JP2003094182A

JP2003094182A - レーザマーカの自動パワー制御方法及びレーザマーカ

Info

Publication number: JP2003094182A
Application number: JP2001290009A
Authority: JP
Inventors: Kazumitsu Katsuki; 和光勝木
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2003-04-02

Abstract

(57)【要約】【課題】フォトダイオード以外のパワーセンサを用い
てできるだけ簡単な構成でレーザマーカの自動パワー制
御を行う。【解決手段】レーザマーカは、対象物の表面に印字加
工を行うためのレーザ光を発生するレーザ発振器１１
と、レーザ光のビーム径を拡大するビームエキスパンダ
１２ｃと、拡径されたレーザ光を二次元偏向するガルバ
ノミラーと、二次元偏向されたレーザ光を対象物の表面
に集光させる集光レンズと、レーザ発振器及びガルバノ
ミラーを制御するマイクロプロセッサ２１を備えてい
る。レーザ発振器１１とビームエキスパンダ１２ｃとの
間の光路中に熱電対１７を配置し、熱電対１７の出力電
圧がパワー検出回路１６を経てマイクロプロセッサ２１
にフィードバックされる。マイクロプロセッサ２１は、
フィードバックされた情報に基づいてレーザ発振器１１
の出力レベルのフィードバック制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を用いて
樹脂、木、金属等の対象物の表面に文字等のマーキング
を行うための装置であるレーザマーカにおいて、レーザ
発振器の出力レベルを自動調整する自動パワー制御方法
及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のレーザマーカは、炭酸ガスレー
ザ又はＹＡＧレーザのような比較的高い出力が得られる
レーザから発せられたレーザ光で樹脂、木、金属等の対
象物の表面を加熱し、表面を局部的に変色又は変形させ
ることにより文字等のマーキングを行う。

【０００３】マーキングすべき文字等に沿ってレーザ光
を偏向させる方法として、通常はベクタースキャンと呼
ばれる方法が用いられる。これは、ガルバノミラーを用
いてレーザ光のＸ方向及びＹ方向の偏向を同時に制御す
ることにより、文字又は線画に沿ってレーザ光の照射ス
ポットを移動させる方法である。効率よく短時間でマー
キングを行うように、できるだけ一筆書きとなる軌跡が
選択される。

【０００４】レーザマーカは通常、ヘッド部とコントロ
ーラ部とに分かれ、両者がケーブルによって接続されて
いる。ヘッド部にはレーザ発振器及びレーザ光の偏向手
段が内蔵されている。コントローラ部には、レーザ発振
器及び偏向手段等の制御を行う処理手段（マイクロプロ
セッサ）が備えられている。また、印字文字の種類及び
印字位置を含む設定情報を記憶する第１記憶部（ＳＲＡ
Ｍ）と、その設定情報から生成される展開情報とを記憶
する第２記憶部（ＤＲＡＭ）がコントローラ部に設けら
れている。展開情報は、レーザ光が対象物の表面をたど
るべき軌跡に関する情報である。

【０００５】コントローラ部には表示部及び入力部を有
するコンソールが接続され、設定情報がコンソールから
コントローラ部に与えられる。また、印字加工の実行に
関する指示もコンソールからコントローラ部に与えられ
る。

【０００６】コンソールからコントローラ部に与えられ
た設定情報は一旦第１記憶部に記憶され、印字加工を実
行する際に処理手段が設定情報の展開処理を実行する。
つまり、印字文字の種類及び印字位置を含む設定情報か
らレーザ光がたどるべき軌跡に関する展開情報を生成す
る。そして、生成された展開情報は一旦第２記憶部に記
憶される。そして、処理手段は第２記憶部から読み出し
た展開情報にしたがってレーザ発振器及び偏向手段（ガ
ルバノミラー）の駆動制御を行う。

【０００７】上記のようなレーザマーカにおいて、レー
ザ発振器から出力されるレーザ光の強さ（出力レベル）
を適切な範囲内に制御する自動パワー制御が必要であ
る。レーザ光の強さが弱ければ対象物の表面に印字加工
を行うことができない。一方、レーザ光の強さが強すぎ
ると、印字文字や記号を構成する線（軌跡）が太くなっ
たり、きれいな線を描くことができなくなったりする。

【０００８】通常、レーザ発振器から出力されるレーザ
光の強さ（パワー）をオープンループ制御によって一定
に維持することは困難であり、何らかのパワー（出力）
センサーを用いてフィードバック制御を行うことが望ま
しい。

【０００９】このようなパワーセンサとして、例えばフ
ォトダイオードを用いることができる。レーザ発振器か
ら出力されるレーザ光の一部をビームスプリッタによっ
て分岐させフォトダイオードに受光させる。フォトダイ
オードから出力される信号レベルにしたがってレーザ発
振器のデューティファクタを変化させるデューティ制御
によって、レーザ発振器から出力されるレーザ光の強さ
を一定に維持するフィードバック制御を行うことができ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＹＡＧ
レーザに比べてレーザ波長が短い炭酸ガスレーザでは、
フォトダイオードを用いたパワー検出が困難である。一
般的なフォトダイオードの使用可能帯域に対して、炭酸
ガスレーザの波長（１０．６μｍ）は長すぎるからであ
る。

【００１１】したがって、特に炭酸ガスレーザを用いた
レーザマーカにおいて、フォトダイオードとは異なるパ
ワーセンサを用いて、レーザ発振器から出力されるレー
ザ光の強さを検出し、フィードバック制御を行う方法が
求められていた。

【００１２】また、前述のように、レーザ光の一部をビ
ームスプリッタによって分岐させてその強さを検出する
方法は、ビームスプリッタを含む光学系の収容空間が大
きくなり、装置の小型化及びコスト低減に際して不利で
ある。

【００１３】本発明は上記のような課題に鑑み、フォト
ダイオード以外のパワーセンサを用いてできるだけ簡単
な構成でレーザマーカの自動パワー制御を行うことを目
的とする。なお、ここでいう自動パワー制御は、印字加
工中のフィードバック制御だけでなく、印字加工モード
とは別のパワー調整モードにおけるフィードバック制御
をも意味する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明によるレーザマー
カの自動パワー制御方法は、対象物の表面に印字加工を
行うためのレーザ光を発生するレーザ発振器と、レーザ
光を二次元偏向する偏向手段とを備えたレーザマーカの
自動パワー制御方法であって、レーザ発振器から偏向手
段を経て出力されるレーザ光の光路中に熱電対を配置
し、熱電対の出力電圧に基づいてレーザ発振器の出力レ
ベルのフィードバック制御を行うことを特徴とする。

【００１５】このような構成によれば、通常のフォトダ
イオードでは検出が困難な炭酸ガスレーザの強度（パワ
ー）を光路中に配置された熱電対によって検出し、レー
ザ発振器の出力レベルのフィードバック制御を行うこと
ができる。また、レーザ発振器から偏向手段を経て出力
されるレーザ光の光路中に熱電対を配置するので、ビー
ムスプリッタのような手段を光学系に追加する必要が無
く、装置の小型化及びコスト低減に際して不利にならな
い。

【００１６】好ましくは、レーザマーカは、レーザ発振
器から発したレーザ光がビームエキスパンダでビーム径
を拡大され偏向手段で二次元偏向された後に集光レンズ
を通って対象物の表面に集光されるように構成され、レ
ーザ発振器とビームエキスパンダとの間の光路中に熱電
対を配置する。

【００１７】レーザ光の光路中のどの箇所に熱電対を配
置しても、レーザ光のパワーに応じた温度上昇に対応す
る出力電圧を熱電対から得ることができるが、ビームエ
キスパンダでビーム径を拡大された後の光路では、エネ
ルギー密度が低いために出力電圧が安定するまでの応答
時間が長くなる。そこで、レーザ発振器とビームエキス
パンダとの間の光路中に熱電対を配置すれば、熱電対の
温度上昇が速くなる。つまり、応答速度が速くなり、安
定したフィードバック制御が可能になる。

【００１８】また、本発明によるレーザマーカの第１の
構成は、対象物の表面に印字加工を行うためのレーザ光
を発生するレーザ発振器と、レーザ光を二次元偏向する
偏向手段と、レーザ発振器及び偏向手段を制御する処理
手段とを備えているレーザマーカであって、レーザ発振
器から偏向手段を経て出力されるレーザ光の光路中に熱
電対が配置され、熱電対の出力電圧に基づいて処理手段
がレーザ発振器の出力レベルのフィードバック制御を行
うことを特徴とする。

【００１９】このような構成によれば、前述のように、
通常のフォトダイオードでは検出が困難な炭酸ガスレー
ザの強度を光路中に配置された熱電対によって検出し、
レーザ発振器の出力レベルのフィードバック制御を行う
ことができる。また、レーザ発振器から偏向手段を経て
出力されるレーザ光の光路中に熱電対を配置するので、
ビームスプリッタのような手段を光学系に追加する必要
が無く、装置の小型化及びコスト低減に際して不利にな
らない。

【００２０】本発明によるレーザマーカの第２の構成
は、対象物の表面に印字加工を行うためのレーザ光を発
生するレーザ発振器と、レーザ光を二次元偏向する偏向
手段と、レーザ発振器及び偏向手段を制御する処理手段
と、レーザ発振器から偏向手段を経て出力されるレーザ
光の光路を開放又は遮断すべく処理手段によって開閉制
御されるシャッターと、シャッターよりレーザ発振器側
の光路中に配置された熱電対とを備え、処理手段が、シ
ャッターを閉じた状態でレーザ発振器を作動させ、熱電
対の出力電圧に基づいてレーザ発振器の出力レベルの調
整を行うパワー調整モードを備えていることを特徴とす
る。このような構成によれば、印字加工モードとは別の
パワー調整モードにおいて、レーザ発振器の出力レベル
の調整を的確に行うことが可能となる。

【００２１】また、熱電対が樹脂製の取付部材を介して
シャッターのレーザ発振器側の面に固定されている構造
が好ましい。このような構造によれば、パワー調整モー
ドを実行するときにシャッターを閉じた状態で熱電対が
レーザ光の光路中に配置され、印字加工モードでシャッ
ターが開かれた状態では熱電対はレーザ光の光路から外
れるので、熱電対がレーザのビーム断面形状に与える影
響については全く気にしなくてもよい。また、樹脂製の
取付部材を介して熱電対シャッターに固定することによ
り、熱電対がシャッターの温度上昇の影響を受けにくく
なり、正確なパワー調整が可能になる。

【００２２】更に、処理手段は、システムオフが指示さ
れた際に、システムオフの実行に先立ってパワー調整モ
ードの処理を実行することが好ましい。こうすることに
より、使用者がパワー調整モードの実行を指示しなくて
も、システムオフ（電源オフ）時に自動的にパワー調整
モードが実行される。なお、これで調整された結果（パ
ワー設定値又はデューティファクタ）は、次にシステム
オンしたときから有効になる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２４】図１は、本発明の実施形態に係るレーザマ
ーカの概略構成図である。レーザマーカはヘッド部１と
コントローラ部２を備え、両者がケーブル４で接続され
ている。また、液晶表示器とタッチパネルを用いたコン
ソール（表示及び入力手段）３がケーブル５によってコ
ントローラ部２に接続されている。ヘッド部１にはレー
ザ発振器１１及び光学系１２が内蔵され、ヘッド部１の
上面にはパワーインジケータ兼レーザ交換時期報知用の
ＬＥＤ（発光ダイオード）１５が備えられている。

【００２５】レーザ発振器１１は、炭酸ガスレーザ又は
ＹＡＧレーザを用いたレーザ管である。光学系１２は、
二次元の偏向手段であるガルバノミラー１２ａ、集光レ
ンズ（ｆθレンズ）１２ｂ、及びビームエキスパンダ１
２ｃからなる。レーザ発振器１１から発したレーザ光Ｌ
Ｂはビームエキスパンダ１２ｃでビーム径を拡大され、
ガルバノミラー１２ａによってＸ方向及びＹ方向に（二
次元に）偏向された後、集光レンズ１２ｂによってワー
ク（加工対象物）ＷＫの表面に集光される。こうして、
ワークＷＫの表面に所望の文字や記号等を印字すること
ができる。

【００２６】図２は、本発明の実施形態に係るレーザマ
ーカの回路構成を示すブロック図である。ヘッド部１
は、レーザ発振器１１及び光学系１２の他に、ＥＥＰＲ
ＯＭ１３、リアルタイムクロック（ＲＴＣ）１４、及び
パワー検出回路１６を内蔵している。

【００２７】ＥＥＰＲＯＭ１３は電源が切れても記憶内
容を保持する不揮発性メモリであり、ヘッド部１の固有
情報、つまりレーザ発振器１１の稼働時間の積算値や集
光レンズ１２ｂに関する情報を記憶するのに用いられ
る。リアルタイムクロック１４は、レーザ発振器１１の
稼働時間を積算してレーザ発振器１１の交換時期を知ら
せるために使用される。あるいは、現在の日時を出力し
て印字データに含ませることができる。

【００２８】パワー検出回路１６については後で詳しく
説明するが、レーザ光の光路中に配置された熱電対から
の信号を増幅し、ディジタル値に変換してコントローラ
部２に渡す回路であり、その出力信号はレーザ発振器１
１の出力レベルのフィードバック制御に使用される。

【００２９】コントローラ部２は、処理手段であるマイ
クロプロセッサ（ＭＰＵ）２１、ＳＲＡＭ（スタティッ
クランダムアクセスメモリ）２２、及びＤＲＡＭ（ダイ
ナミックランダムアクセスメモリ）２３を内蔵してい
る。マイクロプロセッサ２１は、レーザ発振器１１及び
光学系１２を含むヘッド部１の制御、コンソール３との
通信、ＳＲＡＭ２２及びＤＲＡＭ２３のリード・ライト
等、レーザマーカ全体の制御を司る。上述のパワー検出
回路１６の出力信号に基づくレーザ発振器１１の出力レ
ベルのフィードバック制御もマイクロプロセッサ２１が
実行する。また、マイクロプロセッサ２１は、コンソー
ル３から受信した設定情報をＳＲＡＭ２２に記憶させる
と共に、設定情報から展開情報を生成してＤＲＡＭ２３
に記憶させる処理を実行する。

【００３０】ＳＲＡＭ２２は、バッテリーバックアップ
によって電源オフ時にも記憶内容を保持することがで
き、コンソール３から受信した印字文字の種類及び印字
位置等の設定情報を記憶する。ＤＲＡＭ２３は、設定情
報から生成された展開情報、つまり印字加工のためにレ
ーザ光がたどるべき軌跡に関する情報を記憶し、電源オ
フ時に記憶内容は消える。

【００３１】コントローラ部２にはコンソール３の他
に、パーソナルコンピュータ３２を接続することもでき
る。接続には例えばＲＳ２３２Ｃシリアル通信が用いら
れる。この場合、パーソナルコンピュータ３２の画面や
キーボードを用いてコンソール３と同様の表示及び入力
操作を行うことができる。また、コンソール３にはメモ
リカード３１を着脱可能なスロットとリード・ライト用
のインターフェイスが備えられている。コンソール３か
ら入力した印字文字の種類及び印字位置等の設定情報を
メモリカード３１に保存しておき、必要なときに読み出
してコントローラ部２に送信することができる。

【００３２】次に、印字文字の種類及び印字位置を含む
設定情報から印字加工に際してレーザ光がたどるべき軌
跡を含む展開情報を生成する展開処理について説明す
る。図３は、マイクロプロセッサ２１が実行する展開処
理の概略を示すフローチャートである。

【００３３】図３のステップ＃１０１において、マイク
ロプロセッサ２１はＳＲＡＭ２２から設定情報を読み出
す。続くステップ＃１０２において、設定情報に含まれ
る印字する文字や記号等を複数の連続加工曲線に分解す
る。それぞれの連続加工曲線は、一筆書きのようにレー
ザ光を連続して出力しながらレーザ光のスポットを移動
（偏向）させる切れ目の無い曲線である。

【００３４】１つの連続加工曲線は、光学系１２の二次
元ガルバノミラー１２ａを一定間隔で制御するための複
数の座標点の集合として表され、それぞれの座標点の値
（Ｘ座標及びＹ座標）が計算される。なお、１つの連続
加工曲線の終端から次の連続加工曲線の始端への移動
（偏向）はレーザ光の出力を停止した状態（ゼロパワ
ー）で行われる。

【００３５】次のステップ＃１０３において、複数の連
続加工曲線の並び替えを行う。レーザ光スポットの移動
が最も効率的になるように、すなわち、連続加工曲線間
のゼロパワー移動を含む全移動距離が最も短くなるよう
に、連続加工曲線の加工処理順序が選択される。

【００３６】続くステップ＃１０４において、１つの連
続加工曲線の終端から次の連続加工曲線の始端への移動
経路を生成し付加する。この移動経路についても、光学
系１２の二次元ガルバノミラー１２ａを一定間隔で制御
するための複数の座標点の集合として表され、それぞれ
の座標点の値（Ｘ座標及びＹ座標）が計算される。

【００３７】このようにして、複数の連続加工曲線とそ
れぞれの連続加工曲線間の移動経路の集合として生成さ
れた展開情報はステップ＃１０５でＤＲＡＭ２３に書き
込まれ、展開処理が終了する。印字加工の指令を受けた
マイクロプロセッサ２１は、ＤＲＡＭ２３から展開情報
を読み出し、その展開情報にしたがってレーザ発振器１
１及びガルバノミラー１２ａを制御する。

【００３８】次に、レーザ発振器１１の出力レベルのフ
ィードバック制御（自動パワー制御）について説明す
る。本発明のレーザマーカでは、レーザ光の光路中に熱
電対を配置し、熱電対の出力電圧に基づいてマイクロプ
ロセッサ２１がレーザ発振器１１の出力レベルのフィー
ドバック制御を行う。熱電対は温度に応じて変化する電
圧を発生する素子であり、千数百度の耐熱性を有するも
のが使用される。

【００３９】レーザ発振器１１から発したレーザ光の光
路中に熱電対を配置すると、その温度はレーザ光のパワ
ー（エネルギー密度）に応じて数百度まで上昇するが、
レーザマーカに使用されるレーザ発振器１１に関する限
り、熱電対の劣化等実用上の問題は無いことが実験で確
かめられている。また、熱電対の先端部は十分小さいの
で、レーザ光の光路中に熱電対を配置することによって
レーザのビーム断面形状に与える影響についても実用上
問題が無いことが確かめられている。

【００４０】図４は、レーザ発振器１１から光学系１２
を経てワークＷＫに至るレーザ光の光路を示す図であ
る。レーザ発振器１１から発したレーザ光ＬＢは光学系
１２のビームエキスパンダ１２ｃでビーム径を拡大さ
れ、ガルバノミラー１２ａによってＸ方向及びＹ方向に
（二次元に）偏向された後、集光レンズ１２ｂによって
ワーク（加工対象物）ＷＫの表面に集光される。

【００４１】レーザ発振器１１から光学系１２を経てワ
ークＷＫに至るレーザ光の光路中のどの箇所に熱電対を
配置しても、レーザ光のパワーに応じた温度上昇に対応
する出力電圧を熱電対から得ることができる。しかし、
ビームエキスパンダ１２ｃでビーム径を拡大された後の
光路では、エネルギー密度が低いために出力電圧が安定
するまでの応答時間が長く（遅く）なる。したがって、
レーザ発振器１１とビームエキスパンダ１２ｃとの間の
光路Ｐ１に熱電対を設けることが好ましい。これによ
り、熱電対の温度上昇が速くなる。つまり、応答速度が
速くなり、安定したフィードバック制御が可能になる。

【００４２】図５は、熱電対の出力電圧に基づくレーザ
発振器１１の出力レベルのフィードバック制御を示すブ
ロック図である。レーザ発振器１１とビームエキスパン
ダ１２ｃとの間の光路Ｐ１に配置された熱電対１７の出
力電圧はパワー検出回路１６のプリアンプ１６ａで増幅
され、ＡＤ変換器１６ｂでディジタル値に変換される。
ＡＤ変換器１６ｂから出力されるディジタル値はコント
ローラ部２のマイクロプロセッサ２１に入力され、マイ
クロプロセッサ２１は入力されるディジタル値があらか
じめ設定された範囲内の値になるように、レーザ発振器
１１の出力を制御する。レーザ発振器１１の出力は、発
振オン期間の割合（デューティファクタ）を変化させる
ことによって制御される。このようにして、レーザ光の
光路中に配置された熱電対１７の検出温度が目標温度に
なるように、すなわちレーザ光の強度（パワー）が目標
パワーになるようにフィードバック制御が行われる。

【００４３】図６は、レーザ発振器１１から光学系１２
を経てワークＷＫに至るレーザ光の光路の別構成例を示
す図である。この構成例では、レーザ発振器１１とビー
ムエキスパンダ１２ｃとの間の光路Ｐ１にシャッター１
８が設けられている。シャッター１８は、マイクロプロ
セッサ２１によって矢印で示す方向に開閉制御される。
シャッター１８が閉じた状態（破線）では、光路Ｐ１が
シャッター１８によって遮断される。シャッター１８が
開いた状態（実線）は、図４に示した構成例と実質的に
同じであり、光路Ｐ１は開放されている。

【００４４】図６のシャッター付きの構成では、シャッ
ター１８よりレーザ発振器１１側の光路Ｐ２に熱電対１
７が配置される。そして、シャッター１８を閉じてレー
ザ光がレーザマーカ（ヘッド部１）から外部に出力され
ないようにした状態でレーザ発振器１１を作動させ、熱
電対１７の出力電圧に基づいてレーザ発振器１１の出力
レベル（レーザ光のパワー）の自動調整（フィードバッ
ク制御）を行う。このパワー調整モードは、後述するよ
うに、マイクロプロセッサ２１がプログラムにしたがっ
て実行するモードの一つとして備えられている。

【００４５】図７は、シャッター１８よりレーザ発振器
１１側の光路Ｐ２に熱電対１７を配置する具体構成例を
示している。（ａ）は正面図であり、（ｂ）は熱電対１
７の支持部の側面図である。この例では、シャッター１
８のレーザ発振器１１側の面に耐熱樹脂製の取付部材１
９を介して熱電対１７が固定されている。シャッター１
８は放熱のよい金属（例えばステンレススチール）製で
あり、耐熱樹脂製の取付部材１９を介して熱電対１７を
固定することにより、熱電対１７がシャッター１８の温
度上昇の影響を受けにくくしている。

【００４６】熱電対１７の引出し線１７ａは、前述のよ
うにパワー検出回路１６のプリアンプ１６ａに接続され
る。また、シャッター１８にはソレノイド２０が取り付
けられ、マイクロプロセッサ２１がソレノイド２０を介
してシャッター１８を矢印方向に開閉駆動する。図７は
シャッター１８が閉じた状態を示しており、レーザ発振
器１１から発したレーザ光ＬＢはシャッター１８によっ
て遮断される。そのビームスポットのほぼ中央部に熱電
対１７の先端部が位置している。この状態で、熱電対１
７の出力電圧に基づいてレーザ発振器１１の出力レベル
の自動調整を行うパワー調整モードが実行される。

【００４７】図８は、マイクロプロセッサ２１が実行す
るパワー調整モードの一例を示すフローチャートであ
る。パワー調整モードに入るとマイクロプロセッサ２１
は、シャッター１８を閉じ（ステップ＃２０１）、所定
のパワーでレーザ出力を行う（ステップ＃２０２）。つ
まり、マイクロプロセッサ２１の内蔵（不揮発性）メモ
リに記憶されている前回のデューティファクタでレーザ
発振器１１を作動させる。

【００４８】続くステップ＃２０３においてマイクロプ
ロセッサ２１は、熱電対１７の検出値を取り込む。この
検出値は、前述のように、熱電対１７の出力電圧をパワ
ー検出回路１６で増幅しＡＤ変換したディジタル値に相
当する。次のステップ＃２０４では熱電対１７の検出値
に基づいて異常検出が行われる。つまり、熱電対１７の
検出値が室温に相当する値から上昇しない場合は異常と
判断してレーザ出力を停止し、エラー信号をコンソール
３又はパーソナルコンピュータ３２に送信する。このよ
うな異常の原因として、例えばソレノイド２０の故障に
より、シャッター１８が開いたままになっていることが
考えられる。

【００４９】次のステップ＃２０５においてマイクロプ
ロセッサ２１は、内蔵メモリに記憶された前回の検出値
と今回の検出値とを比較する。両者の差が所定値（例え
ば５％）以上ある場合は検出値（検出温度）に変動あり
と判断し（ステップ＃２０６のＹｅｓ）、ステップ＃２
０７以降の処理に移行する。両者の差が所定値未満の場
合は、検出値（検出温度）に変動なしと判断し（ステッ
プ＃２０６のＮｏ）、ステップ＃２０９以降の処理に移
行する。

【００５０】ステップ＃２０７では、内蔵メモリに記憶
された補正テーブルを参照し、今回の検出値と前回の検
出値との差に相当するデューティファクタの補正量を決
定する。図９に、補正テーブルを用いて補正量を決定す
る処理の様子をグラフで示す。補正テーブルＡＴは、熱
電対１７の検出値ＴＣとレーザ発振器１１を駆動するデ
ューティファクタＤＴとの一次関数となる。仮に、熱電
対１７の検出値ＴＣが前回の検出値ＴＣ１から今回の検
出値ＴＣ２まで低下したとすれば、補正テーブルＡＴに
したがって、デューティファクタＤＴをＤＴ１からＤＴ
２まで増加することにより、前回と同じレーザパワー
（したがって検出値）が得られることになる。

【００５１】つまり、このときの補正量ΔＤＴ＝ＤＴ２
−ＤＴ１が決定される。レーザ発振器１１の劣化により
レーザパワー（したがって検出値）が低下する場合は、
図９に示すように、補正テーブルに相当する直線ＡＴの
傾きはほとんど変化しないで、直線ＡＴの全体が平行移
動する。なお、この直線ＡＴに相当する補正テーブルを
メモリに記憶しておきテーブル参照によって補正量ΔＤ
Ｔを決定する方法に代えて、直線ＡＴを表す一次式を記
憶しておき、演算によって補正量ΔＤＴを決定する方法
を採用してもよい。

【００５２】次のステップ＃２０８では、上記のように
して決定した補正量にしたがって、レーザ発振器１１を
駆動するデューティファクタを補正後の値ＤＴ２に更新
し、ステップ＃２０２に戻る。

【００５３】ステップ＃２０６で検出値に変動なし、す
なわち安定状態に入ったと判断したときに実行するステ
ップ＃２０９以降の処理では、先ず補正テーブルの更新
を行う（ステップ＃２０９）。例えば、図９に示した例
で、補正テーブルＡＴから補正量ΔＤＴだけ平行移動し
た新たな補正テーブルＡＴ’で安定状態に入ったと判断
したときは、この新たな補正テーブルＡＴ’で古い補正
テーブルＡＴを上書きする。これにより、内蔵メモリに
記憶された補正テーブルが更新される。

【００５４】なお、更新される補正テーブルとは別に、
基準テーブルが記憶されている。この基準テーブルは、
初期状態（工場出荷時又はレーザ発振器１１の交換時）
に作成された補正テーブルである。

【００５５】次のステップ＃２１０において、上記の基
準テーブルに対する更新後の補正テーブルの偏差をチェ
ックする。この偏差は、工場出荷時又はレーザ発振器１
１の交換時から複数回のパワー調整モードが実行されて
いる場合に、各回のパワー調整モードにおけるデューテ
ィファクタの補正量ΔＤＴの累積値に相当する。この偏
差が所定値（例えば２０％）未満である場合は、正常終
了の通知をコンソール３又はパーソナルコンピュータ３
２に送信して（ステップ＃２１１）処理を終了する。偏
差が所定値以上である場合は、レーザ発振器１１の寿命
劣化が大きくなり交換すべき時期になったことを意味す
る劣化エラー通知をコンソール３又はパーソナルコンピ
ュータ３２に送信して（ステップ＃２１２）処理を終了
する。

【００５６】上記のようなパワー調整モードは、コンソ
ール３又はパーソナルコンピュータ３２からの指令にし
たがってマイクロプロセッサ２１が実行する。あるい
は、コンソール３又はパーソナルコンピュータ３２から
システムオフ（電源オフ）の指令があったときに、シス
テムオフの実行に先立ってパワー調整モードを自動的に
実行するようにしてもよい。

【００５７】図１０は、マイクロプロセッサ２１がシス
テムオフの実行に先立ってパワー調整モードを自動的に
実行する処理の例を示すフローチャートである。

【００５８】ステップ＃３０１において、コンソール３
又はパーソナルコンピュータ３２からのシステムオフ信
号が入力されると、ステップ＃３０２においてマイクロ
プロセッサ２１は、電源オンからの稼働時間をチェック
する。稼働時間があらかじめ定めた時間（例えば３０
分）以上である場合は、ステップ＃３０３でパワー調整
モードを実行した後、ステップ＃３０５でシステムオフ
（電源オフ）を実行し、処理を終了する。

【００５９】ステップ＃３０２の判断で稼働時間があら
かじめ定めた時間（例えば３０分）より短い場合は、ス
テップ＃３０４でパワー調整モードを実行しない旨の通
知をコンソール３又はパーソナルコンピュータ３２に送
信した後、ステップ＃３０５でシステムオフ（電源オ
フ）を実行し、処理を終了する。電源オンからの稼働時
間が短い場合は、レーザ発振器１１の出力が安定してお
らず、正しい出力調整が期待できないからである。な
お、電源オンからの稼働時間は、ヘッド部１に内蔵され
たリアルタイムクロック１４からの信号を用いて判断す
ることができる。

【００６０】以上、適宜変形例を含めながら本発明の実
施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限ら
ず、種々の形態で実施することが可能である。

【００６１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、通常のフォトダイオードでは検出が困難な炭酸ガス
レーザの強度を光路中に配置された熱電対によって検出
し、レーザ発振器の出力レベルのフィードバック制御を
行うことができる。また、レーザ発振器から偏向手段を
経て出力されるレーザ光の光路中に熱電対を配置するの
で、ビームスプリッタのような手段を光学系に追加する
必要が無く、装置の小型化及びコスト低減に際して有利
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るレーザマーカの概略構
成図である。

【図２】本発明の実施形態に係るレーザマーカの回路構
成を示すブロック図である。

【図３】マイクロプロセッサが実行する展開処理の概略
を示すフローチャートである。

【図４】レーザ発振器から光学系を経てワークに至るレ
ーザ光の光路を示す図である。

【図５】熱電対の出力電圧に基づくレーザ発振器の出力
レベルのフィードバック制御を示すブロック図である。

【図６】レーザ発振器から光学系を経てワークに至るレ
ーザ光の光路の別構成例を示す図である。

【図７】シャッターよりレーザ発振器側の光路に熱電対
を配置する具体構成例を示す図である。

【図８】マイクロプロセッサが実行するパワー調整モー
ドの一例を示すフローチャートである。

【図９】補正テーブルを用いて補正量を決定する処理の
様子を示すグラフである。

【図１０】マイクロプロセッサがシステムオフの実行に
先立ってパワー調整モードを自動的に実行する処理の例
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１１レーザ発振器１２光学系１２ａガルバノミラー（偏向手段）１２ｂ集光レンズ１２ｃビームエキスパンダ１７熱電対１８シャッター１９取付部材

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｂ４１Ｊ 3/00 ＱＦターム(参考） 2C362 AA02 AA53 BA17 CB67 4E068 AB01 CA02 CB01 CC00 CC03 CD10 CE03 5F072 AA05 AB01 HH02 HH09 JJ01 JJ08 KK15 KK30 MM04 MM08 RR01 YY07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対象物の表面に印字加工を行うためのレー
ザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を二次元
偏向する偏向手段とを備えたレーザマーカの自動パワー
制御方法であって、前記レーザ発振器から前記偏向手段を経て出力されるレ
ーザ光の光路中に熱電対を配置し、前記熱電対の出力電
圧に基づいて前記レーザ発振器の出力レベルのフィード
バック制御を行うことを特徴とするレーザマーカの自動
パワー制御方法。
【請求項２】前記レーザマーカは、前記レーザ発振器か
ら発したレーザ光がビームエキスパンダでビーム径を拡
大され前記偏向手段で二次元偏向された後に集光レンズ
を通って対象物の表面に集光されるように構成され、前記レーザ発振器と前記ビームエキスパンダとの間の光
路中に前記熱電対を配置したことを特徴とする請求項１
記載のレーザマーカの自動パワー制御方法。
【請求項３】対象物の表面に印字加工を行うためのレー
ザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を二次元
偏向する偏向手段と、前記レーザ発振器及び偏向手段を
制御する処理手段とを備えているレーザマーカであっ
て、前記レーザ発振器から前記偏向手段を経て出力されるレ
ーザ光の光路中に熱電対が配置され、前記熱電対の出力
電圧に基づいて前記処理手段が前記レーザ発振器の出力
レベルのフィードバック制御を行うことを特徴とするレ
ーザマーカ。
【請求項４】対象物の表面に印字加工を行うためのレー
ザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を二次元
偏向する偏向手段と、前記レーザ発振器及び偏向手段を
制御する処理手段と、前記レーザ発振器から前記偏向手
段を経て出力されるレーザ光の光路を開放又は遮断すべ
く前記処理手段によって開閉制御されるシャッターと、
前記シャッターよりレーザ発振器側の光路中に配置され
た熱電対とを備え、前記処理手段が、前記シャッターを閉じた状態で前記レ
ーザ発振器を作動させ、前記熱電対の出力電圧に基づい
て前記レーザ発振器の出力レベルの調整を行うパワー調
整モードを備えていることを特徴とするレーザマーカ。
【請求項５】前記熱電対が樹脂製の取付部材を介して前
記シャッターのレーザ発振器側の面に固定されているこ
とを特徴とする請求項４記載のレーザマーカ。
【請求項６】前記処理手段は、システムオフが指示され
た際に、システムオフの実行に先立って前記パワー調整
モードの処理を実行することを特徴とする請求項４又は
５記載のレーザマーカ。