予備加工データに基づいてレーザビームの照射位置を相対移動させることで、前記加工対象物の切断線より広い幅で切断線に沿って開口する連続開口部を前記支持板に形成する予備加工工程と、
前記支持板の上面に前記加工対象物を配置した状態で、前記加工データに基づいてレーザビームの照射位置を相対移動させることで、前記加工対象物をレーザ加工する加工工程と、を含むレーザ加工方法。
【請求項２】
前記支持板が樹脂シートである請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
前記予備加工工程における前記連続開口部の幅が０．２〜７ｍｍである請求項１又は２に記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
前記多孔性板材がハニカム状構造を有する前記請求項１〜３いずれかに記載のレーザ加工方法。
【請求項５】
前記予備加工工程において、前記連続開口部の幅が他の部分より広い加工開始部を前記支持板に形成しておき、前記加工工程における加工を前記加工開始部から開始する請求項１〜４いずれかに記載のレーザ加工方法。
【請求項６】
ガスを吸引する吸引台と、
前記吸引台の上側に配置された多孔性板材と、
前記多孔性板材の上面に配置された支持板と、
前記吸引台からガスを吸引する吸引機と、
レーザビームを照射するレーザ光学系と、
前記レーザ光学系または前記吸引台を駆動することで、レーザビームの照射位置を相対移動させる駆動機構と、
前記加工対象物の加工データから生成する予備加工データに基づいて、前記加工対象物の切断線より広い幅で切断線に沿って開口する連続開口部を前記支持板に形成するように前記駆動機構を制御する第１の制御、および、前記加工データに基づいて、前記加工対象物をレーザ加工するように前記駆動機構を制御する第２の制御を行う制御部と、
を備えるレーザ加工装置。
【請求項７】
前記支持板が樹脂シートである請求項６に記載のレーザ加工装置
【請求項８】
前記制御部における第１の制御は、前記加工対象物の加工データに基づいて前記駆動機構を制御することで、前記連続開口部の幅が他の部分より広い加工開始部を前記支持板に形成する請求項６又は７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、ガスを吸引する吸引台の上側に多孔性板材が配置されたレーザ加工装置を用いるレーザ加工方法、及びレーザ加工装置に関し、レーザによる切断面の平滑性や寸法精度を向上させる技術として有用である。
【背景技術】
【０００２】
ガスを吸引する吸引台の上側に多孔性板材が配置されたレーザ加工装置としては、特許文献１に、ハニカムコアを使用したレーザ加工用の吸着テーブルが開示されている。この公報に開示された吸着テーブルは、ハニカムコアの少なくとも一方の面を、多数の穴の開いた剛性のシートで覆って構成される。
【０００３】
レーザ加工時には、ハニカムコアの一方の面に加工対象物を載置し、他方の面からハニカムコアのセル内を真空吸引することにより、加工対象物が固定され、レーザ加工により発生したダストは、ハニカムコアのセルを通って吸引機に回収される。
【０００４】
また、加工対象物のたわみを少なくするために、ハニカムコアの構造を緻密化して、直接、加工対象物を配置できるようにしたレーザ加工装置も知られている（例えば、特許文献２等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１１７８３６号公報
【特許文献２】特開２００２−２８３０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１や特許文献２のレーザ加工方法では、加工データに基づいて、切断線を移動しつつレーザビームを照射させる際、ハニカムコア等の上面と加工対象物とが接触する場所では、ハニカムコア等との接触による加熱により、加工対象物が熱変形したり、裏面が変色するといった問題が生じる。
【０００７】
このため、ハニカムコア等と加工対象物との間に、切断線に沿って一定幅の溝を形成した支持板を介在させることも考えられるが、その場合、吸引のための開口を設ける必要があるなど、形状が複雑となった。また、溝の代わりに連続開口部を設ける方法も考えられるが、連続開口部の内側が浮島構造となるため、位置合わせ別途が必要になる。いずれにしても、レーザ加工の形状ごとに支持板を作製しておく必要があり、コスト上昇のため実用的な方法とは言い難かった。
【０００８】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、安価かつ簡易な操作により、加工対象物の熱変形と変色等を防止できるレーザ加工方法、及びレーザ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】
【０００９】
上記目的は、以下のような本発明により達成される。
【００１０】
すなわち、本発明のレーザ加工方法は、多孔性板材を介してガスを吸引しつつ、加工データに基づきレーザビームの照射位置を相対移動させて、加工対象物のレーザ加工を行うレーザ加工方法であって、
前記多孔性板材の上面に支持板を配置した状態で、前記加工データから生成する予備加工データに基づいてレーザビームの照射位置を相対移動させることで、前記加工対象物の切断線より広い幅で切断線に沿って開口する連続開口部を前記支持板に形成する予備加工工程と、
前記支持板の上面に前記加工対象物を配置した状態で、前記加工データに基づいてレーザビームの照射位置を相対移動させることで、前記加工対象物をレーザ加工する加工工程と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明のレーザ加工方法によると、予備加工工程により、加工対象物の切断線より広い幅で切断線に沿って開口する連続開口部を支持板に形成するため、レーザ加工の際、その位置で加工対象物が何れの部材とも接触しない。このため、加工対象物の熱変形と変色等を防止できる。また、支持板の連続開口部を介して吸引を行うことができるため、従来と同様にレーザによる切断面の平滑性や寸法精度を向上させることができる。しかも、加工データから生成する予備加工データに基づいてレーザビームの照射位置を相対移動させるという、安価かつ簡易な操作により、連続開口部を形成することができる。しかも、加工対象物の加工データに基づいて連続開口部を形成した後に、支持板の上面に前記加工対象物を配置して加工工程を実施するため、位置合わせ等の必要もない。その結果、安価かつ簡易な操作により、加工対象物の熱変形と変色等を防止できるレーザ加工方法が提供できる。
【００１２】
上記において、前記支持板が樹脂シートであることが好ましい。樹脂シートを用いることで、より安価かつ簡易な操作により、連続開口部を形成することができる。
【００１３】
また、前記予備加工工程における前記連続開口部の幅が０．２〜７ｍｍであることが好ましい。連続開口部の幅がこの範囲であると、吸引を良好に行ないながら、熱変形や変色をより効果的に防止できる。
【００１４】
更に、前記多孔性板材がハニカム状構造を有することが好ましい。ハニカム状構造とすることで、吸引による多孔性板材の変形を抑制しつつ軽量化を図ることができる。
【００１５】
また、前記予備加工工程において、前記連続開口部の幅が他の部分より広い加工開始部を前記支持板に形成しておき、前記加工工程における加工を前記加工開始部から開始することが好ましい。この方法により、加工開始部において連続開口部を介した吸引効果をより向上させることができため、加工開始部における切断面の平滑性や寸法精度をより向上させることができる。
【００１６】
一方、本発明のレーザ加工装置は、ガスを吸引する吸引台と、前記吸引台の上側に配置された多孔性板材と、前記多孔性板材の上面に配置された支持板と、前記吸引台からガスを吸引する吸引機と、レーザビームを照射するレーザ光学系と、前記レーザ光学系または前記吸引台を駆動することで、レーザビームの照射位置を相対移動させる駆動機構と、前記加工対象物の加工データから生成する予備加工データに基づいて、前記加工対象物の切断線より広い幅で切断線に沿って開口する連続開口部を前記支持板に形成するように前記駆動機構を制御する第１の制御、および、前記加工データに基づいて、前記加工対象物をレーザ加工するように前記駆動機構を制御する第２の制御を行う制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明のレーザ加工装置によると、制御部で駆動機構を制御することにより、加工対象物の切断線より広い幅で切断線に沿って開口する連続開口部を支持板に形成するため、レーザ加工の際、その位置で加工対象物が何れの部材とも接触しない。このため、加工対象物の熱変形と変色等を防止できる。また、支持板の連続開口部を介して吸引を行うことができるため、従来と同様にレーザによる切断面の平滑性や寸法精度を向上させることができる。しかも、加工対象物の加工データに基づいて駆動機構を制御するという、安価かつ簡易な操作により、連続開口部を形成することができる。しかも、加工対象物の加工データに基づいて連続開口部を形成した後に、支持板の上面に前記加工対象物を配置してレーザ加工を実施できるため、位置合わせ等の必要もない。その結果、安価かつ簡易な操作により、加工対象物の熱変形と変色等を防止できるレーザ加工装置が提供できる。
【００１８】
上記において、前記支持板が樹脂シートであることが好ましい。樹脂シートを用いることで、より安価かつ簡易な操作により、連続開口部を形成することができる。
【００１９】
また、前記制御部における第１の制御は、前記加工対象物の加工データに基づいて前記駆動機構を制御することで、前記連続開口部の幅が他の部分より広い加工開始部を前記支持板に形成することが好ましい。この制御により、加工開始部において連続開口部を介した吸引効果をより向上させることができため、加工開始部における切断面の平滑性や寸法精度をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のレーザ加工装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明のレーザ加工方法の一例を説明するための工程図である。
【図３】本発明のレーザ加工装置の要部の一例を示す平面図である。
【図４】本発明のレーザ加工装置の要部の他の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（レーザ加工装置）
本発明のレーザ加工装置は、図１に示すように、ガスＧを吸引する吸引台２２と、吸引台２２の上側に配置された多孔性板材２１と、多孔性板材２１の上面に配置された支持板１０と、吸引台２２からガスＧを吸引する吸引機２３とを備えている。
【００２２】
吸引台２２は、駆動機構９ｂを備え、駆動機構９ｂによりＸＹ面に平行な方向に移動させることができる。吸引台２２は、吸引孔２２ａを有するベースプレートを有している。ベースプレートの上には、必要に応じて中板が設けられ、その上に多孔性板材２１が載置されている。
【００２３】
多孔性板材２１としては、ハニカム状構造を有するハニカムコアの他、四角形、三角形などのセルを有するセル構造体などが挙げられる。本発明では、支持板１０を利用するため、従来のハニカムコアに比べて開口率のより小さいもの（パンチングメタル等の多孔板など）も使用することができる。
【００２４】
吸引台２２のサイドガイドは多孔性板材２１の側面に接し、そのＸＹ面内方向の位置を拘束している。中板、サイドガイド等は、ベースプレートに固定されているが、一体成形されていてもよい。
【００２５】
ベースプレートの上面の縁近傍を除く領域には、長方形状の凹部が形成され、その底面に、ベースプレートを貫通する吸引孔２２ａが形成されている。吸引孔２２ａは、複数設けてもよい。吸引台２２に形成された吸引孔２２ａには、吸引機２３の吸引ダクト２４が連結されている。吸引台２２の構造は、多孔性板材２１を介して、吸引を行うことができれば、いずれの構造でもよい。
【００２６】
中板を設ける場合、中板には、例えばＸ軸に平行に配置された細長い開口部が設けられている。中板をベースプレートの上に配置した状態で、中板の開口部の各々が、ベースプレートの凹部内を経由して、ベースプレートの吸引孔２２ａに連通する。
【００２７】
例えば、ハニカムコアは、その厚さ方向に平行に配置された金属箔で構成されており、金属箔により複数のセル（六角形の空孔）が画定されている。金属箔の厚さは例えば０．０１〜０．１ｍｍである。セルは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に周期的に配列しており、セルの各々の形状は、六角形の形状を有する。例えば、セルの各々のＹ軸方向の長さは２〜２０ｍｍであり、Ｘ軸方向の幅は２〜２０ｍｍである。なお、多孔性板材２１の厚みは１〜２０ｍｍである。
【００２８】
多孔性板材２１の上面には、支持板１０が配置される。多孔性板材２１と支持板１０とは、別体でもよいが、両者の位置ずれを防止し、ハンドリング性を高める観点から、一体化されていることが好ましい。一体化は、エポキシ接着剤による接着、支持板１０の熱融着、プレス熱融着、その他の接合方法などにより行うことができる。
【００２９】
支持板１０としては、樹脂シート、紙、ガラス板などが使用可能であるが、前述した理由から、樹脂シートであることが好ましい。樹脂シートの中でも、（メタ）アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂などが好ましい。
【００３０】
支持板１０の厚みとしては、１〜１５ｍｍが好ましく、３〜１０ｍｍがより好ましい。支持板１０の大きさとしては、加工対象物８をレーザ加工する際の切断線の領域より大きければよいが、吸引の効率を高める観点から、多孔性板材２１と同等の大きさが好ましい。
【００３１】
本発明のレーザ加工装置は、図１に示すように、レーザビーム７を照射するレーザ光学系１〜６と、レーザ光学系１〜６または吸引台２２を駆動することで、レーザビーム７の照射位置を相対移動させる駆動機構９ａ、９ｂと、を備えている。
【００３２】
レーザ光学系１〜６において、レーザ光源１がパルスレーザビームを出射する。レーザ光源１は、例えば炭酸ガスレーザ発振器（発振波長９．１〜１０．８μｍ）、やＹＡＧレーザ発振器（発振波長１．０６３μｍ）、グリーンレーザ（発振波長０．５３２μｍ）である。レーザ光源１から出射したパルスレーザビームが、リレーレンズ２、折返しミラー３、マスク４、ガルバノミラー５、ｆθレンズ６を介して、支持板１０に載置された加工対象物８に照射される。
【００３３】
マスク４は、レーザビームのビーム断面を整形する。ガルバノミラー５は、駆動機構９ａによりレーザビームの進行方向を２次元方向に移動させることができる。ｆθレンズ６は、レーザビームを加工対象物８の表面上に集光させる。これにより、レーザビームの集光点に穴を形成することができる。
【００３４】
本発明のレーザ加工装置は、更に制御部２５を備えている。図２（ａ）〜（ｂ）に示すように、制御部２５は、加工対象物８の加工データから生成する予備加工データに基づいて、加工対象物８の切断線８ａより広い幅で切断線８ａに沿って開口する連続開口部１１を支持板１０に形成するように駆動機構９ａ、９ｂを制御する第１の制御を行う。その際、ガルバノミラー５の駆動機構９ａおよび吸引台２２の駆動機構９ｂの両者又は何れか一方を制御すればよいが、切断面の均一性を良好にする観点から、少なくとも吸引台２２の駆動機構９ｂを制御することが好ましい。なお、レーザ光源１の起動・停止も、制御部２５で行うことができる。
【００３５】
連続開口部１１の幅Ｗ１は、加工対象物８の切断線８ａ（幅０．１〜０．０５ｍｍ）より広い幅であればよいが、吸引を良好に行ないながら、加工対象物８の熱変形や変色をより効果的に防止する観点から、０．２〜１０ｍｍであることが好ましく、１〜７ｍｍであることがより好ましく、２〜５ｍｍであることが更に好ましい。なお、連続開口部１１の幅Ｗ１は、一定であってもよいが、変化していてもよい。つまり、連続開口部１１の壁面は、平面視において、直線であっても曲線であってもよい。
【００３６】
連続開口部１１を支持板１０に形成する際には、加工対象物８の切断線８ａに沿ってその両側にレーザビーム７を各々照射する方法でよく、連続開口部１１の形成領域の全面に対して、レーザビーム７を照射する方法でもよい。両側にレーザビーム７を各々照射する場合、その間の領域に残存する支持板１０は、レーザ加工前に除去される。このため、少なくとも、連続開口部１１の形成領域については、支持板１０と多孔性板材２１とが一体化していないことが好ましい。
【００３７】
前者の方法を採用する場合、加工対象物８の加工データから生成する予備加工データとしては、例えば加工対象物８の切断線８ａに平行な一定間隔を有する２本の切断線に相当する予備加工データが利用される。後者の方法を採用する場合、例えば加工対象物８の切断線８ａに平行で一定のピッチで間隔の異なる多数の切断線に相当する予備加工データ（平行動タイプ）や、加工対象物８の切断線８ａに垂直な一定幅の往復運動に相当する切断線に相当する予備加工データ（往復動タイプ）が利用される。
【００３８】
また、図２（ｃ）〜（ｄ）に示すように、制御部２５は、加工データに基づいて、加工対象物８をレーザ加工するように駆動機構９ａ、９ｂを制御する第２の制御を行う。この制御においても、ガルバノミラー５の駆動機構９ａおよび吸引台２２の駆動機構９ｂの両者又は何れか一方を制御すればよいが、切断面の均一性を良好にする観点から、少なくとも吸引台２２の駆動機構９ｂを制御することが好ましい。
【００３９】
このような制御は、加工対象物８をレーザ加工する際に通常利用される加工データに基づいて、レーザビーム７の照射位置を相対移動させるものである。具体的には、加工対象物８の切断線８ａに対応して、駆動機構９ｂにより、吸引台２２をＸＹ面で移動させたり、駆動機構９ａにより、ガルバノミラー５を駆動してその角度や位置を調整するものである。両者で駆動を行う場合には、演算処理により、それぞれの駆動機構９ａ、９ｂを駆動させるための二次データが生成される。
【００４０】
両者で駆動を行う場合、ガルバノミラー５の駆動機構９ａでは、１０ｍｍ×１０ｍｍ〜５０ｍｍ×５０ｍｍの照射位置の移動が適しており、これより大きい移動は、駆動機構９ｂによる吸引台２２の駆動が適している。
なお、制御部２５としては、専用のワークステーションにレーザ加工用のソフトウエアを備えたものや、パーソナルコンピュータにレーザ加工用のソフトウエアをインストールし、専用のインターフェースを介して駆動機構９ａ、９ｂに接続したものなどが挙げられる。また、加工データは、当該ソフトウエア上で作成されたり、当該ソフトウエアに読み込まれて、利用される。
【００４１】
（レーザ加工方法）
本発明のレーザ加工方法は、以上のような本発明のレーザ加工装置を用いて、好適に実施することができる。即ち、本発明のレーザ加工方法は、図１〜３に示すように、多孔性板材２１を介してガスＧを吸引しつつ、加工データに基づきレーザビーム７の照射位置を相対移動させて、加工対象物８のレーザ加工を行うレーザ加工方法である。
【００４２】
本発明のレーザ加工方法は、図２（ａ）〜（ｂ）に示すように、多孔性板材２１の上面に支持板１０を配置した状態で、加工データから生成する予備加工データに基づいてレーザビーム７の照射位置を相対移動させることで、加工対象物８の切断線８ａより広い幅で切断線８ａに沿って開口する連続開口部１１を支持板１０に形成する予備加工工程を有している。
【００４３】
この予備加工工程によって、図３に示すように、加工対象物８の切断線８ａが形成される形成位置に沿って、加工対象物８の切断線８ａより広い幅で切断線８ａに沿って開口する連続開口部１１が、支持板１０に予め形成される。
【００４４】
本発明のレーザ加工方法は、図２（ｃ）〜（ｄ）に示すように、次いで、支持板１０の上面に加工対象物８を配置した状態で、加工データに基づいてレーザビーム７の照射位置を相対移動させることで、加工対象物８をレーザ加工する加工工程を含む。その際、加工対象物８は、支持板１０の連続開口部１１を介する吸引機２３による吸引により、支持板１０に吸着固定される。
【００４５】
レーザ加工は、加工開始８ｂから開始されるが、切断が開始されると、その部分から外気が吸引され始め、支持板１０の連続開口部１１、多孔性板材２１、吸引台２２の吸引孔２２ａ、吸引ダクト２４を介して、吸引機２３により、発生したガスやダストを吸引することができる。レーザ加工中においても、切断線８ａから外気が吸引され、吸引機２３により、発生したガスやダストを吸引することができる。
【００４６】
なお、予備加工工程と加工工程とでは、支持板１０の厚みに相当する分だけ、レーザ照射の焦点高さが異なる。このため、焦点高さを変えることが有効であり、例えば、ｆθレンズ６の高さ制御や、スポット径をデフォーカスすることにより、これを行うことが可能である。
【００４７】
加工対象物８としては、偏光板、位相差板などの樹脂シート、セラミックシート、金属シート、回路基板、ガラスなどが挙げられる。
【００４８】
レーザ加工の形状は、四角形、三角形、円形などの形状以外に、異形化した形状パターンなどにも適用可能である。本発明は、複雑な形状の場合に特に有効である。
【００４９】
（他の実施形態）
（１）前述の実施形態では、支持板に一定幅の連続開口部を形成する例を示したが、本発明では、支持板に異なる幅の連続開口部を形成することも可能である。特に、図４に示すように、予備加工工程において、連続開口部１１の幅が他の部分１１ｂより広い加工開始部１１ａを支持板１０に形成しておくことが好ましい。その場合、加工工程におけるレーザ加工を加工開始部１１ａから開始することが好ましい。
【００５０】
このような予備加工工程は、制御部２５における第１の制御として、加工対象物８の加工データに基づいて駆動機構９ａ、９ｂを制御することで、連続開口部１１の幅が他の部分１１ｂより広い加工開始部１１ａを支持板に形成する制御を行うことが可能となる。加工開始部１１ａの幅Ｗ２としては、他の部分１１ｂの幅Ｗ１より、１〜５ｍｍ程度大きい幅が設定可能である。また、加工開始部１１ａの切断線８ａに沿った長さとしては、２〜２０ｍｍが好ましく、５〜１０ｍｍがより好ましい。
【００５１】
（２）前述の実施形態では、予備加工工程と加工工程とを連続して行う例を示したが、両者の工程を別々に行うことも可能である。例えば、予備加工工程によって異なる加工パターンの連続開口部１１を形成した支持板１０を複数種類制作しておき、１つの支持板１０を用いて、複数の加工対象物８をレーザ加工してもよい。その場合、ハンドリング性の観点から、多孔性板材２１と支持板１０とが一体化されていることが好ましい。
【００５２】
（３）前述の実施形態では、駆動機構９ａにより、ガルバノミラー５を駆動してその角度を調整することで、レーザ光学系を駆動して、レーザビーム７の照射位置を相対移動させる例を示したが、ガルバノミラー５自体の位置を移動させたり、その他のレーザ光学系を駆動して、レーザビーム７の照射位置を相対移動させてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１      レーザ光源
２      リレーレンズ
３      折返しミラー
４      マスク
５      ガルバノミラー
６      ｆθレンズ
７      レーザビーム
８      加工対象物
９ａ、９ｂ    駆動機構
１０    支持板
１１    連続開口部
２１    多孔性板材
２２    吸引台
２３    吸引機
２５    制御部
【図１】
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【図２】
2016203244.tif 000004
【図３】
2016203244.tif 000005
【図４】
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