(57)【要約】【課題】複数の波長のレーザ光を利用可能なレーザ加工装置の焦点の補正を安価に又は簡易に行う。【解決手段】基本波レーザ光の波長に対して高調波の波長を有する高調波レーザ光を生成するための波長変換素子２０と、予め基本波レーザ光及び高調波レーザ光の各波長に対応した焦点の変化に関する補正データを保存するための補正データ記憶手段と、波長変換素子２０から出力されたレーザ光を加工対象面上で走査するための走査手段と、加工対象面上で焦点を補正する基準レーザ光を、基本波レーザ光及び高調波レーザ光のいずれかから選択する基準レーザ光選択手段３ｅと、基準レーザ光選択手段３ｅで選択された基準レーザ光の焦点を変更可能な焦点変更手段と、基準レーザ光選択手段３ｅで選択された基準レーザ光に対応した補正データを補正データ記憶手段から読み出し、読み出された補正データに基づいて焦点変更手段を制御する焦点変更制御手段とを備えることができる。【選択図】図１１
2009166104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象面に対してレーザ光を照射して、所望の加工を行うレーザ加工装置であって、
基本波レーザ光を生成するためのレーザ媒質と、
前記レーザ媒質で生成された基本波レーザ光を入射して、基本波レーザ光の波長に対して高調波の波長を有する高調波レーザ光を生成するための波長変換素子と、
予め基本波レーザ光及び高調波レーザ光の各波長に対応した焦点の変化に関する補正データを保存するための補正データ記憶手段と、
前記波長変換素子から出力されたレーザ光を加工対象面上で走査するための走査手段と、
加工対象面上で焦点を補正する基準レーザ光を、基本波レーザ光及び高調波レーザ光のいずれかから選択する基準レーザ光選択手段と、
前記基準レーザ光選択手段で選択された基準レーザ光の焦点を変更可能な焦点変更手段と、
前記基準レーザ光選択手段で選択された基準レーザ光に対応した補正データを前記補正データ記憶手段から読み出し、読み出された補正データに基づいて前記焦点変更手段を制御する焦点変更制御手段と、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ加工装置において、
前記補正データ記憶手段が、基本波レーザ光及び高調波レーザ光の各波長に対応した焦点距離に関する焦点距離補正データを、予め補正データとして保存してなることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のレーザ加工装置において、
前記補正データ記憶手段が、基本波レーザ光及び高調波レーザ光の各波長に対応したスポット径の補正データを、予め補正データとして保存してなることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一に記載のレーザ加工装置において、
前記補正データ記憶手段が、塗り潰し印字加工の際の印字線幅を補正する印字線幅補正データを、予め補正データとして保存してな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のいずれか一に記載のレーザ加工装置において、
前記補正データ記憶手段が、レーザ光の走査範囲を補正するレーザ走査範囲補正データを、予め補正データとして保存してな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のいずれか一に記載のレーザ加工装置において、
高調波レーザ光が可視光であり、
高調波レーザ光の出力を加工時よりも低くして、高調波レーザ光を加工対象面上に走査させて照射位置を示すガイドパターンを表示可能に構成してなることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項７】
請求項６に記載のレーザ加工装置において、さらに、
レーザ光を加工対象面上に走査させる際の照射位置を示すガイドパターンを表示するためのガイド光を発するガイド用光源を備えており、
前記ガイド用光源の発光色が、高調波レーザ光の発光色と異なるものであることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一に記載のレーザ加工装置において、さらに、
出力するレーザ光として基本波レーザ光、高調波レーザ光のいずれか又はこれらの重畳を選択するための出力レーザ選択手段を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項９】
請求項８に記載のレーザ加工装置において、さらに、
基本波レーザ光及び高調波レーザ光の各レーザ光の光路上に配置されて、レーザ光を遮断する閉状態と、レーザ光を通過させる開状態とを切り替え可能なシャッタ手段を備えており、
前記出力レーザ選択手段が、前記シャッタ手段の開閉を制御することでレーザ光出力を選択するよう構成してなることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一に記載のレーザ加工装置において、
前記焦点変更手段が、前記レーザ媒質で発生されるレーザ光の光軸方向の焦点位置を調整可能なＺ軸スキャナであり、
前記走査手段が、前記Ｚ軸スキャナを透過するレーザ光を、Ｘ軸方向に走査させるためのＸ軸スキャナ及びＹ軸方向に走査させるためのＹ軸スキャナであることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１１】
請求項１から９のいずれか一に記載のレーザ加工装置において、さらに、
前記波長変換素子の出射光の光軸上に配置され、該出射光の波長をさらに高次高調波に変換可能な第２波長変換素子を備え、
前記補正データ記憶手段が、基本波レーザ光、高調波レーザ光及び高次高調波の各波長に対応した焦点の変化に関する補正データを保存してなることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１２】
基本波レーザ光を波長変換素子に入射して、基本波レーザ光の波長に対して高調波の波長を有する高調波レーザ光を生成し、これらのレーザ光のいずれか又は重畳したものを、焦点変更手段で焦点を調整しつつ加工対象面に照射して、所望の加工を行うレーザ加工方法であって、
加工対象面上で焦点を補正する基準レーザ光を、基本波レーザ光及び高調波レーザ光のいずれかから選択する工程と、
予め基本波レーザ光及び高調波レーザ光の各波長に対応した焦点の変化に関する補正データを保存した補正データ記憶手段から、前記選択工程で選択された基準レーザ光に対応する補正データを読み出し、読み出された補正データに基づいて前記焦点変更手段を制御して基準レーザ光を走査する工程と、
を含むことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１３】
基本波レーザ光を波長変換素子に入射して、基本波レーザ光の波長に対して高調波の波長を有する高調波レーザ光を生成し、これらのレーザ光のいずれか又は重畳したものを、焦点変更手段で焦点を調整しつつ加工対象面に照射して、所望の加工を行うレーザ加工装置の設定方法であって、
加工対象面上で焦点を補正する基準レーザ光を、基本波レーザ光及び高調波レーザ光のいずれかから選択する工程と、
予め基本波レーザ光及び高調波レーザ光の各波長に対応した焦点の変化に関する補正データを保存した補正データ記憶手段から、前記選択工程で選択された基準レーザ光に対応する補正データを読み出し、読み出された補正データに基づいて焦点変更手段を制御して基準レーザ光を走査する工程と、
を含むことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１４】
基本波レーザ光を波長変換素子に入射して、基本波レーザ光の波長に対して高調波の波長を有する高調波レーザ光を生成し、これらのレーザ光のいずれか又は重畳したものを、焦点変更手段で焦点を調整しつつ加工対象面に照射して、所望の加工を行うレーザ加工装置の設定プログラムであって、
加工対象面上で焦点を補正する基準レーザ光を、基本波レーザ光及び高調波レーザ光のいずれかから選択させる機能と、
予め基本波レーザ光及び高調波レーザ光の各波長に対応した焦点の変化に関する補正データを保存した補正データ記憶手段から、前記選択工程で選択された基準レーザ光に対応する補正データを読み出し、読み出された補正データに基づいて前記焦点変更手段を制御して基準レーザ光を走査させる機能と、
をコンピュータに実現させることを特徴とするレーザ加工装置の設定プログラム。
【請求項１５】
請求項１４に記載されるプログラムを格納したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【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等、レーザ光を加工対象物に照射して印字等の加工を行うレーザ加工装置、レーザ加工方法及びレーザ加工装置の設定プログラム並びにコンピュータで読取可能な記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工装置は、レーザ光を所定の領域内において走査して、部品や製品等の加工対象物（ワーク）の表面に対しレーザ光を照射して印字やマーキング等の加工を行う。レーザ加工装置の構成の一例を図４０に示す。この図に示すレーザ加工装置３００は、レーザ制御部１とレーザ出力部２と入力部３とを備える。レーザ制御部１のレーザ励起部６で発生される励起光を、レーザ出力部２のレーザ発振部５０で発振器を構成するレーザ媒質８に照射し、レーザ発振を生じさせる。レーザ発振光はレーザ媒質８の出射端面から出射され、Ｑスイッチ１９でＯＮ／ＯＦＦ制御される。さらに波長変換素子２０で波長を変換し、ビームエキスパンダ５３でビーム径を拡大されて、必要に応じミラーなどの光学部材により反射されてレーザ光走査部９に導かれる。レーザ光走査部９は、レーザ光ＬＢをガルバノミラー等で反射させて所望の方向に偏向する。また、レーザ光走査部９の下方には、集光部１５が備えられる。集光部１５はレーザ光を作業領域に照射させるよう集光するための集光レンズで構成され、ｆθレンズが使用される。集光部１５から出力されるレーザ光ＬＢは、ワークＷＫの表面で走査されて印字等の加工を行う。
【０００３】
レーザ光の波長は、レーザ媒質８で決定される。一方、ワークの色や材質等に応じてレーザ光の吸収率などが変化するため、レーザ媒質固有の波長と異なる波長での加工を行う場合には、波長変換素子２０を用いて波長変換を行う技術が知られている。波長変換素子２０を用いてレーザ媒質から出射されるレーザ光の波長を変換すると、第２次高調波として基本波長の１／２の波長が得られる。また、複数の波長変換素子を用いて、第３次、第４次といったより高次の高調波を得る技術も知られている。
【０００４】
例えば、固定レーザ媒質としてＹＡＧやＹＶＯ4を用いた場合の基本波長である１０６４ｎｍに対して、ＬＢＯなどの波長変換素子を用いることで第２次高調波（Second Harmonic Generation：ＳＨＧ）として５３２ｎｍのＳＨＧレーザ光を発生できる。このような高調波はエネルギー密度が高く、加工対象のワークによってはよりシャープな加工が可能となる。特に基本波に対する光吸収率が低い金、銅等のワークに対しても優れた加工品質を実現できる。また、基本波とＳＨＧを選択的に取り出したり、重畳させるように構成することも可能である。
【特許文献１】特表２０００−５０３４８０号公報
【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、このような高次高調波を用いるレーザ加工装置においては、レーザ光の異なる波長によって焦点位置等が変化するため、加工品質が安定しないという問題があった。例えば基本波とＳＨＧを切り替えて利用する場合、加工に用いる基準レーザ光の波長の変更に伴い焦点位置が変化する。また波長依存性を持つ焦点距離およびスポット径も同様に変化する。このような基準波長の光の焦点を所望のスポット径でワーク上に合わせるためには、基準波長変更に伴うこれら光学パラメータの補正が必要となる。
【０００６】
従来、このような焦点変化を補正するために、焦点位置を変更する光学系を構成することが知られている。しかしながら、このような専用の光学系を構成するためには必要なレンズの枚数が大幅に増え、製造コストが肥大化する。またＳＨＧに限らず、波長変換素子を多段に用いて第３次高調波（third harmonic generation：ＴＨＧ）として３５５ｎｍのレーザ光を選択的に取り出す構成とする場合は、３波長を補正する光学系が必要となり、さらに光学系が複雑化する。このように、波長の異なるレーザ光を同じ光学系を使用しながら、焦点を同じ位置に合わせるためには、各波長において補正光学系を配置して補正する必要があるため、構成の複雑化や装置の大型化、また組立精度が要求されるため製造コストが増大し部品納期が長くなるなど、様々な問題があり、短期間に安価で装置を提供することを困難としていた。
【０００７】
本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の一の目的は、複数の波長のレーザ光を用いる場合の焦点位置の補正を安価に又は簡易に行うことのできるレーザ加工装置、レーザ加工方法及びレーザ加工装置の設定プログラム並びにコンピュータで読取可能な記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
第１発明に係るレーザ加工装置によれば、加工対象面に対してレーザ光を照射して、所望の加工を行うレーザ加工装置であって、基本波レーザ光を生成するためのレーザ媒質と、前記レーザ媒質で生成された基本波レーザ光を入射して、基本波レーザ光の波長に対して高調波の波長を有する高調波レーザ光を生成するための波長変換素子と、予め基本波レーザ光及び高調波レーザ光の各波長に対応した焦点の変化に関する補正データを保存するための補正データ記憶手段と、前記波長変換素子から出力されたレーザ光を加工対象面上で走査するための走査手段と、加工対象面上で焦点を補正する基準レーザ光を、基本波レーザ光及び高調波レーザ光のいずれかから選択する基準レーザ光選択手段と、前記基準レーザ光選択手段で選択された基準レーザ光の焦点を変更可能な焦点変更手段と、前記基準レーザ光選択手段で選択された基準レーザ光に対応した補正データを前記補正データ記憶手段から読み出し、読み出された補正データに基づいて前記焦点変更手段を制御する焦点変更制御手段とを備えることができる。これにより、選択された基準レーザ光の波長に応じて、予め記録された補正データに従って焦点の変化を補正することができ、正確な加工が可能となる。
【０００９】
また第２発明に係るレーザ加工装置によれば、前記補正データ記憶手段が、基本波レーザ光及び高調波レーザ光の各波長に対応した焦点距離に関する焦点距離補正データを、予め補正データとして保存することができる。これにより、選択された基準レーザ光の波長に応じて、予め記録された焦点距離補正データに従って焦点変更手段で焦点距離を調整することができ、正確な加工が可能となる。
【００１０】
さらに第３発明に係るレーザ加工装置によれば、前記補正データ記憶手段が、基本波レーザ光及び高調波レーザ光の各波長に対応したスポット径の補正データを、予め補正データとして保存することができる。これにより、基準レーザ光の波長の切り替えに応じた適切なスポット径の調整が、焦点変更手段により可能となる。
【００１１】
さらにまた第４発明に係るレーザ加工装置によれば、前記補正データ記憶手段が、塗り潰し印字加工の際の印字線幅を補正する印字線幅補正データを、予め補正データとして保存することができる。これにより、選択した基準レーザ光の波長によらず、焦点変更手段で印字線幅を調整し、塗りつぶし印字を正確に行うことが可能となる。
【００１２】
さらにまた第５発明に係るレーザ加工装置によれば、前記補正データ記憶手段が、レーザ光の走査範囲を補正するレーザ走査範囲補正データを、予め補正データとして保存することができる。これにより、レーザ走査範囲補正データを読み出して、焦点変更制御手段で焦点変更手段を制御して基準レーザ光の走査範囲を補正しつつ走査できる。
【００１３】
さらにまた第６発明に係るレーザ加工装置によれば、高調波レーザ光が可視光であり、高調波レーザ光の出力を加工時よりも低くして、高調波レーザ光を加工対象面上に走査させて照射位置を示すガイドパターンを表示可能に構成できる。これにより、高調波レーザ光の出力を抑えて、可視光のガイド光として利用することができる。さらにガイド光の焦点の調整も行うことができる。
【００１４】
さらにまた第７発明に係るレーザ加工装置によれば、さらに  レーザ光を加工対象面上に走査させる際の照射位置を示すガイドパターンを表示するためのガイド光を発するガイド用光源を備え、前記ガイド用光源の発光色が、高調波レーザ光の発光色と異なるものとできる。これにより、ガイド光の発光色を、高調波レーザ光とガイド用光源とで異ならせることができ、加工対象面の色などに応じて視認性の高いガイド光に切り替えることができる。
【００１５】
さらにまた第８発明に係るレーザ加工装置によれば、さらに出力するレーザ光として基本波レーザ光、高調波レーザ光のいずれか又はこれらの重畳を選択するための出力レーザ選択手段を備えることができる。これにより、出力されるレーザ光出力を、加工対象面上で焦点を補正する基準レーザ光と一致させる必要を無くし、特にレーザ光を重畳させた重畳レーザ光の出力を許容すると共に、重畳レーザ光のいずれかの波長に対して基準レーザ光選択手段で補正対象の基準レーザ光を選択できる。
【００１６】
さらにまた第９発明に係るレーザ加工装置によれば、さらに基本波レーザ光及び高調波レーザ光の各レーザ光の光路上に配置されて、レーザ光を遮断する閉状態と、レーザ光を通過させる開状態とを切り替え可能なシャッタ手段を備えており、前記出力レーザ選択手段が、前記シャッタ手段の開閉を制御することでレーザ光出力を選択するよう構成できる。これにより、レーザ光出力として基本波レーザ光、高調波レーザ光あるいはこれらの重畳レーザ光のいずれかを、シャッタ手段の開閉で容易に切り替え可能とできる。
【００１７】
さらにまた第１０発明に係るレーザ加工装置によれば、前記焦点変更手段が、前記レーザ媒質で発生されるレーザ光の光軸方向の焦点位置を調整可能なＺ軸スキャナであり、前記走査手段が、前記Ｚ軸スキャナを透過するレーザ光を、Ｘ軸方向に走査させるためのＸ軸スキャナ及びＹ軸方向に走査させるためのＹ軸スキャナとすることができる。これにより、Ｚ軸スキャナを用いて３次元状の加工を可能としつつ、さらに選択した基準レーザ光の波長に応じた焦点の調整も同時に行うことができ、Ｚ軸スキャナをこれらの用途に共用できる。
【００１８】
さらにまた第１１発明に係るレーザ加工装置によれば、さらに前記波長変換素子の出射光の光軸上に配置され、該出射光の波長をさらに高次高調波に変換可能な第２波長変換素子を備え、前記補正データ記憶手段が、基本波レーザ光、高調波レーザ光及び高次高調波の各波長に対応した焦点の変化に関する補正データを保存することができる。これにより、２以上の波長変換素子を用いて高次高調波に波長変換するレーザ加工装置においても、選択された基準レーザ光の波長に応じて、予め記録された補正データに従って焦点の変化を調整することができ、正確な加工が可能となる。
【００１９】
さらにまた第１２発明に係るレーザ加工方法によれば、基本波レーザ光を波長変換素子に入射して、基本波レーザ光の波長に対して高調波の波長を有する高調波レーザ光を生成し、これらのレーザ光のいずれか又は重畳したものを、焦点変更手段で焦点を調整しつつ加工対象面に照射して、所望の加工を行うレーザ加工方法であって、加工対象面上で焦点を補正する基準レーザ光を、基本波レーザ光及び高調波レーザ光のいずれかから選択する工程と、予め基本波レーザ光及び高調波レーザ光の各波長に対応した焦点の変化に関する補正データを保存した補正データ記憶手段から、前記選択工程で選択された基準レーザ光に対応する補正データを読み出し、読み出された補正データに基づいて前記焦点変更手段を制御して基準レーザ光を走査する工程とを含むことができる。これにより、選択された基準レーザ光の波長に応じて、予め記録された補正データに従って焦点の変化を補正することができ、正確な加工が可能となる。
【００２０】
さらにまた第１３発明に係るレーザ加工装置の設定方法によれば、基本波レーザ光を波長変換素子に入射して、基本波レーザ光の波長に対して高調波の波長を有する高調波レーザ光を生成し、これらのレーザ光のいずれか又は重畳したものを、焦点変更手段で焦点を調整しつつ加工対象面に照射して、所望の加工を行うレーザ加工装置の設定方法であって、加工対象面上で焦点を補正する基準レーザ光を、基本波レーザ光及び高調波レーザ光のいずれかから選択する工程と、予め基本波レーザ光及び高調波レーザ光の各波長に対応した焦点の変化に関する補正データを保存した補正データ記憶手段から、前記選択工程で選択された基準レーザ光に対応する補正データを読み出し、読み出された補正データに基づいて焦点変更手段を制御して基準レーザ光を走査する工程とを含むことができる。これにより、選択された基準レーザ光の波長に応じて、予め記録された補正データに従って焦点の変化を補正することができ、正確な加工が可能となる。
【００２１】
さらにまた第１４発明に係るレーザ加工装置の設定プログラムによれば、基本波レーザ光を波長変換素子に入射して、基本波レーザ光の波長に対して高調波の波長を有する高調波レーザ光を生成し、これらのレーザ光のいずれか又は重畳したものを、焦点変更手段で焦点を調整しつつ加工対象面に照射して、所望の加工を行うレーザ加工装置の設定プログラムであって、加工対象面上で焦点を補正する基準レーザ光を、基本波レーザ光及び高調波レーザ光のいずれかから選択させる機能と、予め基本波レーザ光及び高調波レーザ光の各波長に対応した焦点の変化に関する補正データを保存した補正データ記憶手段から、前記選択工程で選択された基準レーザ光に対応する補正データを読み出し、読み出された補正データに基づいて前記焦点変更手段を制御して基準レーザ光を走査させる機能とをコンピュータに実現させることができる。これにより、選択された基準レーザ光の波長に応じて、予め記録された補正データに従って焦点の変化を補正することができ、正確な加工が可能となる。
【００２２】
さらにまた第１５発明に係るコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、上記プログラムを格納したものである。記録媒体には、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷやフレキシブルディスク、磁気テープ、ＭＯ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、Ｂｌｕ−ｒａｙ、ＨＤ  ＤＶＤ（ＡＯＤ）等の磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリその他のプログラムを格納可能な媒体が含まれる。またプログラムには、上記記録媒体に格納されて配布されるものの他、インターネット等のネットワーク回線を通じてダウンロードによって配布される形態のものも含まれる。さらに記録媒体にはプログラムを記録可能な機器、例えば上記プログラムがソフトウェアやファームウェア等の形態で実行可能な状態に実装された汎用もしくは専用機器を含む。さらにまたプログラムに含まれる各処理や機能は、コンピュータで実行可能なプログラムソフトウエアにより実行してもよいし、各部の処理を所定のゲートアレイ（ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ）等のハードウエア、又はプログラムソフトウエアとハードウェアの一部の要素を実現する部分的ハードウエアモジュールとが混在する形式で実現してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのレーザ加工装置、レーザ加工方法及びレーザ加工装置の設定プログラム並びにコンピュータで読取可能な記録媒体を例示するものであって、本発明はレーザ加工装置、レーザ加工方法及びレーザ加工装置の設定プログラム並びにコンピュータで読取可能な記録媒体を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
【００２４】
本明細書においてレーザ加工装置とこれに接続される操作、制御、入出力、表示、その他の処理等のためのコンピュータ、プリンタ、外部記憶装置その他の周辺機器との接続は、例えばＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ−２３２ｘ、ＲＳ−４２２、ＲＳ−４２３、ＲＳ−４８５、ＵＳＢ、ＰＳ２等のシリアル接続、パラレル接続、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に接続して通信を行う。接続は有線を使った物理的な接続に限られず、ＩＥＥＥ８０２．１ｘ、ＯＦＤＭ方式等の無線ＬＡＮや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等でもよい。さらに加工パターンのデータ保存や設定の保存等を行うための記録媒体には、メモリカードや磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が利用できる。
【００２５】
以下の実施の形態では、本発明を具現化したレーザ加工装置の一例として、レーザマーカについて説明する。ただ、本明細書においてレーザ加工装置は、その名称に拘わらずレーザ応用機器一般に利用でき、例えばレーザ発振器や各種のレーザ加工装置、穴あけ、マーキング、トリミング、スクライビング、表面処理等のレーザ加工や、レーザ光源として他のレーザ応用分野、例えばＤＶＤやＢｌｕ−ｒａｙ（登録商標）等の光ディスクの高密度記録再生用光源、医療機器等において、好適に利用できる。
【００２６】
また、本明細書においては加工の代表例として印字について説明するが、上述の通り印字加工に限られず、溶融や剥離、表面酸化、切削、変色等のレーザ光を使ったあらゆる加工処理においても利用できる。また印字とは文字や記号、図形等のマーキングの他、上述した各種の加工も含む概念で使用する。
【００２７】
図１はレーザ加工装置１００を構成するブロック図を示す。この図に示すレーザ加工装置１００は、レーザ制御部１とレーザ出力部２と入力部３とを備える。
（入力部３）
【００２８】
入力部３はレーザ制御部１に接続され、レーザ加工装置を操作するための必要な設定を入力してレーザ制御部１に送信する。設定内容はレーザ加工装置の動作条件や具体的な印字内容等である。入力部３はキーボードやマウス、コンソール等の入力デバイスである。また、入力部３で入力された入力情報を確認したり、レーザ制御部１の状態等を表示する表示部８２を別途設けることもできる。表示部８２はＬＣＤやブラウン管等のモニタが利用できる。またタッチパネル方式を利用すれば、入力部と表示部を兼用することもできる。これによって、コンピュータ等を外部接続することなく入力部でレーザ加工装置の必要な設定を行うことができる。またこの入力部３は、所望の加工パターンに加工する加工条件として、加工パターンを設定するための加工パターン設定部３Ｃと、レーザ光出力条件を設定するレーザ光出力条件設定部３Ｄとして機能する。
（レーザ制御部１）
【００２９】
レーザ制御部１は、レーザ駆動制御部４とメモリ部５とレーザ励起部６と電源７とを備える。メモリ部５は入力部３から入力された各種設定内容を保持する。レーザ駆動制御部４はレーザ発振部５０およびレーザ光走査部９を制御する。具体的には、必要時にメモリ部５から設定内容を読み込み、印字内容に応じた印字信号に基づいてレーザ励起部６を動作させてレーザ出力部２のレーザ媒質８を励起する。メモリ部５はＲＡＭやＲＯＭ等の半導体メモリが利用できる。またメモリ部５はレーザ制御部１に内蔵する他、挿抜可能なＰＣカードやＳＤカード等の半導体メモリカード、カード型ハードディスク等のメモリカードを利用することもできる。メモリカードで構成されるメモリ部５は、コンピュータ等の外部機器で容易に書き換え可能であり、コンピュータで設定した内容をメモリカードに書き込み、レーザ制御部１にセットすることで、入力部をレーザ制御部に接続することなく設定を行うことができる。特に半導体メモリはデータの読み込み・書き込みが高速で、しかも機械的動作部分がないため振動等に強く、ハードディスクのようなクラッシュによるデータ消失事故を防止できる。
【００３０】
メモリ部５は設定情報やフォントデータを記憶する。設定情報は印字する文字やマークの種類、大きさ、印字位置、印字方向等の情報を含む。入力部３や後述する図１０に示すレーザ加工データ設定装置１８０、コンピュータその他の外部機器１９０からコントローラ部１Ａに与えられた設定情報は、一旦メモリ部５に記憶される。コントローラ部１Ａのレーザ駆動制御部４は電源起動時又は設定変更時に、設定情報を読み出して展開情報を生成する。つまり、印字内容に関する設定情報とフォントデータからレーザ光ＬＢが辿るべき軌跡を規定する線分データ及びレーザ制御データからなる展開情報を生成する。生成された展開情報は、印字実行指令（トリガ信号）に従って、コントローラ部１Ａからヘッド部１５０に転送される。ヘッド部１５０では、受信した展開情報に含まれる線分データに基づいてガルバノミラーが制御されると共に、レーザ制御データに基づいてレーザのＯＮ／ＯＦＦ制御が行われる。こうして、ワークＷＫの表面にレーザ光ＬＢで印字加工が行われる。
【００３１】
図１の例では、メモリ部５は設定情報用メモリ５ａ、基本文字線分情報用メモリ５ｂ、展開情報用メモリ５ｃを含む。設定情報用メモリ５ａは、バッテリバックアップされたＳＲＡＭ又はＥＥＰＲＯＭのような不揮発性メモリで構成され、電源ＯＦＦ時にも記憶内容を保持することができる。設定情報用メモリ５ａに記憶される設定情報は、印字する文字又はマークの種類、大きさ、位置、方向等の印字内容の情報を含む。また基本文字線分情報用メモリ５ｂもバッテリバックアップされたＳＲＡＭ又はＥＥＰＲＯＭのような不揮発性メモリで構成される。基本文字線分情報用メモリ５ｂには、印字に使用される各種文字やマーク等の基本文字や基本線分の情報（基本文字線分情報）が記憶されている。この基本文字線分情報を印字内容の共通データとして管理することにより、各設定情報の情報量を少なくすることができる。したがって、設定情報から展開情報を生成するときに、基本文字線分情報用メモリ５ｂに記憶された基本文字線分情報が参照される。さらに展開情報用メモリ５ｃには、電源ＯＦＦ時に記憶内容が消えるが低コストで多くの情報を記憶できるＤＲＡＭ等の揮発性メモリが使用されている。設定情報及び基本文字線分情報から生成された展開情報が一時的に展開情報用メモリ５ｃに記憶され、印字の際に参照される。展開情報は、印字加工のためにレーザ光が辿るべき軌跡を規定する線分データとレーザのＯＮ／ＯＦＦ制御のためのレーザ制御データを含む複数ビットからなる時系列のデータである。
【００３２】
さらにこのメモリ部５は、加工パターン設定部３Ｃで設定された加工パターンの３次元形状に関して、ＸＹ座標位置とＺ座標位置との対応関係を関連付けて記憶するための対応関係記憶部としても機能する。ここでは設定情報用メモリ５ａが、対応関係記憶部に相当する。
【００３３】
さらにレーザ駆動制御部４は、設定された印字を行うようレーザ媒質８で発振されたレーザ光Ｌを印字対象物（ワーク）ＷＫ上で走査させるため、レーザ出力部２のレーザ光走査部９を動作させる走査信号をレーザ光走査部９に出力する。電源７は、定電圧電源として、レーザ励起部６へ所定電圧を印加する。印字動作を制御する印字信号は、そのＨＩＧＨ／ＬＯＷに応じてレーザ光ＬのＯＮ／ＯＦＦが切り替えられ、その１パルスが発振されるレーザ光Ｌの１パルスに対応するＰＷＭ信号である。ＰＷＭ信号は、その周波数に応じたデューティ比に基づいてレーザ強度が定められるが、周波数に基づいた走査速度によってもレーザ強度が変化するよう構成することもできる。またレーザ駆動制御部４は、加工パターン設定部３Ｃで設定された加工パターンを構成する空間座標において、レーザ光走査部のＸ軸方向及び／又はＹ軸方向への移動量に対するＺ軸方向の相対的な移動量の比率に応じて、加工対象面における加工量を一定値に近付けるように、加工パターン設定部３Ｃで設定された加工条件を自動的に補正するための加工量補正手段として機能させることもできる。
（レーザ励起部６）
【００３４】
レーザ励起部６は、光学的に接合されたレーザ励起光源１０とレーザ励起光源集光部１１を備える。レーザ励起部６の内部の一例を図２の斜視図に示す。この図に示すレーザ励起部６は、レーザ励起光源１０とレーザ励起光源集光部１１をレーザ励起部ケーシング１２内に固定している。レーザ励起部ケーシング１２は、熱伝導性の良い銅等の金属で構成され、レーザ励起光源１０を効率よく外部に放熱する。レーザ励起光源１０は半導体レーザ（Laser Diode：ＬＤ）や励起ランプ等で構成される。図２の例では、複数の半導体レーザダイオード素子を直線状に並べたレーザダイオードアレイを使用しており、各素子からのレーザ発振がライン状に出力される。レーザ発振はレーザ励起光源集光部１１の入射面に入射されて、出射面から集光されたレーザ励起光として出力される。レーザ励起光源集光部１１はフォーカシングレンズ等で構成される。レーザ励起光源集光部１１からのレーザ励起光は光ファイバケーブル１３等によりレーザ出力部２のレーザ媒質８に入射される。レーザ励起光源１０とレーザ励起光源集光部１１、光ファイバケーブル１３は、空間あるいは光ファイバを介して光学的に結合されている。
（レーザ出力部２）
【００３５】
レーザ出力部２は、レーザ発振部５０を備える。レーザ光Ｌを発生させるレーザ発振部５０は、レーザ媒質８と、レーザ媒質８が放出する誘導放出光の光路に沿って所定の距離を隔てて対向配置された出力ミラー及び全反射ミラーと、これらの間に配されたアパーチャ、Ｑスイッチ１９、波長変換素子２０等を備える。Ｑスイッチ１９はレーザ媒質８から出射されるレーザの光軸上に位置するよう一方の端面に面して配設されている。Ｑスイッチ１９を用いることで連続発振を尖頭出力値（ピーク値）の高い高速繰返しパルス発振に変えることが可能となる。またＱスイッチ１９には、これに印加するＲＦ信号を生成するＱスイッチ制御回路が接続されている。このレーザ発振部５０は、レーザ媒質８が放出する誘導放出光を、出力ミラーと全反射ミラーとの間での多重反射により増幅し、Ｑスイッチ１９の動作により短周期にて通断しつつアパーチャによりモード選別して、出力ミラーを経てレーザ光Ｌを出力する。レーザ媒質８は光ファイバケーブル１３を介してレーザ励起部６から入射されるレーザ励起光で励起されて、レーザ発振される。レーザ媒質８はロッド状の一方の端面からレーザ励起光を入力して励起され、他方の端面からレーザ光Ｌを出射する、いわゆるエンドポンピングによる励起方式を採用している。
（レーザ媒質８）
【００３６】
上記の例では、レーザ媒質８としてロッド状のＮｄ：ＹＶＯ4結晶を用いた。また固体レーザ媒質の励起用半導体レーザの波長は、このＮｄ：ＹＶＯ4の吸収スペクトルの中心波長である８０８ｎｍに設定した。ただ、この例に限られず他の固体レーザ媒質として、例えば希土類をドープしたＹＡＧ、ＬｉＳｒＦ、ＬｉＣａＦ、ＹＬＦ、ＮＡＢ、ＫＮＰ、ＬＮＰ、ＮＹＡＢ、ＮＰＰ、ＧＧＧ等も用いることもできる。この固体レーザ媒質に波長変換素子２０を組み合わせて、出力される基本波レーザ光の波長を、所望の波長の高調波レーザ光に変換する。このとき、波長変換素子２０からは、変換された高調波レーザ光と、未変換の基本波レーザ光とが混在する重畳レーザ光が出射される。
【００３７】
また、本実施の形態では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にも適用可能である。さらに、固体レーザ媒質を使用せず、言い換えるとレーザ光を発振させる共振器を構成せず、波長変換のみを行う波長変換素子を使用することもできる。この場合は、半導体レーザの出力光に対して波長変換を行う。
【００３８】
波長変換素子２０は、非線形の周波数変換技術等を利用して基本周波数のレーザ光を異なる波長に変換する。このような波長変換素子としては、例えばＫＴＰ（ＫＴｉＰＯ4）、有機非線形光学材料や他の無機非線形光学材料、例えばＫＮ（ＫＮｂＯ3）、ＫＡＰ（ＫＡｓＰＯ4）、ＢＢＯ（β−ＢａＢ2Ｏ4）、ＬＢＯ（ＬｉＢ3Ｏ5）や、バルク型の分極反転素子（ＬｉＮｂＯ3（Periodically Polled Lithium Niobate ：ＰＰＬＮ）、ＬｉＴａＯ3等）が利用できる。また、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｎｄ等の希土類をドープしたフッ化物ファイバを用いたアップコンバージョンによるレーザの励起光源用半導体レーザを用いることもできる。このように、本実施の形態においてはレーザ発生源として様々なタイプを適宜利用できる。
【００３９】
また波長変換素子２０は一のみならず、複数使用することもできる。これにより第２次高調波発生（Second Harmonic Generation：ＳＨＧ）に限られず、第３次高調波発生（Third Harmonic Generation：ＴＨＧ）や第４次高調波発生（Fourth Harmonic Generation：ＦＨＧ）、第５次高調波発生（Fifth Harmonic Generation：ＦＩＨＧ）、和調波発生（Sum Frequency Generation：ＳＦＧ）、パラメトリック発振（Optical Parametric Oscillation：ＯＰＯ）、差調波発生（Differential Frequency Generation：ＤＦＧ）などを利用することもできる。
（２方向励起方式）
【００４０】
固体レーザ媒質を励起する構成としては、固体レーザ媒質を励起する励起光を一方の端面のみから入射して励起させ、他方の端面からレーザ光を出射する、いわゆるエンドポンピングによる１方向励起方式が利用できる。また、固体レーザ媒質の前後の端面から各々励起光を照射する２方向励起方式も採用できる。２方向励起においては、各端面に励起光源であるＬＤを各々配置する構成の他、単一のＬＤからの励起光を光ファイバ等で分岐して、固体レーザ媒質の両端面からポンピングする構成等が利用できる。
【００４１】
特に固体レーザ媒質を励起するレーザ加工装置では、量子効率の限界から、励起パワーのうち３割〜４割が熱となり失われてしまう。そのため極限的な性能を発揮させるためには、強励起により顕在化する熱複屈折や熱レンズ、熱複レンズ、更には熱による破壊等の様々な熱問題を解決する必要がある。特にＬＤ励起固体レーザ加工装置においては、固体レーザ媒質の励起光吸収に伴う発熱が結晶そのものにレンズ効果を誘起し、熱レンズを生じさせる。熱レンズはレーザ共振器の安定性を著しく阻害し、共振器の設計の大きな障害となる。２方向励起方式を採用することで、このような問題を軽減できる。また２方向励起方式においては、レーザ励起部として一の励起光源を使用し、これを分岐して各端面から投入する構成とすることで、熱レンズ等の発生を抑制することもできる。加えて、励起波長に対する安定性や立ち上がり特性の改善の効果も得られる。
（レーザ光走査部９）
【００４２】
レーザ発振部５０で得られたレーザ発振は、レーザ光走査部９により走査される。レーザ光走査部９を図３〜図５に示す。これらの図において、図３はレーザ加工装置のレーザ光走査部９の構成を示す斜視図を、図４は図３を逆方向から見た斜視図を、図５は側面図を、それぞれ示している。これらの図に示すレーザ加工装置は、レーザ光Ｌを発生させるレーザ発振部５０と光路を一致させたＺ軸スキャナを内蔵するビームエキスパンダ５３と、Ｘ軸スキャナ１４ａと、Ｘ軸スキャナ１４ａと直交するよう配置されたＹ軸スキャナ１４ｂとを備える。このレーザ光走査部９は、レーザ発振部５０より出射されるレーザ光ＬをＸ軸スキャナ１４ａ、Ｙ軸スキャナ１４ｂで作業領域ＷＳ内で２次元的に走査させ、さらにＺ軸スキャナ１４ｃで高さ方向にワーキングディスタンスすなわち焦点距離を調整することができ、３次元状に印字加工が可能となる。なお、Ｘ軸スキャナ、Ｙ軸スキャナ、Ｚ軸スキャナは、互いに入れ替えても同様に機能できることはいうまでもない。例えばＺ軸スキャナを出射したレーザ光をＹ軸スキャナで受けるよう構成したり、あるいはＸ軸スキャナでＹ軸を制御し、Ｙ軸スキャナでＺ軸を制御するよう配置してもよい。また図において集光レンズであるｆθレンズは図示を省略している。
【００４３】
レーザ加工装置においては一般に、第２のミラー（Ｙ軸スキャナ）で反射されたレーザ光を作業領域に照射させるよう集光するために、第２のミラーと作業領域の間には、ｆθレンズと呼ばれる集光レンズを配置している。ｆθレンズは、Ｚ軸方向の補正を行う。具体的には、図６（ａ）に示すように、作業領域ＷＳの端部に近付くほど焦点位置を伸ばし、ワークの加工対象面上に位置させる補正である。レーザ光の焦点位置は円弧状の軌跡となるため、加工対象面が平面の場合、鉛直下の位置、図６（ａ）において加工対象面を示す平面ＷＭの中心で焦点位置が合うように設定すると、中心から離れるほど、すなわち作業領域ＷＳの周辺に近付くほど焦点位置が加工対象面から遠ざかり（レーザ光Ｌ’）、焦点が合わず加工精度が低下する。そこで、図６（ｂ）に示すように作業領域ＷＳの端部に近付くほどレーザ光Ｌの焦点位置が長くなるよう、ｆθレンズで補正する。仮想的に加工対象面の平面ＷＭが、ＷＭ’で示す凸状曲面の補正面となるよう変換することで、レーザ光Ｌの焦点位置を平面ＷＭ上に位置させることができる。
【００４４】
レーザマーカにおいて、例えばスポット径を約５０μｍより小さいビームを形成したい場合は、ｆθレンズを配置することが好ましい。一方、上述の小スポット径よりも大きくした、一般によく使用されるスポット径が約１００μｍ程度のビームを採用する場合は、Ｚ軸スキャナ側のビームエキスパンダに備えられたＺ軸集光レンズをＺ軸方向に移動させることにより、ｆθレンズが行うべきＺ軸方向の補正を、補正制御として行うことができる。これにより、スポット径が大きい場合はｆθレンズを省略することも可能となる。上述した図６（ａ）の例では、ｆθレンズが行うべきＺ軸方向の補正を、Ｚ軸スキャナの補正制御に行わせている。一方、スポット径が小さい場合は、Ｚ軸スキャナによる補正では焦点位置の調整が不十分となるため、上述の通りｆθレンズを用いる。本実施の形態では、レーザ光のスポット径として小スポット、標準、ワイドスポットの３種類を用意しており、この内の小スポットタイプのみ、ｆθレンズで作業領域ＷＳ端部の歪みを矯正し、標準及びワイドスポットではｆθレンズを使用せず、Ｚ軸スキャナで補正している。
【００４５】
Ｚ軸スキャナのビームエキスパンダに備えられたＺ軸集光レンズでＺ軸方向の補正制御を行う場合も、上述したｆθレンズによる補正と同様の補正を行う。図６（ｂ）で説明した補正面ＷＭ’の高さ、すなわちＺ座標は、ＸＹ座標によって一義的に決定される。このため、ＸＹ座標毎に、補正後のＺ座標を関連付けておくことで、Ｘ・Ｙ軸スキャナの移動に従いＺ軸スキャナを関連付けられたＺ座標に移動させれば、常に焦点位置での加工が可能となる。関連付けのデータは、後述する図１１等に示す記憶部５Ａで保存する。あるいはレーザ加工装置のレーザ制御部に備えられたメモリ部５に保存、転送することもできる。これによって、作業領域内におけるＸＹ座標の移動に追従して、補正後のＺ座標が決定されるので、作業領域内でほぼ均一に焦点位置が調整されたレーザ光を照射できる。
【００４６】
Ｘ軸スキャナ１４ａやＹ軸スキャナ１４ｂは、光を反射する反射面として全反射ミラーであるガルバノミラーと、ガルバノミラーを回動軸に固定して回動するためのガルバノモータ５１ａ、５１ｂと、回動軸の回転位置を検出して位置信号として出力する位置検出部を備える。またスキャナは、スキャナを駆動するスキャナ駆動回路５２に接続される。スキャナ駆動回路５２はレーザ駆動制御部４に接続され、スキャナを制御する制御信号をレーザ駆動制御部４から受けて、これに基づいてスキャナを駆動する。例えばスキャナ駆動回路５２は、制御信号に基づいてスキャナを駆動する駆動電流を調整する。またスキャナ駆動回路５２は、制御信号に対する各スキャナの回転角の時間変化を調整する調整機構を備える。調整機構は、スキャナ駆動回路５２の各パラメータを調整する可変抵抗等の半導体部品で構成される。
（Ｚ軸スキャナ１４ｃ）
【００４７】
Ｚ軸スキャナ１４ｃはレーザ光Ｌのスポット径を調整し、これによって焦点距離を調整するビームエキスパンダ５３を構成している。すなわち、ビームエキスパンダで入射レンズと出射レンズとの相対距離を変化させることでレーザ光のビーム径を拡大／縮小し、焦点位置も変化させることができる。ビームエキスパンダ５３は、小スポットへの集光を効果的に行わせるため、図３に示すようにガルバノミラーの前段に配置され、レーザ発振部５０から出力されるレーザ光Ｌのビーム径を調整すると共に、レーザ光Ｌの焦点位置を調整可能としている。Ｚ軸スキャナ１４ｃがワーキングディスタンスを調整する方法を、図７〜図９に基づいて説明する。図７、図８はレーザ光走査部９の側面図であり、図７はレーザ光Ｌの焦点距離を長くする場合、図８は焦点距離を短くする場合をそれぞれ示している。また図９はＺ軸スキャナ１４ｃの正面図及び断面図を示している。これらの図に示すように、Ｚ軸スキャナ１４ｃはレーザ発振部５０側に面する入射レンズ１６と、レーザ出射側に面する出射レンズ１８を含んでおり、これらのレンズ間の距離を相対的に変化可能としている。図７〜図９の例では、出射レンズ１８を固定し、入射レンズ１６を光軸方向に沿って駆動モータ等で摺動可能としている。図９は出射レンズ１８の図示を省略して、入射レンズ１６の駆動機構を示している。この例では、コイルと磁石によって軸方向に可動子を摺動可能とし、可動子に入射レンズ１６を固定している。ただ、入射レンズ側を固定して出射レンズ側を移動可能としたり、入射レンズ、出射レンズを共に移動可能とすることもできる。
【００４８】
図７に示すように、入射レンズ１６と出射レンズ１８との間の距離を近付けると、焦点位置が遠ざかり、焦点距離（ワーキングディスタンス）が大きくなる。逆に図８に示すように入射レンズ１６と出射レンズ１８との距離を離すと、焦点位置が近付き焦点距離が小さくなる。
【００４９】
なお、３次元加工、すなわちワークの高さ方向への加工が可能なレーザ加工装置は、上記図７、図８のようにＺ軸スキャナを調整する方式の他、例えば物理的に集光レンズを移動させる、あるいはレーザ出力部やヘッド部自体を移動可能とする等、他の方式を利用することも可能である。
【００５０】
この例では、Ｚ軸スキャナは、Ｑスイッチ１９から出射されたレーザ光の焦点位置を光軸方向に調整可能な焦点位置調整手段として機能し、またＸ軸スキャナ、Ｙ軸スキャナは、Ｚ軸スキャナから出射されたレーザ光を２次元的に走査するレーザ光２次元走査系として機能する。
（ディスタンスポインタ）
【００５１】
また、３次元加工可能なレーザマーカの作業領域の中心に焦点位置を調整するために、レーザ光を作業領域ＷＳ内に走査させる際の照射位置を示すガイドパターンを表示することができる。図３〜図４に示すレーザマーカのレーザ光走査部９は、ディスタンスポインタとして、ガイド用光源６０と、ガイド用光源６０からのガイド光Ｇをレーザ光走査部９の光軸と一致させるためのガイド光光学系の一形態としてハーフミラー６２を備えると共に、ポインタ光調整系として、ポインタ光Ｐを照射するためのポインタ用光源６４と、Ｙ軸スキャナ１４ｂの裏面に形成された第３のミラーとしてポインタ用スキャナミラー１４ｄと、ポインタ用スキャナミラー１４ｄで反射されたポインタ用光源６４からのポインタ光Ｐをさらに反射させて焦点位置に向かって照射する固定ミラー６６とを備えている。このディスタンスポインタは、レーザ光の焦点位置を示すポインタ光Ｐをポインタ用光源６４から照射し、ガイド光Ｇで表示されるガイドパターンのほぼ中心に、ポインタ光Ｐを照射するよう調整することで、レーザ光の焦点位置が指示される。ここでは、ガイド用光源６０として赤色ＬＤを使用している。
（ガイド光の切り替え）
【００５２】
また高調波レーザ光の出力を落とすことで、ガイド光として利用することもできる。この場合、ガイド用光源を省略する他、ガイド用光源の発光色と高調波レーザ光の可視光の発光色を異ならせることで、ガイド光の発光色を切り替えることもできる。この結果、ワークの色などに応じて視認性の高いガイド光を選択できるようになり、利便性が向上する。例えばワークの色や表面状態によって、そのときに見やすい波長の光に適宜切り替えることで、印字位置確認用のガイド光の視認性を向上できる。従来のガイド光は赤色ＬＤ光が広く利用されており、印字位置確認や装置のセッティングに使用されている。
これに加えて、ＳＨＧ光は緑色の発光波長域であるため、安全なレベルまで出力を下げてガイド光として使用すれば、赤色では認識し難いワーク上の印字位置も容易に認識できるようになる。さらに、後述するように焦点の変更機能を利用すれば、選択された波長毎にガイド光の焦点補正を行うことも可能である。
【００５３】
なお、上記の例ではレーザ光走査部９に、レーザ光の焦点距離を調整可能な機構を設けることで３次元加工を可能としている。ただ、ワークを載置するステージの位置を上下方向に調整可能とすることで、レーザ光の焦点がワークの作業面で結ぶようにステージの高さを調整する制御を行うことでも、同様に３次元加工を行うこともできる。また、ステージをＸ軸あるいはＹ軸方向に移動可能とすることで、レーザ光走査部の該当するスキャナを省略できる。これらの構成は、ワークをライン上に搬送する形態でなく、ステージ上に載置して加工する形態において好適に利用できる。
（レーザマーカのシステム構成）
【００５４】
次に図１０に、３次元印字可能なレーザマーカのシステム構成を示す。この図に示すレーザ加工システムは、レーザ出力部２を構成するヘッド部１５０と、ヘッド部１５０と接続されてこれを制御するレーザ制御部１を構成するコントローラ部１Ａと、コントローラ部１Ａとデータ通信可能に接続され、コントローラ部１Ａに対して印字パターンを３次元のレーザ加工データとして設定するレーザ加工データ設定装置１８０とを備える。ヘッド部１５０とコントローラ部１Ａとで、レーザ加工装置１００を構成する。レーザ加工データ設定装置１８０は、図１０の例においてはコンピュータにレーザ加工データ設定プログラムをインストールして、レーザ加工データ設定機能を実現させている。レーザ加工データ設定装置は、コンピュータの他、タッチパネルを接続したプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）や、その他専用のハードウェア等を利用することもできる。またレーザ加工データ設定装置は、レーザ加工装置の動作を制御する制御装置として機能させることもできる。例えば、一のコンピュータにレーザ加工データ設定装置としての機能と、レーザ出力部を備えるヘッド部のコントローラ部としての機能を統合してもよい。さらにレーザ加工データ設定装置は、レーザ加工装置と別部材で構成する他、レーザ加工装置に統合することもでき、例えばレーザ加工装置に組み込まれたレーザ加工データ設定回路等とすることもできる。
【００５５】
さらにコントローラ部１Ａには、必要に応じて各種外部機器１９０を接続できる。例えばライン上に搬送されるワークの種別、位置等を確認するイメージセンサ等の画像認識装置、ワークとヘッド部１５０との距離に関する情報を取得する変位計等の距離測定装置、所定のシーケンスに従って機器の制御を行うＰＬＣ、ワークの通過を検出するＰＤセンサその他各種のセンサ等を設置し、これらとデータ通信可能に接続できる。
（レーザ加工データ設定装置）
【００５６】
平面状の印字データを３次元状に印字するための設定情報であるレーザ加工データは、レーザ加工データ設定装置１８０により設定される。図１１は、レーザ加工データ設定装置１８０を含めたレーザ加工システムのブロック図を示している。この図に示すレーザ加工データ設定装置１８０は、各種設定を入力するための入力部３と、設定内容や演算後のレーザ加工データを表示するための表示部８２と、各種設定データを記憶するための記憶部５Ａとを備える。また記憶部５Ａは、複数の加工パラメータの組み合わせを関連付けて保持した参照テーブル５Ｂ、及びレーザ光の各波長に対応した焦点の変化に関する補正データを保存するための補正データ記憶手段の一形態である第２参照テーブル５Ｃを含む。また参照テーブル５Ｂは、熱レンズ効果による光軸方向の焦点位置補正量を、レーザ光出力条件に対応させて予め記録した補正量記憶手段、加工パターン設定部３Ｃで設定された加工パターンの３次元形状に関して、ＸＹ座標位置とＺ座標位置との対応関係を関連付けて記憶するための対応関係記憶部としても機能する。表示部８２は、加工対象面のイメージを３次元的に表示可能な加工イメージ表示部８３を備える。
【００５７】
入力部３は、レーザ加工の加工条件を設定するための加工条件設定部として機能する。加工条件には、所望のパターンで加工する加工パターンや、レーザ光のパワーなどのレーザ光出力条件等が含まれる。このため入力部３は、加工パターンを設定するための加工パターン設定部３Ｃと、レーザ光出力条件を設定するレーザ光出力条件設定部３Ｄを有する。
【００５８】
加工パターン設定部３Ｃは、ワークの印字面の３次元形状を示すプロファイル情報を入力するための加工面プロファイル入力手段３Ａと、印字パターン情報を入力するための加工パターン入力手段３Ｂと、作業領域内に複数の加工ブロックを設定し、加工ブロック毎に加工パターンを設定可能な加工ブロック設定手段３Ｆの他、ブロック設定手段３Ｆで設定された複数の加工ブロックを纏めた加工グループを設定するためのグループ設定手段、加工対象面上に配置される加工パターンの位置を調整可能な加工パターン位置調整手段の機能を実現する。加工面プロファイル入力手段３Ａはさらに、加工対象面を表す基本図形を指定するための基本図形指定手段３ａと、加工対象面を表す３次元形状データを外部から入力するための３次元形状データ入力手段３ｂ、３次元形状データ入力手段３ｂで入力された３次元形状データに対して、加工パターン設定部３Ｃで設定された３次元加工パターンの加工位置を位置決めするための位置決め手段３ｃの機能を実現する。
【００５９】
またレーザ光出力条件設定部３Ｄは、出力するレーザ光として基本波レーザ光、高調波レーザ光のいずれか又は重畳を選択する出力レーザ選択手段３ｄと、焦点を補正する基準レーザ光を選択する基準レーザ光選択手段３ｅと、基準レーザ光選択手段３ｅで選択された基準レーザ光のスポット径を調整するためのスポット径変更手段３ｆと、焦点位置のオフセット量を調整するためのオフセット量変更手段３ｇとを備える。なお、本実施の形態では高調波レーザ光としてＳＨＧを説明するが、本発明はこれに限られず、ＴＨＧなどの高次高調波レーザ光にも適用できることは言うまでもない。
【００６０】
記憶部５Ａは、図１のメモリ部５に相当し、入力部３で設定されたプロファイル情報や印字パターン情報等の情報を記憶する。このような記憶部５Ａには、固定記憶装置等の記憶媒体や半導体メモリ等が利用できる。表示部８２は、専用のディスプレイを設ける他、システムに接続されたコンピュータのモニタを利用してもよい。
（演算部８０）
【００６１】
一方、レーザ加工装置１００のコントローラ部１Ａは、入力部３から入力された情報に基づいてレーザ加工データを生成する加工データ生成部８０Ｋ等を構成する演算部８０を備える。演算部８０は、入力部３で設定された加工条件に基づいて、実際の加工を行うための加工データを生成するための加工データ生成部８０Ｋ、出力レーザ選択手段３ｄで選択されたレーザ光の種別に応じて、基本波レーザ光、高調波レーザ光、あるいはこれらの重畳レーザ光を選択するレーザ波長制御部８０Ｌ、基準レーザ光選択手段３ｅで選択された基準レーザ光に対して、焦点の補正を行う焦点制御手段８０Ｎ、加工パターン設定部３Ｃで設定された加工パターンを構成する空間座標において、レーザ光走査部のＸ軸方向及び／又はＹ軸方向への移動量に対するＺ軸方向の相対的な移動量の比率に応じて、加工対象面における加工量を一定値に近付けるように、入力部３で設定された加工条件を自動的に補正するための加工量補正手段、表示部８２に３次元のレーザ加工データを表示する際に加工対象面上にレーザ加工データを配置する初期位置を決定する初期位置設定手段、作業領域においてレーザ光を照射できず加工できない、あるいは加工が不良となる加工不良領域を検出する加工不良領域検出手段、加工不良領域検出手段で検出された加工不良領域に対して、加工可能な領域と異なる態様にて表示するためのハイライト処理を行うハイライト処理手段、加工パターン設定部３Ｃで加工パターンを設定する際、加工不良領域を含む領域に何らかの加工が行われるよう設定されていることを検出して、警告を発するための設定警告手段等の機能を実現する。また必要に応じて、加工不良領域における加工条件を加工可能となるように調整する加工条件調整手段、印字面に印字パターンを仮想的に一致させるように、印字パターン情報を平面状から３次元空間座標データに変換する座標変換手段等の機能を実現させることもできる。なお焦点制御手段８０Ｎは、レーザ光出力条件設定部３Ｄで設定されたレーザ光出力条件に基づいて発生する熱レンズ効果に起因する光軸方向の焦点位置のずれを焦点位置補正量として特定する補正量特定手段として機能させることもできる。このような演算部８０はＦＰＧＡやＬＳＩ等で構成できる。
【００６２】
また図１１の例では、レーザ加工データ設定装置１８０を専用のハードウェアで構成したが、これらの部材はソフトウェアでも実行できる。特に、図１０に示すように汎用のコンピュータにレーザ加工データ設定プログラムをインストールして、レーザ加工データ設定装置１８０として機能させることもできる。また図１１の例では、レーザ加工データ設定装置１８０とレーザ加工装置１００とを個別の機器としたが、図１２に示すようにこれらを一体的に統合することもできる。さらに記憶部５Ａは、コントローラ１Ａ側に備えることもできる。
【００６３】
加工データ生成部８０Ｋは、レーザ加工装置１００のコントローラ部１Ａ側に配置している。ただ、図１３に示すように加工データ生成部８０Ｋをレーザ加工データ設定装置１８０側に設けてもよい。例えば汎用のコンピュータにレーザ加工データ設定プログラムをインストールして、レーザ加工データ設定装置１８０として機能させるコンピュータで加工データ生成部８０Ｋの機能を実現している。あるいは、加工データ生成部をレーザ加工装置１００側とレーザ加工データ設定装置１８０側に各々設けることにより、レーザ加工装置１００、レーザ加工データ設定装置１８０のいずれにおいてもレーザ加工データを生成可能としたり、レーザ加工データの受け渡しや編集、表示を各々で可能とできる。
（レーザ加工データ設定プログラム）
【００６４】
次に、レーザ加工データ設定プログラムを用いて、加工条件設定部３Ｃから入力された文字情報に基づいて加工パターンを生成する手順を、図１４〜図１６のユーザインターフェース画面に基づいて説明する。なおこれらのプログラムのユーザインターフェース画面の例において、各入力欄や各ボタン等の配置、形状、表示の仕方、サイズ、配色、模様等は適宜変更できることはいうまでもない。デザインの変更によってより見やすく、評価や判断が容易な表示としたり操作しやすいレイアウトとすることもできる。例えば詳細設定画面を別ウィンドウで表示させる、複数画面を同一表示画面内で表示する等、適宜変更できる。またこれらのプログラムのユーザインターフェース画面において、仮想的に設けられたボタン類や入力欄に対するＯＮ／ＯＦＦ操作、数値や命令入力等の指定は、プログラムを組み込んだコンピュータに接続された入力部３で行う。本明細書において「押下する」とは、ボタン類に物理的に触れて操作する他、入力部によりクリックあるいは選択して擬似的に押下することを含む。入力部等を構成する入出力デバイスはコンピュータと有線もしくは無線で接続され、あるいはコンピュータ等に固定されている。一般的な入力部としては、例えばマウスやキーボード、スライドパッド、トラックポイント、タブレット、ジョイスティック、コンソール、ジョグダイヤル、デジタイザ、ライトペン、テンキー、タッチパッド、アキュポイント等の各種ポインティングデバイスが挙げられる。またこれらの入出力デバイスは、プログラムの操作のみに限られず、レーザ加工装置等のハードウェアの操作にも利用できる。さらに、インターフェース画面を表示する表示部８２のディスプレイ自体にタッチスクリーンやタッチパネルを利用して、画面上をユーザが手で直接触れることにより入力や操作を可能としたり、または音声入力その他の既存の入力手段を利用、あるいはこれらを併用することもできる。
【００６５】
レーザ加工データ設定プログラムは、３次元レーザ加工データの編集が可能である。ただ、３次元データの編集が不得手なユーザを考慮し、平面上での設定のみ可能で、３次元上での編集ができない「２Ｄ編集モード」を用意し、３次元レーザ加工データの加工が可能な「３Ｄ編集モード」と切り替え可能としてもよい。このような複数の編集モードを備える場合は、現在の編集モードを示す編集モード表示欄２７０と、編集モードを切り替える編集モード切替ボタン２７２を備える。図１４の例では、レーザ加工データ設定プログラムの起動時は「２Ｄ編集モード」とし、画面右上に設けられた編集モード表示欄２７０に、現在の編集モードが「２Ｄ編集中」であることを表示させている。操作が比較的容易な２次元編集モードを起動時のデフォルト編集モードとして設定することにより、３次元レーザ加工データの編集が不得手なユーザであっても戸惑うことなく操作できる。また、起動時の編集モードはユーザが変更可能に構成することもでき、操作を習熟したユーザが編集モードを切り替えることなく３次元レーザ加工データの編集が可能となるよう設定することもできる。
【００６６】
また編集モード表示欄２７０の右側に設けられた編集モード切替ボタン２７２には、３Ｄ編集モードに切り替え可能であることを示す「３Ｄ」の文字が表示されている。この状態から、編集モード切替ボタン２７２を押下すると、「３Ｄ編集モード」に切り替えられると共に、編集モード表示欄２７０の表示が「３Ｄ編集中」に変更される。さらに編集モード切替ボタン２７２は３Ｄ編集モードから２Ｄ編集モードに切り替え可能であることを示す「２Ｄ」の文字が表示される。このように、３Ｄ表示や編集を制限又は排除した「２Ｄ編集モード」を設けることで、ユーザが２次元的加工面に対する加工データの設定・編集を行いたい場合、２次元的加工面に対する加工データの設定・編集のみが行えるユーザインターフェースを提供することで、ユーザインターフェースの簡素化とそれに伴う操作性の向上を図ることができる。また、ユーザが３次元的加工平面に対する加工データの設定・編集を行いたい場合においても、いきなり不慣れな３Ｄ表示を行うのではなく、上述したこれまで慣れ親しんだ「２Ｄ編集モード」にて２次元的加工面に対する加工データの設定・編集を行い、この「２Ｄ編集モード」にて設定・加工された２次元加工データを「３Ｄ編集モード」にて更に、所望の３次元加工データに加工・編集し直す工程をとることにより、「３Ｄ編集モード」も、ユーザにとって判り易いユーザインターフェースとそれに伴う操作性の向上を図ることができる。
【００６７】
加工条件設定部３Ｃの一例を、図１４に基づいて説明する。図１４は、レーザ加工データ設定プログラムのユーザインターフェース画面の一例を示しており、画面の左側にワーク上に印字される加工パターンのイメージを表示する編集表示欄２０２、右側に具体的な加工条件として各種データを指定する印字パターン入力欄２０４を設けている。印字パターン入力欄２０４では、設定項目を選択するタブとして「基本設定」タブ２０４ｈ、「形状設定」タブ２０４ｉ、「詳細設定」タブ２０４ｊを切り替えることができる。図１４の例では「基本設定」タブ２０４ｈが選択されており、ここには加工種類指定欄２０４ａと、文字データ指定欄２０４ｄ、文字入力欄２０４ｂ、詳細設定欄２０４ｃを設けている。加工種類指定欄２０４ａは、加工パターンの種別として、文字列やシンボル、ロゴ、模様、図等のイメージを含めた印字パターン、若しくは加工機としての動作を行うかを指定する。図１４の例では、加工種類指定欄２０４ａからラジオボタンで文字列、ロゴ・図、加工機動作の別を選択する。また文字データ指定欄２０４ｄは、文字データの種別を指定する。ここでは文字、バーコード、２次元コード、ＲＳＳ・コンポジットコード（Composite Code：ＣＣ）のいずれかをプルダウンメニューから選択する。さらに選択された文字データの種別に応じて、さらに詳細な種別を種別指定欄２０４ｑで選択する。例えば文字を選択した場合はフォントの種別、バーコードを選択した場合は、CODE39、ITF、2 of 5、NW7、JAN、Code 28等のバーコード種別、２次元コードを選択した場合は、ＱＲコード、マイクロＱＲコード、DataMatrix等の２次元コード種別、ＲＳＳ・コンポジットコードを選択した場合は、RSS-14、RSS-14 CC-A、RSS Stacked、RSS Stacked CC-A、RSS Limited、RSS Limited CC-A等のＲＳＳコード種別、又はＲＳＳコンポジットコード種別を指定する。文字入力欄２０４ｂでは、印字したい文字情報を入力する。入力された文字は、文字データ指定欄２０４ｄで文字を選択した場合、そのまま文字列として印字される。一方、シンボルが指定された場合は、選択されたシンボルの種別に従って入力された文字列がエンコードされた加工パターンが生成される。加工パターンの生成は、加工条件設定部３Ｃで行う他、加工データ生成部で行ってもよい。この例では演算部８０が行っている。また詳細設定欄２０４ｃは、タブを切り替えて「印字データ」タブ２０４ｅ、「サイズ・位置」タブ２０４ｆ、「印字条件」タブ２０４ｇ等、印字条件の詳細を指定する。「印字条件」タブ２０４ｇでは印字パワーやスキャンスピード等を設定する。
【００６８】
なお加工種類指定欄２０４ａから加工機動作を選択すると、加工種別がプルダウンメニューから選択できるようになり、定点、直線、破線、左回り円・楕円、右回り円・楕円、トリガＯＮ中定点等が選択できる。加工機動作では、加工パターンとして文字入力欄に代わって線分座標指定欄が設けられ、直線や円弧等の軌跡を座標で指定する。またレーザ加工装置は文字列に限らず、ロゴや図等のイメージデータの印字も可能である。
（加工ブロック設定手段３Ｆ）
【００６９】
以上のようにして、一つの印字ブロックに関する印字パターン情報を設定する。また、印字ブロックを複数設定することもできる。すなわち、加工領域において複数の印字ブロックを設定し、異なる印字条件で印字加工を行うことができる。印字ブロックは、一のワーク又は加工（印字）対象面に対して複数設定する他、加工領域内に存在する複数のワークに対して各々設定することもできる。
【００７０】
加工ブロックの設定は、加工ブロック設定手段３Ｆで行う。図１４の例では、加工ブロック設定手段３Ｆの一形態として、印字パターン入力欄２０４の上欄にブロック番号選択欄２１６が設けられる。ブロック番号選択欄２１６にはブロック番号を表示する番号表示欄と、番号指定手段として、「＞」ボタン、「＞＞」ボタン、「＜」ボタン、「＜＜」ボタンが設けられる。「＞」ボタンを押下すると、ブロック番号が１インクリメントされて、新たな印字ブロックの設定が可能となる。また、設定済みの印字ブロックの設定を変更する際も、同様に「＞」ボタンを操作してブロック番号を選択し、該当する印字ブロックの設定を呼び出すことができる。また「＞＞」ボタンを押下すると最終のブロック番号にジャンプする。さらに「＜」ボタンを押下するとブロック番号が１つ戻り、「＜＜」ボタンを押下すると先頭のブロック番号にジャンプする。さらに、ブロック番号選択欄２１６の数値表示欄に直接数値を入力してブロック番号を指定することもできる。このようにして、ブロック番号選択欄２１６で印字ブロックを選択し、各印字ブロックについて印字パターン情報を指定する。この例では、ブロック番号を０〜２５５まで設定可能としている。
【００７１】
また印字ブロックの配置について、配置位置の調整（中心軸に対するセンタリング、右寄せ、左寄せ等）、複数の印字ブロックが重複した場合の重ね順や、位置合わせ等のレイアウトを設定することもできる。さらに各印字ブロックの配置を座標等で指定することもできる。例えば加工パターン位置調整手段を構成する「サイズ・位置」タブ２０４ｆからブロック座標のＸ座標、Ｙ座標を数値で指定する。またこの画面から、文字サイズとして文字高さ、文字幅、文字間隔等を指定できる。さらにブロック形状として、横書き、縦書きの別や、３次元印字の際の円柱内周、外周の別等を指定する。
（印字ブロックの設定一覧表）
【００７２】
このようにして設定された印字ブロックの設定項目を一覧表示させることもできる。図１４の例では、図１５に示すようにメニューの「編集」から「ブロック一覧」を選択することで、図１６のブロック一覧画面２１７が別ウィンドウで表示される。この一覧画面から、設定済みの印字ブロックを削除したり、複写して新たな印字ブロックを追加することができる。また所望の印字ブロックを選択して、設定項目を調整するように構成してもよい。
（ディレイ動作）
【００７３】
一般にレーザ励起部６やＱスイッチ１９、Ｘ軸スキャナ１４ａやＹ軸スキャナ１４ｂなどは応答速度に優れる一方で、Ｚ軸スキャナ１４ｃはこれらに比べ応答速度が遅く、レーザ駆動制御部から動作命令を受けてから、指示された動作をＺ軸スキャナが完了するまでの間、遅れ時間が生じる。特に複数の加工ブロック毎にレーザパワーやＱスイッチ周波数等の加工条件を変化させる場合は、加工ブロック毎にＺ軸スキャナを動作させることになり、前後する加工ブロック間での移動距離が大きい場合は、このような遅れ時間が顕在化する。このため、仮に動作命令を受けてから直ちに各部材の動作を実行させると、Ｚ軸スキャナによる焦点位置の調整が終了していない段階からレーザ光の照射が開始されることとなって、加工開始部分では焦点位置がずれた状態で加工されることとなり、加工品質が低下することがある。そこで、Ｚ軸スキャナの動作に要する時間を予め考慮した上で各部材を動作させるようにディレイ動作を行うことで、このような問題を解消できる。
【００７４】
具体的には、Ｚ軸スキャナの遅れ時間はＺ軸スキャナに固有であって、移動の開始位置と終了位置の座標位置や移動距離、あるいは加工パターンが決まれば、遅れ時間を演算できる。よって、加工パターンに応じてＺ軸スキャナの遅れ時間をレーザ駆動制御部等で演算すると共に、演算された遅れ時間分だけ、レーザ光の出力開始を待機するようにレーザ駆動制御部を制御することで、焦点位置が正確に調整された状態での加工が行われ、高品質な加工結果を維持できる。
（レーザ加工データの設定手順）
【００７５】
以上のレーザ加工データ設定プログラムを用いて、加工条件設定部３Ｃから印字条件を設定して加工データ生成部８０Ｋが加工パターンを生成する手順を説明する。まず加工パターンを設定する。ここでは、加工条件設定部３Ｃから文字列を入力し、さらにエンコードするシンボルの種別を指定する。図１４の例では、加工種類指定欄２０４ａで文字列を選択し、文字入力欄２０４ｂから文字列として「ＡＢＣＤＥ」を入力すると共に、文字データ指定欄２０４ｄの「文字データの種類」欄から、種別として「文字」を選択し、またフォントの種別を指定している。このようにして指定された情報に基づき、演算部８０は加工パターンを生成する。ここでは文字列が選択されているので、文字の印字パターンのイメージが編集表示欄２０２に表示される。
【００７６】
なお、この例では加工条件設定部３Ｃから入力された文字情報に基づいて、演算部８０が自動的に加工パターンを生成しているが、直接シンボルを入力することも可能である。例えば、既に作成されたシンボルの画像データを加工条件設定部で選択して入力したり、他のプログラムで作成したシンボルを加工条件設定部から貼り付ける等の手段が採用できる。
【００７７】
次に加工条件設定部３Ｃからプロファイル情報を入力する。図１４の例では、印字パターン入力欄２０４のタブを「基本設定」タブ２０４ｈから「形状設定」タブ２０４ｉに切り替えて、プロファイル指定欄から基本図形を選択する。これにより、編集表示欄２０２の表示が指定した形状に切り替えられる。また、編集表示欄２０２の表示形式を３Ｄ表示に切り替えると、加工対象面の３次元形状が立体的に確認できる。なお形状の指定は文字列すなわち印字ブロック毎に設定可能であるが、複数文字列に一括して形状を指定してもよい。
【００７８】
このように、印字パターン情報を指定し、この加工パターンの平面図を編集表示欄２０２で表示させた後、プロファイル情報を指定して３次元の加工パターンに変換して編集表示欄２０２で確認することで、加工パターンの変化を視覚的に確認できる。なお、上記手順は、順序を入れ替えてもよい。すなわち、先に加工対象面の形状を指定した後、印字パターン情報を指定することもできる。
【００７９】
以上のようにして、加工データとして３次元空間座標データが得られた後、必要に応じて調整作業が行われる。例えばレイアウトの調整や高さ方向（ｚ方向）への微調整が挙げられる。微調整には、プログラムのユーザインターフェース上に設けられたスライダの調整やマウスのホイール回転等の手段が利用できる。
【００８０】
以上の手順で最終的なレーザ加工データが生成され設定作業が終了した後、得られたレーザ加工データをレーザ加工データ設定プログラムから、図１０に示すレーザ加工装置のコントローラ１Ａに転送する。転送の実行には、レーザ加工データ設定プログラムの画面左下に設けられた「転送・読出し」ボタン２１５を押下する。これにより記憶部５Ａからコントローラ１Ａ内のメモリ部５に設定データが転送され、展開されて設定内容が切り替えられ、新たな印字条件が反映される。メモリ部５で展開されたレーザ加工データやその他の加工条件は、加工動作時に参照される。
【００８１】
レーザ加工装置では、レーザ加工データに基づいて印字加工を行う。また実際の加工開始に先立って、テスト印字を行わせてもよい。これにより、所望の印字パターンの印字が得られるかどうかを事前に確認することができる。またテスト印字結果に基づいて、さらにレーザ加工データを再設定することもできる。
【００８２】
以上の例では、一のワークに一の印字パターンを指定する例を説明したが、同様の手順を繰り返すことにより一のワークに複数の印字パターンを指定することもできる。また、レーザ加工データ設定プログラムの一画面にワークを一のみを表示する構成に限られず、一画面に複数のワークを表示させて、それぞれのワークに印字パターンを指定することもできる。
（デフォーカス量の設定）
【００８３】
以上の加工データ生成部８０Ｋは、レーザ光出力条件設定部３Ｄで設定された加工条件に基づいて、３次元状の加工対象面と一致する基本設定条件となるように加工データを生成している。ただ、意図的に加工対象面と一致しないようにデフォーカス量を設定することも可能である。
【００８４】
意図的に特定のデフォーカス量を印字面に対して設定するには、印字面に対してフォーカスが合う基本設定条件に対して、デフォーカス量を指定する。図１７に、このような設定を行う加工パラメータ設定画面の一例を示す。図１７において、加工パラメータ設定欄２０４ｎにデフォーカス値を指定するデフォーカス設定欄２０４ｏが設けられており、ユーザが所望の値を入力する。デフォーカス値として、例えばプラスの値を入力すれば、焦点位置が印字面よりも設定された値分、レーザ加工装置に対して離れた位置に設定される。逆にマイナスの値として入力すれば、印字面よりさらに設定された値だけ焦点位置がレーザ加工装置に対して近い位置に設定される。
【００８５】
また、加工条件を設定する際の設定項目として、レーザ光のデフォーカス量としてのスポット径、ワークの材質等の加工パラメータを設定することもできる。この際、指定された一の加工パラメータの変更に追従させて他の加工条件を自動的に変更することにより、ユーザは特定の設定項目のみを変化させた条件出しが容易に行える。図１７に示すレーザ加工データ設定プログラムの画面においては、画面右側の「詳細設定」タブ２０４ｊの下段において、ワーキングディスタンス、デフォーカス量、スポット径、加工対象ワークの設定欄が設けられている。ワーキングディスタンスは、レーザ加工装置によって決まるため、通常は自動で設定される。デフォーカス量は、レーザ光の焦点位置（ワーキングディスタンス）からのオフセット量として指定する。またスポット径は焦点位置のスポット径を基準として比率で指定される。さらに、加工対象ワークは、加工対象のワークの材質や加工目的を、選択肢２０４ｋから選択することで、選択されたワークの加工に適したレーザ光のパワー密度に調整される。この例では、鉄への黒色印字、ステンレスへの黒色印字、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂といったワークの材質、及び樹脂溶着、表面粗しといった加工目的が列挙されており、ユーザは所望の加工目的に応じてラジオボタンを選択する。
【００８６】
これらの設定項目は、相互に関連している。すなわち、デフォーカス量を調整することにより、レーザ光のパワー密度を調整できるが、同時にスポット径も変化する。またワークの材質や加工目的を選択すると、目的に合致したレーザ光のパワー密度が選択されるため、デフォーカス量やスポット径が変化することになる。このため、スポット径を一定に維持しつつレーザ光のパワー密度を調整したい場合には、従来はデフォーカス量を設定するのみならず、スポット径が変化しないような加工パラメータの組み合わせを探すべく、レーザ光の出力値や走査速度といった他の設定項目を調整する必要があった。この作業は、実際にワークにレーザ光を走査して加工した結果を見ながら各項目値を調整するという試行錯誤を繰り返して、最適な加工パラメータの組み合わせを見つけ出すものであるため、極めて煩雑で手間がかかる。
【００８７】
そこで、予め一の加工パラメータに対応して変更すべき他の加工パラメータ値の組み合わせを参照テーブル５Ｂに登録しておき、一の加工パラメータを調整する際には、参照テーブル５Ｂを参照して該当する他の加工パラメータの組み合わせを抽出し、この値を自動設定することによって、必要な設定項目のみを変化させることを可能としている。具体的には、図１７の画面からデフォーカス量やスポット径、加工対象ワークのいずれか一を設定すると、他の設定項目には対応する値が自動的に入力される。また、この状態からデフォーカス量を変更しても、スポット径や加工対象ワークが一定に維持されるよう、他の加工パラメータ（例えばレーザ出力や走査速度）等が自動的に調整される。これにより、ユーザは所望の項目のみを速やかに変更できるので、所望の加工結果に極めて容易に調整することができる。
（デフォーカス量の連続変化）
【００８８】
さらに、加工パラメータをレーザ加工中に連続的に変化させることもできる。これによって、ワーク表面の彫り込み加工において傾斜面を形成したり、ワーク表面に筆書き調のロゴを印字加工することができる。このような加工を行うには、レーザ光のデフォーカス量やスポット径を連続的に変化させるように設定することで実現できる。この際も、上記と同様にデフォーカス量やスポット径の連続変化に追従させるように、加工データ生成部８０Ｋが他の加工パラメータも連続的に調整し、指定された設定項目のみが連続変化するように自動調整される。この結果、加工位置や大きさといった、変更を要しない設定項目は従前の値を維持するような加工が行われ、ユーザが望む設定項目のみを変化させるような加工条件を容易に設定できる。
【００８９】
図１８に、このようなレーザ加工の連続変化を設定する加工パラメータ設定欄２０４ｌの一例を示す。図１８の例では、加工パラメータ設定欄２０４ｌに設けられた「連続変化を行う」欄のチェックボックスをＯＮにすると、連続変化の設定画面に切り替えられる。ここでは、連続変化を行う範囲を座標位置で指定する。また、変化させたい設定項目のチェックボックスをＯＮにすると、範囲の入力欄が表示され、数値を指定可能となる。図１８の例では、デフォーカス量のチェックボックスを選択することでデフォーカス設定欄２０４ｍが表示されており、開始位置のデフォーカス量と終了位置のデフォーカス量を指定する。指定されたデフォーカス量は、指定された範囲内において、均等に連続変化するように自動設定される。また、開始値または終了値のみを指定し、変化の増分・減分や変化率を指定することもできる。また、デフォーカス量を設定すると、スポット径の欄も対応する数値が参照テーブル５Ｂから参照されて、入力欄に自動的に入力される。このように、いずれかの設定項目が指定されると、他の設定項目にも自動的に対応値が入力されるので、ユーザは各設定項目の加工パラメータ同士の相関関係を意識することなく、必要な項目のみを設定するだけで所望の加工条件に変更することが可能となる。
【００９０】
以上のようにして、加工対象のワークの材質、加工パターン、仕上げ状態、加工時間等の設定項目について、レーザ光のビーム径を自由に変化させることにより、簡単に短時間で変更できる。
（設定の保存・読み込み）
【００９１】
さらに、一旦設定された加工条件の加工パラメータを設定データとして保存し、必要時に呼び出すこともできる。例えば、ファイルメニューから「名前をつけて保存」を選択し、任意の名称をつけて設定情報を保存しておくことで、将来同じワークに同じ加工を行う際に、保存された設定データを呼び出すことで、段取り替えに要する時間や手間を大幅に簡略化できる。また、よく使われる設定については、予め登録しておくことにより、これを利用すれば初心者でも容易に加工条件の設定を行える。また登録・保存されたデータの設定条件をベースにして調整を行うことによって、設定の手間を大幅に省力化できる。このように、設定情報の再利用を可能とすることでも、設定作業の省力化に大きく貢献できる。
【００９２】
以上のように、レーザ加工データ設定プログラムを用いたレーザ加工データ設定方法の基本的な流れは、先ず２次元設定用ユーザインターフェースを用いて、２次元状の印字パターン情報として、印字文字列やレイアウトなどを設定し、次いで３次元設定用ユーザインターフェースで、印字パターンを３次元形状に変換するための３次元情報やレイアウトを設定するという手順になる。この手順を具体的に説明すると、先ず２次元設定用ユーザインターフェースでの設定は、印字対象の文字列、バーコード、２次元コード、あるいはユーザ規定の図形等を規定する情報と、それらの大きさ、文字毎の傾き、線幅など平面的なレイアウトに関するデータを入力する。データ入力に関しては、直接数値入力することや、加工イメージ表示部で２次元状に表示させたイメージ上から直接編集することも可能である。例えばサイズ調整やレイアウト等をマウス操作により調整できる。これらの設定は、２次元表示にて行うことができる。
（加工条件）
【００９３】
加工条件には、加工の内容を示す加工パターン情報と、加工パターンを加工対象面の形状に応じて３次元状に変形する３次元形状情報が含まれる。加工パターンは、文字列やバーコード、２次元コード等のシンボル、あるいはロゴ等のイメージデータである。またパレット印字等の一括加工モードにおいては、製造年月日やシリアル番号等の変数を加工パターンに含めてもよい。変数は、加工日時等、加工時に指定する所定値の他、シリアル番号等のように加工位置や加工順序等に応じてインクリメントする値等が利用される。このような情報をワークに付加することで、トレーサビリティに対応した３次元印字が実現できる。
【００９４】
以上のようにしてレーザ加工条件設定プログラムやレーザ加工条件設定装置で設定された加工条件は、記憶部５Ａ（図１１）に保持されており、加工条件設定後にはコントローラ１Ａのメモリ部５（図１）に転送されて展開され、加工動作時に参照される。
【００９５】
次に、補正量特定手段で熱レンズ効果による光軸方向の焦点位置補正量を決定する手順を説明する。焦点位置補正量の特定は、予めレーザ加工条件に応じて熱レンズ効果によるずれ量、すなわち焦点位置補正量を記録した補正量記憶手段の一形態である参照テーブルを参照することで、容易に決定できる。補正量特定手段は、レーザ光出力条件設定部３Ｄで設定されたレーザ光出力条件、例えばレーザパワー、Ｑスイッチ周波数、ＯＮ／ＯＦＦデューティ等のパラメータ値に応じた焦点位置情報を、２次元配列のテーブルデータとして補正量記憶手段に記憶しておき、ここからパラメータ値に応じて対応する焦点位置補正量を読み出すことができる。これにより、補正量特定手段の処理を負荷を軽減し、高速化が図られる。あるいは、テーブルを利用することなく、設定されたレーザ加工条件から演算により求めることもできる。さらにいずれの場合も、補正量記憶手段や補正量特定手段は、コントローラ部１Ａ側に配置することができる。例えば図１のメモリ部５に設けられた展開情報用メモリ５ｃに、このような焦点位置補正量を保持させておき、加工時に参照する。
（加工条件設定データの流れ）
【００９６】
図１９に、ユーザによる加工条件設定の入力から加工開始までの処理におけるデータの流れを説明したブロック図を示す。図１９において、印字設定の入力値４０１は、図１１等の加工パターン設定部３Ｃで設定され記憶部５Ａに記憶された加工条件の設定情報に相当する。ここでは、レーザパワーやＱスイッチ周波数、デフォーカス量ΔＹｓｐｏｔなどをユーザが図１４の画面から入力する。また、基本文字線分情報４０２は、図１の基本文字線分情報用メモリ５ｂに記憶された情報である。これらの情報から文字座標情報４０３、印字パワー・スピード等情報４０４及び加工後文字線分情報４０５が展開処理によって生成される。これらの情報を含む展開情報は、図１の展開情報用メモリ５ｃに相当する印字時参照メモリ４０６に記憶される。そして、印字時参照メモリ４０６に記憶された展開情報は、印字開始指令に伴ってコントローラ部のレジスタ４０７及びＦＩＦＯメモリ４０８に渡される。
（焦点位置補正量を決定する手順）
【００９７】
次に、Ｚ軸スキャナに与える焦点位置補正量を決定する手順を、図２０のフローチャートに基づいて説明する。まずステップＳ１で、加工条件を設定する。具体的には、ユーザがレーザ光出力条件設定部３Ｄから、レーザ光出力条件として、Ｑスイッチ１９から出射されるレーザパワー、Ｑスイッチ周波数又はＱスイッチのＯＮ／ＯＦＦのデューティ比を設定する。また必要に応じて、ステップＳ２でデフォーカス量ΔＹｓｐｏｔを設定する。次いでステップＳ３で、加工パターンの位置情報を設定する。これによって、加工位置のＸＹＺ座標が決定される。その他、システム情報、設定共通情報及びブロック情報を含む設定情報が入力される。このようにして設定情報が入力されると、ステップＳ４で加工データが演算される。この段階で焦点位置補正量が補正量特定手段により加味されて、最終的なＺ座標位置であるＺ＝ｚ（ｘ，ｙ）＋ΔＹｓｐｏｔ＋ｆ（Ｐ，Ｑ）が決定される。そして印字情報の展開処理が行われ、印字順が決定される。このとき、図１９に示した文字座標情報４０３、印字パワー・スピード等情報４０４及び加工後文字線分情報４０５が生成される。より具体的には、ユーザの入力した文字サイズ、助走長、太線幅にしたがって、基本文字線分情報で定義された文字の拡大縮小、助走線分の付加、及び太線化処理（必要な場合）を実行する。このようにして生成された展開情報は、印字時参照メモリ４０６（展開情報用メモリ５ｃ）に一旦格納される。この後、ユーザが印字開始指令を入力するのを待つ。
【００９８】
印字実行指令の入力があれば、ステップＳ５で、印字データが出力され、印字処理の実行に移る。この際、必要に応じて時間、日付、ランク等の更新文字の決定をした後、展開情報がレジスタ４０７及びＦＩＦＯメモリ４０８に転送される。印字内容に更新文字が含まれない場合は、印字時参照メモリ４０６から読み出した展開情報がそのままレジスタ４０７及びＦＩＦＯメモリ４０８に転送される。更新文字は、時間、日付、ランク、シリアル番号等の印字文字であり、例えば複数のワークに印字するシリアル番号が１ずつ増加するような場合に相当する。更新文字がある場合は、加工条件設定入力の際にユーザが明示的に指示し、印字に使用される可能性のある文字（例えば数字の０から９）の全部について、展開処理が行われる。時間及び期限の印字に関しては、印字開始指令が入力された時点で計算される。上記のようにして展開情報がレジスタ４０７及びＦＩＦＯメモリ４０８に渡されると、印字が開始される。具体的には、レジスタ４０７及びＦＩＦＯメモリ４０８に展開情報の蓄積が完了した時点で、あるいはＦＩＦＯメモリ４０８に空き領域が無くなった時点でハードウェア内部の印字開始命令が発行され、スキャナ駆動回路５２で各スキャナを駆動して印字が開始される。ＦＩＦＯメモリ４０８に空き領域が無くなった時点で展開情報に残りがある場合は、展開情報の転送が一旦中断され、印字の実行に伴ってＦＩＦＯメモリ４０８の空き領域が半分になった時点で展開情報の転送が再開される。
【００９９】
以上のように、本実施の形態によれば熱レンズ効果の較正をはじめとする焦点位置の制御に、既存のＺ軸スキャナを利用するため、安価にかつ簡易な構成で実現できる。特に加工ブロック毎に加工条件を変更したい場合などには極めて有効である。
（出力レーザ選択手段３ｄ）
【０１００】
次に、出力レーザ選択手段３ｄでヘッド部から出射される出力レーザ光を選択する様子を、図２１〜図２４に基づいて説明する。これらの図において図２１は、ヘッド部内でレーザ光の光路上に配置される各シャッタ手段の開閉動作を示すブロック図であり、図２２は図２１のブロック図において出力レーザ光として基本波レーザ光を選択、出射する状態、図２３は高調波レーザ光を出射する状態、図２４は基本波レーザ光と高調波レーザ光を重畳して出力する状態を示すブロック図を、それぞれ示している。これらのブロック図に示すレーザ加工装置は、波長１０６４ｎｍの赤外光（infrared：ＩＲ）を発生するレーザ発振部５０と、レーザ発振部５０で生成された基本波レーザ光ＩＲを波長変換して波長５３２ｎｍの高調波レーザ光ＳＨＧを生成する波長変換素子２０と、波長変換素子２０からの出射光を基本波レーザ光ＩＲと高調波レーザ光ＳＨＧとに分離する第１ビームスプリッタ５４と、分離された高調波レーザ光ＳＨＧを、基本波レーザ光ＩＲの光軸と平行な方向に反射させる第１反射ミラー５５と、レーザ光がヘッド部から出射されるのを遮断するためのシャッタ手段として、基本波レーザ光ＩＲを遮断、通過させるための基本波シャッタ手段２５Ａと、高調波レーザ光ＳＨＧを遮断、通過させるための高調波シャッタ手段２５Ｂと、これら基本波シャッタ手段２５Ａと高調波シャッタ手段２５Ｂの開閉をそれぞれ駆動するための基本波シャッタ駆動手段２６Ａ、高調波シャッタ駆動手段２６Ｂと、高調波シャッタ手段２５Ｂを透過した高調波レーザ光ＳＨＧを反射させるための第２反射ミラー５６と、第２反射ミラー５６で反射された高調波レーザ光ＳＨＧ及び基本波シャッタ手段２５Ａを透過した基本波レーザ光ＩＲを合成するための第２ビームスプリッタ５７と、ガイド光ＧＬの光源となるガイド用光源６０と、合成されたレーザ光を反射させつつ、ガイド用光源６０から照射されるガイド光を合成する第３ビームスプリッタ５８と、第３ビームスプリッタ５８からのレーザ光及びガイド光の光軸上に配置されたＺ軸スキャナ１４ｃ、及びＸ軸スキャナ１４ａ、Ｙ軸スキャナ１４ｂとを備えている。これらの図においては、ワークＷＫに照射されるレーザ光の内、基本波レーザ光ＩＲ（ここでは１０６４ｎｍ）を実線、高調波レーザ光ＳＨＧ（ここでは５３２ｎｍの緑色光）を破線、ガイド光ＧＬ（ここでは赤色光）を点線で、それぞれ示している。
【０１０１】
各ビームスプリッタ５４、５７、５８は、ハーフミラー等が利用できる。基本波シャッタ手段２５Ａ、高調波シャッタ手段２５Ｂ等の各シャッタ手段は、レーザ光出力の遮断、通過を切り替えるための部材である。シャッタ手段２５はレーザ光の光路上に設けられてレーザ光を遮断する閉状態と、レーザ光を通過させる開状態とを、基本波シャッタ駆動手段２６Ａ、高調波シャッタ駆動手段２６Ｂで各々切り替え可能としている。基本波シャッタ駆動手段２６Ａ、高調波シャッタ駆動手段２６Ｂは、出力レーザ選択手段３ｄの選択に従って、レーザ波長制御部８０Ｌにより制御されて、ユーザが選択したレーザ光が出力されるよう、各シャッタ手段の開閉を制御する。
【０１０２】
図２２〜図２４は、シャッタ手段の開閉によりレーザ光出力を切り替える状態を示している。図２２は、基本波レーザ光ＩＲとして１０６４ｎｍの赤外光を出射する状態を示す。この場合、基本波シャッタ手段２５Ａを開状態、高調波シャッタ手段２５Ｂを閉状態に位置させる。また必要に応じて、ガイド光ＧＬを重畳させて、可視光でレーザ光出力の走査軌跡をユーザが視認できるようにしてもよい。あるいは、加工前のワークＷＫの位置合わせ等の目的で、基本波シャッタ手段２５Ａも閉状態として、ガイド光ＧＬのみをＸＹ軸スキャナで走査させ、加工パターンをユーザに提示することもできる。
【０１０３】
一方、図２３は高調波として５３２ｎｍのＳＨＧレーザ光を出射する状態を示す。この場合は基本波シャッタ手段２５Ａを閉状態、高調波シャッタ手段２５Ｂを開状態に位置させる。これにより、基本波レーザ光に変えて高調波レーザ光ＳＨＧを出力させることができる。さらに図２４は、これら基本波レーザ光ＩＲと高調波レーザ光ＳＨＧとを重畳させた重畳レーザ光を出力する状態を示す。この場合は、基本波シャッタ手段２５Ａ及び高調波シャッタ手段２５Ｂのいずれも開状態として、両方のレーザ光を重畳させて出力する。
【０１０４】
このように、レーザ加工装置はレーザ光出力の波長を切り替えることができる。すなわちユーザは、加工対象のワークの材質や色、表面状態、加工目的等に応じて、適切な波長に速やかに切り替えることが可能である。例えば基本波が１０６４ｎｍのＩＲである場合、この波長に対して光吸収率が低い金、銅等の金属製のワークＷＫに対して、図２３に示すように、可視光である５３２ｎｍのＳＨＧレーザ光を選択すれば、レーザ光の吸収を高めた優れた加工品質が得られる。このように、同一のワークに対してレーザ光の波長を連続的に切り替えながら走査して、一度の処理で複数の波長による加工を行うことのできるレーザ加工装置において、選択された基準波長に対して焦点の補正を行うことが可能となる。
【０１０５】
なおこの例ではシャッタ駆動手段を基本波シャッタ手段２５Ａ、高調波シャッタ手段２５Ｂのそれぞれについて設けているが、一のシャッタ駆動手段で各シャッタ手段を開閉可能としても同様の効果を得られることは言うまでもない。また上記の例では、ビームスプリッタで基本波レーザ光ＩＲを透過させ、高調波レーザ光ＳＨＧを反射させるように分岐した例を示したが、この構成に限られず、例えば高調波レーザ光を透過させ、基本波レーザ光を反射させるよう構成しても同様の結果を得られることは言うまでもない。
【０１０６】
さらにこのレーザ加工装置は、選択したレーザ光出力の波長に応じて、焦点の変化を焦点変更手段で補正する。ここで焦点の変化には、焦点距離、スポット径、印字線幅の変化を含む。具体的には、焦点位置を調整可能なＺ軸スキャナ１４ｃを焦点変更手段として利用し、Ｚ軸スキャナ１４ｃを焦点変更制御手段であるスキャナ駆動回路５２で制御して、焦点補正、スポット補正、エリア補正などを行う。これにより、３次元形状の加工が可能なＺ軸スキャナを、レーザ光出力の波長の切り替えに応じて生じる焦点の変化の補正にも利用でき、別途補正光学系を追加することなく既存の設備を利用して安価に実現できる。このような焦点の変化に関する補正を行うため、レーザ光の波長毎に焦点補正、スポット補正、エリア補正などの補正パラメータを、補正データとして補正データ記憶手段に予めに保存しておき、加工の際にこれらを呼び出すことで焦点の補正を容易に実現できる。また補正データは、上述した熱レンズ効果による補正量と別途記録されており、レーザ光の波長に応じた補正に、必要に応じて熱レンズ効果をも考慮した補正量を加えて演算手段が最終的なＸＹＺ座標データを演算する。なお熱レンズ効果による補正量を、波長毎の補正データに加えたマトリクステーブルとしてメモリ部等に保存することもできる。
【０１０７】
以下、レーザ光出力の波長に応じた焦点変化の補正を、図２５〜図２７に基づいて説明する。図２５は、集光レンズ１５ａであるｆθレンズから出射されるレーザ光出力の焦点位置が、レーザ光の波長により変化する様子を模式的に示している。例えば共通のｆθレンズを使用し、ｆθレンズに対する入射ビーム径が同じ場合、１０６４ｎｍの基本波レーザ光ＩＲと、５３２ｎｍの高調波レーザ光ＳＨＧとでは、焦点位置は高調波レーザ光ＳＨＧの方が基本波レーザ光ＩＲよりも短くなる。このため、基本波レーザ光ＩＲの焦点位置と同じままでシャッタ手段のみを駆動してレーザ光出力の波長を切り替えても、焦点位置が本来の位置とずれる結果、加工品質が低下することになる。
【０１０８】
またレーザ光出力のスポット径も波長に応じて変化する。図２６は、各レーザ光出力に応じた専用のｆθレンズを使用して、焦点距離を同じにした場合での、１０６４ｎｍの基本波レーザ光ＩＲと５３２ｎｍの高調波レーザ光ＳＨＧとで、スポット径が変化する様子を模式的に示している。この図に示すように、ｆθレンズに対する入射ビーム径を同じにした場合でも、レーザ光出力の波長が短い方が、焦点位置におけるスポット径が小さくなる。またスポット径は、レーザ発振部５０の動作条件によっても変化する。
【０１０９】
さらにレーザ光の走査範囲も波長に応じて変化することになる。図２７は、集光レンズ１５ａの位置によって走査範囲の変化が生じることを説明する模式ブロック図である。図２７（ａ）に示すように、集光レンズ１５ａがＸ・Ｙ軸スキャナ１４ａ、１４ｂの上流側に配置される場合は、選択されたレーザ光出力の波長に拘わらず、Ｘ・Ｙ軸スキャナ１４ａ、１４ｂで走査される位置は同じとなる。すなわち、焦点位置が異なることがあっても、光軸自体は変化しない。一方で図２７（ｂ）に示す構成のように、集光レンズ１５ａがＸ・Ｙ軸スキャナ１４ａ、１４ｂの下流側に配置される場合は、レーザ光の波長によって集光レンズ１５ａの屈折率が異なるため、光路が変化することになる。すなわち、集光レンズ１５ａによる収差が発生することになる。この結果、図２７（ｂ）に示すように光軸が異なることになり、走査位置すなわち走査範囲がレーザ光出力の波長に応じて変化することになる。
【０１１０】
以上のように、レーザ光出力の波長を切り替えることで、焦点に関する変化が生じる。そこで、このような変化量を予め波長毎に補正データとして記録しておき、加工の際は選択した波長に応じて、補正データを呼び出して補正を行うことにより、選択した波長に拘わらず同一の加工結果を得ることができる。具体的には、図１１に示す第２参照テーブル５Ｃに、このような補正データをテーブル等の形式で予め保持している。ここでは補正パラメータとして、焦点距離、スポット径、印字線幅を、補正マトリクスとしてメモリに持たせている。焦点の変化に対する補正は、上述の通り焦点変更手段の一形態であるＺ軸スキャナで行う。具体的には、出力レーザ選択手段３ｄで選択された基本波レーザ光又は高調波レーザ光の別に応じて、焦点制御手段８０Ｎが該レーザ光の波長に対応した補正データを第２参照テーブル５Ｃから読み出して補正量を決定し、加工パターンの座標位置を演算してコントローラ部に送出し、スキャナ駆動回路５２でＺ軸スキャナ１４ｃの動作を制御する。なお、焦点制御手段８０Ｎは、いずれか一の波長に対してのみ補正を行うことができる。したがって、基本波レーザ光と高調波レーザ光とを重畳した場合は、基準レーザ光選択手段３ｅで選択した基準レーザ光のみに対して補正を行う。このように、Ｚ軸スキャナで波長に依存した焦点変化を補正する構成では、補正光学系を用いる構成と比べ、重畳された複数のレーザ光を同焦点位置にスポットを結ばせることはできない。ただ、同時に多波長のレーザ光を放射する用途は限定されるので、補正光学系を構築するコストを抑制できる効果は実用上極めて大きい。基準レーザ光選択手段３ｅでは、ユーザが補正対象の基準レーザ光を指定する。あるいは、デフォルトの基準レーザ光を予め設定しておくこともできる。またこの場合でも、必要に応じてユーザが基準レーザ光を手動で変更する構成としてもよい。
（焦点距離の補正手順）
【０１１１】
以下、焦点の変化を補正する具体的な手順を、図２８〜図３３のフローチャートに基づいて説明する。まず、焦点距離を補正する手順を、図２８に示している。ここでは、まずステップＳ１０１で加工条件を設定する。具体的には、印字内容、印字条件、及び印字位置、並びに加工に使用するレーザ光の種別を入力部から設定し、必要に応じて設定内容を保存する。また、焦点距離を補正する基準レーザ光を基準レーザ光選択手段３ｅで選択する。次にステップＳ１０２で、設定された加工条件に従い、印字データを演算する。具体的には、基準レーザ光選択手段３ｅで選択された基準レーザ光の波長に該当する焦点距離補正データを第２参照テーブル５Ｃから読み出して、加工パターンのＸＹＺ座標を演算部で演算する。第２参照テーブル５Ｃは、使用するレーザ光の波長に応じて、波長が短くなるに従い焦点距離を短くするように補正する焦点距離補正データを予め記録している。このようにして加工条件が決定されると、ステップＳ１０３の加工開始信号の入力待ちとなり、加工開始のトリガ信号入力後、ステップＳ１０４で演算されたＸＹＺ座標データをコントローラ部及び／又はヘッド部に転送して、加工を開始する。
（エリア形状の補正手順）
【０１１２】
次に、エリア形状の補正手順を図２９のフローチャートに基づいて説明する。まずステップＳ２０１で加工条件を設定する。ここではステップＳ１０１と同様に、印字内容、印字条件、印字位置、レーザ光出力の選択、及び基準レーザ光の選択等を設定し、必要に応じて設定内容を保存する。次にステップＳ２０２で、設定された加工条件に従い印字データのＸＹＺ座標を演算する。具体的には、ヘッド部のレンズ構成の情報を入力する。ここでは、集光レンズの有無やＸ・Ｙ軸スキャナとの位置関係等を判別するヘッド部情報を、例えばヘッド部の型番等としてヘッド部側からコントローラ部又は演算部が読み取る。ヘッド部情報は、ヘッド部に備えられたメモリ部５などに予め記憶しておく。この場合は、メモリ部５が補正データ記憶手段又は第２参照テーブル５Ｃとして機能する。またこの際、ヘッド部毎の個体差を考慮したエリア補正データをヘッド部側に持たせることもできる。例えば、レンズの収差がヘッド部毎に変わることがあるため、このような情報も予め記録しておくことで、個体差をも考慮した高精度な加工が可能となる。このように、補正データを保持する補正データ記憶手段は、ヘッド部側に持たせることもできる。コントローラ部又は演算部側では、これらの補正データに従ってＸＹ座標及びＺ座標を演算すると共に、エリア形状を考慮した各座標位置の補正量をも演算する。そして図２８と同様、ステップＳ２０３で加工開始信号の入力を待ち、加工開始のトリガ信号入力後、ステップＳ２０４で演算されたＸＹＺ座標データをコントローラ部及び／又はヘッド部に転送して、加工を開始する。
（スポット可変補正手順）
【０１１３】
また、レーザ光出力のスポット径を可変する場合の補正手順を図３０のフローチャートに基づいて説明する。まずステップＳ３０１で加工条件を設定する。ここではステップＳ１０１等と同様に、印字内容、印字条件、印字位置、レーザ光出力や基準レーザ光等を設定する他、ワークの形状やスポット径を設定し、必要に応じて設定内容を保存する。次にステップＳ３０２で、設定された加工条件に従い印字データのＸＹＺ座標を演算する。具体的には、第２参照テーブル５Ｃから選択した基準レーザ光の波長に応じたスポット径補正データを読み込み、加工条件とスポット径補正データに基づいてＸＹＺ座標を演算する。第２参照テーブル５Ｃは、使用するレーザ光の波長に応じて、波長が短くなるに従いスポット径を小さくするように補正する焦点距離補正データを予め記録している。加えて、レーザ発振部５０の動作条件によるスポット径の変化を考慮したパラメータを付加することもできる。そして図２８等と同様、ステップＳ３０３で加工開始信号の入力を待ち、加工開始のトリガ信号入力後、ステップＳ３０４で演算されたＸＹＺ座標データをコントローラ部及び／又はヘッド部に転送して、加工を開始する。
（基本波レーザ光での加工手順）
【０１１４】
次に、レーザ光出力として基本波レーザ光を選択した場合の加工手順を図３１のフローチャートに基づいて説明する。まずステップＳ４０１で加工条件を設定する。ここではステップＳ１０１と同様に、印字内容、印字条件、印字位置等を設定すると共に、レーザ光出力及び基準レーザ光として基本波レーザ光を選択する。なお、レーザ光出力と基準レーザ光の選択は、個別に行う必要はなく、一のレーザ光を選択することでレーザ光出力及び基準レーザ光として設定することもでき、設定作業を簡素化できる。例えばレーザ光出力を出力レーザ選択手段３ｄで選択すると、選択されたレーザ光が基準レーザ光としてデフォルトで設定され、ユーザが必要に応じて基準レーザ光を変更する構成とできる。設定された加工条件は必要に応じて保存される。次にステップＳ４０２で、設定された加工条件に従いシャッタ手段を制御すると共に、印字データのＸＹＺ座標を演算する。具体的には、出力レーザ選択手段３ｄで選択されたレーザ光に従い、基本波シャッタ手段２５Ａを開状態、高調波シャッタ手段２５Ｂを閉状態とするよう、シャッタ制御手段が基本波シャッタ駆動手段２６Ａ、高調波シャッタ駆動手段２６Ｂに対して命令を発する。またＸＹ座標が決定されると共に、Ｚ座標は第２参照テーブル５Ｃから読み出された基本波レーザ光の波長に応じた補正データに従って演算される。そして図２８等と同様、ステップＳ４０３で加工開始信号の入力を待ち、加工開始のトリガ信号入力後、ステップＳ４０４で演算されたＸＹＺ座標データをコントローラ部及び／又はヘッド部に転送して、加工を開始する。
【０１１５】
ここでは基本波レーザ光を選択した例を説明したが、高調波レーザ光を選択した場合も同様の手順で実行される。
（重畳レーザ光で加工しつつ一の基準レーザ光を補正する手順）
【０１１６】
さらに、レーザ光出力として基本波レーザ光と高調波レーザ光とを重畳させ、この内の一方を基準レーザ光として補正する場合の加工手順を図３２のフローチャートに基づいて説明する。まずステップＳ５０１で加工条件を設定する。ここではステップＳ４０１等と同様に、印字内容、印字条件、印字位置等を設定すると共に、レーザ光出力として基本波レーザ光と高調波レーザ光の重畳波を出力レーザ選択手段３ｄで選択し、一方で基準レーザ光として基本波レーザ光又は高調波レーザ光のいずれかをユーザが基準レーザ光選択手段３ｅで選択する。ここでは高調波レーザ光を選択した例を説明する。設定された加工条件は必要に応じて保存される。
【０１１７】
次にステップＳ５０２で、ステップＳ４０２と同様、設定された加工条件に従いシャッタ手段を制御すると共に、印字データのＸＹＺ座標を演算する。具体的には、基本波シャッタ手段２５Ａ及び高調波シャッタ手段２５Ｂをいずれも開状態とするよう、シャッタ制御手段が基本波シャッタ駆動手段２６Ａ、高調波シャッタ駆動手段２６Ｂに対して命令を発する。またＸＹ座標が決定されると共に、Ｚ座標は第２参照テーブル５Ｃから読み出された基準レーザ光である高調波レーザ光の波長に応じた補正データに従って、高調波レーザ光の焦点距離を調整するように演算される。そして図２８等と同様、ステップＳ５０３で加工開始信号の入力を待ち、加工開始のトリガ信号入力後、ステップＳ５０４で演算されたＸＹＺ座標データをコントローラ部及び／又はヘッド部に転送して、加工を開始する。
（重畳レーザ光で加工しつつ両方の基準レーザ光を補正する手順）
【０１１８】
なお基準レーザ光は同時に一しか指定できないが、常時一方のレーザ光のみを補正することに限られるものでない。すなわち、時分割で異なるレーザ光を補正したり、加工するパターン毎に基準レーザ光を変更するなどして、基準レーザ光を随時切り替えることもできる。例えば高調波レーザ光で先に加工した後、表面処理を基本波レーザ光で行う等、交互に基準レーザ光を切り替える例を、図３３のフローチャートに基づいて説明する。まずステップＳ６０１で加工条件を設定する。ここではステップＳ４０１等と同様に、印字内容、印字条件、印字位置等を設定すると共に、レーザ光出力として基本波レーザ光と高調波レーザ光の重畳波を出力レーザ選択手段３ｄで選択し、さらに一方で基準レーザ光として基本波レーザ光と高調波レーザ光を基準レーザ光選択手段３ｅで選択する。設定された加工条件は必要に応じて保存される。
【０１１９】
次にステップＳ５０２で、ステップＳ４０２と同様、設定された加工条件に従いシャッタ手段を制御すると共に、印字データのＸＹＺ座標を演算する。具体的には、基本波シャッタ手段２５Ａ及び高調波シャッタ手段２５Ｂをいずれも開状態とするよう、シャッタ制御手段が基本波シャッタ駆動手段２６Ａ、高調波シャッタ駆動手段２６Ｂに対して命令を発する。またＸＹ座標が決定されると共に、Ｚ座標は、選択された基準レーザ光に従い第２参照テーブル５Ｃから読み出された補正データに従って、高調波レーザ光の焦点距離を調整するように演算される。すなわち、基本波レーザ光を補正する部分については、基本波レーザ光に該当する補正データ、高調波レーザ光で補正する部分については高調波レーザ光に該当する補正データで、それぞれＺ座標を演算する。そして図２８等と同様、ステップＳ６０３で加工開始信号の入力を待ち、加工開始のトリガ信号入力後、ステップ６０４で演算されたＸＹＺ座標データをコントローラ部及び／又はヘッド部に転送して、加工を開始する。このようにして、複数の波長のレーザ光に対する焦点制御を実効的に行うことが可能となる。
（印字線幅）
【０１２０】
以上のようにして、焦点距離やスポット径の補正を行うことができる。加えて、波長に応じて印字線幅が変化する様子を図３４に基づいて説明する。上述の通りレーザ光出力の波長が短くなるほど、スポット径が小さくなる。一方で、スポット径が大きくなると、レーザ光の一回の走査で印字できる領域が大きくなる。このため、同じ領域を複数回走査して塗り潰す印字を行う場合は、スポット径が大きいと走査回数を少なくできる。図３４は、同じ本数の印字線で塗り潰している例を示しており、明らかに線幅の細い図３４（ａ）の印字線ＰＬ１よりも、線幅の太い図３４（ｂ）の印字線ＰＬ２の方が、広い領域を塗り潰すことが可能となる。このように、塗り潰し印字加工を行う場合は、波長に応じて塗り潰しに必要な線数が異なるため、レーザ光の走査回数を自動的に調整することが可能となる。例えば塗り潰しのピッチを自動設定にする場合は、波長毎に線の太さ情報（最小スポット径と焦点位置変化に対するスポット径）を保持し、設定された波長、焦点位置の情報に基づいて、塗り潰しピッチを自動調整する。
【０１２１】
次にこのような印字線幅を補正する手順を、図３５のフローチャートに基づいて説明する。まずステップＳ７０１で加工条件を設定する。ここでは、印字内容として塗り潰し印字、印字条件、印字位置等を設定すると共に、レーザ光出力として基本波レーザ光の高調波レーザ光のいずれか（この例では基本波レーザ光）を出力レーザ選択手段３ｄで選択し、同時に基準レーザ光として基本波レーザ光を基準レーザ光選択手段３ｅで選択する。加えて、印字線幅のピッチを自動もしくは手動（この例では自動）に指定する。塗り潰し印字では、印字線幅を太くするために一般にデフォーカス量が設定される。すなわち、デフォルトでは焦点距離での加工を行うが、意図的に焦点距離をずらすことによってスポット径を大きくして、効率よく塗り潰し印字を行うものである。デフォーカス量に応じて、スポット径が決定される。自動設定の場合は、ユーザがデフォーカス量を指定又はスポット径を直接指定することで、このスポット径及び塗り潰し面積に応じて、次段で演算部が線幅ピッチを自動的に演算する。手動の場合は、ユーザがピッチを数値などで指定する。設定された加工条件は必要に応じて保存される。
【０１２２】
次にステップＳ７０２で、ステップＳ４０２等と同様、設定された加工条件に従いシャッタ手段を制御すると共に、印字データのＸＹＺ座標を演算する。具体的には、基本波シャッタ手段２５Ａを開状態、高調波シャッタ手段２５Ｂを閉状態とするよう、シャッタ制御手段が基本波シャッタ駆動手段２６Ａ、高調波シャッタ駆動手段２６Ｂに対して命令を発する。またＸＹ座標が決定されると共に、Ｚ座標は、選択された基本波レーザ光の波長に従い第２参照テーブル５Ｃから読み出されたスポット径補正データに従って、基本波レーザ光のスポット径を調整するように演算される。この際、上述の通り指定されたスポット径に応じて線幅ピッチを自動的に演算する。以降は図２８等と同様、ステップＳ７０３で加工開始信号の入力を待ち、加工開始のトリガ信号入力後、ステップ７０４で演算されたＸＹＺ座標データをコントローラ部及び／又はヘッド部に転送して、加工を開始する。
（線幅ピッチ設定手段）
【０１２３】
ここで、線幅ピッチを設定する線幅ピッチ設定手段の一形態として、レーザ加工装置の設定プログラムのユーザインターフェース画面の例を、図３６及び図３７に示す。これらの図において、図３６は印字データの簡易設定画面、図３７は詳細設定画面をそれぞれ示している。各ユーザインターフェース画面の基本構成は、上述した図１４〜図１８と共通であり、画面の左側にワーク上に印字される加工パターンのイメージを表示する編集表示欄２０２、右側に具体的な加工条件として各種データを指定する印字パターン入力欄２０４を設けている。図３６の例では、印字パターン入力欄２０４の「基本設定」タブ２０４ｈを選択した状態から、文字列として「あいう」を入力しており、さらに詳細設定欄２０４ｃで「印字データ」タブ２０４ｅを選択している。「印字データ」タブ２０４ｅでは、線種として単線、太線の別をラジオボタンで設定できる。ここで太線とは、複数の線を繰り返し印字することで塗り潰しを表現することを意味している。また線幅（線の太さ）や線の数を指定できる。ここで「自動」チェックボタン２０４ｒを選択すると、線数の指定欄はグレーアウトし、線数を自動で演算するよう設定される。
【０１２４】
なお、印字線幅はスポット径とほぼ同じ意味であるが、設定のパラメータとしては別に設けている。これは、ユーザが加工用途に応じてパラメータの意味を理解しやすい表現としたものである。よって、印字線幅を変更するとスポット径も自動で調整され、逆も同様である。一方、スポット径とオフセット量も、レーザ光出力の焦点位置をずらして調整するという意味では同じであるが、設定値としては異なる。すなわちスポット径は文字通りスポット径の直径を規定し、オフセット量は焦点位置を基準としたずれ量で規定する。よって、スポット径を調整するとオフセット量も自動換算されて更新され、逆も同様である。またオフセット量の補正は、オフセット量変更手段３ｇで行われる。
【０１２５】
図３６の画面から印字パターン入力欄２０４の「基本設定」タブ２０４ｈに代わって「詳細設定」タブ２０４ｊを選択すると、図３７の画面に切り替わり、ユーザが設定可能なパラメータが表形式で一覧表示される。ユーザはこの画面から所望のパラメータを直接変更できる線幅ピッチ設定画面２０４ｓは、中段に設けられており、線種（単線／太線の別）、太線幅、線数の自動設定について設定できる。さらにこの一覧からは、編集表示欄２０２で選択した印字ブロックのＺ座標を設定できる他、スポット可変補正の設定も行うことができる。具体的には、下段の「スポット可変」欄２０４ｔにおいてスポット可変を行うよう選択することで、基準レーザ光の波長に応じてスポット径が一定となるよう補正される。この「スポット可変」欄２０４ｔは、基準レーザ光のスポット径を調整するスポット径変更手段３ｆの一形態として機能する。
【０１２６】
また、以上の例は編集表示欄２０２で２次元表示した例を説明したが、上述の通り編集表示欄２０２を３次元表示に切り替えた加工イメージ表示部として設定することもできる。この例を図３８及び図３９に示す。これらの図において、図３８は「形状設定」タブ２０４ｉの「ブロック形状・配置」タブ２０４ｕを選択した例、図３９は図３７と同様の詳細設定画面をそれぞれ示している。３次元表示は、図３６の画面から編集モード切替ボタン２７２を押下することで図３８の画面に切り替えられる。図３８の例では、ワークの印字ブロックを編集表示欄２０２で３次元状に表示させた状態で、詳細設定欄２０４ｃからこの印字ブロックのＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標を数値もしくは増減ボタンで指定、変更できる。特にＺ座標の変更は、図３６の２次元表示画面では変更前後の変化の確認が困難であるが、図３７のような３次元表示画面であればユーザは視覚的に変更位置を確認でき、好適である。またこの画面では、印字ブロックの回転角をｘ、ｙ、ｚ方向に調整したり、ブロック形状の直径や印字面を円筒状の外面から内面に変更する等の調整も行える。さらに図３９の画面では、図３７と同様に一覧形式でユーザは各パラメータの設定内容を確認したり、個別のパラメータの変更を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本発明のレーザ加工装置、レーザ加工方法及びレーザ加工装置の設定プログラム並びにコンピュータで読取可能な記録媒体は、例えばマーキング、穴あけ、トリミング、スクライビング、表面処理等、立体形状を有する立体の表面にレーザ照射を行う処理において、立体形状の設定に広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の一実施の形態に係るレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のレーザ励起部の内部構造を示す斜視図である。
【図３】レーザ加工装置のレーザ光走査部を含むヘッド部の構成を示す斜視図である。
【図４】図３を背面方向から見た斜視図である。
【図５】図３を側面から見た側面図である。
【図６】レーザ加工装置のレーザ光の焦点位置が、作業位置において変化する状態を説明する説明図である。
【図７】焦点距離を長くする場合のレーザ光走査部を示す側面図である。
【図８】焦点距離を短くする場合のレーザ光走査部を示す側面図である。
【図９】Ｚ軸スキャナを示す正面図及び断面図である。
【図１０】３次元印字可能なレーザマーカのシステム構成を示すブロック図である。
【図１１】レーザ加工システムを示すブロック図である。
【図１２】レーザ加工システムの他の例を示すブロック図である。
【図１３】レーザ加工システムのさらに他の例を示すブロック図である。
【図１４】レーザ加工データ設定プログラムのユーザインターフェース画面の一例を示すイメージ図である。
【図１５】図１４の画面から、加工ブロック一覧を呼び出す画面を示すイメージ図である。
【図１６】複数の印字ブロックを設定する加工ブロック設定手段の一例を示すイメージ図である。
【図１７】加工パラメータの設定画面の一例を示すイメージ図である。
【図１８】デフォーカス設定量の設定画面の一例を示すイメージ図である。
【図１９】加工時に必要な情報を作成する手順を説明する機能ブロック図である。
【図２０】Ｚ軸スキャナに与える焦点位置補正量を決定する手順を示すフローチャートである。
【図２１】各シャッタ手段の開閉動作を示すブロック図である。
【図２２】図２１のブロック図において基本波レーザ光を出力する状態を示すイメージ図である。
【図２３】図２１のブロック図において高調波レーザ光を出力する状態を示すイメージ図である。
【図２４】図２１のブロック図において基本波レーザ光と高調波レーザ光を重畳して出力する状態を示すイメージ図である。
【図２５】レーザ光出力の焦点位置がレーザ光の波長により変化する様子を示す模式図である。
【図２６】レーザ光出力のスポット径が波長に応じて変化する様子を示す模式図である。
【図２７】レーザ光の走査範囲がレーザ光の波長及び集光レンズの位置によって変化する様子を示す模式図である。
【図２８】焦点距離を補正する手順を示すフローチャートである。
【図２９】エリア形状を補正する手順を示すフローチャートである。
【図３０】レーザ光出力のスポット径を補正する手順を示すフローチャートである。
【図３１】基本波レーザ光を用いた加工手順を示すフローチャートである。
【図３２】重畳レーザ光で加工しつつ一の基準レーザ光を補正する手順を示すフローチャートである。
【図３３】重畳レーザ光で加工しつつ両方の基準レーザ光を補正する手順を示すフローチャートである。
【図３４】波長に応じて印字線幅が変化する様子を示す模式図である。
【図３５】印字線幅を補正する手順を示すフローチャートである。
【図３６】レーザ加工装置設定プログラムの印字データを２次元表示した簡易設定画面を示すイメージ図である。
【図３７】レーザ加工装置設定プログラムの印字データを２次元表示した詳細設定画面を示すイメージ図である。
【図３８】レーザ加工装置設定プログラムの印字データを３次元表示した簡易設定画面を示すイメージ図である。
【図３９】レーザ加工装置設定プログラムの印字データを３次元表示した詳細設定画面を示すイメージ図である。
【図４０】レーザ加工装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１００、３００…レーザ加工装置
１…レーザ制御部；１Ａ…コントローラ部；２…レーザ出力部
３…入力部；３Ａ…加工面プロファイル入力手段；３Ｂ…加工パターン入力手段
３Ｃ…加工パターン設定部；３Ｄ…レーザ光出力条件設定部
３Ｆ…加工ブロック設定手段
３ａ…基本図形指定手段；３ｂ…３次元形状データ入力手段；３ｃ…位置決め手段
３ｄ…出力レーザ選択手段；３ｅ…基準レーザ光選択手段；３ｆ…スポット径変更手段
３ｇ…オフセット量変更手段
４…レーザ駆動制御部
５…メモリ部；５Ａ…記憶部；５Ｂ…参照テーブル；５Ｃ…第２参照テーブル
５ａ…設定情報用メモリ；５ｂ…基本文字線分情報用メモリ；５ｃ…展開情報用メモリ
６…レーザ励起部；７…電源；８…レーザ媒質；９…レーザ光走査部
１０…レーザ励起光源；１１…レーザ励起光源集光部
１２…レーザ励起部ケーシング；１３…光ファイバケーブル
１４ａ…Ｘ軸スキャナ；１４ｂ…Ｙ軸スキャナ
１４ｃ…Ｚ軸スキャナ；１４ｄ…ポインタ用スキャナミラー
１５…集光部；１５ａ…集光レンズ；
１６…入射レンズ；１８…出射レンズ；１９…Ｑスイッチ
２０…波長変換素子；２５Ａ…基本波シャッタ手段；２５Ｂ…高調波シャッタ手段
２６Ａ…基本波シャッタ駆動手段；２６Ｂ…高調波シャッタ駆動手段
５０…レーザ発振部；５１ａ、５１ｂ…ガルバノモータ
５２…スキャナ駆動回路；５３…ビームエキスパンダ
５４…第１ビームスプリッタ
５５…第１反射ミラー；５６…第２反射ミラー
５７…第２ビームスプリッタ；５８…第３ビームスプリッタ
６０…ガイド用光源；６２…ハーフミラー；６４…ポインタ用光源；６６…固定ミラー
８０…演算部；８０Ｋ…加工データ生成部；８０Ｌ…レーザ波長制御部
８０Ｎ…焦点制御手段
８２…表示部；８３…加工イメージ表示部
１５０…ヘッド部；１８０…レーザ加工データ設定装置；１９０…外部機器
２０２…編集表示欄
２０４…印字パターン入力欄；２０４ａ…加工種類指定欄；２０４ｂ…文字入力欄
２０４ｃ…詳細設定欄；２０４ｄ…文字データ指定欄；２０４ｅ…「印字データ」タブ
２０４ｆ…「サイズ・位置」タブ；２０４ｇ…「印字条件」タブ；２０４ｈ…「基本設定」タブ；２０４ｉ…「形状設定」タブ；２０４ｊ…「詳細設定」タブ；２０４ｋ…選択肢；２０４ｌ…加工パラメータ設定欄；２０４ｍ…デフォーカス設定欄；２０４ｎ…加工パラメータ設定欄；２０４ｏ…デフォーカス設定欄；２０４ｑ…種別指定欄；２０４ｒ…「自動」チェックボタン；２０４ｓ…線幅ピッチ設定画面；２０４ｔ…「スポット可変」欄；２０４ｕ…「ブロック形状・配置」タブ
２１５…「転送・読出し」ボタン；２１６…ブロック番号選択欄
２１７…ブロック一覧画面；２７０…編集モード表示欄；２７２…編集モード切替ボタン
４０１…印字設定の入力値；４０２…基本文字線分情報；４０３…文字座標情報
４０４…印字パワー・スピード等情報；４０５…加工後文字線分情報
４０６…印字時参照メモリ；４０７…レジスタ；４０８…ＦＩＦＯメモリ
Ｌ、Ｌ’、ＬＢ…レーザ光；Ｇ、ＧＬ…ガイド光；Ｐ…ポインタ光；ＷＫ…ワーク
ＷＳ…作業領域；ＷＭ…加工対象面を示す平面；ＷＭ’…補正面
ＩＲ…基本波レーザ光；ＳＨＧ…高調波レーザ光
ＰＬ１、ＰＬ２…印字線
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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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２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図４０】
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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３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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