(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御部、操作部、冷却ユニットおよびレーザ発振器のうち少なくとも一つを備える装置本体と、把持部材と、前記装置本体と前記把持部材を連結する連結部材とを有し、
前記把持部材を介した極短パルスのレーザ照射により、照射対象物の表面に対して、汚れや異物を除去する清掃、または照射対象物の溶接や切断を伴わない加工のうち、少なくとも一方を行うレーザ照射装置であって、
前記把持部材のレーザ照射側に、前記照射対象物の表面に対して照射されるレーザのレーザ径または照射強度のうち少なくともいずれか一方を調整する照射面積調整素子と、前記照射対象物に対して照射されるレーザを波長が異なる混合ビームに変換する波長変換素子と、を有する調整部材が設けられており、
前記調整部材は、前記把持部材に対して着脱可能であって、
前記調整部材を取り替えることにより、照射されるレーザのレーザ径、照射強度、波長のうち少なくとも一つを変更できる
ことを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２】
前記調整部材は、前記把持部材のレーザ照射側から直進する方向に伸びる第１の棒状部と、この第１の棒状部の先端側に配置されて前記第１の棒状部とは異なる方向に伸び得る第２の棒状部と、が形成される請求項１に記載のレーザ照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ照射により照射対象物の表面を加工可能なレーザ照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レーザ照射により照射対象物に処理を行う装置として、金属を溶接したり切断する装置が知られている。
【０００３】
また、特許文献１および２に記載されるように、樹脂成型用の金型にレーザを照射して、金型面に付着した汚れや異物を除去する装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４５５４８号公報
【特許文献２】特開２００８−１４９７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、照射対象物表面の汚れや異物を除去する清掃や、表面塗装を部分的に剥いだり表面を部分的に削る加工をしようとした場合、レーザ照射により金属を溶接や切断する装置では、レーザのパルス幅が１ｍｓ以上と長すぎるので発熱を伴い、照射対象物を損傷してしまって、清掃や加工を行うことはできない。
【０００６】
また、特許文献１および２に記載されるような装置は、清掃対象が金型面に特定されるため、形状が不規則な照射対象物に広く応用しようとした場合、照射するレーザの向き、波長といった照射条件を適切に調整することが困難であり、操作が複雑となり作業効率が悪く、実用に供しなかった。
【０００７】
本発明の目的は、照射対象物の表面を加工可能とするために、作業性、操作性を向上させたレーザ照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
＜１＞  制御部、操作部、冷却ユニットおよびレーザ発振器のうち少なくとも一つを備える装置本体と、把持部材と、前記装置本体と前記把持部材を連結する連結部材とを有し、前記把持部材を介したレーザ照射により照射対象物の表面を加工可能なレーザ照射装置であって、前記把持部材のレーザ照射側に、前記照射対象物に対するレーザの照射条件を調整する調整部材を設けたことを特徴とするレーザ照射装置である。
【０００９】
＜２＞  前記調整部材は、前記把持部材のレーザ照射側から直進する方向に伸びる第１の棒状部と、この第１の棒状部の先端側に配置されて前記第１の棒状部とは異なる方向に伸び得る第２の棒状部と、が形成される＜１＞に記載のレーザ照射装置である。
【００１０】
＜３＞  前記調整部材は、レーザの波長を変換する波長変換素子を備える＜１＞または＜２＞に記載のレーザ照射装置である。
【００１１】
＜４＞  前記調整部材は、前記照射対象物表面への照射面積を増減させる照射面積調整素子を備える＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載のレーザ照射装置である。
【００１２】
＜５＞  前記把持部材は、前記レーザ発振器を備える＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載のレーザ照射装置である。
【００１３】
＜６＞  前記把持部材は、この把持部材用の冷却手段を備える＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載のレーザ照射装置である。
【００１４】
＜７＞  前記把持部材は、レーザ照射方向に沿って伸びる棒状部と、この棒状部と実質的に直交する方向に伸びる握り部と、が形成され、レーザ照射のオン／オフ切替手段を備える＜１＞〜＜６＞のいずれかに記載のレーザ照射装置である。
【００１５】
＜８＞  前記把持部材は、レーザ照射方向に沿って伸びる棒状に形成され、オン／オフ切替手段を備える＜１＞〜＜６＞のいずれかに記載のレーザ照射装置である。
【００１６】
＜９＞  前記オン／オフ切替手段を複数配置する＜７＞または＜８＞記載のレーザ照射装置である。
【００１７】
＜１０＞  前記把持部材は、傾斜検知センサを備える＜１＞〜＜９＞のいずれかに記載のレーザ照射装置である。
【００１８】
＜１１＞  前記調整部材は、この調整部材を回動可能にするとともに所定位置で使用状態に保持可能な回動ガイド手段を備える＜１＞〜＜１０＞のいずれかに記載のレーザ照射装置である。
【００１９】
＜１２＞  前記装置本体は、この装置本体の高さの１／２以下の位置に前記冷却ユニットの重心が位置するように配設されるとともに、前記重心より高い位置に運搬補助手段を備える＜１＞〜＜１１＞のいずれかに記載のレーザ照射装置である。
【００２０】
なお、本発明において、「照射対象物の表面を加工可能」とは、照射対象物表面の汚れや異物を除去する清掃、および表面塗装を部分的に剥いだり表面を部分的に削る加工の双方のみが可能である場合と、いずれか一方のみが可能である場合の両方の意味を含むものとする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のレーザ照射装置によれば、把持部材のレーザ照射側に、照射対象物に対するレーザの照射条件を調整する調整部材を設けたので、照射対象物の表面を加工するために、作業性、操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明のレーザ照射装置の装置本体の側面図である。
【図２】図２は、本発明のレーザ照射装置の装置本体の平面図である。
【図３】図３は、操作部のモニタ画面を示す図である。
【図４】図４は、本発明のレーザ装置の把持部材および調整部材の側面図である。
【図５】図５（ａ）は図４の調整部材のＡ−Ａ’間の拡大縦断面図であり、図５（ｂ）はその拡大横断面図である。
【図６】図６は、本発明のレーザ装置の把持部材および調整部材の原理を説明する原理説明図である。
【図７】図７は、レーザ波長と反射率との関係を説明するグラフである。
【図８】図８（ａ）〜（ｄ）は、照射面積調整素子の各例を示す図である。
【図９】図９は、図８（ｄ）の例における、レーザ照射径と照射強度（エネルギー強度）との関係を説明するグラフである。
【図１０】図１０（ａ）および（ｂ）は、本発明におけるレーザ照射の照射対象物に対する作用を説明する作用説明図である。
【図１１】図１１（ａ）および（ｂ）は、本発明のレーザ装置の把持部材および調整部材の他の形態例の側面図である。
【図１２】図１２は、回動ガイド手段としてモータ装置を備えた場合の調整部材の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明のレーザ照射装置の装置本体の側面図、図２はその平面図、図３は操作部のモニタ画面を示す図である。なお、図１および図２は、実際には外部から見えない内部構造を、理解の便宜のため視認できる状態で示している。
【００２４】
図１および図２に示すように、本発明のレーザ照射装置１の装置本体１０は、内部が、底部から２／３程度の高さまでの矩形状に仕切られた下側収容部１１ａと、この下側収容部１１ａの上方に側面視で台形状に形成された上側収容部１１ｂとから構成されている。
【００２５】
下側収容部１１ａには冷却ユニット２０が、上側収容部１１ｂには、制御部３０、操作部４０、トランス５０、電力供給部６０およびコンデンサ７０が配置されている。また、装置本体１０の側面には、運搬補助手段８０を備えている。なお、図１は、内部構造が視認できる状態で示しているため、外部に形成された運搬補助手段８０は、仮想線で示している。
【００２６】
冷却ユニット２０は、作動中の装置が熱くなって不具合が生じないように、一定範囲内の温度に冷却して保つためのユニットである。この冷却ユニット２０は、重心が装置本体１０の高さの１／２以下の位置になるように配設されている。これにより、相対的に重くなる冷却ユニット２０の重みによる負担を軽減できるので、持ち運びが容易になる。
【００２７】
冷却ユニット２０は、水タンク２１と、この後方に設けられたラジエータ２２と、下方に設けられたポンプ２３と、前方に設けられたフィルタ２４と、から主に構成されている。この構成により、水タンク２１内の水を、ラジエータ２２により冷却した後、ポンプ２３により汲み取り、フィルタ２４によりろ過するというサイクルで、制御部３０による制御により循環させて、装置を冷却するようになっている。なお、冷却ユニット２０が配置される下部収容部１１ａには、ブレーカ２５と、電源ランプ２６も、併せて設けられている。
【００２８】
制御部３０は、メイン基板からなり、装置全体の動作を制御するために必須の要素である。なお、制御部３０の近傍の装置本体側端には、外部からの空気を送り込んで制御部３０を冷却する冷却ファン３５が、図２の例では２つ設けられている。
【００２９】
操作部４０は、タッチパネルからなり、装置の操作のために必須の要素である。この操作部４０は、図１の例では、上側収容部１１ｂ前端の傾斜に沿って着脱可能に取り付けられている。
【００３０】
図３に示すように、操作部のモニタ画面４１には、下方側に装置を操作するための４つのキーからなる基本操作キー４２が表示されており、これらのいずれかに触れることにより、制御部３０が作動し、目的の操作が行えるようになっている。
【００３１】
また、モニタ画面４１には、装置やレーザの各種条件が表示されている。図３の例では、これらのうち、装置の電圧、照射するレーザのエネルギー、その周波数およびレーザのオン／オフ（モニタ画面４１では「ガイド光」と表示）については、数値やオン／オフの表示部分が、条件設定用操作キー４３となっている。つまり、これらを触れることにより、電圧、エネルギーおよび周波数については数値を、レーザのオン／オフについてはその切替えを、それぞれ行うことができる。さらに、電圧とエネルギーの数値は、制御部３０により連動して数値が変わるようになっており、電圧の条件設定用キー４３を操作すれば、エネルギーの値が対応する数値となるように変化し、エネルギーの条件設定用キー４３を操作すれば、電圧の値が同様に変化する。なお、例えば、英語と日本語の表示切替などのように、言語の表示変更もできるようになっている。
【００３２】
トランス５０は、制御部３０と操作部４０との間に設けられており、昇圧を行うアップトランスになっている。電力供給部６０は、変圧部５０の隣、つまり図２では奥方に設けられており、電力を安定させて供給するパワーサプライ６１と、リレー６２と、サージを吸収するサージキラー６３とから構成されている。コンデンサ７０は、図２では制御部３０の奥方に設けられている。制御部３０が、これらの電気機器を制御することで、装置の電力の安定性を保つようになっている。
【００３３】
運搬補助手段８０は、図１の例では、側面に形成された指を掛けることが可能な凹部であり、冷却ユニット２０の重心より高い位置に設けられている。これにより、冷却ユニット２０の重みによる負担を軽減しつつ、装置本体１０を持ち運ぶことができる。また、運搬補助手段８０は、図１の例と同位置において、凸部を形成して、これに指を掛けて運んでもよいし、ベルトをつけて肩に掛けるようにしてもよい。その他、底部に２〜６個程度のキャリアを設けて、さらに移動を容易にしてもよい。
【００３４】
装置本体１０の重さは、持ち運びやすくする観点から、４０ｋｇ未満であり、３０ｋｇ以下が好ましく、２０ｋｇ以下がより好ましい。
【００３５】
なお、装置本体１０は、図２の例では、下側収容部１１ａに冷却ユニット２０を配置し、上側収容部１１ｂに他の主要要素を配置しているが、下側収容部１１ａの空いた部分に、さらに他の要素を配置してもよい。
【００３６】
以上説明した装置本体１０の背面には、図１に示すように、把持部材（図３に示す）を連結する連結部材としてのケーブル９０が取り付けられている。ケーブル９０は、蛇腹状の可撓性部材から形成されており、自在に曲げ伸ばせるようになっている。このケーブル９０により、装置本体１０から把持部材に送電される。
【００３７】
また、下方には、レーザ照射のオン／オフ切替手段としてのフットスイッチ９５が、コード９６を介して取り付けられている。これにより、レーザ照射のオン／オフ切替を迅速に行うことができる。
【００３８】
つづいて、把持部材および調整部材について説明する。図４は本発明のレーザ装置の把持部材および調整部材の側面図、図５（ａ）は図４の調整部材のＡ−Ａ’間の拡大縦断面図、図５（ｂ）はその拡大横断面図、図６はその原理を説明する原理説明図、図７はレーザ波長と反射率との関係を説明するグラフである。図８（ａ）〜（ｄ）は照射面積調整素子の各例を示す図、図９は図８（ｄ）の例における、レーザ照射径と照射強度（エネルギー強度）との関係を説明するグラフ、図１０（ａ）および（ｂ）は本発明におけるレーザ照射の照射対象物に対する作用を説明する作用説明図である。なお、図８（ａ）〜（ｄ）では、説明の便宜のため、照射面積調整部材に入射するレーザの径は各例で敢えて一致させていない。
【００３９】
図４に示すように、把持部材１００は、棒状部１０１と、握り部１０２とにより、略Ｔ字状に形成された部材である。具体的には、棒状部１０１は、レーザ照射方向、つまり図中の水平方向に沿って伸びている。握り部１０２は、この棒状部１０１の中間よりも僅かにレーザ照射側、つまり先端側の位置から、若干傾斜を有しつつも、ほぼ鉛直下方に伸びている。作業時には、握り部１０２で把持部材１００を持ちつつ、棒状部１０１を通過するレーザを、照射対象物に照射するようになっている。
【００４０】
棒状部１０１は、レーザ照射に必須の要素であるレーザ発振器を内部に備えている（図４では不図示）。このように、把持部材１００にレーザ発振器を設けたことで、照射対象物までに存在する部材が調整部材のみとなるので、装置本体１０に設けた場合よりもレーザの通過距離を短くでき、強制的な方向変化等によるロスやばらつきを抑えることが可能となる。
【００４１】
棒状部１０１の基端側上方には、部材の傾斜を検知する傾斜検知センサ１０３が取り付けられている。傾斜検知センサ１０３は、略鉛直に設置されていないとレーザを照射しないようになっている。つまり、傾斜検知センサ１０３は取付位置を変更可能となっている。詳細には、図４の例では、棒状部１０１が水平方向を向いているので、棒状部１０１の基端側上方に取り付けているが、棒状部１０１を鉛直方向に向けた場合には、棒状部１０１の背面（この状態における最上部に相当）に取り付ける。これにより、誤ってレーザが人に照射されて、目などに損傷を与えることを事前に防ぐことが可能となる。なお、例えば、形状が不規則な照射対象物にレーザを照射する場合などは、棒状部１０１を斜め方向に傾けることがあるので、作業効率の観点より、傾斜検知センサ１０３をオフとし、作動させなくてもよい。
【００４２】
棒状部１０１の底部の先端側から全長の６割程度の範囲は、厚めに形成されており、この部分が、内部に冷却水が貯えられた冷却手段１０４となっている。このように、把持部材１００に冷却手段１０４を備えたので、作業中に手元が熱くなるのを防止でき、作業効率を高くすることができる。
【００４３】
握り部１０２は、人が手に持って操作可能な大きさであれば特に制限はなく、例えば、直径１〜８ｃｍ、周囲長さ３〜２５ｃｍである。なお、把持部材１００は、この握り部１０２を作業テーブルや装置に支持して作業に供してもよい。
【００４４】
握り部１０２は、握った際に指が位置する側に、レーザ照射のオン／オフ切替手段としての押しボタンスイッチ１０５が設けられている。これにより、レーザ照射のオン／オフ切替を迅速に行うことができる。
【００４５】
この押しボタンスイッチ１０５は、上述したフットスイッチ９５（図１および図２参照）と連動するようになっており、フットスイッチ９５および押しボタンスイッチ１０５の双方をオンにしない限り、レーザが照射されないオフの状態で維持される。これにより、誤って押しボタンスイッチ１０５に手が触れたり、把持部材１００を落としたりぶつけたりして、レーザ照射をオンにしてしまい、レーザが人の目に当たって損傷させる事態を防ぐことができる。なお、レーザ照射のオン／オフ切替手段としては、フットスイッチを２つ設けて、押しボタンスイッチ１０５は設けないようにしてもよい。また、押しボタンスイッチ１０５を把持部材１００とは別に単独で設けてもよく（把持部材１００に押しボタンスイッチ１０５を設けておいてもよい）、この際には押しボタンスイッチのみを２つ設けても、フットスイッチと１つずつ設けてもよい。さらに、フットスイッチや単独で設ける押しボタンスイッチを、双方で計３つ以上設けてもよい。スイッチを多く設けた場合は、レーザ照射のオン／オフを切り替えられる場所が増えることになるので、さらに切替を迅速に行うことができる。
【００４６】
ここまでの説明からわかるように、把持部材１００は、本発明のレーザ照射装置１の必須要素である制御部３０、操作部４０、冷却ユニット２０およびレーザ発振器のうち、装置本体が備えない要素、つまりレーザ発振器を備える。また、冷却手段１０４、操作スイッチ１０５のように、装置本体が備える冷却ユニット２０や操作部４０の一部となり得る要素も備えている。
【００４７】
把持部材１００の先端には、照射対象物に対するレーザの照射条件を調整する調整部材１２０が、図示の例では着脱自在に取り付けられている。なお、この調整部材１２０は、把持部材１００に固定して一体的に設けるようにしてもよい。
【００４８】
調整部材１２０は、相対的に長いパイプ状に形成された長パイプ部（第１の棒状部）１２１と、長パイプ部１２１より短いパイプ状に形成されて長パイプ部１２１の先端側に配置される短パイプ部（第２の棒状部）１２２と、両者間に介在する介在部１２３とから主に構成されている。
【００４９】
長パイプ部１２１は、把持部材１００の先端から、水平方向に直進して伸びており、その基端側から略半分が太く、先端側から略半分が細く形成されている。基端側の太く形成された部分の内部には、基端側から順に、レーザの波長を変換する波長変換素子、照射対象物表面への照射面積を増減させる照射面積調整素子が設けられている。
【００５０】
介在部１２３は、可撓性材料により折り曲げ可能に形成されており、この介在部１２３を折り曲げることにより、短パイプ部１２２の向きを自在に変えることができる。また、介在部１２３は、内部に反射鏡を備えており（図４では図示せず）、この反射鏡により、短パイプ部１２２を曲げた向きに沿ってレーザの照射方向（図４中に点線で示す）を変えることを可能にしている。なお、反射鏡はプリズムであってもよいし、光ファイバであってもよい。つまり、レーザの照射方向を、短パイプ部１２２の向きに沿って変えることができるものであれば特に制限はない。
【００５１】
図５（ａ）および（ｂ）に示すように、長パイプ部１２１と介在部１２３は、長パイプ部１２１の先端側に一対の凹部１２１ａが、介在部１２３の長パイプ部１２１側に凸部１２３ａが形成されており、両者が係合している。また、長パイプ部１２１の先端はカシメられており、これにより長パイプ部１２１が介在部１２３から抜けないようになっている。
【００５２】
長パイプ部１２１の凹部１２１ａと介在部１２３の凸部１２３ａとの係合箇所においては、調整部材１２０を回動可能にするとともに、所定位置で使用状態に保持可能な、回動ガイド手段としての手動機構１２４が設けられている。
【００５３】
この手動機構１２４は、長パイプ部１２１に形成された溝１２５および穴１２６と、介在部１２３側に形成されたバネ収容孔１２７と、両者間で作用するバネ１２８およびボール１２９とから構成されている。
【００５４】
溝１２５は長パイプ部１２１の周方向に沿って形成されており、この溝１２５に穴１２６が所定間隔で形成されている。バネ収容孔１２７は介在部１２３を貫通して形成されており、これにバネ１２８が収容され、ボール１２９を長パイプ部１２１方向に付勢する。つまり、介在部１２３およびその先につながる短パイプ部（図５では示さず）を手動で回すと、ボール１２９がバネ１２８の付勢力に抗して溝１２５上を転動し、介在部１２３および短パイプ部の回動を許容する。そして、ボール１２９が穴１２６に達すると、ここに嵌り、介在部１２３および短パイプ部の回動を阻止し、その位置で保持する。これにより、手動機構１２４は、介在部１２３および短パイプ部を、長パイプ部１２１に対して左右方向に回動可能にするとともに、所定位置で使用状態に保持できるのである。なお、長パイプ部１２１の凹部１２１ａと介在部１２３の凸部１２３ａとを逆にし、長パイプ部１２１を介在部１２３および短パイプ部に対して左右方向に回動させるようにしてもよい。また、バネ１２８は、ゴム等の付勢部材として通常知られるもので代用してもよい。
【００５５】
次に、把持部材１００および調整部材１２０によるレーザ照射の原理について説明する。図６に示すように、把持部材１００内のレーザ発振器１０６は、基端側から順に、全反射鏡１０７、Ｑスイッチ１０８、ＹＡＧロッド１０９、部分透過鏡１１０が配設され、ＹＡＧロッド１０９上にはランプ１１１が設けられている。つまり、発振されるレーザはＹＡＧレーザで、１０ｎｓ程度の極めて短いパルスである。このような極短パルスのレーザを照射対象物に連続的に照射することで、発熱が最小限に抑えられ、照射対象物に傷をつけずに、その表面の清掃等を行うことができる。なお、部分透過鏡１１０としては、照射面積調整素子によりレーザ強度の調整が容易な観点から、レーザ強度分布をガウス分布（正規分布）とすることができる、ガウシアンミラーが用いられている。ただし、部分透過が可能であれば特に制限はなく、他のミラーを用いてもよい。
【００５６】
レーザ発振に際しては、Ｑスイッチ１０８により、部分透過鏡１１０を傾けた状態で、ランプ１１１によりＹＡＧロッド１０９を励起すると、レーザは発振しないが、励起分子が貯まって大きな反転分布の状態になる。この状態で、Ｑスイッチ１０８により、部分透過鏡１１０を元の位置に戻すと、急激にレーザが発振し、蓄積された励起エネルギーが一気に放出される。したがって、Ｑスイッチ１０８を動かすタイミングを調整することで高いエネルギーの放出が可能となる。清掃には、１０ＭＷ程度の高いピークが必要であり、１０ｎｓ程度のパルス幅でこの高いピークを得るには、１００ｍＪ程度の高いエネルギーが必要となる。この高いエネルギーが、上述した原理によりレーザを発振させることで得られるのである。
【００５７】
なお、図６の例ではＹＡＧレーザを発振させているが、例えば、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ等、極短パルスであり、ＹＡＧレーザの波長（１０６４ｎｍ）と同程度の波長を有するレーザを発振させるようにしてもよい。
【００５８】
調整部材１２０の波長変換素子１３０は、把持部材１００側から、１０６４ｎｍレンズ１３１と、５３２ｎｍ変換素子１３２とにより構成されている。なお、５３２ｎｍ変換素子１３２は、レンズ等、波長変換素子として通常用いられる材料であれば特に制限はない。
【００５９】
この波長変換素子１３０により、ＹＡＧロッド１０８から発振した波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザの一部を、波長５３２ｎｍの緑色レーザ（ＳＨＧ）に変換する。これにより、照射対象物に対して照射するレーザを、波長１０６４ｎｍとその半分の波長５３２ｎｍからなる混合ビームとすることができ、少ないエネルギーで照射対象物表面の汚れや異物を除去することが可能となる。これは、図７に示すように、照射対象物は、銀などの一部の金属を除いて、ＹＡＧレーザの波長１０６４ｎｍよりも、緑色レーザの波長５３２ｎｍの方が吸収しやすいことによる。また、ＹＡＧレーザは赤外線であるため、照射対象物表面が赤色の場合、汚れや異物を除去しにくいが、緑色レーザとの混合ビームとすることで、赤色表面上の汚れや異物を除去することが容易になる。なお、５３２ｎｍ変換素子１３２は、黄色レーザや黄緑色レーザの波長（５４５〜５８５ｎｍ）に変換する素子を用いて、これらの色のレーザを発振させるようにしてもよい。
【００６０】
図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、照射面積調整素子は、光量を維持しつつレーザ径の大小を調整してもよいし、光量を減らすことでレーザ径を小さくしてもよい。
【００６１】
具体的には、図８（ａ）に示す照射面積調整素子１３３ａでは、基端側に凹レンズ１３４、先端側に凸レンズ１３５を配置しておき、凹レンズ１３４により把持部材から照射されたレーザ径を拡げ、凸レンズ１３５により照射方向を平行に揃えるようになっている。そして、凸レンズ１３５の位置をさらに先端側に移動させることで（図中下部矢印参照）、さらにレーザ径を拡げることができるようになっている。これにより、光量を維持しつつ、レーザ径を大きくできるので、照射対象物へのレーザ照射面積を大きく、かつ単位あたりの照射エネルギーを小さく調整することが可能となる。
【００６２】
図８（ｂ）に示す照射面積調整素子１３３ｂでは、基端側に凸レンズ１３５、先端側に凹レンズ１３４を配置しておき、凸レンズ１３５により把持部材から照射されたレーザの幅を縮めた上で、凹レンズ１３４により照射方向を平行に揃えるようになっている。そして、凹レンズ１３４の位置をさらに先端側に移動させることで（図中下部矢印参照）、さらにレーザ径を狭めることができるようになっている。これにより、光量を維持しつつ、レーザ径を小さくできるので、照射対象物へのレーザ照射面積を小さく、かつ単位あたりの照射エネルギーを大きく調整することが可能となる。
【００６３】
図８（ｃ）に示す照射面積調整素子１３３ｃでは、一対のアパーチャ１３６にて、把持部材１００より照射されるレーザの光端をカットすることにより、一対のアパーチャ１３６間を通過したレーザのみが照射対象物に照射される。これにより、光量を減らしつつ、レーザ径を小さくできるので、照射対象物へのレーザ照射面積は小さくしつつも、単位あたりの照射エネルギーは維持することが可能となる。
【００６４】
図８（ｄ）に示す照射面積調整素子１３３ｄでは、基端側に凹レンズ１３４、先端側に一対のアパーチャ１３６を配置しておき、凹レンズ１３４で光端を広げた上で、アパーチャ１３６によりカットするようになっている。これにより、図９に示すように、レーザの強度分布を、仮想線で表したガウス分布から、実線で表したフラット分布にすることができ、ピークがフラットないわゆるフラットトップビーム（ＦＴＢ）を照射対象物表面に照射することが可能となる。
【００６５】
把持部材１００から照射されるレーザは、スパイク状に高いピークが多数発生する。これをアライメントにより極力均一に調整することはできるが、スパイク状に発生するピークをフラットにすることは困難である。照射対象物が金型である場合に、その表面を清掃しようとしたとき、このスパイク状のピークによる強度分布のバラツキが原因で、表面にレーザ照射の跡が残ることがあった。しかし、フラットトップビームに調整することにより、金型表面に跡を残すことがなくなるのである。
【００６６】
このように、本発明のレーザ照射装置１は、調整部材１００に照射面積調整素子を設けたので、目的に応じてレーザの照射面積や照射強度を適宜変更することができ、幅広い照射対象物に適用可能となる。なお、照射面積調整素子における凹レンズ１３４や凸レンズ１３５は、例えば波長変換素子のように、レーザ径を変更できるものとして通常知られるもので代用してもよい。
【００６７】
本発明におけるレーザ照射による照射対象物表面の汚れ等への作用について説明すると、図１０（ａ）に示すように、照射対象物Ｔの表面に付着した汚れＤに、レーザＬが照射されることにより、図１０（ｂ）に示すように、汚れＤが爆発的に分子状に散らばり、照射対象物Ｔの表面から除去される。また、この作用に基づき、照射対象物表面に塗装を施しておき部分的に剥いだり、表面自体を部分的に削ったりするような、照射対象物の溶接や切断を伴わない加工を行うこともできる。具体的な用途としては、例えば、測定プローブ、テストピン、金型、文化財の金箔や木材等のクリーニング、金属の錆、汚れ、焼け取り、表面処理等、エポキシ系樹脂の剥離や除去、などが挙げられる。
【００６８】
つまり、本発明のレーザ照射装置１は、照射対象物表面の清掃および加工の双方が可能となるようにしてもよいし、いずれか一方のみを可能としてもよい。
【００６９】
以上説明したように、本発明のレーザ照射装置１は、レーザを照射対象物に照射する把持部材１００に、照射方向を変えることができる調整部材１２０を設けたので、例えば、乗り物の内部、彫刻品などのように、不規則な形状をなすものや、人間や動物の歯のように、狭い空間内の照射対象物であっても、表面の清掃および加工を行うことができる。また、高温の照射対象物であっても、部材全体を高温域に向ける必要がなく、清掃および加工が可能となる。
【００７０】
したがって、本発明のレーザ照射装置１は、様々な物体を照射対象物として、その表面を簡単な操作で作業効率良く清掃および加工することができる。
【００７１】
以上、本発明の実施の形態を詳細に説明したが、本発明のレーザ照射装置は、上記実施の形態に限定されない。例えば、上記実施の形態では、把持部材１００にレーザ発振器１０６を設けているが、これに限らず、装置本体１０にレーザ発振器１０６を設けてもよい。また、装置本体１０と把持部材１００との連結部材を光ファイバにより構成してもよい。
【００７２】
さらに、上記実施の形態では、把持部材１００は、側面視でＴ字状をなしているが、これに限らず、他の形態の把持部材であってもよい。図１１（ａ）および（ｂ）は、本発明のレーザ装置の把持部材および調整部材の他の形態例の側面図である。
【００７３】
図１１（ａ）に示すように、把持部材２００は、レーザ照射方向に沿って伸びる棒状の部材である。この把持部材２００を用いた場合、先端に取り付ける調整部材としては、台形キャップ状の調整部材２２０ａと、図１１（ｂ）に示した矩形の一部を切り欠いて傾斜とした形状を有する調整部材２２０ｂとを、目的に応じて取り替えられるようになっている。つまり、調整部材２２０ａを用いれば、レーザを直進させることができ、調整部材２２０ｂを用いれば、傾斜にレーザを反射させて略直角に照射方向を変更することができる。
【００７４】
このような棒状の把持部材２００としたことにより、図４に示したＴ字状の把持部材１００の握り部１０２がない状態になるので、把持部材のコンパクト化を図ることができる。そして、把持部材をコンパクト化すれば、調整部材もコンパクト化することができる。これにより、特に、例えば指輪等の小さな照射対象物を清掃および加工する際に、操作を容易にすることが可能となる。
【００７５】
なお、把持部材２００は、図４に示した把持部材１００と同様に、調整部材１２０を先端に取り付けるようにしてもよい。また、調整部材２２０ａ、２２０ｂは、波長変換素子および照射面積調整素子を備えており、調整部材１２０と同様の機能を有することは言うまでもない。さらに、押しボタンスイッチ１０５も、把持部材１００の説明で述べた通り、フットスイッチ９５と連動し、把持部材２００とは別体として単独で設けたり等してもよい。
【００７６】
さらに、上記実施の形態では、調整部材１２０の回動ガイド手段として手動機構１２４を設けているが、これに限らず、他の形態の回動ガイド手段を設けてもよい。図１２は、回動ガイド手段としてモータ装置を備えた場合の調整部材の要部断面図である。
【００７７】
図１２に示すように、モータ装置２２４は、長パイプ部１２１の先端に設けられている。このモータ装置２２４では、モータ本体２２５から伸びる軸２２６の先端に取り付けられたギヤ２２７を、介在部１２３の長パイプ部１２１との係合箇所に置き、モータ本体２２５の駆動力をギヤ２２７に伝えて介在部１２３および短パイプ部（図１２では示さず）を回動させる。また、モータ装置２２４の作動を止めることで、止めた位置で介在部１２３および短パイプ部を保持する。ここで、図１２の例では、モータ装置２２４は、保護のためケース２２８内に収容されている。また、図１２において、番号１４０は反射鏡である。
【００７８】
なお、図１２の例ではギヤ２２７により回動させるようになっているが、このギヤは、例えば摩擦ベルト等の通常知られる摩擦部材で代用してもよい。また、モータ装置２２４は、把持部材に設けてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１    レーザ照射装置
１０    装置本体
１１ａ  下側収容部
１１ｂ  上側収容部
２０    冷却ユニット
２１    水タンク
２２    ラジエータ
２３    ポンプ
２４    フィルタ
２５    ブレーカ
２６    電源ランプ
３０    制御部
３５    冷却ファン
４０    操作部
４１    モニタ画面
４２    基本操作キー
４３    条件設定用操作キー
５０    トランス
６０    電力供給部
６１    パワーサプライ
６２    リレー
６３    サージキラー
７０    コンデンサ
８０  運搬補助手段
９０    ケーブル
９５    フットスイッチ
９６    コード
１００    把持部材
１０１    棒状部
１０２    握り部
１０３    傾斜検知センサ
１０４    冷却手段
１０５    押しボタンスイッチ
１０６    レーザ発振器
１０７    全反射鏡
１０８    Ｑスイッチ
１０９    ＹＡＧロッド
１１０    部分透過鏡
１１１    ランプ
１２０    調整部材
１２１    長パイプ部（第１の棒状部）
１２１ａ  凹部
１２２  短パイプ部（第２の棒状部）
１２３  介在部
１２３ａ  凸部
１２４    手動機構
１２５    溝
１２６    穴
１２７    バネ収容孔
１２８    バネ
１２９    ボール
１３０    波長変換素子
１３１    １０６４ｎｍレンズ
１３２    ５３２ｎｍ変換素子
１３３ａ〜ｄ  照射面積調整素子
１３４    凹レンズ
１３５    凸レンズ
１３６    アパーチャ
１４０    反射鏡
２００    把持部材
２２０ａ，ｂ  調整部材
２２４    モータ装置
２２５    モータ本体
２２６    軸
２２７    ギヤ
２２８    ケース
Ｄ    汚れ
Ｌ    レーザ
Ｔ    照射対象物
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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