レーザー加工機の種類と特徴を比較｜素材別の最適な選び方

「新しい事業のためにレーザー加工機を導入したいけれど、種類が多すぎて何が違うのかわからない…」「自分の作りたいものには、どのレーザー加工機が合っているんだろう？」

レーザー加工機の導入を検討する際、多くの方がこうした疑問に直面するかもしれません。CO2レーザーやファイバーレーザーなど、様々な種類のレーザー加工機があり、それぞれに得意なことや苦手なことがあります。

もし、それぞれの特性を知らずに選んでしまうと、「思ったように加工できない」「維持費が高くついてしまった」といった事態になりかねません。

この記事では、レーザー加工機の主な種類とその特徴、そして加工したい素材や目的別の選び方について、初心者の方にもわかりやすく解説します。この記事を読めば、あなたの目的に合った最適な一台を見つけるための、具体的なヒントが得られるはずです。

レーザー加工機の主要な種類と特徴

レーザー加工機の基本的な仕組み

レーザー加工機とは、その名の通り、レーザー光を素材に照射して加工を行う機械のことです。紙や木材といった身近な素材から、アクリル、金属まで、幅広い対象物を切断したり、表面に文字やデザインを彫刻したりできます。

では、どのようにしてレーザー光で加工しているのでしょうか。レーザー加工機は、大きく分けて3つの要素で構成されています。

まず、心臓部である「レーザー発振器」がレーザー光を生成します。次に、「加工光学系」という部分で、生成されたレーザー光をレンズやミラーを使って一点に集中させ、エネルギー密度を極限まで高めます。この高エネルギーの光が素材に当たることで、瞬時に溶かしたり蒸発させたりして加工が進むわけですね。

そして最後に、加工したい素材をテーブルに乗せ、X軸・Y軸・Z軸方向に精密に動かす「駆動系」があります。この3つの要素が連携することで、設計図通りの正確な加工が実現できるのです。

レーザーの媒質による4つの分類

レーザー加工機を理解する上で大切なのが、「レーザー光を何から作り出しているか」という点です。このレーザー光を生み出す源となる物質を「媒質（ばいしつ）」と呼びます。

この媒質の種類によって、レーザー光の性質（波長）が変わり、得意な加工や素材も異なってきます。レーザーの媒質は、主に以下の4つに分類されます。

分類	説明	代表的なレーザー
気体レーザー	ガスを媒質とするレーザー。	CO2レーザー
固体レーザー	鉱石などの固体を媒質とするレーザー。小型でも高出力なのが特徴。	YAGレーザー、ファイバーレーザー
液体レーザー	特殊な色素を溶かした液体を媒質とするレーザー。	色素レーザーなど
半導体レーザー	半導体そのものを媒質とするレーザー。固体ですが、特性から別に分類されます。	ダイオードレーザーなど

この中でも、産業用レーザー加工機として広く使われているのが、CO2レーザー（気体）やファイバーレーザー・YAGレーザー（固体）です。これから紹介するレーザー加工機の種類が、どの分類に属するのかを意識すると、より理解が深まるかなと思います。

非金属の加工が得意なCO2レーザー

CO2レーザーは、炭酸ガス（CO2）を媒質とする気体レーザーで、非金属材料の加工において非常に優れた性能を発揮します。木材、アクリル、紙、布、革、ゴムなど、私たちの身の回りにある多くの素材をきれいに加工できるのが大きな特徴です。

その理由は、CO2レーザーが発する光の波長にあります。この波長は、特に透明な素材や有機材料によく吸収される性質を持っているため、熱エネルギーを効率的に伝えて切断や彫刻を行うことができます。

一方で、金属材料はCO2レーザーの光を反射しやすいため、加工には不向きとされることが多いです。ただし、ステンレス鋼やアルミニウムなど、一部の金属は加工可能な場合もあります。

CO2レーザーの主な用途としては、以下のようなものが挙げられます。

• アクリル板を使った看板やディスプレイの製作
• 木材へのデザイン彫刻やオリジナル雑貨作り
• 革製品への名入れや模様の刻印
• 紙や布の精密なカッティング

注意点としては、レーザーを発振させるためにレーザーガスが必要になることや、後述するファイバーレーザーに比べてエネルギー効率が低い傾向にある点が挙げられます。とはいえ、その汎用性の高さから、DIYから工業製品の試作まで幅広く活躍しているレーザー加工機と言えるでしょう。

金属加工に最適なファイバーレーザー

ファイバーレーザーは、金属加工の世界で主流となっているレーザー加工機です。その名の通り、光ファイバーを媒質としており、固体レーザーの一種に分類されます。

最大の強みは、金属に対する圧倒的な加工能力です。鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、真鍮など、様々な金属を高速かつ高精度に切断、溶接、マーキングすることができます。CO2レーザーが苦手としていた金属加工を、ファイバーレーザーは得意としているわけですね。

なぜ金属に強いかというと、ファイバーレーザーの波長が金属に吸収されやすいためです。エネルギーを効率よく素材に伝えることができるため、シャープな切断面と速い加工スピードを実現します。また、ビームの品質が非常に高く、細い線や複雑な形状の加工も得意です。

運用面でのメリットも大きいのが特徴です。CO2レーザーのようにレーザーガスを必要とせず、エネルギー変換効率も高いため、ランニングコストを抑えることができます。さらに、メンテナンスが比較的容易な点も魅力と言えるでしょう。

ただし、一般的にCO2レーザーよりも導入コストが高くなる傾向があります。そのため、主に金属加工を目的とし、高い生産性を求める場合に最適な選択肢となると考えられます。

金属マーキングに強いYAGレーザー

YAG（ヤグ）レーザーは、ファイバーレーザーと同じく固体レーザーの一種です。「YAG」とは、イットリウム・アルミニウム・ガーネットという結晶の頭文字を取ったもので、この結晶を媒質としています。

YAGレーザーの波長はファイバーレーザーに近く、こちらも金属の加工を得意としています。特に、金属部品へのシリアルナンバーの刻印やロゴのマーキングといった用途で広く活用されてきました。

YAGレーザーは、エネルギーを瞬間的に放出する「パルス発振」という方式が得意で、ピークパワー（瞬間的な光の強さ）を非常に高くすることができます。これにより、素材の表面を削ったり、変質させたりして、くっきりとした印字が可能です。

最近では、より効率的でメンテナンス性に優れるファイバーレーザーにシェアを譲りつつある分野もありますが、YAGレーザーならではの特性を活かした加工も依然として多く存在します。例えば、特定の樹脂へのマーキングや、精密な溶接・穴あけ加工などでその能力を発揮します。

まとめると、YAGレーザーは金属へのマーキングや精密加工に強みを持ち、長年にわたって産業界を支えてきた信頼性の高いレーザーと言えるでしょう。

微細加工に特化したUVレーザー

UVレーザーは、その名の通り、紫外線（UltraViolet）領域の非常に短い波長の光を使うレーザーです。ここまで紹介してきたCO2レーザーやファイバーレーザーとは、加工の原理が少し異なります。

一般的なレーザーが素材を熱で「溶かして」加工するのに対し、UVレーザーは高い光エネルギーで素材の分子結合を直接「断ち切って」加工します。これを「光化学反応」と呼び、熱によるダメージがほとんど発生しないのが最大の特徴です。

この「熱影響が極めて少ない」という特性から、UVレーザーはデリケートな素材の微細加工に絶大な強みを発揮します。

UVレーザーが特に選ばれる理由には、以下のような点が挙げられます。

• 熱に弱い樹脂やフィルムへのダメージを抑えた加工
• ガラスやセラミックなど硬くてもろい素材への微細なマーキング
• 電子部品の基板への精密な回路形成
• バリや焦げのない、非常に綺麗な仕上がり

熱で溶かさないため「コールドプロセス」とも呼ばれ、加工対象に与える負荷を最小限に抑えたい場合に最適です。一方で、パワーはそれほど高くないため、厚い金属板をバッサリと切断するような用途には向いていません。まさに、微細加工に特化したスペシャリストと言える存在ですね。

超高精度加工を担うフェムト秒レーザー

フェムト秒レーザーは、レーザー加工の精度を極限まで高めた、最先端技術の一つです。「フェムト秒」とは1000兆分の1秒という、人間には想像もつかないほど短い時間単位を指します。

このレーザーは、このフェムト秒単位の極めて短い時間だけ光を照射（パルス発振）するのが特徴です。光が当たっている時間が一瞬であるため、UVレーザー以上に熱の影響が全くと言っていいほど発生しません。そのため、素材へのダメージをゼロに近づけることが可能です。

この「非熱加工」により、どんな素材でも、まるで素材そのものが元からその形だったかのように、滑らかで精密な加工ができます。例えば、ガラスやサファイアといった非常に硬くてもろい素材に、割れや欠け（クラック）を一切入れずに微細な穴を開けるといったことが可能になります。

その応用範囲は、医療分野でのステント（血管を広げる器具）の加工や、スマートフォンのガラス面の切断、半導体ウェハーの加工など、最先端の製品づくりに欠かせないものとなっています。ただし、装置が非常に高価で専門的な知識が必要なため、一般的な用途で使われることは少なく、まさに超高精度加工を担う特別な存在と言えるでしょう。

レーザー加工機の種類別・最適な選び方

加工したい素材に合わせた選択基準

ここまで様々なレーザー加工機の種類を見てきましたが、最適な一台を選ぶ上で最も重要な基準は「何を加工したいか」です。レーザーの種類によって、得意な素材と苦手な素材がはっきりと分かれているため、ここを間違えると効率的な加工は望めません。

結論として、加工したいメインの素材に合わせてレーザーの種類を絞り込むことが、失敗しないための第一歩となります。

例えば、木材でオリジナル雑貨を作りたいのであればCO2レーザーが最適ですし、金属部品に型番を刻印したいのであればファイバーレーザーやYAGレーザーが候補に挙がります。まずは、ご自身の目的を明確にすることが大切ですね。

主な素材とそれに適したレーザーの組み合わせを、以下の表にまとめてみました。ぜひ参考にしてみてください。

加工したい素材	最適なレーザー（第一候補）	その他の候補
金属全般（鉄、ステンレス、アルミ等）	ファイバーレーザー	YAGレーザー、CO2レーザー（一部）
非金属（木材、アクリル、紙、革）	CO2レーザー	-
樹脂・フィルム（熱に弱い素材）	UVレーザー	フェムト秒レーザー
ガラス・セラミック	フェムト秒レーザー	UVレーザー

生産方式で見る運用コストの違い

レーザー加工機を選ぶ際には、どのような生産スタイルを想定しているかも重要なポイントになります。一台で様々な種類の製品を少量ずつ作るのか、それとも同じ製品を大量に生産するのかによって、適した機種や運用コストが変わってくるからです。

例えば、CO2レーザー加工機の中には、加工する材料を動かしながら加工ヘッドも動く「ハイブリッド方式」を採用しているものがあります。この方式は、様々な形状の材料に対応しやすく、段取り替えが容易なため、多品種・小ロット生産に向いています。

一方で、ファイバーレーザー加工機では、材料を固定し、加工ヘッドだけが高速で動く「光走査方式」が採用されることがあります。この方式は、同じ製品を次々と加工していく量産性に非常に優れており、小品種・大ロット生産に最適です。

また、運用コストの観点も無視できません。以下の表で、CO2レーザーとファイバーレーザーの主な違いを比較してみましょう。

項目	CO2レーザー	ファイバーレーザー
得意な生産方式	多品種・小ロット	小品種・大ロット
初期コスト	比較的安価な傾向	比較的高価な傾向
運用コスト（消耗品）	レーザーガスが必要	レーザーガス不要
エネルギー効率	標準的	非常に高い（電気代を抑えられる）

このように、初期費用だけでなく、長期的な運用を見据えたコストパフォーマンスを考えることが、賢い機種選びにつながります。

「切断」に適したレーザーとは

レーザー加工の代表的な用途である「切断」。この加工方法に適したレーザーを選ぶ際も、やはり「何を切りたいか」が最も重要な判断基準となります。

結論から言うと、切断する素材によって最適なレーザーは明確に異なります。非金属材料、例えば木材やアクリル板、紙などを切断したい場合は、CO2レーザーが最も適しています。これらの素材へのエネルギー吸収率が高く、滑らかで綺麗な切断面を得意とします。

一方、金属板の切断が目的であれば、ファイバーレーザーが第一の選択肢となるでしょう。高いエネルギー効率とビーム品質により、鉄やステンレス、アルミニウムなどを高速かつ高精度に切断できます。特に薄板から中厚板の金属加工において、その性能を最大限に発揮します。Nd:YAGレーザーも金属の切断に使用されますが、近年ではファイバーレーザーが主流です。

切断加工でレーザーを選ぶ際のポイントを整理してみましょう。

• 非金属を切るなら：CO2レーザー
• 金属を切るなら：ファイバーレーザー
• 超微細な切断なら：UVレーザーやフェムト秒レーザーを検討

UVレーザーやフェムト秒レーザーは、熱影響を嫌うデリケートな素材の微細な切断には適していますが、パワーの観点から厚い板や大きな材料の切断には向いていません。用途を明確にして、適切なレーザーを選ぶことが大切です。

「彫刻・エッチング」に最適な機種

素材の表面を削って文字やデザインを施す「彫刻」や「エッチング」も、レーザー加工機の得意分野です。この加工方法では、素材の種類に応じて複数のレーザーが候補となります。

まず、木材やアクリル、ゴム、ガラスといった非金属への彫刻であれば、CO2レーザーが最適です。熱によって素材の表面を蒸発させて彫り込むため、深さのある表現や焼き付けたような風合いを出すことができます。記念品への名入れや、看板製作などで広く使われていますね。

次に、金属への彫刻やエッチングを考えるなら、ファイバーレーザーが有力な候補です。金属表面にシャープでコントラストの高いマーキングを施すことができ、耐久性も非常に高いのが特徴です。工具や機械部品への刻印によく利用されます。

そして、より繊細でダメージを抑えたい加工にはUVレーザーが活躍します。熱影響が少ないため、樹脂やガラスの表面を傷つけることなく、非常に微細で美しい彫刻が可能です。電子部品の微細マーキングや、高級品のロゴ入れなど、高い品質が求められる場面で選ばれることが多いです。それぞれのレーザーの特性を理解し、表現したい仕上がりに合わせて機種を選ぶことが重要になります。

「マーキング」で使われるレーザー

「マーキング」とは、製品の表面にシリアルナンバーやQRコード、ロゴなどを印字する加工のことです。彫刻と似ていますが、マーキングはより高速で、表面をわずかに変化させて印字する手法を指すことが多いです。

このマーキング加工においては、ファイバーレーザー、YAGレーザー、UVレーザーの3種類が主に使われます。

金属製品へのマーキングで最も一般的なのは、ファイバーレーザーです。高速で耐久性の高い印字が可能で、自動車部品や電子部品、工具など、あらゆる金属製品のトレーサビリティ管理（製品がいつどこで作られたかを追跡すること）に貢献しています。

マーキングの代表的な方法には、以下のようなものがあります。

• アニーリング：金属の表面を熱で酸化させ、色を変化させて印字する方法。表面は滑らかなままです。
• エングレービング：レーザーで素材の表面を物理的に削り取る方法。彫刻に近い手法です。
• 発色：特定の樹脂などにレーザーを当て、化学変化を起こして色を付ける方法。

YAGレーザーも古くから金属マーキングで活躍してきましたが、最近ではメンテナンス性に優れるファイバーレーザーが選ばれる傾向にあります。一方、UVレーザーは、熱に弱いプラスチックやガラス、シリコンといった素材へのダメージを抑えた「低ダメージマーキング」を得意とします。CO2レーザーは一部の有機材料へのマーキングは可能ですが、一般的なマーキング用途では上記の3種が最適と言えるでしょう。

「穴あけ」で推奨されるレーザー

レーザーによる「穴あけ（ドリリング）」は、ドリルなどの工具を使わずに、非常に小さく精密な穴を開けることができる技術です。この分野では、特に高い精度が求められるため、特定のレーザーが推奨されます。

精密な穴あけ加工で推奨されるのは、YAGレーザー、UVレーザー、そしてフェムト秒レーザーです。これらのレーザーは、エネルギーを短い時間（パルス）で照射することに長けており、熱による影響を最小限に抑えながら加工できるからです。

例えば、電子回路基板に実装される部品のリード線を通すための微細な穴や、燃料噴射ノズルの噴射孔など、直径が1mm以下の小さな穴を高精度で開けることが可能です。特にUVレーザーやフェムト秒レーザーは、熱に弱い素材や硬くてもろい素材にも、バリやクラック（ひび割れ）のない綺麗な穴を開けることができます。

一方で、CO2レーザーやファイバーレーザーも穴あけ加工は可能ですが、熱影響が大きくなる傾向があるため、超精密な加工には向かない場合があります。どちらかというと、板金の切断加工の開始点として穴を開ける（ピアシング）といった用途で使われることが多いですね。したがって、マイクロメートル単位の精度が求められる穴あけには、パルス発振が得意なレーザーが最適と言えます。

「溶接」に向いているレーザー

レーザー加工は、材料をくっつける「溶接」にも利用されます。レーザー溶接は、熱影響範囲が狭く、ひずみが少ない、そして高精度な接合が可能であるというメリットがあります。

このレーザー溶接に向いているのは、ファイバーレーザー、YAGレーザー、そしてCO2レーザーです。これらのレーザーは、素材を溶かすのに十分な高い出力を持ち、精密な溶接を実現します。

ファイバーレーザーは、現在、金属のレーザー溶接で最も広く使われている種類です。ビーム品質が高く、エネルギーを一点に集中させやすいため、深く、そして速い溶接が可能です。自動車のボディやバッテリー部品の製造など、高い生産性と品質が求められる分野で活躍しています。

YAGレーザーも、古くから精密溶接に用いられてきました。特に、パルス発振を利用して、熱に弱い電子部品などを点状に溶接する（スポット溶接）のが得意です。CO2レーザーは、主に出力が大きく、厚い鋼板の溶接などに使われることがあります。

レーザー溶接には以下のようなメリットがあります。

• ひずみが少なく、美しい仕上がり
• 狭い範囲を狙って精密に接合できる
• 加工速度が速く、生産性が高い

一方で、UVレーザーやフェムト秒レーザーは、主に微細加工や表面加工に特化しているため、部材同士を接合するような一般的な溶接作業には向いていません。溶接を主目的とする場合は、高出力のファイバーレーザーやYAGレーザーから検討するのが良いでしょう。

加工方法	主な推奨レーザー
切断	ファイバー（金属）、CO2（非金属）
彫刻・エッチング	CO2、ファイバー、UV
マーキング	ファイバー、YAG、UV
精密穴あけ	YAG、UV、フェムト秒
溶接	ファイバー、YAG、CO2

レーザー加工機の種類を理解し選ぼう

よくある質問

家庭用のレーザー加工機はありますか？

はい、あります。近年、DIYや個人のものづくり向けに、主にCO2レーザーや低出力の半導体レーザーを用いた小型の機種が市販されています。

ただし、産業用に比べてパワーや加工範囲は限られます。使用する際は、安全のために保護メガネの着用や適切な換気を徹底することが非常に重要です。

導入コストが一番安いのはどの種類ですか？

一般的には、CO2レーザー加工機が、ファイバーレーザーなどの高出力機に比べて初期費用を抑えやすい傾向にあります。特に、個人向けの小型モデルは手頃な価格帯から見つけることができます。

ただし、加工できるサイズやパワーによって価格は大きく異なります。最終的な判断は、ご自身の用途と予算を専門の販売店に相談し、比較検討することをおすすめします。

レーザー加工機を使う上で最も注意すべきことは何ですか？

最も重要なのは安全性の確保です。レーザー光は目や皮膚に重大な損傷を与える危険があるため、稼働中は絶対に加工室内を覗き込まず、適切なクラスの保護メガネを必ず着用してください。

また、素材によっては加工時に有害な煙やガスが発生することがあります。健康を守るためにも、適切な集塵機や排気設備を必ず設置するようにしましょう。