(57)【要約】【課題】材料の表面及び内部における屈折の影響を排除して、材料の内部を加工可能なレーザー加工方法を提供する。【解決手段】レーザー光を照射し、材料の内部を加工するレーザー加工方法であって、材料は、当該材料と同等の屈折率を有する液体が充填された容器内に配置され、容器の少なくとも一部は、所定の曲率を持った入射面として構成され、材料の屈折率及び材料の内部の加工位置に基づいて求めた補正位置に対し、入射面を介してレーザー光を照射するレーザー加工方法。【選択図】図６
2020089912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を照射し、材料の内部を加工するレーザー加工方法であって、
前記材料は、当該材料と同等の屈折率を有する液体が充填された容器内に配置され、
前記容器の少なくとも一部は、所定の曲率を持った入射面として構成され、
前記材料の屈折率及び前記材料の内部の加工位置に基づいて求めた補正位置に対し、前記入射面を介してレーザー光を照射するレーザー加工方法。
【請求項２】
レーザー光を照射することで材料の内部を加工するレーザー加工システムであって、
少なくとも一部が所定の曲率を持った入射面として構成された容器と、
レーザー光を照射する照射部と、
前記材料と同等の屈折率を有する液体が充填された前記容器内に配置された前記材料を保持する保持部と、
前記照射部及び前記保持部の少なくとも一方を移動させる駆動機構と、
前記材料の屈折率及び前記材料の内部の加工位置に基づいて求めた補正位置に対し、前記入射面を介してレーザー光を照射するよう前記照射部及び前記駆動機構を制御する制御部と、
を有するレーザー加工システム。
【請求項３】
前記保持部は、前記材料を回転可能に保持し、
前記材料は、前記容器と回転軸が一致するよう、前記容器内に配置されていることを特徴とする請求項２記載のレーザー加工システム。
【請求項４】
前記容器は、球体であることを特徴とする請求項２または３記載のレーザー加工システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー加工方法、及びレーザー加工システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー光を用いて材料を加工するレーザー加工装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、材料の内部を加工する場合には、屈折率を考慮する必要がある。図７Ａ及び図７Ｂは、材料Ｍの内部を模式的に示した図である。加工位置Ｐは、実際に加工すべき位置（たとえば、目的物の外縁に相当する位置）を示す。また、材料Ｍの屈折率は「ｎ」であるとする。なお、本明細書における加工は大気中での加工を想定しているが、材料や加工条件により材料および光路周辺は必ずしも大気中である必要はなく、真空中であってもよい。
【０００４】
仮に、加工位置Ｐとレーザー光Ｌの集光点とが一致するように設定した状態でレーザー光Ｌを照射したとする。この場合、レーザー光Ｌの光路長は屈折率ｎの影響を受け、屈折率分だけ長くなる。そのため、レーザー光Ｌは点Ｐ´の位置に照射される（図７Ａ参照）。すなわち、点Ｐ´の位置が加工されることとなり、加工位置Ｐを加工することができない。
【０００５】
そこで、加工位置Ｐを加工する場合には、屈折率ｎを考慮してレーザー光Ｌを照射する位置を補正する必要がある。具体的には、レーザー光を入射する表面Ｓを規定し、表面Ｓから加工位置Ｐまでの光路長が１／ｎとなるよう補正し、補正位置Ｗを求める。補正位置Ｗにレーザー光Ｌの集光点を一致させた状態でレーザー光Ｌを照射することにより、加工位置Ｐを加工できる（図７Ｂ参照）。
【０００６】
また、材料の内部にレーザー光を照射する場合、材料の表面における屈折も考慮する必要がある。
【０００７】
図８は、材料Ｍの内部を模式的に示した図である。図８に示したように、補正位置Ｗとレーザー光Ｌの集光点とが一致するように設定した状態で、材料Ｍの表面Ｓに対して斜めからレーザー光Ｌを照射したとする。この場合、レーザー光Ｌは材料Ｍの表面Ｓを通過する際に屈折し、実際には点Ｐ´´の位置に照射される。
【０００８】
従って、加工位置Ｐを加工する場合には、材料Ｍの表面Ｓに対してレーザー光Ｌ（レーザー光Ｌの光軸ＯＡ）が垂直に入射するように調整する必要がある（図７Ｂ参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１９５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図９は、材料Ｍの内部に楕円Ｅを加工する例を示した図である。図９では一部の加工位置のみ（加工位置Ｐ１〜Ｐ７）を示している。加工位置Ｐ１〜Ｐ７は、楕円Ｅの円周に沿って等間隔に配置されている。各加工位置に照射されるレーザー光の出力は均一である。
【００１１】
ここで、図９に示したように、材料Ｍの表面Ｓに対して垂直にレーザー光を照射し、各加工位置を加工する場合、レーザー光を照射する間隔に粗密が生じる。たとえば、加工位置Ｐ３に照射されるレーザー光Ｌ３の光軸ＯＡ３と加工位置Ｐ４に照射されるレーザー光Ｌ４の光軸ＯＡ４との間隔ｓ１は、加工位置Ｐ２に照射されるレーザー光Ｌ２の光軸ＯＡ２と加工位置Ｐ３に照射されるレーザー光Ｌ３の光軸ＯＡ３との間隔ｓ２より狭くなる。従って、各加工位置に加わるレーザー光のエネルギーにばらつきが生じるため、均一な加工ができなかったり、加工が不要な部分まで加工される恐れがある。また、たとえば加工位置Ｐ７を加工する際には、楕円Ｅの内側をレーザー光Ｌ７（光軸ＯＡ７）が通過することになるため（図９参照）、加工が不要な部分（図９中、斜線で示した領域）まで加工される恐れがある。
【００１２】
更に、材料の表面に対してレーザー光を垂直に入射させるためには、加工装置側の制御を厳密に行う必要がある。すなわち、材料を加工する際、レーザー光を照射する照射部と材料との位置決めを、加工位置毎に正確に行わなければならない。位置決めが正確でない場合や加工の途中で位置ずれが生じた場合、材料の表面に対してレーザー光が垂直に入射できず、その結果、加工が不要な部分まで加工される恐れがある。
【００１３】
本発明の目的は、材料の表面及び内部における屈折の影響を排除して、材料の内部を加工可能なレーザー加工方法及びレーザー加工システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するための一の発明は、レーザー光を照射し、材料の内部を加工するレーザー加工方法であって、前記材料は、当該材料と同等の屈折率を有する液体が充填された容器内に配置され、前記容器の少なくとも一部は、所定の曲率を持った入射面として構成され、前記材料の屈折率及び前記材料の内部の加工位置に基づいて求めた補正位置に対し、前記入射面を介してレーザー光を照射するレーザー加工方法である。
また、上記目的を達成するための別の発明は、レーザー光を照射することで材料の内部を加工するレーザー加工システムであって、少なくとも一部が所定の曲率を持った入射面として構成された容器と、レーザー光を照射する照射部と、前記材料と同等の屈折率を有する液体が充填された前記容器内に配置された前記材料を保持する保持部と、前記照射部及び前記保持部の少なくとも一方を移動させる駆動機構と、前記材料の屈折率及び前記材料の内部の加工位置に基づいて求めた補正位置に対し、前記入射面を介してレーザー光を照射するよう前記照射部及び前記駆動機構を制御する制御部と、を有するレーザー加工システムである。
本発明の他の特徴については、本明細書の記載により明らかにする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、材料の表面及び内部における屈折の影響を排除して、材料の内部を加工できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係るレーザー加工システム、ＣＡＭシステム及びＣＡＤシステムの構成を示した図である。
【図２Ａ】実施形態に係る容器を示した図である。
【図２Ｂ】実施形態に係る容器及び材料を示した図である。
【図２Ｃ】実施形態に係る容器及び材料を示した図である。
【図３】実施形態に係る容器を示した図である。
【図４】実施形態に係る容器及び材料を示した図である。
【図５】実施形態に係るレーザー加工方法を説明するフローチャートである。
【図６】実施形態に係る容器及び材料を示した図である。
【図７Ａ】材料の内部を示した図である。
【図７Ｂ】材料の内部を示した図である。
【図８】材料の内部を示した図である。
【図９】材料の内部を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、実施形態に係るレーザー加工システム１００、ＣＡＭシステム２００及びＣＡＤシステム３００を模式的に示した図である。
【００１８】
レーザー加工システム１００は、レーザー光を用いて非接触で材料を加工することにより、目的物を作成する。
【００１９】
ＣＡＭシステム２００は、レーザー加工システム１００で使用する加工用データを作成する。加工用データは、材料の内部における加工位置の情報（たとえば、三次元座標値）や、使用する材料の屈折率の値、或いはレーザー光の照射に関する情報（シャッター開閉や出力の制御情報、光学系の情報）等を含む。
【００２０】
ＣＡＤシステム３００は、目的物の形状を示す形状データを作成する。形状データは、たとえば目的物の三次元データであり、具体的にはＳＴＬデータや三次元ＣＡＤで使用されるソリッドデータ、或いは３Ｄプリンタで使用される３ＭＦやＡＭＦなどのデータである。なお、ＣＡＭシステム２００及びＣＡＤシステム３００は、一体のシステムとして構成されていてもよい。
【００２１】
＝＝レーザー加工システム＝＝
レーザー加工システム１００は、レーザー加工装置１及びコンピューター２を有する。レーザー加工システム１００は、ＣＡＭシステム２００で作成された加工用データに基づいて、材料を加工する。但し、コンピューター２の果たす機能をレーザー加工装置１で実現することによって、レーザー加工システム１００がレーザー加工装置１単体で構成されてもよい。
【００２２】
レーザー加工装置１は、加工用データに基づいて材料Ｍにレーザー光を照射することにより、材料Ｍの表面や内部を加工する。
【００２３】
レーザー加工装置１は、照射部１０、保持部２０、及び駆動機構３０を含む。
【００２４】
照射部１０は、材料Ｍに対してレーザー光を照射する。照射部１０は、レーザーの発振器１０ａ、及び発振器１０ａからのレーザー光を所定の位置に集光させるためのレンズ群１０ｂ等を含む。なお、レーザーの発振器１０ａは、レーザー加工装置１の外部に設けられていてもよい。また、照射部１０は、レンズ群１０ｂの焦点距離を調整することにより、レーザー光を集光させる位置を可変とする調整機構（図示なし）を備えていてもよい。
【００２５】
レーザー光は超短パルスを用いる。超短パルスのレーザー光は、一のパルス幅が数ピコ秒〜数フェムト秒の光である。超短パルスのレーザー光を材料の加工位置に短時間照射することにより、アブレーション加工（非熱加工）を行うことができる。アブレーション加工は、レーザー光の照射により材料をプラズマまたはイオン化させる方法である。プラズマまたはイオン化（ガス化）した材料は、瞬時にプラズマ化した後、物体内部で拡散できない場合には再凝固し微小な空洞やクラック、周囲との密度差を生じた改質層を形成する。アブレーション加工は、一般的な熱加工と比べ、熱による加工部分の損傷が少ない。
【００２６】
本実施形態に係る材料Ｍは、レーザー光を透過する材料（透明材）である。透明材は、たとえば、ガラスセラミックのようなガラス材料、光透過性の高い樹脂材料（たとえば、アクリル樹脂）、ジルコニア系の光透過材料（ジルコニア配合型ガラスセラミックのような複合材料や一定の透過率を有するジルコニア単体）等である。なお、透明材の光透過率は、材料の内部の加工位置までレーザー光が届き、加工可能な値であればよい。
【００２７】
本実施形態において、レーザー加工を行う際、材料Ｍは容器Ｃ内に配置される。容器Ｃは、少なくとも一部が所定の曲率を持った入射面として構成された、中空の部材である。本実施形態に係る容器Ｃは球体である（図２Ａ等参照）。すなわち、容器Ｃ全体が入射面として構成されている。
【００２８】
容器Ｃの入射面は、レーザー光の透過性が高い素材で構成されている曲面である。素材は、使用するレーザー光の波長特性に応じて適宜選択される。照射部１０から照射されたレーザー光は、入射面を介して材料Ｍに照射される。
【００２９】
また、容器Ｃ内は、材料Ｍと同等の屈折率を有する液体で充填される。液体は、材料Ｍの種類（材料Ｍの屈折率）に応じて適宜選択できる。たとえば、材料Ｍがガラスやガラスセラミックの場合、屈折率は約１．５である。この場合、液体としては、屈折率が１．５と同等のもの（たとえば油浸レンズで使用する油脂）を用いることができる。なお、材料の屈折率と液体の屈折率とは厳密に同じ値である必要はない。レーザー光が液体を透過して材料に入射する際に生じる誤差（屈折率の変化に伴うレーザー光の屈折の度合い）が許容範囲内であれば、それぞれの屈折率の値が異なっていてもよい。
【００３０】
ここで、容器Ｃ内へ材料Ｍを配置したり、液体を充填する方法は特に限定されない。たとえば、図２Ａに示した容器Ｃは、その一部が着脱可能な蓋Ｆとなっている。作業者は、蓋Ｆを取り外し、材料Ｍを蓋Ｆに固定する。具体的には、材料Ｍに接着した保持部分Ｇを蓋Ｆに形成された孔Ｈに嵌合することで、材料Ｍを蓋Ｆに固定する（図２Ｂ参照）。保持部分Ｇは、保持部２０によって保持される部分である。図２Ｂの例において、保持部分Ｇはピン状の部材である。
【００３１】
作業者は、容器Ｃ内に材料Ｍの屈折率と同等の屈折率を有する液体Ｌｑを充填した後、材料Ｍを固定した蓋Ｆを装着する（図２Ｃ参照）。図２Ｃの例において、孔Ｈは保持部分Ｇにより塞がれているため、液体Ｌｑが容器Ｃから漏れることはない。なお、容器Ｃ内において、材料Ｍは、その中心が容器Ｃの中心と一致するように配置されることが好ましい。
【００３２】
保持部２０は容器Ｃ内に配置された材料Ｍを保持する。材料Ｍを保持する方法は、保持された材料Ｍをレーザー加工装置１の駆動軸に沿って移動させることができれば、特に限定されない。たとえば、保持部２０は、容器Ｃ自体を保持してもよいし、容器Ｃから突出した保持部分Ｇ（図２Ｃ参照）を保持してもよい。
【００３３】
駆動機構３０は、照射部１０及び保持部２０の少なくとも一方を移動させる。駆動機構３０は駆動用のサーボモータ等を含む。本実施形態において、駆動機構３０は、照射部１０及び保持部２０を５軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｘ軸回りの回転軸（Ａ回転軸）、Ｙ軸回りの回転軸（Ｂ回転軸））の駆動軸に沿って移動させることにより、照射部１０と保持部２０（保持部２０に保持される材料Ｍ）との位置関係を調整することができる。
【００３４】
たとえば、容器Ｃを保持した状態で、駆動機構３０が保持部２０をＸ軸方向に移動させた場合、保持部２０の移動に伴って容器Ｃ（容器Ｃに固定された材料Ｍ）もＸ軸方向に移動する。或いは、保持部２０が容器Ｃを回転可能に保持した状態で、駆動機構３０が保持部２０をＡ回転軸に沿って回転させた場合、保持部２０の回転に伴って容器Ｃ（容器Ｃに固定された材料Ｍ）もＡ回転軸に沿って回転する。なお、この場合、材料Ｍは、容器Ｃと回転軸が一致するよう、容器Ｃ内に配置されていることが好ましい。
【００３５】
なお、照射部１０及び保持部２０が移動できる範囲は、特に限定されない。たとえば、照射部１０がＺ軸方向のみ移動可能であり、保持部２０がその他の４軸で移動可能という構成であってもよいし、照射部１０が固定で保持部２０が５軸に移動可能という構成であってもよい。或いは、照射部１０及び保持部２０の双方が同じ軸方向（たとえば、Ｚ軸方向）に移動可能であってもよい。また、レーザー加工装置１の駆動軸は５軸に限られない。たとえば、レーザー加工装置１は、３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の駆動軸を有する構成であってもよい。
【００３６】
また、上述の通り、入射面は、容器Ｃの少なくとも一部に設けられていればよい。たとえば、入射面以外の部分は、平面で構成された矩形状であってもよい。或いは、入射面以外の部分を金属等、レーザー光を透過しない材料で構成してもよい。
【００３７】
また、保持部２０が容器Ｃを保持する場合、レーザー光の照射に影響を与えないように保持することが好ましい。従って、たとえば、容器Ｃに入射面以外の部分が設けられている場合、保持部２０は、当該入射面以外の部分を保持することが好ましい。
【００３８】
容器Ｃにおいて入射面が設けられる部分は、レーザー加工装置１の保持部２０の構造や、駆動機構３０が照射部１０及び保持部２０を駆動させることができる範囲に応じて決定できる。たとえば、保持部２０が容器ＣをＸ軸方向の軸周りに３６０°回転可能、且つＺ軸方向の軸を基準（０°）としてＹ軸方向の軸周りに±３０°回転可能に保持できるとする。この場合、容器Ｃは、少なくとも、Ｘ軸方向の軸周りに３６０°の範囲、且つ容器Ｃの中心（材料Ｍの中心）を通るＺ軸方向の軸Ｚｐを基準として±３０°の範囲に亘って入射面を有する構成であることが好ましい（図３参照）。なお、図３では、入射面以外の部分を破線で示している。
【００３９】
コンピューター２は、レーザー加工装置１が備える各種構成の動作を制御する。たとえば、コンピューター２は、駆動機構３０を制御して照射部１０と保持部２０に保持される材料Ｍとの位置関係を調整する。或いは、コンピューター２は、加工用データに基づいて、材料Ｍの内部にレーザー光を照射するよう、照射部１０及び駆動機構３０を制御する。コンピューター２は、レーザー加工システム１００が備える「制御部」の一例である。
【００４０】
本実施形態に係るコンピューター２は、材料の屈折率及び材料の内部の加工位置に基づいて求めた補正位置に対し、容器Ｃの入射面を介してレーザー光を照射するよう照射部１０及び駆動機構３０を制御する。加工位置は、レーザー光によって加工すべき位置である。補正位置は、レーザー光を集光させる設定上の位置である。
【００４１】
たとえば、図４に示したように、容器Ｃ内に配置された材料Ｍの加工位置Ｐにレーザー光を照射し、加工を行うとする。なお、ＣＡＭシステム２００で作成された加工用データには、加工位置Ｐの位置情報、及び材料Ｍの屈折率ｎの情報が含まれているとする。
【００４２】
この場合、コンピューター２は、加工位置Ｐを含む任意の面を規定し、当該面の法線方向と、レーザー光Ｌの光軸方向とを一致させる。次に、コンピューター２は、加工位置Ｐからレーザー光Ｌが入射する入射面上の位置Ｔまでの距離Ｄを求める。さらに、コンピューター２は、屈折率ｎを用いて距離Ｄを補正することにより距離Ｄ´を求め、位置Ｔからレーザー光の光軸方向に距離Ｄ´だけ離れた位置を補正位置Ｗとして決定する。そして、コンピューター２は、容器Ｃの入射面を介して補正位置Ｗへレーザー光を集光させるよう、駆動機構３０を制御し、照射部１０と材料Ｍとの位置決めを行う。具体的には、補正位置Ｗを含む面の法線方向にレーザー光Ｌの光軸方向が一致するように、照射部１０及び材料Ｍ（容器Ｃ）の位置や向きを調整する。その後、コンピューター２は、照射部１０を制御し、補正位置Ｗに向けてレーザー光を照射させる。
【００４３】
補正位置Ｗは、材料Ｍの屈折率ｎを考慮した位置である。そのため、補正位置Ｗに対して照射されたレーザー光Ｌは、実際には加工位置Ｐに照射される（加工位置Ｐに集光する）。この際、材料Ｍは、屈折率が同等の液体で充填された容器Ｃ内に配置されている。従って、材料Ｍの表面が平面でない場合や、材料Ｍにレーザー光Ｌが入射する際の角度が垂直でない場合であっても、材料Ｍの表面において屈折が生じることはない。
【００４４】
＝＝レーザー加工方法＝＝
次に、図５を参照して、本実施形態に係るレーザー加工方法について説明する。本実施形態に係るレーザー加工方法は、レーザー加工システム１００により実行される。この例では、予めＣＡＭシステム２００により作成された加工用データに基づいて加工を行う。
【００４５】
作業者は、少なくとも一部が所定の曲率を持った入射面として構成された容器Ｃ内に材料Ｍの屈折率と同等の屈折率を有する液体を充填し、更に、その中に材料Ｍを配置する（液体を充填した容器内に材料を配置。ステップ１０）。
【００４６】
作業者は、材料Ｍが配置された容器Ｃを保持部２０に装着する。保持部２０は、容器Ｃ内に配置された材料Ｍを保持する（材料を保持。ステップ１１）。
【００４７】
コンピューター２は、加工用データに含まれる材料Ｍの内部の加工位置及び材料Ｍの屈折率に基づいて、レーザー光の補正位置を求める（補正位置の算出。ステップ１２）。なお、実際には目的物の形状に応じて、複数の加工位置が存在する。コンピューター２は、各加工位置に対する補正位置を求める。
【００４８】
コンピューター２は、ステップ１２で取得した補正位置に対し、容器Ｃの入射面を介してレーザー光を照射するよう照射部１０及び駆動機構３０を制御する（容器の入射面を介して材料の内部にレーザー光を照射。ステップ１３）。
【００４９】
なお、上記例では、コンピューター２が、加工用データに含まれる加工位置及び材料の屈折率に基づいて補正位置を求める例について述べたがこれに限られない。たとえば、ＣＡＭシステム２００が補正位置を求め、その情報を予め加工用データに含めておくことも可能である。この場合、コンピューター２は、当該加工用データに含まれる補正位置に対してレーザー光を照射する。
【００５０】
このように、本実施形態に係るレーザー加工方法は、レーザー光を照射し、材料Ｍの内部を加工する。材料Ｍは、材料Ｍと同等の屈折率を有する液体が充填された容器Ｃ内に配置され、容器Ｃの少なくとも一部は、所定の曲率を持った入射面として構成されている。そして、本実施形態に係るレーザー加工方法は、材料Ｍの屈折率及び材料Ｍの内部の加工位置に基づいて求めた補正位置に対し、入射面を介してレーザー光を照射する。
【００５１】
また、本実施形態に係るレーザー加工システム１００は、レーザー光を照射することで材料Ｍの内部を加工する。レーザー加工システム１００は、少なくとも一部が所定の曲率を持った入射面として構成された容器Ｃと、レーザー光を照射する照射部１０と、材料Ｍと同等の屈折率を有する液体が充填された容器Ｃ内に配置された材料Ｍを保持する保持部２０と、照射部１０及び保持部２０の少なくとも一方を移動させる駆動機構３０と、材料Ｍの屈折率及び材料Ｍの内部の加工位置に基づいて求めた補正位置に対し、入射面を介してレーザー光を照射するよう照射部１０及び駆動機構３０を制御するコンピューター２と、を有する。
【００５２】
たとえば、図６は、材料Ｍの内部に楕円Ｅを加工する例を示した図である。図６では一部の加工位置のみ（加工位置Ｐ１〜Ｐ７）を示している。加工位置Ｐ１〜Ｐ７は、楕円Ｅの円周に沿って等間隔となっている。
【００５３】
図６に示したように、本実施形態に係るレーザー加工方法及びレーザー加工システム１００によれば、レーザー光の入射面が曲面であるため、加工位置に応じて任意の方向からレーザー光を入射させることができる。そのため、レーザー光を照射する間隔に粗密が生じないように調整できる。従って、各加工位置におけるレーザー光のエネルギーにばらつきが生じないため、均一な加工が可能となる。また、材料Ｍに対して任意の方向からレーザー光を照射できるため、楕円Ｅのような形状を加工する場合であっても、楕円Ｅの内側をレーザー光Ｌが通過しないように調整できる。従って、加工が不要な部分が加工されることを防止できる。また、材料Ｍは、屈折率が同等の液体で充填された容器Ｃ内に配置されている。そのため、材料Ｍの表面が平面でない場合や、材料Ｍの表面にレーザー光が入射する際の角度が垂直でない場合（図６参照）であっても、材料Ｍの表面においてレーザー光が屈折することはない。従って、照射部１０と材料Ｍとの位置決めが容易となる。また、材料Ｍの屈折率及び加工位置に基づいて求めた補正位置に対してレーザー光を照射することにより、材料Ｍの内部における屈折率の影響を受けることなく、加工位置に対するレーザー加工が可能となる。すなわち、本実施形態に係るレーザー加工システム１００、及び当該システムを利用したレーザー加工方法によれば、材料の表面及び内部における屈折の影響を排除して、材料の内部を加工できる。
【００５４】
なお、図９のように一の表面Ｓのみからレーザー光を入射する方法ではなく、目的物の形状に応じてレーザー光を照射する材料の表面を異ならせる方法もありうる。しかし、このような方法は加工用データの作成が煩雑となる。たとえば、加工位置毎に、レーザー光を入射する材料の表面を規定し、当該表面から加工位置までの光路長を求め、求めた光路長を屈折率で補正する必要がある。また、複雑な形状の目的物を加工する場合、隣接する加工位置であってもレーザー光を入射させる面が異なったり、レーザー光を垂直に入射させるための設定が異なる可能性もありうる。このような場合、加工用データが複雑化する。また、そのような加工用データに基づいて加工を行う場合、照射部１０と材料Ｍの位置決めや、加工位置間の移動経路が複雑化し、加工時間が増大する。
【００５５】
また、材料の表面に対してレーザー光を垂直に入射させる代わりに、入射角度に応じて光路長を補正することも可能である。しかし、その場合には加工位置毎に入射角度を設定し、且つ入射角度に応じた光路長の補正も必要となるため、加工用データの作成が更に煩雑となる。また、入射角度に応じた照射部１０と材料Ｍとの位置決めも必要となるため、加工装置側の制御も煩雑となる。
【００５６】
一方、本実施形態に係るレーザー加工方法及びレーザー加工システム１００によれば、レーザー光の入射面が曲面であるため、加工位置毎にレーザー光を照射する面を規定する必要がない。従って、ＣＡＭシステム２００における加工用データの作成や屈折率に基づく補正処理を簡略化できる。
【００５７】
また、本実施形態において、材料Ｍのレーザー加工は容器Ｃ内で行われる。従って、レーザー加工により発生したヒュームやガスは容器Ｃ内に留まるため、装置外部への飛散を防止することができる。また、容器Ｃ内は液体が充填されているため、容器Ｃの移動に伴う振動等により、材料に付着したヒュームを容易に取り除くことができる。従って、レーザー加工の効率を高めることができる。
【００５８】
更に、本実施形態において、液体を充填した容器Ｃ内に材料Ｍを配置しているため、材料の表面での散乱が減少する。従って、材料の透過性を保つことができる。たとえば、材料表面が粗い場合、レーザー光は表面で散乱し、減衰する。よって、材料に対して直接レーザー光を入射させる場合には、材料表面の研磨や化学的な鏡面処理、或いはコーティング処理が必要となる。一方、本実施形態において、材料Ｍは液体中に配置されるため、そのような処理が不要である。
【００５９】
また、本実施形態に係るレーザー加工システム１００において、保持部２０は、材料Ｍを回転可能に保持し、材料Ｍは、容器Ｃと回転軸が一致するよう、容器Ｃ内に配置されている。このような構成により、材料Ｍに対する照射部１０の位置決めが容易となる。
【００６０】
また、容器Ｃは球体である。容器Ｃが球体である場合、材料Ｍに対して任意の方向からレーザー光を入射できる。よって、レーザー加工装置１の駆動範囲が狭い場合や目的物の形状が複雑な場合等であっても、加工位置に対してレーザー光を照射し易くなる。
【００６１】
＝＝その他＝＝
また、上記実施形態で説明したレーザー加工方法をプログラムとして構成することも可能である。このようなプログラムは、コンピューター２により実行できる。
【００６２】
プログラムは、コンピューター２がサーバ装置（図示なし）やサーバ装置が提供するＷｅｂサイトから直接ダウンロードすることで入手できる。或いは、プログラムが記憶された非一時的なコンピューター可読媒体（non-transitory computer readable medium with an executable program thereon）を用いて、コンピューター２にプログラムを供給することも可能である。非一時的なコンピューターの可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）等がある。
【００６３】
上記実施形態は、発明の例として提示したものであり、発明の範囲を限定するものではない。上記の構成は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６４】
１  レーザー加工装置
２  コンピューター
１０  照射部
２０  保持部
３０  駆動機構
１００  レーザー加工システム
２００  ＣＡＭシステム
３００  ＣＡＤシステム
Ｃ  容器
Ｍ  材料
【図１】
2020089912.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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