JP4533733B2 - Laser marking device - Google Patents
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本発明は、レーザー装置に係り、更に詳しくは、Qスイッチを用いてレーザー光の出力制御を行うとともに、励起光源の駆動電流によってレーザー光の出力パワーを制御するレーザー装置、例えば、レーザーマーキング装置の改良に関する。 The present invention relates to a laser device, and more particularly, a laser device that controls output of laser light using a Q switch and controls output power of laser light by a driving current of an excitation light source, such as a laser marking device. Regarding improvement.
図16は、従来のレーザー発振器の概略構成例を示した図である。このレーザー発振器11は、光学レンズ2、リアミラー3、固体レーザー媒体としてのレーザー結晶4、Qスイッチ5及び出力ミラー6により構成され、励起光源としてのレーザーダイオード23から励起光が供給される。
FIG. 16 is a diagram showing a schematic configuration example of a conventional laser oscillator. The
レーザーダイオード23で生成された励起光は、光学レンズ2によってレーザー結晶4に集光される。この励起光により光ポンピングされたレーザー結晶4では、レーザー光の誘導放出が行われる。すなわち、励起光の照射によって励起されたレーザー結晶4には、エネルギー準位の反転分布が形成され、この状態下でレーザー結晶4の放出光をレーザー結晶4に再入射させれば、レーザー結晶4において同波長かつ同位相の光が新たに放出される。この様にしてレーザー結晶4の放出光が増幅され、レーザー光が生成される。この様なレーザー結晶4としては、例えば、ネオジウム(Nd)イオンをドープしたYAG(イットリューム及びアルミからなるガーネット結晶)やYVO4(イットリューム・バナジウム酸塩)が用いられる。
The excitation light generated by the
リアミラー3は、レーザー光を全反射させる全反射型ミラーであり、出力ミラー6は、レーザー光の大部分を反射させるとともに、一部を透過させる半透過型ミラーである。リアミラー3及び出力ミラー6は互いに対向配置され、レーザー光を往復させる共振器光軸7を形成しており、この共振器光軸7上にレーザー結晶4及びQスイッチ5が配置されている。なお、光学レンズ2からの励起光は、リアミラー3を透過してレーザー結晶4に集光されている。
The
Qスイッチ5は、レーザー光を回折させることにより、レーザー発振を制御している。オン状態のQスイッチ5は、共振器光軸7上のレーザー光を共振器光軸7外へ偏向させ、オフ状態の場合には、共振器光軸7上のレーザー光をそのまま透過させる。このため、Qスイッチ5をオンすれば、共振器光軸7上のレーザー光は遮断され、レーザー発振を一時的に停止させることができる。このようなQスイッチ5には、音響光学素子(AOM:Acoust Optical Modulator)が用いられている。音響光学素子は、RF信号に基づいて超音波を生成する振動子と、この超音波によって回折格子が形成される水晶などの結晶からなる。つまり、超音波によって結晶を弾性的に振動させて、結晶中に回折格子を形成して、レーザー光を回折させている。
The Q switch 5 controls laser oscillation by diffracting laser light. The Q switch 5 in the on state deflects the laser light on the resonator
図17は、従来のレーザー発振器の動作例を示したタイミングチャートである。図中の(a)は、駆動電流Id、(b)は、Qスイッチ制御信号SQ、(c)は、出力パワーPoについて、それぞれ時間軸上での変化が示されている。駆動電流Idは、レーザーダイオード23に供給される電流であり、Qスイッチ制御信号SQは、Qスイッチ5に供給されるRF信号電力であり、出力パワーPoは、レーザー出力光のエネルギーである。
FIG. 17 is a timing chart showing an operation example of a conventional laser oscillator. In the figure, (a) shows the drive current Id, (b) shows the Q switch control signal S Q , and (c) shows the change on the time axis for the output power Po. The drive current Id is the current supplied to the
出力パワーPoは、駆動電流Idによって制御され、この駆動電流Idは、ユーザ操作又はユーザデータに基づいて決定される。例えば、図中の100%は、レーザー光の出力パワーが最大値であることが示されている。 The output power Po is controlled by the drive current Id, and this drive current Id is determined based on user operation or user data. For example, 100% in the figure indicates that the output power of the laser beam is the maximum value.
Qスイッチ5には、2値の電力レベルからなる制御信号SQが入力され、高レベル(15W)の場合にオン状態となり、低レベル(0W)の場合にはオフ状態となる。従って、制御信号SQが高レベルの期間は、レーザー光が出力されない出力停止期間となり、制御信号SQが低レベルの期間に急峻なパルスレーザー光が出力される。つまり、このレーザー発振器は、出力期間においてのみレーザー光が出力されるように、Qスイッチ5によってオンオフ制御されている。 A control signal SQ having a binary power level is input to the Q switch 5 and is turned on when the level is high (15 W), and turned off when the level is low (0 W). Accordingly, the period during which the control signal SQ is at a high level is an output stop period during which the laser beam is not output, and a steep pulse laser beam is output when the control signal SQ is at a low level. That is, this laser oscillator is ON / OFF controlled by the Q switch 5 so that laser light is output only during the output period.
上述した通り、従来のレーザー発振器では、Qスイッチ5のオンオフによって、レーザー光の停止制御を行っている。しかしながら、実際には、Qスイッチ5がオフ状態であっても、レーザー光がわずかに漏出してしまう場合があり、レーザー出力を完全停止させることができないという問題があった。 As described above, in the conventional laser oscillator, the stop of the laser beam is controlled by turning on / off the Q switch 5. However, actually, even when the Q switch 5 is in the OFF state, the laser light may be slightly leaked, and there is a problem that the laser output cannot be completely stopped.
具体的には、図17に示したように、Qスイッチ5をオン状態に保持しているにもかかわらず、駆動電流Idを変化させた直後に、ごく微弱なレーザー光が出力される場合があった。このような現象は、駆動電流Idの減少時には観察されず、増加時にのみ観察される。この様な漏出レーザー光のパワーは、レーザーマーキング装置としての一般的な使用時には問題にならない程度の微弱なものではあるが、レーザー光が照射される加工対象物が極めて高感度のものであれば影響を受ける可能性もある。 Specifically, as shown in FIG. 17, even if the Q switch 5 is held in the on state, a very weak laser beam may be output immediately after the drive current Id is changed. there were. Such a phenomenon is not observed when the drive current Id is decreased, but is observed only when the drive current Id is increased. The power of such leaked laser light is so weak that it does not cause a problem during general use as a laser marking device, but if the workpiece to be irradiated with laser light has extremely high sensitivity, It may be affected.
図18は、レーザー結晶4内に形成される熱レンズについての説明図である。レーザー結晶4は励起光をレーザー光に波長変換する際に発熱し、レーザー結晶4の内部には温度勾配が生じている。一般に、物質の屈折率は温度に応じて変化することから、この温度勾配によって、レーザー結晶4内に熱レンズと呼ばれる一種の光学レンズ4Rが形成される。つまり、共振器光軸7は、リアミラー3及び出力ミラー6と、熱レンズ4Rにより形成されている。
FIG. 18 is an explanatory diagram of a thermal lens formed in the
上述したレーザー光の漏出現象は、この熱レンズ4Rの変化に起因するものと推測される。Qスイッチ5がオン状態になっている出力停止期間において、レーザーダイオード23の光量を変化させた場合、レーザー結晶4内の温度分布が変化する。この温度分布が安定するまでには2〜3秒程度の時間を要する。この安定化期間中は、共振器光軸上のレーザー光が、安定化後とは異なったプロファイル(経路やビーム径)を有するようになる。これに対し、レーザー光の漏出期間は、数百ミリ〜1秒程度であり、上記安定化期間とオーダーレベルで一致している。従って、上記安定化期間中、レーザー光の一部が、Qスイッチ5において十分に回折されず、レーザー光が漏出すると考えられる。特に、レーザーダイオード23の駆動電流Idを増大させる際には、レーザー結晶4内におけるエネルギー状態の変化に比べて、熱レンズ4Rの変化が遅れ、レーザー光が漏出しやすくなると考えられる。
The laser light leakage phenomenon described above is presumed to be caused by the change in the
このようなレーザー光の漏出は、Qスイッチ5のアクティブアパーチャーを広げることにより、抑制することができると考えられる。Qスイッチ5の結晶内におけるレーザー光の回折角は一定でなく、レーザー光を十分に回折させることができる結晶内の領域をアクティブアパーチャーと呼んでいる。このアクティブアパーチャーは、Qスイッチ5の制御信号SQを増大させることにより広げることができる。このため、制御信号SQの信号電力を増大させれば、レーザー光の漏出を抑制することができる。しかしながら、アクティブアパーチャーを広げる場合であっても、デバイス特性に依存する限界がある。また、Qスイッチ5は発熱が著しく、制御信号SQを増大させれば、更に発熱量が多くなってしまうという問題がある。特に、冷却方式として空冷式を採用している場合には、制御信号SQを増大させることは困難であった。 It is considered that such leakage of laser light can be suppressed by widening the active aperture of the Q switch 5. The diffraction angle of the laser beam in the crystal of the Q switch 5 is not constant, and a region in the crystal where the laser beam can be sufficiently diffracted is called an active aperture. The active aperture can be widened by increasing the control signal S Q Q-switch 5. Therefore, if increasing the signal power of the control signal S Q, it is possible to suppress the leakage of the laser beam. However, even when the active aperture is expanded, there is a limit depending on device characteristics. Further, the Q switch 5 has a significant heat generation, and there is a problem that if the control signal SQ is increased, the amount of heat generation is further increased. Especially, when adopting the air-cooled as a cooling method, it has been difficult to increase the control signal S Q.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、Qスイッチによりレーザー出力を遮断している出力停止期間にレーザー装置からレーザー光が漏出するのを抑制することを目的とする。特に、出力停止期間中にパワー設定を変更してもレーザー光が漏出されず、レーザー出力を完全停止させることができるレーザー装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to suppress leakage of laser light from a laser device during an output stop period in which laser output is interrupted by a Q switch. In particular, it is an object of the present invention to provide a laser apparatus capable of completely stopping laser output without causing laser light to leak even if the power setting is changed during the output stop period.
また、出力停止期間中にパワー設定が変更された場合に、レーザー光の漏出を防止するとともに、その後にレーザー出力が可能になるまでのウォーミングアップ期間を短縮させたレーザー装置を提供することを目的とする。 It is another object of the present invention to provide a laser device that prevents leakage of laser light when the power setting is changed during the output stop period and shortens the warm-up period until the laser output is enabled thereafter. To do.
また、駆動電流についてオフセット補正やプロポーショナル補正を行った場合であっても、ウォーミングアップ時間を変動させないレーザー装置を提供することを目的とする。 It is another object of the present invention to provide a laser device that does not change the warm-up time even when offset correction or proportional correction is performed on the drive current.
第1の本発明によるレーザーマーキング装置は、励起光を生成する励起光源と、駆動電流を供給して上記励起光源を駆動する励起光源駆動手段と、上記励起光をレーザー光に変換するレーザー結晶、及び、上記レーザー光を回折させることにより上記レーザー光の出力を停止させることが可能なQスイッチを有するレーザー発振器と、上記Qスイッチに対して上記レーザー光の出力を停止させるための制御信号を送信し、上記励起光源駆動手段に対して上記駆動電流に対応づけられたパラメータ値を出力する制御手段とを備え、上記励起光源駆動手段が、上記レーザー光の出力が停止している期間中に上記制御手段から入力される上記パラメータ値が増加した場合、増加前後の上記パラメータ値に基づいて、上記レーザー結晶の温度分布が安定化するために必要とされる遷移期間を決定し、上記駆動電流を上記遷移期間の開始時点から増加させ、上記遷移期間の経過後に増加後の上記パラメータ値に対応する駆動電流に到達させるように構成される。 A laser marking device according to a first aspect of the present invention includes an excitation light source that generates excitation light, excitation light source driving means that supplies a drive current to drive the excitation light source, a laser crystal that converts the excitation light into laser light, And a laser oscillator having a Q switch capable of stopping the output of the laser light by diffracting the laser light, and a control signal for stopping the output of the laser light to the Q switch. And a control means for outputting a parameter value associated with the drive current to the excitation light source drive means, and the excitation light source drive means is configured to output the laser light during a period when the output of the laser light is stopped. When the parameter value input from the control means increases, the temperature distribution of the laser crystal is reduced based on the parameter values before and after the increase. The transition period required for the transition is determined, the drive current is increased from the start of the transition period, and the drive current corresponding to the increased parameter value is reached after the transition period has elapsed. Composed.
このレーザー装置では、電流設定の定常時は、第1駆動手段により、電流設定が駆動電流に変換される一方、上記電流設定の増加時には、第2駆動手段が、傾きをもたせて駆動電流を変化させ、所定の遷移期間の経過後に、第1駆動手段によって変換された駆動電流に達するようにしている。その際、上記経過時間が、駆動電流の減少時よりも長くなっている。このため、駆動電流の変更後におけるウォーミングアップ時間を短くしつつ、レーザー光の漏出を抑制することができる。特に、遷移期間として、レーザー光の漏出防止に十分な予め測定された期間を採用すれば、出力停止期間中におけるレーザー光の完全停止を実現することができる。 In this laser apparatus, when the current setting is steady, the first driving means converts the current setting into the driving current, while when the current setting is increased, the second driving means changes the driving current with an inclination. The driving current converted by the first driving means is reached after a lapse of a predetermined transition period. At this time, the elapsed time is longer than when the drive current is decreased. For this reason, it is possible to suppress leakage of laser light while shortening the warm-up time after changing the drive current. In particular, if a pre-measured period sufficient for preventing leakage of laser light is employed as the transition period, complete stop of the laser light during the output stop period can be realized.
第2の本発明によるレーザーマーキング装置は、上記構成に加えて、上記励起光源駆動手段が、上記遷移期間の終了時における電流変化の傾きが開始時における傾きよりも小さくなるように、上記駆動電流を増加させるように構成される。 In addition to the above-described configuration, the laser marking device according to the second aspect of the present invention is configured so that the excitation light source driving means has the drive current so that the slope of the current change at the end of the transition period is smaller than the slope at the start. Configured to increase .
この様な構成により、駆動電流が大きくなり、レーザー光が漏出し易くなっている遷移期間の終了時において、開始時よりも緩やかに駆動電流を変化させることができる。このため、レーザー光の漏出を防止しつつ、遷移期間を短くすることができる。従って、電流設定の変更後におけるウォーミングアップ時間を短縮させることができる。 With such a configuration, at the end of the transition period in which the drive current increases and the laser light is likely to leak, the drive current can be changed more slowly than at the start. For this reason, the transition period can be shortened while preventing leakage of laser light. Accordingly, it is possible to shorten the warm-up time after changing the current setting.
第3の本発明によるレーザーマーキング装置は、上記構成に加えて、ユーザにより指定されたオフセット補正データを保持する記憶手段を備え、上記励起光源駆動手段が、オフセット補正データに基づいて、上記パラメータ値をオフセット補正するオフセット補正手段を備え、増加前後の上記パラメータ値に基づいて上記遷移期間を決定する際に、上記パラメータ値の増加量が同一の場合における上記遷移期間を同一にするように構成される。 A laser marking device according to a third aspect of the present invention includes storage means for holding offset correction data designated by a user in addition to the above-described configuration, and the excitation light source driving means uses the parameter value based on the offset correction data. Offset correction means for offset correction , and when determining the transition period based on the parameter value before and after the increase, the transition period when the increase amount of the parameter value is the same is configured to be the same. The
オフセット補正は、駆動電流を変化させるが、駆動電流の増加量には影響を与えない。このため、電流設定の増加量に基づいて遷移期間を決定し、電流設定の増加量が同一の場合における遷移期間を同一にすれば、オフセット補正の影響により、遷移期間は変動しない。このため、電流設定の増加量に応じた遷移期間を採用することができるとともに、オフセット補正データを変更しても、その後の電流設定の変更時におけるウォーミングアップ時間は影響を受けることがない。 The offset correction changes the drive current, but does not affect the increase amount of the drive current. For this reason, if the transition period is determined based on the increase amount of the current setting and the transition period when the increase amount of the current setting is the same, the transition period does not change due to the influence of the offset correction. For this reason, a transition period according to the increase amount of the current setting can be adopted, and even if the offset correction data is changed, the warm-up time when the current setting is subsequently changed is not affected.
第4の本発明によるレーザーマーキング装置は、上記構成に加えて、増加前後の上記パラメータ値に対し、上記遷移期間として、増加後の上記パラメータ値に対応する駆動電流が最大値であっても出力停止期間中に上記レーザー光を漏出させない予め測定された期間を対応づけた遷移期間テーブルを備え、上記励起光源駆動手段が、上記遷移期間テーブルを用いて、上記遷移期間を決定するように構成される。この様な構成により、オフセット補正機能を有するレーザー装置において、ウォーミングアップ時間が、オフセット補正データによる影響を受けず、かつ、出力停止期間におけるレーザー光の完全停止を実現することができる。 In addition to the above configuration, the laser marking device according to the fourth aspect of the present invention outputs an output even when the drive current corresponding to the parameter value after the increase is the maximum value as the transition period with respect to the parameter value before and after the increase. A transition period table associated with a pre-measured period during which the laser beam does not leak during the stop period, and the excitation light source driving means is configured to determine the transition period using the transition period table. The With such a configuration, in the laser device having the offset correction function, the warm-up time is not affected by the offset correction data, and the laser beam can be completely stopped during the output stop period.
第5の本発明によるレーザーマーキング装置は、上記構成に加えて、ユーザにより指定されたプロポーションデータを保持する記憶手段を備え、上記励起光源駆動手段が、上記プロポーションデータに基づいて、上記パラメータ値に対する上記駆動電流の傾きを補正するプロポーション補正手段を備えて構成される。この様な構成により、プロポーション補正機能を有するレーザー装置において、ウォーミングアップ時間が、プロポーション補正データによる影響を受けず、かつ、出力停止期間におけるレーザー光の完全停止を実現することができる。 A laser marking device according to a fifth aspect of the present invention includes storage means for holding proportion data designated by a user in addition to the above-described configuration, and the excitation light source driving means is configured for the parameter value based on the proportion data. Proportion correction means for correcting the slope of the drive current is provided. With such a configuration, in a laser device having a proportion correction function, the warm-up time is not affected by the proportion correction data, and the laser beam can be completely stopped during the output stop period.
第6の本発明によるレーザーマーキング装置は、上記構成に加えて、レーザー出力のパワーレンジを異ならせた2以上の動作モードから任意の動作モードを選択させる動作モード選択手段と、増加前後の上記パラメータ値に上記遷移期間を対応づけた動作モードごとの遷移期間テーブルとを備え、上記励起光源駆動手段が、増加前後の上記パラメータ値に基づいて上記遷移期間を決定する際に、同一の動作モード内において、上記パラメータ値の増加量が同一の場合における上記遷移期間を同一にするように構成される。
In addition to the above-described configuration, the laser marking device according to the sixth aspect of the present invention includes an operation mode selection means for selecting an arbitrary operation mode from two or more operation modes having different laser output power ranges, and the parameter before and after the increase. and a transition period table for each operating mode that associates the transition period to the value, the pump light source drive means, when determining the transition period based on the parameter values before and after the increase, the same operating mode in The transition period in the case where the increase amount of the parameter value is the same is configured to be the same.
この様な構成により、オフセット補正機能を有するレーザー装置において、任意の動作モードのパワーレンジ内においてレーザー出力を行わせる場合には、ウォーミングアップ時間がオフセット補正データによる影響を受けず、かつ、出力停止期間におけるレーザー光を完全停止させつつ、ウォーミングアップ時間を短縮させることができる。 With such a configuration, in a laser device having an offset correction function, when laser output is performed within the power range of an arbitrary operation mode, the warm-up time is not affected by the offset correction data, and the output stop period The warm-up time can be shortened while completely stopping the laser beam in
第7の本発明によるレーザー装置は、上記構成に加えて、一定期間を超えて、レーザー出力が行われない場合に、駆動電流をスタンバイレベルに低下させるスタンバイ制御手段を備え、上記スタンバイレベルを動作モードごとに異ならせて構成される。この様な構成により、ウォーミングアップ時間を短縮させることができる。 A laser device according to a seventh aspect of the present invention includes standby control means for reducing the drive current to a standby level when the laser output is not performed for a certain period of time in addition to the above configuration, and operates the standby level. It is configured differently for each mode. With such a configuration, the warm-up time can be shortened.
本発明によれば、Qスイッチによりレーザー出力を遮断している出力停止期間にレーザー装置からのレーザー光の漏出を抑制することができる。特に、出力停止期間中にパワー設定を変更してもレーザー光が漏出されず、レーザー出力を完全停止させることができるレーザー装置を提供することができる。 According to the present invention, leakage of laser light from the laser device can be suppressed during the output stop period in which the laser output is interrupted by the Q switch. In particular, it is possible to provide a laser device capable of completely stopping laser output without causing laser light to leak even if the power setting is changed during the output stop period.
また、出力停止期間中にパワー設定が変更された場合に、レーザー光の漏出を防止するとともに、その後にレーザー出力が可能になるまでのウォーミングアップ期間を短縮させたレーザー装置を提供することができる。 Moreover, when the power setting is changed during the output stop period, it is possible to provide a laser apparatus that prevents leakage of laser light and shortens the warm-up period until the laser output becomes possible thereafter.
また、駆動電流についてオフセット補正やプロポーショナル補正を行った場合であっても、ウォーミングアップ時間を変動させないレーザー装置を提供することができる。 Further, it is possible to provide a laser apparatus that does not change the warm-up time even when the offset correction or the proportional correction is performed on the drive current.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1によるレーザー装置の一構成例を示したブロック図であり、加工対象物(ワーク)のマーキング面上にレーザー光を照射し、文字や図形をマーキングするためのレーザーマーキング装置が示されている。このレーザーマーキング装置は、ヘッド部10及びコントローラ部20により構成される。ヘッド部10及びコントローラ部20は、それぞれ異なる筐体に収納され、光ファイバーケーブル15及び信号線16,17を介して接続されている。また、コントローラ部20には、ユーザ端末50やプログラマブル・コントローラ(PLC:Programmable Logic Controller)51が接続されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a laser apparatus according to Embodiment 1 of the present invention for irradiating a marking surface of a workpiece (workpiece) with laser light to mark characters and figures. A laser marking device is shown. This laser marking device is composed of a
ヘッド部10は、レーザー発振器11、レーザースキャナ12及びfθレンズ13により構成される。励起光は、光ファイバーケーブル15を介してコントローラ部20から供給され、レーザー発振器11においてレーザー光に変換され、このレーザー光がレーザースキャナ12に入射される。レーザースキャナ12は、2枚のガルバノミラーで構成され、上記レーザー出力光をワーク52のマーキング面上で2次元スキャンさせている。fθレンズ13は、レーザースキャナ12からのレーザー光を平行光に変換してワーク52に照射している。
The
なお、レーザー発振器11の構成は、図16の場合と同様であり、冷却方式として、冷却媒体の循環を伴わない空冷方式を採用している。また、スキャナ制御信号及びQスイッチ制御信号SQは、それぞれ信号線16,17を介して、コントローラ部20から供給される。
The configuration of the
コントローラ部20は、マーキング制御部21、LD制御部22、レーザーダイオード23及び各種の制御データ30〜33の記憶部により構成される。マーキング制御部21は、ユーザ端末50又はPLC51からの制御信号が入力され、これらの制御信号に基づいて、ワーク52へのマーキング動作を制御している。マーキング条件DB(データベース)30には、ユーザによって予め設定された多数のマーキング条件が格納されている。各マーキング条件は、パワー設定Psやマーク形状などからなり、ユーザ端末50等から任意のマーキング条件を指定することができる。
The
マーキング制御部21は、指定されたマーキング条件をマーキング条件DB30から読み出し、そのパワー設定PsをLD制御部22へ出力する。また、読み出されたマーク形状に基づいて、Qスイッチ制御信号SQやスキャナ制御信号を生成している。Qスイッチ制御信号SQは、レーザー出力をオンオフ制御するためのRF信号である。スキャナ制御信号は、ガルバノミラーを駆動するための駆動信号である。これらの制御信号は、ユーザ端末50等からのトリガー信号に基づいて、信号線16,17を介して、ヘッド部10へ出力され、マーキングが開始される。
The marking
LD制御部22は、電流設定部24及びLD駆動部25により構成される。電流設定部24は、電流設定変換テーブル31を参照し、パワー設定Psから電流設定Isを求めている。電流設定Isは、レーザー光の出力パワーPoに対応づけられた仮想的なパラメータであり、0〜100%の値からなる。LD駆動部25は、この電流設定Isに基づいて、レーザーダイオード23に供給する駆動電流Idを生成している。
The
レーザーダイオード23からは、駆動電流Idに応じた強度の励起光が出力され、レーザー発振器11からは、当該励起光に応じた出力パワーPoのレーザー光が出力される。従って、LD制御部22において、パワー設定Psを駆動電流Idに変換して、レーザーダイオード23へ供給することにより、パワー設定Psに応じた出力パワーPoが得られる。
The
図2は、図1の電流設定変換テーブル31の一例を示した図である。電流設定変換テーブル31は、パワー設定Psを電流設定Isに変換するためのデータテーブルであり、パワー設定Psに対応する電流設定Isが予め定められ、電流設定変換テーブル31としてコントローラ部20内に保持されている。本実施の形態では、パワー設定Psが、そのまま電流設定Isに変換されている。この様な場合には、電流設定変換テーブル31を省略して構成することもできる。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the current setting conversion table 31 of FIG. The current setting conversion table 31 is a data table for converting the power setting Ps to the current setting Is. The current setting Is corresponding to the power setting Ps is determined in advance and is held in the
スロープ波形データ32は、駆動電流Idの増加時における波形データであり、LD駆動部25は、この波形データに従って、傾きをもって緩やかに駆動電流Idを増加させている。遷移期間テーブル33は、レーザー光を漏出させることなく、駆動電流Idを増加させるために必要となる期間を示すデータテーブルであり、電流設定部24において電流設定Isが変更された場合に参照され、変更前後の電流設定Isに基づいて遷移期間が求められる。
The
図3は、電流設定Is及び駆動電流Idとの関係の一例を示した図である。駆動電流Idは、電流設定Isの一次関数として与えられ、電流設定Isの変化量は、駆動電流Idの変化量に比例している。また、当該一時関数の傾き及び切片はともに正の値となっている。ここでは、出力パワーPoが最大となるときの電流設定Isを100%とし、この状態から駆動電流Idを低下させていき、レーザー光が出力されなくなったときの電流設定Isを0%としている。LD駆動部25は、図3の関係に基づいて、電流設定Isを駆動電流Idに変換している。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the relationship between the current setting Is and the drive current Id. The drive current Id is given as a linear function of the current setting Is, and the change amount of the current setting Is is proportional to the change amount of the drive current Id. The slope and intercept of the temporary function are both positive values. Here, the current setting Is when the output power Po is maximum is 100%, the drive current Id is decreased from this state, and the current setting Is when the laser beam is not output is 0%. The
LD駆動部25は、電流設定Isの定常時には、図3を用いて、電流設定Isから求められた駆動電流Idをレーザーダイオード23に供給している。また、電流設定Isが変更された場合であっても、電流設定Isを減少させる場合であれば、定常時と同様にして、新たな電流設定Isから求められた駆動電流Idを直ちに供給する。
The
一方、電流設定Isを増大させる設定変更があった場合には、スロープ波形データ32及び遷移期間テーブル33を用いて駆動電流Idを緩やかに増加させている。具体的には、遷移期間テーブル33を参照して、レーザー光の漏出を防止可能な遷移期間を求めるとともに、スロープ波形データ32を参照して、当該遷移期間の経過時に新たな駆動電流Idに達するように、所定の傾きを持たせて駆動電流Idを変化させている。このため、電流設定Isの増加時は、減少時に比べれば、遷移期間が長く、より緩やかに駆動電流Idを変化させている。
On the other hand, when there is a setting change that increases the current setting Is, the drive current Id is gradually increased using the
図4は、図1のスロープ波形データ32の一例を示した図であり、(a)には、滑らかに変化させる場合の例が示され、(b)には、階段状に変化させる場合の例が示されている。いずれの場合も遷移期間内における経過時間を横軸とし、遷移期間内における駆動電流Idの増加分を縦軸として示している。また、遷移期間を1とし、設定変更前後における駆動電流Idの増加量を1として示されている。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the
(a)の波形データは、時間経過に伴って、駆動電流Idの傾きが小さくなっており、遷移期間の後半における傾きは、遷移期間の前半における傾きよりも小さい。レーザー光の漏出は、駆動電流Idが大きくなるほど発生し易くなることから、この様なスロープ波形に従って、駆動電流Idを変化させることにより、レーザー光の漏出を防止しつつ、より短い遷移期間で駆動電流Idを増加させることができる。 In the waveform data of (a), the slope of the drive current Id decreases with time, and the slope in the second half of the transition period is smaller than the slope in the first half of the transition period. Since the leakage of laser light is more likely to occur as the drive current Id increases, the drive current Id is changed according to such a slope waveform to prevent leakage of the laser light and drive in a shorter transition period. The current Id can be increased.
(b)の波形データは、遷移期間の開始時に、駆動電流Idの総増加量の1/2を増加させ、その後は、駆動電流を一定の傾きで増大させている。つまり、(a)の場合と同様、遷移期間の終了時における傾きを遷移期間の開始時における傾きよりも小さくして、レーザー光の漏出を防止しつつ、より短い遷移期間で駆動電流Idを増加させている。 The waveform data of (b) increases ½ of the total increase amount of the drive current Id at the start of the transition period, and thereafter increases the drive current with a constant slope. That is, as in the case of (a), the slope at the end of the transition period is made smaller than the slope at the start of the transition period, and the drive current Id is increased in a shorter transition period while preventing leakage of laser light. I am letting.
LD駆動部25は、実際の遷移期間及び電流設定Isの増加量に基づいて、このスロープ波形データ32を拡大縮小して使用している。レーザー光の漏出を防止するために必要とされる駆動電流Idの遷移期間は、変更前後の駆動電流Idによって異なる。このため、本実施の形態では、LD駆動部25が、遷移期間テーブル33を用いて、設定変更前後の電流設定Isから遷移期間を求めている。このため、電流設定Isの組み合わせに応じて、遷移期間を短くすることができる。
The
図5は、図1の遷移期間テーブル33の一例を示した図である。横軸は、設定変更前の電流設定Is1、縦軸は、設定変更後の電流設定Is2である。この図は、遷移期間が50m秒、250m秒、1000m秒、3000m秒及び5000m秒となる各場合について、変更前後の電流設定Is1,Is2の組み合わせを示している。例えば、変更前の電流設定Is1が40%、変更後の電流設定Is2が80%であれば、遷移期間は250m秒となる。この遷移期間テーブル33は、レーザー光が漏出する場合の遷移期間を実際に測定することによって求められる。 FIG. 5 is a diagram showing an example of the transition period table 33 in FIG. The horizontal axis is the current setting Is1 before the setting change, and the vertical axis is the current setting Is2 after the setting change. This figure shows combinations of current settings Is1 and Is2 before and after the change for each case where the transition period is 50 milliseconds, 250 milliseconds, 1000 milliseconds, 3000 milliseconds, and 5000 milliseconds. For example, if the current setting Is1 before the change is 40% and the current setting Is2 after the change is 80%, the transition period is 250 milliseconds. The transition period table 33 is obtained by actually measuring the transition period when the laser light leaks.
この図から、レーザー光の漏出防止のために必要とされる遷移期間は、電流設定Isの増加量(Is2−Is1)が大きいほど、長くなることが分かる。また、電流設定Isの増加量が同一の場合には、変更後の電流設定Is2が大きいほど、遷移期間が長くなることが分かる。 From this figure, it can be seen that the transition period required for preventing the leakage of the laser beam becomes longer as the increase amount (Is2-Is1) of the current setting Is is larger. It can also be seen that when the increase amount of the current setting Is is the same, the transition period becomes longer as the current setting Is2 after the change is larger.
図6のステップS101〜S107は、LD制御部22の動作の一例を示したフローチャートである。フローチャート開始時は、パワー設定がPs1、電流設定がIs1であるものとする。この状態で、パワー設定がPs2に変更されると、電流設定もIs2に更新される。すなわち、電流設定部24が、マーキング制御部21から出力されるパワー設定Psをチェックし、パワー設定Psが変更されていない場合には、処理を終了する(ステップS101)。一方、パワー設定Psが変更されていれば、電流設定変換テーブル31を参照して、新たな電流設定Is2を求める(ステップS102)。
Steps S101 to S107 in FIG. 6 are flowcharts illustrating an example of the operation of the
次に、設定変更前後の電流設定Is1及びIs2を比較して、電流設定が増加したのか、あるいは、減少したのかを判別する(ステップS103)。電流設定の増加時であれば、遷移期間テーブル33を参照し、設定変更前後の電流設定Is1及びIs2から遷移期間を求める(ステップS104)。また、スロープ波形データ32を参照し、当該波形データに従って駆動電流Idを緩やかに増加させる(ステップS105,S106)。一方、電流設定Isの減少時であれば、直ちに、駆動電流Idを直ちに減少させて、新たな電流設定Is2に相当する駆動電流を出力する(ステップS107)。
Next, the current settings Is1 and Is2 before and after the setting change are compared to determine whether the current setting has increased or decreased (step S103). If the current setting is increased, the transition period table 33 is referred to determine the transition period from the current settings Is1 and Is2 before and after the setting change (step S104). Further, the
図7は、図1のレーザーマーキング装置の動作の一例を示したタイミングチャートである。図中の(a)は、駆動電流Id、(b)は、Qスイッチ制御信号SQ、(c)は、出力パワーPoについて、それぞれ時間軸上での変化が示されている。このレーザーマーキング装置では、電流設定Isの増加時に、傾きをもたせて緩やかに駆動電流Idを増加させている。従って、Qスイッチ5がオフ状態の場合に、パワー設定Psを変更しても、レーザーマーキング装置からレーザー光が漏出することはない。 FIG. 7 is a timing chart showing an example of the operation of the laser marking device of FIG. In the figure, (a) shows the drive current Id, (b) shows the Q switch control signal S Q , and (c) shows the change on the time axis for the output power Po. In this laser marking device, when the current setting Is is increased, the drive current Id is gradually increased with an inclination. Therefore, even when the power setting Ps is changed when the Q switch 5 is in the OFF state, the laser beam does not leak from the laser marking device.
これに加えて、駆動電流Idをスロープ波形データ32に基づいて変化させ、遷移期間中、時間経過に応じて駆動電流Idの傾きを小さくしている。このため、比較的短い遷移期間で、駆動電流Idを増大させることができる。
In addition to this, the drive current Id is changed based on the
なお、本実施の形態では、スロープ波形データ32を用いて、駆動電流Idを増加させる場合の例について説明したが、本発明は、この様な場合に限定されない。例えば、LD駆動部25が、変更前後の電流設定Is1,Is2に基づく演算処理を行うことにより、スロープ波形データ32を用いた場合と同様の波形を生成し、駆動電流Idを緩やかに増加させてもよい。
In the present embodiment, an example in which the drive current Id is increased using the
また、本実施の形態では、マーキング条件に基づいてパワー設定Psが変更され、電流設定を変更する場合の例について説明したが、本発明はこの様な場合には限定されない。すなわち、駆動電流Idを変更させる様々なケースについて、本発明を適用することができる。例えば、停止時電流制御のための駆動電流Idの変更時にも適用することができる。 In the present embodiment, an example in which the power setting Ps is changed based on the marking condition and the current setting is changed has been described. However, the present invention is not limited to such a case. That is, the present invention can be applied to various cases in which the drive current Id is changed. For example, the present invention can also be applied when changing the drive current Id for current control during stop.
停止時電流制御とは、レーザーダイオード23の長寿命化を目的として、予め定められた一定期間を超えてレーザー出力が行われない場合に、駆動電流Idをスタンバイレベルに低下させて、レーザーダイオード23をスタンバイ状態に移行させる処理である。例えば、電流設定部24が、パワー設定Psにかかわらず、電流設定Isを強制的に0%にすることにより、スタンバイ状態に移行させることができる。このスタンバイ状態において、トリガー信号が入力されると、電流設定部24は、電流設定Isを本来の値に戻す。この様な停止時電流制御を行っているレーザーマーキング装置に本発明を適用すれば、スタンバイ終了時における駆動電流Idの増加時に、レーザー光が漏出するのを防止することができる。
The current control at the time of stop is intended to extend the life of the
実施の形態2.
本実施の形態では、オフセット補正機能を有するレーザーマーキング装置への適用例について説明する。
Embodiment 2. FIG.
In this embodiment, an application example to a laser marking apparatus having an offset correction function will be described.
図8は、本発明の実施の形態2によるレーザー装置の一構成例を示したブロック図であり、レーザーマーキング装置が示されている。このレーザーマーキング装置を図1の場合(実施の形態1)と比較すれば、コントローラ部20が、オフセット補正データ34を保持している点で異なる。
FIG. 8 is a block diagram showing an example of the configuration of the laser apparatus according to Embodiment 2 of the present invention, in which the laser marking apparatus is shown. If this laser marking apparatus is compared with the case of FIG. 1 (Embodiment 1), it differs in that the
図9のステップS201〜S208は、図8のレーザーマーキング装置の動作の一例を示したタイミングチャートであり、LD駆動部25の動作が示されている。図6の場合(実施の形態1)と比較すれば、電流設定変換テーブル31を参照した後に、ステップS203のオフセット補正処理が行われる点で異なる。つまり、本実施の形態では、LD駆動部25が、電流設定Isにオフセット補正データ34を加え、このオフセット後の電流設定Isを駆動電流Idに変換している。このようなオフセット補正処理を行うことにより、マーキング条件中のパワー設定Psを変更することなく、出力パワーPoをオフセットさせることができる。なお、オフセット補正データ34は、ユーザによって指定され、オフセット後の電流設定は100%を超えないものとする。
Steps S201 to S208 in FIG. 9 are timing charts showing an example of the operation of the laser marking device in FIG. 8, and the operation of the
一般に、レーザーマーキング装置は、経時変化によって出力パワーPoが低下し、マーキング濃度が低下する。このような場合であっても、マーキング条件DB30中の各マーキング条件を書き換えて、パワー設定Psを増大させれば、所望の出力パワーPoを得ることができる。しかしながら、多数のマーキング条件について、パワー設定Psをそれぞれ書き換えていく作業は容易ではない。このような場合に、オフセット補正処理を利用すれば、オフセット補正データ34を変更するだけで、各マーキング条件は変更しなくても、出力パワーPoを増大させることができる。なお、オフセット補正データ34は、試行錯誤によりユーザが決定する。
In general, in a laser marking device, the output power Po decreases with time, and the marking density decreases. Even in such a case, a desired output power Po can be obtained by rewriting each marking condition in the
このようなオフセット補正機能を有するレーザーマーキング装置では、オフセット補正データ34を変更することによって、マーキング動作のタイミングを変動させてしまうという問題が起こる。
In the laser marking apparatus having such an offset correction function, there is a problem that the timing of the marking operation is changed by changing the offset
パワー設定Psを増加させる設定変更が行われた場合、その後にマーキング動作が可能になるまでには、遷移期間によって決まるウォーミングアップ時間が必要となる。ところが、オフセット補正機能を有する場合であれば、遷移期間はオフセット後の電流設定Isに基づいて決定しなければなない。このため、オフセット補正データ34によって遷移期間が変動すれば、ウォーミングアップ時間も変動してしまう。つまり、マーキング条件が同一であっても、オフセット補正データ34が異なれば、ウォーミングアップ時間が同一でなくなる場合が発生し、オフセット補正データ34の変更によって、同じマーキング動作を行うことができなくなる場合が発生する。
When a setting change that increases the power setting Ps is performed, a warm-up time determined by the transition period is required before the marking operation can be performed thereafter. However, if the offset correction function is provided, the transition period must be determined based on the current setting Is after offset. For this reason, if the transition period varies depending on the offset
例えば、電流設定Isを40%から70%へ変更する場合、図5によれば、50m秒の遷移期間が必要となる。このため、パワー設定Psの変更後に50m秒が経過すれば、マーキングを開始可能な状態になる。ところが、オフセット補正データ34を0%から20%に引き上げると、オフセット補正されることにより、上記設定変更は、60%から90%への設定変更に相当することになる。この場合、図5によれば、250m秒の遷移期間が必要となり、パワー設定Psの変更後に250m秒が経過するまでは、マーキングを開始可能な状態にならず、設定変更後のマーキング動作が200m秒遅れる可能性がある。
For example, when the current setting Is is changed from 40% to 70%, according to FIG. 5, a transition period of 50 milliseconds is required. For this reason, if 50 milliseconds elapses after the power setting Ps is changed, the marking can be started. However, when the offset
つまり、オフセット補正データを変更すると、ウォーミングアップ時間が変動し、従前とは同じマーキング動作を実現できなくなる可能性がある。このような問題は、パワー設定Psの変更時だけでなく、スタンバイ終了時にも発生する。 That is, if the offset correction data is changed, the warm-up time varies, and the same marking operation as before may not be realized. Such a problem occurs not only when the power setting Ps is changed but also when the standby is completed.
本実施の形態によるレーザーマーキング装置では、遷移期間テーブル33を改良することにより、このような問題を解消している。 In the laser marking device according to the present embodiment, such a problem is solved by improving the transition period table 33.
図10は、図8の遷移期間テーブル33の一例を示した図であり、設定変更前後の電流設定Is1,Is2と、遷移期間との関係が示されている。本実施の形態による遷移期間は実線で示され、図5(実施の形態1)の遷移期間が、比較例として破線で示されている。両者を比較すれば、遷移期間が同一となる特性の傾きが異なっていることが分かる。 FIG. 10 is a diagram showing an example of the transition period table 33 in FIG. 8, and shows the relationship between the current settings Is1 and Is2 before and after the setting change and the transition period. The transition period according to the present embodiment is indicated by a solid line, and the transition period of FIG. 5 (Embodiment 1) is indicated by a broken line as a comparative example. When both are compared, it can be seen that the slopes of the characteristics with the same transition period are different.
図5の遷移期間テーブルは、レーザー光の漏出を防止するのに必要とされる遷移期間に基づいて作成されている。つまり、レーザーマーキング装置の物理的特性に応じて作成されている。これに対し、図8に示した本実施の形態による遷移期間テーブル33は、レーザー光の漏出を防止することができ、かつ、遷移期間が同一となる特性の傾き(△Is2/△Is1)が1となるように、遷移期間が定められている。つまり、レーザーマーキング装置の物理的特性と、オフセット補正による影響をともに考慮して作成されている。 The transition period table of FIG. 5 is created based on the transition period required to prevent leakage of laser light. That is, it is created according to the physical characteristics of the laser marking device. On the other hand, the transition period table 33 according to the present embodiment shown in FIG. 8 can prevent the leakage of the laser beam and has a characteristic gradient (ΔIs2 / ΔIs1) with the same transition period. The transition period is determined to be 1. In other words, the laser marking device is created taking into consideration both the physical characteristics of the laser marking device and the influence of offset correction.
パワー設定Psが変更された場合、変更前後の電流設定Is1及びIs2には、同一のオフセット補正データ34が加算される。このようなオフセット補正処理は、図8では、縦軸方向及び横軸方向に同じ距離だけ移動させる操作に相当し、オフセット補正による影響は、傾き1の方向への移動となって現われる。従って、遷移期間が同一となる特性の傾きが1であれば、オフセット補正が行われたとしても、遷移期間が影響を受けることはない。換言すれば、本実施の形態によるレーザーマーキング装置では、遷移期間が、電流設定の増加量(Is2−Is1)に基づいて決定され、各電流設定Is1,Is2の値それ自体による影響を受けないため、オフセット補正の影響も受けることはない。
When the power setting Ps is changed, the same offset
上述した通り、電流設定Isが大きくなるほど、レーザー光が漏出しやすく、遷移期間を長くする必要があるが、電流設定Isは100%を超えることはない。このため、本実施の形態による遷移期間テーブル33では、設定変更後の電流設定Is2が100%である場合の遷移期間が採用されている。 As described above, the larger the current setting Is, the easier the laser light leaks out, and the transition period needs to be lengthened. However, the current setting Is does not exceed 100%. For this reason, in the transition period table 33 according to the present embodiment, the transition period when the current setting Is2 after the setting change is 100% is employed.
本実施の形態によれば、遷移期間が同一となる特性の傾きが1となる遷移期間テーブル33を用いて、電流設定の増加量(Is2−Is1)に基づいて遷移期間を決定している。このため、オフセット補正を行うことができるレーザーマーキング装置において、オフセット補正データの変動による遷移期間の変動を防止し、パワー設定Psの変更後におけるウォーミングアップ時間の変動を防止することができる。しかも、遷移期間として、設定変更後の電流設定Is2が100%である場合にレーザー光を漏出させない値を採用しているため、電流設定Is及びオフセット補正データ34にかかわらず、レーザー光が漏出することはない。
According to the present embodiment, the transition period is determined based on the current setting increase amount (Is2−Is1) using the transition period table 33 in which the slope of the characteristic with the same transition period is 1. For this reason, in the laser marking device capable of performing offset correction, fluctuations in the transition period due to fluctuations in the offset correction data can be prevented, and fluctuations in the warm-up time after the power setting Ps is changed can be prevented. In addition, since the transition period employs a value that does not cause the laser beam to leak when the current setting Is2 after the setting change is 100%, the laser beam leaks regardless of the current setting Is and the offset
実施の形態3.
本実施の形態では、プロポーション補正機能を有するレーザーマーキング装置への適用例について説明する。
In the present embodiment, an application example to a laser marking apparatus having a proportion correction function will be described.
図11は、本発明の実施の形態3によるレーザー装置の一構成例を示したブロック図であり、レーザーマーキング装置が示されている。このレーザーマーキング装置を図8の場合(実施の形態2)と比較すれば、コントローラ部20が、プロポーション補正データ35を保持している点で異なる。
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a laser device according to
このレーザーマーキング装置は、駆動電流Idを求める際、オフセット補正処理及びプロポーション補正処理を行っている。プロポーション補正後の駆動電流Idは、図3の特性に基づいて電流設定Isから変換された電流値をI(Is)とし、オフセット補正データ34をX、プロポーション補正データ35をYとすれば、次式で与えられる。
Id=I(Is)+X+Is×Y
This laser marking device performs an offset correction process and a proportion correction process when determining the drive current Id. If the current value converted from the current setting Is based on the characteristics shown in FIG. 3 is I (Is), the offset
Id = I (Is) + X + Is × Y
実施の形態2で説明したオフセット補正処理は、図3の電流設定Is−駆動電流Id特性について、その切片を変更する処理に相当する。これに対し、プロポーション補正処理は、当該特性の傾きを変更する処理に相当する。この様にして、電流設定Is−駆動電流Id特性について、オフセットだけでなく、傾きも調整可能にすることにより、駆動電流Idについて、より自由度の高い調整が可能になる。このため、経時変化などに起因する出力パワーPoの多様な変動について、マーキング条件を変更することなく、対応することができる。なお、このプロポーション補正データ35は、試行錯誤によりユーザが決定し、予め定められた許容範囲内において正負の値を指定することができる。
The offset correction process described in the second embodiment corresponds to a process of changing the intercept of the current setting Is-drive current Id characteristic of FIG. On the other hand, the proportion correction process corresponds to a process of changing the inclination of the characteristic. In this manner, by adjusting not only the offset but also the slope of the current setting Is-drive current Id characteristic, the drive current Id can be adjusted with a higher degree of freedom. For this reason, it is possible to cope with various fluctuations in the output power Po caused by changes over time without changing the marking conditions. The
このようなプロポーション補正機能を有するレーザーマーキング装置では、オフセット補正機能を有する場合と同様の問題が発生する。つまり、プロポーション補正データ35を変更することによって、ウォーミングアップ時間を変化させ、その後のマーキング動作のタイミングを変動させてしまうという問題が起こる。
In the laser marking apparatus having such a proportion correction function, the same problem as in the case of having the offset correction function occurs. That is, there is a problem that changing the
本実施の形態によるレーザーマーキング装置では、遷移期間テーブル33を更に改良することにより、このような問題を解消している。 In the laser marking device according to the present embodiment, such a problem is solved by further improving the transition period table 33.
図12は、図11の遷移期間テーブル33の一例を示した図であり、設定変更前後の電流設定Is1,Is2と、遷移期間との関係が示されている。本実施の形態による遷移期間は実線で示されている。図10の場合(実施の形態2)と比較すれば、遷移期間が同一となる特性について、その傾きは1に維持したままで、上方にシフトさせている。つまり、遷移期間の値を増大させることにより、レーザー光の漏出を防止している。 FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the transition period table 33 in FIG. 11, and shows the relationship between the current settings Is1 and Is2 before and after the setting change and the transition period. The transition period according to the present embodiment is indicated by a solid line. Compared to the case of FIG. 10 (Embodiment 2), the characteristics with the same transition period are shifted upward while maintaining the slope at 1. In other words, the leakage of laser light is prevented by increasing the value of the transition period.
実施の形態2の遷移期間テーブル33では、遷移期間として、設定変更後の電流設定Is2が100%である場合に必要とされる時間が採用されていた。これに対し、本実施の形態では、プロポーション補正データ35を正の最大値にしても、レーザー光を漏出させない時間を遷移期間として採用している。すなわち、本実施の形態による遷移期間テーブル33では、遷移期間として、設定変更後の電流設定Is2が100%であり、かつ、プロポーション補正データ35が正の最大値である場合に必要とされる時間が採用されている。
In the transition period table 33 of the second embodiment, the time required when the current setting Is2 after the setting change is 100% is used as the transition period. On the other hand, in the present embodiment, even when the
本実施の形態によれば、遷移期間が同一となる特性の傾きが1となる遷移期間テーブル33を用いて、電流設定の増加量(Is2−Is1)に基づいて遷移期間を決定している。このため、オフセット補正を行うことができるレーザーマーキング装置において、オフセット補正データの変動による遷移期間の変動を防止することができる。その際、遷移期間として、設定変更後の電流設定Is2が100%であり、かつ、プロポーション補正データ35が正の最大値である場合にレーザー光を漏出させない値を採用している。このため、電流設定Is、オフセット補正データ34及びプロポーション補正データ35にかかわらず、レーザー光が漏出することはない。
According to the present embodiment, the transition period is determined based on the current setting increase amount (Is2−Is1) using the transition period table 33 in which the slope of the characteristic with the same transition period is 1. For this reason, in the laser marking device capable of performing offset correction, fluctuations in the transition period due to fluctuations in offset correction data can be prevented. At this time, as the transition period, a value that does not leak the laser beam when the current setting Is2 after the setting change is 100% and the
実施の形態4.
本実施の形態では、パワーレンジを異ならせた2以上の動作モードを備え、パワー設定Psの変更時及びスタンバイ終了時におけるウォーミングアップ時間を短縮させたレーザーマーキング装置について説明する。
In the present embodiment, a laser marking apparatus that has two or more operation modes with different power ranges and shortens the warm-up time at the time of changing the power setting Ps and at the end of standby will be described.
実施の形態2及び3では、オフセット補正処理及びプロポーション補正処理の影響によるウォーミングアップ時間の変動を防止するため、パワー設定Psの変更前後における駆動電流の差(Id2−Id1)に基づいて、駆動電流Idの増加のための遷移期間を決定している。つまり、駆動電流の差(Id2−Id1)に対し、当該条件下で想定される最も長い遷移期間を予め対応づけておくことにより、レーザー光の漏出を防止しつつ、動作タイミングの変動も防止し、かつ、駆動電流の差(Id2−Id1)に応じて、できるだけ短い遷移期間を実現している。 In the second and third embodiments, the drive current Id is based on the difference (Id2-Id1) of the drive current before and after the change of the power setting Ps in order to prevent fluctuations in the warm-up time due to the effects of the offset correction process and the proportion correction process. Determine the transition period for the increase. That is, by associating the longest transition period assumed under the conditions with the difference in drive current (Id2-Id1) in advance, it is possible to prevent laser light from leaking and also prevent fluctuations in operation timing. In addition, the transition period as short as possible is realized according to the difference (Id2−Id1) in the drive current.
しかしながら、このようなレーザーマーキング装置では、低い出力パワーPoでしか使用しない場合であっても、高い出力パワーPoで使用する場合を考慮した遷移期間を使用することになり、必要以上にウォーミングアップ時間が長くなってしまうという課題がある。 However, in such a laser marking device, even when it is used only at a low output power Po, a transition period considering the use at a high output power Po is used, and the warm-up time is longer than necessary. There is a problem of becoming longer.
上述した通り、レーザー発振器は、出力パワーPoが大きくなるほど、レーザー光が漏出しやすくなるため、長い遷移期間が必要になる。従って、このようなレーザーマーキング装置では、低い出力パワーPoでしか使用しない場合であっても、高い出力パワーPoで使用する場合と同じ遷移期間を確保していることになり、ウォーミングアップ時間が長くなる。一方、これとは逆に、出力パワーPoの最大値を低くして、ウォーミングアップ時間を短くすることも考えられるが、この場合には、高い出力パワーPoを使用できなくなってしまう。 As described above, the laser oscillator is likely to leak the laser beam as the output power Po increases, so that a long transition period is required. Therefore, in such a laser marking device, even when it is used only at a low output power Po, the same transition period as that when used at a high output power Po is secured, and the warm-up time becomes long. . On the other hand, it is conceivable to shorten the warm-up time by lowering the maximum value of the output power Po, but in this case, the high output power Po cannot be used.
本実施の形態によるレーザーマーキング装置では、電流設定変換テーブル31を改良することにより、このような問題を解消している。 In the laser marking device according to the present embodiment, such a problem is solved by improving the current setting conversion table 31.
図13は、本発明の実施の形態4によるレーザーマーキング装置の一構成例を示したブロック図である。このレーザーマーキング装置を図11の場合(実施の形態3)と比較すれば、コントローラ部20が、2つの電流設定変換テーブル31H,31Lと、2つの遷移期間テーブル33H,33Lを備えている点で異なる。
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example of a laser marking device according to
電流設定変換テーブル31H及び遷移期間テーブル33Hは、ハイパワーモードにおいて使用されるデータテーブルであり、電流設定変換テーブル31L及び遷移期間テーブル33Lはローパワーモードにおいて使用されるテーブルである。つまり、動作モードに応じて、電流設定変換テーブル31H,31Lのいずれかが、電流設定部24によって選択される。また、動作モードに応じて、遷移期間テーブル33H,33Lのいずれかが、LD駆動部25によって選択される。
The current setting conversion table 31H and the transition period table 33H are data tables used in the high power mode, and the current setting conversion table 31L and the transition period table 33L are tables used in the low power mode. That is, one of the current setting conversion tables 31H and 31L is selected by the
このレーザーマーキング装置は、動作モードとして、ハイパワーモード及びローパワーモードを有し、いずれか一つの動作モードがユーザによって選択される。これらの動作モードでは、利用可能な出力パワーPoの範囲が異なっている。また、いずれの動作モードにおいても停止時電流制御が行われているが、動作モードごとに、スタンバイ状態における電流設定Isが異なっている。 This laser marking apparatus has a high power mode and a low power mode as operation modes, and any one operation mode is selected by the user. In these operation modes, the range of available output power Po is different. Further, the current control during stop is performed in any operation mode, but the current setting Is in the standby state is different for each operation mode.
図14は、図13の電流設定変換テーブル35H,35Lの一例を示した図である。ユーザは、動作モードにかかわらず、パワー設定Psとして0〜100%を指定することができる。このパワー設定範囲が、電流設定テーブル31Hでは70〜100%の電流設定Isに対応づけられ、電流設定テーブル31Lでは0〜80%の電流設定Isに対応づけられている。つまり、電流設定部24は、ハイパワーモードでは、電流設定Isとして70〜100%を出力することができ、ローパワーモードでは、電流設定Isとして0〜80%を出力することができる。
FIG. 14 is a diagram showing an example of the current setting conversion tables 35H and 35L in FIG. The user can specify 0 to 100% as the power setting Ps regardless of the operation mode. This power setting range is associated with a current setting Is of 70 to 100% in the current setting table 31H, and is associated with a current setting Is of 0 to 80% in the current setting table 31L. That is, the
また、電流設定部24は、停止時電流制御を行う場合、スタンバイ状態の電流設定Isとして、0%のパワー設定Psに相当する値を使用している。つまり、ハイパワーモードでは、スタンバイ時の電流設定Isとして70%、ローパワーモードでは、スタンバイ時の電流設定Isとして0%を出力する。従って、動作モードによって、スタンバイ状態における駆動電流Idを異ならせている。
Moreover, the
図15は、図13の遷移期間テーブル33H,33Lの一例を示した図である。これらの遷移期間テーブル33H,33Lは、実施の形態3の場合と同様、オフセット処理及びプロポーション補正処理によって遷移期間が変動しないように、それぞれ作成されている。つまり、電流設定Isの増加量(Is2−Is1)に基づいて遷移期間を決定し、かつ、遷移期間として、設定変更後の駆動電流Idが最大になる場合(つまり、変更後の電流設定Is2が100%で、プロポーション補正データが最大の場合)の値を採用している。 FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the transition period tables 33H and 33L in FIG. As in the case of the third embodiment, these transition period tables 33H and 33L are created so that the transition period does not vary by the offset process and the proportion correction process. That is, when the transition period is determined based on the increase amount (Is2−Is1) of the current setting Is and the drive current Id after the setting change becomes the maximum as the transition period (that is, the current setting Is2 after the change is The value of 100% is used when the proportion correction data is the maximum).
遷移期間テーブル33H,33Lは、実施の形態3の場合に比べ、電流設定Isの範囲を狭めていることから、遷移期間がより短くなっている。すなわち、ローパワーモードでは、電流設定Isを80%以下にしているため、0〜100%の場合に比べて、同じ設定変更時における遷移期間をより短くすることができる。従って、パワー設定Psの変更時及びスタンバイ終了時におけるウォーミングアップ時間を短くすることができる。また、ハイパワーモードでは、同一の設定変更時における遷移期間には変化がないが、スタンバイ時の電流設定Isを70%にしているため、スタンバイ終了時のウォーミングアップ時間を短くすることができる。 The transition period tables 33H and 33L have a shorter transition period since the range of the current setting Is is narrower than in the case of the third embodiment. That is, in the low power mode, since the current setting Is is 80% or less, the transition period at the same setting change time can be further shortened as compared with the case of 0 to 100%. Therefore, the warm-up time at the time of changing the power setting Ps and at the end of the standby can be shortened. In the high power mode, the transition period at the same setting change does not change, but the current setting Is at standby is set to 70%, so that the warm-up time at the end of standby can be shortened.
本実施の形態によれば、レーザーマーキング装置が、パワーレンジの異なる2つの動作モードを有している。このため、オフセット補正処理及びプロポーション補正処理によるウォーミングアップ時間の変動を防止しつつ、ウォーミングアップ時間を更に短縮させることができる。また、動作モードごとに、スタンバイ時の電流設定Isを異ならせることにより、スタンバイ終了時におけるウォーミングアップ時間を短縮させることができる。 According to the present embodiment, the laser marking device has two operation modes having different power ranges. For this reason, it is possible to further shorten the warm-up time while preventing fluctuations in the warm-up time due to the offset correction process and the proportion correction process. Also, the warm-up time at the end of standby can be shortened by making the current setting Is during standby different for each operation mode.
なお、本実施の形態では、レーザーマーキング装置が、ハイパワーモード及びローパワーモードのいずれかを選択可能な場合について説明したが、本発明は、このような場合に限定されない。すなわち、3以上の電流設定変換テーブルと、3以上の遷移期間テーブルを備えて、3以上の動作モードから任意の動作モードを選択可能にすることもできる。 In the present embodiment, the case where the laser marking device can select either the high power mode or the low power mode has been described. However, the present invention is not limited to such a case. In other words, it is possible to provide three or more current setting conversion tables and three or more transition period tables so that an arbitrary operation mode can be selected from the three or more operation modes.
4 レーザー結晶
4R 熱レンズ
5 Qスイッチ
10 ヘッド部
11 レーザー発振器
20 コントローラ部
21 マーキング制御部
22 LD制御部
23 レーザーダイオード
24 電流設定部
25 LD駆動部
31,31H,31H 電流設定変換テーブル
32 スロープ波形データ
33,33H,33L 遷移期間テーブル
34 オフセット補正データ
35 プロポーション補正データ
50 ユーザ端末
52 ワーク
Id 駆動電流
Is,Is1,Is2 電流設定
Po レーザー出力
Po 出力パワー
Ps パワー設定
SQ Qスイッチ制御信号
4
Claims (7)
駆動電流を供給して上記励起光源を駆動する励起光源駆動手段と、
上記励起光をレーザー光に変換するレーザー結晶、及び、上記レーザー光を回折させることにより上記レーザー光の出力を停止させることが可能なQスイッチを有するレーザー発振器と、
上記Qスイッチに対して上記レーザー光の出力を停止させるための制御信号を送信し、上記励起光源駆動手段に対して上記駆動電流に対応づけられたパラメータ値を出力する制御手段とを備え、
上記励起光源駆動手段は、上記レーザー光の出力が停止している期間中に上記制御手段から入力される上記パラメータ値が増加した場合、増加前後の上記パラメータ値に基づいて、上記レーザー結晶の温度分布が安定化するために必要とされる遷移期間を決定し、上記駆動電流を上記遷移期間の開始時点から増加させ、上記遷移期間の経過後に増加後の上記パラメータ値に対応する駆動電流に到達させることを特徴とするレーザーマーキング装置。 An excitation light source that generates excitation light;
Excitation light source driving means for driving the excitation light source by supplying a drive current;
A laser crystal that converts the excitation light into laser light, and a laser oscillator having a Q switch capable of stopping the output of the laser light by diffracting the laser light;
A control means for transmitting a control signal for stopping the output of the laser light to the Q switch, and for outputting a parameter value associated with the drive current to the excitation light source drive means,
When the parameter value input from the control unit increases during the period in which the output of the laser beam is stopped, the excitation light source driving unit determines the temperature of the laser crystal based on the parameter value before and after the increase. Determine the transition period required for the distribution to stabilize, increase the drive current from the start of the transition period, and reach the drive current corresponding to the increased parameter value after the transition period has elapsed laser marking apparatus characterized by causing.
上記励起光源駆動手段が、オフセット補正データに基づいて、上記パラメータ値をオフセット補正するオフセット補正手段を備え、増加前後の上記パラメータ値に基づいて上記遷移期間を決定する際に、上記パラメータ値の増加量が同一の場合における上記遷移期間を同一にすることを特徴とする請求項1に記載のレーザーマーキング装置。 Storage means for holding offset correction data specified by the user,
The excitation light source drive means includes offset correction means for offset correction of the parameter value based on offset correction data, and increases the parameter value when determining the transition period based on the parameter value before and after the increase. The laser marking device according to claim 1, wherein the transition periods in the same amount are the same.
上記励起光源駆動手段が、上記遷移期間テーブルを用いて、上記遷移期間を決定することを特徴とする請求項3に記載のレーザーマーキング装置。 For the parameter value before and after the increase , the transition period corresponds to a pre-measured period during which the laser beam is not leaked during the output stop period even if the drive current corresponding to the parameter value after the increase is the maximum value With a transition period table attached,
4. The laser marking device according to claim 3, wherein the excitation light source driving unit determines the transition period using the transition period table.
上記励起光源駆動手段が、上記プロポーションデータに基づいて、上記パラメータ値に対する上記駆動電流の傾きを補正するプロポーション補正手段を備えたことを特徴とする請求項4に記載のレーザーマーキング装置。 A storage means for holding the proportion data specified by the user;
5. The laser marking apparatus according to claim 4, wherein the excitation light source driving means includes proportion correction means for correcting a slope of the driving current with respect to the parameter value based on the proportion data.
増加前後の上記パラメータ値に上記遷移期間を対応づけた動作モードごとの遷移期間テーブルとを備え、
上記励起光源駆動手段が、増加前後の上記パラメータ値に基づいて上記遷移期間を決定する際に、同一の動作モード内において、上記パラメータ値の増加量が同一の場合における上記遷移期間を同一にすることを特徴とする請求項3又は5に記載のレーザーマーキング装置。 An operation mode selection means for selecting an arbitrary operation mode from two or more operation modes having different power ranges of laser outputs;
A transition period table for each operation mode in which the transition period is associated with the parameter values before and after the increase ;
When the excitation light source driving means determines the transition period based on the parameter values before and after the increase, the transition period in the same operation mode when the increase amount of the parameter value is the same is made the same. The laser marking device according to claim 3 or 5, wherein
上記スタンバイレベルを動作モードごとに異ならせたことを特徴とする請求項6に記載のレーザーマーキング装置。 When there is no laser output over a certain period of time, equipped with standby control means to reduce the drive current to the standby level,
7. The laser marking device according to claim 6, wherein the standby level is made different for each operation mode.
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