(57)【要約】  レーザ加工装置は、照射部と制御部とを備え、前記制御部は、第１の期間において、被加工物における第１の領域が第２の領域により保持された状態を維持するように、前記被加工物における前記第１の領域と前記第２の領域との間で切断する第１の切断加工を行わせ、前記第１の期間より後の第２の期間において、前記第１の領域を前記第１の切断加工で裏面に付着したドロスとともに前記第２の領域から分離するように、前記被加工物における前記第１の領域と前記第２の領域との間の領域であって前記第１の切断加工で保護シートの一部が溶融したことにより前記裏面が露出された領域内で切断する第２の切断加工を行なわせる。
2011158617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保護シートが貼り合わされた裏面と前記裏面の反対側の表面とを有する被加工物の前記表面にレーザを照射する照射部と、
前記被加工物における第１の領域と第２の領域との間を切断加工するように、前記照射部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、第１の期間において、前記被加工物における前記第１の領域が前記第２の領域により保持された状態を維持するように、前記被加工物における前記第１の領域と前記第２の領域との間で切断する第１の切断加工を行わせ、前記第１の期間より後の第２の期間において、前記第１の領域を前記第１の切断加工で前記裏面に付着したドロスとともに前記第２の領域から分離するように、前記被加工物における前記第１の領域と前記第２の領域との間の領域であって前記第１の切断加工で前記保護シートの一部が溶融したことにより前記裏面が露出された領域内で切断する第２の切断加工を行なわせる
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記被加工物では、前記第１の領域の周囲に前記第２の領域が配され、
前記制御部は、前記第１の期間において、前記第１の切断加工として、前記被加工物における前記第１の領域と前記第２の領域との間に前記裏面が露出された領域が環状に形成されるように、前記被加工物における前記第１の領域と前記第２の領域とを接続するためのジョイント部を残しながら、前記被加工物における前記第１の領域と前記第２の領域との間で切断させる
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第２の期間において、前記第２の切断加工として、前記第１の領域を前記第１の切断加工で前記裏面に付着したドロスとともに前記第２の領域から分離するように、前記被加工物における前記第１の切断加工で切断されたパターンから前記第２の領域の側へ前記裏面が露出された領域の幅より小さい大きさでオフセットさせたパターンを含む環状のパターンで切断させる
ことを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第２の期間におけるレーザによる加工速度を前記第１の期間におけるレーザによる加工速度より小さくし、かつ、前記第２の期間におけるレーザの出力を前記第１の期間におけるレーザの出力より小さくする
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第２の期間におけるレーザによる加工速度を前記第１の期間におけるレーザによる加工速度より小さくし、かつ、前記第２の期間におけるレーザの出力を前記第１の期間におけるレーザの出力より小さくする
ことを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第２の期間におけるレーザによる加工速度を前記第１の期間におけるレーザによる加工速度より小さくし、かつ、前記第２の期間におけるレーザの出力を前記第１の期間におけるレーザの出力より小さくする
ことを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
保護シートが貼り合わされた裏面と前記裏面の反対側の表面とを有する被加工物の前記表面にレーザを照射して、前記被加工物における第１の領域と第２の領域との間を切断加工するレーザ加工方法であって、
前記被加工物では、前記第１の領域の周囲に前記第２の領域が配され、
前記被加工物における前記第１の領域と前記第２の領域との間に前記裏面が露出された領域が環状に形成されるように、前記被加工物における前記第１の領域と前記第２の領域とを接続するためのジョイント部を残しながら、前記被加工物における前記第１の領域と前記第２の領域との間で切断する第１の切断加工ステップと、
前記第１の領域を前記第１の切断加工で前記裏面に付着したドロスとともに前記第２の領域から分離するように、前記被加工物における前記第１の切断加工で切断されたパターンから前記第２の領域の側へ前記裏面が露出された領域の幅より小さい大きさでオフセットさせたパターンを含む環状のパターンで切断する第２の切断加工ステップと、
を備えた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、レーザ加工装置、及びレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工方法は、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅といった金属から、セラミック、樹脂、木材に至るまで幅広い材料を加工することが可能な加工方法である。その中で、金属材料は意匠用として用いられる場合があり、鏡面仕上げやヘアライン仕上げなどの表面仕上げが施される場合がある。このように意匠用を目的として表面を仕上げた材料は、当然のことながら、表面に傷がつくとその商品価値を失ってしまう。そのため、意匠用の金属材料は表面および裏面に保護シートを貼り付けた状態で、運搬や切断加工や曲げ加工などに供されることが望ましい。【０００３】
特に、レーザ加工方法はレーザビームの熱によって金属を溶融させ、そこにアシストガスを勢いよく吹き付けることで溶融物を吹き飛ばす複雑な加工方法であり、吹き飛ばされた溶融物は細かい火の粉となって材料の表面および裏面に付着することがある。また、材料は加工テーブルの上に固定された状態でレーザ加工されるが、この加工テーブルはレーザビームによって極力溶融されないように、また溶融されても材料と一体となって溶着しないように、できるだけ材料との接触面積を減らすよう材料と接触する先端部は鋭利な形状であり、材料裏面を非常に傷つけやすいので、保護シートを貼り付けたままの加工が望ましい。【０００４】
しかし、材料の裏面（非レーザビーム照射面）に保護シートを貼り付けた状態でレーザ加工を行った場合、レーザビームの熱によって溶融した金属の湯流れが保護シートの影響で低速になる。その結果、溶融金属がドロスとして材料の裏面に付着してしまうことがある。このドロスは非常に硬く、除去するために多大な時間とコストを要する。【０００５】
それに対して、特許文献１には、耐熱性粒子を含有する再剥離可能な粘着層を有する工程紙を金属材料の裏面に貼り付けた状態で、金属材料の表面にレーザを照射してレーザ加工を行なうことが記載されている。これにより、特許文献１によれば、金属材料のレーザ加工時におけるドロスの付着を防止できるとされている。【０００６】
また、特許文献２には、Ｆ［Ｎ／２０ｍｍ］の粘着力を有する保護シートを板状の金属材料の裏面に貼り付け、加工時に供給されるべきアシストガスの圧力をＰ［ＭＰａ］としたときにＰ／Ｆ≦０．３を満たす粘着力を有する保護シートを板状の金属材料の表面に貼り付けた状態で、金属材料の表面にレーザを照射してレーザ加工を実施することが記載されている。これにより、特許文献２によれば、ドロスの発生を抑制できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１９８４６１号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／０００９１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載された技術では、工程紙（保護シート）の粘着層に耐熱性粒子を含有させる必要があり、レーザ加工に伴うコストが増大してしまう。また、特許文献２に開示された技術においては、保護シートの分子量、厚み、粘着性を限定する必要がある。特許文献１及び２には、保護シートの材質に依存せずにドロスを低減するためにどのようにしたらよいのかについて記載がない。【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被加工物に貼り合わされた保護シートの材質に依存せずにドロスを低減できるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかるレーザ加工装置は、保護シートが貼り合わされた裏面と前記裏面の反対側の表面とを有する被加工物の前記表面にレーザを照射する照射部と、前記被加工物における第１の領域と第２の領域との間を切断加工するように、前記照射部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、第１の期間において、前記被加工物における前記第１の領域が前記第２の領域により保持された状態を維持するように、前記被加工物における前記第１の領域と前記第２の領域との間で切断する第１の切断加工を行わせ、前記第１の期間より後の第２の期間において、前記第１の領域を前記第１の切断加工で前記裏面に付着したドロスとともに前記第２の領域から分離するように、前記被加工物における前記第１の領域と前記第２の領域との間の領域であって前記第１の切断加工で前記保護シートの一部が溶融したことにより前記裏面が露出された領域内で切断する第２の切断加工を行なわせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第２の期間において、第１の切断加工で裏面に付着したドロスを除去するように第２の切断加工を行なうので、第１の期間に被加工物の裏面に付着したドロスを第２の期間に除去できる。また、第２の期間において、裏面が露出され保護シートで覆われなくなった領域内で切断するように第２の切断加工を行なうので、第２の切断加工を行なった際に溶融金属がドロスとして被加工物の裏面に付着しにくい。これにより、第１の期間に裏面に付着したドロスを除去しながら、第２の期間における裏面へのドロスの付着を抑制できるので、被加工物に貼り合わされた保護シートの材質に依存せずにドロスを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態に係るレーザ加工装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態におけるレーザ加工方法を示すフローチャートである。
【図３】図３は、加工パターンの一例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態による効果を説明するための図である。
【図５】図５は、実施の形態による効果を説明するための図である。
【図６】図６は、実験例におけるオフセット量とドロス高さとを示す図である。
【図７】図７は、実験例におけるオフセット量とドロス高さとを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかるレーザ加工装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態．
実施の形態に係るレーザ加工装置１００の構成について図１を用いて説明する。図１は、実施の形態に係るレーザ加工装置１００の概略構成を示す図である。
【００１５】
レーザ加工装置１００は、レーザ発振器１、ＰＲ（Partial  Reflection）ミラー２、レーザ光照射部６０、制御装置（制御部）５０を有している。
【００１６】
レーザ発振器１は、ＣＯ２レーザなどのレーザ光を発振させる装置である。レーザ発振器１は、ピアス加工や切断加工などのレーザ加工の種類に応じて発振周波数やレーザ出力を種々変化させながら、ＰＲミラー２を介して、レーザ光Ｌをレーザ光照射部６０へ出射する。
【００１７】
ＰＲミラー（部分反射鏡）２は、レーザ発振器１が出射するレーザ光を部分反射させてレーザ発振器１によるレーザ光の発振を支援する。すなわち、ＰＲミラー２は、所定値未満の強度のレーザ光を反射してレーザ発振器１へ戻すとともに、所定値以上の強度に増幅されたレーザ光を透過させてレーザ光照射部６０へ導く。これにより、レーザ発振器１が出射するレーザ光のうち所定値以上の強度に増幅されたレーザ光Ｌが選択的にレーザ光照射部６０へ導かれる。
【００１８】
レーザ光照射部６０は、レーザ発振器１から導かれたレーザ光Ｌを被加工物（ワーク）Ｗに照射する。被加工物Ｗは、鋭利な複数の凸形を有する加工テーブル９の表面の上に載置される。
【００１９】
被加工物Ｗは、裏面Ｗｂと表面Ｗａとを有する。裏面Ｗｂは、加工テーブル９の表面に対面する面であり、鋭利な凸部から被加工物Ｗを保護するための保護シートＳが貼り付けられている。これにより、加工時に加工テーブル９によって被加工物Ｗの裏面Ｗｂが傷つけられることを防いでいる。表面Ｗａは、裏面Ｗｂの反対側の面であり、レーザ光照射部６０によりレーザ光Ｌが照射される面である。被加工物Ｗは、例えば、金属で形成されている。
【００２０】
レーザ光照射部６０は、ベンドミラー３、ビーム最適化ユニット４、ベンドミラー５，６、及び加工ヘッド３０を含む。
【００２１】
ベンドミラー（ビーム角度変化用ミラー）３は、ＰＲミラー２を介してレーザ発振器１から導かれたレーザ光Ｌのビーム角度を変えてビーム最適化ユニット４へ導く。
【００２２】
ビーム最適化ユニット（ビーム径変更装置）４は、ベンドミラー３から導かれたレーザ光Ｌのビーム径（直径）を調整するとともにビーム角度を変えてベンドミラー５へ導く。
【００２３】
ベンドミラー５，６は、ビーム角度変化用のミラーである。ベンドミラー５は、ビーム最適化ユニット４から導かれたレーザ光Ｌのビーム角度を例えば水平方向に偏向してベンドミラー６へ導く。ベンドミラー６は、ベンドミラー５から導かれたレーザ光Ｌのビーム角度を例えば垂直下方に偏向して加工ヘッド３０へ導く。ベンドミラー５とベンドミラー６との間には、必要に応じて偏光方向を変化させる図示しないミラーが装着され得る。
【００２４】
加工ヘッド３０は、加工レンズ７及びノズル８を有している。加工レンズ７は、ベンドミラー６から導かれたレーザ光Ｌを小さなスポット径に集光して被加工物Ｗに照射する。また、レーザ加工においては、このレーザ光と同時にノズル８からアシストガスＧが被加工物Ｗに吹き付けられる。
【００２５】
制御装置５０は、レーザ発振器１及びレーザ光照射部６０に接続されており、レーザ発振器１およびレーザ光照射部６０を制御する。制御装置５０は、例えば、ＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置を有し、ＮＣ装置を用いてレーザ光照射部６０によるレーザ加工（ピアス加工や切断加工など）を制御する。
【００２６】
例えば、制御装置５０は、被加工物Ｗにおける第１の領域ＷＲ１と第２の領域ＷＲ２との間を切断加工するように、レーザ光照射部６０を制御する。具体的には、制御装置５０は、期間（第１の期間）Ｔ１において、被加工物Ｗにおける第１の領域ＷＲ１が第２の領域ＷＲ２により保持された状態を維持するように、被加工物Ｗにおける第１の領域ＷＲ１と第２の領域ＷＲ２との間で切断する第１の切断加工（粗加工）を行わせる。被加工物Ｗでは、例えば、第１の領域ＷＲ１の周囲に第２の領域ＷＲ２が配されている（図３（ａ）参照）。制御装置５０は、期間Ｔ１より後の期間（第２の期間）Ｔ２において、第１の領域ＷＲ１を第１の切断加工で裏面Ｗｂに付着したドロスとともに第２の領域ＷＲ２から分離するように、領域ＥＲ内で切断する第２の切断加工（仕上げ加工）を行なわせる。領域ＥＲは、被加工物Ｗにおける第１の領域ＷＲ１と第２の領域ＷＲ２との間の領域であって第１の切断加工で保護シートＳの一部が溶融したことにより裏面Ｗｂが露出された領域である。
【００２７】
さらに具体的には、制御装置５０は、期間Ｔ１において、被加工物Ｗにおける第１の領域ＷＲ１と第２の領域ＷＲ２との間に裏面Ｗｂが露出された領域ＥＲが環状に形成されるように、被加工物Ｗにおける第１の領域ＷＲ１と第２の領域ＷＲ２とを接続するためのジョイント部ＪＰを残しながら、被加工物Ｗにおける第１の領域ＷＲ１と第２の領域ＷＲ２との間で切断させる。すなわち、被加工物Ｗにおける第１の領域ＷＲ１の外周に沿って進みながら、被加工物Ｗにおけるジョイント部ＪＰを所定の幅ＷＪＰで残すように（図３（ａ）参照）、被加工物Ｗにおける第１の領域ＷＲ１と第２の領域ＷＲ２との間で切断させる。第１の領域ＷＲ１は、例えば、被加工物Ｗにおける最終的に除去されるべき部分である。第２の領域ＷＲ２は、例えば、被加工物Ｗにおける最終的に残されるべき部分である。ジョイント部ＪＰは、第１の領域ＷＲ１と第２の領域ＷＲ２とを接続するための部分である。所定の幅ＷＪＰは、被加工物Ｗにおける第１の領域ＷＲ１と第２の領域ＷＲ２との間に裏面Ｗｂが露出された領域ＥＲが環状に形成されるように調整される。
【００２８】
ここで、仮に、ジョイント部ＪＰの幅ＷＪＰが小さすぎると、第１の領域ＷＲ１と第２の領域ＷＲ２とを接続するために必要な強度に対してジョイント部ＪＰの強度が不十分な強度になるので、ジョイント部ＪＰが破損する可能性がある。あるいは、仮に、ジョイント部ＪＰの幅ＷＪＰが大きすぎると、裏面Ｗｂが露出された領域ＥＲが、略Ｃ形状の領域となり環状の領域とならないので、次の期間Ｔ２で環状の切断パターン（図３（ｂ）参照）で切断したときに、レーザが被加工物Ｗの裏面Ｗｂにおける保護シートＳで覆われた領域も通過しなければならなくなるので、ドロスが被加工物Ｗの裏面Ｗｂに容易に付着してしまう。そこで、ジョイント部ＪＰの幅ＷＪＰは、所定の適正な範囲内の値に調整される必要がある。
【００２９】
そして、制御装置５０は、期間Ｔ２において、第１の領域ＷＲ１を第１の切断加工で裏面Ｗｂに付着したドロスとともに第２の領域ＷＲ２から分離するように（図３（ｂ）参照）、被加工物Ｗにおける期間Ｔ１に切断されたパターン（切断パターンＣＰ１）から第２の領域ＷＲ２の側へ大きさＯＦでオフセットさせたパターンを含む環状のパターン（切断パターンＣＰ２）で切断させる。オフセットさせる大きさＯＦは、図３（ｃ）に示すように、領域ＥＲ内における第１の切断加工で裏面ＷｂにドロスＤ１が付着した領域ＤＲ（図３（ｂ）の斜線で示す領域）の幅ＷＤより大きく、第１の切断加工で保護シートＳの一部が溶融したことにより裏面Ｗｂが露出された領域ＥＲの幅ＷＥＲより小さい。幅ＷＤ及び幅ＷＥＲは、それぞれ、期間Ｔ１に切断されたパターン（切断パターンＣＰ１）から第２の領域ＷＲ２の側へ向かう方向における幅である。なお、図３（ｃ）は、図３（ｂ）のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【００３０】
ここで、仮に、オフセットさせる大きさＯＦがＷＤより小さいと、第２の切断加工を行なった際に、第１の切断加工で裏面Ｗｂに付着したドロスの一部が除去されずに残ってしまい、加工後におけるドロス高さが十分に低くならない傾向にある（図６、７参照）。あるいは、仮に、オフセットさせる大きさＯＦがＷＥＲより大きいと、第２の切断加工を行なった際に、被加工物Ｗにおける裏面Ｗｂが保護シートで覆われた領域ＮＥＲで切断することになるので、加工後におけるドロス高さが増大する傾向にある（図６、７参照）。
【００３１】
次に、レーザ加工装置１００により行なわれるレーザ加工方法について図２を用いて説明する。図２は、実施の形態におけるレーザ加工方法を示すフローチャートである。
【００３２】
ステップＳ１では、被加工物Ｗが、加工テーブル９の表面の上に載置される。被加工物Ｗは、例えば、金属で形成されている。また、制御装置５０における操作部（図示せず）には、ユーザから加工に必要なパラメータ（粗加工条件、仕上げ加工条件）が入力される。
【００３３】
ステップＳ２（第１の切断加工ステップ）では、被加工物Ｗにおける第１の領域ＷＲ１が第２の領域ＷＲ２により保持された状態を維持するように、被加工物Ｗにおける第１の領域ＷＲ１と第２の領域ＷＲ２との間で切断する第１の切断加工（粗加工）を行う。具体的には、被加工物Ｗにおける第１の領域ＷＲ１と第２の領域ＷＲ２との間に裏面Ｗｂが露出された領域ＥＲが環状に形成されるように、被加工物Ｗにおける第１の領域ＷＲ１と第２の領域ＷＲ２とを接続するためのジョイント部ＪＰを残しながら、被加工物Ｗにおける第１の領域ＷＲ１と第２の領域ＷＲ２との間で切断させる。すなわち、被加工物Ｗにおける第１の領域ＷＲ１の外周に沿って進みながら、被加工物Ｗにおけるジョイント部ＪＰを所定の幅ＷＪＰで残すように（図３（ａ）参照）、被加工物Ｗにおける第１の領域ＷＲ１と第２の領域ＷＲ２との間で切断させる。第１の領域ＷＲ１は、例えば、被加工物Ｗにおける最終的に除去されるべき部分である。第２の領域ＷＲ２は、例えば、被加工物Ｗにおける最終的に残されるべき部分である。ジョイント部ＪＰは、第１の領域ＷＲ１と第２の領域ＷＲ２とを接続するための部分である。
【００３４】
より具体的には、図３（ａ）に示す切断パターンＣＰ１に沿って被加工物Ｗを切断する。切断パターンＣＰ１は、例えば、（ピアス加工される）第１の領域ＷＲ１の中心近傍から、第２の領域ＷＲ２へ向かうようにジョイント部ＪＰの一端側まで延び、ジョイント部ＪＰの一端側から第１の領域ＷＲ１の外周に沿ってジョイント部ＪＰの他端側まで（切断加工されるように）延びたパターンである。この切断パターンＣＰ１で切断加工が行なわれると、被加工物Ｗの裏面Ｗｂに貼り合わされた保護シートＳにおいて幅ＷＥＲの部分が溶融する。すなわち、被加工物Ｗにおける裏面Ｗｂが露出された幅ＷＥＲの領域ＥＲが形成される。このとき、被加工物Ｗにおける裏面Ｗｂが露出された領域ＥＲが、切断パターンＣＰ１から第２の領域ＷＲ２へ向かう方向における環状の領域となるように、ジョイント部ＪＰの幅ＷＪＰを調整する。
【００３５】
ここで、仮に、ジョイント部ＪＰの幅ＷＪＰが小さすぎると、ジョイント部ＪＰの強度が、第１の領域ＷＲ１と第２の領域ＷＲ２とを接続するために必要な強度に対して不十分な強度になるので、次のステップＳ３の加工前又は加工中にジョイント部ＪＰが破損して、次のステップＳ３の加工を行なうことが困難になる可能性がある。あるいは、仮に、ジョイント部ＪＰの幅ＷＪＰが大きすぎると、裏面Ｗｂが露出された領域ＥＲが、裏面Ｗｂに垂直な方向から見た場合に略Ｃ形状の領域となり環状の領域とならない。これにより、次のステップＳ３で環状の切断パターンで切断したときに、被加工物Ｗの裏面Ｗｂにおける保護シートＳで覆われた領域も切断しなければならなくなるので、ドロスが被加工物Ｗの裏面Ｗｂに容易に付着してしまう。そこで、ジョイント部ＪＰの幅ＷＪＰは、所定の適正な範囲内の値に調整する必要がある。
【００３６】
ステップＳ３（第２の切断加工ステップ）では、第１の領域ＷＲ１を第１の切断加工で裏面Ｗｂに付着したドロスとともに第２の領域ＷＲ２から分離するように、領域ＥＲ内で切断する第２の切断加工（仕上げ加工）を行なわせる。領域ＥＲは、被加工物Ｗにおける第１の領域ＷＲ１と第２の領域ＷＲ２との間の領域であって第１の切断加工で保護シートＳの一部が溶融したことにより裏面Ｗｂが露出された領域である。
【００３７】
具体的には、第１の領域ＷＲ１を第１の切断加工で裏面Ｗｂに付着したドロスとともに第２の領域ＷＲ２から分離するように（図３（ｂ）参照）、被加工物Ｗにおける期間Ｔ１に切断されたパターン（切断パターンＣＰ１）から第２の領域ＷＲ２の側へ大きさＯＦでオフセットさせたパターンを含む環状のパターン（切断パターンＣＰ２）で切断させる。オフセットさせる大きさＯＦは、図３（ｃ）に示すように、領域ＥＲ内における第１の切断加工で裏面ＷｂにドロスＤ１が付着した領域ＤＲ（図３（ｂ）の斜線で示す領域）の幅ＷＤより大きく、第１の切断加工で保護シートＳの一部が溶融したことにより裏面Ｗｂが露出された領域ＥＲの幅ＷＥＲより小さい。幅ＷＤ及び幅ＷＥＲは、それぞれ、期間Ｔ１に切断されたパターン（切断パターンＣＰ１）から第２の領域ＷＲ２の側へ向かう方向における幅である。
【００３８】
ここで、仮に、オフセットさせる大きさＯＦがＷＤより小さいと、第２の切断加工を行なった際に、第１の切断加工で裏面Ｗｂに付着したドロスの一部が除去されずに残ってしまい、加工後におけるドロス高さが十分に低くならない傾向にある（図６、７参照）。あるいは、仮に、オフセットさせる大きさＯＦが幅ＷＥＲより大きいと、第２の切断加工を行なった際に、被加工物Ｗにおける裏面Ｗｂが保護シートで覆われた領域ＮＥＲで切断することになるので、加工後におけるドロス高さが増大する傾向にある（図６、７参照）。
【００３９】
より具体的には、図３（ｂ）に示す切断パターンＣＰ２に沿って被加工物Ｗを切断する。切断パターンＣＰ２は、例えば、切断パターンＣＰ１を第２の領域ＷＲ２の側へ大きさＯＦでオフセットさせるとともにジョイント部ＪＰを横切って閉じるように延びた略環状のパターンである。すなわち、切断パターンＣＰ２は、例えば、第１の領域ＷＲ１の中心近傍に対して大きさＯＦでオフセットした（ピアス加工される）位置から、第２の領域ＷＲ２へ向かってジョイント部ＪＰの一端側まで延び、ジョイント部ＪＰの一端側から第１の領域ＷＲ１の外周に沿って一周しジョイント部ＪＰの一端側まで（切断加工されるように）延びたパターンである。これにより、被加工物Ｗにおける第２の領域ＷＲ２から第１の領域ＷＲ１を分離する。すなわち、被加工物Ｗから第１の領域ＷＲ１を除去して第２の領域ＷＲ２を残す穴あけ加工が完了する。
【００４０】
次に、比較例として、被加工物Ｗに対して図２のステップＳ１、Ｓ２の処理を行ない、その後ステップＳ３の処理を行なわなかった試料について評価した。ここで、被加工物Ｗとして、
材質：ステンレス（ＳＵＳ３０４）
板厚：ｔ１．５ｍｍ
である板状の部材を用いた。レーザ加工装置１００として、
加工レンズ：焦点距離５．０ｉｎｃｈ
ノズル開口径：φ２．５ｍｍ
である装置を用いた。ステップＳ１において、操作部に、粗加工（ステップＳ２で行なう第１の切断加工）に適用すべき条件（パラメータ）として、例えば、
＜粗加工条件＞
レーザビーム出力：１８００Ｗ
レーザビーム波長：１０．６μｍ
加工速度：５０００ｍｍ／ｍｉｎ
アシストガス種類：窒素
アシストガス圧力：０．８５ＭＰａ
焦点位置：被加工物Ｗの表面Ｗａから下へ１ｍｍ
ノズル−材料間距離：０．５ｍｍ
を入力した。
【００４１】
その結果、得られた被加工物Ｗの裏面Ｗｂには、図４（ｂ）に示すように、被加工端面の近傍に多数のドロスが付着してしまった。
【００４２】
また、実施の形態による効果を確認するために実施例として、被加工物Ｗに対して図２のステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３の処理を行なった試料について評価した。被加工物Ｗとして、上記の比較例と同様のものを用いた。ステップＳ１において、操作部には、粗加工（ステップＳ２で行なう第１の切断加工）に適用すべき条件（パラメータ）として、比較例と同様の条件を入力した。また、操作部に、仕上げ加工（ステップＳ３で行なう第２の切断加工）に適用すべき条件（パラメータ）として、
＜仕上げ加工条件＞
レーザビーム出力：１４００Ｗ
レーザビーム波長：１０．６μｍ
加工速度：３５００ｍｍ／ｍｉｎ
アシストガス種類：窒素
アシストガス圧力：０．８５ＭＰａ
焦点位置：被加工物Ｗの表面Ｗａから下へ１ｍｍ
ノズル−材料間距離：０．５ｍｍ
を入力した。
【００４３】
その結果、得られた被加工物Ｗの裏面Ｗｂには、図４（ａ）に示すように、被加工端面の近傍にほとんどドロスが付着していなかった。また、図５に示すとおり、加工後の保護シートＳの剥がれた領域の幅ＷＳ（図３（ｃ）参照）は１．０ｍｍ未満であり、製品品質として生産可能となるレベルであることが確認された。
【００４４】
なお、図４ではステンレス（ＳＵＳ３０４）厚さｔ＝１．５ｍｍのものについて行った実験結果を示したが、厚さがｔ＝１．０ｍｍ、ｔ＝２．０ｍｍ、ｔ＝３．０ｍｍ、ｔ＝４．０ｍｍのものについても同様の実験を行い同様の結果が得られた。よって、本実施の形態にかかる加工方法は被加工物（金属材料）の厚さによらず適用でき、上記効果を得ることができるものであるといえる。
【００４５】
ここで、仮に、期間Ｔ２（又はステップＳ３）において、被加工物Ｗにおける裏面Ｗｂが露出された領域ＥＲの外側の領域ＮＥＲで被加工物Ｗの切断加工を行なう場合について考える。この場合、図３（ｄ）に示す切断パターンＣＰ２１に沿って被加工物Ｗを切断することになる。切断パターンＣＰ２１は、切断パターンＣＰ１を第２の領域ＷＲ２の側へ大きさＯＦ１でオフセットさせるとともに閉じたパターンである。オフセットさせる大きさＯＦ１は、保護シートＳの一部が溶融したことにより裏面Ｗｂが露出された領域ＥＲの幅ＷＥＲより大きい。すなわち、被加工物Ｗにおける裏面Ｗｂが保護シートで覆われた領域ＮＥＲで切断することになるので、レーザビームの熱によって溶融した被加工物Ｗ（金属）の湯流れが保護シートＳの影響で低速になる傾向にある。その結果、期間Ｔ２において、溶融金属がドロスとして被加工物Ｗの裏面Ｗｂに容易に付着してしまう。
【００４６】
あるいは、仮に、期間Ｔ２（又はステップＳ３）において、被加工物Ｗにおけるジョイント部ＪＰを切断する切断加工を行なう場合について考える。この場合、図３（ｄ）に示す切断パターンＣＰ２２に沿って被加工物Ｗを切断することになる。切断パターンＣＰ２２は、切断パターンＣＰ１におけるジョイント部ＪＰを介して隔てられた部分を接続するパターンである。すなわち、第１の切断加工で裏面Ｗｂに付着したドロスを第２の領域ＷＲ２側に残した状態で、第１の領域ＷＲ１を第２の領域ＷＲ２から分離することになるので、期間Ｔ１に裏面Ｗｂに付着したドロスを除去できない（図４（ｂ）参照）。
【００４７】
それに対して、実施の形態では、期間Ｔ２（又はステップＳ３）において、第１の切断加工で裏面Ｗｂに付着したドロスを除去するように第２の切断加工を行なうので、第１の期間に裏面Ｗｂに付着したドロスを第２の期間に除去できる。また、期間Ｔ２において、裏面Ｗｂが露出された領域ＥＲ内で切断するように第２の切断加工を行なうので、第２の切断加工を行なった際に溶融金属がドロスとして被加工物Ｗの裏面Ｗｂに付着しにくい。これにより、期間Ｔ１に裏面Ｗｂに付着したドロスを除去しながら、期間Ｔ２における裏面Ｗｂへのドロスの付着を抑制できるので、被加工物Ｗに貼り合わされた保護シートＳの材質に依存せずにドロスを低減できる（図４（ａ）参照）。この結果、保護シートの分子量、厚み、粘着力を選ばず、一般的に利用されている保護シートを用いてのドロスを抑制した加工が可能となるとともに、レーザ加工の時間をより短時間にした生産が可能となる。
【００４８】
特に、期間Ｔ２（又はステップＳ３）において、第１の領域ＷＲ１を第１の切断加工で裏面Ｗｂに付着したドロスとともに第２の領域ＷＲ２から分離するように、被加工物Ｗにおける期間Ｔ１で切断されたパターン（切断パターンＣＰ１）から第２の領域ＷＲ２の側へ大きさＯＦでオフセットさせたパターンを含む環状のパターン（切断パターンＣＰ２）を切断させる。オフセットさせる大きさＯＦは、図３（ｃ）に示すように、領域ＥＲ内における第１の切断加工で裏面ＷｂにドロスＤ１が付着した領域ＤＲの幅ＷＤより大きく、第１の切断加工で保護シートＳの一部が溶融したことにより裏面Ｗｂが露出された領域ＥＲの幅ＷＥＲより小さい。これにより、第１の領域ＷＲ１を第２の領域ＷＲ２から分離する際に、期間Ｔ１に裏面Ｗｂに付着したドロスを除去しながら、期間Ｔ２における裏面Ｗｂへのドロスの付着を抑制できる。
【００４９】
また、被加工物Ｗの裏面Ｗｂに保護シートＳを貼り付けたままでレーザ加工を行なうので、被加工物Ｗの裏面Ｗｂに傷がつくことを防ぐことができる。これにより、被加工物Ｗの裏面Ｗｂの鏡面仕上げやヘアライン仕上げ等の表面仕上げを施した被加工物Ｗの意匠性、すなわち商品価値を損なうことなく製品として提供することができる。
【００５０】
あるいは、仮に、期間Ｔ１（又はステップＳ２）において、ジョイント部ＪＰを残さずに、被加工物Ｗにおける第２の領域ＷＲ２から第１の領域ＷＲ１を分離するように、被加工物Ｗにおける第１の領域ＷＲ１と第２の領域ＷＲ２との間を切断する場合について考える。この場合、期間Ｔ２（又はステップＳ３）において、切断パターンＣＰ２となるべき領域に向けてアシストガスＧを供給しようとしても、被加工物Ｗにおける第１の領域ＷＲ１が分離されて形成された開口部分からアシストガスＧが抜けてしまう。これにより、切断パターンＣＰ２に沿った仕上げ加工（第２の切断加工）を行なうことが困難になる。
【００５１】
あるいは、仮に、期間Ｔ１（又はステップＳ２）において、所定の適正な範囲から外れる大きな幅でジョイント部ＪＰを残すように、被加工物Ｗにおける第１の領域ＷＲ１と第２の領域ＷＲ２との間を切断する場合について考える。この場合、切断加工が行なわれて保護シートＳの一部が溶融したことにより裏面Ｗｂが露出された領域ＥＲが、裏面Ｗｂに垂直な方向から見た場合に略Ｃ形状の領域となり環状の領域とならない。これにより、次の期間Ｔ２で環状の切断パターンＣＰ２（図３（ｂ）参照）で切断したときに、被加工物Ｗの裏面Ｗｂにおける保護シートＳで覆われた領域も切断しなければならなくなる。これにより、期間Ｔ２における裏面Ｗｂへのドロスの付着を抑制することが困難になる。
【００５２】
それに対して、実施の形態では、期間Ｔ１（又はステップＳ２）において、被加工物Ｗにおける第１の領域ＷＲ１と第２の領域ＷＲ２との間に裏面Ｗｂが露出された領域ＥＲが環状に形成されるように、ジョイント部ＪＰを残しながら被加工物Ｗにおける第１の領域ＷＲ１と第２の領域ＷＲ２との間を切断する。これにより、期間Ｔ２（又はステップＳ３）において、切断パターンＣＰ２となるべき領域にアシストガスＧを容易に供給できるので、切断パターンＣＰ２に沿った仕上げ加工（第２の切断加工）を行なうことが容易である。また、切断加工が行なわれて保護シートＳの一部が溶融したことにより裏面Ｗｂが露出された領域ＥＲが環状の領域となるので、次の期間Ｔ２で環状の切断パターンＣＰ２で切断したときに、領域ＥＲ内で切断することが容易である。すなわち、期間Ｔ２における環状の切断パターンＣＰ２にそった切断加工が可能になるとともに、期間Ｔ２における裏面Ｗｂへのドロスの付着を抑制することが容易である。
【００５３】
なお、制御装置５０は、期間Ｔ２（又はステップＳ３）におけるレーザによる加工速度を期間Ｔ１（又はステップＳ２）におけるレーザによる加工速度より小さくし、かつ、期間Ｔ２におけるレーザの出力を期間Ｔ１におけるレーザの出力より小さくしてもよい。この場合、期間Ｔ２における被加工物Ｗに加わる熱量を期間Ｔ１における被加工物Ｗに加わる熱量と均等なものとすることができる。これにより、期間Ｔ１及び期間Ｔ２におけるレーザ加工による加工品質を向上することが容易である。
【００５４】
また、切断加工により切り離されるべき第１の領域ＷＲ１及び第２の領域ＷＲ２の位置関係は、図３に示したものに限定されない。例えば、被加工物Ｗにおいて、第１の領域ＷＲ１及び第２の領域ＷＲ２は、一方が他方に囲まれることなく互いに隣接していても良い。また、この場合、被加工物Ｗは、板状の部材でもよいし、棒状の部材でも良い。
【００５５】
実験例．
次に、被加工物Ｗに対して図２のステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３の処理を行なった試料について、仕上げ加工（第２の切断加工）のオフセット量とドロス高さとの評価を行なった。その結果得られた仕上げ加工（第２の切断加工）のオフセット量とドロス高さとの関係について、図６及び図７に示す。図６は、厚さ１．５ｍｍである板状の部材（被加工物Ｗ）を異なる２種類の材料ＭＡ、ＭＢの保護シート（シートＡ１、シートＢ１）について評価した結果である。図７は、厚さ３．０ｍｍである板状の部材（被加工物Ｗ）を異なる２種類の材料ＭＡ、ＭＢの保護シート（シートＡ２、シートＢ２）について評価した結果である。この実験での加工条件は以下に示す通りである。
【００５６】
材料ＭＡの保護シート（シートＡ１、シートＡ２）として、レーザ加工における用途の多い保護シートを用いた。材料ＭＢの保護シート（シートＢ１、シートＢ２）として、一般的に工業用として販売されている保護シートを用いた。また、保護シートの粘着層は、一般的に工業用として販売されている保護シートの粘着層と同様のものを用いた。
【００５７】
被加工物Ｗとして、
材質：ステンレス（ＳＵＳ３０４）
板厚：ｔ１．５ｍｍ、ｔ３．０ｍｍ
を用いた。レーザ加工装置１００として、
加工レンズ：焦点距離５．０ｉｎｃｈ
ノズル開口径：φ２．５ｍｍ
である装置を用いた。
【００５８】
図６の実験では、ステップＳ２における加工条件として、
＜粗加工条件＞
レーザビーム出力：１８００Ｗ
レーザビーム波長：１０．６μｍ
加工速度：５０００ｍｍ／ｍｉｎ
アシストガス種類：窒素
アシストガス圧力：０．８５ＭＰａ
焦点位置：材料表面から下へ１ｍｍ
ノズル−材料間距離：０．５ｍｍ
を用いた。また、ステップＳ３における加工条件として、
＜仕上げ加工条件＞
レーザビーム出力：１４００Ｗ
レーザビーム波長：１０．６μｍ
加工速度：３５００ｍｍ／ｍｉｎ
アシストガス種類：窒素
アシストガス圧力：０．８５ＭＰａ
焦点位置：材料表面から下へ１ｍｍ
ノズル−材料間距離：０．５ｍｍ
を用いた。
【００５９】
図７の実験では、ステップＳ２における加工条件として、
＜粗加工条件＞
レーザビーム出力：４０００Ｗ
レーザビーム波長：１０．６μｍ
加工速度：４０００ｍｍ／ｍｉｎ
アシストガス種類：窒素
アシストガス圧力：１．０ＭＰａ
焦点位置：材料表面から下へ２ｍｍ
ノズル−材料間距離：０．５ｍｍ
を用いた。また、ステップＳ３における加工条件として、
＜仕上げ加工条件＞
レーザビーム出力：３５００Ｗ
レーザビーム波長：１０．６μｍ
加工速度：３５００ｍｍ／ｍｉｎ
アシストガス種類：窒素
アシストガス圧力：１．０ＭＰａ
焦点位置：材料表面から下へ２ｍｍ
ノズル−材料間距離：０．５ｍｍ
を用いた。
【００６０】
その結果、図６、図７に示したように、被加工物Ｗの厚さにより結果は異なるが、オフセット量を０．１ｍｍから増やすにつれ、ドロス高さが低くなり、０．５ｍｍあたりからドロス高さが無視できるレベルになり、オフセット量が０．７ｍｍを越えるあたりから、ドロス高さが無視できないレベルへ増大する傾向にあることが確認された。
【００６１】
このように、オフセット量が小さすぎると、期間Ｔ１（又はステップＳ２）に被加工物Ｗの裏面Ｗｂに付着したドロスの一部が除去されずに残っているので、ドロス高さが十分に低くならないことが確認された。また、オフセット量が大きすぎると、オフセット量が、保護シートの粗加工で溶融された部分の幅（すなわち被加工物Ｗにおける裏面Ｗｂが露出された部分ＥＲの幅ＷＥＲ）を越えるので、期間Ｔ２（又はステップＳ３）において保護シートの影響で被加工物Ｗの裏面Ｗｂにドロスが付着する傾向にあり、それによってドロス高さが増加することが確認された。
【００６２】
ここで、一般的にレーザ加工においてはドロス高さが０．０５ｍｍ以下であれば後処理を必要としない。この条件を満たすオフセット量の数値範囲は、例えば、
シートＡ１：０．４ｍｍ以上０．８ｍｍ以下
シートＢ１：０．４ｍｍ以上０．７ｍｍ以下
シートＡ２：０．６ｍｍ以上０．９ｍｍ以下
シートＢ２：０．５ｍｍ以上０．７ｍｍ以下
である。図６、図７から、このような数値範囲内のオフセット量で良好な切断品質が得られていることが理解できる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明にかかるレーザ加工装置及びレーザ加工方法は、保護シートを貼り付けた被加工物のレーザ加工に有用である。
【符号の説明】
【００６４】
１  レーザ発振器
２  ＰＲミラー
３  ベンドミラー
４  ビーム最適化ユニット
５  ベンドミラー
６  ベンドミラー
７  加工レンズ
８  ノズル
９  加工テーブル
３０  加工ヘッド
５０  制御装置
６０  レーザ光照射部
１００  レーザ加工装置
ＤＲ  領域
ＥＲ  領域
Ｇ  アシストガス
ＪＰ  ジョイント部
Ｌ  レーザ光
ＮＥＲ  領域
Ｓ  保護シート
Ｗ  被加工物
Ｗｂ  裏面
Ｗａ  表面
ＷＲ１  第１の領域
ＷＲ２  第２の領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図４】
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【図５】
2011158617.tif 000009
【国際調査報告】
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