パルスレーザークリーナーの設定画面を見ると、「出力」や「周波数」のほかに、**ns（ナノ秒）**という項目が表示される機種があります。

これは「パルス幅」と呼ばれる設定です。

「30nsと500nsでは何が違うの？」
「短い方がレーザーは強いの？」
「サビ取りには何nsがいいの？」
「mJや周波数とはどんな関係があるの？」

このような疑問を持たれる方も多いのではないでしょうか。

実はパルス幅は、パルスレーザークリーナーの除去力、熱影響、処理速度、仕上がりを考えるうえで非常に重要な要素です。

今回は、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、パルス幅（ns）とは何か、設定を変えると実際の加工がどのように変化するのかを分かりやすく解説します。

パルス幅（ns）とは？

パルスレーザーは、レーザー光をずっと出し続けているわけではありません。

非常に短い時間だけレーザーを照射し、それを高速で繰り返しています。

この1回のレーザー照射が続いている時間を「パルス幅」と呼びます。

レーザークリーナーでは一般的に、

ns（ナノ秒）

という単位が使われます。

1nsは、

10億分の1秒

です。

例えば、

30ns

なら1回のレーザーパルスが約30ナノ秒、

500ns

なら約500ナノ秒続いていることになります。

人間の感覚ではどちらも一瞬ですが、レーザー加工の世界では、この違いが加工結果に大きく影響します。

30nsと500nsでは何が違う？

分かりやすく表現すると、

短いパルス幅＝短い時間にエネルギーを集中させる

長いパルス幅＝少し長い時間をかけてエネルギーを与える

という違いがあります。

例えば、同じ1.5mJのエネルギーを持つパルスを単純計算すると、次のようになります。

同じエネルギーであれば、短い時間に集中して照射するほど、パルス中のパワーは大きくなります。

そのため一般的には、短いパルス幅ほど瞬間的な作用を強くしやすいという特徴があります。

ただし、この計算はパルス形状を単純化した考え方です。

実際のレーザー光源では、パルス幅を変えたときに常に同じmJが維持されるとは限りません。

光源の特性や周波数、出力制御などによって実際のパルスエネルギーは変化するため、パルス幅だけで加工性能を判断することはできません。

短いパルス幅は「瞬間的に作用させる」方向

短いパルス幅では、エネルギーを非常に短い時間へ集中させることができます。

そのため、材料表面へ瞬間的に大きなエネルギーを与え、サビや塗膜、付着物などの表面層へ作用させる加工で有効になる場合があります。

また、熱が母材内部へ広がる前に表面へ作用させやすいため、条件によっては熱影響を抑えながら加工できることもあります。

しかし、

短いパルス幅＝必ず母材を傷めない

という意味ではありません。

パルスエネルギーが大きく、スポット径が小さく、同じ場所へエネルギーが集中すれば、短いパルス幅でも母材へ強く作用する可能性があります。

長いパルス幅では熱的な作用が現れやすくなることもある

一方、パルス幅を長くすると、レーザーエネルギーを材料へ与えている時間も長くなります。

そのため条件によっては、短いパルス幅と比較して、熱的な作用が現れやすくなる場合があります。

サビや厚い付着物などでは、この熱的な作用を利用した方が効率よく除去できることもあります。

ただし、熱の影響が大きくなることで、

照射焼け

表面の変色

母材への熱影響

が現れる場合もあります。

つまり、

長いパルス幅＝悪い

ということではありません。

除去対象や求める仕上がりによって、短いパルス幅と長いパルス幅を使い分けることが重要です。

「短いほど強い」とは限らない

パルス幅を短くすれば、同じパルスエネルギーであれば瞬間的なパワーは高くなります。

そのため、

「30nsが一番強いのでは？」

と思われるかもしれません。

しかし実際のサビ取りなどでは、必ずしも最短のパルス幅が最も速く除去できるとは限りません。除去対象によっては、少し長いパルス幅にすることで、より効率よくサビや付着物を除去できる場合があります。

つまり、

瞬間的なパワーが高いこと

と、

実際の加工速度が速いこと

は必ずしも同じではありません。

これは前回解説した「周波数」ともよく似ています。

レーザークリーナーの周波数（kHz）とは？サビ取りで設定を変えると何が変わる？

mJとパルス幅はセットで考える

パルス幅を理解するうえで、もう一つ重要なのが**mJ（ミリジュール）**です。

mJは、1回のパルスに含まれるエネルギーを表します。

同じ1.5mJでも、

30nsで照射する場合

と、

500nsで照射する場合

では、材料へのエネルギーの与え方が大きく異なります。

そのためレーザー光源を比較するときには、

「何mJなのか」だけを見るのでは不十分です。

mJとパルス幅を組み合わせて見ることで、そのレーザーがどのような加工特性を持っているのかが分かりやすくなります。

mJ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はmJが大きいほど強い？パルスエネルギーとW・周波数の関係をメーカーが解説

周波数とパルス幅の関係も重要

さらにパルスレーザーでは、パルス幅だけを単独で考えることもできません。

例えば、

パルス幅30ns・周波数50kHz

と、

パルス幅300ns・周波数500kHz

では、1秒間に照射されるパルス数も、1回の照射時間も大きく異なります。

高い周波数では、非常に短い間隔で次々とパルスが入ります。

そのため、ワークに入った熱が十分に逃げる前に次のレーザーが照射され、熱が蓄積する場合があります。

一方、低い周波数ではパルスとパルスの間隔が長くなります。

つまり実際の加工では、

mJ

パルス幅

周波数

の3つが密接に関係しています。

そして、ここへさらに走査速度が加わります。

走査速度によっても加工結果は変わる

レーザークリーナーでは、レーザー光を高速で走査しながら加工します。

そのため同じ、

mJ

周波数

パルス幅

を設定していても、走査速度を変えれば加工結果は変化します。

走査速度を遅くすると、同じ場所へより多くのレーザーパルスが照射されます。

その結果、除去力が高くなる場合がありますが、同時に熱影響も大きくなる可能性があります。逆に走査速度を速くすると、同じ場所へ入るエネルギー量が少なくなり、母材への熱影響を抑えやすくなる一方、除去不足になる場合があります。

つまりパルスレーザーでは、

「何nsが正解なのか」だけでは答えを出せないのです。

サビ取りには何nsがいい？

これは非常によく聞かれる質問ですが、

「サビなら○○ns」

という一つの正解はありません。

同じ鉄のサビでも、軽い表面サビなのか、長期間進行した深いサビなのか、

母材の厚みはどのくらいなのか、除去速度を優先するのか、仕上がりを優先するのか、

によって適した条件は変わります。

さらに同じパルス幅でも、mJや周波数、走査速度が違えば加工結果も変わります。

そのためジージービーでは、実際のワークを使用し、加工条件を変えながら最適な設定を確認しています。

サビがよく取れる設定が「良い設定」とも限らない

例えば強い条件で照射すると、サビが非常に速く取れることがあります。

しかし、その条件で母材へ強い照射焼けが出るのであれば、用途によっては最適とは言えません。反対に、非常にきれいな仕上がりになったとしても、加工時間が大幅に長くなれば、生産現場では適さない場合があります。

そのためレーザークリーナーでは、

除去力

処理速度

母材への影響

仕上がり

のバランスを考えることが重要です。

母材への熱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

MOPA方式ではパルス幅を調整できる

パルスレーザークリーナーに使用される光源には、MOPA方式を採用しているものがあります。

MOPA方式の特徴の一つが、パルス幅や周波数を比較的柔軟に調整できることです。

機種によっては、数十nsから数百nsまで幅広くパルス幅を設定できるレーザー光源もあります。このような調整幅があることで、同じレーザークリーナーでも、対象物や目的に合わせて加工特性を変えることができます。

つまりパルス幅を変更できるということは、単に設定画面の数字を変えるというだけではなく、

1台のレーザークリーナーで加工の性格を変えられる

ということでもあります。

パルス幅・mJ・周波数を理解すると設定が見えてくる

ここまで読むと、パルスレーザーの設定が少し複雑に感じるかもしれません。

しかし基本となる考え方は、

mJ＝1回のパルスにどれだけのエネルギーを持たせるか

周波数＝1秒間に何回パルスを照射するか

パルス幅＝1回のパルスをどれくらいの時間で照射するか

です。

この3つを理解すると、レーザークリーナーの設定画面に並んでいる数字が、単なる数値ではなく意味を持って見えてきます。

そして実際の加工では、ここへさらに、

走査速度

スキャン幅

焦点位置

ビーム特性

などが加わります。

レーザークリーナーの条件設定が奥深いと言われる理由は、この組み合わせにあります。

まとめ　

パルス幅を理解するとレーザークリーナーがもっと分かる

パルス幅（ns）は、1回のレーザー照射がどのくらいの時間続くかを表す重要な設定です。

一般的には、

短いパルス幅では、短時間へエネルギーを集中させやすい

一方、

長いパルス幅では、熱的な作用が現れやすくなる場合がある

という特徴があります。

しかし、

短い方が必ず強い

長い方が必ずサビを取りやすい

という単純なものではありません。

実際の加工では、

mJ

周波数

パルス幅

走査速度

スキャン幅

焦点位置

など、多くの条件が組み合わさって加工結果が決まります。

同じレーザークリーナーでも、パラメータを少し変更するだけで、除去速度や仕上がりが大きく変化することがあります。

レーザークリーナーの条件設定は、知れば知るほど奥が深い分野です。

だからこそジージービーでは、カタログ上の数値だけで判断するのではなく、お客様の実際のワークを使用した加工テストを重視しています。

「サビをもっと速く取りたい」
「母材への熱影響を抑えたい」
「パルス幅をどう設定すればいいのか分からない」
「自社のワークに適した条件を知りたい」

など、レーザークリーナーの選定や加工条件について、詳しくは弊社までお気軽にお問い合わせください。

合同会社ジージービー