JP2003230971A - スキャン方式によるレーザ加工方法及び加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スキャン方式レーザ印字に際して、印字に要
する時間を短縮し、印字効率を向上させるレーザ印字方
法等を提供する。 【解決手段】 印字すべき事項を所定の条件に基づいて
グループ化し、あるグループにおいて印字を行った場合
に印字が終了する点から、次に印字すべきグループにお
ける印字開始可能な二点の内、印字が終了する点に近い
方の点に向かってスキャンを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームを加
工対象物に対して照射することにより、当該加工対象物
上に種々の加工、印字等を行う、レーザマーカすなわち
レーザ加工装置に関するものである。より詳細には、一
筆書きとなる様式によって印字等を行えるような、スキ
ャン方式の光学系を用いたレーザ加工方法および当該方
法を実施する加工装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】スキャン方式によってレーザ照射位置を制
御しながらレーザビームを照射し、樹脂、ガラス等種々
の加工対象物に対して、印字、穴明け等の加工を為すレ
ーザ加工装置が知られている。通常、この種の装置は、
レーザ光の光路中に設置されたＸ軸ガルバノミラーおよ
びＹ軸ガルバノミラーを用い、加工平面上におけるＸ、
Ｙそれぞれの方向に対して、レーザ光の照射位置をスキ
ャン式に変化させ、加工対象物上の所望位置への加工等
を行っている。なお、以下の説明においては、種々の加
工の内、特に印字作業について述べる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のようなスキャン
方式を用いる光学系からなるレーザ印字装置において
は、殆どの場合、印字データをベクトルデータとしてま
ず構成する。引き続き、当該ベクトルデータに基づいて
レーザー光のオンオフ、レーザ照射位置のスキャンが行
われることで、実際の印字が行われる。従って、同一の
キャラクターあるいは図形、あるいはスキャン範囲に多
数の印字箇所が存在する場合には、ベクトルデータの構
成の仕方によっては、同一の印字速度で印字を行った場
合であっても、その印字処理時間が異なる場合が考えら
れる。

【０００４】また、レーザ印字装置は、通常与えられた
データの順に印字を行うために、印字の順序に無駄ある
いはロスが生じて印字時間が長くなる場合も考えられ
る。具体的な例を図６示す。例えば、入力設定された文
字列の順番が文字列１、文字列２、文字列３の順であっ
たとする。この場合、文字列１の最後尾から文字列２の
最先端に印字位置が移動するため、この経路はスキャン
上の無駄な経路となり得る。また、入力設定が文字列
２、文字列３、文字列１の順であった場合には、文字列
３の最後尾から文字列１の最先端に印字位置が移動する
こととなり、スキャン経路上の無駄は更に大きなものと
なる。すなわち、入力順序によって、スキャン経路ある
いはトータルでの移動距離が異なることに起因して、印
字時間が更に長くなってしまう。

【０００５】以上の課題に関しては、データ入力を行う
操作者が、印字データの順序、あるいはこれらの整列状
態を適切に設定することによって、ある程度の低減は可
能と思われる。しかしながら、印字すべき内容が多い場
合、スキャン範囲内に複数の印字箇所が点在する場合、
複数行に及ぶ多数の文字列が存在する場合等、印字デー
タが多数且つ複雑な場合に対応することは実質上困難と
考えられる。

【０００６】なお、インクジェットプリンタあるいはレ
ーザプリンタにおいては、ビットマップ方式によって入
力された印字データをラスタデータに変換し、スキャン
するライン毎の印字動作を制御することによって印字速
度を高める試みが為されている。しかしながら、いわゆ
る一筆書きによってパターンを印字するスキャン方式の
光学系からなるレーザ印字装置においては、Ｘ、Ｙ軸に
ついて光学系をスキャンするベクトルデータに基づいた
印字が行われるため、ラスタ方式による印字効率の向上
は望めない。

【０００７】本発明は、上記課題を解決するために案出
されたものであり、スキャン方式によるレーザ印字（加
工）に要する時間を短縮し、印字効率を向上させるレー
ザ印字（加工）方法及び印字（加工）装置を提供するこ
とを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係るレーザ印字方法は、スキャン方式によ
って印字対象物に対してレーザ光の照射およびスキャン
が行われ、印字対象物上に設定された事項を印字するレ
ーザ印字方法であって、印字すべき事項を所定の条件に
基づいてグループ化し、当該グループ化された事項の
内、個々のグループについて印字対象物に印字した場合
に、個々のグループにおいてその印字開始点および印字
終了点となるべき点を二つの端部として特定し、グルー
プの内のあるグループにおいて特定された端部の一方か
ら、他のグループにおいて特定された二つの端部の内で
あるグループにおける端部の一方に最も近い端部に対し
て経路が設定されるように、グループ全てを結ぶ経路を
設定し、スキャンは、設定された全てのグループを結ぶ
経路に従って為されることを特徴としている。

【０００９】なお、当該印字方法においては、設定され
た事項は文字、数字、ロゴマーク等のキャラクタからな
ることが好ましい。また、所定の条件は、印字すべき事
項であって同一の行を構成することであることが好まし
い。また、他のグループは、あるグループに隣接するグ
ループであることが好ましい。

【００１０】さらに、上記課題を解決するために、本発
明に係る加工方法は、スキャン方式によって加工対象物
に対してレーザ光の照射およびスキャンが行われ、加工
対象物上に設定された事項を加工するレーザ加工方法で
あって、加工すべき事項を所定の条件に基づいてグルー
プ化し、当該グループ化された事項の内、個々のグルー
プについて加工対象物に加工した場合に、個々のグルー
プにおいてその加工開始点および加工終了点となり得る
点を二つの端部として特定し、グループの内のあるグル
ープにおいて特定された端部の一方から、他のグループ
において特定された二つの端部の内であるグループにお
ける端部の一方に最も近い端部に対して経路が設定され
るように、グループ全てを結ぶ経路を設定し、スキャン
は、設定された全てのグループを結ぶ経路に従って為さ
れることを特徴としている。

【００１１】さらに、上記課題を解決するために、本発
明に係る印字装置は、スキャン方式によって印字対象物
に対してレーザ光を照射し、印字対象物上に設定された
事項を印字するレーザ印字装置であって、レーザー光を
射出するレーザ発振器と、印字対象物上に向けてレーザ
光を導き且つその照射位置をスキャンする光学系と、レ
ーザ光のオンオフと光学系によるレーザ光のスキャン位
置とを制御する制御器とを有し、制御器は、事項を所定
の条件に基づいてグループ化し、あるグループにおいて
印字を行った場合に印字が終了する点から、次に印字す
べきグループにおいて印字開始可能な二点の内印字が終
了する点に近い方の点に向かって前記スキャンを行うこ
とを特徴としている。

【００１２】なお、当該印字装置においては、設定され
た事項は文字、数字、ロゴマーク等のキャラクタからな
ることが好ましい。また、所定の条件は、設定された事
項であって同一の行を構成することが好ましい。また、
次に印字すべきグループは、あるグループに隣接するグ
ループであることが好ましい。

【００１３】さらに、上記課題を解決するために、本発
明に係る加工装置は、スキャン方式によって加工対象物
に対してレーザ光を照射し、加工対象物上に設定された
事項を加工するレーザ加工装置であって、レーザー光を
射出するレーザ発振器と、加工対象物上に向けてレーザ
光を導き且つその照射位置をスキャンする光学系と、レ
ーザ光のオンオフと光学系によるレーザ光のスキャン位
置とを制御する制御器とを有し、制御器は、事項を所定
の条件に基づいてグループ化し、あるグループにおいて
加工を行った場合に加工が終了する点から、次に加工す
べきグループにおいて加工開始可能な二点の内加工が終
了する点に近い方の点に向かってスキャンを行うことを
特徴としている。

【００１４】

【実施例】本発明に係る、スキャン方式によるレーザ印
字方法について以下に詳述する。当該方法の実施に用い
たレーザ印字装置の具体的な構成を図１および図２に示
す。ここで、図１は、本発明に係るスキャン方式のレー
ザ印字装置１におけるレーザヘッド１０の概略構成を示
す図であり、図２は、レーザー印字装置の構成を示す図
である。

【００１５】図２に示すように、レーザー印字装置１
は、入力装置２０、出力装置３０、レーザーヘッド１０
を制御する制御器４０とから構成されている。実際、加
工対象物１９上に印字等を行う場合、予めパーソナルコ
ンピュータ等の入力装置２０より、印字等すべき文字、
数字、ロゴマーク等、およびそれらの大きさ、ピッチ、
印字位置等に関するデータ、被印字対象に関するデー
タ、およびレーザ出力、印字速度等の印字条件に関する
データが入力される。次に、演算処理部４１において、
これらデータに基づき、ＸおよびＹ軸スキャナ２１、２
２によってＸおよびＹ軸ガルバノミラー２３、２４を駆
動する際の座標データあるいは位置データに変換し、さ
らにこれらを絶対移動量あるいは相対移動量として演算
処理する。

【００１６】制御処理部４２は、前述の演算処理結果に
基づいてＸおよびＹ軸ガルバノミラーを駆動する。さら
にこれらの駆動とレーザ発振器１２より照射されたレー
ザ光のオンオフを同期させることにより、実際の印字等
が行われる。記憶部４３に保持されたデータとしては、
被印字対象に関するデータあるいは印字条件に関するデ
ータ等があり、これらは演算処理時等において用いられ
る。なお、図１に示すように、レーザ発振器１２より照
射されたレーザー光は、エキスパンダ１４により拡大さ
れ、Ｘ軸ガルバノミラー２３、Ｙ軸ガルバノミラー２４
により位置制御が為された後、さらにｆθレンズ１６に
より集光されて、加工対象物１９上に導かれる。

【００１７】その際、本発明においては、この座標演算
は、印字すべき事項である文字等の個々のキャラクタ毎
に行われない。例えば、一行に配列された同じ印字条件
からなるキャラクタ等を特定のグループとして捉えるこ
ととし、これらグループ毎に対して座標演算を行うこと
とする。次に、各グループおける印字の開始座標および
終了座標に基づいて、各グループ間の距離を算出する。
算出されたグループ間の距離より、スキャナの移動距離
が最短となるように各グループの印字順序を再配列し、
これらをベクトルデータとして構築し、その結果を記憶
部４３に記憶する。

【００１８】再配列後、入力装置２０より印字指令を受
けると、記憶部４３にベクトルデータとして記憶された
配列順序に従って、レーザ発振器１２のオンオフ、およ
びＸおよびＹ軸スキャナが制御され、印字操作が行われ
る。以上のようにベクトルデータを作成することによ
り、入力されたデータの順序等によらず、最短経路に従
って印字を行うことが可能となり、印字に要する時間を
大幅に短縮することが可能となる。

【００１９】なお、出力装置３０は、制御器４０におい
て得られる全ての情報を外部に出力するものであり、例
えばレーザーヘッド１０に生じた不具合の警告、現在の
印字状況の報知、あるいは更なる外部機器への信号の伝
達等に用いられる。また、印字経路に関するベクトルデ
ータを表示し、操作者に当該データを報知することとし
ても良い。

【００２０】（第１の演算方法）印字順序の再配列を行
う際に、演算処理部４１で実際に行われる操作の一例を
フローチャートとして図３に示す。本例においては、操
作が開始された場合、ステップ１において、印字を開始
する一行目（グループ）の最も左に配置されたキャラク
タから印字を開始すると仮定して、当該開始位置を初期
値とする。ステップ２において、当該行に属するキャラ
クタ以外に印字予定のキャラクタがあるかどうか確認す
る。

【００２１】印字予定のキャラクタがない場合にはフロ
ーを終了し、この印字順序をベクトルデータとして記憶
する。印字予定のキャラクタがある場合は、ステップ３
において、二行目の最も左に位置するキャラクタと一行
目の最終印字位置にあるキャラクタとの距離と、二行目
の最も右に位置するキャラクタと一行目の最終印字位置
にあるキャラクタとの距離とが比較される。

【００２２】二行目の最も左に位置するキャラクタと一
行目の最終印字位置にあるキャラクタとの距離の方が近
い場合には、ステップ４において、二行目に含まれるキ
ャラクタは、最も左側のキャラクタから順次右側のキャ
ラクタに対して印字を行うこととし、当該手順をベクト
ルデータとして記憶する。二行目の最も右に位置するキ
ャラクタと一行目の最終印字位置にあるキャラクタとの
距離の方が近い場合には、ステップ５において、二行目
に含まれるキャラクタは、最も右側のキャラクタから順
次左側のキャラクタに対して印字を行うこととし、当該
手順をベクトルデータとして記憶する。

【００２３】二行目のキャラクタにおいて最終的に印字
されるべきキャラクタが確定した後、ステップ６におい
て、当該キャラクタの印字位置を初期値とする。更新
後、ループに従ってステップ２に戻る。以上の操作が、
ステップ２において、残された印字予定のキャラクタが
無くなったと判断されるまで繰り返される。これらの操
作を通じて、第一行目から最終行までの印字経路が、ベ
クトルデータとして記憶部４３に記憶される。

【００２４】図４に、前述のフローチャートに従って印
字順序が確定された例を示す。行目の左側の文字Ｋか
ら印字を開始することとする。行目における印字終了
点であるこの行の右端に位置するＴと、行目の左端に
位置するｋと右端に位置するｔとに対する距離が比較さ
れ、より近距離にあるｔが次の印字開始文字となる。以
下、各行毎に、その行において印字が終了する文字位置
の初期化と、その終了位置と次に印字すべき行の左端お
よび右端の文字との距離の比較、より近い側の文字の選
択が順次行われている。

【００２５】（第２の演算方法）第１の演算方法は、複
数の文字等のキャラクタからなる行形式のグループが複
数行並置されている場合について述べた。しかしなが
ら、印字すべきキャラクタが、例えば図５に示すよう
に、印字エリア内に複数個独立して存在する場合も考え
られる。この場合も、単一のキャラクターを前述のグル
ープの一つであると見なし、各グループの端部間での距
離から最短の移動経路を算出することとしている。具体
的には、文字Ｂ、グループ１、２の左端の文字１、およ
び右端の文字２それぞれに対する文字Ａからの距離の算
出とその比較により、例えば実線に示される移動経路が
求められる。

【００２６】以上に述べたように、本発明においては、
印字対象物に対して印字されるべきキャラクタ等の事項
は、まず定められた条件に基づいてグループ化される。
上記の例では、キャラクタが同一行中に存在することが
この条件となる。次に、個々のグループに対して、当該
グループの印字を行った際に、印字開始点あるいは終了
点となることが可能な位置あるいはその位置に存在する
キャラクタを、当該グループにおけるスキャン開始可能
点として特定する。グループ化が同一行に存在するキャ
ラクタに対して為される場合には、このスキャン開始可
能点はその行の両端部となる。

【００２７】さらに、印字しようとするグループにおけ
るスキャン終了予定の点と、その次に印字しようとする
グループにおける二つのスキャン開始可能点それぞれと
の距離の比較が行われる。この比較の結果、近い方のス
キャン開始可能点に対してスキャンを行う経路が確定さ
れる。引き続き、順次各グループに対して同一の操作が
行われ、全てのグループに対してのスキャン経路が確定
される。なお、先に各グループにおけるスキャン開始可
能点を確定しておき、これらを結ぶ最短経路を直接求め
ることとしても良い。

【００２８】本発明に係る方法に従い、印字時における
印字経路が最短となるようなベクトルデータを求めるこ
ととし、当該ベクトルデータに従ってレーザスキャンを
行うこととした。これによって印字に要する時間の大幅
な短縮が可能となり、印字装置における処理能力を大き
く向上させることが可能となる。

【００２９】なお、本実施例においては、文字が水平方
向に並べられ、且つ当該文字列が垂直方向に複数行存在
する場合について述べた。しかしながら、本発明はこれ
に限定されず、文字あるいは文字列が、円弧状に配置さ
れた場合、あるいは角度を付けて配置された場合につい
ても適応可能である。また、ロゴマーク等の登録図形あ
るいは外字が含まれる場合、これらは書き順が定められ
た形で、固有のベクトルデータとして記憶される。従っ
て当該ベクトルデータを前述のグループの一つに対応す
ると考えることで、本発明の適応が可能となる。

【００３０】なお、本実施例においては、グループ化の
条件をキャラクタが同一行中に存在することとしている
が、例えば特定範囲内に存在すること、同一列あるいは
同一の方向に並置していること等種々の条件が設定可能
である。また、例えば、一行の中にキャラクタが存在し
ない空白部分が存在する場合も考えられる。この場合、
空白部分の長さに応じ、当該一行を一つのグループとし
て捉えるか、空白部分を挟む二つのグループとして捉え
るかを判断することが好ましい。また、グループ化する
際の判断基準に、印字すべきキャラクタの情報、印字条
件等を考慮してグループ化を実行することとしても良
い。

【００３１】

【発明の効果】本発明の実施により、スキャン方式のレ
ーザ印字装置において、印字に要する時間の大幅な短縮
が可能となる。また、印字に要する時間を短縮すること
により、単位時間における印字処理能力が向上し、印字
コストの低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るレーザ印字装置におけるレーザ
ヘッドの概略構成を示す図である。

【図２】 本発明に係るレーザ印字装置の構成を示す図
である。

【図３】 演算処理部において行われる操作の一例を示
すフローチャートである。

【図４】 複数の文字列に対して求められた印字順序を
示す図である。

【図５】 印字エリア内に独立した複数のキャラクタが
存在する場合において求められた印字順序を示す図であ
る。

【図６】 従来装置における複数の文字列に対して行わ
れる印字の順序を示す図である。

【符号の説明】

１： レーザ印字装置 １０： レーザヘッド １２： レーザ発振器 １３： レーザ光 １４： エキスパンダ １６： ｆθレンズ １９： 印字対象物 ２０： 入力装置 ２１： Ｘ軸スキャナ ２２： Ｙ軸スキャナ ２３： Ｘ軸ガルバノミラー ２４： Ｙ軸ガルバノミラー ３０： 出力装置 ４０： 制御器 ４１： 演算処理部 ４２： 制御処理部 ４３： 記憶部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スキャン方式によって印字対象物に対し
   てレーザ光の照射およびスキャンが行われ、前記印字対
   象物上に設定された事項を印字するレーザ印字方法であ
   って、 印字すべき前記事項を所定の条件に基づいてグループ化
   し、 当該グループ化された前記事項の内、個々のグループに
   ついて前記印字対象物に印字した場合に、前記個々のグ
   ループにおいてその印字開始点および印字終了点となる
   べき点を二つの端部として特定し、 前記グループの内のあるグループにおいて特定された前
   記端部の一方から、他のグループにおいて特定された前
   記二つの端部の内で前記あるグループにおける前記端部
   の一方に最も近い端部に対して経路が設定されるよう
   に、前記グループ全てを結ぶ経路を設定し、 前記スキャンは、設定された前記全てのグループを結ぶ
   経路に従って為されることを特徴とする印字方法。
2. 【請求項２】 前記設定された事項は文字、数字、ロゴ
   マーク等のキャラクタからなることを特徴とする請求項
   １記載の方法。
3. 【請求項３】 前記所定の条件は、前記印字すべき事項
   であって同一の行を構成することであることを特徴とす
   る請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 前記他のグループは、前記あるグループ
   に隣接するグループであることを特徴とする請求項１記
   載の方法。
5. 【請求項５】 スキャン方式によって加工対象物に対し
   てレーザ光の照射およびスキャンが行われ、前記加工対
   象物上に設定された事項を加工するレーザ加工方法であ
   って、 加工すべき前記事項を所定の条件に基づいてグループ化
   し、 当該グループ化された前記事項の内、個々のグループに
   ついて前記加工対象物に加工した場合に、前記個々のグ
   ループにおいてその加工開始点および加工終了点となり
   得る点を二つの端部として特定し、 前記グループの内のあるグループにおいて特定された前
   記端部の一方から、他のグループにおいて特定された前
   記二つの端部の内で前記あるグループにおける前記端部
   の一方に最も近い端部に対して経路が設定されるよう
   に、前記グループ全てを結ぶ経路を設定し、 前記スキャンは、設定された前記全てのグループを結ぶ
   経路に従って為されることを特徴とする加工方法。
6. 【請求項６】 スキャン方式によって印字対象物に対し
   てレーザ光を照射し、前記印字対象物上に設定された事
   項を印字するレーザ印字装置であって、 レーザー光を射出するレーザ発振器と、 前記印字対象物上に向けて前記レーザ光を導き且つその
   照射位置をスキャンする光学系と、 前記レーザ光のオンオフと前記光学系による前記レーザ
   光のスキャン位置とを制御する制御器とを有し、 前記制御器は、前記事項を所定の条件に基づいてグルー
   プ化し、 あるグループにおいて印字を行った場合に印字が終了す
   る点から、次に印字すべきグループにおいて印字開始可
   能な二点の内前記印字が終了する点に近い方の点に向か
   って前記スキャンを行うことを特徴とする装置。
7. 【請求項７】 前記設定された事項は文字、数字、ロゴ
   マーク等のキャラクタからなることを特徴とする請求項
   ６記載の装置。
8. 【請求項８】 前記所定の条件は、前記設定された事項
   であって同一の行を構成することであることを特徴とす
   る請求項６記載の装置。
9. 【請求項９】 前記次に印字すべきグループは、前記あ
   るグループに隣接するグループであることを特徴とする
   請求項６記載の方法。
10. 【請求項１０】 スキャン方式によって加工対象物に対
    してレーザ光を照射し、前記加工対象物上に設定された
    事項を加工するレーザ加工装置であって、 レーザー光を射出するレーザ発振器と、 前記加工対象物上に向けて前記レーザ光を導き且つその
    照射位置をスキャンする光学系と、 前記レーザ光のオンオフと前記光学系による前記レーザ
    光のスキャン位置とを制御する制御器とを有し、 前記制御器は、前記事項を所定の条件に基づいてグルー
    プ化し、 あるグループにおいて加工を行った場合に加工が終了す
    る点から、次に加工すべきグループにおいて加工開始可
    能な二点の内前記加工が終了する点に近い方の点に向か
    って前記スキャンを行うことを特徴とする装置。