JPH05309482A - レーザ刻印装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 たとえ寸法や重量が異なるワークであって
も、また同一ワークであっても、これらワークの設置ず
れに係わらず、かつ、手数をかけることなく、当該刻印
目標位置にパターンを高精度に印字又は刻印できるレー
ザ印字装置を提供する。 【構成】 少なくともレーザ発振器１と、所望パターン
Ｐを表示する液晶マスク２と、ワーク３を撮像するカメ
ラ４と、制御器５とを備え、該制御器５は、刻印基準ワ
ーク３o の特徴部位置座標ｄs と、該刻印基準ワーク３
o の刻印目標位置座標ｄp とを予め記憶し、各ワーク３
i の刻印前毎に、カメラ４で撮像したワーク３i の特徴
部位置座標ｄi を求め、前記特徴部位置座標ｄs と該特
徴部位置座標ｄi との差δsiに前記刻印目標位置座標ｄ
p を加算してなる位置座標Ｄi を求め、液晶マスク２上
の該位置座標Ｄi にパターンＰを表示させた後、レーザ
発振器１を発振させて該パターンＰへレーザ光Ｌo を照
射し、その透過レーザ光Ｌ1により、該ワーク３i 上に
該パターンＰを刻印させてなる構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、文字、図形及び模様等
でなるパターンを、ワークの配置ずれに係わりなく、か
つ、なんら手数をかけることなく、当該刻印目標位置に
高精度で印字又は刻印するに好適なレーザ刻印装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザ刻印装置を用いてワークの
刻印目標位置にパターンを精度よく刻印するには、ワー
ク搬送用フイーダの構造に工夫を凝らすのが普通であ
る。

【０００３】例えばフィーダのワーク設置用プレート上
にストッパを設け、さらにプレート上方の所定位置にピ
ックアップを設けることにより、ワークをプレート上に
載せる毎に、ワークがストッパに当たるまで、ピックア
ップによってワークを肩押ししてワークを所定位置に配
置させることにより、刻印目標位置を確保している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに上記従来のレ
ーザ刻印装置は、寸法や重量が異なるワークを刻印しよ
うとする都度、ピックアップの取り付け位置、押し付け
方向、押し付け力及び押し付けストローク等を変更する
必要があり、またレーザ発停と、フィーダ動作と、ピッ
クアップ動作との同期制御が手数のかかるものとなって
いる。他方そもそも刻印位置の精度は、ワーク本来の機
能に直接影響しないため、上記手数をかけることなく刻
印するのが普通である。別言すれば、上記従来のレーザ
刻印装置では、仮に同一ワークの刻印であっても、刻印
位置の精度がなおざりとなっているのが実情である。

【０００５】かかる実情において、本出願人は、先に、
超微細かつ超鮮明に刻印可能なるＹＡＧレーザマスクマ
ーカなるレーザ刻印装置を提案している（特願平３−２
２４９１６号参照）。ところがこのような高精度刻印装
置では、上記刻印位置のばらつきが殊更目立つ不都合と
なっている。

【０００６】本発明は、上記実情に鑑み、たとえ寸法や
重量が異なるワークであっても、また同一ワークであっ
ても、これらワークの設置ずれに係わらず、かつ、手数
をかけることなく、当該刻印目標位置にパターンを高精
度に印字又は刻印できるレーザ印字装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係わるレーザ刻印装置は、図１及び図３に
示すとおり、少なくともレーザ発振器１と、所望パター
ンＰを表示する液晶マスク２と、ワーク３を撮像するカ
メラ４と、制御器５とを備え、該制御器５は、刻印基準
ワーク３o の特徴部位置座標ｄs と、該刻印基準ワーク
３o の刻印目標位置座標ｄp とを予め記憶し（イ）、各
ワーク３i の刻印前毎に、カメラ４で撮像したワーク３
i の特徴部位置座標ｄi を求め（ロ）（ハ）、前記特徴
部位置座標ｄs と該特徴部位置座標ｄi との差δsiに前
記刻印目標位置座標ｄp を加算してなる位置座標Ｄi を
求め（ニ）、液晶マスク２上の該位置座標Ｄi にパター
ンＰを表示させた後（ホ）、レーザ発振器１を発振させ
て該パターンＰへレーザ光Ｌo を照射し、その透過レー
ザ光Ｌ1 により、該ワーク３i 上に該パターンＰを刻印
させてなる（ヘ）構成とした。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、制御器５は、予め刻印基準
ワーク３o についての特徴部位置座標ｄs と、刻印目標
位置座標ｄp とを記憶している。そこで実際の刻印に際
しては、制御器５は、各刻印前に、カメラ４で撮像した
各ワーク３i の特徴部位置座標ｄi と読み出した前記特
徴部位置座標ｄs との差δsiに、読み出した前記刻印目
標位置座標ｄp を加算してなる液晶マスク２上の位置座
標Ｄi にパターンＰを表示させる。即ち、ワーク３ｉの
設置ずれ量（従って刻印基準ワーク３o に対する当該ワ
ーク３i の刻印目標位置座標のずれ量）は液晶マスク２
上のパターンの表示ずれ量となって補正されるため、た
とえワーク３i の設置位置がずれていても、これに係わ
りなく、また何ら手数をかけることなく、該ワーク３i
の刻印目標位置座標に該パターンＰを刻印できるように
なる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を図１〜図９を参照して
詳細に説明する。先ず、本実施例のハード部であるレー
ザ刻印装置を、図１及び図２を参照して説明する。これ
らは、いずれも、レーザ発振器１と、所望パターンＰを
表示する液晶マスク２と、制御器５とを備えている
（尚、ワーク３を撮像するカメラ４については後述す
る）。またレーザ光Ｌo 、Ｌ1 を広げたり、狭めたりす
るためのレンズ系、フィーダ８を駆動するモータ８１、
フイーダ８の駆動状況を検出するセンサ８２、レーザ発
振器１と液晶マスク２との間のｘｙ偏光器、液晶マスク
２とワーク３との間のＸＹ偏光器、その他を備えてい
る。これらレーザ刻印装置の差異を機能上から説明する
と、次のとおりとなる。

【００１０】図１のレーザ刻印装置は、液晶マスク２に
パターンＰの全体が表示される形式である。レーザ発振
器１からのレーザ光Ｌo はレンズによって一旦拡大さ
れ、液晶マスク２の手前で再度レンズによって狭められ
てパターンＰの全面に照射される。パターンＰを透過し
たレーザ光Ｌ1 はワーク３上に照射されて該ワーク３上
にパターンＰを刻印する。

【００１１】以上における制御器５は、液晶マスク２に
所望の全体パターンＰを表示させ（例えば図８参照）、
モータ８１を回してフィーダ８を駆動し、ワーク３が刻
印位置に到る毎にセンサ８２でこれを検出させ、この検
出と同時に、モータ８１を停止させ、その後、レーザ発
振器１からレーザ光Ｌo を発振させるように、制御をし
ている。刻印が終了すると、レーザ発振器１の発振を停
止させ、モータ８１を回してフィーダ８を駆動させ、次
のワーク３を刻印位置まで搬送させる制御をしている。
また、この間、必要に応じて液晶マスク２のパターンＰ
を変更する制御を行っている。

【００１２】図２のレーザ刻印装置は、例えば図９に示
すとおり、パターンＰは予め複数個Ｐa 〜Ｐf に分割さ
れており、液晶マスク２に分割パターンを一つづつ表示
し、該パターンに基づくワークへの刻印の終了の都度、
液晶マスク２に次の分割パターンを表示してゆく形式で
ある。従って液晶マスク２とワーク３との間には、図２
に示すように、ＸＹ偏光器が備えられている。ＸＹ偏光
器は、液晶マスク２での各分割パターンＰa 〜Ｐf の表
示毎に、当該各分割パターンＰa 〜Ｐf が刻印されるべ
きワーク３の刻印域に向かって透過レーザ光Ｌｏを照射
させる役目を司る。このＸＹ偏光器は、ワークを移動さ
せるとなく、大面積の刻印を可能とする。尚、本レーザ
刻印装置には、レーザ発振器１と液晶マスク２との間に
ｘｙ偏光器をも備えている。即ち、レーザ発振器１は細
いレーザ光Ｌo をｘｙ偏光器に照射し、このｘｙ偏光器
により、前記レーザ光Ｌo が液晶マスク２上でｘｙ方向
にスキャンニングされる構成となっている。

【００１３】以上における制御器５は、簡単に言えば、
レーザ刻印装置１の発停、液晶マスク２上の分割パター
ンの変更表示、ｘｙ偏光器の駆動、ＸＹ偏光器の駆動及
びモータ８１の駆動等の間における同期制御を行ってい
る。

【００１４】尚、図１のレーザ刻印装置は、図示しない
が、図２のレーザ刻印装置同様、レーザ発振器１と液晶
マスク２との間にｘｙ偏光器を備え、これにより、レー
ザ発振器１による細いレーザ光Ｌo を液晶マスク２上で
ｘｙ方向にスキャンニングさせる形式もある。このｘｙ
偏光器により、レーザ発振器１を小型化できる。

【００１５】以上の代表的３種のレーザ刻印装置におい
て、第１実施例は、図１及び図２に示すとおり、ワーク
３を撮像するカメラ４をさらに備えている。そこで制御
器５は、図３に示すとおり、予め準備された刻印基準ワ
ーク３o について、特徴部位置座標ｄs と刻印目標位置
座標ｄp とを記憶している（イ）。実際ワーク３i の刻
印時はその刻印前毎に、カメラ４でワーク３i を撮像し
（ロ）、その特徴部位置座標ｄi を求め（ハ）、前記特
徴部位置座標ｄs と該特徴部位置座標ｄi との差δsiに
前記刻印目標位置座標ｄp を加算してなる位置座標Ｄi
を求め（ニ）、液晶マスク２上の該位置座標Ｄi にパタ
ーンＰを表示させる（ホ）。その後、レーザ発振器１を
発振させて該パターンＰへレーザ光Ｌo を照射し、その
透過レーザ光Ｌ1 により、該ワーク３i 上に該パターン
Ｐを刻印させる（ヘ）。

【００１６】上記座標の移動状況を図４に詳しく示す。
特徴部位置座標ｄs は任意に決定してよく、例えば本例
では、ワーク３の角部（図示左上）Ｓとした。刻印目標
位置座標ｄp もまた刻印目標範囲内（図示の破線枠内）
であれば任意でよいが、本例では図示左上の角部とし
た。

【００１７】図４において、仮にワーク３ｉが最適位置
に設置されているならば（即ち、刻印基準ワーク３o と
同一位置に配置されているならば）、液晶マスク２上の
のパターンＰの表示は、当初の刻印目標位置座標ｄp の
ままでよいが、前述のとおり、フーダで搬送されてきた
実際のワーク３i には設置ずれが生じているのが普通で
ある。このため、同図に示すように、カメラ４でワーク
３i を撮像し、画像処理により、その特徴部Ｓの特徴部
位置座標ｄi を求めている（尚、液晶マスク２における
パターンＰの表示制御はｘｙ方向だけであるため、上記
各位置ｄs 、ｄp 、ｄi は、座標ｄs(ｄsx, ｄsy) 、座
標ｄp(ｄpx, ｄpy) 、座標ｄi(ｄix, ｄiy) として処理
される）。

【００１８】そこで、制御器５はｘ座標についてはｄsx
−ｄix＋ｄpxと、他方ｙ座標についてはｄsy−ｄiy＋ｄ
pyと演算してこれを座標Ｄi とし、液晶マスク２上でパ
ターンＰをこの座標Ｄi に移動表示させるため、同図の
ワーク３i の破線枠内に示すように、実際の刻印位置
は、ワーク３i の設置ずれに相当分するだけずれる。そ
で、レーザ発振器１を発振させて液晶マスク２上のパタ
ーンＰへレーザ光Ｌo を照射すると、その透過レーザ光
Ｌ1 により、該ワーク３i 上の最適位置にパターンＰが
刻印されるようになる。

【００１９】以上により、たとえワーク３i に設置ずれ
が生じていても、この設置ずれに係わりなく、該ワーク
３i の刻印目標位置座標にパターンＰを刻印できるよう
になる。しかも上記補正は制御器５が行なうため、全く
手数がかからなくなる。

【００２０】次に、上記第１実施例で説明しなかった点
について、即ち、第１実施例における各種態様について
項目列記する。

【００２１】第２実施例は、刻印基準ワーク３o の位置
データ（即ち、特徴部位置座標ｄsと刻印目標位置座標
ｄp とのデータ）の読込み先についての具体例である。
これら各位置データｄs 、ｄp は、図１及び図２でも図
示しておいたように、ワーク３の実寸図面であるＣＡＤ
データ５２からの流用であってもよく、又は最初のワー
ク３i （ｉ＝１）を最適位置に予め設置し、これをカメ
ラ４によって撮像したものであってもよい。

【００２２】さらに、第３実施例は、パターンＰの元と
なる原画の読込みに関する具体例である。即ち、図１及
び図２に示すように、カメラ７を別途備え、このカメラ
７で原画Ｐを撮像する。このようにすることにより、上
記第１実施例の自動化をより容易に図ることができるよ
うになる。

【００２３】さらに、第４実施例は、ワーク３の特徴部
Ｓの設定例である。上記第１実施例では、特徴部位置座
標ｄs はワーク３の角部Ｓとしたが、ワーク３が、例え
ば図４、図８及び図９に示すように、凹凸等でなる特徴
部Ｓｍを備えているならば、これらを特徴部位置座標ｄ
s としてもよい。このように、特徴部位置座標ｄs はワ
ークの種類や刻印位置に応じて適宜選定すればよい。

【００２４】さらに、カメラ４の撮像方向は、通常、ワ
ーク３₀ 、３i の刻印面３１に対して傾斜しているのが
普通である。かかる場合、第５実施例は、制御器５によ
り、カメラ４によるワーク３の撮像を、撮像直後、幾何
学的計算を経て平面画像へ変換させている。

【００２５】さらに、上記第１実施例は、正しい刻印位
置に刻印できるとは言うものの、官能評価できないとい
う欠点がある。そこで第６実施例は、ワーク３の予定刻
印位置に対してガイド像を形成させるガイド光源６を別
途備える構成とした。例えば、図６に示すように、液晶
マスク２の画素外周に蛍光灯６を備えるとか、図７に示
すように、外郭画素を透過させるとか（但し、この場
合、ワーク上に該ガイド像が刻印されないように、該画
素の作動電圧を調整する必要がある）、又は図示しない
が、他の箇所にガイド光源６を設けてもよい。このよう
にすると、ワーク３o の刻印目標位置座標ｄp は元よ
り、ワーク３i の設置ずれ量までも目視で把握すること
ができるようになる。また、第３実施例におけるカメラ
７で撮像した原画を該ガイド像内に重ね合わせてパター
ンＰを合成化することも容易となる。

【００２６】さらに、第７実施例は、パターンＰが各ワ
ーク３ｉによって部分的に変化する際の、制御器５の制
御例である。図８は図１のレーザ刻印装置の全体表示式
パターンにおける固定部画像ａ1 と変化画像ａ2 の例で
あり、他方図９は図２のレーザ刻印装置の分割式パター
ンＰa 〜Ｐf における固定部画像ａ1 （パターンＰa〜
Ｐe ）と当該変化画像ａ2 （パターンＰf ）の例である
が、このように、パターンＰが固定部画像ａ1 と、各ワ
ーク３ｉ応じた変化画像ａ2 とに分かれるとき、制御器
５は、予め固定部画像ａ1 と、変化画像ａ2 の変化ルー
ルとを記憶し、各ワーク３i 毎に、各パターンＰを前記
固定部画像ａ1 と当該変化画像ａ2 とでパターンを液晶
マスク２上に表示させるようにしたものである。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるレ
ーザ刻印装置によれば、制御器５は、刻印基準ワーク３
o の特徴部位置座標ｄs と、該刻印基準ワーク３o の刻
印目標位置座標ｄp とを予め記憶し、各ワーク３i の刻
印前毎に、カメラ４で撮像したワーク３i の特徴部位置
座標ｄi を求め、前記特徴部位置座標ｄs と該特徴部位
置座標ｄi との差δsiに前記刻印目標位置座標ｄp を加
算してなる位置座標Ｄiを求め、液晶マスク２上の該位
置座標Ｄi にパターンＰを表示させた後、レーザによ
り、ワーク３i 上に刻印させるため、該ワーク３ｉの設
置ずれ量は液晶マスク２上のパターンの表示ずれ量とな
って補正される。この結果、たとえワーク３i の設置位
置がずれていても、これに係わりなく、また何ら手数を
かけることなく、該ワーク３i の刻印目標位置座標に該
パターンＰを刻印できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用できるレーザ刻印装置例の外観構
成図である。

【図２】本発明を適用できる他のレーザ刻印装置例の外
観構成図である。

【図３】本発明の制御に係わるフローチャートである。

【図４】本発明の座標変換の手順を説明する図である。

【図５】本発明の第３実施例を説明するフローチャート
である。

【図６】本発明の第６実施例なる液晶マスク上のガイド
光源を説明する図である。

【図７】本発明の第６実施例なる液晶マスク上の他のガ
イド光源を説明する図である。

【図８】本発明の第７実施例なる、図１のレーザ刻印装
置における一部に変化部を備えた刻印パターンの例を示
す図である。

【図９】本発明の第７実施例なる、図２のレーザ刻印装
置における一部に変化部を備えた刻印パターンの例を示
す図である。

【符号の説明】

１ レーザ発振器 ２ 液晶マスク ３ ワーク ３o 刻印基準ワーク ３i 各ワーク ４ カメラ ５ 制御器 ｄs 特徴部位置座標 ｄp 刻印目標位置座標 ｄi 特徴部位置座標 δsi 差 Ｄi 位置座標 Ｌo レーザ光 Ｌ1 透過レーザ光 Ｐ パターン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともレーザ発振器１と、所望パタ
   ーンＰを表示する液晶マスク２と、ワーク３を撮像する
   カメラ４と、制御器５とを備え、該制御器５は、刻印基
   準ワーク３o の特徴部位置座標ｄs と、該刻印基準ワー
   ク３o の刻印目標位置座標ｄp とを予め記憶し、各ワー
   ク３i の刻印前毎に、カメラ４で撮像したワーク３i の
   特徴部位置座標ｄi を求め、前記特徴部位置座標ｄs と
   該特徴部位置座標ｄi との差δsiに前記刻印目標位置座
   標ｄp を加算してなる位置座標Ｄi を求め、液晶マスク
   ２上の該位置座標Ｄi にパターンＰを表示させた後、レ
   ーザ発振器１を発振させて該パターンＰへレーザ光Ｌo
   を照射し、その透過レーザ光Ｌ1 により、該ワーク３i
   上に該パターンＰを刻印させてなる構成を特徴とするレ
   ーザ刻印装置。