(57)【要約】【課題】被加工物の表面をレーザにより平滑化するにあたり、効率よく加工を行うこと。【解決手段】レーザを被加工物Ｗの表面に照射して当該表面を平滑化する表面加工方法において、被加工物Ｗの同一の表面位置に対し、異なる複数の照射角度でレーザを照射する。【選択図】図１
2014046317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザを被加工物の表面に照射して当該表面を平滑化する表面加工方法において、
前記被加工物の同一の表面位置に対し、異なる複数の照射角度で前記レーザを照射することを特徴とする表面加工方法。
【請求項２】
異なる複数の照射角度で複数の前記レーザを照射することを特徴とする請求項１に記載の表面加工方法。
【請求項３】
照射角度を変えつつ前記レーザを照射することを特徴とする請求項１に記載の表面加工方法。
【請求項４】
前記レーザを照射する以前に、前記被加工物の表面に前記レーザを吸収する吸収材を設けることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の表面加工方法。
【請求項５】
前記被加工物の材質に応じて前記被加工物による前記レーザのＰ偏光成分の吸収率が高くなるように前記レーザの入射角度を調整することを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の表面加工方法。
【請求項６】
レーザを被加工物の表面に照射して当該表面を平滑化する表面加工方法において、
前記レーザを照射する以前に、前記被加工物の表面に前記レーザを吸収する吸収材を設けることを特徴とする表面加工方法。
【請求項７】
レーザを被加工物の表面に照射して当該表面を平滑化する表面加工方法において、
前記被加工物の材質に応じて前記被加工物による前記レーザのＰ偏光成分の吸収率が高くなるように前記レーザの入射角度を調整することを特徴とする表面加工方法。
【請求項８】
レーザを被加工物の表面に照射して当該表面を平滑化する表面加工装置において、
前記被加工物を支持する被加工物支持機構と、
前記レーザを照射する複数のレーザ加工ヘッドを支持するヘッド支持機構と、
を含み、前記被加工物の同一の表面位置に対し、各前記レーザ加工ヘッドにより異なる複数の照射角度で前記レーザを照射することを特徴とする表面加工装置。
【請求項９】
レーザを被加工物の表面に照射して当該表面を平滑化する表面加工装置において、
前記被加工物を支持する被加工物支持機構と、
前記レーザを照射するレーザ加工ヘッドを支持するヘッド支持機構と、
を含み、前記被加工物支持機構と前記ヘッド支持機構との少なくとも一方が、前記被加工物の同一の表面位置に対し、異なる複数の照射角度で前記レーザを照射する態様で移動可能に構成されていることを特徴とする表面加工装置。
【請求項１０】
前記被加工物の材質に応じて前記被加工物による前記レーザの吸収率が高くなる前記レーザのＰ偏光成分の入射角度の情報を有するＰ偏光成分データベースと、
加工する前記被加工物に応じたＰ偏光成分の入射角度の情報を前記Ｐ偏光成分データベースから取得し、取得した情報に基づいてレーザの照射角度を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする請求項８または９に記載の表面加工装置。
【請求項１１】
レーザを被加工物の表面に照射して当該表面を平滑化する表面加工装置において、
前記被加工物を支持する被加工物支持機構と、
前記レーザを照射するレーザ加工ヘッドを支持するヘッド支持機構と、
前記被加工物の材質に応じて前記被加工物による前記レーザの吸収率が高くなる前記レーザのＰ偏光成分の入射角度の情報を有するＰ偏光成分データベースと、
加工する前記被加工物に応じたＰ偏光成分の入射角度の情報を前記Ｐ偏光成分データベースから取得し、取得した情報に基づいてレーザの照射角度を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする表面加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属などの表面をレーザにより平滑化する表面加工方法および表面加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属などにレーザを照射することで、金属の表面層を溶融して表面張力の作用により凸部分から凹部分へと溶融部を流すことで金属の表面を平滑化する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７５９２５６３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような技術を、複雑形状の表面に適用するため、コンピュータ支援設計／コンピュータ支援製造−コンピュータ数値制御（ＣＡＤ［Computer  Aided  Design］／ＣＡＭ［Computer  Aided  Manufacturing］−ＣＮＣ［Computer  Numerical  Control］）での加工の工程に組み込むことが必要とされ、その検討が進んでいる。
【０００５】
しかし、複雑形状の被加工物の表面にレーザを照射する場合、被加工物の形状によっては、レーザの反射光が被加工物の別の箇所に当たりその部分を損傷させる可能性がある。このため、例えば、反射光が損傷を与えないようにレーザ出力を下げることが考えられるが、レーザの被加工物の表面でのパワー密度（単位面積当たりのレーザのパワー）が低下するため加工速度が遅くなり、加工スループットが低下してしまうため製造コストが嵩む問題がある。また、例えば、反射光が被加工物の別の箇所にあたらないようにレーザの照射角を調整することも考えられるが、被加工物の表面に対するレーザの入射角が小さくなるとレーザの出力密度が小さくなるため、加工速度が遅くなり製造コストが嵩む問題がある。レーザの照射角を調整する場合に加工速度を向上するには、レーザの出力を大きくすればよいが、消費電力が増加したり、より出力の大きいレーザ照射装置が必要になったりするため、結果として製造コストが嵩むことになる。
【０００６】
本発明は上述した課題を解決するものであり、被加工物の表面をレーザにより平滑化するにあたり、効率よく加工を行うことのできる表面加工方法および表面加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するために、第１の発明の表面加工方法は、レーザを被加工物の表面に照射して当該表面を平滑化する表面加工方法において、前記被加工物の同一の表面位置に対し、異なる複数の照射角度で前記レーザを照射することを特徴とする。
【０００８】
この表面加工方法によれば、被加工物の同一の表面位置に対し、異なる複数の照射角度でレーザを照射することで、例えば、１つの照射角度で照射されるレーザの出力を低下させ、各照射角度で照射されるレーザの出力を足して被加工物の表面を加工すれば、加工すべき被加工物の表面から反射したレーザが被加工物の他の表面に照射されても、当該他の表面を損傷させる事態を防ぐことができる。また、例えば、照射角度を変えつつ被加工物の表面を加工すれば、加工すべき被加工物の表面から反射したレーザが被加工物の他の表面に照射されても、当該他の表面を損傷させる事態を防ぐことができる。この結果、被加工物の表面をレーザにより平滑化するにあたり、効率よく加工を行うことができる。
【０００９】
第２の発明の表面加工方法は、第１の発明において、異なる複数の照射角度で複数の前記レーザを照射することを特徴とする。
【００１０】
この表面加工方法によれば、１つのレーザ加工ヘッドから照射されるレーザの出力を低下させ、複数のレーザ加工ヘッドから照射される各レーザを足した出力で被加工物の表面を加工する。このため、加工すべき被加工物の表面から反射したレーザが被加工物の他の表面に照射されても、当該他の表面を損傷させる事態を防ぐことができる。この結果、被加工物の表面をレーザにより平滑化するにあたり、効率よく加工を行うことができる。
【００１１】
第３の発明の表面加工方法は、第１の発明において、照射角度を変えつつ前記レーザを照射することを特徴とする。
【００１２】
この表面加工方法によれば、レーザ加工ヘッドは加工を行う出力とし、１つの照射角度において被加工物の表面が溶融する加工時間よりも短い時間内とし、レーザの照射角度を変える。このため、加工すべき被加工物の表面から反射したレーザが被加工物の他の表面に照射されても、当該他の表面を損傷させる事態を防ぐことができる。この結果、被加工物の表面をレーザにより平滑化するにあたり、効率よく加工を行うことができる。
【００１３】
第４の発明の表面加工方法は、第１〜第３の何れか１つの発明において、前記レーザを照射する以前に、前記被加工物の表面に前記レーザを吸収する吸収材を設けることを特徴とする。
【００１４】
この表面加工方法によれば、被加工物の表面に吸収材を設けることで、レーザの反射が抑制されるため、加工すべき被加工物の表面から反射したレーザが被加工物の他の表面を損傷させる事態を防ぐことができる。この結果、被加工物の表面をレーザにより平滑化するにあたり、効率よく加工を行うことができる。
【００１５】
第５の発明の表面加工方法は、第１〜第４の何れか１つの発明において、前記被加工物の材質に応じて前記被加工物による前記レーザのＰ偏光成分の吸収率が高くなるように前記レーザの入射角度を調整することを特徴とする。
【００１６】
この表面加工方法によれば、レーザのＰ偏光成分の吸収率が高くなるようにレーザの入射角度を調整することで、結果として被加工物によるレーザの吸収率が高くなり、トータルとしてレーザの反射が抑制されるため、加工すべき被加工物の表面から反射したレーザが被加工物の他の表面を損傷させる事態を防ぐことができる。この結果、被加工物の表面をレーザにより平滑化するにあたり、効率よく加工を行うことができる。
【００１７】
第６の発明の表面加工方法は、レーザを被加工物の表面に照射して当該表面を平滑化する表面加工方法において、前記レーザを照射する以前に、前記被加工物の表面に前記レーザを吸収する吸収材を設けることを特徴とする。
【００１８】
この表面加工方法によれば、被加工物の表面に吸収材を設けることで、レーザの反射が抑制されるため、加工すべき被加工物の表面から反射したレーザが被加工物の他の表面を損傷させる事態を防ぐことができる。この結果、被加工物の表面をレーザにより平滑化するにあたり、効率よく加工を行うことができる。
【００１９】
第７の発明の表面加工方法は、レーザを被加工物の表面に照射して当該表面を平滑化する表面加工方法において、前記被加工物の材質に応じて前記被加工物による前記レーザのＰ偏光成分の吸収率が高くなるように前記レーザの入射角度を調整することを特徴とする。
【００２０】
この表面加工方法によれば、レーザのＰ偏光成分の吸収率が高くなるようにレーザの入射角度を調整することで、結果として被加工物によるレーザの吸収率が高くなり、トータルとしてレーザの反射が抑制されるため、加工すべき被加工物の表面から反射したレーザが被加工物の他の表面を損傷させる事態を防ぐことができる。この結果、被加工物の表面をレーザにより平滑化するにあたり、効率よく加工を行うことができる。
【００２１】
上述の目的を達成するために、第８の発明の表面加工装置は、レーザを被加工物の表面に照射して当該表面を平滑化する表面加工装置において、前記被加工物を支持する被加工物支持機構と、前記レーザを照射する複数のレーザ加工ヘッドを支持するヘッド支持機構と、を含み、前記被加工物の同一の表面位置に対し、各前記レーザ加工ヘッドにより異なる複数の照射角度で前記レーザを照射することを特徴とする。
【００２２】
この表面加工装置によれば、異なる複数の照射角度で複数のレーザを照射する表面加工方法を実施することができる。すなわち、１つのレーザ加工ヘッドから照射されるレーザの出力を低下させつつ、複数のレーザ加工ヘッドから照射される各レーザを足した出力で被加工物の表面を加工する。このため、加工すべき被加工物の表面から反射したレーザが被加工物の他の表面に照射されても、当該他の表面を損傷させる事態を防ぐことができる。この結果、被加工物の表面をレーザにより平滑化するにあたり、効率よく加工を行うことができる。
【００２３】
第９の発明の表面加工装置は、レーザを被加工物の表面に照射して当該表面を平滑化する表面加工装置において、前記被加工物を支持する被加工物支持機構と、前記レーザを照射するレーザ加工ヘッドを支持するヘッド支持機構と、を含み、前記被加工物支持機構と前記ヘッド支持機構との少なくとも一方が、前記被加工物の同一の表面位置に対し、異なる複数の照射角度で前記レーザを照射する態様で移動可能に構成されていることを特徴とする。
【００２４】
この表面加工装置によれば、照射角度を変えつつレーザを照射する表面加工方法を実施することができる。すなわち、レーザ加工ヘッドは加工を行う出力とし、１つの照射角度において被加工物の表面が溶融する加工時間よりも短い時間内とし、レーザの照射角度を変える。このため、加工すべき被加工物の表面から反射したレーザが被加工物の他の表面に照射されても、当該他の表面を損傷させる事態を防ぐことができる。この結果、被加工物の表面をレーザにより平滑化するにあたり、効率よく加工を行うことができる。
【００２５】
第１０の発明の表面加工装置は、第８または第９の発明において、前記被加工物の材質に応じて前記被加工物による前記レーザの吸収率が高くなる前記レーザのＰ偏光成分の入射角度の情報を有するＰ偏光成分データベースと、加工する前記被加工物に応じたＰ偏光成分の入射角度の情報を前記Ｐ偏光成分データベースから取得し、取得した情報に基づいて前記レーザの照射角度を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００２６】
この表面加工装置によれば、レーザのＰ偏光成分の吸収率が高くなる入射角度に調整する表面加工方法を実施することができる。このため、加工すべき被加工物の表面から反射したレーザが被加工物の他の表面を損傷させる事態を防ぐことができる。この結果、被加工物の表面をレーザにより平滑化するにあたり、効率よく加工を行うことができる。
【００２７】
第１１の発明の表面加工装置は、レーザを被加工物の表面に照射して当該表面を平滑化する表面加工装置において、前記被加工物を支持する被加工物支持機構と、前記レーザを照射するレーザ加工ヘッドを支持するヘッド支持機構と、前記被加工物の材質に応じて前記被加工物による前記レーザの吸収率が高くなる前記レーザのＰ偏光成分の入射角度の情報を有するＰ偏光成分データベースと、加工する前記被加工物に応じたＰ偏光成分の入射角度の情報を前記Ｐ偏光成分データベースから取得し、取得した情報に基づいて前記レーザの照射角度を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００２８】
この表面加工装置によれば、レーザのＰ偏光成分の吸収率が高くなる入射角度に調整する表面加工方法を実施することができる。このため、加工すべき被加工物の表面から反射したレーザが被加工物の他の表面を損傷させる事態を防ぐことができる。この結果、被加工物の表面をレーザにより平滑化するにあたり、効率よく加工を行うことができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、被加工物の表面をレーザにより平滑化するにあたり、効率よく加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係る表面加工装置の構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態１に係る表面加工方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の実施形態２に係る表面加工装置の構成図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態３に係る表面加工装置の構成図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態３に係る表面加工方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の実施形態４に係る表面加工装置の構成図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態４に係る表面加工方法の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００３２】
［実施形態１］
図１は、本実施形態に係る表面加工装置の構成図である。図１に示すように、表面加工装置１は、被加工物支持機構２と、ヘッド支持機構３とを含む。
【００３３】
被加工物支持機構２は、表面加工装置１の固定フレーム１ａに対して被加工物Ｗを支持するものである。被加工物支持機構２は、本実施形態では、例えば、固定フレーム１ａである載置台の上に載置された被加工物Ｗの周囲を締め付けて固定するチャック部２ａを有する。
【００３４】
ヘッド支持機構３は、表面加工装置１の固定フレーム１ａに対してレーザ加工ヘッドＨを支持するものである。ヘッド支持機構３は、本実施形態では、例えば、固定フレーム１ａである水平梁に対してレーザ加工ヘッドＨを移動可能に支持するもので、水平梁に移動機構３１を介してレーザ加工ヘッドＨを支持する。
【００３５】
移動機構３１は、例えば、Ｘ軸移動機構、Ｙ軸移動機構、Ｚ軸移動機構、および傾斜移動機構を含む。移動機構３１のＸ軸移動機構は、Ｘ軸方向（図１における左右方向）に延在するＸ軸レール３１ａが、固定フレーム１ａである水平梁の下部に対して平行に１対固定されている。そして、Ｘ軸移動機構は、１対のＸ軸レール３１ａに対して直交するＹ軸方向（図１における奥行き方向）に延在するＹ軸レール３１ｂが、１対のＸ軸レール３１ａの延在方向に沿ってＸ軸方向に移動可能に設けられている。
【００３６】
移動機構３１のＹ軸移動機構は、Ｙ軸移動部材３１ｃが、Ｙ軸レール３１ｂの延在方向に沿ってＹ軸方向に移動可能に設けられている。
【００３７】
移動機構３１のＺ軸移動機構は、Ｙ軸移動部材３１ｃにＺ軸支持部材３１ｄが設けられ、このＺ軸支持部材３１ｄに対してＺ軸方向（図１における上下方向）に延在するＺ軸移動部材３１ｅが、自身の延在方向に沿ってＺ軸方向に移動可能に設けられている。
【００３８】
移動機構３１の傾斜移動機構は、Ｚ軸移動部材３１ｅの移動端（図１における下端）に、鉛直方向に対して角度を変える揺動部材３１ｆが設けられている。そして、この揺動部材３１ｆに対してレーザ加工ヘッドＨが固定されている。
【００３９】
すなわち、移動機構３１は、Ｘ軸移動機構によりレーザ加工ヘッドＨをＸ軸方向に移動させ、Ｙ軸移動機構によりレーザ加工ヘッドＨをＹ軸方向に移動させ、Ｚ軸移動機構によりレーザ加工ヘッドＨをＺ軸方向に移動させ、傾斜移動機構によりレーザ加工ヘッドＨの向き（レーザの照射方向）を鉛直方向に対して角度を変える。
【００４０】
また、本実施形態では、レーザ加工ヘッドＨが複数（図１では２つで示す）設けられている。このため、移動機構３１は、Ｘ軸移動機構のＸ軸レール３１ａに対し、Ｙ軸レール３１ｂが複数（図１では２つで示す）設けられ、各Ｙ軸レール３１ｂに基づき、Ｙ軸移動部材３１ｃ、Ｚ軸支持部材３１ｄ、Ｚ軸移動部材３１ｅ、揺動部材３１ｆ、およびレーザ加工ヘッドＨが設けられている。
【００４１】
これにより、複数（図１では２つ）のレーザ加工ヘッドＨは、それぞれ移動機構３１によりＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向に移動し、かつレーザの照射方向を鉛直方向に対して角度を変える。
【００４２】
また、表面加工装置１は、制御装置４を含む。制御装置４は、上述したレーザ加工ヘッドＨの駆動や、移動機構３１による移動を制御するもので、制御部４１、記憶部４２、入力部４３、表示部４４、ヘッド駆動部（レーザ出力装置）４５、およびヘッド移動部４６を含む。
【００４３】
制御部４１は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit：中央演算装置）であり、入力部４３からの入力や記憶部４２からデータの入力を受け付け、当該入力に応じてヘッド駆動部４５およびヘッド移動部４６に指令を出力する。記憶部４２は、一例として、ハードディスク装置または半導体記憶デバイスである。記憶部４２は、被加工物データベース４２ａを有する。被加工物データベース４２ａは、被加工物Ｗの表面加工に基づく設計情報（例えば、被加工物Ｗの形状や材質など）が格納される。この記憶部４２は、制御部４１と通信回線を通じて接続されるもの（例えば、データサーバー）であってもよい。入力部４３は、キーボードやマウスなどからなる。表示部４４は、画面を有し、当該画面に入力部４３で入力された内容や、記憶部４２から入力された内容や、ヘッド駆動部４５によるレーザ加工ヘッドＨの駆動状況や、ヘッド移動部４６によるレーザ加工ヘッドＨの移動状況などが表示される。ヘッド駆動部４５は、レーザを出力する装置である。ヘッド駆動部４５は、光ファイバを媒質に用いてレーザを出力するファイバレーザ出力装置や、短パルスのレーザを出力する短パルスレーザ出力装置を用いることができる。ファイバレーザ出力装置としては、ファブリペロー型ファイバレーザ出力装置やリング型ファイバレーザ出力装置が励磁される。また、ファイバレーザ出力装置は、連続波発振（Continuous  Wave  Operation）とパルス発振（Pulsed  Operation）のいずれの方式を用いるものでもよい。ファイバレーザ出力装置のファイバは、例えば、希土類元素（Ｅｒ、Ｎｄ、Ｙｂ）を添加したシリカガラスを使用することができる。また、短パルスとは、パルス幅が１００ピコ秒以下のパルスである。短パルスレーザ出力装置のレーザの発生源としては、例えば、チタンサファイアレーザーを用いることができる。このヘッド駆動部４５は、制御部４１からの指令に基づいてレーザの出力を制御する。ヘッド移動部４６は、制御部４１からの指令に基づいてレーザ加工ヘッドＨの上記移動を制御する。
【００４４】
図２は、本実施形態に係る表面加工方法の処理手順を示すフローチャートである。図２に示すように、制御部４１は、入力部４３からの入力にしたがって加工すべき被加工物Ｗの設計情報を記憶部４２の被加工物データベース４２ａから取得する（ステップＳ１）。次に、制御部４１は、被加工物Ｗの設計情報から、加工する被加工物Ｗの表面位置や、各レーザ加工ヘッドＨによるレーザの出力や、被加工物Ｗの表面に対して各レーザ加工ヘッドＨから出力するレーザの照射角度や、各レーザ加工ヘッドＨの移動方向や、各レーザ加工ヘッドＨの移動速度（レーザの照射時間）などの表面加工条件を決定する（ステップＳ２）。次に、制御部４１は、決定した表面加工条件に基づきヘッド駆動部４５およびヘッド移動部４６に指令を出力し加工を実施する（ステップＳ３）。ステップＳ２において、制御部４１は、図１に示すように各レーザ加工ヘッドＨから出力されるレーザを被加工物Ｗの同一の表面位置に対して異なる角度で照射するように表面加工条件を決定する。また、制御部４１は、各レーザ加工ヘッドＨから照射されるレーザを足すことで被加工物Ｗの表面が溶融する出力となるように表面加工条件を決定する。これにより、被加工物Ｗの同一の表面位置に各レーザ加工ヘッドＨからレーザが照射され、かつ各レーザ加工ヘッドＨが適した速度で移動されて、被加工物Ｗの表面が溶融し平滑化される。
【００４５】
このように、本実施形態の表面加工方法は、レーザを被加工物Ｗの表面に照射して当該表面を平滑化する表面加工方法において、被加工物Ｗの同一の表面位置に対し、異なる複数の照射角度でレーザを照射する。
【００４６】
この表面加工方法によれば、被加工物Ｗの同一の表面位置に対し、異なる複数の照射角度でレーザを照射することで、例えば、１つの照射角度で照射されるレーザの出力を低下させ、各照射角度で照射されるレーザの出力を足して被加工物Ｗの表面を加工すれば、加工すべき被加工物Ｗの表面から反射したレーザが被加工物Ｗの他の表面に照射されても、当該他の表面を損傷させる事態を防ぐことが可能になる。この結果、被加工物Ｗの表面をレーザにより平滑化するにあたり、効率よく加工を行うことが可能になる。
【００４７】
また、本実施形態の表面加工方法は、異なる複数の照射角度で複数のレーザを照射する。
【００４８】
この表面加工方法によれば、１つのレーザ加工ヘッドＨから照射されるレーザの出力を低下させ、複数のレーザ加工ヘッドＨから照射される各レーザを足した出力で被加工物Ｗの表面を加工する。このため、加工すべき被加工物Ｗの表面から反射したレーザが被加工物Ｗの他の表面に照射されても、当該他の表面を損傷させる事態を防ぐことが可能になる。この結果、被加工物Ｗの表面をレーザにより平滑化するにあたり、効率よく加工を行うことが可能になる。
【００４９】
また、本実施形態の表面加工装置１は、レーザを被加工物Ｗの表面に照射して当該表面を平滑化する表面加工装置１において、被加工物Ｗを支持する被加工物支持機構２と、レーザを照射する複数のレーザ加工ヘッドＨを支持するヘッド支持機構３と、を含み、被加工物Ｗの同一の表面位置に対し、各レーザ加工ヘッドＨにより異なる複数の照射角度でレーザを照射する。
【００５０】
この表面加工装置１によれば、異なる複数の照射角度で複数のレーザを照射する本実施形態の表面加工方法を実施することが可能になる。すなわち、１つのレーザ加工ヘッドＨから照射されるレーザの出力を低下させつつ、複数のレーザ加工ヘッドＨから照射される各レーザを足した出力で被加工物Ｗの表面を加工する。このため、加工すべき被加工物Ｗの表面から反射したレーザが被加工物Ｗの他の表面に照射されても、当該他の表面を損傷させる事態を防ぐことが可能になる。この結果、被加工物Ｗの表面をレーザにより平滑化するにあたり、効率よく加工を行うことが可能になる。
【００５１】
なお、本実施形態において、複数のレーザ加工ヘッドＨにより被加工物Ｗの同一の表面位置にレーザを照射する場合、１つのレーザ発信器から出力されるレーザを光ファイバなどで分岐して各レーザ加工ヘッドＨに導くことが、複数のレーザのパルスを同期させるために好ましい。また、複数のレーザ加工ヘッドＨにより被加工物Ｗの同一の表面位置にレーザを照射する場合、１つのレーザを被加工物Ｗの表面に照射し続け、他のレーザを断続して照射することが、被加工物Ｗの表面から反射したレーザが被加工物Ｗの他の表面を損傷させる事態をより防ぐうえで好ましい。また、複数のレーザ加工ヘッドＨにより被加工物Ｗの同一の表面位置にレーザを照射する場合、１つのレーザを被加工物Ｗの表面の広範囲に照射し、他のレーザを被加工物Ｗの表面にスポット的に照射することが、被加工物Ｗの表面から反射したレーザが被加工物Ｗの他の表面を損傷させる事態をより防ぐうえで好ましい。
【００５２】
［実施形態２］
図３は、本実施形態に係る表面加工装置の構成図である。図３に示すように、表面加工装置１は、被加工物支持機構２と、ヘッド支持機構３とを含む。
【００５３】
被加工物支持機構２は、表面加工装置１の固定フレーム１ａに対して被加工物Ｗを支持するものである。被加工物支持機構２は、本実施形態では、例えば、固定フレーム１ａである載置台の上に載置された被加工物Ｗの周囲を締め付けて固定するチャック部２ａを有する。
【００５４】
ヘッド支持機構３は、表面加工装置１の固定フレーム１ａに対してレーザ加工ヘッドＨを支持するものである。ヘッド支持機構３は、本実施形態では、例えば、固定フレーム１ａである水平梁に対してレーザ加工ヘッドＨを移動可能に支持するもので、水平梁に移動機構３１を介してレーザ加工ヘッドＨを支持する。
【００５５】
移動機構３１は、例えば、Ｘ軸移動機構、Ｙ軸移動機構、Ｚ軸移動機構、および傾斜移動機構を含む。移動機構３１のＸ軸移動機構は、Ｘ軸方向（図３における左右方向）に延在するＸ軸レール３１ａが、固定フレーム１ａである水平梁の下部に対して平行に１対固定されている。そして、Ｘ軸移動機構は、１対のＸ軸レール３１ａに対して直交するＹ軸方向（図３における奥行き方向）に延在するＹ軸レール３１ｂが、１対のＸ軸レール３１ａの延在方向に沿ってＸ軸方向に移動可能に設けられている。
【００５６】
移動機構３１のＹ軸移動機構は、Ｙ軸移動部材３１ｃが、Ｙ軸レール３１ｂの延在方向に沿ってＹ軸方向に移動可能に設けられている。
【００５７】
移動機構３１のＺ軸移動機構は、Ｙ軸移動部材３１ｃにＺ軸支持部材３１ｄが設けられ、このＺ軸支持部材３１ｄに対してＺ軸方向（図３における上下方向）に延在するＺ軸移動部材３１ｅが、自身の延在方向に沿ってＺ軸方向に移動可能に設けられている。
【００５８】
移動機構３１の傾斜移動機構は、Ｚ軸移動部材３１ｅの移動端（図３における下端）に、鉛直方向に対して角度を変える揺動部材３１ｆが設けられている。そして、この揺動部材３１ｆに対してレーザ加工ヘッドＨが固定されている。
【００５９】
すなわち、移動機構３１は、Ｘ軸移動機構によりレーザ加工ヘッドＨをＸ軸方向に移動させ、Ｙ軸移動機構によりレーザ加工ヘッドＨをＹ軸方向に移動させ、Ｚ軸移動機構によりレーザ加工ヘッドＨをＺ軸方向に移動させ、傾斜移動機構によりレーザ加工ヘッドＨの向き（レーザの照射方向）を鉛直方向に対して角度を変える。
【００６０】
また、表面加工装置１は、制御装置４を含む。制御装置４は、上述したレーザ加工ヘッドＨの駆動や、移動機構３１による移動を制御するもので、制御部４１、記憶部４２、入力部４３、表示部４４、ヘッド駆動部（レーザ出力装置）４５、およびヘッド移動部４６を含む。
【００６１】
制御部４１は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit：中央演算装置）であり、入力部４３からの入力や記憶部４２からデータの入力を受け付け、当該入力に応じてヘッド駆動部４５およびヘッド移動部４６に指令を出力する。記憶部４２は、一例として、ハードディスク装置または半導体記憶デバイスである。記憶部４２は、被加工物データベース４２ａを有する。被加工物データベース４２ａは、被加工物Ｗの表面加工に基づく設計情報（例えば、被加工物Ｗの形状や材質など）が格納される。この記憶部４２は、制御部４１と通信回線を通じて接続されるもの（例えば、データサーバー）であってもよい。入力部４３は、キーボードやマウスなどからなる。表示部４４は、画面を有し、当該画面に入力部４３で入力された内容や、記憶部４２から入力された内容や、ヘッド駆動部４５によるレーザ加工ヘッドＨの駆動状況や、ヘッド移動部４６によるレーザ加工ヘッドＨの移動状況などが表示される。ヘッド駆動部４５は、レーザを出力する装置である。ヘッド駆動部４５は、光ファイバを媒質に用いてレーザを出力するファイバレーザ出力装置や、短パルスのレーザを出力する短パルスレーザ出力装置を用いることができる。ファイバレーザ出力装置としては、ファブリペロー型ファイバレーザ出力装置やリング型ファイバレーザ出力装置が励磁される。また、ファイバレーザ出力装置は、連続波発振（Continuous  Wave  Operation）とパルス発振（Pulsed  Operation）のいずれの方式を用いるものでもよい。ファイバレーザ出力装置のファイバは、例えば、希土類元素（Ｅｒ、Ｎｄ、Ｙｂ）を添加したシリカガラスを使用することができる。また、短パルスとは、パルス幅が１００ピコ秒以下のパルスである。短パルスレーザ出力装置のレーザの発生源としては、例えば、チタンサファイアレーザーを用いることができる。このヘッド駆動部４５は、制御部４１からの指令に基づいてレーザの出力を制御する。ヘッド移動部４６は、制御部４１からの指令に基づいてレーザ加工ヘッドＨの上記移動を制御する。
【００６２】
図２は、本実施形態に係る表面加工方法の処理手順を示すフローチャートである。図２に示すように、制御部４１は、入力部４３からの入力にしたがって加工すべき被加工物Ｗの設計情報を記憶部４２の被加工物データベース４２ａから取得する（ステップＳ１）。次に、制御部４１は、被加工物Ｗの設計情報から、加工する被加工物Ｗの表面位置や、レーザ加工ヘッドＨによるレーザの出力や、被加工物Ｗの表面に対してレーザ加工ヘッドＨから出力するレーザの照射角度や、レーザ加工ヘッドＨの移動方向や、レーザ加工ヘッドＨの移動速度（レーザの照射時間）などの表面加工条件を決定する（ステップＳ２）。次に、制御部４１は、決定した表面加工条件に基づきヘッド駆動部４５およびヘッド移動部４６に指令を出力し加工を実施する（ステップＳ３）。ステップＳ２において、制御部４１は、図２に示すようにレーザ加工ヘッドＨから出力されるレーザを被加工物Ｗの同一の表面位置に対して照射角度を変えつつ照射するように表面加工条件を決定する。これにより、被加工物Ｗの同一の表面位置にレーザ加工ヘッドＨからレーザが照射され、かつレーザ加工ヘッドＨが適した速度で移動されて、被加工物Ｗの表面が溶融し平滑化される。
【００６３】
なお、照射角度を変えつつレーザを照射する場合、ヘッド支持機構３の移動機構３１により、レーザが被加工物Ｗの同一の表面位置に照射される点を基準とし、当該点を中心にレーザ加工ヘッドＨを回転させたり、レーザ加工ヘッドＨをＸ軸方向に往復移動させたり、レーザ加工ヘッドＨをＺ軸方向に往復移動させたり、レーザ加工ヘッドＨをＹ軸方向に往復移動させたり、レーザ加工ヘッドＨをＸ軸およびＺ軸方向に往復移動させたり、レーザ加工ヘッドＨをＸ軸方向およびＹ軸方向に往復移動させたり、レーザ加工ヘッドＨをＺ軸方向およびＹ軸方向に往復移動させたり、レーザ加工ヘッドＨをランダムに移動させたりする。
【００６４】
このように、本実施形態の表面加工方法は、レーザを被加工物Ｗの表面に照射して当該表面を平滑化する表面加工方法において、被加工物Ｗの同一の表面位置に対し、異なる複数の照射角度でレーザを照射する。
【００６５】
この表面加工方法によれば、被加工物Ｗの同一の表面位置に対し、異なる複数の照射角度でレーザを照射することで、例えば、照射角度を変えつつ被加工物Ｗの表面を加工すれば、加工すべき被加工物Ｗの表面から反射したレーザが被加工物Ｗの他の表面に照射されても、当該他の表面を損傷させる事態を防ぐことが可能になる。この結果、被加工物Ｗの表面をレーザにより平滑化するにあたり、効率よく加工を行うことが可能になる。
【００６６】
また、本実施形態の表面加工方法は、照射角度を変えつつレーザを照射する。
【００６７】
この表面加工方法によれば、レーザ加工ヘッドＨは加工を行う出力とし、１つの照射角度において被加工物Ｗの表面が溶融する加工時間よりも短い時間内とし、レーザの照射角度を変える。このため、加工すべき被加工物Ｗの表面から反射したレーザが被加工物Ｗの他の表面に照射されても、当該他の表面を損傷させる事態を防ぐことが可能になる。この結果、被加工物Ｗの表面をレーザにより平滑化するにあたり、効率よく加工を行うことが可能になる。
【００６８】
また、本実施形態の表面加工装置１は、レーザを被加工物Ｗの表面に照射して当該表面を平滑化する表面加工装置１において、被加工物Ｗを支持する被加工物支持機構２と、レーザを照射するレーザ加工ヘッドＨを支持するヘッド支持機構３と、を含み、ヘッド支持機構３が、被加工物Ｗの同一の表面位置に対し、異なる複数の照射角度でレーザを照射する態様で移動可能に構成されている。
【００６９】
この表面加工装置１によれば、照射角度を変えつつレーザを照射する本実施形態の表面加工方法を実施することが可能になる。すなわち、レーザ加工ヘッドＨは加工を行う出力とし、１つの照射角度において被加工物Ｗの表面が溶融する加工時間よりも短い時間内とし、レーザの照射角度を変える。このため、加工すべき被加工物Ｗの表面から反射したレーザが被加工物Ｗの他の表面に照射されても、当該他の表面を損傷させる事態を防ぐことが可能になる。この結果、被加工物Ｗの表面をレーザにより平滑化するにあたり、効率よく加工を行うことが可能になる。
【００７０】
なお、図には明示しないが、本実施形態は、被加工物支持機構２とヘッド支持機構３との少なくとも一方が、被加工物Ｗの同一の表面位置に対し、異なる複数の照射角度でレーザを照射する態様で移動可能に構成されていてもよい。
【００７１】
［実施形態３］
図４は、本実施形態に係る表面加工装置の構成図である。図４に示すように、表面加工装置１は、被加工物支持機構２と、ヘッド支持機構３とを含む。
【００７２】
被加工物支持機構２は、表面加工装置１の固定フレーム１ａに対して被加工物Ｗを支持するものである。被加工物支持機構２は、本実施形態では、例えば、固定フレーム１ａである載置台の上に載置された被加工物Ｗの周囲を締め付けて固定するチャック部２ａを有する。
【００７３】
ヘッド支持機構３は、表面加工装置１の固定フレーム１ａに対してレーザ加工ヘッドＨを支持するものである。ヘッド支持機構３は、本実施形態では、例えば、固定フレーム１ａである水平梁に対してレーザ加工ヘッドＨを移動可能に支持するもので、水平梁に移動機構３１を介してレーザ加工ヘッドＨを支持する。
【００７４】
移動機構３１は、例えば、Ｘ軸移動機構、Ｙ軸移動機構、Ｚ軸移動機構、および傾斜移動機構を含む。移動機構３１のＸ軸移動機構は、Ｘ軸方向（図４における左右方向）に延在するＸ軸レール３１ａが、固定フレーム１ａである水平梁の下部に対して平行に１対固定されている。そして、Ｘ軸移動機構は、１対のＸ軸レール３１ａに対して直交するＹ軸方向（図４における奥行き方向）に延在するＹ軸レール３１ｂが、１対のＸ軸レール３１ａの延在方向に沿ってＸ軸方向に移動可能に設けられている。
【００７５】
移動機構３１のＹ軸移動機構は、Ｙ軸移動部材３１ｃが、Ｙ軸レール３１ｂの延在方向に沿ってＹ軸方向に移動可能に設けられている。
【００７６】
移動機構３１のＺ軸移動機構は、Ｙ軸移動部材３１ｃにＺ軸支持部材３１ｄが設けられ、このＺ軸支持部材３１ｄに対してＺ軸方向（図４における上下方向）に延在するＺ軸移動部材３１ｅが、自身の延在方向に沿ってＺ軸方向に移動可能に設けられている。
【００７７】
移動機構３１の傾斜移動機構は、Ｚ軸移動部材３１ｅの移動端（図４における下端）に、鉛直方向に対して角度を変える揺動部材３１ｆが設けられている。そして、この揺動部材３１ｆに対してレーザ加工ヘッドＨが固定されている。
【００７８】
すなわち、移動機構３１は、Ｘ軸移動機構によりレーザ加工ヘッドＨをＸ軸方向に移動させ、Ｙ軸移動機構によりレーザ加工ヘッドＨをＹ軸方向に移動させ、Ｚ軸移動機構によりレーザ加工ヘッドＨをＺ軸方向に移動させ、傾斜移動機構によりレーザ加工ヘッドＨの向き（レーザの照射方向）を鉛直方向に対して角度を変える。
【００７９】
また、表面加工装置１は、制御装置４を含む。制御装置４は、上述したレーザ加工ヘッドＨの駆動や、移動機構３１による移動を制御するもので、制御部４１、記憶部４２、入力部４３、表示部４４、ヘッド駆動部（レーザ出力装置）４５、およびヘッド移動部４６を含む。
【００８０】
制御部４１は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit：中央演算装置）であり、入力部４３からの入力や記憶部４２からデータの入力を受け付け、当該入力に応じてヘッド駆動部４５およびヘッド移動部４６に指令を出力する。記憶部４２は、一例として、ハードディスク装置または半導体記憶デバイスである。記憶部４２は、被加工物データベース４２ａを有する。被加工物データベース４２ａは、被加工物Ｗの表面加工に基づく設計情報（例えば、被加工物Ｗの形状や材質など）が格納される。この記憶部４２は、制御部４１と通信回線を通じて接続されるもの（例えば、データサーバー）であってもよい。入力部４３は、キーボードやマウスなどからなる。表示部４４は、画面を有し、当該画面に入力部４３で入力された内容や、記憶部４２から入力された内容や、ヘッド駆動部４５によるレーザ加工ヘッドＨの駆動状況や、ヘッド移動部４６によるレーザ加工ヘッドＨの移動状況などが表示される。ヘッド駆動部４５は、レーザを出力する装置である。ヘッド駆動部４５は、光ファイバを媒質に用いてレーザを出力するファイバレーザ出力装置や、短パルスのレーザを出力する短パルスレーザ出力装置を用いることができる。ファイバレーザ出力装置としては、ファブリペロー型ファイバレーザ出力装置やリング型ファイバレーザ出力装置が励磁される。また、ファイバレーザ出力装置は、連続波発振（Continuous  Wave  Operation）とパルス発振（Pulsed  Operation）のいずれの方式を用いるものでもよい。ファイバレーザ出力装置のファイバは、例えば、希土類元素（Ｅｒ、Ｎｄ、Ｙｂ）を添加したシリカガラスを使用することができる。また、短パルスとは、パルス幅が１００ピコ秒以下のパルスである。短パルスレーザ出力装置のレーザの発生源としては、例えば、チタンサファイアレーザーを用いることができる。このヘッド駆動部４５は、制御部４１からの指令に基づいてレーザの出力を制御する。ヘッド移動部４６は、制御部４１からの指令に基づいてレーザ加工ヘッドＨの上記移動を制御する。
【００８１】
図５は、本実施形態に係る表面加工方法の処理手順を示すフローチャートである。図５に示すように、加工すべき被加工物Ｗを被加工物支持機構２に設置する以前（被加工物Ｗにレーザを照射する以前）に、被加工物Ｗの表面に吸収材５（図４参照）を設ける（ステップＳ１１）。吸収材５は、レーザ加工ヘッドＨから照射されるレーザを吸収するものである。その後、制御部４１は、入力部４３からの入力にしたがって加工すべき被加工物Ｗの設計情報を記憶部４２の被加工物データベース４２ａから取得する（ステップＳ１２）。次に、制御部４１は、被加工物Ｗの設計情報から、加工する被加工物Ｗの表面位置や、レーザ加工ヘッドＨによるレーザの出力や、被加工物Ｗの表面に対してレーザ加工ヘッドＨから出力するレーザの照射角度や、レーザ加工ヘッドＨの移動方向や、レーザ加工ヘッドＨの移動速度（レーザの照射時間）などの表面加工条件を決定する（ステップＳ１３）。次に、制御部４１は、決定した表面加工条件に基づきヘッド駆動部４５およびヘッド移動部４６に指令を出力し加工を実施する（ステップＳ１４）。これにより、被加工物Ｗの表面にレーザ加工ヘッドＨからレーザが照射され、かつレーザ加工ヘッドＨが適した速度で移動されて、被加工物Ｗの表面が溶融し平滑化される。この際、レーザは、被加工物Ｗの表面に設けた吸収材に吸収され、反射が抑制される。
【００８２】
このように、本実施形態の表面加工方法は、レーザを照射する以前に、被加工物Ｗの表面にレーザを吸収する吸収材５を設ける。
【００８３】
この表面加工方法によれば、被加工物Ｗの表面に吸収材５を設けることで、レーザの反射が抑制されるため、加工すべき被加工物Ｗの表面から反射したレーザが被加工物Ｗの他の表面を損傷させる事態を防ぐことが可能になる。この結果、被加工物Ｗの表面をレーザにより平滑化するにあたり、効率よく加工を行うことが可能になる。
【００８４】
ところで、吸収材５は、スプレーによる噴射または刷毛・ローラなどによる塗りつけにより設けることができる。また、吸収材５は、その材質の吸収波長域と照射するレーザの波長とが一致していることが、必要最低限のパワーのレーザが使用できるため好ましい。例えば、ＣＯ２レーザ（波長＝１０．６［μｍ］）の場合には、グラファイトや窒化ホウ素などが挙げられる。また、吸収材５は、被加工物Ｗの表面からの厚さが１０［μｍ］〜２０［μｍ］であることが、レーザ照射後の剥離のし易さのため好ましい。
【００８５】
なお、本実施形態の表面加工方法は、上述した実施形態１や実施形態２において適用することができ、上述した実施形態１や実施形態２と相乗した効果を得ることが可能である。
【００８６】
［実施形態４］
図６は、本実施形態に係る表面加工装置の構成図である。図６に示すように、表面加工装置１は、被加工物支持機構２と、ヘッド支持機構３とを含む。
【００８７】
被加工物支持機構２は、表面加工装置１の固定フレーム１ａに対して被加工物Ｗを支持するものである。被加工物支持機構２は、本実施形態では、例えば、固定フレーム１ａである載置台の上に載置された被加工物Ｗの周囲を締め付けて固定するチャック部２ａを有する。
【００８８】
ヘッド支持機構３は、表面加工装置１の固定フレーム１ａに対してレーザ加工ヘッドＨを支持するものである。ヘッド支持機構３は、本実施形態では、例えば、固定フレーム１ａである水平梁に対してレーザ加工ヘッドＨを移動可能に支持するもので、水平梁に移動機構３１を介してレーザ加工ヘッドＨを支持する。
【００８９】
移動機構３１は、例えば、Ｘ軸移動機構、Ｙ軸移動機構、Ｚ軸移動機構、および傾斜移動機構を含む。移動機構３１のＸ軸移動機構は、Ｘ軸方向（図６における左右方向）に延在するＸ軸レール３１ａが、固定フレーム１ａである水平梁の下部に対して平行に１対固定されている。そして、Ｘ軸移動機構は、１対のＸ軸レール３１ａに対して直交するＹ軸方向（図６における奥行き方向）に延在するＹ軸レール３１ｂが、１対のＸ軸レール３１ａの延在方向に沿ってＸ軸方向に移動可能に設けられている。
【００９０】
移動機構３１のＹ軸移動機構は、Ｙ軸移動部材３１ｃが、Ｙ軸レール３１ｂの延在方向に沿ってＹ軸方向に移動可能に設けられている。
【００９１】
移動機構３１のＺ軸移動機構は、Ｙ軸移動部材３１ｃにＺ軸支持部材３１ｄが設けられ、このＺ軸支持部材３１ｄに対してＺ軸方向（図６における上下方向）に延在するＺ軸移動部材３１ｅが、自身の延在方向に沿ってＺ軸方向に移動可能に設けられている。
【００９２】
移動機構３１の傾斜移動機構は、Ｚ軸移動部材３１ｅの移動端（図６における下端）に、鉛直方向に対して角度を変える揺動部材３１ｆが設けられている。そして、この揺動部材３１ｆに対してレーザ加工ヘッドＨが固定されている。
【００９３】
すなわち、移動機構３１は、Ｘ軸移動機構によりレーザ加工ヘッドＨをＸ軸方向に移動させ、Ｙ軸移動機構によりレーザ加工ヘッドＨをＹ軸方向に移動させ、Ｚ軸移動機構によりレーザ加工ヘッドＨをＺ軸方向に移動させ、傾斜移動機構によりレーザ加工ヘッドＨの向き（レーザの照射方向）を鉛直方向に対して角度を変える。
【００９４】
また、表面加工装置１は、制御装置４を含む。制御装置４は、上述したレーザ加工ヘッドＨの駆動や、移動機構３１による移動を制御するもので、制御部４１、記憶部４２、入力部４３、表示部４４、ヘッド駆動部（レーザ出力装置）４５、およびヘッド移動部４６を含む。
【００９５】
制御部４１は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit：中央演算装置）であり、入力部４３からの入力や記憶部４２からデータの入力を受け付け、当該入力に応じてヘッド駆動部４５およびヘッド移動部４６に指令を出力する。記憶部４２は、一例として、ハードディスク装置または半導体記憶デバイスである。記憶部４２は、被加工物データベース４２ａを有する。被加工物データベース４２ａは、被加工物Ｗの表面加工に基づく設計情報（例えば、被加工物Ｗの形状や材質など）が格納される。また、記憶部４２は、Ｐ偏光成分データベース４２ｂを有する。Ｐ偏光成分データベース４２ｂは、被加工物Ｗの設計情報（例えば、被加工物Ｗの材質など）に応じて被加工物Ｗによるレーザの吸収率が高くなるレーザのＰ偏光成分の入射角度の情報が格納される。この記憶部４２は、制御部４１と通信回線を通じて接続されるもの（例えば、データサーバー）であってもよい。入力部４３は、キーボードやマウスなどからなる。表示部４４は、画面を有し、当該画面に入力部４３で入力された内容や、記憶部４２から入力された内容や、ヘッド駆動部４５によるレーザ加工ヘッドＨの駆動状況や、ヘッド移動部４６によるレーザ加工ヘッドＨの移動状況などが表示される。ヘッド駆動部４５は、レーザを出力する装置である。ヘッド駆動部４５は、光ファイバを媒質に用いてレーザを出力するファイバレーザ出力装置や、短パルスのレーザを出力する短パルスレーザ出力装置を用いることができる。ファイバレーザ出力装置としては、ファブリペロー型ファイバレーザ出力装置やリング型ファイバレーザ出力装置が励磁される。また、ファイバレーザ出力装置は、連続波発振（Continuous  Wave  Operation）とパルス発振（Pulsed  Operation）のいずれの方式を用いるものでもよい。ファイバレーザ出力装置のファイバは、例えば、希土類元素（Ｅｒ、Ｎｄ、Ｙｂ）を添加したシリカガラスを使用することができる。また、短パルスとは、パルス幅が１００ピコ秒以下のパルスである。短パルスレーザ出力装置のレーザの発生源としては、例えば、チタンサファイアレーザーを用いることができる。このヘッド駆動部４５は、制御部４１からの指令に基づいてレーザの出力を制御する。ヘッド移動部４６は、制御部４１からの指令に基づいてレーザ加工ヘッドＨの上記移動を制御する。
【００９６】
図７は、本実施形態に係る表面加工方法の処理手順を示すフローチャートである。図７に示すように、制御部４１は、入力部４３からの入力にしたがって加工すべき被加工物Ｗの設計情報を記憶部４２の被加工物データベース４２ａから取得する（ステップＳ２１）。次に、制御部４１は、設計情報に基づき、加工すべき被加工物Ｗに応じたＰ偏光成分の入射角度の情報を記憶部４２のＰ偏光成分データベース４２ｂから取得する（ステップＳ２２）。次に、制御部４１は、被加工物Ｗの設計情報および被加工物ＷのＰ偏光成分の入射角度の情報から、加工する被加工物Ｗの表面位置や、レーザ加工ヘッドＨによるレーザの出力や、被加工物Ｗの表面に対してレーザ加工ヘッドＨから出力するレーザの照射角度や、レーザ加工ヘッドＨの移動方向や、レーザ加工ヘッドＨの移動速度（レーザの照射時間）や、被加工物ＷによるレーザのＰ偏光成分の吸収率が高くなるレーザの入射角度などの表面加工条件を決定する（ステップＳ２３）。次に、制御部４１は、決定した表面加工条件に基づきヘッド駆動部４５およびヘッド移動部４６に指令を出力し加工を実施する（ステップＳ２４）。これにより、被加工物Ｗの表面にレーザ加工ヘッドＨからレーザが照射され、かつレーザ加工ヘッドＨが適した速度で移動されて、被加工物Ｗの表面が溶融し平滑化される。この際、レーザは、被加工物Ｗの表面に設けた吸収材に吸収され、反射が抑制される。
【００９７】
このように、本実施形態の表面加工方法は、被加工物Ｗの材質に応じて被加工物ＷによるレーザのＰ偏光成分の吸収率が高くなるようにレーザの入射角度を調整する。
【００９８】
この表面加工方法によれば、レーザのＰ偏光成分の吸収率が高くなるようにレーザの入射角度を調整することで、結果として被加工物によるレーザの吸収率が高くなり、トータルとしてレーザの反射が抑制されるため、加工すべき被加工物Ｗの表面から反射したレーザが被加工物Ｗの他の表面を損傷させる事態を防ぐことが可能になる。この結果、被加工物Ｗの表面をレーザにより平滑化するにあたり、効率よく加工を行うことが可能になる。
【００９９】
また、本実施形態の表面加工装置１は、レーザを被加工物Ｗの表面に照射して当該表面を平滑化する表面加工装置１において、被加工物Ｗを支持する被加工物支持機構２と、レーザを照射するレーザ加工ヘッドＨを支持するヘッド支持機構３と、被加工物Ｗの材質に応じて被加工物Ｗによるレーザの吸収率が高くなるレーザのＰ偏光成分の入射角度の情報を有するＰ偏光成分データベース４２ｂと、加工する被加工物Ｗに応じたＰ偏光成分の入射角度の情報をＰ偏光成分データベース４２ｂから取得し、取得した情報に基づいてレーザの入射角度を制御する制御部４１と、を備える。
【０１００】
この表面加工装置１によれば、レーザのＰ偏光成分の吸収率が高くなる入射角度に調整する本実施形態の表面加工方法を実施することが可能になる。このため、加工すべき被加工物Ｗの表面から反射したレーザが被加工物Ｗの他の表面を損傷させる事態を防ぐことが可能になる。この結果、被加工物Ｗの表面をレーザにより平滑化するにあたり、効率よく加工を行うことが可能になる。
【０１０１】
なお、本実施形態の表面加工方法および表面加工装置は、上述した実施形態１や実施形態２や実施形態３において適用することができ、上述した実施形態１や実施形態２や実施形態３と相乗した効果を得ることが可能である。
【０１０２】
ところで、上述した全ての実施形態において、照射するレーザは、加工すべき対象の被加工物Ｗの吸収率が高い波長のものが望ましい。例えば、金属である場合、１，１００［ｎｍ］以下、Ｃｕのような反射率が高いものは５４０［ｎｍ］以下とすることが、金属の被加工物Ｗの表面を平滑化するうえで好ましい。
【符号の説明】
【０１０３】
１  表面加工装置
１ａ  固定フレーム
２  被加工物支持機構
２ａ  チャック部
３  ヘッド支持機構
３１  移動機構
３１ａ  Ｘ軸レール
３１ｂ  Ｙ軸レール
３１ｃ  Ｙ軸移動部材
３１ｄ  Ｚ軸支持部材
３１ｅ  Ｚ軸移動部材
３１ｆ  揺動部材
４  制御装置
４１  制御部
４２  記憶部
４２ａ  被加工物データベース
４２ｂ  Ｐ偏光成分データベース
４３  入力部
４４  表示部
４５  ヘッド駆動部
４６  ヘッド移動部
５  吸収材
Ｈ  レーザ加工ヘッド
Ｗ  被加工物
【図１】
2014046317.tif 000003
【図２】
2014046317.tif 000004
【図３】
2014046317.tif 000005
【図４】
2014046317.tif 000006
【図５】
2014046317.tif 000007
【図６】
2014046317.tif 000008
【図７】
2014046317.tif 000009