JP5558286B2 - レーザーマーキング装置、レーザーマーカ用の加工条件設定装置及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、レーザーマーキング装置、レーザーマーカ用の加工条件設定装置及びコンピュータプログラムに係り、さらに詳しくは、レーザー光を照射することによりワークにシンボルをマーキングするレーザーマーキング装置の改良に関する。

レーザーマーキング装置は、ワークにレーザー光を照射し、ワーク上でレーザー光を走査させることにより、文字、記号、図形、バーコードなどのシンボルをマーキングする加工装置である。レーザーマーキング装置に対する加工条件の設定は、レーザー光の出力パワー、走査速度、発振周波数、スポット径などの各加工パラメータに対し、パラメータ値を指定することによって行われる。マーキングされたシンボルの発色は、加工条件が同一であっても、ワークの材質や形状などによって大きく異なることから、加工条件は、ユーザごとに異なり、ユーザ自身が決定する必要がある。

このため、加工条件を異ならせた複数のシンボルからなるサンプルパターンをワーク上に形成し、当該サンプルパターンを観察することにより、加工パラメータごとに最適なパラメータ値を決定するという方法が知られている。つまり、上記サンプルパターンは、いずれかの加工パラメータを探索対象とし、そのパラメータ値を所定の探索範囲内において変化させながら、複数のシンボルをマーキングすることにより形成される。ところが、１つのサンプルパターンを形成する際、３以上の加工パラメータを探索対象とし、これらの加工パラメータについて、それぞれパラメータ値を変化させた場合、当該サンプルパターンを観察しても、最適な加工条件を発見することは期待できない。

そこで、１又２つの加工パラメータを選択し、これらの加工パラメータを探索対象とするサンプルパターンを形成し、さらに、残りの加工パラメータについて、同様のステップを繰り返して加工条件を決定することが考えられる。ところが、決定すべき加工パラメータの数が多く、また、各加工パラメータの関係が複雑であることから、加工パラメータの探索順序や探索範囲が適切でなければ、上記ステップを繰り返しても、最適な加工条件を見つけることはできない。また、探索対象ではない未探索の加工パラメータに、どのようなパラメータ値を指定しておくのかも重要であり、最適な加工条件を見つけることは容易ではない。つまり、サンプルパターンを利用しても、所望の発色を実現するための加工条件をユーザが決定することは容易ではなかった。

なお、特許文献１には、ワーク材質に対応づけて加工条件を記憶しているため、ユーザがワーク材質を指定することにより、概ね良好な加工品質が得られる。しかしながら、所望の発色が得られる加工条件は、ワーク材質だけでなく、ワークの厚さ、表面状態などのワーク形状によっても異なることから、予め与えられたワーク材質に応じた加工条件を用いても、実際のワーク上に所望の発色からなるシンボルをマーキングすることはできないという問題があった。

特開平１０−１５６７８号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ワークに応じた加工条件を容易に探知することができるレーザーマーキング装置を提供することを目的とする。特に、ワークの材質及び形状に応じた加工条件を容易に探知することができるレーザーマーキング装置を提供することを目的とする。また、３以上の加工パラメータからなる加工条件を容易に探知することができるレーザーマーキング装置を提供すること目的とする。

また、このようなレーザーマーキング装置を構成するレーザーマーカ用の加工条件設定装置を提供することを目的とする。さらに、このようなレーザーマーカ用の加工条件設定装置としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

第１の本発明によるレーザーマーキング装置は、所定の加工パラメータとして、異なるパラメータ値を指定してマーキングされた２以上のシンボルで構成されるサンプルパターンをワーク上に形成するレーザーマーキング装置であって、互いに異なる３以上の加工パラメータの内、探索すべき加工パラメータを探索パラメータとし、２つの探索パラメータ、各探索パラメータの探索範囲及び上記探索パラメータ以外の非探索パラメータのパラメータ値の固定値を少なくとも含む複数のテンプレートファイルを、ワーク材質に対応づけて記憶するテンプレートファイル記憶手段と、２以上の上記ワーク材質のいずれかを選択するワーク材質選択手段と、選択された上記ワーク材質に対応するテンプレートファイルに基づいて、上記探索パラメータを選択し、その選択結果を出力するパラメータ選択手段と、選択された２つの上記探索パラメータに対応する上記探索範囲を選択し、その選択結果を出力する探索範囲選択手段と、上記パラメータ選択手段により選択された各探索パラメータに対して上記探索範囲選択手段により選択された探索範囲を設定するとともに、上記非探索パラメータに対して上記テンプレートファイルに含まれる上記固定値を指定してサンプル加工データを生成し、上記探索範囲内の異なる２以上のパラメータ値を上記加工パラメータとして順次に指定してレーザー光を照射し、上記サンプルパターンをワーク上に形成するサンプルパターン形成手段とを備えて構成される。

このレーザーマーキング装置では、複数のテンプレートファイルがワーク材質に対応づけて記憶され、ワーク材質が選択されれば、対応するテンプレートファイルに基づいて、探索パラメータ及び探索範囲が選択され、探索範囲内の異なる２以上のパラメータ値を順次に指定してサンプルパターンが形成される。従って、ワーク材質を指定することにより、ワーク材質に応じた探索パラメータのパラメータ値をワーク材質に応じた探索範囲内で変化させたサンプルパターンがワーク上に形成される。このため、ワーク材質に応じたサンプルパターンを形成し、実際のワークに応じた適切な加工条件を容易に探知することができる。例えば、ワークの材質及び形状を考慮した加工条件を容易に探知することができる。また、ワーク材質を指定することにより、３以上の加工パラメータの中からワーク材質に応じた２つの探索パラメータが選択され、これらの探索パラメータに関する２次元のサンプルパターンが形成される。このため、３以上の加工パラメータが存在する場合であっても、ワーク材質に応じた２次元のサンプルパターンを形成し、実際のワークに応じた適切な加工条件を容易に探知することができる。また、ワーク材質に応じて選択された探索パラメータについて、パラメータ値を変化させてサンプルパターンを形成する際、選択されなかった非探索パラメータについてもワーク材質に応じたパラメータ値を指定することができる。従って、パラメータ値を変化させない非探索パラメータに対し、適切なパラメータ値が指定され、ワーク材質に応じた適切なサンプルパターンをワーク上に形成することができる。

第２の本発明によるレーザーマーキング装置は、上記構成に加え、上記テンプレートファイル記憶手段が、１つの上記加工パラメータに対し、互いに異なる２以上の上記探索範囲を記憶し、上記探索範囲選択手段が、選択された上記ワーク材質に対応するテンプレートファイルに基づいて、上記探索パラメータごとに上記探索範囲を選択し、上記サンプルパターン形成手段が、上記探索パラメータの一方に上記探索範囲内の互いに異なる２以上のパラメータ値を指定してマーキングしたシンボルを行方向に配列し、上記探索パラメータの他方に上記探索範囲内の互いに異なる２以上のパラメータ値を指定してマーキングしたシンボルを列方向に配列させた２次元の上記サンプルパターンをワーク上に形成するように構成される。

このレーザーマーキング装置では、ワーク材質が選択されれば、２つの探索パラメータの探索範囲がそれぞれ選択される。そして、これらの探索パラメータについて、それぞれの探索範囲内で異なるパラメータ値を指定することにより、２次元のサンプルパターンが形成される。従って、ワーク材質に応じた２次元のサンプルパターンが形成され、実際のワークに応じた適切なパラメータ値を容易に探知することができる。

第３の本発明によるレーザーマーキング装置は、上記構成に加え、上記テンプレートファイル記憶手段が、互いに異なる４以上の加工パラメータに対し、探索すべき加工パラメータの探索順序を上記テンプレートファイルとして記憶しているように構成される。

この様な構成によれば、ワーク材質に応じた探索順序で加工パラメータが探索パラメータとして順に選択され、ワーク材質に応じたサンプルパターンを順に形成することができる。

第４の本発明によるレーザーマーキング装置は、上記構成に加え、上記探索パラメータのパラメータ値をユーザ指定するパラメータ値指定手段を備え、上記パラメータ選択手段が、選択された上記ワーク材質に対応する上記テンプレートファイルに基づいて、第１サンプルパターン用の探索パラメータを選択するとともに、第２サンプルパターン用の探索パラメータを選択し、上記サンプルパターン形成手段が、第１サンプルパターン用の上記探索パラメータ及びその探索範囲に基づいて、２次元の第１サンプルパターンをワーク上に形成する第１サンプルパターン形成手段と、第１サンプルパターンの形成後に第１サンプルパターン用の上記探索パラメータに対してユーザ指定されたパラメータ値を指定し、第２サンプルパターン用の上記探索パラメータ及びその探索範囲に基づいて、２次元の第２サンプルパターンをワーク上に形成する第２サンプルパターン形成手段とからなるように構成される。

この様な構成によれば、ワーク材質に応じた探索順序で第１及び第２サンプルパターン用の探索パラメータが順に選択され、ワーク材質に応じた第１及び第２サンプルパターンを順に形成することができる。このため、４つの加工パラメータについて、実際のワークに応じた適切なパラメータ値を容易に探知することができる。

第５の本発明によるレーザーマーキング装置は、上記構成に加え、上記テンプレートファイル記憶手段が、探索範囲内において探索パラメータのパラメータ値を変化させる際のステップ間隔を上記テンプレートファイルとして記憶しているように構成される。

この様な構成によれば、ワーク材質に応じたステップ間隔で探索パラメータのパラメータ値を変化させたサンプルパターンを形成することができる。

第６の本発明によるレーザーマーキング装置は、上記構成に加え、上記サンプルパターンが、上記サンプルパターン内の行及び列をそれぞれ特定するための行リファレンス及び列リファレンスを有し、上記サンプルパターン形成手段が、選択された上記ワーク材質に対応づけられたパラメータ値を上記加工パラメータごとに指定して、上記行リファレンス及び列リファレンスをワーク上に形成するように構成される。

この様な構成によれば、ワーク材質を指定することにより、ワーク材質に応じたパラメータ値を指定して行リファレンス及び列リファレンスが形成されるので、実際のワークに応じた適切な加工条件で行リファレンス及び列リファレンスを形成させることができる。

第７の本発明によるレーザーマーキング装置は、上記構成に加え、上記加工パラメータが、レーザー光の出力パワー、レーザー光の走査速度、レーザー光のデフォーカス量、レーザー発振の周波数、レーザー光のパルス幅及びレーザー光の重畳回数のいずれかであるように構成される。

この様な構成によれば、レーザー光の出力パワー、レーザー光の走査速度、レーザー光のデフォーカス量、レーザー発振の周波数、レーザー光のパルス幅及びレーザー光の重畳回数のいずれかをワーク材質に応じた探索範囲内で変化させたサンプルパターンをワーク上に形成することができる。このため、これらの加工パラメータについて、ワーク材質に応じたサンプルパターンを形成し、実際のワークに応じた適切なパラメータ値を容易に探知することができる。

第８の本発明による加工条件設定装置は、所定の加工パラメータとして、異なるパラメータ値を指定してマーキングされた２以上のシンボルで構成されるサンプルパターンをワーク上に形成させるレーザーマーカ用の加工条件設定装置であって、互いに異なる３以上の加工パラメータの内、探索すべき加工パラメータを探索パラメータとし、２つの探索パラメータ、各探索パラメータの探索範囲及び上記探索パラメータ以外の非探索パラメータのパラメータ値の固定値を少なくとも含む複数のテンプレートファイルを、ワーク材質に対応づけて記憶するテンプレートファイル記憶手段と、２以上の上記ワーク材質のいずれかを選択するワーク材質選択手段と、選択された上記ワーク材質に対応するテンプレートファイルに基づいて、上記探索パラメータを選択し、その選択結果を出力するパラメータ選択手段と、選択された２つの上記探索パラメータに対応する上記探索範囲を選択し、その選択結果を出力する探索範囲選択手段と、上記パラメータ選択手段により選択された各探索パラメータに対して上記探索範囲選択手段により選択された探索範囲を設定するとともに、上記非探索パラメータに対して上記テンプレートファイルに含まれる上記固定値を指定してサンプル加工データを生成するサンプル加工データ生成手段と、上記サンプル加工データを上記レーザーマーカへ送信するサンプル加工データ送信手段とを備えて構成される。

第９の本発明によるコンピュータプログラムは、所定の加工パラメータとして、異なるパラメータ値を指定してマーキングされた２以上のシンボルで構成されるサンプルパターンをワーク上に形成させるコンピュータプログラムであって、互いに異なる３以上の加工パラメータの内、探索すべき加工パラメータを探索パラメータとし、２つの探索パラメータ、各探索パラメータの探索範囲及び上記探索パラメータ以外の非探索パラメータのパラメータ値の固定値を少なくとも含む複数のテンプレートファイルを、ワーク材質に対応づけて記憶するテンプレートファイル記憶手順と、２以上の上記ワーク材質のいずれかを選択するワーク材質選択手順と、選択された上記ワーク材質に対応するテンプレートファイルに基づいて、上記探索パラメータを選択し、その選択結果を出力するパラメータ選択手順と、選択された２つの上記探索パラメータに対応する上記探索範囲を選択し、その選択結果を出力する探索範囲選択手順と、上記パラメータ選択手順において選択された各探索パラメータに対して上記探索範囲選択手順において選択された探索範囲を設定するとともに、上記非探索パラメータに対して上記テンプレートファイルに含まれる上記固定値を指定してサンプル加工データを生成するサンプル加工データ生成手順と、上記サンプル加工データを上記レーザーマーカへ送信するサンプル加工データ送信手順とからなる。

本発明によるレーザーマーキング装置では、ワーク材質を指定することによって、パラメータ値をワーク材質に応じた探索範囲内で変化させたサンプルパターンがワーク上に形成されるので、ワークに応じた適切な加工条件を容易に探知することができる。特に、ワーク材質に応じたサンプルパターンを実際のワーク上に形成することにより、ワークの材質及び形状に応じた加工条件を容易に探知することができる。

また、本発明によるレーザーマーキング装置では、ワーク材質を指定することにより、３以上の加工パラメータの中からワーク材質に応じた２つの加工パラメータが選択され、２次元のサンプルパターンが形成される。このため、３以上の加工パラメータが存在する場合であっても、ワークの材質に応じた適切な加工条件を容易に探知することができる。

また、本発明によるレーザーマーキング装置では、探索対象ではない加工パラメータに対してワーク材質に応じたパラメータ値が指定されるので、３以上の加工パラメータが存在する場合であっても、ワークの材質に応じた適切な加工条件を容易に探知することができる。

また、本発明によるレーザーマーキング装置では、ワーク材質に応じた探索順序で加工パラメータが順に選択され、２つのサンプルパターンが順に形成される。このため、３以上の加工パラメータが存在する場合であっても、ワークに応じた適切な加工条件を容易に探知することができる。

また、上述したレーザーマーキング装置を構成するレーザーマーカ用の加工条件設定装置を提供することができる。さらに、このようなレーザーマーカ用の加工条件設定装置としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムを提供することができる。

本発明の実施の形態によるレーザーマーキング装置１の概略構成の一例を示したシステム図である。 図１のレーザーマーキング装置１における加工条件設定装置１１の構成例を示したブロック図である。 図２の加工条件設定装置１１におけるサンプル印字時の動作の一例を示したフローチャートである。 図１のレーザーマーキング装置１を用いてテストワーク３上に形成されるサンプルパターン３０の一例を示した図である。 図１のレーザーマーキング装置１を用いてサンプルパターン３０を形成する際の加工パラメータの探索範囲の一例を模式的に示した説明図である。 図２の加工条件設定装置１１において保持されるサンプル印字用のテンプレートファイル２の一例を示した図であり、樹脂用のテンプレートが示されている。 図２の加工条件設定装置１１において保持されるサンプル印字用のテンプレートファイル２の一例を示した図であり、金属黒色用のテンプレートが示されている。 図２の加工条件設定装置１１において保持されるサンプル印字用のテンプレートファイル２の一例を示した図であり、金属白色用のテンプレートが示されている。 図２の加工条件設定装置１１において保持されるサンプル印字用のテンプレートファイル２の一例を示した図であり、汎用のテンプレートが示されている。 図２の加工条件設定装置１１において保持されるサンプル印字用のテンプレートファイル２の一例を示した図であり、新規作成用のテンプレートが示されている。 図２の加工条件設定装置１１において加工条件の設定時に表示されるメイン設定画面４０の一例を示した図である。 図２の加工条件設定装置１１においてサンプル印字の設定時に表示されるサブ設定画面５０の一例を示した図であり、テンプレート選択時の画面が示されている。 図２の加工条件設定装置１１においてサンプル印字の設定時に表示されるサブ設定画面５０の一例を示した図であり、最初の探索時の画面が示されている。 図２の加工条件設定装置１１においてサンプル印字の設定時に表示されるサブ設定画面５０の一例を示した図であり、２回目の探索時の画面が示されている。 図２の加工条件設定装置１１において加工条件の設定時に表示される印字条件のクリップ画面７０の一例を示した図である。 図１のレーザーマーキング装置１によるサンプルパターン３０の印字例を示した図であり、金属（ＳＵＳ）のテストワークに黒色印字した場合が示されている。 図１のレーザーマーキング装置１によるサンプルパターン３０の印字例を示した図であり、樹脂（ＡＢＳ）のテストワークに黒色印字した場合が示されている。 図１のレーザーマーキング装置１におけるサンプル印字時の動作の一例を示した図であり、矩形内部を塗り潰し線ａ_２により塗り潰す場合が示されている。

＜レーザーマーキング装置＞
図１は、本発明の実施の形態によるレーザーマーキング装置１の概略構成の一例を示したシステム図である。このレーザーマーキング装置１は、加工条件設定装置１１及びレーザーマーカ１２からなり、加工条件を決定するためのサンプルパターンをワークＷ上に形成することができる。

サンプルパターンは、異なる加工条件でマーキングされた複数のシンボルで構成される。ここでは、１又は２つの加工パラメータについて異なるパラメータ値を指定したシンボルからなるサンプルパターンが形成される。この様なサンプルパターンを観察することにより、ユーザは、所望のマーキング品質が得られる加工条件を決定することができる。

レーザーマーカ１２は、レーザー光を照射し、当該レーザー光をワークＷ上で走査させることにより、文字、記号、図形、光学コードなどからなるシンボルをワークＷにマーキングする加工装置である。レーザー光をワークＷに照射することにより、ワークＷの表面層の一部が加熱によって変質し、或いは、除去される。本明細書では、ワーク表面のこの様な加工をマーキング又は印字と呼ぶ。

このレーザーマーカ１２は、Ｑスイッチによりパルス発振する固体レーザー型のマーカ、例えば、３次元制御可能なＹＶＯ_４レーザー型のマーカであり、コントローラ１２１、ＬＤ１２２、レーザー発振器１２３、Ｚスキャナ１２４及びＸＹスキャナ１２５により構成される。ＹＶＯ_４レーザーは、レーザー媒質として、ネオジウムイオンがドープされたＹＶＯ_４（イットリウム−バナデイト）結晶を用いる固体レーザーであり、波長１０６４ｎｍの赤外光が得られる。

ＬＤ（レーザーダイオード）１２２は、レーザー媒質を励起するための励起光を生成し、レーザー発振器１２３へ出射する励起光源である。レーザー発振器１２３は、レーザー媒質、共振器、Ｑスイッチなどからなり、励起光を吸収して印字用のレーザー光を生成する。Ｚスキャナ１２４は、光学レンズを中心軸方向へ移動させることにより、レーザー光の光軸方向にフォーカス位置を制御する。

ＸＹスキャナ１２５は、レーザー光を２次元走査させるための走査装置であり、Ｘ軸方向走査用ミラー、Ｙ軸方向走査用ミラー、これらのミラーを回転させるサーボモーターなどからなる。レーザー光は、Ｚスキャナ１２４及びＸＹスキャナ１２５を経て、ワークＷに照射される。

コントローラ１２１は、所定の加工データに基づいて、ＬＤ１２２、レーザー発振器１２３、Ｚスキャナ１２４及びＸＹスキャナ１２５を制御する。具体的には、制御指令として、レーザー光の出力パワーを調整するためのパワー指令がＬＤ１２２へ出力される。また、Ｑスイッチによる発振周波数を調整するための周波数指令がレーザー発振器１２３へ出力される。また、レーザー光のスポット径を調整するためのスポット可変指令がＺスキャナ１２４へ出力される。また、レーザー光の走査速度を調整するためのスキャンスピード指令がＸＹスキャナ１２５へ出力される。

加工条件設定装置１１は、レーザーマーカ１２に対して加工条件を設定するための端末装置である。この加工条件設定装置１１は、例えば、レーザーマーカ１２用の所定のアプリケーションプログラムがインストールされたＰＣ（パーソナルコンピュータ）であり、ディスプレイ１１１及び操作部１１２を備えている。

加工条件は、印字データの種類やサイズ、印字位置、印字方法であり、加工パラメータは、これらの条件を規定する。その様な加工パラメータのうち、加工対象物の発色に影響がある加工パラメータとしては、レーザー光の出力パワー、走査速度、デフォーカス量、レーザー発振の周波数、パルス幅及びレーザー光の重畳回数がある。加工条件設定装置１１は、この様な加工パラメータを決定するためのサンプルパターンをワークＷ上に形成させるサンプル加工データを生成することができる。

レーザーマーカ１２では、加工条件設定装置１１から転送されたサンプル加工データに基づいて、同じ加工パラメータに対し、異なる複数のパラメータ値を順次に指定してレーザー光を照射することにより、サンプルパターンをワークＷ上に形成する動作が行われる。

＜加工条件設定装置＞
図２は、図１のレーザーマーキング装置１における加工条件設定装置１１の構成例を示したブロック図である。この加工条件設定装置１１は、探索範囲記憶部２０、ワーク材質選択部２１、パラメータ選択部２２、探索範囲選択部２３、サンプル加工データ生成部２４、サンプル加工データ送信部２５、設定画面表示部２６、ディスプレイ１１１及び操作部１１２により構成される。

探索範囲記憶部２０は、互いに異なる２以上の探索範囲をワーク材質に対応づけて記憶する。ワーク材質選択部２１は、操作部１１２からの入力信号に基づいて、２以上のワーク材質のいずれかを選択し、その選択結果をパラメータ選択部２２及び探索範囲選択部２３へ出力する。

探索範囲とは、同一の加工パラメータに関するパラメータ値の範囲であり、サンプルパターンを構成する各シンボルに割り当てられるパラメータ値の範囲のことである。探索範囲を対応づけるワーク材質としては、例えば、樹脂、金属（黒色）、金属（白色）が想定される。金属（黒色）の場合、金属ワークに対し、ハイパワーのレーザー光を低速で走査させることにより、金属ワークの表面を黒色に発色させる。金属（白色）の場合には、金属ワークに対し、レーザー光を高速で走査させるとともに、重ね書き印字することにより、金属ワークの表面を白色に発色させる。

加工条件は、多数の加工パラメータからなる。ここでは、レーザーパワー、スキャンスピード、Ｑスイッチ周波数、デフォーカス量及び印字回数を加工パラメータとして指定することができるものとする。レーザーパワーは、レーザー光の出力パワーを示す加工パラメータであり、印字用のレーザー光の強度に対応する。レーザーパワーが大きければ、小さい場合に比べて、印字濃度が濃くなる。スキャンスピードは、レーザー光をＸＹ面内で走査させる際の走査速度を示す加工パラメータである。

Ｑスイッチ周波数は、レーザー発振の周波数を示す加工パラメータであり、レーザー発振器１２３のＱスイッチの周波数に対応する。Ｑスイッチ周波数が高ければ、低い場合に比べて、レーザーパルスのピークパワーは低くなるが、レーザーパルスの繰返し間隔が短くなる。

デフォーカス量は、レーザー光をワークＷに照射した際のワークＷ上の照射領域のサイズを規定する加工パラメータであり、レーザースポットの直径（スポット径）に対応する。レーザー光をデフォーカスさせるデフォーカス量を調整することにより、スポット径を大きくすれば、小さい場合に比べて、エネルギー密度は低くなるが、印字線幅が太くなる。印字回数は、レーザー光の重畳回数を示す加工パラメータであり、重ね書き印字させる回数に対応する。印字回数を多くすれば、印字線幅が太くなり、ワーク表面が深堀りされる。

上述した加工パラメータは、いずれもワークＷにシンボルをマーキングする際のワークＷの発色に影響する加工パラメータである。なお、発色に影響する加工パラメータとしては、上述した加工パラメータ以外に、例えば、レーザー光のパルス幅、塗り潰し線の間隔や、塗り潰し方向がある。パルス幅は、パルス発振時のレーザーパルスにおける１パルス当たりの時間幅を示す加工パラメータである。パルス幅が短ければ、長い場合に比べて、ピークパワーの大きなレーザーパルスを出力することができる。

探索範囲記憶部２０には、この様な５つの加工パラメータごとに、互いに異なる複数の探索範囲が複数のワーク材質にそれぞれ対応づけて記憶される。具体的には、サンプル印字のためのテンプレートファイル２が、ワーク材質ごとに予め作成される。このテンプレートファイル２は、探索情報と、その探索情報を加工パラメータに対応づける情報とからなるデータファイルであり、探索情報には、探索ステップにおけるパラメータ値の探索範囲、探索範囲内でパラメータ値を変化させる際のステップ間隔、探索順序、非探索時のパラメータ値が含まれている。

パラメータ選択部２２は、ワーク材質選択部２１により選択されたワーク材質に基づいて、２次元のサンプルパターンを形成するために、５つの加工パラメータの中から２つの加工パラメータを探索パラメータとして選択し、その選択結果を探索範囲選択部２３へ出力する。ここでは、探索パラメータ以外の加工パラメータを非探索パラメータと呼ぶ。

探索範囲選択部２３は、ワーク材質選択部２１により選択されたワーク材質に基づいて、探索範囲のいずれかを選択し、その選択結果をサンプル加工データ生成部２４へ出力する。この探索範囲選択部２３では、パラメータ選択部２２により選択された探索パラメータごとに、探索範囲が選択される。

サンプル加工データ生成部２４は、探索範囲選択部２３により選択された探索範囲内の異なる複数のパラメータ値を加工パラメータとして順次に指定してレーザー光を照射させるためのサンプル加工データを生成する。サンプル加工データ送信部２５は、サンプル加工データ生成部２４により生成されたサンプル加工データをレーザーマーカ１２へ送信する。レーザーマーカ１２では、サンプル加工データに基づいてレーザー光を照射することにより、加工パラメータのパラメータ値が異なる複数のシンボルからなるサンプルパターンがワークＷ上に形成される。

設定画面表示部２６は、加工条件の設定を行うためのメイン設定画面や、サンプル印字設定のためのサブ設定画面を表示するための画面データを生成し、ディスプレイ１１１へ出力する。

サンプル加工データ生成部２４では、行方向及び列方向にシンボルを配列させた２次元のサンプルパターンをワークＷ上に形成させるためのサンプル加工データが生成される。２次元のサンプルパターンは、パラメータ選択部２２により選択された２つの探索パラメータのうち、一方の探索パラメータに対応する探索範囲内で異なるパラメータ値を指定してマーキングしたシンボルを行方向に配列し、他方の探索パラメータに対応する探索範囲内で異なるパラメータ値を指定してマーキングしたシンボルを列方向に配列させることにより形成される。

＜サンプル印字＞
図３のステップＳ１０１〜Ｓ１０６は、図２の加工条件設定装置１１におけるサンプル印字時の動作の一例を示したフローチャートである。この加工条件設定装置１１では、加工パラメータを選択してサンプルパターンを形成させる動作が繰り返される。まず、加工条件設定装置１１は、ユーザによりワーク材質が指定されれば、テンプレートファイル２のいずれかを選択する（ステップＳ１０１，Ｓ１０２）。

次に、加工条件設定装置１１は、選択されたテンプレートファイル２に基づいて、探索パラメータの探索範囲を選択するとともに、非探索パラメータについて固定値を指定してサンプル加工データを生成し（ステップＳ１０３）、レーザーマーカ１２にマーキングを指示する（ステップＳ１０４）。

次に、加工条件設定装置１１は、サンプルパターンの形成後、探索パラメータのパラメータ値がユーザ指定されれば、ユーザ指定されたパラメータ値を選択する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０１からステップＳ１０５の処理手順は、全ての探索ステップが終了するまで繰り返される（ステップＳ１０６）。

＜サンプルパターン＞
図４は、図１のレーザーマーキング装置１を用いてテストワーク３上に形成されるサンプルパターン３０の一例を示した図である。この図には、金属黒色用のテンプレートファイル２に基づいて形成された最初の探索用のサンプルパターン３０が示されている。サンプルパターン３０は、最適なパラメータ値をユーザ指定させるためのテストチャートであり、印字対象とするワークＷと同じ材質で同じ厚さの所定のテストワーク３上に形成される。

このサンプルパターン３０は、５つの加工パラメータの中から選択された２つの探索パラメータを変化させて形成される２次元のサンプルパターンであり、行方向（図中では横方向）に１１個のシンボル３１が配列され、列方向（図中では縦方向）に１０個のシンボル３１が配列されている。

各シンボル３１は、内部が均一に塗り潰された一定サイズの矩形からなる。行方向に配列された各シンボル３１は、２つの探索パラメータの一方に異なるパラメータ値を順次に指定してマーキングされたシンボルである。これに対し、列方向に配列された各シンボル３１には、２つの探索パラメータの他方に異なるパラメータ値が指定されている。また、各シンボル３１は、互いに重複しないように、一定の間隔を空けて整列配置されている。

このサンプルパターン３０には、印字条件を示す印字設定情報３２、サンプルパターン３０内の行を特定するための行指定情報３３、及び、列を特定するための列指定情報３４が付加されている。印字設定情報３２は、行及び列方向に変化させる探索パラメータの種類、探索範囲及びステップ間隔などからなる印字設定リファレンスであり、列指定情報３４の近傍に配置される。

行指定情報３３は、行を識別するための行番号からなる行リファレンスであり、列指定情報３４は、列を識別するための列番号からなる列リファレンスである。行指定情報３３及び列指定情報３４は、それぞれサンプルパターン３０内の行及び列に対応付けて配置される。

印字設定情報３２、行指定情報３３及び列指定情報３４は、ユーザにより指定されたワーク材質に対応づけられたパラメータ値を加工パラメータごとに指定して、テストワーク３上に形成される。つまり、印字設定情報３２、行指定情報３３及び列指定情報３４が、テンプレートファイル２において定められた一定のパラメータ値、すなわち、固定値を指定してマーキングされるのに対し、サンプルパターン３０内の各シンボル３１は、シンボル３１ごとに異なるパラメータ値を指定してマーキングされる。具体的には、テンプレートファイル２において定められた探索範囲内で、パラメータ値を一定のステップ間隔で単調に変化させることにより、各シンボル３１が形成される。

この例では、行ごとに変化させる探索パラメータとして、Ｑスイッチ周波数が指定され、最小値＝１０ｋＨｚから最大値＝１００ｋＨｚまでの探索範囲内で、パラメータ値をステップ間隔＝１０ｋＨｚで単調に増加させている。また、列ごとに変化させる探索パラメータとして、スポット径が指定され、予め定められたスポット径を基準とし、基準値からデフォーカスさせる量をパラメータ値として、最小値＝−１００から最大値＝０までの探索範囲内で、パラメータ値をステップ間隔＝１０で単調に増加させている。

＜探索範囲の特性＞
図５は、図１のレーザーマーキング装置１を用いてサンプルパターン３０を形成する際の加工パラメータの探索範囲の一例を模式的に示した説明図であり、レーザーパワー及びスキャンスピードの探索範囲がワーク材質ごとに示されている。この図には、縦軸をレーザーパワーとし、横軸をスキャンスピードとして、２次元の探索範囲が示されている。

ワークＷの材質が樹脂である場合、レーザーパワーは、下限値からレーザーマーカ１２の上限値（定格値）までを探索範囲とし、スキャンスピードは、下限値付近から上限値までを探索範囲としてパラメータ値を変化させる必要がある。一方、ワークＷの材質が金属であり、黒色に発色させる場合には、レーザーパワーは、上限値近傍のハイパワー域を探索範囲とし、スキャンスピードは、下限値付近の低速域を探索範囲としてパラメータ値を変化させる必要がある。

また、ワークＷの材質が金属であり、白色に発色させる場合には、レーザーパワーは、下限値付近のローパワー域を探索範囲とし、スキャンスピードは、金属黒色よりも高速域を探索範囲とする必要がある。この様に、ワーク材質によって、探索すべきパラメータ値の範囲が大きく異なるので、適切な探索範囲を指定しなければ、所望の加工品質のパラメータ値が抜け落ちてしまう。

本実施の形態によるレーザーマーキング装置１では、ワーク材質を指定することにより適切なテンプレートファイル２が選択され、ワーク材質に応じた適切な探索範囲が自動的に指定される。

なお、汎用のテンプレートファイル２では、ワークＷの材質が樹脂であるか、或いは、金属であるかに関わらず、ある程度の印字品質で探索できるように、レーザーパワーは、下限値から上限値までを探索範囲とし、スキャンスピードは、下限値付近から上限値付近までを探索範囲としている。

＜テンプレートファイル＞
図６は、図２の加工条件設定装置１１において保持されるサンプル印字用のテンプレートファイル２の一例を示した図であり、樹脂用のテンプレートが示されている。このテンプレートファイル２は、ワーク材質が樹脂である場合のテンプレートファイルであり、加工パラメータごとに、探索順序、探索ステップにおけるパラメータ値の探索範囲、ステップ間隔、非探索時のパラメータ値、探索パラメータの配列方向が保持されている。

探索パラメータとは、探索ステップにおいて、探索範囲内でパラメータ値を変化させる加工パラメータのことであり、当該探索ステップにおいて、パラメータ値が探索範囲内の所定値に固定される非探索パラメータとは識別可能に保持される。

このテンプレートファイル２では、探索ステップごとに、探索パラメータの探索範囲、ステップ間隔及び配列方向が保持されているとともに、非探索パラメータのパラメータ値（固定値）が保持されている。具体的には、最初の探索ステップ「ステップ１」において、レーザーパワー及びＱスイッチ周波数が探索パラメータとして指定され、他の加工パラメータには固定値が割り当てられている。

レーザーパワーは、そのパラメータ値を行ごとに変化させる探索パラメータに指定され、レーザーマーカ１２の上限値（定格値）を１００％として、最小値＝５．０％、最大値＝８０．０％の探索範囲がステップ間隔＝５．０％で探索される。Ｑスイッチ周波数は、そのパラメータ値を列ごとに変化させる探索パラメータに指定され、最小値＝０ｋＨｚ（連続発振）、最大値＝１００ｋＨｚの探索範囲がステップ間隔＝１０ｋＨｚで探索される。スキャンスピード、スポット径及び印字回数には、それぞれ１０００ｍｍ／ｓ、−３０及び１回が指定されている。

２回目の探索ステップ「ステップ２」では、スキャンスピード及びスポット径が探索パラメータとして指定され、他の加工パラメータには固定値が割り当てられる。スキャンスピードは、そのパラメータ値を列ごとに変化させる探索パラメータに指定され、最小値＝２００ｍｍ／ｓ、最大値＝２０００ｍｍ／ｓの探索範囲がステップ間隔＝２００ｍｍ／ｓで探索される。スポット径は、そのパラメータ値を行ごとに変化させる探索パラメータに指定され、最小値＝−１００、最大値＝０の探索範囲がステップ間隔＝１０で探索される。

また、テンプレートファイル２には、印字設定情報３２、行指定情報３３及び列指定情報３４の印字設定と、塗り潰し線の間隔が保持されている。印字設定情報３２、行指定情報３３及び列指定情報３４の印字設定としては、各加工パラメータのパラメータ値（固定値）が指定されている。また、塗り潰し線の間隔としては、スポット径が標準モード（基準値＝４０μｍ）と、ワイドモード（基準値＝６０μｍ）とを切替可能であることに対応して、標準モードにおける固定値と、ワイドモードにおける固定値とがそれぞれ指定されている。

具体的には、印字設定情報３２、行指定情報３３及び列指定情報３４の印字設定として、レーザーパワー、スキャンスピード、Ｑスイッチ周波数、スポット径及び印字回数が、それぞれ８０．０％、１０００ｍｍ／ｓ、５０ｋＨｚ、０及び１回であると指定されている。また、塗り潰し線の間隔として、標準モードでは、６０μｍが指定され、ワイドモードでは、８０μｍが指定されている。

印字設定情報３２、行指定情報３３及び列指定情報３４の印字設定、並びに、塗り潰し線の間隔は、各探索ステップについて共通である。つまり、印字設定情報３２、行指定情報３３及び列指定情報３４は、１ステップ目と２ステップ目とで同じ加工条件でマーキングされる。

図７は、図２の加工条件設定装置１１において保持されるサンプル印字用のテンプレートファイル２の一例を示した図であり、金属黒色用のテンプレートが示されている。このテンプレートファイル２は、ワーク材質が金属であり、黒色に発色させる場合のテンプレートファイルである。

このテンプレートファイル２では、最初の探索ステップ「ステップ１」において、Ｑスイッチ周波数及びスポット径が探索パラメータとして指定され、他の加工パラメータには固定値が割り当てられている。

Ｑスイッチ周波数は、そのパラメータ値を行ごとに変化させる探索パラメータに指定され、最小値＝１０ｋＨｚ、最大値＝１００ｋＨｚの探索範囲がステップ間隔＝１０ｋＨｚで探索される。スポット径は、そのパラメータ値を列ごとに変化させる探索パラメータに指定され、最小値＝−１００、最大値＝０の探索範囲がステップ間隔＝１０で探索される。レーザーパワー、スキャンスピード及び印字回数には、それぞれ８０．０％、１００ｍｍ／ｓ及び１回が指定されている。

２回目の探索ステップ「ステップ２」では、スキャンスピード及び印字回数が探索パラメータとして指定され、他の加工パラメータには固定値が割り当てられる。スキャンスピードは、そのパラメータ値を列ごとに変化させる探索パラメータに指定され、最小値＝５０ｍｍ／ｓ、最大値＝２００ｍｍ／ｓの探索範囲がステップ間隔＝５０ｍｍ／ｓで探索される。印字回数は、そのパラメータ値を行ごとに変化させる探索パラメータに指定され、最小値＝１回、最大値＝５回の探索範囲がステップ間隔＝１回で探索される。

また、印字設定情報３２、行指定情報３３及び列指定情報３４の印字設定として、レーザーパワー、スキャンスピード、Ｑスイッチ周波数、スポット径及び印字回数が、それぞれ８０．０％、５０ｍｍ／ｓ、５０ｋＨｚ、０及び１回であると指定されている。また、塗り潰し線の間隔として、標準モードでは、２０μｍが指定され、ワイドモードでは、３０μｍが指定されている。

図８は、図２の加工条件設定装置１１において保持されるサンプル印字用のテンプレートファイル２の一例を示した図であり、金属白色用のテンプレートが示されている。このテンプレートファイル２は、ワーク材質が金属であり、白色に発色させる場合のテンプレートファイルである。

このテンプレートファイル２では、最初の探索ステップ「ステップ１」において、レーザーパワー及びＱスイッチ周波数が探索パラメータとして指定され、他の加工パラメータには固定値が割り当てられている。

レーザーパワーは、そのパラメータ値を行ごとに変化させる探索パラメータに指定され、最小値＝２０．０％、最大値＝５０．０％の探索範囲がステップ間隔＝５．０％で探索される。Ｑスイッチ周波数は、そのパラメータ値を列ごとに変化させる探索パラメータに指定され、最小値＝０ｋＨｚ、最大値＝１００ｋＨｚの探索範囲がステップ間隔＝１０ｋＨｚで探索される。スキャンスピード、スポット径及び印字回数には、それぞれ１０００ｍｍ／ｓ、０及び１回が指定されている。

２回目の探索ステップ「ステップ２」では、スキャンスピード及び印字回数が探索パラメータとして指定され、他の加工パラメータには固定値が割り当てられる。スキャンスピードは、そのパラメータ値を列ごとに変化させる探索パラメータに指定され、最小値＝５００ｍｍ／ｓ、最大値＝２０００ｍｍ／ｓの探索範囲がステップ間隔＝５００ｍｍ／ｓで探索される。印字回数は、そのパラメータ値を行ごとに変化させる探索パラメータに指定され、最小値＝１回、最大値＝３回の探索範囲がステップ間隔＝１回で探索される。

３回目の探索ステップ「ステップ３」では、スポット径が探索パラメータとして指定され、他の加工パラメータには固定値が割り当てられる。スポット径は、そのパラメータ値を行ごとに変化させる探索パラメータに指定され、最小値＝−１００、最大値＝０の探索範囲がステップ間隔＝１０で探索される。

また、印字設定情報３２、行指定情報３３及び列指定情報３４の印字設定として、レーザーパワー、スキャンスピード、Ｑスイッチ周波数、スポット径及び印字回数が、それぞれ８０．０％、５０ｍｍ／ｓ、５０ｋＨｚ、０及び１回であると指定されている。また、塗り潰し線の間隔として、標準モードでは、４０μｍが指定され、ワイドモードでは、５０μｍが指定されている。

図９は、図２の加工条件設定装置１１において保持されるサンプル印字用のテンプレートファイル２の一例を示した図であり、汎用のテンプレートが示されている。このテンプレートファイル２では、最初の探索ステップ「ステップ１」において、レーザーパワー及びＱスイッチ周波数が探索パラメータとして指定され、他の加工パラメータには固定値が割り当てられている。

レーザーパワーは、そのパラメータ値を行ごとに変化させる探索パラメータに指定され、最小値＝２０．０％、最大値＝８０．０％の探索範囲がステップ間隔＝１０．０％で探索される。Ｑスイッチ周波数は、そのパラメータ値を列ごとに変化させる探索パラメータに指定され、最小値＝０ｋＨｚ、最大値＝１００ｋＨｚの探索範囲がステップ間隔＝１０ｋＨｚで探索される。スキャンスピード、スポット径及び印字回数には、それぞれ１０００ｍｍ／ｓ、０及び１回が指定されている。

２回目の探索ステップ「ステップ２」では、スキャンスピード及びスポット径が探索パラメータとして指定され、他の加工パラメータには固定値が割り当てられる。スキャンスピードは、そのパラメータ値を列ごとに変化させる探索パラメータに指定され、最小値＝１００ｍｍ／ｓ、最大値＝１０００ｍｍ／ｓの探索範囲がステップ間隔＝１００ｍｍ／ｓで探索される。スポット径は、そのパラメータ値を行ごとに変化させる探索パラメータに指定され、最小値＝−１００、最大値＝０の探索範囲がステップ間隔＝１０で探索される。

また、印字設定情報３２、行指定情報３３及び列指定情報３４の印字設定として、レーザーパワー、スキャンスピード、Ｑスイッチ周波数、スポット径及び印字回数が、それぞれ８０．０％、１０００ｍｍ／ｓ、５０ｋＨｚ、０及び１回であると指定されている。また、塗り潰し線の間隔として、標準モードでは、４０μｍが指定され、ワイドモードでは、６０μｍが指定されている。

図１０は、図２の加工条件設定装置１１において保持されるサンプル印字用のテンプレートファイル２の一例を示した図であり、新規作成用のテンプレートが示されている。このテンプレートファイル２では、最初の探索ステップ「ステップ１」において、レーザーパワーが探索パラメータとして指定され、他の加工パラメータには固定値が割り当てられている。

レーザーパワーは、そのパラメータ値を行ごとに変化させる探索パラメータに指定され、最小値＝２０．０％、最大値＝８０．０％の探索範囲がステップ間隔＝１０．０％で探索される。スキャンスピード、Ｑスイッチ周波数、スポット径及び印字回数には、それぞれ１０００ｍｍ／ｓ、５０ｋＨｚ、０及び１回が指定されている。

また、印字設定情報３２、行指定情報３３及び列指定情報３４の印字設定として、レーザーパワー、スキャンスピード、Ｑスイッチ周波数、スポット径及び印字回数が、それぞれ８０．０％、１０００ｍｍ／ｓ、５０ｋＨｚ、０及び１回であると指定されている。また、塗り潰し線の間隔として、標準モードでは、４０μｍが指定され、ワイドモードでは、６０μｍが指定されている。

＜メイン設定画面＞
図１１は、図２の加工条件設定装置１１において加工条件の設定時に表示されるメイン設定画面４０の一例を示した図である。このメイン設定画面４０は、加工条件を設定するための編集画面であり、ディスプレイ１１１上に表示される。

メイン設定画面４０には、印字データの表示領域４１、印字データの入力欄４２及びサンプル印字の設定ボタン４３が配置されている。入力欄４２では、印字データの種類や字体（フォント）を指定して文字列を入力することができる。また、入力した文字列をブロックとしてブロック単位で印字条件を設定することができる。

表示領域４１には、入力欄４２で指定された印字データがプレビュー表示される。設定ボタン４３を操作すれば、サンプル印字設定のためのサブ設定画面に切り替えることができる。

＜サブ設定画面＞
図１２は、図２の加工条件設定装置１１においてサンプル印字の設定時に表示されるサブ設定画面５０の一例を示した図であり、テンプレート選択時の画面が示されている。このサブ設定画面５０は、サンプルパターンの加工条件を設定するための編集画面であり、メイン設定画面４０内の設定ボタン４３の操作に基づいて表示される。

このサブ設定画面５０には、探索シーケンスの表示領域５１、サンプルパターンの表示領域５２及びワーク材質の選択ボタン５３が配置されている。表示領域５１は、最適なパラメータ値を得るためのサンプル印字の手順が表示されるガイダンス領域であり、表示領域５２及び選択ボタン５３よりも上段に配置されている。表示領域５２には、サンプルパターンがプレビュー表示される。

選択ボタン５３は、ワーク材質を選択するための操作アイコンであり、ワーク材質として、樹脂、金属黒色、金属白色、汎用又は新規作成のいずれかを択一的に選択することができる。メイン設定画面４０から遷移した状態では、表示領域５１にガイダンス「テンプレートの選択」がフォーカス表示され、選択ボタン５３を操作してワーク材質を選択するための動作モードであることが案内されている。

図１３は、図２の加工条件設定装置１１においてサンプル印字の設定時に表示されるサブ設定画面５０の一例を示した図であり、最初の探索時の画面が示されている。このサブ設定画面５０は、最初の探索ステップ「ステップ１」の印字設定を行うための編集画面であり、選択ボタン５３の操作に基づいて表示される。

表示領域５１には、ガイダンス「テンプレートの選択」、探索ステップ「ステップ１」及び２回目の探索ステップ「ステップ２」が配置されている。このサブ設定画面５０では、ガイダンス「ステップ１」がフォーカス表示され、１回目の探索ステップで形成させるサンプルパターン用の印字設定を行うための動作モードであることが案内されている。

このサブ設定画面５０には、表示領域５２及び選択ボタン５３の他に、印字データの種類を選択するための入力欄５４ａ、文字の高さを指定するための入力欄５４ｂ、サンプル印字条件の入力欄５５、印字条件の表示欄５６、レイアウトの入力欄５７、印字モードの入力欄５８及びパラメータ値の選択欄５９が配置されている。

入力欄５４ａでは、文字、塗り潰し又はブロックのいずれかを選択することができる。文字を選択すれば、同じ文字を配列させたサンプルパターンが形成される。塗り潰しを選択すれば、内部が塗り潰された矩形を配列させたサンプルパターンが形成される。ブロックを選択すれば、ブロック単位で指定された文字列を配列させたサンプルパターンが形成される。

入力欄５５には、サンプルパターンに対応づける探索パラメータの印字設定が、選択ボタン５３の操作により選択されたワーク材質に対応するテンプレートファイル２から読み出され、そのパラメータ値の探索範囲及びステップ間隔が表示される。

表示欄５６には、固定値が指定された非探索パラメータのパラメータ値が表示される。入力欄５７には、サンプルパターンをワーク上に形成する際のレイアウトを指定するために、サンプルパターンの基準点のＸ座標、Ｙ座標及びシンボルの配列間隔を入力し、或いは、テンプレートファイル２で設定されているデフォルト値を変更することができる。

このサブ設定画面５０では、選択ボタン５３の操作により金属黒色用のテンプレートファイル２が選択されており、入力欄５５には、Ｑスイッチ周波数及びスポット径が１回目の探索パラメータとして指定されている。Ｑスイッチ周波数は、パラメータ値を行ごとに変化させる縦軸の探索パラメータに指定され、最小値＝１０ｋＨｚ、最大値＝１００ｋＨｚの探索範囲がステップ間隔＝１０ｋＨｚで探索される。スポット径は、パラメータ値を列ごとに変化させる横軸の探索パラメータに指定され、最小値＝−１００、最大値＝０の探索範囲がステップ間隔＝１０で探索される。

表示欄５６には、レーザーパワー、スキャンスピード及び印字回数のパラメータ値が、それぞれ８０．０％、１００ｍｍ／ｓ及び１回に指定されている。また、表示領域５２には、入力欄５４ａ，５４ｂ及び５５において指定されたサンプルパターンがプレビュー表示されている。印字データの種類、文字の高さ及びサンプル印字条件は、必要に応じて変更することができ、変更後の印字設定を新たなテンプレートファイル２として保存することもできる。

入力欄５８には、トリガボタン５８ａが配置されている。このトリガボタン５８ａは、レーザーマーカ１２に対して印字開始を指示するための操作アイコンであり、トリガボタン５８ａの操作に基づいて、サンプルパターンがワーク上に形成される。

選択欄５９には、サンプルパターンの選択欄及び確定ボタン５９ａが配置されている。ユーザは、サンプルパターンをワーク上に実際に印字した際の印字結果を見て、最適なパラメータ値を選択する。例えば、Ｉ列１０行目のシンボルの印字品質が最適であれば、当該シンボルを選択して確定ボタン５９ａを操作することにより、対応するパラメータ値がユーザ指定され、探索ステップ「ステップ２」に移行する。

図１４は、図２の加工条件設定装置１１においてサンプル印字の設定時に表示されるサブ設定画面５０の一例を示した図であり、２回目の探索時の画面が示されている。このサブ設定画面５０は、２回目の探索ステップ「ステップ２」の印字設定を行うための編集画面であり、確定ボタン５９ａの操作に基づいて表示される。

このサブ設定画面５０では、ガイダンス「ステップ２」がフォーカス表示され、２回目の探索ステップで形成させるサンプルパターン用の印字設定を行うための動作モードであることが案内されている。

また、入力欄５５には、印字回数及びスキャンスピードが２回目の探索パラメータとして指定されている。印字回数は、パラメータ値を行ごとに変化させる縦軸の探索パラメータに指定され、最小値＝１回、最大値＝５回の探索範囲がステップ間隔＝１回で探索される。スキャンスピードは、パラメータ値を列ごとに変化させる横軸の探索パラメータに指定され、最小値＝５０ｍｍ／ｓ、最大値＝２００ｍｍ／ｓの探索範囲がステップ間隔＝５０ｍｍ／ｓで探索される。

表示欄５６には、探索ステップ「ステップ１」においてサンプルパターンの形成後にユーザ指定されたパラメータ値を含むパラメータ値の固定値が表示される。具体的には、レーザーパワー、Ｑスイッチ周波数及びスポット径のパラメータ値が、それぞれ８０．０％、１００ｋＨｚ及び−２０に指定されている。また、表示領域５２には、入力欄５４ａ，５４ｂ及び５５において指定されたサンプルパターンがプレビュー表示されている。

トリガボタン５８ａを操作すれば、サンプルパターンがワーク上に形成される。ユーザは、サンプルパターンをワーク上に実際に印字した際の印字結果を見て、最適なパラメータ値を選択する。例えば、Ｃ列１行目のシンボルの印字品質が最適であれば、当該シンボルを選択して確定ボタン５９ａを操作することにより、対応するパラメータ値がユーザ指定され、探索ステップ「ステップ２」の印字設定は終了する。

このサブ設定画面５０において指定された印字設定は、印字条件のコピーボタン６０を操作することにより、印字条件のクリップボードにコピーされ、ブロック単位で指定された文字列の印字設定として適用される。

図１５は、図２の加工条件設定装置１１において加工条件の設定時に表示される印字条件のクリップ画面７０の一例を示した図である。このクリップ画面７０は、印字条件を確認するための確認画面であり、サブ設定画面５０内のコピーボタン６０の操作に基づいて表示される。

クリップ画面７０には、ブロックへ貼り付けボタン７１、コメントの表示欄７２及び印字条件の表示欄７３が配置されている。表示欄７２には、選択されたワーク材質、探索ステップにおいて選択された特定のシンボルを示す行列番号などが表示される。表示欄７３には、各加工パラメータのパラメータ値の確定値が設定値として表示される。

この例では、レーザーパワー、スキャンスピード、Ｑスイッチ周波数、スポット径及び印字回数のパラメータ値が、それぞれ８０．０％、１５０ｍｍ／ｓ、１００ｋＨｚ、−２０及び１回に設定されている。ブロックへ貼り付けボタン７１を操作すれば、当該印字設定がブロック単位で指定された文字列に適用される。

＜サンプルパターンの印字例＞
図１６は、図１のレーザーマーキング装置１によるサンプルパターン３０の印字例を示した図であり、金属（ＳＵＳ）のテストワークに黒色印字した場合が示されている。ＳＵＳ（ステンレス鋼）は、特定の印字条件でのみ、表面が磨かれ、黒く発色する。特定の印字条件を外れると、焦げたり色が薄くなる。また、印字条件の幅が狭いので、適切な探索範囲を指定しなければ、最適なパラメータ値は探知できない。

ワーク材質として金属黒色を選択した場合、１回目の探索ステップにおいて、縦軸及び横軸の探索パラメータとして、それぞれＱスイッチ周波数及びスポット径が指定された２次元のサンプルパターンが形成される。

図中の（ａ）には、１回目の探索ステップにおいてテストワーク上に形成されたサンプルパターンが示されている。このサンプルパターンでは、左上部から右下部に至る領域Ａ１内のシンボルが黒色に発色している。また、左下部の領域Ａ２内のシンボルは、色が薄くなっており、右上部の領域Ａ３内のシンボルは、焦げている（焦げ茶色に発色している）。

領域Ａ１内のＩ列１０行目のシンボル付近の領域Ａ４は、特に色が黒い。従って、黒色に発色させるのであれば、領域Ａ４内のシンボルに対応するパラメータ値が最適であることがこの印字結果から判る。

２回目の探索ステップでは、縦軸及び横軸の探索パラメータとして、それぞれ印字回数及びスキャンスピードが指定された２次元のサンプルパターンが形成される。図中の（ｂ）には、２回目の探索ステップにおいてテストワーク上に形成されたサンプルパターンが示されている。

このサンプルパターンでは、Ｃ列１行目のシンボル付近の領域Ｂ１が特に色が黒い。従って、黒色に発色させるのであれば、領域Ｂ１内のシンボルに対応するパラメータ値が最適であることがこの印字結果から判る。

図１７は、図１のレーザーマーキング装置１によるサンプルパターン３０の印字例を示した図であり、樹脂（ＡＢＳ）のテストワークに黒色印字した場合が示されている。白色のＡＢＳ樹脂に黒色で文字などを印字する場合、ワーク表面の発色具合に加え、表面状態も考慮して最適なパラメータ値を求めなければならない場合がある。

ワーク材質として樹脂を選択した場合、１回目の探索ステップにおいて、縦軸及び横軸の探索パラメータとして、それぞれレーザーパワー及びＱスイッチ周波数が指定された２次元のサンプルパターンが形成される。

図中の（ａ）には、１回目の探索ステップにおいてテストワーク上に形成されたサンプルパターンが示されている。このサンプルパターンでは、６行目付近から下方の領域Ｃ１内のシンボルが黒色に発色している。また、Ｃ列４行目付近の領域Ｃ２内のシンボルは、濃灰色に発色している。

領域Ｃ１内のシンボルは、領域Ｃ２よりも色が黒いが、表面状態が荒れている。従って、黒色に発色させつつ、表面のダメージを少なくするのであれば、領域Ｃ２内のシンボルに対応するパラメータ値が最適であることがこの印字結果から判る。

２回目の探索ステップでは、縦軸及び横軸の探索パラメータとして、それぞれスポット径及びスキャンスピードが指定された２次元のサンプルパターンが形成される。図中の（ｂ）には、２回目の探索ステップにおいてテストワーク上に形成されたサンプルパターンが示されている。

このサンプルパターンでは、Ｅ列目付近から左方の領域Ｄ１内のシンボルが黒色に発色している。また、Ｆ列６行目付近の領域Ｄ２内のシンボルは、濃灰色に発色している。領域Ｄ１内のシンボルは、領域Ｄ２よりも色が黒いが、表面状態が荒れている。従って、黒色に発色させつつ、表面のダメージを少なくするのであれば、領域Ｄ２内のシンボルに対応するパラメータ値が最適であることがこの印字結果から判る。

＜塗り潰し線の間隔＞
図１８は、図１のレーザーマーキング装置１におけるサンプル印字時の動作の一例を示した図であり、矩形内部を塗り潰し線ａ_２により塗り潰す場合が示されている。塗り潰し線ａ_２は、レーザー光をワーク上で走査させることにより形成され、レーザー光のスポット径が線幅ａ_１に対応する。矩形内部の塗り潰しは、この様な塗り潰し線ａ_２を一定間隔ａ_３で平行に形成することにより行われる。塗り潰し線ａ_２の間隔ａ_３は、ワーク材質に応じて異なる。

図中の（ａ）には、ワーク材質として樹脂が選択された場合が示されている。樹脂の場合、塗り潰し線ａ_２の間隔ａ_３をスポット径よりも広げることにより、ワーク表面の荒れ（表面層の発泡など）を抑制しつつ所望の色に発色させる。

図中の（ｂ）には、ワーク材質として金属黒色が選択された場合が示されている。金属黒色の場合、塗り潰し線ａ_２の間隔ａ_３をスポット径の半分程度に狭めることにより、熱を十分にこもらせて黒色に発色させる。

図中の（ｃ）には、ワーク材質として金属白色が選択された場合が示されている。金属白色の場合、塗り潰し線ａ_２の間隔ａ_３をスポット径よりも僅かに狭めることにより、熱がこもらない程度にワーク表面を削り取って白色に発色させる。

この様に、塗り潰し線ａ_２の間隔ａ_３は、ワーク材質が金属である場合、樹脂の場合に比べて狭い。これに対し、サンプルパターン３０内のシンボル３１の配列間隔は、ワーク材質が金属である場合、熱伝導率が高いので、隣接するシンボルに影響しないようにするために、樹脂の場合に比べて広い。

具体的に説明すれば、図１６のサンプルパターンにおいて互いに隣り合うシンボル間の間隙の広さｄ_１は、図１７のサンプルパターンにおいて互いに隣り合うシンボル間の間隙の広さｄ_２よりも広い。

本実施の形態によれば、適切なワーク材質を指定することにより、パラメータ値をワーク材質に応じた探索範囲内で変化させたサンプルパターンがワークＷ上に形成されるので、ワークＷに応じた適切な加工条件を容易に探知することができる。また、適切なワーク材質を指定することにより、３以上の加工パラメータの中からワーク材質に応じた適切な２つの加工パラメータを自動的に選択して２次元のサンプルパターンが形成されるので、３以上の加工パラメータが存在する場合であっても、ワークＷの材質に応じた適切な加工条件を容易に探知することができる。特に、非探索パラメータに対して適切なパラメータ値が指定されるので、所望の色を含むサンプルパターンをワークＷ上に形成させることができる。また、各加工パラメータが適切な探索順序で探索され、探索ステップでは、探索パラメータのパラメータ値を適切な探索範囲で変化させるので、所望の色に発色するパラメータ値を容易に探知することができる。

なお、本実施の形態では、ワーク材質として、樹脂、金属黒色、金属白色が選択可能である場合の例について説明したが、樹脂又は金属を複数の項目に細分化し、これらの項目ごとにテンプレートファイル２を保持するような構成であっても良い。例えば、樹脂として、ＡＢＳ黒色、ＡＢＳ白色、ＰＯＭ（ポリアセタール樹脂）、ＭＭＡ（アクリル樹脂）、ＰＡ（ポリアミド樹脂）などの項目を設け、これらの項目ごとにテンプレートファイル２が保持される。或いは、金属として、ＳＵＳ、銅、アルミニウム、鉄、ニッケルめっき、チタンなどの項目を設け、これらの項目ごとにテンプレートファイル２が保持される。

また、本実施の形態では、レーザーマーカ１２としてＹＶＯ_４レーザー型のマーカを用いる場合の例について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、レーザーマーカ１２として、ＳＨＧ型のレーザーマーカ、或いは、ファイバー型のレーザーマーカ、或いは、ＣＯ_２型のレーザーマーカを用いるものにも本発明は適用することができる。

ＳＨＧ型のレーザーマーカは、レーザー媒質として、ネオジウムイオンがドープされたＹＡＧ（イットリウム−アルミニウム−ガーネット）結晶を用い、第２高調波を利用して波長５３２ｎｍの緑色光を出力するレーザーマーカである。ファイバー型のレーザーマーカは、Ｙｂ（イッテルビウム）をドープしたファイバーを増幅器として用いるレーザーマーカである。ＣＯ_２型のレーザーマーカは、ＣＯ_２（気体）をレーザー媒質として用い、波長１０．６μｍの赤外光を出力するレーザーマーカである。テンプレートファイル２は、この様なレーザーマーカのタイプに応じて作成される。

また、本実施の形態では、互いに異なる複数の探索範囲が複数のワーク材質にそれぞれ対応づけて保持される場合の例について説明したが、探索範囲とワーク材質との対応関係はこれに限られるものではない。例えば、ワーク材質の選択肢に冗長性を持たせ、複数のワーク材質が同じ１つの探索範囲に対応づけられるようなものも本発明には含まれる。或いは、異なる複数の探索範囲が１つのワーク材質に対応づけられ、当該ワーク材質が選択されれば、これらの探索範囲の中から適切な探索範囲をユーザに選択させるようなものも本発明には含まれる。

また、本実施の形態では、加工パラメータとして、レーザーパワー、スキャンスピード、デフォーカス量、レーザー発振の周波数及び印字回数が指定可能である場合の例について説明したが、指定可能な加工パラメータはこれに限られるものではない。例えば、加工パラメータとして、レーザーパワー、スキャンスピード、デフォーカス量、レーザー発振の周波数、レーザー光のパルス幅及び印字回数が指定可能なものも本発明には含まれる。

１ レーザーマーキング装置
２ テンプレートファイル
３ テストワーク
１１ 加工条件設定装置
１１１ ディスプレイ
１１２ 操作部
１２ レーザーマーカ
１２１ コントローラ
１２２ ＬＤ
１２３ レーザー発振器
１２４ Ｚスキャナ
１２５ ＸＹスキャナ
２０ 探索範囲記憶部
２１ ワーク材質選択部
２２ パラメータ選択部
２３ 探索範囲選択部
２４ サンプル加工データ生成部
２５ サンプル加工データ送信部
２６ 設定画面表示部
３０ サンプルパターン
３１ シンボル
４０ メイン設定画面
５０ サブ設定画面
７０ 印字条件のクリップ画面
Ｗ ワーク

Claims (9)

1. 所定の加工パラメータとして、異なるパラメータ値を指定してマーキングされた２以上のシンボルで構成されるサンプルパターンをワーク上に形成するレーザーマーキング装置において、
   互いに異なる３以上の加工パラメータの内、探索すべき加工パラメータを探索パラメータとし、２つの探索パラメータ、各探索パラメータの探索範囲及び上記探索パラメータ以外の非探索パラメータのパラメータ値の固定値を少なくとも含む複数のテンプレートファイルを、ワーク材質に対応づけて記憶するテンプレートファイル記憶手段と、
   ２以上の上記ワーク材質のいずれかを選択するワーク材質選択手段と、
   選択された上記ワーク材質に対応するテンプレートファイルに基づいて、上記探索パラメータを選択し、その選択結果を出力するパラメータ選択手段と、
   選択された２つの上記探索パラメータに対応する上記探索範囲を選択し、その選択結果を出力する探索範囲選択手段と、
   上記パラメータ選択手段により選択された各探索パラメータに対して上記探索範囲選択手段により選択された探索範囲を設定するとともに、上記非探索パラメータに対して上記テンプレートファイルに含まれる上記固定値を指定してサンプル加工データを生成し、上記探索範囲内の異なる２以上のパラメータ値を上記加工パラメータとして順次に指定してレーザー光を照射し、上記サンプルパターンをワーク上に形成するサンプルパターン形成手段とを備えたことを特徴とするレーザーマーキング装置。
2. 上記テンプレートファイル記憶手段は、１つの上記加工パラメータに対し、互いに異なる２以上の上記探索範囲を記憶し、
   上記探索範囲選択手段は、選択された上記ワーク材質に対応するテンプレートファイルに基づいて、上記探索パラメータごとに上記探索範囲を選択し、
   上記サンプルパターン形成手段は、上記探索パラメータの一方に上記探索範囲内の互いに異なる２以上のパラメータ値を指定してマーキングしたシンボルを行方向に配列し、上記探索パラメータの他方に上記探索範囲内の互いに異なる２以上のパラメータ値を指定してマーキングしたシンボルを列方向に配列させた２次元の上記サンプルパターンをワーク上に形成することを特徴とする請求項１に記載のレーザーマーキング装置。
3. 上記テンプレートファイル記憶手段は、互いに異なる４以上の加工パラメータに対し、探索すべき加工パラメータの探索順序を上記テンプレートファイルとして記憶していることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザーマーキング装置。
4. 上記探索パラメータのパラメータ値をユーザ指定するパラメータ値指定手段を備え、
   上記パラメータ選択手段は、選択された上記ワーク材質に対応する上記テンプレートファイルに基づいて、第１サンプルパターン用の探索パラメータを選択するとともに、第２サンプルパターン用の探索パラメータを選択し、
   上記サンプルパターン形成手段は、第１サンプルパターン用の上記探索パラメータ及びその探索範囲に基づいて、２次元の第１サンプルパターンをワーク上に形成する第１サンプルパターン形成手段と、
   第１サンプルパターンの形成後に第１サンプルパターン用の上記探索パラメータに対してユーザ指定されたパラメータ値を指定し、第２サンプルパターン用の上記探索パラメータ及びその探索範囲に基づいて、２次元の第２サンプルパターンをワーク上に形成する第２サンプルパターン形成手段とからなることを特徴とする請求項３に記載のレーザーマーキング装置。
5. 上記テンプレートファイル記憶手段は、探索範囲内において探索パラメータのパラメータ値を変化させる際のステップ間隔を上記テンプレートファイルとして記憶していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレーザーマーキング装置。
6. 上記サンプルパターンは、上記サンプルパターン内の行及び列をそれぞれ特定するための行リファレンス及び列リファレンスを有し、
   上記サンプルパターン形成手段は、選択された上記ワーク材質に対応づけられたパラメータ値を上記加工パラメータごとに指定して、上記行リファレンス及び列リファレンスをワーク上に形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレーザーマーキング装置。
7. 上記加工パラメータが、レーザー光の出力パワー、レーザー光の走査速度、レーザー光のデフォーカス量、レーザー発振の周波数、レーザー光のパルス幅及びレーザー光の重畳回数のいずれかであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のレーザーマーキング装置。
8. 所定の加工パラメータとして、異なるパラメータ値を指定してマーキングされた２以上のシンボルで構成されるサンプルパターンをワーク上に形成させるレーザーマーカ用の加工条件設定装置において、
   互いに異なる３以上の加工パラメータの内、探索すべき加工パラメータを探索パラメータとし、２つの探索パラメータ、各探索パラメータの探索範囲及び上記探索パラメータ以外の非探索パラメータのパラメータ値の固定値を少なくとも含む複数のテンプレートファイルを、ワーク材質に対応づけて記憶するテンプレートファイル記憶手段と、
   ２以上の上記ワーク材質のいずれかを選択するワーク材質選択手段と、
   選択された上記ワーク材質に対応するテンプレートファイルに基づいて、上記探索パラメータを選択し、その選択結果を出力するパラメータ選択手段と、
   選択された２つの上記探索パラメータに対応する上記探索範囲を選択し、その選択結果を出力する探索範囲選択手段と、
   上記パラメータ選択手段により選択された各探索パラメータに対して上記探索範囲選択手段により選択された探索範囲を設定するとともに、上記非探索パラメータに対して上記テンプレートファイルに含まれる上記固定値を指定してサンプル加工データを生成するサンプル加工データ生成手段と、
   上記サンプル加工データを上記レーザーマーカへ送信するサンプル加工データ送信手段とを備えたことを特徴とする加工条件設定装置。
9. 所定の加工パラメータとして、異なるパラメータ値を指定してマーキングされた２以上のシンボルで構成されるサンプルパターンをワーク上に形成させるコンピュータプログラムであって、
   互いに異なる３以上の加工パラメータの内、探索すべき加工パラメータを探索パラメータとし、２つの探索パラメータ、各探索パラメータの探索範囲及び上記探索パラメータ以外の非探索パラメータのパラメータ値の固定値を少なくとも含む複数のテンプレートファイルを、ワーク材質に対応づけて記憶するテンプレートファイル記憶手順と、
   ２以上の上記ワーク材質のいずれかを選択するワーク材質選択手順と、
   選択された上記ワーク材質に対応するテンプレートファイルに基づいて、上記探索パラメータを選択し、その選択結果を出力するパラメータ選択手順と、
   選択された２つの上記探索パラメータに対応する上記探索範囲を選択し、その選択結果を出力する探索範囲選択手順と、
   上記パラメータ選択手順において選択された各探索パラメータに対して上記探索範囲選択手順において選択された探索範囲を設定するとともに、上記非探索パラメータに対して上記テンプレートファイルに含まれる上記固定値を指定してサンプル加工データを生成するサンプル加工データ生成手順と、
   上記サンプル加工データを上記レーザーマーカへ送信するサンプル加工データ送信手順とからなることを特徴とするコンピュータプログラム。

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