(57)【要約】【課題】立ち上がり特性の悪いレーザー光源を備えたレーザーマーキング装置において、レーザー光に対する感受性が高い印画媒体に印画する場合であっても、印画開始位置近傍でのコントラストを高め、鮮明な印画を行うことができるようにする。【解決手段】レーザーマーキング装置１は、レーザー光源部２と、レーザー光源部２から出射されたレーザー光Ｌをガルバノミラー３０を介して印画媒体Ｗに照射するレーザー光照射部３と、レーザー光源部２及びレーザー光照射部３を制御する制御部４とを備える。制御部４は、画像データに応じて設定される印画開始時点より設定時間早いタイミングでレーザー光をオンにして予備照射を行い、印画開始時点以後設定出力でレーザー光を照射するレーザー制御部４０と、ガルバノミラー３０の主走査位置を、レーザー光のオン時点で印画開始位置に設定すると共に、レーザー光のオン時点から印画開始時点までの間主走査を停止させる走査制御部４１とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を出射するレーザー光源部と、該レーザー光源部から出射されたレーザー光をガルバノミラーを介して印画媒体に照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光源部及び前記レーザー光照射部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
画像データに応じて設定される印画開始時点より設定時間早いタイミングで前記レーザー光をオンにして予備照射を行い、前記印画開始時点以後設定出力でレーザー光を照射するレーザー制御部と、
前記ガルバノミラーの主走査位置を、前記レーザー光のオン時点で印画開始位置に設定すると共に、前記レーザー光のオン時点から前記印画開始時点までの間主走査を停止させる走査制御部とを備えることを特徴とするレーザーマーキング装置。
【請求項２】
画像データに応じてオンオフ制御されるレーザー光を、ガルバノミラーでラスター走査することで、印画媒体に画像を印画するレーザーマーキング方法であって、
画像データに応じて設定される印画開始時点より設定時間早いタイミングで前記レーザー光をオンにして予備照射を行い、前記印画開始時点以後設定出力でレーザー光を照射し、
前記ガルバノミラーの主走査位置を、前記レーザー光のオン時点で印画開始位置に設定すると共に、前記レーザー光のオン時点から前記印画開始時点までの間主走査を停止させることを特徴とするレーザーマーキング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザーマーキング装置及びレーザーマーキング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザーマーキング装置は、レーザー光源部（レーザーエンジン）と、レーザー光源部から出射されたレーザー光を印画媒体に照射するレーザー光照射部と、レーザー光源部及びレーザー光照射部を制御する制御部とを備えている（下記特許文献１参照）。
【０００３】
レーザー光源部は、照射するレーザー光の波長などに応じて各種の光源が用いられているが、比較小型の装置ではファイバーレーザーが用いられている。レーザー光照射部は、レーザー光の照射位置をスキャンするガルバノミラーとレーザー光のスポット径を集光する集光光学系などを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−５５３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
レーザーマーキング装置のマーキング方式（走査方式）として、ラスターマーキング方式が一般に知られている。この方式は、Ｘ−Ｙ平面の印画面に対してＸ方向に沿った主走査とＹ方向に沿った副走査を順次繰り返すラスター走査を行いながら、主走査時におけるレーザー光のオンオフでドットパターンを印画する方式である。
【０００６】
このようなラスターマーキング方式において、レーザー光源部にファイバーレーザーを用いた場合には、ファイバーレーザーは出力強度の立ち上がり特性が悪いので、印画開始位置の近傍で印画濃度が薄くなる現象が生じる。これを回避するために、主走査位置が印画開始位置に到達する前にレーザー光をオンにし、主走査位置が印画開始位置に到達するまでの間、レーザーの出力指令値をゼロにする予備照射が行われている。
【０００７】
しかしながら、この予備照射中、出力指令値がゼロであるにも拘わらず、最大出力の１０〜１５％程度の照射強度でレーザー光（漏れ光）が印画媒体に照射されているため、レーザー光に対する感受性が高い媒体では予備照射中の走査範囲で発色が生じる。このため、印画開始位置の走査方向上手側にゴースト印画が生じて印画開始位置近傍でのコントラストが下がり、鮮明な印画を行うことができない不具合があった。
【０００８】
本発明は、このような事情に対処することを課題とするものである。すなわち、ファイバーレーザーなどの立ち上がり特性の悪いレーザー光源を備えたレーザーマーキング装置を用いて、レーザー光に対する感受性が高い印画媒体に印画する場合であっても、印画開始位置近傍でのコントラストを高め、鮮明な印画を行うことができるようにすること、などが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
【００１０】
レーザー光を出射するレーザー光源部と、該レーザー光源部から出射されたレーザー光をガルバノミラーを介して印画媒体に照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光源部及び前記レーザー光照射部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、画像データに応じて設定される印画開始時点より設定時間早いタイミングで前記レーザー光をオンにして予備照射を行い、前記印画開始時点以後設定出力でレーザー光を照射するレーザー制御部と、前記ガルバノミラーの主走査位置を、前記レーザー光のオン時点で印画開始位置に設定すると共に、前記レーザー光のオン時点から前記印画開始時点までの間主走査を停止させる走査制御部とを備えることを特徴とするレーザーマーキング装置。
【００１１】
画像データに応じてオンオフ制御されるレーザー光を、ガルバノミラーでラスター走査することで、印画媒体に画像を印画するレーザーマーキング方法であって、画像データに応じて設定される印画開始時点より設定時間早いタイミングで前記レーザー光をオンにして予備照射を行い、前記印画開始時点以後設定出力でレーザー光を照射し、前記ガルバノミラーの主走査位置を、前記レーザー光のオン時点で印画開始位置に設定すると共に、前記レーザー光のオン時点から前記印画開始時点までの間主走査を停止させることを特徴とするレーザーマーキング方法。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザーマーキング装置の全体構成を示した説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係るレーザーマーキング装置における制御部の動作のタイムチャートを示した説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係るレーザーマーキング装置における制御部のシステム構成を示した説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係るレーザーマーキング装置における制御部を動作させるデータ構成を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。
【００１４】
図１に示すように、レーザーマーキング装置１は、レーザー光源部２と、レーザー光照射部３と、制御部４とを備えている。レーザー光源部２は、レーザー光Ｌを出射するファイバーレーザーなどのレーザー光源２０と、レーザー光源２０の出力を調整するレーザーコントローラ２１などを備えている。
【００１５】
レーザー光照射部３は、レーザー光源部２から出射されたレーザー光Ｌを印画媒体Ｗに照射するためのガルバノミラー３０と集光光学系３１などを備えている。ガルバノミラー３０は、画像データに応じてオンオフ制御されるレーザー光Ｌを、ラスター走査することで、印画媒体Ｗに画像を印画するものであり、主走査（Ｘ方向走査）ミラー３０Ｘとそれを駆動するドライバ３０Ｘ１及び副走査（Ｙ方向走査）ミラー３０Ｙとそれを駆動するドライバ３０Ｙ１を備えている。
【００１６】
制御部４は、レーザーコントローラ２１に制御信号を送ってレーザー光源部３を制御するレーザー制御部４０と、ドライバ３０Ｘ１，３０Ｙ１に制御信号を送ってガルバノミラー３０を制御する走査制御部４１と、印画媒体Ｗを搬送する搬送部５を制御する搬送制御部４２などを備えている。ここでの、レーザー制御部４０，走査制御部４１，搬送制御部４２は、制御部４を動作させるソフトウエアやデータ構成によって実現することができるものである。
【００１７】
レーザー制御部４０は、画像データに応じてレーザー光Ｌをオンオフ制御すると共に、パルスレーザー出力（レーザー強度）を調整するものであり、レーザーオン信号とレーザー強度データを出力する。走査制御部４１は、画像データに応じて、ガルバノミラー３０の主走査ミラー３０Ｘと副走査ミラー３０Ｙを駆動するための指令電圧を出力する。
【００１８】
図２は、制御部４の動作例を示している。ここでは、画像データによって設定される印画開始時点の前後におけるレーザー制御部４０と走査制御部４１の動作出力例を示している。この際、印画開始時点より設定時間早いタイミングがレーザーオン時点となり、レーザーオン時点から印画開始時点までの間で予備照射が行われる。
【００１９】
ガルバノミラー３０は、走査制御部４１によって出力される指令電圧の上昇に伴って主走査ミラー３０Ｘが駆動され、レーザーオン時点での主走査位置を印画開始位置に設定する。そして、レーザーオン時点からレーザー光が予備照射され、レーザー強度が低い出力（例えば、最小出力）でのレーザー光が印画媒体に照射される。ここで、レーザーオン信号の立ち上がりに伴って、主走査ミラー３０Ｘに印加される指令電圧の上昇が止まり、レーザー光が予備照射される間主走査は停止状態になる。すなわち、レーザー光の予備照射は、主走査位置が印画開始位置に達してからなされ、予備照射がなされている間は、レーザー光の照射位置が一点に留まっている。そして、レーザーオン時点から設定時間が経過した印画開始時点以降は、主走査ミラー３０Ｘに印加される指令電圧が再び上昇することで、主走査が再開され、更には、レーザー強度が印画媒体の通常発色閾値を超える設定出力に高められて印画が行われる。
【００２０】
このような制御部４の動作によると、主走査位置が印画開始位置に達するまでは、予備照射が行われないので、予備照射の低いレーザー出力であっても発色してしまう高感度の発色閾値を有する印画媒体であっても、印画開始位置の走査方向上手側に発色が生じることがない。そして、予備照射が行われている間は、主走査が停止しているので、予備照射のレーザー出力で印画が進行することが無く、印画開始位置近傍で濃度の薄い印画が行われる不具合も生じない。予備照射が終了して通常の発色閾値以上にレーザー出力を高めた状態で主走査を再開して印画を進行させるので、印画開始位置近傍で高いコントラストの鮮明な印画を実現することができる。
【００２１】
図３は、制御部４のシステム構成例を示している。制御部４は、例えば、コンピュータ（ＰＣ）１００と制御基板２００とで構成することができる。コンピュータ（ＰＣ）１００と制御基板２００とは、ＵＳＢケーブル１０１で接続されており、互いにデータ交換が可能になっており、コンピュータ（ＰＣ）１００上の制御プログラム１００Ａにより、画像データ（マーキング情報）とそれに伴う制御データが生成され、その画像データと制御データが制御基板２００に送られ、制御基板２００のＣＰＵ２０１が、送られてきた画像データと制御データをメモリ２０２に格納する。
【００２２】
ＣＰＵ２０１は、ＦＰＧＡ２０３に画像データと制御データを送り、ＦＰＧＡ２０３は、送られてきたデータに基づいて、前述したレーザー制御部４０と走査制御部４１を実行する。すなわち、ＦＰＧＡ２０３は、制御データによりレーザー制御部４０として機能することで、レーザーコントローラ２１にレーザーオン信号やレーザー強度データを送信し、走査制御部４１として機能することで、Ｄ／Ａ変換器２０４，２０５を介してドライバ３０Ｘ１，３０Ｙ１に指令電圧を印加する。
【００２３】
図４は、ＦＰＧＡ２０３に供給される制御データのデータ構成例を示している。制御データは、マーキングされるドット１点あたりのデータ構成の中に、走査制御部４１として機能するための主（Ｘ）走査指令電圧と副（Ｙ）走査指令電圧、及びレーザー制御部４０として機能するためのレーザーオン信号とレーザー強度データが含まれている。
【００２４】
図には、時間ｔ１〜ｔ１２の間に時系列データとしてＦＰＧＡ２０３に送られる制御データを示している。ここでは、印画開始時点前後に主走査を行うデータを示しており、時間ｔ１〜ｔ１２の間、副走査指令電圧は、一定電圧（Ｙ１）になり、副走査ミラー３０Ｙは停止している。
【００２５】
図示の制御データは、図２に示したタイムチャートに対応しており、主走査指令電圧は、レーザーオン時点ｔ４の直前までＸ１＜Ｘ２＜Ｘ３＜Ｘ４と徐々に上昇している。そして、レーザーオン時点ｔ４以後印画開始時点ｔ９の直前まで一定値（Ｘ４）になり、その後再びＸ４＜Ｘ５＜Ｘ６＜Ｘ７＜Ｘ８と上昇する。これに対して、レーザーオン信号は、レーザーオン時点ｔ４の前までは０であってそれ以後は１になっており、レーザー強度データは、印画開始時点ｔ９の前までは０であり、更に印画開始時点ｔ９以後は１００（設定出力）になっている。レーザーオン信号が設定されている場合、レーザー強度指示値０であっても一定レベルのレーザー光が照射され予備照射としての効果を有する。
【００２６】
以上説明したように、本発明の実施形態に係るレーザーマーキング装置１及びこのレーザーマーキング装置１を用いたレーザーマーキング方法によると、印画開始時点よりも前にレーザーをオンにする予備照射を行ってレーザー光源２０の立ち上がり特性の悪さを補償するに際して、高感度の発色閾値を有する印画媒体への印画を行う場合にも、印画開始位置の走査方向上手側にゴースト印画が生じるような不具合が無く、また、印画開始位置の近傍でのコントラスト低下も生じない。これによって、ファイバーレーザーをレーザー光源２０とするレーザーマーキング装置１の印画品質を向上させることができる。
【００２７】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１：レーザーマーキング装置，２：レーザー光源部，３：レーザー光照射部，
４：制御部，５：搬送部，
２０：レーザー光源，２１：レーザーコントローラ，３０：ガルバノミラー，
３１：集光光学系，３０Ｘ：主走査ミラー，３０Ｙ：副走査ミラー，
３０Ｘ１，３０Ｙ１：ドライバ，４０：レーザー制御部，４１：走査制御部，
４２：搬送制御部，１００：コンピュータ（ＰＣ），１００Ａ：制御プログラム，
２００：制御基板，２０１：ＣＰＵ，２０２：メモリ，２０３：ＦＰＧＡ，
２０４，２０５：Ｄ／Ａ変換器，Ｌ：レーザー光，Ｗ：印画媒体，
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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