JP2006098104A - 印字検査システムおよびレーザマーキング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 マーキングの良否を素早く安価に検査できるようにする。
【解決手段】 光学式センサ８が所定の基準位置設定領域Ｘｃにマーキングされる基準マークＸｂの位置に対応した所定の検査領域Ｘｄの光量を検出する。ＣＰＵ３がこの所定の検査領域Ｘｄの光量の変化に基づいてマーキング領域Ｘａにマーキングされたマーキング情報の位置が正常であるか否かを判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、印字情報が所定の位置に印字されたか否かを検査する印字検査システムおよびレーザマーキング装置に関する。

レーザマーキング装置は、マーキング対象物に対してレーザ光を使用してそのエネルギーによりマーキング対象物を表面から一定の深さまで除去して文字、記号、図形等の印字情報（マーキング情報）を印字（マーキング）するように構成されている。印字検査システムは、例えばこのようなレーザマーキング装置によるマーキングの良否を正確に検査するために用いられている。この印字検査システムの一例が特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示されている構成によれば、光学検査装置から出力される印字信号とあらかじめ設定された印字信号とを比較し、その結果に基づいて印字の良否を判定している。これにより、短時間で正確に検査することができる。
特開平７−３２５８２号公報

しかし、特許文献１に開示されている構成では、光学検査装置がＣＣＤカメラや撮像管等の光学センサを備えているため、高価なものとなってしまう。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、印字の良否を素早く安価に検査できる印字検査システムおよびこの印字検査システムに使用されるレーザマーキング装置を提供することにある。

請求項１記載の印字検査システムは、文字，記号，図形等の印字情報を構成する印字データを生成するデータ生成手段と、このデータ生成手段により生成された印字データを出力する制御手段と、この制御手段により出力された印字データに基づいて印字対象物上に印字情報を印字する印字手段とを備え、印字対象物上に印字された印字情報が所定の位置に印字されたか否かを検査する印字検査システムであって、データ生成手段は、印字対象物の印字領域の基準位置を決定するための基準マークを構成する基準マークデータを生成し、制御手段は、データ生成手段により生成された基準マークデータを出力し、印字手段は、印字対象物上に設けられた印字領域に印字情報を印字すると共に制御手段により出力された基準マークデータに基づいて基準マークを印字するように構成され、印字手段により印字される基準マークデータの座標位置に対応して設けられた所定の検査領域の光量を検出する光学式センサと、光学式センサにより検出された光量に基づいて印字領域に印字された印字情報の位置が正常であるか否かを判定する判定手段とを備えたことを特徴としている。

このような構成によれば、光学式センサが基準マークデータの座標位置に対応して設けられた所定の検査領域の光量を検出し、判定手段が検出された光量に基づいて印字領域に印字された印字情報の位置が正常であるか否かを判定しているため、印字情報の位置が正常であるか否かを素早く安価に検査することができる。

請求項２記載の印字検査システムは、印字対象物の印字領域以外の領域に前記印字対象物の基準位置を決定するための基準位置設定領域が別途設けられたシール部材を印字対象物としており、印字手段は、基準マークデータに基づいて基準マークを基準位置設定領域に印字し、光学式センサは、所定の基準位置設定領域に印字される基準マークデータの座標位置に対応して設けられた所定の検査領域における光量を検出するように構成され、判定手段は、光学式センサにより検出された所定の検査領域の光量に基づいて印字対象物上の印字領域に印字された印字情報の位置が正常であるか否かを判定することを特徴としている。

印字情報も基準位置設定領域に印字される基準マークも共に印字手段により印字されるため、印字領域に基準位置設定領域が設けられると誤検出の原因となる。請求項２記載の構成によれば、印字領域以外の領域に印字対象物の基準位置を決定するための基準位置設定領域が設けられているため、印字領域に印字された印字情報を基準マークとして誤検出することがなくなる。

請求項３記載の印字検査システムは、データ生成手段が印字対象物の印字領域に対して複数の基準位置を決定するための複数の基準マークを構成する基準マークデータを複数生成し、光学式センサが複数の基準位置を決定するための複数の基準マークのそれぞれの座標位置に対応した複数の検査領域毎に設けられるように構成するところに特徴を備えている。

このような構成によれば、複数の基準マークデータのそれぞれの座標位置に対応した複数の検査領域毎に光学式センサが設けられているため高精度に検出できるようになる。
請求項４記載のレーザマーキング装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、このレーザ光源により出射されたレーザ光の方向を変更してマーキング対象物上に照射するガルバノミラーと、文字，記号，図形等のマーキング情報を構成する複数の座標データを生成するデータ生成手段と、このデータ生成手段により生成された複数の座標データを出力する制御手段と、この制御手段により出力された複数の座標データに基づいてガルバノミラーによりレーザ光を走査してマーキング対象物上に設けられたマーキング領域にマーキング情報をマーキングするマーキング手段とを備えたレーザマーキング装置であって、マーキング対象物上に設けられるマーキング領域の基準位置を決定するための基準マークを記憶する記憶手段を備え、データ生成手段は、記憶手段に記憶された基準マークを構成する基準マークデータに対応する座標データを生成し、制御手段は、前記データ生成手段により生成された基準マークデータに対応する座標データを出力し、マーキング手段は、マーキング対象物上にマーキング情報をマーキングすると共に制御手段により出力された基準マークデータに対応する座標データに基づいて基準マークをマーキングすることを特徴としている。

このような構成によれば、マーキング手段が、マーキング対象物上にマーキング情報をマーキングすると共に制御手段により出力された基準マークデータに対応する座標データに基づいて基準マークをマーキングするため、前述記載のマーキング検査システムに適用すれば、光学式センサにより検出された所定の検査領域の光量に基づいてマーキング対象物上のマーキング領域にマーキングされたマーキング情報の位置が正常であるか否かを素早く安価に検査できるようになる。

尚、本発明の「印字」とは、印刷、描画、標印、捺印、刻印、マーキングを含み、字を印刷するものに限らず、様々なデータを記すものを示している。

請求項１記載の発明によれば、光学式センサが基準マークデータの座標位置に対応して設けられた所定の検査領域の光量を検出し、判定手段が検出された光量に基づいて印字領域に印字された印字情報の位置が正常であるか否かを判定しているため、印字情報の位置が正常であるか否かを素早く安価に検査することができる。
請求項２記載の発明によれば、印字領域以外の領域に印字対象物の基準位置を決定するための基準位置設定領域が設けられているため、印字領域に印字された印字情報を基準マークとして誤検出することがなくなる。

請求項３記載の発明によれば、光学式センサが複数の基準位置を決定するための複数の基準マークデータのそれぞれの座標位置に対応した複数の検査領域毎に設けられているため、高精度に検出できるようになる。

以下、本発明の一実施形態について、図１および図２を参照しながら説明する。図１は、マーキング検査システムの構成を概略的に示している。
印字検査システムとしてのマーキング検査システム１は、搬送装置２と、ＣＰＵ３（データ生成手段，制御手段，判定手段に相当）と、メモリ４（記憶手段に相当）と、レーザ光源５と、駆動装置６と、ガルバノミラー７と、光学式センサ８と、収束レンズ１０とを備えている。このうち、レーザマーキング装置９は、ＣＰＵ３と、メモリ４と、レーザ光源５と、駆動装置６（印字手段，マーキング手段に相当）と、ガルバノミラー７と、収束レンズ１０とから構成されている。このレーザマーキング装置９は、印字対象物としてのマーキング対象物Ｘに対して表面側からレーザ光を照射し、マーキング領域Ｘａ（印字領域に相当：図２（ａ）参照）内にマーキング対象物Ｘ表面から所定の深さまで除去することにより所定の文字、記号、図形等のマーキング情報（印字情報に相当）をマーキングするように構成されている。

例えば、図２（ａ）には「Ａ」というマーキング情報をマーキングする例を示している。図１に示すように、搬送装置２は、例えばベルトコンベア等により構成されており、所定の一方向に対してマーキング対象物Ｘを連続的に搬送する。マーキング対象物Ｘとしては、プリント配線基板、半導体ウェハ、ケーブル、ナット、ネジ、ガラス等、様々な部品が対象となるが、本実施形態では、図２（ａ）に示すように、複数のマーキング領域Ｘａを有してなるシール部材を対象としている。

また、このマーキング対象物Ｘには、マーキング領域Ｘａ以外の領域（例えば、マーキング対象物Ｘの２次元平面方向の端部領域）に基準位置設定領域Ｘｃが設けられている。この基準位置設定領域Ｘｃは、マーキング時の基準位置を決定するための領域である。この基準位置設定領域Ｘｂは、レーザ光源５がガルバノミラー７を介してマーキング対象物Ｘに照射するレーザ光のスポットの大きさに相当する大きさに設定されている。

メモリ４には、マーキング領域Ｘａに文字，記号，図形等をマーキングするためのマーキング情報（印字情報に相当）が記憶されている。また、このメモリ４には、マーキング対象物Ｘにマーキングするための基準マークＸｂのデータが記憶されている。この基準マークＸｂは、図２（ａ）ないし図２（ｄ）に示すように、略円形状のマークを示している。

ＣＰＵ３は、メモリ４に記憶されたマーキング情報から複数の座標データ（マーキングデータ，印字データに相当）を生成する。また、ＣＰＵ３は、メモリ４に記憶された基準マークＸｂからも基準マークデータを示す座標データを生成する。
ＣＰＵ３が例えばマーキング情報「Ａ」という文字から座標データを生成する場合には、この文字を複数個の点に分解し、これらの点に対応する位置の２次元方向の複数の座標データを生成する。マーキング対象物Ｘに対してマーキングするときには、ＣＰＵ３はマーキング情報に対応する座標データと基準マークデータに対応する座標データとを駆動装置６に出力する。駆動装置６は、ＣＰＵ３から出力された複数の座標データに基づいてガルバノミラー７を駆動する。

レーザ光源５がＣＰＵ３の指令に基づいてレーザ光を出射する。すると、駆動装置７は、ガルバノミラー７を駆動することによりレーザ光を２次元方向に走査し、搬送装置２上に搬送されるマーキング対象物Ｘのマーキング領域Ｘａおよび基準位置設定領域Ｘｃにレーザ光を照射させ、マーキング情報および基準マークＸｂをマーキングする。
このようにしてマーキング工程が行われる（図１の（Ａ）参照）が、この下流工程においては、図１に示すようにマーキング検査工程（図１の（Ｂ）参照）が行われる。このマーキング検査工程では、マーキング情報が所定位置にマーキングされたか否かを検査する。具体的には、基準マークＸｂが当該基準マークのデータに対応する座標位置にマーキングされたか否かを検査する。

このマーキング検査工程では、光学式センサ８が使用される。光学式センサ８は、例えば所謂反射型のファイバセンサ等の光電スイッチにより構成されるもので、マーキング対象物Ｘに近接して固定的に設置される。この光学式センサ８の検出信号はＣＰＵ３に与えられるようになっている。搬送装置２がマーキング検査工程内にマーキング対象物Ｘを搬送しマーキング対象物Ｘを固定位置にストップさせるとマーキングの良否検査が行われる。

光学式センサ８は、複数の基準マークがマーキング対象物Ｘに設定される場合には、複数の基準マークデータのそれぞれの座標位置に対応する複数の検査領域Ｘｄ毎に設けられており、それぞれ異なる所定の検査領域Ｘｄの光の反射光量を検出するようになっている。図１に示すように、マーキング工程において基準マークＸｂがマーキングされる基準位置設定領域Ｘｃに対応して設けられた領域にマーキング検査工程における検査領域Ｘｄが設定されている。

上記構成の作用について、図１および図２を参照しながら説明する。
マーキング工程（図１の（Ａ））では、レーザマーキング装置９は、駆動装置６によりガルバノミラー７を駆動しマーキング対象物Ｘのマーキング領域Ｘａにマーキング情報をマーキングすると共に、基準位置設定領域Ｘｃに対して基準マークＸｂをマーキングする。

この後、搬送装置２が、マーキング検査工程（図１の（Ｂ））にマーキング対象物Ｘを搬送する。光学的センサ８は検査領域Ｘｄの光量を検出すると、その光量データがＣＰＵ３に与えられる。ＣＰＵ３は、この光量データに基づいて基準マークＸｂの位置が正常であるか否かを判定する。ＣＰＵ３は、基準マークＸｂの位置が正常であると判定すると、マーキング領域Ｘａにマーキングされた文字等の位置も正常であると判定する。逆に、ＣＰＵ３は、基準マークＸｂの位置を不良と判定すると、マーキング領域Ｘａにマーキングされた文字等の位置も不良と判定する。

このとき、基準マークＸｂのマーキング位置が正常であれば、図２（ｂ）に示すように、基準マークＸｂのマーキング領域が所定の検査領域Ｘｄに略一致し、光量データも正常値を示す。しかし、レーザマーキング装置９（例えば駆動装置６）の劣化に伴い、基準マークＸｂのマーキング位置が基準位置設定領域Ｘｃからずれるようになると、正常な位置にマーキングできなくなる（図２（ｃ）および図２（ｄ）参照）。

すなわち、本実施形態に示すように、特に、ガルバノミラー７等による走査系の駆動装置を使用し、レーザ光源５により出射されたレーザ光の出射方向を変更してマーキング対象物Ｘ上にマーキングするレーザマーキング装置９の場合には、装置の経年劣化に伴い、駆動装置６が走査系のガルバノミラー７を駆動するときに所定の制御が行われなくなりマーキング情報のマーキング位置が徐々に変化してしまう。マーキング対象物Ｘが搬送装置２により搬送され、このマーキング対象物Ｘを順次検査するようなシステムの場合、マーキング情報をマーキングする位置が徐々に変化したとしても、マーキング対象物Ｘを数百個単位で観察した後に変化に気付く場合もあるため好ましくない。

そこで、本実施形態においては、光学式センサ８が基準位置設定領域Ｘｃに対応した所定の検査領域Ｘｄの光量を検出し、ＣＰＵ３がこの光量データに基づいて検査する。すると、ＣＰＵ３は光量の変化を検出することにより基準マークＸｂおよび文字等のマーキング位置が正常であるか否かを素早く安価に検査することができる。
以上説明したように本実施形態によれば、光学式センサ８が所定の基準位置設定領域Ｘｃにマーキングされる基準マークＸｂのデータの座標位置に対応して設けられた所定の検査領域Ｘｄの光量を検出し、ＣＰＵ３がこの所定の検査領域Ｘｄの光量の変化に基づいてマーキング領域Ｘａにマーキングされたマーキング情報の位置が正常であるか否かを判定しているため、素早く安価に検査することができる。

マーキング対象物Ｘには、マーキング領域Ｘａ以外の領域にマーキング対象物Ｘの基準位置を決定するための基準位置設定領域Ｘｃが設けられているため、マーキング領域Ｘａにマーキングされたマーキング情報を基準マークＸｂとして誤検出することがなくなる。
マーキング対象物Ｘには基準マークＸｂが複数マーキングされ、これらの複数の基準マークＸｂに対応するようにそれぞれ複数の検査領域Ｘｄ毎に光学式センサ８が設けられているため、１つの基準マークＸｂがマーキングされる構成に比較してより高精度に検出できるようになる。

（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形もしくは拡張が可能である。
光学式センサ８は、反射型もしくは透過型のいずれのものでも良い。また、光学式センサ８を２つ設けた実施形態を示したが、これに限定されるものではなく、例えば１つもしくは３つ以上設けて構成しても良い。

レーザマーキング装置９の構成要素（ＣＰＵ３）を判定手段として構成したが、レーザマーキング装置９には必要に応じて判定手段の機能を設ければよい。すなわち、レーザマーキング装置９の外部に判定手段を構成する構成要素（例えばＣＰＵ）を別途設けて構成しても良い。
搬送装置２を設け、マーキング工程およびマーキング検査工程を別位置で行う実施形態を示したが、マーキング工程およびマーキング検査工程を同一位置で行うようにしても良い。

マーキング対象物Ｘにマーキングしたものを検査する実施形態を示したが、これに限定されるものではなく、印刷、描画、標印、捺印、刻印等、様々なデータを記したものを検査する印字検査システムに適用可能である。

本発明の一実施形態を示す概略的な構成図 （ａ）は印字対象物の説明図、（ｂ）〜（ｄ）は印字対象物に対する基準マークの印字説明図

符号の説明

図面中、１はマーキング検査システム（印字検査システム）、２は搬送装置、３はＣＰＵ（制御手段、データ生成手段、判定手段）、４はメモリ（記憶手段）、５はレーザ光源、６は駆動装置、７はガルバノミラー、８は光学式センサ、９はレーザマーキング装置、１０は収束レンズ、Ｘはマーキング対象物、Ｘａはマーキング領域、Ｘｂは基準マーク、Ｘｃは基準位置設定領域、Ｘｄは検査領域を示す。

Claims (4)

1. 文字，記号，図形等の印字情報を構成する印字データを生成するデータ生成手段と、このデータ生成手段により生成された印字データを出力する制御手段と、この制御手段により出力された印字データに基づいて印字対象物上に印字情報を印字する印字手段とを備え、印字対象物上に印字された印字情報が所定の位置に印字されたか否かを検査する印字検査システムであって、
   前記データ生成手段は、前記印字対象物の印字領域の基準位置を決定するための基準マークを構成する基準マークデータを生成し、
   前記制御手段は、前記データ生成手段により生成された基準マークデータを出力し、
   前記印字手段は、印字対象物上に設けられた印字領域に印字情報を印字すると共に前記制御手段により出力された基準マークデータに基づいて基準マークを印字するように構成され、
   前記印字手段により印字される基準マークデータの座標位置に対応して設けられた所定の検査領域の光量を検出する光学式センサと、
   前記光学式センサにより検出された光量に基づいて印字領域に印字された印字情報の位置が正常であるか否かを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする印字検査システム。
2. 前記印字対象物は前記印字対象物の印字領域以外の領域に前記印字対象物の基準位置を決定するための基準位置設定領域が別途設けられたシール部材であり、
   前記印字手段は、基準マークデータに基づいて基準マークを基準位置設定領域に印字し、
   前記光学式センサは、所定の基準位置設定領域に印字される基準マークデータの座標位置に対応して設けられた所定の検査領域における光量を検出するように構成され、
   前記判定手段は、前記光学式センサにより検出された所定の検査領域の光量に基づいて印字対象物上の印字領域に印字された印字情報の位置が正常であるか否かを判定することを特徴とする請求項１記載の印字検査システム。
3. 前記データ生成手段は、印字対象物の印字領域に対して複数の基準位置を決定するための複数の基準マークを構成する基準マークデータを複数生成し、
   前記光学式センサは、前記複数の基準位置を決定するための複数の基準マークデータのそれぞれの座標位置に対応した複数の検査領域毎に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の印字検査システム。
4. レーザ光を出射するレーザ光源と、
   このレーザ光源により出射されたレーザ光の方向を変更してマーキング対象物上に照射するガルバノミラーと、
   文字，記号，図形等のマーキング情報を構成する複数の座標データを生成するデータ生成手段と、
   このデータ生成手段により生成された複数の座標データを出力する制御手段と、
   この制御手段により出力された複数の座標データに基づいて前記ガルバノミラーによりレーザ光を走査してマーキング対象物上に設けられたマーキング領域にマーキング情報をマーキングするマーキング手段とを備えたレーザマーキング装置であって、
   前記マーキング対象物上に設けられるマーキング領域の基準位置を決定するための基準マークを記憶する記憶手段を備え、
   前記データ生成手段は、前記記憶手段に記憶された基準マークを構成する基準マークデータに対応する座標データを生成し、
   前記制御手段は、前記データ生成手段により生成された基準マークデータに対応する座標データを出力し、
   前記マーキング手段は、マーキング対象物上にマーキング情報をマーキングすると共に前記制御手段により出力された基準マークデータに対応する座標データに基づいて基準マークをマーキングすることを特徴とするレーザマーキング装置。