JP2007519525A - 材料にマークされるイメージの領域のレーザによる塗り潰し - Google Patents
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Abstract
システムが、グラフィックアプリケーションによって生成されるようなグラフィックイメージを、レーザプリントシステムによって材料に効率的にプリントされ得るフォーマットに変換する。イメージは、イメージの次第に小さくなるコンターを定義することによって、配置のセットに変換され得、材料は、配置に従って、レーザビームを方向づけることによって、マークされ得る。イメージを変換することは、ポイントのセットがマーキング領域のコンターを形成するように、イメージのマーキング領域の境界ピクセルをトレースするポイントのセットを識別すること、境界ピクセルを、マーキング領域のコンターを定義するに対して、更なる考慮から除去すること、マーキング領域の対象の全てのピクセルが考慮されるまで、識別および除去することを繰り返すこと、および識別されたポイントからの配置を決定することを含み得る。
Description
(関連出願の相互参照)
本出願は、2003年12月9日に出願され、出願番号第60/528,330号の米国仮出願「Method of Using Concentric Border Outlines To Fill a Graphic To Be Marked on a Product with a Laser」の優先権の利益を主張する。
本出願は、2003年12月9日に出願され、出願番号第60/528,330号の米国仮出願「Method of Using Concentric Border Outlines To Fill a Graphic To Be Marked on a Product with a Laser」の優先権の利益を主張する。
製品をマークするための既存のレーザプリンタは、クロスハッチングによって、会社ロゴのようなグラフィックイメージの立体領域を塗り潰すために、ソフトウェアを使用する。クロスハッチングは、レーザが繰り返しスイッチオンおよびオフにされることを要求する多数の短いベクトルまたはラインを生成する。「ベクトル」は、レーザビームを操縦し、ラインを形成するためにレーザをオンまたはオフすることに関する。レーザを繰り返しスイッチオンおよびオフすることは、レーザの実用寿命を短縮する。ベクトルが完成し、位置を反射し、ならびにレーザビームが各々のベクタのために開始およびストップする一方、遅れが生じる。更に、クロスハッチングは、マークされるイメージと矛盾(conflict)するテクスチュアを生成し得る。
本開示は、材料にマークされるイメージの領域を、レーザによって塗り潰すためのシステムおよび方法に関する。システムは、グラフィックアプリケーションによって生成されるグラフィックイメージを、レーザプリントシステムによって製品に効率的にプリントされ得るフォーマットに変換するソフトウェアアプリケーションを含み得る。グラフィックイメージを変換するために、アプリケーションは、マークされるイメージの領域(明るいまたは暗い領域になり得る)を塗り潰すために同心アウトラインを使用する。
ソフトウェアアプリケーションおよびレーザプリントシステムは、いくつかの利点を提供し得る。説明されるシステムおよびテクニックは、ドットマトリクスベースのレーザプリンタ、ベクトルベースのレーザプリンタ、または他の種類のレーザプリンタによって使用され得る。ソフトウェアアプリケーションは、所望されるアプリケーションを満たすために、ユーザがグラフィックイメージの解像度を多数の方法において選択および調整することを許す。例えば、ソフトウェアアプリケーションは、ユーザがレーザドット配置および密度を選択することを許し得る。更に、ソフトウェアアプリケーションは、特別なグラフィックプログラムを要求する必要がなく、多数の既存の第三者グラフィック生成アプリケーションによって使用され得る。
一局面は、製品にマークされるイメージの領域を、連続波レーザのようなレーザを用いて、塗り潰す方法に関する。イメージは、少なくとも一つのマーキング領域および少なくとも一つの非マーキング(non−marking)領域を含む。各々のマーキング領域は、実質的な同心アウトラインのセットを含む。各々のアウトラインは、ポイントのセットを含む。レーザは、製品の可視光学的特徴を修正するために、プログラム可能ドエル時間に従って、各々のポイントにドエルする(dwell)レーザビームを生成できる。例えば、レーザビームが、ポイント間の製品の可視光学的特徴を修正せずにポイントの間を移動するように、レーザビームが、レーザビームが連続的ポイントの間を移動するよりも各々のポイントに長くドエルするように、およびレーザビームが、イメージが完全に製品に形成されるまで、材料に入射するように、ドエル時間は設定され得る。代替的に、ドエル時間は、レーザビームがベクトルベースのレーザプリントシステムを近似するように、設定され得る。
もう一つの局面は、第1のイメージを、レーザによって、製品の表面のような(例えば、製品アイテム自体、製品アイテムのためのパッケージングまたは製品アイテムのためのラベル)表面にマークされる第2のイメージに変換する方法に関する。方法は、複数のピクセルを含む、一つ以上のマーキング領域および非マーキング領域を有する第1のイメージを受け取ること、第1のイメージをビジュアル的に近似する、第1のイメージの各々のマーキング領域に対して、各々のアウトラインがポイントのセットを含む、実質的な同心アウトラインのセットを含む第2のイメージを生成すること、および製品に第2のイメージをマークするためにレーザを使用することを含み得る。
もう一つの局面は、第1のイメージを、レーザによって製品の表面にマークされる第2のイメージに変換するシステムに関する。システムは、コンピュータのような一つ以上のデータ処理マシンおよび一つ以上のデータ処理マシンと結合されるレーザを含む。コンピュータは、複数のピクセルを含む第1のイメージを受け取るために、機械読取可能媒体に格納されるソフトウェアアプリケーションを実行できる。第1のイメージは、一つ以上のマーキング領域および非マーキング領域を有する。アプリケーションは、第1のイメージに類似する第2のイメージを生成する。第2のイメージは、第1のイメージの各マーキング領域に対する実質的な同心アウトラインのセットを含む。各々のアウトラインは、ポイントのセットを含む。レーザは、表面に第2のイメージをマークする。
もう一つの局面に従って、システムおよび方法は、イメージを、イメージの次第に小さくなるコンターを定義することによって、配置のセットに変換し、および配置に従って、レーザビームを方向づけすることによって材料をマークすることを含む。イメージを変換することは、ポイントのセットがマーキング領域のコンターを形成するように、イメージのマーキング領域の境界ピクセルをトレースするポイントのセットを識別すること、境界ピクセルを、マーキング領域のコンターを定義するに対して、更なる考慮から除去すること、マーキング領域の対象の全てのピクセルが考慮されるまで、識別および除去することを繰り返すこと、および識別されたポイントからの配置を決定することを含み得る。
ポイントのセットを識別することは、イメージに比べ、より高い密度/解像度のイメージスペースから取られるポイントを識別することを含み得、ポイントのセットを識別することは、プログラム可能許容値に基づいて、ポイントを識別することも含み得る。境界ピクセルを除去することは、ピクセルを、プログラム可能コンター進行要因に基づいて、更なる考慮から除去することを含み得る。対象のピクセルは、プログラム可能アウトラインのみ設定によって定義され得る。更に、配置を決定することは、プログラム可能ステップサイズに基づいて、識別されたポイントからの配置を決定することを含み得る。
イメージは、プログラム可能強度スレッシュホールドに基づいて、ソースイメージから形成される生成されたイメージになり得る。方法は、マーキング領域の境界ピクセルを、プログラム可能プリエロージョン値に基づいて、任意の考慮から初めに除去することも含み得る。材料をマークすることは、次第に小さくなるコンターに対応する順序において、配置に従って、レーザビームを連続的に方向づけることを含み得る。これは、スポット間のレーザビームによって進まれた領域において、材料の可視光学的特徴の修正を防ぐ一方、材料のスポットをマークするためにも使用される、ステップアンドリピート式の可変ドエル時間レーザプリンタを用いてもなされ得る。
更に、材料をマークすることは、次第に小さくなるコンターに対応し、および次第に小さくなるコンターがレーザプリント絞りに入る時に対応する順序において、配置に従って、レーザビームを移動している製品に向けることを含み得る。更に、次第に小さくなるコンターは、オーバーラップするコンターを含み得る(レーザによってマークされる配置を決定する場合における、理想化されたコンターの近似から結果として生じ得る)。
一つ以上の実施の詳細は、本システムおよびテクニックがステップアンドリピート式の可変ドエル時間レーザプリントシステムの連続波レーザに関連して説明される、添付の図面および下記説明において示される。説明されるイメージ形成システムおよびテクニックが、ベクトルベースのレーザプリントを含む、他のレーザプリントアプローチに均一に適用可能であることが認識されるべきである。更に、説明の容易さのために、「暗い」および「明るい」領域という用語が、「マーキング」および「非マーキング」領域を説明するために以下に使用されているが、任意の所定のアプリケーションにおいては、マーキング領域は、暗くまたは明るくなり得、非マーキング領域は、明るくまたは暗くなり得ることが理解される。
他の特徴および利点は、説明および図面、および特許請求の範囲から明白になり得る。
本出願は、例えば、プリントシステムの隣接的に位置する製品の表面(例えば、製品アイテム、そのパッケージング、ラベル等)のような、表面にイメージをプリントするためのプリントシステムに関する。プリントシステムは、プリントビームを生成するためのレーザを含む。光学アセンブリ(optics assembly)は、プリントビームを一つの配置から他の配置へと導く。プリントシステムは、プリントビームが各々の配置においてドエルする時間を調整するためにエレクトロニクスを含み得る。このドエル時間は、プリントビームが各々の配置においてスポットを形成できるように、調整され得る。
配置は、スポットが会社ロゴまたはトレードマークのようなイメージもしくはグラフィックを形成するように、配列され得る。配置は、イメージの一部になり得るかイメージから分離され得る、記号またはコードを形成するようにも、配列され得る。記号は、英数字記号および製品バッチ、日付等を識別するために使用される他の記号のような、ワードプロセシングプログラムにおいて利用可能になり得る。プリントされるシーケンスまたはコードは、そのような記号を含み得、製品名または識別子のような読取可能テキストになり得る。プリントされるコードは、英数字になる必要はなく、一般のワードプロセシングプログラムによって生成されない記号を含み得る。例えば、生成されるイメージ、記号、および/またはコードは、バーコードおよび複雑なグラフィック文字を含み得る。
図1Aおよび図1Bは、プリントシステム10の隣接に位置する製品22にプリントするための例示的なプリントシステム10を示す。図1Bがプリントシステム10の横断平面図である一方、図1Aはプリントシステム10の側面図である。プリントシステム10は、プリントビーム14を生成するためのレーザ12を含む。レーザの多数の種類が、プリントシステムにおいて使用され得る。減少したレーザパワーを補正するためにドエル時間が増やされ得るため、ローパワーレーザは、プリンタシステムにおいて使用され得る。例えば、レーザ12は、CO2空冷レーザになり得る。一部の場合において、レーザは50ワットレーザ、30ワットレーザ、10ワットレーザまたはそれ以下になり得る。
レーザ/エネルギーソース12からのプリントビーム14は、光学アセンブリ18を通過し、製品パッケージングに使用される材料のような材料20に入射する。以下により詳細に説明されるように、ビーム14が材料20に入射する時間は、ビーム14が材料20においてスポットが形成されるように、調整され得る。
光学アセンブリ18は、プリントビーム14の方向を変更するための構成要素を含む。これらの構成要素は、各々の配置においてスポットを生成するために、プリントビーム14を一つの配置から他の配置へと導くように制御され得る。スポットは、下記のテクニックを用いて、製品22の材料20に一つ以上のイメージまたは記号を形成するように配列され得る。
プリンタシステム10は、レーザ/エネルギーソース12および光学アセンブリ18と通信しているエレクトロニクス26も含む。エレクトロニクス26は、機能をプリントシステム10に提供するために、一つ以上のプロセッサを含み得る。適したプロセッサとしては、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、集積回路、特定用途集積回路(ASIC)、論理ゲートアレイ、およびスイッチングアレイが挙げられるが、それらに限定されない。エレクトロニクス26は、一つ以上のプロセッサによって行われる命令を格納するためおよび/またはプリントシステム10の動作の間に発生したデータを格納するために、一つ以上のメモリも含み得る。適したメモリとしては、RAMおよび電気的読取専用メモリ(例えば、ROM、EPROM、またはEEPROM)が挙げられるが、それらに限定されない。
エレクトロニクス26は、レーザ12および光学アセンブリ18の動作を制御する。例えば、エレクトロニクス26は、プリントビーム14の方向、スポットが形成される材料20の配置にプリントビーム14がドエルする時間の長さ、ビームがドエルする各々の配置の間をプリントビーム14が移動するスピード、ビジュアル的に認識可能な記号/イメージを生成するために使用されるスポットのサイズを調整するように光学アセンブリ18を制御できる。
エレクトロニクス26は、必要に応じて、ユーザインターフェース30と通信できる。ユーザインターフェース30は、ハウジング16から遠隔に、ハウジング16に付属され、および/またはハウジング16から取り外し可能になり得る。ユーザインターフェース30は、ハンドヘルドデバイスになり得る。適したユーザインターフェース30は、英数字キーボードおよびディスプレイを含み得る。ユーザインターフェース30は、エレクトロニクス26をプログラムするためおよび/またはプリントパラメータを設定するために使用され得る。例えば、ユーザインターフェース30は、材料20の単一の配置にプリントビーム14がドエルする時間、ビジュアル的に観測可能な記号を形成するために使用されるスポットのサイズ、形成される記号の種類およびシーケンス等をマニュアル的に制御するために使用され得る。ユーザインターフェース30は、プリントシステム10をマニュアル的に起動させるためにも使用され得る。例えば、ユーザインターフェース30は、プリントシステム10が材料20にプリントするようにする、プリントキーを含み得る。
エレクトロニクス26は、一つ以上のセンサ31とも通信できる。これらのセンサ31は、プリントシステム10がプリントする製品についての情報をエレクトロニクス26に提供できる。例えば、センサ31は、プリントシステム10に相対的な製品22の配置、製品22が移動している方向、移動している製品22が止まったとき、製品22がプリントされるための正しい位置にいるときを示し得る。適したセンサ31(後述される)としては、製品22が移動しているスピードおよび/または方向を検出するためのスピードセンサおよび製品22がいつセンサ31の前に位置されるかを示すための配置センサが挙げられるが、それらに限定されない。
プリントシステム10は、プリントビーム出射部材32を含み、プリントビーム14はそのプリントビーム出射部材32を介してハウジング16を出射する。プリントビーム出射部材32は、ハウジング16にある開口またはハウジング16に取り付けられた不動のウィンドウのように単純になり得る。他の実施形態において、プリントビーム出射部材32は、Aとしてラベル付けされた矢印によって示されているように、ハウジング16と相対的に移動され得る。本実施形態において、プリントビーム14は、プリントビーム出射部材32を操作することによって、材料20の特定の位置に向かってマニュアル的に照準を合わせられ得る(aimed)。
図2は、製品22にプリントゾーン34を形成する例示的なプリントシステム10を示す。プリントシステム10は、材料20のプリントゾーン34を定義するための構成要素を含み得る。例えば、図2に示されるように、プリントシステム10は、材料20に長方形(rectangle)を投射できる。プリントシステム10は、プリントゾーン34内にてコードの記号を形成する。
プリントシステム10の動作の間、プリントゾーン34は、自動的にプリントされ得、またはオペレータによって制御され得る。オペレータは、プリントゾーン34が材料20の所望される配置において形成されるように、ビーム出口部材32を調整し得る。ユーザインターフェース30は、次に、プリントゾーン34内にてプリントを起動させるために使用される。結果として、プリントシステム10のオペレータは、プリントゾーン34が所望されるプリント配置に現れるように保証することによって、プリントシステム10が材料20のどこにコードをプリントするかを選択できる。適したプリントゾーンマークとしては、プリントゾーン34の4つの角にあるマーク、プリントゾーン34の中心に位置するマーク、およびプリントゾーン34の周りの破線(dashed line)が挙がられるが、それらに限定されない。
プリントシステム10の一実施形態において、エレクトロニクス26は、プリントゾーン34のサイズおよびジオメトリを制御する。結果として、エレクトロニクス26は、材料20にプリントされる記号のサイズおよび形をマッチさせることができる。例えば、異常に大きなコードが材料20にプリントされる場合、エレクトロニクス26は、コードがプリントゾーン34内にて完全に形成されるように、プリントゾーン34を拡大できる。結果として、コードのサイズの増大は、材料20にあるコードの誤った位置決めという結果にはならない。
図3Aは、プリントシステム10の前にある製品22を一時的にストップする製品ライン36との動作におけるプリントシステム10の側面図を示す。プリントシステム10は、固定製品22または製品22をプリントシステム10と相対的に移動させる製品ライン36に配置されるパッケージングにプリントできる。図3Aのプリントシステム10は、製品22のうち一つがプリントトリガ38の前に位置されたときを検出するプリントトリガ38と通信している。適したプリントトリガ38は、光線を生成するデバイスを含む。デバイスは、製品22が製品ライン36に沿って進行する中において製品22がビームを破壊するように、製品ライン36の横にセットアップされ得る。プリントシステム10は、製品22がいつビームを破壊したか決定するためにデバイスをモニタできる。プリントトリガ38がトリガされた場合、製品22はプリントのために製品22が正しく位置されているように、プリントトリガ38は位置決めされ得る。代替的に、プリントトリガ38がトリガされた場合、製品22がプリントのために製品22が正しく位置される前に時間遅延が過ぎるように、プリントトリガ38は位置決めされ得る。
プリントシステム10は、各々の製品22をプリントシステム10の前に止めるストップメカニズム40とも通信し得る。製品ライン36の動作の間、ストップメカニズム40は、製品22を製品ライン36に沿って移動することを許すために取り下げられる。移動は、重力のように、一つ以上の機械の力または一つ以上の自然の力から結果として生じ得る。製品22が一度ストップメカニズム40を通り過ぎると、ストップメカニズム40は、次の製品22をブロックするためにその場所へと戻される。
図3Aに示されるプリントシステム10の動作の間、製品22は、製品ライン36にあるプリントシステム10の前に通過する。プリントシステム10は、製品22がプリントトリガ38の前にいつ移動したかを決定するためにプリントトリガ38をモニタする。プリントシステム10は、製品22がストップメカニズム40に対してプレスされるように、事前設定された遅れを待ち、次に、パッケージングに記号をプリントする。結果として、製品22は、プリントシステム10がパッケージングにコードをプリントする間、依然として静止したままである。
コードが一度プリントされると、プリントシステム10は、製品22が再び移動できるように、ストップメカニズム40を起動させる。プリントメカニズムは、製品22の間のギャップを見つけるために、プリントトリガ38をモニタする。ギャップが一度発見されると、プリントシステム10は、次の製品22を止めるためにストップメカニズム40を起動させ、次の製品22がいつプリントトリガ38の前に移動したかを検出するために、プリントトリガ38を再びモニタする。
図3Bおよび図3Cは、製品22を連続的にプリントシステム10を通過させる製品ライン36と使用されるプリントシステム10を示す。製品22は、ライン上に均等にまたは点在して配置され得る。プリントシステム10は、プリントトリガ38およびスピードセンサ42と通信する。エレクトロニクス26(図1B)は、製品ライン36にある製品22のスピードおよび方向を決定するために、スピードセンサ42からの信号を使用できる。適したスピードセンサとしては、エンコーダおよびリゾルバが挙げられるが、それらに限定されない。
プリントシステム10を設定する一方、プリントシステム10とプリントトリガ38との間の距離は、管理上エレクトロニクス26に入力され得る。代替の実施形態において、プリントトリガ38は、プリントトリガ38とプリントビーム14との間に固定された、周知の距離を提供するために、ハウジング16に取り付けられる。本実施形態において、距離は、エレクトロニクス26に知られ、管理的に入力される必要はない。
動作の間、プリントシステム10は、製品22がいつプリントトリガ38の前に移動したかを決定するために、プリントトリガ38をモニタする。製品22がプリントトリガ38の前に移動したことを決定した場合、プリントシステム10は、ライン36の製品22のスピードを決定し、コードポジション時間遅延を決定するためにこのスピードを使用する。コードポジション時間遅延は、コードが製品22の所望された配置にプリントされるように、決定される。このコードポジション時間遅延を決定するための適した方法は、後述する。決定されたコードポジション時間遅延が一度過ぎると、製品22がプリントシステム10を通過して記号がプリントされる。
コードが一度プリントされると、プリントトリガ38は、製品22がいつプリントトリガ38を通過したかを決定し得る。一実施形態において、プリントトリガ38は、新しい製品22がいつプリントトリガ38の前を通過したかを識別するために、随時モニタしている。図3Bに示されるように、プリントシステム10が他の製品22にプリントする一方、プリントトリガ38は一つの製品22によってトリガされ得る。従って、プリントシステム10は、他の製品22をプリントする一方、製品22の一つの時間遅延をトラックし得る。これらの状況は、標準的なマルチタスクプログラミングによって処理され得る。
プリントシステム10は、他の製品ライン36と使用され得る。例えば、一部の製品ライン36は、製品22にラベルを適用するためにラベルステーションを含む。ラベルステーションは、一般に、各々の製品22がいつ適用されたラベルを有したかを決定するためにエレクトロニクスを含む。プリントシステム10は、ラベルステーションと通信でき、製品22にラベルが適用された後、各々のラベルにコードをプリントできる。コードのプリントは、ラベルステーション内のエレクトロニクスによってトリガされ得る。例えば、ラベルステーションのエレクトロニクスが、ラベルが適用されたことを検出した場合、これらのエレクトロニクスは、プリントシステム10にコードがプリントされるべきことを示す信号を提供できる。
図4Aは、プリントシステム10における光学アセンブリ18の平面図を示す。光学アセンブリ18は、プリントビーム14を生成するためのレーザソース12を含む。プリントビーム14は、プリントビーム14を拡大させる第1の発散レンズ50を通過する。光学アセンブリ18は、プリントゾーンビーム53を拡大させる第2の発散レンズ54を介して通過する、プリントゾーンビーム53を生成するためにプリントゾーン光源52も含む。プリントビーム14およびプリントゾーンビーム53は、同時に生成されるように示されるが、エレクトロニクス26(図1B)は、それらがお互いから独立して生成されるようにできる。更に、プリントゾーンビーム53は、任意的であり、光学アセンブリ18に含まれる必要は無い。
プリントビーム14およびプリントゾーンビーム53は、ビームコンバイナ56において結合される。結合されたビームは、リフレクタ60に向けられる前に、ビームの照準を合わせる、収斂レンズ58を通過する。次に、結合されたビームは、その結合されたビームをフォーカスする第2の収斂レンズ63に向けて結合されたビームを反射する、複数のミラー62に渡る。次に、結合されたビームは、製品22に渡る前に、保護ウィンドウ64を通過する。
図4Aが光学アセンブリ18の平面図であり、ミラー62がお互いの上に重なりあって位置されるため、ミラー62の配列は、図4Aからは明白ではない。ミラーの配列を明らかにするため、図4Bは、保護ウィンドウ64を通して見ている光学アセンブリ18の側面図を提供する。結合されたビーム14、53は、Aとラベル付けされた矢印によって示されるように、左からミラー62に近づく。ビーム14、53は、第2のミラー68に向かって下へ第1のミラー66に反射する。結合されたビーム14、53は、第2のミラー68から反射され、ページから出る。
図4Cに示されるように、複数のミラー62のうちの一つまたは両方は、ミラー62を移動するために、一つ以上のアクチュエータ70と結合され得る。適したアクチュエータ70としては、マイクロモータが含まれるが、それに限定されない。アクチュエータ70は、ビーム14、53を操作し、パッケージングに記号およびプリントゾーン34を形成するために、エレクトロニクス26(図1B)によって制御される。例えば、プリントゾーン34が長方形であった場合、プリントゾーンビーム53は、長方形が人間の目に完全に(solid)現れるスピードまたはおよそ100サイクル/秒において、プリントゾーン34の周りに長方形をトレースできる。
図4Aの第2の収斂レンズ63は、非線形(non−linear)レンズになり得る。図4Dは、第1のポジションおよび第2のポジションにおける第2のミラー68を示す。第1のポジションにおいて、プリントビーム14とレンズ軸との間の角度は、αである。その一方、第2のポジションにおいて、この角度は、2αに倍増される。レンズ63の非線形性質によって、第2のミラー68が第1のポジションにいる場合、プリントビーム14は、レンズ軸からの距離Cにおいて、製品22に入射する。しかしながら、第2のミラー68が第2のポジションにいる場合、プリントビーム14は、角度が2αに増大されるにも係わらず、レンズ軸からの距離2Cにおいて、製品22に入射しない。ミラー68の動きとプリントビーム14の動きとの間における比例関係(proportionality)の欠如は、レンズ63の非線形性質の結果から生じる。
エレクトロニクス26(図1B)は、第2の収斂レンズ63の非線形性の効果を正す論理を含み得る。従って、この論理は、プリントビーム14を2Cだけ移動させるために、第2のミラー68が2αより大きな角度に増やすようにする。訂正論理は、第2の収斂レンズ63に対する、αとCとの関係を提供する理論上の光学方程式から発生され得る。代替的に、訂正論理は、αとCとの関係を決定するために、実行された実験(experiment)から発生され得る。この訂正論理は、非線形性を訂正するために一般的に使用される高価および大きなF−Θレンズの必要性を消去する。従って、この訂正は、プリントシステム10のサイズおよびコストが減らされることを許す。
球面収差の効果は、可変ドエル時間によって訂正され得る。例えば、ドエル時間は、収差の効果が製品22において明白である場合、増え得る。
プリントゾーン光源52を含む光学アセンブリ18の動作の間、プリントゾーン光源52は起動され、レーザ12は非活動化される。ミラー62は、プリントゾーン34が製品22に形成されるように移動される。記号がパッケージングに形成された場合、プリントゾーン光源52は解放され、レーザ/エネルギーソース12は記号が形成されるまで使用(engage)される。記号が一度形成されると、プリントゾーン34の形成を続けるために、レーザ/エネルギーソース12は解放され、プリントゾーン光源52が使用される。
図1Bに関連して上述したように、プリントシステム10は、装置ハウジング16に相対的に移動され得るプリントビーム出射部材32を含み得る。図4Cおよび図4Eは、プリントビーム出射部材32のこの動きを許可する機械的配列を示す。図4Cのフレーム76は、ハウジング16内のプリントビーム出射部材32をサポートする。フレーム76とプリントビーム出射部材32との間に位置されるベアリング78は、プリントビーム出射部材32がフレーム76に相対的に移動されることを許す。図4Eは、ベアリング78がプリントビーム14に沿って見ている断面側面図を提供する。プリントビーム14は、ベアリング78(図4E)によって許可される回転軸80に沿ってベアリング78(図4Cおよび図4E)を通過し、ミラー62(図4C)によって反射され、出射部材32(図4Cおよび図4E)の端を介して通過する。従って、フレーム76に相対的なプリントビーム出射部材32の動きは、ベアリング78に相対的なプリントビーム14のポジションを変更しない。
図4Cおよび図4Eに示されるように、ミラー62およびアクチュエータ70は、プリントビーム出射部材32と結合される。結果として、ミラー62およびアクチュエータ70は、プリントビーム出射部材32がハウジング16に相対的に移動される一方、プリントビーム出射部材32と移動する。更に、第1のミラー66(図4B)の一部は、ベアリングの回転軸80に沿って位置される(図4E)。従って、プリントビーム出射部材32の動きは、プリントビーム14と第1のミラー66との間における入射の角度を変更しない。従って、プリントビーム出射部材32がハウジング16に相対的に移動された場合、第1のミラー66は、依然としてプリントビーム14を第2のミラー68の同等の部分に向け、プリントビーム14は、依然として保護ウィンドウ64の同等の部分を介してハウジング16に出射する。ハウジング16に相対的なプリントビーム出射部材32の回転性は、プリントビーム出射部材32を介して、送信されるプリントビーム14が製品22の様々なポジションに向けられることを許す。
上記のように、プリントビーム14は、配置の光学特徴が変更されまでその配置に残ることよって、製品22の様々な配置に複数のスポットを形成する。例示目的のために、図5A〜図5Dは、製品22からインクの層を取り除くことによる製品22のスポットの形成を示す。図5Aおよび図5Bは、材料20にスポット83(図5C)が形成される前の特定の配置において、材料20に入射するプリントビーム14を示す。材料20は、紙のような基板82を含む。インク層84は、基板82に形成される。インク層84は、いくつかの異なるインクの種類を含み得、それと共に、商用的利用可能な多数の製品22のラベルから明白な、いくつかの異なる色も含み得る。図5Aに示される材料20は、追加層86を含む。追加層86は、製品パッケージングのインク層84上によく示される一つ以上の層を代表する。例えば、ドッグフード袋のような多数の材料20は、基板82およびインク層84上にワックス層を含む。
図5C〜図5Dは、スポット83が材料20の特定の配置に形成される後の材料20を示す。プリントビーム14が特定の配置にドエルする時間は、プリントビーム14が基板82を燃やさずに、材料20からインク層84および追加層86を切断するように、調整される。結果として、基板82は、材料20の特定の配置に気付く。インク層84を切断する時間は、一般的に、100〜500μsである。
スポット83を形成する時間は、多くは、層における材料20の機能である。例えば、追加層86は、パッケージングを保護し、魅力的な外観を与えるワックス層になり得る。そのような層を介してスポット83を形成することは、多くは、インク層84のみによって要求されるに比べ、より多くの時間を要求する。
本出願は、スポットが形成される配置のような配置に、プリントビーム14がドエルする時間の調整を含む。一部の場合において、ドエル時間は、100μs、200μs、50〜50,000μs、100〜500μs、または200〜500μsのように、50μsより大きい。一部の場合において、スポットの直径は、400μmより少なく、250μmより少なくまたは170μmより少ない。
図1A〜図5Dと関連して上述したシステムおよびテクニックは、例示目的だけのためである。レーザによってマークされるグラフィックイメージを塗り潰すために同心アウトライン(concentric outline)を使用することに関して、下記のシステムおよびテクニックは、Keene,New HampshireのMarkem、およびSan Diego,CaliforniaのLaserInk Corporationによって提供されているもののような、レーザプリントシステムの任意の種類と使用され得る。例えば、使用されるレーザプリントシステムは、本明細書において全てが援用される、2004年9月14日に発行された米国特許第6、791、592号「Prining a Code on a Product」、2004年7月12日に出願された米国特許出願第10/890,069号「Laser Marking User Interface」、2003年10月24日に出願された米国特許出願第10/693,356号「Low Angle Optics and Reversed Optics」、2003年12月19日に出願された米国特許出願第10/741,930号「Striping and Clipping Correction」に記載されるシステムおよびテクニックを使用できる。
図6は、ユーザが製品または製品コンテナにマークすることを所望するオリジナルグラフィックイメージ600を示す。イメージ600は、ビットマップファイルとして格納され得る。下記のグラフィックアプリケーションは、図7に示されるように、オリジナルイメージ600の暗い領域を、レーザプリントビームを方向づけるために使用可能に作り上げられた、整理された配置である同心ライン(concentric line)のセットに変換できる。
図7は、製品にマークされる変換されたイメージ700を示す。グラフィックアプリケーションは、オリジナルイメージ600の暗い領域を塗り潰すために、指定された点(あらゆるN番目の点)の同心アウトライン702A、702B、702Cを使用する。指定された点およびアウトライン702A〜702Cは、密集して配置され得、実際プリントされるイメージは、実際プリントされる「A」の暗い領域が人間の目に実質的に完全に現れるように、小さく(例えば、インチの4分の1)なり得る。これらのアウトライン702A〜702Cは、イメージのコンターを従い、イメージのビジュアル的外観を強化する。
アウトライン702A〜702Cは、説明される可変ドエル時間およびステップアンドリピート処理を潜在的に使用することを含み、レーザを用いて製品に形成され得る。レーザは、連続波モードにおいて作動され得、複数の指定された点の間およびアウトライン702A〜702Cの間に残り得る。これは、変換されたイメージ700のためのデータセットのサイズならびにレーザがスイッチオンおよびオフする回数を減らし得る。他の利益の中において、イメージが完全に形成されるまでレーザをつけたままにすることは、そうしない場合に、クロスハッチに使用される複数の連続的なベクトルの間に生じる遅れを、除去し得る。しかしながら、上記のように、製品にイメージをマークするための同心アウトラインアプローチは、ベクトルベースのレーザプリントとも使用され得る。
図8は、データ処理マシン800、レーザプリントシステム810、およびマークされる製品22を含む、例示的なイメージプリントシステム820を示す。データ処理マシン800は、パーソナルコンピュータ(PC)、ラップトップまたはプロセッサ付きの他の種類のコンピュータ、ハードドライブ、ディスプレイならびにキーボードおよびマウスのような入力構成要素、になり得る。データ処理マシン800は、Microsoft PaintTMのような一つ以上のグラフィックソフトウェアアプリケーション806、Windows(登録商標)ベースのグラフィックソフトウェア802(以下、「ソフトウェア802」)、およびレーザプリント可能イメージをレーザプリントシステム810に移す(transfer)ために使用される他のソフトウェアアプリケーション804を含み得る。ソフトウェアアプリケーション804は、Keene,New HampshireのMarkemおよびSan Diego,CaliforniaのLaserInk Corporationから利用可能なExpertTMアプリケーションのような、レーザプリンタ製品のファミリのためのカスタムデバイスインターフェースアプリケーションになり得る。グラフィックソフトウェアアプリケーション806は、イメージ(例えば、ビットマップ)を生成し、編集するために使用され得る。ソフトウェア802は、イメージ600のようなオリジナルイメージを、プリントシステム810にローカルに格納され得るイメージ700のようなプリント可能イメージに変換できる。ソフトウェア802は、ハードドライブ、ディスク、またはメモリのような機械読取可能媒体に格納され得る。ソフトウェア802は、Microsoft Windows(登録商標)プリンタドライバのような、プリンタドライバに組み入れられ得る。説明された機能的動作が、説明されたような複数のソフトウェア製品または単一のソフトウェア製品に組み入れられ、複数のオペレーティングシステムも使用され得ることが認識される。
レーザプリントシステム810は、SmartLase I、110、130またはSan Diego, CaliforniaのLaserInk Corporationから利用可能な他のレーザシステムになり得る。レーザプリントシステム810は、レーザ絞り2”×4”、スポットサイズ0.008”、および最小限のステップ時間150μ秒を有し得る。レーザ波長およびパワーは、イメージによってマークされ得る材料を決定し得る。レーザベースのイメージプリントシステム820は、製品22に任意の記号、コード、シーケンス、ロゴ、イメージまたはパターンをマークするためにソフトウェア802を使用し得る。例えば、システム820は、FordおよびVolkswagenのような会社ロゴ、中国および日本の文字のようなアジアの文字、リサイクルカテゴリのような特定の記号等を首尾よくマークし得る。
更に、システム820は、コンピュータにおける第1のソフトウェアアプリケーションがフォントを生成および編集し、コンピュータがレーザエレクトロニクスにフォントを送り、ならびにレーザエレクトロニクスが、レーザがプリントできるようにテキストデータをイメージに変換するためにフォントを使用する、ユーザインターフェースシステムを使用できる。コンピュータにおける第2のアプリケーションは、メニュースクリーンビットマップを生成および編集できる。コンピュータは、表示するために、メニュースクリーンビットマップをインターフェースデバイスに送り得る。コンピュータにおける第3のアプリケーションは、ユーザインターフェースデバイスのために、キーボード機能マップを生成および編集できる。コンピュータは、キーボード機能マップをユーザインターフェースデバイスに送り得る。ユーザは、レーザがプリントするイメージを編集し、レーザの動作を制御するために、ユーザインターフェースデバイスを使用し得る。
図9は、図8のシステム820によってマークされる、グラフィックを塗り潰すための同心アウトラインの使用に対するテクニックを示す。ユーザは、グラフィックアプリケーション806を用いてイメージを準備する。Microsoft Windows(登録商標)は、イメージを操作するために、様々なグラフィックフォーマットおよびプログラムをサポートする。ユーザは、イメージを取得、生成、および操作するために、Adobe Illustrator(登録商標)、PaintbrushおよびMicrosoft PaintTMのような複数のアプリケーションから選び得る。ほとんどのグラフィックアプリケーション、例えば、Microsoft PaintTMは、ファイルをビットマップ(「.bmp」)フォーマットにおいてセーブおよびエクスポートできる。PCスクリーンにて閲覧できる任意のイメージは、キャプチャされ得、Microsoft PaintTMによって、この「.bmp」フォーマットにおいてセーブされ得る。ユーザは、ビットマップイメージの縮尺/解像度を操作するために、多数のグラフィックアプリケーションを使用できる。実施例は、Irfan View、www−irfanview−comにおいてダウンロードが可能なシェアウェアアプリケーション、およびMicrosoft PaintTMを含む。
ユーザは、ファイル選択ダイアログウィンドウから開始できる、ソフトウェア802を開き得る。ユーザは、所望されるイメージを含むファイルにナビゲートでき、ファイルを選択できる。ソフトウェア802は、900においてレーザによってマークされる、選択されたオリジナルイメージを受け取る。ソフトウェア802は、選択されたファイルのコンテンツを、図10Aに示されるように、暗いおよび明るい(例えば、白黒またはモノクローム)ビットマップとして表示できる。
図10Aは、ソフトウェア802にロードされるイメージ1001の一例を示す。水平のおよび垂直のルーラ1009は、ユーザがマークされるイメージのサイズを推定することを許す。ルーラ1009の縮尺は、絞り(上記)のサイズに基づき得る。ソフトウェア802は、「.bmp」のファイル拡張子付きのWindows(登録商標)ビットマップイメージを予期し得、ビットマップが、ユーザによって所望されるように正確に縮尺されることを予期し得る。ユーザは、4096×4096アドレス可能ポイント(下記)を含み得る、レーザの完全な絞りを知ることによって、所望される解像度を計算でき、ユーザが一部のグラフィックアプリケーションと処理できる最も大きいイメージは、1024×1024ピクセルである。最も高い解像度イメージにおいて開始し、最小限の出力スケーリングを使用することは、通常、最も良い結果を与える。
オリジナルイメージがカラーである場合、ソフトウェア802は、905において、オリジナルイメージをモノクロに変換できる。詳細には、ソフトウェア802は、オリジナルイメージをマークする領域およびマークしない領域に分割できる。レーザは、モノクロイメージの明るい(白い)領域を避け、暗い(黒い)領域をマークする。カラービットマップは、強度(intensity)スレッシュホールドを用いて、モノクロに変換され得る。スレッシュホールドより低い強度のオリジナルイメージのピクセルは、暗くなるように強制され得、スレッシュホールドより高いものは、明るくなるように強制され得る。ソフトウェア802は、ユーザが強度/カラー変換スレッシュホールドを変換することを許すために、コントラストスピン制御1007を提供できる。ユーザがコントラストスピン制御1007をプレスする度に、ソフトウェア802は再処理し、ユーザに全体のイメージを再表示し得る。コントラストを増やすことは、より多くのオリジナルイメージが暗くなるように、スレッシュホールドを上げる。コントラストを下げることは、より多くのオリジナルイメージが明るくなるように、スレッシュホールドを下げる。
カラービットマップを変換することが所望されるモノクロイメージを生成しない場合、上記の」グラフィックアプリケーション806のうちの一つが、イメージの編集ために使用され得る。カラーマップを潜在的に反転させることを含む、オリジナルイメージのカラーマップの操作は、所望される外観を有する、良質なレーザプリントの結果となるイメージを得ることにおいて有用であり得る。
ユーザが一度容認可能なスレッシュホールドを達成し、所望されたモノクロイメージを有すると、ユーザは、イメージパラメータを選択する準備ができている。ユーザは、イメージボタン1003をクリックし、ソフトウェア802は、910において、イメージパラメータダイアログボックス1000(図10B)を表示する。イメージパラメータダイアログボックス1000は、ユーザが多数のパラメータを選択することを許す。パラメータは、(例えば、マイクロ秒)の時間単位であるドエル時間1014以外のポイントの単位になり得る。
ピクセル、ポイントおよびスポットが今説明される。オリジナルイメージ(例えば、ビットマップになり得るイメージ600)は、複数の小さい、明るいおよび暗いピクセルを有する。ピクセルのオリジナルイメージは、下記のように、ポイントの新しいイメージに変換される。レーザユニットのエレクトロニクスにおけるデジタル−アナログ変換器は、可視スポットを形成するためにレーザビームがドエルする製品材料の可能な配置に対応する、ポイントにアドレスするように構成され得る。例えば、レーザユニット12のエレクトロニクス26におけるデジタル−アナログ変換器は、製品にある領域が4,096×4,096アドレス可能ポイントの二次元空間としてマークされるようにアドレスし得る。ポイント(2048、2048)は、レーザ絞りの中心に近い。レーザの物理的絞りが円形になり得るため、レーザは、一部の4,096×4,096ポイントに到達できなくあり得、コーナーは、従って、マーク可能にならなくあり得る。スクリーンのコーナーポイントは、円形の絞りのため、クリップし得る。
デジタル−アナログ変換器によってアドレスされるポイントに基づいて、レーザは、製品材料に可視スポットを形成できる。レーザが実際製品にマークする各々のスポットのサイズは、マークされる材料、光学素子、レーザ波長、レーザパワーおよびドエル時間による。ほとんどの場合において、実際にマークされるスポットは、図16に示されるように、単一のアドレス可能ポイントより数倍大きい。例えば、実際にマークされるスポットは、16のアドレス可能ポイントの直径を有し得るが、各々のスポットは、0.008”のように非常に小さくなり得る。
ソフトウェア802は、イメージパラメータダイアログボックス1000にデフォルトパラメータを提供し得る。ユーザがOKボタン1022を押した場合、ソフトウェア802は、915において、ユーザによって特定されたプリエロージョン要素(pre−erosion factor)に対してチェックでき、920において、境界ピクセルをユーザによって特定される回数除去する。任意のプリエロージョンの後、ソフトウェア802は、925において、ユーザによって選択されるイメージの各々の暗い領域をアウトラインする。例えば、イメージが図6における完全に塗り潰されている(solid−filled)文字「A」である場合、ソフトウェア802は、文字「A」の第1の連続的なアウトライン702Aを生成する。図10Dは、第1のアウトライン1081および第2のアウトライン1082を含むアウトライン1080のセットのもう一つの例を示す。
イメージに複数の暗い領域がある場合、ソフトウェア802は、イメージの暗い領域のためのアウトラインのリストを生成する。各々のアウトラインは、複数のアドレス可能ポイントを結合するいくつかのラインセグメントを含む。ポイントは、レーザがポイント間を移動する順においてラインセグメントに分類される。ポイントは、データとしてメモリに格納される。レーザは、パターンを形成するために、各々のNアドレスされたポイントにドエルでき、Nは、ポイント間のステップ1010によって設定される。ポイント間のステップ1010は、レーザがスポットを形成するためにドエルする同等のアウトラインにおけるポイント間の距離を設定する。ポイント間のステップ1010は、各々のラインの方向に沿って測定される。ポイント間のステップ1010が「1」に設定された場合、レーザは、アウトラインのあらゆるポイントにドエルするが、レーザによって形成される実際のスポットが直径にして数ポイント幅広くなり得るため、これは効率が悪くなり得る。ポイント間のステップ1010の値が少ないほどポイントは密集し、マークするのに時間が掛かるほど、マークは連続的なラインに似るほど、より多くのレーザパワーが材料に届けられる。ポイント間のステップ1010の値が大きいほど、ポイントはより区別され、ターゲットにより少ないレーザパワーが届けられ、ならびにイメージは、より早くマークする。
各々の暗い領域をアウトラインした後、ソフトウェア802は、930において、ユーザ指定のコンター進行設定をチェックし、ソフトウェア802は、935において、オリジナルイメージからの暗い領域の全ての境界ピクセルを、ユーザによって特定される回数除去する。境界ピクセルは、少なくとも一つの隣接する明るいピクセルを有す暗いピクセルである。従って、マークされるオリジナルイメージの暗い領域は、サイズが縮小される。
ソフトウェア802は、940において、イメージに少しでもの暗い領域が残っているかをチェックし、または更に下記のアウトラインのみモードにある場合、描くことが残っているアウトラインがあるかをチェックする。残っている場合、ソフトウェア802は、各々の残りの暗い領域を再度アウトラインし、それが第1のアウトライン内にもう一つのアウトライン、アウトラインの第1のセット内にもう一つのアウトラインのセットを生成する。例えば、図7の文字「A」の第2のアウトライン702Bは、第1のアウトライン702A内にある。もう一つの実施例として、図10Dの第2のアウトライン1082は、第1のアウトライン1081内にある。ソフトウェア802は、イメージの全ての暗い領域が消えるまで、アウトラインおよび減退(erode)シーケンスを繰り返す。従って、ソフトウェア802は、945において、オリジナルイメージ600(図6)にビジュアル的に近似する連続的な、同心アウトライン702A〜702Cのセット(図7)を生成および表示する。
アウトライン間のポイント1002(コンター進行要因)は、ユーザが、アウトライン間からいくつの境界ポイントが除去されたかを制御すること、例えば、同心アウトラインの間隔を制御すること、を許す。アウトライン間のポイント1002の値が小さいほど、アウトラインは密集してマークされ、ターゲットに届けられるレーザパワーが多いほど、イメージはゆっくりとマークする。アウトライン間のポイント1002の値が大きいほど、アウトラインは離れてマークされ、ターゲットに届けられるレーザパワーが少ないほど、イメージは早くマークする。アウトライン間のポイント1002は、イメージの暗い領域をマークするために使用されるポイントのラインセグメントの全体数を効率的に決定する。ポイントのラインセグメントの全体数は、次に、イメージをマークするために要求される時間に影響する。(a)各々のアウトラインに沿うマークの間の間隔および(b)アウトラインの生成の間に除去された境界ピクセルの数を適切に選択することによって、グラフィックイメージの効率的かつ正確なマーキングが達成され得る。
ソフトウェア802は、レーザユニットにイメージの暗い領域の境界の周りを、1/2ポイントのように、マークさせる。レーザのスポットサイズは、マークされる領域を更に広げる。結果として、中国語テキストのような高い解像度イメージは、変形して現れ得る。オリジナルな暗い領域は密集して現れ得、レーザによって生成されたマークの幅は、一部の暗い領域を結合し得る。
解決策として、プリエロージョン1004(図10B)は、第1のアウトラインがマークされる前に、除去される境界ピクセルの数を設定する。除去された境界ピクセルは、第1のマークが生成される前に暗い領域を縮ませることによって、暗い領域の外をマークすることを補正する。プリエロージョン1004は、イメージの明るい領域のサイズを増やす。イメージのオリジナルラインは、減退することを一度残存するために、2ピクセルの厚さより多い必要がある。細く、暗い領域によってイメージを減退させることは、プリエロージョン1004が大きすぎる場合、暗い領域を全体的に削除し得る。ゼロは、プリエロージョン1004に対して有効な値である。代替的に、ユーザは、オリジナルイメージの特徴を区別するために、MS Paintのようなグラフィックソフトウェアを使用し得、または暗い領域のサイズを減少させるために、カラー変換スレッシュホールドを変更し得る。
ポイントのアウトラインに対して、オリジナルビットマップのピクセルのリストを変換することは、正確度とラインセグメントの数とのトレードオフを含む。非常に高い正確度を選択することは、あらゆるオリジナルな暗いピクセルに対してラインセグメントが生成されるようにし得る。一構成において、ソフトウェア802は、一イメージにつきおよそ8,000ラインセグメントを生成することが可能になり得る。
許容1012(または許されるエラー)は、新しいラインセグメントが生成される前にラインセグメントがイデアルからどれくらい遠くまで発散(diverge)できるかを決定する。許容1012の小さい値は、多数の短いラインセグメントがカーブを従うように強制する。許容1012の大きな値は、より少ないラインセグメントを生成し、マークされるイメージを変形させ得る結果となる、低い正確度を表す。許容1012の非常に大きな値は、同心ではない境界を生成し得る。許容1012の大きな値は、イメージのカーブを真っ直ぐにする傾向がある。直角は傾く傾向があり、テキストは非常に低い正確度において変形され得る。
レーザユニット12は、インクを使用しないが、大きな暗い領域を塗り潰すことは、多少の時間が掛かり得る。アウトラインのみ1006は、マーキングが外側の境界に限定されることを許す。アウトラインのみ1006がチェックされた場合、アウトラインボックス1008は、ユーザがアウトラインをいくつマークするかを特定することを可能にする。単一のアウトラインが不可視の場合、狭い間隔において追加のアウトラインをマークすることは、ビジュアルなインパクトを増やす。アウトラインのみモードにおいては、アウトライン1008が1より大きく設定されている場合、アウトライン間のポイント1002は、アウトライン間の間隔を制御する。アウトライン1008が1に設定されている場合、アウトライン間のポイント1002は、イメージに影響しない。
各々のスポットのためのドエル時間1014は、図10Cに示されるように、イメージをマークすることに要求されるトータル時間(マイクロ秒において)を計算するために使用される。ドエル時間1014は、ソフトウェア802によるイメージ変換処理に影響しない。ドエル時間1014には、イメージを生成するときの近似されたトータル時間のガイドラインを提供することが含まれる。実際のドエル時間は、図1Aのユーザインターフェース30において調整され得る。代替的に、例えば、ベクトルベースのレーザプリントシステムにおいて、ドエル時間設定はなくあり得る。
PCディスプレイの表示領域は、ソフトウェア802が処理できるオリジナルイメージの最大のサイズを1024×1024ピクセルに限定し得る。出力スケーリング1016は、ユーザが1024×1024ピクセルより大きいイメージを生成することを許す。適したPCに実行されるソフトウェア802は、横幅が1024ピクセルより広いイメージを読める。2”絞りのレーザユニットに対して、幅1024ピクセルのイメージは、幅0.5”としてマークする。2xの出力スケーリングは、幅1024ピクセルのイメージを幅1.0”としてマークする結果となる。4xの出力スケーリングは、絞りを塗り潰し、2.0”においてマークする。出力スケーリングは、マークされたイメージの正確なサイズを制御することを意図しない。ユーザは、オリジナルビットマップの解像度を設定することによって、グラフィック編集のための、グラフィックアプリケーション806によるイメージのサイズを調整するべきである。開始イメージが、グラフィックアプリケーション806が処理するには大きすぎるような場合、出力スケーリング1016は、マークされたイメージのサイズを増やすことを続けるための方法を提供する。
イメージパラメータボックス1000は、ユーザが、使用されるレーザ1024、意図する焦点距離1026、ユニット1028、および絞りサイズ1030、の種類を選択することも許す。ルーラ1009および絞りは、ミリメートル、センチメートルまたはインチの単位で表示され得る。
絞り1018、1020のオフセットは、ユーザが結果のマークを絞りの中心から離れて移動させることを許す。ソフトウェア802は、テキストおよびグラフィックを混合する、限定されたフォーマットを提供できる。ユーザは、絞りの結果のマークを中心に合わせるために、テキストセグメントを異なる絞りのオフセット値と結合できる。ポジティブX1018は、イメージを右に移動させ、ポジティブY1020は、イメージを下に移動させる。ネガティブXが左に移動し、ネガティブYが上に移動するように、絞りのオフセット値は符号付けされる。
ユーザがOKボタン1022を押した場合、ソフトウェア802は、コンピュータに黒いイメージ1070を表示させる。図10Cに示されるように、マークされる各々のポイントは明るくなる。結果ボックス1071は、イメージをマークするための時間および要求されるセグメントの数を報告する。イメージ1070は、結果のポイントがどのようにしてスレッシュホールドイメージ1001(図10A)を越えて分配するかを示す。
ユーザは次に、イメージを評価でき、イメージが満足なものではない場合、再イメージボタン1005を押す。イメージパラメータダイアログ1000は、ユーザが任意のパラメータを調整することを許すために再度現れる。結果のイメージは、新しいパラメータと処理され、新しい設定のために結果ボックスによって表示される。
スレッシュホールドを調整するために、ユーザはイメージボタン1003を押し得る。スクリーンは、オリジナルビットマップ1001を瞬間的に表示する。コントラストスピン制御1007は、ユーザがスレッシュホールドを調整することを許す。ユーザが所望されたスレッシュホールドを達成した場合、ユーザはイメージボタン1003を再び押し得、イメージパラメータダイアログ1000は、ユーザが任意のパラメータを調整することを許すために現れる。
ユーザが満足な結果を達成した場合、ユーザはセーブアズボタン1072を押す。ファイルセーブダイアログは、ユーザが処理されたイメージをセーブし、イメージファイルのための名前を入力することを望むフォルダに、ユーザがナビゲートすることを許すために現れる。ファイルが一度セーブされると、ソフトウェア802は、閉じ得る。キャンセルボタン1073も提供される。
ユーザは、結果の*.grfファイルをダウンロードするために、上記のExpertTMアプリケーション804のような他のアプリケーションを使用し得る。レーザプリントシステム810は、イメージをマークし、結果を評価するために使用され得る。ラインセグメントは、所望されるイメージを得るように調整され得る。
図11は、オリジナルビットマップイメージ(図6および10A)の暗い領域の周りにアウトライン(図7および10D)を形成するために、ソフトウェア802によって使用され得る例示的テクニックを示す。ソフトウェア802は、1100において、オリジナルビットマップの暗い領域の外側の端/ボーダーにオリジナルな暗いピクセルを認識する。更に、1102において、各々のオリジナルボーダーピクセルをアドレスするために3つのより高い解像度ポイントを使用し、1104において、オリジナルイメージの各々の暗い領域の周りに連続的なアウトラインを形成するために、どのようにしてより高い解像度ポイントがラインセグメントになるように繋ぐかを決定し、1106において、レーザビームが、イメージにコンターラインをマークする場合、どのくらい正確にポイントのラインに従うべきかを決定する。ソフトウェア802は次に、1108において、アウトラインのための選択されたポイントのセットを格納する。
図12は、ソフトウェア802のより小さなポイントによってアドレスされるオリジナルビットマップ(図6および10A)の2つの暗いボーダーピクセル1200、1202(影付き領域)の実施例を示す。ソフトウェア802は、オリジナルビットマップの第1の暗いピクセル1200に、図12に円として示される、3つのより高い解像度ポイント(x,y,0)、(x,y,1)、(x,y,2)をアドレスする。3つのより高い解像度イントは、オリジナルビットマップイメージより2倍高い解像度における新しい変換されたイメージのコンターラインを形成するために他の新しいポイントと結合され得る。ソフトウェア802は、オリジナルビットマップの第2の暗いピクセル1202に3つのより小さいポイント(x,y+1,0)、(x,y+1,1)、(x,y+1,2)をアドレスする。図12の他の小さなポイント(円)は、オリジナルビットマップの他のオリジナルピクセルをアドレスし得る。
次に、ソフトウェア802は、1104において、オリジナルイメージの暗い領域の周りに連続的なアウトラインを形成するために、どのようにしてより高い解像度ポイントがラインセグメントになるように繋ぐかを決定する。例えば、ラインセグメントは、新しいポイント(x+1,y,0)、(x,y,1)、(x,y,0)、(x,y,2)、(x,y+1,0)および(x,y+1,2)によって形成され得る。各々の新しいポイントは、8ビットまたは16ビットのビットアレイに関連付けられ得る。
図13Aは、オリジナルピクセルとしてラベル付けされたものに関連する16の可能なラインセグメントに加えて、隣接するピクセルに関連する追加の2つのラインセグメントを示す。図13Bは、図13Aの16のラインセグメントを示し得る16ビットアレイ1300を示す。16ビットアレイは、図12の1つの新しいポイントまたは1つより多い新しいポイントに関連付けられ得る。
図14Aは、オリジナルピクセルを表す3つの新しいポイント(x,y,0)、(x,y,1)、(x,y,2)のための可能なラインセグメントおよび方向を示す。図14Bは、16のラインセグメントおよびそれらに該当する方向を示す。図14Cは、単一の新しいポイントおよび8つの可能な方向を示す。
図15A〜15Dは、オリジナルイメージの9つのピクセルの256の可能な組み合わせに対して、ラインセグメントを形成するための256の可能な組み合わせ(0−255とラベル付けされている)を示す。暗いピクセルは、ドットとして示される。9つピクセルの各々のセットは、暗い中心ピクセルおよび0以上の他の暗いピクセルを有する。例えば、図14Aの左上ブロックは、暗いピクセルの周りにアウトラインを形成する4つのラインセグメント付きの単一の暗いピクセルを示す。一般に、イメージの暗い領域は、1つだけではなく、複数のピクセルの幅または厚さを有する。
オリジナルイメージの各々の暗い領域の周りに連続的なアウトラインを形成した後、ソフトウェア802は次に、1106において、イメージをマークする場合、レーザビームがどのくらい正確にラインセグメントに従うべきかを決定する。これは、図10Bを参照して上述される許容パラメータ1012によって決定される。
図16は、アウトラインの一部を形成するラインセグメント1600のシリーズを示す。ラインセグメントは、ポイントを繋ぐ。図10Bのポイント間のステップ1010は、実際どのポイントがドエルするレーザビームにマークされるかを決定する。示されるように、ポイント間のステップ1010は、図16において8に設定される。
図17は、レーザマーキングを定義する配置を生成し、アウトラインを形成する例示的なテクニックを示す。イメージは1700において受け取られる。必要な場合、イメージは、イメージの各々のピクセルがマークおよび明るさに対応する2つの状態のうちの一つを有するモノクロに変換され得る。1710において、接続アレイは生成され得る。これは、オリジナルイメージがx×yピクセルであるサイズ(2x+1)×(2y+1)エントリの空の接続アレイを初期化することを含み得る。接続アレイの各々のエントリは、図14Cに示される任意の8つの接続を含み得、接続の表示のみだけでは方向を暗示(imply)しない。
接続アレイを塗り潰すことは、イメージにマークされる各々のピクセルに対して、図15A〜図15Dの接続図からマッチングパターンを配置し、マッチングパターンからの全ての接続を接続アレイにコピーすることを含み得る。図15A〜図15Dに示される接続図において、ピクセルは、マークされている各々の独立した図の中心ピクセルとマッチする。そのピクセルの8つの隣接するピクセルの状態が、どのパターンが選ばれるかを決定する。モノクロイメージのボーダーを越える隣接するピクセルは、マーク状態にあると考慮され得る。接続アレイが一度塗り潰されると、接続アレイの各々のポイントは、図15A〜図15Dに特定される接続パターンによって、ゼロまたは2つの接続のどちらかを有する。
次に、1720において、一つ以上のアウトラインは、生成され、イメージのためのアウトラインのセットに追加される。これは、以下の擬似コードによって定義される処理を用いてなされ得る:
1730において、ボーダーピクセルは、N回除去され得る。Nは、1またはそれ以上のユーザによって選択される番号になり得る。例えば、非マーキング状態に設定されるピクセルの空のリストが、生成され得る。イメージにマークされる各々のピクセルに対して、このピクセルがマークされない、隣接するピクセルを有す場合、このピクセルは、リストに追加され得る。このようにして生成されるリストにある全てのピクセルは、非マーキング状態に設定され得、この処理は、ユーザによって選択される回数繰り返され得る。これは、ボーダーピクセルを、マークされる、隣接するピクセルの各々の領域から除去し、マークされる領域を減少する。1740において、マークされるピクセルが減少された領域にいる場合、上記の動作を繰り返すことによって追加のアウトラインが生成され得、従って、既に生成されたアウトラインのセットに追加する。
マークされる全てのピクセルが、上述されたように一度アウトラインされると、オリジナルイメージからのマークされる領域を塗り潰す実質的な同心アウトラインの結果のセットは、オリジナルイメージの2倍の解像度であり、レーザプリントシステムを方向づけるために使用され得る。1750において、アウトラインは、移動する製品およびアウトラインの様々な部分がレーザプリント絞りを入力することを予期される時に基づいて、ソートされ得る。これは、移動する製品に対して、マーキングを最適化するためになされ得る。一方法は、マーキングの間、絞りを入力する最も早期なポイントを含むアウトラインによって開始し、その最も早期なポイントによって開始するために、そのアウトラインをソートする。その処理は、残りのアウトラインに対して繰り返される。
次に、1760において、アウトラインは、アウトライン近似に変換され得る。例えば、これは、以下の擬似コードに従ってなされ得る:
1770において、これらのラインは、レーザマーキングを定義する配置に変換され得る。この変換は、使用される特定のレーザプリントシステムに基づき得る。例えば、上記のステップアンドリピート式の可変ドエル時間レーザプリントに対して、これらのラインは、マーク間のユーザによって特定される移動距離に基づいて、ポジションおよびマーク命令のセットに直接変換され得る。従って、各々のアウトラインに対して:(1)第1のラインの開始への移動命令が生成され得る;(2)ラインの端への距離がユーザによって特定される距離より短い場合、このラインは完成される;(3)ラインの端への距離がユーザによって特定される距離より長い場合、そのラインのためのマーク命令が生成され得、マークは繰り返す。
本出願は、詳細に説明されたが、様々な変更、組み合わせ、代替、および修正は、添付の請求の範囲によって説明される、本出願の精神および範囲に逸脱せずに実行できることが理解されるべきである。例えば、オリジナルビットマップイメージ(図6および10A)をアウトラインのセット(図7および図10D)に変換する他の方法が、実施され得る。
Claims (38)
- 製品にイメージをマークするためにレーザを使用することであって、該イメージは、少なくとも一つのマーキング領域および少なくとも一つの非マーキング領域を備え、各々のマーキング領域は、実質的な同心アウトラインのセットを備え、各々のアウトラインは、ポイントのセットを備え、該レーザは、該製品の可視光学的特徴を修正するために、プログラム可能なドエル時間に従って、各ポイントにドエルするレーザビームを生成する、ことを包含する、方法。
- 複数のピクセルを備えるオリジナルイメージを受け取ることであって、該オリジナルイメージは、少なくとも一つのマーキング領域および少なくとも一つの非マーキング領域を有する、ことと、
該オリジナルイメージをビジュアル的に近似する前記マークされるイメージを生成することであって、該マークされるイメージは、該オリジナルイメージの各々のマーキング領域に対して実質的な同心アウトラインを備え、各々のアウトラインは、ポイントのセットを備える、ことと
をさらに包含する、請求項1に記載の方法。 - 複数のピクセルを備える第1のイメージを受け取ることであって、該第1のイメージは、一つ以上のマーキング領域および非マーキング領域を有する、ことと、
該第1のイメージをビジュアル的に近似する第2のイメージを生成することであって、該第2のイメージは、該第1のイメージの各々のマーキング領域に対して実質的な同心アウトラインのセットを備え、各々のアウトラインは、ポイントのセットを備える、ことと、
該実質的な同心アウトラインのセットに従って、製品に該第2のイメージをマークするためにレーザを使用することと
を包含する、方法。 - 強度スレッシュホールドに基づいて、オリジナルカラーイメージのピクセルを、前記第1のイメージのマーキングおよび非マーキング領域へ押し込むことによって、該オリジナルカラーイメージを該第1のイメージに変換することをさらに包含する、請求項3に記載の方法。
- ユーザが前記強度スレッシュホールドを調整することを許すことをさらに包含する、請求項4に記載の方法。
- 前記製品に前記第2のイメージをマークするためにレーザを使用することは、前記実質的な同心アウトラインを外側から内側にマークすることを包含する、請求項3に記載の方法。
- 前記第2のイメージを生成することが、
前記第1のイメージの各々のマーキング領域をポイントの第1のセットによってアウトラインすることと、
該ポイントの第1のセットからポイントの第1のサブセットを選択することであって、該ポイントの第1のサブセットは、レーザビームによってマークされる、ことと、
該ポイントの第1のサブセットを該第2のイメージの一部としてメモリに格納することと、
全ての境界ピクセルを該第1のイメージの各々のマーキング領域から除去することと、
該第1のイメージの各々の残りのマーキング領域をポイントの第2のセットによってアウトラインすることと、
ポイントの第2のサブセットを該ポイントの第2のセットから選択することであって、該ポイントの第2のサブセットは、該レーザビームによってマークされる、ことと、
該ポイントの第1のサブセットを該第2のイメージの一部としてメモリに格納することと、
全てのマーキング領域が除去されるまで、該アウトラインすること、選択すること、格納すること、および除去することを繰り返すことと
を包含する、請求項3に記載の方法。 - 連続的なアウトラインの間を除去するために、ユーザが、前記第1のイメージのボーダーピクセルの数を選択すること許すことをさらに包含する、請求項7に記載の方法。
- 各々のアウトラインが複数のラインセグメントを備える、請求項7に記載の方法。
- ユーザが、アウトラインが複数のラインセグメントから発散する量を選択することを許すことをさらに包含する、請求項9に記載の方法。
- 前記第1のイメージの各々のマーキング領域を、前記ポイントの第1のセットによってアウトラインする前に除去するために、ユーザが、該第1のイメージの各々のマーキング領域の境界ピクセルの数を選択することを許すことをさらに包含する、請求項7に記載の方法。
- 前記レーザビームが前記第1のサブセットのポイントの間を進む経路を決定することをさらに包含する、請求項7に記載の方法。
- ユーザが、アウトラインのみイメージおよび塗り潰しイメージの間から選択することを許すことをさらに包含する、請求項3に記載の方法。
- ユーザが、前記レーザによってマークするために、各々のマーキング領域のアウトラインの数を選択することを許すことをさらに包含する、請求項3に記載の方法。
- ユーザが、前記レーザによってマークされる前記第2のイメージに対するスケーリングの量を選択することを許すことをさらに包含する、請求項3に記載の方法。
- ユーザが、前記レーザによってマークされる前記第2のイメージに対する垂直のオフセットの量を選択することを許すことをさらに包含する、請求項3に記載の方法。
- ユーザが、前記レーザによってマークされる前記第2のイメージに対する水平のオフセットの量を選択することを許すことをさらに包含する、請求項3に記載の方法。
- 前記第2のイメージを表示することと、
ユーザが、該第2のイメージを修正するためにパラメータを選択することを許すことと
をさらに包含する、請求項3に記載の方法。 - (a)複数のピクセルを備える第1のイメージを受け取り、(b)該第1のイメージに似ている第2のイメージを生成するように動作可能な一つ以上のデータ処理マシンであって、該第1のイメージは、一つ以上のマーキング領域および非マーキング領域を有し、該第2のイメージは、該第1のイメージの各々のマーキング領域に対して実質的な同心アウトラインのセットを備え、各々のアウトラインは、ポイントのセットを備える、一つ以上のデータ処理マシンと、
該第2のイメージを表面にマークするために、レーザビームを生成するように動作可能である、該一つ以上のデータ処理マシンと結合されるレーザと
を備える、システム。 - 前記一つ以上のデータ処理マシンは、前記第2のイメージをユーザに示すためにディスプレイを含むコンピュータを備え、該コンピュータは、ユーザがパラメータを選択し、該第2のイメージを操作することを許す、請求項19に記載のシステム。
- 前記第1のイメージがビットマップである、請求項19に記載のシステム。
- 前記第2のイメージを格納するために、前記レーザに結合されるメモリをさらに備える、請求項19に記載のシステム。
- イメージの次第に小さくなるコンターを定義することによって、該イメージを配置のセットに変換することと、
該配置に従って、レーザビームを方向づけることによって材料をマークすることと
を包含する、方法。 - 前記イメージを変換することが、
ポイントのセットが該イメージのマーキング領域のコンターを形成するように、該マーキング領域の境界ピクセルをトレースする該ポイントのセットを識別することと、
該境界ピクセルを、該マーキング領域の該コンターを定義するに対して、更なる考慮から除去することと、
該マーキング領域の対象の全てのピクセルが考慮されるまで、該識別することおよび該除去することを繰り返すことと、
該識別されたポイントからの前記配置を決定することと
を包含する、請求項23に記載の方法。 - 前記ポイントのセットを識別することが、前記イメージに比べ、より高い密度のイメージスペースから取られるポイントを識別することを包含する、請求項24に記載の方法。
- 前記ポイントのセットを識別することが、プログラム可能許容値に基づいて、該ポイントを識別することをさらに包含する、請求項25に記載の方法。
- 前記境界ピクセルを除去することが、ピクセルを、プログラム可能コンター進行要因に基づいて、更なる考慮から除去することを包含する、請求項24に記載の方法。
- 前記対象のピクセルは、プログラム可能アウトラインのみの設定によって定義される、請求項24に記載の方法。
- 前記配置を決定することが、プログラム可能ステップサイズに基づいて、前記識別されたポイントからの該配置を決定することを包含する、請求項24に記載の方法。
- 前記イメージは、生成されたイメージを備え、前記方法は、プログラム可能強度スレッシュホールドに基づいて、ソースイメージから該生成されたイメージを形成することをさらに包含する、請求項24に記載の方法。
- 前記マーキング領域の境界ピクセルを、プログラム可能プリエロージョン値に基づいて、任意の考慮から初めに除去することをさらに包含する、請求項24に記載の方法。
- 前記材料をマークすることが、ステップアンドリピート式の可変ドエル時間レーザプリンタを用いて、前記次第に小さくなるコンターに対応する順序において、前記配置に従って、前記レーザビームを連続的に方向づけることを包含する、請求項24に記載の方法。
- 前記材料をマークすることが、前記次第に小さくなるコンターに対応し、該次第に小さくなるコンターがレーザプリント絞りに入る時に対応する順序において、前記配置に従って、前記レーザビームを移動している製品に向けることを包含する、請求項23に記載の方法。
- 前記次第に小さくなるコンターは、オーバーラップするコンターを含む、請求項33に記載の方法。
- プリントビームを生成するように動作可能なレーザと、
該プリントビームをフォーカスおよび方向づけるように動作可能な光学アセンブリと、
イメージの次第に小さくなるコンターを定義することによって、該イメージを配置のセットに変換し、該配置に従って該プリントビームを方向づけるために、該レーザおよび該光学アセンブリを制御することによって材料をマークするように動作可能な一つ以上のマシンと
を備える、システム。 - 前記イメージの前記配置のセットへの変換は、動作を実行することを含み、該動作が、
ポイントのセットがマーキング領域のコンターを形成するように、該イメージの該マーキング領域の境界ピクセルをトレースする該ポイントのセットを識別することと、
該境界ピクセルを、該マーキング領域の該コンターを定義するに対して、更なる考慮から除去することと、
該マーキング領域の対象の全てのピクセルが考慮されるまで、該識別することおよび該除去することを繰り返すことと、
該識別されたポイントからの該配置を決定することと
を包含する、請求項35に記載のシステム。 - 一つ以上のマシンに動作を実行させるように動作可能であるソフトウェアプログラムであって、該動作が、
イメージの次第に小さくなるコンターを定義することによって、該イメージを配置のセットに変換することと、
該配置に従って、レーザビームを方向づけることによって材料をマークすることと
を包含する、ソフトウェアプログラム。 - 前記イメージを変換することが、
ポイントのセットがマーキング領域のコンターを形成するように、該イメージの該マーキング領域の境界ピクセルをトレースする該ポイントのセットを識別することと、
該境界ピクセルを、該マーキング領域の該コンターを定義するに対して、更なる考慮から除去することと、
該マーキング領域の対象の全てのピクセルが考慮されるまで、該識別することおよび該除去することを繰り返すことと、
識別されたポイントからの前記配置を決定することと
を包含する、請求項37に記載のソフトウェアプログラム。
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