WO2021100201A1

WO2021100201A1 - レーザ加工方法及びレーザ加工装置

Info

Publication number: WO2021100201A1
Application number: PCT/JP2019/045830
Authority: WO
Inventors: 呉屋　真之; 明子井上; 竜一成田; 奥田　晃久; 了太尾▲崎▼; 清水　正彦; 宏樹森
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 2019-11-22
Filing date: 2019-11-22
Publication date: 2021-05-27
Also published as: EP4046742A4; EP4046742A1; US20220410319A1

Abstract

層間剥離を抑制する。レーザ加工方法は、第１層、及び、前記第１層の一方の表面に積層されて前記第１層とは熱膨張係数が異なる第２層を含む母材にレーザ光を照射して、前記母材を切断する切断加工を行うレーザ加工方法であって、前記第２層の表面より内側の層間近傍位置から、前記第２層と前記第１層との層間を経て、前記第１層の前記一方の表面より内側の層間近傍位置までの、第１層間部分に対して、所定の第１層間条件で前記レーザ光を照射して、前記第１層間部分を切断するステップと、前記第１層の層間近傍位置から内側の部分に対して、第１条件で前記レーザ光を照射して、前記第１層を切断するステップと、を含み、前記第１層間条件は、前記第１条件よりも前記レーザ光による入熱量が低い条件である。

Description

レーザ加工方法及びレーザ加工装置

　本開示は、レーザ加工方法及びレーザ加工装置に関する。

　従来、複合材の加工部位に対して、高出力パワーレーザビームを多重線状に高速掃引速度で複数パス照射する第一工程と、第一工程の進展に従い、加工深さが順次深くなってきた際に多重線度を低減させる第二工程と、を実行する複合材のレーザ加工方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、特許文献２には、互いに材料が異なる導電箔と外板と構造材とが積層された、航空機組立品が記載されている。

特開２０１６－１０７５７４号公報特開２００９－２２７１６６号公報

　ここで、例えば特許文献２のような材料が異なる複数の層が積層された部材に対し、例えば特許文献１のようなレーザ加工を施す場合がある。この場合、部材の各層での熱膨張係数の差に起因して、レーザ光の入熱によって層間剥離が生じるおそれがある。そのため、複数の層が積層された複合材料をレーザ加工する場合において、層間剥離を抑制することが求められている。

　本開示は、上述した課題を解決するものであり、複数の層が積層された部材をレーザ加工する際に、層間剥離を抑制可能な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。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係るレーザ加工方法は、第１層、及び、前記第１層の一方の表面に積層されて前記第１層とは熱膨張係数が異なる第２層を含む母材にレーザ光を照射して、前記母材を切断する切断加工を行うレーザ加工方法であって、前記第２層の積層方向における表面より内側の層間近傍位置から、前記第２層と前記第１層との層間を経て、前記第１層の積層方向における前記一方の表面より内側の層間近傍位置までの、第１層間部分に対して、所定の第１層間条件で前記レーザ光を照射して、前記第１層間部分を切断するステップと、前記第１層の層間近傍位置から前記積層方向の内側の部分に対して、前記第１層間条件よりも前記レーザ光による入熱量が高い第１条件で前記レーザ光を照射して、前記第１層を切断するステップと、を含む。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係るレーザ加工方法は、第１層、及び、前記第１層の表面に積層されて前記第１層とは熱膨張係数が異なる第２層を含む母材にレーザ光を照射して、前記母材を切断する切断加工を行うレーザ加工方法であって、　前記第２層を前記レーザ光が照射される側と反対側に配置するステップと、前記第２層に冷却媒体を供給して前記第２層を冷却しつつ、前記第１層に前記レーザ光を照射して、前記第１層を切断するステップと、前記第１層を切断した後に、前記第２層に前記レーザ光を照射して、前記第２層を切断するステップと、を含む。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係るレーザ加工装置は、第１層、及び、前記第１層の一方の表面に積層されて前記第１層とは熱膨張係数が異なる第２層を含む母材にレーザ光を照射して、前記母材を切断する切断加工を行うレーザ加工装置であって、前記母材に前記レーザ光を照射するレーザ照射部と、前記レーザ照射部の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第２層の積層方向における表面より内側の層間近傍位置から、前記第２層と前記第１層との層間を経て、前記第１層の積層方向における前記一方の表面より内側の層間近傍位置までの、第１層間部分に対して、所定の第１層間条件で前記レーザ光を照射させて、前記第１層間部分を切断し、前記第１層の層間近傍位置から前記積層方向の内側の部分に対して、前記第１層間条件よりも前記レーザ光による入熱量が高い第１条件で前記レーザ光を照射させて、前記第１層を切断する。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係るレーザ加工装置は、第１層、及び、前記第１層の表面に積層されて前記第１層とは熱膨張係数が異なる第２層を含む母材にレーザ光を照射して、前記母材を切断する切断加工を行うレーザ加工装置であって、前記母材に前記レーザ光を照射するレーザ照射部と、前記母材に冷却媒体を供給する冷却部と、前記レーザ照射部及び前記冷却部の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記レーザ光が照射される側と反対側に前記第２層が配置された前記母材に対し、前記第２層に前記冷却媒体を供給させて前記第２層を冷却しつつ、前記第１層に前記レーザ光を照射させて、前記第１層を切断し、前記第１層を切断した後に、前記第２層に前記レーザ光を照射させて、前記第２層を切断する。

　本発明によれば、層間剥離を抑制することができる。

図１は、第１実施形態に係るレーザ加工装置を模式的に示す図である。図２は、第１実施形態に係る制御装置の模式的なブロック図である。図３は、第１実施形態に係るレーザ加工方法を説明するフローチャートである。図４は、第１実施形態に係るレーザ加工方法を説明する模式図である。図５は、第１実施形態に係るレーザ加工方法を説明する模式図である。図６は、第１実施形態に係るレーザ加工方法を説明する模式図である。図７は、第１実施形態に係るレーザ加工方法を説明する模式図である。図８は、第１実施形態に係るレーザ加工方法を説明する模式図である。図９は、第１実施形態に係るレーザ加工方法を説明する模式図である。図１０は、第１実施形態に係るレーザ加工方法の他の例を説明する模式図である。図１１は、第２実施形態係るレーザ加工方法を説明する模式図である。図１２は、第３実施形態係るレーザ加工方法を説明する模式図である。図１３は、第４実施形態に係るレーザ加工装置を模式的に示す図である。図１４は、第４実施形態に係る母材の一例を示す模式図である。図１５は、第４実施形態に係る母材の一例を示す模式図である。図１６は、第４実施形態に係る母材の一例を示す模式図である。図１７は、第４実施形態係るレーザ加工方法を説明する模式図である。

　以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

　（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態に係るレーザ加工装置を模式的に示す図である。図１に示すように、第１実施形態１に係るレーザ加工装置１は、加工対象物となる母材１００にレーザ光Ｌを照射して、母材１００を切断する切断加工を行うことが可能な装置となっている。

　（母材の構成）
　母材１００は、複合材料を含む。複合材料としては、例えば、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック、Carbon　Fiber　Reinforced　Plastics）、ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）、ＧＭＴ（ガラス長繊維強化プラスチック）等の繊維強化プラスチックが挙げられる。より詳しくは、母材１００は、材料が異なる複数の層で構成されている。母材１００は、第１層１０１と、第２層１０２と、第３層１０３と、を含む。本実施形態では、第１層１０１と第２層１０２とは熱膨張係数が異なり、第１層１０１と第３層１０３とは熱膨張係数が異なる。本実施形態では、第２層１０２と第３層１０３との熱膨張係数も異なるが、第２層１０２と第３層１０３との熱膨張係数は等しくてもよい。ここでの熱膨張係数は、線熱膨張係数である。

　第１層１０１と第２層１０２と第３層１０３との少なくとも１つは、複合材料の層である。本実施形態では、第１層１０１は、複合材料で構成される層であり、さらに言えばＣＦＲＰである。また、本実施形態では、第２層１０２は、第１層１０１よりも熱膨張係数が高い層であり、例えば銅などの金属で構成される層である。また、本実施形態では、第３層１０３は、第１層１０１よりも熱膨張係数が高い層であり、例えばＧＦＲＰなど、第１層１０１よりも熱膨張係数が高い複合材料で構成される層である。本実施形態の例では、第２層１０２の熱膨張係数は、第３層１０３の熱膨張係数より高い。ただし、第２層１０２の熱膨張係数は、第３層１０３の熱膨張係数より高いことに限られず、同じ値であってもよいし、第３層１０３の熱膨張係数より低い値であってもよい。なお、第１層１０１、第２層１０２及び第３層１０３の材料は上記のものに限られない。例えば第２層１０２が、ＧＦＲＰなど、第１層１０１よりも熱膨張係数が高い複合材料で構成されてもよいし、第３層１０３が、銅などの金属で構成される層であってもよい。さらに言えば、本実施形態の例では第２層１０２と第３層１０３とは異なる材料であるが、双方がＧＦＲＰとなるなど、同じ材料であってもよい。

　第２層１０２は、第１層１０１の一方の表面１０１Ａに形成されている。第２層１０２は、一方の表面１０２Ａが、母材１００全体の一方の表面として外部に露出しており、他方の表面１０２Ｂが、第１層１０１の表面１０１Ａに接合されている。また、第３層１０３は、第１層１０１の他方の表面１０１Ｂに形成されている。第３層１０３は、一方の表面１０３Ａが、第１層１０１の表面１０１Ｂに接合されており、他方の表面１０３Ｂが、母材１００全体の他方の表面として外部に露出している。なお、第１層１０１と第２層１０２との接合手段、及び第１層１０１と第３層１０３との接合手段は任意であるが、例えば、層間に形成された接着剤（接着層）により接合されていてもよいし、層中の複合材料に含まれる樹脂により接合されていてもよい。

　このように、母材１００は、第３層１０３、第１層１０１、第２層１０２の順で積層されている。ただし、第１層１０１、第２層１０２及び第３層１０３の積層順はこれに限られず任意である。さらに、母材１００は、第１層１０１、第２層１０２及び第３層１０３の全てを含むことに限られず、第１層１０１と、第２層１０２及び第３層１０３のうちの少なくとも１つと、を含むものであってよい。言い換えれば、母材１００は、第１層１０１及び第２層１０２を含んで第３層１０３を含んでいなくてもよいし、第１層１０１及び第３層１０３を含んで第２層１０２を含んでいなくてもよい．なお、母材１００は、例えば航空機用の部材であるが、航空機用の部材に限られず任意の用途に用いられてよい。

　（レーザ加工装置の全体構成）
　図１に示すように、レーザ加工装置１は、レーザ照射部としてのレーザ照射装置１０と、走査光学系１２と、集光光学系１４と、支持台１６と、受光部１８と、制御部としての制御装置２０と、を含む。以下、Ｘ方向と、Ｙ方向と、Ｚ方向とを定義する。Ｙ方向は、Ｘ方向に直交する方向である。Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向である。また、Ｚ方向に沿った方向のうちの一方の方向を、Ｚ１方向とし、Ｚ方向に沿った方向のうちの他方の方向、すなわちＺ１方向と反対方向を、Ｚ２方向とする。本実施形態では、Ｘ方向及びＹ方向が水平方向に沿った方向であり、Ｚ１方向が鉛直方向の上方に向かう方向であり、Ｚ２方向が鉛直方向の下方に向かう方向であるが、それに限られない。

　レーザ照射装置１０は、レーザ光Ｌを出力する装置である。レーザ照射装置１０は、レーザ光Ｌとして、パルス波（Continuous　Wave）または連続波（CW）を出力してよい。本実施形態では、エネルギーを連続して供給可能な連続波となるレーザ光Ｌを照射するレーザ照射装置１０を用いることが好ましい。また、レーザ照射装置１０は、シングルモードまたはマルチモードでレーザ光Ｌを照射してもよい。本実施形態では、集光性の高いシングルモードでレーザ光Ｌを照射するレーザ照射装置１０を用いることが好ましい。レーザ照射装置１０が出力するレーザ光Ｌの波長帯は、任意であってよいが、例えば、１μｍ近傍の波長帯や、緑色の波長帯や、青色の波長帯や、紫外光の波長帯などが挙げられる。レーザ照射装置１０は、０．１ｋＷ以上５０ｋＷ以下の出力値のレーザ光Ｌを出力するが、出力の値はこれに限られない。また、レーザ照射装置１０は、レーザ光Ｌの出力値を変化可能である。

　走査光学系１２は、レーザ照射装置１０から照射されたレーザ光Ｌを、母材１００上において走査させる光学系である。走査光学系１２は、レーザ光Ｌを走査可能なスキャナを含み、スキャナとしては、例えば、ガルバノミラーが用いられる。本実施形態では、走査光学系１２は、母材１００に照射されるレーザ光Ｌを、言い換えれば母材１００上でのレーザ光Ｌの照射位置を、Ｙ方向に走査する。すなわち、本実施形態では、Ｙ方向が、レーザ光Ｌの走査方向である。走査光学系１２は、走査方向におけるレーザ光Ｌの移動速度、すなわちレーザ光Ｌの走査速度（送り速度）を、１ｍ／ｍｉｎ以上１０００ｍ／ｍｉｎ以下とすることが好ましいが、走査速度はこれに限られず任意であってよい。また、走査光学系１２は、レーザ光Ｌの走査速度を変化可能である。なお、走査光学系１２は、母材１００に照射されるレーザ光ＬをＹ方向に走査することに限られず、レーザ光Ｌを、Ｘ方向及びＹ方向のうちの少なくともに一方向に走査してよい。

　集光光学系１４は、走査光学系１２から出射されたレーザ光Ｌを焦点において集光し、集光したレーザ光Ｌを母材１００に照射する光学系である。集光光学系１４は、集光レンズ等の光学部材を含んで構成されている。集光光学系１４は、レーザ照射装置１０及び走査光学系１２を経て入射されたレーザ光Ｌを、Ｚ２方向に向けて照射する。

　支持台１６は、集光光学系１４のＺ２方向側に配置される。支持台１６は、母材１００を所定位置に支持する。本実施形態では、支持台１６は、母材１００の表面をＸ方向及びＹ方向に平行となるように、母材１００を支持する。すなわち、母材１００は、第１層１０１、第２層１０２及び第３層１０３の積層方向がＺ方向に向くように、支持台１６に支持される。レーザ照射装置１０からＺ２方向に向けて照射されたレーザ光Ｌは、支持台１６に配置された母材１００の表面に対して、ほぼ垂直に照射される。

　本実施形態では、支持台１６は、母材１００をＸ方向に移動させる移動ステージである。ただし、それに限られず、支持台１６は、母材１００をＸ方向及びＹ方向のうちの少なくともに一方向に移動させるものであってもよいし、母材１００を移動させない構成であってもよい。

　受光部１８は、集光光学系１４及び支持台１６よりもＺ２方向側に配置されている。受光部１８は、集光光学系１４からのレーザ光Ｌの進行方向側に配置されている。受光部１８は、母材１００に向けて照射された後のレーザ光Ｌ、すなわち母材１００を透過したレーザ光Ｌを受光する部材である。受光部１８は、受光したレーザ光Ｌを吸収する。受光部１８は、レーザ光Ｌを吸収される部材で構成されており、例えば鉄で構成される板状部材であるが、材料はそれに限られない。

　図２は、第１実施形態に係る制御装置の模式的なブロック図である。制御装置２０は、レーザ加工装置１の各部の動作を制御する。制御装置２０は、例えばコンピュータであり、演算装置、すなわちＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）を含む。図２に示すように、制御装置２０は、照射制御部３０と、走査制御部３２と、支持台制御部３４とを含む。制御装置２０は、ＣＰＵにより、自身が備える図示しない記憶部からプログラムを読み出して実行することで、照射制御部３０と走査制御部３２と支持台制御部３４とを実現して、それらによる処理を実行する。なお、制御装置２０は、１つのＣＰＵによって照射制御部３０と走査制御部３２と支持台制御部３４との機能を実行してもよいし、複数のＣＰＵを備えて、それらの複数のＣＰＵでこれらの機能を実行してもよい。また、照射制御部３０と走査制御部３２と支持台制御部３４との少なくとも一部を、ハードウェア回路で実現してもよい。

　照射制御部３０は、レーザ照射装置１０の動作を制御する。照射制御部３０は、レーザ照射装置１０によるレーザ光Ｌの出力を制御する。本実施形態では、照射制御部３０は、レーザ照射装置１０から出力されるレーザ光Ｌの出力値を制御する。

　走査制御部３２は、走査光学系１２の動作を制御する。照射制御部３０は、走査光学系１２を制御することで、母材１００に照射されるレーザ光Ｌを、走査方向であるＹ方向に走査する。本実施形態では、走査制御部３２は、母材１００に照射されるレーザ光Ｌの走査速度を制御する。

　支持台制御部３４は、移動ステージとしての支持台１６の動作を制御する。支持台制御部３４は、支持台１６を制御することで、支持台１６に支持されている母材１００を、Ｘ方向に移動させる。

　以上のように構成されるレーザ加工装置１は、制御装置２０の制御により、レーザ照射装置１０からレーザ光Ｌを照射させ、照射されたレーザ光Ｌを、走査光学系１２に案内する。レーザ加工装置１は、制御装置２０の制御により、走査光学系１２に入射したレーザ光Ｌを走査させることで、母材１００上におけるレーザ光Ｌの照射位置を変化させる。レーザ加工装置１は、走査光学系１２から出射したレーザ光Ｌを、集光光学系１４に入射させ、集光したレーザ光Ｌを、母材１００に照射する。

　（加工方法）
　次に、レーザ加工装置１による、母材１００を切断するレーザ加工方法について説明する。図３は、第１実施形態に係るレーザ加工方法を説明するフローチャートである。図４から図９は、第１実施形態に係るレーザ加工方法を説明する模式図である。ここで、母材１００は、例えば、１０ｍｍ以上となる板厚となっている。

　図３に示すように、本実施形態に係るレーザ加工方法においては、母材１００を支持台１６に配置して、母材１００を支持台１６上に固定する（ステップＳ１０）。図４は、母材１００を支持台１６に配置した状態を示している。図４に示すように、母材１００の第２層１０２がＺ１方向側に位置するように、言い換えれば第２層１０２がレーザ光Ｌの照射される側に位置するように、支持台１６上に母材１００を固定する。すなわち、母材１００は、Ｚ１方向に向けて、第３層１０３、第１層１０１、第２層１０２の順に並ぶように、支持台１６に固定される。

　本実施形態に係るレーザ加工方法では、母材１００を切断する切断加工を行って、母材１００から製品１００ａを切り出している。このため、母材１００は、切断加工されることにより、切り出された製品１００ａと、製品１００ａが切り出された後の母材１００である残部１００ｂとが形成される。本実施形態に係るレーザ加工方法では、切断加工前の母材１００には、製品１００ａと残部１００ｂとの境界となる加工ラインＩを予め設定する。母材１００は、製品１００ａとなる部分の少なくとも一部が支持台１６上に重なり、加工ラインＩや残部１００ｂとなる部分が支持台１６の外部に位置するように、支持台１６に支持される。

　本実施形態に係るレーザ加工方法では、母材１００を支持台１６に配置したら、制御装置２０の制御により、レーザ照射装置１０から母材１００にレーザ光Ｌを照射して、母材１００の切断加工を開始する。制御装置２０は、第２層１０２と、第２層１０２と第１層１０１との層間の部分を含む第１層間部分１０５と、第１層１０１と、第１層１０１と第３層１０３との層間の部分を含む第２層間部分１０６と、第３層１０３とのそれぞれに対する、レーザ光Ｌの照射条件を異ならせる。なお、第１層間部分１０５は、後述の図６に示すように、第２層１０２の層間近傍位置１０２Ｃから、第２層１０２と第１層１０１との層間を経て、第１層１０１の層間近傍位置１０１Ｃまでの部分である。また、第２層間部分１０６は、後述の図８に示すように、第１層１０１の層間近傍位置１０１Ｄから、第１層１０１と第３層１０３との層間を経て、第３層１０３の層間近傍位置１０３Ｃまでの部分である。

　すなわち、制御装置２０は、第２層１０２（より詳しくは第２層１０２の層間近傍位置１０２Ｃまでの部分）に対して第２条件でレーザ光Ｌを照射して第２層１０２を切断し、第１層間部分１０５に対して第１層間条件でレーザ光Ｌを照射して第１層間部分１０５を切断し、第１層１０１（より詳しくは第１層１０１の層間近傍位置１０１Ｃからの部分）に対して第１条件でレーザ光Ｌを照射して第１層１０１を切断する。第１層間条件は、第１条件及び第２条件よりも、レーザ光Ｌによる単位時間当たりの入熱量が高くなる照射条件である。すなわち、第１層間条件で母材１００にレーザ光Ｌを照射した場合の母材１００への単位時間当たりの入熱量は、第１条件及び第２条件で母材１００の同じ箇所にレーザ光Ｌを照射した場合の母材１００への単位時間当たりの入熱量よりも、低くなる。本実施形態では、第１層間条件と、第１条件及び第２条件とは、レーザ光Ｌの出力値とレーザ光Ｌの走査速度とレーザ光Ｌのスポット径との、少なくとも１つが異なる。さらに言えば、第１層間条件は、第１条件及び第２条件よりもレーザ光Ｌの出力値が小さくなるように、第１条件及び第２条件よりもレーザ光Ｌの走査速度が大きくなるように、又は、第１条件及び第２条件よりもスポット径が大きくなるように設定されている。また、第１層間条件は、第１条件及び第２条件よりもレーザ光Ｌの出力値が小さく、かつ、第１条件及び第２条件よりもレーザ光Ｌの走査速度が大きく、かつ、第１条件及び第２条件よりもスポット径が大きく設定されていてもよい。レーザ光Ｌの出力値を小さくしたりレーザ光Ｌの走査速度を大きくしたりスポット径を大きくすることで、単位時間当たりの入熱量を小さくできる。ただし、第１条件及び第２条件と、第１層間条件とは、単位時間当たりの入熱量が異なるように設定されていればよく、レーザ光Ｌの出力値とレーザ光Ｌの走査速度とレーザ光Ｌのスポット径とが異なるように設定されることに限られない。なお、以降の説明における照射条件において、レーザ光Ｌによる単位時間当たりの入熱量を他の条件と異ならせる場合も、同様である。

　また、本実施形態では、第１条件と第２条件との、レーザ光Ｌによる単位時間当たりの入熱量が異なる。例えば、本実施形態では、第２層１０２よりも第１層１０１の熱膨張係数が低いため、第１条件におけるレーザ光Ｌによる単位時間当たりの入熱量を、第２条件におけるレーザ光Ｌによる単位時間当たりの入熱量より高くしてよい。すなわち、第１層１０１と第２層１０２とのうち、熱膨張係数が低い層のレーザ光Ｌの照射条件を、熱膨張係数が高い層のレーザ光Ｌの照射条件よりも、単位時間当たりの入熱量を高く設定してよい。ただし、それに限られず、第１条件におけるレーザ光Ｌによる単位時間当たりの入熱量を、第２条件よりも低くしてもよいし、第１条件と第２条件とで単位時間当たりの入熱量を等しくしてもよい。

　また、制御装置２０は、第２層間部分１０６に対して第２層間条件でレーザ光Ｌを照射して第２層間部分１０６を切断し、第３層１０３（より詳しくは第３層１０３の層間近傍位置１０３Ｃからの部分）に対して第３条件でレーザ光Ｌを照射して第３層１０３を切断する。第２層間条件は、第１条件、第２条件及び第３条件よりも、レーザ光Ｌによる単位時間当たりの入熱量が低くなる照射条件である。すなわち、第２層間条件で母材１００にレーザ光Ｌを照射した場合の母材１００への単位時間当たりの入熱量は、第１条件、第２条件及び第３条件で母材１００の同じ箇所にレーザ光Ｌを照射した場合の母材１００への単位時間当たりの入熱量よりも、低くなる。

　また、本実施形態では、第１条件と第３条件との、レーザ光Ｌによる単位時間当たりの入熱量が異なる。例えば、本実施形態では、第３層１０３よりも第１層１０１の熱膨張係数が低いため、第１条件におけるレーザ光Ｌによる単位時間当たりの入熱量を、第３条件におけるレーザ光Ｌによる単位時間当たりの入熱量より高くしてよい。すなわち、第１層１０１と第３層１０３とのうち、熱膨張係数が低い層のレーザ光Ｌの照射条件を、熱膨張係数が高い層のレーザ光Ｌの照射条件よりも、単位時間当たりの入熱量を高く設定してよい。ただし、それに限られず、第１条件におけるレーザ光Ｌによる単位時間当たりの入熱量を、第３条件よりも低くしてもよいし、第１条件と第３条件とで単位時間当たりの入熱量を等しくしてもよい。

　また、本実施形態では、第２条件と第３条件との、レーザ光Ｌによる単位時間当たりの入熱量が異なる。本実施形態では、第２層１０２の熱膨張係数は、第３層１０３の熱膨張係数より高いため、第２条件は、第３条件よりもレーザ光Ｌの入熱量が小さくなるように、設定されている。すなわち、本実施形態では、熱膨張係数が小さい層ほど、レーザ光Ｌの入熱量が小さくなるように、各層へのレーザ光Ｌの照射条件が設定されているといえる。ただし、第２条件は、第３条件よりもレーザ光Ｌの入熱量が小さくなるように設定されていることに限られない。例えば、第２条件と第３条件とは、レーザ光Ｌの入熱量が同じとなる照射条件に設定されていてもよいし、第２条件が第３条件よりもレーザ光Ｌの入熱量が大きくなるように設定されていてもよい。

　本実施形態では、図３に示すように、制御装置２０の制御により、第２層１０２に第２条件でレーザ光Ｌを照射して、第２層１０２を切断し（ステップＳ１２）、第１層間部分１０５に第１層間条件でレーザ光Ｌを照射して、第１層間部分１０５を切断し（ステップＳ１４）、第１層１０１に第１条件でレーザ光Ｌを照射して、第１層１０１を切断し（ステップＳ１６）、第２層間部分１０６に第２層間条件でレーザ光Ｌを照射して、第２層間部分１０６を切断し（ステップＳ１８）、第３層１０３に第３条件でレーザ光Ｌを照射して、第３層１０３を切断する（ステップＳ１９）。

　図５は、第２層１０２を切断する場合の例、すなわち図３のステップＳ１２の詳細内容の例を示している。図５に示すように、制御装置２０は、第２層１０２の表面１０２Ａから層間近傍位置１０２Ｃまでにわたって、第２条件でレーザ光Ｌを照射して、第２層１０２の表面１０２Ａから層間近傍位置１０２Ｃまでの部分を除去（切断）する。層間近傍位置１０２Ｃは、第２層１０２の、Ｚ方向における表面１０２Ａと表面１０２Ｂとの間の位置である。さらに言えば、層間近傍位置１０２Ｃは、第２層１０２における、第２層１０２と第１層１０１との層間（表面１０２Ｂ）の近傍の部分であることが好ましく、言い換えれば、Ｚ方向における層間近傍位置１０２Ｃと表面１０２Ｂとの間の距離が、Ｚ方向における層間近傍位置１０２Ｃと表面１０２Ａとの間の距離よりも短いことが好ましい。例えば、Ｚ方向における層間近傍位置１０２Ｃと表面１０２Ｂとの間の距離は、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましい。

　具体的には、図５のステップＳ１２Ａに示すように、制御装置２０は、複数の加工パスを、第２層１０２上に設定する。加工パスとは、母材１００に照射しようとするレーザ光Ｌの軌跡を指し、言い換えれば、加工パス上にレーザ光Ｌが照射される。複数の加工パスは、走査方向であるＹ方向及び積層方向（深さ方向）であるＺ方向に直交するＸ方向（幅方向）に並ぶように、設定されている。具体的に、複数の加工パスは、Ｘ方向において、加工ラインＩ側を基準とし、加工ラインＩ側から残部１００ｂ側に亘って、Ｘ方向に所定のピッチ間隔Ｐで並んで設定されている。また、レーザ光Ｌは、図５に示すように、焦点Ｏが母材１００（ここでは第２層１０２）の内部に位置すると共に、レーザ光Ｌの光軸ＡがＺ方向に沿っている。以下、Ｘ方向に並んで設定される複数の加工パスを、適宜、一群の加工パスと記載する。

　制御装置２０は、このように第２層１０２上に設定した一群の加工パスのそれぞれに向けて第２条件でレーザ光Ｌを照射することで、加工パス上の第２層１０２に、第２条件でレーザ光Ｌを照射する。制御装置２０は、加工ラインＩ側の加工パスから残部１００ｂ側の加工パスに向かって、順番にレーザ光Ｌを照射する。すなわち、制御装置２０は、レーザ光ＬのＸ方向における照射位置を最も加工ラインＩ側の加工パス上に固定したまま、レーザ光Ｌを、Ｙ方向に走査しつつ照射する。これにより、最も加工ラインＩ側の加工パスに沿って、第２層１０２にレーザ光Ｌが照射されて、第２層１０２の加工パスに重なる部分が除去される。その後、制御装置２０は、例えば支持台１６を制御することで母材１００を加工ラインＩ側に移動させることで、レーザ光ＬのＸ方向における照射位置を残部１００ｂ側に移動させて、レーザ光Ｌを、Ｙ方向に走査しつつ照射する。これにより、その加工パスに沿って、第２層１０２にレーザ光Ｌが照射されて、第２層１０２の加工パスに重なる部分が除去される。制御装置２０は、移行で同様の制御を繰り返して、一群の加工パスのそれぞれにレーザ光Ｌを照射する。これにより、一群の加工パスにわたって、第２層１０２が、所定の厚み分除去される。

　制御装置２０は、一群の加工パスへのレーザ光Ｌの照射が終了したら、ステップＳ１２Ｂに示すように、Ｚ２方向側に次の一群の加工パスを設定して、その一群の加工パスのそれぞれに対して、第２条件でレーザ光Ｌを照射する。すなわち、前回に設定した一群の加工パスよりもＺ２方向側に、新たな一群の加工パスを設定して、その新たな一群の加工パスにレーザ光Ｌを照射する。新たな一群の加工パスに向けて照射されるレーザ光Ｌの焦点Ｏは、前回の一群の加工パスに向けて照射されたレーザ光Ｌの焦点Ｏよりも、Ｚ２方向側に位置することとなる。これにより、第２層１０２の新たな加工パスに重なる部分が、さらに所定の厚み分、除去される。なお、一群の加工パスの数は、前回の一群の加工パスの数に比して、少なくなるように設定される。つまり、母材１００の厚さ方向における深い側（Ｚ２方向側）の加工パスの数が、浅い側の加工パスの数に比して少なくなっている。さらに言えば、一群の加工パスのうちの最も残部１００ｂ側の加工パスの位置は、前回（浅い側）の一群の加工パスのうちの最も残部１００ｂ側の加工パスの位置よりも、製品１００ａ側に位置するように設定される。また、加工ラインＩ側の加工パスは、Ｚ方向によらずＸ方向において一定位置となるように設定される。このように加工パスを設定することで、切断加工では、各レーザ照射工程におけるピッチ間隔Ｐが同じ間隔となる場合、Ｘ方向における切断幅が、母材１００の表面側（浅い側）から裏面側（深い側）に向かって狭くなるように、母材１００にレーザ光Ｌが照射される。

　制御装置２０は、このレーザ照射工程、すなわち一群の加工パス毎にレーザ光Ｌを照射して第２層１０２を所定の厚み分だけ除去する工程を、繰り返す。これにより、図５のステップＳ１２Ｂに示すように、第２層１０２の加工パスに重なった部分が、表面１０２Ａから層間近傍位置１０２Ｃまでにわたって除去されて、第２層１０２の表面１０２Ａから層間近傍位置１０２Ｃまでの部分が切断される。このように第２層１０２が切断されることで、第２層１０２の層間近傍位置１０２Ｃの、これまでの加工パスに重なる部分が、外部に露出する。なお、図５の例では、一群の加工パスの設定を複数回繰り替えして、すなわち所定の厚み分だけ第２層１０２を除去することをＺ２方向側に複数回繰り返して、第２層１０２を切断している。ここでの一群の加工パスの設定回数、言い換えれば、第２層１０２の所定の厚み分の除去の回数は、表面１０２Ａから層間近傍位置１０２Ｃまでの厚みや第２条件に基づき決まるものであり、１回でもよいし複数回であってもよい。

　図６は、第１層間部分１０５を切断する場合の例、すなわち図３のステップＳ１４の詳細内容の例を示している。図５に示すように、制御装置２０は、第１層間部分１０５に第１層間条件でレーザ光Ｌを照射して、第１層間部分１０５を除去（切断）する。第１層間部分１０５は、第２層１０２の層間近傍位置１０２Ｃから、第２層１０２と第１層１０１との層間を経て、第１層１０１の層間近傍位置１０１Ｃまでの部分である。第２層１０２と第１層１０１との層間とは、第２層１０２の表面１０２Ｂと第１層１０１の表面１０１Ａとが接触している部分ともいえる。また、層間近傍位置１０１Ｃは、第１層１０１の、Ｚ方向における表面１０１Ａと表面１０１Ｂとの間の位置である。さらに言えば、層間近傍位置１０１Ｃは、第１層１０１における、第１層１０１と第２層１０２との層間（表面１０１Ａ）の近傍の部分であることが好ましく、言い換えれば、Ｚ方向における層間近傍位置１０１Ｃと表面１０１Ａとの間の距離が、Ｚ方向における層間近傍位置１０１Ｃと表面１０１Ｂとの間の距離よりも短いことが好ましい。例えば、Ｚ方向における層間近傍位置１０１Ｃと表面１０１Ａとの間の距離は、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましい。第１層間部分１０５は、第２層１０２の層間近傍位置１０２Ｃから第２層１０２の表面１０２Ｂまでにわたる部分と、第１層１０１の表面１０１Ａから層間近傍位置１０１Ｃまでにわたる部分とを含んだ部分といえる。

　制御装置２０は、第２層１０２の厚みや第２条件などに基づき、第２層１０２の表面１０２Ａから層間近傍位置１０２Ｃまでの部分を切断するのに必要な一群の加工パスの設定回数を予め算出する。そして、制御装置２０は、その設定回数分の一群の加工パスへのレーザ光Ｌの照射が終了したら、層間近傍位置１０２Ｃまでの切断が完了したと判断して、第１層間部分１０５の切断加工に移行する。図６のステップＳ１４Ａに示すように、制御装置２０は、層間近傍位置１０２Ｃまでの切断が終了したと判断したら、一群の加工パスを、第１層間部分１０５の層間近傍位置１０２Ｃ上に設定して、それぞれの加工パスに沿って、レーザ光Ｌを第１層間条件で照射する。これにより、第１層間部分１０５の加工パスに重なる部分が、所定の厚み分、除去される。一群の加工パスへのレーザ光Ｌの照射が終了したら、制御装置２０は、Ｚ２方向側に次の一群の加工パスを設定して、その一群の加工パスのそれぞれに対して、第１層間条件でレーザ光Ｌを照射する。これにより、第１層間部分１０５の次の加工パスに重なる部分が、所定の厚み分、除去される。制御装置２０は、この工程、すなわち一群の加工パス毎にレーザ光Ｌを照射して第１層間部分１０５を所定の厚み分だけ除去する工程を、繰り返す。これにより、図６のステップＳ１４Ｂ、Ｓ１４Ｃに示すように、加工パスに重なった部分が、層間近傍位置１０２Ｃから、第２層１０２と第１層１０１との層間を経て、第１層１０１の層間近傍位置１０１Ｃまでにわたって除去されて、第１層間部分１０５が切断される。このように第１層間部分１０５が切断されることで、第１層１０１の層間近傍位置１０１Ｃの、これまでの加工パスに重なる部分が、外部に露出する。なお、第１層間部分１０５上への加工パスの設定方法や、加工パスへのレーザ光Ｌの照射方法は、照射条件を第１層間条件としている以外は、第２層１０２における方法と同様である。

　図７は、第１層１０１を切断する場合の例、すなわち図３のステップＳ１６の詳細内容の例を示している。図７に示すように、制御装置２０は、第１層１０１の層間近傍位置１０１Ｃから層間近傍位置１０１Ｄまでにわたって、第１条件でレーザ光Ｌを照射して、第１層１０１の層間近傍位置１０１Ｃから層間近傍位置１０１Ｄまでの部分を除去（切断）する。層間近傍位置１０１Ｄは、第１層１０１の、Ｚ方向における層間近傍位置１０１Ｃと表面１０１Ｂとの間の位置である。さらに言えば、層間近傍位置１０１Ｄは、第１層１０１における、第１層１０１と第３層１０３との層間（表面１０１Ｂ）の近傍の部分であることが好ましく、言い換えれば、Ｚ方向における層間近傍位置１０１Ｄと表面１０１Ｂとの間の距離が、Ｚ方向における層間近傍位置１０１Ｄと表面１０１Ａとの間の距離よりも短いことが好ましい。例えば、Ｚ方向における層間近傍位置１０１Ｄと表面１０１Ｂとの間の距離は、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましい。

　制御装置２０は、第１層間部分１０５の厚みや第１層間条件などに基づき、第１層間部分１０５を切断するのに必要な一群の加工パスの設定回数を予め算出する。そして、制御装置２０は、その設定回数分の一群の加工パスへのレーザ光Ｌの照射が終了したら、第１層間部分１０５の切断が完了したと判断して、第１層１０１の切断加工に移行する。図７のステップＳ１６Ａに示すように、制御装置２０は、第１層間部分１０５の切断が終了したと判断したら、一群の加工パスを、第１層１０１の層間近傍位置１０１Ｃ上に設定して、それぞれの加工パスに沿って、レーザ光Ｌを第１条件で照射する。これにより、第１層１０１の加工パスに重なる部分が、所定の厚み分、除去される。一群の加工パスへのレーザ光Ｌの照射が終了したら、制御装置２０は、Ｚ２方向側に次の一群の加工パスを設定して、その一群の加工パスのそれぞれに対して、第１条件でレーザ光Ｌを照射する。これにより、第１層１０１の次の加工パスに重なる部分が、所定の厚み分、除去される。制御装置２０は、この工程、すなわち一群の加工パス毎にレーザ光Ｌを照射して第１層１０１を所定の厚み分だけ除去する工程を、繰り返す。これにより、図７のステップＳ１６Ｂに示すように、第１層１０１の加工パスに重なった部分が、層間近傍位置１０１Ｃから層間近傍位置１０１Ｄまでにわたって除去されて、第１層１０１の層間近傍位置１０１Ｃから層間近傍位置１０１Ｄまでの部分が切断される。このように第１層１０１が切断されることで、第１層１０１の層間近傍位置１０１Ｄの、これまでの加工パスに重なる部分が、外部に露出する。なお、第１層１０１上への加工パスの設定方法や、加工パスへのレーザ光Ｌの照射方法は、照射条件を第１条件としている以外は、第２層１０２における方法と同様である。

　図８は、第２層間部分１０６を切断する場合の例、すなわち図３のステップＳ１８の詳細内容の例を示している。図８に示すように、制御装置２０は、第２層間部分１０６に第２層間条件でレーザ光Ｌを照射して、第２層間部分１０６を除去（切断）する。第２層間部分１０６は、第１層１０１の層間近傍位置１０１Ｄから、第１層１０１と第３層１０３との層間を経て、第３層１０３の層間近傍位置１０３Ｃまでの部分である。第１層１０１と第３層１０３との層間とは、第１層１０１の表面１０１Ｂと第３層１０３の表面１０３Ａとが接触している部分ともいえる。また、層間近傍位置１０３Ｃは、第３層１０３の、Ｚ方向における表面１０３Ａと表面１０３Ｂとの間の位置である。さらに言えば、層間近傍位置１０３Ｃは、第３層１０３における、第３層１０３と第１層１０１との層間（表面１０３Ａ）の近傍の部分であることが好ましく、言い換えれば、Ｚ方向における層間近傍位置１０３Ｃと表面１０３Ａとの間の距離が、Ｚ方向における層間近傍位置１０３Ｃと表面１０３Ｂとの間の距離よりも短いことが好ましい。例えば、Ｚ方向における層間近傍位置１０３Ｃと表面１０３Ａとの間の距離は、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましい。第２層間部分１０６は、第１層１０１の層間近傍位置１０１Ｄから第１層１０１の表面１０１Ｂまでにわたる部分と、第３層１０３の表面１０３Ａから層間近傍位置１０３Ｃまでにわたる部分とを含んだ部分といえる。

　制御装置２０は、第１層１０１の厚みや第１条件などに基づき、第１層１０１の層間近傍位置１０１Ｃから層間近傍位置１０１Ｄまでの部分を切断するのに必要な一群の加工パスの設定回数を予め算出する。そして、制御装置２０は、その設定回数分の一群の加工パスへのレーザ光Ｌの照射が終了したら、層間近傍位置１０１Ｄまでの切断が完了したと判断して、第２層間部分１０６の切断加工に移行する。図８のステップＳ１８Ａに示すように、制御装置２０は、層間近傍位置１０１Ｄまでの切断が終了したと判断したら、一群の加工パスを、第２層間部分１０６の層間近傍位置１０１Ｄ上に設定して、それぞれの加工パスに沿って、レーザ光Ｌを第２層間条件で照射する。これにより、第２層間部分１０６の加工パスに重なる部分が、所定の厚み分、除去される。一群の加工パスへのレーザ光Ｌの照射が終了したら、制御装置２０は、Ｚ２方向側に次の一群の加工パスを設定して、その一群の加工パスのそれぞれに対して、第２層間条件でレーザ光Ｌを照射する。これにより、第２層間部分１０６の次の加工パスに重なる部分が、所定の厚み分、除去される。制御装置２０は、この工程、すなわち一群の加工パス毎にレーザ光Ｌを照射して第２層間部分１０６を所定の厚み分だけ除去する工程を、繰り返す。これにより、図８のステップＳ１８Ｂ、Ｓ１８Ｃに示すように、加工パスに重なった部分が、層間近傍位置１０１Ｄから、第１層１０１と第３層１０３との層間を経て、第３層１０３の層間近傍位置１０３Ｃまでにわたって除去されて、第２層間部分１０６が切断される。このように第２層間部分１０６が切断されることで、第３層１０３の層間近傍位置１０３Ｃの、これまでの加工パスに重なる部分が、外部に露出する。なお、第２層間部分１０６上への加工パスの設定方法や、加工パスへのレーザ光Ｌの照射方法は、照射条件を第２層間条件としている以外は、第２層１０２における方法と同様である。

　図９は、第３層１０３を切断する場合の例、すなわち図３のステップＳ１９の詳細内容の例を示している。図９に示すように、制御装置２０は、第３層１０３の層間近傍位置１０３Ｃから表面１０３Ｂまでにわたって、第３条件でレーザ光Ｌを照射して、第３層１０３の層間近傍位置１０３Ｃから表面１０３Ｂまでの部分を除去（切断）する。

　制御装置２０は、第２層間部分１０６の厚みや第２層間条件などに基づき、第２層間部分１０６を切断するのに必要な一群の加工パスの設定回数を予め算出する。そして、制御装置２０は、その設定回数分の一群の加工パスへのレーザ光Ｌの照射が終了したら、第２層間部分１０６の切断が完了したと判断して、第３層１０３の切断加工に移行する。図９のステップＳ１９Ａに示すように、制御装置２０は、第２層間部分１０６の切断が終了したと判断したら、一群の加工パスを、第３層１０３の層間近傍位置１０３Ｃ上に設定して、それぞれの加工パスに沿って、レーザ光Ｌを第３条件で照射する。これにより、第３層１０３の加工パスに重なる部分が、所定の厚み分、除去される。一群の加工パスへのレーザ光Ｌの照射が終了したら、制御装置２０は、Ｚ２方向側に次の一群の加工パスを設定して、その一群の加工パスのそれぞれに対して、第３条件でレーザ光Ｌを照射する。これにより、第３層１０３の次の加工パスに重なる部分が、所定の厚み分、除去される。制御装置２０は、この工程、すなわち一群の加工パス毎にレーザ光Ｌを照射して第３層１０３を所定の厚み分だけ除去する工程を、繰り返す。これにより、図９のステップＳ１９Ｂに示すように、第３層１０３の加工パスに重なった部分が、層間近傍位置１０３Ｃから表面１０３Ｂまでにわたって除去されて、第３層１０３が切断される。なお、第３層１０３上への加工パスの設定方法や、加工パスへのレーザ光Ｌの照射方法は、照射条件を第３条件としている以外は、第２層１０２や第１層１０１における方法と同様である。

　以上のように第２層１０２、第１層間部分１０５、第１層１０１、第２層間部分１０６、及び第３層１０３が切断されることで、母材１００が切断されて、製品１００ａと残部１００ｂとが切り分けられる。母材１００から切り出された製品１００ａは、レーザ光Ｌが照射された加工面が、加工ラインＩに倣った面として形成される。

　なお、制御装置２０は、予め算出した加工パスの設定回数へのレーザ光Ｌの照射が終了したら、第２層１０２や第１層１０１などの切断が完了したと判断しているが、１つの層の切断が完了したと判断する方法は、それに限られない。例えば、作業者が母材１００を目視しておき、次の層が露出する前に、作業者が制御装置２０にその旨を入力してもよい。制御装置２０は、作業者による入力を検出したら、１つの層の切断が完了したと判断してもよい。

　ここで、材料が異なる複数の層が積層された母材１００は、切断加工のためのレーザ光Ｌが照射された場合に、レーザ光Ｌによって加熱されて、母材１００のそれぞれの層が膨張する。母材１００のそれぞれの層は、熱膨張係数が互いに異なるため、膨張量が互いに異なる。母材１００は、このように層毎の膨張量が異なるため、層間に引張応力が発生して、層間剥離が生じるおそれがある。それに対し、本実施形態に係るレーザ加工装置１は、層間の部分（ここでは第１層間部分１０５）へのレーザ光Ｌの入熱量を、層間よりも内側の部分（ここでは第１層１０１）へのレーザ光Ｌの入熱量よりも低くする。これにより、層間の付近におけるそれぞれの層の熱膨張量を抑制して、層間の引張応力を抑制することが可能となり、層間剥離を抑制することができる。

　以上説明したように、本実施形態に係るレーザ加工方法は、熱膨張係数が異なる第１層１０１と第２層１０２との層間の部分を含む第１層間部分１０５に対して、入熱量が小さくなるようにレーザ光Ｌを照射することで、第２層１０２と第１層１０１との層間における熱膨張量を抑制して、層間の引張応力を抑制する。これにより、層間剥離を抑制しつつ、母材１００を適切に切断することができる。さらに、第１層１０１への入熱量を第１層間部分１０５への入熱量よりも大きくすることで、熱膨張量が低い第１層１０１を高速で加工することも可能となる。

　また、本実施形態に係るレーザ加工装置１は、第１層間部分１０５に対して、入熱量が小さくなるようにレーザ光Ｌを照射することで、層間剥離を抑制しつつ、母材１００を適切に切断することができる。

　図１０は、第１実施形態に係るレーザ加工方法の他の例を説明する模式図である。レーザ加工装置１は、図１０に示すように、レーザ光Ｌの光軸Ａを、積層方向であるＺ方向に対して傾斜させつつ、母材１００にレーザ光Ｌを照射してもよい。レーザ加工装置１は、レーザ光Ｌの光軸Ａが、Ｘ方向において、Ｚ方向に対して残部１００ｂ側に傾斜するように、母材１００にレーザ光Ｌを照射することが好ましい。より詳しくは、レーザ光Ｌは、光軸Ａに対して所定の角度θをもって集光される。そして、レーザ光Ｌの光軸Ａは、Ｚ方向に沿った加工ラインＩに対して傾斜される。つまり、レーザ光Ｌは、集光される所定の角度θを考慮して、Ｚ方向に沿った加工ラインＩに対する光軸Ａの傾斜角度を設定する。この傾斜角度は、０．１以上５°以下の範囲、好ましくは、０．１以上２°以下の範囲、さらに好ましくは、０．１以上１°以下の範囲で設定されている。このように、Ｚ方向に沿った加工ラインＩに対して、レーザ光Ｌの照射方向（光軸Ａ）を傾斜させることで、加工ラインＩに対する加工面の傾斜を抑制し、加工ラインＩに沿った加工面とすることができる。

　なお、本実施形態においては、第２層１０２の表面１０２Ａから層間近傍位置１０２Ｃまでのレーザ光Ｌの照射条件を、第１層間条件よりも入熱量が高い第２条件としていた。ただし、第２層１０２の表面１０２Ａから層間近傍位置１０２Ｃまでへのレーザ光Ｌの照射条件を、第１層間部分１０５と同様に、第１層間条件に設定してもよい。すなわちこの場合、第２層１０２の表面１０２Ａから、第２層１０２と第１層１０１との層間を経て、第１層１０１の層間近傍位置１０１Ｃまでにわたって、第１層間条件でレーザ光Ｌを照射する。このように、本実施形態に係るレーザ加工方法は、第２層１０２の表面１０２Ａから層間近傍位置１０２Ｃまでの部分に対して、第１層間条件でレーザ光Ｌを照射して、第２層１０２を切断するステップを含んでよい。このように第２層１０２から第１層間部分１０５までにわたって第１層間条件でレーザ光Ｌを照射することで、例えば第２層１０２が薄く形成されている場合に、第１層１０１と第２層１０２との層間部分への入熱量を抑えて、層間剥離をより好適に抑制できる。以降の実施形態においても、第２層１０２から第１層間部分１０５までにわたって第１層間条件でレーザ光Ｌを照射してもよい。

　また、本実施形態においては、第３層１０３の層間近傍位置１０３Ｃから表面１０３Ｂまでのレーザ光Ｌの照射条件を、第２層間条件よりも入熱量が高い第３条件としていた。ただし、第３層１０３の層間近傍位置１０３Ｃから表面１０３Ｂまでへのレーザ光Ｌの照射条件を、第２層間部分１０６と同様に、第２層間条件に設定してもよい。すなわちこの場合、第１層１０１の層間近傍位置１０１Ｄから、第１層１０１と第３層１０３との層間を経て、第３層１０３の表面１０３Ｂまでにわたって、第２層間条件でレーザ光Ｌを照射する。このように、本実施形態に係るレーザ加工方法は、第３層１０３の層間近傍位置１０３Ｃから表面１０３Ｂまでの部分に対して、第２層間条件でレーザ光Ｌを照射して、第３層１０３を切断するステップを含んでよい。このように第２層間部分１０６から第３層１０３までにわたって第１層間条件でレーザ光Ｌを照射することで、例えば第３層１０３が薄く形成されている場合に、第１層１０１と第３層１０３との層間部分への入熱量を抑えて、層間剥離をより好適に抑制できる。以降の実施形態においても、第２層間部分１０６から第３層１０３までにわたって、第２層間条件でレーザ光Ｌを照射してもよい。

　（第２実施形態）
　次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１層間部分１０５にレーザ光を照射する際に、加工ラインＩに沿った加工パスよりも残部１００ｂ側の加工パスに対して、第２条件でレーザ光Ｌを照射する点で、第１実施形態とは異なる。第２実施形態において第１実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。

　図１１は、第２実施形態係るレーザ加工方法を説明する模式図である。図１１のステップＳ１０に示すように、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、第２層１０２がＺ１方向側に位置するように、母材１００を支持台１６上に固定する。そして、ステップＳ２０に示すように、制御装置２０は、第２層１０２上の加工ラインＩに沿った位置に、加工パスを設定する。以下、加工ラインＩに沿って設定した加工パスを、ライン加工パスと記載する。制御装置２０は、ライン加工パスに第１層間条件でレーザ光Ｌを照射することで、ライン加工パスに重なる第２層１０２（より詳しくは第２層１０２の層間近傍位置１０２Ｃまでの部分）及び第１層間部分１０５に第１層間条件でレーザ光Ｌを照射して、第２層１０２及び第１層間部分１０５のライン加工パスに重なる部分を除去する。これにより、第１層１０１の層間近傍位置１０１Ｃのライン加工パスに重なる部分が、露出する。さらに言えば、ライン加工パスに重なる第２層１０２及び第１層間部分１０５を除去することで、ライン加工パスを隔てて、製品１００ａ側の第２層１０２及び第１層間部分１０５と、残部１００ｂ側の第２層１０２及び第１層間部分１０５とが、分離する。

　なお、ライン加工パスは、Ｚ方向に複数設定されてよい。この場合、制御装置２０は、１つ目のライン加工パスにレーザ光Ｌを照射した後、そのライン加工パスよりもＺ２方向側に設定したライン加工パスにレーザ光Ｌを照射することで、第２層１０２及び第１層間部分１０５のライン加工パスに重なる部分を、所定の厚み毎に段階的に除去する。また、ライン加工パスは、Ｘ方向に複数設定されてもよい。この場合、制御装置２０は、第１実施形態と同様に、最も加工ラインＩに沿ったライン加工パスにレーザ光Ｌを照射した後、そのライン加工パスの残部１００ｂ側のライン加工パスにレーザ光Ｌを照射する。

　ライン加工パスに第２条件でレーザ光Ｌを照射したら、図１１のステップＳ２２に示すように、ライン加工パスよりもＸ方向における残部１００ｂ側の第２層１０２及び第１層間部分１０５上に、一群の加工パスを設定する。制御装置２０は、第２層１０２及び第１層間部分１０５上の一群の加工パスに第２条件でレーザ光Ｌを照射することで、第２層１０２及び第１層間部分１０５の一群の加工パスに重なる部分を、すなわち第２層１０２及び第１層間部分１０５のライン加工パスよりも残部１００ｂ側の部分を、除去する。ここで、第２条件でレーザ光Ｌを照射する領域のＸ方向における長さを、長さＤ１とし、第１層間条件でレーザ光Ｌを照射する領域のＸ方向における長さを、長さＤ２とする。長さＤ１は、第１条件でレーザ光Ｌを照射する一群の加工パスの全体のＸ方向における長さともいえ、長さＤ２は、ライン加工パスの全体のＸ方向における長さともいえる。この場合、長さＤ１は、長さＤ２より長く設定されている。

　第２層１０２及び第１層間部分１０５のライン加工パスよりも残部１００ｂ側の部分を除去したら、図１１のステップＳ２４に示すように、第１層１０１に対して第１実施形態と同様に加工パスを設定してレーザ光Ｌを照射して第１層１０１を除去し、第２層間部分１０６に対して第１実施形態と同様に加工パスを設定してレーザ光Ｌを照射して第１層１０１を除去し、第３層１０３に対して第１実施形態と同様に加工パスを設定してレーザ光Ｌを照射して第３層１０３を除去する。ただし、第２実施形態においては、第２層間部分１０６に対して、第１条件又は第３条件でレーザ光Ｌを照射する点で、第１実施形態と異なる。

　このように、第２実施形態においては、第２層１０２及び第１層間部分１０５のライン加工パスに重なる部分については第１層間条件でレーザ光Ｌを照射し、ライン加工パスよりも残部１００ｂ側の部分には、第２条件でレーザ光Ｌを照射する。第２層１０２及び第１層間部分１０５のライン加工パスに重なる部分を除去することで、第２層１０２及び第１層間部分１０５の製品１００ａ側は、残部１００ｂ側から分離されるため、残部１００ｂ側に第１条件でレーザ光Ｌを照射しても、製品１００ａの第２層１０２及び第１層間部分１０５への入熱が抑えられて、製品１００ａの層間剥離を抑制できる。

　以上説明したように、第２実施形態に係るレーザ加工方法は、加工ラインＩ（ライン加工パス）に沿った部分を第１層間条件でレーザ照射することで、製品１００ａ側での層間剥離を抑制しつつ、母材１００を適切に切断することができる。さらに、ライン加工パスより残部１００ｂ側では第２条件でレーザ照射することで、入熱量が小さい第１層間条件での加工を加工ラインＩ（ライン加工パス）に沿った部分のみに制限して、加工時間が長くなることを抑制できる。

　（第３実施形態）
　次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第２層１０２にレーザ光Ｌを照射した後、母材１００をひっくり返して第３層１０３にレーザ光Ｌを照射する点で、第１実施形態とは異なる。第３実施形態において第１実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。なお、第３実施形態は、第２実施形態に対しても適用可能である。

　図１２は、第３実施形態係るレーザ加工方法を説明する模式図である。図１２のステップＳ１０に示すように、第３実施形態においても、第１実施形態と同様に、第２層１０２がＺ１方向側に位置するように、母材１００を支持台１６上に固定する。そして、図１２のステップＳ３０に示すように、第３実施形態においても、第１実施形態と同様に、制御装置２０は、第２層１０２上に加工パスを設定して、加工パスに第２条件でレーザ光Ｌを照射することで、第２層１０２（より詳しくは第２層１０２の層間近傍位置１０２Ｃまでの部分）を除去する。そして、制御装置２０は、第１層間部分１０５上に加工パスを設定して、加工パスに第１層間条件でレーザ光Ｌを照射することで、第１層間部分１０５を除去する。これにより、第１層１０１の層間近傍位置１０１Ｃの、加工パスに重なる部分が、外部に露出する。第２層１０２及び第１層間部分１０５を除去したら、図１２のステップＳ３２に示すように、母材１００を支持台１６上から取り外して、母材１００を反対向きにして支持台１６に固定し直す。具体的には、母材１００の第３層１０３がＺ１方向側に位置するように、言い換えれば第３層１０３がレーザ光Ｌの照射される側に位置するように、支持台１６上に母材１００を固定する。すなわち、母材１００は、Ｚ１方向に向けて、第２層１０２、第１層１０１、第３層１０３の順に並ぶように、支持台１６に固定される。

　次に、第３実施形態においては、図１２のステップＳ３４に示すように、第３層１０３上に加工パスを設定して、加工パスに第３条件でレーザ光Ｌを照射することで、第３層１０３（より詳しくは第３層１０３の層間近傍位置１０３Ｃまでの部分）を除去する。そして、制御装置２０は、第２層間部分１０６上に加工パスを設定して、加工パスに第２層間条件でレーザ光Ｌを照射することで、第２層間部分１０６を除去する。これにより、第１層１０１の層間近傍位置１０１Ｄの、加工パスに重なる部分が、外部に露出する。第３層１０３及び第２層間部分１０６を除去したら、図１２のステップＳ３６に示すように、第１層１０１上に加工パスを設定して、加工パスに第１条件でレーザ光Ｌを照射することで、第１層１０１を除去する。これにより、第２層１０２、第３層１０３、第１層１０１の順で除去されて、母材１００が切断される。

　以上説明したように、第３実施形態に係るレーザ加工方法は、第３層１０３をレーザ光Ｌが照射される側に配置して切断加工を行うことで、第３層１０３と第１層１０１との境界が視認し易くなり、第３層１０３と第１層１０１とを、それぞれに合った適切なレーザ照射条件で、切断加工することができる。さらに、例えば第２層１０２と第３層１０３とで、レーザ照射条件が同じである場合は、第２層１０２と第３層１０３とを同じレーザ照射条件で切断加工した後、第１層１０１のレーザ照射条件で加工すればよくなる。この場合、レーザ照射条件の変更を１回で済ませることができるため、切断加工を容易にすることができる。

　（第４実施形態）
　次に、第４実施形態について説明する。第４実施形態においては、母材１００のＺ２方向側の表面に冷却媒体Ｆを供給しながら切断加工を行う点で、第１実施形態とは異なる。第４実施形態において第１実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。なお、第４実施形態は、第２実施形態に対しても適用可能である。

　図１３は、第４実施形態に係るレーザ加工装置を模式的に示す図である。図１３に示すように、第４実施形態に係るレーザ加工装置１ａは、制御装置２０ａと、冷却部としての冷却装置２２とを含む。冷却装置２２は、供給口２２Ａから冷却媒体Ｆを供給する装置である。冷却媒体Ｆは、ガスであり、例えば、空気、低温の二酸化炭素、窒素などの不活性ガスなどであってよい。ただし、冷却媒体Ｆは、母材１００を冷却可能な媒体であれば任意のものであってよく、例えば液体であってもよい。

　冷却装置２２は、制御装置２０ａによって制御されることにより、供給口２２Ａから冷却媒体Ｆを放出する。供給口２２Ａは、支持台１６よりもＺ２方向側であって、支持台１６に固定された母材１００の、Ｚ２方向側の表面１０３Ａに対向する位置に、設けられている。さらに言えば、供給口２２Ａは、Ｘ方向において、支持台１６に固定された母材１００の製品１００ａ側において、残部１００ｂ側に向いて開口している。従って、供給口２２Ａから放出された冷却媒体Ｆは、母材１００の製品１００ａ側の表面１０３Ａに当たり、表面１０３Ａに沿って、Ｘ方向において製品１００ａ側から残部１００ｂ側に向けて流れる。

　図１４から図１６は、第４実施形態に係る母材の一例を示す模式図である。図１４に示すように、第４実施形態に係る母材１００は、第２層１０２が積層される領域ＡＲ１と、第２層１０２が積層されない領域ＡＲ２とを含む。図１４の例では、領域ＡＲ１と領域ＡＲ２とは、Ｙ方向で隣り合っている。図１５は、図１４のＤ１－Ｄ１断面図であり、領域ＡＲ１における母材１００の断面図を示している。図１６は、図１４のＤ２－Ｄ２断面図であり、領域ＡＲ２における母材１００の断面図を示している。図１４及び図１５に示すように、母材１００は、領域ＡＲ１においては、第３層１０３、第１層１０１、第２層１０２が、この順で積層されている。一方、図１４及び図１６に示すように、母材１００は、領域ＡＲ２においては、第３層１０３と第１層１０１とがこの順で積層されて、第２層１０２が積層されていない。すなわち、母材１００は、第３層１０３と第１層１０１とが、領域ＡＲ１から領域ＡＲ２にわたって積層される一方、第２層１０２は、領域ＡＲ１にのみ積層されている。

　なお、第４実施形態に係る母材１００は、例えば航空機用の部材であり、領域ＡＲ２が主翼の先端部分として用いられ、領域ＡＲ１が主翼の先端より基端側の部分として用いられる。ただし、第４実施形態に係る母材１００の用途はこれに限られず任意である。また、第４実施形態における母材１００は、図１４から図１６で説明した積層構成であることに限られず、第１実施形態と同様の積層構成であってよい。例えば、第４実施形態における母材１００は、全域にわたって第３層１０３、第１層１０１、第２層１０２が積層されていてもよいし、全域にわたって第３層１０３と第１層１０１とが積層されて第２層１０２が積層されていなくてもよい。

　図１７は、第４実施形態係るレーザ加工方法を説明する模式図である。図１７のステップＳ１０に示すように、第４実施形態においては、領域ＡＲ１の第２層１０２がＺ１方向側に位置するように、すなわち第３層１０３、第１層１０１、第２層１０２がＺ１方向に向けてこの順で並ぶように、母材１００を支持台１６上に固定する。そのため、第３層１０３は、レーザ光Ｌが照射される側と反対側に、すなわちＺ２方向側に、配置される。第３層１０３の表面１０３Ｂは、製品１００ａ側の少なくとも一部が、支持台１６に覆われず、露出する。第３層１０３の表面１０３Ｂは、冷却装置２２の供給口２２Ａと対向する。そして、図１７のステップＳ４０に示すように、制御装置２０は、領域ＡＲ１の第２層１０２上に加工パスを設定して、加工パスに第２条件でレーザ光Ｌを照射することで、領域ＡＲ１の第２層１０２（より詳しくは第２層１０２の層間近傍位置１０２Ｃまでの部分）を除去する。そして、制御装置２０は、第１層間部分１０５上に加工パスを設定して、加工パスに第１層間条件でレーザ光Ｌを照射することで、第１層間部分１０５を除去する。この際、制御装置２０は、領域ＡＲ１の第２層１０２及び第１層間部分１０５にレーザ光Ｌを照射させつつ、冷却装置２２の供給口２２Ａから、第３層１０３の表面１０３Ｂに向けて、冷却媒体Ｆを供給する。これにより、第３層１０３を冷却媒体Ｆにより冷却しつつ、第２層１０２及び第１層間部分１０５を除去できる。なお、母材１００の領域ＡＲ２には、第２層１０２が形成されていないため、第２条件でのレーザ光Ｌが照射されない。

　領域ＡＲ１の第２層１０２及び第１層間部分１０５の切断が終了したら、図１７のステップＳ４２に示すように、制御装置２０は、第１層１０１の層間近傍位置１０１Ｃ上に加工パスを設定して、加工パスに第１条件でレーザ光Ｌを照射することで、第１層１０１の層間近傍位置１０１Ｃからの部分を除去する。第１層１０１は、領域ＡＲ１及び領域ＡＲ２の両方に設けられているので、領域ＡＲ１及び領域ＡＲ２の両方の第１層１０１が除去される。第１層１０１を除去したら、制御装置２０は、第３層１０３に加工パスを設定して、加工パスに第１条件でレーザ光Ｌを照射することで、第３層１０３を除去する。第３層１０３も、領域ＡＲ１及び領域ＡＲ２の両方に設けられているので、領域ＡＲ１及び領域ＡＲ２の両方の第３層１０３が除去される。これにより、母材１００の切断が完了する。なお、第１層１０１及び第３層１０３にレーザ光Ｌを照射している最中にも、冷却装置２２の供給口２２Ａから、第３層１０３の表面１０３Ｂに向けて、冷却媒体Ｆを供給する。これにより、第３層１０３を冷却しつつ、第１層１０１及び第３層１０３を除去できる。第４実施形態においては、第３層１０３を冷却することで、第１層１０１と第３層１０３との層間の加熱を抑えている。そのため、第４実施形態においては、第２層間部分１０６に第２層間条件を用いることなく、第１層１０１の層間近傍位置１０１Ｃからの全体に、第１条件でレーザ光Ｌを照射し、第３層１０３の全体に、第３条件でレーザ光Ｌを照射してよい。

　このように、第４実施形態に係るレーザ加工装置１ａは、第３層１０３に冷却媒体Ｆを供給して第３層１０３を冷却しつつ、レーザ光Ｌの照射による切断加工を行っている。従って、第４実施形態に係るレーザ加工装置１ａによると、熱膨張係数が高い第３層１０３を冷却することで、第１層１０１と第３層１０３との層間へのレーザ光Ｌの照射条件を入熱量が少ない条件とすることなく、層間の熱膨張を抑制して、第１層１０１と第３層１０３との剥離を抑制できる。ただし、第３実施形態においても、第１実施形態と同様に、第２層間部分１０６に第２層間条件でレーザ光Ｌを照射しつつ、第３層１０３に冷却媒体Ｆを供給してもよい。

　以上説明したように、第４実施形態の母材１００は、領域ＡＲ１において、第１層１０１の他方の表面１０１Ｂに、第１層１０１と熱膨張係数が異なる第３層１０３が形成されている。第４実施形態のレーザ加工方法は、第１層１０１及び第２層１０２の切断時に、第３層１０３に冷却媒体Ｆを供給して、第３層１０３を冷却する。なお、母材１００の全域に第１層１０１、第２層１０２、第３層１０３が積層されている場合は、全域においてこのようなレーザ加工方法を実行してよい。第４実施形態に係るレーザ加工方法によると、熱膨張係数が高い第３層１０３を冷却しながら切断加工を行うことで、第３層１０３の熱膨張を抑制して、第３層１０３の剥離を抑制できる。

　また、第４実施形態のレーザ加工方法は、領域ＡＲ２において、第１層１０１、及び第１層１０１の表面に積層されて第１層１０１と熱膨張係数が異なる第３層１０３（第２層）を含む母材１００にレーザ光Ｌを照射して、母材１００を切断する切断加工を行う。レーザ加工方法は、第３層１０３をレーザ光Ｌが照射される側と反対側に配置するステップと、第３層１０３に冷却媒体Ｆを供給して第３層１０３を冷却しつつ、第１層１０１にレーザ光Ｌを照射して、第１層１０１を切断するステップと、第１層１０１を切断した後に、第３層１０３にレーザ光Ｌを照射して第３層１０３を切断するステップと、を含む。なお、母材１００の全域に第１層１０１、第３層１０３が積層されて第２層１０２が積層されていない場合は、全域においてこのようなレーザ加工方法を実行してよい。第４実施形態に係るレーザ加工方法によると、熱膨張係数が高い第３層１０３を冷却しながら切断加工を行うことで、第３層１０３の熱膨張を抑制して、第３層１０３の剥離を抑制できる。

　また、第４実施形態に係るレーザ加工装置１ａによると、熱膨張係数が高い第３層１０３を冷却しながら切断加工を行うことで、第３層１０３の熱膨張を抑制して、第３層１０３の剥離を抑制できる。

　また、レーザ加工装置１ａは、表面１０３Ａにおいて、製品１００ａ側から残部１００ｂ側に向けて冷却媒体Ｆを流す。これにより、レーザ加工装置１ａは、製品１００ａを適切に冷却して、層間剥離を抑制できる。

　以上説明したように、本実施形態に係るレーザ加工方法は、第１層１０１、及び第１層１０１の表面１０１Ａに積層されて第１層１０１とは熱膨張係数が異なる第２層１０２を含む母材１００にレーザ光Ｌを照射して、母材１００を切断する切断加工を行う。このレーザ加工方法は、第１層間部分１０５に対して、所定の第１層間条件でレーザ光Ｌを照射して、第１層間部分１０５を切断するステップを含む。第１層間部分１０５は、第２層１０２の積層方向（Ｚ方向）における表面１０２Ａより内側の層間近傍位置１０２Ｃから、第２層１０２と第１層１０１との層間を経て、第１層１０１の積層方向（Ｚ方向）における表面１０１Ａより内側の層間近傍位置１０１Ｃまでの部分である。そして、このレーザ加工方法は、第１層１０１の層間近傍位置１０１Ｃから積層方向（Ｚ方向）の内側の部分に対して、第１条件でレーザ光Ｌを照射して、第１層１０１を切断するステップを含む。第１層間条件は、第１条件よりもレーザ光Ｌによる入熱量が低い条件である。本実施形態に係るレーザ加工方法は、熱膨張係数が異なる第１層１０１と第２層１０２との層間の部分を含む第１層間部分１０５に対して、入熱量が小さくなるようにレーザ光Ｌを照射することで、第２層１０２と第１層１０１との層間における熱膨張量を抑制して、層間の引張応力を抑制する。これにより、層間剥離を抑制しつつ、母材１００を適切に切断することができる。さらに、第１層１０１への入熱量を第１層間部分１０５への入熱量よりも大きくすることで、熱膨張量が低い第１層１０１を高速で加工することも可能となる。

　また、本実施形態に係るレーザ加工方法は、第２層１０２の積層方向における表面１０２Ａから層間近傍位置１０２Ｃまでの部分に対して、第２条件でレーザ光Ｌを照射して、第２層１０２を切断するステップをさらに含む。第１層間条件は、第２条件よりもレーザ光Ｌによる入熱量が低い条件である。本実施形態に係るレーザ加工方法は、表面の第２層１０２を切断する際の入熱量を第１層間部分１０５への入熱量より大きくすることで、層間剥離を抑制しつつ、母材１００を適切に切断することができる。

　また、第１条件と第２条件とは、レーザ光Ｌによる入熱量が異なる。熱膨張率が異なる層毎に入熱量を異ならせることで、層間剥離を抑制しつつ、母材１００を適切に切断することができる。

　本実施形態に係るレーザ加工方法は、第２層１０２の表面１０２Ａから層間近傍位置１０２Ｃまでの部分に対して、第１層間条件でレーザ光Ｌを照射して、第２層１０２を切断するステップを含んでよい。このように第２層１０２から第１層間部分１０５までにわたって第１層間条件でレーザ光Ｌを照射することで、例えば第２層１０２が薄く形成されている場合に、第１層１０１と第２層１０２との層間部分への入熱量を抑えて、層間剥離をより好適に抑制できる。

　本実施形態に係るレーザ加工方法は、切断加工前の母材１００に、切り出される製品１００ａと、製品１００ａが切り出された後の母材１００である残部１００ｂとの境界となる加工ラインＩを設定するステップを更に含む。第２実施形態に係るレーザ加工方法は、第２層１０２及び第１層間部分１０５に対して、加工ラインＩ（ライン加工パス）に沿って第１層間条件でレーザ光Ｌを照射して、加工ラインＩに沿って第２層１０２及び第１層間部分１０５を切断し、加工ラインＩ（ライン加工パス）よりも残部１００ｂ側の第２層１０２及び第１層間部分１０５に対して、第２条件でレーザ光Ｌを照射して、第２層１０２及び第１層間部分１０５を切断する。第２実施形態に係るレーザ加工方法は、加工ラインＩ（ライン加工パス）に沿った部分を第１層間条件でレーザ照射することで、製品１００ａ側での層間剥離を抑制しつつ、母材１００を適切に切断することができる。さらに、ライン加工パスより残部１００ｂ側では第２条件でレーザ照射することで、入熱量が小さい第１層間条件での加工を加工ラインＩ（ライン加工パス）に沿った部分のみに制限して、加工時間が長くなることを抑制できる。

　また、母材１００は、第１層１０１の他方の表面１０１Ｂに、第１層１０１とは熱膨張係数が異なる第３層１０３が形成されていてよい。本実施形態に係るレーザ加工方法は、第２層間部分１０６を切断するステップをさらに含む。第２層間部分１０６は、第１層１０１の積層方向における表面１０１Ｂより内側の層間近傍位置１０１Ｄから、第１層１０１と第３層１０３との層間を経て、第３層１０３の表面１０３Ｂより内側の層間近傍位置１０３Ｃまでの部分である。第２層間条件は、第１条件よりもレーザ光Ｌによる入熱量が低い条件である。本実施形態に係るレーザ加工方法は、裏面の第３層１０３と第１層１０１との層間を切断する際の入熱量を小さくすることで、層間剥離を抑制しつつ、母材１００を適切に切断することができる。

　また、本実施形態に係るレーザ加工方法は、第３層１０３の層間近傍位置１０３Ｃからの部分に対して、第２層間条件よりもレーザ光Ｌによる入熱量が高い第３条件でレーザ光Ｌを照射して、第３層１０３を切断するステップをさらに含む。本実施形態に係るレーザ加工方法は、裏面の第３層１０３を切断する際の入熱量を第２層間部分１０６への入熱量より大きくすることで、層間剥離を抑制しつつ、母材１００を適切に切断することができる。

　また、本実施形態に係るレーザ加工方法は、第２層１０２、第１層間部分１０５、第１層１０１、第２層間部分１０６、及び第３層１０３の順で、切断するステップを実行する。このレーザ加工方法は、この順で切断ステップを実行することにより、層間剥離を抑制しつつ、母材１００を適切に切断することができる。

　本実施形態に係るレーザ加工方法は、第２層１０２をレーザ光Ｌが照射される側に配置した状態で、第２層１０２及び第１層間部分１０５を切断するステップを実行する。本実施形態に係るレーザ加工方法は、その後、第３層１０３をレーザ光Ｌが照射される側に配置して、第３層１０３及び第２層間部分１０６を切断するステップを実行する。本実施形態に係るレーザ加工方法は、その後、切断により露出した第１層１０１に対して、第１層１０１を切断するステップを実行する。このように、本実施形態に係るレーザ加工方法は、第２層１０２及び第１層間部分１０５を除去した後に、母材１００をひっくり返してから第３層１０３及び第２層間部分１０６を除去して、その後に第１層１０１を除去する。このように、第３層１０３をレーザ光Ｌが照射される側に配置して切断加工を行うことで、第３層１０３と第１層１０１との境界が視認し易くなり、第３層１０３と第１層１０１とを、それぞれに合った適切なレーザ照射条件で、切断加工することができる。さらに、例えば第２層１０２と第３層１０３とで、レーザ照射条件が同じである場合は、第２層１０２と第３層１０３とを同じレーザ照射条件で切断加工した後、第１層１０１のレーザ照射条件で加工すればよくなる。この場合、レーザ照射条件の変更を１回で済ませることができるため、切断加工を容易にすることができる。

　本実施形態の母材１００は、第１層１０１の他方の表面１０１Ｂに、第１層１０１と熱膨張係数が異なる第３層１０３が形成されている。本実施形態のレーザ加工方法は、第１層１０１及び第２層１０２の切断時に、第３層１０３に冷却媒体Ｆを供給して、第３層１０３を冷却する。本実施形態に係るレーザ加工方法によると、熱膨張係数が高い第３層１０３を冷却しながら切断加工を行うことで、第３層１０３の熱膨張を抑制して、第３層１０３の剥離を抑制できる。

　また、第１層間条件と第１条件とは、レーザ光Ｌの出力とレーザ光Ｌの走査速度とレーザ光Ｌのスポット径との、少なくとも１つが異なる。本実施形態に係るレーザ加工方法は、レーザ光Ｌの出力とレーザ光Ｌの走査速度とレーザ光Ｌのスポット径の少なくとも１つを異ならせることで、適切に第１層間条件と第１条件とを設定することが可能となる。

　本実施形態のレーザ加工方法は、第１層１０１、及び第１層１０１の表面に積層されて第１層１０１と熱膨張係数が異なる第３層１０３（第２層）を含む母材１００にレーザ光Ｌを照射して、母材１００を切断する切断加工を行う。レーザ加工方法は、第３層１０３をレーザ光Ｌが照射される側と反対側に配置するステップと、第３層１０３に冷却媒体Ｆを供給して第３層１０３を冷却しつつ、第１層１０１にレーザ光Ｌを照射して、第１層１０１を切断するステップと、第１層１０１を切断した後に、第３層１０３にレーザ光Ｌを照射して第３層１０３を切断するステップと、を含む。本実施形態に係るレーザ加工方法によると、熱膨張係数が高い第３層１０３を冷却しながら切断加工を行うことで、第３層１０３の熱膨張を抑制して、第３層１０３の剥離を抑制できる。

　また、本実施形態に係るレーザ加工装置１は、第１層１０１、及び第１層１０１の表面１０１Ａに積層されて第１層１０１とは熱膨張係数が異なる第２層１０２を含む母材１００にレーザ光Ｌを照射して、母材１００を切断する切断加工を行う。レーザ加工装置１は、母材１００にレーザ光Ｌを照射するレーザ照射装置１０と、レーザ照射装置１０の動作を制御する制御装置２０と、を備える。制御装置２０は、第１層間部分１０５に対して、所定の第１層間条件でレーザ光Ｌを照射して、第１層間部分１０５を切断し、第１層１０１の層間近傍位置１０１Ｃから積層方向（Ｚ方向）の内側の部分に対して、第１条件でレーザ光Ｌを照射して、第１層１０１を切断する。第１層間条件は、第１条件よりもレーザ光Ｌによる入熱量が低い条件である。本実施形態に係るレーザ加工装置１は、第１層間部分１０５に対して、入熱量が小さくなるようにレーザ光Ｌを照射することで、層間剥離を抑制しつつ、母材１００を適切に切断することができる。

　また、本実施形態に係るレーザ加工装置１ａは、第１層１０１、及び第１層１０１の表面に積層されて第１層１０１と熱膨張係数が異なる第３層１０３（第２層）を含む母材１００にレーザ光Ｌを照射して、母材１００を切断する切断加工を行う。レーザ加工装置１は、母材１００にレーザ光Ｌを照射するレーザ照射装置１０と、母材１００に冷却媒体Ｆを供給する冷却装置２２と、レーザ照射装置１０及び冷却装置２２の動作を制御する制御装置２０と、を備える。制御装置２０は、レーザ光Ｌが照射される側と反対側に第３層１０３が配置された母材１００に対し、第３層１０３に冷却媒体Ｆを供給させて第３層１０３を冷却しつつ、第１層１０１にレーザ光Ｌを照射させて、第１層１０１を切断する。そして、制御装置２０は、第１層１０１を切断した後に、第３層１０３にレーザ光Ｌを照射させて、第３層１０３を切断する。本実施形態に係るレーザ加工装置１ａによると、熱膨張係数が高い第３層１０３を冷却しながら切断加工を行うことで、第３層１０３の熱膨張を抑制して、第３層１０３の剥離を抑制できる。

　以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

　１　レーザ加工装置
　１０　レーザ照射装置（レーザ照射部）
　１２　走査光学系
　１４　集光光学系
　１６　支持台
　２０　制御装置（制御部）
　１００　母材
　１００ａ　製品
　１００ｂ　残部
　１０１　第１層
　１０２　第２層
　１０３　第３層
　１０５　第１層間部分
　１０６　第２層間部分
　Ｌ　レーザ光

Claims

　第１層、及び、前記第１層の一方の表面に積層されて前記第１層とは熱膨張係数が異なる第２層を含む母材にレーザ光を照射して、前記母材を切断する切断加工を行うレーザ加工方法であって、
　前記第２層の表面より内側の層間近傍位置から、前記第２層と前記第１層との層間を経て、前記第１層の前記一方の表面より内側の層間近傍位置までの、第１層間部分に対して、所定の第１層間条件で前記レーザ光を照射して、前記第１層間部分を切断するステップと、
　前記第１層の層間近傍位置から内側の部分に対して、第１条件で前記レーザ光を照射して、前記第１層を切断するステップと、
　を含み、
　前記第１層間条件は、前記第１条件よりも前記レーザ光による入熱量が低い条件である、レーザ加工方法。
　前記第２層の表面から前記層間近傍位置までの部分に対して、第２条件で前記レーザ光を照射して、前記第２層を切断するステップをさらに含み、
　前記第１層間条件は、前記第２条件よりも前記レーザ光による入熱量が低い条件である、請求項１に記載のレーザ加工方法。
　前記第１条件と前記第２条件とは、前記レーザ光による入熱量が異なる、請求項２に記載のレーザ加工方法。
　前記第２層の表面から前記層間近傍位置までの部分に対して、前記第１層間条件で前記レーザ光を照射して、前記第２層を切断するステップをさらに含む、
請求項１に記載のレーザ加工方法。
　前記切断加工前の前記母材に、切り出される製品と、前記製品が切り出された後の前記母材である残部との境界となる加工ラインを設定するステップを更に含み、
前記第２層及び前記第１層間部分に対して、前記加工ラインに沿って前記第１層間条件で前記レーザ光を照射して、前記加工ラインに沿って前記第２層及び前記第１層間部分を切断し、
　前記加工ラインよりも前記残部側の前記第２層及び前記第１層間部分に対して、前記第１層間条件よりも前記レーザ光による入熱量が高い第２条件で前記レーザ光を照射して、前記第２層及び前記第１層間部分を切断する、請求項１に記載のレーザ加工方法。
　前記母材は、前記第１層の他方の表面に、前記第１層とは熱膨張係数が異なる第３層が形成されており、
　前記第１層の前記他方の表面より内側の層間近傍位置から、前記第１層と前記第３層との層間を経て、前記第３層の表面より内側の層間近傍位置までの、第２層間部分に対して、所定の第２層間条件で前記レーザ光を照射して、前記第２層間部分を切断するステップと、
を更に含み、
　前記第２層間条件は、前記第１条件よりも前記レーザ光による入熱量が低い条件である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
　前記第３層の層間近傍位置からの部分に対して、前記第２層間条件よりも前記レーザ光による入熱量が高い第３条件で前記レーザ光を照射して、前記第３層を切断するステップをさらに含む、請求項６に記載のレーザ加工方法。
　前記第２層、前記第１層間部分、前記第１層、前記第２層間部分、及び前記第３層の順で、切断するステップを実行する、請求項７に記載のレーザ加工方法。
　前記第２層を前記レーザ光が照射される側に配置した状態で、前記第２層及び前記第１層間部分を切断するステップを実行し、
　その後、前記第３層を前記レーザ光が照射される側に配置して、前記第３層及び前記第２層間部分を切断するステップを実行し、
　その後、切断により露出した前記第１層に対して、前記第１層を切断するステップを実行する、請求項７に記載のレーザ加工方法。
　前記母材は、前記第１層の他方の表面に、前記第１層とは熱膨張係数が異なる第３層が形成されており、
　前記第１層及び前記第２層の切断時に、前記第３層に冷却媒体を供給して前記第３層を冷却する、請求項７に記載のレーザ加工方法。
　前記第１層間条件と前記第１条件とは、前記レーザ光の出力と、前記レーザ光の走査速度と、前記レーザ光のスポット径との、少なくとも１つが異なる、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
　第１層、及び、前記第１層の表面に積層されて前記第１層とは熱膨張係数が異なる第２層を含む母材にレーザ光を照射して、前記母材を切断する切断加工を行うレーザ加工方法であって、
　前記第２層を前記レーザ光が照射される側と反対側に配置するステップと、
　前記第２層に冷却媒体を供給して前記第２層を冷却しつつ、前記第１層に前記レーザ光を照射して、前記第１層を切断するステップと、
　前記第１層を切断した後に、前記第２層に前記レーザ光を照射して、前記第２層を切断するステップと、
　を含む、レーザ加工方法。
　第１層、及び、前記第１層の一方の表面に積層されて前記第１層とは熱膨張係数が異なる第２層を含む母材にレーザ光を照射して、前記母材を切断する切断加工を行うレーザ加工装置であって、
　前記母材に前記レーザ光を照射するレーザ照射部と、
　前記レーザ照射部の動作を制御する制御部と、を備え、
　前記制御部は、
　前記第２層の表面より内側の層間近傍位置から、前記第２層と前記第１層との層間を経て、前記第１層の前記一方の表面より内側の層間近傍位置までの、第１層間部分に対して、所定の第１層間条件で前記レーザ光を照射させて、前記第１層間部分を切断し、
　前記第１層の層間近傍位置から内側の部分に対して、第１条件で前記レーザ光を照射させて、前記第１層を切断し、
　前記第１層間条件は、前記第１条件よりも前記レーザ光による入熱量が低い条件である、
　レーザ加工装置。
　第１層、及び、前記第１層の表面に積層されて前記第１層とは熱膨張係数が異なる第２層を含む母材にレーザ光を照射して、前記母材を切断する切断加工を行うレーザ加工装置であって、
　前記母材に前記レーザ光を照射するレーザ照射部と、
　前記母材に冷却媒体を供給する冷却部と、
　前記レーザ照射部及び前記冷却部の動作を制御する制御部と、を備え、
　前記制御部は、
　前記レーザ光が照射される側と反対側に前記第２層が配置された前記母材に対し、前記第２層に前記冷却媒体を供給させて前記第２層を冷却しつつ、前記第１層に前記レーザ光を照射させて、前記第１層を切断し、
　前記第１層を切断した後に、前記第２層に前記レーザ光を照射させて、前記第２層を切断する、
　レーザ加工装置。