JP4430385B2 - レーザマーキング装置における複数印字ブロックの印字方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光を用いて樹脂、木、金属等の対象物の表面に文字や図形等のマーキングを行うレーザマーキング装置に関する。特に、複数の印字ブロックにわたる印字に要する時間を短縮するための印字方法に関する。

この種のレーザマーキング装置は、炭酸ガスレーザ又はＹＡＧレーザから発せられたレーザ光で樹脂、木、金属等の対象物の表面を加熱し、表面を局部的に変色又は変形させることにより文字、記号、図形等のマーキング（以下、印字ということもある）を行う。

印字すべき文字等に沿って対象物の表面をレーザ光のスポットが移動するようにレーザ光を偏向させる方法として、通常はベクタースキャンと呼ばれる方法が用いられる。これは、ガルバノミラーを用いてレーザ光のＸ方向及びＹ方向の偏向を同時に制御することにより、文字又は線画に沿ってレーザ光の照射スポットを移動させる方法である。効率よく短時間で印字を行うように、できるだけ一筆書きとなる軌跡が選択される。

レーザマーキング装置は通常、ヘッド部とコントローラ部からなり、ヘッド部にはレーザ発振器及びレーザ偏向装置（ガルバノミラー）が内蔵されている。コントローラ部には、制御用のマイクロコンピュータと、設定情報やフォントデータを記憶するメモリが備えられている。設定情報は印字する文字やマークの種類、大きさ、印字位置、印字方向等の情報を含む。

コンソール又は外部コンピュータからコントローラ部に与えられた設定情報は一旦メモリに記憶される。コントローラ部のマイクロコンピュータは電源起動時又は設定変更時に、設定情報を読み出して展開情報を生成する。つまり、印字内容に関する設定情報とフォントデータからレーザ光がたどるべき軌跡を規定する線分データ及びレーザ制御データからなる展開情報を生成する。

生成された展開情報は、印字実行指令（トリガー信号）に従って、コントローラ部からヘッド部に転送される。ヘッド部では、受信した展開情報に含まれる線分データに基づいてガルバノミラーが制御されると共に、レーザ制御データに基づいてレーザのオン・オフ制御が行われる。こうして、対象物の表面にレーザ光で印字加工が行われる。

上記のようなレーザマーキング装置において、印字の開始から終了までに要する時間をできるだけ短くすることが求められている。例えば、レーザ偏向装置の駆動速度を上げることによってレーザの偏向速度（移動速度）を上げれば印字速度が速くなり、印字の開始から終了までに要する時間が短くなる。しかし、印字速度を上げると印字が薄くなったり、文字の角の部分が鈍る現象が生じたりして印字品質が低下する問題が発生する。このため、印字速度の向上には限界がある。

印字対象物である製品に日付、ランク及びシリアル番号の印字を行う場合のように、複数の印字ブロック（印字箇所）にわたって印字を行うことが多い。このような場合に、複数の印字ブロックの印字順序や印字ブロック間の移動軌跡（レーザ出力オフの状態でレーザスポットが移動する軌跡）を最適にすることによって、全体の印字に要する時間（以下、印字所要時間という）を短縮することができる。このように、複数の印字ブロックの印字順序及び印字ブロック間の移動軌跡の最適化によって印字所要時間の短縮を図る従来技術の例が特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載されたレーザマーキング装置では、複数の印字単位（印字ブロック）について印字順序が異なる複数の印字ルートを作成し、各印字ルートについて、一の印字単位の印字終了点から次の印字単位の印字開始点までの非印字区間（印字ブロック間の移動軌跡）の長さ又は時間の総計を算出する。そして、この総計が最短となる印字ルートを最短印字ルートとして選定する。
特開２００２−２２４８６３号公報

例えば製造ラインを流れてくる製品に対して日付、ランク、シリアル番号等の印字を行う用途にあっては、印字内容の一部のみが製品ごとに異なるケースが多い。例えば製品に印字されるシリアル番号が１ずつ増加するような場合である。この場合、印字されるシリアル番号の桁数や印字位置は変わらないが、下１桁の数字のみ（桁上がりが生ずる場合は複数桁の数字）が変化する。このように印字ブロックを構成する文字の一部が変化する場合であっても、その結果、その印字ブロックの印字終了点又は印字開始点の位置が変化する。したがって、上記の特許文献１に記載された方法では、印字内容の一部が変化するたびに各印字ルートについて印字ブロック間の移動軌跡（非印字区間）の長さ又は時間の総計を算出して印字ルートとして再選定する処理が必要となる。

しかしながら、印字ブロックの数が多くなれば、すべての印字ルートについて印字ブロック間の移動軌跡（非印字区間）の長さ又は時間の総計を算出する処理に要する時間が長くなる。また、そのような処理は印字内容が決まってから行われ、印字開始時（印字開始入力が与えられた時点）で印字内容が決まる用途が多い。この場合、上記の印字ブロック間の移動軌跡（非印字区間）の長さ又は時間の総計を算出する処理のために、印字開始から印字終了までに要する時間（印字所要時間）が却って長くなる可能性がある。つまり、印字所要時間の短縮のために行う演算処理に時間がかかり、却って印字所要時間が長くなることになりかねない。

本発明は、上記のような従来の課題に鑑み、印字品質を維持しながら複数の印字ブロックにわたる印字に要する時間を効果的に短縮することが可能な印字順決定方法を提供することを目的とする。

レーザ光源から発したレーザ光を偏向装置で二次元偏向することによって対象物の表面にレーザ光による印字を行うレーザマーキング装置において、複数の印字ブロックにわたって印字を行うとともに、少なくとも一つの印字ブロックに、印字ごとに印字内容が変わる更新文字を含む印字方法であって、（ａ）各印字ブロックを構成する文字列の最初の文字の外接矩形に対して所定の位置関係にある第１代表点を設定すると共に、前記文字列の最後の文字の外接矩形に対して所定の位置関係にある第２代表点を設定するステップと、（ｂ）前記第１代表点と前記第２代表点とを結ぶ印字ブロック代表直線を印字ブロックごとに設定するステップと、（ｃ）一の印字ブロック代表直線の端点である前記第１代表点又は前記第２代表点から別の印字ブロック代表直線の端点である前記第１代表点又は前記第２代表点への移動経路である印字ブロック間直線を設定するステップと、（ｄ）複数の前記印字ブロック代表直線と１又は複数の前記印字ブロック間直線とを含む全経路の長さを算出するステップと、（ｅ）可能なすべての印字順の組合せについて前記ステップ（ｃ）及び（ｄ）を実行したときに、前記全経路の長さが最短となる印字順を最適印字順として決定するステップと、
（ｆ）印字開始指令を入力するステップと、（ｇ）前記印字開始指令を受けた後に前記更新文字を計算するステップと、（ｈ）前記ステップ（ｇ）において計算された更新文字を含む前記複数の印字ブロックに設定された文字を、前記ステップ（ｅ）において決定された最適印字順に基づいて、印字するステップと、を有することを特徴とする。

なお、印字ブロックは、文字列のように一団の印字単位を意味する。また、ここでいう文字は、通常の文字だけでなく、記号、マーク、図形等の印字内容を構成するすべての要素を含む概念である。

一実施形態として、前記ステップ（ａ）において、文字列の最初の文字と最後の文字との間に位置する中間文字についても、文字の外接矩形に対して所定の位置関係にある代表点を設定し、前記ステップ（ｂ）において、前記第１代表点と前記第２代表点とを結ぶ印字ブロック代表直線を、前記中間文字の代表点を経由する折れ線として設定するようにしてもよい。

各印字ブロックが単一の文字で構成される場合は、各印字ブロックに設定される代表点は２個でも１個でもよく、下記の第２又は第３の印字順決定方法をそれぞれ使用することが好ましい。

レーザ光源から発したレーザ光を偏向装置で二次元偏向することによって対象物の表面にレーザ光による印字を行うレーザマーキング装置において、複数の印字ブロックにわたって印字を行うとともに、少なくとも一つの印字ブロックに、印字ごとに印字内容が変わる更新文字を含む印字方法であって、（ａ）各印字ブロックは単一の文字で構成され、文字の外接矩形に対して所定の位置関係にある第１代表点及び第２代表点を設定するステップと、（ｂ）前記第１代表点と前記第２代表点とを結ぶ印字ブロック代表直線を印字ブロックごとに設定するステップと、（ｃ）一の印字ブロック代表直線の端点である前記第１代表点又は前記第２代表点から別の印字ブロック代表直線の端点である前記第１代表点又は前記第２代表点への移動経路である印字ブロック間直線を設定するステップと、（ｄ）複数の前記印字ブロック代表直線と１又は複数の前記印字ブロック間直線とを含む全経路の長さを算出するステップと、（ｅ）可能なすべての印字順の組合せについて前記ステップ（ｃ）及び（ｄ）を実行したときに、前記全経路の長さが最短となる印字順を最適印字順として決定するステップと、（ｆ）印字開始指令を入力するステップと、（ｇ）前記印字開始指令を受けた後に前記更新文字を計算するステップと、（ｈ）前記ステップ（ｇ）において計算された更新文字を含む前記複数の印字ブロックに設定された文字を、前記ステップ（ｅ）において決定された最適印字順に基づいて、印字するステップと、を有することを特徴とする。

レーザ光源から発したレーザ光を偏向装置で二次元偏向することによって対象物の表面にレーザ光による印字を行うレーザマーキング装置において、複数の印字ブロックにわたって印字を行うとともに、少なくとも一つの印字ブロックに、印字ごとに印字内容が変わる更新文字を含む印字方法であって、（ａ）各印字ブロックは単一の文字で構成され、文字の外接矩形に対して所定の位置関係にある１個の代表点を設定するステップと、（ｂ）一の印字ブロックの代表点から別の印字ブロックの代表点への移動経路である印字ブロック間直線を設定するステップと、（ｃ）複数の前記印字ブロック間直線を含む全経路の長さを算出するステップと、（ｄ）可能なすべての印字順の組合せについて前記ステップ（ｂ）及び（ｃ）を実行したときに、前記全経路の長さが最短となる印字順を最適印字順として決定するステップと、（ｅ）印字開始指令を入力するステップと、（ｆ）前記印字開始指令を受けた後に前記更新文字を計算するステップと、（ｇ）前記ステップ（ｆ）において計算された更新文字を含む前記複数の印字ブロックに設定された文字を、前記ステップ（ｄ）において決定された最適印字順に基づいて、印字するステップと、を有することを特徴とする。

また、上記のような印字順決定方法が適用される本発明のレーザマーキング装置は、レーザ光源から発したレーザ光を偏向装置で二次元偏向することによって対象物の表面にレーザ光による印字を行うレーザマーキング装置であって、 複数の印字ブロックの印字内容に関する設定情報を入力するとともに、当該設定情報には、少なくとも一つの印字ブロックに、印字ごとに印字内容が変わる更新文字を含む設定情報入力手段と、入力された設定情報とあらかじめ記憶された基本文字線分情報とに基づいて、複数の印字ブロックの印字順を決定し、文字座標情報、印字パワー・スピード等情報及び加工後文字線分情報を含む展開情報を生成する処理手段と、前記展開情報に基づいて前記レーザ光源のオン・オフ制御及び前記偏向装置の制御を行う制御手段とを備え、前記処理手段は、各印字ブロックを構成する文字の外接矩形に対して所定の位置関係にある代表点を設定し、各印字ブロックの代表点を結ぶ１又は複数の印字ブロック間直線を含む全経路の長さを算出し、可能なすべての印字順の組合せの中から前記全経路の長さが最短となる印字順を最適印字順として決定するとともに、印字開始指令を受けた後に前記更新文字を計算し、前記制御手段は、前記処理手段によって計算された更新文字を含む前記複数の印字ブロックに設定された文字を、前記処理手段によって決定された最適印字順に基づいて、制御を行うことを特徴とする。

本発明の複数印字ブロックの印字順決定方法とその方法が適用されるレーザマーキング装置によれば、複数の印字ブロックの代表点に基づいて最適な印字順が決定される。したがって、日付、ランク、シリアル番号の印字のように、印字内容の一部が印字対象ごとに変化する場合であっても、最初に決めた印字順にしたがって効率よく印字を行うことができる。つまり、従来例のように印字内容の一部が変わるたびに印字順を決め直す処理が不要であるので、印字全体に要する時間を効果的に短縮することができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施例に係るレーザマーキング装置の概略構成図である。レーザマーキング装置はヘッド部１とコントローラ部２を備え、両者がケーブル４で接続されている。また、液晶表示器とタッチパネルを用いたコンソール３がケーブル５によってコントローラ部２に接続されている。ヘッド部１にはレーザ発振器１１及びレーザ偏向装置１２が内蔵されている。

レーザ発振器１１は、炭酸ガスレーザ又はＹＡＧレーザを用いたレーザ管である。レーザ偏向装置１２は、二次元のガルバノミラー１２ａ及び集光レンズ（ｆθレンズ）１２ｂからなる。レーザ発振器１１から発したレーザ光ＬＢはガルバノミラー１２ａによってＸ方向及びＹ方向に（二次元に）偏向されると共に集光レンズ１２ｂによってワーク（加工対象物）ＷＫの表面に集光される。こうして、ワークＷＫの表面に所望の文字や記号等を印字することができる。

図２は、本発明の実施例に係るレーザマーキング装置の回路構成を示すブロック図である。ヘッド部１は、レーザ発振器１１及びレーザ偏向装置１２の他に、ラインレシーバ１３、データ復元・タイミング調整部１４、Ｄ／Ａ変換器１５及びガルバノ制御部１６を備えている。

コントローラ部２は、処理装置（ＭＰＵ）２１、設定情報用メモリ２２、基本文字線分情報用メモリ２３、展開情報用メモリ２４及びラインドライバ２５を備えている。処理装置２１は、コンソール３から受信した印字内容に関する設定情報を設定情報用メモリ２２に記憶させると共に、設定情報等から展開情報を生成して展開情報用メモリ２４に記憶させる処理を実行する。なお、設定情報等から展開情報を生成する処理のことを展開処理という。

設定情報用メモリ２２は、バッテリバックアップされたＳＲＡＭ又はＥＥＰＲＯＭのような不揮発性メモリで構成され、電源オフ時にも記憶内容を保持することができる。このメモリに記憶される設定情報は、印字する文字又はマークの種類、大きさ、位置、方向等の印字内容の情報を含む。

基本文字線分情報用メモリ２３もバッテリバックアップされたＳＲＡＭ又はＥＥＰＲＯＭのような不揮発性メモリで構成され、電源オフ時にも記憶内容を保持することができる。このメモリには、印字に使用される各種文字やマーク等の基本文字や基本線分の情報（基本文字線分情報）が記憶されている。この基本文字線分情報を印字内容の共通データとして管理することにより、各設定情報の情報量を少なくすることができる。したがって、設定情報から展開情報を生成するときに、基本文字線分情報用メモリ２３に記憶された基本文字線分情報が参照される。

展開情報用メモリ２４には、電源オフ時に記憶内容が消えるが低コストで多くの情報を記憶できる揮発性メモリ（ＤＲＡＭ）が使用されている。設定情報及び基本文字線分情報から生成された展開情報が一時的に展開情報用メモリ２４に記憶され、印字の際に参照される。展開情報は、印字加工のためにレーザ光がたどるべき軌跡を規定する線分データとレーザのオン・オフ制御のためのレーザ制御データを含む複数ビットからなる時系列のデータである。

コンソール３にはメモリカード３１を着脱可能なスロットとリード・ライト用のインターフェイスが備えられている。コンソール３から入力した印字内容に関する設定情報をメモリカード３１に保存しておき、必要なときに読み出してコントローラ部２に送信することができる。また、外部コンピュータ等で作成した設定情報をメモリカード３１を介してコンソール３からコントローラ部２に転送することができる。

また、コントローラ部２にパーソナルコンピュータ３２を接続することも可能である。接続インターフェイスとして、ＲＳ２３２Ｃシリアルポート、パラレルポート、ＵＳＢポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート等が用いられる。パーソナルコンピュータ３２にインストールした専用ソフトウェアにより、パーソナルコンピュータ３２の画面やフルキーボード、マウス等を用いてコントローラ部２に対する設定情報の作成や管理を行うことができる。

図３は、レーザマーキング装置のコントローラ部２の処理装置２１が実行する展開処理の概略を示すフローチャートである。ステップ＃１０１において、処理装置２１は設定情報用メモリ２２から設定情報を読み出す。続くステップ＃１０２において、基本文字線分情報用メモリ２３から読み出したフォントデータを参照し、設定情報に含まれる印字文字や記号等を複数の連続加工曲線（直線を含む）に分解する。それぞれの連続加工曲線は、一筆書きのようにレーザ光を連続して出力しながらレーザ光のスポットを移動させる切れ目の無い曲線である。

１つの連続加工曲線は、レーザ偏向装置１２の二次元ガルバノミラー１２ａを一定間隔で制御するための複数の座標の集合（線分データに相当する）として表される。つまり、１つの連続加工曲線は、複数の座標（折れ曲り点）で接続された複数の線分で近似される。また、１つの連続加工曲線の終端から次の連続加工曲線の始端への移動（偏向）はレーザ光の出力を停止した状態（ゼロパワー）で行われる。

次のステップ＃１０３において、複数の連続加工曲線の並び替えを行う。レーザ光スポットの移動が最も効率的になるように、すなわち、連続加工曲線間のゼロパワー移動を含む全移動距離が最も短くなるように、連続加工曲線の加工処理順序が選択される。続くステップ＃１０４において、１つの連続加工曲線の終端から次の連続加工曲線の始端への移動経路（レーザ出力がゼロの線分）を生成し付加する。

例えば、文字「Ｂ」は一筆書きのように１つの連続加工曲線で描くことができる。これに対して、文字「Ａ」は一筆書きで描くことができないので、第１の連続加工曲線（直線）「∧」と第２の連続加工曲線（直線）「−」に分解される。この場合、第１の連続加工曲線（直線）「∧」の終端から第２の連続加工曲線（直線）「−」の始端までの移動経路が生成され付加される。この移動経路についても、レーザ偏向装置１２の二次元ガルバノミラー１２ａを一定間隔で制御するための複数の座標点の集合（線分データ）として表される。

続くステップ＃１０５において、時系列の線分データ（Ｘ座標及びＹ座標のデータ）及びレーザ制御データ（レーザ出力のオン・オフの区別）を含む展開情報が生成される。このようにして、生成された展開情報は次のステップ＃１０６で展開情報用メモリ２４に一時的に書き込まれ、展開処理が終了する。

この後、処理装置２１は、印字実行指令にしたがって、展開情報用メモリ２４から指定された展開情報を読み出し、ラインドライバ２５を介してヘッド部１に展開情報を送信する。図２に示すように、ラインレシーバ１３を介して展開情報を受信したヘッド部１では、データ復元・タイミング調整部１４が展開情報に含まれるレーザ制御データに基づいてレーザ発振器１１のオン・オフ制御を実行すると共に、線分データから求めたレーザ光の移動量に相当するデータをＤ／Ａ変換器１５に与える。

Ｄ／Ａ変換器１５は、移動量に相当するデータをアナログ電圧に変換しガルバノ制御部１６に与える。ガルバノ制御部１６は与えられたアナログ電圧にしたがってレーザ偏向装置１２の二次元ガルバノミラー１２ａを駆動し、これによってレーザ光のビームスポットが所定の位置へ移動する。このようにして、レーザ発振器１１から発したレーザ光がレーザ偏向装置１２で逐次偏向されてレーザ光のビームスポットがワークＷＫの表面を移動することにより、ワークＷＫの表面に所望の文字や記号等が印字される。

次に、設定情報と、展開処理によって設定情報から生成される展開情報の詳細について説明する。設定情報は、大きく分けると、ａ）レーザマーキング装置全体の設定情報（システム情報）、ｂ）設定共通情報、ｃ）ブロック情報、の３つを含んでいる。

ａ）レーザマーキング装置全体の設定情報（システム情報）は、現在時刻設定情報、レーザ印字開始タイミング、通信ボーレート、印字位置及び角度補正情報を含んでいる。

ｂ）設定共通情報は、複数の印字ブロックに共通の設定情報であり、印字実行指令から実際の印字開始までの待ち時間であるトリガレディ情報、印字方向、連続印字回数（印字するワークＷＫの数に相当する）、及び高速文字変更の対象文字の指定を含む。

ｃ）ブロック情報は、印字ブロックごとに設定できる情報であり、文字配置方法（横書き、縦書き、円弧に沿って外側又は内側に配置）、均等配置の指定、ブロック座標、印字ブロックの角度、フォント種類、文字列、文字サイズ、文字間隔、文字角度、太線幅、太線印字線数、印字パワー、印字スキャンスピード、及び助走長を含む。

図４は、ユーザによる印字設定の入力から印字開始までの処理におけるデータの流れを示すブロック図である。図４において、印字設定の入力値４１は、上述の設定情報用メモリ２２に記憶された設定情報に相当する。また、基本文字線分情報４２は、上述の基本文字線分情報用メモリ２３に記憶された情報である。これらの情報から文字座標情報４３、印字パワー・スピード等情報４４及び加工後文字線分情報４５が展開処理によって生成される。これらの情報を含む展開情報は、前述の展開情報用メモリ２４に相当する印字時参照メモリ４６に記憶される。そして、印字時参照メモリ４６に記憶された展開情報は、印字開始指令に伴ってスキャナ・レーザ管理ハードウェア内レジスタ４７及び、スキャナ・レーザ管理ハードウェア内ＦＩＦＯメモリ４８に渡される。

図５は、ユーザによる印字設定の入力から印字開始までの処理の流れを示すフローチャートである。ステップ＃２０１において、ユーザによる印字設定の入力が行われる。つまり、上述のシステム情報、設定共通情報及びブロック情報を含む設定情報が入力される。続くステップ＃２０２において、印字情報の展開処理が行われ、印字順が決定される。このとき、図４に示した文字座標情報４３、印字パワー・スピード等情報４４及び加工後文字線分情報４５が生成される。より具体的には、ユーザの入力した文字サイズ、助走長、太線幅にしたがって、基本文字線分情報で定義された文字の拡大縮小、助走線分の付加、及び太線化処理（必要な場合）を実行する。本発明に係る印字順決定方法については後述する。

図６は、印字文字の線分データに対する助走線分の付加及び太線化処理を説明するための図である。助走線分は、図６（ａ）に破線で示すように、文字をレーザ光で一筆書きのように描く場合に、レーザ出力を行わずにレーザ偏向装置１２を駆動することによって得られる線分軌跡に相当する。つまり、前述のレーザ制御データにしたがってレーザのオン・オフ制御が行われるときに、図５（ａ）の実線で示す各線分はレーザ出力がオンであり、破線で示す助走線分はレーザ出力がオフになる。このような助走線分を設けることにより、印字速度（スキャンスピード）を速くしても線分の接続点（折れ曲り点）で軌跡が丸くならないようにすることができる。太線化処理は、図６（ｂ）に示すように、レーザスポットの大きさで決まる太さの線分を複数本並べて描くことによって太線の文字を実現する処理である。指定された太線幅に応じて、並べて描く線分の本数が決められる。

なお、この時点で印字文字ごとに生成された展開後の線分情報は、印字エリアにおける絶対座標ではなく、その文字内での座標を示す仮想座標で記述されている。各文字を絶対座標におけるどの位置に配置するかを示す情報が図４に示した文字座標情報４３に相当する。スキャナ・レーザ管理ハードウェア（ヘッド部１のデータ復元・タイミング調整部１４に相当する）の機能によって、各印字文字の仮想座標と文字座標情報から絶対座標が生成される。

図７は、印字文字の仮想座標から絶対座標への変換の例を示す図である。図７（ａ）は、文字Ａの線分情報が仮想座標で示された様子を示している。文字Ａの左下の端点が仮想座標の原点とされ、傾き角度はゼロ（正立姿勢）である。図７（ｂ）は、文字Ａの線分情報が絶対座標で示された様子を示している。文字Ａの左下の端点は絶対座標（ａ，ｂ）に位置し、傾き角度はθである。この場合、文字座標情報（ａ，ｂ，θ）の情報が入力されることになる。

図５に戻って、ステップ＃２０２で生成された上記のような展開情報は、印字時参照メモリ４６（展開情報用メモリ２４）に一旦格納される（ステップ＃２０３）。この後、ユーザがコンソール３又はパーソナルコンピュータ３２から印字開始指令を入力するのを待つ（ステップ＃２０４）。印字実行指令の入力があれば、ステップ＃２０５で必要に応じて時間、日付、ランク等の更新文字の決定をした後、ステップ＃２０６で展開情報がスキャナ・レーザ管理ハードウェア（レジスタ４７及びＦＩＦＯメモリ４８）に転送される。印字内容に更新文字が含まれない場合は、印字時参照メモリ４６から読み出した展開情報がそのままスキャナ・レーザ管理ハードウェアに転送される。

更新文字は、時間、日付、ランク、シリアル番号等の印字文字であり、例えば複数のワークＷＫに印字するシリアル番号が１ずつ増加するような場合に相当する。更新文字がある場合は、ステップ＃２０１の印字設定入力でユーザが明示的に指示し、印字に使用される可能性のある文字（例えば数字の０から９）の全部について、ステップ＃２０２で展開処理が行われる。時間及び期限の印字に関しては、印字開始指令が入力された時点で計算される。

上記のようにして展開情報がスキャナ・レーザ管理ハードウェアに渡されると、印字が開始される（ステップ＃２０７）。具体的には、スキャナ・レーザ管理ハードウェア内レジスタ４７及びＦＩＦＯメモリ４８に展開情報の蓄積が完了した時点で、あるいはＦＩＦＯメモリに空き領域が無くなった時点でハードウェア内部の印字開始命令が発行され、印字が開始される。ＦＩＦＯメモリ４８に空き領域が無くなった時点で展開情報に残りがある場合は、展開情報の転送が一旦中断され、印字の実行に伴ってＦＩＦＯメモリ４８の空き領域が半分になった時点で展開情報の転送が再開される。

例えば、複数のワークＷＫに同じ文字列を印字する場合は、最初のワークＷＫの印字の際にステップ＃２０１からステップ＃２０３の処理が実行され、２個目以降のワークＷＫではステップ＃２０４からステップ＃２０７までの処理が繰り返されることになる。つまり、印字内容に変更がない限り、ステップ＃２０１からステップ＃２０３の処理を実行する必要はない。また、印字内容が一部変更される場合であっても、その変更対象の印字文字が時間、日付、ランク、シリアル番号等の更新文字である場合は、最初のワークＷＫの印字の際に、更新文字として印字に使用される可能性のある文字の全部について展開処理が行われる（ステップ＃２０２）。したがって、更新文字以外の印字内容が変わらない限り、２個目以降のワークＷＫではステップ＃２０４からステップ＃２０７までの処理を繰り返すだけでよい。

次に、図５のステップ＃２０２における本発明による印字順決定方法について説明する。通常、一つのワークには複数の印字ブロック（印字箇所）が設定され、各印字ブロックは複数の文字が並んだ文字列である。このような場合に、例えば一つの印字ブロックから別の印字ブロックへの移動軌跡（レーザ出力オフの状態でレーザスポットが移動する軌跡）の長さの総計が最短になるように印字順を決定すれば、全印字ブロックの印字にかかる時間を最短にすることができる（前述の従来技術）。そして、前述の従来技術では、印字開始指令が入力されて印字内容が決まってから印字順番を決定することになる。

しかし、印字ブロックの数が多くなれば、考えられる印字ルートの組合せが飛躍的に増加するので、すべての印字ルートについて印字ブロック間の移動軌跡（非印字区間）の長さの総計を算出する処理に要する時間が長くなる。その結果、全印字ブロックの印字にかかる時間が却って長くなる可能性がある。そこで、本発明のレーザマーキング装置では、以下のように合理的な印字順決定方法を採用している。

本発明によるレーザマーキング装置の印字順決定方法の第１実施例を図８〜１０を参照しながら説明する。図８は本発明の第１実施例に係る印字順決定方法の処理手順を示すフローチャートである。図９は第１実施例に係る各印字ブロックの代表点及び代表直線の設定を示す図である。図１０は第１実施例に係る印字順決定結果の例を示す図である。

本実施例の印字順決定方法では、まず、各印字ブロックの第１及び第２の代表点を設定する（図８のステップ＃３０１）。すなわち、図９に示すように、各印字ブロックを構成する文字列の最初の文字に対応させて第１代表点５１を設定し、最後の文字に対応させて第２代表点５２を設定する。そして、第１代表点５１と第２代表点５２とを結ぶ直線（矢印線）５３を印字ブロック代表直線５３として設定する（図８のステップ＃３０２）。

本実施例に係るレーザマーキング装置では、印字ブロックの配置態様を４種類に分類することができ、それぞれの配置態様に図９（ａ）〜（ｄ）がそれぞれ対応している。図９（ａ）は横書き配置、図９（ｂ）は縦書き配置、図９（ｃ）は円弧外周配置、図９（ｄ）は円弧内周配置をそれぞれ示している。これらの例では、各配置態様の印字ブロックはいずれもＡ，Ｂ，Ｃの３文字からなる文字列である。

図９（ａ）及び（ｂ）の横書き配置及び縦書き配置では、第１文字Ａに外接する矩形（以下、外接矩形という）の左下隅を第１代表点５１とし、最後の文字Ｃの外接矩形の左下隅を第２代表点５２とする。そして、第１代表点５１と第２代表点５２とを結ぶ直線が印字ブロック代表直線５３となる。一方、図９（ｃ）及び（ｄ）の円弧外周配置及び円弧内周配置では、第１文字Ａの外接矩形の下辺の中点を第１代表点５１とし、最後の文字Ｃの外接矩形の下辺の中点を第２代表点５２とする。そして、第１代表点５１と第２代表点５２とを結ぶ直線が印字ブロック代表直線５３となる。

上記のように、横書き配置及び縦書き配置では文字に外接する矩形の左下隅に代表点を設定しているのに対して、円弧外周配置及び円弧内周配置では文字に外接する矩形の下辺の中点に代表点を設定している理由は、他の仕様に基づく。つまり、文字ブロック（文字列）を構成する各文字を回転させる際に回転の中心となる点が、横書き配置及び縦書き配置では文字に外接する矩形の左下隅に設定されているのに対して円弧外周配置及び円弧内周配置では文字に外接する矩形の下辺の中点に設定されているからである。

上記の第１及び第２の代表点を文字の回転中心に合わせる必要は必ずしもない。例えば、文字列（印字ブロック）の４種類の配置すべてについて同じ位置（例えば文字に外接する矩形の左下隅）を代表点に設定してもよい。また、文字に外接する矩形上の、矩形内、あるいは矩形外の任意の点に代表点を設定してもよい。要は、文字列（印字ブロック）を構成する最初の文字の外接矩形に対して第１代表点が所定の位置関係にあればよく、同様に最後の文字の外接矩形に対して第２代表点が所定の位置関係にあればよい。

上記のようにして各印字ブロックが第１代表点５１と第２代表点５２とを結ぶ印字ブロック代表直線５３で置き換えられた後、一の印字ブロック代表直線５３の端点（第１又は第２の代表点）から別の印字ブロック代表直線５３の端点への移動経路である直線（以下、印字ブロック間直線という）を設定する（図８のステップ＃３０３）。この印字ブロック間直線は、複数通りの設定が可能である。可能な複数通りの組合せについて、複数の印字ブロック代表直線５３と１又は複数の印字ブロック間直線を含む全経路の長さを算出し、これが最短になる印字順を求めるのが本実施例の印字順決定方法である。

図８に示す処理手順では、ステップ＃３０４で１つの組合せについて複数の印字ブロック代表直線５３と１又は複数の印字ブロック間直線を含む全経路の長さを算出し、次のステップ＃３０５で前回の（記憶されている）長さと比較する。前回の長さより小である（短い）場合は全経路の長さ及びそのときの印字順の記憶内容を更新する（ステップ＃３０６）。前回の長さより小でなければステップ＃３０６の処理はスキップする。続くステップ＃３０７ですべての印字順の組合せについて上記の一連の処理が終了したか否かをチェックする。別の印字順の組合せが残っている場合はステップ＃３０３に戻り、別の印字順の組合せについて上述のような全経路の長さの算出、比較、及び記憶更新の処理を繰り返す。

すべての印字順の組合せについて一連の処理が終了すれば、記憶されている印字順は全経路の長さが最短の印字順であることになる。したがって、ステップ＃３０８において、記憶されている印字順を最適印字順として決定する。

なお、印字順の組合せには、各印字ブロックを逆方向に印字する場合が含まれる。つまり、２つの印字ブロック代表直線５３の端点同士を結ぶ印字ブロック間直線の設定の仕方は、第１代表点同士の接続、第２代表点同士の接続、第１代表点から第２代表点への接続、そして第２代表点から第１代表点への接続の４通りが可能である。

図１０は第１実施例に係る印字順決定結果の例を示している。図１０（ａ）に示すように３個の印字ブロック６１，６２及び６３が設定されているとする。第１の印字ブロック６１は円弧外周配置であり、第２の印字ブロック６２は縦書き配置であり、第３の印字ブロック６３は横書き配置である。図８を用いて説明したように、各印字ブロックについて第１代表点及び第２代表点が設定され、それらの代表点を結ぶ印字ブロック代表直線５３ａ，５３ｂ及び５３ｃが図１０（ｂ）に示すように設定される。

そして、印字ブロック代表直線５３ａ，５３ｂ及び５３ｃの端点同士を結ぶ印字ブロック間直線５４ａ及び５４ｂが設定される。印字ブロック間直線の設定の仕方には複数通りの組合せがあるが、図１０（ｂ）に示した組合せの場合に、複数の印字ブロック代表直線５３ａ，５３ｂ，５３ｃ及び複数の印字ブロック間直線５４ａ，５４ｂを含む全経路の長さが最短になる。

上述のように、本実施例によれば複数の印字ブロックをそれぞれ印字ブロック代表直線で表し、印字ブロック代表直線の端点同士を結ぶ印字ブロック間直線の可能な組合せの中から、印字ブロック代表直線及び印字ブロック間直線を含む全経路の長さが最短になるものを最適の印字順として決定する。こうすることにより、印字内容が時間、日付、ランク、シリアル番号のようにワークＷＫごとに変わる場合であっても、最適の印字順を一旦決定すれば再計算することなく同じ印字順で効率的に連続印字を行うことができる。

図１１は、本発明によるレーザマーキング装置の印字順決定方法の第２実施例を説明するための図である。上記の第１実施例では、各印字ブロックの最初の文字に対応する第１代表点と最後の文字に対応する第２代表点とを結ぶ印字ブロック代表直線で各印字ブロックを置き換えて最適印字順を求めた。これに対して本実施例では、図１１に示すように、印字ブロックを構成する複数の文字毎に代表点を設定している。第１実施例で説明した理由により、円弧外周配置の第１印字ブロック６１では各文字の外接矩形の下辺の中点に代表点が設定され、縦書き配置の第２印字ブロック６２と横書き配置の第３印字ブロック６３では、各文字の外接矩形の左下隅に代表点が設定されている。

この実施例では、各印字ブロック６１，６２，６３内で各文字の代表点を結ぶ直線５３ａａ＋５３ａｂ，５３ｂａ＋５３ｂｂ，５３ｃａ＋５３ｃｂと印字ブロック６１，６２，６３の間を結ぶ印字ブロック間直線５４ａ，５４ｂを含む全経路の長さが最短になる印字順が最適の印字順として決定される。

図１２は、本発明によるレーザマーキング装置の印字順決定方法の第３実施例を説明するための図である。上記の第２実施例では印字ブロックを構成する複数の文字毎に１つの代表点を設定したが、この実施例では文字毎に２つの代表点を設定する。図１２に示すように、円弧外周配置の第１印字ブロック６１及び横書き配置の第３印字ブロック６３では、各文字の外接矩形の左下隅及び右下隅に２つの代表点が設定され、縦書き配置の第２印字ブロック６２では、各文字の外接矩形の左上隅及び左下隅に２つの代表点が設定されている。

この実施例では、各印字ブロック６１，６２，６３内で各文字の代表点を結ぶ直線５３ａａ＋５３ａｂ，５３ｂａ＋５３ｂｂ，５３ｃａ＋５３ｃｂと印字ブロック６１，６２，６３の間を結ぶ印字ブロック間直線５４ａ，５４ｂを含む全経路の長さが最短になる印字順が最適の印字順として決定される。

以上、本発明のいくつかの実施例を説明したが、本発明はこれらの実施例を更に改変した形態で実施してもよい。例えば、上記の各実施例では印字ブロックが複数の文字からなる文字列で構成されているが、本発明はこのような場合に限らず、印字ブロックが単一の文字（又は記号等）で構成されている場合にも適用することができる。印字ブロックが単一の文字（又は記号等）で構成されている場合は、各印字ブロックに設定される代表点は２個でも１個でもよい。

また、上記実施例ではヘッド部１とコントローラ部２とが分離しており、通信ケーブルで両者が接続されているが、本発明はヘッド部とコントローラ部とが一体に構成されているレーザマーキング装置にも適用することができる。

本発明の実施例に係るレーザマーキング装置の概略構成図である。 本発明の実施例に係るレーザマーキング装置の回路構成を示すブロック図である。 レーザマーキング装置のコントローラ部の処理装置が実行する展開処理の概略を示すフローチャートである。 ユーザによる印字設定の入力から印字開始までの処理におけるデータの流れを示すブロック図である。 ユーザによる印字設定の入力から印字開始までの処理の流れを示すフローチャートである。 印字文字の線分データに対する助走線分の付加及び太線化処理を説明するための図である。 印字文字の仮想座標から絶対座標への変換の例を示す図である。 本発明の第１実施例に係る印字順決定方法の処理手順を示すフローチャートである。 第１実施例に係る各印字ブロックの代表点及び代表直線の設定を示す図である。 第１実施例に係る印字順決定結果の例を示す図である。 本発明によるレーザマーキング装置の印字順決定方法の第２実施例を説明するための図である。 本発明によるレーザマーキング装置の印字順決定方法の第３実施例を説明するための図である。

符号の説明

１１ レーザ発振器（レーザ光源）
１２ レーザ偏向装置（偏向装置）
１４ データ復元・タイミング調整部（制御手段）
２１ 処理装置（処理手段）
２３ 基本文字線分情報用メモリ

Claims (7)

1. レーザ光源から発したレーザ光を偏向装置で二次元偏向することによって対象物の表面にレーザ光による印字を行うレーザマーキング装置において、複数の印字ブロックにわたって印字を行うとともに、少なくとも一つの印字ブロックに、印字ごとに印字内容が変わる更新文字を含む印字方法であって、
   （ａ）各印字ブロックを構成する文字列の最初の文字の外接矩形に対して所定の位置関係にある第１代表点を設定すると共に、前記文字列の最後の文字の外接矩形に対して所定の位置関係にある第２代表点を設定するステップと、
   （ｂ）前記第１代表点と前記第２代表点とを結ぶ印字ブロック代表直線を印字ブロックごとに設定するステップと、
   （ｃ）一の印字ブロック代表直線の端点である前記第１代表点又は前記第２代表点から別の印字ブロック代表直線の端点である前記第１代表点又は前記第２代表点への移動経路である印字ブロック間直線を設定するステップと、
   （ｄ）複数の前記印字ブロック代表直線と１又は複数の前記印字ブロック間直線とを含む全経路の長さを算出するステップと、
   （ｅ）可能なすべての印字順の組合せについて前記ステップ（ｃ）及び（ｄ）を実行したときに、前記全経路の長さが最短となる印字順を最適印字順として決定するステップと、
   （ｆ）印字開始指令を入力するステップと、
   （ｇ）前記印字開始指令を受けた後に前記更新文字を計算するステップと、
   （ｈ）前記ステップ（ｇ）において計算された更新文字を含む前記複数の印字ブロックに設定された文字を、前記ステップ（ｅ）において決定された最適印字順に基づいて、印字するステップと、
   を有することを特徴とするレーザマーキング装置における複数印字ブロックの印字方法。
2. 前記ステップ（ｆ）から前記ステップ（ｈ）までの処理を一単位として繰り返し行うことを特徴とする請求項１記載のレーザマーキング装置における複数印字ブロックの印字方法。
3. 前記更新文字は、時間に関する印字文字であることを特徴とする請求項１又は２記載のレーザマーキング装置における複数印字ブロックの印字方法。
4. 前記ステップ（ａ）において、文字列の最初の文字と最後の文字との間に位置する中間文字についても、文字の外接矩形に対して所定の位置関係にある代表点を設定し、
   前記ステップ（ｂ）において、前記第１代表点と前記第２代表点とを結ぶ印字ブロック代表直線を、前記中間文字の代表点を経由する折れ線として設定することを特徴とする
   請求項１から３のいずれか記載のレーザマーキング装置における複数印字ブロックの印字方法。
5. レーザ光源から発したレーザ光を偏向装置で二次元偏向することによって対象物の表面にレーザ光による印字を行うレーザマーキング装置において、複数の印字ブロックにわたって印字を行うとともに、少なくとも一つの印字ブロックに、印字ごとに印字内容が変わる更新文字を含む印字方法であって、
   （ａ）各印字ブロックは単一の文字で構成され、文字の外接矩形に対して所定の位置関係にある第１代表点及び第２代表点を設定するステップと、
   （ｂ）前記第１代表点と前記第２代表点とを結ぶ印字ブロック代表直線を印字ブロックごとに設定するステップと、
   （ｃ）一の印字ブロック代表直線の端点である前記第１代表点又は前記第２代表点から別の印字ブロック代表直線の端点である前記第１代表点又は前記第２代表点への移動経路である印字ブロック間直線を設定するステップと、
   （ｄ）複数の前記印字ブロック代表直線と１又は複数の前記印字ブロック間直線とを含む全経路の長さを算出するステップと、
   （ｅ）可能なすべての印字順の組合せについて前記ステップ（ｃ）及び（ｄ）を実行したときに、前記全経路の長さが最短となる印字順を最適印字順として決定するステップと、
   （ｆ）印字開始指令を入力するステップと、
   （ｇ）前記印字開始指令を受けた後に前記更新文字を計算するステップと、
   （ｈ）前記ステップ（ｇ）において計算された更新文字を含む前記複数の印字ブロックに設定された文字を、前記ステップ（ｅ）において決定された最適印字順に基づいて、印字するステップと、
   を有することを特徴とするレーザマーキング装置における複数印字ブロックの印字方法。
6. レーザ光源から発したレーザ光を偏向装置で二次元偏向することによって対象物の表面にレーザ光による印字を行うレーザマーキング装置において、複数の印字ブロックにわたって印字を行うとともに、少なくとも一つの印字ブロックに、印字ごとに印字内容が変わる更新文字を含む印字方法であって、
   （ａ）各印字ブロックは単一の文字で構成され、文字の外接矩形に対して所定の位置関係にある１個の代表点を設定するステップと、
   （ｂ）一の印字ブロックの代表点から別の印字ブロックの代表点への移動経路である印字ブロック間直線を設定するステップと、
   （ｃ）複数の前記印字ブロック間直線を含む全経路の長さを算出するステップと、
   （ｄ）可能なすべての印字順の組合せについて前記ステップ（ｂ）及び（ｃ）を実行したときに、前記全経路の長さが最短となる印字順を最適印字順として決定するステップと、
   （ｅ）印字開始指令を入力するステップと、
   （ｆ）前記印字開始指令を受けた後に前記更新文字を計算するステップと、
   （ｇ）前記ステップ（ｆ）において計算された更新文字を含む前記複数の印字ブロックに設定された文字を、前記ステップ（ｄ）において決定された最適印字順に基づいて、印字するステップと、
   を有することを特徴とするレーザマーキング装置における複数印字ブロックの印字方法。
7. レーザ光源から発したレーザ光を偏向装置で二次元偏向することによって対象物の表面にレーザ光による印字を行うレーザマーキング装置であって、
   複数の印字ブロックの印字内容に関する設定情報を入力するとともに、当該設定情報には、少なくとも一つの印字ブロックに、印字ごとに印字内容が変わる更新文字を含む設定情報入力手段と、
   入力された設定情報とあらかじめ記憶された基本文字線分情報とに基づいて、複数の印字ブロックの印字順を決定し、文字座標情報、印字パワー・スピード等情報及び加工後文字線分情報を含む展開情報を生成する処理手段と、
   前記展開情報に基づいて前記レーザ光源のオン・オフ制御及び前記偏向装置の制御を行う制御手段とを備え、
   前記処理手段は、各印字ブロックを構成する文字の外接矩形に対して所定の位置関係にある代表点を設定し、各印字ブロックの代表点を結ぶ１又は複数の印字ブロック間直線を含む全経路の長さを算出し、可能なすべての印字順の組合せの中から前記全経路の長さが最短となる印字順を最適印字順として決定するとともに、印字開始指令を受けた後に前記更新文字を計算し、
   前記制御手段は、前記処理手段によって計算された更新文字を含む前記複数の印字ブロックに設定された文字を、前記処理手段によって決定された最適印字順に基づいて、制御を行うことを特徴とするレーザマーキング装置。

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