レーザ加工装置
【課題】パルス信号のパルスデューティの変更によりレーザパワーが変更可能なレーザ発振器を備え、レーザ非加工期間において低励起パルス信号でレーザ発振器をレーザ加工不能レベルの低励起状態にするレーザ加工装置において、レーザ加工状態からレーザ非加工状態に遷移した際のレーザ発振器での残留エネルギーによって加工可能なレベルのレーザ光が不用意に出射されるのを（レーザ漏れを）防止することができるレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】制御装置は、レーザ加工期間においては設定されたレーザパワーに応じたパルスデューティの制御パルス信号でレーザ発振器を駆動し、レーザ非加工期間においては低励起パルス信号でレーザ発振器をレーザ加工不能レベルの低励起状態にする。制御装置は制御パルス信号で駆動させている状態からレーザ非加工期間に遷移した際に、低励起パルス信号を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は下げるパルス信号にする。
【解決手段】制御装置は、レーザ加工期間においては設定されたレーザパワーに応じたパルスデューティの制御パルス信号でレーザ発振器を駆動し、レーザ非加工期間においては低励起パルス信号でレーザ発振器をレーザ加工不能レベルの低励起状態にする。制御装置は制御パルス信号で駆動させている状態からレーザ非加工期間に遷移した際に、低励起パルス信号を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は下げるパルス信号にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、炭酸ガス（ＣＯ２）をレーザ媒質とするレーザ発振器を備え、外部からのパルス信号である励起用制御信号によりレーザ発振器内に電圧を印加することでレーザ媒質を励起することに基づいてレーザ光を発生させるものがある。この種のレーザ加工装置は、レーザ光の出力レベルの変更については、設定されるレーザパワーに応じて、励起用制御信号であるパルス信号のパルスデューティを変更することにより行っている。そして、励起用制御信号においては、以下の制御も行っている。
【０００３】
レーザ加工状態になるとき、設定されるレーザパワーに応じたパルスデューティにより、いきなり駆動してもレーザ出力の立上りがそれに応答として追従しないため、立上りが遅くなってしまう。そこで、レーザ非加工状態からレーザ加工状態に遷移する場合の立上りをなるべく早くできるように、励起用制御信号とは別に、補助制御信号としてレーザ発振器内のレーザ媒質を加工不能レベルで励起する、所謂低励起状態を作り出している（例えば特許文献１，２参照）。
【０００４】
この場合は、レーザ発振器からは基本的にレーザ光は出射されない。仮にレーザ発振器からレーザ光が出射されたとしてもレーザ発振器は低励起状態でありレーザ加工不能なレベルのレーザ光が出射されている状態なので、実際のレーザ加工は施されない。これによって、立上りに関しては、非加工状態での低励起状態から加工状態での励起状態に早く立上るので応答性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２２２５０号公報
【特許文献２】特開２００４−２１６４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、励起用制御信号を入力してレーザ加工を実施している状態から非加工状態になる際に、レーザ発振器内で蓄えられたレーザエネルギーが即消滅するわけではなく、暫くレーザ発振器内に残留する。この状態で、レーザ発振器に補助制御信号が入力されると、残留するレーザエネルギーの影響を受け、通常の低励起状態よりも高いレベルでの励起状態を作り出し、その結果、出射されるレーザ光が加工可能レベルのレーザ光となる虞がある。通常は、この補助制御信号はある程度どのレーザ発振器でも不具合を生じないようなパルス幅のパルス信号に調整されているが、レーザ発振器の個体差によってばらつきがあるため、上記問題が発生する場合がある。これを見越して、更に補助制御信号のパルス幅を小さく設定することも考えられるが、そうすると、立上りの部分で本来もっと早く立上るものに対してまで、応答性を犠牲にしなければならなくなる。
【０００７】
なお、特許文献２においては、レーザ光の立上りを早くすべく、励起制御信号のパルスデューティを所定期間は設定されるレーザパワーよりも大きいパルスデューティに設定し、段階的に設定されるレーザパワーに応じたパルスデューティに変更しているが、レーザ加工状態からレーザ非加工状態に遷移する際のレーザ漏れ対策は講じられていない。
【０００８】
本発明の目的は、パルス信号のパルスデューティの変更によりレーザパワーが変更可能なレーザ発振器を備え、レーザ非加工期間において低励起パルス信号でレーザ発振器をレーザ加工不能レベルの低励起状態にするレーザ加工装置において、レーザ加工状態からレーザ非加工状態に遷移した際のレーザ発振器での残留エネルギーによって加工可能なレベルのレーザ光が不用意に出射されるのを（レーザ漏れを）防止することができるレーザ加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明では、制御パルス信号のパルスデューティの変更によりレーザパワーが変更可能なレーザ発振器と、加工対象物に加工を行うレーザパワーを設定するためのレーザパワー設定手段と、レーザ加工を行うレーザ加工期間においては前記レーザパワー設定手段で設定されたレーザパワーに応じたパルスデューティの制御パルス信号で前記レーザ発振器を駆動するとともに、レーザ加工を行わないレーザ非加工期間においては前記制御パルス信号に代えて低励起用の低励起パルス信号で前記レーザ発振器をレーザ加工不能レベルの低励起状態にする制御手段と、前記レーザ加工期間における前記レーザパワー設定手段で設定されたレーザパワーに応じたパルスデューティの制御パルス信号で駆動させている状態から前記レーザ非加工期間に遷移した際に、前記低励起パルス信号を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも前記低励起状態よりも下げるパルス信号にして前記制御手段により前記レーザ発振器を駆動させる低励起パルス信号変更手段と、を備えたことを要旨とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、制御手段により、レーザ加工を行うレーザ加工期間においてはレーザパワー設定手段で設定されたレーザパワーに応じたパルスデューティの制御パルス信号でレーザ発振器が駆動されるとともに、レーザ加工を行わないレーザ非加工期間においては制御パルス信号に代えて低励起用の低励起パルス信号でレーザ発振器がレーザ加工不能レベルの低励起状態にされる。また、低励起パルス信号変更手段により、レーザ加工期間におけるレーザパワー設定手段で設定されたレーザパワーに応じたパルスデューティの制御パルス信号で駆動させている状態からレーザ非加工期間に遷移した際に、低励起パルス信号を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも低励起状態よりも下げるパルス信号にして制御手段によりレーザ発振器を駆動させる。これにより、レーザ加工状態からレーザ非加工状態に遷移した際のレーザ発振器での残留エネルギーによって加工可能なレベルのレーザ光が不用意に出射されるのが（レーザ漏れが）防止される。
【００１１】
請求項２に記載のように、請求項１に記載のレーザ加工装置において、前記低励起パルス信号変更手段は、前記低励起パルス信号におけるパルス幅を小さくすることにより、前記低励起パルス信号を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも前記低励起状態よりも下げるパルス信号にするとよい。
【００１２】
請求項３に記載のように、請求項１に記載のレーザ加工装置において、前記低励起パルス信号変更手段は、前記低励起パルス信号におけるパルス周期を大きくすることにより、前記低励起パルス信号を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも前記低励起状態よりも下げるパルス信号にするとよい。
【００１３】
請求項４に記載のように、請求項１に記載のレーザ加工装置において、前記低励起パルス信号変更手段は、前記低励起パルス信号における最初のパルスを遅らせることにより、前記低励起パルス信号を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも前記低励起状態よりも下げるパルス信号にするとよい。
【００１４】
請求項５に記載のように、請求項２に記載のレーザ加工装置において、前記低励起パルス信号変更手段は、前記パルス幅を、前記レーザ非加工期間に遷移してから時間とともに徐々に大きくして前記低励起パルス信号に戻すと、円滑にレーザ発振器をレーザ加工不能レベルの低励起状態にすることができる。
【００１５】
請求項６に記載のように、請求項３に記載のレーザ加工装置において、前記低励起パルス信号変更手段は、前記パルス周期を、前記レーザ非加工期間に遷移してから時間とともに徐々に小さくして前記低励起パルス信号に戻すと、円滑にレーザ発振器をレーザ加工不能レベルの低励起状態にすることができる。
【００１６】
請求項７に記載のように、請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、前記低励起パルス信号変更手段は、前記レーザパワー設定手段で設定されたレーザパワーに応じて前記一定期間の長さを変えるとよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、パルス信号のパルスデューティの変更によりレーザパワーが変更可能なレーザ発振器を備え、レーザ非加工期間において低励起パルス信号でレーザ発振器をレーザ加工不能レベルの低励起状態にするレーザ加工装置において、レーザ加工状態からレーザ非加工状態に遷移した際のレーザ発振器での残留エネルギーによって加工可能なレベルのレーザ光が不用意に出射されるのを（レーザ漏れを）防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態におけるレーザマーキング装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】レーザマーキング装置の概略構成を示すブロック図。
【図３】レーザ発振器の概略構成を示す構成図。
【図４】処理内容を示すフローチャート。
【図５】作用を説明するためのタイミングチャート。
【図６】第１の実施形態のレーザマーキング装置の作用を説明するためのタイミングチャート。
【図７】第１の実施形態のレーザマーキング装置の変形例を説明するためのタイミングチャート。
【図８】第２の実施形態のレーザマーキング装置を説明するためのタイミングチャート。
【図９】第３の実施形態のレーザマーキング装置を説明するためのタイミングチャート。
【図１０】別例の処理内容を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
以下、本発明を炭酸ガスレーザマーキング装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
【００２０】
図１に示すように、炭酸ガスレーザマーキング装置１はレーザ光Ｌを出射する装置本体２を備えている。装置本体２にはケーブル３を介してコントローラ４が接続されるとともに、コントローラ４には接続ケーブル５を介してコンソール６が接続されている。そして、炭酸ガスレーザマーキング装置１は、載置台７に載置された加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａ上に所望の文字、図形、記号等（以下、文字等という）をマーキングするようになっている。
【００２１】
装置本体２は、略直方体形状に形成された本体部１０と、本体部１０の長手方向先端側に設けられるヘッド部１１とを備えている。ヘッド部１１の下面１２には、レーザ光Ｌが出射される窓部１３が形成されている。そして、装置本体２は、窓部１３が加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａと対向するように設置されている。
【００２２】
図２に示すように、装置本体２はレーザ光源としての炭酸ガスレーザ発振器２０を備え、炭酸ガスレーザ発振器２０からレーザ光Ｌが出射される。図３に示すように、炭酸ガスレーザ発振器２０は、レーザ媒質としての炭酸ガスを封入した放電管２１の一端に全反射鏡２２が設けられると共に他端に出力鏡２３が設けられている。また、放電管２１の内部には一対の放電電極２４，２５が設けられ、カソード側放電電極２４とアノード側放電電極２５との間には、直流電源２６とドライブ回路２７とが直列に接続されている。ドライブ回路２７は制御パルス信号を入力してカソード、アノードの放電電極２４，２５間に電圧を印加してレーザ媒質を励起することでレーザ光を発生させる。このとき、レーザ発振器２０は、制御パルス信号のパルスデューティの変更によりレーザパワーが変更可能となっている。
【００２３】
図２においてレーザ光Ｌの光路途中には、レーザ発振器２０側から順に、ビームエキスパンダ３０と、第１及び第２ガルバノミラー４０Ｘ，４０Ｙとが配設されている。
ビームエキスパンダ３０からのレーザ光Ｌを入射する第１及び第２ガルバノミラー４０Ｘ，４０Ｙは、それぞれ対応する第１及び第２ガルバノモータ４１Ｘ，４１Ｙに回動可能に連結駆動されている。第１及び第２ガルバノモータ４１Ｘ，４１Ｙは、第１及び第２ガルバノミラー４０Ｘ，４０Ｙを互いに略直交する軸を中心としてそれぞれ回動させるようになっている。そして、第１及び第２ガルバノミラー４０Ｘ，４０Ｙは、ビームエキスパンダ３０からのレーザ光Ｌを反射し、その出射方向を変更させるようになっている。具体的には、第１ガルバノミラー４０Ｘは、回動して加工対象物Ｗに向けて照射するレーザ光Ｌを、そのマーキング面Ｗａの一方向（Ｘ方向、図１参照）に走査させるようになっている。また、第２ガルバノミラー４０Ｙは、回動して加工対象物Ｗに向けて照射するレーザ光Ｌを、そのマーキング面ＷａのＸ方向に対して直交する方向（Ｙ方向、図１参照）に走査させるようになっている。従って、加工対象物Ｗに向けて照射するレーザ光Ｌは、第１及び第２ガルバノミラー４０Ｘ，４０Ｙにより、加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａに対して、Ｘ方向及びＹ方向に走査されるようになっている。
【００２４】
コンソール６はレーザパワー設定器６ａと表示器６ｂを備えている。レーザパワー設定器６ａはテンキー等を具備しており、レーザパワー設定手段としてのレーザパワー設定器６ａにより加工対象物Ｗに加工を行うレーザパワーを設定することができるようになっている。具体的には、例えば加工対象物の材料が樹脂と金属ではレーザパワーを異ならせ、樹脂では金属に比べてレーザパワーを弱くする。レーザパワー設定器６ａによる入力はレーザパワー値を直接入力してもよいし、ボリューム等を回してレーザパワーの大小を入力するものであってもよく、このレーザパワー設定器６ａによる入力に応じたレーザ発振器２０のレーザパワーにされる。表示器６ｂにはレーザパワー設定器６ａにより入力した値等が表示される。
【００２５】
コントローラ４は、炭酸ガスレーザマーキング装置１を統括的に制御する制御装置５０と、同制御装置５０に接続されたＲＯＭ等からなるメモリ５１とを備えている。メモリ５１には、印字される文字等のマーキング情報が記憶されている。このマーキング情報は、文字等を構成する各線分の始点及び終点の座標値、レーザ光Ｌの照射により形成される線分の太さ等の情報を含む。
【００２６】
制御装置５０はコンソール６のレーザパワー設定器６ａと接続され、制御装置５０はレーザパワー設定器６ａによるレーザパワーの設定値を入力する。また、制御装置５０は、炭酸ガスレーザ発振器２０、第１及び第２ガルバノモータ４１Ｘ，４１Ｙにそれぞれ接続されている。制御装置５０は、炭酸ガスレーザ発振器２０のドライブ回路２７（図３参照）に制御パルス信号を出力してレーザ光Ｌを出射させ、メモリ５１に記憶されたマーキング情報に基づいて第１及び第２ガルバノモータ４１Ｘ，４１Ｙを駆動制御することでレーザ光Ｌを２次元的に走査し、加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａに所定の文字等をマーキングするようになっている。
【００２７】
次に、このように構成した炭酸ガスレーザマーキング装置１の作用を説明する。
図４は、制御装置５０が実行する処理内容を示すフローチャートである。図５は、作用を説明するためのタイミングチャートであり、レーザオン／オフ指令データ、レーザ発振器レーザ出力、パルス信号の波形を示している。この図５は、文字列「ＡＢ」をマーキング加工する場合についての説明図となっている。即ち、ｔ１で加工トリガを入力してｔ２〜ｔ３およびｔ４〜ｔ５でレーザ光を加工対象物Ｗに照射して「Ａ」を描画し、さらに、ｔ６〜ｔ７でレーザ光を加工対象物Ｗに照射して「Ｂ」を描画している。一方、ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４およびｔ５〜ｔ６では加工用レーザ光を加工対象物Ｗに照射しない期間である。
【００２８】
図５において、制御手段としての制御装置５０は、レーザ加工を行うレーザ加工期間においては制御パルス信号でレーザ発振器２０を駆動する。詳しくは、レーザパワー設定器６ａで設定されたレーザパワーに応じたパルスデューティの制御パルス信号でレーザ発振器２０を駆動する。図５の場合には、周期ＴＢに対しオン時間が５０％、即ち、デューティ５０％でマーキング（レーザ加工）が行われる。この周波数ｆＴＢ（＝１／ＴＢ）は２０ｋＨｚである。
【００２９】
また、制御装置５０は、レーザ加工を行わないレーザ非加工期間においてはティックルパルス信号でレーザ発振器２０を低励起状態にする。つまり、制御パルス信号に代えて低励起用の低励起パルス信号（ティックルパルス信号）でレーザ発振器２０をレーザ加工不能レベルの低励起状態にする。図５の場合には、非加工時のパルス信号の周波数ｆＴＳ（＝１／ＴＳ）は５ｋＨｚである。これにより、レーザ出力の立上りについて、非加工状態での低励起状態から加工状態での励起状態に早く立上るので応答性が向上する。
【００３０】
炭酸ガスレーザマーキング装置１の主電源がオンされた後においてレーザ発振器２０の電源スイッチがオンされると（図５のｔ０のタイミング）、図４の処理が開始される。まず、制御装置５０は、ステップ１００において、基本ティックルパルスをレーザ発振器２０に出力する。これにより低励起が開始される。
【００３１】
そして、制御装置５０は、ステップ２００で、レーザパワー設定器６ａにより設定されたレーザパワー値を読み込む。つまり、レーザパワー設定器６ａで設定されたレーザパワーに応じたパルスデューティの制御パルス信号でレーザ発振器２０を駆動すべくレーザパワー値を読み込む。そして、制御装置５０は、ステップ３００で、設定パワーに対応するパルスデューティおよび補助ティックルパルス幅をメモリ５１から読み出す。引き続き、制御装置５０は、ステップ４００で加工トリガを入力したか判定し、加工トリガを入力すると（図５のｔ１のタイミング）、ステップ５００に移行する。制御装置５０は、ステップ５００において、レーザオン指令が出たか判定し、レーザオン指令が出ると（図５のｔ２のタイミング）、ステップ６００に移行する。制御装置５０は、ステップ６００で、読み出したパルスデューティによりレーザ発振器２０を駆動する。これにより、高励起が開始される。
【００３２】
そして、制御装置５０はステップ７００において、レーザオフ指令が出たか判定し、レーザオフ指令が出ると（図５のｔ３のタイミング）、ステップ８００に移行する。制御装置５０は、ステップ８００で、補助ティックルパルスによりレーザ発振器２０を駆動する。これにより、補助励起が行われる。このようにして、レーザオフ指令に基づいて設定レーザパワーに対応する補助ティックルパルスをレーザ発振器２０に出力する。
【００３３】
さらに、制御装置５０はステップ９００で一定期間（所定時間）Ｔｔｓが経過したか否か判定し、一定期間Ｔｔｓが経過していないとステップ８００に戻る。一方、制御装置５０はステップ９００で一定期間Ｔｔｓが経過するとステップ１０００に移行して基本ティックルパルスに戻す（通常低励起に戻す）。そして、制御装置５０は、ステップ１１００でレーザ加工終了か否か判定し、レーザ加工終了でないとステップ５００に戻る。なお、一定期間（所定時間）Ｔｔｓとは例えば７００μｓｅｃである。
【００３４】
レーザ加工終了までの期間において、ステップ５００〜ステップ１１００の処理が繰り返される。具体的には、図５のｔ４のタイミングでステップ５００からステップ６００に移行してステップ６００の処理が実行され、図５のｔ５のタイミングでステップ７００からステップ８００に移行してステップ８００，９００，１０００の処理が実行される。また、図５のｔ６のタイミングでステップ５００からステップ６００に移行してステップ６００の処理が実行され、図５のｔ７のタイミングでステップ７００からステップ８００に移行してステップ８００，９００，１０００の処理が実行される。
【００３５】
このようにして、低励起パルス信号変更手段としての制御装置５０は、図４のステップ８００，９００，１０００の処理にて、レーザ加工期間におけるレーザパワー設定器６ａで設定されたレーザパワーに応じたパルスデューティの制御パルス信号で駆動させている状態からレーザ非加工期間に遷移した際に、ティックルパルス信号を、図６に示すように一定期間Ｔｔｓだけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも基本ティックルパルスによる低励起状態よりも下げる補助ティックルパルス信号にしてレーザ発振器２０を駆動する。以下、詳しく説明する。
【００３６】
図６は、レーザオン／オフ指令データ、レーザ発振器励起用制御信号の波形、レーザ発振器内励起エネルギー状態、レーザ発振器レーザ出力を示している。
図６において、レーザオンでは、即ち、レーザ加工を行うレーザ加工期間においてはレーザパワー設定器６ａで設定されたレーザパワーに応じたパルスデューティの制御パルス信号でレーザ発振器２０を駆動する。レーザオンからオフ指令となると、即ち、レーザ非加工期間に遷移した際に、ティックルパルス信号におけるパルス幅を基本ティックルパルスのパルス幅よりも小さくすることにより、ティックルパルス信号を一定期間Ｔｔｓだけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも基本ティックルパルスによる低励起状態よりも下げるパルス信号にする。これにより、レーザ加工期間から非加工状態に遷移した際にレーザ発振器２０での残留エネルギーによるレーザ漏れの発生を防止することができる。
【００３７】
つまり、図６のレーザ発振器励起用制御信号において破線で示すごとくレーザ非加工期間に遷移した際にティックルパルス信号におけるパルス幅を一定値（基本ティックルパルスのパルス幅）に保持したままであると、レーザ発振器内励起エネルギー状態は破線で示すごとく減衰が遅くなる。その結果、レーザ発振器レーザ出力が破線で示すごとく加工可能レベル閾値よりも高くなり、レーザ光の誤出射が発生してしまう。詳しくは、制御パルス信号を入力してレーザ加工を実施している状態から非加工状態になる際に、レーザ発振器２０内で蓄えられたレーザエネルギーが即消滅するわけではなく、暫くレーザ発振器２０内に残留し、この状態で、レーザ発振器２０に基本ティックルパルス信号が入力されると、残留するレーザエネルギーの影響を受け、通常の低励起状態よりも高いレベルでの励起状態を作り出し、その結果、出射されるレーザ光が加工可能レベルのレーザ光となる。
【００３８】
これに対し本実施形態のようにレーザ非加工期間に遷移した際にティックルパルス信号におけるパルス幅を小さくすることによりレーザ発振器２０での残留エネルギーによるレーザ漏れの発生を防止することができる。
【００３９】
なお、図６においてレーザ発振器レーザ出力について実線で示すレーザ出力レベルは説明のために使用したものであり、加工可能レベル閾値を下回るレーザ光が若干出射される例として示した。補助ティックルパルスはレーザ発振器レーザ出力がゼロとなるように設定されるのが好ましい（後記する図７，８，９も同様である）。
【００４０】
本実施形態においては制御装置５０が制御手段としても低励起パルス信号変更手段としても機能する。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００４１】
（１）制御装置５０により、レーザ非加工期間に遷移した際に、ティックルパルス信号を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも基本ティックルパルスによる低励起状態よりも下げるパルス信号にする。具体的には、ティックルパルス信号におけるパルス幅を小さくする。これにより、レーザ加工状態からレーザ非加工状態に遷移した際のレーザ発振器２０での残留エネルギーによって加工可能なレベルのレーザ光が不用意に出射されるのを（レーザ漏れを）防止することができる。
【００４２】
（２）補助ティックルパルス信号のパルス幅はレーザパワー設定器６ａによるレーザパワー設定値に応じたものであるので、最適なるパルス幅に設定することが可能となる。
本実施形態の変形例として、図７に示すように、補助ティックルパルスを段階的に基本ティックルパルス幅に変化させるようにしてもよい。即ち、パルス幅を、レーザ非加工期間に遷移してから時間とともに徐々に大きくして基本ティックルパルス信号（低励起パルス信号）に戻すようにしてもよい。このようにすると、円滑にレーザ発振器２０をレーザ加工不能レベルの低励起状態にすることができる。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４３】
図６に代わり本実施形態では図８に示すように、パルス信号変更手段としての制御装置５０は、レーザ非加工期間に遷移した際に、ティックルパルス信号におけるパルス周期（パルスの間隔）を大きくする。図８ではパルス周期を基本ティックルパルスのパルス周期ＴＳよりも大きくしてＴＳ１としている。
【００４４】
これによりティックルパルス信号を一定期間Ｔｔｓだけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも基本ティックルパルスによる低励起状態よりも下げるパルス信号にする。これによって、レーザ加工状態からレーザ非加工状態に遷移した際のレーザ発振器２０での残留エネルギーによって加工可能なレベルのレーザ光が不用意に出射されるのを（レーザ漏れを）防止することができる。
【００４５】
ここで、パルス周期を、レーザ非加工期間に遷移してから時間とともに徐々に小さくして基本ティックルパルス信号（低励起パルス信号）に戻すようにしてもよい。このようにすることにより、円滑にレーザ発振器２０をレーザ加工不能レベルの低励起状態にすることができる。
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４６】
図６に代わり本実施形態では図９に示すように、パルス信号変更手段としての制御装置５０は、レーザ非加工期間に遷移した際に、ティックルパルス信号における最初のパルスＰ１を遅らせる。これによりティックルパルス信号を一定期間Ｔｔｓだけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも基本ティックルパルスによる低励起状態よりも下げるパルス信号にする。これによって、レーザ加工状態からレーザ非加工状態に遷移した際のレーザ発振器２０での残留エネルギーによって加工可能なレベルのレーザ光が不用意に出射されるのを（レーザ漏れを）防止することができる。
【００４７】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・図９ではレーザ非加工期間に遷移した際のティックルパルス信号の最初のパルスを抜くことにより最初のパルスＰ１を遅らせたが、これに限ることはなく、ティックルパルス信号の最初と二番目のパルスを抜くことにより最初のパルスＰ１を遅らせたり、それ以上のパルスを（三番目以降のパルスも）抜くことにより最初のパルスＰ１を遅らせてもよい。
【００４８】
・レーザ非加工期間に遷移した際のパルス波形として、図６に示したパルス幅を小さくするやり方、図８に示したパルス周期を大きくするやり方、図９に示した最初のパルスを遅らせるやり方のうちの２つ又は全部を組み合わせて実施してもよい。
【００４９】
・図４に代わり図１０の処理を行ってもよい。図４においてはステップ１００で（図５のｔ０のタイミングで）レーザ発振器２０の電源オンにて基本ティックルパルス信号の出力を開始（低励起を開始）したが、図１０に示すように、ステップ４００において加工トリガの入力にて（図５のｔ１のタイミングで）基本ティックルパルス信号の出力を開始（低励起を開始）してもよい。なお、図１０の場合においては、ステップ９００で一定期間Ｔｔｓ経過したらステップ４００で基本ティックルパルスに戻す（通常低励起に戻す）ことになる。
【００５０】
・図４ではソフトによりレーザ非加工期間に遷移した際に低励起パルス信号（ティックルパルス信号）を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は下げるパルス信号にしたが、ハード構成にてレーザ非加工期間に遷移した際に低励起パルス信号を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は下げるパルス信号にしてもよい。
【００５１】
・低励起パルス信号変更手段としての制御装置５０は、レーザパワー設定器６ａで設定されたレーザパワーと図６等での一定期間Ｔｔｓとの関係において、レーザパワーが大きいとＴｔｓ値も大きくする機能を持たせてもよい。このようにして、レーザパワー設定器６ａで設定されたレーザパワーに応じて一定期間の長さを変えるようにしてもよい。この場合、最適化を図ることができる。
【００５２】
・炭酸ガスレーザマーキング装置に具体化したが、これに限定されるものではなく他のレーザマーキング装置に具体化してもよい。つまり、炭酸ガスレーザ以外の他の気体ガスレーザ、例えばアルゴンガスレーザや窒素ガスレーザ等であってもよく、また、気体レーザ以外のレーザにも適用可能である。
【００５３】
・レーザマーキング装置に具体化したが、これに限定されるものではなく、他のレーザ加工装置、例えばレーザ溶接機、レーザ穴あけ機、レーザ切断機等に具体化してもよい。
【符号の説明】
【００５４】
６ａ…レーザパワー設定器、２０…レーザ発振器、５０…制御装置、Ｗ…加工対象物。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、炭酸ガス（ＣＯ２）をレーザ媒質とするレーザ発振器を備え、外部からのパルス信号である励起用制御信号によりレーザ発振器内に電圧を印加することでレーザ媒質を励起することに基づいてレーザ光を発生させるものがある。この種のレーザ加工装置は、レーザ光の出力レベルの変更については、設定されるレーザパワーに応じて、励起用制御信号であるパルス信号のパルスデューティを変更することにより行っている。そして、励起用制御信号においては、以下の制御も行っている。
【０００３】
レーザ加工状態になるとき、設定されるレーザパワーに応じたパルスデューティにより、いきなり駆動してもレーザ出力の立上りがそれに応答として追従しないため、立上りが遅くなってしまう。そこで、レーザ非加工状態からレーザ加工状態に遷移する場合の立上りをなるべく早くできるように、励起用制御信号とは別に、補助制御信号としてレーザ発振器内のレーザ媒質を加工不能レベルで励起する、所謂低励起状態を作り出している（例えば特許文献１，２参照）。
【０００４】
この場合は、レーザ発振器からは基本的にレーザ光は出射されない。仮にレーザ発振器からレーザ光が出射されたとしてもレーザ発振器は低励起状態でありレーザ加工不能なレベルのレーザ光が出射されている状態なので、実際のレーザ加工は施されない。これによって、立上りに関しては、非加工状態での低励起状態から加工状態での励起状態に早く立上るので応答性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２２２５０号公報
【特許文献２】特開２００４−２１６４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、励起用制御信号を入力してレーザ加工を実施している状態から非加工状態になる際に、レーザ発振器内で蓄えられたレーザエネルギーが即消滅するわけではなく、暫くレーザ発振器内に残留する。この状態で、レーザ発振器に補助制御信号が入力されると、残留するレーザエネルギーの影響を受け、通常の低励起状態よりも高いレベルでの励起状態を作り出し、その結果、出射されるレーザ光が加工可能レベルのレーザ光となる虞がある。通常は、この補助制御信号はある程度どのレーザ発振器でも不具合を生じないようなパルス幅のパルス信号に調整されているが、レーザ発振器の個体差によってばらつきがあるため、上記問題が発生する場合がある。これを見越して、更に補助制御信号のパルス幅を小さく設定することも考えられるが、そうすると、立上りの部分で本来もっと早く立上るものに対してまで、応答性を犠牲にしなければならなくなる。
【０００７】
なお、特許文献２においては、レーザ光の立上りを早くすべく、励起制御信号のパルスデューティを所定期間は設定されるレーザパワーよりも大きいパルスデューティに設定し、段階的に設定されるレーザパワーに応じたパルスデューティに変更しているが、レーザ加工状態からレーザ非加工状態に遷移する際のレーザ漏れ対策は講じられていない。
【０００８】
本発明の目的は、パルス信号のパルスデューティの変更によりレーザパワーが変更可能なレーザ発振器を備え、レーザ非加工期間において低励起パルス信号でレーザ発振器をレーザ加工不能レベルの低励起状態にするレーザ加工装置において、レーザ加工状態からレーザ非加工状態に遷移した際のレーザ発振器での残留エネルギーによって加工可能なレベルのレーザ光が不用意に出射されるのを（レーザ漏れを）防止することができるレーザ加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明では、制御パルス信号のパルスデューティの変更によりレーザパワーが変更可能なレーザ発振器と、加工対象物に加工を行うレーザパワーを設定するためのレーザパワー設定手段と、レーザ加工を行うレーザ加工期間においては前記レーザパワー設定手段で設定されたレーザパワーに応じたパルスデューティの制御パルス信号で前記レーザ発振器を駆動するとともに、レーザ加工を行わないレーザ非加工期間においては前記制御パルス信号に代えて低励起用の低励起パルス信号で前記レーザ発振器をレーザ加工不能レベルの低励起状態にする制御手段と、前記レーザ加工期間における前記レーザパワー設定手段で設定されたレーザパワーに応じたパルスデューティの制御パルス信号で駆動させている状態から前記レーザ非加工期間に遷移した際に、前記低励起パルス信号を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも前記低励起状態よりも下げるパルス信号にして前記制御手段により前記レーザ発振器を駆動させる低励起パルス信号変更手段と、を備えたことを要旨とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、制御手段により、レーザ加工を行うレーザ加工期間においてはレーザパワー設定手段で設定されたレーザパワーに応じたパルスデューティの制御パルス信号でレーザ発振器が駆動されるとともに、レーザ加工を行わないレーザ非加工期間においては制御パルス信号に代えて低励起用の低励起パルス信号でレーザ発振器がレーザ加工不能レベルの低励起状態にされる。また、低励起パルス信号変更手段により、レーザ加工期間におけるレーザパワー設定手段で設定されたレーザパワーに応じたパルスデューティの制御パルス信号で駆動させている状態からレーザ非加工期間に遷移した際に、低励起パルス信号を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも低励起状態よりも下げるパルス信号にして制御手段によりレーザ発振器を駆動させる。これにより、レーザ加工状態からレーザ非加工状態に遷移した際のレーザ発振器での残留エネルギーによって加工可能なレベルのレーザ光が不用意に出射されるのが（レーザ漏れが）防止される。
【００１１】
請求項２に記載のように、請求項１に記載のレーザ加工装置において、前記低励起パルス信号変更手段は、前記低励起パルス信号におけるパルス幅を小さくすることにより、前記低励起パルス信号を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも前記低励起状態よりも下げるパルス信号にするとよい。
【００１２】
請求項３に記載のように、請求項１に記載のレーザ加工装置において、前記低励起パルス信号変更手段は、前記低励起パルス信号におけるパルス周期を大きくすることにより、前記低励起パルス信号を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも前記低励起状態よりも下げるパルス信号にするとよい。
【００１３】
請求項４に記載のように、請求項１に記載のレーザ加工装置において、前記低励起パルス信号変更手段は、前記低励起パルス信号における最初のパルスを遅らせることにより、前記低励起パルス信号を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも前記低励起状態よりも下げるパルス信号にするとよい。
【００１４】
請求項５に記載のように、請求項２に記載のレーザ加工装置において、前記低励起パルス信号変更手段は、前記パルス幅を、前記レーザ非加工期間に遷移してから時間とともに徐々に大きくして前記低励起パルス信号に戻すと、円滑にレーザ発振器をレーザ加工不能レベルの低励起状態にすることができる。
【００１５】
請求項６に記載のように、請求項３に記載のレーザ加工装置において、前記低励起パルス信号変更手段は、前記パルス周期を、前記レーザ非加工期間に遷移してから時間とともに徐々に小さくして前記低励起パルス信号に戻すと、円滑にレーザ発振器をレーザ加工不能レベルの低励起状態にすることができる。
【００１６】
請求項７に記載のように、請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、前記低励起パルス信号変更手段は、前記レーザパワー設定手段で設定されたレーザパワーに応じて前記一定期間の長さを変えるとよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、パルス信号のパルスデューティの変更によりレーザパワーが変更可能なレーザ発振器を備え、レーザ非加工期間において低励起パルス信号でレーザ発振器をレーザ加工不能レベルの低励起状態にするレーザ加工装置において、レーザ加工状態からレーザ非加工状態に遷移した際のレーザ発振器での残留エネルギーによって加工可能なレベルのレーザ光が不用意に出射されるのを（レーザ漏れを）防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態におけるレーザマーキング装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】レーザマーキング装置の概略構成を示すブロック図。
【図３】レーザ発振器の概略構成を示す構成図。
【図４】処理内容を示すフローチャート。
【図５】作用を説明するためのタイミングチャート。
【図６】第１の実施形態のレーザマーキング装置の作用を説明するためのタイミングチャート。
【図７】第１の実施形態のレーザマーキング装置の変形例を説明するためのタイミングチャート。
【図８】第２の実施形態のレーザマーキング装置を説明するためのタイミングチャート。
【図９】第３の実施形態のレーザマーキング装置を説明するためのタイミングチャート。
【図１０】別例の処理内容を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
以下、本発明を炭酸ガスレーザマーキング装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
【００２０】
図１に示すように、炭酸ガスレーザマーキング装置１はレーザ光Ｌを出射する装置本体２を備えている。装置本体２にはケーブル３を介してコントローラ４が接続されるとともに、コントローラ４には接続ケーブル５を介してコンソール６が接続されている。そして、炭酸ガスレーザマーキング装置１は、載置台７に載置された加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａ上に所望の文字、図形、記号等（以下、文字等という）をマーキングするようになっている。
【００２１】
装置本体２は、略直方体形状に形成された本体部１０と、本体部１０の長手方向先端側に設けられるヘッド部１１とを備えている。ヘッド部１１の下面１２には、レーザ光Ｌが出射される窓部１３が形成されている。そして、装置本体２は、窓部１３が加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａと対向するように設置されている。
【００２２】
図２に示すように、装置本体２はレーザ光源としての炭酸ガスレーザ発振器２０を備え、炭酸ガスレーザ発振器２０からレーザ光Ｌが出射される。図３に示すように、炭酸ガスレーザ発振器２０は、レーザ媒質としての炭酸ガスを封入した放電管２１の一端に全反射鏡２２が設けられると共に他端に出力鏡２３が設けられている。また、放電管２１の内部には一対の放電電極２４，２５が設けられ、カソード側放電電極２４とアノード側放電電極２５との間には、直流電源２６とドライブ回路２７とが直列に接続されている。ドライブ回路２７は制御パルス信号を入力してカソード、アノードの放電電極２４，２５間に電圧を印加してレーザ媒質を励起することでレーザ光を発生させる。このとき、レーザ発振器２０は、制御パルス信号のパルスデューティの変更によりレーザパワーが変更可能となっている。
【００２３】
図２においてレーザ光Ｌの光路途中には、レーザ発振器２０側から順に、ビームエキスパンダ３０と、第１及び第２ガルバノミラー４０Ｘ，４０Ｙとが配設されている。
ビームエキスパンダ３０からのレーザ光Ｌを入射する第１及び第２ガルバノミラー４０Ｘ，４０Ｙは、それぞれ対応する第１及び第２ガルバノモータ４１Ｘ，４１Ｙに回動可能に連結駆動されている。第１及び第２ガルバノモータ４１Ｘ，４１Ｙは、第１及び第２ガルバノミラー４０Ｘ，４０Ｙを互いに略直交する軸を中心としてそれぞれ回動させるようになっている。そして、第１及び第２ガルバノミラー４０Ｘ，４０Ｙは、ビームエキスパンダ３０からのレーザ光Ｌを反射し、その出射方向を変更させるようになっている。具体的には、第１ガルバノミラー４０Ｘは、回動して加工対象物Ｗに向けて照射するレーザ光Ｌを、そのマーキング面Ｗａの一方向（Ｘ方向、図１参照）に走査させるようになっている。また、第２ガルバノミラー４０Ｙは、回動して加工対象物Ｗに向けて照射するレーザ光Ｌを、そのマーキング面ＷａのＸ方向に対して直交する方向（Ｙ方向、図１参照）に走査させるようになっている。従って、加工対象物Ｗに向けて照射するレーザ光Ｌは、第１及び第２ガルバノミラー４０Ｘ，４０Ｙにより、加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａに対して、Ｘ方向及びＹ方向に走査されるようになっている。
【００２４】
コンソール６はレーザパワー設定器６ａと表示器６ｂを備えている。レーザパワー設定器６ａはテンキー等を具備しており、レーザパワー設定手段としてのレーザパワー設定器６ａにより加工対象物Ｗに加工を行うレーザパワーを設定することができるようになっている。具体的には、例えば加工対象物の材料が樹脂と金属ではレーザパワーを異ならせ、樹脂では金属に比べてレーザパワーを弱くする。レーザパワー設定器６ａによる入力はレーザパワー値を直接入力してもよいし、ボリューム等を回してレーザパワーの大小を入力するものであってもよく、このレーザパワー設定器６ａによる入力に応じたレーザ発振器２０のレーザパワーにされる。表示器６ｂにはレーザパワー設定器６ａにより入力した値等が表示される。
【００２５】
コントローラ４は、炭酸ガスレーザマーキング装置１を統括的に制御する制御装置５０と、同制御装置５０に接続されたＲＯＭ等からなるメモリ５１とを備えている。メモリ５１には、印字される文字等のマーキング情報が記憶されている。このマーキング情報は、文字等を構成する各線分の始点及び終点の座標値、レーザ光Ｌの照射により形成される線分の太さ等の情報を含む。
【００２６】
制御装置５０はコンソール６のレーザパワー設定器６ａと接続され、制御装置５０はレーザパワー設定器６ａによるレーザパワーの設定値を入力する。また、制御装置５０は、炭酸ガスレーザ発振器２０、第１及び第２ガルバノモータ４１Ｘ，４１Ｙにそれぞれ接続されている。制御装置５０は、炭酸ガスレーザ発振器２０のドライブ回路２７（図３参照）に制御パルス信号を出力してレーザ光Ｌを出射させ、メモリ５１に記憶されたマーキング情報に基づいて第１及び第２ガルバノモータ４１Ｘ，４１Ｙを駆動制御することでレーザ光Ｌを２次元的に走査し、加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａに所定の文字等をマーキングするようになっている。
【００２７】
次に、このように構成した炭酸ガスレーザマーキング装置１の作用を説明する。
図４は、制御装置５０が実行する処理内容を示すフローチャートである。図５は、作用を説明するためのタイミングチャートであり、レーザオン／オフ指令データ、レーザ発振器レーザ出力、パルス信号の波形を示している。この図５は、文字列「ＡＢ」をマーキング加工する場合についての説明図となっている。即ち、ｔ１で加工トリガを入力してｔ２〜ｔ３およびｔ４〜ｔ５でレーザ光を加工対象物Ｗに照射して「Ａ」を描画し、さらに、ｔ６〜ｔ７でレーザ光を加工対象物Ｗに照射して「Ｂ」を描画している。一方、ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４およびｔ５〜ｔ６では加工用レーザ光を加工対象物Ｗに照射しない期間である。
【００２８】
図５において、制御手段としての制御装置５０は、レーザ加工を行うレーザ加工期間においては制御パルス信号でレーザ発振器２０を駆動する。詳しくは、レーザパワー設定器６ａで設定されたレーザパワーに応じたパルスデューティの制御パルス信号でレーザ発振器２０を駆動する。図５の場合には、周期ＴＢに対しオン時間が５０％、即ち、デューティ５０％でマーキング（レーザ加工）が行われる。この周波数ｆＴＢ（＝１／ＴＢ）は２０ｋＨｚである。
【００２９】
また、制御装置５０は、レーザ加工を行わないレーザ非加工期間においてはティックルパルス信号でレーザ発振器２０を低励起状態にする。つまり、制御パルス信号に代えて低励起用の低励起パルス信号（ティックルパルス信号）でレーザ発振器２０をレーザ加工不能レベルの低励起状態にする。図５の場合には、非加工時のパルス信号の周波数ｆＴＳ（＝１／ＴＳ）は５ｋＨｚである。これにより、レーザ出力の立上りについて、非加工状態での低励起状態から加工状態での励起状態に早く立上るので応答性が向上する。
【００３０】
炭酸ガスレーザマーキング装置１の主電源がオンされた後においてレーザ発振器２０の電源スイッチがオンされると（図５のｔ０のタイミング）、図４の処理が開始される。まず、制御装置５０は、ステップ１００において、基本ティックルパルスをレーザ発振器２０に出力する。これにより低励起が開始される。
【００３１】
そして、制御装置５０は、ステップ２００で、レーザパワー設定器６ａにより設定されたレーザパワー値を読み込む。つまり、レーザパワー設定器６ａで設定されたレーザパワーに応じたパルスデューティの制御パルス信号でレーザ発振器２０を駆動すべくレーザパワー値を読み込む。そして、制御装置５０は、ステップ３００で、設定パワーに対応するパルスデューティおよび補助ティックルパルス幅をメモリ５１から読み出す。引き続き、制御装置５０は、ステップ４００で加工トリガを入力したか判定し、加工トリガを入力すると（図５のｔ１のタイミング）、ステップ５００に移行する。制御装置５０は、ステップ５００において、レーザオン指令が出たか判定し、レーザオン指令が出ると（図５のｔ２のタイミング）、ステップ６００に移行する。制御装置５０は、ステップ６００で、読み出したパルスデューティによりレーザ発振器２０を駆動する。これにより、高励起が開始される。
【００３２】
そして、制御装置５０はステップ７００において、レーザオフ指令が出たか判定し、レーザオフ指令が出ると（図５のｔ３のタイミング）、ステップ８００に移行する。制御装置５０は、ステップ８００で、補助ティックルパルスによりレーザ発振器２０を駆動する。これにより、補助励起が行われる。このようにして、レーザオフ指令に基づいて設定レーザパワーに対応する補助ティックルパルスをレーザ発振器２０に出力する。
【００３３】
さらに、制御装置５０はステップ９００で一定期間（所定時間）Ｔｔｓが経過したか否か判定し、一定期間Ｔｔｓが経過していないとステップ８００に戻る。一方、制御装置５０はステップ９００で一定期間Ｔｔｓが経過するとステップ１０００に移行して基本ティックルパルスに戻す（通常低励起に戻す）。そして、制御装置５０は、ステップ１１００でレーザ加工終了か否か判定し、レーザ加工終了でないとステップ５００に戻る。なお、一定期間（所定時間）Ｔｔｓとは例えば７００μｓｅｃである。
【００３４】
レーザ加工終了までの期間において、ステップ５００〜ステップ１１００の処理が繰り返される。具体的には、図５のｔ４のタイミングでステップ５００からステップ６００に移行してステップ６００の処理が実行され、図５のｔ５のタイミングでステップ７００からステップ８００に移行してステップ８００，９００，１０００の処理が実行される。また、図５のｔ６のタイミングでステップ５００からステップ６００に移行してステップ６００の処理が実行され、図５のｔ７のタイミングでステップ７００からステップ８００に移行してステップ８００，９００，１０００の処理が実行される。
【００３５】
このようにして、低励起パルス信号変更手段としての制御装置５０は、図４のステップ８００，９００，１０００の処理にて、レーザ加工期間におけるレーザパワー設定器６ａで設定されたレーザパワーに応じたパルスデューティの制御パルス信号で駆動させている状態からレーザ非加工期間に遷移した際に、ティックルパルス信号を、図６に示すように一定期間Ｔｔｓだけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも基本ティックルパルスによる低励起状態よりも下げる補助ティックルパルス信号にしてレーザ発振器２０を駆動する。以下、詳しく説明する。
【００３６】
図６は、レーザオン／オフ指令データ、レーザ発振器励起用制御信号の波形、レーザ発振器内励起エネルギー状態、レーザ発振器レーザ出力を示している。
図６において、レーザオンでは、即ち、レーザ加工を行うレーザ加工期間においてはレーザパワー設定器６ａで設定されたレーザパワーに応じたパルスデューティの制御パルス信号でレーザ発振器２０を駆動する。レーザオンからオフ指令となると、即ち、レーザ非加工期間に遷移した際に、ティックルパルス信号におけるパルス幅を基本ティックルパルスのパルス幅よりも小さくすることにより、ティックルパルス信号を一定期間Ｔｔｓだけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも基本ティックルパルスによる低励起状態よりも下げるパルス信号にする。これにより、レーザ加工期間から非加工状態に遷移した際にレーザ発振器２０での残留エネルギーによるレーザ漏れの発生を防止することができる。
【００３７】
つまり、図６のレーザ発振器励起用制御信号において破線で示すごとくレーザ非加工期間に遷移した際にティックルパルス信号におけるパルス幅を一定値（基本ティックルパルスのパルス幅）に保持したままであると、レーザ発振器内励起エネルギー状態は破線で示すごとく減衰が遅くなる。その結果、レーザ発振器レーザ出力が破線で示すごとく加工可能レベル閾値よりも高くなり、レーザ光の誤出射が発生してしまう。詳しくは、制御パルス信号を入力してレーザ加工を実施している状態から非加工状態になる際に、レーザ発振器２０内で蓄えられたレーザエネルギーが即消滅するわけではなく、暫くレーザ発振器２０内に残留し、この状態で、レーザ発振器２０に基本ティックルパルス信号が入力されると、残留するレーザエネルギーの影響を受け、通常の低励起状態よりも高いレベルでの励起状態を作り出し、その結果、出射されるレーザ光が加工可能レベルのレーザ光となる。
【００３８】
これに対し本実施形態のようにレーザ非加工期間に遷移した際にティックルパルス信号におけるパルス幅を小さくすることによりレーザ発振器２０での残留エネルギーによるレーザ漏れの発生を防止することができる。
【００３９】
なお、図６においてレーザ発振器レーザ出力について実線で示すレーザ出力レベルは説明のために使用したものであり、加工可能レベル閾値を下回るレーザ光が若干出射される例として示した。補助ティックルパルスはレーザ発振器レーザ出力がゼロとなるように設定されるのが好ましい（後記する図７，８，９も同様である）。
【００４０】
本実施形態においては制御装置５０が制御手段としても低励起パルス信号変更手段としても機能する。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００４１】
（１）制御装置５０により、レーザ非加工期間に遷移した際に、ティックルパルス信号を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも基本ティックルパルスによる低励起状態よりも下げるパルス信号にする。具体的には、ティックルパルス信号におけるパルス幅を小さくする。これにより、レーザ加工状態からレーザ非加工状態に遷移した際のレーザ発振器２０での残留エネルギーによって加工可能なレベルのレーザ光が不用意に出射されるのを（レーザ漏れを）防止することができる。
【００４２】
（２）補助ティックルパルス信号のパルス幅はレーザパワー設定器６ａによるレーザパワー設定値に応じたものであるので、最適なるパルス幅に設定することが可能となる。
本実施形態の変形例として、図７に示すように、補助ティックルパルスを段階的に基本ティックルパルス幅に変化させるようにしてもよい。即ち、パルス幅を、レーザ非加工期間に遷移してから時間とともに徐々に大きくして基本ティックルパルス信号（低励起パルス信号）に戻すようにしてもよい。このようにすると、円滑にレーザ発振器２０をレーザ加工不能レベルの低励起状態にすることができる。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４３】
図６に代わり本実施形態では図８に示すように、パルス信号変更手段としての制御装置５０は、レーザ非加工期間に遷移した際に、ティックルパルス信号におけるパルス周期（パルスの間隔）を大きくする。図８ではパルス周期を基本ティックルパルスのパルス周期ＴＳよりも大きくしてＴＳ１としている。
【００４４】
これによりティックルパルス信号を一定期間Ｔｔｓだけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも基本ティックルパルスによる低励起状態よりも下げるパルス信号にする。これによって、レーザ加工状態からレーザ非加工状態に遷移した際のレーザ発振器２０での残留エネルギーによって加工可能なレベルのレーザ光が不用意に出射されるのを（レーザ漏れを）防止することができる。
【００４５】
ここで、パルス周期を、レーザ非加工期間に遷移してから時間とともに徐々に小さくして基本ティックルパルス信号（低励起パルス信号）に戻すようにしてもよい。このようにすることにより、円滑にレーザ発振器２０をレーザ加工不能レベルの低励起状態にすることができる。
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４６】
図６に代わり本実施形態では図９に示すように、パルス信号変更手段としての制御装置５０は、レーザ非加工期間に遷移した際に、ティックルパルス信号における最初のパルスＰ１を遅らせる。これによりティックルパルス信号を一定期間Ｔｔｓだけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも基本ティックルパルスによる低励起状態よりも下げるパルス信号にする。これによって、レーザ加工状態からレーザ非加工状態に遷移した際のレーザ発振器２０での残留エネルギーによって加工可能なレベルのレーザ光が不用意に出射されるのを（レーザ漏れを）防止することができる。
【００４７】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・図９ではレーザ非加工期間に遷移した際のティックルパルス信号の最初のパルスを抜くことにより最初のパルスＰ１を遅らせたが、これに限ることはなく、ティックルパルス信号の最初と二番目のパルスを抜くことにより最初のパルスＰ１を遅らせたり、それ以上のパルスを（三番目以降のパルスも）抜くことにより最初のパルスＰ１を遅らせてもよい。
【００４８】
・レーザ非加工期間に遷移した際のパルス波形として、図６に示したパルス幅を小さくするやり方、図８に示したパルス周期を大きくするやり方、図９に示した最初のパルスを遅らせるやり方のうちの２つ又は全部を組み合わせて実施してもよい。
【００４９】
・図４に代わり図１０の処理を行ってもよい。図４においてはステップ１００で（図５のｔ０のタイミングで）レーザ発振器２０の電源オンにて基本ティックルパルス信号の出力を開始（低励起を開始）したが、図１０に示すように、ステップ４００において加工トリガの入力にて（図５のｔ１のタイミングで）基本ティックルパルス信号の出力を開始（低励起を開始）してもよい。なお、図１０の場合においては、ステップ９００で一定期間Ｔｔｓ経過したらステップ４００で基本ティックルパルスに戻す（通常低励起に戻す）ことになる。
【００５０】
・図４ではソフトによりレーザ非加工期間に遷移した際に低励起パルス信号（ティックルパルス信号）を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は下げるパルス信号にしたが、ハード構成にてレーザ非加工期間に遷移した際に低励起パルス信号を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は下げるパルス信号にしてもよい。
【００５１】
・低励起パルス信号変更手段としての制御装置５０は、レーザパワー設定器６ａで設定されたレーザパワーと図６等での一定期間Ｔｔｓとの関係において、レーザパワーが大きいとＴｔｓ値も大きくする機能を持たせてもよい。このようにして、レーザパワー設定器６ａで設定されたレーザパワーに応じて一定期間の長さを変えるようにしてもよい。この場合、最適化を図ることができる。
【００５２】
・炭酸ガスレーザマーキング装置に具体化したが、これに限定されるものではなく他のレーザマーキング装置に具体化してもよい。つまり、炭酸ガスレーザ以外の他の気体ガスレーザ、例えばアルゴンガスレーザや窒素ガスレーザ等であってもよく、また、気体レーザ以外のレーザにも適用可能である。
【００５３】
・レーザマーキング装置に具体化したが、これに限定されるものではなく、他のレーザ加工装置、例えばレーザ溶接機、レーザ穴あけ機、レーザ切断機等に具体化してもよい。
【符号の説明】
【００５４】
６ａ…レーザパワー設定器、２０…レーザ発振器、５０…制御装置、Ｗ…加工対象物。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御パルス信号のパルスデューティの変更によりレーザパワーが変更可能なレーザ発振器と、
加工対象物に加工を行うレーザパワーを設定するためのレーザパワー設定手段と、
レーザ加工を行うレーザ加工期間においては前記レーザパワー設定手段で設定されたレーザパワーに応じたパルスデューティの制御パルス信号で前記レーザ発振器を駆動するとともに、レーザ加工を行わないレーザ非加工期間においては前記制御パルス信号に代えて低励起用の低励起パルス信号で前記レーザ発振器をレーザ加工不能レベルの低励起状態にする制御手段と、
前記レーザ加工期間における前記レーザパワー設定手段で設定されたレーザパワーに応じたパルスデューティの制御パルス信号で駆動させている状態から前記レーザ非加工期間に遷移した際に、前記低励起パルス信号を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも前記低励起状態よりも下げるパルス信号にして前記制御手段により前記レーザ発振器を駆動させる低励起パルス信号変更手段と、
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記低励起パルス信号変更手段は、前記低励起パルス信号におけるパルス幅を小さくすることにより、前記低励起パルス信号を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも前記低励起状態よりも下げるパルス信号に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。
【請求項３】
前記低励起パルス信号変更手段は、前記低励起パルス信号におけるパルス周期を大きくすることにより、前記低励起パルス信号を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも前記低励起状態よりも下げるパルス信号に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。
【請求項４】
前記低励起パルス信号変更手段は、前記低励起パルス信号における最初のパルスを遅らせることにより、前記低励起パルス信号を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも前記低励起状態よりも下げるパルス信号に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。
【請求項５】
前記低励起パルス信号変更手段は、前記パルス幅を、前記レーザ非加工期間に遷移してから時間とともに徐々に大きくして前記低励起パルス信号に戻すことを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記低励起パルス信号変更手段は、前記パルス周期を、前記レーザ非加工期間に遷移してから時間とともに徐々に小さくして前記低励起パルス信号に戻すことを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記低励起パルス信号変更手段は、前記レーザパワー設定手段で設定されたレーザパワーに応じて前記一定期間の長さを変えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１】
制御パルス信号のパルスデューティの変更によりレーザパワーが変更可能なレーザ発振器と、
加工対象物に加工を行うレーザパワーを設定するためのレーザパワー設定手段と、
レーザ加工を行うレーザ加工期間においては前記レーザパワー設定手段で設定されたレーザパワーに応じたパルスデューティの制御パルス信号で前記レーザ発振器を駆動するとともに、レーザ加工を行わないレーザ非加工期間においては前記制御パルス信号に代えて低励起用の低励起パルス信号で前記レーザ発振器をレーザ加工不能レベルの低励起状態にする制御手段と、
前記レーザ加工期間における前記レーザパワー設定手段で設定されたレーザパワーに応じたパルスデューティの制御パルス信号で駆動させている状態から前記レーザ非加工期間に遷移した際に、前記低励起パルス信号を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも前記低励起状態よりも下げるパルス信号にして前記制御手段により前記レーザ発振器を駆動させる低励起パルス信号変更手段と、
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記低励起パルス信号変更手段は、前記低励起パルス信号におけるパルス幅を小さくすることにより、前記低励起パルス信号を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも前記低励起状態よりも下げるパルス信号に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。
【請求項３】
前記低励起パルス信号変更手段は、前記低励起パルス信号におけるパルス周期を大きくすることにより、前記低励起パルス信号を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも前記低励起状態よりも下げるパルス信号に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。
【請求項４】
前記低励起パルス信号変更手段は、前記低励起パルス信号における最初のパルスを遅らせることにより、前記低励起パルス信号を一定期間だけ励起エネルギーを無くす又は少なくとも前記低励起状態よりも下げるパルス信号に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。
【請求項５】
前記低励起パルス信号変更手段は、前記パルス幅を、前記レーザ非加工期間に遷移してから時間とともに徐々に大きくして前記低励起パルス信号に戻すことを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記低励起パルス信号変更手段は、前記パルス周期を、前記レーザ非加工期間に遷移してから時間とともに徐々に小さくして前記低励起パルス信号に戻すことを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記低励起パルス信号変更手段は、前記レーザパワー設定手段で設定されたレーザパワーに応じて前記一定期間の長さを変えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１７７５２４（Ｐ２０１０−１７７５２４Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９８１４（Ｐ２００９−１９８１４）
【出願日】平成２１年１月３０日（２００９．１．３０）
【出願人】（０００１０６２２１）サンクス株式会社 (578)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月３０日（２００９．１．３０）
【出願人】（０００１０６２２１）サンクス株式会社 (578)
【Ｆターム（参考）】
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