JP6907769B2 - レーザ加工装置、制御データ生成装置、およびレーザ加工装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ加工装置、制御データ生成装置、およびレーザ加工装置の制御方法に関するものである。

従来より、良好な加工品質となる例えばレーザ出力値などの加工条件を決定するために、加工条件が互いに異なる複数のパターンを含むテストパターンをテスト加工するレーザ加工装置がある（例えば特許文献１）。これによれば、ユーザは加工条件が互いに異なる複数のパターンの加工状態を比較して、最適な加工条件を決定することができる。

特開２０００−１５８１５８号公報

ところで、レーザ発振器は停止状態から出力状態へ遷移するのに時間を要することが知られている。また、停止状態の期間が長いほど、出力状態へ遷移する時間が長くなることが知られている。従って、レーザ発振器の出力状態が維持されたまま、あるいは、例えばレーザ加工の期間に対して短い期間の停止状態の後にパターンが加工される場合と、パターンを加工する度に、例えばレーザ加工の期間に対し長い期間の停止状態から出力状態への遷移の工程を経てからパターンが加工される場合とでは、加工状態が異なる場合が多い。

また、実際のレーザ加工の工程においては、１つの加工対象物への加工が終了してから、次の加工対象物への加工が開始されるまでには、レーザ発振器が一旦、例えばレーザ加工の期間に対して長い時間、停止状態にされる場合が多い。設置台に設置される加工対象物の交換作業が行われるからである。従って、実際のレーザ加工の工程では、加工対象物の加工の前に一旦レーザ出射部が、例えばレーザ加工の期間に対して長い時間、停止状態にされているのにも拘わらず、例えば、レーザ発振器の出力状態が維持されたままテストパターンがテスト加工されてしまうと、テスト加工の加工状態が実際の加工状態から乖離してしまうおそれがあった。

本願は、上記の課題に鑑み提案されたものであって、１つのレーザ加工が終了する度にレーザ発振器が停止状態とされる実際のレーザ加工を反映したテストパターンを加工することができるレーザ加工装置、制御データ生成装置、およびレーザ加工装置の制御方法を提供することを目的とする。

本明細書は、加工条件が互いに異なる複数のパターンが配置されたテストパターンを加工レーザ光の照射により加工対象物上に形成するレーザ加工装置であって、加工レーザ光を出射するレーザ出射部を有し、加工レーザ光を加工対象物上に照射するレーザ加工部と、レーザ加工部の制御に用いられる制御データを生成するデータ生成部と、待機時間の値を受付ける時間受付部と、を備え、データ生成部は、時間受付部で受け付けた値を、複数のパターンのうちの、１つのパターンの形成終了から次のパターンの形成開始までの時間であってレーザ出射部を停止状態としてレーザ加工部に次のパターンの形成開始を待機させる待機時間として設けた制御データを生成することを特徴とするレーザ加工装置を開示する。

また、本明細書は、加工条件が互いに異なる複数のパターンが配置されたテストパターンをレーザ出射部が出射する加工レーザ光の照射により加工対象物上に形成するレーザ加工部の制御に用いられる制御データを生成する制御データ生成装置であって、待機時間の値を受付ける時間受付部と、時間受付部で受け付けた値を、複数のパターンのうちの、１つのパターンの形成終了から次のパターンの形成開始までの時間であって、レーザ出射部を停止状態としてレーザ加工部に次のパターンの形成開始を待機させる待機時間として設けた制御データを生成するデータ生成部と、制御データをレーザ加工部へ送信する送信部と、を備えることを特徴とする制御データ生成装置を開示する。

また、本明細書は、加工条件が互いに異なる複数のパターンが配置されたテストパターンをレーザ出射部が出射する加工レーザ光の照射により加工対象物上に形成するレーザ加工装置の制御方法であって、待機時間の値を受付けるステップと、複数のパターンのうちの、１つのパターンの形成終了から次のパターンの形成開始までの時間であってレーザ出射部を停止状態としてレーザ加工装置に次のパターンの形成開始を受け付けた値の時間だけ待機させるステップを含むことを特徴とするレーザ加工装置の制御方法を開示する。

本願によれば、１つのレーザ加工が終了する度にレーザ発振器が停止状態とされる実際のレーザ加工を反映したテストパターンを加工することができるレーザ加工装置、制御データ生成装置、およびレーザ加工装置の制御方法を提供することができる。

本実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成である。 レーザ加工装置の電気的構成を示すブロック図である。 テストパターンを示す図である。 受付画面を示す図である。 テスト加工設定画面を示す図である。 テスト加工におけるレーザ出力の状態を説明する図である。

＜レーザ加工装置の概略構成＞
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を用いて説明する。本実施形態に係るレーザ加工装置１は、ＰＣ（Personal Computer）７、レーザ加工部２、レーザコントローラ５などを備える。また、レーザ加工部２は、レーザヘッド部３および電源ユニット６などを有する。レーザ加工部２は、レーザコントローラ５から送信される情報に基づいて、加工対象物Ｗの加工面ＷＡに対してレーザ光Ｌを２次元走査して照射し、文字、記号、図形等をマーキングするレーザ加工を行う。以下の説明において、レーザ加工を印字と記載する場合がある。

ＰＣ７は、例えばノートＰＣなどで実現され、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）７７、キーボード７６、およびマウス７８などを備え、ユーザからの加工命令を受け付け、印字データを作成し、レーザコントローラ５へ出力する。ここで、印字データとは、レーザ加工においてレーザ光Ｌにより描画される加工パターンの形状を示すＸＹ座標データと、ＸＹ座標データにレーザ加工の条件を示す加工条件データとが対応付けられたデータである。レーザコントローラ５はコンピュータなどで実現され、レーザ加工部２およびＰＣ７と双方向通信可能に接続されている。レーザコントローラ５はＰＣ７から出力された印字データに基づいてレーザ加工部２を制御する。以後の説明において、方向は図１に示す方向を用いる。

レーザヘッド部３は、本体ベース１１、レーザ光Ｌを出射するレーザ光出射部１２、光シャッター部１３、光ダンパー（不図示）、ハーフミラー（不図示）、ガイド光部１５、反射ミラー１７、光センサ２０、ガルバノスキャナ１８、およびｆθレンズ１９などを有し、不図示の略直方体形状の筐体カバーで覆われている。

レーザ光出射部１２は、レーザ発振器２１、およびビームエキスパンダ２２などを有する。レーザ光出射部１２は本体ベース１１に取り付けられており、励起用レーザ光出射部４０（後述）から出射される励起光である励起用レーザ光が光ファイバＦを介して入射される。レーザ発振器２１は、不図示の例えばＹＡＧレーザおよび受動Ｑスイッチなどを有する。レーザ発振器２１は光ファイバＦを介して入射される励起用レーザ光に応じて、加工対象物Ｗの加工面ＷＡに加工を行うためのパルス状のレーザ光Ｌを出射する。ビームエキスパンダ２２は、レーザ発振器２１と同軸に設けられており、レーザ光Ｌのビーム径を調整する。尚、レーザ発振器２１がレーザ光Ｌを出射する方向が前方向であり、レーザヘッド部３の上下方向及び前後方向に直交する方向が、レーザヘッド部３の左右方向である。

光シャッター部１３は、シャッターモータ２６および平板状のシャッター２７を有する。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Ｌの光路を遮る位置に回転された際には、レーザ光Ｌを光ダンパーへ反射する。光ダンパーはシャッター２７で反射されたレーザ光Ｌを吸収する。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Ｌの光路を遮らない位置に回転された際には、ビームエキスパンダ２２から出射されたレーザ光Ｌは、光シャッター部１３の前側に配置されたハーフミラーに入射する。ハーフミラーは、後側から入射されるレーザ光Ｌのほぼ全部を透過し、一部を反射ミラー１７へ反射する。ハーフミラーを透過したレーザ光Ｌはガルバノスキャナ１８に入射される。反射ミラー１７は入射されたレーザ光Ｌを光センサ２０へ反射する。光センサ２０は、入射されたレーザ光Ｌの発光強度に応じた信号をレーザコントローラ５へ出力する。

ガイド光部１５は、ガイド光レーザ２８（図２）およびレンズ群（不図示）などを有する。ガイド光レーザ２８は例えば赤色の、可視レーザ光を出射する半導体レーザである。レンズ群（不図示）は可視レーザ光を平行光に収束する。ガイド光部１５はハーフミラーの右側に配置されている。ハーフミラーはガイド光部１５から出射された可視レーザ光であるガイド光をガルバノスキャナ１８へ向けて反射する。ここで、ハーフミラーにより反射されたガイド光の光路と、ハーフミラーを透過したレーザ光Ｌの光路とは一致する。尚、ガイド光は、レーザ加工の際に加工対象物Ｗの位置合わせに用いられるものである。

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（不図示）の上側に取り付けられている。ガルバノスキャナ１８は、ガルバノＸ軸モータ３１、ガルバノＹ軸モータ３２、本体部３３などを有する。ガルバノＸ軸モータ３１およびガルバノＹ軸モータ３２の各々は、モータ軸およびモータ軸の先端部に取り付けられた走査ミラーを有する。ガルバノＸ軸モータ３１およびガルバノＹ軸モータ３２は、各々のモータ軸が互いに直交し、各々の走査ミラーが互いに対向するように、本体部３３に取り付けられている。各モータ３１，３２が回転することにより、各走査ミラーが回転する。これにより、レーザ光Ｌおよびガイド光が２次元走査される。ここで、走査方向は、レーザヘッド部３の方向において、前から後へ向かうＸ方向と、右から左へ向かう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Ｌとガイド光とを下方に配置された加工対象物Ｗの加工面ＷＡに集光させる。

電源ユニット６は、励起用レーザ光出射部４０、励起用レーザドライバ５１、および電源部５２などを有する。電源部５２は不図示の電源コードを介して商用電源に接続される。電源部５２は給電される交流電力を直流電力に変換し、レーザ加工部２の各部へ給電する。励起用レーザドライバ５１は、レーザコントローラ５からの命令に応じて、励起用レーザ光出射部４０を駆動する。励起用レーザ光出射部４０は光ファイバＦを介してレーザ発振器２１と光学的に接続されている。励起用レーザ光出射部４０は半導体レーザを有し、励起用レーザドライバ５１から供給される駆動電流の電流値に応じたパワーの励起用レーザ光を光ファイバＦ内に出射する。

＜レーザ加工装置の電気的構成＞
次に、レーザ加工装置１の電気的構成について、図２を用いて説明する。ＰＣ７は、図１で示した構成の他に、制御部７０、制御回路７４などを備える。制御部７０は、ＣＰＵ７１、ＲＡＭ７２、ＲＯＭ７３、およびＨＤＤ(Hard Disk Drive）７５等を有する。ＰＣ７にはレーザ加工のためのアプリケーションソフトウェアが予めインストールされている。ＲＯＭ７３にはファームウェアなどが記憶されている。ＲＡＭ７２はＣＰＵ７１が各種の処理を実行するための主記憶装置として用いられる。また、ＨＤＤ７５には加工処理のプログラムおよび文字パラメータ情報などが記憶されている。文字パラメータ情報とは、フォント毎のパラメータ情報であり、例えばストロークフォントの場合には、文字の中心の点の座標、および各点を結ぶ線を表す式のパラメータなどの情報である。また、アウトラインフォントの場合には、文字の輪郭線を構成する点の座標、および各点を結ぶ線を表す式のパラメータなどの情報である。ＣＰＵ７１、ＲＡＭ７２、およびＲＯＭ７３は、不図示のバス線により相互に接続されている。また、ＣＰＵ７１とＨＤＤ７５は、不図示の入出力インターフェースを介して接続されている。また、ＰＣ７は印字データをレーザコントローラ５へ送信する送信部（不図示）を有する。

制御回路７４は、ＬＣＤ７７、キーボード７６、マウス７８などと電気的に接続されており、キーボード７６およびマウス７８が受け付けた操作を信号に変換して、ＣＰＵ７１へ出力する。また、ＣＰＵ７１からの命令に応じた表示画面をＬＣＤ７７に表示させる。

レーザコントローラ５は、例えばコンピュータなどで実現され、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３等を有する。ＣＰＵ４１はＲＯＭ４３に記憶されている各種のプログラムを実行することによって、後述のガルバノコントローラ５６、ガイド光レーザドライバ５８、および励起用レーザドライバ５１などを制御する。ＲＡＭ４２はＣＰＵ４１が各種の処理を実行するための主記憶装置として用いられる。尚、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３は、不図示のバス線により相互に接続されている。レーザコントローラ５は、ＰＣ７から出力される印字データに基づき、ガルバノスキャナ１８の駆動角度および回転速度などを含む駆動情報および励起用レーザドライバ５１の駆動電流値などを含む駆動情報を作成する。

レーザヘッド部３は、図１で示した構成の他に、ガルバノコントローラ５６、ガルバノドライバ３６、およびガイド光レーザドライバ５８などを有する。ガルバノコントローラ５６は、レーザコントローラ５から入力された駆動情報に基づいて、例えば駆動電流値、ＯＮ・ＯＦＦなどの制御信号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５６から入力された制御信号に応じた駆動電流をガルバノＸ軸モータ３１およびガルバノＹ軸モータ３２へ供給する。

＜テスト加工＞
次に、テスト加工について説明する。加工面ＷＡのレーザ光Ｌが照射された後の状態である加工状態は、例えばレーザ強度およびレーザ速度などのレーザ加工の加工条件に影響される。そこで、ユーザは実際に加工対象物Ｗにレーザ加工を行う前に、加工条件の条件出しを行うために、加工条件が互いに異なる複数のパターンが配置されたテストパターンのテスト加工を行う。ここでは、テストパターンが、図３に示すレーザ強度およびレーザ速度の２つのパラメータの各々を種々の値としたテストパターンＴＰである場合を例に説明する。ここで、レーザ強度とはレーザ光Ｌの出力値であり、レーザ速度とはガルバノスキャナ１８の走査に応じて、加工面ＷＡ上におけるレーザ光Ｌの照射位置が移動する速度である。

テストパターンＴＰは、５列×３行の合計１５のパターンＰが、ＸＹ平面において、マトリクス状に配置されたものである。パターンＰは、繰り返しレーザ加工される、ひとまとまりのパターンであり、オブジェクトＯｂｊ１，Ｏｂｊ２を含む。ここで、オブジェクトとは、一連の文字、記号、図形などである。図３では図示を省略しているが、図４に示す様に、オブジェクトＯｂｊ１はＱＲコード（登録商標）であり、オブジェクトＯｂｊ２はアルファベットの文字列である。典型的には、パターンＰは、実際のレーザ加工において、１つの加工対象物Ｗにレーザ加工されるパターンである。レーザ加工において、同列のパターンＰはレーザ速度が同じ値であり、同行のパターンＰはレーザ強度が同じ値である。後述するように、レーザ加工装置１は、数値ではなく、レーザ速度の値は「遅」から「速」の所定段階の何れかで、レーザ強度の値は「弱」から「強」の所定段階の何れかでの設定を受け付けることができる。テストパターンＴＰにおいて、レーザ速度の値は「遅」から「速」の５段階の各々であり、レーザ強度の値は「弱」から「強」の３段階の各々である。尚、以下の説明において、互いに加工条件が異なる１５のパターンＰの各々を区別する場合には、数字を付加してパターンＰ１〜パターンＰ１５と記載し、区別しない場合には、パターンＰと記載する。同様に、オブジェクトＯｂｊの各々を区別する場合には、オブジェクトＯｂｊ１，Ｏｂｊ２と記載し、区別しない場合には、オブジェクトＯｂｊと記載する。

次に、テストパターンＴＰの加工手順について説明する。レーザ加工装置１の電源がＯＮされ、ＰＣ７にて加工処理のためのアプリケーションが起動されると、ＣＰＵ７１は図４に示す、受付画面９０をＬＣＤ７７に表示させる。受付画面９０の説明には、図４に示す方向を用いる。ユーザは受付画面９０にて、加工したい文字、記号、図形などの印字情報を入力する。受付画面９０は、メニューボタン表示領域９１、レイアウト領域９２、および加工設定画面９３などを有する。メニューボタン表示領域９１には、例えばファイルボタン９１ａ、編集ボタン９１ｂ、設定ボタン９１ｃなどが表示される。レイアウト領域９２は、オブジェクトＯｂｊの加工領域における配置を受け付ける領域である。レイアウト領域９２は加工対象物Ｗにおける加工領域を表しており、レイアウト領域９２における入力されたオブジェクトＯｂｊの配置位置が、加工領域においてレーザ光Ｌが照射される加工位置となる。レイアウト領域９２の右方向は加工領域のＸ方向であり、上方向は加工領域のＹ方向である。まず、ユーザは、オブジェクトＯｂｊ１およびオブジェクトＯｂｊ２の２つのオブジェクトＯｂｊを含む１５のパターンＰをレイアウト領域９２に配置する。ここでは、ユーザは１５のパターンＰを、Ｘ方向（左右方向）およびＹ方向（上下方向）の各々において等間隔に配置するものとする。詳しくは、図３に示すように、テストパターンＴＰのＸ方向の間隔は間隔Ｃ１、Ｙ方向の間隔は間隔Ｃ２であるものとする。また、ユーザは、オブジェクトＯｂｊ毎に加工条件の設定を行う。ＣＰＵ７１は、レイアウト領域９２に表示されるオブジェクトＯｂｊがマウス７８などで選択されると、レイアウト領域９２の右に、選択されたオブジェクトＯｂｊに関する加工設定画面９３を表示させる。尚、レイアウト領域９２において、選択されたオブジェクトＯｂｊは、そのオブジェクトＯｂｊを囲む矩形図形が表示される。図４は、パターンＰ１のオブジェクトＯｂｊ１が選択された場合を示している。

加工設定画面９３には、レーザ強度設定ボタン９４、レーザ速度設定ボタン９５、回数設定ボタン９６などが表示される。レーザ強度設定ボタン９４は、レーザ強度を「弱」〜「強」の範囲の例えば１０段階の何れかで選択させるものである。レーザ速度設定ボタン９５は、レーザ速度を「遅」〜「速」の範囲の例えば１０段階の何れかで選択させるものである。回数設定ボタン９６は、加工パターンをレーザ光Ｌで描画する回数の設定を受け付けるボタンである。ユーザは、１５のパターンＰの各々について設定を行う。次に、ユーザは、テスト加工の設定を行う。ユーザは、例えば、メニューボタン表示領域９１の設定ボタン９１ｃを選択し、プルダウン表示されるメニューの１つであるテスト加工設定（不図示）を選択する。ＣＰＵ７１は、テスト加工設定が選択されると図５に示すテスト加工設定画面１００をＬＣＤ７７に表示させる。テスト加工設定画面１００には、加工材料プルダウンメニュー１０１、待機時間設定ボタン１０２、待機位置設定ボタン１０３、待機レーザレベル設定ボタン１０４、加工順番設定領域１０５およびＯＫボタン１０９などが表示される。加工材料プルダウンメニュー１０１は予め設定されている材料種別の何れかを選択させるものである。材料種別には例えば樹脂および金属などがある。待機時間設定ボタン１０２は待機時間の値の入力をｍｓの単位で受け付けるボタンである。待機時間については、図６を用いて説明する。

レーザ加工装置１は、１つのオブジェクトＯｂｊを印字する際に、詳しくはオブジェクトＯｂｊを構成する複数の線の各々を順次印字する。レーザ加工装置１は、レーザ光Ｌを走査してオブジェクトＯｂｊを構成する１つの線の印字が終了すると、レーザ光Ｌの出力（以下、レーザ出力と記載する。）を一旦ＯＦＦにして、レーザ光Ｌの加工対象物Ｗにおける照射位置が次の線の開始位置となるまでガルバノスキャナ１８を動作させる。次に、レーザ加工装置１は、レーザ出力をＯＮとすべく励起用レーザドライバ５１を動作させて当該線を走査する。ここで、ＯＦＦとはレーザ発振器２１からレーザ光Ｌが出射されない停止状態であり、ＯＮとはレーザ発振器２１からレーザ光Ｌが出射される出力状態である。レーザ加工装置１は、オブジェクトＯｂｊが１つの線で構成されている場合を除き、上記の動作を繰り返し、１つのオブジェクトＯｂｊを印字する。ここで、１つのオブジェクトＯｂｊに含まれる１つの線の印字開始から印字終了までの時間に対して、１つの線の印字終位置から次の線の印字開始位置までの移動に係るＯＦＦの時間は、ガルバノスキャナ１８の動作に要する時間であり、例えば５００μｓ程度と短く、このＯＦＦの時間に、レーザ出力がＯＦＦからＯＮになるのに要する遷移時間を加えた時間は、待機時間（図６に後述）に対して短い。図６の印字時間は、オブジェクトＯｂｊ１，Ｏｂｊ２の印字開始から印字終了までの時間を示している。尚、オブジェクトＯｂｊ１の印字終了からＯｂｊ２の印字開始までのレーザ出力がＯＦＦの時間は、１つのオブジェクトＯｂｊの印字における動作と同様に、レーザ光Ｌの照射位置がオブジェクトＯｂｊ２の開始位置となるまでガルバノスキャナ１８を動作させるのに要する時間である。上記のように、図６に示す印字時間において、レーザ出力のＯＮ・ＯＦＦが繰り返されるが、ＯＦＦの時間は短時間であるため、ＯＮ・ＯＦＦの遷移に関する図示は省略されている。

レーザ加工装置１は、パターンＰ１のオブジェクトＯｂｊ１，Ｏｂｊ２の印字が終了すると、レーザ出力をＯＦＦにする。次に、レーザ加工装置１はレーザ光Ｌの加工対象物Ｗにおける照射位置が、次に印字するパターンＰ２のオブジェクトＯｂｊ１の印字開始位置に到達するまでガルバノスキャナ１８を動作させる。尚、印字開始位置までの移動に要するガルバノスキャナ１８の動作時間が図６に示す移動時間である。次に、レーザ加工装置１はレーザ出力をＯＦＦの状態に維持し、ガルバノスキャナ１８の動作を停止させたまま、停止時間が経過するまで待機する。停止時間が経過すると、レーザ加工装置１はレーザ出力をＯＮとすべく励起用レーザドライバ５１を動作させて、レーザ光Ｌを走査して、同様に、パターンＰ２のオブジェクトＯｂｊ１，Ｏｂｊ２を加工する。以上の動作を繰り返し、レーザ加工装置１はテストパターンＴＰの加工を行う。

移動時間は、テストパターンＴＰにおけるパターンＰ間の配置間隔により異なるが、ここでは、１つのテスト加工における待機時間が一律となるように、停止時間が調整される。例えば、パターンＰ４，Ｐ５，Ｐ１０（図３参照）の順に加工する場合には、パターンＰ４とＰ５との間隔が間隔Ｃ１であり、パターンＰ５とＰ１０との間隔が間隔Ｃ２である。パターンＰ４，Ｐ５，Ｐ１０（図３参照）の順に加工する場合には、パターンＰ４の加工後の移動時間と、パターンＰ５の加工後の移動時間とは異なるが、待機時間は一律となるようにされる。尚、加工順番は、加工順番設定領域１０５にて設定が受け付けられる。

ここで、待機時間を設ける効果について説明する。図６にて示す様に、レーザ発振器２１はＯＦＦの時間が待機時間程度に長い場合、ＯＦＦからＯＮへ遷移するのに長い時間を要する。従って、次の印字開始位置までのガルバノスキャナ１８の動作に伴う短時間のＯＦＦの後にパターンＰが加工される場合と、例えば加工対象物Ｗの設置に伴う長時間のＯＦＦの後にパターンＰが加工される場合とでは、加工状態が異なる場合が多い。そこで、１つのパターンＰの印字終了から次のパターンＰの印字開始までの時間であって、レーザ出力をＯＦＦとして次のパターンＰの印字開始を待機させる待機時間を設けることで、実際のレーザ加工を再現することができる。典型的には、待機時間は、実際のレーザ加工において加工対象物Ｗの交換作業に要する時間が考えられる。尚、図６は、説明のための模式図であり、ＯＦＦからＯＮへの遷移時間、各時間の相対的な長さを限定するものではない。

上記のように、待機時間は実際のレーザ加工を再現するための、レーザ出力をＯＦＦにする時間である。従って、上記では、待機時間において移動時間の後に停止時間を設ける場合を説明したが、停止時間の後に移動時間を設ける場合であっても、同様の効果を得ることができる。つまり、パターンＰ１のオブジェクトＯｂｊ２の印字を終了した後、レーザ出力をＯＦＦにして停止時間だけ待機した後に、照射位置をパターンＰ２のオブジェクトＯｂｊ１の印字開始位置まで移動する構成としても良い。待機位置設定ボタン１０３（図５）は、この停止時間だけ待機する待機位置の設定を受け付けるものである。具体的には、待機位置設定ボタン１０３は、チェックボックスにて、開始点および終了点の何れか一方を選択させるものである。開始点とは、図６に示す、照射位置が次に印字するパターンＰの開始位置となるようにガルバノスキャナ１８が動作した後に停止時間待機する設定である。一方、終了点とは、不図示の、停止時間待機した後に、照射位置が次に印字するパターンＰの開始位置となるようにガルバノスキャナ１８が動作する設定である。

図５の待機レーザレベル設定ボタン１０４は、レーザ出力がＯＦＦの場合の励起用レーザ光のレベルを、ゼロもしくはオフセットレベル（テスト加工設定画面１００ではＯｆｆｓｅｔＬｖｌと表記）の何れか一方を選択させるためのボタンである。ゼロとは、励起用レーザ光の駆動電流をゼロとする設定であり、オフセットレベルとは、励起用レーザ光の駆動電流をレーザ発振器２１がレーザ光Ｌを出射しない程度のレベルとする設定である。加工順番設定領域１０５には、パターンＰの印字の加工順の設定を受け付けるための、Ｚ字状設定ボタン１０６、ラダー状設定ボタン１０７、および個別設定ボタン１０８が表示される。次に、Ｚ字状設定ボタン１０６およびラダー状設定ボタン１０７が選択された場合に、夫々設定される、加工順番におけるＺ字状およびラダー状について、テストパターンＴＰの場合を例に図４に示す方向を用いて説明する。

加工順番がＺ字状およびラダー状に設定された場合には、どちらもテストパターンＴＰのパターンＰが１行ずつ加工される。Ｚ字状は、すべての行で、行における加工方向が同じとされる設定である。詳しくは、すべての行において、左から右へ順次パターンＰが加工される。一方、ラダー状は、行毎に加工方向が切替えられる設定である。詳しくは、まずテストパターンＴＰの１行目のパターンＰが左から右へ順次加工され、１行目の加工が終了すると、２行目のパターンＰが右から左へ順次加工される。つまり、行が移る場合には、行の終了位置からの距離が近い、次の行のパターンＰから加工が開始される。尚、テストパターンＴＰがマトリクス状ではなく例えば１行もしくは１列にパターンＰが並ぶ場合には、Ｚ字状設定ボタン１０６およびラダー状設定ボタン１０７のどちらが選択された場合にも、行の場合には左から右へ、列の場合には上から下へ加工される。個別設定ボタン１０８とは、複数のパターンＰを配列に関係なく、加工順を自由に設定させるものである。具体的には、個別設定ボタン１０８が選択されると、個別設定画面（不図示）がポップアップ表示される。個別設定画面はテストパターンＴＰに含まれるパターンＰが加工順に羅列して表示される画面である。ユーザは、例えば、個別設定画面に表示される上下の矢印ボタンを用いた操作にて、パターンＰが所望の加工順となる様に表示させることで、加工順を設定することができる。ユーザは、テスト加工設定画面１００の設定を終えると、ＯＫボタン１０９を選択する。

ＣＰＵ７１は、ＯＫボタン１０９が選択されると、テスト加工設定画面１００の設定値に基づいて、印字データを作成する。レーザ加工を開始させたい場合、ユーザはメイン画面に表示される加工実行ボタン（不図示）を選択する。加工実行ボタンが選択されると、ＣＰＵ７１は、送信部に作成した印字データをレーザコントローラ５へ送信させ、レーザ加工の開始を指示する。これにより、レーザコントローラ５は、レーザ加工部２を制御して、加工パターンに基づいて、レーザ光Ｌを加工対象物Ｗに照射させるレーザ加工処理を開始する。上記のように、例えば、待機位置が開始点を設定された場合には、レーザコントローラ５は１つのパターンＰの印字が終了すると、レーザ出力をＯＦＦにさせ、照射位置が次に加工するパターンＰの開始位置となるようにガルバノスキャナ１８を動作させ、停止時間だけ待機させる。停止時間経過すると、次のパターンＰの印字を開始させる。テストパターンＴＰに含まれるすべてのパターンＰの印字が終了すると、レーザ加工処理を終了する。これにより、実際のレーザ加工が再現されたテストパターンＴＰが形成される。

ここで、レーザ加工装置１はレーザ加工装置の一例であり、ＰＣ７は制御データ生成装置の一例であり、レーザコントローラ５およびレーザ加工部２はレーザ加工部の一例である。また、レーザ光出射部１２はレーザ出射部の一例であり、レーザ光Ｌは加工レーザ光の一例であり、ＣＰＵ７１はデータ生成部の一例である。また、ガルバノスキャナ１８は、走査部の一例である。また、印字データは制御データの一例であり、テストパターンＴＰはテストパターンの一例であり、加工対象物Ｗは加工対象物の一例である。また、ＣＰＵ７１がプログラムを実行することによって実現する、ＬＣＤ７７にテスト加工設定画面１００を表示させ、待機時間設定ボタン１０２に入力された値を待機時間として受け付ける機能は、時間受付部の一例である。また、ＣＰＵ７１がプログラムを実行することによって実現する、ＬＣＤ７７にテスト加工設定画面１００を表示させ、加工材料プルダウンメニュー１０１に入力された値を加工材料の材質として受け付ける機能は、材質受付部の一例である。

以上、説明した実施形態によれば、以下の効果を奏する。
ＣＰＵ７１は、テストパターンＴＰに含まれる１５のパターンＰのうちの、１つのパターンＰの形成終了から次のパターンＰの形成開始までの時間であってレーザ光出射部１２を停止状態としてレーザ加工部２に次のパターンＰの形成開始を待機させる待機時間を設けた印字データを生成する。このように、後続のパターンＰ形成の開始前に、レーザ光出射部１２が停止状態とされる待機時間が設けられることで、１つのレーザ加工が終了する度に停止状態とされる実際のレーザ加工を反映したテストパターンＴＰを加工するレーザ加工装置１を提供することができる。テストパターンＴＰの加工状態が実際の加工状態から乖離してしまうのを低減することができる。

また、ＣＰＵ７１は、ＬＣＤ７７にテスト加工設定画面１００を表示させ、待機時間設定ボタン１０２に入力された値を待機時間として受け付ける。これにより、ユーザは、所望の待機時間を設定することができる。利便性の良いレーザ加工装置１とすることができる。

また、ＣＰＵ７１は、テストパターンＴＰにおけるパターンＰの配置態様に拘わらず、待機時間の値を一律とする。これにより、パターンＰ間の距離が異なる場合などでも、各パターンＰに対して、待機時間を同じにすることができる。

また、ＣＰＵ７１は、１つのパターンＰの形成終了位置から次のパターンＰの形成開始位置までの移動時間を待機時間から減じた停止時間、１つのパターンＰの形成終了位置もしくは次のパターンＰの形成開始位置のいずれか一方の位置にてガルバノスキャナ１８の走査動作を停止させる印字データを作成する。これにより、待機時間を、形成終了位置もしくは形成開始位置にて走査動作を停止させる時間とすることができる。

また、ＣＰＵ７１は、テストパターンＴＰに含まれる、複数のパターンＰの一部もしくは全部である、２以上のパターンＰを含む１群のパターンＰの各々を、同一方向に向かって順次形成させる印字データを作成する。具体的には、加工順番設定領域１０５において、Ｚ字状設定ボタン１０６もしくはラダー状設定ボタン１０７が選択された場合、ＣＰＵ７１は、１行毎に右方向もしくは左方向に向かって、パターンＰを順次印字させる印字データを作成する。この印字データによれば、レーザ加工において、複数のパターンＰを効率良く形成することができる。

また、ＣＰＵ７１は、テスト加工設定画面１００に表示される待機レーザレベル設定ボタン１０４にてオフセットレベルが選択されると、停止状態を、レーザ光出射部１２がレーザ光Ｌを出射しない励起用レーザ光のエネルギーレベルとする状態とする。これにより、１つのレーザ加工が終了する度に、レーザ光Ｌを出射しない励起用レーザ光のエネルギーレベルとされる、実際のレーザ加工を反映したテストパターンＴＰを加工するレーザ加工装置を提供することができる。

また、レーザ光出射部１２は、受動Ｑスイッチを有する。テストパターンＴＰをレーザ加工する際に、待機時間を設ける構成は、受動Ｑスイッチを有するレーザ加工装置の構成において有効である。受動Ｑスイッチを有する構成の場合、レーザ発振器２１のレーザ媒質に内部エネルギーが蓄積されるため、待機時間が無い場合には、前のパターン形成の際にレーザ媒体に蓄積された光エネルギーが、次のパターン形成の際に引き継がれる。一方、待機時間がある場合には、前のパターン形成の際にレーザ媒体に蓄積された光エネルギーが待機時間の経過に応じて低下する。このため、受動Ｑスイッチを有する構成の方が、受動Ｑスイッチを有さない構成よりも、待機時間の有無による、加工状態の差が大きくなり易い。受動Ｑスイッチを有する構成においては、１つのレーザ加工が終了する度に加工レーザ光の出射が停止される実際のレーザ加工を反映するのに、待機時間を設けることが有効である。

また、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内での種々の改良、変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、上記では、テスト加工設定画面１００において、待機時間設定ボタン１０２に入力された値を待機時間とすると説明した。これに限定されず、加工材料プルダウンメニュー１０１にて選択された材質に予め対応付けられた待機時間の値を印字データの待機時間の値とする構成としても良い。具体的には、ＰＣ７は、例えばＨＤＤ７５などに、材質に対する待機時間の値が対応づけられたデータを記憶しておく構成とする。ＣＰＵ７１は、当該データを参照し、加工材料プルダウンメニュー１０１にて選択された材質に対応づけられた値を、待機時間設定ボタン１０２に表示させる。これにより、ユーザは、材質により好ましい待機時間を知らなくても、テスト加工の待機時間を材質に応じた待機時間とすることができる。また、加工対象物Ｗの材質により、好ましい加工レーザ光の出力値は異なる。例えば、金属は樹脂よりもレーザ光Ｌの出力値は大きい。レーザ光Ｌの出力値が大きい程、入射される励起用レーザ光のエネルギーが高いため、レーザ出力がＯＦＦからＯＮになるまでの遷移時間は短いことが知られている。従って、金属の場合には、待機時間が無い場合の加工状態と、待機時間が設けられた場合の加工状態との差は少ない。レーザ光Ｌの出力値が大きい場合には、待機時間が無くても、実際の加工状態との乖離は少ない場合が多い。一方、樹脂の場合には、待機時間が無い場合の加工状態と、待機時間を設けた場合の加工状態との差は大きい。このように、材質によって好ましい待機時間の値は異なる。待機時間が無くても加工状態の差が少ない、例えば金属などの場合には、上記データにおける金属に対応する待機時間をゼロにする構成とすれば、実際の加工状態との乖離が少ない加工状態をしつつ、テストパターンの加工時間を低減することができる。

また、上記では、１つのテスト加工における待機時間が一律となるように、停止時間が調整されると説明したが、これに限定されず、待機時間を一律としない構成としても良い。

また、上記では、ＣＰＵ７１は、待機位置設定ボタン１０３の入力に応じて、次に印字するパターンＰの開始位置となるように移動した後に停止時間待機する印字データ、もしくは、印字が終了してパターンＰの終了位置にて待機する印字データを作成すると説明したが、これに限定されない。開始位置および終了位置にて停止、つまり、移動時間の前後で分割された停止時間を設けた印字データを作成する構成としても良い。

また、上記では、待機時間は、移動時間および停止時間からなると説明したが、これに限定されない。レーザ出力をＯＦＦとした状態で、ガルバノスキャナ１８の動作速度を遅くして、待機時間を費やして、照射位置が次に印字するパターンＰの印字開始位置まで移動させる構成としても良い。

また、上記では、テストパターンとして、パターンＰがマトリクス状に配置されたテストパターンＴＰを例示したが、テストパターンはこれに限定されず、例えば、パターンＰが１行、１列に配列するものにも適用することができる。また、上記では、パターンＰに２つのオブジェクトＯｂｊが含まれる場合を例示したが、これに限定されず、１つのオブジェクトＯｂｊあるいは、３つ以上のオブジェクトＯｂｊが含まれるものとしても良い。

また、上記では、レーザ光出射部１２は受動Ｑスイッチを有すると説明したが、例えば、受動Ｑスイッチを有せず、能動Ｑスイッチを有する構成にも適用することができる。

また、上記では、加工順番がＺ字状およびラダー状に設定された場合には、テストパターンＴＰのパターンＰが１行ずつ加工されると説明したが、これに限定されず、１列ずつ加工される構成としても良い。

１ レーザ加工装置
２ レーザ加工部
１２ レーザ光出射部
１８ ガルバノスキャナ
７１ ＣＰＵ
７７ ＬＣＤ
Ｐ パターン
ＴＰ テストパターン
Ｗ 加工対象物

Claims (9)

1. 加工条件が互いに異なる複数のパターンが配置されたテストパターンを加工レーザ光の照射により加工対象物上に形成するレーザ加工装置であって、
   加工レーザ光を出射するレーザ出射部を有し、前記加工レーザ光を加工対象物上に照射するレーザ加工部と、
   前記レーザ加工部の制御に用いられる制御データを生成するデータ生成部と、
   待機時間の値を受付ける時間受付部と、を備え、
   前記データ生成部は、
   前記時間受付部で受け付けた値を、前記複数のパターンのうちの、１つのパターンの形成終了から次のパターンの形成開始までの時間であって前記レーザ出射部を停止状態として前記レーザ加工部に前記次のパターンの形成開始を待機させる待機時間として設けた前記制御データを生成することを特徴とするレーザ加工装置。
2. 加工対象物の材質を受付ける材質受付部を備え、
   前記データ生成部は、
   前記材質受付部が受付けた材質に予め対応付けられた前記待機時間の値を前記制御データの前記待機時間の値とすることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 前記データ生成部は、
   前記複数のパターンの配置態様に拘わらず、前記待機時間の値を一律とすることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
4. 前記レーザ加工部は、前記加工レーザ光を走査する走査部を有し、
   前記データ生成部は、
   前記１つのパターンの形成終了位置から前記次のパターンの形成開始位置までの移動時間を前記待機時間から減じた停止時間、前記１つのパターンの形成終了位置もしくは前記次のパターンの形成開始位置の少なくともいずれか一方の位置にて前記走査部の走査動作を停止させる前記制御データを生成することを特徴とする請求項１から３のいずれか記載のレーザ加工装置。
5. 前記データ生成部は、
   前記複数のパターンの一部もしくは全部である、２以上のパターンを含む１群のパターンの各々を、同一方向に向かって順次形成させる前記制御データを作成することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のレーザ加工装置。
6. 前記レーザ出射部は、励起光に応じた前記加工レーザ光を出射し、
   前記停止状態とは、前記レーザ出射部が前記加工レーザ光を出射しない前記励起光のエネルギーレベルとされた状態であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のレーザ加工装置。
7. 前記レーザ出射部は、受動Ｑスイッチを有することを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工装置。
8. 加工条件が互いに異なる複数のパターンが配置されたテストパターンをレーザ出射部が出射する加工レーザ光の照射により加工対象物上に形成するレーザ加工部の制御に用いられる制御データを生成する制御データ生成装置であって、
   待機時間の値を受付ける時間受付部と、
   前記時間受付部で受け付けた値を、前記複数のパターンのうちの、１つのパターンの形成終了から次のパターンの形成開始までの時間であって、前記レーザ出射部を停止状態として前記レーザ加工部に前記次のパターンの形成開始を待機させる待機時間として設けた前記制御データを生成するデータ生成部と、
   前記制御データを前記レーザ加工部へ送信する送信部と、を備えることを特徴とする制御データ生成装置。
9. 加工条件が互いに異なる複数のパターンが配置されたテストパターンをレーザ出射部が出射する加工レーザ光の照射により加工対象物上に形成するレーザ加工装置の制御方法であって、
   待機時間の値を受付けるステップと、
   前記複数のパターンのうちの、１つのパターンの形成終了から次のパターンの形成開始までの時間であって前記レーザ出射部を停止状態として前記レーザ加工装置に前記次のパターンの形成開始を前記受け付けた値の時間だけ待機させるステップを含むことを特徴とするレーザ加工装置の制御方法。

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