JP6747899B2 - レーザーマーキング装置及びその濃度調整方法 - Google Patents

レーザーマーキング装置及びその濃度調整方法 Download PDF

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本発明は、レーザーマーキング装置及びその濃度調整方法に関するものである。
レーザーマーキング装置は、レーザー光源部(レーザーエンジン)と、レーザー光源部から出射されるレーザー光を印画媒体に照射するレーザー光照射部と、レーザー光源部及びレーザー光照射部を制御する制御部とを備えている(下記特許文献1参照)。
レーザー光源部は、照射するレーザー光の波長などに応じて各種の光源が用いられているが、比較的小型の装置ではファイバレーザーが用いられている。レーザー光照射部は、レーザー光の照射位置をスキャンするガルバノミラーなどのスキャン装置とレーザー光のスポット径を集光する集光光学系などを備えている。
特開2016−55324号公報
レーザーマーキング装置の濃度調整は、ドット密度の調整とレーザー出力の調整を組み合わせて行われることがある。特に、写真画像のように多階調の濃度調整を必要とする印画では、印画媒体の発色特性に応じてレーザー出力を調整することで原画に近い階調再現を可能にしている。
しかしながら、レーザー出力によって濃度調整を行う場合には、レーザー光源部の経年劣化などによってレーザー出力が低下した場合には、レーザー出力を最高レベルにした際の最高濃度値が初期の濃度より低くなり、レーザー出力レベルを変えた場合の階調変化も初期の階調変化からずれが生じることになって、所望の階調再現を行うことができなくなる。
本発明は、このような問題に対処するために提案されたものであり、レーザー出力の調整によって濃度調整を行うレーザーマーキング装置において、レーザー光源部の経年劣化などによってレーザー出力が低下した場合にも所望の階調再現が実現できるようにすること、などが本発明の課題である。
このような課題を解決するために、本発明によるレーザーマーキング装置及びその濃度調整方法は、以下の構成を具備するものである。
レーザー出力が調整可能なレーザー光源部と、該レーザー光源部から出射されるレーザー光を印画媒体に照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光源部及び前記レーザー光照射部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、ドット密度調整またはレーザー繰り返し周波数の調整とレーザー出力調整とによって濃度調整を行う濃度調整部を備え、前記濃度調整部は、レーザー出力の上限レベルより低い設定レベルを最高濃度調整値に対応させた濃度調整テーブルを備え、前記濃度調整部は、レーザー出力低下に対して、前記設定レベルを段階的に上昇させ、初期濃度と一致する出力レベルを校正レベルとする前記濃度調整テーブルを校正する濃度調整テーブル校正手段を備えることを特徴とするレーザーマーキング装置。
レーザー出力が調整可能なレーザー光源部を備えたレーザーマーキング装置の濃度調整方法であって、レーザー出力の上限レベルより低い設定レベルを最高濃度調整値に対応させた濃度調整テーブルを用い、前記設定レベル以下でレーザー出力を調整して濃度調整を行い、レーザー出力低下に対して、 前記設定レベルを段階的に上昇させ、初期濃度と一致する出力レベルを校正レベルとする前記濃度調整テーブルを校正することを特徴とするレーザーマーキング装置の濃度調整方法。

本発明の実施形態に係るレーザーマーキング装置の構成例を示した説明図である。 レーザー出力が低下した場合に設定レベルを校正レベルに上昇させることによる効果を示した説明図である。 (a)が初期状態の濃度調整テーブルD0と出力低下時の濃度調整テーブルD1を示した説明図であり、(b)が出力調整によって修正した濃度調整テーブルD2と初期状態の濃度調整テーブルD0の違いを示した説明図である。 レーザー出力が低下した際に、設定レベルを段階的に上昇させて印画したテストパターンの濃度測定結果を示した説明図である。 (a)がリニアガンマテーブルを示し、(b)が修正ガンマテーブルを示している。 濃度調整部による濃度調整方法の動作フローを示した説明図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。
図1に示すように、レーザーマーキング装置1は、レーザー光源部2と、レーザー光照射部3と、制御部4とを備えている。また、レーザーマーキング装置1は、印画媒体Wをレーザー光Lの照射位置に搬送する搬送部5を備えている。レーザー光源部2は、例えば、ファイバレーザーなどのレーザー光源を備えており、制御部4からの信号でレーザー出力が調整可能になっている。
レーザー光照射部3は、レーザー光源部2から出射されたレーザー光(例えば、パルスレーザー光)Lを画像データに応じて印画媒体Wに照射するものであり、レーザー光を印画媒体Wの表面に集光する集光光学系(fθレンズなど)30と、レーザー光Lの集光位置をスキャンするスキャナ(ガルバノスキャナなど)31などを備えている。スキャナ31は駆動部31Aを備えており、画像データに応じて制御部4から出力される制御信号によって、駆動部31Aがスキャナ31を動作する。集光光学系30によって集光されたレーザー光Lがスキャナ31によって印画媒体Wの所定位置に照射されることで、画像データに応じた画像が印画媒体Wの表面に印画される。
制御部4は、前述したようにレーザー光源部2及びレーザー光照射部3或いは搬送部5を制御する。制御部4は、スキャナ制御部4Aと濃度調整部4Bを備えている。濃度調整部4Bは、レーザー光源部2を制御することによって、ドット密度調整とドット毎のレーザー出力調整によって濃度調整を行う。また、ドット密度調整に替えて繰り返し周波数の調整とドット毎のレーザー出力調整によって濃度調整を行っても良いし、ドット密度調整と繰り返し周波数の調整とドット毎のレーザー出力調整によって濃度調整を行っても良い。
図2〜図6は、濃度調整部4Bの機能を示している。濃度調整部4Bは、レーザー光源部2の出力レベル(レーザー出力)を調整してレーザー強度を可変にすることで濃度調整を行う。この際、図2に示すように、濃度調整部4Bは、レーザー出力の上限レベル(出力レベル100%)よりも低い設定レベル(例えば、出力レベル75%)を最高濃度調整値に対応させた濃度調整テーブル(図3(a)参照)を備えている。これによって、濃度調整部4Bが行う濃度調整は、設定レベル以下にレーザー出力を調整して濃度調整を行う。
具体的には、レーザー光源部2の出力レベル0%〜75%を初期の濃度調整テーブルの調整範囲として、濃度調整値0の場合には出力レベル0%とし、濃度調整値255(最高濃度調整値)の場合には出力レベル75%として、濃度調整値0〜255の範囲で濃度調整を行う。この際の濃度調整テーブルは、例えば、図3(a)に示すように、濃度調整値と濃度との関係が実線D0となるように設定されており、これに応じて各階調の濃度調整値を個々のドットのレーザー出力ステップ値として設定されている。
レーザー光源部2の経時劣化などによって、図2の実線P0で示す出力特性が破線P1で示すように低下した場合には、上限レベル(出力レベル100%)でのレーザー強度は初期のPmaxから劣化時のP’maxに低下することになり、設定レベル(出力レベル75%)における初期のレーザー強度Ptが劣化時のレーザー強度Pt’に低下することになって、最高濃度調整値での濃度が低下する。このような濃度低下は各濃度調整値で起きるので、図3(a)に示すように、初期状態の濃度調整テーブルD0は、出力低下時の濃度調整テーブルD1に変化することになる。
このような濃度低下に対して、濃度調整部4Bは、濃度調整テーブルの校正を行う濃度調整テーブル校正手段を備えている。濃度調整テーブル校正手段は、初期に濃度調整値255(最高濃度調整値)に対応させていた設定レベル(出力レベル75%)を校正レベルに上昇させ、この校正レベルを濃度調整値255(最高濃度調整値)に対応させた濃度調整テーブルを再構成する。
図2に示すように、出力レベル75%の設定レベルを出力レベル90%の校正レベルに上昇させて濃度調整テーブルを校正すると、最高濃度調整値(濃度調整値255)におけるレーザー強度は、劣化時のレーザー強度Pt’から初期と同等のPtまで上昇することになり、濃度低下を補正することができる。
校正レベルを設定する際には、レーザー光源部2の出力特性が図2の破線P1で示すように低下した場合に、出力レベルを75%から80%、85%、90%、95%、100%と段階的に上昇させ、所定のドット密度画像または黒ベタ画像のテストパターンを印画する。図4は、印画されたテストパターンの濃度測定結果を示している。このような濃度測定結果を得た後、初期濃度(初期の出力レベル75%の濃度)と一致する出力レベルを校正レベル(図示の例では90%)に設定する。
この際、図3(a)に示すように初期状態の濃度調整テーブルD0(実線)がレーザー光源部2の出力低下時に濃度調整テーブルD1(破線)になったとすると、前述した校正レベルに最高濃度調整値を対応させて、設定レベルを校正レベルまで上昇させた上昇度に応じて、各濃度調整値における濃度を上昇させただけでは、図3(b)の破線で示すような濃度調整テーブルD2になり、初期の濃度調整テーブルD0とは異なるガンマ特性になる。これを初期の濃度調整テーブルD0に戻すには、修正後の濃度調整テーブルD2に対してガンマテーブル補正を行って、各濃度調整値における濃度を補正することが必要になる。このようなガンマテーブル補正は、各濃度調整値でのドット密度調整またはドット毎のレーザー出力ステップ値の調整によって行うことができる。
ガンマーテーブル補正の具体的な手法について説明する。レーザー光源部2の出力低下によって、図3(a)に示すように濃度調整テーブルが破線D1のように変化した場合、前述した校正レベルの設定と図5(a)に示すリニアガンマテーブルの採用で、図3(b)に示すように修正された濃度調整テーブルD2を得る。この濃度調整テーブルD2を用いて標準の印画媒体Wに濃度調整値0〜255の階調パターンを印画する。そして、濃度調整値毎の階調パターンの濃度を実測して、初期の階調パターンと比較することで、図5(b)に示すような修正ガンマーテーブルを得る。修正された濃度調整テーブルD2と修正ガンマテーブルによって、初期の濃度調整テーブルD0と同等に校正された濃度調整テーブルを得ることができる。
図6は、濃度調整部4Bによる濃度調整方法の動作フロー例を示している。動作開始後、手動校正を行わない場合(ステップS1:NO)で、自動校正を行わない場合(ステップS2:NO)には、既存の濃度調整テーブルを使用して(ステップS3)、印画動作が実行される(ステップS4)。ここでの自動校正実行の有無は、例えば、レーザー照射時間が前回から設定時間(例えば、1000時間)を経過したしたか否かで判断される。
手動校正が実行された場合(ステップS1:YES)又は、自動校正が実行された場合(ステップS2:YES)には、先ず、図4に示したように、テストパターンを印画して、その濃度測定を行い、初期濃度と一致する出力レベルを求めて校正レベルを設定する(ステップS5)。
その後、設定レベルから校正レベルへの上昇度と図5(a)に示すリニアガンマテーブルを用いて、濃度調整テーブルの修正を行う(ステップS6)。そして、修正した濃度調整テーブルD2(図3(b)参照)を用いて、濃度調整値毎の階調パターンを印画する(ステップS7)。
階調パターン印画後には、印画された階調パターンの濃度測定を行い(ステップS8)、測定された階調パターンの濃度調整値毎の濃度と、初期状態において既知の階調パターンの濃度調整値毎の濃度とを比較して、修正ガンマテーブルを作成する(ステップS9)。そして、修正された濃度調整テーブルD2と修正ガンマテーブルとで、濃度調整テーブルの校正を行う(ステップS10)。その後は、校正濃度調整テーブルを使用して(ステップS3)、印画動作が実行され(ステップS4)、処理を終了するか、或いは、レーザー照射時間を0にリセットして(ステップS11)、自動校正実行待ちに戻る。
このようなレーザーマーキング装置1の濃度調整方法によると、制御部4における濃度調整部4Bがレーザー出力の上限レベルより低い設定レベルを最高濃度調整値に対応させた濃度調整テーブルを備えるので、経年劣化などでレーザー光源部2の出力が低下した場合には、設定レベルを上昇させた校正レベルを最高濃度調整値に対応させて濃度調整テーブルを校正することができる。これによって、経年劣化などによるレーザー出力の低下に伴う濃度低下を初期の濃度状態に近づくように補正することができる。この際、初期の濃度は、レーザー出力の上限レベルより低い設定レベルを最高濃度調整値に対応させていたとしても、ドット間の距離または繰り返し周波数の設定で十分に高い濃度まで調整できるようにすることができる。
本発明の実施形態に係るレーザーマーキング装置1によると、レーザー光源部2の経年劣化によってレーザー出力が低下した場合にも、初期の階調パターンで濃度調整することができるので、写真に近い所望の階調再現を引き続き実現することが可能になる。
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。
1:レーザーマーキング装置,2:レーザー光源部,
3:レーザー光照射部,30:集光光学系,
31:スキャナ(ガルバノスキャナ),31A:駆動部,
4:制御部,4A:スキャナ制御部,4B:濃度調整部

Claims (4)

  1. レーザー出力が調整可能なレーザー光源部と、該レーザー光源部から出射されるレーザー光を印画媒体に照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光源部及び前記レーザー光照射部を制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、ドット密度調整またはレーザー繰り返し周波数の調整とレーザー出力調整とによって濃度調整を行う濃度調整部を備え、
    前記濃度調整部は、レーザー出力の上限レベルより低い設定レベルを最高濃度調整値に対応させた濃度調整テーブルを備え
    前記濃度調整部は、レーザー出力低下に対して、前記設定レベルを段階的に上昇させ、初期濃度と一致する出力レベルを校正レベルとする前記濃度調整テーブルを校正する濃度調整テーブル校正手段を備えることを特徴とするレーザーマーキング装置。
  2. レーザー出力が調整可能なレーザー光源部を備えたレーザーマーキング装置の濃度調整方法であって、
    レーザー出力の上限レベルより低い設定レベルを最高濃度調整値に対応させた濃度調整テーブルを用い、前記設定レベル以下でレーザー出力を調整して濃度調整を行い、レーザー出力低下に対して、 前記設定レベルを段階的に上昇させ、初期濃度と一致する出力レベルを校正レベルとする前記濃度調整テーブルを校正することを特徴とするレーザーマーキング装置の濃度調整方法
  3. 前記校正レベルは、前記設定レベルを段階的に上昇させて印画したテストパターンの濃度と初期の前記設定レベルにおけるテストパターンの濃度とが一致するように前記校正レベルを設定することを特徴とする請求項2に記載されたレーザーマーキング装置の濃度調整方法。
  4. 前記濃度調整テーブルの校正は、前記設定レベルを前記校正レベルまで上昇させた上昇度に応じて濃度調整テーブルの修正を行った後、濃度調整値毎の階調パターンを印画し、印画された階調パターンと初期の階調パターンとの濃度差を補正するガンマテーブル補正を行うことを特徴とする請求項3に記載されたレーザーマーキング装置の濃度調整方法。
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