JP4957474B2 - Laser marking device - Google Patents

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Description

本発明はレーザマーキング装置に関し、特に光ファイバ増幅器を用いたレーザマーキング装置に関する。   The present invention relates to a laser marking device, and more particularly to a laser marking device using an optical fiber amplifier.

従来から、物体の表面に所望の情報を印字するための装置としてレーザマーキング装置が提供されている。一般的にレーザマーキング装置はパルス発振を行なうレーザ光源を備える。このレーザ光源には固体レーザが用いられることが多い。   Conventionally, a laser marking device has been provided as a device for printing desired information on the surface of an object. Generally, a laser marking device includes a laser light source that performs pulse oscillation. A solid-state laser is often used as the laser light source.

固体レーザでは、YAGあるいはYVO4結晶等のレーザ媒質の両端に全反射ミラーと部分透過ミラーとが設けられることにより共振器が構成される。部分透過ミラーとレーザ媒質との間にはQスイッチが配置されるとともに、レーザ媒質の周囲にはその媒質を励起するための光源が設けられる。 In a solid-state laser, a resonator is configured by providing a total reflection mirror and a partial transmission mirror at both ends of a laser medium such as a YAG or YVO 4 crystal. A Q switch is disposed between the partially transmissive mirror and the laser medium, and a light source for exciting the medium is provided around the laser medium.

Qスイッチを光遮断状態とした上で励起用光源によってレーザ媒質を励起状態にすると共振器内部にエネルギーが蓄積される。そしてQスイッチを光透過状態に変化させるとレーザ媒質内で発生したレーザ光が全反射ミラーと部分透過ミラーとの間で往復するとともにレーザ媒質に蓄積されたエネルギーによって増幅される。そして、その光の一部が部分反射ミラーを透過して外部に出射される。   When the laser medium is excited by the excitation light source with the Q switch in the light blocking state, energy is accumulated inside the resonator. When the Q switch is changed to the light transmission state, the laser light generated in the laser medium reciprocates between the total reflection mirror and the partial transmission mirror and is amplified by the energy accumulated in the laser medium. Then, part of the light passes through the partial reflection mirror and is emitted to the outside.

なお、出射されたレーザ光(光パルス)はたとえばガルバノスキャナ等の走査機構によって2次元に走査される。印字対象物の表面はレーザ光によって物理的に加工される。印字対象物の表面はレーザ光により溶けたり削れたりする。これにより物体の表面に文字や図形などから構成された情報を印字することが可能になる。   The emitted laser light (light pulse) is scanned two-dimensionally by a scanning mechanism such as a galvano scanner. The surface of the object to be printed is physically processed by laser light. The surface of the object to be printed is melted or scraped by the laser beam. This makes it possible to print information composed of characters, figures, etc. on the surface of the object.

固体レーザではレーザ媒質の両端にミラーが配置されるためそのサイズが大きくなりやすい。このため固体レーザを備えるレーザマーキング装置を製造ラインに設置する場合には、設置スペースの分だけ製造ライン全体が大型化することが起こり得る。   In a solid-state laser, since the mirrors are disposed at both ends of the laser medium, the size thereof tends to increase. For this reason, when a laser marking device including a solid-state laser is installed in a production line, the entire production line may be increased in size by the installation space.

このような問題を解決可能なレーザマーキング装置として、光ファイバレーザを備えるレーザマーキング装置が提案されている。光ファイバレーザは、一般的に、コア部分に希土類元素がドープされた光ファイバと、その希土類元素を励起するための励起光源とを備える。たとえばこの光ファイバをボビンに周回させることによって、レーザ媒質中の光路を十分に確保しつつサイズを小型化させることが可能になる。   As a laser marking device capable of solving such a problem, a laser marking device including an optical fiber laser has been proposed. An optical fiber laser generally includes an optical fiber having a core portion doped with a rare earth element and a pumping light source for exciting the rare earth element. For example, by rotating the optical fiber around the bobbin, it becomes possible to reduce the size while ensuring a sufficient optical path in the laser medium.

光ファイバレーザを備える従来のレーザマーキング装置として、たとえばマーキングを行なわないときは光ファイバを予備的に励起状態とするとともに、マーキング動作を行なう際に励起光のパワーを高めるレーザマーキング装置が提案されている(特許文献1参照)。   As a conventional laser marking apparatus equipped with an optical fiber laser, for example, a laser marking apparatus has been proposed in which an optical fiber is preliminarily excited when marking is not performed and the power of excitation light is increased when performing a marking operation. (See Patent Document 1).

また、光ファイバに入射される信号光のパワーを変化させることにより光ファイバから出力されるレーザ光のパワーを変化させるレーザマーキング装置が提案されている(特許文献2参照)。   Further, there has been proposed a laser marking device that changes the power of laser light output from an optical fiber by changing the power of signal light incident on the optical fiber (see Patent Document 2).

また、光ファイバに入射するレーザ光を発生させるための光源として固体レーザを用いた光ファイバレーザが提案されている(非特許文献1参照)。
特許第3411852号公報 米国特許第6275250号明細書 Fabio Di Teodoro and Christopher D Brooks,”Multistage Yb−doped fiber amplifier generating megawatt peak−power,subnanosecond pulses”,OPTICS LETTERS,2005年12月15日,Vol.30,NO.24,p.3299−3301
An optical fiber laser using a solid laser as a light source for generating laser light incident on an optical fiber has been proposed (see Non-Patent Document 1).
Japanese Patent No. 3411852 US Pat. No. 6,275,250 Fabio Di Teodoro and Christopher D Brooks, “Multistage Yb-doped fiber generating megawatt peak-power, sub TN LS 30, NO. 24, p. 3299-3301

特許文献3に記載の光ファイバレーザは、上述した固体レーザと同様にQスイッチを備える。Qスイッチを備えるレーザ光源が光パルスを繰返して発する場合、その光パルスの繰返し周波数はQスイッチの動作可能周波数に依存する。   The optical fiber laser described in Patent Document 3 includes a Q switch in the same manner as the solid-state laser described above. When a laser light source including a Q switch repeatedly emits an optical pulse, the repetition frequency of the optical pulse depends on the operable frequency of the Q switch.

Qスイッチには、AO素子(音響光学素子)タイプ、あるいはEO(電気光学)変調器タイプなどがある。これらのQスイッチの動作可能周波数の上限値は一般的に約200kHz程度である。   The Q switch includes an AO element (acousto-optic element) type or an EO (electro-optic) modulator type. The upper limit of the operable frequency of these Q switches is generally about 200 kHz.

たとえば製造ラインでは、印字速度を高くするほど1つの製品あたりの印字所要時間が短くなるため好ましい。印字速度を高くするためにはレーザ光の走査速度を高める必要がある。しかし、光パルスの繰返し周波数が低くかつレーザ光の走査速度が高いと、ある1文字を印字する際に発せられる光パルスの数が少なくなる。この場合、文字の線が途切れるといった、印字品質に関する問題が発生する。   For example, in a production line, the higher the printing speed, the shorter the time required for printing per product, which is preferable. In order to increase the printing speed, it is necessary to increase the scanning speed of the laser beam. However, when the repetition frequency of the light pulses is low and the scanning speed of the laser light is high, the number of light pulses emitted when printing a certain character is reduced. In this case, there arises a problem relating to the print quality such that the character line is interrupted.

また、Qスイッチを備えるレーザ光源の場合、レーザ光源から発せられる光パルスのパルス幅は共振器内部のパワーと共振器の長さとによって決定される。さらに光パルスの繰返し周波数は光パルスのパルス幅と連動して変化する。すなわちQスイッチを備えるレーザ光源の場合、光パルスの繰返し周波数とパルス幅とを互いに独立に制御することはできない。   In the case of a laser light source provided with a Q switch, the pulse width of an optical pulse emitted from the laser light source is determined by the power inside the resonator and the length of the resonator. Further, the repetition frequency of the light pulse changes in conjunction with the pulse width of the light pulse. That is, in the case of a laser light source provided with a Q switch, the repetition frequency and pulse width of an optical pulse cannot be controlled independently of each other.

印字対象物の表面をレーザ光により加工する場合、光パルスのエネルギーのピーク値により、印字対象物の表面の加工の度合い(変色の程度、レーザ光により削られた部分の広さなど)は異なる。光パルスのエネルギーのピーク値は、パルス幅を制御することにより制御することが可能である。しかし、Qスイッチを備えるレーザ光源の場合、パルス幅を変化させると光パルスの繰返し周波数も変化するため、パルス幅の設定の自由度が小さくなる。   When processing the surface of an object to be printed with laser light, the degree of processing of the surface of the object to be printed (the degree of discoloration, the size of the portion scraped by the laser light, etc.) differs depending on the peak value of the energy of the light pulse . The peak value of the energy of the light pulse can be controlled by controlling the pulse width. However, in the case of a laser light source provided with a Q switch, if the pulse width is changed, the repetition frequency of the optical pulse also changes, so the degree of freedom in setting the pulse width is reduced.

一方、特許文献2に開示される技術のように、信号光として半導体レーザからの光を用いることが考えられる。この場合、半導体レーザに印加される電流を制御することによって光ファイバレーザから発せられる光パルスのパルス幅および繰返し周波数を制御できると考えられる。   On the other hand, as in the technique disclosed in Patent Document 2, it is conceivable to use light from a semiconductor laser as signal light. In this case, it is considered that the pulse width and repetition frequency of the optical pulse emitted from the optical fiber laser can be controlled by controlling the current applied to the semiconductor laser.

ここで印字対象物の材質としては、金属、樹脂、ガラス、セラミック等の様々な材質が考えられる。このためレーザ光による印字対象物の加工方法も材質ごとに異なり得る。すなわち、光パルスの条件は印字対象物の材質ごとに異なり得る。しかし特許文献2には印字対象物の材質を考慮して光パルスの条件を定めることについては開示されていない。   Here, various materials such as metal, resin, glass, and ceramic can be considered as the material of the printing object. For this reason, the processing method of the printing target object by a laser beam may differ for every material. That is, the light pulse conditions may differ depending on the material of the printing object. However, Patent Document 2 does not disclose that the condition of the light pulse is determined in consideration of the material of the printing object.

したがって、ユーザは、特許文献2に開示されたレーザマーキング装置を用いる場合には、印字対象物の材質が異なるたびに光パルスの条件を決定しなければならない。しかしユーザは光パルスの条件を決定するまで多数回のテストを行なわなければならない。このためユーザの負担が増大する。   Therefore, when using the laser marking device disclosed in Patent Document 2, the user must determine the light pulse condition every time the material of the printing object is different. However, the user must perform a number of tests until the light pulse conditions are determined. For this reason, a user's burden increases.

本発明の目的は、ユーザにとっての利用価値を高めることが可能なレーザマーキング装置を提供することである。   The objective of this invention is providing the laser marking apparatus which can raise the utility value for a user.

本発明は要約すれば、レーザマーキング装置であって、半導体レーザと、半導体レーザをパルス駆動する駆動部と、励起状態において半導体レーザからの光パルスを増幅する光増幅成分を含み、光パルスを一方の端面に受けて、励起状態にある光増幅成分により増幅された光パルスである増幅光を他方の端面から出力する光ファイバと、光増幅成分を励起状態にするための励起光を光ファイバに入射させる励起光源と、増幅光を走査するための走査機構と、増幅光の単位時間あたりの走査量を表わす印字速度を含む印字設定情報を受けて駆動装置を制御することにより、増幅光の繰返し周波数とパルス幅とを制御する制御部とを備える。制御部は、繰返し周波数とパルス幅との対応関係を予め記憶するとともに、印字設定情報と対応関係とに基づいて、繰返し周波数およびパルス幅を制御する。   In summary, the present invention is a laser marking device, which includes a semiconductor laser, a drive unit that drives the semiconductor laser in a pulsed manner, and an optical amplification component that amplifies the optical pulse from the semiconductor laser in an excited state. An optical fiber that outputs amplified light, which is an optical pulse amplified by an optical amplification component in an excited state, from the other end surface, and excitation light for bringing the optical amplification component into an excited state to the optical fiber. By repeating the amplification light by controlling the driving device by receiving the excitation light source to be incident, the scanning mechanism for scanning the amplified light, and the print setting information including the printing speed indicating the scanning amount per unit time of the amplified light. A control unit for controlling the frequency and the pulse width. The control unit stores the correspondence relationship between the repetition frequency and the pulse width in advance, and controls the repetition frequency and the pulse width based on the print setting information and the correspondence relationship.

好ましくは、制御部は、対応関係として、繰返し周波数が高くなるに従いパルス幅が短くなるように定められた、繰返し周波数とパルス幅との相関関係を記憶する。   Preferably, the control unit stores a correlation between the repetition frequency and the pulse width that is determined so that the pulse width becomes shorter as the repetition frequency becomes higher.

より好ましくは、印字設定情報は、印字対象物の材質の情報をさらに含む。制御部は、印字対象物の材質ごとに対応関係を記憶するとともに、印字設定情報に基づいて、繰返し周波数とパルス幅とを制御するための対応関係を決定する。   More preferably, the print setting information further includes information on the material of the print object. The control unit stores the correspondence for each material of the print target and determines the correspondence for controlling the repetition frequency and the pulse width based on the print setting information.

より好ましくは、レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有する。制御部は、テストモードにおいて、パルス幅を、印字設定情報と対応関係とに基づいて決定した値に保つとともに、繰返し周波数を、パルス幅と対応関係とにより決定した値を含む範囲内で変化させて、印字テストを行なう。   More preferably, the laser marking apparatus has a test mode for performing a print test as an operation mode. In the test mode, the control unit maintains the pulse width at a value determined based on the print setting information and the correspondence, and changes the repetition frequency within a range including the value determined by the pulse width and the correspondence. Perform a print test.

より好ましくは、レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有する。制御部は、テストモードにおいて、繰返し周波数を印字設定情報と対応関係とに基づいて決定した値に保つとともに、パルス幅を、繰返し周波数と対応関係とにより決定した値を含む範囲内で変化させて、印字テストを行なう。   More preferably, the laser marking apparatus has a test mode for performing a print test as an operation mode. In the test mode, the control unit maintains the repetition frequency at a value determined based on the print setting information and the correspondence, and changes the pulse width within a range including the value determined by the repetition frequency and the correspondence. Perform a print test.

より好ましくは、相関関係は、パルス光の平均パワーが一定である場合の繰返し周波数とパルス幅との関係である。   More preferably, the correlation is a relationship between the repetition frequency and the pulse width when the average power of the pulsed light is constant.

好ましくは、レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有する。対応関係は、繰返し周波数に対してパルス幅が一定となる関係である。制御部は、テストモードにおいて、対応関係に従う複数の値の間で繰返し周波数を変化させて、印字テストを行なう。   Preferably, the laser marking apparatus has a test mode for performing a print test as an operation mode. The correspondence relationship is a relationship in which the pulse width is constant with respect to the repetition frequency. In the test mode, the control unit performs a print test by changing the repetition frequency among a plurality of values according to the correspondence relationship.

好ましくは、レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有する。対応関係は、パルス幅に対して繰返し周波数が一定となる関係である。制御部は、テストモードにおいて、対応関係に従う複数の値の間でパルス幅を変化させて、印字テストを行なう。   Preferably, the laser marking apparatus has a test mode for performing a print test as an operation mode. The correspondence relationship is a relationship in which the repetition frequency is constant with respect to the pulse width. In the test mode, the control unit performs a print test by changing the pulse width between a plurality of values according to the correspondence relationship.

好ましくは、レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有する。対応関係は、繰返し周波数とパルス幅との複数の組合せを含む。制御部は、テストモードにおいて、複数の組合せの中から印字設定情報に対応する組合せを選択して印字テストを行なう。   Preferably, the laser marking apparatus has a test mode for performing a print test as an operation mode. The correspondence relationship includes a plurality of combinations of repetition frequency and pulse width. In the test mode, the control unit selects a combination corresponding to the print setting information from a plurality of combinations and performs a print test.

より好ましくは、レーザマーキング装置は、ユーザが印字設定情報を入力するための入力部をさらに備える。印字設定情報は、ユーザにより入力された、繰返し周波数およびパルス幅の少なくとも一方を設定するための情報をさらに含む。   More preferably, the laser marking device further includes an input unit for the user to input print setting information. The print setting information further includes information for setting at least one of the repetition frequency and the pulse width input by the user.

好ましくは、レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有する。制御部は、テストモードにおいて、走査機構を制御することによりテストパターンを印字するとともに、対応関係に従って、繰返し周波数を変化させる。   Preferably, the laser marking apparatus has a test mode for performing a print test as an operation mode. In the test mode, the control unit prints a test pattern by controlling the scanning mechanism, and changes the repetition frequency according to the correspondence.

より好ましくは、制御部は、さらに、走査機構を制御することにより繰返し周波数を示す情報を印字する。   More preferably, the control unit further prints information indicating the repetition frequency by controlling the scanning mechanism.

好ましくは、レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有する。制御部は、テストモードにおいて、走査機構を制御することによりテストパターンを印字するとともに、対応関係に従って、パルス幅を変化させる。   Preferably, the laser marking apparatus has a test mode for performing a print test as an operation mode. In the test mode, the control unit prints a test pattern by controlling the scanning mechanism and changes the pulse width according to the correspondence.

より好ましくは、制御部は、さらに、走査機構を制御することによりパルス幅を示す情報を印字する。   More preferably, the control unit further prints information indicating the pulse width by controlling the scanning mechanism.

本発明のレーザマーキング装置によれば、ユーザにとっての利用価値を高めることが可能になる。   According to the laser marking device of the present invention, it is possible to increase the utility value for the user.

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

[レーザマーキング装置の構成]
図1は、本実施の形態のレーザマーキング装置の構成を示す図である。図1を参照して、レーザマーキング装置100Aは、光ファイバ1と、半導体レーザ2,3と、アイソレータ4,6と、結合器5とを備える。
[Configuration of laser marking device]
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the laser marking apparatus of the present embodiment. Referring to FIG. 1, laser marking apparatus 100 </ b> A includes optical fiber 1, semiconductor lasers 2 and 3, isolators 4 and 6, and coupler 5.

光ファイバ1は、光増幅成分である希土類元素が添加されたコアを有する。希土類元素の種類は特に限定されず、たとえばEr(エルビウム)、Yb(イッテルビウム)、Nd(ネオジム)などがある。   The optical fiber 1 has a core to which a rare earth element as an optical amplification component is added. The kind of rare earth element is not particularly limited, and examples thereof include Er (erbium), Yb (ytterbium), and Nd (neodymium).

一般的に光ファイバでは、コアの周囲に、コアよりも屈折率がわずかに低い(たとえば1%前後程度低い)クラッドが設けられている。光ファイバ1は、コアの周囲にクラッドが二重に設けられたダブルクラッドファイバである。コアに近い側のクラッド(第1クラッド)の屈折率はコアの屈折率よりも低い。コアから遠い側のクラッド(第2クラッド)の屈折率は第1クラッドの屈折率よりも低い。   In general, in an optical fiber, a clad having a refractive index slightly lower than that of the core (for example, about 1% lower) is provided around the core. The optical fiber 1 is a double clad fiber in which a clad is provided twice around a core. The refractive index of the cladding close to the core (first cladding) is lower than the refractive index of the core. The refractive index of the clad far from the core (second clad) is lower than the refractive index of the first clad.

なお、光ファイバ1は、コアの周囲にクラッドが一重に設けられたシングルクラッドファイバでもよい。ただし光ファイバ1にダブルクラッドファイバを用いることによって、より高パワーの光を光ファイバ1から出力することができる。   The optical fiber 1 may be a single clad fiber in which a single clad is provided around the core. However, by using a double clad fiber for the optical fiber 1, higher power light can be output from the optical fiber 1.

半導体レーザ2は、シード光を発する。シード光の波長はたとえば1062±2nmである。半導体レーザ2から出力されるシード光はアイソレータ4を通過する。   The semiconductor laser 2 emits seed light. The wavelength of the seed light is, for example, 1062 ± 2 nm. The seed light output from the semiconductor laser 2 passes through the isolator 4.

アイソレータ4は一方向の光のみを透過し、その光と逆方向に入射する光を遮断する機能を実現する。本実施の形態ではアイソレータ4は光ファイバ1からの戻り光を遮断する。これによって半導体レーザ2に光が入射するのを防ぐことができる。半導体レーザ2に光が入射した場合、半導体レーザ2が損傷するおそれがあるが、アイソレータ4によってこのような問題を防ぐことができる。   The isolator 4 realizes a function of transmitting only light in one direction and blocking light incident in the opposite direction to the light. In the present embodiment, the isolator 4 blocks the return light from the optical fiber 1. This can prevent light from entering the semiconductor laser 2. When light is incident on the semiconductor laser 2, the semiconductor laser 2 may be damaged, but such a problem can be prevented by the isolator 4.

半導体レーザ3は、光ファイバ1のコアに添加された希土類元素を励起するための励起光を発する。結合器5は半導体レーザ2からの光と半導体レーザ3からの光とを結合して光ファイバ1に入射させる。   The semiconductor laser 3 emits excitation light for exciting the rare earth element added to the core of the optical fiber 1. The coupler 5 couples the light from the semiconductor laser 2 and the light from the semiconductor laser 3 to enter the optical fiber 1.

半導体レーザ2からの光は光ファイバ1(ダブルクラッドファイバ)のコアを伝播する。半導体レーザ3からの光は光ファイバ1(ダブルクラッドファイバ)の第1クラッドに入射する。半導体レーザ3からの光は第1クラッドと第2クラッドとの境界面で反射を繰返しながら第1クラッドを伝播する。第1クラッドを伝播する光は、コアを通過する際にその一部が希土類元素に吸収される。これにより希土類元素は励起状態となる。さらに半導体レーザ2からの光がコアに入射すると、励起状態の希土類元素による誘導放出により、その光が増幅される。   Light from the semiconductor laser 2 propagates through the core of the optical fiber 1 (double clad fiber). The light from the semiconductor laser 3 enters the first cladding of the optical fiber 1 (double cladding fiber). The light from the semiconductor laser 3 propagates through the first clad while being repeatedly reflected at the interface between the first clad and the second clad. A part of the light propagating through the first cladding is absorbed by the rare earth element when passing through the core. Thereby, a rare earth element will be in an excited state. Further, when light from the semiconductor laser 2 enters the core, the light is amplified by stimulated emission by the excited rare earth element.

ダブルクラッドファイバの場合、第1クラッドの中に励起光を閉じ込めることによって希土類元素に吸収される励起光の光量を増やすことができる。これにより光ファイバ1から出力される光のパワーを高くすることができる。   In the case of a double-clad fiber, the amount of excitation light absorbed by the rare earth element can be increased by confining the excitation light in the first cladding. Thereby, the power of the light output from the optical fiber 1 can be increased.

また、光ファイバ1は図示しないボビンに数回巻付けられている。これにより光ファイバ1の設置スペースを小さくすることができる。   The optical fiber 1 is wound around a bobbin (not shown) several times. Thereby, the installation space of the optical fiber 1 can be made small.

アイソレータ6は、光ファイバ1から出力された光パルスを通過させるとともに光ファイバ1に戻る光を遮断する。   The isolator 6 allows the light pulse output from the optical fiber 1 to pass therethrough and blocks light returning to the optical fiber 1.

レーザマーキング装置100Aは、さらに、バンドパスフィルタ7と、光ファイバ8と、半導体レーザ9A〜9Dと、結合器10と、アイソレータ11と、エンドキャップ12とを備える。   The laser marking device 100 </ b> A further includes a band pass filter 7, an optical fiber 8, semiconductor lasers 9 </ b> A to 9 </ b> D, a coupler 10, an isolator 11, and an end cap 12.

バンドパスフィルタ7は、所定の波長帯の光を通過させる。「所定の波長帯」とは具体的には、光ファイバ1から出力される光パルスのピーク波長を含む波長帯である。すなわちバンドパスフィルタ7は不要な光を除去する機能を実現する。   The band pass filter 7 allows light in a predetermined wavelength band to pass. Specifically, the “predetermined wavelength band” is a wavelength band including the peak wavelength of the optical pulse output from the optical fiber 1. That is, the band pass filter 7 realizes a function of removing unnecessary light.

光ファイバ8は、光ファイバ1と同様にダブルクラッドファイバであり、希土類元素が添加されたコアを含む。   The optical fiber 8 is a double clad fiber like the optical fiber 1 and includes a core to which a rare earth element is added.

半導体レーザ9A〜9Dは、希土類元素を励起するための励起光を発する。なお、本実施の形態では励起光源の個数は4であるが、特にこの値に限定されるものではない。   The semiconductor lasers 9A to 9D emit excitation light for exciting the rare earth element. In the present embodiment, the number of excitation light sources is four, but is not particularly limited to this value.

結合器10は、バンドパスフィルタ7を通過した光パルスと、半導体レーザ9A〜9Dからの光とを結合して光ファイバ8に入射させる。バンドパスフィルタ7を通過した光パルスはダブルクラッドファイバ(光ファイバ8)のコアを伝播する。半導体レーザ9A〜9Dの光は、ダブルクラッドファイバ(光ファイバ8)の第1クラッドに入射する。光ファイバ1と同様にコアを伝播する光は、希土類元素の誘導放出によって増幅される。アイソレータ11は光ファイバ8から出力される光パルスを通過させるとともに、光ファイバ8に戻る光を遮断する。   The coupler 10 combines the light pulse that has passed through the bandpass filter 7 and the light from the semiconductor lasers 9 </ b> A to 9 </ b> D to enter the optical fiber 8. The light pulse that has passed through the bandpass filter 7 propagates through the core of the double clad fiber (optical fiber 8). The lights of the semiconductor lasers 9A to 9D are incident on the first clad of the double clad fiber (optical fiber 8). Similar to the optical fiber 1, light propagating through the core is amplified by stimulated emission of rare earth elements. The isolator 11 allows an optical pulse output from the optical fiber 8 to pass and blocks light returning to the optical fiber 8.

アイソレータ11を通過した光パルスは、アイソレータ11に付随する光ファイバの端面から大気中に出力される。エンドキャップ12は、ピークパワーの高い光パルスが光ファイバから大気中に出力される際に光ファイバの端面と大気との境界面で生じるダメージを防止するために設けられる。   The light pulse that has passed through the isolator 11 is output to the atmosphere from the end face of the optical fiber attached to the isolator 11. The end cap 12 is provided to prevent damage that occurs at the interface between the end face of the optical fiber and the atmosphere when an optical pulse having a high peak power is output from the optical fiber to the atmosphere.

なお、以下ではエンドキャップ12から出力される光パルスを「レーザ光」とも称することにする。   Hereinafter, the light pulse output from the end cap 12 is also referred to as “laser light”.

レーザマーキング装置100Aは、さらに、コリメータレンズ13と、走査機構14と、fθレンズ15とを備える。   The laser marking device 100 </ b> A further includes a collimator lens 13, a scanning mechanism 14, and an fθ lens 15.

コリメータレンズ13はエンドキャップ12から出力されたレーザ光の径を所定の大きさに調整する。コリメータレンズ13を通ったレーザ光は走査機構14に入射する。   The collimator lens 13 adjusts the diameter of the laser beam output from the end cap 12 to a predetermined size. The laser light that has passed through the collimator lens 13 enters the scanning mechanism 14.

走査機構14は、ガルバノスキャナ(図示せず)を含む。走査機構14は、入射された光を二次元に走査する。fθレンズ15はこの光を集光し、かつ印字対象物50の表面に照射する。fθレンズ15により集光されたレーザ光Lによって、印字対象物50の表面に文字や図形等からなる情報が印字(マーキング)される。   The scanning mechanism 14 includes a galvano scanner (not shown). The scanning mechanism 14 scans incident light two-dimensionally. The fθ lens 15 collects the light and irradiates the surface of the print target 50. Information consisting of characters, figures, and the like is printed (marked) on the surface of the print object 50 by the laser light L condensed by the fθ lens 15.

レーザマーキング装置100Aは、さらに、レーザマーカ制御部20Aと、入力部25と、パルス駆動部30と、ドライバ33,34A〜34D,35と、温度コントローラ41〜44,45A〜45Dとを備える。パルス駆動部30は、パルスジェネレータ31と、ドライバ32とを含む。   The laser marking device 100A further includes a laser marker control unit 20A, an input unit 25, a pulse driving unit 30, drivers 33, 34A to 34D, and 35, and temperature controllers 41 to 44, 45A to 45D. The pulse driving unit 30 includes a pulse generator 31 and a driver 32.

パルス駆動部30は半導体レーザ2にパルス状の電流を印加することにより、半導体レーザをパルス発振させる。レーザマーカ制御部20Aは、パルス駆動部30を制御することによりパルス駆動部30から出力される電流パルスのパルス幅および繰返し周波数を制御する。これにより半導体レーザ2から発せられるシード光(光パルス)の繰返し周波数およびパルス幅が制御される。光パルスの繰返し周波数はたとえば10(kHz)〜1(MHz)の範囲内の適切な値に定められ、パルス幅はたとえば5〜100(ns)の範囲内の適切な値に定められる。   The pulse driving unit 30 applies a pulsed current to the semiconductor laser 2 to oscillate the semiconductor laser. The laser marker control unit 20 </ b> A controls the pulse width and repetition frequency of the current pulse output from the pulse driving unit 30 by controlling the pulse driving unit 30. Thereby, the repetition frequency and pulse width of the seed light (light pulse) emitted from the semiconductor laser 2 are controlled. The repetition frequency of the optical pulse is determined to an appropriate value in the range of, for example, 10 (kHz) to 1 (MHz), and the pulse width is determined to be an appropriate value in the range of, for example, 5 to 100 (ns).

ドライバ33,34A〜34Dは半導体レーザ3,9A〜9Dをそれぞれ駆動する。レーザマーカ制御部20Aは、ドライバ33,34A〜34Dを制御する。レーザマーカ制御部20Aは、ドライバ33,34A〜34Dの動作開始および動作終了を制御する。   Drivers 33 and 34A to 34D drive semiconductor lasers 3 and 9A to 9D, respectively. The laser marker control unit 20A controls the drivers 33 and 34A to 34D. The laser marker control unit 20A controls the operation start and operation end of the drivers 33 and 34A to 34D.

ドライバ35は、走査機構14を駆動する。レーザマーカ制御部20Aは、ドライバ35を制御する。これにより、走査機構14はレーザ光LをX方向およびY方向に走査することができる。   The driver 35 drives the scanning mechanism 14. The laser marker control unit 20 </ b> A controls the driver 35. Thereby, the scanning mechanism 14 can scan the laser beam L in the X direction and the Y direction.

温度コントローラ41,42は半導体レーザ2,3の温度を一定に保つ。温度コントローラ43,44はアイソレータ6の温度およびバンドパスフィルタ7の温度を一定に保つ。温度コントローラ45A〜45Dは、半導体レーザ9A〜9Dの温度を一定に保つ。   The temperature controllers 41 and 42 keep the temperature of the semiconductor lasers 2 and 3 constant. The temperature controllers 43 and 44 keep the temperature of the isolator 6 and the temperature of the bandpass filter 7 constant. The temperature controllers 45A to 45D keep the temperatures of the semiconductor lasers 9A to 9D constant.

レーザマーカ制御部20Aは、温度コントローラ41〜44,45A〜45Dを制御する。たとえばレーザマーカ制御部20Aは、温度コントローラ41〜44,45A〜45Dの各々に対して温度の設定値を与える。各温度コントローラは、その設定値に従って温度制御を行なう。   The laser marker control unit 20A controls the temperature controllers 41 to 44 and 45A to 45D. For example, the laser marker control unit 20A gives a temperature set value to each of the temperature controllers 41 to 44 and 45A to 45D. Each temperature controller performs temperature control according to the set value.

入力部25は、ユーザが入力する印字設定情報を受けるとともに、その印字設定情報をレーザマーカ制御部20Aに送信する。レーザマーカ制御部20Aは、印字設定情報に基づいてパルス駆動部30を制御することにより半導体レーザ2から出力されるシード光の繰返し周波数およびパルス幅を制御する。   The input unit 25 receives print setting information input by the user and transmits the print setting information to the laser marker control unit 20A. The laser marker control unit 20A controls the repetition frequency and pulse width of the seed light output from the semiconductor laser 2 by controlling the pulse driving unit 30 based on the print setting information.

光ファイバ8から出力される光パルスの繰返し周波数およびパルス幅は半導体レーザ2から発せられる光パルスの繰返し周波数およびパルス幅にそれぞれ依存する。要するに、レーザマーカ制御部20Aは印字設定情報に基づいて光ファイバ8から出力される光パルスの繰返し周波数およびパルス幅を制御する。   The repetition frequency and pulse width of the optical pulse output from the optical fiber 8 depend on the repetition frequency and pulse width of the optical pulse emitted from the semiconductor laser 2, respectively. In short, the laser marker control unit 20A controls the repetition frequency and pulse width of the optical pulse output from the optical fiber 8 based on the print setting information.

なお、レーザマーカ制御部20Aは、たとえば所定のプログラムを実行するパーソナルコンピュータにより実現される。また、入力部25は、ユーザが印字設定情報を入力することができる装置であれば特に限定されず、たとえばマウス、キーボード、タッチパネル等を用いることができる。   The laser marker control unit 20A is realized by, for example, a personal computer that executes a predetermined program. The input unit 25 is not particularly limited as long as the user can input print setting information. For example, a mouse, a keyboard, a touch panel, or the like can be used.

また、本実施の形態では、光ファイバから高パワーの光パルス(増幅光)を得るために、半導体レーザ2からの光は2本の光ファイバに通される。これにより、2段階の光増幅が行なわれる。しかしながら本発明では光ファイバの本数は特に限定されるものではない。   In the present embodiment, in order to obtain a high-power optical pulse (amplified light) from the optical fiber, the light from the semiconductor laser 2 is passed through the two optical fibers. As a result, two-stage optical amplification is performed. However, in the present invention, the number of optical fibers is not particularly limited.

図2は、図1のレーザマーカ制御部20Aの機能ブロック図である。図2を参照して、レーザマーカ制御部20Aは、印字制御部21Aと、励起光源制御部22と、温度制御部23とを含む。   FIG. 2 is a functional block diagram of the laser marker control unit 20A of FIG. Referring to FIG. 2, laser marker control unit 20 </ b> A includes a print control unit 21 </ b> A, an excitation light source control unit 22, and a temperature control unit 23.

印字制御部21Aは、入力部25から印字設定情報を受ける。印字制御部21Aは、この印字設定情報に基づいてパルス駆動部30を制御するとともに、走査機構14を駆動するためのドライバ35を制御する。   The print control unit 21 </ b> A receives print setting information from the input unit 25. The print control unit 21 </ b> A controls the pulse driving unit 30 based on the print setting information and also controls the driver 35 for driving the scanning mechanism 14.

励起光源制御部22は励起光源用のドライバを制御する。具体的には励起光源制御部22は、半導体レーザ3,9A〜9Dをそれぞれ駆動するためのドライバ33,34A〜34Dを制御する。   The excitation light source controller 22 controls a driver for the excitation light source. Specifically, the excitation light source control unit 22 controls drivers 33 and 34A to 34D for driving the semiconductor lasers 3 and 9A to 9D, respectively.

温度制御部23は、温度コントローラ42〜44,45A〜45Dを制御する。
印字制御部21Aは入力部25からトリガ信号を受ける。このトリガ信号は、ユーザが入力部25を操作することによって、入力部25から印字制御部21Aに送られる。印字制御部21Aはトリガ信号に応答してパルス駆動部30および走査機構14の制御を開始する。
The temperature control unit 23 controls the temperature controllers 42 to 44 and 45A to 45D.
The print control unit 21A receives a trigger signal from the input unit 25. The trigger signal is sent from the input unit 25 to the print control unit 21 </ b> A when the user operates the input unit 25. The print control unit 21A starts control of the pulse driving unit 30 and the scanning mechanism 14 in response to the trigger signal.

なお、励起光源制御部22および温度制御部23の動作開始のタイミングは特に限定されない。たとえば励起光源制御部22は印字制御部21Aからの指示、または、トリガ信号、あるいはレーザマーカ制御部20Aへの電源投入に応じて動作を開始してもよい。温度制御部23についても同様である。   The operation start timings of the excitation light source control unit 22 and the temperature control unit 23 are not particularly limited. For example, the excitation light source control unit 22 may start the operation in response to an instruction from the print control unit 21A, a trigger signal, or power-on to the laser marker control unit 20A. The same applies to the temperature control unit 23.

図3は、印字制御部21Aに入力される印字設定情報の一例を示す図である。図3を参照して、印字設定情報の項目として印字モード、印字データ、印字速度、および印字開始位置などが含まれる。印字モードとはレーザマーキング装置100Aを動作させる際の動作モードを意味する。たとえば印字モードはテスト印字を行なうためのテストモード、および固定された印字条件の下で印字データを印字する通常モードを含む。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of print setting information input to the print control unit 21A. Referring to FIG. 3, items of print setting information include print mode, print data, print speed, print start position, and the like. The print mode means an operation mode when operating the laser marking apparatus 100A. For example, the print mode includes a test mode for performing test printing and a normal mode for printing print data under fixed printing conditions.

印字データは印字対象物の表面に印字されるデータを意味し、たとえば文字や図形や記号などからなるデータである。   The print data means data printed on the surface of a print object, and is data composed of characters, figures, symbols, and the like, for example.

印字速度は、単位時間(たとえば1秒)あたりの走査機構14のレーザ光の走査量である。   The printing speed is a scanning amount of the laser beam of the scanning mechanism 14 per unit time (for example, 1 second).

印字開始位置は、レーザマーキング装置100Aが定めるXY座標系における、印字開始位置のX座標およびY座標を示すものである。   The print start position indicates the X coordinate and the Y coordinate of the print start position in the XY coordinate system defined by the laser marking device 100A.

図4は、印字制御部21Aが実行する処理を表わすフローチャートである。この処理は、たとえば所定の条件の成立時または一定の時間ごとにメインルーチンから呼出されて実行される。   FIG. 4 is a flowchart showing processing executed by the print control unit 21A. This process is called from the main routine and executed when, for example, a predetermined condition is satisfied or at regular intervals.

図4を参照して、まず印字制御部21Aには印字設定情報が入力される(ステップS1)。次に、印字制御部21Aは予め記憶する所定の関係に基づいて光ファイバ8から出力される光パルスの繰返し周波数およびパルス幅を設定する(ステップS2)。   Referring to FIG. 4, first, print setting information is input to print control unit 21A (step S1). Next, the print controller 21A sets the repetition frequency and pulse width of the optical pulse output from the optical fiber 8 based on a predetermined relationship stored in advance (step S2).

図5は、光パルスの平均パワー、パルス幅および繰返し周波数を説明するための図である。図5を参照して、繰返し周波数fは光パルスの周期の逆数により表わされる。光パルスの時間積分値(斜線で示す領域の面積)を1パルス当たりのエネルギーPeとする。平均パワーPdは1パルス当たりのエネルギーPeに繰返し周波数fを乗算することにより得られる。さらに、光パルスの半値全幅をτとすると、光パルスのピークパワーPpはPe/τと表わされる。   FIG. 5 is a diagram for explaining the average power, pulse width, and repetition frequency of an optical pulse. Referring to FIG. 5, the repetition frequency f is represented by the reciprocal of the period of the optical pulse. The time integral value of the optical pulse (area of the area shown by oblique lines) is assumed to be energy Pe per pulse. The average power Pd is obtained by multiplying the energy Pe per pulse by the repetition frequency f. Furthermore, when the full width at half maximum of the optical pulse is τ, the peak power Pp of the optical pulse is expressed as Pe / τ.

図4に戻り、印字制御部21Aは、走査機構14によるレーザ光の走査量の単位長さ(たとえば1mm)あたりの光パルスの数を固定値として記憶する。そして印字制御部21Aは、印字速度およびレーザ光の走査量の単位長さあたりの光パルスの数から、繰返し周波数fを決定する。   Returning to FIG. 4, the print control unit 21 </ b> A stores the number of light pulses per unit length (for example, 1 mm) of the scanning amount of the laser light by the scanning mechanism 14 as a fixed value. Then, the printing control unit 21A determines the repetition frequency f from the printing speed and the number of light pulses per unit length of the scanning amount of the laser beam.

なお、光パルスの平均パワーは、たとえば固定値である。この場合、励起光源制御部22は、その固定値に基づいて半導体レーザ3,9A〜9Dから出力されるレーザ光のパワーを算出する。そして励起光源制御部22は、算出したパワーの光が半導体レーザ3,9A〜9Dの各々から得られるようにドライバ33,34A〜34Dを制御する。   The average power of the optical pulse is a fixed value, for example. In this case, the excitation light source control unit 22 calculates the power of the laser light output from the semiconductor lasers 3, 9A to 9D based on the fixed value. And the excitation light source control part 22 controls the drivers 33 and 34A-34D so that the light of the calculated power is obtained from each of the semiconductor lasers 3, 9A-9D.

ただし、光パルスの平均パワーは、たとえばユーザにより設定されてもよい。この場合、印字設定情報に光パルスの平均パワーに関するデータが追加される。たとえば励起光源制御部22は印字制御部21Aを介してこのデータを受けて、上述のようにドライバ33,34A〜34Dを制御する。   However, the average power of the optical pulse may be set by a user, for example. In this case, data relating to the average power of the light pulse is added to the print setting information. For example, the excitation light source controller 22 receives this data via the print controller 21A and controls the drivers 33 and 34A to 34D as described above.

次に、印字制御部21Aはトリガ信号が入力された否かを判定する(ステップS3)。トリガ信号の入力がない場合(ステップS3においてNO)、ステップS3の処理が繰返される。印字制御部21Aにトリガ信号が入力された場合(ステップS3においてYES)、印字制御部21Aは印字処理を実行する(ステップS4)。   Next, the print controller 21A determines whether or not a trigger signal has been input (step S3). If no trigger signal is input (NO in step S3), the process of step S3 is repeated. When a trigger signal is input to print control unit 21A (YES in step S3), print control unit 21A executes print processing (step S4).

ステップS4において印字制御部21Aはパルス駆動部30を制御することにより半導体レーザ2から光パルスを出力させる。これによって走査機構14には高パワーの光パルスが入射する。さらに印字制御部21Aは印字設定情報に含まれる印字データが印字対象物50の表面に印字されるようにドライバ35を制御する。ドライバ35が走査機構14を駆動することにより印字対象物50の表面には印字データが印字される。ステップS4の処理が終了すると全体の処理が終了する。   In step S <b> 4, the print control unit 21 </ b> A controls the pulse driving unit 30 to output a light pulse from the semiconductor laser 2. As a result, a high-power optical pulse enters the scanning mechanism 14. Further, the print control unit 21A controls the driver 35 so that the print data included in the print setting information is printed on the surface of the print object 50. When the driver 35 drives the scanning mechanism 14, print data is printed on the surface of the print object 50. When the process of step S4 ends, the entire process ends.

このように本実施の形態のレーザマーキング装置100Aは、印字速度を含む印字設定情報に基づいて光パルスの条件(パルス幅および繰返し周波数)を決定することができる。つまりユーザが印字速度を決定するだけで光パルスの条件を決めることができる。よって本実施の形態によればユーザの負担を軽減することができるので、ユーザの利用価値を高めることができる。   As described above, the laser marking apparatus 100A according to the present embodiment can determine the light pulse conditions (pulse width and repetition frequency) based on the print setting information including the print speed. That is, the light pulse condition can be determined only by the user determining the printing speed. Therefore, according to the present embodiment, the burden on the user can be reduced, so that the utility value of the user can be increased.

図6は、励起パワーと光パルスの平均パワーとの関係を示す図である。
図7は、励起パワーと光パルスのピークパワーとの関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the pumping power and the average power of the optical pulse.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the excitation power and the peak power of the optical pulse.

なお、励起パワーとは、半導体レーザ3,9A〜9Dから出力されるレーザ光のパワーの合計である。図6および図7を参照して、励起パワーが高くなるにつれて平均パワーおよびピークパワーのいずれも増加することがわかる。   In addition, excitation power is the sum total of the power of the laser beam output from the semiconductor lasers 3 and 9A-9D. 6 and 7, it can be seen that both the average power and the peak power increase as the excitation power increases.

図8は、印字制御部21Aにより光パルスの条件を変化させながら光パルスを印字対象物に照射した結果を示す図である。図8は、光パルスのピークパワーPpをほぼ3.0(kW)に保ちながら繰返し周波数およびパルス幅を変化させた結果を示す。たとえば繰返し周波数(f)が100(kHz),200(kHz),250(kHz)の場合で互いに比較すると、本実施の形態によればパルス幅を一定(ほぼ10(ns))に保ちながら、繰返し周波数を変化させることが可能であることが分かる。   FIG. 8 is a diagram illustrating a result of irradiating the print target with the light pulse while changing the condition of the light pulse by the print control unit 21A. FIG. 8 shows the result of changing the repetition frequency and the pulse width while maintaining the peak power Pp of the optical pulse at approximately 3.0 (kW). For example, when the repetition frequency (f) is 100 (kHz), 200 (kHz), and 250 (kHz), according to the present embodiment, the pulse width is kept constant (approximately 10 (ns)) while It can be seen that the repetition frequency can be changed.

また、たとえば繰返し周波数が400(kHz),450(kHz),500(kHz)の場合で互いに比較すると、本実施の形態では平均パワー(Pd)を一定(ほぼ7.3(W))に保ちながら繰返し周波数を変えることによって、パルス幅を変化させることが可能であることが分かる。   For example, when the repetition frequencies are 400 (kHz), 450 (kHz), and 500 (kHz), the average power (Pd) is kept constant (approximately 7.3 (W)) in the present embodiment. However, it can be seen that the pulse width can be changed by changing the repetition frequency.

図9は、光パルスの繰返し周波数の条件を変えながら印字対象物への印字を行なった結果を示す図である。図9を参照して、繰返し周波数を100〜500kHzの間で変化させたときの印字結果を示す。なお、各周波数に対応する平均パワー、1パルス当たりのエネルギー、およびパルス幅の条件は図8に示す条件に対応する。また、走査機構14による光パルスの走査速度を5m/sと設定し、印字対象物の材質をアルミとした。なお、このときの光パルス(レーザ光のスポット)の直径は43μm(1/e2)であった。 FIG. 9 is a diagram showing a result of printing on a printing object while changing the condition of the repetition frequency of the light pulse. With reference to FIG. 9, the printing result when the repetition frequency is changed between 100 to 500 kHz is shown. The conditions of average power, energy per pulse, and pulse width corresponding to each frequency correspond to the conditions shown in FIG. Further, the scanning speed of the light pulse by the scanning mechanism 14 was set to 5 m / s, and the material of the printing object was aluminum. The diameter of the light pulse (laser light spot) at this time was 43 μm (1 / e 2 ).

図9に示すように、繰返し周波数が高くなるほど印字対象物の表面に形成されるレーザ光の照射跡(以下、「マーク」と呼ぶ)の間隔が密になる。Qスイッチ素子を用いた場合には繰返し周波数の上限は約200(kHz)であるが、本実施の形態では半導体レーザをパルス駆動することによって、200(kHz)より高い繰返し周波数で印字を行なうことが可能になる。   As shown in FIG. 9, the higher the repetition frequency, the closer the intervals between laser beam irradiation traces (hereinafter referred to as “marks”) formed on the surface of the printing object. When the Q switch element is used, the upper limit of the repetition frequency is about 200 (kHz), but in this embodiment, printing is performed at a repetition frequency higher than 200 (kHz) by pulse driving the semiconductor laser. Is possible.

これにより走査機構14の走査速度を高くしてもマークの間隔を密にすることができるので、図形を細密に描くことができる。また文字の線が途切れるのを防ぐことができる。さらに、本実施の形態のレーザマーキング装置を製造ラインに設置した場合には製品1個あたりに要する印字時間を短縮することができるので、製造ラインでの生産性を向上させることができる。   Thereby, even if the scanning speed of the scanning mechanism 14 is increased, the interval between the marks can be made dense, so that a figure can be drawn finely. In addition, the line of characters can be prevented from being interrupted. Furthermore, when the laser marking device of the present embodiment is installed on the production line, the printing time required per product can be shortened, so that productivity on the production line can be improved.

図10は、光パルスのパルス幅に対する印字品質への影響を示す図である。図10を参照して、グループA,B,Cの各々は、繰返し周波数および1パルス当たりのエネルギーをほぼ同じとし、パルス幅を変えた場合の印字結果を示す図である。   FIG. 10 is a diagram illustrating the influence on the print quality with respect to the pulse width of the light pulse. Referring to FIG. 10, each of groups A, B, and C is a diagram showing a printing result when the repetition frequency and the energy per pulse are substantially the same and the pulse width is changed.

たとえばグループAについて説明すると、パルス幅が7.5(ns)の場合、ピークパワーPpは約3.1kWであるのに対し、パルス幅が60(ns)になるとピークパワーPpは0.4(kW)に低下する。ピークパワーが高いと光スポットの照射跡を示すように印字対象物表面が削れるのに対し、ピークパワーが低いと印字対象物表面には光スポットの跡がほとんど形成されない。   For example, for group A, when the pulse width is 7.5 (ns), the peak power Pp is about 3.1 kW, whereas when the pulse width is 60 (ns), the peak power Pp is 0.4 ( kW). When the peak power is high, the surface of the printing object is shaved so as to show the irradiation mark of the light spot, whereas when the peak power is low, the mark of the light spot is hardly formed on the surface of the printing object.

グループB,CはグループAよりも平均パワーを上げることにより1パルス当たりのエネルギーを高くした場合における光パルスの照射結果を示すものである。グループB,CについてもグループAと同様に、パルス幅が大きいほどピークパワーが下がるので、印字対象物表面には光スポットの照射跡が明確に形成されにくくなる。   Groups B and C show the light pulse irradiation results when the energy per pulse is increased by increasing the average power as compared with group A. In the groups B and C, as in the case of the group A, the peak power decreases as the pulse width increases. Therefore, it is difficult to clearly form the irradiation spot of the light spot on the surface of the print target.

このように、本実施の形態によれば、繰返し周波数の設定の自由度を高めることができる。特に本実施の形態によれば、光パルスの繰返し周波数をQスイッチの繰返し周波数の上限よりも高く設定することができる。   Thus, according to the present embodiment, the degree of freedom in setting the repetition frequency can be increased. In particular, according to this embodiment, the repetition frequency of the optical pulse can be set higher than the upper limit of the repetition frequency of the Q switch.

また、本実施の形態によれば、光パルスのパルス幅を変化させることによって光パルスのピークパワーを一定に保持しながら、1パルス当たりのエネルギーを変化させたり、1パルス当たりのエネルギーを一定に保持しながらピークパワーを変化させたりすることができる。これにより、印字対象物の表面に形成されるマークの大きさ等を様々に変化させることができる。これにより様々な加工が可能になる。   Further, according to the present embodiment, the energy per pulse is changed or the energy per pulse is kept constant while keeping the peak power of the light pulse constant by changing the pulse width of the light pulse. The peak power can be changed while holding. As a result, the size and the like of the mark formed on the surface of the print object can be changed variously. Thereby, various processing becomes possible.

さらに、本実施の形態によればパルス幅を小さくすることにより、光パルスの平均パワーが小さくても印字対象物の表面に印字を行なうことができる。光パルスの平均パワーを小さくすることによってレーザマーキング装置の動作時の消費電力を少なくすることができる。   Furthermore, according to the present embodiment, by reducing the pulse width, it is possible to perform printing on the surface of the printing object even if the average power of the light pulse is small. By reducing the average power of the light pulse, the power consumption during the operation of the laser marking device can be reduced.

以下、図を参照しながら、本実施の形態のレーザマーキング装置100Aにおける光パルスのパルス幅および繰返し周波数の設定について説明する。   Hereinafter, setting of the pulse width and repetition frequency of the optical pulse in the laser marking apparatus 100A of the present embodiment will be described with reference to the drawings.

[実施の形態1]
実施の形態1では、印字制御部21Aは、繰返し周波数fとパルス幅τとの相関関係を記憶する。印字制御部21Aは、印字設定情報と、この相関関係とに基づいて繰返し周波数およびパルス幅を決定する。
[Embodiment 1]
In the first embodiment, the print control unit 21A stores the correlation between the repetition frequency f and the pulse width τ. The print controller 21A determines the repetition frequency and the pulse width based on the print setting information and this correlation.

図11は、印字制御部21Aの内部に記憶される繰返し周波数fとパルス幅τとの相関関係を示す図である。図11を参照して、平均パワーPdが一定値に保たれた状態で、繰返し周波数fが高くなるほどパルス幅τが小さくなるように繰返し周波数fとパルス幅τとの関係が定められる。この関係は、たとえば繰返し周波数fおよび/またはパルス幅τを変えながら印字対象物にレーザ光を照射して得られた結果に基づいて予め定められたものである。   FIG. 11 is a diagram illustrating a correlation between the repetition frequency f and the pulse width τ stored in the print control unit 21A. Referring to FIG. 11, the relationship between repetition frequency f and pulse width τ is determined such that pulse width τ decreases as repetition frequency f increases while average power Pd is maintained at a constant value. This relationship is predetermined based on the result obtained by irradiating the print target with laser light while changing the repetition frequency f and / or the pulse width τ, for example.

実施の形態1において、印字制御部21Aは印字設定情報に含まれる印字速度に基づいて繰返し周波数fを決定する。さらに、印字制御部21Aは繰返し周波数f、および図11に示す相関関係に基づいてパルス幅τを決定する。なお、印字制御部21Aが行なう処理については図4に示すフローチャートの処理と同様である。   In the first embodiment, the print control unit 21A determines the repetition frequency f based on the print speed included in the print setting information. Furthermore, the print controller 21A determines the pulse width τ based on the repetition frequency f and the correlation shown in FIG. The processing performed by the print control unit 21A is the same as the processing of the flowchart shown in FIG.

実施の形態1によれば、ユーザが印字速度を設定することにより、光パルスの条件がいわば自動的に確定される。これによりユーザの負担を低減できるので、実施の形態1によればユーザにとっての利用価値を高めることができる。   According to the first embodiment, when the user sets the printing speed, the light pulse condition is automatically determined. Thereby, since a user's burden can be reduced, according to Embodiment 1, the utility value for a user can be raised.

[実施の形態2]
実施の形態1では光パルスの繰返し周波数fおよびパルス幅τは印字対象物の材質によらず一定である。しかしながら、たとえば印字対象物が金属の場合と樹脂の場合とでは光の反射率等が異なる。このため印字対象物が金属の場合と樹脂の場合とでは、光パルスの条件を変える必要があることが好ましい。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, the repetition frequency f and the pulse width τ of the light pulse are constant regardless of the material of the printing object. However, for example, the reflectance of light is different between the case where the printing object is a metal and the case where the object is a resin. For this reason, it is preferable that the conditions of the light pulse need to be changed depending on whether the printing object is a metal or a resin.

実施の形態2では印字対象物の材質ごとに印字条件を変えることができる。これによりユーザは1台のレーザマーキング装置を用いて様々な材質の印字対象物に印字を行なうことができる。   In the second embodiment, the printing conditions can be changed for each material of the printing object. As a result, the user can print on a printing object of various materials using one laser marking device.

なお、図1を参照して、実施の形態2のレーザマーキング装置100Bは、レーザマーカ制御部20Aに代えてレーザマーカ制御部20Bを備える点で、レーザマーキング装置100Aと異なる。また、図2を参照して、レーザマーカ制御部20Bは印字制御部21Aに代えて印字制御部21Bを備える点でレーザマーカ制御部20Aと異なる。なお、レーザマーキング装置100Bの他の部分の構成はレーザマーキング装置100Aの対応する部分の構成と同様であるので以後の説明は繰返さない。   Referring to FIG. 1, laser marking device 100B of the second embodiment is different from laser marking device 100A in that laser marker control unit 20B is provided instead of laser marker control unit 20A. Referring to FIG. 2, laser marker control unit 20B is different from laser marker control unit 20A in that it includes a print control unit 21B instead of print control unit 21A. Since the configuration of other parts of laser marking apparatus 100B is the same as the configuration of the corresponding part of laser marking apparatus 100A, the following description will not be repeated.

印字制御部21Aと同様に、印字制御部21Bは、光パルスの繰返し周波数fとパルス幅τとの相関関係を予め記憶する。図12は、印字制御部21Bが記憶する光パルスの繰返し周波数fとパルス幅τとの相関関係を示す図である。   Similar to the print controller 21A, the print controller 21B stores in advance the correlation between the optical pulse repetition frequency f and the pulse width τ. FIG. 12 is a diagram showing the correlation between the repetition frequency f of the optical pulse and the pulse width τ stored in the print control unit 21B.

図12を参照して、印字制御部21Bは、繰返し周波数fとパルス幅τとの相関関係を複数記憶する。これらの相関関係は、印字対象物の材質として予め想定される材質に対して設定されるものである。図12では、印字対象物の材質として樹脂(図中、樹脂1と示す)および2種類の金属(図中、金属1、金属2と示す)を示す。   Referring to FIG. 12, print control unit 21B stores a plurality of correlations between repetition frequency f and pulse width τ. These correlations are set for a material that is assumed in advance as the material of the printing object. In FIG. 12, a resin (shown as resin 1 in the figure) and two kinds of metals (shown as metal 1 and metal 2 in the figure) are shown as materials of the printing object.

樹脂の種類および金属の種類は特に限定されるものではない。さらに印字対象物の材質は、樹脂および金属に限定されず、たとえばガラス、紙、セラミック等が含まれてもよい。   The type of resin and the type of metal are not particularly limited. Furthermore, the material of the printing object is not limited to resin and metal, and may include, for example, glass, paper, ceramic and the like.

印字対象物の材質はユーザにより設定される。この場合、図13に示すように、印字設定情報に印字対象物の材質に関するデータが追加される。印字制御部21Bは、印字設定情報に基づいて、複数の相関関係の中から、印字設定情報に示された材質に対応する相関関係(図13に示す印字設定情報の場合には樹脂1に対応する相関関係)を決定する。以後の印字制御部21Bの処理は実施の形態1と同様である。   The material of the printing object is set by the user. In this case, as shown in FIG. 13, data relating to the material of the print target is added to the print setting information. Based on the print setting information, the print control unit 21B selects a correlation corresponding to the material indicated in the print setting information from a plurality of correlations (corresponding to the resin 1 in the case of the print setting information shown in FIG. 13). To determine the correlation). The subsequent processing of the print control unit 21B is the same as that in the first embodiment.

以上のように、実施の形態2によればユーザがレーザマーキング装置に対して印字対象物の材質を指示することにより光パルスの繰返し周波数およびパルス幅を設定することができる。これにより印字対象物の材質ごとに光パルスの条件を変えることができる。よって実施の形態2によればユーザの利用価値を高めるレーザマーキング装置を実現することができる。   As described above, according to the second embodiment, the user can set the repetition frequency and the pulse width of the light pulse by instructing the laser marking device about the material of the print target. As a result, the condition of the light pulse can be changed for each material of the printing object. Therefore, according to the second embodiment, it is possible to realize a laser marking device that increases the utility value of the user.

[実施の形態3]
実施の形態1では、光パルスの繰返し周波数fおよびパルス幅τの組合せが1通りに定められる。しかしながら、この組合せは実験等によって予め決められたものである。したがって、レーザマーキング装置の使用条件によっては、繰返し周波数fおよびパルス幅τの一方を変える必要がある場合も考えられる。
[Embodiment 3]
In the first embodiment, one combination of the optical pulse repetition frequency f and the pulse width τ is determined. However, this combination is predetermined by experiment or the like. Therefore, depending on the use conditions of the laser marking apparatus, it may be necessary to change one of the repetition frequency f and the pulse width τ.

実施の形態3のレーザマーキング装置は、その動作モードがテストモードである場合には、まず、光パルスの繰返し周波数fおよびパルス幅τの対応関係、および印字設定情報から、繰返し周波数fの初期値およびパルス幅τの初期値を決定する。次にレーザマーキング装置は、パルス幅τを初期値に固定した状態で繰返し周波数fを変化させながら印字テストを行なう。   When the operation mode is the test mode, the laser marking device of the third embodiment is first determined from the correspondence between the optical pulse repetition frequency f and the pulse width τ, and the print setting information. And the initial value of the pulse width τ is determined. Next, the laser marking device performs a printing test while changing the repetition frequency f with the pulse width τ fixed at an initial value.

なお、図1を参照して、実施の形態3のレーザマーキング装置100Cは、レーザマーカ制御部20Aに代えてレーザマーカ制御部20Cを備える点で、レーザマーキング装置100Aと異なる。また、図2を参照して、レーザマーカ制御部20Cは印字制御部21Aに代えて印字制御部21Cを備える点でレーザマーカ制御部20Aと異なる。レーザマーキング装置100Cの他の部分の構成はレーザマーキング装置100Aの対応する部分の構成と同様であるので以後の説明は繰返さない。   Referring to FIG. 1, laser marking device 100C of the third embodiment is different from laser marking device 100A in that laser marker control unit 20C is provided instead of laser marker control unit 20A. Referring to FIG. 2, the laser marker control unit 20C is different from the laser marker control unit 20A in that a print control unit 21C is provided instead of the print control unit 21A. Since the structure of the other part of laser marking apparatus 100C is the same as the structure of the corresponding part of laser marking apparatus 100A, the following description will not be repeated.

図14は、印字制御部21Cが行なう光パルスの繰返し周波数fおよびパルス幅τの設定を説明するための図である。図14を参照して、印字制御部21Cは、まず入力される印字設定情報および予め記憶する相関関係に従って、繰返し周波数fの初期値f0およびパルス幅τの初期値τ0を設定する。この処理は実施の形態1での処理と同様である。   FIG. 14 is a diagram for explaining the setting of the repetition frequency f and the pulse width τ of an optical pulse performed by the print control unit 21C. Referring to FIG. 14, print control unit 21C first sets initial value f0 of repetition frequency f and initial value τ0 of pulse width τ in accordance with input print setting information and a previously stored correlation. This process is the same as the process in the first embodiment.

印字制御部21Cはパルス幅をτ0に保ったまま、繰返し周波数fをf1からf2までの範囲内で変化させる。なおこの範囲には初期値f0が含まれる。   The print controller 21C changes the repetition frequency f within a range from f1 to f2 while keeping the pulse width at τ0. This range includes the initial value f0.

具体的には、印字制御部21Cは、繰返し周波数fをf1からf2までの範囲内の複数の値の間で変化させるとともにテストパターンを印字する。したがって印字対象物の表面には、繰返し周波数の複数の値にそれぞれ対応する複数のテストパターンが印字される。   Specifically, the print control unit 21C changes the repetition frequency f between a plurality of values within a range from f1 to f2 and prints a test pattern. Therefore, a plurality of test patterns respectively corresponding to a plurality of repetition frequency values are printed on the surface of the printing object.

f1,f2の決定方法は特に限定されない。たとえばf1、f2はf0に所定の比を乗算して得られる値(たとえばf1=0.9×f0,f2=1.1×f0)としてもよいし、f0に所定の値を加算あるいは減算して得られる値(たとえばf1=f0−α,f2=f0+α)としてもよい。また、印字制御部21Cが設定する繰返し周波数fの値は特に限定されるものではない。   The determination method of f1 and f2 is not specifically limited. For example, f1 and f2 may be values obtained by multiplying f0 by a predetermined ratio (for example, f1 = 0.9 × f0, f2 = 1.1 × f0), or a predetermined value is added to or subtracted from f0. (For example, f1 = f0−α, f2 = f0 + α). Further, the value of the repetition frequency f set by the print control unit 21C is not particularly limited.

図9に示すように、走査機構14によるレーザ光の走査速度が同じである場合、繰返し周波数fを変えることによって、印字対象物の表面に形成されるマークの間隔を変えることができる。実施の形態3によればユーザは印字テストの結果から最適な繰返し周波数の値を見出すことができる。よって実施の形態3によれば、ユーザの利用価値を向上させることが可能なレーザマーキング装置を実現できる。   As shown in FIG. 9, when the scanning speed of the laser beam by the scanning mechanism 14 is the same, the interval between marks formed on the surface of the printing object can be changed by changing the repetition frequency f. According to the third embodiment, the user can find the optimum repetition frequency value from the result of the print test. Therefore, according to the third embodiment, it is possible to realize a laser marking device capable of improving the utility value of the user.

(実施の形態3の変形例)
上述のレーザマーキング装置の動作は繰返し周波数fを変化させるものであるが、パルス幅τを変化させてもよい。
(Modification of Embodiment 3)
The operation of the laser marking apparatus described above is to change the repetition frequency f, but the pulse width τ may be changed.

図15は、実施の形態3の変形例において、印字制御部21Cが行なう光パルスの繰返し周波数fおよびパルス幅τの設定を説明するための図である。図15を参照して、印字制御部21Cは、まず入力される印字設定情報および予め記憶する相関関係に従って繰返し周波数fの初期値f0およびパルス幅τの初期値τ0を設定する。次に印字制御部21Cは繰返し周波数fをf0に保ったまま、パルス幅をτ1からτ2までの範囲内の複数の値の間で変化させるとともにテストパターンを印字する。なお、τ1,τ2の決定方法、および印字制御部21Cが設定するパルス幅τの値は特に限定されるものではない。   FIG. 15 is a diagram for explaining the setting of the repetition frequency f and the pulse width τ of an optical pulse performed by the print control unit 21C in the modification of the third embodiment. Referring to FIG. 15, print control unit 21C first sets initial value f0 of repetition frequency f and initial value τ0 of pulse width τ in accordance with input print setting information and a correlation stored in advance. Next, the print controller 21C changes the pulse width between a plurality of values in the range from τ1 to τ2 while printing the test pattern while keeping the repetition frequency f at f0. Note that the determination method of τ1, τ2 and the value of the pulse width τ set by the print control unit 21C are not particularly limited.

この変形例によれば、光パルスの平均パワーPdおよび繰返し周波数fを一定にしながらパルス幅を変化させることによって光パルスのピークパワーを変化させる。光パルスのピークパワーを変化させることにより、印字対象物に形成されるマークの大きさおよび深さ等を変えることができる。したがってユーザは印字テストの結果から最適なパルス幅の値を見出すことができる。   According to this modification, the peak power of the optical pulse is changed by changing the pulse width while keeping the average power Pd and the repetition frequency f of the optical pulse constant. By changing the peak power of the light pulse, the size and depth of the mark formed on the print object can be changed. Therefore, the user can find the optimum pulse width value from the result of the print test.

[実施の形態4]
実施の形態4のレーザマーキング装置は、実施の形態3のレーザマーキング装置よりも繰返し周波数またはパルス幅の設定の自由度を高めることを可能にする。
[Embodiment 4]
The laser marking apparatus according to the fourth embodiment can increase the degree of freedom in setting the repetition frequency or pulse width as compared with the laser marking apparatus according to the third embodiment.

なお、図1を参照して、実施の形態4のレーザマーキング装置100Dは、レーザマーカ制御部20Aに代えてレーザマーカ制御部20Dを備える点で、レーザマーキング装置100Aと異なる。また、図2を参照して、レーザマーカ制御部20Dは印字制御部21Aに代えて印字制御部21Dを備える点でレーザマーカ制御部20Aと異なる。レーザマーキング装置100Dの他の部分の構成はレーザマーキング装置100Aの対応する部分と同様であるので以後の説明は繰返さない。   Referring to FIG. 1, laser marking device 100D of the fourth embodiment is different from laser marking device 100A in that laser marker control unit 20D is provided instead of laser marker control unit 20A. Referring to FIG. 2, the laser marker control unit 20D is different from the laser marker control unit 20A in that a print control unit 21D is provided instead of the print control unit 21A. Since the configuration of other parts of laser marking apparatus 100D is the same as the corresponding part of laser marking apparatus 100A, the following description will not be repeated.

図16は、印字制御部21Dに記憶される光パルスの繰返し周波数とパルス幅との対応関係の第1の例を示す図である。図16を参照して、第1の例では、パルス幅τが一定の値であり、繰返し周波数fがf1〜f2の範囲内の値となるように光パルスの繰返し周波数とパルス幅との対応関係が定められる。この対応関係は複数のパルス幅の値(τ1,τ2等)の各々に対して繰返し周波数fの範囲がf1〜f2の範囲となるよう定められる。   FIG. 16 is a diagram illustrating a first example of the correspondence relationship between the repetition frequency of the optical pulse and the pulse width stored in the print control unit 21D. Referring to FIG. 16, in the first example, the correspondence between the repetition frequency and the pulse width of the optical pulse so that the pulse width τ is a constant value and the repetition frequency f is a value within the range of f1 to f2. A relationship is established. This correspondence is determined such that the range of the repetition frequency f is in the range of f1 to f2 for each of a plurality of pulse width values (τ1, τ2, etc.).

たとえば、印字制御部21Dは、印字設定情報が与えられるとパルス幅をτ1に設定するとともに繰返し周波数をf1〜f2の範囲内の複数の値(fA,fB,fC)の間で変化させて印字テストを行なう。   For example, when the print setting information is given, the print control unit 21D sets the pulse width to τ1 and changes the repetition frequency between a plurality of values (fA, fB, fC) within the range of f1 to f2. Perform the test.

印字制御部21Dがパルス幅を決定する方法は特に限定されない。たとえばパルス幅は固定値でも良い。また、実施の形態2のように、ユーザが印字対象物の素材の情報を設定することにより印字設定情報に印字対象物の素材の情報を含めてもよい。この場合、印字制御部21Dは、印字設定情報に含まれる印字対象物の素材の情報に基づいて、複数のパルス幅の値の中から、印字テストの際のパルス幅τ(τ1)を決定する。   The method by which the print control unit 21D determines the pulse width is not particularly limited. For example, the pulse width may be a fixed value. Further, as in the second embodiment, the user may set information on the material of the print target, and the information on the material of the print target may be included in the print setting information. In this case, the print control unit 21D determines the pulse width τ (τ1) for the print test from a plurality of pulse width values based on the information on the material of the print target included in the print setting information. .

図17は、印字制御部21Dに記憶される光パルスの繰返し周波数とパルス幅との対応関係の第2の例を示す図である。図17および図16を参照して、第2の例では、繰返し周波数fが一定の値であり、パルス幅τがτ1〜τ2の範囲内の値となるように光パルスの繰返し周波数とパルス幅との対応関係が定められる。この対応関係は複数の繰返し周波数の値(f1,fA,fB,fC,f2)の各々に対してパルス幅の範囲がτ1〜τ2の範囲となるよう定められる。   FIG. 17 is a diagram illustrating a second example of the correspondence relationship between the repetition frequency of the optical pulse and the pulse width stored in the print control unit 21D. Referring to FIGS. 17 and 16, in the second example, the repetition frequency and the pulse width of the optical pulse are such that the repetition frequency f is a constant value and the pulse width τ is a value within the range of τ1 to τ2. Correspondence relationship is established. This correspondence is determined such that the range of the pulse width is in the range of τ1 to τ2 for each of a plurality of repetition frequency values (f1, fA, fB, fC, f2).

たとえば印字制御部21Dは印字設定情報を受けると、印字設定情報に含まれる印字速度に基づいて、繰返し周波数fをf1に設定する。さらに印字制御部21Dは、図17に示す繰返し周波数とパルス幅との対応関係に基づいてパルス幅τをτA,τB,τCの間で変化させて印字テストを行なう。   For example, when receiving the print setting information, the print control unit 21D sets the repetition frequency f to f1 based on the print speed included in the print setting information. Further, the print control unit 21D performs a print test by changing the pulse width τ between τA, τB, and τC based on the correspondence relationship between the repetition frequency and the pulse width shown in FIG.

図18は、印字制御部21Dに記憶される光パルスの繰返し周波数とパルス幅との対応関係の第3の例を示す図である。図18を参照して、第3の例では、繰返し周波数の範囲およびパルス幅の範囲が予め定められる。具体的には繰返し周波数fの範囲はf1からf2までの範囲である。パルス幅τの範囲はτ1〜τ2の範囲である。図18では、繰返し周波数の範囲およびパルス幅の範囲によって定められる領域を斜線で示す。印字制御部21Dはこの領域の中から繰返し周波数およびパルス幅の組を複数設定する。   FIG. 18 is a diagram illustrating a third example of the correspondence relationship between the repetition frequency of the optical pulse and the pulse width stored in the print control unit 21D. Referring to FIG. 18, in the third example, a repetition frequency range and a pulse width range are predetermined. Specifically, the range of the repetition frequency f is a range from f1 to f2. The range of the pulse width τ is the range of τ1 to τ2. In FIG. 18, the region defined by the range of the repetition frequency and the range of the pulse width is indicated by hatching. The print controller 21D sets a plurality of sets of repetition frequency and pulse width from this area.

印字制御部21Dは、印字設定情報を受けると、複数の組の中から1組を選択してレーザマーキング装置が出力する光パルスの繰返し周波数およびパルス幅を決定し、印字テストを行なう。   Upon receiving the print setting information, the print controller 21D selects one set from a plurality of sets, determines the repetition frequency and pulse width of the light pulse output from the laser marking device, and performs a print test.

図19は、印字制御部21Dが設定する繰返し周波数およびパルス幅の組の一例を示す図である。図19を参照して、繰返し周波数およびパルス幅の組は、たとえば(f1,τ1)、(fa,τa)、(fb,τb)に設定される。なお、これらの組は図18に示す斜線の領域の範囲に含まれる。   FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a set of repetition frequency and pulse width set by the print control unit 21D. Referring to FIG. 19, the set of repetition frequency and pulse width is set to (f1, τ1), (fa, τa), (fb, τb), for example. These sets are included in the range of the hatched area shown in FIG.

繰返し周波数とパルス幅との組を決定する方法は特に限定されるものではない。たとえば印字制御部21Dは、図18の斜線で示す領域を複数の領域(たとえば4つ)に等分するとともに、各領域の中心点に対応する繰返し周波数とパルス幅との組合せを選択してもよい。   The method for determining the combination of the repetition frequency and the pulse width is not particularly limited. For example, the print control unit 21D equally divides the hatched area in FIG. 18 into a plurality of areas (for example, four areas) and selects a combination of a repetition frequency and a pulse width corresponding to the center point of each area. Good.

このように実施の形態4によれば、予め定められた繰返し周波数の範囲および予め定められたパルス幅の範囲の中で、繰返し周波数およびパルス幅のいずれか一方を他方に依存せずに変化させることが可能になる。これにより、ユーザは印字テストの結果を参照しながら、所望の印字速度あるいは所望の印字品質が得られるように光パルスの条件を細かく調整することが可能になる。よって実施の形態4によれば、ユーザの利用価値を高めることが可能なレーザマーキング装置を実現できる。   As described above, according to the fourth embodiment, one of the repetition frequency and the pulse width is changed without depending on the other in the predetermined repetition frequency range and the predetermined pulse width range. It becomes possible. As a result, the user can finely adjust the light pulse conditions so as to obtain a desired printing speed or desired printing quality while referring to the result of the printing test. Therefore, according to Embodiment 4, it is possible to realize a laser marking device capable of increasing the utility value of the user.

(実施の形態4の変形例)
実施の形態4の変形例では、ユーザが繰返し周波数およびパルス幅を設定することができる。図1を参照して、変形例ではユーザが入力部25に繰返し周波数およびパルス幅の情報を入力する。入力部25は、ユーザが入力した情報を含む印字設定情報をレーザマーカ制御部20Dに出力する。
(Modification of Embodiment 4)
In the modification of the fourth embodiment, the user can set the repetition frequency and the pulse width. Referring to FIG. 1, in a modified example, the user inputs information on repetition frequency and pulse width to input unit 25. The input unit 25 outputs print setting information including information input by the user to the laser marker control unit 20D.

図20は、実施の形態4の変形例での印字設定情報の一例を示す図である。図20に示すように、印字設定情報には繰返し周波数の情報およびパルス幅の情報が含まれる。印字制御部21Dは、この印字設定情報に基づいて繰返し周波数およびパルス幅を設定するとともに印字テストを行なう。   FIG. 20 is a diagram illustrating an example of print setting information according to a modification of the fourth embodiment. As shown in FIG. 20, the print setting information includes repetition frequency information and pulse width information. The print controller 21D sets a repetition frequency and a pulse width based on the print setting information and performs a print test.

この変形例によれば所望の印字速度あるいは所望の印字品質が得られるように、ユーザが光パルスの条件を細かく調整することができる。   According to this modification, the user can finely adjust the light pulse conditions so that a desired printing speed or desired printing quality can be obtained.

[実施の形態5]
実施の形態5では、レーザマーキング装置は、光パルスの繰返し周波数またはパルス幅の条件を示す印字パターンを印字対象物の表面に印字する。
[Embodiment 5]
In the fifth embodiment, the laser marking apparatus prints a print pattern indicating the repetition frequency or pulse width condition of the light pulse on the surface of the print object.

なお、図1を参照して、実施の形態5のレーザマーキング装置100Eは、レーザマーカ制御部20Aに代えてレーザマーカ制御部20Eを備える点で、レーザマーキング装置100Aと異なる。また、図2を参照して、レーザマーカ制御部20Eは印字制御部21Aに代えて印字制御部21Eを備える点でレーザマーカ制御部20Aと異なる。レーザマーキング装置100Eの他の部分の構成はレーザマーキング装置100Aの対応する部分と同様であるので以後の説明は繰返さない。   Referring to FIG. 1, laser marking device 100E according to the fifth embodiment is different from laser marking device 100A in that laser marker control unit 20E is provided instead of laser marker control unit 20A. Referring to FIG. 2, the laser marker control unit 20E is different from the laser marker control unit 20A in that a print control unit 21E is provided instead of the print control unit 21A. Since the structure of other parts of laser marking apparatus 100E is the same as the corresponding part of laser marking apparatus 100A, the following description will not be repeated.

印字制御部21Eは、レーザマーキング装置の動作モードがテストモードである場合に、光パルスの繰返し周波数およびパルス幅の少なくとも一方を複数の値の間で変化させる。印字制御部21Eによる繰返し周波数およびパルス幅の設定方法は、たとえば実施の形態3による方法と同様である。ただし、繰返し周波数およびパルス幅の設定方法は実施の形態4または形態5による方法と同様でもよい。印字制御部21Eは、複数の値を示すための情報を印字する。   When the operation mode of the laser marking apparatus is the test mode, the print control unit 21E changes at least one of the repetition frequency and the pulse width of the light pulse between a plurality of values. The setting method of the repetition frequency and the pulse width by the print control unit 21E is the same as the method according to the third embodiment, for example. However, the setting method of the repetition frequency and the pulse width may be the same as the method according to the fourth or fifth embodiment. The print control unit 21E prints information for indicating a plurality of values.

図21は、印字制御部21Eが光パルスの繰返し周波数を変化させた場合の印字パターンを示す図である。図21を参照して、印字対象物50の表面には、印字パターンPT1〜PT3が印字される。印字制御部21Eは、繰返し周波数を高くしながら印字パターンPT1,PT2,PT3の順に印字を行なう。よって、印字対象物50の表面に形成されるマークのピッチは印字パターンPT1,PT2,PT3の順に小さくなる。印字パターンPT1,PT2の間および印字パターンPT2,PT3の間には、繰返し周波数が切換わったことを示す印字パターンPT1A,PT2Aがそれぞれ印字される。   FIG. 21 is a diagram illustrating a printing pattern when the printing control unit 21E changes the repetition frequency of the light pulse. Referring to FIG. 21, print patterns PT <b> 1 to PT <b> 3 are printed on the surface of print object 50. The print control unit 21E performs printing in the order of the print patterns PT1, PT2, PT3 while increasing the repetition frequency. Therefore, the pitch of the marks formed on the surface of the print object 50 decreases in the order of the print patterns PT1, PT2, PT3. Print patterns PT1A and PT2A indicating that the repetition frequency is switched are printed between the print patterns PT1 and PT2 and between the print patterns PT2 and PT3, respectively.

図22は、印字制御部21Eが光パルスのパルス幅を変化させた場合の印字パターンを示す図である。図22を参照して、印字対象物50の表面には、印字パターンPT3〜PT5が印字される。印字制御部21Eは、パルス幅を短くしながら印字パターンPT3,PT4,PT5の順に印字を行なう。1パルスあたりのエネルギーが同じ場合、パルス幅が小さいほど光パルスのピークパワーが高くなる。よって、図22に示す例では、印字パターンPT3,PT4,PT5の順にマークが大きくなる。印字パターンPT1,PT2の間および印字パターンPT2,PT3の間には、パルス幅が切換わったことを示す印字パターンPT3A,PT4Aがそれぞれ印字される。   FIG. 22 is a diagram showing a print pattern when the print control unit 21E changes the pulse width of the light pulse. Referring to FIG. 22, print patterns PT <b> 3 to PT <b> 5 are printed on the surface of print object 50. The print control unit 21E performs printing in the order of the print patterns PT3, PT4, PT5 while shortening the pulse width. When the energy per pulse is the same, the peak power of the optical pulse increases as the pulse width decreases. Therefore, in the example shown in FIG. 22, the marks increase in the order of the print patterns PT3, PT4, and PT5. Print patterns PT3A and PT4A indicating that the pulse width has been switched are printed between the print patterns PT1 and PT2 and between the print patterns PT2 and PT3, respectively.

たとえば、ユーザは、レーザマーキング装置を初めて使用する際に、図21あるいは図22に示した印字パターンに基づいて光パルスの条件を決定することができる。これによりユーザが光パルスの条件を決定する際のユーザの負担を軽減できる。したがって実施の形態5によればユーザの利用価値を高めることが可能なレーザマーキング装置を実現できる。   For example, when the user uses the laser marking apparatus for the first time, the user can determine the light pulse conditions based on the print pattern shown in FIG. 21 or FIG. Thereby, a user's burden at the time of a user determining the conditions of an optical pulse can be eased. Therefore, according to the fifth embodiment, it is possible to realize a laser marking device capable of increasing the utility value of the user.

なお、光パルスの条件を示す情報の種類は特に限定されるものではない。たとえば繰返し周波数および/またはパルス幅の値が印字対象物の表面に印字してもよい。また、その情報が印字される場所も特に限定されるものではない。   In addition, the kind of information which shows the conditions of an optical pulse is not specifically limited. For example, the repetition frequency and / or pulse width values may be printed on the surface of the printing object. Further, the place where the information is printed is not particularly limited.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.

本実施の形態のレーザマーキング装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the laser marking apparatus of this Embodiment. 図1のレーザマーカ制御部20Aの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the laser marker control part 20A of FIG. 印字制御部21Aに入力される印字設定情報の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the print setting information input into 21 A of print control parts. 印字制御部21Aが実行する処理を表わすフローチャートである。It is a flowchart showing the process which the printing control part 21A performs. 光パルスの平均パワー、パルス幅および繰返し周波数を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the average power of an optical pulse, a pulse width, and a repetition frequency. 励起パワーと光パルスの平均パワーとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between excitation power and the average power of an optical pulse. 励起パワーと光パルスのピークパワーとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between excitation power and the peak power of an optical pulse. 印字制御部21Aにより光パルスの条件を変化させながら光パルスを印字対象物に照射した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having irradiated the printing target object with the light pulse, changing the conditions of a light pulse by 21 A of printing control parts. 光パルスの繰返し周波数の条件を変えながら印字対象物への印字を行なった結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having printed on the printing target object, changing the conditions of the repetition frequency of an optical pulse. 光パルスのパルス幅に対する印字品質への影響を示す図である。It is a figure which shows the influence on the printing quality with respect to the pulse width of an optical pulse. 印字制御部21Aの内部に記憶される繰返し周波数fとパルス幅τとの相関関係を示す図である。It is a figure which shows the correlation with the repetition frequency f memorize | stored in the inside of the printing control part 21A, and pulse width (tau). 印字制御部21Bが記憶する光パルスの繰返し周波数fとパルス幅τとの相関関係を示す図である。It is a figure which shows the correlation with the repetition frequency f of the optical pulse and pulse width (tau) which the printing control part 21B memorize | stores. 実施の形態2のレーザマーキング装置に用いられる印字設定情報の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the print setting information used for the laser marking apparatus of Embodiment 2. 印字制御部21Cが行なう光パルスの繰返し周波数fおよびパルス幅τの設定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the setting of the repetition frequency f of an optical pulse and pulse width (tau) which the printing control part 21C performs. 実施の形態3の変形例において、印字制御部21Cが行なう光パルスの繰返し周波数fおよびパルス幅τの設定を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for describing setting of a repetition frequency f and a pulse width τ of an optical pulse performed by a print control unit 21C in a modification of the third embodiment. 印字制御部21Dに記憶される光パルスの繰返し周波数とパルス幅との対応関係の第1の例を示す図である。It is a figure which shows the 1st example of the corresponding | compatible relationship between the repetition frequency of an optical pulse memorize | stored in printing control part 21D, and a pulse width. 印字制御部21Dに記憶される光パルスの繰返し周波数とパルス幅との対応関係の第2の例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of the correspondence of the repetition frequency of an optical pulse memorize | stored in printing control part 21D, and a pulse width. 印字制御部21Dに記憶される光パルスの繰返し周波数とパルス幅との対応関係の第3の例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd example of the correspondence of the repetition frequency of an optical pulse memorize | stored in printing control part 21D, and a pulse width. 印字制御部21Dが設定する繰返し周波数およびパルス幅の組の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the set of the repetition frequency and pulse width which printing control part 21D sets. 実施の形態4の変形例での印字設定情報の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of print setting information in a modification of the fourth embodiment. 印字制御部21Eが光パルスの繰返し周波数を変化させた場合の印字パターンを示す図である。It is a figure which shows the printing pattern when the printing control part 21E changes the repetition frequency of a light pulse. 印字制御部21Eが光パルスのパルス幅を変化させた場合の印字パターンを示す図である。It is a figure which shows the printing pattern when the printing control part 21E changes the pulse width of a light pulse.

符号の説明Explanation of symbols

1,8 光ファイバ、2,3,9A〜9D 半導体レーザ、4,6 アイソレータ、5,10 結合器、7 バンドパスフィルタ、11 アイソレータ、12 エンドキャップ、13 コリメータレンズ、14 走査機構、15 fθレンズ、20A〜20E レーザマーカ制御部、21A〜21E 印字制御部、22 励起光源制御部、23 温度制御部、25 入力部、30 パルス駆動部、31 パルスジェネレータ、32,33,34A-34D,35 ドライバ、41〜44,45A〜45D 温度コントローラ、50 印字対象物、100A〜100E レーザマーキング装置、PT1〜PT5,PT1A〜PT4A 印字パターン。   1,8 optical fiber, 2,3,9A to 9D semiconductor laser, 4,6 isolator, 5,10 coupler, 7 band pass filter, 11 isolator, 12 end cap, 13 collimator lens, 14 scanning mechanism, 15 fθ lens , 20A to 20E Laser marker control unit, 21A to 21E Print control unit, 22 Excitation light source control unit, 23 Temperature control unit, 25 Input unit, 30 Pulse drive unit, 31 Pulse generator, 32, 33, 34A-34D, 35 Driver, 41 to 44, 45A to 45D Temperature controller, 50 printing object, 100A to 100E laser marking device, PT1 to PT5, PT1A to PT4A printing pattern.

Claims (14)

半導体レーザと、
前記半導体レーザをパルス駆動する駆動部と、
励起状態において前記半導体レーザからの光パルスを増幅する光増幅成分を含み、前記光パルスを一方の端面に受けて、励起状態にある前記光増幅成分により増幅された前記光パルスである増幅光を他方の端面から出力する光ファイバと、
前記光増幅成分を励起状態にするための励起光を前記光ファイバに入射させる励起光源と、
前記増幅光を走査するための走査機構と、
前記増幅光の単位時間あたりの走査量を表わす印字速度を含む印字設定情報を受けて前記駆動装置を制御することにより、前記増幅光の繰返し周波数とパルス幅とを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記繰返し周波数と前記パルス幅との対応関係を予め記憶するとともに、前記印字設定情報と前記対応関係とに基づいて、前記繰返し周波数および前記パルス幅を制御する、レーザマーキング装置。
A semiconductor laser;
A drive unit for driving the semiconductor laser in pulses;
An optical amplification component that amplifies an optical pulse from the semiconductor laser in an excited state, receives the optical pulse on one end face, and an amplified light that is the optical pulse amplified by the optical amplification component in an excited state An optical fiber that outputs from the other end face;
An excitation light source that makes excitation light for making the light amplification component in an excitation state incident on the optical fiber;
A scanning mechanism for scanning the amplified light;
A control unit for controlling the repetition frequency and the pulse width of the amplified light by receiving the print setting information including the printing speed representing the scanning amount per unit time of the amplified light and controlling the driving device;
The said control part is a laser marking apparatus which memorize | stores previously the correspondence of the said repetition frequency and the said pulse width, and controls the said repetition frequency and the said pulse width based on the said print setting information and the said correspondence.
前記制御部は、前記対応関係として、前記繰返し周波数が高くなるに従い前記パルス幅が短くなるように定められた、前記繰返し周波数と前記パルス幅との相関関係を記憶する、請求項1に記載のレーザマーキング装置。   The said control part memorize | stores the correlation of the said repetition frequency and the said pulse width which were determined so that the said pulse width might become short as the said repetition frequency became high as the said correspondence. Laser marking device. 前記印字設定情報は、印字対象物の材質の情報をさらに含み、
前記制御部は、前記印字対象物の材質ごとに前記対応関係を記憶するとともに、前記印字設定情報に基づいて、前記繰返し周波数と前記パルス幅とを制御するための前記対応関係を決定する、請求項2に記載のレーザマーキング装置。
The print setting information further includes information on the material of the print object,
The control unit stores the correspondence for each material of the print object, and determines the correspondence for controlling the repetition frequency and the pulse width based on the print setting information. Item 3. The laser marking device according to Item 2.
前記レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有し、
前記制御部は、前記テストモードにおいて、前記パルス幅を、前記印字設定情報と前記対応関係とに基づいて決定した値に保つとともに、前記繰返し周波数を、前記パルス幅と前記対応関係とにより決定した値を含む範囲内で変化させて、前記印字テストを行なう、請求項2に記載のレーザマーキング装置。
The laser marking device has a test mode for performing a print test as an operation mode,
In the test mode, the control unit maintains the pulse width at a value determined based on the print setting information and the correspondence relationship, and determines the repetition frequency based on the pulse width and the correspondence relationship. The laser marking device according to claim 2, wherein the print test is performed by changing the value within a range including a value.
前記レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有し、
前記制御部は、前記テストモードにおいて、前記繰返し周波数を前記印字設定情報と前記対応関係とに基づいて決定した値に保つとともに、前記パルス幅を、前記繰返し周波数と前記対応関係とにより決定した値を含む範囲内で変化させて、前記印字テストを行なう、請求項2に記載のレーザマーキング装置。
The laser marking device has a test mode for performing a print test as an operation mode,
In the test mode, the control unit maintains the repetition frequency at a value determined based on the print setting information and the correspondence relationship, and the pulse width is a value determined by the repetition frequency and the correspondence relationship. The laser marking device according to claim 2, wherein the printing test is performed while changing the range within a range including
前記相関関係は、前記パルス光の平均パワーが一定である場合の前記繰返し周波数と前記パルス幅との関係である、請求項2に記載のレーザマーキング装置。   The laser marking device according to claim 2, wherein the correlation is a relationship between the repetition frequency and the pulse width when the average power of the pulsed light is constant. 前記レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有し、
前記対応関係は、前記繰返し周波数に対して前記パルス幅が一定となる関係であり、
前記制御部は、前記テストモードにおいて、前記対応関係に従う複数の値の間で前記繰返し周波数を変化させて、前記印字テストを行なう、請求項1に記載のレーザマーキング装置。
The laser marking device has a test mode for performing a print test as an operation mode,
The correspondence relationship is a relationship in which the pulse width is constant with respect to the repetition frequency,
The laser marking apparatus according to claim 1, wherein the control unit performs the printing test by changing the repetition frequency between a plurality of values according to the correspondence relationship in the test mode.
前記レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有し、
前記対応関係は、前記パルス幅に対して前記繰返し周波数が一定となる関係であり、
前記制御部は、前記テストモードにおいて、前記対応関係に従う複数の値の間で前記パルス幅を変化させて、前記印字テストを行なう、請求項1に記載のレーザマーキング装置。
The laser marking device has a test mode for performing a print test as an operation mode,
The correspondence relationship is a relationship in which the repetition frequency is constant with respect to the pulse width,
2. The laser marking device according to claim 1, wherein the control unit performs the print test by changing the pulse width between a plurality of values according to the correspondence relationship in the test mode.
前記レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有し、
前記対応関係は、前記繰返し周波数と前記パルス幅との複数の組合せを含み、
前記制御部は、前記テストモードにおいて、前記複数の組合せの中から前記印字設定情報に対応する組合せを選択して前記印字テストを行なう、請求項1に記載のレーザマーキング装置。
The laser marking device has a test mode for performing a print test as an operation mode,
The correspondence includes a plurality of combinations of the repetition frequency and the pulse width,
The laser marking apparatus according to claim 1, wherein the control unit selects a combination corresponding to the print setting information from the plurality of combinations in the test mode and performs the print test.
前記レーザマーキング装置は、
ユーザが前記印字設定情報を入力するための入力部をさらに備え、
前記印字設定情報は、前記ユーザにより入力された、前記繰返し周波数および前記パルス幅の少なくとも一方を設定するための情報をさらに含む、請求項7から9のいずれか1項に記載のレーザマーキング装置。
The laser marking device is
An input unit for a user to input the print setting information;
10. The laser marking apparatus according to claim 7, wherein the print setting information further includes information input by the user for setting at least one of the repetition frequency and the pulse width. 10.
前記レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有し、
前記制御部は、前記テストモードにおいて、テストパターンを印字するとともに、前記対応関係に従って、前記繰返し周波数を変化させる、請求項1に記載のレーザマーキング装置。
The laser marking device has a test mode for performing a print test as an operation mode,
The laser marking device according to claim 1, wherein the control unit prints a test pattern in the test mode and changes the repetition frequency according to the correspondence relationship.
前記制御部は、さらに、前記繰返し周波数を示す情報を印字する、請求項11に記載のレーザマーキング装置。   The laser marking device according to claim 11, wherein the control unit further prints information indicating the repetition frequency. 前記レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有し、
前記制御部は、前記テストモードにおいて、テストパターンを印字するとともに、前記対応関係に従って、前記パルス幅を変化させる、請求項1に記載のレーザマーキング装置。
The laser marking device has a test mode for performing a print test as an operation mode,
The laser marking device according to claim 1, wherein the control unit prints a test pattern in the test mode and changes the pulse width according to the correspondence relationship.
前記制御部は、さらに、前記パルス幅を示す情報を印字する、請求項13に記載のレーザマーキング装置。   The laser marking device according to claim 13, wherein the control unit further prints information indicating the pulse width.
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