JPH07290257A - レーザマーキング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガルバノメータの加減速制御および応答遅れ
に関係なく、マーキング線に描き始め及び描き終わり付
近でのマーキング線を形成するレーザパルスドット間隔
を常に一定にする。 【構成】 ガルバノメータを用いてレーザ光を走査しマ
ーキングを行うレーザマーキング方法において、マーキ
ング線の描き始め地点よりも手前から前記ガルバノメー
タの動作を開始させるとともに、マーキング線の描き終
わり地点を越えても前記ガルバノメータが動作するよう
に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、応答遅れが比較的大き
い２つのガルバノメータによって、レーザ光を２次元的
に走査し、文字や図柄をマーキングする一筆書き型のレ
ーザマーキング装置におけるレーザマーキング方法に関
し、特にマーキング開始時とマーキング終了時のレーザ
照射により作成されるマーキング線を形成するドット、
すなわち、レーザパルスドットの間隔を制御およびマー
キング図形の変形防止制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガルバノメータに応答遅れが発生
するためにマーキング開始点に重複して照射される初期
のレーザパルスが原因によるマーキング対象物の損傷
や、マーキング終了地点付近におけるガルバノメータの
減速及びガルバノメータの応答遅れが原因で生じるレー
ザパルス照射の不足を防ぐレーザマーキング装置があっ
た。

【０００３】例えば、特開平２ー２９９７８６号公報に
は、２つのガルバノメータを用いたレーザマーキング装
置において、ガルバノメータに応答遅れがあるためにマ
ーキング開始点においてレーザパルスが高密度で照射さ
れマーキング対象物が損傷してしまうのを防ぐ目的で、
マーキング開始地点でガルバノメータに動作指令信号を
出力し、その後、実際にガルバノメータが動作するまで
の間にレーザパルスが出力されないように制御する方法
が開示されている。

【０００４】また、特開平２−２１１９８９号公報に
は、２つのガルバノメータを用いたレーザマーキング装
置において、ガルバノメータの応答遅れやガルバノメー
タの加減速が原因で、マーキング開始点付近およびマー
キング終了点付近でレーザパルスが高密度に照射されて
しまうのを防ぐ目的で、ガルバノメータの動作に基づい
て、レーザパルスの出力間隔を変化させる方法が開示さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記特開平２−２９９
７８６号公報に開示されたマーキング方法では、ガルバ
ノメータ動作開始時におけるガルバノメータの加減速制
御および応答遅れが原因で、描き始めおよび描き終わり
部分のマーキング線を形成するレーザパルスドット間隔
が一定にならず、レーザパルスドットに重なった部分が
できマーキング対象物に損傷を与えてしまうという問題
点があった。

【０００６】さらに、ガルバノメータ動作終了時には、
ガルバノメータとレーザ発振との応答時間の差に起因し
て、マーキング線の描き終わり付近では、ガルバノメー
タの動作終了よりも先にレーザの発振が終了してしま
い、レーザパルスドットが不足し、マーキング線が予定
よりも短くなってしまうという問題点もあった。

【０００７】また、前記特開平２−２１１９８９号公報
に開示されたマーキング方法では、レーザを高周波数で
発振させている場合、マーキング開始点付近および終了
点付近においてレーザのパワーが一定にならないという
問題点があった。

【０００８】さらに、前記特開平２−２９９７８６号公
報および特開平２−２１１９８９号公報に開示された方
法において、２つの直交したガルバノメータの軸に対す
る斜め線または円弧線のマーキングを行う場合、２軸の
ガルバノメータの個々の動作速度が異なって、それぞれ
のガルバノメータの応答時間が異なるために、マーキン
グした斜め線または円弧線が変形してしまうという問題
点もあった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明のレーザマーキング方法は、ガルバノメー
タを用いてレーザ光を走査しマーキングを行うレーザマ
ーキング方法において、マーキング線の描き始め地点よ
りも手前から前記ガルバノメータの動作を開始させると
ともに、マーキング線の描き終わり地点を越えても前記
ガルバノメータが動作するように制御することを特徴と
する。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。

【００１１】図１は、本実施例の構成を示すブロック図
であり、メインコントローラ１は、マーキング条件入力
部１１、マーキングデータ生成部１２、延長データ生成
部１３、マーキング制御部１４および線端パルス制御部
１５を備えており、また、ＣＲＴあるいは液晶ディスプ
レイ等の表示装置２およびキーボード等の入力装置３が
接続され、この入力装置３から入力された情報に基づい
てマーキングデータの編集を行うとともに、このマーキ
ングデータに基づいてマーキング制御信号を出力する。

【００１２】前記マーキング条件入力部１１は、予め設
定されているマーキング情報を前記表示装置２に表示す
るとともに、前記入力装置３から入力される情報に基づ
いて前記マーキング情報を編集する。

【００１３】前記マーキングデータ生成部１２は、前記
マーキング条件入力部１１において編集されたマーキン
グ情報により指示された図柄または文字を描くための直
線を描くデータ、円弧線を描くデータおよびレーザを出
力せず任意の位置にガルバノメータを移動するデータ等
のマーキングデータを生成する。

【００１４】前記延長データ生成部１３は、前記マーキ
ングデータ生成部１２において生成されたマーキングデ
ータに基づいて、マーキング線が途切れる部分のデータ
およびマーキングの走査方向が任意の角度以上に異なる
部分のデータに延長データを追加する。

【００１５】前記マーキング制御部１４は、前記延長デ
ータ生成部１３で作成されたマーキングデータを解読
し、そのマーキングデータに基づいて、Ｑスイッチドラ
イバ４およびガルバノメータドライバ５にマーキングの
ための制御信号を出力する。また、このマーキング制御
部１４に備えられる線端パルス制御部１５は、マーキン
グの描き始めおよび描き終わりの部分における所定量の
パルスを削除する。

【００１６】前記Ｑスイッチドライバ４は、前記マーキ
ング制御部１４から出力される制御パルス信号を受信す
ると、レーザ発振器６内に設置されるＱスイッチ素子６
１に対しＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号
を出力してレーザのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。また、こ
のＱスイッチドライバ４に備えられるＱスイッチファー
ストパルス・サプレッサ４１は、レーザ発振開始時に出
力される尖塔値の高いレーザパルス出力を抑制するよう
にＲＦ信号のパワーを調整する。

【００１７】前記レーザ電源７は、前記レーザ発振器６
に対する電力供給を行うとともに、そのレーザ発振器６
内の集光器等の冷却を行う。ここで、前記Ｑスイッチ素
子６１は、レーザ発振開始時には、前記Ｑスイッチドラ
イバ４から出力されたＲＦ信号を前記Ｑスイッチファー
ストパルス・サプレッサ４１を介して受信すると、その
レーザ発振開始時に出力される尖塔値の高いレーザパル
ス出力を抑制するようにＲＦ信号のパワーを制御する。

【００１８】前記ガルバノメータドライバ５は前記マー
キング制御部１４から出力される制御信号を受信する
と、スキャニング光学系８内に設置される図示しないガ
ルバノメータを駆動制御する。

【００１９】前記スキャニング光学系８は、前記ガルバ
ノメータ、反射ミラーおよびｆθレンズ等を有し、入射
したレーザ光を前記ガルバノメータが駆動されることに
より走査する。

【００２０】ワーク９は、その上に被加工物が載置さ
れ、前記スキャニング光学系８により走査されるレーザ
光が照射される。

【００２１】次に、本実施例の動作について図１を参照
して説明する。

【００２２】メインコントローラ１を起動させると、ま
ず、マーキング条件入力部１１が起動し、このマーキン
グ条件入力部１１により、予め設定されているマーキン
グ情報が表示装置２に表示され、また、入力装置３から
入力される情報に基づいて、前記マーキング情報の編集
が行われる。

【００２３】次に、マーキングデータ生成部１２が起動
し、そのマーキングデータ生成部１２では、前記マーキ
ング条件入力部１１において編集されたマーキング情報
で指示された図柄または文字を描くための直線を描くデ
ータ、円弧を描くデータまたはレーザ光を出力せずに任
意の位置にガルバノメータを移動させるデータ等のマー
キングデータが生成される。

【００２４】次に、延長データ生成部１３が起動し、こ
の延長データ生成部１３では、前記マーキングデータ生
成部１２で作成されたマーキングデータに対し、マーキ
ング線が途切れる部分のデータおよびマーキング線はつ
ながっているがマーキング時のガルバノメータ走査方向
が所定の角度以上に変化する部分のデータに延長データ
を追加する。つまり、図４に示すように、途切れ部分Ｘ
に対するデータおよび走査方向が所定角以上変化する部
分Ｙに対するデータには、延長部分Ｚのデータが追加さ
れる。

【００２５】次に、マーキング制御部１４が起動し、こ
のマーキング制御部１４では、前記延長データ生成部１
３において延長データが付加されたマーキングデータが
解読され、線端パルス制御部１５において、マーキング
の描き始めおよび描き終わりの部分において所定量のレ
ーザパルス制御信号が削除された後、Ｑスイッチドライ
バ４およびガルバノメータドライバ５にマーキング制御
信号（レーザパルス制御信号およびガルバノ制御信号）
が出力される。

【００２６】次に、前記Ｑスイッチドライバ４では、前
記マーキング制御部１４から出力されたレーザパルス制
御信号を受信すると、Ｑスイッチファーストパルス・サ
プレッサ４１が、レーザ発振開始時に出力される尖塔値
の高いレーザパルスが抑制されるようにＲＦ信号のパワ
ーの調整を行い、Ｑスイッチ素子６１に対して、このパ
ワー調整されたＲＦ信号を出力する。

【００２７】次に、レーザ発振器６において、前記Ｑス
イッチドライバ４から出力されたＲＦ信号およびレーザ
電源７から供給される電力に基づいて出力の制御がなさ
れたレーザ光が出力される。

【００２８】次に、前記レーザ発振器６から出力された
レーザ光は、スキャニング光学系８に入射される。ここ
で、前記ガルバノメータドライバ５により前記マーキン
グ制御部１４から出力されたガルバノ制御信号に基づい
て、前記スキャニング光学系８を構成するガルバノメー
タが駆動制御されており、このガルバノメータの駆動に
より、前記レーザ光がワーク９上で走査される。

【００２９】次に、延長データ生成部における延長デー
タの追加時の動作を図１を参照して説明する。

【００３０】まず、Ｑスイッチファーストパルス・サプ
レッサ４１から出力される制御信号により、レーザ発振
開始時に出力される尖塔値の高いレーザパルス出力が抑
制された場合に、マーキング制御部１４からレーザパル
ス制御信号が出力されてから、実際にレーザパルスの出
力がマーキング可能な出力パワーに達するまでの時間
（ファーストパルス・サプレッサ動作時間）が発生す
る。ここで、このファーストパルス・サプレッサ動作時
間はレーザの発振周波数等により変化する。

【００３１】また、マーキング線の描き始めでは、前記
マーキング制御部１４から制御信号が出力されてからガ
ルバノメータが動作するまでの応答遅れおよびガルバノ
メータが動作開始してから目的の動作速度に達するまで
の加速時間、つまり、前記マーキング制御部１４からガ
ルバノメータドライバ５に対して制御信号が出力されて
から、ガルバノメータが目的の動作速度に達するまでの
時間（ガルバノメータ加速時間）が発生し、また、マー
キング線の描き終わりに関しても、同様に、目的の動作
速度で動作している前記ガルバノメータドライバ５が前
記マーキング制御部１４からの制御信号を受信してから
実際に停止するまでの時間（ガルバノメータ減速時間）
が発生する。ここで、これらガルバノメータ加速時間お
よびガルバノメータ減速時間は、そのガルバノメータの
目的の動作速度等により変化する。

【００３２】ここで、マーキング線の描き始め部分にお
いて、前記ガルバノメータ加速時間よりも前記ファース
トパルス・サプレッサ動作時間の方が長い場合には、そ
のファーストパルス・サプレッサ動作時間に相当するガ
ルバノメータ走査時間だけ、マーキング開始時のガルバ
ノメータの走査方向と同じ走査方向のマーキング線を描
くためのマーキングデータが元のマーキングデータに追
加され、また、前記ガルバノメータ加速時間の方がファ
ーストパルス・サプレッサ動作時間よりも長い場合に
は、そのガルバノメータ加速時間に相当するガルバノメ
ータ走査時間だけ、マーキング開始時のガルバノメータ
の走査方向と同じ走査方向のマーキング線を描くための
マーキングデータが元のマーキングデータに追加され
る。

【００３３】また、マーキング線の描き終わり部分にお
いて、前記ガルバノメータ減速時間に相当するガルバノ
メータ走査時間だけ、マーキング終了時のガルバノメー
タの走査方向の同じ走査方向のマーキング線を描くため
のマーキングデータが元のマーキングデータに追加され
る。

【００３４】次に、マーキング制御部から出力される制
御信号に対するガルバノメータの動作およびレーザ発振
の関係について図２および図３を参照して説明する。

【００３５】図２は、ファーストパルス・サプレッサ動
作時間がガルバノメータ加速時間よりも長い場合の制御
信号および動作との関係を示す図である。

【００３６】図２において、Ｔ１はガルバノメータ加速
時間、Ｔ２はファーストパルス・サプレッサ動作時間、
Ｔ３はガルバノメータ減速時間を示す。

【００３７】まず、マーキング線の描き始めにおいて、
Ｔ１＜Ｔ２であるために、元のマーキングデータに対
し、ファーストパルス・サプレッサ動作時間Ｔ２に相当
するデータが追加される。

【００３８】これにより、マーキング制御部１４から出
力されるガルバノ制御信号およびレーザパルス制御信号
は、元のマーキング線を描く場合に比べて、前記ファー
ストパルス・サプレッサ動作時間Ｔ２だけ早く出力され
る。

【００３９】次に、ガルバノメータは、早まって出力さ
れたガルバノ制御信号に合わせて起動し、ガルバノメー
タ加速時間Ｔ１が経過した後、目的の動作速度に達す
る。

【００４０】また、レーザの発振は、早まって出力され
たレーザパルス制御信号が出力された後、ファーストパ
ルス・サプレッサ動作時間Ｔ２が経過した後、マーキン
グ可能なレーザ出力に達する。

【００４１】また、マーキング線の描き終わりでは、ガ
ルバノメータ減速時間Ｔ３に相当するデータが元のマー
キングデータに追加される。

【００４２】これにより、マーキング制御部１４から出
力されるガルバノ制御信号は、元のマーキングデータの
場合に比べて、ガルバノメータ減速時間Ｔ３に相当する
分だけ、信号出力を停止する時間が遅れる。ところが、
前記マーキング制御部１４から出力されるレーザパルス
制御信号については、線端パルス制御部１５により、こ
のガルバノメータ減速時間Ｔ３に相当する範囲で、レー
ザ発振が行われないように、この範囲において出力され
るべきレーザパルス制御信号が削除される。

【００４３】次に、ガルバノメータは、前記ガルバノメ
ータ減速時間Ｔ３に相当する部分のガルバノ制御信号に
より、目的の動作速度から徐々に減速して最終的に停止
する。

【００４４】また、レーザの発振は、追加データに対応
してレーザパルス制御信号が出力されないため、元のマ
ーキングデータと同様のタイミングで、レーザの発振を
終了する。

【００４５】図３は、ファーストパルス・サプレッサ動
作時間がガルバノメータ加速時間よりも短い場合の制御
信号および動作との関係を示す図であり、図中、Ｔ１、
Ｔ２及びＴ３は前述の図２の場合と同様の時間を示す。

【００４６】まず、マーキング線の描き始めにおいて、
Ｔ１＞Ｔ２であるために、元のマーキングデータに対
し、ガルバノメータ加速時間Ｔ１に相当するデータが追
加される。

【００４７】これにより、マーキング制御部１４から出
力されるガルバノ制御信号は、元のマーキング線を描く
場合に比べて、前記ガルバノメータ加速時間Ｔ１だけ早
く出力される。しかしながら、レーザパルス制御信号に
ついては、Ｔ１−Ｔ２に相当する時間だけレーザ発振が
行われないように前記線端パルス制御部１５によりその
間に出力されるべきレーザパルス制御信号が削除され、
実際には、元のマーキングデータに場合と比べて、前記
ファーストパルス・サプレッサ動作時間Ｔ２だけ早く出
力される。

【００４８】次に、ガルバノメータは、早まって出力さ
れたガルバノ制御信号に合わせて起動し、ガルバノメー
タ加速時間Ｔ１が経過した後、目的の動作速度に達す
る。

【００４９】また、レーザの発振は、早まって出力され
たレーザパルス制御信号が出力された後、ファーストパ
ルス・サプレッサ動作時間Ｔ２が経過した後、マーキン
グ可能なレーザ出力に達する。

【００５０】また、マーキング線の描き終わりでは、ガ
ルバノメータ減速時間Ｔ３に相当するデータが元のマー
キングデータに追加される。

【００５１】これにより、マーキング制御部１４から出
力されるガルバノ制御信号は、元のマーキングデータの
場合に比べて、ガルバノメータ減速時間Ｔ３に相当する
分だけ、信号出力を停止する時間が遅れる。ところが、
前記マーキング制御部１４から出力されるレーザパルス
制御信号については、前記線端パルス制御部１５によ
り、このガルバノメータ減速時間Ｔ３に相当する範囲
で、レーザ発振が行われないように、この範囲において
出力されるべきレーザパルス制御信号が削除される。

【００５２】次に、ガルバノメータは、前記ガルバノメ
ータ減速時間Ｔ３に相当する部分のガルバノ制御信号に
より、目的の動作速度から徐々に減速して最終的に停止
する。

【００５３】また、レーザの発振は、追加データに対応
した部分のレーザパルス制御信号が出力されないため、
元のマーキングデータと同様のタイミングで、レーザの
発振を終了する。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザマ
ーキング方法によれば、ガルバノメータの加減速制御お
よび応答遅れに関係なく、マーキング線に描き始め及び
描き終わり付近でのマーキング線を形成するレーザパル
スドット間隔を常に一定にすることができるとともに、
レーザパルスドットの間隔を変更するわけではないの
で、レーザを高周波で発振させた場合であっても、レー
ザパワーが常に一定であり、より安定したマーキング線
を描くことができ、マーキング対象物を損傷させてしま
うこともない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図。

【図２】本発明の一実施例の動作を示すタイミングチャ
ート。

【図３】本発明の一実施例の動作を示すタイミングチャ
ート。

【図４】本発明の一実施例における延長データとマーキ
ング線との関係を示す図。

【符号の説明】

１ メインコントローラ １１ マーキング条件入力部 １２ マーキングデータ生成部 １３ 延長データ生成部 １４ マーキング制御部 １５ 線端パルス制御部 ２ 表示装置 ３ 入力装置 ４ Ｑスイッチドライバ ４１ Ｑスイッチファーストパルス・サプレッサ ５ ガルバノメータドライバ ６ レーザ発振器 ６１ Ｑスイッチ素子 ７ レーザ電源 ８ スキャニング光学系 ９ ワーク

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガルバノメータを用いてレーザ光を走査
   しマーキングを行うレーザマーキング方法において、 マーキング線の描き始め地点よりも手前から前記ガルバ
   ノメータの動作を開始させるとともに、 マーキング線の描き終わり地点を越えても前記ガルバノ
   メータが動作するように制御することを特徴とするレー
   ザマーキング方法。
2. 【請求項２】 前記ガルバノメータがマーキング線の描
   き終わり地点を越えて動作する間に出力されるべきレー
   ザパルス制御信号を削除することを特徴とする前記請求
   項１に記載のレーザマーキング方法。
3. 【請求項３】 前記ガルバノメータが起動信号を受信し
   てから目的の動作速度に達するまでのガルバノメータ加
   速時間と、レーザ発振開始時にレーザ発振器がパルス制
   御信号を受信してからマーキング可能なレーザ出力を得
   るまでのファーストパルス・サプレッサ動作時間とに基
   づいて生成される第１のデータにより、前記ガルバノメ
   ータをマーキング線の描き始め地点よりも手前から動作
   を開始させ、 また、所定の動作速度で動作している前記ガルバノメー
   タが、動作終了信号を受信してから実際にこのガルバノ
   メータが停止するまでのガルバノメータ減速時間に基づ
   いて生成される第２のデータにより、前記ガルバノメー
   タをマーキング線の描き終わり地点を越えても動作させ
   ることを特徴とするレーザマーキング方法。
4. 【請求項４】 前記ガルバノメータ加速時間は、前記ガ
   ルバノメータの応答遅れ時間とこのガルバノメータが動
   作開始してから目的の動作速度に達するまでの加速域の
   時間とを合わせた時間であり、 また、前記ガルバノメータ減速時間は、前記ガルバノメ
   ータの応答遅れ時間とこのガルバノメータが目的の動作
   速度から減速して停止するまでの減速域の時間とを合わ
   せた時間であることを特徴とする前記請求項３に記載の
   レーザマーキング方法。
5. 【請求項５】 前記ガルバノメータ加速時間が前記ファ
   ーストパルス・サプレッサ動作時間よりも長い場合に、
   前記ガルバノメータに対する起動信号が出力されてか
   ら、そのガルバノメータ加速時間とファーストパルス・
   サプレッサ動作時間との差分の時間が経過するまではレ
   ーザパルス制御信号を出力しないことを特徴とする前記
   請求項３に記載のレーザマーキング方法。