特開 2024-104862 レーザークリーニング装置、レーザークリーニングシステム、及びレーザークリーニング方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024104862

(43)【公開日】2024-08-06

(54)【発明の名称】レーザークリーニング装置、レーザークリーニングシステム、及びレーザークリーニング方法

(51)【国際特許分類】

   B08B 7/00 20060101AFI20240730BHJP

   B23K 26/082 20140101ALI20240730BHJP

   B23K 26/361 20140101ALI20240730BHJP

【ＦＩ】

B08B7/00

B23K26/082

B23K26/361

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023009259

(22)【出願日】2023-01-25

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】形部 聖

(72)【発明者】

【氏名】呉屋 真之

【テーマコード（参考）】

3B116

4E168

【Ｆターム（参考）】

3B116AA02

3B116AB01

3B116BC01

4E168AD03

4E168CB04

4E168DA24

4E168DA26

4E168DA28

4E168EA15

4E168JA17

4E168JA25

(57)【要約】      （修正有）

【課題】さらに効率的かつ安定的に塗膜を除去することが可能なレーザークリーニング装置、レーザークリーニングシステム、及びレーザークリーニング方法を提供する。
【解決手段】レーザークリーニング装置は、基材９１、基材９１の表面に形成された下地９２、及び下地９２の表面に形成された塗膜９３を有する対象物から少なくとも塗膜９３をレーザーによって除去するレーザークリーニング装置であって、レーザーを生成する発振部１０と、レーザーの光路上に配置され、レーザーの照射方向を変えることで塗膜の表面に沿って前記レーザーを走査方向に走査させる走査部２０と、レーザーのビーム径、及び出力の少なくとも一方を変化させることが可能なレーザー調節部を有する制御装置３０と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材、該基材の表面に形成された下地、及び該下地の表面に形成された塗膜を有する対象物から少なくとも前記塗膜をレーザーによって除去するレーザークリーニング装置であって、
レーザーを生成する発振部と、
前記レーザーの光路上に配置され、該レーザーの照射方向を変えることで前記塗膜の表面に沿って前記レーザーを走査方向に走査させる走査部と、
前記レーザーのビーム径、及び出力の少なくとも一方を変化させることが可能なレーザー調節部を有する制御装置と、
を備えるレーザークリーニング装置。

【請求項2】

前記下地は、前記塗膜よりも多い無機物成分を含む請求項１に記載のレーザークリーニング装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のレーザークリーニング装置と、
該レーザークリーニング装置が先端に取り付けられたアーム部を有する可動支持部と、
を備え、
前記アーム部は、前記走査方向に交差する方向に前記レーザークリーニング装置を進退動させることが可能なレーザークリーニングシステム。

【請求項4】

請求項１又は２に記載のレーザークリーニング装置を用いたレーザークリーニング方法であって、
前記塗膜の厚さ方向における少なくとも一部を除去することで粗加工を行うステップと、
前記粗加工を行うステップで残存した前記塗膜を前記下地に到達するまで除去することで仕上げ加工を行うステップと、
を含み、
前記粗加工を行うステップでは、前記仕上げ加工を行うステップよりも、前記レーザーのビーム径を小さくすることでエネルギー密度を高めるレーザークリーニング方法。

【請求項5】

前記仕上げ加工を行うステップでは、前記下地の除去深さと前記塗膜の除去深さとの差分が予め定められた基準値よりも大きくなるように、前記レーザーのビーム径を設定することでエネルギー密度を調節する請求項４に記載のレーザークリーニング方法。

【請求項6】

請求項３に記載のレーザークリーニングシステムを用いたレーザークリーニング方法であって、
前記レーザーによって前記走査方向に走査しながら前記アーム部によって前記走査方向に交差する方向の一方側に向かって前記レーザークリーニング装置を移動させることで第一領域の前記塗膜を除去するステップと、
前記アーム部によって前記走査方向に交差する方向の他方側に向かって前記レーザークリーニング装置を移動させることで第二領域の前記塗膜を除去するステップと、
を含み、
前記第二領域の前記走査方向における端部は、前記第一領域の前記走査方向における端部と重複しており、
前記レーザー調節部は、前記レーザーの照射点が前記走査方向における端部に到達したことを検知した場合に、前記レーザーの出力を下げる方向に調節するレーザークリーニング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、レーザークリーニング装置、レーザークリーニングシステム、及びレーザークリーニング方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば金属で形成された基材の表面の塗膜を除去するための技術として、下記特許文献１に記載されたものが知られている。下記特許文献１に係る装置では、レーザーの熱によって塗膜を昇華させることで、当該塗膜を除去することが可能とされている。

【0003】

ところで、近年では、航空機等を初めとして、ＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｒｅ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ）や、ＧＦＲＰ（Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｒｅ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ）を基材として用いて、当該基材の表面に下地、及び塗膜を塗布する場合が多い。ＣＦＲＰやＧＦＲＰは、金属に比べて融点が低いことが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－１５７２３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、これらＣＦＲＰやＧＦＲＰを基材とする対象物に対してレーザーによる塗膜除去（クリーニング）を行う場合、レーザーの出力によっては、基材に損傷が及んでしまう可能性がある。このため、レーザーの出力やビーム径を精緻にコントロールしながらクリーニングを行うことが可能な技術に対する要請が高まっていた。

【0006】

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、さらに効率的かつ安定的に塗膜を除去することが可能なレーザークリーニング装置、レーザークリーニングシステム、及びレーザークリーニング方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本開示に係るレーザークリーニング装置は、基材、該基材の表面に形成された下地、及び該下地の表面に形成された塗膜を有する対象物から少なくとも前記塗膜をレーザーによって除去するレーザークリーニング装置であって、レーザーを生成する発振部と、前記レーザーの光路上に配置され、該レーザーの照射方向を変えることで前記塗膜の表面に沿って前記レーザーを走査方向に走査させる走査部と、前記レーザーのビーム径、及び出力の少なくとも一方を変化させることが可能なレーザー調節部を有する制御装置と、を備える。

【0008】

本開示に係るレーザークリーニングシステムは、上記のレーザークリーニング装置と、該レーザークリーニング装置が先端に取り付けられたアーム部を有する可動支持部と、
を備え、前記アーム部は、前記走査方向に交差する方向に前記レーザークリーニング装置を進退動させることが可能である。

【0009】

本開示に係るレーザークリーニング方法は、上記のレーザークリーニング装置を用いたレーザークリーニング方法であって、前記塗膜の少なくとも一部を除去することで粗加工を行うステップと、前記粗加工を行うステップで残存した前記塗膜を前記下地に到達するまで除去することで仕上げ加工を行うステップと、を含み、前記粗加工を行うステップでは、前記仕上げ加工を行うステップよりも、前記レーザーのビーム径を小さくすることでエネルギー密度を高める。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、さらに効率的かつ安定的に塗膜を除去することが可能なレーザークリーニング装置、レーザークリーニングシステム、及びレーザークリーニング方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本開示の第一実施形態に係るレーザークリーニング装置の構成を示す模式図である。

【図2】本開示の第一実施形態に係る制御装置の機能ブロック図である。

【図3】本開示の第一実施形態に係るレーザークリーニング方法の各ステップ、及び制御装置の処理フローを示すフローチャートである。

【図4】エネルギー密度と、下地及び塗膜の除去深さの関係の一例を示すグラフである。

【図5】本開示の第二実施形態に係るレーザークリーニングシステムの構成を示す模式図である。

【図6】本開示の第二実施形態に係るレーザークリーニングシステムの動作状態を示す説明図である。

【図7】本開示の第二実施形態に係る制御装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図8】本開示の第二実施形態に係るレーザークリーニング方法の各ステップ、及び制御装置の処理フローを示すフローチャートである。

【図9】本開示の第二実施形態に係るレーザークリーニング方法におけるレーザーの走査位置と、レーザーの出力との関係を示す説明図である。

【図10】本開示の各実施形態に係る制御装置のハードウェア構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜第一実施形態＞
以下、本開示の第一実施形態に係るレーザークリーニング装置１、及びレーザークリーニング方法について、図１から図４を参照して説明する。

【0013】

（レーザークリーニング装置の構成）
図１に示すように、本実施形態に係るレーザークリーニング装置１は、対象物９０の基材９１の表面に形成された下地９２、及び塗膜９３のうち、主として塗膜９３をレーザーＬの熱によって昇華させて除去する装置である。基材９１は、一例としてＣＦＲＰやＧＦＲＰ等の繊維強化樹脂で形成されている。基材９１の表面には、下地９２としての塗料が塗布されている。下地９２の表面にはさらに塗膜９３が塗布されている。塗膜９３は、下地９２よりも大きい厚みを有している。下地９２は、基材９１の表面を保護するために塗布されており、塗膜９３は主として外観上の色彩を与えるために設けられている。下地９２、及び塗膜９３ともに、有機溶剤に種々の無機物を混合させることで形成されている。下地９２は、塗膜９３よりも多くの無機物成分を含有している。したがって、下地９２は、塗膜９３に比べて、同じ入熱量のもとでも、より昇華しにくい性質を有している。

【0014】

レーザークリーニング装置１は、発振部１０と、走査部２０と、制御装置３０と、を備えている。発振部１０は、レーザーＬを発生させる光源である。発振部１０から発せられるレーザーＬとしては、ＹＡＧレーザーやファイバーレーザー、半導体レーザーが一例として挙げられる。

【0015】

発振部１０から照射されたレーザーＬの光路上には、走査部２０が設けられている。走査部２０は、レーザーＬの照射角度を時々刻々と変化させることで、当該レーザーＬによって上述の対象物９０の表面（塗膜９３）を走査させる。走査部２０として具体的には、ガルバノミラーが用いられる。詳しくは図示しないが、ガルバノミラーは、入射してくるレーザーＬに対して角度を自在に変化させることが可能なミラーを有する。ミラーの角度に応じて反射光としてのレーザーＬの出射方向が種々に変化する。つまり、ミラーの角度変化に合わせて、レーザーＬは対象物９０の表面を往復する。このレーザーＬが走査する方向を以下では単に「走査方向Ｄ」と呼ぶことがある。

【0016】

（制御装置の構成）
制御装置３０は、上記の発振部１０、及び走査部２０の動作状態をコントロールするための装置である。図２に示すように、制御装置３０は、レーザー調節部３１と、エネルギー密度取得部３２と、記憶部３３と、を有する。レーザー調節部３１は、発振部１０から発せられるレーザーＬの出力を変化させることが可能であるとともに、レーザーＬのビーム径をコントロールすることが可能に構成されている。

【0017】

エネルギー密度取得部３２は、記憶部３３に予め格納されたテーブル（表）を参照して、レーザーＬの出力とエネルギー密度との関係、又はレーザーＬの出力とエネルギー密度との関係から、最適なエネルギー密度を取得する。また、エネルギー密度取得部３２は、取得されたエネルギー密度に基づく出力、又はビーム径の値をレーザー調節部３１に電気信号として送信する。レーザー調節部３１は、この信号に基づいて、上記の最適なエネルギー密度に対応する出力、又はビーム径を帯びたレーザーＬを発するための信号を発振部１０に送信する。

【0018】

（レーザークリーニング方法、及び制御装置の処理フロー）
次いで、図３と図４を参照して、上記のレーザークリーニング装置１を用いたレーザークリーニング方法、及び制御装置３０の処理フローについて説明する。

【0019】

図３に示すように、この方法、及び処理フローは、ビーム径を決定するステップＳ１と、粗加工を行うステップＳ２と、ビーム径を変更するステップＳ３と、仕上げ加工を行うステップＳ４と、を含む。

【0020】

ステップＳ１では、まず、レーザーＬのビーム径を、後述する仕上げ加工のステップＳ４におけるビーム径よりも相対的に小さくなるように調節する。つまり、同一の出力のもとでは、ビーム径が小さいことによってエネルギー密度が高い状態となっている。この調節は、レーザー調節部３１によって行われる。このようにエネルギー密度が高いことによって、上述した塗膜９３に対する除去深さが比較的に大きく確保される。ステップＳ２では、このエネルギー密度の高いレーザーＬによって塗膜９３の表面から入熱を行うことで、当該塗膜９３の大部分を昇華させる。なお、この粗加工が完了した後では、下地９２の表面には、わずかな厚さの塗膜９３が残存している状態となっている。

【0021】

ステップＳ２で粗加工が完了した後にステップＳ３を実行する。ステップＳ３では、レーザー調節部３１によってビーム径を大きくなる方向に変更する。つまり、上記のステップＳ２で用いたレーザーＬよりも、このステップＳ３で用いられるレーザーＬではエネルギー密度が低くなっている。エネルギー密度が低いことによって、塗膜９３に対する除去深さが比較的に小さくなる。ステップＳ４では、この状態のレーザーＬを用いて、下地９２の表面に残存した塗膜９３を昇華させて除去することで仕上げ加工を行う。これにより、塗膜９３は全て除去された状態となる。なお、基材９１の表面に入熱による影響が及ばない限りにおいて、仕上げ加工を行うに際して、下地９２のごく一部も同時に昇華させてしまってもよい。

【0022】

ここで、ステップＳ４の仕上げ加工について、さらに詳述する。図４に示すように、下地９２と塗膜９３との間では、上述した無機物成分の含有量の差に基づいて、除去深さに違いが生じることが知られている。即ち、エネルギー密度を上げるにつれて、塗膜９３では有機成分の昇華に伴って相対的に大きな除去深さを得ることができる。他方で、下地９２は無機物成分が多いことから、エネルギー密度が上昇しても、除去深さの増加率は塗膜９３に比べて緩やかである。この差分を利用して、ステップＳ４では、最適なエネルギー密度を設定することが望ましい。つまり、図４中のエネルギー密度Ｆで示すように、塗膜９３の除去深さと下地９２の除去深さの差分が大きくなるエネルギー密度を選定することが望ましい。より具体的には、除去深さの差分が、予め定められた基準値よりも大きくなるようなエネルギー密度を選定することが望ましい。このような特性のレーザーＬを仕上げ加工（ステップＳ４）で用いることによって、塗膜９３を完全に除去しつつも、下地９２の除去深さを最小限に抑えることが可能となる。

【0023】

（作用効果）
ここで、上述したＣＦＲＰやＧＦＲＰを基材９１とする対象物９０に対してレーザーＬによる塗膜９３除去（クリーニング）を行う場合、レーザーＬの出力やビーム径によっては、基材９１に損傷が及んでしまう可能性がある。特にこれらの指標が過度に高い場合には、入熱量が過大となって、塗膜９３のみならず、下地９２、及び基材９１にまで熱の影響が及んでしまう可能性がある。このため、レーザーＬの出力やビーム径を精緻にコントロールしながらクリーニングを行うことが可能な技術に対する要請が高まっていた。そこで、本実施形態では、上述の構成、及び方法を採用している。

【0024】

上記構成によれば、レーザー調節部３１が、レーザーＬのビーム径、及び出力の少なくとも一方を変化させることで、塗膜９３に対する除去深さを自在にコントロールすることが可能となる。このため、レーザーＬの熱による影響を基材９１に与えることなく、塗膜９３を除去することができる。特に、予め設定されたエネルギー密度の条件を満たすようにビーム径、及び出力が決定されることから、塗膜９３のみに効率的に入熱を加えて、効率的にクリーニングを進めることが可能となる。

【0025】

さらに、上記構成によれば、下地９２が塗膜９３よりも多い無機物成分を含むことから、レーザーＬによる熱に曝されても昇華しにくい。このため、万一レーザーＬが下地９２に到達した場合であっても、当該下地９２によって基材９１が保護される。これにより、基材９１に熱の影響が及ぶ可能性をさらに低減することができる。言い換えると、下地９２と塗膜９３との間における昇華温度の差に基づいてレーザーＬのエネルギー密度が決定される。さらに、この決定されたエネルギー密度となるように、ビーム径、及び出力が決定される。これにより、対象物９０における下地９２と塗膜９３の厚さや含有成分に応じて、適切なレーザーＬの性状を選択することが可能となる。これにより、レーザークリーニング装置１の汎用性を向上させることができる。

【0026】

また、上記方法によれば、始めに粗加工を行うことで塗膜９３の厚さ方向における少なくとも一部が除去される。この際、レーザーＬのビーム径が相対的に小さく絞られていることからエネルギー密度が高くなり、短時間で所望の厚さまで塗膜９３を除去することができる。他方で、仕上げ加工では、レーザーＬのビーム径を粗加工の際よりも大きくすることによってエネルギー密度が低くなる。このため、残存する薄い塗膜９３を除去するに当たって、レーザーＬの熱による下地９２への影響を最小限に抑えることができる。これにより、短時間のうちに、下地９２を極力残しつつ、塗膜９３を最大限除去することが可能となる。その結果、全体として作業時間が短縮され、後続の作業へのリーディングタイムを削減することができる。

【0027】

ここで、下地９２と塗膜９３との間では、無機物の含有量の差から、同一のエネルギー密度のレーザーＬを照射した場合における除去深さに違いが生じる。上記方法では、下地９２の除去深さと塗膜９３の除去深さの差分が基準値よりも大きくなるようなエネルギー密度のもとでレーザークリーニングが行われる。このため、下地９２を極力残しつつ、塗膜９３を最大限除去することが可能となる。このため、一度レーザーＬのエネルギー密度を決定すれば、下地９２への影響を過度に考慮することなく、塗膜９３のみを選択的に除去することが可能となる。その結果、さらに効率的にレーザークリーニングを進めることができる。

【0028】

以上、本開示の第一実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成や方法に種々の変更を施すことが可能である。

【0029】

＜第二実施形態＞
次に、本開示の第二実施形態に係るレーザークリーニングシステム２、及びこれを用いたレーザークリーニング方法について、図５から図９を参照して説明する。

【0030】

（レーザークリーニングシステムの構成）
図５に示すように、このレーザークリーニングシステム２は、第一実施形態で説明したレーザークリーニング装置１と、可動支持部４０と、制御装置３０と、を備えている。

【0031】

可動支持部４０は、アーム部４１と、レール４２と、駆動装置４３と、を有する。アーム部４１は、レーザークリーニング装置１が先端に取り付けられた棒状をなしている。アーム部４１の基端は、レール４２に嵌合している。レール４２は、レーザークリーニング装置１によるレーザーＬの走査方向Ｄに交差（直交する）移動方向Ｘに延びている。つまり、アーム部４１は、レール４２に案内されることによって移動方向Ｘ両側に進退動可能である。アーム部４１は、駆動装置４３が発生させた駆動力によって進退動する。駆動装置４３として具体的には、ボールネジを用いた機構や、その他のアクチュエータが用いられる。この可動支持部４０によって移動方向Ｘに進退動しながら、レーザークリーニング装置１から発せられたレーザーＬが走査方向Ｄに対象物９０の表面を走査することで、塗膜９３の除去が行われる。より具体的には図６に示すように、レーザーＬがパルス状に対象物９０に向かって照射されながら走査方向Ｄに当該レーザーＬが走査し、かつ可動支持部４０によってレーザークリーニング装置１が移動方向Ｘに移動する。

【0032】

ここで、比較的に大型の対象物９０の塗膜９３を除去する例について考える。対象物９０が大型であると、レーザーＬの走査範囲を超えて広い面積に塗膜９３が存在している場合がある。このため、図５に示すように、対象物９０の表面を複数（一例として２つ）の領域に分けてレーザーＬによる走査を行う。ここでは、対象物９０の表面に、第一領域５１と、第二領域５２とを設定する。塗膜９３の残存を回避するために、第一領域５１と第二領域５２とは、走査方向Ｄにおいて互いにわずかに重複している。つまり、この重複領域５３では、第一領域５１を走査するレーザーＬと第二領域５２を走査するレーザーＬとが重畳されることとなる。

【0033】

（制御装置の構成）
図７に示すように、制御装置３０は、上述したレーザー調節部３１、エネルギー密度取得部３２、及び記憶部３３に加えて、駆動信号生成部３４と、角度取得部３５と、判定部３６と、を有する。

【0034】

駆動信号生成部３４は、上記のアーム部４１を駆動するための信号を生成して、駆動装置４３に送信する。アーム部４１は、この信号に基づいて、予め設定された移動速度で移動方向Ｘに移動する。この時、レーザークリーニング装置１からレーザーＬが発せられることで、当該レーザーＬが対象物９０の表面を走査方向Ｄに往復する。つまり、レーザーＬの走査による往復が所定の回数だけ完了するたびに、アーム部４１が移動方向Ｘに単位長さだけ移動する。この動作を繰り返すことによって第一領域５１の塗膜９３の除去が完了する。なお、この塗膜９３の除去を行うに際しては、上述の第一実施形態で説明した粗加工と仕上げ加工をそれぞれ行うことが望ましい。

【0035】

角度取得部３５は、レーザークリーニング装置１の走査部２０のミラーの角度、即ち、レーザーＬの照射角度を取得する。例えば、ミラーにロータリエンコーダを併設して、当該ミラーの角度を取得する例が考えられる。角度取得部３５は、取得した照射角度の値を電気信号として判定部３６に送信する。判定部３６は、入力された照射角度の値から、レーザーＬの照射点が第一領域５１、及び第二領域５２の端部（即ち、走査方向Ｄにおける端部）に到達したか否かを判定する。言い換えると、判定部３６は、レーザーＬの照射点が、上述した重複領域５３に到達したか否かを判定する。レーザーＬの照射点が重複領域５３に達したと判定された場合、レーザー調節部３１は、レーザーＬの出力を小さくなる方向に調節する。したがって、図９に示すように、重複領域５３では、レーザーＬが重畳される一方で、２回分の照射による入熱量の合計は、重複領域５３以外の他の領域における入熱量と同等となる。より具体的には、重複領域５３におけるレーザーＬの出力は、他の領域におけるレーザーＬの出力の半分とすることが望ましい。

【0036】

（レーザークリーニング方法、及び制御装置の処理フロー）
次いで、本実施形態に係るレーザークリーニング方法、及び制御装置３０の処理フローについて、図８を参照して説明する。

【0037】

この方法、及び処理フローは、ビーム径を決定するステップＳ１１と、第一領域５１の往路を走査するステップＳ１２と、照射点が端部に到達したか否かを判定するステップＳ１３と、ステップＳ１３で端部に到達したと判定された場合にレーザーＬの出力を低減するステップＳ１４と、第一領域５１の復路を走査するステップＳ１５と、第一領域５１の走査が完了したか否かを判定するステップＳ１６と、第二領域５２を同様に走査するステップＳ１７と、を含む。

【0038】

ステップＳ１１では、上記第一実施形態のレーザークリーニング方法におけるステップＳ１と同様に、レーザー調節部３１がレーザーＬの出力、及びビーム径を決定する。このステップＳ１１では、粗加工、又は仕上げ加工のいずれかを行うかによって、適切な出力、及びビーム径が適宜決定される。

【0039】

続くステップＳ１２では、第一領域５１を走査方向Ｄの一方側から他方側に向かってレーザーＬが走査する。つまり、レーザーＬが第一領域５１を往復する場合における往路をレーザーＬが走査する。その後、ステップＳ１３で、レーザーＬの照射点が第一領域５１の端部に到達したか否かを判定部３６が判定する。つまり、レーザーＬの照射点が、上述の重複領域５３に到達したか否かが判定される。ステップＳ１３でＮｏと判定された場合、再びステップＳ１２とステップＳ１３を繰り返して実行する。ステップＳ１３でＹｅｓと判定された場合、ステップＳ１４でレーザー調節部３１がレーザーＬの出力を低減させる。具体的には、レーザーＬの出力をステップＳ１１で決定した値から半分程度にまで下げることが望ましい。この状態で、重複領域５３をレーザーＬが走査する。重複領域５３の走査が完了したら、ステップＳ１５で、走査方向Ｄの他方側から一方側に向かってレーザーＬを走査させる。つまり、走査方向Ｄにおける復路をレーザーＬが走査する。この時、レーザーＬの出力は、ステップＳ１１で決定された値に戻る。

【0040】

これらステップＳ１２からステップＳ１５までを、ステップＳ１６で第一領域５１全体の走査が完了したと判定されるまで繰り返して実行する。ステップＳ１６における判定は、作業者が目視で行ってもよいし、別途設けられた撮像装置等によって自律的に行ってもよい。ステップＳ１６でＹｅｓと判定された後に、さらにステップＳ１７で第二領域５２の走査を実行する。なお、ステップＳ１７では、上述したステップＳ１２からステップＳ１５までの各ステップと同様の工程を実行することとなる。以上により、本実施形態に係るレーザークリーニング方法の全工程が完了する。

【0041】

（作用効果）
大型の対象物９０にレーザークリーニングを施す際には、レーザーＬによる走査が必要となる面積が増加することから、レーザークリーニング装置１を移動させるための機構が必要となる。そこで、本実施形態では上述の構成、及び方法を採用している。

【0042】

上記構成によれば、可動支持部４０のアーム部４１によってレーザークリーニング装置１を進退動させることで、走査方向Ｄ、及び当該走査方向Ｄに交差する移動方向Ｘからなる面に沿って広い範囲をレーザーＬによってクリーニングすることが可能となる。これにより、クリーニングに要する時間を短縮することができる。また、クリーニング装置を手動で移動させる場合に比べて、移動速度や移動距離をさらに精緻にコントロールすることができる。これにより、クリーニングの精度を向上させ、より良好な仕上がりを得ることが可能となる。

【0043】

ここで、レーザークリーニングシステム２によって、走査方向Ｄから互いに隣接する複数の領域にクリーニングを施す場合、これら領域同士の端部がわずかでも重複していると、レーザーＬの出力が重畳されてしまい、塗膜９３に過度の入熱が行われてしまう可能性がある。特に、上述の重複領域５３が形成されている場合にはこの傾向が顕著である。このように塗膜９３に過度の入熱が行われると、塗膜９３のみならず下地９２にも熱の影響が及んでしまう可能性がある。しかしながら、上記構成によれば、レーザーＬの照射点が走査方向Ｄの端部に達した際に、レーザー調節部３１がレーザーＬの出力を下げる方向に調節する。このため、上記のようにレーザーＬが重畳されてしまっても、合計となる入熱量は他の領域と同等に抑えることができる。これにより、下地９２、又は基材９１に影響を与えることなく、安定的に塗膜９３を除去することが可能となる。その結果、クリーニング後の対象物９０の仕上がりを均一なものとすることができる。したがって、次工程で再度塗膜９３を形成する際に、より良好な外観を得ることができる。

【0044】

特に、各領域の端部に達したか否かが、レーザーＬの照射角度に基づいて判定部３６によって自動的に判定されるため、作業者が目視で同様の工程を実行する場合に比べて、より精緻かつ効率的にクリーニングを進めることが可能となる。また、このような構成、及び方法によれば、領域の数を増減することによって、対象物９０の大きさに制限されることなく種々の形状、大きさを有する対象物９０のレーザークリーニングを行うことができる。これにより、レーザークリーニングシステム２の汎用性をさらに高めることができる。

【0045】

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

【0046】

例えば、上記実施形態では、対象物９０の基材９１としてＣＦＲＰやＧＦＲＰ等の繊維強化樹脂を用いた例について説明した。しかしながら、基材９１の種類はこれら繊維強化樹脂に限定されず、各種の金属材料はもとより、セラミックス、又は木材等も基材９１として用いることが可能である。このように基材９１の種類が多岐にわたる場合であっても、制御装置３０によってレーザーＬの特性を自在に変化させることで入熱量を適正にコントロールして、塗膜９３のみを選択的に除去することができる。

【0047】

また、上記実施形態において、レーザー調節部３１は、レーザーＬの出力、及びビーム径を調節するものとして説明した。しかしながら、入熱量の管理という観点からは、出力、及びビーム径の両方を必ずしも変化させる必要はない。つまり、レーザー調節部３１は、レーザーＬの出力、及びビーム径の少なくとも一方を調節することが可能であればよい。

【0048】

さらに、上記の第二実施形態では、レーザークリーニングシステム２によるクリーニングを行うに際して、対象物９０の表面を第一領域５１と第二領域５２の二つの領域に分ける例について説明した。しかしながら、領域の数は２つに限定されず、３つ以上であってもよい。つまり、領域に数は、対象物９０の寸法体格に応じて適宜決定されてよい。

【0049】

また、対象物９０の表面形状は特に限定されず、平板上であってもよいし、曲面状をなしていてもよい。なお、曲面状をなしている場合には、第二実施形態で説明した可動支持部４０を二軸で可動する方式に変更することが望ましい。これにより、曲面のアールに追従させてレーザーＬを走査させることが可能となる。

【0050】

加えて、可動支持部４０によるアーム部４１の移動速度は、一定であってもよいし、表面形状や凹凸に応じて、適宜変化させてもよい。特に、塗膜９３の厚みが不均一である場合には、厚みに応じてレーザーＬの照射時間をコントロールする必要があることから、アーム部４１の移動速度を変化させて照射時間を適切に変化させることが望ましい。これにより、クリーニング後の対象物９０の均一な仕上がりを得ることが可能となる。

【0051】

なお、本開示の実施形態における制御装置３０の処理は、適切な処理が行われる範囲において、処理の順番が入れ替わってもよい。

【0052】

本開示の実施形態における記憶部３３、その他の記憶装置のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲においてどこに備えられていてもよい。また、記憶部３３、その他の記憶装置のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲において複数存在しデータを分散して記憶していてもよい。

【0053】

上述した制御装置３０による処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ２００が読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータ２００が読み出して実行することによって、上記処理が行われる。コンピュータ２００の具体例を以下に示す。

【0054】

図１０に示すように、コンピュータ２００は、ＣＰＵ１０１と、メインメモリ１０２と、ストレージ１０３と、インターフェース１０４と、を備える。
例えば、上述の制御装置３０はコンピュータ２００に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ１０３に記憶されている。ＣＰＵ１０１は、プログラムをストレージ１０３から読み出してメインメモリ１０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ１０１は、プログラムに従って、上述した記憶部３３に対応する記憶領域をメインメモリ１０２に確保する。

【0055】

ストレージ１０３の例としては、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ１０３は、コンピュータ２００のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インターフェース１０４または通信回線を介してコンピュータ２００に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ２００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ２００が当該プログラムをメインメモリ１０２に展開し、上記処理を実行してもよい。なお、ストレージ１０３は、一時的でない有形の記憶媒体である。

【0056】

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータ２００にすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるファイル、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

【0057】

なお、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）などのカスタムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、及びこれらに類する処理装置を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ａｒｒａｙ Ｌｏｇｉｃ）、ＧＡＬ（Ｇｅｎｅｒｉｃ Ａｒｒａｙ Ｌｏｇｉｃ）、ＣＰＬＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）が挙げられる。この場合、プロセッサによって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。

【0058】

＜付記＞
各実施形態に記載のレーザークリーニング装置１、レーザークリーニングシステム２、及びレーザークリーニング方法は、例えば以下のように把握される。

【0059】

（１）第１の態様に係るレーザークリーニング装置１は、基材９１、該基材９１の表面に形成された下地９２、及び該下地９２の表面に形成された塗膜９３を有する対象物９０から少なくとも前記塗膜９３をレーザーＬによって除去するレーザークリーニング装置１であって、レーザーＬを生成する発振部１０と、前記レーザーＬの光路上に配置され、該レーザーＬの照射方向を変えることで前記塗膜９３の表面に沿って前記レーザーＬを走査方向Ｄに走査させる走査部２０と、前記レーザーＬのビーム径、及び出力の少なくとも一方を変化させることが可能なレーザー調節部３１を有する制御装置３０と、を備える。

【0060】

上記構成によれば、レーザー調節部３１が、レーザーＬのビーム径、及び出力の少なくとも一方を変化させることで、塗膜９３に対する除去深さを自在にコントロールすることが可能となる。このため、レーザーＬの熱による影響を基材９１に与えることなく、塗膜９３を除去することができる。

【0061】

（２）第２の態様に係るレーザークリーニング装置１は、（１）のレーザークリーニング装置１であって、前記下地９２は、前記塗膜９３よりも多い無機物成分を含む。

【0062】

上記構成によれば、下地９２が塗膜９３よりも多い無機物成分を含むことから、レーザーＬによる熱に曝されても昇華しにくい。このため、万一レーザーＬが下地９２に到達した場合であっても、当該下地９２によって基材９１が保護される。これにより、基材９１に熱の影響が及ぶ可能性をさらに低減することができる。

【0063】

（３）第３の態様に係るレーザークリーニングシステム２は、（１）又は（２）のレーザークリーニング装置１と、該レーザークリーニング装置１が先端に取り付けられたアーム部４１を有する可動支持部４０と、を備え、前記アーム部４１は、前記走査方向Ｄに交差する方向に前記レーザークリーニング装置１を進退動させることが可能である。

【0064】

上記構成によれば、アーム部４１によってレーザークリーニング装置１を進退動させることで、走査方向Ｄ、及び当該走査方向Ｄに交差する方向からなる面に沿って広い範囲をレーザーＬによってクリーニングすることが可能となる。これにより、クリーニングに要する時間を短縮することができる。

【0065】

（４）第４の態様に係るレーザークリーニング方法は、（１）又は（２）のレーザークリーニング装置１を用いたレーザークリーニング方法であって、前記塗膜９３の厚さ方向における少なくとも一部を除去することで粗加工を行うステップと、前記粗加工を行うステップで残存した前記塗膜９３を前記下地９２に到達するまで除去することで仕上げ加工を行うステップと、を含み、前記粗加工を行うステップでは、前記仕上げ加工を行うステップよりも、前記レーザーＬのビーム径を小さくすることでエネルギー密度を高める。

【0066】

上記方法によれば、始めに粗加工を行うことで塗膜９３の厚さ方向における少なくとも一部が除去される。この際、レーザーＬのビーム径が相対的に小さく絞られていることからエネルギー密度が高くなり、短時間で所望の厚さまで塗膜９３を除去することができる。他方で、仕上げ加工では、レーザーＬのビーム径を粗加工の際よりも大きくすることによってエネルギー密度が低くなる。このため、残存する薄い塗膜９３を除去するに当たって、レーザーＬの熱による下地９２への影響を最小限に抑えることができる。これにより、短時間のうちに、下地９２を極力残しつつ、塗膜９３を最大限除去することが可能となる。

【0067】

（５）第５の態様に係るレーザークリーニング方法は、（４）のレーザークリーニング方法であって、前記仕上げ加工を行うステップでは、前記下地９２の除去深さと前記塗膜９３の除去深さとの差分が予め定められた基準値よりも大きくなるように、前記レーザーＬのビーム径を設定することでエネルギー密度を調節する。

【0068】

ここで、下地９２と塗膜９３との間では、無機物の含有量の差から、同一のエネルギー密度のレーザーＬを照射した場合における除去深さに違いが生じる。上記方法では、下地９２の除去深さと塗膜９３の除去深さの差分が基準値よりも大きくなるようなエネルギー密度のもとでレーザークリーニングが行われる。このため、下地９２を極力残しつつ、塗膜９３を最大限除去することが可能となり、さらに効率的にレーザークリーニングを進めることができる。

【0069】

（６）第７の態様に係るレーザークリーニング方法は、（３）のレーザークリーニングシステム２を用いたレーザークリーニング方法であって、前記レーザーＬによって前記走査方向Ｄに走査しながら前記アーム部４１によって前記走査方向Ｄに交差する方向の一方側に向かって前記レーザークリーニング装置１を移動させることで第一領域５１の前記塗膜９３を除去するステップと、前記アーム部４１によって前記走査方向Ｄに交差する方向の他方側に向かって前記レーザークリーニング装置１を移動させることで第二領域５２の前記塗膜９３を除去するステップと、を含み、前記第二領域５２の前記走査方向Ｄにおける端部は、前記第一領域５１の前記走査方向Ｄにおける端部と重複しており、前記レーザー調節部３１は、前記レーザーＬの照射点が前記走査方向Ｄにおける端部に到達したことを検知した場合に、前記レーザーＬの出力を下げる方向に調節する。

【0070】

ここで、レーザークリーニングシステム２によって、走査方向Ｄから互いに隣接する複数の領域（第一領域５１、及び第二領域５２）にクリーニングを施す場合、これら領域同士の端部がわずかでも重複している場合、レーザーＬの出力が重畳されてしまい、塗膜９３に過度の入熱が行われてしまう可能性がある。しかしながら、上記構成によれば、レーザーＬの照射点が走査方向Ｄの端部に達した際に、レーザー調節部３１がレーザーＬの出力を下げる方向に調節する。このため、上記のようにレーザーＬが重畳されてしまっても、合計となる入熱量は他の領域と同等に抑えることができる。これにより、基材９１に影響を与えることなく、安定的に塗膜９３を除去することが可能となる。

【符号の説明】

【0071】

１…レーザークリーニング装置 ２…レーザークリーニングシステム １０…発振部 ２０…走査部 ３０…制御装置 ３１…レーザー調節部 ３２…エネルギー密度取得部 ３３…記憶部 ３４…駆動信号生成部 ３５…角度取得部 ３６…判定部 ４０…可動支持部 ４１…アーム部 ４２…レール ４３…駆動装置 ５１…第一領域 ５２…第二領域 ５３…重複領域 ９０…対象物 ９１…基材 ９２…下地 ９３…塗膜 １０１…ＣＰＵ １０２…メインメモリ １０３…ストレージ １０４…インターフェース ２００…コンピュータ Ｄ…走査方向 Ｌ…レーザー Ｘ…移動方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】