JP2016068110A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光を照射して加工対象物に加工を施すレーザ加工装置に関し、可視光レーザ光源の寿命の短縮化を抑制可能なレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】レーザ加工装置１は、レーザ発振ユニット１２と、ガルバノスキャナ１９と、可視半導体レーザ２８と、温度センサ６５と、レーザコントローラ５とを備えており、レーザ光Ｌを用いて、描画データに基づく加工内容で加工対象物Ｗを加工可能である。更に、当該レーザ加工装置１は、レーザコントローラ５による制御によって、可視半導体レーザ２８から出射された可視レーザ光Ｍを用いて、描画データに基づく加工内容を、加工対象物Ｗ上に描画可能である。可視レーザ光Ｍを用いて加工内容を描画する場合、ＣＰＵ６１は、温度センサ６５で測定した可視半導体レーザ２８の環境温度が高い程、可視レーザ光Ｍの光量が小さくなる設定値を取得する（Ｓ３）。
【選択図】図４

Description

本発明は、レーザ光を照射して加工対象物に加工を施すレーザ加工装置に関するものである。

従来、レーザ加工装置は、加工対象物に対して、レーザ光を照射して加工を施すように構成されており、加工対象物上の任意の位置となるように、出射されたレーザ光を順次走査し、文字や記号等を描くような加工を施している。そして、このようなレーザ加工装置において、加工対象物におけるユーザ所望の位置に加工を施す為には、レーザ光による加工を行う前に、加工対象物における加工位置や加工範囲等を調整する必要があり、これを実現する為に、弱出力の可視光レーザを出射する可視光レーザ光源を備えたレーザ加工装置が開発されている。

例えば、可視光レーザ光源を有するレーザ加工装置に関する発明として、特許文献１記載の発明が知られている。特許文献１記載のレーザ加工装置は、加工開始前に、前記ガルバノミラー等の走査部を介して、この可視光レーザ光源からの可視光レーザを、加工対象物上に照射することによって、レーザ光により加工される加工内容等の投影像を加工対象物上に投射するように構成されている。この時、特許文献１記載のレーザ加工装置は、一部の文字、記号、図形等を簡略化した文字、記号、図形等に置き換え、簡略化して投射することにより、可視光レーザの投影時間の短縮化を図っている。

特開２００３―１１７６６９号公報

しかしながら、これら特許文献１記載のようなレーザ加工装置において、可視光レーザを長期間にわたって投射し続けた場合、又は、当該レーザ加工装置の使用を長年継続した場合等には、可視光レーザの光量を所定の光量で出力する為に、必要とするエネルギーが増加し、それに伴い、ジュール熱も増加する。そして、このジュール熱の発生に伴い、可視光レーザ近傍の温度上昇が生じる為、可視光レーザを高温環境下で使用することとなり、可視光レーザ光源の寿命を短くしてしまう虞があった。

本開示は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、レーザ光を照射して加工対象物に加工を施すレーザ加工装置に関し、可視光レーザ光源の寿命の短縮化を抑制可能なレーザ加工装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の一側面に関するレーザ加工装置は、加工対象物を加工する為のレーザを出射する出射部と、前記レーザによる加工内容を示す描画データを記憶する記憶部と、前記加工対象物上に前記加工内容を示す為の可視光レーザを出射する可視光レーザ光源と、前記可視光レーザ光源の環境温度を測定する測定部と、前記出射部から出射されたレーザ又は前記可視光レーザ光源から出射された可視光レーザを走査する走査部と、前記記憶部に記憶された前記描画データに基づいて、前記出射部、前記可視光レーザ光源及び前記走査部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記測定部によって測定された前記可視光レーザ光源の環境温度が高い程、前記可視光レーザの光量が小さくなる設定値を取得し、取得した前記可視光レーザの設定値に対応する光量で、前記描画データに基づく加工内容を前記加工対象物上に描画するように、前記可視光レーザ光源及び走査部を制御することを特徴とする。

当該レーザ加工装置は、出射部と、記憶部と、可視光レーザ光源と、測定部と、操作部と、制御部とを有しており、記憶部に記憶された描画データに基づいて、制御部が出射部及び走査部を制御することによって、出射部から出射されたレーザを用いて、加工対象物に描画データに基づく加工を施すことができる。更に、当該レーザ加工装置は、制御部が可視光レーザ光源及び走査部を制御することによって、可視光レーザ光源から出射された可視光レーザを用いて、加工対象物に描画データに基づく加工内容を描画することができ、当該加工内容を確認することができる。ここで、可視光レーザ光源は、その周囲が高温環境にある場合、その寿命が短縮化される傾向にある。又、可視光レーザ光源は、可視光レーザの光量（単位時間あたりに消費される電力の総和）が大きいほど、多くのジュール熱を発生させて、その周囲の温度を高めてしまう。この点、当該レーザ加工装置によれば、測定部によって測定された可視光レーザ光源の環境温度が高い程、前記可視光レーザの光量が小さくなる設定値を取得し、取得した前記可視光レーザの設定値に対応する光量で、前記描画データに基づく加工内容を前記加工対象物上に描画する為、ジュール熱等の温度の影響を低減し、可視光レーザ光源の寿命の短縮化を抑制し得る。

本発明の他の側面に関するレーザ加工装置は、請求項１記載のレーザ加工装置であって、前記制御部は、前記測定部によって測定された前記可視光レーザ光源の環境温度が所定の第１温度以上であるか否かを判断し、前記環境温度が前記第１温度以上ではないと判断した場合には、前記可視光レーザを所定の光量で照射し、前記環境温度が前記第１温度以上であると判断した場合には、所定の第１周期単位で前記可視光レーザ光源をオンオフ制御することにより、前記可視光レーザの光量を前記所定の光量よりも少なくすることを特徴とする。

当該レーザ加工装置は、前記可視光レーザ光源の環境温度が前記第１温度以上であると判断した場合には、前記可視光レーザの光量を前記所定の光量よりも少なくして、加工対象物上に加工内容を描画する。即ち、当該レーザ加工装置によれば、可視光レーザ光源の環境温度が高いと、可視光レーザの光量を少なくする為、可視光レーザ光源におけるジュール熱の発生が少なくなり、可視光レーザ光源の寿命の短縮化が抑制できる。

本発明の他の側面に関するレーザ加工装置は、請求項２記載のレーザ加工装置であって、前記制御部は、前記測定部によって測定された前記可視光レーザ光源の環境温度が前記第１温度以上であると判断した場合には、前記第１周期内における前記可視光レーザ光源のオン期間の割合を示すデューティ比を、前記環境温度が高いほど小さくすることによって、前記可視光レーザの光量を少なくすることを特徴とする。

当該レーザ加工装置は、前記可視光レーザ光源の環境温度が前記第１温度以上であると判断した場合には、前記第１周期内における前記可視光レーザ光源のオン期間の割合を示すデューティ比を、前記環境温度が高いほど小さくすることで、前記可視光レーザの光量を少なくする。ここで、可視光レーザは、描画データに基づく加工内容を、加工対象物上に描画することで、当該加工内容をユーザに伝達する。可視光レーザの光量が大きければ、加工内容を明瞭に描画できるが、発生するジュール熱が大きくなる。そして、可視光レーザの光量が低下していくと、描画された加工内容の明瞭性と共に、発生するジュール熱も低下していく。即ち、当該レーザ加工装置によれば、第１周期におけるデューティ比を、前記環境温度が高いほど小さくすることで、可視光レーザの光量を、可視光レーザによって描画される加工内容の明瞭性と、環境温度及びジュール熱による可視光レーザ光源の寿命に対する影響の大きさとを考慮した光量とすることができる。

本発明の他の側面に関するレーザ加工装置は、請求項２又は請求項３記載のレーザ加工装置であって、前記制御部は、前記測定部によって測定された前記可視光レーザ光源の環境温度が、前記第１温度よりも高い第２温度以上であるか否かを判断し、前記環境温度が前記第２温度以上であると判断した場合に、前記第１周期単位による前記可視光レーザ光源のオンオフ制御に加えて、前記第１周期よりも長い第２周期単位で前記可視光レーザ光源をオンオフ制御することにより、前記可視光レーザの光量を、前記第１周期単位によるオンオフ制御のみが行われていた場合の光量よりも少なくすることを特徴とする。

当該レーザ加工装置によれば、前記可視光レーザ光源の環境温度が前記第２温度以上であると判断した場合には、前記可視光レーザの光量を、前記第１周期単位によるオンオフ制御のみが行われていた場合の光量よりも少なくして、加工対象物上に加工内容を描画する。即ち、当該レーザ加工装置によれば、可視光レーザ光源の環境温度が第１温度よりも高い第２温度よりも高いと、可視光レーザの光量が更に少なくなる為、可視光レーザ光源におけるジュール熱の発生が更に少なくなり、可視光レーザ光源の寿命の短縮化をより抑制できる。

本発明の他の側面に関するレーザ加工装置は、請求項４記載のレーザ加工装置であって、前記制御部は、前記測定部によって測定された前記可視光レーザ光源の環境温度が前記第２温度以上であると判断した場合には、前記第２周期内における前記可視光レーザ光源のオン期間の割合を示すデューティ比を、前記環境温度が高いほど小さくすることによって、前記可視光レーザの光量を少なくすることを特徴とする。

当該レーザ加工装置は、前記可視光レーザ光源の環境温度が前記第２温度以上であると判断した場合には、前記第２周期内における前記可視光レーザ光源のオン期間の割合を示すデューティ比を、前記環境温度が高いほど小さくすることで、前記可視光レーザの光量を、第１周期単位でのオンオフ制御のみを行っていた場合の光量よりも少なくする。即ち、当該レーザ加工装置によれば、可視光レーザ光源の環境温度が第１温度よりも更に高温である第２温度以上となった場合においても、可視光レーザの光量を、可視光レーザによって描画される加工内容の明瞭性と、環境温度及びジュール熱による可視光レーザ光源の寿命に対する影響の大きさとを考慮した光量とすることができる。

本発明の他の側面に関するレーザ加工装置は、請求項１乃至請求項５の何れかに記載のレーザ加工装置であって、前記制御部は、前記記憶部に記憶されている前記描画データに基づいて、当該描画データに基づく加工内容を前記可視光レーザによって描画する為に要する描画時間を算出し、算出された前記描画時間が長いほど、前記可視光レーザの光量を、前記環境温度に基づいて取得した設定値に対応する光量よりも少ない光量に変更することを特徴とする。

当該レーザ加工装置は、描画データに基づく加工内容を前記可視光レーザによって描画する為に要する描画時間を算出する。ここで、描画時間が長いほど、可視光レーザが出射され、ジュール熱が発生している時間が長くなる。即ち、描画時間が長いほど、可視光レーザ光源の温度も上昇していき、可視光レーザ光源の寿命を短縮化する虞がある。当該レーザ加工装置によれば、算出された前記描画時間が長いほど、前記可視光レーザの光量を、前記環境温度に基づいて取得した設定値に対応する光量よりも少ない光量に変更する為、可視光レーザの光量を、描画時間中の加工内容の描画に伴う温度上昇を考慮した光量とすることができ、もって、可視光レーザ光源の寿命の短縮化を抑制することができる。

本発明の他の側面に関するレーザ加工装置は、請求項１乃至請求項５の何れかに記載のレーザ加工装置であって、前記制御部は、前記可視光レーザが照射された累積使用時間を計測し、前記累積使用時間が長いほど、前記可視光レーザの光量を、前記環境温度に基づいて取得した設定値に対応する光量よりも少ない光量に変更することを特徴とする。

当該レーザ加工装置は、前記可視光レーザが照射された累積使用時間を計測する。ここで、可視光レーザ光源の累積使用時間が長くなればなるほど、環境温度の上昇に起因して故障する可能性が高まることが知られている。当該レーザ加工装置によれば、計測した累積使用時間が長いほど、前記可視光レーザの光量を、前記環境温度に基づいて取得した設定値に対応する光量よりも少ない光量に変更する為、可視光レーザの光量を、累積使用時間に伴い可視光レーザ光源が故障する可能性が増大することを考慮した光量とすることができ、もって、可視光レーザ光源の寿命の短縮化を抑制することができる。

第１実施形態に関するレーザ加工装置１の概略構成を示す説明図である。 第１実施形態に関するレーザヘッド部３の構成を示す上面図である。 第１実施形態に関するレーザ加工装置１の制御系を示すブロック図である。 第１実施形態における可視レーザ光点灯処理プログラムのフローチャートである。 可視レーザ光量選択テーブルの一例を示す説明図である。 ＥＮ信号及びＤＡＴＡ信号と、可視レーザ光量の関係を示す説明図（１）である。 ＥＮ信号及びＤＡＴＡ信号と、可視レーザ光量の関係を示す説明図（２）である。 ＥＮ信号及びＤＡＴＡ信号と、可視レーザ光量の関係を示す説明図（３）である。 第１実施形態における可視レーザ光量補正処理プログラムのフローチャートである。 第２実施形態における可視レーザ光量補正処理プログラムのフローチャートである。

（第１実施形態）
以下、本発明に関するレーザ加工装置を、レーザ加工装置１に具体化した実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

（レーザ加工装置の概略構成）
先ず、第１実施形態に関するレーザ加工装置１の概略構成について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１に示すように、第１実施形態に関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５と、電源ユニット６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Ｗの加工面ＷＡ上を２次元走査してマーキング加工を行う。レーザコントローラ５は、コンピュータで構成され、ＰＣ７と双方向通信可能に接続されると共に、レーザ加工装置本体部２及び電源ユニット６と電気的に接続されている。ＰＣ７は、パーソナルコンピュータ等から構成され、描画データの作成等に用いられる。そして、レーザコントローラ５は、ＰＣ７から送信された描画データ、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及び電源ユニット６を駆動制御する。

尚、図１は、レーザ加工装置１の概略構成を示すものであるため、レーザ加工装置本体部２を模式的に示している。従って、当該レーザ加工装置本体部２の具体的な構成については、後述する。

（レーザ加工装置本体部の概略構成）
次に、レーザ加工装置本体部２の概略構成について、図１、図２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、図１の左方向、右方向、上方向、下方向が、それぞれレーザ加工装置本体部２の前方向、後方向、上方向、下方向である。従って、レーザ発振器２１のレーザ光Ｌの出射方向が前方向である。本体ベース１１及びレーザ光Ｌに対して垂直な方向が上下方向である。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。

レーザ加工装置本体部２は、レーザ光Ｌと可視レーザ光Ｍをｆθレンズ２０から同軸上に出射するレーザヘッド部３（図２参照）と、レーザヘッド部３が上面に固定される略箱体状の加工容器（図示せず）とから構成されている。

図２に示すように、レーザヘッド部３は、本体ベース１１と、レーザ光Ｌを出射するレーザ発振ユニット１２と、光シャッター部１３と、光ダンパー１４と、ハーフミラー１５と、ガイド光部１６と、反射ミラー１７と、光センサ１８と、ガルバノスキャナ１９と、ｆθレンズ２０等から構成され、略直方体形状の筐体カバー（図示せず）で覆われている。

レーザ発振ユニット１２は、レーザ発振器２１と、ビームエキスパンダ２２と、取付台２３とから構成されている。レーザ発振器２１は、ファイバコネクタと、集光レンズと、反射鏡と、レーザ媒質と、受動Ｑスイッチと、出力カプラーと、ウィンドウとをケーシング内に有している。当該レーザ発振ユニット１２は、本発明における出射部の一部を構成する。ファイバコネクタには、光ファイバＦが接続されており、電源ユニット６を構成する励起用半導体レーザ部４０から出射された励起光が、光ファイバＦを介して入射される。

集光レンズは、ファイバコネクタから入射された励起光を集光する。反射鏡は、集光レンズによって集光された励起光を透過すると共に、レーザ媒質から出射されたレーザ光を高効率で反射する。レーザ媒質は、励起用半導体レーザ部４０から出射された励起光によって励起されてレーザ光を発振する。レーザ媒質としては、例えば、レーザ活性イオンとしてネオジウム（Ｎｄ）が添加されたネオジウム添加ガドリニウムバナデイト（Ｎｄ：ＧｄＶＯ４）結晶や、ネオジウム添加イットリウムバナデイト（Ｎｄ：ＹＶＯ４）結晶や、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶等を用いることができる。

受動Ｑスイッチは、内部に蓄えられた光エネルギーがある一定値を超えたとき、透過率が８０％〜９０％になるという性質持った結晶である。従って、受動Ｑスイッチは、レーザ媒質によって発振されたレーザ光をパルス状のパルスレーザとして発振するＱスイッチとして機能する。受動Ｑスイッチとしては、例えば、クロームＹＡＧ（Ｃｒ：ＹＡＧ）結晶やＣｒ：ＭｇＳｉＯ４結晶等を用いることができる。

出力カプラーは、反射鏡とレーザ共振器を構成する。出力カプラーは、例えば、表面に誘電体層膜をコーティングした凹面鏡により構成された部分反射鏡で、波長１０６３ｎｍでの反射率は、８０％〜９５％である。ウィンドウは、合成石英等から形成され、出力カプラーから出射されたレーザ光を外部へ透過させる。従って、レーザ発振器２１は、受動Ｑスイッチを介してパルスレーザを発振し、加工対象物Ｗの加工面ＷＡにマーキング加工を行うためのレーザ光Ｌとして、パルスレーザを出力する。

ビームエキスパンダ２２は、レーザ光Ｌのビーム径を変更するものであり、レーザ発振器２１と同軸に設けられている。取付台２３は、レーザ発振器２１がレーザ光Ｌの光軸を調整可能に取り付けられ、本体ベース１１の前後方向中央位置よりも後側の上面に対して、各取付ネジ２５によって固定されている。

光シャッター部１３は、シャッターモータ２６と、平板状のシャッター２７とから構成されている。シャッターモータ２６は、ステッピングモータ等で構成されている。シャッター２７は、シャッターモータ２６のモータ軸に取り付けられて同軸に回転する。シャッター２７は、ビームエキスパンダ２２から出射されたレーザ光Ｌの光路を遮る位置に回転した際には、レーザ光Ｌを光シャッター部１３に対して右方向に設けられた光ダンパー１４へ反射する。一方、シャッター２７がビームエキスパンダ２２から出射されたレーザ光Ｌの光路上に位置しないように回転した場合には、ビームエキスパンダ２２から出射されたレーザ光Ｌは、光シャッター部１３の前側に配置されたハーフミラー１５に入射する。

光ダンパー１４は、シャッター２７で反射されたレーザ光Ｌを吸収する。尚、光ダンパー１４の発熱は、本体ベース１１に熱伝導されて冷却される。ハーフミラー１５は、レーザ光Ｌの光路に対して斜め左下方向に４５度の角度を形成するように配置される。ハーフミラー１５は、後側から入射されたレーザ光Ｌのほぼ全部を透過する。又、ハーフミラー１５は、後側から入射されたレーザ光Ｌの一部を、反射ミラー１７へ４５度の反射角で反射する。反射ミラー１７は、ハーフミラー１５のレーザ光Ｌが入射される後側面の略中央位置に対して左方向に配置される。

ガイド光部１６は、可視レーザ光として、例えば、赤色レーザ光を出射する可視半導体レーザ２８と、可視半導体レーザ２８から出射された可視レーザ光Ｍを平行光に収束するレンズ群（図示せず）とから構成されている。可視レーザ光Ｍは、レーザ発振器２１から出射されるレーザ光Ｌと異なる波長である。ガイド光部１６は、ハーフミラー１５のレーザ光Ｌが出射される略中央位置に対して右方向に配置されている。この結果、可視レーザ光Ｍは、ハーフミラー１５のレーザ光Ｌが出射される略中央位置に、ハーフミラー１５の前側面にあたる反射面に対して４５度の入射角で入射され、４５度の反射角でレーザ光Ｌの光路上に反射される。即ち、可視半導体レーザ２８は、可視レーザ光Ｍをレーザ光Ｌの光路上に出射する。可視半導体レーザ２８を含むガイド光部１６は、本発明における可視光レーザ光源の一例である。

反射ミラー１７は、レーザ光Ｌの光路に対して平行な前後方向に対して斜め左下方向に４５度の角度を形成するように配置され、ハーフミラー１５の後側面において反射されたレーザ光Ｌの一部が、反射面の略中央位置に対して４５度の入射角で入射される。そして、反射ミラー１７は、反射面に対して４５度の入射角で入射されたレーザ光Ｌを４５度の反射角で前側方向へ反射する。

光センサ１８は、レーザ光Ｌの発光強度を検出するフォトディテクタ等で構成され、反射ミラー１７のレーザ光Ｌが反射される略中央位置に対して、図２中、前側方向に配置されている。この結果、光センサ１８は、反射ミラー１７で反射されたレーザ光Ｌが入射され、この入射されたレーザ光Ｌの発光強度を検出する。従って、光センサ１８を介してレーザ発振器２１から出力されるレーザ光Ｌの発光強度を検出することができる。

ガルバノスキャナ１９は、本体ベース１１の前側端部に形成された貫通孔２９の上側に取り付けられ、レーザ発振ユニット１２から出射されたレーザ光Ｌと、ハーフミラー１５で反射された可視レーザ光Ｍとを下方へ２次元走査する。ガルバノスキャナ１９は、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２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本体部３３に取り付けられて構成されている。従って、当該ガルバノスキャナ１９においては、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、ガルバノＸ軸モータ３１、ガルバノＹ軸モータ３２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と可視レーザ光Ｍとを下方へ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。当該ガルバノスキャナ１９は、本発明における走査部の一例である。

ｆθレンズ２０は、下方に配置された加工対象物Ｗの加工面ＷＡに対して、ガルバノスキャナ１９によって２次元走査されたレーザ光Ｌと可視レーザ光Ｍとを同軸に集光する。従って、ガルバノＸ軸モータ３１、ガルバノＹ軸モータ３２の回転を制御することによって、レーザ光Ｌと可視レーザ光Ｍが、加工対象物Ｗの加工面ＷＡ上において、所望の加工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。

（電源ユニットの概略構成）
次に、レーザ加工装置１における電源ユニット６の概略構成について、図１を参照しつつ説明する。図１に示すように、電源ユニット６は、励起用半導体レーザ部４０と、レーザドライバ５１と、電源部５２と、冷却ユニット５３とを、ケーシング５５内に有している。電源部５２は、励起用半導体レーザ部４０を駆動する駆動電流を、レーザドライバ５１を介して励起用半導体レーザ部４０に供給する。レーザドライバ５１は、後述のようにレーザコントローラ５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部４０を直流駆動する。

励起用半導体レーザ部４０は、光ファイバＦによってレーザ発振器２１に光学的に接続されている。励起用半導体レーザ部４０は、レーザドライバ５１から入力されるパルス状の駆動電流に対して、レーザ光を発生する閾値電流を超えた電流値に比例した出力の波長のレーザ光である励起光を、光ファイバＦ内に出射する。従って、レーザ発振器２１には、励起用半導体レーザ部４０からの励起光が光ファイバＦを介して入射される。励起用半導体レーザ部４０は、例えば、ＧａＡｓを用いたレーザバーを用いることができる。

冷却ユニット５３は、電源部５２及び励起用半導体レーザ部４０を、所定の温度範囲内に調整する為のユニットであり、例えば、電子冷却方式により冷却することで、励起用半導体レーザ部４０の温度制御を行っており、励起用半導体レーザ部４０の発振波長を微調整する。尚、冷却ユニット５３は、水冷式の冷却ユニットや、空冷式の冷却ユニット等を用いるようにしてもよい。

（レーザ加工装置の制御系）
次に、レーザ加工装置１の制御系構成について、図面を参照しつつ説明する。図３に示すように、レーザ加工装置１は、レーザ加工装置１の全体を制御するレーザコントローラ５、レーザドライバ５１、ガルバノコントローラ５６、ガルバノドライバ５７、可視光レーザドライバ５８、温度センサ６５等から構成されている。レーザコントローラ５には、レーザドライバ５１、ガルバノコントローラ５６、光センサ１８、可視光レーザドライバ５８、温度センサ６５等が電気的に接続されている。

レーザコントローラ５は、レーザ加工装置１の全体の制御を行う演算装置及び制御装置としてのＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３、時間を計測するタイマ６４等を備えている。又、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３、タイマ６４は、バス線（図示せず）により相互に接続されて、相互にデータのやり取りが行われる。

ＲＡＭ６２は、ＣＰＵ６１により演算された各種の演算結果や描画パターンのＸＹ座標データ等を一時的に記憶させておくためのものである。ＲＯＭ６３は、各種のプログラムを記憶させておくものであり、ＰＣ７から送信された描画データに基づいて描画パターンのＸＹ座標データを算出してＲＡＭ６２に記憶する等の各種プログラムが記憶されている。ＲＯＭ６３には、フォントの種類別に、直線と楕円弧とで構成された各文字のフォントの始点、終点、焦点、曲率等のデータが記憶されている。ＲＯＭ６３には、後述する制御プログラム（例えば、図４、図９、図１０参照）及び可視レーザ光量選択テーブル（図５参照）が記憶されている。

そして、ＣＰＵ６１は、かかるＲＯＭ６３に記憶されている各種のプログラムに基づいて各種の演算及び制御を行なうものである。例えば、ＣＰＵ６１は、ＰＣ７から入力された描画データに基づいて算出した描画パターンの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５６に出力する。又、ＣＰＵ６１は、ＰＣ７から入力された描画データに基づいて設定した励起用半導体レーザ部４０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部４０の駆動情報をレーザドライバ５１に出力する。又、ＣＰＵ６１は、描画パターンのＸＹ座標データ、ガルバノスキャナ１９のＯＮ・ＯＦＦを指示する制御信号等をガルバノコントローラ５６に出力する。

レーザドライバ５１は、レーザコントローラ５から入力された励起用半導体レーザ部４０の励起光出力、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部４０を駆動制御する。具体的には、レーザドライバ５１は、レーザコントローラ５から入力されたレーザ駆動情報の励起光出力に比例した電流値のパルス状の駆動電流を発生し、レーザ駆動情報の励起光の出力期間に基づく期間、励起用半導体レーザ部４０に出力する。これにより、励起用半導体レーザ部４０は、励起光出力に対応する強度の励起光を出力期間の間、光ファイバＦ内に出射する。

ガルバノコントローラ５６は、レーザコントローラ５から入力された描画パターンの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３１とガルバノＹ軸モータ３２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５７へ出力する。ガルバノドライバ５７は、ガルバノコントローラ５６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３１とガルバノＹ軸モータ３２を駆動制御して、レーザ光Ｌを２次元走査する。

可視光レーザドライバ５８は、レーザコントローラ５から出力される制御信号に基づいて、可視半導体レーザ２８を含むガイド光部１６の制御を行う。当該可視光レーザドライバ５８は、例えば、後述する制御プログラム（図４、図９、図１０参照）に基づく制御信号に基づいて、可視半導体レーザ２８から出射される可視レーザ光Ｍの光量を制御する。温度センサ６５は、レーザヘッド部３の筐体カバー内に配設されており、例えば、サーミスタによって構成される。当該温度センサ６５は、可視光レーザドライバ５８を含むガイド光部１６周辺の温度を測定し、測定した温度を温度データとして、レーザコントローラ５へ出力する。尚、当該温度センサ６５は、本発明における測定部の一例である。

そして、レーザコントローラ５には、ＰＣ７が双方向通信可能に接続されており、ＰＣ７から送信された加工内容を示す描画データ、レーザ加工装置本体部２の制御パラメータ、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。又、ＰＣ７には、入出力インターフェース（図示せず）を介して、マウスやキーボード等から構成される入力操作部７１、液晶ディスプレイ７２等が電気的に接続されている。従って、ＰＣ７は、入力操作部７１、液晶ディスプレイ７２を用いて、描画データの作成や制御パラメータの設定等に利用される。

（可視レーザ光点灯処理プログラムの処理内容）
次に、第１実施形態における可視レーザ光点灯処理プログラムについて、図面を参照しつつ詳細に説明する。当該可視レーザ光点灯処理プログラムは、描画データに基づく加工内容を可視レーザ光Ｍによって加工対象物Ｗ上に描画する際に、レーザコントローラ５のＲＯＭ６３から読み出され、ＣＰＵ６１によって実行される。

尚、以下の説明においては、ＰＣ７において作成された描画データが、既にレーザコントローラ５のＲＡＭ６２に記憶されているものとする。当該描画データは、加工対象物Ｗに対して、レーザ光Ｌによってレーザ加工を施す加工内容を示すデータであり、描画パターンのＸＹ座標データ及びレーザ光Ｌの強度等の情報を含んでいる。従って、当該レーザ加工装置１は、ＲＡＭ６２に記憶されている描画データに基づいて、レーザ光Ｌによって加工対象物Ｗにレーザ加工を施すことが可能な状態であり、且つ、可視レーザ光Ｍにより加工対象物Ｗ上に加工内容を描画可能な状態にある。

図４に示すように、可視レーザ光点灯処理プログラムを実行すると、先ず、ＣＰＵ６１は、レーザヘッド部３の筐体カバー内に配設されている温度センサ６５から、温度データを読み出す（Ｓ１）。当該温度データは、現時点における可視光レーザドライバ５８を含むガイド光部１６周辺の温度である環境温度の測定結果を示す。その後、ＣＰＵ６１は、Ｓ２に処理を移行する。

Ｓ２では、ＣＰＵ６１は、温度センサ６５から、温度データを受信したか否かを判断する。温度データを受信した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、受信した温度データをＲＡＭ６２に記憶し、Ｓ３に処理を移行する。一方、温度データを受信していない場合（Ｓ２：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は、温度センサ６５から温度データを受信するまで、処理を待機する。

Ｓ３に移行すると、ＣＰＵ６１は、可視レーザ光量取得処理を実行し、可視半導体レーザ２８近傍の温度データと、可視レーザ光量選択テーブル（図５参照）とに基づいて、描画データに基づく加工内容を加工対象物Ｗ上に描画する際の可視レーザ光Ｍの光量及び描画方法を取得する。

ここで、可視レーザ光量選択テーブルの内容について、図５〜図８を参照しつつ詳細に説明する。図５に示すように、可視レーザ光量選択テーブルは、温度センサ６５によって測定された環境温度に関する複数の数値範囲に対して、レジスタ値と、ＥＮ信号のデューティ比及びＤＡＴＡ信号のデューティ比とを対応付けて構成されている。そして、レジスタ値は、環境温度に関する複数の数値範囲が高いほど、大きな数値を示すように対応付けられている。

ＤＡＴＡ信号は、所定の第１周期Ｔｄ（例えば、１５０μｓ〜５００μｓ）で、可視半導体レーザ２８をオンオフ制御する為の信号であり、ＤＡＴＡ信号におけるデューティ比は、第１周期Ｔｄに対して、可視半導体レーザ２８がオンである期間の比を示す。そして、ＥＮ信号は、第１周期Ｔｄより長い第２周期Ｔｅ（例えば、数百ｍｓ）で、可視半導体レーザ２８をオンオフ制御する為の信号であり、ＥＮ信号におけるデューティ比は、第２周期Ｔｅに対して、可視半導体レーザ２８がオンである期間の比を示す。

ここで、可視レーザ光Ｍの光量とは、単位時間あたりに可視半導体レーザ２８で消費される電力の総和を意味する。そして、電力に時間を乗算することでエネルギーを算出することができるので、可視半導体レーザ２８の電力に対して、単位時間あたりのオン時間を乗算すると、可視半導体レーザ２８における単位時間あたりのエネルギーが算出される。更に、可視半導体レーザ２８における単位時間あたりのエネルギーに対して、可視半導体レーザ２８の熱変換率を乗算すると、単位時間あたりの可視半導体レーザ２８のジュール熱が算出できる。そして、可視半導体レーザ２８の温度は、このジュール熱に比例して上昇する。

従って、ＥＮ信号及びＤＡＴＡ信号のオンオフ制御を行うと、単位時間あたりに可視半導体レーザ２８で消費される電力の総和（即ち、電力量又はエネルギー）が減る為、ジュール熱による可視半導体レーザ２８の発熱を抑えることができる。即ち、ＥＮ信号のデューティ比及びＤＡＴＡ信号のデューティ比は、可視半導体レーザ２８によって出射される可視レーザ光Ｍの光量に対応する設定値として機能する。

このように、可視レーザ光量取得処理（Ｓ３）においては、ＣＰＵ６１は、ＲＡＭ６２に記憶されている温度データが示す環境温度を取得して、図５に示す可視レーザ光量選択テーブルを参照することにより、環境温度に対応するＥＮ信号のデューティ比及びＤＡＴＡ信号のデューティ比を取得する。

続いて、ＥＮ信号のデューティ比及びＤＡＴＡ信号のデューティ比と、可視半導体レーザ２８から出射される可視レーザ光Ｍの光量との関係について、図６〜図８を参照しつつ詳細に説明する。尚、図６〜図８における縦軸は、可視半導体レーザ２８における消費電力（ｍＷ）を意味し、可視半導体レーザ２８がＯＮ時の電力は、３ｍＷを示す。

尚、実際に使用される可視半導体レーザ２８の実験値等について言及する。環境温度５０℃の条件の下、ＥＮ信号のデューティ比を１００％とし、且つ、ＤＡＴＡ信号のデューティ比を１００％として、或る可視半導体レーザ２８を駆動した場合、当該可視半導体レーザ２８の温度は、平均して６３．２℃を示した。又、ＥＮ信号のデューティ比を１００％とし、且つ、ＤＡＴＡ信号のデューティ比を５０％として、或る可視半導体レーザ２８を駆動した場合、当該可視半導体レーザ２８の温度は、平均して５６．６℃を示した。即ち、ＤＡＴＡ信号のデューティ比を５０％と下げると、当該可視半導体レーザ２８の温度は、約７℃ほど下がることがわかっている。又、実際に使用される可視半導体レーザ２８の保証温度が７０℃以下とされている為、７０℃を超えると、半導体レーザが壊れる可能性が非常に高くなる。

図５に示すように、温度データに基づく環境温度が４１℃未満の場合、ＣＰＵ６１は、可視レーザ光量選択テーブルに基づいて、ＥＮ信号のデューティ比として１００％を取得し、ＤＡＴＡ信号のデューティ比として１００％を取得する。

この場合、図６に示すように、可視半導体レーザ２８は、ＤＡＴＡ信号に関する第１周期Ｔｄ及びＥＮ信号に関する第２周期Ｔｅを通じて、常時オンされる為、可視レーザ光Ｍは、所定の光量で出射される。尚、第１実施形態においては、４１℃が本発明における第１温度に相当し、所定の光量は、単位時間あたりに可視半導体レーザ２８で消費される電力である３ｍＶに対して、第２周期Ｔｅを乗算した値となる。

次に、温度データに基づく環境温度が、例えば、４８℃であった場合について説明する。この場合、ＣＰＵ６１は、可視レーザ光量選択テーブルに基づいて、ＥＮ信号のデューティ比として１００％を取得し、ＤＡＴＡ信号のデューティ比として６０％を取得する。

図７に示すように、可視半導体レーザ２８は、ＤＡＴＡ信号に関する第１周期Ｔｄの内、６０％の期間オンとなり、４０％の期間オフとなるように、第１周期Ｔｄ単位でオンオフ制御される。尚、この場合におけるＥＮ信号のデューティ比は１００％である為、ＣＰＵ６１は、第１周期Ｔｄ単位での可視半導体レーザ２８のオンオフ制御を、ＥＮ信号に関する第２周期Ｔｅの間、常時実行する。従って、図６、図７に示すように、可視レーザ光Ｍの光量は、第１周期Ｔｄ単位での可視半導体レーザ２８のオンオフ制御が行われることにより、環境温度が４１℃未満の場合よりも少なくなる。

続いて、温度データに基づく環境温度が、例えば、５７℃であった場合について説明する。この場合、ＣＰＵ６１は、可視レーザ光量選択テーブルに基づいて、ＥＮ信号のデューティ比として６０％を取得し、ＤＡＴＡ信号のデューティ比として５０％を取得する。

図８に示すように、可視半導体レーザ２８は、ＤＡＴＡ信号に関する第１周期Ｔｄの内、５０％の期間オンとなり、５０％の期間オフとなるように、第１周期Ｔｄ単位でオンオフ制御される。又、この場合におけるＥＮ信号のデューティ比は６０％である為、ＣＰＵ６１は、第１周期Ｔｄ単位での可視半導体レーザ２８のオンオフ制御を、ＥＮ信号に関する第２周期Ｔｅの内、６０％の間実行し、４０％の間実行しない。即ち、第２周期Ｔｅの内、４０％のオフ期間の間、可視レーザ光Ｍは出射されることはない（図８参照）。従って、図７、図８に示すように、可視レーザ光Ｍの光量は、第１周期Ｔｄ単位での可視半導体レーザ２８のオンオフ制御に加えて、第２周期Ｔｅ単位でのオンオフ制御が行われることにより、環境温度が４１℃以上であり、５１℃未満の場合よりも少なくなる。尚、第１実施形態では、５１℃が本発明における第２温度に相当する。

このように、可視レーザ光量取得処理（Ｓ３）においては、ＣＰＵ６１は、温度データと、可視レーザ光量選択テーブル（図５参照）とに基づいて、可視レーザ光Ｍの光量に関する設定値として、ＤＡＴＡ信号のデューティ比及びＥＮ信号のデューティ比を取得し、ＲＡＭ６２に記憶する。その後、ＣＰＵ６１は、Ｓ４に処理を移行する（図４参照）。

Ｓ４においては、ＣＰＵ６１は、可視レーザ光量補正処理を実行し、描画データの加工内容を可視レーザ光Ｍによって描画する為に要する描画所要時間を算出し、算出した描画所要時間に基づいて、可視レーザ光量取得処理（Ｓ３）で取得した可視レーザ光Ｍの光量に関する設定値を補正する。

（可視レーザ光量補正処理プログラムの処理内容）
ここで、可視レーザ光量補正処理（Ｓ４）の処理内容について、図９を参照しつつ詳細に説明する。可視レーザ光量補正処理（Ｓ４）においては、ＣＰＵ６１は、可視レーザ光量補正処理プログラムをＲＯＭ６３から読み出し実行することで、可視レーザ光量取得処理（Ｓ３）で取得した可視レーザ光Ｍの光量に関する設定値を補正する

図９に示すように、可視レーザ光量補正処理（Ｓ４）に移行すると、ＣＰＵ６１は、ＲＡＭ６２に記憶されている描画データの内、描画線分データを読み出す（Ｓ１１）。当該描画線分データは、描画パターンのＸＹ座標データで定められる点の集合体によって構成されており、描画データの加工内容に関する軌跡の内、始点から終点までの間を連続して線上に配置された部分を示す。即ち、描画データの加工内容は、一又は複数の描画線分データに基づく線分の集合体によって構成される。当該描画線分データを読み出した後、ＣＰＵ６１は、Ｓ１２に処理を移行する。

Ｓ１２においては、ＣＰＵ６１は、描画データを構成する全ての描画線分データに基づいて、各描画線分データを可視レーザ光Ｍで描画する為に要する所要時間を、それぞれ算出する。具体的には、ＣＰＵ６１は、先ず、一の描画線分データを構成する始点のＸ座標及びＹ座標と、終点のＸ座標及びＹ座標に基づいて、当該描画線分データの始点から終点までに必要なクロック数をカウントする。例えば、（Ｘ座標、Ｙ座標）＝（５０、３０００）で示される或る点から、（Ｘ座標、Ｙ座標）＝（８０、５０００）で示される他の点までに要するクロック数は、６０とカウントされる。その後、ＣＰＵ６１は、描画データを構成する全ての描画線分データに関するクロック数の総和を算出する。その後、ＣＰＵ６１は、Ｓ１３に処理を移行する。

Ｓ１３に移行すると、ＣＰＵ６１は、Ｓ１２で算出した全ての描画線分データに関するクロック数の総和に基づいて、描画データの加工内容を可視レーザ光Ｍによって描画する為に要する描画所要時間を算出して決定する。具体的には、ＣＰＵ６１は、Ｓ１２で算出したクロック数の総和に対して、クロックのオーダーである数百μｓを乗算することによって、描画所要時間を算出して決定する。描画所要時間をＲＡＭ６２に記憶した後、ＣＰＵ６１は、Ｓ１４に処理を移行する。

Ｓ１４では、ＣＰＵ６１は、Ｓ１３で決定した描画所要時間が３００ｓ以上であるか否かを判断する。描画所要時間が３００ｓ以上である場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、Ｓ１５に処理を移行する。一方、描画所要時間が３００ｓ以上ではない場合（Ｓ１４：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は、Ｓ１６に処理を移行する。

Ｓ１５においては、ＣＰＵ６１は、可視レーザ光量取得処理（Ｓ３）で取得した可視レーザ光Ｍの光量を、３段階少ない光量に変更する。例えば、可視レーザ光量取得処理（Ｓ３）で取得した可視レーザ光Ｍの光量に関するレジスタ値が「３」であった場合、ＣＰＵ６１は、取得したレジスタ値に３を加えた「６」に対応する可視レーザ光Ｍの光量に関する設定値に変更する。尚、レジスタ値の最大値である「１０」を超える場合、ＣＰＵ６１は、レジスタ値「１０」に対応する可視レーザ光Ｍの光量に変更する。変更後の可視レーザ光Ｍの光量をＲＡＭ６２に記憶した後、ＣＰＵ６１は、可視レーザ光量補正処理プログラムを終了する。

Ｓ１６に移行すると、ＣＰＵ６１は、Ｓ１３で決定した描画所要時間が１８０ｓ以上であるか否かを判断する。描画所要時間が１８０ｓ以上である場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、Ｓ１７に処理を移行する。一方、描画所要時間が１８０ｓ以上ではない場合（Ｓ１６：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は、Ｓ１８に処理を移行する。

Ｓ１７では、ＣＰＵ６１は、可視レーザ光量取得処理（Ｓ３）で取得した可視レーザ光Ｍの光量を、２段階少ない光量に変更する。例えば、可視レーザ光量取得処理（Ｓ３）で取得した可視レーザ光Ｍの光量に関するレジスタ値が「３」であった場合、ＣＰＵ６１は、取得したレジスタ値に２を加えた「５」に対応する可視レーザ光Ｍの光量に関する設定値に変更する。尚、レジスタ値の最大値である「１０」を超える場合、ＣＰＵ６１は、レジスタ値「１０」に対応する可視レーザ光Ｍの光量に変更する。変更後の可視レーザ光Ｍの光量をＲＡＭ６２に記憶した後、ＣＰＵ６１は、可視レーザ光量補正処理プログラムを終了する。

Ｓ１８においては、ＣＰＵ６１は、Ｓ１３で決定した描画所要時間が６０ｓ以上であるか否かを判断する。描画所要時間が６０ｓ以上である場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、Ｓ１９に処理を移行する。一方、描画所要時間が６０ｓ以上ではない場合（Ｓ１８：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は、可視レーザ光量取得処理（Ｓ３）で取得した可視レーザ光Ｍの光量を変更することなく、可視レーザ光量補正処理プログラムを終了する。

Ｓ１９では、ＣＰＵ６１は、可視レーザ光量取得処理（Ｓ３）で取得した可視レーザ光Ｍの光量を、１段階少ない光量に変更する。例えば、可視レーザ光量取得処理（Ｓ３）で取得した可視レーザ光Ｍの光量に関するレジスタ値が「３」であった場合、ＣＰＵ６１は、取得したレジスタ値に１を加えた「４」に対応する可視レーザ光Ｍの光量に関する設定値に変更する。尚、レジスタ値の最大値である「１０」を超える場合、ＣＰＵ６１は、レジスタ値「１０」に対応する可視レーザ光Ｍの光量に変更する。変更後の可視レーザ光Ｍの光量をＲＡＭ６２に記憶した後、ＣＰＵ６１は、可視レーザ光量補正処理プログラムを終了する。

再び図４を参照して、可視レーザ光量補正処理（Ｓ４）以後の処理内容について説明する。Ｓ５においては、ＣＰＵ６１は、可視半導体レーザ２８による可視レーザ光Ｍの出射を開始して、ＲＡＭ６２に記憶されている描画データに基づく加工内容の描画を開始する。この時、ＣＰＵ６１は、可視光レーザドライバ５８に対するＤＡＴＡ信号の出力を行うことにより、可視レーザ光量取得処理（Ｓ３）又は可視レーザ光量補正処理（Ｓ４）で決定されたＤＡＴＡ信号のデューティ比に基づいて、第１周期Ｔｄ単位での可視半導体レーザ２８のオンオフ制御を開始する。

そして、Ｓ６では、ＣＰＵ６１は、可視光レーザドライバ５８に対するＤＡＴＡ信号の出力と同時に、可視光レーザドライバ５８に対するＥＮ信号の出力を開始する。即ち、ＣＰＵ６１は、可視レーザ光量取得処理（Ｓ３）又は可視レーザ光量補正処理（Ｓ４）で決定されたＥＮ信号のデューティ比に基づいて、第２周期Ｔｅ単位での可視半導体レーザ２８のオンオフ制御を開始する。

これにより、ＣＰＵ６１は、可視レーザ光量取得処理（Ｓ３）又は可視レーザ光量補正処理（Ｓ４）で決定されたＤＡＴＡ信号及びＥＮ信号のデューティ比に基づく可視レーザ光Ｍの光量で、描画データの加工内容の描画を開始する。その後、ＣＰＵ６１は、Ｓ１に処理を戻すことによって、温度センサ６５で可視半導体レーザ２８の環境温度を計測し、計測した温度に対応する光量で、描画データの加工内容を可視レーザ光Ｍによって描画する制御を行う。

尚、図４に示す可視レーザ光点灯処理プログラムは、Ｓ６を終了した後に、再度Ｓ１を実行して、Ｓ１〜Ｓ６の処理を繰り返すように構成することも可能であるし、再度Ｓ１〜Ｓ６の処理を実行する場合には、所定の操作が行われることを条件としてもよい。例えば、ＰＣ７の入力操作部７１を用いた所定の操作が行われた場合に、可視レーザ光Ｍによる加工内容の描画を、再度行うように構成することも可能である。

以上説明したように、第１実施形態に関するレーザ加工装置１は、レーザ発振ユニット１２及び励起用半導体レーザ部４０と、ガルバノスキャナ１９と、可視半導体レーザ２８と、温度センサ６５と、レーザコントローラ５とを備えており、レーザコントローラ５による制御によって、レーザ発振ユニット１２から出射されたレーザ光Ｌを用いて、レーザコントローラ５のＲＡＭ６２に記憶された描画データに基づく加工内容で、加工対象物Ｗを加工することが可能である。更に、当該レーザ加工装置１は、レーザコントローラ５による制御によって、可視半導体レーザ２８から出射された可視レーザ光Ｍを用いて、レーザコントローラ５のＲＡＭ６２に記憶された描画データに基づく加工内容を、加工対象物Ｗ上に描画することができ、実際に加工を施す前に、加工内容を確認することができる。

ここで、可視半導体レーザ２８は、その周囲が高温環境にある場合、その寿命が短縮化される傾向にある。又、可視半導体レーザ２８は、出射する可視レーザ光Ｍの光量が大きいほど、多くのジュール熱を発生させて、その周囲の温度を高めてしまう。この点、第１実施形態のレーザ加工装置１によれば、温度センサ６５によって測定された可視半導体レーザ２８の環境温度が高い程、前記可視光レーザの光量が小さくなる設定値を取得し（Ｓ３）、取得した設定値に基づく光量の可視レーザ光Ｍによって、描画データの加工内容を加工対象物Ｗ上に描画する為、ジュール熱等の温度の影響を低減し、可視半導体レーザ２８の寿命の短縮化を抑制し得る。

又、第１実施形態のレーザ加工装置１においては、図５、図７に示すように、可視半導体レーザ２８の環境温度が４１℃以上であると判断した場合には、ＣＰＵ６１は、可視レーザ光Ｍの光量を制御する制御信号の内、ＤＡＴＡ信号のデューティ比を、可視半導体レーザ２８の環境温度が高いほど小さくして、前記可視レーザ光Ｍの光量を、環境温度が４１℃以上ではない場合の光量（図６参照）よりも少なくして、加工対象物Ｗ上に加工内容を描画する。

ここで、可視レーザ光Ｍは、描画データに基づく加工内容を、加工対象物Ｗ上に描画することで、当該加工内容をユーザに伝達する機能を果たす。可視レーザ光Ｍの光量が大きければ、加工内容を明瞭に描画できるが、発生するジュール熱が大きくなる。一方、可視レーザ光Ｍの光量が低下していくと、加工対象物Ｗに描画された加工内容の明瞭性と共に、発生するジュール熱も低下していく。

即ち、当該レーザ加工装置１によれば、第１周期Ｔｄにおけるデューティ比を、可視半導体レーザ２８の環境温度が高いほど小さくすることで、可視レーザ光Ｍによって描画される加工内容の明瞭性をできるだけ維持しつつ、環境温度及びジュール熱による可視半導体レーザ２８の寿命に対する影響を小さく抑えることができる可視レーザ光Ｍの光量にすることができる。

更に、第１実施形態のレーザ加工装置１においては、図５、図８に示すように、可視半導体レーザ２８の環境温度が５１℃以上であると判断した場合には、ＣＰＵ６１は、ＤＡＴＡ信号に基づく可視半導体レーザ２８のオンオフ制御に加えて、ＥＮ信号のデューティ比を、可視半導体レーザ２８の環境温度が高いほど小さくして、前記可視レーザ光Ｍの光量を、ＤＡＴＡ信号に基づくオンオフ制御のみが行われている場合（図７参照）よりも少なくして、加工対象物Ｗ上に加工内容を描画する。

即ち、当該レーザ加工装置１によれば、可視半導体レーザ２８の環境温度が５１℃よりも高いと、可視レーザ光Ｍの光量を更に少なくすることができる為、可視半導体レーザ２８におけるジュール熱の発生を抑え、可視光レーザ光源の寿命の短縮化をより抑制できる。又、当該レーザ加工装置１によれば、可視半導体レーザ２８の環境温度が５１℃以上である場合においても、可視レーザ光Ｍによって描画される加工内容の明瞭性をできるだけ維持しつつ、環境温度及びジュール熱による可視半導体レーザ２８の寿命に対する影響を小さく抑えることができる

更に、第１実施形態のレーザ加工装置１においては、ＣＰＵ６１は、可視レーザ光量補正処理（Ｓ４）を実行し、描画データに基づく加工内容を可視レーザ光Ｍによって描画する為に要する描画所要時間を算出する（Ｓ１３）。ここで、描画所要時間が長いほど、可視レーザ光Ｍが出射され、可視半導体レーザ２８にジュール熱が発生している時間が長くなる。即ち、描画所要時間が長いほど、可視半導体レーザ２８の温度も上昇し、可視半導体レーザ２８の寿命を短縮化する虞がある。当該レーザ加工装置１によれば、算出された前記描画所要時間が長いほど、可視レーザ光Ｍの光量を、可視レーザ光量取得処理（Ｓ３）で取得した光量の設定値よりも少ない光量を示す設定値に変更する（Ｓ１５、Ｓ１７、Ｓ１９）為、可視レーザ光Ｍの光量を、描画所要時間中の加工内容の描画に伴う温度上昇を考慮した光量とすることができ、もって、可視半導体レーザ２８の寿命の短縮化を抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、上述した第１実施形態と異なる実施形態（第２実施形態）について、図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、第２実施形態に関するレーザ加工装置１は、第１実施形態に関するレーザ加工装置１と同一の基本的構成を有しており、可視レーザ光量補正処理プログラムの処理内容が相違する。従って、第１実施形態と同一の構成、処理内容に関する説明は省略する。

（可視レーザ光量補正処理プログラムの処理内容）
ここで、第２実施形態における可視レーザ光量補正処理プログラムの内容について、図１０を参照しつつ詳細に説明する。尚、第２実施形態においても、ＣＰＵ６１は、図４に示すＳ１〜Ｓ３の処理を実行し、可視半導体レーザ２８近傍の温度データと、可視レーザ光量選択テーブル（図５参照）とに基づいて、描画データに基づく加工内容を加工対象物Ｗ上に描画する際の可視レーザ光Ｍの光量の設定値を取得する。即ち、ＣＰＵ６１は、第１実施形態と同様のＳ１〜Ｓ３の処理を行った後、可視レーザ光量補正処理（Ｓ４）に処理を移行する。

第２実施形態における可視レーザ光量補正処理（Ｓ４）においては、ＣＰＵ６１は、図１０に示す可視レーザ光量補正処理プログラムを実行することで、現時点までに前記可視レーザ光Ｍが可視半導体レーザ２８から照射された累積使用時間を読み出し、当該累積使用時間に基づいて、可視レーザ光量取得処理（Ｓ３）で取得した可視レーザ光Ｍの光量に関する設定値を補正する。

図１０に示すように、ＣＰＵ６１は、先ず、可視半導体レーザ２８によって可視レーザ光Ｍが出射された累積使用時間を、ＲＡＭ６２から読み出す（Ｓ２１）。尚、当該累積使用時間は、ＤＡＴＡ信号及びＥＮ信号に基づいて、可視半導体レーザ２８がオン制御され、可視レーザ光Ｍが出射されている期間のクロック数をカウントすることによって計測される。即ち、ＣＰＵ６１は、可視半導体レーザ２８のオン制御と並行して、累積使用時間を計測し、ＲＡＭ６２に格納している。累積使用時間を読み出した後、ＣＰＵ６１は、Ｓ２２に処理を移行する。

Ｓ２２においては、ＣＰＵ６１は、累積使用時間が２０万時間以上であるか否かを判断する。累積使用時間が２０万時間以上である場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、Ｓ２３に処理を移行する。一方、累積使用時間が２０万時間以上ではない場合（Ｓ２２：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は、Ｓ２４に処理を移行する。

Ｓ２３に移行すると、ＣＰＵ６１は、第１実施形態におけるＳ１５と同様に、可視レーザ光量取得処理（Ｓ３）で取得した可視レーザ光Ｍの光量に関する設定値を、３段階少ない光量に変更する。変更後の可視レーザ光Ｍの光量をＲＡＭ６２に記憶した後、ＣＰＵ６１は、可視レーザ光量補正処理プログラムを終了する。

Ｓ２４では、ＣＰＵ６１は、累積使用時間が１０万時間以上であるか否かを判断する。累積使用時間が１０万時間以上である場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、Ｓ２５に処理を移行する。一方、累積使用時間が１０万時間以上ではない場合（Ｓ２４：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は、Ｓ２６に処理を移行する。

Ｓ２５においては、ＣＰＵ６１は、第１実施形態におけるＳ１７と同様に、可視レーザ光量取得処理（Ｓ３）で取得した可視レーザ光Ｍの光量に関する設定値を、２段階少ない光量に変更する。変更後の可視レーザ光Ｍの光量をＲＡＭ６２に記憶した後、ＣＰＵ６１は、可視レーザ光量補正処理プログラムを終了する。

Ｓ２６に移行すると、ＣＰＵ６１は、累積使用時間が４万時間以上であるか否かを判断する。ここで、可視半導体レーザ２８の最大光量は３ｍＷである（図６〜図８参照）。そして、可視半導体レーザ２８近傍の環境温度が７０℃の条件下で、可視半導体レーザ２８を３ｍＷの光量で照射する駆動を継続させた場合、可視レーザ光Ｍの照射開始から４万時間程度経過すると、可視半導体レーザ２８が５０％の確率で故障することが知られている。Ｓ２６では、これらの点を鑑みて、累積使用時間が４万時間以上であるか否かを判断している。累積使用時間が４万時間以上である場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、Ｓ２７に処理を移行する。一方、累積使用時間が４万時間以上ではない場合（Ｓ２６：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は、可視レーザ光量取得処理（Ｓ３）で取得した可視レーザ光Ｍの光量を変更することなく、可視レーザ光量補正処理プログラムを終了する。

Ｓ２７では、ＣＰＵ６１は、第１実施形態におけるＳ１９と同様に、可視レーザ光量取得処理（Ｓ３）で取得した可視レーザ光Ｍの光量に関する設定値を、１段階少ない光量に変更する。変更後の可視レーザ光Ｍの光量をＲＡＭ６２に記憶した後、ＣＰＵ６１は、可視レーザ光量補正処理プログラムを終了する。

第２実施形態においても、ＣＰＵ６１は、可視レーザ光量補正処理（Ｓ４）を終了した後、Ｓ５、Ｓ６の処理を実行することで、可視レーザ光量取得処理（Ｓ３）又は可視レーザ光量補正処理（Ｓ４）で決定されたＤＡＴＡ信号及びＥＮ信号のデューティ比に基づく可視レーザ光Ｍの光量で、描画データの加工内容の描画を開始する。Ｓ６を終了した後、ＣＰＵ６１は、Ｓ１に処理を戻すことによって、温度センサ６５で可視半導体レーザ２８の環境温度を計測し、計測した温度に対応する光量で、描画データの加工内容を可視レーザ光Ｍによって描画する制御を行う。

以上説明したように、第２実施形態に関するレーザ加工装置１は、第１実施形態と同様に、レーザコントローラ５による制御によって、レーザ発振ユニット１２から出射されたレーザ光Ｌを用いて、レーザコントローラ５のＲＡＭ６２に記憶された描画データに基づく加工内容で、加工対象物Ｗを加工することができ、同時に、可視半導体レーザ２８から出射された可視レーザ光Ｍを用いて、レーザコントローラ５のＲＡＭ６２に記憶された描画データに基づく加工内容を、加工対象物Ｗ上に描画できる。

第２実施形態のレーザ加工装置１においても、温度センサ６５によって測定された可視半導体レーザ２８の環境温度が高い程、前記可視光レーザの光量が小さくなる設定値を取得し（Ｓ３）、取得した設定値に基づく光量の可視レーザ光Ｍによって、描画データに基づく加工内容を加工対象物Ｗ上に描画する為、ジュール熱等の温度の影響を低減し、可視半導体レーザ２８の寿命の短縮化を抑制し得る。

又、第２実施形態のレーザ加工装置１においても、図５、図７に示すように、可視半導体レーザ２８の環境温度が４１℃以上であると判断した場合には、ＣＰＵ６１は、可視レーザ光Ｍの光量を制御する制御信号の内、ＤＡＴＡ信号のデューティ比を、可視半導体レーザ２８の環境温度が高いほど小さくして、前記可視レーザ光Ｍの光量を、環境温度が４１℃以上ではない場合の光量（図６参照）よりも少なくして、加工対象物Ｗ上に加工内容を描画する。

即ち、当該レーザ加工装置１によれば、第１周期Ｔｄにおけるデューティ比を、可視半導体レーザ２８の環境温度が高いほど小さくすることで、可視レーザ光Ｍの光量を、可視レーザ光Ｍによって描画される加工内容の明瞭性をできるだけ維持しつつ、環境温度及びジュール熱による可視半導体レーザ２８の寿命に対する影響を小さく抑えることができる光量にすることができる。

更に、第２実施形態のレーザ加工装置１においても、図５、図８に示すように、可視半導体レーザ２８の環境温度が５１℃以上であると判断した場合には、ＣＰＵ６１は、ＤＡＴＡ信号に基づく可視半導体レーザ２８のオンオフ制御に加えて、ＥＮ信号のデューティ比を、可視半導体レーザ２８の環境温度が高いほど小さくして、前記可視レーザ光Ｍの光量を、ＤＡＴＡ信号に基づくオンオフ制御のみが行われている場合（図７参照）よりも少なくして、加工対象物Ｗ上に加工内容を描画する。

即ち、当該レーザ加工装置１によれば、可視半導体レーザ２８の環境温度が５１℃よりも高いと、可視レーザ光Ｍの光量を更に少なくすることができる為、可視半導体レーザ２８におけるジュール熱の発生を抑え、可視光レーザ光源の寿命の短縮化をより抑制できる。又、当該レーザ加工装置１によれば、可視半導体レーザ２８の環境温度が５１℃以上である場合においても、可視レーザ光Ｍによって描画される加工内容の明瞭性をできるだけ維持しつつ、環境温度及びジュール熱による可視半導体レーザ２８の寿命に対する影響を小さく抑えることができる

更に、第２実施形態のレーザ加工装置１においては、ＣＰＵ６１は、可視レーザ光量補正処理（Ｓ４）を実行し、可視半導体レーザ２８の累積使用時間を読み出す（Ｓ２１）。ここで、可視半導体レーザ２８の累積使用時間が長くなればなるほど、環境温度の上昇に起因して故障する可能性が高まることが知られている。当該レーザ加工装置１によれば、計測した累積使用時間が長いほど、可視レーザ光Ｍの光量を、可視レーザ光量取得処理（Ｓ３）で取得した光量の設定値よりも少ない光量を示す設定値に変更する（Ｓ２３、Ｓ２５、Ｓ２７）為、累積使用時間の長期化に伴い可視半導体レーザ２８が故障する可能性が増大することを考慮した可視レーザ光Ｍの光量とすることができ、もって、可視半導体レーザ２８の寿命の短縮化を抑制することができる。

尚、上述した実施形態において、レーザ加工装置１は、本発明におけるレーザ加工装置の一例である。そして、レーザ発振ユニット１２及び励起用半導体レーザ部４０は、本発明における出射部の一例であり、ガイド光部１６は、本発明における可視光レーザ光源の一例である。又、温度センサ６５は、本発明における測定部の一例であり、ガルバノスキャナ１９は、本発明における走査部の一例である。そして、ＲＡＭ６２は、本発明における記憶部の一例であり、ＣＰＵ６１は、本発明における制御部の一例である。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら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種々の改良変更が可能である。例えば、上述した実施形態においては、可視レーザ光量取得処理及び可視レーザ光量補正処理を、可視レーザ光量選択テーブル（図５参照）を用いて実行していたが、この態様に限定されるものではない。

例えば、可視レーザ光量取得処理においては、可視半導体レーザ２８の環境温度が高い程、可視レーザ光Ｍの光量として小さな値を取得することができればよく、温度センサ６５によって取得された可視半導体レーザ２８の環境温度を用いて、可視レーザ光Ｍの光量を算出する構成であってもよい。

同様に、可視レーザ光量補正処理においては、描画所要時間又は累積使用時間が長い程、可視レーザ光Ｍの光量を大きく下げるように補正することができればよく、種々の態様を採用することができる。例えば、描画所要時間又は累積使用時間を用いて、可視レーザ光Ｍの補正量（即ち、下げ幅）を算出する構成であってもよい。

又、上述した実施形態においては、本発明における第１温度として４１℃、第２温度として５１℃を用いていたが、この値に限定されるものではない。本発明における第１温度及び第２温度は、第２温度が第１温度より高温であればよく、可視半導体レーザ２８の構成又は種類等の条件に応じて、適宜定めることができる。

１ レーザ加工装置
２ レーザ加工装置本体部
３ レーザヘッド部
５ レーザコントローラ
６ 電源ユニット
１２ レーザ発振ユニット
１６ ガイド光部
１９ ガルバノスキャナ
２８ 可視半導体レーザ
６１ ＣＰＵ
６２ ＲＡＭ
６３ ＲＯＭ
６５ 温度センサ
Ｌ レーザ光
Ｍ 可視レーザ光
Ｗ 加工対象物

Claims (8)

1. 加工対象物を加工する為のレーザを出射する出射部と、
   前記レーザによる加工内容を示す描画データを記憶する記憶部と、
   前記加工対象物上に前記加工内容を示す為の可視光レーザを出射する可視光レーザ光源と、
   前記可視光レーザ光源の環境温度を測定する測定部と、
   前記出射部から出射されたレーザ又は前記可視光レーザ光源から出射された可視光レーザを走査する走査部と、
   前記記憶部に記憶された前記描画データに基づいて、前記出射部、前記可視光レーザ光源及び前記走査部を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、
   前記測定部によって測定された前記可視光レーザ光源の環境温度が高い程、前記可視光レーザの光量が小さくなる設定値を取得し、
   取得した前記可視光レーザの設定値に対応する光量で、前記描画データに基づく加工内容を前記加工対象物上に描画するように、前記可視光レーザ光源及び走査部を制御する
   ことを特徴とするレーザ加工装置。
2. 前記制御部は、
   前記測定部によって測定された前記可視光レーザ光源の環境温度が所定の第１温度以上であるか否かを判断し、
   前記環境温度が前記第１温度以上ではないと判断した場合には、前記可視光レーザを所定の光量で照射し、
   前記環境温度が前記第１温度以上であると判断した場合には、所定の第１周期単位で前記可視光レーザ光源をオンオフ制御することにより、前記可視光レーザの光量を前記所定の光量よりも少なくする
   ことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
3. 前記制御部は、
   前記測定部によって測定された前記可視光レーザ光源の環境温度が前記第１温度以上であると判断した場合には、前記第１周期内における前記可視光レーザ光源のオン期間の割合を示すデューティ比を、前記環境温度が高いほど小さくすることによって、前記可視光レーザの光量を少なくする
   ことを特徴とする請求項２記載のレーザ加工装置。
4. 前記制御部は、
   前記測定部によって測定された前記可視光レーザ光源の環境温度が、前記第１温度よりも高い第２温度以上であるか否かを判断し、
   前記環境温度が前記第２温度以上であると判断した場合に、前記第１周期単位による前記可視光レーザ光源のオンオフ制御に加えて、前記第１周期よりも長い第２周期単位で前記可視光レーザ光源をオンオフ制御することにより、前記可視光レーザの光量を、前記第１周期単位によるオンオフ制御のみが行われていた場合の光量よりも少なくする
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３記載のレーザ加工装置。
5. 前記制御部は、
   前記測定部によって測定された前記可視光レーザ光源の環境温度が前記第２温度以上であると判断した場合には、前記第２周期内における前記可視光レーザ光源のオン期間の割合を示すデューティ比を、前記環境温度が高いほど小さくすることによって、前記可視光レーザの光量を少なくする
   ことを特徴とする請求項４記載のレーザ加工装置。
6. 前記制御部は、
   前記記憶部に記憶されている前記描画データに基づいて、当該描画データに基づく加工内容を前記可視光レーザによって描画する為に要する描画時間を算出し、
   算出された前記描画時間が長いほど、前記可視光レーザの光量を、前記環境温度に基づいて取得した設定値に対応する光量よりも少ない光量に変更する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載のレーザ加工装置。
7. 前記制御部は、
   前記可視光レーザが照射された累積使用時間を計測し、
   前記累積使用時間が長いほど、前記可視光レーザの光量を、前記環境温度に基づいて取得した設定値に対応する光量よりも少ない光量に変更する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載のレーザ加工装置。
8. 前記光量は、前記可視光レーザ光源で単位時間あたりに消費される電力の総和である
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載のレーザ加工装置。

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