JP4098937B2 - 二次元バーコードのレーザマーキング方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マトリックス式の二次元バーコードを作成するためのレーザマーキング方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、二次元方向に情報を持つ二次元バーコードが普及の兆を見せている。二次元バーコードには、大別して、一次元バーコードを縦に積み重ねて縦横で情報を表示するスタック式のバーコードと、黒白の升目（セル）を縦横モザイク状（マトリックス状）に配列して情報を表示するマトリックス式のバーコードとがある。
【０００３】
本願の発明者は以前にマトリックス式の二次元バーコードを高品質にかつ効率よくマーキングできるようにしたレーザマーキング方法を発明しており、この発明は本願の出願人による特願平９−３４８６２４号（特開平１１−１６７６０２号）で公開されている。
【０００４】
この先願発明は、被加工物の表面にレーザ光をスキャニングしながら照射して、単位照射領域としての第１のセル（黒セル）と単位非照射領域としての第２のセル（白セル）とを所望の配列パターンでマトリックス状に配置してなる二次元バーコードをマーキングする二次元バーコードのレーザマーキング方法において、各々の第１のセル内でレーザ光のビームスポットを渦巻き状にスキャニングして単位照射領域を形成し、所定の順番で１セルずつ第１のセルに対する渦巻き状のスキャニングを行うものである。
【０００５】
この先願発明によれば、単位非照射領域としての第２のセル（白セル）をビームスポットが飛び越す回数を可及的に少なくしつつ当該二次元バーコードの黒白配列パターンに応じた最適なルートで各第１のセル（黒セル）内に単位照射領域を安定確実に形成することが可能であり、効率のよいレーザマーキング動作で高品質の二次元バーコードを作成することができる。
【０００６】
ところで、一般にマトリックス式の二次元バーコードは、当該バーコードを認識（読取）するための画像認識処理の中で位置検出の指標または基準となる特殊なパターンを所定の部位に有している。
【０００７】
たとえば、図２１に示すように、代表的なマトリックス式二次元バーコードの１つであるＱＲコードは、３つの角隅部に“切出しシンボル”と称される位置検出用の特殊パターン１０を有している。バーコード全体の中で切出しシンボル１０以外の領域１２は、当該二次元バーコードのバーコード情報を表すデータ領域であり、情報内容によって領域１２内のパターン（黒白セルの配列パターン）は変化する。一方、切出しシンボル１０は、ＱＲコードに属する全てのバーコードが具有する共通かつ一定の位置検出用パターンであり、情報内容によって変わることはない。
【０００８】
このＱＲコードのバーコードを読み取るには、ＣＣＤカメラによってバーコード全体を画像として取り込み、画像認識技術により、最初に３つの切出しシンボル１０を切り出して識別し、これらシンボル１０のパターン情報から当該バーコードの位置および回転方向を３６０゜全方向で読み取り、その読み取った位置情報に基づいてデータ領域１２内の各セルを識別し、白黒セルの配列パターンを元のコードに組み立て直す。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記ＱＲコードの二次元バーコードを作成する場合、上記先願発明によるレーザマーキング方法においては、図２２に示すように、切出しシンボル１０とデータ領域１２とを区別せずに一律に個々の黒セルＣＥB（第１のセル）毎にレーザ光のビームスポットを渦巻き状にスキャニングさせて単位黒領域（単位照射領域）を形成する。
【００１０】
この点に関し、本願の発明者は上記先願発明の中に改善の余地があることを見い出した。すなわち、各切出しシンボル１０においてレーザ光を照射される部分は、外側の正方形枠部（□）１０ａと内側の正方形塗り潰し部（■）１０ｂの２つの一定連続セル領域である。より詳細には、正方形枠部（□）１０ａは、２４個の黒セルＣＥBを７×７のサイズで正方形の辺または枠に沿って一列に配列してなるものである。一方、正方形塗り潰し部（■）１０ｂは、９個の黒セルＣＥBを３×３のサイズで正方形の内側にマトリクス状に配列してなるものである。
【００１１】
このように一定の配列関係で複数個の黒セルＣＥBが連続している切出しシンボル１０（１０ａ，１０ｂ）は、広がり（面積）が大きいうえパターンが一定している点で、データ内容に応じてランダムに分布するデータ領域１２内の個々の黒セルＣＥBとは明らかに異質なマーキング領域といえる。したがって、レーザマーキングに際して、切出しシンボル１０（１０ａ，１０ｂ）内の黒セルＣＥBをデータ領域１２内の黒セルＣＥBと同様（一律）に扱うのではなくて、上記のような切出しシンボル１０に対しては上記のような特性に適ったマーキング方法が案出されるべきである。
【００１２】
実際、個々の黒セルＣＥB毎に渦巻き状のスキャニングを行う上記先願発明において、切出しシンボル１０の一定連続セル領域（１０ａ，１０ｂ）は、スキャニングの繰り返し回数が多くて効率的でないばかりか、隣接する黒セルＣＥBの間に隙間状の非照射部分をつくりやすく、高品質のマーキング結果を得るうえでの難所になっている。一方で、位置検出用の切出しシンボル１０は、画像認識処理においてバーコード解読の判断基準となる最重要のパターンであるから、データ領域１２内のシンボルよりも格段に厳しいマーキング品質を求められている。
【００１３】
なお、従来一般のレーザマーキング方法は、被加工物の表面でレーザ光のビームスポットを水平方向に振って１回分のスキャニングラインとし、この水平スキャニングラインを垂直方向に所定のピッチだけずらして所定回数繰り返すというものである。このようなラスタ方式のレーザマーキング方法においても、やはり切出しシンボル１０（１０ａ，１０ｂ）内の黒セルＣＥBがデータ領域１２内の黒セルＣＥBと同様（一律）に扱われるため、切出しシンボル１０に関して上記と同様の効率性および品質の問題がある。
【００１４】
また、ＱＲコード以外のマトリックス式二次元バーコードでも、切出しシンボル（１０）に相当する位置検出用の一定パターンが有り、そのような位置検出用パターンに関して上記と同様の問題が見られる。
【００１５】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、マトリックス式二次元バーコードに係るレーザマーキングの効率および品質を改善する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。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１のレーザマーキング方法は、被加工物の表面にレーザ光をスキャニングしながら照射して、単位照射領域としての第１のセルと単位非照射領域としての第２のセルとを所望の配列パターンでマトリックス状に配置してなる二次元バーコードをマーキングする二次元バーコードのレーザマーキング方法において、前記二次元バーコードの中で位置検出用の一定のパターンを形成するための平面的に連続する複数個の前記第１のセルからなる一定連続セル領域内で、前記レーザ光のビームスポットを少なくとも２個以上のセルにわたり１つまたは複数のルートでループ状または渦巻き状にスキャニングして、前記一定連続セル領域のほぼ全域に照射領域を形成する工程と、前記二次元バーコードの中の前記一定連続セル領域以外の各々の前記第１のセル内で前記レーザ光のビームスポットを渦巻き状にスキャニングして照射領域を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の第２のレーザマーキング方法は、被加工物の表面にレーザ光をスキャニングしながら照射して、単位照射領域としての第１のセルと単位非照射領域としての第２のセルとを所望の配列パターンでマトリックス状に配置してなる二次元バーコードをマーキングする二次元バーコードのレーザマーキング方法において、前記二次元バーコードの中で位置検出用の所定のパターンを形成するための平面的に連続する複数個の前記第１のセルからなる一定連続セル領域内で前記レーザ光のビームスポットを少なくとも２個以上のセルにわたり１つまたは複数のルートでループ状または渦巻き状にスキャニングして前記一定連続セル領域のほぼ全域に照射領域を形成する工程と、前記二次元バーコードの中の前記一定連続セル領域以外の各々の前記第１のセル内で前記レーザ光のビームスポットを所定のピッチで１回または複数回一定方向に直線的にスキャニングして照射領域を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１８】
本発明のレーザマーキング装置は、被加工物にスキャニング方式でレーザ光を照射して、単位照射領域としての第１のセルと単位非照射領域としての第２のセルとを所望の配列パターンでマトリックス状に配置してなる二次元バーコードをマーキングするレーザマーキング装置であって、所望の二次元バーコードについてそのパターンを規定する描画データを所望のデータ管理コードに対応させて設定するパターン設定手段と、前記所望の二次元バーコードの中で位置検出用の所定のパターンを形成するための平面的に連続する複数個の前記第１のセルからなる一定連続セル領域に対するマーキング特性を規定する条件データを所望の第１の条件コードに対応させて設定する第１の条件設定手段と、前記所望の二次元バーコードの中で前記一定連続セル領域以外の各々の前記第１のセルに対するマーキング特性を規定する条件データを所望の第２の条件コードに対応させて設定する第２の条件設定手段と、選択された前記データ管理コードに対応する前記描画データと前記第１の条件コードに対応する前記条件データとにしたがって前記一定連続セル領域に対するマーキングを実行する第１のマーキング実行手段と、選択された前記データ管理コードに対応する前記描画データと前記第２の条件コードに対応する前記条件データとにしたがって前記一定連続セル領域以外の各々の前記第１のセルに対するマーキングを実行する第２のマーキング実行手段とを具備する。
【００１９】
本発明において、渦巻き状とは、中心部から外周に向かって、またはその反対に外周から中心部に向かって、任意の形状で回りながら連続的または断続的に進行することを意味する。したがって、円形の渦巻き形状だけでなく、四角形等のような多角形状の渦巻き形状をも含み、さらには円形の渦巻き形状と多角形の渦巻き形状を合成した渦巻き形状をも含む。
【００２０】
また、本発明において、ループ状とは、所定の１つの点を始点かつ終点として該始点から任意のルートで連続的または断続的に進行して該終点に達することを意味する。したがって、円形のループ形状だけでなく、四角形等のような多角形状のループ形状をも含み、さらには円形のループ形状と多角形のループ形状を合成したループ形状をも含む。
【００２１】
また、本発明において、単位照射領域および単位非照射領域はレーザ光の照射の有無によって光学的に読み取り可能とされる２種類の単位領域（セル）を意味し、必ずしも黒色および白色である必要はない。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図２０を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００２３】
図１に、本発明の一実施形態によるスキャニング式ＹＡＧレーザマーキング装置の外観を示す。このＹＡＧレーザマーキング装置は、制御電源ユニット１１とレーザ発振ユニット１７とスキャニング・ヘッド２０とを有する。
【００２４】
制御電源ユニット１１において、上部室には表示部のディスプレイ１３や各種手動式ボタン（特にスタートボタン１５）が設けられ、中間室（前扉１４の奥）にはキーボードや制御基板が設けられ、下部室（前扉１６の奥）にはレーザ電源回路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２０へ伝送される。スキャニング・ヘッド２０はレーザ発振ユニット１７のレーザ出射口に取り付けられ、ヘッド２０の真下に作業台１８が配置されている。この作業台１８の上で、被加工物Ｗにレーザマーキングが施される。
【００２５】
図２に、制御電源ユニット１１およびレーザ発振ユニット１７内の要部の構成を示す。
【００２６】
レーザ発振ユニット１７内には、マーキング用のＹＡＧレーザ光ＬM を発振出力するためのＹＡＧレーザ発振器２２が設けられるとともに、可視性たとえば赤色のガイド光ＬG を発生するための半導体レーザ２４も設けられている。
【００２７】
ＹＡＧレーザ発振器２２より発振出力されたＹＡＧレーザ光ＬM は、先ずミラー２６で光路が直角に曲げられ、次にミラー２８で光路が直角に曲げられてから直進してスキャニング・ヘッド２０へ送られる。半導体レーザ２４より発生されたガイド光ＬG は、先ずミラー３０で光路が直角に曲げられ、次にミラー３２で光路が直角に曲げられてからミラー２８を裏側から透過し、そのまま直進してスキャニング・ヘッド２０へ送られる。
【００２８】
制御電源ユニット１１内には、ＹＡＧレーザ電源部３４、半導体レーザ電源部３６、制御部３８、入力部４０、表示部４２、記憶部４４、インタフェース回路４６等が設けられている。
【００２９】
ＹＡＧレーザ電源部３４は、制御部３８の制御の下でＹＡＧレーザ発振器２２内のレーザ励起手段たとえば励起ランプに励起電流Ｉを供給する。半導体レーザ電源部３６は、制御部３８の制御の下で半導体レーザ２４に励起用電力を供給する。
【００３０】
入力部４０は、手動式ボタン類、キーボード、マウス、イメージスキャナ等の入力装置を含んでいる。表示部４２は、制御部３８からの画像または文字データおよび表示制御にしたがってディスプレイ１３に画面を映し出す。記憶部４４は、所要の各種プログラムおよび各種設定・測定・演算データを格納する。インタフェース回路４６は、外部装置（図示せず）とデータや制御信号等をやりとりするために用いられる。
【００３１】
制御部３８は、マイクロコンピュータからなり、記憶部４４に蓄積されている所定のソフトウェアにしたがって所要のデータ処理を行い、装置内の各部を制御する。また、制御部３８は、後述するようなスキャニング・ヘッド２０におけるスキャニング動作を制御するためのスキャニング制御信号を信号線４８を介してヘッド２０内のスキャニング駆動回路に供給する。また、ＹＡＧレーザ発振器２２には大きなピークパワーを有する繰り返しパルスレーザ光を得るためのＱスイッチ（図示せず）が内蔵されており、制御部３８は制御線５０を介してこのＱスイッチの制御を行う。
【００３２】
図３に、スキャニング・ヘッド２０内のスキャニング機構の構成例を示す。このスキャニング機構は、互いに直交する回転軸５２ａ，５４ａに取り付けられたＸ軸スキャン・ミラー５２およびＹ軸スキャン・ミラー５４と、両ミラー５２，５４をそれぞれ回転振動（首振り）させるＸ軸ガルバノメータ５６およびＹ軸ガルバノメータ５８を有している。
【００３３】
スキャニング・ヘッド２０内に入って来たレーザ発振ユニット１７からのレーザ光ＬM およびガイド光ＬG は、先ずＸ軸スキャン・ミラー５２に入射して、そこで全反射してからＹ軸スキャン・ミラー５４に入射し、このミラー５４で全反射してのちｆθレンズ６０を通って被加工物Ｗのマーキング加工面に集光照射する。マーキング面上のビームスポットＢＳの位置は、Ｘ方向においてはＸ軸スキャン・ミラー５２の振れ角によって決まり、Ｙ方向においてはＹ軸スキャン・ミラー５４の振れ角によって決まる。
【００３４】
Ｘ軸スキャン・ミラー５２は、Ｘ軸ガルバノメータ５６の駆動で矢印Ａ，Ａ’方向に回転振動（首振り）する。一方、Ｙ軸スキャン・ミラー５４は、Ｙ軸ガルバノメータ５８の駆動で矢印Ｂ，Ｂ’方向に回転振動（首振り）する。
【００３５】
Ｘ軸ガルバノメータ５６には、Ｘ軸スキャン・ミラー５２に結合された可動鉄片（回転子）と、この可動鉄片に接続された制御バネと、固定子に取り付けられた駆動コイルとが内蔵されている。Ｘ軸ガルバノメータ駆動回路（図示せず）よりＸ方向スキャニング制御信号に応じた駆動電流が電気ケーブル６２を介してＸ軸ガルバノメータ５６内の該駆動コイルに供給されることで、該可動鉄片（回転子）が該制御バネに抗してＸ軸スキャン・ミラー５２と一体にＸ方向スキャニング制御信号の指定する角度に振れるようになっている。
【００３６】
Ｙ軸ガルバノメータ５８も同様の構成を有しており、Ｙ軸ガルバノメータ駆動回路（図示せず）よりＹ方向スキャニング制御信号に応じた駆動電流が電気ケーブル６４を介してＹ軸ガルバノメータ５８内の駆動コイルに供給されることで、Ｙ軸ガルバノメータ５８内の可動鉄片（回転子）がＹ軸スキャン・ミラー５４と一体にＹ方向スキャニング制御信号の指定する角度に振れるようになっている。
【００３７】
したがって、レーザ発振ユニット１７からのレーザ光ＬM およびガイド光ＬG がスキャニング・ヘッド２０内に所定のタイミングで入ってくる度に、それと同期して両ガルバノメータ５６，５８がＸ方向およびＹ方向スキャニング制御信号に応じてＸ軸スキャン・ミラー５２およびＹ軸スキャン・ミラー５４をそれぞれ所定の角度で振ることにより、被加工物Ｗのマーキング面上でレーザ光ＬM およびガイド光ＬG のビームスポットＢＳがスキャニングされ、所望のパターンがマーキングされる。
【００３８】
次に、本実施態様における二次元バーコードの作成のための設定入力について説明する。なお、以下の説明では、マトリックス式の二次元バーコードとしてＱＲコードを例にとる。
【００３９】
図４に、設定入力モードにおける制御部３８の処理をフローチャートで示す。この設定入力モードでは、表示部４０のディスプレイ１３に図５に示すような『編集画面』を映し出し、入力部４２のマウスやキーボード等より入力される二次元バーコードの要素の設定値を取り込む（ステップＡ1 ）。入力された各種設定値は、画面上のデータ設定部７０の各欄に表示される。ＱＲコードの場合、二次元バーコードの要素には、本来または正味のデータ（バーコード情報）のほかに、モデルの種類や誤り訂正のレベル等が含まれる。
【００４０】
図５の『編集画面』において、データ設定部７０の下部にはパターンデータ入力部７２が設けられている。ユーザがこのパターンデータ入力部７８のデータ記入欄の中に所望のバーコード情報たとえば“012345678”をキーボード等から画面入力すると、制御部３８は、入力されたバーコード情報“012345678”をＱＲコードの二次元コードにエンコードして、図６に示すようなビットマップ形式（ＢＭＰ）のデータファイルを作成する（ステップＡ2 ）。このビットマップ形式の二次元コードにおいて、「１」、「０」は目的とする二次元バーコードにおける照射セルたとえば黒セル（第１のセル）、非照射セルまたは白セル（第２のセル）にそれぞれ対応している。
【００４１】
次に、制御部３８は、上記ビットマップ形式の二次元コードをレーザスキャニング用のマーキングデータに変換する（ステップＡ3 ）。このマーキングデータは、目的とするＱＲコードの二次元バーコードにおいて、各セルの位置、特に黒セルＣＥBの位置を表すセル位置データと、各切出しシンボルの位置を表す切出しシンボル位置データと、各黒セルＣＥB 内でレーザビームスポットＢＳを所定の描画パターンで渦巻き状にスキャニングさせるための単位セル内描画データと、各切出しシンボルの一定連続セル領域内でレーザビームスポットを少なくとも２個以上のセルにわたり１つまたは複数のルートでループ状または渦巻き状にスキャニングさせるための一定連続セル内描画データとを含む。制御部３８は、このマーキングデータを記憶部４２の所定の記憶エリアに格納しておく（ステップＡ4）。
【００４２】
図７に、一定連続セル領域内描画データによって規定される一定連続セル領域内描画パターンの例を示す。図示のように、各切出しシンボル１０において、外側の正方形枠部（□）１０ａに対しては複数本たとえば４本の同心四角枠状またはループ状の描画パターンＰＡ(1)〜ＰＡ(4)と相似な基本パターンが予め登録されている。内側の正方形塗り潰し部（■）１０ｂに対しても四角形の渦巻き状のパターンＰＢと相似な基本パターンが予め登録されていてよい。当該二次元バーコードのサイズ（設定値）に対応した切出しシンボル１０のサイズに適合するように各基本パターンを座標変換することで、切出しシンボル１０に対する一定連続セル領域内描画パターンＰＡ(1)〜ＰＡ(4)、ＰＢをそれぞれ表す一定連続セル領域内描画データが得られる。
【００４３】
図７の例の場合、外側の正方形枠部（□）１０ａに設定される描画パターンＰＡ(1)〜ＰＡ(4)のうち、最外周のパターンＰＡ(1)は、正方形枠部（□）１０ａの外側端部を一周するようにしてこの領域１０ａ内の全ての黒セルＣＥBを縦断または横断する正方形枠状のパターンであり、各角部の屈曲点Ｅa1，Ｅa2，Ｅa3，Ｅa4の座標またはそれらの点を結ぶベクトルによって定義される。また、最内周のパターンＰＡ(4)は、正方形枠部（□）１０ａの内側端部を一周するようにしてこの領域１０ａ内の全ての黒セルＣＥBを縦断または横断する正方形枠状のパターンであり、各角部の屈曲点Ｅd1，Ｅd2，Ｅd3，Ｅd4の座標またはそれらの点を結ぶベクトルによって定義される。中間のパターンＰＡ(2)，ＰＡ(3)は両端部のパターンＰＡ(1)，ＰＡ(4)の間に一定の間隔を置いて設定される相似な正方形枠状のパターンであり、上記と同様にして定義される。これら正方形枠状のパターンＰＡは任意の個数に設定できる。
【００４４】
図７の例において、内側の正方形塗り潰し部（■）１０ｂに設定される四角形の渦巻き状のパターンＰＢは、領域１０ｂの中心付近から所定の塗り潰しピッチＰで外側へ渦巻き状に広がって領域１０ｂ内の全ての黒セルＣＥBを通過し、領域の外に出る（抜ける）直前で終端する四角形の渦巻き状パターンであり、当該塗り潰し部（■）１０ｂのサイズ（幅Ｗ、高さＨ）と塗り潰しピッチＰとによって定義される。
【００４５】
図８に、単位描画データによって規定される単位描画パターンの例を示す。単位描画パターンは、上記した正方形塗り潰し部（■）１０ｂに対するパターンＰＢと同様の四角形の渦巻き状パターンであり、セルのサイズ（幅ｗ、高さｈ）と塗り潰しピッチｐとによって定義される。
【００４６】
設定入力モードでは、上記したような二次元バーコード要素の設定入力のほかに、図９に示すような『メイン画面』でマーキング動作の条件（パラメータ）たとえばＱスイッチ周波数、スキャニング速度、電流等の各種条件データが設定入力される。
【００４７】
図９において、『メイン画面』は、画面左端部から中央部にわたって広がるパターン表示部７４と、このパターン表示部７４の右側に表示されるデータ設定部７６と、画面下部一列に表示される機能ボタン群７８とから構成される。データ設定部７６には、「起動番号」、「条件番号」、「スピード」、「Ｑスイッチ周波数」、「電流」の各項目が縦一列に配置されている。ユーザは、各項目について、カーソルで指示してキーボードからキー入力するか、あるいは右端のアップ／ダウンボタン（▲／▼）にマウスポインタを当ててマウスをクリック操作することで、所望の数字データを入力または選択することができる。入力された数値データは、当該項目の表示欄に表示される。
【００４８】
最上部の「起動番号」項目には、１つの単位パターンに関する全てのデータ（特に描画データと条件データ）を一括管理するための起動番号（データ管理コード）が設定入力される。本実施例では、複数個たとえば２５６個の起動番号［０００］〜［２５５］が予め用意されている。ユーザがこの「起動番号」項目で所望の番号たとえば“００５”を入力または選択すると、本装置（特に制御部３８）はこの選択された起動番号［００５］で管理（ポイント）している全ての設定データをメモリ（記憶部４４）から検索し、検索したデータの中の主要なデータ（条件データ、描画データ等）を画面上に表示する。また、本実施例では、各起動番号に固有のファイル名（たとえば起動番号［００５］にはファイル名“QR.MKG”）が割り付けられており、この対応するファイル名も「起動番号」項目に隣接して表示される。
【００４９】
上記「起動番号」項目の下に「条件番号」項目が設けられている。条件番号は、マーキング特性または動作を規定するパラメータ的な条件データを管理するためのコードである。本実施例では、複数個たとえば２５６個の条件番号［００１］〜［２５６］が予め用意されており、ユーザは所望の条件番号の下で「スピード」（スキャニング速度）、「Ｑスイッチ周波数」および「電流」（励起電流）の各マーキング条件項目について所望の設定値を入力または選択できるようになっている。図９の例では、起動番号［００５］の下で条件番号［００１］を選択し、この条件番号［００１］の下で「スピード」を“１００”ｍｍ／ｓ、「Ｑスイッチ周波数」を“４．０”ｋＨｚ、「電流」を“１２．０”Ａにそれぞれ設定している。
【００５０】
記憶部４４には、所定のデータ管理プログラムの下で図１０に示すように各条件番号［００１］〜［２５６］と各種マーキング条件の設定データとを対応づけるテーブルが構築されている。ユーザが『メイン画面』（図９）の「条件番号」項目で所望の番号たとえば“００１”を入力または選択すると、制御部３８はこの条件テーブルを基に条件番号［００１］に対応する「スピード」、「Ｑスイッチ周波数」および「電流」のそれぞれの条件データを検索し、検索したデータ（データが設定されていない場合は所定のデフォルト値）を該当条件項目の表示欄に表示する。また、『メイン画面』上で「スピード」、「Ｑスイッチ周波数」、「電流」のいずれかの条件項目でデータが変更されると、その度毎にテーブル（図１０）内の設定データも更新される。
【００５１】
『メイン画面』（図９）のパターン表示部７４には、「起動番号」項目で選択されている起動番号（“００５”）の下で設定されている二次元バーコード（ＱＲコード）のパターンが表示される。このバーコードパターンの描画データは、上記したように図５の『編集画面』上で設定入力されている。『メイン画面』（図９）で「編集」ボタンをクリックすると『編集画面』（図５）に切り換わり、『編集画面』（図５）で「戻り」ボタンをクリックすると『メイン画面』（図９）に切り換わるようになっている。
【００５２】
ところで、このレーザマーキング装置では、ＱＲコードにおいて、切出しシンボル１０の一定連続セル領域（１０ａ，１０ｂ）に対するマーキング条件（「スピード」、「Ｑスイッチ周波数」、「電流」）とデータ領域１２内の各黒セルＣＥBに対するマーキング条件とをそれぞれ個別に設定できるようになっている。
【００５３】
この実施態様では、『メイン画面』（図９）で選択された条件番号（“００１”）が当該起動番号（“００５”）における第１条件番号として設定され、この第１条件番号（“００１”）の条件データが切出しシンボル１０の一定連続セル領域（１０ａ，１０ｂ）に対するマーキング条件の設定値に選ばれる。一方、『編集画面』（図５）において、データ設定部７０の最下欄の項目である「マーキング条件」のボタン（▼）をクリックすると、図１２に示すように、上記条件テーブル（図１０）の設定内容が副画面の『マーキング条件画面』として表示される。この副画面の中で所望の条件番号（たとえば“００２”）を選択して「設定」ボタンをクリックすると、その選択された条件番号（“００２”）が当該起動番号（“００５”）における第２条件番号として設定され、この第２条件番号（“００２”）の条件データがデータ領域１２内の各黒セルＣＥBに対するマーキング条件の設定値に選ばれる。
【００５４】
記憶部４４には、所定のデータ管理プログラムの下で図１１に示すように各起動番号［０００］〜［２５５］に現在割り当てられている第１および第２条件番号を参照するための対照テーブルが構築されている。いずれか１つの起動番号が選択されると、制御部３８はこの対照テーブルに基づいて当該起動番号に対応する第１および第２条件番号を検索し、検索した第１および第２条件番号にそれぞれ対応する各種条件データを上記条件テーブル（図１０）から検索するようになっている。
【００５５】
次に、本実施例においてＱＲコードの二次元バーコードを作成するためのマーキング動作について説明する。
【００５６】
ディスプレイ１３の画面が『メイン』になっている状態の下でユーザが操作パネル上の手動式スタートボタン１５を押すと、あるいは外部装置より起動番号を指定する所定のスタート信号を本装置に（インタフェース回路４６を介して制御部３８）に与えると、マーキング動作が実行される。
【００５７】
図１３に、本実施例のマーキング実行モードにおける制御部３８の処理手順を示す。マーキング実行モードに入ると、制御部３８は、先ず所要の初期化を行い（ステップＢ1）、それから切出しシンボル１０に対するマーキングを実行し（ステップＢ2）、次いでデータ領域１２内の各黒セルＣＥBに対するマーキングを実行する（ステップＢ3）。なお、これら２段階のマーキング動作（ステップＢ2，Ｂ3）の実行順序を逆にすることも可能である。
【００５８】
初期化処理（ステップＢ1）で、制御部３８は、指定された起動番号を識別し、その起動番号に対応する第１および第２条件番号をメモリ（対照テーブル）から検索する。また、両マーキング動作に共通の各種設定値をメモリから検索するとともに、装置内の各部を必要に応じてリセット状態または起動状態にする。特に、ＹＡＧレーザ電源部３４およびガイド光レーザ電源部３６を通じてそれぞれＹＡＧレーザ発振器２２およびガイド光レーザ２４を作動させ、ＹＡＧレーザ光ＬM およびガイド光ＬG をそれぞれ点灯させる。
【００５９】
図１４に、切出しシンボル１０に対するマーキング動作を実行するための制御部３８の処理手順を示す。
【００６０】
先ず、所要の描画データ（一定連続セル内描画データ）および条件データ（今回指定された起動番号における第１条件番号の条件データ）を所定の記憶領域またはレジスタにセットする（ステップＣ1）。
【００６１】
次に、上記セットされた描画データおよび条件データに応じたスキャニング制御信号をスキャニング・ヘッド２０に送り、被加工物Ｗ表面の二次元バーコード・マーキング領域中の所定部位たとえば右上の角隅の切出しシンボル１０において（ステップＣ2）、先ず外側の正方形枠部（□）１０ａ内でＹＡＧレーザ光ＬMおよびガイド光ＬG のビームスポットＢＳを４つのルートＰＡ(1)〜ＰＡ(4)でループ状にスキャニングさせる（ステップＣ2，Ｃ3）。
【００６２】
この場合、たとえば、最初に最外周のルートＰＡ(1)に沿って正方形枠部１０ａ内を一周スキャニングし、次に１つ隣（内側）のルートＰＡ(2)に沿って正方形枠部（□）１０ａ内を一周スキャニングし、最後に最内周のルートＰＡ(4) に沿って正方形枠部（□）１０ａ内を一周スキャニングするようにしてよい。各ルートＰＡ(i)におけるスキャニングの進行方向は時計回りまたは反時計回りのいずれでもよい。
【００６３】
上記のようなスキャニング動作により、被加工物Ｗ表面上では、当該切出しシンボル１０の正方形枠部（□）１０ａの領域において、ＹＡＧレーザ光ＬM のビームスポットＢＳの当たった被加工物表面の微小部分がレーザエネルギーで瞬間的に蒸発または変色し、ビームスポットＢＳの通った跡に描画パターンＰＡ(1)〜ＰＡ(4)と同様のループ状パターンがマーキング（刻印）される。この結果、この領域１０ａの全域にわたり連続した黒（照射）領域が得られる。
【００６４】
次に、同じ切出しシンボル１０の正方形塗り潰し部（■）１０ｂ内で、レーザビームスポットＢＳをルートＰＢに沿って渦巻き状にスキャニングさせる（ステップＣ4）。この場合、渦巻きスキャニングの進行方向は内側（中心部）から外側へ向う方向にすると、中心位置がしっかりするため、より良質なマーキング結果が得られる。もっとも、その逆の向きに（外側から内側へ）スキャニングすることも可能である。
【００６５】
上記のようなスキャニング動作により、被加工物Ｗ表面上では、当該切出しシンボル１０の正方形塗り潰し部（■）１０ｂの領域において、ＹＡＧレーザ光ＬM のビームスポットＢＳの当たった被加工物表面の微小部分がレーザエネルギーで瞬間的に蒸発または変色し、ビームスポットＢＳの通った跡に描画パターンＰＢと同様のループ状パターンがマーキング（刻印）される。この結果、この領域１０ｂの全域にわたり連続した黒（照射）領域が得られる。
【００６６】
上記のようにして１個の切出しシンボル１０に対するレーザマーキング動作が終了する。他の部位の切出しシンボル１０に対しても上記と同様の手順でマーキング動作が行われる（ステップＣ5→Ｃ6→Ｃ7→Ｃ2〜Ｃ5‥）。
【００６７】
図１５に、データ領域１２内の黒セルＣＥBに対するマーキング動作を実行するための制御部３８の処理手順を示す。
【００６８】
先ず、所要の描画データ（単位黒セル内描画データ）および条件データ（今回指定された起動番号における第２条件番号の条件データ）を所定の記憶領域またはレジスタにセットする（ステップＤ1）。
【００６９】
そして、上記セットされた描画データおよび条件データに応じたスキャニング制御信号をスキャニング・ヘッド２０に送り、被加工物Ｗ表面に設定されているデータ領域１２中の所定の１番目の黒セルＣＥB 内で、ＹＡＧレーザ光ＬMおよびガイド光ＬG のビームスポットＢＳを単位描画パターンＰＣで渦巻き状にスキャニングさせる（ステップＤ2，Ｄ3）。
【００７０】
このスキャニング動作により、被加工物Ｗの表面上では、データ領域１２中の当該黒セルＣＥBにて、ＹＡＧレーザ光ＬM のビームスポットＢＳの当たった被加工物表面の微小部分がレーザエネルギーで瞬間的に蒸発または変色し、ビームスポットＢＳの通った跡に単位描画パターンＰＣと同様の渦巻き状のパターンがマーキング（刻印）され、単位照射領域が形成される。
【００７１】
上記のようにして１番目の黒セルＣＥB 内での渦巻きスキャニングが終了したなら、そのスキャニング終点（セル端部）からそれに近接した２番目の黒セルＣＥB のスキャニング開始点（セル中心点 ）までレーザビームスポットＢＳを飛び越しさせる（ステップＤ4→Ｄ5→Ｄ6→Ｄ2）。そして、この２番目の黒セルＣＥB 内でも、上記と同様の単位描画パターンＰＣで渦巻き状にビームスポットＢＳをスキャニングさせる。
【００７２】
以下、３番目以降の各黒セルＣＥB についても上記と同様の渦巻きスキャニングを繰り返し、最後の黒セルＣＥB 内での渦巻きスキャニングが終了した時点でデータ領域１２内の全マーキング動作を終える（Ｄ2→Ｄ3→Ｄ4→Ｄ5→Ｄ7）。
【００７３】
図１６に、本実施例における上記マーキング動作で得られるＱＲコードの二次元バーコードの全体パターンの一例を示す。図示のように、被加工物Ｗ表面のバーコードマーキング位置にて、各切出しシンボル１０の正方形枠部（□）１０ａの領域には描画パターンＰＡ(1)〜ＰＡ(4)でループ状のマーキングが形成され、各切出しシンボル１０の正方形塗り潰し部（■）１０ｂの領域には描画パターンＰＢで渦巻き状のマーキングが形成され、データ領域１２内の全ての黒セルＣＥB内には同一の描画パターンＰＣで渦巻き状のマーキングが形成される。切出しシンボル１０およびデータ領域１２のいずれにおいても、白セルＣＥW 内は何のマーキングも形成されず、被加工物Ｗの表面が元のままの状態で露出している。
【００７４】
上記したように、本実施例では、ＱＲコードの二次元バーコードにおいて、各切出しシンボル１０の一定連続セル領域（１０ａ，１０ｂ）についてはレーザビームスポットＢＳを複数個のセルにわたり１つまたは複数のルートでループ状または渦巻き状にスキャニングし、データ領域１２内の各黒セルＣＥBについては各セルＣＥB内でレーザビームスポットＢＳを渦巻き状にスキャニングする。
【００７５】
このようなレーザマーキング方式によれば、各切出しシンボル１０の一定連続セル領域（１０ａ，１０ｂ）内の全域または全セルを短時間で効率よく、しかも殆ど隙間（非照射部分）なく一定パターンの連続黒（照射）領域とすることができるとともに、データ領域１２内の各黒セルＣＥBを効率よくほぼ正方形の単位黒（照射）領域とすることができる。
【００７６】
さらに、本実施例のマーキング動作では、切出しシンボル１０の一定連続セル領域（１０ａ，１０ｂ）とデータ領域１２内の各黒セルＣＥBとでスキャニング方式が異なるだけでなく、それぞれ第１条件番号および第２条件番号で条件データを設定可能としており、各スキャニング方式ないし領域毎に最適な条件でマーキングを行えるようになっており、この面でもマーキング品質の更なる改善をはかっている。なお、切出しシンボル１０の正方形枠部（□）１０ａと正方形塗り潰し部（■）１０ｂとで条件データをそれぞれ別個に設定する装置構成とすることも可能である。
【００７７】
上記した実施例におけるスキャニング方式は一例であり、種々の変形が可能である。たとえば、図１７に示すように、各切出しシンボル１０において、正方形枠部（□）１０ａの領域内ではレーザビームスポットＢＳを１つのルートＰＤで渦巻き状にスキャニングし、正方形塗り潰し部（■）１０ｂの領域内でレーザビームスポットＢＳを複数たとえば５つのルートＰＥ(1)〜ＰＥ(5)でループ状にスキャニングすることによっても、各一定連続セル領域（１０ａ，１０ｂ）を上記と同様の効率および精度で一定パターンの連続黒（照射）領域とすることができる。
【００７８】
また、正方形枠部（□）および正方形塗り潰し部（■）１０ｂの双方において、渦巻き状にスキャニングしてもよく、あるいはループ状にスキャニングしてもよい。渦巻き状のスキャニングでも、各一定連続セル領域内で複数のルートを設定することが可能である。また、渦巻きまたはループの各ルート上でスキャニングを断続させることも可能である。
【００７９】
データ領域１２内の各黒セルＣＥBにおいても、上記した実施例における四角形の渦巻き状の単位描画パターンＰＣは一例であり、外にも種々の渦巻き状描画パターンが可能であり、たとえば円形の渦巻き状パターンや他の多角形渦巻き状パターンも可能である。
【００８０】
本発明の方法および装置は、ＱＲコード以外にも一定連続セル領域からなる位置検出用のパターンを有する任意の二次元バーコードに適用可能である。たとえば、図１８に示すようなデータコードにおいては、左辺および下辺に延在するＬ型ガイドセルが位置検出用の特殊パターンであり、１つの一定連続セル領域を形成している。このようなデータコードにおいて、本発明にしたがい、たとえば図１９に示すようなスキャニング方式により所望の二次元バーコードを作成することができる。
【００８１】
図１９の例では、Ｌ型ガイドセルの領域内でレーザビームスポットをＬ状のルートでループ状にスキャニングして、この領域のほぼ全域を連続黒領域としている。Ｌ型ガイドセルの対辺（上辺および右辺）に黒セルＣＥBと白セルＣＥWとを交互に配列してなるタイミングセルにおいては、各黒セルＣＥBが離散的または非連続で分布しているので、データ領域と同様に各黒セルＣＥB毎に渦巻き状にスキャニングしている。
【００８２】
なお、データ領域やタイミングセル内のランダムまたは離散的な黒セルに対しては、図２０に示すように一定間隔で複数本の直線的スキャニングＳＧを繰り返すようなラスタ方式のレーザマーキング法を使用することも可能である。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、マトリクス式二次元バーコードに係るレーザマーキングの効率および品質を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるスキャニング式ＹＡＧレーザマーキング装置の外観を示す斜視図である。
【図２】実施例装置における制御電源ユニットおよびレーザ発振ユニット内の要部の構成を示すブロック図である。
【図３】実施例装置におけるスキャニング・ヘッド内のスキャニング機構の構成例を示す斜視図である。
【図４】実施例における設定入力のための制御部の処理を示すフローチャートである。
【図５】実施例における設定入力画面（『編集画面』）を示す略正面図である。
【図６】実施例におけるビットマップ形式の二次元コードを示す図である。
【図７】実施例における描画データによってＱＲコードの切出しシンボルについて規定される描画パターンの例を示す図である。
【図８】実施例における描画データによってＱＲコードのデータ領域内の各黒セルについて規定される描画パターンの例を示す図である。
【図９】実施例における設定入力画面（『メイン画面』）を示す略正面図である。
【図１０】実施例において各条件番号と各種マーキング条件の設定データとを対応付けるテーブルを示す図である。
【図１１】実施例において起動番号と条件番号を対応付けるテーブルを示す図である。
【図１２】実施例において第２条件番号の条件データを設定する機能を説明するための設定入力画面（『編集画面』）を示す略正面図である。
【図１３】実施例におけるマーキング動作のための制御部の大まかな処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】実施例においてＱＲコードの切出しシンボルに対するマーキング動作のための制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】実施例においてデータ領域内の各黒セルに対するマーキング動作のための制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】実施例におけるマーキング動作で得られるＱＲコードの二次元バーコードのマーキングパターンの一例を示す図である。
【図１７】実施例において切出しシンボルに対するスキャニング方式の一変形例を示す図である。
【図１８】データコードによる二次元バーコードの表示パターンを示す図である。
【図１９】実施例におけるマーキング動作で得られるデータコードの二次元バーコードのマーキングパターンの一例を示す図である。
【図２０】実施例においてデータ領域内の各黒セルに使用可能なラスタ方式のレーザマーキング方法を示す図である。
【図２１】ＱＲコードによる二次元バーコードの表示パターンを示す図である。
【図２２】ＱＲコードに対する先願発明のレーザマーキング方法を示す図である。
【符号の説明】
１３ ディスプレイ
２０ スキャニング・ヘッド
２２ ＹＡＧレーザ発振器
３８ 制御部
４０ 入力部
４２ 表示部
４４ 記憶部
Ｗ 被加工物
７０，７６ データ設定部
７４ パターン表示部

Claims (3)

1. 被加工物の表面にレーザ光をスキャニングしながら照射して、単位照射領域としての第１のセルと単位非照射領域としての第２のセルとを所望の配列パターンでマトリックス状に配置してなる二次元バーコードをマーキングする二次元バーコードのレーザマーキング方法であって、
   前記二次元バーコードの中で位置検出用の一定のパターンを形成するための平面的に連続する複数個の前記第１のセルからなる一定連続セル領域内で、前記レーザ光のビームスポットを少なくとも２個以上のセルにわたり１つまたは複数のルートでループ状または渦巻き状にスキャニングして、前記一定連続セル領域のほぼ全域に照射領域を形成する工程と、
   前記二次元バーコードの中の前記一定連続セル領域以外の各々の前記第１のセル内で前記レーザ光のビームスポットを渦巻き状にスキャニングして照射領域を形成する工程と
   を有することを特徴とするレーザマーキング方法。
2. 被加工物の表面にレーザ光をスキャニングしながら照射して、単位照射領域としての第１のセルと単位非照射領域としての第２のセルとを所望の配列パターンでマトリックス状に配置してなる二次元バーコードをマーキングする二次元バーコードのレーザマーキング方法であって、
   前記二次元バーコードの中で位置検出用の所定のパターンを形成するための平面的に連続する複数個の前記第１のセルからなる一定連続セル領域内で、前記レーザ光のビームスポットを少なくとも２個以上のセルにわたり１つまたは複数のルートでループ状または渦巻き状にスキャニングして、前記一定連続セル領域のほぼ全域に照射領域を形成する工程と、
   前記二次元バーコードの中の前記一定連続セル領域以外の各々の前記第１のセル内で前記レーザ光のビームスポットを所定のピッチで１回または複数回一定方向に直線的にスキャニングして照射領域を形成する工程と
   を有することを特徴とするレーザマーキング方法。
3. 被加工物にスキャニング方式でレーザ光を照射して、単位照射領域としての第１のセルと単位非照射領域としての第２のセルとを所望の配列パターンでマトリックス状に配置してなる二次元バーコードをマーキングするレーザマーキング装置であって、
   所望の二次元バーコードについてそのパターンを規定する描画データを所望のデータ管理コードに対応させて設定するパターン設定手段と、
   前記所望の二次元バーコードの中で位置検出用の所定のパターンを形成するための平面的に連続する複数個の前記第１のセルからなる一定連続セル領域に対するマーキング特性を規定する条件データを所望の第１の条件コードに対応させて設定する第１の条件設定手段と、
   前記所望の二次元バーコードの中で前記一定連続セル領域以外の各々の前記第１のセルに対するマーキング特性を規定する条件データを所望の第２の条件コードに対応させて設定する第２の条件設定手段と、
   選択された前記データ管理コードに対応する前記描画データと前記第１の条件コードに対応する前記条件データとにしたがって前記一定連続セル領域に対するマーキングを実行する第１のマーキング実行手段と、
   選択された前記データ管理コードに対応する前記描画データと前記第２の条件コードに対応する前記条件データとにしたがって前記一定連続セル領域以外の各々の前記第１のセルに対するマーキングを実行する第２のマーキング実行手段とを具備することを特徴とするレーザマーキング装置。

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