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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Systeme zum Anzeigen eines
Musters auf einem Flüssigkristall für eine Laser-Markiervorrichtung und
insbesondere auf ein System zum Durchführen einer vorbestimmten Steuerung
der Anzeigeumschaltung zur Erreichung einer
Hochgeschwindigkeitsmarkierung.
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Bezüglich einer Technik zum Anwenden eines Flüssigkristalls aus einem
sogenannten Hochpolymer-Verbundstoff für eine Maske für eine Laser-
Markiervorrichtung hat der Anmelder der vorliegenden Anmeldung bereits
Patentanmeldungen (japanische Patentanmeldung Nr. 2-268 988 etc.)
eingereicht.
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Bei einem solchen Flüssigkristall aus Hoch polymer-Verbundstoff wird dies,
wenn ein Umschalten der Flüssigkristallanzeige, d. h. ein
Markierungsmuster, gewünscht ist, zur Verhinderung eines Nachbildes zum Zeitpunkt der
Anzeigeumschaltung erreicht durch Durchführung eines solchen
Nichtanzeigevorgangs, durch den Zeilen- und Spaltenelektroden geerdet werden, die
für die jeweiligen Pixel des Flüssigkristalls vorgesehen sind, und durch
anschließendes Anlegen vorbestimmter Spannungen an die Zeilen- und
Spaltenelektroden. In diesem Fall werden diejenigen Pixel, bei denen solche
Spannungen nicht angelegt werden, in ihren Laserstrahl-Streuzustand
versetzt, während die anderen Pixel, bei denen die Spannungen angelegt
werden, in den Laserstrahl-Durchlässigkeitszustand versetzt werden.
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Der oben genannte Anzeigeumschaltvorgang erfolgt jedoch nicht sofort,
sondern erfordert einen Zeitraum von ca. 60 ms. Entsprechend werden
während dieses Anzeigeumschaltzeitraums der Flüssigkristall in seinen
Nichtanzeigezustand versetzt und keine Markierung durchgeführt, so daß
diese Zeit bei der Operation vergeudet ist. Ferner erfolgt eine solche
Anzeigeumschaltung im wesentlichen kontinuierlich, und die Mustermarkierung
erfolgt häufig kontinuierlich. In diesem Fall wird, da die oben genannte
Umschaltzeit immer dann erforderlich ist, wenn das Muster verändert wird, die
Umschaltzeit jeder Musteränderung akkumuliert, so daß aus Sicht der
Gesamtoperation viel Zeit verloren geht, die eine Realisierung der
Hochgeschwindigkeitsmarkierung verhindert.
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Eine Erfindung zur Realisierung der Hochgeschwindigkeitsmarkierung ist
z. B. in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegung Nr. 2-268988
beschrieben, in der die Anzeigeoberfläche einer Flüssigkristallmaske für eine
Laser-Markiervorrichtung in zwei, d. h. obere und untere, Abschnitte
unterteilt ist, so daß nach Beendigung des Abtastens der oberen Hälfte und
nachfolgendem Beginn des Abtastens der unteren Hälfte ein Neuschreiben
eines Markierungsmusters der oberen Hälfte erfolgt.
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In dieser Erfindung ist jedoch ein solcher Vorgang nicht eindeutig
beschrieben, da nur die obere Anzeigenhälfte während der Anzeigeumschaltung der
oberen Anzeigehälfte in ihren Nichtanzeigezustand versetzt wird. Daher
ergibt sich der Nachteil, daß ein Nachbild erzeugt wird, wenn die Erfindung auf
eine Laser-Markiervorrichtung, bei der der oben genannte Flüssigkristalls aus
Hochpolymer-Verbundstoff verwendet wird, angewandt wird.
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Bei einer Analyse wird die Flüssigkristall-Umschaltzeit etwa in eine zum
Löschen des angezeigten Musters erforderliche Zeit und eine zum Aktivieren
eines neuen Musters erforderliche Zeit unterteilt. Zwischen diesen Zeiten
kann die Löschzeit für das angezeigte Muster, die von der
Materialzusammensetzung, Struktur etc. der Flüssigkristallmaske abhängt, nicht einfach
verkürzt werden.
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Aus diesem Grund treten bei der Realisierung der
Hochgeschwindigkeitsmarkierung Unregelmäßigkeiten bei der Markierung eines Werkstücks auf, wenn
mit der Markierung begonnen wird, bevor die Flüssigkristallanzeige
erscheint. Entsprechend gibt es eine Grenze bei der Realisierung von
Markierung mit höherer Geschwindigkeit bei Beibehaltung der Markierungsqualität.
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Angesichts der oben genannten Umstände ist es eine erste Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, Hochgeschwindigkeitsmarkierung für eine Laser-
Markiervorrichtung mit insbesondere einem Flüssigkristall aus Hochpolymer-
Verbundstoff zu realisieren, wobei das Erzeugen eines Nachbildes verhindert
wird.
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Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Erreichen einer
Hochgeschwindigkeitsmarkierung bei Beibehaltung der Markierungsqualität.
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Diese Aufgaben werden mit einer Flüssigkristallanzeige gemäß Anspruch 1
gelöst.
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Bei einer Flüssigkristallanzeige für eine Laser-Markiervorrichtung sind Zeilen-
und Spaltenelektroden für jedes Pixel eines Flüssigkristalls vorgesehen,
wobei zum Umschalten der Anzeige eines Flüssigkristallbildschirms die Zeilen-
und Spaltenelektroden geerdet sind und dann vorbestimmte Spannungen an
die Zeilen- und Spaltenelektroden angelegt werden. Der
Flüssigkristallbildschirm wird mittels eines Laserstrahls bestrahlt, und der Laserstrahl tastet
den Flüssigkristallbildschirm zum Markieren eines vorbestimmten, auf dem
Bildschirm abgebildeten Musters auf ein Zielobjekt ab. Die
Flüssigkristallanzeige umfaßt eine Anzeigeumschaltvorrichtung zum Unterteilen des
Flüssigkristallbildschirms in eine erste Zone, die zuerst einer Subscan-Operation
unterzogen wird, und eine zweite Zone, die nach der ersten Zone einer
Subscan-Operation unterzogen wird, zum Durchführen einer unabhängigen
Umschaltung der Anzeige in der ersten und der zweiten Zone, eine
Positionsdetektiervorrichtung zum Detektieren einer Position auf dem
Flüssigkristallbildschirm, bei der das Subscannen gerade durchgeführt wird, und eine
Vorrichtung zum Steuern der Anzeigeumschaltvorrichtung zum Durchführen
ei
ner Umschaltung der Anzeige der ersten Zone, wenn die
Positionsdetektiervorrichtung die Beendigung des Subscannens der ersten Zone detektiert,
und zum Durchführen einer Umschaltung der Anzeige der zweiten Zone,
wenn die Positionsdetektiervorrichtung die Beendigung des Subscannens der
zweiten Zone detektiert.
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Erfindungsgemäß dient die Anzeigeumschaltvorrichtung zum Erden der
Zeilen- und Spaltenelektroden der ersten Zone, während die vorbestimmten
Spannungen an die Zeilen- und Spaltenelektroden der zweiten Zone
angelegt werden.
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Bei einer solchen Anordnung ist die Flüssigkristallanzeige in die erste Zone,
die zuerst einer Subscan-Operation unterzogen wird, und die zweite Zone,
die nach der ersten Zone einer Subscan-Operation unterzogen wird,
unterteilt, werden die Anzeigen der ersten und der zweiten Zone unabhängig
voneinander umgeschaltet, werden die Zeilen- und Spaltenelektroden geerdet
und dann vorbestimmte Spannungen an die Zeilen- und Spaltenelektroden
angelegt. Die Beendigung der Subscan-Operation der ersten Zone wird von
der Positionsdetektiervorrichtung detektiert, und zu diesem Zeitpunkt erfolgt
die unabhängige Umschaltung der Anzeige der ersten Zone. Die Beendigung
der Subscan-Operation der zweiten Zone wird von der Positionsdetektiervor-
richtung detektiert, und zu diesem Zeitpunkt erfolgt die unabhängige
Umschaltung der Anzeige der zweiten Zone.
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Fig. 1 zeigt eine Anordnung eines
Flüssigkristallbildschirm-Umschaltsystems für eine erfindungsgemäße Laser-Markiervorrichtung;
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Fig. 2 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung des Abtastens eines in Fig. 1
gezeigten Flüssigkristalibildschirms durch einen Laserstrahl;
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Fig. 3 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung einer Anordnung einer in Fig.
1 gezeigten Flüssigkristallmaske;
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Fig. 4 zeigt ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Operation des
Systems aus Fig. 1;
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Fig. 5 zeigt ein Beispiel eines von dem System aus Fig. 1 markierten
Musters;
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Fig. 6 zeigt ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Operation einer dem
Stand der Technik entsprechenden Laser-Markiervorrichtung:
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Eine bevorzugte Ausführungsform einer Flüssigkristallanzeige für eine
erfindungsgemäße Laser-Markiervorrichtung wird mit Bezug auf die Zeichnungen
genauer erläutert.
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Fig. 1 zeigt das Konzept einer Anordnung der bevorzugten Ausführungsform
einer Laser-Markiervorrichtung.
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In der Zeichnung oszilliert ein Laseroszillator 1 zur Erzeugung eines Abtast-
Laserstrahls (z. B. eines YAG- (Yttriumaluminiumgranat) Laserstrahls), der
auf eine Reflexionsfläche 2a eines Deflektors 2 gestrahlt wird. Ein von der
Reflexionsfläche 2a reflektierter Laserstrahl strahlt durch eine Linse 4 auf
eine Reflexionsfläche 3a eines Deflektors 3, der die Form eines polygonalen
Spiegels hat. Der von der Reflexionsfläche 3a reflektierte Laserstrahl strahlt
durch eine Linse 5 auf einem Flüssigkristallbildschirm 10 einer
Flüssigkristallmaske aus Hochpolymer-Verbundstoff.
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Die Reflexionsfläche 2a des Deflektors 2 wird von einem Motor 8 in eine
durch einen Pfeil AA angezeigte Richtung gedreht, und die Reflexionsfläche
3a des Deflektors 3 wird von einem Motor 9 in eine durch einen Pfeil BB
angezeigte Richtung gedreht. Entsprechend führt der Laserstrahl eine
Hauptabtastung des Flüssigkristallbildschirms 10 der Flüssigkristallmaske 6
in einer von einem Pfeil X angezeigten Richtung durch, wenn die
Antriebs
steuerung des Motors 9 die Reflexionsfläche 3a in Richtung des Pfeils BB
dreht; wohingegen der Laserstrahl den Flüssigkristallbildschirm 10 der
Flüssigkristallmaske 6 einer Subscan-Operation in einer von einem Pfeil Y
angezeigten Richtung unterzieht, wenn die Antriebssteuerung des Motors 8 die
Reflexionsfläche 2a in Richtung des Pfeils AA dreht. Die Art und Weise, in der
der Laserstrahl den Flüssigkristallbildschirm 10 abtastet, ist in Fig. 2 durch
Pfeile dargestellt.
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Eine Steuervorrichtung 7 steuert die Antriebsoperationen der oben
genannten Motore 8 und 9, steuert die Laseroszillation des Laseroszillators 1 und
erzeugt ein Signal zum Antreiben der Pixel auf dem Flüssigkristallbildschirm
10 der Flüssigkristallmaske 6.
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Auf der Basis von Informationen über ein Markierungsmuster, das über eine
vorbestimmte Eingabeeinheit eingegeben ist; erzeugt die Steuervorrichtung
7 ein Signal zum Anregen zugehöriger, dem Muster entsprechender Pixel des
Flüssigkristallbildschirms 10 der Flüssigkristallmaske 6. In Reaktion darauf
werden die zugehörigen Pixel auf dem Flüssigkristallbildschirm 10 der
Flüssigkristallmaske 6 angetrieben. Dann sorgen die Steuerung der
Antriebsoperationen der Motore 8 und 9 sowie die Steuerung der Operation des
Laseroszillators 1 dafür, daß ein Laserstrahl eine Abtastung durchführt, damit
der Laserstrahl nur die angetriebenen Pixel durchläßt und ein vorbestimmtes
(nicht gezeigtes) optisches System durchläuft, wobei ein Zeichen, eine Figur
etc. entsprechend einer Form (der Form des Markierungsmusters) der
angetriebenen Pixel markiert werden, z. B. auf einer Oberfläche eines Werkstücks
13, wie in Fig. 5 dargestellt.
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Genauer gesagt wird, wie in Fig. 5 dargestellt, ein zu markierendes Muster
14 in mehrere Markierungsmuster von Blöcken A bis L aufgeteilt, so daß das
System gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine sequentielle
Markierungsoperation der jeweiligen Markierungsmuster der Blöcke durchführt.
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Entsprechend ist es erforderlich, das auf dem Flüssigkristallbildschirm 10
anzuregende Pixel auf Blockbasis der Blöcke A bis L sequentiell umzuschalten.
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Fig. 3 zeigt Details einer Anordnung der Flüssigkristallmaske 6, bei der der
Flüssigkristallbildschirm 10 aus in der Form von 72 (Zeilen-) · 36 (Spalten-)
Punkten angeordneten Pixeln besteht. Genauer gesagt, sind die Pixel in zwei
Zonen, d. h. eine obere Bildschirmzone 10a aus 72 · 18 Punkten und eine
untere Bildschirmzone 10b aus 72 · 18 Punkten unterteilt, wie durch eine
unterbrochene Linie in der Zeichnung dargestellt. In diesem Zusammenhang
bedeutet Unterteilung, daß die obere Bildschirmzone 10a und die untere
Bildschirmzone 10b unabhängig voneinander betrieben (angezeigt) oder
nicht betrieben (nicht angezeigt) werden.
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Genauer gesagt, weist jedes Pixel eine Zeilen- und eine Spaltenelektrode
auf. Wenn vorbestimmte Spannungen an die Elektroden angelegt werden,
erfolgt die Anzeige. Bei Anzeigeumschaltung werden die jeweiligen
Elektroden geerdet, so daß die Anzeige in den Nichtanzeigezustand versetzt wird.
Es sind Signalleitungen mit den jeweiligen Elektroden verbunden, so daß die
Steuervorrichtung 7 ein Steuersignal zum Variieren der
Elektrodenspannungen auf vorbestimmte Pegel erzeugt, wodurch die oben genannten Anzeige-
und Nichtanzeige-Operationen realisiert werden. Bei der vorliegenden
Ausführungsform sind die Elektroden und Signalleitungen in zwei Gruppen
unterteilt, d. h. eine (obere Zeilenelektroden/Signalleitungen 11a und obere
Spaltenelektroden/Signalleitungen 12a) für die obere Bildschirmzone 10a
und die andere (untere Zeilenelektroden/Signalleitungen 11b und untere
Spaltenelektroden/Signalleitungen 12b) für die untere Bildschirmzone 10b,
so daß die Anzeige- und Nichtanzeige-Operationen auf der Basis des von der
Steuervorrichtung 7 erzeugten Steuersignals unabhängig voneinander für
die obere und die untere Bildschirmzone 10a und 10b durchgeführt werden.
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Eine Subscan-Position auf dem Flüssigkristallbildschirm 10 wird von der
Steuervorrichtung 7 per se auf der Basis eines von der Steuervorrichtung 7
an den Motor 8 zum Zwecke der Subscan-Operation übermittelten
Antriebssteuersignals detektiert. Somit kann die Steuervorrichtung 7 auf der Basis
des Steuersignals beurteilen, ob der Laserstrahl dann die obere
Bildschirmzone 10a oder die untere Bildschirmzone 10b einer Subscan-Operation
unterzieht, und sie kann einen Zeitpunkt detektieren, zu dem die Subscan-
Operation nach Beendigung der Subscan-Operation in der oberen
Bildschirmzone 10a von der oberen Bildschirmzone 10a zu der unteren
Bildschirmzone 10b übergeht.
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Auf diese Weise kann das System anhand des an den Motor 8 übermittelten
Steuersignals eine Subscan-Position des Laserstrahls auf einer Software-
Basis detektieren, wodurch das Bereitstellen eines speziellen Sensors, der
einen YAG-Laserstrahl hoher Intensität für die Positiondetektion direkt
empfängt, überflüssig wird, mit dem Ergebnis, daß die Kosten für das System in
vorteilhafter Weise reduziert werden können.
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Die Operation der Steuervorrichtung 7 wird mit Bezug auf ein Zeitdiagramm,
wie es in Fig. 4 dargestellt ist, erläutert.
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Fig. 4(a) zeigt, wie die oberen Teile A1, B1, ... der jeweiligen Blöcke A, B, ...
(siehe Fig. 5) sequentiell in der oberen Bildschirmzone 10a angezeigt
werden, während sie der Nichtanzeige-Operation mit Bezug auf die variierenden
Muster unterzogen werden; Fig. 4(b) zeigt, wie die unteren Teile A2, B2,
der jeweiligen Blöcke A, B, ... (siehe Fig. 5) sequentiell in der unteren
Bildschirmzone 10b angezeigt werden, während sie der Nichtanzeige-Operation
mit Bezug auf die variierenden Muster unterzogen werden; und Fig. 4(c)
zeigt die Hauptabtast-Operation des Bildschirms in einer vorbestimmten Y-
Position, wobei die Reflexionsfläche 2a des Deflexionsspiegels oder
Deflektors 2 feststehend ist, und die Subscan-Operation des Bildschirms, wobei
sich der Y-Deflexionsspiegel dreht (die Drehzeit ist durch vertikale Linien
dargestellt) und die Y-Position bewegt wird.
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Die oben beschriebene Operation wird nachstehend genauer erläutert. Zu
einem Zeitpunkt t1, wenn die Subcan-Operation der oberen Bildschirmzone
10a und die Markier-Operation des oberen Teils A1 des Blocks A beendet
sind, wobei der Zeitpunkt der Beendigung von der Steuervorrichtung 7
detektiert wird, so daß eine Anzeigeumschaltung vom Block A zum nächsten
Block B, wie durch einen Pfeil (1) dargestellt, erfolgt, führt die
Steuervorrichtung 7 eine derartige Steuerung durch, daß die obere Bildschirmzone
10a in den Nichtanzeigezustand versetzt wird, d. h., die Zeilen- und
Spaltenelektroden der Pixel der oberen Bildschirmzone 10a geerdet sind.
Dadurch wird ein Nachbild verhindert. Zu einem Zeitpunkt t2 wird die Anzeige
des oberen Teils B1 des Blocks B aktiviert, und nach der
Anzeigeaktivierungszeit wird der obere Teil B1 des Blocks B in der oberen Bildschirmzone
10a zu einem Zeitpunkt t3 angezeigt,
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Hinsichtlich der unteren Bildschirmzone 10b ist andererseits der untere Teil
A2 des Blocks A bereits aktiviert, und zwar seit einem Zeitpunkt t0, der vor
dem Zeitpunkt t1 liegt, und somit wird der untere Teil A2 kontinuierlich ab
dem Zeitpunkt t1 abgetastet, zu dem die Markierung des unteren Teils A2
durchgeführt wird. Danach detektiert die Steuervorrichtung 7 den
Beendigungszeitpunkt und versetzt die untere Bildschirmzone 10b in den
Nichtanzeigezustand, d. h., erdet die Zeilen- und Spaltenelektroden der Pixel der
unteren Bildschirmzone 10b zwecks Anzeigeumschaltung von Block A auf
den nächsten Block B, wie durch einen Pfeil (2) dargestellt, wenn die
Subscan-Operation der unteren Bildschirmzone 10b und die Markierung des
unteren Teils A2 des Blocks A zum Zeitpunkt t3 beendet sind. Folglich kann ein
Nachbild verhindert werden. Zu einem Zeitpunkt t4 wird die Anzeige des
unteren Teils B2 des nächsten Blocks B aktiviert, und nach der
Aktivierungszeit wird der untere Teil B2 des Blocks B in der unteren Bildschirmzone 10b
angezeigt.
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Zum Zeitpunkt t3 wird eine Anzeige von Block A erstellt und somit das
Markierungsmuster entsprechend Block A auf dem Werkstück 13 markiert. Die
Anzeige des nächsten Blocks 8 (oberer Teil 81) erfolgt jedoch bereits in der
oberen Bildschirmzone 10a zum Zeitpunkt t3. Das bedeutet, daß die
Markierung kontinuierlich durchgeführt wird. Auf diese Weise kann die
Markierungsoperation ohne Unterbrechung auf das nächste Muster übergehen,
wodurch eine Hochgeschwindigkeitsmarkierung realisiert werden kann.
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Danach erfolgt in gleicher Weise kontinuierlich die Markierung des Blocks B
vom oberen Teil B1 zum unteren Teil B2 zu einem Zeitpunkt t5, und dann
kann die Markierung vom Block B zum nächsten Block C kontinuierlich ohne
Unterbrechung zu einem Zeitpunkt t6 durchgeführt werden. Auf diese Weise
werden die Blöcke A bis L ohne Zeitvergeudung markiert, was dazu führt,
daß das gesamte Muster 14 mit hoher Geschwindigkeit auf dem Werkstück
13 markiert werden kann.
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Beim Stand der Technik wird im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung
nach der Markierung des Blocks A, wie in Fig. 6 dargestellt, der gesamte
Bildschirm in seinen Nichtanzeigezustand versetzt, wie durch einen Pfeil (1)
angezeigt, so daß die Subscan-Operation für eine Dauer ΔT' unterbrochen
wird, bevor der nächste Block B angezeigt wird. Dies bedeutet eine
Zeitvergeudung entsprechend der Dauer ΔT', während der keine Markierung erfolgt.
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Die vorliegende Ausführungsform zeigt, daß hier, wie in Fig. 4 dargestellt,
anders als beim Stand der Technik eine Hochgeschwindigkeitsmarkierung
realisiert werden kann, da keine Zeitvergeudung erfolgt. Ferner wird der
Bildschirm in seinen Nichtanzeigezustand versetzt, wenn die Anzeige
umgeschaltet wird (der Bildschirm zwischen oberer und unterer Bildschirmzone
umgeschaltet wird). Aus diesem Grund kann auch ein Nachbild verhindert
werden und somit die vorliegende Ausführungsform in geeigneter Weise auf
eine Laser-Makiervorrichtung mit einem aus Hochpolymer-Verbundstoff
bestehendem Flüssigkristall angewandt werden.
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Wie oben erläutert, wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Erzeugung
eines Nachbildes verhindert und eine Hochgeschwindigkeitsmarkierung
realisiert, da ein Umschalten des Flüssigkristallbildschirms zwischen den
verschiedenen Zonen des Bildschirms erfolgt und die Zonen unabhängig
voneinander zum Zeitpunkt der Umschaltung in den geerdeten Zustand versetzt
werden.