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    • 专利摘要:
    本發明提供一種使用雷射光之工件加工裝置，在沿著包含圓、圓弧、S字形等曲線之加工線掃描雷射光時，抑制掃描速度之降低而提高加工效率。此工件加工裝置係為對玻璃基板等之工件照射雷射光而進行加工之裝置，係具備：工件機台2，裝載有要加工之工件；機台移動機構5；雷射光輸出部15，用以輸出雷射光；偏向/旋轉機構18；及掃描控制手段。其中，機台移動機構5係使工件機台2朝與裝載面平行之面內互相正交之x、y方向移動。偏向/旋轉機構18係使從雷射光輸出部15所射出之雷射光自射出軸偏向，同時使偏向之雷射光在射出軸之周圍旋轉。掃描控制手段則為協調控制機台移動裝置5與偏向/旋轉機構18之驅動，使雷射光在工件上掃描。
    公开号:TW201304894A
    申请号:TW101119079
    申请日:2012-05-29
    公开日:2013-02-01
    发明作者:Seiji Shimizu；Satoshi Hattori；Takahisa Hayashi
    申请人:Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd；
    IPC主号:B23K26-00
    专利说明:
    使用雷射光之工件加工裝置
    本發明係有關一種工件加工裝置，特別是對玻璃基板等之工件照射雷射光進行加工之工件加工裝置。
    就使用雷射光工件加工裝置而言，已知有例如專利文獻1所示之裝置。於此種加工裝置中，係將波長532nm左右之綠色雷射光照射在玻璃基板等工件。綠色雷射光雖一般會穿透玻璃基板，但將雷射光聚光，其強度超過某一閾值時，玻璃基板將會吸收雷射光。在此狀態下，將在雷射光之聚光部產生電漿，玻璃基板因此蒸發。利用如上之原理，即可在玻璃基板進行形成孔等之加工。
    此外，在專利文獻2中，揭示有一種在雷射光聚光用光學系統之下方，設有偏心用光學系統及輔助氣噴嘴之雷射加工頭。偏心用光學系統為旋轉驅動自如，能使雷射光自雷射光聚光用光學系統之光軸偏心。而且，輔助氣噴嘴係在使來自偏心用光學系統之雷射光通過，同時對同軸噴射輔助氣體。此專利文獻2之偏心用光學系統係具有隔著間隙而配置之一組楔形稜鏡。而各個楔形稜鏡係分別藉由其馬達在光軸周圍旋轉自如。
    專利文獻1：日本特開2007-118054號公報
    專利文獻2：日本特開平11-156579號公報-
    使用如上述之習知雷射光加工設備，而沿著圓、圓弧、S字形等曲線在玻璃基板上掃描雷射光時，必須將裝載有玻璃基板之機台朝x方向及y方向同步驅動。例如，自朝x方向延伸之直線經由圓弧狀曲線部分向沿著朝y方向延伸之直線軌跡掃描雷射光時，必須在開始時僅以x方向驅動用之馬達移動機台，在圓弧狀軌跡之開始位置驅動y方向驅動用馬達，在圓弧狀軌跡之終止位置停止x方向驅動用馬達。
    但是，因機台具有較大之慣性，對於各馬達之驅動控制，無法立即使機台移動或停止。亦即，即使在圓弧狀軌跡之開始位置開始驅動y方向驅動用馬達時，機台之y方向之動作亦會延遲，反之在圓弧狀軌跡之終止位置停止x方向驅動用馬達時，機台也會因慣性而無法立刻停止x方向之動作。
    因此，有必要預估如上所述機台因慣性之追隨性的降低來進行控制，或降低掃描速度(機台之移動速度)來進行加工。如此，控制會變得複雜，且加工速度會降低，因而使加工效率降低。
    本發明之目的為，沿著含圓、圓弧、S字形等曲線之加工線掃描雷射光時，可抑制掃描速度之降低，而能提高加工效率。
    第1發明之使用雷射光之工件加工裝置，係為對工件照射雷射光而進行加工之加工裝置，其具備：工件機台，裝載有要加工之工件；機台驅動手段；雷射光輸出部，用以輸出雷射光；偏向/旋轉手段；及掃描控制手段。機台驅動手段係使工件機台在與裝載面平行之面內朝互相正交之x、y方向移動。偏向/旋轉手段係將從雷射輸出部所射出之雷射光自射出軸偏向，同時使偏向之雷射光在射出軸之周圍旋轉。掃描控制手段係協調控制機台驅動手段及偏向/旋轉手段之驅動，使雷射光在工件上掃描。
    於此裝置中，有裝載工件之工件機台係藉由機台驅動手段朝x及y方向驅動，同時自射出軸偏向之雷射光會藉由偏向/旋轉手段在射出軸周圍旋轉。因此，當加工線含曲線時，在此曲線部分中，使工件機台朝x、y方向移動之同時，使雷射光偏向/旋轉，藉此即可使工件機台移動之軌跡，有如描繪出比加工線之曲線大的半徑。
    在此，由於可使工件機台之掃描軌跡的半徑加大，因此即使工件機台對於驅動手段之追隨性較遲鈍，仍可加快掃描速度。因此，加工速度會變快速，且加工效率也提高。
    第2發明之使用雷射光之工件加工裝置，係在第1發明之裝置中，偏向/旋轉手段，係具有：第1楔形稜鏡與第2楔形稜鏡，配置成互相對向；旋轉手段，使第1與第2楔形稜鏡在射出軸之周圍旋轉；及聚光透鏡，使雷射光聚光在工件上。
    在此，藉由使一對楔型稜鏡在射出軸周圍旋轉，即可使聚光在工件上之雷射光旋轉。
    第3發明之使用雷射光之工件加工裝置，係在第2發明之裝置中，偏向/旋轉手段之旋轉手段係具有：第1馬達，用以使第1楔形稜鏡在射出軸周圍旋轉；及第2馬達，用以使第2楔形稜鏡在射出軸周圍旋轉。
    在此，能個別控制各楔型稜鏡。因此可任意控制雷射光之偏向量。
    第4發明之使用雷射光之工件加工裝置，係在第1發明之裝置中，偏向/旋轉手段之旋轉手段為一種中空馬達，內部配置有第1與第2楔形稜鏡。
    第5發明之使用雷射光之工件加工裝置，係在第1發明之裝置中，掃描控制手段係在掃描直線狀之加工線時，藉由機台驅動手段，控制機台朝x方向或y方向移動。又，在掃描曲線狀之加工線時，藉由機台驅動手段，控制機台朝x方向或y方向移動，同時藉由上述偏向/旋轉手段使雷射光旋轉。
    在此，如同上述，能使工件之掃描軌跡半徑更加大。因此，即使工件機台對於驅動裝置之追隨性較遲鈍，仍可加快掃描速度而能提高加工效率。
    第6發明之使用雷射光之工件加工裝置，係在第5發明之裝置中，偏向/旋轉手段係具有：第1楔形稜鏡與第2楔形稜鏡，配置成互相對向；旋轉手段，使第1與第2楔形稜鏡在射出軸周圍旋轉；及聚光透鏡，使雷射光聚光在工件上。其中，掃描控制手段係在沿着包含直線部與曲線部之加工線掃描雷射光時，在掃描加工線直線部時，係藉由機台驅動手段控制機台朝x方向或y方向移動，在掃描加工線之曲線部時，係藉由機台驅動手段控制機台朝x方向或y方向移動，同時使第1與第2楔形稜鏡在射出軸之周圍朝相同方向旋轉。
    在此，如同上述，能使工件機台之掃描軌跡半徑更加大。
    第7發明之使用雷射光之工件加工裝置，係在第5發明之裝置中，偏向/旋轉手段係具有：第1楔形稜鏡與第2楔形稜鏡，配置成互相對向；旋轉手段，使第1與第2楔形稜鏡在光軸周圍旋轉；及聚光透鏡，使雷射光聚光在工件上。其中，掃描控制手段係在沿着包含直線部與曲線部之加工線掃描雷射光時，在掃描之加工線之直線部時，係藉由機台驅動手段控制機台朝x方向或y方向移動，在掃描加工線之曲線部時，在包含前述曲線部之前述曲線部的前後區域中，係藉由機台驅動手段控制機台朝x方向或y方向移動，同時使第1與第2楔形稜鏡在射出軸周圍朝相反方向旋轉。
    在此，能加大工件機台之掃描半徑，更可提高加工效率。
    第8發明之使用雷射光之工件加工裝置，係在自第1至第7發明中任一項之裝置中，復具備聚光點旋轉機構，用以使雷射光之聚光點旋轉者，係配置在雷射光輸出部與偏向/旋轉手段之間，且包括一對楔型稜鏡及內部配置有一對楔型稜鏡之中空馬達。
    在此，通過一對楔型稜鏡而偏向之雷射光，係在照射光軸周圍旋轉。此被偏向且旋轉之雷射光將聚光在工件上而描繪圓形。此圓形之整體軌跡將沿著加工線掃描。
    依據如上之本發明，在使用雷射光之工件加工中，當沿著包含曲線狀軌跡之掃描線進行雷射加工時，可抑制掃描速度之降低，而能提高加工效率。[整體構成]
    第1圖為顯示本發明之一實施形態之工件加工裝置之整體構成。此工件加工裝置係對玻璃基板等之工件沿著加工線照射雷射光，進行鑽孔等之加工的裝置。此裝置係具備：底座1；工件機台2，裝載有作為工件之玻璃基板；及雷射光照射頭3，對玻璃基板照射雷射光。如第1圖所示，在沿著底座1上表面之平面上，將互相正交之軸設為x軸與y軸，將與此等軸正交之鉛直方向之軸設為z軸。並且，將沿x軸之雙向(+方向與-方向)設為x軸方向，將沿y軸之雙向設為y軸方向，將沿z軸之雙向設為z軸方向。 [工件機台及其移動機構] 〈工件機台〉
    工件機台2係形成為矩形狀，在工件機台2之下方設有機台移動機構5，用以使工件機台2朝x軸方向與y軸方向移動。
    放大第2圖所示之工件機台2，具有複數個方塊6。此複數方塊6係將圖中一點鏈線所示之玻璃基板G，自工件機台2之表面抬提而支撑之構件，為了避開玻璃基板G之加工線L(以虛線所示)，而可裝設在工件機台2之任何位置。再者，在工件機台2以格柵狀形成有複數個吸氣孔2a，同時在各方塊6形成有貫穿上下方向之吸氣孔6a。而且，藉由連接方塊6之吸氣孔6a與工件機台2之吸氣孔2a，即可吸附固定配置在方塊6上之玻璃基板G。此外，吸氣用之機構為由眾所皆知之排氣泵等所構成，在此省略其說明。 〈機台移動機構〉
    機台移動機構5為如第1圖所示，具有：分別為一對之第1及第2導軌8、9；第1與第2移動機台10、11；及驅動各移動機台10、11之y軸馬達5a與x軸馬達5b(參照第7圖)。一對第1導軌8係在底座1之上表面設成朝y軸方向延伸。第1移動機台10係設在第1導軌8之上部，在其下表面具有與第1導軌8卡合而移動自如之複數個導引部10a。第2導軌9係設在第1移動機台10之上表面而朝x軸方向延伸。第2移動機台11係設在第2導軌9之上部，在其下表面具有與第2導軌9卡合而移動自如之複數個導引部11a。在第2移動機台11之上表面，透過固定構件12裝設工件機台2。
    藉由如上之機台移動機構5，工件機台2即可朝x軸方向及y軸方向移動自如。 [雷射光照射頭]
    雷射光照射頭3係如第1圖與第3圖所示，裝設在配置於底座1上表面之門型框架1a，且具有：雷射光輸出部15；光學系統16；高速中空馬達17，其內部安裝有一對高速旋轉用楔型稜鏡(後述)；及旋轉/偏向機構18，其內部組裝有一對低速旋轉用楔型稜鏡(後述)與聚光透鏡。另設有：x軸方向移動機構21，使雷射光照射頭3向x軸方向移動；及z軸方向移動機構22，使高速中空馬達17及偏向/旋轉機構18朝z軸方向移動。而z軸方向移動機構22具有z軸馬達22a(參照第7圖)等。 〈雷射光輸出部〉
    雷射光輸出部15係由與習知相同之雷射管所構成。藉由此雷射光輸出部15，波長532nm之綠色雷射光會沿著y軸朝工件機台2之相反側射出。 〈光學系統〉
    光學系統16係將來自雷射光輸出部15之雷射光導引至組裝在高速中空馬達17之一對高速旋轉用楔型稜鏡。此光學系統16係如第3圖之放大圖所示，具有：第1至第4反射鏡25至28；動力監視器29，用以測量雷射光輸出；及光束擴展器30。
    第1反射鏡25係配置在雷射光輸出部15之輸出側附近，將射出至y軸方向之雷射光反射至x軸方向。第2反射鏡26係配置在x軸方向與第1反射鏡25排列，將朝x軸方向行進之雷射光反射至y軸方向至導引至工件機台2側。第3反射鏡27及第4反射鏡28係配置在高速中空馬達17之上方排列在x軸方向。第3反射鏡27係將由第2反射鏡所反射而來之雷射光導入至第4反射鏡28。第4反射鏡28係將由第3反射鏡27所反射而來之雷射光導入至下方之高速中空馬達17。光束擴展器30係配置在第2反射鏡26與第3反射鏡27之間，且用以將由第2反射鏡26所反射而來之雷射光擴展為固定倍率的平行光束而設者。藉由此光束擴展器30，可將雷射光聚光為更小之光點。 〈高速旋轉用楔型稜鏡及高速中空馬達〉
    第4圖為在內部配置有高速旋轉用楔型稜鏡321、322之高速中空馬達17的示意圖。高速中空馬達17係在中心具有朝z軸方向延伸之旋轉軸R，包含此旋轉軸R之中央部係成為中空狀。而在此中空部固定有一對高速旋轉用楔型稜鏡321、322。一對楔型稜鏡321、322為同形狀、同比重，僅折射率不同。各楔型稜鏡321、322係分別具有相對於旋轉軸R傾斜之斜面321a、322a，及與旋轉軸R垂直之垂直面321b、322b。而且，一對楔型稜鏡321、322係配置成互相之垂直面321b、322b彼此靠近而相對向，2個垂直面321b、322b成平行，且2個斜面321a、322a成平行。
    將同形狀、同比重之2個高速旋轉用楔型稜鏡321、322配置成如上，則2個高速旋轉用楔型稜鏡321、322之整體重心將位於旋轉軸R上。因此，即使以高速旋轉此楔型稜鏡321、322，也可大幅地減少其動態不平衡量。 〈使用2個楔型稜鏡時之偏角〉
    參照第5圖，將稜鏡之頂角設為δ，將折射率設為n時，此稜鏡之偏角θ係在δ小時，(n-1)/δ
    再者，上式為SIN δ=δ(單位為radian)，是δ微小達近似程度時之近似式。於本實施形態所用之稜鏡，頂角δ最大也不過是約5°，因此Sin δ=δ之近似也無妨。因此同形狀(頂角相同)而折射率分別為n1、n2之2個楔型稜鏡之偏角分別為θ 1、θ 2
    θ 1=(n1-1)‧δ
    θ 2=(n2-1)‧δ於是，如將2個楔型稜鏡組裝配置成斜面為平行時之偏角θ為θ=(n1-1)/δ-(n2-1)/δ=(n1-n2)‧δ如上可知，只要是頂角δ相同且材質相同之楔型稜鏡之組合，則n1=n2時，合計偏角是「0」。
    但是n1≠n2時，合計偏角非為「0」，而是成為與2個楔型稜鏡之折射率之差成正比。
    於是，在此使2個高速旋轉用楔型稜鏡321、322之折射率設為不同，以使通過2個楔型稜鏡321、322之雷射光偏向。亦即，藉由使用如此楔型稜鏡321、322，即可實現用以使旋轉平衡良好之雷射光偏向之機構。
    就比重相同而折射率不同之楔型稜鏡之例而言，可有如下之組合可考慮。 〈例1〉S-BSM22+S-T1H11(比重：3.24，O’Hara股份有限公司製)
    此組合時之偏角(°)是，相對於頂角1°為「0.169」。 〈例2〉N-SSK2+N-SF57(比重：3.53，Shot日本股份有限公司製)
    此組合時之偏角(°)是，相對於頂角1°為「0.232」。 〈例3〉BACD11+E-FD10(比重：3.07，HOYA股份有限公司製)
    此組合時之偏角(°)是，相對於頂角1°為「0.170」。
    再者，有關兩楔型稜鏡321、322之形狀(頂角)，將如後述之由聚光透鏡之焦距距離f與偏角θ所決定之雷射光的旋轉半徑r(=f/tan θ或是f/θ)設定成所希望之值。 〈低速旋轉用楔型稜鏡、聚光透鏡〉
    第6圖為在內部配置有1對低速旋轉用楔型稜鏡341、342之偏向/旋轉機構18之示意圖。偏向/旋轉機構18係在中心具有朝z軸方向延伸之旋轉軸。此旋轉軸與高速中空馬達17之旋轉軸R為同軸。此偏向/旋轉機構18具有：一對低速旋轉用楔型稜鏡341、342，設在包含旋轉軸R之中心部；及低速旋轉用第1低速馬達345與第2低速馬達346，分別設成與此等楔型稜鏡對應。第1低速馬達345與第2低速馬達346均為中空馬達，在中空之旋轉軸內部安裝有楔型稜鏡341、342。此等楔型稜鏡341、342係分別藉由所對應裝設之低速旋轉用第1低速馬達345與第2低速馬達346個別地旋轉，且可維持固定之旋轉角度。
    一對低速用楔型稜鏡341、342為同形狀、同材質(同比重)，所以折射率也相同。又，一對低速用楔型稜鏡341、342具有分別相對於旋轉軸傾斜之斜面341a、342a，及與旋轉軸垂直之垂直面341b、342b。藉由如此2個楔型稜鏡341、342之組合，一對低速用楔型稜鏡341、342能有預定之偏角。
    再者，在偏向/旋轉機構18之一對低速用楔型稜鏡341、342之輸出側，固定有聚光透鏡35。惟聚光透鏡35亦可與偏向/旋轉機構18另外單獨配置。 〈雷射照射頭之支撑及搬運系統〉
    如上之雷射光照射頭3，係如上述由底座1之門型框架1a所支撑。更詳細而言，如第3圖所示，在門型框架1a之上表面設有朝x軸方向延伸之一對第3導軌36，由此第3導軌36及無圖示之驅動機構來構成x軸方向移動機構21。於是在一對第3導軌36，以移動自如之方式支撐有支撑構件37。支撑構件37具有由第3導軌36所支撑之横支撑構件38、及自横支撑構件38之工件機台2側之一端側向下延伸之縱支撑構件39。在縱支撑構件39之側面，設有朝z軸方向延伸之一對第4導軌40，由此一對第4導軌40與未圖示之驅動機構構成z軸方向移動機構22。在第4導軌40以能朝z軸方向移動自如之方式支撑有第3移動機台41。
    於是，雷射光輸出部15、第1至第4反射鏡25至28、動力監視器29、及光束擴展器30等，係由横支撑構件38所支撑。在第3移動機台41固定有馬達支撑構件42，在此馬達支撑構件42支撑有高速中空馬達17及偏向/旋轉機構18。 [控制方塊圖]
    如第7圖所示，此玻璃基板加工裝置具有控制器50。在控制器50連接有雷射光輸出部15，及用以驅動各移動機台10、11之y軸馬達5a、x軸馬達5b、z軸馬達22a、高速中空馬達17、第1及第2低速馬達345、346。於是，控制器50係控制來自雷射光輸出部15之雷射輸出，同時控制各馬達之旋轉，藉此控制雷射光之掃描軌跡等。 [動作] 〈基本上之加工動作〉
    以下說明使用雷射光之玻璃基板之加工動作。
    首先，在工件機台2之表面裝設複數個方塊6。此時複數個方塊6係如第2圖所示，配置成避開玻璃基板G之加工線L。在如上方式裝設之複數個方塊6上裝載要加工之玻璃基板G。
    其次，藉由x軸方向移動機構21將雷射照射頭3朝x軸方向移動，且藉由機台移動機構5使工件機台2朝y軸方向移動，使雷射照射頭3之雷射光聚光點位於加工線L之開始位置。
    如上方式將雷射照射頭3及玻璃基板G移動到加工位置後，將雷射光照射到玻璃基板G進行加工。在此，自雷射光輸出部15射出之雷射光係經第1反射鏡25反射而導入至第2反射鏡26。再者，射入至第1反射鏡25之雷射光係藉由動力監視器29測量雷射輸出。射入至第2反射鏡26之雷射光係反射到y軸方向，藉由光束擴展器30使光束擴展而導入第3反射鏡27。於是在第3反射鏡27反射，且在第4反射鏡28反射之雷射光，係輸入至設在高速中空馬達17之中心部之一對高速旋轉用楔型稜鏡321、322。
    輸入至一對高速旋轉用楔型稜鏡321、322之雷射光，係藉由不同折射率之2個楔型稜鏡321、322而偏向輸出。又，高速旋轉用楔型稜鏡321、322係例如以15000rpm以上之高速旋轉，因此穿透此等楔型稜鏡321、322之雷射光，係以極小旋轉半徑(例如直徑0.4mm至0.8mm)進行高速旋轉。
    自高速旋轉用楔型稜鏡321、322射出之雷射光，係被輸入至低速旋轉用楔型稜鏡341、342。此低速旋轉用楔型稜鏡341、342，有一方相對於另一方旋轉，比高速旋轉用楔型稜鏡321、322有較大之偏角。因此，藉由旋轉低速旋轉用楔型稜鏡341、342，使高速旋轉之雷射光能以較大之旋轉半徑(例如外側直徑5.0mm)旋轉掃描。此外，低速旋轉用楔型稜鏡341、342之旋轉數較小，例如為400至800rpm左右。
    第8圖為顯示上述之雷射光在玻璃基板上之軌跡。在此，因一對高速旋轉用楔型稜鏡321、322之加工誤差或安裝誤差等，藉由高速旋轉用楔型稜鏡321、322而偏向/旋轉之雷射光所繪出之圓徑會產生誤差。因該誤差而會使最後加工成之孔徑有誤差。此時，使低速旋轉用楔型稜鏡341、342之一方相對於另一方旋轉而調整偏角，得以調整通過低速旋轉用楔型稜鏡341、342之雷射光之掃描軌跡即可。藉由此能以高精密度加工所所希望之直徑的孔。
    在此，由雷射光進行一次加工所去除之高度為數十μm。因此對玻璃基板G進行鑽孔加工時，即使沿著加工線對聚光點僅作一次掃描，亦難以形成孔，亦即難以去除加工線之內側部分。
    所以，通常是為了在玻璃基板之下表面形成聚光點(加工部位)，由z軸方向移動裝置22控制包含聚光透鏡35之偏向/旋轉機構18之z軸方向之位置(參照第9圖(a))。以此狀態使聚光點沿著加工線繞一周後，控制偏向/旋轉機構18之z軸方向之位置，即如第9圖(b)所示使聚光點上升。於是，同樣地使聚光點沿著加工線繞一周後再使聚光點上升。反覆進行上述動作即可去除加工線之內側部分而形成孔。
    或者，不使聚光點沿著加工線毎繞一周而使之上升，而以適當速度連續地朝z軸方向上升，即使藉由加工成螺旋狀亦可同樣地進行鑽孔加工。 〈角隅部之第1加工例〉
    其次如第10圖所示，說明沿著具有朝x軸方向及y軸方向延伸之2個直線部、及位在2直線部之間之圓弧狀曲線部的加工線照射雷射光而進行加工時之協調控制。於第10圖所示之例中，係在加工線之曲線部的前後，分別使低速旋轉用楔型稜鏡341、342反方向旋轉，同時移動控制移動機台10、11。於第10圖中，實線為加工線，一點鏈線為工件機台2(雷射光照射頭3之光學系統的中心：雷射光輸出部15之射出軸)之移動軌跡。又，於第10圖之「90°」「0°」為分別雷射光位置相對於雷射光照射頭3之光學系統中心之射出軸的角度。
    第11圖為進行第10圖所示之加工時，各馬達之速度控制的時序圖。
    利用第12圖之流程圖說明，要進行上述加工時移動機台10、11與驅動低速馬達時之協調控制。
    於步驟S1中為進行直線部分之加工。在此，藉由x軸馬達5b以定速使工件機台2朝-x軸方向移動。於步驟S2中，取得工件機台2之位置資訊。而於步驟S3中，由步驟S2取得之位置資訊，判斷是否為圓弧開始位置。所謂圓弧開始位置，係指在第10圖之一點鏈線所示之工件機台2之掃描軌跡中，直線部分終止而曲線部分開始之位置。
    在到達圓弧開始位置之前，反覆進行步驟S2與步驟S3。到達圓弧開始位置時，自步驟S3移往步驟S4及步驟S5。
    於步驟S4中實行圓弧內插動作。亦即如第11圖所示，逐漸降低x軸馬達5b之旋轉，降低x軸方向之速度，同時自「0」逐漸提升y軸馬達5a之旋轉，而提升y軸方向之速度。
    此外，於步驟S5中，如第11圖所示，使第2低速馬達346以速度VH朝順時鐘方向旋轉，同時使第1低速馬達345以速度VL朝反時鐘方向旋轉。惟VH之速度係設定為VL之3倍左右。
    在步驟S6中，判斷是否為圓弧終止位置。在到達圓弧終止位置之前，繼續反覆進行步驟S4與步驟S5。
    到達圓弧終止位置時，自步驟S6移行至步驟S7。在步驟S7中，進行y軸方向直線部分之加工。亦即如第11圖所示，停止x軸馬達5b、第1與第2低速馬達345、346之旋轉，僅旋轉y軸馬達5a而以定速使工件機台2朝y軸方向移動。
    藉由如上之協調控制，對於實線之加工線，控制移動移動機台10、11，俾使偏向/旋轉機構18之旋轉中心在一點鏈線上移動。亦即，可使工件機台2之掃描半徑，比加工線之曲線部之半徑更大，而使工件機台2之掃描控制變容易。 〈角隅部之第2加工例〉
    第13圖與第14圖為顯示對於與第1加工例相同之形狀之加工線，由另一控制處理進行加工時之第2加工例。於第13圖與第14圖所示之例中，係在加工線之曲線部以同方向旋轉低速旋轉用楔型稜鏡341、342，同時移動控制移動機台10、11。於第13圖中，實線為加工線，一點鏈線為工件機台2之移動軌跡。第14圖為進行第13圖所示之加工時之各馬達之速度控制之時序圖。
    由第15圖之流程圖說明，進行上述加工時之移動機台之移動與低速馬達之驅動的協調控制。
    在步驟P1進行直線部分之加工。在此，係藉由x軸馬達5b以定速使工件機台2朝-x軸方向移動。於步驟P2中取得工件機台2之位置資訊。而於步驟P3中，由步驟P2取得之位置資訊，判斷是否為圓弧開始位置。由此第2加工例，圓弧開始位置係指在加工線之直線部分終止，而圓弧部分開始之位置。
    在到達圓弧開始位置為止，係反覆進行步驟P2與步驟P3。到達圓弧開始位置時，自步驟P3移行至步驟P4及步驟P5。
    於步驟P4中實行圓弧內插動作。亦即如第14圖所示，逐漸降低x軸馬達5b之旋轉，降低x軸方向之速度，同時自「0」逐漸提高y軸馬達5a之旋轉，而提高y軸方向之速度。
    此外，於步驟P5中，如第14圖所示，使第1低速馬達345及第2低速馬達346以規定速度朝順時鐘方向旋轉。
    在步驟P6中，判斷是否為圓弧終止位置。在到達圓弧終止位置為止，繼續反覆進行步驟P4與步驟P5。
    到達圓弧終止位置時，自步驟P6移行至步驟P7。在步驟P7中，進行y軸方向之直線部分加工。亦即如第14圖所示，停止x軸馬達5b、第1與第2低速馬達345、346之旋轉，僅旋轉y軸馬達5a，以低速使工件機台2朝y軸方向移動。
    藉由如上之協調控制，對於實線之加工線，移動控制移動機台10、11，俾使偏向/旋轉機構18之旋轉中心在一點鏈線上移動。亦即，可使工件機台2之掃描半徑，比加工線之曲線部之半徑更大，而使工件機台2之掃描控制變容易。
    再者，如加工第2例，以相同速度使低速旋轉用楔型稜鏡341、342朝同方向旋轉時，亦能以1台馬達一體旋轉低速旋轉用楔型稜鏡341、342。 [特徵]
    由如上之本實施形態中，藉由使工件機台2朝x、y方向移動之同時使雷射光偏向/旋轉，而在加工加工線之曲線部分時，能如描繪半徑比加工線為大之軌跡來移動工件機台2。因此即使工件機台對於各馬達之追隨性較差，仍可加快掃描速度而提高加工效率。
    又，能分別旋轉控制一對之第2楔型稜鏡，因而可任意控制雷射光自光軸之偏向量。 [其他實施形態]
    本發明並不限定於上述實施形態，在不脫離本發明之範圍下，可進行種種變形或修正。
    在上述實施形態中，係設置一對高速旋轉用楔型稜鏡，以高速旋轉雷射光同時進行掃描，但是亦可省略高速旋轉用楔型稜鏡。
    又，在上述實施形態中，就使聚光點朝z軸方向移動之機構而言，係藉由z軸方向移動裝置22使包含聚光透鏡35之偏向/旋轉機構18移動，但也可預先固定包含聚光透鏡之偏向/旋轉機構18，而使工件機台2朝z軸方向移動。
    在上述實施形態中，係以玻璃基板作為工件之例說明，但裁切加工樹脂薄膜時亦可同樣地適用本發明。此外，將本發明應用在樹脂薄膜時，則無需高速旋轉用之光學系統及z軸方向移動機構。
    第10圖及第13圖所示之加工例僅為一例，對於其他包含各種曲線部分之加工線，當然可適用本發明。
    1a‧‧‧門型框架
    2‧‧‧工件機台
    2a、6a‧‧‧吸氣孔
    3‧‧‧雷射光照射頭
    5‧‧‧機台移動機構
    5a‧‧‧y軸馬達
    5b‧‧‧x軸馬達
    6‧‧‧方塊
    8‧‧‧第1導軌
    9‧‧‧第2導軌
    10‧‧‧第1移動機台
    11‧‧‧第2移動機台
    11a‧‧‧導引部
    15‧‧‧雷射光輸出部
    16‧‧‧光學系統
    17‧‧‧高速中空馬達
    18‧‧‧偏向/旋轉機構
    21、22‧‧‧z軸方向移動機構
    22a‧‧‧z軸馬達
    25至28‧‧‧第1至第4反射鏡
    29‧‧‧動力監視器
    30‧‧‧光束擴展器
    36‧‧‧第3導軌
    37‧‧‧支撐構件
    38‧‧‧橫支撐構件
    39‧‧‧縱支撐構件
    40‧‧‧第4導軌
    41‧‧‧第3移動機台
    42‧‧‧馬達支撐構件
    35‧‧‧聚光透鏡
    50‧‧‧控制器
    321、322‧‧‧高速旋轉用楔形稜鏡
    341、342‧‧‧低速旋轉用楔形稜鏡
    345、346‧‧‧第1、第2低速馬達
    321a、322a、341a、342a‧‧‧斜面
    321b、322b、3413、342b‧‧‧垂直面
    G‧‧‧玻璃基板
    第1圖係本發明之一實施形態之工件加工裝置之外觀立體圖。
    第2圖係工件機台之放大立體圖。
    第3圖係顯示雷射照射光頭之構成的放大立體圖。
    第4圖係配置高速中空馬達及高速旋轉用楔形稜鏡之示意圖。
    第5圖係稜鏡之頂角與偏角之關係的示意圖。
    第6圖係顯示第1及第2低速馬達、第1及第2楔形稜鏡、以及聚光透鏡之配置的示意圖。
    第7圖係本裝置之控制方塊圖。
    第8圖係雷射光之軌跡圖。
    第9圖(a)及(b)係說明將聚光點控制在z軸方向之作用之示意圖。
    第10圖係本裝置之第1加工例之加工線及掃描軌跡之示意圖。
    第11圖係第1加工例之各馬達之速度控制之時序圖。
    第12圖係第1加工例之控制流程圖。
    第13圖係本裝置之第2加工例之加工線及掃描軌跡之示意圖。
    第14圖係顯示第2加工例之各馬達之速度控制之時序圖。
    第15圖係第2加工例之控制流程圖。
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] 一種使用雷射光之工件加工裝置，係對工件照射雷射光而進行加工之加工裝置，其具備：工件機台，裝載有要加工之工件；機台驅動手段，使上述工件機台在與裝載面平行之面內能向互相正交之x、y方向移動；雷射光輸出部，用以輸出雷射光；偏向/旋轉手段，將從上述雷射輸出部所射出之雷射光自射出軸偏向，同時使偏向之雷射光在射出軸之周圍旋轉；及掃描控制手段，協調控制上述機台驅動手段及上述偏向/旋轉手段，使雷射光在工件上掃描。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之使用雷射光之工件加工裝置，其中，上述偏向/旋轉手段係具有：第1楔形稜鏡與第2楔形稜鏡，配置成互相對向；旋轉手段，使上述第1與第2楔形稜鏡在上述射出軸周圍旋轉；及聚光透鏡，使雷射光聚光在工件上。
    [3] 如申請專利範圍第2項所述之使用雷射光之工件加工裝置，其中，上述偏向/旋轉手段之旋轉手段係具有：第1馬達，用以使上述第1楔形稜鏡在上述射出軸周圍旋轉；及第2馬達，用以使上述第2楔形稜鏡在上述射出軸周圍旋轉。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述之使用雷射光之工件加工裝置，其中，上述偏向/旋轉手段之旋轉裝置為，一種中空馬達，內部配置上述第1與第2楔形稜鏡。
    [5] 如申請專利範圍第1項所述之使用雷射光之工件加工裝置，其中，上述掃描控制手段係在掃描直線狀之加工線時，係藉由上述機台驅動手段，控制上述機台朝x方向或y方向移動，在掃描曲線狀之加工線時，係藉由上述機台驅動手段，控制上述機台朝x方向或y方向移動，同時藉由上述偏向/旋轉手段使雷射光旋轉。
    [6] 如申請專利範圍第5項所述之使用雷射光之工件加工裝置，其中，上述偏向/旋轉手段係具有：第1楔形稜鏡與第2楔形稜鏡，配置成互相對向；旋轉手段，使上述第1與第2楔形稜鏡在上述射出軸周圍旋轉；及聚光透鏡，使雷射光聚光在工件上，其中上述掃描控制手段係在沿著包含直線部與曲線部之加工線掃描雷射光時，在掃描加工線之直線部時，係藉由上述機台驅動手段，控制上述機台朝x方向或y方向移動，在掃描之加工線之曲線部時，係藉由上述機台驅動手段，控制上述機台朝x方向或y方向移動，同時使上述第1與第2楔形稜鏡在上述射出軸周圍朝相同方向旋轉。
    [7] 如申請專利範圍第5項所述之使用雷射光之工件加工裝置，其中，上述偏向/旋轉手段係具有：第1楔形稜鏡與第2楔形稜鏡，配置成互相對向；旋轉手段，用以使上述第1與第2楔形稜鏡在射出軸周圍旋轉；及聚光透鏡，使雷射光聚光在工件上，其中上述掃描控制手段係在沿包含直線部與曲線部之加工線掃描雷射光時，在掃描加工線之直線部時，係藉由上述機台驅動手段，控制上述機台朝x方向或y方向移動，在掃描加工線之曲線部時，係藉由上述機台驅動手段，控制上述機台朝x方向或y方向移動，同時使上述第1與第2楔形稜鏡在上述射出軸周圍朝相反方向旋轉。
    [8] 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之使用雷射光之工件加工裝置，其中，復具備聚光點旋轉機構，用以使雷射光之聚光點旋轉者，係配置在上述雷射光輸出部與上述偏向/旋轉手段之間，且包括一對楔形稜鏡及內部配置有上述一對楔型稜鏡之中空馬達。
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