(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記（イ）〜（ワ）の各手段からなる自己校正システムを具備することを特徴とするレーザ樹脂溶着機。
（イ）自己校正動作を開始させるための開始操作手段
（ロ）レーザ出力値Ｐｎとその出力値Ｐｎを出力させるために定められた駆動電流値Ｉｎが対応付けられてＮ段階に渡って、書き替え可能に記憶されているレーザ出力／駆動電流テーブル（１≦ｎ≦Ｎ  いずれも自然数）
（ハ）レーザダイオードに流すべき駆動電流を設定する駆動電流設定部
（ニ）前記駆動電流設定部の設定値を指定された値に変更設定する駆動電流値変更手段
（ホ）レーザダイオードに、駆動電流設定部に設定された値の電流を流すレーザ駆動部
（ヘ）レーザに実際に流れている駆動電流値Ｉｏを測定するための駆動電流検出器
（ト）レーザ出力値Ｐｏを測定するための光パワーメータ
（チ）前記テーブルの第ｎ段階目の電流値Ｉｎに対応するテーブルのレーザ出力値Ｐｎと、所定電流値でレーザを実際に駆動したときのレーザ出力値Ｐｏとの差Ｐｏ−Ｐｎを算出する減算器
（リ）前記差の絶対値｜Ｐｏ−Ｐｎ｜が予め設定した許容値ｉ以下であるか、ｉより大きいかを判定する許容判定手段
（ヌ）光パワーメータの測定値ＰｏとＰｎとの比Ｐｏ／Ｐｎを算出する比率算出手段
（ル）前記テーブルの電流値Ｉｎを前記比率Ｐｏ／Ｐｎで除したＩｎＰｎ／Ｐｏを算出する電流算出手段
（ヲ）前記テーブルの電流Ｉｎを（ヘ）の駆動電流検出器で検出された電流値に書き替える書き替え手段
（ワ）上記（ロ）〜（ヲ）を手段として、次のフローチャートのステップＳ２以下の動作を行わせるプログラム
【表１】
0004936398.tif 000003
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザを用いたレーザ樹脂溶着機におけるレーザ出力対駆動電流テーブルをレーザダイオードの経年劣化等による駆動電流対レーザ出力特性の変化に応じて、適時に校正するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ樹脂溶着は、樹脂材料にレーザ光を照射して発熱させ、その熱により樹脂を溶融させて接着するものであり、その接着の品質を保つにはレーザの出力が規定値であることが必要である。然るに半導体レーザは経年劣化があり、期間が経過すると同じ駆動電流を流してもレーザ出力が低下し溶着の品質を同一に保てないことになる。
また、温度によって出力が変動する性質もある。
【０００３】
そこで従来は、レーザ出力を一定にするために次のような方法が採られて来た。
その１は、レーザ出力の一部を分岐して光センサで受光し、光センサの出力する光電流を電圧に変換して、この電圧を基準値と比較し、その差が小さくなるように半導体レーザの駆動回路へ負帰還をかけて、レーザの光出力が一定になるようにするという方法である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
その２は、一定期間毎にレーザ出力を光パワーメータで実際に測定し、出力設定値が複数点（Ｐ１、Ｐ２…ＰＮ）ある場合に、各設定値を指定したときの実際の光パワーメータによる測定値がＰ′１、Ｐ′２…Ｐ′Ｎであった場合に、その変動率Ｐ′１／Ｐ１、Ｐ′２／Ｐ２…Ｐ′Ｎ／ＰＮを算出し、それを拠り所にして実際に必要な出力値を得るように設定するという方法である（出願人、発明者の実地経験および見聞による）。
【特許文献１】特公平７−９５６０８号公報（３頁６行〜下から２行、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、その１の方法では、レーザ出力が光センサの方へ分岐させた分だけ弱くなるうえ、分岐比率がビームモードの影響を受け易く、また、光センサは応答性の速いフォトダイオード等の半導体センサを用いる必要があるが、そのため温度ドリフトの影響を受け易いという問題がある。
【０００６】
その２の方法は、分岐はせず、全レーザ出力を光パワーメータで測定するから分岐上の問題はなく、また光パワーメータは温度ドリフトの影響を受けないという利点はあるが、手間がかかるうえ、はや装置の出力設定パネルに表示されている数値とは異なる出力値となるため操作者が設定ミスを犯し易いという問題がある。
【０００７】
本発明の課題は、上記従来技術の問題点に鑑みて、ユーザ或いは操作者は、校正開始の単純操作（例えば、釦を押すとかタッチキーをタッチするとか、スイッチを入れるとか）を行いさえすれば、装置内に持っている複数段階のレーザ出力値対駆動電流値のテーブルの駆動電流値が自動校正され、レーザダイオードに経年劣化があったとしてもなお当初からのテーブルのレーザ出力値を指定すれば、その通りの出力値が得られるレーザ樹脂溶着機を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するために下記の手段構成を有する。
本発明の構成は、下記（イ）〜（ワ）の各手段からなる自己校正システムを具備することを特徴とするレーザ樹脂溶着機である。
（イ）自己校正動作を開始させるための開始操作手段
（ロ）レーザ出力値Ｐｎとその出力値Ｐｎを出力させるために定められた駆動電流値Ｉｎが対応付けられてＮ段階に渡って、書き替え可能に記憶されているレーザ出力／駆動電流テーブル（１≦ｎ≦Ｎいずれも自然数）
（ハ）レーザダイオードに流すべき駆動電流を設定する駆動電流設定部
（ニ）前記駆動電流設定部の設定値を指定された値に変更設定する駆動電流値変更手段
（ホ）レーザダイオードに、駆動電流設定部に設定された値の電流を流すレーザ駆動部
（ヘ）レーザに実際に流れている駆動電流値Ｉｏを測定するための駆動電流検出器
（ト）レーザ出力値Ｐｏを測定するための光パワーメータ
（チ）前記テーブルの第ｎ段階目の電流値Ｉｎに対応するテーブルのレーザ出力値Ｐｎと、所定電流値でレーザを実際に駆動したときのレーザ出力値Ｐｏとの差Ｐｏ−Ｐｎを算出する減算器
（リ）前記差の絶対値｜Ｐｏ−Ｐｎ｜が予め設定した許容値ｉ以下であるか、ｉより大きいかを判定する許容判定手段
（ヌ）光パワーメータの測定値ＰｏとＰｎとの比Ｐｏ／Ｐｎを算出する比率算出手段
（ル）前記テーブルの電流値Ｉｎを前記比率Ｐｏ／Ｐｎで除したＩｎＰｎ／Ｐｏを算出する電流算出手段
（ヲ）前記テーブルの電流Ｉｎを（ヘ）の駆動電流検出器で検出された電流値に書き替える書き替え手段
（ワ）上記（ロ）〜（ヲ）を手段として、次のフローチャートのステップＳ２以下の動作を行わせるプログラム
【０００９】
【表１】
0004936398.tif 000002
【発明の効果】
【００１０】
本発明のレーザ樹脂溶着機は、レーザ出力値Ｐｎと、その出力値Ｐｎを出力させるために定められた駆動電流値Ｉｎが対応付けられてＮ段階に渡って（１≦ｎ≦Ｎ）、電流値の書き替えが可能に記憶されているテーブルを有し、このテーブルの出力値Ｐｎに対応する駆動電流値を、実際にレーザ出力値を温度ドリフトの影響のない光パワーメータによって測定し、出力値Ｐｎが一定の許容範囲内で得られる電流値に自動的に書き替えるようになっているので、レーザダイオードが経年劣化により過去と現時点の同一駆動電流に対する現在のレーザ出力値が低下していたとしても、テーブルの出力値Ｐｎを校正前通りに指定すればＰｎのレーザ出力が得られ、操作者による校正の手間も校正開始操作だけで殆ど要しないという効果がある。
【００１１】
また、レーザ出力の分岐も行っていないので分岐比率がビームモードの影響を受け易いとか、分岐光を受ける半導体センサの温度ドリフトの影響を受けるという問題が生じないという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
課題解決手段で挙げた各手段のうち、テーブルはＰＯＭを用い、各算出手段および判定手段はＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭによって実現するのが最良の実施形態である。
【実施例】
【００１３】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明のレーザ樹脂溶着機における自己校正システムの原理的な構成を示すブロック図である。
校正開始ボタン１が押されると、その信号はＣＰＵ８に伝達され、ＣＰＵ８は、レーザ出力／駆動電流テーブル２（以下単にテーブル２という）のレーザ出力値Ｐｎを指定し、駆動電流設定部４に前記Ｐｎに対応するテーブル２の電流値Ｉｎを設定させる。
テーブル２には、レーザ出力値Ｐｎを出力させるために定められた駆動電流値ＩｎがＰｎに対応づけられてｎ＝１〜ＮのＮ段階に渡って記憶されている。
【００１４】
レーザ駆動部５は前記設定値Ｉｎの電流をレーザダイオード７に流すよう駆動する。レーザ駆動部５とレーザダイオード７の途中にはレーザダイオード７に実際に流れている電流値を検出する駆動電流検出器６が設けられている。電流駆動されたレーザダイオード７からはレーザ光が出力される。このレーザ光は、樹脂溶着時には溶着対象の樹脂に向けられているが、校正時にはレーザ出力光の全てが光パワーメータ１４へ向けて照射される。光パワーメータ１４は基本的にはカロリーメータであり、レーザ光の照射による温度上昇を測定することによりレーザ光の出力Ｐｏを測定する。ＰＤ（フォトダイオード）のような温度ドリフトの影響は受けにくい。
【００１５】
光パワーメータ１４の測定値Ｐｏは減算器１３へ送られ、前記テーブル２のレーザ出力値Ｐｎとの差Ｐｏ−Ｐｎが算出される。この差値は許容判定手段１２へ送られ、ここで差値の絶対値が予め定めた許容値ｉ以下であるか、ｉより大きいかが判定される。
判定結果はＣＰＵ８へ送られる。ＣＰＵ８では、差値が許容値ｉ以下である場合には、書き替え手段３に、テーブル２の電流値Ｉｎを駆動電流検出器６で検出された電流値に書き替えさせるようにする。
【００１６】
ところで、テーブル２のレーザ出力値Ｐｎを指定したときには、その対応電流値はＩｎであり、レーザダイオード７にはこの電流値を流すようにしているから駆動電流検出器６で検出される電流はＩｎかそれに非常に近い値である。従って、この電流によってテーブル２のＩｎを書き替えても結果的に殆ど替らないことになる。
【００１７】
次に、差値が許容値ｉより大きいときには、ＣＰＵ８は比率算出手段１１に比率Ｐｏ／Ｐｎを算出させ、次いで電流算出手段１０に、テーブル２の電流値Ｉｎを比率Ｐｏ／Ｐｎで除した電流値ＩｎＰｎ／Ｐｏを算出させ、駆動電流設定部４の設定値を駆動電流値変更手段９によってＩｎからＩｎＰｎ／Ｐｏに変更させる。
【００１８】
これは例えば、レーザダイオード７に電流Ｉｎを流したにもかかわらず、そのとき出力されたパワーＰｏがＰｎの例えば０．８であったならば、駆動電流をＩｎ／０．８に増やすということである。そして再び光パワーメータ１４で測定した値ＰｏとＰｎとの差を減算器１３で求めさせ、その差値が許容値ｉ以下であるかｉ以上であるかを許容判定手段１２で判定させ、許容値ｉ以下であるときには、レーザ出力／駆動電流テーブル２のＩｎを書き替え手段３によって、ＩｎＰｎ／Ｐｏ（駆動電流検出器の検出電流）に書き替えさせる。即ち、レーザダイオードの経年劣化により、当初設定の電流Ｉｎでは当初設定の出力値Ｐｎが出力されなくなったことに対し、その低下の比率分だけテーブル２のＩｎをＩｎよりも増加した電流ＩｎＰｎ／Ｐｏに書き替えるということである。
こうすることにより、レーザダイオードの経年劣化後もテーブル２のＰｎを指定すれば当初の通りＰｎのレーザ出力が得られるということになる。
【００１９】
以上に対して、レーザダイオード７に対する駆動電流をＩｎＰｎ／Ｐｏにしてもなお、そのときの光パワーメータの測定値Ｐ′ｏとＰｎとの差値が許容値ｉより大きいときには、再び比率算出手段１１でＰ′ｏ／Ｐｎを求め、電流算出手段１０でＩｎＰｎ／Ｐ′ｏを算出し、駆動電流値変更手段９により、駆動電流設定部４の設定値をＩｎＰｎ／Ｐ′ｏに変更し、以下同様のことを、光パワーメータ１４の測定値とＰｎとの差値が許容値ｉ以下となるまで自動的に繰り返し、ｉ以下となったときに、書き替え手段３によってテーブル２のＩｎを駆動電流検出器６の検出値に書き替える。
【００２０】
以上はテーブル２のレーザ出力値Ｐｎについての校正であるから、それが終了したならばＣＰＵ８からの指令により次にレーザ出力値Ｐｎ＋１について、以上述べた動作を行い、それが終了したならばＰｎ＋２について行うというようにしてＰ１からＰＮまでの校正が行われ、レーザ出力／駆動電流テーブル２についての全校正を完了することになる。
【００２１】
図１においては、電流算出手段１０、比率算出手段１１、許容判定手段１２、減算器１３等は、個別ブロックとして示しているが、これらで行われる演算はＣＰＵ８でＲＯＭ１５、ＲＡＭ１６を用いて行わせることができる。
また、書き替え手段３や駆動電流値変更手段の機能もＣＰＵ８に行わせることもできる。
【００２２】
図２は、本発明レーザ樹脂溶着機の自己校正システムの実際構成を示すブロック図である。図１と同一名称のものには同じ番号が付されている。
図１のＣＰＵ８、ＲＯＭ１５、ＲＡＭ１６は制御部１８としてまとめられている。図１の校正開始ボタン１は操作／表示部１９の中に設けられている。図１の駆動電流値変更手段９、電流算出手段１０、比率算出手段１１、許容判定手段１２、減算器１３は、図２では制御部１８の機能とされている。
【００２３】
図１においてはレーザダイオード７の出力光は直接光パワーメータ１４に照射されているが、両者の配置によっては、レーザダイオード７の射出光を光ファイバーケーブル２３によって伝送し、その先端に設けられたレーザ射出ユニット１７から光パワーメータ１４へ照射する。レーザ駆動用直流電源ユニット２５は、図１では図示省略されているが、レーザ駆動部５がレーザダイオード７を駆動する直流電流を供給している電源である。駆動電流検出器６は、現実にレーザダイオードに流れている電流値を検出するものであり、これよりバス２０へ送られているのは｜Ｐｏ−Ｐｎ｜が許容値以下のときに、レーザ出力／駆動電流テーブル２の電流値Ｉｎを書き替えるためである。同時にレーザ出力制御部２４へ送られているのは、レーザダイオードに実際に流れる電流を駆動電流設定部４に設定された電流値が維持されるように負帰還をかけているものである。
【００２４】
図２では、レーザ駆動用直流電源ユニット２５、レーザダイオード７、レーザ射出ユニット１７、光パワーメータ１４を除いた部分をレーザ駆動制御部２１としてまとめている。
【００２５】
図３は、図２でレーザ駆動制御部内の制御部１８で行わせている大部分の演算をレーザ駆動制御部２１の外に設けたシーケンサ２２で行わせその結果をバス２０に送るようにしたものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のレーザ樹脂溶着機における自己校正システムの原理的な構成を示すブロック図である。
【図２】本発明のレーザ樹脂溶着機の自己校正システムの実際構成の第１の例を示すブロック図である。
【図３】本発明のレーザ樹脂溶着機の自己校正システムの実際構成の第２の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  校正開始ボタン
２  レーザ出力／駆動電流テーブル
３  書き替え手段
４  駆動電流設定部
５  レーザ駆動部
６  駆動電流検出器
７  レーザダイオード
８  ＣＰＵ
９  駆動電流値変更手段
１０  電流算出手段
１１  比率算出手段
１２  許容判定手段
１３  減算器
１４  光パワーメータ
１５  ＲＯＭ
１６  ＲＡＭ
１７  レーザ射出ユニット
１８  制御部
１９  操作／表示部
２０  バス
２１  レーザ駆動制御部
２２  シーケンサ
２３  光ファイバーケーブル
２４  レーザ出力制御部
２５  レーザ駆動用直流電源ユニット
【図１】
0004936398.tif 000004
【図２】
0004936398.tif 000005
【図３】
0004936398.tif 000006