(57)【要約】【課題】材料の表面に保護シート貼り付けたままでレーザ加工を実施するレーザ加工方法において、材料の表面に傷が付くことを防ぐとともに、保護シートが剥がれてめくれ上がることを抑制することができるレーザ加工方法を提供する。【解決手段】  本発明は、表面に保護シートを貼り付けた板状の金属材料にレーザビームを照射しかつアシストガスを吹き付けることで切断・穴あけ加工を行うレーザ加工方法において、保護シートの溶融幅をＧ［ｍｍ］、前記ノズルの開口径をＤ［ｍｍ］としたときに、Ｄ／Ｇ≧２を満たすノズル開口径を設定し、板状の金属材料と保護シートを一度のレーザビームの照射により加工を行う。【選択図】  図３
2011251344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に保護シートを貼り付けた板状の金属材料に、加工ヘッド先端のノズルの同一開口部からレーザビームの照射およびアシストガスの吹き付けを行い加工を行うレーザ加工方法において、
前記保護シートの溶融幅をＧ［ｍｍ］、前記ノズルの開口径をＤ［ｍｍ］としたときに、Ｄ／Ｇ≧２を満たすノズル開口径を設定し、
前記板状の金属材料と前記保護シートを一度のレーザビームの照射により加工を行うことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
表面に保護シートを貼り付けた板状の金属材料に、加工ヘッド先端のノズルの同一開口部からレーザビームの照射およびアシストガスの吹き付けを行い加工を行うレーザ加工方法において、
前記板状の金属材料の材質および厚さから最適な切断溝幅を求める工程と、
求めた切断溝幅に対する保護シートの溶融幅を求める工程と、
求めた保護シートの溶融幅に対し、前記保護シートの溶融幅をＧ［ｍｍ］、前記ノズルの開口径をＤ［ｍｍ］としたときに、Ｄ／Ｇ≧２を満たすノズル開口径を求める工程と、
求めたノズル開口径に対するアシストガス圧を求める工程と、
求めたアシストガス圧に対し前記保護シートの粘着力をＦ［Ｎ／２０ｍｍ］、前記アシストガスの圧力をＰ［ＭＰａ］としたときに、Ｐ／Ｆ≦０．３を満たす粘着力を求める工程とから、加工条件を求めることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項３】
レーザビームの照射およびアシストガスの吹き付けを行う開口部を備え、
表面に保護シートを貼り付けた板状の金属材料を一度のレーザビームの照射により加工を行う際の前記保護シートの溶融幅に対し、前記開口部の開口径がこの溶融幅の２倍以上であることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビームによって板状の金属材料を切断、穴あけ等するレーザ加工方法およびこの加工方法に用いる加工ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工は、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等の表面仕上げが施されることがある。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、表面に傷が付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等に供されることが望ましい。
【０００３】
特に、レーザ加工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良く吹き付けることで溶融物を吹き飛ばす複雑な加工であり、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て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という問題がある。図１０は、板厚３ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）を材料として、その裏面に保護シートを貼り付けた部分と貼り付けていない部分を設けて、レーザ加工を実施した時のドロスの付着状態を示したものである。図１０に示したように、裏面に保護シートを貼り付けた部分のみドロスが付着している様子がわかる。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ため、通常は一旦材料の裏面の保護シートを剥がしてレーザ加工を実施し、レーザ加工後、保護シートを再度貼り付けて曲げ加工を実施するという作業を行っていた。
【０００５】
そこで、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ることでレーザ加工時のドロスの付着を防止する加工方法が開示されている（例えば特許文献１）。
【０００６】
一方、材料の表面（レーザビーム照射面）に保護シートを貼り付けた場合、勢い良く吹き付けられるアシストガスによって、保護シートが剥がれてめくれ上がってしまう問題がある。図１１は、表面に貼り付けた保護シートが材料から剥がれてめくれ上がっている様子を示した図である。材料から保護シートが剥がれてめくれ上がってしまえば、当然表面を傷から保護するという役割を果たさなくなってしまうばかりか、めくれ上がった保護シートがノズルに接触することで、ノズル先端と材料表面との距離を制御しているセンサーが正確な距離を測定できず、所定の距離からずれることで加工不良を引き起こしたり、加工エラーのため加工機が停止してしまったりする問題がある。
【０００７】
そのため、保護シートが剥がれてめくれ上がってしまわないために、始めに保護シートのみを低いレーザビーム出力で除去し、再度加工経路を戻って、今度は高いレーザビーム出力で材料を切断するといういわゆる”二度切り”の技術がある（例えば特許文献２）。
【０００８】
また、材料表面の保護シートが剥がれてめくれ上がってしまわないために、ノズルに第一ガス通路と第二ガス通路を設け、第二ガス通路に供給するアシストガスの圧力を第一ガス通路に供給するアシストガスの圧力より高くする技術がある（例えば特許文献３）。レーザビームと第一ガス通路から噴射されるアシストガスにより、表面に保護シートを貼り付けた材料を加工すると共に、第二ガス通路から噴射されるアシストガスにより、保護シートが剥がれてめくれ上がってしまわないように、保護シートを材料表面に圧力で押し付けるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−１９８４６１号公報
【特許文献２】特開平７−２３６９８４号公報
【特許文献３】特開２００１−２１２６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に開示された技術においては、粘着層に耐熱性粒子を含有させる必要があり、コストアップは不可避であった。保護シートは消耗品であり、極力コストアップを抑える必要があるので、工業製品に一般的に利用されているような、単一の樹脂素材に通常の粘着層を設ける安価な保護シートでの対応が望ましいが、このような一般的な保護シートを用いると、ドロスが付着してしまう。
【００１１】
また、特許文献２に開示された技術においては、加工経路を二度たどるわけであるから当然のことながら加工時間が大幅に増すことは言うまでもなく、また保護シートが剥がれてめくれ上がらないためには、始めに除去する保護シートの除去幅もある程度の幅が必要であり、結果的に、材料表面が保護シートによって覆われていない露出部分が大きくなってしまうという問題がある。
【００１２】
また、特許文献３に開示された技術においては、保護シートを材料表面に圧力で押し付けるという目的のために通常の加工に用いるより多くのアシストガスを必要とし、そのランニングコストは倍以上になってしまう。また、第一と第二の二つの経路を設けた特殊なノズルが必要という点でもコストアップである。さらに、切断が良好なときはノズルから噴射されるガスは切断溝から被加工物下部へ通過するが、適切な加工条件や加工プログラムが設定されていない場合などで切断不良が発生した場合には切断溝が形成されない場合があり、このような場合には高圧に設定された第二ガス通路から噴射されたアシストガスが低圧に設定された第一ガス通路内に逆流することになる。その際、切断により発生するスパッタ（溶融金属が舞い上がり火の粉となったもの）が上記逆流するガスとともにノズルの内部に侵入し、加工レンズを汚すという問題がある。このスパッタの侵入、加工レンズへの付着は非常に瞬間的に発生するため、圧力計や流量計を用いて逆流を検出するといった方法では遅く、対処することができない。
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、材料の表面に保護シートを貼り付けたままでレーザ加工を実施することを可能とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係るレーザ加工方法においては、表面に保護シートを貼り付けた板状の金属材料にレーザビームを照射しかつアシストガスを吹き付けることで切断・穴あけ加工を行うレーザ加工方法において、保護シートの溶融幅をＧ［ｍｍ］、前記ノズルの開口径をＤ［ｍｍ］としたときに、Ｄ／Ｇ≧２を満たすノズル開口径を設定し、板状の金属材料と保護シートを一度のレーザビームの照射により加工を行うものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、材料の表面に保護シート貼り付けたままでレーザ加工を実施するレーザ加工方法において、材料の表面に傷が付くことを防ぐとともに、保護シートが剥がれてめくれ上がることを抑制することができ、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材料の意匠性、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とともに、保護シートの再貼り付けの手間や、加工不良等の問題を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の参考例１に基づくレーザ加工方法を示す構成図である。
【図２】保護シートの分子量と保護シートの厚みがドロスの付着へ与える影響を示す実験結果である。
【図３】本発明の実施の形態１に基づくレーザ加工方法を示す構成図である。
【図４】保護シートの粘着力および使用するアシストガスの圧力が保護シートの剥がれに与える影響を示す実験結果である。
【図５】保護シートの溶融幅および使用するノズルの開口径が保護シートの剥がれに与える影響を示す実験結果である。
【図６】保護シートの溶融幅を示す説明図である。
【図７】ＳＵＳ３０４の各板厚で良好に加工するための切断溝幅を示す説明図である。
【図８】ＳＵＳ３０４の各板厚で良好に加工するためのノズル開口径とアシストガス圧力の関係を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態２に基づくレーザ加工方法を示す構成図である。
【図１０】従来の保護シートの有無によるドロスの付着を示す説明図である。
【図１１】保護シートの剥がれを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
参考例１．
図１は、本発明を実施するための参考例１におけるレーザ加工方法を示したものである。図１において、レーザビーム３は、加工ヘッド２内の加工レンズ５を透過し、加工ヘッド先端のノズル６から材料７に照射される。また、アシストガス１０も、加工ヘッド２の先端のノズル６から材料７に吹き付けられる。また、材料７は板状の金属材料であり、その裏面には裏面用の保護シート１３を貼り付けている。保護シート１３の素材は、ポリエステル等の高分子有機材料である。本参考例は、材料７の裏面に保護シート１３を貼り付けたままでレーザ加工を実施する事を特徴とする。
【００１８】
ここで、一般的に工業用として販売されている保護シートを貼り付けてレーザ加工した場合、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素材の影響で低速になり、溶融金属がドロスとして材料の裏面に付着してしまう。発明者が行った実験の結果、材料の裏面に保護シートを貼り付けたままでレーザ加工を実施する際のドロスの付着には、使用する保護シートの素材の分子量と、使用する保護シートの厚みとの２つのパラメータが関係していることがわかった。
【００１９】
図２は、材料の裏面に貼り付ける保護シートの素材の分子量と、保護シートの厚みを変化させた時の、ドロスの付着の有無を確認する実験の結果である。この実験での加工条件は以下の通りである。
加工条件１
材料：ステンレス（ＳＵＳ３０４）ｔ３ｍｍ
加工レンズ：焦点距離７．５ｉｎｃｈ
ノズル開口径：φ１．７ｍｍ
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：１．２ＭＰａ
焦点位置：材料表面から下へ３ｍｍ
ノズル−材料間距離：１ｍｍ
上記加工条件は、保護シートを貼り付けていない場合にドロスが発生しない最適条件と同じ条件であり、保護シートを貼り付ける事で特別に加工条件を変更する必要はない。また、今回実験に用いた保護シートの厚みに関しては、材料表面の保護機能が実用的である必要があるので、２０μｍ以上とした。また、保護シートの素材の分子量に関しては、５万以上のものを準備し、それよりも小さい分子量のものについては未確認である。ここで、分子量とは平均分子量を意味するものである。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である。
【００２０】
図２での○×の判定基準は、保護シートを裏面に貼り付けたままレーザ加工を実施した時、材料の裏面に付着したドロス高さが０．１ｍｍ未満のものを○、材料の裏面に付着したドロス高さが０．１ｍｍ以上であったものを×とした。なお、今回の実験結果では、○での最大ドロス高さは０．１ｍｍ未満、×での最大ドロス高さは１ｍｍ以上と、両者の差異は極めて明確に判断できるものであった。すなわち、図２において○印と×印の差は有意な差であるといえる。
【００２１】
図２に示したように、保護シートの厚さが２０μｍ以上の範囲では、分子量が３０万を超えた場合○の領域は得られず、常にドロスが付着する状態となった。また、分子量が５万以上の範囲では、厚みが１４０μｍを超える範囲でも、○の領域すなわちドロスの付着が無い状態は得られなかった。すなわち、ドロスが付着せず良好に加工するためには、保護シートの素材の分子量を小さく、そして保護シートの厚みを薄くすることが必要であることがわかった。これは、保護シートの素材の分子量が小さいほど、また厚みが薄いほど、レーザビームの熱により気化しやすく、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ことが防止でき、その結果、溶融金属がドロスとして材料の裏面に付着しにくいものと考えられる。
【００２２】
ここで、分子量が５万〜３０万の範囲では、○と×の境界は、保護シートの素材の分子量をＭとし、保護シートの厚さをｔ［ｍ］としたときに、Ｍ×ｔ＝７．５を略満たす曲線となっており、この曲線の下側が○の領域となる。よって、分子量が５万〜３０万の範囲において、分子量Ｍと厚みｔ［ｍ］との関係がＭ×ｔ≦７．５を満たせば、図２の○印の範囲、すなわちドロスの付着が無い状態を実現できる。一般的に工業用として販売されている保護シートは、通常、厚みが５０μｍ以上であり、素材も分子量が３０万程度のポリエチレンを使用していることから、図２の×の領域にあたり、ドロスが付着せずにレーザ加工することが困難であったものと言える。
【００２３】
このように、上記関係を満たす分子量および厚さを有した高分子有機材料から成る保護シートを、材料の裏面に貼り付けたままでレーザ加工を実施するレーザ加工方法においては、材料の裏面に傷が付くことを防ぐとともに、ドロスの発生を抑制することができ、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材料の意匠性、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とともに、ドロスの除去にかかる多大な時間とコストを削減できる。また、保護シートの素材の分子量および保護シートの厚さを適切な値にすればよいので、保護シートのコストアップも抑制できる。
【００２４】
ところで、図２ではステンレス（ＳＵＳ３０４）ｔ３ｍｍのものについて行った実験結果を示したが、板厚が１ｍｍ、２ｍｍ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。また、ステンレス同様に意匠性を重視する他の材質であるアルミニウムや銅についても、同様の実験を行い同様の結果が得られた。よって、本参考例にかかる加工方法は金属材料の厚みや金属の種類によらず適用でき、上記効果を得ることができるものであるといえる。
【００２５】
実施の形態１．
図３は、本発明を実施するための実施の形態１におけるレーザ加工方法を示したものである。図１と同一の箇所は同一の符号を付して説明は省略する。図３（ａ）において、材料７の表面には表面用の保護シート１４を貼り付けている。本実施の形態は、材料７の表面に保護シート１４を貼り付けたままでレーザ加工を実施することを特徴とする。保護シート１４の素材は、一般的に工業用として販売されているものと同一である。
【００２６】
また、図３（ｂ）に示したように、アシストガス１０は、複数の噴出口から吹き付けたり、レーザビーム３の照射口と別に設けたりするのではなく、レーザビーム３の照射口であるノズル６の開口の１箇所から噴出することを特徴する。さらに、１度目のレーザビーム照射で保護シートのみを除去するまたは保護シートを材料に焼き付けて保護シートが剥がれたりめくれたりしないようにした上で２度目のレーザビーム照射で切断加工するいわゆる”二度切り”という手法を使うことなく、材料７と材料に貼り付けられた保護シート１４を一度のレーザビーム照射によって切断等の加工を行うことを特徴とする。
【００２７】
ここで、一般的に工業用として販売されている保護シートを貼り付けてレーザ加工した場合、勢い良く吹き付けられるアシストガスによって、保護シートが剥がれてめくれ上がってしまう。発明者が行った実験の結果、材料の表面に保護シートを貼ったままでレーザ加工を実施する際の保護シートの剥がれ・めくれには、保護シートの粘着力とノズルから噴出されるアシストガスの圧力の２つのパラメータの関係が重要であることがわかった。
【００２８】
図４は、材料表面に貼り付けた保護シートの粘着力と、ノズルから噴出されるアシストガスの圧力を変化させて、保護シートの剥がれ・めくれの有無を確認する実験の結果である。この実験での加工条件は、参考例１の加工条件１とアシストガスの圧力を除いて同一である。
【００２９】
図４での○×の判定基準は、材料の切断溝から３ｍｍ以上離れた領域で、保護シートの剥がれやめくれが全くないものを○、切断溝から３ｍｍ以上離れた領域で剥がれやめくれが少しでもあるものを×とした。基本的には、保護シートが材料表面を保護するという役割を果たすとともに、ノズルに接触しない範囲を○とするものである。
図４に示したように、ノズルから噴出するアシストガスの圧力が大きい程、保護シートの粘着力を大きくする必要があり、その関係は線形と考えることができる。従って、ノズルから噴出するアシストガスの圧力をＰ［ＭＰａ］、保護シートの粘着力をＦ［Ｎ／２０ｍｍ］とすれば、材料の表面に保護シートを貼り付けたままでレーザ加工を実施する際に、保護シートの剥がれ・めくれが起こらないようにするためには、ＰとＦの関係が図４の○の領域にあれば良く、以下の関係を満足すればよい。
Ｐ／Ｆ≦０．３［ＭＰａ・２０ｍｍ／Ｎ］    ・・・（式１）
一般的には、材料の材質や板厚等の加工条件でアシストガスの圧力は決定されるので、アシストガスの圧力に対して（式１）を満足する粘着力を有する保護シートを選択すればよい。
【００３０】
また、発明者が行った実験の結果、材料の表面に保護シートを貼ったままでレーザ加工を実施する際の保護シートの剥がれには、保護シートの粘着力とノズルの開口径の２つのパラメータの関係も重要であることがわかった。
【００３１】
図５は、材料表面に貼り付けた保護シートの加工時の溶融幅と、ノズルの開口径を変化させた時の、保護シートの剥がれ・めくれの有無を確認する実験の結果である。ここで、保護シートの溶融幅とは、加工時に保護シートが除去される幅のことである。図６に、保護シート１４を材料表面に貼り付けたまま、レーザ加工を行った材料７の様子を示した。図６(ａ）は表面の写真であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ断面の模式図である。図６に示したように、加工溝の周辺では保護シート１４が除去されており、加工溝幅よりも保護シート溶融幅のほうが広くなっている。保護シートの溶融幅は材料の切断溝幅によってほぼ決定され、保護シートの熱特性にもよるが材料の切断溝幅の約１．５倍程度となる。この実験での加工条件は、参考例１の加工条件１とノズル開口径を除いて同一である。
【００３２】
図５での○×の判定基準は、基本的には、加工後の保護シートが、材料表面を傷から保護するという役割を果たし、かつノズルに接触しない状況であれば○とするが、目安として、材料の切断溝から３ｍｍ以上離れた領域で剥がれやめくれが全くないものを○、切断溝から３ｍｍ以上離れた領域で剥がれやめくれが少しでもあるものを×とした。
図５に示したように、剥がれが起こらないためには、保護シートの溶融幅が大きい程ノズルの開口径を大きくする必要があり、その関係は線形と考えることができる。従って、保護シートの溶融幅をＧ［ｍｍ］、使用するノズルの開口径をＤ［ｍｍ］とすれば、材料の表面に保護シートを貼り付けたままでレーザ加工を実施する際に、保護シートの剥がれ・めくれが起こらないようにするためには、ＧとＤの関係が図５の○の領域にあれば良く、以下の関係を満足すればよい。
Ｄ／Ｇ≧２    ・・・（式２）
一般的には、材料の材質や板厚等の加工条件で保護シートの溶融幅は決定されるので、保護シートの溶融幅に対して（式２）を満足する開口径を有したノズルを選択すればよい。
【００３３】
ここで、各加工パラメータには以下のような適正値が存在する。材料の切断溝幅は、材料の材質、板厚によって、良好に加工できるための適正値が存在する。図７は、ステンレス（ＳＵＳ３０４）の各板厚を良好に加工するための適正な切断溝幅を示すグラフである。一般的に、板厚が厚くなるほど加工溝幅は広くする必要がある。また、アシストガスの圧力が一定であればノズルの開口径が大きくなるほど、ノズル開口径が一定であればアシストガスの圧力が大きくなるほど、噴出するアシストガスの流量が多くなりランニングコストが増大するため、できるだけノズルの開口径およびアシストガスの圧力は小さくすることが望ましい。また、ノズルの開口径とアシストガスの圧力との間には、材料の材質、板厚によって、良好に加工するための関係が存在する。図８は、ステンレス（ＳＵＳ３０４）の各板厚をレーザ加工する場合に、良好に加工するためのノズルの開口径とアシストガス圧力の関係を示すグラフである。一般的に、板厚が厚くなるほど、ノズル開口径を大きくアシストガス圧を高くする必要がある。そして、最終的には貼り付けた保護シートを剥がす必要があるため、その時の剥がし易さを考慮すると、保護シートの粘着力はできるだけ小さくすることが望ましい。
【００３４】
従って、図４および図５の実験結果から得られた（式１）、（式２）を用いれば、保護シートの剥がれ・めくれが発生せず、かつランニングコストを極力抑えた、効率のよいレーザ加工を実施する適切な加工条件を求めることが可能となる。
【００３５】
例えば、ステンレス（ＳＵＳ３０４）ｔ１ｍｍの材料の表面に保護シートを貼り付けたままでレーザ加工を実施する場合を考える。この場合、図７より良好に加工するためには切断溝幅は０．３ｍｍ〜０．７ｍｍである。保護シートの溶融幅は、材料の切断溝幅よりも大きくなり、保護シートの熱特性にもよるが実験的に材料の切断溝幅の約１．５倍となることが分かっているので、０．４５ｍｍ〜１．０５ｍｍ程度となる。従って、最も保護シートの溶融幅が大きい１．０５ｍｍの場合を考えると、（式２）よりノズルの開口径は２．１ｍｍ以上である必要がある。ここで、アシストガスのランニングコストを極力抑えるためには、ノズルの開口径はできるだけ小さい方が望ましいので、開口径２．１ｍｍのノズルを使用すると、図８よりアシストガスの圧力は０．９［ＭＰａ］以上である必要がある。ここで、アシストガスのランニングコストを極力抑えるためには、アシストガスの圧力はできるだけ小さい方が望ましいので、０．９［ＭＰａ］のアシストガス圧力を使用すると、（式１）より貼り付ける保護シートの粘着力は２．７［Ｎ／２０ｍｍ］以上とする必要がある。前述したように、保護シートは最終的に剥がすので、保護シートの粘着力は２．７［Ｎ／２０ｍｍ］に近い値が望ましい。
【００３６】
以上により、ステンレス（ＳＵＳ３０４）ｔ１ｍｍの材料を、表面に保護シートを貼り付けたまま剥がれやめくれが生じることなく、かつアシストガスのランニングコストを極力抑えて加工するための条件を導くことができる。他の材質および厚さの材料に対しても、同様の考え方で、保護シートの剥がれが発生せず、かつランニングコストを極力抑えた加工条件を求めることができる。
【００３７】
このように、材料の表面に貼り付けたままでレーザ加工を実施するレーザ加工方法において、アシストガスの圧力および保護シートの粘着力を、上記関係を満たすように適切に設定することにより、材料の表面に傷が付くことを防ぐとともに、保護シートが剥がれてめくれ上がることを抑制することができ、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材料の意匠性、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とともに、保護シートの再貼り付けの手間や、加工不良等の問題を回避することができる。
また、保護シートの溶融幅およびノズルの開口径を、上記関係を満たすように適切に設定することによって、同様な効果を得ることができる。
さらに、材料の板厚、切断溝幅、保護シートの溶融幅、ノズル開口径、アシストガスの圧力および保護シートの粘着力の関係から、保護シートの剥がれが発生せず、かつランニングコストを極力抑えた、効率のよいレーザ加工を実施する適切な加工条件を求めることができる。
【００３８】
実施の形態２．
図９は、本発明を実施するための実施の形態２におけるレーザ加工方法を示したものである。図１および図３と同一の箇所は、同一の符号を付して説明は省略する。図９に示したように、材料７の裏面に参考例１にて説明した裏面用の保護シート１３を貼り付け、表面に実施の形態１にて説明した表面用の保護シート１４を貼り付けたままでレーザ加工を実施するものである。よって、裏面および表面で必要となる保護シートの特徴が異なり、裏面では保護シートの素材の分子量および保護シートの厚みを所定の値とする必要があり、表面では保護シートの粘着力を所定の値とする必要がある。また、アシストガス圧力、ノズル開口径等の加工条件は、実施の形態１で説明した内容にて適切な値を設定すればよい。
【００３９】
これにより、材料の表裏両面に傷が付くことを防ぐとともに、ドロスの発生および保護シートの剥がれを抑制することができ、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材料の意匠性、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とともに、ドロスの除去にかかる多大な時間とコストを削減できる。
【００４０】
また、裏面用の保護シートに要求される分子量および厚みのパラメータと、表面用の保護シートに要求される粘着力のパラメータとを、全て満足する保護シートを準備し、材料の裏面および表面に貼り付けた上で所定の加工条件でレーザ加工を実施しても、材料の表裏両面に傷が付くことを防ぐとともに、ドロスの発生および保護シートの剥がれを抑制することができる。この場合、保護シートが１種類で足りることから、保護シートの製造・流通コストの削減ができるとともに、保護シートを貼り付ける面を間違えることによる加工不良の発生を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
この発明に係るレーザ加工方法および加工ヘッドは、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材料を加工する場合に適している。
【符号の説明】
【００４２】
２  加工ヘッド
３  レーザービーム
５  加工レンズ
６  ノズル
７  材料
１０  アシストガス
１４  保護シート
【図１】
2011251344.tif 000003
【図２】
2011251344.tif 000004
【図３】
2011251344.tif 000005
【図４】
2011251344.tif 000006
【図５】
2011251344.tif 000007
【図７】
2011251344.tif 000008
【図８】
2011251344.tif 000009
【図９】
2011251344.tif 000010
【図６】
2011251344.tif 000011
【図１０】
2011251344.tif 000012
【図１１】
2011251344.tif 000013