JP2017060985A - Laser marker device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一態様は、レーザーを利用して媒体にマーキングを行うレーザーマーカー装置などに関する。 One embodiment of the present invention relates to a laser marker device that performs marking on a medium using a laser.
レーザーマーカー装置などが備えるレーザーに使用されるQスイッチには、アクティブ型とパッシブ型のスイッチがある。パッシブQスイッチは、安価である反面、マーキング濃度が安定しづらく、アクティブQスイッチは、マーキング濃度は安定するものの高価であった。そのため、従来の装置では、価格を重視する場合にはパッシブQスイッチが採用され、マーキング濃度の安定を重視する場合にはアクティブQスイッチが採用されていた。特許文献1には、従来のレーザーマーキング装置について記載されている。 The Q switch used for the laser included in the laser marker device includes an active type and a passive type switch. The passive Q switch is inexpensive, but the marking density is difficult to stabilize. The active Q switch is expensive although the marking density is stable. For this reason, in the conventional apparatus, the passive Q switch is adopted when importance is attached to the price, and the active Q switch is adopted when importance is attached to the stability of the marking density. Patent Document 1 describes a conventional laser marking device.
しかしながら、上記のとおり、従来の構成を採用するだけでは、マーキング濃度を安定させつつ、安価にレーザーマーカー装置を構成することが困難であった。例えば、パッシブQスイッチを利用したレーザーマーカー装置でランダムドットパターンのマーキングを行うと、マーキング濃度が安定していなかった。 However, as described above, it has been difficult to construct a laser marker device at low cost while stabilizing the marking density only by adopting the conventional configuration. For example, when marking a random dot pattern with a laser marker device using a passive Q switch, the marking density was not stable.
本発明は、上記課題を解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。 The present invention adopts the following means in order to solve the above problems. In the following description, in order to facilitate understanding of the invention, reference numerals and the like in the drawings are appended in parentheses, but each component of the present invention is not limited to these appendices. It should be construed broadly to the extent that contractors can technically understand.
本発明の一の手段は、
パッシブQスイッチレーザーを利用して媒体にマーキングを行うレーザーマーカー装置であって、
レーザーを出力するパッシブQスイッチレーザー(レーザーヘッド10)と、
前記レーザーを反射して前記レーザーの照射位置を調整するレーザー反射部(第1ガルバノメータ21及び第2ガルバノメータ22)と、
前記レーザー反射部における前記レーザーの反射方向、及び前記パッシブQスイッチレーザーにおけるレーザーの出力タイミングを制御する制御部(コントローラ50)と、を備え、
前記制御部は、前記レーザーの出力周期が一定となるよう前記パッシブQスイッチレーザー及び前記レーザー反射部を制御する
レーザーマーカー装置である。
One means of the present invention is to
A laser marker device for marking a medium using a passive Q-switched laser,
A passive Q-switched laser (laser head 10) that outputs laser;
A laser reflector (first galvanometer 21 and second galvanometer 22) that reflects the laser and adjusts the irradiation position of the laser;
A control unit (controller 50) for controlling the reflection direction of the laser in the laser reflection unit and the output timing of the laser in the passive Q switch laser,
The said control part is a laser marker apparatus which controls the said passive Q switch laser and the said laser reflection part so that the output period of the said laser may become fixed.
従来技術の課題であるパッシブQスイッチを採用したレーザーマーカー装置でマーキング濃度がばらつく原因は、レーザーの出力周期(レーザーオン指令信号の周期)が一定でなくなることが原因であると考えられる。そこで、上記のレーザーマーカー装置では、パッシブQスイッチを採用しつつ、レーザーの出力周期が一定となるような制御を行っている。これにより、上記レーザーマーカー装置では、比較的安価なパッシブQスイッチを採用しつつ、マーキング濃度を安定させることが可能となる。 The reason why the marking concentration varies in the laser marker device employing the passive Q switch, which is a problem of the prior art, is considered to be that the laser output cycle (the cycle of the laser-on command signal) is not constant. Therefore, in the laser marker device described above, control is performed so that the laser output period is constant while employing a passive Q switch. Thereby, in the said laser marker apparatus, it becomes possible to stabilize marking density, adopting a comparatively cheap passive Q switch.
上記レーザーマーカー装置において、好ましくは、
前記制御部は、前記レーザーの出力周期を一定にするため、前記媒体に対する走査速度を可変にするよう前記レーザー反射部を制御する。
In the laser marker device, preferably,
The control unit controls the laser reflection unit to vary the scanning speed with respect to the medium in order to make the output period of the laser constant.
上記のレーザーマーカー装置によれば、媒体をレーザーが走査する速度を変化させることが可能であり、これによってレーザーを照射すべき箇所の距離間隔に関わらず、レーザーの出力周期を一定にする制御を行うことが可能となる。これにより、効果的にマーキング濃度を安定化させることが可能となる。 According to the above laser marker device, it is possible to change the speed at which the laser scans the medium, thereby controlling the output period of the laser to be constant regardless of the distance between the portions to be irradiated with the laser. Can be done. Thereby, the marking density can be effectively stabilized.
上記レーザーマーカー装置において、好ましくは、
前記制御部は、前記レーザーによるマーキング間隔を一定時間で走査するよう前記レーザー反射部を制御する。
In the laser marker device, preferably,
The control unit controls the laser reflecting unit so as to scan the marking interval by the laser at a constant time.
上記のレーザーマーカー装置によれば、レーザーの出力周期を一定にすることが可能となる。これにより、効果的にマーキング濃度を安定化させることが可能となる。 According to the laser marker device described above, the output period of the laser can be made constant. Thereby, the marking density can be effectively stabilized.
本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
1.実施形態
(1)レーザーマーカー装置の構成例
(2)動作例
2.補足事項
An embodiment according to the present invention will be specifically described according to the following configuration with reference to the drawings. However, the embodiments described below are merely examples of the present invention, and do not limit the technical scope of the present invention. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and the description may be abbreviate | omitted.
1. Embodiment (1) Configuration Example of Laser Marker Device (2) Operation Example Supplementary matter
<1.実施形態>
本実施形態のレーザーマーカー装置は、パッシブQスイッチを採用し、レーザーの出力周期を一定にすることができるように、マーキング間隔を一定時間で走査(移動)するようガルバノメータを制御している点に特徴がある。以下、本実施形態のレーザーマーカー装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
<1. Embodiment>
The laser marker device of the present embodiment employs a passive Q switch and controls the galvanometer to scan (move) the marking interval at a constant time so that the laser output period can be made constant. There are features. Hereinafter, the laser marker device of the present embodiment will be specifically described with reference to the drawings.
<(1)レーザーマーカー装置の構成例>
図1は、本実施形態のレーザーマーカー装置の構成例を示す図である。図1に示されるように、本実施形態のレーザーマーカー装置は、レーザーヘッド10、第1ガルバノメータ21、第2ガルバノメータ21、第1ガルバノ制御部31、第2ガルバノ制御部32、fθレンズ40、及びコントローラ50を含んで構成される。レーザーヘッド10からみてfθレンズの先には、マーキング対象媒体が配置される。
<(1) Configuration example of laser marker device>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of the laser marker device of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the laser marker device of the present embodiment includes a laser head 10, a first galvanometer 21, a second galvanometer 21, a first galvano control unit 31, a second galvano control unit 32, an fθ lens 40, and A controller 50 is included. A marking target medium is disposed at the tip of the fθ lens when viewed from the laser head 10.
<レーザーヘッド10>
レーザーヘッド10は、パッシブQスイッチを内蔵するレーザーヘッドであって、コントローラ50の制御により所定の時間間隔でレーザー光を出力(照射)するよう構成される。より具体的には、レーザーヘッド10は、コントローラ50から入力されるレーザーオン指令信号がオンしている間、レーザーが発振し、これによりレーザー光が断続的または連続的に出力する。
<Laser head 10>
The laser head 10 is a laser head incorporating a passive Q switch, and is configured to output (irradiate) laser light at predetermined time intervals under the control of the controller 50. More specifically, the laser head 10 oscillates while the laser-on command signal input from the controller 50 is on, thereby outputting laser light intermittently or continuously.
<第1ガルバノメータ21及び第2ガルバノメータ22>
第1ガルバノメータ21及び第2ガルバノメータ22(総称してガルバノメータ21及び22と呼ぶことがある)は、それぞれ第1ガルバノ制御部31及び第2ガルバノ制御部32により制御されることで、レーザーヘッド10から出力されたレーザー光を所望の位置へ反射させ、これにより2次元座標の所定位置にレーザーをマーキングさせるよう構成される。すなわち、ガルバノメータ21及び22は、レーザー光を反射するミラーを備える。第2ガルバノメータ22により反射されたレーザー光は、fθレンズ40に向けて進む。
<First Galvanometer 21 and Second Galvanometer 22>
The first galvanometer 21 and the second galvanometer 22 (which may be collectively referred to as galvanometers 21 and 22) are controlled by the first galvanometer control unit 31 and the second galvano control unit 32, respectively. The output laser beam is reflected to a desired position, thereby marking the laser at a predetermined position of two-dimensional coordinates. That is, the galvanometers 21 and 22 include mirrors that reflect laser light. The laser light reflected by the second galvanometer 22 travels toward the fθ lens 40.
<第1ガルバノ制御部31及び第2ガルバノ制御部32>
第1ガルバノ制御部31及び第2ガルバノ制御部32(総称してガルバノ制御部31及び32と呼ぶことがある)は、上記のとおり、それぞれ第1ガルバノメータ21及び第2ガルバノメータ22を制御し、これによってレーザー光の反射方向を変化させるよう構成される。第1ガルバノ制御部31及び第2ガルバノ制御部32は、コントローラ50から出力された、D/A変換された信号に基づき動作する。
<First Galvano Control Unit 31 and Second Galvano Control Unit 32>
As described above, the first galvanometer control unit 31 and the second galvano control unit 32 (sometimes collectively referred to as the galvano control units 31 and 32) control the first galvanometer 21 and the second galvanometer 22, respectively. Is configured to change the reflection direction of the laser light. The first galvano controller 31 and the second galvano controller 32 operate based on the D / A converted signal output from the controller 50.
<fθレンズ40>
fθレンズ40は、第2ガルバノメータ22よりマーキング対象媒体よりに配置され、第2ガルバノメータ22により反射されたレーザー光を集光してマーキング対象媒体の所定位置に照射するよう構成される。
<Fθ lens 40>
The fθ lens 40 is arranged closer to the marking target medium than the second galvanometer 22, and is configured to collect the laser beam reflected by the second galvanometer 22 and irradiate a predetermined position of the marking target medium.
<コントローラ50>
コントローラ50は、レーザーヘッド10、第1ガルバノ制御部31及び第2ガルバノ制御部32の動作を制御するよう構成される。コントローラ50は、ガルバノ制御部31及び32に対してはD/A変換されたアナログ信号を出力し、レーザーヘッド10に対してはディジタル信号であるレーザーオン指令信号を出力する。
<Controller 50>
The controller 50 is configured to control operations of the laser head 10, the first galvano controller 31, and the second galvano controller 32. The controller 50 outputs D / A converted analog signals to the galvano controllers 31 and 32, and outputs a laser-on command signal, which is a digital signal, to the laser head 10.
コントローラ50は、マーキング対象媒体に形成すべきパターンを示す入力マーキングパターンに基づいてレーザーヘッド10、第1ガルバノ制御部31及び第2ガルバノ制御部32を動作させるが、レーザーヘッド10に対しては一定周期、一定デューティのレーザーオン指令信号を出力する。一方、コントローラ50は、第1ガルバノ制御部31及び第2ガルバノ制御部32を、レーザーヘッド10から一定周期で周期的に出力されるレーザー光に動作タイミングを合わせることで、マーキング対象媒体に対して入力マーキングパターンに沿ったマーキングを行う。これらの特徴的な動作の具体例については後述する。 The controller 50 operates the laser head 10, the first galvano control unit 31, and the second galvano control unit 32 based on an input marking pattern indicating a pattern to be formed on the marking target medium. Outputs a laser-on command signal with a fixed duty. On the other hand, the controller 50 adjusts the operation timing of the first galvano control unit 31 and the second galvano control unit 32 to the laser light that is periodically output from the laser head 10 at a constant period. Mark according to the input marking pattern. Specific examples of these characteristic operations will be described later.
<(2)動作例>
次に、図2〜図4を参照しながら、本実施形態のレーザーマーカー装置の動作例について具体的に説明する。
<(2) Example of operation>
Next, an operation example of the laser marker device of the present embodiment will be specifically described with reference to FIGS.
以下の説明では、図2に示されるような入力マーキングパターンを、従来構成、及び本実施形態の構成のレーザーマーカー装置でマーキングする際の各部動作の時間変化を比較説明していくことで、本実施形態の構成及び動作の効果を説明する。 In the following description, the input marking pattern as shown in FIG. 2 is compared with the conventional configuration and the time change of the operation of each part when marking with the laser marker device having the configuration of the present embodiment. The effects of the configuration and operation of the embodiment will be described.
<従来構成>
図3は、本実施形態の効果を確認するための従来構成のレーザーマーカー装置における各部動作の時間変化を示す図である。
<Conventional configuration>
FIG. 3 is a diagram showing temporal changes in the operation of each part in a laser marker device having a conventional configuration for confirming the effects of the present embodiment.
図3(a)に示されるように、ガルバノ制御部31及び32からガルバノメータ21及び22に対して出力されるガルバノ変位指令値は、入力マーキングパターンの各ドットに対応するよう一定ステップずつ、一定速度でガルバノメータ21及び22を移動(走査)させる値となっている。これに対して、図3(b)に示されるように、コントローラ50からレーザーヘッド10に対して出力されるレーザーオン指令信号は、ガルバノメータ21及び22の移動と同期を取りながら、入力―キングパターンにおけるマーキングすべきドットに移動したときに、一定時間、レーザーオン指令信号をオンにしている。 As shown in FIG. 3 (a), the galvano displacement command value output from the galvano control units 31 and 32 to the galvanometers 21 and 22 is set at a constant speed, corresponding to each dot of the input marking pattern. Thus, the galvanometers 21 and 22 are moved (scanned). On the other hand, as shown in FIG. 3B, the laser-on command signal output from the controller 50 to the laser head 10 is synchronized with the movement of the galvanometers 21 and 22, and the input-king pattern. When moving to a dot to be marked, the laser on command signal is turned on for a certain time.
上記のような制御により、図3(c)に示されるように、レーザーオン指令信号がオンしている間、レーザーの発振が発生してレーザーヘッド10からレーザー光が出力され、これによってマーキング対象媒体に対するマーキングが行われる。 By the control as described above, as shown in FIG. 3 (c), while the laser on command signal is on, laser oscillation occurs and the laser light is output from the laser head 10, and thereby the marking object Marking is performed on the medium.
上記のような従来構成の方法では、マーキングすべきドットが連続するパターンであればマーキング濃度が安定するが、図2に示されたようなランダムなドットパターンであればマーキング濃度がばらつくことがある。このようなマーキング濃度のばらつきは、レーザーオン指令信号が一定周期ではないことからレーザーの温度などに変化が生じ、これによりレーザー光の強さが安定しないことが原因であると考えられる。 In the conventional method as described above, the marking density is stable if the dots to be marked are a continuous pattern, but the marking density may vary if the dot pattern is random as shown in FIG. . Such a variation in marking density is considered to be caused by a change in the temperature of the laser and the like because the laser-on command signal is not at a constant period, thereby causing the intensity of the laser beam to be unstable.
<本実施形態>
一方で、図4は、本実施形態のレーザーマーカー装置における各部動作の時間変化を示す図である。
<This embodiment>
On the other hand, FIG. 4 is a figure which shows the time change of each part operation | movement in the laser marker apparatus of this embodiment.
図4(a)に示されるように、ガルバノ制御部31及び32からガルバノメータ21及び22に対して出力されるガルバノ変位指令値は、入力マーキングパターンの各ドットに対応するような一定ステップずつではなく、入力マーキングパターンにマーキングしないドットがあればそのドットを飛ばして、次にマーキングすべきドット位置に一気に移動(走査)させるよう、コントローラ50により制御されている。すなわち、図4(a)における「A」では、マーキングしないドットが1ドットあるためにガルバノ変位指令値が2ステップ分となり、「B」では、マーキングしないドットが2ドットあるためにガルバノ変位指令値が3ステップ分となっている。このように、入力マーキングパターンにおけるマーキングすべきドットとすべきでないドットの合計7ドットに対して、マーキングすべき4ドットに対する4ステップのレーザー照射動作となるよう、レーザー光の照射位置の移動速度(走査速度)を可変にしている。 As shown in FIG. 4 (a), the galvano displacement command value output from the galvano control units 31 and 32 to the galvanometers 21 and 22 is not a fixed step corresponding to each dot of the input marking pattern. If there is a dot that is not marked in the input marking pattern, the controller 50 controls such that the dot is skipped and moved (scanned) to a dot position to be marked next. That is, in “A” in FIG. 4A, since there is one dot not marked, the galvano displacement command value is two steps, and in “B”, there are two dots not marked, the galvano displacement command value. Is 3 steps. In this way, the moving speed of the irradiation position of the laser beam (4 steps of laser irradiation operation for the four dots to be marked with respect to a total of seven dots that should be marked and not to be marked in the input marking pattern ( (Scanning speed) is variable.
上記のような制御により、図4(b)に示されるように、レーザーオン指令信号を一定周期、一定デューディの信号としつつ、図2に示したような、ドット間隔がランダムなマーキングパターンに対応したマーキングが可能となっている。そして、図4(c)に示されるように、レーザーオン指令信号がオンしている間、レーザーの発振によりレーザー光が出力される。 By controlling as described above, as shown in FIG. 4B, the laser on command signal is a signal with a constant period and a constant duty, and a marking pattern with a random dot interval as shown in FIG. 2 is supported. Marking is possible. Then, as shown in FIG. 4C, laser light is output by laser oscillation while the laser-on command signal is on.
上記のような本実施形態の方法では、従来構成の方法と異なり、レーザーオン指令信号の周期を一定にすることが可能となっているため、レーザー発振が安定することでレーザー強度も安定し、これによりマーキング濃度も安定させることが可能となっている。 In the method of the present embodiment as described above, unlike the method of the conventional configuration, since it is possible to make the period of the laser-on command signal constant, the laser intensity is stabilized by stabilizing the laser oscillation, This makes it possible to stabilize the marking density.
<2.補足事項>
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明は、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。
<2. Supplementary items>
The specific description of the embodiment of the present invention has been given above. The above description is merely an embodiment, and the scope of the present invention is not limited to this embodiment, but should be broadly interpreted to the extent that a person skilled in the art can grasp.
上記実施形態では、第1ガルバノメータ21及び第2ガルバノメータ22を備える構成について説明したが、必ずしも2つのガルバノメータで構成される必要はなく、1または3以上のガルバノメータにより構成されてもよい。ただし、マーキング対象媒体に対して2次元座標にマーキングする場合には、2軸での制御を可能にするよう2つのガルバノメータを備える構成とすることが好ましい。 In the above-described embodiment, the configuration including the first galvanometer 21 and the second galvanometer 22 has been described. However, the configuration is not necessarily configured by two galvanometers, and may be configured by one or three or more galvanometers. However, when marking a two-dimensional coordinate with respect to the marking target medium, it is preferable to provide two galvanometers so as to enable control in two axes.
また、ガルバノメータ21及び22は、他の反射機構、またはレーザー光の進行方向制御機構に置き換えてもよい。この場合、ガルバノ制御部31及び32も当該構成を制御する別の構成に置き換えられる。 Further, the galvanometers 21 and 22 may be replaced with other reflection mechanisms or laser beam traveling direction control mechanisms. In this case, the galvano controllers 31 and 32 are also replaced with another configuration that controls the configuration.
本発明は、パッシブQスイッチを用いたレーザーマーキング装置などとして好適に適用される。 The present invention is suitably applied as a laser marking device using a passive Q switch.
10…レーザーヘッド
21…第1ガルバノメータ
22…第2ガルバノメータ
31…第1ガルバノ制御部
32…第2ガルバノ制御部
40…fθレンズ
50…コントローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Laser head 21 ... 1st galvanometer 22 ... 2nd galvanometer 31 ... 1st galvano control part 32 ... 2nd galvano control part 40 ... f (theta) lens 50 ... Controller
Claims (3)
レーザーを出力するパッシブQスイッチレーザーと、
前記レーザーを反射して前記レーザーの照射位置を調整するレーザー反射部と、
前記レーザー反射部における前記レーザーの反射方向、及び前記パッシブQスイッチレーザーにおけるレーザーの出力タイミングを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記レーザーの出力周期が一定となるよう前記パッシブQスイッチレーザー及び前記レーザー反射部を制御する
レーザーマーカー装置。 A laser marker device for marking a medium using a passive Q-switched laser,
A passive Q-switched laser that outputs laser;
A laser reflector that reflects the laser and adjusts the laser irradiation position; and
A control unit for controlling the reflection direction of the laser in the laser reflection unit, and the output timing of the laser in the passive Q switch laser,
The said control part controls the said passive Q switch laser and the said laser reflection part so that the output period of the said laser may become constant. Laser marker apparatus.
請求項1に記載のレーザーマーカー装置。 The control unit controls the laser reflecting unit to vary the scanning speed with respect to the medium in order to make the output period of the laser constant.
The laser marker device according to claim 1.
請求項2に記載のレーザーマーカー装置。 The laser marker device according to claim 2, wherein the control unit controls the laser reflecting unit so as to scan the marking interval by the laser at a constant time.
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