特許 6229411 レーザ加工装置、及びレーザ加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6229411

(24)【登録日】2017年10月27日

(45)【発行日】2017年11月15日

(54)【発明の名称】レーザ加工装置、及びレーザ加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/70 20140101AFI20171106BHJP

   B23K 26/362 20140101ALI20171106BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/70

   B23K26/362

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-203394(P2013-203394)

(22)【出願日】2013年9月30日

(65)【公開番号】特開2015-66581(P2015-66581A)

(43)【公開日】2015年4月13日

【審査請求日】2016年8月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100150197

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 直樹

(72)【発明者】

【氏名】谷 将介

【審査官】 篠原 将之

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６０−０３３８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０６８８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０４９５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１０４８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０６７８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５２−０９９９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−０５３５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０２８９９５８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０６−２８５６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０９０５９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／７０

Ｂ２３Ｋ ２６／３６２

Ｂ２３Ｋ ２６／００

Ｂ２３Ｋ ２６／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ光を照射して加工する際に被加工物の外周面の少なくとも加工位置に対して密着可能な熱伝導体、
を備え、
前記熱伝導体は、前記被加工物に密着する面を少なくとも除いた面がレーザ光からの熱影響を妨げるための被覆がされている
ことを特徴とするレーザ加工装置。

【請求項2】

前記熱伝導体は、前記被加工物と同等の熱伝導性を有する
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3】

前記熱伝導体は、前記被加工物に対して差がある熱伝導性を有する
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4】

前記熱伝導体は、前記被加工物より高い熱伝導性を有する
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5】

前記熱伝導体の前記被加工物に密着する面は、該密着する前記被加工物の面に対応した形状である
ことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載のレーザ加工装置。

【請求項6】

前記熱伝導体の前記被加工物に密着する面は、柔軟性を有する
ことを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載のレーザ加工装置。

【請求項7】

レーザ加工装置のレーザ加工方法であって、
レーザ光を照射して加工する際に、被加工物の外周面の少なくとも加工位置に対して熱伝導体を密着させ、
前記熱伝導体が前記被加工物より高い熱伝導性を有することにより、前記被加工物と前記熱伝導体が密着している付近の加工深さを浅くする
ことを特徴とするレーザ加工方法。

【発明の詳細な説明】

【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】

金属材料などへの加工手段として一般的には切削などの機械加工が用いられている。一方、射出成形用の金型などはそのキャビティ表面に製品のデザインとなる微細で複雑な形状を施すことがある。機械加工を用いて微細で複雑な形状を加工する場合、使用できる工具が限られてくることや、加工時の工具の消耗が激しく消耗品費用が高額となるという課題がある。そこで、加工時に工具等を使用せず消耗品が少ない加工方法としてレーザを用いた加工方法が用いられることがある。

【0003】

レーザ加工では、レーザ光が金属などの個体材料の表面に吸収されて熱に変換され、その熱エネルギーを利用して材料を溶融しながら加工が行われる。そのため、レーザ加工では、この熱の影響によって加工周辺部に熱損傷や加工の不均一が生じることがあり、高精度で微細な加工を行うことが難しい。

【0004】

なお、関連するレーザ加工方法として、特許文献１には、レーザの出力や加工速度を設定することで材料への熱損傷を低減させる加工方法が開示されている。また、関連するレーザ加工方法として、特許文献２には、２種のレーザを使用し、予熱工程と加工工程により熱損傷を低減させる加工方法が開示されている。また、関連するレーザ加工方法として、特許文献３には、加工する金属などの個体材料の表面に金属粉末を塗布し、その金属粉末をレーザ焼結することによって焼結体を形成して、加飾部（シボ加工や文字形成）を形成する加工方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２−１１４０９号公報

【特許文献2】特開２００１−２１２６８５号公報

【特許文献3】特開２００８−１８９９５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に示すレーザ加工方法にあっては、実際にはレーザの出力をスキャニングに合わせて高速に変動させることは困難であった。また、特許文献２に示すレーザ加工方法にあっては、２種のレーザで１つの加工を２回に分けて行うことにより時間を要するため、生産性が悪く、高速加工や大きな面積への加工には向かないことがあった。また、特許文献３に示すレーザ加工方法にあっては、塗布する金属粉末の厚みや形成する凹凸の大きさなどが焼結体の強度に影響することがあるため、形状によって加工することが困難な場合があった。

【0007】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、上述した課題を解決することができるレーザ加工装置、及びレーザ加工方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様は、レーザ加工装置のレーザ加工方法であって、レーザ光を照射して加工する際に被加工物の外周面の少なくとも加工位置に対して密着可能な熱伝導体、を備え、前記熱伝導体は、前記被加工物に密着する面を少なくとも除いた面がレーザ光からの熱影響を妨げるための被覆がされていることを特徴とするレーザ加工装置である。

【0009】

また、本発明の一態様は、レーザ光を照射して加工する際に、被加工物の外周面の少なくとも加工位置に対して熱伝導体を密着させ、前記熱伝導体が前記被加工物より高い熱伝導性を有することにより、前記被加工物と前記熱伝導体が密着している付近の加工深さを浅くすることを特徴とするレーザ加工方法である。

【発明の効果】

【0010】

この発明によれば、高精度で微細なレーザ加工を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】成形品の一例を示す模式図である。

【図2】成形品を成形するための金型構造の一例を示す模式図である。

【図3】図２に示す金型構造のＡ−Ａ断面を示す図である。

【図4】各材料の熱伝導率の一例を示す図である。

【図5】第１の実施形態によるレーザ加工装置の概略構成の一例を示す模式図である。

【図6】レーザ加工中のときのレーザ加工装置の概略構成の一例を示す模式図である。

【図7】レーザ加工中の被加工物の加工位置と熱伝導体の位置との関係の一例を示す模式図である。

【図8】第１の実施形態によるレーザ加工処理の一例を示すフローチャートである。

【図9】図２に示す金型構造のＡ−Ａ断面の第２の実施形態による例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
＜第１の実施形態＞
まず、本実施形態によるレーザ加工方法の概要について説明する。

【0013】

（概要）
図１は、表面に凹凸を有する成形品５００の一例を示す模式図である。また、図２は、図１に示す成形品５００を成形するための金型構造２００の構造の一例を示す模式図である。この図２では、第１型板２1０と第２型板２２０とにそれぞれ組み込まれた第１金型１００ａと第２金型１００ｂとにより、金型内部の空間であるキャビティ４００が構成されていることを示している。

【0014】

図１に示すような成形品５００を得るためには、図２に示すように第１金型１００ａと第２金型１００ｂとの表面形状からなるキャビティ４００の空間形状が成形品５００の形状に対応するように第１金型１００ａと第２金型１００ｂとを加工すればよい。つまり、第１金型１００ａと第２金型１００ｂとの表面形状は、成形品５００の表面形状を反転した形状となるため、例えば、成形品５００の凸形状に対応する第２金型１００ｂの部分は凹形状に加工することになる。

【0015】

図３は、図２に示す金型構造２００のＡ−Ａ断面を示す図である。第１金型１００ａと第２金型１００ｂとを加工したとき、理想的にはキャビティ４００の形状が成形品５００として要求される形状となるように加工されるべきである（図３（ａ）参照）。

【0016】

しかしながら、実際にレーザ加工した場合には、例えば、第２金型１００ｂの外周面となる加工端面のエッジ部分に熱ダレ５（過加工）が生じることがある（図３（ｂ）参照）。これは、金型の外周面以外を加工する場合には、レーザ加工の熱が金型の全体に伝導して拡散していくのに対し、金型の外周面の近傍を加工する場合には、外周面に密接している空気と金型との熱伝導率に差があることにより熱が拡散しにくくなりこもるためである。図４は、各材料（物質）の室温付近の熱伝導率の一例を示す図である。金型に使われる材料は一般的に鉄やステンレス鋼である。しかし、この図４に示すように、外周の空気の熱伝導率（例えば、０．０２４１Ｗ／ｍＫ）は、鉄の熱伝導率（例えば、８４Ｗ／ｍＫ）やステンレス鋼の熱伝導率（例えば、１６．７〜２０．９Ｗ／ｍＫ）に比べて小さく、その差は大きい。例えば、熱ダレ５が発生した部分に成形樹脂６を流し込んで成形を行うと（図３（ｃ）参照）、第２金型１００ｂの熱ダレ５の部分が成形品５００ではバリ7となって、品質不良が発生してしまう（図３（ｄ）参照）。

【0017】

そこで、本実施形態では、金型の外周面に金型と同等の熱伝導性を有する熱伝導体を密着させた状態でレーザ加工を行うように構成した。これにより、金型の外周面であっても、外周面以外と同様の加工条件とすることができ、高精度で微細なレーザ加工を行うことができる。なお、本実施形態において「密着」とは、ぴったりと着くことをいうが、全く隙間がない完全な密着に限定されるものではなく、部分的に隙間があってもよい。
以下に、熱伝導体を密着させた状態でレーザ加工を行う本実施形態によるレーザ加工装置１の構成について詳しく説明する。

【0018】

（レーザ加工装置１の構成）
図５は、本実施形態によるレーザ加工装置１の概略構成の一例を示す模式図である。レーザ加工装置１は、被加工物１００に対してレーザ光を照射するヘッド部１０と、被加工物１００を設置するステージ部２０と、を備えている。また、この図に示す制御装置３０は、レーザ加工装置１が備えるヘッド部１０及びステージ部２０を制御する。ここで、被加工物１００は、例えば、図２及び図３に示した第１金型１００ａや第２金型１００ｂなどのような金型であるが、金型に限定されるものではなく、金型以外の被加工物であってもよい。

【0019】

ヘッド部１０は、不図示の支持部を介して、ステージ部２０の上方に設けられている。この図１に示すヘッド部１０は、レーザヘッド１１と、このレーザヘッド１１が取り付けられたレーザ加工ステージ１２とを備えている。レーザヘッド１１は、被加工物１００を切削、切断、または穴開けするための連続したレーザ光または断続したレーザ光を照射する。レーザ加工ステージ１２は、ステージ部２０に設置された被加工物１００に対するレーザヘッド１１の位置を移動させる。

【0020】

ステージ部２０は、被加工物１００が設置される台座を有するワークステージ２１と、熱伝導体２２が取り付けられた補助ブロック２３と、補助ブロック２３を移動させる可動部である可動ステージ２４と、を備えている。ワークステージ２１は、設置された被加工物１００を保持してヘッド部１０に対する位置を移動させる。また、熱伝導体２２が取り付けられた補助ブロック２３と可動ステージ２４とが、ワークステージ２１を挟んで左右対称の位置にそれぞれ配置されている。

【0021】

補助ブロック２３には、被加工物１００の熱伝導性に基づいた熱伝導性を有している熱伝導体２２が取り付けられる。例えば、補助ブロック２３に取り付けられる熱伝導体２２は、被加工物１００の種類などに応じて交換することが可能である。ここでは、補助ブロック２３には、被加工物１００と同等の熱伝導性を有する熱伝導体２２が取り付けられている。例えば、被加工物１００に使われる材料が鉄の場合には、熱伝導体２２として鉄を用いてもよいし、鉄と同等の鉄以外の材料を用いてもよい。

【0022】

可動ステージ２４は、左右それぞれの補助ブロック２３を互いに接近する方向または離れる方向に移動させる。例えば、可動ステージ２４は、左右それぞれの補助ブロック２３を互いに接近する方向に移動させることにより、ワークステージ２１に設置された被加工物１００の外周面に熱伝導体２２が密着する位置に補助ブロック２３を移動させる。なお、この密着する位置を、以下の説明において「密着位置」とも称する。例えば、可動ステージ２４は、左右それぞれの補助ブロック２３を互いに接近する方向に移動させることにより、被加工物１００の外周面の少なくとも加工位置に対して熱伝導体２２を密着させる。すなわち、可動ステージ２４は、ワークステージ２１に設置された被加工物１００に対して熱伝導体２２を移動させて密着させる。

【0023】

また、可動ステージ２４は、左右それぞれの補助ブロック２３を互いに離れる方向に移動させることにより、ワークステージ２１への被加工物１００の設置または取り外しが可能な位置に補助ブロック２３を移動させる。なお、この被加工物１００の設置または取り外しが可能な位置を、以下の説明において「退避位置」とも称する。

【0024】

以下、互いに直交する３方向により規定されるＸＹＺ座標系を用いて説明する。ここで、ＸＹ平面とはワークステージ２１の上面（被加工物１００が設置される面）と平行な面を規定するものである。すなわち、Ｘ軸方向はワークステージ２１の上面における一方向を規定し、Ｙ軸方向はワークステージ２１の上面においてＸ軸方向に直交する方向を規定する。また、Ｚ軸方向はワークステージ２１の上面に対して直交する方向を規定するものである。

【0025】

制御装置３０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等を備えたコンピュータ装置であって、設定された加工処理プログラムに従って、ヘッド部１０及びステージ部２０を制御する。例えば、制御装置３０は、レーザ加工ステージ１２の駆動部を制御することにより被加工物１００に対するレーザヘッド１１の位置をＸ軸方向、Ｙ軸方向、またはＺ軸方向に移動させる。また、制御装置３０は、レーザヘッド１１から照射するレーザ光の照射強度や照射時間などを制御する。また、制御装置３０は、ワークステージ２１の駆動部を制御することにより、ワークステージ２１の上面に保持された被加工物１００の位置をＹ軸方向に移動させる。また、制御装置３０は、可動ステージ２４の駆動部を制御することにより、補助ブロック２３を密着位置または退避位置に移動させる。

【0026】

なお、上述した、レーザヘッド１１、ワークステージ２１、及び補助ブロック２３のそれぞれの移動方向は一例であって、移動方向は任意に定められてよい。例えば、レーザヘッド１１に代えてワークステージ２１が、Ｙ軸方向に加えてＸ軸方向またはＺ軸方向にも移動可能な構成としてもよいし、レーザヘッド１１とワークステージ２１とのいずれもがＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動可能な構成としてもよい。また、レーザヘッド１１のみが移動可能な移動軸を有する構成として、ワークステージ２１の位置が固定されている構成としてもよい。また、反対に、ワークステージ２１のみが移動可能な移動軸を有する構成として、レーザヘッド１１の位置が固定されている構成としてもよい。

【0027】

この図５に示す例では、左右それぞれの補助ブロック２３が退避位置に移動している。制御装置３０は、例えば、レーザ加工を開始するときに、左右それぞれの補助ブロック２３を密着位置に移動させ、被加工物１００を挟み込む。これにより、熱伝導体２２が被加工物１００の外周面に密着する。

【0028】

図６は、レーザ加工中のときのレーザ加工装置１の概略構成の一例を示す模式図である。この図６に示す例では、左右それぞれの補助ブロック２３が密着位置に移動している。そして、制御装置３０は、設定された加工処理プログラムに従って、ヘッド部１０及びステージ部２０を制御して、被加工物１００の加工位置に対してレーザ光１５を照射する。

【0029】

図７は、レーザ加工中の被加工物１００の加工位置と熱伝導体２２の位置との関係の一例を示す模式図である。
この図７では、図６に示すレーザ加工装置１において、ワークステージ２１に設置された被加工物１００をヘッド部１０の側から見たときの例を示している。ここでは、被加工物１００として、図２に示した第２金型１００ｂを例としている。加工される前の第２金型１００ｂは平面体である。レーザ加工装置１は、この加工前の第２金型１００ｂの上面（ワークステージ２１に設置されたときにヘッド部１０に対向する面）に対してレーザ加工を行う。この図７に示す例では、レーザ加工装置１は、第２金型１００ｂの上面において、加工位置１１０、１２０、及び１３０がそれぞれ凹形状になるようにレーザ加工する。なお、加工する凹形状の長手方向をＸ軸方向として説明する。

【0030】

図７（ａ）は、被加工物１００の上面における加工位置１１０を凹形状にレーザ加工するときの状態を示している。ワークステージ２１に設置されている被加工物１００の加工位置１１０が、ヘッド部１０からレーザ光１５が照射される位置となっている。また、補助ブロック２３が密着位置に移動しており、被加工物１００の外周面となる加工位置１１０の両端部分のそれぞれに熱伝導体２２が密着している。

【0031】

例えば、レーザヘッド１１がレーザ光１５を照射しながら加工位置１１０の一端から他端までＸ軸方向に移動することにより、加工位置１１０の一端から他端までが凹形状に加工される。なお、レーザヘッド１１をＸ軸方向に移動させて加工を行う際に、加工する形状に応じてＹ軸方向またはＺ軸方向への移動を伴ってもよいが、以下、説明を容易にするため、単にＸ軸方向に移動させて加工すると記述する。

【0032】

図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す加工位置１１０の加工が終了した後、加工する位置が次の加工位置１２０に移動した後の状態を示している。すなわち、加工位置１１０は加工済みであり、加工位置１２０がこれから加工する位置である。ワークステージ２１に設置されている被加工物１００の位置がＹ軸方向に移動し、ヘッド部１０からレーザ光１５が照射される位置が加工位置１１０から加工位置１２０に変更されている。また、補助ブロック２３は、被加工物１００の位置が移動する際に一旦退避位置に移動し、加工する位置が次の加工位置１２０に移動した後に再び密着位置に移動する。これにより、加工位置１２０の両端部分のそれぞれに熱伝導体２２が密着される。

【0033】

例えば、レーザヘッド１１がレーザ光１５を照射しながら加工位置１２０の一端から他端までＸ軸方向に移動することにより、加工位置１２０の一端から他端までが凹形状に加工される。

【0034】

なお、加工位置１３０は、加工位置１２０の加工が終了した後に、次に加工する位置である。加工位置１２０の加工が終了した後、ワークステージ２１に設置されている被加工物１００の位置がＹ軸方向に移動し、ヘッド部１０からレーザ光１５が照射される位置が加工位置１２０から加工位置１３０に変更される。また、補助ブロック２３は、被加工物１００の位置が移動する際に一旦退避位置に移動し、加工する位置が次の加工位置１３０に移動した後に再び密着位置に移動する。そして、例えば、レーザヘッド１１がレーザ光１５を照射しながら加工位置１３０の一端から他端までＸ軸方向に移動することにより、加工位置１３０の一端から他端までが凹形状に加工される。

【0035】

このように、レーザ加工装置１は、被加工物１００の外周面となる加工位置（例えば、加工位置１１０、１２０、及び１３０）の両端部分のそれぞれに熱伝導体２２を密着させてレーザ加工を行う。ここで、この熱伝導体２２が被加工物１００と同等の熱伝導性を有することにより、被加工物１００の外周面となる加工位置の両端部分においても被加工物１００の外周面以外の加工位置の部分と同様に熱が拡散するようになる。そのため、レーザ加工装置１は、加工位置の両端のエッジ部分に、例えば図３（ｂ）に示したような熱ダレ５（過加工）が生じることを抑制することができる。すなわち、レーザ加工装置１は、したがって、レーザ加工装置１は、レーザ加工範囲内で加工深さを均一にすることができ、例えば図３（ａ）に示したような理想的なキャビティ４００の形状またはそれに近い形状が得られるように金型を加工することができる。

【0036】

次に、図８を参照して、本実施形態によるレーザ加工装置１が行うレーザ加工処理の動作について説明する。図８は、本実施形態によるレーザ加工処理の一例を示すフローチャートである。ここでは、例えば、上述の図７を参照して説明した被加工物１００（第２金型１００ｂ）に対するレーザ加工を例として説明する。

【0037】

まず、補助ブロック２３が退避位置に移動している状態において、ワークステージ２１に被加工物１００が設置される（ステップＳ１１０）。次に、制御装置３０は、被加工物１００における加工位置（例えば、図７（ａ）に示す加工位置１１０）が、ヘッド部１０からレーザ光１５が照射される位置になるように、ワークステージ２１をＹ軸方向に移動させる（ステップＳ１２０）。ここで、ヘッド部１０からレーザ光１５が照射される位置とは、例えば、レーザヘッド１１の下方であって、Ｙ軸方向において補助ブロック２３の中心位置付近の位置である。

【0038】

続いて、制御装置３０は、可動ステージ２４を制御することにより補助ブロック２３を密着位置に移動させ、被加工物１００の外周面となる加工位置１１０の両端部分のそれぞれに熱伝導体２２を密着させる（ステップＳ１３０）。これにより、ワークステージ２１に設置された被加工物１００と熱伝導体２２とのそれぞれの位置は、例えば、図７（ａ）に示す状態となる。

【0039】

次に、制御装置３０は、レーザ加工ステージ１２を制御することにより、レーザヘッド１１を加工位置１１０の一端（例えば、図７（ａ）に示す加工位置１１０の右端）に移動させる。その後、制御装置３０は、被加工物１００の材料特性に合ったレーザ光１５をレーザヘッド１１から照射させて、加工を開始する（ステップＳ１４０）。そして、制御装置３０は、レーザヘッド１１からレーザ光１５を照射させながら、レーザヘッド１１を加工位置１１０の他端（例えば、図７（ａ）に示す加工位置１１０の左端）までＸ軸方向に移動させることにより加工を行う。

【0040】

次に、制御装置３０は、加工位置１１０に対する加工が終了したか否かを判定する（ステップＳ１５０）。ステップＳ１５０において加工が終了していないと判定された場合（ステップＳ１５０：Ｎｏ）、制御装置３０は、加工位置１１０に対する加工を継続する。

【0041】

一方、ステップＳ１５０において加工が終了したと判定された場合（ステップＳ１５０：Ｙｅｓ）、制御装置３０は、レーザヘッド１１からのレーザ光１５の照射を停止し、加工位置１１０に対する加工を完了する。レーザ加工の完了後、制御装置３０は、補助ブロック２３を退避位置に移動させる（ステップＳ１６０）。

【0042】

そして、制御装置３０は、被加工物１００に次の加工位置があるか否か（すなわち、加工すべき箇所が残っているか否か）を判定する（ステップＳ１７０）。ステップＳ１７０において、被加工物１００に次の加工位置がない（すなわち、加工すべき箇所が残っていない）と判定された場合（ステップＳ１７０：Ｎｏ）、制御装置３０は、被加工物１００に対する加工を終了する。例えば、制御装置３０は、ワークステージ２１を移動させて被加工物１００を最初に設置した位置に戻してレーザ加工処理を終了する。

【0043】

一方、ステップＳ１７０において、被加工物１００に次の加工位置がある（すなわち、加工すべき箇所が残っている）と判定された場合（ステップＳ１７０：Ｙｅｓ）、制御装置３０は、ステップＳ１２０に処理を戻す。そして、制御装置３０は、被加工物１００における次の加工位置（例えば、図７（ｂ）に示す加工位置１２０）が、ヘッド部１０からレーザ光１５が照射される位置になるように、ワークステージ２１をＹ軸方向に移動させる。続いて、制御装置３０は、補助ブロック２３を密着位置に移動させ、加工位置１２０の両端部分のそれぞれに熱伝導体２２を密着させる。これにより、ワークステージ２１に設置された被加工物１００と熱伝導体２２とのそれぞれの位置は、例えば、図７（ｂ）に示す状態となる。

【0044】

次に、制御装置３０は、加工位置１１０に対する加工と同様に、レーザヘッド１１からレーザ光１５を照射させながら、レーザヘッド１１を加工位置１２０の一端から他端までＸ軸方向に移動させることにより加工を行う。そして、制御装置３０は、被加工物１００における全ての加工位置に対する加工が終了まで、ステップＳ１２０からＳ１７０の処理を繰り返し、被加工物１００における全ての加工位置に対するレーザ加工を行う。

【0045】

このように、本実施形態によるレーザ加工装置１では、被加工物１００の外周面の少なくとも加工位置に対して被加工物１００と同等の熱伝導性を有した熱伝導体２２を密着させた状態でレーザ加工を行う。そのため、本実施形態のレーザ加工装置１によれば、レーザ加工処理において、レーザ加工する範囲（レーザ加工範囲）において同等の熱伝導条件が得られ、熱伝導性の差により熱損傷（例えば、熱ダレ５）が生じることを抑制することができる。すなわち、本実施形態のレーザ加工装置１によれば、レーザ加工範囲内で加工深さを均一にすることができる。したがって、本実施形態によれば、高精度で微細なレーザ加工を行うことができる。

【0046】

なお、被加工物１００と熱伝導体２２との密着度合は高い方がよく、レーザ加工する加工位置（例えば、加工位置の端部）においてなるべく隙間なく密着することが望ましい。そのため、熱伝導体２２の被加工物１００に密着する面の形状を、その密着する被加工物１００の面に対応した形状（例えば、反転形状）としてもよい。また、熱伝導体２２の被加工物１００に密着する面が被加工物１００の面に対応した形状となるように、熱伝導体２２の材料として柔軟性のある材料を用いてもよい。柔軟性のある材料を用いることにより、熱伝導体２２を被加工物１００に対して押し付けたときに、被加工物１００の形状に応じて熱伝導体２２が変形することにより熱伝導体２２を被加工物１００に対して密着させることができる。

【0047】

さらに、熱伝導体２２は、被加工物１００の外周面となる加工位置の両端部分のそれぞれに対して、より広い範囲で密着させることが望ましい。そのため、熱伝導体２２は、被加工物１００の外周面のうちの１つの側面全体を覆う形状としてもよいし、複数の側面にわたって覆う形状としてもよい。

【0048】

また、熱伝導体２２自体がレーザヘッド１１から照射されたレーザ光１５による熱影響を受ける可能性がある場合には、熱伝導体２２の上面（熱伝導体２２のレーザヘッド１１側の面）にレーザ光１５を遮る部材（カバーなど）を設けてもよい。また、熱伝導体２２の上面を、レーザ光１５を遮る部材で覆ってもよい。すなわち、熱伝導体２２は、被加工物１００に密着する面を少なくとも除いた面が被覆されていてもよい。これにより、熱伝導体２２は、レーザ光１５からの熱伝導体２２に対する熱影響を妨げることができる。

【0049】

また、図５、図６、及び図７では、熱伝導体２２がワークステージ２１を挟んで左右対称の位置にそれぞれ配置されている構成例を説明したが、熱伝導体２２の数や位置はこれに限られるものではない。例えば、レーザ加工装置１は、１つまたは３以上の熱伝導体２２を被加工物１００に密着可能に備えていてもよい。また。それぞれの熱伝導体２２が設けられている位置は任意の位置であってもよい。また、熱伝導体２２が補助ブロック２３に取り付けられた構成に代えて、熱伝導体２２が可動ステージ２４に直接取り付けられた構成としてもよい。

【0050】

なお、図５及び図６では、レーザ加工装置１の外部に備えられた制御装置３０がレーザ加工装置１を制御する例を示したが、制御装置３０の機能はレーザ加工装置１の内部に備えられていてもよい。

【0051】

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態のレーザ加工装置１の構成は、第１の実施形態と同様であるので、本実施形態において特徴的な処理について説明する。第１の実施形態では、被加工物１００と同等の熱伝導性を有する熱伝導体２２を用いてレーザ加工処理を行う例を説明した。本実施形態では、被加工物１００に対して差がある熱伝導性を有する熱伝導体２２を用いる点が第１の実施形態と異なる。

【0052】

被加工物１００の熱伝導性に基づいて、熱伝導体２２の材料を被加工物１００に対して差がある熱伝導性を有する材料に変えることにより、被加工物１００を加工したときに被加工物１００の外周面となる加工端面のエッジ部分の形状を変えてもよい。例えば、熱伝導体２２の材料として、被加工物１００の熱伝導性より高い材料を用いることにより、被加工物１００の外周面となる加工端面のエッジ部分に加工残りを発生させてもよい。

【0053】

図９は、図２に示す金型構造２００のＡ−Ａ断面の本実施形態による例を示す図である。ここでは、熱伝導体２２の材料として、被加工物１００より高い熱伝導性を有する材料（熱伝導率が高い材料）を用いる例を示している。なお、図９において、図３に示す各部に対応する部分には同一の符号を付けており、その説明を省略する。

【0054】

図９（ａ）は、第１金型１００ａと第２金型１００ｂとを図１に示す成形品５００が得られるように加工したときの金型の形状を示している。これは、例えば、第１の実施形態において説明したように、被加工物１００（第１金型１００ａ、第２金型１００ｂ）と同等の熱伝導性を有する熱伝導体２２を被加工物１００の外周面の加工位置に密着させてレーザ加工することにより得られる。

【0055】

図９（ｂ）は、第２金型１００ｂを加工する際に第２金型１００ｂより高い熱伝導性を有する熱伝導体２２を被加工物１００の外周面の加工位置に密着させてレーザ加工したときの一例を示している。被加工物１００の外周面の近傍ではレーザ光１５による熱が熱伝導体２２に伝わりやすく拡散しやすいため加工深さが浅くなり、図３に示した熱ダレ５とは逆方向に加工残り８が生じる。

【0056】

この加工残り８が生じた部分に成形樹脂６を流し込んで成形を行うと（図９（ｃ）参照）、この加工残り８の部分が、成形品５００を金型から取り出しやすくするための抜きテーパの役目を果たしてもよい。また、第２金型１００ｂの加工残り８の部分が、成形品５００では面取り９（またはコーナーＲ）のような形状となる（図９（ｄ）参照）。つまり、金型に改めて加工することなく、成形品５００のエッジ部分に面取り９（またはコーナーＲ）のような形状を成形してもよい。

【0057】

なお、加工残り８の形状は、熱伝導体２２の材料、被加工物１００の外周面に対する熱伝導体２２の密着位置（加工位置に対する熱伝導体２２の密着位置）、熱伝導体２２の密着面積などによって様々な形状とすることが可能である。

【0058】

このように、本実施形態によるレーザ加工装置１では、被加工物１００の外周面の少なくとも加工位置に対して密着させる熱伝導体２２と被加工物１００との熱伝導性に差を持たせるように構成した。これにより、被加工物１００の外周面となる加工位置の端部の形状を任意に変化させることができる。例えば、熱伝導体２２の材料として被加工物１００より高い熱伝導性を有する材料を用いることにより、被加工物１００と熱伝導体２２が密着している付近の加工深さを浅くすることができる。よって、本実施形態によれば、例えば上述したように、成形品５００のエッジ部の面取り９（またはコーナーＲ）に対応した形状を容易に加工することができる。

【0059】

なお、この熱伝導体２２と被加工物１００との熱伝導性の差を、必要する加工残り８の形状の大きさに応じて決めてもよい。例えば、加工残り８の形状を大きくする場合には熱伝導体２２と被加工物１００との熱伝導性の差を大きくしてもよいし、加工残り８の形状を小さくする場合には熱伝導体２２と被加工物１００との熱伝導性の差を小さくしてもよい。

【0060】

また、本実施形態では、図９を参照して、被加工物１００に対して差がある熱伝導性を有する熱伝導体２２の材料として、被加工物１００より高い熱伝導性を有する材料（熱伝導率が高い材料）を用いる例を示したが、これに限られるものではない。例えば、熱伝導体２２の材料として、被加工物１００より低い熱伝導性を有する材料（熱伝導率が低い材料）を用いてもよい。これにより、被加工物１００の外周面となる加工端面のエッジ部分に、意図して過加工を発生させてもよい。

【0061】

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下に限られない。

【0062】

（付記１）レーザ光を照射して加工する際に被加工物の外周面の少なくとも加工位置に対して密着可能な熱伝導体、を備えることを特徴とするレーザ加工装置。

【0063】

（付記２）前記熱伝導体は、前記被加工物と同等の熱伝導性を有することを特徴とする付記１に記載のレーザ加工装置。

【0064】

（付記３）前記熱伝導体は、前記被加工物に対して差がある熱伝導性を有することを特徴とする付記１に記載のレーザ加工装置。

【0065】

（付記４）前記熱伝導体は、前記被加工物より高い熱伝導性を有することを特徴とする付記３に記載のレーザ加工装置。

【0066】

（付記５）前記熱伝導体は、前記被加工物に密着する面を少なくとも除いた面がレーザ光からの熱影響を妨げるための被覆がされていることを特徴とする付記１から４の何れかに記載のレーザ加工装置。

【0067】

（付記６）前記熱伝導体の前記被加工物に密着する面は、該密着する前記被加工物の面に対応した形状であることを特徴とする付記１から５の何れかに記載のレーザ加工装置。

【0068】

（付記７）前記熱伝導体の前記被加工物に密着する面は、柔軟性を有することを特徴とする付記１から６の何れかに記載のレーザ加工装置。

【0069】

（付記８）前記被加工物が設置される台座と、前記台座に設置された前記被加工物に対して前記熱伝導体を移動させて密着させる可動部と、を備えることを特徴とする付記１から７の何れかに記載のレーザ加工装置。

【0070】

（付記９）レーザ加工装置のレーザ加工方法であって、レーザ光を照射して加工する際に、被加工物の外周面の少なくとも加工位置に対して熱伝導体を密着させることを特徴とするレーザ加工方法。

【0071】

（付記１０）前記熱伝導体が前記被加工物と同等の熱伝導性を有することにより、レーザ加工範囲内で加工深さを均一にすることを特徴とする付記９に記載のレーザ加工方法。

【0072】

（付記１１）前記熱伝導体が前記被加工物より高い熱伝導性を有することにより、前記被加工物と前記熱伝導体が密着している付近の加工深さを浅くすることを特徴とする付記９に記載のレーザ加工方法。

【符号の説明】

【0073】

１ レーザ加工装置、５ 熱ダレ、６ 成形樹脂、７ バリ、８ 加工残り、９ 面取り、１０ ヘッド部、１１ レーザヘッド、１２ レーザ加工ステージ、２０ ステージ部、２１ ワークステージ（台座）、２２ 熱伝導体、２３ 補助ブロック、２４ 可動ステージ（可動部）、３０ 制御装置、１００ 被加工物、１００ａ 第１金型、１００ｂ 第２金型、１１０、１２０、１３０ 加工位置、２００ 金型、２1０ 第１型板、２２０ 第２型板、４００ キャビティ、５００ 成形品

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】