JP2013180298A - レーザ加工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】偏向あるいは偏向・分岐手段の設計の自由度を高めて構成を容易にし、かつ加工時における被加工物のダメージを抑える。
【解決手段】この装置は、被加工物が載置されるワークテーブル2と、レーザ光を出力するレーザ出力部15と、レーザ出力部15からのレーザ光を偏向、分岐する偏向分岐機構31と、偏向されたレーザ光を偏向されたレーザ光の方向とは異なる回転軸の周りに回転させるためのイメージローテータ14と、レーザ光を被加工物に集光させるためのfθレンズ20と、を備えている。
【選択図】図4
【解決手段】この装置は、被加工物が載置されるワークテーブル2と、レーザ光を出力するレーザ出力部15と、レーザ出力部15からのレーザ光を偏向、分岐する偏向分岐機構31と、偏向されたレーザ光を偏向されたレーザ光の方向とは異なる回転軸の周りに回転させるためのイメージローテータ14と、レーザ光を被加工物に集光させるためのfθレンズ20と、を備えている。
【選択図】図4
Description
本発明は、被加工物にレーザ光を照射して加工を行うレーザ加工装置に関する。
レーザ加工装置としては、例えば特許文献1に示された装置が知られている。この種の加工装置では、波長が532nm程度のグリーンレーザ光がガラス基板等のワークに照射される。グリーンレーザ光は、一般的にはガラス基板を透過するが、レーザ光を集光し、その強度があるしきい値を越えると、ガラス基板はレーザ光を吸収することになる。このような状態では、レーザ光の集光部にプラズマが発生し、これによりガラス基板は蒸散する。以上のような原理を利用して、ガラス基板に孔を形成する等の加工が可能である。
また、特許文献2には、レーザ光を、ワークの表面上で、円、楕円等の軌跡を描くように回転させたり、左右、上下、斜め等、任意の方向に走査させたりするためのレーザ加工装置が示されている。
さらに、特許文献3には、回折光学素子(DOE)を用いて複数の集光点をガラス基板上に形成し、この複数の集光点を回転しつつ加工ラインに沿って走査することによってガラス基板を加工することが示されている。
前述のような従来のレーザ加工装置では、レーザ光を偏向する手段、あるいはレーザ光を偏向及び分岐する手段を回転させている。このような構成では、偏向手段又は偏向・分岐手段は多くの制約を受けることになる。例えば、以上の各手段の回転バランスを良好にする必要があるし、偏向角が影響を受けないように入射ビームに対して傾かないようにする必要がある。さらに、各手段が複数の素子から構成される場合は、高速で回転させても各素子間の位置関係等が崩れないようにしなければならない。
なお、特許文献3に示されるようなDOEを用いた場合は、以上の問題を解消することができると考えられる。しかし、DOEを用いた場合、加工に寄与する±1次の回折光より高次の回折光が加工ラインの外側に照射される。この照射によってガラス基板がダメージを受けるという問題がある。
本発明の課題は、偏向あるいは偏向・分岐手段の設計の自由度を高めて構成を容易にし、かつ加工時における被加工物のダメージを抑えることにある。
本発明の別の課題は、加工時間を短縮することにある。
本発明の第1側面に係るレーザ加工装置は、被加工物にレーザ光を照射して加工を行う装置であって、被加工物が載置されるワークテーブルと、レーザ光を出力するレーザ出力部と、レーザ出力部からのレーザ光を偏向するレーザ光偏向手段と、偏向されたレーザ光を偏向されたレーザ光とは方向が異なる回転軸の周りに回転させるためのイメージローテータと、レーザ光を被加工物に集光させるための集光手段と、を備えている。
この装置では、レーザ出力部から出力されたレーザ光は、偏向されてイメージローテータに入力される。イメージローテータに入力されたレーザ光は、偏向されたレーザ光とは方向が異なる回転軸の周りに回転させられ、集光手段によって被加工物に集光される。
ここでは、レーザ光を偏向する偏向手段とイメージローテータとが別に設けられているので、偏向手段を回転させる必要がない。このため、偏向手段の設計の自由度が増し、偏向手段を構成することが容易になる。また、イメージローテータはイメージローテータの回転速度に対して入射されたレーザ光を倍の速度で回転させることができるので、加工時間を短縮することができる。
本発明の第2側面に係るレーザ加工装置は、第1側面の装置において、レーザ出力部とイメージローテータとの間に配置され、偏向されたレーザ光を分岐させる分岐手段をさらに備えている。
ここでは、レーザ光を分岐することによって、被加工物で複数の位置にレーザ光が集光される。したがって、加工時間をより短縮することができる。
本発明の第3側面に係るレーザ加工装置は、第2側面の装置において、分岐手段は、集光手段によって集光されるレーザ光が1つの円周上に位置するようにレーザ光を分岐する。
分岐手段によってレーザ光を分岐する場合、分岐されたレーザ光が直線状に並ぶように分岐させることも可能である。しかし、イメージローテータによってレーザ光を回転させる場合、その回転軌跡上に並べて配置した方が、加工時間をより短縮することができる。
そこで、この第3側面に係る装置では、被加工物で集光されるレーザ光を1つの円周上、すなわちイメージローテータによって回転させられる回転軌跡上に位置するようにレーザ光を分岐している。
本発明の第4側面に係るレーザ加工装置は、第1から第3側面の装置において、集光手段によって集光されたレーザ光を被加工物の表面に沿った平面内で任意の方向に走査するためのレーザ光走査部をさらに備えている。
本発明の第5側面に係るレーザ加工装置は、第2側面の装置において、分岐手段はビームスプリッタを有している。
本発明の第6側面に係るレーザ加工装置は、第2側面の装置において、分岐手段はファイバスプリッタを有している。
以上のような本発明では、レーザを用いたガラス基板の加工において、偏向、分岐のための構成が容易になり、しかも従来に比較して加工時間の短縮化を図ることができる。
[全体構成]
図1に本発明の一実施形態によるレーザ加工装置の全体構成を示す。このレーザ加工装置は、ガラス基板にレーザを照射して孔開け等の加工を行うための装置であり、ベッド1と、ワークとしてのガラス基板が載置されるワークテーブル2と、ガラス基板にレーザを照射するためのレーザ照射ヘッド3と、を備えている。ここで、図1に示すように、ベッド1の上面に沿った平面において、互いに直交する軸をX軸、Y軸とし、これらの軸に直交する鉛直方向の軸をZ軸と定義する。また、X軸に沿った両方向(+方向及び−方向)をX軸方向、Y軸に沿った両方向をY軸方向、Z軸に沿った両方向をZ軸方向と定義する。
図1に本発明の一実施形態によるレーザ加工装置の全体構成を示す。このレーザ加工装置は、ガラス基板にレーザを照射して孔開け等の加工を行うための装置であり、ベッド1と、ワークとしてのガラス基板が載置されるワークテーブル2と、ガラス基板にレーザを照射するためのレーザ照射ヘッド3と、を備えている。ここで、図1に示すように、ベッド1の上面に沿った平面において、互いに直交する軸をX軸、Y軸とし、これらの軸に直交する鉛直方向の軸をZ軸と定義する。また、X軸に沿った両方向(+方向及び−方向)をX軸方向、Y軸に沿った両方向をY軸方向、Z軸に沿った両方向をZ軸方向と定義する。
[ワークテーブル及びその移動機構]
<ワークテーブル2>
ワークテーブル2は、矩形状に形成されており、ワークテーブル2の下方には、ワークテーブル2をX軸方向及びY軸方向に移動させるためのテーブル移動機構5が設けられている。
<ワークテーブル2>
ワークテーブル2は、矩形状に形成されており、ワークテーブル2の下方には、ワークテーブル2をX軸方向及びY軸方向に移動させるためのテーブル移動機構5が設けられている。
ワークテーブル2は、図2に拡大して示すように、複数のブロック6を有している。この複数のブロック6は、図中、二点差線で示すガラス基板Gをワークテーブル2の表面から持ち上げて支持するための部材であり、ガラス基板Gの加工ラインL(破線で示す)を避けるために、ワークテーブル2の任意の位置に取り付けることが可能である。また、ワークテーブル2には複数の吸気口2aが格子状に形成されるとともに、各ブロック6には上下方向に貫通する吸気孔6aが形成されている。そして、ブロック6の吸気孔6aとワークテーブル2の吸気口2aとを接続することによって、ブロック6上に配置されるガラス基板Gを吸着固定することが可能である。なお、吸気のための機構は、周知の排気ポンプ等によって構成されており、詳細は省略する。
<テーブル移動機構5>
テーブル移動機構5は、図1に示すように、それぞれ1対の第1及び第2ガイドレール8,9と、第1及び第2移動テーブル10,11と、を有している。1対の第1ガイドレール8はベッド1の上面にY軸方向に延びて設けられている。第1移動テーブル10は、第1ガイドレール8の上部に設けられ、第1ガイドレール8に移動自在に係合する複数のガイド部10aを下面に有している。第2ガイドレール9は第1移動テーブル10の上面にX軸方向に延びて設けられている。第2移動テーブル11は、第2ガイドレール9の上部に設けられ、第2ガイドレール9に移動自在に係合する複数のガイド部11aを下面に有している。第2移動テーブル11の上部には、固定部材12を介してワークテーブル2が取り付けられている。
テーブル移動機構5は、図1に示すように、それぞれ1対の第1及び第2ガイドレール8,9と、第1及び第2移動テーブル10,11と、を有している。1対の第1ガイドレール8はベッド1の上面にY軸方向に延びて設けられている。第1移動テーブル10は、第1ガイドレール8の上部に設けられ、第1ガイドレール8に移動自在に係合する複数のガイド部10aを下面に有している。第2ガイドレール9は第1移動テーブル10の上面にX軸方向に延びて設けられている。第2移動テーブル11は、第2ガイドレール9の上部に設けられ、第2ガイドレール9に移動自在に係合する複数のガイド部11aを下面に有している。第2移動テーブル11の上部には、固定部材12を介してワークテーブル2が取り付けられている。
以上のようなテーブル移動機構5によって、ワークテーブル2は、X軸方向及びY軸方向に移動自在である。なお、第1及び第2移動テーブル10,11は、詳細は省略するが、周知のモータ等の駆動手段によって駆動されるようになっている。
[レーザ照射ヘッド3]
レーザ照射ヘッド3は、図1及び図3に示すように、ベッド1の上面に配置された門型フレーム1aに装着されており、レーザ出力部15と、光学系16と、内部にイメージローテータ14(図4参照)が組み込まれた中空モータ17と、X方向ガルバノミラー18と、Y方向ガルバノミラー19と、集光レンズとしてのfθレンズ20と、を有している。また、レーザ照射ヘッド3をX軸方向に移動させるためのX軸方向移動機構21と、中空モータ17、X方向ガルバノミラー18、Y方向ガルバノミラー19、及びfθレンズ20をZ軸方向に移動させるためのZ軸方向移動機構22と、が設けられている。
レーザ照射ヘッド3は、図1及び図3に示すように、ベッド1の上面に配置された門型フレーム1aに装着されており、レーザ出力部15と、光学系16と、内部にイメージローテータ14(図4参照)が組み込まれた中空モータ17と、X方向ガルバノミラー18と、Y方向ガルバノミラー19と、集光レンズとしてのfθレンズ20と、を有している。また、レーザ照射ヘッド3をX軸方向に移動させるためのX軸方向移動機構21と、中空モータ17、X方向ガルバノミラー18、Y方向ガルバノミラー19、及びfθレンズ20をZ軸方向に移動させるためのZ軸方向移動機構22と、が設けられている。
<レーザ出力部15>
レーザ出力部15は従来と同様のレーザ管により構成されている。このレーザ出力部15によって、波長532nmのグリーンレーザ光がY軸に沿ってワークテーブル2とは逆側に出射される。
レーザ出力部15は従来と同様のレーザ管により構成されている。このレーザ出力部15によって、波長532nmのグリーンレーザ光がY軸に沿ってワークテーブル2とは逆側に出射される。
<光学系16及びイメージローテータ14>
光学系16は、レーザ出力部15からのレーザ光を中空モータ17に組み込まれたイメージローテータ14に導くものである。この光学系16は、図3に拡大して示すように、第1〜第4ミラー25〜28と、レーザ出力を計測するパワーモニタ29と、ビームエキスパンダ30と、偏向分岐機構31と、を有している。
光学系16は、レーザ出力部15からのレーザ光を中空モータ17に組み込まれたイメージローテータ14に導くものである。この光学系16は、図3に拡大して示すように、第1〜第4ミラー25〜28と、レーザ出力を計測するパワーモニタ29と、ビームエキスパンダ30と、偏向分岐機構31と、を有している。
第1ミラー25は、レーザ出力部15の出力側の近傍に配置されており、Y軸方向に出射されたレーザ光をX軸方向に反射する。第2ミラー26は、Y軸方向において第1ミラー25と並べて配置されており、X軸方向に進行するレーザ光をY軸方向に反射して、ワークテーブル2側に導く。第3ミラー27は、中空モータ17の上方に配置されており、第2ミラー26によって反射されてきたレーザ光を下方(Z軸方向)に導く。第4ミラー28は偏向分岐機構31の横方向に近接して配置されており、第3ミラー27によって反射されてきたレーザ光を、偏向分岐機構31を介して中空モータ17に導く。ビームエキスパンダ30は第2ミラー26と第3ミラー27との間に配置され、第2ミラー26によって反射されてきたレーザ光を一定の倍率の平行光束に拡げるために設けられている。このビームエキスパンダ30によって、レーザ光をより小さなスポットに集光させることが可能となる。
偏向分岐機構31は、図4に示すように、中空モータ17の前段に配置されている。偏向分岐機構31の一例を図5に示している。図5に示された偏向分岐機構31は、第4ミラー28からのレーザ光を分岐するためのビームスプリッタ31aと、ビームスプリッタ31aからのレーザ光を反射する反射ミラー31bと、を有している。このような構成の偏向分岐機構31によって、ビームスプリッタ31aに入力されたレーザ光は、回転中心となる光軸C0を中心に角度θだけ偏向された2つのレーザ光に分岐することができる。
イメージローテータ14は、前述のように、中空モータ17の内部に配置されている。中空モータ17は、図4及び図6の模式図で示すように、中心にX軸方向に延びる回転軸C0を有し、この回転軸C0を含む中央部が中空になっている。そして、この中空部にイメージローテータ14が配置されている。イメージローテータ14は周知の構成であり、光軸C0の周りに回転することによって、出射されるレーザ光によって形成される像も回転する。なお、イメージローテータ14が所定の速度で回転している場合、出射される像はその倍の速度で回転することになる。
<X,Y方向ガルバノミラー>
X方向ガルバノミラー18及びY方向ガルバノミラー19は、周知のように、ガルバノスキャナーで使用されるミラーである。X方向ガルバノミラー18は、レーザ光のガラス基板G上における集光点を、X軸方向に走査させるためのミラーである。また、Y方向ガルバノミラー19は、レーザ光のガラス基板G上における集光点を、Y軸方向に走査させるためのミラーである。これらのミラー18,19を駆動することによって、集光点をガラス基板Gの表面に沿った平面内で任意の方向に走査することができる。
X方向ガルバノミラー18及びY方向ガルバノミラー19は、周知のように、ガルバノスキャナーで使用されるミラーである。X方向ガルバノミラー18は、レーザ光のガラス基板G上における集光点を、X軸方向に走査させるためのミラーである。また、Y方向ガルバノミラー19は、レーザ光のガラス基板G上における集光点を、Y軸方向に走査させるためのミラーである。これらのミラー18,19を駆動することによって、集光点をガラス基板Gの表面に沿った平面内で任意の方向に走査することができる。
<fθレンズ>
fθレンズ20はレーザ光をガラス基板G上あるいはガラス基板G中のZ軸方向の任意の位置に集光させるためのレンズである。ただ、Z軸方向の集光位置は、X軸方向及びY軸方向ともに例えば30mm程度の限られた範囲内でのみ制御可能である。
fθレンズ20はレーザ光をガラス基板G上あるいはガラス基板G中のZ軸方向の任意の位置に集光させるためのレンズである。ただ、Z軸方向の集光位置は、X軸方向及びY軸方向ともに例えば30mm程度の限られた範囲内でのみ制御可能である。
<レーザ照射ヘッドの支持及び搬送系>
以上のようなレーザ照射ヘッド3は、前述のように、ベッド1の門型フレーム1aに支持されている。より詳細には、図3に示すように、門型フレーム1aの上面にはX軸方向に延びる1対の第3ガイドレール36が設けられており、この1対の第3ガイドレール36及び図示しない駆動機構がX軸方向移動機構21を構成している。そして、1対の第3ガイドレール36には、支持部材37が移動自在に支持されている。支持部材37は、第3ガイドレール36に支持された横支持部材38と、横支持部材38のワークテーブル2側の一端から下方に延びる縦支持部材39と、を有している。縦支持部材39の側面には、Z軸方向に延びる1対の第4ガイドレール40が設けられており、この1対の第4ガイドレール40及び図示しない駆動機構がZ軸方向移動機構22を構成している。第4ガイドレール40には、Z軸方向に移動自在に第3移動テーブル41が支持されている。
以上のようなレーザ照射ヘッド3は、前述のように、ベッド1の門型フレーム1aに支持されている。より詳細には、図3に示すように、門型フレーム1aの上面にはX軸方向に延びる1対の第3ガイドレール36が設けられており、この1対の第3ガイドレール36及び図示しない駆動機構がX軸方向移動機構21を構成している。そして、1対の第3ガイドレール36には、支持部材37が移動自在に支持されている。支持部材37は、第3ガイドレール36に支持された横支持部材38と、横支持部材38のワークテーブル2側の一端から下方に延びる縦支持部材39と、を有している。縦支持部材39の側面には、Z軸方向に延びる1対の第4ガイドレール40が設けられており、この1対の第4ガイドレール40及び図示しない駆動機構がZ軸方向移動機構22を構成している。第4ガイドレール40には、Z軸方向に移動自在に第3移動テーブル41が支持されている。
そして、レーザ出力部15、第1〜第3ミラー25〜27、パワーモニタ29、及びビームエキスパンダ30が、横支持部材38に支持されている。また、第4ミラー28、偏向分岐機構31、中空モータ17、X及びY方向ガルバノミラー18,19、及びfθレンズ20が、第3移動テーブル41に支持されている。
[動作]
次に、レーザによるガラス基板の加工動作について説明する。
次に、レーザによるガラス基板の加工動作について説明する。
まず、ワークテーブル2の表面に複数のブロック6を設置する。このとき、複数のブロック6は、図2に示すように、ガラス基板Gの加工ラインLを避けるように配置する。以上のようにして設置された複数のブロック6上に、加工すべきガラス基板Gを載置する。
次に、X軸方向移動機構21によってレーザ照射ヘッド3をX軸方向に移動し、またテーブル移動機構5によってワークテーブル2をY軸方向に移動し、レーザ照射ヘッド3によるレーザ光の集光点が加工ラインLのスタート位置にくるように位置させる。
以上のようにしてレーザ照射ヘッド3及びガラス基板Gを加工位置に移動させた後、レーザ光をガラス基板Gに照射して加工を行う。ここでは、レーザ出力部15から出射されたレーザ光は、第1ミラー25によって反射されて第2ミラー26に導かれる。なお、第1ミラー25に入射したレーザ光はパワーモニタ29によってレーザ出力が計測される。第2ミラー26に入射したレーザ光はY軸方向に反射され、ビームエキスパンダ30によって光束が拡げられて第3ミラー27に導かれる。そして、第3ミラー27で反射されたレーザ光は、さらに第4ミラー28で反射され、偏向分岐機構31に入力される。偏向分岐機構31からは、図5に示すように、光軸C0を中心にそれぞれ角度θだけ偏向された2つのレーザ光が出力される。この2つのレーザ光は中空モータ17の中心部に設けられたイメージローテータ14に入力される。
イメージローテータ14と、X方向及びY方向ガルバノミラー18,19と、fθレンズ20と、によって、ガラス基板Gに複数の集光点が形成される。この動作について以下に詳細に説明する。
図7に、偏向分岐機構31、イメージローテータ14、及びfθレンズ20による作用を模式的に示している。偏向分岐機構31に入力されたレーザ光は、2本のレーザ光に分岐される。この例では、偏向分岐機構31及びfθレンズ20によって円周上に180°間隔で配置される2つの焦点(集光点)を形成する例を示している。そして、イメージローテータ14を中空モータ17によって光軸C0の周りに回転することにより、2つの集光点を、それらの中心軸C0(光軸C0)を中心に回転させることができる。
ここで、前述のように、イメージローテータ14が中空モータ17によってある回転速度vで回転させられている場合、イメージローテータ14から出力される2つのレーザ光は回転速度2vで回転することになる。
そして、2つのガルバノミラー18,19を制御することによって、回転する2つの集光点を、加工ラインL(図2では矩形、図6では円形)に沿って走査させる。すなわち、2つの集光点はそれらの中心軸C0を中心に回転しながら加工ラインに沿って走査されることになる。
ここで、レーザ光による1回の加工でガラスが除去される高さは数十μmである。したがって、ガラス基板Gに孔開け加工を行う場合、集光点を加工ラインに沿って一度だけ走査しても孔を形成すること、すなわち加工ラインの内側の部分を抜き落とすことは、一般的に困難である。
そこで通常は、まず、集光点(加工部位)がガラス基板Gの下面に形成されるように、fθレンズ20を制御する(図8(a)参照)。この状態で集光点を加工ラインに沿って1周した後、fθレンズ20を制御することにより、図8(b)に示すように、集光点を上昇させる。そして、同様に集光点を加工ラインに沿って1周した後、さらに集光点を上昇させる。以上の動作を繰り返し実行することにより、加工ラインの内側部分を抜き落として孔を形成することができる。
なお、加工ラインが広範囲にわたり、X方向ガルバノミラー18及びY方向ガルバノミラー19による走査範囲を越える場合がある。このような場合は、前述のような加工を行った後に、テーブル移動機構5によってワークテーブル2をX軸方向及びY軸方向に移動させて、ガラス基板Gの位置を変更する。そして、前述と同様にして、両ガルバノミラー18,19によってレーザ光を走査して加工すればよい。
[特徴]
(1)レーザ光の集光点を回転軸の周りに回転させるための機構(イメージローテータ14)と、レーザ光を偏向分岐させるための機構(偏向分岐機構31)とを別に設けているために、偏向分岐のための機構を構成する際に、回転バランスを考慮する必要がなく、設計の自由度が増す。
(1)レーザ光の集光点を回転軸の周りに回転させるための機構(イメージローテータ14)と、レーザ光を偏向分岐させるための機構(偏向分岐機構31)とを別に設けているために、偏向分岐のための機構を構成する際に、回転バランスを考慮する必要がなく、設計の自由度が増す。
(2)(1)と同様の理由により、図5に示すように、偏向分岐機構31に入力するレーザ光の方向と、偏向分岐機構31から出力される2つのレーザ光の方向の1つが同じであっても、2つの集光点を被加工物に形成し、それらを回転軸の周りに回転させることができる。
(3)イメージローテータ14を使用することにより、被加工物での集光点を高速に回転させることができる。したがって、加工速度を短縮することができる。
[他の実施形態]
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
<偏向分岐機構の他の例−1>
偏向分岐機構の他の例を図9及び図10に示す。この例では、偏向分岐機構としてファイバスプリッタ50を採用している。図9に示すファイバスプリッタ50は、2つの入力コネクタ51a,51bと、2つの出力コネクタ52a,52bと、を有している。そして、これらの間において、ファイバが融着された部分50aを有している。
偏向分岐機構の他の例を図9及び図10に示す。この例では、偏向分岐機構としてファイバスプリッタ50を採用している。図9に示すファイバスプリッタ50は、2つの入力コネクタ51a,51bと、2つの出力コネクタ52a,52bと、を有している。そして、これらの間において、ファイバが融着された部分50aを有している。
このファイバスプリッタ50では、各入力コネクタ51a,51bから入力されたレーザ光を、それぞれ2つの出力コネクタ52a,52bに分岐して出力するものである。したがって、このファイバスプリッタ50を図1に示した装置に適用する場合は、第4ミラー28からのレーザ光を一方の入力コネクタにのみ入力すればよい。
そして、図10に示すように、ファイバスプリッタ50の2つの出力コネクタ52a,52bのそれぞれの出力側に、コリメートレンズ54a,54bを配置し、これらのユニット55a,55bを所定の角度で配置することにより、偏向分岐機構が構成されている。
図10の例では、2つのユニット55a,55bからのレーザ光が角度2θで交差している。これらのユニット55a,55bの配置を変えることによって、分岐角度(2θ)を変えることも可能である。
なお、レーザ光を3本以上に分岐するようにしてもよい。この場合は、3本以上のレーザ光によるガラス基板上での集光点が、1つの円周上に配置されるようにするのが好ましい。
<偏向分岐機構の他の例−2>
偏向分岐機構の他の例を図11に示す。この例では、図9及び図10に示す例と同様に、偏向分岐機構としてファイバスプリッタを採用している。そして、2つの出力コネクタ52a,52bは、これらからのレーザ光が平行に出射されるように配置されている。また、2つの出力コネクタ52a,52bの出力側には、レンズ57が配置されている。
偏向分岐機構の他の例を図11に示す。この例では、図9及び図10に示す例と同様に、偏向分岐機構としてファイバスプリッタを採用している。そして、2つの出力コネクタ52a,52bは、これらからのレーザ光が平行に出射されるように配置されている。また、2つの出力コネクタ52a,52bの出力側には、レンズ57が配置されている。
この図11の例では、2つの出力コネクタ52a,52bの光軸C1からの距離Lを変えることによって(ただし光軸C1から等距離)、分岐角度(2θ)を変えることも可能である。
なお、先の例と同様に、レーザ光を3本以上に分岐し、3本以上のレーザ光によるガラス基板上での集光点が、1つの円周上に配置されるようにしてもよい。
<偏向分岐機構の他の例−3>
図12に示す例は、複数のレーザ出力部を備えた例である。すなわち、この例では、複数の半導体レーザLDが設けられている。そして、各半導体レーザLDの出力側には、コリメートレンズ60が配置されている。ここでは、分岐角度2θの範囲内に複数のレーザ光が分岐されている。この図12に示した構成の後段に、イメージローテータ及びfθレンズが設けられる。
図12に示す例は、複数のレーザ出力部を備えた例である。すなわち、この例では、複数の半導体レーザLDが設けられている。そして、各半導体レーザLDの出力側には、コリメートレンズ60が配置されている。ここでは、分岐角度2θの範囲内に複数のレーザ光が分岐されている。この図12に示した構成の後段に、イメージローテータ及びfθレンズが設けられる。
なお、複数の半導体レーザLDは、複数のレーザ光のガラス基板上での集光点が1つの円周上に位置するように配置されている。
<偏向分岐機構の他の例−4>
図13に示す例は、図12に示した例の変形例である。この装置では、複数の半導体レーザLDと、各半導体レーザLDに対応して配置されたレンズ62と、各レンズ62を通過したレーザ光が入力される1つのコリメートレンズ63と、を有している。図12に例と同様に、この図13に示した構成の後段に、イメージローテータ及びfθレンズが設けられる。また、複数の半導体レーザLDは、複数のレーザ光のガラス基板上での集光点が1つの円周上に位置するように配置されている。
図13に示す例は、図12に示した例の変形例である。この装置では、複数の半導体レーザLDと、各半導体レーザLDに対応して配置されたレンズ62と、各レンズ62を通過したレーザ光が入力される1つのコリメートレンズ63と、を有している。図12に例と同様に、この図13に示した構成の後段に、イメージローテータ及びfθレンズが設けられる。また、複数の半導体レーザLDは、複数のレーザ光のガラス基板上での集光点が1つの円周上に位置するように配置されている。
<その他の例>
(a)前記実施形態では、イメージローテータの前段に偏向分岐機構を設け、入力されたレーザ光を偏向、分岐するようにしたが、単に偏向のみを行う機構を設けてもよい。
(a)前記実施形態では、イメージローテータの前段に偏向分岐機構を設け、入力されたレーザ光を偏向、分岐するようにしたが、単に偏向のみを行う機構を設けてもよい。
(b)前記実施形態では、集光手段としてのfθレンズをイメージローテータの後段に配置したが、前段に配置してもよい。
(c)前記実施形態では、図7に示すように、円周上に2つの集光点を形成したが、集光点の個数、配置はこれに限定されない。例えば、図14に示すように、レーザ光を4本に分岐し、これらの集光点が直線状に並ぶようにしてもよい。この場合は、加工幅内において均一にレーザ光が照射されることになる。
また、図15に示すように、複数の集光点が放射状に配置されるように形成しても良い。具体的には、図15の例では、円周上に等角度間隔で4つの集光点が形成されるとともに、これらの集光点を含めてX軸方向及びY軸方向に、それぞれ直線状に等間隔で4つの集光点が並ぶように形成されている。
(d)集光手段としてfθレンズを用いたが、集光手段は、レーザ光を集光できるレンズであればよく、fθレンズに限定されない。
(f)前記実施形態では、被加工物としてガラス基板を用いたが、被加工物は、レーザ光で加工可能な部材であればよく、ガラス基板に限定されない。
2 ワークテーブル
3 レーザ照射ヘッド
5 テーブル移動機構
14 イメージローテータ
15 レーザ出力部
16 光学系
17 中空モータ
18 X方向ガルバノミラー
19 Y方向ガルバノミラー
20 fθレンズ
31 偏向分岐機構
50 ファイバスプリッタ
3 レーザ照射ヘッド
5 テーブル移動機構
14 イメージローテータ
15 レーザ出力部
16 光学系
17 中空モータ
18 X方向ガルバノミラー
19 Y方向ガルバノミラー
20 fθレンズ
31 偏向分岐機構
50 ファイバスプリッタ
Claims (6)
- 被加工物にレーザ光を照射して加工を行う加工装置であって、
被加工物が載置されるワークテーブルと、
レーザ光を出力するレーザ出力部と、
前記レーザ出力部からのレーザ光を偏向するレーザ光偏向手段と、
偏向されたレーザ光を、偏向されたレーザ光とは方向が異なる回転軸の周りに回転させるためのイメージローテータと、
レーザ光を前記被加工物上に集光させるための集光手段と、
を備えたレーザ加工装置。 - 前記レーザ出力部と前記イメージローテータとの間に配置され、偏向されたレーザ光を分岐させる分岐手段をさらに備えた、請求項1に記載のレーザ加工装置。
- 前記分岐手段は、前記集光手段によって集光されるレーザ光が1つの円周上に位置するようにレーザ光を分岐する、請求項2に記載のレーザ加工装置。
- 前記集光手段によって集光されたレーザ光を前記被加工物の表面に沿った平面内で任意の方向に走査するためのレーザ光走査部をさらに備えた、請求項1から3のいずれかに記載のレーザ加工装置。
- 前記分岐手段はビームスプリッタを有している、請求項2に記載のレーザ加工装置。
- 前記分岐手段はファイバスプリッタを有している、請求項2に記載のレーザ加工装置。
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