(57)【要約】【課題】ミシン目をきれに加工できるレーザ加工方法を提案することを目的とする。【解決手段】レーザ加工装置Ｍはレーザ光源１０、ガルバノスキャナ２０、コントローラ３０を主体として構成される。レーザ光源１０は、コントローラ３０から出力される制御信号Ｓｒに基づいて出力制御されるように構成されている。すなわち、コントローラ３０からの指令により、出力を行なうＯＮ状態、或いは出力を停止させるＯＦＦ状態の制御の他、出力のレベルそれ自体も調整することが可能とされている。そして、第一工程では高エネルギー状態でレーザ光を照射して樹脂シートＷ上にミシン目Ｌを構成する切断孔Ｃ１を形成し、第二工程では切断孔Ｃ１に低エネルギー状態のレーザ光を照射させることとしている。これにより、切断面Ｋの異変形したところ、並びにクラックが熱により溶かされるので、ミシン目Ｌの仕上がりがきれいになる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ加工装置から被加工対象物上にレーザ光を照射して前記被加工対象物の一部を切断することで前記被加工対象物上に切断孔と非切断部が交互に繰り返されるミシン目を形成するレーザ加工方法であって、
前記被加工対象物を切断可能な高エネルギー状態でレーザ光を照射させ、前記被加工対象物上に前記切断孔を形成する第一工程と、
前記第一工程の後に行なわれ、前記切断孔に向けて前記被加工対象物を切断不能な低エネルギー状態でレーザ光を照射する第二工程と、からなるレーザ加工方法。
【請求項２】
前記第二工程で、前記切断孔に加えて非切断部に対しても前記低エネルギーのレーザ光を照射させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
前記レーザ加工装置は、レーザ光の焦点位置を調整可能な焦点位置調整手段を備え、
前記第一工程では、レーザ光が被加工対象物上、或いはその近傍で焦点結ぶようにレーザ光を照射することでレーザ光を高エネルギー状態とし、
前記第二工程では、前記焦点位置調整手段によりレーザ光の焦点位置を第一工程における焦点位置から光軸方向にずらすべく調整を行い、
調整後の位置で焦点を結ぶようにレーザ光を照射することでレーザ光を低エネルギー状態とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
前記被加工対象物が高粘性の脱塩素系樹脂材であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を照射して被加工対象物の一部を切断し、同被加工対象物上にミシン目を形成するレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シート状の被加工対象物にミシン目を形成することが行なわれている。ミシン目の形成には型押しによるプレス加工の他、レーザ加工によるものが近年提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−１５０３５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
樹脂をプレス加工すると、型開きする際に引かれて、加工部が変形を来たす。また、レーザ加工によるものにおいても、レーザ光の粒子エネルギーによる破壊、熱エネルギーによる熱変形により加工が行なわれるので、図１０に示すように、加工部（切り口）Ｋには、異変形やクラックなどが生じ、加工部（切り口）Ｋの見栄えが悪くなってしまう。従って、いずれの加工法においても、加工部の仕上がりの点について改良の余地があった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、ミシン目をきれいに加工できるレーザ加工方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、レーザ加工装置から被加工対象物上にレーザ光を照射して前記被加工対象物の一部を切断することで前記被加工対象物上に切断孔と非切断部が交互に繰り返されるミシン目を形成するレーザ加工方法であって、前記被加工対象物を切断可能な高エネルギー状態でレーザ光を照射させ、前記被加工対象物上に前記切断孔を形成する第一工程と、前記第一工程の後に行なわれ、前記切断孔に向けて前記被加工対象物を切断不能な低エネルギー状態でレーザ光を照射する第二工程と、からところに特徴を有する。
【０００５】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記第二工程で、前記切断孔に加えて非切断部に対しても前記低エネルギーのレーザ光を照射させるところに特徴を有する。
【０００６】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記レーザ加工装置は、レーザ光の焦点位置を調整可能な焦点位置調整手段を備え、前記第一工程では、レーザ光が被加工対象物上、或いはその近傍で焦点結ぶようにレーザ光を照射することでレーザ光を高エネルギー状態とし、前記第二工程では、前記焦点位置調整手段によりレーザ光の焦点位置を第一工程における焦点位置から光軸方向にずらすべく調整を行い、調整後の位置で焦点を結ぶようにレーザ光を照射することでレーザ光を低エネルギー状態とするところに特徴を有する。
【０００７】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記被加工対象物が高粘性の脱塩素系樹脂材であるところに特徴を有する。
【発明の効果】
【０００８】
＜請求項１の発明＞
被加工対象物の切断は主としてレーザ光の粒子エネルギーによる破壊、並びにレーザ光の熱エネルギーによる熱変形により行なわれるので、切断孔の孔壁には異変形やクラックが生ずる。この点、本発明では、切断孔に、第二工程で低エネルギー状態のレーザ光を照射させることとしている。切断孔は、第一工程によるレーザ光の照射により物性に変化が起きているので、低エネルギーのレーザ光でも比較的簡単に溶ける。すなわち、異変形を起こした部分、並びにクラックが溶かされるので、ミシン目の仕上がりがきれいになる。
【０００９】
＜請求項２の発明＞
請求項２の発明によれば、非切断部に対してもレーザ光（低エネルギー状態）が照射される結果、同部位がハーフカット状態になる。従って、非切断部の強度がそれだけ低下するので、軽い力で、ミシン目に沿って被加工対象物を容易に引き裂く（切り離す）ことが可能となる。
【００１０】
＜請求項３の発明＞
請求項３の発明によれば、焦点位置の調整により、高エネルギー状態、低エネルギー状態の切替を行なうこととした。
【００１１】
＜請求項４の発明＞
被加工対象物を高粘性の脱塩素系の樹脂材とした。ミシン目を形成するにはレーザ加工の他、プレスにより打ち抜く加工法もあるが、粘性の高い材料はプレス加工に不向きであるという実情がある。また、脱塩素系のものは、レーザ光の照射に伴って塩素ガス（有害な物質）を発生させ難いので、環境面からみても好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図４によって説明する。
１．レーザ加工装置の全体構成
図１に示す符号Ｗは被加工対象物としての樹脂シート、符号Ｍはレーザ加工装置である。レーザ加工装置Ｍはレーザ光源１０、光走査手段としてのガルバノスキャナ２０、コントローラ３０を主体として構成される。レーザ光源１０は、コントローラ３０から出力される制御信号Ｓｒに基づいて出力制御されるように構成されている。すなわち、コントローラ３０からの指令により、出力を行なうＯＮ状態、或いは出力を停止させるＯＦＦ状態の制御の他、出力のレベルそれ自体も調整することが可能とされている。
【００１３】
ガルバノスキャナ２０は、一対のガルバノミラー２１、２２を備える。これら両ガルバノミラー２１、２２は駆動手段２１Ａ、駆動手段２２Ａにより向きが変えられるようになっている。これにより、レーザ光源１０から出射されたレーザ光は両ガルバノミラー２１、２２により向きを変えられることで、樹脂シートＷ上の任意の位置に走査される。なお、収束レンズ２５は例えばｆθレンズから構成されており、ガルバノミラー２１，２２で反射されたレーザ光を収束させる機能を有する。
【００１４】
２．ミシン目の加工手順
まず、第一工程では、コントローラ３０からの指令により、レーザ光源１０の出力レベルが、樹脂シートＷを切断可能な高エネルギー状態にセットされる。そして、図２、図３に示すように、ＯＮ・ＯＦＦを交互に繰り返しつつ、レーザ光が樹脂シートＷの一方側の端（例えば、左端）から他方側の端（例えば、右端）に向けて照射される。
【００１５】
これにより、レーザ光が照射された部分は板面を上下に貫通するように切断される結果、図２に示すように、樹脂シートＷ上には切断孔Ｃ１と非切断部Ｃ２が交互に繰り返さるミシン目Ｌが形成されることとなる。尚、樹脂シートＷの切断は主としてレーザ光の粒子エネルギーによる破壊、並びに熱エネルギーによる熱変形により行なわれるので、切断面（切断孔Ｃ１の孔壁部分）Ｋには、図２に示すように、異変形、クラックが生じた状態にある。
【００１６】
そして、第一工程に続いて第二工程が行なわれる。第二工程ではコントローラ３０からの指令により、レーザ光源１０の出力レベルが、樹脂シートＷを切断不能な低エネルギー状態（例えば、第一工程におけるレーザ光の出力レベルの半分のレベル）にセットされる。そして、第二工程では図３、図４に示すように、ミシン目Ｌに沿ってレーザ光（低エネルギー状態）が連続的に照射される。言い換えると、切断孔Ｃ１と非切断部Ｃ２の双方にレーザ光が照射される。
【００１７】
これにより、図４に示すように、切断孔Ｃ１においては、異変形、クラックが取り除かれた状態となり、非切断部Ｃ２では、樹脂シートＷの底面（図４では下面）側の約半分が残るハーフカット状態となる。というのも、出願人の知見によれば、エネルギーを下げた状態でレーザ光を照射させると、樹脂シートＷを破断することは出来ないが、照射された部分が暖められる結果、一部が溶ける。すなわち、切断孔Ｃ１の切断面Ｋでは、異変形したところ、並びにクラックが溶け、非切断部Ｃ２ではレーザ光が照射された上面側の半分が溶けハーフカット状態となる。
【００１８】
尚、第二工程におけるレーザ光の走査方向は、第一工程と同じく、樹脂シートＷの左端から右端に向かって走査するものでもよいし、これとは反対に、右端から左端に向かって走査するもののいずれでもよいが、第一工程が完了すると第二工程に自動的に移行してレーザ光による走査が開始されるように自動制御することが望ましい。
【００１９】
以上述べたように、本実施形態では、切断孔Ｃ１と非切断部Ｃ２が交互に繰り返されるミシン目Ｌを第一工程で形成した後、第二工程でミシン目Ｌの全体に低エネルギー状態のレーザ光を照射させることとしている。これにより、切断面Ｋのうち異変形したところ、並びにクラックが熱により溶かされるので、ミシン目Ｌの仕上りがきれいになる。
【００２０】
また、非切断部Ｃ２に対しては低エネルギー状態のレーザ光が照射されて同部位がハーフカット状態になる。従って、非切断部Ｃ２の強度がそれだけ低下するので、図５に示すように、軽い力で、ミシン目に沿って樹脂シートＷを容易に引き裂く（切り離す）ことが可能となる。
【００２１】
尚、樹脂シートＷの材質については、加工上の観点からみると、例えば、ＰＥ（ポリエリレン）、ＰＰ（ポロプロピレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＢＴ（ポリブチレン・テレフタレート）、ＰＡ（ポリアミド）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジェン・スチレン）、ＰＭＭＡ（メタクリル樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビフェ二ール）、ＰＰＳ（ポリフェミレンサルファイド）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、エラストマといったものが選択することができ、特に、熱可塑性樹脂材であれば制約はないが、環境面から見ると塩素系を含む樹脂は避け、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ナイロン系樹脂、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、シリカ蒸着フィルムといった脱塩素系樹脂材などに限定することが望ましい。というのも、レーザ加工時に有害な物質を発生させ難いからである。
【００２２】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図６、図７によって説明する。
実施形態１では、レーザ光を高エネルギー状態から低エネルギー状態或いは、低エネルギー状態から高エネルギー状態に切り換えるのにレーザ光の出力レベルを変更したが、実施形態では、それを焦点位置の変更により行なうものであり、図６に示すように、焦点位置調整手段としてのビームエキスパンダ４０を新たに追加している。
【００２３】
ビームエキスパンダ４０は凸レンズ４１と凹レンズ４２とからなり、両レンズ４１、４２が光軸上に並んで配置されている。そして、凹レンズ４２は光軸方向（図６における上下方向）に進退可能とされており、同凹レンズ４２を位置を調整することで、レーザ光の焦点位置を樹脂シートＷ上に設定したり（図７において実線で示す）、或いは同位置から光軸方向（図７における上下方向）にずらすことが出来る（図７において一点鎖線に示す）。
【００２４】
そして、図７に示す実線の状態では、樹脂シートＷ上に照射されるレーザ光のビーム径が小さくなるので高エネルギー状態になり、これとは反対に図７に示す一点鎖線の状態では、樹脂シートＷ上に照射されるレーザ光のビーム径が実線の状態に比べて大きくなるので低エネルギー状態になる。
【００２５】
以上のことから、第一工程では、図７の実線の状態でレーザ光が照射されるように調整を行った上で切断孔Ｃ１の加工を行う。そして、第一工程に続く第二工程では、まず、ビームエキスパンダ４０により、図７に示す一点鎖線の状態でレーザ光が照射されるように焦点位置の調整を行う。これにより、レーザ光の出力状態が高エネルギー状態から低エネルギー状態に変更されるので、後は、ミシン目Ｌに沿ってレーザ光を走査するだけで、第１実施形態の場合と同様に、切断孔Ｃ１においては、切断面Ｋの熱変形、クラックを溶かし、非切断部Ｃ２についてはハーフカット状態とすることが出来、実施形態１と同様の効果を得ることが可能となる。
【００２６】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００２７】
（１）実施形態１では、第二工程において、ミシン目Ｌの全体にレーザ光（低エネルギー状態）を照射させる構成としたが、少なくとも切断孔Ｃ１に照射されればよく、非切断部Ｃ２に対しては照射させない構成であってもよい。例えば、図８に示すように、第二工程においても、レーザ光を間欠的に出射させる構成とするなどである。
【００２８】
（２）実施形態１では、第一工程で切断孔を一列分（複数個）形成した後に、第二工程を行なったが、例えば、図９に示すように、一の切断孔を形成する都度第二工程を行なうものであってもよい。
【００２９】
（３）実施形態１並びに実施形態２では、ガルバノスキャナ２０よりなる光走査手段を設けて、レーザ光を走査させることでミシン目を形成することとしたが、必ずしも、光走査手段を設ける必要はなく、例えば、マスク式の加工でもよい。すなわち、樹脂シートのうち、切断孔を形成する部分を除く全体を金属板などによりマスキングしておき、レーザ光を樹脂シートの全面に照射する加工法である。
【００３０】
（４）実施形態１ではミシン目の形状として直線状のものを例示したが、これに限定されるものではなく、曲線状のミシン目についても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施形態１に係るレーザ加工装置の構成を示す図
【図２】第一工程における加工の様子を示す図
【図３】レーザ光の出力レベルを示す図
【図４】第二工程における加工の様子を示す図
【図５】樹脂シートをミシン目に沿って切り離した状態を示す図
【図６】実施形態２に係るレーザ加工装置の構成を示す図
【図７】第一工程における焦点位置と、第二工程における焦点位置を示す図
【図８】レーザ光の出力パターンを示す図
【図９】レーザ光の出力パターンを示す図
【図１０】従来例を示す図
【符号の説明】
【００３２】
Ｃ１…切断孔
Ｃ２…非切断部
Ｍ…レーザ加工装置
Ｗ…樹脂シート
Ｌ…ミシン目
【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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