(57)【要約】【課題】適正に被加工物の表面の粗さを測定することができるレーザ加工装置を提供する。【解決手段】レーザ加工装置１は、支持台８１ａと、レーザ光照射部１０と、光センサヘッド１２１と、光パワーメータ１２２と、表面粗さ導出器１２３とを備える。レーザ光照射部１０は、支持台８１ａに支持された被加工物の被加工面（加工平坦面Ｗ２）に、加工用のレーザ光、及び、加工用のレーザ光よりも光エネルギーが小さい粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２を照射する。光パワーメータ１２２は、光センサヘッド１２１による受光結果に基づいて加工平坦面Ｗ２からの散乱光強度を導出する。表面粗さ導出器１２３は、加工平坦面Ｗ２の粗さを測定する。光センサヘッド１２１は、被加工面で反射した加工用のレーザ光と同軸で伝搬する反射光の光軸Ｋからずれた位置に設けられ、加工平坦面Ｗ２で反射又は散乱した粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２を受光する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工面に凹凸を有する被加工物を支持する支持台と、
前記支持台に支持された前記被加工物の前記被加工面に、加工用のレーザ光、及び、前記加工用のレーザ光よりも光エネルギーが小さい粗さ測定用のレーザ光を照射するレーザ光照射部と、
光を受光する受光部と、
前記受光部による受光結果に基づいて前記被加工面からの反射光強度又は散乱光強度の少なくとも一方を導出可能であり前記被加工面の粗さを導出する測定部と、を備え、
前記受光部は、前記被加工面で反射した前記加工用のレーザ光と同軸で伝搬する反射光の光軸からずれた位置に設けられ、前記被加工面で反射又は散乱した前記粗さ測定用のレーザ光を受光することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記レーザ光照射部は、前記加工用のレーザ光を出射する出射位置と前記粗さ測定用のレーザ光を出射する出射位置とが異なる位置であり、前記加工用のレーザ光の光軸と前記粗さ測定用のレーザ光の光軸とが交差する請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記レーザ光照射部は、前記加工用のレーザ光を出射する出射位置と前記粗さ測定用のレーザ光を出射する出射位置とが同じ位置であり、前記加工用のレーザ光の光軸と前記粗さ測定用のレーザ光の光軸とが同軸である請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記レーザ光照射部及び前記測定部を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記測定部により測定した前記被加工面の粗さが予め定められた基準値を満たしていない場合、前記レーザ光照射部により前記加工用のレーザ光を前記被加工面に照射して当該被加工面を平坦化する請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ加工装置として、例えば、特許文献１には、粗さ測定用のレーザ光及び加工用のレーザ光を照射するレーザ発振器と、被加工物の表面に照射した粗さ測定用のレーザ光の反射光により当該被加工物の表面の粗さを測定する面粗さ測定器とを備える加工表面仕上加工装置が開示されている。この加工表面仕上加工装置は、例えば、粗さ測定用のレーザ光により被加工物の表面の粗さを測定後、レーザ発振器の出力を上げて加工用のレーザ光により被加工物の表面を仕上げ加工する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−８７９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述の特許文献１に記載の加工表面仕上加工装置は、例えば、加工用のレーザ光の強力な反射光が面粗さ測定器に悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、適正に被加工物の表面の粗さを測定することができるレーザ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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るレーザ加工装置は、被加工面に凹凸を有する被加工物を支持する支持台と、前記支持台に支持された前記被加工物の前記被加工面に、加工用のレーザ光、及び、前記加工用のレーザ光よりも光エネルギーが小さい粗さ測定用のレーザ光を照射するレーザ光照射部と、光を受光する受光部と、前記受光部による受光結果に基づいて前記被加工面からの反射光強度又は散乱光強度の少なくとも一方を導出可能であり前記被加工面の粗さを導出する測定部と、を備え、前記受光部は、前記被加工面で反射した前記加工用のレーザ光と同軸で伝搬する反射光の光軸からずれた位置に設けられ、前記被加工面で反射又は散乱した前記粗さ測定用のレーザ光を受光することを特徴とする。
【０００７】
上記レーザ加工装置において、前記レーザ光照射部は、前記加工用のレーザ光を出射する出射位置と前記粗さ測定用のレーザ光を出射する出射位置とが異なる位置であり、前記加工用のレーザ光の光軸と前記粗さ測定用のレーザ光の光軸とが交差することが好ましい。
【０００８】
上記レーザ加工装置において、前記レーザ光照射部は、前記加工用のレーザ光を出射する出射位置と前記粗さ測定用のレーザ光を出射する出射位置とが同じ位置であり、前記加工用のレーザ光の光軸と前記粗さ測定用のレーザ光の光軸とが同軸であることが好ましい。
【０００９】
上記レーザ加工装置において、前記レーザ光照射部及び前記測定部を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記測定部により測定した前記被加工面の粗さが予め定められた基準値を満たしていない場合、前記レーザ光照射部により前記加工用のレーザ光を前記被加工面に照射して当該被加工面を平坦化することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るレーザ加工装置は、被加工面で反射した加工用のレーザ光の反射光の光軸からずれた位置に受光部が設けられるので、強力な加工用のレーザ光の反射光を受光部が受光することを抑制することができ、適正に被加工物の表面の粗さを測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態１に係るレーザ加工装置の構成例を示す概略図である。
【図２】図２は、実施形態１に係るレーザ加工装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施形態１に係る散乱光の強度の測定例を示す図である。
【図４】図４は、実施形態１に係るレーザ加工装置の動作例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、実施形態２に係るレーザ加工装置の構成例を示す概略図である。
【図６】図６は、実施形態２に係る反射光の強度の測定例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【００１３】
〔実施形態１〕
実施形態１に係るレーザ加工装置１について説明する。レーザ加工装置１は、加工用のレーザ光ＬＢ１を被加工物Ｗに照射して当該被加工物Ｗを加工し、且つ、粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２を被加工物Ｗに照射して当該被加工物Ｗの表面の粗さを測定する装置である。ここで、被加工物Ｗは、例えば、金属素材等から形成される。被加工物Ｗは、例えば、３Ｄプリンタによる積層造形物や、ツールマーク等が形成された金属加工物である。なお、以下の説明において、加工用のレーザ光ＬＢ１及び粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２を特に区別する必要がない場合、単にレーザ光ＬＢと称する。以下、レーザ加工装置１について詳細に説明する。
【００１４】
なお、以下の説明では、Ｘ方向（第一方向）とＹ方向（第二方向）とＺ方向（第三方向）とは、それぞれ直交する方向である。Ｘ方向とＹ方向とは、後述する被加工物Ｗを支持する支持面８１ｂ上で直交する方向である。Ｚ方向は、支持面８１ｂに直交する方向である。なお、Ｘ方向とＹ方向とは、典型的には、被加工物Ｗの厚み方向に直交する面を仮想平面とした場合、当該仮想平面上で直交する方向であり、Ｚ方向は、仮想平面に直交する直交方向である。
【００１５】
レーザ加工装置１は、例えば、加工用のレーザ光ＬＢ１の焦点を固定し当該加工用のレーザ光ＬＢ１を被加工物Ｗの被加工面Ｗ１に集光して加工する。レーザ加工装置１は、図１及び図２に示すように、レーザ光照射部１０と、シャッター２０と、アッテネータ３０と、ビームエキスパンダ４０と、ビーム伝送光学系５０と、落射光学系６０と、対物レンズ７０と、駆動部８０と、ランプ照明９０と、カメラ１００と、ガス供給装置１１０と、測定部としての計測器１２０と、制御部１３０と、支持柱１４０を備えている。
【００１６】
レーザ光照射部１０は、パルス状の出力（レーザ光ＬＢ）を一定の繰り返し周波数で発振するレーザ光発振器である。レーザ光照射部１０は、支持柱１４０により支持されている。レーザ光照射部１０は、例えば、パルス幅可変光源をシード光源に用いた主発振器出力増幅器（ＭＯＰＡ；Ｍａｓｔｅｒ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）である。パルス幅可変光源は、例えば、加工用のレーザ光ＬＢ１及び粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２を照射する。加工用及び粗さ測定用のレーザ光ＬＢ１、ＬＢ２は、例えば、平行化された光であるコリメート光である。レーザ光照射部１０は、ＭＯＰＡを用いた場合、加工用のレーザ光ＬＢ１の出力特性の一例は次の通りである。すなわち、加工用のレーザ光ＬＢ１の動作波長は、１０３０ｎｍ±１ｎｍ程度であり、繰り返し周波数は、５ｋＨｚ〜１０ＭＨｚ程度であり、パルス幅は、５０ｐｓ〜１μｓ程度であり、出力パワーは、１０Ｗ以上であり、偏波は、直線であり、ビーム品質であるスクエア（Ｍ２）は、１．２未満であり、真円度は、８０％超過である。レーザ光照射部１０は、加工用及び粗さ測定用のレーザ光ＬＢ１、ＬＢ２をシャッター２０に出力（出射）する。なお、パルス幅とは、レーザ光ＬＢのピークパワーの半分の地点におけるパルスの立ち上がりと立ち下がりの時間間隔である。レーザ光照射部１０は、ＭＯＰＡを用いることによりパルス幅を可変とすることができるので、様々な加工に対応することができ、加工コストを抑制することができる。
【００１７】
レーザ光照射部１０は、平坦化加工では、パルス幅がピコ秒オーダーの短パルス幅である加工用のレーザ光ＬＢ１を用いる。加工用のレーザ光ＬＢ１は、後述する粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２よりもレーザ強度のピーク値が高く且つパルス幅が短い。加工用のレーザ光ＬＢ１は、レーザ強度のピーク値が、被加工面Ｗ１の凸部の最大の高さ（例えば１０μｍを超える高さ）に相当する加工深さを得ることが可能な光エネルギー密度である。被加工面Ｗ１の凸部は、被加工面Ｗ１の最も深い部分（凹部の底）を基準位置とした場合、Ｚ方向に沿って突出している部分である。
【００１８】
レーザ光照射部１０は、加工平坦面（被加工面）Ｗ２の粗さ測定では、加工用のレーザ光ＬＢ１よりも小さい光エネルギー密度（光エネルギー）の粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２を用いる。粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２は、例えば、パルス幅がナノ秒〜マイクロ秒オーダーのパルス幅である。粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２は、加工用のレーザ光ＬＢ１よりもレーザ強度のピーク値が低く、レーザ強度のピーク値が加工平坦面Ｗ２を加工しない光エネルギー密度である。レーザ光照射部１０は、加工用のレーザ光ＬＢ１を出射する出射位置Ｌと粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２を出射する出射位置Ｍとが同じ位置である。レーザ光照射部１０は、例えば、各出射位置Ｌ、ＭがＺ方向に沿った軸上に位置している。レーザ光照射部１０は、加工用のレーザ光ＬＢ１の光軸Ｐと粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２の光軸Ｑとが同軸である。つまり、レーザ光照射部１０は、Ｚ方向から視た場合、加工用のレーザ光ＬＢ１の光軸Ｐと粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２の光軸Ｑとが重なっている。
【００１９】
シャッター２０は、レーザ光ＬＢの透過と遮断とを切り替えるものである。シャッター２０は、レーザ光照射部１０とアッテネータ３０との間に設置され、レーザ光照射部１０から出力されたレーザ光ＬＢを透過又は遮断する。シャッター２０は、透過したレーザ光ＬＢをアッテネータ３０に出力する。
【００２０】
アッテネータ３０は、レーザ光ＬＢの強度を調整する減衰器である。アッテネータ３０は、シャッター２０とビームエキスパンダ４０との間に設置され、シャッター２０から出力されたレーザ光ＬＢの強度を調整してビームエキスパンダ４０に出力する。
【００２１】
ビームエキスパンダ４０は、レーザ光ＬＢのビーム径を広げるものである。ビームエキスパンダ４０は、アッテネータ３０とビーム伝送光学系５０との間に設置され、アッテネータ３０から出力されたレーザ光ＬＢのビーム径を広げてビーム伝送光学系５０に出力する。
【００２２】
ビーム伝送光学系５０は、レーザ光ＬＢを導光する導光ミラー等から構成される光学系である。ビーム伝送光学系５０は、ビームエキスパンダ４０と落射光学系６０との間に設置され、ビームエキスパンダ４０から出力されたレーザ光ＬＢを導光して落射光学系６０に出力する。
【００２３】
落射光学系６０は、レーザ光ＬＢが進行する方向を変更する方向変更ミラー等から構成される光学系である。落射光学系６０は、ビーム伝送光学系５０と対物レンズ７０との間に設置され、ビーム伝送光学系５０から出力されたレーザ光ＬＢの進行方向を変更して対物レンズ７０に出力する。
【００２４】
対物レンズ７０は、レーザ光ＬＢを集光して被加工物Ｗの被加工面Ｗ１にレーザ光ＬＢを照射するものである。対物レンズ７０は、落射光学系６０と駆動部８０との間に設置され、落射光学系６０から出力されたレーザ光ＬＢを集光し、駆動部８０に支持された被加工物Ｗの被加工面Ｗ１にレーザ光ＬＢを照射する。
【００２５】
駆動部８０は、被加工物Ｗを保持すると共に対物レンズ７０等を含む光学系に対して被加工物Ｗを相対移動させるものである。駆動部８０は、ＸＹ軸駆動部８１と、Ｚ軸駆動部８２とを備える。ＸＹ軸駆動部８１は、被加工物Ｗを支持する平板状の支持台８１ａと、固定部（図示省略）と、ボールネジ等から構成されるＸＹ軸駆動機構（図示省略）とを備える。ＸＹ軸駆動部８１は、固定部により被加工物Ｗを支持台８１ａの支持面８１ｂに固定し、ＸＹ軸駆動機構により対物レンズ７０等の光学系に対して被加工物ＷをＸ方向又はＹ方向に相対移動させる。Ｚ軸駆動部８２は、ボールネジ等から構成されるＺ軸駆動機構（図示省略）を備え、Ｚ軸駆動機構により対物レンズ７０等の光学系に対して被加工物ＷをＺ方向に相対移動させる。
【００２６】
ランプ照明９０は、撮像のために被加工物Ｗを照明により照らすものである。ランプ照明９０は、例えば、駆動部８０の支持面８１ｂに対向して設置され、支持面８１ｂに支持された被加工物Ｗに照明を照らす。
【００２７】
カメラ１００は、被加工物Ｗを撮像するものである。カメラ１００は、駆動部８０の支持面８１ｂに対向して設置され、支持面８１ｂに支持された被加工物Ｗの被加工面Ｗ１の凹凸等を撮像する。カメラ１００は、撮像した画像を制御部１３０に出力する。
【００２８】
ガス供給装置１１０は、ガスを供給するものである。ガス供給装置１１０は、例えば、、不活性ガス（例えばアルゴン、窒素ガス等）を供給する。ガス供給装置１１０は、ノズルが被加工物Ｗに向けられており、不活性ガスを当該ノズルから被加工物Ｗの被加工面Ｗ１に向けて噴射する。
【００２９】
計測器１２０は、被加工物Ｗの表面の粗さを測定するものである。計測器１２０は、例えば、受光面１２１ａを有する光センサヘッド（受光部）１２１と、光パワーメータ１２２と、表面粗さ導出器１２３とを含んで構成される。光センサヘッド１２１は、受光した光を光電変換するものである。光センサヘッド１２１は、例えば、加工平坦面Ｗ２に照射された粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２が散乱した散乱光を受光し、受光した散乱光を光電変換する。光センサヘッド１２１は、その受光面１２１ａが加工平坦面Ｗ２に対して斜めに対向して配置されている。光センサヘッド１２１は、被加工面Ｗ１で反射した加工用のレーザ光ＬＢ１と同軸で伝搬する反射光の光軸Ｋからずれた位置に設けられる。言い換えると、光センサヘッド１２１は、被加工面Ｗ１で反射した加工用のレーザ光ＬＢ１の反射光の光軸Ｋと交差する交差方向に沿って設けられる。光センサヘッド１２１は、例えば、受光面１２１ａが交差方向に対して直交している。光センサヘッド１２１は、光パワーメータ１２２に接続され、粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２の散乱光を受光する。そして、光センサヘッド１２１は、受光した散乱光を光電変換した測定信号（散乱光パワー）を光パワーメータ１２２に出力する。なお、計測器１２０は、平坦化加工によって生じる被加工物Ｗの材料蒸気が光センサヘッド１２１を汚染する場合、平坦化加工の時に光センサヘッド１２１にカバーを装着しておく。光センサヘッド１２１は、端面が大口径の光ファイバや複数の光ファイバを束ねたバンドルファイバ等により入射した光を当該光センサヘッド１２１に導くようにしてもよい。
【００３０】
光パワーメータ１２２は、散乱光パワー（散乱光強度）を導出するものであり、表面粗さ導出器１２３は、表面粗さを導出するものである。光パワーメータ１２２は、光センサヘッド１２１に接続され、当該光センサヘッド１２１から出力された測定信号に基づいて散乱光の光パワーを導出する。ここで、表面粗さ導出器１２３は、図３に示すように、粗さ測定用のレーザ光照射強度を基準とした散乱光パワーと表面粗さとの関係を示す基準テーブルを有している。図３は、縦軸が相対散乱光パワー（ｄＢ）であり、横軸が表面粗さＲａ（ｎｍ）である。図３では、実際に測定した実測データを実線で表し当該実測データの近似線を点線で表している。実測データは、予め、被加工物Ｗのサンプルの表面に照射された粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２の相対散乱光パワーと、当該サンプルの表面粗さとを記録したデータである。実測データは、散乱光パワーが増加すると表面粗さＲａが大きくなる傾向にある。表面粗さ導出器１２３は、測定信号の散乱光パワーに一致する基準テーブルの散乱光パワーに基づいて加工平坦面Ｗ２の表面粗さを導出する。表面粗さ導出器１２３は、制御部１３０に接続され、導出した加工平坦面Ｗ２の表面粗さを制御部１３０に出力する。
【００３１】
制御部１３０は、レーザ加工装置１を制御するものである。制御部１３０は、ＣＰＵ、記憶部を構成するＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路を含んで構成される。制御部１３０は、レーザ光照射部１０及びシャッター２０等の光学系を制御し、レーザ光ＬＢの出力を調整する。また、制御部１３０は、ガス供給装置１１０を制御し、不活性ガスの流量を調整する。また、制御部１３０は、予め定められた粗さの基準値に基づいて加工平坦面Ｗ２の粗さの適否を判断する。
【００３２】
次に、図４を参照してレーザ加工装置１の動作例について説明する。レーザ加工装置１は、作業者により予め加工条件が設定される（ステップＳ１）。ここで、加工条件は、例えば、レーザ光ＬＢのエネルギー密度、走査時のスポット径の重なり、繰り返し照射数、加工時間等である。これらの加工条件は、被加工物Ｗの材質や被加工面Ｗ１の凹凸の粗さ等に基づいて、予め実験等により求めておく。
【００３３】
レーザ加工装置１は、加工条件が設定された後、平坦化加工を実施する（ステップＳ２）。レーザ加工装置１は、駆動部８０の支持台８１ａに支持された被加工物Ｗを駆動部８０に固定し、ＸＹ軸駆動部８１によりＸ方向又はＹ方向に被加工物Ｗを移動させ、さらにＺ軸駆動部８２によりＺ方向に被加工物Ｗを移動させて被加工物Ｗを加工開始位置に移動させる。レーザ加工装置１は、ガス供給装置１１０を制御し不活性ガスを被加工物Ｗに供給する。そして、レーザ加工装置１は、カメラ１００により被加工物Ｗの被加工面Ｗ１を撮像しながら、被加工面Ｗ１の凸部に対して加工用のレーザ光ＬＢ１を照射する。レーザ加工装置１は、当該加工用のレーザ光ＬＢ１を照射した状態でＸＹ軸駆動部８１によりＸ方向又はＹ方向に被加工物Ｗを移動させることで、被加工面Ｗ１に対して加工用のレーザ光ＬＢ１を走査させながら被加工面Ｗ１の凸部を加工する。レーザ加工装置１は、例えば、加工用のレーザ光ＬＢ１が照射された部分が瞬時に蒸発、飛散することで被加工面Ｗ１の凸部を平坦化するアブレーション加工、又は、加工用のレーザ光ＬＢ１が照射された部分が溶融することで被加工面Ｗ１の凸部を平坦化する溶融加工等により加工平坦面Ｗ２を形成する。
【００３４】
次に、レーザ加工装置１は、加工平坦面Ｗ２の粗さを測定する（ステップＳ３）。レーザ加工装置１は、加工平坦面Ｗ２の粗さの測定において、ガス供給装置１１０を制御し不活性ガスの供給を停止する。そして、レーザ加工装置１は、カメラ１００により加工平坦面Ｗ２を撮像しながら、加工平坦面Ｗ２に対して粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２を照射する。なお、レーザ加工装置１は、例えば、Ｚ軸駆動部８２によりＺ方向に被加工物Ｗを移動させて被加工物Ｗを所望の高さに設定してもよい。レーザ加工装置１は、当該粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２を照射した状態でＸＹ軸駆動部８１によりＸ方向又はＹ方向に被加工物Ｗを移動させることで、加工平坦面Ｗ２に対して粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２を走査させ、複数個所で粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２の散乱光パワーを検出する。そして、レーザ加工装置１は、検出した散乱光パワーに基づいて加工平坦面Ｗ２の粗さを測定する。なお、加工平坦面Ｗ２は、粗さに対して散乱角度の分布が一様ではないので局所への散乱光パワーが同等とはならない。このため、レーザ加工装置１は、散乱光パワーの平均値等を利用することが考えられる。
【００３５】
レーザ加工装置１は、予め定められた粗さの基準値に基づいて加工平坦面Ｗ２の粗さの適否を判断する。制御部１３０は、例えば、加工平坦面Ｗ２の粗さと当該基準値とを比較し、加工平坦面Ｗ２の粗さが基準値より小さいか否かを判定する（ステップＳ４）。制御部１３０は、加工平坦面Ｗ２の粗さが基準値より小さい場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、被加工物Ｗの平坦化処理を終了する。制御部１３０は、加工平坦面Ｗ２の粗さが基準値以上の場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、上述のステップＳ２に戻り、加工用のレーザ光ＬＢ１を加工平坦面Ｗ２に照射して当該加工平坦面Ｗ２を平坦化する。この場合、加工用のレーザ光ＬＢ１は、加工平坦面Ｗ２の粗さ、つまり加工平坦面Ｗ２に残存する凸部の大きさに応じて光エネルギー密度等が調整される。
【００３６】
以上のように、実施形態１に係るレーザ加工装置１は、支持台８１ａと、レーザ光照射部１０と、光センサヘッド１２１と、光パワーメータ１２２と、表面粗さ導出器１２３とを備える。支持台８１ａは、被加工面Ｗ１に凹凸を有する被加工物Ｗを支持する。レーザ光照射部１０は、支持台８１ａに支持された被加工物Ｗの被加工面Ｗ１（加工平坦面Ｗ２）に、加工用のレーザ光ＬＢ１、及び、加工用のレーザ光ＬＢ１よりも光エネルギーが小さい粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２を照射する。光パワーメータ１２２は、光センサヘッド１２１による受光結果に基づいて加工平坦面Ｗ２からの散乱光強度を導出可能とする。表面粗さ導出器１２３は、加工平坦面Ｗ２の粗さを導出する。光センサヘッド１２１は、被加工面Ｗ１で反射した加工用のレーザ光ＬＢ１と同軸で伝搬する反射光の光軸Ｋからずれた位置に設けられ、加工平坦面Ｗ２で散乱した粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２を受光する。
【００３７】
この構成により、レーザ加工装置１は、被加工面Ｗ１の平坦化加工処理及び加工平坦面Ｗ２の粗さ測定を同一の装置で実施することができる。これにより、レーザ加工装置１は、粗さ測定用の専用装置に被加工物Ｗを移動させる必要がないので作業性を向上することができる。また、レーザ加工装置１は、強力な加工用のレーザ光ＬＢ１の反射光を光センサヘッド１２１で受光することを抑制することができ、光センサヘッド１２１への悪影響（ダメージ）を抑制できる。この結果、レーザ加工装置１は、適正に被加工物Ｗの表面の粗さを測定することができる。レーザ加工装置１は、被加工物Ｗの表面の粗さが相対的に大きく反射光を用いて被加工物Ｗの表面の粗さを測定できない場合でも、散乱光による被加工物Ｗの表面の粗さの測定が可能である。
【００３８】
上記レーザ加工装置１において、レーザ光照射部１０は、加工用のレーザ光ＬＢ１を出射する出射位置Ｌと粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２を出射する出射位置Ｍとが同じ位置であり、加工用のレーザ光ＬＢ１の光軸Ｐと粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２の光軸Ｑとが同軸である。この構成により、レーザ加工装置１は、強力な加工用のレーザ光ＬＢ１の反射光を光センサヘッド１２１で受光することを抑制することができ、光センサヘッド１２１のダメージを抑制できる。そして、レーザ加工装置１は、光センサヘッド１２１による散乱光の受光結果に基づいて加工平坦面Ｗ２の粗さを適正に測定することができる。
【００３９】
上記レーザ加工装置１は、レーザ光照射部１０及び表面粗さ導出器１２３を制御する制御部１３０を備える。制御部１３０は、表面粗さ導出器１２３により導出した加工平坦面Ｗ２の粗さが予め定められた基準値を満たしていない場合、レーザ光照射部１０により加工用のレーザ光ＬＢ１を加工平坦面Ｗ２に照射して当該加工平坦面Ｗ２をさらに平坦化する。この構成により、レーザ加工装置１は、追加加工することにより平坦化加工の品質を向上することができる。また、レーザ加工装置１は、加工平坦面Ｗ２の粗さが基準値を満たしていない位置の情報に基づき、局所的に加工することができる。
【００４０】
〔実施形態２〕
次に、実施形態２に係るレーザ加工装置１Ａについて説明する。実施形態２に係るレーザ加工装置１Ａは、反射光を用いて加工平坦面Ｗ２の粗さを測定する点で実施形態１と異なる。なお、実施形態１と同等の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。レーザ加工装置１Ａは、図５に示すように、レーザ光照射部１０を可動自在に支持する支持柱１４０Ａを備えている。支持柱１４０Ａは、支持面８１ｂに直交するＺ方向に沿って延在している。支持柱１４０Ａは、長尺状のレーザ光照射部１０が回動自在に組み付けられている。支持柱１４０Ａは、例えば、レーザ光照射部１０の長辺方向の略中央部を支持し、当該中央部を中心に回動自在且つ水平方向（Ｘ方向）に移動自在にレーザ光照射部１０を支持している。レーザ光照射部１０は、中央部を中心に回動することで、支持面８１ｂに対する当該レーザ光照射部１０の向きが変更される。レーザ光照射部１０は、例えば、当該レーザ光照射部１０の向きが加工位置方向に設定されることで当該レーザ光照射部１０の光軸Ｐが支持面８１ｂに直交するＺ方向に沿って延在する。そして、レーザ光照射部１０は、加工用のレーザ光ＬＢ１を被加工面Ｗ１に対して垂直に照射することが可能である。また、レーザ光照射部１０は、当該レーザ光照射部１０の向きが粗さ測定位置方向に設定されることで当該レーザ光照射部１０の光軸ＱがＺ方向に交差する交差方向に沿って延在する。そして、レーザ光照射部１０は、粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２を加工平坦面Ｗ２に対して傾斜して照射することが可能である。このように、レーザ光照射部１０は、加工用のレーザ光ＬＢ１を出射する出射位置Ｌと粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２を出射する出射位置Ｍとが異なる位置であり、加工用のレーザ光ＬＢ１の光軸Ｐと粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２の光軸Ｑとが交差する。計測器１２０Ａは、光センサヘッド１２１の受光面１２１ａが粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２の反射光を受光可能に設けられている。受光面１２１ａは、粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２が散乱した散乱光の受光を抑制するために支持台８１ａから一定間隔離れている。計測器１２０Ａは、レーザ光照射部１０により加工平坦面Ｗ２に照射された粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２の反射光に基づいて加工平坦面Ｗ２の粗さを導出する。ここで、計測器１２０Ａの光パワーメータ１２２は、加工平坦面Ｗ２からの反射光パワー（反射光強度）を導出可能である。計測器１２０Ａの表面粗さ導出器１２３は、図６に示すように、粗さ測定用のレーザ光照射強度を基準とした反射光パワーと表面粗さとの関係を示す基準テーブルを有している。図６は、縦軸が相対反射光パワー（ｄＢ）であり、横軸が表面粗さＲａ（ｎｍ）である。図６では、実際に測定した実測データを実線で表し当該実測データの近似線を点線で表している。実測データは、予め、被加工物Ｗのサンプルの表面に照射された粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２の相対反射光パワーと、当該サンプルの表面粗さとを記録したデータである。実測データは、反射光パワーが減少すると表面粗さＲａが大きくなる傾向にある。表面粗さ導出器１２３は、測定信号の反射光パワーに一致する基準テーブルの反射光パワーに基づいて加工平坦面Ｗ２の表面粗さを導出する。表面粗さ導出器１２３は、制御部１３０に接続され、導出した加工平坦面Ｗ２の表面粗さを制御部１３０に出力する。
【００４１】
以上のように、実施形態２に係るレーザ加工装置１Ａにおいて、レーザ光照射部１０は、加工用のレーザ光ＬＢ１を出射する出射位置Ｌと粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２を出射する出射位置Ｍとが異なる位置であり、加工用のレーザ光ＬＢ１の光軸Ｐと粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２の光軸Ｑとが交差する。この構成により、レーザ加工装置１Ａは、強力な加工用のレーザ光ＬＢ１の反射光を光センサヘッド１２１で受光することを抑制することができ、光センサヘッド１２１のダメージを抑制できる。そして、レーザ加工装置１Ａは、光センサヘッド１２１による反射光の受光結果に基づいて加工平坦面Ｗ２の粗さを適正に測定することができる。
【００４２】
〔変形例〕
次に、実施形態の変形例について説明する。レーザ光照射部１０は、同じ光源により加工用及び粗さ測定用のレーザ光ＬＢ１、ＬＢ２を照射する例について説明したが、これに限定されない。レーザ光照射部１０は、加工用のレーザ光ＬＢ１と粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２とを別のレーザ光源を用いて照射してもよい。粗さ測定用のレーザ光ＬＢ２は、例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザを用いて照射してもよい。このとき、光センサヘッド１２１に加工用レーザの波長を遮断するフィルタを設けることで加工と同時に粗さを測定することが可能である。
【００４３】
レーザ加工装置１Ａは、レーザ光照射部１０を回動することで支持面８１ｂに対する当該レーザ光照射部１０の光軸Ｐ、Ｑを変更する例について説明したが、これに限定されない。レーザ加工装置１Ａは、例えば、位置を固定したレーザ光照射部１０に対して支持台８１ａを回動することで支持面８１ｂに対する当該レーザ光照射部１０の光軸Ｐ、Ｑを変更してもよい。この場合、加工部を測定するには回転中心を加工点にする必要がある。また、レーザ加工装置１Ａは、レーザ光照射部１０及び支持台８１ａの両方を相対的に回動（移動）することで支持面８１ｂに対する当該レーザ光照射部１０の光軸Ｐ、Ｑを変更してもよい。
【００４４】
レーザ加工装置１は、対物レンズ７０等を含む光学系の位置を固定し、被加工物ＷをＸ方向、Ｙ方向、又は、Ｚ方向に相対移動させて加工する例について説明したが、これに限定されない。レーザ加工装置１は、例えば、被加工物Ｗの位置を固定し、対物レンズ７０等を含む光学系をＸ方向、Ｙ方向、又は、Ｚ方向に相対移動させて被加工物Ｗを加工するガルバノスキャナ等を用いてもよい。
【００４５】
レーザ光照射部１０は、パルス幅可変光源をシード光源に用いた主発振器出力増幅器（ＭＯＰＡ）である例について説明したが、これに限定されず、他のパルス幅可変光源を用いてもよい。
【００４６】
加工用及び粗さ測定用のレーザ光ＬＢ１、ＬＢ２は、一定の出力を連続して発振する連続波レーザ光（ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）レーザ光））でもよい。
【００４７】
計測器１２０、１２０Ａは、被加工物Ｗにツールマークが残存しているような粗さ性状の場合、特異な反射光又は散乱光のパターンを検出することも可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１  レーザ加工装置
１０  レーザ光照射部
８１ａ  支持台
１２１  光センサヘッド（受光部）
１２２  光パワーメータ（測定部）
１３０  制御部
ＬＢ１  加工用のレーザ光
ＬＢ２  粗さ測定用のレーザ光
Ｗ  被加工物
Ｗ１  被加工面
Ｗ２  加工平坦面（被加工面）
Ｌ、Ｍ  出射位置
Ｋ  加工用のレーザ光の反射光の光軸
Ｐ  加工用のレーザ光の光軸
Ｑ  粗さ測定用のレーザ光の光軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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