(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック部材の表面の凹部が黒化された刻印を読み取るセラミック部材刻印読取方法であって、
セラミック部材の刻印がなされた面以外の面のみに照明光を入射させ、
セラミック部材内部を透過拡散した光を、セラミック部材の刻印がなされた面から出射させ、
セラミック部材の刻印がなされた面から出射する光を読み取る、
ことを特徴とするセラミック部材刻印読取方法。
【請求項２】
セラミック部材の表面の凹部が黒化された刻印を読み取るセラミック部材刻印読取装置であって、
セラミック部材の刻印がなされた面以外の面のみに照明光を入射させる照明手段と、
セラミック部材内部を該照明手段のみによって入射された光が透過拡散した光であって、セラミック部材の刻印がなされた面から出射する光を読み取る受光手段と、
を備えたことを特徴とするセラミック部材刻印読取装置。
【請求項３】
前記照明光は、光源から照射された光がセラミック部材の表面で全反射しない角度で入射される、ことを特徴とする請求項１に記載のセラミック部材刻印読取方法。
【請求項４】
前記照明光は、前記照明手段から照射された光がセラミック部材の表面で全反射しない角度で入射される、ことを特徴とする請求項２に記載のセラミック部材刻印読取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はセラミック部材上にレーザ光によってマーキング（刻印）を行い、セラミック部材表面のマーキング（刻印）を読み取るセラミック部材刻印読取方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、セラミック部材がインクジェット記録装置のヘッド部分に多用されてきている。そして、このインクジェット記録装置のヘッド部分の製造は多工程にまたがっている。一般的な製造工程において、各種ＩＤコードがマーキング（刻印）によって付与された  部品が各工程間を流れていくようになっている。
【０００３】
この種の部品に対するマーキング（刻印）としては、部品表面にインクの塗布を行うインクジェット記録や、レーザ光によって部品表面に凹凸を設けるレーザマーキングによるものが一般に知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
インクジェット記録によるマーキングは、比較的鮮明なマーキングが行えるものの、部品の洗浄工程が介在する場合には適していない問題を有している。
【０００５】
一方、レーザマーキングは部品表面に凹凸を設けるだけであるので、照明光学系を工夫して同軸落射照明などを用いた場合であっても、文字認識の段階で誤りが発生しやすい問題が存在している。
【０００６】
本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであって、正確な読み取りが可能なセラミック部材刻印読取方法を実現することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであって、正確な読み取りが可能なセラミック部材刻印読取装置を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本件出願の発明者は、セラミック部材のマーキングについて鋭意研究を進めた結果、従来のマーキングとは異なる手法を用いることで、読み取りの精度を向上させることが可能であることを新たに見出した。
【０００９】
したがって、以上の課題は以下に示す各発明により達成される。
【００１２】
（１）請求項１記載の発明は、セラミック部材の表面の凹部が黒化された刻印を読み取るセラミック部材刻印読取方法であって、セラミック部材の刻印がなされた面以外の面のみに照明光を入射させ、セラミック部材内部を透過拡散した光を、セラミック部材の刻印がなされた面から出射させ、セラミック部材の刻印がなされた面から出射する光を読み取る、ことを特徴とするセラミック部材刻印読取方法である。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、セラミック部材の表面の凹部が黒化された刻印を読み取るセラミック部材刻印読取装置であって、セラミック部材の刻印がなされた面以外の面のみに照明光を入射させる照明手段と、セラミック部材内部を該照明手段のみによって入射された光が透過拡散した光であって、セラミック部材の刻印がなされた面から出射する光を読み取る受光手段と、を備えたことを特徴とするセラミック部材刻印読取装置である。
【００１４】
これらの発明では、セラミック部材の刻印面以外の面から照明光を入射させ、内部で透過拡散した光を、刻印面から出射させて読み取るようにすることで、セラミック部材の表面の黒化した凹部の刻印を読み取る。このため、刻印面の凹凸を読み取るだけの従来のマーキングと比較して正確な読み取りが可能になる。
【００１６】
また、請求項３記載の発明は、照明光は、光源から照射された光がセラミック部材の表面で全反射しない角度で入射される、ことを特徴とする請求項１に記載のセラミック部材刻印読取方法である。
また、請求項４記載の発明は、照明光は、前記照明手段から照射された光がセラミック部材の表面で全反射しない角度で入射される、ことを特徴とする請求項２に記載のセラミック部材刻印読取装置である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の実施の形態例について図を用いて詳細に説明する。
図１は本実施の形態例で使用されるセラミック部材刻印とセラミック部材刻印読み取りに使用する装置の概略構成を示す構成図である。ここで、図１（ａ）はセラミック部材刻印装置を示し、図１（ｂ）はセラミック部材刻印読取装置を示している。
【００１９】
図１（ａ）において、１０はレーザ光照射により刻印がなされる白磁などのセラミック部材であり、アルミナを含有する硝子セラミックスなどが該当する。本実施の形態例、では、インクジェット記録装置のヘッド部分に使用するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を具体例にして説明する。２０はセラミック部材１０にレーザ光照射による刻印を行うレーザ発光手段であり、ＣＯ2レーザ装置などを使用することができる。図面では、複数のレーザ光が出力されている様子を示しているが、単一ビームのレーザ光であってもよい。
【００２０】
ここで、レーザパワーをＰ［Ｗ］、レーザ光の照射面積をＡ［m2］、レーザ光の走査速度をｖ［ｍ／sec］とした場合に、レーザ光による刻印を行う際に、
Ｐ＞１．９６×１０9ｖＡ＋０．９  …▲１▼
として、レーザ光により凹部１１を形成すると共に、黒化層１２を形成する。なお、凹部１１と黒化層１２については、断面の様子を図３として示す。
【００２１】
また、凹部１１と黒化層１２とを適切な範囲にするため、
Ｐ＜１．９６×１０9ｖＡ＋２．４  …▲２▼
とすることが望ましい。この上限値を超えると、黒化層１２が隆起した状態で形成され、剥離しやすくなる。黒化層１２が剥離してしまうと、従来手法と同じ状態の単なる凹部になってしまい、正確な読み取りが期待できない。
【００２２】
なお、以上の▲１▼式は黒化開始の条件であり、▲２▼式はセラミック部材１０に悪影響を与えない上限値を意味しており、
Ｐ＝１．９６×１０9ｖＡ＋１．２  …▲３▼
程度のレーザパワーで刻印を行うことにより、安定した動作を実現できる。
【００２３】
すなわち、レーザ光のビーム径が９０μm の場合には図２の斜線で囲まれた範囲にレーザパワーを制御することで、セラミック部材１０の表面にレーザ光で凹部１１を設けると共に、その凹部１１を黒化させて黒化層１２を形成することが可能になる。このため、凹部を設けるだけの従来のマーキングと比較して正確な読み取りが可能になる。
【００２４】
以上のようにして刻印の凹部１１を黒化させたセラミック部材１０について、図１（ｂ）のセラミック部材刻印読取装置により読取を行う。
図１（ｂ）において、１０はレーザ光照射により凹部が黒化された状態に刻印がなされた白磁などのセラミック部材である。３０はセラミック部材１０の刻印面を内部から透過拡散照明するための光源である。この光源３０としては、レーザ光源、ＬＥＤ、ハロゲンランプ等の他、何らかの光源からの光をライン状に並べたファイバによって導くラインファイバ照明などを用いることも可能である。４０はセラミック部材１０の刻印面からの光を受光する受光手段であり、ＣＣＤセンサ等を用いることが可能である。
【００２５】
なお、図１（ｂ）には示されていないが、インクジェット記録装置のヘッド部分の製造工程において、セラミック部材１０を吸着あるいは把持して移動させる手段によって移動中のセラミック部材１０の刻印を受光手段４０が読み取ることが望ましい。
【００２６】
なお、この実施の形態例では、セラミック部材１０の表面の凹部が黒化された刻印を読み取る際に、図３に示すように、刻印がなされた面以外の面から照明光３１を入射させ、セラミック部材内部を透過拡散した光を、セラミック部材の刻印がなされた面から出射させ、この出射する光を読み取ることを特徴としている。
【００２８】
なお、照明光３１を入射させる面は図１（ｂ）や図３の具体例の面に限定されるものではない。また、照明光３１を複数の面から同時に入射させるようにしてもよい。また、照明光３１を入射させる角度については、照明光３１がセラミック部材１０の表面で全反射しない角度であればよい。
【００２９】
この刻印読み取りの実施の形態例では、セラミック部材１０内部で透過拡散した光を刻印面から出射させて、セラミック部材の表面の黒化した凹部１１の刻印を読み取るようにしているため、刻印面の凹凸を反射光で読み取るだけの従来のマーキングと比較して、コントラストがよく正確な読み取りが可能になる。このため、文字認識の精度も向上する。
【００３０】
なお、実際には、受光手段４０での受光信号を二値化して二値画像データを生成し、その二値画像データを既知の文字認識ソフトウェアによって認識する。
本実施の形態例の黒化された凹部刻印を内部透過拡散照明によって受光手段４０で読み取ると、刻印部の文字そのもの黒く、凹部以外の背景部分は内部拡散透過照明によって全体に明るい。従って、受光手段４０での受光結果のヒストグラムは図４（ａ）のようになる。この図からも、黒い部分と明るい部分とに分かれていて、二値化に適していることが読みとれる。
【００３１】
一方、従来の手法による単なる凹部を形成しただけの刻印を同軸落射照明によって読み取ると、凹部も凹部以外の平面部分もほぼ同じ反射率を有しており、凹部の境界部分で反射率が若干大きくなる。このため、凹部の周囲（文字の輪郭）が明るく、背景も文字の内部の同じ色になる。従って、従来手法での受光結果のヒストグラムは図４（ｂ）のようになる。この図からも、明確な分かれ目が存在しておらず、二値化が困難であることが読みとれる。
【００３２】
なお、図５（ａ）は本実施の形態例によって刻印を読み取った受光信号を二値化した状態の二値化画像を示している。刻印部の文字そのもの黒く、凹部以外の背景部分は内部拡散透過照明によって全体に明るい状態になっており、文字の欠けや潰れが極めて少ない状態になっている。このため、文字認識ソフトウェアによる認識率が極めて高く、正確な読み取りが実現できる。
【００３３】
一方、図５（ｂ）は従来の手法によって刻印を読み取った受光信号を二値化した状態の二値化画像を示している。凹部の周囲（文字の輪郭）が明るい状態になっているが、欠け、かすれ、潰れなどが多く発生している状態になっている。このため、文字認識ソフトウェアによる認識率があまり高くなく、正確な読み取りは期待できない。
【００３４】
以上説明したように、この実施の形態例によれば、セラミック部材の表面の黒化した凹部の刻印を読み取る際に、刻印面の凹凸を反射光で読み取るの従来のマーキングと比較して、正確な読み取りを行うことができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、正確な読み取りが可能セラミック部材刻印読取方法および装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例のセラミック部材刻印装置とセラミック部材刻印読取装置の構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態例のセラミック部材刻印を行う際のレーザパワーの特性を示す特性図である。
【図３】本発明の実施の形態例のセラミック部材刻印読み取りの際の照明光の照射の様子を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態例と従来手法のセラミック部材刻印読み取りにおける受光信号のヒストグラムの様子を示す特性図である。
【図５】本発明の実施の形態例と従来手法のセラミック部材刻印読み取りにおける受光信号を二値化した画像を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  セラミック部材
１１  凹部
１２  黒化層
２０  レーザ発光手段
３０  光源
４０  受光手段
【図１】
0004432210.tif 000002
【図２】
0004432210.tif 000003
【図３】
0004432210.tif 000004
【図４】
0004432210.tif 000005
【図５】
0004432210.tif 000006