KR20000064366A - 공작물의주사식마킹 - Google Patents

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엠. 엠지 게리
더블유. 카터 스티븐
지. 조지스 데이빗
티. 맥캔 제임스
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다니엘 핸더슨
마켐 코포레이션
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Abstract

상이한 마킹 스테이션에 주사된 빔을 공작물 상에 개별 픽셀을 마크하도록 전달하므로써 공작물 상에 픽셀을 마킹하는 기술이다. 회절성 주사 렌즈는 빔을 집속한다. 마크를 생성하고 경화함으로써 공작물 상에 마크가 생성된다. 래스터 스캐너 내에 주사 반사경의 각도 위치는 스캐너로부터 반사된 빔을 주사중에 광소자상에 각선을 가로질러 이동시킴으로써 결정된다. 공작물의 표면 위에 스폿을 인쇄하는 프린트 헤드는 벽을 구비하고 내부에서 가압된 챔버와 잉크된 웹이 챔버벽의 윤곽과 정합되도록 하고 챔버벽을 따라 당져지도록 하는 구조를 구비한다. 프린트 헤드는 유연성 벽을 구비하고 내부에서 가압된 챔버이다. 프린트 헤드는 저마찰계수의 마찰 피막을 구비한다. 2개의 공작물이 2개의 마킹 스테이션에서 2방향 주사에의해 마크된다.

Description

공작물의 주사식 마킹
통상적인 래스터 주사 인쇄 시스템은 공작물상의 일련의 평행한 행을 따라 한 번에 1행씩 레이저 빔을 주사하여 2차원 영상을 묘사하는 화소 패턴(pixel pattern)을 형성한다. 주사는 진동 반사경에 의해 수행된다. 일방향 진동중에 단 하나의 행이 주사된다. 반사경은 그후에 신속하게 그것의 본래 위치로 복귀되어 다음 행을 주사한다. 반사경의 각도 위치를 측정하기 위하여 광 엔코더가 사용되어 각각의 주사 행을 따라서 정밀한 위치에 화소 마크를 위치시키는 것을 보조한다.
화소 마크는 잉크가 피복된 포일을 이용하여 형성될 수 있는데, 그 포일은 화소 지점(a pixel site)이 레이저 빔 에너지 수신에 응답하여 공작물상에 잉크 스폿(a spot of ink)을 전사한다.
본원은 1993년 11월 9일자로 "공작물의 주사식 마킹(SCANNED MARKING OF WORKPIECE)"을 발명의 명칭으로 하여 1993년 11월 9일자로 출원된 미국 특허 출원 제08/149,551호의 부분 계속 출원이다. 본 발명은 공작물의 주사식 마킹에 관한 것이다.
도 1은 주사되는 마크 생성 시스템의 개략 사시도.
도 2는 마크 생성될 공작물의 일부분의 개략 평면도.
도 3은 스캐너 각도 엔코더의 개략 측면도.
도 4는 제어 회로의 블록 다이아그램.
도 5 내지 도 8은 각각 인쇄 헤드의 사시도와, 측면도, 저면도, 그리고 측면도.
도 9 내지 도 11은 인쇄 헤드의 다른 실시예의 측면도.
도 12는 인쇄 헤드의 또 다른 실시예의 측면도.
도 13와 도 14는 일 방향 주사와 양 방향 주사에 대한 시간에 대한 주사 운동의 다이아그램.
도 15는 단일한 주사 반사경와 주사 렌즈를 사용하는 주사 스킴(scheme) 의 다른 실시예의 사시도.
도 16은 공작물상에 상의 상부 평면도.
도 17은 회절성 주사 렌즈를 사용하는 주사 스킴의 상이한 실시예 도시하는 도해도.
도 18과 도 18a 그리고 도 18b는 도시한 주사 장치를 사용하여 초평면에 상이 맺혀진 스폿을 도시하는 다이아그램.
도 19는 광 섬유 결합된 레이저 빔을 사용하는 주사 스킴의 또 다른 실시예의 사시도.
도 20과 도 21은 도 19에 도시한 주사 스킴을 사용하는 초평면에 상이 맷혀진 스폿을 도시하는 다이아그램.
도 22는 마크 생성과 경화가 동시에 이루어지는 주사 스킴의 사시도.
도 23은 도 22에 도시한 주사 스킴과 함께 사용되는 색소(色消) 주사 렌즈의 다이아그램.
도 24 내지 도 24b와 도 25 내지 도 25b는 도 22에 도시한 주사 스킴을 사용하여 초평면에 상이 맺혀진 스폿을 도시하는 다이아그램.
도 26과 도 26a는 인쇄 헤드의 다른 실시예의 측면도.
도 27은 인쇄 헤드의 또 다른 실시예의 사시도.
도 27a는 도 27에 도시한 인쇄 헤드의 횡단면 측면도.
도 28은 스캐너 각도 엔코더의 다른 실시예의 개략 측면도.
일반적으로 말하면, 본 발명의 한가지 양태는 공작물상에 화소를 마킹하는 기술에 관한 것이다. 방사선 빔이 광로를 따라 공작물을 향하여 지향된다. 그 방사선 빔을 광소자가 주사선을 따라 스위프(sweep)시키고 회절성 주사렌즈가 그 방사선 빔을 공작물의 표면과 관련된 영상 평면에 집속시킨다.
본 발명을 실시하는 수단에는 다음과 같은 특징 중 하나 이상이 포함된다. 주사 렌즈는 빔이 충돌하는 전면과 이면을 구비하고, 전면만이 회절성표면이다. 주사 렌즈는 영전력(零電力) 기재(a zero-power substrate)를 포함한다. 주사 렌즈와 영상 평면과의 사이의 광로를 따라 평행 평면의 압력 윈도우(a plane parallel pressure window)가 배치된다. 주사 렌즈에 의해 집속된 빔은 콜리메이트 빔(collimated beam)이다. 방사선 빔은 다이오드 레이저에 의해 발생된다. 그 방사선 빔을 광섬유가 상기 광소자로 전달한다. 광섬유에서 나오는 방사선은 콜리메이팅 렌즈(collimating lens)에 의해 콜리메이트(번역자 註:렌즈를 통과한 광선이나 전자선을 평행하게 하는 것을 말함)된다. 절곡 반사경(a fold mirror)이 방사선 빔을 재지향시킨다.
일반적으로 말해서, 본 발명의 다른 한 가지 양태는 방사선 빔을 광로를 따라 공작물을 향하여 지향시키는 것을 포함한 공작물 상에 화소를 마킹하는 기술에 관한 것이다. 빔은 주사(예컨대, 래스터 주사)되어 화소 위치 어레이를 형성한다. 빔을 공작물의 표면과 관련된 영상 평면을 따라 집속시키기 위하여 회절성 주사렌즈가 사용된다.
본 발명을 실시하는 수단은 다음과 같은 특징중 한 가지 이상을 포함할 수 있다. 빔은 다이오드 레이저에 의해 발생된다. 빔은 광섬유에 의해서 전달된다. 광섬유를 벗어나는 빔은 콜리메이팅 렌즈에 의해서 콜리메이트된다.
일반적으로 말해서, 본 발명의 다른 한 가지 양태는 공작물상에 마크를 생성하는 기술에 관한 것이다. 공작물은 마크를 생성 및 경화시키기 위한 마킹 스테이션(marking station)에 정주된다. 제1 방사광원으로부터 마크를 생성하기 위한 공작물상의 위치로의 제1 광로와, 제2 방사광원으로부터 마크를 경화시키기 위한 공작물상의 위치로의 제2 광로가 있다.
본 발명을 실시하기 위한 수단은 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 광소자가 제1 및 제2 빔을 주사선을 따라 스위프하여 공작물상에 복수 개의 마크를 생성한다. 주사 렌즈가 제1 및 제2 빔을 상기 표면과 일치하게 배치된 영상면에 집속시킨다. 주사 렌즈는 상기 제1 빔과 제2 빔에 대하여 실질적으로 같은 초점 거리를 갖는다. 주사 렌즈는 2개의 다른 유리로 제작된 무채색 주사 렌즈이다. 마크는 실질적으로 동시에 생성 및 경화된다. 빔 콤바이너(beam combiner)가 제1 빔과 제2 빔을 조합한다. 빔 콤바이너에는 제1 빔은 반사하고 제2 빔은 통과시키는 피막이 있다. 제1 빔은 파장이 약 970 내지 980 nm이고, 제2 빔은 파장이 약 670 nm이다. 제1 빔은 제1 다이오드 레이저에 의하여 발생되고, 제2 빔은 제2 다이오드 레이저에 의하여 발생된다. 공작물이 장치에 대하여 같은 위치에 있을 때 마크가 생성되어 경화된다. 복수 개의 제1 및 제2 방사선 빔이 공작물을 향하여 지향되어 공작물상에 복수개의 마크를 생성한다.
일반적으로 말해서, 본 발명의 다른 한 가지 양태는 래스터 스캐너 내의 주사 반사경의 각도 위치를 측정하는 기술에 관한 것이다. 방사선 빔의 광원은 주사중에 주사 반사경으로부터 반사되게 지향되어 있다. 각선(刻線)이 형성된 광소자(a ruled optical element)가 주사중의 주사 반사경으로 부터의 반사 후에 방사선 빔을 수광한다. 그 빔은 주사중에 각선(刻線, rulings)을 가로질러 이동한다. 광 검출기가 빔이 상기 각선이 형성된 광소자에 충돌한 후에 그 빔을 수광하여 주사중 상기 빔이 일련의 각선을 가로질러 이동하는 시기를 검출한다. 광소자 근처에서 렌즈가 입임을 집속하며, 빔이 상기 각선이 형성된 광소자를 통과한 후에 다른 렌즈가 빔을 집광하여 중계하는 데, 그 빔은 재지향되어 주사중에 상기 검출기에 부딪힌다.
본 발명을 실시하기 위한 수단은 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 렌즈는 광원과 주사 반사경 사이에 배치되며, 따라서 빔은 초평면(焦平面)에 집속된다. 렌즈는 단일의 평철(平凸) 유리 렌즈(plano-convex glass lense)이다.
일반적으로 말해서, 본 발명의 다른 하나의 양태는 공작물의 표면상에 마크를 위치시키는 인쇄 헤드에 관한 것이다. 연속된 웹 형태의 잉크 매체는 유연성 벽을 구비하고 내부에서 가압된 챔버(a compliant-walled, internally pressurized chamber)의 외표면과 연관되어 있다. 상기 챔버의 벽은 빔이 그 챔버 벽을 통과하여 상기 연속된 웹에 부딪힐 수 있게 한다.
본 발명을 실시하는 수단은 다음과 같은 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 하나의 구조체가 상기 연속된 웹을 챔버 벽을 따라서 당긴다. 유연성 벽을 구비한 챔버는 웹이 챔버의 벽을 따라서 당겨짐에 따라 챔버의 내부 압력이 상기 웹에 가해질 수 있게 한다. 유연성 웹을 구비한 챔버는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로 구성된다. 공작물 표면은 불규칙한 표면을 구비하며, 유연성 벽은 챔버와 불규칙한 표면이 밀접하게 접촉할 수 있게 한다.
일반적으로 말해서, 본 발명의 다른 한 가지 양태는 공작물의 표면에 스폿을 인쇄하는 기술에 관한 것이다. 유연성 벽을 구비한 챔버에는 내부 압력이 가해진다. 연속된 잉크 매체의 웹은 유연성 벽을 구비한 챔버의 외면에 정합(整合)한다. 상기 챔버 내에서 빔이 통과하여 연속된 웹을 타격한다. 공작물은 그것의 표면이 잉크 매체로부터 잉크 스폿을 받는 방향에 유지되어 있다.
본 발명의 실시 수단은 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 공작물의 표면은 불규칙한 표면을 구비하고, 유연성 벽은 상기 챔버가 상기 불규칙한 표면과 밀접하게 접촉할 수 있게 한다. 상기 웹은 유연성 벽을 구비한 챔버를 따라 당겨지며, 상기 웹이 상기 유연성 벽을 구비한 챔버를 따라 당겨짐에 따라 상기 챔버의 내부 압력이 상기 웹에 가해진다.
일반적으로 말해서, 본 발명의 다른 한 가지 양태는 공작물 표면상에 스폿을 인쇄하는 인쇄 헤드에 관한 것이다. 챔버는 레이저 빔 통로용 슬롯을 구비한다. 연속된 웹 형태의 잉크 매체는 챔버의 저마찰 계수의 피막과 접촉하며, 따라서 공작물과 접촉하고 있는 웹에 의해서 그 웹과 챔버 사이에 밀봉부가 형성됨으로써 상기 통로가 가압될 수 있게 한다.
본 발명의 실시 수단은 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 공작물 표면은 불규칙한 표면을 구비하며, 가압 챔버는 웹이 상기 불규칙한 표면과 밀접하게 접촉할 수 있게 한다. 웹은 장력이 작용되는 상태로 배치되어 그 웹과 공작물과의 사이의 마찰에 의해서 진행되는 데, 상기 장력은 웹을 공작물로부터 벗기기 위한 것이다.
일반적으로 말해서, 본 발명의 다른 한 가지 양태는 공작물의 표면에 스폿을 인쇄하는 기술에 관한 것이다. 연속된 잉크 매체의 웹이 레이저 빔 통로용 슬롯을 구비한 챔버의 저마찰 계수 피막과 접촉된다. 공작물은 그것의 표면이 잉크 매체로부터 잉크 스폿을 받음과 아울러 상기 연속된 웹과 접촉하는 방향에 있도록 유지된다. 챔버가 공작물과 접촉하여 그 챔버와 웹 사이에 밀봉부가 형성되면 상기 챔버에 내부 압력이 가해진다. 빔은 상기 통로를 통과하여 상기 연속된 웹을 타격한다.
본 발명의 실시 수단은 다음의 특징들 중 한 가지 이상을 포함할 수 있다. 웹은 장력이 가해진 상태하에서 위치된다. 웹은 그 웹과 공작물 사이의 마찰에 의해서 진행되며, 상기 장력은 웹을 공작물로부터 벗겨낸다. 공작물 표면은 불규칙한 표면을 포함하며, 가압된 챔버는 상기 웹이 상기 불규칙한 표면과 밀접하게 접촉할 수 있게 한다.
본 발명의 장점은 후술되는 것들 중 한 가지 이상을 포함할 수 있다.
본 발명은 단지 기계적인 공간 및 타이밍 제약에 의해서만 제한되는 다양한 기재(基材)상의 n 개의 인쇄 지점에서 작용함으로써 n 가지 색상의 영상을 생성할 수 있다.기존의 주사선을 겹쳐씀(overwriting)으로써(이는 화소 변수를 달리하는 2 이상의 영상을 필요로하며 늦게될 것임), 처리량을 약간만 훼손하면서 색상 생성 공정을 변형시킬 수 있다. n 개의 레이저/변조기(modulator) 대신에 단 하나의 레이저와 공학 빔 편향/변조 기구로 n 가지의 색상이 구현되는 반면에, 높은 공정 속도가 유지된다.
영상 화소를 생성하기 위하여 표준의 256 칼라/인덱스 칼라 .TIF 파일 포맷을 사용하면, 입수할 수 있는 다양한 소프트 웨어를 영상을 생성하는데 사용할 수 있다고 하는 장점이 있다. 칼라/편향 및 진폭을 직접 규정하기 위하여 .TIF 팔렛(palette)을 사용하면, 룩업 테이블 연산(look up table operations)을 위해 필요한 소프트웨어 및 하드웨어 오버헤드(the software and hardware overhead)가 배제된다. 화소당 단지 1 바이트만이 페치되기(fetched) 때문에, 하드 웨어의 대역 요건이 낮고 데이터 전달은 매우 빠르다. 적절한 인쇄 포일(피복된 웹)을 사용하면 16 레벨의 그레이 스케일 인쇄(gray scale printing)가 가능하게 된다. .TIF 포맷 택그 필드(.TIF format tag fields)는 다양한 도트 농도, 주사선 길이 및 주사선 개수를 인쇄하도록 자동 설정하는 데에 사용될 수 있다.
영상 파일을 영상 발생 컴퓨터로부터 인쇄 제어 프로세서로 전달하기 위하여 비회전 데이터 저장 매체(a non-rotating data storage medium)를 사용하면, 사무실과 인쇄 지점 사이에서 상기 영상 발생과 인쇄 제어의 두 가지 기능을 분리시킬 수 있을 뿐만 아니라, 그 두 기능을 동일한 인쇄 지점에 나란히 공존할 수 있게 할 수 있다. 몇 가지 환경에서는, 품질 관리를 위하여, 기계의 오퍼레이터가 영상 생성 기능에 접근하는 것을 억제하는 것이 유용할 수도 있다.
스캐너 자체에서 반사된 빔으로부터 직접 읽어내는 스캐너 엔코더가 아날로그 위치 검출기(예를 들면, 가변 캐패시터) 보다는 더 정밀하고 반복성이며 선형성(linear)이다. 엔코더는 또한 극도로 높은 해상도의 필요성의 면에서도 또한 정확하며, 스캐너의 진동 모드에 대해서 대체로 내성(耐性)이 있으며, 샤프트의 유연성(shaft flexibility)에 의하여 영향을 받지 않는다.
다른 장점 및 특징은 후술되는 설명 및 특허 청구의 범위로부터 명확해질 것이다.
참조번호 20으로 도시한 방향의 생산 라인을 따라 진행되는 일체화된 일련의 회로 팩키지(16)의 표면(14)위에 3색의 영상(12)을 마킹하는 주사식 마킹 장치(10;도 1)에 있어서, 레이저 빔(22)은 일련의 광소자를 거쳐서 궁극적으로 표면에 잉크를 칠하는 인쇄 포일(25)을 치는 인쇄 헤드(24)를 통과하는 경로를 갖는다(도 1에서는 명확성을 기하기 위해서 팩키지(16)가 인쇄 헤드의 하부에 거리를 두고 도시되어 있다. 실제 인쇄중에 인쇄 헤드의 바닥은 팩키지의 표면에 인접되고 포일은 이 팩키지의 표면과 접촉된다).
레이저 빔(22)는 비교적 저렴한 25 와트의 이산화탄소 레이저(26)로부터 공급되는 빔이다. 상기 빔(22)은 약 3mm의 직경을 갖는다. 빔 분할기(28)에서 빔은 서로 직각이 되는 2개의 빔으로 분할된다. 하나의 빔(30)은 빔의 전력을 감지하고 피드백 루프로 출력 신호를 방출하여 작동 변수를 제어하는 전력 미터(32)로 전달되어 레이저의 출력을 원하는 수준(예컨대 25와트)으로 유지한다. 제2 빔(34)는 평면 반사경에 의해 직각으로 반사되고 음향-광학 편향기(38)를 통과하여 방출된다. 상기 편향기는 인근 필드(예컨대 8")을 벗어나 위치한 레이저로부터 시스템의 광학축을 따라 충분한 거리로 간격을 두고 설치된다. 상기 편향기는 빔이 참조번호 40으로 도시된 방향을 따라 관통하도록 허여할 수 있으며, 빔의 일부를 편향 입력 신호(48)의 제어 하에서 고속으로 미리 정해진 적어도 3개의 새로운 방향 (42,44,46)중 어느 하나에 부합되도록 방향을 재설정(전환)할 수 있다. 상기 편향기는 또한 진폭 신호(49)에 응답하여 빔의 어느 부분의 방향을 재설정할 것인가를 제어함으로써 빔에 의해 전달된 에너지의 진폭을 변경할 수도 있다. 도면에서는 명확성을 기하기 위해 동시에 3개의 출력빔(42,44,46)이 도시되었지만, 작동시에는 도시된 3개의 경로중 하나의 빔으로만 전환되어질 수 있다.
상기 빔이 전환되지 않은 방향(40)을 통과하면 이 빔은 빔 스톱(53)에 부딪치게 되는데, 이는 편향 입력 신호(48)가 마크 되어질 화소가 없음을 나타내게 될 때 이루어진다. 빔을 다른 방향(42,44,46)으로 전환하는 것은 인쇄 헤드에 의해 규정된 3개의 인쇄 스테이션 중 하나에 위치된 통합된 3개의 회로 팩키지중 선택된 하나의 팩키지 상의 화소 위치에 마크 생성을 초래한다.
편향기로부터 유도된 모든 경로는 긴 초점 길이의 평철렌즈(50)를 관통하게 된다. 빔이 경로(42,44,46)를 따라서 지향되면, 렌즈(50)는 이 렌즈(50)로부터 약 30"의 거리에서 3개의 볼록 반사경(52,54,56)중 상응하는 하나의 반사경 상에 작은 스폿으로 빔을 집속한다.
3개의 반사경은 3개의 볼록 반사경(64,66,68)중에 해당되는 하나의 반사경에 부딪치도록 하는 3개의 약간 발산하는 경로(58,60,62)중 하나를 따라 각각 빔을 반사하도록 하는 형상으로 장착된다. 각 반사경(52,54,56)이 볼록함으로 인해서 빔이 해당 반사경(64,66,68)를 통과함에 따라서 빔의 분산을 초래하게 된다. 반사경(64,66,68)은 약 1인치의 직경으로 빔을 콜리메이트하고, 빔이 진동하는 기계화된 알루미늄 스캐너(76)의 3개의 편평한 반사경 부분(70,72,74)중 해당하는 하나의 부분을 향하도록 한다. 스캐너(76)는 검유계 스캐너를 시뮬레이트하도록 작동되는 부러시가 없는(brushless) 직류 모터(78)에 의해 샤프트 축 주위에서 전˙후로 흔들리도록 구동되고, 신호(80)에 의해 제어된다.
각 주사 반사경 부분은 3개의 집속 렌즈(82,84,86)중 해당하는 하나를 통과하여 인쇄 헤드(2)의 3개의 인쇄 스테이션 중 해당하는 하나로 빔을 반사한다. 각 렌즈(82,84,86)는 편평한 필드 주사 렌즈이다. 렌즈(82,84,86)들은 일반적으로이산화탄소 레이저의 파장에서 사용되도록 설계된다.
다른 레이저들 예컨대 야그 레이저 또는 헬륨네온 레이저도 사용가능하다.
3색 마킹
도 1에 도시된 시스템에 의해 마크된 완성된 영상(90;도2)에서 각 화소 위치는 3색(A,B, 또는 C)중 어느 하나를 가지거나 무색일 수 있다. 색상(A)를 띨 화소들은 스테이션(I)에서 인쇄되어지고, 색상(B)를 띠게 될 화소는 스테이션(II)에서 인쇄되며, 색상(C)를 띠게될 화소들은 스테이션(III)에서 인쇄된다. 인쇄중에 3곳의 스테이션 모두가 인쇄되어질 표면에 의해 동시에 점유되어질 수 있다. 3곳의 스테이션에서의 화소의 인쇄는 인터리빙(interleaving)된다.
완전한 색상의 영상을 표면에 인쇄하기 위한 완성된 마킹 주기는 표면이 연속적으로 3곳의 스테이션(I,II,III)에서 위치를 점유하는 3개의 부주기를 포함한다. 예컨대 제1 부주기에서는 표면(92)이 스테이션(I)에서 색상(A)를 수용하면서(색상 A에 상응하는 부분적인 인쇄의 형태로), 제2 표면(94)은 스테이션(II)에서 색상(B)를 수용하며, 3번째 표면(96)은 스테이션(III)에서 색상(C)를 수용한다. 제2 부주기에서는, 표면(92)이 스테이션(III)에서 색상(C)를 수용하는 식으로 진행된다. 하나의 완료된 마킹주기의 끝에서 하나의 표면은 완성된 인쇄(90)를 형성하는 3개의 부분적인 인쇄로 완전히 인쇄되고, 제2 표면은 2종의 색이 인쇄되며, 제3 표면은 하나의 색상만이 인쇄된다.
3색의 인터리브된(파즈된) 인쇄는 음향-광학 편향기의 제어에 의해 달성된다. 주사 반사경은 영상 화소의 개념적인 행 에컨대 도면의 상부에서 시작되어 바닥으로 진행하는 행(1)을 따라 레이저 빔의 주사를 유발한다. 개념적인 행(1)의 각 화소는 실제로 3곳의 스테이션에서 3개의 행--1행(I)과, 1행(II) 그리고 1행(III)--중 하나를 따라서 놓인 부분적인 인쇄 화소로서 3가지로 구현 가능하다. 주사된 빔이 행을 따라 어떠한 종행(화소 위치)에 도달하면, 음향-광학 편향기가 이 빔을 3개의 스테이션중 어느 하나로 지향시켜 그 행 위에 해당하는 부분적인 인쇄 화소가 인쇄 될 수 있다. 예컨대 참조번호 114지점을 통과한 화소(102)들은 차례로 주사 행(1)의 과정에서 인쇄된다. 도 2로 도시된 인쇄의 진행은 단지 행(1)의 완료이다. 또한 도 2에서 명확성을 위해서 인쇄되어질 표면 부분만을 도시하였고, 이 부분들은 실제 시스템에서는 보다 근접된 간격을 두고 있다. 표면(98)은 영상 일부분의 인쇄된 화소를 모두 도시한다.
상이한 광학적인 구성
다른 실시예에 따른 스킴에서 집속 렌즈(88,90,92)들은 회절성의 주사 렌즈들이다. 도 17을 참고로 하는 스킴에서는 주사 반사경(70)상에 고정된 각도로 입사하는 10.6μ으로 콜리메이트된 입사광(808)은 반사경(70)에 의해 반사되고, 여전히 콜리메이트 광이 회절성 주사 렌즈(810;뉴햄프셔의 킨에 소재를 둔 OFC-Diamond Turning Division으로부터 입수가능한)의 회절면(812)에 부딪치게 된다. 회절성 표면(812)은 빛을 주사렌즈(810)의 영-전력 기재(814)와, 아연셀렌 평행 평면 압력 윈도(818;팬실배니아 색손버그 소재의 II-VI 인코포레이티드 로부터 입수가능한)를 통과하여 영상 평면(820)에 집속한다. 압력 윈도(818)는 광학기구와 인쇄 헤드내에 포일 사이에 밀봉을 제공하여 포일에 대해 양의 공기압(空氣壓)을 허여할 수 있게 된다. 포일 장력은 이후 인쇄시에 포일로부터 최적의 잉크가 전사되도록 조절되어진다. 주사 반사경(70)는 통상 입사광에 대해 45도[위치(809)]로 위치가 설정된다. 반사후에 빛은 입사광에 대해 90도 방향으로 지향되고 회절성 주사 렌즈(810)의 광축에 평행하게 되면서 회절성 주사 렌즈(810)에 의해 영상 평면(820)내에 스폿에(822)에 집속된다.
주사 반사경(70)의 다른 각도 위치[도 17에 4개의 위치(824,826,828,830)가 도시]에서 반사광은 광축을 벗어나 주사 렌즈(810)에 입사된다. 상기 위치들은 축을 벗어난 빔과, 각각의 영상 평면 스폿(832,834,836,838)을 초래하게 된다.
각 빔은 그 위치가 Y = FxΘ의 식으로 부여되는 영상 평면내의 필드 포인트에 초점이 맞추어지는데, 여기서 y 는 축으로부터의 이탈거리이고, Fx는주사 렌즈의 초점 길이이며, Θ는 계획된 45도의 정향(定向)으로부터 주사 반사경(70)의 각도 편향의 2배이다.
따라서 단일 소자 회전 주사 렌즈(810)는 주사 반사경(70)의 각도에 선형적으로 비례하는 영상 포인트의 위치와 더불어 편평한 필드에 주사된 영상을 생성한다. ON 축의 스폿(840)과, 축으로부터 9.45도 이탈한 스폿(841) 그리고 축으로부터 13.5도 이탈한 스폿상에 기하학적인 스폿 형상과 크기가 도 18에 도시된다. 스폿 반경의 함수로써 비에너지가 도 18a로 도시된다. 도면에 도시된 바와 같이 회절성 주사 렌즈(810)는 주사된 영상을 가로질러 균일하게 편향 제한된 스폿 프로파일을 생성한다. 도 18b는 ON 축의 스폿(843)과 축으로부터 9.45도 이탈한 스폿(844) 그리고 축으로부터 13.5도 이탈한 스폿(845)에서의 기하학적인 스폿 크기에 초점 이동의 영향을 도시한다. 음의 이동은 화살표(846;도 17)방향이고, 양의 이동은 화살표(847)의 방향이다.
일련의 종래의 그라운드 렌즈(ground lense)와 광택처리된 구형상 렌즈(polished spherical lense)를 사용하는 방법보다 단일한 회절성 주사 렌즈의 장점에는 조립과 정렬이 감소되고 작고 가벼운 구조물과 개량된 스폿 균일성이 포함된다.
도 19로 다른 스킴이 도시된다. 여기서 광원(도시되지 않음)은 970nm 내지 980nm 사이의 파장의 다이오드 레이저이다. 상기 다이오드 레이저는 이산화 탄소와 야크레이저에 비해 약 4 내지 5배 정도 더 효과적이다. 0.40 수치의 구경을 갖는 원형 섬유 광 케이블(850)에 의해 빛이 전달된다. 상기 빛은 케이블(850)으로부터 발산되고 단일한 성형된 유리 비구면(非球面)렌즈(852;플로리다 알라튜아 소재의 Geltech 사로부터 입수가능한)에 의해 수렴되고 약 5.0mm의 직경으로 콜리메이트 된다. 상기 콜리메이트 된 광은 고정된 각도로 주사 반사경(70)상에 입사된다. 주사 반사경(70)은 회전되어 평행하게 된 빔이 집속 렌즈(854;매사츄세츠의 우번소재의 opticcraft 사로 부터 입수가능한)의 동공부(pupill) 주위로 각도를 형성하는방식으로 주사된다. 상기 초점 렌즈(854)는 평행하게 된 빔을 가로지르고, 반사경(856)를 매개로 초평면 또는 영상 평면(820)에 초점이 맞추어진 스폿을 형성한다. 주사 반사경(70)는 주사 렌즈(854)의 동공부와 일직선으로 정렬되어 흐려지거나 동공부가 이동되는 것을 방지하게 된다.
상기 다이오드 레이저원은 한계 치수 바로 아래의 원하는 전력 레벨로 다이오드 구동 전류를 전환함으로써 변조된다. 상기 방식으로, 다이오드 원이 켜질 때마다 주사 렌즈 초점에 도트가 형성된다.
주사 렌즈(854)와 초평면(820) 사이에 절곡 반사경(856)이 도시된다. 상기 절곡 반사경(856)은 광학기구(852,70,854)가 수평 평면내에 장착되고 인쇄 빔이 하부로 인쇄될 부분의 상부에 편향 되어질 때 사용된다.
축위의 스폿(858)과, 축으로부터 9.45도 이탈한 스폿(859) 그리고 축으로 부터 13.5도 이탈한 스폿(860)의 기하학적인 스폿 형상과 크기가 도 20에 도시된다. 소량의 구면상의 탈선과 비점수차(非占收差)들이 축을 벗어나 존재하지만 스폿 다이아그램들은 인치당 500 도트의 인쇄에 대해 원하는 분산 한계 이내에서 여전히 양호하다. 도 21은 ON 축의 스폿(861)과 축으로부터 9.45도 탈선한 스폿(862) 그리고 축으로부터 13.5도 탈선한 스폿(863)에 대한 2개의 포개진 수직 축(X,Y)을 따라서 상대 방사도를 도시한다. 도시된 바와 같이 대부분의 에너지는 인치당 500도트의 인쇄에 요구되는 50 μ(0.002")직경 내에서 집중된다. 도 21에 도시된 방사도의 프로파일은 스폿 프로파일이 도 20에 도시된 분포에 아주 경미하게만 의존함을 보인다. 이는 시스템이 도 20에 도시한 바와 같이 기하학적인 에러가 아주 적도록 회절이 제한된다는 것에 기인한다.
본 시스템의 장점에는 외부의 변조기와 다른 보조 광학기구를 필요로하지 않는 다이오드 레이저 원의 직접 변조와; 폐쇄된 루프 수냉(水冷却) 장치를 필요로 하지 않는 다이오드 레이저 원의 공냉각(空冷却); 적은 팩키지안으로 용이하게 맞추어 설비되는 인쇄 헤드/엔진을 허여하는 작은 콤팩트한 크기가 경량이고 용이하게 이동가능하다는 것; 다이오드 레이저 파장이 주사 렌즈상에 요구를 줄이는 높은 F/no를 허여하므로 주사하고 빔을 이송하는 단순한 광학적인 장치로 인해 광학 기구로 사용되는 유리재가 저렴하고 보편화된 것 일 수 있으며, 유리 광학기구가 적외선 파장 부근에서는 본질적으로 흡수하지 않으므로 높은 광학 효율을 갖는다는 것을 포함한다.
도 19에 도시된 다이오드 인쇄 빔의 적외선 파장 부근은 충분히 가시지역에 근접되어 적외선 파장 부근의 에너지와 가시파장에 경화광이 동시에 포일쪽으로 이송되도록 설계할 수 있다.
도 22에 있어서, 예컨대 도 19도를 참조로 전술한 바와 같이 케이블(850)로 부터 평행하게 된 또는 광학기구로부터 직접 결합된 인쇄광(88)과, 예컨대 콜리메이트 광학기구에 직접 연결되거나 섬유 광 케이블에 의해 연결된 다이오드 레이저 원으로부터 발생되는 670nm의 적색 가시광이 이색(二色) 빔 콤바이너에 의해 결합된다. 빔 콤바이너(882)는 800nm 이하의 파장의 빛은 투과하고 800nm이상의 파장을 갖는 빛은 거의 100% 반사하도록 설계된 유전체 대역 여파기(bandpass filter) 피막을 구비한다. 975nm의 인쇄 빔은 빔 콤바이너(882)로 부터 그 입사 각도로부터 90도로 반사되는 한편 콜리메이트 된 적색의 경화 광은 관통된다. 콜리메이트된 양 빔(884)은 이제 동일선상에 놓이고 겹쳐진다. 양 빔(884)는 이후 주사 반사경(70)로부터 반사되어진다. 주사 반사경(70)의 회전은 콜리메이트 된 빔(884)이 색소 주사 렌즈(886;옵티크래프트사로 부터 입수가능한)의 동공부 주위로 각이진 방식으로 주사하는 것을 초래한다. 상기 주사 렌즈는 평행하게 된 빔(884)를 가로지르고, 초평면 또는 영상 평면(820)내에 초점이 맞추어진 스폿(888)을 형성한다. 절곡 반사경(856)은 주사 렌즈(886)와 초평면(820) 사이에 도시된다.
초점을 맞추는 렌즈(886)는 970nm와 980nm사이의 파장과, 670nm의 파장에 대해 동일한 초점 길이를 가지므로 양 광 빔이 동일한 종방향과 횡방향 평면내에 집속되는 것을 보장한다. 경화광은 반드시 인쇄된 도트상에 동시에 포개져서 잉크가 용해되자 마자 즉각적으로 잉크를 경화한다.
도 23에 있어서, 색소 주사 렌즈(886)는 2개의 다른 유리(890,891)로 제조되어 소색성을 달성하게 된다. 유리(890)는 양의 전력을 갖고, 예컨대 SK16과 같은 높은 분산을 갖는 크라운 유리(crown glass)이다. 유리(891)는 음의 전력을 가지며 예컨대 SF6과 같은 낮은 분산을 갖는 플린트(flint) 유리이다. 상이한 분산과 연결된 양과 음의 전력의 조합은 원하는 전력과 그에 따른 초점길이를 갖고 반드시 선택된 파장에서는 분산이 없는 색소 렌즈(886)를 생산한다. 2종의 유리(옵티크래프트로 부터 입수가능한)는 서로 접합되어 제조비가 적고 정렬이 용이하게 되는 장점을 갖는다. 상기 렌즈는 하나의 평면(892)을 포함한다. 2개의 유리들은 일반적인 재료이고 세공이 용이하다.
ON 축 위치(893)와, 축으로부터 9.45도 이탈한 위치(894), 그리고 축으로부터 13.5도 이탈한 위치(895)에 마킹하고 ON 축 위치(893a)와, 축으로부터 9.45도 이탈한 위치(894a), 그리고 축으로부터 13.5도 이탈한 위치(895a)를 경화하기 위한 기하학적인 스폿의 형상과 크기는 도 24로 도시되고, 마킹을 위한 스폿 반경의 함수로서 비(比)에너지가 도 24a에 도시된다. 경과광 스폿은 주사 평면을 가로질러 인쇄 스포트의 50μ의 직경내에 완전히 포함된다.
도 24b는 ON 축 위치(896)와, 축으로부터 9.45도 이탈한 위치(897), 그리고 축으로부터 13.5도 이탈한 위치(898)상에 초점 이동의 영향을 도시한 것이다. 음의 이동은 화살표(899;도 23)의 방향이고, 양의 이동은 화살표(899b)의 방향이다.
구면상의 소량의 이탈과 비점수차들은 축을 벗어나 존재하지만 스폿 다이아그램은 인치당 500의 인쇄용으로 바람직한 이탈 한계내에서 여전히 양호하다. 도 25오 25b는 ON 축에 위치(893)와, 축으로부터 9.45도 이탈한 위치(894), 그리고 축으로부터 13.5도 이탈한 위치(895)에 대한 스포트 직경의 반경을 따라 상대적인 방사도를 도시한다. 도시된 바와 같이 대부분의 에너지는 인치당 500도트의 인쇄에 필요한 50μ(0.002")직경내에서 집중된다.
인쇄/경화 시스템의 장점은 적고 콤팩트한 크기와 효율에 있다. 추가적으로 경화 공정은 인쇄 공정에 여분의 시간이 추가되지 않는다.
스캐너 각도 위치 엔코더
공작물의 각 주사선을 따라 마크된 화소들이 고르게 간격을 두어 설치되고, 정확하게 위치되도록 보장하기 위해서는 저 전력(1 내지 3 밀리 와트) 보조 레이저(헬륨 네온 또는 다이오드 레이저 바람직하기로 가시 가능한)빔(510;도 3)이 주사 반사경(도1;명확성을 위해 위치 엔코더는 도 1에 도시되지 않음)의 중간 반사경 소자(72)의 편평한 반사경 표면으로부터 반사된다. 엔코더에 의해 사용되도록 제공된 다른 반사경 표면(예컨대 다른 각도를 갖는 반사경 표면)이 대신 사용될 수 있다.
주사 반사경 진폭(512;중앙 각 위치의 양 측면상에 - 3.183 또는 + 3.183도의 각도 범위로)이 주사선을 따라 연속적인 화소 위치에 도달함에 따라서 빔의 집속된 변형물(514)은 투명한 기재(520;도 3의 상부 두부에 도시된)상에 형성된 연속적인 평행한 각선(518)을 가로질러 전˙후(516)로 주사하고, 이후 광구경(廣口徑;0.250인치 직경)의 광 검출기(524)위에 투영된다.
집속되고 반사된 빔의 직경에 비해 각선의 폭은 각각의 선이 통과 될 때 검출기 출력 신호(526)가 표시되는 것을 보장하기에 절적하도록 결정된다. 각선의 수는 주사선을 따라 위치되어 질 화소의 수보다는 적어도 동일하거나 크고 그 간격은 주사선을 따른 화소의 간격을 나타낸다. 설정 중에 각선 기재의 위치는 집속되고 반사된 빔이 제1 각선을 거쳐가는 그 순간에 공작물의 주사선의 제1 도트 위치에 도착되도록 설정된다.
주사중에 출력 신호(526)는 거쳐간 각 각선에 대한 표시를 제공한다. 출력 신호(526)는 프로세서(120)의 DMA 제어기 부분(610)으로 이송된다. 각 화소의 위치에 이르면, 신호(526)는 마크 생성이 그 화소 위치에서 이루어지는지 여부를 판단하는 연관된 영상 바이트를 DMA 제어기가 페치하도록 하며; 그 화소 위치에서 이루어지고 있다면 원하는 표면(색상;92,94,96;도 2)에 인쇄 되어질 화소를 지향하도록 하는 신호를 편향기에 보낸다. 이러한 방식으로 주사 라인을 따라 도트의 마크 생성이, 마크 생성 빔을 반사하는 동일한 표면(또는 적어도 동이한 구조에 조립되거나 부착된 반사경 표면)으로부터 반사된 광 빔을 근간으로 하여 간단히 그리고 정확하게 촉발된다.
도 3에 있어서, 빔(510)은 헬륨-네온 레이저(530)으로부터 발생되고, 출력 빔(532)은 빔 확장기와 콜리메이트 렌즈(536)을 경유한다. 결과로 초래되는 빔은 약 1/2 인치의 스폿 크기를 가지며, 이후 평면의 직각 반사경(538)로부터 주사 반사경 위에 반사된다. 주사 반사경으로부터 반사된 빔은 각선 기재상에 집속하는 집속 렌즈(540)를 투과하게 된다. 각선 기재로부터 발산된 빔은 렌즈(542)에 의해 집속이 해제되면서 검출기를 지향하게 된다. 점선으로 도시된 바와 같이 스캐너가 그 스트로크의 상부 끝단에 위치되면 빔(14)은 각선 기재의 상부 부근을 지향하게 된다. 스캐너가 그 범위 전체를 스위프하면 빔(14)은 각선 기재를 가로질러 스위프된다. 렌즈(542)는 빔의 방향을 재설정하고 발산하여 주사 반사경이 전체 범위를 스위프함에 따라서 하나의 광구경 검출기가 빔을 계속적으로 수광하도록 한다.
도 28에는 위치 엔코더의 다른 실시예가 도시된다. 다이오드 레이저(942)로부터 635nm로 콜리메이트된 광(940) 빔이 단일한 평면의 볼록 유리 렌즈(944)에 축위로 입사된다. 렌즈(944)는 빛을 평면(946)을 따라 초점을 향해 집속한다. 주사 반사경(70)와 초평면(;946) 사이에 거리와 동일한 반경으로 초평면(946)을 따라서 아크를 경유하도록 초점이 맞추어진 스포트를 부세하는 초평면(946)과 렌즈(944)사이의 빛을 주사 반사경(70)가 가로지른다. 초평면(946)을 따라 초점이 맞추어진 스포트의 위치는 선형적이고 경유각도와 경유 거리의 적(積)으로 부여된다. 만곡된 각선(948;매사츄세츠 케름스포드소재의 Phototool Engineering, Inc.로부터 입수가능한)은 주사 반사경(70)의 위치에 상응하는 스포트의 선형 주사을 발생하는 초평면(946)을 따라 위치된다. 각선(948)을 관통하는 빛은 릴레이 렌즈쌍(950)에의해 광검출기(524)에 릴레이된다. 렌즈쌍(950)은 광검출기상에 빛을 다시 다시 상을 만들어 주사중에 비네팅과 이에 따른 신호 변화가 방지된다.
엔코더의 장점은 반사경의 회전이 선형적인 것에 무관하게 선형 주사을 제공하는 것을 포함한다. 엔코더는 직접적으로 정확하게 반사경의 회전을 측정한다. 이러한 측정에는 간접적인 측정을 포함하는 방법으로 인해 초래되는 오류를 넘어선 모호함이 없다. 더불어 신속하고 실시간의 운동 측정이 가능하다. 초점을 맞추는 렌즈는 축위에서 사용되어 저렴한 용이하게 입수할 수 있는 렌즈가 사용될 수 있다. 주사 반사경와 각선사이에는 광로를 차단할 아무것도 위치되지 않으므로 만곡된 각선 상의 초점이 맞추어진 스포트는 완전히 선형적이다.
제어기(프로세서)
본 장치의 소자의 조합은 제어기(프로세서;120;도 4)에 의해 수행된다. 램에 저장된 영상 파일(122)에는 마크될 영상내에 각 화소의 강도와 색상을 구체화하기에 충분한 정보가 포함된다. 컴퓨터는 스테이지 드라이버(stage driver;124)를 제어하여 공작물이 장착되어지는 스테이지(129)의 운동을 초래한다. 상기 스테이지(129)는 각 마크 생성 부주기 후에 연속적인 인쇄 스테이션에 공작물을 다시 위치시키는 큰 운동과, 표시 형성 중에 행 단위로 공작물을 이동시키는 미세한 주사 운동을 모두 유발하도록 제어된다(이와는 달리 다른 하류의 광학기구와 주사 반사경을 갖춘 인쇄 헤드가 정지된 공작물을 따라 주사될 수 있다). 제어기는 또한 스캐너 드라이버(79)를 제어하여 스캐너의 각 영상 행을 따른 전˙후 스윙 운동을 초래한다. 스테이지 드라이버와 스캐너 드라이버를 조합하여 제어기는 레이저빔이 영상의 화소 모두를 래스터 주사하도록 할 수 있다. 또한 색소 광 편향기(38)를 제어함으로써 제어기는 영상 파일내에 지시된 바와 같이 의도된 색상 또는 무색으로 각 화소를 인쇄하기 위하여 빔을 3개의 인쇄 스테이션중 어느 하나를 지향하게 하거나 스테이션을 향하지 않도록 함으로써 부분적인 인쇄로 영상 화소를 분해할 수 있다.
주사선의 제1 화소는 스캐너가 측정 빔을 기재상에 제1 각선에 도달하도록 할 때 공작물상에 마크 된다. 300 x 300 화소의 영상인 경우에 300번째 각선이 측정 빔에 의해 가로질러지면 제어기가 주사 반사경이 그 운동을 역으로 하고 다음의 주사선을 시작하도록 재위치키는 것을 촉발하게 된다. 300번째 주사선이 완료되면, 마크 생성 부주기가 종료되고, 제어기는 주사 공정을 정지시키며, 새로운 스테이션에 공작물을 재 위치시키고 주사를 다시 시작한다.
영상 파일(122)는 .TIF 포맷 파일이고, 마크 생성 중에 사용을 위해 램의 형태로 수용된다. 상기 램은 EPROM 또는 SRAM(예컨대 PCMCIA 카드같은)이나, 다른 패스트 억세스 메모리 즉 플래시 또는 D-RAM이 될 수 있다. 상기 .TIF 파일 데이터는 300 x 300 화소 영상 필드내에 각 화소에 마크 되어질 색상과 강도를 나타내도록 정렬된다. 신호가 주사선을 따라 연속적인 각 화소 위치에 엔코더 빔의 도착을 지시함에 따라서 DMA 회로는 화소 칼라(빔의 편향)와 RAM으로부터의 강도의 다이렉트 메모리 억세스를 초래한다. 상기 DMA 채널은 그 자체의 어드레싱 회로를 포함하고 채널의 제어 명령의 초기 설정을 제외한 어떠한 CPU 연루없이 독립적으로 구동된다. 엔코더의 불감대(deadband) 시간중에 CPU는 DMA 제어명령을 설정하여 제1 엔코더 변환신호(526)을 개시하도록 한다. 상기한 불감대는 복귀중에 주사된 빔이 제1 각선을 막 통과할 때를 시발점으로 하여 다음 트래이스의 시작점에서 주사된 빔이 제1 각선에 막 도착할 때 종료되는 시간을 의미한다. 새로운 주사의 시작점에서 엔코더의 천이가 고쳐져서 확실성이 보장되고, 이후 DMA 리퀘스트를 촉발하여 EPROM 또는 PCMCIA 메모리로부터 이중의 D/A 컨버터(614,616)쪽으로 제1 영상의 바이트를 전달하도록 한다. 상기 바이트(편향 정보)의 고차순 4비트가 하나의 D/A 컨버터쪽으로 보내지고, 저차순의 4비트(진폭 정보)는 다른 D/A컨버터로 이송된다. 2개의 D/A 컨버터의 출력(48,49)은 각각 색소 광학 편향기(38)의 편향과 진폭 포트로 이송된다.
각 엔코더 천이 신호(526)는 미리 결정된 CPU 타이머 값을 재설정한다. 타이머가 종료될 때 D/A 진폭 채널이 재설정된다. 이는 사실상 화소의 "시간 맞춤" 또는 체류를 제어한다. 상기 DMA 채널은 각 주사선에 대해 적절한 수의 천이를 수용할 것이 예견된다. 주사선 내에 최종 화소를 감지함으로서 채널은 자동적으로 차단되고 제어 명령이 스캐너의 복귀 후에 다음 주사선용으로 다시 초기화 될 때가지 대기한다.
.TIF파일은 8비트의 화소값을 포함하고, 각 값은 256색을 구현할 수 있다. .TIF파일은 일반적으로 에컨대 포토 피니시(마이크로 소프트 윈도우 하에서 기동되는 조지아 마리에타 소재의 ZSoft 코포레이션으로 부터 입수가능한 소프트웨어 팩키지)에 의해 발생된다. 상기 파일의 표시 필드은 영상의 화소 밀도(도트/인치)와 라인과 종행 크기를 결정하는 필요한 정보를 포함한다. 영상 파일은 압축되지 않고 EPROM 또는 PCMCIA 메모리 카드상에 마크 생성 제어 컴퓨터에 이송된다.
팔레트는 .TIF 포맷 내에 화소를 기호화 하는데 사용되도록 규정된다. 표준적인 .TIF 팔레트는 16 x 16 매트릭스이다. 이 매트릭스 내의 각 표제어는 색상표 내에 색상도를 지시한다. 전술한 배열은 주사된 마크 표시 장치를 구동하는데 사용하기 위해 변형된다. 포토 피니시는 사용자에게 칼라 팔레트를 편집하는 능력을 제공한다. 여기서 칼라 팔레트는 4개의 셀을 제외한 모든 블랭크 셀을 포함하도록 편집된다. 비-블랭크 셀중 하나는 인쇄되지 않는 칼라를 대표하는데 사용되고, 다른 3개는 인쇄 칼라를 대표한다. 예컨대 3개의 인쇄 칼라가 적색과 백색, 그리고 청색이라면 팔레트는 셀 00(헥사데시말)에 의해 인쇄되지 않는 칼라를, 셀 3f(헥사데시말)에 의해 적색을, 셀 9f(헥사데시말)에 의해 청색을, 그리고 셀ff(헥사데시말)에의해 백색을 나타내도록 형성된다. 다른 셀은 사용되지 않을 것이다. 4개의 셀 각각에 8비트 값이 특별하게 기호화된다. 고차순 4비트의 값은 편향 정보를 결정하는데 사용된다. 저차순 4비트는 진폭을 나타내고 이송되는 레이저 에너지의 양을 제어하거나, 그레이 스케일의 정보와, 관련된 그레이-스케일 영상 파일과 팔레트에 감응하는 잉크 매체를 사용함으로써 그레이 스케일내의 원하는 색상을 인쇄하도록 사용될 수 있다.
제어 프로세서(120;인텔 80188)도 공기 밸브와 AC 동력(525), 서보와 스테퍼 모터(527) 그리고 작업자와의 교신을 위해 터치 스크린 디스플레이(529)를 제어한다.
CPU가 레이저 스캐너를 시동할 때 마크 표시가 시작된다. 모든 마크 표시 기능은 레이저 스캐너 주파(약 90Hz)에 종속된다. 일부 더미(dumy) 주사가 수행되어 마크 생성 주사가 수행되기 전에 스캐너를 안정화한다. 상충되지 않아야 하는 2개의 규정이 있다. 그중 한 규정은 주사 마다 화소와 적어도 동수의 엔코더 천이가 수용되어야 한다는 것이다(이는 기계적인 조절을 필요로 한다). 두 번째는 엔코더는 특정 시간에 불감대 내에 있어야 한다는 것으로, 즉 불감대 중에 엔코더 천이가 발생하지 않아야 한다는 것이다.
인쇄 헤드
도 5와 도 6에 있어서, 각 인쇄 스테이션용 인쇄 헤드의 한 변형예에 따르면 포일(402)은 이송롤(404)로부터 잉크 면이 하향된 채로 이송되고, 아이들러 롤러(408)에 의해 중공의 가압된 쳄버(407)의 포물선 모양의 표면(406)에 대해 당겨진다. 장력은 이송 롤(404)의 중심에 토오크를 가함으로써 제공된다. 포일은 이후 당겨 늘려지고 포물선형 표면과 윤곽이 일치하여 결국 외부로 이송하는 인장 롤러(410,412)와 이로부터 건취 롤(도시되지 않음)에 도달하게 된다. 마크가 형성될 공작물(415)이 주사중에 방향(416)으로 이동됨에 따라서 포일은 공작물과 동일한 혹을 거의 동일한 속도로 방향(417)으로 이송된다. 약간 상이한 속도를 사용하여 포일과 부분들 간에 인터페이스에서 적은 전단력을 생성하는 장점을 취할 수 있는데, 이는 인쇄 품질을 향상시킬 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 인쇄 헤드의 포물선형 표면의 정점에는 포물선형으로 윤곽이 형성된 경계부를 남기는 인쇄 헤드를 가로질러 연장되는 틈(420)이 구비되는데, 이는 포일의 윤곽을 보존한다.
도 8에 도시된 바와 같이 공작물(415)의 선두 선단이 포일에 도달함에 따라서 포일은 인쇄 헤드를 선형적으로 가로질러(페이지 안으로) 주행하는 적은 부분(426)을 따라 공작물의 상부 표면을 접촉한다. 동시에 중공 인쇄 헤드 쳄버내에 공기 압력은 상기 부분에 대해 포일을 가압한다. 포일상에 장력(이송 롤에 의해 부여된)은 공기 압력에 의해 배출되는 힘과 균형을 이룬다. 헤드내에 공기 압력은 만곡된 헤드 상부의 포일의 장력에 의해 제공되는 등가 압력 이상의 임의의 수준이다. 공작물이 좌측으로 이동함에 따라 제한된 선형 접촉 면적(426)은 상부 표면을 가로질러 이동하고, 포일은 표면과 먼저 접촉된 후에 신속하게 제거된다. 레이저 마크 생성은 포일과 상부 표면사이의 선형 접촉선을 따른 주사선을 따라 이루어진다.
한 라인의 주사와 이 라인을 따른 공작물로부터 포일의 스트리핑 사이에는 조절된 시간이 있고, 접촉 시간은 모든 주사선에 대해 일정하다. 이는 인쇄의 균일성을 향상시킨다. 포일이 연속적으로 비교적 협소한 스트립선으로 스트립되므로 절정 스트립 력은 감소되고, 공작물은 고정될 필요가 없다. 포일과 공작물의 접촉면적이 적으므로 포일을 공작물에 대해 고정하는데 요구되는 힘이 적다. 금속 부분은 공작물과 접촉되지 않고 단지 포일만 접촉된다.
상기 변형예는 결함도 가진다. 헤드는 반드시 어느 면 에서든 공작물의 표면 하부로 연장되어야만 하는데 이는 트레이내에 고정된 공작물의 인쇄를 난해하도록 한다. 상기 스킴은 공작물과 포일 사이의 수직적인 인터퍼런스(도 8에서 429)가 단지 .0005 내지 .020 인치의 정도이므로 공작물의 높이의 균일성을 요구한다. 이러한 결함을 해소할 수 있는 해법 중 하나는 공작물과 헤드를 동일한 폭으로 만들되 가압가능한 고무로 헤드를 형성하는 것이다. 상이한 칼라의 다수의 인쇄 스테이션으로 서로 간섭이 피해져야 할 포일이 거쳐갈 경로에도 역점을 두어 다루어야 한다.
도 9와 도 10 그리고 도 11에 도시된 인쇄 헤드(430)의 다른 실시예에서, 포일(432)은 중공의 가압된(0.5 내지 5.0psi) 쳄버(438)의 벽(436)의 둥글려진 선단(434)위에 이송되고 고무 밀봉 플랩(440)을 거치고, 포일 가이드(442)를 경유하며, 전체 영상에 걸쳐지기에 충분히 넓은 개구부(444)를 가로지르며, 제2 포일 가이드(446)와, 제2 고무 플랩(448) 그리고 제2 둥글려진 선단(450)을 경유한다. 개구부(444)는 포일을 지지하는 2개의 둥글려진 표면(445,447)을 갖는 윈도(449)내에 구획된다. 공작물(452)이 포일(432)과 접촉되도록 이동되기 전에 개구부(444)를 덮는 포일의 부분은 헤드내에 내부 공기 압력 의해 그 안에 형성된 볼록하게 만곡된 윤곽을 갖는다. 공작물이 헤드를 향해 이동됨에 따라서 제1 접촉부가 중심점(454)에 형성되고, 접촉 지역이 이후 외부로 확장된다. 이는 인쇄의 질을 저하할 수 있는 공작물과 포일 사이에 공기 기포의 점유를 방지한다. 포일이 완전히 공작물의 상부 표면과 접촉되면(도 10), 전체 영상이 주사된다. 공작물이 방향(460)으로 이동되어 연속적인 주사선에 도달하므로, 헤드는 반드시 동일한 속도로 이동되어야 한다. 이와는 달리 2차원 레이저 빔 주사가 사용될 수도 있다.
영상이 완전히 주사된 후에 포일은 공작물로부터 헤드를 당김으로써 공작물로부터 한꺼번에(도 11) 스트립된다. 도시된 바와 같이 윈도는 헤드로부터 이동되어져서 스트립핑을 보조할 수 있다. 이후 포일은 진행되어 다음 공작물 인쇄에 사용을 위해 새로운 잉크 지역을 노출한다.
인쇄 헤드의 제3 실시예가 도 12도에 도시된 바, 이는 제2 실시예의 단순화된 변형예이다. 가압된 쳄버(470)는 상부 윈도(472)를 구비한다. 윈도 프레임 형상의 고무 패드(474)는 쳄버의 바닥에 부착된다. 포일(476)은 고무 윈도를 가로질러 뻗어있다. 공작물이 접촉되도록 이동되기 전에 포일에 대해 단지 최소의 압력만이 얻어질 수 있는데, 이는 고무 윈도의 양 선단에서 공기가 새기 때문이다. 취득 가능한 최소의 압력은 포일이 그 중심(478)에서 약간 하방으로 만곡되도록 한다. 포일이 고무 윈도에 대해 가압되면 헤드 내부의 가압화가 포일을 공작물의 표면에 대해 고정하기에 충분한 힘을 제공한다. 제3 실시예는 제2 실시예보다 단순하고 포일은 적재가 용이하며, 포일 표면이 손상될 가능성이 덜하다. 그러나 공작물은 이 공정을 조력할 이동 가능한 윈도의 부재로 인해 포일로부터 당겨질 수 있어야하고, 공작물에 더 큰 힘이 가해져야 하며, 기포가 용이하게 제거되지 않는다.
레이저 빔은 인쇄 헤드의 상부상에 렌즈 또는 윈도를 매개로 전달되고 중공의 쳄버를 통과하여 포일에 도달한다.
다른 인쇄 헤드 디자인은 불균일한 공작물 표면의 인쇄를 가능하게 한다. 도 26 내지 도 26b에 있어서, 공기로 팽창가능한 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 쳄버,예컨대 필로(900)는 예정된 압력(일반적으로 10psi 미만이지만 필로우의 크기와 활용에 의존하는)으로 팽창되고, 압력이 새는 것을 방지하기 위해 밀봉된다. 필로우(900)는 이 필로우로부터 연장된 필로우 클램프 플랩(905)이 생성되도록 밀봉된다. 클램프 플랩(905)은 필로우가 클램프(907)로 레이저 전사 장치의 인쇄 헤드(902)에 부착되도록 허여한다. 필로우의 크기는 단지 연결된 레이저 눈의 주사역량에 의해서만 제한된다.
사용중에(도 26a) 인쇄 헤드(902)는 인쇄될 부분(906)상에 필로우의 하방력(904)를 배출한다. 상기 필로우(900)는 전체 인쇄 표면에 걸쳐 인쇄 포일(908)을 부분(906)에 대하여 가압한다. 필로우의 얇은 게이지 폴리에틸렌/폴리프로필렌 재의 유연성과 결부된 필로우의 내압은 포일(908)과 부분(906)사이에 친밀한 접촉을 생성한다. 레이저는 인쇄된 부분에 잉크를 전사하는 필로우의 비-오패크 재를 통과하여 인쇄될 전체 영상을 주사한다.
필로우(900)는 잉크/캐리어와 인쇄된 부분의 친밀한 접촉의 손실없이 불균일한 표면상에 인쇄를 허여한다.
도 27 내지 도 27a에 있어서, 불균일한 공작물 표면의 인쇄를 허여하는 인쇄 헤드(920)는 약 0.100인치폭(942)의 개구부(924)를 두른 약 0.05인치폭(940)의 고무 패드(922)를 구비한다. 개구부(942)의 길이는 통상 0.25 내지 2.0인치이다. 고무 패드는 개구부(924)에 상응하는 슬롯 형상의 개구부를 갖는 예컨대 알루미늄의 견고한 지지부(926)에 장착된다. 이 관통 슬롯은 레이저 열 전사 인쇄용 레이저 빔이 주사된다. 고무 패드(922)의 외표면(928)은 예컨대 테프론 박막으로 덮는 것에 의해 미끄럽게 제조된다. 외부 표면(928)의 희망 마찰 계수는 일반적으로 0.250 미만이다.
고무 패드(922)는 포일(908)을 부분(906)에 대해 가압한다. 포일(908)은 이 포일(908)의 지역을 인쇄되도록 노출시키면서 박막(928)을 따라 미끄럼이동한다. 사용된 포일(930)이 패드(922)의 선단(932)으로부터 벗어남 따라서 포일내의 장력(934)은 포일을 상기 부분으로부터 스트립(박리)하는데 사용된다. 내부 슬롯 개구부는 조절된 공기 압력 원(도시되지 않음)에 연결부를 매개로 가압되어 포일과 부분사이에 요구되는 밀착 접착을 유지한다. 포일 운동은 고무패드의 미끄럼 표면(928)과 포일 사이에 마찰의 계수보다 큰 포일과 부분 사이의 마찰계수에 의해 제공된다. 포일은 이후 상기 부분의 상대 운동과 함께 이동(당겨짐)된다. 고무패드(922)상의 부분(906)의 압력은 포일(908)과 필로우(920)사이의 밀봉을 생성한다. 그러므로 헤드 압력은 인쇄되어질 위치에 놓여진 부분의 존재 여부의 표시로 사용된다.
인쇄헤드(920)의 장점은 일부분이 리세스내에 위치될 때 그 일부분에 밀봉을 유지할 수 있는 능력과, 액티브 드라이브를 인쇄 헤드를 지난 일부분의 상대운동에 의해 생성된 마찰 포일 드라이브로 교체할 수 있다는 것을 포함한다.
최적화된 래스터 주사
영상의 주사선의 마크 표시가 통상 단지 일 방향인 주사 반사경의 진동중에 수행되고 어떠한 마크 표시도 역주사 또는 복귀 중에는 수행되지 않는다 할지라도, 다른 실시예에 따른 스킴은 일 방향으로의 진동중에 하나의 공작물상에 주어진 주사선의 인쇄의 한 선의 마크를 생성하고, 반향 진동 중에 제2 공작물상에 주어진 주사선의 인쇄의 다른 선의 마크를 생성한다. 도 1의 예에서 2개의 동일한 흑백 영상은, 예컨대 주사 빔을 일 방향의 주사중에 한 스테이션을 지향하게 하고, 역 방향의 주사중에는 주사된 빔이 다른 인쇄 스테이션을 지향하게 함으로써 2개의 인쇄 스테이션에서 2개의 표면상에 동시에 마크될 수 있다. 이는 본래 2개의 영상이 일 방향의 주사 마크 생성에서 하나의 영상을 마크하는데 소모되는 것과 거의 동일한 시간에 생성되는 것을 허여한다.
도 13에 있어서, 한 방향의 주사에서 비교적 점진적인 운동(703)의 기간(702)중에 주사가 이루어진다. 주사 시간은 비교적 신속한 복귀 운동(705)의 기간(704)중에 허비된다. 허비된 시간의 비율은 약 33%정도이다.
2방향 주사를 갖는 도 14에서, 반향(反向)의 주사 운동(707)은 전향(前向)의 주사 운동(709)과 대칭적이다. 허비되는 시간(708)의 비율이 상당히 감소되는데 이는 크게는 복귀 시간이 소모되지 않고, 허비되는 시간(708)이 어느정도 단축된다는 것에 기인한다. 이는 더욱 단축 되는데, 각 주사에 더 넓은 부분의 사용이 허여되면서 전향과 반향 주사 사이의 속도변화가 감소되고, 적은 부분만이 허비되기 때문이다.
전방과 복귀 주사 모두는 이론적으로 단일한 인쇄를 더욱 신속하게 페인트하는데 사용되지만 공작물이 주사중에 이동됨에 따라서 주사선의 지그재그 형상을 생성한다. 2개의 마킹 스테이션사이의 전방과 복귀 주사의 분해는 속도의 장점을 유지하면서 지그재그 효과를 저지한다.
도 15에 있어서, 야그 레이저(720)와 함께 사용되는 주사 스킴의 다른 실시예에서는 하나의 편평한 스캐너 반사경(500)과, 하나의 fTheta렌즈(502)가 빔을 2개의 인쇄 스테이션에 이송하는데 사용된다. 3개의 반사경(64,66,68) 모두 빔을 단일한 스캐너 반사경(500)을 향하게 지향하는데, 이 반사경은 갈보(galvo;503)에의해 구동된다. 상기 스킴에서, 3개의 모든 마킹 스테이션에 대해 하나의 긴 인쇄 헤드(512)가 있고 3개의 공작물(506,508,510)은 연속적인 주사선에 대해 평행하게 이동된다. 이후 각각의 부분적인 인쇄가 완성된 후에 비계가 각 공작물을 수직한 방향으로 이동시켜 다음 마킹 스테이션에 위치시켜야한다. 3개의 포일(514,516, 518)들은 평행하게 이동된다.
다른 실시예들은 후술하는 청구범위의 범주내에 속한다.
시스템이 마크 생성 주기내에 수개의 마크 생성 부주기중 한 주기에서 영상의 임의의 화소를 마크할 수 있는 능력을 제공하므로 마크 생성 모드의 광폭 스펙트럼이 획득 가능한 바, 상기 수개의 마크 생성 부주기들는 마크 생성 주기내에 속하고 각각 연속적인 마크 생성 주기이다. 2개의 공작물상에 동일한 흑백 영상의 인쇄와, 3개의 워크 스테이션(전술한)에서 칼라 영상의 인쇄의 2개의 가능성이 있다. 다른 가능성을 다음을 포함한다.
3개 이상의 마킹 스테이션이 구비되어 영상에 3개 이상의 칼라를 제공할 수 있다.
고 믹스 모드(a high mix mode) 생산 라인에서 이 라인을 따라 진행되는 공작물상에 인쇄할 것을 빈번히 변경할 수 있다. 예컨대 칩 제조자는 가능한 적은 그룹으로 "개인적인 라벨"칩을 제조할 수 있다. 일단 제1 로고 영상을 함유한 제1 배치(batch)가 마킹 스테이션을 완전히 통과하면 새로운 로고 영상이 메모리안으로 로드되고 다음 그룹의 칩이 표시되는 순서를 따른다.
공작물의 연재(serialization)는 영상(804)내에 시리얼 넘버(806;도 16) 포함용 윈도(802)를 제공함으로써 달성된다. 각 마크 생성 주기 후에 새로운 시리얼 번호를 함유한 부영상이 다음 공작물을 인쇄하기 위한 윈도의 위치에 영상 버퍼 안에 삽입된다. 3개의 스테이션 인쇄의 경우에 제3 스테이션은 시리얼 번호가 인쇄되는 위치일 수 있다. 처음 2개의 스테이션에서 부분적인 인쇄는 인쇄되지 않은 윈도를 구비하여 제3 스테이션에서 첨가되어질 시리얼 번호용으로 공간을 남기게 된다. 영상과 시리얼 번호의 주된 부분들은 상이한 해상도 일 수 있다.
일부 설비에서 바코드 판독기는 유니트/로트(unit/lot) 트래블러 레코드를 주사하고 자동적으로 그 유니트 또는 로트용으로 적절한 영상을 네트워크 서버로부터 다운로드한다.
다른 예에서 글로벌(global) 메모리는 영상 생성 소프트웨어와 윈도의 NT 환경내에 기계 제어 프로세서간에 영상 이전 매체로 사용된다.
다양한 공작물과 표면이 마크될 수 있다.
3개 보다 더 많거나 적은 마크 스테이션이 있을 수 있다.
잉크를 사용하지 않고 표면의 일부 제거(ablation)에 의해 마크가 생성될 수 있다.
다른 정보는 참조로 병합된 미국 특허 출원 제 08/149,285호에서 찾을 수 있다.

Claims (46)

  1. 공작물에 화소를 마킹하는 장치로서,
    광로를 따라 상기 공작물을 향하여 지향된 방사선 빔과,
    주사선을 따라 상기 빔을 스위프하는 광소자, 그리고
    상기 빔을 상기 공작물의 표면과 관련된 영상 평면에 집속시키는 회절성 주사 렌즈
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 화소 마킹 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 회절성 주사렌즈는 상기 빔이 충돌하는 전면과 이면을 구비하며, 상기 전면만이 회절성 표면인 것을 특징으로 하는 화소 마킹 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 주사 렌즈는 영전력 기재(a zero-power substrate)를 포함하는 것을 특징으로 하는 화소 마킹 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 주사 렌즈와 상기 영상 평면 사이의 광로를 따라 배치된 평행 평면 압력 윈도우(a plane parallel pressure window)를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 화소 마킹 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 주사 렌즈에 의해서 집속된 상기 빔은 콜리메이트 빔을 포함하는 것을 특징으로 하는 화소 마킹 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 방사선 빔은 다이오드 레이저에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 화소 마킹 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 방사선을 상기 광소자로 전달하는 광섬유를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 화소 마킹 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 광섬유에서 나오는 상기 방사선은 그 방사선의 빔을 발생시키는 콜리메이팅 렌즈에 의해 콜리메이트되는 것을 특징으로 하는 화소 마킹 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 방사선의 빔을 재지향시키는 절곡 반사경을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 화소 마킹 장치.
  10. 공작물상에 화소를 마킹하는 방법으로서,
    방사선의 빔을 광로를 따라 상기 공작물을 향하여 지향시키는 단계와,
    화소 위치의 어레이를 정하기 위하여 상기 빔을 주사하는 단계, 그리고
    회절성 주사 렌즈를 사용하여 상기 빔을 상기 공작물의 표면과 관련된 영상 평면을 따라 집속하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 화소 마킹 방법.
  11. 제10항에 있어서, 다이오드 레이저로 상기 방사선의 빔을 발생시키는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 화소 마킹 방법.
  12. 제10항에 있어서, 광섬유로 상기 방사선의 빔을 전달하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 화소 마킹 방법.
  13. 제12항에 있어서, 콜리메이팅 렌즈로 상기 광섬유에서 나오는 상기 방사선의 빔을 콜리메이트하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 화소 마킹 방법.
  14. 공작물상에 마크를 생성하는 장치로서,
    마크를 생성 및 경화시키기 위하여 상기 공작물이 정주되는 마킹 스테이션과,
    제1 방사선 광원으로부터 공작물상의 위치까지의 상기 마크 생성용의 제1 광로, 그리고
    제2 방사선 광원으로부터 상기 공작물상의 상기 위치까지의 상기 마크 경화용의 제2 광로
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 마크 생성 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 공작물상에 복수개의 마크를 생성하기 위하여, 주사선을 따라 상기 제1 빔과 상기 제2 빔을 스위프하는 광소자를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 마크 생성 장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제1 빔과 제2 빔을 상기 표면과 관련된 영상 평면에 집속시키는 주사 렌즈를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 마크 생성 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 주사 렌즈는 상기 제1 빔과 상기 제2 빔에 대하여 실질적으로 같은 초점 거리를 갖는 것을 특징으로 하는 마크 생성 장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 주사 렌즈는 두 종류의 다른 유리로 제작된 색소(色消) 주사 렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 마크 생성 장치.
  19. 제14항에 있어서, 상기 마크는 실질적으로 동시에 생성 및 경화되는 것을 특징으로 하는 마크 생성 장치.
  20. 제14항에 있어서, 상기 제1 빔과 상기 제2 빔을 조합하는 빔 콤바이너를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 마크 생성 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 콤바이너는 상기 제1 빔은 반사하고 상기 제2 빔은 통과시키는 피막을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 마크 생성 장치.
  22. 제14항에 있어서, 상기 제1 빔의 파장은 971 내지 981 nm인 것을 특징으로 하는 마크 생성 장치.
  23. 제14항에 있어서, 상기 제2 빔의 파장은 약 671 nm인 것을 특징으로 하는 마크 생성 장치.
  24. 제14항에 있어서, 상기 제1 빔은 제1 다이오드 레이저에 의해 발생되고, 상기 제2 빔은 제2 다이오드 레이저에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 마크 생성 장치.
  25. 공작물상에 마크를 생성하는 방법으로서,
    방사선의 제1 빔을 제1 광로를 따라 상기 공작물을 향하여 지향시키는 단계와,
    방사선의 제2 빔을 제2 광로를 따라 상기 공작물을 향하여 지향시키는 단계, 그리고
    상기 공작물이 마크 생성 창치에 관하여 동일한 위치에 있을 때 상기 마크를 생성하고 경화시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 마크 생성 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 공작물상에 복수 개의 마크를 생성하기 위하여 방사선의 복수개의 상기 제1 빔 및 제2 빔을 지향시키는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 마크 생성 방법.
  27. 제25항에 있어서, 상기 제1 빔과 제2 빔을 주사선을 따라 스위프하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 마크 생성 방법.
  28. 제25항에 있어서, 상기 제1 빔과 상기 제2 빔을 상기 표면과 일치하게 배치된 영상 평면에 상기 제1 빔과 제2 빔을 집속시키는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 마크 생성 방법.
  29. 제25항에 있어서, 상기 마크는 실질적으로 동시에 형성 및 경화되는 것을 특징으로 하는 마크 생성 방법.
  30. 제25항에 있어서, 상기 제1 빔과 상기 제2 빔을 조합하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 마크 생성 방법.
  31. 래스터 스캐너 내의 주사 반사경의 각도 위치를 측정하는 장치로서,
    주사중에 상기 주사 반사경으로부터 반사되도록 지향된 방사선 빔의 광원과,
    주사중에 상기 주사 반사경으로부터 반사된 후의 상기 방사선의 빔을 수광하는 각선이 형성된 광소자로서, 상기 빔은 주사중에 상기 광소자상의 각선을 가로질러 이동하는 그 광소자와,
    상기 빔이 주사중에 일련의 상기 각선을 가로질러 이동하는 시기를 검출할 목적으로, 상기 빔이 상기 각선이 형성된 광소자에 충돌한 후에 그 빔을 수광하는 검출기와,
    상기 각선이 형성된 광소자 근처에서 상기 빔을 집속하는 렌즈, 그리고
    상기 빔이 상기 각선이 형성된 광소자를 통과한 후에 상기 빔을 수집 및 중계하여 상기 빔이 주사중에 상기 검출기에 부딪히도록 재지향되게 하는 렌즈
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 각도 위치 측정 장치.
  32. 제31항에 있어서, 상기 렌즈는 상기 빔이 아치형 초평면(焦平面)에 집속되도록 상기 광원과 상기 주사 반사경 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 각도 위치 측정 장치.
  33. 제31항에 있어서, 상기 렌즈는 단일의 평철(平凸)유리 렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 각도 위치 측정 장치.
  34. 공작물의 표면상에 마크를 위치시키는 인쇄 헤드로서,
    유연성 벽을 구비하고 내부가 가압되는 챔버와,
    잉크 스폿을 상기 표면상에 전달함으로써 강한 방사선의 빔에 응답할 수 있는 연속된 웹 형태의 잉크 매체로서, 상기 연속된 웹은 상기 유연성 벽을 구비한 챔버의 외면에 결합되는 그러한 잉크 매체
    를 구비하고, 상기 챔버의 벽은 상기 빔이 그 챔버의 벽을 통과하여 상기 연속된 웹에 부딪히게 할 수 있는 것을 특징으로 하는 인쇄 헤드.
  35. 제34항에 있어서, 상기 챔버의 벽을 따라 상기 연속된 웹을 당기기 위한 구조체를 또한 구비하고, 상기 유연성 벽을 구비한 챔버는 상기 웹이 상기 챔버의 벽을 따라 당겨짐에 따라 상기 챔버 내부의 압력이 상기 웹에 가해질 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 인쇄 헤드.
  36. 제34항에 있어서, 상기 유연성 벽을 구비하는 챔버는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로 구성되는 것을 특징으로 하는 인쇄 헤드.
  37. 제34항에 있어서, 상기 공작물 표면은 불규칙한 표면을 구비하고, 상기 유연성 벽은 상기 챔버가 상기 불규칙한 표면에 밀접하게 접촉되게 하는 것을 특징으로 하는 인쇄 헤드.
  38. 공작물의 표면상에 스폿을 인쇄하는 방법으로서,
    유연성 벽을 구비한 챔버에 내부 압력을 가하는 단계와,
    연속된 잉크 매체의 웹을 상기 유연성 벽을 구비한 챔버의 외면에 정합시키는 단계와,
    상기 빔이 상기 연속된 웹에 부딪히도록 상기 빔을 상기 챔버 내로 통과시키는 단계, 그리고
    상기 공작물을 그것의 표면이 상기 잉크 매체로부터 잉크 스폿을 받는 방향에 있도록 유지시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스폿 인쇄 방법.
  39. 제38항에 있어서, 상기 공작물의 표면은 불규칙한 표면을 구비하며, 상기 유연성 벽은 상기 챔버가 상기 불규칙한 표면과 밀접하게 접촉할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 스폿 인쇄 방법.
  40. 제38항에 있어서, 상기 유연성 벽을 구비한 챔버를 따라서 상기 웹을 당기는 단계와, 상기 웹이 상기 유연성 벽을 구비한 챔버를 따라 당겨짐에 따라 상기 챔버 내부에 상기 웹에 대향하는 내부 압력을 가하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 스폿 인쇄 방법.
  41. 공작물의 표면상에 스폿을 인쇄하는 인쇄 헤드로서,
    레이저 빔 통로용 슬롯과 저마찰 계수의 피막을 구비하는 챔버와,
    잉크 스폿을 상기 표면상에 전달함으로써 강한 방사선 빔에 응답할 수 있는 연속된 웹 형태의 잉크 매체
    를 구비하며, 상기 웹은 그것이 공작물과 접촉된 상태에서 상기 웹과 상기 챔버와의 사이에 밀봉부가 형성됨으로써 상기 통로가 가압될 수 있도록 상기 쳄버의 피막과 접촉하는 것을 특징으로 하는 인쇄 헤드.
  42. 제41항에 있어서, 상기 공작물 표면은 불규칙한 표면을 구비하며, 가압된 상기 챔버는 상기 웹이 상기 불규칙한 표면과 밀접하게 접촉하게 하는 것을 특징으로 하는 인쇄 헤드.
  43. 공작물의 표면상에 스폿을 인쇄하는 방법으로서,
    연속된 잉크 매체의 웹을 레이저 빔 통로용 슬롯이 있는 챔버의 저마찰 계수 피막과 접촉시키는 단계와,
    상기 공작물을 그것의 표면이 상기 잉크 매체로부터 잉크 스폿을 받고 상기 표면이 상기 연속된 잉크 매체의 웹과 접촉되게 하는 방향에 있도록 유지시키는 단계와,
    상기 챔버가 상기 공작물과 접촉되어 있을 때 상기 챔버에 내부 압력을 가하여 상기 챔버와 상기 웹 사이에 밀봉부를 형성하는 단계, 그리고
    상기 통로를 통해서 빔을 통과시켜 그 빔이 상기 연속된 잉크 매체의 웹에 부딪히게 하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스폿 인쇄 방법.
  44. 제43항에 있어서, 상기 웹이 장력을 받는 상태에 있도록 하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 스폿 인쇄 방법.
  45. 제44항에 있어서, 상기 웹과 상기 공작물 사이의 마찰에 의해 상기 웹을 진행시키는 단계를 또한 포함하며, 상기 장력에 의해 상기 웹이 상기 공작물로부터 벗겨지는 것을 특징으로 하는 스폿 인쇄 방법.
  46. 제43항에 있어서, 상기 공작물 표면은 불규칙한 표면을 구비하고, 상기 가압된 챔버는 상기 웹이 상기 불규칙한 표면과 밀접하게 접촉되게 하는 것을 특징으로 하는 스폿 인쇄 방법.
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