JP2001300746A - レーザマーキング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造コストのアップを抑えて、レーザ光源の
出力を安定させることができるレーザマーキング装置を
提供する。 【解決手段】 レーザ光源２１０から出射されたレーザ
光は、ガルバノミラー２２０で反射してその反射方向が
変更されることにより、レーザ光の照射点がワークＷ上
で走査されて、所望の文字・図形等がマーキングされ
る。このとき、レーザ光の一部は、Ｘ軸ガルバノミラー
２２０Ｘを透過して、受光素子２９０に受光され、その
受光素子２９０からの受光信号に基づいて制御手段１３
０で、正規のレーザ出力と実際のレーザ出力との差が求
められ、この差をなくすようにレーザ光源２１０のレー
ザ出力が制御される。これにより、ワークＷへと照射さ
れる実際のレーザ出力が、設定通りの値に維持され、よ
って安定した印字品質を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光源から出
射されるレーザ光の照射点を、ガルバノミラーを用いて
被マーキング対象物上に走査させることにより、所望の
文字・記号・図形等をマーキングするレーザマーキング
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザマーキング装置は、レーザ光源の
レーザ出力を設定した当初は、設定通りのレーザ出力で
もってマーキングが行われるが、長期間に亘ってマーキ
ングを行っていると、種々の要因により、実際にワーク
へと照射されるレーザ出力が低下してくる。従って、安
定した印字品質を保持するには、レーザ出力をモニタし
て、設定値通りのレーザ出力に安定させるように制御す
る必要がある。そして、従来では、レーザ出力をモニタ
するために、レーザ光源とガルバノミラーとの間に、ビ
ームスプリッタ、又は、ハーフミラー等を別途、設け、
レーザ光の一部を、被マーキング対象物上への光路から
別の位置に向かわせて受光素子に受光させる構成をとっ
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の構成では、レーザ光路上にビームスプリッタ等
の光学系部品を、別途、必要とするため、部品点数が増
加する。そればかりか、製造工程上において、ビームス
プリッタ等とレーザ光源及び受光素子との光軸調整や、
ビームスプリッタの角度調整を厳密に行う工数が増え、
これら調整作業の多大化と前記部品点数の増加とでもっ
て、製造コストがアップしてしまう。

【０００４】また、従来技術として、被マーキング対象
物上に照射されるレーザ光の反射光をモニタしてレーザ
光源のレーザ出力を制御する構成のものもある。しかし
ながら、この構成においては、被マーキング対象物の材
質、レーザ光の被マーキング対象物に対する照射角度等
により、反射率が絶えず変動するので、この反射光でレ
ーザ光をモニタしてレーザ出力を制御しても、安定した
制御を行えないという問題があった。

【０００５】さらに、レーザ光源に半導体レーザを用い
たレーザマーキング装置においては、一般に、半導体レ
ーザは、半導体レーザから被マーキング対象物へ出射す
る前面方向と、被マーキング対象物とは反対の背面方向
との両方向にレーザ光を出射する構成となっており、そ
の両方向に出射されるレーザ光のパワーもほぼ同等であ
ることから、半導体レーザの背面側に受光手段を配し、
この受光手段にて、半導体レーザから出射されるレーザ
光をモニタする構成のものがある。

【０００６】しかしながら、このような構成において
は、受光手段が半導体レーザの背面側に位置しているこ
とから、被マーキング対象物が、例えば、金属のように
反射率の高いものである場合には、被マーキング対象物
の表面で反射した戻り光が、レーザ光の経路をたどって
直接的に受光手段に受光されてしまう。その結果、半導
体レーザから背面側に出射されるレーザ光に、この戻り
光が加算され、レーザ出力を正確に制御することができ
ないという問題があった。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、製造コストのアップを抑えて、レーザ光源の出力を
安定させることができるレーザマーキング装置の提供を
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記目的
を達成するため、請求項１の発明に係るレーザマーキン
グ装置は、レーザ光源と、レーザ光源が出射したレーザ
光を受けるガルバノミラー装置と、ガルバノミラー装置
に設けられて、受けたレーザ光を被マーキング対象物に
向けて反射しかつその反射角度を変更可能なガルバノミ
ラーと、被マーキング対象物上にマーキングする文字・
記号・図形等のマーキング情報の各座標データを、ガル
バノミラーに出力しかつレーザ光源のレーザ出力を制御
する制御手段とを備えたレーザマーキング装置におい
て、ガルバノミラーは、レーザ光の一部を透過しかつ残
りを反射する一部透過型ミラーで構成され、一部透過型
ミラーを透過したレーザ光を受光して、その受光量に応
じた受光信号を制御手段に与える受光手段を設け、制御
手段は、受光手段の正規の受光量と、受光信号から求め
られる実際の受光量との差異をなくすように、レーザ光
源のレーザ出力を制御するところに特徴を有する。

【０００９】請求項１のレーザマーキング装置では、レ
ーザ光源から出射されたレーザ光は、一部透過型ミラー
で反射してその反射方向を変更されることにより、レー
ザ光の照射点が被マーキング対象物上で走査されて、所
望の文字・図形等がマーキングされる。このとき、レー
ザ光の一部は、一部透過型ミラーを透過して、受光手段
に受光され、その受光手段からの受光信号に基づいて、
制御手段が、正規のレーザ出力と実際のレーザ出力との
差異を求め、この差異をなくすようにレーザ出力が制御
される。これにより、被マーキング対象物へと照射され
る実際のレーザ出力が、設定値通りに維持され、よって
安定した印字品質を得ることができる。しかも、本発明
では、レーザ光を走査するために本来的に必要なガルバ
ノミラー自体を一部透過型ミラーに変更しただけだか
ら、ビームスプリッタ等を別途設けた従来のものに比べ
て、製造コストのアップを抑えることができる。さら
に、受光手段をレーザ光源から一部透過型ミラーへの光
軸の延長上に配置すれば、仮に被マーキング対象物から
の反射光が一部透過型ミラーへと逆戻りして一部透過型
ミラーを透過したとしても、その戻り光は、受光素子に
受光されないから、レーザ出力を正確にモニタすること
ができる。

【００１０】また、請求項１記載のレーザマーキング装
置において、一部透過型ミラーの角度を検出して、その
角度に応じた角度検出信号を制御手段に与える角度検出
手段と、一部透過型ミラーの透過率を、一部透過型ミラ
ーの角度に対応させて記憶した記憶手段を備え、制御手
段は、角度検出信号に基づいて一部透過型ミラーの角度
に応じた透過率を記憶手段から読み出し、光透過率と予
め設定されたレーザ出力とから受光手段の正規の受光量
を求める構成としてもよい（請求項２の発明）。

【００１１】

【発明の実施の形態】＜第１実施形態＞本願実施形態の
レーザマーカは、図１に示されており、コントローラ部
２００（本発明の制御手段に相当する）と分離型のヘッ
ド部３００（本発明のガルバノミラー装置に相当する）
とを備えてなり、それぞれに設けた入出力回路１１０，
１１０同士が、電気ケーブル４００にて接続されてい
る。また、コントローラ部２００とヘッド部３００との
間には光ファイバ３３が延びており、コントローラ部２
００で生成したレーザ光がこの光ファイバ３３を介して
ヘッド部３００へと与えられる。以下、コントローラ部
２００、ヘッド部３００の順で、詳細の構成を説明す
る。

【００１２】コントローラ部２００に備えたレーザ発生
手段２５０（本発明の「レーザ光源」に相当する）のう
ち符号１０は、半導体レーザで構成されたレーザ光源で
あり、ドライバ１１によりパルス駆動されて、レーザ光
を出力する。

【００１３】２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、半導体レーザ
で構成された励起光源である。これら励起光源２０Ａ，
２０Ｂ，２０Ｃは、ドライバ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃに
て、直流駆動されて、後述の各希土類ドープ光ファイバ
３０ＡＢ，３０ＢＣの希土類元素を励起する波長を有す
る励起光を出力する。

【００１４】３０ＡＢは、シングルモードの希土類ドー
プ光ファイバであって、この光ファイバ３０ＡＢの途中
には、前方からの戻り光をカットするアイソレータ９０
が設けられている。３０ＢＣは、マルチモードの希土類
ドープ光ファイバであって、ボビン状の軸（図示せず）
に複数回、巻回することで、コンパクトな形にされてい
る。また、これら希土類ドープ光ファイバ３０ＡＢ，３
０ＢＣは、共に希土類を含み屈曲可能なガラスファイバ
で構成されており、希土類の増幅作用によってレーザ光
を増幅する。

【００１５】８０Ａは、結合手段であって、レーザ光源
１０から延びた光ファイバ３１と、励起光源２０Ａから
延びた光ファイバ３２Ａとを、前記希土類ドープ光ファ
イバ３０ＡＢに結合する。８０Ｂ，８０Ｃも、やはり結
合手段であって、結合手段８０Ｂは、希土類ドープ光フ
ァイバ３０ＡＢと励起光源２０Ｂから延びた前記光ファ
イバ３２Ｂとを、希土類ドープ光ファイバ３０ＢＣに結
合し、結合手段８０Ｃは、希土類ドープ光ファイバ３０
ＢＣと励起光源２０Ｃから延びた前記光ファイバ３２Ｃ
とを、光ファイバ３３に結合する。そして、光ファイバ
３３にて、コントローラ部２００とヘッド部３００とが
繋がっている。

【００１６】１００は、制御手段であって、これには、
入力手段４０１（例えば、コンソール）が連なってお
り、その入力手段４０１から、マーキングのプログラム
や、マーキング情報を受け、これらに基づいて前記ガル
バノミラー５０を制御する。また、制御手段１００に
は、図示しないメモリが連ねて備えられ、そのメモリに
は、後述するＸ軸ガルバノミラー５１の角度に対応し
た、レーザ光の透過率がデータテーブルとして記憶され
ている。これに関しては、後で詳説する。

【００１７】なお、上記したレーザ発生手段２５０の各
部位は、コントローラ部２００のケース内に収納され
て、硬化物質であるシリコーン樹脂を充填することによ
って固定されている。また、コントローラ部２００内に
は、図示はしないが、冷却装置や装置各部に動作電力を
供給する電源回路等も備えられている。

【００１８】一方、ヘッド部３００のうち、４０は、コ
リメータレンズであって、前記レーザ発生手段２５０か
らの増幅されたレーザ光を平行光にする。

【００１９】６０は、ｆθレンズであって、次述のガル
バノミラー５０で反射したレーザ光を受けて、被マーキ
ング対象物Ｗ表面上に集光する。

【００２０】さて、５０は、ガルバノミラーであって、
Ｘ軸ガルバノミラー５１およびＹ軸ガルバノミラー５２
とからなり、前記コリメータレンズ４０からのレーザ光
が、例えば、Ｘ軸ガルバノミラー５１からＹ軸ガルバノ
ミラー５２へと向かう順序で反射する配置になってい
る。そして、両ガルバノミラー５１，５２の角度変更に
よって、レーザ光の照射点が被マーキング対象物Ｗ上で
２次元的に走査される。ここで、本実施形態では、Ｘ軸
ガルバノミラー５１は、レーザ光の一部を透過しかつ残
りは反射する材質によって構成されている。より具体的
には、Ｘ軸ガルバノミラー５１は、例えば、誘電体多層
膜をコートしたシリコンあるいは合成石英によって構成
されている。そして、レーザ光源側（コリメータレンズ
４０側）からＸ軸ガルバノミラー５１への光軸の延長上
には、受光手段としての受光素子３５０が配置されて、
Ｘ軸ガルバノミラー５１を透過したレーザ光を受光可能
としてある。ここで、受光素子３５０の受光量は、Ｘ軸
ガルバノミラー５１の角度によって変化するが、これ
は、Ｘ軸ガルバノミラー５１の角度変化に伴って、Ｘ軸
ガルバノミラー５１におけるレーザ光の透過率が変化す
るからである。そして、本実施形態では、前記Ｘ軸ガル
バノミラー５１の角度を検出する角度検出手段３４０を
備え、Ｘ軸ガルバノミラー５１の角度に対応した角度検
出信号を、前記コントローラ部２００の制御手段１００
に与える。また、制御手段１００は、前記メモリ（図示
せず）に、前述の如く、Ｘ軸ガルバノミラー５１の角度
に対応したレーザ光の透過率がデータテーブルとして記
憶されている。ここで、Ｘ軸ガルバノミラー５１の角度
と上記透過率との関係は、図２の曲線グラフで示した関
係を有しており、メモリのデータテーブルは、上記曲線
グラフに基づいて生成されている。

【００２１】次に、上記構成からなる本実施形態の動作
を説明する。まず、入力手段４０１を用いて、レーザパ
ワーや印字速度等の設定値、及び、文字・図形等のマー
キング情報を、制御手段１００に入力する。すると、制
御手段１００は、予め入力されたプログラムをランし
て、上記各種の設定値及びマーキング情報から、レーザ
出力を制御するための制御信号をドライバ１１，２１
Ａ，２１Ｂ，２１Ｃに与える。すると、ドライバ１１
は、レーザ光源１０をパルス駆動し、また、ドライバ２
１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃは、励起光源２０Ａ，２０Ｂ，２
０Ｃを直流駆動する。

【００２２】次いで、レーザマーキング装置に具備され
た励起用スイッチ（図示せず）をＯＮにすると、直流駆
動されている励起光源２０Ａから励起光が出力され、こ
の励起光が光ファイバ３２Ａ及び結合手段８０Ａを介し
て、両希土類ドープ光ファイバ３０ＡＢ，３０ＢＣに入
射する。このとき、励起光源２０Ａは、出力が小さくな
るように制御されており、励起光を受けた光ファイバ３
０ＡＢ，３０ＢＣ全体は均一な励起状態とされると共
に、励起されてレーザ光が発生するが、そのレーザ光は
マーキング不能な強度に維持される。

【００２３】マーキングを開始ときには、制御手段１０
０は、レーザ光源１０及び励起光源２０Ｂ，２０Ｃの出
力をオンする。すると、励起光源２０Ｂ，２０Ｃからの
励起光が希土類ドープ光ファイバ３０ＢＣ内に入射され
て、希土類ドープ光ファイバ３０ＢＣが高励起状態にな
ると共に、レーザ光源１０からのパルスレーザ光が希土
類ドープ光ファイバ３０ＡＢに入射される。そして、パ
ルスレーザ光が、希土類ドープ光ファイバ３０ＡＢ及び
高励起状態になった希土類ドープ光ファイバ３０ＢＣを
通過することによって増幅されていく。このとき、レー
ザ光は、シングルモードの希土類ドープ光ファイバ３０
ＡＢを通過することによって、増幅度は少ないが、光強
度分布の整った品質の良いレーザ光が得られ、マルチモ
ードの希土類ドープ光ファイバ３０ＢＣを通過すること
によって、この品質の良いレーザ光がマーキングを行う
のに十分な強度に増幅される。また、希土類ドープ光フ
ァイバ３０ＡＢの途中にはアイソレータ９０が設けられ
ているから、励起光源２０Ｃ等からのレーザ光の逆戻り
が防がれる。

【００２４】なお、本実施形態では、励起光源２０Ａ，
２０Ｂ，２０Ｃは、希土類が吸収しやすい波長帯の光を
出力する構成とされる一方、レーザ光源１０は、励起さ
れた希土類がエネルギーを失って発光するときの波長帯
の光を出力する構成とされている。これにより、励起光
源２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃからの励起光は、光ファイバ
３０ＡＢ，３０ＢＣ中の希土類に吸収されて励起状態と
なり、そこへレーザ光源１０から希土類の発光するとき
波長の光を光ファイバ３０ＡＢ，３０ＢＣに入射するか
ら、誘導放出による発光が促進され、レーザ光を効率よ
く増幅することができる。

【００２５】増幅されたパルスレーザ光は結合手段８０
Ｃ及び光ファイバ３３を介して、コントローラ部２００
からヘッド部３００の方へ伝達される。これと共に、コ
ントローラ部２００の入出力回路１１０からヘッド部３
００へと、電気ケーブル４００を介して、Ｘ軸及びＹ軸
の両ガルバノミラー５１，５２の制御信号および駆動電
力が送られる。

【００２６】ヘッド部３００では、コントローラ部２０
０側から受けたパルスレーザ光を、コリメータレンズ４
０で平行光に絞り、この平行光をガルバノミラー５０に
よって方向を変える。ここで、ガルバノミラー５０で
は、この平行光をＸ軸ガルバノミラー５１によって一つ
の方向に走査し、Ｙ軸ガルバノミラー５２によって、Ｘ
軸ガルバノミラー５１が走査する方向と直交する方向に
走査することで２次元のあらゆる方向に走査することが
できる。ガルバノミラー５０からの平行光は、ｆθレン
ズと呼ばれる集光レンズ６０によって平行光からマーキ
ングを行うためのスポットレーザ光に絞り込まれる。こ
のレーザ光が被マーキング対象物Ｗ表面上を走査するこ
とにより、所望のマーキングが行われる。

【００２７】さて、ここで、本発明におけるレーザ光の
出力制御について説明する。本実施形態では、マーキン
グ動作の最中に、ヘッド部３００において、コリメータ
レンズ４０で平行光に絞られたレーザ光の一部が、Ｘ軸
ガルバノミラー５１を透過して、受光素子３５０に受光
される。このとき、角度検出手段３４０は、Ｘ軸ガルバ
ノミラー５１の振れ角である角度を検出している。

【００２８】そして、受光素子３５０は、受光量に対応
した受光信号をコントローラ部２００の制御手段１００
に与える一方、角度検出手段３４０は、Ｘ軸ガルバノミ
ラー５１の角度に対応した角度検出信号をやはり前記制
御手段１００に与える。すると、制御手段１００は、角
度検出信号により、制御手段１００内のメモリ（図示し
ない）から、Ｘ軸ガルバノミラー５１の角度に対する透
過率のデータを読み出し、これと予め設定されたレーザ
出力とから、以下の式に基づいて、受光素子３５０の正
規の受光量を算出する。 ［受光素子の正規の受光量］＝［透過率］×［設定され
たレーザ出力］ そして、［受光素子の正規の受光量］と［受光素子の実
際の受光量］との差を求めて、この差がなくなるよう
に、レーザ出力を制御する。なお、制御方式としては、
以下のものであってもよい。即ち、例えば、透過率と受
光信号に基づいて現在マーキングしているレーザ光の
［実測レーザ出力］を下記の式にて算出し、 ［実測レーザ出力］＝［受光素子の実際の受光量］／
［透過率］ この［実測レーザ出力］が［設定されたレーザ出力］に
対して低下している場合には、その低下した出力分に応
じてレーザ出力を上げるようにしてもよい。さらに、
［実測レーザ出力］が［設定されたレーザ出力］より、
所定の基準レベル以上に大きい場合には、レーザ出力を
下げるように制御してもよい。

【００２９】このように本実施形態のレーザマーキング
装置によれば、長期間に亘ってマーキングを行うに伴
い、例えば、半導体レーザの劣化等により、レーザ出力
が設定値より低下しても、それに応じてレーザ出力を補
正制御するから、常に安定したレーザ出力でもってマー
キングを行うことができ、品質の良いマーキングを保つ
ことができる。しかも、本実施形態では、レーザ光を走
査するために本来的に必要なＸ軸ガルバノミラー５１自
体を一部透過型のミラーに変更しただけだから、ビーム
スプリッタ等を別途設けた従来のものに比べて、製造コ
ストのアップを抑えることができる。また、受光素子３
５０をレーザ光源側（コリメータレンズ４０）からＸ軸
ガルバノミラー５１への光軸の延長上に配置したから、
仮に被マーキング対象物Ｗからの反射光がＸ軸ガルバノ
ミラー５１へと逆戻りしてそのミラー５１を透過したと
しても、その戻り光は、受光素子３５０に受光されず、
レーザ出力を正確にモニタすることができる。

【００３０】ところで、コントローラ部２００とヘッド
部３００とを接続しているファイバ３３に、ヒビや断線
が生じた場合には、上記した実測レーザ出力が著しく低
下する現象として現れる。そこで、実測レーザ出力が予
め設定した基準レベルより著しく低下している場合に、
レーザ出力を停止する構成にすれば、例えば、断線部分
からのレーザ光が漏れる危険を回避することができる。

【００３１】＜第２実施形態＞本実施形態のレーザマー
キング装置は、図３に全体の構成が示されており、レー
ザ光源２１０及びガルバノミラー２２０を含むヘッド部
３０１（本願発明のガルバノミラー装置に相当する）
と、コントローラ部２０１（本願発明の制御手段に相当
する）とを、それぞれのラインドライバ／レシーバ５０
Ａ，５０Ｂを介して接続してなる。

【００３２】ガルバノミラー２２０は、一対のガルバノ
ミラー２２０Ｘ，２２０Ｙよりなり、レーザ光源２１０
からのレーザ光を、例えば、Ｘ軸ガルバノミラー２２０
Ｘが先に受けて、その反射光がＹ軸ガルバノミラー２２
０Ｙに向かう配置となされている。そして、両ガルバノ
ミラー２２０Ｘ，２２０Ｙの角度変更によって、レーザ
光の照射点がワークＷ（被マーキング対象物）上で２次
元的に走査される。ここで、本実施形態でもやはりＸ軸
ガルバノミラー２２０Ｘは、レーザ光の一部を透過しか
つ残りは反射する材質によって構成されている。より具
体的には、Ｘ軸ガルバノミラー２２０Ｘは、例えば、誘
電体多層膜をコートしたシリコンあるいは合成石英によ
って構成されている。そして、レーザ光源２１０からＸ
軸ガルバノミラー２２０Ｘへの光軸の延長上には、受光
手段としての受光素子２９０が配置されて、Ｘ軸ガルバ
ノミラー２２０Ｘを透過したレーザ光を受光可能として
ある。

【００３３】コントローラ部２０１のうち符号１１１
は、コンソールであって、これによりマーキングする文
字・図形を設定することができると共に、表示部（図示
せず）を備えて、入力データを確認できる。

【００３４】１２０は、データ生成手段であって、一対
のＣＰＵ１，２からなる。そして、データ生成手段１２
０は、前記コンソール１１１から入力された前記マーキ
ング情報に基づいて、複数の座標データを生成する。

【００３５】１４０は、記憶手段であって、メモリ１４
２にカウンタ１４１を連ねてなる。そして、メモリ１４
２に、前記データ生成手段１２０で生成した複数の座標
データが記憶される。

【００３６】１３０は、制御手段であって、前記記憶手
段１４０に前記複数の座標データを格納すると共に、そ
れら座標データを記憶手段１４０から順番に取り出して
ラインドライバ／レシーバ５０Ａに出力させる。また、
制御手段１３０は、前記複数の座標データが、始点およ
び終点の座標データであるか否かを認識して、前記レー
ザ光源２１０をON/OFF制御する。また、制御手段１３０
には、メモリが内蔵され、そのメモリには、後述するＸ
軸ガルバノミラー２２０Ｘの角度に対応させてレーザ光
の透過率がデータテーブルとして記憶されている。

【００３７】一方、ヘッド部３０１のうち符号２３０
は、Ｄ／Ａ変換手段であって、前記コントローラ部２０
１の記憶手段１４０からラインドライバ／レシーバ５０
Ａ，５０Ｂを介して送られてきた複数の座標データを、
それぞれに対応する電圧に変換する。

【００３８】２４０は、サーボ回路であって、Ｄ／Ａ変
換手段２３０からの電圧に基づいて、前記ガルバノミラ
ー２２０の駆動手段２６０を制御する。

【００３９】２４９は、接近状態検出手段であって、前
記Ｄ／Ａ変換手段２３０からの各座標データに対応する
電圧と、前記ガルバノミラー２２０の駆動量に対応する
電圧とに基づいて、前記端点の座標データに対する、レ
ーザ光の照射位置の接近状態を検出する。より詳細に
は、接近状態検出手段２４９は、コンパレータ２５３、
ウィンドコンパレータ２５４、角度センサ２５１及び微
分回路２５２とから構成されている。そして、上記コン
パレータ２５３は、Ｄ／Ａ変換手段２３０の出力電圧と
角度センサ２５１の出力電圧との差を、所定の第１の基
準電圧と比較して、その結果を第１の２値信号にして制
御手段１３０へと出力する。一方、前記コンパレータ２
５４は、微分回路２５２の出力電圧と所定の第２の基準
電圧とを比較し、その結果を第２の２値信号にして制御
手段１３０へと出力する。

【００４０】本実施形態のレーザマーキング装置は、以
下のように動作する。レーザ光源２１０から出射された
レーザ光は、ガルバノミラー２２０で反射してその反射
方向が変更されることにより、レーザ光の照射点がワー
クＷ上で走査されて、所望の文字・図形等がマーキング
される。このとき、第１実施形態と同様に、レーザ光の
一部は、Ｘ軸ガルバノミラー２２０Ｘを透過して、受光
素子２９０に受光され、その受光素子２９０からの受光
信号に基づいて制御手段１３０で、正規のレーザ出力と
実際のレーザ出力との差が求められ、この差をなくすよ
うにレーザ光源２１０のレーザ出力が制御される。これ
により、ワークＷへと照射される実際のレーザ出力が、
設定通りの値に維持され、よって安定した印字品質を得
ることができる。

【００４１】このように本実施形態のレーザマーキング
装置によっても、第１実施形態と同様の作用効果を得る
ことができる。なお、本実施形態のレーザマーキング装
置にて、マーキング情報の設定から印字動作に至るまで
を詳細に説明すると以下のようである。

【００４２】まず、マーキングする文字・記号・図形等
のマーキング情報は、コンソール１１１にて入力され
る。コンソール１１１は入力装置と出力装置を兼ね備え
ており、入力されたマーキング情報が表示部によって確
認できるので、この表示を見ながらマーキング情報を入
力する。コンソール１１１からマーキング開始のトリガ
信号が入力されると、このトリガ信号を受けて、データ
生成手段１２０のＣＰＵ１は、入力されたマーキング情
報をベクトル成分と呼ばれる所定長の線分に分解し、始
点および終点の座標データを生成する。これら座標デー
タには、ベクトル成分が直線であるのか曲線であるのか
という線種の情報も含められる。

【００４３】一方、データ生成手段１２０のＣＰＵ２
は、ＣＰＵ１からの座標データを受け取ると制御手段１
３０に格納開始信号を出力し、制御手段１３０はこの信
号を受けて、記憶手段１４０内のメモリ１４２を座標デ
ータの書き込みが可能な状態（書き込みモード）にセッ
トする。

【００４４】また、ＣＰＵ２は、ＣＰＵ１からの座標デ
ータの情報を元にして、各ベクトル成分を、始点から終
点までの間を更に細かく分解し、始点及び終点とを含め
た複数の軌跡点の座標データを演算して求め、それぞれ
の座標データにアドレスを付してメモリ１４２に順次格
納していく。

【００４５】このとき生成された軌跡点の座標データに
は、それが始点の座標データであるのか、終点の座標デ
ータであるのか、あるいは、中点の座標データであるの
かという点データの情報も含められる。ＣＰＵ２は、全
ての座標データを演算し終えると、制御手段１３０へ印
字開始信号を出力する。すると、制御手段１３０は、メ
モリ１４２に格納されたこれら座標データを出力すると
共に、メモリ１４２をデータを読み出し可能な状態（読
み出しモード）にセットする。また、制御手段１３０
は、記憶手段１４０内にあるカウンタ１４１にカウンタ
制御信号を出力し、カウンタ１４１はこの制御信号を受
けてメモリ１４２のアドレスを順次カウントしていき座
標データを読み出し、出力する。

【００４６】メモリ１４２から出力された座標データ
は、コントローラ部２０１のラインドライバ／レシーバ
５０Ａ，５０Ｂを介して、Ｄ／Ａ変換手段２３０へ送出
されると共に、制御手段１３０にも送出される。

【００４７】制御手段１３０では、受けた座標データ
が、始点の座標データであるのか、終点の座標データで
あるのかに基づき、後述するレーザ制御信号であるON/O
FF信号をレーザ光源２１０へ出力し、レーザ光源２１０
はこの制御信号を受けてレーザ光をON/OFFさせる。

【００４８】一方、Ｄ／Ａ変換手段２３０では、受けた
座標データを電圧に変換してサーボ回路２４０へ出力す
ると共に、接近状態検出手段２４９に備えられた、ウィ
ンドウコンパレータ２５３に出力する。

【００４９】サーボ回路２４０は、この電圧を受けて駆
動され、Ｘ軸ガルバノミラー２２０ＸおよびＹ軸ガルバ
ノミラー２２０Ｙの角度を変化させて、レーザ光源２１
０からのレーザ光の方向を制御し、もって、ワークＷ上
に照射されるレーザ光を２次元方向に走査する。

【００５０】また、サーボ回路２４０に備えた角度セン
サ２５１は、ガルバノミラー２２０Ｘ，２２０Ｙの角度
を検出し、この角度に対応した電圧をサーボ回路２４０
内にフィードバックすると共に、この電圧をウィンドウ
コンパレータ２５３にも出力し、さらに、ヘッド部３０
１のラインドライバ／レシーバ５０Ａ，５０Ｂを介して
制御手段１３０へも出力する。

【００５１】また、サーボ回路２４０に速度検出手段と
して備えた微分回路２５２は、角度センサ２５１の出力
電圧を、ガルバノミラー２２０の走査速度に対応した電
圧に変換して、サーボ回路２４０内にフィードバックす
ると共に、この電圧を接近状態検出手段２４９に備えた
コンパレータ２５４にも出力する。

【００５２】ウィンドウコンパレータ２５３は、Ｄ／Ａ
変換手段２３０の出力電圧と、角度センサ２５１の出力
電圧との差を、所定の第１の基準電圧と比較し、その結
果を第１の２値信号として出力する。この第１の２値信
号は、ラインドライバ／レシーバ５０Ａ，５０Ｂを介し
て制御手段１３０へと与えられる。

【００５３】また、コンパレータ２５４は、微分回路２
５２の出力電圧と所定の第２の基準電圧とを比較し、そ
の結果を第２の２値信号として出力し、この第２の２値
信号もラインドライバ／レシーバ５０Ａ，５０Ｂを介し
て制御手段１３０へと入力される。

【００５４】制御手段１３０では、メモリ１４２から送
出された座標データが、始点及び終点の座標データであ
った場合に、この２値信号を受け入れて、Ｄ／Ａ変換手
段２３０からの電圧に対する角度センサ２５１からの電
圧の差が所定の第１の基準電圧以内であって、かつ、微
分回路２５２からの電圧が所定の第２の基準電圧以内の
時に、順次座標データを送出する。なお、上記要件を満
たさないときには、メモリ１４２のアドレスをカウント
しているカウンタ１４１をこの始点、或いは終点の座標
データのアドレスで繰り返しカウントさせるようにす
る。

【００５５】また、制御手段１３０は、上述の要件を満
たして順次座標データを送出する場合に、その座標デー
タが始点の座標データのときには、メモリ１４２のアド
レスをカウントアップすると共に、レーザ光源２１０に
レーザ制御信号（ON信号）を与えて、レーザ光を出射さ
せる一方、終点の座標データであったときには、レーザ
光源２１０にレーザ制御信号（OFF信号）を与えて、レ
ーザ光をOFFする。

【００５６】＜他の実施形態＞本発明は、前記実施形態
に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するよ
うな実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、
下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実
施することができる。

【００５７】（１）前記第１及び第２の実施形態では、
受光手段はＸ軸ガルバノミラーを透過したレーザ光を受
光する構成であったが、Ｙ軸ガルバノミラーを一部透過
型ミラーにして、それに対応した配置に受光素子及び角
度検出手段を設けた構成としてもよい。

【００５８】（２）また、Ｘ軸及びＹ軸のガルバノミラ
ーの両方を一部透過型ミラーにして、それぞれに、受光
素子と角度検出手段を設けた構成としてもよい。

【００５９】（３）前記第１及び第２の実施形態では、
光学ミラーは、Ｘ軸ガルバノミラーとＹ軸ガルバノミラ
ーの２つを備える構成であったが、これに限らず、どち
らか１つのみの光学ミラーを備える構成であっても良い

【００６０】（４）励起光源の数は１つであっても、複
数であっても良い。

【００６１】（５）前記第１及び第２の実施形態では、
入力装置はコンソールであったが、この限りではなく、
パソコンなどのキーボードによって入力するものであっ
ても良い。

【００６２】（６）前記第１及び第２の実施形態では、
光ファイバはガラスファイバで構成されていたが、この
限りではなく、プラスチックファイバなどの屈曲可能な
樹脂性の光ファイバであっても良い。

【００６３】（７）前記第１及び第２の実施形態では、
コントローラ部内のファイバは希土類ドープの光ファイ
バで、コントローラ部とヘッド部とを接続するファイバ
は光ファイバによって構成されていたが、この限りでは
なく、コントローラ部とヘッド部とを接続するファイバ
が希土類ドープの光ファイバによって構成されていても
よいし、あるいは、コントローラ部内からヘッド部まで
のファイバが同一の希土類ドープの光ファイバによって
構成されていても良い。

【００６４】（８）本発明におけるレーザ光源は、気体
レーザ、液体レーザ、固体レーザ、半導体レーザなどレ
ーザ光を出射すものであればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態のレーザマーキング装
置を示すブロック図

【図２】 ガルバノミラーの角度と透過率との関係を示
したグラフ

【図３】 第２実施形態のレーザマーキング装置を示す
ブロック図

【符号の説明】

５０，２２０…ガルバノミラー ５１…Ｘ軸ガルバノミラー（一部透過型ミラー） ７０…マーキング対象物 １００，１３０…制御手段 ２００，２０１…コントローラ部（制御手段） ３００，３０１…ヘッド部 ２１０…レーザ光源 ２２０…Ｘ軸ガルバノミラー（一部透過型ミラー） ２５０…レーザ発生手段（レーザ光源） ２５１…角度センサ（角度検出手段） ２９０…受光素子 ３００，３０１…ヘッド部（ガルバノミラー装置） ３４０…角度検出手段 ３５０…受光素子 Ｗ…ワーク（被マーキング対象物）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光源と、 前記レーザ光源が出射したレーザ光を受けるガルバノミ
   ラー装置と、 前記ガルバノミラー装置に設けられて、受けたレーザ光
   を被マーキング対象物に向けて反射しかつその反射角度
   を変更可能なガルバノミラーと、 前記被マーキング対象物上にマーキングする文字・記号
   ・図形等のマーキング情報の各座標データを、前記ガル
   バノミラーに出力しかつ前記レーザ光源のレーザ出力を
   制御する制御手段とを備えたレーザマーキング装置にお
   いて、 前記ガルバノミラーは、レーザ光の一部を透過しかつ残
   りを反射する一部透過型ミラーで構成され、 前記一部透過型ミラーを透過したレーザ光を受光して、
   その受光量に応じた受光信号を前記制御手段に与える受
   光手段を設け、 前記制御手段は、前記受光手段の正規の受光量と、前記
   受光信号から求められる実際の受光量との差異をなくす
   ように、前記レーザ光源のレーザ出力を制御することを
   特徴とするレーザマーキング装置。
2. 【請求項２】 前記一部透過型ミラーの角度を検出し
   て、その角度に応じた角度検出信号を前記制御手段に与
   える角度検出手段と、 前記一部透過型ミラーの透過率を、前記一部透過型ミラ
   ーの角度に対応させて記憶した記憶手段を備え、 前記制御手段は、前記角度検出信号に基づいて前記一部
   透過型ミラーの角度に応じた透過率を前記記憶手段から
   読み出し、前記光透過率と予め設定されたレーザ出力と
   から前記受光手段の正規の受光量を求めることを特徴と
   する請求項１記載のレーザマーキング装置。