JP2012253102A - レーザ出射装置及びレーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンス性を向上させることが可能なレーザ出射装置を提供する。
【解決手段】信号用レーザ光源２１を含む第１のユニットＵ１（信号用光源ユニット）と、レーザダイオード２７及び希土類ドープ光ファイバＦ３をそれぞれ含む第２及び第３のユニットＵ２，Ｕ３（増幅ユニット）と、レーザダイオード３７、希土類ドープ光ファイバＦ６及びレーザダイオード４４をそれぞれ含む第５、第６及び第７のユニットＵ５〜Ｕ７（増幅ユニット）とを、ユニット毎で個別に交換可能に備える。そして、ＣＰＵ１７は、各ユニットＵ１〜Ｕ８の異常状態を検出し、検出されたユニットＵ１〜Ｕ８の異常検出情報（異常状態に関するデータ）を表示部１６ａに出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ファイバ型のレーザ出射装置及びそのレーザ出射装置を備えたレーザ加工装置に関するものである。

従来、ファイバ型のレーザ出射装置は、信号用レーザ光を出力する信号用レーザ光源と、信号用レーザ光を励起用レーザ光源からの励起レーザ光により希土類ドープ光ファイバ内において所定の増幅率で増幅させて増幅光として出力する増幅手段を備える。このようなレーザ出射装置では、信号用レーザ光源や増幅手段の異常を検出する異常状態検出手段を備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。このような構成によれば、レーザ出射装置に例えばレーザ出力が極端に落ちた等の故障が発生したときに、信号用レーザ光源の異常が原因か又は増幅手段の異常が原因か等、どこの箇所の異常であるかを知ることが可能となっている。

特開２００６−１１４６２８号公報

ところで、上記のようなレーザ出射装置では、異常が検出された場合、異常発生箇所の特定は可能であるが、その対策としては、構成上レーザ出射装置全体の交換が必要となってしまい、メンテナンス性の向上の点で改善が求められている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、メンテナンス性を向上させることが可能なレーザ出射装置及びレーザ加工装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、信号用レーザ光を出力する信号用レーザ光源と、前記信号用レーザ光を励起用レーザ光源からの励起レーザ光により希土類ドープ光ファイバ内で増幅させて出力する増幅手段とを備えたレーザ出射装置であって、前記信号用レーザ光源を含む信号用光源ユニットと、前記増幅手段の少なくとも一部を含む増幅ユニットとをそれぞれ個別に、且つ交換可能に備え、前記各ユニットの異常状態を検出する異常状態検出手段と、前記異常状態検出手段にて検出された前記ユニットの異常状態に関するデータを出力可能な出力手段とを備えていることを特徴とする。

この発明では、出力手段から出力されたユニットの異常状態に関するデータを例えば表示装置等に表示させることで、どのユニットで異常が生じたかを確認することが可能となり、異常状態が検出されたユニットを個別に交換することができる。これにより、レーザ出射装置に異常が生じたときに装置全体を交換する必要がなくなるため、メンテナンス性を向上させることが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のレーザ出射装置において、前記異常状態検出手段にて検出された前記ユニットの異常状態に関するデータを記憶する異常状態記憶手段を備え、前記出力手段は、前記異常状態検出手段にて検出され前記異常状態記憶手段に記憶された前記ユニットの異常状態に関するデータを出力可能であることを特徴とする。

この発明では、異常状態検出手段にて検出されたユニットの異常状態に関するデータを記憶する異常状態記憶手段を備える。これにより、例えば、１つのユニットにおける異常状態の検出回数が所定数に達した場合に、そのユニットの異常状態に関するデータを出力手段にて出力するといった制御が可能となるため、ユーザの使い勝手を向上させることができる。

請求項３に記載の発明は、前記異常状態記憶手段には、前記異常状態検出手段にて前記ユニットの異常状態を検出した時点での日時データと、そのユニットの異常状態に関するデータとを対応付けて記憶され、前記出力手段は、前記異常状態記憶手段に対応付けて記憶された前記ユニットの異常状態に関するデータと前記日時データとを出力可能であることを特徴とする。

この発明では、ユニットの異常状態に関するデータだけでなく、その異常が生じた日時データが出力手段から出力され、それらのデータを例えば表示装置等に表示させることで、ユニットでの異常発生に関するより詳細な情報を確認することが可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ出射装置において、前記出力手段から出力された前記ユニットの異常状態に関するデータを表示するための表示手段を備えていることを特徴とする。

この発明では、出力手段から出力されたユニットの異常状態に関するデータを表示するための表示手段を備えるため、ユーザは表示手段の表示からユニットの異常状態を確認することが可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ出射装置において、前記信号用レーザ光源及び前記増幅手段のそれぞれにおける、光出力、温度及び駆動電力の内の少なくとも１種類の駆動状態のデータを取得するデータ取得手段を備え、前記異常状態検出手段は、前記データ取得手段にて取得された前記駆動状態のデータに基づいて前記各ユニットの異常状態を検出することを特徴とする。

この発明では、信号用レーザ光源及び増幅手段のそれぞれにおける、光出力、温度及び駆動電力の内の少なくとも１種類の駆動状態のデータに基づき各ユニットの異常状態を好適に検出することが可能となる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のレーザ出射装置において、前記駆動状態のデータと、その駆動状態から想定される異常要因に関するデータとを対応付けて記憶する駆動状態記憶手段を備え、前記出力手段は、前記駆動状態記憶手段に対応付けて記憶された前記駆動状態のデータと前記異常要因に関するデータとを出力可能であることを特徴とする。

この発明では、駆動状態のデータだけでなく、その駆動状態から例えば装置内で異常が発生した場合には想定される異常要因も例えば表示装置に表示させることが可能となるため、より有用な情報を与えることが可能となる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーザ出射装置において、前記増幅手段は、前記信号用レーザ光を第１励起用レーザ光源からの励起レーザ光により第１希土類ドープ光ファイバ内で増幅させて第１増幅光として出力する第１増幅部と、前記第１増幅光を第２励起用レーザ光源からの励起レーザ光により第２希土類ドープ光ファイバ内で増幅させて第２増幅光として出力する第２増幅部とを備えていることを特徴とする。

この発明では、増幅手段は信号用レーザ光を第１及び第２増幅部で段階的に増幅するため、１つの増幅部によって１段階のみで増幅する構成に比べて効率的に高出力の増幅を行うことが可能となる。

請求項８に記載の発明は、レーザ出射装置から出射されたレーザ光を集光レンズにて加工対象に集光させてその加工対象への加工を行うレーザ加工装置において、前記レーザ出射装置には、請求項１〜７のいずれか１項に記載のレーザ出射装置が用いられていることを特徴とする。

この発明では、レーザ出射装置に異常が生じたときに装置全体を交換する必要がないため、メンテナンス性を向上されたレーザ加工装置を提供できる。

従って、上記記載の発明によれば、メンテナンス性を向上させることが可能となる。

本実施形態のレーザ加工装置の概略構成を示す斜視図。 レーザマーキング装置の概略構成を示すブロック図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態のレーザ加工装置１０は、本体部１１と、本体部１１にファイバケーブル１２及び電気ケーブル１３を介して接続されたヘッド部１４と、本体部１１に電気ケーブル１５を介して接続されたコンソール１６とを備えている。

本体部１１のハウジング１１ａ内には、それぞれが個別に交換可能とされた第１〜第８のユニットＵ１〜Ｕ８が収容されている。また、本体部１１には、その第１〜第８のユニットＵ１〜Ｕ８と電気的に接続されたＣＰＵ１７と、ＣＰＵ１７に電気的に接続されたメモリ１８及びシステム時計１９とが設けられている。本体部１１の各ユニットＵ１〜Ｕ８は、本実施形態のレーザ出射装置の構成要素であり、以下にその詳細を説明する。

図２に示すように、信号用光源ユニットとしての第１のユニットＵ１は、信号用レーザ光を出力する信号用レーザ光源２１と、ＣＰＵ１７の制御に基づき信号用レーザ光源２１を駆動する駆動回路２２と、信号用レーザ光源２１に接続され該光源２１からの信号用レーザ光を伝達する光ファイバＦ１とを備えている。また、第１のユニットＵ１は、光ファイバＦ１に設けられた光分岐部としてのファイバカプラ２３と、そのファイバカプラ２３を介して光ファイバＦ１と接続された受光素子としてのフォトダイオード２４と、フォトダイオード２４から出力された受光信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１７に出力するＡ／Ｄ変換回路２５とを備えている。信号用レーザ光源２１から出力された信号用レーザ光は、その出力の数パーセントがファイバカプラ２３にてフォトダイオード２４側に分岐されて該フォトダイオード２４にて受光されるようになっている。

第２のユニットＵ２は、図示しないファイバコネクタを介して第１のユニットＵ１の光ファイバＦ１の出射側端部と着脱可能に接続される光ファイバＦ２を備えている。また、第２のユニットＵ２は、光ファイバＦ２に設けられた光結合部としてのファイバカプラ２６と、そのファイバカプラ２６を介して光ファイバＦ２と接続された第１励起用レーザ光源としてのレーザダイオード２７と、ＣＰＵ１７の制御に基づきレーザダイオード２７を駆動する駆動回路２８とを備えている。

第３のユニットＵ３は、図示しないファイバコネクタを介して第２のユニットＵ２の光ファイバＦ１の出射側端部と着脱可能に接続される希土類ドープ光ファイバＦ３を備えている。希土類ドープ光ファイバＦ３は、希土類元素である例えばイッテルビウム（Ｙｂ）を含む可撓性を有するガラスファイバであり、図示しないボビンに巻回されることで所要の長さの光路が確保されている。希土類ドープ光ファイバＦ３の出射側端部近傍にはアイソレータ２９が設けられている。アイソレータ２９は、希土類ドープ光ファイバＦ３にて伝送される正方向（図２において右方向）の光は通過させる一方、逆方向の光（戻り光）を遮るようになっている。また、第３のユニットＵ３は、希土類ドープ光ファイバＦ３の温度を検出するためのサーミスタ３１と、サーミスタ３１から出力された検出信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１７に出力するＡ／Ｄ変換回路３２とを備えている。

第４のユニットＵ４は、図示しないファイバコネクタを介して第３のユニットＵ３の希土類ドープ光ファイバＦ３の出射側端部と着脱可能に接続される光ファイバＦ４を備えている。また、第４のユニットＵ４は、光ファイバＦ４に設けられた光分岐部としてのファイバカプラ３３と、そのファイバカプラ３３を介して光ファイバＦ４と接続された受光素子としてのフォトダイオード３４と、フォトダイオード３４から出力された受光信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１７に出力するＡ／Ｄ変換回路３５とを備えている。第３のユニットＵ３の希土類ドープ光ファイバＦ３から第４のユニットＵ４の光ファイバＦ４に入射されるレーザ光（第１増幅光）は、その出力の一部がファイバカプラ３３にてフォトダイオード３４側に分岐されて該フォトダイオード３４にて受光されるようになっている。

第５のユニットＵ５は、図示しないファイバコネクタを介して第４のユニットＵ４の光ファイバＦ４の出射側端部と着脱可能に接続される光ファイバＦ５を備えている。また、第５のユニットＵ５は、光ファイバＦ５に設けられた光結合部としてのファイバカプラ３６と、そのファイバカプラ３６を介して光ファイバＦ５と接続された第２励起用レーザ光源としてのレーザダイオード３７と、ＣＰＵ１７の制御に基づきレーザダイオード３７を駆動する駆動回路３８とを備えている。

第６のユニットＵ６は、図示しないファイバコネクタを介して第５のユニットＵ５の光ファイバＦ５の出射側端部と着脱可能に接続される希土類ドープ光ファイバＦ６を備えている。希土類ドープ光ファイバＦ６は、希土類元素である例えばイッテルビウム（Ｙｂ）を含む可撓性を有するガラスファイバであり、図示しないボビンに多数回巻回されることで所要の長さの光路（前記希土類ドープ光ファイバＦ３よりも長い光路）が確保されている。また、第６のユニットＵ６は、希土類ドープ光ファイバＦ６の温度を検出するためのサーミスタ４１と、サーミスタ４１から出力された検出信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１７に出力するＡ／Ｄ変換回路４２とを備えている。

第７のユニットＵ７は、図示しないファイバコネクタを介して第６のユニットＵ６の希土類ドープ光ファイバＦ６の出射側端部と着脱可能に接続される光ファイバＦ７を備えている。また、第７のユニットＵ７は、光ファイバＦ７に設けられた光結合部としてのファイバカプラ４３と、そのファイバカプラ４３を介して光ファイバＦ７と接続された第２励起用レーザ光源としてのレーザダイオード４４と、ＣＰＵ１７の制御に基づきレーザダイオード４４を駆動する駆動回路４５とを備えている。

第８のユニットＵ８は、図示しないファイバコネクタを介して第７のユニットＵ７の光ファイバＦ７の出射側端部と着脱可能に接続される光ファイバＦ８と、光ファイバＦ８に設けられた光結合部としてのファイバカプラ４６とを備えている。また、第８のユニットＵ８は、ファイバカプラ４６からの光を減光するための減光フィルタ４７（ＮＤフィルタ）と、減光フィルタ４７にて減光された光を受光する受光素子としてのフォトダイオード４８と、フォトダイオード４８から出力された受光信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１７に出力するＡ／Ｄ変換回路４９とを備えている。第７のユニットＵ７の光ファイバＦ７から第８のユニットＵ８の光ファイバＦ８に入射されるレーザ光（第２増幅光）は、その出力の一部がファイバカプラ４６にて減光フィルタ４７側に分岐され、該減光フィルタ４７を介してフォトダイオード４８で受光されるようになっている。第８のユニットＵ８の光ファイバＦ８の出射側端部は、前記ファイバケーブル１２の入射側端部と図示しないファイバコネクタを介して着脱可能に接続されるようになっている。

上記のように構成されたレーザ出射装置（第１〜第８ユニットＵ１〜Ｕ８）における信号用レーザ光の増幅態様について説明する。
上記レーザ出射装置では、第２のユニットＵ２のレーザダイオード２７と第３のユニットＵ３の希土類ドープ光ファイバＦ３とが第１増幅部（増幅手段）を構成している。レーザダイオード２７から出射された励起レーザ光は、ファイバカプラ２６及び光ファイバＦ２を介して希土類ドープ光ファイバＦ３に入射する。すると、その励起レーザ光によって希土類ドープ光ファイバＦ３内の希土類元素が励起状態とされる。この状態で、信号用レーザ光源２１から出射された信号用レーザ光が光ファイバＦ１，Ｆ２を介して希土類ドープ光ファイバＦ３に入射されると、その信号用レーザ光は、希土類ドープ光ファイバＦ３内において第１増幅率で増幅（予備増幅）される。そして、その予備増幅されたレーザ光は、アイソレータ２９を介して希土類ドープ光ファイバＦ３の出射側端部から第１増幅光として出力される。尚、第１増幅光の光強度は、ワークＷへの印字が可能なレベルよりも低く設定されている。

また、第５及び第７のユニットＵ５，Ｕ７のレーザダイオード３７，４４と第６のユニットＵ６の希土類ドープ光ファイバＦ６とが第２増幅部（増幅手段）を構成している。レーザダイオード３７から出射された励起レーザ光は、ファイバカプラ３６及び光ファイバＦ５を介して希土類ドープ光ファイバＦ６の入射側端部（図２において左側端部）から入射する。また、レーザダイオード４４から出射された励起レーザ光は、ファイバカプラ４３を介して希土類ドープ光ファイバＦ６の出射側端部（図２において右側端部）から入射する。すると、その各レーザダイオード３７，４４からの励起レーザ光によって希土類ドープ光ファイバＦ６内の希土類元素が励起状態とされる。この状態で、第３のユニットＵ３の希土類ドープ光ファイバＦ３からの第１増幅光が、光ファイバＦ４，Ｆ５を介して希土類ドープ光ファイバＦ６に入射されると、その第１増幅光は、希土類ドープ光ファイバＦ６内において前記予備増幅での第１増幅率よりも高い第２増幅率で増幅（主増幅）される。そして、その主増幅されたレーザ光は、希土類ドープ光ファイバＦ６の出射側端部から第２増幅光として出力される。希土類ドープ光ファイバＦ６から出力された第２増幅光は、光ファイバＦ７，Ｆ８及びファイバケーブル１２を介してヘッド部１４に伝達される。

ヘッド部１４は、ファイバケーブル１２から出射されるレーザ光（第２増幅光）を平行光あるいは収束光に絞るコリメータレンズ５１を備えている。コリメータレンズ５１を通じて絞られたレーザ光は、ヘッド部１４に設けられた光走査機構５２によって所要の方向に反射される。光走査機構５２は、レーザ光を反射する２つのガルバノミラーを有して構成されるものであって、各ガルバノミラーの傾斜角度を変化させることにより、コリメータレンズ５１を通じて絞られたレーザ光を所要の方向に走査させるものである。尚、ヘッド部１４には、ＣＰＵ１７の制御に基づき光走査機構５２を駆動する駆動回路５３が設けられている。光走査機構５２にて反射されたレーザ光は、集光レンズ５４によりスポットレーザ光に絞り込まれる。そして、絞り込まれたレーザ光ＬがワークＷ（加工対象）の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。

本体部１１に接続されたコンソール１６には、ＣＰＵ１７とそれぞれ電気的に接続された表示部１６ａと操作部１６ｂが設けられている。ＣＰＵ１７には、操作部１６ｂにて設定された加工情報が入力され、ＣＰＵ１７は、その加工情報に基づいて本体部１１及びヘッド部１４を駆動させる。また、ＣＰＵ１７は、時刻を計っているシステム時計１９から日時データを取得可能となっている。

上記のように構成されたレーザ加工装置１０におけるＣＰＵ１７の制御態様について説明する。
ＣＰＵ１７は、前記加工情報に基づいて信号用レーザ光源２１から信号用レーザ光を出力させる。この信号用レーザ光の出力のタイミングに同期して、ＣＰＵ１７は駆動回路２８，３８，４５を制御して各レーザダイオード２７，３７，４４から励起レーザ光を出力させるとともに、駆動回路２２，２８，３８，４５の駆動電力に基づく電力情報Ｄｐ１〜Ｄｐ４をそれぞれ取得する。尚、この電力情報Ｄｐ１〜Ｄｐ４は、電圧又は電流の一方から得ることが可能である。ＣＰＵ１７は、取得した各電力情報Ｄｐ１〜Ｄｐ４と、取得した時点の日時データとを対応付けてメモリ１８に記憶させる。そして、ＣＰＵ１７は、駆動回路２２，２８，３８，４５の電力情報Ｄｐ１〜Ｄｐ４に基づき、第１のユニットＵ１、第２のユニットＵ２、第５のユニットＵ５及び第７のユニットＵ７のそれぞれの異常判定を行う。詳しくは、駆動電力が所定の上限レベルを超えたとき、又は駆動電力が所定の下限レベルを下回ったとき、又は駆動電力の単位時間当たりの変動が所定量を超えたときに異常が生じたと判定する。

また、ＣＰＵ１７は、信号用レーザ光の出力のタイミングに同期してサーミスタ３１，４１から出力された検出信号をそれぞれ取得し、その取得した各検出信号に基づく温度情報Ｄｔ１，Ｄｔ２と取得した時点の日時データとを対応付けてメモリ１８に記憶させる。そして、ＣＰＵ１７は、サーミスタ３１，４１の温度情報Ｄｔ１，Ｄｔ２に基づいて第３のユニットＵ３及び第６のユニットＵ６のそれぞれの異常判定を行う。詳しくは、検出信号が所定の上限レベルを超えたとき、又は検出信号が所定の下限レベルを下回ったとき、又は検出信号の単位時間当たりの変動が所定量を超えたときに異常が生じたと判定する。

また、ＣＰＵ１７は、信号用レーザ光の出力のタイミングに同期して、信号用レーザ光源２１から出力された信号用レーザ光の一部を受光するフォトダイオード２４から出力された受光信号を取得し、その取得した受光信号に基づく光出力情報Ｄｈ１と取得した時点の日時データとを対応付けてメモリ１８に記憶させる。そして、ＣＰＵ１７は、フォトダイオード２４の光出力情報Ｄｈ１に基づいて第１のユニットＵ１の異常判定を行う。詳しくは、受光信号が所定の上限レベルを超えたとき、又は受光信号が所定の下限レベルを下回ったとき、又は受光信号の単位時間当たりの変動が所定量を超えたときに異常が生じたと判定する。

また、ＣＰＵ１７は、信号用レーザ光の出力のタイミングに同期して、第１増幅光の一部を受光するフォトダイオード３４及び第２増幅光の一部を受光するフォトダイオード４８からそれぞれ出力された受光信号を取得し、その取得した各受光信号に基づく光出力情報Ｄｈ２，Ｄｈ３と取得した時点の日時データとを対応付けてメモリ１８に記憶させる。

ＣＰＵ１７は、フォトダイオード３４からの受光信号が所定の下限レベルを下回ったとき、又は受光信号が所定の上限レベルを超えたとき、又は受光信号の単位時間当たりの変動が所定量を超えたときに、第１増幅光の出力が異常状態であると判定する。そして、このように第１増幅光の出力異常を検知したとき、ＣＰＵ１７は、フォトダイオード３４の光出力情報Ｄｈ２だけでなく、駆動回路２２，２８の電力情報Ｄｐ１，Ｄｐ２、サーミスタ３１の温度情報Ｄｔ１及びフォトダイオード２４の光出力情報Ｄｈ１も複合的に考慮して第１〜第４のユニットＵ１〜Ｕ４の少なくとも１つのユニットに異常が生じたと判定する。

また、ＣＰＵ１７は、フォトダイオード４８からの受光信号が所定の下限レベルを下回ったとき、又は受光信号が所定の上限レベルを超えたとき、又は受光信号の単位時間当たりの変動が所定量を超えたときに、第２増幅光の出力が異常状態であると判定する。そして、このように第２増幅光の出力異常を検知したとき、ＣＰＵ１７は、フォトダイオード４８の光出力情報Ｄｈ３だけでなく、駆動回路２２，２８，３８，４５の電力情報Ｄｐ１〜Ｄｐ４、サーミスタ３１，４１の温度情報Ｄｔ１，Ｄｔ２及びフォトダイオード２４，３４の光出力情報Ｄｈ１，Ｄｈ２も複合的に考慮して第１〜第８のユニットＵ１〜Ｕ８の少なくとも１つのユニットに異常が生じたと判定する。

ＣＰＵ１７は、ユニットＵ１〜Ｕ８のいずれかの異常を検出すると、そのユニットに異常が生じた旨を示すデータ（異常状態に関するデータであって、異常検出情報）と、その異常を検出した時点での日時データとを対応付けてメモリ１８に記憶させる。そして、ＣＰＵ１７は、メモリ１８に対応付けて記憶させた異常検出情報と日時データとを表示部１６ａに表示させる。

これにより、表示部１６ａに表示された異常検出情報と日時データとから、ユニットＵ１〜Ｕ８のうちのどのユニットで、いつ異常が生じたかを確認することが可能となっている。そして、例えば、それを確認したユーザが、異常状態が検出されたユニットを正常動作する新しいものと交換することが可能となっている。このため、故障時にレーザ出射装置全体を交換する必要がなく、その結果、メンテナンス性の向上、及び交換時の低コスト化が可能となっている。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）信号用レーザ光源２１を含む第１のユニットＵ１（信号用光源ユニット）と、レーザダイオード２７及び希土類ドープ光ファイバＦ３をそれぞれ含む第２及び第３のユニットＵ２，Ｕ３（増幅ユニット）と、レーザダイオード３７、希土類ドープ光ファイバＦ６及びレーザダイオード４４をそれぞれ含む第５〜第７のユニットＵ５〜Ｕ７（増幅ユニット）とを、ユニット毎で個別に交換可能に備える。ＣＰＵ１７は、各ユニットＵ１〜Ｕ８の異常状態を検出し、検出されたユニットＵ１〜Ｕ８の異常検出情報（異常状態に関するデータ）を表示部１６ａに出力して、該表示部１６ａに表示させる。これにより、表示部１６ａに表示された異常検出情報から、ユニットＵ１〜Ｕ８のうちのどのユニットに異常が生じたかを確認することが可能となる。従って、例えば、それを確認したユーザが、異常状態が検出されたユニットを正常動作する新しいものと交換することが可能となるため、故障時にレーザ出射装置全体を交換する必要がなく、その結果、メンテナンス性の向上、及び交換時の低コスト化が可能となる。

（２）ＣＰＵ１７は、駆動状態のデータ（電力情報Ｄｐ１〜Ｄｐ４、温度情報Ｄｔ１，Ｄｔ２及び光出力情報Ｄｈ１〜Ｄｈ３）を取得し、その駆動状態のデータに基づいて各ユニットＵ１〜Ｕ８の異常状態を検出する。このため、駆動状態のデータに基づいて各ユニットＵ１〜Ｕ８の異常状態を好適に検出することが可能となる。

（３）ＣＰＵ１７は、ユニットＵ１〜Ｕ８の異常状態を検出した時点の日時データと、そのユニットの異常検出情報とを対応付けてメモリ１８に記憶させ、その対応付けて記憶された異常検出情報と日時データとを表示部１６ａに出力してその両方を表示させる。これにより、ユニットＵ１〜Ｕ８での異常発生に関するより詳細な情報を確認することが可能となる。

（４）本実施形態の増幅手段は、信号用レーザ光をレーザダイオード２７からの励起レーザ光により希土類ドープ光ファイバＦ３内で増幅させて第１増幅光として出力する第１増幅部と、第１増幅光をレーザダイオード３７，４４からの励起レーザ光により希土類ドープ光ファイバＦ６内で増幅させて第２増幅光として出力する第２増幅部とを備える。即ち、増幅手段は信号用レーザ光を第１及び第２増幅部で段階的に増幅するため、１つの増幅部によって１段階のみで増幅する構成に比べて効率的に高出力の増幅を行うことが可能となる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態における各ユニットＵ１〜Ｕ８の構成は適宜変更してもよい。例えば、第１のユニットＵ１において、信号用レーザ光源２１及び駆動回路２２で１つのユニットを構成するとともに、ファイバカプラ２３、フォトダイオード２４及びＡ／Ｄ変換回路２５で１つのユニットを構成してもよい。

また、上記実施形態では、第１増幅部（予備増幅部）の構成要素を含む箇所を２つのユニット（第２及び第３のユニットＵ２，Ｕ３）で構成しているが、１つ又は３つ以上のユニットで構成してもよい。第２増幅部（主増幅部）についても同様に、その構成要素を含む箇所を３つのユニット（第５〜第７のユニットＵ５〜Ｕ７）で構成しているが、２つ以下又は４つ以上のユニットで構成してもよい。

・上記実施形態では、本体部１１に第１〜第８のユニットＵ１〜Ｕ８の全てを設ける構成としたが、これに特に限定されるものではなく、ユニットＵ１〜Ｕ８の一部をヘッド部１４側に設けてもよい。

例えば、第２増幅部（主増幅部）の構成要素を含む第５〜第７のユニットＵ５〜Ｕ７と、その第２増幅部の光出力を検出するための第８のユニットＵ８とをヘッド部１４側に設ける構成としてもよい。また、第５及び第７のユニットＵ５，Ｕ７のファイバカプラ３６，４３を第６のユニットＵ６に設けるとともに、その第６のユニットＵ６をヘッド部１４側に設け、本体部１１側のレーザダイオード３７，４４からの励起レーザ光をヘッド部１４側に伝送して、そのヘッド部１４側の第６のユニットＵ６のファイバカプラ３６，４３に出射するように構成してもよい。

これらの構成では、本体部１１側では予備増幅のみを行い、その光出力（第１増幅光）をファイバケーブル１２を介してヘッド部１４に伝達し、最終的なレーザ光の増幅（主増幅）をヘッド部１４側で行うことができる。そのため、本体部１１において増幅された光がファイバケーブル１２でヘッド部１４に伝送される際、ラマン散乱が発生することが抑制される。従ってラマン散乱に起因する印字品質の低下を抑制することができる。

ここで、ラマン散乱とは、一般に、単色光であるレーザ光をファイバケーブル（伝送用光ファイバ）に入射させた場合に、入射したレーザ光とは異なる波長の散乱光が生じる現象である。この現象のため、ファイバケーブルから出射されたレーザ光は、複数の波長を有するレーザ光となる。そして、ファイバケーブルから出射されたレーザ光が複数の波長を有するレーザ光になると、集光レンズでの屈曲率が波長によって異なるため、ワーク（加工対象）に照射されるレーザ光の焦点がぼけてしまう。因みに、この現象は極めて高い光強度のレーザ光をファイバケーブルにて伝送する場合に特に顕著に現れる。従って、加工可能な高いレベルに増幅したレーザ光（増幅光）をファイバケーブルにて伝送する構成では、ラマン散乱の影響が大きいために、ワークでのレーザ光の焦点ぼけが顕著となってしまい、印字品質が低下するという問題が出てくる。そこで、その対策として、本体部１１で予備増幅した印字不能な低パワーのレーザ光（第１増幅光）をファイバケーブル１２にてヘッド部１４に伝送し、ヘッド部１４において印字可能な高パワーのレーザ光（第２増幅光）に増幅する構成がより好ましい。

・上記実施形態では、駆動状態のデータ（光出力情報Ｄｈ１〜Ｄｈ３、電力情報Ｄｐ１〜Ｄｐ４及び温度情報Ｄｔ１，Ｄｔ２）に基づき各ユニットＵ１〜Ｕ８の異常状態をＣＰＵ１７にて判定する構成としたが、これに加えて、駆動状態のデータから想定される異常要因に関するデータをメモリ１８に記憶してメモリ１８からその異常要因に関するデータを日時データと対応付けて出力可能としてもよい。

例えば、ＣＰＵ１７は、検知した各種の駆動状態のデータを個々で考慮、又は各種の駆動状態のデータを複合的に考慮して駆動状態のデータから想定される異常要因をシステム時計１９の日時データとともにメモリ１８に記憶させる。また、その異常要因をＣＰＵ１７によりコンソール１６の表示部１６ａに表示させてもよい。

ここで、各種の駆動状態のデータ（光出力情報Ｄｈ１〜Ｄｈ３、電力情報Ｄｐ１〜Ｄｐ４及び温度情報Ｄｔ１，Ｄｔ２）から想定される異常要因の想定方法について説明する。
ＣＰＵ１７は、フォトダイオード２４の光出力情報Ｄｈ１が異常値を示す場合には、信号用レーザ光源２１が異常要因であると判定し、その旨を含んだ異常要因のデータがメモリ１８に記憶される。

また、ＣＰＵ１７は、フォトダイオード３４の光出力情報Ｄｈ２が異常値を示す場合には、このフォトダイオード３４よりも前段側（第１〜第３のユニットＵ１〜Ｕ３）の何かしらに異常要因があると判定する。

このとき、例えばフォトダイオード２４の光出力情報Ｄｈ１が正常範囲内の場合には、ＣＰＵ１７は、第２及び第３のユニットＵ２，Ｕ３が異常要因である可能性が高いと判定し、その旨を含んだ異常要因のデータがメモリ１８に記憶される。

また、このとき、サーミスタ３１の温度情報Ｄｔ１及び駆動回路２８の電力情報Ｄｐ２のいずれか一方が異常値を示す場合、ＣＰＵ１７は更に異常要因を想定してもよい。即ち、光出力情報Ｄｈ２及び温度情報Ｄｔ１が異常値を示す場合には、ＣＰＵ１７は、希土類ドープ光ファイバＦ３が異常要因であると想定して、その異常要因に関するデータを駆動状態のデータを取得した日時データとともにメモリ１８に記憶させる。また、光出力情報Ｄｈ２及び電力情報Ｄｐ２が異常値を示す場合には、ＣＰＵ１７は駆動回路２８及びレーザダイオード２７の少なくとも一方が異常要因であると想定して、その異常要因に関するデータを駆動状態のデータを取得した日時データとともにメモリ１８に記憶させる。

一方、フォトダイオード２４の光出力情報Ｄｈ１も異常値を示す場合には、ＣＰＵ１７は、第１〜第３のユニットＵ１〜Ｕ３の少なくとも一部が異常要因であると想定し、その旨を含んだ異常要因に関するデータをメモリ１８に記憶させる。

ＣＰＵ１７は、フォトダイオード４８の光出力情報Ｄｈ３が異常値を示す場合には、このフォトダイオード４８よりも前段側（第１〜第７のユニットＵ１〜Ｕ７）に何かしらの異常要因があると判定する。

このとき、例えば各フォトダイオード２４，３４の光出力情報Ｄｈ１，Ｄｈ２が正常範囲内である時には、第５〜第７のユニットＵ５〜Ｕ７の少なくとも一部が異常要因であると想定し、その旨を含んだ異常要因に関するデータをメモリ１８に記憶させる。

また、このとき、サーミスタ４１の温度情報Ｄｔ２及び駆動回路３８，４５の電力情報Ｄｐ３，Ｄｐ４の少なくとも１つが異常値を示す場合、ＣＰＵ１７は更に異常要因を想定してもよい。即ち、光出力情報Ｄｈ３及び温度情報Ｄｔ２が異常値を示す場合には、ＣＰＵ１７は、希土類ドープ光ファイバＦ６が異常要因と想定して、その異常要因に関するデータを駆動状態のデータを取得した日時データとともにメモリ１８に記憶させる。また、光出力情報Ｄｈ３及び電力情報Ｄｐ３が異常値を示す場合には、ＣＰＵ１７は、駆動回路３８及びレーザダイオード３７の少なくとも一方が異常要因であると想定して、その異常要因に関するデータを駆動状態のデータを取得した日時データとともにメモリ１８に記憶させる。更に、光出力情報Ｄｈ３及び電力情報Ｄｐ４が異常値を示す場合には、ＣＰＵ１７は、駆動回路４５及びレーザダイオード４４の少なくとも一方が異常要因であると想定して、その異常要因に関するデータを駆動状態のデータを取得した日時データとともにメモリ１８に記憶させる。

一方、フォトダイオード２４，３４の光出力情報Ｄｈ１，Ｄｈ２も異常値を示す時には、ＣＰＵ１７は、第１〜第７のユニットＵ１〜Ｕ７の少なくとも一部が異常要因であると想定し、その旨を含んだ異常要因に関するデータをメモリ１８に記憶させる。

上述したように、ＣＰＵ１７では、駆動状態のデータ（光出力情報Ｄｈ１〜Ｄｈ３、電力情報Ｄｐ１〜Ｄｐ４及び温度情報Ｄｔ１，Ｄｔ２）から異常要因を想定して、メモリ１８に異常要因に関するデータを記憶させることができる。このため、メモリ１８に記憶された駆動状態のデータと異常要因に関するデータをＣＰＵ１７にて表示装置（例えば表示部１６ａ）に表示させてメーカ側で確認することができる。また、ユーザ側でも表示部１６ａに表示させて確認することが可能となるため、より有用な情報を与えることが可能となる。

尚、上記構成では、駆動状態のデータを記憶する駆動状態記憶手段としてのメモリと、ユニットＵ１〜Ｕ８の異常状態に関するデータを記憶する異常状態記憶手段としてのメモリとを同一のメモリ１８としたが、これに限らず、それぞれ別のメモリで構成してもよい。

・上記実施形態において、ユニットＵ１〜Ｕ８毎の異常状態の検出回数をＣＰＵ１７にてカウントし、そのカウント数が所定数に達したときにその異常状態の検出回数が所定数に達したユニットの異常状態に関するデータを例えば表示部１６ａに出力して表示させるようにしてもよい。このような構成によれば、ユーザの使い勝手を向上させることができる。

・上記実施形態並びに上記構成では、ＣＰＵ１７と電気的に接続されるメモリ１８に異常検出情報や日時データ、並びに駆動状態のデータ（光出力情報Ｄｈ１〜Ｄｈ３、電力情報Ｄｐ１〜Ｄｐ４及び温度情報Ｄｔ１，Ｄｔ２）を記憶する構成としたが、メモリ１８以外に記憶する構成としてもよい。具体的には、ＳＤカードやＣＦカード等の着脱可能な外部の記憶媒体に記憶させたり、パソコン等の外部機器を通信ケーブル（ＵＳＢケーブルやＲＳ−２３２Ｃケーブルなど）で接続してパソコン側に記憶させたりする構成としてもよい。要は、少なくとも前記駆動状態のデータや日時データを出力できる構成であればよい。

・上記実施形態並びに上記構成では、第２増幅部（第５〜第７のユニットＵ５〜Ｕ７）における第２増幅率が第１増幅部（第２及び第３のユニットＵ２，Ｕ３）における第１増幅率よりも高い設定としたが、これに限らない。例えば、第１増幅率と第２増幅率とが同程度の増幅率としてもよく、又は第１増幅率が第２増幅率よりも高い設定としてもよい。

・上記実施形態並びに上記構成では、コンソール１６を本体部１１に接続する構成としたが、省略する構成を採用してもよい。また、コンソール１６の代わりにパソコン等の他の外部機器を接続可能な外部接続部（コネクタ）を本体部１１に設けて、この外部接続部に外部機器を接続して外部機器にてコンソール１６と同等の役割をさせてもよい。

・上記実施形態では、表示手段としての表示部１６ａをコンソール１６に設ける構成としたが、ヘッド部１４及び本体部１１の少なくとも一方に表示部１６ａ（表示手段）を設ける構成を採用してもよい。また、表示部１６ａを省略した構成を採用してもよい。

・上記実施形態では、システム時計１９がレーザ加工装置１０に内蔵された構成としたが、これに限らず、例えば生産ラインのコントロール装置やホストコンピュータ等の外部機器のシステム時計から日時データを取得する構成であってもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ） 請求項７に記載のレーザ出射装置において、
前記レーザ出射装置は、前記第２増幅部から出力された前記第２増幅光を集光レンズにて加工対象に集光させてその加工対象への加工を行うレーザ加工装置に用いられるものであり、
前記レーザ加工装置は、前記信号用レーザ光源及び前記第１増幅部を備えた本体部と、前記第２増幅部及び前記集光レンズを備え前記本体部にファイバケーブルを介して接続されたヘッド部と
を備え、前記第１増幅部は、前記加工対象への加工が不能なレベルに増幅した前記第１増幅光を前記ファイバケーブルを介して前記ヘッド部の前記第２増幅部に出力し、
前記第２増幅部は、前記第１増幅光を前記加工対象への加工が可能なレベルまで増幅して前記第２増幅光として出力することを特徴とするレーザ出射装置。

これにより、本体部側の第１増幅部で弱い増幅（予備増幅）を行い、その光出力（第１増幅光）をファイバケーブルを介してヘッド部に伝送し、最終的な加工対象への加工が可能なレベルへの増幅（主増幅）をヘッド部側の第２増幅部で行うことができる。そのため、本体部において増幅された光がファイバケーブルでヘッド部に伝送される際、ラマン散乱が発生することが抑制される。従ってラマン散乱に起因する印字品質の低下を抑制することができる。

１０…レーザ加工装置、１６ａ…表示部（表示手段）、１７…ＣＰＵ（異常状態検出手段、出力手段及びデータ取得手段）、１８…メモリ（異常状態記憶手段及び駆動状態記憶手段）、２１…信号用レーザ光源、２２，２８，３８，４５…駆動回路（データ取得手段）、２４，３４，４８…フォトダイオード（データ取得手段）、２７…第１増幅部（増幅手段）を構成する第１励起用レーザ光源としてのレーザダイオード、３１，４１…サーミスタ（データ取得手段）、３７，４４…第２増幅部（増幅手段）を構成する第２励起用レーザ光源としてのレーザダイオード、５１…コリメータレンズ、５３…集光レンズ、Ｄｈ１〜Ｄｈ３…光出力情報（駆動状態のデータ）、Ｄｐ１〜Ｄｐ４…電力情報（駆動状態のデータ）、Ｄｔ１，Ｄｔ２…温度情報（駆動状態のデータ）、Ｆ３…第１増幅部（増幅手段）を構成する希土類ドープ光ファイバ（第１希土類ドープ光ファイバ）、Ｆ６…第２増幅部（増幅手段）を構成する希土類ドープ光ファイバ（第２希土類ドープ光ファイバ）、Ｕ１…第１のユニット（信号用光源ユニット）、Ｕ２，Ｕ３…第２及び第３のユニット（増幅ユニット）、Ｕ５〜Ｕ７…第５〜第７のユニット（増幅ユニット）、Ｌ…レーザ光、Ｗ…ワーク（加工対象）。

Claims (8)

1. 信号用レーザ光を出力する信号用レーザ光源と、
   前記信号用レーザ光を励起用レーザ光源からの励起レーザ光により希土類ドープ光ファイバ内で増幅させて出力する増幅手段と
   を備えたレーザ出射装置であって、
   前記信号用レーザ光源を含む信号用光源ユニットと、前記増幅手段の少なくとも一部を含む増幅ユニットとをそれぞれ個別に、且つ交換可能に備え、
   前記各ユニットの異常状態を検出する異常状態検出手段と、
   前記異常状態検出手段にて検出された前記ユニットの異常状態に関するデータを出力可能な出力手段と
   を備えていることを特徴とするレーザ出射装置。
2. 請求項１に記載のレーザ出射装置において、
   前記異常状態検出手段にて検出された前記ユニットの異常状態に関するデータを記憶する異常状態記憶手段を備え、
   前記出力手段は、前記異常状態検出手段にて検出され前記異常状態記憶手段に記憶された前記ユニットの異常状態に関するデータを出力可能であることを特徴とするレーザ出射装置。
3. 請求項２に記載のレーザ出射装置において、
   前記異常状態記憶手段には、前記異常状態検出手段にて前記ユニットの異常状態を検出した時点での日時データと、そのユニットの異常状態に関するデータとを対応付けて記憶され、
   前記出力手段は、前記異常状態記憶手段に対応付けて記憶された前記ユニットの異常状態に関するデータと前記日時データとを出力可能であることを特徴とするレーザ出射装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ出射装置において、
   前記出力手段から出力された前記ユニットの異常状態に関するデータを表示するための表示手段を備えていることを特徴とするレーザ出射装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ出射装置において、
   前記信号用レーザ光源及び前記増幅手段のそれぞれにおける、光出力、温度及び駆動電力の内の少なくとも１種類の駆動状態のデータを取得するデータ取得手段を備え、
   前記異常状態検出手段は、前記データ取得手段にて取得された前記駆動状態のデータに基づいて前記各ユニットの異常状態を検出することを特徴することを特徴とするレーザ出射装置。
6. 請求項５に記載のレーザ出射装置において、
   前記駆動状態のデータと、その駆動状態から想定される異常要因に関するデータとを対応付けて記憶する駆動状態記憶手段を備え、
   前記出力手段は、前記駆動状態記憶手段に対応付けて記憶された前記駆動状態のデータと前記異常要因に関するデータとを出力可能であることを特徴とするレーザ出射装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーザ出射装置において、
   前記増幅手段は、
   前記信号用レーザ光を第１励起用レーザ光源からの励起レーザ光により第１希土類ドープ光ファイバ内で増幅させて第１増幅光として出力する第１増幅部と、
   前記第１増幅光を第２励起用レーザ光源からの励起レーザ光により第２希土類ドープ光ファイバ内で増幅させて第２増幅光として出力する第２増幅部と
   を備えていることを特徴とするレーザ出射装置。
8. レーザ出射装置から出射されたレーザ光を集光レンズにて加工対象に集光させてその加工対象への加工を行うレーザ加工装置において、
   前記レーザ出射装置には、請求項１〜７のいずれか１項に記載のレーザ出射装置が用いられていることを特徴とするレーザ加工装置。

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