JPH10156558A - レーザマーキング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザヘッドと、固体レーザ発振器の励起用
放電ランプに電力を供給する直流電源装置との電気的接
続が容易に達成され、励起用放電ランプの点灯時に発生
する電磁波ノイズが小さいレーザマーキング装置を提供
すること。 【解決手段】 筐体11と、この筐体11内に収納された、
励起用放電ランプ22を有する固体レーザ発振器20とを具
えたレーザヘッド10を有してなり、レーザヘッド10の筐
体11内には、固体レーザ発振器20の励起用放電ランプ22
を点灯させるためのスタータ回路36およびブースタ回路
35が収納されており、スタータ回路36、ブースタ回路35
および固体レーザ発振器20の励起用放電ランプ22に電力
を供給する直流電源回路50が、レーザヘッド10と独立し
て設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体レーザによる
レーザ光を照射してマーキングするレーザマーキング装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザによるマーキングは、高速処理が
可能で、マーキングミスが少なく、しかも運転コストも
低いことから、近年において、従来のインクによる捺印
や機械による刻印に代わって盛んに行われ始めている。

【０００３】かかるレーザによるマーキングを行うため
のレーザマーキング装置としては、固体レーザ発振器を
有するレーザヘッドと、このレーザヘッドからのレーザ
光を走査するためのスキャナ機構とを具えてなるものが
知られている。

【０００４】図３は、従来のレーザマーキング装置の一
例における構成を模式的に示す説明図である。この図に
おいて、７０はレーザヘッドであって、その筐体７１内
には、固体レーザ発振器７２が収納されている。この固
体レーザ発振器７２は、例えばＮｄ³⁺：ＹＡＧ（イット
リウム−アルミニウム−ガーネット）よりなる柱状の固
体ロッド７３と、固体ロッド７３に並行して配置され
た、例えばクリプトンアークランプよりなる励起用放電
ランプ７４と、固体ロッド７３および励起用放電ランプ
７４を取り囲むよう配置された楕円筒状の集光器７５
と、固体ロッド７３の両側に配置された反射側ミラー７
６および出射側ミラー７７よりなる共振器と、固体ロッ
ド７３と出射側ミラー７７との間に配置された、シャッ
タ７８およびＱ−スイッチ７９と、出射側ミラー７７の
出射側に配置されたビームエクスパンダ８０とにより構
成されている。固体レーザ発振器７２における集光器７
５は、筐体７１の外部に設けられた冷却装置８１に接続
されている。

【０００５】また、レーザヘッド７０の筐体７１内に
は、後述する第１のガルバノメータスキャナ８６および
第２のガルバノメータスキャナ８７を制御するためのガ
ルバノメータスキャナ制御部８２と、このガルバノメー
タスキャナ制御部８２に電力を供給するためのスキャナ
制御部用直流電源回路８３とが収納されており、このス
キャナ制御部用直流電源回路８３は交流電源（図示省
略）に接続されている。

【０００６】８５はスキャナ機構であって、レーザヘッ
ド７０からのレーザ光を、マーキングすべき対象物Ｗに
対して一方向（以下、「Ｘ方向」ともいう。）に沿って
走査する第１のガルバノメータスキャナ８６と、レーザ
ヘッド７０からのレーザ光を、前記一方向と垂直な他方
向（以下、「Ｙ方向」ともいう。）に沿って走査する第
２のガルバノメータスキャナ８７と、集光用ｆ−θレン
ズ８８とを有する。

【０００７】９０は、固体レーザ発振器７２における励
起用放電ランプ７４に電力を供給して点灯させるための
直流電源装置であり、レーザヘッド７０と独立して配置
されている。この直流電源装置９０は、交流電源に接続
された直流電源回路９１と、この直流電源回路９１の正
側端子に接続されたブースタ回路９２と、このブースタ
回路９２に接続されたスタータ回路９３とを有する。直
流電源回路９１の負側端子およびスタータ回路９３は、
レーザヘッド７０の固体レーザ発振器７２における励起
用放電ランプ７４に電気的に接続されており、励起用放
電ランプ７４を点灯させるときには、直流電源回路９１
から励起用放電ランプ７４のランプ電極に直流電力が供
給されると共に、スタータ回路９３により、当該励起用
放電ランプ７４のランプ電極に例えば２０〜３０ｋＶの
高電圧パルスが数マイクロ秒間重畳される。

【０００８】以上において、直流電源装置９０にブース
タ回路９２を設ける理由は、以下のとおりである。例え
ばクリプトンアークランプを点灯させるためには、単に
スタータ回路９３により高電圧パルスを重畳するだけで
は、その後の点灯状態を維持することができず、点灯初
期（絶縁破壊初期）において、点灯中に要する電圧（例
えば１５０Ｖ）より非常に高い電圧（例えば２〜３ｋ
Ｖ）を必要とする。そして、このような高い電圧を当該
ランプに効率よく供給するために、ブースタ回路９２が
設けられる。

【０００９】上記のようなレーザマーキング装置におい
ては、直流電源装置９０により、固体レーザ発振器７２
の励起用放電ランプ７４が点灯されると、当該励起用放
電ランプ７４からの光は、集光器７５により固体ロッド
７３に集中して照射され、これにより、固体ロッド７３
中に含まれる金属イオンが励起され、その結果、固体ロ
ッド７３から特定の波長の光が放出される。そして、固
体ロッド７３から放出された光は、反射側ミラー７６お
よび出射側ミラー７７により共振され、出射側ミラー７
７からレーザ光が発振され、このレーザ光は、ビームエ
クスパンダ８０を介して、当該レーザヘッド７０からス
キャナ機構８５に導入される。そして、レーザ光は、第
１のガルバノメータスキャナ８６および第２のガルバノ
メータスキャナ８７によって走査されながら対象物Ｗに
照射され、これにより、対象物Ｗがマーキングされる。

【００１０】しかしながら、上記のレーザマーキング装
置においては、以下のような問題がある。 （１）レーザヘッド７０の固体レーザ発振器７２におけ
る励起用放電ランプ７４と、直流電源装置９０のスター
タ回路９３との電気的接続は、例えば筐体７１に設けら
れたコネクターよりなる接続部を介して行われる。一
方、励起用放電ランプ７４の点灯時には、ブースタ回路
９２およびスタータ回路９３により、励起用放電ランプ
７４に高い電圧の電力が供給されるため、直流電源装置
９０とレーザヘッド７０とを接続するためのケーブルと
して、耐高電圧性のものを用いる必要があり、接続部に
おける絶縁性を確保した状態で、直流電源装置９０とレ
ーザヘッド７０との電気的接続を行うためには、高価で
大型の耐高電圧性の接続コネクタを用いる必要があるの
で、接続部の構成が複雑となり、しかも、製造コストが
高くなる。

【００１１】（２）レーザヘッド７０を、直流電源装置
９０から離れた位置に配置する場合には、当然のことな
がら、直流電源装置９０とレーザヘッド７０と接続する
ためのケーブルは相当に長いものとなるため、励起用放
電ランプ７４の点灯時に高電圧の電力が流れることによ
り、当該ケーブルから相当に大きい電磁波ノイズが発生
する。従って、電磁波ノイズの外部への放射を防止する
ためには、耐高電圧性のケーブルを電気的にシールドさ
れた電線管内に配置することが必要となるため、レーザ
ヘッドと直流電源装置との接続作業が煩雑となり、ま
た、コストも高くなる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な事情に基づいてなされたものであって、その目的は、
レーザヘッドと、固体レーザ発振器の励起用放電ランプ
に電力を供給するための直流電源装置との電気的接続を
容易に達成することができ、励起用放電ランプの点灯時
に発生する電磁波ノイズが小さいレーザマーキング装置
を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のレーザマーキン
グ装置は、筐体と、この筐体内に収納された、励起用放
電ランプを有する固体レーザ発振器とを具えたレーザヘ
ッドを有してなるレーザマーキング装置において、前記
レーザヘッドの筐体内には、当該固体レーザ発振器の励
起用放電ランプを点灯させるためのスタータ回路および
ブースタ回路が収納されており、前記スタータ回路、前
記ブースタ回路および前記固体レーザ発振器の励起用放
電ランプに電力を供給する直流電源回路が、前記レーザ
ヘッドと独立して設けられていることを特徴とする。

【００１４】本発明のレーザマーキング装置において
は、前記レーザヘッドからのレーザ光を走査するガルバ
ノメータスキャナを有してなるスキャナ機構と、このス
キャナ機構のガルバノメータスキャナを制御するガルバ
ノメータスキャナ制御部とが設けられる場合には、前記
スキャナ機構は、前記レーザヘッドと独立して配置さ
れ、前記ガルバノメータスキャナ制御部は、前記レーザ
ヘッドの筐体内に収納されていることが好ましい。

【００１５】また、本発明のレーザマーキング装置にお
いては、前記レーザヘッドの筐体内には、鉄板によって
仕切られることにより、互いに重なり合う複数の収納領
域が形成されており、これらの複数の収納領域のうち、
一の収納領域には、固体レーザ発振器、スタータ回路お
よびブースタ回路が収納され、他の収納領域には、ガル
バノメータスキャナ制御部が収納されていることが好ま
しい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明のレーザマーキング
装置を詳細に説明する。図１は、本発明のレーザマーキ
ング装置の一例における構成を模式的に示す説明図であ
る。この図において、１０はレーザヘッドであって、そ
の筐体１１内には、固体レーザ発振器２０が収納されて
いる。

【００１７】具体的に説明すると、図２（イ）に示すよ
うに、レーザヘッド１０の筐体１１内には、それぞれ鉄
板１２，１３によって仕切られることにより、第１収納
領域Ｒ１、第２収納領域Ｒ２および第３収納領域Ｒ３
が、下からこの順で互いに重なり合う状態で形成されて
おり、第１収納領域Ｒ１と第２収納領域Ｒ２とを仕切る
鉄板１２は、筐体１１の底部から垂直に伸びる複数の支
柱１４により支持され、第２収納領域Ｒ２と第３収納領
域Ｒ３とを仕切る鉄板１３は、鉄板１２の上面から垂直
に伸びる複数の支柱１５により支持されている。そし
て、当該筐体１１内における第１収納領域Ｒ１に、固体
レーザ発振器２０が収納されている。

【００１８】固体レーザ発振器２０は、例えばＮｄ³⁺：
ＹＡＧ（イットリウム−アルミニウム−ガーネット）よ
りなるレーザ発振媒体である柱状の固体ロッド２１と、
固体ロッド２１に並行して配置された、例えばクリプト
ンアークランプよりなる励起用放電ランプ２２と、固体
ロッド２１および励起用放電ランプ２２を取り囲むよう
配置された楕円筒状の集光器２３と、固体ロッド２１の
両側に配置され、それぞれミラーホルダー２６，２７に
より保持された反射側ミラー２４および出射側ミラー２
５よりなる共振器と、固体ロッド２１と出射側ミラー２
５との間に配置された、シャッタ２８およびＱ−スイッ
チ２９と、出射側ミラー２５の出射側に配置されたビー
ムエクスパンダ３０とにより構成されている。固体レー
ザ発振器２０における集光器２３には、筐体１１の外部
に設けられた冷却装置３１が接続されている。

【００１９】また、図２（ロ）にも示すように、レーザ
ヘッド１０の筐体１１内における第１収納領域Ｒ１に
は、固体レーザ発振器２０の励起用放電ランプ２２を点
灯させるためのブースタ回路３５およびスタータ回路３
６が収納されており、ブースタ回路３５は、耐高電圧性
ケーブル３７によりスタータ回路３６に接続され、スタ
ータ回路３６は、耐高電圧性ケーブル３８により励起用
放電ランプ２２に接続されている。

【００２０】レーザヘッド１０の筐体１１内における第
３の収納領域Ｒ３には、後述する第１のガルバノメータ
スキャナ４１および第２のガルバノメータスキャナ４２
を制御するためのガルバノメータスキャナ制御部１６が
収納されている。

【００２１】レーザヘッド１０の筐体１１内における第
２の収納領域Ｒ２には、交流電源（図示省略）に接続さ
れた、ガルバノメータスキャナ制御部１６に電力を供給
するためのスキャナ制御部用直流電源回路１７と、後述
する第１のガルバノメータスキャナ４１および第２のガ
ルバノメータスキャナ４２を駆動するための電源回路１
８と、インタフェース（図示省略）およびインタロック
（図示省略）を制御するための制御機構１９とが収納さ
れている。

【００２２】４０はスキャナ機構であって、レーザヘッ
ド１０からのレーザ光を、マーキングすべき対象物Ｗに
対して一方向（以下、「Ｘ方向」ともいう。）に沿って
走査する第１のガルバノメータスキャナ４１と、レーザ
ヘッド１０からのレーザ光を、前記一方向と垂直な他方
向（以下、「Ｙ方向」ともいう。）に沿って走査する第
２のガルバノメータスキャナ４２と、集光用ｆ−θレン
ズ４３とを有する。

【００２３】５０は、固体レーザ発振器２０における励
起用放電ランプ２２に電力を供給して点灯させるための
直流電源装置であり、レーザヘッド１０と独立して配置
されている。この直流電源装置５０は、交流電源に接続
された直流電源回路５１を有し、この直流電源回路５１
の正側端子および負側端子は、例えば筐体１１に設けら
れたコネクターよりなる接続部（図示省略）を介して、
それぞれブースタ回路３０および励起用放電ランプ２２
に電気的に接続されている。

【００２４】上記のレーザマーキング装置においては、
直流電源装置５０の直流電源回路５１、ブースタ回路３
５およびスタータ回路３６により、固体レーザ発振器２
０の励起用放電ランプ２２が点灯されると、当該励起用
放電ランプ２２からの光は、集光器２３により固体ロッ
ド２１に集中して照射され、これにより、固体ロッド２
１中に含まれる金属イオンが励起され、その結果、固体
ロッド２１から特定の波長の光が放出される。そして、
固体ロッド２１から放出された光は、反射側ミラー２４
および出射側ミラー２５により共振され、出射側ミラー
２５からレーザ光が発振され、このレーザ光は、ビーム
エクスパンダ３０を介して、当該レーザヘッド１０から
スキャナ機構４０に導入される。そして、レーザ光は、
第１のガルバノメータスキャナ４１および第２のガルバ
ノメータスキャナ４２によってＸ方向およびＹ方向に走
査されながら対象物Ｗに照射され、これにより、対象物
Ｗがマーキングされる。

【００２５】上記のレーザマーキング装置によれば、レ
ーザヘッド１０の筐体内に、固体レーザ発振器２０の励
起用放電ランプ２２を点灯させるためのブースタ回路３
５およびスタータ回路３６が収納されているため、直流
電源装置５０からレーザヘッド１０に高電圧の電力が供
給されることがない。従って、レーザヘッド１０と直流
電源装置５０とを接続するためのケーブルとして、耐高
電圧性のものを用いる必要がなく、そのため、接続部を
構成するコネクターとして、例えば耐電圧が６００Ｖ程
度の小型のものを用いることができるので、接続部にお
ける絶縁性を十分に確保した状態でレーザヘッド１０と
直流電源装置５０との電気的接続を容易に達成すること
ができる。また、スタータ回路３６と励起用放電ランプ
２２とを接続するための耐高電圧性ケーブル３８とし
て、相当に短いものを用いることができ、しかも、耐高
電圧性ケーブル３８はレーザヘッド１０の筐体１１内に
設けられているので、励起用ランプ２２の点灯時に発生
する電磁波ノイズを小さくすることができると共に、例
えばノイズ吸収用のバイパスコンデンサを設けることな
どの簡単な手段により、電磁波ノイズが外部に放出され
ることを防止することができる。

【００２６】また、レーザヘッド１０の筐体１１内に
は、それぞれ耐電磁波ノイズ性の高い鉄板１２，１３に
よって仕切られた、第１収納領域Ｒ１、第２収納領域Ｒ
２および第３収納領域Ｒ３が形成されており、しかも、
固体レーザ発振器２０、ブースタ回路３５およびスター
タ回路３６が第１収納領域Ｒ１に収納されていると共
に、ガルバノメータスキャナ制御部１６が第３収納領域
に収納されているため、励起用放電ランプ２２の点灯時
に発生する電磁波ノイズによってガルバノメータスキャ
ナ制御部１６が誤作動することを回避することができ
る。また、第１収納領域Ｒ１、第２収納領域Ｒ２および
第３収納領域Ｒ３は、互いに重なり合うよう形成されて
いるため、レーザヘッド１０の筐体１１内にブースタ回
路３５およびスタータ回路３６を収納しても、当該レー
ザヘッド１０の専有面積を小さくすることができる。

【００２７】本発明においては、レーザヘッドの筐体内
に、励起用放電ランプを点灯させるためのブースタ回路
およびスタータ回路が収納されていればよく、その他の
具体的構成については、上記のレーザマーキング装置に
限定されるものではない。

【００２８】

【発明の効果】請求項１乃至請求項３に記載のレーザマ
ーキング装置によれば、レーザヘッドの筐体内に、固体
レーザ発振器の励起用放電ランプを点灯させるためのブ
ースタ回路およびスタータ回路が収納されているため、
直流電源装置からレーザヘッドに高電圧の電力が供給さ
れることがない。従って、レーザヘッドと直流電源装置
とを接続するためのケーブルとして、耐高電圧性のもの
を用いる必要がなく、そのため、接続部を構成するコネ
クターとして、耐電圧性の小さい小型のものを用いるこ
とができるので、接続部における絶縁性を十分に確保し
た状態で、レーザヘッドと直流電源装置との電気的接続
を容易に達成することができる。また、スタータ回路と
励起用放電ランプとを接続するための耐高電圧性ケーブ
ルとして、相当に短いものを用いることができ、しか
も、当該耐高電圧性ケーブルはレーザヘッドの筐体内に
設けられることとなるので、励起用ランプの点灯時に発
生する電磁波ノイズを小さくすることができると共に、
例えばノイズ吸収用のバイパスコンデンサを設けること
などの簡単な手段により、電磁波ノイズの発生を防止す
ることができる。

【００２９】請求項３に記載のレーザマーキング装置に
よれば、レーザヘッドの筐体内には、それぞれ耐電磁波
ノイズ性の高い鉄板によって仕切られた複数の収納領域
が形成されており、固体レーザ発振器、ブースタ回路お
よびスタータ回路と、ガルバノメータスキャナ制御部と
が異なる収納領域に収納されているため、励起用放電ラ
ンプの点灯時に発生する電磁波ノイズによってガルバノ
メータスキャナ制御部が誤作動することを回避すること
ができる。また、各収納領域は互いに重なり合う状態で
形成されているため、レーザヘッド内にブースタ回路お
よびスタータ回路を収納しても、当該レーザヘッドの専
有面積を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザマーキング装置の一例における
構成を模式的に示す説明図である。

【図２】レーザヘッドの筐体内における構成を示す説明
図であり、（イ）はレーザヘッド全体の側面図、（ロ）
は、第１収納領域における平面図である。

【図３】従来のレーザマーキング装置の一例における構
成を模式的に示す説明図である。

【符号の説明】

１０ レーザヘッド １１ 筐体 １２，１３ 鉄板 １４，１５ 支柱 １６ ガルバノメータスキャナ制御部 １７ スキャナ制御部用直流電源回路 １８ 電源回路 １９ 制御機構 ２０ 固体レーザ発振器 ２１ 固体ロッド ２２ 励起用放電ランプ ２３ 集光器 ２４ 反射側ミラー ２５ 出射側ミラー ２６，２７ ミラーホルダー ２８ シャッター ２９ Ｑ−スイッチ ３０ ビームエクスパンダ ３１ 冷却装置 ３５ ブースタ回路 ３６ スタータ回路 ３７，３８ 耐高電圧性ケーブル ４０ スキャナ機構 ４１ 第１のガルバノメータスキャナ ４２ 第２のガルバノメータスキャナ ４３ 集光用ｆ−θレンズ ５０ 直流電源装置 ５１ 直流電源回路 ７０ レーザヘッド ７１ 筐体 ７２ 固体レーザ発振器 ７３ 固体ロッド ７４ 励起用放電ランプ ７５ 集光器 ７６ 反射側ミラー ７７ 出射側ミラー ７８ シャッター ７９ Ｑ−スイッチ ８０ ビームエクスパンダ ８１ 冷却装置 ８２ ガルバノメータスキャナ制御部 ８３ スキャナ制御部用直流電源回路 ８５ スキャナ機構 ８６ 第１のガルバノメータスキャナ ８７ 第２のガルバノメータスキャナ ８８ 集光用ｆ−θレンズ ９０ 直流電源装置 ９１ 直流電源回路 ９２ ブースタ回路 ９３ スタータ回路 Ｒ１ 第１収納領域 Ｒ２ 第２収納領域 Ｒ３ 第３収納領域 Ｗ 対象物

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筐体と、この筐体内に収納された、励起
   用放電ランプを有する固体レーザ発振器とを具えたレー
   ザヘッドを有してなるレーザマーキング装置において、 前記レーザヘッドの筐体内には、当該固体レーザ発振器
   の励起用放電ランプを点灯させるためのスタータ回路お
   よびブースタ回路が収納されており、 前記スタータ回路、前記ブースタ回路および前記固体レ
   ーザ発振器の励起用放電ランプに電力を供給する直流電
   源回路が、前記レーザヘッドと独立して設けられている
   ことを特徴とするレーザマーキング装置。
2. 【請求項２】 レーザヘッドからのレーザ光を走査する
   ガルバノメータスキャナを有してなるスキャナ機構と、
   このスキャナ機構のガルバノメータスキャナを制御する
   ガルバノメータスキャナ制御部とが設けられ、 前記スキャナ機構は、前記レーザヘッドと独立して配置
   され、前記ガルバノメータスキャナ制御部は、前記レー
   ザヘッドの筐体内に収納されていることを特徴とする請
   求項１に記載のレーザマーキング装置。
3. 【請求項３】 レーザヘッドの筐体内には、鉄板によっ
   て仕切られることにより、互いに重なり合う複数の収納
   領域が形成されており、 これらの複数の収納領域のうち、一の収納領域には、固
   体レーザ発振器、スタータ回路およびブースタ回路が収
   納され、他の収納領域には、ガルバノメータスキャナ制
   御部が収納されていることを特徴とする請求項２に記載
   のレーザマーキング装置。