(57)【要約】      （修正有）【課題】精度良くペルチェ素子の温度を制御できる温度制御装置を提供する。【解決手段】第１周期の所定周期毎にＣＰＵ５１は、温度センサ３６により検出された検出温度が目標温度に対して高温であると判断されることに応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動すると共にＮＦＥＴを導通し、ペルチェ素子３８のレーザ発振器側の電極面を吸熱させる。また、ＣＰＵ５１は検出温度が目標温度に対して低温であると判断されることに応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動すると共にＮＦＥＴを導通し、ペルチェ素子３８の励起用半導体レーザ２８側の電極面を発熱させる。検出温度の目標温度からの温度差が所定値より小さいと判断されることに応じて、所定周期を第１周期より短周期の第２周期に短縮する。【選択図】図２
2016072510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象機器の温度を目標温度に制御する温度制御装置であって、
ペルチェ素子と、
前記ペルチェ素子の端子間に極性の切り替えが可能な電圧を印加する電圧印加部と、
前記対象機器の温度を検出する温度検出部と、
制御部とを備え、
前記制御部は、第１周期の所定周期ごとに、
前記温度検出部により検出された検出温度と前記目標温度との温度の高低を判定する高低判定処理と、
前記検出温度の前記目標温度からの温度差を検出する温度差検出処理と、
前記高低判定処理により、前記検出温度が前記目標温度に対して高温であると判断されることに応じて、第１の極性の電圧を前記ペルチェ素子に印加して該ペルチェ素子の前記対象機器側の電極面を吸熱させ、前記検出温度が前記目標温度に対して低温であると判断されることに応じて、前記第１の極性とは逆極性の第２の極性の電圧を前記ペルチェ素子に印加して該ペルチェ素子の前記対象機器側の電極面を発熱させる通電制御処理と、
前記温度差検出処理により検出された前記温度差に応じて、前記第１の極性の電圧および前記第２の極性の電圧を制御する電圧制御処理と、
前記温度差検出処理により検出された前記温度差が所定値より小さいことに応じて、前記所定周期を前記第１周期より短周期の第２周期に短縮する周期制御処理とを実行し、
前記温度差の所定値とは、前記電圧制御処理により前記第１の極性の電圧および前記第２の極性の電圧が制限される下限電圧を第２周期の間、前記ペルチェ素子に印加した場合に変動する温度差より大きい値であることを特徴とする温度制御装置。
【請求項２】
前記対象機器はレーザ加工装置であり、
前記制御部は、
前記温度差検出処理により検出された前記温度差が前記所定値より小さいか否かを判定する温度判定処理と、
前記レーザ加工装置が加工中であるか否かを判定する加工判定処理とを実行し、
前記温度判定処理により前記温度差が前記所定値より小さいと判断し、前記加工判定処理により前記レーザ加工装置が加工中であると判断することに応じて、前記レーザ加工装置の加工中でない場合に比して前記所定周期を前記第２周期に短縮することを特徴とする請求項１に記載の温度制御装置。
【請求項３】
前記レーザ加工装置は、
励起光を出射する励起用レーザと、
前記励起用レーザから出射された励起光を受光することにより励起されるレーザ媒質を有し、前記レーザ媒質が前記励起光を受光して励起すると、パルスレーザを出射する固体レーザとを備え、
前記温度差は前記励起用レーザにおける前記検出温度と前記目標温度との温度差であることを特徴とする請求項２に記載の温度制御装置。
【請求項４】
前記電圧印加部は、
第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの第１出力端子と接地電位との間に電気的に接続される第１トランジスタと、
第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの第２出力端子と接地電位との間に電気的に接続される第２トランジスタとを備え、
前記ペルチェ素子の第１の端子は前記第１出力端子に電気的に接続され、第２の端子は前記第２出力端子に電気的に接続されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の温度制御装置。
【請求項５】
前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータは、単電源で駆動されることを特徴とする請求項４に記載の温度制御装置。
【請求項６】
加工対象物に印字を行うレーザ加工装置であって、
レーザ発振器と、
前記レーザ発振器の温度を制御するペルチェ素子と、
前記レーザ発振器の温度を検出する温度検出部と、
前記ペルチェ素子の端子間に極性の切り替えが可能な電圧を印加する電圧印加部と、
制御部とを備え、
前記制御部は、第１周期の所定周期ごとに、
前記温度検出部により検出された検出温度と前記目標温度との温度の高低を判定する高低判定処理と、
前記検出温度の前記目標温度からの温度差を検出する温度差検出処理と、
前記高低判定処理により、前記検出温度が前記目標温度に対して高温であると判断されることに応じて、第１の極性の電圧を前記ペルチェ素子に印加して該ペルチェ素子の前記対象機器側の電極面を吸熱させ、前記検出温度が前記目標温度に対して低温であると判断されることに応じて、前記第１の極性とは逆極性の第２の極性の電圧を前記ペルチェ素子に印加して該ペルチェ素子の前記対象機器側の電極面を発熱させる通電制御処理と、
前記温度差検出処理により検出された前記温度差に応じて、前記第１の極性の電圧および前記第２の極性の電圧を制御する電圧制御処理と、
前記温度差検出処理により検出された前記温度差が所定値より小さいことに応じて、前記所定周期を前記第１周期より短周期の第２周期に短縮する周期制御処理とを実行し、
前記温度差の所定値とは、前記電圧制御処理により前記第１の極性の電圧および前記第２の極性の電圧が制限される下限電圧を第２周期の間、前記ペルチェ素子に印加した場合に変動する温度差より大きい値であることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記温度差検出処理により検出された前記温度差が所定値より小さくレーザ加工動作中であることに応じて、前記レーザ加工動作の停止中の場合に比して前記所定周期を前記第２周期に短縮し、
更に、前記レーザ加工動作において前記レーザ発振器が出射中であることに応じて、前記通電制御処理において、前記第２の極性の電圧を前記ペルチェ素子に印加して該ペルチェ素子の前記対象機器側の電極面を吸熱させることを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記電圧印加部は、
第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの第１出力端子と接地電位との間に電気的に接続される第１トランジスタと、
第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの第２出力端子と接地電位との間に電気的に接続される第２トランジスタとを備え、
前記ペルチェ素子の第１の端子は前記第１出力端子に電気的に接続され、第２の端子は前記第２出力端子に電気的に接続されることを特徴とする請求項６または７に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はペルチェ素子を用いて温度の制御を行う温度制御装置、およびレーザ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ペルチェ素子を用いて制御対象の温度制御を行う場合、ペルチェ素子を駆動する駆動回路にＨブリッジ回路が用いられる。
【０００３】
Ｈブリッジ回路は、電源電圧と接地電圧との間に、ハイサイド側のＦＥＴトランジスタとローサイド側のＦＥＴトランジスタとを直列接続した構成を２組備える構成である。ハイサイド側のＦＥＴトランジスタとローサイド側のＦＥＴトランジスタとの各々の接続点から、コイルやコンデンサ等で構成される平滑用回路を介してペルチェ素子に接続される。一方の側のハイサイド側のＦＥＴトランジスタと他方の側のローサイド側のＦＥＴトランジスタとをオンすることにより、正逆いずれかの極性の電圧を切り替えてペルチェ素子に印加する（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５―１６６８２９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
Ｈブリッジ回路を用いた駆動回路では、一方の側のハイサイド側ＦＥＴトランジスタおよび一方の側のローサイド側ＦＥＴトランジスタと、他方の側のハイサイド側ＦＥＴトランジスタおよび他方の側のローサイド側ＦＥＴトランジスタとのいずれかの組のＦＥＴトランジスタのオン期間をデューティ制御する。デューティ制御によりＦＥＴトランジスタの接続点から得られる電源電圧を波高値とするパルス信号は、平滑用回路で平滑される。これにより、デューティ比に略比例した平滑電圧が生成されペルチェ素子への印加電圧を制御する。
【０００６】
しかしながら、ゲートに入力される制御信号に対するＦＥＴトランジスタの応答特性やハイサイドとローサイドＦＥＴトランジスタのデッドタイム期間により、制御できる最少デューティには限界がある。すなわち、Ｈブリッジ回路において所定の周波数でスイッチング動作をさせる場合、小さいデューティ比に対しては短いパルス幅でＦＥＴトランジスタをオンしなければならない。この場合、ＦＥＴトランジスタの制御信号に対する応答遅れなどの応答特性により、短いパルス幅を精度よく制御することができないおそれがある。その結果、平滑電圧として得られる略直流の電圧には、下限電圧の制限が存在することとなる。Ｈブリッジ回路を用いた駆動回路では、ペルチェ素子に印加できる電圧には下限電圧があり、下限電圧以下では印加電圧を制御できないおそれがある。ペルチェ素子により微小な温度差の制御を精度良く制御できない虞がある。
【０００７】
一方、正負の２電源を備え、接地電圧に代えて負電源電圧を供給してやれば、Ｈブリッジ回路から出力され平滑された電圧として０Ｖを中心とした低い電圧とすることは可能ではある。しかしながら、この場合には、正側の電源電圧に加えて負側の電源電圧も必要となり、回路構成として複雑にならざるを得ないという問題を有している。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑み提案されたものであって、精度良くペルチェ素子の温度を制御できる制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る温度制御装置は、ペルチェ素子、電圧印加部、温度検出部、および制御部を備えている。対象機器の温度はペルチェ素子を利用して目標温度に制御される。電圧印加部はペルチェ素子の端子間に極性の切り替えが可能な電圧を印加する。温度検出部は対象機器の温度を検出する。制御部は、第１周期の所定周期ごとに、高低判定処理、温度差検出処理、通電制御処理、電圧制御処理、および周期制御処理を実行する。高低判定処理において、制御部は、温度検出部により検出された検出温度と目標温度との温度の高低を判定する。温度差検出処理において、制御部は、検出温度の目標温度からの温度差を検出する。通電制御処理において、制御部は、高低判定処理により検出温度が目標温度に対して高温であると判断されることに応じて、第１の極性の電圧をペルチェ素子に印加してペルチェ素子の対象機器側の電極面を吸熱させる。また、検出温度が目標温度に対して低温であると判断されることに応じて、第２の極性の電圧をペルチェ素子に印加してペルチェ素子の対象機器側の電極面を発熱させる。ここで、第２の極性とは第１の極性とは逆極性である。電圧制御処理において、制御部は、温度差検出処理により検出された温度差に応じて、第１の極性の電圧および第２の極性の電圧を制御する。周期制御処理において、制御部は、温度差検出処理により検出された温度差が所定値より小さいことに応じて、所定周期を第１周期より短周期の第２周期に短縮する。ここで、温度差の所定値とは、電圧制御処理により第１の極性の電圧および第２の極性の電圧が制限される下限電圧を第２周期の間、ペルチェ素子に印加した場合に変動する温度差より大きい値である。
【００１０】
ペルチェ素子に印加される第１の極性の電圧および第２の極性の電圧が下限電圧である場合、第１周期の所定周期の制御では、更に細かい温度制御を行うことはできない。この場合でも、周期制御処理により温度差に応じて所定周期を第１周期より短周期の第２周期に短縮することにより、温度制御を更に細かく行うことができる。温度差が所定値より小さく検出温度が目標温度に近づいている場合に、細かい温度差を制御でき精細な温度制御を的確に行うことができる。
【００１１】
また、本発明に係る温度制御装置において、対象機器としてレーザ加工装置である。制御部は、温度判定処理、および加工判定処理を実行する。温度判定処理において、制御部は、温度差検出処理により検出された温度差が所定値より小さいか否かを判定する。加工判定処理において、制御部は、レーザ加工装置が加工中であるか否かを判定する。温度判定処理により温度差が所定値より小さいと判断し、加工判定処理によりレーザ加工装置が加工中であると判断することに応じて、レーザ加工装置が加工中でない場合に比して所定周期を第２周期に短縮する
【００１２】
これにより、温度差が所定値より小さく更にレーザ加工装置が加工中である場合、所定周期を第２周期に短縮することにより精細な温度制御を行うことができ、検出温度を効率よく目標温度に制御することができる。
【００１３】
また、対象機器としてレーザ加工装置を備える温度制御装置は、励起用レーザおよび固体レーザを備える。励起用レーザは励起光を出射する。固体レーザは励起用レーザから出射された励起光を受光することにより励起されるレーザ媒質を有する。また、固体レーザはレーザ媒質が励起光を受光して励起すると、パルスレーザを出射する。温度差検出処理において検出される温度差とは励起用レーザにおける検出温度と目標温度との温度差である。
【００１４】
これにより、励起用レーザから出射されるレーザ光の波長帯域が精度よく制御され、固体レーザを効率良く励起することができる。これにより、固体レーザは所望の波長帯域でレーザ光を出射することができる。
【００１５】
また、本発明に係る温度制御装置において、電圧印加部は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの第１出力端子と接地電位との間に電気的に接続される第１トランジスタと、第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、第２ＤＣ／ＤＣコンバータの第２出力端子と接地電位との間に電気的に接続される第２トランジスタとを備える。ペルチェ素子の第１の端子は第１出力端子に電気的に接続され、第２の端子は第２出力端子に電気的に接続される。
【００１６】
これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータにより直流の出力電圧が供給されるので、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を直接ペルチェ素子に印加することができる。また、２組のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力電圧が供給されるので、正逆２方向の極性の電圧を直接にペルチェ素子に印加することができる。
【００１７】
また、本発明に係る温度制御装置において、第１ＤＣ／ＤＣコンバータおよび第２ＤＣ／ＤＣコンバータは、単電源で駆動される。これにより、温度制御の精度を確保するために、正電源と負電源との二電源を必要とせず、簡易な単電源により精度よく温度制御をすることができる。また、低コストで温度制御装置を構成することができる。
【００１８】
本発明に係るレーザ加工装置は、レーザ発振器、ペルチェ素子、温度検出部、電圧印加部、および制御部を備えている。加工対象物はレーザ発振器から出射されるレーザ光により印字される。ペルチェ素子は、レーザ発振器の温度を制御する。温度検出部は、レーザ発振器の温度を検出する。電圧印加部は、ペルチェ素子の端子間に極性の切り替えが可能な電圧を印加する。制御部は、第１周期の所定周期ごとに、高低判定処理、温度差検出処理、通電制御処理、電圧制御処理、および周期制御処理を実行する。高低判定処理において、制御部は、温度検出部により検出された検出温度と目標温度との温度の高低を判定する。温度差検出処理において、制御部は、検出温度の目標温度からの温度差を検出する。通電制御処理において、制御部は、高低判定処理により検出温度が目標温度に対して高温であると判断されることに応じて、第１の極性の電圧をペルチェ素子に印加してペルチェ素子のレーザ発振器側の電極面を吸熱させる。また、検出温度が目標温度に対して低温であると判断されることに応じて、第２の極性の電圧をペルチェ素子に印加してペルチェ素子のレーザ発振器側の電極面を発熱させる。ここで、第２の極性とは第１の極性とは逆極性である。電圧制御処理において、制御部は、温度差検出処理により検出された温度差に応じて、第１の極性の電圧および第２の極性の電圧を制御する。周期制御処理において、制御部は、温度差検出処理により検出された温度差が所定値より小さいことに応じて、所定期間を第１周期より短周期の第２周期に短縮する。
【００１９】
これにより、レーザ加工装置におけるレーザ発振器の温度を、ペルチェ素子を利用して制御する際、温度差が所定値より小さく検出温度が目標温度に近づいている場合にも、周期制御処理により温度差に応じて所定周期を第１周期より短周期の第２周期に短縮して、細かい温度差を制御でき精細な温度制御を的確に行うことができる。第１の極性の電圧および第２の極性の電圧が下限電圧であっても精細な温度制御が必要なレーザ発振器の温度制御をきめ細かく行うことができ、良好な印字品質を得ることができる。
【００２０】
また、本発明に係るレーザ加工装置において、制御部は、温度差検出処理により検出された温度差が所定値より小さくレーザ加工動作中であることに応じて、レーザ発振器の停止中の場合に比して所定周期を第２周期に短縮する。さらに、レーザ加工動作において、レーザ発振器が出射中であることに応じて、通電制御処理において、第２の極性の電圧をペルチェ素子に印加して該ペルチェ素子のレーザ発振器側の電極面を吸熱させる。
【００２１】
温度差検出処理により検出された温度差が所定値より小さく検出温度が目標温度に近づいており、更にレーザ加工動作中である場合、所定周期を第２周期に短縮することにより精細な温度制御を行うことができる。更に、レーザ発振器が出射中である場合、通電制御処理において、検出温度と目標温度との高低に関わらず、ペルチェ素子のレーザ発振器側の電極面に吸熱させレーザ発振器の冷却が行われる。レーザ発振器がレーザ光を出射中である場合には、出射動作に伴い発熱するので、温度差に関わらずペルチェ素子によりレーザ発振器を冷却することで、レーザ発振器が発熱して目標温度から離れて高温となってしまうことを防止することができる。
【００２２】
また、本発明に係るレーザ加工装置において、電圧印加部は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの第１出力端子と接地電位との間に電気的に接続される第１トランジスタと、第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、第２ＤＣ／ＤＣコンバータの第２出力端子と接地電位との間に電気的に接続される第２トランジスタとを備える。ペルチェ素子の第１の端子は第１出力端子に電気的に接続され、第２の端子は第２出力端子に電気的に接続される。
【００２３】
ＤＣ／ＤＣコンバータにより直流の出力電圧が供給されるので、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を直接ペルチェ素子に印加することができる。２組のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力電圧が供給されるので、正逆２方向の極性の駆応答特性動電圧を直接にペルチェ素子に印加することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明による温度制御装置およびレーザ加工装置によれば、精度良くペルチェ素子の温度を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態のレーザ加工装置１の概略構成を示す図である。
【図２】実施形態のレーザ加工装置１の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態の温度センサ３６、３７からの信号伝達を説明する図である。
【図４】実施形態のペルチェドライバ４８の回路図である。
【図５】実施形態の温度制御処理を示すフローチャートである。
【図６】実施形態の温度制御処理を示すフローチャートである。
【図７】第１実施形態の抵抗値温度算出処理を示すフローチャートである。
【図８】第１実施形態の温度の推移を説明する図である。
【図９】第１実施形態の印加電圧の推移を説明する図である。
【図１０】第２実施形態の抵抗値温度算出処理２を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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に基づいて説明する。レーザ加工装置１は、レーザ加工装置本体部２と、レーザコントローラ３と、電源部５とから構成されている。レーザ加工装置本体部２は、レーザ光Ｌを加工対象物６の加工面６Ａ上を２次元走査して文字、記号、図形等をマーキングする加工を行う。
【００２７】
レーザコントローラ３は、コンピュータで構成されて、パーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という。）７と双方向通信可能に電気的に接続されると共に、レーザ加工装置本体部２及び電源部５と電気的に接続されている。そして、レーザコントローラ３は、ＰＣ７から送信された印字情報、制御パラメータ、各種指示情報等に基づいてレーザ加工装置本体部２及び電源部５を制御する。つまり、レーザコントローラ３は、レーザ加工装置１の全体を制御する。
【００２８】
レーザ加工装置本体部２の概略構成について図１に基づいて説明する。尚、レーザ加工装置本体部２の説明において、加工用レーザ発振器１１からレーザ光Ｌを出射する方向が、レーザ加工装置本体部２の前方向である。その反対側が後方向であり、後方向に向かう方向をＸ方向とする。また、加工用レーザ発振器１１が取り付けられた本体ベース１２の取付面に対して垂直方向が、レーザ加工装置本体部２の上下方向である。そして、レーザ加工装置本体部２の上下方向及び前後方向に直交する方向が、レーザ加工装置本体部２の左右方向である。左右方向は前方向に向かって定義される。左方向に向かう方向がＹ方向であるとする。
【００２９】
図１に示すように、レーザ加工装置本体部２は、本体ベース１２と、レーザ光Ｌを出射するレーザ発振ユニット１３と、ガルバノスキャナ１８と、ｆθレンズ１９等から構成され、不図示の略直方体形状の筐体カバーで覆われている。
【００３０】
レーザ発振ユニット１３は、加工用レーザ発振器１１等から構成されている。
【００３１】
ガルバノスキャナ１８は、本体ベース１２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、レーザ発振ユニット１３から出射されたレーザ光Ｌを貫通孔を介して下方へ２次元走査するものである。ガルバノスキャナ１８は、ガルバノＸ軸モータ２２とガルバノＹ軸モータ２３とが、それぞれのモータ軸が互いに直交するように外側からそれぞれの取付孔に嵌入されてガルバノスキャナ１８の本体部２５に取り付けられ、各モータ軸の先端部に取り付けられた走査ミラーが内側で互いに対向している。そして、各モータ２２、２３の回転をそれぞれ制御して、各走査ミラーを回転させることによって、レーザ光Ｌを下方へ２次元走査する。この２次元走査方向は、前後方向（Ｘ方向）と左右方向（Ｙ方向）である。
【００３２】
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を下方に配置された加工対象物６の加工面６Ａに集光する。従って、各モータ２２、２３の回転を制御することによって、レーザ光Ｌが、加工対象物６の加工面６Ａ上において、所望の印字パターンで前後方向（Ｘ方向）と左右方向（Ｙ方向）に２次元走査される。
【００３３】
次に、電源部５の概略構成について図１に基づいて説明する。電源部５は、ケーシング２７内に、励起用半導体レーザ２８と、レーザドライバ２９と、電源３１と、温度検出制御部３４ａとが配置されている。レーザドライバ２９を介して、電源３１は駆動電流を励起用半導体レーザ２８に供給する。レーザドライバ２９は、レーザコントローラ３から入力される駆動情報に基づいて、励起用半導体レーザ２８を直流駆動する。温度検出制御部３４ａは、後述するように、励起用半導体レーザ２８の温度検出および温度制御を行う。
【００３４】
加工用レーザ発振器１１は光ファイバ３３によって励起用半導体レーザ２８に光学的に接続されている。励起用半導体レーザ２８は、レーザドライバ２９から入力されるパルス状の駆動電流に対して励起用のレーザ光を光ファイバ３３内に出射する。従って、加工用レーザ発振器１１は、励起用半導体レーザ２８のレーザ光（以下、励起光と記載）が光ファイバ３３を介して入射される。励起用半導体レーザ２８は、例えば、ＧａＡｓを用いて構成されている。
【００３５】
加工用レーザ発振器１１は、ＹＡＧレーザ３５（図２参照）を有する。光ファイバ３３を介して、励起用半導体レーザ２８から出射された励起光がＹＡＧレーザ３５に入射される。ＹＡＧレーザ３５は、不図示のレーザ媒質を有しており、励起光によって励起されて加工用のレーザ光であるパルスレーザを発振する。また、ＹＡＧレーザ３５には温度検出制御部３４ｂが配設される。温度検出制御部３４ｂはＹＡＧレーザ３５の温度検出および温度制御を行う。詳細は後述する。
【００３６】
次に、レーザ加工装置１の回路構成について図２に基づいて説明する。レーザコントローラ３には、ガルバノコントローラ４５、レーザドライバ２９、ペルチェドライバ４８、Ａ／Ｄコンバータ４７等が電気的に接続されている。
【００３７】
また、レーザコントローラ３には、ＰＣ７が双方向通信可能に電気的に接続され、ＰＣ７から送信された印字情報、ユーザからの各種指示情報等を受信可能に構成されている。また、ＰＣ７には、不図示の入出力インターフェースを介してマウス７３、及びキーボード７４等から構成される入力操作部７１、及び各種指示情報等の表示用のＬＣＤ（液晶ディスプレイ）７２等が電気的に接続されている。
【００３８】
レーザコントローラ３は、ＣＰＵ５１、ＲＡＭ５２、ＲＯＭ５３、タイマ５４等を備えている。また、ＣＰＵ５１、ＲＡＭ５２、ＲＯＭ５３、タイマ５４は、不図示のバス線により電気的に接続されて、データのやり取りが相互に行われる。ＣＰＵ５１はＲＯＭ５３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、電気的に接続されているレーザ加工装置１の各部を制御する。ここで、各部とは、ガルバノコントローラ４５、レーザドライバ２９、ペルチェドライバ４８等である。ＲＡＭ５２はＣＰＵ５１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、タイマ５４は後述する温度制御処理において所定時間を計測する。
【００３９】
ＣＰＵ５１は、ＰＣ７から入力された印字情報に基づいて算出した印字パターンのＸＹ座標データ、ガルバノ走査速度情報等をガルバノコントローラ４５に出力する。また、ＣＰＵ５１は、ＰＣ７から入力された印字情報に基づいて設定した励起用半導体レーザ２８の励起光出力、励起光の出力期間等の励起用半導体レーザ２８の駆動パターンをレーザドライバ２９に出力する。
【００４０】
ガルバノコントローラ４５は、レーザコントローラ３から入力された印字パターンのＸＹ座標データ、ガルバノ走査速度情報等に基づいて、ガルバノＸ軸モータ２２とガルバノＹ軸モータ２３の駆動角度、回転速度等を算出して、駆動角度、回転速度を表すモータ駆動情報をガルバノドライバ４６へ出力する。ガルバノドライバ４６は、ガルバノコントローラ４５から入力された駆動角度、回転速度を表すモータ駆動情報に基づいて、ガルバノＸ軸モータ２２とガルバノＹ軸モータ２３を駆動して、レーザ光Ｌを２次元走査する。
【００４１】
レーザドライバ２９は、レーザコントローラ３から入力された励起用半導体レーザ２８の励起光の出力強度、励起光の出力期間等のレーザ駆動情報等に基づいて、励起用半導体レーザ２８を駆動する。また、励起用半導体レーザ２８から出射された励起光は、ＹＡＧレーザ３５を駆動する。
【００４２】
例えば、ユーザにより入力操作部７１が操作され、印字情報等を含む加工命令がＰＣ７へ入力される。すると、ＣＰＵ５１はＰＣ７より加工命令を受付け、ガルバノコントローラ４５へ印字パターンのＸＹ座標データ、ガルバノ走査速度情報等を出力する。また、ＣＰＵ５１はレーザドライバ２９へ駆動パターンを出力する。そして、ガルバノドライバ４６およびレーザドライバ２９が駆動される。更に、レーザドライバ２９の励起光によりＹＡＧレーザ３５が駆動される。そして、ＹＡＧレーザ３５から出射されるレーザ光Ｌは加工対象物６の加工面６Ａ上を２次元走査され、加工対象物が加工される。
【００４３】
また、温度検出制御部３４ａは温度センサ３６およびペルチェ素子３８を有する。温度センサ３６により、励起用半導体レーザ２８の温度が測定される。そして、ペルチェ素子３８により励起用半導体レーザ２８の加熱および冷却が行われる。また、温度検出制御部３４ｂは温度センサ３７およびペルチェ素子３９を有する。温度センサ３７により、ＹＡＧレーザ３５の温度が測定される。そして、ペルチェ素子３９によりＹＡＧレーザ３５の加熱および冷却が行われる。ＣＰＵ５１は、温度センサ３６、３７が測定した温度情報をＡ／Ｄコンバータ４７を介して取得する。そして、目標温度と検出温度とを比較し、ペルチェ駆動情報を算出する。ここで、ペルチェ駆動情報とはペルチェ素子３８、３９に印加する電圧の極性、および電圧値を決定する。なお、電圧値については、後述のデジタルポテンショメータ６２、６３による抵抗値を設定することにより決定される。そして、算出したペルチェ駆動情報をペルチェドライバ４８へ送信する。ペルチェドライバ４８はペルチェ駆動情報に基づき、ペルチェ素子３８、３９を駆動する。即ち、温度センサ３６、３７、およびペルチェ素子３８、３９を用いて、ＣＰＵ５１は励起用半導体レーザ２８およびＹＡＧレーザ３５の温度制御を行う。これにより、励起用半導体レーザ２８およびＹＡＧレーザ３５の発振波長が調整される。
【００４４】
ここで、励起用半導体レーザ２８およびＹＡＧレーザ３５の温度特性および加工精度に基づき、温度制御の目標温度は予め設定される。例えば、励起用半導体レーザ２８の目標温度は４０〜４５℃程度であり、要求精度は±０．３℃程度である。また、ＹＡＧレーザ３５の設定温度は２５℃程度であり、要求精度は±２℃程度である。
【００４５】
続いて、励起用半導体レーザ２８を例に、温度制御について詳細に説明する。尚、ＹＡＧレーザ３５の温度制御も同様であるので、以下での説明は省略する。まず、温度センサ３６からＣＰＵ５１への温度情報伝達について図３に基づいて説明する。温度センサ３６はサーミスタ３６ａと抵抗Ｒ１とを有する。そして、電源Ｖｃｃと接地電圧間に抵抗Ｒ１およびサーミスタ３６ａが電気的に直列接続される。抵抗分圧により、サーミスタ３６ａにかかる電圧がＡ／Ｄコンバータ４７へ入力される。サーミスタ３６ａは周辺温度により抵抗値が変化するため、周辺温度に応じた電圧値がＡ／Ｄコンバータ４７へ入力される。そして、Ａ／Ｄコンバータ４７でデジタル値に変換され、ＣＰＵ５１へ出力される。
【００４６】
次に、ペルチェドライバ４８によるペルチェ素子３８の駆動方法について説明する。図４はペルチェドライバ４８の回路図である。ペルチェドライバ４８は極性切替え制御部６１、デジタルポテンショメータ（以下ＤＰＭと記載）６２およびＤＰＭ６３、ＤＣ／ＤＣコンバータ（以下ＤＤＣと記載）６４およびＤＤＣ６５、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ１およびＮＦＥＴ２を有する。ＣＰＵ５１から極性切替え制御部６１にペルチェ制御イネーブル信号ＳＥＮおよび極性信号ＳＰが出力される。そして、極性切替え制御部６１からＤＤＣ６４にイネーブル信号ＥＮ１が出力される。また、極性切替え制御部６１からＤＤＣ６５にイネーブル信号ＥＮ２が出力される。さらに、極性切替え制御部６１からＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ１およびＮＦＥＴ２にゲート信号Ｓｇ１およびＳｇ２がそれぞれ出力される。ここで、極性切替え制御部６１は、例えば、ＣＰＬＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ）で構成される。
【００４７】
ＤＰＭ６２は可変抵抗ＲＢを有している。そして、ＣＰＵ５１から入力される抵抗信号Ｓｒ１により、ＤＰＭ６２の可変抵抗ＲＢの抵抗値は可変に制御される。ＤＤＣ６４はハイサイドＮＦＥＴとローサイドＮＦＥＴを用いる同期整流型降圧チョッパ方式のＤＣ／ＤＣコンバータである。ＤＤＣ６４は、電圧制御部６６、平滑用コイルＬ１、および平滑用コンデンサＣ１を有する。電圧制御部６６は、Ｖｆｂ端子、ＥＮ端子、およびＯＵＴ端子を有する。電圧制御部６６のＯＵＴ端子とＤＤＣ６４の出力端子Ｏ１間に平滑用コイルＬ１が電気的に接続される。そして、ＤＤＣ６４の出力端子Ｏ１と接地電圧間に平滑用コンデンサＣ１が電気的に接続される。また、ＤＤＣ６４の出力端子Ｏ１と接地電圧間にＤＰＭ６２の可変抵抗ＲＢと抵抗ＲＡ１とが電気的に直列接続される。そして、可変抵抗ＲＢと抵抗ＲＡ１との接続点が電圧制御部６６のＶｆｂ端子に電気的に接続される。電圧制御部６６のＥＮ端子にイネーブル信号ＥＮ１が入力される。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ１のゲート端子にゲート信号Ｓｇ１が入力される。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ１のソース端子は接地電圧に、ドレイン端子はＤＤＣ６４の出力端子Ｏ１に電気的に接続される。ＤＤＣ６４の出力端子Ｏ１はペルチェ素子３８の第１端子Ｔ１に電気的に接続される。
【００４８】
ＤＰＭ６３はＤＰＭ６２と同一の構成である。また、ＤＤＣ６５はＤＤＣ６４と同一の構成である。ＤＰＭ６３は可変抵抗ＲＢを有している。そして、ＣＰＵ５１から入力される抵抗信号Ｓｒ２により、可変抵抗ＲＢの抵抗値は可変に制御される。ＤＤＣ６５は電圧制御部６７、平滑用コイルＬ２、および平滑用コンデンサＣ２を有する。電圧制御部６７のＯＵＴ端子とＤＤＣ６５の出力端子Ｏ２間に平滑用コイルＬ２が電気的に接続される。そして、ＤＤＣ６５の出力端子Ｏ２と接地電圧間に平滑用コンデンサＣ２が電気的に接続される。また、ＤＤＣ６５の出力端子Ｏ２と接地電圧間にＤＰＭ６３の可変抵抗ＲＢと抵抗ＲＡ２とが電気的に直列接続される。そして、可変抵抗ＲＢと抵抗ＲＡ２との接続点が電圧制御部６７のＶｆｂ端子に電気的に接続される。電圧制御部６７のＥＮ端子にイネーブル信号ＥＮ２が入力される。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ２のゲート端子にゲート信号Ｓｇ２が入力される。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ２のソース端子は接地電圧に、ドレイン端子はＤＤＣ６５の出力端子Ｏ２に電気的に接続される。ＤＤＣ６５の出力端子Ｏ２はペルチェ素子の第２端子Ｔ２に電気的に接続される。尚、ＣＰＵ５１からＤＰＭ６２および６３への抵抗信号Ｓｒ１およびＳｒ２の伝達にはＳＰＩあるいはＩ２Ｃなどの通信方法が用いられる。
【００４９】
電圧制御部６６および６７は正電源ＶＣＣにより駆動される。そして、電圧制御部６６は、ＥＮ端子にハイレベルのイネーブル信号ＥＮ１が入力されている期間、Ｖｆｂ端子に入力される電圧を正電源ＶＣＣから供給される基準電圧と略同電圧に制御し、出力端子Ｏ１より所定の出力電圧ＶＯ１を出力する。ここで、ＤＰＭ６２の可変抵抗ＲＢの抵抗値および抵抗ＲＡ１の抵抗値により、ＤＤＣ６４の出力電圧ＶＯ１は次式により決まる。
ＶＯ１＝Ｖｒｅｆ（１＋ＲＢ／ＲＡ１）・・・式（１）
【００５０】
また、ＤＤＣ６５はＤＤＣ６４と同様に動作する。すなわち、ＥＮ端子にハイレベルのイネーブル信号ＥＮ２が入力されている期間、Ｖｆｂ端子に入力される電圧を不図示の基準電圧と略同電圧に制御し、出力端子Ｏ２より所定の出力電圧ＶＯ２を出力する。ＤＰＭ６３の可変抵抗ＲＢの抵抗値および抵抗ＲＡ２の抵抗値により、ＤＤＣ６５の出力電圧ＶＯ２は次式により決まる。
ＶＯ２＝Ｖｒｅｆ（１＋ＲＢ／ＲＡ２）・・・式（２）
【００５１】
尚、式（１）および（２）において、ＲＢ、ＲＡ１、ＲＡ２はそれぞれ可変抵抗ＲＢ、抵抗ＲＡ１、抵抗ＲＡ２の抵抗値である。また、Ｖｒｅｆは、ＤＤＣ６４、６５に内蔵されている基準電圧の電圧値であり、例えば０．８である。また、出力電圧ＶＯ１およびＶＯ２の電圧範囲は、例えば０．８Ｖから２０Ｖであり、更に２０Ｖ以上も可能である。可変抵抗ＲＢの抵抗値を設定することで、出力電圧ＶＯ１およびＶＯ２を上記の電圧範囲でリニアに変化させることができる。出力電圧ＶＯ１およびＶＯ２の電圧範囲の下限値は制限され、実施形態では０．８Ｖである。
【００５２】
例えば、冷却の場合には、極性切替え制御部６１はハイレベルのイネーブル信号ＥＮ１を電圧制御部６６へ出力し、ローレベルのイネーブル信号ＥＮ２を電圧制御部６７へ出力する。これにより、電圧制御部６６は動作し、ＤＤＣ６４は抵抗信号Ｓｒ１に応じた出力電圧ＶＯ１を出力する。また、電圧制御部６７は動作を停止してＤＤＣ６５からの出力電圧ＶＯ１はオープン状態またはハイインピーダンス状態となる。極性切替え制御部６１はハイレベルのゲート信号Ｓｇ２をＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ２へ出力し、ローレベルのゲート信号Ｓｇ１をＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ１へ出力する。これにより、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ２はオンし、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ１はオフする。ＤＤＣ６４の出力端子Ｏ１、ペルチェ素子３８の第１端子Ｔ１、第２端子Ｔ２、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ２のドレイン端子、ソース端子、接地電圧の経路で電流が流れる。即ち、ペルチェ素子３８の第１端子Ｔ１から第２端子Ｔ２に電流が流れペルチェ素子３８の励起用半導体レーザ２８側の電極面は吸熱する。これにより励起用半導体レーザ２８は冷却される。一方、励起用半導体レーザ２８を加熱する場合には、極性切替え制御部６１はハイレベルのイネーブル信号ＥＮ２を電圧制御部６７へ出力し、ローレベルのイネーブル信号ＥＮ１を電圧制御部６６へ出力する。また、ハイレベルのゲート信号Ｓｇ１をＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ１へ出力し、ローレベルのゲート信号Ｓｇ２をＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ２へ出力する。これにより、ＤＤＣ６５は出力電圧ＶＯ２を出力し、電圧制御部６６は停止する。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ１はオンし、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ２はオフする。これにより、ＤＤＣ６５の出力端子Ｏ２、ペルチェ素子３８の第２端子Ｔ２、第１端子Ｔ１、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ１のドレイン端子、ソース端子、接地電圧の経路で電流が流れる。即ち、ペルチェ素子３８の第２端子Ｔ２から第１端子Ｔ１に電流が流れ、ペルチェ素子３８の励起用半導体レーザ２８側の電極面は発熱し、励起用半導体レーザ２８は加熱される。
【００５３】
温度制御処理について図５乃至７を用いて説明する。レーザ加工装置１の電源が投入されると温度制御処理が開始され、励起用半導体レーザ２８とＹＡＧレーザ３５の両者の温度制御が開始される。以下の説明では、励起用半導体レーザ２８の温度制御について説明するが、ＹＡＧレーザ３５の温度制御についても同様に行われる。尚、温度制御処理が開始されると、ＣＰＵ５１は所定周期Ｔ（後述）を通常の期間ＴＣ１（後述）に設定する。期間ＴＣ１（後述）は例えばＲＯＭ５３に記憶される。
【００５４】
まず、ＣＰＵ５１は温度制御を開始するかどうかを判断する（Ｓ２）。例えば、レーザドライバ２９により励起用半導体レーザ２８の駆動が開始されると、ＣＰＵ５１は温度制御開始の判断をする（Ｓ２：ＹＥＳ）。温度制御を開始すると判断することに応じて、ＣＰＵ５１は温度センサ３６からＡ／Ｄコンバータ４７を介して検出温度を取得する（Ｓ４）。ここで、検出温度とは、Ａ／Ｄコンバータ４７でデジタル値に変換された電圧値である。一方、ＣＰＵ５１は温度制御が開始されないと判断することに応じて（Ｓ２：ＮＯ）、ステップＳ２へ戻り、温度制御が開始されるまで待機する。
【００５５】
温度制御が開始されると、ＣＰＵ５１は、検出温度が目標温度より低いか否かを判断する（Ｓ６）。検出温度が目標温度より低いと判断することに応じて（Ｓ６：ＹＥＳ）、極性信号ＳＰを加熱に設定する（Ｓ８）。一方、検出温度が目標温度以上であると判断することに応じて（Ｓ６：ＮＯ）、極性信号ＳＰを冷却に設定する（Ｓ１０）。例えば、加熱であれば極性信号ＳＰはローレベルと設定され、冷却であればハイレベルに設定される。
【００５６】
次に、ＣＰＵ５１はＤＤＣ６４の出力電圧ＶＯ１、あるいはＤＤＣ６５の出力電圧ＶＯ２を最小値に設定する（Ｓ１２）。温度制御の開始時には、ＤＤＣ６４、６５は出力可能な最小電圧をペルチェ素子３８に印加するためである。これにより、制御開始時、ペルチェ素子３８に急激に大きな電圧が印加されることを防止することができ、ペルチェ素子３８の劣化を防ぐことができる。以下の説明では、検出温度が目標温度以上であり（Ｓ６：ＮＯ）、極性信号ＳＰがハイレベルに設定され冷却に設定された場合（Ｓ１０）について説明を行う。
【００５７】
ＣＰＵ５１はＤＰＭ６２に対して可変抵抗ＲＢの抵抗値を０Ωとする抵抗信号Ｓｒ１を送信する（Ｓ１４）。次に、ペルチェ制御イネーブル信号ＳＥＮをイネーブルに設定する（Ｓ１６）。これにより、極性切替え制御部６１は動作を開始する。この時、極性切替え制御部６１には冷却の設定であるハイレベルの極性信号ＳＰが入力される。これにより、ペルチェ素子３８の第１端子Ｔ１にはＤＤＣ６４から出力される出力電圧ＶＯ１の最小電圧が印加され、第２端子Ｔ２にはＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ２が導通することに応じて接地電圧が印加される。これにより、ペルチェ素子３８の励起用半導体レーザ２８側の電極面に下限の吸熱量で吸熱する電流が流れる。
【００５８】
次に、所定周期毎に温度センサ３６による温度検出およびペルチェ素子３８への設定電圧印加を繰り返してペルチェ素子３８の励起用半導体レーザ２８側の電極面を吸熱あるいは発熱をさせることにより、励起用半導体レーザ２８を冷却あるいは加熱して、温度を目標温度に制御する処理に移行する。図６に示すように、タイマ５４は前回の温度検出からの経過時間を計測しており、所定周期が経過すると（Ｓ１８）、ＣＰＵ５１は温度センサ３６からＡ／Ｄコンバータ４７を介して検出温度を取得する（Ｓ２０）。次に抵抗値温度算出処理を行う（Ｓ４０）。
【００５９】
抵抗値温度算出処理（Ｓ４０）については図７に示す。ＣＰＵ５１はレーザ加工装置１が加工中であるか否かを判断する（Ｓ４２）ここで、加工中には以下の期間が含まれる。まず、印字情報に基づいて、ＣＰＵ５１がガルバノコントローラ４５にＸＹ座標データを出力している期間である。また、励起用半導体レーザ２８からのレーザの出射の有無に関わらず、加工のためにガルバノコントローラ４５がガルバノＸ軸モータ２２とガルバノＹ軸モータ２３を駆動している期間である。また、ガルバノＸ軸モータ２２とガルバノＹ軸モータ２３の初期位置から、印字情報に基づくＸＹ座標へ移動させるためガルバノコントローラ４５がガルバノＸ軸モータ２２とガルバノＹ軸モータ２３を駆動している期間である。具体的には、ＰＣ７は、ユーザの操作によって加工開始の指示を受け付けた場合、レーザコントローラ３に印字情報を送信する。ＣＰＵ５１は、印字情報を受信した場合、印字情報に基づいて算出したＸＹ座標データを一定周期毎にガルバノコントローラ４５に出力する。従って、ＣＰＵ５１はＸＹ座標データをガルバノコントローラ４５に出力している期間、加工中であると判断する。次に、加工中であると判断することに応じて（Ｓ４２：ＹＥＳ）、励起用半導体レーザ２８は精度の高い温度制御を行う必要があるか否かを判断するため、検出温度と目標温度との差分の絶対値が０．３℃より小さいか否かを判断する（Ｓ４４）。加工中であれば、励起用半導体レーザ２８の温度制御を精度よく実行し、発振波長を精度よく調整する必要があるためである。検出温度と目標温度との差分の絶対値が０．３℃より小さいと判断することに応じて（Ｓ４４：ＹＥＳ）、より精度の良い温度制御を行うために、所定周期Ｔを期間ＴＣ１より短期間である期間ＴＣ２に設定する（Ｓ４６）。検出温度と目標温度との差分の絶対値が０．３℃より小さい場合には、すでに出力電圧ＶＯ１またはＶＯ２は下限電圧値に設定されていると考えられるためである。一方、加工中でないと判断することに応じて（Ｓ４２：ＮＯ）、また、検出温度と目標温度との差分の絶対値が０．３℃以上であると判断することに応じて（Ｓ４４：ＮＯ）、精度の良い温度制御を行う必要がないため、所定周期Ｔを通常の期間ＴＣ１に設定する（Ｓ４８）。ここで、期間ＴＣ１は例えば１００ｍｓｅｃであり、期間ＴＣ２は例えば５０ｍｓｅｃである。ここで、期間ＴＣ２を５０ｍｓｅｃとする理由について説明する。１つは、所定周期Ｔを５０ｍｓｅｃとすれば、出力電圧ＶＯ１またはＶＯ２を下限電圧値に設定した場合の励起用半導体レーザ２８の温度変化量を要求精度である±０．３℃より小さくすることができるためである。具体的には、出力電圧ＶＯ１またはＶＯ２を下限電圧値に設定し、所定周期Ｔを１００ｍｓｅｃとした場合の、励起用半導体レーザ２８、ＹＡＧレーザ３５の温度変化量は０．８℃である。これに対し、出力電圧ＶＯ１またはＶＯ２を下限電圧値に設定し、所定周期Ｔを５０ｍｓｅｃとした場合の、励起用半導体レーザ２８、ＹＡＧレーザ３５の温度変化量は０．４℃である。従って、所定周期Ｔを５０ｍｓｅｃとすれば、励起用半導体レーザ２８、ＹＡＧレーザ３５の温度変化量を要求精度である±０．３℃、すなわ��０．６℃より小さく納めることができる。また、タイマ５４が計測する所定周期は、具体的にはクロック信号の周波数を分周して生成している。このため、期間ＴＣ１の半分とすれば簡易に所定周期を生成することができる。また、後述するデッドタイム以上の期間とすることが必要である。デッドタイムは実測値では１０ｍｓ程度である。
【００６０】
次に、周知のＰＩＤ制御により、目標温度と検出温度との比較結果から、ペルチェ素子３８へ印加する電圧の極性および電圧値を算出する（Ｓ５０）。そして、算出された電圧値に応じて、冷却の場合は式（１）より加熱の場合は式（２）より、抵抗信号Ｓｒ１あるいはＳｒ２を出力してＤＰＭ６２あるいはＤＰＭ６３の可変抵抗ＲＢの抵抗値を設定する（Ｓ５２）。
【００６１】
目標温度と検出温度との温度差が大きい程、ペルチェ素子３８に印加される電圧値を大きくするため、設定される可変抵抗ＲＢの抵抗値は大きな値に設定される。尚、可変抵抗ＲＢの抵抗値は、例えば０〜１００ｋΩの範囲において、８ｂｉｔ諧調で２５６段階に可変される。また、取得された検出温度と目標温度との温度の高低を判定して、検出温度が目標温度より高温であるか低温であるかの極性を判断して極性信号ＳＰを設定する（Ｓ５４）。
【００６２】
例えば、検出温度が目標温度より高温であり、冷却の設定であるハイレベルの極性信号ＳＰが極性切替え制御部６１へ入力されると（Ｓ５４）、極性切替え制御部６１では、イネーブル信号ＥＮ１、およびゲート信号Ｓｇ２が選択され、ＤＤＣ６４が駆動しＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ２が導通する。これにより、ペルチェ素子３８の第１端子Ｔ１にＤＤＣ６４の出力電圧ＶＯ１が印加され、第２端子Ｔ２は接地電圧とされる。ペルチェ素子３８の励起用半導体レーザ２８側の電極面は吸熱し励起用半導体レーザ２８が冷却される。
【００６３】
一方、検出温度が目標温度より低温であり、加熱の設定であるローレベルの極性信号ＳＰが極性切替え制御部６１へ入力されると（Ｓ５４）、極性切替え制御部６１では、イネーブル信号ＥＮ２、およびゲート信号Ｓｇ１が選択され、ＤＤＣ６５が駆動しＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ１が導通する。これにより、ペルチェ素子３８の第２端子Ｔ２にＤＤＣ６５の出力電圧ＶＯ２が印加され、第１端子Ｔ１は接地電圧とされる。ペルチェ素子３８の励起用半導体レーザ２８側の電極面は発熱し励起用半導体レーザ２８は加熱される。
【００６４】
その後、図６のフローに戻る。ＣＰＵ５１は温度制御が終了したか否かを判断し（Ｓ２２）、温度制御が終了したと判断することに応じて（Ｓ２２：ＹＥＳ）、ペルチェ制御イネーブル信号ＳＥＮをディセーブルに設定する（Ｓ２４）。これにより、極性切替え制御部６１は停止し、ＣＰＵ５１は温度検出を停止して（Ｓ２６）、処理は終了する。一方、温度制御が終了しないと判断することに応じて（Ｓ２２：ＮＯ）、ステップＳ１８に戻り、所定周期が経過するまで待機する。なお、この間は、ペルチェ素子３８への電圧印加は継続される。
【００６５】
ここで、抵抗値温度算出処理（Ｓ４０）について詳細に説明する。ペルチェ素子３８に印加される電圧ＶＰは次式で算出される。
ＶＰ＝ＶＴ１−ＶＴ２・・・式（３）
ここで、電圧ＶＴ１はペルチェ素子３８の第１端子Ｔ１の電圧値である。また、電圧ＶＴ２はペルチェ素子３８の第２端子Ｔ２の電圧値である。ステップＳ５０において、ＣＰＵ５１が冷却と設定した場合、ペルチェ素子３８の第１端子Ｔ１にＤＤＣ６４の出力電圧ＶＯ１が印加され、第２端子Ｔ２には接地電圧が印加される。従って、電圧ＶＴ１は出力電圧ＶＯ１であり（ＶＴ１＝ＶＯ１）、電圧ＶＴ２は０Ｖである（ＶＴ２＝０）。よって、ＶＰ＝ＶＯ１である。一方、ＣＰＵ５１が加熱と設定した場合、ペルチェ素子３８の第２端子Ｔ２にＤＤＣ６５の出力電圧ＶＯ２が印加され、第１端子Ｔ１には接地電圧が印加される。従って、電圧ＶＴ２は出力電圧ＶＯ２であり（ＶＴ２＝ＶＯ２）、電圧ＶＴ１は０Ｖである（ＶＴ１＝０）。よって、ＶＰ＝−ＶＯ２である。すなわち、電圧ＶＰの絶対値の最小値はＤＤＣ６４およびＤＤＣ６５の出力電圧ＶＯ１およびＶＯ２の下限電圧値となる。実施形態において、出力電圧ＶＯ１およびＶＯ２の下限電圧値は０．８Ｖである。
【００６６】
ところで、単位時間あたりの電圧ＶＰに対するペルチェ素子３８の励起用半導体レーザ２８側の電極面の吸熱量および発熱量は略一定であり、単位時間あたりの電圧ＶＰに対する励起用半導体レーザ２８の温度変化量は略一定である。つまり、励起用半導体レーザ２８の温度変化量は所定周期Ｔと電圧ＶＰに依存する。所定周期Ｔが短いほど、励起用半導体レーザ２８の温度変化量は小さくなる。また、電圧ＶＰの電圧値が小さいほど、励起用半導体レーザ２８の温度変化量は小さくなる。そこで、励起用半導体レーザ２８の温度変化量を小さくしたい場合には、所定周期Ｔおよび電圧ＶＰを小さくすればよい。しかし、電圧ＶＰの最小値は０．８Ｖであり、これより小さくすることができない。その一方で、所定周期Ｔは短縮することができる。
【００６７】
さて、温度制御処理において、所定周期毎にペルチェ素子３８への設定電圧印加を繰り返すことによって、検出温度は目標温度に近づいていく。また、励起用半導体レーザ２８の要求精度は高く、±０．３℃程度である。これは、励起用半導体レーザ２８の出射するレーザ光の波長をＹＡＧレーザ３５が吸収する極大吸収波長帯域に制御するためである。ＹＡＧレーザ３５が励起する波長帯域は狭く、ＹＡＧレーザ３５が有効にレーザ光を出射するためには励起用半導体レーザ２８から出射するレーザ光の波長を精度よく制御する必要がある。特に、励起用半導体レーザ２８の出射するレーザ光の波長は温度により変化するため、励起用半導体レーザ２８の温度変動を±０．３℃程度に抑制することにより、ＹＡＧレーザ３５において所望の波長帯域のレーザ光を得ることができる。ＹＡＧレーザ３５により出射されるレーザ光が極大吸収波長帯域の波長を得ることで、ＹＡＧレーザ３５は、所望のパワー、周波数のパルスレーザを出力することができる。
【００６８】
従って、検出温度が目標温度に近づいた場合、励起用半導体レーザ２８の温度変化量を小さくし、目標温度±０．３℃の精度で励起用半導体レーザ２８の温度変化を制御する必要がある。即ち、励起用半導体レーザ２８の所定周期Ｔでの温度変化量は０．６℃以内にする必要がある。しかし、実施形態では、所定周期Ｔが期間ＴＣ１である場合には電圧ＶＰが最小値の０．８Ｖであっても、励起用半導体レーザ２８の所定周期Ｔ（＝ＴＣ１）での温度変化量は０．６℃に収めることができない。そこで、ステップＳ４６において、所定周期Ｔを期間ＴＣ２と短縮することによって、電圧ＶＰが最小値の０．８Ｖであっても励起用半導体レーザ２８の温度変化量を０．６℃以内に制御することができる。
【００６９】
図８は所定周期Ｔが期間ＴＣ１から期間ＴＣ２へ短縮される場合の励起用半導体レーザ２８の温度の推移を示す図である。図９は所定周期Ｔが期間ＴＣ１から期間ＴＣ２へ短縮される場合の励起用半導体レーザ２８の電圧ＶＰの推移を示す図である。図８および図９の横軸は同じ時間軸である。ここで、目標温度Ｔｔに対して、要求精度は±０．３℃である。目標温度Ｔｔは例えば４３℃である。検出温度がＴｔ＋０．３℃より小さく、Ｔｔ−０．３℃より大きい場合、検出温度と目標温度の差分の絶対値が０．３℃より小さいと判断する（Ｓ４４：ＹＥＳ）。また、時刻ｔ１から時刻ｔ４に至るまで、レーザ加工装置１は加工中であるとする。
【００７０】
時刻ｔ１において、ＣＰＵ５１は温度検出する（Ｓ２０）。検出温度は判定値Ｔｔ＋０．３℃よりも大きいため、検出温度と目標温度との差の絶対値は０．３℃以上であると判断する（Ｓ４４：ＮＯ）。検出温度と目標温度との差の絶対値は０．３℃以上であると判断することに応じて（Ｓ４４：ＮＯ）、所定周期Ｔを期間ＴＣ１とし（Ｓ４８）、ステップＳ５０へ進む。ステップＳ５０では、ＰＩＤ制御にて極性および出力電圧値が算出される。検出温度は目標温度よりも高温であるため、冷却に設定される。また、算出の結果、印加電圧は０．８Ｖであるとする。次に、ＤＰＭ６４の可変抵抗ＲＢの抵抗値は０Ωに設定される（Ｓ５２）。次に、極性信号ＳＰは冷却であるハイレベルに設定される（Ｓ５４）。これにより、時刻ｔ１から時刻ｔ２に至るまでの間、ペルチェ素子３８には０．８Ｖが印加された状態で励起用半導体レーザ２８は冷却され、温度は低下する。
【００７１】
時刻ｔ１から期間ＴＣ１の所定周期Ｔが経過した時刻ｔ２で、ＣＰＵ５１は再度温度検出する（Ｓ２０）。時刻ｔ２では、検出温度は判定値Ｔｔ−０．３℃とＴｔ＋０．３℃との間にあるため、検出温度と目標温度との差の絶対値は０．３℃より小さいと判断する（Ｓ４４：ＹＥＳ）。これにより、所定周期Ｔを期間ＴＣ２と短縮し（Ｓ４６）、ステップＳ５０へ進む。ステップＳ５０では、ＰＩＤ制御にて極性および出力電圧値が算出される。検出温度は目標温度よりも低温であるため、加熱に設定される。また、算出の結果、印加電圧は０．８Ｖであるとする。次に、ＤＰＭ６４の可変抵抗ＲＢの抵抗値は０Ωに設定される（Ｓ５２）。次に、極性信号ＳＰは加熱であるローレベルに設定される（Ｓ５４）。これにより、時刻ｔ２から時刻ｔ３に至るまでの間、ペルチェ素子３８には０．８Ｖが印加された状態で期間ＴＣ２に短縮された所定周期Ｔの間、励起用半導体レーザ２８は加熱され温度は上昇する。
【００７２】
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの所定周期Ｔ（＝ＴＣ１）と、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの所定周期Ｔ（＝ＴＣ２）では、電圧ＶＰはともに最小値であるので、単位時間あたりの温度の変化率の絶対値は共に同値の最小値である。しかし、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの所定周期Ｔ（＝ＴＣ２）は時刻ｔ１から時刻ｔ２までの所定周期Ｔ（＝ＴＣ１）よりも短いため、所定周期Ｔでの温度変化量は小さくなる。これにより、要求精度の温度差内で制御することができる。
【００７３】
時刻ｔ３から開始される所定周期Ｔ（＝ＴＣ２）では、検出温度は目標温度Ｔｔよりも高温であるため時刻ｔ４に至るまでの間は冷却される。このように目標温度Ｔｔに近づいた状態では、期間ＴＣ１より短縮された所定周期Ｔ（＝ＴＣ２）で冷却と加熱とを交互に繰り返すことで、期間ＴＣ１の所定周期Ｔの場合より狭い温度範囲に制御することができる。
【００７４】
尚、図８では、ペルチェ素子３８に印加される電圧の極性が切り替わる際の電圧印加のシーケンスについては省略した。実際には、隣接する所定周期Ｔの間で冷却から加熱、あるいは加熱から冷却に切り替えられる場合には、放電時間およびデッドタイムが必要となる。放電時間とは平滑用コンデンサＣ１またはＣ２に充電されていた電荷を放電するための期間である。デッドタイムとは、イネーブル信号ＥＮ１、ＥＮ２、およびゲート信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が、共にローレベルに維持される期間である。例えば、冷却から加熱へ切り替える場合には、まず、イネーブル信号ＥＮ１はハイレベルからローレベルへ切り替えられる。次に、放電時間が経過する期間、ゲート信号Ｓｇ２はハイレベルに維持される。次に、ゲート信号Ｓｇ２がハイレベルからローレベルに切り替えられる。所定時間において、それ以前に駆動していたＤＤＣ６４により平滑用コンデンサＣ１に充電されていた電荷が放電される。これにより、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ１の破壊を防止することができる。平滑用コンデンサＣ１に電荷が充電されたままであると、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ１はオンされた時に、平滑用コンデンサＣ１に残留する電荷がＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ１を介して接地電圧に流れ、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ１が破壊される虞があるからである。次に、ゲート信号Ｓｇ２をハイレベルからローレベルに切り替えてからデッドタイムが経過するまでの間、イネーブル信号ＥＮ１、ＥＮ２、およびゲート信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、共にローレベルに維持される。デッドタイムを設けることにより、出力電圧ＶＯ２と接地電圧とがＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ２を介して短絡するのを防ぐことができる。加熱から冷却へ切り替える場合にも同様に、平滑用コンデンサＣ２を放電する放電時間と、冷却の電圧が印加される前のデッドタイムが設けられる。
【００７５】
ところで、所定周期Ｔを制御開始時から短周期である期間ＴＣ２に設定することもできる。しかし、所定周期Ｔが短いとＣＰＵ５１への負荷が増大する。また、検出温度と目標温度との温度差が大きい場合には、所定周期Ｔが長い方が効率良く励起用半導体レーザ２８の加熱／冷却を行うことができる。
【００７６】
ここで、励起用半導体レーザ２８およびＹＡＧレーザ３５は対象機器、およびレーザ加工装置の一例である。レーザ加工装置１は温度制御装置の一例である。また、ペルチェドライバ４８は電圧印加部の一例である。温度センサ３６、３７は温度検出部の一例である。また、レーザコントローラ３は制御部の一例である。また、励起用半導体レーザ２８は励起用レーザの一例である。また、ＹＡＧレーザ３５は固体レーザの一例である。また、励起用半導体レーザ２８およびＹＡＧレーザ３５はレーザ発振器の一例である。また、ＤＤＣ６４は第１ＤＣ／ＤＣコンバータの一例であり、ＤＤＣ６５は第２ＤＣ／ＤＣコンバータの一例である。また、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ１は第１トランジスタの一例であり、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ２は第２トランジスタの一例である。
【００７７】
また、図６および７のフローチャートにおいて、ステップＳ２０およびＳ５０は高低判断処理および温度差検出処理の一例である。ステップＳ５４は通電制御処理の一例である。ステップＳ５２は電圧制御処理の一例である。ステップＳ４６は周期制御処理の一例である。ステップＳ４４は温度判定処理の一例である。ステップＳ４２は加工判定処理の一例である。
【００７８】
以上、上記した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。
レーザ加工装置１では、ペルチェ素子３８、３９、励起用半導体レーザ２８、ＹＡＧレーザ３５、ペルチェドライバ４８、温度センサ３６、３７を備えている。励起用半導体レーザ２８の温度はペルチェ素子３８を利用して目標温度に制御される。また、ＹＡＧレーザ３５の温度はペルチェ素子３９を利用して目標温度に制御される。ペルチェドライバ４８はペルチェ素子３８および３９の端子間に極性の切り替えが可能な電圧を印加する。温度センサ３６は励起用半導体レーザ２８の温度を検出する。また、温度センサ３７はＹＡＧレーザ３５の温度を検出する。また、所定周期毎に、ＣＰＵ５１は、ステップＳ５０にて、検出温度と目標温度との高低を判定し、温度差を検出する。そして、検出温度が目標温度に対して高温であると判断すると、極性信号ＳＰを冷却に設定し（Ｓ５４）、極性切替え制御部６１へ出力する。極性切替え制御部６１はＤＤＣ６４へハイレベルのイネーブル信号ＥＮ１を出力し、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ２へハイレベルのゲート信号Ｓｇ２を出力する。これにより、ＤＤＣ６４は動作しＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ２はオンする。そして、ペルチェ素子３８の励起用半導体レーザ２８側の電極面、ペルチェ素子３９のＹＡＧレーザ３５側の電極面は吸熱する。また、極性信号ＳＰが加熱に設定されると（Ｓ５４）、ハイレベルのイネーブル信号ＥＮ２とゲート信号Ｓｇ１とを出力して、ＤＤＣ６５は動作しＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ１はオンする。そして、ペルチェ素子３８の励起用半導体レーザ２８側の電極面、ペルチェ素子３９のＹＡＧレーザ３５側の電極面は発熱する。また、ステップＳ５２にて、ＣＰＵ５１は抵抗信号Ｓｒ１あるいはＳｒ２を出力し、出力電圧ＶＯ１、ＶＯ２をＤＤＣ６４、６５から出力する。ステップＳ４４において、検出温度と目標温度との温度差の絶対値が０．３℃より小さいと判断することに応じて、所定周期Ｔを期間ＴＣ１より短期間である期間ＴＣ２へ変更する。
【００７９】
ペルチェ素子３８、３９に印加される出力電圧ＶＯ１、ＶＯ２が下限電圧である０．８Ｖである場合、所定周期Ｔを期間ＴＣ１とした制御では、更に細かい温度制御を行うことはできない。この場合でも、ステップＳ４４、Ｓ４６において、検出温度と目標温度との温度差に応じて所定周期Ｔを期間ＴＣ２へと短縮することにより、温度制御を更に細かく行うことができる。検出温度と目標温度との温度差が０．３℃以下であって検出温度が目標温度に近づいている場合、出力電圧ＶＯ１、ＶＯ２の電圧が下限電圧である０．８Ｖであっても、細かい温度差を制御でき精細な温度制御を的確に行うことができる。
【００８０】
また、レーザ加工装置１は、励起用半導体レーザ２８およびＹＡＧレーザ３５を備える。励起用半導体レーザ２８はＹＡＧレーザ３５を励起する。ステップＳ４４において、温度センサ３６により検出された検出温度と目標温度との温度差の絶対値が０．３℃より小さいことに応じて、所定周期Ｔを期間ＴＣ２へと短縮する。
【００８１】
これにより、励起用半導体レーザ２８の検出温度と目標温度との温度差の絶対値が０．３℃より小さく、検出温度が目標温度に近づいており、更にレーザ加工装置１が加工中である場合、所定周期Ｔを期間ＴＣ２に設定することにより精細な温度制御を行うことができ、検出温度を効率よく目標温度に制御することができる。これにより、励起用半導体レーザ２８から出射されるレーザ光の波長帯域はＹＡＧレーザ３５が効率良く励起される波長帯域に制御される。ＹＡＧレーザ３５は所望の波長帯域でレーザ光を出射することができる。
【００８２】
また、ペルチェドライバ４８は、ＤＤＣ６４と、ＤＤＣ６４の出力端子Ｏ１と接地電位との間に電気的に接続されるＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ１と、ＤＤＣ６５と、ＤＤＣ６５の出力端子Ｏ２と接地電位との間に電気的に接続されるＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ２とを備える。ペルチェ素子３８の第１端子Ｔ１は出力端子Ｏ１に電気的に接続され、第２端子Ｔ２は出力端子Ｏ２に電気的に接続される。
【００８３】
これにより、ＤＤＣ６４、６５により直流の出力電圧が供給されるので、ＤＤＣ６４、６５の出力電圧を直接ペルチェ素子３８に印加することができる。また、ＤＤＣ６４、６５により出力電圧が供給されるので、正逆２方向の極性の電圧を直接にペルチェ素子３８に印加することができる。
【００８４】
また、本発明に係る温度制御装置において、ＤＤＣ６４、６５は単電源で駆動される。これにより、温度制御の精度を確保するために、正電源と負電源との二電源を必要とせず、簡易な単電源により精度良く温度制御をすることができる。また、低コストでペルチェドライバ４８を構成することができる。
【００８５】
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、図５および６に示す温度制御のフローチャートにおいて、抵抗値温度算出処理（Ｓ４０）に代えて、図９に示す抵抗値温度算出処理２を行う。
【００８６】
抵抗値温度検出処理２について説明する。ＣＰＵ５１はＤＰＭ６２の可変抵抗ＲＢの抵抗値が０Ωに設定されているか否かを判断する。可変抵抗ＲＢの抵抗値が０Ωに設定されている場合は、出力電圧ＶＯ１またはＶＯ２が下限電圧値であると判断することができる。次に、可変抵抗ＲＢの抵抗値が０Ωに設定されていると判断することに応じて（Ｓ６２：ＹＥＳ）、出力電圧ＶＯ１またはＶＯ２が下限電圧値であると判断されるため、ＣＰＵ５１はレーザ加工装置１が加工中であるか否かを判断する（Ｓ６４）。次に、加工中であると判断することに応じて（Ｓ６４：ＹＥＳ）、励起用半導体レーザ２８は精度の高い温度制御を行う必要があるか否かを判断するため、検出温度と目標温度との温度差の絶対値が０．３℃より小さいか否かを判断する。次に、検出温度と目標温度の温度差の絶対値が０．３℃より小さいと判断することに応じて（Ｓ６６：ＹＥＳ）、精度の高い温度制御を行うために、所定周期Ｔを期間ＴＣ１より短期間である期間ＴＣ２に設定する（Ｓ６８）。次に、励起用半導体レーザ２８は出射中であるか否かを判断する（Ｓ７０）具体的には、ＣＰＵ５１は、ＰＣ７から入力された印字情報に基づいて励起用半導体レーザ２８から励起光を出力する駆動パターンを出力中の期間であるか否かを判断する。励起光の出力期間である場合には出射中であると判断し、励起光を出力する駆動パターンをレーザドライバ２９に出力するタイミングで、極性信号ＳＰを冷却に設定する。励起用半導体レーザ２８は出射中であると判断することに応じて（Ｓ７０：ＹＥＳ）、極性を冷却に確定し、ＤＰＭ６２の可変抵抗ＲＢの抵抗値を０Ωに維持する（Ｓ７２）。励起用半導体レーザ２８が出射中である期間、励起用半導体レーザ２８の発熱により、励起用半導体レーザ２８の温度は上昇する。そこで、励起用半導体レーザ２８が出射中である場合には、励起用半導体レーザ２８を冷却することにより出射動作に伴う発熱による温度上昇を抑制するためである。
【００８７】
一方、励起用半導体レーザ２８は出射中でないと判断することに応じて（Ｓ７０：ＮＯ）、ＰＩＤ制御により、目標温度と検出温度との比較結果から、ペルチェ素子３８へ印加する電圧の極性および電圧値を算出する（Ｓ７６）。そして、算出された電圧値に応じて、抵抗信号Ｓｒ１あるいはＳｒ２を出力してＤＰＭ６２あるいはＤＰＭ６３の可変抵抗ＲＢの抵抗値を設定し（Ｓ７８）、極性信号ＳＰを設定し、抵抗値温度算出処理２は終了する。レーザ加工装置１は加工中であり、かつ、検出温度と目標温度の温度差の絶対値が０．３℃より小さいので、所定周期Ｔは期間ＴＣ２で動作する。また、レーザ出射中でないため、ＰＩＤ制御によって極性および出力電圧値を算出して加熱または冷却の制御が行われる。
【００８８】
一方、ＤＰＭ６２の可変抵抗ＲＢの抵抗値が０Ωに設定されていないと判断することに応じて（Ｓ６２：ＮＯ）、また、レーザ加工装置１が加工中でないと判断することに応じて（Ｓ６４：ＮＯ）、また、検出温度と目標温度の差分の絶対値が０．３℃以上であると判断することに応じて（Ｓ６６：ＮＯ）、所定周期Ｔを通常の期間ＴＣ１に設定する（Ｓ７４）。次に、ＰＩＤ制御により、目標温度と検出温度との比較結果から、ペルチェ素子３８へ印加する電圧の極性および電圧値を算出する（Ｓ７６）。そして、算出された電圧値に応じて、抵抗信号Ｓｒ１あるいはＳｒ２を出力してＤＰＭ６２あるいはＤＰＭ６３の可変抵抗ＲＢの抵抗値を設定し（Ｓ７８）、極性信号ＳＰを設定し、抵抗値温度算出処理２は終了する。
【００８９】
ここで、図６および９のフローチャートにおいて、ステップＳ２０およびＳ７６は高低判断処理および温度差検出処理の一例である。ステップＳ８０は通電制御処理の一例である。ステップＳ７８は電圧制御処理の一例である。ステップＳ６８は周期制御処理の一例である。ステップＳ６６は温度判定処理の一例である。ステップＳ６４は加工判定処理の一例である。
【００９０】
以上、上記した第２実施形態によれば、以下の効果を奏する。
ステップＳ６６において、ＣＰＵ５１は検出温度と目標温度との温度差の絶対値が０．３℃より小さいか否かを判定する。また、ステップＳ６４において、レーザ加工装置１が加工中であるか否かを判定する。ステップＳ６４において、レーザ加工装置１が加工中であると判断することに応じて、さらに、ステップＳ６６において、検出温度と目標温度との温度差の絶対値が０．３℃より小さいと判断することに応じて、ステップＳ６８において、所定周期Ｔを期間ＴＣ２に設定する。さらに、ステップＳ７０において、励起用半導体レーザ２８がレーザ出射中であるかを判定する。ステップＳ７０において、励起用半導体レーザ２８がレーザ出射中であると判断することに応じて、ステップＳ７２において、極性を冷却に確定する。
【００９１】
これにより、検出温度と目標温度との温度差の絶対値が０．３℃より小さく、検出温度が目標温度に近づいており、更にレーザ加工装置１が加工中である場合、所定周期Ｔを短縮することにより精細な温度制御を行うことができ、検出温度を効率良く目標温度に制御することができる。また、励起用半導体レーザ２８がレーザ光を出射中である場合には、出射動作に伴い発熱するので、温度差に関わらずペルチェ素子３８により励起用半導体レーザ２８を冷却することで、励起用半導体レーザ２８が発熱して目標温度から離れて高温となってしまうことを防止することができる。
【００９２】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内での種々の改良、変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、実施形態のペルチェドライバ４８は２つのＤＰＭを有する構成であると説明したが、ＤＰＭを１つだけ有する構成としてもよい。この場合、例えば、ＤＰＭの出力端子を２つのＤＤＣの入力端子の何れかに切替えるスイッチをＤＰＭの後段に備える構成とすればよい。また、追加したスイッチはＣＰＵ５１が出力する極性信号ＳＰに応じて、ＤＰＭとＤＤＣとの電気的に接続に切替え可能な構成とする。これにより、回路を簡略化することができる。
【００９３】
また、ＤＤＣ６４およびＤＤＣ６５は同期整流型降圧チョッパ方式のＤＣ／ＤＣコンバータであると説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ダイオード整流型降圧チョッパ方式、あるいは絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータを用いることができる。
【００９４】
また、実施形態では、ＤＤＣ６４とＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ２、およびＤＤＣ６５とＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＮＦＥＴ１との組み合わせで、ペルチェ素子３８に印加する電圧の極性を正逆の各々の方向に制御する場合を説明した。しかしながら、本願はこれに限定されるものではない。Ｈブリッジ回路を使用する場合にも本発明を適用することができることは言うまでもない。また、実施形態では、励起用半導体レーザ２８の温度制御について説明したが、ＹＡＧレーザ３５の温度制御についても本発明を同様に適用することができる。
【００９５】
また、ペルチェ素子３８、３９に印加する電圧の極性が反転する場合に、切り替えられた電圧を印加するにあたって、先ず最小電圧を印加する処理を挿入しても良い。これにより、ペルチェ素子３８、３９に印加される電圧の極性が反転される場合には、最小電圧が印加された後に、設定された電圧が印加される。ペルチェ素子３８、３９の劣化を防止することができる。尚、この場合は、ＤＰＭ６２、６３において、可変抵抗ＲＢの抵抗変化を２段階で変化されるように制御すれば良い。具体的には、可変抵抗ＲＢの抵抗値を０とした後、抵抗信号Ｓｒ１、Ｓｒ２に応じた抵抗値に切替える。
【００９６】
また、実施形態では、レーザコントローラ３がＣＰＵ５１を備える場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。複数のＣＰＵを備えてもよいし、ＣＰＬＤによって構成されてもよいし、ＡＳＩＣによって構成されてもよい。さらに、ＣＰＵ５１、ＣＰＬＤ、およびＡＳＩＣの種々の組み合わせによって構成されてもよい。
【００９７】
また、第１実施形態では、所定周期Ｔを期間ＴＣ１よりも短期間のＴＣ２へ変更する場合を説明したが、これに限定されず、所定周期Ｔを期間ＴＣ１よりも長期間の期間ＴＣ３へ変更することもできる。例えば、レーザ加工装置１に電源が投入されている状態で、加工が行われていない場合には、期間ＴＣ３で温度制御処理を行うと良い。この場合、温度制御の精度は悪くなるが、所定周期Ｔを長くすることにより消費電力を低減しながら、スタンバイ中の励起用半導体レーザ２８およびＹＡＧレーザ３５の温度を目標温度付近に維持しておくことができる。これにより、再度加工を行う場合に短時間で励起用半導体レーザ２８およびＹＡＧレーザ３５目標温度にすることができ、短時間で加工を開始することができる。
【符号の説明】
【００９８】
１    レーザ加工装置
２    レーザ加工装置本体部
３    レーザコントローラ
５    電源部
６    加工対象物
７    パーソナルコンピュータ
１１    レーザ発振器
１２    本体ベース
１３    レーザ発振ユニット
１８    ガルバノスキャナ
１９    ｆθレンズ
２７    筐体
２８    励起用半導体レーザ
２９    レーザドライバ
３１    電源
３３    光ファイバ
３４ａ、３４ｂ    温度検出制御部
３５    ＹＡＧレーザ
３６、３７    温度センサ
３８、３９    ペルチェ素子
４５    ガルバノコントローラ
４６    ガルバノドライバ
４８    ペルチェドライバ
５１    ＣＰＵ
５２    ＲＡＭ
５３    ＲＯＭ
５４    タイマ
６２、６３    デジタルポテンショメータ
６４、６５    ＤＣ／ＤＣコンバータ
６６、６７    電圧制御部
ＳＰ    極性信号
ＳＥＮ    ペルチェイネーブル信号
Ｓｒ１、Ｓｒ２    抵抗信号
ＥＮ１、ＥＮ２    イネーブル信号
Ｓｇ１、Ｓｇ２    ゲート信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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