JPS581470B2 - 機械読取り可能な符号化されたマ−クの形成法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、被加工物（加工、組立て、結合等の前又は
その過程にある物品）の表面に機械読取り可能な符号化
されたマークを作るための新規な方法に関するものであ
る。

特願昭５５−６５８５５号「陰極線管並びにその製造法
」の明細書には、外表面に特別な機械読取り可能な符号
化されたマーク、例えば、バーコードマークを持った少
なくとも１つの管部分、例えば、ガラス製フェースプレ
ートを設けることによって、陰極線管の部品を組立てる
改良された方法が示されている。

このマークは管の製造工程中、機械によって１回もしく
は複数回読まれる。

マークが読まれるごとに、それに応答して制御信号が発
生され、この制御信号は管部品に対するその部分におけ
る処理を開始させるために用いられる。

この処理には、他の部品の選択及び被加工品への組込み
、被加工品への一連の処理、それまでの製造過程の記録
等がある。

このマークの製造は安価でかつ信頼性があり、その読取
りが信頼性を持ってかつ安価に行え、さらにそれに続く
処理行程中の苛酷な環境にも耐えられるものでなければ
ならない。

特願昭５５−６５８５４号「機械読取り可能符号化マー
クを持つ被加工物並びにその製造法」の明細書には、表
面に研削によって設けられた機械読取り可能なマークを
担持した改良された被加工物が示されている。

さらに、必要な時に、このような研削マークを比較的安
価にかつ短時間で作るための新規な方法も示されている
。

このマークは被加工物中に研削によって設けるものであ
るために、その環境に対する耐久性は被加工物自体の耐
久性とほぼ同じである。

マークの研削部分とその間の非研削部分は実質的に異な
った反射率を持っているので、市販の棒符号読取り器を
用いて安価に読取ることができる。

被加工物の表面に特殊な機械読取り可能な符号化マーク
を必要に応じて作るための別の方法、特に進歩した技術
を用いて、より良いマークをより安価に作れる方法が望
まれる。

この発明による被加工物、例えば、ガラス製の被加工物
の表面に機械読取り可能な符号化マークを形成する方法
は、（１）この表面に一連の互に隣接すると共に平行な
それだれ単位幅を持った帯状領域の位置決めをし、（２
）マークに関連して予め構成されたプログラムに従って
これら領域のうち互に隣接したものも含まれる選択され
た領域の個々の表面部分全体を輻射エネルギによって同
時に蒸発させることから成っている。

マークはバーコードマークのような、複数の互いに関連
するマーク素子からなり、これらのマーク素子は各素子
間の表面部分とは実質的に異なる光学特性、例えば、異
なる光反射率を持っている。

このようなマークは、上述した低価格及び高信頼性とい
う望ましい特徴のすべてを満足するものである。

このようなマークは、被加工物自体と実質的に同じ熱処
理及び化学処理に対する耐性を持っている。

この発明による新規な方法の好ましい実施例は、（ａ）
被加工物の表面の限定された領域を輻射エネルギの入射
ビームによって１０−４秒以下の時間で蒸発させるため
の手段を準備する工程と、（ｂ）このビームと表面との
間に実質的に連続する相対運動を生じさせる工程と、（
ｃ）この（ｂ）の工程で、特定の識別情報を表わすプロ
グラムに従い、かつ上記の実質的に連続した相対運動に
同期させて、上記蒸発手段を動作させあるいは非動作状
態とする工程とを含んでいる。

この方法によって出来たマークは表面を蒸発させて形成
した、互いに関連した一連の所定の単位幅を持ったマー
ク素子とこの単位幅の倍数の幅を持ったマーク素子及び
その間の部分、好ましくは実質的に平行なバーで構成さ
れている。

上述したように蒸発手段のビームとマーク付けすべき表
面との間の連続相対運動に同期して動作状態、非動作状
態にされる蒸発手段を採用することにより、製作された
マークは上述した特徴を持ち、かつ、工場において、必
要に応じて低価格で作ることができる。

以下、添付の図面を参照して、この発明について説明す
る。

第１図はカラーテレビジョン映像管の外囲器の部品であ
る典型的なガラスフェースプレートパネル１１を示す。

パネル１１は矩形観察窓１３とその周囲を取り囲んで一
体に形成された側壁１５とを備えている。

側壁１５はその開放端にパネル封着領域１７を持ってい
る。

側壁１５の外表面の機械読取り可能な符号化マーク１９
は、側壁の材料を蒸発させて作られる。

マーク１９は、互いに関連した所定の単位幅と倍数単位
幅を持った実質的に平行なバーと各バー間の間隔部の連
続で構成されている。

このマーク１９は一般にバーコードマークと呼ばれてい
る。

バーコードマークに用いられるどのようなコードでもパ
ネル１１に使用できる。

ここに示した例では、マーク１９は、蒸発によって形成
した１単位幅と３単位幅のバーとこれらのバー相互間の
１単位幅と３単位幅の非蒸発間隔部とで構成された間挿
型ツーオブファイブ・コードを用いている。

バーコードの詳細はどこにでも説明されているので、こ
れ以上の説明は不要である。

第２図はカラーテレビジョン映像管の外囲器の一部とし
て用いられる典型的なガラスファンネル２１を示す。

ファンネル２１は円錐状部分２３、この部分２３の細い
側の端部と一体に形成されたネツク２５及び円錐状部分
２３の広い端部側のファンネル封着領域２７とを備えて
いる。

パネル１１について説明したような機械読取り可能な符
号化マーク２９が、円錐状部分２３の広口端に近い部分
の外表面から材料を蒸発させて形成されている。

第１図及び第２図において、マーク１９及び２９は被加
工物上のどの場所に設けてもよいが、マークの機械によ
る自動作製及び自動読取りのためには、簡単に場所がわ
かり、かつ近づき得る所に設けることが重要である。

第１図に示すように、パネルのマーク１９とそのマーク
素子は、高さｃ、典型的には約１９ｍｍ（０．７５イン
チ）を持ち、マーク１９は幅ｄ、典型的には約７６．２
ｍｍ（３インチ）を持っている。

また、パネルマーク１９の封着領域１７に近い側の端と
封着領域との距離ｅは、典型的には約１９ｍｍ（０．７
５インチ）で、マーク１９の各バーは封着領域１７の表
面にほぼ垂直な方向に延びている。

蒸発によって形成されたマーク素子は、約０．６ ４ｍ
ｍ（０．０２ ５インチ）又は約１．９ｍｍ（０．７５
インチ）のいずれか一方の大きさの幅を持っている。

マーク１９は、典型的には約６３．５ｍｍ（ ２．５
０インチ）の幅を持つ特定識別情報を持った中央部と、
この中央識別情報部分の両端にあってマークの「初め」
と「終り」を機械読取り器に知らせる約６．４ｍｍ（０
．２ ５インチ）幅の端部分とを持っている。

第２図に示すファンネル２１のファンネルマーク２９も
上に述べたパネルマーク１９と同様で、ファンネル封着
領域２７から距離ｆ、典型的には約１９ｍｍ（０．７５
インチ）離れた所に設けられている。

この後の工程で、パネル１１とファンネル２１は、公知
の方法によって、それぞれの封着領域で一体に結合され
る。

マーク１９と２９は、４００℃以上の温度で行なわれる
通常のフリットシール法によってその性質が劣下するこ
とはない。

パネル１１（第１図）とファンネル２１（第２図）は、
この発明の新しい方法で作ったマークを担持した典型的
なガラス被加工物である。

この新しい蒸発法は、有機又は無機非金属材料、他の被
加工物材料の組合せ、あるいは、被加工物の組合せの外
部表面に同様のマークを作る時にも採用できる。

例えば、プラスチック、ガラス、セラミック、粒状結晶
材料、粒状非結晶材料、あるいはこれらの組合せからな
る被加工物に、この方法によってマーク付けが可能であ
る。

従来のバーコードマークと異なり、この発明によるマー
クは被加工物の表面から材料を蒸発させて形成するので
、マークと被加工物とは、後続工程中の環境に関して実
質的に同じ特性を持つ。

マークの用途を限定してしまうような劣化する可能性の
あるラベル、印刷インクあるいはラベルをはるための中
間に配置する接着フイルムなどはない。

マークの蒸発領域は、各蒸発領域間の非蒸発領域とは異
なる反射特性を持っている。

ガラス面の場合、材料を蒸発させることによって、表面
の鏡面的性質がより拡散的なものに変わるために、マー
クの蒸発マーク素子はより大きく反射する領域として見
える。

光源とマーク付けした表面と検出器とを、この検出器が
鏡面反射角から外れるように配置して、マークを機械で
読取ると、拡散して検出器に入る光は非蒸発部分からよ
りも蒸発部分からの方が多い。

他の構造の場合には、蒸発によって形成した部分の方が
大きな光吸光性を持つようにして、その中間にある蒸発
のなかった部分よりも暗く見えるようにしてもよい。

これらのマークについても、鏡面反射角における表面の
反射の差を検出することにより読むことができる。

この差があることによって、マークの付いた表面からの
光の反射又は光の拡散を光学的に検出することを含む方
法でマークを読取ることが可能になるのである。

このようなマークを読取るための装置として、レーザ走
査装置とテレビジョンカメラがある。

レーザ走査装置を用いる場合は、光ビームでマーク付き
表面を走査すると、反射光は蒸発領域あるいは非蒸発領
域の存在によって変調される。

テレビジョンカメラの場合は、外光又は固定光源が所要
の照明を与えて、マークの蒸発及び非蒸発部分に関連し
て感光性表面が付勢される。

これらのマークは、被加工物の完成品への組立て中、あ
るいは組立て後に何度でも市販の読取り器で読むことが
できる。

その典型的な読取り器は、米国特許第３８０１１８２号
明細書に示されており、その読取り器は、偏光光ビーム
でバーの長さ方向と垂直の方向にマークを走査するよう
になっている。

反射された光は検出されてマークを表わす電気信号に変
換される。

この電気信号は、次に復号され、適当な用途、例えば製
造工程の制御や製造過程のデータの電算機処理などに用
いられる。

切除、切込みあるいは彫り込みと異なり、蒸発法は表面
に大きな鋭い輪郭の溝を形成しない。

輪郭が鋭い溝は、ガラスの被加工物に圧力がかかると、
被加工物を弱めてしまう。

また、蒸発は速度が遅く、取扱いが困難な化学反応を要
するエッチングとも区別される。

蒸発は原理的には熱的作用を伴うものである。

表面の選択された領域の蒸発は、ある限定された領域内
で高度に制御されたエネルギ密度を持った輻射エネルギ
のビームを用いて行なうことができる。

この新しい方法によれば、上記の限定領域はその大きさ
と形がマークの最も細いマーク素子と実質的に対応する
。

蒸発法は、マークの信頼性と耐久性及び機械による製作
の容易さと低価格性という点から見て、被加工物の表面
の光学特性を変えるための他の方法よりも優れていると
考えられる。

マークの蒸発部と非蒸発部との間のコントラストをよく
するためには、コントラストをつける材料の薄膜をマー
ク付けすべき領域に形成して、この薄膜を通してバーす
なわちマーク素子を蒸発形成してもよい。

例えば、白色の二酸化チタンの粒子と珪酸ナトリウム結
合剤又は失透化ガラスフリットの混合物からなる白色の
被膜をガラス製の被加工物の対象領域に塗布あるいは吹
付ける。

その後、この発明に基づいて、この白色被嵌を通してマ
ーク素子を蒸発形成する。

マーク付きの被膜は加熱して溶融させて、ガラス支持体
と一体化される。

この上にコントラストを良好にしたい場合は、白色被膜
とガラス支持体との間に黒色の下地被膜を設けてもよい
。

例えば、黒色の二酸化マンガンと珪酸ナトリウム結合剤
との混合物をガラス支持体に塗布又は吹付ける。

ついで、上述の白色被膜をこの黒色下地被膜の上に形成
する。

マーク素子は、この発明に基づいて、白色被膜を蒸発さ
せて形成される。

次に、マーク付き被膜を加熱し、白色被膜と下地被膜を
ガラス支持体と一体になるようにする。

マーク１９（第１図），２９（第２図）のような蒸発形
成されたマークは、蒸発を行うための遮蔽される輻射エ
ネルギを用いた適当な技法とマスクを用いてマークのマ
ーク素子を適切に限定位置決めできる装置とを用いて作
ることができる。

マークのマーク素子の全てを同時に画定するように被加
工物の表面に置いた予め形成しておいた型板すなわちス
テンシルと露出表面を輻射エネルギビームで蒸発させる
手段とを組合わせて用いてもよいが、このような方法は
時間がかかり、めけどうでかつ費用がかかる。

第３図は、マーク素子を順に作ることによって、蒸発マ
ークを早くかつ安価に形成することのできる装置を示す
。

この装置は、一方が他方に対して動き得るようにされた
被加工物テーブル３１と台３３を備えている。

台３３は静止しており、テーブル３１は台３３に対して
制御された平行移動をするように構成されている。

上から見た第１図のパネル１１がテーブル３１上に、そ
の封着領域１７がテーブル表面に接し、観察窓１３が上
を向くように置かれている。

台３３は、電源３９から給電されるレーザ３７の出力レ
ーザビーム３５を処理するための光学素子を載せている
。

出力ビーム３５は鏡４１によって約９０度の角度で反射
されてマスク４３に達する。

マスク４３は貫通矩形孔を持った堅固な金属板を備える
。

この貫通孔の寸法は、作るべきマーク素子の最も細いも
のと同じ高さを持つが、その幅はかなり広くされている
というように、バーコードのバーの寸法と関連している
。

第３図と第４図に示すように、マスク４３の孔の形状と
寸法とほぼ同じ形状と寸法のビーム３５ａがマスク４３
を通って収斂器４５に達する。

収斂器４５はビーム３５をマーク付けするパネル１１の
面４７に収斂させる。

面４７の収斂ビームは、最も細いマーク素子すなわち作
るべきバーコードの最も細いバーの寸法とほぼ同じ寸法
の領域３５ｂを照射する。

このように、収斂器４５はビームをその幅方向にのみ収
斂させるが、高さ方向には収斂させないものである。

収斂される前のビーム３５ａはマスク４３を破壊するこ
とがないような輻射エネルギ密度を持ち、面４７の領域
３５ｂへの収斂に伴って、ビームの輻射エネルギ密度は
増大して、面４７の材料の実質的な溶融を生じさせるこ
となく蒸発させる密度とされる。

レーザ３７は通常オン状態にあるが、レーザトリガ装置
４９によってトリガされない限り出力ビームを生じさせ
ない。

レーザ３７はトリガされると、約１０−８〜１０−４秒
の持続時間を持った単一のビームパルスを発生する。

ある実施例では、レーザ３７は、出力ビームの波長が約
１０，６００ｎｍ、エネルギ密度が約０．７５ 〜０．
８６ Ｊ／ｃｍ２（１平方インチ当り４．８〜５．７ジ
ュール）、ビーム断面が約３．０ｃｍ×２．５ｃｍであ
るカナダ国オンタリオ州カナタのレーザマーク社（ Ｌ
ａｓｅｒｍａｒ．ｋ ）から市販されているレーザマー
ク・モデル９２０のような市販の炭酸ガスレーザである
。

エネルギ出力はある有限範囲内で調整でき、従って、表
面４７に入射する収斂ビームは、最低エネルギ密度で実
質的な表面材料の溶融を生じることなく、蒸発によって
所望のマーク素子を作ることができる。

この実施例においては、マスク４３は約２．５ｃｍ×２
．５ｃｍの断面を持つビーム３５ａを通過させる。

このビームは、次に収斂器４５中の円筒レンズによって
、約２． ５ｃｍの高さと約０．６４ｍｍ（０．０２５
インチ）の幅を持った領域３５ｂに収斂される。

第４図に示すように、ガラス面４７はビーム３５ａの通
路に対して矢印５７の方向に連続して移動する。

レーザ３１をプログラムに従ってトリガすることによっ
て、１単位マーク素子１９ａと３単位マーク素子１９ｂ
が表面４１の蒸発によって形成される。

同じく、１単位間隙１９ｃと３単位間隙１９ｄが蒸発さ
れずに残る。

レーザトリガ装置４９は、この技術分野で知られている
容量性放電型である。

レーザトリガー置４９は制御・同期装置５１によって制
御される。

この制御・同期装置５１は機械的移動装置５３も制御す
る。

移動装置５３はリンク５５によってテーブル３１に機械
的に結合されている。

この構成の代りに、移動装置５３ａをリンク５５ａによ
って台３３に接続してもよいし、移動装置５３と５３ａ
の双方をリンク５５と５５ａによってそれぞれテーブル
３１と台３３に接続してもよい。

制御・同期装置はテーブル３１及び／又は台３３を、矢
印５７又は５７ａで示すように、バーの幅方向に実質的
に連続した直線的な制御された速度で移動させるために
信号を移動装置５３及び／又は５３ａに供給する。

この例においては、移動装置５３は、２．５４ｃｍ（１
インチ）当り１０００段、すなわち、作製するマークの
１単位幅につき約２５段を与えるステップモータを用い
ている。

また、制御・同期装置は、テーブル３１（及び／又は台
３３）が１単位バー幅だけ移動するに要する時間が過ぎ
るごとに、すなわちステップモータの各２５ステップ毎
にレーザトリガ装置４９に信号を供給する。

トリガ装置４９へ送られた信号は、プログラム入力装置
６１からプログラムプロセッサ５９を通して与えられる
プログラムに従って、レーザ３７をトリガして輻射エネ
ルギのパルスを放射させたり、停止させたりする。

このように、レーザ３７のプログラムに従ったパルス出
力と、この出力のマーク付けすべき面４７に対する相対
的な運動とが同期して、すべての単位バー幅領域を一連
の隣接する帯状、すなわちバー状領域として位置決めし
、これらの領域の選択されたものを予め決められたプロ
グラムに従って蒸発させる。

表面４７上の入射位置におけるパルスビームの領域は１
単位バー幅を持ち、このような領域が隣接して続くので
、１単位幅と複数単位幅のバー及び１単位幅と複数単位
幅の間隔とを形成してマークを完成することができる。

プログラム入力装置６１は、例えばキーボードを用いる
ような手動式でもよいし、記憶された番号を磁気テープ
メモリから読取るなどのような、機械によって入力され
る予め定められた一連の数を入力するようなものでもよ
い。

プログラムプロセッサ５９が入力情報を制御・同期装置
５１が取扱える形に変換する。

プロセッサ５９は、場合によっては処理した情報をある
程度記憶しておけるものを使用してもよい。

電気信号の形に処理された情報は制御・同期装置５１に
送られ、そこでマーク付けすべき表晶４７の移動と入射
ビームのトリガとを同期させるために移動装置５３とレ
ーザトリガ装置４９とを制御するために用いられる。

テーブル３１用の自動被加工物載置取除手段と電子的に
プログラム制御される制御・同期装置５１と令用いるこ
とにより容易、確実、安価にマークを次々と被加工物に
付して行くことができる。

マーク付け速度を高めるために、各々レーザトリガされ
る複数のレーザビームを同時に使用することができる。

複数個（ｎ個）のレーザビームをマーク幅ｄに沿つが移
動させ、隣接ビーム間の間隔をｄ／ｎとする。

このようにして、各ビームをマーク全体の１／ｎ分だけ
蒸発させるために用いる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に従って作ったバーコードマークを持
った陰極線管のガラス製フェースプレートパネルの側面
図、第２図はこの発明に従って作ったバーコードマーク
を持った陰極線管のガラス製ファンネルの側面図、第３
図はこの発明を実施するための装置の平面図、第４図は
この発明に従ってレーザビームによってマーク付けされ
ているガラス面の斜視図である。 １１・・・・・・パネル（被加工物），１９・・・・・
・マーク、４７・・・・・・パネル表面（非金属性表面
）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被加工物の非金属性表面に機械読取り可能な符号化
   されたマークを形成する方法であって、（ａ）上記表面
   に一連の互に隣接すると共に平行なそれぞれ単位幅を有
   する帯状領域の位置決めを行ない、（ｂ）上記マークに
   関連した予め定められプログラムに従って、上記領域の
   うち互に隣接したものも含まれる選択された領域の個々
   についてその表面部分全体を同時に輻射エネルギによっ
   て蒸発させること、を含む機械読取り可能な符号化され
   たマークの形成法。