(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、
前記レーザ光源の光路の途中に配置されて、前記レーザ光源からレーザ光を出射したときに、被マーキング対象物上の照射点となるマーキングポイントを、走査するガルバノミラーと、
前記被マーキング対象物にマーキングする文字・記号・図形に関するマーキング情報を設定するための設定手段と、
設定された前記マーキング情報に基づいて、前記文字・記号・図形を、所定の線要素に分け、それら各線要素のそれぞれについて、始点及び終点を含む複数の座標データを生成するデータ生成手段と、
前記レーザ光源のオンオフを制御すると共に、前記データ生成手段で生成した前記座標データを所定周期で、前記ガルバノミラーに与えて、前記マーキングポイントの位置及び移動速度を制御する制御手段とを備え、
前記レーザ光源をオフして前記マーキングポイントを移動することで、所望の位置からマーキングを開始可能にすると共に、前記レーザ光源をオンして前記マーキングポイントを移動することで、所望の文字・記号・図形をマーキング可能としたレーザマーキング装置において、
前記データ生成手段は、前記レーザ光源をオフして前記マーキングポイントを移動する非印字移動区間に対して、その非印字移動区間の終端点より手前に仮終端点を設けて、前記仮終端点の座標データを生成するように構成され、
前記制御手段は、前記非印字移動区間の始端点の座標データに次いで、前記仮終端点の座標データを前記ガルバノミラーに与えて、追従遅れを待つ待機状態としてから、前記非印字移動区間の終端点の座標データを前記ガルバノミラーに与えるように構成され、
さらに、前記仮終端点から前記終端点まで距離は、前記終端点の座標データを前記仮終端点の座標データから切り替えて前記ガルバノミラーに与えたときに、前記ガルバノミラーの振動に伴う前記マーキングポイントの振動が、増幅せずに前記マーキングポイントが前記終端点まで移動する長さに設定されて、
前記仮終端点に到達したときの前記マーキングポイントの振動が、所定の基準振幅を超えていても、前記マーキングポイントが前記仮終端位置から前記始端点へと移動する間に、その振幅が前記基準振幅以下に減衰するように構成したことを特徴とするレーザマーキング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガルバノミラーを備えたレーザマーキング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、レーザマーキング装置は、例えば図４に示した特開平９−３０８９７６号公報に開示されたもののように、一対のガルバノミラー１Ｍ，２Ｍを、レーザ光Ｌの光路の途中に配して備え、ガルバノミラー１Ｍ，２Ｍが駆動することで被マーキング対象物Ｗ上でマーキングポイントＭＰが所望の位置に走査される。ここで、「マーキングポイント」とは、レーザ光源がオンしている場合に、被マーキング対象物上のレーザ光の照射点となるポイントであり、かつ、レーザ光がオフしている場合には、レーザ光源がオンしたときに、被マーキング対象物上のレーザ光の照射点となり得るポイントをいう。従って、マーキングポイントは、レーザ光源からレーザ光が出力されていない状態でも、被マーキング対象物上に存在し得る。
【０００３】
また、レーザマーキング装置には、マーキング情報を設定する設定部（図示せず）と、マーキング情報を処理しかつレーザ光源のオンオフ及びガルバノミラーを制御するＣＰＵ（図示せず）とが備えられている。この設定部にて、マーキングする文字・記号・図形、及び、印字速度に係るマーキング情報を設定すると、ＣＰＵが、マーキング開始前に、マーキング情報に基づき、文字・記号・図形を、所定の線要素に分け、その各線要素について始点と終点の座標データ、及び、始点から終点までの中間点の座標データを生成する。そして、ＣＰＵからガルバノミラーに座標データが与えられると、前記マーキングポイントが被マーキング対象物上で移動されるが、このとき、レーザ光源をオフしてマーキングポイントを移動すれば、次に所望の位置からマーキングが開始可能になり、レーザ光源をオンしてマーキングポイントを移動すれば、所望の文字・記号・図形がマーキングされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したように、レーザ光源をオフしてマーキングポイントを移動する非印字移動区間としては、例えば、文字列「ＡＢ」をマーキングする場合には、以下のものが挙げられる。即ち、図５に示すように、マーキングを行う前は、マーキングポイントは、被マーキング対象物上に設定した原点Ｐ０に配されており、その原点Ｐ０から最初の線要素Ｋ１の始点Ｐ１までが、非印字移動区間Ｄ１になる。また、先にマーキングされた線要素Ｋ２の終点Ｐ３から、次にマーキングする線要素Ｋ３の始点Ｐ４とが離れている場合には、その終点Ｐ２から次の始点Ｐ３までが非印字移動区間Ｄ２になる。さらに、同図５において、線要素Ｋ３の終点Ｐ５と、線要素Ｋ４の始点Ｐ６の間も同様に、非印字移動区間Ｄ３になる。
【０００５】
そして、従来のレーザマーキング装置では、ＣＰＵは、非印字移動区間の中間点の座標データは生成しないので、例えば、非印字移動区間Ｄ１の場合、その始端点となる原点Ｐ０の座標データがガルバノミラーに与えられたら、次には、非印字移動区間Ｄ１の終端点である線要素Ｋ１の始点Ｐ１の座標データが与えられる。非印字移動区間Ｄ２，Ｄ３に関しても同様である。このため、ガルバノミラーは、非印字移動区間が長いときには、始端点と終端点との大きな偏差に基づき、一気に加速して、フルスピードで終端点に向けて移動する。そして、終端点に近づくと、一気に減速し、つまり急ブレーキをかけて、マーキングポイントが終端点に到達する。
【０００６】
ところが、非印字移動区間の終端点でガルバノミラーが電気信号上は停止したとしても、ガルバノミラーの機械的な振動、即ちリンギングが発生する場合がある。そして、非印字移動区間の終端点でありかつ次にマーキングする線要素の始点でもある点の近傍で、マーキングポイントの振動が所定の基準振幅を超え、その状態のままで、マーキングを開始すると、印字品質が低下していまう。
【０００７】
このため、従来のレーザマーキング装置では、マーキングポイントが非印字移動区間の終端点に到達した後にウェイト時間を設け、そのウェイト時間内に、マーキングポイントの振幅を許容値以下に収束させる構成を採っていた。具体的には、レーザマーキング装置の印字可能な領域（図５のＳ１）の範囲において、最もウェイト時間が長く必要な場合を、例えば実験的に求め、それを固定ウェイト時間として設定し、どのような非印字移動区間の終端点においても、マーキングポイントが到達して固定のウェイト時間の経過を待ってから、次の線要素のマーキングを開始する構成にしてあった。
【０００８】
しかしながら、非印字移動区間の距離は、様々であり、それら非印字移動区間の距離によって、ガルバノミラーのリンギングの大きさも異なる。その理由は、図６に示すように、レーザマーキング装置では、移動距離に応じて、マーキングポイントの最高速度が決まる。従って、非印字移動区間が長いほど、最高速度が大きくなって、停止するときには、大きな急ブレーキを必要とし、その結果、図７に示すように、移動距離が長いほど、リンギングの減衰時間が長く必要になる（図７のＴ１，Ｔ２を比較参照）。
【０００９】
従って、従来のように、非印字移動区間の長短に関係なく固定のウェイト時間を設けたものでは、非印字移動区間が短く、リンギングが短時間で収まる場合でも、固定ウェイト時間の間は待たなければならず、これが無駄な待ち時間となって、マーキング所要時間を長くする結果になっていた。このため、前記した無駄な待ち時間をなくして、マーキング所要時間の短縮化を図ったレーザマーキング装置の開発が要請されていた。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、印字品質を低下させることなく、マーキング所要時間の短縮化を図ることが可能なレーザマーキング装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明に係るレーザマーキング装置は、レーザ光源と、レーザ光源の光路の途中に配置されて、レーザ光源からレーザ光を出射したときに、被マーキング対象物上の照射点となるマーキングポイントを、走査するガルバノミラーと、被マーキング対象物にマーキングする文字・記号・図形に関するマーキング情報を設定するための設定手段と、設定されたマーキング情報に基づいて、文字・記号・図形を、所定の線要素に分け、それら各線要素のそれぞれについて、始点及び終点を含む複数の座標データを生成するデータ生成手段と、レーザ光源のオンオフを制御すると共に、データ生成手段で生成した座標データを所定周期で、ガルバノミラーに与えて、マーキングポイントの位置及び移動速度を制御する制御手段とを備え、レーザ光源をオフしてマーキングポイントを移動することで、所望の位置からマーキングを開始可能にすると共に、レーザ光源をオンしてマーキングポイントを移動することで、所望の文字・記号・図形をマーキング可能としたレーザマーキング装置において、データ生成手段は、レーザ光源をオフしてマーキングポイントを移動する非印字移動区間に対して、その非印字移動区間の終端点より手前に仮終端点を設けて、仮終端点の座標データを生成するように構成され、制御手段は、非印字移動区間の始端点の座標データに次いで、仮終端点の座標データをガルバノミラーに与えて、追従遅れを待つ待機状態としてから、非印字移動区間の終端点の座標データをガルバノミラーに与えるように構成され、さらに、仮終端点から終端点まで距離は、終端点の座標データを仮終端点の座標データから切り替えてガルバノミラーに与えたときに、ガルバノミラーの振動に伴うマーキングポイントの振動が、増幅せずにマーキングポイントが終端点まで移動する長さに設定されて、仮終端点に到達したときのマーキングポイントの振動が、所定の基準振幅を超えていても、マーキングポイントが仮終端位置から始端点へと移動する間に、その振幅が基準振幅以下に減衰するように構成したところに特徴を有する。
【００１２】
なお、本発明において「マーキングポイント」とは、レーザ光がオンしている場合に、被マーキング対象物におけるレーザ光の照射点となるポイントであり、かつ、レーザ光がオフしている場合には、レーザ光源がオンしたときに、被マーキング対象物上のレーザ光の照射点となり得るポイントをいう。従って、マーキングポイントは、レーザ光源からレーザ光が出力されていない状態でも、被マーキング対象物上に存在し得る。
【００１３】
また、本発明において、「追従遅れを待つ待機状態」とは、マーキングポイントが、仮終端点に対して所定距離の範囲内に移動するのを待つ状態をいい、マーキングポイントが、仮終端点に対して所定距離の範囲内に移動した時点で終了する。
【００１４】
【発明の作用及び効果】
本発明のレーザマーキング装置によれば、設定手段にて、マーキング情報が設定されると、データ生成手段は、非印字移動区間の終端点より手前に仮終端点を設けて、その座標データを生成する。そして、マーキングを開始すると、制御手段は、非印字移動区間の始端点の座標データに次いで、仮終端点の座標データをガルバノミラーに与えて、追従遅れを待つ待機状態にしてから、非印字移動区間の終端点の座標データをガルバノミラーに与える。これにより、マーキングポイントは、始点から仮終端点へと一気に移動する。このとき、仮終端点では、マーキングポイントの振動が所定の基準振幅以上になる場合があるが、本発明では、仮終端点に到達したマーキングポイントは、新たにマーキングポイントの振動を増加させることなく、終端点に移動するから、それら仮終端点から終端点に移動する区間の間に、マーキングポイントの振動が減衰する。
【００１５】
即ち、本発明では、マーキングポイントを、始点から仮終端点まで一気に移動し、その際の発生したマーキングポイントの振動を減衰させつつ、終端点にマーキングポイントを移動させることができるから、従来のように、マーキングポイントの振動が減衰するまで、単に同じ位置で待つものに比べて、非印字移動区間におけるトータルの移動時間を短くすることが可能になり、ひいてはマーキング所要時間の短縮化を図ることができる。なお、本発明において、仮終端点と終端点との間の設定距離は、実験的に求めてもよいし、計算で求めてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
図１には、本実施形態のレーザマーキング装置の全体構成が示されおり、レーザ光源１０から出射されたレーザ光の光路の途中には、第１ガルバノミラー１１と第２ガルバノミラー１２とが備えられている。
【００１７】
各ガルバノミラー１１，１２は、レーザ光を反射するミラー（図示せず）と、そのミラーの角度を変更可能な駆動部（図示せず）とを備え、前記駆動部に座標データとしての電圧信号を与えると、その電圧信号のレベルに応じた角度にミラーが回動する。そして、第１ガルバノミラー１１でレーザ光が、所定方向（これを「Ｘ方向」という）に振られると共に、第２ガルバノミラー１２で、その所定方向と直交する方向（これを「Ｙ方向」という）に振られて、これにより、レーザ光の被マーキング対象物Ｗ上における照射点が、Ｘ方向とＹ方向の２次元方向で、所望の位置に走査される。
【００１８】
図１において、符号１３は、例えば、コンソール等で構成された設定部である。そして、この設定部１３を用いて、レーザマーキング装置にマーキングさせる文字・記号・図形、及び、印字速度に係るマーキング情報が設定される。なお、設定したマーキング情報を、例えば、モニタ（図示せず）に映し出して、設定作業と同時にその内容を確認することができるようにしてもよい。
【００１９】
１４は、ＣＰＵであって、設定部１３にてマーキング情報が設定されると、本発明に係るデータ生成手段として動作し、マーキング開始前に、座標データ等を生成する。即ち、マーキング開始前に、ＣＰＵ１４は、マーキング情報に基づき、文字・記号・図形を、所定の線要素に分け、それら各線要素の始点と終点に関する座標データと、始点・終点間の１つ又は複数の中間点の座標データとを生成して、メモリ１５に書き込む。このとき、ＣＰＵ１４は、レーザ光源１０をオンオフ制御するための、オンオフデータもメモリ１５に書き込む。
【００２０】
なお、前記した始点・終点及び中間点の座標データは、全て、第１と第２のガルバノミラー１１，１２のそれぞれに与える座標データの両方を意味する。以下の説明においても同様である。
【００２１】
さて、本実施形態では、ＣＰＵ１４は、マーキング情報から、マーキングを行わずにマーキングポイントを移動する非印字移動区間を求めて、以下のデータ処理を行う。ここで、「マーキングポイント」とは、レーザ光がオンしている場合に、被マーキング対象物Ｗにおけるレーザ光の照射点となるポイントであり、かつ、レーザ光がオフしている場合には、レーザ光源１０がオンしたときに、被マーキング対象物Ｗ上のレーザ光の照射点となり得るポイントをいう。従って、マーキングポイントは、レーザ光源１０からレーザ光が出力されていない状態でも、被マーキング対象物Ｗ上に存在し得る。
【００２２】
非印字移動区間におけるデータ処理であるが、ＣＰＵ１４は、マーキング情報から非印字移動区間を求めると、その非印字移動区間の終端点から後述する減衰距離Ｇ（図２参照）だけ始点側の位置に仮終端点を設定し、その仮終端点の座標データを生成して、メモリ１５に書き込む。ここで、仮終端点から終端点まで距離、即ち、前記減衰距離Ｇは、終端点の座標データを仮終端点の座標データに切り替えてガルバノミラー１１，１２に与えたときに、ガルバノミラー１１，１２の振動に伴うマーキングポイントの振動が、増幅せずにマーキングポイントが終端点まで移動できる長さに設定されている。また、この減衰距離Ｇの長さは、実験的に求めてもよいし、計算で求めてもよい。
【００２３】
ＣＰＵ１４は、マーキング開始後には、本発明に係る制御手段として動作し、メモリ１５に記憶した座標データを順次に取り出して所定周期で送出する。すると、それら座標データが、Ｄ／Ａコンバータ１６を介して、ガルバノミラー１１，１２に与えられる。また、ＣＰＵ１４は、所定の座標データをメモリ１５から取り出すときに、レーザ光源１０のオンオフデータも取り出し、それをレーザ光源１０に与える。
【００２４】
本実施形態のレーザマーキング装置の構成は、以上であって、次に、例えば文字列「ＡＢ」をマーキングする場合を例にとり、動作を具体的に説明する。
【００２５】
設定部１３にて「ＡＢ」という文字列がマーキング情報として設定されると、ＣＰＵ１４は、「Ａ」及び「Ｂ」を、図２に示した各線要素Ｋ１〜Ｋ６に分けると共に、これら線要素Ｋ１〜Ｋ６をマーキングするに際して、レーザ光源１０をオフした状態で、マーキングポイントを移動させる非印字移動区間Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を求める。そして、ＣＰＵ１４は、各線要素Ｋ１〜Ｋ６に関しては、それらの始点・終点（Ｐ１〜Ｐ８）の座標データと、各線要素Ｋ１〜Ｋ６上の複数の中間点（図示せず）の座標データを生成してメモリ１５に記憶する。また、このとき、レーザ光源１０のオンオフデータもメモリ１５に記憶する。
【００２６】
さて、各非印字移動区間Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３に関しては、ＣＰＵ１４は、各非印字移動区間Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の終端点より、減衰距離Ｇだけ非印字移動区間の始端点側に位置した仮終端点Ｐ２０，Ｐ２１，Ｐ２２を設定し、それら仮終端点Ｐ２０，Ｐ２１，Ｐ２２の座標データを生成して、メモリ１５に記憶する。
【００２７】
次いで、レーザマーキング装置のマーキング開始のスイッチ（図示せず）がオンされると、ＣＰＵ１４は、メモリ１５から座標データを取り出され、それら座標データを、所定周期で順次にＤ／Ａコンバータ１６を介して、ガルバノミラー１１，１２に与える。そして、この所定周期の間に、各座標データで特定した２位置間を、マーキングポイントが移動する速度でもって、ガルバノミラー１１，１２が駆動される。そして、このとき、ＣＰＵ１４からのオンオフ信号に基づき、レーザ光源１０をオンしてマーキングポイントを移動すると、所望の文字・記号・図形がマーキングされる。
【００２８】
一方、レーザ光源１０をオフしてマーキングポイントを移動すると、所望の位置から次の線要素をマーキングすることができるようになる。具体的には、レーザ光源１０をオフしてマーキングポイントを移動する非印字移動区間Ｄ１では、レーザマーキング装置は以下のように動作する。即ち、ＣＰＵ１４は、非印字移動区間Ｄ１の始端点Ｐ０（図２参照）の座標データに次いで、仮終端点Ｐ２０の座標データをガルバノミラー１１，１２に与えて、マーキングポイントを、仮終端点Ｐ２０の周りの所定の範囲内に到達させる。これにより、マーキングポイントは、始端点Ｐ０から仮終端点Ｐ２０へと一気に移動する。
【００２９】
しかし、このとき、仮終端点Ｐ２０では、マーキングポイントの振動が所定の基準振幅以上になる場合がある。ところが、本実施形態のレーザマーキング装置では、マーキングポイントを、仮終端点Ｐ２０に対して所定距離の範囲内に移動させてから、それに次いで、非印字移動区間Ｄ１の終端点Ｐ１（図２参照）の座標データを、ガルバノミラー１１，１２に与えるから、その終端点Ｐ１に向けて移動している間に、マーキングポイントの振動が減衰する（図３参照）。非印字移動区間Ｄ２，Ｄ３に関しても同様である。
【００３０】
このように本実施形態では、マーキングポイントを、始点から仮終端点まで一気に移動し、その際に発生したマーキングポイントの振動を減衰させつつ、終端点にマーキングポイントを移動させるから、従来のように、マーキングポイントの振動が減衰するまで、単に同じ位置で待つものに比べて、非印字移動区間におけるトータルの移動時間を短くすることが可能となり、ひいてはマーキング所要時間の短縮化を図ることができる。
【００３１】
＜他の実施形態＞
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００３２】
（１）前記実施形態では、文字（例えば、文字列「ＡＢ」）をマーキングする場合を例示したが、文字以外に、記号・図形等をマーキングする場合に、本発明を適用してもよい。
【００３３】
（２）前記実施形態において、データ生成手段としてのＣＰＵ１４は、仮終端点の座標データを、１つだけ生成してメモリに記憶してもよいし、仮終端点の座標データを、複数個、生成して、メモリに記憶してもよい。複数の仮終端点の座標データを生成した場合には、マーキング開始後に、ＣＰＵ１４は、制御手段として、複数回に亘って、仮終端点の座標データを、ガルバノミラー１１，１２に与え、結果として、仮終端点におけるマーキングポイントの追従遅れが待たれて（本発明に係る待機状態になって）、マーキングポイントが、仮終端点に対して所定距離範囲内に移動する。
【００３４】
（３）また、マーキングポイントを、仮終端点に対して所定距離範囲内に移動するために、以下の構成を採ってもよい。即ち、ガルバノミラーに備えた位置センサでもって、ガルバノミラーの検出遅れを検出し、マーキングポイントが、仮終端点に対して所定距離範囲内に移動するまで待つか、又は、仮終端点の座標データをガルバノミラーに与え続ける構成としてもよい。そして、マーキングポイントが、仮終端点に対して所定距離範囲内に移動したことを、前記位置センサで検出し、その検出結果に基づいて、所定距離範囲の終端点の座標データをガルバノミラーに与えるようにしてもよい。つまり、本発明に係る制御手段は、マーキングポイントが、仮終端点に対して所定距離の範囲内になったことに基づいて、非印字移動区間の終端点の座標データをガルバノミラーに与える構成であってもよい。
【００３５】
（４）さらに、本発明を適用したレーザマーキング装置で、非印字移動区間の終端点において、ウエイト時間を設けてもよい。その場合、従来の固定ウエイト時間よりも、ウエイト時間を短く設定することができ、トータルでマーキング所要時間を短縮化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザマーキング装置の構成を示すブロック図
【図２】マーキングする文字の模式図
【図３】マーキングポイントの振動の減衰状態を示すグラフ
【図４】ガルバノミラーの斜視図
【図５】マーキングする文字の模式図
【図６】マーキングポイントの移動速度と移動距離との関係を示すグラフ
【図７】マーキングポイントの振動の減衰状態を示すグラフ
【符号の説明】
１０…レーザ光源
１１，１２…ガルバノミラー
１３…設定部（設定手段）
１４…ＣＰＵ（データ生成手段、制御手段）
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…非印字移動区間
Ｇ…減衰距離
Ｋ１〜Ｋ６…線要素
Ｗ…被マーキング対象物Ｗ
【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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