特開 2022-101900 レーザ加工装置とレーザ加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022101900

(43)【公開日】2022-07-07

(54)【発明の名称】レーザ加工装置とレーザ加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20220630BHJP

   B23K 26/082 20140101ALI20220630BHJP

   H01S 3/00 20060101ALI20220630BHJP

   H01S 3/10 20060101ALI20220630BHJP

【ＦＩ】

B23K26/00 N

B23K26/082

H01S3/00 B

H01S3/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020216269

(22)【出願日】2020-12-25

(71)【出願人】

【識別番号】000005267

【氏名又は名称】ブラザー工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000992

【氏名又は名称】弁理士法人ネクスト

(72)【発明者】

【氏名】西川 恭生

【テーマコード（参考）】

4E168

5F172

【Ｆターム（参考）】

4E168AA00

4E168CA11

4E168CB04

4E168DA06

4E168DA43

4E168EA15

4E168KA04

5F172AE09

5F172EE12

5F172NN15

5F172NP03

5F172NQ07

5F172NQ62

5F172ZZ01

(57)【要約】

【課題】加工レーザ光によるレーザ加工の動作モードに応じ、レーザ加工の開始までに要する時間を短縮するか否かを切り換えることが可能なレーザ加工装置等を提供すること。
【解決手段】レーザ加工装置は、マーキング加工を開始する際において、第１モードを動作モードに設定する場合（Ｓ２８：ＹＥＳ）、第１駆動エネルギーをダイオード結晶に供給し（Ｓ３２）、第２モードを動作モードに設定する場合（Ｓ２８：ＮＯ）、第２駆動エネルギーをダイオード結晶に供給し（Ｓ３６）、所定条件が成立するときに（Ｓ３８：ＹＥＳ）、第２駆動エネルギーから切り換えられる第１駆動エネルギーをダイオード結晶に供給することによって（Ｓ４０，Ｓ３２）、マーキング加工に適した出力を有する加工レーザ光をレーザ発振器から出射させる。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

供給される駆動エネルギーに対応する強度で励起光を出射する励起光出射部と、
前記励起光の照射に応じて加工レーザ光を出射する加工レーザ光出射部と、
前記加工レーザ光を走査する走査部と、
前記走査部を加工データに基づいて動作させて、前記加工レーザ光によるレーザ加工を行う制御部と、
前記レーザ加工の動作条件に関する情報の入力を受付けて動作モードを設定する動作条件受付部と、
前記動作モードに基づいて、前記励起光出射部に供給される前記駆動エネルギーを、第１駆動エネルギー又は前記第１駆動エネルギーよりも単位時間当たりのエネルギーが大きい第２駆動エネルギーに設定する励起光強度設定部と、を備え、
前記制御部は、
前記動作条件受付部にて第１モードを前記動作モードに設定する旨の情報の入力を受付ける場合、前記レーザ加工を開始する際に、前記励起光強度設定部にて設定される前記第１駆動エネルギーを前記励起光出射部に供給することによって、前記レーザ加工に適した出力を有する前記加工レーザ光を前記加工レーザ光出射部から出射させ、
前記動作条件受付部にて第２モードを前記動作モードに設定する旨の情報の入力を受付ける場合、前記レーザ加工を開始する際に、前記励起光強度設定部にて設定される前記第２駆動エネルギーを前記励起光出射部に供給した後、所定条件が成立するときに前記第２駆動エネルギーから切り換えられる前記第１駆動エネルギーを前記励起光出射部に供給することによって、前記レーザ加工に適した出力を有する前記加工レーザ光を前記加工レーザ光出射部から出射させることを特徴とするレーザ加工装置。

【請求項2】

前記第１モードは、製造ライン上で連続的に搬送される複数のワークに対して前記レーザ加工を行うモードであり、
前記第２モードは、所定位置に個別に配置される毎に位置調整が行われるワークに対して前記レーザ加工を行うモードであることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項3】

前記走査部でワーク上に走査される可視光を出射する可視光出射部を備え、
前記動作条件受付部は、前記レーザ加工の動作条件に関する情報の一つとして、前記可視光出射部の動作設定に関する可視光情報の入力を受付ける場合、前記可視光情報に前記可視光出射部を動作させない旨の情報が含まれるときは、前記第１モードに前記動作モードを設定し、前記可視光情報に前記可視光出射部を動作させる旨の情報が含まれるときは、前記第２モードに前記動作モードを設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ加工装置。

【請求項4】

前記加工レーザ光の出力を測定するセンサを備え、
前記所定条件は、前記センサの測定値が所定値を超えるときに成立することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載のレーザ加工装置。

【請求項5】

前記加工レーザ光出射部の内部温度を測定する温度センサを備え、
前記所定条件は、前記温度センサの測定値が所定内部温度を超えるときに成立することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載のレーザ加工装置。

【請求項6】

前記第２駆動エネルギーを前記励起光出射部に供給する時間を測定するタイマを備え、
前記所定条件は、前記タイマの測定値が所定時間を超えるときに成立することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載のレーザ加工装置。

【請求項7】

前記レーザ加工装置の環境温度に関する情報を取得する温度情報取得部を備え、
前記制御部は、
前記温度情報取得部で取得する前記環境温度が所定環境温度を超える場合に、前記動作条件受付部にて前記第２モードを前記動作モードに設定する旨の情報の入力を受付けるときは、前記レーザ加工を開始する際において、前記第２駆動エネルギーを前記励起光出射部に供給することを取り止める一方で、前記所定条件の成立とは無関係に前記第１駆動エネルギーを前記励起光出射部に供給することによって、前記レーザ加工に適した出力を有する前記加工レーザ光を前記加工レーザ光出射部から出射させることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載のレーザ加工装置。

【請求項8】

供給される駆動エネルギーに対応する強度で励起光を出射する励起光出射部と、
前記励起光の照射に応じて加工レーザ光を出射する加工レーザ光出射部と、
前記加工レーザ光を走査する走査部と、
レーザ加工の動作条件に関する情報の入力を受付けて動作モードを設定する動作条件受付部と、
前記動作モードに基づいて、前記励起光出射部に供給される前記駆動エネルギーを、第１駆動エネルギー又は前記第１駆動エネルギーよりも単位時間当たりのエネルギーが大きい第２駆動エネルギーに設定する励起光強度設定部と、を備えるレーザ加工装置が、前記走査部を加工データに基づいて動作させることによって、前記加工レーザ光による前記レーザ加工を行うレーザ加工方法であって、
前記動作条件受付部にて第１モードを前記動作モードに設定する旨の情報の入力を受付ける場合、前記レーザ加工を開始する際に、前記励起光強度設定部にて設定される前記第１駆動エネルギーを前記励起光出射部に供給することによって、前記レーザ加工に適した出力を有する前記加工レーザ光を前記加工レーザ光出射部から出射させる第１モード工程と、
前記動作条件受付部にて第２モードを前記動作モードに設定する旨の情報の入力を受付ける場合、前記レーザ加工を開始する際に、前記励起光強度設定部にて設定される前記第２駆動エネルギーを前記励起光出射部に供給した後、所定条件が成立するときに前記第２駆動エネルギーから切り換えられる前記第１駆動エネルギーを前記励起光出射部に供給することによって、前記レーザ加工に適した出力を有する前記加工レーザ光を前記加工レーザ光出射部から出射させる第２モード工程と、を備え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】

本開示は、加工レーザ光によるレーザ加工を行うレーザ加工装置とレーザ加工方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、上記レーザ加工装置等に関し、種々の技術が提案されている。例えば、下記特許文献１に記載のレーザ加工装置は、加工対象物を加工する為のレーザ光を出射するレーザ光出射部と、前記レーザ光出射部を励起状態にする為の励起光を、駆動電流に対応する強度で前記レーザ光出射部へ出射する励起光出射部と、前記レーザ光出射部から出射されたレーザ光を走査する走査部と、前記励起光出射部に対する前記駆動電流の供給と、前記走査部による走査に関する制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記加工対象物に対する前記レーザ光による加工を開始する際に、加工時のレーザ光の出力よりも高い出力で前記レーザ光を出射する場合に対応する初期駆動電流を、前記励起光出射部に対して供給すると共に、前記初期駆動電流が前記励起光出射部に対して供給されている初期駆動電流供給期間内であって、当該初期駆動電流供給期間の開始から所定の待機期間を経過した時点で、前記走査部による前記レーザ光の走査を開始することを特徴とする。

【0003】

当該レーザ加工装置によれば、制御部による制御によって、加工対象物に対するレーザ光による加工を開始する際に、前記励起光出射部に対して初期駆動電流を供給する為、加工時における出力のレーザ光を出射可能となるまでの期間を短縮することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－１５９３１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、加工時における出力のレーザ光を出射可能となるまでの期間については、レーザ光による加工のモードによっては短縮する必要がない場合もある。

【0006】

そこで、本開示は、上述した点に鑑みてなされたものであり、加工レーザ光によるレーザ加工の動作モードに応じて、レーザ加工の開始までに要する時間を短縮するか否かを切り換えることが可能なレーザ加工装置とレーザ加工方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本明細書は、供給される駆動エネルギーに対応する強度で励起光を出射する励起光出射部と、励起光の照射に応じて加工レーザ光を出射する加工レーザ光出射部と、加工レーザ光を走査する走査部と、走査部を加工データに基づいて動作させて、加工レーザ光によるレーザ加工を行う制御部と、レーザ加工の動作条件に関する情報の入力を受付けて動作モードを設定する動作条件受付部と、動作モードに基づいて、励起光出射部に供給される駆動エネルギーを、第１駆動エネルギー又は第１駆動エネルギーよりも単位時間当たりのエネルギーが大きい第２駆動エネルギーに設定する励起光強度設定部と、を備え、制御部は、動作条件受付部にて第１モードを動作モードに設定する旨の情報の入力を受付ける場合、レーザ加工を開始する際に、励起光強度設定部にて設定される第１駆動エネルギーを励起光出射部に供給することによって、レーザ加工に適した出力を有する加工レーザ光を加工レーザ光出射部から出射させ、動作条件受付部にて第２モードを動作モードに設定する旨の情報の入力を受付ける場合、レーザ加工を開始する際に、励起光強度設定部にて設定される第２駆動エネルギーを励起光出射部に供給した後、所定条件が成立するときに第２駆動エネルギーから切り換えられる第１駆動エネルギーを励起光出射部に供給することによって、レーザ加工に適した出力を有する加工レーザ光を加工レーザ光出射部から出射させることを特徴とするレーザ加工装置を開示する。

【0008】

また、本明細書は、供給される駆動エネルギーに対応する強度で励起光を出射する励起光出射部と、前記励起光の照射に応じて加工レーザ光を出射する加工レーザ光出射部と、前記加工レーザ光を走査する走査部と、レーザ加工の動作条件に関する情報の入力を受付けて動作モードを設定する動作条件受付部と、前記動作モードに基づいて、前記励起光出射部に供給される前記駆動エネルギーを、第１駆動エネルギー又は前記第１駆動エネルギーよりも単位時間当たりのエネルギーが大きい第２駆動エネルギーに設定する励起光強度設定部と、を備えるレーザ加工装置が、前記走査部を加工データに基づいて動作させることによって、前記加工レーザ光による前記レーザ加工を行うレーザ加工方法であって、前記動作条件受付部にて第１モードを前記動作モードに設定する旨の情報の入力を受付ける場合、前記レーザ加工を開始する際に、前記励起光強度設定部にて設定される前記第１駆動エネルギーを前記励起光出射部に供給することによって、前記レーザ加工に適した出力を有する前記加工レーザ光を前記加工レーザ光出射部から出射させる第１モード工程と、前記動作条件受付部にて第２モードを前記動作モードに設定する旨の情報の入力を受付ける場合、前記レーザ加工を開始する際に、前記励起光強度設定部にて設定される前記第２駆動エネルギーを前記励起光出射部に供給した後、所定条件が成立するときに前記第２駆動エネルギーから切り換えられる前記第１駆動エネルギーを前記励起光出射部に供給することによって、前記レーザ加工に適した出力を有する前記加工レーザ光を前記加工レーザ光出射部から出射させる第２モード工程と、を備えることを特徴とするレーザ加工方法を開示する。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、レーザ加工装置及びレーザ加工方法は、加工レーザ光によるレーザ加工の動作モードに応じて、レーザ加工の開始までに要する時間を短縮するか否かを切り換えることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態のレーザ加工装置の概略構成が表された図である。

【図2】同レーザ加工装置の概略構成が表された図である。

【図3】同レーザ加工装置のレーザ発振器の概略構成が表されたブロック図である。

【図4】同レーザ加工装置の電気的構成が表されたブロック図である。

【図5】同レーザ加工装置のレーザ発振器における、規格化電流値と立ち上がり時間との関係が表された図である。

【図6】同レーザ加工装置が実行する各処理のフローチャートである。

【図7】同レーザ加工装置が実行する各処理のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示のレーザ加工装置について、具体化した実施形態に基づき、図面を参照しつつ説明する。以下の説明に用いる図１乃至図４では、基本的構成の一部が省略されて描かれており、描かれた各部の寸法比等は必ずしも正確ではない。

【0012】

［１．レーザ加工装置の概略構成］
先ず、図１乃至図４に基づいて、本実施形態のレーザ加工装置１の概略構成について説明する。本実施形態のレーザ加工装置１は、印字情報作成部２及びレーザ加工部３で構成されている。印字情報作成部２は、パーソナルコンピュータ等で構成されている。

【0013】

レーザ加工部３は、加工レーザ光ＲをワークＷ上で２次元走査してレーザマーキング（印字）加工（以下、「マーキング加工」という。）を行うものである。マーキング加工の動作モードには、第１モード（図１参照）と、第２モード（図２参照）とがある。第１モードは、例えば、製造ライン２００のコンベア２０２上で連続的に搬送される複数のワークＷに対して行われる、マーキング加工に適したモードである。第２モードは、例えば、不動のステージ２０４上の所定位置２０６に個別に配置されるワークＷに対して行われる、マーキング加工に適したモードである。尚、ステージ２０４上のワークＷに対しては、所定位置２０６に配置される毎に、その位置調整が行われる。

【0014】

レーザ加工部３は、レーザコントローラ６を備えている。レーザコントローラ６は、コンピュータで構成され、印字情報作成部２と双方向通信可能に接続されている。レーザコントローラ６は、印字情報作成部２から送信された印字データ、制御パラメータ、各種指示情報等に基づいてレーザ加工部３を駆動制御する。ここで、印字データとは、ワークＷ上において加工レーザ光Ｒによりマーキング加工される印字パターンの加工位置を示すＸＹ座標データと、ＸＹ座標データにマーキング加工の条件である加工条件を示す加工条件データとが対応付けられたデータである。尚、印字データには、後述するマーキング加工の動作条件に関する情報が付加されてもよい。

【0015】

レーザ加工部３の概略構成について説明する。レーザ加工部３は、加工レーザ光源１２、可視レーザ光源１５、ダイクロイックミラー１０１、ガルバノスキャナ１８、及びｆθレンズ１９等を備えており、不図示の略直方体形状の筐体カバーで覆われている。

【0016】

加工レーザ光源１２は、レーザドライバ３７及びレーザ発振器２１等で構成されている。レーザ発振器２１（図３参照）は、ＹＶＯ４レーザ等で構成されており、紫外線領域の加工レーザ光Ｒを発振し出射するものであって、ダイオード結晶１０３、レンズ１０５、第１ミラー１０７、レーザ結晶１０９、アウトプットカップラ１１１、中間ミラー１１３、ＳＨＧ結晶１１５、ＴＨＧ結晶１１７、Ｑスイッチ１１９、及び第２ミラー１２１等を備えている。Ｑスイッチ１１９は、パッシブ／アクティブのいずれでもよいが、本実施形態では、アクティブＱスイッチを使用する。

【0017】

ダイオード結晶１０３では、駆動エネルギーがレーザドライバ３７によって供給されると、その駆動エネルギーに対応する強度の励起光１２３が出射される。励起光１２３は、レンズ１０５で集光され、第１ミラー１０７を透過して、レーザ結晶１０９に入射する。レーザ結晶１０９は、励起光１２３を吸収することによって励起されて、光を放出する。レーザ結晶１０９からの光は、その進行方向をアウトプットカップラ１１１及び中間ミラー１１３で変更され、ＳＨＧ結晶１１５、ＴＨＧ結晶１１７、及びＱスイッチ１１９を経て、第２ミラー１２１で折り返す。その後、レーザ結晶１０９からの光は、第１ミラー１０７と第２ミラー１２１との間を繰り返し往復することによって増幅され、その際に、ＳＨＧ結晶１１５及びＴＨＧ結晶１１７を通過することによって波長変換される。このようにして、レーザ結晶１０９からの光は、レーザ発振され、その一部が、加工レーザ光Ｒとして、アウトプットカップラ１１１から出射される。その際、加工レーザ光Ｒは、Ｑスイッチ１１９によって、パルス出力される。尚、加工レーザ光Ｒの光径は、不図示のビームエキスパンダで調整（例えば、拡大）される。

【0018】

更に、レーザ発振器２１は、パワーメータ２３及び温度センサ２５を備えている。パワーメータ２３は、第１ミラー１０７と第２ミラー１２１との間を繰り返し往復する光の出力を測定するものである。そのため、中間ミラー１１３には、ビームスプリッターが用いられている。これにより、中間ミラー１１３では、第１ミラー１０７と第２ミラー１２１との間を繰り返し往復する光の一部が、透過することによって、パワーメータ２３に向かっている。温度センサ２５は、レーザ発振器２１の内部温度を測定するものである。

【0019】

可視レーザ光源１５は、半導体レーザドライバ３８及び可視半導体レーザ２８等で構成されている。可視半導体レーザ２８は、可視可干渉光である可視レーザ光Ｑ、例えば、赤色レーザ光を出射する。可視レーザ光Ｑは、不図示のレンズ群で平行光にされ、更に、２次元走査されることによって、加工レーザ光Ｒでマーキング加工すべき印字パターンの像を、ワークＷ上に軌跡（時間残像）で映し出すものである。つまり、可視レーザ光Ｑには、マーキング加工の能力がない。尚、可視レーザ光Ｑによって、加工レーザ光Ｒでマーキング加工すべき印字パターンの像を取り囲んだ矩形の像、又は所定形状の像等が、ワークＷ上に軌跡（時間残像）で映し出されてもよい。

【0020】

ダイクロイックミラー１０１では、入射された加工レーザ光Ｒのほぼ全部が透過する。また、ダイクロイックミラー１０１では、加工レーザ光Ｒが透過する略中央位置にて、可視レーザ光Ｑが４５度の入射角で入射され、４５度の反射角で加工レーザ光Ｒの光路上に反射される。ダイクロイックミラー１０１の反射率は、波長依存性を持っている。具体的には、ダイクロイックミラー１０１は、誘電体層と金属層との多層膜構造の表面処理がなされており、可視レーザ光Ｑの波長に対して高い反射率を有し、それ以外の波長の光をほとんど（９９％）透過するように構成されている。

【0021】

ガルバノスキャナ１８は、ダイクロイックミラー１０１を経た加工レーザ光Ｒと可視レーザ光Ｑとを２次元走査するものである。ガルバノスキャナ１８では、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２とが、それぞれのモータ軸が互いに直交するように取り付けられ、各モータ軸の先端部に取り付けられた第１ガルバノミラー１８Ｘ及び第２ガルバノミラー１８Ｙが内側で互いに対向している。そして、各モータ３１、３２の回転制御で、第１ガルバノミラー１８Ｘ及び第２ガルバノミラー１８Ｙを回転させることによって、加工レーザ光Ｒと可視レーザ光Ｑとを２次元走査する。この２次元走査方向は、Ｘ方向とＹ方向である。Ｘ方向の走査は、第１ガルバノミラー１８Ｘの回転で行われる。Ｙ方向の走査は、第２ガルバノミラー１８Ｙの回転で行われる。第１ガルバノミラー１８Ｘには、指向性に優れた加工レーザ光Ｒが入射する。これに対して、第２ガルバノミラー１８Ｙには、回転する第１ガルバノミラー１８Ｘで反射した加工レーザ光Ｒが入射する。

【0022】

ｆθレンズ１９は、ガルバノスキャナ１８によって２次元走査された加工レーザ光Ｒと可視レーザ光ＱとをワークＷ上に集光するものである。従って、加工レーザ光Ｒと可視レーザ光Ｑは、各モータ３１、３２の回転制御によって、ワークＷ上でＸ方向とＹ方向に２次元走査される。

【0023】

次に、レーザ加工装置１を構成する印字情報作成部２とレーザ加工部３の回路構成について図４に基づいて説明する。先ず、レーザ加工部３の回路構成について説明する。

【0024】

図４に表されたように、レーザ加工部３は、レーザコントローラ６、ガルバノコントローラ３５、ガルバノドライバ３６、レーザドライバ３７、及び半導体レーザドライバ３８等から構成されている。レーザコントローラ６は、レーザ加工部３の全体を制御する。レーザコントローラ６には、ガルバノコントローラ３５、レーザドライバ３７、及び半導体レーザドライバ３８等が電気的に接続されている。また、レーザコントローラ６には、外部の印字情報作成部２が双方向通信可能に接続されている。レーザコントローラ６は、印字情報作成部２から送信された各情報（例えば、印字データ、レーザ加工部３に対する制御パラメータ、ユーザからの各種指示情報等）を受信可能に構成されている。

【0025】

レーザコントローラ６は、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、及びＲＯＭ４３等を備えている。ＣＰＵ４１は、レーザ加工部３の全体の制御を行う演算装置及び制御装置である。ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、及びＲＯＭ４３は、不図示のバス線により相互に接続されて、相互にデータのやり取りが行われる。

【0026】

ＲＡＭ４２は、ＣＰＵ４１により演算された各種の演算結果や印字パターンのデータ等を一時的に記憶させておくためのものである。

【0027】

ＲＯＭ４３は、各種のプログラムを記憶させておくものであり、例えば、印字情報作成部２から送信された印字データに基づいて印字パターンのＸＹ座標データを算出して、加工データ４４としてＲＡＭ４２に記憶するプログラム等が記憶されている。尚、各種プログラムには、上述したプログラムに加えて、例えば、印字情報作成部２から入力された印字データに対応する印字パターンの太さ、深さ及び本数、レーザ発振器２１のレーザ出力、加工レーザ光Ｒのレーザパルス幅、ガルバノスキャナ１８による加工レーザ光Ｒを走査する速度、可視レーザ光Ｑのレーザパルス幅、及びガルバノスキャナ１８による可視レーザ光Ｑを走査する速度等を示す各種制御パラメータをＲＡＭ４２に記憶するプログラム等がある。更に、ＲＯＭ４３には、フォントの種類別に、直線と楕円弧とで構成された各文字のフォントの始点、終点、焦点、曲率等のデータが記憶されている。

【0028】

ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４３に記憶されている各種のプログラムに基づいて各種の演算及び制御を行う。

【0029】

ＣＰＵ４１は、加工データ４４、ガルバノスキャナ１８による加工レーザ光Ｒを走査する速度、及びガルバノスキャナ１８による可視レーザ光Ｑを走査する速度等を示すガルバノ走査速度情報等を、ガルバノコントローラ３５に出力する。また、ＣＰＵ４１は、加工データ４４に基づいて設定したレーザ発振器２１のレーザ出力、及び加工レーザ光Ｒのレーザパルス幅等を示す加工レーザ駆動情報を、レーザドライバ３７に出力する。

【0030】

ＣＰＵ４１は、可視半導体レーザ２８の点灯開始を指示するオン信号又は消灯を指示するオフ信号、及び可視レーザ光Ｑのレーザパルス幅等を示す可視レーザ駆動情報を、半導体レーザドライバ３８に出力する。

【0031】

ガルバノコントローラ３５は、レーザコントローラ６から入力された各情報（例えば、加工データ４４、ガルバノ走査速度情報等）に基づいて、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２の駆動角度、回転速度等を算出して、駆動角度及び回転速度を示すモータ駆動情報をガルバノドライバ３６に出力する。ガルバノドライバ３６は、ガルバノコントローラ３５から入力されたモータ駆動情報に基づいて、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２を駆動制御して、加工レーザ光Ｒと可視レーザ光Ｑを２次元走査する。

【0032】

レーザドライバ３７は、レーザコントローラ６から入力されたレーザ発振器２１のレーザ出力、及び加工レーザ光Ｒのレーザパルス幅等を示す加工レーザ駆動情報等に基づいて、レーザ発振器２１を駆動させる。その際、レーザドライバ３７は、上述するように、ダイオード結晶１０３に駆動エネルギーを供給する。その詳細は、後述する。
半導体レーザドライバ３８は、レーザコントローラ６から入力されたオン信号又はオフ信号、及び可視レーザ光Ｑのレーザパルス幅等を示す可視レーザ駆動情報に基づいて、可視半導体レーザ２８を点灯駆動又は、消灯させる。

【0033】

次に、印字情報作成部２の回路構成について説明する。印字情報作成部２は、制御部５１、入力操作部５５、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）５６、ＣＤ－ＲＯＭドライブ５８、及び通信回路５９等を備えている。制御部５１には、不図示の入出力インターフェースを介して、入力操作部５５、液晶ディスプレイ５６、ＣＤ－ＲＯＭドライブ５８、及び通信回路５９等が接続されている。更に、制御部５１には、レーザ発振器２１が備えるパワーメータ２３及び温度センサ２５が電気的に接続されている。

【0034】

入力操作部５５は、不図示のマウス及びキーボード等から構成されており、例えば、各種指示情報をユーザが入力する際に使用される。

【0035】

ＣＤ－ＲＯＭドライブ５８は、各種データ、及び各種アプリケーションソフトウェア等をＣＤ－ＲＯＭ５７から読み込むものである。

【0036】

通信回路５９は、不図示のネットワークに接続されているサーバ等との通信を可能にするインターフェースである。

【0037】

制御部５１は、印字情報作成部２の全体を制御するものであって、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３、ハードディスクドライブ（以下、「ＨＤＤ」という。）６６、及びタイマ６８等を備えている。ＣＰＵ６１は、印字情報作成部２の全体の制御を行う演算装置及び制御装置である。ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、及びＲＯＭ６３は、不図示のバス線により相互に接続されており、相互にデータのやり取りが行われる。更に、ＣＰＵ６１とＨＤＤ６６とタイマ６８とは、不図示の入出力インターフェースを介して接続されており、相互にデータのやり取りが行われる。

【0038】

ＲＡＭ６２は、ＣＰＵ６１により演算された各種の演算結果等を一時的に記憶させておくためのものである。ＲＯＭ６３は、各種のプログラム等を記憶させておくものである。

【0039】

ＨＤＤ６６には、各種アプリケーションソフトウェアのプログラム、及び各種データファイル等が記憶される。タイマ６８は、時間を計測するものである。

【0040】

［２．レーザ発振器の駆動エネルギー］
次に、レーザ発振器２１の駆動エネルギーについて説明する。ここでは、駆動エネルギーとして、駆動電流を用いて具体的に説明する。図５に表された片対数グラフには、レーザ発振器２１における、規格化電流値と立ち上がり時間との関係が示されている。図５の規格化電流値とは、レーザ発振器２１の定格電流値に対する駆動電流値の割合を百分率で表したものである。尚、駆動電流値が最大定格値である場合、規格化電流値は約１０４％になる。また、図５の立ち上がり時間とは、レーザ発振器２１のレーザ出力が定格出力となるまでに要する時間を意味している。

【0041】

図５のグラフによれば、駆動電流値が２～３％上昇するだけで、立ち上がり時間が大幅に短縮される。この点は、駆動電圧でも同様である。そこで、本実施形態のレーザ加工装置１は、立ち上がり時間を短縮する必要がある場合に限って、例えば、駆動電流又は駆動電圧の値又はパルスデューティ比等を変化させることにより、以下のようにして、レーザ発振器２１の駆動エネルギーを変更し、立ち上がり時間を短縮する。

【0042】

具体的には、立ち上がり時間を短縮する必要がない場合、レーザ発振器２１に対し、加工レーザ駆動情報のレーザ出力に対応する所定値（例えば、定格値）の駆動エネルギー（以下、「第１駆動エネルギー」という。）が供給される。従って、この場合の立ち上がり時間とは、レーザ発振器２１のレーザ出力（つまり、レーザ発振器２１から出射される加工レーザ光Ｒの出力）が、加工レーザ駆動情報のレーザ出力になるまでに要する時間を意味している。この点は、以下の説明においても、同様である。

【0043】

これに対して、立ち上がり時間を短縮する必要がある場合には、レーザ発振器２１に対し、先ず、その最大定格を超えない範囲で、第１駆動エネルギーよりも単位時間当たりのエネルギーが大きな駆動エネルギー（以下、「第２駆動エネルギー」という。）が供給される。その後、所定条件の成立を契機にして、レーザ発振器２１に供給される駆動エネルギーが、第２駆動エネルギーから第１駆動エネルギーに切り換えられる。

【0044】

立ち上がり時間を短縮する必要がある場合としては、例えば、マーキング加工の動作モードが、上記の図２に表された第２モードのケースがある。第２モードは、上述したように、不動のステージ２０４上の所定位置２０６に個別に配置されるワークＷに対して行われる、マーキング加工に適したモードであり、ステージ２０４上のワークＷに対しては、所定位置２０６に配置される毎に、その位置調整が行われる。ワークＷの位置調整は、手作業で行われることから、その際には、インターロック制御等によって、レーザ発振器２１への駆動エネルギーの供給が停止される。

【0045】

つまり、第２モードでは、マーキング加工を行う都度、その直前にレーザ発振器２１への駆動エネルギーの供給が開始されるため、立ち上がり時間を短縮させたいニーズが高い。尚、ワークＷの位置調整の際には、可視レーザ光Ｑが使用されることが多い。可視レーザ光Ｑが使用される際も、インターロック制御によって、レーザ発振器２１への駆動エネルギーの供給が停止される。

【0046】

一方、立ち上がり時間を短縮する必要がない場合としては、例えば、マーキング加工の動作モードが、上記の図１に表された第１モードのケースがある。第１モードは、上述したように、製造ライン２００のコンベア２０２上で連続的に搬送される複数のワークＷに対して行われる、マーキング加工に適したモードであり、マーキング加工が開始すると終了するまで、レーザ発振器２１への駆動エネルギーの供給が停止されないため、立ち上がり時間を短縮させたいニーズに乏しい。但し、可視レーザ光Ｑは、製造ライン２００の初期設定時において使用されることがある。

【0047】

また、レーザ発振器２１の設置空間の温度（以下、「環境温度」という。）が比較的高いケースでは、立ち上がり時間が比較的短くなる。従って、そのようなケースも、立ち上がり時間を短縮する必要がない場合に相当する。

【0048】

そこで、本実施形態のレーザ加工装置１は、マーキング加工の動作モード、可視レーザ光Ｑの使用の有無、及び環境温度等に応じて、立ち上がり時間を短縮するか否かを切り換える。そのために、本実施形態のレーザ加工装置１では、図６及び図７のフローチャートで表されたレーザ加工方法１００の制御プログラムが実行される。

【0049】

［３．制御フロー］
図６及び図７のフローチャートで表されたレーザ加工方法１００の制御プログラムは、制御部５１のＲＯＭ６３に記憶されており、マーキング加工が行われる際に、制御部５１のＣＰＵ６１により実行される。従って、後述する処理において、制御対象がレーザ加工部３の構成要素である場合、レーザコントローラ６を介した制御が行われる。尚、本制御プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ５７に保存されており、ＣＤ－ＲＯＭドライブ５８によって読み込まれ、ＣＰＵ６１により実行されてもよい。以下、本制御プログラムを説明する。

【0050】

レーザ加工方法１００が実行されると、その制御プログラムでは、先ず、図６のステップ（以下、単に「Ｓ」と表記する。）１０の動作条件受付処理が行われる。この処理では、マーキング加工の動作条件に関する情報の入力の受付が行われることによって、マーキング加工の動作モードが仮設定される。このような受付は、例えば、印字データに付加されている情報の読み取りや、ユーザによる入力操作部５５を介した入力等によって行われる。これにより、マーキング加工の動作モードが、第１モード又は第２モードに仮設定される。その後は、温度情報取得処理Ｓ１２が行われる。

【0051】

温度情報取得処理Ｓ１２では、レーザ加工装置１の環境温度に関する情報が取得される。この取得は、例えば、通信回路５９を介したネットワーク通信や、ユーザによる入力操作部５５を介した入力、不図示の温度センサの計測等によって行われる。その後は、判定処理Ｓ１４が行われる。

【0052】

判定処理Ｓ１４では、上記Ｓ１０の動作条件受付処理におけるマーキング加工の動作条件に関する情報に、可視光情報が含まれるかが判定される。可視光情報とは、可視半導体レーザ２８の動作設定に関する情報であって、マーキング加工直前における可視レーザ光Ｑの使用の有無が示されている。ここで、上記Ｓ１０のマーキング加工の動作条件に関する情報に、可視光情報が含まれていない場合（Ｓ１４：ＮＯ）、判定処理Ｓ１６が行われる。

【0053】

判定処理Ｓ１６では、マーキング加工の動作モードが、第１モードに仮設定されているかが判定される。ここで、マーキング加工の動作モードが、第２モードに仮設定されている場合（Ｓ１６：ＮＯ）、後述する判定処理Ｓ２２が行われる。これに対して、マーキング加工の動作モードが、第１モードに仮設定されている場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、第１モード設定処理Ｓ１８が行われる。第１モード設定処理Ｓ１８では、マーキング加工の動作モードが、第１モードに設定される。その後は、後述する図７の判定処理Ｓ２６が行われる。

【0054】

一方、上記Ｓ１０のマーキング加工の動作条件に関する情報に、可視光情報が含まれている場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、判定処理Ｓ２０が行われる。判定処理Ｓ２０では、可視光情報が、可視半導体レーザ２８を動作させる旨の内容であるかが判定される。ここで、可視光情報が、可視半導体レーザ２８を動作させない旨の内容、つまり、マーキング加工直前に可視レーザ光Ｑを使用しない旨の内容である場合（Ｓ２０：ＮＯ）、上記の第１モード設定処理Ｓ１８が行われ、マーキング加工の動作モードが、第１モードに設定される。その後は、後述する図７の判定処理Ｓ２６が行われる。

【0055】

これに対して、可視光情報が、可視半導体レーザ２８を動作させる旨の内容、つまり、マーキング加工直前に可視レーザ光Ｑを使用する旨の内容である場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、可視半導体レーザ２８の動作を許可すると共に、判定処理Ｓ２２が行われる。判定処理Ｓ２２では、上記Ｓ１２のレーザ加工装置１の環境温度に関する情報に含まれる環境温度が、所定温度を超えているかが判定される。尚、所定温度に関するデータは、ＲＯＭ６３に予め記憶されている。

【0056】

ここで、環境温度が所定温度を超えている場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、上記の第１モード設定処理Ｓ１８が行われ、マーキング加工の動作モードが、第１モードに設定される。その後は、後述する図７の判定処理Ｓ２６が行われる。これに対して、環境温度が所定温度を超えていない場合（Ｓ２２：ＮＯ）、第２モード設定処理Ｓ２４が行われる。第２モード設定処理Ｓ２４では、マーキング加工の動作モードが、第２モードに設定される。その後は、図７の判定処理Ｓ２６が行われる。

【0057】

図７の判定処理Ｓ２６では、可視半導体レーザ２８の動作が終了したかが判定される。ここで、可視半導体レーザ２８の動作が終了していない場合（Ｓ２６：ＮＯ）、当該判定処理Ｓ２６が繰り返し行われる。これに対して、可視半導体レーザ２８の動作が終了した場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、判定処理Ｓ２８が行われる。

【0058】

判定処理Ｓ２８では、マーキング加工の動作モードが第１モードであるかが判定される。ここで、マーキング加工の動作モードが第１モードである場合（Ｓ２８：ＹＥＳ）、第１設定処理Ｓ３０が行われる。第１設定処理Ｓ３０では、第１駆動エネルギーが、レーザ発振器２１の駆動エネルギーに設定される。その後は、第１供給処理Ｓ３２が実行される。

【0059】

第１供給処理Ｓ３２では、上記の第１設定処理Ｓ３０で設定され、又は後述する切換処理Ｓ４０で切り換えられた第１駆動エネルギーが、レーザ発振器２１のダイオード結晶１０３に供給されることによって、レーザ発振器２１から出射される加工レーザ光Ｒでマーキング加工が行われる。その後、本制御プログラムは終了する。

【0060】

一方、マーキング加工の動作モードが第２モードである場合（Ｓ２８：ＮＯ）、第２設定処理Ｓ３４が行われる。第２設定処理Ｓ３４では、第２駆動エネルギーが、レーザ発振器２１の駆動エネルギーに設定される。その後は、第２供給処理Ｓ３６が実行される。

【0061】

第２供給処理Ｓ３６では、上記の第２設定処理Ｓ３４で設定された第２駆動エネルギーが、レーザ発振器２１のダイオード結晶１０３に供給されることによって、レーザ発振器２１から出射される加工レーザ光Ｒでマーキング加工が行われる。その後は、判定処理Ｓ３８が行われる。判定処理Ｓ３８では、所定条件が成立したかが判定される。ここで、所定条件とは、レーザ発振器２１において、第１ミラー１０７と第２ミラー１２１との間を繰り返し往復する光の出力が所定値を超えることをいう。従って、この判定は、レーザ発振器２１のパワーメータ２３の測定値に基づいて行われる。尚、所定値に関するデータは、ＲＯＭ６３に予め記憶されている。

【0062】

ここで、所定条件が成立しない場合（Ｓ３８：ＮＯ）、上記の第２供給処理Ｓ３６が繰り返し行われる。これに対して、所定条件が成立する場合（Ｓ３８：ＹＥＳ）、切換処理Ｓ４０が行われる。切換処理Ｓ４０では、レーザ発振器２１の駆動エネルギーの設定が、第２駆動エネルギーから第１駆動エネルギーに切り換えられる。その後は、上記の第１供給処理Ｓ３２が実行され、本制御プログラムは終了する。

【0063】

［４．まとめ］
以上詳細に説明したように、本実施の形態のレーザ加工装置１及びレーザ加工方法１００は、マーキング加工の動作モードが第１モードである場合（Ｓ２８：ＹＥＳ）、マーキング加工を開始する際に、第１駆動エネルギーをレーザ発振器２１のダイオード結晶１０３に供給することによって、マーキング加工に適した出力を有する加工レーザ光Ｒをレーザ発振器２１から出射させる（Ｓ３０，Ｓ３２）。

【0064】

これに対して、マーキング加工の動作モードが第２モードである場合（Ｓ２８：ＮＯ）、マーキング加工を開始する際に、第１駆動エネルギーよりも単位時間当たりのエネルギーが大きい第２駆動エネルギーをレーザ発振器２１のダイオード結晶１０３に供給することによって（Ｓ３４，Ｓ３６，Ｓ３８：ＮＯ）、加工レーザ光Ｒをレーザ発振器２１から出射させた後、所定条件が成立するときに第２駆動エネルギーから切り換えられる第１駆動エネルギーをレーザ発振器２１のダイオード結晶１０３に供給することによって、マーキング加工に適した出力を有する加工レーザ光Ｒをレーザ発振器２１から出射させる（Ｓ３８：ＹＥＳ，Ｓ４０，Ｓ３２）。

【0065】

このようにして、第２モードでは、レーザ発振器２１のダイオード結晶１０３に対して、第１モードと同じ第１駆動エネルギーが供給されることになる所定条件の成立まで（Ｓ３８：ＹＥＳ）、第１駆動エネルギーよりも単位時間当たりのエネルギーが大きい第２駆動エネルギーが供給される（Ｓ３６）。そのため、立ち上がり時間、つまり、マーキング加工の開始までに要する時間は、第１モードよりも、第２モードの方が短い。

【0066】

従って、本実施の形態のレーザ加工装置１及びレーザ加工方法１００は、加工レーザ光Ｒによるマーキング加工の動作モードに応じて、マーキング加工の開始までに要する時間を短縮するか否かを切り換えることが可能である。

【0067】

また、本実施の形態のレーザ加工装置１において、第１モードは、製造ライン２００上で連続的に搬送される複数のワークＷに対して行われるマーキング加工に適したモードである。これに対して、第２モードは、ステージ２０４上の所定位置２０６に個別に配置される毎にその位置調整が行われるワークＷに対して行われるマーキング加工に適したモードである。そのため、本実施の形態のレーザ加工装置１は、その導入現場に応じて、マーキング加工の開始までに要する時間を短縮するか否かを切り換えることが可能である。

【0068】

また、本実施の形態のレーザ加工装置１は、可視半導体レーザ２８を動作させないときは（Ｓ２０：ＮＯ）、第１モードに動作モードを設定し（Ｓ１８）、可視半導体レーザ２８を動作させるときは（Ｓ２０：ＹＥＳ）、環境温度が所定環境温度を超えないことを条件として（Ｓ２２：ＮＯ）、第２モードに動作モードを設定する（Ｓ２４）。そのため、本実施の形態のレーザ加工装置１は、マーキング加工直前に可視半導体レーザ２８による可視レーザ光Ｑの出射を行うか否かに応じて、マーキング加工の開始までに要する時間を短縮するか否かを切り換えることが可能である。

【0069】

また、本実施の形態のレーザ加工装置１において、第２モードの所定条件は、パワーメータ２３の測定値が所定値を超えるときに成立する（Ｓ３８：ＹＥＳ）。この点、パワーメータ２３は、レーザ発振器２１において、第１ミラー１０７と第２ミラー１２１との間を繰り返し往復する光、つまり、レーザ発振器２１から出射される加工レーザ光Ｒの出力の一部を測定するものである。これにより、本実施の形態のレーザ加工装置１は、レーザ発振器２１（のダイオード結晶１０３）が長時間にわたり定格を超えて使用されることを防止しつつ、マーキング加工の開始までに要する時間を短縮する。

【0070】

尚、パワーメータ２３による測定対象には、例えば、平均出力、ピーク出力、又はパルスエネルギー等がある。

【0071】

また、本実施の形態のレーザ加工装置１では、その環境温度によって、マーキング加工の開始までに要する時間が変化する。従って、動作モードが第２モードである場合でも、レーザ加工装置１の環境温度によっては、レーザ加工の開始までに要する時間が比較的短いときがある。

【0072】

そこで、レーザ加工装置１の環境温度が所定環境温度を超える場合には（Ｓ２２：ＹＥＳ）、マーキング加工の動作条件に関する情報の入力の受付によって第２動作モードが動作モードに仮設定されていても（Ｓ１６：ＮＯ）、第１モードが動作モードに設定される（Ｓ１８）。これにより、マーキング加工を開始する際に、第２駆動エネルギーがレーザ発振器２１のダイオード結晶１０３に供給されることを取り止める一方で、所定条件の成立（Ｓ３８）とは無関係に第１駆動エネルギーがダイオード結晶１０３に供給されることによって、マーキング加工に適した出力を有する加工レーザ光Ｒをレーザ発振器２１から出射させる（Ｓ３０，Ｓ３２）。このようにして、本実施の形態のレーザ加工装置１は、動作モードが、マーキング加工の開始までに要する時間を短縮する第２モードである場合でも、レーザ加工装置１の環境温度に応じて、マーキング加工の開始までに要する時間を短縮するか否かを切り換えることが可能である。

【0073】

ちなみに、本実施形態において、ガルバノスキャナ１８は、「走査部」の一例である。レーザ発振器２１は、「加工レーザ光出射部」の一例である。パワーメータ２３は、「センサ」の一例である。可視半導体レーザ２８は、「可視光出射部」の一例である。可視レーザ光Ｑは、「可視光」の一例である。マーキング加工は、「レーザ加工」の一例である。マーキング加工の動作条件に関する情報は、「レーザ加工の動作条件に関する情報」の一例である。

【0074】

動作条件受付処理Ｓ１０は、「動作条件受付部」の一例である。温度情報取得処理Ｓ１２は、「温度情報取得部」の一例である。第１設定処理Ｓ３０及び第２設定処理Ｓ３４は、「励起光強度設定部」の一例である。判定処理Ｓ２８、第１設定処理Ｓ３０、及び第１供給処理Ｓ３２は、「第１モード工程」の一例である。判定処理Ｓ２８、第２設定処理Ｓ３４、第２供給処理Ｓ３６、判定処理Ｓ３８、切換処理Ｓ４０、及び第１供給処理Ｓ３２は、「第２モード工程」の一例である。

【0075】

［５．その他］
尚、本開示は、本実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

【0076】

例えば、本実施の形態のレーザ加工装置１では、判定処理Ｓ３８において、レーザ発振器２１の内部温度が所定内部温度を超えるときに、第２モードの所定条件が成立するとしてもよい。このような場合、判定処理Ｓ３８は、温度センサ２５の測定値に基づいて行われる。尚、所定内部温度に関するデータは、ＲＯＭ６３に予め記憶されている。このようにしても、本実施の形態のレーザ加工装置１は、レーザ発振器２１（のダイオード結晶１０３）が長時間にわたり定格を超えて使用されることを防止しつつ、マーキング加工の開始までに要する時間を短縮する。

【0077】

また、本実施の形態のレーザ加工装置１では、判定処理Ｓ３８において、タイマ６８の測定値が所定時間を超えるときに、第２モードの所定条件が成立するとしてもよい。このような場合、タイマ６８は、第２供給処理Ｓ３６において、レーザ発振器２１のダイオード結晶１０３に対して第２駆動エネルギーが供給されている時間を測定する。尚、所定時間に関するデータは、ＲＯＭ６３に予め記憶されている。このようにしても、本実施の形態のレーザ加工装置１は、レーザ発振器２１（のダイオード結晶１０３）が長時間にわたり定格を超えて使用されることを防止しつつ、マーキング加工の開始までに要する時間を短縮する。

【符号の説明】

【0078】

１：レーザ加工装置、１８：ガルバノスキャナ、２１：レーザ発振器、２３：パワーメータ、２５：温度センサ、２８：可視半導体レーザ、４４：加工データ、５１：制御部、６８：タイマ、１００：レーザ加工方法、１０３：ダイオード結晶、１２３：励起光、２００：製造ライン、２０６：所定位置、Ｑ：可視レーザ光、Ｒ：加工レーザ光、Ｗ：ワーク（複数のワーク）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】