JP2018164932A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】最適なタイミングで除去処理を実行することができるレーザ加工装置を提供すること提供すること。【解決手段】ＣＰＵ７１はステップＳ１１にて経過時間を判断時間に加算し、経過時間を累積する。また、ステップＳ５にて判断時間が除去時間を超えたと判断した場合、加工パターンに基づいて、加工用レーザ光のエネルギー密度よりも小さいエネルギー密度のレーザ光Ｌである除去用レーザ光を加工対象物に照射させる（Ｓ５７）。生成物が発生してからの経過時間に応じている判断時間に基づき、判断時間が除去時間を超えたと判断した場合に除去処理を実行することにより、最適なタイミングで除去処理を実行することができる。【選択図】図５

Description

本発明は、レーザ加工装置に関するものである。

従来より、レーザ光を用いて対象物にレーザ加工する装置において、除去用のレーザ光を用いて、対象物から発生した生成物の除去処理を行う技術が知られている。例えば、特許文献１には、除去用のレーザ光を、レーザ加工（マーキング工程）の後で、照射する技術が開示されている。また、特許文献２には、除去用のレーザ光を、レーザ加工（第１レーザビームの照射）と同時あるいは直後に、照射する技術が開示されている。また、特許文献３には、除去用のレーザ光を、レーザ加工中に照射する技術が開示されている。尚、除去用のレーザ光は、例えば、レーザ加工にて照射するレーザ光よりも低いエネルギーのレーザ光である。

特開平１０−３４３５９号公報 特開２００２−２６３８７３号公報 特開平１１−１１４６９０号公報

しかしながら、対象物の材料によっては、発生した生成物が対象物に付着した後、時間経過により生成物が対象物に固着してしまう場合がある。特許文献１または特許文献２のように、除去用のレーザ光の照射をレーザ加工の後に行うと、特に、レーザ加工開始直後に発生した生成物は、除去用のレーザ光が照射されるまでの時間が長くなってしまい、固着が進み、除去しきれずに生成物が対象物に残ってしまう場合があった。また、対象物に付着した生成物は除去用のレーザ光の照射により空気中に散り、所定時間経過後に対象物に再付着する。このため、特許文献２または特許文献３のように、レーザ加工と同時に除去用のレーザ光の照射を行ったとしても、除去用のレーザ光の照射後に生成物が対象物に再付着してしまう場合があった。

本願は、上記の課題に鑑み提案されたものであって、最適なタイミングで除去処理を実行することができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。

本明細書は、レーザ光を出射するレーザ光出射部と、レーザ光を走査する走査部と、制御部と、を備え、制御部は、レーザ光出射部および走査部を制御して、加工パターンに基づいて、第１エネルギー密度のレーザ光を加工対象物に照射させる加工処理と、加工処理の開始後、除去タイミング条件を満たすか否かを判断する第１判断処理と、第１判断処理において除去タイミング条件を満たすと判断した場合、レーザ光出射部および走査部を制御して、加工パターンに基づいて、第１エネルギー密度よりも小さい第２エネルギー密度のレーザ光を加工対象物に照射させる除去処理と、を実行することを特徴とするレーザ加工装置を開示する。除去タイミング条件を満たす場合に、除去処理を実行するので、最適なタイミングで除去処理を実行することができる。

本願によれば、最適なタイミングで除去処理を実行することができるレーザ加工装置を提供することができる。

本実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成である。 レーザ加工装置の電気的構成を示すブロック図である。 加工設定の表示画面を示す図である。 除去用レーザ光の照射領域を説明する図である。 加工処理の処理内容を示すフローチャートである。 タイミング決定処理の処理内容を示すフローチャートである。 除去時間テーブルを説明する図である。 補正値算出処理の処理内容を示すフローチャートである。 塗り潰しのあるオブジェクトにおける線分間隔を説明する図である。 パターン補正テーブルを説明する図である。 除去処理の処理内容を示すフローチャートである。 補正値算出処理の処理内容を示すフローチャートである。 加工パターンに複数のオブジェクトがある場合におけるオブジェクト間隔を説明する図である。 品質補正テーブルを説明する図である。

＜レーザ加工装置の概略構成＞
本実施形態に係るレーザ加工装置１の概略構成について図１を用いて説明する。本実施形態に係るレーザ加工装置１は、ＰＣ（Personal Computer）７、レーザ加工部２、レーザコントローラ５などを備える。また、レーザ加工部２は、レーザヘッド部３および電源ユニット６などを有する。レーザ加工部２は、レーザコントローラ５から送信される情報に基づいて、加工対象物Ｗの加工面ＷＡに対してレーザ光Ｌを２次元走査して文字、記号、図形等をマーキングするレーザ加工を行う。以下の説明において、レーザ加工を印字と記載する場合がある。

ＰＣ７は、例えばノートＰＣなどで実現され、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）７７、キーボード７６、およびマウス７８などを備え、ユーザからの加工命令を受け付け、印字データを作成し、レーザコントローラ５へ出力する。ここで、印字データとは、レーザ加工においてレーザ光Ｌにより描画される加工パターンの形状を示すＸＹ座標データと、ＸＹ座標データにレーザ加工の条件を示す加工条件データとが対応付けられたデータである。レーザコントローラ５はコンピュータなどで実現され、レーザ加工部２およびＰＣ７と双方向通信可能に接続されている。レーザコントローラ５はＰＣ７から出力された印字データに基づいてレーザ加工部２を制御する。以後の説明において、方向は図１に示す方向を用いる。

レーザヘッド部３は、本体ベース１１、レーザ光Ｌを出射するレーザ光出射部１２、光シャッター部１３、光ダンパー（不図示）、ハーフミラー（不図示）、ガイド光部１５、反射ミラー１７、光センサ２０、ガルバノスキャナ１８、およびｆθレンズ１９などを有し、不図示の略直方体形状の筐体カバーで覆われている。

レーザ光出射部１２は、レーザ発振器２１、およびビームエキスパンダ２２などを有する。レーザ光出射部１２は本体ベース１１に取り付けられており、励起用レーザ光出射部４０（後述）から出射される励起用レーザ光が光ファイバＦを介して入射される。レーザ発振器２１は、不図示の例えばＹＡＧレーザおよび受動Ｑスイッチなどを有する。レーザ発振器２１は光ファイバＦを介して入射される励起用レーザ光に応じて、加工対象物Ｗの加工面ＷＡに加工を行うためのパルス状のレーザ光Ｌを出射する。ビームエキスパンダ２２は、レーザ発振器２１と同軸に設けられており、レーザ光Ｌのビーム径を調整する。尚、レーザ発振器２１がレーザ光Ｌを出射する方向が前方向であり、レーザヘッド部３の上下方向及び前後方向に直交する方向が、レーザヘッド部３の左右方向である。

光シャッター部１３は、シャッターモータ２６および平板状のシャッター２７を有する。シャッター２７は、シャッターモータ２６のモータ軸に取り付けられて同軸に回転する。シャッター２７は、ビームエキスパンダ２２から出射されたレーザ光Ｌの光路を遮る位置に回転された際には、レーザ光Ｌを光ダンパーへ反射する。光ダンパーはシャッター２７で反射されたレーザ光Ｌを吸収する。一方、シャッター２７がビームエキスパンダ２２から出射されたレーザ光Ｌの光路を遮らない位置に回転された際には、ビームエキスパンダ２２から出射されたレーザ光Ｌは、光シャッター部１３の前側に配置されたハーフミラーに入射する。ハーフミラーは、後側から入射されるレーザ光Ｌのほぼ全部を透過し、一部を反射ミラー１７へ反射する。ハーフミラーを透過したレーザ光Ｌはガルバノスキャナ１８に入射される。反射ミラー１７は入射されたレーザ光Ｌを光センサ２０へ反射する。光センサ２０は、入射されたレーザ光Ｌの発光強度に応じた信号をレーザコントローラ５へ出力する。

ガイド光部１５は、ガイド光レーザ２８（図２）およびレンズ群（不図示）などを有する。ガイド光レーザ２８は例えば赤色の、可視レーザ光を出射する半導体レーザである。レンズ群（不図示）は可視レーザ光を平行光に収束する。ガイド光部１５はハーフミラーの右側に配置されている。ハーフミラーはガイド光部１５から出射された可視レーザ光であるガイド光をガルバノスキャナ１８へ向けて反射する。ここで、ハーフミラーにより反射されたガイド光の光路と、ハーフミラーを透過したレーザ光Ｌの光路とは一致する。尚、ガイド光は、レーザ加工の際に加工対象物Ｗの位置合わせに用いられるものである。

ガルバノスキャナ１８は、本体ベース１１の前側端部に形成された貫通孔（不図示）の上側に取り付けられている。ガルバノスキャナ１８は、ガルバノＸ軸モータ３１、ガルバノＹ軸モータ３２、本体部３３などを有する。ガルバノＸ軸モータ３１およびガルバノＹ軸モータ３２の各々は、モータ軸およびモータ軸の先端部に取り付けられた走査ミラーを有する。ガルバノＸ軸モータ３１およびガルバノＹ軸モータ３２は、各々のモータ軸が互いに直交し、各々の走査ミラーが互いに対向するように、本体部３３に取り付けられている。各モータ３１，３２が回転することにより、各走査ミラーが回転する。これにより、レーザ光Ｌおよびガイド光が２次元走査される。ここで、走査方向は、レーザヘッド部３の方向において、前から後へ向かうＸ方向と、右から左へ向かうＹ方向である。

ｆθレンズ１９は、ガルバノスキャナ１８によって２次元走査されたレーザ光Ｌとガイド光とを下方に配置された加工対象物Ｗの加工面ＷＡに集光させる。

電源ユニット６は、励起用レーザ光出射部４０、励起用レーザドライバ５１、および電源部５２などを有する。電源部５２は不図示の電源コードを介して商用電源に接続される。電源部５２は給電される交流電力を直流電力に変換し、レーザ加工部２の各部へ給電する。励起用レーザドライバ５１は、レーザコントローラ５からの命令に応じて、励起用レーザ光出射部４０を駆動する。励起用レーザ光出射部４０は光ファイバＦを介してレーザ発振器２１と光学的に接続されている。励起用レーザ光出射部４０は半導体レーザを有し、励起用レーザドライバ５１から供給される駆動電流の電流値に応じたパワーの励起用レーザ光を光ファイバＦ内に出射する。

＜レーザ加工装置の電気的構成＞
次に、レーザ加工装置１の電気的構成について、図２を用いて説明する。ＰＣ７は、図１で示した構成の他に、制御部７０、制御回路７４などを備える。制御部７０は、ＣＰＵ７１、ＲＡＭ７２、ＲＯＭ７３、およびＨＤＤ(Hard Disk Drive）７５等を有する。ＰＣ７にはレーザ加工のためのアプリケーションソフトウェアが予めインストールされている。ＲＯＭ７３にはファームウェアなどが記憶されている。ＲＡＭ７２はＣＰＵ７１が各種の処理を実行するための主記憶装置として用いられる。また、ＨＤＤ７５には加工処理のプログラムおよび文字パラメータ情報などが記憶されている。文字パラメータ情報とは、フォント毎のパラメータ情報であり、例えばストロークフォントの場合には、文字の中心の点の座標と、各点を結ぶ線を表す式のパラメータなどの情報である。また、アウトラインフォントの場合には、文字の輪郭線を構成する点の座標と、各点を結ぶ線を表す式のパラメータなどの情報である。ＣＰＵ７１、ＲＡＭ７２、およびＲＯＭ７３は、不図示のバス線により相互に接続されている。また、ＣＰＵ７１とＨＤＤ７５は、不図示の入出力インターフェースを介して接続されている。

制御回路７４は、ＬＣＤ７７、キーボード７６、マウス７８などと電気的に接続されており、キーボード７６およびマウス７８が受け付けた操作を信号に変換して、ＣＰＵ７１へ出力する。また、ＣＰＵ７１からの命令に応じた表示画面をＬＣＤ７７に表示させる。

レーザコントローラ５は、例えばコンピュータなどで実現され、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３等を有する。ＣＰＵ４１はＲＯＭ４３に記憶されている各種のプログラムを実行することによって、後述のガルバノコントローラ５６、ガイド光レーザドライバ５８、および励起用レーザドライバ５１などを制御する。ＲＡＭ４２はＣＰＵ４１が各種の処理を実行するための主記憶装置として用いられる。尚、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３は、不図示のバス線により相互に接続されている。レーザコントローラ５は、ＰＣ７から出力される印字データに基づき、ガルバノスキャナ１８の駆動角度および回転速度などを含む駆動情報および励起用レーザドライバ５１の駆動電流値などを含む駆動情報を作成する。

レーザヘッド部３は、図１で示した構成の他に、ガルバノコントローラ５６、ガルバノドライバ３６、およびガイド光レーザドライバ５８などを有する。ガルバノコントローラ５６は、レーザコントローラ５から入力された駆動情報に基づいて、例えば駆動電流値、ＯＮ・ＯＦＦなどの制御信号をガルバノドライバ３６へ出力する。ガルバノドライバ３６は、ガルバノコントローラ５６から入力された制御信号に応じた駆動電流をガルバノＸ軸モータ３１およびガルバノＹ軸モータ３２へ供給する。

＜除去処理の概要＞
加工対象物Ｗにレーザ加工が行われると、加工対象物Ｗの材料によっては、発生した生成物が加工対象物Ｗに付着した後、時間経過により生成物が加工対象物Ｗに固着してしまう場合がある。固着し易い加工対象物Ｗは、例えば、ラベルに用いられる、接着剤が塗布された紙などである。そこで、レーザ加工装置１は、レーザ加工におけるレーザ光Ｌよりも、エネルギー密度の小さいレーザ光Ｌを加工対象物に照射する。これにより、レーザ加工装置１は、加工対象物Ｗに付着した生成物を除去することができる。以下の説明において、レーザ加工におけるレーザ光Ｌを加工用レーザ光、加工用レーザ光よりもエネルギー密度の小さいレーザ光Ｌを、除去用レーザ光と称する。また、加工用レーザ光を照射する処理をレーザ加工処理、除去用レーザ光を照射する処理を除去処理と称する。レーザ加工装置１は、除去タイミングが到来すると、レーザ加工処理を中断し、除去処理を実行する。尚、除去用レーザ光のエネルギー密度は、加工対象物Ｗを融解する、削るなどの加工が行われない程度の大きさである。これにより、レーザ加工装置１は、除去用レーザ光を照射することにより、加工対象物Ｗに加工を行うことなく、生成物を除去することができる。

＜加工処理＞
次に、ＣＰＵ７１が実行する加工処理について説明する。レーザ加工装置１の電源がＯＮされ、レーザ加工のためのアプリケーションが起動されると、ＰＣ７はメイン画面（不図示）をＬＣＤ７７に表示する。ユーザはメイン画面にて、加工したい文字、記号、図形などの情報である印字情報を入力する。ここで、ユーザが入力する、加工したい文字、記号、図形などのパターンが加工パターンである。ＣＰＵ７１は印字情報が入力されると、印字情報をＲＡＭ７２に記憶させる。次に、ユーザはマウス７８などを操作して、メイン画面に表示される、加工に関する設定を受付ける加工設定ボタン（不図示）を選択する。ＰＣは加工設定ボタンが選択されると図３に示す加工設定画面１００を表示する。

加工設定画面１００には、加工材料プルダウンメニュー１０１、パワー設定ボタン１０２、走査速度設定ボタン１０３、除去時間プルダウンメニュー１０４、除去範囲プルダウンメニュー１０５、除去品質設定ボタン１０６、およびＯＫボタン１０７などが表示される。加工材料プルダウンメニュー１０１は予め設定されている材料種別の何れかを選択させるものである。パワー設定ボタン１０２は、加工用レーザのパワーを小〜大の範囲で選択させるものである。走査速度設定ボタン１０３は、レーザ加工におけるガルバノスキャナ１８の走査速度を遅〜早の範囲で選択させるものである。除去時間プルダウンメニュー１０４は、除去時間を受け付けるものである。ここで、除去時間とは、除去タイミングが到来したか否かをＣＰＵ７１が判断するのに使用する時間である。詳しくは、ＣＰＵ７１は、加工用レーザ光の照射時間に応じた時間である、レーザ加工処理の実行時間が除去時間となると、除去タイミングが到来したと判断する。尚、除去時間の単位はｓｅｃである。ユーザは、除去時間を所望の値に設定したい場合、チェックボックスにチェックを入れ、除去時間プルダウンメニュー１０４にて値を入力する。除去範囲プルダウンメニュー１０５は、除去用レーザ光が照射される除去範囲の設定を受け付けるものである。ここで、除去範囲とは、レーザ加工装置１が除去用レーザ光を照射する領域である。除去品質設定ボタン１０６は、除去処理のモードを、きれい〜はやい、の範囲で選択させるものである。

次に、図４を用いて、除去範囲について詳しく説明する。除去範囲の選択肢には、（１）全体（２）オブジェクト単位（３）照射部分、の３つがある。尚、オブジェクトとは、一連の文字、記号、図形などである。ここでは、加工パターンにオブジェクトｏｂｊ１〜ｏｂｊ３の３つがある場合を例に説明する。オブジェクトｏｂｊ１は「ＡＢＣＤ」のアルファベット、ｏｂｊ２は「あいうえお」の文字、ｏｂｊ３はバーコードである。また、オブジェクトｏｂｊ２の点２００まで、加工用レーザの照射が終了しているものとする。（１）全体は、オブジェクトｏｂｊ１〜ｏｂｊ３を含む１つの領域である領域２０１を除去範囲とする場合である。詳しくは、除去範囲は、オブジェクトｏｂｊ１〜ｏｂｊ３の外側で、オブジェクトｏｂｊ１〜ｏｂｊ３と接する矩形の領域である。（２）オブジェクト単位は、オブジェクトｏｂｊ１〜ｏｂｊ３に対応する複数の領域である領域２０２〜２０４を除去範囲とする場合である。尚、領域２０２〜２０４の各々はオブジェクトｏｂｊ１〜ｏｂｊ３の各々を含む領域である。詳しくは、除去範囲は、オブジェクトｏｂｊ１〜ｏｂｊ３の各々の外側で、オブジェクトｏｂｊ１〜ｏｂｊ３の各々と接する矩形の領域である。（３）照射部分は、オブジェクトｏｂｊ１〜ｏｂｊ３の各々に対応する複数の領域のうち、加工用レーザが照射された部分２０５、２０６を除去範囲とする場合である。

ユーザは加工設定画面１００の入力を終了すると、ＯＫボタン１０７（図３）を選択する。ＣＰＵ７１は、ＯＫボタン１０７が選択されると、入力値をＲＡＭ７２に記憶させる。

ＣＰＵ７１は、メイン画面における入力値およびＲＡＭ７２に記憶されている印字情報に基づき、ＸＹ座標データを作成し、ＲＡＭ７２に記憶する。詳しくは、ＣＰＵ７１は、加工パターンの全ての線を線分に分解して、線分に対して始点座標、終点座標を指定したＸＹ座標データを作成する。例えば、加工パターンが文字もしくは記号である場合には、ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７３に記憶されている文字パラメータ情報から、印字情報に含まれるフォントの種別に対応する情報を抽出し、印字情報に含まれる、大きさおよび位置に基づき、ＸＹ座標データを作成する。また、ＣＰＵ７１は、加工設定画面１００の入力値に基づいて、ＸＹ座標データの１つの線分もしくは複数の線分を含む範囲毎に、加工レーザ光のパワー、パルス幅、照射回数、線分間隔Ｄｌｉｎｅ、オブジェクト間隔Ｄｏｂｊ、ガルバノスキャナ１８の走査速度などを算出してレーザ加工の条件を示す加工条件データを作成し、ＸＹ座標データに対応付けて、印字データを作成する。

レーザ加工を開始させたい場合、ユーザはメイン画面に表示される加工実行ボタン（不図示）を選択する。ＣＰＵ７１は加工実行ボタンが選択されると、図５に示す加工処理を開始する。ＣＰＵ７１は加工処理において、除去タイミングを判断するために、変数である判断時間を使用する。

ＣＰＵ７１は、まず、タイミング決定処理を実行する（Ｓ１）。タイミング決定処理について、図６を用いて説明する。タイミング決定処理を開始すると、ＣＰＵ７１はまず、ＲＡＭ７２に記憶されている加工設定画面１００における入力値に基づき、除去時間の指定があるか否かを判断する（Ｓ２１）。除去時間プルダウンメニュー１０４のチェックボックスにチェックがあった場合、ＣＰＵ７１は除去時間の指定ありと判断し、チェックボックスにチェックがない場合、除去時間の指定なしと判断する。除去時間の指定があると判断すると（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１は除去時間プルダウンメニュー１０４の入力値を除去時間に決定し（Ｓ３３）、タイミング決定処理を終了する。一方、除去時間の指定がなしと判断すると（Ｓ２１：ＮＯ）、ＣＰＵ７１は除去時間を決定するため、まず、パワーパラメータＰＷＲおよび速度パラメータＳＰＤの値を取得する（Ｓ２３）。パワーパラメータＰＷＲおよび速度パラメータＳＰＤは０〜１０の整数を値とする。パワーパラメータＰＷＲは、加工設定画面１００におけるパワー設定ボタン１０２の入力値に応じて、決められる。詳しくは、パワー設定ボタン１０２は、加工用レーザのパワーを０（大）〜１０（小）の１１段階で受け付けるものであり、ＣＰＵ７１は受け付けた段階に応じて、パワーパラメータＰＷＲの値に決定する。例えば、パワー設定ボタン１０２の入力値が「大」である場合、ＣＰＵ７１はパワーパラメータＰＷＲを０とする。速度パラメータＳＰＤは、加工設定画面１００における走査速度設定ボタン１０３の入力値に応じて、決められる。詳しくは、走査速度設定ボタン１０３は、ガルバノスキャナ１８の速度を０（遅）〜１０（速）の１１段階で受け付けるものであり、ＣＰＵ７１は受け付けた段階に応じて、速度パラメータＳＰＤの値に決定する。例えば、走査速度設定ボタン１０３の入力値が「遅」である場合、ＣＰＵ７１は速度パラメータＳＰＤを０とする。

次に、ＣＰＵ７１は、パワーパラメータＰＷＲの値と、速度パラメータＳＰＤの値とを合計する（Ｓ２５）。ここで合計した値は、除去の除去時間を決定するための条件パラメータＰＡＲＡＭの値となる。次に、ＣＰＵ７１は、図７に示す除去時間テーブル１１１に基づいて、除去時間を決定する（Ｓ２７）。除去時間テーブル１１１は、材料種別毎に、条件パラメータＰＡＲＡＭの値に除去時間の値が対応づけられたテーブルである。ここで、材料種別は、加工材料プルダウンメニュー１０１の選択肢と一致している。ＣＰＵ７１は、除去時間テーブル１１１を参照し、加工材料プルダウンメニュー１０１の入力値である列にて、条件パラメータＰＡＲＡＭの値を検索し、該当する値を除去時間とする。例えば、材料種別が材料１で条件パラメータＰＡＲＡＭの値が２であれば、除去時間は３０となる。

次に、ＣＰＵ７１は、補正値算出処理を実行する（Ｓ２９）。補正値算出処理については図８を用いて説明する。まず、ＣＰＵ７１は線分間隔ＤｌｉｎｅをＲＡＭ７２から読み出す（Ｓ４１）。ここで、線分間隔Ｄｌｉｎｅについて図９を用いて説明する。オブジェクトの種別により、走査手順は予め決められている。例えば、オブジェクトが塗り潰しのあるアウトラインフォントの場合には、まず、文字の輪郭であるアウトラインに沿ってベクター走査し、次に、アウトラインで囲まれた領域を、ラスタ走査する。詳しくは、走査方向と垂直な垂直方向に所定間隔に並ぶ複数の線分を順に走査方向に沿って走査する。例えば、オブジェクトがストロークフォントもしくは単線図形の場合には、ベクター走査する。また、印字データにオブジェクトが複数ある場合には、定められた加工順に従って順次走査する。図９は、塗り潰しのあるアウトラインフォントのアルファベットＡであるオブジェクトｏｂｊ４を示している。実線は、輪郭を示し、破線は、塗り潰し部分の線分を示している。また、図９における左右方向が走査方向である。塗り潰し部分の線分の間隔が、線分間隔Ｄｌｉｎｅである。次に、ＣＰＵ７１は、補正値ＣＴを次式により算出する（Ｓ４３：図８）。
ＣＴ＝−Ｋａ／Ｄｌｉｎｅ
ここで、Ｋａは所定の定数である。次に、ＣＰＵ７１は、図１０に示すパターン補正テーブル１１２に基づいて、パターン補正値ＰＴを取得する（Ｓ４５）。パターン補正テーブル１１２は、オブジェクトの種別にパターン補正値ＰＴの値が対応付けられたものである。ＣＰＵ７１は、レーザ加工において最初に加工用レーザ光を照射するオブジェクトの種別に対応するパターン補正値ＰＴの値をパターン補正値ＰＴの値とする。次に、ＣＰＵ７１は、補正値ＣＴにパターン補正値ＰＴを加算した値を補正値ＣＴとしてＲＡＭ７２に記憶し（Ｓ４７）、補正値算出処理を終了する。

図６に戻り、ＣＰＵ７１は、除去時間に補正値ＣＴを加算した値を、除去時間と設定して（Ｓ３１）、タイミング決定処理を終了する。尚、ステップＳ３１において、除去時間に補正値を加算した値が５未満の場合には、除去時間を５とする。

ＣＰＵ７１はステップＳ１実行後、レーザコントローラ５にレーザ加工の開始を指示する（Ｓ３：図５）。これにより、レーザコントローラ５は、レーザ加工部２を制御して、加工パターンに基づいて、パワー設定ボタン１０２の入力値に応じたエネルギー密度の加工用レーザ光を加工対象物Ｗに照射させるレーザ加工処理（加工処理の一例）を開始する。また、ＣＰＵ７１は、判断時間を初期値の０にセットし、レーザ加工の開始を指示してからの経過時間の計測をスタートする。次に、ＣＰＵ７１は、経過時間の計測を中止し、判断時間が除去時間以上となったか否かを判断する（Ｓ５）。尚、加工処理を開始後、最初のステップＳ５では、判断時間は０であるため、判断時間が除去時間以上となっていないと判断される。判断時間が除去時間以上となっていないと判断すると（Ｓ５：ＮＯ）、ＣＰＵ７１は経過時間を判断時間に加算し、経過時間の計測をリスタートする（Ｓ１１）。次に、ＣＰＵ７１はレーザ加工処理が終了したか否かを判断する（Ｓ１３）。詳しくは、ＣＰＵ７１はレーザコントローラ５へ、加工用レーザ光の照射が終了したかを問い合わせ、終了したとの信号を受け付けると、加工用レーザ光の照射が終了したと判断する。レーザ加工処理が終了していないと判断すると（Ｓ１３：ＮＯ）、ＣＰＵ７１はステップＳ５へ戻る。ステップＳ１１にて経過時間が判断時間に加算されて、判断時間が除去時間以上となったと判断すると（Ｓ５：ＹＥＳ）、除去タイミングが到来したため、ＣＰＵ７１は除去処理を実行する（Ｓ７）。

除去処理については、図１１を用いて説明する。まず、ＣＰＵ７１は現在のガルバノスキャナ１８が走査している点は、線分の終端であるか否かを判断する（Ｓ５１）。詳しくは、ＣＰＵ７１はレーザコントローラ５へ、線分の走査中であるか否かを問い合わせ、線分の走査中ではないとの信号を受け付けると、ＣＰＵ７１は線分の終端であると判断する。線分の終端でないと判断すると（Ｓ５１：ＮＯ）、ＣＰＵ７１は線分の終端であると判断するまで、ステップＳ５１を繰り返し実行する。線分の終端であると判断すると（Ｓ５１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１はレーザコントローラ５に加工用レーザ光を照射するレーザ加工処理を一時停止するよう指示する（Ｓ５３）。次に、ＣＰＵ７１はＲＡＭ７２に記憶されている除去範囲プルダウンメニュー１０５の入力値を読み出し、除去範囲を取得する（Ｓ５５）。次に、ＣＰＵ７１はレーザコントローラ５に除去範囲に除去用レーザ光を照射するように指示する（Ｓ５７）。これにより、レーザコントローラ５は、レーザ加工部２を制御して、除去範囲に加工用レーザ光のエネルギー密度より小さいエネルギー密度の除去用レーザ光を加工対象物Ｗに照射させる処理を開始する。次に、ＣＰＵ７１は除去範囲への除去用レーザ光の照射が終了したか否かを判断する（Ｓ５９）。詳しくは、ＣＰＵ７１はレーザコントローラ５へ、除去用レーザ光の照射が終了したかを問い合わせ、終了したとの信号を受け付けると、除去用レーザ光の照射が終了したと判断する。除去用レーザ光の照射が終了していないと判断すると（Ｓ５９：ＮＯ）、ＣＰＵ７１は、終了したと判断するまで、ステップＳ５９を繰り返し実行する。除去用レーザ光の照射が終了したと判断すると（Ｓ５９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１はレーザコントローラ５に加工用レーザ光を照射するレーザ加工処理の再開を指示し（Ｓ６１）、除去処理を終了する。

ＣＰＵ７１はステップＳ７（図５）の実行後、判断時間を初期値の０にクリアする（Ｓ９）。次に、ＣＰＵ７１はレーザ加工処理が終了したか否かを判断する（Ｓ１３）。レーザ加工処理が終了したと判断すると（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１は加工処理を終了する。

ここで、レーザ加工装置１はレーザ加工装置の一例であり、励起用レーザドライバ５１、励起用レーザ光出射部４０、およびレーザ光出射部１２はレーザ光出射部の一例であり、ガルバノスキャナ１８は走査部の一例であり、制御部７０およびレーザコントローラ５は制御部の一例である。また、ステップＳ５は第１判断処理の一例であり、ステップＳ５７は除去処理の一例であり、ステップＳ１１は累積処理の一例であり、判断時間は累積時間の一例である。ステップＳ１は設定処理の一例であり、ステップＳ５３は停止処理の一例であり、ステップＳ６１は再開処理の一例であり、ステップＳ５１は第２判断処理の一例である。

以上、説明した実施形態によれば、以下の効果を奏する。
ＣＰＵ７１は、励起用レーザドライバ５１、励起用レーザ光出射部４０、レーザ光出射部１２、およびガルバノスキャナ１８を制御して、加工パターンに基づいて、パワー設定ボタン１０２の入力値に応じたエネルギー密度のレーザ光Ｌである加工用レーザ光を加工対象物に照射させるレーザ加工処理を実行する。また、ＣＰＵ７１は加工処理の開始後、ステップＳ１にて除去時間を設定する。また、ＣＰＵ７１はステップＳ１１にて経過時間を判断時間に加算し、経過時間を累積する。また、ステップＳ３にて判断時間が除去時間を超えたと判断した場合、加工パターンに基づいて、加工用レーザ光のエネルギー密度よりも小さいエネルギー密度のレーザ光Ｌである除去用レーザ光を加工対象物に照射させる（Ｓ５７）。レーザ加工により発生する生成物は、時間に応じて再付着したり、固着したりする。そこで、生成物が発生してからの経過時間に応じている判断時間に基づき、判断時間が除去時間を超えたと判断した場合に除去処理を実行することにより、最適なタイミングで除去処理を実行することができる。

また、ＣＰＵ７１はステップＳ２７において、条件パラメータＰＡＲＡＭに基づいて、除去時間を決定する。条件パラメータＰＡＲＡＭの値は加工用レーザ光のパワーが大きい程、小さくなる。また、条件パラメータＰＡＲＡＭの値が小さい程、除去時間は小さく設定される。従って、加工用レーザ光のエネルギー密度が大きい程、除去時間は小さく設定される。加工用レーザ光のエネルギー密度が大きいほど、レーザ加工処理にて発生する生成物の発生量は多くなり、除去処理の実行間隔が長いと、１回の除去処理で生成物を除去しきれないおそれがある。そこで、除去時間を短くし、除去処理の実行間隔を短くすることにより、生成物の除去を確実に行うことができるレーザ加工装置１を提供することができる。

また、ＣＰＵ７１はステップＳ２７において、条件パラメータＰＡＲＡＭに基づいて、除去時間を決定する。条件パラメータＰＡＲＡＭの値はガルバノスキャナ１８の走査速度遅い程、小さくなる。また、条件パラメータＰＡＲＡＭの値が小さい程、除去時間は小さく設定される。従って、走査速度が遅い程、除去時間は小さく設定される。走査速度が遅いほど、加工対象物Ｗの単位面積当たりに照射されるエネルギーの大きさは大きくなり、レーザ加工処理にて発生する生成物の発生量は多くなる。このため、除去処理の実行間隔が長いと、１回の除去処理で生成物を除去しきれないおそれがある。そこで、除去時間を短くし、除去処理の実行間隔を短くすることにより、生成物の除去を確実に行うことができるレーザ加工装置１を提供することができる。

また、ＣＰＵ７１はステップＳ２７において、除去時間テーブル１１１に基づいて、除去時間を決定する。除去時間テーブル１１１は、材料種別に応じて、除去時間が設定されたものである。照射されるエネルギーの大きさが同じであっても、加工対象物Ｗの材料種別により、発生する生成物の量は異なる。そこで、除去時間を材料種別に応じたものとすることにより、材料種別に応じた最適な除去時間とすることができる。

また、ＣＰＵ７１は、ステップＳ４３において、輪郭部分の内側の塗り潰し部分の線分間隔Ｄｌｉｎｅに基づき、補正値ＣＴを算出する。ステップＳ３１において、補正値ＣＴに基づき、除去時間を補正する。ここで、線分間隔Ｄｌｉｎｅが小さい程、除去時間は短くなる。線分間隔Ｄｌｉｎｅが小さいと、加工対象物Ｗにおいて、照射領域の温度は高くなる。すでに与えられた照射エネルギー密度によって加工対象物Ｗの温度が高くなっているほど、レーザ加工処理にて発生する生成物の発生量は多くなる。このため、除去処理の実行間隔が長いと、１回の除去処理で生成物を除去しきれないおそれがある。そこで、除去時間を短くし、除去処理の実行間隔を短くすることにより、生成物の除去を確実に行うことができるレーザ加工装置１を提供することができる。

また、ＣＰＵ７１は、ステップＳ４７において、パターン補正値ＰＴに基づいて、補正値ＣＴを算出する。パターン補正値ＰＴは、オブジェクトの種類に応じて設定されたものである。ここで、バーコードおよびＱＲコード（登録商標）のパターン補正値ＰＴは、単線文字、ＴｒｕｅＴｙｐｅ文字、および画像のパターン補正値ＰＴよりも小さく設定されている。これにより、バーコードおよびＱＲコードなどの識別コードの除去時間は、文字および画像の除去時間よりも短くなる。識別コードは、識別コードリーダに確実に読み取られることが必要とされる。識別コードにおいては、除去時間を短くし、除去処理の実行間隔を短くすることにより、生成物の除去を確実に行うことができる。このように、オブジェクトの種類に応じて、除去時間を設定することができる。

また、ＣＰＵ７１は、ステップＳ５３において加工用レーザ照射を一時停止し、ステップＳ５９でＹＥＳと判断すると、ステップＳ６１において加工用レーザ照射を再開する。また、ステップＳ５１において、線分の走査中であるか否かを判断し、ステップＳ５１にてＮＯと判断した場合には、ステップＳ５１にてＹＥＳと判断するのを待って、ステップＳ５３を実行する。このように、ＣＰＵ７１は線分の走査の終了後、加工用レーザ照射を一時停止させる。線分の途中でレーザ加工処理が一時停止され、再開される場合、再開前後で、例えばレーザ光Ｌのエネルギー密度などに僅かな差が生じてしまい、加工対象物Ｗの加工状態に差が生じてしまう場合がある。そこで、線分の走査の終了後に除去処理を行うことで、加工品質を維持することができる。

また、ステップＳ５７にて除去用レーザ光を照射する領域は、（１）複数のオブジェクトのすべてを含む１つの領域、（２）複数のオブジェクトの各々を含む領域、（３）加工用レーザ光が照射された領域とすることができる。

［補正値算出処理の別例］
次に、図１２を用いて、補正値算出処理の別例について説明する。ＣＰＵ７１は補正値算出処理を開始すると、オブジェクト間隔ＤｏｂｊをＲＡＭ７２から読み出す（Ｓ７１）。ここで、オブジェクト間隔Ｄｏｂｊについて図１３を用いて説明する。図１３は、オブジェクトｏｂｊ５およびオブジェクトｏｂｊ６を有する加工パターンを示している。オブジェクトｏｂｊ５は塗り潰しのないアウトラインフォントのアルファベットＡであり、オブジェクトｏｂｊ６は塗り潰しのない単線の図形である。重心２１０はオブジェクトｏｂｊ５の重心であり、重心２１１はオブジェクトｏｂｊ６の重心である。ここでの重心とは、オブジェクト毎に、ＸＹ座標データに含まれるすべての始点座標および終点座標のＸ値、Ｙ値をそれぞれ合計して座標数で除した値を座標値とする点のことである。重心２１０と重心２１１との距離がオブジェクト間隔Ｄｏｂｊである。次に、ＣＰＵ７１は、補正値ＣＴを次式により算出する（Ｓ７３：図１２）。
ＣＴ＝−Ｋｂ／Ｄｏｂｊ
ここで、Ｋｂは所定の定数である。次に、ＣＰＵ７１は、図１４に示す品質補正テーブル１１３に基づいて、品質補正値ＱＴを取得する（Ｓ７５）。品質補正テーブル１１３は、除去品質のモードに品質補正値ＱＴの値が対応づけられてものである。除去品質のモードは除去品質設定ボタン１０６のモードと一致している。詳しくは、除去品質設定ボタン１０６は、除去品質のモードをきれい５（きれい）〜はやい５（はやい）の１１段階で受け付けるものであり、ＣＰＵ７１は受け付けた段階に対応する値を品質補正値ＱＴの値に決定する。次に、ＣＰＵ７１は補正値ＣＴに品質補正値ＱＴを加算した値を補正値ＣＴとしてＲＡＭ７２に記憶し（Ｓ７７，図１２）、補正値算出処理を終了する。

以上、説明した補正値算出処理の別例によれば、以下の効果を奏する。
ＣＰＵ７１は、ステップＳ７７において、オブジェクト間隔Ｄｏｂｊに基づき、除去時間を補正する。ここで、オブジェクト間隔Ｄｏｂｊが小さい程、除去時間は短くなる。オブジェクト間隔Ｄｏｂｊが小さいと、加工対象物Ｗにおいて、加工用レーザ光の照射領域の温度は高くなる。すでに与えた照射エネルギー密度によって加工対象物Ｗの温度が高くなっているほど、レーザ加工処理にて発生する生成物の発生量は多くなる。このため、除去処理の実行間隔が長いと、１回の除去処理で生成物を除去しきれないおそれがある。そこで、除去時間を短くし、除去処理の実行間隔を短くすることにより、生成物の除去を確実に行うことができるレーザ加工装置１を提供することができる。

また、ＣＰＵ７１は、ステップＳ７７において、品質補正値ＱＴに応じて、除去時間を補正する。品質補正値ＱＴは、品質補正テーブル１１３にて除去品質のモードに応じた値が設定されている。除去品質のモードが「きれい５」であれば、「はやい５」の場合よりも、品質補正値ＱＴの値が小さいので、除去時間は短く設定される。これにより、除去時間を除去品質のモードに応じた時間とすることができる。

また、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内での種々の改良、変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、図４にて除去範囲は３つであると説明したが、除去範囲はこれに限定されない。各場合において、過去に除去用レーザ光を照射した領域は省略し、前回の除去用レーザ光を照射した線分の終端部を、今回の除去用レーザ光を照射する開始点をする構成としても良い。具体的には、ＣＰＵ７１は除去処理のステップＳ６１を実行後に、加工用レーザ光が照射される線分の開始点を記憶しておく。後に実行するステップＳ５５では、除去範囲プルダウンメニュー１０５の入力値に応じた除去範囲のうち、走査手順において、加工用レーザ光の開始点より前の範囲を、除去用レーザ光の照射領域から除外する。

また、上記では、レーザ発振器２１は１つであり、レーザ加工処理と除去処理との何れか一方を実行する構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、レーザ発振器２１は１つとし、レーザ発振器２１から出射されるレーザ光Ｌを、加工用レーザ光と、除去用レーザ光とに分岐させる構成としても良い。また、加工用レーザ光を出射するレーザ発振器２１とは別に、除去用レーザ光を出射させるレーザ発振器を備える構成としても良い。また、除去用レーザ光照射の期間と、加工用レーザ光照射の期間とが重複する構成としても良い。

また、タイミング決定処理において、ステップＳ２９，Ｓ３１の実行をスキップする構成としても良い。また、タイミング決定処理のステップＳ３１にて算出された除去時間に、さらに、図１２に示す補正値算出処理にて算出された補正値ＣＴを加算した値を除去時間とする構成としても良い。

また、除去時間を設定するのに、除去時間テーブル１１１および品質補正テーブル１１３を使用すると説明したが、テーブルではなく、関数を使用する構成としても良い。具体的には、例えば、加工条件パラメータ対除去時間を表す関数を使用する構成としても良い。

また、加工対象物Ｗとして、接着剤が塗布された紙を例示したが、加工対象物Ｗの材料を限定するものではない。

１ レーザ加工装置
５ レーザコントローラ
７ ＰＣ
１２ レーザ光出射部
１８ ガルバノスキャナ
４０ 励起用レーザ光出射部
５１ 励起用レーザドライバ
７０ 制御部

Claims (15)

1. レーザ光を出射するレーザ光出射部と、
   前記レーザ光を走査する走査部と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記レーザ光出射部および前記走査部を制御して、加工パターンに基づいて、第１エネルギー密度の前記レーザ光を加工対象物に照射させる加工処理と、
   前記加工処理の開始後、除去タイミング条件を満たすか否かを判断する第１判断処理と、
   前記第１判断処理において前記除去タイミング条件を満たすと判断した場合、
   前記レーザ光出射部および前記走査部を制御して、前記加工パターンに基づいて、前記第１エネルギー密度よりも小さい第２エネルギー密度の前記レーザ光を前記加工対象物に照射させる除去処理と、
   を実行することを特徴とするレーザ加工装置。
2. 前記制御部は、
   前記加工処理の実行時間を累積する累積処理と、
   所定時間を設定する設定処理と、を実行し、
   前記第１判断処理において、
   前記累積処理にて累積した累積時間が前記所定時間を超えたか否かを判断し、前記累積時間が前記所定時間を超えたと判断した場合、前記除去タイミング条件を満たすと判断することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 前記制御部は、前記設定処理において、
   前記第１エネルギー密度の値が大きいほど、前記所定時間を短く設定することを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工装置。
4. 前記制御部は、前記設定処理において、
   前記加工処理における前記走査部の走査速度が遅いほど、前記所定時間を短く設定することを特徴とする請求項２または３に記載のレーザ加工装置。
5. 前記制御部は、前記設定処理において、
   前記加工対象物の材料種別に応じた前記所定時間とすることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載のレーザ加工装置。
6. 前記加工パターンに含まれるオブジェクトは、輪郭部分と、前記輪郭部分の内側の塗り潰し部分とで構成されており、
   前記加工処理において、前記走査部は前記塗り潰し部分を走査方向と垂直な垂直方向に所定間隔に並ぶ複数の線分を順に前記走査方向に沿って走査し、
   前記制御部は、前記設定処理において、
   前記所定間隔が小さいほど、前記所定時間を短く設定することを特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載のレーザ加工装置。
7. 前記加工パターンは、複数のオブジェクトを含み、
   前記制御部は、前記設定処理において、
   前記複数のオブジェクト間の間隔が小さいほど、前記所定時間を短く設定することを特徴とする請求項２乃至６の何れかに記載のレーザ加工装置。
8. 前記制御部は、前記設定処理において、
   前記加工パターンに含まれるオブジェクトの種類に応じて、前記所定時間を設定することを特徴とする請求項２乃至７の何れかに記載のレーザ加工装置。
9. 前記除去処理は、前記所定時間が互いに異なる複数のモードがあり、
   前記制御部は、前記設定処理において、
   前記複数のモードのうち設定されているモードに応じて、前記所定時間を設定することを特徴とする請求項２乃至８の何れかに記載のレーザ加工装置。
10. 前記制御部は、
    前記第１判断処理において、前記除去タイミング条件を満たすと判断した場合、
    前記除去処理の実行前に、前記加工処理を一時停止させる停止処理と、
    前記除去処理の実行後、前記加工処理を再開させる再開処理と、を実行することを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載のレーザ加工装置。
11. 前記加工パターンは線分で構成されており、
    前記加工処理は、前記線分を順々に走査するものであり、
    前記制御部は、
    前記第１判断処理において前記除去タイミング条件を満たすと判断した場合、
    前記加工処理において、前記線分の走査中であるか否かを判断する第２判断処理を実行し、
    前記第２判断処理において、前記線分の走査中であると判断した場合、当該線分の走査の終了後、前記停止処理を実行することを特徴とする請求項１０に記載のレーザ加工装置。
12. 前記除去処理において、
    前記第２エネルギー密度の前記レーザ光を照射する領域は、
    前記再開処理の実行後の前記加工処理において前記第１エネルギー密度の前記レーザ光が照射された領域を含む領域であることを特徴とする請求項１０または１１に記載のレーザ加工装置。
13. 前記加工パターンは複数のオブジェクトで構成されており、
    前記除去処理において、
    前記第２エネルギー密度の前記レーザ光を照射する領域は、前記複数のオブジェクトのすべてを含む１つの領域であることを特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載のレーザ加工装置。
14. 前記加工パターンは複数のオブジェクトで構成されており、
    前記除去処理において、
    前記第２エネルギー密度の前記レーザ光を照射する領域は、前記複数のオブジェクトに対応する複数の領域であり、前記複数の領域の各々は前記複数のオブジェクトの各々を含む領域であることを特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載のレーザ加工装置。
15. 前記除去処理において、
    前記第２エネルギー密度の前記レーザ光を照射する領域は、前記加工処理にて前記第１エネルギー密度の前記レーザ光が照射された領域を含む領域であることを特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載のレーザ加工装置。

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