特許 7519333 レーザ制御装置及びレーザパルス切出し方法

(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】2024-07-10

(45)【発行日】2024-07-19

(54)【発明の名称】レーザ制御装置及びレーザパルス切出し方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/0622 20140101AFI20240711BHJP

   H01S 3/00 20060101ALN20240711BHJP

【ＦＩ】

B23K26/0622

H01S3/00 B

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021110774

(22)【出願日】2021-07-02

(65)【公開番号】P2023007738

(43)【公開日】2023-01-19

【審査請求日】2023-10-11

(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】石原 裕

【審査官】後藤 泰輔

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／１１８８２９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００６－８２１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１３０５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１５１７３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５３４９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１８８９３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５９３１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／００－２６／７０

Ｈ０１Ｓ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パルスレーザビームを出力するレーザ発振器と、
前記パルスレーザビームが入射し、切出指令が入力されてから一定の動作遅延時間が経過した時点において、前記パルスレーザビームのレーザパルスの一部の切り出しを開始する特性を有する切出光学系と
を制御するレーザ制御装置であって、
前記レーザパルスの立上がり時点より前の時点で、前記切出光学系に前記切出指令を出力し、かつ前記切出指令を出力した時点から前記動作遅延時間だけ経過した時点が、前記レーザパルスの立上がり時点より後になるように、前記切出指令を出力するレーザ制御装置。

【請求項2】

前記レーザ発振器は、発振指令の入力に同期して前記レーザパルスを出力し、
さらに、
前記レーザ発振器に前記発振指令を出力し、
前記発振指令で指令されるパルスの繰返し周波数及びパルス幅の少なくとも一方と、パルス出力遅延時間とを関係付けた関係情報を記憶し、
前記発振指令で指令されるパルスの繰返し周波数及びパルス幅の少なくとも一方と前記関係情報とから得られる前記パルス出力遅延時間、及び前記動作遅延時間に基づいて、前記パルス出力遅延時間より短く、かつ前記パルス出力遅延時間から前記動作遅延時間を減じた値より長くなるように、切出指令遅延時間を決定し、
決定された前記切出指令遅延時間に基づいて、前記発振指令の出力時点から遅延させて前記切出光学系に前記切出指令を出力する請求項１に記載のレーザ制御装置。

【請求項3】

さらに、
前記レーザ発振器から出力された前記レーザパルスを検出する光検出器からの検出信号を受信し、
前記発振指令を出力してから前記検出信号が入力されるまでの遅延時間を測定し、遅延時間の測定値に基づいて前記パルス出力遅延時間を求め、
前記発振指令で指令されるパルスの繰返し周波数及びパルス幅の少なくとも一方と、遅延時間の測定値に基づいて求められた前記パルス出力遅延時間との関係を、前記関係情報として記憶する請求項２に記載のレーザ制御装置。

【請求項4】

レーザ発振器からレーザパルスを出力させて切出光学系に入射させ、前記レーザパルスの一部を切り出すレーザパルス切出し方法であって、
前記切出光学系は、切出指令が入力されてから一定の動作遅延時間が経過した時点において、前記レーザパルスの一部の切り出しを開始する特性を有しており、
前記レーザパルスの立上がり時点より前の時点で、前記切出光学系に前記切出指令を出力し、前記切出指令を出力した時点から前記動作遅延時間だけ経過した時点が、前記レーザパルスの立上がり時点より後になるように、前記切出指令を出力するレーザパルス切出し方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ制御装置及びレーザパルス切出し方法に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザビームによってプリント基板等に穴明け加工を行うレーザ加工装置が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に開示されたレーザ加工装置は、パルスレーザビームを出力するレーザ発振器、及びレーザパルスから一部を切り出す音響光学変調器を含む。レーザパルスの立上がり後に、音響光学変調器に切出指令を与えることにより、レーザパルスから一部が切り出される。切出されたレーザパルスが加工対象物に入射され、残りのレーザパルスはビームダンパに入力される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１５９３１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

音響光学変調器等の切出光学系では、切出指令が入力されてから、実際にレーザパルスの切り出しが行われるまでに動作遅延が生じる。従って、レーザパルスの立上がりから切出指令が入力されるまでの期間、及び切出指令が入力されてから実際に切り出しが行われるまでの期間のレーザパルスのエネルギが無駄になってしまう。言い換えると、レーザパルスのエネルギの利用効率が低下してしまう。

【0005】

本発明の目的は、レーザパルスのエネルギ利用効率を高めることができるレーザ制御装置及びレーザパルス切出し方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一観点によると、
パルスレーザビームを出力するレーザ発振器と、
前記パルスレーザビームが入射し、切出指令が入力されてから一定の動作遅延時間が経過した時点において、前記パルスレーザビームのレーザパルスの一部の切り出しを開始する特性を有する切出光学系と
を制御するレーザ制御装置であって、
前記レーザパルスの立上がり時点より前の時点で、前記切出光学系に前記切出指令を出力し、かつ前記切出指令を出力した時点から前記動作遅延時間だけ経過した時点が、前記レーザパルスの立上がり時点より後になるように、前記切出指令を出力するレーザ制御装置が提供される。

【0007】

本発明の他の観点によると、
レーザ発振器からレーザパルスを出力させて切出光学系に入射させ、前記レーザパルスの一部を切り出すレーザパルス切出し方法であって、
前記切出光学系は、切出指令が入力されてから一定の動作遅延時間が経過した時点において、前記レーザパルスの一部の切り出しを開始する特性を有しており、
前記レーザパルスの立上がり時点より前の時点で、前記切出光学系に前記切出指令を出力し、前記切出指令を出力した時点から前記動作遅延時間だけ経過した時点が、前記レーザパルスの立上がり時点より後になるように、前記切出指令を出力するレーザパルス切出し方法が提供される。

【発明の効果】

【0008】

上述の条件で切出指令を出力すると、レーザパルスの立ち上がりから切出し開始までの時間が、動作遅延時間より短くなる。このため、レーザパルスのエネルギ利用効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、一実施例によるレーザ制御装置を搭載したレーザ加工機の概略図である。

【図2】図２は、記憶部に格納されている関係情報の一例を示す図表である。

【図3】図３は、記憶部に格納されている関係情報の他の例を示すグラフである。

【図4】図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ本実施例及び比較例によるレーザ制御装置が動作したときの発振指令ｔｒｇ、レーザパルスＬＰ０、切出指令ｃｈｐ、及びレーザパルスＬＰ１のタイミングチャートである。

【図5】図５は、本実施例によるレーザ制御装置が実行するレーザパルスパルの切出し手順を示すフローチャートである。

【図6】図６は、パルス出力遅延時間ｔｄを決定する手順を示すフローチャートである。

【図7】図７は、他の実施例によるレーザ制御装置を搭載したレーザ加工機の概略図である。

【図8】図８は、他の実施例によるレーザ制御装置を動作させたときの発振指令ｔｒｇ、レーザパルスＬＰ０、経路選択指令ｓｅｌ、切出指令ｃｈｐ、及びレーザパルスＬＰ１、ＬＰ２のタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１～図６を参照して、一実施例によるレーザ制御装置及びレーザパルス切出し方法について説明する。

【0011】

図１は、本実施例によるレーザ制御装置４０を搭載したレーザ加工機の概略図である。このレーザ加工機は、例えばプリント基板の穴明け加工に用いられる。

【0012】

レーザ発振器１０がレーザ制御装置４０から発振指令ｔｒｇを受けて、パルスレーザビームを出力する。レーザ発振器１０として、例えば炭酸ガスレーザ発振器等のガスレーザ発振器が用いられる。レーザ発振器１０から出力されたパルスレーザビームがビームスプリッタ１１で２つの経路に分岐される。ビームスプリッタ１１として、例えば部分反射ミラーが用いられる。

【0013】

ビームスプリッタ１１で分岐された２つのパルスレーザビームのうち一方は、照射光学系１２、アパーチャ１３を経由して切出光学系１４に入射し、他方は光検出器２０に入射する。照射光学系１２は、パルスレーザビームの広がり角及びビーム径の少なくとも一方を変化させる。照射光学系１２として、例えばビームエキスパンダが用いられる。アパーチャ１３は、パルスレーザビームのビーム断面を整形する。

【0014】

光検出器２０は、レーザパルスが入射している期間、検出信号ｄｅｔを出力する。光検出器２０として、例えば高速な応答が可能な光起電力素子等が用いられる。光検出器２０から出力された検出信号ｄｅｔがレーザ制御装置４０に入力される。

【0015】

切出光学系１４は、レーザ制御装置４０から入力される切出指令ｃｈｐに基づいて、入射するレーザパルスＬＰ０から時間軸上の一部分を切り出し、加工に使用するレーザパルスＬＰ１を生成する。切出指令ｃｈｐの入力時点からレーザパルスＬＰ１が切り出されるまで、一定の動作遅延が発生する。切出指令ｃｈｐの入力時点からレーザパルスＬＰ１が切り出されるまでの時間を動作遅延時間ｔｄｏということとする。レーザパルスＬＰ０のうちレーザパルスＬＰ１以外の部分はビームダンパ１５に入射する。レーザパルスＬＰ０から切り出されたレーザパルスＬＰ１は加工経路に沿って伝搬する。切出光学系１４として、例えば音響光学変調器（ＡＯＭ）が用いられる。

【0016】

切出光学系１４によって切り出されたレーザパルスＬＰ１は、折り返しミラー１６、走査光学系１７、及びレンズ１９を経由して加工対象物６０に入射する。走査光学系１７は、レーザ制御装置４０からの制御信号ｓｉｇ１に基づいて、パルスレーザビームの進行方向を二次元方向に振る。走査光学系１７として、例えば一対の可動ミラー１８Ｘ、１８Ｙを含むガルバノスキャナが用いられる。レンズ１９は、走査光学系１７で進行方向を振られたパルスレーザビームを加工対象物６０の表面に集光する。レンズ１９として、例えばｆθレンズが用いられる。走査光学系１７を動作させることにより、加工対象物６０の表面の一部の領域（スキャンエリア）内の任意の位置にパルスレーザビームを入射させることができる。

【0017】

加工対象物６０は、例えばプリント基板であり、ステージ３０に水平に保持されている。移動機構３１が、レーザ制御装置４０からの制御信号ｓｉｇ２に基づいて、ステージ３０を水平面に平行な相互に直交する二方向に移動させる。ステージ３０を移動させることにより、加工対象物６０の表面内の任意の領域を、走査光学系１７でスキャン可能なスキャンエリア内に配置することができる。

【0018】

レーザ制御装置４０は、レーザ発振器１０、切出光学系１４、走査光学系１７、移動機構３１を制御する。これらを制御する機能は、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせによって実現される。レーザ制御装置４０は、これらの機能を実現するためのプログラムや種々のデータを記憶する記憶部４１を含む。以下、レーザ制御装置４０の機能について、簡単に説明する。なお、レーザ制御装置４０の詳細な機能については、後に図４Ａのタイミングチャート、図５及び図６のフローチャートを参照して説明する。

【0019】

入力装置５０からレーザ制御装置４０に、レーザ照射条件を規定する種々のパラメータが入力される。レーザ照射条件を規定するパラメータには、レーザ発振器１０から出力されるパルスレーザビームのパルスの繰返し周波数ｆ、パルス幅（以下、原初パルス幅ｐｗ０という。）、及びレーザパルスＬＰ０から切り出されるレーザパルスＬＰ１のパルス幅等が含まれる。入力装置５０として、例えば、キーボード、タッチパネル、ポインティングデバイス、通信装置、リムーバブルメディアの読取装置等が用いられる。

【0020】

レーザ制御装置４０は、光検出器２０からの検出信号ｄｅｔを受信し、レーザパルスの立上り及び立下りを検出する。パルスの繰返し周波数ｆ及び原初パルス幅ｐｗ０を規定する情報に基づいて、レーザ発振器１０に発振指令ｔｒｇを出力する。例えば、発振指令ｔｒｇの立上がり及び立下りが、それぞれ発振開始及び発振停止の指令に相当し、立上りから立下りまでの時間が原初パルス幅ｐｗ０に相当する。発振指令ｔｒｇを出力する周波数が、パルスの繰返し周波数ｆに相当する。

【0021】

さらに、発振指令ｔｒｇを出力した時点からレーザパルスの立上がりを検出する時点までの遅延時間を測定する。この遅延時間を、「パルス出力遅延時間ｔｄ」ということとする。レーザ制御装置４０は、さらに、パルスの繰返し周波数ｆ及び原初パルス幅ｐｗ０と、パルス出力遅延時間ｔｄとを関係づけた関係情報を、記憶部４１に格納する。

【0022】

図２は、記憶部４１に格納されている関係情報の一例を示す図表である。パルスの繰返し周波数ｆと、原初パルス幅ｐｗ０との組み合わせごとに、パルス出力遅延時間ｔｄが関係付けられている。例えば、パルスの繰返し周波数ｆ＝ｆ_１、原初パルス幅ｐｗ０＝ｐｗ_１のとき、パルス出力遅延時間ｔｄ＝ｔｄ_１１である。

【0023】

図３は、記憶部４１に格納されている関係情報の他の例を示すグラフである。横軸はパルスの繰返し周波数ｆを表し、縦軸はパルス出力遅延時間ｔｄを表す。グラフ中の曲線は、原初パルス幅ｐｗ０が一定の時のパルスの繰返し周波数ｆとパルス出力遅延時間ｔｄとの関係を示している。パルス出力遅延時間ｔｄは、原初パルス幅ｐｗ０が一定の条件の下で、パルスの繰返し周波数ｆの関数として定義されている。記憶部４１に、この関数の定義式が記憶されている。

【0024】

図３に示した例では、原初パルス幅ｐｗ０が一定の時、パルスの繰返し周波数ｆが高くなるにしたがってパルス出力遅延時間ｔｄが短くなる。また、パルスの繰返し周波数ｆが一定の条件のとき、原初パルス幅ｐｗが長くなるにしたがってパルス出力遅延時間ｔｄが短くなる。

【0025】

レーザ制御装置４０（図１）は、発振指令ｔｒｇを出力した時点から、一定時間経過した後に切出指令ｃｈｐを出力する。発振指令ｔｒｇを出力した時点から切出指令ｃｈｐを出力するまでの時間を「切出指令遅延時間ｔｄｃ」ということとする。レーザ制御装置４０は、パルス出力遅延時間ｔｄ等に基づいて、切出指令遅延時間ｔｄｃを計算する。

【0026】

レーザ制御装置４０は、さらに、走査光学系１７に制御信号ｓｉｇ１を出力して、パルスレーザビームの入射位置の位置決めを行う。さらに、移動機構３１に制御信号ｓｉｇ２を出力して、加工対象物６０を移動させる。

【0027】

図４Ａは、発振指令ｔｒｇ、レーザパルスＬＰ０、切出指令ｃｈｐ、及びレーザパルスＬＰ１のタイミングチャートである。時刻ｔ０でレーザ制御装置４０が発振指令ｔｒｇを出力する。例えば、発振指令ｔｒｇの立上がりが発振開始の指令に相当し、立下りが発振終了の指令に相当する。発振指令ｔｒｇの立上りから立下りまでの経過時間が、原初パルス幅ｐｗ０に相当する。

【0028】

レーザ発振器１０は、発振指令ｔｒｇの立上り（時刻ｔ０）から一定の時間経過後に、レーザパルスＬＰ０を出力する（時刻ｔ２）。発振指令ｔｒｇの立上りからレーザパルスＬＰ０の立上りまでの経過時間が、パルス出力遅延時間ｔｄ（図２、図３）に相当する。発振指令ｔｒｇが立下がる（時刻ｔ６）と、レーザパルスＬＰ０の強度が低下し始め、その後レーザパルスＬＰ０が完全に立下がる（時刻ｔ７）。

【0029】

レーザ制御装置４０は、発振指令ｔｒｇの立上がり時点（時刻ｔ０）から切出指令遅延時間ｔｄｃだけ経過した時点（時刻ｔ１）に、切出指令ｃｈｐを出力する。切出指令ｃｈｐの立上りが切出しの開始の指令に相当し、立下り（時刻ｔ４）が切出し終了の指令に相当する。切出指令ｃｈｐの立上りから立下りまでの経過時間を、切出しパルス幅ｐｗ１ということとする。

【0030】

切出光学系１４（図１）の動作遅延により、切出指令ｃｈｐの立上り（時刻ｔ１）から動作遅延時間ｔｄｏが経過した時点（時刻ｔ３）に、レーザパルスＬＰ０からの切り出しが開始され、レーザパルスＬＰ１が立上がる。同様に、切出指令ｃｈｐの立下り（時刻ｔ４）から動作遅延時間ｔｄｏだけ経過した時点（時刻ｔ５）に、レーザパルスＬＰ０からの切り出しが終了し、レーザパルスＬＰ１が立下がる。

【0031】

図５は、本実施例によるレーザ制御装置が実行するレーザパルスパルの切出し手順を示すフローチャートである。

【0032】

まず、レーザ制御装置４０が、レーザ発振器１０から出力させるパルスレーザビームのパルスの繰返し周波数ｆ及び原初パルス幅ｐｗ０（図４Ａ）、及び記憶部４１に記憶されている関係情報（図２、図３）に基づいて、パルス出力遅延時間ｔｄ（図４Ａ）を算出する（ステップＳＡ１）。パルスの繰返し周波数ｆ及び原初パルス幅ｐｗ０を指定する情報は、予め入力装置５０（図１）からレーザ制御装置４０に入力されている。

【0033】

レーザ制御装置４０は、ステップＳＡ１で算出されたパルス出力遅延時間ｔｄ及び切出光学系１４の動作遅延時間ｔｄｏに基づいて、発振指令ｔｒｇの出力時点（時刻ｔ０）から切出指令ｃｈｐを出力する時点（時刻ｔ１）までの切出指令遅延時間ｔｄｃ（図４Ａ）を算出する（ステップＳＡ２）。例えば、切出指令遅延時間ｔｄｃが、パルス出力遅延時間ｔｄから動作遅延時間ｔｄｏを減じた値より長くなり（ｔｄ－ｔｄｏ＜ｔｄｃ）、かつパルス出力遅延時間ｔｄより短くなる（ｔｄｃ＜ｔｄ）ように、切出指令遅延時間ｔｄｃを決定する。

【0034】

その後、または並行して、レーザパルスが加工対象物６０の目標位置に入射するように、走査光学系１７に対して制御信号ｓｉｇ１を出力するとともに、移動機構３１に対して制御信号ｓｉｇ２を出力する（ステップＳＡ３）。

【0035】

レーザ制御装置４０は、レーザ発振器１０に対して発振指令ｔｒｇを出力する（ステップＳＡ４）。その後、切出指令遅延時間ｔｄｃが経過するまで待機する（ステップＳＡ５）。切出指令遅延時間ｔｄｃが経過すると。レーザ制御装置４０は、走査光学系１８及び移動機構３１によるレーザパルスの入射位置の位置決めが完了したか否かを判定する（ステップＳＡ６）。

【0036】

位置決めが完了していない場合は、発振指令ｔｒｇを出力した時点から原初パルス幅ｐｗ０に相当する時間が経過した後、発振指令ｔｒｇを停止する（ステップＳＡ１３）。

【0037】

位置決めが完了している場合には、レーザ制御装置４０は、切出光学系１４に対して切出指令ｃｈｐを出力する（ステップＳＡ７）。その後、切出しパルス幅ｐｗ１（図４Ａ）に相当する時間が経過するまで待機する（ステップＳＡ８）。待機後、切出指令ｃｈｐを停止する（ステップＳＡ９）。具体的には、切出指令ｃｈｐを立下げる。その後、発振指令ｔｒｇを停止する（ステップＳＡ１０）。より具体的には、発振指令ｔｒｇの出力時点から原初パルス幅ｐｗ０が経過した時点で、発振指令ｔｒｇを立下げる。

【0038】

加工対象物６０のすべての被加工点の加工が終了したか否かを判定する（ステップＳＡ１１）。すべての被加工点の加工が終了した場合は、処理を終了する。未加工の被加工点残っている場合は、レーザ制御装置４０は、走査光学系１８及び移動機構３１を制御する（ステップＳＡ１２）。なお、加工対象物６０を移動させる必要がない場合は、移動機構３１を駆動する必要はない。

【0039】

ステップＳＡ１２またはステップＳＡ１３の後、パルスの繰返し周波数ｆに応じた時間だけ待機する（ステップＳＡ１３）。この待機時間は、ステップＳＡ４で発振指令ｔｒｇを出力した時点が起算点となる。パルスの繰返し周波数ｆに応じた時間だけ待機した後、発振指令ｔｒｇを出力し（ステップＳＡ４）、ステップＳＡ５以降の手順を繰り返す。これにより、図４Ａに示した発振指令ｔｒｇ、レーザパルスＬＰ０、ＬＰ１、及び切出指令ｃｈｐの波形が一定の周波数で繰り返される。なお、位置決めが完了していない周期では、切出指令ｃｈｐが出力されない。

【0040】

次に、図６を参照して、記憶部４１（図１）に格納されるパルス出力遅延時間ｔｄ（図２、図３）の決定方法について説明する。図６は、パルス出力遅延時間ｔｄを決定する手順を示すフローチャートである。

【0041】

まず、パルスの繰返し周波数ｆ及び原初パルス幅ｐｗ０の値を決定する（ステップＳＢ１）。これらの値は、入力装置５０から入力される。レーザ制御装置４０が、ステップＳＢ１で決定されたパルスの繰返し周波数ｆ及び原初パルス幅ｐｗ０の条件で、レーザ発振器１０に対して発振指令ｔｒｇを出力する（ステップＳＢ２）。レーザパルスＬＰ０（図１）が立ち上がると、光検出器２０からの検出信号ｄｅｔがレーザ制御装置４０に入力される。発振指令ｔｒｇの出力から検出信号ｄｅｔを受信するまでの遅延時間を測定する（ステップＳＢ３）。

【0042】

所定の複数のレーザパルスＬＰ０が出力された時点で、発振指令ｔｒｇの出力から検出信号ｄｅｔを受信するまでの遅延時間の測定値の平均値を算出する（ステップＳＢ４）。この平均値が、パルス出力遅延時間ｔｄに相当する。ステップＳＢ１で決定されたパルスの繰返し周波数ｆ及び原初パルス幅ｐｗ０と関係づけて、パルス出力遅延時間ｔｄを記憶部４１に格納する（ステップＳＢ５）。

【0043】

次に、本実施例の優れた効果について、図４Ｂに示した比較例と比較して説明する。
図４Ｂは、比較例における発振指令ｔｒｇ、レーザパルスＬＰ０、切出指令ｃｈｐ、及びレーザパルスＬＰ１のタイミングチャートである。比較例においては、レーザパルスＬＰ０の立上がりを検出した時点（時刻ｔ２）から一定の切出指令遅延時間ｔｄｃ１が経過した時点（時刻ｔ１）で、切出指令ｃｈｐが出力される。切出指令ｃｈｐの出力から動作遅延時間ｔｄｏが経過した時点（時刻ｔ３）で、レーザパルスＬＰ０からの切出しが開始され、レーザパルスＬＰ１が立上がる。

【0044】

レーザパルスＬＰ０のうちレーザパルスＬＰ１が立上がるまでの時間のレーザエネルギが無駄に廃棄されてしまう。比較例では、レーザエネルギが無駄に廃棄される時間ｔｗが、切出光学系１４の動作遅延時間ｔｄｏより長くなる。

【0045】

これに対して上記実施例では、切出指令ｃｈｐをレーザパルスＬＰ０の立上がり時点（時刻ｔ２）より前に出力するため、レーザパルスＬＰ０の立上がりからレーザパルスＬＰ１の切出し開始までの時間ｔｗが、切出光学系１４の動作遅延時間ｔｄｏより短くなる。このため、無駄に廃棄されるレーザエネルギを少なくし、レーザパルスＬＰ０の利用効率を高めることができる。

【0046】

さらに、上記実施例では、記憶部４１に、パルスの繰返し周波数ｆ及び原初パルス幅ｐｗ０ごとに、パルス出力遅延時間ｔｄが記憶されているため、実際の加工に使用するパルスの繰返し周波数ｆ及び原初パルス幅ｐｗ０が変更された場合であっても、ステップＳＡ２（図５）において、実際の加工条件に応じた適切なパルス出力遅延時間ｔｄを用いて、切出指令遅延時間ｔｄｃを算出することができる。

【0047】

実際の加工に使用するパルスの繰返し周波数ｆ及び原初パルス幅ｐｗ０に対応するパルス出力遅延時間ｔｄが記憶部４１に記憶されていない場合は、図６に示した手順に従って、パルス出力遅延時間ｔｄを求めることができる。なお、実際の加工に使用するパルスの繰返し周波数ｆ及び原初パルス幅ｐｗ０に対応するパルス出力遅延時間ｔｄが記憶部４１に記憶されていない場合に、すでに記憶されているパルス出力遅延時間ｔｄを用いて補間演算を行うことにより、パルス出力遅延時間ｔｄを求めてもよい。

【0048】

次に、上記実施例の変形例について説明する。
上記実施例では、パルスの繰返し周波数ｆ及び原初パルス幅ｐｗ０の両方と、パルス出力遅延時間ｔｄとを関係付けた関係情報（図２、図３）を記憶部４１（図１）に記憶させている。例えば、原初パルス幅ｐｗ０を変化させてもパルス出力遅延時間ｔｄがほとんど変化しない場合は、パルスの繰返し周波数ｆのみにパルス出力遅延時間ｔｄを関係づけてもよい。逆に、パルスの繰返し周波数ｆを変化させてもパルス出力遅延時間ｔｄがほとんど変化しない場合は、原初パルス幅ｐｗ０のみにパルス出力遅延時間ｔｄを関係付けてもよい。

【0049】

次に、上記実施例によるレーザ制御装置４０（図１）の手順に基づくレーザパルス切り出し方法について説明する。

【0050】

切出光学系１４（図１）は、図４Ａに示したように、切出指令ｃｈｐが入力されてから動作遅延時間ｔｄｏが経過した時点において、レーザパルスＬＰ０の一部の切り出しを開始する特性を有している。レーザパルスＬＰ０の立上がり時点より前の時点で、切出光学系１４に切出指令ｃｈｐを出力する。このとき、切出指令ｃｈｐを出力した時点から動作遅延時間ｔｄｏだけ経過した時点が、レーザパルスＬＰ０の立上がり時点より後になるように、切出指令ｃｈｐを出力する。

【0051】

このように、切出指令ｃｈｐの出力タイミングを制御することにより、無駄に廃棄されるレーザエネルギを少なくし、レーザパルスＬＰ０の利用効率を高めることができる。

【0052】

次に、図７及び図８を参照して他の実施例によるレーザ制御装置について説明する。以下、図１～図６を参照して説明した実施例と共通の構成については説明を省略する。

【0053】

図７は、本実施例によるレーザ制御装置を搭載したレーザ加工機の概略図である。図１に示した実施例では、加工経路が１本である。これに対して本実施例では、加工経路が２本である。切出光学系１４が、レーザパルスＬＰ０から切出したレーザパルスＬＰ１を一方の加工経路に振り向け、レーザパルスＬＰ２を他方の加工経路に振り向ける。２本の加工経路のそれぞれに、折り返しミラー１６、走査光学系１７、レンズ１９、ステージ３０、及び移動機構３１が配置されている。

【0054】

レーザ制御装置４０から切出光学系１４に、切出指令ｃｈｐの他に、経路選択指令ｓｅｌが入力される。経路選択指令ｓｅｌは、２本の加工経路から選択すべき加工経路を指令する。切出光学系１４は、指令された加工経路に向けてレーザパルスを切り出す。

【0055】

図８は、発振指令ｔｒｇ、レーザパルスＬＰ０、経路選択指令ｓｅｌ、切出指令ｃｈｐ、及びレーザパルスＬＰ１、ＬＰ２のタイミングチャートである。図４Ａに示した実施例と同様に、発振指令ｔｒｇの立上がり（時刻ｔ０）から、パルス出力遅延時間ｔｄが経過した時点（時刻ｔ２）で、レーザパルスＬＰ０が立上がる。レーザ制御装置４０は、発振指令ｔｒｇの立上がりから、切出指令遅延時間ｔｄｃが経過した時点（時刻ｔ１）で、１回目の切出指令ｃｈｐを出力する。このとき、経路選択指令ｓｅｌは、レーザパルスＬＰ１の経路を選択している。このため、１回目の切出指令ｃｈｐの出力時点から動作遅延時間ｔｄｏが経過した時点（時刻ｔ３）に、レーザパルスＬＰ０からレーザパルスＬＰ１が切り出される。

【0056】

レーザパルスＬＰ１の立下り（時刻ｔ５）後、レーザ制御装置４０は、経路選択指令ｓｅｌを切り替えてレーザパルスＬＰ２の加工経路を選択する（時刻ｔ６）。さらに、２回目の切出指令ｃｈｐを出力する（時刻ｔ７）。２回目の切出指令ｃｈｐの出力時点から動作遅延時間ｔｄｏが経過した時点（時刻ｔ８）に、レーザパルスＬＰ０からレーザパルスＬＰ２が切り出される。レーザパルスＬＰ２の立下り（時刻ｔ１０）後、発振指令ｔｒｇの出力を停止する（時刻ｔ１１）。さらに、経路選択指令ｓｅｌを切り替えて、レーザパルスＬＰ１の経路を選択する（時刻ｔ１２）。

【0057】

次に、図７及び図８に示した実施例の優れた効果について説明する。本実施例においても、レーザパルスＬＰ１の立ち上がりより前に１回目の切出指令ｃｈｐを出力するため、廃棄されるレーザエネルギを少なくし、レーザパルスＬＰ０の利用効率を高めることができる。

【0058】

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】

【0059】

１０ レーザ発振器
１１ ビームスプリッタ
１２ 照射光学系
１３ アパーチャ
１４ 切出光学系
１５ ビームダンパ
１６ 折り返しミラー
１７ 走査光学系
１８Ｘ 可動ミラー
１８Ｙ 可動ミラー
１９ レンズ
２０ 光検出器
３０ ステージ
３１ 移動機構
４０ レーザ制御装置
４１ 記憶部
５０ 入力装置
６０ 加工対象物
ｔｒｇ 発振指令
ｃｈｐ 切出指令
ｄｅｔ 検出信号
ｓｅｌ 経路選択指令
ｓｉｇ１、ｓｉｇ２ 制御信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】