ガルバノスキャナの制御方法、及びガルバノスキャナの制御システム
【課題】ガルバノスキャナに振動や特性ばらつき等の外的要因が発生しても、Ｘ軸、Ｙ軸上を移動するガルバノスキャナが常に正確な直線をマーキングできるようにする。
【解決手段】２次元で移動するＸ軸、Ｙ軸ガルバノスキャナが、Ｘ，Ｙ座標の任意の２点Ａ０、Ｂ０を移動するとき、移動指令値に基づいてガルバノスキャナが描く非線形な線分（ａ）とＡ０、Ｂ０を最短距離で結ぶ直線の線分（ｂ）とのずれ量Δｘ、Δｙを補正値とする。そして、移動指令値に対して補正値Δｘ、Δｙを加算又は減算した値をＸ軸方向、Ｙ軸方向の補正後移動指令値とする。さらに、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の補正後移動指令値に基づいて、Ｘ軸、Ｙ軸ガルバノスキャナをそれぞれ移動させる。これによって、Ｘ軸、Ｙ軸ガルバノスキャナは、それぞれ、ずれ量Δｘ、Δｙをゼロにするように移動するのでＸ軸、Ｙ軸ガルバノスキャナがＡ０、Ｂ０間で描く線分は線分（ｂ）となり直線化される
【解決手段】２次元で移動するＸ軸、Ｙ軸ガルバノスキャナが、Ｘ，Ｙ座標の任意の２点Ａ０、Ｂ０を移動するとき、移動指令値に基づいてガルバノスキャナが描く非線形な線分（ａ）とＡ０、Ｂ０を最短距離で結ぶ直線の線分（ｂ）とのずれ量Δｘ、Δｙを補正値とする。そして、移動指令値に対して補正値Δｘ、Δｙを加算又は減算した値をＸ軸方向、Ｙ軸方向の補正後移動指令値とする。さらに、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の補正後移動指令値に基づいて、Ｘ軸、Ｙ軸ガルバノスキャナをそれぞれ移動させる。これによって、Ｘ軸、Ｙ軸ガルバノスキャナは、それぞれ、ずれ量Δｘ、Δｙをゼロにするように移動するのでＸ軸、Ｙ軸ガルバノスキャナがＡ０、Ｂ０間で描く線分は線分（ｂ）となり直線化される
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガルバノスキャナの制御方法、及びガルバノスキャナの制御システムに関するものであり、特に、ホスト装置やコントローラなどの上位装置からのデータによってガルバノスキャナを指定の角度位置に制御すると共に、２次元座標の任意の２点間をマーキングする線分の直線性を制御するガルバノスキャナの制御方法、及びガルバノスキャナの制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガルバノスキャナは、レーザ光によりマーキング加工、切断加工または溶接加工などを行うレーザ加工装置等に広く使用されている。このようなガルバノスキャナは、例えば、テレビやパソコンの液晶パネルを加工するためのレーザ加工装置等に利用されている。図１は、ガルバノスキャナを用いたレーザ加工装置を示すシステム構成図である。同図において、レーザ加工装置は、レーザ１、ホストＰＣ２、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３、ガルバノスキャナドライバ４、及びガルバノスキャナ５によって構成されている。レーザ１は、被加工物にレーザ光を照射させるためのレーザ発生装置であり、ホストＰＣ２は、レーザ加工に必要な加工データを出力するホスト装置である。また、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３は、ホストＰＣ２からの加工データにより２軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸）のガルバノスキャナドライバ４を介して、各軸（Ｘ軸、Ｙ軸）のガルバノスキャナ５の動作を制御する。
【０００３】
また、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３は、ホストＰＣ２からの加工データに基づいてガルバノスキャナ５の加工位置を計算し、計算後の加工データをガルバノスキャナドライバ４へ出力する。さらに、該ガルバノスキャナドライバ４はガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３からの加工データを受信して、ガルバノスキャナ５を指定の角度位置に動作させる。尚、ここでは、Ｘ軸、Ｙ軸方向の２軸駆動を行う２次元のガルバノスキャナのレーザ加工装置について説明したが、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の３軸駆動を行う３次元のガルバノスキャナのレーザ加工装置にも適用することができる。
【０００４】
図２は、図１に示すガルバノスキャナによる加工状態を示す説明図である。図２に示すように、各ガルバノスキャナ５の軸端部には、レーザ光を反射させるミラー（ミラー用ホルダを含む）６が取り付けられている。このミラー６がホストＰＣ２から指定された角度位置に動作することにより、レーザ発生装置１からのレーザ光Ｌの照射位置がコントロールされて、被加工物、例えば、回路基板７にＩＤマーク等のマーキング加工、切断加工または溶接加工などが行われる。尚、図中の符号８は、前記ミラーによって反射されたレーザ光を集光して回路基板７の加工面に焦点を結ぶＦθレンズである。
【０００５】
ここで、図２に示すようなガルバノスキャナ５が、例えば、Ｘ，Ｙ軸上の任意の２点Ａ、Ｂ間を結ぶ線分のマーキングを行う場合の動作について説明する。図３は、従来のガルバノスキャナ５が２次元の座標で線分をマーキングするときの説明図である。図３において、先ず、ホストＰＣ２が始点Ａと終点Ｂについて補正計算を行い、該補正計算によって得られた補正値に基づいて目標始点Ａ０と目標終点Ｂ０とを決定し、Ｘ軸用のガルバノスキャナ５とＹ軸用のガルバノスキャナ５を目標始点Ａ０に合わせる。これによって、Ｘ軸用のガルバノスキャナ５とＹ軸用のガルバノスキャナ５はそれぞれ目標とする位置（目標始点Ａ０）に移動すると共に、目標始点Ａ０と目標終点Ｂ０の２点の位置が設定される。
【０００６】
そして、Ｘ軸用のガルバノスキャナ５とＹ軸用のガルバノスキャナ５が目標始点Ａ０から目標終点Ｂ０へ移動して、該２点間の線分をマーキングする際には、目標始点Ａ０と目標終点Ｂ０の２点間の指令値の差分を等分して目標始点Ａ０と目標終点Ｂ０の値を増減させて、移動時におけるｘ点，ｙ点を決定しながら、Ｘ軸用のガルバノスキャナ５とＹ軸用のガルバノスキャナ５を目標終点Ｂ０の方向へ移動させてマーキングを行っている。すなわち、Ｘ軸用のガルバノスキャナ５とＹ軸用のガルバノスキャナ５は、最初に補正された目標始点Ａ０と目標終点Ｂ０のみの情報に基づいて、目標始点Ａ０と目標終点Ｂ０の間を移動して２点間の線分のマーキングを行っている。これによって、２点Ａ０、Ｂ０間を結ぶ線分を容易にマーキングすることができるが、ガルバノスキャナの光学的特性及びｆθレンズなどの外的要因に依存されて湾曲した線分（ａ）となることがある。
【０００７】
また、被加工部材の加工領域の中心点に対して、予め用意した格子状座標の中心位置を一致させ、該格子状座標のＸ，Ｙ座標系に基づいて前記加工領域の任意の２点を設定すると共に、設定された２点間を格子状座標のＸ，Ｙ座標に従って結ぶことにより、２点間をほぼ直線状にマーキングする技術も開示されている(例えば、特許文献２参照)。この技術によれば、ガルバノスキャナやその機構部品に対して微調整を行うことなく、被加工部材における加工領域のマーキング位置の設定や、マーキングラインの直線性を容易に実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１７８９０２号公報
【特許文献２】特開平７−１６４１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のような、予め補正された任意の２点間を結んで線分をマーキングする技術においては、ホストＰＣによって計算された補正値に基づいて補正された目標始点Ａ０と目標終点Ｂ０の２点間を結んでいるので、比較的簡単に２点間の線分をマーキングすることができる。しかしながら、２点間を結ぶ線分は、補正された目標始点Ａ０と目標終点Ｂ０の情報のみに基づいてマーキングされたものであり、マーキングされる線分の指令値そのものには補正計算が行われていない。言い換えると、補正された目標始点Ａ０と目標終点Ｂ０の情報のみによって線分が引かれているので、線分が引かれる途中の段階で発生する機械的な歪（すなわち、非直線性）は全く補償されない。
【００１０】
そこで、ガルバノスキャナの光学的特性やｆθレンズなど機械的な歪、Ｘ軸、Ｙ軸上を移動するガルバノスキャナが常に正確な直線をマーキングできるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、２次元の任意の２点間を移動するガルバノスキャナの制御方法であって、前記ガルバノスキャナを前記２点間で移動させるための移動指令値に対して常時補正計算を行い、補正値を求める第１のステップと、前記第１のステップで求められた補正値を用いて、前記移動指令値を補正する第２のステップと、前記第２のステップで補正された補正後移動指令値に基づいて、前記ガルバノスキャナを前記２点間で移動させる第３のステップとを含むことを特徴とするガルバノスキャナの制御方法を提供する。
【００１２】
この方法によれば、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が、Ｘ，Ｙ座標の任意の２点間でガルバノスキャナを移動させるための移動指令値に対して常時補正計算を行い、適正な補正値を求めている。そして、この補正値を用いて補正された補正後移動指令値に基づいて、ガルバノスキャナを２点間で移動させている。これによって、ガルバノスキャナが２点間で描く線分は必然的に直線近似される。
【００１３】
請求項２記載の発明は、上記第１のステップで補正計算によって求められた補正値は、上記２点間を最短距離で結ぶ直線と上記ガルバノスキャナが上記移動指令値に基づいて移動するときにマーキングされる線分とのずれ量であり、上記第２のステップで上記移動指令値に対して補正される補正値は前記ずれ量であり、上記第３のステップで補正される上記補正後移動指令値は、上記移動指令値に対して前記ずれ量を加算又は減算した値であることを特徴とする請求項１記載のガルバノスキャナの制御方法を提供する。
【００１４】
この方法によれば、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３は、任意の２点間を最短距離で結ぶ直線とガルバノスキャナが移動指令値に基づいて任意の２点間を移動するときにマーキングされる非線形な線分とのずれ量を補正値としている。そして、補正前の移動指令値に対して前記ずれ量を加算又は減算して補正した値を補正後移動指令値とし、この補正後移動指令値に基づいてガルバノスキャナを２点間で移動させている。これによって、ガルバノスキャナは、２点間を最短距離で結ぶ直線と該２点間を非線形で結ぶ線分との差分をゼロにするように移動するので、ガルバノスキャナが描く線分は必然的に直線化される。
【００１５】
請求項３記載の発明は、上記第１のステップにおいて求められる上記ずれ量は、上記２次元におけるＸ軸方向のずれ量ΔｘとＹ軸方向のずれ量Δｙに分類され、上記第２のステップにおいて上記移動指令値に対して補正される補正値は、前記Ｘ軸方向のずれ量Δｘと前記Ｙ軸方向のずれ量Δｙであり、上記第３のステップで補正される上記補正後移動指令値は、上記移動指令値に対して、前記Ｘ軸方向のずれ量Δｘと前記Ｙ軸方向のずれ量Δｙとをそれぞれ加算又は減算した値であることを特徴とする請求項２記載のガルバノスキャナの制御方法を提供する。
【００１６】
この方法によれば、２点間を最短距離で結ぶ直線と該２点間を非線形で結ぶ線分との差分であるずれ量は、Ｘ軸方向のずれ量ΔｘとＹ軸方向のずれ量Δｙに分類される。そして、補正前の移動指令値に対してＸ軸方向のずれ量Δｘを加算又は減算して求めたＸ軸方向の補正後移動指令値に基づいて、Ｘ軸方向のガルバノスキャナを移動させ、補正前の移動指令値に対してＹ軸方向のずれ量Δｙを加算又は減算して求めたＹ軸方向の補正後移動指令値に基づいて、Ｙ軸方向のガルバノスキャナを移動させている。これによって、Ｘ軸方向のガルバノスキャナ及びＹ軸方向のガルバノスキャナは、それぞれのずれ量に応じた補正を行いながら移動するので、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向共にずれ量のない直線を描くことができる。
【００１７】
請求項４記載の発明は、２次元の任意の２点間を移動するガルバノスキャナの制御システムであって、前記ガルバノスキャナを前記２点間で移動させるための移動指令を出力する上位装置と、上位装置から受け取った指令を基に常時補正計算を行い、補正後移動指令値を求めるガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３と、前記ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３で補正された補正後移動指令値に基づいて、前記ガルバノスキャナを前記２点間で移動させるサーボドライバとを備えることを特徴とするガルバノスキャナの制御システムを提供する。
【００１８】
この構成によれば、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が、Ｘ，Ｙ座標の任意の２点間でガルバノスキャナを移動させるための移動指令値に対して常時補正計算を行い、適正な補正後移動指令値を求めている。そして、該補正後移動指令値をサーボドライバへ送信している。そして、サーボドライバが、該補正後移動指令値に基づいてガルバノスキャナを任意の２点間で移動させている。これによって、ガルバノスキャナが２点間で描く線分は必然的に直線近似される。
【００１９】
請求項５記載の発明は、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が保有する補正値は、上記２点間を最短距離で結ぶ直線と上記ガルバノスキャナが上記移動指令値に基づいて移動するときにマーキングされる線分とのずれ量であり、上記ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３は、前記ずれ量を用いて上記移動指令値を補正し、上記サーボドライバは、上記移動指令値に対して前記ずれ量を加算又は減算させて補正した上記補正後移動指令値を用いて、上記ガルバノスキャナを上記２点間で移動させることを特徴とする請求項４記載のガルバノスキャナの制御システムを提供する。
【００２０】
この構成によれば、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３は、任意の２点間を最短距離で結ぶ直線とガルバノスキャナが移動指令値に基づいて任意の２点間を移動するときにマーキングされる非線形な線分とのずれ量を補正値としている。そして、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が、補正前の移動指令値に対して前記ずれ量を加算又は減算して補正した値を補正後移動指令値とし、この補正後移動指令値をサーボドライバへ送信している。これによって、サーボドライバは、該補正後移動指令値に基づいてガルバノスキャナを２点間で移動させている。これによって、ガルバノスキャナは、２点間を最短距離で結ぶ直線と該２点間を非線形で結ぶ線分との差分をゼロにするように移動するので、ガルバノスキャナが描く線分は必然的に直線化される。
【００２１】
請求項６記載の発明は、上記ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が求める上記ずれ量は、上記２次元におけるＸ軸方向のずれ量ΔｘとＹ軸方向のずれ量Δｙに分類され、上記ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が上記移動指令値に対して補正する補正値は、前記Ｘ軸方向のずれ量Δｘと前記Ｙ軸方向のずれ量Δｙであり、上記サーボドライバは、上記移動指令値に対して、前記Ｘ軸方向のずれ量Δｘと前記Ｙ軸方向のずれ量Δｙとをそれぞれ加算又は減算させて補正した上記補正後移動指令値を用いて、上記ガルバノスキャナを上記２点間で移動させることを特徴とする請求項５記載のガルバノスキャナの制御システムを提供する。
【００２２】
この構成によれば、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３は、２点間を最短距離で結ぶ直線と該２点間を非線形で結ぶ線分との差分であるずれ量を、Ｘ軸方向のずれ量ΔｘとＹ軸方向のずれ量Δｙに分類している。そして、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３は、補正前の移動指令値に対してＸ軸方向のずれ量Δｘを加算又は減算して求めた値をＸ軸方向の補正後移動指令とし、補正前の移動指令値に対してＹ軸方向のずれ量Δｙを加算又は減算して求めた値をＹ軸方向の補正後移動指令値として、それぞれの補正後移動指令値をＸ軸方向及びＹ軸方向のサーボドライバへ送信している。そして、Ｘ軸方向のサーボドライバがＸ軸方向の補正後移動指令値に基づいてＸ軸方向のガルバノスキャナを移動させ、Ｙ軸方向のサーボドライバがＹ軸方向の補正後移動指令値に基づいてＹ軸方向のガルバノスキャナを移動させている。これによって、Ｘ軸方向のガルバノスキャナ及びＹ軸方向のガルバノスキャナは、それぞれの軸方向のずれ量に応じた補正を行いながら移動するので、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向共にずれ量のない直線を描くことができる。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１記載の発明は、ガルバノスキャナの移動指令値に対して常時補正計算を実施して移動指令値を補正しているので、ガルバノスキャナは任意の２点間を結ぶ線分を直線化することができる。
【００２４】
請求項２記載の発明は、任意の２点間を結ぶ直線とガルバノスキャナが移動指令値に基づいて任意の２点間で描く非線形な線分とのずれ量をゼロにするように補正が行われるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、ガルバノスキャナが任意の２点間で描く線分をより定量的に直線近似することができる。
【００２５】
請求項３記載の発明は、前記ずれ量をＸ軸方向のずれ量ΔｘとＹ軸方向のずれ量Δｙとに分類して、Ｘ軸方向のガルバノスキャナとＹ軸方向のガルバノスキャナを個別に移動させているので、請求項２記載の発明の効果に加えて、Ｘ軸方向のガルバノスキャナ、Ｙ軸方向のガルバノスキャナ共にずれ量のない直線を描くことができる。
【００２６】
請求項４記載の発明は、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が、ガルバノスキャナの移動指令値に対して常時補正計算を実施して移動指令値を補正しているので、ガルバノスキャナは任意の２点間を結ぶ線分を直線化することができる。
【００２７】
請求項５記載の発明は、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が、任意の２点間を結ぶ直線とガルバノスキャナが移動指令値に基づいて任意の２点間で描く非線形な線分とのずれ量をゼロにするように補正を行っているので、請求項４記載の発明の効果に加えて、ガルバノスキャナが任意の２点間で描く線分をより定量的に直線近似することができる。
【００２８】
請求項６記載の発明は、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が、前記ずれ量をＸ軸方向のずれ量ΔｘとＹ軸方向のずれ量Δｙとに分類して、Ｘ軸方向のガルバノスキャナとＹ軸方向のガルバノスキャナを個別に移動させているので、請求項５記載の発明の効果に加えて、Ｘ軸方向のガルバノスキャナ、Ｙ軸方向のガルバノスキャナ共にずれ量のない直線を描くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ガルバノスキャナを用いた従来のレーザ加工装置を示すシステム構成図。
【図２】図１に示すガルバノスキャナによる加工状態を示す説明図。
【図３】従来のガルバノスキャナ５が２次元の座標で線分をマーキングするときの説明図。
【図４】本発明に係るガルバノスキャナ用のドライバユニットの構成を示すブロック図。
【図５】２次元動作のガルバノスキャナがＸ軸とＹ軸における任意の２点間を移動するときの線分のマーキングを示す説明図。
【図６】２次元動作のガルバノスキャナがマーキングした線分によって一つの領域を形成した状態を示す説明図。
【図７】本発明に係るガルバノスキャナの制御方法の処理手順を示すフローチャート。
【図８】従来のガルバノスキャナによって領域をマーキングした場合の説明図。
【図９】本発明によるガルバノスキャナの制御方法によって領域をマーキングした場合の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明は、ガルバノスキャナの光学的特性やｆθレンズなど機械的な歪、Ｘ軸、Ｙ軸上を移動するガルバノスキャナが常に正確な直線をマーキングできるようにするという目的を達成するために、ガルバノスキャナを２点間で移動させるための移動指令値に対して常時補正計算を行い、補正値を求める第１のステップと、第１のステップで求められた補正値を用いて移動指令値を補正する第２のステップと、第２のステップで補正された補正後移動指令値に基づいて、ガルバノスキャナを２点間で移動させる第３のステップとを含む構成とすることによって実現した。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明の好適な一実施例を図４乃至図９に従って詳細に説明する。なお、本実施例は、図１及び図２に示したレーザ加工装置に使用されるガルバノスキャナ制御装置、すなわち、上位装置、例えばホストＰＣから出力される位置情報によりガルバノスキャナを指定角度位置に動作制御すると共に、該ホストＰＣから出力されるガルバノスキャナの移動指令値に対して常時補正計算を行うことにより、２点間をマーキングする線分の非線形歪を補正して該２点間の線分を直線化させる装置に適用したものである。
【００３２】
すなわち、本実施例の一つの側面は、図１を参照すると、ユーザ側で使用する有効動作角度範囲と、角度位置指定デジタルデータの動作角度範囲とを合わせるべく、角度位置指令デジタルデータを必要最小限にデータ変換して、ガルバノスキャナ制御装置を精度良く動作制御できるように構成したものである。
【００３３】
また、本実施例のもう一つの側面は、図１を参照すると、Ｘ軸とＹ軸の２次元を移動するガルバノスキャナ５が任意の２点間を移動するとき、ホストＰＣ２が、自己の内部に予め格納されている理想的な直線と、移動指令値に基づいてガルバノスキャナ５が２点間にマーキングした線分とのずれ量（線分歪）をあらかじめ計算し、該線分歪を補正するための補正値をガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３へ送信している。そして、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が、移動指令値に対して前記補正値を加算又は減算した補正後移動指令値をガルバノスキャナドライバ４へ送信している。これによって、ガルバノスキャナドライバ４が、補正後移動指令値に基づいてＸ軸とＹ軸のガルバノスキャナ５を駆動することにより、該ガルバノスキャナドライバ４は２点間を結ぶ線分を直線化してマーキングすることができる。
【００３４】
このようにして、本実施例の一つの側面によって任意の２点の各位置を精度良く位置決めすると共に、本実施例のもう一つの側面によって２点間を結ぶ線分の直線化を図っている。
【００３５】
図４は、本発明に係るガルバノスキャナ用のドライバユニットの構成を示すブロック図である。同図に示すように、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３を構成するＣＰＵ１１の入力部には、上位装置用インタフェース１２が接続される。
【００３６】
さらに、ＣＰＵ１１の出力部にはスキャナドライブ回路１９を介してスキャナドライバ２０が接続されている。スキャナドライブ回路１９は、ＣＰＵ１１からの角度位置デジタルデータに基づき、ドライバ用の駆動信号を発生してスキャナドライバ２０の動作を制御する。
【００３７】
また、図４に示すガルバノスキャナ用のドライバユニットのもう一つの側面では、Ｘ軸及びＹ軸のガルバノスキャナの移動指令値に対して常時補正計算を行い、補正計算によって求められた補正値に基づいて移動指令値を補正しながら該ガルバノスキャナを移動させることにより、２点間を結ぶ線分の直線化を実現している。以下、２点間を結ぶ線分の直線化を実現する方法について詳細に説明する。
【００３８】
図５は、２次元動作のガルバノスキャナがＸ軸とＹ軸における任意の２点間を移動するときの線分のマーキングを示す説明図である。図５において、線分（ａ）は２点間を結ぶ線分に歪成分が生じた非線形な線分であり、線分（ｂ）は２点間を結ぶ線分に歪成分がない直線状な線分である。また、図６は、２次元動作のガルバノスキャナがマーキングした線分によって一つの領域を形成した状態を示す説明図であり、同図(ａ)は、図５の非線形な線分（ａ）によって形成された領域を示し、同図(ｂ)は、図５の直線状の線分（ｂ）によって形成された領域を示している。
【００３９】
先ず、ガルバノスキャナが２点間に線分をマーキングする方法について、図５を参照しながら説明する。ガルバノスキャナ５を用いて、Ｘ軸，Ｙ軸上の任意の２点Ａ、Ｂ間を結ぶ線分のマーキングを行う場合は、最初に、ホストＰＣ２が始点Ａへの移動指令をガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３に指令すると、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が補正計算を行い、該補正計算によって求められた補正値に基づいて目標始点Ａ０を決定し、Ｘ軸用のガルバノスキャナ５とＹ軸用のガルバノスキャナ５を目標始点Ａ０に合わせる。
【００４０】
ここで、Ｘ軸用のガルバノスキャナ５とＹ軸用のガルバノスキャナ５が目標始点Ａ０と目標終点Ｂ０の２点間を移動するとき、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が随時補正計算を行い、該補正計算によって求められた補正値に基づいて目標始点Ａ０からから目標終点Ｂ０間を直線補間して目標始点Ａ０と目標終点Ｂ０とを最短距離で結ぶ直線の線分（ｂ）上を移動する
すなわち、本実施例による２次元の任意の２点間を移動するガルバノスキャナの制御方法によれば、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が、ガルバノスキャナ５を任意の２点間で移動させるための移動指令値に対して常時補正計算を行って補正後移動指令値を求めている。そして、この補正後移動指令値をガルバノスキャナドライバ４へ送信している。これによって、ガルバノスキャナドライバ４は、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３から受信した補正後移動指令値に基づいてガルバノスキャナ５をＡ０，Ｂ０の２点間で移動させることができるので、ガルバノスキャナ５はＡ０，Ｂ０の２点間の線分を直線状にマーキングすることができる。
【００４１】
このとき、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が保有している補正値は、Ａ０，Ｂ０の２点間を最短距離で結ぶ直線状の線分（ｂ）と、ガルバノスキャナ５が補正前の移動指令値に基づいて移動するときにマーキングされる非線形な線分（ａ）とのずれ量である。従って、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３は、補正前の移動指令値に対して前記ずれ量を加算又は減算して補正後移動指令値を求めてガルバノスキャナドライバ４へ送信している。これによって、ガルバノスキャナドライバ４が補正後移動指令値によってガルバノスキャナ５を駆動すれば、ガルバノスキャナドライバ４は、必然的に、線分（ａ）と線分（ｂ）のずれ量をゼロにするように移動するので、Ａ０，Ｂ０の２点間を直線状の線分（ｂ）でマーキングすることになる。
【００４２】
以上を要約すると、本発明に係るガルバノスキャナの制御方法によれば、ガルバノスキャナの移動指令値に対して常時補正計算を実施することにより、ガルバノスキャナが任意の２点間を移動する際の移動指令値に対してリアルタイムに適正な補正がなされる。これによってガルバノスキャナは直線移動することができるので、該ガルバノスキャナがマーキングする２点間の線分はほぼ直線となる。
【００４３】
図７は、本発明に係るガルバノスキャナの制御方法の処理手順を示すフローチャートである。図７において、先ず、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３は、ガルバノスキャナ５が直線移動するための目標差表（Ｘ，Ｙ）を確認する（ステップＳ１）。次に、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３は、ガルバノスキャナ５が目標座標（Ｘ，Ｙ）に回帰するように移動指令値に対して補正計算を行う（ステップＳ２）。
【００４４】
そして、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が、補正計算によって得られた補正値に基づいて演算された補正後移動指令値を確定する（ステップＳ３）。次に、ガルバノスキャナドライバ４が、補正後移動指令値に基づいてガルバノスキャナ５を移動させる（ステップＳ４）。このようにして、ガルバノスキャナ５がＸ，Ｙ座標の２点間Ａ０，Ｂ０を移動している間は、前述のステップＳ１からステップＳ４までの処理を繰り返す。これによって、ガルバノスキャナ５はＸ，Ｙ座標の２点間Ａ０，Ｂ０を直線移動することができる。
【００４５】
次に、従来のガルバノスキャナによって歪成分のある線分で領域をマーキングした場合と、本発明のガルバノスキャナの制御方法によって歪成分を相殺して直線状の線分で領域をマーキングした場合の具体的な実施例について説明する。図８は、従来のガルバノスキャナによって領域をマーキングした場合の説明図である。また、図９は、本発明によるガルバノスキャナの制御方法によって領域をマーキングした場合の説明図である。
【００４６】
図８に示すように、従来のガルバノスキャナによって領域をマーキングする場合は、同図（ａ）の指令座標に示すように、補正なしでマトリックス状の測定点に対して露光を行い、その歪量を測定する。露光結果は、同図（ｂ）に示すように樽型歪のマトリックス状となり、測定した露光歪は関数Ｆによって表現される。この測定結果から、露光歪Ｆを打ち消すために、同図（ｃ）に示すように、補正関数Ｆ-1を算出する。
【００４７】
一方、図９に示すように、本発明によるガルバノスキャナの制御方法によって領域をマーキングする場合、同図（ａ）の目標座標ａに示すように矩形の領域にガルバノスキャナを移動させるとき、その目標座標ａは補正関数Ｆ-1によって補正計算され、同図(ｂ)に示すようなガルバノスキャナの移動指令値はＦ-1（ａ）となる。その結果、移動指令値
Ｆ-1（ａ）に基づいてガルバノスキャナを移動させると、同図(ｂ)に示すように歪んだ領域となる。そこで、移動指令値Ｆ-1（ａ）をガルバノスキャナへ出力すると歪成分Ｆが加算される。その結果、補正後移動指令値はＦ（Ｆ-1（ａ））となり、ガルバノスキャナの移動位置は同図（ｃ）に示すようになり、歪成分のない矩形の領域をマーキングすることができる。
【００４８】
上記の実施例では、ガルバノスキャナによって任意の２点間の線分を直線化する場合について説明したが、任意の２点間を所望の曲線で結ぶこともできる。すなわち、上位装置に予め所望の曲線を格納しておき、ガルバノスキャナが走査しようとする線分と上位装置に格納された曲線との差分がゼロになるようにガルバノスキャナを制御すれば、必然的にガルバノスキャナによって所望の曲線をマーキングすることができる。これによって、矩形の領域に限らず、任意の曲線で囲まれた領域をマーキングすることもできる。
【００４９】
本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明によるガルバノスキャナの制御方法によれば、所望の領域を歪成分なく高精度にマーキングすることができるので、半導体基板や液晶パネルなどの電気部品を製造する半導体製造装置等に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１ レーザ
２ ホストＰＣ
３ ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ
４ ガルバノスキャナドライバ
５ ガルバノスキャナ
６ ミラー
７ 回路基板
８ Ｆθレンズ
１１ ＣＰＵ
１２ 上位装置用インタフェース
１９ スキャナドライブ制御回路
２０ スキャナドライバ
【技術分野】
【０００１】
本発明はガルバノスキャナの制御方法、及びガルバノスキャナの制御システムに関するものであり、特に、ホスト装置やコントローラなどの上位装置からのデータによってガルバノスキャナを指定の角度位置に制御すると共に、２次元座標の任意の２点間をマーキングする線分の直線性を制御するガルバノスキャナの制御方法、及びガルバノスキャナの制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガルバノスキャナは、レーザ光によりマーキング加工、切断加工または溶接加工などを行うレーザ加工装置等に広く使用されている。このようなガルバノスキャナは、例えば、テレビやパソコンの液晶パネルを加工するためのレーザ加工装置等に利用されている。図１は、ガルバノスキャナを用いたレーザ加工装置を示すシステム構成図である。同図において、レーザ加工装置は、レーザ１、ホストＰＣ２、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３、ガルバノスキャナドライバ４、及びガルバノスキャナ５によって構成されている。レーザ１は、被加工物にレーザ光を照射させるためのレーザ発生装置であり、ホストＰＣ２は、レーザ加工に必要な加工データを出力するホスト装置である。また、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３は、ホストＰＣ２からの加工データにより２軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸）のガルバノスキャナドライバ４を介して、各軸（Ｘ軸、Ｙ軸）のガルバノスキャナ５の動作を制御する。
【０００３】
また、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３は、ホストＰＣ２からの加工データに基づいてガルバノスキャナ５の加工位置を計算し、計算後の加工データをガルバノスキャナドライバ４へ出力する。さらに、該ガルバノスキャナドライバ４はガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３からの加工データを受信して、ガルバノスキャナ５を指定の角度位置に動作させる。尚、ここでは、Ｘ軸、Ｙ軸方向の２軸駆動を行う２次元のガルバノスキャナのレーザ加工装置について説明したが、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の３軸駆動を行う３次元のガルバノスキャナのレーザ加工装置にも適用することができる。
【０００４】
図２は、図１に示すガルバノスキャナによる加工状態を示す説明図である。図２に示すように、各ガルバノスキャナ５の軸端部には、レーザ光を反射させるミラー（ミラー用ホルダを含む）６が取り付けられている。このミラー６がホストＰＣ２から指定された角度位置に動作することにより、レーザ発生装置１からのレーザ光Ｌの照射位置がコントロールされて、被加工物、例えば、回路基板７にＩＤマーク等のマーキング加工、切断加工または溶接加工などが行われる。尚、図中の符号８は、前記ミラーによって反射されたレーザ光を集光して回路基板７の加工面に焦点を結ぶＦθレンズである。
【０００５】
ここで、図２に示すようなガルバノスキャナ５が、例えば、Ｘ，Ｙ軸上の任意の２点Ａ、Ｂ間を結ぶ線分のマーキングを行う場合の動作について説明する。図３は、従来のガルバノスキャナ５が２次元の座標で線分をマーキングするときの説明図である。図３において、先ず、ホストＰＣ２が始点Ａと終点Ｂについて補正計算を行い、該補正計算によって得られた補正値に基づいて目標始点Ａ０と目標終点Ｂ０とを決定し、Ｘ軸用のガルバノスキャナ５とＹ軸用のガルバノスキャナ５を目標始点Ａ０に合わせる。これによって、Ｘ軸用のガルバノスキャナ５とＹ軸用のガルバノスキャナ５はそれぞれ目標とする位置（目標始点Ａ０）に移動すると共に、目標始点Ａ０と目標終点Ｂ０の２点の位置が設定される。
【０００６】
そして、Ｘ軸用のガルバノスキャナ５とＹ軸用のガルバノスキャナ５が目標始点Ａ０から目標終点Ｂ０へ移動して、該２点間の線分をマーキングする際には、目標始点Ａ０と目標終点Ｂ０の２点間の指令値の差分を等分して目標始点Ａ０と目標終点Ｂ０の値を増減させて、移動時におけるｘ点，ｙ点を決定しながら、Ｘ軸用のガルバノスキャナ５とＹ軸用のガルバノスキャナ５を目標終点Ｂ０の方向へ移動させてマーキングを行っている。すなわち、Ｘ軸用のガルバノスキャナ５とＹ軸用のガルバノスキャナ５は、最初に補正された目標始点Ａ０と目標終点Ｂ０のみの情報に基づいて、目標始点Ａ０と目標終点Ｂ０の間を移動して２点間の線分のマーキングを行っている。これによって、２点Ａ０、Ｂ０間を結ぶ線分を容易にマーキングすることができるが、ガルバノスキャナの光学的特性及びｆθレンズなどの外的要因に依存されて湾曲した線分（ａ）となることがある。
【０００７】
また、被加工部材の加工領域の中心点に対して、予め用意した格子状座標の中心位置を一致させ、該格子状座標のＸ，Ｙ座標系に基づいて前記加工領域の任意の２点を設定すると共に、設定された２点間を格子状座標のＸ，Ｙ座標に従って結ぶことにより、２点間をほぼ直線状にマーキングする技術も開示されている(例えば、特許文献２参照)。この技術によれば、ガルバノスキャナやその機構部品に対して微調整を行うことなく、被加工部材における加工領域のマーキング位置の設定や、マーキングラインの直線性を容易に実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１７８９０２号公報
【特許文献２】特開平７−１６４１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のような、予め補正された任意の２点間を結んで線分をマーキングする技術においては、ホストＰＣによって計算された補正値に基づいて補正された目標始点Ａ０と目標終点Ｂ０の２点間を結んでいるので、比較的簡単に２点間の線分をマーキングすることができる。しかしながら、２点間を結ぶ線分は、補正された目標始点Ａ０と目標終点Ｂ０の情報のみに基づいてマーキングされたものであり、マーキングされる線分の指令値そのものには補正計算が行われていない。言い換えると、補正された目標始点Ａ０と目標終点Ｂ０の情報のみによって線分が引かれているので、線分が引かれる途中の段階で発生する機械的な歪（すなわち、非直線性）は全く補償されない。
【００１０】
そこで、ガルバノスキャナの光学的特性やｆθレンズなど機械的な歪、Ｘ軸、Ｙ軸上を移動するガルバノスキャナが常に正確な直線をマーキングできるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、２次元の任意の２点間を移動するガルバノスキャナの制御方法であって、前記ガルバノスキャナを前記２点間で移動させるための移動指令値に対して常時補正計算を行い、補正値を求める第１のステップと、前記第１のステップで求められた補正値を用いて、前記移動指令値を補正する第２のステップと、前記第２のステップで補正された補正後移動指令値に基づいて、前記ガルバノスキャナを前記２点間で移動させる第３のステップとを含むことを特徴とするガルバノスキャナの制御方法を提供する。
【００１２】
この方法によれば、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が、Ｘ，Ｙ座標の任意の２点間でガルバノスキャナを移動させるための移動指令値に対して常時補正計算を行い、適正な補正値を求めている。そして、この補正値を用いて補正された補正後移動指令値に基づいて、ガルバノスキャナを２点間で移動させている。これによって、ガルバノスキャナが２点間で描く線分は必然的に直線近似される。
【００１３】
請求項２記載の発明は、上記第１のステップで補正計算によって求められた補正値は、上記２点間を最短距離で結ぶ直線と上記ガルバノスキャナが上記移動指令値に基づいて移動するときにマーキングされる線分とのずれ量であり、上記第２のステップで上記移動指令値に対して補正される補正値は前記ずれ量であり、上記第３のステップで補正される上記補正後移動指令値は、上記移動指令値に対して前記ずれ量を加算又は減算した値であることを特徴とする請求項１記載のガルバノスキャナの制御方法を提供する。
【００１４】
この方法によれば、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３は、任意の２点間を最短距離で結ぶ直線とガルバノスキャナが移動指令値に基づいて任意の２点間を移動するときにマーキングされる非線形な線分とのずれ量を補正値としている。そして、補正前の移動指令値に対して前記ずれ量を加算又は減算して補正した値を補正後移動指令値とし、この補正後移動指令値に基づいてガルバノスキャナを２点間で移動させている。これによって、ガルバノスキャナは、２点間を最短距離で結ぶ直線と該２点間を非線形で結ぶ線分との差分をゼロにするように移動するので、ガルバノスキャナが描く線分は必然的に直線化される。
【００１５】
請求項３記載の発明は、上記第１のステップにおいて求められる上記ずれ量は、上記２次元におけるＸ軸方向のずれ量ΔｘとＹ軸方向のずれ量Δｙに分類され、上記第２のステップにおいて上記移動指令値に対して補正される補正値は、前記Ｘ軸方向のずれ量Δｘと前記Ｙ軸方向のずれ量Δｙであり、上記第３のステップで補正される上記補正後移動指令値は、上記移動指令値に対して、前記Ｘ軸方向のずれ量Δｘと前記Ｙ軸方向のずれ量Δｙとをそれぞれ加算又は減算した値であることを特徴とする請求項２記載のガルバノスキャナの制御方法を提供する。
【００１６】
この方法によれば、２点間を最短距離で結ぶ直線と該２点間を非線形で結ぶ線分との差分であるずれ量は、Ｘ軸方向のずれ量ΔｘとＹ軸方向のずれ量Δｙに分類される。そして、補正前の移動指令値に対してＸ軸方向のずれ量Δｘを加算又は減算して求めたＸ軸方向の補正後移動指令値に基づいて、Ｘ軸方向のガルバノスキャナを移動させ、補正前の移動指令値に対してＹ軸方向のずれ量Δｙを加算又は減算して求めたＹ軸方向の補正後移動指令値に基づいて、Ｙ軸方向のガルバノスキャナを移動させている。これによって、Ｘ軸方向のガルバノスキャナ及びＹ軸方向のガルバノスキャナは、それぞれのずれ量に応じた補正を行いながら移動するので、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向共にずれ量のない直線を描くことができる。
【００１７】
請求項４記載の発明は、２次元の任意の２点間を移動するガルバノスキャナの制御システムであって、前記ガルバノスキャナを前記２点間で移動させるための移動指令を出力する上位装置と、上位装置から受け取った指令を基に常時補正計算を行い、補正後移動指令値を求めるガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３と、前記ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３で補正された補正後移動指令値に基づいて、前記ガルバノスキャナを前記２点間で移動させるサーボドライバとを備えることを特徴とするガルバノスキャナの制御システムを提供する。
【００１８】
この構成によれば、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が、Ｘ，Ｙ座標の任意の２点間でガルバノスキャナを移動させるための移動指令値に対して常時補正計算を行い、適正な補正後移動指令値を求めている。そして、該補正後移動指令値をサーボドライバへ送信している。そして、サーボドライバが、該補正後移動指令値に基づいてガルバノスキャナを任意の２点間で移動させている。これによって、ガルバノスキャナが２点間で描く線分は必然的に直線近似される。
【００１９】
請求項５記載の発明は、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が保有する補正値は、上記２点間を最短距離で結ぶ直線と上記ガルバノスキャナが上記移動指令値に基づいて移動するときにマーキングされる線分とのずれ量であり、上記ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３は、前記ずれ量を用いて上記移動指令値を補正し、上記サーボドライバは、上記移動指令値に対して前記ずれ量を加算又は減算させて補正した上記補正後移動指令値を用いて、上記ガルバノスキャナを上記２点間で移動させることを特徴とする請求項４記載のガルバノスキャナの制御システムを提供する。
【００２０】
この構成によれば、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３は、任意の２点間を最短距離で結ぶ直線とガルバノスキャナが移動指令値に基づいて任意の２点間を移動するときにマーキングされる非線形な線分とのずれ量を補正値としている。そして、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が、補正前の移動指令値に対して前記ずれ量を加算又は減算して補正した値を補正後移動指令値とし、この補正後移動指令値をサーボドライバへ送信している。これによって、サーボドライバは、該補正後移動指令値に基づいてガルバノスキャナを２点間で移動させている。これによって、ガルバノスキャナは、２点間を最短距離で結ぶ直線と該２点間を非線形で結ぶ線分との差分をゼロにするように移動するので、ガルバノスキャナが描く線分は必然的に直線化される。
【００２１】
請求項６記載の発明は、上記ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が求める上記ずれ量は、上記２次元におけるＸ軸方向のずれ量ΔｘとＹ軸方向のずれ量Δｙに分類され、上記ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が上記移動指令値に対して補正する補正値は、前記Ｘ軸方向のずれ量Δｘと前記Ｙ軸方向のずれ量Δｙであり、上記サーボドライバは、上記移動指令値に対して、前記Ｘ軸方向のずれ量Δｘと前記Ｙ軸方向のずれ量Δｙとをそれぞれ加算又は減算させて補正した上記補正後移動指令値を用いて、上記ガルバノスキャナを上記２点間で移動させることを特徴とする請求項５記載のガルバノスキャナの制御システムを提供する。
【００２２】
この構成によれば、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３は、２点間を最短距離で結ぶ直線と該２点間を非線形で結ぶ線分との差分であるずれ量を、Ｘ軸方向のずれ量ΔｘとＹ軸方向のずれ量Δｙに分類している。そして、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３は、補正前の移動指令値に対してＸ軸方向のずれ量Δｘを加算又は減算して求めた値をＸ軸方向の補正後移動指令とし、補正前の移動指令値に対してＹ軸方向のずれ量Δｙを加算又は減算して求めた値をＹ軸方向の補正後移動指令値として、それぞれの補正後移動指令値をＸ軸方向及びＹ軸方向のサーボドライバへ送信している。そして、Ｘ軸方向のサーボドライバがＸ軸方向の補正後移動指令値に基づいてＸ軸方向のガルバノスキャナを移動させ、Ｙ軸方向のサーボドライバがＹ軸方向の補正後移動指令値に基づいてＹ軸方向のガルバノスキャナを移動させている。これによって、Ｘ軸方向のガルバノスキャナ及びＹ軸方向のガルバノスキャナは、それぞれの軸方向のずれ量に応じた補正を行いながら移動するので、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向共にずれ量のない直線を描くことができる。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１記載の発明は、ガルバノスキャナの移動指令値に対して常時補正計算を実施して移動指令値を補正しているので、ガルバノスキャナは任意の２点間を結ぶ線分を直線化することができる。
【００２４】
請求項２記載の発明は、任意の２点間を結ぶ直線とガルバノスキャナが移動指令値に基づいて任意の２点間で描く非線形な線分とのずれ量をゼロにするように補正が行われるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、ガルバノスキャナが任意の２点間で描く線分をより定量的に直線近似することができる。
【００２５】
請求項３記載の発明は、前記ずれ量をＸ軸方向のずれ量ΔｘとＹ軸方向のずれ量Δｙとに分類して、Ｘ軸方向のガルバノスキャナとＹ軸方向のガルバノスキャナを個別に移動させているので、請求項２記載の発明の効果に加えて、Ｘ軸方向のガルバノスキャナ、Ｙ軸方向のガルバノスキャナ共にずれ量のない直線を描くことができる。
【００２６】
請求項４記載の発明は、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が、ガルバノスキャナの移動指令値に対して常時補正計算を実施して移動指令値を補正しているので、ガルバノスキャナは任意の２点間を結ぶ線分を直線化することができる。
【００２７】
請求項５記載の発明は、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が、任意の２点間を結ぶ直線とガルバノスキャナが移動指令値に基づいて任意の２点間で描く非線形な線分とのずれ量をゼロにするように補正を行っているので、請求項４記載の発明の効果に加えて、ガルバノスキャナが任意の２点間で描く線分をより定量的に直線近似することができる。
【００２８】
請求項６記載の発明は、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が、前記ずれ量をＸ軸方向のずれ量ΔｘとＹ軸方向のずれ量Δｙとに分類して、Ｘ軸方向のガルバノスキャナとＹ軸方向のガルバノスキャナを個別に移動させているので、請求項５記載の発明の効果に加えて、Ｘ軸方向のガルバノスキャナ、Ｙ軸方向のガルバノスキャナ共にずれ量のない直線を描くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ガルバノスキャナを用いた従来のレーザ加工装置を示すシステム構成図。
【図２】図１に示すガルバノスキャナによる加工状態を示す説明図。
【図３】従来のガルバノスキャナ５が２次元の座標で線分をマーキングするときの説明図。
【図４】本発明に係るガルバノスキャナ用のドライバユニットの構成を示すブロック図。
【図５】２次元動作のガルバノスキャナがＸ軸とＹ軸における任意の２点間を移動するときの線分のマーキングを示す説明図。
【図６】２次元動作のガルバノスキャナがマーキングした線分によって一つの領域を形成した状態を示す説明図。
【図７】本発明に係るガルバノスキャナの制御方法の処理手順を示すフローチャート。
【図８】従来のガルバノスキャナによって領域をマーキングした場合の説明図。
【図９】本発明によるガルバノスキャナの制御方法によって領域をマーキングした場合の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明は、ガルバノスキャナの光学的特性やｆθレンズなど機械的な歪、Ｘ軸、Ｙ軸上を移動するガルバノスキャナが常に正確な直線をマーキングできるようにするという目的を達成するために、ガルバノスキャナを２点間で移動させるための移動指令値に対して常時補正計算を行い、補正値を求める第１のステップと、第１のステップで求められた補正値を用いて移動指令値を補正する第２のステップと、第２のステップで補正された補正後移動指令値に基づいて、ガルバノスキャナを２点間で移動させる第３のステップとを含む構成とすることによって実現した。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明の好適な一実施例を図４乃至図９に従って詳細に説明する。なお、本実施例は、図１及び図２に示したレーザ加工装置に使用されるガルバノスキャナ制御装置、すなわち、上位装置、例えばホストＰＣから出力される位置情報によりガルバノスキャナを指定角度位置に動作制御すると共に、該ホストＰＣから出力されるガルバノスキャナの移動指令値に対して常時補正計算を行うことにより、２点間をマーキングする線分の非線形歪を補正して該２点間の線分を直線化させる装置に適用したものである。
【００３２】
すなわち、本実施例の一つの側面は、図１を参照すると、ユーザ側で使用する有効動作角度範囲と、角度位置指定デジタルデータの動作角度範囲とを合わせるべく、角度位置指令デジタルデータを必要最小限にデータ変換して、ガルバノスキャナ制御装置を精度良く動作制御できるように構成したものである。
【００３３】
また、本実施例のもう一つの側面は、図１を参照すると、Ｘ軸とＹ軸の２次元を移動するガルバノスキャナ５が任意の２点間を移動するとき、ホストＰＣ２が、自己の内部に予め格納されている理想的な直線と、移動指令値に基づいてガルバノスキャナ５が２点間にマーキングした線分とのずれ量（線分歪）をあらかじめ計算し、該線分歪を補正するための補正値をガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３へ送信している。そして、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が、移動指令値に対して前記補正値を加算又は減算した補正後移動指令値をガルバノスキャナドライバ４へ送信している。これによって、ガルバノスキャナドライバ４が、補正後移動指令値に基づいてＸ軸とＹ軸のガルバノスキャナ５を駆動することにより、該ガルバノスキャナドライバ４は２点間を結ぶ線分を直線化してマーキングすることができる。
【００３４】
このようにして、本実施例の一つの側面によって任意の２点の各位置を精度良く位置決めすると共に、本実施例のもう一つの側面によって２点間を結ぶ線分の直線化を図っている。
【００３５】
図４は、本発明に係るガルバノスキャナ用のドライバユニットの構成を示すブロック図である。同図に示すように、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３を構成するＣＰＵ１１の入力部には、上位装置用インタフェース１２が接続される。
【００３６】
さらに、ＣＰＵ１１の出力部にはスキャナドライブ回路１９を介してスキャナドライバ２０が接続されている。スキャナドライブ回路１９は、ＣＰＵ１１からの角度位置デジタルデータに基づき、ドライバ用の駆動信号を発生してスキャナドライバ２０の動作を制御する。
【００３７】
また、図４に示すガルバノスキャナ用のドライバユニットのもう一つの側面では、Ｘ軸及びＹ軸のガルバノスキャナの移動指令値に対して常時補正計算を行い、補正計算によって求められた補正値に基づいて移動指令値を補正しながら該ガルバノスキャナを移動させることにより、２点間を結ぶ線分の直線化を実現している。以下、２点間を結ぶ線分の直線化を実現する方法について詳細に説明する。
【００３８】
図５は、２次元動作のガルバノスキャナがＸ軸とＹ軸における任意の２点間を移動するときの線分のマーキングを示す説明図である。図５において、線分（ａ）は２点間を結ぶ線分に歪成分が生じた非線形な線分であり、線分（ｂ）は２点間を結ぶ線分に歪成分がない直線状な線分である。また、図６は、２次元動作のガルバノスキャナがマーキングした線分によって一つの領域を形成した状態を示す説明図であり、同図(ａ)は、図５の非線形な線分（ａ）によって形成された領域を示し、同図(ｂ)は、図５の直線状の線分（ｂ）によって形成された領域を示している。
【００３９】
先ず、ガルバノスキャナが２点間に線分をマーキングする方法について、図５を参照しながら説明する。ガルバノスキャナ５を用いて、Ｘ軸，Ｙ軸上の任意の２点Ａ、Ｂ間を結ぶ線分のマーキングを行う場合は、最初に、ホストＰＣ２が始点Ａへの移動指令をガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３に指令すると、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が補正計算を行い、該補正計算によって求められた補正値に基づいて目標始点Ａ０を決定し、Ｘ軸用のガルバノスキャナ５とＹ軸用のガルバノスキャナ５を目標始点Ａ０に合わせる。
【００４０】
ここで、Ｘ軸用のガルバノスキャナ５とＹ軸用のガルバノスキャナ５が目標始点Ａ０と目標終点Ｂ０の２点間を移動するとき、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が随時補正計算を行い、該補正計算によって求められた補正値に基づいて目標始点Ａ０からから目標終点Ｂ０間を直線補間して目標始点Ａ０と目標終点Ｂ０とを最短距離で結ぶ直線の線分（ｂ）上を移動する
すなわち、本実施例による２次元の任意の２点間を移動するガルバノスキャナの制御方法によれば、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が、ガルバノスキャナ５を任意の２点間で移動させるための移動指令値に対して常時補正計算を行って補正後移動指令値を求めている。そして、この補正後移動指令値をガルバノスキャナドライバ４へ送信している。これによって、ガルバノスキャナドライバ４は、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３から受信した補正後移動指令値に基づいてガルバノスキャナ５をＡ０，Ｂ０の２点間で移動させることができるので、ガルバノスキャナ５はＡ０，Ｂ０の２点間の線分を直線状にマーキングすることができる。
【００４１】
このとき、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が保有している補正値は、Ａ０，Ｂ０の２点間を最短距離で結ぶ直線状の線分（ｂ）と、ガルバノスキャナ５が補正前の移動指令値に基づいて移動するときにマーキングされる非線形な線分（ａ）とのずれ量である。従って、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３は、補正前の移動指令値に対して前記ずれ量を加算又は減算して補正後移動指令値を求めてガルバノスキャナドライバ４へ送信している。これによって、ガルバノスキャナドライバ４が補正後移動指令値によってガルバノスキャナ５を駆動すれば、ガルバノスキャナドライバ４は、必然的に、線分（ａ）と線分（ｂ）のずれ量をゼロにするように移動するので、Ａ０，Ｂ０の２点間を直線状の線分（ｂ）でマーキングすることになる。
【００４２】
以上を要約すると、本発明に係るガルバノスキャナの制御方法によれば、ガルバノスキャナの移動指令値に対して常時補正計算を実施することにより、ガルバノスキャナが任意の２点間を移動する際の移動指令値に対してリアルタイムに適正な補正がなされる。これによってガルバノスキャナは直線移動することができるので、該ガルバノスキャナがマーキングする２点間の線分はほぼ直線となる。
【００４３】
図７は、本発明に係るガルバノスキャナの制御方法の処理手順を示すフローチャートである。図７において、先ず、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３は、ガルバノスキャナ５が直線移動するための目標差表（Ｘ，Ｙ）を確認する（ステップＳ１）。次に、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３は、ガルバノスキャナ５が目標座標（Ｘ，Ｙ）に回帰するように移動指令値に対して補正計算を行う（ステップＳ２）。
【００４４】
そして、ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ３が、補正計算によって得られた補正値に基づいて演算された補正後移動指令値を確定する（ステップＳ３）。次に、ガルバノスキャナドライバ４が、補正後移動指令値に基づいてガルバノスキャナ５を移動させる（ステップＳ４）。このようにして、ガルバノスキャナ５がＸ，Ｙ座標の２点間Ａ０，Ｂ０を移動している間は、前述のステップＳ１からステップＳ４までの処理を繰り返す。これによって、ガルバノスキャナ５はＸ，Ｙ座標の２点間Ａ０，Ｂ０を直線移動することができる。
【００４５】
次に、従来のガルバノスキャナによって歪成分のある線分で領域をマーキングした場合と、本発明のガルバノスキャナの制御方法によって歪成分を相殺して直線状の線分で領域をマーキングした場合の具体的な実施例について説明する。図８は、従来のガルバノスキャナによって領域をマーキングした場合の説明図である。また、図９は、本発明によるガルバノスキャナの制御方法によって領域をマーキングした場合の説明図である。
【００４６】
図８に示すように、従来のガルバノスキャナによって領域をマーキングする場合は、同図（ａ）の指令座標に示すように、補正なしでマトリックス状の測定点に対して露光を行い、その歪量を測定する。露光結果は、同図（ｂ）に示すように樽型歪のマトリックス状となり、測定した露光歪は関数Ｆによって表現される。この測定結果から、露光歪Ｆを打ち消すために、同図（ｃ）に示すように、補正関数Ｆ-1を算出する。
【００４７】
一方、図９に示すように、本発明によるガルバノスキャナの制御方法によって領域をマーキングする場合、同図（ａ）の目標座標ａに示すように矩形の領域にガルバノスキャナを移動させるとき、その目標座標ａは補正関数Ｆ-1によって補正計算され、同図(ｂ)に示すようなガルバノスキャナの移動指令値はＦ-1（ａ）となる。その結果、移動指令値
Ｆ-1（ａ）に基づいてガルバノスキャナを移動させると、同図(ｂ)に示すように歪んだ領域となる。そこで、移動指令値Ｆ-1（ａ）をガルバノスキャナへ出力すると歪成分Ｆが加算される。その結果、補正後移動指令値はＦ（Ｆ-1（ａ））となり、ガルバノスキャナの移動位置は同図（ｃ）に示すようになり、歪成分のない矩形の領域をマーキングすることができる。
【００４８】
上記の実施例では、ガルバノスキャナによって任意の２点間の線分を直線化する場合について説明したが、任意の２点間を所望の曲線で結ぶこともできる。すなわち、上位装置に予め所望の曲線を格納しておき、ガルバノスキャナが走査しようとする線分と上位装置に格納された曲線との差分がゼロになるようにガルバノスキャナを制御すれば、必然的にガルバノスキャナによって所望の曲線をマーキングすることができる。これによって、矩形の領域に限らず、任意の曲線で囲まれた領域をマーキングすることもできる。
【００４９】
本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明によるガルバノスキャナの制御方法によれば、所望の領域を歪成分なく高精度にマーキングすることができるので、半導体基板や液晶パネルなどの電気部品を製造する半導体製造装置等に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１ レーザ
２ ホストＰＣ
３ ガルバノスキャナコントロール用ＰＣ
４ ガルバノスキャナドライバ
５ ガルバノスキャナ
６ ミラー
７ 回路基板
８ Ｆθレンズ
１１ ＣＰＵ
１２ 上位装置用インタフェース
１９ スキャナドライブ制御回路
２０ スキャナドライバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元の任意の２点間を移動するガルバノスキャナの制御方法であって、
前記ガルバノスキャナを前記２点間で移動させるための移動指令値に対して常時補正計算を行い、補正値を求める第１のステップと、
前記第１のステップで求められた補正値を用いて、前記移動指令値を補正する第２のステップと、
前記第２のステップで補正された補正後移動指令値に基づいて、前記ガルバノスキャナを前記２点間で移動させる第３のステップと
を含むことを特徴とするガルバノスキャナの制御方法。
【請求項２】
上記第１のステップで補正計算によって求められた補正値は、上記２点間を最短距離で結ぶ直線と上記ガルバノスキャナが上記移動指令値に基づいて移動するときにマーキングされる線分とのずれ量であり、
上記第２のステップで上記移動指令値に対して補正される補正値は前記ずれ量であり、
上記第３のステップで補正される上記補正後移動指令値は、上記移動指令値に対して前記ずれ量を加算又は減算した値である
ことを特徴とする請求項１記載のガルバノスキャナの制御方法。
【請求項３】
上記第１のステップにおいて求められる上記ずれ量は、上記２次元におけるＸ軸方向のずれ量ΔｘとＹ軸方向のずれ量Δｙに分類され、
上記第２のステップにおいて上記移動指令値に対して補正される補正値は、前記Ｘ軸方向のずれ量Δｘと前記Ｙ軸方向のずれ量Δｙであり、
上記第３のステップで補正される上記補正後移動指令値は、上記移動指令値に対して、前記Ｘ軸方向のずれ量Δｘと前記Ｙ軸方向のずれ量Δｙとをそれぞれ加算又は減算した値である
ことを特徴とする請求項２記載のガルバノスキャナの制御方法。
【請求項４】
２次元の任意の２点間を移動するガルバノスキャナの制御システムであって、
前記ガルバノスキャナを前記２点間で移動させるための移動指令値に対して常時補正計算を行い、補正値を求める上位装置と、
前記上位装置が求めた補正値を用いて、前記移動指令値を補正するコントローラと、
前記コントローラで補正された補正後移動指令値に基づいて、前記ガルバノスキャナを前記２点間で移動させるサーボドライバと
を備えることを特徴とするガルバノスキャナの制御システム。
【請求項５】
上記上位装置が補正計算によって求めた補正値は、上記２点間を最短距離で結ぶ直線と上記ガルバノスキャナが上記移動指令値に基づいて移動するときにマーキングされる線分とのずれ量であり、
上記コントローラは、前記ずれ量を用いて上記移動指令値を補正し、
上記サーボドライバは、上記移動指令値に対して前記ずれ量を加算又は減算させて補正した上記補正後移動指令値を用いて、上記ガルバノスキャナを上記２点間で移動させる
ことを特徴とする請求項４記載のガルバノスキャナの制御システム。
【請求項６】
上記上位装置が求める上記ずれ量は、上記２次元におけるＸ軸方向のずれ量ΔｘとＹ軸方向のずれ量Δｙに分類され、
上記コントローラが上記移動指令値に対して補正する補正値は、前記Ｘ軸方向のずれ量Δｘと前記Ｙ軸方向のずれ量Δｙであり、
上記サーボドライバは、上記移動指令値に対して、前記Ｘ軸方向のずれ量Δｘと前記Ｙ軸方向のずれ量Δｙとをそれぞれ加算又は減算させて補正した上記補正後移動指令値を用いて、前記ガルバノスキャナを前記２点間で移動させる
ことを特徴とする請求項５記載のガルバノスキャナの制御システム。
【請求項１】
２次元の任意の２点間を移動するガルバノスキャナの制御方法であって、
前記ガルバノスキャナを前記２点間で移動させるための移動指令値に対して常時補正計算を行い、補正値を求める第１のステップと、
前記第１のステップで求められた補正値を用いて、前記移動指令値を補正する第２のステップと、
前記第２のステップで補正された補正後移動指令値に基づいて、前記ガルバノスキャナを前記２点間で移動させる第３のステップと
を含むことを特徴とするガルバノスキャナの制御方法。
【請求項２】
上記第１のステップで補正計算によって求められた補正値は、上記２点間を最短距離で結ぶ直線と上記ガルバノスキャナが上記移動指令値に基づいて移動するときにマーキングされる線分とのずれ量であり、
上記第２のステップで上記移動指令値に対して補正される補正値は前記ずれ量であり、
上記第３のステップで補正される上記補正後移動指令値は、上記移動指令値に対して前記ずれ量を加算又は減算した値である
ことを特徴とする請求項１記載のガルバノスキャナの制御方法。
【請求項３】
上記第１のステップにおいて求められる上記ずれ量は、上記２次元におけるＸ軸方向のずれ量ΔｘとＹ軸方向のずれ量Δｙに分類され、
上記第２のステップにおいて上記移動指令値に対して補正される補正値は、前記Ｘ軸方向のずれ量Δｘと前記Ｙ軸方向のずれ量Δｙであり、
上記第３のステップで補正される上記補正後移動指令値は、上記移動指令値に対して、前記Ｘ軸方向のずれ量Δｘと前記Ｙ軸方向のずれ量Δｙとをそれぞれ加算又は減算した値である
ことを特徴とする請求項２記載のガルバノスキャナの制御方法。
【請求項４】
２次元の任意の２点間を移動するガルバノスキャナの制御システムであって、
前記ガルバノスキャナを前記２点間で移動させるための移動指令値に対して常時補正計算を行い、補正値を求める上位装置と、
前記上位装置が求めた補正値を用いて、前記移動指令値を補正するコントローラと、
前記コントローラで補正された補正後移動指令値に基づいて、前記ガルバノスキャナを前記２点間で移動させるサーボドライバと
を備えることを特徴とするガルバノスキャナの制御システム。
【請求項５】
上記上位装置が補正計算によって求めた補正値は、上記２点間を最短距離で結ぶ直線と上記ガルバノスキャナが上記移動指令値に基づいて移動するときにマーキングされる線分とのずれ量であり、
上記コントローラは、前記ずれ量を用いて上記移動指令値を補正し、
上記サーボドライバは、上記移動指令値に対して前記ずれ量を加算又は減算させて補正した上記補正後移動指令値を用いて、上記ガルバノスキャナを上記２点間で移動させる
ことを特徴とする請求項４記載のガルバノスキャナの制御システム。
【請求項６】
上記上位装置が求める上記ずれ量は、上記２次元におけるＸ軸方向のずれ量ΔｘとＹ軸方向のずれ量Δｙに分類され、
上記コントローラが上記移動指令値に対して補正する補正値は、前記Ｘ軸方向のずれ量Δｘと前記Ｙ軸方向のずれ量Δｙであり、
上記サーボドライバは、上記移動指令値に対して、前記Ｘ軸方向のずれ量Δｘと前記Ｙ軸方向のずれ量Δｙとをそれぞれ加算又は減算させて補正した上記補正後移動指令値を用いて、前記ガルバノスキャナを前記２点間で移動させる
ことを特徴とする請求項５記載のガルバノスキャナの制御システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１７０２０９（Ｐ２０１１−１７０２０９Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３５４０５（Ｐ２０１０−３５４０５）
【出願日】平成２２年２月１９日（２０１０．２．１９）
【出願人】（０００１３９３６６）株式会社ワイ・イー・データ (39)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１９日（２０１０．２．１９）
【出願人】（０００１３９３６６）株式会社ワイ・イー・データ (39)
【Ｆターム（参考）】
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