(57)【要約】【課題】互いに異なるレーザ特性をもつ複数のレーザ光により加工対象物上の同一箇所をレーザ加工する際に、当該複数のレーザ光間の位置合わせ作業を不要にする。【解決手段】レーザ光を加工対象物に照射するレーザ光照射手段１１は、互いに異なるレーザ特性をもつ複数のレーザ光を共通の出射部７２から出射するものであり、レーザ光照射手段１１を制御する制御手段は、前記加工対象物上の被加工箇所に前記複数のレーザ光のうちの一のレーザ光を照射した後、該被加工箇所と同一箇所に該複数のレーザ光のうちの他のレーザ光を照射するように、前記レーザ光照射手段を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を加工対象物に照射するレーザ光照射手段と、
前記レーザ光照射手段を制御する制御手段とを有するレーザ加工装置において、
前記レーザ光照射手段は、互いに異なるレーザ特性をもつ複数のレーザ光を共通の出射部から出射するものであり、
前記制御手段は、前記加工対象物上の被加工箇所に前記複数のレーザ光のうちの一のレーザ光を照射した後、該被加工箇所と同一箇所に該複数のレーザ光のうちの他のレーザ光を照射するように、前記レーザ光照射手段を制御することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ加工装置において、
前記複数のレーザ光は、少なくとも第一繰返し周波数で発振した第一レーザ光と該第一繰返し周波数よりも高い第二繰返し周波数で発振する第二レーザ光とを含み、
前記制御手段は、前記加工対象物上の被加工箇所に前記第一レーザ光を照射した後、該被加工箇所と同一箇所に前記第二レーザ光を照射するように、前記レーザ光照射手段を制御することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレーザ加工装置において、
前記第一レーザ光のパワー密度は、５Ｇ［Ｗ／ｃｍ２］以上であることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のレーザ加工装置において、
前記第二レーザ光のパワー密度は、１Ｇ［Ｗ／ｃｍ２］以下であることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、
前記レーザ光照射手段は、共通の光源から発せられる光から前記複数のレーザ光を生成可能なレーザ発振器を用いたものであり、
前記複数のレーザ光は、時間幅が１μ秒以下であるパルスレーザ光であることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、
前記レーザ光照射手段からのレーザ光を走査する光走査手段を有することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、
前記制御手段は、前記被加工箇所に対するレーザ照射可能期間中における前記複数のレーザ光の少なくとも１つのレーザ光照射時間を調整する制御を行うことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項８】
互いに異なるレーザ特性をもつ複数のレーザ光を共通の出射部から出射するレーザ光照射手段により、加工対象物へ該複数のレーザ光を順次照射して該加工対象物を加工するレーザ加工方法であって、
前記レーザ光照射手段における前記共通の出射部から出射される前記複数のレーザ光のうちの一のレーザ光を前記加工対象物上の被加工箇所に照射した後、該複数のレーザ光のうちの他のレーザ光を該共通の出射部から出射して該被加工箇所と同一箇所に照射することにより、該被加工箇所を該複数のレーザ光により加工することを特徴とするレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ発振器からのレーザ光を照射して加工対象物を加工するレーザ加工装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、基板上に形成される金属配線を覆うように樹脂層が形成されている加工対象物を加工するレーザ加工装置が開示されている。このレーザ加工装置では、まず、穴あけ用レーザ光学系により、赤外波長域（波長７８０ｎｍ以上）の炭酸ガスレーザや紫外波長域（波長３８０ｎｍ以下）のエキシマレーザによる穴あけ用レーザビームを照射して樹脂層に穴を形成し、その穴の底面に金属配線を露出させる。このとき、アブレーションされずに一旦溶融してそのまま残って固化した樹脂等の残渣が穴の底面に残る。そのため、このレーザ加工装置では、次に、穴あけ用レーザ光学系とは別に準備された残渣除去用レーザ光学系により、Ｎｄ：ＹＬＦレーザの第２高調波（波長５２３ｎｍ）である残渣除去用レーザビームを穴の底面に照射する。これにより、穴の底面に残っている残渣を金属配線の表層部とともに除去する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のレーザ加工装置では、互いに異なるレーザ特性（波長、パルス幅、繰返し周波数、平均出力、パワー密度、発信モード（連続波かパルス波か）等）をもつ複数のレーザ光を用いてレーザ加工を行う場合、当該複数のレーザ光をそれぞれ個別の出射部を有する各光学系から照射する。そのため、当該複数のレーザ光により加工対象物上の同一箇所（同じ被加工箇所）をレーザ加工する際、各レーザ光における加工対象物上のビームスポット内のエネルギー分布中心位置や結像位置を位置合わせするという困難な位置合わせ作業が必要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明は、レーザ光を加工対象物に照射するレーザ光照射手段と、前記レーザ光照射手段を制御する制御手段とを有するレーザ加工装置において、前記レーザ光照射手段は、互いに異なるレーザ特性をもつ複数のレーザ光を共通の出射部から出射するものであり、前記制御手段は、前記加工対象物上の被加工箇所に前記複数のレーザ光のうちの一のレーザ光を照射した後、該被加工箇所と同一箇所に該複数のレーザ光のうちの他のレーザ光を照射するように、前記レーザ光照射手段を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、互いに異なるレーザ特性（パルス幅、繰返し周波数、平均出力、パワー密度、発信モード（連続波かパルス波か）等）をもつ複数のレーザ光を共通の出射部から出射するので、当該複数のレーザ光により加工対象物上の同一箇所（同じ被加工箇所）をレーザ加工する際に、当該複数のレーザ光間の位置合わせ作業が不要となるという優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態におけるレーザ加工装置の主要部の構成を示す模式図である。
【図２】同レーザ加工装置におけるレーザ発振器の一構成例を示す模式図である。
【図３】同レーザ加工装置におけるワーク搬送部の一構成例を示す模式図である。
【図４】同レーザ加工装置におけるキャリッジが主走査方向の異なる位置にそれぞれ位置するときのレーザ光の光路を示す説明図である。
【図５】ガルバノスキャナがキャリッジに非搭載である変形例において、キャリッジが主走査方向の異なる位置にそれぞれ位置するときのレーザ光の光路を示す説明図である。
【図６】実施形態のレーザ加工装置による加工処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】ワークが停止した状態におけるアライメントマークの中心位置と目標位置とのズレの一例を示す説明図である。
【図８】加工内容の違いによる最適なパルスレーザ光のパルス幅とパワー密度の分布を示す説明図である。
【図９】（ａ）は、アブレーション加工用の第一パルスレーザ光を出力するタイミングの一例を示すタイミングチャートであり、（ｂ）は、溶融加工用の第二パルスレーザ光を出力するタイミングの一例を示すタイミングチャートである。
【図１０】アブレーション加工及び溶融加工を説明するための説明図である。
【図１１】変形例１におけるマイクロ流路の溝加工時のアブレーション加工及び溶融加工を説明するための説明図である。
【図１２】変形例２における溶融加工用の第二パルスレーザ光を出力するタイミングの一例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明に係るレーザ加工装置を、インクジェットプリンタ等の液体を吐出する装置に用いられる液体吐出ヘッドのノズル板にノズル孔を形成するレーザ加工装置に適用した一実施形態について説明する。
なお、本発明に係るレーザ加工装置は、互いに異なる繰返し周波数で発振した複数のレーザ光により、加工対象物上の同一箇所（被加工箇所）をレーザ加工するものであれば、本実施形態のような孔加工装置に限らず、切削加工装置、溝加工装置などの他のレーザ加工装置にも適用可能である。
【０００９】
図１は、本実施形態におけるレーザ加工装置の主要部の構成を示す模式図である。
本実施形態のレーザ加工装置は、レーザ出力部１と、レーザ走査部２と、ワーク搬送部３と、制御部４とを備えている。
レーザ出力部１は、所定の繰返し周波数で発振するレーザ光照射手段としてのレーザ発振器１１と、レーザ発振器１１から出力されるレーザ光Ｌのビーム径を拡大するビームエキスパンダ１２とを有する。
レーザ走査部２は、レーザ光Ｌを反射するＸ軸方向走査用とＹ軸方向走査用の２つのガルバノミラー２１ａをステッピングモータ２１ｂで回動させてＸ軸方向及びＹ軸方向にレーザ光Ｌを走査させる光走査手段であるガルバノスキャナ２１と、ガルバノスキャナ２１で走査されたレーザ光Ｌをワーク３５の表面（被加工面）又は基材上に形成された膜との界面等のワーク内部（ワーク表面から所定深さだけオフセットした箇所）に集光させる集光手段としてのｆθレンズ２２とを有する。
ワーク搬送部３は、ワーク３５が載置される加工テーブル３２を備えている。加工テーブル３２は、ステッピングモータ３１によりリニアガイド３８に沿って副走査方向（Ｙ軸方向）へ移動可能に構成されている。
【００１０】
レーザ出力部１のレーザ発振器１１は、レーザドライバ部１０によって制御される。レーザドライバ部１０は、レーザ走査部２のガルバノスキャナ２１の走査動作に連動してレーザ発振器１１の発光を制御する。レーザ発振器１１には、例えば、パルス幅（時間幅）が１μ秒以下であるパルスレーザ光を発振するものが用いられ、基材への熱影響によるダメージが少ない１００［ｎ秒］以下、より好ましくは１００［ｐ秒］以下のパルス発振によるパルスファイバレーザ（ピコ秒ファイバレーザ）を発振するものが用いられるが、他のレーザ発振器を用いてもよい。
【００１１】
図２は、本実施形態のレーザ発振器１１の一構成例を示す模式図である。
本実施形態のレーザ発振器１１は、ＭＯＰＡ（Ｍａｓｔｅｒ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と呼ばれるパルスファイバレーザである。このレーザ発振器１１は、例えば、基材への熱影響によるダメージが少ない１００［ｎ秒］以下のパルス発振によるパルスファイバレーザを発振する。このレーザ発振器１１は、シードＬＤ７４をパルスジェネレータ７３でパルス発振させてシード光を生成し、光ファイバアンプで複数段階に増幅するパルスエンジン部７０と、パルスエンジン部７０から出力されるレーザ光Ｌを導光する出力ファイバ７１と、平行光束化手段としてのコリメート光学系８３により略平行光束としてレーザ光Ｌを出射する出力ヘッド部７２とから構成されている。本実施形態では、出力ヘッド部７２のみがレーザ出力部１に設けられる。
【００１２】
パルスエンジン部７０は、光ファイバ７８、励起ＬＤ７６及びカプラ７７を有するプリアンプ部と、光ファイバ８２、励起ＬＤ８０及びカプラ８１を有するメインアンプ部とから構成される。光ファイバには、コアに希土類元素をドープしたダブルクラッド構造のものが用いられ、励起ＬＤ７６からの励起光の吸収によりファイバの出力端、入射端に設置されるミラー間で反射を繰り返しレーザ発振に至る。図２中符号７５は、逆方向の光を遮断するアイソレータであり、図２中符号７９は、ＡＳＥ光を除去するバンドパスフィルタである。
【００１３】
本実施形態では、シードＬＤ７４の波長を近赤外の１０６４［ｎｍ］としているが、第２高調波である５３２［ｎｍ］、第３高調波である３５５［ｎｍ］をはじめとして、ワーク材質に応じて好適な波長を選択できる。また、一般に、パルス幅を短くすることで熱拡散距離が短くなり、加工対象物への熱ダメージが少ないレーザ加工が可能となることが知られている。瞬間的にＧＷ（ギガワット）レベルの高いパルス強度をもつレーザ光を照射することで、光吸収がほとんどない、例えば透明な材質であっても加工が可能であるという利点がある。なお、レーザ発振器１１には、イットリウム・バナデート結晶からなるレーザ媒質に励起光を照射することでレーザ発振を生じさせるＹＶＯ４レーザ等の固体レーザを用いてもよい。
【００１４】
レーザ走査部２のガルバノスキャナ２１は、Ｘ軸方向走査用とＹ軸方向走査用の各ガルバノミラー２１ａをそれぞれ回動させる各ステッピングモータ２１ｂがガルバノスキャナ制御部２０によって制御される。ガルバノスキャナ制御部２０は、加工パターンを構成する線分要素データ（線分始点座標と線分終点座標）に応じて、ガルバノミラー２１ａの反射面に対する傾斜角度（反射面に入射してくるレーザ光の光軸に対する反射面の傾斜角度）がＸ軸方向に対応する方向あるいはＹ軸方向に対応する方向へ変化するように、各ステッピングモータ２１ｂを制御する。これにより、線分要素の始点及び終点のＸ−Ｙ座標に対応して、各ガルバノミラー２１ａを走査開始傾斜角度から走査終了傾斜角度まで回動させることができる。
【００１５】
なお、本実施形態では、光走査手段として、Ｘ軸方向走査とＹ軸方向走査のいずれもガルバノスキャナによって構成しているが、これに限らず、広く公知の光走査手段を用いることができる。また、Ｘ軸方向走査用の光走査手段とＹ軸方向走査用の光走査手段は、異なる構成の光走査手段であってもよい。例えば、Ｙ軸方向走査用の走査手段にはガルバノスキャナを用い、Ｘ軸方向走査用の走査手段にはポリゴンミラーをモータで回転させるポリゴンスキャナを用いてもよい。Ｘ軸方向の光走査制御は、ポリゴンミラーで反射したレーザ光Ｌをレンズを介して光学センサで受光する受光タイミングに基づいて行うことができる。
【００１６】
レーザ走査部２は、主走査方向（Ｘ軸方向）に移動可能なキャリッジ２５上に搭載されている。キャリッジ２５は、駆動プーリ２７ａ及び従動プーリ２７ｂに掛け渡されているタイミングベルト２７上に取り付けられている。駆動プーリ２７ａに接続されているステッピングモータ２６を駆動させることで、タイミングベルト２７が移動し、主走査方向に延びるリニアガイド２９（図３参照）に沿ってタイミングベルト２７上のキャリッジ２５が主走査方向（Ｘ軸方向）へ移動する。キャリッジ２５の主走査方向位置は、リニアエンコーダ２８からの出力信号（アドレス信号）に基づいて検出することができる。ステッピングモータ２６は、主走査制御部２４によって制御される。
【００１７】
なお、本実施形態では、レーザ走査部２を搭載するキャリッジ２５の移動手段として、タイミングベルトを利用した移動手段を採用しているが、これに限られず、リニアステージ等の直線移動可能な手段でも代用できるし、２次元方向へ移動させる移動手段を利用してもよい。
【００１８】
ワーク搬送部３は、加工テーブル３２を副走査方向（Ｙ軸方向）へ移動させるリニアステージを備えている。このリニアステージは、タイミングベルト３１ａを介してステッピングモータ３１から伝達される駆動力によって、リニアガイド３８に沿って加工テーブル３２を副走査方向（Ｙ軸方向）へ移動させる。ステッピングモータ３１は、副走査制御部３０によって制御され、リニアステージ上の加工テーブル３２を副走査方向（Ｙ軸方向）における目標送り位置へ移動させ、これにより加工テーブル３２上に保持されたワーク３５を副走査方向（Ｙ軸方向）における目標送り位置へ移動させることができる。ワーク搬送部３は、レーザ走査部２から照射されるレーザ光Ｌの走査範囲である加工領域３６へワーク３５上の被加工部分を順次送り込むように、ワークを間欠搬送する。
【００１９】
具体的には、ワーク搬送部３は、ワーク３５の主走査方向両端付近におけるワーク表面に形成されている検出用マークとしてのアライメントマーク３７を撮像する位置検出手段としての第一モニタカメラ３４及び第二の位置検出手段としての第二モニタカメラ３３を備えている。副走査制御部３０は、ステッピングモータ３１によってワーク３５を微小量ずつワーク送り方向Ｂ（副走査方向）へステップ送りしながら、モニタカメラ３３，３４から出力される画像データを順次取り込む。そして、パターンマッチング処理等によりアライメントマーク３７を検出して、目標送り位置までのワーク移動量を演算し、その演算結果に基づいてステッピングモータ３１を制御して、ワーク３５の副走査方向位置を目標送り位置まで移動させる。
【００２０】
図３は、ワーク搬送部３の一構成例を示す模式図である。
本実施形態において、ワーク搬送部３の加工テーブル３２は、本レーザ加工装置の前面から引き出し可能に構成されている。加工テーブル３２上にワーク３５をセットする場合、ユーザーＰは、本レーザ加工装置の前面から加工テーブル３２を引き出し、引き出された加工テーブル３２上にワーク３５をセットして、加工テーブル３２を本レーザ加工装置へ押し込む。加工後のワーク３５を取り出すときも同様である。
【００２１】
加工テーブル３２には無数の細孔が形成されており、加工テーブル３２の裏面に形成された空洞部３２ａの空気をポンプ５８が吸い出すことにより、ワーク３５を加工テーブル３２の表面に吸着させ、加工領域３６におけるワーク３５の平面性を確保しつつ保持している。
【００２２】
制御部４は、本レーザ加工装置の全体を統括して管理、制御する制御ＰＣ４０を備えている。制御ＰＣ４０は、レーザドライバ部１０、ガルバノスキャナ制御部２０、主走査制御部２４、副走査制御部３０等に接続されており、各々のステータスを管理したり、加工シーケンスを制御したりする。
【００２３】
レーザ出力部１のビームエキスパンダ１２は、複数枚からなるレンズで構成され、レーザ光路上においてレーザ走査部２のｆθレンズ２２に最も近いレンズ３９の位置がレーザ光の光軸方向へ移動可能に構成されている。レンズ３９の位置を移動させることにより、レーザ走査部２を搭載したキャリッジが後述するように主走査方向の各停止目標位置に停止したときの集光距離が揃うように微調整することができる。すなわち、ビームエキスパンダ１２は、ガルバノスキャナ２１に入射するレーザ光Ｌが平行光束となるように微調整するフォーカシング機能を備える。
また、主走査方向の各停止目標位置に応じてレンズ３９の位置を個別に移動調整するアクチュエータを備え、集光距離を停止目標位置ごとに可変することにより、被加工面に対するキャリッジの移動方向の平行度がわずかにずれている場合であってもｆθレンズ２２の結像位置を精度よく合わせることができる。
【００２４】
本実施形態において、ワーク３５に対するレーザ光Ｌの走査範囲である加工領域３６のＸ軸方向及びＹ軸方向における各最大長Ｌは、ｆθレンズ２２の焦点距離をｆとすると、それぞれのガルバノミラー２１ａの最大傾斜角度θ（例えば±２０°）を用いて、下記の式（１）より得られる。
Ｌ  ＝  ｆ  ×  θ  ・・・（１）
【００２５】
この式（１）に示すように、加工領域３６の広さは、ガルバノスキャナ２１の走査範囲（ガルバノミラー２１ａの最大傾斜角度）によって制限されることになる。ここで、ガルバノスキャナ２１の走査範囲が広がるほど、ワーク３５上での適切な集光が困難となるため、加工領域３６内における加工の均一性を維持することが難しくなる。そのため、ガルバノスキャナ２１の走査範囲すなわちガルバノミラー２１ａの最大傾斜角度θを広げるにも限界がある。したがって、ガルバノスキャナ２１の走査範囲（ガルバノミラー２１ａの最大傾斜角度θ）を広げて加工領域３６の広さを拡げることには限界がある。
【００２６】
一方、前記式（１）によれば、ｆθレンズ２２の焦点距離ｆを長くすれば、加工領域３６の広さを拡げることができる。しかしながら、この焦点距離ｆを長くするほど、ワーク３５からｆθレンズ２２を遠ざけて配置する必要があり、本レーザ加工装置が大型化してしまうという問題が生じる。
【００２７】
加えて、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における各加工分解能σは、ステッピングモータ２１ｂのパルス数をＰとすると、下記の式（２）より得られる。
σ  ＝  ｆ  ×  （２π／Ｐ）  ・・・（２）
この式（２）に示すように、ｆθレンズ２２の焦点距離ｆを長くするほど、加工分解能σが低くなる。よって、高い加工分解能σによる高精細な加工の実現と、より広い加工領域の実現とは、トレードオフの関係にある。したがって、加工分解能σを考慮すると、焦点距離ｆを長くして加工領域３６の広さを拡げることにも限界がある。
【００２８】
他方、ワーク３５を、ワーク搬送部３により副走査方向（Ｙ軸方向）へ移動させるだけでなく、主走査方向（Ｘ軸方向）にも移動させる移動機構を設ける方法も考えられる。この方法であれば、加工領域３６に対してワーク３５の被加工部分を主走査方向に順次入れ替えながら、各被加工部分に対して加工処理を行うことができるので、加工領域３６を超える主走査方向長さをもったワークに対しても加工処理が行うことが可能である。
【００２９】
しかしながら、ワークを副走査方向（Ｙ軸方向）だけでなく主走査方向（Ｘ軸方向）にも移動させる移動機構を設けることは、本レーザ加工装置の大型化を招く。しかも、このような大きなワーク３５は重量も大きいため、慣性力が大きく、高速な移動が実現困難であり、生産性が低いという問題も生じる。
【００３０】
そこで、本実施形態においては、主走査方向（Ｘ軸方向）について、ワーク３５を移動させるのではなく、レーザ光Ｌの走査範囲を主走査方向へ移動させる構成を採用している。詳しくは、キャリッジ２５上にレーザ走査部２を搭載し、レーザ走査部２を主走査方向へ移動可能に構成している。これにより、主走査方向（Ｘ軸方向）へワーク３５を移動させることなく、ガルバノスキャナ２１によって走査されたレーザ光Ｌがワーク表面を走査する範囲すなわち加工領域３６をワーク３５に対して主走査方向へ相対移動させることができる。これにより、加工領域３６をワーク３５の各被加工部分へ順次移動させて加工処理を行うことができ、主走査方向（Ｘ軸方向）における加工領域３６の幅が狭くても、その幅を超える大きなワーク３５に対して加工処理を行うことができる。
【００３１】
その結果、加工領域３６を無理に拡げることなく、加工領域３６を超える大きなワーク３５に対して加工処理を行うことができることで、高い加工分解能σを維持できるので、大きなワーク３５に対して高精細な加工を実現することができる。しかも、主走査方向（Ｘ軸方向）へ移動する移動手段としてのキャリッジ２５に搭載される搭載物は、本実施形態では、実質的には、レーザ走査部２のみ、すなわち、ガルバノスキャナ２１とｆθレンズ２２のみである。この搭載物の重量は、ワーク３５に比べて遙かに軽量であることから、キャリッジ２５の主走査方向への高速移動が実現でき、高い生産性を得ることができる。
【００３２】
なお、キャリッジ２５に搭載される搭載物は、少なくとも、加工光射出部を構成する集光手段としてのｆθレンズ２２が搭載されていればよい。したがって、最軽量の構成は、ｆθレンズ２２のみをキャリッジ２５に搭載した構成である。一方、ワーク３５に対して軽量な部品であれば、ｆθレンズ２２とともに他の部品も一緒にキャリッジ２５に搭載してもよい。例えば、本実施形態のようにガルバノスキャナ２１等の光走査手段をキャリッジに搭載してもよいし、レーザ出力部１の一部又は全部をキャリッジに搭載してもよい。
【００３３】
また、本実施形態において、主走査方向へ移動するキャリッジ２５に入射するレーザ光Ｌの光路、すなわち、レーザ出力部１から出力されたレーザ光Ｌの光路は、Ｘ軸方向に平行である。そのため、図４に示すように、キャリッジ２５が主走査方向（Ｘ軸方向）のどの位置に移動しても、レーザ出力部１から出力されたレーザ光Ｌはキャリッジ２５の同じ箇所から入射する。よって、キャリッジ２５が主走査方向（Ｘ軸方向）に移動しても、キャリッジ２５に入射後のレーザ光Ｌの光路は同じであり、主走査方向の互いに異なる加工領域３６−１，３６−２で加工処理を行う場合でも同じ加工処理を実現できる。
【００３４】
ただし、本実施形態では、キャリッジ２５が移動すると、キャリッジ２５に入射するまでのレーザ光Ｌの光路長が変化することになる。そのため、キャリッジ２５に入射するレーザ光Ｌが非平行収束であると、キャリッジ２５の主走査方向位置によって、ワーク３５に照射されるレーザ光Ｌの焦点が変化し、ワーク３５上におけるレーザ光Ｌのスポット径が変化するなど、加工精度に影響が出てしまう。
【００３５】
本実施形態では、レーザ発振器１１から出力されるレーザ光Ｌは略平行光束であり、２つの反射ミラー１４，１５を介してビームエキスパンダ１２から射出されて、反射ミラー１６によって反射されてレーザ出力部１から出力されるレーザ光Ｌも略平行光束である。したがって、キャリッジ２５に入射するレーザ光Ｌが略平行収束であれば、キャリッジ２５が移動して主走査方向位置が変わっても、ワーク３５に照射されるレーザ光Ｌの焦点が実質的に変化せず、ワーク３５上におけるレーザ光Ｌのスポット径が変化するなどの影響が出ない。よって、主走査方向の互いに異なる加工領域３６−１，３６−２で加工処理を行う場合でも、焦点調整などの作業を行うことなく、同じ加工精度で加工処理を行うことができ、より高い生産性を実現できる。
【００３６】
ただし、レーザ走査部２のほかにレーザ出力部１の全部もキャリッジ２５上に搭載する構成とすれば、すなわち、レーザ発振器１１等の光源自体をキャリッジ２５上に搭載する構成とすれば、キャリッジ２５を移動しても、ワーク３５に照射されるレーザ光Ｌの焦点が変化するようなことはない。しかしながら、キャリッジ２５上の搭載物の重量が大きくなることから、キャリッジ２５の高速移動の実現が難しくなる点を考慮する必要がある。
【００３７】
一方、キャリッジ２５上の搭載物の重量をより軽量化するため、図５に示すように、ガルバノスキャナ２１等の光走査手段をキャリッジ２５に非搭載とする構成も考えられる。図５に示す構成では、レーザ出力部１’から出力したレーザ光Ｌを、固定配置されているレーザ走査部２’のガルバノスキャナ２１によって、Ｘ軸方向に対応する方向及びＹ軸方向に対応する方向へ走査する。このようにして走査されるレーザ光Ｌは、カップリングレンズ６１等の平行光束化手段によって、Ｘ軸方向に平行な平行光束となるように平行光束化されて、レーザ走査部２’から出力される。レーザ走査部２’から出力された略平行光束である走査後のレーザ光Ｌは、キャリッジ２５に対してＸ軸方向から入射し、キャリッジ２５上の反射ミラー１６’で反射して集光手段としてのｆθレンズ２２に案内され、ワーク３５に集光される。
【００３８】
図５に示すような構成であっても、キャリッジ２５に入射するレーザ光Ｌが略平行収束であるため、キャリッジ２５が移動して主走査方向位置が変わっても、ワーク３５に照射されるレーザ光Ｌの焦点が実質的に変化せず、ワーク３５上におけるレーザ光Ｌのスポット径が変化するなどの影響が出ない。よって、主走査方向の互いに異なる加工領域３６−１，３６−２で加工処理を行う場合でも、焦点調整などの作業を行うことなく、同じ加工精度で加工処理を行うことができ、より高い生産性を実現できる。
【００３９】
図６は、本実施形態のレーザ加工装置による加工処理の一例を示すフローチャートである。
ユーザーＰがワーク３５を加工テーブル３２上にセットしたら、制御ＰＣ４０は、ポンプ５８を稼働させて加工テーブル３２の裏面に形成された空洞部３２ａの空気を吸い出し、加工テーブル３２の表面にワーク３５を吸着させて、ワーク３５の位置が容易に動かないようにホールドする（Ｓ１）。その後、制御ＰＣ４０からの制御命令に従い、副走査制御部３０がステッピングモータ３１を制御して、ワーク３５を副走査方向に沿ってワーク搬送方向Ｂへ移動させる（Ｓ２）。そして、ワーク３５の表面に形成されているアライメントマーク３７がモニタカメラ３３，３４の撮像領域へ移動すると、モニタカメラ３３，３４の画像データからアライメントマーク３７が検出される（Ｓ３）。制御ＰＣ４０は、アライメントマーク３７の検出結果から目標送り位置までのワーク移動量を演算し、その演算結果に基づいて副走査制御部３０にステッピングモータ３１を制御させる。これにより、副走査方向へ移動するワーク３５は目標送り位置付近で停止する。
【００４０】
制御ＰＣ４０は、ワークが停止した後、モニタカメラ３３，３４から出力される画像データを取り込み、アライメントマーク３７の中心位置と目標位置とのズレ量（Ｘ軸方向ワークズレ量Δｘｗ、Ｙ軸方向ワークズレ量Δｙｗ、傾斜ワークズレ量Δφｗ）を算出する。算出したワークズレ量Δｘｗ，Δｙｗ，Δφｗは、加工目標位置の補正値（オフセット値）として用いるために、制御ＰＣ４０内のメモリに記憶される。
【００４１】
図７は、ワークが停止した状態におけるアライメントマーク３７の中心位置と目標位置Ｏとのズレの一例を示す説明図である。
ワークが停止したときのアライメントマーク３７の中心位置と目標位置Ｏとのズレ量は、モニタカメラ３３，３４で撮像した画像の中心位置Ｏと当該画像上に映し出されるアライメントマーク３７の中心位置とのズレ量から算出される。本実施形態では、このワークズレ量を、Ｘ軸方向（主走査方向）におけるズレ量であるＸ軸方向ワークズレ量Δｘｗと、Ｙ軸方向（副走査方向）におけるズレ量であるＹ軸方向ワークズレ量Δｙｗと、ワーク３５の主走査方向両端における副走査方向同位置に形成されている２つのアライメントマーク３７を結ぶ直線とＸ軸方向と（主走査方向）とのなす角度である傾斜ワークズレ量Δφｗとで表している。
【００４２】
なお、本実施形態におけるアライメントマーク３７の形状は円形であるが、これに限らず、２本の線分を直交させたクロスライン形状など、画像処理によるパターンマッチングによる検出に有利な形状が好適である。アライメントマーク３７の形状は、アライメントマーク３７の検出方法等に応じて、適宜選定される。
【００４３】
そして、制御ＰＣ４０は、ワーク３５上の被加工部分を特定するための被加工部分番号Ｎをゼロにセットした後（Ｓ４）、主走査制御部２４によりステッピングモータ２６を制御して、待機ポジションに待機しているキャリッジ２５を主走査方向に沿ってキャリッジ送り方向Ａ（レーザ出力部１から離れる向き）へ移動させ、所定のホームポジションで停止させるキャリッジ位置のイニシャライズ処理を行う（Ｓ５）。
【００４４】
このイニシャライズ処理において、制御ＰＣ４０は、ホームポジションで停止したキャリッジ２５の主走査方向位置をリニアエンコーダ２８からのアドレス信号に基づいて取得する。そして、リニアエンコーダ２８からのアドレス信号に基づき、制御ＰＣ４０が管理しているホームポジションと実際に停止したキャリッジ２５の位置との差分を検出し、これをその後のキャリッジ２５の主走査方向位置制御に用いる。なお、この差分も、加工目標位置の補正値（オフセット値）として用いてもよい。
【００４５】
次に、制御ＰＣ４０は、上述したワークズレ量Δｘｗ，Δｙｗ，Δφｗと、その他のズレ量（キャリッジ姿勢ズレ量等）δｘｉ，δｙｉ，δφｉとから、下記の式（３−１）〜（３−３）より、加工データを補正するための加工目標位置の補正値であるオフセット値ΔＤｘｉ，ΔＤｙｉ，ΔＤφｉを導出する。なお、キャリッジ姿勢ズレ量などのその他のズレ量δｘｉ，δｙｉ，δφｉは、予め測定しておき、その測定値を制御ＰＣ４０内のメモリに記憶しておく。また、下記の式（３−１）〜（３−３）において、「ｉ」は、キャリッジの主走査方向各停止位置（第一停止位置ｉ＝１、第二停止位置ｉ＝２、第三停止位置ｉ＝３、第四停止位置ｉ＝４）を示す番号である。
ΔＤｘｉ  ＝  Δｘｗ＋（ｄ０＋（ｉ−１）×ｄ）×（cosΔφ−１）＋δｘｉ
・・・（３−１）
ΔＤｙｉ  ＝  Δｙｗ＋（ｄ０＋（ｉ−１）×ｄ）×（sinΔφ−１）＋δｙｉ
・・・（３−２）
ΔＤφｉ  ＝  Δφｗ＋δφｉ  ・・・（３−３）
【００４６】
次に、制御ＰＣ４０は、ワーク３５の被加工部分番号Ｎを１にセットする（Ｓ６）。その後、制御ＰＣ４０は、主走査制御部２４によりステッピングモータ２６を制御して、ホームポジションに位置しているキャリッジ２５をキャリッジ送り方向Ａへ移動させ、最初に加工処理が行われるワーク３５上の第一被加工部分Ｎ＝１を加工処理するための第一停止位置で停止させる（Ｓ７）。
【００４７】
本実施形態では、位置精度５μｍ以下の高い加工分解能を実現するために、ガルバノスキャナ２１によって走査されるワーク上のレーザ光走査範囲すなわち加工領域３６のサイズを１５０［ｍｍ］×１５０［ｍｍ］に設定してある。そのため、ワーク上の加工対象が全体で例えば６００［ｍｍ］（主走査方向）×３００［ｍｍ］（副走査方向）であるワーク３５に対して加工処理を行う場合、当該加工対象の全体を、主走査方向へ４ピースに分割し、副走査方向へ２ピースに分割する。そして、これらの８個のピース（被加工部分Ｎ＝１〜８）を順次加工処理することで、加工対象全体の加工処理を行う。
【００４８】
ここで、一般に、レーザ加工装置で照射すべきレーザ光は、切断、孔開け、溶接等の加工内容の違いや、加工対象の材料の違いなどによって、最適なパワー密度、最適なパルス幅（時間幅）等の最適なレーザ光条件が異なる。例えば、切断、孔開け等のような加工対象を除去する加工内容の場合、通常、アブレーションと呼ばれる短時間に高いエネルギーを投入して加工対象を瞬時に蒸発させることで良好な加工処理が実現される。そのため、図８に示すように、フェムト秒レーザに代表されるような１０［ｐ秒］以下のパルス幅をもつレーザ光が好適である。一方、溶接や溶着等のような加工対象を溶融させる加工内容の場合、図８に示すように、１［μ秒］以上の長いパルス幅をもつレーザ光を用い、融点より少し高めの温度を、熱伝導による十分な溶け込みが得られる時間だけ維持できるような条件が好ましい。
【００４９】
本実施形態におけるレーザ加工装置は、インクジェットプリンタ等の液体を吐出する装置に用いられる液体吐出ヘッドのノズル板にノズル孔を形成するためのレーザ加工を行う。本実施形態におけるノズル板の材料はポリイミド樹脂であるため、本実施形態のレーザ加工装置は、エキシマレーザやＹＡＧレーザ等を用いたアブレーションによる孔加工を行うが、アブレーションによる孔加工を行う場合、加工飛散物等の不要物がノズル孔内や周囲に生成され、液体吐出ヘッドのインク吐出特性（インクの流体特性等）に悪影響を与えるおそれがある。そのため、本実施形態では、アブレーションに最適な条件のレーザ光を用いてノズル孔を形成するアブレーション工程を行った後に、加工したノズル孔の内部や周囲に生成された不要物を溶融させるのに最適な条件のレーザ光を用いてノズル孔から不要物を除去する溶融工程を実施する。
【００５０】
このようにアブレーション工程後に溶融工程を実施することで、不要物がノズル孔内や周囲に残留するのを抑制でき、不要物が残留することによる液体吐出ヘッドのインク吐出特性の低下を抑制できる。また、このような溶融工程は、アブレーション工程時に発生する不要物の除去に限らず、アブレーション工程等による前段の加工工程時の加工面の荒れを平滑化する効果もある。そのため、加工面の荒れによる液体吐出ヘッドのインク吐出特性（インクの流体特性等）の低下も抑制できる。
【００５１】
なお、インク孔の形成に限らず、例えば、生体検査等に利用されるマイクロ流路加工（μＴＡＳ）、ＤＯＥ（Diffractive Optical Element：回折光学素子）や導光体などの微細光学素子の金型加工等においても同様である。すなわち、マイクロ流路加工（μＴＡＳ）では、加工対象物の材料としてアクリル樹脂（ＰＭＭＡ：Polymethyl methacrylate）等が用いられるが、加工面に付着する不要物や加工面の表面粗さが流体特性に大きく影響するため、アブレーション工程等による前段の加工工程後に溶融工程を実施するのが好ましい。また、金型加工では、加工面の鏡面性が光学特性に大きく影響するため、アブレーション工程等による前段の加工工程後に溶融工程を実施するのが好ましい。
【００５２】
ただし、従来のレーザ加工装置では、互いに異なるレーザ特性（波長、パルス幅、繰返し周波数、平均出力、パワー密度、発信モード（連続波かパルス波か）等）をもつ複数のレーザ光を用いてレーザ加工を行う場合、各レーザ光をそれぞれ個別の出射部を有する各光学系から照射する。そのため、本実施形態のように、アブレーション加工（非熱加工）に適したレーザ特性と溶融加工（熱加工）に適したレーザ特性という異なるレーザ特性をもつ２つのレーザ光により、ワーク３５上の同一箇所（同じ被加工箇所）をレーザ加工しようとする場合、各レーザ光におけるワーク上のビームスポット内のエネルギー分布中心位置や結像位置を位置合わせするという困難な位置合わせ作業が必要となる。この位置合わせの精度が不十分であると、ノズル孔の真円度や対称性が損なわれ、液体吐出ヘッドのインク吐出特性が低下してしまう。特に、本実施形態では、レーザ光により孔開けする各ノズル孔の直径が１０［μｍ］以下であり、このようなノズル孔間におけるノズル径のばらつきを抑制するためには、サブミクロンレベルの位置合わせが必要となる。
【００５３】
また、レーザ光ごとに個別の出射部を有する各光学系から複数のレーザ光を照射する構成では、仮に初期時には精度良く位置合わせできても、光学系の経時的な光軸ズレやパルス特性の変動などによって、位置合わせがズレてくることがある。そのため、このような構成では、経時的に安定した加工品質を得ることも難しい。
【００５４】
このような位置合わせの精度の低下による各種不具合は、インク孔のレーザ加工に限らず、異なるレーザ特性をもつ複数のレーザ光により加工対象物上の同一箇所（同じ被加工箇所）をレーザ加工する場合には、あらゆるレーザ加工で生じ得る。
【００５５】
そこで、本実施形態においては、互いに異なる繰返し周波数（レーザ特性）をもつ２つのパルスレーザ光を共通の出射部である出力ヘッド部７２から出射して、各レーザ光により加工対象物上の同一箇所（同じ被加工箇所）をレーザ加工するように構成されている。これにより、このような２つのパルスレーザ光を個別の出射部を有する各光学系から出射する構成において必要であった当該２つのパルスレーザ光間における位置合わせ作業が不要となる。
【００５６】
図９（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態における２つのパルスレーザ光を出力するタイミングの一例を示すタイミングチャートである。
パルスレーザ光のパルス発生タイミング、言い換えれば、パルス発振の繰返し周波数は、レーザ発振器１１に設けられるパルスジェネレータ７３で生成される基準クロックＰＣＬＯＫによって決まる。ガルバノスキャナ制御部２０は、パルスジェネレータ７３からの基準クロックＰＣＬＯＫに同期するように、シードＬＤ７４の点灯信号（トリガ信号）を生成する。シードＬＤ７４は、トリガ信号が立ち上がっている期間のみ点灯するため、パルスレーザ光はトリガ信号が立ち上がっている期間（レーザ照射可能期間）のみ発振して出力される。
【００５７】
本実施形態において、パルスジェネレータ７３からの基準クロックＰＣＬＯＫは、制御ＰＣ４０からの受け取る発振条件に従って、２段階に切り換え可能である。具体的には、パルスジェネレータ７３は、例えば、１００ｋ［Ｈｚ］の第一基準クロックＰＣＬＯＫ１と、１００Ｍ［Ｈｚ］の第二基準クロックＰＣＬＯＫ２とを生成できる。これにより、第二基準クロックＰＣＬＯＫ２により出力される第二パルスレーザ光は、第一基準クロックＰＣＬＯＫ１により出力される第一パルスレーザ光の繰返し周波数の１０００倍となる繰返し周波数をもつものとなる。
【００５８】
平均出力が１０［Ｗ］であるとすると、１パルスあたりのエネルギーは０．０１［μＪ］となり、パルス幅が１００［ｐ秒］でビームスポット径が３０［μｍ］であるとすると、パワー密度は３４Ｇ［Ｗ／ｃｍ２］となる。したがって、本実施形態において、繰返し周波数が１００ｋ［Ｈｚ］である第一基準クロックＰＣＬＯＫ１では、パワー密度が３４Ｇ［Ｗ／ｃｍ２］である第一パルスレーザ光を照射し、繰返し周波数が１００Ｍ［Ｈｚ］である第二基準クロックＰＣＬＯＫ２では、パワー密度が３４Ｍ［Ｗ／ｃｍ２］である第一パルスレーザ光を照射することができる。すなわち、本実施形態では、平均出力及びパルス幅が共通に設定してあるため、第一基準クロックＰＣＬＯＫ１よりも繰返し周波数が１０００倍大きい第二基準クロックＰＣＬＯＫ２による第二パルスレーザ光のパワー密度は、第一基準クロックＰＣＬＯＫ１による第一パルスレーザ光の１０００分の１となっている。
【００５９】
本実施形態では、第一基準クロックＰＣＬＯＫ１による高いパワー密度をもつ第一パルスレーザ光を用いてアブレーション加工によりノズル孔を形成するアブレーション工程を行う。その後、基準クロックを第二基準クロックＰＣＬＯＫ２に切り替えて、低いパワー密度をもつ第二パルスレーザ光により、形成したノズル孔の内部や周囲に生成される不要物を溶融させて除去する溶融工程を実施する。
【００６０】
なお、本実施形態では、平均出力及びパルス幅を共通とし、繰返し周波数のみを異ならせて、アブレーション加工用の第一パルスレーザ光と溶融加工用の第二パルスレーザ光とを共通の出力ヘッド部７２から出射する構成であるが、これに限られない。例えば、繰返し周波数に代えて、又は、繰返し周波数とともに、平均出力やパルス幅などの他のレーザ特性を異ならせることにより、アブレーション加工用の第一パルスレーザ光と溶融工程用の第二パルスレーザ光とを共通の出力ヘッド部７２から出射する構成としてもよい。
【００６１】
なお、アブレーション工程時に用いる第一パルスレーザ光は、アブレーション加工が可能なレーザ特性をもっていれば、そのレーザ特性に特に制限ないが、パワー密度が５Ｇ［Ｗ／ｃｍ２］以上であることが好ましい。また、溶融工程時に用いる第二パルスレーザ光も、溶融加工が可能なレーザ特性をもっていれば、そのレーザ特性に特に制限ないが、パワー密度が１Ｍ［Ｗ／ｃｍ２］以上１Ｇ［Ｗ／ｃｍ２］以下であることが好ましい。
【００６２】
本実施形態においては、アブレーション加工用の第一パルスレーザ光は、繰返し周波数が１Ｍ［Ｈｚ］以下で、かつ、パワー密度が５Ｇ［Ｗ／ｃｍ２］以上であり、このときのエネルギー密度（フルエンス）が５［Ｊ／ｃｍ２］以下であるレーザ特性であるのが好適である。また、溶融加工用の第二パルスレーザ光は、繰返し周波数が５Ｍ［Ｈｚ］以上で、かつ、パワー密度が１Ｇ［Ｗ／ｃｍ２］以下であり、このときのエネルギー密度（フルエンス）が１［Ｊ／ｃｍ２］以下であるレーザ特性であるのが好適である。溶融加工用の第二パルスレーザ光は、繰返し周波数を極端に高められることで、ビームスポット内でワーク３５に熱が蓄積され、ワーク３５を溶解される閾値まで温度を高めることができる。
【００６３】
本実施形態においては、以上のような２つのパルスレーザ光を用いて、ワーク３５の同一箇所をレーザ加工する。具体的には、制御ＰＣ４０は、上述したとおり、ワーク３５上の第一被加工部分Ｎ＝１を加工処理するための第一停止位置でキャリッジ２５を停止させた後（Ｓ７）、キャリッジ２５の主走査方向位置をリニアエンコーダ２８からのアドレス信号に基づいて取得する。そして、制御ＰＣ４０が管理している目標停止位置と実際に停止したキャリッジ２５の位置との差分を検出し、これをキャリア位置ズレ量Δｘｃとし、メモリに一時保存する。その後、制御ＰＣ４０は、メモリから、ワークズレ量Δｘｗ，Δｙｗ，Δφｗとキャリッジ位置ズレ量Δｘｃを読み出し、上述した式（３−１）〜（３−３）より、オフセット値ΔＤｘｉ，ΔＤｙｉ，ΔＤφｉを算出する（Ｓ８）。
【００６４】
続いて、制御ＰＣ４０は、ノズル孔の加工データを読み出し、算出したオフセット値ΔＤｘｉ，ΔＤｙｉ，ΔＤφｉを用いて、加工データの座標原点をオフセットさせる。そして、制御ＰＣ４０は、第一停止位置において、オフセット後の座標原点を基準にした加工データに基づいて、ワーク３５上の第一被加工部分Ｎ＝１に対し、ノズル孔の孔開け加工（アブレーション加工）をアブレーション加工用の加工条件で実施する（Ｓ９）。
【００６５】
具体的には、ガルバノスキャナ制御部２０により、オフセット後の座標原点を基準にした加工データに基づいて、最初のノズル孔の加工目標位置にビームスポットが位置決めされるようにガルバノスキャナ２１のスキャン角度を固定する。その後、パルスジェネレータ７３から第一基準クロックＰＣＬＯＫ１を出力させて高いパワー密度の第一パルスレーザ光を発振させ、その第一パルスレーザ光によりワーク３５上の第一被加工部分Ｎ＝１に最初のノズル孔を形成するアブレーション加工を実施する。
【００６６】
このようにして、最初のノズル孔を形成するアブレーション加工を終えたら、続いて、制御ＰＣ４０は、加工条件を溶融加工用の加工条件へ切り替え、同じノズル孔に向けて、今度はノズル孔内やその周囲の不要物を除去する溶融加工を溶融加工用の加工条件で実施する（Ｓ１０）。すなわち、上述したとおり、パルスジェネレータ７３から第二基準クロックＰＣＬＯＫ２を出力させて低いパワー密度の第二パルスレーザ光を発振させ、その第二パルスレーザ光によりワーク３５上の第一被加工部分Ｎ＝１に形成された最初のノズル孔内やその周囲の不要物を溶融して除去する溶融加工を実施する。
【００６７】
図１０は、アブレーション加工及び溶融加工を説明するための説明図である。
アブレーション加工によりノズル孔の孔開け加工を行う場合、図１０中点線で示すように、その加工面３５ａには、レーザアブレーション（レーザ吸収部の爆発）に伴う飛散物等の不要物が付着したり、レーザパルスによる周期的な凹凸が形成されたり、あるいは、ノズル孔の周縁にデブリ３５ｂが堆積したりする。本実施形態では、最初のノズル孔を形成するアブレーション加工を終えたら、続いて、その最初のノズル孔に対し、今度は溶融加工用の加工条件で溶融加工を実施する。これにより、図１０中実線で示すように、ノズル孔が完全に貫通するとともに、不要物やデブリ３５ｂ及び凹凸部分が溶解して加工面３５ａが凹凸のない平滑な鏡面３５ｃとなる。
【００６８】
ワーク３５上の第一被加工部分Ｎ＝１において、ガルバノスキャナ制御部２０によりガルバノスキャナ２１のスキャン角度を順次変更して、各ノズル孔の加工目標位置に対し、上述したアブレーション加工と溶融加工とを順次実施する。そして、ワーク３５上の第一被加工部分Ｎ＝１に対するすべてのノズル孔の孔開け加工を終えたら、制御ＰＣ４０は、ワーク３５の被加工部分番号Ｎを２にセットし（Ｓ６）、主走査制御部２４によりステッピングモータ２６を制御して、ワーク３５上の第二被加工部分Ｎ＝２を加工処理するための第二停止位置へキャリッジを移動させる（Ｓ７）。その後、第一停止位置の場合と同様、第二停止位置において、各ノズル孔の加工目標位置に対して上述したアブレーション加工と溶融加工とを順次実施する（Ｓ９，Ｓ１０）。第二停止位置での加工処理も終了したら、同様に、第三停止位置及び第四停止位置においても、各ノズル孔の加工目標位置に対して上述したアブレーション加工と溶融加工とを順次実施する（Ｓ９，１０）。そして、第四停止位置での加工処理が終了したら（Ｓ１１のＹｅｓ）、ホームポジションに戻る。
【００６９】
一方、副走査方向については、キャリッジ２５が第四停止位置へ移動して加工処理を終了した後（Ｓ１１のＹｅｓ）、次に第一停止位置での加工処理を開始するまでに、制御ＰＣ４０は、副走査制御部３０によりステッピングモータ３１を制御して、ワーク３５をワーク搬送方向Ｂへ１５０［ｍｍ］だけ移動させる（Ｓ１３）。そして、再び、キャリッジ２５を第一停止位置、第二停止位置、第三停止位置、第四停止位置に順次移動させてアブレーション加工及び溶融加工の両方を実施する（Ｓ５〜Ｓ１１）。
【００７０】
ワーク３５上における被加工部分がそれぞれ独立したものであれば、キャリッジ２５の各停止位置は、それぞれの加工領域３６が離間するような位置であってもよい。しかしながら、被加工部分が独立したものではなく、複数の被加工部分によって１つの加工対象となる場合には、キャリッジ２５の各停止位置やワークの各停止位置を、それぞれの加工領域３６が隣接又は部分的に重複するような位置とする必要がある。そのような場合には、８個のピース（被加工部分）間に数十［μｍ］程度のオーバーラップ領域を設け、隣り合う被加工部分が互いに部分的に重複するように、各ピース（被加工部分）を設定してもよい。
【００７１】
以上のようにして主走査方向及び副走査方向への移動を行いながら、８個のピース（被加工部分Ｎ＝１〜８）に対する加工処理を終了したら（Ｓ１２のＹｅｓ）、６００［ｍｍ］×３００［ｍｍ］の加工対象全体の加工処理が完了する。したがって、ユーザーＰは、本レーザ加工装置の前面から加工テーブル３２を引き出して、引き出された加工テーブル３２上のワーク３５を取り出し、加工後のワーク３５を次工程へ移送する。
【００７２】
本実施形態においては、レーザ特性の異なる２つのパルスレーザ光により、ワーク３５上の同一箇所をレーザ加工するものであり、同一材質に対して段階的に加工を行うものである。本実施形態では、アブレーション加工用の第一パルスレーザ光と溶融工程用の第二パルスレーザ光とを共通の出力ヘッド部７２から出射する構成であるため、このような２つのパルスレーザ光を個別の出射部を有する各光学系から出射する構成において必要であった当該２つのパルスレーザ光間における位置合わせ作業が不要となる。
【００７３】
特に、本実施形態では、ガルバノスキャナ２１を含む光学系全体を固定したまま、第一パルスレーザ光によるアブレーション加工と第二パルスレーザ光による溶融加工とを続けて実施する構成となっているため、アブレーション加工と溶融加工との間で加工位置ずれが生じることがなく、高精度なレーザ加工が実現できる。
【００７４】
なお、これに限らず、例えば、ワーク３５上の各被加工部分に対し、ガルバノスキャナ２１のスキャン角度を順次変更しながらアブレーション加工によりすべてのノズル孔を形成した後、キャリッジ２５を固定したまま、再び同じ被加工部分について、ガルバノスキャナ２１のスキャン角度を順次変更しながら各ノズル孔に対して溶融加工を実施するようにしてもよい。
また、例えば、キャリッジ２５を順次移動させてワーク３５上の第一被加工部分から第四被加工部分に対してアブレーション加工によりすべてのノズル孔を形成した後、再び第一被加工部分から第四被加工部分に対して各ノズル孔に対して溶融加工を実施するようにしてもよい。
【００７５】
〔変形例１〕
次に、本実施形態におけるレーザ加工処理の一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
上述した実施形態は、インクジェットプリンタ等の液体を吐出する装置に用いられる液体吐出ヘッドのノズル板にノズル孔を形成する加工処理であったが、本変形例１は、生体検査等に利用されるマイクロ流路の溝加工を行う加工処理である。なお、基本的な構成及び動作は上述した実施形態と同様であるため、以下、上述した実施形態とは異なる点を中心に説明する。
【００７６】
図１１は、本変形例１におけるマイクロ流路の溝加工時のアブレーション加工及び溶融加工を説明するための説明図である。
マイクロ流路の溝加工を行う場合、まず、制御ＰＣ４０は、ワーク３５上の第一被加工部分Ｎ＝１を加工処理するための第一停止位置でキャリッジ２５を停止させ、オフセット値ΔＤｘｉ，ΔＤｙｉ，ΔＤφｉを算出したら、溝加工用の加工データを読み出し、算出したオフセット値ΔＤｘｉ，ΔＤｙｉ，ΔＤφｉを用いて、加工データの座標原点をオフセットさせる。そして、制御ＰＣ４０は、第一停止位置において、オフセット後の座標原点を基準にした加工データに基づいて、ワーク３５上の第一被加工部分Ｎ＝１に対し、アブレーション加工用の加工条件で溝加工（アブレーション加工）を実施する。
【００７７】
具体的には、ガルバノスキャナ制御部２０により、オフセット後の座標原点を基準にした加工データに基づいて、一方のガルバノミラー２１ａのスキャン角度を固定した状態で、他方のガルバノミラー２１ａのスキャン角度を変化させながら、パルスジェネレータ７３から第一基準クロックＰＣＬＯＫ１を出力させて高いパワー密度の第一パルスレーザ光を発振させ、その第一パルスレーザ光によりワーク３５上の第一被加工部分Ｎ＝１に対し、アブレーション加工により１ライン分の溝を形成する。
【００７８】
このようにして、ワーク３５上の第一被加工部分Ｎ＝１に対する１ライン分のアブレーション加工を終えたら、続いて、制御ＰＣ４０は、加工条件を溶融加工用の加工条件へ切り替え、同じラインについて、今度は溝内やその周囲の不要物を除去する溶融加工を溶融加工用の加工条件で実施する。すなわち、パルスジェネレータ７３から第二基準クロックＰＣＬＯＫ２を出力させて低いパワー密度の第二パルスレーザ光を発振させ、その第二パルスレーザ光によりワーク３５上の第一被加工部分Ｎ＝１に形成された溝内やその周囲の不要物を溶融して除去する溶融加工を実施する。
【００７９】
ワーク３５上の第一被加工部分Ｎ＝１において、ガルバノスキャナ制御部２０により、一方のガルバノスキャナ２１のスキャン角度を順次変更して、すべてのラインに対し、上述したアブレーション加工と溶融加工とを順次実施する。そして、ワーク３５上の第一被加工部分Ｎ＝１に対するすべての溝加工を終えたら、上述した実施形態と同様、すべての被加工部分に対する溝加工を行っていく。
【００８０】
本変形例１においても、アブレーション加工により溝加工を行う場合、図１１中点線で示すように、その加工面３５ａには、レーザアブレーション（レーザ吸収部の爆発）に伴う飛散物等の不要物が付着したり、レーザパルスによる周期的な凹凸が形成されたりする。本変形例１では、１ライン分の溝を形成するアブレーション加工を終えたら、続いて、その溝に対し、今度は溶融加工用の加工条件で溶融加工を実施する。これにより、図１１中実線で示すように、不要物や凹凸部分が溶解して加工面３５ａが凹凸のない平滑な鏡面３５ｃとなる。
【００８１】
〔変形例２〕
次に、本実施形態におけるレーザ加工処理の他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
上述した実施形態は、ガルバノスキャナ制御部２０から出力されるトリガ信号が立ち上がっている期間（レーザ照射可能期間）は、パルスレーザ光がずっと発振しつづける構成となっている。一般に、溶融加工は制御が難しく、例えば、融点を超える蓄熱状態が加工後も続くと、加工形状が変形してしまう。また、融点を超えない場合においても、酸化による焦げ等が発生し、ワーク表面を劣化させてしまうこともある。そのため、高い加工品質を得るためには、トリガ信号が立ち上がっている期間（レーザ照射可能期間）の中で、パワー密度あるいはエネルギー密度を制御することが望まれる。
【００８２】
図１２は、本変形例２における溶融加工用の第二パルスレーザ光を出力するタイミングの一例を示すタイミングチャートである。
本変形例２においては、制御ＰＣ４０の制御の下で生成されるバーストゲート信号を用いる。すなわち、本変形例２では、ガルバノスキャナ制御部２０からのトリガ信号が立ち上がっている期間（レーザ照射可能期間）であっても、バーストゲート信号が立ち上がっていない期間は、シードＬＤ７４が点灯せず、パルスレーザ光は出力されない。したがって、本変形例２では、バーストゲート信号の立ち上がり期間を適宜変更することにより、ガルバノスキャナ制御部２０からのトリガ信号が立ち上がっている期間が一定であっても、当該期間内におけるパルスレーザ光の出力時間（レーザ光照射時間）を調整できる。すなわち、ガルバノスキャナ制御部２０からのトリガ信号が立ち上がっている期間が一定であっても、溶融加工用の第二パルスレーザ光のパワー密度あるいはエネルギー密度を調整することができる。
【００８３】
本変形例２においては、バーストゲート信号の立ち上がり期間を適宜変更することにより、ガルバノスキャナ制御部２０からのトリガ信号が立ち上がっている期間（レーザ照射可能期間）から、レーザ光照射時間の一部を間引くことができる。これにより、溶融加工後に瞬時に固形化して劣化の進行が抑制されるような適切な溶融加工条件に調整することが可能となり、高い加工品質が得られる。
【００８４】
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
レーザ光を加工対象物に照射するレーザ発振器１１等のレーザ光照射手段と、前記レーザ光照射手段を制御する制御ＰＣ４０やレーザドライバ部１０等の制御手段とを有するレーザ加工装置において、前記レーザ光照射手段は、互いに異なる繰返し周波数等のレーザ特性をもつ第一パルスレーザ光及び第二パルスレーザ光等の複数のレーザ光を出力ヘッド部７２等の共通の出射部から出射するものであり、前記制御手段は、前記加工対象物上の被加工箇所に前記複数のレーザ光のうちの一のレーザ光を照射した後、該被加工箇所と同一箇所に該複数のレーザ光のうちの他のレーザ光を照射するように、前記レーザ光照射手段を制御することを特徴とする。
本態様によれば、互いに異なるレーザ特性（波長、パルス幅、繰返し周波数、平均出力、パワー密度、発信モード（連続波かパルス波か）等）をもつ複数のレーザ光を共通の出射部から出射して、各レーザ光により加工対象物上の同一箇所（同じ被加工箇所）をレーザ加工することができる。これにより、当該複数のレーザ光を個別の出射部を有する各光学系から出射する従来の構成において必要であった当該複数のレーザ光間の位置合わせ作業が不要となる。
【００８５】
（態様Ｂ）
前記態様Ａにおいて、前記複数のレーザ光は、少なくとも１００ｋ［Ｈｚ］等の第一繰返し周波数で発振した第一レーザ光と該第一繰返し周波数よりも高い１００Ｍ［Ｈｚ］等の第二繰返し周波数で発振する第二レーザ光とを含み、前記制御手段は、前記加工対象物上の被加工箇所に前記第一レーザ光を照射した後、該被加工箇所と同一箇所に前記第二レーザ光を照射するように、前記レーザ光照射手段を制御することを特徴とする。
これによれば、第一レーザ光によりアブレーション加工（非熱加工）を実施した被加工箇所に存在する不要物や加工面の荒れなどを、第二レーザ光による溶融加工（熱加工）を実施して除去するという段階的なレーザ加工を、第一レーザ光と第二レーザ光との間における高い位置合わせ精度により、高い加工精度で実現できる。
【００８６】
（態様Ｃ）
前記態様Ｂにおいて、前記第一レーザ光のパワー密度は、５Ｇ［Ｗ／ｃｍ２］以上であることを特徴とする。
これにより、高品質なアブレーション加工（非熱加工）を実現できる。
【００８７】
（態様Ｄ）
前記態様Ｂ又はＣにおいて、前記第二レーザ光のパワー密度は、１Ｇ［Ｗ／ｃｍ２］以下であることを特徴とする。
これにより、高品質な溶融加工（熱加工）を実現できる。
【００８８】
（態様Ｅ）
前記態様Ａ〜Ｄのいずれかの態様において、前記レーザ光照射手段は、シードＬＤ７４等の共通の光源から発せられる光から前記複数のレーザ光を生成可能なレーザ発振器１１を用い、前記複数のレーザ光は、時間幅が１μ秒以下であるパルスレーザ光であることを特徴とする。
これによれば、共通の光源を用いて、アブレーション加工（非熱加工）に適したレーザ光と溶融加工（熱加工）に適したレーザ光とを得やすい。
【００８９】
（態様Ｆ）
前記態様Ａ〜Ｅのいずれかの態様において、前記レーザ光照射手段からのレーザ光を走査するガルバノスキャナ２１等の光走査手段を有することを特徴とする。
これによれば、迅速かつ正確な加工処理が可能となる。
【００９０】
（態様Ｇ）
前記態様Ａ〜Ｆのいずれかの態様において、前記制御手段は、前記被加工箇所に対するレーザ照射可能期間中における前記複数のレーザ光の少なくとも１つのレーザ光照射時間を調整する制御を行うことを特徴とする。
被加工箇所に対するレーザ照射可能期間中ずっとレーザ光が照射される構成では、安定した加工品質を得ることが困難な場合がある。本態様によれば、レーザ光照射時間を調整することで、被加工箇所に対するレーザ照射可能期間からレーザ光が照射されない時間を間引くことができる。これにより、被加工箇所に対するレーザ照射可能期間を固定したままでも、当該レーザ照射可能期間中のレーザ光照射時間が調整でき、安定した加工品質を得ることが容易になる。
【００９１】
（態様Ｈ）
互いに異なるレーザ特性をもつ複数のレーザ光を共通の出射部から出射するレーザ光照射手段により、加工対象物へ該複数のレーザ光を順次照射して該加工対象物を加工するレーザ加工方法であって、前記レーザ光照射手段における前記共通の出射部から出射される前記複数のレーザ光のうちの一のレーザ光を前記加工対象物上の被加工箇所に照射した後、該複数のレーザ光のうちの他のレーザ光を該共通の出射部から出射して該被加工箇所と同一箇所に照射することにより、該被加工箇所を該複数のレーザ光により加工することを特徴とする。
本態様によれば、互いに異なるレーザ特性（波長、パルス幅、繰返し周波数、平均出力、パワー密度、発信モード（連続波かパルス波か）等）をもつ複数のレーザ光を共通の出射部から出射して、各レーザ光により加工対象物上の同一箇所（同じ被加工箇所）をレーザ加工することができる。これにより、当該複数のレーザ光を個別の出射部を有する各光学系から出射する従来の構成において必要であった当該複数のレーザ光間の位置合わせ作業が不要となる。
【符号の説明】
【００９２】
１  レーザ出力部
２  レーザ走査部
３  ワーク搬送部
４  制御部
１０  レーザドライバ部
１１  レーザ発振器
１２  ビームエキスパンダ
２０  ガルバノスキャナ制御部
２１  ガルバノスキャナ
２４  主走査制御部
２５  キャリッジ
３０  副走査制御部
３２ 加工テーブル
３２ａ  空洞部
３３，３４  モニタカメラ
３５  ワーク
３７  アライメントマーク
３８  リニアガイド
７０  パルスエンジン部
７１  出力ファイバ
７２  出力ヘッド部
７３  パルスジェネレータ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９３】
【特許文献１】特開２００４−７４２１１号公報
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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