(57)【要約】【課題】スキャナ間の性能の相違を考慮して、印字時間を短く、印字品質を向上させた加工経路を判定する。【解決手段】レーザ発振部より出射されるレーザ光を作業領域内において走査させるためのレーザ光走査系と、加工条件設定部で入力された加工パターンに含まれる複数の加工ブロックに対して、レーザ光走査系でレーザ光を順次走査する際の経路を決定する加工経路演算部とを備え、レーザ光走査系が、各々略直交する回転軸を中心に回転可能なガルバノメータ式スキャナに接続されてＸ軸スキャナ及びＹ軸スキャナを構成しており、加工経路演算部が、Ｘ軸スキャナ及びＹ軸スキャナの各々の応答特性に基づき、応答特性の劣るスキャナの移動距離を抑えるように加工経路を演算するよう構成している。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業領域内に配置された加工対象物の加工対象面に対して、レーザ光を照射して、所望の加工パターンに加工可能なレーザ加工装置であって、
レーザ光を発生させるためのレーザ発振部と、
前記レーザ発振部より出射されるレーザ光を作業領域内において走査させるためのレーザ光走査系と、
前記レーザ発振部および前記レーザ光走査系を制御するためのレーザ制御部と、
所望の加工パターンに加工する加工条件を入力するための加工条件設定部と、
前記加工条件設定部で入力された加工パターンに含まれる複数の加工ブロックに対して、前記レーザ光走査系でレーザ光を順次走査する際の経路を決定する加工経路演算部と、
を備え、
前記レーザ光走査系が、
レーザ光を第１の方向に走査させるための第１のミラーと、
前記第１のミラーで反射されたレーザ光を前記第１の方向と略直交する第２の方向に走査させるための第２のミラーと、
を有し、
前記第１のミラー及び第２のミラーがガルバノミラーで構成され、各々略直交する回転軸を中心に回転可能なガルバノメータ式スキャナに接続されてＸ軸スキャナ及びＹ軸スキャナを構成しており、
前記加工経路演算部が、各スキャナに動作指示が与えられてから実際に動作を完了するまでに要する応答時間に関する応答特性に基づき、Ｘ軸スキャナ及びＹ軸スキャナの内、応答特性の悪いスキャナの移動距離を少なくするように加工経路を演算するよう構成してなることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ加工装置であって、
前記加工経路演算部が、Ｘ軸スキャナ及びＹ軸スキャナの各々の応答特性に基づいて、加工時間が最適となる加工経路を演算するよう構成してなることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
請求項１に記載のレーザ加工装置であって、
前記加工経路演算部が、Ｘ軸スキャナ及びＹ軸スキャナの各々の応答特性に基づいて、加工精度が最適となる加工経路を演算するよう構成してなることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一に記載のレーザ加工装置であって、
前記レーザ光走査系が、
入射レンズと出射レンズを備えるビームエキスパンダであって、前記レーザ発振部から照射されるレーザ光の光軸に前記入射レンズ及び出射レンズの光軸を一致させた状態で、入射レンズと出射レンズ間の相対距離を変化させてレーザ光の焦点距離を調整可能なビームエキスパンダを備え、
前記ビームエキスパンダが、前記入射レンズと出射レンズとの相対距離をこれらの光軸に沿って調整可能なＺ軸スキャナを構成しており、
前記レーザ光走査系が、これらＸ軸スキャナ、Ｙ軸スキャナ、Ｚ軸スキャナでレーザ光をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に走査可能に構成され、
前記加工経路演算部が、Ｘ軸スキャナ、Ｙ軸スキャナ及びＺ軸スキャナの各々の応答特性に基づいて、適切な加工経路を演算するよう構成してなることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一に記載のレーザ加工装置であって、
前記加工経路演算部が、加工経路を演算する際、加工ブロック間の区間距離をＬ、区間距離の始点の座標を（ｘ１、ｙ１、ｚ１）、終点の座標を（ｘ２、ｙ２、ｚ２）、Ｘ軸スキャナ、Ｙ軸スキャナ及びＺ軸スキャナの各々の応答特性に応じた係数を各々Ａ、Ｂ、Ｃとするとき、
【数１】
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で表現される評価値Ｌの総和が最小となる加工経路を選択するよう構成してなることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項６】
作業領域内に配置された加工対象物の加工対象面に対して、レーザ光を照射して、所望の加工パターンを加工可能なレーザ加工装置について、所望の加工パターンに基づいて加工に必要な加工データを設定するためのレーザ加工データ設定装置であって、
所望の加工パターンに加工する加工条件を入力するための加工条件設定部と、
前記加工条件設定部で入力された加工パターンに含まれる複数の加工ブロックに対して、前記レーザ光走査系でレーザ光を順次走査する際の経路を決定する加工経路演算部と、
を備え、
前記加工経路演算部が、レーザ加工装置のレーザ発振部より出射されるレーザ光を作業領域内において走査させるためのレーザ光走査系を構成する、レーザ光を第１の方向に走査させるための第１のミラーと、前記第１のミラーで反射されたレーザ光を前記第１の方向と略直交する第２の方向に走査させるための第２のミラーとを、各々略直交する回転軸を中心に回転可能なガルバノメータ式スキャナに接続したＸ軸スキャナ及びＹ軸スキャナの各々の応答特性に基づき、応答特性の劣るスキャナの移動距離を抑えるように加工経路を演算するよう構成してなることを特徴とするレーザ加工データ設定装置。
【請求項７】
作業領域内に配置された加工対象物の加工対象面に対して、レーザ光を照射して、所望の加工パターンを加工可能なレーザ加工装置について、所望の加工パターンに基づいて加工に必要な加工データを設定するためのレーザ加工データ設定方法であって、
所望の加工パターンに加工する加工条件を設定する工程と、
設定された加工パターンに含まれる複数の加工ブロックに対して、前記レーザ光走査系でレーザ光を順次走査する際の経路を決定する際に、レーザ加工装置のレーザ発振部より出射されるレーザ光を作業領域内において走査させるためのレーザ光走査系を構成する、レーザ光を第１の方向に走査させるための第１のミラーと、前記第１のミラーで反射されたレーザ光を前記第１の方向と略直交する第２の方向に走査させるための第２のミラーとを、各々略直交する回転軸を中心に回転可能なガルバノメータ式スキャナに接続したＸ軸スキャナ及びＹ軸スキャナの各々の応答特性に基づき、応答特性の劣るスキャナの移動距離を抑えるように加工経路を演算する工程と、
を含むことを特徴とするレーザ加工データ設定方法。
【請求項８】
作業領域内に配置された加工対象物の加工対象面に対して、レーザ光を照射して、所望の加工パターンを加工可能なレーザ加工装置について、所望の加工パターンに基づいて加工に必要な加工データを設定するためのレーザ加工データ設定プログラムであって、
所望の加工パターンに加工する加工条件を設定する機能と、
設定された加工パターンに含まれる複数の加工ブロックに対して、前記レーザ光走査系でレーザ光を順次走査する際の経路を決定する際に、レーザ加工装置のレーザ発振部より出射されるレーザ光を作業領域内において走査させるためのレーザ光走査系を構成する、レーザ光を第１の方向に走査させるための第１のミラーと、前記第１のミラーで反射されたレーザ光を前記第１の方向と略直交する第２の方向に走査させるための第２のミラーとを、各々略直交する回転軸を中心に回転可能なガルバノメータ式スキャナに接続したＸ軸スキャナ及びＹ軸スキャナの各々の応答特性に基づき、応答特性の劣るスキャナの移動距離を抑えるように加工経路を演算する機能と、
をコンピュータに実現させることを特徴とする加工データ設定プログラム。
【請求項９】
請求項１１に記載されるプログラムを格納したコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザマーキング装置など、レーザ光を加工対象物に照射して印字などの加工を行うレーザ加工装置及びレーザ加工装置において加工条件を設定するレーザ加工条件設定装置、レーザ加工条件設定方法、レーザ加工条件設定プログラム、コンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記録した機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工装置は、レーザ光を所定の領域内において走査して、部品や製品などの加工対象物（ワーク）の表面に対しレーザ光を照射して印字やマーキングなどの加工を行う。レーザ加工装置の構成の一例を図１に示す。この図に示すレーザ加工装置は、レーザ制御部１とレーザ出力部２と入力部３とを備える。レーザ制御部１のレーザ励起部６で発生される励起光を、レーザ出力部２のレーザ発振部５０で発振器を構成するレーザ媒質８に照射し、レーザ発振を生じさせる。レーザ発振光はレーザ媒質８の出射端面から出射され、ビームエキスパンダ５３でビーム径を拡大されて、走査部９に導かれる。走査部９は、レーザ光Ｌを反射させて所望の方向に偏光し、集光部１５から出力されるレーザ光Ｌは、ワークＷの表面で走査されて印字等の加工を行う。
【０００３】
レーザ加工装置は、レーザ出力光をワーク上で走査させるために、図２に示すような走査部９を備える。走査部９は、一対のガルバノミラーを構成するＸ・Ｙ軸スキャナ１４ａ、１４ｂと、各ガルバノミラーをそれぞれ回動軸に固定し回動するためのガルバノモータ５１ａ、５１ｂとを備えている。Ｘ・Ｙ軸スキャナ１４ａ、１４ｂは、図２に示すように互いに直交する姿勢で配置されており、レーザ光をＸ方向、Ｙ方向に反射させて走査させることができる。また、走査部９の下方には、集光部１５が備えられる。集光部１５はレーザ光を作業領域に照射させるよう集光するための集光レンズで構成され、ｆθレンズが使用される。
【０００４】
一方で、このような２次元平面内での加工を行うレーザ加工装置のみならず、高さ方向すなわちＺ軸方向にレーザ光の焦点距離を調整して３次元状の加工を可能としたレーザ加工装置も開発されている。図３に、このような３次元加工可能なレーザ加工装置の一例として、Ｚ軸スキャナを付加することで焦点距離を変化可能としたレーザ加工装置を示す。Ｚ軸スキャナは、レーザ発振部側に面する入射レンズと、レーザ出射側に面する出射レンズを含んでおり、レンズを駆動モータなどで摺動させてレンズ間の距離を相対的に変化させ、焦点距離すなわち高さ方向のワーキングディスタンスを調整可能としている。
【０００５】
このようなレーザ加工装置において、複数の印字ブロックを印字加工する際に要する時間を短縮するために、印字順序を決定する方法が開発されている（特許文献１参照）。従来の印字順序決定方法では、印字すべき箇所をたどる経路の物理的距離にのみ着目して印字順序を決定していた。
【特許文献１】特開２００５−１６１３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、レーザ光を走査させるスキャナは、上述のように２次元加工においてはＸ・Ｙ軸スキャナの２つのスキャナを使用しており、また３次元加工が可能なスキャナにおいてはさらにＺ軸スキャナを追加した３つのスキャナを使用している。これらのスキャナは、完全に同一のものに限られず、性能上差があることがある。例えば図３に示すように、Ｘ・Ｙ軸スキャナはガルバノスキャナによって回転するミラーにてスキャンするが、これに対しＺ軸スキャナは光軸方向へレンズ自体を平行移動させる機構となっている。このためＺ軸スキャナは、モータを利用した回転運動を平行移動に変換させる動作機構により、スキャナの応答特性、すなわちスキャナに動作指示が与えられてから実際に動作を完了するまでに要する応答時間が、Ｘ・Ｙ軸スキャナに比べて劣る傾向にある。またＺ軸スキャナにモータを使用せず、シリンダやピストン等で駆動することもできるが、この場合も応答速度的にはＸ・Ｙ軸スキャナに比べて不利となる。このようにＺ軸スキャナはＸ・Ｙ軸スキャナと機構上、構造上の相違によって応答特性が一般に劣る傾向にある。
【０００７】
またＸ・Ｙ軸スキャナについても、性能に優劣が生じる傾向がある。図３に示すように、Ｘ軸スキャナに対して、Ｙ軸スキャナはＸ軸スキャナで反射されたレーザ光を受ける必要があるため、ミラーがＸ軸スキャナの走査方向に沿って長くなる。このため、ガルバノスキャナが同じであったとしても、ミラーのモーメントが異なる結果、Ｙ軸スキャナはＸ軸スキャナよりも応答特性が悪くなる傾向にある。このようなスキャナ間の応答特性の相違を従来は考慮しておらず、単に経路の長短のみで印字順序を決定していたため、最適な印字速度が必ずしも得られていなかった。
【０００８】
また一方、スキャナの慣性によって制動が低下し、加工品質が悪くなるという問題もある。印字加工においては、加工の開始位置や終了位置でスキャナが止まりきれず、印字の書き出しや終点で印字が乱れることがあった。これを防止するために、スキャナを開始位置や終了位置で一旦停止させることが考えられるが、停止させる頻度が多くなると、その分だけ加工に要する時間が長くなる。したがって、このような停止位置も勘案しなければ、真に加工時間を短縮することができない。
【０００９】
本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の一の目的は、スキャナ間の性能の相違を考慮して最適な加工順序を決定可能なレーザ加工装置、レーザ加工条件設定装置、レーザ加工条件設定方法、レーザ加工条件設定プログラム、コンピュータで読み取り可能な記録媒体及び記録した機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、第１発明に係るレーザ加工装置は、作業領域内に配置された加工対象物の加工対象面に対して、レーザ光を照射して、所望の加工パターンに加工可能なレーザ加工装置であって、レーザ光を発生させるためのレーザ発振部と、前記レーザ発振部より出射されるレーザ光を作業領域内において走査させるためのレーザ光走査系と、前記レーザ発振部および前記レーザ光走査系を制御するためのレーザ制御部と、所望の加工パターンに加工する加工条件を入力するための加工条件設定部と、前記加工条件設定部で入力された加工パターンに含まれる複数の加工ブロックに対して、前記レーザ光走査系でレーザ光を順次走査する際の経路を決定する加工経路演算部とを備え、前記レーザ光走査系が、レーザ光を第１の方向に走査させるための第１のミラーと、前記第１のミラーで反射されたレーザ光を前記第１の方向と略直交する第２の方向に走査させるための第２のミラーとを有し、前記第１のミラー及び第２のミラーがガルバノミラーで構成され、各々略直交する回転軸を中心に回転可能なガルバノメータ式スキャナに接続されてＸ軸スキャナ及びＹ軸スキャナを構成しており、前記加工経路演算部が、各スキャナに動作指示が与えられてから実際に動作を完了するまでに要する応答時間に関する応答特性に基づき、Ｘ軸スキャナ及びＹ軸スキャナの内、応答特性の悪いスキャナの移動距離を少なくするように加工経路を演算するよう構成できる。
【００１１】
また第２発明に係るレーザ加工装置は、加工経路演算部が、Ｘ軸スキャナ及びＹ軸スキャナの各々の応答特性に基づいて、加工時間が最適となる加工経路を演算するよう構成できる。
【００１２】
さらに第３発明に係るレーザ加工装置は、加工経路演算部が、Ｘ軸スキャナ及びＹ軸スキャナの各々の応答特性に基づいて、加工精度が最適となる加工経路を演算するよう構成できる。
【００１３】
さらにまた第４発明に係るレーザ加工装置は、前記レーザ光走査系が、入射レンズと出射レンズを備えるビームエキスパンダであって、前記レーザ発振部から照射されるレーザ光の光軸に前記入射レンズ及び出射レンズの光軸を一致させた状態で、入射レンズと出射レンズ間の相対距離を変化させてレーザ光の焦点距離を調整可能なビームエキスパンダを備え、ビームエキスパンダが、入射レンズと出射レンズとの相対距離をこれらの光軸に沿って調整可能なＺ軸スキャナを構成しており、レーザ光走査系が、これらＸ軸スキャナ、Ｙ軸スキャナ、Ｚ軸スキャナでレーザ光をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に走査可能に構成され、加工経路演算部が、Ｘ軸スキャナ、Ｙ軸スキャナ及びＺ軸スキャナの各々の応答特性に基づいて、適切な加工経路を演算するよう構成できる。
【００１４】
さらにまた第５発明に係るレーザ加工装置は、加工経路演算部が、加工経路を演算する際、加工ブロック間の区間距離をＬ、区間距離の始点の座標を（ｘ１、ｙ１、ｚ１）、終点の座標を（ｘ２、ｙ２、ｚ２）、Ｘ軸スキャナ、Ｙ軸スキャナ及びＺ軸スキャナの各々の応答特性に応じた係数を各々Ａ、Ｂ、Ｃとするとき、
【００１５】
【数２】
2008006467.tif 000003
で表現される評価値Ｌの総和が最小となる加工経路を選択するよう構成できる。
【００１６】
さらにまた第６発明に係るレーザ加工データ設定装置は、作業領域内に配置された加工対象物の加工対象面に対して、レーザ光を照射して、所望の加工パターンを加工可能なレーザ加工装置について、所望の加工パターンに基づいて加工に必要な加工データを設定するためのレーザ加工データ設定装置であって、所望の加工パターンに加工する加工条件を入力するための加工条件設定部と、加工条件設定部で入力された加工パターンに含まれる複数の加工ブロックに対して、レーザ光走査系でレーザ光を順次走査する際の経路を決定する加工経路演算部とを備え、加工経路演算部が、レーザ加工装置のレーザ発振部より出射されるレーザ光を作業領域内において走査させるためのレーザ光走査系を構成する、レーザ光を第１の方向に走査させるための第１のミラーと、第１のミラーで反射されたレーザ光を第１の方向と略直交する第２の方向に走査させるための第２のミラーとを、各々略直交する回転軸を中心に回転可能なガルバノメータ式スキャナに接続したＸ軸スキャナ及びＹ軸スキャナの各々の応答特性に基づき、応答特性の劣るスキャナの移動距離を抑えるように加工経路を演算するよう構成できる。
【００１７】
さらにまた第７発明に係るレーザ加工データ設定方法は、作業領域内に配置された加工対象物の加工対象面に対して、レーザ光を照射して、所望の加工パターンを加工可能なレーザ加工装置について、所望の加工パターンに基づいて加工に必要な加工データを設定するためのレーザ加工データ設定方法であって、所望の加工パターンに加工する加工条件を設定する工程と、設定された加工パターンに含まれる複数の加工ブロックに対して、レーザ光走査系でレーザ光を順次走査する際の経路を決定する際に、レーザ加工装置のレーザ発振部より出射されるレーザ光を作業領域内において走査させるためのレーザ光走査系を構成する、レーザ光を第１の方向に走査させるための第１のミラーと、第１のミラーで反射されたレーザ光を第１の方向と略直交する第２の方向に走査させるための第２のミラーとを、各々略直交する回転軸を中心に回転可能なガルバノメータ式スキャナに接続したＸ軸スキャナ及びＹ軸スキャナの各々の応答特性に基づき、応答特性の劣るスキャナの移動距離を抑えるように加工経路を演算する工程とを含む。
【００１８】
さらにまた第８発明に係るレーザ加工データ設定プログラムは、作業領域内に配置された加工対象物の加工対象面に対して、レーザ光を照射して、所望の加工パターンを加工可能なレーザ加工装置について、所望の加工パターンに基づいて加工に必要な加工データを設定するためのレーザ加工データ設定プログラムであって、所望の加工パターンに加工する加工条件を設定する機能と、設定された加工パターンに含まれる複数の加工ブロックに対して、レーザ光走査系でレーザ光を順次走査する際の経路を決定する際に、レーザ加工装置のレーザ発振部より出射されるレーザ光を作業領域内において走査させるためのレーザ光走査系を構成する、レーザ光を第１の方向に走査させるための第１のミラーと、第１のミラーで反射されたレーザ光を第１の方向と略直交する第２の方向に走査させるための第２のミラーとを、各々略直交する回転軸を中心に回転可能なガルバノメータ式スキャナに接続したＸ軸スキャナ及びＹ軸スキャナの各々の応答特性に基づき、応答特性の劣るスキャナの移動距離を抑えるように加工経路を演算する機能とをコンピュータに実現させる。
【００１９】
さらにまた第９発明に係るプログラムを格納したコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器は、上記プログラムを格納するものである。記録媒体には、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷやフレキシブルディスク、磁気テープ、ＭＯ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）、ＨＤ  ＤＶＤ等の磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリその他のプログラムを格納可能な媒体が含まれる。またプログラムには、上記記録媒体に格納されて配布されるものの他、インターネット等のネットワーク回線を通じてダウンロードによって配布される形態のものも含まれる。さらに記録した機器には、上記プログラムがソフトウェアやファームウェア等の形態で実行可能な状態に実装された汎用もしくは専用機器を含む。さらにまたプログラムに含まれる各処理や機能は、コンピュータで実行可能なプログラムソフトウエアにより実行してもよいし、各部の処理を所定のゲートアレイ（ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ）等のハードウエア、又はプログラムソフトウエアとハードウェアの一部の要素を実現する部分的ハードウエアモジュールとが混在する形式で実現してもよい。
【発明の効果】
【００２０】
第１発明、第５〜９発明によれば、Ｘ軸スキャナ及びＹ軸スキャナの異なる応答特性に応じて、適切な加工経路を加工経路演算部で演算できる。
【００２１】
第２発明によれば、Ｘ軸スキャナ及びＹ軸スキャナの異なる応答特性に応じて、加工時間が最短となる最適な加工経路を加工経路演算部で演算できるので、加工時間を短縮できる。
【００２２】
第３発明によれば、Ｘ軸スキャナ及びＹ軸スキャナの異なる応答特性に応じて、加工精度が最適となる加工経路を加工経路演算部で演算できるので、加工精度を向上できる。
【００２３】
第４発明によれば、Ｘ軸スキャナ、Ｙ軸スキャナ及びＺ軸スキャナの異なる応答特性に応じて、適切な加工経路を加工経路演算部で演算できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのレーザ加工装置、レーザ加工条件設定装置、レーザ加工条件設定方法、レーザ加工条件設定プログラム、コンピュータで読み取り可能な記録媒体及び記録した機器を例示するものであって、本発明はレーザ加工装置、レーザ加工条件設定装置、レーザ加工条件設定方法、レーザ加工条件設定プログラム、コンピュータで読み取り可能な記録媒体及び記録した機器を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００２５】
本明細書においてレーザ加工装置とこれに接続される操作、制御、入出力、表示、その他の処理等のためのコンピュータ、プリンタ、外部記憶装置その他の周辺機器との接続は、例えばＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ−２３２ｘ、ＲＳ−４２２、ＲＳ−４２３、ＲＳ−４８５、ＵＳＢ、ＰＳ２等のシリアル接続、パラレル接続、あるいは１０ＢＡＳＥ−Ｔ、１００ＢＡＳＥ−ＴＸ、１０００ＢＡＳＥ−Ｔ等のネットワークを介して電気的に接続して通信を行う。接続は有線を使った物理的な接続に限られず、ＩＥＥＥ８０２．１ｘ、ＯＦＤＭ方式等の無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の電波、赤外線、光通信等を利用した無線接続等でもよい。さらに観察像のデータ保存や設定の保存等を行うための記録媒体には、メモリカードや磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が利用できる。
【００２６】
以下の実施の形態では、本発明を具現化したレーザ加工装置の一例として、レーザマーカについて説明する。ただ、本明細書においてレーザ加工装置は、その名称に拘わらずレーザ応用機器一般に利用でき、例えばレーザ発振器や各種のレーザ加工装置、穴あけ、マーキング、トリミング、スクライビング、表面処理などのレーザ加工や、レーザ光源として他のレーザ応用分野、例えばＤＶＤやＢｌｕ−ｒａｙ（登録商標）等の光ディスクの高密度記録再生用光源や通信用の光源、印刷機器、照明用光源、ディスプレイなどの表示装置用の光源、医療機器等において、好適に利用できる。
【００２７】
また、本明細書においては加工の代表例として印字について説明するが、印字とは文字や記号、図形などのマーキングの他、上述した各種の加工も含む概念で使用する。さらに本明細書において加工パターンは、ひらがな、カタカナ、漢字、アルファベットや数字、記号、絵文字、アイコン、ロゴ、バーコードや２次元コード等のグラフィック等も含める意味で使用する。
【００２８】
図１はレーザ加工装置１００を構成するブロック図を示す。この図に示すレーザ加工装置１００は、レーザ制御部１とレーザ出力部２と入力部３とを備える。
（入力部３）
【００２９】
入力部３はレーザ制御部１に接続され、レーザ加工装置を操作するための必要な設定を入力してレーザ制御部１に送信する。設定内容はレーザ加工装置の動作条件や具体的な印字内容等である。入力部３はキーボードやマウス、コンソール等の入力デバイスである。また、入力部３で入力された入力情報を確認したり、レーザ制御部１の状態等を表示する表示部８２を別途設けることもできる。表示部８２はＬＣＤやブラウン管等のモニタが利用できる。またタッチパネル方式を利用すれば、入力部と表示部を兼用することもできる。これによって、コンピュータなどを外部接続することなく入力部でレーザ加工装置の必要な設定を行うことができる。
（レーザ制御部１）
【００３０】
レーザ制御部１は、制御部４とメモリ部５とレーザ励起部６と電源７とを備える。入力部３から入力された設定内容をメモリ部５に記録する。制御部４は必要時にメモリから設定内容を読み込み、印字内容に応じた印字信号に基づいてレーザ励起部６を動作させてレーザ出力部２のレーザ媒質８を励起する。メモリ部５はＲＡＭやＲＯＭ等の半導体メモリが利用できる。またメモリ部５はレーザ制御部１に内蔵する他、挿抜可能なＰＣカードやＳＤカード等の半導体メモリカード、カード型ハードディスクなどのメモリカードを利用することもできる。メモリカードで構成されるメモリ部５は、コンピュータ等の外部機器で容易に書き換え可能であり、コンピュータで設定した内容をメモリカードに書き込み、レーザ制御部１にセットすることで、入力部をレーザ制御部に接続することなく設定を行うことができる。特に半導体メモリはデータの読み込み・書き込みが高速で、しかも機械的動作部分がないため振動等に強く、ハードディスクのようなクラッシュによるデータ消失事故を防止できる。
【００３１】
さらに制御部４は、設定された印字を行うようレーザ媒質８で発振されたレーザ光Ｌを印字対象物（ワーク）Ｗ上で走査させるため、レーザ出力部２の走査部９を動作させる走査信号を走査部９に出力する。電源７は、定電圧電源として、レーザ励起部６へ所定電圧を印加する。印字動作を制御する印字信号は、そのＨＩＧＨ／ＬＯＷに応じてレーザ光ＬのＯＮ／ＯＦＦが切り替えられ、その１パルスが発振されるレーザ光Ｌの１パルスに対応するＰＷＭ信号である。ＰＷＭ信号は、その周波数に応じたデューティ比に基づいてレーザ強度が定められるが、周波数に基づいた走査速度によってもレーザ強度が変化するよう構成することもできる。
（レーザ励起部６）
【００３２】
レーザ励起部６は、光学的に接合されたレーザ励起光源１０とレーザ励起光源集光部１１を備える。レーザ励起部６の内部の一例を図４の斜視図に示す。この図に示すレーザ励起部６は、レーザ励起光源１０とレーザ励起光源集光部１１をレーザ励起部ケーシング１２内に固定している。レーザ励起部ケーシングは、熱伝導性の良い真鍮などの金属で構成され、レーザ励起光源１０を効率よく外部に放熱する。レーザ励起光源１０は半導体レーザやランプ等で構成される。図４の例では、複数の半導体レーザダイオード素子を直線状に並べたレーザダイオードアレイを使用しており、各素子からのレーザ発振がライン状に出力される。レーザ発振はレーザ励起光源集光部１１の入射面に入射されて、出射面から集光されたレーザ励起光として出力される。レーザ励起光源集光部１１はフォーカシングレンズ等で構成される。レーザ励起光源集光部１１からのレーザ励起光は光ファイバケーブル１３等によりレーザ出力部２のレーザ媒質８に入射される。レーザ励起光源１０とレーザ励起光源集光部１１、光ファイバケーブル１３は、空間あるいは光ファイバを介して光学的に結合されている。
（レーザ出力部２）
【００３３】
レーザ出力部２は、レーザ発振部５０を備える。レーザ光Ｌを発生させるレーザ発振部５０は、レーザ媒質８と、レーザ媒質８が放出する誘導放出光の光路に沿って所定の距離を隔てて対向配置された出力ミラー及び全反射ミラーと、これらの間に配されたアパーチャ、Ｑスイッチ等を備える。レーザ媒質８が放出する誘導放出光を、出力ミラーと全反射ミラーとの間での多重反射により増幅し、Ｑスイッチの動作により短周期にて通断しつつアパーチャによりモード選別して、出力ミラーを経てレーザ光Ｌを出力する。図１に示すレーザ出力部２は、レーザ媒質８と走査部９を備える。レーザ媒質８は光ファイバケーブル１３を介してレーザ励起部６から入射されるレーザ励起光で励起されて、レーザ発振される。レーザ媒質８はロッド状の一方の端面からレーザ励起光を入力して励起され、他方の端面からレーザ光Ｌを出射する、いわゆるエンドポンピングによる励起方式を採用している。
（レーザ媒質８）
【００３４】
上記の例では、レーザ媒質８としてロッド状のＮｄ：ＹＶＯ４の固体レーザ媒質を用いた。また固体レーザ媒質の励起用半導体レーザの波長は、このＮｄ：ＹＶＯ４の吸収スペクトルの中心波長である８０９ｎｍに設定した。ただ、この例に限られず他の固体レーザ媒質として、例えば希土類をドープしたＹＡＧ、ＬｉＳｒＦ、ＬｉＣａＦ、ＹＬＦ、ＮＡＢ、ＫＮＰ、ＬＮＰ、ＮＹＡＢ、ＮＰＰ、ＧＧＧ等も用いることもできる。また、固体レーザ媒質に波長変換素子を組み合わせて、出力されるレーザ光Ｌの波長を任意の波長に変換できる。
【００３５】
さらに、固体レーザ媒質を使用せず、言い換えるとレーザ光を発振させる共振器を構成せず、波長変換のみを行う波長変換素子を使用することもできる。この場合は、半導体レーザの出力光に対して波長変換を行う。波長変換素子としては、例えばＫＴＰ（ＫＴｉＰＯ４）、有機非線形光学材料や他の無機非線形光学材料、例えばＫＮ（ＫＮｂＯ３）、ＫＡＰ（ＫＡｓＰＯ４）、ＢＢＯ、ＬＢＯや、バルク型の分極反転素子（ＬｉＮｂＯ３（Periodically Polled Lithium Niobate ：ＰＰＬＮ）、ＬｉＴａＯ３等）が利用できる。また、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｎｄ等の希土類をドープしたフッ化物ファイバを用いたアップコンバージョンによるレーザの励起光源用半導体レーザを用いることもできる。このように、本実施の形態においてはレーザ発生源として様々なタイプを適宜利用できる。
【００３６】
さらにまた、レーザ発振部は、固体レーザに限られず、ＣＯ２やヘリウム−ネオン、アルゴン、窒素等の気体を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場合のレーザ発振部は、レーザ発振部の内部に炭酸ガス（ＣＯ2）が充填され、電極を内蔵しており、レーザ制御部から与えられる印字信号に基づいて、レーザ発振部内の炭酸ガスを励起し、レーザ発振させる。
（走査系）
【００３７】
次に、レーザ加工装置のレーザ光走査系を図５、図６、図７に示す。これらの図において、図５はレーザ加工装置のレーザ光走査系の構成を示す斜視図を、図６は図５を逆方向から見た斜視図を、図７は側面図を、それぞれ示している。これらの図に示すレーザ加工装置は、レーザ光Ｌを発生させるレーザ発振部と光路を一致させたＺ軸スキャナを内蔵するビームエキスパンダ５３と、Ｘ軸スキャナ１４ａと、Ｘ軸スキャナ１４ａと直交するよう配置されたＹ軸スキャナ１４ｂとを備える。このレーザ光走査系は、レーザ発振部より出射されるレーザ光ＬをＸ軸スキャナ１４ａ、Ｙ軸スキャナ１４ｂで作業領域ＷＳ内で２次元的に走査させ、さらにＺ軸スキャナ１４ｃで高さ方向にワーキングディスタンスすなわち焦点距離を調整することができ、３次元状に印字加工が可能となる。なお図において集光レンズであるｆθレンズは図示を省略している。
【００３８】
レーザ加工装置においては一般に、第２のミラー（Ｙ軸スキャナ）で反射されたレーザ光を作業領域に照射させるよう集光するために、第２のミラーと作業領域の間には、ｆθレンズと呼ばれる集光レンズを配置している。ｆθレンズは、Ｚ軸方向の補正を行う。具体的には、作業領域の端部に近付くほど焦点位置を伸ばし、ワークＷの加工面上に位置させる補正である。
【００３９】
本実施の形態において、例えばスポット径を約５０μｍより小さいビームを形成したい場合は、ｆθレンズを配置することが好ましい。一方、上述の小スポット径よりも大きい、スポット径が約１００μｍ程度（通常良く使用されるスポット径）のビーム径を採用する場合は、Ｚ軸スキャナ側のビームエキスパンダに備えられたＺ軸集光レンズをＺ軸方向に移動させることにより、ｆθレンズが行うべきＺ軸方向の補正を、補正制御として行うことができる。これにより、スポット径が大きい場合はｆθレンズを省略することも可能となる。この場合は、ｆθレンズが行うべきＺ軸方向の補正を、Ｚ軸スキャナの補正制御に行わせることができる。
【００４０】
各スキャナは、光を反射する反射面として全反射ミラーであるガルバノミラーと、ガルバノミラーを回動軸に固定して回動するためのガルバノモータと、回動軸の回転位置を検出して位置信号として出力する位置検出部を備える。またスキャナは、スキャナを駆動するスキャナ駆動部に接続される。スキャナ駆動部はスキャナ制御部に接続され、スキャナを制御する制御信号をスキャナ制御部から受けて、これに基づいてスキャナを駆動する。例えばスキャナ駆動部は、制御信号に基づいてスキャナを駆動する駆動電流を調整する。またスキャナ駆動部は、制御信号に対する各スキャナの回転角の時間変化を調整する調整機構を備える。調整機構は、スキャナ駆動部の各パラメータを調整する可変抵抗等の半導体部品で構成される。
（Ｚ軸スキャナ１４ｃ）
【００４１】
Ｚ軸スキャナ１４ｃはレーザ光Ｌのスポット径を調整し、これによって焦点距離を調整するビームエキスパンダ５３を構成している。すなわち、ビームエキスパンダで入射レンズと出射レンズとの相対距離を変化させることでレーザ光のビーム径を拡大／縮小し、焦点位置も変化させることができる。ビームエキスパンダ５３は、小スポットへの集光を効果的に行わせるため、図５に示すようにガルバノミラーの前段に配置され、レーザ発振部から出力されるレーザ光Ｌのビーム径を調整すると共に、レーザ光Ｌの焦点位置を調整可能としている。Ｚ軸スキャナ１４ｃがワーキングディスタンスを調整する方法を、図８〜図１０に基づいて説明する。図８、図９はレーザ光走査系の側面図であり、図８はレーザ光Ｌの焦点距離を長くする場合、図９は焦点距離を短くする場合をそれぞれ示している。また図１０はＺ軸スキャナ１４ｃの正面図及び断面図を示している。これらの図に示すように、Ｚ軸スキャナ１４ｃはレーザ発振部側に面する入射レンズ１６と、レーザ出射側に面する出射レンズ１８を含んでおり、これらのレンズ間の距離を相対的に変化可能としている。図８〜図１０の例では、出射レンズ１８を固定し、入射レンズ１６を光軸方向に沿って駆動モータなどで摺動可能としている。図１０は出射レンズ１８の図示を省略して、入射レンズ１６の駆動機構を示している。この例では、コイルと磁石によって軸方向に可動子を摺動可能とし、可動子に入射レンズ１６を固定している。ただ、入射レンズ側を固定して出射レンズ側を移動可能としたり、入射レンズ、出射レンズを共に移動可能とすることもできる。
【００４２】
図８に示すように、入射レンズ１６と出射レンズ１８との間の距離を近付けると、焦点位置が遠ざかり、焦点距離（ワーキングディスタンス）が大きくなる。逆に図９に示すように入射レンズ１６と出射レンズ１８との距離を離すと、焦点位置が近付き焦点距離が小さくなる。
（ディスタンスポインタ）
【００４３】
また、３次元加工可能なレーザマーカの作業領域の中心に焦点位置を調整するために、レーザ光を作業領域ＷＳ内に走査させる際の照射位置を示すガイドパターンを表示することができる。図５〜図６に示すレーザマーカのレーザ光走査系は、ディスタンスポインタとして、ガイド用光源６０と、ガイド用光源６０からのガイド光Ｇをレーザ光走査系の光軸と一致させるためのガイド光光学系の一形態としてハーフミラー６２を備えると共に、ポインタ光調整系として、ポインタ光Ｐを照射するためのポインタ用光源６４と、Ｙ軸スキャナ１４ｂの裏面に形成された第３のミラーとしてポインタ用スキャナミラー１４ｄと、ポインタ用スキャナミラー１４ｄで反射されたポインタ用光源６４からのポインタ光Ｐをさらに反射させて焦点位置に向かって照射する固定ミラー６６とを備えている。このディスタンスポインタは、レーザ光の焦点位置を示すポインタ光Ｐをポインタ用光源６４から照射し、ガイド光Ｇで表示されるガイドパターンのほぼ中心に、ポインタ光Ｐを照射するよう調整することで、レーザ光の焦点位置が指示される。
【００４４】
なお、上記の例ではレーザ光走査系に、レーザ光の焦点距離を調整可能な機構を設けることで３次元加工を可能としている。ただ、ワークを載置するステージの位置を上下方向に調整可能とすることで、レーザ光の焦点がワークの作業面で結ぶようにステージの高さを調整する制御を行うことでも、同様に３次元加工を行うこともできる。また、ステージをＸ軸あるいはＹ軸方向に移動可能とすることで、レーザ光走査系の該当するスキャナを省略できる。これらの構成は、ワークをライン上に搬送する形態でなく、ステージ上に載置して加工する形態において好適に利用できる。
（レーザマーカのシステム構成）
【００４５】
次に図１１に、３次元印字可能なレーザマーカのシステム構成を示す。この図に示すレーザ加工システムは、マーキングヘッド１５０と、マーキングヘッド１５０と接続されてこれを制御するレーザ制御部１であるコントローラ１Ａと、コントローラ１Ａとデータ通信可能に接続され、コントローラ１Ａに対して印字パターンを３次元のレーザ加工データとして設定するレーザ加工データ設定装置１８０とを備える。レーザ加工データ設定装置１８０は、図１１の例においてはコンピュータにレーザ加工データ設定プログラムをインストールして、レーザ加工データ設定機能を実現させている。レーザ加工データ設定装置は、コンピュータの他、タッチパネルを接続したプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）や、その他専用のハードウェア等を利用することもできる。またレーザ加工データ設定装置は、レーザ加工装置の動作を制御する制御装置として機能させることもできる。例えば、一のコンピュータにレーザ加工データ設定装置としての機能と、レーザ出力部を備えるマーキングヘッドのコントローラとしての機能を統合してもよい。さらにレーザ加工データ設定装置は、レーザ加工装置と別部材で構成する他、レーザ加工装置に統合することもでき、例えばレーザ加工装置に組み込まれたレーザ加工データ設定回路等とすることもできる。
【００４６】
さらにコントローラ１Ａには、必要に応じて各種外部機器１９０を接続できる。例えばライン上に搬送されるワークの種別、位置等を確認するイメージセンサ等の画像認識装置、ワークとマーキングヘッド１５０との距離に関する情報を取得する変位計等の距離測定装置、所定のシーケンスに従って機器の制御を行うＰＬＣ、ワークの通過を検出するＰＤセンサその他各種のセンサ等を設置し、これらとデータ通信可能に接続できる。
【００４７】
平面状の印字データを３次元状に印字するための設定情報であるレーザ加工データは、レーザ加工データ設定装置１８０により設定される。図１２は、レーザ加工データ設定装置１８０の一例としてブロック図を示している。この図に示すレーザ加工データ設定装置１８０は、各種設定を入力するための入力部３と、入力部３から入力された情報に基づいてレーザ加工データを生成する加工データ生成部８０Ｋを構成する演算部８０と、設定内容や演算後のレーザ加工データを表示するための表示部８２と、各種設定データを記憶するための記憶部５Ａとを備える。入力部３は、所望の加工パターンで加工する加工条件を入力するための加工条件設定部３Ｃとして、ワークの印字面の３次元形状を示すプロファイル情報を入力するための加工面プロファイル入力手段３Ａと、印字パターン情報を入力するための加工パターン入力手段３Ｂと、作業領域内に複数の加工ブロックを設定し、加工ブロック毎に加工パターンを設定可能な加工ブロック設定手段３Ｆと、レーザ光走査系でレーザ光を順次走査する際の経路を決定する加工経路演算部３Ｉの機能を実現する。記憶部５Ａは、図１のメモリ部５に相当し、入力部３で設定されたプロファイル情報や印字パターン情報等の情報を記憶する部材であり、固定記憶装置などの記憶媒体や半導体メモリなどが利用できる。表示部８２は、専用のディスプレイを設ける他、システムに接続されたコンピュータのモニタを利用してもよい。
（演算部８０）
【００４８】
演算部８０は、加工条件設定部３Ｃで設定された加工条件に基づいて、実際の加工を行うための加工データを生成するための加工データ生成部８０Ｋとして機能する。また必要に応じて、印字面に印字パターンを仮想的に一致させるように、印字パターン情報を平面状から３次元空間座標データに変換する座標変換手段を実現させることもできる。この演算部８０はＦＰＧＡやＬＳＩ等のＩＣなどで構成される。
【００４９】
また図１２の例では、レーザ加工データ設定装置を専用のハードウェアで構成したが、これらの部材はソフトウェアでも実行できる。特に、図１１に示すように汎用のコンピュータにレーザ加工データ設定プログラムをインストールして、レーザ加工データ設定装置として機能させることもできる。また図１２の例では、レーザ加工データ設定装置とレーザ加工装置とを個別の機器としたが、これらを一体的に統合することもできる。例えばレーザ加工装置に自体にレーザ加工データ設定機能を付加することもできる。
（レーザ加工データ設定プログラム）
【００５０】
次に、レーザ加工データ設定プログラムを用いて、加工条件設定部３Ｃから入力された文字情報に基づいて加工パターンを生成する手順を、図１３〜図２３のユーザインターフェース画面に基づいて説明する。なおこれらのプログラムのユーザインターフェース画面の例において、各入力欄や各ボタン等の配置、形状、表示の仕方、サイズ、配色、模様等は適宜変更できることはいうまでもない。デザインの変更によってより見やすく、評価や判断が容易な表示としたり操作しやすいレイアウトとすることもできる。例えば詳細設定画面を別ウィンドウで表示させる、複数画面を同一表示画面内で表示する等、適宜変更できる。またこれらのプログラムのユーザインターフェース画面において、仮想的に設けられたボタン類や入力欄に対するＯＮ／ＯＦＦ操作、数値や命令入力等の指定は、プログラムを組み込んだコンピュータに接続された入力部３で行う。本明細書において「押下する」とは、ボタン類に物理的に触れて操作する他、入力部によりクリックあるいは選択して擬似的に押下することを含む。入力部等を構成する入出力デバイスはコンピュータと有線もしくは無線で接続され、あるいはコンピュータ等に固定されている。一般的な入力部としては、例えばマウスやキーボード、スライドパッド、トラックポイント、タブレット、ジョイスティック、コンソール、ジョグダイヤル、デジタイザ、ライトペン、テンキー、タッチパッド、アキュポイント等の各種ポインティングデバイスが挙げられる。またこれらの入出力デバイスは、プログラムの操作のみに限られず、レーザ加工装置等のハードウェアの操作にも利用できる。さらに、インターフェース画面を表示する表示部８２のディスプレイ自体にタッチスクリーンやタッチパネルを利用して、画面上をユーザが手で直接触れることにより入力や操作を可能としたり、または音声入力その他の既存の入力手段を利用、あるいはこれらを併用することもできる。
【００５１】
レーザ加工データ設定プログラムは、３次元レーザ加工データの編集が可能である。ただ、３次元加工データの編集が不得手なユーザを考慮し、平面上での設定のみ可能で、３次元上での編集ができない「２Ｄ編集モード」を用意し、３次元レーザ加工データの加工が可能な「３Ｄ編集モード」と切り替え可能としてもよい。このような複数の編集モードを備える場合は、現在の編集モードを示す編集モード表示欄２７０と、編集モードを切り替える編集モード切替ボタン２７２を備える。この例では、レーザ加工データ設定プログラムの起動時は「２Ｄ編集モード」とし、画面右上に設けられた編集モード表示欄２７０に、現在の編集モードが「２Ｄ編集中」であることを表示させている。また編集モード表示欄２７０の右側に設けられた編集モード切替ボタン２７２には、３Ｄ編集モードに切り替え可能であることを示す「３Ｄ」の文字が表示されている。この状態から、編集モード切替ボタン２７２を押下すると、「３Ｄ編集モード」に切り替えられると共に、編集モード表示欄２７０の表示が「３Ｄ編集中」に変更される。さらに編集モード切替ボタン２７２は３Ｄ編集モードから２Ｄ編集モードに切り替え可能であることを示す「２Ｄ」の文字が表示される。このように、３Ｄ表示や編集を制限した２Ｄ編集モードを設けることで、ユーザの能力や好みに応じて敷居が高い３Ｄ編集を避け、２Ｄ編集のみ行えるようにでき、操作の困難性を低減できる。
【００５２】
加工条件設定部３Ｃの一例を、図１３に基づいて説明する。図１３は、レーザ加工データ設定プログラムのユーザインターフェース画面の一例を示しており、画面の左側にワーク上に印字される読取パターンのイメージを表示する編集表示欄２０２、右側に具体的な加工条件として各種データを指定する印字パターン入力欄２０４を設けている。印字パターン入力欄２０４では、加工種類指定欄２０４ａと、文字データ指定欄２０４ｄ、文字入力欄２０４ｂ、詳細設定欄２０４ｃを設けている。加工種類指定欄２０４ａは、加工パターンの種別として、読取パターンである文字列、あるいはロゴや図等の模様といった印字パターン、若しくは加工機としての動作を行うかを指定する。図１３の例では、加工種類指定欄２０４ａからラジオボタンで文字列、ロゴ・図、加工機動作の別を選択する。また文字データ指定欄２０４ｄは、文字データの種別を指定する。ここでは文字、バーコード、２次元コード、ＲＳＳ・コンポジットコード（Composite Code：ＣＣ）のいずれかをプルダウンメニューから選択する。さらに選択された文字データの種別に応じて、さらに詳細な種別を種別指定欄で選択する。例えば文字を選択した場合はフォントの種別、バーコードを選択した場合は、CODE39、ITF、2 of 5、NW7、JAN、Code 28等のバーコード種別、２次元コードを選択した場合は、ＱＲコード、マイクロＱＲコード、DataMatrix等の２次元コード種別、ＲＳＳ・コンポジットコードを選択した場合は、RSS-14、RSS-14 CC-A、RSS Stacked、RSS Stacked CC-A、RSS Limited、RSS Limited CC-A等のＲＳＳコード種別、又はＲＳＳコンポジットコード種別を指定する。文字入力欄２０４ｂでは、印字したい文字情報を入力する。入力された文字は、文字データ指定欄２０４ｄで文字を選択した場合、そのまま文字列として印字される。一方、シンボルが指定された場合は、選択されたシンボルの種別に従って入力された文字列がエンコードされた読取パターンが生成される。読取パターンの生成は、加工条件設定部３Ｃで行う他、加工データ生成部で行ってもよい。この例では演算部８０が行っている。また詳細設定欄２０４ｃは、タブを切り替えて「印字データ」タブ２０４ｅ、「サイズ・位置」タブ２０４ｆ、「印字条件」タブ２０４ｇなど、印字条件の詳細を指定する。
（加工ブロック設定手段３Ｆ）
【００５３】
以上のようにして、一つの印字ブロックに関する印字パターン情報を設定する。また、印字ブロックを複数設定することもできる。すなわち、一のワーク又は加工（印字）対象面に対して、複数の印字ブロックを設定し、異なる印字条件で異なる印字加工を行うことができる。この様子を図１４に基づいて説明する。
【００５４】
図１４の例では、加工ブロック設定手段３Ｆの一形態として、ブロック番号選択欄２１６が設けられる。印字パターン入力欄２０４の上欄に設けられたブロック番号選択欄２１６には、ブロック番号が表示されている。ブロック番号選択欄２１６の「＞」ボタンを押下すると、ブロック番号が１インクリメントされて、新たな印字ブロックの設定が可能となる。また、設定済みの印字ブロックの設定を変更する際も、同様に「＞」ボタンを操作してブロック番号を選択し、該当する印字ブロックの設定を呼び出すことができる。また「＞＞」ボタンを押下すると最終のブロック番号にジャンプする。また「＜」ボタンを押下するとブロック番号が１つ戻り、「＜＜」ボタンを押下すると先頭のブロック番号にジャンプする。さらに、ブロック番号選択欄２１６の数値表示欄に直接数値を入力してブロック番号を指定することもできる。このようにして、ブロック番号選択欄２１６で印字ブロックを選択し、各印字ブロックについて印字パターン情報を指定する。この例では、ブロック番号を０〜２５５まで設定可能としている。図１４の例では、３つの印字ブロックを設定した例を示している。
（印字ブロックの設定一覧画面２１７）
【００５５】
このようにして設定された印字ブロックは図１５に示すように設定項目を一覧表示させることもできる。図１４の例では、メニューの「編集」から「ブロック一覧」を選択することで、図１５のブロック一覧画面２１７が別ウィンドウで表示される。この一覧画面２１７から、設定済みの印字ブロックを削除したり、複写して新たな印字ブロックを追加することができる。また所望の印字ブロックを選択して、設定項目を調整するように構成してもよい。
【００５６】
また印字ブロックの配置について、配置位置の調整（中心軸に対するセンタリング、右寄せ、左寄せ等）、複数の印字ブロックが重複した場合の重ね順や、位置合わせなどのレイアウトを設定することもできる。例えば、図１６では、印字ブロック１のＱＲコードを画面左右方向の中央の位置に移動させた例を示している。同様に、上下方向の中央に位置合わせを行うこともできる。このようにして、複数の印字ブロックの配置を自動的に調整できる。
（ワークのプロファイル情報）
【００５７】
図１３の例では、平面状のワークに印字する例を示している。このレーザ加工データ設定プログラムでは、加工対象面が平面状に限られず、３次元形状の加工対象面の設定も可能である。ワークの加工対象面の３次元形状に関するプロファイル情報は、図１２の加工面プロファイル入力手段３Ａから設定される。プロファイル情報を指定する方法としては、以下のような方法が考えられる。
（１）３次元形状を入力可能なプログラム上から、ワークを作画して指定する方式
【００５８】
プログラム上からワークの形状を作図して指定するものである。例えば既存の３次元ＣＡＤや３次元モデリングツール、ドローソフトのように、平面や直線などの描画ツールを用意し、３次元形状をユーザに直接作画させる。この方法は、３次元形状の作図に慣れたユーザであれば容易に利用できる反面、このような作図に不得手なユーザには敷居が高いという問題がある。
（２）ワークの形状を特定するためのパラメータを、対話形式でユーザに入力させる方式
【００５９】
ウィザード方式のように、必要な情報を対話形式でユーザに指定させることで形状を特定する方法である。この方法は、３次元作図に関する知識が不要であるため、利用しやすいという利点がある。例えば、ワークの形状を指定し、該形状を特定するパラメータを指定する。具体的には、ワークの形状を予め選択肢として提示し、選択された形状に応じて、これを特定する入力パラメータの設定項目をさらに提示して入力させる。例えば、加工対象面が斜面状であれば、基準点の座標位置や法線ベクトルの方向等を指定する。また円柱状であれば、基準点の座標位置、円柱半径、円柱中心軸の方向等を指定する。あるいは球状であれば、中心点の座標位置、球半径等を指定する。
（３）ワークの形状に予め作成された３Ｄデータのデータファイルを入力して変換する方式
【００６０】
予め３次元ＣＡＤ等の別プログラムで作成されたワークのデータファイルを変換して利用するものである。この方法では、既に作成されたデータを利用できるので、ワークの形状指定作業を大幅に省力化できる。読み込み可能なデータファイル形式は、ＤＸＦ、ＩＧＥＳ、ＳＴＥＰ、ＳＴＬ、ＧＫＳ等、各種の汎用的なフォーマットが利用できる。またＤＷＧ等、特定のアプリケーションの専用フォーマットを直接入力して変換することもできる。
（４）ワークの形状を実際にイメージセンサ等の画像認識装置で読み込んで取得する方式
【００６１】
ワークをイメージセンサ等で読み込んで画像認識等の方法で自動的にデータを取得する。
【００６２】
以上の内、本実施の形態では、（２）と（３）の方法を採用している。具体的には、予め用意された基本図形から選択する手段と、３Ｄ形状を記録したファイルを入力する手段が利用できる。この様子を、図１７〜図１９に基づいて説明する。図１３の画面から、印字パターン入力欄２０４の設定項目を選択するタブを「２Ｄ設定」タブ２０４ｈから「３Ｄ設定」タブ２０４ｉに切り替えると図１７に示す画面となり、プロファイル指定欄２０５が表示される。図１７のプロファイル指定欄２０５では、基本図形、ＺＭＡＰ、加工機動作のいずれかをラジオボタンで選択する。
【００６３】
基本図形から選択する方法では、予め用意された基本図形の形状を選択する。基本図形としては、平面、円柱、球、円錐などがある。図１７の例ではデフォルト画面としてプロファイル指定欄２０５で基本図形が、その下欄に設けられた形状選択欄２０６で「平面」が、それぞれ選択されている。ここで、図１８に示すように円柱を選択すると、編集表示欄２０２の表示が平面状から円柱状に切り替えられる。
（３Ｄ表示）
【００６４】
また、加工対象面を立体的に表示することもできる。この例では、編集表示欄２０２の表示形式を、２次元状の表示と３次元状の表示とを切り替え可能としている。図１８の画面に設けられた表示切替ボタン２０７（３Ｄ）を押下すると、図１９に示すように編集表示欄２０２が３次元表示に切り替えられ、加工対象面の３Ｄ形状が立体的に確認できる。また図１９の画面から表示切替ボタン２０７（２Ｄ）を押下すると、図１８の画面に切り替えられる。このように、表示切替ボタン２０７を押下する毎に、２Ｄ表示と３Ｄ表示が切り替えられ、また表示切替ボタン２０７の表示が、他の表示形態を示す２Ｄと３Ｄとに切り替えられる。また図１９の３Ｄ表示画面においても、図１８の２Ｄ表示画面と同様に、加工パターンの領域は、枠Ｋで囲まれて表示される。なお表示切替ボタン２０７は、フローティングツールバーに含まれており、任意の位置に移動可能である。またフローティングツールバーは表示／非表示を切り替えたり、通常のツールバーに組み込むよう構成してもよい。
（３次元ビューワ２６０）
【００６５】
上記の例では、編集表示欄２０２を２次元表示と３次元表示のいずれかに切り替えている。ただ、同じワークの２次元表示と３次元表示を並べて表示させたい場合もある。このような要求に応えるため、別ウィンドウで開く３次元ビューワ２６０を用意している。図２５に、３次元ビューワ２６０を表示させた例を示している。上記図１８の例では、３次元ビューワ２６０を開くための３次元別画面呼出ボタンをフローティングツールバーに設けている。図１８のように編集表示欄２０２で２次元表示させている状態で、３次元別画面呼出ボタンを構成する２画面表示ボタン２０７Ｃを押下すると、図２５に示すように３次元ビューワ２６０が別ウィンドウで表示される。３次元ビューワ２６０はドラッグして任意の位置に配置可能である。またウィンドウサイズも変更できる。さらに、３次元ビューワ２６０で表示されるワークＷの姿勢や角度の変更、回転、倍率変更等の操作を可能とすることもできる。例えば３次元ビューワ２６０上からワークＷを直接ドラッグして回転、移動させる。
【００６６】
なお、図１９に示すように編集表示欄２０２で３次元表示させている状態では、さらに３次元表示画面を開く必要がないので、３次元ビューワ２６０を呼び出すフローティングツールバーの２画面表示ボタン２０７Ｃはグレーアウトされ、選択できないようになっており、誤操作を防止している。ただ、２次元表示を別画面で表示させたい場合に、別途２次元ビューワ欄を表示可能とすることもできる。なおこれらの表示は一例であり、各欄のレイアウトや大きさ、位置関係等は任意に変更可能であることは言うまでもない。例えば設定欄を含めた各欄を別ウィンドウで表示させてもよい。
（印字不可能領域）
【００６７】
また、編集表示欄２０２において、加工対象面の内で、角度や影などの原因により印字ができない領域を表示させることもできる。図１９の例では、円柱の側面付近で印字することは可能であるが印字角度が浅く印字が不良となる印字不良領域を赤色で示している。
またレーザ照射点から見て裏側に位置するためレーザ光を物理的に照射できず印字が不可能となる領域、すなわちＸＹ平面を真上からワークを見た場合、ワークの加工対象面が裏側に位置するエリアを印字不可能領域としている。設定された加工パターンが印字不可能領域にかかり、印字が不可能である場合に、編集表示欄２０２において加工パターンを非表示として、ユーザに再設定を促すこともできる。例えば、設定した印字対象面の裏側に印字パターンが回り込んだ場合には加工パターンを非表示とし、印字は可能であるが最適な印字が可能な角度範囲外（印字不良領域）となった場合は赤色表示する。このように、単に印字可能、不可能の２種類で区分けするのでなく、最適な印字ができない範囲として、印字不良領域、印字不可能領域といった複数の区分で段階的に印字品質の低下を表示させることで、ユーザに対して詳細な情報を提示でき、より適切なレイアウトや配置を検討できる。図１８、図１９の例では、加工パターンの一部が印字不可能領域にかかっているため、加工パターンであるバーコードを編集表示欄２０２で非表示としている。そこで、加工パターンが印字可能領域に位置するよう、印字位置を調整する。例えば、図１９の「３Ｄ設定タブ」２０４ｉ内の画面内配置設定欄２０８で印字の開始角度を調整し、デフォルト値の−９０°から−１２０°に変更することで、図２０に示すように加工パターンのバーコードが表示される。このように、印字の開始位置や範囲、あるいはバーコードのナロー幅、印字線（バー）幅等の設定を調整し、正しく印字できるように設定する。なお編集表示欄２０２における加工パターンの表示／非表示のＯＮ／ＯＦＦや閾値は、任意に設定できる。
（３Ｄ表示画面の視点の変更）
【００６８】
３Ｄ表示画面においては、視点を任意に変更することが可能である。図２０の例から、スクロールバー２０９を操作することで、図２１に示すように３Ｄ表示画面の視点を変更できる。また、マウスで３Ｄ表示画面上の任意の点をドラッグすることにより、視点を変更するように構成してもよい。
（レーザ出射方向の表示）
【００６９】
さらに、３Ｄ表示画面において、レーザ出射方向の表示を表示することもできる。図２１の例において、編集表示欄２０２においてマーキングヘッドをアイコン状のイメージＭＫで表示し、かつマーキングヘッドから出射されるレーザ光ＬＫを直線状に表示している。これによって印字の方向を示すことができるので、上述した印字不可能領域との関係が把握し易くなる。またマーキングヘッドのイメージＭＫは表示と非表示を切り替えることもできる。図２２に、マーキングヘッドイメージＭＫの表示／非表示の設定画面２１０の一例を示す。このように、「レーザマーカを表示する」欄のチェックボックスをＯＮ／ＯＦＦすることによって、表示／非表示を容易に切り替えることができる。
（印字ブロックの配置）
【００７０】
さらにまた、レーザ加工データ設定プログラムは、加工対象面の配置を調整する機能も有する。図２３の例では、「３Ｄ設定」タブ２０４ｉを選択した状態で詳細設定欄２０４ｃの「ブロック形状・配置」タブ２１１を選択すると、印字ブロックの基準位置の座標や回転角、ブロック形状の詳細が指定できる。これによって、加工対象面の配置を任意に変更できる。またブロック形状の詳細は、図２３のように円柱の加工対象面が指定されている場合は、「ブロック形状」欄２１２で円柱の半径と、印字面が円柱の内面か外面の別を指定できる。
（レーザ加工データの設定手順）
【００７１】
以上のレーザ加工データ設定プログラムを用いて、加工条件設定部３Ｃから印字条件を設定して加工データ生成部８０Ｋが加工パターンを生成する手順を、図２４のフローチャートに基づいて説明する。まず図２４のステップＳ２１において、加工パターンを設定する。ここでは、加工条件設定部３Ｃから文字列を入力し、さらにエンコードするシンボルの種別を指定する。図１３の例では、加工種類指定欄２０４ａで文字列を選択し、文字入力欄２０４ｂから文字列として「０１２３４５」を入力すると共に、文字データ指定欄２０４の「文字データの種類」欄から、シンボルの種別として「バーコード」、さらにバーコードの詳細種別として「ＣＯＤＥ３９」を指定している。このようにして指定された情報に基づき、演算部８０は加工パターンを生成する。ここでは文字列でなくバーコードが選択されているので、バーコードが生成され、バーコードのイメージが編集表示欄２０２に表示される。
【００７２】
なお、この例では加工条件設定部３Ｃから入力された文字情報に基づいて、演算部８０が自動的に加工パターンとしてシンボルを生成しているが、直接シンボルを入力することも可能である。例えば、既に作成されたシンボルの画像データを加工条件設定部で選択して入力したり、他のプログラムで作成したシンボルを加工条件設定部から貼り付ける等の手段が採用できる。
【００７３】
またステップＳ２２で、加工条件設定部３Ｃからプロファイル情報を入力する。図１３の例では、印字パターン入力欄２０４のタブを「２Ｄ設定」タブ２０４ｈから「３Ｄ設定」タブ２０４ｉに切り替えて、図１７のプロファイル指定欄２０５から基本図形を円柱を選択する。これにより、図１８に示すように編集表示欄２０２の表示が平面状から円柱状に切り替えられる。また、編集表示欄２０２の表示形式を３Ｄ表示に切り替えると、図１９に示すように加工対象面の３Ｄ形状が立体的に確認できる。
【００７４】
このように、ステップＳ２１で印字パターン情報を指定し、この加工パターンの平面図を編集表示欄２０２で表示させた後、ステップＳ２２でプロファイル情報を指定して３次元の加工パターンに変換して編集表示欄２０２で確認することで、加工パターンの変化を視覚的に確認できる。なお、上記ステップＳ２１とステップＳ２２は、順序を入れ替えてもよい。すなわち、先に加工対象面の形状を指定した後、印字パターン情報を指定することもできる。
【００７５】
以上のようにして、加工データとして３次元空間座標データが得られた後、必要に応じて調整作業が行われる。例えばレイアウトの調整や高さ方向（ｚ方向）への微調整が挙げられる。微調整には、プログラム上に設けられたバーでのスライド調整やマウスのホイール回転等の手段が利用できる。
【００７６】
以上の手順で最終的なレーザ加工データが生成され設定作業が終了した後、得られたレーザ加工データをレーザ加工データ設定プログラムから、図１１に示すレーザ加工装置のコントローラ１Ａに転送する。転送の実行には、レーザ加工データ設定プログラムの画面左下に設けられた「転送・読出し」ボタン２１５を押下する。
【００７７】
レーザ加工装置では、レーザ加工データに基づいて印字加工を行う。また実際の加工開始に先立って、テスト印字を行わせてもよい。これにより、所望の印字パターンの印字が得られるかどうかを事前に確認することができる。またテスト印字結果に基づいて、さらにレーザ加工データを再設定することもできる。
【００７８】
以上の例では、一のワークに一の印字パターンを指定する例を説明したが、同様の手順を繰り返すことにより一のワークに複数の印字パターンを指定することもできる。また、レーザ加工データ設定プログラムの一画面にワークを一のみを表示する構成に限られず、一画面に複数のワークを表示させて、それぞれのワークに印字パターンを指定することもできる。
（加工経路演算部３Ｉ）
【００７９】
次に、加工パターンに印字加工を行う際の加工経路の内、最適な経路を加工経路演算部３Ｉで演算、判定する手順を、図２６〜図２８に基づいて説明する。レーザ光走査系を構成するスキャナの応答速度に性能差がある場合、性能が劣るスキャナの移動距離をなるべく抑えた方が、印字品質が向上できる。今、図２６に示すように傾斜した加工対象面上に、Ａ、Ｂ、Ｃ、１、２、３、ｐ、ｑ、ｒの９文字を３×３の行列状に印字する場合を考える。紙面において横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸、奥行きをＺ軸とし、加工対象面はＺ軸からＹ軸方向に若干傾いており、ＡからＢにかけての移動はＸ軸スキャナを使用し、Ａから１方向への移動はＹ軸スキャナを使うとする。各行間、各列間の間隔が、等しく３０ｍｍであるとし、Ａから印字を開始するとすれば、最適な加工経路としては、図２７に示すように「Ａ→１→ｐ→ｑ→２→Ｂ→Ｃ→３→ｒ」、図２８に示すように「Ａ→Ｂ→Ｃ→３→２→１→ｐ→ｑ→ｒ」等が候補として考えられ、いずれの加工経路も総距離は２４０ｍｍとなる。したがって、距離のみを考慮すればいずれの加工経路も同じとなる。しかしながら、実際にはスキャナ間の応答特性が異なるため、印字に要する加工時間と印字品質を考慮すると、両者は同じでない。そこで、スキャナの応答特性に鑑みて、候補となる加工経路から最適とおもわれるものを、加工経路演算部３Ｉで選択する。
【００８０】
ここでは、説明を簡略化するため奥行き方向への移動、すなわちＹ軸スキャナの移動を無視し、横方向へのＸ軸スキャナの移動と、縦方向へのＺ軸スキャナの移動のみを考える。一般に、Ｚ軸スキャナは、Ｘ・Ｙ軸スキャナと比べて、機構上応答特性が悪くなる。そしてスキャナの性能が悪く制動が悪いと文字の書き出しが乱れることがある。このため、図２７の加工経路では、１、ｐ、Ｂ、２、３、ｒの文字の書き出しが乱れることとなる。一方、図２８の加工経路では、３、ｐの部分しか乱れが生じない。このため、図２８の加工経路の方が図２７よりも、印字品質の面で有利であるといえる。このように、応答特性の劣るスキャナを可能な限り使用しない加工経路を採用することで、トータルの印字品質を改善できる。
【００８１】
また一方で、このような印字の乱れを解消するために、問題となる文字の書き出しの際に所定時間スキャナの駆動を停止させたり、レーザ光の出力されない助走区間を設ける等の方法で印字加工を安定させることも行われている。これらのいずれの方法も、印字時間のロスとなるので、トータルの印字時間を延ばすことになる。したがって、これらの方法を採用する場合においても、図２７の加工経路ｄは６ヶ所で対策を講じる必要があるが、一方図２８の加工経路では２ヶ所で済む。例えば、問題となる位置で０．５秒間レーザ光の走査を停止させるとすると、図２７の例では、０．５秒×６回＝計３秒のロスとなる。これに対し図２８の例では２回の停止で済むため、計１秒のロスに抑えることができる。このように、図２８の加工経路は、印字品質向上対策を採用する場合においても、印字時間を短縮できるので、好ましい選択といえる。
（評価方法）
【００８２】
以上のように加工経路を選択する作業を数値化して演算するために、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向への移動距離に重み付けをして評価することができる。加工経路の総経路長は各文字の間の区間距離を加算したものであるので、各区間距離の評価値をＬとし、文字間の移動における始点、終点の座標をそれぞれ（ｘ１、ｙ１、ｚ１）、（ｘ２、ｙ２、ｚ２）とすると、区間距離は次式で評価できる。
【００８３】
【数３】
2008006467.tif 000004
【００８４】
上式において、Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれＸ・Ｙ・Ｘ軸スキャナの応答特性に応じた重み付けの補正係数である。応答特性とは、スキャナに動作指示が与えられてから実際に動作を完了するまでに要する応答時間を示す指標であり、例えば（スキャナの移動完了までに要する時間）／（スキャナの移動距離）等で表せる。Ｚ軸スキャナが他のスキャナより応答特性が劣るレベルに応じて、これらの係数を適切に設定する。上記の評価式は一区間について評価しているが、トータルの経路長すなわち加工経路の評価値は、各区間Ｌｋを加算したＬ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋…Ｌｎ、すなわち
【００８５】
【数４】
2008006467.tif 000005
で表現できる。したがって、区間距離の和が短いほど、すなわち上記Ａ、Ｂ、Ｃの係数が小さくＬが小さいほど、加工距離が短く、短時間で加工できることになる。逆にいえば、特性の劣るスキャナを多く使う経路であれば、評価値が高くなるので、適正でない経路であると判断できる。
【００８６】
また、この例ではＺ軸スキャナのみに着目して説明したが、Ｘ軸スキャナとＹ軸スキャナも特性が異なる。一般には、Ｙ軸スキャナでＸ軸スキャナの反射光を受けるため、Ｘ軸スキャナの走査範囲に応じてＹ軸スキャナはＸ軸スキャナの走査方向に長くなる。このため、Ｙ軸スキャナのガルバノミラーがＸ軸スキャナよりも大きく重くなる結果、慣性モーメントが増大し、応答特性が低下する傾向にある。よって、このような特性差を考慮して、上記係数Ａ、Ｂの値を調整すれば、さらにＸ・Ｙ軸スキャナの特性も加味した適切な加工経路を選択できるようになる。
【００８７】
なお、上記の例では３次元の加工が可能な３次元スキャナを用いた例を説明したが、２つのスキャナを用いた２次元スキャナにおいても同様に適用可能である。例えばＸ・Ｙ軸スキャナのみを使用する場合は、パラメータが一つ減るので、評価式は以下のように表現できる。
【００８８】
【数５】
2008006467.tif 000006
【００８９】
また逆に、３次元以上、すなわちスキャナを３つ以上使用するレーザ加工装置においても、同様にパラメータを増やして評価式を表現できることは言うまでもない。
【００９０】
また、上記は文字を印字する例を説明したが、文字に限られず図形その他の加工においても同様に評価できる。すなわち、複数の加工ブロック間の移動に際して、どのような経路で加工を順次行うのが好ましいかを、適切に評価できる。さらに、以上は文字（加工ブロック）間の移動に着目して説明したが、一の加工ブロック内で文字を印字する際の印字順序の決定に際しても適用できる。例えば、Ａの文字を印字する際の書き順として、どのような経路で印字するのが適切かを評価する際にも適用できる。
（加工経路の選択）
【００９１】
このように、本実施の形態によれば、複数の加工経路の選択肢の中から、レーザ加工の加工時間を短縮や加工品質の向上を加味した最適な加工経路を加工経路演算部３Ｉで決定できる。次に、加工経路の選択肢としては、以下のような例が考えられる。
（１）加工ブロック毎にソートした順序
（２）文字毎にソートした順序
（３）加工ブロック番号順等、任意の順序
【００９２】
上記（１）〜（３）を比較するために、一例として図２９に示すような印字パターンを印字加工する例を考える。この例では、印字ブロック番号１として「１２３４」、印字ブロック番号２として「ＡＢＣＤ」が設定されているとする。この例では、縦方向と横方向の文字間隔が異なり、縦方向の文字間隔を５ｍｍ、横方向を１０ｍｍとしている。
【００９３】
図２９の印字パターンを上記（１）の順序で印字する場合は、加工ブロック単位でのソートとなるため、加工経路はＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→４→３→２→１の順となる。一方、（２）の順序で印字する場合は、加工ブロックに捕らわれず文字単位で加工経路が物理的に最短距離となるように設定されるため、加工経路はＡ→１→２→Ｂ→Ｃ→３→４→Ｄの順となる。さらに（３）の順序を選択した場合は、任意の順、例えば加工ブロック番号の昇順となり、加工経路は１→２→３→４→Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄの順となる。これらの加工経路に対して、加工経路演算部３Ｉを用いて、いずれの加工経路が最も印字時間が短いかを判定させる。その判定結果を自動的に選択して加工データ生成部で印字条件を設定する他、判定結果を表示部に表示させてユーザに提示し確認を促すこともできる。また、いずれの加工経路とするかをユーザに指定させてもよい。
【００９４】
さらに、ユーザが加工経路の選択基準として重視する項目を入力部から指定することで、（１）〜（３）いずれの加工経路とするかを決定することもできる。例えば、演算時間を重視するのであれば、（３）の加工ブロック番号順を選択する。この方法では、加工経路の最適化の演算に要する時間を省くことができる。この場合、印字時間は長くなるが、印字時間よりもソート等の処理に要する時間を重視する場合には、有効な選択肢となり得る。また印字時間を重視するのであれば、最短経路である（２）の文字毎にソートした順序を採用する。さらに、レーザ発振器の寿命やレーザ光の安定性を重視するのであれば、（１）の加工ブロック毎にソートした順序を採用する。特にＹＡＧレーザのように、頻繁にレーザ出力を切り替えるとレーザ発振器の寿命に影響する場合は、レーザ発振器への負担を軽減するために、レーザ出力饒辺かが少ないを加工ブロック毎のソート順序とする。
【００９５】
また、すべての加工経路候補を加工経路演算部で自動的にシミュレートし、最も加工時間の短い加工経路を選択するように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明のレーザ加工装置、レーザ加工条件設定装置、レーザ加工条件設定方法、レーザ加工条件設定プログラム、コンピュータで読み取り可能な記録媒体及び記録した機器は、例えばマーキング、穴あけ、トリミング、スクライビング、表面処理等、立体形状を有する立体の表面にレーザ照射を行う処理において、立体形状の設定に広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の一実施の形態に係るレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。
【図２】走査部におけるＸ・Ｙ軸スキャナの配置状態を示す透明斜視図である。
【図３】Ｘ・Ｙ・Ｚ軸スキャナの配置状態を示す透明斜視図である。
【図４】図１のレーザ励起部の内部構造を示す斜視図である。
【図５】レーザ加工装置のレーザ光走査系を含むマーキングヘッドの構成を示す斜視図である。
【図６】図５を背面方向から見た斜視図である。
【図７】図５を側面から見た側面図である。
【図８】焦点距離を長くする場合のレーザ光走査系を示す側面図である。
【図９】焦点距離を短くする場合のレーザ光走査系を示す側面図である。
【図１０】Ｚ軸スキャナを示す正面図及び断面図である。
【図１１】３次元印字可能なレーザマーカのシステム構成を示すブロック図である。
【図１２】レーザ加工データ設定装置を示すブロック図である。
【図１３】レーザ加工データ設定プログラムのユーザインターフェース画面の一例（２Ｄバーコードの表示例）を示すイメージ図である。
【図１４】複数の印字ブロックを設定する加工ブロック設定手段の一例を示すイメージ図である。
【図１５】印字ブロックの設定一覧表を示すイメージ図である。
【図１６】印字ブロックのレイアウトを調整する様子を示すイメージ図である。
【図１７】図１３で「３Ｄ設定」に切り替えた状態を示すイメージ図である。
【図１８】図１７で円柱を選択した状態を示すイメージ図である。
【図１９】図１８から編集表示欄を３次元表示に切り替えた状態を示すイメージ図である。
【図２０】図１９で印字開始角度を調整した状態を示すイメージ図である。
【図２１】図２０から３Ｄ表示画面の視点を変更した状態を示すイメージ図である。
【図２２】マーキングヘッドの表示／非表示の設定画面を示すイメージ図である。
【図２３】図２１からワークの配置を変更した状態を示すイメージ図である。
【図２４】印字条件を設定して加工パターンを生成する手順を示すフローチャートである。
【図２５】３次元ビューワで加工対象面の３次元画像を表示させた状態を示すイメージ図である。
【図２６】傾斜した加工対象面上に、文字列を印字する状態を示す斜視図である。
【図２７】図２６の文字列の加工経路を一例を示す平面図である。
【図２８】図２６の文字列の加工経路の他の例を示す平面図である。
【図２９】加工対象面上に、文字列を印字する他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００９８】
１００…レーザ加工装置
１…レーザ制御部；１Ａ…コントローラ；２…レーザ出力部
３…入力部；３Ａ…加工面プロファイル入力手段；３Ｂ…加工パターン入力手段
３Ｃ…加工条件設定部
３Ｆ…加工ブロック設定手段
３Ｉ…加工経路演算部
４…制御部；５…メモリ部；５Ａ…記憶部
６…レーザ励起部；７…電源；８…レーザ媒質；９…走査部
１０…レーザ励起光源；１１…レーザ励起光源集光部
１２…レーザ励起部ケーシング；１３…光ファイバケーブル
１４…スキャナ；１４ａ…Ｘ軸スキャナ；１４ｂ…Ｙ軸スキャナ
１４ｃ…Ｚ軸スキャナ；１４ｄ…ポインタ用スキャナミラー
１５…集光部；１６…入射レンズ；１８…出射レンズ
５０…レーザ発振部；５１、５１ａ、５１ｂ…ガルバノモータ
５２…スキャナ駆動回路；５３…ビームエキスパンダ；５４…光学部材
６０…ガイド用光源；６２…ハーフミラー；６４…ポインタ用光源；６６…固定ミラー
８０…演算部；８０Ｋ…加工データ生成部
８２…表示部；８６…レーザ照射警告手段
１５０…マーキングヘッド
１６０、１６０Ｂ…調整機構
１７０…設置台
１８０…レーザ加工データ設定装置
１９０…外部機器
２０２…編集表示欄
２０４…印字パターン入力欄
２０４ａ…加工種類指定欄
２０４ｂ…文字入力欄
２０４ｃ…詳細設定欄
２０４ｄ…文字データ指定欄
２０４ｅ…「印字データ」タブ
２０４ｆ…「サイズ・位置」タブ
２０４ｇ…「印字条件」タブ
２０４ｈ…「２Ｄ設定」タブ
２０４ｉ…「３Ｄ設定」タブ
２０５…プロファイル指定欄
２０６…形状選択欄
２０７…表示切替ボタン
２０７Ｃ…２画面表示ボタン
２０８…画面内配置設定欄
２０９…スクロールバー
２１０…マーキングヘッドイメージの表示／非表示設定画面
２１１…「ブロック形状・配置」タブ
２１２…「ブロック形状」欄
２１３…読み取り方向設定画面
２１４…座標位置指定欄
２１５…「転送・読出し」ボタン
２１６…ブロック番号選択欄
２１７…ブロック一覧画面
２１８、２１８Ｂ…濃度設定欄
２１９…「詳細」ボタン
２７０…編集モード表示欄
２７２…編集モード切替ボタン
Ｌ、Ｌ’、ＬＢ…レーザ光；
Ｗ…ワーク；
ＷＳ…作業領域；Ｆ…集光レンズ
Ｂ、Ｂ１〜Ｂ３…バーコード
Ｒ…バーコードリーダ
Ｋ…枠
ＭＫ…マーキングヘッドイメージ
ＬＫ…レーザ光
【図１】
2008006467.tif 000008
【図２】
2008006467.tif 000009
【図３】
2008006467.tif 000010
【図４】
2008006467.tif 000011
【図５】
2008006467.tif 000012
【図６】
2008006467.tif 000013
【図７】
2008006467.tif 000014
【図８】
2008006467.tif 000015
【図９】
2008006467.tif 000016
【図１０】
2008006467.tif 000017
【図１１】
2008006467.tif 000018
【図１２】
2008006467.tif 000019
【図２４】
2008006467.tif 000020
【図２６】
2008006467.tif 000021
【図２７】
2008006467.tif 000022
【図２８】
2008006467.tif 000023
【図２９】
2008006467.tif 000024
【図１３】
2008006467.tif 000025
【図１４】
2008006467.tif 000026
【図１５】
2008006467.tif 000027
【図１６】
2008006467.tif 000028
【図１７】
2008006467.tif 000029
【図１８】
2008006467.tif 000030
【図１９】
2008006467.tif 000031
【図２０】
2008006467.tif 000032
【図２１】
2008006467.tif 000033
【図２２】
2008006467.tif 000034
【図２３】
2008006467.tif 000035
【図２５】
2008006467.tif 000036