JP2022053166A - レーザ加工方法及びレーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物の表面における対象エリアに沿って対象物に付与される圧縮残留応力がばらつくのを抑制することができるレーザ加工方法及びレーザ加工装置を提供する。【解決手段】レーザ加工方法は、対象物の表面における対象エリア１１にレーザ光を照射することで、対象エリア１１に沿って対象物に圧縮残留応力を付与する方法である。当該レーザ加工方法は、対象エリア１１においてレーザ光の被照射エリア１２を第１側に向かって広げる第１ステップと、対象エリア１１においてレーザ光の被照射エリア１２を第１側とは異なる第２側に向かって広げる第２ステップと、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、レーザ加工方法及びレーザ加工装置に関する。

材料層にレーザ光を照射することで、対象物に圧縮残留応力を付与するレーザ加工方法が記載されている。特許文献１に記載のレーザ加工方法では、対象物に均一な圧縮残留応力を付与するために、吸収材料層の厚さが所定の厚さとなるように吸収材料層を形成する。

特開平８－１１２６８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のレーザ加工方法のように、吸収材料層の厚さが所定の厚さとなるように吸収材料層を形成するだけでは、対象物の表面における対象エリアに沿って対象物に均一な圧縮残留応力を付与することは困難である。

本発明は、対象物の表面における対象エリアに沿って対象物に付与される圧縮残留応力がばらつくのを抑制することができるレーザ加工方法及びレーザ加工装置を提供することを目的とする。

本発明のレーザ加工方法は、対象物の表面における対象エリアにレーザ光を照射することで、対象エリアに沿って対象物に圧縮残留応力を付与するレーザ加工方法であって、対象エリアにおいてレーザ光の被照射エリアを第１側に向かって広げる第１ステップと、対象エリアにおいてレーザ光の被照射エリアを第１側とは異なる第２側に向かって広げる第２ステップと、を備える。

このレーザ加工方法では、第１ステップにおいてレーザ光の被照射エリアを第１側に向かって広げ、第２ステップにおいてレーザ光の被照射エリアを第１側とは異なる第２側に向かって広げる。これにより、第１ステップによって対象物に付与される圧縮残留応力が第１側に向かって低下し、第２ステップによって対象物に付与される圧縮残留応力が第１側とは異なる第２側に向かって低下する。したがって、例えば、第１ステップにおいてレーザ光の被照射エリアを第１側に向かって広げ、第２ステップにおいてレーザ光の被照射エリアを第１側に向かって広げるような場合に比べ、第１ステップ及び第２ステップによって対象物に付与される圧縮残留応力のばらつきが抑制される。よって、このレーザ加工方法によれば、対象物の表面における対象エリアに沿って対象物に付与される圧縮残留応力がばらつくのを抑制することができる。

本発明のレーザ加工方法では、第１側及び第２側は、第１方向において互いに対向する側であってもよい。これにより、第１ステップ及び第２ステップによって対象物に付与される圧縮残留応力がばらつくのをより確実に抑制することができる。

本発明のレーザ加工方法では、第１ステップにおいては、第１方向に垂直な第２方向に延在すると共に第１方向に並ぶ複数のラインのそれぞれに沿ってレーザ光の照射スポットを移動させる第１処理を第２側から第１側に順次に実施することで、レーザ光の被照射エリアを第１側に向かって広げ、第２ステップにおいては、第２方向に延在すると共に第１方向に並ぶ複数のラインのそれぞれに沿ってレーザ光の照射スポットを移動させる第２処理を第１側から第２側に順次に実施することで、レーザ光の被照射エリアを第２側に向かって広げてもよい。これにより、第１ステップにおいてレーザ光の被照射エリアを第１側に向かって確実且つ容易に広げることができ、第２ステップにおいてレーザ光の被照射エリアを第１側とは異なる第２側に向かって確実且つ容易に広げることができる。

本発明のレーザ加工方法では、第１ステップにおいては、第１処理として、第２方向における一方の側から他方の側にレーザ光の照射スポットを移動させる処理、及び第２方向における他方の側から一方の側にレーザ光の照射スポットを移動させる処理を交互に実施し、第２ステップにおいては、第２処理として、第２方向における一方の側から他方の側にレーザ光の照射スポットを移動させる処理、及び第２方向における他方の側から一方の側にレーザ光の照射スポットを移動させる処理を交互に実施してもよい。これにより、第１ステップにおいてレーザ光の被照射エリアを第１側に向かって効率良く広げることができ、第２ステップにおいてレーザ光の被照射エリアを第１側とは異なる第２側に向かって効率良く広げることができる。

本発明のレーザ加工方法は、対象エリアにおいてレーザ光の被照射エリアを第３側に向かって広げる第３ステップと、対象エリアにおいてレーザ光の被照射エリアを第３側とは異なる第４側に向かって広げる第４ステップと、を更に備え、第３側及び第４側は、第１方向に垂直な第２方向において互いに対向する側であってもよい。これにより、対象物の表面における対象エリアに沿って対象物に付与される圧縮残留応力がばらつくのをより確実に抑制することができる。

本発明のレーザ加工方法では、第３ステップにおいては、第１方向に延在すると共に第２方向に並ぶ複数のラインのそれぞれに沿ってレーザ光の照射スポットを移動させる第３処理を第４側から第３側に順次に実施することで、レーザ光の被照射エリアを第３側に向かって広げ、第４ステップにおいては、第１方向に延在すると共に第２方向に並ぶ複数のラインのそれぞれに沿ってレーザ光の照射スポットを移動させる第４処理を第３側から第４側に順次に実施することで、レーザ光の被照射エリアを第４側に向かって広げてもよい。これにより、第３ステップにおいてレーザ光の被照射エリアを第３側に向かって確実且つ容易に広げることができ、第４ステップにおいてレーザ光の被照射エリアを第３側とは異なる第４側に向かって確実且つ容易に広げることができる。

本発明のレーザ加工方法では、第３ステップにおいては、第３処理として、第１方向における一方の側から他方の側にレーザ光の照射スポットを移動させる処理、及び第１方向における他方の側から一方の側にレーザ光の照射スポットを移動させる処理を交互に実施し、第４ステップにおいては、第４処理として、第１方向における一方の側から他方の側にレーザ光の照射スポットを移動させる処理、及び第１方向における他方の側から一方の側にレーザ光の照射スポットを移動させる処理を交互に実施してもよい。これにより、第３ステップにおいてレーザ光の被照射エリアを第３側に向かって効率良く広げることができ、第４ステップにおいてレーザ光の被照射エリアを第３側とは異なる第４側に向かって効率良く広げることができる。

本発明のレーザ加工装置は、対象物の表面における対象エリアにレーザ光を照射することで、対象エリアに沿って対象物に圧縮残留応力を付与するレーザ加工装置であって、対象物を支持する支持部と、対象エリアにレーザ光を照射する照射部と、支持部及び照射部の少なくとも１つの動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、対象エリアにおいてレーザ光の被照射エリアが第１側に向かって広がるように、支持部及び照射部の少なくとも１つの動作を制御し、対象エリアにおいてレーザ光の被照射エリアが第１側とは異なる第２側に向かって広がるように、支持部及び照射部の少なくとも１つの動作を制御する。

このレーザ加工装置によれば、上述したレーザ加工方法と同様に、対象物の表面における対象エリアに沿って対象物に付与される圧縮残留応力がばらつくのを抑制することができる。

本発明によれば、対象物の表面における対象エリアに沿って対象物に付与される圧縮残留応力がばらつくのを抑制することができるレーザ加工方法及びレーザ加工装置を提供することが可能になる。

一実施形態のレーザ加工装置の構成図である。 一実施形態のレーザ加工方法を説明するための対象物の平面図である。 一実施形態のレーザ加工方法を説明するための対象物の平面図である。 比較例１及び比較例２のレーザ加工方法を説明するための対象物の平面図である。 比較例３及び比較例４のレーザ加工方法を説明するための対象物の平面図である。 比較例１及び比較例２のレーザ加工方法によって付与された圧縮残留応力の二次元分布を示す画像である。 比較例３及び比較例４のレーザ加工方法によって付与された圧縮残留応力の二次元分布を示す画像である。 比較例５及び実施例１のレーザ加工方法によって付与された圧縮残留応力の二次元分布を示す画像である。 実施例２のレーザ加工方法によって付与された圧縮残留応力の二次元分布を示す画像である。 比較例５、実施例１及び実施例２のレーザ加工方法によって付与された圧縮残留応力の分布を示すグラフである。 比較例５、実施例１及び実施例２のレーザ加工方法によって付与された圧縮残留応力の数値を示す表である。 変形例１のレーザ加工方法を説明するための対象物の平面図である。 変形例２のレーザ加工方法を説明するための対象物の平面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［レーザ加工装置］

図１に示されるように、レーザ加工装置１は、支持部２と、照射部３と、制御部４と、を備えている。レーザ加工装置１は、対象物１０の表面１０ａにおける対象エリア１１にレーザ光Ｌを照射することで、対象エリア１１に沿って対象物１０に圧縮残留応力を付与する装置である。つまり、レーザ加工装置１は、対象物１０の表面１０ａにおける対象エリア１１にレーザピーニング加工を施す装置である。以下の説明では、互いに直交する３方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向という。本実施形態では、Ｚ方向は第１水平方向であり、Ｘ方向は第１水平方向に垂直な第２水平方向であり、Ｙ方向は鉛直方向である。

支持部２は、対象物１０の表面１０ａがＺ方向と直交するように対象物１０を支持する。支持部２は、例えば、対象物１０を挟持するクランプ、ロボットアーム等を含んでいる。対象物１０は、例えば、銅、アルミニウム、鉄、チタン等の金属材料からなる板状の部材である。レーザピーニング加工を施す時に、対象エリア１１には、保護層Ｐが形成され、保護層Ｐの表面には閉じ込め層Ｃが形成される。保護層Ｐは、レーザ光Ｌの照射によって発生する熱から対象エリア１１を保護するために当該熱を吸収する層である。保護層Ｐは、例えば、金属又は樹脂層である。閉じ込め層Ｃは、レーザ光Ｌの照射によって発生するプラズマの衝撃を対象物１０に与えるために当該プラズマを閉じ込める層である。閉じ込め層Ｃは、例えば、保護層Ｐを覆うように供給される水である。

照射部３は、支持部２によって支持された対象物１０の表面１０ａにおける対象エリア１１にレーザ光Ｌを照射する。照射部３は、対象エリア１１に対してレーザ光Ｌの照射スポットＳを二次元的に移動させる。レーザ光Ｌの照射スポットＳは、対象エリア１１におけるレーザ光Ｌの照射領域である。本実施形態では、レーザ光Ｌの集光スポットＣＳが対象エリア１１上に位置させられる。つまり、本実施形態では、レーザ光Ｌの集光スポットＣＳがレーザ光Ｌの照射スポットＳとなる。

照射部３は、光源３１と、光軸調整部３２と、光軸調整レンズ３３と、Ｘ軸可動ミラー３４と、Ｙ軸可動ミラー３５と、対物レンズ３６と、を有している。光源３１は、レーザ光Ｌを出射する。光源３１は、例えば、パルス発振方式によってレーザ光Ｌを出射する半導体レーザである。光軸調整部３２は、光軸調整レンズ３３を支持している。光軸調整部３２は、光軸調整レンズ３３をＺ方向に沿って移動させることで、集光スポットＣＳをＺ方向に沿って移動させる。Ｘ軸可動ミラー３４は、レーザ光Ｌを反射するミラー面の傾きを調整することで、集光スポットＣＳをＸ方向に沿って移動させる。Ｙ軸可動ミラー３５は、レーザ光Ｌを反射するミラー面の傾きを調整することで、集光スポットＣＳをＹ方向に沿って移動させる。Ｘ軸可動ミラー３４及びＹ軸可動ミラー３５のそれぞれは、例えば、ガルバノミラーである。対物レンズ３６は、集光スポットＣＳがＺ方向に垂直な平面上に位置するように、レーザ光Ｌの集光スポットＣＳの位置を光学的に補正する。対物レンズ３６は、例えばｆ・θレンズである。

制御部４は、照射スポットＳが対象エリア１１上を所定の軌跡で移動するように、照射部３の動作を制御する。制御部４は、例えば処理部４１と、記憶部４２と、入力受付部４３と、を有している。処理部４１は、プロセッサ、メモリ、ストレージ及び通信デバイス等を含むコンピュータ装置として構成されている。処理部４１では、プロセッサが、メモリ等に読み込まれたソフトウェア（プログラム）を実行し、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込み、並びに、通信デバイスによる通信を制御する。記憶部４２は、ハードディスク等であり、各種データを記憶する。入力受付部４３は、オペレータから各種データの入力を受け付けるインターフェース部である。本実施形態では、入力受付部４３は、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を構成している。
［レーザ加工方法］

上述したレーザ加工装置１において実施されるレーザ加工方法について説明する。当該レーザ加工方法は、対象物１０の表面１０ａにおける対象エリア１１にレーザ光Ｌを照射することで、対象エリア１１に沿って対象物１０に圧縮残留応力を付与する方法である。つまり、当該レーザ加工方法は、対象物１０の表面１０ａにおける対象エリア１１にレーザピーニング加工を施す方法である。本実施形態では、制御部４が照射部３を制御することで、以下に述べる第１ステップ、第２ステップ、第３ステップ及び第４ステップを実施する。なお、一例として、第１ステップ、第２ステップ、第３ステップ及び第４ステップにおいて、レーザ光Ｌの出力、照射スポットＳの面積及び形状は、一定である。

まず、対象物１０を準備する。本実施形態では、レーザ加工装置１において、対象物１０が支持部２によって支持され、対象エリア１１、レーザ光Ｌの照射条件等が制御部４によって設定される。本実施形態では、図２の（ａ）に示されるように、Ｘ方向（第１方向）における一方の側を第１側とし、Ｘ方向における他方の側を第２側とする。つまり、第１側及び第２側は、Ｘ方向において互いに対向する側である。また、Ｙ方向（第１方向に垂直な第２方向）における一方の側を第３側とし、Ｙ方向における他方の側を第４側とする。つまり、第３側及び第４側は、Ｙ方向において互いに対向する側である。一例として、対象エリア１１は、Ｘ方向において対向する二辺、及びＹ方向において対向する二辺を有する矩形状のエリアである。

続いて、対象エリア１１においてレーザ光Ｌの被照射エリア１２を第１側に向かって広げ（第１ステップ）、対象エリア１１の全体に被照射エリア１２を広げる。具体的には、対象エリア１１において、Ｙ方向に延在すると共にＸ方向に等間隔に並ぶ複数のラインＬ１のそれぞれに沿って照射スポットＳを移動させる第１処理を第２側から第１側に順次に実施することで、被照射エリア１２を第１側に向かって広げる。本実施形態では、第１処理として、第３側から第４側に（第２方向における一方の側から他方の側に）照射スポットＳを移動させる処理、及び第４側から第３側に（第２方向における他方の側から一方の側に）照射スポットＳを移動させる処理を交互に実施する。なお、隣り合うラインＬ１の間隔は、Ｘ方向における照射スポットＳの幅の１／２程度である。

続いて、図２の（ｂ）に示されるように、対象エリア１１においてレーザ光Ｌの被照射エリア１２を第２側に向かって広げ（第２ステップ）、対象エリア１１の全体に被照射エリア１２を広げる（すなわち、第１ステップにおいて対象エリア１１の全体に広げられた被照射エリア１２に重なるように、再度、対象エリア１１の全体に被照射エリア１２を広げる）。具体的には、対象エリア１１において、Ｙ方向に延在すると共にＸ方向に等間隔に並ぶ複数のラインＬ２のそれぞれに沿って照射スポットＳを移動させる第２処理を第１側から第２側に順次に実施することで、被照射エリア１２を第２側に向かって広げる。本実施形態では、第２処理として、第３側から第４側に照射スポットＳを移動させる処理、及び第４側から第３側に照射スポットＳを移動させる処理を交互に実施する。なお、隣り合うラインＬ２の間隔は、Ｘ方向における照射スポットＳの幅の１／２程度である。本実施形態では、各ラインＬ２が各ラインＬ１と一致している。

続いて、図３の（ａ）に示されるように、対象エリア１１においてレーザ光Ｌの被照射エリア１２を第３側に向かって広げ（第３ステップ）、対象エリア１１の全体に被照射エリア１２を広げる（すなわち、第１ステップ及び第２ステップのそれぞれにおいて対象エリア１１の全体に広げられた被照射エリア１２に重なるように、再度、対象エリア１１の全体に被照射エリア１２を広げる）。具体的には、対象エリア１１において、Ｘ方向に延在すると共にＹ方向に等間隔に並ぶ複数のラインＬ３のそれぞれに沿って照射スポットＳを移動させる第３処理を第４側から第３側に順次に実施することで、被照射エリア１２を第３側に向かって広げる。本実施形態では、第３処理として、第２側から第１側に（第１方向における一方の側から他方の側に）照射スポットＳを移動させる処理、及び第１側から第２側に（第１方向における他方の側から一方の側に）照射スポットＳを移動させる処理を交互に実施する。なお、隣り合うラインＬ３の間隔は、Ｙ方向における照射スポットＳの幅の１／２程度である。

続いて、図３の（ｂ）に示されるように、対象エリア１１においてレーザ光Ｌの被照射エリア１２を第４側に向かって広げ（第４ステップ）、対象エリア１１の全体に被照射エリア１２を広げる（すなわち、第１ステップ、第２ステップ及び第３ステップのそれぞれにおいて対象エリア１１の全体に広げられた被照射エリア１２に重なるように、再度、対象エリア１１の全体に被照射エリア１２を広げる）。具体的には、対象エリア１１において、Ｘ方向に延在すると共にＹ方向に等間隔に並ぶ複数のラインＬ４のそれぞれに沿って照射スポットＳを移動させる第４処理を第３側から第４側に順次に実施することで、被照射エリア１２を第４側に向かって広げる。本実施形態では、第４処理として、第２側から第１側に照射スポットＳを移動させる処理、及び第１側から第２側に照射スポットＳを移動させる処理を交互に実施する。なお、隣り合うラインＬ４の間隔は、Ｙ方向における照射スポットＳの幅の１／２程度である。本実施形態では、各ラインＬ４が各ラインＬ３と一致している。

以上のように、第１ステップ、第２ステップ、第３ステップ及び第４ステップを実施することで、対象エリア１１に沿って対象物１０に圧縮残留応力を付与する。つまり、上記レーザ加工方法は、対象エリア１１に沿って圧縮残留応力が付与された対象物を製造する方法である。なお、上記レーザ加工方法では、「第１ステップにおいて広げられた被照射エリア１２の少なくとも一部」、「第２ステップにおいて広げられた被照射エリア１２の少なくとも一部」、「第３ステップにおいて広げられた被照射エリア１２の少なくとも一部」及び「第４ステップにおいて広げられた被照射エリア１２の少なくとも一部」が対象エリア１１において相互に重なるように、レーザ光Ｌの照射が実施されればよい。換言すれば、上記レーザ加工方法では、「第１ステップにおいて広げられた被照射エリア１２の少なくとも一部」、「第２ステップにおいて広げられた被照射エリア１２の少なくとも一部」、「第３ステップにおいて広げられた被照射エリア１２の少なくとも一部」及び「第４ステップにおいて広げられた被照射エリア１２の少なくとも一部」が相互に重なるようにレーザ光Ｌの照射が実施されたエリアが対象エリア１１である。
［作用及び効果］

上記レーザ加工方法では、第１ステップにおいてレーザ光Ｌの被照射エリア１２を第１側に向かって広げ、第２ステップにおいてレーザ光Ｌの被照射エリア１２を第２側に向かって広げる。これにより、第１ステップによって対象物１０に付与される圧縮残留応力が第１側に向かって低下し、第２ステップによって対象物１０に付与される圧縮残留応力が第２側に向かって低下する。更に、第３ステップにおいてレーザ光Ｌの被照射エリア１２を第３側に向かって広げ、第４ステップにおいてレーザ光Ｌの被照射エリア１２を第４側に向かって広げる。これにより、第３ステップによって対象物１０に付与される圧縮残留応力が第３側に向かって低下し、第４ステップによって対象物１０に付与される圧縮残留応力が第４側に向かって低下する。したがって、例えば、第１ステップ、第２ステップ、第３ステップ及び第４ステップのそれぞれにおいてレーザ光Ｌの被照射エリア１２を第１側に向かって広げるような場合に比べ、対象物１０に付与される圧縮残留応力のばらつきが抑制される。よって、上記レーザ加工方法によれば、対象物１０の表面１０ａにおける対象エリア１１に沿って対象物１０に付与される圧縮残留応力がばらつくのを抑制することができる。

上記レーザ加工方法では、第１側及び第２側が、Ｘ方向において互いに対向する側であり、第３側及び第４側が、Ｙ方向において互いに対向する側である。これにより、対象物１０に付与される圧縮残留応力がばらつくのをより確実に抑制することができる。

上記レーザ加工方法では、第１ステップにおいて、Ｙ方向に延在すると共にＸ方向に並ぶ複数のラインＬ１のそれぞれに沿ってレーザ光Ｌの照射スポットＳを移動させる第１処理を第２側から第１側に順次に実施することで、レーザ光Ｌの被照射エリア１２を第１側に向かって広げる。これにより、第１ステップにおいてレーザ光Ｌの被照射エリア１２を第１側に向かって確実且つ容易に広げることができる。上記レーザ加工方法では、第２ステップにおいて、Ｙ方向に延在すると共にＸ方向に並ぶ複数のラインＬ２のそれぞれに沿ってレーザ光Ｌの照射スポットＳを移動させる第２処理を第１側から第２側に順次に実施することで、レーザ光Ｌの被照射エリア１２を第２側に向かって広げる。これにより、第２ステップにおいてレーザ光Ｌの被照射エリア１２を第１側とは異なる第２側に向かって確実且つ容易に広げることができる。

上記レーザ加工方法では、第１ステップにおいて、第１処理として、Ｙ方向における一方の側から他方の側にレーザ光Ｌの照射スポットＳを移動させる処理、及びＹ方向における他方の側から一方の側にレーザ光Ｌの照射スポットＳを移動させる処理を交互に実施する。これにより、第１ステップにおいてレーザ光Ｌの被照射エリア１２を第１側に向かって効率良く広げることができる。上記レーザ加工方法では、第２ステップにおいて、第２処理として、Ｙ方向における一方の側から他方の側にレーザ光Ｌの照射スポットＳを移動させる処理、及びＹ方向における他方の側から一方の側にレーザ光Ｌの照射スポットＳを移動させる処理を交互に実施する。これにより、第２ステップにおいてレーザ光Ｌの被照射エリア１２を第１側とは異なる第２側に向かって効率良く広げることができる。

上記レーザ加工方法では、第３ステップにおいて、Ｘ方向に延在すると共にＹ方向に並ぶ複数のラインＬ３のそれぞれに沿ってレーザ光Ｌの照射スポットＳを移動させる第３処理を第４側から第３側に順次に実施することで、レーザ光Ｌの被照射エリア１２を第３側に向かって広げる。これにより、第３ステップにおいてレーザ光Ｌの被照射エリア１２を第３側に向かって確実且つ容易に広げることができる。上記レーザ加工方法では、第４ステップにおいて、Ｘ方向に延在すると共にＹ方向に並ぶ複数のラインＬ４のそれぞれに沿ってレーザ光Ｌの照射スポットＳを移動させる第４処理を第３側から第４側に順次に実施することで、レーザ光Ｌの被照射エリア１２を第４側に向かって広げる。これにより、第４ステップにおいてレーザ光Ｌの被照射エリア１２を第３側とは異なる第４側に向かって確実且つ容易に広げることができる。

上記レーザ加工方法では、第３ステップにおいて、第３処理として、Ｘ方向における一方の側から他方の側にレーザ光Ｌの照射スポットＳを移動させる処理、及びＸ方向における他方の側から一方の側にレーザ光Ｌの照射スポットＳを移動させる処理を交互に実施する。これにより、第３ステップにおいてレーザ光Ｌの被照射エリア１２を第３側に向かって効率良く広げることができる。上記レーザ加工方法では、第４ステップにおいて、第４処理として、Ｘ方向における一方の側から他方の側にレーザ光Ｌの照射スポットＳを移動させる処理、及びＸ方向における他方の側から一方の側にレーザ光Ｌの照射スポットＳを移動させる処理を交互に実施する。これにより、第４ステップにおいてレーザ光Ｌの被照射エリア１２を第３側とは異なる第４側に向かって効率良く広げることができる。

上記レーザ加工装置１によれば、上述したレーザ加工方法と同様に、対象物１０の表面１０ａにおける対象エリア１１に沿って対象物１０に付与される圧縮残留応力がばらつくのを抑制することができる。
［比較例及び実施例］

まず、比較例１、比較例２、比較例３及び比較例４のレーザ加工方法について説明する。比較例１、比較例２、比較例３及び比較例４のレーザ加工方法におけるレーザ光の照射条件は、次のとおりである。
レーザ光の照射条件
波長：１０５３ｎｍ
パルスエネルギー：３００ｍＪ
パルス幅：１０ｎｓ（矩形）
集光サイズ：約０．８×０．８ｍｍ
強度：４．７ＧＷ／ｃｍ^２
繰り返し周波数：２Ｈｚ
対象物の条件
材質：アルミニウム合金（Ａ２０２４）
形状：４９×４９ｍｍ
厚さ：３ｍｍ
対象エリア：２×１０ｍｍ
保護層：樹脂テープ（厚さ：１００μｍ以下）
閉じ込め層：流水

比較例１のレーザ加工方法では、図４の（ａ）に示されるように、対象エリアにおいて、Ｙ方向に延在すると共にＸ方向に並ぶ６本のライン（破線で示されるライン）のそれぞれに沿ってレーザ光の照射スポットを移動させる処理を、Ｘ方向における一方の側から他方の側に順次に実施して、レーザ光の被照射エリアをＸ方向における他方の側に向かって広げた（レーザ光照射ステップ）。比較例１のレーザ加工方法では、レーザ光照射ステップを４回実施した。図４の（ａ）において、各ラインに付された番号は、レーザ光の照射スポットをラインに沿って移動させた順番を示しており、各ラインに付された矢印は、ラインに沿ってレーザ光の照射スポットを移動させた向きを示している。

比較例２のレーザ加工方法では、図４の（ｂ）に示されるように、対象エリアのうち、Ｘ方向における一方の側の半分のエリアにおいて、Ｙ方向に延在すると共にＸ方向に並ぶ３本のライン（破線で示されるライン）のそれぞれに沿ってレーザ光の照射スポットを移動させる処理を、次の順序で実施した。すなわち、Ｘ方向における一方の側から１番目のライン、当該一方の側から６番目のライン、当該一方の側から２番目のライン、当該一方の側から５番目のライン、当該一方の側から３番目のライン、当該一方の側から４番目のラインの順序で、当該処理を実施した。比較例２のレーザ加工方法では、当該処理を４回実施した。図４の（ｂ）において、各ラインに付された番号は、レーザ光の照射スポットをラインに沿って移動させた順番を示しており、各ラインに付された矢印は、ラインに沿ってレーザ光の照射スポットを移動させた向きを示している。

比較例３のレーザ加工方法では、図５の（ａ）に示されるように、対象エリアのうち、Ｘ方向における一方の側の半分のエリアにおいて、Ｙ方向に延在すると共にＸ方向に並ぶ３本のライン（破線で示されるライン）のそれぞれに沿ってレーザ光の照射スポットを移動させる処理を、次の順序で実施した。すなわち、Ｘ方向における一方の側から３番目のライン、当該一方の側から４番目のライン、当該一方の側から２番目のライン、当該一方の側から５番目のライン、当該一方の側から１番目のライン、当該一方の側から６番目のラインの順序で、当該処理を実施した。比較例３のレーザ加工方法では、当該処理を４回実施した。図５の（ａ）において、各ラインに付された番号は、レーザ光の照射スポットをラインに沿って移動させた順番を示しており、各ラインに付された矢印は、ラインに沿ってレーザ光の照射スポットを移動させた向きを示している。

比較例４のレーザ加工方法では、図５の（ｂ）に示されるように、対象エリアにおいて、Ｙ方向に延在すると共にＸ方向に並ぶ６本のライン（破線で示されるライン）のそれぞれに沿ってレーザ光の照射スポットを移動させる処理を、次の順序で実施した。すなわち、Ｘ方向における一方の側から１番目のライン、当該一方の側から６番目のライン、当該一方の側から３番目のライン、当該一方の側から５番目のライン、当該一方の側から２番目のライン、当該一方の側から４番目のラインの順序で、当該処理を実施した。比較例４のレーザ加工方法では、当該処理を４回実施した。図５の（ｂ）において、各ラインに付された番号は、レーザ光の照射スポットをラインに沿って移動させた順番を示しており、各ラインに付された矢印は、ラインに沿ってレーザ光の照射スポットを移動させた向きを示している。

比較例１、比較例２、比較例３及び比較例４のレーザ加工方法によって付与された圧縮残留応力の二次元分布を、Ｘ線残留応力測定装置によって測定した。圧縮残留応力の二次元分布の測定条件は、次のとおりである。
圧縮残留応力の二次元分布の測定条件
Ｘ線サイズ：φ０．５ｍｍ
測定範囲：３×４ｍｍ
間隔：０．２５ｍｍ
管球：Ｃｏ

比較例１のレーザ加工方法によって付与された圧縮残留応力の二次元分布は、図６の（ａ）に示されるように、Ｘ方向における一方の側から他方の側に向かって低下する分布となった。なお、図６の（ａ）において、圧縮残留応力は、負の値で示されている（後述する図６の（ｂ）、図７の（ａ）及び図７の（ｂ）においても同様）。

比較例２のレーザ加工方法によって付与された圧縮残留応力の二次元分布は、図６の（ｂ）に示されるように、対象エリアのうち、Ｘ方向における一方の側の半分のエリアでは、Ｘ方向における一方の側から他方の側に向かって低下する分布となり、その一方で、対象エリアのうち、Ｘ方向における他方の側の半分のエリアでは、Ｘ方向における他方の側から一方の側に向かって低下する分布となった。

比較例３のレーザ加工方法によって付与された圧縮残留応力の二次元分布は、図７の（ａ）に示されるように、対象エリアのうち、Ｘ方向における一方の側の半分のエリアでは、Ｘ方向における他方の側から一方の側に向かって低下する分布となり、その一方で、対象エリアのうち、Ｘ方向における他方の側の半分のエリアでは、Ｘ方向における一方の側から他方の側に向かって低下する分布となった。

比較例４のレーザ加工方法によって付与された圧縮残留応力の二次元分布は、図７の（ｂ）に示されるように、対象エリアのうち、Ｘ方向における一方の側の半分のエリアでは、Ｘ方向における一方の側から他方の側に向かって低下する分布となり、その一方で、対象エリアのうち、Ｘ方向における他方の側の半分のエリアでは、Ｘ方向における他方の側から一方の側に向かって低下する分布となった。

以上の結果から、対象物に付与される圧縮残留応力は、対象エリアにおいてレーザ光の被照射エリアが広がった側に向かって低下することが実証された。また、対象物に付与される圧縮残留応力の分布は、対象エリアにおいてレーザ光の被照射エリアが疎の状態から密の状態にランダムに広がっても、ばらつくことが実証された。

次に、比較例５、実施例１及び実施例２のレーザ加工方法について説明する。比較例５、実施例１及び実施例２のレーザ加工方法におけるレーザ光の照射条件は、次のとおりである。
レーザ光の照射条件
波長：１０６４ｎｍ
パルスエネルギー：４２ｍＪ
パルス幅：３９．４ｎｓ（ガウシアン）
集光サイズ：φ０．１９ｍｍ
強度：３．８ＧＷ／ｃｍ^２
繰り返し周波数：３００Ｈｚ
対象物の条件
材質：アルミニウム合金（Ａ２０２４）
形状：４９×４９ｍｍ
厚さ：３ｍｍ
対象エリア：３×３ｍｍ
保護層：アルミニウムテープ（厚さ：１００μｍ以下）
閉じ込め層：流水

比較例５のレーザ加工方法では、対象エリアにおいてレーザ光の被照射エリアをＸ方向における一方の側から他方の側に向かって広げるステップ（上記実施形態のレーザ加工方法における第１ステップに相当するステップ）を４回実施した。

実施例１のレーザ加工方法では、対象エリアにおいてレーザ光の被照射エリアをＸ方向における一方の側から他方の側に向かって広げるステップ（上記実施形態のレーザ加工方法における第１ステップに相当するステップ）、及び、対象エリアにおいてレーザ光の被照射エリアをＸ方向における他方の側から一方の側に向かって広げるステップ（上記実施形態のレーザ加工方法における第２ステップに相当するステップ）を交互に２回ずつ実施した。

実施例２のレーザ加工方法では、対象エリアにおいてレーザ光の被照射エリアをＸ方向における一方の側から他方の側に向かって広げるステップ（上記実施形態のレーザ加工方法における第１ステップに相当するステップ）、対象エリアにおいてレーザ光の被照射エリアをＸ方向における他方の側から一方の側に向かって広げるステップ（上記実施形態のレーザ加工方法における第２ステップに相当するステップ）、対象エリアにおいてレーザ光の被照射エリアをＹ方向における一方の側から他方の側に向かって広げるステップ（上記実施形態のレーザ加工方法における第３ステップに相当するステップ）、及び、対象エリアにおいてレーザ光の被照射エリアをＹ方向における他方の側から一方の側に向かって広げるステップ（上記実施形態のレーザ加工方法における第４ステップに相当するステップ）をこの順序で１回ずつ実施した。

比較例５、実施例１及び実施例２のレーザ加工方法によって付与された圧縮残留応力の二次元分布を、Ｘ線残留応力測定装置によって測定した。圧縮残留応力の二次元分布の測定条件は、次のとおりである。
圧縮残留応力の二次元分布の測定条件
Ｘ線サイズ：φ０．５ｍｍ
測定範囲：５．０×２．５ｍｍ
間隔：０．２５ｍｍ
管球：Ｃｏ

比較例５のレーザ加工方法によって対象エリアに沿って付与された圧縮残留応力の二次元分布は、図８の（ａ）に示されるように、Ｘ方向における一方の側から他方の側に向かって低下する分布となった。実施例１のレーザ加工方法によって対象エリアに沿って付与された圧縮残留応力の二次元分布は、図８の（ｂ）に示されるように、比較例５のレーザ加工方法による圧縮残留応力の二次元分布に比べ、ばらつきが抑制された分布となった。実施例２のレーザ加工方法によって対象エリアに沿って付与された圧縮残留応力の二次元分布は、図９に示されるように、実施例１のレーザ加工方法による圧縮残留応力の二次元分布に比べ、ばらつきが抑制された分布となった。なお、図８の（ａ）、図８の（ｂ）及び図９において、圧縮残留応力は、負の値で示されている。

図１０は、比較例５、実施例１及び実施例２のレーザ加工方法によって付与された圧縮残留応力の分布を示すグラフである。図１０において、「Ｘ方向位置」は、Ｘ方向における位置を意味し、「Ｙ方向平均残留応力」は、各Ｘ方向位置での「Ｙ方向に沿った部分に付与された圧縮残留応力の平均値」を意味する。図１０に示されるように、対象エリアにおけるＹ方向平均残留応力について、最大値と最小値との差に着目すると、当該差については、比較例５のレーザ加工方法による値よりも実施例１のレーザ加工方法による値が小さくなり、実施例１のレーザ加工方法による値よりも実施例２のレーザ加工方法による値が小さくなった。

図１１は、比較例５、実施例１及び実施例２のレーザ加工方法によって付与された圧縮残留応力の数値を示す表である。図１１において、「最大値」は、図８の（ａ）、図８の（ｂ）及び図９のそれぞれに示される対象エリア（３×３ｍｍの点線枠内）に沿って付与された圧縮残留応力の最小値を意味し、「最小値」は、当該対象エリアに沿って付与された圧縮残留応力の最大値を意味し、「平均値」は、当該対象エリアに沿って付与された圧縮残留応力の平均値を意味する。「偏差」は、当該対象エリアに沿って付与された圧縮残留応力の値が平均値からばらついた大きさを意味し、「偏差／｜平均値｜」は、当該対象エリアに沿って付与された圧縮残留応力の値が平均値からばらついた割合を意味する。図１１に示されるように、「偏差」及び「偏差／｜平均値｜」については、比較例５のレーザ加工方法による値よりも実施例１のレーザ加工方法による値が小さくなり、実施例１のレーザ加工方法による値よりも実施例２のレーザ加工方法による値が小さくなった。すなわち、実施例１において対象エリアに沿って付与された圧縮残留応力は、比較例５において対象エリアに沿って付与された圧縮残留応力よりも均一である。また、実施例２において対象エリアに沿って付与された圧縮残留応力は、実施例１において対象エリアに沿って付与された圧縮残留応力よりも均一である。
［変形例］

本発明は、上述した実施形態及び実施例に限定されない。変形例１のレーザ加工方法について説明する。変形例１のレーザ加工方法では、図１２の（ａ）に示されるように、対象エリア１１においてレーザ光Ｌの被照射エリア１２を外側（第１側）に向かって広げ（第１ステップ）、図１２の（ｂ）に示されるように、対象エリア１１においてレーザ光Ｌの被照射エリア１２を内側（第２側）に向かって広げる（第２ステップ）。具体的には、第１ステップでは、図１２の（ａ）に示されるように、対象エリア１１の中心から対象エリア１１の外縁まで、レーザ光Ｌの照射スポットＳを渦巻状のラインに沿って移動させる。第２ステップでは、図１２の（ｂ）に示されるように、対象エリア１１の外縁から対象エリア１１の中心まで、レーザ光Ｌの照射スポットＳを渦巻状のラインに沿って移動させる。なお、対象エリア１１において入れ子状に並んだ環状のラインのそれぞれに沿って、レーザ光Ｌの照射スポットＳを移動させてもよい。一例として、複数の環状のラインのそれぞれに沿って照射スポットＳを移動させる処理を、内側の環状のラインから外側の環状のラインに向かって順次に実施することで、対象エリア１１においてレーザ光Ｌの被照射エリア１２を外側に向かって広げる（第１ステップ）。続いて、複数の環状のラインのそれぞれに沿って照射スポットＳを移動させる処理を外側の環状のラインから内側の環状のラインに向かって順次に実施することで、対象エリア１１においてレーザ光Ｌの被照射エリア１２を内側に向かって広げる（第２ステップ）。当該変形例１のレーザ加工方法では、第１ステップ、第２ステップの順序でそれぞれのステップを実施していたが、第２ステップ、第１ステップの順序でそれぞれのステップを実施してもよい。

変形例２のレーザ加工方法について説明する。変形例２のレーザ加工方法では、対象エリア１１を複数のエリアに分割して、複数のエリアのそれぞれにおいて、上記実施形態のレーザ加工方法を実施する。例えば、図１３に示されるように、Ｘ方向及びＹ方向に沿って二行二列に配列された４つのエリアに対象エリア１１を分割する。当該４つのエリアのそれぞれにおいて並行して上記実施形態のレーザ加工方法を実施することで、対象エリア１１が広い場合であっても、対象エリア１１に沿って対象物１０に圧縮残留応力を付与する時間を短縮化することができる。

上記実施形態のレーザ加工装置１では、制御部４が、照射スポットＳが対象エリア１１上を所定の軌跡で移動するように、照射部３の動作を制御したが、制御部４は、支持部２及び照射部３の少なくとも１つの動作を制御すればよい。例えば、制御部４は、照射スポットＳが対象エリア１１上を所定の軌跡で移動するように、支持部２の動作を制御してもよい。或いは、制御部４は、照射スポットＳが対象エリア１１上を所定の軌跡で移動するように、支持部２の動作及び照射部３の動作を制御してもよい。

上記実施形態のレーザ加工方法では、第１ステップ及び第２ステップにおいて、第３側から第４側に照射スポットＳを移動させる処理、又は第４側から第３側に照射スポットＳを移動させる処理を交互に実施していたが、第１ステップ及び第２ステップにおいて、第３側から第４側に照射スポットＳを移動させる処理、又は第４側から第３側に照射スポットＳを移動させる処理を、連続して実施してもよい。

上記実施形態のレーザ加工方法では、第３ステップ及び第４ステップにおいて、第１側から第２側に照射スポットＳを移動させる処理、又は第２側から第１側に照射スポットＳを移動させる処理を交互に実施していたが、第３ステップ及び第４ステップにおいて、第２側から第１側に照射スポットＳを移動させる処理、又は第１側から第２側に照射スポットＳを移動させる処理を、連続して実施してもよい。

上記実施形態のレーザ加工方法では、各ラインＬ２が各ラインＬ１と一致していたが、複数のラインＬ２は、Ｙ方向に延在すると共にＸ方向に並んでいれば、各ラインＬ２が各ラインＬ１と一致していなくてもよい。同様に、上記実施形態のレーザ加工方法では、各ラインＬ４が各ラインＬ３と一致していたが、複数のラインＬ４は、Ｘ方向に延在すると共にＹ方向に並んでいれば、各ラインＬ４が各ラインＬ３と一致していなくてもよい。

上記実施形態のレーザ加工方法では、複数のラインＬ１は等間隔に並んでいたが、複数のラインＬ１は等間隔に並んでいなくてもよい。同様に、上記実施形態のレーザ加工方法では、複数のラインＬ２は等間隔に並んでいたが、複数のラインＬ２は、等間隔に並んでいなくてもよい。同様に、上記実施形態のレーザ加工方法では、複数のラインＬ３は等間隔に並んでいたが、複数のラインＬ３は、等間隔に並んでいなくてもよい。同様に、上記実施形態のレーザ加工方法では、複数のラインＬ４は等間隔に並んでいたが、複数のラインＬ４は、等間隔に並んでいなくてもよい。

上記実施形態のレーザ加工方法では、隣り合うラインＬ１の間隔は、Ｘ方向における照射スポットＳの幅の１／２程度であったが、Ｘ方向における照射スポットＳの幅の１／２より大きくてもよい。すなわち、隣り合うラインＬ１の間に、レーザ光Ｌが２回照射されない領域があってもよい。なお、隣り合うラインＬ１の間隔は、Ｘ方向における照射スポットＳの幅の１／２より小さいと好ましい。すなわち、隣り合うラインＬ１の間に、レーザ光Ｌを２回以上照射すると好ましい。更に、隣り合うラインＬ１の間隔は、Ｘ方向における照射スポットＳの幅の１／２であると好ましい。すなわち、隣り合うラインＬ１の間に、レーザ光Ｌを重複なく２回照射すると好ましい。この場合、均一にレーザ光Ｌを照射された被照射エリア１２を第１側に向かって広げることができる。

同様に、上記実施形態のレーザ加工方法では、隣り合うラインＬ２の間隔は、Ｘ方向における照射スポットＳの幅の１／２程度であったが、Ｘ方向における照射スポットＳの幅の１／２より大きくてもよい。すなわち、隣り合うラインＬ２の間に、レーザ光Ｌが２回照射されない領域があってもよい。なお、隣り合うラインＬ２の間隔は、Ｘ方向における照射スポットＳの幅の１／２より小さいと好ましい。すなわち、隣り合うラインＬ２の間に、レーザ光Ｌを２回以上照射すると好ましい。更に、隣り合うラインＬ２の間隔は、Ｘ方向における照射スポットＳの幅の１／２であると好ましい。すなわち、隣り合うラインＬ２の間に、レーザ光Ｌを重複なく２回照射すると好ましい。この場合、均一にレーザ光Ｌを照射された被照射エリア１２を第２側に向かって広げることができる。

同様に、上記実施形態のレーザ加工方法では、隣り合うラインＬ３の間隔は、Ｙ方向における照射スポットＳの幅の１／２程度であったが、Ｙ方向における照射スポットＳの幅の１／２より大きくてもよい。すなわち、隣り合うラインＬ３の間に、レーザ光Ｌが２回照射されない領域があってもよい。なお、隣り合うラインＬ３の間隔は、Ｙ方向における照射スポットＳの幅の１／２より小さいと好ましい。すなわち、隣り合うラインＬ３の間に、レーザ光Ｌを２回以上照射すると好ましい。更に、隣り合うラインＬ３の間隔は、Ｙ方向における照射スポットＳの幅の１／２であると好ましい。すなわち、隣り合うラインＬ３の間に、レーザ光Ｌを重複なく２回照射すると好ましい。この場合、均一にレーザ光Ｌを照射された被照射エリア１２を第３側に向かって広げることができる。

同様に、上記実施形態のレーザ加工方法では、隣り合うラインＬ４の間隔は、Ｙ方向における照射スポットＳの幅の１／２程度であったが、Ｙ方向における照射スポットＳの幅の１／２より大きくてもよい。すなわち、隣り合うラインＬ４の間に、レーザ光Ｌが２回照射されない領域があってもよい。なお、隣り合うラインＬ４の間隔は、Ｙ方向における照射スポットＳの幅の１／２より小さいと好ましい。すなわち、隣り合うラインＬ４の間に、レーザ光Ｌを２回以上照射すると好ましい。更に、隣り合うラインＬ４の間隔は、Ｙ方向における照射スポットＳの幅の１／２であると好ましい。すなわち、隣り合うラインＬ４の間に、レーザ光Ｌを重複なく２回照射すると好ましい。この場合、均一にレーザ光Ｌを照射された被照射エリア１２を第４側に向かって広げることができる。

上記実施形態のレーザ加工方法では、複数のラインＬ１のそれぞれに沿ってレーザ光Ｌの照射スポットＳを移動させる第１処理を第２側から第１側に順次に実施していたが、順次に実施しなくてもよい。例えば、複数のラインＬ１のうち一部のラインを飛ばして第２側から第１側に第１処理を実施してもよく、飛ばした一部のラインに沿ってレーザ光Ｌの照射スポットＳを移動させる処理を、第１処理の後に実施してもよい。同様に、上記実施形態のレーザ加工方法では、複数のラインＬ２のそれぞれに沿ってレーザ光Ｌの照射スポットＳを移動させる第２処理を第１側から第２側に順次に実施していたが、順次に実施しなくてもよい。例えば、複数のラインＬ２のうち一部のラインを飛ばして第１側から第２側に第２処理を実施してもよく、飛ばした一部のラインに沿ってレーザ光Ｌの照射スポットＳを移動させる処理を、第２処理の後に実施してもよい。

上記実施形態のレーザ加工方法では、複数のラインＬ３のそれぞれに沿ってレーザ光Ｌの照射スポットＳを移動させる第３処理を第４側から第３側に順次に実施していたが、順次に実施しなくてもよい。例えば、複数のラインＬ３のうち一部のラインを飛ばして第４側から第３側に第３処理を実施してもよく、飛ばした一部のラインに沿ってレーザ光Ｌの照射スポットＳを移動させる処理を、第３処理の後に実施してもよい。同様に、上記実施形態のレーザ加工方法では、複数のラインＬ４のそれぞれに沿ってレーザ光Ｌの照射スポットＳを移動させる第４処理を第３側から第４側に順次に実施していたが、順次に実施しなくてもよい。例えば、複数のラインＬ４のうち一部のラインを飛ばして第３側から第４側に第４処理を実施してもよく、飛ばした一部のラインに沿ってレーザ光Ｌの照射スポットＳを移動させる処理を、第４処理の後に実施してもよい。

上記実施形態のレーザ加工方法では、第１ステップ、第２ステップ、第３ステップ、第４ステップの順序でそれぞれのステップを実施していたが、それぞれのステップを実施する順序は前後してもよい。具体的には、第１ステップ、第３ステップ、第２ステップ、第４ステップの順序で各ステップを実施してもよい。或いは、第１ステップ、第３ステップ、第４ステップ、第２ステップの順序でそれぞれのステップを実施してもよい。

上記実施形態のレーザ加工方法では、第３ステップ及び第４ステップを実施したが、少なくとも第１ステップ及び第２ステップを実施すればよい。この場合も、レーザ光Ｌの被照射エリア１２を互いに異なる２つの側に向かって広げることができるため、対象エリア１１に沿って対象物１０に付与される圧縮残留応力がばらつくのを抑制することができる。なお、第１ステップ及び第２ステップのみを実施する場合には、「第１ステップにおいて広げられた被照射エリア１２の少なくとも一部」及び「第２ステップにおいて広げられた被照射エリア１２の少なくとも一部」が対象エリア１１において相互に重なるように、レーザ光Ｌの照射が実施されればよい。換言すれば、第１ステップ及び第２ステップのみを実施する場合には、「第１ステップにおいて広げられた被照射エリア１２の少なくとも一部」及び「第２ステップにおいて広げられた被照射エリア１２の少なくとも一部」が相互に重なるようにレーザ光Ｌの照射が実施されたエリアが対象エリア１１である。

上記実施形態のレーザ加工方法では、第１側及び第２側がＸ方向において互いに対向する側であったが、第１側及び第２側は、所定の方向において互いに対向する側であればよい。更に、第１側及び第２側は、互いに異なる側であればよい。第１側及び第２側が互いに異なる側であれば、第２ステップにおいてレーザ光Ｌの被照射エリア１２を第１側に向かって広げるような場合に比べ、第１ステップ及び第２ステップによって対象物１０に付与される圧縮残留応力のばらつきを抑制することができる。なお、第１側及び第２側のそれぞれを、同じ大きさを有するベクトルで表した場合に、第１側を示すベクトル（すなわち、第１側に向くベクトル）と第２側を示すベクトル（すなわち、第２側に向くベクトル）との成す角度が９０度よりも大きく１８０度以下であることが好ましい。つまり、第１側を示すベクトル及び第２側を示すベクトルが、所定の方向において互いに対向するベクトル成分を有していることが好ましい。この場合、当該所定の方向において、対象エリア１１に沿って対象物１０に付与される圧縮残留応力がばらつくのを抑制することができる。参考として、第１側を示すベクトルと第２側を示すベクトルとの成す角度が１８０度である場合が、第１側及び第２側が互いに対向する側である場合である。

上記実施形態のレーザ加工方法では、第３側及び第４側がＹ方向において互いに対向する側であったが、第３側及び第４側は、所定の方向において互いに対向する側であればよい。更に、第３側及び第４側は、互いに異なる側であればよい。第３側及び第４側が互いに異なる側であれば、第４ステップにおいてレーザ光Ｌの被照射エリア１２を第３側に向かって広げるような場合に比べ、第３ステップ及び第４ステップによって対象物１０に付与される圧縮残留応力のばらつきを抑制することができる。なお、第３側及び第４側のそれぞれを、同じ大きさを有するベクトルで表した場合に、第３側を示すベクトル（すなわち、第３側に向くベクトル）と第４側を示すベクトル（すなわち、第４側に向くベクトル）との成す角度が９０度よりも大きく１８０度以下であることが好ましい。つまり、第３側を示すベクトル及び第４側を示すベクトルが、所定の方向において互いに対向するベクトル成分を有していることが好ましい。この場合、当該所定の方向において、対象エリア１１に沿って対象物１０に付与される圧縮残留応力がばらつくのを抑制することができる。参考として、第３側を示すベクトルと第４側を示すベクトルとの成す角度が１８０度である場合が、第３側及び第４側が互いに対向する側である場合である。

対象エリア１１は、平面に限定されず、曲面であってもよい。対象エリア１１は、矩形に限定されず、円形等の他の形状であってもよい。ラインＬ１、ラインＬ２、ラインＬ３及びラインＬ４は、直線に限定されず、曲線であってもよい。

１…レーザ加工装置、２…支持部、３…照射部、４…制御部、１０…対象物、１０ａ…表面、１１…対象エリア、１２…被照射エリア、Ｌ…レーザ光、Ｓ…照射スポット、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４…ライン。

Claims (8)

1. 対象物の表面における対象エリアにレーザ光を照射することで、前記対象エリアに沿って前記対象物に圧縮残留応力を付与するレーザ加工方法であって、
   前記対象エリアにおいて前記レーザ光の被照射エリアを第１側に向かって広げる第１ステップと、
   前記対象エリアにおいて前記レーザ光の被照射エリアを前記第１側とは異なる第２側に向かって広げる第２ステップと、を備える、レーザ加工方法。
2. 前記第１側及び前記第２側は、第１方向において互いに対向する側である、請求項１に記載のレーザ加工方法。
3. 前記第１ステップにおいては、前記第１方向に垂直な第２方向に延在すると共に前記第１方向に並ぶ複数のラインのそれぞれに沿って前記レーザ光の照射スポットを移動させる第１処理を前記第２側から前記第１側に順次に実施することで、前記レーザ光の被照射エリアを前記第１側に向かって広げ、
   前記第２ステップにおいては、前記第２方向に延在すると共に前記第１方向に並ぶ複数のラインのそれぞれに沿って前記レーザ光の照射スポットを移動させる第２処理を前記第１側から前記第２側に順次に実施することで、前記レーザ光の被照射エリアを前記第２側に向かって広げる、請求項２に記載のレーザ加工方法。
4. 前記第１ステップにおいては、前記第１処理として、前記第２方向における一方の側から他方の側に前記レーザ光の照射スポットを移動させる処理、及び前記第２方向における前記他方の側から前記一方の側に前記レーザ光の照射スポットを移動させる処理を交互に実施し、
   前記第２ステップにおいては、前記第２処理として、前記第２方向における前記一方の側から前記他方の側に前記レーザ光の照射スポットを移動させる処理、及び前記第２方向における前記他方の側から前記一方の側に前記レーザ光の照射スポットを移動させる処理を交互に実施する、請求項３に記載のレーザ加工方法。
5. 前記対象エリアにおいて前記レーザ光の被照射エリアを第３側に向かって広げる第３ステップと、
   前記対象エリアにおいて前記レーザ光の被照射エリアを前記第３側とは異なる第４側に向かって広げる第４ステップと、を更に備え、
   前記第３側及び前記第４側は、前記第１方向に垂直な第２方向において互いに対向する側である、請求項２～４のいずれか一項に記載のレーザ加工方法。
6. 前記第３ステップにおいては、前記第１方向に延在すると共に前記第２方向に並ぶ複数のラインのそれぞれに沿って前記レーザ光の照射スポットを移動させる第３処理を前記第４側から前記第３側に順次に実施することで、前記レーザ光の被照射エリアを前記第３側に向かって広げ、
   前記第４ステップにおいては、前記第１方向に延在すると共に前記第２方向に並ぶ複数のラインのそれぞれに沿って前記レーザ光の照射スポットを移動させる第４処理を前記第３側から前記第４側に順次に実施することで、前記レーザ光の被照射エリアを前記第４側に向かって広げる、請求項５に記載のレーザ加工方法。
7. 前記第３ステップにおいては、前記第３処理として、前記第１方向における一方の側から他方の側に前記レーザ光の照射スポットを移動させる処理、及び前記第１方向における前記他方の側から前記一方の側に前記レーザ光の照射スポットを移動させる処理を交互に実施し、
   前記第４ステップにおいては、前記第４処理として、前記第１方向における前記一方の側から前記他方の側に前記レーザ光の照射スポットを移動させる処理、及び前記第１方向における前記他方の側から前記一方の側に前記レーザ光の照射スポットを移動させる処理を交互に実施する、請求項６に記載のレーザ加工方法。
8. 対象物の表面における対象エリアにレーザ光を照射することで、前記対象エリアに沿って前記対象物に圧縮残留応力を付与するレーザ加工装置であって、
   前記対象物を支持する支持部と、
   前記対象エリアに前記レーザ光を照射する照射部と、
   前記支持部及び前記照射部の少なくとも１つの動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記対象エリアにおいて前記レーザ光の被照射エリアが第１側に向かって広がるように、前記支持部及び前記照射部の少なくとも１つの動作を制御し、
   前記対象エリアにおいて前記レーザ光の被照射エリアが前記第１側とは異なる第２側に向かって広がるように、前記支持部及び前記照射部の少なくとも１つの動作を制御する、レーザ加工装置。

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