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Verwandte Anmeldungen
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Diese
Anmeldung bezieht sich auf die ebenfalls übertragenen U.S.-Patentanmeldungen:
Seriennr. 10/452,522 mit dem Titel „Printhead Positioning Mechanism", die am 2. Juni
2003 eingereicht wurde, Seriennr. 10/836866 mit dem Titel „Media
Labeling System",
die am 30. April 2004 eingereicht wurde; Seriennr. 10/351188 mit
dem Titel „Compositions, Systems,
and Methods for Imaging",
die am 24. Januar 2003 eingereicht wurde; Seriennr. 10/732047 mit dem
Titel „Enhancing
Optical Density",
die am 9. Dezember 2003 eingereicht wurde.
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Hintergrund der Offenbarung
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Tischdrucker
und größere Plotter
verwenden typischerweise ein gradliniges Links- und Rechts-Positionierungssystem,
um eine Tintenstrahldruckkassette oder einen Druckkopf links und
rechts über
die Oberfläche
eines Papierblatts oder eines anderen Druckmediums linear zu bewegen.
Die Beschaffenheit und die Komplexität von gradlinigen Druckmechanismen
werfen jedoch einige Nachteile für
eine Miniaturisierung auf.
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US-A-6,336,756 offenbart
einen Tintenstrahldrucker, der einen Schaft, der drehbar um eine Achse
bereitgestellt ist, eine Strebe, die an dem Schaft befestigt ist,
um sich mit der Drehung des Schafts entlang eines Bogens um die
Achse zu bewegen, einen Tintenwagen, der eine Mehrzahl von Tintenköpfen aufweist,
die an einer vorbestimmten Position der Strebe bereitgestellt sind,
und eine Steuervorrichtung zum Steuern des Einspeisens eines Aufzeichnungsblatts,
der Drehbewegung des Schafts und des Tintenstrahlbetriebs aus der
Mehrzahl von Tintenstrahlen umfasst.
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US-A-3,854,563 offenbart
einen Drucker, der einen Druckkopf aufweist, der an einem Wagen
befestigt ist, der um einen Mittelpunkt schwenkt, um einen bogenförmigen Weg
zu beschreiben, zu dem eine bogenförmige Auflage benachbart angeordnet ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Merkmale
und Vorteile der Offenbarung werden von Fachleuten aus der folgenden
detaillierten Beschreibung von beispielhaften Ausführungsbeispielen
derselben ohne weiteres erkannt, wie dieselben in den zugehörigen Zeichnungen
dargestellt ist, in denen:
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1 eine
Draufsicht eines Ausführungsbeispiels
eines einer Laserdruckkopfpositionierungsanordnung ist, die den
Laserdruckkopf in einem bogenförmigen
Weg bewegt;
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1A eine
Seitenansicht eines Abschnitts eines Ausführungsbeispiels einer Laserdruckkopfpositionierungsanordnung
ist;
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2 eine
Draufsicht eines Ausführungsbeispiels
eines Druckers mit einer Laserdruckkopfpositionierungsanordnung
ist, die den Laserdruckkopf in einem bogenförmigen Weg bewegt;
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3 eine
Querschnittsansicht eines beispielhaften Ausführungsbeispiels eines Druckmediums
darstellt, das gegenüber
elektromagnetischer Strahlung empfindlich ist;
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4 ein
Ausführungsbeispiel
eines Positionserfassungssystems für eine Laserdruckkopfpositionierungseinheit
darstellt;
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4A eine
Unteransicht eines Ausführungsbeispiels
eines Betätigungsvorrichtungsarmes mit
einem Laserdruckkopf ist;
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5 ein
beispielhaftes Ausführungsbeispiel
eines Druckersteuersystems darstellt;
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6 ein
beispielhaftes Ausführungsbeispiel
einer Laserdruckkopfpositionierungseinheit darstellt, die an einem
Wagen befestigt ist;
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7 ein
beispielhaftes Ausführungsbeispiel
eines Arrays von Laserdruckkopfpositionierungseinheiten darstellt;
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8 ein
beispielhaftes Ausführungsbeispiel
einer tragbaren Vorrichtung darstellt, die einen Drucker aufweist;
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9 ein
Ausführungsbeispiel
eines Computers mit einem Drucker zeigt, der in einem Hardware-Fach
installiert ist.
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Detaillierte Beschreibung
der Offenbarung
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In
der folgenden detaillierten Beschreibung und in den mehreren Figuren
der Zeichnung werden gleiche Elemente durch gleiche Bezugszeichen
identifiziert.
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1 stellt
ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel
eines Druckers dar, der einen Emitter 1 zum Emittieren
von elektromagnetischer Strahlung auf ein Druckmedium 5 (3)
aufweist. Das Druckmedium ist empfindlich gegenüber der elektromagnetischen Strahlung.
Der Emitter 1 ist an einem Betätigungsvorrichtungsarm 2 befestigt.
Ein Antriebsmotor 4 dreht den Arm 2 um ein Schwenkbauglied 3,
um den Emitter 1 über
das Medium 5 in einem allgemein bogenförmigen Weg 6 zu bewegen.
Eine Steuerung 7 bewirkt, dass der Emitter 1 Strahlung
auf das Druckmedium 5 an erwünschten Stellen, in erwünschten
Größen und
einer erwünschten
Dichte emittiert, um Flecken zu erzeugen, die auf dem Druckmedium 5 ein Bild 12 (2)
bilden.
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Bei
dem beispielhaften Ausführungsbeispiel von 1 weist
der Betätigungsvorrichtungsarm
einen ersten Abschnitt 21 und einen zweiten Abschnitt 23 auf,
die an gegenüberliegenden
Seiten des Schwenkbauglieds 3 angeordnet sind. Bei einem
beispielhaften Ausführungsbeispiel
kann das Schwenkbauglied an einem Rahmen oder einer Häusung 32 (1A)
befestigt oder gestützt
sein. Der Emitter 1 ist zumindest teilweise an dem ersten
Abschnitt 21 des Betätigungsvorrichtungsarmes 2 befestigt
und kann an einem distalen Ende 22 des ersten Abschnitts 21 des
Betätigungsvorrichtungsarmes 2 befestigt
sein. Das Schwenkbauglied kann ein Schwenklager 31 umfassen.
Das Schwenkbauglied ist mittig an einem Schwenkpunkt 24 des
Betätigungsvorrichtungsarmes
angeordnet. Ein Antriebsmotor 4 dreht den Betätigungsvorrichtungsarm
um das Schwenkbauglied 3 und den Schwenkpunkt 24.
Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
dreht der Antriebsmotor 4 den Arm durch einen Bogen und
bewegt sich hin und her, wobei der Arm entlang des Bogens vor- und
zurückbewegt
wird. Der Schwenkpunkt kann für ein
bestimmtes Ausführungsbeispiel
basierend auf Faktoren gewählt
sein, die eine Armreichweite und Armabstände/Geschwindigkeiten umfassen,
die für eine
gegebene Anwendung erwünscht
oder benötigt werden.
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Bei
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
kann der Antriebsmotor 4 ein Schwingspulenmotor sein. Bei
einem Ausführungsbeispiel
umfasst der Schwingspulenmotor eine bewegbare Schwingspule 41,
die an dem zweiten Abschnitt 23 des Betätigungsvorrichtungsarmes 2 befestigt
ist. Der Schwingspulenmotor 4 kann auch zwei dauerhafte Magnete 42a und 42b (1A)
aufweisen, die in einer beabstandeten Beziehung mit einem unterhalb und
einem oberhalb des bogen förmigen
Weges der Schwingspule 41 an dem Betätigungsvorrichtungsarm 2 befestigt
sein können.
Die Schwingspule und der Betätigungsvorrichtungsarm
bewegen sich zwischen den Magneten. Die zwei Magnete 42a, 42b können an
dem Rahmen oder der Häusung 32 für den Drucker
befestigt sein.
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Aus
einem Motorantrieb 71 werden Antriebssignale an den Motor 4 angelegt,
gesteuert durch eine Steuerung 7. Bei einigen beispielhaften
Ausführungsbeispielen
können
die Steuerung 7 und der Motorantrieb 71 in einer
einzigen Schaltung hergestellt sein. Die Antriebssignale können an
den Motor 4 über
eine Drahtverbindung zwischen dem Motorantrieb 71 und der
Spule 41 angelegt werden. Ansprechend auf die Antriebssignale
wird eine elektromotorische Kraft an die Schwingspule 41 angelegt,
was eine Bewegung des Betätigungsvorrichtungsarmes 2 in
einem bogenförmigen
oder Drehweg um das Schwenkelement 24 bewirkt, in einem
Bewegungsweg, der durch die Motorantriebssignale bestimmt ist. Die
Bewegung des Armes 2 ist in 2 dargestellt.
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Bei
einem beispielhaften alternativen Ausführungsbeispiel kann ein Magnet
an dem zweiten Abschnitt 23 des Betätigungsvorrichtungsarmes 2 befestigt
sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel
könnten
Schwingspulen 41 jeweils einmal unterhalb und einmal oberhalb
des Magnets befestigt sein, wobei der Magnet dazu fähig wäre, sich
frei zwischen den Schwingspulen zu bewegen. Bei dem alternativen Ausführungsbeispiel
können
die stationären Schwingspulen
an einem Rahmen oder einer Häusung 32 für den Drucker
befestigt sein.
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Schwingspulenmotoren
sind z. B. zur Verwendung entwickelt worden, um Lese/Schreib-Wandler
bei magnetischen Festplattenlaufwerken zu positionieren. Schwingspulenmotoren, die ähnlich denjenigen
sind, die zur Verwendung bei magnetischen Festplattenlaufwerken
entwickelt wurden, können
für eine
Verwendung als der Motor
4 des Laserpositionierungsmechanismus
von
1 geeignet sein. Schwingspulenmotoren, die in
Plattenlaufwerkanwendungen verwendet werden, sind z. B. in
US 5,305,169 beschrieben.
Andere Antriebsmotoren können
ebenfalls für
eine Verwendung als der Motor
4 eines Laserpositionierungsmechanismus
geeignet sein, einschließlich
von z. B. Schrittmotoren. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann eine
Thermischer-Drift-Kompensation eingesetzt werden, um einen Positionsdrift
aufgrund einer Temperaturänderung
zu kompensieren.
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Bei
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
umfasst der Emitter 1 eine Vorrichtung, die konfiguriert
ist, um elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, die zu dem Druckmedium 5 gerichtet
wird. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel umfasst der
Emitter 1 eine Quelle von elektromagnetischer Strahlung,
wie z. B. einen Laser. Bei beispielhaften Ausführungsbeispielen kann der Emitter
einen Laser und einen optischen Weg zum Richten von elektromagnetischer
Strahlung aus dem Laser zu dem Medium 5 hin umfassen. Der
optische Weg kann z. B. Faseroptiken, Spiegel, Strahlenteiler, Linsen und/oder
andere Komponenten umfassen. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
steuert die Steuerung 7 die Zeitgebung, Energie und Dauer
der Emissionen von elektromagnetischer Strahlung aus dem Emitter 1 und
steuert den Fokus des emittierten Strahls oder Pulses auf dem Medium 5,
um Flecken von einer erwünschten
Größe, Form,
Erscheinung und Stelle zu erzeugen. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
kann der Emitter 1 eine optische Aufnahmeeinheit sein,
die integral hergestellte Fokussensoren, einen Fokusmotor (wie z.
B. eine Schwingspulenbetätigungsvorrichtung)
und eine Optik umfasst, die durch die Steuerung gesteuert werden,
um die elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, den Fokus der Strahlung
auf dem Medium einzustellen und den ordnungsgemäßen Fokus und Betrieb des Druckers
zu erfassen und zu steuern.
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Die
ebenfalls übertragene
Patentanmeldung Seriennr. 10/732047 z. B. erörtert beispielhafte Ausführungsbeispiele
zum Fokussieren von Flecken von elektromagnetischer Strah lung auf
Druckmedien. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird der Fokus
ansprechend auf eine Rückkopplung
eingestellt, die durch einen Sensor erzeugt wird.
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Bei
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
ist der Elektromagnetische-Strahlung-Emitter 1 ein Diodenlaser,
z. B. ein 780 nm-Laser. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann der Elektromagnetische-Strahlung-Emitter 1 einen
Halbleiter oder Farbstofflaser umfassen und elektromagnetische Strahlung
mit Wellenlängen
von z. B. 248 nm, 266 nm, 308 nm, 355 nm, 512 nm, 808 nm oder 1064
nm erzeugen. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann der Laser
ein Kohlenstoffdioxidlaser mit 9,8 μm oder 10,8 μm sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen
kann der Elektromagnetische-Strahlung-Emitter einen
Mikrowellenemitter, IR-Emitter oder UV-Emitter umfassen.
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2 stellt
ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel
eines Druckers mit einem Schwingspulenmotor 4 zum Antreiben
eines Betätigungsvorrichtungsarmes 2,
um einen Elektromagnetische-Strahlung-Emitter 1 zu positionieren,
dar, wobei der Elektromagnetische-Strahlung-Emitter 1 in
einem bogenförmigen
Weg über
ein Druckmedium 5 bewegt wird. Bei einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
erzeugt die Steuerung Steuersignale zum Bewirken, dass der Elektromagnetische-Strahlung-Emitter
Pulse von elektromagnetischer Strahlung auf das Druckmedium 5 richtet,
um Flecken zu erzeugen, die zusammenwirken, um ein Bild 12 zu
bilden. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann der Drucker einen
Rahmen oder eine Häusung 32 umfassen.
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Bei
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
sind die Flecken Bereiche auf dem Medium, die eine Reflektivität aufweisen,
die sich von der Reflektivität
nicht ausgesetzter Abschnitte des Mediums 5 unterscheiden.
Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
sind die Flecken für
menschliche Betrachter sichtbar, wenn dieselben gegenüber Licht ausgesetzt
werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen können die
Flecken bei einer Aussetzung gegenüber elektromagnetischer Strahlung
in sichtbaren oder nicht sichtbaren Wellenlängen erfassbar sein.
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Bei
beispielhaften Ausführungsbeispielen können die
Flecken Farbunterschiede, Grauskalaunterschiede, Schwarz- und Weißvariationen
oder andere Variationen sein, die durch das menschliche visuelle
System oder einen anderen Erfassungsmechanismus erfassbar sind.
Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
steuert eine Steuerung den Emitter 1, um Pulse auf das
Medium 5 zu emittieren. Die Steuerung steuert den Emitter
oder eine andere Elektromagnetische-Strahlung-Quelle, um an spezifischen Stellen Licht
auf das Medium zu richten, um Flecken zu erzeugen, um einen erwünschten
Text, Bilder oder andere optisch oder anderweitig erfassbare Formen
zu bilden. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind die Flecken
sichtbare Bereiche, die dunkel oder farbig sein können. Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
sind die Flecken nicht sichtbar, können aber durch eine Aussetzung
gegenüber
Infrarot- oder Ultraviolettstrahlung oder durch andere Mittel erfassbar
sein. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann das Erscheinen
oder das Mittel zum Erfassen der Flecken von der Frequenz eines
Betriebs der Elektromagnetische-Strahlung-Quelle und des Emitters
und von dem Medium, auf dem das Bild erzeugt wird, abhängen.
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Bei
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
können
die Flecken Linien, Punkte, längliche Flecken
oder zirkuläre
Bereiche umfassen. Die Größe und Form
der optisch erfassbaren Bereiche kann von einer Vielfalt von Faktoren
abhängen,
einschließlich:
des Fokus, der Frequenz, Intensität und Dauer der emittierten
Pulse, die auf das Druckmedium auftreffen; der Empfindlichkeit des
Mediums gegenüber elektromagnetischer
Strahlung; und der Geschwindigkeit und Richtung einer Translation
des Lasers, der an dem Betätigungsvorrichtungsarm
befestigt ist, zu der Zeitdauer, während der der Laser gepulst
wird. Bei einem beispielhaften Aus führungsbeispiel erzeugt die
Steuerung Steuersignale, um die elektromagnetische Quelle und den
Emitter zu steuern, um Flecken von einer erwünschten Größe in erwünschten Stellen auf dem Druckmedium
zu erzeugen. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann die Steuerung
Systemparameter teilweise ansprechend auf das bestimmte Medium,
das bedruckt wird, einstellen. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
kann die Steuerung mit einem Sensor gekoppelt sein, der einen Marker
auf dem Medium erfasst und die Systemparameter ansprechend auf den
Marker, der durch den Sensor erfasst wird, automatisch einstellt.
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3 stellt
einen vereinfachten Querschnitt eines beispielhaften Ausführungsbeispiels
eines Druckmediums 5 dar. Der Emitter 1 richtet
einen Puls 11 oder Pulse auf eine Oberfläche eines
Druckmediums 5, das gegenüber elektromagnetischer Strahlung
empfindlich ist, um sichtbare Flecken zu bilden. Bei dem Ausführungsbeispiel
von 3 kann das Druckmedium 5 ein Substrat 52,
z. B. Papier, umfassen, das mit einer Bildbildungsbeschichtung 53 behandelt
worden ist. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist die Beschichtung 53 eine
einzelne Schicht, die alle Komponenten eingliedert. Bei einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
kann die Bildbildungsbeschichtung eine farbbildende Beschichtung sein,
die einen Farbbilder, z. B. einen Fluoranfarbstoff, ein Aktivierungsmittel
wie z. B. ein Phenol und eine „Antenne" zur Energieabsorption
wie z. B. Indocyanin-Grün umfasst.
Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
wird die farbbildende Beschichtung durch ein geeignetes Verfahren
auf das Druckmedium aufgetragen. Geeignete Verfahren können z.
B. Siebdrucken, Spritzbeschichtung, Walzenbeschichtung, Dampfaufbringung,
Aufschleuderbeschichtung, elektrostatische Aufbringung und Pulverbeschichtung
umfassen. Die ebenfalls übertragene
und verwandte Anmeldung Seriennr. 10/351188 z. B. offenbart beispielhafte
Druckmedien 5 und eine beispielhafte farbbildende Beschichtung 53.
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Bei
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
erzeugt ein Aussetzen der farbbildenden Beschichtung gegenüber elektromagnetischer
Strahlung einen optisch erfassbaren Bereich oder Fleck 8, grob
in der Form und Größe des Laserstrahls,
der auf die Oberfläche
des Mediums 5 auftrifft. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
kann das Druckmedium 5 bei einer Aussetzung gegenüber einem
35 mW-, 780 nm-Laser für
weniger als 100 μsek
Flecken 8 erzeugen. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
haben die Flecken eine Größe von ungefähr 1 bis
20 μm in
einer Abmessung und 1 bis 100 μm
in einer anderen Abmessung. Bei beispielhaften Ausführungsbeispielen
können
die Flecken gekrümmte, überstrichene
Abschnitte oder eine Serie von Punkten oder längliche Formen oder andere
reguläre
oder irreguläre
Formen umfassen, die zumindest teilweise von der Bewegung des Armes
während
der Zeit abhängen
können,
die die elektromagnetische Strahlung auf das Medium emittiert wird.
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Bei
beispielhaften Ausführungsbeispielen kann
das Druckmedium 5 in der Form von Etiketten, Transparent-
oder anderen Medien sein, die zur Verwendung in einem Drucker geeignet
sind. Bei weiteren beispielhaften Ausführungsbeispielen kann das Medium 5 ein
Medium sein, das gegenüber
elektromagnetischer Strahlung, die durch eine Elektromagnetische-Strahlung-Quelle
emittiert wird, empfindlich ist, oder irgendein Medium sein, das
mit einem farbbildenden Farbstoff behandelt wird, z. B. Kunststoff, Polymer,
Metall, Holz oder Kartonpapier.
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Bei
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
ist das lichtempfindliche Medium 5 empfindlich gegenüber Licht
mit der Frequenz und Intensität
von Pulsen, die durch die Elektromagnetische-Strahlung-Quelle und
den Emitter 1 emittiert werden. Bei einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
ist das Medium 5 aus einem Material gefertigt, das mit
emittierter elektromagnetischer Strahlung reagiert, um Flecken zu
bilden. Bei weitern beispielhaften Ausführungsbeispielen kann das Medium
ein Medium sein, das für
eine Markierung durch Verbrennen, Oxidierung, Wärme, Entfärbung und/oder Ausheilen durch elektromagnetische
Strahlung, z. B. Laserenergie, die durch eine Quelle emittiert wird,
anfällig
ist.
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4 und 4A stellen
ein Radialpositionserfassungssystem 9 dar. Bei einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
wird die Radialposition des Armes und des Elektromagnetische-Strahlung-Emitters
durch das Positionserfassungssystem 9 erfasst. Das Positionserfassungssystem 9 kann
ein "Geschlossene-Schleife"-Positionserfassungssystem
mit einem Radialsegmentcodierer 91, der ein optischer Codierer
sein kann, und einer Codiereraufnahme 92 umfassen. Der
Radialsegmentcodierer kann an dem Betätigungsvorrichtungsarm benachbart
zu der Schwingspule befestigt sein. Ein Radialsegmentcodierer kann
an dem Ende des Betätigungsvorrichtungsarmes
oder nahe dem Schwenkelement befestigt sein. Die Codiereraufnahme
kann an dem Rahmen oder der Häusung 32 (2)
befestigt sein. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel könnte ein Radialsegmentcodierer
an dem Rahmen oder der Häusung
befestigt sein, wobei die Codiereraufnahme an dem Betätigungsvorrichtungsarm
befestigt wäre.
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Das
Positionserfassungssystem 9 kann auch bzw. alternativ einen „Offene-Schleife"-Positionserfasser
mit einem Bewegungsendeerfasser 93 (2) an einem
oder beiden gegenüberliegenden Enden
einer Bewegung erfassen. In dem Falle eines „Offene-Schleife"-Positionserfassers
bestimmt ein Bewegungsendeerfasser 93 die Position des
Lasers oder des Betätigungsvorrichtungsarmes,
wenn derselbe die Position an dem Ende seiner Bewegung erreicht.
Die Steuerung bestimmt durch ein Berechnen des Winkelabstands, der
von dem Ende der Bewegung zurückgelegt
worden ist, die Position des Lasers oder des Betätigungsvorrichtungsarmes, wenn derselbe
nicht an dem Ende der Bewegung ist. Ein Bewegungsendeerfasser kann
z. B. einen Lichtunterbrecher (z. B. mit einem Emitter/Erfasser-Paar), Hall-Effekt-Nähesensoren
oder Magnetischer-Effekt-Sensoren umfassen.
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Das
Positionserfassungssystem liefert Positionsinformationen an die
Steuerung 7, die durch die Steuerung bei einem Erzeugen
von Steuersignalen für
den Schwingspulenmotor, um den Betätigungsvorrichtungsarm zu positionieren,
und für
den Elektromagnetische-Strahlung-Emitter, um die bildweise Emission
von elektromagnetischen Pulsen zu steuern, verwendet werden können.
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Bei
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
ermöglicht
die Positionierungsgenauigkeit, die durch einen Schwingspulenmotor
erreichbar ist, dass ein Radialdrucker genau bis zu den Rändern eines Druckmediums
ein genaues Bilddrucken durchführt. Die
hohen Anstiegsraten des Schwingarmsystems können erlauben, dass der Drucker
für ein
Mehrfachdurchgangsdrucken ohne eine erheblich verzögerte Druckausgabe
eingestellt wird.
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Die
Druckgenauigkeit kann ferner durch eine Verwendung eines Druckmediumranderfassers
oder eines Druckmediumrandsensors 94 (4A)
verstärkt
werden. Ein Faktor, der die Genauigkeit eines Druckens einschränken kann,
ist eine Unsicherheit an der Stelle des Randes eines Druckmediums.
Die Steuerung kann den Laser basierend auf der Position des Lasers
relativ zu dem Druckmedium steuern, wie dieselbe zumindest teilweise
durch das Positionserfassungssystem 9 und die erwartete
Stelle des Druckmediums bezüglich
des Druckkopfes bestimmt ist. Die tatsächliche Stelle des Randes des
Druckmediums kann jedoch von der erwarteten Stelle des Randes des
Druckmediums abweichen, teilweise aufgrund von Unsicherheiten, die
durch Herstellungs- und Betriebstoleranzen des Druckers und des Positionierungssystems
und/oder einen Druckmediumstransportmechanismus und/oder die Flexibilität oder Nicht-Starrheit
von verschiedenartigen Druckmedien bewirkt werden.
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Ein
Druckmediumerfasser kann z. B. einen photoelektrischen Sensor (Durchstrahl
oder reflektierend), einen Lasersensor, eine Oberflächenbefestigungstechnik-IR-Vorrichtung
(SMT- IR-Vorrichtung; SMT
= surface-mount technology) und/oder ein Emitter/Erfasser-Paar umfassen – einer
an dem Betätigungsvorrichtungsarm
und der entgegengesetzte Paarpartner an der gegenüberliegenden
Seite des Randes des Druckmediums befestigt. Andere geeignete Druckmediumerfasser
können
alternativ eingesetzt werden. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
umfasst der Druckmediumerfasser einen Photoerfasser, der zusammen
mit einem Laser als Teil einer optischen Aufnahmeeinheit gefertigt
ist.
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Ein
Druckmediumkantenerfasser 94 kann an dem Betätigungsvorrichtungsarm
angeordnet sein, um die tatsächliche
relative Stelle des Lasers bezüglich
des Randes des Druckmediums (2) zu erfassen.
Diese Information wird an die Steuerung 7 weitergeleitet.
Die Steuerung 7 kann diese Informationen teilweise verwenden,
um den Elektromagnetische-Strahlung-Emitter 1 zu steuern,
um Lichtpulse zu emittieren, um das Bild auf einem Druckmedium zu
erzeugen. Ein Erfassen der tatsächlichen
Position des Randes des Druckmediums bezüglich des Lasers kann eine
Druckgenauigkeit verbessern.
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5 stellt
ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel
der Steuerbeziehung zwischen der Steuerung 7 und verschiedenartigen
anderen Merkmalen eines Druckers dar. Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel
weist eine Datenquelle 8 auf, die ein Speicher, ein Host-Computer,
eine Digitalkamera, ein Datenstrom oder eine andere Quelle sein
kann. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel liefert die Datenquelle 8 Bilddaten 81 an
die Steuerung 7. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
erzeugt die Steuerung 7, die einen Mikrocomputer, eine
ASIC oder eine andere Vorrichtung umfassen kann, Steuersignale für den Motor 4 und
den Elektromagnetische-Strahlung-Emitter 1.
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Bei
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
erzeugt der Elektromagnetische-Strahlung-Emitter 1 ansprechend
auf Steuersignale einen Puls oder Pulse von elektromagnetischer Strahlung und
richtet den Puls oder die Pulse auf eine Oberfläche eines Druckmediums 5.
Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
ist das Druckmedium 5 empfindlich gegenüber elektromagnetischer Strahlung, derart,
dass eine Aussetzung gegenüber
einem emittierten Puls von elektromagnetischer Strahlung einen Fleck
auf dem Medium 5 erzeugt. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
werden die Steuersignale ansprechend auf die Bilddaten 81 von
der Datenquelle 8 und ansprechend auf Emitterpositionsdaten von
dem Positionserfassungssystem 9 erzeugt, um zu bewirken,
dass Pulse auf das Medium 5 zu erwünschten Zeiten mit einer erwünschten
Intensität und
Dauer emittiert werden, so dass die Ansammlung von Flecken, die
auf dem Medium gebildet werden, zusammenwirkt, um ein Bild entsprechend
zu den Bilddaten 81 zu bilden.
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Bei
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
arbeitet die Steuerung, um die Elektromagnetische-Strahlung-Quelle 13 des
Emitters 1 wie es erforderlich ist ein- oder auszuschalten,
um Flecken an erwünschten
Stellen auf dem Druckmedium zu erzeugen. Bei einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
schaltet die Steuerung 7 die Elektromagnetische-Strahlung-Quelle 13 ansprechend
auf Bilddaten, die in einem Speicher gespeichert sind oder durch
eine externe Datenquelle 8 geliefert werden, ein und aus.
Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
steuert die Steuerung den Elektromagnetische-Strahlung-Emitter 1 durch
ein Senden von Steuersignalen an eine Fokusvorrichtung 14 zum
Fokussieren des Lasers, durch ein Einstellen der Leistung der Elektromagnetische-Strahlung-Quelle 13 und
durch ein Steuern des Motorantriebs 71 und der Schwingspule 41,
um die Geschwindigkeit und Position der bogenförmigen Bewegung der Betätigungsvorrichtung
einzustellen. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel erzeugt die
Steuerung Steuersignale ansprechend auf einen Randsensor 94 und/oder
einen Bewegungsendeerfasser 93. Bei einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
erzeugt die Steuerung Steuersignale für den Medientransportmechanismus 52.
Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
fokussiert die Steuerung den Laser dynamisch, teilweise ansprechend
auf eine Druckertreibersoftware. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
kann die Druckertreibersoftware in der Steuerung ablaufen.
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Bei
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
kann die Zeit, die erforderlich ist, um ein Bild auf einem Druckmedium
zu bilden, von der Größe der Flecken
bzw. der „Fleckabmessung" abhängen, wie dieselbe
zumindest teilweise durch die Steuerung des Fokus, der Leistung,
der relativen Geschwindigkeit des Elektromagnetische-Strahlung-Emitters über die
Oberfläche
des Druckmediums, die Größe des Bildes,
die vertikale Druckdichte und die Empfindlichkeit des Mediums bestimmt
wird. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann die Empfindlichkeit des
Mediums durch ein Einstellen von verschiedenartigen Parametern,
wie z. B. Beschichtungsdicke, Konzentration eines Strahlungsabsorbierers
und Übergangstemperaturen
und Energie einer Farbreaktion, bestimmt werden.
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Bei
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
weist die Elektromagnetische-Strahlung-Quelle einen Laser mit einer
Pulsbreite von 70 Nanosekunden in einer kontinuierlich eingeschalteten
Mode. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel steuert die Steuerung
die Elektromagnetische-Strahlung-Quelle mit
einem An/Aus-Zyklus von ungefähr
1 μsec bis 1000 μsec, um in
dem Medium optisch erfassbare Bereiche zu erzeugen. Bei einem anderen
beispielhaften Ausführungsbeispiel
beträgt
der An/Aus-Zyklus z. B. ungefähr
10 μsec
bis ungefähr
80 μsec.
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Bei
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
betragen die Fokusfleckabmessungen, die 90% der Energiehülle enthalten,
1 μm bis
1000 μm.
Bei einem anderen beispielhaften Ausführungsbeispiel beträgt die Fleckabmessung
z. B. 10 μm
bis 50 μm
und kann 19 bis 20 μm
betragen, wobei eine Linienbreite von ungefähr 20 μm repräsentiert wird, was grob 2400
Bildpunkten pro Zoll (dpi; dpi = dots per inch) entspricht.
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Bei
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
kann die Schreibgeschwindigkeit primär durch die Energie bestimmt
sein, die durch den Elektromagnetische-Strahlung-Emitter geliefert
oder emittiert wird. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel beträgt die gelieferte
Energie 1 mJ bis 2000 mJ/cm2, z. B. 100
mJ bis 200 mJ/cm2. Bei einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
weist ein Laser mit einer 35 mw-Leistungsausgabe eine lineare Geschwindigkeit von
1 cm/sek bis 500 cm/sek auf. Bei einem anderen beispielhaften Ausführungsbeispiel
kann die lineare Geschwindigkeit 10 cm bis 500 cm/sek bzw. 100 bis 400
cm/sek betragen.
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Bei
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
kann die Druckgeschwindigkeit exponentiell proportional zu der Leistung
des Lasers sein, und schnellere Geschwindigkeiten werden allgemein mehr
bevorzugt. Unter Verwendung dieser Einstellungen, eines Lasers mit
einer 35 mw-Leistungsausgabe,
einer linearen Geschwindigkeit von 50 cm/sec und von einer vertikalen
Druckdichte von 2400 dpi ausgehend erfordert ein Bereich von ungefähr 1in × 1in (2,5
cm × 2,5
cm) ungefähr
2 min zum Ausrichten eines Bildes. Unter Verwendung eines Lasers
mit einer 100 mw-Leistungsausgabe
jedoch kann der gleiche Bereich mit der gleichen Druckdichte in
ungefähr 12
Sekunden bedruckt werden. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
kann ein Drucker mehrere Emitter oder Quellen umfassen, die die
Druckzeit um einen Betrag reduzieren können, der allgemein proportional
zu der Anzahl von verwendeten Emittern oder Quellen ist. Zusätzlich kann
ein Verringern der vertikalen Druckdichte die Druckzeit ebenfalls
verringern.
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Ein
Drucker kann Positionierungsfehler erfahren, die von den Toleranzen
bei dem Positionierungsmechanismus abhängen können. Bei einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
können
Positionierungsfehler durch einen Fehlerkorrektur-Lese/Schreib-Algorithmus
korrigiert werden, wobei ein Sensor die letzten wenigen Flecken
erfasst, die geschrieben wurden, und sich selbst in regelmäßigen Intervallen
neu positioniert.
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Bei
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
kann der Laser Pulse aus Positionen entlang des allgemein bogenförmigen Weges 6 emittieren. Das
Druckmedium 5 kann jedoch größer (d. h. breiter) als der
Bereich sein, der durch den Weg des Lasers abgedeckt wird. 2 stellt
einen Drucker mit einem Druckmediumtransportmechanismus 52 dar, um
das Druckmedium 5 in eine Druckmediumvorbewegungsrichtung 51 benachbart
zu dem Bereich des bogenförmigen
Weges 6, der durch den Laser beschrieben wird, zu bewegen,
so dass das Bild 12 an aufeinander folgenden Abschnitten
des Druckmediums gebildet werden kann, wenn das Druckmedium 5 entlang
der Vorbewegungsrichtung 51 vor bewegt wird.
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Bei
anderen Ausführungsbeispielen
können der
Elektromagnetische-Strahlung-Emitter 1, der Antriebsmotor 4 und
der Betätigungsvorrichtungsarm 2 zusammen
als eine Positionierungseinheit 100 an einem Wagen 101 (6)
befestigt sein. Ein Wagenantrieb kann den Wagen mit dem Emitter 1,
dem Antriebsmotor und dem Betätigungsvorrichtungsarm über die
Oberfläche
eines Druckmediums bewegen. 6 stellt
ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel einer
Elektromagnetische-Strahlung-Emitter-Positionierungseinheit 100 dar,
die an einem Wagen 101 befestigt ist. Der Wagenantrieb 102 bewegt
den Wagen 101 und die Einheit 100 über die
Oberfläche
des Druckmediums 5 entlang einer Bandachse 53.
Ein Druckmediumtransportmechanismus 52 kann in Verbindung
mit dem Wagen 101 und dem Wagenantrieb 102 verwendet
werden, um das Druckmedium in eine Druckmediumrichtung 51 zu
bewegen. Bei einem größeren Drucker
vom herkömmlichen
Stil kann eine Laserpositionierungseinheit 100 an einem
Wagen an der Stelle befestigt sein, wo eine Druckkassette, z. B. ein
Tintenstrahldruckkopf, herkömmlicherweise
angeordnet wäre.
Wenn die Laserpositionierungseinheit über das Druckmedium bewegt
wird, bewegt der Betätigungsvorrichtungsarm
den Laser vor und zurück,
was in einem großen
Druckband resultiert.
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Bei
bestimmten Ausführungsbeispielen
kann ein Array 110 (7) von Laserpositionierungseinheiten 100a–100n verwendet
werden, um Bilder in Größen zu drucken,
die größer als
die Größe sind, die
durch eine Druckereinheit allein erreichbar ist. 7 stellt
ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel eines
Arrays 110 von Laserpositionierungseinheiten 100a–100n dar.
Das Array kann eine Mehrzahl von individuellen Laserpositionierungseinheiten 100a, 100b...100n umfassen,
die ausreichend sind, um ein Bild zu bilden, das mit Bildern übereinstimmt,
die durch einen Drucker von einer Standardgröße, einen Großformatdrucker
oder einen Plotter oder irgendeine erwünschte Größe erzeugt werden. Die jeweiligen Einheiten
umfassen Arme 2a...2n, die zur Schwenkbewegung
um Schwenkelemente 24a...24n befestigt sind, wobei
jeder einen Elektromagnetische-Strahlung-Emitter 1a...
in aufweist, der zur Bewegung um einen bogenförmigen Weg an demselben befestigt ist.
Ein Drucker kann zumindest einen ersten Arm 2a und einen
zweiten Arm 2b umfassen, wobei der erste Arm einen ersten
Laser aufweist, der an demselben befestigt ist, und der zweite Arm
einen zweiten Laser aufweist, der an demselben befestigt ist. Die
Arme 2a, 2b sind konfiguriert, um sich um eine
erste Achse 24a bzw. eine zweite Achse 24b zu
drehen.
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Jeder
Druckermechanismus 100a–100n wird durch eine
Steuerung 7 gesteuert, um einen ein Bild gemäß Bilddaten
zu erzeugen. Das Bild wird auf einem Druckmedium 5 erzeugt.
Das Druckmedium 5 kann durch einen Druckmediumtransportmechanismus 52 an
dem Array vorbei transportiert werden. Bei der Alternative könnte das
Array durch einen Arraywagen ähnlich
dem Wagen 101 (6) über das Druckmedium transportiert
werden. Ein Arraywagen könnte
in Verbindung mit einem Druckmediumtransportmechanismus 52 verwendet
werden.
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Ein
beispielhaftes Verfahren zum Herstellen eines Druckers umfasst ein
Bereitstellen eines Armes, der an einem Schwenkbauglied befestigt
ist. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann das Schwenkbauglied
ein ersten Abschnitt aufweisen, der angepasst ist, um sich entlang
eines eingeschränkten
bogenförmigen
Weges zu bewegen. Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel zur Herstellung eines
Druckers kann auch ein Bereitstellen eines Antriebsmotors zum Drehen
des Armes um das Bauglied umfassen. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
kann der Antriebsmotor ein Schwingspulenmotor sein. Bei einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Druckers ein Befestigen
eines Elektromagnetische-Strahlung-Emitters
an dem ersten Abschnitt des Armes. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
ist der Emitter angepasst, um Pulse auf ein Medium zu emittieren,
das gegenüber
elektromagnetischer Strahlung empfindlich ist. Der Emitter kann
z. B. ein Laser sein.
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Ein
Drucker mit einem Schwingspulenmotor, um einen Betätigungsvorrichtungsarm
anzutreiben, kann mit Größen hergestellt
sein, die ähnlich
der Größe von Festplattenlaufwerken
einschließlich
von Mikrofestplattenlaufwerken sind. Drucker, die mit einer Größe in der
Größenordnung
der Größe eines
Festplattenlaufwerks entworfen und hergestellt sind, sind zur Verwendung
bei kleinen Vorrichtungen geeignet und können in dieselben eingegliedert
werden. 8 stellt ein beispielhaftes
Ausführungsbeispiel
eines Druckers 100 dar, der in eine tragbare Vorrichtung 200 wie
z. B. eine tragbare Rechenvorrichtung, z. B. Personaldigitalassistenten
(PDAs), tragbare Computer, Digitalkameras, Telefone, z. B. Mobiltelefone, oder
andere batteriebetriebene, tragbare Vorrichtungen eingegliedert
wird. Der Drucker 100 kann auch zur Integration in das
Festplattenlaufwerk oder die Hardware-Fächer eines tragbaren Computers
oder andernfalls in die Häusung
eines Personalcomputers geeignet sein. 9 stellt
einen Computer 300 mit drei Hardware-Fächern 301, 302 und 303 dar.
Ein Computer kann z. B. ein optisches Plattenlaufwerk, das in einem
Hardware-Fach 301 installiert ist, ein magnetisches Plattenlaufwerk
in einem Hardware-Fach 302 und
einen Drucker, der eine oder mehrere Einheiten 100 in dem
Hardware-Fach 303 aufweist, aufweisen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann
das Medium 5, das bedruckt werden soll, durch den Benutzer
in den Drucker 100 der tragbaren Vorrichtung 200 oder
des Computers 300 eingefügt und dann entfernt werden,
nachdem das Drucken durchgeführt
worden ist.
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Schwingspulenmotoren
können
an Betätigungsvorrichtungsarmen
befestigte Laser mit derartigen Geschwindigkeiten antreiben, dass
der Drucker höhere
Druckraten als herkömmliche
gradlinige Druckmechanismen erreichen kann. Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel
eines Druckers mit einem Laserdruckkopf, der an einem Betätigungsvorrichtungsarm
befestigt ist und durch einen Schwingspulenmotor betrieben wird,
kann mit einer höheren Wirksamkeit
arbeiten als herkömmliche
gradlinige Druckmechanismen. Ein Schwingspulendrucker, der gegenüber elektromagnetischer
Strahlung empfindlich ist, ermöglicht,
dass ein kleiner, günstiger
Direktantrieb sich sehr schnell über
die Oberfläche
eines Druckmediums bewegt. Ein Drucker mit einem Schwingspulenmotor
und einem Armmechanismus mit einer Größe ähnlich einem Zwei-Inch-Plattenlaufwerkmechanismus
z. B. kann einen Elektromagnetische-Strahlung-Emitter über den
Maximalbereich seiner Bewegung in ungefähr 10 Millisekunden mit einem
höheren
Grad an Positionsgenauigkeit bewegen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
eines Druckers mit einem Laserpositionierungssystem wie oben beschrieben
kann sehr klein, sehr schnell und mit niedrigen Kosten betreibbar
sein. Der Drucker kann einen Betätigungsvorrichtungsarm
mit einem sehr kleinen Druckkopf, der an demselben angebracht ist,
aufgrund der niedrigen Masse des Armes und des Lasers mit sehr hohen
Zugriffsgeschwindigkeiten translatieren. Der Druckkopf und der Betätigungsvorrichtungsarm
können
eine niedrige Überstreichmasse aufweisen,
was zu reduzierten Beschleunigungs/Verlangsamungsabständen führt.
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Die
Druckgeschwindigkeit kann von mehreren Faktoren abhängen, einschließlich: des
Bandabstands (Abstand eines einzelnen Durchgangs des Lasers über das
Druckmedium), der linearen Geschwindigkeit des Lasers, der vertikalen
Druckdichte und der Zeit, die benötigt wird, um den Laser am Ende
eines jeden Bandes umzukehren.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
lediglich beispielhaft für
die möglichen
spezifischen Ausführungsbeispiele
sind, die Prinzipien der vorliegenden Erfindung repräsentieren
können.
Andere Anordnungen können
gemäß diesen
Prinzipien ohne weiteres durch Fachleute erdacht werden, ohne von
dem Schutzbereich der Erfindung wie in den beigelegten Ansprüchen definiert
abzuweichen.