JP4632248B2 - レーザ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ加工装置に関するものである。

従来、レーザ光を加工対象物に照射して該加工対象物を加工するレーザ加工装置には、レーザ光源から出射されるレーザ光の強度を検出するモニタ機能を有し、検出したレーザ光の強度に基づいてレーザ光源における発振を制御して、出射するレーザ光の強度を調整するものが知られている（例えば特許文献１）。このレーザ加工装置は、例えば、加工用のレーザ光を分割するハーフミラーと、該ハーフミラーにて分割されたレーザ光を受光し該レーザ光の強度に応じた検出信号を制御回路に出力する受光素子とを備えて構成されている。そして、制御回路は、レーザ光源から出射されているレーザ光の強度を検出信号に基づいて検出し、検出したレーザ光の強度に基づいて、加工対象物に照射されるレーザ光のパワーを一定にするようにレーザ光源における発振を制御する。

また、レーザ加工装置には、加工対象物に対して加工用のレーザ光が照射される位置と同一位置に可視光であるガイド光を照射するガイド光機能を有するものが知られている（例えば特許文献２）。一般的に、加工用のレーザ光は不可視光であるため、作業者は、加工対象物におけるレーザ光の照射位置を決定したり、照射位置の調整を行ったりすることが困難である。しかしながら、ガイド光機能を有するレーザ加工装置においては、作業者は、ガイド光を見ながら照射位置の調整等を容易に行うことができる。このようなレーザ加工装置は、例えば、ガイド光を出射する可視光源と、ガイド光の光軸と加工用のレーザ光の光軸とを同軸とするための反射ミラーとを備えて構成されている。

そして、近年、レーザ加工装置には、モニタ機能を有するレーザ加工装置に、ガイド光機能を付帯させることが望まれている。
特開平５−１３６５１０号公報 特開２００５−１４０３５号公報 （第１図及び第２図）

モニタ機能を有するレーザ加工装置にガイドレーザ機能を付帯する場合、ハーフミラーの後段に単純に反射ミラーを配設すると、レーザ加工装置を構成する光学素子が１つ増えてしまう。そこで、加工用のレーザ光を分岐させて受光素子に導く役割と、ガイド光の光軸と加工用のレーザ光の光軸とを一致させる役割とを、１つの光学素子（例えばミキシングミラー）に果たさせることが考えられる。

モニタ機能のためのハーフミラーとガイド光機能のための反射ミラーとが１つの光学素子にて構成されたレーザ加工装置において、ガイド光機能を使用する場合には、加工用のレーザ光が加工対象物に照射されないようにしておきたい。この場合、制御回路により加工用のレーザ光が出射されないように電気的に制御することは可能であるが、何らかの電気的なノイズにより加工用のレーザ光が出射される虞がある。従って、レーザ光源から出射される加工用のレーザ光は、シャッタ等を設けることにより機械的に遮断されることが望ましい。

ここで、シャッタの配置位置についてモニタ機能という観点に立つと、シャッタは、加工用のレーザ光を分岐させる光学素子よりも後段側に配置されることになる。しかしながら、この位置にシャッタを配置すると、加工用のレーザ光がシャッタにより遮断されて加工対象物には照射されないのはもちろんのこと、ガイド光までもが遮断されてしまい、ガイド光のみを加工対象物に照射することができなくなってしまう。即ち、ガイド光機能が損なわれてしまう。

一方、シャッタの配置位置についてガイド光機能という観点に立つと、シャッタは、ガイド光の光軸と加工用のレーザ光の光軸とを一致させるための光学素子よりも前段側、即ちレーザ光源と当該光学素子との間に配置されることになる。しかしながら、この位置にシャッタを配置すると、受光素子による加工用のレーザ光の受光は、加工中しか行うことができなくなってしまう。短時間のレーザ光の照射で加工されてしまう加工対象物もあることから、受光素子による加工用のレーザ光の受光を加工中しか行うことができないと、モニタ機能を損なわないために受光素子に高い応答性が要求されることになってしまう。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、モニタ機能及びガイド光機能が損なわれることを防止しつつ、モニタ機能及びガイド光機能の使用時に加工対象物へ加工用のレーザ光が照射されることを防止することができる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、請求項１に記載の発明は、不可視光であるレーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光を第１分岐光と第２分岐光とに分岐する光合流・分岐手段と、可視光であるガイド光を出射し、前記光合流・分岐手段によって該ガイド光の光軸が前記第１分岐光の光軸と同軸とされる可視光源と、前記第１分岐光及び前記ガイド光の少なくとも一方の光の方向を変更する光走査手段と、前記光走査手段により方向を変更された前記少なくとも一方の光を集束して加工対象物に照射する集光レンズと、前記第２分岐光を受光し該第２分岐光の強度に応じた検出信号を出力する受光手段と、前記レーザ光源と前記光合流・分岐手段との間で前記レーザ光を遮断する第１の遮断位置と前記レーザ光を通過させる第１の通過位置とに切替え配置される第１の遮断手段と、前記光合流・分岐手段と前記加工対象物との間で前記第１分岐光を遮断する第２の遮断位置と前記第１分岐光を通過させる第２の通過位置とに切替え配置される第２の遮断手段と、前記第１分岐光を前記光走査手段により前記加工対象物上で走査して当該加工対象物を加工する場合には、前記第１の遮断手段を前記第１の通過位置に配置すると共に前記第２の遮断手段を前記第２の通過位置に配置し、前記ガイド光を前記光走査手段により前記加工対象物に照射する場合には、前記第１の遮断手段を前記第１の遮断位置に配置すると共に前記第２の遮断手段を前記第２の通過位置に配置し、前記検出信号に基づいて前記レーザ光の強度を調整する場合には、前記第１の遮断手段を前記第１の通過位置に配置すると共に前記第２の遮断手段を前記第２の遮断位置に配置する制御手段と、を備えたことを特徴とするレーザ加工装置とした。

同構成によれば、第１分岐光を光走査手段により加工対象物上で走査して当該加工対象物を加工する場合には、第１の遮断手段が第１の通過位置に配置されると共に、第２の遮断手段が第２の通過位置に配置されることにより、第１分岐光は、第１の遮断手段及び第２の遮断手段の何れの遮断手段によっても遮断されることなく加工対象物に照射される。従って、第１分岐光によって加工対象物を加工することができる。

また、ガイド光を光走査手段により加工対象物に照射する場合、即ちガイド光機能を使用する場合には、第１の遮断手段が第１の遮断位置に配置されることにより、レーザ光から出射されたレーザ光は、光合流・分岐手段に到達する前に第１の遮断手段によって遮断される。よって、第１分岐光が加工対象物に照射されることはない。また、同場合において、第２の遮断手段が第２の通過位置に配置されることにより、ガイド光は、光合流・分岐手段及び光走査手段を経由して加工対象物に照射される。従って、作業者は、加工対象物の表面に照射されたガイド光により、加工対象物の表面におけるレーザ光の照射位置を視認することができる。

更に、受光手段が出力する検出信号に基づいて前記レーザ光の強度を調整する場合、即ちモニタ機能が使用される場合には、第１の遮断手段が第１の通過位置に配置されることにより、レーザ光源から出射されたレーザ光は、第１の遮断手段によって遮断されることなく光合流・分岐手段に到達し、第１分岐光と第２分岐光とに分岐される。また、同場合において、第２の遮断手段が第２の射遮断位置に配置されることにより、第１分岐光は、加工対象物に到達する前に第２の遮断手段によって遮断され、当該第１分岐光が加工対象物に照射されることはない。そして、第２分岐光は、受光手段によって受光される。従って、加工対象物への加工中以外の時に受光手段による第２分岐光の受光が可能となることから、受光手段は、高い応答性を有しなくてもよい。

これらのことから、モニタ機能及びガイド光機能が損なわれることを防止しつつ、モニタ機能及びガイド光機能の使用時に加工対象物へ加工用のレーザ光が照射されることを防止することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のレーザ加工装置において、前記第１の遮断手段及び前記第２の遮断手段の相対位置を維持するように保持し、前記第１の遮断手段が前記第１の通過位置に配置されると共に前記第２の遮断手段が前記第２の通過位置に配置される第１の保持位置と、前記第１の遮断手段が前記第１の遮断位置に配置されると共に前記第２の遮断手段が前記第２の通過位置に配置される第２の保持位置と、前記第１の遮断手段が前記第１の通過位置に配置されると共に前記第２の遮断手段が前記第２の遮断位置に配置される第３の保持位置とに切替え配置される保持手段を備え、前記制御手段は、前記第１分岐光を前記光走査手段により前記加工対象物上で走査して当該加工対象物を加工する場合には、前記保持手段を第１の保持位置に配置し、前記ガイド光を前記光走査手段により前記加工対象物に照射する場合には、前記保持手段を前記第２の保持位置に配置し、前記検出信号に基づいて前記レーザ光の強度を調整する場合には、前記保持手段を前記第３の保持位置に配置することをその要旨としている。

同構成によれば、第１の遮断手段及び第２の遮断手段は、互いの相対位置を維持するように保持手段にて保持されている。従って、保持手段を移動させると、第１の遮断手段及び第２の遮断手段は共に移動されることから、制御手段は、保持手段の配置位置の制御を行うことにより、第１の遮断手段及び第２の遮断手段の配置位置を制御することができる。従って、制御手段における制御が簡略化される。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のレーザ加工装置において、前記第１の遮断手段と、前記第２の遮断手段と、前記保持手段とは、一体的に形成されてなることをその要旨としている。

同構成によれば、第１の遮断手段と第２の遮断手段との相対位置を容易に維持することができる。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のレーザ加工装置において、前記第１の遮断手段は、前記第２の遮断手段を兼ねており、前記制御手段は、前記第１分岐光を前記光走査手段により前記加工対象物上で走査して当該加工対象物を加工する場合には、前記第１の遮断手段を前記第２の通過位置を兼ねる前記第１の通過位置に配置し、前記ガイド光を前記光走査手段により前記加工対象物に照射する場合には、前記第１の遮断手段を前記第１の遮断位置に配置し、前記検出信号に基づいて前記レーザ光の強度を制御する場合には、前記第１の遮断手段を前記第２の遮断位置に配置することをその要旨としている。

同構成によれば、第１の遮断手段が第２の遮断手段を兼ねるため、レーザ光を遮断するための遮断手段は１つとなる。従って、遮断手段の配置位置を制御する制御手段における制御が簡略化される。また、遮断手段を２つ備える場合よりも、レーザ加工装置の小型化を図ることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のレーザ加工装置において、前記第１の遮断手段は、前記第１の遮断位置からの距離と前記第２の遮断位置からの距離とが等しい位置を回動中心として回動されることをその要旨としている。

同構成によれば、第１の遮断位置からの距離と第２の遮断位置からの距離とが等しい位置を回動中心として第１の遮断手段を回動させるだけの簡単な動作で、当該第１の遮断手段を、第１の遮断位置、第２の遮断位置、及び第２の通過位置を兼ねる第１の通過位置に容易に切替え配置することができる。

本発明によれば、モニタ機能及びガイド光機能が損なわれることを防止しつつ、モニタ機能及びガイド光機能の使用時に加工対象物へ加工用のレーザ光が照射されることが防止されるレーザ加工装置を提供することができる。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図面に従って説明する。
図１に、本第１実施形態のレーザ加工装置１０の構成ブロック図を示す。本第１実施形態のレーザ加工装置１０は、加工対象物Ｗの表面に文字・記号・図形等をマーキング加工するものである。

レーザ加工装置１０は、加工用のレーザ光Ｌを出射するレーザ光源１１を備えている。レーザ光源１１は、レーザ発振器（例えばＹＡＧレーザ）からなり、制御手段を構成する制御回路１２によってその発振が制御される。

レーザ光源１１の後段には、ビームエキスパンダ１３が配設されている。ビームエキスパンダ１３は、レーザ光源１１から出射されたレーザ光Ｌのビーム径を拡大する。
ビームエキスパンダ１３の後段には、光合流・分岐手段としてのミキシングミラー１４が配設されている。ミキシングミラー１４は、レーザ光源１１から出射されたレーザ光Ｌの光軸に対して４５°傾斜するように配置されている。このミキシングミラー１４は、レーザ光Ｌの反射率が９５％（透過率が５％）のミラーにて構成されており、レーザ光Ｌをミキシングミラー１４にて反射されるレーザ光Ｌ１とミキシングミラー１４を透過するレーザ光Ｌ２とに分岐させる。また、ミキシングミラー１４は、後述するガイド光Ｌｇを全透過（１００％透過）させるように構成されている。

ミキシングミラー１４の後段には、光走査手段としての光走査機構１５が配設されている。光走査機構１５は、例えば対をなすＸ軸ミラーとＹ軸ミラーとからなるガルバノミラーにより構成され、ミキシングミラー１４にて反射されたレーザ光Ｌ１を反射してその照射方向を変更する。この光走査機構１５は、制御回路１２の制御に基づく駆動装置１６の駆動により各ミラーの回動角度が制御される。各ミラーが回動されることにより、マーキングする文字や記号、図形などに基づいてレーザ光Ｌ１（Ｌ）が２次元走査される。

光走査機構１５の後段には、集光レンズ（ｆθレンズ）１７が配設されている。集光レンズ１７は、ビームエキスパンダ１３にて一旦ビーム径が拡大されたレーザ光Ｌ１（Ｌ）を加工対象物Ｗの表面において所定のスポット径となるまで集束させ、マーキング加工に適したエネルギ密度まで高める。そして、このレーザ光Ｌ１により、加工対象物Ｗの表面に、マーキング加工が施される。

ミキシングミラー１４にて反射されたレーザ光Ｌ１の光軸の延長線上において、光走査機構１５との間にミキシングミラー１４が介在される位置に、可視光源２１が配置されている。可視光源２１は、レーザダイオード（ＬＤ）若しくはＬＥＤにて構成され、ガイド光Ｌｇを出射する。ガイド光Ｌｇは、可視領域の波長を有する可視光であり、ガイド用レンズ２２を介してミキシングミラー１４に入射する。可視光源２１及びガイド用レンズ２２は、ガイド光Ｌｇがミキシングミラー１４に４５°の入射角で入射するように配置されている。これにより、ガイド光Ｌｇの光軸は、ミキシングミラー１４にて反射されたレーザ光Ｌ１の光軸と一致する。そして、ガイド光Ｌｇは、光走査機構１５及び集光レンズ１７を経由して加工対象物Ｗを照射する。尚、可視光源２１は、制御回路１２により、その点灯・消灯が制御される。

ミキシングミラー１４に入射するレーザ光Ｌの光軸の延長線上において、ビームエキスパンダ１３との間にミキシングミラー１４が介在される位置に、受光手段としての受光素子２３が配置されている。受光素子２３は、レーザ光源１１から出射されたレーザ光Ｌのうち、ミキシングミラー１４を透過したレーザ光Ｌ２（本実施形態ではレーザ光源１１から出射されたレーザ光Ｌの５％）を受光する。そして、受光素子２３は、受光したレーザ光Ｌ２の強度に応じた検出信号を制御回路１２に出力する。

また、レーザ加工装置１０は、２枚のシャッタ部材３２，３３と、シャッタ部材３２，３３を駆動する駆動装置３４，３５（制御手段）とを備えて構成されたシャッタ機構３１を有している。駆動装置３４，３５は、例えば、モータを駆動源とするアクチュエータである。また、駆動装置３４，３５は、電磁ソレノイドにて駆動されるものであってもよい。これらの駆動装置３４，３５は、制御回路１２によりその動作が制御される。

シャッタ部材３２，３３は、金属板材よりなる。第１の遮断手段としてのシャッタ部材３２は、駆動装置３４により駆動されて、ビームエキスパンダ１３からミキシングミラー１４に向かうレーザ光Ｌの光路中となる第１の遮断位置と、ビームエキスパンダ１３からミキシングミラー１４に向かうレーザ光Ｌの光路外でレーザ光Ｌを通過させる第１の通過位置とに切替え配置される。尚、図１においては、第１の遮断位置に配置されたシャッタ部材３２を実線にて図示し、第１の通過位置に配置されたシャッタ部材３２を二点鎖線にて図示している。シャッタ部材３２が第１の遮断位置に配置されると、ビームエキスパンダ１３からミキシングミラー１４に向かうレーザ光Ｌはシャッタ部材３２により遮断されてミキシングミラー１４には到達しない。一方、シャッタ部材３２が第１の通過位置に配置されると、ビームエキスパンダ１３からのレーザ光Ｌは、ミキシングミラー１４に入射可能となる。

第２の遮断手段としてのシャッタ部材３３は、駆動装置３５により駆動されて、ミキシングミラー１４から光走査機構１５に向かうレーザ光Ｌ１の光路中となる第２の遮断位置と、ミキシングミラー１４から光走査機構１５に向かうレーザ光Ｌ１の光路外でレーザ光Ｌ１を通過させる第２の通過位置とに切替え配置される。尚、図１においては、第２の遮断位置に配置されたシャッタ部材３３を実線にて図示し、第２の通過位置に配置されたシャッタ部材３３を二点鎖線にて図示している。シャッタ部材３３が第２の遮断位置に配置されると、ミキシングミラー１４から光走査機構１５に向かうレーザ光Ｌ１はシャッタ部材３３により遮断されて光走査機構１５には到達しない。一方、シャッタ部材３３が第２の通過位置に配置されると、ミキシングミラー１４にて反射されたレーザ光Ｌ１は、光走査機構１５に到達可能となる。

尚、レーザ加工装置１０は、制御回路１２に電気的に接続された設定部４１を備えている。設定部４１は、加工対象物Ｗに対する加工情報（例えばマーキングすべき文字、図形等の情報）を制御回路１２に出力する。また、設定部４１は、作業者によってガイド光機能を使用するべく操作されると、ガイド光Ｌｇを加工対象物Ｗに照射させる旨の照射信号を制御回路１２に出力する。

上記のように構成されたレーザ加工装置１０において、制御回路１２は、加工対象物Ｗへのマーキング加工を実施する場合には、駆動装置３４を駆動してシャッタ部材３２を第１の通過位置に配置すると共に、駆動装置３５を駆動してシャッタ部材３３を第２の通過位置に配置する。この時、制御回路１２は、可視光源２１を消灯させている。そして、制御回路１２は、駆動装置１６を駆動して光走査機構１５を構成する２つのミラーの角度制御を行う。即ち、制御回路１２は、設定部４１が出力する加工情報に応じて、２次元でレーザ光Ｌ１を走査し、加工対象物Ｗの表面に所定形状のマーキングを実施する。この時、レーザ光源１１から出射されるレーザ光Ｌは、２枚のシャッタ部材３２，３３の何れにも遮断されることなく、加工対象物Ｗに到達する。

また、制御回路１２は、設定部４１から照射信号が入力された場合、即ちガイド光機能が使用される場合には、駆動装置３４を駆動してシャッタ部材３２を第１の遮断位置に配置すると共に、駆動装置３５を駆動してシャッタ部材３３を第２の通過位置に配置する。また、制御回路１２は、可視光源２１を点灯させる。この時、制御回路１２は、レーザ光Ｌの出射が停止されるようにレーザ光源１１を制御している。すると、可視光源２１から出射されたガイド光Ｌｇは、ミキシングミラー１４を透過してレーザ光Ｌ１と同じ光路を進み、シャッタ部材３３により遮断されることなく光走査機構１５及び集光レンズ１７を通過して加工対象物Ｗの表面に照射される。これにより、作業者は、加工対象物Ｗの表面におけるレーザ光Ｌ１の照射位置を視認することができる。また、前記加工情報に基づいて制御回路１２が駆動装置１６を駆動し、マーキング加工を実施する際と同様に光走査機構１５をマーキング形状に応じて駆動させると、ガイド光Ｌｇが加工対象物Ｗの表面をそのマーキング形状に応じて移動することから、作業者は、マーキング形状を視認することができる。

尚、ガイド光機能を使用している場合において、何らかの電気的なノイズによってレーザ光源１１からレーザ光Ｌが出射されたとしても、そのレーザ光Ｌは、第１の遮断位置に配置されたシャッタ部材３２により遮断される。従って、当該レーザ光Ｌが加工対象物Ｗに到達することが防止されている。

また、制御回路１２は、レーザ光源１１から出射されるレーザ光Ｌの強度の調整を行う場合、即ちモニタ機能が使用される場合には、駆動装置３４を駆動してシャッタ部材３２を第１の通過位置に配置すると共に、駆動装置３５を駆動してシャッタ部材３３を第２の遮断位置に配置する。また、制御回路１２は、レーザ光源１１にレーザ光Ｌを出射させる。この時、制御回路１２は、可視光源２１を消灯させている。すると、レーザ光源１１から出射されたレーザ光Ｌは、シャッタ部材３２により遮断されることなくミキシングミラー１４に入射する。

本実施形態では、ミキシングミラー１４に入射したレーザ光Ｌのうち９５％のレーザ光Ｌ１は、ミキシングミラー１４にて反射され、光走査機構１５側に進む途中でシャッタ部材３３にて遮断される。従って、ミキシングミラー１４にて反射されたレーザ光Ｌ１は、加工対象物Ｗに到達しない。一方、ミキシングミラー１４に入射したレーザ光Ｌのうち５％のレーザ光Ｌ２は、ミキシングミラー１４を透過して受光素子２３にて受光される。受光素子２３は、受光したレーザ光Ｌ２の強度に応じた検出信号を制御回路１２に出力する。制御回路１２は、検出信号に基づいてレーザ光Ｌの強度を検出する。そして、制御回路１２は、加工対象物Ｗに照射されるレーザ光Ｌ１のパワーを一定とすべく、検出したレーザ光Ｌ２の強度に基づいてレーザ光源１１の発振を制御し、レーザ光源１１から出射されるレーザ光Ｌの強度を調整する。

尚、モニタ機能におけるレーザ光Ｌの強度の検出は、複数の加工対象物Ｗに連続して加工を行う場合には、各加工対象物Ｗへのマーキング加工が終了する度に行われる。このように、本第１実施形態では、モニタ機能におけるレーザ光Ｌの強度の検出は、加工対象物Ｗへの加工中に行われるものではない。従って、受光素子は、高い応答性を有しなくても良い。制御回路１２は、マーキング加工の実施中では、受光素子２３から入力される検出信号を無効とする。

上記したように、本第１実施形態によれば、以下の作用・効果を有する。
（１）ガイド光機能が使用される場合、モニタ機能が使用される場合、及びマーキング加工を行う場合のそれぞれの場合において、制御回路１２は、駆動装置３４，３５を駆動することにより、シャッタ部材３２，３３の配置位置を制御する。これにより、モニタ機能及びガイド光機能が損なわれることを防止しつつ、モニタ機能及びガイド光機能の使用時に加工対象物Ｗへ加工用のレーザ光Ｌ１（Ｌ）が照射されることを防止することができる。

（２）ミキシングミラー１４は、レーザ光Ｌの反射率が９５％（透過率が５％）のミラーにて構成されている。また、ミキシングミラー１４は、ガイド光Ｌｇを全透過させるように構成されている。このように構成されたミキシングミラー１４を使用することにより、モニタ機能のための光学素子（例えばハーフミラー）と、ガイド光機能のための光学素子（例えば反射ミラー）とをそれぞれ設けなくてもよい。従って、レーザ加工装置１０に備えられる光学素子数の増加を抑えることができる。

（３）シャッタ部材３２，３３は、金属板材よるなる。従って、シャッタ部材３２，３３によってレーザ光Ｌ若しくはレーザ光Ｌ１を確実に遮断することができる。また、シャッタ部材３２，３３を容易に形成することができる。

（第２実施形態）
以下、本発明を具体化した第２実施形態を図面に従って説明する。尚、本第２実施形態では、上記第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

図２に、本第２実施形態のレーザ加工装置５０の構成ブロック図を示す。本第２実施形態のレーザ加工装置５０は、上記第１実施形態のシャッタ機構３１に換えて、シャッタ機構５１を備えている。

シャッタ機構５１に備えられる２枚のシャッタ部材３２，３３は、保持手段としての保持部材５２により保持されている。保持部材５２は、レーザ光Ｌの光路外で、ビームエキスパンダ１３からミキシングミラー１４に向かうレーザ光Ｌの光路及びミキシングミラー１４から光走査機構１５に向かうレーザ光Ｌ１の光路を含む平面と平行に配置された２本の固定部材５３，５４から構成されている。２本の固定部材５３，５４は、互いに鋭角となる所定角度を形成するようにその基端部が一体に形成されている。そして、保持部材５２は、ビームエキスパンダ１３からミキシングミラー１４に向かうレーザ光Ｌの光路及びミキシングミラー１４から光走査機構１５に向かうレーザ光Ｌ１の光路を含む平面と直交する方向から見ると、略Ｖ字状をなしている。また、固定部材５３の先端には、レーザ光Ｌの光路側に向かってシャッタ部材３２が立設されており、固定部材５４の先端には、レーザ光Ｌ１の光路に向かってシャッタ部材３３が立設されている。シャッタ部材３２，３３は、例えば、螺子止めや溶接等の方法で固定部材５３，５４の先端に固定されることにより、各固定部材５３，５４に対して立設されている。

上記の保持部材５２は、制御回路１２によりその動作が制御される駆動装置５５（制御手段）によって、ビームエキスパンダ１３からミキシングミラー１４に向かうレーザ光Ｌの光路とミキシングミラー１４から光走査機構１５に向かうレーザ光Ｌ１の光路との交点を通ると共に前記平面と直交する直線を回動中心として回動される。保持部材５２が回動されると、２枚のシャッタ部材３２，３３は、互いの相対的な位置関係を維持したまま、保持部材５２の回動中心をその回動中心として回動されることになる。詳しくは、保持部材５２は、駆動装置５５によって回動されることにより、第１乃至第３の回動位置（第１乃至第３の保持位置）に切替え配置される。尚、図２においては、第１の回動位置に配置された保持部材５２を破線にて図示し、第２の回動位置に配置された保持部材５２を実線にて図示し、第３の回動位置に配置された保持部材５２を二点鎖線にて図示している。

保持部材５２が第１の回動位置に配置されると、シャッタ部材３２は、ビームエキスパンダ１３からミキシングミラー１４に向かうレーザ光Ｌの光路外となる第１の通過位置に配置され、シャッタ部材３３は、ミキシングミラー１４から光走査機構１５に向かうレーザ光Ｌ１の光路外となる第２の通過位置に配置される。即ち、２枚のシャッタ部材３２，３３は、何れもレーザ光Ｌ（Ｌ１）の光路外となる通過位置に配置される。従って、保持部材５２が第３の回動位置に配置されると、レーザ光源１１から出射されたレーザ光Ｌは、シャッタ部材３２，３３の何れにも遮断されず、ビームエキスパンダ１３、ミキシングミラー１４、光走査機構１５、集光レンズ１７を経由して加工対象物Ｗに照射される。

保持部材５２が第２の回動位置に配置されると、シャッタ部材３２は、ビームエキスパンダ１３からミキシングミラー１４に向かうレーザ光Ｌの光路中となる第１の遮断位置に配置され、シャッタ部材３３は、ミキシングミラー１４から光走査機構１５に向かうレーザ光Ｌ１の光路外となる第２の通過位置に配置される。従って、保持部材５２が第１の回動位置に配置されると、ビームエキスパンダ１３からミキシングミラー１４に向かうレーザ光Ｌはシャッタ部材３２により遮断されてミキシングミラー１４には到達しない。

保持部材５２が第３の回動位置に配置されると、シャッタ部材３２は、ビームエキスパンダ１３からミキシングミラー１４に向かうレーザ光Ｌの光路外となる第１の通過位置に配置され、シャッタ部材３３は、ミキシングミラー１４から光走査機構１５に向かうレーザ光Ｌ１の光路中となる第２の遮断位置に配置される。従って、保持部材５２が第２の回動位置に配置されると、ミキシングミラー１４から光走査機構１５に向かうレーザ光Ｌ１はシャッタ部材３３により遮断されて光走査機構１５には到達しない。

上記のように構成されたレーザ加工装置５０において、制御回路１２は、加工対象物Ｗへのマーキング加工を実施する場合には、駆動装置５５を駆動して保持部材５２を第１の回動位置に配置する。この時、制御回路１２は、可視光源２１を消灯させている。そして、制御回路１２は、設定部４１が出力する加工情報に応じて、２次元でレーザ光Ｌ（Ｌ１）を走査し、加工対象物Ｗの表面に所定形状のマーキングを実施する。この時、レーザ光源１１から出射されるレーザ光Ｌ（Ｌ１）は、２枚のシャッタ部材３２，３３の何れにも遮断されることなく、加工対象物Ｗに到達する。

また、制御回路１２は、設定部４１から照射信号が入力された場合、即ちガイド光機能が使用される場合には、駆動装置５５を駆動して保持部材５２を第２の回動位置に配置する。また、制御回路１２は、可視光源２１を点灯させる。この時、制御回路１２は、レーザ光Ｌの出射が停止されるようにレーザ光源１１を制御している。すると、可視光源２１から出射されたガイド光Ｌｇは、ミキシングミラー１４を透過してレーザ光Ｌ１と同じ光路を進み、シャッタ部材３３により遮断されることなく光走査機構１５及び集光レンズ１７を通過して加工対象物Ｗの表面に照射される。

また、制御回路１２は、レーザ光源１１から出射されるレーザ光Ｌの強度の調整を行う場合、即ちモニタ機能が使用される場合には、駆動装置５５を駆動して保持部材５２を第３の回動位置に配置する。また、制御回路１２は、レーザ光源１１にレーザ光Ｌを出射させる。この時、制御回路１２は、可視光源２１を消灯させている。すると、レーザ光源１１から出射されたレーザ光Ｌは、シャッタ部材３２により遮断されることなくミキシングミラー１４に入射する。そして、ミキシングミラー１４に入射したレーザ光Ｌのうち９５％のレーザ光Ｌ１は、ミキシングミラー１４にて反射されるが、光走査機構１５側に進む途中でシャッタ部材３３にて遮断されて加工対象物Ｗに到達しない。一方、ミキシングミラー１４に入射したレーザ光Ｌのうち５％のレーザ光Ｌ２は、ミキシングミラー１４を透過して受光素子２３にて受光される。制御回路１２は、受光素子２３から入力されたレーザ光Ｌ２の強度に応じた検出信号に基づいてレーザ光Ｌの強度を検出し、検出したレーザ光Ｌの強度に基づいてレーザ光源１１の発振を制御することによりレーザ光源１１から出射されるレーザ光Ｌの強度を調整する。尚、モニタ機能におけるレーザ光Ｌの強度の検出は、上記第１実施形態と同様に、各加工対象物Ｗへのマーキング加工が終了する度に行われる。

上記したように、本第２実施形態によれば、上記第１実施形態の（２）及び（３）の作用・効果と同様の作用・効果に加えて、以下の作用・効果を有する。
（１）ガイド光機能が使用される場合、モニタ機能が使用される場合、及びマーキング加工を行う場合のそれぞれの場合において、制御回路１２は、駆動装置５５を駆動することにより、シャッタ部材３２，３３の配置位置を制御する。これにより、モニタ機能及びガイド光機能が損なわれることを防止しつつ、モニタ機能及びガイド光機能の使用時に加工対象物Ｗへ加工用のレーザ光Ｌ１（Ｌ）が照射されることを防止することができる。

（２）２枚のシャッタ部材３２，３３は、互いの相対位置を維持するように保持部材５２にて保持されている。従って、保持部材５２を移動させれば、２枚のシャッタ部材３２，３３は共に移動されることから、２枚のシャッタ部材３２，３３を移動させるための駆動装置は、１つの駆動装置５５のみで済む。その結果、各シャッタ部材３２，３３に対してそれぞれ駆動装置を設けた場合よりも、駆動装置の動作を制御する制御回路１２における制御が簡略化される。また、シャッタ部材を駆動するための駆動装置の数が減少されるため、レーザ加工装置５０の小型化を図ることができる。

（３）シャッタ部材３２，３３は、それぞれ固定部材５３，５４に固定されることにより、保持部材５２と一体的に構成されている。よって、シャッタ部材３２とシャッタ部材３３との相対位置を容易に維持することができる。

（第３実施形態）
以下、本発明を具体化した第３実施形態を図面に従って説明する。尚、本第３実施形態では、上記第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

図３に、本第３実施形態のレーザ加工装置６０の構成ブロック図を示す。本第３実施形態のレーザ加工装置６０は、上記第１実施形態のシャッタ機構３１に換えて、シャッタ機構６１を備えている。

このシャッタ機構６１は、ビームエキスパンダ１３からミキシングミラー１４に向かうレーザ光Ｌの光路とミキシングミラー１４から光走査機構１５に向かうレーザ光Ｌ１の光路との交点を通ると共にミキシングミラー１４と垂直な直線ｍに沿って延びる回動軸６２を備えている。この回動軸６２には、回動軸６２の径方向に沿って延びる棒状の保持部材６３の基端が固定されている。そして、保持部材６３の先端には、上記第１実施形態のシャッタ部材３２，３３と同様の金属板材よりなる１枚のシャッタ部材６４が立設されている。

上記の回動軸６２は、制御回路１２によりその動作が制御される駆動装置６５（制御手段）によって回動される。そして、回動軸６２の回動に伴って、保持部材６３が回動され、シャッタ部材６４が回動される。詳しくは、回動軸６２が回動されることにより、シャッタ部材６４は、ビームエキスパンダ１３からミキシングミラー１４に向かうレーザ光Ｌの光路中となる第１の遮断位置と、ミキシングミラー１４から光走査機構１５に向かうレーザ光Ｌ１の光路中となる第２の遮断位置との間で回動される。即ち、回動軸６２は、第１の遮断位置からの距離と、第２の遮断位置からの距離とが等しい位置に配置されている。そして、シャッタ部材６４は、駆動装置６５により、第１の遮断位置、第２の遮断位置、及び第１の遮断位置と第２の遮断位置との間でビームエキスパンダ１３からミキシングミラー１４に向かうレーザ光Ｌの光路外且つミキシングミラー１４から光走査機構１５に向かうレーザ光Ｌ１の光路外となる通過位置の何れかの位置に切替え配置される。この通過位置（第２の通過位置を兼ねる第１の通過位置）は、例えば、第１の遮断位置から第２の遮断位置へ向かうシャッタ部材６４の軌跡の中間である。尚、図３においては、第１の遮断位置に配置されたシャッタ部材６４を実線にて図示し、第２の遮断位置に配置されたシャッタ部材６４を二点鎖線にて図示している。

上記のように構成されたレーザ加工装置６０において、制御回路１２は、加工対象物Ｗへのマーキング加工を実施する場合には、駆動装置６５を駆動してシャッタ部材６４を通過位置に配置する。この時、制御回路１２は、可視光源２１を消灯させている。そして、制御回路１２は、設定部４１が出力する加工情報に応じて、２次元でレーザ光Ｌ１を走査し、加工対象物Ｗの表面に所定形状のマーキングを実施する。この時、レーザ光源１１から出射されるレーザ光Ｌ（Ｌ１）は、シャッタ部材６４によって遮断されることなく、加工対象物Ｗに到達する。

また、制御回路１２は、設定部４１から照射信号が入力された場合、即ちガイド光機能が使用される場合には、駆動装置６５を駆動してシャッタ部材６４を第１の遮断位置に配置する。また、制御回路１２は、可視光源２１を点灯させる。この時、制御回路１２は、レーザ光Ｌの出射が停止されるようにレーザ光源１１を制御している。すると、可視光源２１から出射されたガイド光Ｌｇは、ミキシングミラー１４を透過してレーザ光Ｌ１と同じ光路を進み、シャッタ部材６４により遮断されることなく光走査機構１５及び集光レンズ１７を通過して加工対象物Ｗの表面に照射される。

また、制御回路１２は、レーザ光源１１から出射されるレーザ光Ｌの強度の調整を行う場合、即ちモニタ機能が使用される場合には、駆動装置６５を駆動してシャッタ部材６４を第２の遮断位置に配置する。また、制御回路１２は、レーザ光源１１にレーザ光Ｌを出射させる。この時、制御回路１２は、可視光源２１を消灯させている。すると、レーザ光源１１から出射されたレーザ光Ｌは、シャッタ部材６４により遮断されることなくミキシングミラー１４に入射する。そして、ミキシングミラー１４に入射したレーザ光Ｌのうち９５％のレーザ光Ｌ１は、ミキシングミラー１４にて反射されるが、光走査機構１５側に進む途中でシャッタ部材３３にて遮断されて加工対象物Ｗに到達しない。一方、ミキシングミラー１４に入射したレーザ光Ｌのうち５％のレーザ光Ｌ２は、ミキシングミラー１４を透過して受光素子２３にて受光される。制御回路１２は、受光素子２３から入力されたレーザ光Ｌ２の強度に応じた検出信号に基づいてレーザ光Ｌの強度を検出し、検出したレーザ光Ｌの強度に基づいてレーザ光源１１の発振を制御することによりレーザ光源１１から出射されるレーザ光Ｌの強度を調整する。尚、モニタ機能におけるレーザ光Ｌの強度の検出は、上記第１実施形態と同様に、各加工対象物Ｗへのマーキング加工が終了する度に行われる。

上記したように、本第３実施形態によれば、上記第１実施形態の（２）及び（３）の作用・効果と同様の作用・効果に加えて、以下の作用・効果を有する。
（１）ガイド光機能が使用される場合、モニタ機能が使用される場合、及びマーキング加工を行う場合のそれぞれの場合において、制御回路１２は、駆動装置６５を駆動することにより、シャッタ部材６４の配置位置を制御する。これにより、モニタ機能及びガイド光機能が損なわれることを防止しつつ、モニタ機能及びガイド光機能の使用時に加工対象物Ｗへ加工用のレーザ光Ｌ１（Ｌ）が照射されることを防止することができる。

（２）シャッタ部材６４が１枚であるため、シャッタ部材６４を移動させるための駆動装置は、１つの駆動装置６５のみで済む。そのため、シャッタ部材を駆動するための駆動装置が２つ設けられる場合よりも、駆動装置の動作を制御する制御回路１２における制御が簡略化される。また、シャッタ部材及び該シャッタ部材を駆動するための駆動装置がそれぞれ２つ設けられた場合よりも、レーザ加工装置６０の小型化を図ることができる。

（３）第１の遮断位置からの距離と第２の遮断位置からの距離とが等しい位置に配置された回動軸６２を回動させるだけの簡単な動作で、駆動装置６５は、シャッタ部材６４を第１の遮断位置、第２の遮断位置、及び通過位置の何れかの位置に容易に配置することができる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記第２実施形態において、シャッタ部材３２，３３と、保持部材５２とは、一体形成されてなるものであってもよい。このようにすると、レーザ加工装置５０を構成する部品の数を減少させることができる。また、シャッタ部材３２，３３及び保持部材５２を容易に形成することができる。

・上記第２実施形態では、保持部材５２の回動中心は、ビームエキスパンダ１３からミキシングミラー１４に向かうレーザ光Ｌの光路とミキシングミラー１４から光走査機構１５に向かうレーザ光Ｌ１との交点を通ると共に同レーザ光Ｌの光路及び同レーザ光Ｌ１の光路を含む平面と直交する直線である。しかしながら、保持部材５２の回動中心は、ガイド光機能が使用される場合、モニタ機能が使用される場合、及びマーキング加工を行う場合のそれぞれの場合において、シャッタ部材３２，３３が上記第２実施形態と同様の位置に配置されるのであれば、他の位置に設定されてもよい。

・上記第２実施形態では、保持部材５２を構成する２つの固定部材５３，５４は、互いに鋭角となる所定角度を形成するようにその基端部が一体に形成されている。しかしながら、所定角度は鈍角であってもよい。このように構成しても、駆動装置５５によって保持部材５２が回動されると、第２実施形態と同様にシャッタ部材３２，３３によって適宜レーザ光Ｌ（Ｌ１）を遮断することができる。即ち、加工対象物Ｗへのマーキング加工を実施する場合には、制御回路１２は、保持部材５２を第１の回動位置に配置し、シャッタ部材３２を第１の遮断位置に配置すると共にシャッタ部材３３をレーザ光Ｌ１の光路外となる第２の通過位置に配置する。また、ガイド光機能が使用される場合には、制御回路１２は、保持部材５２を第２の回動位置に配置し、シャッタ部材３２をレーザ光Ｌの光路外となる第１の通過位置に配置すると共にシャッタ部材３３を第２の遮断位置に配置する。更に、モニタ機能が使用される場合には、制御回路１２は、保持部材５２を第３の回動位置に配置し、シャッタ部材３２をレーザ光Ｌの光路外となる第１の通過位置に配置すると共にシャッタ部材３３をレーザ光Ｌ１の光路外となる第２の通過位置に配置する。

・上記第２実施形態では、保持部材５２を回動させることにより、シャッタ部材３２，３３の配置位置が切替えられる。しかしながら、シャッタ部材３２，３３は、リンク機構等によってスライド移動されることにより、その配置位置が切替えられてもよい。

・上記第３実施形態において、回動軸６２は、第１の遮断位置からの距離と、第２の遮断位置からの距離とが等しい位置に配置されるのであれば、ビームエキスパンダ１３からミキシングミラー１４に向かうレーザ光Ｌの光路及びミキシングミラー１４から光走査機構１５に向かうレーザ光Ｌ１の光路を含む平面と直交するように配置されてもよい。尚、保持部材６３の長さは、シャッタ部材６４が第１の遮断位置及び第２の遮断位置に配置されるように回動軸６２の配置位置に応じて適宜変更すればよい。

・上記第３実施形態では、シャッタ部材６４は、回動軸６２の回動に伴って、第１の遮断位置、第２の遮断位置、及び通過位置の何れかの位置に配置される。しかしながら、シャッタ部材６４は、駆動装置６５によってスライド移動されることにより、第１の遮断位置、第２の遮断位置、及び通過位置の何れかの位置に配置されるものであってもよい。

・上記各実施形態では、ミキシングミラー１４は、その反射率が９５％であるが、ミキシングミラー１４の反射率はこの数値に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。
・上記各実施形態では、モニタ機能におけるレーザ光Ｌの強度の検出は、各加工対象物Ｗへのマーキング加工が終了する度に行われる。しかしながら、モニタ機能におけるレーザ光Ｌの強度の検出は、複数個の加工対象物Ｗへのマーキング加工が終了する毎に行われてもよい。

・上記各実施形態において、第１の遮断位置は、レーザ光源１１とビームエキスパンダ１３との間のレーザ光Ｌの光路中であってもよい。また、第２の遮断位置は、光走査機構１５と集光レンズ１７との間のレーザ光Ｌ１の光路中、若しくは集光レンズ１７と加工対象物Ｗとの間のレーザ光Ｌ１の光路中であってもよい。

・上記各実施形態では、シャッタ部材３２，３３，６４は、金属板材よりなるが、これに限らず、レーザ光Ｌを遮断可能な材料により形成されるものであればよい。
・上記各実施形態では、加工対象物Ｗの表面に文字・記号・図形等をマーキング加工するレーザ加工装置１０，５０，６０を例に本発明を説明したが、加工対象物Ｗの切断や溶接等、レーザ光を用いたその他の加工を行うレーザ加工装置に本発明を適用してもよい。

上記各実施形態、及び上記各変更例から把握できる技術的思想を以下に記載する。
（イ）請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のレーザ加工装置において、前記第１の遮断手段及び前記第２の遮断手段の少なくとも一方は、金属製であることを特徴とするレーザ加工装置。同構成によれば、金属製のシャッタ部材によりレーザ光を確実に遮断することができる。また、シャッタ部材を容易に形成することができる。

第１実施形態のレーザ加工装置の構成ブロック図。 第２実施形態のレーザ加工装置の構成ブロック図。 第３実施形態のレーザ加工装置の構成ブロック図。

符号の説明

１０，５０，６０…レーザ加工装置、１１…レーザ光源、１２…制御手段を構成する制御回路、１４…光合流・分岐手段としてのミキシングミラー、１５…光走査手段としての光走査機構、１７…集光レンズ、２１…可視光源、２３…受光手段としての受光素子、３２，６４…第１の遮断手段としてのシャッタ部材、３３…第２の遮断手段としてのシャッタ部材、３４，３５，５５，６５…制御手段を構成する駆動装置、５２…保持手段としての保持部材、Ｌ…レーザ光、Ｌ１…第１分岐光としてのレーザ光、Ｌ２…第２分岐光としてのレーザ光、Ｌｇ…ガイド光、Ｗ…加工対象物。

Claims (5)

1. 不可視光であるレーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光を第１分岐光と第２分岐光とに分岐する光合流・分岐手段と、
   可視光であるガイド光を出射し、前記光合流・分岐手段によって該ガイド光の光軸が前記第１分岐光の光軸と同軸とされる可視光源と、
   前記第１分岐光及び前記ガイド光の少なくとも一方の光の方向を変更する光走査手段と、
   前記光走査手段により方向を変更された前記少なくとも一方の光を集束して加工対象物に照射する集光レンズと、
   前記第２分岐光を受光し該第２分岐光の強度に応じた検出信号を出力する受光手段と、
   前記レーザ光源と前記光合流・分岐手段との間で前記レーザ光を遮断する第１の遮断位置と前記レーザ光を通過させる第１の通過位置とに切替え配置される第１の遮断手段と、
   前記光合流・分岐手段と前記加工対象物との間で前記第１分岐光を遮断する第２の遮断位置と前記第１分岐光を通過させる第２の通過位置とに切替え配置される第２の遮断手段と、
   前記第１分岐光を前記光走査手段により前記加工対象物上で走査して当該加工対象物を加工する場合には、前記第１の遮断手段を前記第１の通過位置に配置すると共に前記第２の遮断手段を前記第２の通過位置に配置し、前記ガイド光を前記光走査手段により前記加工対象物に照射する場合には、前記第１の遮断手段を前記第１の遮断位置に配置すると共に前記第２の遮断手段を前記第２の通過位置に配置し、前記検出信号に基づいて前記レーザ光の強度を調整する場合には、前記第１の遮断手段を前記第１の通過位置に配置すると共に前記第２の遮断手段を前記第２の遮断位置に配置する制御手段と、
   を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
2. 請求項１に記載のレーザ加工装置において、
   前記第１の遮断手段及び前記第２の遮断手段の相対位置を維持するように保持し、前記第１の遮断手段が前記第１の通過位置に配置されると共に前記第２の遮断手段が前記第２の通過位置に配置される第１の保持位置と、前記第１の遮断手段が前記第１の遮断位置に配置されると共に前記第２の遮断手段が前記第２の通過位置に配置される第２の保持位置と、前記第１の遮断手段が前記第１の通過位置に配置されると共に前記第２の遮断手段が前記第２の遮断位置に配置される第３の保持位置とに切替え配置される保持手段を備え、
   前記制御手段は、前記第１分岐光を前記光走査手段により前記加工対象物上で走査して当該加工対象物を加工する場合には、前記保持手段を第１の保持位置に配置し、前記ガイド光を前記光走査手段により前記加工対象物に照射する場合には、前記保持手段を前記第２の保持位置に配置し、前記検出信号に基づいて前記レーザ光の強度を調整する場合には、前記保持手段を前記第３の保持位置に配置することを特徴とするレーザ加工装置。
3. 請求項２に記載のレーザ加工装置において、
   前記第１の遮断手段と、前記第２の遮断手段と、前記保持手段とは、一体的に形成されてなることを特徴とするレーザ加工装置。
4. 請求項１に記載のレーザ加工装置において、
   前記第１の遮断手段は、前記第２の遮断手段を兼ねており、
   前記制御手段は、前記第１分岐光を前記光走査手段により前記加工対象物上で走査して当該加工対象物を加工する場合には、前記第１の遮断手段を前記第２の通過位置を兼ねる前記第１の通過位置に配置し、前記ガイド光を前記光走査手段により前記加工対象物に照射する場合には、前記第１の遮断手段を前記第１の遮断位置に配置し、前記検出信号に基づいて前記レーザ光の強度を制御する場合には、前記第１の遮断手段を前記第２の遮断位置に配置することを特徴とするレーザ加工装置。
5. 請求項４に記載のレーザ加工装置において、
   前記第１の遮断手段は、前記第１の遮断位置からの距離と前記第２の遮断位置からの距離とが等しい位置を回動中心として回動されることを特徴とするレーザ加工装置。

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