JP5999051B2 - LASER OSCILLATION DEVICE, LASER PROCESSING DEVICE, AND PROGRAM - Google Patents

LASER OSCILLATION DEVICE, LASER PROCESSING DEVICE, AND PROGRAM Download PDF

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本発明は、受動Qスイッチを備えたレーザ発振器を駆動制御するレーザ発振装置、レーザ加工装置及びプログラムに関するものである。   The present invention relates to a laser oscillation device, a laser processing device, and a program for driving and controlling a laser oscillator including a passive Q switch.

従来より、加工対象物にレーザ光により加工す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、レーザシステムは、電源部と、レーザヘッド部と、電源部とレーザヘッド部とを光学的に接続するファイバーと、電源部の動作を制御するコントローラとから構成されている。電源部は、励起光としてのレーザ光を出射する半導体レーザと、半導体レーザを駆動する電源と、半導体レーザ及び電源を冷却する冷却装置等から構成されている。また、レーザヘッド部は、ファイバー及びファイバーコネクタを介して励起光を集光する集光レンズと、反射鏡と、レーザ媒質と、受動Qスイッチと、反射鏡とレーザ共振器を構成する出力カプラーと、ウインドウとから構成されている(例えば、特許文献1参照。)。
2. Description of the Related Art Conventionally, various proposals have been made regarding the technology of a laser processing apparatus that processes a workpiece with a laser beam.
For example, the laser system includes a power supply unit, a laser head unit, a fiber that optically connects the power supply unit and the laser head unit, and a controller that controls the operation of the power supply unit. The power supply unit includes a semiconductor laser that emits laser light as excitation light, a power supply that drives the semiconductor laser, a cooling device that cools the semiconductor laser and the power supply, and the like. The laser head unit includes a condensing lens that collects excitation light via a fiber and a fiber connector, a reflecting mirror, a laser medium, a passive Q switch, an output coupler that constitutes the reflecting mirror and a laser resonator, , And a window (see, for example, Patent Document 1).

特開2003−332657号公報JP 2003-332657 A

前記した特許文献1に記載されたレーザシステムでは、レーザヘッド部のレーザ出力の立ち上がりが遅れる。例えば、一般的に、図6に示すように、加工対象物をレーザ光により加工する場合には、コントローラは、先ず、加工開始前に半導体レーザを低駆動電流で時間T11[ms]間駆動して低出力L1[W]の励起光を出力して、低励起状態にする。そして、コントローラは、レーザ光による加工開始タイミングからONの加工信号を出力して、半導体レーザを高駆動電流で時間T12[ms]間駆動して高出力L2[W]の励起光を出力する。また、コントローラは、レーザ光による加工が終了した場合には、OFFの加工信号を出力して、半導体レーザを低駆動電流で時間T13[ms]間駆動して低出力L1[W]の励起光を出力して、低励起状態にした後、半導体レーザの駆動を停止する。   In the laser system described in Patent Document 1, the rise of the laser output of the laser head unit is delayed. For example, as shown in FIG. 6, generally, when a workpiece is processed with laser light, the controller first drives the semiconductor laser for a time T11 [ms] with a low drive current before starting the processing. The low-output L1 [W] pumping light is output to make the pumping state low. Then, the controller outputs an ON processing signal from the processing start timing by the laser light, drives the semiconductor laser for a time T12 [ms] with a high driving current, and outputs high-power L2 [W] excitation light. In addition, when the processing by the laser beam is completed, the controller outputs an OFF processing signal, drives the semiconductor laser for a time T13 [ms] with a low driving current, and emits low-power L1 [W] excitation light. Is output to a low excitation state, and then the driving of the semiconductor laser is stopped.

しかしながら、加工開始タイミングから半導体レーザを高駆動電流で時間T12[ms]間駆動して高出力L2[W]の励起光を出力しても、レーザヘッド部のレーザ出力の立ち上がりが遅れる。このため、レーザ光により実際にマーキングされた文字、記号、図形等の加工開始付近における加工痕の加工深さや加工欠け等の印字品質が低下する虞がある。   However, even if the semiconductor laser is driven for a time T12 [ms] with a high drive current from the processing start timing and the excitation light of high output L2 [W] is output, the rise of the laser output of the laser head portion is delayed. For this reason, there is a possibility that the print quality such as the processing depth of the processing trace and the processing chipping in the vicinity of the processing start of the characters, symbols, figures, etc. that are actually marked by the laser beam may be deteriorated.

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、受動Qスイッチを備えたレーザ発振器によるレーザ加工の印字品質を向上させることができるレーザ発振装置、レーザ加工装置及びプログラムを提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and a laser oscillation apparatus, a laser processing apparatus, and a program capable of improving the printing quality of laser processing by a laser oscillator having a passive Q switch. The purpose is to provide.

前記目的を達成するため請求項1に係るレーザ発振装置は、励起用半導体レーザと、加工対象物にレーザ光により加工する加工情報を受信し、前記加工情報に基づいて前記励起用半導体レーザを駆動する駆動パターンを生成する駆動パターン生成部と、前記励起用半導体レーザを駆動するレーザドライバと、レーザ媒質と受動Qスイッチを有して、前記励起用半導体レーザから出射された励起光を受光した前記レーザ媒質が励起されて、前記受動Qスイッチに蓄えられた光エネルギーが一定値を超えるとパルスレーザを発振するレーザ発振器と、前記駆動パターン生成部によって生成された駆動パターンに従って前記レーザドライバを駆動制御する制御部と、を備え、前記レーザ発振器は、前記パルスレーザを発振しない前記励起光の最大出力値である出力閾値より高い出力の励起光を受光し、且つ、前記励起光の出力期間が該レーザ発振器が前記受動Qスイッチを介してパルスレーザを発振する最小出力期間である期間閾値より長い場合に、前記励起光に対応するパルスレーザを発振し、前記駆動パターンは、前記励起光の出力が前記出力閾値より低い待機出力の状態から、前記励起光の出力が前記出力閾値より高い第1出力値で、前記期間閾値以下である前記受動Qスイッチを介してパルスレーザを発振しない第1出力期間の間、前記励起用半導体レーザを駆動する第1出力と、前記第1出力に続いて、前記励起光の出力が前記出力閾値以下で、前記励起用半導体レーザを駆動する第2出力と、前記第2出力に続いて、前記励起光の出力が前記出力閾値より高い第2出力値で、前記励起用半導体レーザを駆動する第3出力と、を有し、前記駆動パターン生成部は、前記加工情報に含まれる前記パルスレーザの発振を開始する開始タイミングに基づいて、前記第3出力の開始タイミングを設定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a laser oscillation device according to claim 1 receives an excitation semiconductor laser and processing information for processing an object to be processed with laser light, and drives the excitation semiconductor laser based on the processing information. A driving pattern generation unit that generates a driving pattern, a laser driver that drives the pumping semiconductor laser, a laser medium, and a passive Q switch, and the pumping light emitted from the pumping semiconductor laser is received. When the laser medium is excited and the light energy stored in the passive Q switch exceeds a certain value, the laser driver oscillates a pulse laser, and the laser driver is driven and controlled according to the drive pattern generated by the drive pattern generator. A control unit that performs the maximum output of the excitation light that does not oscillate the pulse laser. Receiving the excitation light of higher output threshold value is a value output, and the if the output period of the excitation light is longer than the period threshold value is the minimum output period of the laser oscillator oscillates a pulsed laser through the passive Q-switch In addition, a pulse laser corresponding to the pumping light is oscillated, and the drive pattern has a first output in which the pumping light output is higher than the output threshold from a standby output state where the pumping light output is lower than the output threshold. A first output for driving the pumping semiconductor laser during a first output period during which a pulsed laser is not oscillated through the passive Q switch that is less than or equal to the period threshold, and following the first output, A second output for driving the pumping semiconductor laser with an output of the pumping light equal to or lower than the output threshold; and a second output value of the pumping light output higher than the output threshold following the second output; A third output for driving the pumping semiconductor laser, and the drive pattern generation unit starts the third output based on a start timing for starting oscillation of the pulse laser included in the processing information. The timing is set.

また、請求項2に係るレーザ発振装置は、請求項1に記載のレーザ発振装置において、前記駆動パターンは、前記第3出力に続いて、前記励起光の出力が前記第2出力の出力値よりも低い第3出力値で、前記励起用半導体レーザを駆動する第4出力を有し、前記駆動パターン生成部は、前記加工対象物のレーザ光による加工の加工終了タイミングに基づいて、前記第4出力の開始タイミングを設定することを特徴とする。   Further, in the laser oscillation device according to claim 2, in the laser oscillation device according to claim 1, the drive pattern has an output value of the excitation light from an output value of the second output following the third output. A fourth output for driving the pumping semiconductor laser with a lower third output value, and the drive pattern generation unit is configured to output the fourth output based on a processing end timing of processing by the laser beam of the processing target. The output start timing is set.

また、請求項3に係るレーザ発振装置は、請求項2に記載のレーザ発振装置において、前記駆動パターンは、前記第4出力に続いて、前記励起光の出力が前記出力閾値以下で、前記励起用半導体レーザを駆動する第5出力と、前記第5出力に続いて、前記励起光の出力が前記待機出力で、前記励起用半導体レーザを駆動する第6出力と、を有し、前記駆動パターン生成部は、前記励起用半導体レーザの出力停止タイミングに基づいて、前記第6出力の開始タイミングを設定することを特徴とする。   The laser oscillation device according to claim 3 is the laser oscillation device according to claim 2, wherein the drive pattern has an output of the excitation light equal to or less than the output threshold value following the fourth output. And a fifth output for driving the semiconductor laser for driving, and a sixth output for driving the pumping semiconductor laser, the output of the pumping light being the standby output following the fifth output, The generation unit sets the start timing of the sixth output based on the output stop timing of the excitation semiconductor laser.

更に、請求項4に係るレーザ発振装置は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のレーザ発振装置において、前記駆動パターン生成部は、前記第2出力において、前記励起光の出力が前記出力閾値以下で、且つ、前記待機出力より高い出力で、前記励起用半導体レーザを駆動することを特徴とする。   Furthermore, a laser oscillation device according to a fourth aspect is the laser oscillation device according to any one of the first to third aspects, wherein the drive pattern generation unit is configured to output the excitation light in the second output. The pumping semiconductor laser is driven at an output that is lower than an output threshold and higher than the standby output.

また、請求項5に係るレーザ加工装置は、励起用半導体レーザと、加工対象物にレーザ光により加工する加工情報を受信し、前記加工情報に基づいて前記励起用半導体レーザを駆動する駆動パターンを生成する駆動パターン生成部と、前記励起用半導体レーザを駆動するレーザドライバと、レーザ媒質と受動Qスイッチを有して、前記励起用半導体レーザから出射された励起光を受光した前記レーザ媒質が励起されて、前記受動Qスイッチに蓄えられた光エネルギーが一定値を超えるとパルスレーザを発振するレーザ発振器と、前記駆動パターン生成部によって生成された駆動パターンに従って前記レーザドライバと前記レーザ走査部とを駆動制御する制御部と、前記レーザ発振器から発振されたパルスレーザを、加工対象物の加工面に走査するレーザ走査部と、を備え、前記レーザ発振器は、前記パルスレーザを発振しない前記励起光の最大出力値である出力閾値より高い出力の励起光を受光し、且つ、前記励起光の出力期間が該レーザ発振器が前記受動Qスイッチを介してパルスレーザを発振する最小出力期間である期間閾値より長い場合に、前記励起光に対応するパルスレーザを発振し、前記駆動パターンは、前記励起光の出力が前記出力閾値より低い待機出力の状態から、前記励起光の出力が前記出力閾値より高い第1出力値で、前記期間閾値以下である前記受動Qスイッチを介してパルスレーザを発振しない第1出力期間の間、前記励起用半導体レーザを駆動する第1出力と、前記第1出力に続いて、前記励起光の出力が前記出力閾値以下で、前記励起用半導体レーザを駆動する第2出力と、前記第2出力に続いて、前記励起光の出力が前記出力閾値より高い第2出力値で、前記励起用半導体レーザを駆動する第3出力と、を有し、前記駆動パターン生成部は、前記加工情報に含まれる前記パルスレーザの発振を開始する開始タイミングに基づいて、前記第3出力の開始タイミングを設定することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a laser processing apparatus for receiving an excitation semiconductor laser and processing information for processing an object to be processed by laser light, and a drive pattern for driving the excitation semiconductor laser based on the processing information. A drive pattern generation unit for generating, a laser driver for driving the pumping semiconductor laser, a laser medium and a passive Q switch, and the laser medium receiving pumping light emitted from the pumping semiconductor laser pumping When the light energy stored in the passive Q switch exceeds a certain value, a laser oscillator that oscillates a pulse laser, and the laser driver and the laser scanning unit according to the drive pattern generated by the drive pattern generation unit A control unit for driving control and a pulse laser oscillated from the laser oscillator are scanned on the processing surface of the processing object. A laser scanning unit, wherein the laser oscillator receives pumping light having an output higher than an output threshold that is a maximum output value of the pumping light that does not oscillate the pulse laser, and an output period of the pumping light is When the laser oscillator is longer than a period threshold value that is a minimum output period for oscillating the pulse laser via the passive Q switch, the laser oscillator oscillates the pulse laser corresponding to the excitation light, and the drive pattern outputs the excitation light From the state of the standby output lower than the output threshold, the first output that does not oscillate the pulse laser through the passive Q switch whose output of the excitation light is higher than the output threshold and is equal to or less than the period threshold A first output for driving the pumping semiconductor laser for a period of time, and following the first output, the pumping laser output is less than or equal to the output threshold, A second output that moves, and following the second output, a third output that drives the pumping semiconductor laser at a second output value in which the output of the pumping light is higher than the output threshold, and The drive pattern generation unit sets the start timing of the third output based on a start timing of starting oscillation of the pulse laser included in the processing information.

また、請求項6に係るプログラムは、励起用半導体レーザと、前記励起用半導体レーザを駆動するレーザドライバと、レーザ媒質と受動Qスイッチを有して、前記励起用半導体レーザから出射された励起光を受光したレーザ媒質が励起されて、前記受動Qスイッチに蓄えられた光エネルギーが一定値を超えるとパルスレーザを発振するレーザ発振器と、を備え、前記レーザ発振器は、前記パルスレーザを発振しない前記励起光の最大出力値である出力閾値より高い出力の励起光を受光し、且つ、前記励起光の出力期間が該レーザ発振器が前記受動Qスイッチを介してパルスレーザを発振する最小出力期間である期間閾値より長い場合に、前記励起光に対応するパルスレーザを発振するレーザ発振装置を制御するコンピュータに、加工対象物にレーザ光により加工する加工情報を受信し、前記加工情報に基づいて前記励起用半導体レーザを駆動する駆動パターンを生成する駆動パターン生成工程と、前記駆動パターン生成工程で生成された駆動パターンに従って前記レーザドライバを駆動制御する制御工程と、を実行させ、前記駆動パターンは、前記励起光の出力が前記出力閾値より低い待機出力の状態から、前記励起光の出力が前記出力閾値より高い第1出力値で、前記期間閾値以下である前記受動Qスイッチを介してパルスレーザを発振しない第1出力期間の間、前記励起用半導体レーザを駆動する第1出力と、前記第1出力に続いて、前記励起光の出力が前記出力閾値以下で、前記励起用半導体レーザを駆動する第2出力と、前記第2出力に続いて、前記励起光の出力が前記出力閾値より高い第2出力値で、前記励起用半導体レーザを駆動する第3出力と、を有し、前記駆動パターン生成工程で、前記加工情報に含まれる前記パルスレーザの発振を開始する開始タイミングに基づいて、前記第3出力の開始タイミングを設定するように実行させるためのプログラムである。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a program including a pumping semiconductor laser, a laser driver that drives the pumping semiconductor laser, a laser medium, and a passive Q switch, and pumping light emitted from the pumping semiconductor laser. And a laser oscillator that oscillates a pulse laser when the light energy stored in the passive Q switch exceeds a certain value when the laser medium receiving the laser beam is excited, and the laser oscillator does not oscillate the pulse laser The pumping light having an output higher than the output threshold that is the maximum output value of the pumping light is received, and the output period of the pumping light is the minimum output period in which the laser oscillator oscillates the pulse laser through the passive Q switch. When longer than the period threshold, the computer that controls the laser oscillation device that oscillates the pulse laser corresponding to the excitation light, A driving pattern generating step of receiving processing information to be processed by the laser light, generating a driving pattern for driving the pumping semiconductor laser based on the processing information, and the driving pattern generated in the driving pattern generating step; A control step of driving and controlling a laser driver, wherein the drive pattern is a standby output in which the output of the excitation light is lower than the output threshold, and the first output in which the output of the excitation light is higher than the output threshold. A first output for driving the pumping semiconductor laser during a first output period during which a pulsed laser is not oscillated through the passive Q switch that is less than or equal to the period threshold, and following the first output, The second output for driving the pumping semiconductor laser when the pumping light output is less than or equal to the output threshold, and the pumping light output is the output following the second output. And a third output for driving the semiconductor laser for excitation with a second output value higher than a threshold, and in the drive pattern generation step, at a start timing for starting oscillation of the pulse laser included in the processing information Based on this, the program is executed so as to set the start timing of the third output.

請求項1に係るレーザ発振装置、請求項5に係るレーザ加工装置、及び、請求項6に係るプログラムでは、励起用半導体レーザを、励起光の出力が出力閾値より高い第1出力値で駆動される第1出力の駆動パターン、期間閾値以下である受動Qスイッチを介してパルスレーザを発振しない第1出力期間の間、駆動した後、続いて、励起光の出力が出力閾値以下で駆動される第2出力の駆動パターンで駆動することによって、第1出力の駆動パターンでレーザ発振器に入射された励起光は、受動Qスイッチの内部に光エネルギーを蓄え、パルスレーザは出射されない。そして、励起用半導体レーザを励起光の出力が出力閾値より高い第2出力値で駆動される第3出力の駆動パターンで駆動して、出力閾値より高い第2出力値の励起光を出射することによって、受動Qスイッチに蓄えられた光エネルギーが一定値を超えて、レーザ発振器は、短時間でパルスレーザの出射を開始する。 In the laser oscillation device according to claim 1, the laser processing device according to claim 5, and the program according to claim 6, the pumping semiconductor laser is driven at a first output value whose pumping light output is higher than an output threshold. the first output drive pattern that, during the first output period does not oscillate the pulsed laser via a passive Q-switch is less time threshold, after driving, followed by the output of the excitation light is driven below the output threshold By driving with the second output drive pattern , the excitation light incident on the laser oscillator with the first output drive pattern stores light energy inside the passive Q switch, and the pulse laser is not emitted. Then, the pumping semiconductor laser is driven with a third output driving pattern in which the pumping light output is driven with the second output value higher than the output threshold, and the pumping light with the second output value higher than the output threshold is emitted. Thus, the light energy stored in the passive Q switch exceeds a certain value, and the laser oscillator starts emitting the pulse laser in a short time.

これにより、第1出力の駆動パターンでの励起光によって受動Qスイッチの内部に光エネルギーを蓄えることができ、第3出力の駆動パターンで励起用半導体レーザの駆動を開始した際の、レーザ発振器のレーザ出力の立ち上がり時間を短くすることができる。従って、加工情報に含まれるパルスレーザを発振する開始タイミングに基づいて、第3出力の駆動パターンの開始タイミングを設定することによって、パルスレーザにより実際にマーキングされた文字、記号、図形等の加工開始付近における加工痕の加工深さや加工欠け等の印字品質の向上を図ることができる。 Thereby, light energy can be stored inside the passive Q switch by the excitation light with the drive pattern of the first output, and the laser oscillator when the drive of the excitation semiconductor laser with the drive pattern of the third output is started. The rise time of the laser output can be shortened. Therefore, by setting the start timing of the drive pattern of the third output based on the start timing of oscillating the pulse laser included in the processing information, processing of characters, symbols, figures, etc. actually marked by the pulse laser is started. It is possible to improve the printing quality such as the processing depth of the processing trace and the processing chipping in the vicinity.

また、請求項2に係るレーザ発振装置では、第3出力の駆動パターンに続いて、励起光の出力が第2出力の出力値よりも低い第3出力値で駆動される第4出力の駆動パターンで励起用半導体レーザを駆動することによって、励起用半導体レーザの出力が出力閾値以下の第2出力の出力値よりも低くなる。これにより、受動Qスイッチの内部に蓄えられる光エネルギーを急激に低くして、レーザ発振器のレーザ出力の立ち下がり時間を短くし、パルスレーザの発振停止の遅れを無くすことができる。従って、レーザ光による加工の加工終了タイミングに基づいて、第4出力の駆動パターンの開始タイミングを設定することによって、パルスレーザにより実際にマーキングされた文字、記号、図形等の加工終了付近における加工痕の加工深さや加工痕の角部の曲率、加工欠け等の印字品質の向上を図ることができる。 Further, in the laser oscillation apparatus according to claim 2, following the driving pattern of the third output, the fourth output the output of the excitation light is driven by the third output value lower than the output value of the second output drive pattern When the pumping semiconductor laser is driven at, the output of the pumping semiconductor laser becomes lower than the output value of the second output equal to or lower than the output threshold. As a result, the optical energy stored in the passive Q switch can be drastically lowered, the fall time of the laser output of the laser oscillator can be shortened, and the delay in stopping the oscillation of the pulse laser can be eliminated. Therefore, by setting the start timing of the fourth output drive pattern based on the processing end timing of processing by laser light, the processing marks near the end of processing of characters, symbols, figures, etc. that are actually marked by the pulse laser It is possible to improve the printing quality such as the processing depth, the curvature of the corners of the processing marks, and the processing chipping.

また、請求項3に係るレーザ発振装置では、第4出力の駆動パターンに続いて、第5出力の駆動パターンにおいて出力閾値以下で励起用半導体レーザを駆動した後、続いて、第6出力の駆動パターンにおいて待機出力で励起用半導体レーザを駆動する。これにより、励起用半導体レーザの待機状態における出力を低くして、励起用半導体レーザの使用寿命を延ばし、更に、消費電力の削減化を図ることができる。 Further, in the laser oscillation apparatus according to claim 3, following the drive pattern of the fourth output, after driving the pumping semiconductor laser in the following output threshold value in the driving pattern of the fifth output, followed by driving of the sixth output The excitation semiconductor laser is driven with a standby output in the pattern . Thereby, the output in the standby state of the pumping semiconductor laser can be lowered, the service life of the pumping semiconductor laser can be extended, and the power consumption can be reduced.

更に、請求項4に係るレーザ発振装置では、第2出力の駆動パターンにおいて、励起用半導体レーザを励起光の出力が出力閾値以下で、且つ、待機出力より高い出力で駆動する。これにより、第2出力の駆動パターンにおいて、待機出力(例えば、「0W」の出力である。)で励起用半導体レーザを駆動した場合よりも、第3出力の駆動パターンにおける励起用半導体レーザの励起光の出力の立ち上がり時間を短くすることができ、レーザ発振器のレーザ出力の立ち上がり時間を更に短くすることができる。 Furthermore, in the laser oscillation device according to the fourth aspect, in the second output drive pattern , the pumping semiconductor laser is driven with an output of the pumping light below the output threshold and higher than the standby output. As a result, in the second output drive pattern , the excitation semiconductor laser is excited in the third output drive pattern , rather than in the case where the excitation semiconductor laser is driven with the standby output (for example, “0 W” output). The rise time of the light output can be shortened, and the rise time of the laser output of the laser oscillator can be further shortened.

本実施形態に係るレーザ加工装置1の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the laser processing apparatus 1 which concerns on this embodiment. レーザ発振器の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of a laser oscillator. レーザ加工装置1の電気的構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing an electrical configuration of the laser processing apparatus 1. FIG. レーザ加工装置1のレーザコントローラ3が励起用半導体レーザ28を駆動制御する駆動処理の一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating an example of a driving process in which the laser controller 3 of the laser processing apparatus 1 controls driving of the pumping semiconductor laser 28. 励起用半導体レーザ28の駆動パターンとレーザ発振器11の動作関係を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a driving pattern of an excitation semiconductor laser and an operation relationship of a laser oscillator. 従来の励起用半導体レーザの駆動パターンとレーザ発振器の動作関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the drive pattern of the conventional semiconductor laser for excitation, and the operation | movement relationship of a laser oscillator.

以下、本発明に係るレーザ発振装置、レーザ加工装置及びプログラムを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。先ず、本実施形態に係るレーザ加工装置1の概略構成について図1乃至図3に基づいて説明する。   Hereinafter, a laser oscillation device, a laser processing device, and a program according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings based on an embodiment. First, a schematic configuration of the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

図1に示すように、本実施形態に係るレーザ加工装置1は、レーザ加工装置本体部2と、レーザコントローラ3と、電源部5とから構成されている。レーザ加工装置本体部2は、レーザ光Lを加工対象物6の加工面6A上を2次元走査して文字、記号、図形等をマーキングする加工を行う。   As shown in FIG. 1, a laser processing apparatus 1 according to this embodiment includes a laser processing apparatus main body 2, a laser controller 3, and a power supply unit 5. The laser processing apparatus main body 2 performs a process of marking characters, symbols, figures, and the like by two-dimensionally scanning the processing surface 6A of the processing target 6 with the laser beam L.

レーザコントローラ3は、コンピュータで構成されて、パーソナルコンピュータ(以下、「PC」という。)7(図3参照)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2及び電源部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3は、PC7から送信された印字情報(加工情報)、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2及び電源部5を駆動制御する。つまり、レーザコントローラ3は、レーザ加工装置1の全体を制御する。   The laser controller 3 is configured by a computer and is connected to a personal computer (hereinafter referred to as “PC”) 7 (see FIG. 3) so as to be capable of bidirectional communication. Electrically connected. The laser controller 3 drives and controls the laser processing apparatus main body 2 and the power supply unit 5 based on print information (processing information), control parameters, various instruction information, and the like transmitted from the PC 7. That is, the laser controller 3 controls the entire laser processing apparatus 1.

レーザ加工装置本体部2の概略構成について図1に基づいて説明する。尚、レーザ加工装置本体部2の説明において、レーザ発振器11からレーザ光Lを出射する方向(図1の左方向である。)が、レーザ加工装置本体部2の前方向である。また、本体ベース12のレーザ発振器11を取り付けた取付面に対して垂直方向(図1の上下方向である。)が、レーザ加工装置本体部2の上下方向である。そして、レーザ加工装置本体部2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2の左右方向である。   A schematic configuration of the laser processing apparatus main body 2 will be described with reference to FIG. In the description of the laser processing apparatus body 2, the direction in which the laser beam L is emitted from the laser oscillator 11 (the left direction in FIG. 1) is the front direction of the laser processing apparatus body 2. Further, the vertical direction (the vertical direction in FIG. 1) with respect to the attachment surface of the main body base 12 to which the laser oscillator 11 is attached is the vertical direction of the laser processing apparatus main body 2. And the direction orthogonal to the up-down direction and the front-rear direction of the laser processing apparatus main body 2 is the left-right direction of the laser processing apparatus main body 2.

図1に示すように、レーザ加工装置本体部2は、本体ベース12と、レーザ光Lを出射するレーザ発振ユニット13と、光シャッター部15と、不図示の光ダンパーと、不図示のハーフミラーと、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。   As shown in FIG. 1, the laser processing apparatus main body 2 includes a main body base 12, a laser oscillation unit 13 that emits laser light L, an optical shutter unit 15, a light damper (not shown), and a half mirror (not shown). And a reflection mirror 16, an optical sensor 17, a galvano scanner 18, an fθ lens 19, and the like, and covered with a substantially rectangular parallelepiped housing cover (not shown).

レーザ発振ユニット13は、レーザ発振器11と、ビームエキスパンダ21等から構成されている。ビームエキスパンダ21は、レーザ光L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11と同軸に設けられている。不図示のハーフミラーは、光シャッター部15の前側に配置され、レーザ光Lの光路に対して斜め右後ろ方向に45度の角度を形成するように配置され、後側から入射されたレーザ光Lのほぼ全部を透過する。   The laser oscillation unit 13 includes a laser oscillator 11, a beam expander 21, and the like. The beam expander 21 adjusts the beam diameter of the laser light L (for example, increases the beam diameter), and is provided coaxially with the laser oscillator 11. The half mirror (not shown) is disposed on the front side of the optical shutter unit 15, is disposed so as to form an angle of 45 degrees obliquely to the rear right with respect to the optical path of the laser light L, and is incident from the rear side. Transmits almost all of L.

また、ハーフミラーは、後側から入射されたレーザ光Lの一部、例えば、レーザ光L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、入射されたレーザ光L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L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で反射されたレーザ光Lが入射され、この入射されたレーザ光Lの発光強度を検出する。   The half mirror reflects a part of the laser beam L incident from the rear side, for example, 1% of the laser beam L to the reflection mirror 16 at a reflection angle of 45 degrees. The reflection mirror 16 reflects the incident laser light L toward the front side at a reflection angle of 45 degrees. The optical sensor 17 is composed of a photodetector or the like that detects the light emission intensity of the laser light L, the laser light L reflected by the reflection mirror 16 is incident, and the light emission intensity of the incident laser light L is detected.

ガルバノスキャナ18は、本体ベース12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13から出射されたレーザ光L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22とガルバノY軸モータ23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25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が内側で互いに対向している。そして、各モータ22、23の回転をそれぞれ制御して、各走査ミラーを回転させることによって、レーザ光L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。   The galvano scanner 18 is attached to the upper side of a through-hole formed in the front end portion of the main body base 12 and two-dimensionally scans the laser light L emitted from the laser oscillation unit 13 downward. The galvano scanner 18 includes a galvano X-axis motor 22 and a galvano Y-axis motor 23 that are fitted into the respective mounting holes 25 from the outside so that the respective motor shafts are orthogonal to each other. Scanning mirrors attached to the tip end face each other inside. Then, the laser light L is two-dimensionally scanned downward by controlling the rotation of the motors 22 and 23 to rotate the scanning mirrors. The two-dimensional scanning direction is a front-rear direction (X direction) and a left-right direction (Y direction).

fθレンズ19は、ガルバノスキャナ18によって2次元走査されたレーザ光Lを下方に配置された加工対象物6の加工面6Aに集光する。従って、各モータ22、23の回転を制御することによって、レーザ光Lが、加工対象物6の加工面6A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。   The fθ lens 19 condenses the laser light L that is two-dimensionally scanned by the galvano scanner 18 on the processing surface 6A of the processing target 6 disposed below. Therefore, by controlling the rotation of the motors 22 and 23, the laser light L is moved in the front-rear direction (X direction) and the left-right direction (Y direction) in a desired print pattern on the processing surface 6A of the processing target 6. Two-dimensional scanning is performed.

次に、電源部5の概略構成について図1に基づいて説明する。図1に示すように、電源部5は、ケーシング27内に、励起用半導体レーザ28と、レーザドライバ29と、電源31と、冷却装置32とが配置されている。電源31は、励起用半導体レーザ28を駆動する駆動電流をレーザドライバ29を介して励起用半導体レーザ28に供給する。レーザドライバ29は、後述のようにレーザコントローラ3から入力される駆動情報に基づいて、励起用半導体レーザ28を直流駆動する。   Next, a schematic configuration of the power supply unit 5 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, in the power supply unit 5, an excitation semiconductor laser 28, a laser driver 29, a power supply 31, and a cooling device 32 are arranged in a casing 27. The power supply 31 supplies a driving current for driving the pumping semiconductor laser 28 to the pumping semiconductor laser 28 via the laser driver 29. The laser driver 29 DC drives the pumping semiconductor laser 28 based on drive information input from the laser controller 3 as described later.

励起用半導体レーザ28は、光ファイバ33によってレーザ発振器11に光学的に接続されている。励起用半導体レーザ28は、レーザドライバ29から入力されるパルス状の駆動電流に対して、レーザ光を発生する閾値電流を超えた電流値に比例した出力[W]の波長λのレーザ光を光ファイバ33内に出射する。従って、レーザ発振器11は、励起用半導体レーザ28の波長λのレーザ光(以下、「励起光」という。)が光ファイバ33を介して入射される。励起用半導体レーザ28は、例えば、GaAsを用いたレーザバーを用いることができる。 The pumping semiconductor laser 28 is optically connected to the laser oscillator 11 by an optical fiber 33. The pumping semiconductor laser 28 emits laser light having a wavelength λ 1 with an output [W] proportional to the current value exceeding the threshold current for generating laser light with respect to the pulsed drive current input from the laser driver 29. The light is emitted into the optical fiber 33. Therefore, the laser oscillator 11 receives the laser light having the wavelength λ 1 of the pumping semiconductor laser 28 (hereinafter referred to as “pumping light”) through the optical fiber 33. As the pumping semiconductor laser 28, for example, a laser bar using GaAs can be used.

冷却装置32は、電源31及び励起用半導体レーザ28を電子冷却方式により冷却し、励起用半導体レーザ28の温度制御を行っており、励起用半導体レーザ28の発振波長を微調整することができる。尚、冷却装置32は、水冷式の冷却装置や、空冷式の冷却装置等を用いるようにしてもよい。   The cooling device 32 cools the power source 31 and the pumping semiconductor laser 28 by an electronic cooling method, and controls the temperature of the pumping semiconductor laser 28, so that the oscillation wavelength of the pumping semiconductor laser 28 can be finely adjusted. The cooling device 32 may be a water cooling type cooling device, an air cooling type cooling device or the like.

次に、レーザ発振器11の概略構成について図2に基づいて説明する。図2に示すように、レーザ発振器11は、ケーシング35内に、ファイバコネクタ36と、集光レンズ37と、反射鏡38と、レーザ媒質39と、受動Qスイッチ41と、出力カプラー42と、ウインドウ43とが配設されている。ファイバコネクタ36は、光ファイバ33が接続され、励起用半導体レーザ28から出射された励起光が、光ファイバ33を介して入射される。   Next, a schematic configuration of the laser oscillator 11 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the laser oscillator 11 includes a fiber connector 36, a condensing lens 37, a reflecting mirror 38, a laser medium 39, a passive Q switch 41, an output coupler 42, a window, and a casing 35. 43 is arranged. An optical fiber 33 is connected to the fiber connector 36, and excitation light emitted from the excitation semiconductor laser 28 is incident through the optical fiber 33.

集光レンズ37は、ファイバコネクタ36から入射された励起光を集光する。反射鏡38は、集光レンズ37によって集光された励起光を透過すると共に、レーザ媒質39から出射されたレーザ光を高効率で反射する。レーザ媒質39は、励起用半導体レーザ28から出射された励起光によって励起されてレーザ光を発振する。レーザ媒質39としては、例えば、レーザ活性イオンとしてネオジウム(Nd)が添加されたネオジウム添加ガドリニウムバナデイト(Nd:GdVO)結晶や、ネオジウム添加イットリウムバナデイト(Nd:YVO)結晶や、Nd:YAG結晶等を用いることができる。 The condensing lens 37 condenses the excitation light incident from the fiber connector 36. The reflecting mirror 38 transmits the excitation light condensed by the condenser lens 37 and reflects the laser light emitted from the laser medium 39 with high efficiency. The laser medium 39 is excited by the excitation light emitted from the excitation semiconductor laser 28 and oscillates the laser light. Examples of the laser medium 39 include neodymium-added gadolinium vanadate (Nd: GdVO 4 ) crystal to which neodymium (Nd) is added as a laser active ion, neodymium-added yttrium vanadate (Nd: YVO 4 ) crystal, Nd: A YAG crystal or the like can be used.

受動Qスイッチ41は、内部に蓄えられた光エネルギーがある一定値を超えたとき、透過率が80%〜90%になるという性質持った結晶である。従って、受動Qスイッチ41は、レーザ媒質39によって発振されたレーザ光をパルス状のパルスレーザとして発振するQスイッチとして機能する。受動Qスイッチ41としては、例えば、クロームYAG(Cr:YAG)結晶やCr:MgSiO結晶等を用いることができる。従って、レーザ発振器11は、受動Qスイッチ41を介してパルスレーザを発振する。 The passive Q switch 41 is a crystal having a property that when the light energy stored inside exceeds a certain value, the transmittance becomes 80% to 90%. Accordingly, the passive Q switch 41 functions as a Q switch that oscillates the laser light oscillated by the laser medium 39 as a pulsed pulse laser. As the passive Q switch 41, for example, a chrome YAG (Cr: YAG) crystal or a Cr: MgSiO 4 crystal can be used. Therefore, the laser oscillator 11 oscillates a pulse laser through the passive Q switch 41.

出力カプラー42は、反射鏡38とレーザ共振器を構成する。出力カプラー42は、例えば、表面に誘電体層膜をコーティングした凹面鏡により構成された部分反射鏡で、波長1063nmでの反射率は、80%〜95%である。ウインドウ43は、合成石英等から形成され、出力カプラー42から出射されたレーザ光を外部へ透過させる。   The output coupler 42 constitutes a reflecting mirror 38 and a laser resonator. The output coupler 42 is, for example, a partial reflecting mirror constituted by a concave mirror whose surface is coated with a dielectric layer film, and the reflectance at a wavelength of 1063 nm is 80% to 95%. The window 43 is formed of synthetic quartz or the like, and transmits the laser light emitted from the output coupler 42 to the outside.

従って、レーザ発振器11は、励起用半導体レーザ28から光ファイバ33を介してパルスレーザを発振しない励起光の最大出力値である「出力閾値」より高い出力の励起光を受光し、且つ、励起光の出力期間が該レーザ発振器11がパルスレーザを発振する最小出力期間である「期間閾値」より長い場合に、励起光の出力閾値を超えた出力値に比例した平均出力を持つ波長λのパルスレーザを発振する。「出力閾値」と「期間閾値」は、励起用半導体レーザ28の特性や、Nd:YVO結晶やNd:YAG結晶等の種類、又は、これらの組み合わせによって決定される。 Therefore, the laser oscillator 11 receives pumping light having an output higher than the “output threshold” that is the maximum output value of pumping light that does not oscillate the pulse laser from the pumping semiconductor laser 28 via the optical fiber 33, and pumping light. When the output period is longer than the “period threshold” that is the minimum output period in which the laser oscillator 11 oscillates the pulse laser, the pulse of wavelength λ 2 having an average output proportional to the output value exceeding the output threshold of the excitation light Oscillates the laser. The “output threshold” and “period threshold” are determined by the characteristics of the pumping semiconductor laser 28, the type of Nd: YVO 4 crystal, Nd: YAG crystal, or a combination thereof.

次に、レーザ加工装置1の回路構成について図3に基づいて説明する。図3に示すように、レーザ加工装置1は、レーザ加工装置1の全体を制御するレーザコントローラ3、ガルバノコントローラ45、ガルバノドライバ46、レーザドライバ29等から構成されている。レーザコントローラ3には、ガルバノコントローラ45、レーザドライバ29、光センサ17等が電気的に接続されている。   Next, the circuit configuration of the laser processing apparatus 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the laser processing apparatus 1 includes a laser controller 3 that controls the entire laser processing apparatus 1, a galvano controller 45, a galvano driver 46, a laser driver 29, and the like. The laser controller 3 is electrically connected with a galvano controller 45, a laser driver 29, an optical sensor 17, and the like.

また、レーザコントローラ3には、PC7が双方向通信可能に接続され、PC7から送信された印字情報、レーザ加工装置本体部2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。また、PC7には、不図示の入出力インターフェースを介してマウスやキーボード等から構成される入力操作部61、液晶ディスプレイ(LCD)62等が電気的に接続されている。   In addition, the PC 7 is connected to the laser controller 3 so as to be capable of two-way communication, and is configured to be able to receive print information transmitted from the PC 7, control parameters of the laser processing apparatus main body 2 and various instruction information from the user. Yes. The PC 7 is electrically connected to an input operation unit 61 including a mouse and a keyboard, a liquid crystal display (LCD) 62, and the like via an input / output interface (not shown).

レーザコントローラ3は、レーザ加工装置1の全体の制御を行う演算装置及び制御装置としてのCPU51、RAM52、ROM53、時間を計測するタイマ54等を備えている。また、CPU51、RAM52、ROM53、タイマ54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。   The laser controller 3 includes an arithmetic unit that performs overall control of the laser processing apparatus 1, a CPU 51 as a control unit, a RAM 52, a ROM 53, a timer 54 that measures time, and the like. The CPU 51, RAM 52, ROM 53, and timer 54 are connected to each other via a bus line (not shown), and exchange data with each other.

RAM52は、CPU51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。ROM53は、各種のプログラムを記憶させておくものであり、PC7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RAM52に記憶する等の各種プログラムが記憶されている。ROM53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。ROM53には、後述の励起用半導体レーザ28を駆動制御する駆動処理のプログラム(図4参照)が記憶されている。   The RAM 52 is for temporarily storing various calculation results calculated by the CPU 51, XY coordinate data of the print pattern, and the like. The ROM 53 stores various programs, and stores various programs such as calculating the XY coordinate data of the print pattern based on the print information transmitted from the PC 7 and storing it in the RAM 52. The ROM 53 stores data such as the start point, end point, focus, curvature, etc. of the font of each character composed of straight lines and elliptical arcs for each type of font. The ROM 53 stores a drive processing program (see FIG. 4) for driving and controlling an excitation semiconductor laser 28 described later.

そして、CPU51は、かかるROM53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、CPU51は、PC7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45に出力する。また、CPU51は、PC7から入力された印字情報に基づいて設定した励起用半導体レーザ28の励起光出力[W]、励起光の出力期間[ms]等の励起用半導体レーザ28の駆動情報をレーザドライバ29に出力する。また、CPU51は、印字パターンのXY座標データ、ガルバノスキャナ18のON・OFFを指示する加工信号等をガルバノコントローラ45に出力する。   The CPU 51 performs various calculations and controls based on various programs stored in the ROM 53. For example, the CPU 51 outputs XY coordinate data, galvano scanning speed information, and the like of the print pattern calculated based on the print information input from the PC 7 to the galvano controller 45. In addition, the CPU 51 uses the driving information of the pumping semiconductor laser 28 such as the pumping light output [W] and the pumping light output period [ms] set based on the print information input from the PC 7 as laser. Output to the driver 29. Further, the CPU 51 outputs XY coordinate data of the print pattern, a processing signal for instructing ON / OFF of the galvano scanner 18, and the like to the galvano controller 45.

ガルバノコントローラ45は、レーザコントローラ3から入力された印字パターンのXY座標データ、ガルバノ走査速度情報等に基づいて、ガルバノX軸モータ22とガルバノY軸モータ23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46へ出力する。ガルバノドライバ46は、ガルバノコントローラ45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22とガルバノY軸モータ23を駆動制御して、レーザ光Lを2次元走査する。   The galvano controller 45 calculates the drive angle, rotation speed, and the like of the galvano X-axis motor 22 and the galvano Y-axis motor 23 based on the XY coordinate data, galvano scanning speed information, etc. of the print pattern input from the laser controller 3. Motor drive information representing the drive angle and rotation speed is output to the galvano driver 46. The galvano driver 46 drives and controls the galvano X-axis motor 22 and the galvano Y-axis motor 23 based on the motor drive information indicating the drive angle and rotation speed input from the galvano controller 45, and performs two-dimensional scanning with the laser light L. To do.

レーザドライバ29は、レーザコントローラ3から入力された励起用半導体レーザ28の励起光出力[W]、励起光の出力期間[ms]等のレーザ駆動情報等に基づいて、励起用半導体レーザ28を駆動制御する。具体的には、レーザドライバ29は、レーザコントローラ3から入力されたレーザ駆動情報の励起光出力[W]に比例した電流値のパルス状の駆動電流を発生し、レーザ駆動情報の励起光の出力期間[ms]の間、励起用半導体レーザ28に出力する。これにより、励起用半導体レーザ28は、励起光出力[W]の励起光を出力期間[ms]の間、光ファイバ33内に出射する。   The laser driver 29 drives the pumping semiconductor laser 28 based on the laser driving information such as the pumping light output [W] and the pumping light output period [ms] input from the laser controller 3. Control. Specifically, the laser driver 29 generates a pulsed drive current having a current value proportional to the excitation light output [W] of the laser drive information input from the laser controller 3, and outputs the excitation light of the laser drive information. During the period [ms], the laser beam is output to the pumping semiconductor laser 28. As a result, the pumping semiconductor laser 28 emits pumping light with pumping light output [W] into the optical fiber 33 during the output period [ms].

[励起用半導体レーザ28の駆動処理]
次に、上記のように構成されたレーザ加工装置1において、レーザコントローラ3のCPU51が励起用半導体レーザ28を駆動制御する駆動処理について図4及び図5に基づいて説明する。尚、CPU51は、PC7から加工対象物6にレーザ光L(パルスレーザ)でマーキングする「加工速度」、レーザ光Lの「レーザーパワー」、レーザ光Lの発振を開始する開始タイミング、文字、記号、図形等の印字情報等を受信し、レーザ光による加工開始指示が入力された場合に、図4のS11〜S22の処理を実行する。
[Driving process of semiconductor laser 28 for excitation]
Next, in the laser processing apparatus 1 configured as described above, a driving process in which the CPU 51 of the laser controller 3 drives and controls the pumping semiconductor laser 28 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. The CPU 51 sets “processing speed” for marking the workpiece 6 from the PC 7 with the laser beam L (pulse laser), “laser power” of the laser beam L, start timing for starting oscillation of the laser beam L, characters, symbols. When printing information such as graphics is received and a processing start instruction by laser light is input, the processing of S11 to S22 of FIG. 4 is executed.

図4に示すように、先ず、ステップ(以下、Sと略記する)11において、CPU51は、受信した文字、記号、図形等の「マーキングデータ」に基づいて印字パターンのXY座標データを算出してRAM52に記憶する。また、CPU51は、レーザ光Lのレーザーパワー[W]から励起用半導体レーザ28の加工時に出力する励起光出力[W]を算出してRAM52に記憶する。例えば、図5の上段部と中段部に示すように、CPU51は、レーザ発振器11が加工時に発振するレーザ光Lの出力P1[W]に対する励起用半導体レーザ28の励起光出力L2[W]を算出してRAM52に記憶する。   As shown in FIG. 4, first, in step (hereinafter abbreviated as “S”) 11, the CPU 51 calculates XY coordinate data of the print pattern based on the received “marking data” such as characters, symbols, and figures. Store in the RAM 52. Further, the CPU 51 calculates the excitation light output [W] output during processing of the excitation semiconductor laser 28 from the laser power [W] of the laser light L and stores it in the RAM 52. For example, as shown in the upper and middle stages of FIG. 5, the CPU 51 generates the pumping light output L2 [W] of the pumping semiconductor laser 28 with respect to the output P1 [W] of the laser light L oscillated by the laser oscillator 11 during processing. Calculate and store in RAM 52.

そして、CPU51は、励起用半導体レーザ28の駆動パターンを生成し、RAM52に記憶する。例えば、図5の中段部に示すように、CPU51は、待機状態W0、第1出力W1乃至第6出力W6から構成される励起用半導体レーザ28の駆動パターンを生成する。具体的には、CPU51は、先ず、励起光出力が0[W]の待機出力の待機状態W0から、加工時の励起光出力L2[W](例えば、L2=24[W]である。)で、且つ、励起光の出力期間がレーザ発振器11がパルスレーザを発振する最小出力期間である「期間閾値」以下である第1出力期間T1[ms](例えば、T1=3[ms]である。)の第1出力W1を設定してRAM52に記憶する。   Then, the CPU 51 generates a drive pattern for the excitation semiconductor laser 28 and stores it in the RAM 52. For example, as shown in the middle part of FIG. 5, the CPU 51 generates a drive pattern of the pumping semiconductor laser 28 that is composed of the standby state W0 and the first output W1 to the sixth output W6. Specifically, first, the CPU 51 starts from the standby state W0 of the standby output where the excitation light output is 0 [W], and the excitation light output L2 [W] during processing (for example, L2 = 24 [W]). In addition, the first output period T1 [ms] (for example, T1 = 3 [ms]) in which the output period of the excitation light is equal to or less than the “period threshold” that is the minimum output period in which the laser oscillator 11 oscillates the pulse laser. .) Is set and stored in the RAM 52.

尚、待機状態W0の待機出力は、0[W]から後述の励起光出力L3[W](例えば、L3=5[W]である。)までの任意の出力に設定するようにしてもよい。また、第1出力W1の励起光出力は、加工時の励起光出力L2[W]よりも低い出力で、且つ、レーザ発振器11がパルスレーザを発振しない励起光の最大出力値である「出力閾値」のL1[W](例えば、L1=6[W]である。)よりも高い出力(例えば、20[W]である。)に設定するようにしてもよい。   The standby output in the standby state W0 may be set to an arbitrary output from 0 [W] to an excitation light output L3 [W] described later (for example, L3 = 5 [W]). . The pumping light output of the first output W1 is lower than the pumping light output L2 [W] at the time of processing, and is the “output threshold value” which is the maximum output value of pumping light at which the laser oscillator 11 does not oscillate the pulse laser. May be set to a higher output (for example, 20 [W]) than L1 [W] (for example, L1 = 6 [W]).

そして、第1出力W1に続いて、CPU51は、レーザ発振器11がパルスレーザを発振しない励起光の最大出力値である「出力閾値」のL1[W]で、第1出力期間T1[ms]よりも長い第2出力期間T2[ms](例えば、T2=10[ms]である。)の第2出力W2を設定してRAM52に記憶する。従って、第2出力W2では、レーザ発振器11はパルスレーザを発振しないため、第1出力W1の励起光による低励起状態が維持され、受動Qスイッチ41に光エネルギーが蓄えられる。   Then, following the first output W1, the CPU 51 starts from the first output period T1 [ms] at L1 [W] of “output threshold” that is the maximum output value of the pumping light that the laser oscillator 11 does not oscillate the pulse laser. The second output W2 of the second output period T2 [ms] (for example, T2 = 10 [ms]) is set and stored in the RAM 52. Therefore, at the second output W2, the laser oscillator 11 does not oscillate the pulse laser, so the low excitation state by the excitation light of the first output W1 is maintained, and light energy is stored in the passive Q switch 41.

そして、第2出力W2に続いて、CPU51は、加工時の励起光出力L2[W]で、且つ、励起光の出力期間がレーザ光Lを2次元走査して、文字、記号、図形等を加工対象物6の加工面6Aに加工する時間、つまり、第3出力期間T3[ms](例えば、T3=100[ms]である。)の第3出力W3を設定してRAM52に記憶する。尚、CPU51は、文字、記号、図形等の「全加工長さ」と、レーザ光Lでマーキングする「加工速度」とから第3出力期間T3[ms]を算出する。   Then, following the second output W2, the CPU 51 performs two-dimensional scanning of the laser light L with the excitation light output L2 [W] at the time of processing and the output period of the excitation light to display characters, symbols, figures, etc. A time for processing the processing surface 6 </ b> A of the processing object 6, that is, a third output W <b> 3 in a third output period T <b> 3 [ms] (for example, T <b> 3 = 100 [ms]) is set and stored in the RAM 52. The CPU 51 calculates the third output period T3 [ms] from the “total processing length” of characters, symbols, figures, etc. and the “processing speed” marking with the laser beam L.

そして、第3出力W3に続いて、CPU51は、レーザ発振器11がパルスレーザを発振しない励起光の最大出力値である「出力閾値」のL1[W]よりも低い励起光出力L3[W](例えば、L3=5[W]である。)で、レーザ発振器11が低励起状態になりパルスレーザを発振しなくなる時間、つまり、第4出力期間T4[ms](例えば、T4=1[ms]である。)の第4出力W4を設定してRAM52に記憶する。   Then, following the third output W3, the CPU 51 causes the pumping light output L3 [W] (lower than L1 [W] of the “output threshold” that is the maximum output value of the pumping light at which the laser oscillator 11 does not oscillate the pulse laser. For example, L3 = 5 [W]), and the time when the laser oscillator 11 is in a low excitation state and does not oscillate the pulse laser, that is, the fourth output period T4 [ms] (for example, T4 = 1 [ms]). The fourth output W4 is set and stored in the RAM 52.

そして、第4出力W4に続いて、CPU51は、レーザ発振器11がパルスレーザを発振しない励起光の最大出力値である「出力閾値」のL1[W]で、第2出力期間T2[ms]とほぼ同じ出力期間である第5出力期間T5[ms](例えば、T5=10[ms]である。)の第5出力W5を設定してRAM52に記憶する。更に、第5出力W5に続いて、CPU51は、励起光出力が0[W]の待機出力である第6出力W6を設定してRAM52に記憶する。   Subsequently to the fourth output W4, the CPU 51 sets the second output period T2 [ms] at L1 [W] of the “output threshold” that is the maximum output value of the pumping light that the laser oscillator 11 does not oscillate the pulse laser. A fifth output W5 of a fifth output period T5 [ms] (for example, T5 = 10 [ms]), which is substantially the same output period, is set and stored in the RAM 52. Further, following the fifth output W5, the CPU 51 sets a sixth output W6, which is a standby output with an excitation light output of 0 [W], and stores it in the RAM 52.

続いて、S12において、CPU51は、RAM52に記憶している励起用半導体レーザ28の駆動パターンから、第1出力W1の励起光出力L2[W]と第1出力期間T1[ms]を読み出し、レーザドライバ29に出力する。これにより、励起用半導体レーザ28は、レーザドライバ29により第1出力期間T1[ms]の間、直流駆動され、出力L2[W]の励起光を光ファイバ33内に出射する。この結果、図5の上段部と中段部に示すように、レーザ発振器11は、光ファイバ33を介してレーザ媒質39にレーザ光が入射され、レーザ光を発振して低励起状態になり、受動Qスイッチ41に光エネルギーが蓄えられるが、受動Qスイッチ41の作用によりパルスレーザは出射しない。   Subsequently, in S12, the CPU 51 reads the excitation light output L2 [W] of the first output W1 and the first output period T1 [ms] from the drive pattern of the excitation semiconductor laser 28 stored in the RAM 52, and the laser Output to the driver 29. As a result, the pumping semiconductor laser 28 is DC driven by the laser driver 29 during the first output period T1 [ms], and emits pumping light having an output L2 [W] into the optical fiber 33. As a result, as shown in the upper and middle stages of FIG. 5, the laser oscillator 11 enters the laser medium 39 via the optical fiber 33, oscillates the laser light, enters a low excitation state, and is passive. Light energy is stored in the Q switch 41, but the pulse laser is not emitted by the action of the passive Q switch 41.

尚、S12において、CPU51は、PC7から受信したレーザ光Lの発振を開始する開始タイミングから第1出力期間T1[ms]と第2出力期間T2[ms]の合計時間を引き算した時刻を、第1出力W1の励起光出力L2[W]と第1出力期間T1[ms]をレーザドライバ29に出力するタイミングとして設定する。   In S12, the CPU 51 obtains the time obtained by subtracting the total time of the first output period T1 [ms] and the second output period T2 [ms] from the start timing at which the oscillation of the laser beam L received from the PC 7 is started. The pumping light output L2 [W] of one output W1 and the first output period T1 [ms] are set as the timing for outputting to the laser driver 29.

そして、S13において、CPU51は、RAM52に記憶している励起用半導体レーザ28の駆動パターンから、第2出力W2の励起光出力L1[W]と第2出力期間T2[ms]を読み出し、レーザドライバ29に出力する。これにより、励起用半導体レーザ28は、レーザドライバ29により第2出力期間T2[ms]の間、直流駆動され、出力L1[W]の励起光を光ファイバ33内に出射する。この結果、図5の上段部と中段部に示すように、レーザ発振器11は、パルスレーザを発振しない励起光が光ファイバ33を介して入射されるため、第1出力W1の励起光による低励起状態が維持され、パルスレーザは出射しない。   In S13, the CPU 51 reads the excitation light output L1 [W] of the second output W2 and the second output period T2 [ms] from the drive pattern of the excitation semiconductor laser 28 stored in the RAM 52, and the laser driver. 29. Accordingly, the pumping semiconductor laser 28 is DC-driven by the laser driver 29 during the second output period T2 [ms], and emits pumping light having an output L1 [W] into the optical fiber 33. As a result, as shown in the upper stage and middle stage of FIG. 5, the laser oscillator 11 receives the pumping light that does not oscillate the pulsed laser through the optical fiber 33, so that the low excitation by the pumping light of the first output W1. The state is maintained and the pulse laser is not emitted.

続いて、S14において、CPU51は、レーザ光Lによる加工開始か否かを判定する判定処理を実行する。具体的には、CPU51は、第2出力W2の励起光出力L1[W]と第2出力期間T2[ms]をレーザドライバ29に出力した後、第2出力期間T2[ms]の時間が経過したか否かを判定する判定処理を実行する。つまり、CPU51は、レーザ光L(パルスレーザ)の発振を開始する開始タイミングになったか否かを判定する判定処理を実行する。   Subsequently, in S <b> 14, the CPU 51 executes a determination process for determining whether or not to start processing with the laser beam L. Specifically, the CPU 51 outputs the excitation light output L1 [W] of the second output W2 and the second output period T2 [ms] to the laser driver 29, and then the time of the second output period T2 [ms] has elapsed. A determination process for determining whether or not the process has been performed is executed. That is, the CPU 51 executes a determination process for determining whether or not the start timing for starting the oscillation of the laser beam L (pulse laser) has come.

そして、レーザ光Lによる加工開始でない、つまり、第2出力期間T2[ms]の時間が経過していないと判定した場合には(S14:NO)、CPU51は、再度S14以降の処理を実行する。   When it is determined that the processing is not started by the laser light L, that is, the time of the second output period T2 [ms] has not elapsed (S14: NO), the CPU 51 executes the processes after S14 again. .

一方、レーザ光Lによる加工開始である、つまり、第2出力期間T2[ms]の時間が経過したと判定した場合には(S14:YES)、CPU51は、S15の処理に移行する。S15において、CPU51は、RAM52に記憶している励起用半導体レーザ28の駆動パターンから、第3出力W3の励起光出力L2[W]と第3出力期間T3[ms]を読み出し、レーザドライバ29に出力する。これにより、励起用半導体レーザ28は、レーザドライバ29により第3出力期間T3[ms]の間、直流駆動され、出力L2[W]の励起光を光ファイバ33内に出射する。   On the other hand, when it is determined that the processing is started by the laser light L, that is, the time of the second output period T2 [ms] has elapsed (S14: YES), the CPU 51 proceeds to the process of S15. In S <b> 15, the CPU 51 reads the excitation light output L <b> 2 [W] of the third output W <b> 3 and the third output period T <b> 3 [ms] from the drive pattern of the excitation semiconductor laser 28 stored in the RAM 52, and sends it to the laser driver 29. Output. Accordingly, the pumping semiconductor laser 28 is DC-driven by the laser driver 29 during the third output period T3 [ms], and emits pumping light having an output L2 [W] into the optical fiber 33.

この結果、図5の上段部と中段部に示すように、レーザ発振器11は、第1出力W1の励起光出力L2[W]によって、パルスレーザを発振しない低いエネルギー状態である低励起状態とされているから、光ファイバ33を介してレーザ媒質39にレーザ光が入射され、短時間でパルスレーザを発振する高いエネルギー状態である高励起状態に遷移される。これにより、受動Qスイッチ41には、第1出力W1の励起光出力L2[W]によって光エネルギーが蓄えられているため、レーザ発振器11は、短時間でレーザ出力P1[W]のパルスレーザのレーザ光Lをウインドウ43から出射する。   As a result, as shown in the upper and middle stages of FIG. 5, the laser oscillator 11 is brought into a low excitation state, which is a low energy state that does not oscillate the pulse laser, by the excitation light output L2 [W] of the first output W1. Therefore, laser light is incident on the laser medium 39 via the optical fiber 33, and the state is changed to a high excitation state, which is a high energy state in which a pulse laser is oscillated in a short time. As a result, since the passive Q switch 41 stores optical energy by the pumping light output L2 [W] having the first output W1, the laser oscillator 11 can perform the pulse laser having the laser output P1 [W] in a short time. Laser light L is emitted from the window 43.

そして、S16において、CPU51は、印字パターンのXY座標データ、PC7から受信した「加工速度」の各データをガルバノコントローラ45に出力する。そして、CPU51は、図5の下段部に示すように、レーザ光Lによる加工開始を指示する加工信号を「ON」に設定して、ガルバノコントローラ45に出力する。これにより、ガルバノコントローラ45は、印字パターンのXY座標データに従って、ガルバノX軸モータ22とガルバノY軸モータ23の駆動を開始し、レーザ光Lを2次元走査して、文字、記号、図形等を加工対象物6の加工面6Aに加工する。   In S <b> 16, the CPU 51 outputs the XY coordinate data of the print pattern and the “processing speed” data received from the PC 7 to the galvano controller 45. Then, as shown in the lower part of FIG. 5, the CPU 51 sets the processing signal for instructing the processing start by the laser light L to “ON” and outputs it to the galvano controller 45. Thereby, the galvano controller 45 starts driving the galvano X-axis motor 22 and the galvano Y-axis motor 23 according to the XY coordinate data of the print pattern, and scans the laser beam L two-dimensionally to display characters, symbols, figures, etc. The processed surface 6 is processed into a processed surface 6A.

続いて、S17において、CPU51は、レーザ光Lによる加工終了か否かを判定する判定処理を実行する。具体的には、CPU51は、第3出力W3の励起光出力L2[W]と第3出力期間T3[ms]をレーザドライバ29に出力した後、第3出力期間T3[ms]の時間が経過したか否かを判定する判定処理を実行する。レーザ光Lによる加工終了でない、つまり、第3出力期間T3[ms]の時間が経過していないと判定した場合には(S17:NO)、CPU51は、再度S17以降の処理を実行する。   Subsequently, in S <b> 17, the CPU 51 executes a determination process for determining whether or not the processing by the laser beam L is finished. Specifically, the CPU 51 outputs the excitation light output L2 [W] of the third output W3 and the third output period T3 [ms] to the laser driver 29, and then the time of the third output period T3 [ms] has elapsed. A determination process for determining whether or not the process has been performed is executed. When it is determined that the processing by the laser beam L is not finished, that is, the time of the third output period T3 [ms] has not elapsed (S17: NO), the CPU 51 executes the processes after S17 again.

一方、レーザ光Lによる加工終了である、つまり、第3出力期間T3[ms]の時間が経過したと判定した場合には(S17:YES)、CPU51は、S18の処理に移行する。S18において、CPU51は、RAM52に記憶している励起用半導体レーザ28の駆動パターンから、第4出力W4の励起光出力L3[W]と第4出力期間T4[ms]を読み出し、レーザドライバ29に出力する。これにより、励起用半導体レーザ28は、レーザドライバ29により第4出力期間T4[ms]の間、直流駆動され、第2出力W2の励起光出力L1[W]よりも低い励起光出力L3[W]の励起光を光ファイバ33内に出射する。   On the other hand, when it is determined that the processing by the laser beam L is finished, that is, the time of the third output period T3 [ms] has elapsed (S17: YES), the CPU 51 proceeds to the process of S18. In S <b> 18, the CPU 51 reads the excitation light output L <b> 3 [W] of the fourth output W <b> 4 and the fourth output period T <b> 4 [ms] from the drive pattern of the excitation semiconductor laser 28 stored in the RAM 52, and sends it to the laser driver 29. Output. As a result, the pumping semiconductor laser 28 is DC driven by the laser driver 29 for the fourth output period T4 [ms], and the pumping light output L3 [W] lower than the pumping light output L1 [W] of the second output W2. ] Is emitted into the optical fiber 33.

この結果、図5の上段部と中段部に示すように、レーザ発振器11は、高励起状態から第4出力W4の励起光出力L3[W]によって短時間で低励起状態に遷移される。これにより、レーザ発振器11は、受動Qスイッチ41の内部に蓄えられる光エネルギーが急激に低下し、短時間でレーザ出力P1[W]のパルスレーザのレーザ光Lの出射が停止される。   As a result, as shown in the upper and middle stages of FIG. 5, the laser oscillator 11 is shifted from the high excitation state to the low excitation state in a short time by the excitation light output L3 [W] of the fourth output W4. Thereby, in the laser oscillator 11, the light energy stored in the passive Q switch 41 is rapidly reduced, and the emission of the laser beam L of the pulse laser having the laser output P1 [W] is stopped in a short time.

そして、S19において、CPU51は、図5の下段部に示すように、レーザ光Lによる加工開始を指示する加工信号を「OFF」に設定して、ガルバノコントローラ45に出力する。これにより、ガルバノコントローラ45は、ガルバノX軸モータ22とガルバノY軸モータ23の駆動を停止し、レーザ光Lの2次元走査を終了する。   In S <b> 19, the CPU 51 sets the processing signal for instructing the processing start by the laser light L to “OFF” and outputs the processing signal to the galvano controller 45 as shown in the lower part of FIG. 5. Thereby, the galvano controller 45 stops the driving of the galvano X-axis motor 22 and the galvano Y-axis motor 23 and ends the two-dimensional scanning of the laser light L.

続いて、S20において、CPU51は、RAM52に記憶している励起用半導体レーザ28の駆動パターンから、第5出力W5の励起光出力L1[W]と第5出力期間T5[ms]を読み出し、レーザドライバ29に出力する。これにより、励起用半導体レーザ28は、レーザドライバ29により第5出力期間T5[ms]の間、直流駆動され、第5出力W5の励起光出力L1[W]の励起光を光ファイバ33内に出射する。この結果、図5の上段部と中段部に示すように、レーザ発振器11は、パルスレーザを発振しない励起光が光ファイバ33を介して入射されるため、パルスレーザは出射しない。   Subsequently, in S20, the CPU 51 reads the pumping light output L1 [W] of the fifth output W5 and the fifth output period T5 [ms] from the driving pattern of the pumping semiconductor laser 28 stored in the RAM 52, and performs laser processing. Output to the driver 29. Thus, the pumping semiconductor laser 28 is DC driven by the laser driver 29 for the fifth output period T5 [ms], and the pumping light of the pumping light output L1 [W] of the fifth output W5 is input into the optical fiber 33. Exit. As a result, as shown in the upper and middle stages of FIG. 5, the laser oscillator 11 does not emit the pulse laser because the excitation light that does not oscillate the pulse laser is incident through the optical fiber 33.

その後、S21において、CPU51は、励起用半導体レーザ28の駆動を停止して、励起光の出力を停止するか否かを判定する判定処理を実行する。具体的には、CPU51は、第5出力W5の励起光出力L1[W]と第5出力期間T5[ms]をレーザドライバ29に出力した後、第5出力期間T5[ms]の時間が経過したか否かを判定する判定処理を実行する。そして、励起用半導体レーザ28の駆動を停止しない、つまり、第5出力期間T5[ms]の時間が経過していないと判定した場合には(S21:NO)、CPU51は、再度S21以降の処理を実行する。   Thereafter, in S21, the CPU 51 executes a determination process for determining whether to stop driving the pumping semiconductor laser 28 and stop the output of pumping light. Specifically, the CPU 51 outputs the excitation light output L1 [W] of the fifth output W5 and the fifth output period T5 [ms] to the laser driver 29, and then the time of the fifth output period T5 [ms] has elapsed. A determination process for determining whether or not the process has been performed is executed. Then, when it is determined that the driving of the pumping semiconductor laser 28 is not stopped, that is, the time of the fifth output period T5 [ms] has not elapsed (S21: NO), the CPU 51 again performs the processing after S21. Execute.

一方、励起用半導体レーザ28の駆動を停止する、つまり、第5出力期間T5[ms]の時間が経過したと判定した場合には(S21:YES)、CPU51は、S22の処理に移行する。S22において、RAM52に記憶している励起用半導体レーザ28の駆動パターンから、第6出力W6の励起光出力が0[W]の待機出力を読み出し、レーザドライバ29に出力する。これにより、励起用半導体レーザ28は、レーザドライバ29による駆動が停止され、光ファイバ33への励起光の入射が停止される。その後、CPU51は、当該処理を終了する。   On the other hand, when the driving of the pumping semiconductor laser 28 is stopped, that is, when it is determined that the time of the fifth output period T5 [ms] has elapsed (S21: YES), the CPU 51 proceeds to the process of S22. In S <b> 22, a standby output in which the excitation light output of the sixth output W <b> 6 is 0 [W] is read from the drive pattern of the excitation semiconductor laser 28 stored in the RAM 52, and is output to the laser driver 29. As a result, the driving of the pumping semiconductor laser 28 by the laser driver 29 is stopped, and the incidence of the pumping light on the optical fiber 33 is stopped. Thereafter, the CPU 51 ends the process.

ここで、レーザコントローラ3は、駆動パターン生成部及び制御部の一例として機能する。また、レーザコントローラ3、電源部5及びレーザ発振ユニット13は、レーザー発振装置の一例を構成する。また、ガルバノスキャナ18、ガルバノドライバ46及びガルバノコントローラ45は、レーザ走査部の一例を構成する。   Here, the laser controller 3 functions as an example of a drive pattern generation unit and a control unit. The laser controller 3, the power supply unit 5, and the laser oscillation unit 13 constitute an example of a laser oscillation device. The galvano scanner 18, the galvano driver 46, and the galvano controller 45 constitute an example of a laser scanning unit.

以上詳細に説明した通り、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、レーザコントローラ3のCPU51は、励起用半導体レーザ28を第1出力W1で駆動した後、続いて、第2出力W2で駆動することによって、第1出力W1でレーザ発振器11に入射された励起光により、レーザ発振器11はレーザ光を発振して低励起状態になり、受動Qスイッチ41の内部に光エネルギーが蓄えられるが、パルスレーザのレーザ光Lは出射されない。そして、励起用半導体レーザ28を第3出力W3で駆動して、励起光を出射することによって、受動Qスイッチ41に蓄えられた光エネルギーが一定値を超えて、レーザ発振器11は、短時間でパルスレーザの出射を開始する。   As described in detail above, in the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment, the CPU 51 of the laser controller 3 drives the excitation semiconductor laser 28 with the first output W1, and then drives it with the second output W2. As a result, the excitation light incident on the laser oscillator 11 with the first output W1 causes the laser oscillator 11 to oscillate the laser light to be in a low excitation state, and light energy is stored inside the passive Q switch 41. The laser beam L of the laser is not emitted. Then, by driving the pumping semiconductor laser 28 with the third output W3 and emitting the pumping light, the light energy stored in the passive Q switch 41 exceeds a certain value, and the laser oscillator 11 Start emitting pulsed laser.

これにより、第1出力W1での励起光によって受動Qスイッチ41の内部に光エネルギーを蓄えることができ、第3出力W3で励起用半導体レーザ28の駆動を開始した際の、レーザ発振器11のレーザ出力の立ち上がり時間を短くすることができる。従って、レーザ光Lにより加工する加工開始タイミングに、第3出力W3の開始タイミングを設定することによって、レーザ光Lにより実際にマーキングされた文字、記号、図形等の加工開始付近における加工痕の加工深さや加工欠け等の印字品質の向上を図ることができる。   As a result, the optical energy can be stored inside the passive Q switch 41 by the pumping light at the first output W1, and the laser of the laser oscillator 11 when the driving of the pumping semiconductor laser 28 is started at the third output W3. Output rise time can be shortened. Accordingly, by setting the start timing of the third output W3 as the processing start timing for processing with the laser light L, processing of the processing marks in the vicinity of the processing start of characters, symbols, figures, etc. that are actually marked with the laser light L It is possible to improve printing quality such as depth and chipping.

また、第3出力W3に続いて、第4出力W4で励起用半導体レーザ28を駆動することによって、励起用半導体レーザ28は、第2出力W2の励起光出力L1[W]よりも低い励起光出力L3[W]の励起光を光ファイバ33内に出射する。これにより、受動Qスイッチ41の内部に蓄えられる光エネルギーを急激に低くして、レーザ発振器11のレーザ出力の立ち下がり時間を短くし、パルスレーザの発振停止の遅れを無くすことができる。従って、レーザ光Lによる加工の加工終了タイミングに、第4出力W4の開始タイミングを設定することによって、レーザ光Lにより実際にマーキングされた文字、記号、図形等の加工終了付近における加工痕の加工深さや加工痕の角部の曲率、加工欠け等の印字品質の向上を図ることができる。   Further, by driving the pumping semiconductor laser 28 with the fourth output W4 following the third output W3, the pumping semiconductor laser 28 has a pumping light lower than the pumping light output L1 [W] of the second output W2. Excitation light of output L3 [W] is emitted into the optical fiber 33. As a result, the light energy stored in the passive Q switch 41 can be drastically lowered, the fall time of the laser output of the laser oscillator 11 can be shortened, and the delay in stopping the oscillation of the pulse laser can be eliminated. Accordingly, by setting the start timing of the fourth output W4 at the processing end timing of processing by the laser light L, processing of the processing marks near the processing end of characters, symbols, figures, etc. that are actually marked by the laser light L It is possible to improve the printing quality such as the depth, the curvature of the corner of the processing mark, and the processing chip.

また、第4出力W4に続いて、第5出力W5でパルスレーザを発振しない励起光出力L1[W]で励起用半導体レーザ28を駆動した後、第6出力W6で励起光出力が0[W]の待機出力で励起用半導体レーザ28を駆動する。これにより、励起用半導体レーザ28の待機状態における出力を0[W]にして、励起用半導体レーザ28の使用寿命を延ばし、更に、消費電力の削減化を図ることができる。   Further, after the fourth output W4, the pumping semiconductor laser 28 is driven by the pumping light output L1 [W] that does not oscillate the pulse laser by the fifth output W5, and then the pumping light output is 0 [W by the sixth output W6. ], The pumping semiconductor laser 28 is driven. As a result, the output of the pumping semiconductor laser 28 in the standby state can be set to 0 [W], the service life of the pumping semiconductor laser 28 can be extended, and the power consumption can be reduced.

尚、本発明は前記実施形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。尚、以下の説明において上記図1乃至図5の前記実施形態に係るレーザ加工装置1の構成等と同一符号は、前記実施形態に係るレーザ加工装置1の構成等と同一あるいは相当部分を示すものである。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Of course, various improvement and deformation | transformation are possible within the range which does not deviate from the summary of this invention. In the following description, the same reference numerals as those of the laser processing apparatus 1 according to the embodiment in FIGS. 1 to 5 denote the same or corresponding parts as those of the laser processing apparatus 1 according to the embodiment. It is.

例えば、第2出力W2における励起用半導体レーザ28の励起光出力を、レーザ発振器11がパルスレーザを発振しない励起光の最大出力値である「出力閾値」のL1[W]以下で、且つ、待機状態W0の待機出力0[W]よりも大きくなるように設定してもよい。例えば、第2出力W2における励起用半導体レーザ28の励起光出力を、「出力閾値」のL1[W]の50%以上に設定するのが望ましい。これにより、第2出力W2における励起用半導体レーザ28の励起光出力を、待機出力0[W]にした場合よりも、第3出力W3における励起用半導体レーザ28の励起光の出力の立ち上がり時間を短くすることができ、レーザ発振器11のレーザ出力の立ち上がり時間を短くすることができる。   For example, the pumping light output of the pumping semiconductor laser 28 at the second output W2 is equal to or less than L1 [W] of the “output threshold” that is the maximum output value of pumping light that the laser oscillator 11 does not oscillate the pulse laser, and is in standby You may set so that it may become larger than standby output 0 [W] of state W0. For example, it is desirable to set the pumping light output of the pumping semiconductor laser 28 at the second output W2 to 50% or more of L1 [W] of the “output threshold”. As a result, the rise time of the pumping light output of the pumping semiconductor laser 28 at the third output W3 is set longer than when the pumping light output of the pumping semiconductor laser 28 at the second output W2 is set to the standby output 0 [W]. The rise time of the laser output of the laser oscillator 11 can be shortened.

1 レーザ加工装置
3 レーザコントローラ
11 レーザ発振器
28 励起用半導体レーザ
29 レーザドライバ
33 光ファイバ
39 レーザ媒質
41 受動Qスイッチ
51 CPU
52 RAM
53 ROM
54 タイマ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser processing apparatus 3 Laser controller 11 Laser oscillator 28 Excitation semiconductor laser 29 Laser driver 33 Optical fiber 39 Laser medium 41 Passive Q switch 51 CPU
52 RAM
53 ROM
54 Timer

Claims (6)

励起用半導体レーザと、
加工対象物にレーザ光により加工する加工情報を受信し、前記加工情報に基づいて前記励起用半導体レーザを駆動する駆動パターンを生成する駆動パターン生成部と、
前記励起用半導体レーザを駆動するレーザドライバと、
レーザ媒質と受動Qスイッチを有して、前記励起用半導体レーザから出射された励起光を受光した前記レーザ媒質が励起されて、前記受動Qスイッチに蓄えられた光エネルギーが一定値を超えるとパルスレーザを発振するレーザ発振器と、
前記駆動パターン生成部によって生成された駆動パターンに従って前記レーザドライバを駆動制御する制御部と、
を備え、
前記レーザ発振器は、前記パルスレーザを発振しない前記励起光の最大出力値である出力閾値より高い出力の励起光を受光し、且つ、前記励起光の出力期間が該レーザ発振器が前記受動Qスイッチを介してパルスレーザを発振する最小出力期間である期間閾値より長い場合に、前記励起光に対応するパルスレーザを発振し、
前記駆動パターンは、
前記励起光の出力が前記出力閾値より低い待機出力の状態から、前記励起光の出力が前記出力閾値より高い第1出力値で、前記期間閾値以下である前記受動Qスイッチを介してパルスレーザを発振しない第1出力期間の間、前記励起用半導体レーザを駆動する第1出力と、
前記第1出力に続いて、前記励起光の出力が前記出力閾値以下で、前記励起用半導体レーザを駆動する第2出力と、
前記第2出力に続いて、前記励起光の出力が前記出力閾値より高い第2出力値で、前記励起用半導体レーザを駆動する第3出力と、
を有し、
前記駆動パターン生成部は、前記加工情報に含まれる前記パルスレーザの発振を開始する開始タイミングに基づいて、前記第3出力の開始タイミングを設定することを特徴とするレーザ発振装置。
A pumping semiconductor laser;
A driving pattern generating unit that receives processing information to be processed by a laser beam on a processing target, and generates a driving pattern for driving the excitation semiconductor laser based on the processing information;
A laser driver for driving the pumping semiconductor laser;
When the laser medium having a laser medium and a passive Q switch and receiving the pumping light emitted from the pumping semiconductor laser is excited and the light energy stored in the passive Q switch exceeds a certain value, a pulse is generated. A laser oscillator that oscillates a laser;
A control unit that drives and controls the laser driver according to the drive pattern generated by the drive pattern generation unit;
With
The laser oscillator receives pumping light having an output higher than an output threshold that is a maximum output value of the pumping light that does not oscillate the pulse laser, and the laser oscillator outputs the passive Q switch during an output period of the pumping light. Oscillates the pulse laser corresponding to the excitation light when the period is longer than the threshold, which is the minimum output period for oscillating the pulse laser via
The drive pattern is
From a standby output state in which the output of the excitation light is lower than the output threshold, the pulse laser is passed through the passive Q switch having a first output value in which the output of the excitation light is higher than the output threshold and not more than the period threshold. A first output for driving the pumping semiconductor laser during a first output period during which no oscillation occurs ;
Following the first output, a second output that drives the pumping semiconductor laser when the pumping light output is equal to or lower than the output threshold;
Following the second output, a third output for driving the pumping semiconductor laser with a second output value in which the output of the pumping light is higher than the output threshold;
Have
The drive pattern generation unit sets the start timing of the third output based on the start timing of starting the oscillation of the pulse laser included in the processing information.
前記駆動パターンは、前記第3出力に続いて、前記励起光の出力が前記第2出力の出力値よりも低い第3出力値で、前記励起用半導体レーザを駆動する第4出力を有し、
前記駆動パターン生成部は、前記加工対象物のレーザ光による加工の加工終了タイミングに基づいて、前記第4出力の開始タイミングを設定することを特徴とする請求項1に記載のレーザ発振装置。
The drive pattern has a fourth output for driving the pumping semiconductor laser with a third output value lower than the output value of the second output, following the third output.
2. The laser oscillation device according to claim 1, wherein the drive pattern generation unit sets the start timing of the fourth output based on a processing end timing of processing by the laser beam of the processing object.
前記駆動パターンは、
前記第4出力に続いて、前記励起光の出力が前記出力閾値以下で、前記励起用半導体レーザを駆動する第5出力と、
前記第5出力に続いて、前記励起光の出力が前記待機出力で、前記励起用半導体レーザを駆動する第6出力と、
を有し、
前記駆動パターン生成部は、前記励起用半導体レーザの出力停止タイミングに基づいて、前記第6出力の開始タイミングを設定することを特徴とする請求項2に記載のレーザ発振装置。
The drive pattern is
Subsequent to the fourth output, a fifth output for driving the pumping semiconductor laser when the output of the pumping light is equal to or lower than the output threshold value;
Subsequent to the fifth output, the output of the pumping light is the standby output, and the sixth output for driving the pumping semiconductor laser;
Have
3. The laser oscillation device according to claim 2, wherein the drive pattern generation unit sets a start timing of the sixth output based on an output stop timing of the excitation semiconductor laser.
前記駆動パターン生成部は、前記第2出力において、前記励起光の出力が前記出力閾値以下で、且つ、前記待機出力より高い出力で、前記励起用半導体レーザを駆動することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のレーザ発振装置。   The drive pattern generation unit drives the pumping semiconductor laser at the second output with an output of the pumping light equal to or lower than the output threshold and higher than the standby output. The laser oscillation device according to any one of claims 1 to 3. 励起用半導体レーザと、
加工対象物にレーザ光により加工する加工情報を受信し、前記加工情報に基づいて前記励起用半導体レーザを駆動する駆動パターンを生成する駆動パターン生成部と、
前記励起用半導体レーザを駆動するレーザドライバと、
レーザ媒質と受動Qスイッチを有して、前記励起用半導体レーザから出射された励起光を受光した前記レーザ媒質が励起されて、前記受動Qスイッチに蓄えられた光エネルギーが一定値を超えるとパルスレーザを発振するレーザ発振器と、
前記駆動パターン生成部によって生成された駆動パターンに従って前記レーザドライバと前記レーザ走査部とを駆動制御する制御部と、
前記レーザ発振器から発振されたパルスレーザを、加工対象物の加工面に走査するレーザ走査部と、
を備え、
前記レーザ発振器は、前記パルスレーザを発振しない前記励起光の最大出力値である出力閾値より高い出力の励起光を受光し、且つ、前記励起光の出力期間が該レーザ発振器が前記受動Qスイッチを介してパルスレーザを発振する最小出力期間である期間閾値より長い場合に、前記励起光に対応するパルスレーザを発振し、
前記駆動パターンは、
前記励起光の出力が前記出力閾値より低い待機出力の状態から、前記励起光の出力が前記出力閾値より高い第1出力値で、前記期間閾値以下である前記受動Qスイッチを介してパルスレーザを発振しない第1出力期間の間、前記励起用半導体レーザを駆動する第1出力と、
前記第1出力に続いて、前記励起光の出力が前記出力閾値以下で、前記励起用半導体レーザを駆動する第2出力と、
前記第2出力に続いて、前記励起光の出力が前記出力閾値より高い第2出力値で、前記励起用半導体レーザを駆動する第3出力と、
を有し、
前記駆動パターン生成部は、前記加工情報に含まれる前記パルスレーザの発振を開始する開始タイミングに基づいて、前記第3出力の開始タイミングを設定することを特徴とするレーザ加工装置。
A pumping semiconductor laser;
A driving pattern generating unit that receives processing information to be processed by a laser beam on a processing target, and generates a driving pattern for driving the excitation semiconductor laser based on the processing information;
A laser driver for driving the pumping semiconductor laser;
When the laser medium having a laser medium and a passive Q switch and receiving the pumping light emitted from the pumping semiconductor laser is excited and the light energy stored in the passive Q switch exceeds a certain value, a pulse is generated. A laser oscillator that oscillates a laser;
A control unit that drives and controls the laser driver and the laser scanning unit according to the drive pattern generated by the drive pattern generation unit;
A laser scanning unit that scans a processing surface of a processing object with a pulse laser oscillated from the laser oscillator;
With
The laser oscillator receives pumping light having an output higher than an output threshold that is a maximum output value of the pumping light that does not oscillate the pulse laser, and the laser oscillator outputs the passive Q switch during an output period of the pumping light. Oscillates the pulse laser corresponding to the excitation light when the period is longer than the threshold, which is the minimum output period for oscillating the pulse laser via
The drive pattern is
From a standby output state in which the output of the excitation light is lower than the output threshold, the pulse laser is passed through the passive Q switch having a first output value in which the output of the excitation light is higher than the output threshold and not more than the period threshold. A first output for driving the pumping semiconductor laser during a first output period during which no oscillation occurs ;
Following the first output, a second output that drives the pumping semiconductor laser when the pumping light output is equal to or lower than the output threshold;
Following the second output, a third output for driving the pumping semiconductor laser with a second output value in which the output of the pumping light is higher than the output threshold;
Have
The drive pattern generation unit sets a start timing of the third output based on a start timing of starting oscillation of the pulse laser included in the processing information.
励起用半導体レーザと、前記励起用半導体レーザを駆動するレーザドライバと、レーザ媒質と受動Qスイッチを有して、前記励起用半導体レーザから出射された励起光を受光したレーザ媒質が励起されて、前記受動Qスイッチに蓄えられた光エネルギーが一定値を超えるとパルスレーザを発振するレーザ発振器と、を備え、前記レーザ発振器は、前記パルスレーザを発振しない前記励起光の最大出力値である出力閾値より高い出力の励起光を受光し、且つ、前記励起光の出力期間が該レーザ発振器が前記受動Qスイッチを介してパルスレーザを発振する最小出力期間である期間閾値より長い場合に、前記励起光に対応するパルスレーザを発振するレーザ発振装置を制御するコンピュータに、
加工対象物にレーザ光により加工する加工情報を受信し、前記加工情報に基づいて前記励起用半導体レーザを駆動する駆動パターンを生成する駆動パターン生成工程と、
前記駆動パターン生成工程で生成された駆動パターンに従って前記レーザドライバを駆動制御する制御工程と、
を実行させ、
前記駆動パターンは、
前記励起光の出力が前記出力閾値より低い待機出力の状態から、前記励起光の出力が前記出力閾値より高い第1出力値で、前記期間閾値以下である前記受動Qスイッチを介してパルスレーザを発振しない第1出力期間の間、前記励起用半導体レーザを駆動する第1出力と、
前記第1出力に続いて、前記励起光の出力が前記出力閾値以下で、前記励起用半導体レーザを駆動する第2出力と、
前記第2出力に続いて、前記励起光の出力が前記出力閾値より高い第2出力値で、前記励起用半導体レーザを駆動する第3出力と、
を有し、
前記駆動パターン生成工程で、前記加工情報に含まれる前記パルスレーザの発振を開始する開始タイミングに基づいて、前記第3出力の開始タイミングを設定するように実行させることを特徴とするプログラム。
An excitation semiconductor laser, a laser driver that drives the excitation semiconductor laser, a laser medium and a passive Q switch, and a laser medium that receives excitation light emitted from the excitation semiconductor laser is excited; A laser oscillator that oscillates a pulse laser when light energy stored in the passive Q switch exceeds a certain value, and the laser oscillator is an output threshold value that is a maximum output value of the excitation light that does not oscillate the pulse laser When the pumping light having a higher output is received and the output period of the pumping light is longer than a period threshold which is a minimum output period in which the laser oscillator oscillates a pulse laser through the passive Q switch , the pumping light In a computer that controls a laser oscillation device that oscillates a pulse laser corresponding to
A driving pattern generating step of receiving processing information to be processed by a laser beam on a processing object, and generating a driving pattern for driving the excitation semiconductor laser based on the processing information;
A control step of driving and controlling the laser driver according to the drive pattern generated in the drive pattern generation step;
And execute
The drive pattern is
From a standby output state in which the output of the excitation light is lower than the output threshold, the pulse laser is passed through the passive Q switch having a first output value in which the output of the excitation light is higher than the output threshold and not more than the period threshold. A first output for driving the pumping semiconductor laser during a first output period during which no oscillation occurs ;
Following the first output, a second output that drives the pumping semiconductor laser when the pumping light output is equal to or lower than the output threshold;
Following the second output, a third output for driving the pumping semiconductor laser with a second output value in which the output of the pumping light is higher than the output threshold;
Have
A program that is executed in the drive pattern generation step so as to set a start timing of the third output based on a start timing of starting oscillation of the pulse laser included in the processing information.
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