特許 7455572 電源装置及びレーザ装置

(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】2024-03-15

(45)【発行日】2024-03-26

(54)【発明の名称】電源装置及びレーザ装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20240318BHJP

   H01S 3/097 20060101ALI20240318BHJP

【ＦＩ】

H02M3/155 H

H01S3/097 A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019231735

(22)【出願日】2019-12-23

(65)【公開番号】P2021100348

(43)【公開日】2021-07-01

【審査請求日】2022-09-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105887

【弁理士】

【氏名又は名称】来山 幹雄

(72)【発明者】

【氏名】田坂 泰久

【審査官】佐藤 匡

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０８５８３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１２６１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１４９７１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０９－０８５４７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ３／１５５

Ｈ０１Ｓ ３／００

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

間欠動作する負荷の動作に同期して、間欠動作する負荷が接続されるコンデンサの端子間電圧を電圧目標値に近づける充電動作を行う充電電源を有し、
前記充電電源は、
前記コンデンサの端子間電圧が第１電圧許容範囲から外れたら、前記コンデンサの端子間電圧を前記電圧目標値に近づける補助充放電動作を行う第１動作モードと、
前記コンデンサの端子間電圧が前記第１電圧許容範囲よりも狭い第２電圧許容範囲から外れたら、前記補助充放電動作を行う第２動作モードと
を切り替える機能を備えた電源装置。

【請求項2】

さらに、前記第１電圧許容範囲及び前記第２電圧許容範囲を特定する情報が入力される入力装置を有し、
前記充電電源は、前記入力装置に入力された前記第１電圧許容範囲及び前記第２電圧許容範囲を特定する情報に基づいて、前記第１動作モード及び前記第２動作モードの一方の前記補助充放電動作を行う請求項１に記載の電源装置。

【請求項3】

前記充電電源は、
ローサイドスイッチング素子を備えたスイッチングコンバータを含み、前記ローサイドスイッチング素子のスイッチングを行うことにより前記充電動作を行い、前記ローサイドスイッチング素子のオン時間に応じた電流を前記コンデンサに供給し、
前記電圧目標値からの前記コンデンサの端子間電圧の偏差、及び前記ローサイドスイッチング素子のオン時間設定値に基づいて、前記ローサイドスイッチング素子のオン時間を決定して前記充電動作を行う機能を持ち、
前記負荷の動作時における前記ローサイドスイッチング素子のオン時間の実際の値に基づいて、前記オン時間設定値を再設定する請求項１または２に記載の電源装置。

【請求項4】

前記負荷は、１回の動作サイクルの消費電力が異なる複数の動作条件で動作し、
前記充電電源は、前記負荷の動作条件ごとに前記オン時間設定値を記憶する請求項３に記載の電源装置。

【請求項5】

前記充電電源は、前記電圧目標値からの前記コンデンサの端子間電圧の偏差、及び予め決定されているオン時間固定値に基づいて、前記ローサイドスイッチング素子のオン時間を決定して前記充電動作を行うオン時間固定モードと、前記ローサイドスイッチング素子の前記オン時間設定値に基づいて、前記ローサイドスイッチング素子のオン時間を決定して前記充電動作を行うオン時間可変モードとの切り替えを行う機能を持つ請求項３または４に記載の電源装置。

【請求項6】

前記充電電源は、前記オン時間可変モード及び前記オン時間固定モードのいずれのモードで動作するかの指令を、ユーザに入力させる機能を有する請求項５に記載の電源装置。

【請求項7】

少なくとも２つの異なる動作条件で間欠動作する負荷が接続されるコンデンサと、
前記負荷の動作に同期して、前記コンデンサの端子間電圧を電圧目標値に近づける充電動作を行う充電電源と
を有し、
前記充電電源は、
ローサイドスイッチング素子を備えたスイッチングコンバータを含み、前記ローサイドスイッチング素子のスイッチングを行うことにより前記充電動作を行い、前記ローサイドスイッチング素子のオン時間に応じた電流を前記コンデンサに供給し、
前記負荷が１つの動作条件で動作を開始するとき、前記電圧目標値からの前記コンデンサの端子間電圧の偏差、及び前記負荷の動作開始後の動作条件と同一の動作条件での動作時における前記ローサイドスイッチング素子のオン時間の最終の実際の値に基づいて、前記ローサイドスイッチング素子のオン時間を決定する機能を備えた電源装置。

【請求項8】

放電電極を備え、パルス発振するレーザ発振器と、
トリガ信号に同期して直流電力を交流電力に変換して前記放電電極にパルス的に供給する高周波電源と、
前記高周波電源に直流電力を供給する電源装置と
を有し、
前記電源装置は、
前記高周波電源に供給する直流電力を蓄積するコンデンサと、
前記トリガ信号に同期して、前記コンデンサの端子間電圧を電圧目標値に近づける充電動作を行う充電電源と
を有し、
前記充電電源は、
前記コンデンサの端子間電圧が第１電圧許容範囲から外れたら、前記コンデンサの端子間電圧を前記電圧目標値に近づける補助充放電動作を行う第１動作モードと、
前記コンデンサの端子間電圧が前記第１電圧許容範囲よりも狭い第２電圧許容範囲から外れたら、前記補助充放電動作を行う第２動作モードと
を切り替える機能を備えたレーザ装置。

【請求項9】

放電電極を備え、パルス発振するレーザ発振器と、
トリガ信号に同期して前記放電電極に交流電力をパルス的に供給する高周波電源と、
前記高周波電源に直流電力を供給する電源装置と
を有し、
前記高周波電源は、少なくとも２つの異なる動作条件で間欠動作し、
前記電源装置は、
前記高周波電源に供給する直流電力を蓄積するコンデンサと、
前記トリガ信号に同期して、前記コンデンサの端子間電圧を電圧目標値に近づける充電動作を行う充電電源と
を有し、
前記充電電源は、
ローサイドスイッチング素子を備えたスイッチングコンバータを含み、前記ローサイドスイッチング素子のスイッチングを行うことにより前記充電動作を行い、前記ローサイドスイッチング素子のオン時間に応じた電流を前記コンデンサに供給し、
前記高周波電源が１つの動作条件で動作を開始するとき、前記電圧目標値からの前記コンデンサの端子間電圧の偏差、及び前記高周波電源の動作開始後の動作条件と同一の動作条件で前記充電動作を行ったときの前記ローサイドスイッチング素子のオン時間の最終の実際の値に基づいて、前記ローサイドスイッチング素子のオン時間を決定する機能を備えたレーザ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電源装置及びレーザ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

産業用の加工ツールとして、レーザ加工装置が広く普及している（例えば、特許文献１）。レーザ加工装置は、例えば、炭酸ガスレーザ発振器等のパルスレーザ発振器、高周波電源、及び電源装置を含む。電源装置は高周波電源に直流電力を供給し、高周波電源は、直流電力を交流電力に変換して、レーザ発振器の放電電極に供給する。

【0003】

電源装置はコンデンサを有し、このコンデンサに高周波電源等の負荷が接続される。コンデンサに直流電力が蓄積され、コンデンサから負荷に直流電力が供給される。負荷によって電力が消費されるとコンデンサの端子間電圧が低下する。電源装置は、コンデンサの端子間電圧（電源装置の出力電圧）を目標値に近付けるフィードバック制御を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００２－２５４１８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

負荷が待機状態のとき、すなわち負荷によってほとんど電力が消費されない状態のときも、自然放電や、待機時のわずかな電力消費によって、出力電圧が徐々に低下する。出力電圧が低下して電圧許容範囲から外れると、出力電圧を目標値に戻すフィードバック制御を行う。

【0006】

出力電圧が電圧許容範囲の下限値近傍のときに負荷が動作を開始すると、負荷の動作によって電源装置の出力電圧が低下して電圧許容範囲から大きく逸脱してしまう場合がある。出力電圧が電圧許容範囲から大きく外れると、負荷へ供給される電力が減少し、負荷の動作の安定性が低下してしまう。

【0007】

本発明の目的は、負荷の動作開始時点から、負荷を安定して動作させることが可能な電源装置を提供することである。本発明の他の目的は、この電源装置を搭載したレーザ装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一観点によると、
間欠動作する負荷の動作に同期して、間欠動作する負荷が接続されるコンデンサの端子間電圧を電圧目標値に近づける充電動作を行う充電電源を有し、
前記充電電源は、
前記コンデンサの端子間電圧が第１電圧許容範囲から外れたら、前記コンデンサの端子間電圧を前記電圧目標値に近づける補助充放電動作を行う第１動作モードと、
前記コンデンサの端子間電圧が前記第１電圧許容範囲よりも狭い第２電圧許容範囲から外れたら、前記補助充放電動作を行う第２動作モードと
を切り替える機能を備えた電源装置が提供される。

【0009】

本発明の他の観点によると、
少なくとも２つの異なる動作条件で間欠動作する負荷が接続されるコンデンサと、
前記負荷の動作に同期して、前記コンデンサの端子間電圧を電圧目標値に近づける充電動作を行う充電電源と
を有し、
前記充電電源は、
ローサイドスイッチング素子を備えたスイッチングコンバータを含み、前記ローサイドスイッチング素子のスイッチングを行うことにより前記充電動作を行い、前記ローサイドスイッチング素子のオン時間に応じた電流を前記コンデンサに供給し、
前記負荷が１つの動作条件で動作を開始するとき、前記電圧目標値からの前記コンデンサの端子間電圧の偏差、及び前記負荷の動作開始後の動作条件と同一の動作条件での動作時における前記ローサイドスイッチング素子のオン時間の最終の実際の値に基づいて、前記ローサイドスイッチング素子のオン時間を決定する機能を備えた電源装置が提供される。

【0010】

本発明のさらに他の観点によると、
放電電極を備え、パルス発振するレーザ発振器と、
トリガ信号に同期して直流電力を交流電力に変換して前記放電電極にパルス的に供給する高周波電源と、
前記高周波電源に直流電力を供給する電源装置と
を有し、
前記電源装置は、
前記高周波電源に供給する直流電力を蓄積するコンデンサと、
前記トリガ信号に同期して、前記コンデンサの端子間電圧を電圧目標値に近づける充電動作を行う充電電源と
を有し、
前記充電電源は、
前記コンデンサの端子間電圧が第１電圧許容範囲から外れたら、前記コンデンサの端子間電圧を前記電圧目標値に近づける補助充放電動作を行う第１動作モードと、
前記コンデンサの端子間電圧が前記第１電圧許容範囲よりも狭い第２電圧許容範囲から外れたら、前記補助充放電動作を行う第２動作モードと
を切り替える機能を備えたレーザ装置が提供される。

【0011】

本発明のさらに他の観点によると、
放電電極を備え、パルス発振するレーザ発振器と、
トリガ信号に同期して前記放電電極に交流電力をパルス的に供給する高周波電源と、
前記高周波電源に直流電力を供給する電源装置と
を有し、
前記高周波電源は、少なくとも２つの異なる動作条件で間欠動作し、
前記電源装置は、
前記高周波電源に供給する直流電力を蓄積するコンデンサと、
前記トリガ信号に同期して、前記コンデンサの端子間電圧を電圧目標値に近づける充電動作を行う充電電源と
を有し、
前記充電電源は、
ローサイドスイッチング素子を備えたスイッチングコンバータを含み、前記ローサイドスイッチング素子のスイッチングを行うことにより前記充電動作を行い、前記ローサイドスイッチング素子のオン時間に応じた電流を前記コンデンサに供給し、
前記高周波電源が１つの動作条件で動作を開始するとき、前記電圧目標値からの前記コンデンサの端子間電圧の偏差、及び前記高周波電源の動作開始後の動作条件と同一の動作条件で前記充電動作を行ったときの前記ローサイドスイッチング素子のオン時間の最終の実際の値に基づいて、前記ローサイドスイッチング素子のオン時間を決定する機能を備えたレーザ装置が提供される。

【発明の効果】

【0012】

第２動作モードが第１動作モードに切り替えられた時点で、コンデンサの端子間電圧は相対的に狭い第２許容範囲に収まっている。コンデンサの端子間電圧が、より広い第１電圧許容範囲内で変動している場合と比べて、第１動作モードの開始時点から、負荷を安定して動作させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、実施例による電源装置の一部を等価回路で示した電源装置のブロック図、及び電源装置の負荷のブロック図である。

【図2】図２は、トリガ信号、ローサイドスイッチング素子のオンオフ状態、リアクトルを流れる電流、コンデンサを流れる電流、及びコンデンサの端子間電圧の時間変化を示すグラフである。

【図3】図３は、コンバータコントローラのフィードバック制御の機能を示すブロック図である。

【図4】図４は、主充電制御部の制御による充電後の出力電圧ＶＣが第１電圧許容範囲Ｖａｒ１の下限値を下回っている場合の、トリガ信号Ｔｒｇ、出力電圧ＶＣ、ローサイドスイッチング素子Ｑ１のオンオフ状態、及びコンデンサを流れる電流ＩＣの時間変化を示すグラフである。

【図5】図５は、主充電制御部の制御による充電後の出力電圧ＶＣが第１電圧許容範囲Ｖａｒ１の上限値を上回っている場合の、トリガ信号Ｔｒｇ、出力電圧ＶＣ、ローサイドスイッチング素子Ｑ１のオンオフ状態、ハイサイドスイッチング素子Ｑ２のオンオフ状態、及びコンデンサ４０を流れる電流ＩＣの時間変化を示すグラフである。

【図6】図６Ａは、負荷が待機中から稼働中に切り替わる時点の前後の期間の出力電圧ＶＣの変化を示すグラフであり、図６Ｂは、比較例によるフィードバック制御方法を適用する場合に、負荷が待機中から稼働中に切り替わる時点の前後の期間の出力電圧ＶＣの変化を示すグラフである。

【図7】図７は、他の実施例による電源装置に搭載されたコンバータコントローラのフィードバック制御の機能を示すブロック図である。

【図8】図８は、オン時間設定部に記憶されるオン時間最終値ＴｏｎＬを記憶するテーブルを示す図表である。

【図9】図９Ａは、負荷の動作条件と、加算器に与えられるオン時間設定値ＴｏｎＳとの時間変化の一例を示す図であり、図９Ｂは、動作条件がＩＤ００、ＩＤ０１の間で切り替わる場合の、負荷の動作条件と、加算器に与えられるオン時間設定値ＴｏｎＳとの時間変化の一例を示す図である。

【図10】図１０は、さらに他の実施例によるレーザ装置のブロック図である。

【図11】図１１は、出力装置に表示された画像の一例を示す図である。

【図12】図１２は、現時点のオン時間最終値ＴｏｎＬが出力装置に表示された状態の画像の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１～図６Ｂを参照して、実施例による電源装置について説明する。
図１は、実施例による電源装置の一部を等価回路で示した電源装置のブロック図、及び電源装置の負荷のブロック図である。電源装置１０が、充電電源２０及びコンデンサ４０を含む。充電電源２０に外部電源７０から電圧Ｖｉｎの直流電力が供給される。充電電源２０は、電圧Ｖｉｎを昇圧してコンデンサ４０を充電する。コンデンサ４０の端子間電圧が電源装置１０の出力電圧ＶＣとなる。

【0015】

コンデンサ４０に負荷５０が接続されている。負荷５０は、上位コントローラ６０からのトリガ信号Ｔｒｇに基づいて間欠動作する。負荷５０は、高周波電源５１及びレーザ発振器５２を含む。レーザ発振器５２は、例えば炭酸ガスレーザ発振器等のガスレーザ発振器であり、一対の放電電極５３を備えている。高周波電源５１は、上位コントローラ６０からのトリガ信号Ｔｒｇに基づいて、電源装置１０から供給された直流電力を交流電力に変換してレーザ発振器５２の放電電極５３に供給する。高周波電源５１として、例えばインバータが用いられる。コンデンサ４０は、それ単体で負荷５０に電力を供給する蓄電デバイスのような直流電源と把握することができる。このようなコンデンサは、バンクコンデンサと呼ばれる場合がある。

【0016】

充電電源２０は、スイッチングコンバータ２５、及びコンバータコントローラ３０を含む。コンデンサ４０は、負荷５０の１回の動作サイクルの放電過程においても、出力電圧ＶＣが許容範囲の下限値を下回らないような大きな静電容量を持つ。充電電源２０は、トリガ信号Ｔｒｇに同期して、コンデンサ４０を充電する充電動作を行う

【0017】

スイッチングコンバータ２５は、昇圧コンバータのトポロジを有する。具体的には、スイッチングコンバータ２５は、ローサイドスイッチング素子Ｑ１、ハイサイドスイッチング素子Ｑ２、フリーホイールダイオードＤ１、Ｄ２、及びリアクトルＬを含む。ローサイドスイッチング素子Ｑ１及びハイサイドスイッチング素子Ｑ２として、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、バイポーラトランジスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等を用いることができる。コンバータコントローラ３０は、ローサイドスイッチング素子Ｑ１及びハイサイドスイッチング素子Ｑ２のオンオフを制御する。

【0018】

外部電源７０、リアクトルＬ、及びローサイドスイッチング素子Ｑ１によって、１つの閉回路が構成される。ローサイドスイッチング素子Ｑ１にフリーホイールダイオードＤ１が接続されている。さらに、外部電源７０、リアクトルＬ、ハイサイドスイッチング素子Ｑ２、及びコンデンサ４０によって、他の１つの閉回路が構成される。ハイサイドスイッチング素子Ｑ２にフリーホイールダイオードＤ２が接続されている。

【0019】

ローサイドスイッチング素子Ｑ１をオン状態にし、その後オフ状態に戻すと、電圧Ｖｉｎが昇圧されてコンデンサ４０の充電が行われ、出力電圧ＶＣが上昇する。スイッチング素子をオン状態にし、その後オフ状態に戻す制御を、スイッチングという。ハイサイドスイッチング素子Ｑ２のスイッチングを行うと、コンデンサ４０から外部電源７０に電力が戻され、コンデンサ４０の出力電圧ＶＣが低下する。

【0020】

上位コントローラ６０が、コンバータコントローラ３０及び高周波電源５１に、トリガ信号Ｔｒｇを与える。高周波電源５１は、トリガ信号Ｔｒｇに同期して、数ｋＨｚ程度の繰り返し周波数、デューティ比５％程度で間欠動作する。高周波電源５１の動作により、コンデンサ４０が放電されて放電電極５３に交流電力が供給される。これにより、放電電極５３の間の空間に放電が生じ、１ショットのパルスレーザビームが出力される。例えば、トリガ信号Ｔｒｇはハイレベルとローレベルとの２値を取り、トリガ信号Ｔｒｇがハイレベルの期間、高周波電源５１が放電電極５３に交流電力を供給する。

【0021】

コンバータコントローラ３０は、トリガ信号Ｔｒｇに同期して、スイッチングコンバータ２５を動作させ、コンデンサ４０の充電を行う。このときの充電電力量は、トリガ信号Ｔｒｇの１回分のコンデンサ４０の放電電力量に相当するように設定される。

【0022】

次に、図２を参照して、トリガ信号Ｔｒｇの１回分に相当するローサイドスイッチング素子Ｑ１のスイッチングを行うときのスイッチングコンバータ２５の動作について説明する。

【0023】

図２は、トリガ信号Ｔｒｇ、ローサイドスイッチング素子Ｑ１のオンオフ状態、リアクトルＬを流れる電流ＩＬ、コンデンサ４０を流れる電流ＩＣ、及び出力電圧ＶＣの時間変化を示すグラフである。時刻ｔ０においてトリガ信号Ｔｒｇが立ち上がり、励振期間Ｐｅｘが経過した時点（時刻ｔ１）で立ち下がる。トリガ信号Ｔｒｇの立ち上がり時点（時刻ｔ０）において、出力電圧ＶＣは電圧許容範囲Ｖａｒ内に収まっている。

【0024】

トリガ信号Ｔｒｇが立ち上がると、励振期間Ｐｅｘの間、負荷５０が動作する。負荷５０の動作によってコンデンサ４０の電荷が放電され、出力電圧ＶＣが低下幅ΔＶだけ低下する。コンデンサ４０の容量が放電量に比べて十分に大きいため、出力電圧ＶＣは電圧許容範囲Ｖａｒの下限値を下回らない。

【0025】

コンバータコントローラ３０は、トリガ信号Ｔｒｇに同期してローサイドスイッチング素子Ｑ１をスイッチングする。例えば、コンバータコントローラ３０は、トリガ信号Ｔｒｇの立ち上がりと同時に、ローサイドスイッチング素子Ｑ１をオン状態にする。その後、コンバータコントローラ３０は、ローサイドスイッチング素子Ｑ１をオン状態にした時点からオン時間Ｔｏｎ１が経過した時点（時刻ｔ２）にオフ状態に戻す。オン時間Ｔｏｎ１は励振期間Ｐｅｘより長い。

【0026】

ローサイドスイッチング素子Ｑ１がオン状態になっている期間、リアクトルＬに流れる電流ＩＬが増加する。このとき、電流ＩＬはローサイドスイッチング素子Ｑ１に流れるため、コンデンサ４０に流れ込む電流ＩＣはゼロである。このため、トリガ信号Ｔｒｇが立ち下がった時点（時刻ｔ１）からローサイドスイッチング素子Ｑ１がオフ状態になる時点（時刻ｔ２）までの期間は、コンデンサ４０の出力電圧ＶＣはほぼ一定である。

【0027】

時刻ｔ２においてローサイドスイッチング素子Ｑ１がオフ状態になると、リアクトルＬを流れていた電流ＩＬがフリーホイールダイオードＤ２を介してコンデンサ４０に流れ始める。これにより、コンデンサ４０を流れる電流ＩＣが立ち上がり、出力電圧ＶＣが上昇し始める。リアクトルＬを流れる電流ＩＬ及びコンデンサ４０を流れる電流ＩＣは、時間の経過とともに減少し、時刻ｔ３においてほぼゼロになる。

【0028】

時刻ｔ２から時刻ｔ３までの出力電圧ＶＣの上昇幅は、オン時間Ｔｏｎ１に依存する。オン時間Ｔｏｎ１は、出力電圧ＶＣの上昇幅が負荷５０の１回の動作サイクルによるコンデンサ４０の出力電圧の低下幅ΔＶにほぼ等しくなるように設定されている。このため、出力電圧ＶＣは、時刻ｔ３においてほぼ元の電圧レベルまで回復する。

【0029】

オン時間Ｔｏｎ１を固定値にすると、負荷変動や入力電圧変動等に起因して、出力電圧ＶＣの上昇幅が低下幅ΔＶと等しくない場合が生じ得る。出力電圧ＶＣの上昇幅と低下幅ΔＶとが等しくない状態が継続すると、出力電圧ＶＣが電圧許容範囲Ｖａｒから外れてしまう。本実施例では、コンバータコントローラ３０は、出力電圧ＶＣを電圧目標値Ｖｒｅｆに近付けるようなフィードバック制御を行う。

【0030】

図３は、コンバータコントローラ３０のフィードバック制御の機能を示すブロック図である。コンバータコントローラ３０のフィードバック制御機能の主要部は、ソフトウェアプログラムとそれを実行するプロセッサとの組み合わせで実現してもよいし、ハードウェアで実現してもよい。

【0031】

コンバータコントローラ３０は、フィードバック制御部３１及びパルス幅変調器３２を含む。フィードバック制御部３１は、主充電制御部３１３、補助充放電制御部３１４、動作モード切替部３１８、及び有効制御部選択部３１７を含む。有効制御部選択部３１７は、主充電制御部３１３及び補助充放電制御部３１４のうち一方を有効にする。動作モード切替部３１８に設定されている動作モードによって、主充電制御部３１３が有効な状態から補助充放電制御部３１４が有効な状態に切り替える条件が異なる。有効にされた制御部によってフィードバック制御が行われる。

【0032】

まず、主充電制御部３１３が有効になっているときの制御について説明する。ある動作サイクルの充電後の出力電圧ＶＣがＡＤコンバータ３５によってデジタル値に変換される。減算器３１１が、電圧目標値Ｖｒｅｆから出力電圧ＶＣを減算することにより、電圧目標値Ｖｒｅｆからの出力電圧ＶＣの偏差Ｖｅｒｒを生成する。主充電制御部３１３は、偏差Ｖｅｒｒがゼロに近づくように、次の動作サイクルのオン時間補正値ΔＴｏｎ１を生成する。主充電制御部３１３では、ＰＩＤ制御またはＰＩ制御が採用される。

【0033】

加算器３１５によって、オン時間固定値ＴｏｎＦとオン時間補正値ΔＴｏｎ１とが加算され、次の動作サイクルのオン時間Ｔｏｎ１が決定される。決定されたオン時間Ｔｏｎ１に基づいて、パルス幅変調器３２がスイッチングコンバータ２５を制御する。これにより、出力電圧ＶＣが電圧目標値Ｖｒｅｆに近づくようにフィードバック制御が行われる

【0034】

次に、補助充放電制御部３１４が有効になっているときの制御について説明する。補助充放電制御部３１４は、出力電圧ＶＣが電圧許容範囲Ｖａｒ（図２）から外れたときに、有効制御部選択部３１７によって有効にされる。補助充放電制御部３１４では、Ｐ制御、ＰＩ制御、またはＰＩＤ制御が採用される。補助充放電制御部３１４は、偏差Ｖｅｒｒがゼロに近づくように、オン時間Ｔｏｎ２を生成する。パルス幅変調器３２は、オン時間Ｔｏｎ２に基づいて、スイッチングコンバータ２５を制御する。出力電圧ＶＣが電圧許容範囲Ｖａｒ（図２）から外れたときに、補助充放電制御部３１４を有効にし、スイッチングコンバータ２５を制御する動作を、補助充放電動作という。

【0035】

動作モード切替部３１８は、上位コントローラ６０から間欠的にトリガ信号Ｔｒｇが出力されているか否かに基づいて、充電電源２０（図１）の動作モードを切り替える。上位コントローラ６０が負荷５０を間欠動作させている期間（以下、稼働中という。）は、充電電源２０の動作モードを第１動作モードに設定しておく。上位コントローラ６０が負荷５０を稼働させておらず、負荷５０が待機中のときは、充電電源２０の動作モードを第２動作モードに設定する。このように、動作モード切替部３１８は、第１動作モードと第２動作モードとの切り替えを行う。

【0036】

充電電源２０の動作モードが第１動作モードのときと第２動作モードのときとで、電圧許容範囲Ｖａｒ（図２）が異なる。第１動作モードのときの電圧許容範囲を第１電圧許容範囲Ｖａｒ１といい、第２動作モードのときの電圧許容範囲を第２電圧許容範囲Ｖａｒ２ということとする。第１電圧許容範囲Ｖａｒ１及び第２電圧許容範囲Ｖａｒ２の大きさを特定する情報は、動作モード切替部３１８に記憶されている。

【0037】

次に、図４及び図５を参照して、充電電源２０の動作モードが第１動作モードであるときの制御について説明する。充電電源２０の動作モードが第１動作モードのとき、上位コントローラ６０が高周波電源５１（図１）及びコンバータコントローラ３０（図１）に間欠的にトリガ信号Ｔｒｇを供給することにより、負荷５０を稼働させる。

【0038】

図４は、主充電制御部３１３の制御による充電後の出力電圧ＶＣが第１電圧許容範囲Ｖａｒ１の下限値を下回っている場合の、トリガ信号Ｔｒｇ、出力電圧ＶＣ、ローサイドスイッチング素子Ｑ１のオンオフ状態、及びコンデンサ４０を流れる電流ＩＣの時間変化を示すグラフである。時刻ｔ０でトリガ信号Ｔｒｇが立ち上がるとともに、ローサイドスイッチング素子Ｑ１がオン状態になる。時刻ｔ１でトリガ信号Ｔｒｇが立ち下がり、時刻ｔ２でローサイドスイッチング素子Ｑ１がオフ状態になる。ローサイドスイッチング素子Ｑ１のオン時間Ｔｏｎ１は、主充電制御部３１３（図１）により生成されたオン時間補正値ΔＴｏｎ１と、オン時間固定値ＴｏｎＦとを合計することにより決定される。

【0039】

ローサイドスイッチング素子Ｑ１がオフ状態になると、コンデンサ４０を充電する電流ＩＣが立ち上がり、出力電圧ＶＣが上昇し始める。コンデンサ４０を充電する電流ＩＣがほぼゼロになった時刻ｔ３において、出力電圧ＶＣが第１電圧許容範囲Ｖａｒ１の下限値まで達していない。このような状況は、例えば、トリガ信号Ｔｒｇの立ち上がり時刻ｔ０における出力電圧ＶＣが、第１電圧許容範囲Ｖａｒ１の下限値に近く、負荷５０（図１）の１回の動作サイクルによる消費電力が想定値より大きかった場合に生じ得る。

【0040】

有効制御部選択部３１７（図３）は、出力電圧ＶＣが第１電圧許容範囲Ｖａｒ１の下限値より低いことを検知すると、補助充放電制御部３１４を有効にする。第１電圧許容範囲Ｖａｒ１の下限値及び上限値を特定する情報は、動作モード切替部３１８から有効制御部選択部３１７に与えられる。補助充放電制御部３１４は、出力電圧ＶＣが電圧目標値Ｖｒｅｆに近づくように、オン時間Ｔｏｎ２を生成する。

【0041】

パルス幅変調器３２は、オン時間Ｔｏｎ２だけローサイドスイッチング素子Ｑ１をオン状態にする。ローサイドスイッチング素子Ｑ１がオン状態からオフ状態に切り替わった時刻ｔ４の後、コンデンサ４０を充電する電流ＩＣが流れ、出力電圧ＶＣが上昇する。出力電圧ＶＣの上昇幅はオン時間Ｔｏｎ２に依存し、オン時間Ｔｏｎ２は、電圧目標値Ｖｒｅｆからの出力電圧ＶＣの偏差Ｖｅｒｒがゼロに近づくように決定されているため、出力電圧ＶＣは電圧目標値Ｖｒｅｆに近づく。これにより、出力電圧ＶＣが第１電圧許容範囲Ｖａｒ１内に収まる。

【0042】

図５は、主充電制御部３１３の制御による充電後の出力電圧ＶＣが第１電圧許容範囲Ｖａｒ１の上限値を上回っている場合の、トリガ信号Ｔｒｇ、出力電圧ＶＣ、ローサイドスイッチング素子Ｑ１のオンオフ状態、ハイサイドスイッチング素子Ｑ２のオンオフ状態、及びコンデンサ４０を流れる電流ＩＣの時間変化を示すグラフである。１回の動作サイクル後、コンデンサ４０を充電する電流ＩＣがほぼゼロになった時刻ｔ３において、出力電圧ＶＣが第１電圧許容範囲Ｖａｒ１の上限値を超えている。このような状況は、例えば、トリガ信号Ｔｒｇの立ち上がり時刻ｔ０における出力電圧ＶＣが、第１電圧許容範囲Ｖａｒ１の上限値に近く、負荷５０（図１）の１回の動作サイクルによる消費電力が想定値より小さかった場合に生じ得る。

【0043】

有効制御部選択部３１７（図３）は、出力電圧ＶＣが第１電圧許容範囲Ｖａｒ１の上限値を上回っていることを検知すると、補助充放電制御部３１４を有効にする。補助充放電制御部３１４は、出力電圧ＶＣが電圧目標値Ｖｒｅｆに近づくように、オン時間Ｔｏｎ２を生成する。現時点の出力電圧ＶＣが電圧目標値Ｖｒｅｆより高い場合には、オン時間Ｔｏｎ２として負の値を生成する。

【0044】

パルス幅変調器３２は、オン時間Ｔｏｎ２が負のとき、オン時間Ｔｏｎ２の絶対値に相当する時間だけハイサイドスイッチング素子Ｑ２をオン状態にする。ハイサイドスイッチング素子Ｑ２がオン状態の間、コンデンサ４０を放電する電流ＩＣが流れ、出力電圧ＶＣが低下する。出力電圧ＶＣの低下幅はオン時間Ｔｏｎ２の絶対値に依存し、オン時間Ｔｏｎ２は、電圧目標値Ｖｒｅｆからの出力電圧ＶＣの偏差Ｖｅｒｒがゼロに近づくように決定されているため、出力電圧ＶＣは電圧目標値Ｖｒｅｆに近づく。これにより、出力電圧ＶＣが第１電圧許容範囲Ｖａｒ１内に収まる。

【0045】

図４及び図５に示したように、充電電源２０の動作モードが第１動作モードのとき、出力電圧ＶＣが第１電圧許容範囲Ｖａｒ１から外れると、第１電圧許容範囲Ｖａｒ１に収まるようにフィードバック制御される。

【0046】

次に、図６Ａを参照して、充電電源２０の動作モードが第２動作モードのときのフィードバック制御について説明する。

【0047】

図６Ａは、負荷５０が待機中から稼働中（間欠動作状態）に切り替わる時点の前後の期間の出力電圧ＶＣの変化を示すグラフである。第２電圧許容範囲Ｖａｒ２は、第１電圧許容範囲Ｖａｒ１より狭く、第１電圧許容範囲Ｖａｒ１に包含されている。

【0048】

充電電源２０の動作モードが第２動作モードのとき、負荷５０の間欠動作は行われないが、種々の原因によりコンデンサ４０の出力電圧ＶＣが徐々に低下する。例えば、コンデンサ４０が自然放電することにより出力電圧ＶＣが低下する。また、レーザ発振器５２（図１）からパルスレーザビームが出力されていない待機中の時にも、レーザ発振が生じない程度の短時間、放電電極５３（図１）に高周波電力を供給する場合がある。このように、レーザ発振が生じない程度の短時間供給される高周波電力のパルスはシマーパルスといわれる。放電電極５３にシマーパルスを供給することによって、出力電圧ＶＣが低下する。

【0049】

充電電源２０の動作モードが第２動作モードの期間に、出力電圧ＶＣが第２電圧許容範囲Ｖａｒ２の下限値未満になると、有効制御部選択部３１７（図３）が補助充放電制御部３１４を有効にする。これにより、オン時間Ｔｏｎ２（図３）に応じてコンデンサ４０が充電され、出力電圧ＶＣが上昇して電圧目標値Ｖｒｅｆに近づく。その結果、負荷５０が待機中の期間、出力電圧ＶＣがほぼ第２電圧許容範囲Ｖａｒ２内に収まるように制御される。

【0050】

負荷５０が稼働中になると、充電電源２０は第２動作モードから第１動作モードに切り替わる。これにより、出力電圧ＶＣが第１電圧許容範囲Ｖａｒ１に収まるように制御される。

【0051】

次に、図６Ｂに示した比較例と比較しながら、本実施例の優れた効果について説明する。
図６Ｂは、比較例によるフィードバック制御方法を適用する場合に、負荷５０が待機中から稼働中に切り替わる時点の前後の期間の出力電圧ＶＣの変化を示すグラフである。比較例では、待機中の電圧許容範囲と稼働中の電圧許容範囲とが同一である。例えば、比較例おける電圧許容範囲を、図６Ａの第１電圧許容範囲Ｖａｒ１と同一とする。

【0052】

負荷５０が待機中のときに、出力電圧ＶＣが第１電圧許容範囲Ｖａｒ１に収まるようにフィードバック制御される。出力電圧ＶＣが第１電圧許容範囲Ｖａｒ１の下限値近傍に位置する時点で負荷５０が稼働中になると、初回の動作サイクルにおいて出力電圧ＶＣが第１電圧許容範囲Ｖａｒ１から大きく外れてしまう。出力電圧ＶＣが第１電圧許容範囲Ｖａｒ１から大きく外れると、負荷５０に供給される交流電力が低下する。このため、レーザ発振器５２（図１）から出力されるパルスレーザビームの１パルス当たりのエネルギ（以下、パルスエネルギという。）が目標値より低下してしまう。その結果、レーザ加工の品質が低下する。

【0053】

これに対して図６Ａに示した実施例においては、待機中における出力電圧ＶＣが、第１電圧許容範囲Ｖａｒ１よりも狭い第２電圧許容範囲Ｖａｒ２に収まるようにフィードバック制御される。このため、稼働中になった初回の動作サイクル時点における出力電圧ＶＣのばらつきが小さくなる。その結果、初回の動作サイクルから、安定した交流電力を負荷５０に供給することができる。これにより、レーザ加工品質の低下を抑制することができる。

【0054】

負荷５０が稼働中になった後の初回の動作サイクルの時の出力電圧ＶＣのばらつきを抑制する十分な効果を得るために、第２電圧許容範囲Ｖａｒ２の大きさを、第１電圧許容範囲Ｖａｒ１の大きさの１／５以下にすることが好ましい。さらに、初回の動作サイクルにおいて低下した出力電圧ＶＣが第１電圧許容範囲Ｖａｒ１内に収まるように、第２電圧許容範囲Ｖａｒ２の下限値を、第１電圧許容範囲Ｖａｒ１の中央値以上にすることが好ましい。

【0055】

上記実施例による充電電源２０は、図１に示した高周波電源５１に電力を供給するコンデンサ４０以外の他のコンデンサを充電するための充電電源として用いることも可能である。例えば、上記実施例による充電電源２０は、間欠動作する負荷に接続されて、この負荷に電力を供給するコンデンサを充電するための充電電源に適用することができる。

【0056】

次に、図７～図９Ｂを参照して、他の実施例による電源装置について説明する。以下、図１～図６Ａに示した実施例による電源装置と共通の構成については説明を省略する。

【0057】

図７は、本実施例による電源装置に搭載されたコンバータコントローラ３０のフィードバック制御の機能を示すブロック図である。図３に示した実施例では、加算器３１５への入力パラメータが、一定のオン時間固定値ＴｏｎＦである。これに対して本実施例では、オン時間設定部３１６からオン時間設定値ＴｏｎＳが、加算器３１５に入力される。

【0058】

次に、オン時間設定部３１６の機能について説明する。上位コントローラ６０からオン時間設定部３１６に、動作条件識別情報ＩＤ及びトリガ信号Ｔｒｇが入力される。動作条件識別情報ＩＤは、負荷５０の動作条件を特定するための情報である。例えば、レーザ発振器５２（図１）は、パルスエネルギ、パルス幅等の種々の動作条件に基づいてパルスレーザビームを出力する。動作条件識別情報ＩＤによって、これらの動作条件が特定される。負荷５０の動作条件が異なると、一般に１回の動作サイクルの消費電力が異なる。このため、動作条件が異なれば、１回の動作サイクルにおける出力電圧ＶＣの低下幅ΔＶ（図２）も異なる。

【0059】

図８は、オン時間設定部３１６に記憶されるオン時間最終値ＴｏｎＬを記憶するテーブルを示す図表である。オン時間最終値ＴｏｎＬが、負荷５０の動作条件ごとに記憶される。オン時間設定部３１６は、負荷５０の動作サイクルごとに、トリガ信号Ｔｒｇに同期して、加算器３１５で生成されるオン時間Ｔｏｎ１を取得し、現時点の動作条件識別情報ＩＤと関連付けて、オン時間最終値ＴｏｎＬとして記憶する。すなわち、オン時間設定部３１６は、図８に示したテーブルのオン時間最終値ＴｏｎＬを、最新のオン時間Ｔｏｎ１の値に書き換える。

【0060】

負荷５０が待機中から稼働中に切り替わると、オン時間設定部３１６は、現時点の動作条件識別情報ＩＤに対応するオン時間最終値ＴｏｎＬを図８に示したテーブルから読み出し、オン時間設定値ＴｏｎＳをオン時間最終値ＴｏｎＬの値に設定する。同一動作条件での稼働中は、このオン時間設定値ＴｏｎＳが加算器３１５に与えられる。動作条件が変更になった場合、または待機中から稼働中に切り替わった場合、オン時間設定値ＴｏｎＳが、対応する動作条件のオン時間最終値ＴｏｎＬの値に再設定する。

【0061】

図９Ａは、負荷５０の動作条件と、加算器３１５に与えられるオン時間設定値ＴｏｎＳとの時間変化の一例を示す図である。図９Ａでは、負荷５０の動作条件がＩＤ００で不変である例を示している。本実施例による電源装置１０に接続された負荷５０（図１）の電源が投入されると、まず動作条件ＩＤ００で暖機運転を行う。その後、負荷５０は、待機状態の期間を挟みながら動作条件ＩＤ００で動作する。

【0062】

暖機運転中、１回の動作サイクルごとに、すなわちトリガ信号Ｔｒｇが出力されるごとに、オン時間Ｔｏｎ１の値がオン時間最終値ＴｏｎＬとして設定される。なお、暖機運転中のオン時間設定値ＴｏｎＳとして、例えば、図３に示したオン時間固定値ＴｏｎＦを使用する。暖機運転が終了した時点で、最終のオン時間Ｔｏｎ１の値が、オン時間最終値ＴｏｎＬとして設定される。

【0063】

待機状態後に動作条件ＩＤ００で負荷５０を動作させるときに、現時点のオン時間最終値ＴｏｎＬをオン時間設定値ＴｏｎＳに設定する。負荷５０が動作条件ＩＤ００で動作している期間は、設定されたオン時間設定値ＴｏｎＳを使用する。また、動作条件ＩＤ００で動作している期間中、動作サイクルごとに、すなわちトリガ信号Ｔｒｇが出力されるごとに、オン時間Ｔｏｎ１の値がオン時間最終値ＴｏｎＬとして設定される。

【0064】

図９Ｂは、動作条件がＩＤ００、ＩＤ０１の間で切り替わる場合の、負荷５０の動作条件と、加算器３１５に与えられるオン時間設定値ＴｏｎＳとの時間変化の一例を示す図である。動作条件ＩＤ００で動作した後、動作条件ＩＤ０１で動作し、その後、動作条件ＩＤ００で動作する。動作条件ＩＤ０１から動作条件ＩＤ００に切り替わったとき、動作条件ＩＤ００のオン時間最終値ＴｏｎＬを、オン時間設定値ＴｏｎＳとして設定する。

【0065】

動作条件ＩＤ０１で動作を開始する場合には、同一の動作条件ＩＤ０１で動作している時に最後に適用されたオン時間Ｔｏｎ１であるオン時間最終値ＴｏｎＬを、オン時間設定値ＴｏｎＳとして設定する。

【0066】

このように、待機中から稼働中に移行するときに、現在の動作条件と同一の動作条件で稼働していた期間における最終の動作サイクルで適用されたオン時間Ｔｏｎ１の値が、オン時間設定値ＴｏｎＳとして設定される。

【0067】

次に、図７～図９Ｂに示した実施例の優れた効果について説明する。
図３に示した実施例のように、加算器３１５に入力されるパラメータとしてオン時間固定値ＴｏｎＦを用いる場合、オン時間固定値ＴｏｎＦは、負荷５０の１回の動作サイクルにおける出力電圧ＶＣの低下幅ΔＶ（図２）の想定値に基づいて設定される。加算器３１５に入力されるパラメータとしてオン時間固定値ＴｏｎＦを用いるモードを、オン時間固定モードということとする。これに対して加算器３１５に入力されるパラメータとしてオン時間設定値ＴｏｎＳを用いるモードを、オン時間可変モードということとする。

【0068】

種々の要因で１回の動作サイクルにおける出力電圧ＶＣの低下幅ΔＶが想定値から大きく外れる場合がある。出力電圧ＶＣの低下幅ΔＶが想定値から大きく外れる種々の要因として、例えば、外部電源７０（図１）から供給されている電圧Ｖｉｎの変動、レーザ発振器５２の励振条件の変動等が挙げられる。

【0069】

負荷５０の１回の動作サイクルにおける出力電圧ＶＣの低下幅ΔＶが、想定値から大きく外れた場合、図３に示したオン時間補正値ΔＴｏｎ１を変化させるフィードバック制御を行うことによって、オン時間Ｔｏｎ１を適正値に設定することができる。ところが、オン時間Ｔｏｎ１が適正値に収束するまでには、負荷５０の動作サイクルを何回か繰り返さなければならない。オン時間Ｔｏｎ１が適正値に収束し、出力電圧ＶＣが安定するまでは、レーザ発振器５２（図１）から出力されるパルスレーザビームのパルスエネルギが安定しない。パルスエネルギが安定しない期間のパルスレーザビームは、レーザ加工に使用することができない。このため、電源装置１０及び負荷５０の動作開始から、パルスエネルギが安定するまで実際のレーザ加工を待たなければならない。

【0070】

これに対して本実施例では、図９Ａに示した暖機運転を行っている期間に、オン時間最終値ＴｏｎＬに現時点の実際のオン時間Ｔｏｎ１の値が設定される。実際のレーザ加工を行うために負荷５０を稼働させるときに、暖機運転中の最後の動作サイクルに適用されたオン時間Ｔｏｎ１の値が、オン時間設定値ＴｏｎＳに設定される。このため、最初の動作サイクルからオン時間設定値ＴｏｎＳとして適切な値を用いて、負荷５０を稼働させることができる。

【0071】

また、動作条件が切り替わった時にも、切り替わり後の動作条件と同一の動作条件で稼働していたときの最終の動作サイクルに適用されたオン時間Ｔｏｎ１の値が、オン時間設定値ＴｏｎＳとして設定される。このため、動作条件変更後に、オン時間設定値ＴｏｎＳとして適切な値を用いて負荷５０を稼働させることができる。

【0072】

このため、暖機運転の後、及び動作条件が切り替わった直後の最初の動作サイクルから、パルスエネルギを安定させることが可能になる。これにより、直ちにレーザ加工を行うことが可能になり、レーザ加工装置の処理能力が高まるという優れた効果が得られる。

【0073】

また、本実施例では、負荷５０を稼働させている期間、オン時間Ｔｏｎ１が決定されるごとに、新しいオン時間Ｔｏｎ１の値でオン時間最終値ＴｏｎＬを更新している。このため、負荷５０の稼働が終了した時点で、オン時間最終値ＴｏｎＬには、常に最新のオン時間Ｔｏｎ１の値が設定されていることになる。これにより、同一動作条件での負荷５０の稼働再開時に、オン時間設定値ＴｏｎＳとして適切な値を使用して負荷５０を稼働させることができる。

【0074】

次に、図７～図９Ｂに示した実施例の変形例について説明する。
図７～図９Ｂに示した実施例では、負荷５０の稼働し始めたときに、同一の動作条件で負荷５０を稼働させているときに適用されたオン時間Ｔｏｎ１の最終の値を、オン時間設定値ＴｏｎＳとして使用する。オン時間設定値ＴｏｎＳとして使用する値は、必ずしもオン時間Ｔｏｎ１の最終の値である必要はなく、過去に同一の動作条件で稼働していたときに適用されたオン時間Ｔｏｎ１の値を、オン時間設定値ＴｏｎＳとして使用してもよい。その他に、複数のオン時間Ｔｏｎ１の値の統計的代表値、例えば平均値、最頻値、中央値等を、オン時間設定値ＴｏｎＳとして使用してもよい。

【0075】

図９Ａでは、暖機運転の期間と、動作条件ＩＤ００で稼働する期間との間に、待機状態の期間を挿入し、動作条件が異なる２つの稼働期間の間に待機状態の期間を挿入しているが、待機状態の期間を無くしてもよい。

【0076】

次に、図１０～図１２を参照して、さらに他の実施例によるレーザ装置について説明する。以下、図１～図６Ｂに示した実施例、図７～図９Ｂに示した実施例と共通の構成については説明を省略する。

【0077】

図１０は、本実施例によるレーザ装置のブロック図である。本実施例によるレーザ装置は、プリント基板等の加工対象物５８に穴明け加工を行う。電源装置１０、高周波電源５１、レーザ発振器５２、及び上位コントローラ６０の構成は、図１に示した構成と同一である。入力装置６１から上位コントローラ６０に、電源装置１０を動作させるために必要な種々の情報や、動作指令等が入力される。入力装置６１として、例えばキーボード、ポインティングデバイス、リムーバブルメディアのリーダ等が用いられる。上位コントローラ６０は、出力装置６２に種々の情報を出力する。出力装置６２として、例えばディスプレイが用いられる。入力装置６１及び出力装置６２として、両者を兼ねるタッチパネルを用いてもよい。

【0078】

可動ステージ５６に、プリント基板等の加工対象物５８が保持されている。レーザ発振器５２から出力されたパルスレーザビームが、光学系５５を通って加工対象物５８に入射する。光学系５５は、ビームエキスパンダ、アパーチャ、ビーム走査器、集光レンズ等を含む。

【0079】

上位コントローラ６０が、電源装置１０にトリガ信号Ｔｒｇ及び動作条件識別情報ＩＤを供給し、高周波電源５１にトリガ信号Ｔｒｇを供給する。上位コントローラ６０は、さらに、光学系５５のビーム走査器を制御することにより、加工対象物５８の表面上でパルスレーザビームの入射位置を移動させる。また、上位コントローラ６０は、可動ステージ５６を制御することにより、加工対象物５８をその表面に平行で、相互に直交する二方向に移動させる。

【0080】

パルスレーザビームを加工対象物５８に入射させることにより、穴明け加工が行われる。高品質の穴を形成するために、パルスレーザビームのパルス幅、ピーク強度等の制御を行う。例えば、パルス幅の調整は、トリガ信号Ｔｒｇがハイレベルになる時間Ｐｅｘ（図２）を変化させることにより行われる。ピーク強度の調整は、高周波電源５１のインバータのデューティ比を変化させることにより行われる。

【0081】

図１１は、出力装置６２に表示された画像の一例を示す図である。出力装置６２に、第１電圧許容範囲Ｖａｒ１（図４、図６、図６Ａ）を特定する情報、及び第２電圧許容範囲Ｖａｒ２（図６Ａ）を特定する情報をユーザに入力させるための入力ウィンドウが表示される。さらに、この入力ウィンドウには、オン時間Ｔｏｎ１を決定する基礎となる情報として、オン時間設定値ＴｏｎＳ（図７）を使用するか、オン時間固定値ＴｏｎＦ（図３）を使用するかをユーザに選択させるためのラジオボタンが含まれる。第１電圧許容範囲Ｖａｒ１及び第２電圧許容範囲Ｖａｒ２を特定する情報として、例えば電圧許容範囲の上限値と下限値が採用される。

【0082】

ユーザは、キーボードやポインティングデバイス等の入力装置６１を操作して、第１電圧許容範囲Ｖａｒ１を特定する情報、第２電圧許容範囲Ｖａｒ２を特定する情報を入力することができる。さらに、オン時間Ｔｏｎ１を決定する基礎となる情報として、オン時間設定値ＴｏｎＳ（図７）を使用するか、オン時間固定値ＴｏｎＦ（図３）を使用するかを選択することができる。

【0083】

オン時間Ｔｏｎ１を決定する基礎となる情報としてオン時間設定値ＴｏｎＳが選択された場合には、コンバータコントローラ３０はオン時間可変モードで充電電源２０を動作させる。オン時間Ｔｏｎ１を決定する基礎となる情報としてオン時間固定値ＴｏｎＦが選択された場合には、コンバータコントローラ３０はオン時間固定モードで充電電源２０を動作させる。

【0084】

コンバータコントローラ３０は、現時点のオン時間最終値ＴｏｎＬを動作条件と対応付けて出力装置６２に出力する機能を有する。

【0085】

図１２は、現時点のオン時間最終値ＴｏｎＬが出力装置６２に表示された状態の画像の一例を示す図である。オン時間最終値ＴｏｎＬの値が、動作条件識別情報ＩＤと関連付けて表示されている。

【0086】

次に、図１０～図１２に示した実施例の優れた効果について説明する。
レーザ装置の電源装置１０に、図３または図７に示したコンバータコントローラ３０を用いることにより、レーザ発振器５２のパルスレーザビーム出力開始時点におけるパルスエネルギの不安定性を軽減することができる。これにより、パルスレーザビーム出力開始時点からレーザ加工を行うことが可能になる。

【0087】

ユーザは、第１電圧許容範囲Ｖａｒ１、及び第２電圧許容範囲Ｖａｒ２を設定することができるため、レーザ装置の運転状態や、加工品質を評価して、第１電圧許容範囲Ｖａｒ１及び第２電圧許容範囲Ｖａｒ２を最適化することができる。さらに、ユーザは、出力装置６２に出力されたオン時間最終値ＴｏｎＬの値を確認することにより、レーザ装置の状態を推測することができる。

【0088】

上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

【符号の説明】

【0089】

１０ 電源装置
２０ 充電電源
２５ スイッチングコンバータ
３０ コンバータコントローラ
３１ フィードバック制御部
３１１ 減算器
３１３ 主充電制御部
３１４ 補助充放電制御部
３１５ 加算器
３１６ オン時間設定部
３１７ 有効制御部選択部
３１８ 動作モード切替部
３２ パルス幅変調器
３５ ＡＤコンバータ
４０ コンデンサ
５０ 負荷
５１ 高周波電源
５２ レーザ発振器
５３ 放電電極
５５ 光学系
５６ 可動ステージ
５８ 加工対象物
６０ 上位コントローラ
６１ 入力装置
６２ 出力装置
７０ 外部電源
Ｄ１、Ｄ２ フリーホイールダイオード
Ｌ リアクトル
Ｑ１ ローサイドスイッチング素子
Ｑ２ ハイサイドスイッチング素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】