(57)【要約】【課題】レーザ加工装置の大型化を招くことなく、継電器の長寿命化を実現する。【解決手段】レーザ加工装置Ｌは、外部から供給された電力に基づいて励起光を生成する励起光源１１１と、励起光源１１１へ電力を供給する励起光源駆動部１１２とを備える。励起光源駆動部１１２は、電源端子２０１を介して供給される交流電流を直流電流に変換する変換器２０２と、変換器２０２に接続され、励起光源１１１に直流電流を供給する供給回路２０３と、供給回路２０３に設けられ、物理的な接点を開閉する第１継電器２０５と、供給回路２０３に設けられ、電気的な接点を開閉する第２継電器２０６と、第２継電器２０６の開閉を制御する制御回路２０８と、を有する。制御回路２０８は、励起光源１１１への電力供給を開始する場合は、第１継電器２０５を閉じてから第２継電器２０６を閉じるように、第２継電器２０６を制御する。【選択図】図５
2020107786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から供給された電力に基づいて励起光を生成する励起光源と、前記励起光源へ電力を供給する電力供給部と、前記励起光源により生成された励起光に基づいてレーザ光を生成するとともに、該レーザ光を出射するレーザ光出力部と、を備え、前記レーザ光出力部から出射されるレーザ光を用いて被加工物を加工するレーザ加工装置であって、
前記電力供給部は、
交流電源に接続される電源端子と、
前記電源端子に接続され、該電源端子を介して供給される交流電流を直流電流に変換する変換器と、
前記変換器に接続され、前記励起光源に直流電流を供給する供給回路と、
前記供給回路に設けられ、物理的な接点を開閉する第１継電器と、
前記供給回路に設けられ、電気的な接点を開閉する第２継電器と、
前記第２継電器の開閉を制御する制御回路と、を有し、
前記電力供給部は、前記第１継電器又は前記第２継電器を開くことにより、前記励起光源への電力供給を遮断する一方、前記第１継電器と前記第２継電器を双方とも閉じることにより、前記励起光源への電力供給を開始し、
前記制御回路は、前記励起光源への電力供給を遮断する場合は、前記第２継電器を開いてから前記第１継電器を開くように、前記第２継電器の開タイミングを制御する一方、前記励起光源への電力供給を開始する場合は、前記第１継電器を閉じてから前記第２継電器を閉じるように、前記第２継電器の閉タイミングを制御する
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたレーザ加工装置において、
前記第１継電器及び前記第２継電器は、双方とも、前記供給回路とは独立した継電回路を通じて供給される制御信号に応じて開閉し、
前記継電回路は、
前記第１継電器に接続される第１分岐路と、
前記第１分岐路の途中から分岐して前記第２継電器に接続される第２分岐路と、を有し、
前記制御回路は、前記第２分岐路に設けられている
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
請求項２に記載されたレーザ加工装置において、
前記制御回路は、前記第２分岐路を介して前記制御信号が供給されたときに、該制御信号を所定のタイミングで前記第２継電器へ出力し、
前記制御回路は、前記励起光源への電力供給を遮断する場合は、前記制御信号の出力タイミングを調整することなく前記第２継電器へ出力する一方、前記励起光源への電力供給を開始する場合は、前記制御信号の出力タイミングを所定時間にわたって遅延させた上で前記第２継電器へ出力する
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】
請求項３に記載されたレーザ加工装置において、
前記制御回路は、前記制御信号が流れるリセットＩＣを有する
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載されたレーザ加工装置において、
前記第１継電器は、電磁接触器によって構成されている
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載されたレーザ加工装置において、
前記第２継電器は、電界効果トランジスタによって構成されている
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示する技術は、レーザマーキング装置等、被加工物にレーザ光を照射することによって加工を行うレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、励起光を生成するための励起光源（シングルエミッタＬＤ）と、この励起光源へ電力を供給する電力供給部（電源装置）と、を備えたレーザ加工装置が開示されている。
【０００３】
前記特許文献１に係る励起光源は、電力供給部から供給された電力に基づいて励起光を生成することができ、そうして生成された励起光が増幅されて、加工用のレーザ光が出力されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−３２８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記特許文献１に係るレーザ加工装置において、その電力供給部から励起光源への電力供給を制御するための方法としては、例えば、電力供給部と励起光源を結ぶ回路の途中に継電器を設けることが考えられる。この場合、安全規格を満足するための方策としては、例えば、物理的な接点を有する継電器を用いることが考えられる。
【０００６】
しかしながら、上記のような継電器を用いた場合、この継電器に多大な電流が流れたままの状態で、その接点を切り替えることになるため、接点の摩耗を招く。このことは、継電器の長寿命化を実現する上で不都合である。
【０００７】
接点の摩耗を抑制するための方策としては、例えば、継電器における電流許容量を大容量とすることが考えられるものの、このことは、継電器、ひいてはレーザ加工装置の大型化を招くため不都合である。
【０００８】
ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レーザ加工装置の大型化を招くことなく、継電器の長寿命化を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
具体的に、本開示の第１の側面は、外部から供給された電力に基づいて励起光を生成する励起光源と、前記励起光源へ電力を供給する電力供給部と、前記励起光源により生成された励起光に基づいてレーザ光を生成するとともに、該レーザ光を出射するレーザ光出力部と、を備え、前記レーザ光出力部から出射されるレーザ光を用いて被加工物を加工するレーザ加工装置に係る。
【００１０】
そして、本開示の第１の側面によれば、前記電力供給部は、交流電源に接続される電源端子と、前記電源端子に接続され、該電源端子を介して供給される交流電流を直流電流に変換する変換器と、前記変換器に接続され、前記励起光源に直流電流を供給する供給回路と、前記供給回路に設けられ、物理的な接点を開閉する第１継電器と、前記供給回路に設けられ、電気的な接点を開閉する第２継電器と、前記第２継電器の開閉を制御する制御回路と、を有し、前記電力供給部は、前記第１継電器又は前記第２継電器を開くことにより、前記励起光源への電力供給を遮断する一方、前記第１継電器と前記第２継電器を双方とも閉じることにより、前記励起光源への電力供給を開始し、前記制御回路は、前記励起光源への電力供給を遮断する場合は、前記第２継電器を開いてから前記第１継電器を開くように、前記第２継電器の開タイミングを制御する一方、前記励起光源への電力供給を開始する場合は、前記第１継電器を閉じてから前記第２継電器を閉じるように、前記第２継電器の閉タイミングを制御する。
【００１１】
この構成によれば、レーザ加工装置が被加工物を加工する場合、レーザ光出力部がレーザ光を出射する。レーザ光出力部から出射されたレーザ光は、レーザ光走査部を介して被加工物に照射される。被加工物に照射されるレーザ光によって、この被加工物を加工することができる。
【００１２】
一方、前記の構成によれば、レーザ光を生成するための励起光は、励起光源により生成される。この励起光源は、外部から供給された電力に基づいて励起光を生成する。励起光源が励起光を生成するための電力は、電力供給部から供給される。
【００１３】
ここで、励起光源に直流電流を供給するための供給回路には、第１継電器と、第２継電器が設けられている。例えば、変換器から励起光源への電力供給を遮断する場合は、第１継電器又は第２継電器を開くことになるところ、第２継電器を開いてから第１継電器を開くように、制御回路が第２継電器の開閉を制御する。
【００１４】
同様に、変換器から励起光源への電力供給を開始する場合は、第１継電器と第２継電器を双方とも閉じることになるところ、第１継電器を閉じてから第２継電器を閉じるように、制御回路が第２継電器の開閉を制御する。
【００１５】
前記のような制御回路を用いた場合、第１継電器を開閉した時点では、第２継電器は開いた状態にある。第２継電器が開いているならば、供給回路、ひいては第１継電器には電流が流れないことになる。したがって、第１継電器に電流が流れていない状態で、この第１継電器における物理的な接点を開閉することができるため、接点の摩耗が抑制される。これにより、継電器の長寿命化を実現することができる。
【００１６】
また、第１継電器に電流が流れていない状態で、その接点を開閉することができるため、必ずしも、第１継電器における電流許容量を大容量としなくてもよい。これにより、第１継電器、ひいてはレーザ加工装置の大型化を抑制することができる。
【００１７】
このように、前記の構成によれば、レーザ加工装置の大型化を招くことなく、継電器の長寿命化を実現することができる。
【００１８】
また、本開示の第２の側面によれば、前記第１継電器及び前記第２継電器は、双方とも、前記供給回路とは独立した継電回路を通じて供給される制御信号に応じて開閉し、前記継電回路は、前記第１継電器に接続される第１分岐路と、前記第１分岐路の途中から分岐して前記第２継電器に接続される第２分岐路と、を有し、前記制御回路は、前記第２分岐路に設けられている、としてもよい。
【００１９】
この構成によれば、制御回路は、第１分岐路ではなく、第２分岐路に設けられることになる。そのことで、第１分岐路をよりシンプルに構成することができ、安全規格の要請に応える上で有利になる。
【００２０】
また、本開示の第３の側面によれば、前記制御回路は、前記第２分岐路を介して前記制御信号が供給されたときに、該制御信号を所定のタイミングで前記第２継電器へ出力し、前記制御回路は、前記励起光源への電力供給を遮断する場合は、前記制御信号の出力タイミングを調整することなく前記第２継電器へ出力する一方、前記励起光源への電力供給を開始する場合は、前記制御信号の出力タイミングを所定時間にわたって遅延させた上で前記第２継電器へ出力する、としてもよい。
【００２１】
この構成によれば、第２継電器における電気的な接点を、より適切なタイミングで閉じることができる。
【００２２】
また、本開示の第４の側面によれば、前記制御回路は、前記制御信号が流れるリセットＩＣを有する、としてもよい。
【００２３】
この構成によれば、第２継電器における電気的な接点を、より適切なタイミングで閉じることができる。
【００２４】
また、本開示の第５の側面によれば、前記第１継電器は、電磁接触器によって構成されている、としてもよい。
【００２５】
この構成によれば、物理的な接点を有する継電器を構成することができる。
【００２６】
また、本開示の第６の側面によれば、前記第２継電器は、電界効果トランジスタによって構成されている、としてもよい。
【００２７】
この構成によれば、電気的な接点を有する継電器を構成することができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように、前記レーザ加工装置によれば、レーザ加工装置の大型化を招くことなく、継電器の長寿命化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、レーザ加工システムの全体構成を例示する図である。
【図２】図２は、レーザ加工装置の概略構成を例示するブロック図である。
【図３】図３は、電力供給部の概略構成を例示するブロック図である。
【図４Ａ】図４Ａは、電力供給の遮断に係る処理を例示するフローチャートである。
【図４Ｂ】図４Ｂは、電力供給の開始に係る処理を例示するフローチャートである。
【図５】図５は、電力供給の遮断と開始について例示したタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明は例示である。
【００３１】
すなわち、本明細書では、レーザ加工装置の一例としてのレーザマーカについて説明するが、ここに開示する技術は、レーザ加工装置及びレーザマーカという名称に拘らず、レーザ応用機器一般に適用することができる。
【００３２】
また、本明細書においては、加工の代表例として印字加工について説明するが、印字加工に限定されず、画像のマーキング等、レーザ光を使ったあらゆる加工処理において利用することができる。
【００３３】
＜全体構成＞
図１は、レーザ加工システムＳの全体構成を例示する図であり、２はレーザ加工システムＳにおけるレーザ加工装置Ｌの概略構成を例示する図である。図１に例示するレーザ加工システムＳは、レーザ加工装置Ｌと、これに接続される操作用端末８００及び外部機器９００と、を備えている。
【００３４】
そして、図１及び図２に例示するレーザ加工装置Ｌは、マーカヘッド１から出射されたレーザ光を、被加工物としてのワークＷへ照射するとともに、そのワークＷの表面上で３次元走査することによって加工を行うものである。なお、ここでいう「３次元走査」とは、レーザ光の照査先をワークＷの表面上で走査する２次元的な動作（いわゆる「２次元走査」）と、レーザ光の焦点位置を調整する１次元的な動作と、の組み合わせを総称した概念を指す。
【００３５】
特に、本実施形態に係るレーザ加工装置Ｌは、ワークＷを加工するためのレーザ光として、１０６４ｎｍ付近の波長を有するレーザ光を出射することができる。この波長は、近赤外線（Near-InfraRed：ＮＩＲ）の波長域に相当する。そのため、以下の記載では、ワークＷを加工するためのレーザ光を「近赤外レーザ光」と呼称して、他のレーザ光と区別する場合がある。なお、近赤外線以外のレーザ光をワークＷの加工に用いてもよい。
【００３６】
図１及び図２に示すように、レーザ加工装置Ｌは、レーザ光を出射するためのマーカヘッド１と、マーカヘッド１を制御するためのマーカコントローラ１００と、を備えている。
【００３７】
マーカヘッド１及びマーカコントローラ１００は、この実施形態においては別体とされており、電気配線を介して電気的に接続されているとともに、光ファイバーケーブルを介して光学的に結合されている。
【００３８】
より一般には、マーカヘッド１及びマーカコントローラ１００の一方を他方に組み込んで一体化することもできる。この場合、光ファイバーケーブル等を適宜省略することができる。
【００３９】
操作用端末８００は、例えば中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）及びメモリを有しており、マーカコントローラ１００に接続されている。この操作用端末８００は、印字設定など、種々の加工条件を設定するとともに、レーザ加工に関連した情報をユーザに示すための端末として機能する。この操作用端末８００は、ユーザに情報を表示するための表示部８０１と、ユーザによる操作入力を受け付ける操作部８０２と、種々の情報を記憶するための記憶装置８０３と、を備えている。
【００４０】
具体的に、表示部８０１は、例えば液晶ディスプレイ又は有機ＥＬパネルにより構成されている。表示部８０１には、レーザ加工に関連した情報として、レーザ加工装置Ｌの動作状況および加工条件等が表示される。一方、操作部８０２は、例えばキーボード及び／又はポインティングデバイスにより構成されている。ここで、ポインティングデバイスには、マウス及び／又はジョイスティック等が含まれる。操作部８０２は、ユーザによる操作入力を受け付けるように構成されており、マーカコントローラ１００を介してマーカヘッド１を操作するために用いられる。
【００４１】
上記のように構成される操作用端末８００は、ユーザによる操作入力に基づいて、レーザ加工における加工条件を設定することができる。この加工条件には、例えば、ワークＷに印字されるべき文字列等の内容（マーキングパターン）、レーザ光に求める出力（目標出力）、及び、ワークＷ上でのレーザ光の操作速度（スキャンスピード）が含まれる。
【００４２】
操作用端末８００により設定される加工条件は、マーカコントローラ１００に出力されて、その条件設定記憶部１０２に記憶される。必要に応じて、操作用端末８００における記憶装置８０３が加工条件を記憶してもよい。
【００４３】
なお、操作用端末８００は、例えばマーカコントローラ１００に組み込んで一体化することができる。この場合は「操作用端末」ではなく、コントロールユニット等の呼称が用いられることになるが、少なくとも本実施形態においては、操作用端末８００とマーカコントローラ１００は互いに別体とされている。
【００４４】
外部機器９００は、必要に応じてレーザ加工装置Ｌのマーカコントローラ１００に接続される。図１に示す例では、外部機器９００として、画像認識装置９０１及びプログラマブルロジックコントローラ（Programmable Logic Controller：ＰＬＣ）９０２が設けられている。
【００４５】
具体的に、画像認識装置９０１は、例えばライン上で搬送されるワークＷの種別及び位置を判定する。画像認識装置９０１として、例えばイメージセンサを用いることができる。ＰＬＣ９０２は、予め定められたシーケンスに従ってレーザ加工システムＳを制御するために用いられる。
【００４６】
レーザ加工装置Ｌには、上述した機器や装置以外にも、操作及び制御を行うための装置、その他の各種処理を行うためのコンピュータ、記憶装置、周辺機器等を接続することもできる。この場合の接続は、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ−２３２、ＲＳ−４２２及びＵＳＢ等のシリアル接続、又はパラレル接続としてもよい。あるいは、１０ＢＡＳＥ−Ｔ、１００ＢＡＳＥ−ＴＸ、１０００ＢＡＳＥ−Ｔ等のネットワークを介して電気的、磁気的、又は光学的な接続を採用することもできる。また、有線接続以外にも、ＩＥＥＥ８０２等の無線ＬＡＮ、又は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の電波、赤外線、光通信等を利用した無線接続でもよい。さらに、データの交換や各種設定の保存等を行うための記憶装置に用いる記憶媒体としては、例えば、各種メモリカード、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク等を利用することができる。
【００４７】
以下、マーカコントローラ１００及びマーカヘッド１それぞれのハード構成に係る説明と、マーカコントローラ１００によるマーカヘッド１の制御に係る構成と、について順番に説明をする。
【００４８】
＜マーカコントローラ１００＞
図２に示すように、マーカコントローラ１００は、上述した加工条件を記憶する条件設定記憶部１０２と、これに記憶されている加工条件に基づいてマーカヘッド１を制御する制御部１０１と、レーザ励起光（励起光）を生成する励起光生成部１１０と、を備えている。
【００４９】
（条件設定記憶部１０２）
条件設定記憶部１０２は、操作用端末８００を介して設定された加工条件を記憶するとともに、必要に応じて、記憶された加工条件を制御部１０１へと出力するように構成されている。
【００５０】
具体的に、条件設定記憶部１０２は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ハードディスクドライブ（Hard Disk Drive：ＨＤＤ）等を用いて構成されており、加工条件を示す情報を一時的または継続的に記憶することができる。なお、操作用端末８００をマーカコントローラ１００に組み込んだ場合には、記憶装置８０３が条件設定記憶部１０２を兼用するように構成することができる。
【００５１】
（制御部１０１）
制御部１０１は、条件設定記憶部１０２に記憶された加工条件に基づいて、少なくとも、マーカコントローラ１００における励起光生成部１１０、並びに、マーカヘッド１におけるレーザ光出力部２、レーザ光案内部３及びレーザ光走査部４を制御することにより、ワークＷの印字加工等を実行する。
【００５２】
具体的に、制御部１０１は、ＣＰＵ、メモリ、入出力バスを有しており、操作用端末８００を介して入力された情報を示す信号、及び、条件設定記憶部１０２から読み込んだ加工条件を示す信号に基づいて制御信号を生成する。制御部１０１は、そうして生成した制御信号をレーザ加工装置Ｌの各部へと出力することにより、ワークＷに対する印字加工を制御する。
【００５３】
例えば制御部１０１は、マーカＷの加工を開始するときには、条件設定記憶部１０２に記憶された目標出力を読み込んで、その目標出力に基づき生成した制御信号を励起光源駆動部１１２へと出力し、レーザ励起光の生成を制御する。
【００５４】
（励起光生成部１１０）
励起光生成部１１０は、駆動電流に応じたレーザ光を生成する励起光源１１１と、その励起光源１１１に駆動電流を供給する励起光源駆動部１１２と、励起光源１１１に対して光学的に結合された励起光集光部１１３と、を備えている。励起光源１１１と励起光集光部１１３は、不図示の励起ケーシング内に固定されている。詳細は省略するが、この励起ケーシングは、熱伝導性に優れた銅等の金属で構成されており、励起光源１１１から効率よく放熱させることができる。
【００５５】
以下、励起光生成部１１０の各部について順番に説明する。
【００５６】
励起光源駆動部１１２は、制御部１０１から出力された制御信号に基づいて、励起光源１１１へ駆動電流を供給する。詳細は省略するが、励起光源駆動部１１２は、制御部１０１が決定した目標出力に基づいて駆動電流を決定し、そうして決定した駆動電流を励起光源１１１へ供給する。励起光源駆動部１１２は、励起光源１１１へと電力を供給するものであり、本実施形態における「電力供給部」を例示している。
【００５７】
励起光源１１１は、励起光源駆動部１１２から駆動電流が供給されるとともに、その駆動電流に応じたレーザ光を発振する。例えば、励起光源１１１は、レーザダイオード（Laser Diode：ＬＤ）等で構成されており、複数のＬＤ素子を直線状に並べたＬＤアレイやＬＤバーを用いることができる。励起光源１１１としてＬＤアレイやＬＤバーを用いた場合、各素子から発振されるレーザ光は、ライン状に出力されて励起光集光部１１３に入射する。
【００５８】
励起光集光部１１３は、励起光源１１１から出力されたレーザ光を集光するとともに、レーザ励起光（励起光）として出力する。例えば、励起光集光部１１３は、フォーカシングレンズ等で構成されており、レーザ光が入射する入射面と、レーザ励起光を出力する出射面と、を有している。励起光集光部１１３は、マーカヘッド１に対し、前述の光ファイバーケーブルを介して光学的に結合されている。よって、励起光集光部１１３から出力されたレーザ励起光は、その光ファイバーケーブルを介してマーカヘッド１へ導かれることになる。
【００５９】
なお、励起光生成部１１０は、励起光源駆動部１１２、励起光源１１１及び励起光集光部１１３を予め組み込んだＬＤユニット或いはＬＤモジュールとすることができる。また、励起光生成部１１０から出射される励起光（具体的には、励起光集光部１１３から出力されるレーザ励起光）は、無偏光とすることができ、これにより偏光状態の変化を考慮する必要がなく、設計上有利となる。特に、励起光源１１１周辺の構成については、複数のＬＤ素子を数十個配列したＬＤアレイから各々得られる光を光ファイバーでバンドルして出力するＬＤユニット自体に、出力光を無偏光とする機構を備えることが好ましい。
【００６０】
＜マーカヘッド１＞
前述のように、励起光生成部１１０により生成されたレーザ励起光は、光ファイバーケーブルを介してマーカヘッド１へ導かれる。このマーカヘッド１は、レーザ励起光に基づいてレーザ光を増幅・生成して出力するレーザ光出力部２と、レーザ光出力部２から出力されたレーザ光をワークＷの表面へ照射して２次元走査を行うレーザ光走査部４と、レーザ光出力部２からレーザ光走査部４へ至る光路を構成するレーザ光案内部３と、レーザ光走査部４を介して投光及び受光した測距光に基づいてワークＷの表面までの距離を測定するための測距ユニット５と、を備えている。
【００６１】
ここで、本実施形態に係るレーザ光案内部３は、単に光路を構成するばかりでなく、レーザ光の焦点位置を調整するＺスキャナ、及び、ガイド光を出射するガイド光源など、複数の部材が組み合わされてなる。
【００６２】
（レーザ光出力部２）
レーザ光出力部２は、励起光生成部１１０により生成されたレーザ励起光に基づいて近赤外レーザ光を生成するとともに、その近赤外レーザ光をレーザ光案内部３へと出力するように構成されている。
【００６３】
詳細は省略するが、本実施形態に係るレーザ光出力部２は、レーザ励起光に対応した誘導放出を行ってレーザ光を出射するレーザ媒質と、レーザ媒質から出射されるレーザ光をパルス発振するためのＱスイッチと、Ｑスイッチによりパルス発振されたレーザ光を共振させるミラーと、を有している。
【００６４】
特に本実施形態では、レーザ媒質としてロッド状のＮｄ：ＹＶＯ４（イットリウム・バナデイト）が用いられている。これにより、レーザ発振器２１ａは、レーザ光として、１０６４ｎｍ付近の波長を有するレーザ光（前述の近赤外レーザ光）を出射することができる。ただし、この例に限らず、他のレーザ媒質として、例えば希土類をドープしたＹＡＧ、ＹＬＦ、ＧｄＶＯ４等を用いることもできる。レーザ加工装置Ｌの用途に応じて、様々な固体レーザ媒質を用いることができる。
【００６５】
また、固体レーザ媒質に波長変換素子を組み合わせて、出力されるレーザ光の波長を任意の波長に変換することもできる。また、固体レーザ媒質としてバルクに代わってファイバーを発振器として利用した、いわゆるファイバーレーザを利用してもよい。
【００６６】
さらには、Ｎｄ：ＹＶＯ４等の固体レーザ媒質と、ファイバーとを組み合わせてレーザ発振器２１ａを構成してもよい。その場合、固体レーザ媒質を用いたときのように、パルス幅の短いレーザを出射してワークＷへの熱ダメージを抑制する一方で、ファイバーを用いたときのように、高出力化を実現してより早い印字加工を実現することが可能となる。
【００６７】
（レーザ光案内部３）
レーザ光案内部３は、レーザ光出力部２から出射された近赤外レーザ光をレーザ光走査部４へと案内する光路を成す。レーザ光案内部３は、そうした光路を形成するためのベンドミラーに加えて、前述のＺスキャナ及びガイド光源を備えている。
【００６８】
レーザ光出力部２から入射した近赤外レーザ光は、ベンドミラーによって反射され、レーザ光案内部３を通過する。ベンドミラーへ至る途中には、近赤外レーザ光の焦点位置を調整するためのＺスキャナが配置されている。Ｚスキャナを通過してベンドミラー３よって反射された近赤外レーザ光が、レーザ光走査部４に入射することになる。
【００６９】
（レーザ光走査部４）
レーザ光走査部４は、レーザ光出力部２から出射されてレーザ光案内部３により案内されたレーザ光（近赤外レーザ光）をワークＷへ照射するとともに、そのワークＷの表面上で２次元走査するように構成されている。本実施形態では、レーザ光走査部４は、いわゆる２軸式のガルバノスキャナとして構成されている。
【００７０】
レーザ光案内部３からレーザ光走査部４へ近赤外レーザ光が入射すると、その近赤外レーザ光は、レーザ光走査部４を構成するガルバノスキャナによって順番に反射され、マーカヘッド１の外部へ出射することになる。
【００７１】
そのときに、レーザ光走査部４を適宜作動させることで、ワークＷの表面上で近赤外レーザ光を走査することが可能となる。近赤外レーザ光を所定方向に走査することで、ワークＷの表面に印字加工を施すことができる。
【００７２】
＜励起光源１１１への電力供給について＞
以下、本実施形態に係る励起光源駆動部１１２の構成のうち、励起光源１１１への電力供給に係る構成について、詳細に説明をする。
【００７３】
（励起光源駆動部１１２）
図３は、電力供給部としての励起光源駆動部１１２の概略構成を例示するブロック図である。図３に例示するように、励起光源駆動部１１２は、不図示の交流電源に接続される電源端子２０１と、この電源端子２０１に接続されかつ、電源端子２０１を介して供給される交流電流を直流電流に変換する変換器２０２と、この変換器２０２に接続され、励起光源１１１へ直流電流を供給する供給回路２０３と、を有している。
【００７４】
このうち、変換器２０２は、電源端子２０１を介して交流電源に接続されるようになっており、この交流電源から供給された交流電流を直流電流に変換することができる。変換器２０２としては、いわゆるＡＣ−ＤＣコンバータを用いることができ、電源トランスと、整流回路と、平滑回路と、が内蔵されている。このうち、平滑回路は、コンデンサを含んだ構成とされている。変換器２０２によって得られた直流電流は、供給回路２０３を介して励起光源１１１へ供給される。以下、変換器２０２から出力される直流電流を「ＬＤ電流」という。
【００７５】
供給回路２０３は、変換器２０２と励起光源１１１を結ぶ回路をなす。供給回路２０３には、ＬＤ電流が流れる。供給回路２０３における中途の部位は、励起光源１１１と結ばれる回路と、コンデンサ２０４を介してグラウンドに接続される回路と、に分岐している。以下、前者の回路（以下、これを単に「供給回路」という）に着目して説明をする。
【００７６】
供給回路２０３には、物理的な接点と、電気的な接点と、が設けられている。物理的な接点と電気的な接点のいずれか一方を開くと、供給回路２０３が途切れることになるため、励起光源１１１へのＬＤ電流が遮断される。一方、物理的な接点と電気的な接点の両方を閉じると、励起光源１１１へのＬＤ電流の供給が許容される。これらの接点を開閉するために、励起光源駆動部１１２は、供給回路２０３に設けられ、物理的な接点を開閉する第１継電器２０５と、供給回路２０３に設けられ、電気的な接点を開閉する第２継電器２０６と、を有している。
【００７７】
具体的に、供給回路２０３には、上流側（変換器２０２に接続される一端を上流端とし、励起光源１１１に接続される他端を下流端としたときの上流側）から順に、グラウンドへの分岐部と、第１継電器２０５と、第２継電器２０６が設けられている。すなわち、第１継電器２０５及び第２継電器２０６は、双方とも、変換器２０２の下流側、かつ励起光源１１１の上流側にレイアウトされている。
【００７８】
このうち、第１継電器２０５は、電磁接触器（マグネットスイッチ）、電磁継電器（リレー）等によって構成することができる。本実施形態に係る第１継電器２０５は、電磁接触器によって構成されており、ＰＬＣ９０２などの外部機器９００から供給される制御信号に応じて、物理的な接点を開閉する。
【００７９】
一方、第２継電器２０６は、例えば電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor：ＦＥＴ）によって構成することができる。本実施形態に係る第２継電器２０６は、このＦＥＴによって構成されており、ＰＬＣ９０２などの外部機器９００から供給される制御信号に応じて、電気的な接点を開閉する。すなわち、ＦＥＴとしての第２継電器２０６におけるＧ端子（ゲート）は、継電回路２０７に接続されている。第２継電器２０６の開閉は、後述の制御回路２０８によって制御される。
【００８０】
なお、第１継電器２０５が物理的な接点を開閉するのに要する時間は、第２継電器２０６が電気的な接点を開閉するのに要する時間よりも長い。例えば、第１継電器２０５と第２継電器２０６に略同じタイミングで制御信号を入力した場合、第２継電器２０６は、制御信号の入力と略同じタイミングで電気的な接点を開閉するのに対し、第１継電器２０５は、第２継電器２０６よりも遅れて動作することになる。第１継電器２０５に制御信号を入力してから、この第１継電器２０５が物理的な接点を開閉するまでに要する時間を、以下の記載では「動作遅れ時間Ｔ１」と呼称する。
【００８１】
ここで、第１継電器２０５と第２継電器２０６の少なくとも一方を開くことで、前述のように供給回路２０３が途切れることになり、励起光源１１１への電力供給を遮断することができる。ただし、安全規格上の制限から、励起光源１１１への電力供給を遮断する場合は、少なくとも、第１継電器２０５における物理的な接点を開くことが求められる。
【００８２】
本実施形態に係る励起光源駆動部１１２は、励起光源１１１への電力供給を遮断する場合は、第１継電器２０５又は第２継電器２０６を開く（特に本実施形態では、第１継電器２０５と第２継電器２０６を双方とも開く）。
【００８３】
対して、第１継電器２０５と第２継電器２０６の両方を閉じることで、供給回路２０３を通じてＬＤ電流を流すことが許容され、励起光源１１１への電力供給を開始することができる。
【００８４】
本実施形態に係る励起光源駆動部１１２は、励起光源１１１への電力供給を開始する場合は、第１継電器２０５と第２継電器２０６を双方とも閉じる。
【００８５】
なお、第１継電器２０５及び第２継電器２０６は、供給回路２０３とは独立した継電回路２０７を通じて供給される制御信号によって開閉する。この制御信号を供給するための継電回路２０７は、第１継電器２０５に接続される第１分岐路２０７ａと、第１分岐路２０７ａの途中から分岐して第２継電器２０６に接続される第２分岐路２０７ｂと、を有している。
【００８６】
詳しくは、継電回路２０７の上流端は、マーカコントローラ１００における制御部１０１、及び／又は、外部機器９００におけるＰＬＣ９０２に接続されており、ＰＬＣ９０２等から出力される制御信号を第１継電器２０５と第２継電器２０６に入力することができる。
【００８７】
第１分岐路２０７ａには、ＰＬＣ９０２等から出力された制御信号が流れる。第１分岐路２０７ａの途中には、第２分岐路２０７ｂへの分岐部が設けられている。一方、第２分岐路２０７ｂは、第１分岐路２０７ａと同様に制御信号が流れる。第２分岐路２０７ｂの途中には、前述の制御回路２０８が設けられている。
【００８８】
制御回路２０８は、いわゆるタイミング調整回路として構成されており、制御信号が流れるリセットＩＣ２０８ａを有している。本実施形態に係る制御回路２０８は、第２分岐路２０７ｂを介して制御信号が供給されたときに、この制御信号を所定のタイミングで第２継電器２０６へ出力する。
【００８９】
具体的に、制御回路２０８は、励起光源１１１への電力供給を遮断するべく第２継電器２０６を閉じる場合は、制御信号の出力タイミングを調整することなく第２継電器２０６へ出力する。
【００９０】
それに対し、制御回路２０８は、励起光源１１１への電力供給を開始するべく第２継電器２０６を開く場合は、制御信号の出力タイミングを所定時間にわたって遅延させた上で第２継電器２０６へ出力する。このときの所定時間を、以下の記載では「遅延時間Ｔ２」と呼称する。遅延時間Ｔ２の大きさは、少なくとも、前述の動作遅れ時間Ｔ１よりも長く設定されるようになっている（Ｔ２＞Ｔ１）。リセットＩＣ２０８ａの設計等を通じて、遅延時間Ｔ２の大きさは、適宜、変更することができる。
【００９１】
なお、電力供給を遮断するときと、開始するときとで制御回路２０８の動作を使い分けるべく、この制御回路２０８に対し、レーザ加工装置Ｌの電源スイッチ（不図示）に連動した制御信号（電源制御信号）を入力してもよい。例えば、電源スイッチがＯＦＦ操作された場合は、このＯＦＦ操作に連動して出力される電源制御信号に基づいて、制御回路２０８は制御信号の出力タイミングを調整しない、とすることができる。同様に、電源スイッチがＯＮ操作された場合は、このＯＮ操作に連動して出力される電源制御信号に基づいて、制御回路２０８は制御信号の出力タイミングを遅延する、とすることができる。
【００９２】
制御回路２０８は、第１分岐路２０７ａには設けられておらず、第２分岐路２０７ｂのみに設けられている。よって、励起光源１１１への電力供給を遮断するべく継電回路２０７に制御信号を入力した場合、この制御信号は、第２分岐路２０７ｂにおいては制御回路２０８を通過する。この場合、制御回路２０８は、制御信号の出力タイミングを調整することなく、この制御信号を第２継電器２０６へ出力する。
【００９３】
そうして、継電回路２０７に入力された制御信号は、第１継電器２０５と第２継電器２０６に略同時に到達する。この場合、第２継電器２０６が電気的な接点を開いてから動作遅れ時間Ｔ１が経過した後に、第１継電器２０５が物理的な接点を開くことになる。制御回路２０８は、制御信号の出力タイミングを敢えて調整しないことで、第１継電器２０５よりも先に開かれるように、第２継電器２０６の開タイミングを整える。
【００９４】
このように、本実施形態に係る制御回路２０８は、励起光源１１１への電力供給を遮断する場合は、第２継電器２０６を開いてから第１継電器２０５を開くように、第２継電器２０６の開タイミングを制御することができる。
【００９５】
一方、励起光源１１１への電力供給を開始するべく継電回路２０７に制御信号を入力した場合、前述のように、この制御信号は、第２分岐路２０７ｂにおいては制御回路２０８を通過する。この場合、制御回路２０８は、制御信号の出力タイミングを遅延させた上で、この制御信号を第２継電器２０６へ出力する。
【００９６】
そうして、継電回路２０７に入力された制御信号は、第１継電器２０５に到達してから遅延時間Ｔ２が経過した後に、第２継電器２０６に到達する。この場合、第１継電器２０５が物理的な接点を閉じてから所定期間が経過した後に、第２継電器２０６が電気的な接点を閉じることになる。制御回路２０８は、制御信号の出力タイミングを遅延させることで、第１継電器２０５よりも後に閉じられるように、第２継電器２０６の閉タイミングを整える。
【００９７】
このように、本実施形態に係る制御回路２０８は、励起光源１１１への電力供給を開始する場合は、第１継電器２０５を閉じてから第２継電器２０６を閉じるように、第２継電器２０６の閉タイミングを制御することができる。
【００９８】
（電力供給のＯＮ／ＯＦＦ制御）
以下、電力供給のＯＮ／ＯＦＦ制御について、具体例を説明する図４Ａは電力供給の遮断に係る処理を例示するフローチャートであり、図４Ｂは電力供給の開始に係る処理を例示するフローチャートである。また、図５は、電力供給の遮断と開始について例示したタイムチャートである。
【００９９】
まず、図４ＡのステップＳ１０１において、ＬＤ電流の供給を停止するべく、このＬＤ電流の入出力を制御するための信号（電源制御入力）がＯＮからＯＦＦに切り替わると、それに続くステップＳ１０２において、ＰＬＣ９０２等から継電回路２０７に制御信号が入力される。継電回路２０７に制御信号が入力されるタイミングは、電源制御入力の切替と略同時になるように設定されている。
【０１００】
続くステップＳ１０３において、継電回路２０７へ入力された制御信号が、第１継電器２０５と第２継電器２０６に略同じタイミングで到達する。この場合、継電回路２０７へ入力された制御信号のうち、第２分岐路２０７ｂを流れる一方は、制御回路２０８を通過することになる。電源制御入力がＯＮからＯＦＦに切り替わった場合、制御回路２０８は、制御信号の第２継電器２０６への到達を遅延させない。
【０１０１】
続くステップＳ１０４において、第２継電器２０６は、供給回路２０３にＬＤ電流が流れている状態（ＬＤ電流：ＯＮ）で、電気的な接点を開く。続くステップＳ１０５に示すように、第１継電器２０５が物理的な接点を閉じていたとしても、少なくとも第２継電器２０６が電気的な接点を開くことで、励起光源１１１への電力供給を遮断することができる（図５の時間ｔ１も参照）。
【０１０２】
ステップＳ１０６において、第１継電器２０５は、第２継電器２０６が電気的な接点を開いてから動作遅れ時間Ｔ１だけ経過した後に、物理的な接点を開く。図５の時間ｔ２に示すように、第１継電器２０５は、供給回路２０３にＬＤ電流が流れていない状態（ＬＤ電流：ＯＦＦ）で、その物理的な接点を開くことができる。
【０１０３】
一方、図４ＢのステップＳ２０１において、ＬＤ電流の供給を開始するべく、電源制御入力がＯＦＦからＯＮに切り替わると、それに続くステップＳ２０２において、ＰＬＣ９０２等から継電回路２０７に制御信号が入力される。継電回路２０７に制御信号が入力されるタイミングは、電源制御入力の切替と略同時になるように設定されている。
【０１０４】
続くステップＳ２０３において、継電回路２０７へ入力された制御信号が、第１継電器２０５には到達する一方で、第２継電器２０６には未達となる。この場合、継電回路２０７へ入力された制御信号のうち、第２分岐路２０７ｂを流れる一方は、制御回路２０８を通過することになる。電源制御入力がＯＦＦからＯＮに切り替わった場合、制御回路２０８は、制御信号の第２継電器２０６への到達を遅延させる。
【０１０５】
続くステップＳ２０４において、第１継電器２０５は、供給回路２０３にＬＤ電流が流れていない状態（ＬＤ電流：ＯＦＦ）で、その物理的な接点を閉じる。図５の時間ｔ３〜ｔ４に示すように、第１継電器２０５に制御信号が到達してから、物理的な接点を閉じるまでに要する時間は、前述の動作遅れ時間Ｔ１から若干増減した時間となる。物理的な接点を閉じるまでに要する時間は、少なくとも遅延時間Ｔ２よりも短い。
【０１０６】
続くステップＳ２０５において、制御回路２０８が制御信号を出力し、これが第２継電器２０６に到達する。図５の時間ｔ３〜ｔ５に示すように、制御回路２０８に制御信号が到達してから、この制御信号が第２継電器２０６に到達するまでに要する時間は、前述の遅延時間Ｔ２に等しい。
【０１０７】
続くステップＳ２０６において、第２継電器２０６は、供給回路２０３にＬＤ電流が流れていない状態（ＬＤ電流：ＯＦＦ）で、その電気的な接点を閉じる。図５の時間ｔ５に示すように、第２継電器２０６に制御信号が到達するのと略同じタイミングで、第２継電器２０６は、その電気的な接点を閉じる。
【０１０８】
続くステップＳ２０７に示すように、第１継電器２０５と第２継電器２０６各々の接点を両方とも閉じることで、供給回路２０３にＬＤ電流が流れることになり、励起光源１１１への電力供給が開始される（ＬＤ電流：ＯＮ）。
【０１０９】
（継電器の摩耗について）
ところで、一般的なレーザ加工装置において、電力供給部から励起光源への電力供給を制御するための方法としては、例えば、電力供給部と励起光源を結ぶ回路の途中に継電器を設けることが考えられる。この場合、安全規格を満足するための方策としては、例えば、物理的な接点を有する継電器を用いることが考えられる。
【０１１０】
しかしながら、上記のような継電器を用いた場合、この継電器に多大な電流が流れたままの状態で、その接点を切り替えることになるため、接点の摩耗を招く。このことは、継電器の長寿命化を実現する上で不都合である。
【０１１１】
接点の摩耗を抑制するための方策としては、例えば、継電器における電流許容量を大容量とすることが考えられるものの、このことは、継電器、ひいてはレーザ加工装置の大型化を招くため不都合である。
【０１１２】
それに対し、本実施形態では、図３に例示するように、励起光源１１１に直流電流を供給するための供給回路２０３には、第１継電器２０５と、第２継電器２０６が設けられている。そして、図５に示すように、変換器２０２から励起光源１１１への電力供給を開始する場合は、第１継電器２０５と第２継電器２０６を双方とも閉じることになるところ、第１継電器２０５を閉じてから第２継電器２０６を閉じるように、制御回路２０８が第２継電器２０６の開閉を制御する。
【０１１３】
こうした制御回路２０８を用いた場合、第１継電器２０５を閉じた時点では、第２継電器２０６は開いた状態にある。第２継電器２０６が開いているならば、供給回路２０３、ひいては第１継電器２０５にはＬＤ電流が流れないことになる。したがって、図５に示すように、第１継電器２０５にＬＤ電流が流れていない状態で、この第１継電器２０５における物理的な接点を開閉することができるため、接点の摩耗が抑制される。これにより、第１継電器２０５の長寿命化を実現することができる。
【０１１４】
また、第１継電器２０５にＬＤ電流が流れていない状態で、その接点を切り替えることができるため、必ずしも、第１継電器２０５における電流許容量を大容量としなくてもよい。これにより、第１継電器２０５、ひいてはレーザ加工装置Ｌの大型化を抑制することができる。
【０１１５】
このように、本実施形態によれば、レーザ加工装置Ｌの大型化を招くことなく、第１継電器２０５の長寿命化を実現することができる。
【０１１６】
また、図４に示すように、制御回路２０８は、第１分岐路２０７ａではなく、第２分岐路２０７ｂに設けられることになる。そのことで、第１分岐路２０７ａをよりシンプルに構成することができ、安全規格の要請に応える上で有利になる。
【０１１７】
また、電源端子２０１と変換器２０２を結ぶ回路に第１継電器２０５を設けるのではなく、変換器２０２と励起光源１１１を結ぶ供給回路２０３に第１継電器２０５を設けることで、変換器２０２におけるコンデンサの放電時間および蓄電時間を考慮することなく、ＬＤ電流をＯＮ／ＯＦＦすることができる。これにより、レーザ加工装置Ｌの応答性、特にＬＤ電流をＯＮ／ＯＦＦする際の応答性を高めることができる。
【０１１８】
《他の実施形態》
前記実施形態では、供給回路２０３において、第１継電器２０５と第２継電器２０６が、この順番で並んでいたが、この構成には限定されない。例えば、第１継電器２０５と第２継電器２０６の並び順を入れ替えてもよい。
【符号の説明】
【０１１９】
１        マーカヘッド
２        レーザ光出力部
１００    マーカコントローラ
１１０    励起光生成部
１１１    励起光源
１１２    励起光源駆動部（電力供給部）
２０１    電源端子
２０２    変換器
２０３    供給回路
２０５    第１継電器
２０６    第２継電器
２０７    継電回路
２０７ａ  第１分岐路
２０７ｂ  第２分岐路
２０８    制御回路
２０８ａ  リセットＩＣ
Ｌ        レーザ加工装置
Ｓ        レーザ加工システム
Ｔ２      遅延時間（所定時間）
Ｗ        ワーク（被加工物）
【図１】
2020107786.tif 000003
【図２】
2020107786.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
2020107786.tif 000006
【図４Ｂ】
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【図５】
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