レーザークリーナー、特にパルスレーザークリーナーの仕様を見ると、「100W」「200W」「500W」といった出力のほかに、「1mJ」「1.5mJ」「15mJ」といった数値が記載されていることがあります。

この**mJ（ミリジュール）**とは、いったい何を表しているのでしょうか。

また、

「mJが大きいほどレーザーは強いの？」
「同じ500Wなら、1mJと15mJでは何が違うの？」

と疑問に思われる方も多いのではないでしょうか。

レーザークリーナー専門メーカーの合同会社ジージービーが、パルスレーザーを比較するうえで重要な「mJ」について、できるだけ分かりやすく解説します。

mJ（ミリジュール）とは？

mJとは「ミリジュール」のことで、パルスレーザーでは一般的に1回のパルスに含まれるエネルギーを表す指標として使われます。

例えば、1mJ、1.5mJ、5mJ、15mJといった表記があります。

数字が大きいほど、1回のパルスに持たせることのできるエネルギーが大きくなります。

単純なエネルギー量だけを比較すれば、15mJは1mJの15倍です。

しかし、

「15mJだから、どんな加工でも1mJより15倍強い」

という意味ではありません。

レーザークリーナーの実際の加工性能は、mJだけでは決まらないからです。

W（ワット）とmJは何が違う？

W（ワット）はレーザーの平均出力を表します。

一方、mJは1発あたりのパルスエネルギーです。

パルスレーザーでは、基本的に次の関係があります。

平均出力（W）＝1パルスのエネルギー（J）× 周波数（Hz）

例えば100Wのレーザーで、1パルスが1mJの場合、

1mJ × 100,000回／秒 ＝ 100W

となります。

つまり100kHzでは、1秒間に10万回のパルスを照射して100Wの平均出力になります。

一方、100Wで1.5mJの場合は、

100W ÷ 0.0015J ≒ 66,700Hz

となり、単純計算では約66.7kHzで100Wと1.5mJが両立することになります。

周波数を上げると1発あたりのエネルギーはどうなる？

平均出力が一定であると仮定すると、周波数を高くするほど、1発あたりに割り当てられるエネルギーは小さくなります。

100Wを例にすると次のようになります。

この表だけを見ると、

「それなら周波数を下げて、mJを大きくした方が一番強いのでは？」

と思われるかもしれません。

しかし、実際のレーザークリーニングはもう少し複雑です。

低周波・高mJと、高周波・低mJでは性格が違う

低い周波数で高い単発エネルギーを使用すると、1発ごとのエネルギーを大きくして対象物へ作用させることができます。

イメージとしては、

「少ない回数で強く叩く」

ような使い方です。

一方、高い周波数では1発あたりのエネルギーは小さくなりますが、非常に短い時間間隔で多くのパルスが照射されます。

こちらは、

「小さなエネルギーを高い密度で連続して当てる」

ような状態になります。

そのため、高周波条件ではパルスの重なりや熱の蓄積によって、低周波とは異なる加工特性が現れることがあります。

高周波の方が錆が速く取れることもある

ここが、mJを理解するうえで非常に重要なポイントです。

例えば深い錆を除去する場合、必ずしも最大mJで照射する条件が最も速く錆を除去できるとは限りません。

高周波で多数のパルスを重ねることで、錆層へ連続的にエネルギーが入り、除去が進みやすくなる場合があります。

ジージービーが行っている加工テストでも、一部の深い錆では、高周波側の条件で除去が速くなるケースを確認しています。

一方で、高周波・高密度で照射すると母材側にも熱が蓄積しやすくなり、表面の変色や照射焼けなどが現れる場合があります。

つまり、

「錆がよく取れる条件」と「母材への影響が最も少ない条件」は、必ずしも同じではありません。

母材への影響については、こちらの記事でも詳しく解説しています。

レーザークリーナーは母材を傷める？熱影響と仕上がりをメーカーが解説

mJが大きいほど母材を傷めやすい？

これも、mJの数字だけでは判断できません。

同じスポット面積、同じパルス幅などの条件で比較すれば、単発エネルギーが大きいほど、単位面積へ大きなエネルギーを与えられる可能性があります。

しかし実際のレーザークリーナーでは、スポット径、ビーム形状、パルス幅、周波数、走査速度、スキャン幅、焦点位置などによって、ワークへ与えられるエネルギー密度は大きく変わります。

そのため、

「1mJだから母材に優しい」

あるいは、

「15mJだから母材を傷めやすい」

と単純に判断することはできません。

低いmJであっても、高周波・低速走査などによって同じ場所へ多数のパルスが集中すれば、熱影響が大きくなる場合があります。

パルス幅（ns）も重要

パルスレーザーでは、mJと並んで**パルス幅（ns：ナノ秒）**も重要な項目です。

同じ1.5mJのエネルギーでも、それを100nsで出す場合と30nsで出す場合では、短い時間にエネルギーを集中させる30nsの方が、理論上のピークパワーは高くなります。

単純化すると、

ピークパワー ≒ パルスエネルギー ÷ パルス幅

という関係になります。

したがってレーザークリーナーを比較する場合は、

何Wか

だけではなく、

何mJか、何nsか、どの周波数で使用するか

まで見る必要があります。

500Wなら1mJと15mJ、どちらが強い？

これも「どちらが強い」と一言では決められません。

500Wを一定として単純計算すると、

15mJでは約33.3kHz

1mJでは500kHz

で500W相当になります。

15mJ側は、1回のパルスへ大きなエネルギーを持たせることができます。

一方、1mJ側は、より多くのパルスを短い時間間隔で照射します。

つまり同じ500Wであっても、

レーザーの使い方や加工特性が異なる

ということです。

さらに実際には、光源によってビーム品質やスポット形状なども異なるため、mJの数値だけで加工能力を比較することはできません。

高mJにはどんなメリットがある？

高い単発パルスエネルギーには、1回のパルスでより大きなエネルギーを対象物へ与えられるという特徴があります。

厚い錆、酸化物、塗膜などでは、この高い単発エネルギーが有効になる場合があります。

また、比較的広い照射面積でも必要なエネルギー密度を確保しやすいため、大面積処理や処理速度を求める用途でメリットが出ることもあります。

ただし、

高mJの光源を搭載しているだけで、高い加工能力が保証されるわけではありません。

最終的には、

mJ・パルス幅・周波数・ビーム特性・走査条件

を組み合わせて加工条件を作る必要があります。

「高mJ＝高性能」ではない

レーザークリーナーを比較するとき、

「mJが大きい方が高性能」

という説明は分かりやすい反面、正確ではありません。

高mJには高mJのメリットがあり、低mJには低mJの特性があります。

同じmJであっても、ビーム品質やパルス幅が違えば加工結果も変わります。

重要なのは、

「数字が大きいか」ではなく、「目的の加工に適したレーザー特性を持っているか」

ということです。

CWとパルスでは考え方も異なる

mJという考え方が特に重要になるのは、パルスレーザークリーナーです。

広い面積を高速処理する連続波（CW）と、短いパルスを利用して表面処理を行うパルスレーザーでは、レーザーの使い方そのものが異なります。

CWとパルスの違いについては、こちらの記事で詳しく解説しています。

レーザークリーナーの連続波（CW）とパルスの違いとは？用途・仕上がり・選び方を徹底比較

最終的には実際のワークで確認することが重要

レーザー光源の仕様を見ることはもちろん重要です。

しかし最終的に必要なのは、カタログ上の数値ではなく、

対象物をきちんと除去できるか、母材への影響は許容できるか、必要な処理速度が出るか、求める仕上がりになるかという実際の加工結果です。

例えば黒皮除去でも、必要なのが「黒皮を除去すること」なのか、「後工程に適した表面状態まで仕上げること」なのかによって、最適なレーザーや加工条件は変わります。

実際の黒皮除去テストについてはこちらをご覧ください。

H鋼の黒皮除去はレーザークリーナーで可能？構造用鋼材による加工テストで検証

まとめ｜mJだけではレーザークリーナーの性能は決まらない

mJは、パルスレーザークリーナーを理解するうえで非常に重要な性能指標です。

しかし、

mJが大きい＝必ず高性能

でも、

mJが小さい＝母材に優しい

でもありません。

実際の加工性能は、平均出力（W）、単発パルスエネルギー（mJ）、パルス幅（ns）、周波数（kHz）、ビーム特性、スポット径、走査速度などの組み合わせによって決まります。

そのため、レーザークリーナーを選定するときは、カタログ上のW数やmJだけを比較するのではなく、実際に加工したいワークで確認することが重要です。

ジージービーでは、お客様の実際のワークを使用した加工テストを行い、除去状態、母材への影響、処理速度、仕上がりなどを確認しながら、用途に適したレーザークリーナーと加工条件を検討しています。

レーザークリーナーの選定や、実際のワークでの加工可否については、お気軽にご相談ください。

合同会社ジージービー