(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024134063
(43)【公開日】2024-10-03
(54)【発明の名称】レーザ加工装置およびレーザ加工品の製造方法
(51)【国際特許分類】
B23K 26/16 20060101AFI20240926BHJP
B23K 26/36 20140101ALI20240926BHJP
【ＦＩ】
B23K26/16
B23K26/36
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023044158
(22)【出願日】2023-03-20
(71)【出願人】
【識別番号】390002473
【氏名又は名称】ＴＯＷＡ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】最上 拓也
(72)【発明者】
【氏名】大川 裕樹
(72)【発明者】
【氏名】三原 孝之
【テーマコード（参考）】
4E168
【Ｆターム（参考）】
4E168AD00
4E168CB07
4E168FA01
4E168FC01
4E168JA17
(57)【要約】
【課題】粉塵を効率よく吸引しながらレーザ加工を実施可能なレーザ加工装置を得る。
【解決手段】レーザ加工装置は、ステージ６０と、ステージ６０に近い側から遠い側に向かって中空空間Ｓが延びるように配置される外周壁部３０と、中空空間Ｓを内側空間Ｓ１と外側空間Ｓ２とに区画する筒状壁部２０と、レーザ光が内側空間Ｓ１を通過して加工対象物Ｗに照射されるようにレーザ光Ｌを出射する照射部４０と、内側空間Ｓ１を塞ぐように設けられる透明部材５０と、第１開口部１１を有し筒状壁部２０と外周壁部３０との間で外側空間Ｓ２を塞ぐように配置される蓋部材１０とを備え、筒状壁部２０は、透明部材５０よりも近い側の位置に第２開口部２２を有する。
【選択図】図５
【解決手段】レーザ加工装置は、ステージ６０と、ステージ６０に近い側から遠い側に向かって中空空間Ｓが延びるように配置される外周壁部３０と、中空空間Ｓを内側空間Ｓ１と外側空間Ｓ２とに区画する筒状壁部２０と、レーザ光が内側空間Ｓ１を通過して加工対象物Ｗに照射されるようにレーザ光Ｌを出射する照射部４０と、内側空間Ｓ１を塞ぐように設けられる透明部材５０と、第１開口部１１を有し筒状壁部２０と外周壁部３０との間で外側空間Ｓ２を塞ぐように配置される蓋部材１０とを備え、筒状壁部２０は、透明部材５０よりも近い側の位置に第２開口部２２を有する。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
加工対象物に対してレーザ加工を実施する、レーザ加工装置であって、
前記加工対象物が配置されるステージと、
中空空間を内側に形成し、前記ステージに近い側から遠い側に向かって前記中空空間が延びるように配置される、外周壁部と、
筒形状を有し、前記中空空間内に配置され、前記中空空間を、前記筒形状の内側に位置する内側空間と、前記筒形状の外側に位置する外側空間とに区画する、筒状壁部と、
前記遠い側から前記近い側に向かってレーザ光が前記内側空間を通過して前記加工対象物に照射されるように前記レーザ光を出射する、照射部と、
前記筒状壁部の前記近い側における端部から前記遠い側に離れた位置において前記内側空間を塞ぐように設けられる、透明部材と、
第１開口部を有し、前記筒状壁部と前記外周壁部との間で前記外側空間を塞ぐように配置される蓋部材と、を備え、
前記外側空間は吸引装置に連通しており、前記レーザ加工によって発生した粉塵は、前記第１開口部および前記外側空間を通して吸引され、前記第１開口部の流路断面積は、前記筒状壁部と前記外周壁部との間の前記外側空間の流路断面積よりも小さく、
前記筒状壁部は、前記透明部材よりも前記近い側の位置に第２開口部を有する、
レーザ加工装置。
前記加工対象物が配置されるステージと、
中空空間を内側に形成し、前記ステージに近い側から遠い側に向かって前記中空空間が延びるように配置される、外周壁部と、
筒形状を有し、前記中空空間内に配置され、前記中空空間を、前記筒形状の内側に位置する内側空間と、前記筒形状の外側に位置する外側空間とに区画する、筒状壁部と、
前記遠い側から前記近い側に向かってレーザ光が前記内側空間を通過して前記加工対象物に照射されるように前記レーザ光を出射する、照射部と、
前記筒状壁部の前記近い側における端部から前記遠い側に離れた位置において前記内側空間を塞ぐように設けられる、透明部材と、
第１開口部を有し、前記筒状壁部と前記外周壁部との間で前記外側空間を塞ぐように配置される蓋部材と、を備え、
前記外側空間は吸引装置に連通しており、前記レーザ加工によって発生した粉塵は、前記第１開口部および前記外側空間を通して吸引され、前記第１開口部の流路断面積は、前記筒状壁部と前記外周壁部との間の前記外側空間の流路断面積よりも小さく、
前記筒状壁部は、前記透明部材よりも前記近い側の位置に第２開口部を有する、
レーザ加工装置。
【請求項2】
前記第２開口部は、前記筒状壁部の前記近い側における前記端部で開口する形状を有している、
請求項１に記載のレーザ加工装置。
請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項3】
前記第２開口部は、前記近い側から前記遠い側に向かってスリット状に延在する形状を有している、
請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
【請求項4】
前記筒状壁部は、筒軸を中心とする円筒または回転対称の形状を有し、
前記筒状壁部には、複数の前記第２開口部が設けられており、
複数の前記第２開口部は、前記筒軸に対して対称となる位置に配置されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
前記筒状壁部には、複数の前記第２開口部が設けられており、
複数の前記第２開口部は、前記筒軸に対して対称となる位置に配置されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項5】
前記蓋部材には、複数の前記第１開口部が設けられており、
複数の前記第１開口部は、前記筒軸に対して対称となる位置に配置されている、
請求項４に記載のレーザ加工装置。
複数の前記第１開口部は、前記筒軸に対して対称となる位置に配置されている、
請求項４に記載のレーザ加工装置。
【請求項6】
前記筒状壁部と前記外周壁部との間で前記外側空間を上方側から塞ぐように配置される天板部材を有し、
前記天板部材には吸引口が設けられており、
前記外側空間は前記吸引口を介して吸引装置に連通している、
請求項１から５のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
前記天板部材には吸引口が設けられており、
前記外側空間は前記吸引口を介して吸引装置に連通している、
請求項１から５のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項7】
前記蓋部材と前記ステージとの間の空間を囲うように設けられる囲い壁をさらに備える、
請求項１から６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
請求項１から６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項8】
前記囲い壁には、第３開口部が形成されており、
前記囲い壁の外側から前記囲い壁の内側に向かって、前記第３開口部を通してエアブローが供給される、
請求項７に記載のレーザ加工装置。
前記囲い壁の外側から前記囲い壁の内側に向かって、前記第３開口部を通してエアブローが供給される、
請求項７に記載のレーザ加工装置。
【請求項9】
請求項１から８のいずれか１項に記載のレーザ加工装置を使用するレーザ加工品の製造方法であって、
前記ステージに配置された前記加工対象物にレーザ光を照射する工程を備える、
レーザ加工品の製造方法。
前記ステージに配置された前記加工対象物にレーザ光を照射する工程を備える、
レーザ加工品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書は、レーザ加工装置およびレーザ加工品の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
レーザ加工装置が加工対象物に対してレーザ加工を実施した際に、加工対象物から微細な粉塵が発生する。加工対象物の表面上やレーザ照射部と加工対象物との間の空間に多くの粉塵が存在していると、レーザ光のエネルギーが減衰し、たとえば、加工割合が所望の値からずれることがあり得る。特開２０１３－００６２００号公報（特許文献１）に開示されているように一般的には粉塵は吸引装置を利用して排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１３－００６２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本明細書は、粉塵を効率よく吸引しながらレーザ加工を実施することが可能なレーザ加工装置、およびそのようなレーザ加工装置を使用して加工対象物に対してレーザ加工を実施する、レーザ加工品の製造方法を開示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示に基づくレーザ加工装置は、加工対象物に対してレーザ加工を実施する、レーザ加工装置であって、前記加工対象物が配置されるステージと、中空空間を内側に形成し、前記ステージに近い側から遠い側に向かって前記中空空間が延びるように配置される、外周壁部と、筒形状を有し、前記中空空間内に配置され、前記中空空間を、前記筒形状の内側に位置する内側空間と、前記筒形状の外側に位置する外側空間とに区画する、筒状壁部と、前記遠い側から前記近い側に向かってレーザ光が前記内側空間を通過して前記加工対象物に照射されるように前記レーザ光を出射する、照射部と、前記筒状壁部の前記近い側における端部から前記遠い側に離れた位置において前記内側空間を塞ぐように設けられる、透明部材と、第１開口部を有し、前記筒状壁部と前記外周壁部との間で前記外側空間を塞ぐように配置される蓋部材と、を備え、前記外側空間は吸引装置に連通しており、前記レーザ加工によって発生した粉塵は、前記第１開口部および前記外側空間を通して吸引され、前記第１開口部の流路断面積は、前記筒状壁部と前記外周壁部との間の前記外側空間の流路断面積よりも小さく、前記筒状壁部は、前記透明部材よりも前記近い側の位置に第２開口部を有する。
【0006】
本開示に基づくレーザ加工品の製造方法は、上記のレーザ加工装置を使用するレーザ加工品の製造方法であって、前記ステージに配置された前記加工対象物にレーザ光を照射する工程を備える。
【発明の効果】
【0007】
上記構成を備えたレーザ加工装置によれば、粉塵を効率よく吸引しながらレーザ加工を実施することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施の形態１におけるレーザ加工装置１００を模式的に示す断面図である。
【図2】実施の形態１におけるレーザ加工装置１００に備えられる蓋部材１０、筒状壁部２０、外周壁部３０および天板部材７０の断面構成を示す斜視図である。
【図3】実施の形態１におけるレーザ加工装置１００に備えられる蓋部材１０、筒状壁部２０、外周壁部３０および天板部材７０を示す他の斜視図である。
【図5】実施の形態１におけるレーザ加工装置１００によってレーザ加工を実施している際の様子を模式的に示す断面図である。
【図6】実施の形態２におけるレーザ加工装置に備えられる蓋部材１０Ａを示す図である。
【図7】実施の形態３におけるレーザ加工装置に備えられる筒状壁部２０Ａを示す図である。
【図8】実施の形態４におけるレーザ加工装置１００Ａを模式的に示す断面図である。
【図9】実施の形態５におけるレーザ加工装置１００Ｂを模式的に示す断面図である。
【図10】第１検証実験により得られた結果として、ステージ上の粉塵の飛散の程度を示す図である。
【図11】第２検証実験により得られた結果として、ステージ上の粉塵の飛散の程度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下に、本開示の実施の形態について説明する。以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本開示の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本開示にとって必ずしも必須のものではない。同一の部品および相当部品には同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【0010】
［実施の形態１］
図１～図５を参照して、実施の形態１におけるレーザ加工装置１００について説明する。レーザ加工装置１００は、半導体ウエーハ等の加工対象物Ｗ（図１，図５参照）に対してレーザ加工を実施することにより、レーザ加工品を製造することができる。
図１～図５を参照して、実施の形態１におけるレーザ加工装置１００について説明する。レーザ加工装置１００は、半導体ウエーハ等の加工対象物Ｗ（図１，図５参照）に対してレーザ加工を実施することにより、レーザ加工品を製造することができる。
【0011】
図１は、レーザ加工装置１００を模式的に示す断面図である。図２は、レーザ加工装置１００に備えられる蓋部材１０、筒状壁部２０、外周壁部３０および天板部材７０の断面構成を示す斜視図である。図３は、レーザ加工装置１００に備えられる蓋部材１０、筒状壁部２０、外周壁部３０および天板部材７０を示す他の斜視図であり、蓋部材１０を、筒状壁部２０および外周壁部３０から取り外した状態を示す。図４は、図２中のＩＶ－ＩＶ線に沿った矢視断面図である。
【0012】
図１に示すように、レーザ加工装置１００は、ステージ６０、照射部４０、蓋部材１０、筒状壁部２０、外周壁部３０、透明部材５０、および天板部材７０を備える。ステージ６０の表面に加工対象物Ｗが配置され、照射部４０から加工対象物Ｗに向かってレーザ光が照射される。レーザ加工の一例としては、加工対象物Ｗが配置されたステージ６０を、照射部４０がレーザ光を照射している状態で移動させる。レーザ加工の他の一例としては、照射部４０が加工対象物Ｗにおいて光を照射する位置を、ステージ６０が固定されている状態で変更する。
【0013】
（外周壁部３０）
図２～図４（特に図３）に示すように、外周壁部３０は全体として円筒状の形状を有し、中空空間Ｓを外周壁部３０の内側に形成している。外周壁部３０は、ステージ６０（図１）が配置される側の端部３７（図３）から天板部材７０が配置される側に向かって、筒軸ＡＸに沿って延びている。
図２～図４（特に図３）に示すように、外周壁部３０は全体として円筒状の形状を有し、中空空間Ｓを外周壁部３０の内側に形成している。外周壁部３０は、ステージ６０（図１）が配置される側の端部３７（図３）から天板部材７０が配置される側に向かって、筒軸ＡＸに沿って延びている。
【0014】
外周壁部３０は、その内側に中空空間Ｓを形成できるものであれば、円筒状に限られず、矩形や多角形、楕円など、任意の形状を有していてよい。また、外周壁部３０は、中空空間Ｓを区画形成する外周壁の形状を有してさえいれば、「筒」の形状に限られず、任意の形状を有していてよい。外周壁部３０は、中空空間Ｓがステージ６０に近い側から遠い側に向かって延びるように配置される。
【0015】
（筒状壁部２０）
図３に示すように、筒状壁部２０は筒形状を有している。筒状壁部２０は、中空空間Ｓ内に配置され、中空空間Ｓを内側空間Ｓ１と外側空間Ｓ２とに区画する。内側空間Ｓ１は筒状壁部２０の筒形状の内側に位置し、外側空間Ｓ２は筒状壁部２０の筒形状の外側に位置する。
図３に示すように、筒状壁部２０は筒形状を有している。筒状壁部２０は、中空空間Ｓ内に配置され、中空空間Ｓを内側空間Ｓ１と外側空間Ｓ２とに区画する。内側空間Ｓ１は筒状壁部２０の筒形状の内側に位置し、外側空間Ｓ２は筒状壁部２０の筒形状の外側に位置する。
【0016】
図１～図３に示すように、内側空間Ｓ１は、円柱状の形状を示す。内側空間Ｓ１も、ステージ６０に近い側から遠い側に向かって延びるように形成される。外側空間Ｓ２は、円筒状に延びる形状を示す。外側空間Ｓ２も、ステージ６０に近い側から遠い側に向かって延びるように形成される。
【0017】
筒状壁部２０は、ステージ６０に近い側の位置に端部２７を有している。端部２７は、おおむね円環状に形成されている。詳細は後述するが、蓋部材１０は、第１開口部１１を有し、筒状壁部２０は第２開口部２２を有している。第２開口部２２は、筒状壁部２０の内周面側から外周面側に向かって筒状壁部２０を厚み方向に貫通するように形成されている。レーザ加工によって発生した粉塵は、内側空間Ｓ１および第２開口部２２を通して吸引される（図５参照）。
【0018】
レーザ加工装置１００においては、第２開口部２２は、筒状壁部２０の端部２７で開口する形状を有している。換言すると第２開口部２２は端部２７に到達する長さまたは形状を有して形成されている。当該構成は必須ではなく、第２開口部２２は、端部２７から離れた位置で筒状壁部２０を貫通する、貫通孔の形状を有していてもよい。
【0019】
レーザ加工装置１００においては、第２開口部２２は、ステージ６０に近い側（すなわち端部２７に近い側）から遠い側に向かってスリット状に延びる形状を有している。スリット状とは、孔の横断面（流体等の流れに対する直交断面）の形状が、短手方向に対して長手方向に十分に長い形状である。具体的な形状は、長方形状、楕円状、長穴状等のいずれでもよい。これらの構成も必須ではなく、第２開口部２２の形状は、円形状などであってもよく、直線状に延びて形成されていなくてもよい。
【0020】
図３および図４に示すように、レーザ加工装置１００においては、筒状壁部２０が筒軸ＡＸを中心とする円筒の形状を有しており、筒状壁部２０には複数の（ここでは２つの）第２開口部２２が設けられている。複数の第２開口部２２は、筒軸ＡＸに対して対称となる位置に配置されている。当該構成は、筒状壁部２０が回転対称の形状を有している場合にも採用可能である。ここでいう回転対称とは、筒軸ＡＸの周りに筒状壁部２０の一部分を回転させたとき、２π／ｎラジアン（ｎは正の整数）の回転角度で同じ図形が繰り返される性質を意味する。これらの構成も必須ではなく、複数の第２開口部２２は、筒状壁部２０における任意の位置に配置されていてよい。
【0021】
（天板部材７０）
天板部材７０は、筒状壁部２０と外周壁部３０との間で外側空間Ｓ２を上方側から塞ぐように配置される。天板部材７０は、平板部７１、２つの排出部７２、穴部７３、および２つの吸引口７４を有している。２つの排出部７２は、平板部７１から突出して設けられており、排出部７２の内側に吸引口７４が設けられている。穴部７３は平板部７１を貫通して設けられており、透明部材５０が穴部７３の内側に設けられる。
天板部材７０は、筒状壁部２０と外周壁部３０との間で外側空間Ｓ２を上方側から塞ぐように配置される。天板部材７０は、平板部７１、２つの排出部７２、穴部７３、および２つの吸引口７４を有している。２つの排出部７２は、平板部７１から突出して設けられており、排出部７２の内側に吸引口７４が設けられている。穴部７３は平板部７１を貫通して設けられており、透明部材５０が穴部７３の内側に設けられる。
【0022】
天板部材７０は、２つの吸引口７４が外側空間Ｓ２に連通するように位置合わせされる。外側空間Ｓ２の大部分は平板部７１によって覆われる。一方で外側空間Ｓ２は、吸引口７４および排出部７２を介して吸引装置８０（図１）に連通する。吸引装置８０に連通する吸引口７４の位置はこのような構成に限られず、たとえば外周壁部３０に同様な機能を有する吸引口が設けられ、その吸引口が吸引装置８０に連通していてもよい。
【0023】
（蓋部材１０・第１開口部１１）
図３に示すように、蓋部材１０は、上述のとおり第１開口部１１を有し、筒状壁部２０と外周壁部３０との間で外側空間Ｓ２を塞ぐように配置される。たとえば蓋部材１０は、底板部１５、外側筒状部１２、内側筒状部１３、第１開口部１１、および連通孔１７を有する。底板部１５は、円盤状の形状を有し、底板部１５の中央には円形状の連通孔１７が厚み方向に貫通して形成されている。
図３に示すように、蓋部材１０は、上述のとおり第１開口部１１を有し、筒状壁部２０と外周壁部３０との間で外側空間Ｓ２を塞ぐように配置される。たとえば蓋部材１０は、底板部１５、外側筒状部１２、内側筒状部１３、第１開口部１１、および連通孔１７を有する。底板部１５は、円盤状の形状を有し、底板部１５の中央には円形状の連通孔１７が厚み方向に貫通して形成されている。
【0024】
外側筒状部１２および内側筒状部１３は、底板部１５から起立するように設けられており、外側筒状部１２は内側筒状部１３を囲うように、内側筒状部１３の外側に配置されている。レーザ加工装置１００においては、底板部１５に２つの第１開口部１１が設けられている。第１開口部１１は、筒軸ＡＸを中心とする径方向において、外側筒状部１２と内側筒状部１３との間に位置している。
【0025】
蓋部材１０は、外側筒状部１２および内側筒状部１３が筒状壁部２０と外周壁部３０との間に挿入されるように、位置合わせされる。外側空間Ｓ２の大部分は底板部１５により覆われる。一方で外側空間Ｓ２は、２つの第１開口部１１を通して、ステージ６０および加工対象物Ｗが配置されている空間に連通している。
【0026】
レーザ加工装置１００においては、蓋部材１０に複数の（ここでは２つの）第１開口部１１が設けられている。複数の第１開口部１１は、筒軸ＡＸに対して対称となる位置に配置されている。第１開口部１１の各々は、筒軸ＡＸを中心とする周方向に沿って延在している。これらの構成も必須ではなく、複数の第１開口部１１は、底板部１５における任意の位置に、任意の形状を有して配置されていてよい。
【0027】
ステージ６０および加工対象物Ｗが配置されている空間は、第１開口部１１および外側空間Ｓ２を通して吸引装置８０に連通している。レーザ加工によって発生した粉塵は、第１開口部１１および外側空間Ｓ２を通して吸引装置８０によって吸引される。流体等の流れに対する直交断面において、第１開口部１１の流路断面積Ａ１（図１）は、筒状壁部２０と外周壁部３０との間の外側空間Ｓ２の流路断面積Ａ２（図１）よりも十分に小さい。
【0028】
（照射部４０）
照射部４０は、発振器、ミラーおよびレンズ等、不図示の任意の光学系を利用して、加工対象物Ｗに向かってレーザ光Ｌ（図５）を照射する。レーザ光Ｌがステージ６０に遠い側から近い側に向かって進行し、かつ、レーザ光Ｌが内側空間Ｓ１を通過して加工対象物Ｗにレーザ光Ｌが照射されるように、照射部４０はレーザ光Ｌを出射する。
照射部４０は、発振器、ミラーおよびレンズ等、不図示の任意の光学系を利用して、加工対象物Ｗに向かってレーザ光Ｌ（図５）を照射する。レーザ光Ｌがステージ６０に遠い側から近い側に向かって進行し、かつ、レーザ光Ｌが内側空間Ｓ１を通過して加工対象物Ｗにレーザ光Ｌが照射されるように、照射部４０はレーザ光Ｌを出射する。
【0029】
（透明部材５０）
図１に示すように、透明部材５０は、内側空間Ｓ１を塞ぐように設けられている。上述のとおり、筒状壁部２０は、ステージ６０に近い側の位置に端部２７を有している。透明部材５０は、筒状壁部２０の端部２７からステージ６０に遠い側に向かって離れた位置において、内側空間Ｓ１を塞ぐように設けられている。
図１に示すように、透明部材５０は、内側空間Ｓ１を塞ぐように設けられている。上述のとおり、筒状壁部２０は、ステージ６０に近い側の位置に端部２７を有している。透明部材５０は、筒状壁部２０の端部２７からステージ６０に遠い側に向かって離れた位置において、内側空間Ｓ１を塞ぐように設けられている。
【0030】
レーザ加工装置１００においては、天板部材７０に設けられた穴部７３の内側に透明部材５０が配置されている。透明部材５０は、筒状壁部２０の端部２７から上記遠い側に向かって離れた位置に設けられていれば、穴部７３の内側の位置に配置されていなくてもよい。透明部材５０はたとえば、筒状壁部２０の内側に設けられていてもよい。筒状壁部２０の端部に直接フタをするように、筒状壁部２０の端部（上端部）に接して透明部材５０が配置されていてもよい。
【0031】
透明部材５０は、レーザ光の通過を許容する部材から構成される。透明部材５０は、レーザ加工によって発生した粉塵が、ステージ６０に近い側から遠い側に向かって内側空間Ｓ１を通過して照射部４０に到達することを抑制する。
【0032】
（第２開口部２２）
図１および図２を参照して、上述のとおり、筒状壁部２０は第２開口部２２を有する。第２開口部２２は、筒状壁部２０のうち、透明部材５０よりもステージ６０に近い側の位置に設けられる。レーザ加工装置１００においては、第２開口部２２は、筒状壁部２０の端部２７で開口する形状を有している。換言すると第２開口部２２は端部２７に到達する長さまたは形状を有して形成されている。
図１および図２を参照して、上述のとおり、筒状壁部２０は第２開口部２２を有する。第２開口部２２は、筒状壁部２０のうち、透明部材５０よりもステージ６０に近い側の位置に設けられる。レーザ加工装置１００においては、第２開口部２２は、筒状壁部２０の端部２７で開口する形状を有している。換言すると第２開口部２２は端部２７に到達する長さまたは形状を有して形成されている。
【0033】
透明部材５０よりもステージ６０に近い側の位置であれば、第２開口部２２はより長い形状を有して筒状壁部２０に設けられていてもよい。たとえば第２開口部２２は、筒状壁部２０における端部２７とは反対側の端部２９に到達するように形成されていてもよい。図１に示すように、そのような構成を有する第２開口部２２であっても、透明部材５０よりもステージ６０に近い側に配置されることとなる。
【0034】
（作用および効果）
図５は、レーザ加工装置１００によってレーザ加工を実施している際の様子を模式的に示す断面図である。レーザ加工品の製造方法としては、レーザ加工装置１００を使用して、ステージ６０に配置された加工対象物Ｗにレーザ光Ｌを照射する工程を備える。
図５は、レーザ加工装置１００によってレーザ加工を実施している際の様子を模式的に示す断面図である。レーザ加工品の製造方法としては、レーザ加工装置１００を使用して、ステージ６０に配置された加工対象物Ｗにレーザ光Ｌを照射する工程を備える。
【0035】
レーザ加工装置１００が加工対象物Ｗに対してレーザ光Ｌを照射してレーザ加工を実施した際には、加工対象物Ｗから微細な粉塵が発生する。特に樹脂やゴムなどの高分子材料を加工した場合、ガスの発生や、粉塵により加工対象物Ｗや装置内が汚染し得る。粉塵には、粒径が比較的大きくて重たい粉塵Ｅ１と、粒径が比較的小さくて軽い粉塵Ｅ２とが含まれる場合がある。
【0036】
重たい粉塵Ｅ１が加工対象物Ｗ上に積もっていたり、軽い粉塵Ｅ２が空中に浮遊していたりした場合には、品質の高い加工を行うことが難しくなる。空中に浮遊している軽い粉塵Ｅ２だけではなく、加工対象物Ｗ上に積もっている重い粉塵Ｅ１も吸引除去することが好ましい。
【0037】
重い粉塵Ｅ１は、加工対象物Ｗに比較的近い空間ＲＲで浮遊したり、加工対象物Ｗの表面に付着したりしやすい。レーザ加工装置１００においては、蓋部材１０を用いない場合に比べて（流路断面積Ａ２）、蓋部材１０の第１開口部１１の存在によって流路断面積が小さくなっている（流路断面積Ａ１）。
【0038】
蓋部材１０を用いない場合に比べて（流路断面積Ａ２）、吸引装置８０による吸引能力が第１開口部１１によって高められており、重い粉塵Ｅ１を吸引するために、加工対象物Ｗに比較的近い空間ＲＲにおいて風速が速い吸引を実現することができており、比較的大きくて重たい粉塵Ｅ１を第１開口部１１を通して効率よく吸引することが可能となっている。
【0039】
蓋部材１０の底板部１５と加工対象物Ｗとの間の距離は、適宜設定可能であり、たとえば４０ｍｍ程度とすることができる。蓋部材１０および／またはステージ６０を上下移動可能に構成して、第１開口部１１を介した吸引能力を高めるために蓋部材１０が加工対象物Ｗに接近可能なように構成されていてもよい。加工対象物Ｗの厚みに応じて、蓋部材１０から加工対象物Ｗまでの距離を変更可能に構成しても良い。
【0040】
比較的小さく軽い粉塵Ｅ２は、加工対象物Ｗに比較的近い空間ＲＲだけでなく、加工対象物Ｗと蓋部材１０との間の空間や、内側空間Ｓ１に向かって飛散しやすい。透明部材５０は、レーザ加工によって発生した粉塵Ｅ１（あるいは粉塵Ｅ２）が、ステージ６０に近い側から遠い側に向かって内側空間Ｓ１を通過して照射部４０に到達することを抑制する。
【0041】
透明部材５０が設けられない場合には、たとえばダウンフローを供給することによって照射部４０に粉塵が到達することを防ぐ必要があるが、レーザ加工装置１００においては透明部材５０の存在によって、そのようなダウンフローを発生させる機構は設けられていなくてもよい。
【0042】
仮に筒状壁部２０に第２開口部２２が設けられていない場合には、加工対象物Ｗと蓋部材１０との間の空間や、特に、内側空間Ｓ１に入り込んだ粉塵Ｅ１（あるいは粉塵Ｅ２）は、第１開口部１１を通して吸引されにくい場合があり得る。
【0043】
これに対してレーザ加工装置１００においては、筒状壁部２０に第２開口部２２が設けられている。したがって、加工対象物Ｗと蓋部材１０との間の空間や、内側空間Ｓ１に向かって飛散した粉塵Ｅ１（あるいは粉塵Ｅ２）は、透明部材５０に対してステージ６０に近い側に位置する内側空間Ｓ１から、第２開口部２２および外側空間Ｓ２を通して効率よく吸引されることが可能となっている。たとえば吸引能力の小さい吸引装置８０を利用する場合であっても、効率の良い吸引を行うことが可能となっている。
【0044】
レーザ加工装置１００においては、第２開口部２２は、筒状壁部２０の端部２７で開口する形状を有している。当該構成によれば、第２開口部２２を通して、ステージ６０あるいは加工対象物Ｗにより近い位置で吸引を行うことができる。
【0045】
レーザ加工装置１００においては、第２開口部２２は、ステージ６０に近い側から遠い側に向かってスリット状に延在する形状を有している。当該構成によれば、ステージ６０に近い側から遠い側に向かう方向において、広い範囲で第２開口部２２を通して吸引を行うことができる。
【0046】
レーザ加工装置１００においては、複数の第２開口部２２が筒軸ＡＸに対して対称となる位置に配置されている。当該構成によれば、筒軸ＡＸを中心として均等な吸引能力を発生させることができる。レーザ加工装置１００においては、複数の第１開口部１１も、筒軸ＡＸに対して対称となる位置に配置されている。当該構成によっても、筒軸ＡＸを中心として均等な吸引能力を発生させることができる。
【0047】
レーザ加工装置１００においては、天板部材７０に吸引口７４が設けられている。第１開口部１１や第２開口部２２から吸引された粉塵が、外側空間Ｓ２を上方に向かって進行した後、そのまま上方に向かってさらに移動して吸引口７４を通して排出される。外側空間Ｓ２を通過した粉塵がスムーズに排出されやすい経路が形成されている。
【0048】
［実施の形態２］
図６は、実施の形態２におけるレーザ加工装置に備えられる蓋部材１０Ａを示す図である。蓋部材１０Ａにおいては、４つの第１開口部１１が蓋部材１０Ａに設けられている。４つの第１開口部１１は、筒軸ＡＸに対して対称となる位置に配置されている。偶数個または奇数個の第１開口部１１が、筒軸ＡＸに対して点対称あるいは線対称となる位置に配置されていてもよい。
図６は、実施の形態２におけるレーザ加工装置に備えられる蓋部材１０Ａを示す図である。蓋部材１０Ａにおいては、４つの第１開口部１１が蓋部材１０Ａに設けられている。４つの第１開口部１１は、筒軸ＡＸに対して対称となる位置に配置されている。偶数個または奇数個の第１開口部１１が、筒軸ＡＸに対して点対称あるいは線対称となる位置に配置されていてもよい。
【0049】
［実施の形態３］
図７は、実施の形態３におけるレーザ加工装置に備えられる筒状壁部２０Ａを示す図である。筒状壁部２０Ａにおいては、４つの第２開口部２２が筒状壁部２０Ａに設けられている。４つの第２開口部２２は、筒軸ＡＸに対して対称となる位置に配置されている。偶数個または奇数個の第２開口部２２が、筒軸ＡＸに対して点対称あるいは線対称となる位置に配置されていてもよい。
図７は、実施の形態３におけるレーザ加工装置に備えられる筒状壁部２０Ａを示す図である。筒状壁部２０Ａにおいては、４つの第２開口部２２が筒状壁部２０Ａに設けられている。４つの第２開口部２２は、筒軸ＡＸに対して対称となる位置に配置されている。偶数個または奇数個の第２開口部２２が、筒軸ＡＸに対して点対称あるいは線対称となる位置に配置されていてもよい。
【0050】
［実施の形態４］
図８は、実施の形態４におけるレーザ加工装置１００Ａを模式的に示す断面図である。レーザ加工装置１００Ａは、レーザ加工装置１００（実施の形態１）の構成に加えて、囲い壁９０をさらに備えている。囲い壁９０は、蓋部材１０とステージ６０との間の空間を囲うように設けられる。
図８は、実施の形態４におけるレーザ加工装置１００Ａを模式的に示す断面図である。レーザ加工装置１００Ａは、レーザ加工装置１００（実施の形態１）の構成に加えて、囲い壁９０をさらに備えている。囲い壁９０は、蓋部材１０とステージ６０との間の空間を囲うように設けられる。
【0051】
囲い壁９０により、レーザ加工によって発生した粉塵が囲い壁９０の内側から囲い壁９０の外側に到達することが抑制される。囲い壁９０と加工対象物Ｗとの間の隙間を小さくして吸引のための風速をさらに向上させてもよい。囲い壁９０は、加工対象物Ｗの位置に対して上下に移動可能に構成されていてもよい。
【0052】
［実施の形態５］
図９は、実施の形態５におけるレーザ加工装置１００Ｂを模式的に示す断面図である。レーザ加工装置１００Ｂにおいては、囲い壁９０に、第３開口部９３が形成されており、囲い壁９０の外側から囲い壁９０の内側に向かって、第３開口部９３を通してエアブローＢが供給される。エアブローＢの供給により、加工対象物Ｗ上の粉塵が浮遊され、さらに、レーザ加工によって発生した粉塵が囲い壁９０の内側から囲い壁９０の外側に到達することがさらに抑制される。また、ゴム等を加工する場合には、レーザ加工時の発熱による溶解に対処するため、エアブローＢで加工対象物Ｗを冷却するとよい。
図９は、実施の形態５におけるレーザ加工装置１００Ｂを模式的に示す断面図である。レーザ加工装置１００Ｂにおいては、囲い壁９０に、第３開口部９３が形成されており、囲い壁９０の外側から囲い壁９０の内側に向かって、第３開口部９３を通してエアブローＢが供給される。エアブローＢの供給により、加工対象物Ｗ上の粉塵が浮遊され、さらに、レーザ加工によって発生した粉塵が囲い壁９０の内側から囲い壁９０の外側に到達することがさらに抑制される。また、ゴム等を加工する場合には、レーザ加工時の発熱による溶解に対処するため、エアブローＢで加工対象物Ｗを冷却するとよい。
【0053】
【0054】
図１０に示す第１検証実験結果は、図８に示す構成（レーザ加工装置１００Ａ）により加工対象物Ｗの近傍で２．４ｍ／ｓの風速が得られた場合に基づいている。粉塵は図１０中に白色ないし灰色で示されているが、加工対象物Ｗの近傍からほとんど除去されていることがわかる。
【0055】
図１１に示す第２検証実験結果は、図５に示す構成（レーザ加工装置１００）から蓋部材１０を取り除いた構成において、加工対象物Ｗの近傍で０．５ｍ／ｓの風速が得られた場合に基づいている。粉塵は図１１中に白色ないし灰色で示されている。加工対象物Ｗの近傍において、点線で示す方向に向けて粉塵の残存物が長く延びていることがわかる。
【0056】
【0057】
【0058】
以上、本開示の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0059】
１０，１０Ａ 蓋部材、１１ 第１開口部、１２ 外側筒状部、１３ 内側筒状部、１５ 底板部、１７ 連通孔、２０，２０Ａ 筒状壁部、２２ 第２開口部、２７，２９，３７ 端部、３０ 外周壁部、４０ 照射部、５０ 透明部材、６０ ステージ、７０ 天板部材、７１ 平板部、７２ 排出部、７３ 穴部、７４ 吸引口、８０ 吸引装置、９０ 囲い壁、９３ 第３開口部、１００，１００Ａ，１００Ｂ レーザ加工装置、Ａ１，Ａ２ 流路断面積、ＡＸ 筒軸、Ｂ エアブロー、Ｅ１，Ｅ２ 粉塵、Ｌ レーザ光、ＲＲ 空間、Ｓ 中空空間、Ｓ１ 内側空間、Ｓ２ 外側空間、Ｗ 加工対象物。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【手続補正書】
【提出日】2023-03-24
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
加工対象物に対してレーザ加工を実施する、レーザ加工装置であって、
前記加工対象物が配置されるステージと、
中空空間を内側に形成し、前記ステージに近い側から遠い側に向かって前記中空空間が延びるように配置される、外周壁部と、
筒形状を有し、前記中空空間内に配置され、前記中空空間を、前記筒形状の内側に位置する内側空間と、前記筒形状の外側に位置する外側空間とに区画する、筒状壁部と、
前記遠い側から前記近い側に向かってレーザ光が前記内側空間を通過して前記加工対象物に照射されるように前記レーザ光を出射する、照射部と、
前記筒状壁部の前記近い側における端部から前記遠い側に離れた位置において前記内側空間を塞ぐように設けられる、透明部材と、
第１開口部を有し、前記筒状壁部と前記外周壁部との間で前記外側空間を塞ぐように配置される蓋部材と、を備え、
前記外側空間は吸引装置に連通しており、前記レーザ加工によって発生した粉塵は、前記第１開口部および前記外側空間を通して吸引され、前記第１開口部の流路断面積は、前記筒状壁部と前記外周壁部との間の前記外側空間の流路断面積よりも小さく、
前記筒状壁部は、前記透明部材よりも前記近い側の位置に第２開口部を有する、
レーザ加工装置。
前記加工対象物が配置されるステージと、
中空空間を内側に形成し、前記ステージに近い側から遠い側に向かって前記中空空間が延びるように配置される、外周壁部と、
筒形状を有し、前記中空空間内に配置され、前記中空空間を、前記筒形状の内側に位置する内側空間と、前記筒形状の外側に位置する外側空間とに区画する、筒状壁部と、
前記遠い側から前記近い側に向かってレーザ光が前記内側空間を通過して前記加工対象物に照射されるように前記レーザ光を出射する、照射部と、
前記筒状壁部の前記近い側における端部から前記遠い側に離れた位置において前記内側空間を塞ぐように設けられる、透明部材と、
第１開口部を有し、前記筒状壁部と前記外周壁部との間で前記外側空間を塞ぐように配置される蓋部材と、を備え、
前記外側空間は吸引装置に連通しており、前記レーザ加工によって発生した粉塵は、前記第１開口部および前記外側空間を通して吸引され、前記第１開口部の流路断面積は、前記筒状壁部と前記外周壁部との間の前記外側空間の流路断面積よりも小さく、
前記筒状壁部は、前記透明部材よりも前記近い側の位置に第２開口部を有する、
レーザ加工装置。
【請求項2】
前記第２開口部は、前記筒状壁部の前記近い側における前記端部で開口する形状を有している、
請求項１に記載のレーザ加工装置。
請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項3】
前記第２開口部は、前記近い側から前記遠い側に向かってスリット状に延在する形状を有している、
請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
【請求項4】
前記筒状壁部は、筒軸を中心とする円筒または回転対称の形状を有し、
前記筒状壁部には、複数の前記第２開口部が設けられており、
複数の前記第２開口部は、前記筒軸に対して対称となる位置に配置されている、
請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
前記筒状壁部には、複数の前記第２開口部が設けられており、
複数の前記第２開口部は、前記筒軸に対して対称となる位置に配置されている、
請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
【請求項5】
前記蓋部材には、複数の前記第１開口部が設けられており、
複数の前記第１開口部は、前記筒軸に対して対称となる位置に配置されている、
請求項４に記載のレーザ加工装置。
複数の前記第１開口部は、前記筒軸に対して対称となる位置に配置されている、
請求項４に記載のレーザ加工装置。
【請求項6】
前記筒状壁部と前記外周壁部との間で前記外側空間を上方側から塞ぐように配置される天板部材を有し、
前記天板部材には吸引口が設けられており、
前記外側空間は前記吸引口を介して吸引装置に連通している、
請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
前記天板部材には吸引口が設けられており、
前記外側空間は前記吸引口を介して吸引装置に連通している、
請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
【請求項7】
前記蓋部材と前記ステージとの間の空間を囲うように設けられる囲い壁をさらに備える、
請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
【請求項8】
前記囲い壁には、第３開口部が形成されており、
前記囲い壁の外側から前記囲い壁の内側に向かって、前記第３開口部を通してエアブローが供給される、
請求項７に記載のレーザ加工装置。
前記囲い壁の外側から前記囲い壁の内側に向かって、前記第３開口部を通してエアブローが供給される、
請求項７に記載のレーザ加工装置。
【請求項9】
請求項１または２に記載のレーザ加工装置を使用するレーザ加工品の製造方法であって、
前記ステージに配置された前記加工対象物にレーザ光を照射する工程を備える、
レーザ加工品の製造方法。
前記ステージに配置された前記加工対象物にレーザ光を照射する工程を備える、
レーザ加工品の製造方法。