(57)【要約】【課題】照射箇所の雰囲気制御により加工品質を向上したレーザ照射装置等を提供する。【解決手段】レーザ照射装置を、レーザ発振器が発生するレーザ光Ｒを所定の焦点位置ＢＳにおいて集光させる集光光学系１０と、レーザ光を偏向させて焦点位置を照射対象物Ｏの表面に沿って所定の走査パターンで走査させる偏向光学系２０とを含む光学系と、焦点位置の走査パターンを含む領域に不活性ガスを主成分とする流体ＰＧ，ＳＧを供給して少なくとも焦点位置を流体が充満した雰囲気とする流体供給部９０，１００とを備える構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振器が発生するレーザ光を所定の焦点位置において集光させる集光光学系と、
前記レーザ光を偏向させて前記焦点位置を照射対象物の表面に沿って所定の走査パターンで走査させる偏向光学系とを含む光学系と、
前記焦点位置の前記走査パターンを含む領域に不活性ガスを主成分とする流体を供給して少なくとも前記焦点位置を前記流体が充満した雰囲気とする流体供給部と
を備えることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２】
前記流体供給部は、前記光学系を構成する光学素子のうち最も前記焦点位置側に配置された光学素子の前記焦点位置側の面部と接した空間部に前記流体を供給するとともに前記流体を前記空間部から前記焦点位置側へ流出させること
を特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置。
【請求項３】
前記焦点位置に隣接して配置された吸入口を有し、前記照射対象物に対する前記レーザ光の照射により発生した塵埃を吸引する集塵部を備えること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ照射装置。
【請求項４】
前記光学系から出射される前記レーザ光が内部を通過する内筒と、
前記内筒の外径側に設けられた外筒とを備え、
前記流体供給部は、前記内筒の内径側から前記照射対象物側へ前記流体を供給し、
前記集塵部は、前記内筒の外周面と前記外筒の内周面との隙間から前記塵埃を吸引すること
を特徴とする請求項３に記載のレーザ照射装置。
【請求項５】
レーザ発振器が発生するレーザ光を所定の焦点位置において集光させる集光光学系を含む光学系と、
前記光学系を構成する光学素子のうち最も前記焦点位置側に配置された光学素子の前記焦点位置側の面部と接した空間部に第１の流体を供給するとともに前記第１の流体を前記空間部から前記焦点位置側へ流出させる第１の流体供給部と、
前記第１の流体供給部よりも前記焦点位置側に設けられ、前記焦点位置を含む領域に前記第１の流体とは組成が異なる第２の流体を供給して少なくとも前記焦点位置を前記第２の流体が充満した雰囲気とする第２の流体供給部と
を備えることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項６】
前記光学系は、前記レーザ光を偏向させて前記焦点位置を照射対象物の表面に沿って所定の走査パターンで走査させる偏向光学系を有すること
を特徴とする請求項５に記載のレーザ照射装置。
【請求項７】
前記偏向光学系は、前記レーザ光を所定の偏角だけ偏向させるとともに、前記集光光学系から出射される前記レーザ光の光軸回りに回転駆動されるウェッジプリズムを有すること
を特徴とする請求項６に記載のレーザ照射装置。
【請求項８】
前記第１の流体は空気を主成分とし、前記第２の流体は不活性ガスを主成分とすること
を特徴とする請求項５から請求項７までのいずれか１項に記載のレーザ照射装置。
【請求項９】
前記第２の流体供給部は、内側に前記レーザ光が通過する環の周方向に分布して形成された噴出孔を有し照射対象物に前記第２の流体を噴射するノズル部を有すること
を特徴とする請求項５から請求項８までのいずれか１項に記載のレーザ照射装置。
【請求項１０】
前記環の外径側から内径側に向けて前記第２の流体が噴出されるように、前記ノズル部の前記噴出孔が前記レーザ光の光軸に対して前記環の内径側に向けて傾斜して設けられていること
を特徴とする請求項９に記載のレーザ照射装置。
【請求項１１】
前記ノズル部は、前記第１の流体供給部又はその近傍から照射対象物側に延出した支柱により支持され、
前記支柱は、前記ノズル部に前記第２の流体を供給する流路を有すること
を特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のレーザ照射装置。
【請求項１２】
前記焦点位置に隣接して配置された吸入口を有し、照射対象物に対する前記レーザ光の照射により発生した塵埃を吸引する集塵部を備えること
を特徴とする請求項５から請求項１１までのいずれか１項に記載のレーザ照射装置。
【請求項１３】
前記集塵部の前記吸入口は、前記第２の流体供給部が前記照射対象物に向けて前記第２の流体を噴出する箇所の周囲に周方向に延在して設けられること
を特徴とする請求項１２に記載のレーザ照射装置。
【請求項１４】
前記第１の流体供給部から供給された前記第１の流体の進行方向を、前記レーザ光の照射方向から偏向させる流体偏向部を有すること
を特徴とする請求項５から請求項１３までのいずれか１項に記載のレーザ照射装置。
【請求項１５】
前記流体偏向部は、前記第１の流体の進行方向の前記集光光学系の光軸の周縁の周方向における少なくとも一部の領域に設けられ、前記第１の流体の一部と干渉して前記第１の流体の進行方向を偏向させる偏向部材を有すること
を特徴とする請求項１４に記載のレーザ照射装置。
【請求項１６】
前記偏向部材における前記第１の流体と干渉する面部は、前記第１の流体の流出方向に対して傾斜して配置されること
を特徴とする請求項１５に記載のレーザ照射装置。
【請求項１７】
前記偏向部材は、前記第１の流体の上流側に面して配置され中央部に前記レーザ光が通過する開口が形成された面部を有すること
を特徴とする請求項１５又は請求項１６に記載のレーザ照射装置。
【請求項１８】
前記流体偏向部は、前記第１の流体からなる流体流に交わるよう噴き込まれ前記第１の流体からなる流体流を偏向させる他の流体流を発生する流体流発生手段を有すること
を特徴とする請求項１４に記載のレーザ照射装置。
【請求項１９】
前記流体偏向部は、前記第１の流体からなる流体流を吸引する吸引手段を有すること
を特徴とする請求項１４に記載のレーザ照射装置。
【請求項２０】
レーザ照射装置により照射されるレーザ光が照射対象物に入射する照射箇所の周囲に取り付けられる流体供給装置であって、
前記照射箇所の周囲を包囲した状態で前記照射対象物に着脱可能に取り付けられるとともに、前記レーザ光が通過する開口を有するカバー部と、
前記カバー部の内部に不活性ガスを主成分とする流体を供給して少なくとも前記照射箇所を前記流体が充満した雰囲気とする流体供給部と
を備える流体供給装置。
【請求項２１】
前記カバー部の内部に配置された吸入口を有し、前記レーザ光の照射により発生した塵埃を吸引する集塵部を備えること
を特徴とする請求項２０に記載の流体供給装置。
【請求項２２】
レーザ発振器が発生するレーザ光を所定の焦点位置において集光させる集光光学系と、
前記レーザ光を偏向させて前記焦点位置を照射対象物の表面に沿って所定の走査パターンで走査させる偏向光学系と
を含む光学系から出射されるレーザ光により照射対象物の表面を走査するレーザ加工方法であって、
前記焦点位置の前記走査パターンを含む領域に不活性ガスを主成分とするシールドガスを供給して少なくとも前記焦点位置を前記シールドガスが充満した雰囲気とすること
を特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２３】
レーザ発振器が発生するレーザ光を所定の焦点位置において集光させる集光光学系を含む光学系から出射されるレーザ光により照射対象物の表面を走査するレーザ加工方法であって、
前記光学系を構成する光学素子のうち最も前記焦点位置側のものが配置される空間部に第１の流体と供給するとともに前記第１の流体を前記空間部から前記焦点位置側へ流出させ、
前記焦点位置を含む領域に前記第１の流体とは組成が異なる第２の流体を供給して少なくとも前記焦点位置を前記第２の流体が充満した雰囲気とすること
を特徴とするレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理対象物にレーザ光を照射してクリーニング等のレーザ加工を行うレーザ照射装置、このようなレーザ加工に用いる流体供給装置、及び、レーザ加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光を用いた表面処理に関する従来技術として、例えば、特許文献１には、レーザ光を照射対象物に照射する照射ヘッドに、レーザ光を所定の偏角だけ偏向させるウェッジプリズムを設け、このウェッジプリズムを回転させながらレーザ光を照射することによって、照射箇所が照射対象物の表面を旋回しながら走査し、照射対象物の表面に付着した旧塗膜や異物等が除去（クリーニング）されることが記載されている。
【０００３】
また、特許文献２には、ウェッジプリズムの回転駆動を、気体の圧力を回転運動に変換するエアモータによって行うとともに、レーザ光が出射されるダクトの内部にエアモータの排気を導入することにより、光学素子やエアモータへの異物の付着を防止することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５５７４３５４号
【特許文献２】国際公開ＷＯ２０１６／００９９７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されたようなレーザ光を用いたクリーニングは、例えば鋼などの金属製構造物の表面に付着している旧塗膜の剥離や、表面付近に生成された錆等の異物を除去するのに有効である。
しかし、レーザ光の照射により、照射対象物の表面が局所的に加熱された際に、空気中の酸素が母材と接触して酸化が促進され、例えば母材が鉄系金属である場合には、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４等）の酸化被膜が生成される場合があった。
このような酸化物等が生成されることは、照射対象物の利用目的によっては好ましくない場合もあるため、照射箇所の雰囲気制御を適切として、レーザ加工の品質をより向上することが要望されている。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、照射箇所の雰囲気制御により加工品質を向上したレーザ照射装置、流体供給装置、及び、レーザ加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、レーザ発振器が発生するレーザ光を所定の焦点位置において集光させる集光光学系と、前記レーザ光を偏向させて前記焦点位置を照射対象物の表面に沿って所定の走査パターンで走査させる偏向光学系とを含む光学系と、前記焦点位置の前記走査パターンを含む領域に不活性ガスを主成分とする流体を供給して少なくとも前記焦点位置を前記流体が充満した雰囲気とする流体供給部とを備えることを特徴とするレーザ照射装置である。
これによれば、焦点位置を不活性ガスを主成分とする流体で充満させることにより、照射対象物がレーザ光の入射により高温となる際に酸素と接触することを防止し、酸化物の被膜等が形成されることを防止することができる。
なお、本明細書、特許請求の範囲において、不活性ガスを主成分とする流体とは、不可避的に混入する不純物以外の全部が不活性ガスである流体（一般的に純窒素、純アルゴン等として入手可能なもの）を含むものとする。
また、焦点位置を所定の走査パターンで走査させることにより、ＣＷレーザを利用した場合であっても、照射対象物の表面における同一箇所が長時間照射され続けることを防止することができる。このため、照射対象物の一部が局所的に過度な入熱を受けて熱影響が生じることを防止できる。
また、照射対象物の比較的広い範囲を、迅速にレーザ加工することができる。
ここで、照射対象物の表面における走査のパターンとして、例えば円形、楕円形、多角形、その他任意の形状を用いることができる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、前記流体供給部は、前記光学系を構成する光学素子のうち最も前記焦点位置側に配置された光学素子の前記焦点位置側の面部と接した空間部に前記流体を供給するとともに前記流体を前記空間部から前記焦点位置側へ流出させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置である。
これによれば、レーザ光の照射により照射対象物から飛散する塵埃やスパッタ等の異物が光学素子側に流入することを防止し、光学素子の汚染や、光学素子の表面に付着した異物がレーザ光に加熱され高温となることによる光学素子の焼損を防止することができる。
【０００８】
請求項３に係る発明は、前記焦点位置に隣接して配置された吸入口を有し、前記照射対象物に対する前記レーザ光の照射により発生した塵埃を吸引する集塵部を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ照射装置である。
これによれば、レーザ光の照射により発生した塵埃が照射対象物に再付着してレーザ加工の品質を損なうことを防止できる。
また、塵埃が周囲に飛散することを防止して施工現場の環境を向上することができる。
さらに、塵埃を不活性ガスを主成分等する流体とともに吸引することによって、捕集された塵埃の発火を防止することができる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、前記光学系から出射される前記レーザ光が内部を通過する内筒と、前記内筒の外径側に設けられた外筒とを備え、前記流体供給部は、前記内筒の内径側から前記照射対象物側へ前記流体を供給し、前記集塵部は、前記内筒の外周面と前記外筒の内周面との隙間から前記塵埃を吸引することを特徴とする請求項３に記載のレーザ照射装置である。
これによれば、コンパクトな構成により焦点位置に確実に不活性ガス等からなる流体を供給するとともに、その周囲から塵埃を吸引することができる。
【００１０】
請求項５に係る発明は、レーザ発振器が発生するレーザ光を所定の焦点位置において集光させる集光光学系を含む光学系と、前記光学系を構成する光学素子のうち最も前記焦点位置側に配置された光学素子の前記焦点位置側の面部と接した空間部に第１の流体を供給するとともに前記第１の流体を前記空間部から前記焦点位置側へ流出させる第１の流体供給部と、前記第１の流体供給部よりも前記焦点位置側に設けられ、前記焦点位置を含む領域に前記第１の流体とは組成が異なる第２の流体を供給して少なくとも前記焦点位置を前記第２の流体が充満した雰囲気とする第２の流体供給部とを備えることを特徴とするレーザ照射装置である。
これによれば、照射箇所を第２の流体が充満した雰囲気とすることが可能であり、例えば第２の流体を不活性ガスとし、そのシールド効果により酸素を遮断するなどの所望のレーザ加工条件を得ることができる。
一方、光学系の汚染防止等を行うパージガスとして機能する第１の流体は、例えば空気等の比較的低コストかつ利用が容易な気体を利用することが可能である。
【００１１】
請求項６に係る発明は、前記光学系は、前記レーザ光を偏向させて前記焦点位置を照射対象物の表面に沿って所定の走査パターンで走査させる偏向光学系を有することを特徴とする請求項５に記載のレーザ照射装置である。
これによれば、ＣＷレーザを利用した場合であっても、照射対象物の表面における同一箇所が長時間照射され続けることを防止することができる。このため、照射対象物の一部が局所的に過度な入熱を受けて熱影響が生じることを防止できる。
また、照射対象物の比較的広い範囲を、迅速にレーザ加工することができる。
ここで、照射対象物の表面における走査のパターンとして、例えば円形、楕円形、多角形、その他任意の形状を用いることができる。
【００１２】
請求項７に係る発明は、前記偏向光学系は、前記レーザ光を所定の偏角だけ偏向させるとともに、前記集光光学系から出射される前記レーザ光の光軸回りに回転駆動されるウェッジプリズムを有することを特徴とする請求項６に記載のレーザ照射装置である。
これによれば、簡単かつ小型軽量な装置構成により上述した効果を得ることができる。
【００１３】
請求項８に係る発明は、前記第１の流体は空気を主成分とし、前記第２の流体は不活性ガスを主成分とすることを特徴とする請求項５から請求項７までのいずれか１項に記載のレーザ照射装置である。
これによれば、第２の流体の主成分として不活性ガスを用いることにより、照射箇所において照射対象物の表面が酸化して酸化皮膜等が形成されることを防止できる。
また、第１の流体の主成分として周囲の大気から採取することが可能な空気を用いることにより、比較的高コストである第２の流体の使用量を低減して施工コストを抑制するとともに、気体供給源等の装置構成を簡素化することができる。
なお、本明細書、特許請求の範囲において、空気を主成分とする流体とは、実質全部が空気である流体を含むものとする。
【００１４】
請求項９に係る発明は、前記第２の流体供給部は、内側に前記レーザ光が通過する環の周方向に分布して形成された噴出孔を有し照射対象物に前記第２の流体を噴射するノズル部を有することを特徴とする請求項５から請求項８までのいずれか１項に記載のレーザ照射装置である。
これによれば、簡単な構成により適切に照射箇所を含む領域を第２の流体が充満した雰囲気とすることができる。
【００１５】
請求項１０に係る発明は、前記環の外径側から内径側に向けて前記第２の流体が噴出されるように、前記ノズル部の前記噴出孔が前記レーザ光の光軸に対して前記環の内径側に向けて傾斜して設けられていることを特徴とする請求項９に記載のレーザ照射装置である。
これによれば、照射箇所を含む領域をより確実に第２の流体が充満した雰囲気とすることができる。
【００１６】
請求項１１に係る発明は、前記ノズル部は、前記第１の流体供給部又はその近傍から照射対象物側に延出した支柱により支持され、前記支柱は、前記ノズル部に前記第２の流体を供給する流路を有することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のレーザ照射装置である。
これによれば、簡単な構成によりノズル部の支持及びノズル部への第２の流体の供給を行うことができる。
また、第１の流体を支柱の隙間から排出することが可能であり、第１の流体が照射箇所近傍に流入して第２の流体が充満した雰囲気を損なうことを防止できる。
【００１７】
請求項１２に係る発明は、前記焦点位置に隣接して配置された吸入口を有し、照射対象物に対する前記レーザ光の照射により発生した塵埃を吸引する集塵部を備えることを特徴とする請求項５から請求項１１までのいずれか１項に記載のレーザ照射装置である。
これによれば、レーザ光の照射により発生した塵埃が照射対象物に再付着してレーザ加工の品質を損なうことを防止できる。
また、塵埃が周囲に飛散することを防止して施工現場の環境を向上することができる。
【００１８】
請求項１３に係る発明は、前記集塵部の前記吸入口は、前記第２の流体供給部が前記照射対象物に向けて前記第２の流体を噴出する箇所の周囲に周方向に延在して設けられることを特徴とする請求項１２に記載のレーザ照射装置である。
これによれば、コンパクトな構成により焦点位置に確実に第２の流体を供給するとともに、その周囲から塵埃を吸引することができる。
【００１９】
請求項１４に係る発明は、前記第１の流体供給部から供給された前記第１の流体の進行方向を、前記レーザ光の照射方向から偏向させる流体偏向部を有することを特徴とする請求項５から請求項１３までのいずれか１項に記載のレーザ照射装置である。
これによれば、第１の流体が照射箇所近傍に流入することを防止し、照射箇所を含む領域をより確実に第２の流体が充満した状態とすることができる。
【００２０】
請求項１５に係る発明は、前記流体偏向部は、前記第１の流体の進行方向の前記集光光学系の光軸の周縁の周方向における少なくとも一部の領域に設けられ、前記第１の流体の一部と干渉して前記第１の流体の進行方向を偏向させる偏向部材を有することを特徴とする請求項１４に記載のレーザ照射装置である。
これによれば、動力等を必要としない簡単な構成により、上述した効果を得ることができる。
【００２１】
請求項１６に係る発明は、前記偏向部材における前記第１の流体と干渉する面部は、前記第１の流体の流出方向に対して傾斜して配置されることを特徴とする請求項１５に記載のレーザ照射装置である。
これによれば、偏向部材の傾斜方向や傾斜角度により、第１の流体の偏向方向を適切に制御することができる。
【００２２】
請求項１７に係る発明は、前記偏向部材は、前記第１の流体の上流側に面して配置され中央部に前記レーザ光が通過する開口が形成された面部を有することを特徴とする請求項１５又は請求項１６に記載のレーザ照射装置である。
これによれば、偏向部材において第１の流体と干渉する面部を、レーザ光が通過する開口の全周にわたって配置することにより、照射対象物で反射したレーザ光や照射対象物から飛散するスパッタ等の異物を適切に遮断することができる。
【００２３】
請求項１８に係る発明は、前記流体偏向部は、前記第１の流体からなる流体流に交わるよう噴き込まれ前記第１の流体からなる流体流を偏向させる他の流体流を発生する流体流発生手段を有することを特徴とする請求項１４に記載のレーザ照射装置である。
これによれば、第１の流体からなる流体流に噴き込まれる他の流体流の流速、流量、方向、衝突箇所などの設定により、第１の流体からなる流体流の偏向の制御自由度を高めることができる。
なお、本明細書、特許請求の範囲において、交わるよう噴き込まれるとは、第１の流体からなる流体流の主流方向に対して傾斜あるいは直交方向の主流成分を有する流体流を、各流体流が相互に干渉し、第１の流体からなる流体流の主流方向を偏向可能な位置関係で発生させることを指すものとする。
【００２４】
請求項１９に係る発明は、前記流体偏向部は、前記第１の流体からなる流体流を吸引する吸引手段を有することを特徴とする請求項１４に記載のレーザ照射装置である。
これによれば、吸引手段の吸引強度、吸引方向、位置などの設定により、第１の流体からなる流体流の偏向の制御自由度を高めることができる。
【００２５】
請求項２０に係る発明は、レーザ照射装置により照射されるレーザ光が照射対象物に入射する照射箇所の周囲に取り付けられる流体供給装置であって、前記照射箇所の周囲を包囲した状態で前記照射対象物に着脱可能に取り付けられるとともに、前記レーザ光が通過する開口を有するカバー部と、前記カバー部の内部に不活性ガスを主成分とする流体を供給して少なくとも前記照射箇所を前記流体が充満した雰囲気とする流体供給部とを備える流体供給装置である。
これによれば、流体供給装置を照射対象物に取り付けて流体を供給した状態で、カバー部の開口からレーザ光を照射することにより、流体供給機能を持たない汎用の照射ヘッドを用いた場合であっても、不活性ガスが充満した雰囲気においてレーザ加工を行うことができ、酸化物の生成を防止することができる。
【００２６】
請求項２１に係る発明は、前記カバー部の内部に配置された吸入口を有し、前記レーザ光の照射により発生した塵埃を吸引する集塵部を備えることを特徴とする請求項２０に記載の流体供給装置である。
これによれば、レーザ光の照射により発生した塵埃が照射対象物に再付着してレーザ加工の品質を損なうことを防止できる。
また、塵埃が周囲に飛散することを防止して施工現場の環境を向上することができる。
【００２７】
請求項２２に係る発明は、レーザ発振器が発生するレーザ光を所定の焦点位置において集光させる集光光学系と、前記レーザ光を偏向させて前記焦点位置を照射対象物の表面に沿って所定の走査パターンで走査させる偏向光学系とを含む光学系から出射されるレーザ光により照射対象物の表面を走査するレーザ加工方法であって、前記焦点位置の前記走査パターンを含む領域に不活性ガスを主成分とするシールドガスを供給して少なくとも前記焦点位置を前記シールドガスが充満した雰囲気とすることを特徴とするレーザ加工方法である。
請求項２３に係る発明は、レーザ発振器が発生するレーザ光を所定の焦点位置において集光させる集光光学系を含む光学系から出射されるレーザ光により照射対象物の表面を走査するレーザ加工方法であって、前記光学系を構成する光学素子のうち最も前記焦点位置側のものが配置される空間部に第１の流体と供給するとともに前記第１の流体を前記空間部から前記焦点位置側へ流出させ、前記焦点位置を含む領域に前記第１の流体とは組成が異なる第２の流体を供給して少なくとも前記焦点位置を前記第２の流体が充満した雰囲気とすることを特徴とするレーザ加工方法である。
これらの各発明によれば、上述したレーザ照射装置に係る発明の効果と同様の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば、照射箇所の雰囲気制御により加工品質を向上したレーザ照射装置、流体供給装置、及び、レーザ加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明を適用したレーザ照射装置の第１実施形態における照射ヘッドの断面図である。
【図２】本発明を適用したレーザ照射装置の第２実施形態における照射ヘッドの断面図である。
【図３】第２実施形態のレーザ照射ヘッドの出射側端部の外観斜視図である。
【図４】第２実施形態のレーザ照射ヘッドにおけるノズル周辺の拡大断面図である。
【図５】本発明を適用したレーザ照射装置の第３実施形態における照射ヘッドの断面図である。
【図６】図３のVI−VI部矢視断面図である。
【図７】本発明を適用したレーザ照射ヘッドの第４実施形態における照射ヘッドの出射側端部の断面図である。
【図８】第４実施形態のレーザ照射ヘッドの出射側端部の外観斜視図である。
【図９】本発明を適用したレーザ照射ヘッドの第５実施形態における照射ヘッドの断面図である。
【図１０】本発明を適用した流体供給装置の実施形態の外観を示す二面図である。
【図１１】実施形態の流体供給装置の使用時における状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
＜第１実施形態＞
以下、本発明を適用したレーザ照射装置及びレーザ加工方法の第１実施形態について説明する。
第１実施形態のレーザ照射装置は、レーザ発振器からファイバを介して供給されるレーザ光を照射対象物Ｏに照射し、照射箇所（ビームスポットＢＳ）が照射対象物Ｏの表面を円弧上の走査パターンに沿って走査することによって、旧塗膜の剥離や付着した異物除去等の各種クリーニング処理を行う照射ヘッド１を備えている。
照射対象物Ｏは、一例として、一般鋼、ステンレス鋼、アルミニウム系合金などの金属製の構造物や、コンクリート等である。
クリーニング処理は、照射対象物Ｏの表面で照射箇所（ビームスポットＢＳ）を、例えば直径１０ｍｍ程度あるいはそれ以上の比較的大径の円弧に沿って旋回させて走査し、照射対象物Ｏの表面に付着した旧塗膜（剥離すべき塗膜）、酸化皮膜等の各種皮膜、ダスト、錆、煤等をクリーニングするレーザ加工（表面処理）である。
図１は、第１実施形態のレーザ照射装置における照射ヘッドの断面図である。
【００３１】
照射ヘッド１は、図示しないファイバを介し、図示しないレーザ発振器から伝達されるＣＷのレーザ光Ｒを、照射対象物Ｏに照射するものである。
レーザ発振器として、例えば、平均出力が１ｋＷ程度のＣＷレーザを用いることができる。
照射ヘッド１は、例えば、作業者が手持ちして作業を行うことが可能なハンディタイプのものであるが、所定のパスに沿って照射ヘッド１を移動可能なロボットに取り付けて用いることも可能である。
【００３２】
照射ヘッド１は、フォーカスレンズ１０、ウェッジプリズム２０、保護ガラス３０、回転筒４０、モータ５０、モータホルダ６０、保護ガラスホルダ７０、ハウジング８０、ダクト９０等を備えている。
【００３３】
フォーカスレンズ１０は、レーザ発振器からファイバを経由して照射ヘッド１に伝達されたレーザ光Ｒが、図示しないコリメートレンズを通過した後に入射される光学素子である。
コリメートレンズは、ファイバの端部から出射されたレーザ光を、実質的に平行にする（コリメートする）光学素子である。
フォーカスレンズ１０は、コリメートレンズが出射するレーザ光Ｒを、所定の焦点位置において集光（合焦）させる光学素子である。
フォーカスレンズ１０として、例えば、正のパワーを有する凸レンズを用いることができる。
なお、レーザ光Ｒによる照射対象物Ｏの表面における照射箇所であるビームスポットＢＳは、この焦点位置と一致し（フォーカス状態）、あるいは、焦点位置に近接して（デフォーカス状態）配置される。
【００３４】
ウェッジプリズム２０は、フォーカスレンズ１０が出射するレーザ光Ｒを、所定の偏角θ（図１参照）だけ偏向させ、入射側と出射側の光軸角度を異ならせる光学素子である。
ウェッジプリズム２０は、入射側の光軸方向と直交する方向における一方の厚さが他方の厚さに対して大きくなるように、連続的に厚さが変化する板状に形成されている。
保護ガラス３０は、ウェッジプリズム２０に対して光軸方向に沿って焦点位置側（照射対象物Ｏ側・ビームスポットＢＳ側）に隣接して配置された平板ガラス等からなる光学素子である。
保護ガラス３０は、照射対象物Ｏ側から飛散するスパッタや粉塵等の異物が、ウェッジプリズム２０等の他の光学素子に付着することを防止する保護部材である。
保護ガラス３０は、照射ヘッド１が有する光学系のうち、光軸方向に沿って最も焦点位置側に配置された光学素子であり、後述する空間部Ｓやダクト９０の内部を介して、照射対象物Ｏ側に露出することになる。
フォーカスレンズ１０、ウェッジプリズム２０、保護ガラス３０は、例えば光学ガラス等の透明な材料からなる部材の表面に、反射防止や表面保護等を目的としたコーティングを施して構成されている。
【００３５】
回転筒４０は、内径側にフォーカスレンズ１０及びウェッジプリズム２０を保持する円筒状の部材である。
回転筒４０は、フォーカスレンズ１０の光軸、及び、フォーカスレンズ１０に入射するレーザ光Ｒの光軸（コリメートレンズの光軸）と同心に形成されている。
回転筒４０は、図示しないベアリングにより、ハウジング８０に対して、フォーカスレンズ１０の光軸と一致する回転中心軸回りに回転可能に指示されている。
回転筒４０は、例えばアルミニウム系合金等の金属や、エンジニアリングプラスチック等により形成されている。
【００３６】
モータ５０は、回転筒４０をハウジング８０に対して回転中心軸回りに回転駆動する電動アクチュエータである。
モータ５０は、例えば、回転筒４０と同心に構成され、回転筒４０の外径側に設けられた円環型モータとして構成される。
モータ５０の図示しないステータは、モータホルダ６０を介してハウジング８０に固定されている。
モータ５０の図示しないロータは、回転筒４０に固定されている。
モータ５０は、図示しない制御装置によって、回転筒４０の回転速度が所望の目標回転速度と実質的に一致するように制御される。
回転筒４０の目標回転速度は、例えば１５０００乃至２００００ｒｐｍ程度である。
【００３７】
回転筒４０の回転中心軸が照射対象物Ｏの照射箇所付近の表面と直交するよう照射ヘッド１の姿勢を維持し、モータ５０が回転筒４０とともにウェッジプリズム２０を回転させることにより、ビームスポットＢＳは、照射対象物Ｏの表面に沿って、回転筒４０の回転中心軸回りに円弧状に旋回走査することになる。
この状態で照射ヘッド１を照射対象物Ｏの表面に沿って並進移動させると、ビームスポットＢＳは、円弧状に旋回しつつ照射対象物Ｏの表面を走査することになる。
これにより、照射対象物Ｏ上の任意の点に着目した場合には、例えば数ｍｓｅｃ程度の短時間のみレーザ光Ｒがパルス状に入射し、短時間のうちに急速加熱、急速冷却が順次行われる。
このとき、照射対象物Ｏの表面に形成された旧塗膜、錆、被膜等や、付着した異物などのクリーニング対象物は、破砕されて飛散する。
【００３８】
モータホルダ６０は、ハウジング８０の内部において、モータ５０のステータを所定の位置に保持する支持部材である。
モータホルダ６０の本体部は、円筒状に形成され、ハウジング８０の内径側に挿入された状態でハウジング８０に固定されている。
モータホルダ６０の内周面は、モータ５０の外周面と対向して配置され、モータ５０のステータに固定されている。
【００３９】
モータホルダ６０の外周面と内周面との間隔の一部には、パージガスＰＧが通流されるパージガス流路６１が形成されている。
パージガスＰＧは、照射ヘッド１の使用時（照射時）に、後述するダクト９０の内筒９１の内部における保護ガラス３０の照射対象物Ｏ側の面部が接する空間部Ｓから、照射対象物Ｏ側へ噴出される気体である。保護ガラス３０の照射対象物Ｏ側の面部は、この空間部Ｓの内部に露出して配置されている。
パージガスＰＧは、照射対象物Ｏ側から飛散する旧塗膜、錆、皮膜の破片などの塵埃や、スパッタ等の異物が、ハウジング８０の内部に飛来して保護ガラス３０に付着することを防止する機能を有する。
パージガス流路６１は、モータホルダ６０の一部を、モータ５０の軸方向に貫通して形成された開口である。
パージガス流路６１から出たパージガスＰＧは、ハウジング８０内に設けられた流路を経由して、ダクト９０の内筒９１の内径側に導入される。
例えばボンベや気体発生装置などの流体供給源、及び、照射ヘッド１内の各流路は、協働して本発明にいう流体供給部として機能する。
【００４０】
保護ガラスホルダ７０は、保護ガラス３０を保持した状態でハウジング８０の内径側に固定される部材である。
保護ガラスホルダ７０は、例えば、中央部に円形の開口が形成された円盤状に形成されている。
レーザ光Ｒは、開口を介してウェッジプリズム２０側から照射対象物Ｏ側へ通過する。
保護ガラスホルダ７０の照射対象物Ｏ側の面部には、保護ガラス３０がはめ込まれる凹部が形成されている。
保護ガラス３０は、この凹部にはめ込まれた状態で、ハウジング８０の内部において保持されている。
保護ガラス３０は、汚染や焼損が発生した場合には交換が可能なよう、保護ガラスホルダ７０に着脱可能に取り付けられている。
保護ガラスホルダ７０の照射対象物Ｏ側とは反対側の面部は、モータホルダ６０の照射対象物Ｏ側の端面と間隔を隔てて対向して配置されている。
この間隔は、モータホルダ６０のパージガス流路６１から導入されるパージガスＰＧを保護ガラス３０の照射対象物Ｏ側の空間部Ｓに導入する流路の一部（流体供給部の一部）を構成する。
【００４１】
ハウジング８０は、照射ヘッド１の本体部の筐体を構成する円筒状の部材である。
ハウジング８０の内部には、上述したフォーカスレンズ１０、ウェッジプリズム２０、保護ガラス３０、回転筒４０、モータ５０、モータホルダ６０、保護ガラスホルダ７０等のほか、図示しないファイバの照射ヘッド１側の端部や、コリメートレンズ等が収容されている。
【００４２】
ダクト９０は、ハウジング８０の照射対象物Ｏ側の端部から突出して設けられた二重筒状の部材である。
ダクト９０は、内筒９１、外筒９２、集塵機接続筒９３等を有する。
上述したモータホルダ６０、保護ガラスホルダ７０、ハウジング８０は、例えばアルミニウム系合金等の金属や、エンジニアリングプラスチック等により形成されている。
【００４３】
内筒９１は、円筒状に形成されている。
レーザ光Ｒは、内筒９１の内径側を通過して照射対象物Ｏ側に出射される。
内筒９１のハウジング８０側の端部には、他部に対して段状に小径に形成された小径部９１ａが形成されている。
小径部９１ａの内部の空間部Ｓには、ハウジング８０の内部から、パージガスＰＧが導入される。
【００４４】
内筒９１の照射対象物Ｏ側の端部には、照射対象物Ｏ側が小径となるように先窄みとなったテーパ部９１ｂが形成されている。
テーパ部９１ｂは、レーザ光Ｒの通過を許容しつつ、パージガスＰＧの気流を絞って流速を増加させる機能を有する。
【００４５】
外筒９２は、内筒９１と同心に配置された円筒状の部材であって、内筒９１の外径側に設けられている。
外筒９２の内周面と外筒９１の外周面との間には、全周にわたって連続した隙間が形成されている。
外筒９２のハウジング８０側の端部には、他部に対して段状に小径に形成された小径部９２ａが形成されている。
小径部９２ａは、ハウジング８０の照射対象物Ｏ側の端部に嵌め込まれた状態で固定される。
外筒９２の照射対象物Ｏ側の端部９２ｂの縁は、回転筒４０の回転中心軸を水平として照射する際の通常使用時における上方が下方に対してハウジング８０側となるように、回転筒４０の回転中心軸に対して傾斜して形成されている。
外筒９２の端部９２ｂと、内筒９１との間隔は、本発明にいう吸塵部の吸入口として機能する。
【００４６】
集塵機接続筒９３は、外筒９２から外径側に突出し、外筒９２の内径側と連通した状態で接続された円筒状の筒体である。
集塵機接続筒９３は、上述した通常使用時における外筒９２の下方に設けられている。
集塵機接続筒９３は、照射対象物Ｏ側からハウジング８０側に近づくとともに、外筒９２から離間するように、外筒９２に対して傾斜して配置されている。
集塵機接続筒９３の一方の端部は、外筒９２の照射対象物Ｏ側の端部近傍において、外筒９２の内部と連通するように外筒９２に接続されている。
集塵機接続筒９３の他方の端部は、図示しない集塵機に接続され、内部が負圧となるように真空吸引されるようになっている。
【００４７】
第１実施形態においては、レーザ光Ｒを出射しながら、回転筒４０及びウェッジプリズム２０を回転させることにより、ビームスポットＢＳが照射対象物Ｏの表面に沿って所定の半径の円弧上に旋回する。
この状態で、照射ヘッド１を照射対象物Ｏの表面に沿って並進移動させることにより、照射対象物Ｏの表面をビームスポットＢＳが走査するクリーニング処理を行うことが可能である。
【００４８】
また、第１実施形態においては、パージガスＰＧとして、シールドガスとしても機能する例えば窒素ガス等の不活性ガスを用いる。
この不活性ガスは、ビームスポットＢＳ及びその旋回半径内（走査パターン内）を含む領域を、窒素が充満した雰囲気とし、酸素から遮断した状態とする。
【００４９】
以上説明した第１実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）ビームスポットＢＳを、窒素ガス等のパージガスＰＧで充満させることにより、照射対象物Ｏがレーザ光Ｒの入射により高温となる際に酸素と接触することを防止し、酸化物からなる被膜等が形成されることを防止することができる。
また、ビームスポットＢＳを円弧状の走査パターンで旋回させることにより、ＣＷレーザを利用した場合であっても照射対象物Ｏの表面における同一箇所が長時間照射され続けることを防止することができる。
このため、照射対象物Ｏの一部が局所的に過度な入熱を受けて好ましくない熱影響が生じることを防止できる。また、照射対象物Ｏの比較的広い範囲を、迅速にレーザ加工することができる。
（２）パージガスＰＧを保護ガラス３０が配置される空間部Ｓ内を経由して照射対象物Ｏ側へ供給されるようにしたことにより、レーザ光Ｒの照射により照射対象物Ｏから飛散する塵埃やスパッタ等の異物が保護ガラス３０側に流入することを防止し、保護ガラス３０の汚染や、保護ガラス３０の表面に付着した異物がレーザ光Ｒに加熱されることによる保護ガラス３０の焼損を防止することができる。
（３）ビームスポットＢＳに隣接して配置された吸入口から塵埃を吸引することにより、レーザ光Ｒの照射により発生した塵埃が照射対象物Ｏに再付着してレーザ加工の品質を損なうことを防止できる。
また、塵埃が周囲に飛散することを防止して施工現場の環境を向上することができる。
（４）窒素ガスからなるパージガスＰＧを照射対象物Ｏに供給する内筒９１と、その外径側に配置された外筒９２との隙間を吸入口とすることにより、コンパクトな構成により焦点位置に確実に窒素ガスを供給するとともに、その周囲から塵埃を吸引することができる。
【００５０】
＜第２実施形態＞
次に、本発明を適用したレーザ照射装置及びレーザ加工方法の第２実施形態について説明する。
以下説明する各実施形態において、従前の実施形態と同様の箇所は同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
【００５１】
図２は、第２実施形態のレーザ照射ヘッドの断面図である。
図３は、第２実施形態のレーザ照射ヘッドの出射側端部の外観斜視図である。
第２実施形態の照射ヘッド１は、第１実施形態におけるダクト９０に代えて、照射対象物の表面におけるレーザ光Ｒによる照射箇所（ビームスポットＢＳ）及びその近傍の領域を、外気から遮断してシールドガスＳＧが充満された状態（シールドガス雰囲気）とするために、ノズル１００、ノズルキャップ１１０、支柱１２０、支柱基部１３０、シールドガス導入筒１４０等を有する。
シールドガスＳＧは、本発明にいう第２の流体である。
また、第２実施形態においては、パージガスＰＧとして、例えば、空気を用いる。
パージガスＰＧは、本発明にいう第１の流体である。
【００５２】
図４は、第１実施形態のレーザ照射ヘッドにおけるノズル周辺の拡大断面図であって、シールドガスの噴出状態を示す図である。
シールドガスＳＧとして、例えば窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを用いることができる。
【００５３】
ノズル１００は、ノズルキャップ１１０と協働して、支柱１２０の内部から供給されるシールドガスＳＧを、照射対象物Ｏ側へ噴出するものである。
ノズル１００は、ノズルキャップ１１０、支柱１２０等と協働して、本発明にいう第２の流体供給部として機能する。
ノズル１００は、ハウジング８０に対して、照射対象物Ｏ側へ突出して配置されている。
ノズル１００は、例えばアルミニウム合金等の金属材料により、円筒部１０１、フランジ部１０２、テーパ部１０３等を一体に形成して構成されている。
円筒部１０１は、円筒状に形成され、回転筒４０の回転中心軸と同心に配置されている。
レーザ光Ｒは、円筒部１０１の内径側を通過して照射対象物Ｏ側へ出射される。
【００５４】
フランジ部１０２は、円筒部１０１のハウジング８０側の端部から外径側につば状に張り出して形成された面部である。
フランジ部１０２は、中央部にレーザ光Ｒが通過する円形の開口を有する円盤状に形成されている。
フランジ部１０２には、支柱１２０の照射対象物Ｏ側の端部が固定されている。
【００５５】
テーパ部１０３は、円筒部１０１の照射対象物Ｏ側（フランジ部１０２側と反対側）の端部近傍における外周面を、照射対象物Ｏ側の外径が縮径される先窄みのテーパ状に形成したものである。
【００５６】
ノズルキャップ１１０は、ノズル１００のテーパ部１０３の外径側に設けられる筒状の部材である。
ノズルキャップ１１０は、テーパ部１０３と同等のテーパ角を有するテーパ筒状に形成されている。
図４に示すように、ノズルキャップ１１０の内周面と、テーパ部１０３の表面（ノズル１００の外周面）との間には、シールドガスＳＧの噴出孔として機能する隙間Ｇが、ノズル１００の全周にわたって設けられている。
【００５７】
支柱１２０からノズル１００に供給される例えば窒素ガス等のシールドガスＳＧは、この隙間Ｇの内部に供給される。
隙間Ｇに供給されたシールドガスＳＧは、ノズル１００の全周から、照射対象物Ｏ側に噴出される。
このとき、シールドガスＳＧは、ビームス１ポットＢＳが含まれる領域を包囲する筒状のカーテン状に噴出される。
照射対象物Ｏに衝突したシールドガスＳＧの一部は、進行方向を反転させてノズル１００の外径側から内径側に向けて、さらにはハウジング８０側へ進行する気流Ａを形成する。
このような反転した気流Ａは、照射箇所近傍に例えば空気等のパージガスＰＧが流入することを防止する機能を有する。
また、照射対象物Ｏに衝突したシールドガスＳＧの別の一部は、照射対象物Ｏとの衝突箇所からノズル１００の外径側に向かって、照射対象物Ｏの表面に沿って進行する気流Ｂを形成する。
【００５８】
支柱１２０は、ハウジング８０側から照射対象物Ｏ側へ延出して設けられ、ノズル１００等を支持する部材である。
支柱１２０は、例えば、回転筒４０の回転中心軸と並行な方向に沿って伸びた円筒状に形成されている。
支柱１２０の照射対象物Ｏ側の端部は、ノズル１００のフランジ部１０２に固定されている。
支柱１２０のハウジング８０側の端部は、支柱基部１３０のノズル１００側の面部に固定されている。
シールドガス導入筒１４０から導入されるシールドガスＳＧは、支柱１２０の内部を通過してノズル１００に供給され、テーパ部１０３とノズルキャップ１１０との間の隙間から噴出されるようになっている。
支柱１２０は、ノズル１００の周方向に等間隔に分散して複数（一例として第１実施形態の場合には４本が設けられている。
【００５９】
支柱基部１３０は、シールドガス導入筒１４０を介してハウジング８０に取り付けられる環状の部材である。
支柱基部１３０は、支柱１２０のハウジング８０側の端部が固定される基部となる。
支柱基部１３０には、シールドガス導入筒１４０から導入されたシールドガスＳＧを支柱１２０の内径側に導入する流路が形成されている。
【００６０】
シールドガス導入筒１４０は、ハウジング８０の照射対象物Ｏ側の端部から突出して形成された円筒状の部材である。
シールドガス導入筒１４０の突端部（ノズル１００側の端部）には、支柱基部１３０が取り付けられる。
シールドガス導入筒１４０の外周面には、図示しないシールドガス供給源からシールドガスＳＧが供給される管路が接続される接続部１４１が形成されている。
接続部１４１から導入されたシールドガスＳＧは、支柱基部１３０の流路に導入されるようになっている。
【００６１】
保護ガラス３０の照射対象物Ｏ側の面部は、シールドガス導入筒１４０の内径側の空間部Ｓ内に露出した状態（空間部Ｓに接した状態）で配置されている。
モータホルダ６０のパージガス流路６１を経由してハウジング８０の内部に導入されたパージガスＰＧは、シールドガス導入筒１４０の内径側の空間部Ｓ内に導入され、支柱基部１３０の内径側から照射対象物Ｏ側へ流出するようになっている。
【００６２】
パージガスＰＧの流量、流速等は、照射対象物Ｏから飛散するダスト（塵埃）やスパッタ等が保護ガラス３０に到達し、付着することを防止することを考慮して設定されている。
シールドガス導入筒１４０は、支柱基部１３０、ハウジング８０、モータホルダ６０のパージガス流路６１等と協働して、本発明にいう第１の流体供給部として機能する。
【００６３】
照射ヘッド１は、さらに、パージガス偏向ノズル１５０を有する。
パージガス偏向ノズル１５０は、支柱基部１３０から照射対象物Ｏ側へ流出するパージガスＰＧの気流に対して支柱基部１３０の径方向外側から交わるように噴き込まれ、衝突する気流を発生するものである。
パージガス偏向ノズル１５０は、例えば、通常使用時における照射ヘッド１の上方側に設けられる。
これにより、パージガスＰＧはパージガス偏向ノズル１５０が設けられた側とは反対側（この場合には下方）に偏向し、照射箇所へ流入することが防止される。
パージガス偏向ノズル１５０は、本発明にいう流体偏向部、流体流発生手段である。
【００６４】
以上説明した第２実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
（１）ビームスポットＢＳ及びその周辺部を、不活性ガスである窒素ガスからなるシールドガスＳＧが充満した雰囲気とすることが可能であり、そのシールド効果により酸素を遮断し、ビームスポットＢＳにおいて照射対象物Ｏの表面が酸化して酸化皮膜等が形成されることを防止できる。
一方、光学系の汚染防止等を行うパージガスＰＧとして比較的低コストかつ利用が容易な空気を利用することにより、シールドガスＳＧの使用量を抑制し、装置のランニングコスト（施工コスト）を低減するとともに、気体供給源（例えば不活性ガスのボンベあるいは発生装置）等の装置構成を簡素化することができる。
（２）ウェッジプリズム２０を集光光学系１０の光軸回りに回転させて、ビームスポットＢＳが照射対象物Ｏの表面を円弧に沿って旋回しながら走査することにより、ＣＷレーザを利用した場合であっても照射対象物Ｏの表面における同一箇所が長時間照射され続けることを防止することができる。このため、照射対象物Ｏの一部が局所的に過度な入熱を受けて熱影響が生じることを防止できる。
また、照射対象物Ｏの比較的広い範囲を、迅速にレーザ加工することができる。
（３）ノズル１００を、内径側をレーザ光Ｒが通過する環状としたことによって、簡単な構成により適切に照射対象物Ｏの表面付近におけるビームスポットＢＳを含む領域を、シールドガスＳＧが充満した雰囲気とすることができる。
（４）ノズル１００の噴出孔であるテーパ部１０３とノズルキャップ１１０との隙間Ｇが、環状のノズル１００の内径側を指向するようレーザ光Ｒの光軸に対して傾斜していることにより、ビームスポットＢＳを含む領域をより確実にシールドガスＳＧが充満した雰囲気とすることができる。
（５）ノズル１００がハウジング８０の先端部に設けられた支柱基部１３０から支柱１２０で支持されるとともに、支柱１２０がその内部にシールドガスＳＧの流路を有することによって、簡単な構成によりノズル１００の支持、及び、照射ヘッド１の本体部側（ハウジング８０側）からノズル１００側へのシールドガスＳＧの供給を行うことができる。
また、空間部Ｓから流出したパージガスＰＧを、複数の支柱１２０の間に設けられる隙間から排出することが可能であり、パージガスＰＧがビームスポットＢＳ近傍に流入してシールドガスＳＧが充満した雰囲気を損なうことを防止できる。
（６）パージガス偏向ノズル１５０から噴出される気流を、パージガスＰＧの気流内にこの気流と交わるように噴出させることによって、パージガスＰＧの主流方向を偏向させてパージガスＰＧがビームスポットＢＳ近傍に流入することを防止し、ビームスポットＢＳを含む領域をより確実にシールドガスＳＧが充満した状態とすることができる。
また、パージガス偏向ノズル１５０から噴出される気流の流速、流量、方向、衝突箇所などの設定により、パージガスＰＧからなる気流の偏向の制御自由度を高めることができる。
【００６５】
＜第３実施形態＞
次に、本発明を適用したレーザ照射装置及びレーザ加工方法の第３実施形態について説明する。
上述した第２実施形態と同様の箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
図５は、第３実施形態のレーザ照射装置における照射ヘッドの断面図である。
図６は、図５のVI−VI部矢視図である。
第３実施形態の照射ヘッド１は、第２実施形態のパージガス偏向ノズル１５０に代えて、デフレクタとして機能する以下説明するパージガス偏向板１６０を備えている。
パージガス偏向板１６０は、本発明にいう流体偏向部、偏向部材である。
【００６６】
パージガス偏向板１６０は、支柱１２０の長手方向における中間部に設けられ、パージガスＰＧが通過する領域の一部を閉塞してパージガスＰＧの気流の一部と干渉し、その通過を阻止することにより、パージガスＰＧの進行方向における主流方向を、パージガス偏向板１６０から遠ざかる方向（第３実施形態の場合には通常使用時における下方）に偏向させる機能を有する。
第３実施形態においては、図６等に示すように、パージガス偏向板１６０は、回転筒４０の回転中心軸方向から見た平面形状が、レーザ光Ｒの通過領域側が凹まされた三日月状に形成されている。
パージガス偏向板１６０は、照射ヘッド１の通常使用時における上方側の領域に設けられ、パージガス偏向板１６０にパージガスＰＧの一部が衝突する領域とその他の領域との圧力差により、パージガスＰＧの主流を図５に示すように下方に偏向させるデフレクタである。
パージガス偏向板１６０は、本発明にいう偏向部材として機能する。
【００６７】
以上説明した第３実施形態によれば、上述した第２実施形態の効果と同様の効果に加えて、動力等を必要としない簡単な構成により空気等のパージガスＰＧが照射箇所近傍に流入することを防止し、ビームスポットＢＳ周辺の領域をより確実に窒素等のシールドガスが充満した状態とすることができる。
【００６８】
＜第４実施形態＞
以下、本発明を適用したレーザ照射装置及びレーザ加工方法の第４実施形態について説明する。
図７は、第４実施形態の照射ヘッドの照射側端部の断面図である。
図８は、第４実施形態の照射ヘッドの照射側端部の外観斜視図である。
第４実施形態の照射ヘッドは、第３実施形態のパージガス偏向板１６０に代えて、以下説明するパージガス偏向板１７０を設けるとともに、ノズル１００の周囲に、以下説明する吸塵ダクト１８０を設けたものである。
パージガス偏向板１７０は、図７，８に示されるように、レーザ光Ｒが通過する領域の全周にわたって設けられた偏向部材（デフレクタ）である。
パージガス偏向板１７０は、平板の円盤状に形成されるとともに、中央部にレーザ光Ｒが通過する円形の開口が設けられている。
パージガス偏向板１７０は、外周縁部を内径側に凹ませて形成した凹部において、支柱１２０の外周面に固定されている。
図７に示すように、パージガス偏向板１７０は、直径方向における一方の端部（通常使用時における上端部）が他方の端部（通常使用時における下端部）に対してノズル１００側となるように、回転筒４０の回転中心軸に対して傾斜して配置されている。
パージガス偏向板１７０の法線方向は、集光光学系１０の光軸（パージガスＰＧの主流の進行方向とほぼ平行）に対して、図７に示すθｐだけ傾斜している。
【００６９】
吸塵ダクト１８０は、ノズル１００周辺部の周囲を囲って設けられた筒状の部材である。
吸塵ダクト１８０は、回転筒４０の回転中心軸と同心の円筒状に形成されている。
吸塵タクト１８０の内周面は、ノズルキャップ１１０の外周面及び内筒１８３と、間隔を隔てて対向して配置されている。
【００７０】
吸塵ダクト１８０の照射対象物Ｏ側の端部１８１は、吸塵ダクト１８０の中心軸と直交する平面に沿って形成されている。
ノズル１００及びノズルキャップ１１０の照射対象物Ｏ側の端部は、吸塵ダクト１８０の端部から照射対象物Ｏ側へ突き出して配置されている。
吸塵ダクト１８０の支柱基部１３０側の端部には、内径側に張り出したフランジ１８２が形成されている。
フランジ１８２の内周縁部は、支柱１２０の表面と当接し、又は微小な隙間を隔てて配置されている。
【００７１】
内筒１８３は、ノズル１００よりも支柱基部１３０側の領域において、吸塵ダクト１８０の内径側に同心に配置される円筒状の部材である。
内筒１８３の内周面は、支柱１２０の表面と当接しあるいは微小な隙間を隔てて対向している。
内筒１８３の外周面と吸塵ダクト１８０の内周面との間には、吸引された塵埃等が通過可能な隙間が形成されている。
【００７２】
吸塵ダクト１８０には、集塵機接続筒１９０が接続されている。
集塵機接続筒１９０は、吸塵ダクト１８０から外径側に突出し、吸塵ダクト１８０の内径側と連通した状態で接続された円筒状の筒体である。
集塵機接続筒１９０は、通常使用時における吸塵ダクト１８０の下方に設けられている。
集塵機接続筒１９０は、照射対象物Ｏ側から支柱基部１３０側に近づくとともに吸塵ダクト１８０から離間するように、吸塵ダクト１８０に対して傾斜して配置されている。
集塵機接続筒１９０の一方の端部は、吸塵ダクト１８０の周面部において、吸塵ダクト１８０の内部と連通するように吸塵ダクト１８０に接続されている。
集塵機接続筒１９０の他方の端部は、図示しない集塵機に接続され、内部が負圧となるように真空吸引されるようになっている。
【００７３】
以上説明した第４実施形態によれば、第２、第３実施形態と同様にシールドガスＳＧの使用量を低減するとともに、第１実施形態と同様の集塵機能を付加して照射対象物Ｏの表面が汚染されることを防止するとともに、施工環境の改善も図ることができる。
【００７４】
＜第５実施形態＞
次に、本発明を適用したレーザ照射装置及びレーザ加工方法の第５実施形態について説明する。
図９は、第５実施形態のレーザ照射装置における照射ヘッドの断面図である。
第５実施形態の照射ヘッド１は、第２実施形態のパージガス偏向ノズル１５０に代えて、一部の支柱１２０（例えば４本支柱１２０が存在する場合には１，２本）の内部に、シールドガスＳＧに代えてパージガスＰＧを導入するとともに、支柱１２０に形成した噴孔１２１から、空間部Ｓから流出するパージガスＰＧの主流方向に向けて、パージガスＰＧ（例えば空気）を噴出させるものである。
パージガスＰＧが導入される支柱１２０は、パージガスＰＧがノズル１００に流入してシールドガスＳＧと混合することがないよう、ノズル１００の手前で閉塞されている。
以上説明した第５実施形態によれば、部品点数を低減した簡単な構成により上述した第２実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
＜第６実施形態＞
次に、本発明を適用した流体供給装置の実施形態であって、本発明を適用したレーザ加工方法の第６実施形態について説明する。
第６実施形態においては、照射対象物Ｏに以下説明する流体供給装置５００を取り付けて照射箇所周辺をシールドガスＳＧが充満した雰囲気とし、流体供給装置５００の内部に別体の照射ヘッドからレーザ光Ｒを照射して走査する。
【００７６】
図１０は、実施形態の流体供給装置の外観二面図である。
図１０（ａ）は、流体供給装置を照射ヘッド側（照射対象物表面の法線方向）から見た図である。
図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のｂ−ｂ部矢視図である。
図１１は、実施形態の流体供給装置の使用時における状態を示す断面図である。
【００７７】
流体供給装置５００は、カバー部５１０、シールドガス供給筒５２０、集塵機接続筒５３０等を有する。
カバー部５１０は、照射箇所を覆うよう照射対象物Ｏに取り付けられる容器状の部材である。
カバー部５１０は、側面部５１１、天面部５１２、開口５１３、フランジ５１４等を有する。
【００７８】
側面部５１１は、照射対象物Ｏの表面から垂直に立ち上がるよう形成された壁面部である。
側面部５１１は、例えば、照射ヘッド側（照射対象物Ｏの表面の法線方向）から見た形状が、矩形となるように形成されている。
天面部５１２は、カバー部５１０における照射ヘッド側（照射対象物Ｏ側とは反対側）の端部に設けられる面部である。
天面部５１２は、矩形の平板状に形成されている。
天面部５１２の周縁部は、側面部５１１の照射対象物Ｏ側とは反対側の端部に全周にわたって接続されている。
開口５１３は、天面部５１２の中央部に形成された貫通穴である。
開口５１３は、照射ヘッドからレーザ光Ｒを照射し、照射対象物Ｏの表面をビームスポットＢＳが走査する際に、レーザ光Ｒを遮らない程度の大きさ、形状に形成されている。
フランジ５１４は、開口５１３の周縁部において、天面部５１２から照射ヘッド側に立ち上げて形成されている。
【００７９】
シールドガス供給筒５２０は、図示しないシールドガス供給装置から、不活性ガスを主成分とするシールドガスＳＧが供給される流体供給部である。
シールドガス供給筒５２０は、一方の側壁５１１における照射対象物Ｏに近接する領域  からカバー部５１０の外側に突出し、カバー部５１０の内部と連通して形成されている。
【００８０】
集塵機接続筒５３０は、図示しない集塵機が接続され、カバー部５１０の内部で発生した塵埃を吸引する集塵部である。
集塵機接続筒５３０は、シールドガス供給筒５２０とは反対側の側壁５１１における中央部からカバー部５１０の外側に突出し、カバー部５１０の内部と連通して形成されている。
【００８１】
以上説明した流体供給装置の実施形態、及び、第６実施形態のレーザ加工方法によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）流体供給装置５００を照射対象物Ｏに取り付けてシールドガスＳＧを供給した状態で、カバー部５１０の開口５１３からレーザ光Ｒを照射することにより、流体供給機能を持たない汎用の照射ヘッドを用いた場合であっても、不活性ガスが充満した雰囲気においてレーザ加工を行うことができ、酸化物の生成を防止することができる。
（２）流体供給装置５００に、吸塵機に接続される吸塵機接続筒５３０を設けたことにより、レーザ光Ｒの照射により発生した塵埃が照射対象物Ｏに再付着してレーザ加工の品質を損なうことを防止できる。
また、塵埃が周囲に飛散することを防止して施工現場の環境を向上することができる。
【００８２】
（変形例）
本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）レーザ照射装置、照射ヘッド、流体供給装置、レーザ加工方法の構成は、上述した各実施形態に限定されず、適宜変更することが可能である。
（２）各実施形態において、偏向光学系は、一例として回転する単一のウェッジプリズムであるが、このようなウェッジプリズムを複数組み合わせて用いてもよい。このような複数のウェッジプリズムは、一体的に回転する構成としてもよく、また、独立して回転する構成としてもよい。
また、ウェッジプリズムに代えて、あるいは、ウェッジプリズムとともに、例えばガルバノミラー等の他種の偏向光学系を用いてもよい。
（３）第２乃至第５実施形態において、第１の流体は、一例として空気であったが、他種の気体、液体、気液混合体などを用いてもよい。
また、第２の流体も窒素ガスに限らず、他の不活性ガスや、その他の気体、液体、気液混合体などを利用することができる。
また、照射対象物の表面に所定の成分の被膜を形成したい場合には、その原材料を含む気体を用いてもよい。
例えば、照射対象物の表面に酸化皮膜を意図的に形成したい場合には、酸素を含んだ気体を利用することが可能である。
（４）第２実施形態においては、パージガスＰＧの気流に他の気流を衝突させることにより、気流の偏向を図っているが、これに代えて、あるいは、これとともに、パージガスＰＧの気流を吸引する吸引手段を設けてもよい。
（５）各実施形態のレーザ加工は、一例としてクリーニング処理であったが、本発明はこれに限定されず、他の目的にも利用することができる。
例えば、塗装前の下地調整や、防錆用等の被膜の形成等にも利用することができる。
例えば、第２の流体として不活性ガスからなるシールドガスに代えて、高濃度の酸素を含有する気体を用いることにより、金属の表面に耐蝕性のある酸化被膜を形成することも可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１    照射ヘッド                      １０    フォーカスレンズ
２０    ウェッジプリズム                ３０    保護ガラス
４０    回転筒                          ５０    モータ
６０    モータホルダ                    ６１    パージガス流路
７０    保護ガラスホルダ                ８０    ハウジング
９０    ダクト                          ９１    内筒
９１ａ  小径部                          ９１ｂ  テーパ部
９２    外筒                            ９２ａ  小径部
９２ｂ  端部                            ９３    集塵機接続筒
１００    ノズル                        １０１    円筒部
１０２    フランジ部                    １０３    テーパ部
１１０    ノズルキャップ                １２０    支柱
１２１    噴孔                          １３０    支柱基部
１４０    シールドガス導入筒            １４１    接続部
１５０    パージガス偏向ノズル          １６０    パージガス偏向板
１７０    パージガス偏向板              １８０    吸塵ダクト
１８１    端部                          １８２    フランジ
１８３    内筒                          １９０    吸塵機接続筒
５００    流体供給装置                  ５１０    カバー部
５１１    側面部                        ５１２    天面部
５１３    開口                          ５１４    フランジ
５２０    シールドガス供給筒            ５３０    集塵機接続筒
Ｏ    照射対象物                        Ｒ    レーザ光
ＢＳ    ビームスポット                  ＰＧ    パージガス
ＳＧ    シールドガス                      Ｓ    空間部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2020022978.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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