JP2007307723A - レーザマーキング方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所望のパターンをマーキング品質およびマーキング効率の高い一筆書きのハッチングで塗り潰す機能を実現し、かつこれを自動化する。
【解決手段】表示部のディスプレイに表示されるハッチング画面上の画面入力を通じて、ユーザが所望のパターンについて所望のハッチング属性を指定し、かつ一筆書きのモードを選択すると、このレーザマーキング装置内のハッチング機能（アルゴリズム）が働いて、当該パターンの形状に応じてひとかたまりの連続したハッチング線群を１つまたは複数定義する。その際、各ハッチング線群内において相連続する２つのハッチング線を接続するための接続線を定義するとともに、各ハッチング線および各接続線について一筆書きのためのトレース方向を定義する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、スキャニング方式のレーザマーキング技術に係り、特にマーキングパターンをハッチング線で塗り潰すレーザマーキング方法および装置に関する。

スキャニング式のレーザマーキング方法は、被加工物に高密度に集光されたレーザ光を照射し、該レーザ光をスキャニング・ミラーで振って、被加工物表面上でレーザスポットをスキャニングし、ビームスポットの当たった被加工物表面の微小部分をレーザエネルギーで瞬間的に改質（溶融、蒸発、変色等）させながら、文字、図形、記号等の所望のパターンを描画するようにしてマーキング（刻印または印字）する技術である。レーザ光には、ピークパワーの高いＱスイッチ方式の高速繰り返しパルスレーザ光を用いるのが通例である。

最近のスキャニング式のレーザマーキング装置は、任意のパターンを指定して、そのパターンをハッチングで塗り潰すハッチング機能を備えている。従来のハッチング機能は、汎用ＣＡＤを利用してパターンの中（閉領域）に所望のピッチおよび傾きで平行線を作成（定義）して、それら多数の平行線つまりハッチング線を規定するハッチング線データを当該パターンのマーキングデータに加えるものである。マーキング実行時には、被加工物上でレーザスポットをハッチング線データの指示するラインに沿ってスキャニングすることで、当該パターンをハッチング線で塗り潰してマーキングするようにしている。その際、レーザスポットが各ハッチング線の終端に着くと、そこでいったんレーザショットを休止して、次のハッチング線の始端にレーザスポットを飛び越し（ジャンプ）移動させるようにしている。

上記のような飛び越しハッチングは、各隣接するハッチング線の間でいったんレーザショットを休止して、次のハッチング線の始端からレーザ発振器のＱスイッチングを開始するため、レーザパワーの不安定なビームで各ハッチング線の始端ないし前部をマーキングするか（その場合はパターン内に塗り潰し濃度の薄い縞が生じる）、さもなければレーザパワーが安定するまで一定時間待たなければならず（その場合はマーキング再開時間が遅れる）、マーキング品質あるいは加工時間の面で不利点がある。特に、パターンの中でハッチング線がその線引き方向で複数に分断される場合は（たとえば“Ｕ”のパターンの中に略水平方向のハッチング線を入れる場合は、ハッチング線が左右二手に分かれる）、ハッチング線の本数が倍増し、そのぶん飛び越し回数が多くなって、上記のような不利点が顕著になる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、所望のパターンをマーキング品質およびマーキング効率の高い一筆書きのハッチングで塗り潰す機能を実現し、かつこれを自動化するようにしたスキャニング方式の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。

上記の目的を達成するために、本発明のレーザマーキング方法は、一定の外枠線を有する文字、記号または図形からなるパターンをハッチング線で塗り潰すようにスキャニング方式でマーキングするレーザマーキング方法であって、前記パターンの外枠線の中を埋めるように所望のピッチを有する平行な多数のハッチング線をそれぞれ規定するハッチング線データを生成する第１の工程と、前記ハッチング線データを基に、前端が他のいずれのハッチング線とも接続しないで後端が基準の距離内で次のハッチング線の前端と隣接する１つの先頭ハッチング線と、前端が前記基準距離内で前のハッチング線の後端と隣接し、かつ後端が前記基準距離内で次のハッチング線の前端と隣接する１つまたは複数の中間ハッチング線と、前端が前記基準距離内で前のハッチング線の後端と隣接し、かつ後端が他のいずれのハッチング線とも接続しない１つの末尾ハッチング線とからなる一筆書きのためのハッチング線群を１つまたは複数定義して、各ハッチング線群内で相前後する２つのハッチング線を接続するための接続線を規定する接続線データを生成し、各ハッチング線および各接続線について一筆書きのためのトレース方向を設定する第２の工程と、被加工物に対して、所望のマーキング動作条件を規定する条件デ―タ、前記ハッチング線データ、前記接続線データ、前記設定トレース方向にしたがって前記ハッチング線群毎に一筆書きでレーザビームを照射して、前記パターンをハッチング線で塗り潰したレーザマーキングを施す第３の工程とを有する。

また、本発明のレーザマーキング装置は、一定の外枠線を有する文字、記号または図形からなるパターンをハッチング線で塗り潰してレーザマーキングするレーザマーキング装置であって、前記パターンの外枠線の中を埋めるように所望のピッチを有する平行な多数のハッチング線をそれぞれ規定するハッチング線データを生成するハッチング線生成部と、前記ハッチング線データを基に、前端が他のいずれのハッチング線とも接続しないで後端が基準の距離内で次のハッチング線の前端と隣接する１つの先頭ハッチング線と、前端が前記基準距離内で前のハッチング線の後端と隣接し、かつ後端が前記基準距離内で後のハッチング線の前端と隣接する１つまたは複数の中間ハッチング線と、前端が前記基準距離内で前のハッチング線の後端と隣接し、かつ後端が他のいずれのハッチング線とも接続しない１つの末尾ハッチング線とからなる一筆書きのためのハッチング線群を１つまたは複数定義して、各ハッチング線群内で相前後する２つのハッチング線を接続するための接続線を規定する接続線データを生成し、各ハッチング線および各接続線について一筆書きのためのトレース方向を設定するハッチング線連続処理部と、被加工物に対して、所望のマーキング動作条件を規定する条件デ―タ、前記ハッチング線データ、前記接続線データ、前記設定トレース方向にしたがって前記ハッチング線群毎に一筆書きでレーザビームを照射して、前記パターンをハッチング線で塗り潰したレーザマーキングを施すレーザマーキング実行処理部とを有する。

本発明においては、パターン内に所望のピッチで多数のハッチング線を定義してから、それらのハッチング線データを基に所定のアルゴリズムにしたがって、先頭ハッチング線から１つまたは複数の中間ハッチング線を経て末尾のハッチング線まで繋いで一筆書きのためのハッチング線群を定義し、そのハッチング線群内で相前後する２つのハッチング線を接続するための接続線を規定する接続線データを生成し、かつ各ハッチング線および各接続線について一筆書きのためのトレース方向を設定する。こうして、一筆書きハッチングのためのデータが自動的に生成される。レーザマーキングの実行段階では、それら一筆書きハッチングのためのデータと所望のマーキング動作条件を規定する条件デ―タとにしたがって被加工物にスキャニング方式でレーザビームを照射することで、該被加工物上に一筆書きのハッチング線で塗り潰したマーキングパターンを形成することができる。

本発明の好適な一態様によれば、基準距離がピッチに比例した値に設定され、パターンの外枠線から所望の距離だけ内側にオフセットした領域内にハッチング線が設定される。

また、好適な一態様においては、パターンにおける相対的な位置関係に基づいて、最初にレーザマーキングを行うべきハッチング線あるいはハッチング線群が決定される。

また、好適な一態様においては、１つのパターン内に複数のハッチング線群を設定する場合において、先にレーザマーキングを行う第１のハッチング線群とその後にレーザマーキングを行う第２のハッチング線群との間では、第１のハッチング線群の終端に対して第２のハッチング線群の始端が第１のハッチング線群の後にレーザマーキングが行われる他の何れのハッチング線群の始端よりも近距離にあるように一筆書きのための処理が行われる。この場合、第１のハッチング線群の終端に対して第２のハッチング線群の始端が第２のハッチング線群の終端よりも近距離にあるのが好ましい。このように、第１のハッチング線群から最短距離で第２のハッチング線群へ移行（ジャンプ）する方式によれば、マーキング時間の一層の短縮化を図ることができる。

本発明のレーザマーキング方法および装置によれば、所望のパターンをマーキング品質およびマーキング効率の高い一筆書きのハッチングで塗り潰す機能を実現し、かつこれを自動化することができる。

以下、添付図を参照して本発明の一実施形態を説明する。

図１に、本発明の一実施形態によるスキャニング式レーザマーキング装置の外観を示す。このレーザマーキング装置は、制御電源ユニット１０とレーザ発振ユニット１２とスキャニング・ヘッド１４とを有する。

制御電源ユニット１０において、上部室にはディスプレイ１６が設けられ、中間室の前扉１８の奥にはキーボードや制御基板等が設けられ、下部室の前扉２０の奥にはレーザ電源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１４へ伝送される。スキャニング・ヘッド１４はレーザ発振ユニット１２のレーザ出射口に取り付けられ、ヘッド１４の真下に作業台２２が配置されている。この作業台２２の上で、被加工物ＷにレーザビームＬＢが照射され、レーザマーキングが施される。

制御電源ユニット１０内の上記制御部は、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）や、このＣＰＵに所定の処理を行わせるための各種プログラムおよび各種設定値またはデータを保持するためのメモリ、および各部と制御信号やデータのやりとりを行うためのインタフェース回路等からなり、機能的には図２に示すように、入力部３０、表示部３２、マーキングデータ記憶部３４、マーキング作成部３６、マーキング編集部３８、マーキング条件記憶部４０、条件設定部４２、マーキング実行制御部４４を有している。

入力部３０は、キーボードやマウス等のポインティングデバイスを含み、さらには通信ケーブルを介して外部装置からデータを取り込めるようになっている。表示部３２は、ディスプレイ１６および表示出力回路等を含み、各種設定画面や運転（状態表示）画面等を表示出力する。

マーキングデータ記憶部３４は、設定入力されたマーキングパターン（文字、図形、図形等）のデータを格納する。マーキングパターンを設定入力する形態は２種類あり、１つはユーザが入力部３０および表示部３２を通じたマーキング作成部３６とのマン・マシン・インタフェースにより画面入力で作成する形態である。他の１つは、たとえば外部のパソコンで作成したマーキングパターンのデータを入力部３０から取り込む形態である。

ユーザは、本装置で作成したマーキングパターンあるいは外部から入力部３０を介して取り込んだマーキングパターンについて、入力部３０および表示部３２を通じたマーキング編集部３８とのマン・マシン・インタフェースにより画面入力でハッチング、拡大・縮小、コピー、回転、合成等の様々な編集を行えるようになっている。このマーキング編集部３８の機能はこの実施形態の主要な特徴部分であり、後に詳しく述べる。

マーキング条件記憶部４０は、スキャニング方式のマーキング動作を規定する加工条件つまりＱスイッチ周波数、マーキング速度、電流（レーザ出力）等の設定データを格納される。これらのマーキング条件は、ユーザが入力部３０および表示部３２を通じた条件設定部３８とのマン・マシン・インタフェースにより画面入力で設定できるようになっている。

マーキング実行制御部４４は、入力部３０より入力されるスケジュールコードまたは起動番号に応答し、その起動番号の指定するマーキングパターンをその起動番号の指定するマーキング条件にしたがってマーキングするように、レーザ電源４６、レーザ発振器４８およびガルバノメータ・スキャナ５０の各動作を制御する。

レーザ電源４６は上記のように制御電源ユニット１０内に設けられており、レーザ発振器４８およびガルバノメータ・スキャナ５０はレーザ発振ユニット１２およびスキャニング・ヘッド１４内にそれぞれ設けられている。レーザ電源４６は、レーザ発振器４８にマーキング条件の一つとして設定されたレーザ励起用電流を供給する。レーザ発振器４８は、たとえばＹＡＧロッド、光共振器、電気光学励起部、Ｑスイッチ等で構成されるＱスイッチ型ＹＡＧレーザ発振器であり、マーキング条件の一つとして設定されたＱスイッチング周波数でＱスイッチパルスのＹＡＧレーザ光ＬＢを発振出力する。ガルバノメータ・スキャナ５０は、直交する２方向に首振り運動の可能な一対の可動ミラーを有しており、マーキング条件の一つとして設定されたマーキング速度で両可動ミラーを振ってそのミラー角を制御することで、レーザ発振器４８からのＱスイッチＹＡＧレーザ光ＬＢを加工テーブル２２上の被加工物Ｗ表面の所望の位置に集光照射する。

次に、図３〜図１０につき、このレーザマーキング装置における自動ハッチング機能およびそれと関連する編集機能を説明する。

図３に、この実施形態のマーキング作成モードでディスプレイ１６に表示されるマーキング作成画面を示す。この画面の左側領域には、縦一列に「文字」、「部品」、「直線」、「円弧」、「曲線」・・等の作図コマンド用のボタン群５２が表示される。ユーザは、これらの作図ツールを用いてマウス操作により画面入力で中央ないし右側領域のパターン表示画面５４上に任意のパターンを作図（設定入力）することができる。図示のパターンＰＡは、閉ループの外枠線Ｇを有する略“Ｈ”形状の図形である。こうして画面入力で作成されたパターンＰＡのデータは、上記のようにマーキングデータ記憶部３４に格納される。

図４に、この実施形態のマーキング条件設定モードでディスプレイ１６に表示されるマーキング条件設定画面を示す。この画面の左側部分には、縦一列に「起動Ｎｏ．」、「Ｑスイッチ周波数」、「マーキング速度」、「電流」・・等のマーキング条件項目５６が表示される。ユーザは、右側のパターン表示画面５４に表示されているパターンＰＡについて各マーキング条件の設定値を画面入力で設定する。

図５に、この実施形態の自動ハッチングモードでディスプレイ１６に表示されるハッチング設定画面を示す。この画面の左側領域には、種々のハッチング条件項目５８が表示される。その上段で、ハッチング属性として「オフセット量」、「ピッチ」、「角度」の各項目に所望の値を入力できるようになっている。ここで、「オフセット量」はハッチング線を外枠線Ｇから離す距離であり、通常はレーザスポット径を考慮して選定される。「ピッチ」はハッチング線の間隔であり、塗り潰しの濃度を左右する。「角度」はハッチング線の傾きである。

ハッチング条件項目５８の中段では、ハッチング道筋タイプとして、「一筆書き」（左端の図）、「斜め飛び越し」（中央の図）、「直近飛び越し」（右端の図）の中のいずれか１つを選択できるようになっている。この実施形態は「一筆書き」タイプに係るものであり、「斜め飛び越し」タイプおよび「直近飛び越し」タイプは従来と同じものである。

また、ハッチング条件項目５８の下段で、書き始め方向を選択できるようになっている。たとえば、左上から右下に向かう方向（左側の図）を選択した場合は、パターン内領域の左上端部に位置するハッチング線を先頭ハッチング線とし、その先頭ハッチング線の左端をハッチングないしレーザマーキングの開始点とすることになる。

ハッチング条件項目５８より入力されたハッチング条件のデータはマーキング編集部３８（図２）に取り込まれる。図６に、「一筆書き」タイプの自動ハッチングが選択された場合のマーキング編集部３８における処理手順を示す。以下、図７〜図１２を参照してこの処理手順の作用を説明する。

先ず、図７の（Ａ）に示すように、パターンＰＡにおいて、その外枠線Ｇから内側に設定値Ｄだけオフセットした輪郭線Ｋを定義する（ステップＳ₁）。このオフセット設定値Ｄは、図５のハッチング条件設定画面５８で設定入力された「オフセット量」の値である。次に、図７の（Ｂ）に示すように、輪郭線Ｋの中に所定のピッチＰおよび角度θで多数本のハッチング線Ａを定義する（ステップＳ₂）。これらのハッチング線ＡのピッチＰおよび角度θは、図５のハッチング条件設定画面５８で設定入力された「ピッチ」、「角度」である。図示の例は、角度θを０°としている。ここで、各ハッチング線Ａ_iを規定するデータつまりハッチング線データは、その左端Ｌ_iおよび右端Ｒ_iの位置をそれぞれ表す座標データ（Ｌ_i，Ｒ_i）によって定義される。

次に、図５のマーキング条件設定画面５８で選択された「書き始め方向」（たとえば左上から右下に向かう方向）にしたがってパターンＰＡ内の全ハッチング線Ａの中で左上端に位置するハッチング線Ａ₁を第１ハッチング線群［Ａ−１］の先頭ハッチングとする（ステップＳ₃）。そして、図９に示すようにこのハッチング線Ａ₁を左端Ｌ₁（始端）から右端（終端）Ｒ₁まで移動またはトレースし（ステップＳ₄）、その終端Ｒ₁から半径（基準距離）ｒの円内に次のハッチング線の一端が在るか否かを判定する（ステップＳ₅）。図示の例では、ハッチング線Ａ₂の右端Ｒ₂がこの判定条件に該当する。そこで、ハッチング線Ａ₁の右端Ｒ₁とハッチング線Ａ₂の右端Ｒ₂とを結ぶ直線つまり接続線Ｎ₁を定義する（ステップＳ₆）。この接続線Ｎ₁を規定するデータ（接続線データ）は、その始端Ｒ₁および終端Ｒ₂の位置をそれぞれ表す座標データ（Ｒ₁，Ｒ₂）によって定義される。

次に、図１０に示すように、接続線Ｎ₁を伝ってハッチング線Ａ₂の右端Ｒ₂に移り（ステップＳ₇）、そこからハッチング線Ａ₂を終端つまり左端Ｌ₂までトレースし（ステップＳ₈→Ｓ₄）、このハッチング線Ａ₂の左端Ｌ₂から半径（基準距離）ｒの円内に次のハッチング線の一端が在るか否かを判定する（ステップＳ₅）。図示の例では、ハッチング線Ａ₃の左端Ｌ₃がこの条件を満たす。そこで、ハッチング線Ａ₂の左端Ｌ₂とハッチング線Ａ₃の左端Ｌ₃とを結ぶ接続線Ｎ₂を定義する（ステップＳ₆）。この接続線Ｎ₂を規定する接続線データは、その始端Ｌ₂および終端Ｌ₃の位置をそれぞれ表す座標データ（Ｌ₂，Ｌ₃）によって与えられる。なお、基準距離ｒはピッチＰの大きさに比例した値（たとえばピッチＰの１．５倍の値）に設定される。

ハッチング線Ａ₃・・についても、図１１に示すように、上記と同様の処理を行う。後続のハッチング線Ａ₄・・についても同様である。こうして左上端のハッチング線Ａ₁の左端からスタートしたハッチング線の連続化つまり一筆書きの接続は、当該パターンＰＡ（“Ｈ”）の中心部を蛇行しながら右下方に通り抜け、右下端のハッチング線Ａ_aの右端Ｒ_aで終端する。すなわち、ハッチング線Ａ_aの右端Ｒ_aに辿り着くと、そこから半径（基準距離）ｒの円内に一端を有するような次のハッチング線は存在しないので（ステップＳ₅）、ここで第１のハッチング線群［Ａ−１］の一筆書き接続を確定する（ステップＳ₉）。

そして、図１２に示すように、第１のハッチング線群［Ａ−１］に属する全てのハッチング線および接続線にそれぞれ対応するハッチング線データおよび接続線データをトレース方向にソートしてマーキングデータ記憶部３４内で１つのグループにまとめる。

次に、第１のハッチング線群［Ａ−１］に入っていない未接続のハッチング線ないしハッチング領域が残っているかどうかを判定する（ステップＳ₁₀）。図示の例では、図８の（Ｄ）に示すように、第１のハッチング線群［Ａ−１］が確定した状態で未接続のハッチング領域が当該パターンＰＡ（“Ｈ”）内の右上と左下に２箇所ある。このように一筆書き接続が未だ行われていないハッチング領域が複数個所ある場合は、所定の優先基準にかけていずれか１つを次の一筆書き接続処理の対象に選ぶ（ステップＳ₁₁）。

この実施形態は、ハッチング線群間の最短飛び越しルートを優先基準とする。この優先基準にしたがい、一筆書きの接続が未だ行われていないハッチング領域の中で第１のハッチング線群［Ａ−１］の終端Ｒ_aと最も近い距離にあるハッチング線を探して、そのハッチング線を第２のハッチング線群［Ａ−２］の先頭ハッチング線とし、その先頭ハッチング線の第１のハッチング線群［Ａ−１］の終端Ｒ_aに近い方の端をトレース始端とする（ステップＳ₃）。図示の例の場合は、図８の（Ｄ）に示すように、当該パターンＰＡ（“Ｈ”）の中で左下端に位置するハッチング線Ａ_bが第２のハッチング線群［Ａ−２］の先頭ハッチング線となり、その右端Ｒ_bがトレース始端となる。

こうして、ハッチング線Ａ_bの右端Ｒ_bからトレースを開始し、上記した第１のハッチング線群［Ａ−１］の場合と同様のアルゴリズムにかける（ステップＳ₃〜Ｓ₈）。その結果、図８の（Ｅ）に示すように、ハッチング線Ａ_bから上方へ進んで第１のハッチング線群［Ａ−１］と隣接するハッチング線Ａ_cを末尾とする第２のハッチング線群［Ａ−２］が確定する。この場合も、マーキングデータ記憶部３４内で、第２のハッチング線群［Ａ−２］に属する全てのハッチング線および接続線にそれぞれ対応するハッチング線データおよび接続線データをトレース方向にソートして１つのグループにまとめる。

第２のハッチング線群［Ａ−２］に続けて、上記と同様のアルゴリズムにより（ステップＳ₁₀→Ｓ₁₁→Ｓ₃〜Ｓ₈）、図８の（Ｆ）に示すようにして当該パターンＰＡ（“Ｈ”）内の右上の領域で第３のハッチング線群［Ａ−３］も確定する。第３のハッチング線群［Ａ−３］においては、第１のハッチング線群［Ａ−１］と隣接するハッチング線Ａ_dの左端Ｌ_dが第２のハッチング線群［Ａ−２］の末尾のハッチング線Ａ_cの終端Ｌ_cに最も近く、これが一筆書きの始端となる。図１２に示すように、第３のハッチング線群［Ａ−３］に属する全てのハッチング線および接続線にそれぞれ対応するハッチング線データおよび接続線データも、マーキングデータ記憶部３４内でトレース方向にソートされ１つのグループにまとめられる。なお、マーキングデータ記憶部３４には、当該パターンＰＡ（“Ｈ”）の外枠線Ｇを表すデータも格納される。

図１３に、一筆書きハッチングのレーザマーキングを行うためのマーキング実行制御部４４の処理手順を示す。この一筆書きハッチングのレーザマーキングを行うに先立ち、マーキング実行制御部４４は、マーキングデータ記憶部３４より当該パターンＰＡ（“Ｈ”）の外枠線Ｇを表すデータを読み出し、レーザ電源４６、レーザ発振器４８およびガルバノメータ・スキャナ５０を働かせて、被加工物Ｗ上に設定されたマーキングエリアに外枠線Ｇをレーザマーキングする。この外枠線Ｇのレーザマーキングも、図１４に示すように、一筆書きで行われてよい。図１４の例は、当該パターンＰＡ（“Ｈ”）の左上端の位置Ｔを外枠線Ｇに係る一筆書きレーザマーキングの始点および終点としている。

マーキング実行制御部４４は、上記のような外枠線Ｇのレーザマーキングを終了した後、それに続けて、あるいはいったん間を置いてから、一筆書きハッチングのレーザマーキングを実行する。

先ず、所要の初期化を行い（ステップＳ₂₀）、マーキングデータ記憶部３４より第１のハッチング線群［Ａ−１］を検索し、最初に先頭ハッチング線Ａ₁を規定するハッチング線データを読み出して（ステップＳ₂₁）、この先頭ハッチング線Ａ₁に沿ってレーザスポットＢＳを所定のトレース方向（Ｌ₁→Ｒ₁）にスキャニングして、ハッチング線Ａ₁に対応する一線分のマーキングを形成する（ステップＳ₂₂）。なお、一筆書きのレーザマーキング中は、レーザ発振器４８よりＱスイッチパルスのＹＡＧレーザ光ＬＢが一定の繰り返し周波数（Ｑスイッチ周波数）で連続的に（間断なく）発振出力される。

ハッチング線Ａ₁に係る一線分のレーザマーキングを終えると、つまりレーザスポットＢＳがハッチング線Ａ₁の終点Ｒ₁に着いたなら、次の線分の処理に移って（ステップＳ₂₄）、接続線Ｎ₁を規定する接続線データを読み出し（ステップＳ₂₁）、この接続線Ｎ₁に沿ってレーザスポットＢＳを所定のトレース方向（Ｒ₁→Ｒ₂）にスキャニングして、接続線Ｎ₁に対応する一線分のマーキングを形成する（ステップＳ₂₂）。後続の線分つまりハッチング線Ａ₂、接続線Ｎ₂、ハッチング線Ａ₃・・も、同様の手順で順次マーキングしていく（ステップＳ₂₄→Ｓ₂₁→Ｓ₂₂）。この様子を図１５に示す。

こうして、上記のようなアルゴリズムとマーキング動作を繰り返すことで、図１６の（Ａ）に示すように、外枠線Ｇの中に第１のハッチング線群［Ａ−１］を表す部分マーキングパターンが一筆書きで形成される。マーキング実行制御部４４は、第１のハッチング線群［Ａ−１］の末尾のハッチング線Ａ_aのマーキングを終えてから、この一筆書きの終了を判断し（ステップＳ₂₃）、ここでいったんレーザ発振器４８のＱスイッチングつまりレーザショットを止める。

次いで、後続するハッチング線群の有無を判断する（ステップＳ₂₅）。この例では、第１のハッチング線群［Ａ−１］の後に第２のハッチング線群［Ａ−２］が設定されているので、第２のハッチング線群［Ａ−２］への飛び越しを行う（ステップＳ₂₆）。この飛び越しに際しては、マーキングデータ記憶部３４より第２のハッチング線群［Ａ−２］の先頭ハッチング線Ａ_bを規定するハッチング線データを読み出してから（ステップＳ₂₁）、レーザ発振器４８のＱスイッチングを再開させ、この先頭ハッチング線Ａ_bに沿ってレーザスポットＢＳを所定のトレース方向（Ｒ_b→Ｌ_b）にスキャニングして、ハッチング線Ａ_bに対応する一線分のマーキングを形成する（ステップＳ₂₂）。後続の線分も同様の手順で順次マーキングしていく（ステップＳ₂₄→Ｓ₂₁→Ｓ₂₂）。

こうして、第１のハッチング線群［Ａ−１］の場合と同じアルゴリズムとマーキング動作が繰り返されることで、図１６の（Ｂ）に示すように、外枠線Ｇの中に第２のハッチング線群［Ａ−２］が一筆書きで書き加えられる。

また、第２のハッチング線群［Ａ−２］の後に続いて、第３のハッチング線群［Ａ−３］も、上記と同じアルゴリズムとマーキング動作が繰り返されることで、図１６の（Ｃ）に示すように、外枠線Ｇの中に一筆書きで書き加えられる。

上記のように、この実施形態では、ディスプレイ１６に表示されるハッチング設定画面（図５）上の画面入力を通じて、ユーザが所望のパターンについて所望のハッチング属性を指定し、かつ一筆書きのモードを選択すると、本レーザマーキング装置内でレーザマーキング編集部３８のハッチング機能（アルゴリズム）が働いて、当該パターンの形状に応じてひとかたまりの連続したハッチング線群［Ａ−１］，［Ａ−２］・・を１つまたは複数定義する。その際、各ハッチング線群内において相連続する２つのハッチング線Ａ_i，Ａ_i+1を接続するための接続線Ｎ_iを定義するとともに、各ハッチング線Ａおよび各接続線Ｎについて一筆書きのためのトレース方向を定義する。そして、レーザマーキング実行制御部４４の制御の下で、マーキング条件設定画面（図４）を通じてユーザが予め設定しておいた所望のマーキング条件（Ｑスイッチ周波数、マーキング速度、電流等）にしたがってレーザ電源４６、レーザ発振器４８およびガルバノメータ・スキャナ５０を動作させることにより、所与の被加工物Ｗ上で該パターンを一筆書きのハッチング線で塗り潰してマーキングすることができる。

このように、パターンを一筆書きのハッチング線で塗り潰す方式は、ハッチング線毎にレーザスキャニングを中断させる飛び越し方式と比較して、マーキング品質に優れており、またマーキング加工時間の短縮化も図れる。特に、この実施形態では、１つのハッチング線群について一筆書きのレーザマーキングを終えると、最短距離の飛び越しで次のハッチング線群に係る一筆書きのレーザマーキングを開始するようにしているので、マーキング加工時間の一層の短縮化を実現している。

また、この実施形態における一筆書きのハッチングは装置内のアルゴリズム（ＣＰＵ機能）によって自動的に行うので、マニュアル入力でハッチング線を一筆書き用に接続する場合と比較して格段に能率がよいだけでなく、ハッチング属性（たとえばハッチング線のピッチ、角度等）の変更にも容易に対応することができる。

上記した実施形態の他にも種々の実施形態や変形が可能である。たとえば、ハッチング線群［Ａ−１］から次のハッチング線群［Ａ−２］へジャンプする場合の優先基準（ステップＳ₁₁）に最短距離以外の条件、たとえば当該パターン内の相対的な位置関係を選択することも可能である。したがって、たとえば、未接続のハッチング領域の中で最も上に位置するものを最優先するようにしてもよい。

本発明において、被加工物Ｗの表面に施されるマーキング加工は、典型的には文字、記号、図形等のパターンを描画するものであるが、トリミング等の表面除去加工等も可能である。

本発明の一実施形態におけるスキャニング式レーザマーキング装置の外観を示す斜視図である。 実施形態のレーザマーキング装置における制御部の機能的構成を示すブロック図である。 実施形態におけるマーキング作成画面を示す図である。 実施形態におけるマーキング条件設定画面を示す図である。 実施形態におけるハッチング画面を示す図である。 実施形態における一筆書きハッチングのための編集処理手順を示すフローチャート図である。 実施形態における編集処理の一段階を示す図である。 実施形態における編集処理の一段階を示す図である。 実施形態における編集処理の一段階を示す図である。 実施形態における編集処理の一段階を示す図である。 実施形態における編集処理の一段階を示す図である。 実施形態における一筆書きハッチングのためのデータフォーマットの一例を模式的に示す図である。 実施形態における一筆書きハッチングのためのレーサマーキング実行処理手順を示すフローチャート図である。 実施形態における一筆書きハッチングのためのレーサマーキング実行処理の一段階を示す図である。 実施形態における一筆書きハッチングのためのレーサマーキング実行処理の一段階を示す図である。 実施形態における一筆書きハッチングのためのレーサマーキング実行処理の一段階を示す図である。

符号の説明

１０ 制御電源ユニット
１２ レーザ発振ユニット
１４ スキャニング・ヘッド
１８ ディスプレイ
３０ 入力部
３２ 表示部
３４ マーキングデータ記憶部
３６ マーキング作成部
３８ マーキング編集部
４０ マーキング条件記憶部
４２ 条件設定部
４４ マーキング実行制御部
４６ レーザ電源
４８ レーザ発振器
５０ ガルバノメータ・スキャナ

Claims (8)

1. 一定の外枠線を有する文字、記号または図形からなるパターンをハッチング線で塗り潰すようにスキャニング方式でマーキングするレーザマーキング方法であって、
   前記パターンの外枠線の中を埋めるように所望のピッチを有する平行な多数のハッチング線をそれぞれ規定するハッチング線データを生成する第１の工程と、
   前記ハッチング線データを基に、前端が他のいずれのハッチング線とも接続しないで後端が基準の距離内で次のハッチング線の前端と隣接する１つの先頭ハッチング線と、前端が前記基準距離内で前のハッチング線の後端と隣接し、かつ後端が前記基準距離内で次のハッチング線の前端と隣接する１つまたは複数の中間ハッチング線と、前端が前記基準距離内で前のハッチング線の後端と隣接し、かつ後端が他のいずれのハッチング線とも接続しない１つの末尾ハッチング線とからなる一筆書きのためのハッチング線群を１つまたは複数定義して、各ハッチング線群内で相前後する２つのハッチング線を接続するための接続線を規定する接続線データを生成し、各ハッチング線および各接続線について一筆書きのためのトレース方向を設定する第２の工程と、
   被加工物に対して、所望のマーキング動作条件を規定する条件デ―タ、前記ハッチング線データ、前記接続線データ、前記設定トレース方向にしたがって前記ハッチング線群毎に一筆書きでレーザビームを照射して、前記パターンをハッチング線で塗り潰したレーザマーキングを施す第３の工程と
   を有するレーザマーキング方法。
2. 前記基準距離が、前記ピッチに比例した値に設定される請求項１に記載のレーザマーキング方法。
3. 前記パターンの外枠線から所望の距離だけ内側にオフセットした領域内に前記ハッチング線を設定する請求項１または請求項２に記載のレーザマーキング方法。
4. 前記パターンにおける相対的な位置関係に基づいて、最初にレーザマーキングを行うべきハッチング線を決定する請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザマーキング方法。
5. 前記パターンにおける相対的な位置関係に基づいて、最初にレーザマーキングを行うべきハッチング線群を決定する請求項１〜４のいずれか一項記載のレーザマーキング方法。
6. 前記パターン内に複数のハッチング線群を設定する場合において、先にレーザマーキングを行う第１のハッチング線群とその後にレーザマーキングを行う第２のハッチング線群との間では、前記第１のハッチング線群の終端に対して前記第２のハッチング線群の始端が前記第１のハッチング線群よりも後にレーザマーキングが行われる他の何れのハッチング線群の始端よりも近距離にある請求項１〜５のいずれか一項に記載のレーザマーキング方法。
7. 前記第１のハッチング線群の終端に対して前記第２のハッチング線群の始端が前記第２のハッチング線群の終端よりも近距離にある請求項６に記載のレーザマーキング方法。
8. 一定の外枠線を有する文字、記号または図形からなるパターンをハッチング線で塗り潰してレーザマーキングするレーザマーキング装置であって、
   前記パターンの外枠線の中を埋めるように所望のピッチを有する平行な多数のハッチング線をそれぞれ規定するハッチング線データを生成するハッチング線生成部と、
   前記ハッチング線データを基に、前端が他のいずれのハッチング線とも接続しないで後端が基準の距離内で次のハッチング線の前端と隣接する１つの先頭ハッチング線と、前端が前記基準距離内で前のハッチング線の後端と隣接し、かつ後端が前記基準距離内で次のハッチング線の前端と隣接する１つまたは複数の中間ハッチング線と、前端が前記基準距離内で前のハッチング線の後端と隣接し、かつ後端が他のいずれのハッチング線とも接続しない１つの末尾ハッチング線とからなる一筆書きのためのハッチング線群を１つまたは複数定義して、各ハッチング線群内で相前後する２つのハッチング線を接続するための接続線を規定する接続線データを生成し、各ハッチング線および各接続線について一筆書きのためのトレース方向を設定するハッチング線連続処理部と、
   被加工物に対して、所望のマーキング動作条件を規定する条件デ―タ、前記ハッチング線データ、前記接続線データ、前記設定トレース方向にしたがって前記ハッチング線群毎に一筆書きでレーザビームを照射して、前記パターンをハッチング線で塗り潰したレーザマーキングを施すレーザマーキング実行処理部と
   を有するレーザマーキング装置。
   
   
   
   

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