(57)【要約】【課題】レーザマーカにおいてタクトタイムをあまり低下させることなく湾曲部の内回り現象をなくし、印字品質を向上させること。【解決手段】印字すべきパターンとして、あらかじめ線分毎に始点，終点と線種情報とをメモリ部２１に記憶させておく。マーキング時にはメモリ部２１より順次データを読み出し、直線であれば設定されたスキャン速度でスキャニングを行う。円弧の場合にはスキャン速度を低下させると共に、低下させたスキャン速度に応じたレーザパワーとなるようにレーザ光源の出力レベルを低下させてマーキングを行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を用いて加工対象の表面にマーキングを行うレーザマーカであって、
レーザ光を発生させるレーザ光源と、
前記レーザ光源で得られるレーザ光を印字対象物の面上で少なくとも２次元で走査する走査手段と、
マーキングすべきパターンについて、該パターンを構成する線分が直線か曲線かを示す線種、及びマーキングの位置情報を含むパターンテーブルを保持するメモリ部と、
前記メモリ部に保持された線分が直線のときに、第１のスキャン速度でスキャニングするように前記走査手段を制御し、前記メモリ部に保持された線分が曲線のときに、前記第１のスキャン速度以下の第２のスキャン速度で走査するように制御すると共に、前記レーザ光源の出力レベルをスキャン速度の低下に合わせて低下させるよう制御する制御手段と、を具備するレーザマーカ。
【請求項２】
前記制御手段は、曲線の線分の走査時に、前記第１のスキャン速度にあらかじめ設定された減速率を乗じた第２のスキャン速度で走査するように前記走査手段を制御する請求項１記載のレーザマーカ。
【請求項３】
前記メモリ部は、線種が直線のときの第１のスキャン速度と、マーキングすべきパターンの線分の線種が曲線のときにその曲率を示すパラメータを保持するものであり、
前記制御手段は、曲線の線分の走査時に、そのパラメータに合わせて算出された前記第２のスキャン速度により前記走査手段を制御する請求項１記載のレーザマーカ。
【請求項４】
前記メモリ部は、線種が直線のときの第１のスキャン速度と、スキャニングの縮退を許容するレベルと、マーキングすべきパターンの線分の線種が曲線のときにその曲率を示すパラメータを保持するものであり、
前記制御手段は、曲線の線分の走査時に、前記第１のスキャン速度と、縮退を許容するレベルと、前記曲線の線分のパラメータとに基づいて、前記第２のスキャン速度を算出する請求項１記載のレーザマーカ。
【請求項５】
前記レーザ光源は、レーザ光をパルス発振するレーザ光源であり、
前記制御手段は、曲線の線分の走査時に前記レーザ光源のパルス発振周波数と当該レーザ光源から出力されるレーザパワーのピーク値を前記第２のスキャン速度に合わせて変化させることにより、前記レーザパワーのピーク値とマーキングのライン長当たりのパルス発振数とを夫々直線の線分の走査時と略同一になるよう制御する請求項１〜４のいずれか１項記載のレーザマーカ。
【請求項６】
前記制御手段は、曲線の線分の走査時に前記レーザ光源のパルス発振におけるデューティ比を前記第２のスキャン速度に合わせて変化させることにより、前記レーザパワーのピーク値を夫々直線の線分の走査時と略同一になるよう制御する請求項５記載のレーザマーカ。
【請求項７】
前記レーザ光源は、Ｑスイッチ又はシャッターを利用したパルスレーザ、又は変調制御が可能な半導体レーザを光源としたパルスレーザである請求項５又は６記載のレーザマーカ。
【請求項８】
前記レーザ光源は、Ｑスイッチ又はシャッターを利用したパルスレーザ、又は変調制御が可能な半導体レーザを光源としたパルスレーザであり、
前記制御手段は、前記Ｑスイッチの開閉によるレーザ光のエネルギー蓄積量を制御することにより、前記レーザパワーのピーク値を夫々直線の線分の走査時と略同一になるよう制御する請求項５記載のレーザマーカ。
【請求項９】
前記レーザ光源は、連続してレーザ光を発振する連続発振レーザ光源である請求項１〜４のいずれか１項記載のレーザマーカ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項記載のレーザマーカと、
前記レーザマーカのメモリ部にパターンテーブルを入力する入力装置と、を具備するレーザマーキングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を用いて対象物の表面に文字等のマーキングを行うレーザマーカ及びレーザマーキングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザマーカは、炭酸ガスレーザ又はＹＡＧレーザのような比較的高い出力が得られるレーザから発せられたレーザ光で樹脂や金属物等の対象物の表面を加熱し、表面を局部的に変色又は変形させることにより文字等をマーキングする装置である。
【０００３】
従来のレーザマーカは、例えば特許文献１に示されるように、２方向に偏向自在のガルバノミラーを用いてレーザ光をＸ方向及びＹ方向に同時に偏向制御することにより、描画したい文字又は線画に沿ってレーザ光の照射スポットを移動させてマーキングするベクタースキャンと呼ばれる方法が多く用いられている。
【０００４】
ガルバノミラーを用いてレーザ光を偏向させるレーザマーカにおいては、対象物の表面にレーザ光をスキャニングさせるときに、スキャン速度が遅かったり、レーザ光を走査する湾曲部の曲率半径が十分大きければ、所望の文字や線画（以下、単に文字等という）を正しくマーキングすることができる。例えば図１１（ａ）は、スキャン速度が遅い場合や文字のサイズが大きい場合に、所望の文字、この場合は「ＤＯＣ」を所望の大きさで正常にマーキングした状態を示している。
【０００５】
しかしながら図１１（ｂ）に示すように、これと同一の大きさの文字をマーキングする際にスキャン速度を速くしすぎると、スキャニングしたときに湾曲部では所望の図形よりレーザ光が内側を移動してしまう現象が生じる。これは内回り現象と呼ばれており、この現象が生じると所望の形状の文字等が印字できなくなるという問題があった。
【０００６】
又スキャン速度が十分遅い場合であっても、文字のサイズが小さく湾曲部分の曲率半径が小さい場合、ガルバノメータの応答速度の遅れによりスキャニングの振幅が小さくなるため、文字等が内回りして所望の大きさの文字等より小さくなるという欠点があった。例えば図１１（ｃ）に示すように、小さいサイズの文字を印字しようとしても、実際には図１１（ｄ）に示すように内回り現象が生じ、これより小さい形状の円弧となってしまうという欠点があった。
【０００７】
このため従来のレーザマーカでは、全ての文字等のスキャン速度を内回り現象が起こらない速度まで遅くしていた。
【０００８】
又特許文献２では、マーキングする一線分の描画毎にウエイト時間停止し、追従の遅れを補い、線分によって曲線を印字するようにしたレーザマーカが提案されている。
【特許文献１】特開２００８−６８３０９号公報
【特許文献２】特開２００４−１４８３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかるに従来のレーザマーカにおいて、全ての文字のスキャン速度を内回り現象が生じない程度に遅くすれば、描画にかかる所要時間（タクトタイムともいう）が長くなるという欠点があった。特許文献２においてもウエイト時間を考慮するとスキャン速度を遅くすることと同等であり、同様の欠点があった。
【００１０】
この問題はスキャナの指令値に対してガルバノミラーの実際の応答が遅れをもっているため、スキャナ指令値に対してスキャナの振幅が小さくなってしまっていることが原因である。このようなスキャナの応答性の遅れは、本質的にガルバノミラーの慣性に基づいて物理的に発生しているものであり、ミラーサイズ、材質等を見直すことによってある程度は抑えることはできても、解消することは困難である。
【００１１】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであって、タクトタイムをできるだけ低下させることなく、湾曲部の内回り現象を低減して印字品質を向上させるようにしたレーザマーカ及びレーザマーキングシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題を解決するために、本発明のレーザマーカは、レーザ光を用いて加工対象の表面にマーキングを行うレーザマーカであって、レーザ光を発生させるレーザ光源と、前記レーザ光源で得られるレーザ光を印字対象物の面上で少なくとも２次元で走査する走査手段と、マーキングすべきパターンについて、該パターンを構成する線分が直線か曲線かを示す線種、及びマーキングの位置情報を含むパターンテーブルを保持するメモリ部と、前記メモリ部に保持された線分が直線のときに、第１のスキャン速度でスキャニングするように前記走査手段を制御し、前記メモリ部に保持された線分が曲線のときに、前記第１のスキャン速度以下の第２のスキャン速度で走査するように制御すると共に、前記レーザ光源の出力レベルをスキャン速度の低下に合わせて低下させるよう制御する制御手段と、を具備するものである。
【００１３】
ここで前記制御手段は、曲線の線分の走査時に、前記第１のスキャン速度にあらかじめ設定された減速率を乗じた第２のスキャン速度で走査するように前記走査手段を制御するようにしてもよい。
【００１４】
ここで前記メモリ部は、線種が直線のときの第１のスキャン速度と、マーキングすべきパターンの線分の線種が曲線のときにその曲率を示すパラメータを保持するものであり、前記制御手段は、曲線の線分の走査時に、そのパラメータに合わせて算出された前記第２のスキャン速度により前記走査手段を制御するようにしてもよい。
【００１５】
ここで前記メモリ部は、線種が直線のときの第１のスキャン速度と、スキャニングの縮退を許容するレベルと、マーキングすべきパターンの線分の線種が曲線のときにその曲率を示すパラメータを保持するものであり、前記制御手段は、曲線の線分の走査時に、前記第１のスキャン速度と、縮退を許容するレベルと、前記曲線の線分のパラメータとに基づいて、前記第２のスキャン速度を算出するようにしてもよい。
【００１６】
ここで前記レーザ光源は、レーザ光をパルス発振するレーザ光源であり、前記制御手段は、曲線の線分の走査時に前記レーザ光源のパルス発振周波数と当該レーザ光源から出力されるレーザパワーのピーク値を前記第２のスキャン速度に合わせて変化させることにより、前記レーザパワーのピーク値とマーキングのライン長当たりのパルス発振数とを夫々直線の線分の走査時と略同一になるよう制御するようにしてもよい。
【００１７】
ここで前記制御手段は、曲線の線分の走査時に前記レーザ光源のパルス発振におけるデューティ比を前記第２のスキャン速度に合わせて変化させることにより、前記レーザパワーのピーク値を夫々直線の線分の走査時と略同一になるよう制御するようにしてもよい。
【００１８】
ここで前記レーザ光源は、Ｑスイッチ又はシャッターを利用したパルスレーザ、又は変調制御が可能な半導体レーザを光源としたパルスレーザであってもよい。
【００１９】
ここで前記レーザ光源は、Ｑスイッチ又はシャッターを利用したパルスレーザ、又は変調制御が可能な半導体レーザを光源としたパルスレーザであり、前記制御手段は、前記Ｑスイッチの開閉によるレーザ光のエネルギー蓄積量を制御することにより、前記レーザパワーのピーク値を夫々直線の線分の走査時と略同一になるよう制御するようにしてもよい。
【００２０】
ここで前記レーザ光源は、連続してレーザ光を発振する連続発振レーザ光源としてもよい。
【００２１】
この課題を解決するために、本発明のレーザマーキングシステムは、前述のレーザマーカと、前記レーザマーカのメモリ部にパターンテーブルを入力する入力装置と、を具備するものである。
【発明の効果】
【００２２】
このような特徴を有する本発明によれば、湾曲部の内回り現象を低減しレーザマーキングの印字品質を向上させることができる。又請求項３，４の発明によれば、湾曲部の印字品質と印字速度とはトレードオフの関係にあるので、ユーザが任意にいずれかを重視して高印字品質でのマーキングや印字速度を優先させたマーキングを選択することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態によるレーザマーキングシステム１００の構成を示すブロック図である。本図に示すようにレーザマーキングシステム１００は、ユーザが設定データを入力するための入力装置１０、レーザ制御部２０、レーザ出力部３０を含んで構成されている。レーザ制御部２０とレーザ出力部３０はレーザマーカを構成している。以下、各部について詳細に説明する。
【００２４】
（入力装置１０）
入力装置１０は、レーザマーキングシステム１００の動作に関する様々な設定データをユーザが入力するための入力装置である。入力装置１０はキーボード、タッチパネルを操作部とする専用の入力装置であってもよく、あらかじめデータ設定用のアプリケーションプログラムが動作するパーソナルコンピュータ等を用いてもよい。入力装置１０には、入力した設定データを確認したり、レーザ制御部２０の状態等を表示するための表示部が設けられている。ユーザは、レーザマーキングシステム１００の動作条件や印字パターンなどを入力装置１０より設定データとして入力し、この設定データは入力装置１０からレーザ制御部２０へ出力される。本実施の形態では、ユーザが印字パターンに加えてスキャン速度、レーザパワーやその補正レベルを入力装置１０より入力するものとする。
【００２５】
（レーザ制御部２０）
レーザ制御部２０は、レーザ出力部３０の動作を制御する制御装置であり、メモリ部２１、制御部２２、励起光発生部２３及び電源２４によって構成される。メモリ部２１は、入力装置１０から入力された文字等の印字パターンのデータやその他の制御データを保持する記憶手段であり、例えばＲＯＭ、ＲＡＭなどの半導体メモリが用いられる。
【００２６】
制御部２２は、メモリ部２１内のデータに基づいて、励起光発生部２３及びレーザ出力部３０を制御する制御部であり、例えばマイクロプロセッサ及びそのプログラムを保持するＲＯＭ、ワーキングメモリとなるＲＡＭが用いられる。制御部２２はレーザ光Ｌを２次元スキャンするための走査信号を生成し、レーザ出力部３０に供給する。また、制御部２２はレーザパワーを制御するための強度信号も生成し、励起光発生部２３へ供給する。
【００２７】
励起光発生部２３は、定電圧の電源２４から所定電圧が印加され、制御部２２からの強度信号に基づいて励起光を生成するものである。励起光発生部２３は、複数の半導体レーザを用いたレーザダイオードアレーと、そのレーザ光を集束するレンズによって構成され、光ファイバ２５を介してレーザ出力部３０に励起光を供給するものである。制御部２２は、励起光発生部２３に対して強度信号として励起光のレベルを切り替える制御信号を与える。強度信号は、ＨＩＧＨ／ＬＯＷの二値信号であってパルス幅変調された信号である。制御部２２は強度信号の周波数及びパルス幅によって励起光の励起パワーを制御することができ、レーザ出力部３０のレーザ光Ｌの強度（レーザパワー）を制御することができる。
【００２８】
（レーザ出力部３０）
レーザ出力部３０はレーザ光を２次元スキャニングさせることができるレーザ照射装置であり、レーザ発振部３１、ミラー３２、ガルバノミラー３３ａ，３３ｂ、ガルバノモータ３４ａ，３４ｂ及び集光レンズ３５、スキャナ駆動回路３６を含んで構成されている。レーザ発振部３１はレーザ制御部２０から与えられる励起光によりレーザ発振するレーザ光源である。レーザ光は、ミラー３２、ガルバノミラー３３ａ，３３ｂを介して集光レンズ３５によってワークＷに向けて照射される。ガルバノミラー３３ａ，３３ｂ、ガルバノモータ３４ａ，３４ｂ及びスキャナ駆動回路３６は、レーザ光をその光軸に垂直な面内で移動させる２次元の走査部３７を構成している。集光レンズ３５にはｆθレンズが用いられる。以下、各部についてより詳細に説明する。
【００２９】
図２は、図１のレーザ発振部３１の一構成例を示した図である。レーザ発振部３１は、励起光をレーザ媒質に照射し、その誘導放出光を共振器内で増幅して、レーザ光を生成するレーザ発振装置である。光ファイバ２５を介して、励起光発生部２３から入力された励起光は、入射レンズ４１によってレーザ媒質４３内に集光され、レーザ媒質４３から誘導放射光が放出される。この誘導放射光は、対向配置された入射ミラー４２及び出力ミラー４６で反射され、レーザ媒質４３に再び入射される。
【００３０】
入射ミラー４２は、入射レンズ４１側からの入射光を透過させ、レーザ媒質４３側からの入射光を全反射させるハーフミラーである。出力ミラー４６は、レーザ光の大部分を反射させるとともに、一部を透過させるハーフミラーであり、出力ミラー４６の透過光は、図１に示すミラー３２へ入射される。対向配置された入射ミラー４２及び出力ミラー４６は、レーザ光を往復させる外部共振器４７を形成しており、この外部共振器４７の光軸上にレーザ媒質４３、Ｑスイッチ４４及びアパチャ４５が順に配置されている。
【００３１】
Ｑスイッチ４４は、レーザ光を回折させる音響光学素子（ＡＯＭ：Acoustic Optical Modulator）であり、制御部２２によって回折状態が制御される。アパチャ４５は、外部共振器４６から外れたレーザ光を遮断する絞りである。Ｑスイッチ４４及びアパチャ４５を用いることにより、レーザを発振させたり停止させることができる。即ち、レーザ光の光軸が外部共振器４７の外となるようにＱスイッチがレーザ光を回折させれば、アパーチャ４５によってレーザ光が遮断され、レーザ発振が停止する。
【００３２】
ここでレーザ発振部３１は固体レーザに限られず、例えば炭酸ガス（ＣＯ２）、ヘリウム−ネオン、アルゴン、窒素等の気体をレーザ媒質として用いる気体レーザを利用することもできる。例えば、炭酸ガスレーザを用いたレーザ発振部３１は、その内部に炭酸ガス（ＣＯ２）が充填され、レーザ制御部２０から与えられる強度信号に基づいて、レーザ発振部３１内の炭酸ガスを励起し、レーザ発振させる。
【００３３】
走査部３７の一対のガルバノミラー３３ａ及び３３ｂは、レーザ光を反射させる全反射ミラーであり、ガルバノモータ３４ａ，３４ｂの回転軸にそれぞれ取り付けられている。ガルバノモータ３４ａ，３４ｂには、例えばステッピングモータが用いられ、スキャナ駆動回路３６からの駆動信号に基づいて、ガルバノミラー３３ａ，３３ｂが干渉しない範囲において、その回転角を自在に変化させることができる。
【００３４】
ミラー３２で反射されたレーザ光は、２つのガルバノミラー３３ａ及び３３ｂによって、レーザ光Ｌの光軸に直交する面内において２次元走査される。ここでワークＷへ照射されるレーザ光Ｌの光軸をＺ軸とし、これに直交する２軸をＸ軸及びＹ軸とすれば、ガルバノミラー３３ａがレーザ光ＬをＸ軸方向に走査させるＸ軸スキャナとなり、ガルバノミラー３３ｂがレーザ光ＬをＹ軸方向に走査させるＸ軸スキャナとなる。
【００３５】
（レーザマーキングシステムの動作）
次に本実施の形態によるレーザマーキングシステムの動作について説明する。まずユーザは入力装置１０を通じてワークＷにマーキングする文字等を入力する。ここでは同一サイズの文字「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」，「Ｄ」を線分を組み合わせて４つの印字パターンを入力し、ワーク上でのマーキング位置も入力する。こうして４文字を一連に構成して、印字ブロック「ＡＢＣＤ」とする。入力装置１０より入力された印字パターンがレーザ制御部２０のメモリ部２１に線分毎にテーブルとして保持される。図３はこのテーブルの一例を示す図である。各印字パターンは線分と線種及び位置情報が保持される。即ち、線種が直線の場合には、位置情報として始点と終点が記録され、線種が円弧である場合には、位置情報として始点，終点及び半径が記録される。例えば印字パターン「Ａ」は線分No.1〜No.3の３つの直線によって構成され、印字パターン「Ｂ」は線分No.1の直線と線分No.2，No.3の円弧によって構成される。
【００３６】
更にユーザはこの印字ブロックの全体のスキャン速度及び印字パワーを設定する。ここで設定するスキャン速度は線種が直線のスキャン速度であり、第１のスキャン速度という。図３の例では3000mm/sを設定したことを示している。又印字パワーとしては例えば80％を設定する。又このとき図示していないＱスイッチ４４のスイッチング周波数Ｑswを設定しておくこともできる。スイッチング周波数Ｑswは例えば40ｋHzのように設定する。これに加えて線種が円弧の場合のスキャン速度の減速率を設定する。後述するようにスキャン速度又はその減速率の設定には種々の方法があるが、ここではユーザが任意に減速率、例えば−５０％を入力しておく。こうして印字ブロック「ＡＢＣＤ」に対応する１つのテーブルをメモリ部２１に設定する。
【００３７】
次にこの印字ブロックをワークＷに印字する処理について、図４のフローチャートを参照しつつ説明する。まず印字を開始すると、ステップＳ１において、印字データがメモリ部２１より読み出され、最初の印字パターンの線種の線分データが直線かどうかが判断される。線種が直線データであれば、ステップＳ２において、制御部２２より設定された第１のスキャン速度での操作信号をスキャナ駆動回路３６に出力し、設定されたスイッチング周波数の信号がレーザ出力部３０に出力される。この場合にはレーザ発振部３１がパルス発振し、パルスの断続とスキャニングによって一定間隔のドットを連続させた直線が始点から終点位置まで描画される。
【００３８】
描画が終了するとステップＳ３に進み、全ての線分の印字が終了したかどうかを判別する。全ての印字が終了していなければ、ステップＳ１に戻って同様の処理を繰り返す。こうして図３の印字パターン「Ａ」の線分No.1〜No.3と印字パターン「Ｂ」の線分No.1がマーキングされる。
【００３９】
さてステップＳ１において描画する線分データが円弧であれば、ステップＳ４に進んで設定されたスキャン速度に対して減速した第２のスキャン速度を設定する。例えば図３のようにユーザが円弧の減速率を−５０％に設定していたとすると、線種が円弧の場合に全て−５０％のスキャン速度、即ち1500mm/sを設定する。
【００４０】
こうしてスキャン速度を設定すると、ステップＳ５においてこれに対応したレーザパワーを設定する。ここでレーザパワーに対するパラメータとして励起光発生部２３より供給する励起光のパワーがある。このパワーのレベルは制御部２２より励起光発生部２３のレーザダイオードを駆動する電流やＰＷＭ変調のデューティ比を変化させることによって制御することができる。又図２に示すＱスイッチのスイッチング波形を制御し、スイッチングの周波数とＱスイッチを閉じているエネルギーの蓄積時間を変化させることによって制御することができる。このレーザパワーの設定の詳細については後述する。
【００４１】
こうして決定されたスキャン速度及びレーザパワーに基づいてステップＳ６で線分のデータに応じたＸＹのスキャン走査を行い、ワークＷ上にマーキングを行う。そしてその線分の走査が終了すると、ステップＳ３に戻って全ての線分の印字が完了したかどうかを判別する。印字が完了していなければステップＳ１に戻って同様の処理を繰り返す。これにより印字パターン「Ｂ」の線分No.2, 3、印字パターン「Ｃ」の線分No.1が減速されて印字される。以下同様のマーキングによって図３に示す印字ブロックテーブルの全ての印字処理を終える。
【００４２】
さてステップＳ４におけるスキャン速度の種々の決定方法（１）〜（４）について、更に詳細に説明する。
（１）ユーザによる設定
このスキャン速度の設定は、前述したようにユーザが固定値となる減速率を設定する方法である。減速率が大きくなれば印字品質は向上するが、印字時間が長くなる。このためユーザは印字速度と印字品質とを考慮して、任意の減速率を設定することができる。
【００４３】
（２）デフォルト値の設定
これは線種が円弧の場合に減速率をあらかじめ決めておき、半径にかかわらず常にこの値を採用することによって、ユーザの設定を不要として入力操作を簡略化できるようにしたものである。デフォルト値としては例えば−５０％など値があらかじめ不揮発性のメモリに設定されている。
【００４４】
（３）計算式による設定
ユーザがあらかじめ選択した減速率やデフォルト値をそのまま適用することに代えて、線分の半径に応じて減速率を設定することが考えられる。この計算式による設定では、半径に応じて最適な減速率を所定の関数を用いて設定する。例えばスキャン速度の減速率ΔＶは線分の半径Ｒの関数として次式のように決定する。
ΔＶ＝ｆ（Ｒ）  ・・・（１）
この関数は半径が小さくなれば減速率を大きく、半径が大きくなれば減速率を小さくするように減速率を算出するものとする。又この関数をあらかじめ計算しておき、半径に応じた減速率を参照テーブルに保持しておきてもよい。
【００４５】
（４）ユーザ設定の自動調整
ユーザがあらかじめ複数の補正レベルを選択しておき、それに基づいてスキャン速度を決定するようにしてもよい。例えば補正レベル０〜３をユーザが内回りによる縮退を許容できる最大速度に対応させて以下のように設定する。
補正レベル０  補正無し
補正レベル１  1000mm/s
補正レベル２  2000mm/s
補正レベル３  3000mm/s
そして基準倍率を次式で設定する。
基準倍率（1/mm）＝縮退無しの最大速度／第１のスキャン速度  ・・・（２）
最終倍率＝基準倍率×円弧の直径  ・・・（３）
第２のスキャン速度＝最終倍率×第１のスキャン速度  ・・・（４）
【００４６】
例えばユーザが設定した第１のスキャン速度を3000mm/s、補正レベル２とする。このとき印字する円弧の直径が0.5mmの場合には、式（２）より基準倍率は0.66倍となる。円弧の直径0.5mmであるので、式（３）により最終倍率は0.33となる。従ってこの円弧部分のスキャン速度は式（４）により約1000mm/sに決定する。但し、円弧の直径が大きく式（４）によって算出されたスキャン速度が第１のスキャン速度を超える場合には、そのまま第１のスキャン速度3000mm/sに決定する。
【００４７】
もし円弧の直径が1mmであれば、式（３）より最終倍率も０．６６となり、約2000mm/sがスキャン速度となる。又円弧の直径が３ｍｍであれば、式（３）より最終倍率は１．９８となり、3000mm/sがスキャン速度となる。
【００４８】
ここで縮退の程度とスキャン速度の関係を図５に示す。縮退100％とは縮退のない状態を示しており、以下数値が小さくなるにつれて縮退により文字が内回りする程度を示す。円弧の直径が小さく且つスキャン速度が速くなれば縮退率が低下している。ここで補正レベル２とは直径1mmの円弧を基準として許容される縮退率に対応する速度を設定したものである。それ以外の円弧については許容される縮退率となるスキャン速度が設定されるが、ユーザが設定した第１のスキャン速度3000mm/sを超えない値とする。
【００４９】
ここでスキャン速度の決定方法（１）及び（２）はマーキングする円弧の半径にかかわらず一定の減速率によりスキャン速度を決定するものである。第１のスキャン速度に減速率を乗じて算出されたスキャン速度を第２のスキャン速度という。この減速率の設定に代えて第２のスキャン速度を直接入力してもよい。この場合にはメモリ部２１のパターンテーブルに円弧の半径を記録しておかなくても足りる。
【００５０】
又決定方法（３）及び（４）は円弧の半径に基づいて第１のスキャン速度と同一又はこれ以下の第２のスキャン速度を設定するものであり、この場合にはパターンテーブルに円弧の半径の情報が必須となる。
【００５１】
次にステップＳ５における第２のスキャン速度に対応した種々のレーザパワーのパラメータ設定（１），（２）について、比較例と共に更に詳細に説明する。
【００５２】
（１）第１の比較例
第１の比較例は図６Ａ（ａ）に示すように、スキャン速度を直線印字の時間帯Ｔ１，Ｔ３に対し曲線印字の時間帯Ｔ２の間に低下させた場合、これに応じて励起光のパワーを低下させる方法である。この例では図６Ａ（ｃ）に示すように、Ｑスイッチのスイッチング周波数Ｑswは常に一定で40kHzとし、デューティ比も常に一定とする。円弧部分を印字する時間帯Ｔ２において励起光発生部２３のＰＷＭ制御によって励起光のパワーのみを80％から40％に低下させた場合に、図６Ａ（ｄ）にレーザパワーの変化、図６Ｂに印字パターン「Ｄ」の印字例を示す。図示のように円弧部分のスキャン速度が遅いにもかかわらずＱスイッチの制御波形は同一であるため、円弧部分でドットが詰まってしまい、ドット間隔が密となる。このため例え励起光のパワーを低下させていたとしても、文字のドット間隔が場所や文字によって異なるため、印字品質が低下してしまうこととなる。
【００５３】
（２）第２の比較例
第２の比較例は図７Ａ（ａ）に示すように、スキャン速度を直線印字の時間帯Ｔ１，Ｔ３に対し円弧部分を印字するＴ２の間に低下させる場合に、これに応じてＱスイッチのスイッチング周波数を低下させる方法である。この例では図７Ａ（ｃ）に示すように、Ｑスイッチのスイッチング周波数Ｑswは時間帯Ｔ１，Ｔ３では40kHz、時間帯Ｔ２では20kHzとする。励起パワーは図７Ａ（ｂ）に示すように一定とする。この場合にはスイッチング周波数をスキャン速度の低下に合わせて低下させているため、図７Ａ（ｄ）にレーザパワー、図７Ｂに印字パターン「Ｄ」の印字例を示すように、ドット間隔は直線と円弧部分とで同一となる。しかしＱスイッチを閉じている間、即ち図７（ｃ）の時間t1, t2などＨレベルの間はエネルギーの蓄積時間である。時間帯Ｔ２ではこのエネルギー蓄積時間t2が時間帯Ｔ１，Ｔ３でのエネルギー蓄積時間t1に比べて長くなるため、Ｑスイッチが開かれたときのピークパワーが図７Ａ（ｄ）に示すように大きくなり、円弧部分での印字のレベルが深くなったり、ドットの形状が大きくなったりする。この場合も直線部分と円弧部分とで印字品質が異なり、印字品質が低下するという欠点がある。
【００５４】
次に本実施の形態で用いている第１，第２の設定例について説明する。
（１）第１の設定例
第１の設定例では図８Ａ（ａ）に示すようにスキャン速度を直線印字の時間帯Ｔ１，Ｔ３に対し曲線印字の時間帯Ｔ２の間に低下させる場合、これに応じてＱスイッチのスイッチング周波数を低下させるものとする。この例では図８Ａ（ｃ）に示すように、スイッチング周波数は時間帯Ｔ１，Ｔ３では40kHz、時間帯Ｔ２では20kHzとする。これに伴い時間帯Ｔ２ではレーザ光源のパルス発振周波数も20kHzとなる。これに加えて時間帯Ｔ１，Ｔ３のＱスイッチのスイッチング波形のＨレベルとなっているエネルギー蓄積時間t1と時間帯Ｔ２のエネルギー蓄積時間t3が同一となるように、デューティ比を変化させる。尚図７Ａ（ｂ）に示すように励起光のパワーについては常に一定とする。こうすれば図７Ａ（ｄ）に示すように、各ドットのエネルギー蓄積時間は直線部分と円弧部分とで同一となるため、ピークパワーも同一となり、同一のドットの深さ及び間隔で印字することができる。又円弧部分ではスキャン速度を低下させているため、内回り現象も解決する。
【００５５】
（２）第２の設定例
第２の設定例は図９Ａ（ａ）に示すようにスキャン速度を直線印字の時間帯Ｔ１，Ｔ３に対し曲線印字の時間帯Ｔ２の間に低下させる場合、図９Ａ（ｃ）に示すようにスキャン速度に応じてスイッチング波形を変化させるものである。時間帯Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の間のＱスイッチのスイッチング周波数は常に一定で40kHzとする。直線部分の時間帯Ｔ１，Ｔ３では、Ｑスイッチのスイッチング波形のＨレベルとなっているエネルギー蓄積時間t1は一定である。一方時間帯Ｔ２では、図９Ａ（ｃ）に示すようにエネルギー蓄積時間t4, t5を交互に変化させる。エネルギー蓄積時間t5の後半はＱスイッチを徐々に開放する。このようにエネルギーをあらかじめ開放すれば、印字には寄与しなくなる。一方エネルギー蓄積時間t4の直後の立下りによってＱスイッチを急激に開放することにより、印字に寄与することができる。ここで印字に寄与する発振の周波数をパルス発振周波数とすると、図９Ａ（ｄ）に示すように、時間帯Ｔ２ではパルス発振周波数は20kHzとなる。即ち、時間帯Ｔ２全体でエネルギー蓄積時間t4のパルス数、即ち印字に寄与するパルス数及びそのピークパワーは図８Ａ（ｄ）に示す第１の設定例の場合と同様であり、同一の効果が得られる。
【００５６】
このようにレーザ光をパルス発振するレーザ光源の場合には、曲線の線分の走査時にパルス発振周波数とデューティ比又は印字に寄与するパルス発振間隔とをスキャン速度に合わせて低下させ、ピークパワーとマーキングのライン長当たりのパルス発振とが直線の線分の走査時と同一になるように制御することによって、タクトタイムをあまり長くすることなく印字品質を保持することができる。
【００５７】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態について図１０のフローチャートを参照しつつ説明する。前述した第１の実施の形態では、描画線分データが直線でなければ、全てステップＳ４において第２のスキャン速度を設定している。第２の実施の形態では、線分データが直線でなければステップＳ１１に進んで円弧の半径が閾値Ｒthを超えているかどうかを判別する。この閾値Ｒth以下であればステップＳ１２に進んで設定した第１のスキャン速度が閾値Ｓthを超えているかどうかを判別する。円弧の場合の半径が十分大きい場合、又は設定された第１のスキャン速度が十分に低い場合には内回りが生じることがない。このような場合にはスキャン速度を低下させてスキャニングする必要がないため、図１０のステップＳ２に進み、直線データと同様にスキャニングする。半径が小さい場合、及び第１のスキャン速度が閾値Ｓthを超えている場合に、ステップＳ４に進んで前述した処理を行う。こうすればタクトタイムをあまり低下させることなく、マーキングを行うことができる。
【００５８】
尚前述した各実施の形態では、レーザ発振部３１としてＱスイッチを用いたパルスレーザについて説明しているが、シャッターを用いたパルスレーザであってもよい。またこのようなパルス発振型のレーザだけでなく、レーザ強度の変調制御が可能な半導体レーザを用いてもよい。更に連続して一定のレーザ光を出射することができるレーザ光源を用いることができる。この場合には円弧の走査時にレーザ光源のレーザパワーを第２のスキャン速度に合わせて低下させることによって内回りを除き、印字品質を保つことができる。
【００５９】
又前述した各実施の形態ではレーザ発振部としてパルスレーザを用いているが、光ファイバのループを用いた光ファイバレーザとすることもできる。この場合には光ファイバアンプ部のレーザダイオードとシード光発光部のレーザダイオードとが独立しており、パワーアンプ用のレーザダイオードをオンとし、励起を開始してからシード用のレーザダイオードをオンとしてシード光を投入するまでの時間を制御することによりパルスのエネルギーを制御することができる。
【００６０】
又前述した各実施の形態では直線以外の線種を円弧としているが、楕円弧やその他の種々の曲線、円を含む曲線であればよい。この場合には最も低い曲率半径をその曲線の半径としてもよく、曲率に関するパラメータであればよい。
【００６１】
更に前述した各実施の形態では２次元のレーザマーカについて説明しているが、本発明は湾曲したワークの表面に印字する３次元レーザマーカについてもそのまま適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるレーザマーカの全体構成を示すブロック図
【図２】本実施の形態によるレーザマーカのレーザ発振部の構成を示す図
【図３】本実施の形態によるレーザマーカのメモリ部に保持されるデータテーブルの一例を示す図
【図４】本実施の形態によるレーザマーカの印字処理を示すフローチャート
【図５】本実施の形態のスキャン速度と縮退の関係を示すグラフである。
【図６Ａ】比較例１によるスキャン速度、励起パワー、Ｑスイッチの制御波形及びレーザパワーを示すグラフである。
【図６Ｂ】比較例１による印字例を示す図である。
【図７Ａ】比較例２によるスキャン速度、励起パワー、Ｑスイッチの制御波形及びレーザパワーを示すグラフである。
【図７Ｂ】比較例２による印字例を示す図である。
【図８Ａ】設定例１によるスキャン速度、励起パワー、Ｑスイッチの制御波形及びレーザパワーを示すグラフである。
【図８Ｂ】設定例１による印字例を示す図である。
【図９Ａ】設定例２によるスキャン速度、励起パワー、Ｑスイッチの制御波形及びレーザパワーを示すグラフである。
【図９Ｂ】設定例２による印字例を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態によるレーザマーカの印字処理を示すフローチャートである。
【図１１】従来のレーザマーカの印字例を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１００  レーザマーキングシステム
１０  入力装置
２０  レーザ制御部
２１  メモリ部
２２  制御部
２３  励起光発生部
２４  電源
３０  レーザ出力部
３１  レーザ発振部
３２  ミラー
３３ａ，３３ｂ  ガルバノミラー
３４ａ，３４ｂ  ガルバノモータ
３５  集光レンズ
３６  スキャナ駆動回路
３７  走査部
４１  入射レンズ
４２  入射ミラー
４３  レーザ媒質
４４  Ｑスイッチ
４５  アパチャ
４６  出力ミラー
４７  外部共振器
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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