(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マーキング対象物にレーザを走査してマーキングを行うレーザマーキング制御方法であって、
前記マーキング対象物のマーキング領域を少なくとも第１の矩形領域と第２の矩形領域を含む複数の矩形領域に区分する第１工程と、
前記第１の矩形領域をラスタ走査によりレーザを照射してマーキングを実行する第２工程と、
前記第２の矩形領域をラスタ走査によりレーザを照射してマーキングを実行する第３工程とを有し、
前記第１の矩形領域と第２の矩形領域はひとつの画像領域を分断し、
前記第1の矩形領域のラスタスキャンベクトルの長さが前記第２の矩形領域のラスタスキャンベクトルの長さより短い場合に、前記第２工程のレーザ照射量を前記第３工程のレーザ照射量より少なくすることを特徴とするレーザマーキング制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザマーキング制御技術に関し、特に、情報処理機器に対するレーザマーキング技術等に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、パーソナルコンピュータや周辺機器、さらには携帯電話、ＰＤＡ等の情報処理機器では、製品筐体に対するユーザ固有のロゴやシリアル番号等の管理情報の刻印（マーキング）による個性化サービスが普及してきている。
【０００３】
ところで、製品筐体に対するロゴ等の刻印方法としては、樹脂あるいは金属等の対象物の材質を問わずに安定なマーキングが可能なレーザマーキング技術を用いることが考えられる。
【０００４】
すなわち、文字や図形や画像から構成されるマーキングデータをレーザーパルスに対応するビットイメージに展開し、刻印（マーキング）領域を、水平方向のラスタ走査（主走査）と、垂直方向における主走査開始位置のステップ移動（副走査）にてラスタ順にスキャンして、レーザーマーキングを行うものである。
【０００５】
この場合、従来から、非マーキング（空白）領域も一様にスキャンすることに因りマーキング時間がかかるの防ぐため、マーキング領域の左右あるいは上下の端部の非マーキング領域を認識し、この領域は主走査によるスキャンを行わないようにして、マーキング時間を短縮することが行われていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来技術のように、非マーキング領域でスキャンを抑止する方法では、主走査方向のスキャン長が図形等の輪郭形状に応じて変化するため、隣り合うラスタ走査間のスキャン時間間隔が不均一になり、実スキャン長の短い領域、すなわち副走査方向に細長い領域ほどラスタ走査間の時間間隔が短くなりマーキング領域が相対的に高温化してマーキング濃度が濃くなり、マーキング品位にばらつきを生じるという技術的課題がある。特に、文字領域等の場合には、領域内部での濃度ムラが発生しやすい。
【０００７】
このような技術的課題は、特に、プラスチック等の素材にレーザを照射して、材料を加熱・変色させてマーキングをおこなう場合に顕著となる。
【０００８】
また、文字を主体としたマーキングでは、文字形状の複雑さ等に関係なく、文字領域を包含する矩形領域の面積等にて決まる所要時間より以下には、マーキングの高速化を実現できないという技術的課題もある。
【０００９】
本発明の目的は、マーキング内容に影響されることなく、濃度等の均一な高いマーキング品位にてレーザマーキングを行うことが可能な技術を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、レーザマーキングの所要時間を短縮することが可能な技術を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、マーキング品位の向上とマーキング所要時間の短縮とを両立させることが可能な技術を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、マーキング対象物の加工性に影響されることなく高いマーキング品位にてレーザマーキングを行うことが可能な技術を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、マーキング対象物にレーザを走査してマーキングを行うレーザマーキング制御方法であって、マーキング対象物のマーキング領域を複数の矩形領域に区分する第１工程と、個々の矩形領域に対するレーザのラスタ走査およびベクタ走査の少なくとも一方にてマーキングを実行する第２工程とを含むものである。
【００１４】
より具体的には、一例として、パーソナルコンピュータ等のロゴ刻印サービス等において、文字・図形・画像が混在する刻印データをマーキングする制御方法に関し、刻印データを文字・図形・画像等の種別やブロック（矩形領域）ごとに区分し、個別にマーキングをおこなうようにするとともに、文字や枠等の図形の領域ではベクタスキャン（一筆書き風の走査）によるマーキングをおこない、画像等の領域ではラスタスキャンによるマーキングを行うことで、高品位・高速度のレーザーマーキングを実現する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態であるレーザマーキング制御方法にてロゴマーキングが実施された情報処理機器の一例を示す斜視図であり、図２は、本発明の一実施の形態であるレーザマーキング制御方法が実施されるレーザマーキング装置の構成の一例を示すブロック図、図３は、本実施の形態のレーザマーキング装置におけるレーザ照射系の構成の一例を示す斜視図である。
【００１７】
図１に例示されるように、本実施の形態においてレーザマーキングが実施される情報処理機器は、一例として、ノートブックタイプのパーソナルコンピュータ１００からなる。このパーソナルコンピュータ１００は、キーボード１０２等が設けられた本体１０１と、ヒンジ１０３を介して、この本体１０１に折り畳み可能に接続され、内面側に液晶ディスプレイ１０５が設けられた蓋体１０４からなる。
【００１８】
本実施の形態の場合、樹脂等で構成される蓋体１０４の外面には、後述のような本実施の形態のレーザマーキング技術にてマーキングが施されたマーキング領域２１０およびマーキング領域２２０が設けられている。
【００１９】
マーキング領域２１０は、一例として当該パーソナルコンピュータ１００の所有者に固有の名称が図形、画像等からなるロゴ情報がマーキングされ、マーキング領域２２０には、当該所有者における資産管理番号等のユーザシリアル番号情報がマーキングされている。
【００２０】
一方、図２に例示されるように、本実施の形態のレーザマーキング装置３００は、レーザ照射系３１０、上述のパーソナルコンピュータ１００のような製品あるいは部品等のマーキング対象物４００が載置される加工テーブル３２０、レーザ照射系３１０および加工テーブル３２０等の制御を行う制御コンピュータ３３０、制御コンピュータ３３０に入力される制御プログラムやマーキングデータ等が格納される記憶装置３４０、等で構成されている。
【００２１】
加工テーブル３２０は、レーザ照射系３１０の光軸方向に対する移動（上下動）と、この光軸方向に直交する平面内でのｘ−ｙ方向における水平水平移動が可能な図示しない移動機構を備えており、制御コンピュータ３３０の指令等に応じて上記各方向における変位が制御される。
【００２２】
本実施の形態のレーザ照射系３１０は、一例として図３に例示されるように、制御コンピュータ３３０にて発振動作が制御されレーザ３１２を出射するレーザ光源３１１を備えている。
【００２３】
レーザ３１２の光路上には、制御コンピュータ３３０にて回動動作が制御されるモータ３１３ａにて揺動することで加工テーブル３２０のｘ方向におけるレーザ３１２の走査位置を制御するガルバノミラー３１３が配置されている。
【００２４】
ガルバノミラー３１３を経由したレーザ３１２の光路上には、制御コンピュータ３３０にて回動動作が制御されるモータ３１４ａにて揺動することで加工テーブル３２０にのｙ方向におけるレーザ３１２の走査位置を制御するガルバノミラー３１４が配置されている。
【００２５】
ガルバノミラー３１４を経由したレーザ３１２の光路上には、当該レーザ３１２を収束してマーキング対象物４００に照射するｆθレンズ３１５が配置されている。
【００２６】
そして、ガルバノミラー３１３およびガルバノミラー３１４の揺動制御の組み合わせにより、図４（ａ）に例示されるようなレーザ３１２のラスタスキャン（ｘ方向（主走査方向）の走査を１つ終える毎にｙ方向（副走査方向）をステップ移動して新しい走査点からｘ方向の走査を行なう）によるラスタマーキング、および図４（ｂ）に例示されるようなレーザ３１２のベクタスキャン（一筆書き風の走査）によるベクタマーキング、の双方を行うことが可能である。
【００２７】
ここで、ラスタマーキングおよびベクタマーキングの各々におけるマーキング特性の相違について説明する。
【００２８】
図４（ａ）に例示されるように、ラスタマーキングでは、▲１▼マーキングデータを水平方向のラスタスキャンベクトルＲ１〜Ｒ１２に分解した後、▲２▼上から下、左から右へとレーザ３１２を照射して行く。
【００２９】
このラスタマーキングの場合、全域に渡ってほぼ均一にマーキングが可能である。ただし、ラスタスキャンベクトルＲ３，Ｒ４等のように短いラスタスキャンベクトルが縦方向に連続する領域、すなわち、縦方向に細長い領域では、ラスタスキャンベクトルＲ１，Ｒ２等の他の長いラスタスキャンベクトルが連続する領域に比較して相対的に各走査間の照射時間間隔が短くなるので相対的に濃くマーキングされる。また、文字データの場合、文字の輪郭でラスタスキャンベクトルが間欠するので文字間隔が詰まったり、輪郭が不鮮明になる場合がある。
【００３０】
従って、ラスタマーキングは、文字、枠等の線画よりも画像のマーキングに適している。
【００３１】
一方、図４（ｂ）に例示されるように、ベクタマーキングでは、▲１▼マーキングデータを縦、横、斜め等の任意方向のベクタスキャンベクトルＶ１〜Ｖ１１に分解した後、▲２▼一筆書き風に走査して行く。
【００３２】
このベクタマーキングの場合、描画領域の輪郭をなぞるように走査するため描画領域の輪郭が鮮明になる。また、ラスタマーキングのような左端（走査開始位置）への戻り時間がなく、文字や、枠等の線画の場合にはラスタマーキングよりも高速なマーキングが可能である。
【００３３】
従って、ベクタマーキングは、文字や、枠等の線画のマーキングに適している。
【００３４】
図５に、上述のような、文字および線画や、画像等のデータ種別と、マーキング方式の種別との間におけるマーキング品質の関係の一例を纏めて示す。
【００３５】
上述のような文字、線画、画像等のデータ種別に応じたラスタマーキングおよびベクタマーキングのマーキング特性の相違を踏まえて、図６（ａ）および（ｂ）等に例示されるように、本実施の形態では、マーキング対象物４００におけるマーキング領域４０１を文字および線画や、画像等のデータ種別毎に、複数の矩形領域に区分して、各矩形領域毎にラスタマーキングやベクタマーキングによるマーキングを実施する。
【００３６】
すなわち、図６（ａ）の例では、マーキング対象物４００におけるマーキング領域４０１を、画像Ｇを含む矩形領域４０１ａ、および文字列Ｃを含む矩形領域４０１ｂに区分し、各矩形領域毎に、マーキングを実施する。たとえば、画像Ｇを含む矩形領域４０１ａではラスタマーキングを実施し、文字列Ｃを含む矩形領域４０１ｂではベクタマーキングを実施する。あるいは、矩形領域４０１ａおよび矩形領域４０１ｂの双方ともにラスタマーキングを実施してもよい。
【００３７】
また、図６（ｂ）の例では、マーキング対象物４００におけるマーキング領域４０２を、画像Ｇを含む矩形領域４０２ａ、および文字列Ｃを含む矩形領域４０２ｂに区分し、各矩形領域毎に、マーキングを実施する。たとえば、画像Ｇを含む矩形領域４０２ａではラスタマーキングを実施し、文字列Ｃを含む矩形領域４０２ｂではベクタマーキングを実施する。あるいは、矩形領域４０２ａおよび矩形領域４０２ｂの双方ともにラスタマーキングを実施してもよい。
【００３８】
ここで、図６（ａ）の場合、矩形領域４０１ａおよび矩形領域４０１ｂがラスタ方向に重なり合わないので、データ種別に応じた矩形領域の設定が、すべての矩形領域をラスタマーキングする場合でも、マーキング速度の観点からも最適な区分となる。
【００３９】
一方、図６（ｂ）のマーキング領域４０２の例では、ラスタスキャン方向からみて矩形領域４０２ｂと、矩形領域４０２ａが重なり合うので、すべの矩形領域でラスタマーキングを実施する場合には、マーキング速度の観点からは、データ種別で矩形領域を設定する場合と、すべての矩形領域をラスタマーキングする場合で、最適な矩形領域の設定が異なってくる。
【００４０】
このことを図７を参照して説明する。すなわち、図７（ａ）のマーキング領域４０２は、従来技術のように、区分設定を行わずに全体をラスタマーキングを実施すると、図７（ｂ）の多角形領域４０３ようなラスタスキャン状態となり、ラスタスキャンベクトルの長さが異なる領域で、画質にばらつきを生じ、たとえば画像Ｇは、ラスタスキャンベクトルの短い上側が濃くマーキングされ、下側が薄くなる。
【００４１】
一方、本実施の形態の場合には、すべの矩形領域をラスタマーキングする場合には、速度を優先して、図７（ｃ）のように、画像Ｇの領域を分断するように、矩形領域４０２−１ａおよび矩形領域４０２−１ｂを設定し、各矩形領域毎にラスタマーキングを実施する。この場合、矩形領域４０２−１ａのラスタマーキングではマーキングが薄くなるように照射条件を設定することで、結果的に画像Ｇの全体を均一な濃さにマーキングできる。
【００４２】
また、画質を優先する場合には、図６（ｂ）と同様に、図７（ｄ）のように、データ種別に応じた矩形領域４０２ａおよび矩形領域４０２ｂの設定を行う。この場合、すべての矩形領域をラスタマーキングする場合でも、各矩形領域内でラスタスキャンベクトルの長さが揃うので、矩形領域毎に、すなわちデータ種別毎に均一な画質が得られる。
【００４３】
また、画像Ｇの矩形領域４０２ａはラスタマーキングを実施し、文字列Ｃの矩形領域４０２ｂではベクタマーキングを実施することで、各データ種別毎に最適なマーキング品質が得られる。
【００４４】
図８を参照して、本実施の形態のマーキング対象物４００として、上述のパーソナルコンピュータ１００のマーキング領域２１０にマーキングを行う場合の矩形領域の区分例を説明する。
【００４５】
本実施の形態のマーキング領域２１０は、一例として、“○△市役所”等の文字列Ｃ１、シンボルマーク等の画像Ｇ１、“環境課”等の文字列Ｃ２、模様等の画像Ｇ２、枠等の線画Ｌ、を含んでおり、これらの各々の要素を含むように、矩形領域２１１、矩形領域２１２、矩形領域２１３、矩形領域２１４、矩形領域２１５、が設定される。
【００４６】
そして、文字列Ｃ１、Ｃ２、線画Ｌの矩形領域２１１、２１３、２１５ではベクタマーキングを実施し、画像Ｇ１，Ｇ２の矩形領域２１２、２１４ではラスタマーキングを実施する。これにより、各データ種別に応じた最適なマーキング品質が得られる。
【００４７】
なお、金属のような難加工素材の場合において、ラスタマーキングが実施される画像等を含む領域のラスタスキャン方向の長さが長い（たとえば矩形領域２１４）場合には、当該方向に複数の矩形領域にさらに区分して、各矩形領域毎にラスタマーキングを実施することで加工性を高めるようにしてもよい。
【００４８】
図９は、本実施の形態における上述のような矩形領域の設定（条件出し）工程、および設定後のマーキング工程のフローチャートが例示されている。
【００４９】
すなわち、マーキング領域２１０の全体を示すマーキングデータを取り込み（ステップ５０１）、マーキング領域を複数の矩形領域に分割する（ステップ５０２）。
【００５０】
そして、各矩形領域毎に、当該矩形領域が、画像か、あるいはそれ以外の文字列、線画を含むかを判別し（ステップ５０３）、画像を含む矩形領域の場合にはラスタマーキング用データを生成し（ステップ５０４）、それ以外の文字列、線画を含む矩形領域の場合にはベクタマーキング用データを生成する（ステップ５０５）処理を、全矩形領域について反復する（ステップ５０６）。
【００５１】
その後、ラスタマーキング用データ、あるいはベクタマーキング用データを用いたレーザマーキングを実施する（ステップ５０７）。
【００５２】
なお、このステップ５０７のマーキング工程では、マーキング対象物が、たとえば図１に例示したパーソナルコンピュータ１００の場合、当該図１に例示した完成状態の製品の蓋体１０４に対してマーキングを実施してもよいし、蓋体１０４が単独の部品状態においてマーキングを実施してもよい。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態のレーザマーキング制御技術によれば、マーキング領域内における画像、文字列、線画等の構成要素に応じて矩形領域を設定し、各矩形領域毎に適したラスタマーキングやベクタマーキングを適用するので、マーキング内容に影響されることなく、濃度等の均一な高いマーキング品位にてレーザマーキングを行うことができるとともに、レーザマーキングの所要時間を短縮することが可能となる。
【００５４】
従って、マーキング品位の向上とマーキング所要時間の短縮とを両立させることが可能となる。
【００５５】
また、樹脂等に比較して難加工性の金属等の素材にラスタマーキングを適用する場合、ラスタスキャン方向に矩形領域をさらに分割することで、レーザマーキングの加工性が向上し、鮮明なマーキング結果が得られ、マーキング品位が向上する。
【００５６】
以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００５７】
マーキング対象物の情報処理機器としては、上述の実施の形態で例示したパーソナルコンピュータにかぎらず、その周辺機器、さらには携帯電話、ＰＤＡ等の一般の情報処理機器に広く適用することができる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、マーキング内容に影響されることなく、濃度等の均一な高いマーキング品位にてレーザマーキングを行うことができる、という効果が得られる。
【００５９】
本発明によれば、レーザマーキングの所要時間を短縮することができる、という効果が得られる。
【００６０】
本発明によれば、マーキング品位の向上とマーキング所要時間の短縮とを両立させることができる、という効果が得られる。
【００６１】
本発明によれば、マーキング対象物の加工性に影響されることなく高いマーキング品位にてレーザマーキングを行うことができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるレーザマーキング制御方法にてロゴマーキングが実施された情報処理機器の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるレーザマーキング制御方法が実施されるレーザマーキング装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態であるレーザマーキング装置におけるレーザ照射系の構成の一例を示す斜視図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、ラスタマーキングおよびベクタマーキングの作用を比較対照して示す説明図である。
【図５】文字、線画、画像等のデータ種別と、マーキング方式の種別との間におけるマーキング品質の関係の一例を示す説明図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施の形態であるレーザマーキング制御方法のマーキング領域における矩形領域の設定方法の一例を示す概念図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施の形態であるレーザマーキング制御方法のマーキング領域における矩形領域の設定方法とラスタマーキングによるマーキング特性の関係の一例を説明する説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態であるレーザマーキング制御方法におけるマーキング領域での矩形領域の設定方法の一例を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施の形態であるレーザマーキング制御方法の作用の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００…パーソナルコンピュータ、１０１…本体、１０２…キーボード、１０３…ヒンジ、１０４…蓋体、１０５…液晶ディスプレイ、２１０…マーキング領域、２１１…矩形領域、２１２…矩形領域、２１３…矩形領域、２１４…矩形領域、２１５…矩形領域、２２０…マーキング領域、３００…レーザマーキング装置、３１０…レーザ照射系、３１１…レーザ光源、３１２…レーザ、３１３…ガルバノミラー、３１３ａ…モータ、３１４…ガルバノミラー、３１４ａ…モータ、３１５…ｆθレンズ、３２０…加工テーブル、３３０…制御コンピュータ、３４０…記憶装置、４００…マーキング対象物、４０１…マーキング領域、４０１ａ…矩形領域、４０１ｂ…矩形領域、４０２…マーキング領域、４０２−１ａ…矩形領域、４０２−１ｂ…矩形領域、４０２ａ…矩形領域、４０２ｂ…矩形領域、４０３…多角形領域、Ｃ…文字列、Ｃ１…文字列、Ｃ２…文字列、Ｇ…画像、Ｇ１…画像、Ｇ２…画像、Ｌ…線画、Ｒ１〜Ｒ１２…ラスタスキャンベクトル、Ｖ１〜Ｖ１１…ベクタスキャンベクトル。
【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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【図８】
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【図９】
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