WO2018168100A1 - レーザ加工装置、加工データ生成装置 - Google Patents

レーザ加工装置、加工データ生成装置 Download PDF

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scanning
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幸喜 古川
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Brother Industries Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring

Definitions

  • the present invention relates to a laser processing apparatus and a processing data generation apparatus.
  • Patent Document 1 describes a laser processing apparatus that irradiates a processing target with laser light and prints a processing pattern such as letters and numbers on the processing target.
  • a plurality of annular processing lines are set in a processing region of a processing pattern, and the annular processing lines are set in a direction along the outer contour of the processing pattern.
  • the ratio of the time to irradiate the laser when painting the inside of the outer contour of the processing pattern is often higher than the scanning method that scans in one direction in a raster pattern, and it is possible to paint at high speed. It was.
  • the laser processing apparatus described in Patent Literature 1 irradiates laser light onto the set processing lines and prints a processing pattern.
  • the scanning directions of the plurality of annular processing lines are the same.
  • the laser processing apparatus described in Patent Document 1 scans a plurality of annular processing lines in the same direction.
  • the machined surfaces after machining show different characteristics in different areas within the machining area.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view when scanning is performed in the reverse scanning direction, and a diagram showing a difference in the amount of reflected light when each is observed from a certain direction.
  • the angle of the irradiation marks is perpendicular to the observed upper right It looks closer and looks brighter because it observes more light than when viewed from the top right.
  • the angle of the irradiation mark is almost horizontal from the upper right, and it looks darker with less light. This is the reason why the appearance differs depending on the scanning direction.
  • the object of the present invention has been proposed in view of the above-described problems, and when a processing pattern is printed by irradiating a laser beam onto a plurality of annular processing lines, reflection after processing in the processing region. It is an object of the present invention to provide a laser processing apparatus and a processing data generation apparatus capable of suppressing a difference in characteristics and obtaining a uniform printing result.
  • a laser processing apparatus condenses the laser light that is scanned by a laser light emitting unit that emits laser light for performing laser processing on a workpiece, a scanning unit that scans the laser light, and the scanning unit. Used by the controller to process the object to be processed from a processing pattern drawn on the object to be processed, and a controller for controlling the laser beam emitting part and the scanning part based on the processing data.
  • a machining data generating unit that generates machining data to be processed, and the machining data includes a plurality of scanning lines that are generated based on the machining pattern and formed as a ring along the contour of the machining pattern. The scanning direction of the line is opposite to the scanning direction of other adjacent scanning lines.
  • the processing data generation device includes a laser beam emitting unit that emits laser light for performing laser processing on a workpiece, a scanning unit that scans the laser beam, and the scanning unit that scans the laser beam.
  • a device that generates processing data used in a laser processing apparatus including a condensing unit that condenses laser light and a controller that controls the laser light emitting unit and the scanning unit based on processing data,
  • a processing data generation unit that generates processing data used by the controller to process the processing object from a processing pattern drawn on the processing object.
  • the processing data is based on the processing pattern.
  • a plurality of scanning lines formed as a ring along the contour of the processing pattern to be generated, and the scanning direction of the plurality of scanning lines is the same as the scanning direction of other adjacent scanning lines And it has a direction.
  • a laser processing apparatus 1 includes a print information creation apparatus 2 configured by a personal computer or the like, a laser processing apparatus main body 3, and a laser controller 6.
  • the laser processing apparatus main body 3 performs marking (printing) processing by two-dimensionally scanning the processing surface 7A of the processing object 7 with the laser beam L.
  • the laser controller 6 is configured by a computer, and is connected to the print information generating apparatus 2 so as to be capable of bidirectional communication, and is electrically connected to the laser processing apparatus main body 3.
  • the laser controller 6 drives and controls the laser processing apparatus main body 3 based on the print information, control parameters, various instruction information, and the like transmitted from the print information creation apparatus 2. *
  • the left direction, the right direction, the upper direction, and the lower direction in FIG. 1 are the front direction, the rear direction, the upper direction, and the lower direction, respectively. Therefore, the emission direction of the laser beam L (pulse laser) of the laser oscillator 21 is the forward direction.
  • the direction perpendicular to the main body base 11 and the laser beam L is the vertical direction.
  • the direction perpendicular to the vertical direction and the front-rear direction of the laser processing apparatus main body 3 is the left-right direction of the laser processing apparatus main body 3.
  • the laser processing apparatus main body 3 includes a main body base 11, a laser oscillation unit 12 that emits laser light L, an optical shutter 13, a light damper (not shown), and a half mirror (not shown). And a guide light section 15, a reflection mirror 16, an optical sensor 17, a galvano scanner 18, an f ⁇ lens 19, and the like, and covered with a substantially rectangular parallelepiped housing cover (not shown).
  • the laser oscillation unit 12 includes a laser oscillator 21, a beam expander 22, and a mounting base 23.
  • the laser oscillator 21 includes a laser medium and a passive Q switch.
  • the laser medium is excited by excitation light emitted from a pumping semiconductor laser (not shown) through the optical fiber 14 and oscillates laser light.
  • the passive Q switch functions as a Q switch that oscillates laser light oscillated by a laser medium as a pulsed pulse laser. Therefore, the laser oscillator 21 oscillates a pulse laser through the passive Q switch, and outputs a laser beam L (pulse laser) for performing marking (printing) processing on the processing surface 7A of the processing target 7.
  • the beam expander 22 adjusts the beam diameter of the laser light L (for example, enlarges the beam diameter), and is provided coaxially with the laser oscillator 21.
  • the mounting base 23 is mounted so that the laser oscillator 21 can adjust the optical axis of the laser light L, and is fixed to the upper surface on the rear side of the main body base 11 with respect to the center position in the front-rear direction by the mounting screws 25.
  • the optical shutter unit 13 includes a shutter motor 26 and a flat shutter 27.
  • the shutter motor 26 is composed of a stepping motor or the like.
  • the shutter 27 is attached to the motor shaft of the shutter motor 26 and rotates coaxially.
  • the shutter 27 is rotated to a position that blocks the optical path of the laser light L emitted from the beam expander 22, the shutter 27 reflects the laser light L to an optical damper provided in the right direction with respect to the optical shutter unit 13. .
  • the shutter 27 is rotated so as not to be positioned on the optical path of the laser beam L emitted from the beam expander 22, the laser beam L emitted from the beam expander 22 is transmitted to the front side of the optical shutter unit 13. It is incident on the half mirror arranged at.
  • the optical damper absorbs the laser light L reflected by the shutter 27.
  • the optical damper is cooled by a cooling device (not shown).
  • the half mirror is arranged so as to form an angle of 45 degrees obliquely left frontward with respect to the optical path of the laser light L.
  • the half mirror transmits almost all of the laser beam L incident from the rear side.
  • the half mirror reflects a part of the laser beam L incident from the rear side, for example, 1% of the laser beam L to the reflection mirror 16 at a reflection angle of 45 degrees.
  • the reflection mirror 16 is arranged in the left direction with respect to the substantially central position of the rear side surface on which the laser beam L of the half mirror is incident.
  • the guide light unit 15 converts visible laser light that is visible coherent light, for example, a visible semiconductor laser 28 that emits red laser light (see FIG. 2), and visible laser light emitted from the visible semiconductor laser 28 into parallel light. And a lens group (not shown) that converges.
  • the visible laser beam has a wavelength different from that of the laser beam L emitted from the laser oscillator 21.
  • the guide light unit 15 is arranged in the right direction with respect to a substantially central position where the laser light L of the half mirror is emitted. As a result, the visible laser beam is incident at a substantially central position where the laser beam L of the half mirror is emitted at an incident angle of 45 degrees with respect to the front side surface of the half mirror, that is, the reflecting surface. Is reflected on the optical path of the laser beam L.
  • the reflectivity of the half mirror has wavelength dependency.
  • the half mirror has a surface treatment of a multilayer film structure of a dielectric layer and a metal layer, has a high reflectance with respect to the wavelength of visible laser light, and light of other wavelengths It is configured to transmit almost (99%).
  • the reflection mirror 16 is arranged so as to form an angle of 45 degrees in the diagonally left front direction with respect to the front-rear direction parallel to the optical path of the laser light L, and one of the laser light L reflected on the rear side surface of the half mirror.
  • the part is incident at an incident angle of 45 degrees with respect to the approximate center position of the reflecting surface.
  • the reflection mirror 16 reflects the laser beam L incident on the reflection surface at an incident angle of 45 degrees toward the front side at a reflection angle of 45 degrees.
  • the optical sensor 17 is composed of a photodetector or the like that detects the emission intensity of the laser light L, and is disposed in the front side direction in FIG. 1 with respect to a substantially central position where the laser light L of the reflection mirror 16 is reflected. As a result, the optical sensor 17 receives the laser beam L reflected by the reflection mirror 16 and detects the emission intensity of the incident laser beam L. Accordingly, it is possible to detect the emission intensity of the laser light L output from the laser oscillator 21 via the optical sensor 17.
  • the galvano scanner 18 is attached to the upper side of the through-hole formed in the front end portion of the main body base 11, and lowers the laser beam L emitted from the laser oscillation unit 12 and the visible laser beam reflected by the half mirror. Two-dimensional scanning is performed.
  • the galvano scanner 18 includes a galvano X-axis motor 31 and a galvano Y-axis motor 32 that are fitted into the mounting portion 33 from the outside so that the respective motor shafts are orthogonal to each other. Scanning mirrors attached to the tip end face each other inside. Then, the rotation of each of the motors 31 and 32 is controlled to rotate each scanning mirror, thereby two-dimensionally scanning the laser light L and the visible laser light downward.
  • the two-dimensional scanning direction is a front-rear direction (X direction) and a left-right direction (Y direction).
  • the f ⁇ lens 19 condenses the laser beam L and the visible laser beam that are two-dimensionally scanned by the galvano scanner 18 on the processing surface 7A of the processing object 7 disposed below. Therefore, by controlling the rotation of the motors 31 and 32, the laser beam L and the visible laser beam are formed in a desired processing pattern on the processing surface 7A of the processing target 7 in the front-rear direction (X direction) and the left-right direction ( Two-dimensional scanning is performed in the Y direction).
  • circuit configuration of the printing information creation device 2, the laser processing device main body 3 and the laser controller 6 constituting the laser processing device 1 will be described with reference to FIG.
  • circuit configurations of the laser processing apparatus main body 3 and the laser controller 6 will be described with reference to FIG.
  • the laser processing apparatus main body 3 includes a galvano controller 35, a galvano driver 36, a laser driver 37, a semiconductor laser driver 38, and the like.
  • the laser controller 6 is electrically connected to a galvano controller 35, a laser driver 37, a semiconductor laser driver 38, an optical sensor 17, a shutter motor 26, and the like.
  • the laser controller 6 is connected to the print information generating device 2 so as to be capable of bidirectional communication.
  • the processing pattern transmitted from the print information generating device 2, the control parameters of the laser processing device main body 3, and various instruction information from the user. Etc. can be received.
  • the laser controller 6 includes an arithmetic device that performs overall control of the laser processing apparatus main body 3, a CPU 41 as a control device, a RAM 42, a ROM 43, a timer 44 that measures time, and the like.
  • the CPU 41, the RAM 42, the ROM 43, and the timer 44 are connected to each other via a bus line (not shown) and exchange data with each other.
  • the RAM 42 is for temporarily storing various calculation results calculated by the CPU 41, XY coordinate data of the machining pattern, and the like.
  • the ROM 43 stores various programs, and stores various programs such as calculating the XY coordinate data of the machining pattern based on the print information transmitted from the print information creation device 2 and storing it in the RAM 42. ing.
  • the ROM 43 stores data such as the font start point, end point, focal point, curvature, etc. of each character composed of straight lines and elliptical arcs for each font type.
  • the ROM 43 stores the thickness, depth, and number of processing patterns corresponding to the print information received from the print information creation device 2, the laser output of the laser oscillator 21, the laser pulse width of the laser light L, and the laser generated by the galvano scanner 18.
  • a program for storing various control parameters such as galvano scanning speed information indicating the speed at which the light L is scanned in the RAM 42 is stored.
  • the CPU 41 performs various calculations and controls based on various programs stored in the ROM 43. For example, the CPU 41 outputs XY coordinate data, galvano scanning speed information, and the like of the machining pattern calculated based on the print information input from the print information creation device 2 to the galvano controller 35. Further, the CPU 41 outputs laser drive information such as the laser output of the laser oscillator 21 and the laser pulse width of the laser light L set based on the print information input from the print information generating device 2 to the laser driver 37. The CPU 41 outputs a laser output control signal of the laser oscillator 21 to the laser driver 37 based on the emission intensity of the laser light L input from the optical sensor 17.
  • the CPU 41 outputs to the semiconductor laser driver 38 an on signal instructing start of lighting of the visible semiconductor laser 28 or an off signal instructing turning off.
  • the CPU 41 instructs the shutter motor 26 to rotate the shutter 27 to a position that blocks the optical path of the laser light L, or rotates the shutter 27 to a position that does not block the optical path of the laser light L.
  • An opening instruction signal for instructing is output.
  • the galvano controller 35 calculates the angles, angular velocities, and the like of the galvano X-axis motor 31 and the galvano Y-axis motor 32 based on the XY coordinate data of the processing pattern input from the laser controller 6, galvano scanning speed information, and the like.
  • the motor drive information representing the angular velocity is output to the galvano driver 36.
  • the galvano driver 36 drives and controls the galvano X-axis motor 31 and the galvano Y-axis motor 32 based on the motor drive information representing the angle and the angular velocity input from the galvano controller 35, and outputs the laser light L and the visible laser light 2 Dimension scan.
  • the laser driver 37 controls the laser oscillator 21 based on the laser output of the laser oscillator 21 input from the laser controller 6, the laser drive information such as the laser pulse width of the laser light L, the laser output control signal of the laser oscillator 21, and the like. To drive. Further, the semiconductor laser driver 38 drives the visible semiconductor laser 28 to turn on or off based on the ON signal or OFF signal input from the laser controller 6.
  • the print information creating apparatus 2 includes a control unit 51 that controls the entire print information creating apparatus 2, an input operation unit 55 including a mouse 52 and a keyboard 53 shown in FIG. LCD) 56, CD-ROM 57, and the like, CD-R / W 58 for writing and reading various data, programs and the like.
  • An input operation unit 55, a liquid crystal display 56, a CD-R / W 58, and the like are connected to the control unit 51 via an input / output interface (not shown).
  • the control unit 51 includes a CPU 61, a RAM 62, a ROM 63, a timer 65 for measuring time, a hard disk drive (hereinafter referred to as “HDD”) 66, and the like as an arithmetic device and a control device that perform overall control of the print information creation device 2.
  • the CPU 61, the RAM 62, the ROM 63, and the timer 65 are connected to each other via a bus line (not shown), and exchange data with each other.
  • the CPU 61 and the HDD 66 are connected via an input / output interface (not shown) to exchange data with each other.
  • the RAM 62 is for temporarily storing various calculation results calculated by the CPU 61.
  • the ROM 63 stores various programs.
  • the HDD 66 stores various application software programs and various data files.
  • control unit 51 constitutes the machining data generation unit of the present application.
  • control unit 51 configures the processing data generation unit of the present application.
  • the laser controller 6 may generate processing data as the processing data generation unit.
  • FIGS. 4 and 5 shows how the pattern of the hatching schematic diagram by the laser machining apparatus 1 of the present embodiment shown in FIG. 3 is preferably implemented by the machining data generation unit.
  • An example is shown below.
  • the control unit 51 extracts a vector indicating a contour (also referred to as an outer contour or a first contour) from the processing pattern in step S1 (hereinafter referred to as S1. The same applies to other steps). Extracting a vector indicating an outline means extracting a solid line portion in FIG.
  • the solid line portion in FIG. 6A means a processing pattern that originally existed before painting. In this embodiment, the original processing pattern is the starting point, and the painting algorithm is started.
  • the processing pattern may be called from a storage medium such as the ROM 63 or the CD-RW 58, or may be generated by the CPU 61 based on other information input.
  • the control unit 51 extracts a vector indicating a hole (also referred to as an inner contour or a second contour) from the machining pattern.
  • Extracting a vector indicating a hole means extracting a vector outside the halftone dot as shown in FIG. That is, the inner contour included in the region surrounded by the outer contour of the machining pattern is extracted.
  • This extraction method may be a method of extracting a hole vector using information of a hole and an outer contour originally included in the machining pattern, or a hole vector by detecting a vector surrounded by the outer contour. An extraction method may be used. If no hole vector is extracted, this step is skipped.
  • control unit 51 stores them in the storage area as processing data (also referred to as scanning line data) in S3.
  • processing data also referred to as scanning line data
  • the storage area may be the RAM 62 or the HDD 66.
  • the control unit 51 generates a scanning line composed of a ring along the outer contour inside the outer contour.
  • the control unit 51 calculates a vector parallel to a plurality of vectors constituting the outer contour, as shown in FIG. 6A. For example, if the processing data is such that the right side of the vector constituting the outer contour is always inside, the same vector is added to the right side of each outer contour vector based on the processed data.
  • the position to be added, that is, the fill density may be a predetermined fill density or a fill density input by the user. For example, the fill density may be determined so that the vector is added to a position where the distance from the outer contour vector is the same length as the beam diameter of the laser beam L on the processing surface 7A of the processing target 7.
  • the control unit 51 reverses the scanning direction of the scanning line generated inside the outer contour. That is, an operation for reversing the direction of all the vectors generated in step S4 is performed, and this operation also reverses the processing direction of each vector to the direction of the outer contour vector.
  • the operation of reversing the direction is the most important point of the present application. By repeating the operation, processed data in which the directions of adjacent scanning lines are opposite to each other is generated. Therefore, the difference in the reflection characteristics after processing within the processing area of the processing pattern can be suppressed, and a uniform printing result can be obtained.
  • the control unit 51 extracts the intersection point of the vector generated in the step of S5, and adds corrections using the extracted intersection point as the start point and end point of the vector.
  • An annular scanning line is generated by connecting a plurality of generated vectors. This is shown in FIG. If there is no intersection point for the reason that the angle between the outer vectors is obtuse, etc., the vector generated in step S5 is extended, and the point where the extended vector first intersects with another vector is the intersection point. The same processing is performed for each.
  • the vector generated from the vector information of the outer contour is treated again as a new outer contour, and the same vector generation processing is repeated again.
  • the control unit 51 stores the newly generated annular scanning line data in the storage area as processed data.
  • control unit 51 determines whether or not there is a location where the generated circular scanning lines (vectors) intersect.
  • An example of this is shown in FIG. 8A, where the generated circular scanning lines intersect at two points indicated by dotted circles, and a vector is generated with a specified fill density. It is impossible.
  • step S11 the control unit 51 performs correction using the annular scanning line data including the portion that has not been deleted as the processing data.
  • the control unit 51 deletes the scanning line at the intersecting portion.
  • FIG. 8C becomes a pattern as shown in FIG. 8D, and even in this example, the phenomenon of splitting into two islands occurs. Each of these two islands has a new outer contour, and the same vector generation process is performed again.
  • the control unit 51 determines whether or not the generated scanning line intersects the hole (inner outline). That is, as shown in FIG. 7A, when the inner scanning line (vector) is generated from the initial outer contour, the generated inner scanning line is the hole that originally existed in the machining pattern. It is determined whether or not the vector group is intersected.
  • control unit 51 determines that the scanning line and the hole intersect (S12: YES)
  • the control unit 51 extracts the intersection in S13.
  • the control unit 51 deletes a vector group between two points intersecting the hole vector group in the scanning line.
  • step S15 the control unit 51 performs a correction to connect the vector group of the scanning lines not deleted in step S14 and the vector group of the hole (inner outline). As shown in FIG. 7B, each of the two islands becomes a new outer contour.
  • the control unit 51 adds the corrected scanning line to the drawing path.
  • the control unit 51 adds an uncorrected scanning line to the drawing path unless the scanning line is corrected in S ⁇ b> 11 or S ⁇ b> 15.
  • the control unit 51 proceeds to the process of S17. Further, when the control unit 51 determines that the scanning line and the hole do not intersect (S12: NO), the control unit 51 proceeds to S16.
  • Processing data for filling with a plurality of annular scanning lines is generated by repeating the processes of S4 to S16 on a single or a plurality of islands. Processing data composed of a plurality of annular scanning lines is stored in a storage area as a continuous scanning order from the outside.
  • the control unit 51 determines whether or not the length of the scanning line has increased from the scanning line generated immediately before in S17. As shown in FIG. 9, when the scanning lines are sequentially generated from the outer contour toward the inner side, the filling finally reaches the vicinity of the center as shown in FIG. When the processing is performed, the result of the operation of the scanning line as shown by the dotted line in FIG. 9B is generated, and a reverse phenomenon occurs in which the scanning line becomes longer.
  • control unit 51 determines that the length of the scanning line has increased (S17: YES)
  • the control unit 51 deletes the scanning line (dotted scanning line in FIG. 9B) in S18 (FIG. 9). 9 (c)).
  • whether or not the filling can be continued is determined based on whether or not the length of the scanning line has increased from the previous scanning line. Not exclusively. For example, it may be determined that no further filling is possible because the total length of the vector ring generated immediately before is shorter than the total length of the currently generated vector ring, It may be determined that further painting is impossible because the area of is smaller than the area in the currently generated vector ring.
  • control unit 51 determines whether or not the calculation for all the scanning lines has been executed. When the calculation for all the scanning lines has been executed (S19: YES), the execution of the program is terminated. . If the control unit 51 determines in S19 that the calculation for all the scanning lines has not been executed (S19: NO), the control unit 51 returns to S4 and repeats the process.
  • a process of changing the printing start position (indicated by a dot) for each annular scanning line may be performed.
  • the laser irradiation conditions at the printing start position may differ from the conditions at other locations depending on the laser and control characteristics. If the printing start positions of the respective annular scanning lines are the same, the portions irradiated under conditions different from those in other places are concentrated, resulting in a non-uniform processing result. In order to reduce this, processing for shifting the printing start position of each annular scanning line at random or by user input may be performed.
  • the scanning directions of a plurality of annular processing lines are the same direction
  • the scanning directions of the plurality of processing lines are all in the same direction in one area when viewed from the center of the ring.
  • the scanning directions of the plurality of processing lines are all opposite to the one. If the scanning direction is different, the processing characteristics change, and the processed surface after processing exhibits reflection characteristics corresponding to the scanning direction. If the scanning direction is different, different reflection characteristics appear for light from the same direction.
  • the scanning directions of a plurality of adjacent annular processing lines are opposite to each other.
  • the scanning direction of the plurality of processing lines in one area when viewed from the center of the ring includes both directions of a certain direction and the opposite direction, and the scanning of the plurality of processing lines is also performed in the area on the other side when viewed from the center of the ring.
  • the direction includes both a certain direction and a reverse direction. Therefore, the difference between the reflection characteristic of the one side area and the reflection characteristic of the other side area becomes small. Therefore, when printing a processing pattern by irradiating laser light onto a plurality of annular processing lines, it is possible to suppress a difference in reflection characteristics after processing within the processing region and obtain a uniform printing result. I can do it.
  • Laser processing device Print information generation device (processing data generation device) 6 Laser controller 18 Galvano scanner (scanning unit) 19 f ⁇ lens (condenser) 21 Laser oscillator (laser beam emitting part) 35 Galvano Controller 51 Control Unit (Processing Data Generation Unit)

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Abstract

文字枠等の閉領域を塗りつぶす際に、環状に塗りつぶす方法があるが、一般的にはこの塗りつぶし方法は場所によって見え方が異なり均一性を欠いていた。　文字枠等の閉領域加工に沿った複数の環の走査方向が、隣接する他の走査線の走査方向と逆方向となっている加工データを生成することによって、見え方を均一にする。

Description

レーザ加工装置、加工データ生成装置
　本発明は、レーザ加工装置、加工データ生成装置に関するものである。
　特許文献１には、加工対象物にレーザ光を照射して、加工対象物に文字や数字等の加工パターンを印字するレーザ加工装置が、記載されている。特許文献１に記載のレーザ加工装置では、加工パターンの加工領域に、複数の環状の加工ラインが設定され、前記環状の加工ラインは加工パターンの外輪郭に沿った方向に設定される。この設定により、加工パターンの外輪郭の内側を塗りつぶす際にレーザを照射する時間の割合が、一方向にラスタ状に走査する走査方法と比べて多い場合が多くなり、高速に塗りつぶすことが可能となっていた。特許文献１に記載のレーザ加工装置は、設定された前記複数の加工ライン上にレーザ光を照射し、加工パターンを印字する。
特開２０１２－２４８１２号公報
　しかしながら、特許文献１に記載のレーザ加工装置において、複数の環状の加工ラインの走査方向は、それぞれ同一方向である。特許文献１に記載のレーザ加工装置は、複数の環状の加工ラインを、同一方向に走査する。複数の環状の加工ラインを同一方向に走査して加工パターンの加工領域を加工する場合、加工領域内の互いに異なる区域において、加工後の加工面が互いに異なる特性を示すようになる。
　図１０は各々逆向きの走査方向で走査した場合の断面図と、それらを各々ある方向から観察した場合の反射光量の差を示した図である。左から右にスイープされた場合、多くの材料の場合、照射痕の殆どは左に毛羽立った形となり、これを図の右上の光で観察した場合、観測した右上から照射痕の角度は垂直に近い形となり、通常の右上から観察した場合より多くの光量を観測するので、明るく見える。反面、右から左にスイープした場合は、観測した右上から照射痕の角度は水平に近い形となり、先ほどとは逆に少ない光を観測し暗く見える。これが走査方向によって見え方が異なる理由である。
　このように環状の塗りつぶしを行う際に、各隣接する環を同様の方向に走査した場合、上記の理由により場所によって見え方が異なってしまう問題があった。
　本発明の目的は、上記の課題に鑑み提案されたものであって、複数の環状の加工ライン上にレーザ光を照射して加工パターンを印字する場合において、加工領域内での加工後の反射特性の差を抑制することができて均一な印字結果を得ることが出来るレーザ加工装置、及び加工データ生成装置を提供することである。
　本願に係るレーザ加工装置は、加工対象物にレーザ加工を行うためのレーザ光を出射するレーザ光出射部と、レーザ光を走査する走査部と、走査部で走査された前記レーザ光を集光する集光部と、加工データに基づいて、レーザ光出射部及び走査部を制御するコントローラと、前記加工対象物に描画される加工パターンから、前記加工対象物を加工する為に前記コントローラが使用する加工データを生成する加工データ生成部とを有し、加工データは、加工パターンに基づいて生成される、加工パターンの輪郭に沿った環として形成された複数の走査線からなり、複数の走査線の走査方向が、隣接する他の走査線の走査方向と逆方向となっている。
　また、本願に係る加工データ生成装置は、加工対象物にレーザ加工を行うためのレーザ光を出射するレーザ光出射部と、前記レーザ光を走査する走査部と、前記走査部で走査された前記レーザ光を集光する集光部と、加工データに基づいて、前記レーザ光出射部及び前記走査部を制御するコントローラとを備えたレーザ加工装置に用いられる加工データを生成する装置であって、前記加工対象物に描画される加工パターンから、前記加工対象物を加工する為に前記コントローラが使用する加工データを生成する加工データ生成部を有し、前記加工データは、前記加工パターンに基づいて生成される、加工パターンの輪郭に沿った環として形成された複数の走査線からなり、前記複数の走査線の走査方向が、隣接する他の走査線の走査方向と逆方向となっている。
　本発明によれば、複数の環状ラインにより加工パターンを印字する場合であっても、加工領域内での加工後の場所による特性の差を抑制することが出来、見え方は場所によらず均一になる。
本実施形態のレーザ加工装置の概略構成を示す図である。 本実施形態のレーザ加工装置の電気的構成を示すブロック図である。 本実施形態のレーザ加工装置によるハッチング方式を説明するための説明図である。 本実施形態のレーザ加工装置の制御の一例を示すフローチャートの一部である。 本実施形態のレーザ加工装置の制御の一例を示すフローチャートの一部である。 外輪郭に対して内側の加工データの生成法の概略を示した図である。 内側の加工データの生成の際に、内輪郭の孔状パターンと交差またはすれ違った場合の削除修正法の概略を示した図である。 内側の加工データの生成の際に、環状の輪郭線が交差またはすれ違った場合の削除修正法の概略を示した図である。 内側の加工データの生成終了条件の概略を示した図である。 各々逆向きの走査方向で走査した場合の断面図と、それらを各々ある方向から観察した場合の反射光量の差を示した図である。
　以下、本発明に係るレーザ加工装置、加工データ生成装置を具体化した一実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。先ず、本実施形態に係るレーザ加工装置１の概略構成について図１に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態に係るレーザ加工装置１は、パーソナルコンピュータ等から構成される印字情報作成装置２と、レーザ加工装置本体部３と、レーザコントローラ６とから構成されている。
　レーザ加工装置本体部３は、レーザ光Ｌを加工対象物７の加工面７Ａ上を２次元走査してマーキング（印字）加工を行う。レーザコントローラ６はコンピュータで構成され、印字情報作成装置２と双方向通信可能に接続されると共に、レーザ加工装置本体部３と電気的に接続されている。そして、レーザコントローラ６は、印字情報作成装置２から送信された印字情報、制御パラメータ、各種指示情報等に基づいてレーザ加工装置本体部３を駆動制御する。　
　レーザ加工装置本体部３の概略構成について図１に基づいて説明する。尚、レーザ加工装置本体部３の説明において、図１の左方向、右方向、上方向、下方向が、それぞれレーザ加工装置本体部３の前方向、後方向、上方向、下方向である。従って、レーザ発振器２１のレーザ光Ｌ（パルスレーザ）の出射方向が前方向である。本体ベース１１及びレーザ光Ｌに対して垂直な方向が上下方向である。そして、レーザ加工装置本体部３の上下方向及び前後方向に直交する方向が、レーザ加工装置本体部３の左右方向である。
　 図1に示すように、レーザ加工装置本体部３は、本体ベース１１と、レーザ光Ｌを出射するレーザ発振ユニット１２と、光シャッター部１３と、不図示の光ダンパーと、不図示のハーフミラーと、ガイド光部１５と、反射ミラー１６と、光センサ１７と、ガルバノスキャナ１８と、ｆθレンズ１９等から構成され、不図示の略直方体形状の筐体カバーで覆われている。
　レーザ発振ユニット１２は、レーザ発振器２１と、ビームエキスパンダ２２と、取付台２３とから構成されている。レーザ発振器２１は、レーザ媒質と受動Ｑスイッチ等を備えている。レーザ媒質は、不図示の励起用半導体レーザから光ファイバ１４を介して出射された励起光によって励起されてレーザ光を発振する。受動Ｑスイッチは、レーザ媒質によって発振されたレーザ光をパルス状のパルスレーザとして発振するＱスイッチとして機能する。従って、レーザ発振器２１は、受動Ｑスイッチを介してパルスレーザを発振し、加工対象物７の加工面７Ａにマーキング（印字）加工を行うためのレーザ光Ｌ（パルスレーザ）を出力する。
　ビームエキスパンダ２２は、レーザ光Ｌのビーム径を調整する(例えば、ビーム径を拡
大する。)ものであり、レーザ発振器２１と同軸に設けられている。取付台２３は、レー
ザ発振器２１がレーザ光Ｌの光軸を調整可能に取り付けられ、各取付ネジ２５で本体ベース１１の前後方向中央位置よりも後側の上面に固定されている。
　光シャッター部１３は、シャッターモータ２６と、平板状のシャッター２７とから構成されている。シャッターモータ２６は、ステッピングモータ等で構成されている。シャッター２７は、シャッターモータ２６のモータ軸に取り付けられて同軸に回転する。シャッター２７は、ビームエキスパンダ２２から出射されたレーザ光Ｌの光路を遮る位置に回転された際には、レーザ光Ｌを光シャッター部１３に対して右方向に設けられた光ダンパーへ反射する。一方、シャッター２７がビームエキスパンダ２２から出射されたレーザ光Ｌの光路上に位置しないように回転された場合には、ビームエキスパンダ２２から出射されたレーザ光Ｌは、光シャッター部１３の前側に配置されたハーフミラーに入射する。
　光ダンパーは、シャッター２７で反射されたレーザ光Ｌを吸収する。尚、光ダンパーは不図示の冷却装置によって冷却される。ハーフミラーは、レーザ光Ｌの光路に対して斜め左前方向に４５度の角度を形成するように配置される。ハーフミラーは、後側から入射されたレーザ光Ｌのほぼ全部を透過する。また、ハーフミラーは、後側から入射されたレーザ光Ｌの一部、例えば、レーザ光Ｌの１％を、反射ミラー１６へ４５度の反射角で反射する。反射ミラー１６は、ハーフミラーのレーザ光Ｌが入射される後側面の略中央位置に対して左方向に配置される。
　ガイド光部１５は、可視可干渉光である可視レーザ光、例えば、赤色レーザ光を出射する可視半導体レーザ２８（図２参照）と、可視半導体レーザ２８から出射された可視レーザ光を平行光に収束する不図示のレンズ群とから構成されている。可視レーザ光は、レーザ発振器２１から出射されるレーザ光Ｌと異なる波長である。ガイド光部１５は、ハーフミラーのレーザ光Ｌが出射される略中央位置に対して右方向に配置されている。この結果、可視レーザ光は、ハーフミラーのレーザ光Ｌが出射される略中央位置に、ハーフミラーの前側面、つまり、反射面に対して４５度の入射角で入射され、４５度の反射角でレーザ光Ｌの光路上に反射される。
　ここで、ハーフミラーの反射率は、波長依存性を持っている。具体的には、ハーフミラーは、誘電体層と金属層との多層膜構造の表面処理をされており、可視レーザ光の波長に対して高い反射率を有し、それ以外の波長の光はほとんど（９９％）透過するように構成されている。
　反射ミラー１６は、レーザ光Ｌの光路に対して平行な前後方向に対して斜め左前方向に４５度の角度を形成するように配置され、ハーフミラーの後側面において反射されたレーザ光Ｌの一部が、反射面の略中央位置に対して４５度の入射角で入射される。そして、反射ミラー１６は、反射面に対して４５度の入射角で入射されたレーザ光Ｌを４５度の反射角で前側方向へ反射する。
　光センサ１７は、レーザ光Ｌの発光強度を検出するフォトディテクタ等で構成され、反射ミラー１６のレーザ光Ｌが反射される略中央位置に対して、図１中、前側方向に配置されている。この結果、光センサ１７は、反射ミラー１６で反射されたレーザ光Ｌが入射され、この入射されたレーザ光Ｌの発光強度を検出する。従って、光センサ１７を介してレーザ発振器２１から出力されるレーザ光Ｌの発光強度を検出することができる。
　ガルバノスキャナ１８は、本体ベース１１の前側端部に形成された貫通孔の上側に取り付けられ、レーザ発振ユニット１２から出射されたレーザ光Ｌと、ハーフミラーで反射された可視レーザ光とを下方へ２次元走査するものである。ガルバノスキャナ１８は、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２とが、それぞれのモータ軸が互いに直交するように外側からそれぞれの取付孔に嵌入されて本体部３３に取り付けられ、各モータ軸の先端部に取り付けられた走査ミラーが内側で互いに対向している。そして、各モータ３１、３２の回転をそれぞれ制御して、各走査ミラーを回転させることによって、レーザ光Ｌと可視レーザ光とを下方へ２次元走査する。この２次元走査方向は、前後方向（Ｘ方向）と左右方向（Ｙ方向）である。
　ｆθレンズ１９は、ガルバノスキャナ１８によって２次元走査されたレーザ光Ｌと可視レーザ光とを下方に配置された加工対象物７の加工面７Ａに集光する。従って、各モータ３１、３２の回転を制御することによって、レーザ光Ｌと可視レーザ光が、加工対象物７の加工面７Ａ上において、所望の加工パターンで前後方向（Ｘ方向）と左右方向（Ｙ方向）に２次元走査される。
　次に、レーザ加工装置１を構成する印字情報作成装置２、レーザ加工装置本体部３及びレーザコントローラ６の回路構成について図２に基づいて説明する。先ず、レーザ加工装置本体部３及びレーザコントローラ６の回路構成について図２に基づいて説明する。
　図２に示すように、レーザ加工装置本体部３は、ガルバノコントローラ３５、ガルバノドライバ３６、レーザドライバ３７、半導体レーザドライバ３８等から構成されている。レーザコントローラ６には、ガルバノコントローラ３５、レーザドライバ３７、半導体レーザドライバ３８、光センサ１７、シャッターモータ２６等が電気的に接続されている。また、レーザコントローラ６には、印字情報作成装置２が双方向通信可能に接続され、印字情報作成装置２から送信された加工パターン、レーザ加工装置本体部３の制御パラメータ、ユーザからの各種指示情報等を受信可能に構成されている。
　レーザコントローラ６は、レーザ加工装置本体部３の全体の制御を行う演算装置及び制御装置としてのＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３、時間を計測するタイマ４４等を備えている。また、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３、タイマ４４は、不図示のバス線により相互に接続されて、相互にデータのやり取りが行われる。
　ＲＡＭ４２は、ＣＰＵ４１により演算された各種の演算結果や加工パターンのＸＹ座標データ等を一時的に記憶させておくためのものである。ＲＯＭ４３は、各種のプログラムを記憶させておくものであり、印字情報作成装置２から送信された印字情報に基づいて加工パターンのＸＹ座標データを算出してＲＡＭ４２に記憶する等の各種プログラムが記憶されている。ＲＯＭ４３には、フォントの種類別に、直線と楕円弧とで構成された各文字のフォントの始点、終点、焦点、曲率等のデータが記憶されている。
　また、ＲＯＭ４３には、印字情報作成装置２から受信した印字情報に対応する加工パターンの太さ、深さ及び本数、レーザ発振器２１のレーザ出力、レーザ光Ｌのレーザパルス幅、ガルバノスキャナ１８によるレーザ光Ｌを走査する速度を表すガルバノ走査速度情報等の各種制御パラメータをＲＡＭ４２に格納するプログラムが記憶されている。
　そして、ＣＰＵ４１は、かかるＲＯＭ４３に記憶されている各種のプログラムに基づいて各種の演算及び制御を行なうものである。例えば、ＣＰＵ４１は、印字情報作成装置２から入力された印字情報に基づいて算出した加工パターンのＸＹ座標データ、ガルバノ走査速度情報等をガルバノコントローラ３５に出力する。また、ＣＰＵ４１は、印字情報作成装置２から入力された印字情報に基づいて設定したレーザ発振器２１のレーザ出力、レーザ光Ｌのレーザパルス幅等のレーザ駆動情報をレーザドライバ３７に出力する。ＣＰＵ４１は、光センサ１７から入力されたレーザ光Ｌの発光強度に基づいて、レーザ発振器２１のレーザ出力制御信号をレーザドライバ３７に出力する。
　ＣＰＵ４１は、可視半導体レーザ２８の点灯開始を指示するオン信号又は消灯を指示するオフ信号を半導体レーザドライバ３８に出力する。ＣＰＵ４１は、シャッターモータ２６に対して、シャッター２７をレーザ光Ｌの光路を遮る位置に回転させるように指示する遮光指示信号、又は、シャッター２７をレーザ光Ｌの光路を遮らない位置に回転させるように指示する開放指示信号を出力する。
　ガルバノコントローラ３５は、レーザコントローラ６から入力された加工パターンのＸＹ座標データ、ガルバノ走査速度情報等に基づいて、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２の角度、角速度等を算出して、角度、角速度を表すモータ駆動情報をガルバノドライバ３６へ出力する。ガルバノドライバ３６は、ガルバノコントローラ３５から入力された角度、角速度を表すモータ駆動情報に基づいて、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２を駆動制御して、レーザ光Ｌと可視レーザ光を２次元走査する。
　レーザドライバ３７は、レーザコントローラ６から入力されたレーザ発振器２１のレーザ出力、レーザ光Ｌのレーザパルス幅等のレーザ駆動情報と、レーザ発振器２１のレーザ出力制御信号等に基づいて、レーザ発振器２１を駆動する。また、半導体レーザドライバ３８は、レーザコントローラ６から入力されたオン信号又はオフ信号に基づいて、可視半導体レーザ２８を点灯駆動又は、消灯する。
　次に、印字情報作成装置２の回路構成について図２に基づいて説明する。図２に示すように、印字情報作成装置２は、印字情報作成装置２の全体を制御する制御部５１、図1に
示すマウス５２とキーボード５３等から構成される入力操作部５５、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）５６、ＣＤ－ＲＯＭ５７に各種データ、プログラム等を書き込み及び読み込むためのＣＤ－Ｒ／Ｗ５８等から構成されている。制御部５１には、不図示の入出力インターフェースを介して入力操作部５５、液晶ディスプレイ５６、ＣＤ－Ｒ／Ｗ５８等が接続されている。
　制御部５１は、印字情報作成装置２の全体の制御を行う演算装置及び制御装置としてのＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３、時間を計測するタイマ６５、ハードディスクドライブ（以下、「ＨＤＤ」という。）６６等を備えている。また、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３、タイマ６５は、不図示のバス線により相互に接続されて、相互にデータのやり取りが行われる。また、ＣＰＵ６１とＨＤＤ６６は、不図示の入出力インターフェースを介して接続され、相互にデータのやり取りが行われる。
　ＲＡＭ６２は、ＣＰＵ６１により演算された各種の演算結果等を一時的に記憶させておくためのものである。ＲＯＭ６３は、各種のプログラムを記憶させておくものである。
　また、ＨＤＤ６６は、各種アプリケーションソフトウェアのプログラム、各種データファイルを記憶するものである。
　従って、制御部５１が本願の加工データ生成部を構成している。本実施形態において、制御部５１が本願の加工データ生成部を構成する例を説明するが、これとは異なり、レーザコントローラ６が加工データ生成部として加工データを生成する構成としてもよい。
　ここで、図３に示した本実施形態発明のレーザ加工装置１によるハッチング方式概略図のパターンが加工データ生成部によって好適にはどのように実施されるかを図４、図５に示されるフローチャートの例を以って以下に示す。
　制御部５１は、ステップＳ１（以下、Ｓ１と称す。他のステップも同じ）において、加工パターンから輪郭（外輪郭または第一の輪郭とも言う）を示すベクトルを抽出する。輪郭を示すベクトルを抽出するとは、図６（ａ）の実線部分を抽出することである。図６（ａ）の実線部分は元々塗りつぶしの前から存在していた加工パターンを意味し、本実施形態ではこの元の加工パターンが起点となり、塗りつぶしのアルゴリズムが開始される。加工パターンはＲＯＭ６３やＣＤ－ＲＷ５８といった記憶媒体から呼び出されても良いし、そのほかの情報入力に基づいてＣＰＵ６１によって生成されたものであっても良い。
　次に、制御部５１は、Ｓ２において、加工パターンから孔（内輪郭または第二の輪郭とも言う）を示すベクトルを抽出する。孔を示すベクトルを抽出するとは、図７で例を示すと網点の外側のベクトルを抽出することである。すなわち、加工パターンの外輪郭で囲まれた領域内に包含される内輪郭が抽出される。この抽出方法は、元々加工パターンに含まれていた孔と外輪郭の情報を使用して孔のベクトルを抽出する方法でもよいし、外輪郭に囲まれたベクトルを検出することによって孔のベクトルを抽出する方法でもよい。尚、孔のベクトルが抽出されなければ、このステップはスキップされる。
　外輪郭と孔のベクトルが抽出されると、制御部５１は、Ｓ３において、これらを加工データ（走査線データとも言う）として記憶領域に記憶する。記憶領域は、ＲＡＭ６２であってもよいし、ＨＤＤ６６でもよい。
　次に、制御部５１は、Ｓ４～Ｓ６において、外輪郭の内側に、外輪郭に沿った環からなる走査線を生成する。まず、制御部５１は、Ｓ４において、図６（ａ）に示すように、外輪郭を構成する複数のベクトルに平行なベクトルを算出する。例えば、外輪郭を構成するベクトルの右側が常に内側になるような加工データであれば、それに基づいて各々の外輪郭ベクトルの右側に同様のベクトルを加える。加える位置、即ち塗りつぶし密度はあらかじめ決められた塗りつぶし密度であっても、ユーザにより入力された塗りつぶし密度であっても良い。例えば、外輪郭ベクトルからの距離が、加工対象物７の加工面７Ａにおけるレーザ光Ｌのビーム径と同じ長さとなる位置にベクトルが加えられるように、塗りつぶし密度が決定されてもよい。
　次に、制御部５１は、Ｓ５において、外輪郭の内側に生成された走査線の走査方向を逆転する。すなわち、Ｓ４のステップで生成されたベクトルは全て向きを反対にする操作が行われ、この操作によって各ベクトルの加工の向きも外輪郭ベクトルの向きと逆になる。この向きを反対にする操作が本願のもっとも重要なポイントであり、その操作が繰り返されることによって、隣接する走査線の向きが互いに反対向きとなっている加工データが生成される。したがって、加工パターンの加工領域内での加工後の反射特性の差を抑制することができて均一な印字結果を得ることが出来る。
　次に、制御部５１は、Ｓ６において、Ｓ５のステップで生成されたベクトルの交点を抽出し、抽出された交点をベクトルの開始点と終了点とする修整を加える。生成された複数のベクトルが結ばれることにより、環状の走査線が生成される。これを図６（ｂ）に示す。尚、外郭ベクトル同士の為す角が鈍角等の理由により交点が存在しない場合は、Ｓ５のステップで生成されたベクトルを延長し、延長したベクトルが他のベクトルと最初に交わった点を交点として、各々同様の処理を行う。
　本実施形態では外輪郭のベクトルの情報から生成されたベクトルを再び新たな外輪郭として扱い、再び同様のベクトル生成処理を繰り返す。制御部５１は、Ｓ７において、新たに生成された環状の走査線データを加工データとして記憶領域に記憶する。
　次に、制御部５１は、Ｓ８において、生成された環状の走査線（ベクトル）が交差する箇所を有するか否かを判断する。その様子の一例を示すのが図８（ａ）であり、生成され続けた環状の走査線が点線の丸で示す２箇所で交差し、これ以上指定された塗りつぶし密度でベクトルを生成することは不可能になっている。
　制御部５１は、環状の走査線が交差する箇所を有すると判断した場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、Ｓ９において、その交差点を抽出し、Ｓ１０において、２箇所の交差点間の走査線を削除する。この処理によって、図８（ｂ）に示すようなパターンとなり、この例であると二つの島に分裂するような現象が起こる。この２つの島は各々が新しい外輪郭となり、再び同様のベクトル生成処理が行われる。そして、制御部５１は、Ｓ１１において、削除されなかった部分からなる環状の走査線データを加工データとする修正を施す。制御部５１が、環状の走査線が交差箇所を有しないと判断した場合（Ｓ８：ＮＯ）、後述するＳ１２に移行する。
　前項では２箇所で交差する例を示したが、１箇所のみ交差（接触）する例を図８（ｃ）と（ｄ）に示す。制御部５１は、交差した部分の走査線を削除する。これによって、図８（ｃ）は図８（ｄ）に示すようなパターンとなり、この例であっても二つの島に分裂する現象が起こる。この２つの島は各々が新しい外輪郭となり、再び同様のベクトル生成処理が行われる。
　次に、制御部５１は、Ｓ１２において、生成された走査線が孔（内輪郭）と交差するか否かを判断する。すなわち、図７（ａ）のように、最初期の外輪郭から内側の走査線（ベクトル）を生成していった場合、生成された内側の走査線が元々加工パターンに存在していた孔のベクトル群と交差するか否かを判断する。
　制御部５１が、走査線と孔とが交差していると判断した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、制御部５１は、Ｓ１３において、その交差点を抽出する。次に、制御部５１は、Ｓ１４において、走査線のうち、孔のベクトル群と交差した２点間にあるベクトル群を削除する。そして、制御部５１は、Ｓ１５において、Ｓ１４で削除されなかった走査線のベクトル群と孔（内輪郭）のベクトル群とを繋げる修正を行う。図７（ｂ）に示されるように２つの島の各々が新しい外輪郭となる。
　そして、制御部５１は、Ｓ１６において、Ｓ１１またはＳ１５にて走査線が修正されていれば修正された走査線を描画経路に追加する。制御部５１は、Ｓ１６において、Ｓ１１またはＳ１５にて走査線が修正されていなければ修正されていない走査線を描画経路に追加する。制御部５１は、Ｓ１６を実行した後、Ｓ１７の処理に移行する。また、制御部５１は、走査線と孔とが交差していないと判断した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、Ｓ１６に移行する。
　前項では生成されたベクトルが孔のベクトル群を横断する例を示したが、１点で交差（接触）する、つまり生成されたベクトルと孔のベクトルが１点ですれ違う例を図７（ｃ）と（ｄ）に示す。この場合はすれ違った部分のベクトルパターンを削除することによって、図７（ｃ）は図７（ｄ）に示すようなパターンとなり、図７（ａ）と（ｂ）の場合と同様に、２つの島の各々が新しい外輪郭となり、再び同様のベクトル生成処理が行われる。
　単一または複数の島において、各々Ｓ４乃至Ｓ１６の処理を繰り返すことによって複数の環状の走査線による塗りつぶしのための加工データが生成される。複数の環状の走査線からなる加工データは、外側から連続した走査順として記憶領域に保存される。
　Ｓ１６の処理が実行された後、制御部５１は、Ｓ１７において走査線の長さが１つ前に生成された走査線よりも増加したか否かを判断する。図９に示すように、外輪郭から内側に向かって走査線を順番に生成していった場合、図９（ａ）のように最終的に中央付近にまで塗りつぶしは到達し、次に同様の処理を行うと図９（ｂ）の点線のような走査線の演算結果となってしまい、走査線が長くなるという逆転現象が発生する。
　制御部５１が、走査線の長さが増加したと判断すると（Ｓ１７：ＹＥＳ）、制御部５１は、Ｓ１８において、その走査線（図９（ｂ）の点線の走査線）を削除する（図９（ｃ）参照）。
　前項では、塗りつぶしが継続できるか出来ないかの判断を、走査線の長さが１つ前に作生成された走査線よりも増加したか否かに基づいて行う例を示したが、これに限らない。例えば、直前に生成したベクトルの環の総延長が現在生成したベクトルの環の総延長より短いことによってそれ以上の塗りつぶしは不可能と判断しても良いし、直前に生成したベクトルの環の中の面積が現在生成したベクトルの環の中の面積より小さいことによってそれ以上の塗りつぶしは不可能と判断しても良い。
　また、制御部５１が、走査線の長さが増加していないと判断すると（Ｓ１７：ＮＯ）、Ｓ４に戻って処理を繰り返す。そして、制御部５１は、Ｓ１９において、全ての走査線に対する上記計算が実行されたか否かを判断し、全ての走査線における計算が実行された場合（Ｓ１９：ＹＥＳ）、プログラムの実行を終了する。また、制御部５１は、Ｓ１９において、全ての走査線に対する上記計算が実行されていないと判断した場合（Ｓ１９：ＮＯ）、Ｓ４に戻って処理を繰り返す。
　以上、図４及び図５に示したフローの説明であるが、前記島が２つ以上出来ていた際に、各々のベクトルが連続した走査線となるように走査順を変えて保存されてもよい。単純にベクトルが生成された順番に記憶領域に蓄えられ走査を行うと一つの環を走査する毎に前記２つ以上の島を照射位置が跨いで移動することになってしまう。そこで、各々の島がなるべく個別に走査されるように、各々のベクトルが記憶領域に蓄えられる際は、記憶領域の末尾ではなく、発生元の島のベクトル群に加えられることによって、照射が各島別々に照射されることになり、照射位置を頻繁に跨ぐことがなくなり塗りつぶしを高速にすることができる。
　また、図３に示すように、環状の走査線毎に印字開始位置（点で示す）を変更する処理を行っても良い。印字開始位置におけるレーザ照射条件は、レーザや制御の特性により他の場所における条件と異なっていることがある。各々の環状の走査線の印字開始位置が該同様であると、他の場所と異なる条件で照射された箇所が集中して配置されることになり、結果として不均一な加工結果となる。これを軽減するために、各々の環状の走査線の印字開始位置をランダムもしくはユーザの入力によってずらす処理を行っても良い。
　本発明と異なり、複数の環状の加工ラインの走査方向が同じ方向となっている場合、環の中心からみて一方側の区域においては複数の加工ラインの走査方向が全て或る同一の方向となる。反対に、環の中心からみて他方側の区域においては複数の加工ラインの走査方向が前記一方に対して全て逆方向となる。走査方向が異なると加工の特性が変化して、加工後の加工面は走査方向に応じた反射特性を示す。走査方向が異なれば、同一方向からの光に対して異なる反射特性が現れる。
　これに対して、本発明では、隣接する複数の環状の加工ラインの走査方向が互いに反対方向となっている。これにより、環の中心からみて一方側の区域において複数の加工ラインの走査方向が或る方向と逆方向との両方向を含み、環の中心からみて他方側の区域においても複数の加工ラインの走査方向が或る方向と逆方向との両方向を含むことになる。よって、一方側の区域の反射特性と、他方側の区域の反射特性との差が小さくなる。したがって、複数の環状の加工ライン上にレーザ光を照射して加工パターンを印字する場合において、加工領域内での加工後の反射特性の差を抑制することができて均一な印字結果を得ることが出来る。
１　レーザ加工装置
２　印字情報作成装置（加工データ生成装置）
６　レーザコントローラ
１８　ガルバノスキャナ（走査部）
１９　ｆθレンズ（集光部）
２１　レーザ発振器（レーザ光出射部）
３５　ガルバノコントローラ
５１　制御部（加工データ生成部）

Claims (8)

  1. 　加工対象物にレーザ加工を行うためのレーザ光を出射するレーザ光出射部と、
    　前記レーザ光を走査する走査部と、
    　前記走査部で走査された前記レーザ光を集光する集光部と、
    　加工データに基づいて、前記レーザ光出射部及び前記走査部を制御するコントローラと、
    　前記加工対象物に描画される加工パターンから、前記加工対象物を加工する為に前記コントローラが使用する加工データを生成する加工データ生成部とを有し、
    　前記加工データは、前記加工パターンに基づいて生成される、加工パターンの輪郭に沿った環として形成された複数の走査線からなり、前記複数の走査線の走査方向が、隣接する他の走査線の走査方向と逆方向となっていることを特徴とするレーザ加工装置。
  2. 　前記加工データ生成部は、前記加工パターンにより決まる所定の走査線に基づいて、前記所定の走査線の内側に前記所定の走査線に沿った走査方向の内側走査線を生成する走査線生成処理と、前記加工データに前記内側走査線を追加する走査線追加処理とを実行することを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
  3. 　前記加工データ生成部は、前記加工パターンにより決まる所定の走査線に基づいて、前記所定の走査線の内側に前記所定の走査線に沿った走査方向の内側走査線を生成する走査線生成処理と、前記走査線生成処理により生成された前記内側走査線が、交差している箇所を有するか否かを判断する第１判断処理と、前記第１判断処理において、前記内側走査線が交差している箇所を有さないと判断した場合、前記前記加工データに前記内側走査線を追加する走査線追加処理と、前記第１判断処理において、前記内側走査線が交差している箇所を有すると判断した場合、走査線を削除修整する走査線修正処理を実行することを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
  4. 　前記加工データ生成部は、前記加工パターンにより決まる所定の走査線に基づいて、前記所定の走査線の内側に前記所定の走査線に沿った走査方向の内側走査線を生成する走査線生成処理と、前記走査線生成処理により生成された前記内側走査線の長さが、前記所定の走査線の長さより短いか否かを判断する第２判断処理と、前記第２判断処理において、前記内側走査線の長さが前記所定の走査線の長さより短いと判断した場合、前記前記加工データに前記内側走査線を追加する走査線追加処理と、前記第２判断処理において、前記内側走査線の長さが前記所定の走査線の長さ以上であると判断した場合、前記内側走査線を削除する走査線削除処理とを実行することを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
  5. 　前記加工データ生成部は、前記加工パターンに基づき、加工パターンの孔を抽出する孔抽出処理と、加工パターンにより決まる所定の走査線に基づいて、走査線の内側に走査線に沿った内側走査線を生成する走査線生成処理と、前記走査線生成処理により生成された内側走査線が、孔抽出処理で抽出された孔と交差している箇所を有するか否かを判断する第３判断処理と、前記第３判断処理において、内側走査線が交差している箇所を有さないと判断した場合、前記加工データに内側走査線を追加する走査線追加処理と、前記第３判断処理において、内側走査線が交差している箇所を有すると判断した場合、交差している箇所の孔内の走査線を削除修整する走査線修正処理を実行することを特徴とする請求項３記載のレーザ加工装置。
  6. 　前記加工データは、前記複数の走査線のうち、走査線と該走査線の内にある走査線とは、連続した走査順として保存されてい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加工装置。
  7. 前記加工データは、前記複数の走査線は、走査線ごとに印字開始位置が異な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加工装置。
  8. 　加工対象物にレーザ加工を行うためのレーザ光を出射するレーザ光出射部と、前記レーザ光を走査する走査部と、前記走査部で走査された前記レーザ光を集光する集光部と、加工データに基づいて、前記レーザ光出射部及び前記走査部を制御するコントローラとを備えたレーザ加工装置に用いられる加工データを生成する装置であって、
    　前記加工対象物に描画される加工パターンから、前記加工対象物を加工する為に前記コントローラが使用する加工データを生成する加工データ生成部を有し、
    　前記加工データは、前記加工パターンに基づいて生成される、加工パターンの輪郭に沿った環として形成された複数の走査線からなり、前記複数の走査線の走査方向が、隣接する他の走査線の走査方向と逆方向となっていることを特徴とする加工データ生成装置。
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