JP2001170783A - レーザマーカおよびレーザマーキング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ光をガルバノミラーで走査して描画す
るに際し、走査速度や文字形状、文字サイズが変化した
場合でも良好な描画形状が得られる描画方法。 【解決手段】 ガルバノミラー６、７の制御は、パター
ンのデータを時系列データに変換後に補正値を加算して
データを補正し、その補正されたデータによりガルバノ
ミラー６、７を作動させて被加工体５に所定のパターン
を描画する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガルバノミラーを
用いてレーザ光を走査するレーザマーカ等のレーザ加工
技術に関し、特に、高速、高精度にレーザ光を走査する
レーザマーカとそれに用いるレーザマーキング方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、レーザマーカの一例では図２１
に示すように、レーザ発振器２１から発振されたレーザ
光のＸスキャナ２２とＹ軸スキャナ２３として、それぞ
れにガルバノミラー２６ａ、２７ｂを用いている。この
ガルバノミラー２６ａ、２７ｂは、サーボモータを具備
したガルバノミラー２６、２７によって駆動・走査され
ている。

【０００３】レーザマーカは加工に際しては、ガルバノ
ミラー２６ａ、２７ｂでレーザ光を図示しないスキャナ
ドライバからの信号により指定形状に沿って走査し、文
字等の任意形状を被加工体の表面にマークを描画してい
る。このため、描画するマークの描画特性の大部分は、
ガルバノミラー２６、２７とスキャナドライバの制御特
性に依存している。

【０００４】また、円弧を描画する際には図２２に示す
ように、制御が簡単であることや、設定速度を上げても
描画の形状の乱れが少ない等の理由により、円弧を多数
の線分の連結で近似させて描画する方法がとられる場合
が多い。

【０００５】また、通常、ペンタイプ（一筆書きタイ
プ）のレーザマーカでは、上述のようにＸ−Ｙ２軸のミ
ラーをスキャナで走査する構造で、このミラーでレーザ
光を平面上の走査指定で所定の形状に沿って走査し、文
字等の任意形状のマークを加工している。したがって、
走査指令は加工中はスキャナドライバへ、リアルタイム
で払い出す必要があるが、走査指令のデータ中には、レ
ーザ強度信号、歪み補正、各種オフセット他の多くの要
素が含まれており、リアルタイムでの生成が困難な場合
が生じている。

【０００６】そのため、一部の機種では、加工中のリア
ルタイムでは行わず、データ処理が終了後にポスト処理
で加工の走査指令の時系列データを生成してファイルと
して蓄え、これをスキャナドライバの指令におけるサン
プリングの周波数に併せて機械的に払い出し、スキャナ
の制御を行っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ガルバノミラーは、図２３に示すように、上側に表示さ
れている指令信号と、下側に表示されている実際の挙動
信号では、僅かではあるが一般のサーボモータと同様に
サーボ遅れを持っている。そのため、ガルバノミラーに
よる描画は、スキャナドライバからの指令値に対して一
定の遅れを持った軌跡を描く。したがって、円弧を描画
する際には、線分の連結部分でこの遅れ時間を待ち、次
の線分の指令を出力する必要がある。そのためには、最
高速度を上げて平均速度が遅くなるのを防止している
が、最高速度はモータにより限界値があるため所定値以
上は困難である。

【０００８】また、描画に際しては加速を線分の連結部
分毎に繰返し行わなければならないため、レーザ強度の
制御が困難である。

【０００９】また、図２４（ａ）と（ｂ）に示すよう
に、円弧を描画する場合に、走査速度が高速になるほ
ど、スキャナドライバからの走査指令の軌跡と実際の走
査軌跡にずれが生じ、実際の描画の軌跡が乱れる。

【００１０】また、これらで発生する遅れ量（ずれ量）
は、走査速度や文字形状、文字サイズ、ガルバノミラー
の状態によっても異なる。それらは、例えば、同じパタ
ーン（「１２８０Ｄ」を連続描画）を文字サイズを変え
て描画して場合、図２４（ａ）に示す例は、文字高さが
１．０ｍｍで、描画速度が２５００ｍｍ／Ｓの場合で、
図２４（ｂ）に示す例は、文字高さが１．５ｍｍで、描
画速度が２５００ｍｍ／Ｓの場合である。

【００１１】つまり加工軌跡に沿った指令をスキャナド
ライバに与えていたため、描画加工の特性は、スキャナ
とドライバのサーボ特性に依存し、この特性以上の精度
は望めない。

【００１２】また、走査指令にフィード・フォワード成
分（以下、Ｆ．Ｆ．成分と言う）成分の加算をおこなう
ことは、高精度の制御を行うのに有効であるため、実際
のマーカに組み込む際には、Ｆ．Ｆ．成分をスキャナ軌
跡ベクトルデータから時系列データを生成するプロセス
で加算するのが本来は理想的である。

【００１３】しかし、実際上の問題として、マーカシス
テムにはいくつかの形態があり、既存のマーカシステム
のデータ生成プロセス中にこの機能を追加することは、
既存のマーカシステムのソフトウエアを大きく改造する
必要が生じる。そのため、組み込み負荷が大ききくなり
あまり得策ではない。

【００１４】また、Ｆ．Ｆ．成分を算出して加算する場
合に、このサンプリング周波数がＦ．Ｆ．成分の算出に
大きな影響を与える恐れがあり適正なＦ．Ｆ．成分の算
出が困難な場合が発生する。

【００１５】本発明はこれらの事情に基づいて成された
もので、レーザ光をガルバノミラーで走査して描画する
に際し、走査速度や文字形状、文字サイズが変化した場
合でも良好な描画形状が得られるレーザマーカとレーザ
マーキング方法を提供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明による手
段によれば、レーザ発振器から発振されたレーザ光を、
ガルバノミラーを作動させることで前記レーザ光を走査
して所定のパターンを被加工体に形成させるレーザマー
カにおいて、前記ガルバノミラーの制御は、前記パター
ンのデータに補正値を加算してデータを補正し、その補
正されたデータにより前記ガルバノミラーを作動させて
前記被加工体に前記所定のパターンを描画することを特
徴とするレーザマーカである。

【００１７】また請求項２の発明による手段によれば、
前記ガルバノミラーの制御は、前記パターンのデータを
時系列データに変換後に補正値を加算してデータを補正
し、その補正されたデータにより前記ガルバノミラーを
作動させて前記被加工体に前記所定のパターンを描画す
ることを特徴とするレーザマーカである。

【００１８】また請求項３の発明による手段によれば、
前記ガルバノミラーの作動は、前記補正されたデータに
より前記描画中にリアルタイムに行うことを特徴とすレ
ーザマーカである。

【００１９】また請求項４の発明による手段によれば、
前記ガルバノミラーの作動は、前記補正されたデータを
ファイルに格納し、この格納したデータによって行うこ
とを特徴とするレーザマーカである。

【００２０】また請求項５の発明による手段によれば、
前記補正値は、速度と加速度のフィード・フォワード成
分であることを特徴とするレーザマーカである。

【００２１】また請求項６の発明による手段によれば、
前記補正値は、円弧描画時の補正値を計測して求めた値
にもとづくものであることを特徴とするレーザマーカで
ある。

【００２２】また請求項７の発明による手段によれば、
前記円弧描画時の補正値の計測は、描画速度に応じて行
うことを特徴とするレーザマーカである。

【００２３】また請求項８の発明による手段によれば、
前記補正値は、前記ガルバノミラーに対して指示する信
号のサンプリング周波数の変更時に、内部パラメータを
自動修正して得られることを特徴とするレーザマーカで
ある。

【００２４】また請求項９の発明による手段によれば、
前記補正値には、待ち時間命令とレーザ強度制御信号が
追加されていることを特徴とするレーザマーカである。

【００２５】また請求項１０の発明による手段によれ
ば、レーザ発振器から発振されたレーザ光を、ガルバノ
ミラーで走査させ、パターンのデータに基づく描画を行
うレーザマーキング方法において、前記パターンのデー
タに補正値を加算してデータを補正し、その補正された
データにより前記ガルバノミラーを作動させることを特
徴とするレーザマーキング方法である。

【００２６】また請求項１１の発明による手段によれ
ば、前記パターンのデータを時系列データに変換後に補
正値を加算してデータを補正し、その補正されたデータ
により前記ガルバノミラーを作動させることを特徴とす
るレーザマーキング方法である。

【００２７】また請求項１２の発明による手段によれ
ば、前記補正値は、速度と加速度のフィード・フォワー
ド成分であることを特徴とするレーザマーキング方法で
ある。

【００２８】また請求項１３の発明による手段によれ
ば、前記補正値は、円弧描画時の補正値を計測して求め
た値にもとづくものであることを特徴とするレーザマー
キング方法である。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００３０】図１は本発明の実施の形態の一例を示す、
レーザマーカの要部の構造模式図である。すなわち、Ｙ
ＡＧロッドを用いたレーザ発振器１の光軸上の前方に
は、Ｘ軸スキャナ２とＹ軸スキャナ３が設けられてい
る。さらにその前方にはＦ−θレンズ４が設けられ、そ
の前方には図示しない加工テーブル上に被加工体５が載
置されている。Ｘ軸スキャナ２とＹ軸スキャナ３は共
に、サーボモータを具備したガルバノミラー６、７にミ
ラー６ａ、７ｂが取付けられている。また全体は図示し
ない制御部によって制御されている。

【００３１】図２（ａ）〜（ｄ）は、このレーザマーカ
のマーキングの際の文字情報データのデータ処理の概略
を示す説明図である。すなわち、図２（ａ）に示すよう
にフォントデータとしてフォントの大きさ（単位高さ）
を設定して、原点（０、０）を基準としたフォントを構
成する各線の始点と終点、および、構成する各線の書き
順を設定する。次に、図２（ｂ）に示すようにフォント
データを時系列データに変換して中間ファイルを製作す
る。さらに、この中間ファイルのデータに本発明のアル
ゴリズムを付加し、さらに、ＪＯＢデータ（Ｑ−ＳＷ周
波数、線速度等）とレスポンスデータであるステップ応
答データを加味した周波数分解データ（５０ｋＨｚ毎の
位置、待ち時間）を作成し、それを図２（ｃ）に示すよ
うに新中間ファイルとして格納する。

【００３２】この新中間ファイルを基に、装置の制御デ
ィレイデータ、光学系の歪データ（Ｆ−θ歪）とレーザ
データ（ＲＦデータ）を加味して、図２（ｄ）に示すよ
うに実行データを作成するもので、この実行データはマ
ーキングするフォントの大きさ（実高さ）を設定して、
それを基準として、書き出し座標からの５０ｋＨｚ毎の
相対座標、マーキングの実軌跡に同期したレーザパワー
（５０ｋＨｚ毎のパワー、）とマーキング時の周波数分
解データ（５０ｋＨｚ毎の位置の補正、待ち時間の補
正）を設定する。

【００３３】図３は、これらの（図１に示した）構成に
よる第１の実施の形態のレーザマーカの動作のフローチ
ャートである。このフローチャートに沿ってレーザマー
カの動作を説明すると、まず、マーキングする印字パタ
ーンを作製して（Ｓ１）、図示しない制御部にデータと
して格納する。次に、この格納された印字パターンのフ
ォントデータを補正無しでそのまま用いてマーキングを
行う（Ｓ２）。この動作は、レーザ発振器１から出射し
たレーザ光を、図示しない制御部で格納せれている印字
パターンのフォントデータを時系列データに変換した中
間ファイルのデータに応じて、Ｘ軸スキャナ２とＹ軸ス
キャナ３とをそれぞれ制御し、Ｆ−θレンズ４を介して
図示しない加工テーブル上の被加工体５に照射すること
によって行っている。

【００３４】次に、スキャナドライブ系の制御可能な速
度のＦ．Ｆ．限界値を求める（Ｓ３）。このＦ．Ｆ．限
界値は後述する方法による実測値により求めることもで
きるが、予めモデル化されたスキャナドライバ系の特性
により算出することもできる。

【００３５】次に、このＦ．Ｆ．限界値から、速度を変
化させることにより速度と加速度のＦ．Ｆ．最適値を求
める（Ｓ４）。この求められた速度と加速度のＦ．Ｆ．
最適値を指令値に加算して（Ｓ５）、新中間ファイルを
作成する。この新中間ファイルのフォントデータにより
実行データを設定してそれによりマーキングを行う。

【００３６】次に、スキャナドライブ系の制御可能な速
度のＦ．Ｆ．限界値と最適値を実測値により求める方法
について説明する。（各構成は図１に示している）すな
わち、図示しない制御部からのＸ軸スキャナ２とＹ軸ス
キャナ３への駆動指令とその挙動の波形図を図４に示し
ている。すなわち、上段が指令信号の波形で、下段がス
キャナの挙動の波形である。この波形図に示されている
ように、４００μｓ上経過してからスキャナは動作を開
始し、一定速度（波形図で一定勾配の領域）に達するま
でに８００μｓを要している。

【００３７】図５は、上述の速度に１５倍の加速指令を
与えた際のＸ軸スキャナ２とＹ軸スキャナ３への駆動指
令とその挙動の波形図である。上段が指令信号の波形
で、下段がスキャナの挙動の波形である。すなわち、指
令値の変化の後、３００μＳで動作を開始し、５００μ
Ｓ後には一定速度に達している。

【００３８】また、図６は、速度のＦ．Ｆ．値が過剰状
態の挙動を示したもので、図４で示した場合の速度に５
０倍の加速指令を与えた際のＸ軸スキャナ２とＹ軸スキ
ャナ３への駆動指令とその挙動の波形図である。上段が
指令信号の波形で、下段がスキャナの挙動の波形であ
る。この場合はスキャナの速度が一時的に指令値より早
い値に達し、その後に所定値に達している。このような
変動が発生する指令は被加工物へのマーキング加工には
適さない。

【００３９】図７（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、減速
時の同様な動作特性を示す波形図で、いずれも上段が指
令信号の波形で、下段がスキャナの挙動の波形である。

【００４０】すなわち、図７（ａ）のように、制御部か
らのＸ軸スキャナ２とＹ軸スキャナ３への駆動指令とが
減速指令になった場合、駆動指令が減速指令（勾配が無
くなった平坦部）になると、スキャナの挙動は、緩やか
な曲線で徐々に追従する。

【００４１】図７（ｂ）は、上述の速度に対して１５倍
の加速で作動していた場合の波形図で、スキャナの挙動
は、上述の場合よりも追従特性が良好である。

【００４２】また、図７（ｃ）は図７（ａ）に対して２
５倍の加速で作動していた場合の波形図である。スキャ
ナの挙動は、大きく変動して追従特性が悪くマーキング
加工にはあまり適さない。

【００４３】次に、円弧描画時の各特性を図８（ａ）〜
（ｅ）に示す。図８（ａ）は基準図形で、速度が低い場
合は変形の無い正常な形状の円弧を描く。速度が上昇す
るにつれて、図８（ｂ）に示すように円弧は縮小し、ま
た、形状が歪む。この場合、図８（ｃ）に示すように速
度のＦ．Ｆ．値を加算すると、円弧の縮小と歪みはほぼ
改善されるが、歪に関しては、やや改善が不充分であ
る。それは、図８（ｄ）および（ｅ）に示すように、Ｘ
−Ｙ軸の指令の初期状態が極端に異なることに起因す
る。すなわち、図８（ｄ）および（ｅ）では、いずれも
波形は上から、基準指令、加速指令、実際の描画を示し
ている。図８（ｄ）はＹ軸に関するものであり、図８
（ｅ）はＸ軸に関するものである。この場合、Ｘ軸に関
しては０点からスタートするので追従しやすいが、Ｙ軸
の場合は途中からスタートするので追従に多少の遅れが
生じやすい。

【００４４】次に、加速度Ｆ．Ｆ．の効果について図９
（ａ）〜（ｃ）により説明する。いずれも、上段は指令
値であり下段は実際値である。図９（ａ）〜（ｃ）で
は、それぞれ、Ｖ／Ｆｇａｉｎを変更した場合を示して
いる。Ｖ／Ｆｇａｉｎは速度のＦ．Ｆ（ファーストフォ
ワード）ゲインを示すもので、Ｖ／Ｆｇａｉｎ１０は、
線速度が１０倍になったことを意味している。また、Ａ
／Ｆｇａｉｎは加速度のＦ．Ｆ（ファーストフォワー
ド）ゲインを示すもので、同様に、Ａ／Ｆｇａｉｎ１２
０は、加速度が１２０倍になったことを意味している。
なお、速度は位置の変化量の微分値で、加速度は速度の
微分値である。

【００４５】すなわち、図９（ａ）に示すようにＶ／Ｆ
ｇａｉｎ１０の場合は、指令値に対して、スキャナの動
作開始の立上りは遅いが、その後は、ほぼ正常に追従で
きる。しかし、図９（ｂ）に示すようにＶ／Ｆｇａｉｎ
２０にして過度な速度Ｆ．Ｆ値を加算した場合は、スキ
ャナの動作開始がやや早まるが、その後にオーバーシュ
ートが目立つ。

【００４６】これに加速度Ｆ．Ｆ．ゲインの１２０倍で
ある、Ａ／Ｆｇａｉｎ１２０を加算すると、図９（ｃ）
に示すように、スキャナの動作開始が図９（ｂ）に比べ
早くなったためオーバーシュートが目立たなくなる。適
度な速度のＦ．Ｆ．ゲインのみの状態図９（ａ）に比べ
て、遅れ量が若干減少している。

【００４７】また、図１０（ａ）および（ｂ）は指令速
度を４０００ｍｍ／Ｓから２０００ｍｍ／Ｓに変化させ
た場合を示すもので、速度が変化しても、速度に対する
適量なＦ．Ｆ．ゲインの割合は変化しないことがわか
る。すなわち、図１０（ａ）に示すようにＶ／Ｆｇａｉ
ｎ１０の場合は良好であるが、図１０（ｂ）に示すよう
にＶ／Ｆｇａｉｎ２０の場合はオーバーシュートが目立
ってマーキング加工にはあまり好ましくない。

【００４８】図１１（ａ）は、これらＦ．Ｆ．ゲイン
（ここではＶ／Ｆｇａｉｎ１０）を加算して実際の文字
形状を操作した状態を示すものである。なお、この場合
の線速度は２５００ｍｍ／Ｓで、３６０文字を０．７９
秒で走査している。

【００４９】また、図１１（ｂ）は線速度と描画文字数
の関係を示すグラフである。本発明によるマーキングよ
れば、従来技術に比べて同じ線速度あたりで多数の文字
描画が可能になっている。

【００５０】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。図１２は、上述のレーザマーカによるマーキ
ングの第２の実施の形態についての動作のフローチャー
トである。このフローチャートに沿って、まず、マーキ
ングする円弧のパターンのデータを作製して（Ｓ１
０）、図示しない制御部に格納する。次に、この円弧の
パターンのデータを補正無しでそのまま用いて被加工体
にマーキングを行う（Ｓ１１）。この動作は、レーザ発
振器１から出射したレーザ光を、制御部で格納せれてい
る印字パターンに応じて、Ｘ軸スキャナ２とＹ軸スキャ
ナ３とを制御し、Ｆ−θレンズを介して加工テーブル上
の被加工体に照射することによって行っている。

【００５１】次に、円弧描画時のガルバノミラーの走査
軌跡についての、円弧半径、走査速度の補正量を実測値
から求める（Ｓ１２）。この補正量から３次元補正テー
ブルを作成（Ｓ１３）して、それぞれの補正値を設定す
る。次に、この補正値を走査指令値に加算する（Ｓ１
４）。この加算された指令値によりＸ軸スキャナ２とＹ
軸スキャナ３とを制御して被加工体にマーキングを行う
ものである。

【００５２】以下に、予めモデル化されたスキャナドラ
イバ系の補正するための３次元補正テーブルの作成につ
いて説明する。

【００５３】図１３（ａ）〜（ｅ）は円弧歪補正の概要
を示す説明図である。すなわち、図１３（ａ）に示すよ
うに描画する文字１０の文字形状に沿った指令を行う
と、図１３（ｂ）に示すように速度が早くなるに従い描
画された文字形状は直線と曲線の接合部等で歪が発生す
る。

【００５４】一方、予め歪み分を計測し図１３（ｃ）に
示すような補正テーブルが作成されている。したがって
この補正テーブルから実測値に対しての補正の近似値を
読取り、図１３（ｄ）に示すように数式化された歪量を
これを加えた指令を与える。それにより、図１３（ｅ）
に示すような補正後の文字形状に合った軌跡描画を行う
ことができる。

【００５５】図１４（ａ）〜（ｅ）に補正テーブルの作
成方法を示す。まず、図１４（ａ）に示すように、描画
速度をＶ１に設定し、異なる半径Ｒの円を複数種描画
し、各半径Ｒに対して実際の描画軌跡が一致する補正値
Ｋを計測する。この計測結果に基づいて半径Ｒと補正値
Ｋの関係を理論式に近似させる。近似された式をＫ＝ａ
１Ｒ＋ｂ１とする。ここでａ１、ｂ１は係数である。さ
らに、図１４（ａ）および（ｂ）に示すように、異なる
描画速度Ｖ２、Ｖ３についても同様の計測を行い、それ
ぞれ、近似式Ｋ＝ａ２Ｒ＋ｂ２、Ｋ＝ａ３Ｒ＋ｂ３を得
る。ここでａ２、ｂ２、ａ３、ｂ３は、それぞれ係数で
ある。

【００５６】次に、図１４（ｄ）および（ｅ）に示すよ
うに、係数ａと描画速度ｖ、係数ｂと描画速度Ｖの関係
を理論式に近似させる。近似された式をそれぞれａ＝α
１Ｖ＋β１、ｂ＝α２Ｖ＋β２とする。

【００５７】ここで、α１、β１、α２、β２は係数で
ある。

【００５８】すなわち、これらの結果、描画速度Ｖｘが
あたえられると、近似式ａｘ＝α１Ｖｘ＋β１、ｂｘ＝
α２Ｖｘ＋β２より、係数ａｘ、ｂｘを求めることがで
き、半径Ｒｘが与えられると補正値Ｋｘ＝ａｘＲｘ＋ｂ
ｘを求めることが出来る。

【００５９】次にこれら補正値を用いた制御データの生
成プロセスの概要を説明する。図１５は制御データの生
成プロセス概要の説明図である。図中の上段（Ｄ１〜Ｄ
３）は予め格納されている格納データで、下段は初期デ
ータ（Ｄ６）と格納データが加味して生成する生成デー
タ（Ｄ７〜Ｄ９）である。

【００６０】すなわち、描画する文字の文字サイズとレ
イアウトのデータであるＪＯＢデータＤ６に対して、デ
ータ（１）Ｄ１に格納せれているデータであるマシンパ
ラメータ、文字形状、文字の書き順を加え、さらに、上
述した補正値を加えてベクトルデータとして文字描画の
基準位置とフォント基準のベクトルと文字の実サイズの
位置データと待ち時間データを生成する。

【００６１】次に、このベクトルデータに対してデータ
（２）Ｄ２から図示しないレーザ発振器１のＱスイッチ
周波数、線速度、ステップ応答を加える。さらに、上述
の円弧補正の補正値Ｒｘを加える。そのデータに周波数
分解データＤ８として５０ｋＨｚ毎の位置、待ち時間を
生成する。この周波数分解データＤ８にデータ（３）か
ら制御データとＦ−θ歪（光学系の歪データ）を加え
る。これらから実行データＤ９として５０ｋＨｚ毎の位
置データの補正、待ち時間データの補正、５０ｋＨｚ毎
のパワーデータを生成する。

【００６２】上述のように、本発明によればレーザマー
キング等で、スキャナドライバへの指令値を適切に補正
値を与えてよることにより、特殊なハードウエアを用い
ることなく、スキャナドライバ系の特性を向上させ、高
速、高精度のマーク加工を行うことが出来て、走査速度
や文字形状、文字サイズを変化させても、常に良好な描
画形状を得ることが出来る。

【００６３】次に、本発明の第３の実施の形態として、
「リアルタイムで時系列データを生成して、それを払い
出しするシステム」でのＦ．Ｆ．成分の加算を行う方法
について説明する。

【００６４】このシステムでは上述の実施の形態で示し
たように、図２（ｂ）および（ｃ）のような中間ファイ
ルを介して、図２（ｄ）の実行ファイルを生成するもの
ではなく、図２（ａ）のフォントデータから直接的に図
２（ｄ）の実行ファイルを生成するものである。つま
り、上述の実施の形態では、まず、実サイズの単ワーク
時系列データを作成し、それにもとづいてスキャナ制御
を行っていたが、本実施の形態では、フォントデータか
ら直接的にＦ．Ｆ．成分を加算した時系列データを生成
してそれによりスキャナ制御を行っている。

【００６５】以下、図１６に示した、スキャナ制御ベク
トルデータの生成の流れの模式図を参照して説明する。

【００６６】図中の上段（Ｄ１２〜Ｄ１５）は予め格納
されている格納データで、下段は初期データ（Ｄ１１）
と格納データが加味して生成する生成データ（Ｄ１６）
であり、また、Ｆ．Ｆ．成分加算データ（Ｄ２０）は、
実測値により求めることもできるが、予めモデル化され
たスキャナドライバ系の特性により算出することもでき
る。

【００６７】すなわち、描画する文字の文字サイズとレ
イアウトのデータであるＪＯＢデータ（１）Ｄ１１に対
して、ＩＮＩデータ（１）Ｄ１２に格納せれているデー
タであるマシンパラメータと、フォントデータＤ１３に
格納されている文字形状、文字の書き順を加え、ベクト
ルデータＤ１６として文字描画の基準位置とフォント基
準のベクトルと文字の実サイズの位置データを生成す
る。

【００６８】次に、このベクトルデータに対して、ＪＯ
Ｂデータ（２）Ｄ１４に格納されているＱ−ＳＷ周波数
と線速度及び、スキャナ特性データＤ１５を加算し、ま
た、Ｆ．Ｆ．成分の算出データＤ２０を加算する。更
に、制御ディレイデータが格納されているＩＮＩデータ
（２）Ｄ１７と、Ｆ−θ歪みデータが格納されている歪
みデータＤ１８および、ＲＦデータが格納されているレ
ーザデータＤ１９を加算する。これらによりＦ．Ｆ．成
分他が加算されて時系列データが作成される。

【００６９】この作成されたデータを実行データとして
リアルタイムデータＤ２３としてレーザマーカ（不図
示）に払い出す。なお、Ｆ．Ｆ．成分加算データを求め
るために、Ｆ．Ｆ．値（ゲイン）の最適値を求める際
に、サンプリング周波数と実際のスキャナ制御のサンプ
リング周波数が異なる場合は、実際の制御サンプリング
周期に合わせゲインを変換する。

【００７０】このように、ベクトルデータを時系列に分
解する時点でＦ．Ｆ．成分を加算することにより、Ｆ．
Ｆ．の加算による効果が精度良く作用し、スキャナドラ
イバ系の見かけ上の特性をより向上させ、高速で高精度
のマ−ク加工を行うことが出来る。

【００７１】次に、本発明の第４の実施の形態として、
「ポスト処理で時系列デ−タを生成して、それを払い出
しするシステム」でのＦ．Ｆ．成分の加算を行う方法に
ついて説明する。この実施の形態では、上述の第２の実
施の形態のように、スキャナ制御サンプリング周期で払
い出しの出来るシステムでは、処理が間に合わない場合
に適用するもので、この実施の形態では、生成された実
行データを一度ファイルに保存した後、レーザマーカに
払い出しを行う。

【００７２】以下、図１７に示した、スキャナ制御ベク
トルデータの生成の流れの模式図を参照して説明する。

【００７３】図中の上段（Ｄ１２〜Ｄ１５）は予め格納
されている格納データで、下段は初期データ（Ｄ１１）
と格納データが加味して生成する生成データ（Ｄ１６）
であり、また、Ｆ．Ｆ．成分加算データ（Ｄ２０）は、
実測値により求めることもできるが、予めモデル化され
たスキャナドライバ系の特性により算出することもでき
る。

【００７４】すなわち、描画する文字の文字サイズとレ
イアウトのデータであるＪＯＢデータ（１）Ｄ１１に対
して、ＩＮＩデータ（１）Ｄ１２に格納せれているデー
タであるマシンパラメータと、フォントデータＤ１３に
格納されている文字形状、文字の書き順を加え、ベクト
ルデータＤ１６として文字描画の基準位置とフォント基
準のベクトルと文字の実サイズの位置データを生成す
る。

【００７５】次に、このベクトルデータに対して、ＪＯ
Ｂデータ（２）Ｄ１４に格納されているＱ−ＳＷ周波数
と線速度及び、スキャナ特性データＤ１５を加算し、ま
た、Ｆ．Ｆ．成分の算出データＤ２０を加算する。更
に、制御ディレイデータが格納されているＩＮＩデータ
（２）Ｄ１７と、Ｆ−θ歪みデータが格納されている歪
みデータＤ１８および、ＲＦデータが格納されているレ
ーザデータＤ１９を加算する。これらによりＦ．Ｆ．成
分他が加算されて時系列データが作成される。

【００７６】この作成されたデータを実行データとして
ファイルに格納データＤ２２としてファイルに格納し、
順次、サンプリング周波数に合わせてレーザマーカ（不
図示）に払い出す。なお、Ｆ．Ｆ．成分加算データを求
めるために、Ｆ．Ｆ．値（ゲイン）の最適値を求める際
に、サンプリング周波数と実際のスキャナ制御のサンプ
リング周波数が異なる場合は、実際の制御サンプリング
周期に合わせゲインを変換する。

【００７７】このように、スキャナ制御の時系列データ
にＦ．Ｆ．成分を加算することにより、既存システムに
何ら変更を加えることなく、スキャナ。ドライバ系の見
かけ上の特性を向上させ、高速で高精度のマーク加工を
行うことが出来る。

【００７８】次に、本発明の第５の実施の形態として、
ベクトルデータを、まず、第１及び第２の実施の形態と
同様に、まず、実サイズの単ワーク時系列データに変換
する。この単ワーク時系列データからＦ．Ｆ．成分を加
算した時系列データを作成し、それを実行データとする
ものである。

【００７９】なお、Ｆ．Ｆ．成分を算出して加算する場
合、そのサンプリング周波数がＦ．Ｆ．成分の算出に大
きく影響する。そこで、サンプリング周波数によりＦ．
Ｆ．成分の算出量を自動的に変化させている。この自動
変化は内部のパラメータを変化させることによって行っ
ている。

【００８０】図１８は、単ワーク時系列データにＦ．
Ｆ．成分を加算し、新たなＦ．Ｆ．成分を加算した時系
列データを生成するプロセスのフロー図である。

【００８１】すなわち、速度Ｆ．Ｆ．成分のゲインＧ
ｖ、加速度Ｆ．Ｆ．成分のゲインＧａ、ゲイン取得時の
周波数Ｆｏ、加工時のサンプリング周波数Ｆｘをそれぞ
れ入力する（Ｓ４１〜４３）。

【００８２】作成した時系列データから、順に位置デー
タを取り出し現在の位置Ｐｎを得る（Ｓ４５）。続い
て、式により、速度Ｆ．Ｆ．成分を位置データに加算
する（Ｓ４６）。位置の記憶として加算結果を格納（Ｓ
４７〜４８）し、計算を終了する（Ｓ４９）。

【００８３】なお、加速度Ｆ．Ｆ．成分は必要に応じて
速度計算に式により加算し記憶する（Ｓ５２〜５
４）。

【００８４】その後、待ち時間（Ｓ５０）、レーザ制御
デ−タ（Ｓ５１）を加算し、新たなＦ．Ｆ．成分を加算
した時系列データを生成する。

【００８５】なお、図１９（ａ）は、生成した時系列デ
ータで、図１９（ｂ）はＦ．Ｆ．データを加算した時系
列データの、それぞれの実例プロット図である。

【００８６】また、図２４（ａ）および（ｂ）は、実際
の樹脂にマークした例を示すもので、図２０（ａ）と図
２０（ｂ）は描画時のサンプリング周波数（６０と４０
ｋＨｚ）以外は全て同じ条件で描画している。サンプリ
ング周波数はＦ．Ｆ．制御に大きな影響を持つが、サン
プリング周波数によりＦ．Ｆ．成分の算出量を自動的に
変化させている場合には、描画の形状は同じにすること
ができる。

【００８７】なお、描画の色のみを変更したい場合は、
サンプリング周波数を変更することで発色を変更するこ
とができる。

【００８８】

【発明の効果】本発明によれば、ガルバノミラーを用い
た光学走査系による、高速、高精度のマーキング加工を
行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示すレーザマーカ
の要部の構造模式図。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明のレーザマーカのマー
キングの際の文字情報データのデータ処理の概略を示す
説明図。

【図３】本発明のレーザマーカの動作のフローチャー
ト。

【図４】Ｘ軸スキャナとＹ軸スキャナへの駆動指令とそ
の挙動の波形図。

【図５】１５倍の加速指令を与えた際のＸ軸スキャナと
Ｙ軸スキャナへの駆動指令とその挙動の波形図。

【図６】速度のＦ．Ｆ．値が過剰状態の挙動を示した、
Ｘ軸スキャナとＹ軸スキャナへの駆動指令とその挙動の
波形図。

【図７】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、減速時の動作
特性を示す波形図。

【図８】（ａ）〜（ｅ）は円弧描画時の各特性を示す波
形図。

【図９】（ａ）〜（ｃ）は加速度Ｆ．Ｆ．の効果につい
ての説明用の波形図。

【図１０】（ａ）および（ｂ）は指令速度を変化させた
場合の波形図。

【図１１】（ａ）はＦ．Ｆ．値を加算して実際の文字形
状を操作した出力図、（ｂ）は線速度と描画文字数の関
係を示すグラフ。

【図１２】本発明の第２の実施の形態についての動作の
フローチャート。

【図１３】（ａ）〜（ｅ）は本発明の円弧歪補正の概要
を示す説明図。

【図１４】（ａ）〜（ｅ）は補正テーブルの作成方法を
示す説明図。

【図１５】制御データの生成プロセス概要の説明図。

【図１６】本発明の第３実施の形態のスキャナ制御ベク
トルデータの生成の流れの模式図。

【図１７】本発明の第４実施の形態のスキャナ制御ベク
トルデータの生成の流れの模式図。

【図１８】本発明の第４実施の形態のプロセスのフロー
図

【図１９】（ａ）は、生成した時系列データの実例プロ
ット図で、（ｂ）はＦ．Ｆ．．．データを加算した時系
列データの実例プロット図。

【図２０】（ａ）および（ｂ）は、実際の樹脂にマーク
した例を示す図。

【図２１】レーザマーカの要部の模式図。

【図２２】円弧の描画を直線に分割して合成している説
明図。

【図２３】ガルバノミラーでの指令信号と挙動信号とで
のサーボ遅れを示す波形図。

【図２４】（ａ）および（ｂ）はいずれも描画例。

【符号の説明】

１…レーザ発振器、２…Ｘ軸スキャナ、３…Ｙ軸スキャ
ナ、４…Ｆ−θレンズ、５…被加工体、６…Ｘ軸ガルバ
ノミラー、６ａ…Ｘ軸ガルバノミラー、７…Ｙ軸ガルバ
ノミラー、７ａ…Ｙ軸ガルバノミラー、１０…文字

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ発振器から発振されたレーザ光
   を、ガルバノミラーを作動させることで前記レーザ光を
   走査して所定のパターンを被加工体に形成させるレーザ
   マーカにおいて、 前記ガルバノミラーの制御は、前記パターンのデータに
   補正値を加算してデータを補正し、その補正されたデー
   タにより前記ガルバノミラーを作動させて前記被加工体
   に前記所定のパターンを描画することを特徴とするレー
   ザマーカ。
2. 【請求項２】 前記ガルバノミラーの制御は、前記パタ
   ーンのデータを時系列データに変換後に補正値を加算し
   てデータを補正し、その補正されたデータにより前記ガ
   ルバノミラーを作動させて前記被加工体に前記所定のパ
   ターンを描画することを特徴とする請求項１記載のレー
   ザマーカ。
3. 【請求項３】 前記ガルバノミラーの作動は、前記補正
   されたデータにより前記描画中にリアルタイムに行うこ
   とを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記
   載のレーザマーカ。
4. 【請求項４】 前記ガルバノミラーの作動は、前記補正
   されたデータをファイルに格納し、この格納したデータ
   によって行うことを特徴とする請求項１記載および請求
   項２のいずれかにのレーザマーカ。
5. 【請求項５】 前記補正値は、速度と加速度のフィード
   ・フォワード成分であることを特徴とする請求項１乃至
   請求項４に記載のレーザマーカ。
6. 【請求項６】 前記補正値は、円弧描画時の補正値を計
   測して求めた値にもとづくものであることを特徴とする
   請求項１乃至請求項４に記載のレーザマーカ。
7. 【請求項７】 前記円弧描画時の補正値の計測は、描画
   速度に応じて行うことを特徴とする請求項６記載のレー
   ザマーカ。
8. 【請求項８】 前記補正値は、前記ガルバノミラーに対
   して指示する信号のサンプリング周波数の変更時に、内
   部パラメータを自動修正して得られることを特徴とする
   請求項１記載のレーザマーカ。
9. 【請求項９】 前記補正値には、待ち時間命令とレーザ
   強度制御信号が追加されていることを特徴とする請求項
   １および請求項２のいずれかに記載のレーザマーカ。
10. 【請求項１０】 レーザ発振器から発振されたレーザ光
    を、ガルバノミラーで走査させ、パターンのデータに基
    づく描画を行うレーザマーキング方法において、 前記パターンのデータに補正値を加算してデータを補正
    し、その補正されたデータにより前記ガルバノミラーを
    作動させることを特徴とするレーザマーキング方法。
11. 【請求項１１】 前記パターンのデータを時系列データ
    に変換後に補正値を加算してデータを補正し、その補正
    されたデータにより前記ガルバノミラーを作動させるこ
    とを特徴とする請求項１０記載のレーザマーキング方
    法。
12. 【請求項１２】 前記補正値は、速度と加速度のフィー
    ド・フォワード成分であることを特徴とする請求項１０
    及び請求項１１のいずれかに記載のレーザマーキング方
    法。
13. 【請求項１３】 前記補正値は、円弧描画時の補正値を
    計測して求めた値にもとづくものであることを特徴とす
    る請求項１０及び請求項１１のいずれかに記載のレーザ
    マーキング方法。