JP4559106B2 - レーザマーキング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガルバノミラーを備えたレーザマーキング装置に関する。

一般に、レーザマーキング装置は、例えば下記特許文献１（図６）に開示されたもののように、一対のガルバノミラー１Ｍ，２Ｍを、レーザ光Ｌの光路の途中に配して備え、ガルバノミラー１Ｍ，２Ｍが駆動することでマーキング対象物Ｗ上でマーキングポイントＭＰが所望の位置に走査される。ここで、「マーキングポイント」とは、レーザ光源がオンしている場合に、マーキング対象物Ｗ上のレーザ光の照射点となるポイントであり、かつ、レーザ光がオフしている場合には、レーザ光源がオンしたときに、マーキング対象物Ｗ上のレーザ光の照射点となり得るポイントをいう。従って、マーキングポイントは、レーザ光源からレーザ光が出力されていない状態でも、マーキング対象物Ｗ上に存在し得る。

また、レーザマーキング装置には、マーキング情報を設定する設定部（図示せず）と、マーキング情報を処理しかつレーザ光源のオンオフ及びガルバノミラーを制御するＣＰＵ（図示せず）とが備えられている。この設定部にて、マーキングする文字・記号・図形等からなるマーキングパターン、及び、マーキング速度に係るマーキング情報を設定すると、ＣＰＵが、マーキング開始前に、マーキング情報に基づき、上記マーキングパターンを、所定の線要素に分け、その各線要素について始点と終点の座標データ、及び、始点から終点までの中間点の座標データを生成する。そして、ＣＰＵからガルバノミラーに座標データが与えられると、前記マーキングポイントがマーキング対象物Ｗ上で移動されるが、このとき、レーザ光源をオフしてマーキングポイントを移動すれば、次に所望の位置からマーキングが開始可能になり、レーザ光源をオンしてマーキングポイントを移動すれば、所望のマーキングパターンがマーキングされる。
特開平９−３０８９７６号公報

ところで、前述したように、レーザ光源をオフしてマーキングポイントを移動する非マーキング移動区間としては、例えば、文字列「ＡＢ」をマーキングする場合には、以下のものが挙げられる。即ち、図７に示すように、マーキングを行う前は、マーキングポイントは、マーキング対象物Ｗ上に設定した原点Ｐ０に配されており、その原点Ｐ０から最初の線要素Ｋ１の始点Ｐ１までが、非マーキング移動区間Ｄ１になる。また、先にマーキングされた線要素Ｋ２の終点Ｐ３から、次にマーキングする線要素Ｋ３の始点Ｐ４とが離れている場合には、その終点Ｐ２から次の始点Ｐ３までが非マーキング移動区間Ｄ２になる。さらに、同図において、線要素Ｋ３の終点Ｐ５と、線要素Ｋ４の始点Ｐ６の間も同様に、非マーキング移動区間Ｄ３になる。

そして、従来のレーザマーキング装置では、ＣＰＵは、非マーキング移動区間の中間点の座標データは生成しないので、例えば、非マーキング移動区間Ｄ１の場合、その始端点となる原点Ｐ０の座標データがガルバノミラーに与えられたら、次には、非マーキング移動区間Ｄ１の終端点である線要素Ｋ１の始点Ｐ１の座標データが与えられる。非マーキング移動区間Ｄ２，Ｄ３に関しても同様である。このため、ガルバノミラーは、非マーキング移動区間が長いときには、始端点と終端点との大きな偏差に基づき、一気に加速して、フルスピードで終端点に向けて移動する。そして、終端点に近づくと、一気に減速し、つまり急ブレーキをかけて、マーキングポイントが終端点に到達する。

ところが、非マーキング移動区間の終端点でガルバノミラーが電気信号上は停止したとしても、ガルバノミラー（ガルバノスキャナ）の機械的な振動、即ちリンギングが発生する場合がある。そして、非マーキング移動区間の終端点でありかつ次にマーキングする線要素の始点でもある点の近傍で、マーキングポイントの振動が所定の基準振幅を超え、その状態のままで、マーキングを開始すると、マーキング品質が低下していまう。

このため、従来のレーザマーキング装置では、マーキングポイントが非マーキング移動区間の終端点に到達した後にウェイト時間を設け、そのウェイト時間内に、マーキングポイントの振幅が許容値以下に収束するまで次の走査をしない（収束するまで待機する）構成を採っていた。具体的には、レーザマーキング装置のマーキング可能な領域（図７のＳ１）の範囲において、最もウェイト時間が長く必要な場合を、例えば実験的に求め、それを固定ウェイト時間として設定し、どのような非マーキング移動区間の終端点においても、マーキングポイントが到達して固定のウェイト時間の経過を待ってから、次の線要素のマーキングを開始する構成にしてあった。

しかしながら、非マーキング移動区間の距離は、様々であり、それら非マーキング移動区間の距離によって、ガルバノミラーのリンギングの大きさも異なる。その理由は、図８に示すように、レーザマーキング装置では、移動距離に応じて、マーキングポイントの最高速度が決まる。従って、非マーキング移動区間が長いほど、最高速度が大きくなって、停止するときには、大きな急ブレーキを必要とし、その結果、図９に示すように、移動距離が長いほど、リンギングの減衰時間が長く必要になる（同図のＴ１，Ｔ２を比較参照）。

従って、従来のように、非マーキング移動区間の長短に関係なく固定のウェイト時間を設けたものでは、非マーキング移動区間が短く、リンギングが短時間で収まる場合でも、固定ウェイト時間の間は待たなければならず、これが無駄な待ち時間となって、マーキング所要時間を長くする結果になっていた。このため、前記した無駄な待ち時間をなくして、マーキング所要時間の短縮化を図ったレーザマーキング装置の開発が要請されていた。

また、レーザ光源をオンしてマーキングポイントを移動してマーキングされるマーキング移動区間に対しては、従来、例えばマーキング対象物Ｗ上のマーキングポイントＭＰのスポット半径に相当する極めて短い距離間隔で各線要素について始点から終点までの中間点を生成し、これを所定の周期に応じた出力タイミングでガルバノミラーに順次与えてマーキングポイントＭＰを等速移動させる構成になっていた。このような構成では、マーキング移動区間においてリンギングが生じるおそれはないが、極めて短い距離間隔の中間データを多く生成する必要があり、その分だけ多くの座標データを処理する必要があった。また、それに応じて設定できるマーキング速度にも限界があり、やはりマーキング所要時間が全体として長くなってしまうという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、マーキング品質を低下させることなく、マーキング所要時間の短縮化を図ることが可能なレーザマーキング装置の提供を目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明に係るレーザマーキング装置は、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光の方向を変えて、マーキング対象物上で前記レーザ光の照射点となるマーキングポイントを走査するガルバノミラーと、前記ガルバノミラーを駆動モーターによって回動させるガルバノ駆動手段と、前記ガルバノミラーの現在の回動位置を検出し、この回動位置に対応する位置信号を出力する位置検出手段と、マーキングすべき文字、記号、図形等からなるマーキングパターンに関するマーキング情報に基づいて、前記マーキングパターンを、所定の線要素に分け、それら各線要素のそれぞれについて、始点及び終点を含む複数の座標データを生成するデータ生成手段と、前記レーザ光源のオンオフを制御すると共に、前記データ生成手段で生成された前記座標データを前記ガルバノ駆動手段に順次与える制御手段とを備え、前記レーザ光源のオンオフ制御をしつつ、前記ガルバノ駆動手段により前記位置検出手段からの前記位置信号、及び、前記制御手段からの各座標データに基づいて、当該各座標データに対応する目標位置と、前記位置検出手段で検出された現在の回動位置との位置偏差に応じた制御電流を前記駆動モーターに与えてガルバノミラーを回動させることで、前記マーキングポイントの位置及び移動速度を制御して、前記マーキングパターンをマーキングするレーザマーキング装置において、前記データ生成手段は、前記レーザ光源をオフして前記マーキングポイントを移動する非マーキング移動区間のうち、終端点において機械的振動が生じない最大の基準距離よりも長い長距離非マーキング移動区間に対して、前記基準距離間隔毎の補助座標データを生成する構成とされ、前記制御手段は、長距離非マーキング移動区間について、前記データ生成手段で生成された補助座標データを前記ガルバノ駆動手段に与える構成であって、前記長距離非マーキング移動区間について、前記データ生成手段で生成された補助座標データを出力した後に、当該補助座標データに対応する目標位置と、前記位置検出手段で検出された現在の回動位置との位置偏差が前記基準距離の略半分の距離となる出力タイミングで次の補助座標データを出力することを特徴とする。

請求項２の発明に係るレーザマーキング装置は、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光の方向を変えて、マーキング対象物上で前記レーザ光の照射点となるマーキングポイントを走査するガルバノミラーと、前記ガルバノミラーを駆動モーターによって回動させるガルバノ駆動手段と、前記ガルバノミラーの現在の回動位置を検出し、この回動位置に対応する位置信号を出力する位置検出手段と、前記マーキング対象物にマーキングすべき文字、記号、図形等からなるマーキングパターンに関するマーキング情報に基づいて、前記マーキングパターンを、所定の線要素に分け、それら各線要素のそれぞれについて、始点及び終点を含む複数の座標データを生成するデータ生成手段と、前記レーザ光源のオンオフ制御をしつつ、前記ガルバノ駆動手段により前記位置検出手段からの前記位置信号、及び、前記制御手段からの各座標データに基づいて、当該各座標データに対応する目標位置と、前記位置検出手段で検出された現在の回動位置との位置偏差に応じた制御電流を前記駆動モーターに与えてガルバノミラーを回動させることで、前記マーキングポイントの位置及び移動速度を制御して、前記マーキングパターンをマーキングするレーザマーキング装置において、前記データ生成手段は、前記レーザ光源をオンして前記マーキングポイントを移動するマーキング移動区間に対して、終端点において機械的振動が生じない最大の基準距離間隔の点に対応する前記複数の座標データを生成するよう構成され、前記制御手段は、前記マーキング移動区間について、前記データ生成手段で生成された座標データを前記ガルバノ駆動手段に与える構成であって、前記マーキング移動区間について、前記データ生成手段で生成された座標データを出力した後に、当該座標データに対応する目標位置と、前記位置検出手段で検出された現在の回動位置との位置偏差が前記基準距離の略半分の距離となる出力タイミングで次の座標データを順次出力することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のレーザマーキング装置において、前記マーキング対象物上にマーキングすべき前記マーキングパターンの線幅を変更可能に設定する線幅設定手段を備え、前記データ生成手段は、前記基準距離を、前記線幅設定手段で設定された線幅に応じた距離に変更してデータ生成を行うことを特徴とする。
請求項４の発明に係るレーザマーキング装置は、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光の方向を変えて、マーキング対象物上で前記レーザ光の照射点となるマーキングポイントを走査するガルバノミラーと、前記ガルバノミラーを駆動モーターによって回動させるガルバノ駆動手段と、前記ガルバノミラーの現在の回動位置を検出し、この回動位置に対応する位置信号を出力する位置検出手段と、マーキングすべき文字、記号、図形等からなるマーキングパターンに関するマーキング情報に基づいて、前記マーキングパターンを、所定の線要素に分け、それら各線要素のそれぞれについて、始点及び終点を含む複数の座標データを生成するデータ生成手段と、前記レーザ光源のオンオフを制御すると共に、前記データ生成手段で生成された前記座標データを前記ガルバノ駆動手段に順次与える制御手段とを備え、前記レーザ光源のオンオフ制御をしつつ、前記ガルバノ駆動手段により前記位置検出手段からの前記位置信号、及び、前記制御手段からの各座標データに基づいて、当該各座標データに対応する目標位置と、前記位置検出手段で検出された現在の回動位置との位置偏差に応じた制御電流を前記駆動モーターに与えてガルバノミラーを回動させることで、前記マーキングポイントの位置及び移動速度を制御して、前記マーキングパターンをマーキングするレーザマーキング装置において、前記データ生成手段は、前記レーザ光源をオフして前記マーキングポイントを移動する非マーキング移動区間のうち、終端点において機械的振動が生じない最大の基準距離よりも長い長距離非マーキング移動区間に対して、前記基準距離間隔毎の補助座標データを生成する構成とされ、前記制御手段は、長距離非マーキング移動区間について、前記データ生成手段で生成された補助座標データを前記ガルバノ駆動手段に与え、前記マーキング対象物上にマーキングすべき前記マーキングパターンの線幅を変更可能に設定する線幅設定手段を備え、前記データ生成手段は、前記基準距離を、前記線幅設定手段で設定された線幅に応じた距離に変更してデータ生成を行うことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のレーザマーキング装置において、前記マーキング対象物の材質情報を変更可能に設定する材質設定手段を備え、前記データ生成手段は、前記基準距離を、前記材質設定手段で設定された材質情報に応じた距離に変更してデータ生成を行うことを特徴とする。
請求項６の発明に係るレーザマーキング装置は、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光の方向を変えて、マーキング対象物上で前記レーザ光の照射点となるマーキングポイントを走査するガルバノミラーと、前記ガルバノミラーを駆動モーターによって回動させるガルバノ駆動手段と、前記ガルバノミラーの現在の回動位置を検出し、この回動位置に対応する位置信号を出力する位置検出手段と、マーキングすべき文字、記号、図形等からなるマーキングパターンに関するマーキング情報に基づいて、前記マーキングパターンを、所定の線要素に分け、それら各線要素のそれぞれについて、始点及び終点を含む複数の座標データを生成するデータ生成手段と、前記レーザ光源のオンオフを制御すると共に、前記データ生成手段で生成された前記座標データを前記ガルバノ駆動手段に順次与える制御手段とを備え、前記レーザ光源のオンオフ制御をしつつ、前記ガルバノ駆動手段により前記位置検出手段からの前記位置信号、及び、前記制御手段からの各座標データに基づいて、当該各座標データに対応する目標位置と、前記位置検出手段で検出された現在の回動位置との位置偏差に応じた制御電流を前記駆動モーターに与えてガルバノミラーを回動させることで、前記マーキングポイントの位置及び移動速度を制御して、前記マーキングパターンをマーキングするレーザマーキング装置において、前記データ生成手段は、前記レーザ光源をオフして前記マーキングポイントを移動する非マーキング移動区間のうち、終端点において機械的振動が生じない最大の基準距離よりも長い長距離非マーキング移動区間に対して、前記基準距離間隔毎の補助座標データを生成する構成とされ、前記制御手段は、長距離非マーキング移動区間について、前記データ生成手段で生成された補助座標データを前記ガルバノ駆動手段に与え、前記マーキング対象物の材質情報を変更可能に設定する材質設定手段を備え、前記データ生成手段は、前記基準距離を、前記材質設定手段で設定された材質情報に応じた距離に変更してデータ生成を行うことを特徴とする。

＜用語説明＞
なお、上記「終端点において機械的振動が生じない最大の基準距離」とは、レーザ光源をオフしてマーキングポイントを移動させた場合に、終端点においてガルバノミラーの機械的振動（リンギング）が生じないか、また、その機械的振動が生じたとしてもマーキング品質に影響を与えない程度の距離をいう。また、この基準距離は、設定されたマーキング速度、マーキング対象物の材質、マーキング対象物にマーキングすべきマーキングパターンのマーキング太さ・深さ（線幅）などに応じて変わる。
また、「目標位置に、前記位置検出手段で検出された現在の回動位置が到達する」とは、目標位置と回動位置との偏差が実質的にゼロになることであり、ガルバノミラーの回動速度（マーキングポイントの移動速度）が実質的にゼロになることを意味する。

＜請求項１の発明＞
本構成によれば、非マーキング移動区間のうち、終端点において機械的振動が生じない最大の基準距離よりも長い長距離非マーキング移動区間に対して、基準距離間隔毎の中間点に対応する補助座標データが生成される。
これにより、長距離非マーキング移動区間に対して機械的振動（リンギング）を抑えることができる。
また、マーキングポイントの移動速度は、補助座標データ、座標データ（以下、本段落において「座標データ等」）を出力してから、ガルバノミラーの現在の回動位置が当該座標データの目標位置に対して基準距離の略半分以下となったときから減速が開始される傾向にある（図３（Ａ）参照）。そこで、マーキングポイントが当該座標データの目標位置に対して基準距離の略半分の位置に達した時点で次の座標データ等を出力するようにした。

＜請求項２の発明＞
本構成によれば、マーキング移動区間について、機械的振動が生じない基準距離間隔の中間点の座標データを生成し、これらの座標データをガルバノ駆動手段に順次与える構成とした。これにより、中間点の座標データの生成量を軽減し、かつ、従来よりも速い速度でマーキング移動区間のマーキングを行うことができ、もってマーキング所要時間を全体として短縮化することができる。
また、マーキングポイントの移動速度は、補助座標データ、座標データ（以下、本段落において「座標データ等」）を出力してから、ガルバノミラーの現在の回動位置が当該座標データの目標位置に対して基準距離の略半分以下となったときから減速が開始される傾向にある（図３（Ａ）参照）。そこで、マーキングポイントが当該座標データの目標位置に対して基準距離の略半分の位置に達した時点で次の座標データ等を出力するようにした。

＜請求項３，４の発明＞
リンギングがマーキング品質に影響を与えるかどうかは、同一材質のマーキング対象物Ｗへのマーキングの線幅（太さや深さ）によっても変わる。
そこで、本構成では、マーキングの線幅を線幅設定手段にて設定できるようにし、この線幅設定手段で設定されたマーキングの線幅に応じて最適な基準距離に変更されるようになっている。そして、この変更された基準距離に基づき座標データや補助座標データ及びそれの出力タイミングが変更されるようになっている。

＜請求項５，６の発明＞
また、マーキングの線幅が同じ幅であってもマーキング対象物Ｗの材質が異なればリンギングがマーキング品質に与える影響度も変わってくることがある。
そこで、本実施形態では、マーキング対象物の材質情報を材質設定手段にて設定できるようにし、この材質設定手段で設定された材質情報に応じて最適な基準距離に変更されるようになっている。そして、この変更された基準距離に基づき補助座標データ及びそれの出力タイミングが変更されるようになっている。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１〜図４によって説明する。

１．本実施形態の構成
（１）全体構成
本実施形態のレーザマーキング装置は、図１に全体が示されており、同図において、符号２１０は、レーザ光源であって、ここから出射されたレーザ光はガルバノスキャナ２２０によって向きが変更される。ガルバノスキャナ２２０は、第１及び第２のガルバノミラー２２０Ｖ，２２０Ｗと、それらの各ガルバノミラー２２０Ｖ，２２０Ｗが回転軸に取り付けられた駆動モーター（図示せず）を備えた駆動部２２０Ｘ，２２０Ｙ（本発明の「ガルバノ駆動手段」に相当する。）とを備え、前記駆動部２２０Ｘ，２２０Ｙの駆動モーターに座標データとしての電圧信号を与えると、その電圧信号のレベルに応じた角度に各ガルバノミラー２２０Ｖ，２２０Ｗが回動する。そして、第１ガルバノミラー２２０Ｖでレーザ光が、所定方向（これを「Ｘ方向」という）に振られると共に、第２ガルバノミラー２２０Ｗで、その所定方向と直交する方向（これを「Ｙ方向」という）に振られて、これにより、レーザ光のマーキング対象物Ｗ上における照射点が、Ｘ方向とＹ方向の２次元方向で、所望の位置に走査される。

（２）電気的構成
本実施形態のレーザマーキング装置の電気的構成は、図２に示されており、レーザ光源２１０及びガルバノスキャナ２２０を含むヘッド部２００と、コントローラ部１００とが、それぞれのラインドライバ／レシーバ５０Ａ，５０Ｂを介して接続されている。

（ａ）コントローラ部
コントローラ部１００のうち図２の符号１１０は、例えばコンソール等で構成された設定部である。この設定部１１０を用いて、レーザマーキング装置にマーキングさせる文字・記号・図形等からなるマーキングパターン、及び、マーキング速度に係るマーキング情報が設定される。また、後述するように、マーキングの線幅（太さ、深さ）やマーキング対象物Ｗの材質の種類なども設定部１１０にて設定できるようになっている。なお、設定したマーキング情報を、例えば、モニタ（図示せず）に映し出して、設定作業と同時にその内容を確認することができるようにしてもよい。

符号１２０は、データ生成手段であって、一対のＣＰＵ１，２からなる。設定部１１０にて設定されたマーキング情報に基づき、マーキングパターンを、所定の線要素に分け、それら各線要素の始点及び終点に関する座標データと、始点・終点間の１つ又は複数の中間点の座標データとを生成して、後述するメモリ１４２に書き込む。このとき、データ生成手段１２０は、レーザ光源１０をオンオフ制御するための、オンオフデータもメモリ１４２に書き込む。
なお、前記した始点・終点及び中間点の座標データは、全て、上述した第１及び第２のガルバノミラー２２０Ｖ，２２０Ｗのそれぞれに与える座標データの両方を意味する。以下の説明においても同様である。

（ｂ）データ生成処理及び出力処理
さて、本実施形態では、データ生成手段１２０は、マーキング情報から、マーキングを行わずにマーキングポイントＭＰを移動する非マーキング移動区間を求めて、以下のデータ処理を行う。ここで、「マーキングポイントＭＰ」とは、レーザ光源２１０がオンしている場合に、マーキング対象物Ｗにおけるレーザ光の照射点となるポイントであり、かつ、レーザ光源２１０がオフしている場合には、レーザ光源２１０がオンしたときに、マーキング対象物Ｗ上のレーザ光の照射点となり得るポイントをいう。従って、マーキングポイントＭＰは、レーザ光源２１０からレーザ光が出力されていない状態でも、マーキング対象物Ｗ上に存在し得る。

非マーキング移動区間におけるデータ処理であるが、データ生成手段１２０は、マーキング情報から非マーキング移動区間を求める。そして、求められた非マーキング移動区間のうち基準距離ｄよりも長い長距離非マーキング移動区間を抽出する。次いで、長距離非マーキング移動区間に対しては、その長距離非マーキング移動区間上において上記基準距離ｄ間隔で並ぶ中間点を設定し、その中間点に対応する補助座標データを生成し、メモリ１４２に書き込む。このとき、データ生成手段１２０は、「補助座標データ生成手段」として機能する。

ここで、本実施形態では、基準距離ｄは、それと同一距離を非マーキング移動区間の距離として場合に、終端点で機械的振動（以下、「リンギング」）が実質的に発生しない長さに設定されており、その長さは、実験的に求めてもよいし、計算で求めてもよい。本実施形態では、基準距離ｄは、リンギングが実質的に発生しない最大の長さに設定されている。
なお、基準距離ｄ以下の長さの非マーキング移動区間については、その両端点の座標データに基づいてガルバノスキャナ２２０を駆動させてリンギングは実質的に発生しないので補助座標データは生成しない。

以上の構成により、本実施形態におけるデータ生成手段１２０は、マーキング移動区間についてその始点・終点及び中間点の座標データを生成するとともに、長距離非マーキング移動区間について上記補助座標データを生成するのである。

符号１４０は、記憶手段であって、メモリ１４２にカウンタ１４１を連ねてなる。そして、記憶手段１４０のメモリ１４２に、前記データ生成手段１２０で生成した複数の座標データ及び補助座標データ（以下、座標データ及び補助座標データをまとめて単に「座標データ等」ということがある）が記憶される。

符号１３０は、制御手段であって、前記記憶手段１４０に前記複数の座標データ及び補助座標データを格納し、かつ、それら座標データ等を記憶手段１４０からマーキングの移動軌跡に応じた順番に取り出してラインドライバ／レシーバ５０Ａに出力させる。また、制御手段１３０は、前記複数の座標データが、始点および終点である端点の座標データであるか否かを認識し、前記複数の座標データ等の出力、および、前記レーザ光源２１０オン／オフを制御する。

ここで、本実施形態では、補助座標データの出力タイミングは、補助座標データを出力後、当該補助座標データとその次に出力する補助座標データとのそれぞれに対応する目標位置の略中央位置にガルバノミラー２２０Ｖ，２２０Ｗが位置したことが、後述する角度センサ２５１にて検出されたときに、上記次の順番の補助座標データを出力するタイミングに設定されている。

このようにした理由について、図３の出力タイミング−移動距離の関係を示したグラフを参照して説明する。なお、同図で各曲線Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の傾きは、マーキングポイントＭＰの移動速度を意味する。

同図（ａ）中、一点鎖線で示した曲線Ｂ１は、補助座標データを生成せずにマーキングポイントを移動させた場合であり、実線で示した曲線Ｂ２は、補助座標データを生成し、例えばガルバノミラー２２０Ｖ，２２０Ｗが補助座標データに対応する目標位置にほぼ達した時点で次の補助座標データを出力した場合である。この図からもわかるように、ガルバノミラー２２０Ｖ，２２０Ｗの回動速度、換言すれば、マーキングポイントＭＰの移動速度は、各補助座標データの目標位置間において前半部分で加速し、略中央位置を超えたあたりから減速を開始するように変化する。従って、これでは、減速される分だけ一長距離非マーキング移動区間の移動に要する時間が長くなってしまい、全体としてマーキング所要時間が長くなってしまう。

そこで、本実施形態では、マーキングポイントＭＰが減速する前、具体的には、図３（Ｂ）に示すように、マーキングポイントＭＰが各補助座標データの目標位置間の略中央位置に位置したタイミング（同図（Ａ）での時間間隔ｔの半分の時間間隔ｔ／２）で次の補助座標データを出力するようにしている。このように構成することで、各補助座標データが出力された時点においてその補助座標データの目標位置と、実際のガルバノミラー２２０Ｖ，２２０Ｗの回動位置（マーキングポイントＭＰの位置）との偏差を一定値（ｄ１／２）に保つことができる。このことは、長距離非マーキング移動区間について、終端点付近を除き、マーキングポイントを等速で移動させることができることを意味する。

このように、長距離非マーキング移動区間について、リンギングが実質的に発生しない基準距離ｄ間隔の中間点に対応する補助座標データに基づきマーキングを行うことでリンギングを防止できる。しかも、その長距離非マーキング移動区間上を等速でマーキングポイントが移動するような出力タイミングで補助座標データが出力される構成とした。

（ｃ）ヘッド部
一方、ヘッド部２００のうち図２の符号２３０は、Ｄ／Ａ変換手段であって、前記コントローラ部１００の記憶手段１４０からラインドライバ／レシーバ５０Ａ，５０Ｂを介して送られてきた複数の座標データ等を、それぞれに対応する電圧信号に変換する。

符号２４０は、サーボ回路であって、Ｄ／Ａ変換手段２３０からの電圧信号と、次述する角度センサ２５１で検出された回動角度（回動量）に応じた電圧信号（位置信号）との偏差に応じた制御電流を前記ガルバノスキャナ２２０の駆動部２２０Ｘ，２２０Ｙ（図１参照）に与えて回動制御する。

符号２５０は、接近状態検出手段であって、コンパレータ２５３（以下、単に「第１コンパレータ２５３」という）とウィンドコンパレータ２５４（以下、単に「第２コンパレータ２５４」という）と、角度センサ２５１（本発明の「位置検出手段」に相当）と、微分回路２５２とから構成されている。そして、Ｄ／Ａ変換手段２３０からの各座標データ等に対応する電圧信号と、前記ガルバノスキャナ２２０の駆動量に対応する電圧信号とに基づいて、前記端点の座標データに対する、レーザ光の照射位置の接近状態を検出する。

２．本実施形態の動作
本実施形態のレーザマーキング装置の構成は、以上であって、次に、例えば文字列「ＡＢ」をマーキングする場合を例にとり、動作を具体的に説明する。

設定部１１０にて「ＡＢ」という文字列がマーキング情報として設定されると、データ生成手段１２０は、「Ａ」及び「Ｂ」を、図４に示した各線要素Ｋ１〜Ｋ６に分けると共に、これら線要素Ｋ１〜Ｋ６をマーキングするに際して、レーザ光源２１０をオフした状態で、マーキングポイントを移動させる非マーキング移動区間Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を求める。そして、データ生成手段１２０は、各線要素Ｋ１〜Ｋ６に関しては、それらの始点・終点（Ｐ１〜Ｐ８）の座標データと、各線要素Ｋ１〜Ｋ６上の複数の中間点（図示せず）の座標データを生成してメモリ１４２に記憶する。また、このとき、レーザ光源２１０のオンオフデータもメモリ１４２に記憶する。

さて、各非マーキング移動区間Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３に関しては、上記基準距離ｄよりも長い長距離非マーキング移動区間を抽出する。そして、長距離非マーキング移動区間として抽出された非マーキング移動区間について、基準距離ｄ間隔で並ぶ中間点を設定し、その中間点に対応する補助座標データを生成し、メモリ１４２に書き込む。例えば、非マーキング移動区間Ｄ１が長距離非マーキング移動区間であれば、図４で点線で示すように非マーキング移動区間Ｄ１上において基準距離ｄ間隔で並ぶ複数の中間点Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３．．．に対応する補助座標データが生成されるのである。

次いで、レーザマーキング装置のマーキング開始のスイッチ（図示せず）がオンされると、制御手段１３０は、メモリ１４２から座標データを取り出し、それらの座標データを、所定周期で順次にガルバノスキャナ２２０側に与える。より詳しくは、メモリ１４２に記憶された座標データは、制御手段１３０によってラインドライバ／レシーバ５０Ａ，５０Ｂを介してＤ／Ａ変換手段２３０に与えられ、Ｄ／Ａ変換手段２３０にて電圧信号に変換されてサーボ回路２４０に与えられる。そして、サーボ回路２４０によりＤ／Ａ変換手段２３０からの電圧信号と角度センサ２５１からの電圧信号との偏差に応じた制御電流が各駆動部２２０Ｘ，２２０Ｙに与えられて、もってガルバノミラー２２０Ｖ，２２０Ｗが回動する。そして、このとき、制御手段１３０からのオンオフ信号に基づき、レーザ光源２１０をオンしてマーキングポイントを移動すると、所望のマーキングパターン（「ＡＢ」）がマーキングされる。

一方、レーザ光源２１０をオフしてマーキングポイントを移動すると、所望の位置から次の線要素をマーキングすることができるようになる。具体的には、レーザ光源２１０をオフしてマーキングポイントを移動する非マーキング移動区間Ｄ１では、レーザマーキング装置は以下のように動作する。即ち、制御手段１３０は、非マーキング移動区間Ｄ１の始端点Ｐ０の座標データに次いで、中間点Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３．．．の補助座標データをガルバノスキャナ２２０側に与える。このとき、補助座標データの出力タイミングは、マーキングポイントＭＰが各補助座標データの目標位置間（例えばＱ１及びＱ２間、Ｑ２及びＱ３間）の略中央位置に位置したタイミング（同図（Ａ）での半分の時間間隔ｔ／２）に調整されている。これにより、最初の補助座標データＱ１が出力された後、マーキングポイントＭＰが最高速度にほぼ達したときに次の補助座標データＱ２が出力されることになり、その最高速度を維持した状態で非マーキング移動区間Ｄ１の終端点Ｐ１付近まで移動した後に減速し当該終端点Ｐ１に達することになる。

なお、他の非マーキング移動区間Ｄ２，Ｄ３が長距離非マーキング移動区間であれば、非マーキング移動区間Ｄ１と同様に中間点の補助座標データが生成されてマーキングポイントＭＰが等速で移動されることになる。

また、リンギングがマーキング品質に影響を与えるかどうかは、同一材質のマーキング対象物Ｗへのマーキングの線幅（太さや深さ）によっても変わる。具体的には、同程度のリンギングが生じたとしても、マーキングの線幅が太い場合の方が細い場合よりも影響は少ない。つまり、マーキングの線幅が太い場合の方が細い場合よりも基準距離ｄを長く設定することができる。一方、マーキングの線幅が同じ幅であってもマーキング対象物Ｗの材質が異なればリンギングがマーキング品質に与える影響度も変わってくる。具体的には、マーキング対象物の材質が樹脂である場合と、エネルギー吸収度が相対的に低い金属である場合とでは異なる。

そこで、本実施形態では、マーキングの線幅やマーキング対象物Ｗの材質の種類なども設定部１１０にて設定できるようになっている。この設定部１１０で設定されたマーキングの線幅や材質の種類に応じて最適な基準距離ｄに変更されるようになっている。そして、この変更された基準距離ｄに基づき補助座標データ及びそれの出力タイミングが変更されるようになっている。

３．本実施形態の効果
（１）本実施形態では、長距離非マーキング移動区間について、リンギングが実質的に発生しない基準距離ｄ間隔の中間点に対応する補助座標データに基づきマーキングを行うことでリンギングを防止できる。しかも、その長距離非マーキング移動区間上を等速でマーキングポイントが移動するような出力タイミングで補助座標データが出力される構成とした。これにより、非マーキング移動区間において機械的振動（リンギング）を抑えつつ、略等速でマーキングポイントを移動させることができ、もってマーキング所要時間を全体として短縮化できる。
（２）また、設定部１１０にて設定されるマーキングの線幅や材質の種類に応じて最適ば基準距離ｄに調整することで、マーキング所要時間の短縮化を厳密に行うことができる。

＜実施形態２＞
図５は実施形態２を示す。前記実施形態１との相違は、マーキング移動区間に対する座標データの生成処理にあり、その他の点は前記実施形態１と同様である。従って、実施形態１と同一符号を付して重複する説明を省略し、異なるところのみを次に説明する。

通常、マーキング移動区間については、図５（Ａ）に示すように、マーキングポイントのスポット半径ｄ１に相当する距離間隔で始端点及び終端点間の中間点の座標データが生成される。そして、マーキング移動区間に対し、上記スポット半径ｄ１に応じた加速度で速度ｖ１まで加速し、その後等速で移動し、終端点付近で減速する。しかし、スポット半径ｄ１よりもある程度長い距離間隔で中間点の座標データを生成しても、リンギングは実質的に発生しなし、マーキングポイントを等速で移動できればマーキング品質も高いレベルに保つことができる。

そこで、本実施形態では、上記スポット半径ｄ１よりも長く、上記実施形態１の基準距離ｄと同一の距離の基準距離ｄ２間隔の中間点の座標データを生成する。そして、この座標データの出力タイミングは、一座標データを出力後、当該一座標データとその次に出力する座標データとのそれぞれに対応する目標位置の略中央位置にガルバノミラー２２０Ｖ，２２０Ｗが位置したことが、後述する角度センサ２５１にて検出されたときに、上記次の順番の座標データを出力するタイミングに設定されている。これにより、マーキングポイントは、マーキング移動区間に対し、基準距離ｄ２（＞ｄ１）に応じた加速度で速度ｖ２（＞ｖ１）まで加速し、その後等速で移動し、終端点付近で減速することになる。
なお、上記基準距離ｄ２についても設定部１１０にて設定されるマーキングの線幅や材質の種類に応じて最適ば基準距離に調整できる構成としてもよい。

このように、本実施形態では、マーキング移動区間について、スポット半径ｄ１よりも長い基準距離ｄ２間隔の中間点の座標データを生成し、これらの座標データを、マーキングポイントが等速で移動可能な出力タイミングで順次出力する構成とした。これにより、中間点の座標データの生成量を軽減し、かつ、従来よりも速い速度でマーキング移動区間のマーキングを行うことができ、もってマーキング所要時間を全体として短縮化することができる。なお、本実施形態の構成は、特にマーキング移動区間が直線である場合に特に有用であり、直線部分についてのみ本実施形態の構成を適用するものであってもよい。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

本発明の実施形態１に係るレーザマーキング装置の概略斜視図 そのブロック図 始端点からの移動距離と補助座標データの出力タイミングとの関係を示したグラフ マーキングする文字の模式図 実施形態２のマーキングポイントの移動速度、マーキング移動区間の長さ、中間点の位置間隔との関係を示したグラフ ガルバノミラーの斜視図 マーキングする文字の模式図 マーキングポイントの移動速度と移動距離との関係を示すグラフ マーキングポイントの振動の減衰状態を示すグラフ

符号の説明

１１０…設定部（線幅設定手段、材料設定手段）
１２０…データ生成手段
１３０…制御手段
２１０…レーザ光源
２２０…ガルバノスキャナ
２２０Ｖ，２２０Ｗ…ガルバノミラー
２２０Ｘ，２２０Ｙ…駆動部（ガルバノ駆動手段）
２４０…サーボ回路（ガルバノ駆動手段）
２５１…角度センサ（位置検出手段）
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…非マーキング移動区間
Ｋ１〜Ｋ６…線要素
Ｌ…レーザ光
ＭＰ…マーキングポイント
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３…中間点
Ｗ…マーキング対象物
ｄ，ｄ２…基準距離

Claims (6)

1. レーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射されたレーザ光の方向を変えて、マーキング対象物上で前記レーザ光の照射点となるマーキングポイントを走査するガルバノミラーと、
   前記ガルバノミラーを駆動モーターによって回動させるガルバノ駆動手段と、
   前記ガルバノミラーの現在の回動位置を検出し、この回動位置に対応する位置信号を出力する位置検出手段と、
   マーキングすべき文字、記号、図形等からなるマーキングパターンに関するマーキング情報に基づいて、前記マーキングパターンを、所定の線要素に分け、それら各線要素のそれぞれについて、始点及び終点を含む複数の座標データを生成するデータ生成手段と、
   前記レーザ光源のオンオフを制御すると共に、前記データ生成手段で生成された前記座標データを前記ガルバノ駆動手段に順次与える制御手段とを備え、
   前記レーザ光源のオンオフ制御をしつつ、前記ガルバノ駆動手段により前記位置検出手段からの前記位置信号、及び、前記制御手段からの各座標データに基づいて、当該各座標データに対応する目標位置と、前記位置検出手段で検出された現在の回動位置との位置偏差に応じた制御電流を前記駆動モーターに与えてガルバノミラーを回動させることで、前記マーキングポイントの位置及び移動速度を制御して、前記マーキングパターンをマーキングするレーザマーキング装置において、
   前記データ生成手段は、前記レーザ光源をオフして前記マーキングポイントを移動する非マーキング移動区間のうち、終端点において機械的振動が生じない最大の基準距離よりも長い長距離非マーキング移動区間に対して、前記基準距離間隔毎の補助座標データを生成する構成とされ、
   前記制御手段は、長距離非マーキング移動区間について、前記データ生成手段で生成された補助座標データを前記ガルバノ駆動手段に与える構成であって、前記長距離非マーキング移動区間について、前記データ生成手段で生成された補助座標データを出力した後に、当該補助座標データに対応する目標位置と、前記位置検出手段で検出された現在の回動位置との位置偏差が前記基準距離の略半分の距離となる出力タイミングで次の補助座標データを出力することを特徴とするレーザマーキング装置。
2. レーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射されたレーザ光の方向を変えて、マーキング対象物上で前記レーザ光の照射点となるマーキングポイントを走査するガルバノミラーと、
   前記ガルバノミラーを駆動モーターによって回動させるガルバノ駆動手段と、
   前記ガルバノミラーの現在の回動位置を検出し、この回動位置に対応する位置信号を出力する位置検出手段と、
   前記マーキング対象物にマーキングすべき文字、記号、図形等からなるマーキングパターンに関するマーキング情報に基づいて、前記マーキングパターンを、所定の線要素に分け、それら各線要素のそれぞれについて、始点及び終点を含む複数の座標データを生成するデータ生成手段と、
   前記レーザ光源のオンオフ制御をしつつ、前記ガルバノ駆動手段により前記位置検出手段からの前記位置信号、及び、前記制御手段からの各座標データに基づいて、当該各座標データに対応する目標位置と、前記位置検出手段で検出された現在の回動位置との位置偏差に応じた制御電流を前記駆動モーターに与えてガルバノミラーを回動させることで、前記マーキングポイントの位置及び移動速度を制御して、前記マーキングパターンをマーキングするレーザマーキング装置において、
   前記データ生成手段は、前記レーザ光源をオンして前記マーキングポイントを移動するマーキング移動区間に対して、終端点において機械的振動が生じない最大の基準距離間隔の点に対応する前記複数の座標データを生成するよう構成され、
   前記制御手段は、前記マーキング移動区間について、前記データ生成手段で生成された座標データを前記ガルバノ駆動手段に与える構成であって、前記マーキング移動区間について、前記データ生成手段で生成された座標データを出力した後に、当該座標データに対応する目標位置と、前記位置検出手段で検出された現在の回動位置との位置偏差が前記基準距離の略半分の距離となる出力タイミングで次の座標データを順次出力することを特徴とするレーザマーキング装置。
3. 前記マーキング対象物上にマーキングすべき前記マーキングパターンの線幅を変更可能に設定する線幅設定手段を備え、
   前記データ生成手段は、前記基準距離を、前記線幅設定手段で設定された線幅に応じた距離に変更してデータ生成を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザマーキング装置。
4. レーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射されたレーザ光の方向を変えて、マーキング対象物上で前記レーザ光の照射点となるマーキングポイントを走査するガルバノミラーと、
   前記ガルバノミラーを駆動モーターによって回動させるガルバノ駆動手段と、
   前記ガルバノミラーの現在の回動位置を検出し、この回動位置に対応する位置信号を出力する位置検出手段と、
   マーキングすべき文字、記号、図形等からなるマーキングパターンに関するマーキング情報に基づいて、前記マーキングパターンを、所定の線要素に分け、それら各線要素のそれぞれについて、始点及び終点を含む複数の座標データを生成するデータ生成手段と、
   前記レーザ光源のオンオフを制御すると共に、前記データ生成手段で生成された前記座標データを前記ガルバノ駆動手段に順次与える制御手段とを備え、
   前記レーザ光源のオンオフ制御をしつつ、前記ガルバノ駆動手段により前記位置検出手段からの前記位置信号、及び、前記制御手段からの各座標データに基づいて、当該各座標データに対応する目標位置と、前記位置検出手段で検出された現在の回動位置との位置偏差に応じた制御電流を前記駆動モーターに与えてガルバノミラーを回動させることで、前記マーキングポイントの位置及び移動速度を制御して、前記マーキングパターンをマーキングするレーザマーキング装置において、
   前記データ生成手段は、前記レーザ光源をオフして前記マーキングポイントを移動する非マーキング移動区間のうち、終端点において機械的振動が生じない最大の基準距離よりも長い長距離非マーキング移動区間に対して、前記基準距離間隔毎の補助座標データを生成する構成とされ、
   前記制御手段は、長距離非マーキング移動区間について、前記データ生成手段で生成された補助座標データを前記ガルバノ駆動手段に与え、
   前記マーキング対象物上にマーキングすべき前記マーキングパターンの線幅を変更可能に設定する線幅設定手段を備え、
   前記データ生成手段は、前記基準距離を、前記線幅設定手段で設定された線幅に応じた距離に変更してデータ生成を行うことを特徴とするレーザマーキング装置。
5. 前記マーキング対象物の材質情報を変更可能に設定する材質設定手段を備え、
   前記データ生成手段は、前記基準距離を、前記材質設定手段で設定された材質情報に応じた距離に変更してデータ生成を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のレーザマーキング装置。
6. レーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射されたレーザ光の方向を変えて、マーキング対象物上で前記レーザ光の照射点となるマーキングポイントを走査するガルバノミラーと、
   前記ガルバノミラーを駆動モーターによって回動させるガルバノ駆動手段と、
   前記ガルバノミラーの現在の回動位置を検出し、この回動位置に対応する位置信号を出力する位置検出手段と、
   マーキングすべき文字、記号、図形等からなるマーキングパターンに関するマーキング情報に基づいて、前記マーキングパターンを、所定の線要素に分け、それら各線要素のそれぞれについて、始点及び終点を含む複数の座標データを生成するデータ生成手段と、
   前記レーザ光源のオンオフを制御すると共に、前記データ生成手段で生成された前記座標データを前記ガルバノ駆動手段に順次与える制御手段とを備え、
   前記レーザ光源のオンオフ制御をしつつ、前記ガルバノ駆動手段により前記位置検出手段からの前記位置信号、及び、前記制御手段からの各座標データに基づいて、当該各座標データに対応する目標位置と、前記位置検出手段で検出された現在の回動位置との位置偏差に応じた制御電流を前記駆動モーターに与えてガルバノミラーを回動させることで、前記マーキングポイントの位置及び移動速度を制御して、前記マーキングパターンをマーキングするレーザマーキング装置において、
   前記データ生成手段は、前記レーザ光源をオフして前記マーキングポイントを移動する非マーキング移動区間のうち、終端点において機械的振動が生じない最大の基準距離よりも長い長距離非マーキング移動区間に対して、前記基準距離間隔毎の補助座標データを生成する構成とされ、
   前記制御手段は、長距離非マーキング移動区間について、前記データ生成手段で生成された補助座標データを前記ガルバノ駆動手段に与え、
   前記マーキング対象物の材質情報を変更可能に設定する材質設定手段を備え、
   前記データ生成手段は、前記基準距離を、前記材質設定手段で設定された材質情報に応じた距離に変更してデータ生成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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