CN109967884B - 激光加工装置和激光加工方法 - Google Patents

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Abstract

提供激光加工装置和激光加工方法。目的是适当地改变激光的输出而不使激光特性劣化。激光加工装置的控制部在目标输出大于预定的阈值时通过改变供给到激发光源的驱动电流来控制激光的输出，另一方面，在目标输出等于或小于阈值时在保持供给到激发光源的驱动电流大致固定的同时通过改变Q开关的占空比来控制激光的输出。

Description

激光加工装置和激光加工方法
技术领域
本文公开的技术涉及诸如激光打标装置等的通过将激光照射在被加工物上而执行加工的激光加工装置和激光加工方法。
背景技术
作为用于激光加工的装置，已知包括用于使紫外激光能够脉冲振荡的Q开关的激光装置(例如，参照日本特开2007-273558号公报(专利文献1))。
具体地，在专利文献1所说明的激光装置中，用于产生基本波的激光介质(固态激光元件)、用于基本波的脉冲振荡的Q开关以及用于从基本波产生谐波的波长转换元件(非线性晶体)布置在构成共振器的一对镜(共振器镜)之间。
在专利文献1所说明的激光装置的情况下，当将Q开关切换到OFF状态时，低输出激光被振荡为连续波(CW操作)。根据Q开关被切换到OFF状态的期间在激光介质中促进了反转分布的形成(所谓的光泵浦(optical pumping))。
另一方面，当Q开关从OFF状态切换到ON状态时，共振器的Q值瞬间增大。因此，可以使高输出的激光脉冲振荡。
一般地，还已知的是用于产生激发光的激发光源被用于对激光介质进行激发以产生基本波(例如，参见日本特开2014-149315号公报(专利文献2))。
具体地，专利文献2中所说明的谐波激光振荡器包括起到激发光源的作用的激光二极管(LD)。通过将驱动电流(LD电流)供给到激光二极管，谐波激光振荡器能够产生与驱动电流对应的激发光。
附带地，当如专利文献1所说明的激光装置中那样通过Q开关控制激光的出射时，作为用于激光的控制参数，已知与Q开关被切换到OFF状态的期间和Q开关被切换到ON状态的期间的比率相关的占空比。例如，当占空比减小时，Q开关被切换到ON状态的期间也减少。
鉴于上述情况，日本特许第3188947号公报(专利文献3)公开了作为Q开关控制装置的示例的、通过调节Q开关的占空比来控制激光的输出的装置。
一般地，当执行激光加工时，为了调节例如激光打标中的刻印的显色(colordevelopment)和激光切割中的切割速度，有时候改变激光的输出(例如，电力)。
在该情况下，作为改变激光的输出的方法，可以想到通过调节供给到激发光源的驱动电流来调节基本波的输出。
即，例如，当减小驱动电流时，由激发光源产生的激发光的输出降低。激光介质中产生的基本波的输出也降低。所以，可以减少基于基本波产生的激光的输出。
以此方式，驱动电流的大小和激光的输出之间存在正相关关系。因此，通过例如事先在诸如HDD等的储存部中储存激光的目标输出和应被供给到激发光源的驱动电流之间的对应关系，可以使用该对应关系来确定与使用者期望的输出对应的驱动电流。
然而，当通过驱动电流执行激光的输出改变时，如果激光的目标输出太低，则与激光的目标输出对应的驱动电流容易过小并且变得不稳定。在该情况下，激光的输出容易也变得不稳定。因此，低输出侧的输出设定存在改善的余地。
另一方面，如专利文献3所说明的，还可以想到通过调节Q开关的占空比来改变激光的输出的方法。
即，例如，当占空比减小时，如上所述，Q开关被切换到ON状态的期间减少。因此，从激光介质作为基本波振荡的脉冲波的输出降低。所以，可以降低基于基本波产生的激光的输出。
因此，当通过占空比执行激光的输出改变时，可以降低激光的输出，同时保持驱动电流被设定得足够大而不引起不稳定。
然而，已经发现，当在保持驱动电流大的情况下调节Q开关的占空比时，尽管改善了低输出侧的输出设定，但是在高输出侧的输出设定发生困难。
即，当占空比被设定得大以增加激光的输出时，Q开关被切换到ON状态的期间增大。因此，激光连续地振荡的期间增大。于是，波长转换元件产生热。波长转换元件由于热产生和因驱动电流保持得大而引起的基本波的输出的增加而过热。激光特性容易劣劣化，例如，脉冲振荡之后紧接着的输出因为热透镜(thermal lens)等的影响而变得不稳定。
发明内容
已经鉴于这样的观点设计了本文中公开的技术，并且该技术的目的是适当地改变激光的输出而不使激光特性劣化。
本公开的第一方面涉及一种激光加工装置，其包括：激发光产生部，其被构造成产生激发光；激光输出部，其被构造成基于由所述激发光产生部产生的激发光产生激光并且出射所述激光；激光扫描部，其被构造成使从所述激光输出部出射的激光在被加工物的表面上扫描；条件设定储存部，其被构造成储存被设定为在所述被加工物上执行期望的加工的加工条件；以及控制部，其被构造成基于储存在所述条件设定储存部中的加工条件通过控制所述激发光产生部、所述激光输出部和所述激光扫描部而执行所述被加工物的加工。
在根据本公开的第一方面的激光加工装置中，所述激光输出部包括：激光介质，其被构造成基于所述激发光产生部产生的激发光产生基本波；第一波长转换元件，所述激光介质产生的所述基本波入射在所述第一波长转换元件上，所述第一波长转换元件产生频率大于所述基本波的频率的二次谐波；第二波长转换元件，所述第一波长转换元件产生的所述二次谐波入射在所述第二波长转换元件上，所述第二波长转换元件产生频率大于所述二次谐波的频率的三次谐波；Q开关，其被构造成基于被设定为所述加工条件之一的脉冲频率以及与所述Q开关被切换到OFF状态的期间和所述Q开关被切换到ON状态的期间的比率相关的占空比来使由所述第二波长转换元件产生的三次谐波脉冲振荡；及输出镜，其用于将由所述Q开关脉冲振荡的所述三次谐波作为激光出射。所述激发光产生部包括：激发光源，其被构造成产生与从外部供给的驱动电流对应的激发光；对应关系储存部，其被构造成储存被设定为所述加工条件之一的所述激光的目标输出和应被供给到所述激发光源的驱动电流之间的对应关系；及激发光源驱动部，其被构造成基于储存在所述条件设定储存部中的目标输出和储存在所述对应关系储存部中的对应关系将驱动电流供给到所述激发光源。所述控制部在所述目标输出大于预定的阈值时通过经由所述激发光产生部改变供给到所述激发光源的驱动电流来控制从所述激光输出部出射的激光的输出，另一方面，在所述目标输出等于或小于所述阈值时，在保持被供给到所述激发光源的驱动电流大致固定的同时，通过经由所述激光输出部改变所述占空比来控制从所述激光输出部出射的激光的输出。
利用该构造，当目标输出相对高时，通过驱动电流改变激光的输出。另一方面，当目标输出相对低时，通过占空比而不是驱动电流来改变激光的输出。
以此方式根据目标输出的高低，通过切换激光输出用的改变手段，在低输出侧可以稳定激光的输出，另一方面，在高输出侧可以防止激光特性的劣化。所以，可以适当地改变激光输出而不使激光特性劣化。
在根据本公开的第二方面的激光加工装置中，所述对应关系储存部可以为各预定的不同类型的所述脉冲频率储存关联所述目标输出和所述驱动电流的电流表。
利用该构造，对应关系储存部储存激光的目标输出和驱动电流之间的、与被设定为加工条件之一的脉冲频率的大小关联的对应关系。所以，能够确定适用于脉冲频率的大小的驱动电流。因此，能够适当地施行用于激光的输出设定。此外，能够减小激光的输出中的波动。
在上述构造中，与用于使用例如修正系数或计算式计算驱动电流的构造不同，仅须参考电流表。因此，能够实现简单的控制形式。
在根据本公开的第三方面的激光加工装置中，所述激光加工装置可以包括被构造成检测从所述激光输出部出射的激光的输出的功率监控器。所述控制部可以基于所述功率监控器的检测结果校正储存在所述对应关系储存部中的对应关系。
利用该构造，控制部能够基于激光的输出的测量值校正对应关系。这有利于设定更适当的对应关系并且减轻激光的输出中的波动。
本公开的第四方面涉及一种激光加工方法，其用于通过使用以下部件执行被加工物的加工：激发光产生部，其被构造成产生激发光；激光输出部，其被构造成基于由所述激发光产生部产生的激发光产生激光并且出射所述激光；激光扫描部，其被构造成使从所述激光输出部出射的激光在所述被加工物的表面上扫描；以及条件设定储存部，其被构造成储存被设定为在所述被加工物上执行期望的加工的加工条件。
在根据本公开的第四方面的激光加工方法中，所述激光输出部包括：激光介质，其被构造成基于所述激发光产生部产生的激发光产生基本波；第一波长转换元件，所述激光介质产生的所述基本波入射在所述第一波长转换元件上，所述第一波长转换元件产生频率大于所述基本波的频率的二次谐波；第二波长转换元件，所述第一波长转换元件产生的所述二次谐波入射在所述第二波长转换元件上，所述第二波长转换元件产生频率大于所述二次谐波的频率的三次谐波；Q开关，其被构造成基于被设定为所述加工条件之一的脉冲频率以及与所述Q开关被切换到OFF状态的期间和所述Q开关被切换到ON状态的期间的比率相关的占空比来使由所述第二波长转换元件产生的三次谐波脉冲振荡；及输出镜，其用于将由所述Q开关脉冲振荡的所述三次谐波作为激光出射。所述激发光产生部包括：激发光源，其被构造成产生与从外部供给的驱动电流对应的激发光；对应关系储存部，其被构造成储存被设定为所述加工条件之一的所述激光的目标输出和应被供给到所述激发光源的驱动电流之间的对应关系；及激发光源驱动部，其被构造成基于储存在所述条件设定储存部中的目标输出和储存在所述对应关系储存部中的对应关系将驱动电流供给到所述激发光源。
所述激光加工方法包括在所述目标输出大于预定的阈值时通过经由所述激发光产生部改变供给到所述激发光源的驱动电流来控制从所述激光输出部出射的激光的输出，另一方面，在所述目标输出等于或小于所述阈值时，在保持被供给到所述激发光源的驱动电流大致固定的同时，通过经由所述激光输出部改变所述占空比来控制从所述激光输出部出射的激光的输出。
利用该构造，当目标输出相对高时，通过驱动电流改变激光的输出。另一方面，当目标输出相对低时，通过占空比而不是驱动电流来改变激光的输出。
以此方式根据目标输出的高低，通过切换激光输出用的改变手段，在低输出侧可以稳定激光的输出，另一方面，在高输出侧可以防止激光特性的劣化。所以，可以适当地改变激光的输出而不使激光特性劣化。
如上所述，利用该激光加工装置和激光加工方法，可以适当地改变激光的输出而不使激光特性劣化。
附图说明
图1是示出激光加工装置的概要构造的框图；
图2是示出标记头的外观的立体视图；
图3是示出标记头的外观的立体视图；
图4是示出标记头的内部结构的图；
图5是示出激光束输出部的构造的图；
图6是示出激光束输出部中的光学部件的布局的图；
图7是示出SHG单元的构造的截面视图；
图8是示出SHG单元的构造的截面视图；
图9是示出激光束分离单元的构造的立体视图；
图10是图9中所示的构造的部分省略立体视图；
图11是用于说明光集尘效果的图；
图12是示出附着到光学部件的污染物的图；
图13是示出从标记头拆除了外装覆盖件的状态的主视视图；
图14是图13中所示的构造的主视立体视图；
图15是图13中所示的构造的部分省略视图；
图16是示出从标记头拆除了Z室覆盖件的状态的图；
图17是示出引导光出射装置周围的构造的横截面视图；
图18是示出激光束引导部的纵截面的图；
图19是示出激光束引导部的第一至第三变型的图；
图20是示出激光束引导部的第四变型的图；
图21是示出激光束扫描部的外观的立体视图；
图22是示出激光束扫描部的外观的立体视图；
图23是图22中所示的构造的底视图；
图24是示出X扫描仪的构造的纵截面视图；
图25是示出Y扫描仪的构造的纵截面视图；
图26是与图25对应的、示出Y扫描仪的第一变型的图；
图27是与图25对应的、示出Y扫描仪的第二变型的图；
图28是示出扫描仪壳体的变型的图；
图29是示出干燥剂用壳体的布置的立体视图；
图30是示出收容室和扫描仪室的构造的纵截面视图；
图31是示出干燥剂用壳体的外观的立体视图；
图32是示出通过更换用盖部的密封结构的说明图；
图33是示出更换用盖部的变型的图；
图34是示出收容室和扫描仪室的变型的图；
图35是示出目标输出和驱动电流之间的对应关系的图；
图36是示出与脉冲频率对应的电流表的适当使用的流程图；
图37是示出与目标输出的水平对应的输出调节的流程图；
图38是示出与激光加工装置的电源有关的构造的图；
图39是示出与激光加工装置的输出停止有关的处理的流程图；
图40是与图38对应的、示出与电源有关的构造的变型的图；以及
图41是与图39对应的、示出与输出停止有关的处理的变型的图。
具体实施方式
下面参照附图说明本公开的实施方式。注意下面的说明是例示。
即，在本说明书中，将激光打标机作为激光加工装置的示例进行说明。本文公开的技术能够不拘于激光加工装置的名称而一般被用于激光应用装置。
在本说明书中，将打印作为加工的代表示例进行说明。然而，加工不限于打印并且能够被用于使用了激光的所有类型的加工。
激光加工装置L的全部构造
图1是示出激光加工装置L的概略构造的框图。图1所示的激光加工装置L通过将从标记头1出射的激光照射在用作被加工物的工件W上并且在工件W的表面上执行三维扫描而执行加工。
特别地，本文公开的激光加工装置L被构造成能够脉冲振荡UV激光。
如图1所示，激光加工装置L能够由用于控制各种装置的标记控制器100和用于出射激光的标记头1构成。标记控制器100和标记头1中的一者能够合并到另一者中并且与另一者一体化。
标记控制器100和标记头1在该实施方式中被分开并且经由电气配线电气连接以及经由光纤线缆光学地结合。当标记控制器100和标记头1一体化时，即使标记控制器100和标记头1不经由光纤线缆结合，标记控制器100和标记头1也能够经由空间结合。
用于设定诸如打印设定等各种加工条件的操作用终端(设定部)200能够连接到标记控制器100。操作用终端200包括用于将信息显示到诸如液晶显示器等使用者的显示部201、构造成接收诸如键盘和鼠标等使用者的操作输入的操作部202以及用于储存诸如HDD等信息的储存装置203。操作用终端200可以合并到例如标记控制器200中并且与标记控制器100一体化。在该情况下，可以使用诸如控制单元等名称而不使用“操作用终端”。然而，操作用终端200和标记控制器100至少在该实施方式中彼此独立。
当使用根据该实施方式的操作用终端200时，通过经由操作部202执行操作输入，使用者能够确定打印内容(标记图案)并且设定用于在工件W上执行期望的加工的诸如所要求的激光输出(目标输出)、激光的扫描速度(扫描速度)以及每一秒执行的脉冲振荡的次数等加工条件。以此方式设定的加工条件输出到标记控制器100并且储存在标记控制器100的条件设定储存部102中。操作用终端200的储存装置203可以根据需要保存加工条件。
以方式设定的加工条件输出到标记控制器100并且储存在标记控制器100的条件设定储存部102中。
除了上述的设备和装置以外，用于执行操作和控制的装置、用于执行其它各种处理的计算机、储存装置、外围设备等也可以连接到激光加工装置L。在该情况下连接的示例包括诸如IEEE1394、RS-232x、RS-422和USB等串行连接、并行连接以及经由诸如10BASE-T、100BASE-TX和1000BASE-T等网络电气地、磁性地和光学地连接装置的方法。除了有线连接，连接可以例如是诸如IEEE802.x等无线LAN和使用无线电波、红外线、光通信和诸如蓝牙(注册商标)等的无线连接。另外，作为用在执行数据交换、各种设定的保存等的储存装置中的储存介质，例如可以使用各种存储卡、磁盘、磁光盘、半导体存储器和硬盘。
激光加工装置L可以被构造为通过组合标记控制器100、标记头1和操作用终端100和除了标记控制器100、标记头1、操作用终端200的各种单元、装置以及设备而获得的激光加工系统。
在下面的说明中，详细说明标记控制器100和标记头1的相应的硬件构造。之后，说明与标记头1的通过标记控制器100的控制有关的部件。
标记控制器100
标记控制器100包括用于储存加工条件的条件设定储存部102、用于基于加工条件控制标记头1的控制部101以及用于产生激光激发光(激发光)的激发光产生部110。
条件设定储存部102
条件设定储存部102储存经由操作用终端200设定的加工条件并且将储存的加工条件根据需要输出到控制部101。
具体地，使用挥发性存储器、不挥发性存储器、HDD等构造条件设定储存部102。条件设定储存部102能够暂时地或连续地储存表明加工条件的信息。特别地，当操作用终端200合并在标记控制器100中时，储存装置203也能够被构造为用作条件设定储存部102。
控制部101
控制部101被构造为：基于储存在条件设定储存部102中的加工条件，通过控制诸如标记控制器100的激发光产生部110、激光束输出部2、激光束引导部3以及激光束扫描部4等构成标记头1的各部而执行工件W的加工。
具体地，控制部101包括处理器、存储器和输入/输出总线。基于表明经由操作用终端200输入的信息的信号和表明从条件设定储存部102读取的加工条件的信号，控制部101通过产生控制信号并将产生的控制信号输出到激光加工装置L的各部而控制工件W的加工。
例如，当开始加工工件W时，控制部101读取储存在条件设定储存部102中的目标输出，将关于目标输出而产生的控制信号输出到激发光源驱动部112，并且控制激光激发光的产生。
尽管在图1中未示出，但是控制部101将基于预定的占空比和储存在条件设定储存部102中的脉冲频率而产生的控制信号输出到下述的Q开关并且控制UV激光的脉冲振荡。
激发光产生部
激发光产生部110包括：激发光源111，其被构造成产生与驱动电流对应的激光激发光(激发光)；激发光源驱动部(在图1中被记载为“LD驱动部”)112，其被构造成将驱动电流供给到激发光源111；激发光集光部113，其光学地接合到激发光源111；表储存部(对应关系储存部)114，其用于确定应被供给到激发光源111的驱动电流。激发光源111和激发光集光部113被固定在未示出的激发壳中并且光学地接合。尽管省略了细节，但是激发壳由诸如热传导性优异的铜等金属形成并且能够有效地对激发光源111放热。
激发光产生部110还包括表储存部114(对应关系储存部)，表储存部114被构造成储存被设定为一个加工条件的UV激光的目标输出和应被供给到激发光源111的驱动电力之间的对应关系。在该实施方式中，表储存部114被连接到激发光源驱动部112以将电信号传送到激发光源驱动部112和从激发光源驱动部112接收电信号。然而，表储存部114可以被构造成将信号传送到控制部101和从控制部101接收信号。
下面依次说明激发光产生部110的各部。
激发光源驱动部112基于从控制部101输出的控制信号将驱动电流供给到激发光源111。尽管下面说明了详细的流程，但是激发光源驱动部112通过使用由控制部101确定的目标输出和表储存部114中储存的对应关系确定了应被供给到激发光产生部110的驱动电流。激发光源驱动部112将以此方式确定的驱动电流供给到激发光源111。当表储存部114被连接到控制部101时，代替激发光源驱动部112，控制部101可以执行用于确定驱动电流的处理。
驱动电流从激发光源驱动部112被供给到激发光源111。激发光源111被构造成产生与驱动电流对应的激发光。由激发光源111产生的激发光的输出随着驱动电流增大而增大。具体地，激发光源111由激光二极管(LD)或类似物构成。其中直线状地布置有多个LD元件的LD阵列或LD巴条能够被用作激发光源111。当LD阵列或LD巴条被用作激发光源111时，来自元件的激光振荡被线状输出并且入射在激发光集光部113上。
激发光集光部113被构造成凝聚从激发光源111输出的激光并且将激光输出为激光激发光(激发光)。具体地，激发光集光部113能够由聚焦透镜或类似物构成。激发光集光部113包括激光振荡所入射的入射面和输出激光振荡的出射面。激发光集光部113经由上述的光纤线缆光学地接合到标记头1。因此，从激发光集光部113输出的激光激发光通过光纤线缆被引导到标记头1。
表储存部114被构造成储存被设定为一个加工条件的目标输出和应被供给到激发光源111的驱动电流之间的对应关系。具体地，在表储存部114中，储存了储存目标输出和驱动电流之间的对应关系的电流表。激发光源驱动部112被构造成读取与目标输出对应的驱动电流以确定供给到激发光源111的驱动电流。
代替表储存部114，可以设置被构造成储存用于使用目标输出作为自变量计算驱动电流的计算公式的计算公式储存部。计算公式储存部和表储存部114两者都例示了在储存目标输出和驱动电流之间的对应关系方面的对应关系储存部。
激发光产生部110能够被构造为事先将诸如激发光源驱动部112、激发光源111、激发光集光部113和表储存部114等构件合并于其中的LD单元或LD模块。从激发光产生部110出射的激发光(具体地，从激发光集光部113输出的激光激发光)能够被形成为非偏振光。结果，不必考虑偏振状态的变化。这有利于设计。特别地，关于激发光源111周围的构造，期望LD单元自身包括用于将输出光形成为非偏振光的机构，LD单元自身利用光纤线缆将从排列有几十个LD元件的LD阵列分别获得的光集束并且输出光。
标记头1
如上所述，由激发光产生部110产生的激光激发光通过光纤线缆被引导到标记头1。标记头1包括：激光束输出部2，其被构造成基于激光激发光沉声UV激光并且输出UV激光；激光束扫描部4，其被构造成将从激光束输出部2输出的UV激光照射在工件W的表面并且执行二维扫描；激光束引导部3，其被构造成形成从激光束输出部2通往激光束扫描部4的光路。
图2和图3是示出标记头1的外观的立体视图。如图2和图3所示，标记头1包括用于固定激光束输出部2、激光束引导部3、激光束扫描部4等的外壳。外壳10具有图2和图3中所示的大致长方体的外观。用于更换下述的干燥剂Dm的更换用盖部18能拆卸地安装到外壳10的横向的一个侧表面。另一方面，如图2所示，用于从标记头1出射UV激光的出射窗部19设置于外壳10的下表面。更换用盖部18和出射窗部19的构造在下面说明。
图4是示出标记头1的内部结构的图。图4中所示的分隔部11设置于外壳10的内部(同样参照图21和图29)。外壳10的内部空间被分隔部11分隔成纵向上的一侧和另一侧。
在下面的说明中，“外壳10的纵向”表示图4的纸面左右方向。图4的纸面左侧被称为“纵向一侧”。另一方面，图4的纸面右侧被称为“纵向另一侧”。同样地，“外壳10的横向”表示与图4的纸面垂直的方向。图4的纸面前侧被称为“横向一侧”。另一方面，图的纸面后侧被称为“横向另一侧”。
在下面的说明中，“外壳的纵向(横向)”有时候被简称为“纵向(横向)”。如图2所示，在其它图中，与这些方向对应的方向有时候被称为“纵向”或“横向”。
在下面的说明中，“上下方向”相当于图4的纸面上下方向。在其它图中，与该方向对应的方向有时候被称为“上下方向”。
具体地，分隔部11形成为在与外壳10的纵向垂直的方向上延伸的平板状。在外壳10的纵向上，分隔部11布置得比同方向的中央部靠近一侧(图4的纸面左侧)。因此，在外壳10的纵向的一侧分隔出的空间在纵向上的尺寸短于在另一侧分隔出的空间，这是因为分隔部11布置得靠近一侧。在下面的说明中，后者空间被称为第一空间S1。另一方面，前者空间被称为第二空间S2。
在该实施方式中，激光束输出部2和激光束扫描部4被固定于第一空间S1的内部。另一方面，激光束引导部3被固定于第二空间S2的内部。
详细地，通过大致平板状的基板12将第一空间S1分隔成横向上的一侧和另一侧。激光束输出部2的部件相对于基板12能够被主要布置在横向上的一侧的空间中。
更详细地，在该实施方式中，在构成激光束输出部2的部件中，诸如凹透镜28b和形成波长转换元件的光学晶体等要求被尽可能地气密地密封的光学部件在由分隔部11、基板12等包围的外壳空间(具体地，不长转换部2B的内部空间)中被收容成密封状态。另一方面，诸如电气配线和散热器(图4中未示出)等并不不总是要求被密封的部件跨过基板12被布置在横向方向上的另一侧。
如图4所示，与构成激光束输出部2的光学部件一样，激光束扫描部4能够被布置在横向上的一侧(同样参照图21)。具体地，根据该实施方式的激光束扫描部4在纵向上邻近分隔部11并且在上下方向上被布置于外壳10的内底面。
如上所述，激光束引导部3被布置在第二空间S2中。在该实施方式中，在构成激光束引导部3的部件中，诸如第一贝类镜32等要求被密封的光学部件被由分隔部11和Z室覆盖件31包围的Z室Sz气密地收容。另一方面，诸如引导光源35和相机36等并不总是要求被密封的部件被布置在Z室Sz的外部。
上述的光纤线缆被连接到外壳10的后表面。光纤线缆被连接到布置在第一空间S1中的激光束输出部2。
在下面的说明中，依次说明激光束输出部2、激光束引导部3和激光束扫描部4的构造。
激光束输出部2
激光束输出部2被构造成基于激发光产生部110产生的激光激发光产生UV激光并且将UV激光出射到激光束引导部3。
图5是示出激光输出部2的构造的图。图6是示出激光束输出部2中的光学部件的布局的图。如图5和图6所示，根据该实施方式的激光束输出部2主要包括Q开关收容部2A和波长转换部2B，其中Q开关收容部2A能够使基于激光激发光而产生的基本波脉冲振荡，波长转换部2B用于使从Q开关收容部2A输出的基本波波长转换。
激光的增幅用的共振器能够由收容在Q开关收容部2A中的第一反射镜(第一镜，反射镜)21和收容在波长转换部2B中的第二反射镜(第二镜，反射镜)22构成。即，在该实施方式中，用于增幅激光的共振光路被构造成从Q开关收容部2A延伸到波长转换部2B。
Q开关收容部2A和波长转换部2B两者都被基板12、立设在基板12上的侧壁部13和被构造成封闭基板12和侧壁部13包围的空间的盖部14包围。在该实施方式中，在盖部14中，覆盖Q开关收容部2A的部分和覆盖波长转换部2B的部分独立地构成。然而，这两个部分可以一体地构造。
具体地，基板12构成用于安装下述的各种部件的支撑面。侧壁部13垂直地立设到基板12并且形成为从侧方包围安装到基板12的部件。特别地，图5所示的侧壁部13形成为用于将收容在Q开关收容部2A中的部件和收容在波长转换部2B中的部件彼此分隔的形状。即，如图5所示，Q开关收容部2A被划分在纵向上的另一侧(图5的纸面右侧)。另一方面，波长转换部2B被划分在纵向上的一侧(图5的纸面左侧)。侧壁部13中的立设在纵向上的大致中央部的部分沿着大致上下方向延伸并且被Q开关收容部2A和波长转换部2B共有。
在该实施方式中，如图5所示，朝向横向上的一侧开口的空间被基板12和侧壁部13划分。该空间能够由盖部14封闭(参照图4)。盖部14至少密封波长转换部2B。在图4至图6示出的示例中，波长转换部2B和Q开关收容部2A分别被独立的构件密封。
为了密封波长转换部2B，在图5所示的实施方式中，树脂或类似物形成的密封构件20a设置于由基板12和侧壁部13包围的空间的开口边缘。密封构件20a能够被侧壁部13和盖部14夹在中间。通过将盖部14封闭地安装到密封构件20a能够密封壳体20的内部空间。用于密封的密封构件20b同样设置于Q开关收容部2A的开口边缘。
Q开关收容部2A包括供激发光产生部110产生的激发光入射的入射部24。Q开关收容部2A能够至少收容Q开关23和第一反射镜21。
具体地，通过气密地收容供激发光产生部110产生的激发光入射的入射部24、被构造成基于激光激发光产生基本波的激光介质25、被构造成基于从标记控制器100输入的控制信号和激光介质25产生的基本波进行脉冲振荡的Q开关23以及用于反射由激光介质25产生的基本波的第一反射镜21构成根据该实施方式的Q开关收容部2A。在这些部件中，至少激光介质25仅必须被收容在Q开关收容部2A和波长转换部2B中的一者。
波长转换部2B包括壳体20，在壳体20中形成有能够透射激光介质25产生的基本波的透射窗部15和能够出射波长转换部2B中产生的UV激光的输出窗部16。利用壳体20包围的内部空间，通过气密地至少收容第一波长转换部26和第二波长转换部(第二波长转换元件)27以及第二反射镜22构成波长转换部2B，其中激光介质25产生的基本波入射在第一波长转换部(第一波长转换元件)26上，第一波长转换部26产生波长比基本波的波长大的第二谐波，第二波长转换部27被构造成产生波长比第二谐波的波长大的第三谐波，第二反射镜22用于反射第二谐波和第三谐波中的至少一者。
具体地，在图4至图6示出的实施方式中，壳体20由上述的基板12、侧壁部13和盖部14构成。透射窗部15和输出窗部16两者都设置于侧壁部13。
如上所述，Q开关收容部2A和波长转换部2B被侧壁部13分开。因此，通过在侧壁部13中设置透射窗部15，由Q开关收容部2A中的第一反射镜21和波长转换部2B中的第二反射镜22构成的共振器形成经过透射窗部15的共振光路。
利用这样的壳体20形成的内部空间，波长转换部2B还能够密封用于将至少第三谐波从共振光路中分离的激光束分离部28和光束扩展器29。
特别地，在图6所示的示例中，激光束输出部2被构成为所谓的内腔型激光共振器。即，从第一反射镜21通往第二反射镜22的共振光路的中途，依次布置了Q开关23、构成入射部24的折返镜24b、激光介质25、透射窗部15、构成激光束分离部28的第一分离器28a、第二波长转换元件27和第一波长转换元件26。
折返镜24b布置成使激发光产生部110产生的激发光的光轴和共振光路的光轴合流。第一分离器28a布置成从连接第一反射镜21和第二反射镜22的共振光路分离至少包括第三谐波的激光。
下面依次说明与激光束输出部2有关的部件。
第一反射镜21
第一反射镜21被收容在Q开关收容部2A中并且被构造成至少反射基本波。如上所述，第一反射镜21和第二反射镜22构成共振器。在该实施方式中，第一反射镜21被形成为反射基本波的全反射镜。
第二反射镜22
第二反射镜22被收容在波长转换部2B中并且被构造成至少反射基本波。第二反射镜22和第一反射镜21构成共振器。在该实施方式中，第二反射镜22被形成为不仅反射基本波而且还反射第二谐波和第三谐波的全反射镜。
Q开关23
Q开关23被收容在Q开关收容部2A中并且被构造成脉冲振荡激光介质25产生的基本波。具体地，Q开关被布置成位于共振光路的光路中并且介于激光介质25和第一反射镜21之间。通过使用Q开关23，可以将连续振荡改变成具有高的峰值输出值(峰值)的高速重复脉冲振荡。被构造成产生施加到Q开关23的RF信号的Q开关控制回路连接到Q开关23。激光束输出部2在第一反射镜21和第二反射镜22之间利用多重反射增幅通过从激光介质25诱导和放出的光子形成的激光并且将该激光通过激光束分离部28输出。
即，如果Q开关被切换到ON状态，入射在Q开关23上的激光从共振光路偏转并分离。在该状态下，作为限制激光的多重反射的结果，在下面说明的激光介质25中促进了反转分布的产生。
当Q开关23在预定的期间内从ON状态切换到OFF状态时，激光通过多重反射增幅。在该状态下，高输出激光脉冲振荡。
通过以此方式周期地切换Q开关的开和关，能够进行上述的高速重复脉冲振荡。用于控制这样的脉冲振荡的控制量的示例包括与Q开关23被切换到ON状态的期间(ON时间)和Q开关23被切换到OFF状态的期间(OFF时间)之间的比有关的占空比。当占空比大时，Q开关23被切换到ON状态的期间比当占空比小时长。在该状态下，促进了反转分布的产生并且脉冲振荡的输出值(例如，激光的脉冲能量)增大。用于控制脉冲振荡的另一控制量的示例包括表示Q开关重复开和关的频率的Q开关频率。通过增大Q开关频率，每单位时间出射的脉冲振荡的个数增多。
入射部24
从激发光产生部110延伸的光纤线缆连接到入射部24。即，激光线缆的一个端部连接到激发光集光部113。另一方面，另一端部连接到被收容在Q开关收容部2A中的入射部24。从入射部24入射的激光激发光到达激光介质25。
在图5和图6示出的示例中，集光部24a和折返镜24b介于入射部24和激光介质25之间。集光部24a由两个一组的光学镜片构成。集光部24a使通过光纤线缆传播的激光激发光集光和入射，并且将激光激发光引导到折返镜24b。
另一方面，折返镜24b被构造为所谓的半反射镜。折返镜24b通过集光部24a传递在从入射部24到激光介质25的方向中传播的激光(具体地，激光激发光)。另一方面，折返镜24b全反射在该方向的相反方向中传播的激光(具体地，基本波)。通过折返镜24b全反射的激光穿过如下面所述的Q开关23(具体地，切换到OFF状态的Q开关23)到达第一反射镜21。
激光介质25
激光介质25被形成为能够形成反转分布的激光介质。激光介质25被构造成，当激光激发光入射在介质上时，执行与入射激光激发光对应的诱导放出。通过诱导放出而放出的光子的波长(所谓的基本波长)根据激光介质25的构造增大和减小。在本示例中，光子的波长出现在大约1μm的红外区域。
在该实施方式中，棒状的Nd：YVO4(钒酸钇)被用作激光介质25。激光激发光从形成棒状的激光介质25的一个端面入射。具有基本波长的激光(所谓的基本波)从另一端面(通过所谓的端面泵浦的一方向激发方式)出射。在本示例中，基本波长被设定成1064nm。另一方面，激光激发光的波长被设定在Nd：YVO4的吸收光谱的中心波长附近以促进诱导放出。然而，激光介质不限于本示例。作为其它激光介质，例如，可以使用掺稀土的YAG、YLF、GdVo4等。根据激光加工装置L的用途可以使用各种固态激光介质。
通过将波长转换元件与固态激光介质组合能够将输出激光的波长转换成任意波长。在该状态下，与图6不同，激光介质25可以被收容在波长转换部2B中。取代块型介质，其中光纤被用作振荡器的所谓的光纤激光器可以被用作固态激光介质。
此外，标记头1不限于固态激光。可以使用诸如CO2、氦-氖气、氩气或氮气等气体作为介质的气体激光。例如，当使用二氧化碳激光时激光介质内部填充有二氧化碳(CO2)并且包含电极。激光介质振荡基于从激光控制装置输入的打印信号通过激发二氧化碳来振荡激光。
此外，作为使用固态激光介质的激发方式，激光束输出部2也可以使用用于照射来自固态激光介质的前后端面的激发光的两方向激发方式代替上述的一方向激发方式。
第一波长转换元件26
第一波长转换元件26被形成为能够产生第二谐波的非线性光学晶体。第一波长转换元件26被构造成，当基本波入射时，使基本波的频率加倍并且将基本波出射为第二谐波(第二谐波产生：SHG)。即，当基本波入射在第一波长转换元件26上时产生的激光的波长出现在大约500nm的可见光区域。特别地，在该实施方式中，第二谐波的波长被设定成532nm。
一般地，通过第一波长转换元件26的基本波转换效率低于100％。因此，入射在第一波长转换元件26上的基本波的至少一部分被出射而没有被第一波长转换元件26转换。因此，当基本波入射在第一波长转换元件26上时，包括基本波和第二谐波的激光被出射。
在该实施方式中，LBO(LiB3O3)被用作第一波长转换元件36。然而，第一波长转换元件26不限于该示例。作为第一波长转换元件26可以使用KTP(KTiPO4)、有机非线性光学材料、其它无机非线性光学材料，例如，KN(KNbO3)、KAP(KAsPO4)、BBO(β-BaB2O4)和LBO(LiB3O5)以及块型极化反转元素(LiNbO3(定期轮询铌酸锂:PPLN)、LiTaO3等)。通过上转换使用掺杂有诸如Ho、Er、Tm、Sm或Nd等稀土的氟化光纤的激光的激发光源用半导体激光器也可以被使用。以此方式，在该实施方式中，可以使用各种类型的光学材料。
第二波长转换元件27
第二波长转换元件27形成为能够产生第三谐波的非线性光学晶体。第二波长转换元件27被构造成，当基本波和第二谐波入射时(特别地，当基本波的传播方向和第二谐波的传播方向相等时)，将基本波和第二谐波转换成具有基本波的三倍频率的第三谐波并且出射第三谐波(第三谐波产生：THG)。即，当基本波和第二谐波入射在第二波长转换元件27上时产生的激光的波长出现在大约350nm的紫外区域(具体地，可见光区域和紫外区域之间的边界附近)。特别地，在该实施方式中，第三谐波的波长被设定成355nm。
一般地，第二波长转换元件27的基本波转换效率低于100％。因此，入射在第二波长转换元件27上的基本波和第二谐波中的每一者的至少一部分在没有被第二波长转换元件27转换的情况下被出射。因此，当基本波和第二谐波入射在第二波长转换元件27上时，混合了基本波、第二谐波和第三谐波的激光被出射。
在该实施方式中，LBO(LiB3O3)被用作第二波长转换元件27。然而，第二波长转换元件27不限于该示例。作为第一波长转换元件27，可以使用诸如KTP(KTiPO4)、有机非线性光学材料和其它无机非线性光学材料等各种类型的光学材料。
激光束分离部28
激光束分离部28被收容在波长转换部2B中并且被构造成从激光的共振光路分离第三谐波并且从激光束输出部2出射第三谐波。
如图5和图6所示，该实施方式中的激光束分离部28由多个光学部件构成。激光束分离部28可以被构造成包括：第一分离器(输出镜)28a，其用于从激光提取第二和第三谐波；凹透镜28b，其用于将激光的光束直径成形为包括第二和第三谐波；第二分离器(反射镜)28c，其用于从激光提取第三谐波；衰减部28d，其用于衰减不必要的第二谐波(同样参照图9)。
第一分离器28a是所谓的分束器并且被构造为透射基本波以及反射第二谐波和第三谐波。第一分离器28a被布置成与连接第一反射镜21和第二反射镜22的共振光路的光轴交叉并且被设定成相对于光轴以大约45度倾斜的姿势。
凹透镜28b被构造成扩大通过透射由第一分离器28a反射的激光(即，从共振光路分离出的激光)而扩大被透射的激光的光束直径。在该构造示例中，凹透镜28b介于第一分离器28a和第二分离器28c之间。然而，凹透镜28b不限于这样的布置。例如，凹透镜28b可以布置成使得被透射过第二分离器28c之后的激光通过凹透镜28b。
第二分离器28c是与第一分离器28a类似的分光器并且被构造成透射第二谐波并反射第三谐波。第二分离器28c被布置成与通过凹透镜28b的激光的光轴交叉并且被设定成相对于光轴以大约45度倾斜的姿势。
衰减部28d被构造成衰减激光(即透射过第二分离器28c的第二谐波)。在该构造示例中，衰减部28d利用多重反射衰减第二谐波。
扩束器29
扩束器29由多个光学透镜构成并且被构造成使第二分离器28c反射的第三谐波入射并且将激光的光束直径成形为适用于入射在下述的Z扫描器33上。
在该构造示例中，第二分离器28c、构成扩束器29的两个光学透镜以及壳体20的输出窗部16依次布置在由第二分离器28c反射的第三谐波形成的光路上。这些部件被布置在外壳10的上下方向上的略微上侧。
尽管省略了细节，但是用于使一部分激光分离的光束采样器被布置在扩束器29和输出窗部16之间。被构造成检测激光的输出的功率监控器被设置在光束采样器的下游。功率监控器的检测信号被输出到标记控制器100的控制部101。
当不需要扩大激光的光束直径时，可以省略扩束器29。
激光共振
如图5和图6所示，在Q开关收容部2A中，从入射部24入射的激光激发光透射过折返镜24b并且入射在激光介质25的一个端面上。基于激光激发光出射的基本波透射过透射窗部15并且入射在波长转换部2B上。
随后，入射在波长转换部2B上的基本波透射过第一分离器28a并且之后经过第二波长转换元件27入射在第一波长转换元件26上。在第一波长转换元件26中，一部分基本波被转换成第二谐波。因此，第一波长转换元件26出射混合了基本波和第二谐波的激光。激光在第二反射镜上全反射并且反向地沿着激光目前为止已经行进过的光路行进。
第一波长转换元件26中再次产生第二谐波之后，使再次入射在第一波长转换元件26上的激光入射在第二波长转换元件27上。在第二波长转换元件27中，第二谐波和基本波的一部分被转换成第三谐波。因此，第二波长转换元件27出射混合了基本波、第二谐波和第三谐波的激光。当激光到达第一分离器28a，第二谐波和第三谐波被第一分离器28a反射以从共振光路分离。另一方面，基本波透射过第一分离器28a到达透射窗部15。
被第一分离器28a分离的第二谐波和第三谐波在通过凹透镜28b之后到达第二分离器28c。第二分离器28c透射第二谐波并且将第二谐波引导到衰减部28d以及反射第三谐波并且将第三谐波引导到扩束器29。被引导到扩束器29的第三谐波在第三谐波的光束直径被成形之后经由输出窗部16作为UV激光出射。
另一方面，透射过第一分离器28a并且到达透射窗部15的基本波在通过透射窗部15之后经由激光介质25到达折返镜24b。如上所述，折返镜24b反射以此方式传播的基本波并且将基本波引导到Q开关23。被引导到Q开关23的基本波当Q开关处于ON状态时被偏转并且从共振光路分离。如上所述，在该情况下，具有零输出或极低输出的连续波(CW)振荡。
另一方面，当Q开关23处于OFF状态时，基本波通过Q开关23到达第一反射镜21。在第一反射镜21上反射的基本波在再次通过Q开关23之后被折返镜24b反射并且入射在激光介质25上。入射在激光介质25上的基本波再次入射在波长转换部2B上。
当重复这样的过程时，基本波在第一反射镜21和第二反射镜22之间多重反射。结果，激光被增幅。根据Q开关23的ON/OFF控制，高输出UV激光间歇地脉冲振荡。
与光学部件的温度调节有关的部件
附带地，为了确保第一波长转换元件26和第二波长转换元件27的激光转换效率，要求适当地调节第一波长转换元件26和第二波长转换元件27的温度。
因此，激光束输出部2包括被构造成基于从标记控制器100输入的控制信号调节第一波长转换元件26和第二波长转换元件27的温度的元件侧温度调节部，使得第一波长转换元件26和第二波长转换元件27保持为预定的目标温度。
具体地，元件侧温度调节部包括第一温度调节部5和第二温度调节部6，第一温度调节部5能够调节第一波长转换元件26的温度，第二温度调节部6能够调节第二波长转换元件27的温度。第一温度调节部5和第二温度调节部6两者都布置在壳体20的外部(即，由壳体20包围的内部空间的外部)。
第一温度调节部5和第二温度调节部6被构造成彼此独立地受控。即，诸如珀耳帖元件等用于调节温度的构件被单独地设置在第一温度调节部5和第二温度调节部6。独立的控制信号(当使用珀耳帖元件元件时，电流(控制电流))可以被发送到这样的元件。
特别地，在该实施方式中，第一波长转换元件26和第一温度调节部5可以单元化并且第二波长转换元件27和第二温度调节部6可以单元化。在下面的说明中，前者被称为“SHG单元”并且后者被称为“THG单元”。
从减小第一波长转换元件26和第二波长转换元件27之间以及激光束分离部28中的第一分离器28a和第二分离器28c之间的温度差的观点出发，还要求调节激光束分离部28的温度。
激光束输出部2包括被构造成基于从标记控制器100输入的控制信号至少调节激光束分离部28中的第一分离器28a的温度的输出-镜-温度调节部7，使得温度下降到根据第一波长转换元件26和第二波长转换元件27的目标温度指定的预定温度范围内。
具体地，在该实施方式中，输出-镜-温度调节部7被构造成集体地调节构成激光束分离部28的光学部件中的第一分离器28a的温度、凹透镜28b的温度和第二分离器28c的温度。输出-镜-温度调节部7可以单独地调节这些温度。
特别地，在该实施方式中，激光束分离部28和输出-镜-温度调节部7单元化。在下面的说明中，该单元被称为“激光束分离单元”。
下面依次说明SHG单元、THG单元和激光分离单元的构造。
SHG单元
图7是示出SHG单元的构造的截面视图。如图7所示，SHG单元由支撑在基板12上的珀耳帖基座51、相对于珀耳帖基座51经由多个定位销(图7中未示出)支撑的晶体保持构件53、载置于晶体保持构件53上的第一波长转换元件26以及用于将第一波长转换元件26固定到晶体保持构件53的晶体按压构件54构成。第一温度调节部5被夹在珀耳帖基座51和晶体保持构件53之间。线束56经由设置于珀耳帖基座51和基板12的通孔51a和12a从壳体20的外部连接到第一温度调节部5。
在与SHG单元有关的说明中，“上”相当于图7的纸面上的“上”。这里提及的上侧相当于前述的横向一侧。
珀耳帖基座51形成为矩形板状并且通过螺钉等固定在基板12上。由珀耳帖元件形成的第一温度调节部5被载置于珀耳帖基座51的上表面上。在珀耳帖基座51的上表面还插入多个定位销。晶体保持构件53经由定位销支撑。
以该方式使用经由定位销的支撑结构。这有益于减小珀耳帖基座51和晶体保持构件53的接触面积并且抑制两个构件之间的热传递。
晶体保持构件53形成为尺寸小于珀耳帖基座51的板状并且经由定位销固定到珀耳帖基座51。树脂制成的诸如O形环等密封构件57夹在晶体保持构件53的下表面和珀耳帖基座51的上表面之间。尽管省略了细节，但是密封构件57可以形成为从侧方包围第一温度调节部5的形状。
由晶体保持构件53的下表面、珀耳帖基座51的上表面以及密封构件57包围的空间通过设置于基板12的通孔12a与壳体20的外部连通。该空间通过将密封构件57夹在该空间和壳体20包围的空间之间而与壳体20包围的空间气密地隔绝。
第一温度调节部5布置在以此方式隔绝的空间中。具体地，根据该实施方式的第一温度调节部5由基本上薄板形状的珀耳帖元件形成并且夹在珀耳帖基座51和晶体保持构件53之间。用于将电流供给到珀耳帖元件的线束56连接到第一温度调节部5的侧部。如上所述，线束56经由基板12的通孔12a引出到外部。
用于检测第一温度调节部5的温度的温度传感器58被插入晶体保持构件53。温度传感器58为基本上棒状并且从晶体保持构件53的下表面向上插入。尽管省略了细节，但是用于输出温度传感器58的检测信号的配线像连接到第一温度调节部5的线束56一样经由基板12的通孔12a引出到外部。
晶体保持构件53具有通过左右反转基本上L字形而获得的截面形状。第一波长转换元件26被载置于晶体保持构件53的L字形的角部附近的表面上。
晶体按压构件54被固定到晶体保持构件53的上表面。晶体按压构件54和晶体保持构件53保持第一波长转换元件26。
当电流供给到第一温度调节部5时，第一温度调节部5(具体地，第一温度调节部5中的在晶体保持构件53侧的表面)根据电流的大小产生热。热经由晶体保持构件53被传递到第一波长转换元件26。调节第一波长转换元件26的温度以保持预定的目标温度T1。根据例如光学系统的设计可以适当地改变目标温度T1。在该实施方式中，目标温度T1被设定在50℃至100℃的范围内。
其中收容有第一温度调节部5、连接到第一温度调节部5的线束56以及温度传感器58的空间与壳体20包围的空间气密地隔绝。即使在这些部件中合成树脂等气化并且形成杂质，也能够防止这样的杂质侵入壳体20包围的空间(即，波长转换部2B的内部)。这有益于防止杂质附着到诸如第一波长转换元件26和第一分离器28a等各种光学部件。
THG单元
图8是示出THG单元的构造的截面视图。除了一部分部件以外，THG单元基本上与SHG相同地构成。即，如图8所示，THG单元由支撑在基板12上的珀耳帖基座61、被相对于珀耳帖基座61支撑的晶体保持构件63、载置在晶体保持构件63上的第二波长转换元件27以及用于将第二波长元件27固定到晶体保持构件63的晶体按压构件64构成。第二温度调节部6夹在珀耳帖基座61和晶体保持构件63之间。线束66从壳体20的外部经由设置在珀耳帖基座61的通孔61a连接到第二温度调节部6。
第二温度调节部6布置在以此方式隔绝的空间中。具体地，根据该实施方式的第二温度调节部6由基板上薄板状的珀耳帖元件形成并且夹在珀耳帖基座61的上表面和晶体保持构件63之间。用于将电流供给到珀耳帖元件的线束66连接到温度调节部6的侧部。线束66经由设置于珀耳帖基座61的通孔61a引出到外部。
树脂制成的诸如O形状的密封构件67夹在晶体保持构件63的下表面和珀耳帖基座61的上表面之间。与SHG单元中的密封构件相同，密封构件67可以形成为从侧方包围第二温度调节部6的形状。
用于检测第二温度调节部6的温度的温度传感器68插入晶体保持构件63。尽管省略了细节，但是用于输出温度传感器68的检测信号的配线像连接到第二温度调节部6的线束66一样经由珀耳帖基座61的通孔61a引出到外部。
当电流供给到第二温度调节部6时，第二温度调节部6(具体地，第二温度调节部6中的在晶体保持构件63侧的表面)根据电流的大小产生热。热经由晶体保持构件63被传递到第二波长转换元件27。调节第二波长转换元件27的温度以保持预定的目标温度T2。根据例如光学系统的设计可以适当地改变目标温度T2。在该实施方式中，目标温度T2被设定为基本上与第一波长转换元件26的目标温度T1相同。
其中收容有第二温度调节部6、连接到第二温度调节部6的线束66以及温度传感器68的空间与壳体20包围的空间气密地隔绝。即使在这些部件中合成树脂等气化并且形成杂质，也能够防止这样的杂质侵入壳体20包围的空间(即，波长转换部2B的内部)。这有益于防止杂质附着到诸如第二波长转换元件27和第一分离器28a等各种光学部件。
激光束分离单元
图9是示出激光束分离单元的构造的立体视图。图10是图9中所示的构造的部分省略的立体视图。图9和图10中所示的激光束分离单元包括基本上平行于基板12地延伸的分离器基座(基板)71。第一分离器28a、凹透镜28b、第二分离器28c以及衰减部28d由分离器基座71支撑。
图9和图10中所示的分离器基座71形成为沿着外壳10的上下方向延伸的基本上矩形板状并且收容在壳体20包围的内部空间中。分离器基座71与划分壳体20包围的内部空间的一个内壁13a一体地设置。分离器基座71从一个内壁13a朝向内部空间的内方延伸。
即，如上所述，壳体20的内部空间被基板12、侧壁部分13和盖部14划分。分离器基座71布置在侧壁部分13中的一个内壁13a与正交于一个内壁13a的另一内壁13b交叉的角部的内侧。分离器基座71在保持基本上平行于基板12的姿势的同时从一个内壁13a基本上垂直地延伸并且朝向基本上平行于另一内壁13b的方向。
与壳体20的一个内壁13a一体化的第一连接部71a设置于分离器基座71的纵向的一个端部处。如从图9和图10所观察到的，第一连接部71a沿分离器基座71的纵向延伸并且形成为比能够支撑第一分离器28a、凹透镜28b、第二分离器28c以及衰减部28d的部分窄。
另一方面，与壳体20的另一内壁13b一体化的第二连接部71b设置于分离器基座71的纵向的另一端部处。如从图9和图10所观察到的，第二连接部71b沿分离器基座71的横向延伸并且形成为比第一连接部71a窄。
以此方式，通过在纵向的一个端部和另一端部处设置连接部71a和71b，分离器基座71被构造成与构成壳体20的内壁13a和13b一体地支撑。
在分离器基座71和基板12之间介装多个筒状定位销。通过介装定位销，可以抑制分离器基座71和基板12之间的热耦合。
如图10所示，用于使输出-镜-温度调节部7能够被插入的第一插入孔(插入孔)72设置于分离器基座71中。第一插入孔72沿着分离器基座71的纵向以细孔状延伸。第一插入孔72经由第一连接部71a在侧壁部13的外表面开口。输出-镜-温度调节部7形成为棒状并且从开口插入。第一插入孔72的终端部延伸到分离器基座71的另一端部附近。另一方面，第一插入孔72的始端部与壳体20的外部空间连通。
在该实施方式中，输出-镜-温度调节部7由诸如镍铬线等电热线构成并且插入第一插入孔72。输出-镜-温度调节部7根据从外部供给的电流产生热。
另外，如图10所示，用于使温度传感器75能够被插入的第二插入孔73也设置于分离器基座71中。与第一插入孔72相同，第二插入孔73沿着分离器基座71的纵向以细孔状延伸。第二插入孔73经由第一连接部71a在侧壁部13的外表面开口。第二插入孔73的终端部延伸到分离器基座71的纵向上的基本上中央部。另一方面，第二插入孔73的始端部与壳体20的外部空间连通。
在该实施方式中，温度传感器75形成为细长棒状并且插入第二插入孔73。温度传感器75输出表示温度传感器75的检测结果的检测信号。
当电流供给到输出-镜-温度调节部7时，输出-镜-温度调节部7根据电流的大小产生热。热经由分离器基座71被传递到第一分离器28a、凹透镜28b、第二分离器28c和衰减部28d。光学部件的温度被调节到落在预定温度范围T3内。
根据第一温度调节部5中的目标温度T1和第二温度调节部6中的目标温度T2指定被设定为输出-镜-温度调节部7中的控制目标的温度范围T3。当目标温度T1和T2被设定为相同时，温度范围T3仅需要被设定到相对于目标温度T1期望地±10℃并且更期望地±5℃的范围。
激光(激光束输出部2)的输出降低的抑制
一般地，从激光的输出降低的抑制的观点出发，要求防止杂质附着到各种光学部件。如图11和图12所示，这样的杂质根据所谓的光集尘效应聚集在激光中。杂质(污染物)可能附做到布置于激光的光轴的光学部件并且凝结。结果，发生激光的透射损失和反射损失。所以，可能引起输出降低。
另一方面，在该实施方式中，如图5和图6所示，通过收容第一波长转换元件26和第二波长转换元件27构成的波长转换部2B与通过收容Q开关23构成的Q开关收容部2A分开地设置。用于使激光增幅的共振器由收容在Q开关收容部2A中的第一反射镜21和收容在波长转换部2B中的第二反射镜22构成。波长转换部2B包括独立于Q开关收容部2A的内部空间并且能够气密地密封第一波长转换元件26和第二波长转换元件27。因此，即使形成于Q开关23中的杂质被放出到外壳10内部的空气，也能够防止杂质附着到第一波长转换元件26和第二波长转换元件27。所以，能够抑制激光的输出降低。
如图9所示，可以不仅调整第一波长转换元件27和第二波长转换元件27的温度，而且调整起到输出镜作用的第一分离器28a的温度。通过根据第一波长转换元件26的目标温度T1和第二波长转换元件27的目标温度T2来指定作为第一分离器28a的目标温度范围的T3，能够减小波长转换元件26和27以及第一分离器28a之间的温度差。所以，能够防止杂质附着到第一分离器28a并且能够抑制激光的输出降低。
与输出降低的抑制有关的变型
在实施方式中，起到输出镜作用的第一分离器28a以及第一反射镜21和第二反射镜22被构造为独立的光学部件。然而，第一分离器28a以及第一反射镜21和第二反射镜22不限于该构造。例如，反射镜21和反射镜22中的一者可以被构造为透射第三谐波的半反射镜。
共振器的构造不限于内腔型(波长转换元件被布置在共振器的内部的类型)。例如，当第一反射镜21被布置在波长转换部2B时，共振器也能够被构造成外腔型(波长转换元件被布置在共振器的外部的类型)。
与光学部件的温度调节有关的构造的变型
在该实施方式中，例示了包括第一温度调节部5和第二温度调节部6以及输出-镜-温度调节部7的构造。然而，激光束输出部2不限于该构造。例如，激光束输出部2可以包括第三温度调节部，第三温度调节部被构造成基于来自控制部101的控制信号将光束扩展器29的温度调整到落在根据目标温度T1指定的预定温度范围T4内。同与输出-镜-温度调节部7有关的温度范围T3一样，温度范围T4仅需要被设定到相对于目标温度T1期望地±10℃并且更期望地±5℃的范围。
激光束引导部3
激光束引导部3被构造成使从激光束输出部2出射的激光(UV激光)折曲并且形成用于将激光引导到激光束扫描部4的光路。
图13是示出从标记头1拆除了前表面侧的外装覆盖件17(参照图2至图4)的状态的主视视图。图14是是图13中所示的构造的主视立体视图。图15是图13中所示的构造的部分省略视图。图16是示出从标记头1拆除了Z室覆盖件31的状态的图。图17是示出引导光源(引导光出射装置)35周围的构造的横截面视图。图18是示出激光束引导部3的纵截面的图。
激光束引导部3包括用于密封诸如第一折弯镜32和第二折弯镜43、Z扫描器33等光学部件的Z室(密封空间)Sz。Z室Sz由上述的分隔部11和图13至图15中示出的Z室覆盖件31构成。Z室Sz经由上述的输出窗部16光学地结合到激光束输出部2中的波长转换部2B。
具体地，Z室覆盖件31形成为朝向分隔部11开口的浅箱形状。Z室覆盖件31形成为用于使Z室覆盖件31密合到分隔部11以与分隔部11协同包围诸如第一折弯镜32、Z扫描器33以及第一折弯镜34等应当避免杂质的附着的光学部件的形状。
Z室覆盖件31的侧壁部中设置了被构造成透射预定光的透射窗部。布置成使从激光束输出部2出射的UV激光的光路与透射过透射窗部的透射光的光路交叉的光学部件被设置在Z室Sz的内侧。
另一方面，能够出射用于使UV激光的扫描位置可视化的引导光的引导光源(引导光出射装置)35和用于拍摄工件W的相机(拍摄装置)36被布置在Z室Sz的外侧。引导光源35朝向透射窗部(第一透射窗部31c)出射引导光。相机36经由透射窗部(第二透射窗部31d)接收用于拍摄工件W的光。即相机36被布置成使得通过第二折弯镜34使相机36的拍摄轴(受光轴)与UV激光的光轴同轴。
下面依次说明与激光束引导部有关的部件。
引导光源35
引导光源35布置在Z室Sz的外侧。引导光源35朝向能够构成透射窗部的第一透射窗部31c出射引导光。第一透射窗部31c被布置在与输出窗部16和第一折弯镜32基本上相同的高度处并且位于外壳10的上下方向中央部的略微上方的位置。
引导光源35被布置在与如图15中所示的这样的第一透射窗部31c等基本上相同高度处。引导光源35朝向外壳10的横向内侧出射引导光。引导光的光轴与第一透射窗部31c和第一折弯镜32两者交叉。
因此，当从引导光源35出射引导光以使UV激光的扫描位置可视化时，引导光到达第一透射窗部31c。第一透射窗部31c透射引导光并且将引导光作为透射光引导到第一折弯镜32。由透射光形成的光路透射过第一折弯镜32从而与在第一折弯镜32上反射的UV激光的光路合流。
尽管省略了细节，连接到引导光源35的回路基板还是像引导光源35一样布置在Z室Sz的外侧。
第一折弯镜32
在该实施方式中，能够构造光学部件(第一光学部件)的第一折弯镜32被布置在Z室Sz的内侧并且由如图16和图17所示的第一镜32a和第二镜32b构成。
第一镜32a被构造成透射从引导光源35出射的引导光和从激光束输出部2输出的UV激光中的一者并且反射另一者从而使引导光的光路和UV激光的光路彼此交叉。
具体地，第一镜32a被构造为所谓的半反射镜。第一镜32a被固定在如下姿势：从一面侧透射从引导光源35出射并且透射过第一透射窗部31c的引导光，并且利用位于引导光所透射的一面的相反侧的另一面反射经由输出窗部16入射的UV激光(特别地，在作为第一方向的前后方向上朝向前侧传播的UV激光)。
所以，透射过第一镜32a的引导光的光路和第一镜32a反射的UV激光的光路合流。这两个光路到达第二镜32b。
第二镜32b被构造成使UV激光的光路折弯从而使光路沿着基本上与第一光路正交的第二光路(在该示例中，基本上相当于上下方向)延伸。
被第二镜32b折弯的UV激光和引导光向下传播(详细地，沿外壳10的上下方向向下)以经由Z扫描器33到达第二折弯镜34。
Z扫描器33
用于调节从激光束输出部2输出的UV激光的焦点距离的焦点调节机构能够布置在Z室Sz的内侧。作为这样的焦点调节机构，在该实施方式中，设置了图16和图18所示的Z扫描器33。
具体地，在从第一弯折镜32通往第二弯折镜34的光路的途中(详细地，外壳10的上下方向的中央部附近)设置Z扫描器33。Z扫描器33可以调节UV激光的焦点距离。
从第一弯折镜32通往第二弯折镜34的光路也传播从引导光源35出射的引导光。因此，通过操作Z扫描器33，不仅可以调节UV激光的焦点距离还可以调节引导光的焦点距离。
相机36
相机36像引导光源35一样被布置在Z室Sz的外侧。相机36接收透射过能够构成透射窗部的第二透射窗部31d的光。如图18所示，第二透射窗部31d被布置在与第二弯折镜34基本上相同的高度处并且位于略低于外壳10的上下方向中央部的位置。
如图13至图15等所示，相机36被布置在与这样的第二透射窗部31d基本上相同的高度处。如上所述，相机36接收透射过第二透射窗部31d的光。详细地，该光是从激光束扫描部4入射在激光束引导部3上的反射光。该光朝向外壳10的纵向的前侧传播并且依次透射过第二弯折镜34和第二透射窗部31d。之后，该光被相机用折返镜37反射。反射光朝向外壳10的横向的另一侧传播以到达相机36。反射光的光轴与第二透射窗部31d的光轴和第二弯折镜34的光轴两者交叉。
即，当在工件W的打印点处反射的反射光透射过第二弯折镜34以到达第二透射窗部31d时，第二透射窗部31d透射该反射光并且将该反射光作为透射光引导到相机用折返镜37。有透射光形成的光路透射过第二折弯镜34从而与UV激光的光路和第二折弯镜34反射的引导光的光路交叉。
尽管省略了细节，但是连接到相机36的回路基板像相机36一样也布置在Z室Sz的外侧。
第二弯折镜34
在该实施方式中，能够构成光学部件(第二光学部件)的第二折弯镜34像第一弯折镜32一样被布置在Z室Sz的内侧并且被构造成透射相机36接收的光和从激光束输出部2输出的UV激光中的一者以及反射另一者，从而该光的光路与UV激光的光路交叉。
具体地，第二折弯镜34被构造为所谓的半反射镜并且被构造成透射相机36接收的光并且反射UV激光以及引导第一折弯镜32反射的光通过Z扫描器33。
所以，如上所述，透射过第二弯折镜34的光的光路和UV激光的光路与第二弯折镜34反射的引导光的交叉。
此外，该实施方式中的第二折弯镜34再次折弯由第一折弯镜32折弯的光路从而使光路指向前后方向的后侧。
详细地，如图16和18等所示，第二折弯镜34被固定成第二折弯镜34的反射面斜向后上方地指向的姿势并且从第二折弯镜34的上端朝向底部向后倾斜。因此，当向下传播的激光被第二折弯镜34反射时，激光的传播方向向后指向。
在第二折弯镜34中合流的UV激光和引导光以此方式向后传播从而经由设置在分隔部11的下游侧窗部11b从第二空间S2入射在第一空间S1。UV激光和引导光从激光束引导部3到达激光束扫描部4。
干燥剂Dm
如图18所示，在Z室Sz的内侧设置收容室Sdz。干燥剂被收容在收容室Sdz中。尽管省略了细节，但是收容室Sdz与Z室Sz连通。通过收容在收容室Sdz中的干燥剂可以从Z室Sz去除湿气。
激光的输出降低的抑制(激光束输出部2)
如图13和图16等所示，诸如第一折弯镜32和第二折弯镜34等担忧透射损失和反射损失的光学部件被收容在气密状态的Z室Sz中。另一方面，担忧杂质的形成的引导光源35和相机36被布置在Z室Sz的外侧。利用这样的结构，即使杂质形成在引导光源35和相机36中，也能够防止杂质附着到光学部件。所以，能够抑制激光的输出降低。
一般地，激光的波长越短则所谓的光集尘效应就变得越显著。当光集尘效应变得显著时，杂质附着到光学部件的担忧增大。考虑到该担忧，在抑制激光的输出降低时，将该构造应用到诸如本文公开的激光加工装置L等能够出射UV激光的装置时特别有效的。
激光束引导部3的变型
在实施方式中，第一折弯镜32、Z扫描室33和第二折弯镜34被布置在Z室Sz的室内。引导光源35和相机36被布置在Z室Sz的室外。然而，激光束引导部3不限于该构造。
图19是示出激光束引导部3的第一至第三变型的图。如图19所示，可以省略Z扫描器33(第一变型)，可以省略引导光源35(第二变型)，可以省略相机36(第三变型)。
可以适当地改变激光束引导部3中的光路的构造。图20是示出激光束引导部3的第四变型的图。如图20所示，第一弯折镜32和第二弯折镜34可以被构造成透射从激光束输出部2出射的激光并且反射从引导光源35出射的光和相机36接收的光。此外，在第四变型中，例如，可以省略引导光源35和第一弯折镜32，可以省略相机36和第二弯折镜34。
激光束扫描部4
激光束扫描部4被构造成在工件W的表面上二维地扫描从激光束输出部2出射的并且由激光束引导部3引导的激光(UV激光)。
图21和图22是示出激光束扫描部4的外观的立体图。图23是图22示出的构造的底视图。图24是示出X扫描器8的构造的纵截面视图。图25是示出Y扫描器9的构造的纵截面视图。
在图21至图25使出的示例中，激光束扫描部4被构造为所谓的二轴(X轴和Y轴)式的流电扫描仪。即，激光束扫描部4包括X扫描仪8、Y扫描器9和扫描器用壳体40，其中X扫描器8用于在X方向上扫描激光，Y扫描器9用于在Y方向上扫描激光，扫描器用壳体40用于收容X扫描器8用的第一扫描器镜81(在下文中简称为“X镜”)和Y扫描器9用的第二扫描器镜91(在下文中简称为“Y镜”)。
用于收容X镜81和Y镜91的扫描器室Sxy由扫描器用壳体40和外壳10的内底面构成。扫描器室Sxy经由设置于扫描器用壳体40的一侧的入射窗部41光学地结合到激光束引导部3的下游端部(具体地，上述的下游侧窗部11b)。扫描器室Sxy经由设置于扫描器用壳体40的底部的开口部43光学地结合到设置于外壳10的底部的出射窗部19和外壳10外部的空间。
因此，如图23中的黑箭头所指示的，当UV激光从入射窗部41入射在扫描器室Sxy的内部时，UV激光被X镜81和Y镜91反射(在该示例中，在被X镜81反射之后被Y镜91反射)并且从开口部43出射到扫描器室Sxy的外部。
此时，通过操作X镜81和Y镜91以调节由所述镜和UV激光形成的角度，例如在工件W的表面上可以二维地扫描UV激光。
为了保持X镜81和Y镜91的激光反射率，要求保持扫描器室Sxy的气密性并且防止杂质侵入所述室。
为了抑制UV激光的由于结露引起的散射，还要求从扫描器室Sxy去除湿气。
因此，根据该实施方式的激光束扫描部4被构造成通过设计X扫描器8和Y扫描器9用的支撑结构并且将干燥剂Dm布置在扫描器室Sxy的内部或外部来满足上述要求。
重点关注与所述要求的对应关系说明与激光束扫描部4有关的部件。
扫描器用壳体40
在该实施方式中，扫描器用壳体40形成为基本上立方体箱状。如图4和图21等所示，在第一空间S1中，扫描器用壳体40可以被布置在外壳10的下表面和分隔部11交叉的角部周围。扫描器用壳体40的表面被构造成发挥各种功能以保持X扫描器8并且出射UV激光。
即，扫描器用壳体40的上表面构成第一保持部(保持部)40a，第一保持部40a包括能够插入构成X扫描器8的第一驱动马达82的开口。第一保持部40a保持插入的第一驱动马达82的外周面(参照图24)。
另一方面，扫描器用壳体40的后表面构成第二保持部(保持部)40b，第二保持部40b包括能够插入构成Y扫描器9的第二驱动马达92的开口。第二保持部40b保持插入的第二驱动马达92的外周面。
扫描器用壳体40的前表面(位于图22的纸面左侧的一表面)构成上述的入射窗部41。从激光束输出部2出射并且通过激光束引导部3的激光可以入射在扫描器室Sxy的室内。
扫描器用壳体40的下表面包括上述的开口部43。开口部43、设置于外壳10的底部的开口部(外壳侧出射部)19a以及嵌合在开口部19a中的并且能够透射激光的透射性构件19b构成出射窗部19(参照图24和图25)。出射窗部19能够将经由入射窗部41入射的UV激光出射到外壳10的外部。
构成在扫描器用壳体40的内侧的扫描器室Sxy被上述的第一保持部40a、第二保持部40b、入射窗部41和出射窗部19包围并密封。上述的X镜81和Y镜91能够被收容在扫描器室Sxy中。
形成扫描器用壳体40的另外两个表面中的位于图22的纸面前侧的一个表面构成干燥用贯通部42。干燥用贯通部42包括用于利用干燥剂Dm干燥扫描器室Sxy的通孔42a。干燥用贯通部42、第一保持部40a、第二保持部40b、入射窗部41以及出射窗部19包围并密封扫描器室Sxy。
如下面详细地说明的，本文公开的干燥剂Dm可以布置在扫描器室Sxy的室内或下面详细地说明的与扫描器室Sxy连通的收容室Sd的室内。
X扫描器8
X扫描器8包括用于在工件W的表面上沿与UV激光的光轴交叉的X方向(第一方向)扫描UV激光的X镜81、被构造为可旋转地支撑X镜81的第一驱动马达82以及被构造成通过与第一驱动马达82的外周面的一部分接触而保持第一驱动马达82的马达保持构件83。
X镜81被构造为所谓的流电镜。如图23所示，X镜81反射从入射窗部41入射的UV激光并且将UV激光引导到Y镜91。
具体地，X镜81是基本上矩形板状的全反射镜。X镜81以如下状态被收容在扫描器室Sxy的室内：X镜81由镜基部82e支撑。X镜81与镜基部82e和第一驱动马达82的转子82a一体地操作。X镜81能够绕预定的转动轴线Ox旋转。
第一驱动马达82是由直流马达构成的流电马达。第一驱动马达82包括转子82a、马达壳82b以及轴承82c和82d，其中转子82a被构造成能够绕转动轴线Ox转动并且在转动轴线Ox方向的一端处支撑X镜81，马达壳82b被构造成收容转子82a，轴承82c和82d介装于转子82a和马达壳82b之间以相对于马达壳82b轴向地支撑转子82a。
转子82a被构造成接收电流和转动并且沿着转动轴线Ox以基本上圆柱状延伸。转子82a的在转动轴线Ox方向上的一个端部(位于扫描器室Sxy侧的末端)从马达壳82b突出并且延伸到扫描器室Sxy的室内。该一个端部被插入基本上筒状的镜基部82e。另一方面，位于该一个端部的相反侧位置的另一端部(位于扫描器室Sxy反向侧的末端)被没入马达壳82b的内部。
马达壳82b形成为在转动轴线Ox方向上延伸的基本上筒状并且在该方向上的两端处开口。转子82a能够被插入马达壳82b的内侧。马达壳82b的末端(开口端)被插入扫描器用壳体40的第一保持部40a。所以，马达壳82b的外周面中的被插入第一保持部40a的部分由第一保持部40a保持。
位于马达壳82b的被插入第一保持部40a的部分的相反侧的开口端以基本上帽沿状扩大直径。在第一驱动马达82用的回路基板85被载置在以此方式扩径的部分的状态下，该部分由盖状的扫描器覆盖件84和回路基板85一起覆盖。
轴承82c和82d被布置在转子82a的外周面和马达壳82b的内周面之间。轴承82c和82d支撑转子82a的纵向两端。
马达保持构件83形成为在转动轴线Ox方向上延伸的基本上筒状并且在该方向上的两端处开口。马达壳82b能够插入马达保持构件83的内侧。马达保持构件83的一个开口端能够从上方安装到扫描器用壳体40的第一保持部40a并且固定到第一保持部40a。
当马达保持构件83被固定到第一保持部40a时，第一保持部40a的开口的内周面和马达保持构件83的内周面基本上成一体。分隔出马达壳82b的收容空间。当马达壳82b从上方被插入收容空间时，马达壳82b中的以基本上帽沿状扩径的部分从上方与马达保持构件83接触并且防止马达保持构件83脱离。此时，马达壳82b的末端附近的外周面在该外周面被插入第一保持部40a的开口的状态下被该开口保持。另一方面，比该末端位于更靠近X镜81反向侧的位置的外周面与马达保持构件83的内周面接触。即，第一保持部40a保持比与马达保持构件83接触的部分位于更靠近X镜81侧的位置的外周面。
扫描器覆盖件84形成为有底的圆筒状。马达保持构件83中的位于X镜81反向侧的末端被插入扫描器覆盖件84中。由扫描器覆盖件84和马达壳82b分隔出回路基板85的收容空间。
回路基板85构成驱动用电气回路以使第一驱动马达82转动。回路基板85被固定到马达壳82b的以基本上帽沿状扩径侧的端面。两个吊带89连接到回路基板85并且经由设置于扫描器覆盖件84的开口引出到外部(参照图22)。尽管省略了图示，用于气密地密封扫描器覆盖件84的内部的诸如树脂制的密封构件设置于用于引出吊带89的开口的周缘。
被构造成限制空气流入扫描器室Sxy的第一密封构件(密封构件)86被设置于第一驱动马达82的外周面中的由第一保持部40a保持的部分。
具体地，第一密封构件86由树脂制的O形环构成并且被布置成包围马达壳82b的外周面中的被插入第一保持部40a中的部分的外周面。通过采用这样的配置，第一密封构件86被夹在第一保持部40a的开口的内周面和马达壳82b的外周面之间。
另一方面，与这样的第一密封构件86分开地，设置了被构成为限制空气经由转子82a的外周面和马达壳82b的内周面之间的间隙流入的第二密封构件(密封构件)87。根据该实施方式的第二密封构件87被设置于第一驱动马达82的外周面中的被插入扫描器覆盖件84中的部分。
具体地，第二密封构件87像第一密封构件86一样由树脂制的O形环构成并且被布置成包围马达壳82b的外周面中的以基本上帽沿状扩径的部分的外周面。通过采用这样的配置，第二密封构件87被夹在扫描器覆盖件84的开口附近的内周面和马达壳82b的外周面之间。
Y扫描器9
Y扫描器9包括：用于在与UV激光的光轴交叉的Y方向(第二方向)上扫描UV激光的Y镜91、被构造成可旋转地支撑Y镜91的第二驱动马达92以及被构造成通过与第二驱动马达92的外周面接触来保持第二驱动马达92的马达保持构件93。
Y镜91被构造为所谓的流电镜。如图23所示，Y镜91反射由X镜81反射的UV激光并且将UV激光引导到出射窗部19。
具体地，Y镜91是基本上矩形板状的全反射镜。在Y镜91由镜基部92e支撑的状态下，Y镜91被收容在扫描器室Sxy的室内。Y镜91与镜基部92e和第二驱动马达92的转子92a一体地操作。Y镜91能够绕预定的转动轴线Oy旋转。
第二驱动马达92是由直流马达构成的流电马达。第二驱动马达92包括转子92a、马达壳92b以及轴承92c和92d，其中转子92a被构造成能够绕转动轴线Oy转动并且在转动轴线Oy方向的一端处支撑Y镜91，马达壳92b被构造成收容转子92a，轴承92c和92d介装在转子92a和马达壳92b之间以相对于马达壳92b轴向地支撑转子92a。
转子92a被构造成接收电流和转动并且沿着转动轴线Oy以基本上圆柱状延伸。转子92a的在转动轴线Oy方向上的一个端部(在图23中位于扫描器室Sxy侧的末端)从马达壳92b突出并且延伸到扫描器室Sxy的室内。该一个端部被插入基本上筒状的镜基部92e。另一方面，位于该一个端部的相反侧位置的另一端部(在图25中位于扫描器室Sxy反向侧的末端)被没入马达壳92b的内部。
马达壳92b形成为在转动轴线Oy方向上延伸的基本上筒状并且在该方向上的两端处开口。转子92a能够被插入马达壳92b的内侧。马达壳92b的末端(开口端)被插入扫描器用壳体40的第二保持部40b。所以，马达壳92b的外周面中的被插入第二保持部40b的部分由第二保持部40b保持。
位于马达壳92b的被插入第二保持部40b的部分的相反侧的开口端以基本上帽沿状扩大直径。在第二驱动马达92用的回路基板95被载置在以此方式扩径的部分的状态下，该部分由盖状的扫描器覆盖件94和回路基板95一起覆盖。
轴承92c和92d被布置在转子92a的外周面和马达壳92b的内周面之间。轴承92c和92d支撑转子92a的纵向两端。
马达保持构件93形成为在转动轴线Oy方向上延伸的基本上筒状并且在该方向上的两端处开口。马达壳92b能够插入马达保持构件93的内侧。马达保持构件93的一个开口端能够从上方安装到扫描器用壳体40的第二保持部40b并且固定到第二保持部40b。
当马达保持构件93被固定到第二保持部40b时，第二保持部40b的开口的内周面和马达保持构件93的内周面基本上成一体。分隔出马达壳92b的收容空间。当马达壳92b从侧方被插入收容空间时，马达壳92b中的以基本上帽沿状扩径的部分从侧方与马达保持构件93接触并且防止马达保持构件93脱离。此时，马达壳92b的末端附近的外周面在该外周面被插入第二保持部40b的开口的状态下被该开口保持。另一方面，比该末端位于更靠近Y镜91反向侧的位置的外周面与马达保持构件93的内周面接触。即，第二保持部40b保持比与马达保持构件93接触的部分位于更靠近Y镜91侧的位置的外周面。
扫描器覆盖件94形成为有底的圆筒状。马达保持构件93中的位于Y镜91反向侧的末端被插入扫描器覆盖件94中。由扫描器覆盖件94和马达壳92b分隔出回路基板95的收容空间。
回路基板95构成驱动用电气回路以使第二驱动马达92转动。回路基板95被固定到马达壳92b的以基本上帽沿状扩径侧的端面。两个吊带99连接到回路基板95并且经由设置于扫描器覆盖件94的开口引出到外部(参照图22)。尽管省略了图示，用于气密地密封扫描器覆盖件94的内部的诸如树脂制的密封构件设置于用于引出吊带99的开口的周缘。
如在X扫描器8中一样，被构造成限制空气流入扫描器室Sxy的第一密封构件(密封构件)96被设置于第二驱动马达92的外周面中的由第二保持部40b保持的部分。
具体地，Y扫描器9用的第一密封构件96总体上与X扫描器8用的第一密封构件86相同地构成。即，Y扫描器9用的第一密封构件96由树脂制的O形环构成并且被布置成包围马达壳92b的外周面中的被插入第二保持部40b中的部分的外周面。通过采用这样的配置，第一密封构件96被夹在第二保持部40b的开口的内周面和马达壳92b的外周面之间。
另一方面，与这样的第一密封构件96分开地，设置了被构成为限制空气经由转子92a的外周面和马达壳92b的内周面之间的间隙流入的第二密封构件(密封构件)97。根据该实施方式的第二密封构件97被设置于第二驱动马达92的外周面中的被插入扫描器覆盖件94中的部分。
具体地，第二密封构件97像第一密封构件96一样由树脂制的O形环构成并且被布置成包围马达壳92b的外周面中的以基本上帽沿状扩径的部分的外周面。通过采用这样的配置，第二密封构件97被夹在扫描器覆盖件94的开口附近的内周面和马达壳92b的外周面之间。
激光的输出降低的抑制(激光束扫描部4)
如图24和图25所示，在第一驱动马达82的外周面中的由第一保持部40a保持的部分中和第二驱动马达92外周面中的由第二保持部40b保持的部分中可以形成轻微的间隙。因此，如图24和图25中的由箭头F1至F4所指示的，杂质容易从这样的间隙侵入扫描器室Sxy。
然而，利用上述的构造，通过在这样的部分设置第一密封构件86、96和第二密封构件87、97，可以在不使用诸如真空轴承等特殊部件的情况下防止杂质侵入作为用于旋转X镜81和Y镜91的空间的扫描器室Sxy。所以，可以在减少制造成本的同时抑制激光的输出降低。
流电扫描器的变型
在实施方式中，说明了第一密封构件86和96以及第二密封构件87和97分别设置于X扫描器8和Y扫描器9的构造。然而，密封构件的构造可以如下所述地变形。
下面说明Y扫描器的变型。这里公开的变型也可以应用到X扫描器。
图26是示出Y扫描器的第一变型的与图25对应的图。如在图26所示的Y扫描器9'中，可以通过起到第一密封构件96'作用的树脂密封第二保持部40b和马达壳92b之间的间隙。
图27是示出Y扫描器的第二变型的与图25对应的图。如在图26所示的Y扫描器9'中，可以在不设置扫描器覆盖件的情况下通过起到第二密封构件作用的树脂密封转子92a和马达壳92b之间的间隙。
首先，在实施方式中，说明了X扫描器8和Y扫描器9两者都安装到扫描器用壳体40的构造。然而，X扫描器8和Y扫描器9在使用至少第一密封构件86和96以及第二密封构件87和97时不限于这样的构造。
例如，X扫描器8和Y扫描器9中的至少一者可以安装到扫描器用壳体40。第一密封构件可以应用到该扫描器。
扫描器室Sxy的变型
在实施方式中，扫描器室Sxy被第一保持部40a、第二保持部40b、入射窗部41、出射窗部19以及干燥用贯通部42包围。出射窗部19由设置于扫描器用壳体40的底面的开口部43、设置于外壳10的底部的开口部19a以及嵌合在开口部19a中的透射性构件19b构成。然而，出射窗部19不限于该构造。
图28是示出扫描器用壳体的变型的图。如图28所示，出射窗部19可以通过将透射性构件43a嵌合在扫描器用壳体40的开口部43中而构成。
收容室Sd
如上所述，能够从外部替换的干燥剂Dm可以被布置在扫描器室Sxy或与扫描器室Sxy连通的收容室Sd中。在下面示出的实施方式中，在扫描器室Sxy的外部构成收容室Sd。然而，如在下面所述的变型中，用于布置干燥剂Dm的空间可以形成在扫描器室Sxy的内部(在下文中，这样的空间由符号“Sd”表示)。
图29是示出干燥剂用壳体45的配置的立体视图。图30是示出收容室Sd和扫描器室Sxy的构造的纵截面图。图31是示出干燥剂用壳体45的外观的立体视图。图32是示出通过盖部18的密封结构的说明图。
在该构造示例中，收容室Sd和扫描器室Sxy在外壳10中彼此邻接。收容室Sd通过上述的干燥用贯通部42中的通孔42a与扫描器室Sxy连通。收容室Sd被构成为使得干燥剂Dm通过与通孔42a分开的开口(下述的替换开口部45c)替换。收容室Sd通过替换盖部18开口。
即，如图30所示，扫描器室Sxy介装在外壳10的左侧面(位于图30的纸面左侧的侧面)和基板12之间。收容室Sd介装在这样的扫描器室Sxy和外壳10的左侧面之间。
具体地，收容室Sd通过能够收容干燥剂Dm的干燥剂用壳体45分隔出。干燥剂用壳体45形成为矩形浅箱状。在第一空间S1中，干燥剂用壳体45被布置在外壳10的下表面与分隔部11交叉的角部。
图30中所示的通孔45b在干燥剂用壳体45的后表面(位于纵向另一侧的表面)开口。在干燥剂用壳体45和扫描器用壳体40两者都被固定到外壳10的状态下通孔45b和扫描器用壳体40的通孔42a连接。收容室Sd和扫描器室Sxy连通。
过滤器42b被安装到扫描器用壳体40的通孔42a。能够防止从干燥剂Dm形成的杂质从收容室Sd侵入扫描器室Sxy。
如图22所示，扫描器用壳体40的干燥用贯通部42包括被构造成覆盖在通孔42a周围的密封构件42c。能够密封扫描器用壳体40的通孔42a和干燥剂用壳体45的通孔45b之间的间隙。
干燥剂用壳体45的前表面通过图32中所示的能够被开闭的替换盖部18密封。具体地，在干燥剂用壳体45的前表面(位于前述横向的一侧的表面)钻出与收容室Sd的室内连通的替换开口部45c。替换开口部45c是截面为基本上圆形的开口。替换开口部45c的内周面的部分被螺纹加工成螺母状。
替换盖部18包括通过插入替换开口部45c而能够关闭替换开口部45c的插入部18a。具体地，插入部18a形成为基本上圆筒状。插入部18a的外周面(外表面)的部分形成为被拧入替换开口部45c中的螺纹部。密封构件18b相对于拧入替换开口部45c的螺纹部的部分位于插入方向(参照图32中的箭头Di)的末端侧的部分的外表面。
密封构件18b由树脂制的O形环构成并且嵌合在设置于插入部18a的外表面的圆周状的槽部中。在替换盖部18从替换开口部45c卸下的状态下，密封构件18b的直径略大于替换开口部45c的内径。因此，当替换盖部18的插入部18a被插入替换开口部45c时，密封构件18b在与插入方向Di正交的向外方向(参照图32中的黑箭头)膨胀从而密着到替换开口部45c的内表面。
通过包装诸如硅胶或石灰等能够吸收空气中的湿气的物质而获得干燥剂Dm。干燥剂Dm不仅能够从收容室Sd的室内去除湿气还能够通过干燥用贯通部42从扫描器室Sxy的室内去除湿气。当作为使用了干燥剂Dm预定期间的结果的干燥剂Dm的湿气去除性能降低时，可以通过卸下替换盖部18从外部替换干燥剂Dm。
由于结露的激光的输出降低的抑制
如图22所示，通过将扫描器用壳体40的一个表面设定为干燥用贯通部42，可以使收容部Sd和扫描器室Sxy经由通孔42a连通并且经由通孔42a插入和移除干燥剂Dm。因此，可以从扫描器室Sxy的室内去除湿气并且抑制由于结露的激光的输出降低，
与干燥剂Dm的壳体有关的变型
在实施方式中，说明了收容室Sd设置于扫描器室Sxy的室外并且干燥剂Dm被收容在收容室Sd的室内的构造。在该实施方式中，设置了包围扫描器室Sxy的干燥用贯通部42以使扫描器室Sxy和收容室Sd连通。然而，收容室Sd和干燥用贯通部42的构造不限于此。
例如，可以在扫描器室Sxy的室内设置相当于收容室Sd的空间。在该情况下，干燥用贯通部42中的通孔42a起到用于替换干燥剂Dm的开口的作用。
即使当收容室Sd设置于扫描器室Sxy的室外时，也能够通过例如设计替换盖部的结构来适当地改变干燥剂Dm用的收容方法。
图33是示出替换盖部的变型18'的图。如图33所示，替换盖部18'自身可以用作干燥剂用壳体(壳体)以用于分隔出收容室Sd。在该情况下，包含干燥剂Dm的替换盖部18'能够被安装到外壳并且从外壳卸下。
被构造成包围扫描器室Sxy的第一保持部40a、第二保持部40b、入射窗部41和出射窗部19中的任一者均可以用作干燥用贯通部。
图34是示出扫描器室Sxy的周边的变型的图。如图34所示，可以在扫描器室Sxy的室内设置相当于收容室的空间Sd'。出射窗部19可以被构造成能够从外部被打开和关闭。
通过标记控制器100对标记头1的控制
下面依次说明通过标记头控制器100对标记头1的控制中的与激光的输出调节有关的控制和在激光加工装置L的停止期间执行的控制。
与脉冲频率对应的输出调节
一般地，当执行激光加工时，有时改变激光的目标输出以调节例如激光打标中的打印的发色和激光切割中的切割速度。
在该情况下，作为达成改变目标输出的方法，可以想到通过调节被供给到激发光源111的驱动电流来调节基本波的输出。
即，例如，当减小驱动电流的电流值时，激发光源111中产生的激发光的输出降低。激光介质25中产生的基本波的输出也降低。所以，可以降低基于基本波产生的激光的输出。
以此方式，驱动电流的大小和激光的输出之间存在正的相关关系。因此，如在上述的表储存部114中一样，通过事先储存激光的目标输出和应被供给到激发光源111的驱动电流之间的对应关系，可以使用对应关系确定与使用者期望的输出对应的驱动电流。
附带地，当如根据该实施方式的激光束输出部2一样采用了包括Q开关23的构造时，作为激光的控制参数，存在表示Q开关23的ON和OFF在一秒内的切换次数的Q切换频率(上述的脉冲频率)，即，每单位时间执行的脉冲振荡的次数。
然而，当改变Q切换频率时，Q开关切换到ON状态的期间增大或减小。所以，激光介质25中的反转分布变动。因此，当激发光入射在激光介质25上时诱导放出的光子数增加或减少。激光的输出变动。因此，为了执行适当的输出设定，简单地确定如上所述的驱动电流是不够的。
另外，一般地，激光的输出和Q开关频率之间的关系根据激发光源111的规格、光学部件的状态等改变。因此，在归因于Q开关频率的输出变动中，各激光加工装置存在个体差异。
因此，根据该实施方式的对应关系储存部不仅储存激光的目标输出和应被供给到激发光源111的驱动电流之间的对应关系，还储存与冒充频率的大小关联的对应关系。
激发光源驱动部112基于储存在条件设定储存部102中的目标输出和脉冲频率以及储存在对应关系储存部中的对应关系将与脉冲频率对应的驱动电流供给到激发光源111。
特别地，如图1所示的构造示例中那样，当表储存部114被用作对应关系储存部时，表储存部114可以为各不同的脉冲频率储存链接目标输出和驱动电流的电流表。
在该情况下，当使用者经由起到设定部作用的操作终端200通过操作标记控制器100而将目标输出和脉冲频率两者都设定为加工条件时，该设定被储存在条件设定储存部102中。在激光加工装置L的操作中，当接收关于目标输出和脉冲频率中的每一者的控制信号时，激发光源驱动部112从表储存部114读取与设定为加工条件的脉冲频率有关的电流表并且基于目标输出和驱动电流之间的对应关系确定驱动电流。
当“为各不同的脉冲频率储存电流表”时，脉冲频率的个数仅必须为至少两个以上。在该情况下，可以使用与关联对应关系的脉冲频率有关的电流表补充除了与电流表关联地储存的脉冲频率以外的脉冲频率。
控制部101可以基于上述的功率监控器的检测结果校正表储存部114中储存的对应关系。例如，当设定为加工条件的目标输出小于功率监控器检测的输出的测量值时，控制部101增大与目标输出对应的驱动电流。激光加工装置L每次启动时或在各预定期间，控制部101都可以执行这样的校正。
电流表的合理使用的具体示例
图35是示出目标输出和驱动电流的对应关系的图。图36是示出与脉冲频率对应的电流表的合理使用的流程图。在图35所示的示例中，百分比被用作目标输出的单位。然而，目标输出的单位不限于百分比。例如，可以直接使用激光的电功率(瓦特)。
如图35所示，根据该实施方式的表储存部114中储存了两种电流表。具体地，在脉冲频率分别与40kHz和100kHz关联的状态下储存电流表。如从图35观察到的，脉冲频率高时的驱动电流(LD电流)比脉冲频率低时的驱动电流大。
如图36所示，例如，当激光加工装置L被启动以加工工件W时，控制部101读取经由操作终端200设定的标记图形和包括充当加工条件的目标输出和脉冲频率的打印数据(步骤S101)。此时读取的打印数据中与加工条件有关的数据从控制部101被输入到激发光源驱动部112。
之后，当执行了Z扫描器33的焦点控制(步骤S102)时，激发光源驱动部112确定被设定为加工条件之一的脉冲频率是否是40kHz以下(步骤S103)。当脉冲频率为40kHz以下时，激发光源驱动部112从表储存部114读取与40kHz关联地储存的电流表，并且基于被设定为加工条件之一的激光的目标输出确定应被供给到激发光源111的驱动电流(步骤S104)。
之后，激发光源驱动部112将步骤S104中确定的驱动电流供给到激发光源111(步骤105)。与步骤S105所示的处理平行地，控制部101通过输出基于步骤S101中读取的脉冲频率产生的控制信号控制Q开关23的开和关。控制部101控制X扫描器8和Y扫描器9并且施行二维扫描以实现步骤S101中读取的标记图形。
步骤S105至S107中所示各种处理被示出为为了方便而依次施行。然而，如上所述，平行地执行各种处理。
另一方面，当在步骤S103中确定脉冲频率大于40kHz时，激发光源驱动部112确定脉冲频率是否为100kHz以上(步骤A108)。当脉冲频率为100kHz以上时，激发光源驱动部112从表储存部114读取与100kHz关联地储存的电流表并且基于被设定为加工条件之一的激光的目标输出确定应被供给到激发光源111的驱动电流(步骤S109)。激发光源驱动部112进行上述的步骤S105至S107并且施行与这些步骤有关的各种处理。
当在步骤S109中确定脉冲频率小于100kHz时，即，当确定脉冲频率大于40kHz但是小于100kHz时，激发光源驱动部112从表储存部114读取与40Khz关联地储存的电流表以及与100kHz关联地储存的电流表并且补充电流表的内容以确定应被供给到激发光源111的驱动电流(步骤S110)。激发光源驱动部112进行步骤S105至S107并且施行与这些步骤有关的各种处理。
具体地，当进行到步骤S109时，激发光源驱动部112利用例如通过关联脉冲频率和驱动电流、基于与40kHz关联地储存的电流表确定的驱动电流和基于与100kHz关联地储存的电流表确定的驱动电流而获得的线性函数进行内插，并且基于以此方式获得的线性函数确定被设定为加工条件之一的驱动电流和脉冲频率。
以此方式，起到对应关系储存部作用的表储存部114储存激光的目标输出和与被设定为加工条件之一的脉冲频率的大小关联的驱动电流之间的对应关系。所以，能够确定与脉冲频率的大小适合的驱动电流。因此，能够适当地施行激光的输出设定。能够降低激光输出中的变动。
与脉冲频率对应的输出调节的变型
当被构造成储存用于使用目标输出作为自变量计算驱动电流的计算公式的计算公式储存部代替表储存部114被设置为对应关系储存部时，例如，仅需要在计算公式中包含与脉冲频率的对应关系，该计算公式关联目标输出和作为另一自变量的驱动电流。
与目标输出的水平对应的输出调节
如上所述，当通过驱动电流执行激光的输出变化时，如果激光的目标输出太低，则可能的是与激光的输出对应的驱动电流过小并且变得不稳定。在该情况下，可能的是激光的输出也变得不稳定。因此，低输出侧的输出设定存在改善的余地。
另一方面，如公知的，还可以想到通过调节Q开关23的占空比改变激光的输出的方法。
即，例如，当减小占空比时，Q开关23切换到ON状态的期间减小。因此，作为基本波从激光介质25振荡的脉冲波的输出降低。所以，可以减小基于基本波产生的激光的输出。
因此，当通过占空比执行激光的输出变化时，可以降低激光的输出，同时保持驱动电流被设定得足够大而不引起不安定。
然而，已经发现，当在保持驱动电流大的同时调节Q开关23的占空比时，尽管改善了低输出侧的输出设定，但是高输出侧的输出设定发生困难。
即，当将占空比设定得大以增加激光的输出时，Q开关23被切换到ON状态的期间增大。因此，激光连续地振荡的期间增大。于是，第一波长转换元件26和第二波长转换元件27产生热。波长转换元件由于热产生和归因于驱动电流被保持得大的基本波的输出增加而过热。激光特性可能被劣化，例如，紧跟在脉冲振荡之后的输出因为热透镜等的影响而变得不稳定。
因此，根据该实施方式的控制部101根据目标输出的水平合理地使用用于改变激光的输出的方法。
具体地，当目标输出超过了预定阈值时，控制部101经由激发光产生部110通过改变供给到激发光源111的驱动电流来控制从激光束输出部2出射的激光的输出。另一方面，当目标输出等于或小于阈值时，控制部101在保持供给到激发光源111的驱动电流基本上固定时经由激光束输出部2通过改变占空比来控制从激光束输出部2出射的激光的输出。
作为改变占空比的方法，可以使用使目标输出和占空比关联的表。可以使用将目标输出和脉冲频率用作自变量的用于计算占空比的计算公式。
如从“同时保持驱动电流基本上固定”的记载可见，即使在目标输出等于或小于阈值时，也不必保持驱动电流固定。驱动电流仅需要被保持在目标输出相对于阈值增加或减少10％至20％时的范围内。例如，当目标输出的阈值被设定到60％时，驱动电流仅需要被设定到目标输出为50％至70％时的驱动电流。
该控制方式可以与上述的与脉冲频率对应的输出调节同时使用。还可以使用一种控制方式。
与目标输出的水平对应的输出调节的具体示例
如上所述，与脉冲频率对应的两种电流表被储存在根据该实施方式的表储存部114中。如图35所示，在电流表中，根据目标输出是否低于或高于60％(被设定为目标输出用的阈值)而合理地使用通过驱动电流的输出调节和通过占空比的输出调节。
具体地，当目标输出超过60％时，驱动电流随着目标输出增大而单调地增大。另一方面，当目标输出为60％以下时，驱动电流相对于目标输出的水平基本上固定。在该情况下，使用目标输出为60％时的驱动电流。在后者的情况下，占空比随着目标输出减小而单调地减小。
图37是示出根据目标输出的输出调节方法的合理使用的流程图。为了简单，图37中省略了与脉冲频率对应的电流表的合理使用。然而，如从图35可见的，同时执行了与脉冲频率对应的合理使用。
如图37所示，当激光加工装置L启动以加工工件W时，控制部101经由操作终端200读取标记图形和包括充当加工条件的目标输出和脉冲频率的打印数据(步骤S201)。在此时读取的打印数据中与加工条件有关的数据从控制部101被输入到激发光源驱动部112。
之后，激发光源驱动部112确定设定为加工条件之一的目标输出是否大于60％(步骤S202)。当目标输出大于60％时，激发光源驱动部112从表储存部114读取与目标输出对应的电流表(步骤S203)并且根据电流表确定驱动电流(步骤S204)。在将占空比维持在最小值的同时，激发光源驱动部112施行与图36中的流程图相同的处理并且执行打印(步骤S206至S208)。
步骤S206至S208中所示的各种处理为了方便被示出为依次施行。然而，如上所述，平行地执行各种处理。
另一方面，当在步骤S202中确定目标输出为60％以下时，激发光源驱动部112从表储存部114读取与目标输出设定到60％对应的电流表而不管目标输出的水平(步骤S209)并且根据电流表确定驱动电流(步骤S210)。激发光源驱动部112根据目标输出改变占空比(步骤S211)并且施行与图36中所示的流程相同的处理，而且执行打印(步骤S206至S208)。
以此方式，当目标输出相对高时，通过驱动电流改变激光的输出。另一方面，当目标输出相对低时，通过占空比而不是驱动电流来改变激光的输出。
根据目标输出的水平，通过切换激光输出用的改变手段，在低输出侧可以稳定激光的输出并且在高输出侧可以防止激光特性的劣化。所以，可以适当地改变激光输出而不使激光特性劣化。
无论其它参数如何，步骤S205中的“最小值”不固定。在该构造示例中，“最小值”根据脉冲频率(Q开关频率)增大或减小。
表1与脉冲频率的大小关联地示出了激光的目标输出与每一周期Q开关23被切换到ON状态的期间(ON时间)、即激光的输出被关断的期间的对应关系。表2与脉冲频率的大小关联地示出了激光的目标输出与每一周期Q开关23被切换到OFF状态的期间(OFF时间)、即激光的输出被接通的期间的对应关系。表1和表2两者中，表中数字的单位是“μs”。
表1
Figure GDA0003466608820000521
表2
Figure GDA0003466608820000522
如果脉冲频率固定，则与脉冲频率对应的周期的长度也是固定的。因此，例如，当脉冲频率为40kHz时，ON时间和OFF时间的总和(即，一个周期的长度)在目标输出为10％到100％的范围内固定在25μs。除了一个周期的长度以外，这样的倾向在所有的脉冲频率中都是相同的。
当脉冲频率增大时，与脉冲频率对应的周期的长度减小。因此，随着脉冲频率增大，ON时间和OFF时间的总和减少。
如从表1和表2看出的，当目标输出为60％以下时，与一个周期中激光的输出被接通的时期(＝Q开关23的OFF时间)相等的占空比(＝OFF时间/(ON时间+OFF时间))随着目标输出的减小而单调地(simultaneously)增大。另一方面，当目标输出大于60％时，由于ON时间和OFF时间分别固定，所以无论目标输出增大或减少，占空比都是固定的。因此，当目标输出为60％时的占空比是目标输出为10％到100％范围内的占空比的最小值。
当目标输出大于60％时，无论Q开关频率如何，OFF时间固定在1μs。另一方面，当目标输出大于60％时，ON时间随着Q开关频率的增大而减少。因此，步骤S205中的“最小值”由于ON时间的减少随着Q开关频率的增大而增大。
与激光加工装置L的输出停止有关的构造
图38是示出激光加工装置L的电源周边的构造的框图。在图38所示的部件中，与上述的部件相同的部件用相同的附图标记和符号表示。适当地省略部件的说明。
如图38所示，激光加工装置L包括激发光产生部110、用于将电力供给到激光束输出部2和控制部101的电源以及用于监控电源的电源监控部(在图38中，记载为“电压监控部”)123。
详细地，激光加工装置L包括能够将电力供给到激光束输出部2和控制部101的第一电源部(电源)124。第一电源部124由所谓的AC/DC电源构成。
同样地，激光加工装置L包括能够将电力供给到激发光产生部110的第二电源部(电源)125。像第一电源部124一样，第二电源部125由一般的AC/DC电源构成。
通过主开关121和按键开关122打开和关掉对第一电源部124和第二电源部125的电力供给。具体地，主开关121连接到按键开关122和第一电源部124并且被设置为执行除了激发光产生部110以外的部的系统启动。当主开关121被切换到ON状态时，电力能够被供给到第一温度调节部5、第二温度调节部6和控制部101。
按键开关122被设置为确实地停止激光的出射。按键开关122的开闭与激光的出射的开闭关联。详细地，当按键开关122被切换到OFF状态时，从第二电源部125通往激发光产生部110的电气回路被中断。能够确实地停止激光激发光的产生和激光的出射。另一方面，当按键开关122被切换到ON状态时，从第二电源部125通往激发光产生部110的电气回路被导通。允许激光激发光的产生和激光的出射。
为了执行上述的控制，激光加工装置L包括被构造成至少监控第二电源部125的电源监控部123。在该实施方式中，电源监控部123被构造成通过至少测量对第二电源部125的供给电压来监控第二电源部125。代替该构造，电源监控部123可以仅监控对第一电源部124的供给电压。可选地，电源监控部123可以监控从第一电源部124或第二电源部125供给的电压而不监控对第一电源部124或第二电源部125的供给电压。
尽管省略了细节，但是如上所述，激光束输出部2是内腔式。第一波长转换元件26和第二波长转换元件27的温度分别通过第一温度调节部(温度调节部)5和第二温度调节部(温度调节部)6调节。
附带地，在这样的激光加工装置L中，例如，当对装置L的电力供给因为停电或停机而停止时，通过激发光产生部110的激发光的产生和波长转换元件26和27的温度调节根据残留在电源用电容器等中的电荷量而停止。当通过激发光产生部110的激发光的产生停止时，通过激光介质25的基本波的产生停止。在以上说明中，基本波的产生和波长转换元件26、27的温度调节随意地停止。
当采用外腔式构造时，共振器中产生的基本波总是输出到共振器的外部。因此，即使基本波的产生在波长转换元件26和27的温度调节停止之后停止，包括基本波的激光的能量也不积累在共振器的内部。
然而，当如这里所公开的实施方式一样采用内腔式的构造时，波长转换元件被布置在一对镜之间。因此，波长转换元件位于共振器的内侧的位置。在这样的构造中，只要上述的温度调节充分地起作用，波长转换元件产生的谐波就通过半反射镜(例如，上述的第一分离器28a)被输出到共振器的外部。
然而，在这样的内腔式的构造中，如果波长转换元件的温度调节在基本波的产生停止之前停止，则产生的基本波的波长转换可能不能充分地执行并且激光的能量可能积累在共振器的内部。为了确实地防止布置在共振器中的各种光学部件被损坏，不希望共振器落入这样的状况。
因此，根据该实施方式的控制部101被构造为当基于电源监控部123的监控结果确定对第一电源部124和第二电源部125的电力供给被停止时，至少控制激发光产生部110和Q开关23中的一者，使得在通过第一温度调节部5和第二温度调节部6的温度调节继续的状态下抑制基本波的产生。
具体地，当供给到第一电源部124和第二电源部125中的每一者的电力落到预定阈值下时，控制部101确定对第一电源部124和第二电源部125的电力供给停止。控制部101可以基于电力的水平或基于与诸如电压等与电力有关的物理量执行该确定。
当确定对第一电源部124和第二电源部125的电力供给停止时，控制部101通过停止对激发光产生部110的电力供给(特别地，从激发光源驱动部112到激发光源111的驱动电流的供给)而停止激光激发光的产生。所以，基于激光激发光的基本波的产生停止。因此，基本波在第一波长转换元件26和第二波长转换元件27上的入射也停止。
与激光加工装置L的输出停止有关的处理的具体示例
图39是示出与激光加工装置L的输出停止有关的处理的流程图。如图39所示，在激光加工装置L的操作期间，电源监控部123检查供给到第一电源部124和第二电源部125中的每一者的电力的电压以检查对起到外部电源作用的第二电源部125的电力供给(步骤S301和S302)。
控制部101确定电源监控部123检查的电压是否小于预定阈值(规定值)(步骤S303)。当电压等于或大于阈值时，控制部101返回步骤S302。即，只要确保电压等于或大于阈值，控制部101就重复步骤S302和S303所示的处理。
当电压由于主开关121被切换到OFF状态、或者对第一电源部124或第二电源部125的电力供给被有意或无意地中断而落在阈值下时，控制部101从步骤S303行进到步骤S304。控制部101在激发光产生部110中停止从激发光源驱动部112到激发光源111的电力供给。所以，在激发光源111中停止激光激发光的产生并且在激光介质25中停止基本波的产生(步骤S305)。之后，通过第一温度调节部5和第二温度调节部6的温度调节根据残留在电容器等中的电荷量自然地停止(步骤S306)。激光加工装置L停机(步骤S307)。
以此方式，控制部101在通过温度调节部5和6的温度调节继续的状态下抑制基本波的产生。由于通过温度调节部5和6的温度调节继续，所以保持促进谐波的产生。因此，当停止电力供给时，在被减少的同时产生的基本波被顺利地转换成谐波。因此，可以防止激光的能量积累。因此，可以防止光学部件被损坏。
与激光加工装置L的输出停止有关的变型
在实施方式中，电源监控部123被构造成通过测量对第一电源部124和第二电源部125中的每一者的供给电压而监控第一电源部124和第二电源部125中的每一者。然而，电源监控部123不限于这样的构造。
例如，电源监控部123可以监控第二电源部125与激发光产生部110之间的电连接状态或第一电源部124与控制部101或激光束输出部2之间的电连接状态。当确定所述连接之一被中断时，电源监控部123可以确定对第一电源部124和第二电源部125的电力供给停止。
在该情况下，电源监控部123可以被构造成例如当第二电源部125与激发光产生部110之间的电连接作为将按键开关122从ON状态切换到OFF状态的结果而被中断时，将预定的电信号输入到电源监控部123。在该情况下，当输入这样的电信号时，电源监控部123能够确定通过第二电源部125的电力供给停止。
包括第一电源部124和第二电源部124的构造不是必要的。例如，如图40所示的变型中，控制部101、激发光产生部110以及激光束输出部2可以通过一个电源部126控制。
当到激光加工装置L的输入电源是DC输入时，诸如第一电源部124和第二电源部125等电源不是必须设置在激光加工装置L的内部。在该情况下，通过电源监控部123仅需要监控来自外部的DC输入。
在实施方式中，控制部101被构造成通过停止对激发光产生部110的电力供给来停止通过激光介质25的基本波的产生。然而，控制部101不限于这样的构造。
例如，当确定通过第二电源部125的电力供给停止时，控制部101可以在通过第一温度调节部5和第二温度调节部6的温度调节继续的状态下通过将Q开关23保持在OFF状态而抑制基本波的产生。在该情况下，至少脉冲振荡基本波不入射在第一波长转换元件26和第二波长转换元件27上。在该情况下，代替图37中的步骤S304，如图41中的步骤S404所示，控制部101仅需要停止与Q开关23有关的控制。控制部101可以同时执行停止通过Q开关的脉冲振荡和停止对激发光产生部110的电力供给。
在实现与激光的输出停止有关的处理时，包括第一波长转换元件26和第二波长转换元件27的构造不是必要的。例如，可以设置仅一个波长转换元件或可以设置三个以上波长转换元件。
在实现与激光的输出停止有关的处理时，Q开关不是必要的。上述构造还可以应用到不包括Q开关23并且能够仅连续地振荡激光的装置。
如上所述，本公开可以应用到激光打标机等。

Claims (8)

1.一种激光加工装置，其包括：
激发光产生部，其被构造成产生激发光；
激光输出部，其被构造成基于由所述激发光产生部产生的激发光产生激光并且出射所述激光；
激光扫描部，其被构造成使从所述激光输出部出射的激光在被加工物的表面上扫描；
条件设定储存部，其被构造成储存被设定为在所述被加工物上执行期望的加工的加工条件；以及
控制部，其被构造成基于储存在所述条件设定储存部中的加工条件通过控制所述激发光产生部、所述激光输出部和所述激光扫描部而执行所述被加工物的加工，其中，
所述激光输出部包括：
激光介质，其被构造成基于所述激发光产生部产生的激发光产生基本波；
第一波长转换元件，所述激光介质产生的所述基本波入射在所述第一波长转换元件上，所述第一波长转换元件产生频率大于所述基本波的频率的二次谐波；
第二波长转换元件，所述第一波长转换元件产生的所述二次谐波入射在所述第二波长转换元件上，所述第二波长转换元件产生频率大于所述二次谐波的频率的三次谐波；
Q开关，其被构造成基于被设定为所述加工条件之一的脉冲频率以及与所述Q开关被切换到OFF状态的期间和所述Q开关被切换到ON状态的期间的比率相关的Q开关的占空比来使由所述第二波长转换元件产生的三次谐波脉冲振荡；及
输出镜，其用于将由所述Q开关脉冲振荡的所述三次谐波作为激光出射，
所述激发光产生部包括：
激发光源，其被构造成产生与从外部供给的驱动电流对应的激发光；
对应关系储存部，其被构造成储存被设定为所述加工条件之一的所述激光的目标输出和应被供给到所述激发光源的驱动电流之间的对应关系；及
激发光源驱动部，其被构造成基于储存在所述条件设定储存部中的目标输出和储存在所述对应关系储存部中的对应关系将驱动电流供给到所述激发光源，并且
所述控制部在所述目标输出大于预定的阈值时通过经由所述激发光产生部改变供给到所述激发光源的驱动电流来控制从所述激光输出部出射的激光的输出，另一方面，在所述目标输出等于或小于所述阈值时，在保持被供给到所述激发光源的驱动电流大致固定的同时，通过经由所述激光输出部改变所述Q开关的占空比来控制从所述激光输出部出射的激光的输出。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述对应关系储存部为各预定的不同类型的所述脉冲频率储存关联所述目标输出和所述驱动电流的电流表。
3.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述激光加工装置还包括被构造成检测从所述激光输出部出射的激光的输出的功率监控器，其中，
所述控制部基于所述功率监控器的检测结果校正储存在所述对应关系储存部中的对应关系。
4.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，
所述控制部在所述目标输出大于预定的阈值时控制激光的输出以使所述驱动电流随着储存于所述条件设定储存部的目标输出增大而单调地增大，在所述目标输出等于或小于预定的阈值时控制激光的输出以使所述Q开关的占空比随着储存于所述条件设定储存部的目标输出减小而单调地减小。
5.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，
所述控制部在所述目标输出大于预定的阈值时，在将所述Q开关的占空比维持在最小值的同时，控制从所述激光输出部出射的激光的输出。
6.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述激光加工装置还包括：
标记头，其包括所述激光输出部和所述激光扫描部；及
标记控制器，其经由光纤线缆与所述标记头光学地结合，所述标记控制器包括所述激发光产生部、所述条件设定储存部以及所述控制部。
7.根据权利要求6所述的激光加工装置，其特征在于，
设于所述标记头的所述激光输出部还包括共振器，所述共振器具有第一反射镜和第二反射镜，通过该第一反射镜和该第二反射镜形成有共振光路，
所述第一波长转换元件、所述第二波长转换元件以及所述输出镜配置于所述共振器内的共振光路。
8.一种激光加工方法，其用于通过使用以下部件执行被加工物的加工：
激发光产生部，其被构造成产生激发光；
激光输出部，其被构造成基于由所述激发光产生部产生的激发光产生激光并且出射所述激光；
激光扫描部，其被构造成使从所述激光输出部出射的激光在所述被加工物的表面上扫描；
条件设定储存部，其被构造成储存被设定为在所述被加工物上执行期望的加工的加工条件；其中
所述激光输出部包括：
激光介质，其被构造成基于所述激发光产生部产生的激发光产生基本波；
第一波长转换元件，所述激光介质产生的所述基本波入射在所述第一波长转换元件上，所述第一波长转换元件产生频率大于所述基本波的频率的二次谐波；
第二波长转换元件，所述第一波长转换元件产生的所述二次谐波入射在所述第二波长转换元件上，所述第二波长转换元件产生频率大于所述二次谐波的频率的三次谐波；
Q开关，其被构造成基于被设定为所述加工条件之一的脉冲频率以及与所述Q开关被切换到OFF状态的期间和所述Q开关被切换到ON状态的期间的比率相关的Q开关的占空比来使由所述第二波长转换元件产生的三次谐波脉冲振荡；及
输出镜，其用于将由所述Q开关脉冲振荡的所述三次谐波作为激光出射，
所述激发光产生部包括：
激发光源，其被构造成产生与从外部供给的驱动电流对应的激发光；
对应关系储存部，其被构造成储存被设定为所述加工条件之一的所述激光的目标输出和应被供给到所述激发光源的驱动电流之间的对应关系；及
激发光源驱动部，其被构造成基于储存在所述条件设定储存部中的目标输出和储存在所述对应关系储存部中的对应关系将驱动电流供给到所述激发光源，并且
所述激光加工方法包括在所述目标输出大于预定的阈值时通过经由所述激发光产生部改变供给到所述激发光源的驱动电流来控制从所述激光输出部出射的激光的输出，另一方面，在所述目标输出等于或小于所述阈值时，在保持被供给到所述激发光源的驱动电流大致固定的同时，通过经由所述激光输出部改变所述Q开关的占空比来控制从所述激光输出部出射的激光的输出。
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