(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザと、
前記半導体レーザをパルス駆動する駆動部と、
励起状態において前記半導体レーザからの光パルスを増幅する光増幅成分を含み、前記光パルスを一方の端面に受けて、励起状態にある前記光増幅成分により増幅された前記光パルスである増幅光を他方の端面から出力する光ファイバと、
前記光増幅成分を励起状態にするための励起光を前記光ファイバに入射させる励起光源と、
前記増幅光を走査するための走査機構と、
前記増幅光の単位時間あたりの走査量を表わす印字速度を含む印字設定情報を受けて前記駆動装置を制御することにより、前記増幅光の繰返し周波数とパルス幅とを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記繰返し周波数と前記パルス幅との対応関係を予め記憶するとともに、前記印字設定情報と前記対応関係とに基づいて、前記繰返し周波数および前記パルス幅を制御する、レーザマーキング装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記対応関係として、前記繰返し周波数が高くなるに従い前記パルス幅が短くなるように定められた、前記繰返し周波数と前記パルス幅との相関関係を記憶する、請求項１に記載のレーザマーキング装置。
【請求項３】
前記印字設定情報は、印字対象物の材質の情報をさらに含み、
前記制御部は、前記印字対象物の材質ごとに前記対応関係を記憶するとともに、前記印字設定情報に基づいて、前記繰返し周波数と前記パルス幅とを制御するための前記対応関係を決定する、請求項２に記載のレーザマーキング装置。
【請求項４】
前記レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有し、
前記制御部は、前記テストモードにおいて、前記パルス幅を、前記印字設定情報と前記対応関係とに基づいて決定した値に保つとともに、前記繰返し周波数を、前記パルス幅と前記対応関係とにより決定した値を含む範囲内で変化させて、前記印字テストを行なう、請求項２に記載のレーザマーキング装置。
【請求項５】
前記レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有し、
前記制御部は、前記テストモードにおいて、前記繰返し周波数を前記印字設定情報と前記対応関係とに基づいて決定した値に保つとともに、前記パルス幅を、前記繰返し周波数と前記対応関係とにより決定した値を含む範囲内で変化させて、前記印字テストを行なう、請求項２に記載のレーザマーキング装置。
【請求項６】
前記相関関係は、前記パルス光の平均パワーが一定である場合の前記繰返し周波数と前記パルス幅との関係である、請求項２に記載のレーザマーキング装置。
【請求項７】
前記レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有し、
前記対応関係は、前記繰返し周波数に対して前記パルス幅が一定となる関係であり、
前記制御部は、前記テストモードにおいて、前記対応関係に従う複数の値の間で前記繰返し周波数を変化させて、前記印字テストを行なう、請求項１に記載のレーザマーキング装置。
【請求項８】
前記レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有し、
前記対応関係は、前記パルス幅に対して前記繰返し周波数が一定となる関係であり、
前記制御部は、前記テストモードにおいて、前記対応関係に従う複数の値の間で前記パルス幅を変化させて、前記印字テストを行なう、請求項１に記載のレーザマーキング装置。
【請求項９】
前記レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有し、
前記対応関係は、前記繰返し周波数と前記パルス幅との複数の組合せを含み、
前記制御部は、前記テストモードにおいて、前記複数の組合せの中から前記印字設定情報に対応する組合せを選択して前記印字テストを行なう、請求項１に記載のレーザマーキング装置。
【請求項１０】
前記レーザマーキング装置は、
ユーザが前記印字設定情報を入力するための入力部をさらに備え、
前記印字設定情報は、前記ユーザにより入力された、前記繰返し周波数および前記パルス幅の少なくとも一方を設定するための情報をさらに含む、請求項７から９のいずれか１項に記載のレーザマーキング装置。
【請求項１１】
前記レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有し、
前記制御部は、前記テストモードにおいて、テストパターンを印字するとともに、前記対応関係に従って、前記繰返し周波数を変化させる、請求項１に記載のレーザマーキング装置。
【請求項１２】
前記制御部は、さらに、前記繰返し周波数を示す情報を印字する、請求項１１に記載のレーザマーキング装置。
【請求項１３】
前記レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有し、
前記制御部は、前記テストモードにおいて、テストパターンを印字するとともに、前記対応関係に従って、前記パルス幅を変化させる、請求項１に記載のレーザマーキング装置。
【請求項１４】
前記制御部は、さらに、前記パルス幅を示す情報を印字する、請求項１３に記載のレーザマーキング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザマーキング装置に関し、特に光ファイバ増幅器を用いたレーザマーキング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、物体の表面に所望の情報を印字するための装置としてレーザマーキング装置が提供されている。一般的にレーザマーキング装置はパルス発振を行なうレーザ光源を備える。このレーザ光源には固体レーザが用いられることが多い。
【０００３】
固体レーザでは、ＹＡＧあるいはＹＶＯ4結晶等のレーザ媒質の両端に全反射ミラーと部分透過ミラーとが設けられることにより共振器が構成される。部分透過ミラーとレーザ媒質との間にはＱスイッチが配置されるとともに、レーザ媒質の周囲にはその媒質を励起するための光源が設けられる。
【０００４】
Ｑスイッチを光遮断状態とした上で励起用光源によってレーザ媒質を励起状態にすると共振器内部にエネルギーが蓄積される。そしてＱスイッチを光透過状態に変化させるとレーザ媒質内で発生したレーザ光が全反射ミラーと部分透過ミラーとの間で往復するとともにレーザ媒質に蓄積されたエネルギーによって増幅される。そして、その光の一部が部分反射ミラーを透過して外部に出射される。
【０００５】
なお、出射されたレーザ光（光パルス）はたとえばガルバノスキャナ等の走査機構によって２次元に走査される。印字対象物の表面はレーザ光によって物理的に加工される。印字対象物の表面はレーザ光により溶けたり削れたりする。これにより物体の表面に文字や図形などから構成された情報を印字することが可能になる。
【０００６】
固体レーザではレーザ媒質の両端にミラーが配置されるためそのサイズが大きくなりやすい。このため固体レーザを備えるレーザマーキング装置を製造ラインに設置する場合には、設置スペースの分だけ製造ライン全体が大型化することが起こり得る。
【０００７】
このような問題を解決可能なレーザマーキング装置として、光ファイバレーザを備えるレーザマーキング装置が提案されている。光ファイバレーザは、一般的に、コア部分に希土類元素がドープされた光ファイバと、その希土類元素を励起するための励起光源とを備える。たとえばこの光ファイバをボビンに周回させることによって、レーザ媒質中の光路を十分に確保しつつサイズを小型化させることが可能になる。
【０００８】
光ファイバレーザを備える従来のレーザマーキング装置として、たとえばマーキングを行なわないときは光ファイバを予備的に励起状態とするとともに、マーキング動作を行なう際に励起光のパワーを高めるレーザマーキング装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００９】
また、光ファイバに入射される信号光のパワーを変化させることにより光ファイバから出力されるレーザ光のパワーを変化させるレーザマーキング装置が提案されている（特許文献２参照）。
【００１０】
また、光ファイバに入射するレーザ光を発生させるための光源として固体レーザを用いた光ファイバレーザが提案されている（非特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３４１１８５２号公報
【特許文献２】米国特許第６２７５２５０号明細書
【非特許文献１】Ｆａｂｉｏ  Ｄｉ  Ｔｅｏｄｏｒｏ  ａｎｄ  Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ  Ｄ  Ｂｒｏｏｋｓ，”Ｍｕｌｔｉｓｔａｇｅ  Ｙｂ−ｄｏｐｅｄ  ｆｉｂｅｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  ｍｅｇａｗａｔｔ  ｐｅａｋ−ｐｏｗｅｒ，ｓｕｂｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ  ｐｕｌｓｅｓ”，ＯＰＴＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ，２００５年１２月１５日，Ｖｏｌ．３０，ＮＯ．２４，ｐ．３２９９−３３０１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献３に記載の光ファイバレーザは、上述した固体レーザと同様にＱスイッチを備える。Ｑスイッチを備えるレーザ光源が光パルスを繰返して発する場合、その光パルスの繰返し周波数はＱスイッチの動作可能周波数に依存する。
【００１２】
Ｑスイッチには、ＡＯ素子(音響光学素子)タイプ、あるいはＥＯ（電気光学）変調器タイプなどがある。これらのＱスイッチの動作可能周波数の上限値は一般的に約２００ｋＨｚ程度である。
【００１３】
たとえば製造ラインでは、印字速度を高くするほど１つの製品あたりの印字所要時間が短くなるため好ましい。印字速度を高くするためにはレーザ光の走査速度を高める必要がある。しかし、光パルスの繰返し周波数が低くかつレーザ光の走査速度が高いと、ある１文字を印字する際に発せられる光パルスの数が少なくなる。この場合、文字の線が途切れるといった、印字品質に関する問題が発生する。
【００１４】
また、Ｑスイッチを備えるレーザ光源の場合、レーザ光源から発せられる光パルスのパルス幅は共振器内部のパワーと共振器の長さとによって決定される。さらに光パルスの繰返し周波数は光パルスのパルス幅と連動して変化する。すなわちＱスイッチを備えるレーザ光源の場合、光パルスの繰返し周波数とパルス幅とを互いに独立に制御することはできない。
【００１５】
印字対象物の表面をレーザ光により加工する場合、光パルスのエネルギーのピーク値により、印字対象物の表面の加工の度合い（変色の程度、レーザ光により削られた部分の広さなど）は異なる。光パルスのエネルギーのピーク値は、パルス幅を制御することにより制御することが可能である。しかし、Ｑスイッチを備えるレーザ光源の場合、パルス幅を変化させると光パルスの繰返し周波数も変化するため、パルス幅の設定の自由度が小さくなる。
【００１６】
一方、特許文献２に開示される技術のように、信号光として半導体レーザからの光を用いることが考えられる。この場合、半導体レーザに印加される電流を制御することによって光ファイバレーザから発せられる光パルスのパルス幅および繰返し周波数を制御できると考えられる。
【００１７】
ここで印字対象物の材質としては、金属、樹脂、ガラス、セラミック等の様々な材質が考えられる。このためレーザ光による印字対象物の加工方法も材質ごとに異なり得る。すなわち、光パルスの条件は印字対象物の材質ごとに異なり得る。しかし特許文献２には印字対象物の材質を考慮して光パルスの条件を定めることについては開示されていない。
【００１８】
したがって、ユーザは、特許文献２に開示されたレーザマーキング装置を用いる場合には、印字対象物の材質が異なるたびに光パルスの条件を決定しなければならない。しかしユーザは光パルスの条件を決定するまで多数回のテストを行なわなければならない。このためユーザの負担が増大する。
【００１９】
本発明の目的は、ユーザにとっての利用価値を高めることが可能なレーザマーキング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は要約すれば、レーザマーキング装置であって、半導体レーザと、半導体レーザをパルス駆動する駆動部と、励起状態において半導体レーザからの光パルスを増幅する光増幅成分を含み、光パルスを一方の端面に受けて、励起状態にある光増幅成分により増幅された光パルスである増幅光を他方の端面から出力する光ファイバと、光増幅成分を励起状態にするための励起光を光ファイバに入射させる励起光源と、増幅光を走査するための走査機構と、増幅光の単位時間あたりの走査量を表わす印字速度を含む印字設定情報を受けて駆動装置を制御することにより、増幅光の繰返し周波数とパルス幅とを制御する制御部とを備える。制御部は、繰返し周波数とパルス幅との対応関係を予め記憶するとともに、印字設定情報と対応関係とに基づいて、繰返し周波数およびパルス幅を制御する。
【００２１】
好ましくは、制御部は、対応関係として、繰返し周波数が高くなるに従いパルス幅が短くなるように定められた、繰返し周波数とパルス幅との相関関係を記憶する。
【００２２】
より好ましくは、印字設定情報は、印字対象物の材質の情報をさらに含む。制御部は、印字対象物の材質ごとに対応関係を記憶するとともに、印字設定情報に基づいて、繰返し周波数とパルス幅とを制御するための対応関係を決定する。
【００２３】
より好ましくは、レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有する。制御部は、テストモードにおいて、パルス幅を、印字設定情報と対応関係とに基づいて決定した値に保つとともに、繰返し周波数を、パルス幅と対応関係とにより決定した値を含む範囲内で変化させて、印字テストを行なう。
【００２４】
より好ましくは、レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有する。制御部は、テストモードにおいて、繰返し周波数を印字設定情報と対応関係とに基づいて決定した値に保つとともに、パルス幅を、繰返し周波数と対応関係とにより決定した値を含む範囲内で変化させて、印字テストを行なう。
【００２５】
より好ましくは、相関関係は、パルス光の平均パワーが一定である場合の繰返し周波数とパルス幅との関係である。
【００２６】
好ましくは、レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有する。対応関係は、繰返し周波数に対してパルス幅が一定となる関係である。制御部は、テストモードにおいて、対応関係に従う複数の値の間で繰返し周波数を変化させて、印字テストを行なう。
【００２７】
好ましくは、レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有する。対応関係は、パルス幅に対して繰返し周波数が一定となる関係である。制御部は、テストモードにおいて、対応関係に従う複数の値の間でパルス幅を変化させて、印字テストを行なう。
【００２８】
好ましくは、レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有する。対応関係は、繰返し周波数とパルス幅との複数の組合せを含む。制御部は、テストモードにおいて、複数の組合せの中から印字設定情報に対応する組合せを選択して印字テストを行なう。
【００２９】
より好ましくは、レーザマーキング装置は、ユーザが印字設定情報を入力するための入力部をさらに備える。印字設定情報は、ユーザにより入力された、繰返し周波数およびパルス幅の少なくとも一方を設定するための情報をさらに含む。
【００３０】
好ましくは、レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有する。制御部は、テストモードにおいて、走査機構を制御することによりテストパターンを印字するとともに、対応関係に従って、繰返し周波数を変化させる。
【００３１】
より好ましくは、制御部は、さらに、走査機構を制御することにより繰返し周波数を示す情報を印字する。
【００３２】
好ましくは、レーザマーキング装置は、動作モードとして、印字テストを行なうためのテストモードを有する。制御部は、テストモードにおいて、走査機構を制御することによりテストパターンを印字するとともに、対応関係に従って、パルス幅を変化させる。
【００３３】
より好ましくは、制御部は、さらに、走査機構を制御することによりパルス幅を示す情報を印字する。
【発明の効果】
【００３４】
本発明のレーザマーキング装置によれば、ユーザにとっての利用価値を高めることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００３６】
［レーザマーキング装置の構成］
図１は、本実施の形態のレーザマーキング装置の構成を示す図である。図１を参照して、レーザマーキング装置１００Ａは、光ファイバ１と、半導体レーザ２，３と、アイソレータ４，６と、結合器５とを備える。
【００３７】
光ファイバ１は、光増幅成分である希土類元素が添加されたコアを有する。希土類元素の種類は特に限定されず、たとえばＥｒ（エルビウム）、Ｙｂ（イッテルビウム）、Ｎｄ（ネオジム）などがある。
【００３８】
一般的に光ファイバでは、コアの周囲に、コアよりも屈折率がわずかに低い（たとえば１％前後程度低い）クラッドが設けられている。光ファイバ１は、コアの周囲にクラッドが二重に設けられたダブルクラッドファイバである。コアに近い側のクラッド（第１クラッド）の屈折率はコアの屈折率よりも低い。コアから遠い側のクラッド（第２クラッド）の屈折率は第１クラッドの屈折率よりも低い。
【００３９】
なお、光ファイバ１は、コアの周囲にクラッドが一重に設けられたシングルクラッドファイバでもよい。ただし光ファイバ１にダブルクラッドファイバを用いることによって、より高パワーの光を光ファイバ１から出力することができる。
【００４０】
半導体レーザ２は、シード光を発する。シード光の波長はたとえば１０６２±２ｎｍである。半導体レーザ２から出力されるシード光はアイソレータ４を通過する。
【００４１】
アイソレータ４は一方向の光のみを透過し、その光と逆方向に入射する光を遮断する機能を実現する。本実施の形態ではアイソレータ４は光ファイバ１からの戻り光を遮断する。これによって半導体レーザ２に光が入射するのを防ぐことができる。半導体レーザ２に光が入射した場合、半導体レーザ２が損傷するおそれがあるが、アイソレータ４によってこのような問題を防ぐことができる。
【００４２】
半導体レーザ３は、光ファイバ１のコアに添加された希土類元素を励起するための励起光を発する。結合器５は半導体レーザ２からの光と半導体レーザ３からの光とを結合して光ファイバ１に入射させる。
【００４３】
半導体レーザ２からの光は光ファイバ１（ダブルクラッドファイバ）のコアを伝播する。半導体レーザ３からの光は光ファイバ１（ダブルクラッドファイバ）の第１クラッドに入射する。半導体レーザ３からの光は第１クラッドと第２クラッドとの境界面で反射を繰返しながら第１クラッドを伝播する。第１クラッドを伝播する光は、コアを通過する際にその一部が希土類元素に吸収される。これにより希土類元素は励起状態となる。さらに半導体レーザ２からの光がコアに入射すると、励起状態の希土類元素による誘導放出により、その光が増幅される。
【００４４】
ダブルクラッドファイバの場合、第１クラッドの中に励起光を閉じ込めることによって希土類元素に吸収される励起光の光量を増やすことができる。これにより光ファイバ１から出力される光のパワーを高くすることができる。
【００４５】
また、光ファイバ１は図示しないボビンに数回巻付けられている。これにより光ファイバ１の設置スペースを小さくすることができる。
【００４６】
アイソレータ６は、光ファイバ１から出力された光パルスを通過させるとともに光ファイバ１に戻る光を遮断する。
【００４７】
レーザマーキング装置１００Ａは、さらに、バンドパスフィルタ７と、光ファイバ８と、半導体レーザ９Ａ〜９Ｄと、結合器１０と、アイソレータ１１と、エンドキャップ１２とを備える。
【００４８】
バンドパスフィルタ７は、所定の波長帯の光を通過させる。「所定の波長帯」とは具体的には、光ファイバ１から出力される光パルスのピーク波長を含む波長帯である。すなわちバンドパスフィルタ７は不要な光を除去する機能を実現する。
【００４９】
光ファイバ８は、光ファイバ１と同様にダブルクラッドファイバであり、希土類元素が添加されたコアを含む。
【００５０】
半導体レーザ９Ａ〜９Ｄは、希土類元素を励起するための励起光を発する。なお、本実施の形態では励起光源の個数は４であるが、特にこの値に限定されるものではない。
【００５１】
結合器１０は、バンドパスフィルタ７を通過した光パルスと、半導体レーザ９Ａ〜９Ｄからの光とを結合して光ファイバ８に入射させる。バンドパスフィルタ７を通過した光パルスはダブルクラッドファイバ（光ファイバ８）のコアを伝播する。半導体レーザ９Ａ〜９Ｄの光は、ダブルクラッドファイバ（光ファイバ８）の第１クラッドに入射する。光ファイバ１と同様にコアを伝播する光は、希土類元素の誘導放出によって増幅される。アイソレータ１１は光ファイバ８から出力される光パルスを通過させるとともに、光ファイバ８に戻る光を遮断する。
【００５２】
アイソレータ１１を通過した光パルスは、アイソレータ１１に付随する光ファイバの端面から大気中に出力される。エンドキャップ１２は、ピークパワーの高い光パルスが光ファイバから大気中に出力される際に光ファイバの端面と大気との境界面で生じるダメージを防止するために設けられる。
【００５３】
なお、以下ではエンドキャップ１２から出力される光パルスを「レーザ光」とも称することにする。
【００５４】
レーザマーキング装置１００Ａは、さらに、コリメータレンズ１３と、走査機構１４と、ｆθレンズ１５とを備える。
【００５５】
コリメータレンズ１３はエンドキャップ１２から出力されたレーザ光の径を所定の大きさに調整する。コリメータレンズ１３を通ったレーザ光は走査機構１４に入射する。
【００５６】
走査機構１４は、ガルバノスキャナ（図示せず）を含む。走査機構１４は、入射された光を二次元に走査する。ｆθレンズ１５はこの光を集光し、かつ印字対象物５０の表面に照射する。ｆθレンズ１５により集光されたレーザ光Ｌによって、印字対象物５０の表面に文字や図形等からなる情報が印字（マーキング）される。
【００５７】
レーザマーキング装置１００Ａは、さらに、レーザマーカ制御部２０Ａと、入力部２５と、パルス駆動部３０と、ドライバ３３，３４Ａ〜３４Ｄ，３５と、温度コントローラ４１〜４４，４５Ａ〜４５Ｄとを備える。パルス駆動部３０は、パルスジェネレータ３１と、ドライバ３２とを含む。
【００５８】
パルス駆動部３０は半導体レーザ２にパルス状の電流を印加することにより、半導体レーザをパルス発振させる。レーザマーカ制御部２０Ａは、パルス駆動部３０を制御することによりパルス駆動部３０から出力される電流パルスのパルス幅および繰返し周波数を制御する。これにより半導体レーザ２から発せられるシード光（光パルス）の繰返し周波数およびパルス幅が制御される。光パルスの繰返し周波数はたとえば１０（ｋＨｚ）〜１（ＭＨｚ）の範囲内の適切な値に定められ、パルス幅はたとえば５〜１００（ｎｓ）の範囲内の適切な値に定められる。
【００５９】
ドライバ３３，３４Ａ〜３４Ｄは半導体レーザ３，９Ａ〜９Ｄをそれぞれ駆動する。レーザマーカ制御部２０Ａは、ドライバ３３，３４Ａ〜３４Ｄを制御する。レーザマーカ制御部２０Ａは、ドライバ３３，３４Ａ〜３４Ｄの動作開始および動作終了を制御する。
【００６０】
ドライバ３５は、走査機構１４を駆動する。レーザマーカ制御部２０Ａは、ドライバ３５を制御する。これにより、走査機構１４はレーザ光ＬをＸ方向およびＹ方向に走査することができる。
【００６１】
温度コントローラ４１，４２は半導体レーザ２，３の温度を一定に保つ。温度コントローラ４３，４４はアイソレータ６の温度およびバンドパスフィルタ７の温度を一定に保つ。温度コントローラ４５Ａ〜４５Ｄは、半導体レーザ９Ａ〜９Ｄの温度を一定に保つ。
【００６２】
レーザマーカ制御部２０Ａは、温度コントローラ４１〜４４，４５Ａ〜４５Ｄを制御する。たとえばレーザマーカ制御部２０Ａは、温度コントローラ４１〜４４，４５Ａ〜４５Ｄの各々に対して温度の設定値を与える。各温度コントローラは、その設定値に従って温度制御を行なう。
【００６３】
入力部２５は、ユーザが入力する印字設定情報を受けるとともに、その印字設定情報をレーザマーカ制御部２０Ａに送信する。レーザマーカ制御部２０Ａは、印字設定情報に基づいてパルス駆動部３０を制御することにより半導体レーザ２から出力されるシード光の繰返し周波数およびパルス幅を制御する。
【００６４】
光ファイバ８から出力される光パルスの繰返し周波数およびパルス幅は半導体レーザ２から発せられる光パルスの繰返し周波数およびパルス幅にそれぞれ依存する。要するに、レーザマーカ制御部２０Ａは印字設定情報に基づいて光ファイバ８から出力される光パルスの繰返し周波数およびパルス幅を制御する。
【００６５】
なお、レーザマーカ制御部２０Ａは、たとえば所定のプログラムを実行するパーソナルコンピュータにより実現される。また、入力部２５は、ユーザが印字設定情報を入力することができる装置であれば特に限定されず、たとえばマウス、キーボード、タッチパネル等を用いることができる。
【００６６】
また、本実施の形態では、光ファイバから高パワーの光パルス（増幅光）を得るために、半導体レーザ２からの光は２本の光ファイバに通される。これにより、２段階の光増幅が行なわれる。しかしながら本発明では光ファイバの本数は特に限定されるものではない。
【００６７】
図２は、図１のレーザマーカ制御部２０Ａの機能ブロック図である。図２を参照して、レーザマーカ制御部２０Ａは、印字制御部２１Ａと、励起光源制御部２２と、温度制御部２３とを含む。
【００６８】
印字制御部２１Ａは、入力部２５から印字設定情報を受ける。印字制御部２１Ａは、この印字設定情報に基づいてパルス駆動部３０を制御するとともに、走査機構１４を駆動するためのドライバ３５を制御する。
【００６９】
励起光源制御部２２は励起光源用のドライバを制御する。具体的には励起光源制御部２２は、半導体レーザ３，９Ａ〜９Ｄをそれぞれ駆動するためのドライバ３３，３４Ａ〜３４Ｄを制御する。
【００７０】
温度制御部２３は、温度コントローラ４２〜４４，４５Ａ〜４５Ｄを制御する。
印字制御部２１Ａは入力部２５からトリガ信号を受ける。このトリガ信号は、ユーザが入力部２５を操作することによって、入力部２５から印字制御部２１Ａに送られる。印字制御部２１Ａはトリガ信号に応答してパルス駆動部３０および走査機構１４の制御を開始する。
【００７１】
なお、励起光源制御部２２および温度制御部２３の動作開始のタイミングは特に限定されない。たとえば励起光源制御部２２は印字制御部２１Ａからの指示、または、トリガ信号、あるいはレーザマーカ制御部２０Ａへの電源投入に応じて動作を開始してもよい。温度制御部２３についても同様である。
【００７２】
図３は、印字制御部２１Ａに入力される印字設定情報の一例を示す図である。図３を参照して、印字設定情報の項目として印字モード、印字データ、印字速度、および印字開始位置などが含まれる。印字モードとはレーザマーキング装置１００Ａを動作させる際の動作モードを意味する。たとえば印字モードはテスト印字を行なうためのテストモード、および固定された印字条件の下で印字データを印字する通常モードを含む。
【００７３】
印字データは印字対象物の表面に印字されるデータを意味し、たとえば文字や図形や記号などからなるデータである。
【００７４】
印字速度は、単位時間（たとえば１秒）あたりの走査機構１４のレーザ光の走査量である。
【００７５】
印字開始位置は、レーザマーキング装置１００Ａが定めるＸＹ座標系における、印字開始位置のＸ座標およびＹ座標を示すものである。
【００７６】
図４は、印字制御部２１Ａが実行する処理を表わすフローチャートである。この処理は、たとえば所定の条件の成立時または一定の時間ごとにメインルーチンから呼出されて実行される。
【００７７】
図４を参照して、まず印字制御部２１Ａには印字設定情報が入力される（ステップＳ１）。次に、印字制御部２１Ａは予め記憶する所定の関係に基づいて光ファイバ８から出力される光パルスの繰返し周波数およびパルス幅を設定する（ステップＳ２）。
【００７８】
図５は、光パルスの平均パワー、パルス幅および繰返し周波数を説明するための図である。図５を参照して、繰返し周波数ｆは光パルスの周期の逆数により表わされる。光パルスの時間積分値（斜線で示す領域の面積）を１パルス当たりのエネルギーＰｅとする。平均パワーＰｄは１パルス当たりのエネルギーＰｅに繰返し周波数ｆを乗算することにより得られる。さらに、光パルスの半値全幅をτとすると、光パルスのピークパワーＰｐはＰｅ／τと表わされる。
【００７９】
図４に戻り、印字制御部２１Ａは、走査機構１４によるレーザ光の走査量の単位長さ（たとえば１ｍｍ）あたりの光パルスの数を固定値として記憶する。そして印字制御部２１Ａは、印字速度およびレーザ光の走査量の単位長さあたりの光パルスの数から、繰返し周波数ｆを決定する。
【００８０】
なお、光パルスの平均パワーは、たとえば固定値である。この場合、励起光源制御部２２は、その固定値に基づいて半導体レーザ３，９Ａ〜９Ｄから出力されるレーザ光のパワーを算出する。そして励起光源制御部２２は、算出したパワーの光が半導体レーザ３，９Ａ〜９Ｄの各々から得られるようにドライバ３３，３４Ａ〜３４Ｄを制御する。
【００８１】
ただし、光パルスの平均パワーは、たとえばユーザにより設定されてもよい。この場合、印字設定情報に光パルスの平均パワーに関するデータが追加される。たとえば励起光源制御部２２は印字制御部２１Ａを介してこのデータを受けて、上述のようにドライバ３３，３４Ａ〜３４Ｄを制御する。
【００８２】
次に、印字制御部２１Ａはトリガ信号が入力された否かを判定する（ステップＳ３）。トリガ信号の入力がない場合（ステップＳ３においてＮＯ）、ステップＳ３の処理が繰返される。印字制御部２１Ａにトリガ信号が入力された場合（ステップＳ３においてＹＥＳ）、印字制御部２１Ａは印字処理を実行する（ステップＳ４）。
【００８３】
ステップＳ４において印字制御部２１Ａはパルス駆動部３０を制御することにより半導体レーザ２から光パルスを出力させる。これによって走査機構１４には高パワーの光パルスが入射する。さらに印字制御部２１Ａは印字設定情報に含まれる印字データが印字対象物５０の表面に印字されるようにドライバ３５を制御する。ドライバ３５が走査機構１４を駆動することにより印字対象物５０の表面には印字データが印字される。ステップＳ４の処理が終了すると全体の処理が終了する。
【００８４】
このように本実施の形態のレーザマーキング装置１００Ａは、印字速度を含む印字設定情報に基づいて光パルスの条件（パルス幅および繰返し周波数）を決定することができる。つまりユーザが印字速度を決定するだけで光パルスの条件を決めることができる。よって本実施の形態によればユーザの負担を軽減することができるので、ユーザの利用価値を高めることができる。
【００８５】
図６は、励起パワーと光パルスの平均パワーとの関係を示す図である。
図７は、励起パワーと光パルスのピークパワーとの関係を示す図である。
【００８６】
なお、励起パワーとは、半導体レーザ３，９Ａ〜９Ｄから出力されるレーザ光のパワーの合計である。図６および図７を参照して、励起パワーが高くなるにつれて平均パワーおよびピークパワーのいずれも増加することがわかる。
【００８７】
図８は、印字制御部２１Ａにより光パルスの条件を変化させながら光パルスを印字対象物に照射した結果を示す図である。図８は、光パルスのピークパワーＰｐをほぼ３．０（ｋＷ）に保ちながら繰返し周波数およびパルス幅を変化させた結果を示す。たとえば繰返し周波数（ｆ）が１００（ｋＨｚ），２００（ｋＨｚ），２５０（ｋＨｚ）の場合で互いに比較すると、本実施の形態によればパルス幅を一定（ほぼ１０（ｎｓ））に保ちながら、繰返し周波数を変化させることが可能であることが分かる。
【００８８】
また、たとえば繰返し周波数が４００（ｋＨｚ），４５０（ｋＨｚ），５００（ｋＨｚ）の場合で互いに比較すると、本実施の形態では平均パワー（Ｐｄ）を一定（ほぼ７．３（Ｗ））に保ちながら繰返し周波数を変えることによって、パルス幅を変化させることが可能であることが分かる。
【００８９】
図９は、光パルスの繰返し周波数の条件を変えながら印字対象物への印字を行なった結果を示す図である。図９を参照して、繰返し周波数を１００〜５００ｋＨｚの間で変化させたときの印字結果を示す。なお、各周波数に対応する平均パワー、１パルス当たりのエネルギー、およびパルス幅の条件は図８に示す条件に対応する。また、走査機構１４による光パルスの走査速度を５ｍ／ｓと設定し、印字対象物の材質をアルミとした。なお、このときの光パルス（レーザ光のスポット）の直径は４３μｍ（１／ｅ2）であった。
【００９０】
図９に示すように、繰返し周波数が高くなるほど印字対象物の表面に形成されるレーザ光の照射跡（以下、「マーク」と呼ぶ）の間隔が密になる。Ｑスイッチ素子を用いた場合には繰返し周波数の上限は約２００（ｋＨｚ）であるが、本実施の形態では半導体レーザをパルス駆動することによって、２００（ｋＨｚ）より高い繰返し周波数で印字を行なうことが可能になる。
【００９１】
これにより走査機構１４の走査速度を高くしてもマークの間隔を密にすることができるので、図形を細密に描くことができる。また文字の線が途切れるのを防ぐことができる。さらに、本実施の形態のレーザマーキング装置を製造ラインに設置した場合には製品１個あたりに要する印字時間を短縮することができるので、製造ラインでの生産性を向上させることができる。
【００９２】
図１０は、光パルスのパルス幅に対する印字品質への影響を示す図である。図１０を参照して、グループＡ，Ｂ，Ｃの各々は、繰返し周波数および１パルス当たりのエネルギーをほぼ同じとし、パルス幅を変えた場合の印字結果を示す図である。
【００９３】
たとえばグループＡについて説明すると、パルス幅が７．５（ｎｓ）の場合、ピークパワーＰｐは約３．１ｋＷであるのに対し、パルス幅が６０（ｎｓ）になるとピークパワーＰｐは０．４（ｋＷ）に低下する。ピークパワーが高いと光スポットの照射跡を示すように印字対象物表面が削れるのに対し、ピークパワーが低いと印字対象物表面には光スポットの跡がほとんど形成されない。
【００９４】
グループＢ，ＣはグループＡよりも平均パワーを上げることにより１パルス当たりのエネルギーを高くした場合における光パルスの照射結果を示すものである。グループＢ，ＣについてもグループＡと同様に、パルス幅が大きいほどピークパワーが下がるので、印字対象物表面には光スポットの照射跡が明確に形成されにくくなる。
【００９５】
このように、本実施の形態によれば、繰返し周波数の設定の自由度を高めることができる。特に本実施の形態によれば、光パルスの繰返し周波数をＱスイッチの繰返し周波数の上限よりも高く設定することができる。
【００９６】
また、本実施の形態によれば、光パルスのパルス幅を変化させることによって光パルスのピークパワーを一定に保持しながら、１パルス当たりのエネルギーを変化させたり、１パルス当たりのエネルギーを一定に保持しながらピークパワーを変化させたりすることができる。これにより、印字対象物の表面に形成されるマークの大きさ等を様々に変化させることができる。これにより様々な加工が可能になる。
【００９７】
さらに、本実施の形態によればパルス幅を小さくすることにより、光パルスの平均パワーが小さくても印字対象物の表面に印字を行なうことができる。光パルスの平均パワーを小さくすることによってレーザマーキング装置の動作時の消費電力を少なくすることができる。
【００９８】
以下、図を参照しながら、本実施の形態のレーザマーキング装置１００Ａにおける光パルスのパルス幅および繰返し周波数の設定について説明する。
【００９９】
［実施の形態１］
実施の形態１では、印字制御部２１Ａは、繰返し周波数ｆとパルス幅τとの相関関係を記憶する。印字制御部２１Ａは、印字設定情報と、この相関関係とに基づいて繰返し周波数およびパルス幅を決定する。
【０１００】
図１１は、印字制御部２１Ａの内部に記憶される繰返し周波数ｆとパルス幅τとの相関関係を示す図である。図１１を参照して、平均パワーＰｄが一定値に保たれた状態で、繰返し周波数ｆが高くなるほどパルス幅τが小さくなるように繰返し周波数ｆとパルス幅τとの関係が定められる。この関係は、たとえば繰返し周波数ｆおよび／またはパルス幅τを変えながら印字対象物にレーザ光を照射して得られた結果に基づいて予め定められたものである。
【０１０１】
実施の形態１において、印字制御部２１Ａは印字設定情報に含まれる印字速度に基づいて繰返し周波数ｆを決定する。さらに、印字制御部２１Ａは繰返し周波数ｆ、および図１１に示す相関関係に基づいてパルス幅τを決定する。なお、印字制御部２１Ａが行なう処理については図４に示すフローチャートの処理と同様である。
【０１０２】
実施の形態１によれば、ユーザが印字速度を設定することにより、光パルスの条件がいわば自動的に確定される。これによりユーザの負担を低減できるので、実施の形態１によればユーザにとっての利用価値を高めることができる。
【０１０３】
［実施の形態２］
実施の形態１では光パルスの繰返し周波数ｆおよびパルス幅τは印字対象物の材質によらず一定である。しかしながら、たとえば印字対象物が金属の場合と樹脂の場合とでは光の反射率等が異なる。このため印字対象物が金属の場合と樹脂の場合とでは、光パルスの条件を変える必要があることが好ましい。
【０１０４】
実施の形態２では印字対象物の材質ごとに印字条件を変えることができる。これによりユーザは１台のレーザマーキング装置を用いて様々な材質の印字対象物に印字を行なうことができる。
【０１０５】
なお、図１を参照して、実施の形態２のレーザマーキング装置１００Ｂは、レーザマーカ制御部２０Ａに代えてレーザマーカ制御部２０Ｂを備える点で、レーザマーキング装置１００Ａと異なる。また、図２を参照して、レーザマーカ制御部２０Ｂは印字制御部２１Ａに代えて印字制御部２１Ｂを備える点でレーザマーカ制御部２０Ａと異なる。なお、レーザマーキング装置１００Ｂの他の部分の構成はレーザマーキング装置１００Ａの対応する部分の構成と同様であるので以後の説明は繰返さない。
【０１０６】
印字制御部２１Ａと同様に、印字制御部２１Ｂは、光パルスの繰返し周波数ｆとパルス幅τとの相関関係を予め記憶する。図１２は、印字制御部２１Ｂが記憶する光パルスの繰返し周波数ｆとパルス幅τとの相関関係を示す図である。
【０１０７】
図１２を参照して、印字制御部２１Ｂは、繰返し周波数ｆとパルス幅τとの相関関係を複数記憶する。これらの相関関係は、印字対象物の材質として予め想定される材質に対して設定されるものである。図１２では、印字対象物の材質として樹脂（図中、樹脂１と示す）および２種類の金属（図中、金属１、金属２と示す）を示す。
【０１０８】
樹脂の種類および金属の種類は特に限定されるものではない。さらに印字対象物の材質は、樹脂および金属に限定されず、たとえばガラス、紙、セラミック等が含まれてもよい。
【０１０９】
印字対象物の材質はユーザにより設定される。この場合、図１３に示すように、印字設定情報に印字対象物の材質に関するデータが追加される。印字制御部２１Ｂは、印字設定情報に基づいて、複数の相関関係の中から、印字設定情報に示された材質に対応する相関関係（図１３に示す印字設定情報の場合には樹脂１に対応する相関関係）を決定する。以後の印字制御部２１Ｂの処理は実施の形態１と同様である。
【０１１０】
以上のように、実施の形態２によればユーザがレーザマーキング装置に対して印字対象物の材質を指示することにより光パルスの繰返し周波数およびパルス幅を設定することができる。これにより印字対象物の材質ごとに光パルスの条件を変えることができる。よって実施の形態２によればユーザの利用価値を高めるレーザマーキング装置を実現することができる。
【０１１１】
［実施の形態３］
実施の形態１では、光パルスの繰返し周波数ｆおよびパルス幅τの組合せが１通りに定められる。しかしながら、この組合せは実験等によって予め決められたものである。したがって、レーザマーキング装置の使用条件によっては、繰返し周波数ｆおよびパルス幅τの一方を変える必要がある場合も考えられる。
【０１１２】
実施の形態３のレーザマーキング装置は、その動作モードがテストモードである場合には、まず、光パルスの繰返し周波数ｆおよびパルス幅τの対応関係、および印字設定情報から、繰返し周波数ｆの初期値およびパルス幅τの初期値を決定する。次にレーザマーキング装置は、パルス幅τを初期値に固定した状態で繰返し周波数ｆを変化させながら印字テストを行なう。
【０１１３】
なお、図１を参照して、実施の形態３のレーザマーキング装置１００Ｃは、レーザマーカ制御部２０Ａに代えてレーザマーカ制御部２０Ｃを備える点で、レーザマーキング装置１００Ａと異なる。また、図２を参照して、レーザマーカ制御部２０Ｃは印字制御部２１Ａに代えて印字制御部２１Ｃを備える点でレーザマーカ制御部２０Ａと異なる。レーザマーキング装置１００Ｃの他の部分の構成はレーザマーキング装置１００Ａの対応する部分の構成と同様であるので以後の説明は繰返さない。
【０１１４】
図１４は、印字制御部２１Ｃが行なう光パルスの繰返し周波数ｆおよびパルス幅τの設定を説明するための図である。図１４を参照して、印字制御部２１Ｃは、まず入力される印字設定情報および予め記憶する相関関係に従って、繰返し周波数ｆの初期値ｆ０およびパルス幅τの初期値τ０を設定する。この処理は実施の形態１での処理と同様である。
【０１１５】
印字制御部２１Ｃはパルス幅をτ０に保ったまま、繰返し周波数ｆをｆ１からｆ２までの範囲内で変化させる。なおこの範囲には初期値ｆ０が含まれる。
【０１１６】
具体的には、印字制御部２１Ｃは、繰返し周波数ｆをｆ１からｆ２までの範囲内の複数の値の間で変化させるとともにテストパターンを印字する。したがって印字対象物の表面には、繰返し周波数の複数の値にそれぞれ対応する複数のテストパターンが印字される。
【０１１７】
ｆ１，ｆ２の決定方法は特に限定されない。たとえばｆ１、ｆ２はｆ０に所定の比を乗算して得られる値（たとえばｆ１＝０．９×ｆ０，ｆ２＝１．１×ｆ０）としてもよいし、ｆ０に所定の値を加算あるいは減算して得られる値（たとえばｆ１＝ｆ０−α，ｆ２＝ｆ０＋α）としてもよい。また、印字制御部２１Ｃが設定する繰返し周波数ｆの値は特に限定されるものではない。
【０１１８】
図９に示すように、走査機構１４によるレーザ光の走査速度が同じである場合、繰返し周波数ｆを変えることによって、印字対象物の表面に形成されるマークの間隔を変えることができる。実施の形態３によればユーザは印字テストの結果から最適な繰返し周波数の値を見出すことができる。よって実施の形態３によれば、ユーザの利用価値を向上させることが可能なレーザマーキング装置を実現できる。
【０１１９】
（実施の形態３の変形例）
上述のレーザマーキング装置の動作は繰返し周波数ｆを変化させるものであるが、パルス幅τを変化させてもよい。
【０１２０】
図１５は、実施の形態３の変形例において、印字制御部２１Ｃが行なう光パルスの繰返し周波数ｆおよびパルス幅τの設定を説明するための図である。図１５を参照して、印字制御部２１Ｃは、まず入力される印字設定情報および予め記憶する相関関係に従って繰返し周波数ｆの初期値ｆ０およびパルス幅τの初期値τ０を設定する。次に印字制御部２１Ｃは繰返し周波数ｆをｆ０に保ったまま、パルス幅をτ１からτ２までの範囲内の複数の値の間で変化させるとともにテストパターンを印字する。なお、τ１，τ２の決定方法、および印字制御部２１Ｃが設定するパルス幅τの値は特に限定されるものではない。
【０１２１】
この変形例によれば、光パルスの平均パワーＰｄおよび繰返し周波数ｆを一定にしながらパルス幅を変化させることによって光パルスのピークパワーを変化させる。光パルスのピークパワーを変化させることにより、印字対象物に形成されるマークの大きさおよび深さ等を変えることができる。したがってユーザは印字テストの結果から最適なパルス幅の値を見出すことができる。
【０１２２】
［実施の形態４］
実施の形態４のレーザマーキング装置は、実施の形態３のレーザマーキング装置よりも繰返し周波数またはパルス幅の設定の自由度を高めることを可能にする。
【０１２３】
なお、図１を参照して、実施の形態４のレーザマーキング装置１００Ｄは、レーザマーカ制御部２０Ａに代えてレーザマーカ制御部２０Ｄを備える点で、レーザマーキング装置１００Ａと異なる。また、図２を参照して、レーザマーカ制御部２０Ｄは印字制御部２１Ａに代えて印字制御部２１Ｄを備える点でレーザマーカ制御部２０Ａと異なる。レーザマーキング装置１００Ｄの他の部分の構成はレーザマーキング装置１００Ａの対応する部分と同様であるので以後の説明は繰返さない。
【０１２４】
図１６は、印字制御部２１Ｄに記憶される光パルスの繰返し周波数とパルス幅との対応関係の第１の例を示す図である。図１６を参照して、第１の例では、パルス幅τが一定の値であり、繰返し周波数ｆがｆ１〜ｆ２の範囲内の値となるように光パルスの繰返し周波数とパルス幅との対応関係が定められる。この対応関係は複数のパルス幅の値（τ１，τ２等）の各々に対して繰返し周波数ｆの範囲がｆ１〜ｆ２の範囲となるよう定められる。
【０１２５】
たとえば、印字制御部２１Ｄは、印字設定情報が与えられるとパルス幅をτ１に設定するとともに繰返し周波数をｆ１〜ｆ２の範囲内の複数の値（ｆＡ，ｆＢ，ｆＣ）の間で変化させて印字テストを行なう。
【０１２６】
印字制御部２１Ｄがパルス幅を決定する方法は特に限定されない。たとえばパルス幅は固定値でも良い。また、実施の形態２のように、ユーザが印字対象物の素材の情報を設定することにより印字設定情報に印字対象物の素材の情報を含めてもよい。この場合、印字制御部２１Ｄは、印字設定情報に含まれる印字対象物の素材の情報に基づいて、複数のパルス幅の値の中から、印字テストの際のパルス幅τ（τ１）を決定する。
【０１２７】
図１７は、印字制御部２１Ｄに記憶される光パルスの繰返し周波数とパルス幅との対応関係の第２の例を示す図である。図１７および図１６を参照して、第２の例では、繰返し周波数ｆが一定の値であり、パルス幅τがτ１〜τ２の範囲内の値となるように光パルスの繰返し周波数とパルス幅との対応関係が定められる。この対応関係は複数の繰返し周波数の値（ｆ１，ｆＡ，ｆＢ，ｆＣ，ｆ２）の各々に対してパルス幅の範囲がτ１〜τ２の範囲となるよう定められる。
【０１２８】
たとえば印字制御部２１Ｄは印字設定情報を受けると、印字設定情報に含まれる印字速度に基づいて、繰返し周波数ｆをｆ１に設定する。さらに印字制御部２１Ｄは、図１７に示す繰返し周波数とパルス幅との対応関係に基づいてパルス幅τをτＡ，τＢ，τＣの間で変化させて印字テストを行なう。
【０１２９】
図１８は、印字制御部２１Ｄに記憶される光パルスの繰返し周波数とパルス幅との対応関係の第３の例を示す図である。図１８を参照して、第３の例では、繰返し周波数の範囲およびパルス幅の範囲が予め定められる。具体的には繰返し周波数ｆの範囲はｆ１からｆ２までの範囲である。パルス幅τの範囲はτ１〜τ２の範囲である。図１８では、繰返し周波数の範囲およびパルス幅の範囲によって定められる領域を斜線で示す。印字制御部２１Ｄはこの領域の中から繰返し周波数およびパルス幅の組を複数設定する。
【０１３０】
印字制御部２１Ｄは、印字設定情報を受けると、複数の組の中から１組を選択してレーザマーキング装置が出力する光パルスの繰返し周波数およびパルス幅を決定し、印字テストを行なう。
【０１３１】
図１９は、印字制御部２１Ｄが設定する繰返し周波数およびパルス幅の組の一例を示す図である。図１９を参照して、繰返し周波数およびパルス幅の組は、たとえば（ｆ１，τ１）、（ｆａ，τａ）、（ｆｂ，τｂ）に設定される。なお、これらの組は図１８に示す斜線の領域の範囲に含まれる。
【０１３２】
繰返し周波数とパルス幅との組を決定する方法は特に限定されるものではない。たとえば印字制御部２１Ｄは、図１８の斜線で示す領域を複数の領域（たとえば４つ）に等分するとともに、各領域の中心点に対応する繰返し周波数とパルス幅との組合せを選択してもよい。
【０１３３】
このように実施の形態４によれば、予め定められた繰返し周波数の範囲および予め定められたパルス幅の範囲の中で、繰返し周波数およびパルス幅のいずれか一方を他方に依存せずに変化させることが可能になる。これにより、ユーザは印字テストの結果を参照しながら、所望の印字速度あるいは所望の印字品質が得られるように光パルスの条件を細かく調整することが可能になる。よって実施の形態４によれば、ユーザの利用価値を高めることが可能なレーザマーキング装置を実現できる。
【０１３４】
（実施の形態４の変形例）
実施の形態４の変形例では、ユーザが繰返し周波数およびパルス幅を設定することができる。図１を参照して、変形例ではユーザが入力部２５に繰返し周波数およびパルス幅の情報を入力する。入力部２５は、ユーザが入力した情報を含む印字設定情報をレーザマーカ制御部２０Ｄに出力する。
【０１３５】
図２０は、実施の形態４の変形例での印字設定情報の一例を示す図である。図２０に示すように、印字設定情報には繰返し周波数の情報およびパルス幅の情報が含まれる。印字制御部２１Ｄは、この印字設定情報に基づいて繰返し周波数およびパルス幅を設定するとともに印字テストを行なう。
【０１３６】
この変形例によれば所望の印字速度あるいは所望の印字品質が得られるように、ユーザが光パルスの条件を細かく調整することができる。
【０１３７】
［実施の形態５］
実施の形態５では、レーザマーキング装置は、光パルスの繰返し周波数またはパルス幅の条件を示す印字パターンを印字対象物の表面に印字する。
【０１３８】
なお、図１を参照して、実施の形態５のレーザマーキング装置１００Ｅは、レーザマーカ制御部２０Ａに代えてレーザマーカ制御部２０Ｅを備える点で、レーザマーキング装置１００Ａと異なる。また、図２を参照して、レーザマーカ制御部２０Ｅは印字制御部２１Ａに代えて印字制御部２１Ｅを備える点でレーザマーカ制御部２０Ａと異なる。レーザマーキング装置１００Ｅの他の部分の構成はレーザマーキング装置１００Ａの対応する部分と同様であるので以後の説明は繰返さない。
【０１３９】
印字制御部２１Ｅは、レーザマーキング装置の動作モードがテストモードである場合に、光パルスの繰返し周波数およびパルス幅の少なくとも一方を複数の値の間で変化させる。印字制御部２１Ｅによる繰返し周波数およびパルス幅の設定方法は、たとえば実施の形態３による方法と同様である。ただし、繰返し周波数およびパルス幅の設定方法は実施の形態４または形態５による方法と同様でもよい。印字制御部２１Ｅは、複数の値を示すための情報を印字する。
【０１４０】
図２１は、印字制御部２１Ｅが光パルスの繰返し周波数を変化させた場合の印字パターンを示す図である。図２１を参照して、印字対象物５０の表面には、印字パターンＰＴ１〜ＰＴ３が印字される。印字制御部２１Ｅは、繰返し周波数を高くしながら印字パターンＰＴ１，ＰＴ２，ＰＴ３の順に印字を行なう。よって、印字対象物５０の表面に形成されるマークのピッチは印字パターンＰＴ１，ＰＴ２，ＰＴ３の順に小さくなる。印字パターンＰＴ１，ＰＴ２の間および印字パターンＰＴ２，ＰＴ３の間には、繰返し周波数が切換わったことを示す印字パターンＰＴ１Ａ，ＰＴ２Ａがそれぞれ印字される。
【０１４１】
図２２は、印字制御部２１Ｅが光パルスのパルス幅を変化させた場合の印字パターンを示す図である。図２２を参照して、印字対象物５０の表面には、印字パターンＰＴ３〜ＰＴ５が印字される。印字制御部２１Ｅは、パルス幅を短くしながら印字パターンＰＴ３，ＰＴ４，ＰＴ５の順に印字を行なう。１パルスあたりのエネルギーが同じ場合、パルス幅が小さいほど光パルスのピークパワーが高くなる。よって、図２２に示す例では、印字パターンＰＴ３，ＰＴ４，ＰＴ５の順にマークが大きくなる。印字パターンＰＴ１，ＰＴ２の間および印字パターンＰＴ２，ＰＴ３の間には、パルス幅が切換わったことを示す印字パターンＰＴ３Ａ，ＰＴ４Ａがそれぞれ印字される。
【０１４２】
たとえば、ユーザは、レーザマーキング装置を初めて使用する際に、図２１あるいは図２２に示した印字パターンに基づいて光パルスの条件を決定することができる。これによりユーザが光パルスの条件を決定する際のユーザの負担を軽減できる。したがって実施の形態５によればユーザの利用価値を高めることが可能なレーザマーキング装置を実現できる。
【０１４３】
なお、光パルスの条件を示す情報の種類は特に限定されるものではない。たとえば繰返し周波数および／またはパルス幅の値が印字対象物の表面に印字してもよい。また、その情報が印字される場所も特に限定されるものではない。
【０１４４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本実施の形態のレーザマーキング装置の構成を示す図である。
【図２】図１のレーザマーカ制御部２０Ａの機能ブロック図である。
【図３】印字制御部２１Ａに入力される印字設定情報の一例を示す図である。
【図４】印字制御部２１Ａが実行する処理を表わすフローチャートである。
【図５】光パルスの平均パワー、パルス幅および繰返し周波数を説明するための図である。
【図６】励起パワーと光パルスの平均パワーとの関係を示す図である。
【図７】励起パワーと光パルスのピークパワーとの関係を示す図である。
【図８】印字制御部２１Ａにより光パルスの条件を変化させながら光パルスを印字対象物に照射した結果を示す図である。
【図９】光パルスの繰返し周波数の条件を変えながら印字対象物への印字を行なった結果を示す図である。
【図１０】光パルスのパルス幅に対する印字品質への影響を示す図である。
【図１１】印字制御部２１Ａの内部に記憶される繰返し周波数ｆとパルス幅τとの相関関係を示す図である。
【図１２】印字制御部２１Ｂが記憶する光パルスの繰返し周波数ｆとパルス幅τとの相関関係を示す図である。
【図１３】実施の形態２のレーザマーキング装置に用いられる印字設定情報の一例を示す図である。
【図１４】印字制御部２１Ｃが行なう光パルスの繰返し周波数ｆおよびパルス幅τの設定を説明するための図である。
【図１５】実施の形態３の変形例において、印字制御部２１Ｃが行なう光パルスの繰返し周波数ｆおよびパルス幅τの設定を説明するための図である。
【図１６】印字制御部２１Ｄに記憶される光パルスの繰返し周波数とパルス幅との対応関係の第１の例を示す図である。
【図１７】印字制御部２１Ｄに記憶される光パルスの繰返し周波数とパルス幅との対応関係の第２の例を示す図である。
【図１８】印字制御部２１Ｄに記憶される光パルスの繰返し周波数とパルス幅との対応関係の第３の例を示す図である。
【図１９】印字制御部２１Ｄが設定する繰返し周波数およびパルス幅の組の一例を示す図である。
【図２０】実施の形態４の変形例での印字設定情報の一例を示す図である。
【図２１】印字制御部２１Ｅが光パルスの繰返し周波数を変化させた場合の印字パターンを示す図である。
【図２２】印字制御部２１Ｅが光パルスのパルス幅を変化させた場合の印字パターンを示す図である。
【符号の説明】
【０１４６】
１，８  光ファイバ、２，３，９Ａ〜９Ｄ  半導体レーザ、４，６  アイソレータ、５，１０  結合器、７  バンドパスフィルタ、１１  アイソレータ、１２  エンドキャップ、１３  コリメータレンズ、１４  走査機構、１５  ｆθレンズ、２０Ａ〜２０Ｅ  レーザマーカ制御部、２１Ａ〜２１Ｅ  印字制御部、２２  励起光源制御部、２３  温度制御部、２５  入力部、３０  パルス駆動部、３１  パルスジェネレータ、３２，３３，３４Ａ-３４Ｄ，３５  ドライバ、４１〜４４，４５Ａ〜４５Ｄ  温度コントローラ、５０  印字対象物、１００Ａ〜１００Ｅ  レーザマーキング装置、ＰＴ１〜ＰＴ５，ＰＴ１Ａ〜ＰＴ４Ａ  印字パターン。
【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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図９】
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【図１０】
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