JP5994807B2 - レーザ加工装置、制御方法、及びプログラム - Google Patents

レーザ加工装置、制御方法、及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、レーザ加工装置、制御方法、及びプログラムに関するものである。
従来より、加工対象物に照射して加工するための加工用レーザと、加工用レーザと同軸に出射される加工機能を持たない可視のガイド光と、加工用レーザとガイド光とをスキャンするスキャン光学系と、スキャン光学系によってスキャンされた加工用レーザとガイド光とが集光する集光レンズと、を備えるレーザ加工装置の技術に関し種々提案されている。例えば、特許文献１に、加工用レーザの照射位置と、ガイド光の照射位置と、の間の集光レンズの色収差による位置ずれを補正するレーザ加工装置が開示されている。
具体的には、直交座標系における複数の格子点である加工用レーザの照射位置と、その加工用レーザの照射位置に対応するガイド光の各照射位置との位置ずれ量をデータテーブルとして記憶部に記憶しておき、このデータテーブルを用いて、ガイド光の照射位置を補正する。
詳細には、データテーブルは、加工平面上の格子点に対応して配置されるガイド光の複数の目標座標と、複数の目標座標に対応するガイド光の複数の位置ずれ量と、を含む。ガイド光の照射位置がデータテーブルに記憶された目標座標と同じ場合は、ガイド光の照射位置に、データテーブルに記憶された位置ずれ量を加算する。ガイド光の照射位置がデータテーブルに記憶された目標座標と異なる場合、ガイド光の照射位置に近い目標座標を用いて、リニアに補間する。
これによって、加工用レーザとガイド光とのずれを解消することができる。その結果、ユーザは、ガイド光を視認することにより、加工用レーザの照射位置を正確に知ることができる。
特開２００２−２１７３９５号公報
しかしながら、目標座標としての各格子点の間隔が短いほど、一層正確にガイド光の位置ずれを補正することができるが、データテーブルのデータ量が大きくなってしまう。また、ガイド光の照射位置がデータテーブルに記憶された目標座標と同じ場合は、位置ずれ量を加算するだけで、ガイド光の照射位置を特定することができるが、ガイド光の照射位置がデータテーブルに記憶された目標座標と異なる場合は、ガイド光の照射位置の周囲の目標座標から補間して、ガイド光の照射位置を算出するという複雑な処理が必要であった。
具体的には、レンズによって歪んだ格子内で、その内部のガイド光の照射位置を補間しようとすると、複雑な処理が必要であり、精度よく算出することは難しかった。
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、加工用のレーザ光とガイド用の可視レーザ光との間の位置ずれを精度良く補正することができるレーザ加工装置、制御方法、及びプログラムを提供することを課題とする。
この課題を解決するためになされた請求項１に係る発明は、レーザ加工装置であって、レーザ光を出射するレーザ発振器と、前記レーザ光とは異なる波長を有する可視レーザ光を出射する可視レーザ光源と、同軸上に出射された前記レーザ光、又は前記可視レーザ光を走査する走査部と、前記走査部によって走査された前記レーザ光、又は前記可視レーザ光とを集光しながら加工対象物に向けて出射する集光部と、前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置と前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置との間の位置ずれを補正する補正手段と、前記走査部の中心軸に入射する前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データを原点とした場合、前記集光部の光軸に入射する前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す光軸座標と、前記光軸座標から前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データまでの距離に対する、前記光軸座標から前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データまでの距離の倍率とを記憶する記憶部と、前記走査部を制御して、前記レーザ光を前記レーザ光の照射位置を表す座標データに基づいて、走査する第１走査制御手段と、前記走査部を制御して、前記可視レーザ光を前記補正手段が補正した前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データに基づいて、走査する第２走査制御手段と、を備え、前記補正手段は、前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データを、前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データと、前記記憶部に記憶された前記倍率と前記光軸座標とに基づいて補正し、前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データを（ｘ，ｙ）とし、前記補正手段で補正された後の前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データを（Ｘ，Ｙ）とし、前記倍率を表す定数を「α（ｘ）」と「α（ｙ）」とし、前記光軸座標を表す定数を「β（ｘ）」と「β（ｙ）」とすると、Ｘ ＝ α（ｘ）×ｘ＋β（ｘ）、Ｙ ＝ α（ｙ）×ｙ＋β（ｙ）の各関係式が成立すること、を特徴とする。
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載するレーザ加工装置であって、前記各関係式で算出された後の前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置と前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置との距離が複数の照射位置について算出され、前記算出された各距離の中で最大値が算出され、前記最大値が前記各定数の複数の組合せについて算出され、前記算出された各最大値の中で最も小さい値が算出される際の前記各定数の組合せを前記補正手段で用いること、を特徴とする。
また、請求項３に係る発明は、請求項１に記載するレーザ加工装置であって、前記各関係式で算出された後の前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置と前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置との距離が複数の照射位置について算出され、前記算出された各距離の総和が算出され、前記総和が前記各定数の複数の組合せについて算出され、前記算出された各総和の中で最も小さい値が算出される際の前記各定数の組合せを前記補正手段で用いること、を特徴とする。
また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載するレーザ加工装置であって、前記各定数の変更を受け付ける受付手段を備えたこと、を特徴とする。
また、請求項５に係る発明は、レーザ加工装置を制御するコンピュータに実行される制御方法であって、前記レーザ加工装置は、レーザ光を出射するレーザ発振器と、可視レーザ光を出射する可視レーザ光源と、同軸上に出射された前記レーザ光、又は前記可視レーザ光を走査する走査部と、前記走査部によって走査された前記レーザ光、又は前記可視レーザ光を集光しながら加工対象物に向けて出射する集光部と、前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データと対応関係にある前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データの倍率と光軸座標とを記憶する記憶部と、前記走査部の中心軸に入射する前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データを原点とした場合、前記集光部の光軸に入射する前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す光軸座標と、前記光軸座標から前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データまでの距離に対する、前記光軸座標から前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データまでの距離の倍率と光軸座標とを記憶する記憶部と、を備え、当該制御方法は、前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データを、前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データと、前記記憶部に記憶された前記倍率と前記光軸座標とに基づいて補正する補正工程と、前記走査部を制御して、前記レーザ光を前記レーザ光の照射位置を表す座標データに基づいて、走査する第１走査制御工程と、前記走査部を制御して、前記可視レーザ光を前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データに基づいて、走査する第２走査制御工程と、を備え、前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データを（ｘ，ｙ）とし、前記補正工程で補正された後の前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データを（Ｘ，Ｙ）とし、前記倍率を表す定数を「α（ｘ）」と「α（ｙ）」とし、前記光軸座標を表す定数を「β（ｘ）」と「β（ｙ）」とすると、Ｘ ＝ α（ｘ）×ｘ＋β（ｘ）、Ｙ ＝ α（ｙ）×ｙ＋β（ｙ）の各関係式が成立すること、を特徴とする。
また、請求項６に係る発明は、レーザ加工装置を制御するコンピュータによって実行されるプログラムであって、前記レーザ加工装置は、レーザ光を出射するレーザ発振器と、可視レーザ光を出射する可視レーザ光源と、同軸上に出射された前記レーザ光、又は前記可視レーザ光を走査する走査部と、前記走査部によって走査された前記レーザ光、又は前記可視レーザ光を集光しながら加工対象物に向けて出射する集光部と、前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データと対応関係にある前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データの倍率と光軸座標とを記憶する記憶部と、前記走査部の中心軸に入射する前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データを原点とした場合、前記集光部の光軸に入射する前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す光軸座標と、前記光軸座標から前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データまでの距離に対する、前記光軸座標から前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データまでの距離の倍率と光軸座標とを記憶する記憶部と、を備え、当該プログラムは、前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データを、前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データと、前記記憶部に記憶された前記倍率と前記光軸座標とに基づいて補正する補正処理と、前記走査部を制御して、前記レーザ光を前記レーザ光の照射位置を表す座標データに基づいて、走査する第１走査制御処理と、前記走査部を制御して、前記可視レーザ光を前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データに基づいて、走査する第２走査制御処理と、を備え、前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データを（ｘ，ｙ）とし、前記補正処理で補正された後の前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データを（Ｘ，Ｙ）とし、前記倍率を表す定数を「α（ｘ）」と「α（ｙ）」とし、前記光軸座標を表す定数を「β（ｘ）」と「β（ｙ）」とすると、Ｘ ＝ α（ｘ）×ｘ＋β（ｘ）、Ｙ ＝ α（ｙ）×ｙ＋β（ｙ）の各関係式が成立すること、を特徴とする。
すなわち、請求項１に係る発明であるレーザ加工装置では、加工対象物上のレーザ光の照射位置と加工対象物上の可視レーザ光の照射位置との間の位置ずれを補正する。その位置ずれの補正は、加工対象物上の可視レーザ光の照射位置と対応関係にある加工対象物上のレーザ光の照射位置を表す座標データに対する倍率と光軸座標とに基づいて行われる。よって、加工用のレーザ光とガイド用の可視レーザ光との間の集光部の色収差による位置ずれを精度良く補正することができる。
また、請求項１に係る発明であるレーザ加工装置では、Ｘ＝α（ｘ）×ｘ＋β（ｘ）、Ｙ＝α（ｙ）×ｙ＋β（ｙ）の各関係式を使用して補正する。よって、その補正では、倍率を表す定数である「α（ｘ）」と「α（ｙ）」や、光軸座標を表す定数である「β（ｘ）」と「β（ｙ）」のみを記憶するだけであり、座標がどの位置であっても、ＸとＹの各計算は同じ計算量であるので、その補正のための時間、補正のために記憶すべきデータを削減することができる。
ちなみに、加工用のレーザ光とガイド用の可視レーザ光に関し、集光部からの出射角度は、集光部に対する射波長と入射角に依存する。また、集光部は、光軸から照射位置までの距離が入射角に略比例するように設計されており、その比例係数は波長によって異なる。そのため、加工用のレーザ光とガイド用の可視レーザ光では、照射位置が異なる。もっとも、異なる照射位置のいずれも、集光部に対する入射角に比例しているので、その比例係数の比が一次の係数（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）に相当するとともに、補正の際に使用する関係式が一次関数となる。
また、集光部で構成される光学系が光軸対象なので、補正の際に使用する関係式である一次関数の係数（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）は、近似的にはｘ方向とｙ方向とで一致するはずであるが、走査部の中心軸と集光部の光軸が調整不足でずれている可能性があるため、ｘ方向とｙ方向とで異なる可能性がある。そこで、補正の際に使用する関係式である一次関数の係数（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）を異なるようにすれば、走査部の中心軸と集光部の光軸がずれていても、照射位置を補正することができる。
また、走査部の中心軸と集光部の光軸については、位置及び角度とも完全に一致すれば、補正の際に使用する関係式である一次関数の光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）はいらない。しかしながら、走査部の中心軸と集光部の光軸については、位置及び角度とも、完全に一致するように調整するのは困難であり、ずれる可能性がある。そこで、補正の際に使用する関係式である一次関数の光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）を設けるようにすれば、走査部の原点と集光部の光軸がずれていても、照射位置を補正することができる。
また、走査部の原点と集光部の光軸とのずれがｘ方向とｙ方向とで異なるケースでは、補正の際に使用する関係式である一次関数の光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）を異なるようにすれば、照射位置を補正することができる。
また、請求項２に係る発明であるレーザ加工装置では、先ず、各関係式で算出された後の加工対象物上の可視レーザ光の照射位置と加工対象物上のレーザ光の照射位置との距離が複数の照射位置について算出される。次に、その各距離の中で最大値が算出される。次に、そのような最大値が各定数の複数の組合せについて算出される。そして、算出された各最大値の中で最も小さい値が算出される際の各定数の組合せが補正の際に各関係式で用いられる。つまり、多数存在する各定数の組合せの中から、座標系全体において最も大きい距離を最も小さくさせる各定数の組合せを一つ求め、その求めた各定数の組合せを各関係式に用いる。よって、座標系全体において最も大きい距離を重視した補正の下で、加工用のレーザ光とガイド用の可視レーザ光との間の集光部の色収差による位置ずれを精度良く補正することができる。
また、請求項３に係る発明であるレーザ加工装置では、先ず、各関係式で算出された後の加工対象物上の可視レーザ光の照射位置と加工対象物上のレーザ光の照射位置との距離が複数の照射位置について算出される。次に、その各距離の総和が算出される。次に、そのような総和が各定数の複数の組合せについて算出される。そして、算出された各総和の中で最も小さい値が算出される際の各定数の組合せが補正の際に各関係式で用いられる。つまり、多数存在する各定数の組合せの中から、座標系全体において各距離の総和を最も小さくさせる各定数の組合せを一つ求め、その求めた各定数の組合せを各関係式に用いる。よって、座標系全体において各距離の平均を重視した補正の下で、加工用のレーザ光とガイド用の可視レーザ光との間の集光部の色収差による位置ずれを精度良く補正することができる。
また、請求項４に係る発明であるレーザ加工装置では、補正の際に各関係式で用いられる各定数の変更を受け付けることができるので、レーザ発振器から出射されるレーザ光などの変更に対応させることができる。
また、補正の際に各関係式で用いられる各定数の変更を受け付けることができることから、請求項４に係る発明であるレーザ加工装置では、座標系の中でユーザが注目する位置（例えば、座標系の中心部又は周辺部など）を重視した補正を行うことができる。
また、請求項５に係る発明である制御方法では、加工対象物上のレーザ光の照射位置と加工対象物上の可視レーザ光の照射位置との間の位置ずれを補正する。その位置ずれの補正は、加工対象物上の可視レーザ光の照射位置と対応関係にある加工対象物上のレーザ光の照射位置を表す座標データに対する倍率と光軸座標とに基づいて行われる。よって、加工用のレーザ光とガイド用の可視レーザ光との間の集光部の色収差による位置ずれを精度良く補正することができる。
また、請求項６に係る発明であるプログラムでは、そのプログラムが実行されると、加工対象物上のレーザ光の照射位置と加工対象物上の可視レーザ光の照射位置との間の位置ずれを補正する。その位置ずれの補正は、加工対象物上の可視レーザ光の照射位置と対応関係にある加工対象物上のレーザ光の照射位置を表す座標データに対する倍率と光軸座標とに基づいて行われる。よって、加工用のレーザ光とガイド用の可視レーザ光との間の集光部の色収差による位置ずれを精度良く補正することができる。
本実施形態に係るレーザ加工システム１の概略構成である。 印字情報作成装置２とレーザ加工装置３の電気的構成を示すブロック図である。 レーザ光Ｑの光路と可視レーザ光Ｒの光路を示す図である。 レーザ光Ｑの歪と可視レーザ光Ｒの歪を示す図である。 レーザ加工装置３のＣＰＵ４１が実行する補正処理を示すフローチャートである。 距離の最大値が最も小さくなる倍率及び光軸座標の組合せを決定する決定処理を示すフローチャートである。 距離の総和が最も小さくなる倍率及び光軸座標の組合せを決定する決定処理を示すフローチャートである。 Ｓ１２によって歪補正されたレーザ光Ｑ及び可視レーザ光Ｒを示す図である。 Ｓ１３によって補正されたレーザ光Ｑ及び可視レーザ光Ｒを示す図である。
以下、本発明に係るレーザ加工装置、制御方法及びプログラムをレーザ加工システムについて具体化した一実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。
［１．レーザ加工システムの概略構成］
先ず、本実施形態であるレーザ加工システム１の概略構成について図１〜図３に基づいて説明する。本実施形態に係るレーザ加工システム１は、パーソナルコンピュータ等から構成される印字情報作成装置２とレーザ加工装置３とから構成されている。
レーザ加工装置３は、レーザ加工装置本体部５とレーザコントローラ６とから構成されている。レーザ加工装置本体部５は、レーザ光Ｑを加工対象物７の加工面８を２次元走査してマーキング（印字）加工を行う。
レーザコントローラ６はコンピュータで構成され、印字情報作成装置２と双方向通信可能に接続されると共に、レーザ加工装置本体部５と電気的に接続されている。そして、レーザコントローラ６は、印字情報作成装置２から送信された印字情報、制御パラメータ、各種指示情報等に基づいてレーザ加工装置本体部５を駆動制御する。つまり、レーザコントローラ６は、レーザ加工装置３の全体を制御する。
レーザ加工装置本体部５の概略構成について説明する。尚、レーザ加工装置本体部５の説明において、レーザ発振器２１からレーザ光Ｑを出射する方向が、レーザ加工装置本体部５の前方向である。また、本体ベース１１のレーザ発振器２１を取り付けた取付面に対して垂直方向が、レーザ加工装置本体部５の上下方向である。そして、レーザ加工装置本体部５の上下方向及び前後方向に直交する方向が、レーザ加工装置本体部５の左右方向である。
レーザ加工装置本体部５は、本体ベース１１と、レーザ光Ｑを出射するレーザ発振ユニット１２と、光シャッター部１３と、不図示の光ダンパーと、ハーフミラー１０１（図３参照）と、ガイド光部１５と、反射ミラー１６と、光センサ１７と、ガルバノスキャナ１８と、ｆθレンズ１９等から構成され、不図示の略直方体形状の筐体カバーで覆われている。
レーザ発振ユニット１２は、レーザ発振器２１と、ビームエキスパンダ２２と、取付台２３とから構成されている。レーザ発振器２１は、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ等で構成され、加工対象物７の加工面８にマーキング（印字）加工を行うためのレーザ光Ｑを出力する。ビームエキスパンダ２２は、レーザ光Ｑのビーム径を調整する（例えば、ビーム径を拡大する。）ものであり、レーザ発振器２１と同軸に設けられている。取付台２３は、レーザ発振器２１がレーザ光Ｑの光軸Ｃを調整可能に取り付けられ、各取付ネジ２５で本体ベース１１の前後方向中央位置よりも後側の上面に固定されている。
光シャッター部１３は、シャッターモータ２６と、平板状のシャッター２７とから構成されている。シャッターモータ２６は、ステッピングモータ等で構成されている。シャッター２７は、シャッターモータ２６のモータ軸に取り付けられて同軸に回転する。シャッター２７は、ビームエキスパンダ２２から出射されたレーザ光Ｑの光路を遮る位置に回転された際には、レーザ光Ｑを光シャッター部１３に対して右方向に設けられた不図示の光ダンパーへ反射する。一方、シャッター２７がビームエキスパンダ２２から出射されたレーザ光Ｑの光路上に位置しないように回転された場合には、ビームエキスパンダ２２から出射されたレーザ光Ｑは、光シャッター部１３の前側に配置されたハーフミラー１０１に入射する。
不図示の光ダンパーは、シャッター２７で反射されたレーザ光Ｑを吸収する。尚、不図示の光ダンパーは不図示の冷却装置によって冷却される。ハーフミラー１０１は、レーザ光Ｑの光路に対して斜め左下方向に４５度の角度を形成するように配置される。ハーフミラー１０１は、後側から入射されたレーザ光Ｑのほぼ全部を透過する。また、ハーフミラー１０１は、後側から入射されたレーザ光Ｑの一部、例えば、レーザ光Ｑの１％を、反射ミラー１６へ４５度の反射角で反射する。反射ミラー１６は、ハーフミラー１０１のレーザ光Ｑが入射される後側面の略中央位置に対して左方向に配置される。
ガイド光部１５は、可視可干渉光である可視レーザ光Ｒ（図３参照）、例えば、赤色レーザ光を出射する可視半導体レーザ２８（図２、図３参照）と、可視半導体レーザ２８から出射された可視レーザ光Ｒを平行光に収束する不図示のレンズ群とから構成されている。
可視レーザ光Ｒは、レーザ発振器２１から出射されるレーザ光Ｑと異なる波長である。本実施形態では、レーザ光Ｑの波長は１０６４ｎｍであり、可視レーザ光Ｒの波長は、６５０ｎｍである。
ガイド光部１５は、ハーフミラー１０１のレーザ光Ｑが出射される略中央位置に対して右方向に配置されている。この結果、可視レーザ光Ｒは、ハーフミラー１０１のレーザ光Ｑが出射される略中央位置に、ハーフミラー１０１の前側面、つまり、反射面に対して４５度の入射角で入射され、４５度の反射角でレーザ光Ｑの光路上に反射される。
ここで、ハーフミラー１０１の反射率は、波長依存性を持っている。具体的には、ハーフミラー１０１は、誘電体層と金属層との多層膜構造の表面処理をされており、可視レーザ光Ｒの波長に対して高い反射率を有し、それ以外の波長の光はほとんど（９９％）透過するように構成されている。
反射ミラー１６は、レーザ光Ｑの光路に対して平行な前後方向に対して斜め左下方向に４５度の角度を形成するように配置され、ハーフミラー１０１の後側面において反射されたレーザ光Ｑの一部が、反射面の略中央位置に対して４５度の入射角で入射される。そして、反射ミラー１６は、反射面に対して４５度の入射角で入射されたレーザ光Ｑを４５度の反射角で前側方向へ反射する。
光センサ１７は、レーザ光Ｑの発光強度を検出するフォトディテクタ等で構成され、反射ミラー１６のレーザ光Ｑが反射される略中央位置に対して、図１中、前側方向に配置されている。この結果、光センサ１７は、反射ミラー１６で反射されたレーザ光Ｑが入射され、この入射されたレーザ光Ｑの発光強度を検出する。従って、光センサ１７を介してレーザ発振器２１から出力されるレーザ光Ｑの発光強度を検出することができる。
ガルバノスキャナ１８は、本体ベース１１の前側端部に形成された貫通孔の上側に取り付けられ、レーザ発振ユニット１２から出射されたレーザ光Ｑと、ハーフミラー１０１で反射された可視レーザ光Ｒとを下方へ２次元走査するものである。ガルバノスキャナ１８は、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２とが、それぞれのモータ軸が互いに直交するように外側からそれぞれの取付孔に嵌入されて本体部３３に取り付けられ、各モータ軸の先端部に取り付けられた走査ミラー１８Ｘ、１８Ｙ（図３参照）が内側で互いに対向している。そして、各モータ３１、３２の回転をそれぞれ制御して、各走査ミラー１８Ｘ、１８Ｙを回転させることによって、レーザ光Ｑと可視レーザ光Ｒとを下方へ２次元走査する。この２次元走査方向は、前後方向（Ｘ方向）と左右方向（Ｙ方向）である。
ｆθレンズ１９は、ガルバノスキャナ１８によって２次元走査されたレーザ光Ｑと可視レーザ光Ｒとを下方に配置された加工対象物７の加工面８に集光する。従って、各モータ３１、３２の回転を制御することによって、レーザ光Ｑと可視レーザ光Ｒが、加工対象物７の加工面８上において、所望の印字パターンで前後方向（Ｘ方向）と左右方向（Ｙ方向）に２次元走査される。
次に、レーザ加工システム１を構成する印字情報作成装置２とレーザ加工装置３の回路構成について図２に基づいて説明する。先ず、レーザ加工装置３の回路構成について図２に基づいて説明する。
図２に示すように、レーザ加工装置３は、レーザ加工装置３の全体を制御するレーザコントローラ６、ガルバノコントローラ３５、ガルバノドライバ３６、レーザドライバ３７、半導体レーザドライバ３８等から構成されている。レーザコントローラ６には、ガルバノコントローラ３５、レーザドライバ３７、半導体レーザドライバ３８、光センサ１７、シャッターモータ２６等が電気的に接続されている。また、レーザコントローラ６には、外部の印字情報作成装置２が双方向通信可能に接続され、印字情報作成装置２から送信された印字情報、レーザ加工装置本体部５の制御パラメータ、ユーザからの各種指示情報等を受信可能に構成されている。
レーザコントローラ６は、レーザ加工装置３の全体の制御を行う演算装置及び制御装置としてのＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３、時間を計測するタイマ４４等を備えている。また、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３、タイマ４４は、不図示のバス線により相互に接続されて、相互にデータのやり取りが行われる。
ＲＡＭ４２は、ＣＰＵ４１により演算された各種の演算結果や印字パターンのＸＹ座標データ等を一時的に記憶させておくためのものである。ＲＯＭ４３は、各種のプログラムを記憶させておくものであり、印字情報作成装置２から送信された印字情報に基づいて印字パターンのＸＹ座標データを算出してＲＡＭ４２に記憶する等の各種プログラムが記憶されている。ＲＯＭ４３には、フォントの種類別に、直線と楕円弧とで構成された各文字のフォントの始点、終点、焦点、曲率等のデータが記憶されている。
また、ＲＯＭ４３には、印字情報作成装置２から受信した印字情報に対応する印字パターンの太さ、深さ及び本数、レーザ発振器２１のレーザ出力、レーザ光Ｑのレーザパルス幅、ガルバノスキャナ１８によるレーザ光Ｑを走査する速度を表すガルバノ走査速度情報等の各種制御パラメータをＲＡＭ４２に格納するプログラムが記憶されている。
そして、ＣＰＵ４１は、かかるＲＯＭ４３に記憶されている各種のプログラムに基づいて各種の演算及び制御を行なうものである。例えば、ＲＯＭ４３に記憶されているプログラムには、図５に示すフローチャートのプログラム等がある。
また、ＣＰＵ４１は、印字情報作成装置２から入力された印字情報に基づいて算出した印字パターンのＸＹ座標データ、ガルバノ走査速度情報等をガルバノコントローラ３５に出力する。また、ＣＰＵ４１は、印字情報作成装置２から入力された印字情報に基づいて設定したレーザ発振器２１のレーザ出力、レーザ光Ｑのレーザパルス幅等のレーザ駆動情報をレーザドライバ３７に出力する。ＣＰＵ４１は、光センサ１７から入力されたレーザ光Ｑの発光強度に基づいて、レーザ発振器２１のレーザ出力制御信号をレーザドライバ３７に出力する。
ＣＰＵ４１は、可視半導体レーザ２８の点灯開始を指示するオン信号又は消灯を指示するオフ信号を半導体レーザドライバ３８に出力する。ＣＰＵ４１は、シャッターモータ２６に対して、シャッター２７をレーザ光Ｑの光路を遮る位置に回転させるように指示する遮光指示信号、又は、シャッター２７をレーザ光Ｑの光路を遮らない位置に回転させるように指示する開放指示信号を出力する。
ガルバノコントローラ３５は、レーザコントローラ６から入力された印字パターンのＸＹ座標データ（Ｘ、Ｙ）、ガルバノ走査速度情報等に基づいて、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２の駆動角度、回転速度等を算出して、駆動角度、回転速度を表すモータ駆動情報をガルバノドライバ３６へ出力する。ガルバノドライバ３６は、ガルバノコントローラ３５から入力された駆動角度、回転速度を表すモータ駆動情報に基づいて、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２を駆動制御して、レーザ光Ｑ又は可視レーザ光Ｒを２次元走査する。
レーザドライバ３７は、レーザコントローラ６から入力されたレーザ発振器２１のレーザ出力、レーザ光Ｑのレーザパルス幅等のレーザ駆動情報と、レーザ発振器２１のレーザ出力制御信号等に基づいて、レーザ発振器２１を駆動する。また、半導体レーザドライバ３８は、レーザコントローラ６から入力されたオン信号又はオフ信号に基づいて、可視半導体レーザ２８を点灯駆動又は、消灯する。
次に、印字情報作成装置２の回路構成について図２に基づいて説明する。図２に示すように、印字情報作成装置２は、印字情報作成装置２の全体を制御する制御部５１、図１に示すマウス５２とキーボード５３等から構成される入力操作部５５、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）５６、ＣＤ−ＲＯＭ５７に各種データ、プログラム等を書き込み及び読み込むためのＣＤ−Ｒ／Ｗ５８等から構成されている。制御部５１には、不図示の入出力インターフェースを介して入力操作部５５、液晶ディスプレイ５６、ＣＤ−Ｒ／Ｗ５８等が接続されている。
ＣＤ−Ｒ／Ｗ５８は、各種アプリケーションソフトウェア等をＣＤ−ＲＯＭ５７から読み込む、又は、ＣＤ−ＲＯＭ５７に対して書き込む。
制御部５１は、印字情報作成装置２の全体の制御を行う演算装置及び制御装置としてのＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３、時間を計測するタイマ６５、ハードディスクドライブ（以下、「ＨＤＤ」という。）６６等を備えている。また、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３、タイマ６５は、不図示のバス線により相互に接続されて、相互にデータのやり取りが行われる。また、ＣＰＵ６１とＨＤＤ６６は、不図示の入出力インターフェースを介して接続され、相互にデータのやり取りが行われる。
ＲＡＭ６２は、ＣＰＵ６１により演算された各種の演算結果等を一時的に記憶させておくためのものである。ＲＯＭ６３は、各種のプログラムを記憶させておくものである。
また、ＨＤＤ６６は、各種アプリケーションソフトウェアのプログラム、各種データファイルを記憶する。
［２．レーザ光と可視レーザ光の照射位置のずれ］
次に、レーザ光Ｑと可視レーザ光Ｒの照射位置のずれについて図３に基づいて説明する。
図３に示すように、レーザ光Ｑは、レーザ発振器２１、及びビームエキスパンダ２２等で構成されたレーザ発振ユニット１２から出射される。その出射されたレーザ光Ｑは、ハーフミラー１０１を透過する。その透過したレーザ光Ｑは、ガルバノスキャナ１８の走査ミラー１８Ｘ、１８Ｙで２次元走査される。その２次元走査されたレーザ光Ｑは、ｆθレンズ１９に入射する。その入射したレーザ光Ｑは、ｆθレンズ１９に集光され、ｆθレンズ１９から出射する。
その出射されたレーザ光Ｑは、加工対象物７を照射する。そのレーザ光Ｑの照射位置ＰＱは、ｆθレンズ１９の光軸Ｃの加工対象物７上の位置を原点ＯとしたＸＹ座標の座標データでは、（ｘ、ｙ）で示される。つまり、ｆθレンズ１９の光軸Ｃに入射する加工対象物７上のレーザ光Ｑの照射位置ＰＱを表す座標データを原点Ｏとすると、加工対象物７上のレーザ光Ｑの照射位置ＰＱの座標データは、（ｘ、ｙ）で示される。
一方、可視レーザ光Ｒは、可視半導体レーザ２８から出射される。その出射された可視レーザ光Ｒは、ハーフミラー１０１でレーザ光Ｑの光路上に反射される。その反射された可視レーザ光Ｒは、ガルバノスキャナ１８の走査ミラー１８Ｘ、１８Ｙで２次元走査される。その２次元走査された可視レーザ光Ｒは、ｆθレンズ１９に入射する。その入射した可視レーザ光Ｒは、ｆθレンズ１９に集光され、ｆθレンズ１９から出射する。その出射された可視レーザ光Ｒは、加工対象物７上で照射する。
その出射された可視レーザ光Ｒは、加工対象物７を照射する。その可視レーザ光Ｒの照射位置ＰＲは、ｆθレンズ１９の光軸Ｃの加工対象物７上の位置を原点ＯとしたＸＹ座標の座標データでは、（Ｘ、Ｙ）で示される。つまり、ｆθレンズ１９の光軸Ｃに入射する加工対象物７上のレーザ光Ｑの照射位置ＰＱを表す座標データを原点Ｏとすると、加工対象物７上の可視レーザ光Ｒの照射位置ＰＲの座標データは、（Ｘ、Ｙ）で示される。
そして、可視レーザ光Ｒの照射位置ＰＲとレーザ光Ｑの照射位置ＰＱとの間には、位置ずれＺが発生する。その位置ずれＺは、ｆθレンズ１９の色収差を発生要因とする。
［３．レーザ光と可視レーザ光の照射位置の関係式］
加工対象物７上のレーザ光Ｑの照射位置ＰＱを表す座標データ（ｘ、ｙ）と対応関係にある加工対象物７上の可視レーザ光Ｒの照射位置ＰＲを表す座標データ（Ｘ、Ｙ）について、以下の各関係式（１）（２）が成立するものとする。
Ｘ＝α（ｘ）×ｘ＋β（ｘ） …（１）
Ｙ＝α（ｙ）×ｙ＋β（ｙ） …（２）
ここで、「β（ｘ）」と「β（ｙ）」は、ガルバノスキャナ１８の中心軸に入射する加工対象物７上のレーザ光の照射位置を表す座標データを原点Ｏとした場合、ｆθレンズ１９の光軸Ｃに入射する加工対象物７上のレーザ光の照射位置を表光軸座標を表す定数であり、「α（ｘ）」と「α（ｙ）」は、光軸座標β（ｘ）、β（ｙ）から加工対象物７上のレーザ光の照射位置を表す座標データまでの距離に対する、光軸座標β（ｘ）、β（ｙ）から加工対象物７上の可視レーザ光の照射位置を表す座標データまでの距離の倍率を表す定数である。
ところで、マーキング（印字）加工用のレーザ光Ｑとガイド用の可視レーザ光Ｒに関し、ｆθレンズ１９からの出射角度は、ｆθレンズ１９に対する入射波長と入射角に依存する。また、ｆθレンズ１９は、光軸Ｃから照射位置（を表す各座標データ（ｘ、ｙ）（Ｘ、Ｙ））までの距離が上記入射角に略比例するように設計されており、その比例係数は波長によって異なる。
この点、上述したように、本実施形態では、レーザ光Ｑの波長は１０６４ｎｍであり、可視レーザ光Ｒの波長は、６５０ｎｍである。そのため、マーキング（印字）加工用のレーザ光Ｑの照射位置ＰＱを表す座標データ（ｘ、ｙ）は、ガイド用の可視レーザ光Ｒの照射位置ＰＲを表す座標データ（Ｘ、Ｙ）とは異なる。
もっとも、異なる照射位置ＰＱ、ＰＲのいずれも、ｆθレンズ１９に対する入射角に比例しているので、その比例係数の比が一次の係数（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）に相当するとともに、上記の各関係式（１）（２）が一次関数となる。上記の各関係式（１）（２）を使用すれば、マーキング（印字）加工用のレーザ光Ｑの照射位置ＰＱを表す座標データ（ｘ、ｙ）を補正することで、ガイド用の可視レーザ光Ｒの照射位置ＰＲを表す座標データ（Ｘ、Ｙ）を算出することができる。
また、ｆθレンズ１９で構成される光学系が光軸Ｃを中心にした軸対象であるので、補正の際に使用する上記の各関係式（１）（２）である一次関数の係数（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）は、近似的にはｘ方向とｙ方向とで一致するはずであるが、ガルバノスキャナ１８の中心軸とｆθレンズ１９の光軸Ｃが調整不足でずれている可能性があるため、ｘ方向とｙ方向とで異なる可能性がある。
そこで、補正の際に使用する上記の各関係式（１）（２）である一次関数の係数（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）を異なるようにすれば、ガルバノスキャナ１８の中心軸とｆθレンズ１９の光軸Ｃがずれていても、マーキング（印字）加工用のレーザ光Ｑの照射位置ＰＱを表す座標データ（ｘ、ｙ）を補正することで、ガイド用の可視レーザ光Ｒの照射位置ＰＲを表す座標データ（Ｘ、Ｙ）を算出することができる。
また、ガルバノスキャナ１８の原点とｆθレンズ１９の光軸Ｃについては、位置及び角度とも完全に一致すれば、補正の際に使用する上記の各関係式（１）（２）である一次関数の光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）はいらない。しかしながら、ガルバノスキャナ１８の原点とｆθレンズ１９の光軸Ｃについては、位置及び角度とも、完全に一致するように調整するのは困難であり、ずれる可能性がある。そこで、補正の際に使用する上記の各関係式（１）（２）である一次関数の光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）を設けるようにすれば、ガルバノスキャナ１８の原点とｆθレンズ１９の光軸Ｃがずれていても、マーキング（印字）加工用のレーザ光Ｑの照射位置ＰＱを表す座標データ（ｘ、ｙ）を補正することで、ガイド用の可視レーザ光Ｒの照射位置ＰＲを表す座標データ（Ｘ、Ｙ）を算出することができる。
また、ガルバノスキャナ１８の原点とｆθレンズ１９の光軸Ｃとのずれがｘ方向とｙ方向とで異なるケースでは、補正の際に使用する上記の各関係式（１）（２）である一次関数の光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）を異なるようにすれば、マーキング（印字）加工用のレーザ光Ｑの照射位置ＰＱを表す座標データ（ｘ、ｙ）を補正することで、ガイド用の可視レーザ光Ｒの照射位置ＰＲを表す座標データ（Ｘ、Ｙ）を算出することができる。
［４．倍率と光軸座標の決定（その１）］
補正の際に使用する上記の各関係式（１）（２）である一次関数の係数（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）及び光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）は、図６に示す組合せ決定処理に従って、決定される。
Ｓ２０では、先ず、レーザ発振器２１は、加工対象物７上のＮ個の格子点ＰＱ（１）〜ＰＱ（Ｎ）に、レーザ光Ｑを照射する。記録者は、レーザ光Ｑによって加工された加工対象物７上のＮ個の加工痕の座標ＰＱを、座標データ（ｘ、ｙ）として記録する。
Ｓ２１では、係数（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）及び光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）の所定の組合せを使用した上記の各関係式（１）（２）をもって、加工対象物７上のＮ個の格子点ＰＲ（１）〜ＰＲ（Ｎ）に可視レーザ光Ｒを照射する。加工対象物７上のＮ個の可視レーザ光Ｒの照射位置を、座標データ（Ｘ、Ｙ）として記録する。
Ｓ２２では、加工対象物７上の可視レーザ光Ｒの照射位置ＰＲを表す座標データ（Ｘ、Ｙ）と実際に加工された加工対象物７上のレーザ光Ｑの照射位置ＰＱを表す座標データ（ｘ、ｙ）との距離Ｌが、Ｎ個の照射位置について、以下の式（３）をもって算出される。
Ｌ（ｎ）＝｛（Ｘ（ｎ）−ｘ（ｎ））２ ＋（Ｙ（ｎ）−ｙ（ｎ））２ ｝１／２ …（３）
ｎ＝１〜Ｎ
具体的に言えば、例えば、図４に示すように、基準位置の外枠が正方形の場合には、レーザ光Ｑの歪は一点鎖線で示され、可視レーザ光Ｒの歪は点線で示される。ここで、外枠が正方形である基準位置を複数のマトリックスで構成した場合には、Ｎ個の各格子点について、上記の式（３）でＮ個の各距離Ｌ（ｎ）が求められる。
ｎ＝１では、上記の各関係式（１）（２）で算出された後の加工対象物７上の可視レーザ光Ｒの照射位置ＰＲ（１）を表す座標データ（Ｘ（１）、Ｙ（１））と加工対象物７上のレーザ光Ｑの照射位置ＰＱ（１）を表す座標データ（ｘ（１）、ｙ（１））との距離Ｌ（１）が求められる。
そして、ｎ＝Ｎでは、上記の各関係式（１）（２）で算出された後の加工対象物７上の可視レーザ光Ｒの照射位置ＰＲ（Ｎ）を表す座標データ（Ｘ（Ｎ）、Ｙ（Ｎ））と加工対象物７上のレーザ光Ｑの照射位置ＰＱ（Ｎ）を表す座標データ（ｘ（Ｎ）、ｙ（Ｎ））との距離Ｌ（Ｎ）が求められる。
尚、図４では、外枠が正方形である基準位置を１６個のマトリックスで構成しており、格子点は２５個あるので、（Ｎ＝）２５個の距離Ｌが求められる。
Ｓ２３では、その各距離Ｌ（ｎ）の中で最大値が算出される。つまり、以下の式（４）をもって、最大値が算出される。
ＭＡＸ（Ｌ（１），Ｌ（２），…，Ｌ（ｎ−１），Ｌ（ｎ）） …（４）
ｎ＝Ｎ
次に、上記の各関係式（１）（２）で係数（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）及び光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）を変化させることにより、上記の式（３）（４）を介して求められる最大値が、係数（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）及び光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）の組合せ毎に算出される。
Ｓ２４では、算出された各最大値の中で最も小さい値が算出される際の係数（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）及び光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）の組合せを決定する。そして、その組合せを、補正の際に各関係式（１）（２）で用いる。
つまり、多数存在する係数（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）及び光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）の組合せの中から、ＸＹ座標系の全体において最も大きい距離Ｌを最も小さくさせる係数（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）及び光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）の組合せを一つ求める。
その求めた各定数の組合せを上記の各関係式（１）（２）に用いる。よって、ＸＹ座標系全体において最も大きい距離Ｌを重視した補正の下で、マーキング（印字）加工用のレーザ光Ｑとガイド用の可視レーザ光Ｒとの間のｆθレンズ１９の色収差による位置ずれＺを精度良く補正することができる。
［５．倍率と光軸座標の決定（その２）］
補正の際に使用する上記の各関係式（１）（２）である一次関数の係数（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）及び光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）は、図７に示す組合せ決定処理に従って、決定されてもよい。
Ｓ２０では、先ず、レーザ発振器２１は、加工対象物７上のＮ個の格子点ＰＱ（１）〜ＰＱ（Ｎ）に、レーザ光Ｑを照射する。記録者は、その加工対象物７上のＮ個の照射位置ＰＱを、座標データ（ｘ、ｙ）として記録する。
Ｓ２１では、係数（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）及び光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）の所定の組合せを使用した上記の各関係式（１）（２）をもって、加工対象物７上のＮ個の格子点ＰＲ（１）〜ＰＲ（Ｎ）に可視レーザ光Ｒを照射する。記録者は、加工対象物７上のＮ個の可視レーザ光Ｒの照射位置ＰＲを、座標データ（Ｘ、Ｙ）として記録する。
Ｓ２２では、加工対象物７上の可視レーザ光Ｒの照射位置ＰＲを表す座標データ（Ｘ、Ｙ）と実際に加工された加工対象物７上のレーザ光Ｑの照射位置ＰＱを表す座標データ（ｘ、ｙ）との距離Ｌが、Ｎ個の照射位置について、以下の式（３）をもって算出される。
Ｌ（ｎ）＝｛（Ｘ（ｎ）−ｘ（ｎ））２ ＋（Ｙ（ｎ）−ｙ（ｎ））２ ｝１／２ …（３）
ｎ＝１〜Ｎ
具体的に言えば、例えば、図４に示すように、基準位置の外枠が正方形の場合には、レーザ光Ｑの歪は一点鎖線で示され、可視レーザ光Ｒの歪は点線で示される。ここで、外枠が正方形である基準位置を複数のマトリックスで構成した場合には、Ｎ個の各格子点について、上記の式（３）でＮ個の各距離Ｌ（ｎ）が求められる。
ｎ＝１では、上記の各関係式（１）（２）で算出された後の加工対象物７上の可視レーザ光Ｒの照射位置ＰＲ（１）を表す座標データ（Ｘ（１）、Ｙ（１））と加工対象物７上のレーザ光Ｑの照射位置ＰＱ（１）を表す座標データ（ｘ（１）、ｙ（１））との距離Ｌ（１）が求められる。
そして、ｎ＝Ｎでは、上記の各関係式（１）（２）で算出された後の加工対象物７上の可視レーザ光Ｒの照射位置ＰＲ（Ｎ）を表す座標データ（Ｘ（Ｎ）、Ｙ（Ｎ））と加工対象物７上のレーザ光Ｑの照射位置ＰＱ（Ｎ）を表す座標データ（ｘ（Ｎ）、ｙ（Ｎ））との距離Ｌ（Ｎ）が求められる。
尚、図４では、外枠が正方形である基準位置を１６個のマトリックスで構成しており、格子点は２５個あるので、（Ｎ＝）２５個の距離Ｌが求められる。
Ｓ３３では、その各距離Ｌ（ｎ）の総和が算出される。つまり、以下の式（５）をもって、総和が算出される。
Ｌ（１）＋Ｌ（２）＋…＋Ｌ（ｎ−１）＋Ｌ（ｎ） …（５）
ｎ＝Ｎ
次に、上記の各関係式（１）（２）で係数（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）及び光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）を変化させることにより、上記の式（３）（５）を介して求められる総和が、係数（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）及び光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）の組合せ毎に算出される。
Ｓ３４では、算出された各総和の中で最も小さい値が算出される際の係数（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）及び光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）の組合せを決定する。そして、その組合せを、補正の際に各関係式（１）（２）で用いる。
つまり、多数存在する係数（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）及び光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）の組合せの中から、ＸＹ座標系の全体において各距離Ｌの総和を最も小さくさせる係数（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）及び光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）の組合せを一つ求める。
その求めた各定数の組合せを上記の各関係式（１）（２）に用いる。よって、ＸＹ座標系全体において各距離Ｌの平均を重視した補正の下で、マーキング（印字）加工用のレーザ光Ｑとガイド用の可視レーザ光Ｒとの間のｆθレンズ１９の色収差による位置ずれＺを精度良く補正することができる。
［６．補正処理］
次に、本実施形態に係るレーザ加工システム１のレーザ加工装置３のＣＰＵ４１が実行する補正処理について図５に基づいて説明する。
Ｓ１０において、ＣＰＵ４１は、「α（ｘ）」と「α（ｙ）」と「β（ｘ）」と「β（ｙ）」の各定数の変更を受け付ける。具体的には、ＣＰＵ４１は、ＬＣＤ５６に各定数を変更するための画面を表示させる。ユーザが、図１に示すマウス５２とキーボード５３等から構成される入力操作部５５を介して、各定数の値を入力する。ＣＰＵ４１は、入力操作部５５を介して入力された各定数の値を、ＲＡＭ６２に記憶させる。これにより、ユーザは、可視レーザ光Ｒの照射位置を所望の位置に調整することができる。例えば、、Ｓ１３における補正の際に上記の各関係式（１）（２）で用いられる係数（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）及び光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）をユーザによる操作で調整することができることから、ＸＹ座標系の中でユーザが注目する位置（例えば、図４の原点Ｏ又は周辺部など）の可視レーザ光Ｒとレーザ光Ｑとが一致する値を重視する等、ユーザが所望する照射位置に補正を行うことができる。
先ず、Ｓ１１において、ＣＰＵ４１は、目標位置の座標データを取得する。具体的には、ＣＰＵ４１は、印字情報作成装置２から印字パターンを描くための座標データを受信する。ＣＰＵ４１は、印字情報作成装置２から送信された印字情報に基づいて、加工対象物７上のＸＹ座標における位置を表す座標データ（ｘ′、ｙ′）を算出する。ＣＰＵ４１は、算出した座標データ（ｘ′、ｙ′）をＲＡＭ４２に記憶させる。
理想的には、目標位置の座標データ（ｘ′、ｙ′）により、図４に示すＰＱ′にレーザ光が照射される。しかしながら、実際には、ｆθレンズ１９の歪みにより、レーザ光Ｑと可視レーザ光Ｒは、目標位置に対してずれが生じる。具体的には、座標データ（ｘ′、ｙ′）に従って、レーザ光Ｑを加工対象物７上に照射した場合、図４に示すＰＱに照射される。また、座標データ（ｘ′、ｙ′）に従って、可視レーザ光Ｒを加工対象物７上に照射した場合、図４に示すＰＲに照射される。
Ｓ１２では、ＣＰＵ４１は、ｆθレンズ１９の歪補正式でＲＡＭに記憶された座標データ（ｘ′、ｙ′）を補正する。具体的には、ＣＰＵ４１は、特許文献１に記載の公知の方法で補正する。上記Ｓ１１で取得した加工対象物７上のＸＹ座標における位置を表す座標データ（ｘ′、ｙ′）について、以下の各関係式（６）（７）で歪補正して、歪補正されたレーザ光Ｑの照射位置ＰＱを表す座標データ（ｘ、ｙ）が取得される。
ｘ＝ｘ′＋Ａ（ｘ′）×ｙ′２×ｘ′＋Ｂ（ｘ′）×ｙ′ …（６）
ｙ＝ｙ′＋Ａ（ｙ′）×ｘ′２×ｙ′＋Ｂ（ｙ′）×ｘ′ …（７）
ここで、上記の各関係式（６）（７）で使用される係数（「Ａ（ｘ′）」と「Ａ（ｙ′）」と光軸座標（「Ｂ（ｘ′）」と「Ｂ（ｙ′）」）は、レーザ光Ｑの波長毎に既に求められており、ＲＯＭ４３内の補正データテーブルに記憶されている。
各関係式（６）（７）により、可視レーザ光Ｒ及びレーザ光Ｑの座標データ（ｘ′、ｙ′）を補正した場合、図８に示す様に可視レーザ光Ｒ及びレーザ光Ｑの照射位置が補正される。具体的には、座標データ（ｘ、ｙ）に従って、レーザ光Ｑを加工対象物７上に照射した場合、図８に示すＰＱ（ｘ、ｙ）に照射される。また、座標データ（ｘ、ｙ）に従って、可視レーザ光Ｒを加工対象物７上に照射した場合、図８に示すＰＲ（ｘ、ｙ）に照射される。
Ｓ１３では、ＣＰＵ４１は、歪補正された座標データ（ｘ、ｙ）を補正式で補正する。具体的には、上記Ｓ１２で歪補正されたレーザ光Ｑの照射位置ＰＱを表す座標データ（ｘ、ｙ）と下記の各関係式（１）（２）とを用いて、歪補正された可視レーザ光Ｒの照射位置ＰＲを表す座標データ（Ｘ、Ｙ）が求められる。
Ｘ＝α（ｘ）×ｘ＋β（ｘ） …（１）
Ｙ＝α（ｙ）×ｙ＋β（ｙ） …（２）
各関係式（１）（２）により、可視レーザ光Ｒの座標データ（ｘ、ｙ）を補正した場合、図９に示す様に可視レーザ光Ｒの照射位置が補正される。具体的には、座標データ（Ｘ、Ｙ）に従って、可視レーザ光Ｒを加工対象物７上に照射した場合、図９に示すＰＲ（Ｘ、Ｙ）に照射される。
ここで、上記の各関係式（１）（２）で使用される係数（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）及び光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）は、上述した［４．倍率と光軸座標の決定（その１）］又は［５．倍率と光軸座標の決定（その２）］によって既に求められており、ＲＯＭ４３に記憶されている。
以下、その記憶形態について説明する。本実施の形態では、上記Ｓ１２で歪補正されたレーザ光Ｑの照射位置ＰＱを表す座標データ（ｘ、ｙ）を取得するための上記の各関係式（６）（７）の係数（「Ａ（ｘ′）」と「Ａ（ｙ′）」と光軸座標（「Ｂ（ｘ′）」と「Ｂ（ｙ′）」）を使って、座標データ（ｘ′、ｙ′）に対して、ＣＰＵ４１が単純な掛け算を施す。また、ＣＰＵ４１は、上記Ｓ１３で歪補正された可視レーザ光Ｒの照射位置ＰＲを表す座標データ（Ｘ、Ｙ）を取得するための上記の各関係式（１）（２）の係数（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）及び光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）を使って、座標データ（ｘ、ｙ）を求める。
Ｓ１４では、ＣＰＵ４１は、ガルバノスキャナ１８を制御して、可視半導体レーザ２８から出射した可視レーザ光Ｒを、Ｓ１２及びＳ１３で補正した可視レーザ光Ｒの照射位置を表す座標データ（Ｘ、Ｙ）に基づいて、走査する。具体的には、ＣＰＵ４１は、ガルバノコントローラ３５に座標データ（Ｘ、Ｙ）及びガルバノ走査速度情報等を出力する。ガルバノコントローラ３５は、座標データ（Ｘ、Ｙ）及びガルバノ走査速度情報等に基づいて、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２の駆動角度、回転速度等を算出して、駆動角度、回転速度を表すモータ駆動情報をガルバノドライバ３６へ出力する。ガルバノドライバ３６は、ガルバノコントローラ３５から入力された駆動角度、回転速度を表すモータ駆動情報に基づいて、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２を駆動制御して、可視レーザ光Ｒを２次元走査する。
Ｓ１５では、ＣＰＵ４１は、ガルバノスキャナ１８を制御して、レーザ発振器２１から出射したレーザ光Ｑを、Ｓ１２で補正したレーザ光Ｑの照射位置を表す座標データ（ｘ、ｙ）に基づいて、走査する。具体的には、ＣＰＵ４１は、ガルバノコントローラ３５に座標データ（ｘ、ｙ）及びガルバノ走査速度情報等を出力する。ガルバノコントローラ３５は、座標データ（ｘ、ｙ）及びガルバノ走査速度情報等に基づいて、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２の駆動角度、回転速度等を算出して、駆動角度、回転速度を表すモータ駆動情報をガルバノドライバ３６へ出力する。ガルバノドライバ３６は、ガルバノコントローラ３５から入力された駆動角度、回転速度を表すモータ駆動情報に基づいて、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２を駆動制御して、レーザ光Ｑを２次元走査する。ＣＰＵ４１は、Ｓ１５終了後、補正処理を終了する。
［７．まとめ］
すなわち、本実施形態に係るレーザ加工システム１では、加工対象物７上のレーザ光Ｑの照射位置ＰＱを表す座標データ（ｘ、ｙ）と加工対象物７上の可視レーザ光Ｒの照射位置ＰＲを表す座標データ（Ｘ、Ｙ）との間のｆθレンズ１９の色収差による位置ずれＺを補正する。その位置ずれＺの補正は、加工対象物７上の可視レーザ光Ｒの照射位置ＰＲと対応関係にある加工対象物７上のレーザ光Ｑの照射位置ＰＱを表す座標データ（ｘ、ｙ）に対する倍率（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）と光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）とに基づいて行われる（Ｓ１３）。よって、マーキング（印字）加工用のレーザ光Ｑとガイド用の可視レーザ光Ｒとの間のｆθレンズ１９の色収差による位置ずれＬを精度良く補正することができる。
また、本実施形態に係るレーザ加工システム１では、下記の各関係式（１）（２）を使用して歪補正する（Ｓ１３）。
Ｘ＝α（ｘ）×ｘ＋β（ｘ） …（１）
Ｙ＝α（ｙ）×ｙ＋β（ｙ） …（２）
よって、その歪補正では、倍率を表す定数である「α（ｘ）」と「α（ｙ）」、光軸座標を表す定数である「β（ｘ）」と「β（ｙ）」のみをＲＯＭ４３に記憶するだけであり、座標がどの位置であっても、ＸとＹの各計算は同じ計算量であるので、その補正のための時間、補正のために記憶すべきデータを削減することができる。
［８．その他］
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
Ｓ１３において、上記の各関係式（１）（２）で使用される係数（「α（ｘ）」と「α（ｙ）」）及び光軸座標（「β（ｘ）」と「β（ｙ）」）の各値は、上述した［４．倍率と光軸座標の決定（その１）］及び［５．倍率と光軸座標の決定（その２）］を評価し、それらの分布状態から選択されていてもよい。このようなケースでは、α（ｘ）＝１．０２１、α（ｙ）＝１．０１３、β（ｘ）＝０．０９４［ｍｍ］、β（ｙ）＝０．０７０［ｍｍ］となる。
また、図５に示すフローチャートのプログラムは、印字情報作成装置２のＲＯＭ６３に記憶させてもよい。あるいは、図５に示すフローチャートのプログラムは、ＨＤＤ６６に記憶されていてもよいし、ＣＤ−ＲＯＭ５７等の記憶媒体から読み込まれてもよいし、図示しないインターネットなどのネットワークからダウンロードされてもよい。これらのケースでは、図５に示すフローチャートのプログラムは、印字情報作成装置２のＣＰＵ６１によって実行される。
１ レーザ加工システム
２ 印字情報作成装置
３ レーザ加工装置
５ レーザ加工装置本体部
６ レーザコントローラ
７ 加工対象物
４１、６１ ＣＰＵ
４２、６２ ＲＡＭ
４３、６３ ＲＯＭ
５２ マウス
５３ キーボード
５５ 入力操作部
５６ 液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）
６６ ＨＤＤ
１０１ ハーフミラー
Ｑ レーザ光
Ｒ 可視レーザ光

Claims (6)

  1. レーザ光を出射するレーザ発振器と、
    前記レーザ光とは異なる波長を有する可視レーザ光を出射する可視レーザ光源と、
    同軸上に出射された前記レーザ光、又は前記可視レーザ光を走査する走査部と、
    前記走査部によって走査された前記レーザ光、又は前記可視レーザ光とを集光しながら加工対象物に向けて出射する集光部と、
    前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置と前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置との間の位置ずれを補正する補正手段と、
    前記走査部の中心軸に入射する前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データを原点とした場合、前記集光部の光軸に入射する前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す光軸座標と、前記光軸座標から前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データまでの距離に対する、前記光軸座標から前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データまでの距離の倍率とを記憶する記憶部と、
    前記走査部を制御して、前記レーザ光を前記レーザ光の照射位置を表す座標データに基づいて、走査する第１走査制御手段と、
    前記走査部を制御して、前記可視レーザ光を前記補正手段が補正した前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データに基づいて、走査する第２走査制御手段と、を備え、
    前記補正手段は、前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データを、前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データと、前記記憶部に記憶された前記倍率と前記光軸座標とに基づいて補正し、
    前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データを（ｘ，ｙ）とし、
    前記補正手段で補正された後の前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データを（Ｘ，Ｙ）とし、
    前記倍率を表す定数を「α（ｘ）」と「α（ｙ）」とし、
    前記光軸座標を表す定数を「β（ｘ）」と「β（ｙ）」とすると、
    Ｘ ＝ α（ｘ）×ｘ＋β（ｘ）、
    Ｙ ＝ α（ｙ）×ｙ＋β（ｙ）
    の各関係式が成立すること、を特徴とするレーザ加工装置。
  2. 請求項１に記載するレーザ加工装置であって、
    前記各関係式で算出された後の前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置と前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置との距離が複数の照射位置について算出され、
    前記算出された各距離の中で最大値が算出され、
    前記最大値が前記各定数の複数の組合せについて算出され、
    前記算出された各最大値の中で最も小さい値が算出される際の前記各定数の組合せを前記補正手段で用いること、を特徴とするレーザ加工装置。
  3. 請求項１に記載するレーザ加工装置であって、
    前記各関係式で算出された後の前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置と前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置との距離が複数の照射位置について算出され、
    前記算出された各距離の総和が算出され、
    前記総和が前記各定数の複数の組合せについて算出され、
    前記算出された各総和の中で最も小さい値が算出される際の前記各定数の組合せを前記補正手段で用いること、を特徴とするレーザ加工装置。
  4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載するレーザ加工装置であって、
    前記各定数の変更を受け付ける受付手段を備えたこと、を特徴とするレーザ加工装置。
  5. レーザ加工装置を制御するコンピュータに実行される制御方法であって、
    前記レーザ加工装置は、
    レーザ光を出射するレーザ発振器と、
    可視レーザ光を出射する可視レーザ光源と、
    同軸上に出射された前記レーザ光、又は前記可視レーザ光を走査する走査部と、
    前記走査部によって走査された前記レーザ光、又は前記可視レーザ光を集光しながら加工対象物に向けて出射する集光部と、
    前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データと対応関係にある前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データの倍率と光軸座標とを記憶する記憶部と、
    前記走査部の中心軸に入射する前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データを原点とした場合、前記集光部の光軸に入射する前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す光軸座標と、前記光軸座標から前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データまでの距離に対する、前記光軸座標から前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データまでの距離の倍率と光軸座標とを記憶する記憶部と、を備え、
    当該制御方法は、
    前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データを、前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データと、前記記憶部に記憶された前記倍率と前記光軸座標とに基づいて補正する補正工程と、
    前記走査部を制御して、前記レーザ光を前記レーザ光の照射位置を表す座標データに基づいて、走査する第１走査制御工程と、
    前記走査部を制御して、前記可視レーザ光を前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データに基づいて、走査する第２走査制御工程と、
    を備え、
    前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データを（ｘ，ｙ）とし、
    前記補正工程で補正された後の前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データを（Ｘ，Ｙ）とし、
    前記倍率を表す定数を「α（ｘ）」と「α（ｙ）」とし、
    前記光軸座標を表す定数を「β（ｘ）」と「β（ｙ）」とすると、
    Ｘ ＝ α（ｘ）×ｘ＋β（ｘ）、
    Ｙ ＝ α（ｙ）×ｙ＋β（ｙ）
    の各関係式が成立すること、を特徴とする制御方法。
  6. レーザ加工装置を制御するコンピュータによって実行されるプログラムであって、
    前記レーザ加工装置は、
    レーザ光を出射するレーザ発振器と、
    可視レーザ光を出射する可視レーザ光源と、
    同軸上に出射された前記レーザ光、又は前記可視レーザ光を走査する走査部と、
    前記走査部によって走査された前記レーザ光、又は前記可視レーザ光を集光しながら加工対象物に向けて出射する集光部と、
    前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データと対応関係にある前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データの倍率と光軸座標とを記憶する記憶部と、
    前記走査部の中心軸に入射する前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データを原点とした場合、前記集光部の光軸に入射する前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す光軸座標と、前記光軸座標から前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データまでの距離に対する、前記光軸座標から前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データまでの距離の倍率と光軸座標とを記憶する記憶部と、を備え、
    当該プログラムは、
    前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データを、前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データと、前記記憶部に記憶された前記倍率と前記光軸座標とに基づいて補正する補正処理と、
    前記走査部を制御して、前記レーザ光を前記レーザ光の照射位置を表す座標データに基づいて、走査する第１走査制御処理と、
    前記走査部を制御して、前記可視レーザ光を前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データに基づいて、走査する第２走査制御処理と、
    を備え、
    前記加工対象物上の前記レーザ光の照射位置を表す座標データを（ｘ，ｙ）とし、
    前記補正処理で補正された後の前記加工対象物上の前記可視レーザ光の照射位置を表す座標データを（Ｘ，Ｙ）とし、
    前記倍率を表す定数を「α（ｘ）」と「α（ｙ）」とし、
    前記光軸座標を表す定数を「β（ｘ）」と「β（ｙ）」とすると、
    Ｘ ＝ α（ｘ）×ｘ＋β（ｘ）、
    Ｙ ＝ α（ｙ）×ｙ＋β（ｙ）
    の各関係式が成立すること、を特徴とするプログラム。
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