[发明专利]使用激光的工件加工装置

说明书

技术领域

本发明涉及工件加工装置，尤其涉及向玻璃基板等工件照射激光进行加工的工件加工装置。

背景技术

作为使用激光的工件加工装置，已知例如专利文献1所示的装置。在这种加工装置中，将波长为532nm左右的绿色激光照射到玻璃基板等工件。绿色激光通常会透过玻璃基板，但是当使激光会聚并且其强度超过某一阈值时，玻璃基板会吸收激光。在这种状态下，会在激光的会聚部产生等离子体，由此玻璃基板会蒸发（transpire）。利用如上所述的原理，能够进行在玻璃基板上形成孔等的加工。

而专利文献2示出了在激光会聚用光学系统的下方设置偏心用光学系统和辅助气体喷嘴的激光加工头。偏心用光学系统可自由旋转驱动，使激光相对于激光会聚用光学系统的光轴偏心。而辅助气体喷嘴使来自偏心用光学系统的激光通过，同时向该激光会聚用光学系统的光轴喷射辅助气体。该专利文献2的偏心用光学系统具有隔开间隔配置的1组楔形棱镜。而且各楔形棱镜分别借助电动机而能够围绕光轴自由旋转。

【专利文献1】日本特开2007-118054号公报

【专利文献2】日本特开平11-156579号公报

使用上述现有的使用激光的加工装置，沿着圆、圆弧、S字形等曲线在玻璃基板上扫描激光的情况下，需要使放置有玻璃基板的工作台在x方向和y方向上同步进行驱动。例如，当从在x方向上延伸的直线经由圆弧状的曲线部分沿着在y方向上延伸的直线的轨迹扫描激光的情况下，需要开始仅使用x方向驱动用电动机移动工作台，在圆弧状轨迹的开始位置处驱动y方向驱动用电动机，并在圆弧状轨迹的结束位置处使x方向驱动用电动机停止。

然而由于工作台具有较大的惯性，因此相对于各电动机的驱动控制无法立即使工作台产生移动或停止。即，即使在圆弧状轨迹的开始位置处开始y方向驱动用电动机的驱动，工作台在y方向的动作也会延迟，而反之即使在圆弧状轨迹的结束位置处使x方向驱动用电动机停止，由于工作台的惯性，x方向上的运动并不会立即停止。

因此需要预计到上述的工作台的惯性导致的追随性降低来进行控制，或是降低扫描速度（工作台的移动速度）来进行加工。这种情况下控制会变得复杂，而且加工速度降低，因此加工效率降低。

发明内容

本发明的课题在于，在沿着包含圆、圆弧、S字形等曲线的加工线扫描激光时抑制扫描速度的降低，提升加工效率。

第一方面涉及的使用激光的加工装置向工件照射激光来进行加工，其具有放置待加工工件的工作台、台驱动单元、输出激光的激光输出部、偏转/旋转单元以及扫描控制单元。台驱动单元使工作台沿着在与放置面平行的面内彼此垂直的x、y方向移动。偏转/旋转单元使从激光输出部射出的激光从出射轴偏转，并且使偏转后的激光绕出射轴旋转。扫描控制单元对台驱动单元和偏转/旋转单元的驱动进行协调控制，在工件上扫描激光。

在该装置中，由台驱动单元沿着x和y方向驱动放置有工件的工作台，并且相对于出射轴偏转的激光借助偏转/旋转单元而绕出射轴旋转。因此在加工线包含曲线的情况下，在该曲线部分使工作台在x、y方向移动，同时使激光偏转/旋转，从而能够使工作台在以描绘半径大于加工线的曲线的轨迹上移动。

此时，能够使工作台的扫描轨迹的半径变得更大，因此即使在工作台对驱动单元的追随性不强的情况下，也能使得扫描速度较快。因此加工速度变快，加工效率提升。

第二方面涉及的使用激光的工件加工装置是在第一方面的装置中，偏转/旋转单元具有：相对配置的第1楔形棱镜和第2楔形棱镜；旋转单元，其用于使第1和第2楔形棱镜绕出射轴旋转；以及会聚透镜，其使激光会聚于工件上。

此时，通过使1对楔形棱镜绕出射轴旋转，从而能够使会聚于工件上的激光旋转。

第三方面涉及的使用激光的工件加工装置是在第二方面的装置中，偏转/旋转单元的旋转单元具有：第1电动机，其用于使第1楔形棱镜绕出射轴旋转；以及第2电动机，其用于使第2楔形棱镜绕出射轴旋转。

此时，能够对各楔形棱镜分别进行旋转控制。因此能任意控制激光的偏转量。

第四方面涉及的使用激光的工件加工装置是在第一方面的装置中，偏转/旋转单元的旋转单元是内部配置有第1和第2楔形棱镜的中空电动机。

第五方面涉及的使用激光的工件加工装置是在第一方面的装置中，扫描控制单元在扫描直线状加工线的情况下，使用台驱动单元沿着x方向或y方向对工作台进行移动控制。而在扫描曲线状加工线的情况下，使用台驱动单元沿着x方向和y方向对工作台进行移动控制，并且使用偏转/旋转单元使激光旋转。