本发明涉及光加工装置。
背景技术:
现有的光加工装置在用加工光对长加工对象物的被加工部分进行加工时,间歇性输送加工对象物,将加工对象物的被加工部分依次送入用加工光加工的加工区域,在加工对象物停止输送期间中,对处于加工区域内的被加工部分进行光加工。
例如,专利文献1(JP特2003-205384号公报)公开了一种激光加工装置。该激光加工装置对从保持卷绕成卷状的长加工对象物的加工对象物供给部拉出加工对象物,并使得该加工对象物的被加工部分向激光加工区域移动,用激光对该加工对象物的被加工部分进行激光加工。该激光加工装置用扫描振镜(光扫描装置)进行二维扫描,向加工区域(光扫描范围)内的加工对象物的被加工部分照射光源发射的激光光束(加工光),对加工对象物上的ITO薄膜实施图案加工,或者对以金属薄板形成的加工对象物本身实行切削加工。加工结束后,激光加工装置进一步拉出加工对象物,使得下一被加工部分移动到加工区域,对该被加工部分进行激光加工。如此,激光加工装置反复进行上述加工处理。
上述光加工装置通过间歇性地输送加工对象物,将加工对象物的被加工部分依次送入加工区域,并在加工对象物停止输送期间,对进入加工区域的被加工对象部分进行光加工。但是,出于输送装置的输送误差,可能发生停止位置偏离问题,即加工对象物的停止位置偏离目标位置。如果发生这样的停止位置偏位,受到加工光照射的被加工部分上的光照射位置便偏离需要加工的位置,从而发生加工位置偏离的问题。
技术实现要素:
为了解决上述问题,本发明的光加工装置中具有:光照射部,其中具备发射加工光的光源,用于向加工区域照射该加工光;以及,输送部,用于向规定的输送方向,间歇性地输送加工对象物,将该加工对象物的被加工面上的被加工部分依次送入所述加工区域,其特征在于,进一步具有第一位置检测部,该第一位置检测部被设置在与所述输送方向相垂直的宽度方向上的一端端部一方,用于在所述加工对象物上的被加工部分停止在所述加工区域上时,检测设于该加工对象物上的第一检测用标记的位置。
本发明对于改善加工对象物的停止位置偏离所造成的加工位置偏离具有优异的效果。
附图说明
图1是实施方式的激光图案加工装置的主要部分的结构示意图。
图2是上述激光图案加工装置中的激光发振器的一例示意图。
图3是上述激光图案加工装置中的光扫描装置的变形例的示意图。
图4是上述激光图案加工装置中的加工对象输送部的一例示意图。
图5是上述激光图案加工装置中的加工对象输送部的另一例示意图。
图6是上述激光图案加工装置中载体分别位于主扫描方向上不同位置时的激光光路的示意图。
图7是在载体未搭载扫描振镜的变形例中载体分别位于主扫描方向上不同位置时的激光光路的示意图。
图8是实施方式的激光图案加工装置实行图案加工处理的一例流程图。
图9是一例加工对象物停止状态下定位标记的中心位置与目标位置O之间偏离的示意图。
图10是载体停止时的载体的姿势偏离的示意图。
图11是依次对将加工对象物的被加工面分割为12块被加工部分实行加工处理时的加工顺序说明图。
图12是各块被加工部分之间需要保持连续的一例布线图案示意图。
图13是用来描述改善定位标记位置误差造成载体姿势偏离量发生误差的示意图。
图14是变形例的图案加工处理的流程图。
具体实施方式
以下描述一例将本发明涉及的光加工装置应用到激光图案加工装置的实施方式。
本发明涉及的激光图案加工装置的加工对象物是在基体上形成ITO薄膜,通过激光(加工光)照射该加工对象物上的ITO薄膜,去除一部分ITO薄膜,对ITO薄膜实施图案加工。但是,本发明涉及的光加工装置不受本实施方式1涉及的激光图案加工装置的限制,同样可以适用于加工其他图案的加工装置、切削加工等其他加工处理装置、以及用激光以外的光作为加工光进行加工的装置等等。
实施方式
图1是本实施方式1的激光图案加工装置的主要部分的结构示意图。
本实施方式1的激光图案加工装置具备激光输出部1、激光扫描部2、加工对象输送部3、以及控制部4。
激光输出部1具有作为光源的激光起振器11和光扩束器12。光扩束器12用来扩大从激光起振器11输出、作为加工光的激光L的光束直径。
激光扫描部2具有作为会聚部的fθ透镜22,该fθ透镜22用来将通过扫描振镜(galvano meteric scanner)21、22扫描的激光L会聚到加工对象物35表面(被加工面)或者基体与ITO薄膜之间的界面等加工对象物内部(与加工对象物表面相距规定深度的部位),其中的扫描振镜21、22是用来通过步进电机21b驱动转动反射激光L的X轴向扫描用和Y轴向扫描用的两个Galvano反射镜21a,用以使得激光L在X轴向和Y轴向进行扫描的光扫描装置。
加工对象输送部3具有使得加工对象物35在副扫描方向(Y轴向)上移动的一对输送辊对32,用该输送辊对32夹持加工对象物35沿着副扫描方向输送。
激光输出部1的激光起振器11受到激光驱动部10的控制。具体为,激光驱动部10控制与激光扫描部2的扫描振镜21的扫描动作连动的激光起振器11的发光。可以使用对基体的热作用引起的损耗较少的100ns以下的脉冲发振发生的脉冲光纤激光器作为激光起振器11,也可以使用其它光源。
图2是本实施方式1的激光起振器11的一例结构模块图。
本实施方式1的激光起振器11是被称为MOPA(Master Oscillator Power Amplifier)的脉冲光纤激光器。该激光起振器11用脉冲发生器73使得光源LD74脉冲发振,生成光源光。激光起振器11包含用光纤增幅器进行多阶段增幅的脉冲引擎部70、引导从脉冲引擎部70输出的激光L的输出光纤71、以及用准直光学系统83作为平行光束形成部而使得激光L大致成为平行光束射出的输出头部72。本实施方式1中,只有输出头部72被设置在激光输出部1中。
脉冲引擎部70包含具有光纤78、励起LD76、耦合器77的前置增幅部、以及具有光纤82、励起LD80、耦合器81的主增幅部。光纤为光纤芯掺稀土元素的双包层结构,通过来自励起LD76吸收励起光,在光纤的输出端和入射端设置的反射镜之间来回反射,直到激光发振。图2中标记79表示遮挡逆向光的隔离部,标记79表示用来去除ASE光的带通滤波器。
本实施方式1用近红外的1064nm作为光源LD74的波长。除此之外,也可以根据加工对象物的材料,选择第二高谐波的532nm、第三高谐波的355nm等各种合适的波长。此外,激光起振器11还可以使用固体激光器,如用励起光照射以钒酸钇结晶形成激光媒体,产生激光振发的YVO4等。
激光扫描部2的扫描振镜21中,各台用来转动X轴向扫描用和Y轴向扫描用的各台Galvano反射镜21a的步进电机21b受扫描振镜控制部20的控制。扫描振镜控制部20根据构成加工图案的布线要素数据(线始点坐标和线终点坐标),来控制各台步进电机21b,改变相对于Galvano反射镜21a反射面的倾斜角度(反射面相对于入射反射面的激光的光轴的倾斜角度),使该倾斜角度在平行于X轴向的方向或者平行于Y轴向的方向上变化。这样便使得各Galvano反射镜21a从扫描开始倾斜角度到扫描结束倾斜角度的转动,能够与线要素的始点和终点的X-Y坐标相对应。
本实施方式1中的X轴向扫描和Y轴向扫描均采用扫描振镜作为光扫描装置,但是本发明并不受此限制,允许使用众所周知的光扫描装置。还可以对X轴向扫描用的光扫描装置和Y轴向扫描用的光扫描装置采用不同的光扫描装置。例如如图3所示,以扫描振镜21作为Y轴向扫描用的扫描装置,而对X轴向的扫描则以用电机91驱动多面镜91a转动的多面镜扫描器91作为扫描装置。此时如图3所示,经过多面镜91a反射的激光L经由透镜92入射光学传感器93,基于光学传感器93的受光时间,来实行X轴向的光扫描控制。
载体25可以在主扫描方向(X轴向)移动,该载体25上搭载激光扫描部2。载体25被安装在同步带27上,该同步带27被挂设在驱动滑轮27a和从动滑轮27b之间。驱动与驱动滑轮27a相连接的同步电机26,带动同步带27,使得同步带27上的载体25沿着在主扫描方向延伸的线性导件29(参见图4),在主扫描方向(X轴向)上移动。根据线性编码器28输出的输出信号(地址信号),能够检测载体25在主扫描方向上的位置。步进电机26受主扫描控制部24控制。
本实施方式1采用利用同步带的移动装置作为搭载激光扫描部2的载体25的移动装置,但是本发明不受此限制,还可以用直线定位平台等可作直线移动的装置来取而代之,或者使用可作二维移动的移动装置。
加工对象物输送部3具备以驱动辊32a和从动辊32b构成的输送辊对32。其中,驱动辊32a通过同步带31a受到步进电机31驱动。步进电机31在副扫描控制部30的控制下,用输送辊对32夹持加工对象物35,使该加工对象物35向副扫描方向(Y轴向)上的输送目标位置移动。加工对象物输送部3间歇性地输送加工对象物,将加工对象物35上的被加工部分依次送入激光扫描部2照射的激光L的扫描范围。
具体如下。加工对象输送部3具备作为位置检测部的第一监控相机33和第二监控相机34,用来拍摄加工对象物35的主扫描方向上两端附近的表面上形成的定位标记37。副扫描控制部30通过步进电机31逐步以微小量在加工件输送方向B(副扫描方向)上渐进输送加工对象物35,同时,依次取得第一监控相机33和第二监控相机34输出的图像数据。而后,通过图案匹配处理等检测定位标记37,计算距离输送目标位置的加工对象移动量,根据该计算结果控制步进电机31,使得加工对象物35的副扫描方向位置移动到输送目标位置。
图4是一例加工对象输送部3的结构模块图。
本实施方式1的加工对象物35被卷绕在绕线轴51上,是长度大的卷形物。从绕线轴51拉出的加工对象部分沿着入口导板52受到输送辊对32的夹持部夹持,在输送辊对32的驱动下,从绕线轴51卷出后被设置到加工台53上。加工台53上形成无数细孔,用泵58抽出形成在加工台53背面的空洞部57的空气,将加工对象物35吸附在加工台53表面,用以确保加工对象物35在加工区域36上的平面性。经过加工的加工对象物被在主扫描方向移动的切割器54裁切为规定大小,而后被排放到托盘55中。
本实施方式1采用从卷到片的方式,将卷绕在绕线轴51上的加工对象物35从绕线轴51卷出,而后将经过加工的加工对象物裁切为片排出。除此之外,也可以采用如图5所示的从辊到辊的方式,将经过加工的加工对象物卷绕成卷状。
在图5所示的例子中,经过加工的加工对象物经过一对清洁辊64清除附着于该加工对象物表面的加工尘后,被卷绕到绕线轴67上。使用黏贴辊65粘吸并回收吸附在清洁辊64上的加工尘。在图5所示的例子中,为了保护加工后的加工对象物表面避免受到擦伤等,用复合薄膜贴在经过加工的加工对象物35的上下表面,而后用绕线轴67卷绕。复合薄膜从复合薄膜辊66卷出后与经过加工的加工对象物一起卷绕到绕线轴67上。
控制部4具备控制PC40,用来统一管理控制整个本激光图案加工装置。控制PC40与激光驱动器部10、扫描振镜控制部20、主扫描控制部24、副扫描控制部30等相连接,管理各部的状态,控制加工时序。
激光输出部1的光扩束器12以多片透镜构成,激光光路上,与激光扫描部2的fθ透镜22最接近的透镜39的位置可以在激光的光轴轴向上移动。通过透镜39的位置产生移动,能够对搭载激光扫描部2的载体进行如以下将要描述的微调,使得载体停止在主扫描方向的各个停止目标位置上时的会聚距离一致。换言之,光扩束器12具有进行微调的调焦功能,使得入射扫描振镜21的激光光束L成为平行光束。
此外还具备执行器,用来根据主扫描方向上的各个停止目标位置,对透镜39的位置进行单独移动调整。通过使得各个停止目标位置的会聚距离成为可变距离,即便载体相对于被加工面的移动方向的平行度发生微小偏离,也能够以良好的精度调整到fθ透镜22的成像位置。
在本实施方式1中,激光L相对于加工对象物35的扫描范围即加工区域36在X轴向和Y轴向上各自的最大长度L可以用以下式(1)求出。在此,设fθ透镜22的焦距为f,各Galvano反射镜21a的最大倾斜角度为θ(例如为±20°),
L=f×θ (1)
如式(1)所示,加工区域36的宽度受到扫描振镜21的扫描范围(Galvano反射镜21a的最大倾斜角度)的限制。在此,扫描振镜21的扫描范围越宽,加工对象物35上便越难获得良好的会聚。因而,难以维持加工区域36内的加工均匀性。由此可知,扩大扫描振镜21的扫描范围,即扩大Galvano反射镜21a的最大倾斜角度θ具有一定的局限性。因此,通过增加扫描振镜21的扫描范围(Galvano反射镜21a的最大倾斜角度)来加宽加工区域36的宽度具有局限性。
另一方面,由式(1)可知,增加fθ透镜22的焦距f长度,可以加大加工区域36的宽度。但是,焦距f越大就需要将加工对象物35设置得离开fθ透镜22越远,会引起本激光图案加工装置大型化的问题。
而如果设步进电机21b的脉冲数为P,则X轴向和Y轴向各自的加工分辨率σ可以用下式(2)求出。
σ=f×(2π/P) (2)
在此,如式(2)所示,fθ透镜22的焦距f越大,加工分辨率σ越小。由此可知,借助于高加工分辨率σ实现高精细加工与实现宽度更大的加工区域两者互为妥协关系。为此,在考虑借助于加工分辨率时,通过加大焦距f来增加加工区域36的宽度也有局限性。
此外,还可以考虑设置移动机构,移动机构不仅能够使得加工对象物35在副扫描方向(Y轴向)移动,还可以在主扫描方向(X轴向)上移动。利用该移动机构,能够相对于加工区域36,依次在主扫描方向上更换送入加工对象物35的被加工部分,同时对各被加工部分实施加工处理,因此,能够对主扫描方向的长度超过加工区域36的加工对象物实施加工处理。
但是,设置不仅能在副扫描方向(Y轴向)而且能在主扫描方向(X轴向)移动加工对象物的移动机构,将会导致本激光图案加工装置大型化。尤其是在本实施方式1中的加工对象物35是副扫描方向长度超过加工区域36的大型加工对象物,如果要进一步在主扫描方向(X轴向)移动这种大型加工对象物,则需要大型移动机构。而且这样的大型移动机构具有相当大的重量,因而惯性大,难以高速移动,因此还存在降低生产效率的问题。
对此,本实施方式1采用在主扫描方向(X轴向)上移动激光L的扫描范围,而不是移动加工对象物35的构成。具体如下。载体25搭载激光扫描部2,使得激光扫描部2能够在主扫描方向上移动。这样,不需要在主扫描方向上移动加工对象物35,而是用受到扫描振镜21扫描的激光L来扫描加工对象物表面的范围,即加工区域36,相对于加工对象物35在主扫描方向上相对移动。据此,能够依次使得加工对象物35的被加工部分移动到加工区域36,实施加工处理,主扫描方向(X轴向)的加工区域36宽度即便狭窄,也能够对宽度超过该加工区域35宽度的大型加工对象物35,实施加工处理。
本实施方式1不需要增大加工区域,便能够对超过加工区域36的大型加工对象物35实施加工处理,其结果,有利于保持高加工分辨率σ,实现大型加工对象物35的高度精密加工。而且,在本实施方式1中,作为主扫描方向移动手段的载体25上搭载的搭载物实际上只有激光扫描部2,即只有扫描振镜21和fθ透镜22。该搭载物的重量与加工对象物35相比十分轻,因而有利于载体25在主扫描方向的高速移动,提高生产效率。
此外,作为载体25上搭载的搭载物,至少只要搭载作为构成加工光射出部的聚光部的fθ透镜22便可。因此最轻型的构成为载体25上只搭载fθ透镜22。另一方面,如果是与加工对象物35相比重量较轻的元件,这些元件也可以与fθ透镜22一起搭载于载体25。例如如本实施方式,载体25上可以搭载扫描振镜21等光扫描装置,还可以搭载一部分激光输出部1的或整个激光输出部1。
本实施方式1中,入射在主扫描方向上移动的载体25的激光L的光路,即从激光输出部1输出的激光L的光路,平行于X轴向。为此,如图7所示,无论载体移动到主扫描方向(X轴向)上的任何位置,从激光输出部1输出的激光L都入射到载体25上的相同位置。据此,即便载体25在主扫描方向(X轴向)上移动,入射载体25后的激光L的光路仍然相同,在对主扫描方向上互不相同的加工区域36-1和36-2实施加工处理时,能够实施相同的加工处理。
但是在本实施方式1中,载体25移动后,入射载体25之前的激光L的光路长度发生变化。为此,入射载体25的激光L如果是非平行收束光,则随着载体25在主扫描方向上的位置不同,照射加工对象物35的激光L的焦点将发生变化,加工对象物35上的激光L的光束径大小变动等,从而对加工精度产生影响。
对此在本实施方式1中,激光起振器11输出的激光L大致为平行光束,经由两个反射镜14和15反射后从光扩束器12射出,再通过反射镜16的反射从激光输出部1输出的激光L也大致是平行光束。因此,入射载体25的激光L如果大致平行收束,则即便载体25移动后在主扫描方向上的位置发生变化,照射到加工对象物35上的激光L的焦点也不会发生实质性变化,从而不会发生加工对象物35上的激光L的光束径变动等影响。为此,对于主扫描方向上互相不同的加工区域36-1和36-2上实施加工处理时,可以用相同的加工精度来实施加工处理,而不需要进行焦点调整等作业,有利于提高生产效率。
但是,如果载体2上除激光扫描部2以外,还搭载整个激光输出部1,即载体25上搭载激光起振器11等光源本身,则即便载体25移动,照射到加工对象物35上的激光L的焦点也不会发生变动,然而,载体25上的搭载物重量增大,为此需要考虑载体25难以高速移动的问题。光源的重量一般大于其它元件的重量,通常载体25上不搭载光源,用以有效降低载体25的惯性,实现载体25的高速移动,提高生产效率。
另一方面,为了减小载体25上搭载物的重量,如图7所示,也可以考虑载体25上不搭载扫描振镜21等光扫描装置。在图7所示的构成中,激光输出部1’输出的激光L通过固定设置的激光扫描部2’中的扫描振镜21,在与X轴向平行的方向和Y轴向平行的方向上扫描。如此扫描的激光L通过准直镜61等使得光束变为平行光束的元件,受到光束平行化处理,成为平行于X轴向的平行光束后,从激光扫描部2’射出。从激光扫描部2’输出后成为大致平行光束的扫描后激光L相对于载体25沿X轴向入射,受到载体25上的反射镜16’的反射后,在作为聚光部件的fθ透镜22的引导下,会聚到加工对象物35上。
即便是图7所示的构成,由于入射载体25的激光L大致平行收束,因而不管载体25发生移动而在主扫描方向上的位置发生变动,照射到加工对象物35上的激光L的焦点也不会发生实质性变化,从而不会发生加工对象物35上的激光L的光束径变动等影响。为此,在主扫描方向上互相不同的加工区域36-1和36-2上实施加工处理时,不需要进行焦点调整等作业,可以用相同的加工精度来实施加工处理,有利于提高生产效率。
图8是本实施方式1的激光图案加工装置实行图案加工处理的一例流程图。
首先,按照控制PC40的控制指令,副扫描控制部30控制步进电机31,使得加工对象物35沿着副扫描方向,向加工对象输送方向B移动(S1)。而后,在加工对象物35表面上形成的定位标记37移动到第一监视相机33和第二监视相机34的摄像区域后,从第一监视相机33和第二监视相机34的图像数据中检测定位标记37(S2)。控制PC40计算定位标记37的检测结果到输送目标位置之间的加工对象物移动量,根据该计算结果,来使得副扫描控制部30控制步进电机31。据此,在副扫描方向上移动的加工对象物35停止在输送目标位置上。
加工对象物35停止后,控制PC40取得第一监视相机33和第二监视相机34输出的图像数据,计算定位标记37的中心位置与目标位置之间的偏离量(加工对象物的X轴向偏离量Δxw、加工对象物的Y轴向偏离量Δyw、加工对象物的倾斜偏离量)。求出的各项加工对象物偏离量Δxw、Δyw、将用来作为加工目标位置的补偿值(偏差值)使用,保存到控制PC40内的内存中。
图9是一例加工对象物停止状态下定位标记37的中心位置与目标位置O之间偏差的示意图。
计算第一监视相机33和第二监视相机34拍摄的图像的中心位置O与该图像上显示的定位标记37的中心位置之间的偏差量,求出加工对象物停止状态下定位标记37的中心位置与目标位置O之间的偏差量。本实施方式用X轴向(主扫描方向)上的偏离量即加工对象物X轴向偏离量Δxw、Y轴向(主扫描方向)上的偏离量即加工对象物Y轴向偏离量Δyw、连接加工对象物35中形成在主扫描方向两端的相同副扫描方向位置上的两个定位标记37的直线相对于X轴向(主扫描方向)的角度,即倾斜加工对象物偏离量来表示该加工对象物的偏差量。
此后,控制PC40使得泵58动作,对形成在加工台53背后的空洞部57吸气,使得加工对象物35被吸附在加工台53的表面,保持加工对象物35的位置不发生移动(S3)。而后,控制PC40将加工对象物35上用于确定被加工部分的被加工部分编号N设定为0(S4),通过主扫描控制部24控制步进电机26,实行载体位置初始化处理,使得在待机位置待机的载体25沿着主扫描方向向载体输送方向A(离开激光输出部1的方向)移动,停止在规定的基地位置(S5)。
在初始化处理中,控制PC40根据线性编码器28输出的地址信号,取得停止在基地位置的载体25的主扫描方向位置。而后,根据线性编码器28输出的地址信号,检测控制PC40管理的基地位置与实际停止的载体25的位置之间的差值,该差值用于此后对载体25的主扫描方向位置控制。此外,该差值也可以作为加工目标位置的补偿值(偏离量)使用。
而后,控制PC40根据上述加工对象物的偏离量Δxw、Δyw、载体的各个目标停止位置与实际停止位置的偏离量Δxc、以及以下将要描述的载体姿势偏离量δxw、δyw、用下式(3-1)至(3-3),求出用于补偿加工数据的加工目标位置的补偿值即偏离值ΔDxi、ΔDyi、下式(3-1)至(3-3)中的i是表示载体的主扫描方向上各个停止位置(第一停止位置i=1,第二停止位置i=2,第三停止位置i=3)的编号。
在此描述载体姿势偏离量δxi、δyi、
图10是载体停止时的载体25的姿势偏离的示意图。如图10所示,载体25能够沿着直线导体29移动,为此,载体25和直线导体29之间存在需要的振动间隙。此外,直线导体29还存在真直性等加工误差。这些间隙或加工误差起因于载体停止时载体25的姿势与目标姿势之间存在偏差。该偏差可表示为以下各种转动误差,即围绕平行于载体移动方向,即围绕平行于主扫描方向(X轴向)的转动轴的转动误差(前后误差α)、围绕平行于加工对象物35的被加工面的方向且垂直于载体移动方向的方向,即围绕平行于副扫描方向(Y轴向)的转动轴的转动误差(左右误差β)、以及围绕平行于加工对象物35的被加工面的法线方向(Z轴向)的转动轴的转动误差(上下误差γ)。
上述载体25停止时的转动误差α、β、γ随着使得载体停止的位置(第一停止位置i=1、第二停止位置i=2、第三停止位置i=3)不同而不同。本实施方式考虑还到使得载体停止的位置,对每个停止位置使用不同的偏差值ΔDxi、ΔDyi、但是只要停止位置的不同是在允许范围以内,也可以对各个停止位置使用共同的偏离值。
另外,如果载体姿势偏离量δxi、δyi、所造成的加工位置偏离在许可范围之内,并不需要对载体姿势偏离量进行补偿。
本实施方式预先测定上述因载体25停止时的转动误差α、β、γ引起的载体姿势偏离量δxi、δyi、并将该测定值保存在控制PC40的内存中。该测定值例如可通过如下方法获得。
首先,在经过以当前时间点的偏差值ΔDxi、ΔDyi、补偿加工目标位置的状态下,在第一停止位置、第二停止位置、第三停止位置分别加工测定用的加工图案。而后,用设于载体25上的监视相机23拍摄各个停止位置上经过加工的加工图案,根据该摄像图像数据,计测在各个停止位置加工的加工图案的加工位置与目标加工位置之间的偏离量。具体如下。计测摄像图像数据与测定用图案的理想图像数据之间的偏离量。而后,以检测到的偏离量作为载体25停止时转动误差引起的偏离量,将该偏离量加到保存在内存中的既有的载体姿势偏离量δxi、δyi、上,对载体姿势偏离量δxi、δyi、进行更新。该测定也可以不使用专用的测定用图案,而使用以往加工时的加工图案。
关于因载体25停止时的转动误差α、β、γ引起的载体姿势偏离量δxi、δyi、的测定的方法并仅不限于上述方法。例如,还可以从激光图案加工装置中取出结束测定用图案加工的加工对象物35,将该加工对象物35设定到图像扫描装置等规定的测定装置上,在各个停止位置上计测经过加工的加工图案的加工位置与目标加工位置之间的偏离量,用该计测值来更新保存在内存中的载体姿势偏离量δxi、δyi、
而后,控制PC40将加工对象物35的被加工部分编号N设定为1(S6)。而后,控制PC40通过主扫描控制部24控制步进电机26,使得位于基地位置的载体25向载体输送方向A移动,停止在第一停止位置上,该第一停止位置用来对最初实施加工处理的加工对象物35上的第一被加工部分N=1实施加工处理(S7)。
在此,本实施方式1为了实现位置精度5μm以下的高加工分辨率,设定用扫描振镜21扫描的加工对象物上的激光扫描范围,即加工区域36的大小,为150mm×150mm。为此,加工对象物上的被加工区域,例如为450mm(主扫描方向)×600mm(副扫描方向)大小的加工对象物35在加工处理时,如图11所示,沿着主扫描方向将整个被加工区域分割成3块,并沿着副扫描方向分割成4块。而后,依次对该12块(被加工部分N=1至12)被加工区域依次实施加工处理,从而完成整个被加工区域的加工处理。图11中的各个被加工部分36-1至36-24上的数字表示加工顺序,虚线表示加工对象物35的裁断线。
在此,本实施方式用激光L对加工对象物35上形成的ITO薄膜和银涂层的两种不同材料分别实施图案加工。对于ITO薄膜和银涂层,根据材料的不同使用的加工条件(包括激光L的光量、激光L的波长、激光L的照射时间等)也不相同。在此,本实施方式对于主扫描方向上的三块被加工部分,首先用ITO膜用的加工条件实施ITO的图案加工后,将该加工条件切换到银涂层用的加工条件,再次对与上述相同的三块被加工部分实施银涂层的图案加工。此时,设定ITO膜用的加工条件和银涂层用的加工条件不同。在主扫描方向上的三块被加工部分(N=1至3)的ITO膜以及银涂层的两种图案加工处理均结束后,加工对象物35被送往加工对象输送方向部B,重新开始主扫描方向另外三块被加工部分(N=4至6)的加工。
换言之,使得载体25依次从基地位置移动到第一加工位置、第二加工位置、第三加工位置(S6、S7),在各个停止位置上对加工对象物35上对应的ITO薄膜的被加工部分实施加工处理(S8、S9、S10),在结束第三加工位置的加工处理后(S11的是),返回基地位置。而后,为了进行银涂层加工(S12的否),设定用于确定加工对象物35上的被加工部分的被加工部分编号N为N-3(S13)。而后,再次将载体25从基地位置移动到第一加工位置、第二加工位置、第三加工位置(S6、S7),在各个停止位置上对加工对象物35上对应的银涂层的被加工部分实施加工处理(S8、S9、S10、S11),结束第三加工位置的加工处理后(S12的是),返回基地位置。
另一方面,在副扫描方向上,载体25移动到第三加工位置并结束银涂层加工处理之后(S11的是),到下一个第一加工位置的加工处理开始之前,控制PC40通过副扫描控制部30控制步进电机31,使得加工对象物35向工作对象输送方向B移动150mm(S13),而后保持加工对象物35(S14)位置不变。而后再一次使得载体25依次移动到第一加工位置、第二加工位置、第三加工位置实施ITO薄膜和银涂层的加工处理(S5至S11)。
本实施方式在载体25停止在各个停止位置上(S7),开始图案加工处理(S10)之前,控制PC40根据线性编码器28发送的地址信号,取得停止在各个停止位置上的载体25的主扫描方向位置。而后根据线性编码器28发送的地址信号,检测控制PC40管理的目标停止位置与载体25实际停止的位置之间的差值,进而将该差值作为载体位置偏离量Δxc暂时保存到内存中(S8)。而后,控制PC40从内存读取Δxw、Δyw、载体位置偏离量Δxc、以及载体姿势偏离量δxi、用上述式(3-1)至(3-3),求出偏差值ΔDxi、ΔDyi、(S9)。
而后,控制PC40用求出的偏差值ΔDxi、ΔDyi、来校正加工数据的坐标原点。进而,控制PC40根据用经过校正的坐标原点为基准的加工数据,实行加工处理。
如果加工对象物中各个被加工部分各自独立,则载体25的各个停止位置也可以是在各个加工区域36分开的位置上。但是如果被加工部分互相并不独立,而是由多个被加工部分构成一个加工对象,则在这种情况下,载体25的各个停止位置或加工对象物的各个停止位置需要在能够让各个加工区域36邻接或一部分重复的位置上。尤其是如本实施方式实行的图案加工,需要使得被加工部分之间的布线图案连续,在这种情况下,需要避免被加工部分之间需要连续的布线图案因偏离而造成的不连续。
为此本实施方式在设定各片被加工部分时,在12片被加工部分之间设有数十微米的重复区域,使得相邻被加工部分互相之间部分重叠。通过设置这样的重叠区域,即便留下无法补偿的误差,也能够改善不连续布线。
图12是被加工部分各块之间需要保持连续的一例布线图案示意图。
图12显示跨越被加工部分编号N=1、N=2、N=4各块的布线图案。图12中以斜线表示的区域是重叠区域,虚线表示基于目标加工数据的理想加工位置,实线表示在对被加工部分编号N=1的被加工部分实施加工处理之后的实际布线图案。
如图12所示,根据监视相机观察到的监视相机观察区域,对于在主扫描方向(X轴向)上与编号N=1的被加工部分相邻的编号N=2的被加工部分、以及与编号N=2的被加工部分相邻的编号N=3的被加工部分,设定Y轴坐标的补偿值(y坐标偏差值),用来补偿加工对象物35的副扫描方向位置。另一方面,对于在副扫描方向(Y轴向)上与编号N=1的被加工部分相邻的编号N=4的被加工部分、以及与编号N=4的被加工部分相邻的编号N=7的被加工部分、进而与编号N=7的被加工部分相邻的编号N=10的被加工部分,设定X轴坐标的补偿值(x坐标偏差值),用来补偿加工对象物35的主扫描方向位置。可以将这些补偿值预先写入控制PC40的内存,而后在对各块被加工部分加工处理时读取这些补偿值,补偿加工数据的坐标原点。
如上所述,在主扫描方向和副扫描方向上移动的同时,对12块被加工部分(N=1至12)实施加工处理。当所有加工处理结束(S14的是),整个450mm×600mm的被加工区域的加工处理完成后,用切割器54切断加工对象物35(S17),排到托盘55中。在如本实施方式这样对以卷筒形卷绕的加工对象物35实施加工时,只需要在卷绕结束之前,反复实行使得载体25从基地位置依次移动到第一加工位置、第二加工位置、第三加工位置,实施ITO薄膜和银涂层的加工处理之后,沿着加工对象输送方向B移动150mm的动作便可(S18)。
本实施方式中用加工对象输送部3的停止位置偏离来表示计算补偿加工数据偏差值ΔDxi、ΔDyi、的加工对象物偏离量Δxw、Δyw、但是如果定位标记37偏离加工对象物35上的规定位置,则该偏离的量本身也包含误差。例如,在加工对象物35上打印形成定位标记37时,其打印精度如果为±10μm,则该打印误差将直接影响到加工对象偏离量Δxw、Δyw、的误差。
针对上述情况,例如如图13所示,在加工对象物的至少一个端部的加工对象输送方向B上设置两台监视相机34-1和34-2。此时,例如将两台监视相机34-1和34-2分开一定距离,该距离相当于加工对象输送部3的规定加工对象输送量,首先,用作为第一位置检测装置的位于加工对象输送方向上游一方的监视相机34-1拍摄定位标记37,检测该拍摄图像上的定位标记。在加工对象输送部3将加工对象物35移动规定输送量之后,同样地用作为第三位置检测装置的位于加工对象输送方向下游一方的监视相机34-2拍摄定位标记37,检测该拍摄图像上的定位标记。而后,根据位于上游一方的监视相机34-1拍摄的图像,来导出位于下游一方的监视相机34-2拍摄的图像上原有的定位标记位置(设定检测位置),进而求出位于下游一方的监视相机34-2拍摄的图像中实际的定位标记位置(实际检测位置)与上述原有的定位标记位置(设定检测位置)之间的偏离量。如果加工对象偏离量Δxw、Δyw、计算中考虑上述求出的偏离量,则能够求出排除定位标记37位置精度误差的加工对象偏离量Δxw、Δyw、
变形例
以下描述将本实施方式的图案加工处理的变形例。
在上述实施方式中,对于主扫描方向上的三块被加工部分,首先以ITO薄膜用加工条件实施ITO薄膜的图案加工之后,将该加工条件切换到银涂层用加工条件,用银涂层加工条件,再次对三块被加工部分实施银涂层团的图案加工。在本变形例中,首先用银涂层加工条件对于每一块被加工部分实行银涂层图案加工,而后将该加工条件切换到ITO薄膜用加工条件,用ITO薄膜用加工条件,对同一块被加工部分实行ITO薄膜的图案加工。本变形例的银涂层和ITO薄膜的加工顺序与上述实施方式中的加工顺序相反,对此,同样也可以采用与上述实施方式相同的加工顺序。
在本变形例的图案加工处理中使用的激光图案加工装置的构成与上述实施方式中使用的激光图案加工装置的构成相同。
图14是本变形例的图案加工处理的流程图。
在本变形例中,控制PC40使得加工对象物35沿着副扫描方向向加工对象输送方向B移动(S1),在目标输送位置附近停止加工对象物35的移动,保持该加工对象物35(S2、S3)不动。而后,设定被加工部分编号N为0(S4),用以确定加工对象物35上的被加工部分,用主扫描控制部24控制步进电机26,实行在规定基地位置停止的载体位置初始化处理(S5)。
其次,控制PC40与上述实施方式相同,求出用于补偿加工数据的加工目标位置的补偿值,即偏差值ΔDxi、ΔDyi、而后,控制PC40设定加工对象物35的被加工部分编号N为1(S6),用主扫描控制部24控制步进电机26,使得位于基地位置的载体25向载体输送方向A移动,并使得载体25停止在第一停止位置上(S7)。该第一停止位置是对最初实行加工处理的加工对象物35上第一被加工部分N=1的加工处理实施位置。而后,控制PC40根据线形编码器28发送的地址信号,取得停止在第一停止位置上的载体25的主扫描方向位置,与上述实施方式相同,检测控制PC40管理的目标停止位置与实际的载体25的停止位置之间的差值,将该差分作为载体位置偏离量Δxc暂时保存到内存中(S8)。而后,控制PC40从内存读取Δxw、Δyw、载体位置偏离量Δxc、以及载体姿势偏离量δxi、用上述式(3-1)至(3-3),求出偏差值ΔDxi、ΔDyi、(S9)。
在本变形例中,控制PC40首先读取银涂层的加工数据,用求出的偏差值ΔDxi、ΔDyi、来校正银涂层加工数据的坐标原点。而后,在第一停止位置上,控制PC40根据以校正之后的坐标原点为基准的加工数据,用银涂层用加工条件实施银涂层图案加工(S10-1)。而后,控制PC40读取ITO薄膜的加工数据,用求出的偏差值ΔDxi、ΔDyi、来校正ITO薄膜加工数据的坐标原点。而后,控制PC40将加工条件切换到ITO薄膜用加工条件,在第一停止位置上,对同一块被加工部分实施ITO薄膜图案加工(S10-2)。
如上所述,第一停止位置上的银涂层和ITO薄膜的图案加工处理结束后,控制PC40将加工对象物35的被加工部分编号N设为2(S6),用主扫描控制部24控制步进电机26,使得载体25移动到第二停止位置,对加工对象物35上的第二被加工部分N=2实行加工处理(S7)。此后,与第一停止位上相同,在第二停止位置上实行银涂层的图案处理(S10-1),之后实行ITO薄膜的图案处理(S10-2)。第二位置上的加工处理结束后,同样地在第三停止位置上实行银涂层的图案处理(S10-1),之后实行ITO薄膜的图案处理(S10-2)。
而后,与上述实施方式相同,控制PC40通过副扫描控制部30控制步进电机31,使得加工对象物35向工作对象输送方向B移动150mm(S13),而后保持加工对象物35(S14)不动。而后再一次使得载体25依次移动到第一加工位置、第二加工位置、第三加工位置实施银涂层和ITO薄膜的加工处理(S5至S11)。
本实施方式中的定位标记37是在加工对象物35上打印银涂层时同时形成的以银涂层构成的标记,但是本发明并不受此限制。例如还可以用激光扫描等于加工银涂层,或者用蚀刻加工加工对象物35上的ITO薄膜等来形成定位标记37。
本实施方式中的定位标记37的形状是圆形,但是本发明不受此限制,也可以用两根直线垂直交叉形成的交叉线形状等,优选有利于用图像处理进行匹配来检测的形状。定位标记37的形状可以根据定位标记37的监测方法等选择合适的形状。
在本实施方式的描述中用二位扫描装置作为光扫描装置,对此,也可以采用线性扫描装置。
另外,本实施方式以ITO薄膜和银涂层作为加工对象为例,而本发明不受此限制。本发明同样适用于例如加工对象中包含铜涂层等其他材料。
以上是本发明的一个例子,在以下各种方式中起到特有的效果。
方式A
一种光加工装置,如激光图案加工装置等,其中具有:光照射部,如激光输出部1以及激光扫描部2等,用于向加工区域如加工区域36照射加工光,其中具备发射该加工光的光源,如发射激光L等的激光起振器11;输送部,如加工对象输送部3等,用于向规定的输送方向,如加工对象输送方向B(Y轴向)等,间歇性地输送加工对象物,将该加工对象物如加工对象物35等的被加工面上的被加工部分依次送入所述加工区域36;以及,加工控制部,如控制PC40等,用于在所述加工对象物上的被加工部分停止在所述加工区域上的状态下,根据加工数据,实行加工控制,用所述光源照射的加工光加工该被加工部分,其特征在于,具有位置检测部,如监视相机33、34-1、34-2等,用于在所述加工对象物上的被加工部分停止在所述加工区域上时,检测设于该加工对象物上的检测用标记如定位标记37等的位置,所述加工控制部根据所述位置检测部的检测结果,补偿所述输送部输送的加工对象物的停止位置偏离(加工对象偏离量Δxw、Δyw、)所造成的加工位置偏离。
本方式用第一位置检测部检测设于加工对象物上的检测用标记的位置,根据该检测结果,掌握加工对象物在输送部停止输送时的停止位置偏离量,用以对该停止位置偏离造成的加工位置偏离进行补偿。
方式B
基于方式A的光加工装置,其特征在于,所述加工控制部在实行所述加工控制时,使得加工对象物上两个在所述输送方向上相邻的被加工部分互相邻接或者部分重叠。
本方式使得光加工装置能够在输送部的加工对象物输送方向上,连续地对加工对象物上的各个被加工部分之间实施加工。这样便能够对在输送部的加工对象物输送方向上,加工对象物上各个被加工部分不是互相独立,而是以多个被加工部分构成一个加工对象的加工对象物实施加工处理。在这样的加工处理中,要求各个被加工部分之间具有连续性,而且要求各个被加工部分具有高加工位置精度。而本方式能够控制输送部输送的加工对象物的停止位置偏离所造成的加工位置偏离,因而能够获得需要的高加工精度。
方式C
基于方式A或方式B的光加工装置,其特征在于,所述位置检测部包含第一位置检测部和第二位置检测部,所述第一位置检测部,如监视相机34等,用于检测设于加工对象物上与所述输送方向相垂直的宽度方向上的一端端部一方的第一检测用标记的位置,第二位置检测部,如监视相机33等,用于在所述加工对象物上的被加工部分停止在所述加工区域上时,检测所述加工对象物上设于所述宽度方向上另一端端部一方的第二检测用标记的位置,所述加工控制部根据所述第一位置检测部检测到的第一检测用标记的位置和所述第二位置检测部检测到的第二检测用标记的位置,来补偿所述输送部输送的加工对象物在宽度方向的两端端部之间的相对停止位置偏离(倾斜加工对象偏离等)造成的加工位置偏离。
本方式的光加工装置能够减小因输送部输送的加工对象物在宽度方向上的两端端部之间相对停止位偏离所产生的加工位置偏离。
方式D
基于方式A至方式C之中任意一种方式的光加工装置,其特征在于,所述位置检测部进一步具有第三位置检测部,用于在经过所述第一位置检测部如监视相机34-1等检测之后受到所述输送部输送,进而在所述加工对象物上的被加工部分停止在所述加工区域上时,检测与受到该第一位置检测部检测的同一个检测用标记的位置,所述加工控制部补偿所述同一个检测用标记的计算检测位置与实际检测位置之间的偏离造成的加工位置偏离,所述计算检测位置是指,根据所述第一位置检测部的检测结果导出用所述第三位置检测部检测所述同一个检测用标记的位置得到的计算结果,所述实际检测位置是指,所述第三位置检测部实际检测到的该同一个检测用标记的位置。
当设于加工对象物上的检测用标记的位置精度较差时,会产生该位置误差所造成的加工位置偏离。本方式根据第一位置检测部的检测结果和第三位置检测部的检测结果,来求出检测用标记的计算检测位置与实际检测位置之间的偏离,根据该偏离,掌握设于加工对象物上的检测用标记的位置误差。为此,即便是在设于加工对象物上的检测用标记的位置精度较差的情况下,也能够抑制由此造成的加工位置偏离。
方式E
基于方式A至方式D中任意一种方式的光加工装置,其特征在于,所述加工控制部通过根据所述位置检测部的检测结果补偿所述加工数据,来补偿加工位置偏离。
对于由输送部输送的加工对象物的停止位置偏离造成的加工位置偏离的补偿,也可以考虑采用通过输送部来调整加工对象物的停止位置进行补偿的方法。但是,由于输送部对加工对象物的停止位置的最小控制单位(能够补偿的最小偏离量)较大,因此无法补偿微笑的加工位置偏离。由于输送部输送中存在的必要误差等原因,难以实现输送部以高精度使得停止状态下加工对象物移动微小距离。
而本方式的光加工装置利用补偿加工数据的方法,该方法能够补偿的最小偏离量与加工分辨率(能够控制的加工位置的最小单位)相等同,因而能够补偿微小的加工位置偏离。
方式F
基于方式E的光加工装置,其特征在于,所述加工控制部根据所述位置检测部的检测结果,来补偿所述加工数据,使得受到所述加工光照射的被加工部分上的加工位置向所述输送方向(Y轴向)移动。
本方式能够高精度补偿由输送部输送的加工对象物在输送方向上的加工位置偏离。
方式G
基于方式E或方式F的光加工装置,其特征在于,所述加工控制部根据所述位置检测部的检测结果补偿所述加工数据,使得受到所述加工光照射的被加工部分上的加工位置向垂直于所述输送方向的方向(X轴向)移动。
本方式能够高精度补偿由输送部输送的加工对象物上的加工位置向垂直于所述输送方向的方向(X轴向)移动。
方式H
基于方式E至方式G中任意一种方式的光加工装置,其特征在于,所述加工控制部根据所述位置检测部的检测结果补偿所述加工数据,使得受到所述加工光照射的被加工部分上的加工位置向围绕平行于该被加工面的法线方向的转动轴转动的方向移动。
本方式能够高精度补偿围绕平行于加工对象物上被加工面的法线方向的转动轴转动的方向上的加工位置偏离。
方式I
基于方式A至方式H中任意一种方式的光加工装置,其特征在于,每当受到所述输送部间歇输送的所述加工对象物上的被加工部分停止在所述加工区域上时,所述位置检测部检测设于该加工对象物上的检测用标记的位置。
本方式能够以更加高的精度来补偿加工位置偏离。
方式J
基于方式A至方式I中任意一种方式的光加工装置,其特征在于,所述光照射部具备光扫描部,如扫描振镜21等,用于在平行于所述加工对象物的被加工面的方向且垂直于所述输送方向的方向上扫描所述光源发射的加工光,进一步具有移动部,如载体25等,用于移动所述光照射部的加工光射出部,如fθ透镜22等,使得该加工光射出部在与该加工光在所述加工对象物的被加工面上的扫描方向平行的方向上移动。
本方式的加工光射出部向加工对象物的被加工面发射受光扫描部扫描的加工光,本方式利用移动部,使得加工光射出部能够在与加工对象物的被加工面上的加工光扫描方向平行的方向上移动。这样,本方式的光加工装置能够对较大加工对象物实施加工处理,关于较大加工对象物,例如超过加工区域36,即超过利用光扫描部扫描的加工光扫描加工对象物上的被加工面的扫描范围。
方式K
一种光加工装置,其中具有:光照射部,如激光输出部1以及激光扫描部2等,其中具备发射加工光的光源,如发射激光L等的激光起振器11,用于向加工区域如加工区域36照射该加工光;以及,输送部,如加工对象输送部3等,用于向规定的输送方向,如加工对象输送方向B(Y轴向)等,间歇性地输送加工对象物,将该加工对象物如加工对象物35等的被加工面上的被加工部分依次送入所述加工区域,其特征在于,进一步具有第一位置检测部,如监视相机34、34-1等,该位置检测部被设置在与所述输送方向相垂直的宽度方向上的一端端部一方,用于在所述加工对象物上的被加工部分停止在所述加工区域上时,检测设于该加工对象物上的第一检测用标记如定位标记37等的位置。
方式L
基于方式K的光加工装置,其特征在于,进一步具有第二位置检测部,如监视相机33等,该第二位置检测部与所述第一位置检测部不同,被设置在所述宽度方向上另一端端部一方。
方式M
基于方式K或L的光加工装置,其特征在于,进一步具有第三位置检测部,如监视相机34-2,该第三位置检测部与所述第一位置检测部如监视相机34-1不同,被设置在所述一端端部一方且在所述输送方向上与所述第一位置检测部相距一定距离的位置上。
方式N
一种光加工装置,其中具有:光照射部,如激光输出部1以及激光扫描部2等,其中具备发射加工光的光源,如发射激光L等的激光起振器11,用于向加工区域如加工区域36照射该加工光;以及,输送部,如加工对象输送部3等,用于向规定的输送方向,如加工对象输送方向B(Y轴向)等,间歇性地输送加工对象物,将该加工对象物如加工对象物35等的被加工面上的被加工部分依次送入所述加工区域,其特征在于,进一步具有位置检测部,如监视相机33、34、34-1、34-2等,该位置检测部被设置在能够检测到检测用用标记的位置上,用于在所述加工对象物如加工对象物35等上的被加工部分停止在所述加工区域上时,检测设于该加工对象物上的用检测用标记如定位标记37等的位置。
方式O
基于方式N的光加工装置,其特征在于,所述第一位置检测部包含第一位置检测部和第二位置检测部,所述第一位置检测部如监视相机34等,被设置在能够检测到被设于与所述输送方向相垂直的宽度方向上的一端端部一方的加工对象物上的第一检测用标记的位置的位置上,所述第二位置检测部如监视相机33等,与所述第一位置检测部不同,被设置在能够检测到设于所述宽度方向上另一端端部一方的加工对象物上的第二检测用标记,该第二检测用标记与所述第一检测用标记不同。
方式P
基于方式N或O的光加工装置,其特征在于,所述位置检测部进一步具有第三位置检测部,如监视相机34-2等,该第三位置检测部与所述第一位置检测部和第二位置检测部不同,被设置在能够检测到经过所述第一位置检测部如监视相机34-2等检测之后的所述第一检测用标记的位置上。