(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射対象物にレーザ光を当てて加熱し、前記照射対象物を軟質化させて変形させるレーザ加工装置において、
互いに独立する複数の反射面が前記照射対象物を囲んで配置されて、それぞれの反射面が互いに異なる向きに設置されており、
前記照射対象物に照射されてこの照射対象物を通過したレーザ光が、いずれかの反射面で反射されて前記照射対象物が存在する向きと異なる方向へ向けられ、そのレーザ光がその直前に反射された反射面と異なる位置にある他の反射面によって反射されて、前記照射対象物に対して前回照射された向きと異なる方向から照射され、これが繰り返されて、前記反射面で囲まれた領域内で分割されることなく進む同じレーザ光によって、同じ前記照射対象物が複数回加熱されることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
レーザ光源から射出される前記レーザ光が複数に分割されて、分割されたそれぞれのレーザ光が、互いに独立して前記反射面で囲まれた領域内に与えられて前記照射対象物に照射される請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
複数の前記反射面が前記照射対象物を囲むように円形状、長円形状、あるいは楕円形状に配置されている請求項１または２記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記反射面が楕円形状に配置され、前記楕円形状の内側に前記複数の照射対象物が位置している請求項３記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
それぞれの前記反射面が、平面鏡で形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
少なくとも一部の前記反射面が凹面鏡で形成されて、前記凹面鏡の焦点が前記照射対象物の位置または前記照射対象物の前後に位置している請求項１ないし４のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
一部の反射面が凸面鏡で形成されて、前記凹面鏡で反射されて前記凸面鏡に照射されたレーザ光が前記照射対象物とは異なる他の反射面に伝達される請求項６記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記全ての反射面が鏡面である請求項１ないし７のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
前記レーザ光は、固体、液体、気体または半導体のいずれかをレーザ媒質としたレーザ光源から照射されるものである請求項１ないし８のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
前記レーザ媒質は、炭酸ガスである請求項９記載のレーザ加工装置。
【請求項１１】
前記レーザ光の中心部の光の強度の高い領域を一部反射させて、前記中心部とその周辺部との光の強度を均一化またはほぼ均一化させる光学部品が設けられている請求項９または１０記載のレーザ加工装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに記載のレーザ加工装置を用い、照射対象物として線状物を加熱することを特徴とするレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば繊維にレーザ光を照射して極細繊維に加工することができるレーザ加工装置および加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、極細の繊維を得る場合に、Ａ成分の繊維の中に前記繊維よりも細いＢ成分の繊維が含まれるように海島型に紡糸して繊維化した後に、前記Ａ成分を除去して繊維を得る方法がある。また繊維の長さ方向に沿って複数の繊維に切断して極細の繊維を得る方法もある。しかし、上記した繊維の加工方法では、繊維を細くできる寸法に限界があり、しかも高額な設備投資が必要であった。
【０００３】
また極細の繊維を得るその他の方法としては、繊維をレーザ光で加熱して延伸処理して得る種々のレーザ加工装置が提案されている。図１１ないし図１３はそれぞれ従来のレーザ加工装置の主要部を示す概略図である。
【０００４】
図１１は、レーザ光源１０を繊維Ｆの近傍に設置し、レーザ光を繊維Ｆに対して一方向から照射して、繊維Ｆを加熱するレーザ加工装置５０である。また図１２は、モータＭの回転駆動力で繊維Ｆを回転させることができるようにしたものであり、繊維Ｆを回転させながら繊維Ｆに対して一方向からレーザ光を照射することで、繊維Ｆに対して全周からレーザ光が照射されるレーザ加工装置６０である。また図１３は、繊維Ｆの周囲に繊維Ｆに向けて複数台のレーザ光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを等間隔に設置して、繊維Ｆに対して異なる方向からレーザ光を照射することができるようにしたレーザ加工装置７０である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来のレーザ加工装置５０，６０，７０では、以下に示す問題があった。
【０００６】
すなわち、図１１に示すレーザ加工装置５０では、レーザ光を一方向からしか照射できず、レーザ光が照射されている部分と照射されていない部分とで温度差が生じるため、繊維Ｆを均等に延伸することができず、剛性の点で劣る繊維が生成されるおそれが高い。
【０００７】
また図１２と図１３に示す前記レーザ加工装置６０，７０は、図１１に示すレーザ加工装置５０における温度むらの問題を解消すべく、繊維Ｆの周囲からレーザ光を照射できるようにしたものである。しかし、前記レーザ加工装置６０では、繊維Ｆを回転させることが技術的に困難であり、また前記レーザ加工装置７０では、複数台のレーザ光源が必要になるため、設備コストが高額になる問題がある。さらに図１３に示すレーザ加工装置７０では、繊維Ｆに対して３方向から照射する状態を図示しているが、さらに繊維に対して多方向から照射させるものにすると、設備コストがさらに高額になる。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、繊維を均一に加熱することができ、しかもコスト的に安価なレーザ加工装置および加工方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、照射対象物にレーザ光を当てて加熱し、前記照射対象物を軟質化させて変形させるレーザ加工装置において、
互いに独立する複数の反射面が前記照射対象物を囲んで配置されて、それぞれの反射面が互いに異なる向きに設置されており、
前記照射対象物に照射されてこの照射対象物を通過したレーザ光が、いずれかの反射面で反射されて前記照射対象物が存在する向きと異なる方向へ向けられ、そのレーザ光がその直前に反射された反射面と異なる位置にある他の反射面によって反射されて、前記照射対象物に対して前回照射された向きと異なる方向から照射され、これが繰り返されて、前記反射面で囲まれた領域内で分割されることなく進む同じレーザ光によって、同じ前記照射対象物が複数回加熱されることを特徴とするものである。
【００１０】
上記本発明では、単一のレーザ光源で照射対象物の周囲の複数の方向から照射できるので、照射対象物を均一に加熱することができ、しかも設備コストを低く抑えることができる。また均一に加熱できるため、剛性の高い素材を得ることが可能になる。
【００１１】
例えば、レーザ光源から射出される前記レーザ光が複数に分割されて、分割されたそれぞれのレーザ光が、前記照射対象物に対して異なる方向から入射される構成にできる。これによりレーザ光が一方向から入射される場合よりも、より短時間で照射対象物に対してさらに多くの方向からレーザ光を照射できるようになる。
【００１２】
また、複数の前記反射面が前記照射対象物を囲むように円形状、長円形状、あるいは楕円形状に配置されている構成にできる。例えば、前記反射面が楕円形状に配置され、前記楕円形状の内側に前記複数の照射対象物が位置している。
【００１３】
また、前記反射面が、平面鏡で形成されていてもよい。
また、少なくとも一部の前記反射面が凹面鏡で形成されて、前記凹面鏡の焦点が前記照射対象物の位置または前記照射対象物の前後に位置している構成にできる。
【００１４】
また、一部の反射面が凸面鏡で形成されて、この凸面鏡に照射されたレーザ光が前記照射対象物とは異なる他の反射面に伝達される構成であってもよい。
【００１５】
このように平面や凹面などの反射鏡のみで構成できるので、コスト的に安価に製造できる。
【００１８】
例えば、前記全ての反射面または一部の反射面が鏡面である。
【００１９】
例えば、前記レーザ光は、固体、液体、気体または半導体のいずれかをレーザ媒質としたレーザ光源から照射されるものである。特に、前記レーザ媒質が炭酸ガスであると、合成樹脂で形成された繊維を加熱する場合に加熱効率の点において特に有効である。
【００２０】
また、前記レーザ光の中心部の光の強度の高い領域を一部反射させて、前記中心部とその周辺部との光の強度を均一化またはほぼ均一化させる光学部品が設けられている構成にしてもよい。このような構成にすると、照射対象物とレーザ光の照射位置との位置関係が変化したとしても、照射対象物を均一な光の強度で照射することができ、照射対象物の加熱温度を均一にできる。なお、前記光学部品は、レーザ光を照射対象物に照射する前の、レーザ光源と照射対象物との間に設置すると効果的である。
【００２１】
本発明の加工方法は、上記したレーザー加工装置を用い、照射対象物として単体の線状物を加熱することを特徴とするものである。
【００２２】
また本発明の他の加工方法は、上記したレーザー加工装置を用い、照射対象物として複数の線状物を加熱することを特徴とするものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施の形態のレーザ加工装置の主要部を示す概略図、図２はレーザ加工装置の全体を示す概略図である。なお、本実施の形態では、照射対象物として繊維を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではなく、繊維以外に使用される素材であってもよい。
【００２４】
図１に示すレーザ加工装置１は、レーザ光源１０が繊維（照射対象物）Ｆの側方に所定の間隔を置いて設けられている。図１に示す繊維Ｆは、紙面に対して垂直方向に延びている。
【００２５】
前記繊維Ｆは、紡糸された１本の糸状の繊維であり、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの熱可塑性繊維、またはＰＥとＰＥＴの複合繊維、ＰＥとＰＰの複合繊維で、例えば芯側にＰＥＴまたはＰＰ、鞘側にＰＥの芯鞘構造の複合繊維などである。
【００２６】
前記レーザ光源１０は、気体レーザの１種であるいわゆる炭酸ガス（ＣＯ２）レーザであり、波長が約１０．６μｍの赤外領域の光線を照射できる装置である。炭酸ガスレーザによるレーザ光源を繊維Ｆの加工に用いると、繊維Ｆが光線を吸収して、繊維Ｆを軟質化させる際に熱エネルギーに効率的に変換できる。
【００２７】
なお、前記レーザ光源としては、炭酸ガスレーザに限られるものではなく、その他の気体を媒質とした気体レーザであってもよく、あるいは固体、液体または半導体をレーザ媒質としたレーザを適用することができる。この場合、照射対象物の素材の種類に応じて前記レーザ光源を選択することが好ましい。
【００２８】
図１に示すように、前記レーザ光源１０と繊維Ｆとの間には、ハーフミラー１１が設けられている。このハーフミラー１１を設けると、レーザ光源１０から発射されたレーザ光Ｌを透過及び反射させてレーザ光Ｌ１とＬ２に分光させることができる。このときレーザ光Ｌ１は繊維Ｆに入射され、レーザ光Ｌ２はさらに反射ミラー１２で全反射させられて繊維Ｆに入射される。
【００２９】
繊維Ｆの周囲には、レーザ光Ｌ１とＬ２が入射する領域を除いて円形状に計１０枚の反射面２０ａ〜２０ｅ，２１ａ〜２１ｅが周方向に向けて３０度毎に等間隔に設けられている。ただし、反射面の設置角度は３０度に限られるものではなく、設置される反射面の枚数に応じて適宜変更することができる。なお、本実施の形態では、前記各反射面により複数の反射部材が構成されている。
【００３０】
前記反射面２０ａないし２０ｅ，２１ａないし２１ｅは、全て平面鏡であり、鏡面部分が内側を向いて設置されている。また前記反射面２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅでは、反射面２０ｂと２０ｃ、反射面２０ｄと２０ｅがそれぞれ繊維Ｆを挟んで互いに対向するように設置されている。同様に反射面２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅについても、反射面２１ｂと２１ｃ、反射面２１ｄと２１ｅが繊維Ｆを挟んで互いに対向するように設置されている。
【００３１】
図１に示すように、前記レーザ光源１０から射出されてハーフミラー１１を透過したレーザ光Ｌ１は、直接に繊維Ｆに入射されて、繊維Ｆが加熱される。繊維Ｆで吸収されずに通過したレーザ光Ｌ１は反射面２０ａに至り、そして繊維Ｆを通らない位置に設けられている別の反射面２０ｂに向けて全反射される。前記反射面２０ｂに至ったレーザ光Ｌ１は、反射面２０ｂによって繊維Ｆに向けて全反射され、入射したときとは異なる方向から再び繊維Ｆに対して照射され、繊維Ｆを加熱する。そして、繊維Ｆに吸収されずに通過したレーザ光Ｌ１は反射面２０ｃに至り、繊維Ｆを通らない位置に設けられている反射面２０ｄに向けて全反射され、さらに反射面２０ｄで反射されたレーザ光Ｌ１が繊維Ｆをさらに別の方向から再度照射する。
【００３２】
なお、図１に示す実施の形態ではレーザ光Ｌ１で、繊維Ｆに対して異なる３方向から照射されるように構成したが、これに限られるものではなく、さらに他の反射面を設けて、前記反射面２０ｅに至ったレーザ光Ｌ１を前記他の反射面に向けて全反射させて、さらに繊維Ｆが照射されるようにしてもよい。
【００３３】
一方、前記レーザ光Ｌ２は、前記レーザ光Ｌ１とは入射角が３０度異なる位置から繊維Ｆに向けて直接に照射される。繊維Ｆに入射したレーザ光Ｌ２は、繊維Ｆを加熱し、繊維Ｆに吸収されずに通過したレーザ光Ｌ２は反射面２１ａに至る。そして反射面２１ａで反射されたレーザ光Ｌ２は、反射面２１ｂで全反射されて、前記とは異なる方向から繊維Ｆを再度照射する。さらに繊維Ｆを通過したレーザ光Ｌ２が反射面２１ｃで全反射されて反射面２１ｄに至り、反射面２１ｄで全反射されたレーザ光Ｌ２によって、前記とはさらに異なる方向から繊維Ｆを再度照射する。そして繊維Ｆを通過したレーザ光Ｌ２は反射面２１ｅに至る。なお、この場合も前記したように、繊維Ｆに対して異なる３方向から照射されるものに限らず、前記反射面２１ｅで反射したレーザ光Ｌ２を別の反射面を設けてこの反射面に向けて反射させて、さらに繊維Ｆを照射するようにしてもよい。
【００３４】
このように図１に示すレーザ加工装置１では、レーザ光Ｌ１とレーザ光Ｌ２によって繊維Ｆの周囲の異なる６方向から照射できるようになる。その結果、繊維Ｆを温度むらを発生させることなく均一に加熱することが可能になり、剛性の高い繊維を得ることができる。またこのように１本のレーザ光で繊維Ｆを複数回照射することができるので、エネルギー損失を最小限に抑えることができる。
【００３５】
なお、本実施の形態では、ハーフミラー１１を用いて、１本のレーザ光を分割し、各レーザ光を繊維Ｆに向けて照射しているが、複数のレーザ光に分割せずに各反射面で反射させながら繊維Ｆを照射するようにしてもよい。また、以下に示すレーザ加工装置２０，３０についても同様にすることができる。
【００３６】
本実施の形態のレーザ加工装置１は、図２に示すように、１対のローラ部材１３とローラ部材１４とともに構成されている。ローラ部材１３とローラ部材１４との間に前記レーザ加工装置１の主要部が設けられている。この場合、ローラ部材１３が回転数ｗ１で、ローラ部材１４が回転数ｗ２でそれぞれ紙面に対して時計回り方向に回転するように所定の制御部によって制御されている。このとき、回転数ｗ２を回転数ｗ１より高く設定することで、ローラ部材１３とローラ部材１４との間において、前記繊維Ｆに対してＰ方向への引張り力が生じるようになる。
【００３７】
これによって、前記レーザ加工装置１で加熱されて軟質化した繊維Ｆは、前記Ｐ方向への引張り力によって引き伸ばされて、加熱前の繊維Ｆよりも径の細い極細の繊維を得ることができる。
【００３８】
なお、繊維Ｆに引張り力を与える装置としては、上記した１対のローラ部材１３，１４に限られるものではなく、繊維の長手方向の一方を固定し、他方を長手方向に可動にして引張り力を与えるものであってもよい。
【００３９】
図３は、図１のレーザ加工装置の変形例を示す概略図である。このレーザ加工装置２０では、繊維Ｆの周囲に設置される反射面の一部を平面鏡に代えて凹面鏡として、各凹面鏡の凹面部分がいずれも内側を向くように設定されている。なお、図３に示すレーザ加工装置２０ではレーザ光Ｌ１の光路のみを示してレーザ光Ｌ２の光路の図示を省略している。また前記各反射面により複数の反射部材が構成されている（下記のレーザ加工装置３０についても同様）。
【００４０】
図３に示すように、レーザ光源１０から射出されたレーザ光Ｌ１は、平行光となって繊維Ｆに照射されるが、このときレーザ光源１０と繊維Ｆとの間にコリメータレンズが設けられて、レーザ光源１０から射出されたレーザ光Ｌ１が平行光に調整されるようにしてもよい。
【００４１】
繊維Ｆに入射したレーザ光Ｌ１は、繊維Ｆを加熱するとともにその一部が反射面２０ａに平行光となって照射される。反射面２０ａで反射されたレーザ光Ｌ１は、平行光となって反射面２２ｂに伝達される。反射面２２ｂでは反射面が凹面鏡で形成されているため、繊維Ｆに向けてレーザ光Ｌ１の焦点が絞られて、前記焦点が繊維Ｆの位置で一致させられる。このとき、前記凹面鏡で形成された反射面２２ｂは、レーザ光の焦点が繊維Ｆの位置で一致するように凹面鏡の曲率や鏡面の向きが設定されている。このように凹面鏡を用いると、レーザ光が繊維Ｆに平行光で照射されるときよりも加熱効率をより高めることができる。
【００４２】
さらに繊維Ｆを通過したレーザ光Ｌ１は反射面２２ｃに至るが、この反射面２２ｃは凸面鏡で形成されているので、レーザ光Ｌ１は反射面２２ｄに向けて平行光となって反射させられる。反射面２２ｄは前記反射面２２ｂと同様に凹面鏡で形成されているため、レーザ光Ｌ１が繊維Ｆの位置で焦点が一致させられて、繊維Ｆが加熱される。そして繊維Ｆを通過したレーザ光は反射面２０ｅに至る。
【００４３】
またレーザ光Ｌ２に対しても前記と同様に、反射面２３ｂと２３ｄの反射面が凹面鏡とされ、反射面２３ｃが凸面鏡とされることで、反射面２３ｂ，２３ｄによってレーザ光Ｌ２がそれぞれ繊維Ｆの位置で焦点が一致させられて、繊維Ｆが効率的に加熱される。
【００４４】
なお、図３に示す実施の形態では、繊維Ｆの位置で焦点が一致するものとして説明したが、焦点を必ずしも繊維Ｆの位置で一致させる必要はなく、繊維Ｆの前後で焦点が一致するように設定してもよい。
【００４５】
また、繊維Ｆにレーザ光を照射する反射面のみを凹面鏡としたが、全ての反射面が凹面鏡で形成されたものであってもよい。またレーザ光源１０から繊維Ｆに入射するレーザ光Ｌ１の光路上において、レーザ光Ｌ１の焦点が繊維Ｆの位置または繊維Ｆの前後で一致するように、レーザ光源１０と繊維Ｆとの間に、所定の光学レンズなどを設置してもよい。
【００４６】
図３に示すレーザ加工装置２０の場合も、図２に示したように、レーザ加工装置２０の主要部をローラ部材１３とローラ部材１４との間に設置することができる。これによって、繊維Ｆが加熱されて軟質化した後に延伸されて、加工前の繊維よりも細い繊維を得ることができる。
【００４７】
図４は、本発明の第２の実施の形態のレーザ加工装置の主要部を示す概略図である。このレーザ加工装置３０は、複数の反射面３１ａ，３１ｂ，…，３１ｊ，３１ｋが楕円形状に配置され、これらの反射面３１ａ〜３１ｋの内側に３本の繊維Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３が設けられている。なお、各繊維Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は、紙面垂直方向に図２で示した１対のローラ部材によって送られるようになっている。ただし、反射面の設置枚数や設置される繊維の本数はこれに限定されるものではなく、また楕円形状に限らず例えば円形状や長円形状などの他の形状に配置されていてもよい。
【００４８】
前記レーザ加工装置３０では、レーザ光源１０から射出されたレーザ光は、反射面３１ａに向けて発射される。このときレーザ光の光路上には繊維Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３がそれぞれ直線状に位置しているので、レーザ光は繊維Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３をそれぞれ同一方向から照射しながら、反射面３１ａに至る。
【００４９】
反射面３１ａで反射されたレーザ光は、前記繊維Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３のいずれの位置も通らない反射面３１ｂに向けて全反射される。反射面３１ｂで反射されたレーザ光は繊維Ｆ１に向けて前記とは異なる方向から再び照射される。繊維Ｆ１を通過したレーザ光は、反射面３１ｃと３１ｄを介して繊維Ｆ２に照射され、さらに反射面３１ｅと３１ｆを通って繊維Ｆ３に照射される。このときの繊維Ｆ２とＦ３に対しては、前記繊維Ｆ１を照射したときとほぼ同じ方向からレーザ光が照射される。
【００５０】
そして、反射面３１ｇに至ったレーザ光は、再度繊維Ｆ１に向けて照射される。そして、反射面３１ｈと３１ｉでそれぞれ反射されたレーザ光は繊維Ｆ２に向けて再び照射され、反射面３１ｊと３１ｋでそれぞれ反射されたレーザ光は繊維Ｆ３に向けて再度照射される。この場合の繊維Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３のいずれに対してもほぼ同じ方向からレーザ光が照射される。
【００５１】
このようにレーザ光源１０から射出されたレーザ光は、それぞれの繊維Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３に対してそれぞれ異なる３方向から照射することができるので、各繊維Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を繊維内部において温度差を生じさせることなく均一に加熱できる。また各繊維Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３に対してもそれぞれほぼ同一方向から照射できるので、各繊維Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の加熱温度を均一にすることができ、繊維Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３をほぼ均等に延伸できる。
【００５２】
なお、前記レーザ加工装置３０は、図４に示す実施の形態に限られるものではなく、レーザ光の反射経路、反射面の設置個数を適宜変更できる。また繊維の処理本数を４本以上に設定することもできる。また図１に示したように、レーザ光源１０のレーザ光を複数に分光して複数の異なる方向からレーザ光が入射されるようにしてもよい。また図３で示したように、平面鏡の一部または全部を凹面鏡に変更することもできる。
【００５３】
また前記レーザ加工装置１，２０を並列に複数台設置して、複数本の繊維を同時に加工できるようにして生産効率を高めるようにしてもよい。
【００５４】
図５（Ａ）は、レーザ光の中心からの距離に対する光の強度との関係を示す分布図である。図５（Ａ）に示すように、炭酸ガスを利用したレーザ光源１０では、レーザ光の中心部の光の強度が強く、中心部から離れるにしたがって強度が弱くなる分布となっているため、繊維Ｆを前記ローラで送る際に繊維Ｆの送り位置がレーザ光の照射位置に対して変化すると、レーザ光の中心Ｏの位置で繊維Ｆを照射できなくなり、中心部よりも出力の弱い部分で繊維Ｆを照射することになって、繊維Ｆに対して温度むらが発生する。その結果、繊維のある部分では繊維の延伸率が高くなり、またある部分では繊維の延伸率が低くなって、繊維の伸び率が不均一となって、繊維の径が不均一になる。繊維の径が不均一になることで繊維の剛性が不均一となって繊維の剛性が低下するおそれもある。
【００５５】
そこで、図６に示すように、中心部にレーザ光の一部を反射する領域Ｒ１と前記領域Ｒ１の周囲にレーザ光をすべて透過する領域Ｒ２を有する光学部品４０を、レーザ光源１０とハーフミラー１１との間に設置すると、図５（Ｂ）に示すように、中心部とその周辺部において光の強度がほぼ一定となるレーザ光を得ることができる。よって、繊維Ｆに対するレーザ光の照射位置がずれたとしても繊維Ｆを常に一定の温度で加熱でき、繊維Ｆを常に一定の径で延伸することができる。
【００５６】
なお、レーザ光の中心部を一部反射させる領域を設け且つ中心部の周囲を全反射させる領域を設けた光学部品を形成し、この光学部品を図１に示す反射面２０ａ，２１ａや、図４に示す反射面３１ａに替えて設置して、反射面２０ａ，２１ａ，３１ａで反射されたレーザ光の中心部の強度をその周辺部の強度と均一に設定して、繊維の加熱むらを防止するようにしてもよい。
【００５７】
図７に示す参考例としてのレーザ加工装置４０Ａは、図７（Ａ）に示すように、反射面４１ａが筒体４１の内面に照射対象物である繊維Ｆを取り囲むように形成されている。前記筒体４１の内面の反射面４１ａは円筒形状となっている。なお、図７に示す参考例では、前記筒体４１の内面に形成された反射面４１ａは、繊維Ｆの延びる方向に細長く形成されている。
【００５８】
このようにして形成されたレーザ加工装置４０Ａでは、その近傍に設けられたレーザ光源１０からレーザ光Ｌが発射されて、レーザ光Ｌが繊維Ｆに照射され、そして反射面４１ａに照射されまたはレーザ光Ｌが反射面４１ａに照射されて繊維Ｆに照射されるように、筒体４１の端部の開口部からまたは筒体４１の側面に形成された小径の貫通孔（図示せず）から入射させられる。これにより、レーザ光Ｌは、図７（Ｂ）に示すように、繊維Ｆに照射された後、反射面４１ａの別の位置の反射面で反射させられて繊維Ｆが照射され、これを繰り返すことでレーザ光Ｌが繊維Ｆの周囲の異なる複数の方向から照射されるようになる。これによって、繊維Ｆが均一に加熱されることになる。
【００５９】
なお、図７に示す参考例では、図７（Ｂ）に示すように、繊維Ｆへの照射と反射面４１ａでの反射が交互に繰り返されるのが効率的であるが、レーザ光Ｌが反射面４１ａで複数回連続して反射させられた後に繊維Ｆに照射されるものでもよい。
【００６０】
図８（Ａ）（Ｂ）に示すレーザ加工装置は、図７に示すレーザ加工装置４０Ａの変形例であり、反射面４２ａが多角形状（図８では８角形）に形成された筒体４２である。その他の構成は図７などに示す構成と同様であり、その説明を省略する。また多角形状は８角形に限られるものではない。
【００６１】
図８に示す参考例では、前記筒体４２に対して、その端部の開口部からまたはその側面に形成された貫通孔（図示せず）からレーザ光源１０のレーザ光Ｌが入射される。このとき図８（Ｂ）に示すように、レーザ光Ｌによって繊維Ｆが照射され、そして反射面４２ａで反射させられて再び繊維Ｆが照射させられる。このようにして繊維Ｆへの照射と反射面４２ａでの反射が繰り返されることにより、レーザ光Ｌが、繊維Ｆに対してその周囲の複数方向から照射されるようになり、繊維Ｆを均一に加熱することができる。
【００６２】
なお、参考例として、前記筒体４１，４２において、その反射面４１ａ，４２ａは、その表面を鏡面または拡散面で形成することができる。図９に示す参考例は、筒体４３の反射面４３ａが拡散面であるときのレーザ光Ｌの光路を示している。図９に示すレーザ加工装置では、レーザ光源１０からレーザ光Ｌが繊維Ｆに向けて発射されるが、このとき繊維Ｆが照射されて繊維Ｆを透過したレーザ光Ｌは、反射面４３ａで乱反射させられた後に再び繊維Ｆが照射される。このようにレーザ光Ｌが乱反射される場合であっても、繊維Ｆに対してその周囲の複数の方向から照射されることになり、繊維Ｆを均等に加熱できる。なお、拡散面から成る反射面４３ａは、表面が鏡面処理された金属や樹脂の表面を粗面化処理することにより形成することができる。
【００６３】
図１０は、他の参考例のレーザ加工装置４０Ｂであり、筒体４４の内側にさらに筒体４５が設けられているものである。ただし、この筒体４５は、筒状のものに限らず、柱状のものであってもよい。
【００６４】
前記筒体４４の内面に形成された反射面４４ａと、筒体４５の外面に前記反射面４４ａに対向して形成された反射面４５ａは、いずれも八角形からなる多角形状で且つ互いに相似形状である。また互いの八角形の中心Ｏは互いに一致している。なお、前記反射面４４ａと４５ａは、いずれも同様な鏡面処理が施されているものであるが、これに限られるものではない。
【００６５】
図１０に示す参考例では、中心Ｏから筒体４５（反射面４５ａ）のひとつの頂点Ｐ１を結ぶ延長線をＴとしたときに、この延長線Ｔを、筒体４４（反射面４４ａ）の頂点Ｐ２とＰ３とを結ぶ一辺の中点に垂線を下ろしたときの点が、直線Ｐ２−Ｐ３の中点に位置するように、筒体４４と筒体４５の互いの向きが設定されている。なお、図１０ではその一部しか図示していないが、その他の部分についても前記と同様である。
【００６６】
また図１０に示す参考例では、筒体４４の反射面４４ａと筒体４５の反射面４５ａとの間の空間に照射対象物としての複数の繊維Ｆが配置されている。図１０において円形の破線Ｒ１で示す線上に８本の繊維Ｆが等間隔に位置するように配置されて、さらに円形の破線Ｒ２の線上に８本の繊維Ｆが等間隔に、さらに円形の破線Ｒ３，Ｒ４の線上にそれぞれ８本の繊維Ｆが等間隔に位置するように、配置されている。なお、各繊維Ｆは、延長線Ｔ付近に集中するように配置され且つ延長線Ｔに対して時計回り方向と半時計回り方向に交互にずれて位置するように配置されている。
【００６７】
このようにして形成されたレーザ加工装置４０Ｂでは、その外部に設けられたレーザ光源１０から射出されたレーザ光Ｌが、筒体４４の内面と筒体４５の外面との間の空間に入射させられるが、このとき筒体４４の内側に入射したレーザ光Ｌは、その入射光Ｌａの延長線上に配置された２本の繊維Ｆに対して続けて照射される。そして、内側の筒体４５の反射面４５ａで反射させられた反射光Ｌｂは、その延長線上に位置する２本の繊維Ｆに続けて照射される。そして、外側の反射面４４ａで反射させられた反射光Ｌｃは、その延長線上に位置する２本の繊維Ｆに続けて照射される。このように、単一のレーザ光Ｌ（Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，・・・）が反射面４４ａ，４５ａでそれぞれ反射されながら、全ての繊維Ｆが照射されることになる。
【００６８】
また図１０に示す参考例では、各繊維Ｆに対して一方向からレーザ光Ｌが照射されて互いの繊維Ｆが均等に加熱されるものとなっているが、入射するレーザ光Ｌをハーフミラーなどで分割して複数本のレーザ光を反射面４４ａと反射面４５ａとの間に入射するようにして、各繊維Ｆに対してその周囲の複数の方向から照射するようにしてもよい。
【００６９】
前記レーザ加工装置１，２０，３０，４０Ａ，４０Ｂによって形成された極細の繊維は、これを不織布に加工して、例えば、ワイピングクロス、フィルタなどに利用することができる。また繊維の原料としては、合成樹脂に限られるものではなく、石英（Ｓｉ０2）などの他の素材を原料として繊維を形成してもよい。また照射対象物としては、金属などの無機材料であってもよい。また繊維として使用される以外のものに適用してもよい。
【００７０】
本発明の加工方法は、上記したレーザ加工装置１，２０，３０を用い、照射対象物として単体の線状物、または複数の線状物を加熱するものである。なお、本発明の線状物としては、上記したように繊維に限らず、他の種類の合成樹脂や、石英などの無機材料であってもよい。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明した本発明は、繊維の周囲の複数方向からレーザ光を同時に照射することができるので繊維を均一に加熱することができ、しかも構造が簡単で且つコスト的に安価である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のレーザ加工装置の主要部を示す平面図、
【図２】図１のレーザ加工装置の全体を示す概略図、
【図３】図１のレーザ加工装置の変形例の一部を示す平面図、
【図４】本発明のレーザ加工装置の第２の実施の形態を示す平面図、
【図５】レーザ光の強度分布図を示し、（Ａ）は光学部品設置前、（Ｂ）は光学部品設置後、
【図６】光学部品を示す平面図、
【図７】本発明のレーザ加工装置の参考例を示し、（Ａ）は外観斜視図、（Ｂ）はレーザ光の反射光路の一例を示す平面図、
【図８】図７のレーザ加工装置の変形例を示し、（Ａ）は外観斜視図、（Ｂ）はレーザ光の反射光路の一例を示す平面図、
【図９】図７のレーザ加工装置に設けられた反射部材の変形例と、レーザ光の反射光路の一例を示す平面図、
【図１０】本発明のレーザ加工装置の参考例を示す平面図、
【図１１】従来のレーザ加工装置を示す概略平面図、
【図１２】従来の他のレーザ加工装置を示す概略平面図、
【図１３】従来のさらに他のレーザ加工装置を示す概略平面図、
【符号の説明】
Ｆ、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３  繊維（照射対象物）
１，２０，３０，４０Ａ，４０Ｂ  レーザ加工装置
１０  レーザ光源
１１  ハーフミラー
１２  反射ミラー
１３，１４  ローラ部材
２０ａ〜２０ｅ，２１ａ〜２１ｅ，２２ｂ〜２２ｄ，２３ｂ〜２３ｄ，３１ａ〜３１ｋ，４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ，４５ａ  反射面
４０  光学部品
４４，４５  筒体
【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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【図１３】
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