(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーム源から出射されたパルスレーザービームを加工対象物に照射することで、該加工対象物を加工するビーム加工方法において、
同じ加工処理を施すときに必要となる単位面積当たりのエネルギー量が互いに異なる複数種の加工対象物に、同一のビーム源から出射されたレーザービームをそれぞれ照射するときの各スポット径を、その加工対象物の種類に応じて変更するための変更処理を行うものであって、
同一のビーム源から出射されたレーザービームに対して直交する方向に移動可能なミラー載置台を移動させることにより、該ミラー載置台に固定された２つの反射ミラーのいずれか一方を該レーザービームの光路上に移動させ、あるいは、該光路上から該２つの反射ミラーを退避させることで、該レーザービームの光路を切り換え、該レーザービームを各スポット径にそれぞれ対応した複数のビーム照射手段のうちのいずれかに案内することによって、上記変更処理を行うことを特徴とするビーム加工方法。
【請求項２】
請求項１のビーム加工方法において、
上記複数種の加工対象物は、絶縁性基体上に導電膜が形成されたものであって、該絶縁性基体と導電膜との間の付着強度が互いに異なるものであり、
上記複数種の加工対象物について、上記レーザービームの照射により絶縁性基体上の導電膜を除去する加工処理を行うことを特徴とするビーム加工方法。
【請求項３】
パルスレーザービームを出射するビーム源を備え、
上記ビーム源から出射されたレーザービームを加工対象物に照射することで、該加工対象物を加工するビーム加工装置において、
同一のビーム源から出射されたレーザービームを、互いに異なるスポット径で加工対象物に対して照射するための複数のビーム照射手段と、
同一のビーム源から出射されたレーザービームが、上記複数のビーム照射手段のうちのいずれかに案内されるように、該レーザービームの光路を切り換える光路切換手段とを有し、
上記光路切換手段は、同一のビーム源から出射されたレーザービームに対して直交する方向に移動可能なミラー載置台と、該レーザービームを互いに異なる方向へそれぞれ案内するための該ミラー載置台に固定された２つの反射ミラーと、該ミラー載置台を移動させるための載置台駆動部とを有し、該載置台駆動部で該ミラー載置台を移動させることにより、該レーザービームの光路上に該２つの反射ミラーのいずれか一方を移動させ、あるいは、該光路上から該２つの反射ミラーを退避させることで、該レーザービームの光路を３方向に切り換えるものであることを特徴とするビーム加工装置。
【請求項４】
請求項３のビーム加工装置において、
上記複数のビーム照射手段は、
同一のビーム源から出射されたレーザービームを、互いに異なるスポット径にそれぞれ対応する光伝送路を通じて伝送するビーム伝送部と、
上記ビーム伝送部により伝送されたレーザービームを加工対象物に照射するビーム照射部とを有していることを特徴とするビーム加工装置。
【請求項５】
請求項４のビーム加工装置において、
上記ビーム伝送部は、上記スポット径に対応するコア径をもつ光ファイバを有することを特徴とするビーム加工装置。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれか１項に記載のビーム加工装置において、
上記ビーム源から出射されたレーザービームの出力を測定するビーム出力測定手段を備えており、
上記光路切換手段は、レーザービームの出力を測定するとき、上記ビーム源から出射されたレーザービームが、上記ビーム出力測定手段に案内されるように、該レーザービームの光路を切り換え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、レーザービーム等のエネルギービームを用いて、加工対象物を加工するビーム加工方法及びビーム加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のビーム加工装置としては、Ｑスイッチを有するＹＡＧレーザ装置から出射されるパルス状のレーザービーム（エネルギービーム）を、例えば絶縁性基体上に透明導電膜が形成された加工対象物に照射し、その透明導電膜を絶縁性基体上から除去して、絶縁性基体上に所定の電極パターンを形成するものが知られている。このようにして加工される加工対象物としては、ガラス板や絶縁性フィルムなどの絶縁性基体上に、ＩＴＯ（インジウム酸化スズ）等の透明導電膜を蒸着させたものがある。このような加工対象物を加工する場合、各加工対象物は、その絶縁性基体の違いにより、レーザービームによる加工を適正に行うために必要なエネルギーが異なるため、それぞれ別個のビーム加工装置を使用していた。
【０００３】
具体的に説明すると、絶縁性基体と透明導電膜との間の付着強度が強いほど、レーザービームの照射により透明導電膜を絶縁性基体上から完全に除去するのに高いエネルギーが必要となる。一般に、ガラス板と透明導電膜との間の付着強度は、絶縁性フィルムと透明導電膜との間の付着強度よりも強いので、絶縁性フィルムに透明導電膜を蒸着させた加工対象物に適した比較的出力の小さいビーム源を備えたビーム加工装置では、ガラス板から透明導電膜を完全に除去することができない。一方、ガラス板に透明導電膜を蒸着させた加工対象物に適した比較的出力の大きいビーム源を備えたビーム加工装置を用いた場合、絶縁性フィルムから透明導電膜を完全に除去することはできるが、絶縁性フィルムへのダメージが発生する。よって、従来では、レーザービームによる加工を適正に行うためには、その絶縁性基体の違いに応じて、各加工対象物を適切に加工できる出力のレーザービームを出射するビーム源を備えたビーム加工装置を個別に使用して加工を行う必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、このように絶縁性基体の違いに応じてそれぞれ別個のビーム加工装置を使用していたので、コストが高くなり、複数台分の設置スペースを要するという不具合が生じていた。このため、絶縁性フィルム上に透明導電膜が形成された加工対象物に対する加工と、ガラス板上に透明導電膜が形成された加工対象物の加工とを、１つの装置で行うことができるビーム加工装置が望まれている。この要望に応える方法として、１つのビーム加工装置に各加工対象物に適したビーム源を設置し、各ビーム源からのレーザービームを共通の又は別個の出射光学系に案内して加工対象物を加工することも考えられる。しかし、この方法では、複数のビーム源を必要とするため部品等のコストが高く、あまり望ましくない。よって、実用的には、１つのビーム源からのレーザービームを用いて各加工対象物を好適に加工できるビーム加工装置が望まれる。
尚、このような要望は、絶縁性基体の種類が互いに異なる複数の加工対象物を加工する場合に限らず、エネルギービームによる加工を適正に行うのに必要な単位面積当たりのエネルギー量（以下、適宜「エネルギー密度」という。）が互いに異なる複数の加工対象物を加工する場合にも同様に生じ得るものである。
【０００５】
そこで、本発明者は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなる絶縁性フィルム上にＩＴＯ膜が形成された加工対象物（以下、「ＩＴＯコートフィルム」という。）と、ガラス板上にＩＴＯ膜が形成された加工対象物（以下、「ＩＴＯコートガラス」という。）に対して、定格出力（最大出力）が１００Ｗのレーザ装置（以下、「低出力器」という。）、３００Ｗのレーザ装置（以下、「中出力器」という。）及び６００Ｗのレーザ装置（以下、「高出力器」という。）を用いて、ＩＴＯ膜を格子状に除去する加工処理の実験を行った。この実験では、各レーザ装置に供給する電流を１Ａ単位で変化させて各加工対象物に照射されるレーザービームの出力値（以下、「レーザ出力値」という。）を変化させたときの加工品質の評価を行った。具体的には、レーザービームで除去しないＩＴＯ膜部分間の絶縁状態をテスタにより測定して完全に絶縁されているかを確認する評価と、レーザービームによる加工部分の外観評価を行った。尚、本実験で使用した各レーザ装置は、パルス状のレーザービームを出射するものであり、そのスペックは下記の表１に示すとおりである。
【０００６】
【表１】
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【０００７】
図６及び図７は、３つのレーザ装置から照射されるレーザービームの電流値に対する１パルス当たりのレーザ出力値を示すグラフである。
図６には、ＩＴＯコートフィルムを適切に加工できた加工可能領域及び適切に加工できなかった加工不可領域と、外観評価において絶縁性基体に焼け現象が生じた焼け現象発生領域とが示されている。図示のように、ＩＴＯコートフィルムに対しては、レーザ出力値が７ｍＪ以上であれば完全な絶縁状態となる絶縁加工を施すことができるが、レーザ出力値が３０ｍＪを超えると、レーザービームによりＩＴＯ膜が除去された加工ライン及びその加工ラインの交点に絶縁性フィルムの焼けが観測された。この焼け現象は、絶縁性フィルムに過剰なエネルギーが供給されたことが原因であると考えられる。また、本実験では、高出力器から出射されるレーザービームのパルス幅は、低出力器及び中出力器よりも１００ｎｍ程度長いため、パルス幅が長い分だけ高出力器からのレーザービームの絶縁性フィルムへの入熱時間も長い。よって、単にレーザ出力値が大きいだけでなくパルス幅も長い分、高出力器を用いた加工時に焼け現象が生じたものと考えられる。
【０００８】
また、図７には、ＩＴＯコートガラスを適切に加工できた加工可能領域と適切に加工できなかった加工不可領域とが示されている。図示のように、ＩＴＯコートガラスに対しては、レーザ出力値が３０ｍＪ以上であれば完全な絶縁状態になる絶縁加工を施すことができるが、レーザ出力値が３０ｍＪよりも低いと、完全な絶縁状態にできなかった。
【０００９】
以上の実験結果から、１つのビーム源からのレーザービームを用いて各加工対象物を好適に加工する方法を検討する。
共通のビーム源として高出力器を用いる場合、ＩＴＯコートガラスに対する加工には問題ないが、ＩＴＯコートフィルムに対する加工時には焼け現象が生じる問題があるので、この問題を解決する方策が必要となる。その方策としては、第１に、ＩＴＯコートフィルムに対する加工時にレーザ出力減衰器等を用いてレーザ出力値を落とす方策が考えらる。しかし、この場合には、加工対象物に供給されるエネルギー量を減少できても、そのパルス幅は低出力器や中出力器よりも長いままなので、焼け現象を完全に回避することができないおそれがある。また、レーザービームのパルス幅は、高出力器自体がもつ固有パラメータであるので変更するのは困難である。更に、図６や図７に示すように、高出力器では、低出力器や中出力器よりも、電流値に対するレーザ出力値の変化率が大きい。このため、共通のビーム源として高出力器を用いる場合、加工可能領域が狭い加工対象物を加工するときには、加工条件の設定がシビアになり、低出力器や中出力器よりも条件の最適化が難しい。
【００１０】
このような考察から、本発明者は、共通のビーム源として、ＩＴＯコートフィルムの加工に適している低出力器又は中出力器を用いるのが好ましいと考えられる。しかし、共通のビーム源として低出力器又は中出力器を用いる場合、ＩＴＯコートフィルムに対する加工には問題ないが、ＩＴＯコートガラスに対する加工時には完全な絶縁加工ができない問題があるので、この問題を解決する方策が必要となる。
【００１１】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、エネルギービームによる加工を適正に行うのに必要なエネルギー密度が互いに異なる複数の加工対象物を、１つのビーム源からのレーザービームで適切に加工することが可能なビーム加工方法及びビーム加工装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、ビーム源から出射されたパルスレーザービームを加工対象物に照射することで、該加工対象物を加工するビーム加工方法において、同じ加工処理を施すときに必要となる単位面積当たりのエネルギー量が互いに異なる複数種の加工対象物に、同一のビーム源から出射されたレーザービームをそれぞれ照射するときの各スポット径を、その加工対象物の種類に応じて変更するための変更処理を行うものであって、同一のビーム源から出射されたレーザービームに対して直交する方向に移動可能なミラー載置台を移動させることにより、該ミラー載置台に固定された２つの反射ミラーのいずれか一方を該レーザービームの光路上に移動させ、あるいは、該光路上から該２つの反射ミラーを退避させることで、該レーザービームの光路を切り換え、該レーザービームを各スポット径にそれぞれ対応した複数のビーム照射手段のうちのいずれかに案内することによって、上記変更処理を行うことを特徴とするものである。
このビーム加工方法においては、同じ加工処理を施すときに必要となる単位面積当たりのエネルギー量（エネルギー密度）が互いに異なる複数種の加工対象物に、同一のビーム源から出射されたレーザービームをそれぞれ照射するときの各スポット径を、その加工対象物の種類に応じて変更する。レーザービームにより加工対象物に供給される単位面積当たりのエネルギー量は、加工対象物に照射されるレーザービームのスポット径の２乗に反比例するので、例えば、スポット径を１／２にすると、エネルギー密度は４倍になる。よって、本ビーム加工方法によれば、例えば、複数の加工対象物のうち必要なエネルギー密度が低い方に適したビーム源を共通のビーム源として用いる場合、必要なエネルギー密度が高い加工対象物を加工するときに、レーザービームのスポット径を小さくすれば、必要なエネルギー密度が高い加工対象物に対しても、加工処理を施すことができるようになる。逆に、例えば、複数の加工対象物のうち必要なエネルギー密度が高い方に適したビーム源を共通のビーム源として用いてもよく、この場合、必要なエネルギー密度が低い加工対象物を加工するときに、レーザービームのスポット径を大きくすれば、必要なエネルギー密度が低い加工対象物に対しても、焼け現象等の不具合を発生させずに加工処理を施すことができるようになる。レーザービームのスポット径を変更する方法としては、ビーム源から出射されたレーザービームの出射光学系における結像倍率を変化させたり、レーザービームのビーム出射部に用いられる光ファイバのコア径を変化させたりするなど、種々の方法を利用することができる。
尚、共通のビーム源としては、複数の加工対象物のうち必要なエネルギー密度が低い方に適したビーム源を用いる方が好ましい。その理由は、出力の小さいビーム源を用いることができるので、出力が大きいビーム源よりも部品等のコストを抑えることができる点にある。また、必要なエネルギー密度が高い方に適したビーム源を用いると、必要なエネルギー密度が低い加工対象物を加工するときにスポット径を大きくする必要があるため、加工面積が広くなり、微細な加工処理を施すことが困難となる。しかし、必要なエネルギー密度が低い方に適したビーム源を用いれば、必要なエネルギー密度が高い加工対象物を加工するときのスポット径が小さくなるので、加工面積が狭くなり、微細な加工処理を施すことができる。このとき、必要なエネルギー密度が高い加工対象物を広い加工面積で加工したい場合には、レーザービームによる照射を繰り返せばよい。
【００１３】
また、請求項２の発明は、請求項１のビーム加工方法において、上記複数種の加工対象物は、絶縁性基体上に導電膜が形成されたものであって、該絶縁性基体と導電膜との間の付着強度が互いに異なるものであり、上記複数種の加工対象物について、上記レーザービームの照射により絶縁性基体上の導電膜を除去する加工処理を行うことを特徴とするものである。
このビーム加工方法においては、絶縁性基体上に導電膜が形成され、その絶縁性基体と導電膜との間の付着強度が互いに異なる複数種の加工対象物に、ビーム源からのレーザービームを照射して、絶縁性基体上の導電膜を除去する加工処理を行う。このような加工対象物に対する加工では、導電膜の加工状態だけでなく絶縁性基体への影響も考慮する必要があるので、共通のビーム源を用いた加工処理が困難であった。よって、共通のビーム源を用いて、加工対象物の種類に応じたエネルギー密度で加工処理を行うことができるという本発明の効果による利益は大きいものとなる。
【００１４】
また、請求項３の発明は、パルスレーザービームを出射するビーム源を備え、上記ビーム源から出射されたレーザービームを加工対象物に照射することで、該加工対象物を加工するビーム加工装置において、同一のビーム源から出射されたレーザービームを、互いに異なるスポット径で加工対象物に対して照射するための複数のビーム照射手段と、同一のビーム源から出射されたレーザービームが、上記複数のビーム照射手段のうちのいずれかに案内されるように、該レーザービームの光路を切り換える光路切換手段とを有し、上記光路切換手段は、同一のビーム源から出射されたレーザービームに対して直交する方向に移動可能なミラー載置台と、該レーザービームを互いに異なる方向へそれぞれ案内するための該ミラー載置台に固定された２つの反射ミラーと、該ミラー載置台を移動させるための載置台駆動部とを有し、該載置台駆動部で該ミラー載置台を移動させることにより、該レーザービームの光路上に該２つの反射ミラーのいずれか一方を移動させ、あるいは、該光路上から該２つの反射ミラーを退避させることで、該レーザービームの光路を３方向に切り換えるものであることを特徴とするものである。
このビーム加工装置においては、光路切換手段により同一のビーム源から出射されたレーザービームの光路を切り換えることで、複数のビーム照射手段により、そのレーザービームを互いに異なるスポット径で加工対象物に対して照射することができる。よって、例えば、加工が予定されている複数の加工対象物の加工に最適なエネルギー密度を得ることができるスポット径でそれぞれ照射できる複数のビーム照射手段を用意しておけば、請求項１のビーム加工方法と同様に、加工される加工対象物の種類に応じて適切なエネルギー密度での加工が可能となる。尚、光路切換手段としては、固定されたビーム源からのレーザービームを各ビーム照射手段が設置されている方向にそれぞれ反射させてに案内する反射ミラーや、ビーム源の出射方向を各ビーム照射手段が設置されている方向に切り換えるビーム源移動手段などを用いることができる。
【００１５】
また、請求項４の発明は、請求項３のビーム加工装置において、上記複数のビーム照射手段は、同一のビーム源から出射されたレーザービームを、互いに異なるスポット径にそれぞれ対応する光伝送路を通じて伝送するビーム伝送部と、上記ビーム伝送部により伝送されたレーザービームを加工対象物に照射するビーム照射部とを有していることを特徴とするものである。
このビーム加工装置においては、ビーム源からのレーザービームを、上記光路切換手段により、互いに異なるスポット径にそれぞれ対応する光伝送路を通じて伝送する複数のビーム伝送部のいずれかに案内し、そのビーム伝送部により伝送されたレーザービームをビーム照射部から加工対象物に照射する。ビーム伝送部の構成としては、例えば、互いに異なるスポット径をそれぞれ得るためにレーザービームを結像する１又は２以上の結像レンズが設置された光伝送路を有するものや、互いに異なるスポット径に対応するコア径をもつ光ファイバで形成される光伝送路を有するものなどが挙げられる。また、ビーム照射部は、ビーム伝送部ごとにそれぞれ設けられるものでも、複数のビーム伝送部で共通に使用されるものでもよい。
【００１６】
また、請求項５の発明は、請求項４のビーム加工装置において、上記ビーム伝送部は、上記スポット径に対応するコア径をもつ光ファイバを有することを特徴とするものである。
互いに異なるスポット径を得る方法としては、結像レンズにより結像倍率を変化させる方法が考えられるが、この方法では、結像レンズが比較的高価であるとともに、所望のスポット径を得るのが困難であるという不具合がある。そこで、本ビーム加工装置においては、結像レンズよりも比較的安価な光ファイバを有するビーム伝送部を用い、そのコア径により所望のスポット径に対応したレーザービームを得ている。よって、結像レンズを用いる場合に比べて安価かつ容易に所望のスポット径を得ることが可能となる。尚、光ファイバのコア径が最終的なスポット径と同じである必要はない。
【００１７】
また、請求項６の発明は、請求項３乃至５のいずれか１項に記載のビーム加工装置において、上記ビーム源から出射されたレーザービームの出力を測定するビーム出力測定手段を備えており、上記光路切換手段は、レーザービームの出力を測定するとき、上記ビーム源から出射されたレーザービームが、上記ビーム出力測定手段に案内されるように、該レーザービームの光路を切り換えることを特徴とするものである。
このビーム加工装置は、ビーム源から出射されたレーザービームの出力を測定するビーム出力測定手段を備えているので、その測定結果に応じてビーム源の出力値を適宜調節したり、ビーム源等のメンテナンス時期を把握したりすることが可能となる。ここで、本ビーム加工装置では、上記光路切換手段により、ビーム源から出射されたレーザービームを、ビーム照射手段だけでなく、ビーム出力測定手段にも案内することができる。よって、レーザービームの出力を測定するときには、ビーム源からのレーザービームを光路切換手段によりビーム出力測定手段に案内すれば、ビーム源の出力を測定することができる。このような構成により、オペレータが手作業でビーム源の出力部にパワーメータ等の測定器を置き、ビーム源の出力を測定するような煩雑な作業を行う必要がなくなる。
【００１８】
【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基体である絶縁性透明基板上に形成された電極膜である透明電極膜の一部を、スリット状に除去して透明電極を形成する透明電極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。
【００１９】
図２は、本実施形態に係るビーム加工装置の概略構成図である。本ビーム加工装置は、パルス状のエネルギービームとしてのパルスレーザ光を繰り返し出射するビーム源としてのＹＡＧレーザ装置１と、ＹＡＧレーザ装置１から出射されたパルスレーザ光を加工対象物に案内して照射する複数のビーム照射手段２ａ，２ｂと、ＹＡＧレーザ装置１から出射されたパルスレーザ光を、加工対象物の種類に応じて適したビーム照射手段に案内するために、そのパルスレーザ光の光路を切り換える光路切換手段としての光路切換器７と、加工対象物と加工対象物に対するエネルギービームの照射ポイントとを相対移動させる相対移動手段としてのＸＹテーブル５と、加工制御データに基づいてＹＡＧレーザ装置１、ＸＹテーブル５及び光路切換器７を制御する制御手段しての制御システム６とを備えている。本ビーム加工装置では、光路切換器７と複数のビーム照射手段２ａ，２ｂにより、スポット径変更手段が構成されている。
【００２０】
上記ＹＡＧレーザ装置１は、ＹＡＧロッド１０１ａ、Ｑスイッチ１０１ｂ、励起光源としてのランプ１０１ｃ、ミラー１０１ｄ，１０１ｅ等を内蔵したレーザヘッド１０１と、Ｑスイッチ１０１ｂを駆動するＱスイッチ駆動部１０２と、レーザヘッド１０１のランプ１０１ｃに電流（以下「ランプ電流」という。）を供給するレーザ電源１０３とを有している。上記Ｑスイッチ駆動部１０２は、制御システム６から送られてきたレーザ制御信号に基づいて、レーザヘッド１０１内のＱスイッチ１０１ｂを駆動する。Ｑスイッチ１０１ｂをオンすると、レーザヘッド１０１から近赤外光（波長λ＝１０６４ｎｍ）からなるパルスレーザ光が出射される。上記Ｑスイッチ駆動部１０２に入力するパルス状のレーザ制御信号の繰り返し周波数は２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ（周期＝５０ｍｓｅｃ〜０．０５ｍｓｅｃ）の範囲で変化させることができ、また、上記レーザ制御信号のパルス幅は８０〜５００ｎｓｅｃの範囲で変化させることができる。このＱスイッチ駆動部１０２でレーザヘッド１０１内のＱスイッチ１０１ｂを駆動することにより、上記繰り返し周波数が１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの範囲内で、レーザヘッド１０１からパルスレーザ光を出射することができる。
【００２１】
上記レーザヘッド１０１内のＹＡＧロッド１０１ａは、希土類元素のＮｄ（ネオジウム）をドープしたＹＡＧ（イットリウム、アルミニウム、ガーネット）結晶であり、励起光源としてのランプ１０１ｃで励起される。励起光源としては、ランプのほか半導体レーザなどを使用することもできる。ＹＡＧロッド１０１ａは、希土類元素のＮｄ（ネオジウム）をドープしたＹＡＧ（イットリウム、アルミニウム、ガーネット）結晶であり、ランプ１０１ｃはレーザ電源１０３からランプ電流Ｉdが供給されることにより点灯する。このレーザ電源１０３からランプ１０１ｃに供給されるランプ電流Ｉdは、制御システム６からレーザ電源１０３に送られてくる制御指令に基づいて変更することができ、これにより、ＹＡＧレーザ装置１から出射されるパルスレーザ光の出力を変更することができる。
【００２２】
上記ビーム照射手段２は、パルスレーザ光をガイドするビーム伝送部としてのステップインデックス型の光ファイバ２０１と、光ファイバ２０１でガイドされてきたパルスレーザ光を結像して加工対象物に照射するビーム照射部としてのレーザ照射ヘッド２０２とを用いて構成されている。
【００２３】
ＩＴＯ（インジウム酸化スズ）からなる透明電極膜４が表面に形成された透明ガラスや透明フィルム（例えばＰＥＴ、ポリカーボネート）からなる絶縁性透明基板３は、ＸＹテーブル５のリニアモータ５０２（例えば、サーボモータやステッピングモータ）で駆動される載置台５０１上に、図示しない吸引及び機械的なクランプ機構等によって固定される。この透明絶縁性基板３が固定された載置台５０１を駆動するリニアモータ５０２を制御システム６で制御することにより、上記透明電極膜４が形成された透明絶縁性基板３を、上記パルスレーザ光の照射方向に垂直な仮想面内で互いに直交するＸ方向及びＹ方向（図中の紙面に垂直な方向）に２次元的に移動させることができる。
【００２４】
また、加工速度、ＸＹテーブルの加速度、加工精度をより向上させるために、ＸＹテーブル５については、発泡チタン合金、マグネジウム合金、酸化アルミナ系セラミック、アルミニウム合金などの高強度軽量素材で形成することが好ましい。
【００２５】
また、載置台５０１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３と透明電極膜４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。
載置台５０１については、絶縁性透明基板３の少なくともパルスレーザ光が照射される部分の下側に凹部を形成し、絶縁性透明基板３の下面と載置台５０１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３を通過して載置台５０１の表面で反射した反射レーザーが透明電極膜４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。
【００２６】
また、本実施形態では、上記ＸＹテーブル５に、移動距離検出パルス信号生成手段としてのリニアスケール５０３が取り付けられている。このリニアスケール５０３は、Ｘ方向及びＹ方向の２方向のそれぞれについて設けられ、上記透明絶縁性基板３が載置された載置台５０１のＸ方向及びＹ方向の一定距離の移動ごとに移動距離検出パルス信号を生成する。この移動距離検出パルス信号をカウントすることにより、上記透明絶縁性基板３が載置された載置台５０１の移動距離がわかる。本実施形態では、この移動距離検出パルス信号に基づいて、上記透明絶縁性基板３が載置された載置台５０１の移動距離に同期させて各パルスレーザ光の照射タイミングを制御している。
【００２７】
本実施形態では、上記リニアスケール５０３としては、目盛格子が互いに形成されたスケールと走査板とを非接触対向させて組み合わせることにより０．５μｍ〜１．０μｍ程度の分解能が得られるものを用いている。ここで、例えばリニアスケール５０３の分解能が１μｍのときは１μｍごとに１パルス出力されるので、上記透明絶縁性基板３が載置された載置台５０１の移動速度が１ｍ／ｓｅｃの場合は、１ＭＨｚの周波数（周期＝１μｓｅｃ）で移動距離検出パルス信号が出力される。
なお、上記リニアスケール５０３は、加工精度や加工速度等の条件に応じて最適なものを適宜選択して用いられる。また、上記移動距離検出パルス信号生成手段は、Ｘ方向及びＹ方向の２方向のそれぞれについて上記透明絶縁性基板３が載置された載置台５０１の一定距離の移動ごとに移動距離検出パルス信号を生成するものであればよく、上記特定のリニアスケールに限定されるものではない。
【００２８】
上記制御システム６は、ビーム加工装置全体を監視するとともに加工制御データに含まれるＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）データ及び加工対象物の種類データに基づいて各部に制御指令を出す上位コンピュータ装置６０１と、テーブル駆動制御装置（シーケンサ）６０２と、同期連動型運転用の制御回路基板６０３とを用いて構成されている。
【００２９】
上記ＣＡＭデータは、ＣＡＤ（Computer Aided Design）のデータに基づいてビーム加工装置の装置パラメータを考慮して生成されたものであり、装置パラメータのデータ、レーザ発射座標データとピッチデータとが組み合わされた照射条件データ、及びテーブル移動座標データを含んでいる。上記装置パラメータのデータは、例えばＸＹテーブル５の加速度及び減速度、加速減速域の加工の有無、自動ピッチ計算の有無、ＸＹテーブル５の加速減速マージン、加工最低周波数、加工時の最高速度、移動時の最高速度、照射パワー、ビーム径、並びに加工対象物の厚み及びＸ，Ｙ方向の大きさのデータである。また、上記照射条件データは、例えば各加工要素に対する始点Ｘ座標、始点Ｙ座標、終点Ｘ座標、終点Ｙ座標およびピッチのデータである。また、上記テーブル移動座標データは、例えば各加工要素に対する移動Ｘ座標及び移動Ｙ座標のデータである。
【００３０】
ここで、上記ＣＡＭデータは、外部のコンピュータ装置で生成したものをビーム加工装置に入力するようにしてもいいし、ビーム加工装置を構成する上位コンピュータ装置６０１内で生成するようにしてもよい。後者の場合は、上位コンピュータ装置６０１が、各加工要素について上記ピッチ制御データを生成するピッチ制御データ生成手段としても機能する。
【００３１】
上記テーブル駆動制御装置６０２は、上位コンピュータ装置６０１から送られてきた制御指令に基づいて、リニアモータ５０２の駆動を制御するものである。このテーブル駆動制御部６０２は、例えばリニアモータ５０２がサーボモータのときはサーボコントローラを用いて構成され、またリニアモータ５０２がパルスモータのときはパルスコントローラを用いて構成される。
【００３２】
以上の構成をもつビーム加工装置を用いて、加工対象物の加工処理を行う場合、ＸＹテーブル５の載置台５０１に固定された透明絶縁性基板３の移動距離に同期するように制御されたパルスレーザ光が、透明絶縁性基板３上の透明電極膜４に照射されることにより、図３に示すように、透明電極膜４に照射されるパルスレーザ光の照射スポットＬｐ(X)が一定のピッチで並ぶ。これにより、透明電極膜４が均一な加工幅でスリット状に除去される。
【００３３】
次に、本発明の特徴部分である光路切換器７の構成及び動作並びにビーム照射手段２の構成について説明する。
図１は、本実施形態における光路切換器７の構成を示す概略構成図である。この光路切換器７は、図中上下に移動可能なミラー載置台７０１と、このミラー載置台７０１上に固定された２つの反射ミラー７０２ｂ，７０２ｃと、レンズ７０３ａ，７０３ｂ，７０３ｃと、ミラー載置台７０１を図中上下に移動させるための載置台駆動部７０４とを備えている。また、この光路切換器７には、ＹＡＧレーザ装置１の出力値を測定するビーム出力測定手段としてのパワーメータ８が設けられている。
【００３４】
ミラー載置台７０１は、制御システム６の制御回路基板から送られてくる制御信号に応じて、載置台駆動部７０４により図中上下方向に移動することができる。２つの反射ミラー７０２ｂ，７０２ｃは、ＹＡＧレーザ装置１からのパルスレーザ光の波長（１０６４ｎｍ）の光を全反射させるものである。レンズ７０３ａ，７０３ｂ，７０３ｃは、それぞれ適した結像倍率でＹＡＧレーザ装置１からのパルスレーザ光を結像するものである。上記光路切換器７には、３つのビーム出射口７０５ａ，７０５ｂ，７０５ｃが設けられており、各ビーム出射口７０５ａ，７０５ｂ，７０５ｃには、それぞれレンズ７０３ａ，７０３ｂ，７０３ｃが設置されている。
【００３５】
第１ビーム出射口７０５ａには、コア径Φが４００μｍである第１光ファイバ２０１ａが取り付けられており、第２ビーム出射口７０５ｂには、コア径Φが８００μｍである第２光ファイバ２０１ｂが取り付けられている。また、パワーメータ８は、第３ビーム出射口７０５ｃに近接して配置されている。このパワーメータ８は、制御システム６の制御回路基板６０３に接続されており、そのパワーメータ８で測定された測定結果を示す測定結果データは、制御回路基板６０３に送られる。
【００３６】
以下、本実施形態における加工工程の流れに沿って説明する。
図４は、本実施形態における加工工程の流れを示すフローチャートである。本実施形態で用いるＩＴＯコートガラスの透明電極膜を好適に除去するのに必要な単位体積（ｍｍ2）当たりのエネルギ量（エネルギー密度）は、２５０ｍＪ／ｍｍ2以上であるのに対して、本実施形態で用いるＩＴＯコートフィルムの透明電極膜を好適に除去するのに必要なエネルギー密度は、３０〜７０ｍＪ／ｍｍ2である。よって、ＹＡＧレーザ装置１から出射されるパルスレーザ光をこれらの加工対象物にそのまま照射して加工処理を行うと、少なくとも一方の加工対象物に対して好適に透明電極膜を除去することができない。そこで、まず、オペレータは、これから加工する加工対象物の種類が、透明ガラスからなる絶縁性透明基板３をもつもの（ＩＴＯコートガラス）か、透明フィルムからなる絶縁性透明基板３をもつもの（ＩＴＯコートフィルム）かを決定して、その種類を制御システム６に入力する（Ｓ１）。オペレータが加工対象物の種類を入力すると、制御システム６の制御回路基板６０３は、その入力内容に基づいて、加工対象物がＩＴＯコートガラスか否かを判断する（Ｓ２）。
【００３７】
ここで、加工対象物がＩＴＯコートガラスであると判断された場合（Ｓ２）、制御システム６の制御回路基板６０３は、光路切換器７に設けられる載置台駆動部７０４に、ミラー載置台７０１を図１（ａ）に示す第１位置に移動させる旨の制御信号を送信する。この制御信号を受けた載置台駆動部７０４は、ミラー載置台７０１を移動させて図１（ａ）に示す第１位置にセットする（Ｓ３）。
一方、加工対象物がＩＴＯコートフィルムであると判断された場合（Ｓ２）、制御システム６の制御回路基板６０３は、光路切換器７に設けられる載置台駆動部７０４に、ミラー載置台７０１を図１（ｂ）に示す第２位置に移動させる旨の制御信号を送信する。この制御信号を受けた載置台駆動部７０４は、ミラー載置台７０１を移動させて図１（ｂ）に示す第２位置にセットする（Ｓ４）。
このようにして、光路切換器７におけるミラー載置台７０１の移動が完了したら、加工処理が開始される（Ｓ５）。
【００３８】
加工対象物がＩＴＯコートガラスである場合の加工処理では、ＹＡＧレーザ装置１から出力されたパルスレーザ光は、光路切換器７の入射口７０６から光路切換器７の内部に入り込む。このパルスレーザ光は、光路切換器７の内部を直進し、第１出射口７０５ａに到達する。そして、パルスレーザ光は、第１出射口７０５ａに設置されたレンズ７０３ａにより、コア径４００μｍの第１光ファイバ２０１ａのコア内に案内される。第１光ファイバ２０１ａ内に入射されたパルスレーザ光は、そのコア内部を通ってレーザ照射ヘッド２０２内に送られる。その後、レーザ照射ヘッド２０２内に配置された図示しない結像レンズによりビーム径が１／２となって、載置台５０１上のＩＴＯコートガラスに照射される。
【００３９】
このとき、ＹＡＧレーザ装置１から出力されたパルスレーザ光によるＩＴＯコートガラスのスポット径Φは、２００μｍとなる。ＹＡＧレーザ装置１から出力されたパルスレーザ光の１パルス当たりのレーザ出力値は、３０ｍＪであり、ＩＴＯコートガラスに照射されるパルスレーザ光のエネルギー密度は、２６０ｍＪ／ｍｍ2となる。上述したように、ＩＴＯコートガラスを好適に加工できるエネルギー密度は、２５０ｍＪ／ｍｍ2以上であるので、ＩＴＯコートガラスの絶縁性透明基板３上から透明電極膜４を好適に除去することができる。
【００４０】
一方、加工対象物がＩＴＯコートフィルムである場合の加工処理では、ＹＡＧレーザ装置１から出力されたパルスレーザ光は、光路切換器７の内部に入り込むと、第２位置に位置するミラー載置台７０１上の反射ミラー７０２ｂにより、図中下方に向きが変えられる。そして、反射ミラー７０２ｂで反射したパルスレーザ光は、第２出射口７０５ｂに到達する。そして、パルスレーザ光は、第２出射口７０５ｂに設置されたレンズ７０３ｂにより、コア径８００μｍの第２光ファイバ２０１ｂのコア内に案内される。第２光ファイバ２０１ａ内に入射されたパルスレーザ光は、そのコア内部を通ってレーザ照射ヘッド２０２内に送られる。その後、レーザ照射ヘッド２０２内に配置された図示しない結像レンズによりビーム径が１／２となって、載置台５０１上のＩＴＯコートフィルムに照射される。
【００４１】
このとき、ＹＡＧレーザ装置１から出力されたパルスレーザ光によるＩＴＯコートガラスのスポット径Φは、４００μｍであるので、ＩＴＯコートフィルムに照射されるパルスレーザ光のエネルギー密度は、６０ｍＪ／ｍｍ2となる。上述したように、ＩＴＯコートフィルムを好適に加工できるエネルギー密度は、３０〜７０ｍＪ／ｍｍ2であるので、ＩＴＯコートフィルムの絶縁性透明基板３上から透明電極膜４を好適に除去することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、ＹＡＧレーザ装置１のメンテナンスや出力調節などのために、ＹＡＧレーザ装置１のレーザ出力値を測定する場合、オペレータは、その旨を制御システム６に入力する。これにより、制御システム６の制御回路基板６０３は、パワーチェックモードに移行し、光路切換器７に設けられる載置台駆動部７０４に、ミラー載置台７０１を図１（ｃ）に示す第３位置に移動させる旨の制御信号を送信する。この制御信号を受けた載置台駆動部７０４は、ミラー載置台７０１を移動させて図１（ｃ）に示す第３位置にセットする。このようにして、光路切換器７におけるミラー載置台７０１の移動が完了したら、制御回路基板６０３は、所定のパワーチェックプログラムに従って、パワーチェックを行う。このパワーチェックでは、ＹＡＧレーザ装置１のレーザ電源１０３により供給する電流値や、Ｑスイッチ駆動部１０２に入力するパルス信号の繰り返し周波数を変化させ、レーザ出力値をパワーメータ８で測定する。パワーメータ８での測定結果は、制御システム６の制御回路基板６０３に送られ、図示しないＲＡＭに保存される。このようにして保存された測定結果データは、本ビーム加工装置の消耗品の交換時期等を警告するときなどに利用される。
【００４３】
以上、本実施形態によれば、好適に加工できるエネルギー密度が互いに異なるＩＴＯコートフィルムとＩＴＯコートガラスを、共通のＹＡＧレーザ装置１からのパルスレーザ光により、好適に加工することができる。
尚、本実施形態においては、透明絶縁性基板３上の透明電極膜４の一部を除去する加工を行なう場合について説明したが、本発明は、このような加工に限定されることなく適用することができるものである。例えば、図５に示すように、透明絶縁性基板３上の透明電極膜４の表面に形成された導電性ペースト（例えば銀ペースト）からなる配線パターン１３の周囲に配線間絶縁用のスリット１４を形成する場合にも用いることができ、同様な効果が得られるものである。また、本発明は、樹脂板にハーフエッチング加工や穴開け加工を行う場合にも適用できるものである。さらに、本発明は、上記スリット形成加工、ハーフエッチング加工、穴開け加工だけでなく、樹脂、セラミック、金属、フォトリソ用の感光層などの加工対象物に表面処理加工、フォトレジストへの露光を行う場合にも適用できるものである。
【００４４】
また、本実施形態のビーム加工装置を使用して、実際にＩＴＯコートガラスの加工を行う場合、最初に、１枚のＩＴＯコートガラスをサンプルとして加工条件を最適化する。この最適化処理においては、まず、オペレータは、その旨を制御システム６に入力する。これにより、制御システム６の制御回路基板６０３は、加工条件最適化モードに移行し、所定の最適化モードプログラムに従って、光路切換器７に設けられる載置台駆動部７０４を制御し、パワーチェックをしながら、ＩＴＯコートガラスに格子状のパターン加工を行う。そして、この最適化処理により格子状のパターンが形成されたＩＴＯコートガラスを所定の測定機器による評価や、オペレータの目視による外観評価又は画像認識を利用した外観評価などを行って、加工条件が最適である電流値を得る。そして、オペレータがその電流値を制御システム６に入力すると、その電流値が以降の加工工程においてＹＡＧレーザ装置１のレーザ電源１０３により供給する電流値となる。尚、この最適化処理は、自動化することも可能である。
【００４５】
また、本実施形態では、透明電極膜を好適に除去するのに必要なエネルギー密度がＩＴＯコートフィルムよりもＩＴＯコートガラスの方が高い場合について説明したが、そのエネルギー密度がＩＴＯコートフィルムよりもＩＴＯコートガラスの方が低い場合もある。このような場合であっても、本実施形態のビーム加工装置を適用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１及び２の発明によれば、必要なエネルギー密度が互いに異なる複数種の加工対象物に対し、１つのビーム源からのレーザービームでそれぞれ適した加工処理を施すことができるという優れた効果がある。
特に、請求項２の発明によれば、本発明の効果を最大限に発揮して有効利用することができるという優れた効果がある。
請求項３乃至６の発明によれば、必要なエネルギー密度が互いに異なる複数種の加工対象物に対し、１つのビーム源からのレーザービームでそれぞれ適した加工処理を施すことが可能となるという優れた効果がある。
特に、請求項４の発明によれば、ビーム源からのレーザービームが光伝送路を通過することで、所望のスポット径に対応するビーム径を得ることができるので、比較的簡易な構成で、加工対象物の種類に応じて適切なスポット径に変更することが可能であるという優れた効果がある。
また、請求項５の発明によれば、ビーム伝送部として比較的安価な光ファイバを用いるので、低コスト化を図ることができるという優れた効果がある。
また、請求項６の発明によれば、オペレータに作業負担をかけずに、ビーム源の出力値を適宜調節したり、ビーム源等のメンテナンス時期を把握したりすることが可能となるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係るビーム加工装置の光路切換器の構成を示す概略構成図。
【図２】同ビーム加工装置の概略構成図。
【図３】同ビーム加工装置によるパルスレーザ光の照射によって形成された透明電極膜のスリットの説明図。
【図４】同ビーム加工装置を使用した加工工程の流れを示すフローチャート。
【図５】タッチパネルの周端部の配線パターン及びその周囲のスリットの説明図。
【図６】ＩＴＯコートフィルムの加工可能領域が示された、３つのレーザ装置から照射されるレーザービームの電流値に対する１パルス当たりのレーザ出力値を示すグラフ。
【図７】ＩＴＯコートガラスの加工可能領域が示された、３つのレーザ装置から照射されるレーザービームの電流値に対する１パルス当たりのレーザ出力値を示すグラフ。
【符号の説明】
１  ＹＡＧレーザ装置
２  ビーム照射手段
３  透明絶縁性基板
４  透明電極膜
５  ＸＹテーブル
６  制御システム
７  光路切換器
１０１  レーザヘッド
１０２  Ｑスイッチ駆動部
１０３  レーザ電源
２０１ａ，２０１ｂ  光ファイバ
２０２  レーザ照射ヘッド
５０１  載置台
７０１  ミラー載置台
７０２ｂ，７０２ｃ  反射ミラー
７０３ａ，７０３ｂ，７０３ｃ  レンズ
７０４    載置台駆動部
７０５ａ，７０５ｂ，７０５ｃ  出射口
【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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