特許 7310498 レーザ加工システム及び制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-10

(45)【発行日】2023-07-19

(54)【発明の名称】レーザ加工システム及び制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20230711BHJP

【ＦＩ】

B23K26/00 B

B23K26/00 N

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019176344

(22)【出願日】2019-09-27

(65)【公開番号】P2021053645

(43)【公開日】2021-04-08

【審査請求日】2022-03-25

(73)【特許権者】

【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】熊谷 洋祐

(72)【発明者】

【氏名】高見 弘

【審査官】山下 浩平

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２８０５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２２３６６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－３１２２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５２３８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１６２１４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－１１６１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１２９１８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／００ － ２６／７０

Ｂ４１Ｊ ２／３１５ － ２／３４５、

２／４２ － ２／４２５、

２／４７５ － ２／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物にレーザ光を照射し、前記被加工物の表面を酸化により着色することが可能なレーザ加工システムであって、
前記レーザ光を出射するレーザ光出射部と、
前記レーザ光を走査する走査部と、
前記レーザ光出射部及び前記走査部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記被加工物の前記表面に対する加工領域に関する設定情報を取得して、前記加工領域を設定する第１設定処理と、
前記加工領域を塗り潰すための走査線を設定する第２設定処理と、
前記レーザ光の単位面積当たりの光強度である前記レーザ光の出力密度、又は前記加工領域の単位面積当たりの光強度である前記レーザ光のパワー密度に対する基準密度を設定する第３設定処理と、
前記走査部で前記レーザ光を前記走査線に従って走査しながら、前記レーザ光の前記出力密度又は前記パワー密度を前記基準密度から徐々に小さくするマーキング処理と、を実行し、
前記走査線は、所定方向に対して平行であると共に、前記所定方向とは直交する側において所定間隔を置いて並び、前記レーザ光が前記所定方向の上流側から下流側へ向かうように走査される複数の走査線で構成され、
前記複数の走査線では、前記所定方向の上流側にある走査開始端から、前記所定方向の下流側にある走査終了端に向かうに連れて、前記レーザ光の前記出力密度又は前記パワー密度が徐々に小さくなり、
前記複数の走査線のうち、互いに隣り合う一方の走査線と他方の走査線との間では、前記一方の走査線の前記走査終了端における前記レーザ光の前記出力密度又は前記パワー密度よりも、前記他方の走査線の前記走査開始端における前記レーザ光の前記出力密度又は前記パワー密度が大きいことを特徴とするレーザ加工システム。

【請求項2】

被加工物にレーザ光を照射し、前記被加工物の表面を酸化により着色することが可能なレーザ加工システムであって、
前記レーザ光を出射するレーザ光出射部と、
前記レーザ光を走査する走査部と、
前記レーザ光出射部及び前記走査部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記被加工物の前記表面に対する加工領域に関する設定情報を取得して、前記加工領域を設定する第１設定処理と、
前記加工領域を塗り潰すための走査線を設定する第２設定処理と、
前記レーザ光の単位面積当たりの光強度である前記レーザ光の出力密度、又は前記加工領域の単位面積当たりの光強度である前記レーザ光のパワー密度に対する基準密度を設定する第３設定処理と、
前記走査部で前記レーザ光を前記走査線に従って走査しながら、前記レーザ光の前記出力密度又は前記パワー密度を前記基準密度から徐々に小さくするマーキング処理と、を実行し、
前記走査線は、所定方向に対して平行であると共に、前記レーザ光が前記所定方向へ向かうように走査される複数の第１走査線で構成され、
前記所定方向に対して平行であると共に、前記所定方向とは直交する側において前記複数の第１走査線とは交互に所定間隔を置いて並び、前記レーザ光が前記所定方向とは反対の反対方向へ向かうように走査される複数の第２走査線が設定され、
前記複数の第１走査線では、前記所定方向へ向かうに連れて、前記レーザ光の前記出力密度又は前記パワー密度が徐々に小さくなる一方、前記複数の第２走査線では、前記反対方向へ向かうに連れて、前記レーザ光の前記出力密度又は前記パワー密度が徐々に大きくなることを特徴とするレーザ加工システム。

【請求項3】

前記制御部は、前記マーキング処理において、前記レーザ光出射部から出射される前記レーザ光の出力を徐々に低下させることによって、前記レーザ光の前記出力密度又は前記パワー密度を徐々に小さく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システム。

【請求項4】

前記制御部は、前記マーキング処理において、前記レーザ光出射部から出射される前記レーザ光の周波数を徐々に低下させることによって、前記レーザ光の前記出力密度又は前記パワー密度を徐々に小さく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システム。

【請求項5】

前記制御部は、前記マーキング処理において、前記走査部による前記レーザ光の走査速度を徐々に増加させることによって、前記レーザ光の前記出力密度又は前記パワー密度を徐々に小さく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システム。

【請求項6】

前記所定間隔は、複数の前記走査線のうち前記レーザ光が最初に走査される一の走査線から離れるに連れて大きく設定され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システム。

【請求項7】

前記被加工物の前記表面に着ける色に関する情報を色情報として受け付ける入力部と、
前記色と前記基準密度とが対応付けられたデータテーブルを記憶した記憶部と、を備え、
前記制御部は、前記第３設定処理において、前記色情報と前記データテーブルとに基づいて前記基準密度を設定す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システム。

【請求項8】

前記入力部では、前記被加工物の種類に関する情報を種類情報として受け付け、
前記データテーブルでは、前記種類が前記色及び前記基準密度に対応付けられ、
前記制御部は、前記第３設定処理において、前記種類情報と前記色情報と前記データテーブルとに基づいて前記基準密度を設定することを特徴とする請求項７に記載のレーザ加工システム。

【請求項9】

被加工物にレーザ光を照射し、前記被加工物の表面を酸化により着色することが可能であり、前記レーザ光を出射するレーザ光出射部と、前記レーザ光を走査する走査部と、を備えたレーザ加工システムに、
前記被加工物の前記表面に対する加工領域に関する設定情報を取得して、前記加工領域を設定する第１設定ステップと、
前記加工領域を塗り潰すための走査線を設定する第２設定ステップと、
前記レーザ光の単位面積当たりの光強度である前記レーザ光の出力密度、又は前記加工領域の単位面積当たりの光強度である前記レーザ光のパワー密度に対する基準密度を設定する第３設定ステップと、
前記走査部で前記レーザ光を前記走査線に従って走査しながら、前記レーザ光の前記出力密度又は前記パワー密度を前記基準密度から徐々に小さくするマーキングステップと、
を実行させるための加工データを作成し、
前記走査線は、所定方向に対して平行であると共に、前記所定方向とは直交する側において所定間隔を置いて並び、前記レーザ光が前記所定方向の上流側から下流側へ向かうように走査される複数の走査線で構成され、
前記複数の走査線では、前記所定方向の上流側にある走査開始端から、前記所定方向の下流側にある走査終了端に向かうに連れて、前記レーザ光の前記出力密度又は前記パワー密度が徐々に小さくなり、
前記複数の走査線のうち、互いに隣り合う一方の走査線と他方の走査線との間では、前記一方の走査線の前記走査終了端における前記レーザ光の前記出力密度又は前記パワー密度よりも、前記他方の走査線の前記走査開始端における前記レーザ光の前記出力密度又は前記パワー密度が大きいことを特徴とする制御プログラム。

【請求項10】

被加工物にレーザ光を照射し、前記被加工物の表面を酸化により着色することが可能であり、前記レーザ光を出射するレーザ光出射部と、前記レーザ光を走査する走査部と、を備えたレーザ加工システムに、
前記被加工物の前記表面に対する加工領域に関する設定情報を取得して、前記加工領域を設定する第１設定ステップと、
前記加工領域を塗り潰すための走査線を設定する第２設定ステップと、
前記レーザ光の単位面積当たりの光強度である前記レーザ光の出力密度、又は前記加工領域の単位面積当たりの光強度である前記レーザ光のパワー密度に対する基準密度を設定する第３設定ステップと、
前記走査部で前記レーザ光を前記走査線に従って走査しながら、前記レーザ光の前記出力密度又は前記パワー密度を前記基準密度から徐々に小さくするマーキングステップと、
を実行させるための加工データを作成し、
前記走査線は、所定方向に対して平行であると共に、前記レーザ光が前記所定方向へ向かうように走査される複数の第１走査線で構成され、
前記所定方向に対して平行であると共に、前記所定方向とは直交する側において前記複数の第１走査線とは交互に所定間隔を置いて並び、前記レーザ光が前記所定方向とは反対の反対方向へ向かうように走査される複数の第２走査線が設定され、
前記複数の第１走査線では、前記所定方向へ向かうに連れて、前記レーザ光の前記出力密度又は前記パワー密度が徐々に小さくなる一方、前記複数の第２走査線では、前記反対方向へ向かうに連れて、前記レーザ光の前記出力密度又は前記パワー密度が徐々に大きくなることを特徴とする制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、カラーマーキングを行うことが可能なレーザ加工システム、及び、その加工データを作成する制御プログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、上記のレーザ加工システムに関し、種々の技術が提案されている。例えば、下記特許文献１に記載の技術は、レーザ加工システムであって、発振器からのレーザ光を照射するレーザヘッドと、マーキング加工の対象であるワークに前記レーザヘッドからレーザ光を照射した際の前記ワークの色情報を取得する色取得部と、前記レーザ光の照射により前記ワークに付与されるエネルギーと、前記色情報との関係を示す関数を生成する関数生成部と、前記関数に基づいて、前記ワークにマーキング加工を行う際の加工条件を補正する条件補正部と、を備える。

【0003】

下記特許文献１の記載によれば、レーザ加工システムは、エネルギーと色情報との関係を示す関数を生成するので、ワークの色とエネルギーとを客観的に関連付けることができ、この関数に基づいて加工条件を補正することにより、ワークを所望の色に精度よく着色することが容易である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平２０１６－１７５１２０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、レーザ光が走査されることによって一定のエネルギーがワークに付与され続けると、ワークが加熱され、その熱の影響により、ワークの着色にムラが生じることがある。

【0006】

そこで、本開示は、上述した点を鑑みてなされたものであり、レーザ光の照射によって被加工物の表面に生じる色のムラを低減するレーザ加工システム及び制御プログラムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本明細書は、被加工物にレーザ光を照射し、被加工物の表面を酸化により着色することが可能なレーザ加工システムであって、レーザ光を出射するレーザ光出射部と、レーザ光を走査する走査部と、レーザ光出射部及び走査部を制御する制御部と、を備え、制御部は、被加工物の表面に対する加工領域に関する設定情報を取得して、加工領域を設定する第１設定処理と、加工領域を塗り潰すための走査線を設定する第２設定処理と、レーザ光の単位面積当たりの光強度であるレーザ光の出力密度、又は加工領域の単位面積当たりの光強度であるレーザ光のパワー密度に対する基準密度を設定する第３設定処理と、走査部でレーザ光を走査線に従って走査しながら、レーザ光の出力密度又はパワー密度を基準密度から徐々に小さくするマーキング処理と、を実行することを特徴とするレーザ加工システムを開示する。

【0008】

本明細書は、被加工物にレーザ光を照射し、被加工物の表面を酸化により着色することが可能であり、レーザ光を出射するレーザ光出射部と、レーザ光を走査する走査部と、を備えたレーザ加工システムに、被加工物の表面に対する加工領域に関する設定情報を取得して、加工領域を設定する第１設定ステップと、加工領域を塗り潰すための走査線を設定する第２設定ステップと、レーザ光の単位面積当たりの光強度であるレーザ光の出力密度、又は加工領域の単位面積当たりの光強度であるレーザ光のパワー密度に対する基準密度を設定する第３設定ステップと、走査部でレーザ光を走査線に従って走査しながら、レーザ光の出力密度又はパワー密度を基準密度から徐々に小さくするマーキングステップと、を実行させるための加工データを作成することを特徴とする制御プログラムを開示する。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、レーザ加工システム及び制御プログラムは、レーザ光の照射によって被加工物の表面に生じる色のムラを低減する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態に係るレーザ加工システムの概略構成である。

【図2】同レーザ加工システムの電気的構成を示すブロック図である。

【図3】第１データテーブルを示す図である。

【図4】第２データテーブルを示す図である。

【図5】同レーザ加工システムが実行する各処理のフローチャートである。

【図6】加工領域内の各走査線の設定例を示す図である。

【図7】加工領域内の各走査線の設定例を示す図である。

【図8】加工領域内の各走査線の設定例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（レーザ加工システムの概略構成）
本実施形態に係るレーザ加工システム１の概略構成について図１を用いて説明する。本実施形態に係るレーザ加工システム１は、ＰＣ（Personal Computer）７、レーザ加工部２、レーザコントローラ５等を備える。また、レーザ加工部２は、レーザヘッド部３および電源ユニット６等を有する。レーザ加工部２は、レーザコントローラ５から送信される情報に基づいて、被加工物Ｗの表面ＷＡに対してレーザ光Ｌを２次元走査して照射し、文字、記号、図形等のオブジェクトをマーキングするレーザ加工を行う。

【0012】

ＰＣ７は、例えばノートＰＣ等で実現され、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）７７、キーボード７６、およびマウス７８等を備え、ユーザからの加工命令を受け付け、加工データを作成し、レーザコントローラ５へ出力する。ここで、加工データとは、レーザ加工においてレーザ光Ｌにより描画される加工パターンの形状を示すＸＹ座標データと、ＸＹ座標データにレーザ光Ｌの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。レーザコントローラ５はコンピュータ等で実現され、レーザ加工部２およびＰＣ７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５はＰＣ７から出力された加工データに基づいてレーザ加工部２を制御する。以後の説明において、方向は図１に示す方向を用いる。

【0013】

レーザヘッド部３は、本体ベース１１、レーザ光Ｌを出射するレーザ光出射部１２、光シャッター部１３、光ダンパー（不図示）、ハーフミラー（不図示）、ガイド光部１５、反射ミラー１７、光センサ２０、ガルバノスキャナ１８、およびｆθレンズ１９等を有し、不図示の略直方体形状の筐体カバーで覆われている。

【0014】

レーザ光出射部１２は、アイソレータ２１、およびビームエキスパンダ２２等を有する。レーザ光出射部１２は本体ベース１１に取り付けられており、ファイバレーザモジュール４０から出射される、被加工物Ｗの表面ＷＡに加工を行うためのパルス状のレーザ光Ｌが、光ファイバＦを介して入射される。アイソレータ２１は、レーザ光Ｌが光ファイバＦに戻ることを阻止するものである。ビームエキスパンダ２２は、アイソレータ２１と同軸に設けられており、レーザ光Ｌのビーム径を調整する。これにより、本実施形態では、レーザ光出射部１２は、アイソレータ２１とビームエキスパンダ２２等に加えて、光ファイバＦ、およびファイバレーザモジュール４０によって構成される。尚、アイソレータ２１がレーザ光Ｌを出射する方向が前方向であり、レーザヘッド部３の上下方向および前後方向に直交する方向が、レーザヘッド部３の左右方向である。

【0015】

光シャッター部１３は、シャッターモータ２６および平板状のシャッター２７を有する。シャッター２７は、シャッターモータ２６のモータ軸に取り付けられて同軸に回転する。シャッター２７は、ビームエキスパンダ２２から出射されたレーザ光Ｌの光路を遮る位置に回転された際には、レーザ光Ｌを光ダンパーへ反射する。光ダンパーはシャッター２７で反射されたレーザ光Ｌを吸収する。一方、シャッター２７がビームエキスパンダ２２から出射されたレーザ光Ｌの光路を遮らない位置に回転された際には、ビームエキスパンダ２２から出射されたレーザ光Ｌは、光シャッター部１３の前側に配置されたハーフミラーに入射する。ハーフミラーは、後側から入射されるレーザ光Ｌのほぼ全部を透過し、一部を反射ミラー１７へ反射する。ハーフミラーを透過したレーザ光Ｌはガルバノスキャナ１８に入射される。反射ミラー１７は入射されたレーザ光Ｌを光センサ２０へ反射する。光センサ２０は、入射されたレーザ光Ｌの出力に応じた信号をレーザコントローラ５へ出力する。

【0016】

ガイド光部１５は、ガイド光レーザ２８（図２）およびレンズ群（不図示）等を有する。ガイド光レーザ２８は例えば赤色の、可視レーザ光を出射する半導体レーザである。レンズ群（不図示）は可視レーザ光を平行光に収束する。ガイド光部１５はハーフミラーの右側に配置されている。ハーフミラーはガイド光部１５から出射された可視レーザ光であるガイド光をガルバノスキャナ１８へ向けて反射する。ここで、ハーフミラーにより反射されたガイド光の光路と、ハーフミラーを透過したレーザ光Ｌの光路とは一致する。尚、ガイド光は、レーザ加工の際に被加工物Ｗの位置合わせに用いられるものである。

【0017】

ガルバノスキャナ１８は、本体ベース１１の前側端部に形成された貫通孔（不図示）の上側に取り付けられている。ガルバノスキャナ１８は、ガルバノＸ軸モータ３１、ガルバノＹ軸モータ３２、本体部３３等を有する。ガルバノＸ軸モータ３１およびガルバノＹ軸モータ３２の各々は、モータ軸およびモータ軸の先端部に取り付けられた走査ミラーを有する。ガルバノＸ軸モータ３１およびガルバノＹ軸モータ３２は、各々のモータ軸が互いに直交し、各々の走査ミラーが互いに対向するように、本体部３３に取り付けられている。各モータ３１，３２が回転することにより、各走査ミラーが回転する。これにより、レーザ光Ｌおよびガイド光が２次元走査される。ここで、走査方向は、レーザヘッド部３の方向において、前から後へ向かうＸ方向と、右から左へ向かうＹ方向である。

【0018】

ｆθレンズ１９は、ガルバノスキャナ１８によって２次元走査されたレーザ光Ｌとガイド光とを下方に配置された被加工物Ｗの表面ＷＡに集光させる。

【0019】

電源ユニット６は、ファイバレーザモジュール４０および電源部５２等を有する。電源部５２は不図示の電源コードを介して商用電源に接続される。電源部５２は給電される交流電力を直流電力に変換し、レーザ加工部２の各部へ給電する。ファイバレーザモジュール４０は光ファイバＦを介してアイソレータ２１と光学的に接続されている。ファイバレーザモジュール４０は、レーザコントローラ５からの命令に応じて、被加工物Ｗの表面ＷＡに加工を行うためのパルス状のレーザ光Ｌを生成し、光ファイバＦ内に出射する。尚、ファイバレーザモジュール４０は、公知技術で構成されるため、その詳細な説明は省略する。

【0020】

（レーザ加工システムの電気的構成）
次に、レーザ加工システム１の電気的構成について、図２を用いて説明する。ＰＣ７は、図１で示した構成の他に、制御部７０、制御回路７４等を備える。制御部７０は、ＣＰＵ７１、ＲＡＭ７２、ＲＯＭ７３、およびＨＤＤ(Hard Disk Drive）７５等を有する。ＰＣ７にはレーザ加工のためのアプリケーションソフトウェアが予めインストールされている。ＲＯＭ７３にはファームウェア等が記憶されている。ＲＡＭ７２はＣＰＵ７１が各種の処理を実行するための主記憶装置として用いられる。また、ＨＤＤ７５には加工処理のプログラムおよび文字パラメータ情報等が記憶されている。また、ＨＤＤ７５には、レーザ加工のためのアプリケーションソフトウェアと連携して使用される後述する第１データテーブル１００（図３）および第２データテーブル１０２（図４）等が記憶されている。ＣＰＵ７１、ＲＡＭ７２、およびＲＯＭ７３は、不図示のバス線により相互に接続されている。また、ＣＰＵ７１とＨＤＤ７５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いる。また、ＰＣ７は加工データをレーザコントローラ５へ送信する送信部（不図示）を有する。

【0021】

制御回路７４は、ＬＣＤ７７、キーボード７６、マウス７８等と電気的に接続されており、キーボード７６およびマウス７８が受け付けた操作を信号に変換して、ＣＰＵ７１へ出力する。また、ＣＰＵ７１からの命令に応じた表示画面をＬＣＤ７７に表示させる。

【0022】

レーザコントローラ５は、例えばコンピュータ等で実現され、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３等を有する。ＣＰＵ４１はＲＯＭ４３に記憶されている各種のプログラムを実行することによって、後述のガルバノコントローラ５６、ガイド光レーザドライバ５８、およびファイバレーザモジュール４０等を制御する。ＲＡＭ４２はＣＰＵ４１が各種の処理を実行するための主記憶装置として用いられる。尚、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３は、不図示のバス線により相互に接続されている。レーザコントローラ５は、ＰＣ７から出力される加工データに基づき、ガルバノスキャナ１８の駆動角度および回転速度等を含む駆動情報およびファイバレーザモジュール４０の駆動電流値等を含む駆動情報を作成し、レーザ加工部２を制御する、後述のマーキング処理を実行する。

【0023】

レーザヘッド部３は、図１で示した構成の他に、ガルバノコントローラ５６、ガルバノドライバ３６、およびガイド光レーザドライバ５８等を有する。ガルバノコントローラ５６は、レーザコントローラ５から入力された駆動情報に基づいて、例えば駆動電流値、ＯＮ・ＯＦＦ等の制御信号をガルバノドライバ３６へ出力する。ガルバノドライバ３６は、ガルバノコントローラ５６から入力された制御信号に応じた駆動電流をガルバノＸ軸モータ３１およびガルバノＹ軸モータ３２へ供給する。

【0024】

（カラーマーキングの加工条件）
次に、レーザ加工システム１でカラーマーキングが行われる際の、レーザ光Ｌの加工条件について説明する。カラーマーキングとは、被加工物Ｗにレーザ光Ｌを照射することによって、被加工物Ｗの表面ＷＡを酸化で着色することをいう。尚、レーザ加工システム１は、カラーマーキングだけでなく、レーザ光Ｌで被加工物Ｗの表面ＷＡを掘り込むことによって行う、通常のマーキングも可能である。

【0025】

カラーマーキングにおけるレーザ光Ｌの加工条件は、例えば、図３及び図４に示すように、第１データテーブル１００及び第２データテーブル１０２において、被加工物Ｗの種類に対して、色と、レーザ光Ｌの出力（％）、パルス幅（ｎｓ）、周波数（ｋＨｚ）、及び走査速度（ｍｍ/ｓ）とが対応付けられている。尚、レーザ光Ｌの出力（％）は、レーザ光出射部１２の最大出力に対する百分率である。

【0026】

具体的に説明すると、第１データテーブル１００では、日本産業規格ＳＳ４００の一般構造用圧延鋼材（被加工物Ｗの種類）に対して、１００％のレーザ光Ｌの出力と、４ｎｓのレーザ光Ｌのパルス幅とが対応付けられている。更に、青色、水色、薄青色、浅緑色、橙色、山吹色、ベージュ色、及び紫色等の各色に対して、レーザ光Ｌの周波数（Ｈｚ）及びレーザ光Ｌの走査速度（ｍｍ/ｓ）の組合せが対応付けられている。例えば、青色には、３０ｋＨｚの周波数及び１０ｍｍ/ｓの走査速度の組合せと、５０ｋＨｚの周波数及び２０ｍｍ/ｓの走査速度の組合せと、７０ｋＨｚの周波数及び４０ｍｍ/ｓの走査速度の組合せ等が対応付けられている。

【0027】

従って、日本産業規格ＳＳ４００の一般構造用圧延鋼材である被加工物Ｗの表面ＷＡに対して青色のカラーマーキングが行われる際の、レーザ光Ｌの加工条件は、例えば、１００％の出力と、４ｎｓのパルス幅と、更に、３０ｋＨｚの周波数及び１０ｍｍ/ｓの走査速度、５０ｋＨｚの周波数及び２０ｍｍ/ｓの走査速度、７０ｋＨｚの周波数及び４０ｍｍ/ｓの走査速度等の各組合せのうち、いずれか一つの組合せが設定される。

【0028】

同様にして、第２データテーブル１０２では、チタン（被加工物Ｗの種類）に対して、１００％のレーザ光Ｌの出力と、４ｎｓのレーザ光Ｌのパルス幅とが対応付けられている。更に、青色、水色、薄青色、浅緑色、橙色、山吹色、ベージュ色、及び紫色等の各色に対して、レーザ光Ｌの周波数（Ｈｚ）及びレーザ光Ｌの走査速度（ｍｍ/ｓ）の組合せが対応付けられている。例えば、青色には、４０ｋＨｚの周波数及び１０ｍｍ/ｓの走査速度の組合せと、３０ｋＨｚの周波数及び２０ｍｍ/ｓの走査速度の組合せと、２０ｋＨｚの周波数及び４０ｍｍ/ｓの走査速度の組合せ等が対応付けられている。

【0029】

従って、チタンの被加工物Ｗの表面ＷＡに対して青色のカラーマーキングが行われる際の、レーザ光Ｌの加工条件は、例えば、１００％の出力と、４ｎｓのパルス幅と、更に、４０ｋＨｚの周波数及び１０ｍｍ/ｓの走査速度、３０ｋＨｚの周波数及び２０ｍｍ/ｓの走査速度、２０ｋＨｚの周波数及び４０ｍｍ/ｓの走査速度等の各組合せのうち、いずれか一つの組合せが設定される。

【0030】

尚、第１データテーブル１００及び第２データテーブル１０２は、上述したように、ＨＤＤ７５に記憶されているが、日本産業規格ＳＳ４００の一般構造用圧延鋼材及びチタン以外の被加工物Ｗの種類（例えば、ステンレス鋼）に関するデータテーブルも、同様にして、ＨＤＤ７５に記憶されている。

【0031】

（カラーマーキングの制御フロー）
図５のフローチャートで表された制御プログラムは、制御部７０のＲＯＭ７３に記憶されており、レーザ光Ｌによるカラーマーキングが行われる際に、制御部７０のＣＰＵ７１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２の構成要素である場合、レーザコントローラ５を介した制御が行われる。以下、図５のフローチャートで表された制御プログラムを、図６に示す具体例を参照しながら説明する。

【0032】

図５のフローチャートで表された制御プログラムでは、先ず、ステップ（以下、単に「Ｓ」と表記する。）１０において、第１設定処理が行われる。この処理では、加工領域ＰＡのＸＹ座標データが設定される。加工領域ＰＡのＸＹ座標データは、被加工物Ｗの表面ＷＡにおいてレーザ光Ｌによりカラーマーキングの色で塗り潰される形状を示す。尚、この設定は、ユーザがキーボード７６又はマウス７８を操作することによって入力された設定情報に基づいて行われる。

【0033】

第２設定処理（Ｓ１２）では、加工領域ＰＡをカラーマーキングの色で塗り潰すための各走査線Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…が設定される。本実施形態では、各走査線Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…は、所定方向Ｄ１に対して平行であると共に、所定方向Ｄ１とは直交する側において、一に定まった所定間隔ｔを置いて並ぶように設定される。また、各走査線Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…は、符号に付された数字の順番で、レーザ光Ｌが所定方向Ｄ１の上流側から下流側へ向かって走査されるように設定される。更に、各走査線Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…は、レーザ光Ｌが走査されるに連れて、後述するレーザ光Ｌの出力密度又はパワー密度が基準密度から徐々に小さくされるように設定される。

【0034】

尚、所定方向Ｄ１において、上流側とは紙面左側をいい、下流側とは紙面右側をいう。各走査線Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…を区別せずに総称して説明する場合には、走査線Ｍと表記する。これらの点は、以下の説明においても同様である。

【0035】

また、各走査線Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…の矢印は、レーザ光Ｌが走査される方向を示している。この点は、後述する図７及び図８においても、同様である。

【0036】

選択処理（Ｓ１４）では、被加工物Ｗの表面ＷＡに着ける色（つまり、カラーマーキングの色）に関する色情報と、被加工物Ｗの種類に関する種類情報とが設定される。色情報及び種類情報は、ユーザがキーボード７６又はマウス７８を操作することによって受け付けられる。尚、レーザ光Ｌの周波数と走査速度のうち、いずれか一方についても、ユーザがキーボード７６又はマウス７８を操作することによって設定される。

【0037】

第３設定処理（Ｓ１６）では、レーザ光Ｌの単位面積当たりの光強度であるレーザ光Ｌの出力密度、又は加工領域ＰＡの単位面積当たりの光強度であるレーザ光Ｌのパワー密度に対する基準密度が設定される。本実施形態では、１００％のレーザ光Ｌの出力及び４ｎｓのレーザ光Ｌのパルス幅の条件下で、各データテーブル１００，１０２に基づいて、上記の選択処理（Ｓ１４）で設定された色情報（カラーマーキングの色）及び種類情報（被加工物Ｗ）に対応付けられ、ユーザによって設定されていないレーザ光Ｌの周波数又は走査速度が選択される。

【0038】

例えば、色情報が「青」であり、種類情報が「チタン」であり、更に「１０ｍｍ／ｓ」のレーザ光Ｌの走査速度がユーザによって設定された場合には、第２データテーブル１０２に基づいて、「４０ｋＨｚ」のレーザ光Ｌの周波数が選択される。これに対して、色情報が「青」であり、種類情報が「チタン」であり、更に「３０ｋＨｚ」のレーザ光Ｌの周波数がユーザによって設定された場合には、第２データテーブル１０２に基づいて、「２０ｍｍ／ｓ」のレーザ光Ｌの走査速度が選択される。

【0039】

レーザ光Ｌの出力密度又はレーザ光Ｌのパワー密度は、このようにして設定・選択されたレーザ光Ｌの周波数及び走査速度と、レーザ光Ｌの出力及びパルス幅とによって算出され、その算出された密度が基準密度として設定される。

【0040】

マーキング処理（Ｓ１８）では、ガルバノスキャナ１８によって、レーザ光Ｌが走査線Ｍに従って走査される。その際、レーザ光Ｌが走査されるに連れて、レーザ光Ｌの出力密度又はパワー密度が基準密度から徐々に小さくされる。

【0041】

つまり、加工領域ＰＡ内の各走査線Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…では、レーザ光Ｌが、所定方向Ｄ１の上流側にある各走査開始端ＭＳ１，ＭＳ２，ＭＳ３，ＭＳ４，…から、所定方向Ｄ１の下流側にある各走査終了端ＭＥ１，ＭＥ２，ＭＥ３，ＭＥ４，…に向かうように走査されるに連れて、レーザ光Ｌの出力密度又はパワー密度が基準密度から徐々に小さくされる。

【0042】

そのために、レーザコントローラ５は、レーザ光出射部１２から出射されるレーザ光Ｌについて、例えば、出力を徐々に低下させたり、周波数を徐々に低下させたり、走査速度を徐々に大きくする。尚、レーザ光Ｌの周波数が一定である条件下で、レーザ光Ｌのパルス幅を徐々に低下させることによって、レーザ光Ｌの出力密度又はパワー密度が基準密度から徐々に小さくされてもよい。

【0043】

更に、レーザコントローラ５は、互いに隣り合う走査線Ｍ１と走査線Ｍ２との間では、走査線Ｍ１の走査終了端ＭＥ１におけるレーザ光Ｌの出力密度又はパワー密度よりも、走査線Ｍ２の走査開始端ＭＳ２におけるレーザ光Ｌの出力密度又はパワー密度を、基準密度を超えない限度で大きくする。この点は、互いに隣り合う走査線Ｍ２と走査線Ｍ３との間、及び互いに隣り合う走査線Ｍ３と走査線Ｍ４との間等においても、同様である。

【0044】

尚、以下の説明において、各走査開始端ＭＳ１，ＭＳ２，ＭＳ３，ＭＳ４，…を区別せずに総称する場合には、走査開始端ＭＳと表記する。また、各走査終了端ＭＥ１，ＭＥ２，ＭＥ３，ＭＥ４，…を区別せずに総称する場合には、走査終了端ＭＥと表記する。

【0045】

（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システム１及び制御プログラムでは、レーザ光Ｌによるカラーマーキングが行われる際、レーザ光Ｌが走査されるに連れて、レーザ光Ｌの出力密度又はパワー密度が基準密度から徐々に小さくされ、被加工物Ｗの温度上昇が抑えられるため、レーザ光Ｌの照射によって被加工物Ｗの表面ＷＡに生じる色のムラが低減する。

【0046】

また、本実施の形態のレーザ加工システム１及び制御プログラムでは、レーザ光Ｌが所定方向Ｄ１の上流側から下流側へ向かって走査される各走査線Ｍのうち、互いに隣り合う一方の走査線Ｍと他方の走査線Ｍとの間において、一方の走査線Ｍの走査終了端ＭＥにおけるレーザ光Ｌの出力密度又はパワー密度よりも、他方の走査線Ｍの走査開始端ＭＳにおけるレーザ光の出力密度又はパワー密度を基準密度を超えない限度で大きくする。これにより、例えば、被加工物Ｗの比熱容量が比較的小さく、レーザ光Ｌの照射によって一旦上がった被加工物Ｗの温度の低下が比較的速いケースでも、加工領域ＰＡを塗り潰すための各走査線Ｍでは、レーザ光Ｌの出力密度又はパワー密度が、基準密度以下の近傍で徐々に小さくされる。そのため、レーザ光Ｌの照射によって被加工物Ｗの表面ＷＡに生じる色は、ユーザが設定した色に保たれる。

【0047】

また、本実施の形態のレーザ加工システム１及び制御プログラムでは、ＨＤＤ７５に記憶された各データテーブル１００，１０２等で対応付けられた、被加工物Ｗの種類、ユーザが設定する色、レーザ光Ｌの出力（％）、パルス幅（ｎｓ）、周波数（ｋＨｚ）、及び走査速度（ｍｍ/ｓ）に基づき、レーザ光Ｌの出力密度又はパワー密度に対する基準密度が設定される。そのため、レーザ光Ｌの照射によって被加工物Ｗの表面ＷＡに生じる色は、精度よく、ユーザが設定する色になる。

【0048】

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。ＨＤＤ７５は、「記憶部」の一例である。キーボード７６又はマウス７８は、「入力部」の一例である。第１データテーブル１００及び第２データテーブル１０２は、「データテーブル」の一例である。

【0049】

（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。

【0050】

例えば、加工領域ＰＡ内の各走査線Ｍは、例えば、図７に示すように設定されてもよい。このような場合、各走査線Ｍ１，Ｍ３，…は、所定方向Ｄ１に対して平行であって、レーザ光Ｌが所定方向Ｄ１へ向かうように走査されるものである。これに対して、各走査線Ｍ２，Ｍ４，…は、所定方向Ｄ１に対して平行であると共に、所定方向Ｄ１とは直交する側において各走査線Ｍ１，Ｍ３，…とは交互に所定間隔ｔを置いて並び、レーザ光Ｌが所定方向Ｄ１とは反対の反対方向Ｄ２へ向かうように走査されるものである。

【0051】

更に、各走査線Ｍ１，Ｍ３，…では、レーザ光Ｌが所定方向Ｄ１へ向かうように走査されるに連れて、レーザ光Ｌの出力密度又はパワー密度が徐々に小さくされる。これに対して、各走査線Ｍ２，Ｍ４，…では、レーザ光Ｌが反対方向Ｄ２へ向かうように走査されるに連れて、レーザ光Ｌの出力密度又はパワー密度が基準密度を超えない限度で大きくされる。

【0052】

このような場合には、例えば、被加工物Ｗの比熱容量が比較的小さく、レーザ光Ｌの照射によって一旦上がった被加工物Ｗの温度の低下が比較的速いケースでも、加工領域ＰＡを塗り潰すための各走査線Ｍでは、レーザ光Ｌの出力密度又はパワー密度が、基準密度以下の近傍で徐々に小さく又は大きくされる。そのため、直前に走査された走査線Ｍを起因とする、被加工物Ｗの温度上昇の影響が抑えられるので、レーザ光Ｌの照射によって被加工物Ｗの表面ＷＡに生じる色は、ユーザが設定した色に保たれる。

【0053】

ちなみに、各走査線Ｍ１，Ｍ３，…は、「複数の第１走査線」の一例である。各走査線Ｍ２，Ｍ４，…は、「複数の第２走査線」の一例である。

【0054】

また、加工領域ＰＡ内の各走査線Ｍに関し、各所定間隔ｔは、各走査線Ｍのうちレーザ光Ｌが最初に走査される一の走査線Ｍから離れるに連れて大きく設定されてもよい。具体的には、図８に示すように、各所定間隔ｔ１，ｔ２，ｔ３，…は、各走査線Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…のうち、レーザ光Ｌが最初に走査される走査線Ｍ１から離れるに連れて大きく設定される。

【0055】

このような場合、例えば、被加工物Ｗの比熱容量が比較的大きく、レーザ光Ｌの照射によって一旦上がった被加工物Ｗの温度の低下が比較的遅いケースでも、所定間隔ｔ１，ｔ２，ｔ３，…（つまり、各走査線Ｍの間隔）が、レーザ光Ｌが最初に走査される走査線Ｍ１から離れるに連れて大きく、直前に走査された走査線Ｍを起因とする、被加工物Ｗの温度上昇の影響が抑えられるため、レーザ光Ｌの照射によって被加工物Ｗの表面ＷＡに生じる色のムラが低減する。

【0056】

１：レーザ加工システム、１２：レーザ光出射部、１８：ガルバノスキャナ、７０：制御部、７５：ＨＤＤ７６：キーボード、７７：マウス、１００：第１データテーブル、１０２：第２データテーブル、Ｄ１：所定方向、Ｄ２：反対方向、Ｌ：レーザ光、Ｍ：走査線、ＭＯ：走査終了端、ＭＳ：走査開始端、ＰＡ：加工領域、Ｓ１０：第１設定処理、Ｓ１２：第２設定処理、Ｓ１６：第３設定処理、Ｓ１８：マーキング処理、ｔ：所定間隔、Ｗ：被加工物、ＷＡ：被加工物の表面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】