JP2018051585A - レーザーマーカー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザーに希望する印字方法を選択させることができるレーザーマーカー装置を提供すること。【解決手段】レーザーマーカー装置は、印字領域を特定する特定処理、画像取得部で取得した画像情報の印字の印字時間を算出する印字時間算出処理等を実行することによって、印字濃度ごとにドット印字とスイープ印字の印字時間を算出して、印字時間を表示することによって、ユーザーに印字方法を選択させ、ユーザーが希望する印字方法によってワークに印字することができるレーザーマーカー装置を提供することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、レーザーマーカー装置に関するものである。

レーザーマーカー装置の印字方法として、ガルバノを短いスイープで走査させる方法（ドット印字）とガルバノを長いスイープで走査させる方法（スイープ印字）があり、これらはガルバノの走査速度（スイープの長さ）の調整により、加工対象物に対する印字濃度を調節していた。文献１に係る発明は、印字濃度をレーザー出力とガルバノの走査速度で調整するものであり、レーザー光の走査速度等の印字条件を入力することによって、最適な印字条件の設定を容易に行うことができる。また、文献２に係る発明は、印字濃度をガルバノの走査速度で調整するものであり、座標データ生成手段により、加工対象物にマーキング加工する濃淡情報を有する画像データから光走査手段に与える座標データが生成され、調整手段により、画像データの濃淡情報から座標データ毎の光走査手段への転送時間が調整され、そして、制御手段により、座標データ毎の転送時間に基づいて光走査手段の走査速度が制御され、マーキング加工の濃淡が制御されるものである。

特開平１１−２８５８６号公報 特開２００９−１０７００８号公報

しかし、レーザーマーカー装置による印字時間は、印字開始、印字終了の制動時間や印字濃度に伴うガルバノの走査速度によって変わるため、いずれかの印字方法によれば印字時間が短くなるとは限らず、ユーザーの印字方法の選択の自由度も低かった。

そこで、本発明は、印字濃度ごとに短いスイープと長いスイープの場合の印字時間を算出し、印字時間を表示して、ユーザーにいずれかの印字方法で印字を行うかの選択をさせることができるレーザーマーカー装置を提供することを目的とする。

請求項１に係るレーザーマーカー装置においては、レーザー光をワークに照射して印字するレーザーマーカー装置において、加工用のレーザー光を出射するレーザー光出射部と、レーザー光出射部からのレーザー光を走査する走査部と、濃度情報を含む画像情報を取得する画像取得部と、制御部と、を備え、制御部は、画像取得部で取得した濃度情報から、あらかじめ設定された画像の濃度情報を閾値として、印字領域を特定する特定処理と、特定処理によって特定された印字領域に対し、画像の濃淡をスイープ密度で表す印字方法であるドット印字及び、画像の濃淡をスイープ速度で表すと共に、ドット印字の場合のスイープの長さよりも長いスイープで印字するスイープ印字の各印字方法について、記憶部に記憶された濃度情報に対するスイープ密度及びスイープ速度を含む相関情報に基づいて、画像取得部で取得した画像情報の印字の印字時間を算出する印字時間算出処理と、印字時間算出処理で算出した印字時間に基づいて印字時間情報を表示部に表示させる表示処理と、ドット印字とするか、スイープ印字とするかについてユーザーから選択を受け付ける受付処理と、受付処理で受け付けた印字方法で走査部を走査して前記印字領域を印字する印字処理と、を実行することを特徴とするレーザーマーカー装置である。これにより、ドット印字とスイープ印字の印字時間を算出して、印字時間を表示することによって、ユーザーに印字方法を選択させ、ユーザーが希望する印字方法によってワークに印字することができる。

請求項２に係るレーザーマーカー装置においては、制御部は、特定処理は複数の印字領域を特定し、印字時間算出処理は、特定処理で特定した複数の印字領域ごとに、ドット印字の場合とスイープ印字の場合の印字時間を算出し、表示処理は、印字時間算出処理で算出した印字時間に基づいて、複数の領域ごとに、表示部に印字時間情報を表示させることが可能であることを特徴とする請求項１に記載のレーザーマーカー装置である。これにより、複数の印字領域ごとにドット印字とスイープ印字の印字時間を表示することができるため、ユーザーが印字領域ごとに印字方法を選択ができる。

請求項３に係るレーザーマーカー装置においては、画像情報の濃度は、濃度のばらつきの程度を表す分散度を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザーマーカー装置である。これにより、分散度に基づいてより確実に印字領域を特定し、特定された印字領域に対してドット印字とスイープ印字の印字時間を表示することができる。

請求項４に係るレーザーマーカー装置においては、前記分散度は、下記の数式１に示す式(x, yは注目画素の座標、Ni,Njは考慮する近傍画素数、i, jは近傍画素の座標、Cxyは注目画素の濃度、Cijは近傍画素の濃度)であることを特徴とする請求項３に記載のレーザーマーカー装置である。これにより、上記数式により定義される分散度に基づいてさらに確実に印字領域を特定し、特定された印字領域に対してドット印字とスイープ印字の印字時間を表示することができる。

請求項５に係るレーザーマーカー装置においては、印字時間算出処理で算出した印字時間には、走査部の印字開始位置までの移動時間、レーザー光の出力が目標値で安定するまでの準備時間、レーザー光の出力がオフとなるまでの終了処理時間を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか一に記載のレーザーマーカー装置である。これにより、走査部の制動時間等を印字時間に含めることができ、より正確な印字時間を表示することができるので、ユーザーの利便性が向上する。

請求項６に係るレーザーマーカー装置においては、制御部は、表示部に印字予定の画像取得部で取得した濃度情報を含む画像情報、及び／又は、印字時間算出処理で算出した印字時間をプレビュー表示する表示処理を実行することを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか一に記載のレーザーマーカー装置である。これにより、画像情報、印字時間がプレビュー表示されるため、ユーザーに印字時間等がわかりやすく提示できる。

請求項７に係るレーザーマーカー装置においては、表示処理は、特定処理により特定した領域ごとに特定されたドット印字、又は、スイープ印字のプレビュー表示を表示することを特徴とする請求項６に記載のレーザーマーカー装置である。これにより、特定された領域ごとにドット印字、又は、スイープ印字のプレビュー表示することができ、ユーザーは印字前に印字の仕上がりを確認することができる。

本願によれば、印字領域に対するドット印字とスイープ印字の印字時間を算出して、印字時間を表示することによって、ユーザーに印字方法を選択させ、ユーザーが希望する印字方法によってワークに印字することができるレーザーマーカー装置を提供することができる。

本実施形態に係るレーザー加工システムの概略構成である。 レーザー加工システムの制御系を示すブロック図である。 ユーザーが濃度の閾値を設定（又は自動設定）して印字する場合のフローチャートである。 ユーザーが分散の閾値を設定（又は自動設定）して印字する場合のフローチャートである。 領域を自動分割して印字する場合のフローチャートである。 ユーザーが領域を選択する前と後の図である。 ドット印字の場合のドット密度、スイープ印字の場合のスイープ速度の相関関係図である。 （Ａ）は、ガルバノ（走査部）の立ち上がりを説明する図である。（Ｂ）は、レーザー出力の立ち上がりを説明する図である。

以下、本発明に関するレーザーマーカー装置１を、レーザーマーカー装置１を含むレーザー加工システム１００として具体化した実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜レーザー加工システムの概略構成＞
本実施形態に係るレーザー加工システム１００の概略構成について図１を用いて説明する。本実施形態に係るレーザー加工システム１００は、レーザーマーカー装置１、ＰＣ（Personal Computer）７などを備え、レーザーマーカー装置１は、レーザーマーカー装置本体部２およびレーザーコントローラ５、電源ユニット６等により構成されている。レーザーマーカー装置１は、ＰＣ７から送信される情報に基づいて、レーザー光ＬをワークＷの加工面ＷＡに対して２次元走査して文字、記号、図形等をマーキングするレーザー加工を行う。以下の説明において、レーザー加工を印字と記載する場合がある。

ＰＣ７は、例えばノートＰＣなどで実現され、液晶ディスプレイ７７、キーボードやマウスなどで構成される入力操作部７６を備え、ユーザーからの加工命令を受け付ける。レーザーコントローラ５はコンピュータで実現され、レーザーマーカー装置本体部２およびＰＣ７と双方向通信可能に接続されている。レーザーコントローラ５はＰＣ７から送信された印字情報、制御パラメータ、各種指示情報等に基づいてレーザーマーカー装置本体部２を制御する。

まず、レーザーマーカー装置本体部２の構成について説明する。尚、レーザーマーカー装置本体部２の説明において、図１の左方向、右方向、上方向、下方向が、それぞれレーザーマーカー装置本体部２の前方向、後方向、上方向、下方向である。また、レーザーマーカー装置本体部２の上下方向及び前後方向に直交する方向が、レーザーマーカー装置本体部２の左右方向である。

レーザーマーカー装置本体部２は、本体ベース１１と、レーザー光Ｌを出射するレーザー発振ユニット１２と、光シャッター部１３と、不図示の光ダンパーと、不図示のハーフミラーと、ガイド光部１５と、不図示の反射ミラーと、光センサ１７と、ガルバノスキャナ（走査部）１８と、収束レンズ１９等から構成され、略直方体形状の筐体カバーで覆われている。

レーザー発振ユニット１２は、レーザー発振器２１と、ビームエキスパンダ２２と、取付台２３とから構成されている。レーザー発振器２１は、ＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザー等で構成され、ワークＷの加工面ＷＡに加工を行うためのレーザー光Ｌを出力する。ビームエキスパンダ２２は、レーザー光Ｌのビーム径を調整する（例えば、ビーム径を拡大する。）ものであり、レーザー発振器２１と同軸に設けられている。取付台２３は本体ベース１１の前後方向中央位置よりも後側の上面に複数の取付ネジ２５で固定されている。また、レーザー光Ｌの光軸が調整可能に、レーザー発振器２１が取付台２３に取り付けられている。

光シャッター部１３は、シャッターモータ２６と、平板状のシャッター２７とから構成されている。シャッターモータ２６は、ステッピングモータ等で構成されている。シャッター２７は、シャッターモータ２６のモータ軸に取り付けられて同軸に回転する。シャッター２７は、ビームエキスパンダ２２から出射されたレーザー光Ｌの光路を遮る位置に回転された際には、レーザー光Ｌを光シャッター部１３に対して右方向に設けられた不図示の光ダンパーへ反射する。一方、シャッター２７がビームエキスパンダ２２から出射されたレーザー光Ｌの光路上に位置しないように回転された場合には、ビームエキスパンダ２２から出射されたレーザー光Ｌは、光シャッター部１３の前側に配置された不図示のハーフミラーに入射する。

不図示の光ダンパーは、シャッター２７で反射されたレーザー光Ｌを吸収する。不図示のハーフミラーは、レーザー光Ｌの光路に対して斜め左下方向に４５度の角度を形成するように配置される。不図示のハーフミラーは、後側から入射されたレーザー光Ｌのほぼ全部を透過する。また、不図示のハーフミラーは、後側から入射されたレーザー光Ｌの一部、例えば、レーザー光Ｌの１％を、反射ミラーへ４５度の反射角で反射する。反射ミラーは、不図示のハーフミラーのレーザー光Ｌが入射される後側面の略中央位置に対して左方向に配置される。

ガイド光部１５は、可視ガイド光として、例えば、赤色レーザー光を出射するガイド光出射部２８と、ガイド光出射部２８から出射された可視ガイド光（不図示）を平行光に収束するレンズ群（図示せず）とから構成されている。可視ガイド光は、レーザー発振器２１から出射されるレーザー光Ｌと異なる波長である。ガイド光部１５は、ハーフミラーのレーザー光Ｌが出射される略中央位置に対して右方向に配置されている。この結果、可視ガイド光Ｍは、ハーフミラーのレーザー光Ｌが出射される略中央位置において、ハーフミラーの前側面にあたる反射面に対して４５度の入射角で入射され、４５度の反射角でレーザー光Ｌの光路上に反射される。即ち、ガイド光出射部２８は、可視ガイド光をレーザー光Ｌの光路上に出射する。

反射ミラーは、レーザー光Ｌの光路に対して平行な前後方向に対して斜め左下方向に４５度の角度を形成するように配置され、ハーフミラーの後側面において反射されたレーザー光Ｌの一部が、反射面の略中央位置に対して４５度の入射角で入射される。そして、反射ミラーは、反射面に対して４５度の入射角で入射されたレーザー光Ｌを、４５度の反射角で前側方向へ反射する。

光センサ１７は、レーザー光Ｌの発光強度を検出するフォトディテクタ等で構成され、反射ミラーのレーザー光Ｌが反射される略中央位置に対して、前側方向に配置されている。この結果、反射ミラーで反射されたレーザー光Ｌが光センサ１７に入射される。光センサ１７は、入射されたレーザー光Ｌの発光強度に応じた信号をレーザーコントローラ５へ出力する。

ガルバノスキャナ（走査部）１８は、本体ベース１１の前側端部に形成された貫通孔の上側に取り付けられ、レーザー発振器２１から出射されたレーザー光Ｌと、ハーフミラーで反射された可視ガイド光とを下方へ２次元走査する。ガルバノスキャナ１８は、ガルバノＸ軸モータ３１と、ガルバノＹ軸モータ３２と、本体部３３により構成されており、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２は、それぞれのモータ軸が互いに直交するように外側からそれぞれの取付孔に嵌入されて本体部３３に取り付けられている。従って、当該ガルバノスキャナ１８においては、各モータ軸の先端部に取り付けられた走査ミラーが内側で互いに対向している。そして、ガルバノＸ軸モータ３１、ガルバノＹ軸モータ３２の回転をそれぞれ制御して、各走査ミラーを回転させることによって、レーザー光Ｌと可視ガイド光とを下方へ２次元走査する。この２次元走査方向は、前後方向（Ｘ軸方向）と左右方向（Ｙ軸方向）である。

収束レンズ１９は、下方に配置されたワークＷの表面に対して、ガルバノスキャナ１８によって２次元走査されたレーザー光Ｌと可視ガイド光とを同軸に集光する。そして、当該収束レンズ１９は、レーザー光Ｌや可視ガイド光等を収束した焦点を、平面状の焦点面とすると共に、レーザー光Ｌや可視ガイド光の走査速度が一定になるように補正する。従って、ガルバノＸ軸モータ３１、ガルバノＹ軸モータ３２の回転を制御することによって、レーザー光Ｌと可視ガイド光が、ワークＷ表面上において、所望の加工パターンで前後方向（Ｘ軸方向）と左右方向（Ｙ軸方向）に２次元走査される。

画像取得部２０は、画像処理装置内の内蔵メモリに記憶された画像データを取得することの出来るインターフェースである。具体的には、ＰＣ７などのインターフェースを操作して元画像の濃度情報を含む画像情報の読み込みが行われ、この画像情報をデジタル的に画像処理して情報内容を認識し、濃度情報を含む画像情報を取得する。

（電源ユニットの概略構成）
次に、レーザーマーカー装置１における電源ユニット６の概略構成について、図１を参照しつつ説明する。図１に示すように、電源ユニット６は、励起用のレーザー光出射部４０と、レーザードライバ５１と、電源部５２と、冷却ユニット５３とを、ケーシング５５内に有している。電源部５２は、励起用のレーザー光出射部４０を駆動する駆動電流を、レーザードライバ５１を介して励起用のレーザー光出射部４０に供給する。レーザードライバ５１は、レーザーコントローラ５から入力される駆動情報に基づいて、励起用のレーザー光出射部４０を直流駆動する。

励起用のレーザー光出射部４０は、光ファイバＦによってレーザー発振器２１に光学的に接続されている。励起用のレーザー光出射部４０は、レーザードライバ５１から入力されるパルス状の駆動電流に対して、レーザー光を発生する閾値電流を超えた電流値に比例した出力の波長のレーザー光である励起光を、光ファイバＦ内に出射する。従って、レーザー発振器２１には、励起用のレーザー光出射部４０からの励起光が光ファイバＦを介して入射される。励起用のレーザー光出射部４０には、例えば、ＧａＡｓを用いたバー型半導体レーザーを用いることができる。

冷却ユニット５３は、電源部５２及び励起用のレーザー光出射部４０を、所定の温度範囲内に調整する為のユニットであり、例えば、電子冷却方式により冷却することで、励起用のレーザー光出射部４０の温度制御を行っており、励起用のレーザー光出射部４０の発振波長を微調整する。尚、冷却ユニット５３は、水冷式の冷却ユニットや、空冷式の冷却ユニット等を用いるようにしてもよい。

（レーザーマーカー装置１の制御系）
次に、レーザー加工システム１００を構成するレーザーマーカー装置１の制御系構成について、図面を参照しつつ説明する。図２に示すように、レーザーマーカー装置１は、レーザーマーカー装置１の全体を制御するレーザーコントローラ（制御部）５と、レーザードライバ５１と、ガルバノコントローラ５６と、ガルバノドライバ５７と、可視ガイド光ドライバ５８等を有して構成されている。レーザーコントローラ５には、レーザードライバ５１と、ガルバノコントローラ５６と、光センサ１７と、可視ガイド光ドライバ５８、画像取得部２０等が電気的に接続されている。

レーザーコントローラ５は、レーザーマーカー装置１の全体の制御を行う演算装置及び制御装置としてのＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３、時間を計測するタイマ６４等を備えている。又、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３、タイマ６４は、バス線（不図示）により相互に接続されて、相互にデータのやり取りが行われる。

ＲＡＭ６２は、ＣＰＵ６１により演算された各種の演算結果や描画パターンのＸＹ座標データ等を一時的に記憶させておくためのものである。ＲＯＭ６３は、各種のプログラムを記憶させておくものであり、ＰＣ７から送信された描画データに基づいて描画パターンのＸＹ座標データを算出してＲＡＭ６２に記憶する等の各種プログラムが記憶されている。ＲＯＭ６３には、フォントの種類別に、直線と楕円弧とで構成された各文字のフォントの始点、終点、焦点、曲率等のデータが記憶されている。

そして、ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６３に記憶されている各種の制御プログラムに基づいて各種の演算及び制御を行なうものである。例えば、ＣＰＵ６１は、ＰＣ７から入力された描画データに基づいて算出した描画パターンのＸＹ座標データ、ガルバノ走査速度情報等をガルバノコントローラ５６に出力する。又、ＣＰＵ６１は、ＰＣ７から入力された描画データに基づいて設定した励起用のレーザー光出射部４０の励起レーザー光出力、励起レーザー光の出力期間等の励起用のレーザー光出射部４０の駆動情報をレーザードライバ５１に出力する。又、ＣＰＵ６１は、描画パターンのＸＹ座標データ、ガルバノスキャナ１８の動作を指示する制御信号等をガルバノコントローラ５６に出力する。

レーザードライバ５１は、レーザーコントローラ５から入力されたレーザー発振器２１のレーザー出力、レーザー光Ｌのレーザーパルス幅等のレーザー駆動情報と、レーザー発振器２１のレーザー出力制御信号等に基づいて、レーザー発振器２１を駆動する。また、可視ガイド光ドライバ５８は、レーザーコントローラ５から入力されたオン信号又はオフ信号に基づいて、ガイド光出射部２８を点灯又は、消灯する。

ガルバノコントローラ５６は、レーザーコントローラ５から入力された描画パターンのＸＹ座標データ、ガルバノ走査速度情報等に基づいて、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２の駆動角度、回転速度等を算出して、駆動角度、回転速度を表すモータ駆動情報をガルバノドライバ５７へ出力する。

ガルバノドライバ５７は、ガルバノコントローラ５６から入力された駆動角度、回転速度を表すモータ駆動情報に基づいて、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２を駆動制御して、レーザー光Ｌを２次元走査する。

可視ガイド光ドライバ５８は、レーザーコントローラ５から出力される制御信号に基づいて、ガイド光出射部２８を含むガイド光部１５の制御を行い、例えば、制御信号に基づいて、ガイド光出射部２８から出射される可視ガイド光の光量を制御する。

図１、図３に示すように、レーザーコントローラ５には、ＰＣ７が双方向通信可能に接続されており、ＰＣ７から送信された加工内容を示す描画データ、レーザーマーカー装置本体部２の制御パラメータ、ユーザーからの各種指示情報等を受信可能に構成されている。

（ＰＣの制御系）
続いて、レーザー加工システム１００を構成するＰＣ７の制御系構成について、図面を参照しつつ説明する。図２に示すように、ＰＣ７は、ＰＣ７の全体を制御する制御部７０と、マウスやキーボード等から構成される入力操作部７６と、液晶ディスプレイ７７と、ＣＰＵ７１の命令に基づいて、ＣＤ−ＲＯＭ７９に記憶されているデータの読み出し、および、ＣＤ−ＲＯＭ７９へのデータの書き込みなどを行う、ＣＤドライブ装置７８等から構成されている。

制御部７０は、ＰＣ７の全体の制御を行う演算装置及び制御装置としてのＣＰＵ７１と、ＲＡＭ７２と、ＲＯＭ７３と、時間を計測するタイマ７４と、ＨＤＤ７５等を備えている。又、ＣＰＵ７１と、ＲＡＭ７２と、ＲＯＭ７３と、タイマ７４は、バス線（図示せず）により相互に接続されて、相互にデータのやり取りが行われる。又、ＣＰＵ７１とＨＤＤ７５は、入出力インターフェース（図示せず）を介して接続され、相互にデータのやり取りが行われる。

ＲＡＭ７２は、ＣＰＵ７１により演算された各種の演算結果等を一時的に記憶させておくためのものである。ＲＯＭ７３は、各種の制御プログラムやデータテーブルを記憶させておくものである。

そして、ＨＤＤ７５は、各種アプリケーションソフトウェアのプログラム、各種データファイルを記憶する記憶装置であり、例えば、曲面を有するワークＷの一例である円柱状のワークＷをレーザー光Ｌで加工する為の曲面描画処理プログラム等や、当該曲面描画処理プログラムにおける各サブルーチン等を記憶している。

そして、ＣＤドライブ装置７８は、アプリケーションプログラム、各種データテーブル等のデータ群を、ＣＤ−ＲＯＭ７９から読み込む、又は、ＣＤ−ＲＯＭ７９に対して書き込む。即ち、ＰＣ７は、ＣＤドライブ装置７８を介して、曲面描画処理プログラムや、各種サブルーチンをＣＤ−ＲＯＭ７９から読み込み、ＨＤＤ７５に格納する。

尚、各種描画処理プログラムや、当該各種描画処理プログラムにおける各サブルーチンは、ＲＯＭ７３に記憶されていても良いし、ＣＤ−ＲＯＭ７９等の記憶媒体から読み込まれても良い。又、インターネット等のネットワーク（図示せず）を介して、ダウンロードされてもよい。

そして、ＰＣ７には、入出力インターフェース（図示せず）を介して、マウスやキーボード等から構成される入力操作部７６と、液晶ディスプレイ７７等が電気的に接続されている。従って、ＰＣ７は、入力操作部７６や、液晶ディスプレイ７７を用いて、レーザー光Ｌによる描画を行う際の各種設定を行う際に利用される。

＜加工処理＞
レーザーマーカー装置１の電源がＯＮされ、ＰＣ７にて加工処理のためのアプリケーションが起動されると、ＰＣ７は受付画面を液晶ディスプレイ７７に表示する。ユーザーは受付画面にて、加工したい文字、記号、図形などの情報およびワークＷの材質などの印字情報を入力する。ＰＣ７は入力された印字情報に基づくレーザー加工処理を加工ジョブとして処理する。ＰＣ７は、加工したい文字、記号、図形などの情報については、例えば、レイアウト画面にて、受け付ける。

ＣＰＵ７１は、各オブジェクトの文字および図形などのデータ、位置、大きさを印字情報として取得する。ここで、オブジェクトとは、一連の文字、記号、図形などである。

次にＣＰＵ７１は印字データを作成する。ここで、印字データとは、印字するための情報であるＸＹ座標データおよびガルバノ走査速度情報である。例えば、オブジェクトが文字もしくは記号である場合には、ＲＯＭ７３に記憶されている文字パラメータ情報から、印字情報に含まれるフォントの種別に対応する情報を抽出し、印字情報に含まれる、大きさおよび位置に基づき、ＸＹ座標データを作成し、ＲＡＭ７２に記憶する。ＸＹ座標データとは、オブジェクトの全ての線を線分に分解して、線分に対して始点座標、終点座標を指定したデータである。また、印字情報に基づいて、レーザー発振器２１のレーザー出力、レーザー光Ｌのレーザーパルス幅、ガルバノスキャナ１８によるレーザー光Ｌを走査する速度を表すガルバノ走査速度情報を作成する。

また、ＣＰＵ７１は印字情報に基づいて、ユーザーがワークＷの位置合わせをするための、ガイド表示ためのガイドパターンを作成する。ここで、ガイドパターンとはＸＹ座標のデータである。また、ここでのガイドパターンとは、初期の位置合わせのためのものである。次に、ガイドパターンをレーザーコントローラ５へ出力する。ＣＰＵ６１は、ガイドパターンが入力されると、ガイドパターンに基づいて、ガルバノコントローラ５６および可視ガイド光ドライバ５８を制御する。これにより、レーザーマーカー装置１によりガイドパターンに基づいたガイド表示がされる。そして、その後印字加工が行われる。

レーザーマーカー装置１の印字方法としては、主にドット印字又はスイープ印字という二種類の印字方法によって行われている。例えば、グラデーション表現されているような画像を印字するような場合は、ドット印字のほうが自然に印字できる場合がある。しかし、ドット印字の場合は、走査部の制動や発進等に比較的時間が掛かり、また、レーザーの立ち上げ、立ち下げにも比較的時間が掛かるため、全体としての印字時間が長くなってしまうという問題がある。

一方、スイープ印字の場合、ドット印字の場合のように、走査部の制動や発進等に時間が掛かることが少ないため、印字時間が短くなる。しかし、スイープ印字の場合、濃度の再現が困難な場合がある。具体的には、ドット印字の場合は、ドットの数を半分にすれば印字濃度が半分となるため、濃度の再現が比較的容易であるが、スイープ印字の場合、スイープの速度を半分にしても必ずしも印字濃度が半分になるというわけではないため、自然な見た目の濃度再現が困難な場合がある。また、レーザーマーカー装置１の使用状況等によっては、例えば、スイープ印字した箇所と近接してスイープ印字した箇所の間に筋が出る場合がある。

このように、ドット印字、スイープ印字においては、それぞれ一長一短があるため、ユーザーにドット印字で印字するか、又は、スイープ印字で印字するかについて選択してもらうことがユーザーフレンドリーである。

本発明は、ドット印字した場合、スイープ印字した場合の印字時間や出来上がりの状態を表示することによって、ユーザーに好みの印字方法を選択させるものである。ユーザーが印字方法の選択を行う場合について、各図に基づいて説明する。

図３はユーザーが濃度の閾値を設定（又は自動設定）して印字する場合のフローチャートである。まず、画像取得部２０で元画像の濃度情報を含む画像情報を取得する（Ｓ１）。すなわち、ワークＷに印字予定の画像に関する濃度情報を含む画像情報を画像取得部２０で取得する。そして、この濃度情報を含む画像情報をＲＡＭ６２に記憶させる。

次に、色変換処理部（不図示）で元画像の色をグレースケールに変換する（Ｓ２）。具体的には、例えば、ＲＧＢ３２ビットフォーマットで表現していた元画像を、ＲＧＢ８ビットグレースケールに変換する。なお、この色変換処理部の処理は、制御部（レーザーコントローラ５）により実行される。

そして、ユーザーがあらかじめ濃度の閾値を設定する。（Ｓ３）。閾値をどこにするかはユーザーの任意で設定することができ、例えば、液晶ディスプレイ７７上に表示されるスライダー（不図示）を動かすことによって閾値を決めて設定することができる。例えば、濃度が１０％等とする濃度が薄い部分と、濃度が１００％等とする濃度が濃い部分との間の濃度５０％を閾値とする等して閾値を設定する。また、自動で濃度の閾値を設定することもできる。

グレースケールに変換後の画像を濃度を閾値として印字領域を特定する（Ｓ４）。すなわち、制御部（レーザーコントローラ５）は、ワークＷの加工面ＷＡへの印字時に、レーザー光出射部４０からレーザー光Ｌが出射される被出射部分である印字領域を特定する特定処理を行う。具体的には、下記のとおりである。

すなわち、画像取得部２０で取得したグレースケールに変換後の画像の濃度情報から、ユーザーがあらかじめ設定した濃度で閾値を用いて印字領域を特定する。この特定された印字領域は、１つの領域であっても、複数であるところの２以上の領域であってもよい。複数の場合、領域ごとに印字方法を変えることで印字時間を短くするとともに、印字品質も向上させることができる。

次に、制御部（レーザーコントローラ５）は、印字時間を算出する印字時間算出処理を実行する（Ｓ５）。具体的には、画像の濃淡をドット密度（ごく短いスイープの密度）で表す印字方法であるドット印字及び、画像の濃淡をスイープ速度で表すと共に、ドット印字の場合のスイープの長さよりも長いスイープで印字するスイープ印字の各印字方法について、記憶部に記憶された濃度情報に対するスイープ密度及びスイープ速度を含む相関情報に基づいて、画像取得部２０で取得した画像情報の印字の印字時間を算出する印字時間算出処理を実行する。

すなわち、特定処理によって特定された印字領域に対し、ドット印字の印字時間、及び、スイープ印字の印字時間を算出する。ここで、ドット印字とは、スイープの長さが短い印字をいい、また、スイープ印字とは、スイープの長さが長い印字をいう。すなわち、ドット印字はスイープ印字よりもスイープの長さが短い印字である。また、スイープとは、例えば、１ストロークの印字をするときに走査部を走査させる移動動作である。なお、印字領域の形状によっては、スイープ印字と指定された領域であっても、部分的に他の部分よりも短いスイープやドット印字のスイープ長さと同等の印字部分が含まれていてもよい。同様に、印字領域の形状によっては、ドット印字と指定された領域であっても、印字領域の枠など部分的に他の部分よりも長いスイープが含まれていてもよい。また、印字領域において、例えば、部分的に印字領域の枠や所定の印字箇所など、あらかじめ印字方法が固定される箇所が含まれていてもよい。また、数種類の長さのスイープをグループ化して、短いスイープのグループをドット印字、長いスイープのグループをスイープ印字としてもよい。

ここで、例えば、ＲＡＭ６２等の記憶部に記憶された濃度情報に対するスイープ密度及びスイープ速度を含む相関情報について説明する。図７は、ドット印字の場合は濃度に対するスイープ密度、スイープ印字の場合は濃度に対するスイープ速度の相関関係についての一例を図示している。

濃度の表現方法として、濃淡レベルが３段階で表されており、濃度の濃いものを濃度［高］、濃度の淡いものを濃度［低］、濃度［高］と濃度［低］の中間の濃度を濃度［中］とする。

濃度に対するスイープ密度に関しては、密度レベルが３段階で表されており、密度が高いものを高密度（１００％）、密度が低いものを低密度（１０％）、高密度（１００％）と低密度（１０％）の中間の密度を標準密度（５０％）とする。

濃度に対するスイープ速度に関しては、速度レベルが３段階で表されており、速度が小さいものを低速度（１０％）、速度が大きいものを高速度（１００％）、低速度（１０％）と高速度（１００％）の中間を標準速度（５０％）とする。

この図から明らかなように、ドット印字の場合、ドット密度が高ければ（高密度 １００％）加工対象物に対して濃度が高い（図７の濃度［高］）印字が可能となり、密度が低ければ（低密度 １０％）加工対象物に対して濃度が低い（図７の濃度［低］）印字が可能となる。これらの中間の密度（標準密度 ５０％）であれば、加工対象物に対して濃度が中程度（図７の濃度［中］）印字が可能となる。

スイープ印字の場合、スイープ速度が大きければ（高速度 １００％）加工対象物に対して濃度が低い（図７の濃度［低］）印字が可能となり、スイープ速度が小さければ（低速度 １０％）加工対象物に対して濃度が高い（図７の濃度［高］）印字が可能となる。これらの中間の速度（標準速度 ５０％）であれば、加工対象物に対して濃度中程度（図７の濃度［中］）印字が可能となる。すなわち、スイープ速度が小さくなると、これによりワークＷにレーザー光Ｌが長く当たることとなってワークＷへの印字の濃度が濃くなる。また、スイープ速度が大きくなると、これによりワークＷにレーザー光Ｌが短く当たることとなってワークＷへの印字の濃度が薄くなる。

制御部（レーザーコントローラ５）は、この相関情報等に基づいて、具体的な印字時間を算出する印字時間算出処理を実行する。

そして、制御部（レーザーコントローラ５）による印字時間算出処理の実行によって印字時間が算出されたら、同じく制御部によって、印字時間算出処理で算出した印字時間に基づいて印字時間情報を表示部に表示させる表示処理を実行する。ここでいう表示部とは、ＰＣの液晶ディスプレイ７７である。その結果、ＰＣの液晶ディスプレイ７７に印字時間情報が表示される（Ｓ６）。例えば、「ドット印字の場合は○○分、スイープ印字の場合○○分」等のように表示される。

この印字時間情報を基にドット印字とするか、又はスイープ印字とするかについてユーザーが選択し、制御部（レーザーコントローラ５）は、このユーザーからの選択を受け付ける（Ｓ７）。例えば、ドット印字よりもスイープ印字の方が印字時間が短いと表示され、ユーザーが早く印字加工したいと考える場合は、印字時間の短いスイープ印字を選択する。スイープ印字よりもドット印字の方が印字時間が短いと表示され、ユーザーが早く印字加工したいと考える場合は、印字時間の短いドット印字を選択する。

但し、必ずしも印字時間が短いほうが良いというわけではなく、印字時間が長くても自然に印字したほうがよいと考えるユーザーもあるので、ドット印字か、又はスイープ印字かについては、ユーザーの好みによって選択することができる。例えば、印字の出来上がり状況を液晶ディスプレイ７７に表示することによって、ドットで印字した場合、スイープで印字した場合をイメージさせることができ、ユーザーにドット印字か、又はスイープ印字かについて選択させることができる。

その他、例えば、元画像の比較的高濃度の部分は、主にスイープ印字で表現し、元画像の比較的低濃度の部分は、主にドット印字で表現するが、画像の枠の部分等については、ドット印字によると走査部やレーザーの立ち上がりや立ち下りの時間が掛かるうえに、連続した線として表現することが困難であるため、スイープ印字の方が印字時間が短くなる場合がある。

そして、制御部（レーザーコントローラ５）によって、ドット印字とするか、スイープ印字とするかについてユーザーからの選択を受け付ける受付処理を実行する。

印字時間算出処理で算出した印字時間には、走査部（ガルバノスキャナ１８）の印字開始位置までの移動時間、レーザー光Ｌの出力が目標値で安定するまでの準備時間、レーザー光Ｌの出力がオフとなるまでの終了処理時間を含む。以下、説明する。

走査部を駆動する場合、駆動を開始してからミラーの振幅が安定するまでに、ある程度の立ち上がり時間が必要になる。図８（Ａ）で図示したように、走査部を駆動する際には、目標値を一旦超過するオーバーシュートと、目標値を一旦不足するアンダーシュートを繰り返し、その後、徐々に目標値に収束することとなる。したがって、走査部を目標値で落ち着かせるためには、ある一定の時間待つ必要がある。すなわち、走査部を用いたレーザーマーカー装置１に電源を投入して利用可能になるまではある程度の待ち時間が必要となる。

また、レーザーマーカー装置１のレーザー光Ｌの出力をオンとした場合、目標値に達するまでは印字時間には、印字可能になるまでの立ち上り時間を含め、印字終了後の立ち下り時間も含める。これは、図８（Ｂ）で図示したように、レーザー出力をオンとした場合、目標値で安定させてレーザー光Ｌを出射するためには、レーザーが立ち上がるまである程度時間が必要である。また、レーザー光Ｌの出力をオフとした場合、レーザーが完全に立ち下げてから移動させないと、意図しない加工が施される場合がある。

すなわち、印字時間算出処理で算出した印字時間は、ドット印字、スイープ印字の印字開始位置までの移動時間、走査部とレーザー光出射部４０の準備時間、及び、走査部とレーザー光出射部４０の終了処理時間を含むものである。

そして、制御部（レーザーコントローラ５）によって、受付処理で受け付けた印字方法で走査部を走査して印字領域を印字する印字処理を開始する。具体的には、下記のとおりである。

例えば液晶ディスプレイ７７に表示される「印字開始」ボタンを選択することにより、印字開始指示を行う。ＣＰＵ６１は印字開始指示を受付けると、レーザーコントローラ５にガイド表示を終了し、印字を開始するよう指示する。また、ＸＹ座標データおよびガルバノ走査速度情報を出力する。ここで、ＣＰＵ６１はＸＹ座標データを、例えば１オブジェクトを１単位として、順次送信する。ＣＰＵ６１は開始指示が入力されると、ガルバノコントローラ５６に加工開始するよう指示する。ガルバノコントローラ５６は、ガルバノドライバ５７へ駆動を開始するように指示する。ガルバノドライバ５７は、ガルバノＸ軸モータ３１およびガルバノＹ軸モータ３２の駆動を開始し、これにより、印字が開始される。

図４は、ユーザーが分散の閾値を設定（又は自動設定）して印字する場合のフローチャートである。画像取得部２０による濃度情報を含む画像情報の取得（Ｓ１１）、色変換処理部（不図示）による元画像の色をグレースケールへ変換（Ｓ１２）に関しては、図３のＳ１、Ｓ２と同様である。

次に、ユーザーがあらかじめ分散の閾値を設定する（Ｓ１３）。分散の閾値をどこにするかはユーザーの任意で設定することができ、入力操作部７６や液晶ディスプレイ７７を用いて設定する。また、自動で濃度の閾値を設定することもできる。

例えば、分散度は、下記の数式１に示す式とする。

ここで、上記x, yは注目画素の座標、Ni,Njは考慮する近傍画素数、i, jは近傍画素の座標、Cxyは注目画素の濃度、Cijは近傍画素の濃度である。近傍は、注目画素の近隣８画素（上下左右、斜め上左右、斜め下左右）とする。

分散度と印字時間の関係については、分散度が極小の場合、ドット密度の分散が低いので、ドット印字と比較してスイープ印字の方が印字時間が短くなる。分散度が極大の場合、ドット密度の分散が高いので、スイープ印字と比較してドット印字の方が印字時間が短くなる。

変換後の画像の濃度の分散を算出し、この分散を閾値と比較する。そして、変換後画像を濃度を分散を閾値として印字領域を特定する（Ｓ１４）。この特定された印字領域は、１つの領域であっても、複数であるところの２以上の領域であってもよい。

印字時間の算出（Ｓ１５）、印字時間の表示（Ｓ１６）、ユーザーの印字選択（Ｓ１７）に関しては、図３で説明したユーザーが濃度の閾値を設定する場合のＳ５、Ｓ６、Ｓ７と同様である。また、その後の印字処理の開始に関しても図３と同様である。

図５は、領域を自動分割して印字する場合のフローチャートである。画像取得部２０による濃度情報を含む画像情報の取得（Ｓ２１）、色変換処理部（不図示）による元画像の色をグレースケールに変換（Ｓ２２）に関しては、図３のＳ１、Ｓ２、図４のＳ１１、Ｓ１２と同様である。

次に、変換後画像の輪郭によって領域を自動分割する（Ｓ２３）。これは、複数領域の部分画像に分割する領域分割処理であり、領域分割処理部（不図示）で、輪郭を検出し、この輪郭によって領域を自動分割する。例えば、図６にあるような波打った四角の領域や星の領域を別の領域と認識し、これらを自動で分割する。

そして、ユーザーが印字を希望する領域を特定する（Ｓ２４）。複数の領域がある場合は、全ての領域について特定する。図６では、ユーザーが領域を特定するＳ２４について図示している。ここでは、ユーザーが領域を選択して特定する前の状態と選択して特定した後の状態を図示している。例えば、内蔵している編集アプリケーションでドット領域、スイープ領域についての選択画面をプレビュー表示する。

ユーザーが画像の一部の領域又は全部の領域をカーソルで選択し、そして、ドット領域とするか、又は、スイープ領域とするかについて選択ボタンを押し、実行する。

これによって、画像の選択した領域に、選択した印字方法による濃淡表現がプレビュー表示されることになる。図６の例では、波打った四角の領域をドット選択したためドットに、星の領域をスイープ選択したためスイープに印字されるとの印字状況がプレビュー表示されている。

Ｓ２５において、ユーザーによる領域特定が終了したら（ＹＥＳ）、印字時間計算部において各領域（ドット領域、スイープ領域）に対し、ドット印字の印字時間、スイープ印字の印字時間を算出する（Ｓ２６）。ユーザーによる領域特定が終了しない場合（ＮＯ）は、ユーザーが領域を特定するまで繰り返す。なお、印字時間の算出に関しても、図３のＳ５、図４のＳ１５と同様である。

そして、ドット印字の印字時間、スイープ印字の印字時間が表示され（Ｓ２７）、この表示を基にユーザーが印字方法を選択（Ｓ２８）することによって印字処理が開始される。これらの点についても、図３のＳ６、Ｓ７、図４のＳ１６、Ｓ１７と同様である。

尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内での種々の改良、変更が可能であることは言うまでもない。

画像取得部２０の他の一例として、図示しない画像読取部、ＵＳＢポート等がある。画像読取部は、ＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）を有する読取デバイスであり、図示しない原稿シート上の画像を読み取って、その読取画像に応じた画素列の読取データを出力する。読取画像は取得画像の一例であり、読取データは、ＲＧＢ（赤・緑・青）色空間のデータであるものとする。なお、画像読取部は、ＣＩＳに限らず、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｒｉｖｅ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）を有する構成でもよい。また、画像読取部が出力した読取データは、図示しないＡＤ変換部によりＡＤ変換され、ＲＡＭ６２に記憶される。

また、ＵＳＢポートは、ＵＳＢメモリを接続可能であり、ＵＳＢメモリに記憶された画像データを取得するためのものである。

さらに、画像取得部２０は、外部機器から無線通信または有線通信により画像データを取得する通信部、もしくは、元画像の読み取り領域に光を照射する光源を備え、この光源から照射する光によって元画像を読み取り、取得することの出来る同軸落射型光源とＣＣＤ（個体撮像素子）が組み込まれた撮像装置などでもよい。

図３で説明したユーザーが濃度の閾値を設定（又は自動設定）して印字する場合、図４で説明したユーザーが分散の閾値を設定（又は自動設定）して印字する場合、図５で説明した領域を自動分割して印字する場合の各ステップ（Ｓ）は、一例であるため、本発明の効果を奏するものであれば種々の改良、変更が可能である。

例えば、図３のユーザーが濃度の閾値を設定するＳ３に関しては、元画像の濃度情報を含む画像情報を取得するＳ１の前に行うことも考えられる。また、図４のユーザーが分散の閾値を設定するＳ１３に関しては、元画像の濃度情報を含む画像情報を取得するＳ１１の前に行うことも考えられる。

図５で説明したような画像の輪郭によって領域を自動分割する方法の他、領域を輪郭によらず所定の数に自動又は手動で分割する方法も考えられる。

制御部は、ユーザーの希望により、おすすめの印字方法を提示する処理を実行することも可能である。例えば、最短時間で印字する場合はスイープ印字、印字品質を優先する場合はドット印字等のような表示を液晶ディスプレイ７７に表示する表示処理を実行することも考えられる。

印字時間の表示に関しては、例えば、ユーザーが印字領域を選択したらその領域について印字時間を表示する、又は、最初から複数の領域ごとに印字時間を表示する等の様々な方法が挙げられる。

ＰＣ７のアプリケーションソフトで生成した、画像データを含む印字データの情報（濃度情報を含む画像情報等）の全部または一部を、ＰＣ７のＣＰＵ７１、または、レーザーマーカー装置１のＣＰＵ６１等において処理算出するような場合は、ＰＣ７、または、レーザーマーカー装置１で処理算出した印字データの情報を画像取得部２０で受け付けてもよいし、画像データの情報を全部受け付けて画像取得部２０で画像処理してもよい。

１ レーザーマーカー装置
２ レーザーマーカー装置本体部
５ レーザーコントローラ（制御部）
６ 電源ユニット
７ ＰＣ
１８ ガルバノスキャナ（走査部）
２０ 画像取得部
２１ レーザー発振器
２８ ガイド光出射部
７６ 入力操作部
７７ 液晶ディスプレイ

Claims (7)

1. レーザー光をワークに照射して印字するレーザーマーカー装置において、
   加工用のレーザー光を出射するレーザー光出射部と、
   前記レーザー光出射部からのレーザー光を走査する走査部と、
   濃度情報を含む画像情報を取得する画像取得部と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記画像取得部で取得した濃度情報から、あらかじめ設定された画像の濃度情報を閾値として、印字領域を特定する特定処理と、
   前記特定処理によって特定された印字領域に対し、画像の濃淡をスイープ密度で表す印字方法であるドット印字及び、画像の濃淡をスイープ速度で表すと共に、ドット印字の場合のスイープの長さよりも長いスイープで印字するスイープ印字の各印字方法について、記憶部に記憶された濃度情報に対するスイープ密度及びスイープ速度を含む相関情報に基づいて、前記画像取得部で取得した画像情報の印字の印字時間を算出する印字時間算出処理と、
   前記印字時間算出処理で算出した印字時間に基づいて印字時間情報を表示部に表示させる表示処理と、
   前記ドット印字とするか、前記スイープ印字とするかについてユーザーから選択を受け付ける受付処理と、
   前記受付処理で受け付けた印字方法で走査部を走査して前記印字領域を印字する印字処理と、を実行することを特徴とするレーザーマーカー装置。
2. 前記制御部は、
   前記特定処理は複数の印字領域を特定し、
   前記印字時間算出処理は、前記特定処理で特定した複数の印字領域ごとに、ドット印字の場合とスイープ印字の場合の印字時間を算出し、
   前記表示処理は、前記印字時間算出処理で算出した印字時間に基づいて、複数の領域ごとに、前記表示部に前記印字時間情報を表示させることが可能であることを特徴とする請求項１に記載のレーザーマーカー装置。
3. 前記画像情報の濃度は、濃度のばらつきの程度を表す分散度を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザーマーカー装置。
4. 前記分散度は、下記の数式１に示す式(x, yは注目画素の座標、Ni,Njは考慮する近傍画素数、i, jは近傍画素の座標、Cxyは注目画素の濃度、Cijは近傍画素の濃度)であることを特徴とする請求項３に記載のレーザーマーカー装置。
   

   
5. 前記印字時間算出処理で算出した印字時間には、前記走査部の印字開始位置までの移動時間、前記レーザー光の出力が目標値で安定するまでの準備時間、前記レーザー光の出力がオフとなるまでの終了処理時間を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか一に記載のレーザーマーカー装置。
6. 前記制御部は、表示部に印字予定の前記画像取得部で取得した濃度情報を含む画像情報、及び／又は、前記印字時間算出処理で算出した印字時間をプレビュー表示する表示処理を実行することを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか一に記載のレーザーマーカー装置。
7. 前記表示処理は、前記特定処理により特定した領域ごとに特定されたドット印字、又は、スイープ印字のプレビュー表示を表示することを特徴とする請求項６に記載のレーザーマーカー装置。

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