JP2001147985A - 二次元バーコードのレーザマーキング方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 マトリックス式二次元バーコードのレーザマ
ーキングの効率および品質の改善。 【解決手段】 被加工物表面のバーコードマーキング位
置にて、各切出しシンボル１０の正方形枠部１０ａの領
域にループ状のマーキングが形成され、正方形塗り潰し
部１０ｂには渦巻き状のマーキングが形成され、データ
領域１２内の全ての黒セルＣＥＢ内には同一の描画パタ
ーンで渦巻き状のマーキングが形成される。切出しシン
ボルおよびデータ領域のいづれにおいても、白セルＣＥ
Ｗ内は、何のマーキングも形成されず、被加工物の表面
が元のまゝの状態で露出している。この方式によると、
各切出しシンボルの一定連続セル領域１０ａ，１０ｂ内
の全域または全セルを短時間で効率よく、殆んど隙間
（非照射部分）なく一定パターンの連続黒（照射）領域
とすることができ、データ領域内の各黒セルを効率よく
正方形の単位黒（照射）領域とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マトリックス式の
二次元バーコードを作成するためのレーザマーキング方
法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、二次元方向に情報を持つ二次元バ
ーコードが普及の兆を見せている。二次元バーコードに
は、大別して、一次元バーコードを縦に積み重ねて縦横
で情報を表示するスタック式のバーコードと、黒白の升
目（セル）を縦横モザイク状（マトリックス状）に配列
して情報を表示するマトリックス式のバーコードとがあ
る。

【０００３】本願の発明者は以前にマトリックス式の二
次元バーコードを高品質にかつ効率よくマーキングでき
るようにしたレーザマーキング方法を発明しており、こ
の発明は本願の出願人による特願平９−３４８６２４号
（特開平１１−１６７６０２号）で公開されている。

【０００４】この先願発明は、被加工物の表面にレーザ
光をスキャニングしながら照射して、単位照射領域とし
ての第１のセル（黒セル）と単位非照射領域としての第
２のセル（白セル）とを所望の配列パターンでマトリッ
クス状に配置してなる二次元バーコードをマーキングす
る二次元バーコードのレーザマーキング方法において、
各々の第１のセル内でレーザ光のビームスポットを渦巻
き状にスキャニングして単位照射領域を形成し、所定の
順番で１セルずつ第１のセルに対する渦巻き状のスキャ
ニングを行うものである。

【０００５】この先願発明によれば、単位非照射領域と
しての第２のセル（白セル）をビームスポットが飛び越
す回数を可及的に少なくしつつ当該二次元バーコードの
黒白配列パターンに応じた最適なルートで各第１のセル
（黒セル）内に単位照射領域を安定確実に形成すること
が可能であり、効率のよいレーザマーキング動作で高品
質の二次元バーコードを作成することができる。

【０００６】ところで、一般にマトリックス式の二次元
バーコードは、当該バーコードを認識（読取）するため
の画像認識処理の中で位置検出の指標または基準となる
特殊なパターンを所定の部位に有している。

【０００７】たとえば、図２１に示すように、代表的な
マトリックス式二次元バーコードの１つであるＱＲコー
ドは、３つの角隅部に“切出しシンボル”と称される位
置検出用の特殊パターン１０を有している。バーコード
全体の中で切出しシンボル１０以外の領域１２は、当該
二次元バーコードのバーコード情報を表すデータ領域で
あり、情報内容によって領域１２内のパターン（黒白セ
ルの配列パターン）は変化する。一方、切出しシンボル
１０は、ＱＲコードに属する全てのバーコードが具有す
る共通かつ一定の位置検出用パターンであり、情報内容
によって変わることはない。

【０００８】このＱＲコードのバーコードを読み取るに
は、ＣＣＤカメラによってバーコード全体を画像として
取り込み、画像認識技術により、最初に３つの切出しシ
ンボル１０を切り出して識別し、これらシンボル１０の
パターン情報から当該バーコードの位置および回転方向
を３６０゜全方向で読み取り、その読み取った位置情報
に基づいてデータ領域１２内の各セルを識別し、白黒セ
ルの配列パターンを元のコードに組み立て直す。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記ＱＲコードの二次
元バーコードを作成する場合、上記先願発明によるレー
ザマーキング方法においては、図２２に示すように、切
出しシンボル１０とデータ領域１２とを区別せずに一律
に個々の黒セルＣＥB（第１のセル）毎にレーザ光のビ
ームスポットを渦巻き状にスキャニングさせて単位黒領
域（単位照射領域）を形成する。

【００１０】この点に関し、本願の発明者は上記先願発
明の中に改善の余地があることを見い出した。すなわ
ち、各切出しシンボル１０においてレーザ光を照射され
る部分は、外側の正方形枠部（□）１０ａと内側の正方
形塗り潰し部（■）１０ｂの２つの一定連続セル領域で
ある。より詳細には、正方形枠部（□）１０ａは、２４
個の黒セルＣＥBを７×７のサイズで正方形の辺または
枠に沿って一列に配列してなるものである。一方、正方
形塗り潰し部（■）１０ｂは、９個の黒セルＣＥBを３
×３のサイズで正方形の内側にマトリクス状に配列して
なるものである。

【００１１】このように一定の配列関係で複数個の黒セ
ルＣＥBが連続している切出しシンボル１０（１０ａ，
１０ｂ）は、広がり（面積）が大きいうえパターンが一
定している点で、データ内容に応じてランダムに分布す
るデータ領域１２内の個々の黒セルＣＥBとは明らかに
異質なマーキング領域といえる。したがって、レーザマ
ーキングに際して、切出しシンボル１０（１０ａ，１０
ｂ）内の黒セルＣＥBをデータ領域１２内の黒セルＣＥB
と同様（一律）に扱うのではなくて、上記のような切出
しシンボル１０に対しては上記のような特性に適ったマ
ーキング方法が案出されるべきである。

【００１２】実際、個々の黒セルＣＥB毎に渦巻き状の
スキャニングを行う上記先願発明において、切出しシン
ボル１０の一定連続セル領域（１０ａ，１０ｂ）は、ス
キャニングの繰り返し回数が多くて効率的でないばかり
か、隣接する黒セルＣＥBの間に隙間状の非照射部分を
つくりやすく、高品質のマーキング結果を得るうえでの
難所になっている。一方で、位置検出用の切出しシンボ
ル１０は、画像認識処理においてバーコード解読の判断
基準となる最重要のパターンであるから、データ領域１
２内のシンボルよりも格段に厳しいマーキング品質を求
められている。

【００１３】なお、従来一般のレーザマーキング方法
は、被加工物の表面でレーザ光のビームスポットを水平
方向に振って１回分のスキャニングラインとし、この水
平スキャニングラインを垂直方向に所定のピッチだけず
らして所定回数繰り返すというものである。このような
ラスタ方式のレーザマーキング方法においても、やはり
切出しシンボル１０（１０ａ，１０ｂ）内の黒セルＣＥ
Bがデータ領域１２内の黒セルＣＥBと同様（一律）に扱
われるため、切出しシンボル１０に関して上記と同様の
効率性および品質の問題がある。

【００１４】また、ＱＲコード以外のマトリックス式二
次元バーコードでも、切出しシンボル（１０）に相当す
る位置検出用の一定パターンが有り、そのような位置検
出用パターンに関して上記と同様の問題が見られる。

【００１５】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたもので、マトリックス式二次元バーコードに係る
レーザマーキングの効率および品質を改善するレーザマ
ーキング方法および装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第１のレーザマーキング方法は、被加工
物の表面にレーザ光をスキャニングしながら照射して、
単位照射領域としての第１のセルと単位非照射領域とし
ての第２のセルとを所望の配列パターンでマトリックス
状に配置してなる二次元バーコードをマーキングする二
次元バーコードのレーザマーキング方法において、前記
二次元バーコードの中で位置検出用の一定のパターンを
形成するための平面的に連続する複数個の前記第１のセ
ルからなる一定連続セル領域内で、前記レーザ光のビー
ムスポットを少なくとも２個以上のセルにわたり１つま
たは複数のルートでループ状または渦巻き状にスキャニ
ングして、前記一定連続セル領域のほぼ全域に照射領域
を形成する工程と、前記二次元バーコードの中の前記一
定連続セル領域以外の各々の前記第１のセル内で前記レ
ーザ光のビームスポットを渦巻き状にスキャニングして
照射領域を形成する工程とを有することを特徴とする。

【００１７】また、本発明の第２のレーザマーキング方
法は、被加工物の表面にレーザ光をスキャニングしなが
ら照射して、単位照射領域としての第１のセルと単位非
照射領域としての第２のセルとを所望の配列パターンで
マトリックス状に配置してなる二次元バーコードをマー
キングする二次元バーコードのレーザマーキング方法に
おいて、前記二次元バーコードの中で位置検出用の所定
のパターンを形成するための平面的に連続する複数個の
前記第１のセルからなる一定連続セル領域内で前記レー
ザ光のビームスポットを少なくとも２個以上のセルにわ
たり１つまたは複数のルートでループ状または渦巻き状
にスキャニングして前記一定連続セル領域のほぼ全域に
照射領域を形成する工程と、前記二次元バーコードの中
の前記一定連続セル領域以外の各々の前記第１のセル内
で前記レーザ光のビームスポットを所定のピッチで１回
または複数回一定方向に直線的にスキャニングして照射
領域を形成する工程とを有することを特徴とする。

【００１８】本発明のレーザマーキング装置は、被加工
物にスキャニング方式でレーザ光を照射して、単位照射
領域としての第１のセルと単位非照射領域としての第２
のセルとを所望の配列パターンでマトリックス状に配置
してなる二次元バーコードをマーキングするレーザマー
キング装置であって、所望の二次元バーコードについて
そのパターンを規定する描画データを所望のデータ管理
コードに対応させて設定するパターン設定手段と、前記
所望の二次元バーコードの中で位置検出用の所定のパタ
ーンを形成するための平面的に連続する複数個の前記第
１のセルからなる一定連続セル領域に対するマーキング
特性を規定する条件データを所望の第１の条件コードに
対応させて設定する第１の条件設定手段と、前記所望の
二次元バーコードの中で前記一定連続セル領域以外の各
々の前記第１のセルに対するマーキング特性を規定する
条件データを所望の第２の条件コードに対応させて設定
する第２の条件設定手段と、選択された前記データ管理
コードに対応する前記描画データと前記第１の条件コー
ドに対応する前記条件データとにしたがって前記一定連
続セル領域に対するマーキングを実行する第１のマーキ
ング実行手段と、選択された前記データ管理コードに対
応する前記描画データと前記第２の条件コードに対応す
る前記条件データとにしたがって前記一定連続セル領域
以外の各々の前記第１のセルに対するマーキングを実行
する第２のマーキング実行手段とを具備する。

【００１９】本発明において、渦巻き状とは、中心部か
ら外周に向かって、またはその反対に外周から中心部に
向かって、任意の形状で回りながら連続的または断続的
に進行することを意味する。したがって、円形の渦巻き
形状だけでなく、四角形等のような多角形状の渦巻き形
状をも含み、さらには円形の渦巻き形状と多角形の渦巻
き形状を合成した渦巻き形状をも含む。

【００２０】また、本発明において、ループ状とは、所
定の１つの点を始点かつ終点として該始点から任意のル
ートで連続的または断続的に進行して該終点に達するこ
とを意味する。したがって、円形のループ形状だけでな
く、四角形等のような多角形状のループ形状をも含み、
さらには円形のループ形状と多角形のループ形状を合成
したループ形状をも含む。

【００２１】また、本発明において、単位照射領域およ
び単位非照射領域はレーザ光の照射の有無によって光学
的に読み取り可能とされる２種類の単位領域（セル）を
意味し、必ずしも黒色および白色である必要はない。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図２０を参照して本
発明の一実施形態を説明する。

【００２３】図１に、本発明の一実施形態によるスキャ
ニング式ＹＡＧレーザマーキング装置の外観を示す。こ
のＹＡＧレーザマーキング装置は、制御電源ユニット１
１とレーザ発振ユニット１７とスキャニング・ヘッド２
０とを有する。

【００２４】制御電源ユニット１１において、上部室に
は表示部のディスプレイ１３や各種手動式ボタン（特に
スタートボタン１５）が設けられ、中間室（前扉１４の
奥）にはキーボードや制御基板が設けられ、下部室（前
扉１６の奥）にはレーザ電源回路やレーザ冷却装置等が
配置されている。中間室内の制御部より発生されたスキ
ャニング制御信号は所定の信号線（図示せず）を介して
スキャニング・ヘッド２０へ伝送される。スキャニング
・ヘッド２０はレーザ発振ユニット１７のレーザ出射口
に取り付けられ、ヘッド２０の真下に作業台１８が配置
されている。この作業台１８の上で、被加工物Ｗにレー
ザマーキングが施される。

【００２５】図２に、制御電源ユニット１１およびレー
ザ発振ユニット１７内の要部の構成を示す。

【００２６】レーザ発振ユニット１７内には、マーキン
グ用のＹＡＧレーザ光ＬM を発振出力するためのＹＡＧ
レーザ発振器２２が設けられるとともに、可視性たとえ
ば赤色のガイド光ＬG を発生するための半導体レーザ２
４も設けられている。

【００２７】ＹＡＧレーザ発振器２２より発振出力され
たＹＡＧレーザ光ＬM は、先ずミラー２６で光路が直角
に曲げられ、次にミラー２８で光路が直角に曲げられて
から直進してスキャニング・ヘッド２０へ送られる。半
導体レーザ２４より発生されたガイド光ＬG は、先ずミ
ラー３０で光路が直角に曲げられ、次にミラー３２で光
路が直角に曲げられてからミラー２８を裏側から透過
し、そのまま直進してスキャニング・ヘッド２０へ送ら
れる。

【００２８】制御電源ユニット１１内には、ＹＡＧレー
ザ電源部３４、半導体レーザ電源部３６、制御部３８、
入力部４０、表示部４２、記憶部４４、インタフェース
回路４６等が設けられている。

【００２９】ＹＡＧレーザ電源部３４は、制御部３８の
制御の下でＹＡＧレーザ発振器２２内のレーザ励起手段
たとえば励起ランプに励起電流Ｉを供給する。半導体レ
ーザ電源部３６は、制御部３８の制御の下で半導体レー
ザ２４に励起用電力を供給する。

【００３０】入力部４０は、手動式ボタン類、キーボー
ド、マウス、イメージスキャナ等の入力装置を含んでい
る。表示部４２は、制御部３８からの画像または文字デ
ータおよび表示制御にしたがってディスプレイ１３に画
面を映し出す。記憶部４４は、所要の各種プログラムお
よび各種設定・測定・演算データを格納する。インタフ
ェース回路４６は、外部装置（図示せず）とデータや制
御信号等をやりとりするために用いられる。

【００３１】制御部３８は、マイクロコンピュータから
なり、記憶部４４に蓄積されている所定のソフトウェア
にしたがって所要のデータ処理を行い、装置内の各部を
制御する。また、制御部３８は、後述するようなスキャ
ニング・ヘッド２０におけるスキャニング動作を制御す
るためのスキャニング制御信号を信号線４８を介してヘ
ッド２０内のスキャニング駆動回路に供給する。また、
ＹＡＧレーザ発振器２２には大きなピークパワーを有す
る繰り返しパルスレーザ光を得るためのＱスイッチ（図
示せず）が内蔵されており、制御部３８は制御線５０を
介してこのＱスイッチの制御を行う。

【００３２】図３に、スキャニング・ヘッド２０内のス
キャニング機構の構成例を示す。このスキャニング機構
は、互いに直交する回転軸５２ａ，５４ａに取り付けら
れたＸ軸スキャン・ミラー５２およびＹ軸スキャン・ミ
ラー５４と、両ミラー５２，５４をそれぞれ回転振動
（首振り）させるＸ軸ガルバノメータ５６およびＹ軸ガ
ルバノメータ５８を有している。

【００３３】スキャニング・ヘッド２０内に入って来た
レーザ発振ユニット１７からのレーザ光ＬM およびガイ
ド光ＬG は、先ずＸ軸スキャン・ミラー５２に入射し
て、そこで全反射してからＹ軸スキャン・ミラー５４に
入射し、このミラー５４で全反射してのちｆθレンズ６
０を通って被加工物Ｗのマーキング加工面に集光照射す
る。マーキング面上のビームスポットＢＳの位置は、Ｘ
方向においてはＸ軸スキャン・ミラー５２の振れ角によ
って決まり、Ｙ方向においてはＹ軸スキャン・ミラー５
４の振れ角によって決まる。

【００３４】Ｘ軸スキャン・ミラー５２は、Ｘ軸ガルバ
ノメータ５６の駆動で矢印Ａ，Ａ’方向に回転振動（首
振り）する。一方、Ｙ軸スキャン・ミラー５４は、Ｙ軸
ガルバノメータ５８の駆動で矢印Ｂ，Ｂ’方向に回転振
動（首振り）する。

【００３５】Ｘ軸ガルバノメータ５６には、Ｘ軸スキャ
ン・ミラー５２に結合された可動鉄片（回転子）と、こ
の可動鉄片に接続された制御バネと、固定子に取り付け
られた駆動コイルとが内蔵されている。Ｘ軸ガルバノメ
ータ駆動回路（図示せず）よりＸ方向スキャニング制御
信号に応じた駆動電流が電気ケーブル６２を介してＸ軸
ガルバノメータ５６内の該駆動コイルに供給されること
で、該可動鉄片（回転子）が該制御バネに抗してＸ軸ス
キャン・ミラー５２と一体にＸ方向スキャニング制御信
号の指定する角度に振れるようになっている。

【００３６】Ｙ軸ガルバノメータ５８も同様の構成を有
しており、Ｙ軸ガルバノメータ駆動回路（図示せず）よ
りＹ方向スキャニング制御信号に応じた駆動電流が電気
ケーブル６４を介してＹ軸ガルバノメータ５８内の駆動
コイルに供給されることで、Ｙ軸ガルバノメータ５８内
の可動鉄片（回転子）がＹ軸スキャン・ミラー５４と一
体にＹ方向スキャニング制御信号の指定する角度に振れ
るようになっている。

【００３７】したがって、レーザ発振ユニット１７から
のレーザ光ＬM およびガイド光ＬGがスキャニング・ヘ
ッド２０内に所定のタイミングで入ってくる度に、それ
と同期して両ガルバノメータ５６，５８がＸ方向および
Ｙ方向スキャニング制御信号に応じてＸ軸スキャン・ミ
ラー５２およびＹ軸スキャン・ミラー５４をそれぞれ所
定の角度で振ることにより、被加工物Ｗのマーキング面
上でレーザ光ＬM およびガイド光ＬG のビームスポット
ＢＳがスキャニングされ、所望のパターンがマーキング
される。

【００３８】次に、本実施態様における二次元バーコー
ドの作成のための設定入力について説明する。なお、以
下の説明では、マトリックス式の二次元バーコードとし
てＱＲコードを例にとる。

【００３９】図４に、設定入力モードにおける制御部３
８の処理をフローチャートで示す。この設定入力モード
では、表示部４０のディスプレイ１３に図５に示すよう
な『編集画面』を映し出し、入力部４２のマウスやキー
ボード等より入力される二次元バーコードの要素の設定
値を取り込む（ステップＡ1 ）。入力された各種設定値
は、画面上のデータ設定部７０の各欄に表示される。Ｑ
Ｒコードの場合、二次元バーコードの要素には、本来ま
たは正味のデータ（バーコード情報）のほかに、モデル
の種類や誤り訂正のレベル等が含まれる。

【００４０】図５の『編集画面』において、データ設定
部７０の下部にはパターンデータ入力部７２が設けられ
ている。ユーザがこのパターンデータ入力部７８のデー
タ記入欄の中に所望のバーコード情報たとえば“012345
678”をキーボード等から画面入力すると、制御部３８
は、入力されたバーコード情報“012345678”をＱＲコ
ードの二次元コードにエンコードして、図６に示すよう
なビットマップ形式（ＢＭＰ）のデータファイルを作成
する（ステップＡ2 ）。このビットマップ形式の二次元
コードにおいて、「１」、「０」は目的とする二次元バ
ーコードにおける照射セルたとえば黒セル（第１のセ
ル）、非照射セルまたは白セル（第２のセル）にそれぞ
れ対応している。

【００４１】次に、制御部３８は、上記ビットマップ形
式の二次元コードをレーザスキャニング用のマーキング
データに変換する（ステップＡ3 ）。このマーキングデ
ータは、目的とするＱＲコードの二次元バーコードにお
いて、各セルの位置、特に黒セルＣＥBの位置を表すセ
ル位置データと、各切出しシンボルの位置を表す切出し
シンボル位置データと、各黒セルＣＥB 内でレーザビー
ムスポットＢＳを所定の描画パターンで渦巻き状にスキ
ャニングさせるための単位セル内描画データと、各切出
しシンボルの一定連続セル領域内でレーザビームスポッ
トを少なくとも２個以上のセルにわたり１つまたは複数
のルートでループ状または渦巻き状にスキャニングさせ
るための一定連続セル内描画データとを含む。制御部３
８は、このマーキングデータを記憶部４２の所定の記憶
エリアに格納しておく（ステップＡ4）。

【００４２】図７に、一定連続セル領域内描画データに
よって規定される一定連続セル領域内描画パターンの例
を示す。図示のように、各切出しシンボル１０におい
て、外側の正方形枠部（□）１０ａに対しては複数本た
とえば４本の同心四角枠状またはループ状の描画パター
ンＰＡ(1)〜ＰＡ(4)と相似な基本パターンが予め登録さ
れている。内側の正方形塗り潰し部（■）１０ｂに対し
ても四角形の渦巻き状のパターンＰＢと相似な基本パタ
ーンが予め登録されていてよい。当該二次元バーコード
のサイズ（設定値）に対応した切出しシンボル１０のサ
イズに適合するように各基本パターンを座標変換するこ
とで、切出しシンボル１０に対する一定連続セル領域内
描画パターンＰＡ(1)〜ＰＡ(4)、ＰＢをそれぞれ表す一
定連続セル領域内描画データが得られる。

【００４３】図７の例の場合、外側の正方形枠部（□）
１０ａに設定される描画パターンＰＡ(1)〜ＰＡ(4)のう
ち、最外周のパターンＰＡ(1)は、正方形枠部（□）１
０ａの外側端部を一周するようにしてこの領域１０ａ内
の全ての黒セルＣＥBを縦断または横断する正方形枠状
のパターンであり、各角部の屈曲点Ｅa1，Ｅa2，Ｅa3，
Ｅa4の座標またはそれらの点を結ぶベクトルによって定
義される。また、最内周のパターンＰＡ(4)は、正方形
枠部（□）１０ａの内側端部を一周するようにしてこの
領域１０ａ内の全ての黒セルＣＥBを縦断または横断す
る正方形枠状のパターンであり、各角部の屈曲点Ｅd1，
Ｅd2，Ｅd3，Ｅd4の座標またはそれらの点を結ぶベクト
ルによって定義される。中間のパターンＰＡ(2)，ＰＡ
(3)は両端部のパターンＰＡ(1)，ＰＡ(4)の間に一定の
間隔を置いて設定される相似な正方形枠状のパターンで
あり、上記と同様にして定義される。これら正方形枠状
のパターンＰＡは任意の個数に設定できる。

【００４４】図７の例において、内側の正方形塗り潰し
部（■）１０ｂに設定される四角形の渦巻き状のパター
ンＰＢは、領域１０ｂの中心付近から所定の塗り潰しピ
ッチＰで外側へ渦巻き状に広がって領域１０ｂ内の全て
の黒セルＣＥBを通過し、領域の外に出る（抜ける）直
前で終端する四角形の渦巻き状パターンであり、当該塗
り潰し部（■）１０ｂのサイズ（幅Ｗ、高さＨ）と塗り
潰しピッチＰとによって定義される。

【００４５】図８に、単位描画データによって規定され
る単位描画パターンの例を示す。単位描画パターンは、
上記した正方形塗り潰し部（■）１０ｂに対するパター
ンＰＢと同様の四角形の渦巻き状パターンであり、セル
のサイズ（幅ｗ、高さｈ）と塗り潰しピッチｐとによっ
て定義される。

【００４６】設定入力モードでは、上記したような二次
元バーコード要素の設定入力のほかに、図９に示すよう
な『メイン画面』でマーキング動作の条件（パラメー
タ）たとえばＱスイッチ周波数、スキャニング速度、電
流等の各種条件データが設定入力される。

【００４７】図９において、『メイン画面』は、画面左
端部から中央部にわたって広がるパターン表示部７４
と、このパターン表示部７４の右側に表示されるデータ
設定部７６と、画面下部一列に表示される機能ボタン群
７８とから構成される。データ設定部７６には、「起動
番号」、「条件番号」、「スピード」、「Ｑスイッチ周
波数」、「電流」の各項目が縦一列に配置されている。
ユーザは、各項目について、カーソルで指示してキーボ
ードからキー入力するか、あるいは右端のアップ／ダウ
ンボタン（▲／▼）にマウスポインタを当ててマウスを
クリック操作することで、所望の数字データを入力また
は選択することができる。入力された数値データは、当
該項目の表示欄に表示される。

【００４８】最上部の「起動番号」項目には、１つの単
位パターンに関する全てのデータ（特に描画データと条
件データ）を一括管理するための起動番号（データ管理
コード）が設定入力される。本実施例では、複数個たと
えば２５６個の起動番号［０００］〜［２５５］が予め
用意されている。ユーザがこの「起動番号」項目で所望
の番号たとえば“００５”を入力または選択すると、本
装置（特に制御部３８）はこの選択された起動番号［０
０５］で管理（ポイント）している全ての設定データを
メモリ（記憶部４４）から検索し、検索したデータの中
の主要なデータ（条件データ、描画データ等）を画面上
に表示する。また、本実施例では、各起動番号に固有の
ファイル名（たとえば起動番号［００５］にはファイル
名“QR.MKG”）が割り付けられており、この対応するフ
ァイル名も「起動番号」項目に隣接して表示される。

【００４９】上記「起動番号」項目の下に「条件番号」
項目が設けられている。条件番号は、マーキング特性ま
たは動作を規定するパラメータ的な条件データを管理す
るためのコードである。本実施例では、複数個たとえば
２５６個の条件番号［００１］〜［２５６］が予め用意
されており、ユーザは所望の条件番号の下で「スピー
ド」（スキャニング速度）、「Ｑスイッチ周波数」およ
び「電流」（励起電流）の各マーキング条件項目につい
て所望の設定値を入力または選択できるようになってい
る。図９の例では、起動番号［００５］の下で条件番号
［００１］を選択し、この条件番号［００１］の下で
「スピード」を“１００”ｍｍ／ｓ、「Ｑスイッチ周波
数」を“４．０”ｋＨｚ、「電流」を“１２．０”Ａに
それぞれ設定している。

【００５０】記憶部４４には、所定のデータ管理プログ
ラムの下で図１０に示すように各条件番号［００１］〜
［２５６］と各種マーキング条件の設定データとを対応
づけるテーブルが構築されている。ユーザが『メイン画
面』（図９）の「条件番号」項目で所望の番号たとえば
“００１”を入力または選択すると、制御部３８はこの
条件テーブルを基に条件番号［００１］に対応する「ス
ピード」、「Ｑスイッチ周波数」および「電流」のそれ
ぞれの条件データを検索し、検索したデータ（データが
設定されていない場合は所定のデフォルト値）を該当条
件項目の表示欄に表示する。また、『メイン画面』上で
「スピード」、「Ｑスイッチ周波数」、「電流」のいず
れかの条件項目でデータが変更されると、その度毎にテ
ーブル（図１０）内の設定データも更新される。

【００５１】『メイン画面』（図９）のパターン表示部
７４には、「起動番号」項目で選択されている起動番号
（“００５”）の下で設定されている二次元バーコード
（ＱＲコード）のパターンが表示される。このバーコー
ドパターンの描画データは、上記したように図５の『編
集画面』上で設定入力されている。『メイン画面』（図
９）で「編集」ボタンをクリックすると『編集画面』
（図５）に切り換わり、『編集画面』（図５）で「戻
り」ボタンをクリックすると『メイン画面』（図９）に
切り換わるようになっている。

【００５２】ところで、このレーザマーキング装置で
は、ＱＲコードにおいて、切出しシンボル１０の一定連
続セル領域（１０ａ，１０ｂ）に対するマーキング条件
（「スピード」、「Ｑスイッチ周波数」、「電流」）と
データ領域１２内の各黒セルＣＥBに対するマーキング
条件とをそれぞれ個別に設定できるようになっている。

【００５３】この実施態様では、『メイン画面』（図
９）で選択された条件番号（“００１”）が当該起動番
号（“００５”）における第１条件番号として設定さ
れ、この第１条件番号（“００１”）の条件データが切
出しシンボル１０の一定連続セル領域（１０ａ，１０
ｂ）に対するマーキング条件の設定値に選ばれる。一
方、『編集画面』（図５）において、データ設定部７０
の最下欄の項目である「マーキング条件」のボタン
（▼）をクリックすると、図１２に示すように、上記条
件テーブル（図１０）の設定内容が副画面の『マーキン
グ条件画面』として表示される。この副画面の中で所望
の条件番号（たとえば“００２”）を選択して「設定」
ボタンをクリックすると、その選択された条件番号
（“００２”）が当該起動番号（“００５”）における
第２条件番号として設定され、この第２条件番号（“０
０２”）の条件データがデータ領域１２内の各黒セルＣ
ＥBに対するマーキング条件の設定値に選ばれる。

【００５４】記憶部４４には、所定のデータ管理プログ
ラムの下で図１１に示すように各起動番号［０００］〜
［２５５］に現在割り当てられている第１および第２条
件番号を参照するための対照テーブルが構築されてい
る。いずれか１つの起動番号が選択されると、制御部３
８はこの対照テーブルに基づいて当該起動番号に対応す
る第１および第２条件番号を検索し、検索した第１およ
び第２条件番号にそれぞれ対応する各種条件データを上
記条件テーブル（図１０）から検索するようになってい
る。

【００５５】次に、本実施例においてＱＲコードの二次
元バーコードを作成するためのマーキング動作について
説明する。

【００５６】ディスプレイ１３の画面が『メイン』にな
っている状態の下でユーザが操作パネル上の手動式スタ
ートボタン１５を押すと、あるいは外部装置より起動番
号を指定する所定のスタート信号を本装置に（インタフ
ェース回路４６を介して制御部３８）に与えると、マー
キング動作が実行される。

【００５７】図１３に、本実施例のマーキング実行モー
ドにおける制御部３８の処理手順を示す。マーキング実
行モードに入ると、制御部３８は、先ず所要の初期化を
行い（ステップＢ1）、それから切出しシンボル１０に
対するマーキングを実行し（ステップＢ2）、次いでデ
ータ領域１２内の各黒セルＣＥBに対するマーキングを
実行する（ステップＢ3）。なお、これら２段階のマー
キング動作（ステップＢ2，Ｂ3）の実行順序を逆にする
ことも可能である。

【００５８】初期化処理（ステップＢ1）で、制御部３
８は、指定された起動番号を識別し、その起動番号に対
応する第１および第２条件番号をメモリ（対照テーブ
ル）から検索する。また、両マーキング動作に共通の各
種設定値をメモリから検索するとともに、装置内の各部
を必要に応じてリセット状態または起動状態にする。特
に、ＹＡＧレーザ電源部３４およびガイド光レーザ電源
部３６を通じてそれぞれＹＡＧレーザ発振器２２および
ガイド光レーザ２４を作動させ、ＹＡＧレーザ光ＬM お
よびガイド光ＬG をそれぞれ点灯させる。

【００５９】図１４に、切出しシンボル１０に対するマ
ーキング動作を実行するための制御部３８の処理手順を
示す。

【００６０】先ず、所要の描画データ（一定連続セル内
描画データ）および条件データ（今回指定された起動番
号における第１条件番号の条件データ）を所定の記憶領
域またはレジスタにセットする（ステップＣ1）。

【００６１】次に、上記セットされた描画データおよび
条件データに応じたスキャニング制御信号をスキャニン
グ・ヘッド２０に送り、被加工物Ｗ表面の二次元バーコ
ード・マーキング領域中の所定部位たとえば右上の角隅
の切出しシンボル１０において（ステップＣ2）、先ず
外側の正方形枠部（□）１０ａ内でＹＡＧレーザ光ＬM
およびガイド光ＬG のビームスポットＢＳを４つのルー
トＰＡ(1)〜ＰＡ(4)でループ状にスキャニングさせる
（ステップＣ2，Ｃ3）。

【００６２】この場合、たとえば、最初に最外周のルー
トＰＡ(1)に沿って正方形枠部１０ａ内を一周スキャニ
ングし、次に１つ隣（内側）のルートＰＡ(2)に沿って
正方形枠部（□）１０ａ内を一周スキャニングし、最後
に最内周のルートＰＡ(4) に沿って正方形枠部（□）１
０ａ内を一周スキャニングするようにしてよい。各ルー
トＰＡ(i)におけるスキャニングの進行方向は時計回り
または反時計回りのいずれでもよい。

【００６３】上記のようなスキャニング動作により、被
加工物Ｗ表面上では、当該切出しシンボル１０の正方形
枠部（□）１０ａの領域において、ＹＡＧレーザ光ＬM
のビームスポットＢＳの当たった被加工物表面の微小部
分がレーザエネルギーで瞬間的に蒸発または変色し、ビ
ームスポットＢＳの通った跡に描画パターンＰＡ(1)〜
ＰＡ(4)と同様のループ状パターンがマーキング（刻
印）される。この結果、この領域１０ａの全域にわたり
連続した黒（照射）領域が得られる。

【００６４】次に、同じ切出しシンボル１０の正方形塗
り潰し部（■）１０ｂ内で、レーザビームスポットＢＳ
をルートＰＢに沿って渦巻き状にスキャニングさせる
（ステップＣ4）。この場合、渦巻きスキャニングの進
行方向は内側（中心部）から外側へ向う方向にすると、
中心位置がしっかりするため、より良質なマーキング結
果が得られる。もっとも、その逆の向きに（外側から内
側へ）スキャニングすることも可能である。

【００６５】上記のようなスキャニング動作により、被
加工物Ｗ表面上では、当該切出しシンボル１０の正方形
塗り潰し部（■）１０ｂの領域において、ＹＡＧレーザ
光ＬM のビームスポットＢＳの当たった被加工物表面の
微小部分がレーザエネルギーで瞬間的に蒸発または変色
し、ビームスポットＢＳの通った跡に描画パターンＰＢ
と同様のループ状パターンがマーキング（刻印）され
る。この結果、この領域１０ｂの全域にわたり連続した
黒（照射）領域が得られる。

【００６６】上記のようにして１個の切出しシンボル１
０に対するレーザマーキング動作が終了する。他の部位
の切出しシンボル１０に対しても上記と同様の手順でマ
ーキング動作が行われる（ステップＣ5→Ｃ6→Ｃ7→Ｃ2
〜Ｃ5‥）。

【００６７】図１５に、データ領域１２内の黒セルＣＥ
Bに対するマーキング動作を実行するための制御部３８
の処理手順を示す。

【００６８】先ず、所要の描画データ（単位黒セル内描
画データ）および条件データ（今回指定された起動番号
における第２条件番号の条件データ）を所定の記憶領域
またはレジスタにセットする（ステップＤ1）。

【００６９】そして、上記セットされた描画データおよ
び条件データに応じたスキャニング制御信号をスキャニ
ング・ヘッド２０に送り、被加工物Ｗ表面に設定されて
いるデータ領域１２中の所定の１番目の黒セルＣＥB 内
で、ＹＡＧレーザ光ＬMおよびガイド光ＬG のビームス
ポットＢＳを単位描画パターンＰＣで渦巻き状にスキャ
ニングさせる（ステップＤ2，Ｄ3）。

【００７０】このスキャニング動作により、被加工物Ｗ
の表面上では、データ領域１２中の当該黒セルＣＥBに
て、ＹＡＧレーザ光ＬM のビームスポットＢＳの当たっ
た被加工物表面の微小部分がレーザエネルギーで瞬間的
に蒸発または変色し、ビームスポットＢＳの通った跡に
単位描画パターンＰＣと同様の渦巻き状のパターンがマ
ーキング（刻印）され、単位照射領域が形成される。

【００７１】上記のようにして１番目の黒セルＣＥB 内
での渦巻きスキャニングが終了したなら、そのスキャニ
ング終点（セル端部）からそれに近接した２番目の黒セ
ルＣＥB のスキャニング開始点（セル中心点 ）までレ
ーザビームスポットＢＳを飛び越しさせる（ステップＤ
4→Ｄ5→Ｄ6→Ｄ2）。そして、この２番目の黒セルＣＥ
B 内でも、上記と同様の単位描画パターンＰＣで渦巻き
状にビームスポットＢＳをスキャニングさせる。

【００７２】以下、３番目以降の各黒セルＣＥB につい
ても上記と同様の渦巻きスキャニングを繰り返し、最後
の黒セルＣＥB 内での渦巻きスキャニングが終了した時
点でデータ領域１２内の全マーキング動作を終える（Ｄ
2→Ｄ3→Ｄ4→Ｄ5→Ｄ7）。

【００７３】図１６に、本実施例における上記マーキン
グ動作で得られるＱＲコードの二次元バーコードの全体
パターンの一例を示す。図示のように、被加工物Ｗ表面
のバーコードマーキング位置にて、各切出しシンボル１
０の正方形枠部（□）１０ａの領域には描画パターンＰ
Ａ(1)〜ＰＡ(4)でループ状のマーキングが形成され、各
切出しシンボル１０の正方形塗り潰し部（■）１０ｂの
領域には描画パターンＰＢで渦巻き状のマーキングが形
成され、データ領域１２内の全ての黒セルＣＥB内には
同一の描画パターンＰＣで渦巻き状のマーキングが形成
される。切出しシンボル１０およびデータ領域１２のい
ずれにおいても、白セルＣＥW 内は何のマーキングも形
成されず、被加工物Ｗの表面が元のままの状態で露出し
ている。

【００７４】上記したように、本実施例では、ＱＲコー
ドの二次元バーコードにおいて、各切出しシンボル１０
の一定連続セル領域（１０ａ，１０ｂ）についてはレー
ザビームスポットＢＳを複数個のセルにわたり１つまた
は複数のルートでループ状または渦巻き状にスキャニン
グし、データ領域１２内の各黒セルＣＥBについては各
セルＣＥB内でレーザビームスポットＢＳを渦巻き状に
スキャニングする。

【００７５】このようなレーザマーキング方式によれ
ば、各切出しシンボル１０の一定連続セル領域（１０
ａ，１０ｂ）内の全域または全セルを短時間で効率よ
く、しかも殆ど隙間（非照射部分）なく一定パターンの
連続黒（照射）領域とすることができるとともに、デー
タ領域１２内の各黒セルＣＥBを効率よくほぼ正方形の
単位黒（照射）領域とすることができる。

【００７６】さらに、本実施例のマーキング動作では、
切出しシンボル１０の一定連続セル領域（１０ａ，１０
ｂ）とデータ領域１２内の各黒セルＣＥBとでスキャニ
ング方式が異なるだけでなく、それぞれ第１条件番号お
よび第２条件番号で条件データを設定可能としており、
各スキャニング方式ないし領域毎に最適な条件でマーキ
ングを行えるようになっており、この面でもマーキング
品質の更なる改善をはかっている。なお、切出しシンボ
ル１０の正方形枠部（□）１０ａと正方形塗り潰し部
（■）１０ｂとで条件データをそれぞれ別個に設定する
装置構成とすることも可能である。

【００７７】上記した実施例におけるスキャニング方式
は一例であり、種々の変形が可能である。たとえば、図
１７に示すように、各切出しシンボル１０において、正
方形枠部（□）１０ａの領域内ではレーザビームスポッ
トＢＳを１つのルートＰＤで渦巻き状にスキャニング
し、正方形塗り潰し部（■）１０ｂの領域内でレーザビ
ームスポットＢＳを複数たとえば５つのルートＰＥ(1)
〜ＰＥ(5)でループ状にスキャニングすることによって
も、各一定連続セル領域（１０ａ，１０ｂ）を上記と同
様の効率および精度で一定パターンの連続黒（照射）領
域とすることができる。

【００７８】また、正方形枠部（□）および正方形塗り
潰し部（■）１０ｂの双方において、渦巻き状にスキャ
ニングしてもよく、あるいはループ状にスキャニングし
てもよい。渦巻き状のスキャニングでも、各一定連続セ
ル領域内で複数のルートを設定することが可能である。
また、渦巻きまたはループの各ルート上でスキャニング
を断続させることも可能である。

【００７９】データ領域１２内の各黒セルＣＥBにおい
ても、上記した実施例における四角形の渦巻き状の単位
描画パターンＰＣは一例であり、外にも種々の渦巻き状
描画パターンが可能であり、たとえば円形の渦巻き状パ
ターンや他の多角形渦巻き状パターンも可能である。

【００８０】本発明の方法および装置は、ＱＲコード以
外にも一定連続セル領域からなる位置検出用のパターン
を有する任意の二次元バーコードに適用可能である。た
とえば、図１８に示すようなデータコードにおいては、
左辺および下辺に延在するＬ型ガイドセルが位置検出用
の特殊パターンであり、１つの一定連続セル領域を形成
している。このようなデータコードにおいて、本発明に
したがい、たとえば図１９に示すようなスキャニング方
式により所望の二次元バーコードを作成することができ
る。

【００８１】図１９の例では、Ｌ型ガイドセルの領域内
でレーザビームスポットをＬ状のルートでループ状にス
キャニングして、この領域のほぼ全域を連続黒領域とし
ている。Ｌ型ガイドセルの対辺（上辺および右辺）に黒
セルＣＥBと白セルＣＥWとを交互に配列してなるタイミ
ングセルにおいては、各黒セルＣＥBが離散的または非
連続で分布しているので、データ領域と同様に各黒セル
ＣＥB毎に渦巻き状にスキャニングしている。

【００８２】なお、データ領域やタイミングセル内のラ
ンダムまたは離散的な黒セルに対しては、図２０に示す
ように一定間隔で複数本の直線的スキャニングＳＧを繰
り返すようなラスタ方式のレーザマーキング法を使用す
ることも可能である。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マトリクス式二次元バーコードに係るレーザマーキング
の効率および品質を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるスキャニング式ＹＡＧ
レーザマーキング装置の外観を示す斜視図である。

【図２】実施例装置における制御電源ユニットおよびレ
ーザ発振ユニット内の要部の構成を示すブロック図であ
る。

【図３】実施例装置におけるスキャニング・ヘッド内の
スキャニング機構の構成例を示す斜視図である。

【図４】実施例における設定入力のための制御部の処理
を示すフローチャートである。

【図５】実施例における設定入力画面（『編集画面』）
を示す略正面図である。

【図６】実施例におけるビットマップ形式の二次元コー
ドを示す図である。

【図７】実施例における描画データによってＱＲコード
の切出しシンボルについて規定される描画パターンの例
を示す図である。

【図８】実施例における描画データによってＱＲコード
のデータ領域内の各黒セルについて規定される描画パタ
ーンの例を示す図である。

【図９】実施例における設定入力画面（『メイン画
面』）を示す略正面図である。

【図１０】実施例において各条件番号と各種マーキング
条件の設定データとを対応付けるテーブルを示す図であ
る。

【図１１】実施例において起動番号と条件番号を対応付
けるテーブルを示す図である。

【図１２】実施例において第２条件番号の条件データを
設定する機能を説明するための設定入力画面（『編集画
面』）を示す略正面図である。

【図１３】実施例におけるマーキング動作のための制御
部の大まかな処理手順を示すフローチャートである。

【図１４】実施例においてＱＲコードの切出しシンボル
に対するマーキング動作のための制御部の処理手順を示
すフローチャートである。

【図１５】実施例においてデータ領域内の各黒セルに対
するマーキング動作のための制御部の処理手順を示すフ
ローチャートである。

【図１６】実施例におけるマーキング動作で得られるＱ
Ｒコードの二次元バーコードのマーキングパターンの一
例を示す図である。

【図１７】実施例において切出しシンボルに対するスキ
ャニング方式の一変形例を示す図である。

【図１８】データコードによる二次元バーコードの表示
パターンを示す図である。

【図１９】実施例におけるマーキング動作で得られるデ
ータコードの二次元バーコードのマーキングパターンの
一例を示す図である。

【図２０】実施例においてデータ領域内の各黒セルに使
用可能なラスタ方式のレーザマーキング方法を示す図で
ある。

【図２１】ＱＲコードによる二次元バーコードの表示パ
ターンを示す図である。

【図２２】ＱＲコードに対する先願発明のレーザマーキ
ング方法を示す図である。

【符号の説明】

１３ ディスプレイ ２０ スキャニング・ヘッド ２２ ＹＡＧレーザ発振器 ３８ 制御部 ４０ 入力部 ４２ 表示部 ４４ 記憶部 Ｗ 被加工物 ７０，７６ データ設定部 ７４ パターン表示部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物の表面にレーザ光をスキャニン
   グしながら照射して、単位照射領域としての第１のセル
   と単位非照射領域としての第２のセルとを所望の配列パ
   ターンでマトリックス状に配置してなる二次元バーコー
   ドをマーキングする二次元バーコードのレーザマーキン
   グ方法であって、 前記二次元バーコードの中で位置検出用の一定のパター
   ンを形成するための平面的に連続する複数個の前記第１
   のセルからなる一定連続セル領域内で、前記レーザ光の
   ビームスポットを少なくとも２個以上のセルにわたり１
   つまたは複数のルートでループ状または渦巻き状にスキ
   ャニングして、前記一定連続セル領域のほぼ全域に照射
   領域を形成する工程と、 前記二次元バーコードの中の前記一定連続セル領域以外
   の各々の前記第１のセル内で前記レーザ光のビームスポ
   ットを渦巻き状にスキャニングして照射領域を形成する
   工程とを有することを特徴とするレーザマーキング方
   法。
2. 【請求項２】 被加工物の表面にレーザ光をスキャニン
   グしながら照射して、 単位照射領域としての第１のセルと単位非照射領域とし
   ての第２のセルとを所望の配列パターンでマトリックス
   状に配置してなる二次元バーコードをマーキングする二
   次元バーコードのレーザマーキング方法であって、 前記二次元バーコードの中で位置検出用の所定のパター
   ンを形成するための平面的に連続する複数個の前記第１
   のセルからなる一定連続セル領域内で、前記レーザ光の
   ビームスポットを少なくとも２個以上のセルにわたり１
   つまたは複数のルートでループ状または渦巻き状にスキ
   ャニングして、前記一定連続セル領域のほぼ全域に照射
   領域を形成する工程と、 前記二次元バーコードの中の前記一定連続セル領域以外
   の各々の前記第１のセル内で前記レーザ光のビームスポ
   ットを所定のピッチで１回または複数回一定方向に直線
   的にスキャニングして照射領域を形成する工程とを有す
   ることを特徴とするレーザマーキング方法。
3. 【請求項３】 被加工物にスキャニング方式でレーザ光
   を照射して、単位照射領域としての第１のセルと単位非
   照射領域としての第２のセルとを所望の配列パターンで
   マトリックス状に配置してなる二次元バーコードをマー
   キングするレーザマーキング装置であって、 所望の二次元バーコードについてそのパターンを規定す
   る描画データを所望のデータ管理コードに対応させて設
   定するパターン設定手段と、 前記所望の二次元バーコードの中で位置検出用の所定の
   パターンを形成するための平面的に連続する複数個の前
   記第１のセルからなる一定連続セル領域に対するマーキ
   ング特性を規定する条件データを所望の第１の条件コー
   ドに対応させて設定する第１の条件設定手段と、 前記所望の二次元バーコードの中で前記一定連続セル領
   域以外の各々の前記第１のセルに対するマーキング特性
   を規定する条件データを所望の第２の条件コードに対応
   させて設定する第２の条件設定手段と、 選択された前記データ管理コードに対応する前記描画デ
   ータと前記第１の条件コードに対応する前記条件データ
   とにしたがって前記一定連続セル領域に対するマーキン
   グを実行する第１のマーキング実行手段と、 選択された前記データ管理コードに対応する前記描画デ
   ータと前記第２の条件コードに対応する前記条件データ
   とにしたがって前記一定連続セル領域以外の各々の前記
   第１のセルに対するマーキングを実行する第２のマーキ
   ング実行手段とを具備することを特徴とするレーザマー
   キング装置。