WO2023276346A1 - レーザ加工装置および加速制御方法 - Google Patents

レーザ加工装置および加速制御方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2023276346A1
WO2023276346A1 PCT/JP2022/014336 JP2022014336W WO2023276346A1 WO 2023276346 A1 WO2023276346 A1 WO 2023276346A1 JP 2022014336 W JP2022014336 W JP 2022014336W WO 2023276346 A1 WO2023276346 A1 WO 2023276346A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
laser
acceleration
laser beam
pulsed laser
speed
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/014336
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
洋祐 熊谷
政敏 神山
Original Assignee
ブラザー工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ブラザー工業株式会社 filed Critical ブラザー工業株式会社
Publication of WO2023276346A1 publication Critical patent/WO2023276346A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head

Definitions

  • the present disclosure relates to a laser processing apparatus including a laser output unit that generates pulsed laser light for laser processing by exciting a laser medium.
  • Patent Document 1 is a laser generator that generates pulsed laser light by providing a laser medium and an excitation laser light source that excites the laser medium by injecting laser light into the laser medium.
  • the excitation laser light source is driven with the opening/closing means closed, and a laser beam having a light intensity that allows the laser medium to process the workpiece.
  • a laser processing apparatus drives an excitation laser light source immediately before starting a processing operation of a workpiece to generate a laser beam having a light intensity capable of processing the workpiece. Therefore, it is not necessary to constantly drive the semiconductor laser to generate a laser beam having a light intensity capable of processing a workpiece, and power consumption can be suppressed. is opened on the condition that the workpiece can be processed, the light intensity of the passing laser light can be made constant.
  • the present disclosure has been made in view of the above points, and provides a laser processing apparatus capable of suppressing an increase in processing time due to repeated start of driving of the laser output unit.
  • the present specification includes a laser output unit that outputs a pulsed laser beam, a scanning unit that scans the pulsed laser beam, and a control unit that performs acceleration control. and an acceleration process for accelerating the scanning speed of the pulsed laser beam from the initial speed to the target speed.
  • a laser processing apparatus characterized by executing acceleration control until the output density of pulsed laser light, which is light intensity per unit area, reaches a steady state.
  • the laser processing apparatus can suppress an increase in processing time due to repeated start of driving of the laser output unit.
  • FIG. 10 is a diagram showing a pop-up window; It is a figure which shows a 1st data table. It is a figure which shows a reception screen. It is a figure which shows a reception screen. 4 is a flowchart of an acceleration control method according to this embodiment; It is a figure which shows a 2nd data table.
  • a schematic configuration of a laser processing apparatus 1 according to this embodiment will be described with reference to FIG.
  • a laser processing apparatus 1 according to this embodiment includes a PC (Personal Computer) 7, a laser processing unit 2, a laser controller 5, and the like.
  • the laser processing unit 2 also has a laser head unit 3, a power supply unit 6, and the like. Based on the information transmitted from the laser controller 5, the laser processing unit 2 irradiates the processing surface WA of the processing object W with the laser beam L by two-dimensional scanning, thereby forming objects such as characters, symbols, and figures. Perform laser processing for marking. In the following description, laser processing may be referred to as printing.
  • the PC 7 is realized by, for example, a notebook PC or the like, and includes an LCD (Liquid Crystal Display) 77, a keyboard 76, a mouse 78, etc., receives processing instructions from the user, creates print data, and outputs it to the laser controller 5.
  • the printing data are XY coordinate data indicating the shape of the processing pattern drawn by the laser beam L in laser processing, and processing condition data indicating processing conditions, which are conditions for laser processing, associated with the XY coordinate data. This is the data obtained.
  • the laser controller 5 is implemented by, for example, a computer or the like, and is connected to the laser processing section 2 and the PC 7 so as to be able to communicate bidirectionally.
  • a laser controller 5 controls the laser processing section 2 based on print data output from the PC 7 . In the following description, directions shown in FIG. 1 are used.
  • the laser head portion 3 includes a main body base 11, a laser light emitting portion 12 for emitting a laser beam L, an optical shutter portion 13, an optical damper (not shown), a half mirror (not shown), a guide light portion 15, a reflecting mirror 17, It has an optical sensor 20, a galvanometer scanner 18, an f.theta.
  • the laser light emitting section 12 has an isolator 21, a beam expander 22, and the like.
  • the laser light emitting unit 12 is attached to the main body base 11, and the pulsed laser light L emitted from the fiber laser module 40 for processing the processing surface WA of the workpiece W passes through the optical fiber F. is injected through The isolator 21 prevents the laser light L from returning to the optical fiber F.
  • FIG. The beam expander 22 is provided coaxially with the isolator 21 and adjusts the beam diameter of the laser light L. As shown in FIG.
  • the direction in which the isolator 21 emits the laser light L is the front direction, and the direction orthogonal to the up-down direction and the front-rear direction of the laser head portion 3 is the left-right direction of the laser head portion 3 .
  • the optical shutter section 13 has a shutter motor 26 and a flat shutter 27 .
  • the shutter 27 is attached to the motor shaft of the shutter motor 26 and rotates coaxially.
  • the shutter 27 reflects the laser light L toward the light damper when it is rotated to a position that blocks the optical path of the laser light L emitted from the beam expander 22 .
  • the optical damper absorbs the laser light L reflected by the shutter 27.
  • FIG. On the other hand, when the shutter 27 is rotated to a position that does not block the optical path of the laser light L emitted from the beam expander 22 , the laser light L emitted from the beam expander 22 is directed to the front side of the optical shutter section 13 . Incident on the arranged half mirror.
  • the half mirror transmits almost all of the laser light L incident from the rear side and reflects a part of it to the reflecting mirror 17 .
  • the laser light L transmitted through the half mirror is incident on the galvanometer scanner 18 .
  • Reflecting mirror 17 reflects incident laser beam L to optical sensor 20 .
  • the optical sensor 20 outputs a signal corresponding to the light intensity of the incident laser light L to the laser controller 5 .
  • the guide light section 15 has a guide light laser 28 (FIG. 2), a lens group (not shown), and the like.
  • the guide light laser 28 is, for example, a semiconductor laser that emits red visible laser light.
  • a lens group (not shown) converges the visible laser light into parallel light.
  • the guide light part 15 is arranged on the right side of the half mirror.
  • the half mirror reflects the guide light, which is visible laser light emitted from the guide light unit 15 , toward the galvanometer scanner 18 .
  • the optical path of the guide light reflected by the half mirror and the optical path of the laser light L transmitted through the half mirror match.
  • the guide light is used for alignment of the workpiece W during laser processing.
  • the galvanometer scanner 18 is attached above a through hole (not shown) formed in the front end of the main body base 11 .
  • the galvanometer scanner 18 has a galvanometer X-axis motor 31, a galvanometer Y-axis motor 32, a main body 33, and the like.
  • Each of the galvano X-axis motor 31 and the galvano Y-axis motor 32 has a motor shaft and a scanning mirror attached to the tip of the motor shaft.
  • the galvano X-axis motor 31 and the galvano Y-axis motor 32 are attached to the main body 33 so that their motor axes are orthogonal to each other and their scanning mirrors face each other.
  • each scanning mirror rotates.
  • the laser light L and the guide light are two-dimensionally scanned.
  • the scanning directions are the X direction from front to back and the Y direction from right to left in the direction of the laser head unit 3 .
  • the position of the laser beam L two-dimensionally scanned by the galvanometer scanner 18 during laser processing (printing) is referred to as the scanning point of the laser beam L.
  • the laser processing (printing) includes a state in which the scanning point is irradiated with the laser light L and a state in which the scanning point is not irradiated with the laser light L.
  • the f ⁇ lens 19 converges the laser light L two-dimensionally scanned by the galvanometer scanner 18 and the guide light onto the processing surface WA of the workpiece W placed below.
  • the power supply unit 6 has a fiber laser module 40, a power supply section 52, and the like.
  • the power supply unit 52 is connected to a commercial power supply via a power cord (not shown).
  • the power supply unit 52 converts the supplied AC power into DC power, and supplies power to each part of the laser processing unit 2 .
  • the fiber laser module 40 is optically connected via an optical fiber F to the isolator 21 .
  • the fiber laser module 40 generates a pulsed laser beam L for processing the processing surface WA of the workpiece W and emits it into the optical fiber F according to a command from the laser controller 5 . A detailed description of the fiber laser module 40 will be given later.
  • the PC 7 includes a control section 70, a control circuit 74 and the like in addition to the configuration shown in FIG.
  • the control unit 70 has a CPU 71, a RAM 72, a ROM 73, a HDD (Hard Disk Drive) 75, and the like.
  • Application software for laser processing is pre-installed in the PC 7 .
  • Firmware and the like are stored in the ROM 73 .
  • the RAM 72 is used as a main storage device for the CPU 71 to execute various processes.
  • the HDD 75 also stores processing programs, character parameter information, and the like.
  • the character parameter information is parameter information for each font.
  • the HDD 75 also stores a first data table 110 (FIG. 7) and a second data table 111 (FIG. 11), which are used in conjunction with application software for laser processing.
  • the CPU 71, RAM 72, and ROM 73 are interconnected by a bus line (not shown).
  • the CPU 71 and HDD 75 are also connected via an input/output interface (not shown).
  • the PC 7 also has a transmission section (not shown) for transmitting print data to the laser controller 5 .
  • the control circuit 74 is electrically connected to the LCD 77 , keyboard 76 , mouse 78 , etc., converts operations received by the keyboard 76 and mouse 78 into signals, and outputs the signals to the CPU 71 . Moreover, the display screen according to the command from CPU71 is displayed on LCD77.
  • the laser controller 5 has a CPU 41, a RAM 42, a ROM 43, and the like.
  • the CPU 41 executes various programs stored in the ROM 43 to control a later-described galvanometer controller 56, a guide light laser driver 58, a fiber laser module 40, and the like.
  • the RAM 42 is used as a main storage device for the CPU 41 to execute various processes.
  • the CPU 41, RAM 42, and ROM 43 are interconnected by a bus line (not shown). Based on the print data output from the PC 7, the laser controller 5 creates drive information including the drive angle and rotation speed of the galvanometer scanner 18 and drive information including the drive current value of the fiber laser module 40, and the laser processing unit 2 to execute the printing process.
  • the laser head unit 3 has a galvano controller 56, a galvano driver 36, a guide light laser driver 58, etc., in addition to the configuration shown in FIG.
  • the galvano controller 56 outputs control signals such as a drive current value and ON/OFF to the galvano driver 36 based on the drive information input from the laser controller 5 .
  • the galvano driver 36 supplies the galvano X-axis motor 31 and the galvano Y-axis motor 32 with a drive current corresponding to the control signal input from the galvano controller 56 .
  • the fiber laser module 40 uses a well-known MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) type laser oscillator.
  • the fiber laser module 40 includes a seed light source 60, a first pumping light source 61, a first optical amplification fiber 62, a second pumping light source 63, a second optical amplification fiber 64, a pulse generator 65, and the like.
  • the seed light is pulse-oscillated by the pulse generator 65 in the seed light source 60 .
  • the pulsed seed light is output from the seed light source 60 and injected into the first optical amplification fiber 62 via the isolator 66 and the coupler 67 .
  • pumping light is output from the first pumping light source 61 and injected into the first optical amplification fiber 62 via the coupler 67 .
  • the seed light is amplified by propagating the seed light and the pump light.
  • the amplified seed light (hereinafter referred to as “amplified seed light”) is output from the output end of the first optical amplification fiber 62 .
  • the amplified seed light is injected into the second optical amplification fiber 64 via the isolator 68 and coupler 69 .
  • pumping light is output from the second pumping light source 63 and injected into the second optical amplification fiber 64 via the coupler 69 .
  • the amplification seed light is further amplified by propagating the amplification seed light and the pumping light.
  • the amplified seed light further amplified in this manner is output as laser light L from the output end of the second optical amplification fiber 64 (that is, the fiber laser module 40).
  • the laser light L is incident on the laser light emitting section 12, passes through the isolator 21 and the beam expander 22, and is emitted from the laser light emitting section 12, as described above. At that time, the laser light L is converged into parallel light by the collimator 80 in the laser light emitting section 12 .
  • a collimator 80 is provided between the isolator 21 and the beam expander 22 .
  • the output characteristics of the laser light L are controlled by the laser controller 5 via the pulse generator 65 .
  • a GUI Graphic User Interface
  • the reception screen 82 shown in FIG. 4 is displayed on the LCD 77, and the processing conditions are set by the user operating the keyboard 76, the mouse 78, and the like.
  • a program for setting processing conditions using the GUI is stored in the HDD 75 of the PC 7 and executed by the CPU 71 of the PC 7 .
  • the reception screen 82 is provided with a first field box 84, an OK button 201, a correction button 202, a cancel button 203, and the like.
  • An item column 86 and a value column 88 are provided in the first field box 84 .
  • the item column 86 consists of a plurality of output fields
  • the value column 88 consists of a plurality of input/output fields.
  • pulse width [ns], laser output [%], frequency [kHz], mark speed [mm/s], jump speed [mm/s], jump delay [ ⁇ s ], polygon delay [ ⁇ s], laser-off delay [ ⁇ s], laser-on delay [ ⁇ s], acceleration pattern [0 to 7], and the number of times of processing [times] are displayed.
  • the pulse width is the pulse width of the laser light L and is expressed in units of ns.
  • the laser output is the output density of the laser light L, which is the light intensity per unit area of the laser light L, and is expressed as a percentage of the maximum value. That is, the unit of laser output is %.
  • the frequency is the frequency of the laser light L and is expressed in kHz.
  • the mark speed is the speed at which the scanning point of the laser beam L is moved at the highest constant speed by the galvanometer scanner 18 during line segment printing, and is expressed in units of mm/s.
  • the jump speed is the speed at which the scanning point of the laser beam L is moved by the galvanometer scanner 18 to the start point of the next line segment to be printed after the printing of one line segment is completed. Expressed in units.
  • the jump delay is the mechanical vibration (ringing) of each scanning mirror when the galvanometer scanner 18 moves the scanning point of the laser beam L to the starting point of the next line segment to be printed after completing the printing of one line segment. ) is attenuated to the extent that printing is not hindered.
  • the polygon delay is the waiting time from off to on of the laser output at a turn where continuous line segments connect, and is expressed in units of ⁇ s.
  • the laser-off delay is the standby time from when a control signal is sent to stop the scanning point of the laser beam L at the end point of the line segment until the laser output is turned off when the printing of one line segment is completed. and is expressed in units of ⁇ s.
  • the laser-on delay is a waiting time from when a control signal is sent to move the scanning point of the laser beam L from the starting point of the line segment to when the laser output is turned on when printing of one line segment is started. time, expressed in units of ⁇ s.
  • the acceleration pattern is an acceleration mode before the scanning speed of the laser beam L reaches the mark speed when printing of one line segment is started, and there are eight acceleration patterns.
  • the eight acceleration patterns are distinguished by being numbered consecutively from 0 to 7. still. A detailed description of the eight acceleration patterns will be given later.
  • the number of times of processing is the number of repetitions of printing an object composed of one or more line segments, and is expressed in units of times.
  • the value column 88 displays the default value or current value of each parameter of the processing conditions described above. Default values and current values of each parameter are stored in the HDD 75 of the PC 7 or the laser controller 5 . The user can rewrite the value of each parameter by operating the keyboard 76, the mouse 78, and the like. When the user clicks the OK button 201 on the acceptance screen 82 with the mouse 78 , the value of each parameter is set to the value displayed in the value column 88 .
  • the values of the parameters thus set are stored in the HDD 75 of the PC 7 as current values, and are output from the PC 7 to the laser controller 5 while being included in the print data as processing condition data indicating the processing conditions. and stored in the RAM 42 of the laser controller 5.
  • the cancel button 203 on the reception screen 82 with the mouse 78 the reception screen 82 is erased from the LCD 77, and the setting of the processing conditions is completed.
  • the value of the acceleration pattern is changed using the list box 90 shown in FIG. 4 or the list screen 92 shown in FIG.
  • the list box 90 is displayed on the acceptance screen 82, or the list screen 92 is accepted. It is displayed on the LCD 77 instead of the screen 82 .
  • the user can click with the mouse 78 or input with the keyboard 76 any one of the numbers 0 to 7 listed in the list box 90. Select by After that, when the user clicks the OK button 201 with the mouse 78 on the reception screen 82, the value of the acceleration pattern is changed to the number (value) selected by the user.
  • a list of eight acceleration patterns is displayed by eight graphs 100-107.
  • the horizontal axis indicates time in units of ⁇ s
  • the vertical axis indicates the scanning speed of the laser beam L in units of mm/s.
  • each of the graphs 100 to 107 is assigned one of the numbers 0 to 7 and displayed within the frame 94 . Therefore, when the list screen 92 shown in FIG. 5 is used, the user clicks with the mouse 78 on any one of the numbers 0 to 7 displayed in the frames 94 of the graphs 100 to 107, or , by inputting with the keyboard 76 .
  • the time on the horizontal axis is the elapsed time from the time when the control signal for moving the scanning point of the laser beam L from the starting point of the printed line segment was sent to the galvano scanner 18. This corresponds to 18 drive times.
  • the scanning speed of the laser light L is accelerated by step control before reaching the mark speed.
  • the two stages consist of a first stage from 0 ⁇ s to 100 ⁇ s and a second stage from 100 ⁇ s to 240 ⁇ s. That is, the value of the time width in the first stage is 100 ⁇ s, and the value of the time width in the second stage is 140 ⁇ s.
  • the value of mark speed is set to 3000 mm/s as indicated by the first field box 84 in FIG.
  • a graph 100 represents acceleration patterns numbered 0.
  • the scanning speed of the laser light L is accelerated to 100% of the mark speed (that is, 3000 mm/s) in both the first stage and the second stage.
  • Graph 101 represents the acceleration pattern numbered 1 .
  • the scanning speed of the laser light L is accelerated to 70% of the mark speed (that is, 2100 mm/s) in the first stage, and 100% of the mark speed (2100 mm/s) in the second stage. That is, it is accelerated to 3000 mm/s).
  • the graph 102 represents the acceleration pattern numbered 2.
  • the scanning speed of the laser beam L is accelerated to 60% of the mark speed (that is, 1800 mm/s) in the first stage, and 90% of the mark speed (that is, 1800 mm/s) in the second stage. That is, it is accelerated to 2700 mm/s).
  • Graph 103 represents the acceleration pattern numbered 3 .
  • the scanning speed of the laser beam L is accelerated to 50% of the mark speed (that is, 1500 mm/s) in the first stage, and 80% of the mark speed (that is, 1500 mm/s) in the second stage. That is, it is accelerated to 2400 mm/s).
  • Graph 104 represents the acceleration pattern numbered 4. In this acceleration pattern, the scanning speed of the laser beam L is accelerated to 40% of the mark speed (that is, 1200 mm/s) in the first stage, and 70% of the mark speed (1200 mm/s) in the second stage. That is, it is accelerated to 2100 mm/s).
  • Graph 105 represents the acceleration pattern numbered five. In this acceleration pattern, the scanning speed of the laser light L is accelerated to 30% of the mark speed (that is, 900 mm/s) in the first stage, and 60% of the mark speed (that is, 900 mm/s) in the second stage. That is, it is accelerated to 1800 mm/s).
  • Graph 106 represents the acceleration pattern numbered 6.
  • the scanning speed of the laser light L is accelerated to 20% of the mark speed (that is, 600 mm/s) in the first stage, and 50% of the mark speed (that is, 600 mm/s) in the second stage. That is, it is accelerated to 1500 mm/s).
  • Graph 107 represents the acceleration pattern numbered seven.
  • the scanning speed of the laser light L is accelerated to 10% of the mark speed (that is, 300 mm/s) in the first stage, and 40% of the mark speed (that is, 300 mm/s) in the second stage. That is, it is accelerated to 1200 mm/s).
  • the ratio (%) of the scanning speed of the laser beam L to the mark speed in the first and second stages of the eight acceleration patterns is attached to the eight acceleration patterns in the first data table 110 shown in FIG. stored in association with the assigned number.
  • the graph corresponding to the acceleration pattern of the number selected by the user from among the graphs 100 to 107 may be displayed on the reception screen 82.
  • Modification of acceleration pattern In the laser processing apparatus 1, the user can modify the contents of the acceleration pattern. Modification of the content of the acceleration pattern means changing the value of the time width of the first or second stage of the acceleration pattern, or the value of the scanning speed of the laser light L of the first or second stage of the acceleration pattern. It means to When the user corrects the content of the acceleration pattern, first, when the list box 90 is displayed on the reception screen 82 shown in FIG. One is selected by clicking with the mouse 78 or by inputting with the keyboard 76 , and the modify button 202 is clicked with the mouse 78 .
  • a second field box 96 is displayed on the reception screen 82.
  • the second field box 96 for the acceleration pattern of the number selected by the user, each value of the scanning speed and time width of the first stage laser beam L and the scanning speed and time width of the second stage laser beam L are displayed. are displayed in the input and output fields. Therefore, each value can be rewritten by the user by operating the keyboard 76, the mouse 78, and the like.
  • the OK button 201 on the acceptance screen 82 with the mouse 78 each of the above values is changed to the value displayed in the second field box 96 . In this way, the content modification of the acceleration pattern is performed.
  • the value of the scanning speed [mm/s] of the first stage laser light L for the acceleration pattern of number 4 selected by the user is displayed. 1200, which is the value of the time width [ ⁇ s] in the first stage, 100, 2100, which is the value of the scanning speed [mm/s] of the laser light L in the second stage, and the time width of the second stage A [ ⁇ s] value of 140 is displayed in the input/output field.
  • the user can, for example, change the value of the scanning speed [mm/s] of the first stage laser light L as shown in the second field box 96 shown in FIG. is rewritten from 1200 to 1500, the value of the time width [ ⁇ s] in the first stage is rewritten from 100 to 80, and the OK button 201 is clicked by the user with the mouse 78, the laser in the first stage
  • the value of the scanning speed [mm/s] of the light L is changed to 1500
  • the value of the time width [ ⁇ s] of the first stage is changed to 80.
  • acceleration pattern graphed with the rewritten contents may be displayed on the reception screen 82 each time the rewritten contents are rewritten.
  • the change in the value of the scanning speed of the laser beam L in the second stage of the acceleration pattern is limited so as not to exceed the value of the mark speed. Furthermore, the change in the value of the scanning speed of the laser beam L in the first stage of the acceleration pattern is limited so as not to exceed the value of the scanning speed of the laser beam L in the second stage.
  • acceleration control refers to starting movement of the scanning point of the laser beam L, which is stopped at the starting point of the line segment, in the above-described acceleration pattern when printing of one line segment is started.
  • a control program of an acceleration control method 200 shown in the flowchart of FIG. 10 is executed in order to realize such acceleration control.
  • the control program of the acceleration control method 200 is stored in the HDD 75 of the PC 7, and is executed by the CPU 71 of the PC 7 each time printing of one line segment is started during laser processing. Therefore, in the processing to be described later, when the object to be controlled is a component of the laser processing unit 2, control is performed via the laser controller 5.
  • FIG. This control program may be stored in a CD-ROM (not shown), read by a CD-ROM drive (not shown) of the PC 7 and executed by the CPU 71 of the PC 7 . The control program will be described below.
  • the control program When the acceleration control method 200 is executed, the control program first performs the machining condition processing of step 10 in FIG. 10 (hereinafter simply referred to as "S"). In this machining condition process S10, the machining conditions are set (changed) as described above. After that, start processing S12 is performed.
  • the scanning of the laser light L is started at the same time that the driving of the fiber laser module 40 is started.
  • one line segment begins to be printed from its starting point on the processing surface WA of the object W to be processed.
  • the scanning speed of the laser beam L is controlled by the scanning speed and the time width of the first stage among the acceleration patterns of the numbers (values) set (changed) in the processing condition processing S10. Therefore, in the start processing S12, if the acceleration pattern number set (changed) in the processing condition processing S10 is 0, the scanning of the laser light L is started at the mark speed.
  • the acceleration pattern numbers set (changed) in the processing condition processing S10 are 1 to 7
  • the scanning of the laser light L is started at a speed slower than the mark speed.
  • the acceleration process S14 is performed at the timing when the time width of the first stage (the time indicated by ) has passed since the scanning of the laser beam L was started.
  • the scanning speed of the laser beam L is controlled by the scanning speed and the time width of the second stage among the acceleration patterns of the numbers (values) set (changed) in the processing condition processing S10.
  • the acceleration pattern number set (changed) in the processing condition processing S10 is 0, the scanning speed of the laser light L is maintained at the mark speed.
  • the number of the acceleration pattern set (changed) in the processing condition processing S10 is 1, the time width of the first stage from the time when the scanning of the laser beam L is started (the time indicated by) , that is, at the timing when this acceleration process S14 is performed, the scanning speed of the laser beam L is set to the mark speed.
  • the scanning speed of the laser light L is set to a speed between the first-stage scanning speed and the mark speed (that is, the second-stage scanning speed). Furthermore, the scanning speed of the laser beam L is changed to the mark speed at the timing when the second time width (the time indicated by ) has passed after the first time width (the time indicated by ) has passed. .
  • the acceleration process S14 when the acceleration pattern numbers set (changed) in the processing condition process S10 are 1 to 7, the scanning speed of the laser beam L is accelerated from a speed slower than the mark speed to the mark speed. do.
  • this control program ends, but on the processing surface WA of the workpiece W, one line segment is printed at the mark speed up to the end point by the above processing processing program. Then, when printing of a new line segment is started, this control program is executed again.
  • the CPU 71 of the PC 7 stops driving the fiber laser module 40 at the timing when printing of one line segment is completed. Furthermore, the CPU 71 of the PC 7 preferably terminates this control program during a period from the start of driving the fiber laser module 40 until the power density of the laser light L reaches a steady state. Therefore, when setting or changing the time width of the first stage and the time width of the second stage of each acceleration pattern, the total value of those time widths is the output density of the laser light L from the start of driving the fiber laser module 40. should be set so as not to exceed the time (width) required for the steady state.
  • a third data table in which the predicted values of are associated may be prepared by being stored in the HDD 75 in advance.
  • the control program calls the corresponding predicted values from the third data table, and predicts the values of the time width of the first step and the value of the time width of the second step of the acceleration pattern. It may be set to 30%, 50%, etc. of the value so that the time required for the scanning speed of the laser beam L to reach the mark speed does not exceed the predicted value.
  • the scanning speed of the laser light L is gradually accelerated to the mark speed as the power density of the laser light L increases until it reaches a steady state. . Therefore, the print quality when the acceleration control is performed is the normal print quality (that is, when the laser light L is scanned at the mark speed when the output density of the laser light L is in a steady state). There is no inferiority compared to print quality).
  • the laser processing apparatus 1 and the acceleration control method 200 of the present embodiment can control each scanning mirror of the galvanometer scanner 18 in a stationary state with a control signal (that is, the It is possible to operate by following a signal that moves the scanning point from the starting point of the line segment.
  • the laser processing apparatus 1 of the present embodiment eight different acceleration patterns are prepared in advance, and the user selects one of the numbers 0 to 7 assigned to the eight acceleration patterns.
  • a desired acceleration pattern is automatically provided only by setting, and acceleration control can be performed with the provided acceleration pattern. Therefore, the user can find an acceleration pattern suitable for the output characteristics (for example, pulse width, frequency, light intensity, etc.) of the laser beam L and the material of the workpiece W without taking time and effort. be.
  • the list screen 92 eight different acceleration patterns are displayed in eight visually understandable graphs 100-107. Therefore, the user can easily grasp the features (differences) of the eight acceleration patterns just by looking at the list screen 92 .
  • the user uses the second field box 96 displayed on the reception screen 82 to enter the value of the time width of the first stage or the second stage of the acceleration pattern, or It is possible to change the value of the scanning speed of the laser light L in the first stage or the second stage of the acceleration pattern. Therefore, the user can relatively easily perform acceleration control in a desired acceleration mode by modifying the contents of the acceleration pattern prepared in advance.
  • each acceleration pattern of the acceleration control uses the scanning speed and time (width) of the laser beam L as shown in the graphs 100 to 107 and the second field box 96. defined. Therefore, in acceleration control, the scanning speed of the laser light L is controlled based on the drive time of the galvanometer scanner 18 . Therefore, the acceleration pattern prepared in advance can be easily set (changed) to an acceleration mode (that is, stepwise acceleration) according to the increase in the power density of the laser beam L until it reaches a steady state. Programming of acceleration control is also easy.
  • the fiber laser module 40 includes a seed light source 60, first and second pumping light sources 61 and 63, first and second optical amplification fibers 62 and 64, and the like. system laser oscillator. Therefore, among the parameters of the processing conditions, the output characteristics such as the pulse width, frequency, and light intensity (laser output) of the laser light L can be changed in a relatively wide range by the laser controller 5 via the pulse generator 65. be.
  • the laser processing apparatus 1 of the present embodiment can find an acceleration pattern suitable for the output characteristics of the laser beam L, etc., without the user's trouble. In other words, even if the user changes the output characteristics of the laser light L over a relatively wide range, it is possible for the user to find an acceleration pattern suitable for the change without taking time and effort.
  • the movement of the scanning point of the laser light L that is stopped at the starting point of the line segment will increase the output density of the laser light L. If printing is performed after waiting until a steady state is reached, the printing of the line segment is performed with a fine finish from the starting point. However, in such a case, it is necessary to set in advance the time required for the output density of the laser light L to reach a steady state.
  • the fiber laser module 40 is stopped when the scanning point of the laser light L reaches the end point of each line segment, and the laser light L
  • the fiber laser module 40 is started to drive. That is, every time printing of each line is started, the movement of the scanning point of the laser light L is put on hold until the power density of the laser light L reaches a steady state. Therefore, it is difficult to suppress an increase in processing time.
  • the laser controller 5 is an example of a "light source control section".
  • the galvanometer scanner 18 is an example of a "scanning section”.
  • the fiber laser module 40 and the laser controller 5 are examples of the "laser output unit”.
  • the first excitation light source 61 and the second excitation light source 63 are examples of the "excitation light source”.
  • the first optical amplification fiber 62 and the second optical amplification fiber 64 are examples of "optical amplification fiber”.
  • the HDD 75 is an example of a "storage unit”.
  • Keyboard 76, LCD 77, mouse 78, first field box 84, list box 90, second field box 96, OK button 201, correction button 202 of reception screen 82 displayed on LCD 77, and list screen 92 displayed on LCD are examples of the “selection unit” and the “correction unit”.
  • the LCD 77 is an example of a "display section”.
  • the laser light L is an example of "pulsed laser light”.
  • the start process S12 is an example of a "start step”.
  • the acceleration process S14 is an example of the "acceleration step”.
  • Each parameter of the processing conditions is an example of a "parameter”.
  • the mark speed is an example of a "target speed”.
  • the scanning speed of the first stage of the acceleration patterns with numbers (values) of 1 to 7 is an example of the "initial speed”.
  • each acceleration pattern of the acceleration control is such that the scanning speed of the laser beam L is stepwise accelerated to the mark speed as shown by graphs 100 to 107 in FIG.
  • the scanning speed may be accelerated curvilinearly to the mark speed without deceleration, or may be accelerated in steps of three or more stages.
  • the time width of the first stage of each acceleration pattern is 100 ⁇ s
  • the time width of the second stage is 140 ⁇ s.
  • Each value of the time width of the stage may be different for each acceleration pattern.
  • a difference (unevenness) in print quality may occur between an area laser-processed at a constant mark speed and an area laser-processed while the scanning speed of the laser light L is accelerated. be. Therefore, in order to prevent the length of the region to be laser-processed while the scanning speed of the laser beam L is accelerated until it reaches the mark speed (that is, the scanning distance of the laser beam L, which will be described later), does not become excessively long.
  • each set (changed) value of the time widths of the first stage and the second stage may be restricted. Also, in order to keep the length of the region to be laser-processed while the scanning speed of the laser beam L is accelerated until it reaches the mark speed substantially unchanged regardless of which acceleration pattern is selected, the first stage and the first stage It is preferable that the time widths of the first stage and the second stage are set (changed) according to the set (changed) value of the scanning speed of the laser beam L of the second stage.
  • the fiber laser module 40 may be a laser oscillator other than the MOPA system (for example, the Q-switch system).
  • the acceleration control is performed according to the acceleration pattern of the number changed by the user. Further, when the user changes the value of the mark speed, there is a corresponding relationship with the changed value of the mark speed. Acceleration control may be performed according to the acceleration pattern of the content. A case in which the acceleration pattern number is changed to 5, for example, will be specifically described below with reference to FIG. In such a case, if the value of the mark speed [mm/s] is changed to 1000, the acceleration pattern corresponding to that value, that is, the scanning speed of the first stage laser beam L [ mm/s] value is 300 and the value of the scanning speed [mm/s] of the second stage laser beam L is 600, acceleration control is performed.
  • the acceleration pattern corresponding to that value that is, the scanning speed [mm/s] of the first stage laser beam L is 600 and the scanning speed [mm/s] of the second stage laser beam L is 1,200.
  • the acceleration pattern corresponding to that value that is, the scanning speed [mm/s] of the first stage laser beam L is 900 and the scanning speed [mm/s] of the second-stage laser beam L is 1800, acceleration control is performed.
  • the acceleration pattern corresponding to that value that is, the scanning speed [mm/s] of the first stage laser beam L is 1,200 and the scanning speed [mm/s] of the second stage laser beam L is 2,400.
  • the correspondence relationship between the mark speed [mm/s] and the scanning speed [mm/s] of the laser beam L at the first and second stages is shown in the second data table 111 shown in FIG. It is stored in association with the number attached to the acceleration pattern.
  • the current values of the time width [ ⁇ s] of the first stage and the second stage of the acceleration pattern are not changed, but the changed mark speed [mm/ s] may be changed to a value corresponding to the value of s].
  • the keyboard 76, the LCD 77, the mouse 78, the first field box 84 of the reception screen 82 displayed on the LCD 77, the OK button 201, etc. are examples of the "setting change section".
  • acceleration control may be performed with an acceleration pattern having contents corresponding to the changed value in the same manner as in the above modified example.
  • acceleration control is performed by controlling the scanning speed of the laser light L based on the driving time of the galvanometer scanner 18.
  • the scanning distance of the laser beam L means the distance that the scanning point of the laser beam L moves from the starting point of the line segment being printed.
  • the user can determine the print length during acceleration control from the contents of each acceleration pattern (that is, approximately the print length before the power density of the laser light L reaches a steady state). It is possible to grasp
  • 1 laser processing device
  • 5 laser controller
  • 18 galvanometer scanner
  • 40 fiber laser module
  • 60 seed light source
  • 61 first excitation light source
  • 62 first optical amplification fiber
  • 63 second excitation light source
  • 64 second optical amplifying fiber
  • 70 control unit
  • 75 HDD
  • 76 keyboard
  • 77 LCD
  • 78 mouse
  • 82 reception screen
  • 84 first field box
  • 90 list box
  • 92 list screen
  • 96 Second field box
  • 200 Acceleration control method
  • 201 OK button
  • 202 Correction button
  • L Laser light
  • S12 Start processing
  • S14 Acceleration processing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

レーザ出力部の駆動開始の繰り返しによる加工時間の増加を抑制することが可能なレーザ加工装置を提供する。レーザ加工装置は、レーザ光を出力するファイバレーザモジュールと、レーザ光を走査するガルバノスキャナと、加速制御を行う制御部と、を備える。加速制御は、レーザ光の走査をマーク速度よりも遅い速度で開始させる開始処理Ｓ１２と、レーザ光の走査速度をその遅い速度からマーク速度にまで加速させる加速処理Ｓ１４と、を備える。制御部は、ファイバレーザモジュールの駆動開始から、レーザ光の単位面積当たりの光強度であるレーザ光の出力密度が定常状態になるまでの間において、加速制御を実行させる。

Description

レーザ加工装置および加速制御方法
　本開示は、レーザ媒質が励起状態となることでレーザ加工用のパルスレーザ光を発生させるレーザ出力部を備えるレーザ加工装置に関するものである。
　従来より、上記レーザ加工装置に関し、種々の技術が提案されている。例えば、下記特許文献１に記載の技術は、レーザ媒質と、当該レーザ媒質にレーザ光を入射して前記レーザ媒質を励起状態とする励起用レーザ光源とを備えてパルスレーザ光を発生するレーザ発生手段と、前記レーザ発生手段から出射されたレーザ光を被加工物に集光させる集光レンズと、制御手段と、を有するレーザ加工装置であって、前記レーザ発生手段から出射され前記集光レンズに至るレーザ光の光路上に配置され、当該レーザ光の遮断と通過とを択一的に行う開閉手段を有し、前記制御手段は、前記レーザ光を前記被加工物に集光させて当該被加工物を加工する加工動作の直前に、前記開閉手段を閉鎖した状態で、前記励起用レーザ光源を駆動して、前記レーザ媒質が当該被加工物の加工が可能となる光強度のレーザ光を発生する高励起状態となったことを条件として、前記開閉手段を開放して前記レーザ光を通過するように制御することを特徴とする。
　下記特許文献１の記載によれば、レーザ加工装置は、励起用レーザ光源を被加工物の加工動作を開始する直前に駆動して被加工物の加工が可能な光強度のレーザ光を発生させており、当該半導体レーザを常時駆動させて被加工物の加工が可能な光強度のレーザ光を発生させる必要がなく電力の消費量を抑えることができるとともに、開閉手段が、レーザ光の光強度が被加工物の加工が可能となったことを条件として開放されることから、通過させるレーザ光の光強度を一定にすることができる。
特開２００６－３０５５９７号公報
　しかしながら、加工動作中に半導体レーザの駆動開始が何度も行われる場合は、半導体レーザの駆動開始が繰り返される度にレーザ媒質が高励起状態となるまで待つ必要があるため、加工動作が長引く虞があった。
　そこで、本開示は、上述した点に鑑みてなされたものであり、レーザ出力部の駆動開始の繰り返しによる加工時間の増加を抑制することが可能なレーザ加工装置を提供する。
　本明細書は、パルスレーザ光を出力するレーザ出力部と、パルスレーザ光を走査する走査部と、加速制御を行う制御部と、を備え、加速制御は、パルスレーザ光の走査を目標速度よりも遅い初期速度で開始させる開始処理と、パルスレーザ光の走査速度を初期速度から目標速度にまで加速させる加速処理と、を備え、制御部は、レーザ出力部の駆動開始から、パルスレーザ光の単位面積当たりの光強度であるパルスレーザ光の出力密度が定常状態になるまでの間において、加速制御を実行させることを特徴とするレーザ加工装置を開示する。
　本開示によれば、レーザ加工装置は、レーザ出力部の駆動開始の繰り返しによる加工時間の増加を抑制することが可能である。
本実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成である。 同レーザ加工装置の電気的構成を示すブロック図である。 ファイバレーザモジュールの概略構成である。 受付画面を示す図である。 一覧画面を示す図である。 ポップアップウインドウを示す図である。 第１データテーブルを示す図である。 受付画面を示す図である。 受付画面を示す図である。 本実施形態に係る加速制御方法のフローチャートである。 第２データテーブルを示す図である。
（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等を備える。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等を有する。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、図形等のオブジェクト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等で実現され、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）７７、キーボード７６、およびマウス７８等を備え、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である加工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は例えばコンピュータ等で実現され、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等を有し、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、アイソレータ２１、およびビームエキスパンダ２２等を有する。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、ファイバレーザモジュール４０から出射される、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が、光ファイバＦを介して入射される。アイソレータ２１は、レーザ光Ｌが光ファイバＦに戻ることを阻止するものである。ビームエキスパンダ２２は、アイソレータ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、アイソレータ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の上下方向およ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。尚、光センサ２０は、入射されたレーザ光Ｌの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）等を有する。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等を有する。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。
　以下では、レーザ加工（印字）時のガルバノスキャナ１８によって２次元走査されるレーザ光Ｌの位置を、レーザ光Ｌの走査点と表記する。尚、レーザ加工（印字）時には、走査点にレーザ光Ｌが照射される状態に加えて、走査点にレーザ光Ｌが照射されない状態も含まれる。
  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、ファイバレーザモジュール４０および電源部５２等を有する。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。ファイバレーザモジュール４０は光ファイバＦを介してアイソレータ２１と光学的に接続されている。ファイバレーザモジュール４０は、レーザコントローラ５からの命令に応じて、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を生成し、光ファイバＦ内に出射する。尚、ファイバレーザモジュール４０の詳細な説明は後述する。
（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等を備える。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等が記憶されている。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等が記憶されている。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等の情報である。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等の情報である。また、ＨＤＤ７５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と連携して使用される後述する第１データテーブル１１０（図７）および第２データテーブル１１１（図１１）が記憶されている。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等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、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、およびファイバレーザモジュール４０等を制御する。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等を含む駆動情報およびファイバレーザモジュール４０の駆動電流値等を含む駆動情報を作成し、レーザ加工部２を制御する印字処理を実行する。
  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等を有する。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等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。
（ファイバレーザモジュールの概略構成）
　図３に示すように、ファイバレーザモジュール４０には、公知技術のＭＯＰＡ(Master Oscillator Power Amplifier)方式のレーザ発振器が使用されている。ファイバレーザモジュール４０は、シード光源６０、第１励起光源６１、第１光増幅ファイバ６２、第２励起光源６３、第２光増幅ファイバ６４、およびパルスジェネレータ６５等を備えている。ファイバレーザモジュール４０では、シード光源６０において、シード光がパルスジェネレータ６５でパルス発振される。そのパルス状のシード光は、シード光源６０から出力され、アイソレータ６６およびカップラ６７を介して、第１光増幅ファイバ６２に注入される。加えて、励起光が、第１励起光源６１から出力され、カップラ６７を介して、第１光増幅ファイバ６２に注入される。第１光増幅ファイバ６２の中では、シード光および励起光が伝搬することによって、シード光が増幅される。その増幅されたシード光（以下、「増幅シード光」という。）は、第１光増幅ファイバ６２の出力端から出力される。
　増幅シード光は、アイソレータ６８およびカップラ６９を介して、第２光増幅ファイバ６４に注入される。加えて、励起光が、第２励起光源６３から出力され、カップラ６９を介して、第２光増幅ファイバ６４に注入される。第２光増幅ファイバ６４の中では、増幅シード光および励起光が伝搬することによって、増幅シード光が更に増幅される。このようにして更に増幅された増幅シード光は、レーザ光Ｌとして、第２光増幅ファイバ６４の出力端（つまり、ファイバレーザモジュール４０）から出力される。
　その後、レーザ光Ｌは、上述したように、レーザ光出射部１２に入射され、アイソレータ２１およびビームエキスパンダ２２を通過して、レーザ光出射部１２から出射される。その際、レーザ光Ｌは、レーザ光出射部１２において、コリメータ８０によって平行光に収束される。コリメータ８０は、アイソレータ２１とビームエキスパンダ２２との間に設けられている。
　尚、レーザ光Ｌの出力特性（例えば、パルス幅、周波数、および光強度等）は、パルスジェネレータ６５を介して、レーザコントローラ５で制御される。
（加工条件とその値の設定）
  レーザ加工装置１では、加工条件が設定される際に、ＧＵＩ(Graphical User Interface)が使用される。具体的には、レーザ加工装置１では、図４に示す受付画面８２がＬＣＤ７７に表示され、ユーザがキーボード７６およびマウス７８等を操作することによって、加工条件が設定される。尚、ＧＵＩで加工条件の設定を実現するためのプログラムは、ＰＣ７のＨＤＤ７５に記憶されており、ＰＣ７のＣＰＵ７１によって実行される。
　受付画面８２には、第１フィールドボックス８４、ＯＫボタン２０１、修正ボタン２０２、およびキャンセルボタン２０３等が設けられている。第１フィールドボックス８４には、項目欄８６および値欄８８が設けられている。項目欄８６は複数の出力フィールドで構成されており、値欄８８は複数の入出力フィールドで構成されている。
　項目欄８６には、加工条件の各パラメータとして、パルス幅［ns］、レーザ出力［％］、周波数［kHz］、マーク速度［mm/s］、ジャンプ速度［mm/s］、ジャンプ遅延［μs］、ポリゴン遅延［μs］、レーザオフ遅延［μs］、レーザオン遅延［μs］、加速パターン［０～７］、および加工回数［回］が表示されている。
　パルス幅は、レーザ光Ｌのパルス幅であり、nsの単位で表される。レーザ出力は、レーザ光Ｌの単位面積当たりの光強度であるレーザ光Ｌの出力密度であり、その最大値に対する百分率で表される。つまり、レーザ出力の単位は、％である。周波数は、レーザ光Ｌの周波数であり、kHzの単位で表される。マーク速度は、線分の印字中において、ガルバノスキャナ１８により、レーザ光Ｌの走査点が最高の定速で移動する際の速度であり、mm/sの単位で表される。ジャンプ速度は、１つの線分の印字が終了した後において、ガルバノスキャナ１８により、レーザ光Ｌの走査点が次に印字される線分の始点に移動する際の速度であり、mm/sの単位で表される。ジャンプ遅延は、１つの線分の印字が終了し、ガルバノスキャナ１８により、レーザ光Ｌの走査点が次に印字される線分の始点に移動した時において、各走査ミラーの機械的振動（リンギング）を印字に支障がない程度にまで減衰させるために、レーザ光Ｌの走査を待機する時間であり、μsの単位で表される。ポリゴン遅延は、連続する線分が接続する曲がり角において、レーザ出力がオフからオンされるまでの待機時間であり、μsの単位で表される。
　レーザオフ遅延は、１つの線分の印字が終了する際において、レーザ光Ｌの走査点をその線分の終点に停止させる制御信号が送信された時点から、レーザ出力がオフされるまでの待機時間であり、μsの単位で表される。レーザオン遅延は、１つの線分の印字が開始された際において、レーザ光Ｌの走査点をその線分の始点より移動させる制御信号が送信された時点から、レーザ出力がオンされるまでの待機時間であり、μsの単位で表される。
　加速パターンは、１つの線分の印字が開始された際において、レーザ光Ｌの走査速度がマーク速度となる前の加速態様であって、８つの加速パターンがある。８つの加速パターンは、番号が０～７の連番で付されることによって区別される。尚。８つの加速パターンの詳細な説明は後述する。加工回数は、１又は複数の線分で構成されるオブジェクトの印字を繰り返し行う数であり、回の単位で表される。
　値欄８８には、上述した加工条件の各パラメータのデフォルト値又は現状値が表示されている。各パラメータのデフォルト値および現状値は、ＰＣ７のＨＤＤ７５若しくは、レーザコントローラ５に記憶されている。各パラメータの値の書き換えは、ユーザがキーボード７６およびマウス７８等を操作することで可能である。受付画面８２において、ＯＫボタン２０１がユーザによってマウス７８でクリックされると、各パラメータの値は、値欄８８に表示されている値に設定される。
　そのようにして設定された各パラメータの値は、現状値として、ＰＣ７のＨＤＤ７５に記憶されると共に、加工条件を示す加工条件データとして印字データに含まれた状態で、ＰＣ７からレーザコントローラ５に出力され、レーザコントローラ５のＲＡＭ４２に記憶される。これに対して、受付画面８２において、キャンセルボタン２０３がユーザによってマウス７８でクリックされると、受付画面８２がＬＣＤ７７から消去され、加工条件の設定が終了する。これらの点は、後述する加速パターンの変更や内容修正においても、同様である。
（加速パターンの変更）
　加速パターンの値の変更は、図４に示すリストボックス９０又は図５に示す一覧画面９２で行われる。第１フィールドボックス８４の値欄８８を構成する各フィールドのうち、加速パターンのフィールドがユーザによってマウス７８でクリックされると、受付画面８２にリストボックス９０が表示され、あるいは、一覧画面９２が受付画面８２に代わってＬＣＤ７７に表示される。図４に示すリストボックス９０が用いられる場合、ユーザは、リストボックス９０に一覧表示されている０～７の番号のいずれか一つを、マウス７８でクリックし、あるいは、キーボード７６で入力することによって選択する。その後、受付画面８２において、ＯＫボタン２０１がユーザによってマウス７８でクリックされると、加速パターンの値は、ユーザが選択した番号（値）に変更される。
　一方、図５に示す一覧画面９２には、８つのグラフ１００～１０７によって、８つの加速パターンが一覧表示されている。各グラフ１００～１０７では、横軸に時間がμsの単位で設定されると共に、縦軸にレーザ光Ｌの走査速度がmm/sの単位で設定されている。更に、各グラフ１００～１０７には、０～７の番号のいずか一つが割り振られ枠９４内に表示されている。従って、図５に示す一覧画面９２が用いられる場合、ユーザは、各グラフ１００～１０７の枠９４内に表示されている０～７の番号のいずれか一つを、マウス７８でクリックし、あるいは、キーボード７６で入力することによって選択する。その後、一覧画面９２において表示される、図６に示すポップアップウインドウ２１０内のＯＫボタン２１１がユーザによってマウス７８でクリックされると、加速パターンの値は、ユーザが選択した番号（値）に変更される。これに対して、ポップアップウインドウ２１０内のキャンセルボタン２1３がユーザによってマウス７８でクリックされると、ポップアップウインドウ２１０が一覧画面９２から消去される。
　尚、各グラフ１００～１０７において、横軸の時間は、レーザ光Ｌの走査点を印字線分の始点より移動させる制御信号がガルバノスキャナ１８に送信された時点からの経過時間であり、ガルバノスキャナ１８の駆動時間に相当する。
　８つの加速パターンでは、レーザ光Ｌの走査速度が、マーク速度となる前において、段階の制御で加速される。その２段階は、時間が０μsから１００μsまでの第１段目と、時間が１００μsから２４０μsまでの第２段目とで構成される。つまり、第１段目の時間幅の値は１００μsであり、第２段目の時間幅の値は１４０μsである。尚、ここでは、マーク速度の値は、図４の第１フィールドボックス８４で示すように、３０００mm/sに設定されているものとする。
　グラフ１００は、０の番号が付された加速パターンを表している。この加速パターンでは、レーザ光Ｌの走査速度が、第１段目および第２段目とも、マーク速度の１００％（つまり、３０００mm/s）となるように加速される。グラフ１０１は、１の番号が付された加速パターンを表している。この加速パターンでは、レーザ光Ｌの走査速度が、第１段目において、マーク速度の７０％（つまり、２１００mm/s）となるように加速され、第２段目において、マーク速度の１００％（つまり、３０００mm/s）となるように加速される。
　グラフ１０２は、２の番号が付された加速パターンを表している。この加速パターンでは、レーザ光Ｌの走査速度が、第１段目において、マーク速度の６０％（つまり、１８００mm/s）となるように加速され、第２段目において、マーク速度の９０％（つまり、２７００mm/s）となるように加速される。グラフ１０３は、３の番号が付された加速パターンを表している。この加速パターンでは、レーザ光Ｌの走査速度が、第１段目において、マーク速度の５０％（つまり、１５００mm/s）となるように加速され、第２段目において、マーク速度の８０％（つまり、２４００mm/s）となるように加速される。
　グラフ１０４は、４の番号が付された加速パターンを表している。この加速パターンでは、レーザ光Ｌの走査速度が、第１段目において、マーク速度の４０％（つまり、１２００mm/s）となるように加速され、第２段目において、マーク速度の７０％（つまり、２１００mm/s）となるように加速される。グラフ１０５は、５の番号が付された加速パターンを表している。この加速パターンでは、レーザ光Ｌの走査速度が、第１段目において、マーク速度の３０％（つまり、９００mm/s）となるように加速され、第２段目において、マーク速度の６０％（つまり、１８００mm/s）となるように加速される。
　グラフ１０６は、６の番号が付された加速パターンを表している。この加速パターンでは、レーザ光Ｌの走査速度が、第１段目において、マーク速度の２０％（つまり、６００mm/s）となるように加速され、第２段目において、マーク速度の５０％（つまり、１５００mm/s）となるように加速される。グラフ１０７は、７の番号が付された加速パターンを表している。この加速パターンでは、レーザ光Ｌの走査速度が、第１段目において、マーク速度の１０％（つまり、３００mm/s）となるように加速され、第２段目において、マーク速度の４０％（つまり、１２００mm/s）となるように加速される。
　尚、８つの加速パターンの第１段目および第２段目におけるレーザ光Ｌの走査速度のマーク速度に対する割合（％）は、図７に示す第１データテーブル１１０において、８つの加速パターンに付された番号に関連付けられて記憶されている。
　また、図４に示すリストボックス９０が用いられる場合には、各グラフ１００～１０７のうち、ユーザが選択した番号の加速パターンに相当するグラフが、受付画面８２に表示されてもよい。
（加速パターンの内容修正）
　レーザ加工装置１において、ユーザは、加速パターンの内容修正を行うことが可能である。加速パターンの内容修正とは、加速パターンの第１段目若しくは第２段目の時間幅の値、又は加速パターンの第１段目若しくは第２段目のレーザ光Ｌの走査速度の値を変更することをいう。ユーザは、加速パターンの内容修正を行う場合、図４に示す受付画面８２にリストボックス９０が表示されているときにおいて、先ず、リストボックス９０に一覧表示されている０～７の番号のいずれか一つを、マウス７８でクリックし、あるいは、キーボード７６で入力することによって選択し、更に、修正ボタン２０２をマウス７８でクリックする。
　すると、図８に示すように、受付画面８２において、第２フィールドボックス９６が表示される。第２フィールドボックス９６では、ユーザが選択した番号の加速パターンについて、第１段目のレーザ光Ｌの走査速度および時間幅の各値と、第２段目のレーザ光Ｌの走査速度および時間幅の各値とが、入出力フィールドに表示されている。従って、各値の書き換えは、ユーザがキーボード７６およびマウス７８等を操作することで可能である。受付画面８２において、ＯＫボタン２０１がユーザによってマウス７８でクリックされると、上記各値は、第２フィールドボックス９６に表示されている値に変更される。このようにして、加速パターンの内容修正が行われる。
　この点を具体的に説明すると、図８に示す第２フィールドボックス９６には、ユーザが選択した番号４の加速パターンについて、第１段目のレーザ光Ｌの走査速度[mm/s]の値である１２００、第１段目の時間幅[μs]の値である１００、第２段目のレーザ光Ｌの走査速度[mm/s]の値である２１００、および第２段目の時間幅[μs]の値である１４０が、入出力フィールドに表示されている。
　ここで、ユーザがキーボード７６およびマウス７８等を操作することによって、例えば、図９に示す第２フィールドボックス９６のように、第１段目のレーザ光Ｌの走査速度[mm/s]の値が１２００から１５００に書き換えられ、第１段目の時間幅[μs]の値が１００から８０に書き換えられ、更に、ＯＫボタン２０１がユーザによってマウス７８でクリックされると、第１段目のレーザ光Ｌの走査速度[mm/s]の値は１５００に変更され、第１段目の時間幅[μs]の値は８０に変更される。
　尚、書き換えられる度に、その書き換えられた内容でグラフ化された加速パターンが、受付画面８２に表示されてもよい。
　また、加速パターンの第２段目のレーザ光Ｌの走査速度の値の変更は、マーク速度の値を超えないように制限される。更に、加速パターンの第１段目のレーザ光Ｌの走査速度の値の変更は、第２段目のレーザ光Ｌの走査速度の値を超えないように制限される。
（加速制御）
　次に、加速制御について説明する。加速制御とは、１つの線分の印字が開始される際において、その線分の始点に停止しているレーザ光Ｌの走査点の移動を、上述した加速パターンで始めさせることをいう。本実施形態のレーザ加工装置１では、そのような加速制御の実現のため、図１０のフローチャートで表された加速制御方法２００の制御プログラムが実行される。
　加速制御方法２００の制御プログラムは、ＰＣ７のＨＤＤ７５に記憶されており、レーザ加工が行われる際において、１つの線分の印字が開始される度に、ＰＣ７のＣＰＵ７１によって実行される。従って、後述する処理において、制御対象がレーザ加工部２の構成要素である場合、レーザコントローラ５を介した制御が行われる。尚、本制御プログラムは、不図示のＣＤ－ＲＯＭに保存されており、ＰＣ７のＣＤ－ＲＯＭドライブ（不図示）によって読み込まれ、ＰＣ７のＣＰＵ７１により実行されてもよい。以下、本制御プログラムを説明する。
　加速制御方法２００が実行されると、その制御プログラムでは、先ず、図１０のステップ（以下、単に「Ｓ」と表記する。）１０の加工条件処理が行われる。この加工条件処理Ｓ１０では、上述したようにして、加工条件の設定（変更）が行われる。その後は、開始処理Ｓ１２が行われる。
　開始処理Ｓ１２では、ファイバレーザモジュール４０の駆動が開始されると同時に、レーザ光Ｌの走査が開始される。これにより、加工対象物Ｗの加工面ＷＡでは、一つの線分が、その始点から印字され始める。但し、レーザ光Ｌの走査速度は、上記加工条件処理Ｓ１０で設定（変更）された番号（値）の加速パターンのうち、第１段目の走査速度および時間幅で制御される。従って、この開始処理Ｓ１２では、上記加工条件処理Ｓ１０で設定（変更）された加速パターンの番号が０の場合、レーザ光Ｌの走査がマーク速度で開始される。これに対して、上記加工条件処理Ｓ１０で設定（変更）された加速パターンの番号が１～７の場合、レーザ光Ｌの走査がマーク速度よりも遅い速度で開始される。そして、レーザ光Ｌの走査が開始された時点から、第１段目の時間幅（が示す時間）が経過するタイミングで、加速処理Ｓ１４が行われる。
　加速処理Ｓ１４では、レーザ光Ｌの走査速度が、上記加工条件処理Ｓ１０で設定（変更）された番号（値）の加速パターンのうち、第２段目の走査速度および時間幅で制御される。これにより、上記加工条件処理Ｓ１０で設定（変更）された加速パターンの番号が０の場合、レーザ光Ｌの走査速度はマーク速度に維持される。これに対して、上記加工条件処理Ｓ１０で設定（変更）された加速パターンの番号が１の場合、レーザ光Ｌの走査が開始された時点から、第１段目の時間幅（が示す時間）が経過するタイミングで、つまり、この加速処理Ｓ１４が行われるタイミングで、レーザ光Ｌの走査速度はマーク速度にされる。
　また、上記加工条件処理Ｓ１０で設定（変更）された加速パターンの番号が２～７の場合、第１段目の時間幅（が示す時間）が経過した時点が経過するタイミングで、つまり、この加速処理Ｓ１４が行われるタイミングで、レーザ光Ｌの走査速度は、第１段目の走査速度とマーク速度との間にある速度（つまり、第２段目の走査速度）にされる。更に、第１段目の時間幅（が示す時間）が経過した時点から、第２段目の時間幅（が示す時間）が経過するタイミングで、レーザ光Ｌの走査速度はマーク速度にされる。
　従って、この加速処理Ｓ１４では、上記加工条件処理Ｓ１０で設定（変更）された加速パターンの番号が１～７の場合、レーザ光Ｌの走査速度がマーク速度よりも遅い速度からマーク速度にまで加速する。
　その後、本制御プログラムは終了するが、加工対象物Ｗの加工面ＷＡでは、上記加工処理のプログラムによって、一つの線分が、その終点まで、マーク速度で印字される。そして、新たな線分の印字が開始されると、本制御プログラムが再び行われる。
　尚、ＰＣ７のＣＰＵ７１は、１つの線分の印字が終了するタイミングで、ファイバレーザモジュール４０の駆動停止を行う。更に、ＰＣ７のＣＰＵ７１は、ファイバレーザモジュール４０の駆動開始から、レーザ光Ｌの出力密度が定常状態になるまでの間において、本制御プログラムを終了させるのが好ましい。そのため、各加速パターンの第１段目の時間幅および第２段目の時間幅の設定又は変更は、それらの時間幅の合計値が、ファイバレーザモジュール４０の駆動開始からレーザ光Ｌの出力密度が定常状態になるのに必要な時間（幅）を超えないように設定するのがよい。例えば、加工条件のパルス幅、レーザ出力、および周波数などの各パラメータの値に応じて、ファイバレーザモジュール４０の駆動開始からレーザ光Ｌの出力密度が定常状態になるのに必要な時間（幅）の予測値が対応付けられた第３のデータテーブルが、予めＨＤＤ７５に記憶されることによって用意されてもよい。そのような場合、本制御プログラムは、この第３のデータテーブルから対応する予測値を呼び出して、加速パターンの第１段目の時間幅の値や第２段目の時間幅の値を前記予測値の３０％、５０％などに設定して、レーザ光Ｌの走査速度がマーク速度に至るまでの時間が前記予測値を超えないように調整するものであってよい。
（まとめ）
　以上詳細に説明したように、本実施形態のレーザ加工装置１および加速制御方法２００では、レーザ加工が行われる際において、加速制御が行われると、１つの線分の印字が開始される度に、ファイバレーザモジュール４０の駆動が開始されると同時に、８つの加速パターンのうちいずれか一つの加速パターンでレーザ光Ｌの走査が開始される。これにより、レーザ光Ｌの出力密度が定常状態になる前から、レーザ光Ｌの走査が開始される。そのため、複数の線分で構成されるオブジェクトの印字が行われることによって、ファイバレーザモジュール４０の駆動開始が繰り返されても、加工時間の増加は抑制される。
　また、加速パターンの番号が１～７の場合には、レーザ光Ｌの出力密度が定常状態になるまで増加することに応じて、レーザ光Ｌの走査速度が段階的にマーク速度にまで加速する。そのため、加速制御が行われているときの印字品質は、通常の印字品質（つまり、レーザ光Ｌの出力密度が定常状態にある場合にレーザ光Ｌの走査がマーク速度で行われているときの印字品質）と比べても、遜色がない。
　また、加速パターンの番号が１～７の場合には、一つの線分の始点に停止中のレーザ光Ｌの走査点が、その始点から移動し始めると、その移動速度（つまり、レーザ光Ｌの走査速度）は、マーク速度にまで段階的に加速する。つまり、レーザ光Ｌの走査速度は、マーク速度にまで即座に加速されない。そのため、本実施形態のレーザ加工装置１および加速制御方法２００は、マーク速度が比較的高速であっても、静止状態にあるガルバノスキャナ１８の各走査ミラーを、制御信号（つまり、レーザ光Ｌの走査点をその線分の始点より移動させる信号）に追従させて動作させることが可能である。
　また、本実施形態のレーザ加工装置１では、それぞれ異なる８つの加速パターンが予め用意されており、ユーザは、８つの加速パターンに割り振られた０～７の番号のいずれか一つを選択して設定するだけで、所望の加速パターンが自動的に提供され、その提供された加速パターンで加速制御を行わせることが可能である。そのため、ユーザは、レーザ光Ｌの出力特性（例えば、パルス幅、周波数、および光強度等）および加工対象物Ｗの材質等に適した加速パターンを、手間を掛けることなく、見つけ出すことが可能である。
　また、一覧画面９２には、それぞれ異なる８つの加速パターンが、視覚的に理解可能な８つのグラフ１００～１０７で表示されている。そのため、ユーザは、一覧画面９２を見るだけで、８つの加速パターンの特徴（相違点）を把握し易い。
　また、本実施形態のレーザ加工装置１において、ユーザは、受付画面８２に表示される第２フィールドボックス９６を用いて、加速パターンの第１段目若しくは第２段目の時間幅の値、又は加速パターンの第１段目若しくは第２段目のレーザ光Ｌの走査速度の値を変更することが可能である。従って、ユーザは、予め用意されている加速パターンの内容を修正することによって、比較的に簡単に、加速制御を所望の加速態様で行わせることが可能である。
　また、本実施形態のレーザ加工装置１において、加速制御の各加速パターンは、グラフ１００～１０７や第２フィールドボックス９６で示すように、レーザ光Ｌの走査速度と時間（幅）とを用いて定義されている。従って、加速制御では、レーザ光Ｌの走査速度がガルバノスキャナ１８の駆動時間に基づいて制御される。そのため、予め用意される加速パターンは、レーザ光Ｌの出力密度が定常状態になるまで増加することに応じた加速態様（つまり、段階的な加速）に設定（変更）し易い。また、加速制御のプログラミングも容易である。
　また、本実施形態のレーザ加工装置１において、ファイバレーザモジュール４０は、シード光源６０、第１，第２励起光源６１，６３、及び第１，第２光増幅ファイバ６２，６４等を備える、ＭＯＰＡ方式のレーザ発振器である。そのため、加工条件の各パラメータのうち、レーザ光Ｌのパルス幅、周波数、および光強度（レーザ出力）等の出力特性は、パルスジェネレータ６５を介して、レーザコントローラ５で比較的広範囲で変更可能である。もっとも、本実施形態のレーザ加工装置１は、上述したように、レーザ光Ｌの出力特性等に適した加速パターンを、ユーザの手間を掛けることなく、見つけ出すことが可能である。つまり、ユーザは、レーザ光Ｌの出力特性を比較的広範囲で変更しても、その変更に適した加速パターンを、手間を掛けることなく、見つけ出すことが可能である。
　尚、本実施形態とは異なるが、１つの線分の印字が開始される際において、その線分の始点に停止しているレーザ光Ｌの走査点の移動が、レーザ光Ｌの出力密度が定常状態になるまで待って行われると、その線分の印字は、その始点から綺麗な仕上がりで行われる。但し、このような場合、レーザ光Ｌの出力密度が定常状態になるまでの時間を予め設定する必要があるが、そのような設定は手間が掛かる作業であり、ユーザに負担を掛けてしまう。また、複数の線分で構成されるオブジェクトの印字が行われるケースでは、レーザ光Ｌの走査点が各線分の終点に到達する際に、ファイバレーザモジュール４０の駆動停止が行われ、レーザ光Ｌの走査点が各線分の始点に移動・停止した際に、ファイバレーザモジュール４０の駆動開始が行われる。つまり、各線分の印字が開始される度に、レーザ光Ｌの走査点の移動が、レーザ光Ｌの出力密度が定常状態になるまで待機させられる。そのため、加工時間の増加抑制が困難である。
　ちなみに、本実施形態において、レーザコントローラ５は、「光源制御部」の一例である。ガルバノスキャナ１８は、「走査部」の一例である。ファイバレーザモジュール４０およびレーザコントローラ５は、「レーザ出力部」の一例である。第１励起光源６１と第２励起光源６３は、「励起光源」の一例である。第１光増幅ファイバ６２と第２光増幅ファイバ６４は、「光増幅ファイバ」の一例である。ＨＤＤ７５は、「記憶部」の一例である。キーボード７６、ＬＣＤ７７、マウス７８、ＬＣＤ７７に表示される受付画面８２の第１フィールドボックス８４、リストボックス９０、第２フィールドボックス９６、ＯＫボタン２０１、修正ボタン２０２、およびＬＣＤに表示される一覧画面９２等は、「選択部」「修正部」の一例である。ＬＣＤ７７は、「表示部」の一例である。レーザ光Ｌは、「パルスレーザ光」の一例である。開始処理Ｓ１２は、「開始工程」の一例である。加速処理Ｓ１４は、「加速工程」の一例である。加工条件の各パラメータは、「パラメータ」の一例である。マーク速度は、「目標速度」の一例である。番号（値）が１～７の加速パターンの第１段目の走査速度は、「初期速度」の一例である。
（その他）
　尚、本開示は、本実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、本実施形態において、加速制御の各加速パターンは、図５のグラフ１００～１０７で示すように、レーザ光Ｌの走査速度が階段的にマーク速度にまで加速するものであるが、レーザ光の走査速度が減速することなく曲線的にマーク速度にまで加速するものであってもよいし、３段以上の段階的な加速をするものであってもよい。
　また、本実施形態において、各加速パターンの第１段目の時間幅の値は１００μsであり、第２段目の時間幅の値は１４０μsであるが、第１段目の時間幅および第２段目の時間幅の各値は、加速パターン毎に異なっていてもよい。また、レーザ光Ｌの走査速度が一定のマーク速度でレーザ加工される領域と、レーザ光Ｌの走査速度が加速されながらレーザ加工される領域とでは、印字品質の差（むら）が出る虞もある。そこで、レーザ光Ｌの走査速度がマーク速度に至るまでに加速されながらレーザ加工される領域の長さ（つまり、後述するレーザ光Ｌの走査距離）が、むやみに長くならないようにするため、第１段目および第２段目の時間幅の各設定（変更）値の上限が制限されるものであってもよい。また、レーザ光Ｌの走査速度がマーク速度に至るまでに加速されながらレーザ加工される領域の長さが、どの加速パターンを選んでもほぼ変わらないようにするためには、第１段目および第２段目のレーザ光Ｌの走査速度の設定（変更）値に応じて第１段目および第２段目の時間幅が設定（変更）されているのが好ましい。
　また、本実施形態において、ファイバレーザモジュール４０は、ＭＯＰＡ方式以外（例えば、Ｑスイッチ方式）のレーザ発振器であってもよい。
　また、本実施形態では、ユーザが変更した番号の加速パターンで加速制御が行われるが、更に、ユーザがマーク速度の値を変更した場合には、変更されたマーク速度の値と対応関係にある内容の加速パターンで加速制御が行われてもよい。以下、例えば、加速パターンの番号が５に変更された場合を、図１１を用いて具体的に説明する。このような場合において、マーク速度［mm/s］の値が１０００に変更されると、その値と対応関係にある内容の加速パターンで、つまり、第１段目のレーザ光Ｌの走査速度[mm/s]の値が３００で、第２段目のレーザ光Ｌの走査速度[mm/s]の値が６００の加速パターンで、加速制御が行われる。
　また、マーク速度［mm/s］の値が２０００に変更されると、その値と対応関係にある内容の加速パターンで、つまり、第１段目のレーザ光Ｌの走査速度[mm/s]の値が６００で、第２段目のレーザ光Ｌの走査速度[mm/s]の値が１２００の加速パターンで、加速制御が行われる。また、マーク速度［mm/s］の値が３０００に変更されると、その値と対応関係にある内容の加速パターンで、つまり、第１段目のレーザ光Ｌの走査速度[mm/s]の値が９００で、第２段目のレーザ光Ｌの走査速度[mm/s]の値が１８００の加速パターンで、加速制御が行われる。また、マーク速度［mm/s］の値が４０００に変更されると、その値と対応関係にある内容の加速パターンで、つまり、第１段目のレーザ光Ｌの走査速度[mm/s]の値が１２００で、第２段目のレーザ光Ｌの走査速度[mm/s]の値が２４００の加速パターンで、加速制御が行われる。
　このような変更例では、マーク速度［mm/s］の値が変更されても、ユーザに手間を掛けることなく、変更されたマーク速度［mm/s］の値に対して適切な内容の加速パターンが自動的に提供される。
　尚、マーク速度［mm/s］と第１段目および第２段目のレーザ光Ｌの走査速度[mm/s]との対応関係は、図１１に示す第２データテーブル１１１において、８つの加速パターンに付された番号に関連付けられて記憶されている。
　また、上記変更例では、加速パターンの第１段目および第２段目の時間幅[μs]の各値は、変更されず現状値が使用されているが、変更されたマーク速度［mm/s］の値と対応関係にある値に変更されてもよい。
　ちなみに、上記変更例において、キーボード７６、ＬＣＤ７７、マウス７８、ＬＣＤ７７に表示される受付画面８２の第１フィールドボックス８４、およびＯＫボタン２０１等は、「設定変更部」の一例である。
　また、レーザ光Ｌのパルス幅［ns］、周波数［kHz］、又はレーザ出力［％］の値の変更は、印字品質に与える影響が大きい。従って、このような場合においても、上記変更例と同様にして、変更された値と対応関係にある内容の加速パターンで加速制御が行われるようにしてもよい。
　また、本実施形態において、加速制御は、レーザ光Ｌの走査速度がガルバノスキャナ１８の駆動時間に基づいて制御されるものであるが、レーザ光Ｌの走査速度がレーザ光Ｌの走査距離に基づいて制御されるものであってもよい。ここで、レーザ光Ｌの走査距離とは、レーザ光Ｌの走査点が印字中の線分の始点から移動した距離をいう。このような場合、ユーザは、各加速パターンの内容から、加速制御が行われている際の印字長さを（つまり、レーザ光Ｌの出力密度が定常状態になる前の印字長さをおおよそ）把握することが可能である。
　１：レーザ加工装置、５：レーザコントローラ、１８：ガルバノスキャナ、４０：ファイバレーザモジュール、６０：シード光源、６１：第１励起光源、６２：第１光増幅ファイバ、６３：第２励起光源、６４：第２光増幅ファイバ、７０：制御部、７５：ＨＤＤ、７６：キーボード、７７：ＬＣＤ、７８：マウス、８２：受付画面、８４：第１フィールドボックス、９０：リストボックス、９２：一覧画面、９６：第２フィールドボックス、２００：加速制御方法、２０１：ＯＫボタン、２０２：修正ボタン、Ｌ：レーザ光、Ｓ１２：開始処理、Ｓ１４：加速処理

Claims (9)

  1. 　パルスレーザ光を出力するレーザ出力部と、
    　前記パルスレーザ光を走査する走査部と、
    　加速制御を行う制御部と、を備え、
    　前記加速制御は、
    　前記パルスレーザ光の走査を目標速度よりも遅い初期速度で開始させる開始処理と、
    　前記パルスレーザ光の走査速度を前記初期速度から前記目標速度にまで加速させる加速処理と、を備え、
    　前記制御部は、前記レーザ出力部の駆動開始から、前記パルスレーザ光の単位面積当たりの光強度である前記パルスレーザ光の出力密度が定常状態になるまでの間において、前記加速制御を実行させることを特徴とするレーザ加工装置。
  2. 　前記パルスレーザ光の出力又は走査に関するパラメータと前記加速制御の加速パターンとの対応関係を記憶する記憶部と、
    　前記パラメータの値をユーザが変更可能な設定変更部と、を備え、
    　前記制御部は、
    　前記設定変更部で変更される前記パラメータの値と前記対応関係にある加速パターンで前記加速制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
  3. 　前記パラメータは、前記パルスレーザ光の周波数、前記パルスレーザ光のパルス幅、前記パルスレーザ光の前記出力密度、又は前記目標速度であることを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工装置。
  4. 　前記加速制御の加速パターンを複数記憶する記憶部と、
    　前記加速制御の加速パターンを複数表示する表示部と、
    　前記表示部に複数表示される前記加速制御の加速パターンのいずれか一つをユーザが選択可能な選択部と、を備え、
    　前記制御部は、前記選択部で選択される加速パターンで前記加速制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
  5. 　前記選択部で選択される前記加速制御の加速パターンの少なくとも一部をユーザが修正可能な修正部を備えることを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工装置。
  6. 　前記加速制御では、前記パルスレーザ光の走査速度が前記走査部の駆動時間に基づいて制御されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載のレーザ加工装置。
  7. 　前記加速制御では、前記パルスレーザ光の走査速度が前記パルスレーザ光の走査距離に基づいて制御されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載のレーザ加工装置。
  8. 　前記レーザ出力部は、
    　パルス状のシード光を発生するシード光源と、
    　励起光を発生する励起光源と、
      前記励起光で前記シード光を増幅することによって前記パルスレーザ光を出力する光増幅ファイバと、
    　前記パルスレーザ光の出力特性を制御する光源制御部と、を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一つに記載のレーザ加工装置。
  9. 　パルスレーザ光を出力するレーザ出力部と、前記パルスレーザ光を走査する走査部と、を備えるレーザ加工装置で行われる、前記パルスレーザ光の走査速度の加速制御方法であって、
    　前記パルスレーザ光の走査を目標速度よりも遅い初期速度で開始させる開始工程と、
    　前記パルスレーザ光の走査速度を前記初期速度から前記目標速度にまで加速させる加速工程と、を備え、
    　前記開始工程及び前記加速工程を、前記レーザ出力部の駆動開始から、前記パルスレーザ光の単位面積当たりの光強度である前記パルスレーザ光の出力密度が定常状態になるまでの間において実行させることを特徴とする加速制御方法。
PCT/JP2022/014336 2021-06-30 2022-03-25 レーザ加工装置および加速制御方法 WO2023276346A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021108598A JP2023006154A (ja) 2021-06-30 2021-06-30 レーザ加工装置および加速制御方法
JP2021-108598 2021-06-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023276346A1 true WO2023276346A1 (ja) 2023-01-05

Family

ID=84692635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/014336 WO2023276346A1 (ja) 2021-06-30 2022-03-25 レーザ加工装置および加速制御方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2023006154A (ja)
WO (1) WO2023276346A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001018078A (ja) * 1999-06-30 2001-01-23 Sunx Ltd レーザマーカ
WO2008053915A1 (fr) * 2006-11-02 2008-05-08 Nabtesco Corporation Système optique de balayage, dispositif de traitement laser et dispositif optique de balayage
WO2012165495A1 (ja) * 2011-06-03 2012-12-06 住友電気工業株式会社 レーザ装置
JP2017168549A (ja) * 2016-03-15 2017-09-21 オムロン株式会社 光増幅装置およびレーザ加工装置
JP2018164931A (ja) * 2017-03-28 2018-10-25 ブラザー工業株式会社 レーザ加工装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001018078A (ja) * 1999-06-30 2001-01-23 Sunx Ltd レーザマーカ
WO2008053915A1 (fr) * 2006-11-02 2008-05-08 Nabtesco Corporation Système optique de balayage, dispositif de traitement laser et dispositif optique de balayage
WO2012165495A1 (ja) * 2011-06-03 2012-12-06 住友電気工業株式会社 レーザ装置
JP2017168549A (ja) * 2016-03-15 2017-09-21 オムロン株式会社 光増幅装置およびレーザ加工装置
JP2018164931A (ja) * 2017-03-28 2018-10-25 ブラザー工業株式会社 レーザ加工装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023006154A (ja) 2023-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4445217B2 (ja) レーザマーキング装置
JP6551271B2 (ja) 光増幅装置およびレーザ加工装置
JP2010125489A (ja) レーザマーカ及びレーザマーキングシステム
JP4957474B2 (ja) レーザマーキング装置
WO2023276346A1 (ja) レーザ加工装置および加速制御方法
US10773343B2 (en) Laser machining apparatus that irradiates laser beam for machining surface of workpiece
JP5197271B2 (ja) レーザ加工装置、及び、レーザ加工方法
JP2019055565A (ja) 箔押し装置
JP2003053561A (ja) レーザ加工装置
JP7310498B2 (ja) レーザ加工システム及び制御プログラム
JP4647576B2 (ja) レーザ加工装置、及び、レーザ加工方法
JP2541501B2 (ja) レ―ザマ―キング方法
JP4718916B2 (ja) レーザマーキング装置
JP6287928B2 (ja) レーザ加工装置
JP5248353B2 (ja) レーザ加工装置
JP2015196168A (ja) レーザ加工装置、加工データ作成装置、及びプログラム
JP2009006369A (ja) レーザ加工装置、及び、レーザ加工方法
JP6907769B2 (ja) 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
JP6981442B2 (ja) レーザマーカ
JP2010149158A (ja) レーザマーキング装置、コントローラ及び記憶媒体
JP4309666B2 (ja) レーザマーカにおけるレーザ出力制御方法及びレーザマーカ
JP2001300746A (ja) レーザマーキング装置
JP5620790B2 (ja) レーザ加工装置及びレーザ加工装置の制御方法
JP7294190B2 (ja) レーザ加工システム、制御装置、及び制御プログラム
JP2008105054A (ja) レーザ加工装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22832508

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE