DE4100150C2 - Strahlpositionsregelvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Strahlpositions-Regelvorrichtung zur Positionsregelung mindestens eines Abtastlichtstrahls zur Strahlabtastung auf einer Trommel mit den Merkmalen des Oberbegriffs nach Anspruch 1.

Eine derartige Strahlpositions-Regelvorrichtung ist in der US 4 806 951 (siehe dort Fig. 12) offenbart. Bei einer derartigen Strahlpositions-Regelvorrichtung wird ein Teil des Abtastlichtstrahls auf eine Lichtdetektoreinheit zurückgeführt, um mittels der Regeleinrichtung eine konstante Position des Abtastlichtstrahls in der vertikalen Richtung zu erreichen. Es können jedoch aufgrund von Temperaturschwankungen, falscher Positionierung der Meßlichtstrahlen auf der Lichtdetektoreinheit sowie durch das Regelverhalten des Reglers Instabilitäten bei der Strahlpositionsregelung auftreten. Außerdem erzeugt die Lichterzeugungseinrichtung einen Lichtstrahl und somit einen Abtastlichtstrahl bzw. einen Meßlichtstrahl nur während einer Druckperiode; das heißt, daß nur in der Druckperiode eine Regelung durchgeführt werden kann, da nur dann ein Meßlichtstrahl auf der Lichtdetektoreinrichtung zu liegen kommt. In der Austastperiode, d. h. in der Periode, in der kein Drucksignal vorliegt, entsteht auch kein Meßlichtstrahl auf der Lichtdetektoreinheit und das Verhalten der Regeleinrichtung ist in einem derartigen Zustand unbestimmt, da für den Regelkreis das Eingangssignal von der Lichtdetektoreinheit fehlt.

Wenn das Drucksignal wieder erzeugt wird, ist somit die Lage des Meßlichtstrahls auf der Lichtdetektoreinheit unbestimmt (entsprechend dem Verhalten der Regeleinrichtung in der Austastperiode) und somit kann zu Beginn einer neuen Druckperiode keine stabile Regelung durchgeführt werden.

JP 61-245174 A beschreibt eine Strahlpositions- Regelvorrichtung, bei der zwei Abtastlichtstrahlen zur Abtastung auf einer Trommel vorgesehen sind. Ein Meßlichtstrahl wird von einer Lichtdetektoreinheit erfasst und über eine Bestätigungseinrichtung zur Positionsregelung des Meßlichtstrahls weiter verarbeitet. Eine Druckperiode und eine Austastperiode zwischen dem Ende einer Druckperiode und dem Beginn der nächsten Druckperiode werden definiert. Eine Abtast-Halteschaltungseinrichtung ist vorgesehen, um während einer Austastperiode zwischen einzelnen Druckperioden eine Korrekturregelung für die Strahlposition des Abtastlichtstrahls bzw. des Meßlichtstrahls durchzuführen. Der Zustand der Strahlposition, die durch diese Korrekturregelung erhalten wird, wird während einer Druckperiode beibehalten. Es wird somit eine Korrekturregelung nur während einer Austastperiode vorgenommen, so daß während des Druckens dennoch Instabilitäten auftreten können.

US 4 566 043 offenbart eine Laser-Aufnahmevorrichtung, bei der über ein Linsensystem ein Originalbild aufgenommen wird und über eine Lichterzeugungseinrichtung auf einer Trommel aufgezeichnet werden soll. Eine Teilung eines von der Lichterzeugungseinrichtung ausgesendeten Strahls in einen Abtastlichtstrahl sowie einen Meßlichtstrahl für eine Regelung wird hier nicht vorgenommen.

US 4 393 387 zeigt eine Lichtablenkeinrichtung, mittels derer die Position von Abtastlichtstrahlen zur Strahlabtastung auf einer Trommel verändert werden kann. Hier wird kein Meßlichtstrahl verwendet, um mittels einer Regeleinrichtung ein Stellsignal zur Positionierung der Abtastlichtstrahlen vorzunehmen.

DE 37 44 334 A1 beschreibt eine Mehrstrahl-Abtastvorrichtung mit Zeitsimultan-Steuerung, wobei eine Lichterzeugungseinrichtung zur Erzeugung einer Vielzahl von Abtastlichtstrahlen vorgesehen ist. Die Steuereinrichtung ist jedoch zum Steuern der Lichtmenge der jeweiligen Abtastlichtstrahlen vorgesehen. Eine Regeleinrichtung zur Positionsregelung von Abtastlichtstrahlen ist jedoch aus dieser Entgegenhaltung nicht bekannt.

Bei einer optischen Abtastvorrichtung, wie beispielsweise einem Laserdrucker, erfolgt allgemein die Lichtstrahlabtastung, indem ein umlaufender Vielflächner- Spiegel oder ein Schwingspiegel mit hoher Geschwindigkeit bewegt wird. In diesem Falle ist es in der Tat erforderlich, wenn die Auflösung der Vorrichtung höher wird, die Geschwindigkeit der Bewegung des Spiegels zu erhöhen, wobei jedoch eine Grenze gegeben ist.

Um dieser Schwierigkeit zu begegnen, wurde eine optische Abtasteinrichtung vorgeschlagen, bei welcher eine Vielzahl von Lichtstrahlen parallel gleichzeitig durch die Verwendung einer Vielzahl von Lichtgeneratorquellen zur Abtastung, verwendet wird und die Zwischenräume zwischen den jeweiligen Strahlen konstant gehalten werden, in Form einer Laserdruckeroptik, die zwei Halbleiterlaser verwendet, gemäß Fig. 12 der JP 63-217763 A (entsprechend der oben genannten US 4 806 951), wie auch gemäß Fig. 7.63 von "Applied Optical Electronics Handbook" (veröffentlich von Shokodo Co., Ltd., 10. April 1989). Fig. 8 zeigt ein Beispiel einer derartigen optischen Abtastvorrichtung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es erforderlich, einen Regler 1 zur Lösung der vorausgehend aufgeführten Aufgabenstellung vorzusehen, und der Regler ist im allgemeinen derart ausgebildet, daß er eine Servosteuerung durchführt. Dieses Servosteuerverfahren ist in dem vorstehend aufgeführten "Applied Optical Electronics Handbook" beschrieben. Dabei zeigt im Kapitel 6, "Optical Information Equipment Elementary Techniques" im Handbuch die Fig. 6.15 ein Blockschaltbild eines Bildplattensystem-Servosystems, Fig. 6.138 zeigt ein Blockschaltbild eines Fokussier-Servosystems, und Fig. 6.139 zeigt das Verhalten eines offenen Regelkreises eines Fokussier-Servosystems etc. Jedoch betreffen diese Angaben ein Regelverfahren für ein Bildplattensystem, und die nachfolgend zu lösenden Schwierigkeiten betreffen den Fall einer Regelung einer "Laserdruckeroptik unter Verwendung zweier Halbleiterlaser", wie aus Fig. 8 hervorgeht.

Erhält in der Anordnung nach Fig. 8 der Regler 1 ein Signal 3 aus einem Lichtdetektor 2, um dadurch bewegliche Reflektoren 4a, 4b zu steuern, so müssen beide Strahlen 5a, 5b teilweise auf den Lichtdetektor 2 auftreffen. Damit die Strahlen 5a, 5b innerhalb des Lichtdetektors 2 sind, wenn die elektrische Stromversorgung eines Laserdruckers oder dergleichen eingeschaltet wird, ist es jedoch erforderlich, die Ausgangswinkel der beweglichen Reflektoren 4a, 4b so einzustellen, daß die Ausgangspositionen der Strahlen genau festgelegt sind. Dabei besteht jedoch die Schwierigkeit, daß diese Einstellung kompliziert ist und die Einstellung sich leicht durch eine Störung verschiebt, beispielsweise bei einer Temperaturänderung, Schwingungen und dergleichen.

Ferner treffen die Strahlen, wenn sie auf eine Trommelfläche 6 auftreffen, d. h. wenn das Drucken durchgeführt wird, auf den Lichtdetektor 2 auf, so daß eine Servosteuerung möglich ist. Wenn jedoch kein Drucksignal vorliegt, d. h. in der Zeit zwischen einem Ausschalten und einem wiederholten Einschalten der Lichtquellen 7a, 7b, ist die Schwierigkeit vorhanden, dass die Strahlen nicht auf den Lichtdetektor 2 auftreffen. Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, ist eine Abtasthalteschaltung vorgesehen, die durch Einschalten der Lichtquellen in der druckfreien Zeitspanne ein Abtastsignal empfängt und dieses in der Zeit, in der kein Drucksignal vorliegt, hält (wie es beispielsweise in der JP 61245174 A beschrieben ist). Bei diesem Verfahren ist jedoch das Problem einer Regelverzögerung gegeben.

Ferner hängt ein Strahlintervall P_D an der Trommelfläche 6 von einem Strahlintervall P am Lichtdetektor 2 ab und der Lichtdetektor 2 besteht im allgemeinen gemäss Fig. 9 aus vier optischen Sensoren 10-13. Der Strahl 5a wird so geregelt, das er im Mittelpunkt der optischen Sensoren 10, 11 liegt, und der Strahl 5b wird so geregelt, daß er im Mittelpunkt der optischen Sensoren 12, 13 liegt, so daß das Strahlintervall P am Lichtdetektor 2 konstant gehalten wird. Obgleich in diesem Fall das Strahlintervall P auf einen vorgegebenen Wert eingestellt ist, besteht die Schwierigkeit, daß die Einstellung zum vorgegebenen Wert schwierig ist, bedingt durch die Streuung der Positionen und Kenndaten bei der Herstellung der optischen Sensoren 10-13, oder durch Strahlformfehler der Strahlen 5a, 5b (beispielsweise kein exakter Kreis).

Als Alternative liegt der Fall vor, daß Galvano-Spiegel, eine ebenso große Zuverlässigkeit haben wie jene, die als Nachführelemente in einer Bildplatteneinrichtung verwendet werden, als bewegliche Reflektoren 4a, 4b eingesetzt werdet. In diesem Falle haben die beweglichen Reflektoren 4a, 4b Ansprechverhalten einer Drehspule und sind daher Verzögerungsfaktoren. Um dieses Zeitregelsystem zu stabilisieren, ist es gemäss Fig. 10 üblich, eine Phaseneinstellung so vorzunehmen, um einen ausreichend großen Wert für eine Verstärkung G zu erhalten, d. h. einen Verstärkungsüberschuss 17 bei einer Phase Ph, die um 180° phasenverschoben ist (das Verhalten einer offenen Regelschleife eines Fokussier-Servosystems). In diesem Fall werden die Ausgangswinkel der beweglichen Reflektoren 4a, 4b der Fig. 8 derart eingestellt, daß die Strahlen 5a, 5b jeweils in den Mittelpunkt der optischen Sensoren 10, 11 und in den Mittelpunkt der optischen Sensoren 12, 13 zu liegen kommen, wie aus Fig. 9 hervorgeht.

Es sei angenommen, daß der Strahl 5a, 5b um κ vom Mittelpunkt der optischen Sensoren 10, 11 oder vom Mittelpunkt der optischen Sensoren 12, 13 in Fig. 9 abweicht. Wird dann die Servoregelung gemäss Fig. 10 durchgeführt, so weicht der Mittelpunkt des Strahles 5a, 5b um 1/1 + G0 × κ vom Mittelpunkt der optischen Sensoren 10, 11 oder vom Mittelpunkt der optischen Sensoren 12, 13 ab, wobei G_o eine Gleichspannungsverstärkung gemäss Fig. 10 darstellt. Um zu bewirken, daß das Strahlintervall P_D der optischen Abtastvorrichtung in Fig. 8 einen Wert in der Größenordnung von mehreren Mikrometern hat, ist es erforderlich, daß die Gleichspannungsverstärkung G_o einen ausreichend großen Wert annimmt. Da jedoch die Gleichspannungsverstärkung G_o von der Kennlinie der beweglichen Reflektoren 4a, 4b abhängt, wird der Verstärkungsüberschuss 17 verringert, wenn die Verstärkung G erhöht wird, so daß die Schwierigkeit gegeben ist, daß die Regelung instabil wird.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Strahlpositions-Regelvorrichtung der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß eine Positionsregelung des Abtastlichtstrahls immer stabil durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Strahlpositions- Regelvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist ein Abtastzeit-Generator vorgesehen, um das Steuersignal in einer Austastperiode, das heißt in der Dunkel- bzw. Austastperiode des Drucksignals PS zu erzeugen. Somit kann über die Reflektoreinrichtung ein Meßlichtstrahl auch dann erzeugt werden, wenn kein Drucksignal vorliegt. Somit wird ein Detektorsignal an die Regeleinrichtung in der Dunkelperiode ohne Drucksignal erzeugt. Um eine stabile Regelung zu erreichen, steuert der Abtastzeit-Generator zusätzlich eine Abtast-Halte-Schaltung in der Regeleinrichtung derart, daß der Reflektoreinrichtung in der Abtastperiode ein Stellsignal zugeführt wird. Der Wert des Stellsignals entspricht dabei dem letzten Wert vor der Abtastperiode, so daß die Reflektionseinrichtung der Reflektoreinrichtung in der Abtastperiode beibehalten wird. Nachdem gleichzeitig in der Abtastperiode durch die Erzeugung des Steuersignals durch den Abtastzeit-Generator ein Meßlichtstrahl unter Beibehaltung der Reflektionsrichtung auf der Lichtdetektoreinheit zu liegen kommt, wird eine stabile Fixierung der Position des Meßlichtstrahls und somit des Abtastlichtstrahls auf der Trommel auch in der Austastperiode ermöglicht.

Der Abtastzeit-Generator erzeugt das Steuersignal nur während der Austastperiode, d. h. zu Beginn einer nächsten Druckperiode geht die Abtast-Halte-Schaltung wieder in den Abtastbetrieb über (d. h. der Schalter in der Abtast-Halte- Schaltung wird geschlossen) und eine stabile Regelung kann erreicht werden, da nun der Drucksignalgenerator das Steuersignal erzeugt und somit ein Meßlichtstrahl aufgrund des Drucksignals auf der Lichtdetektoreinheit zu liegen kommt. Dabei beginnt die erneute Regelung aufgrund des Drucksignals ohne Schwingungen, weil sich der Regelkreis auch in der Austastperiode in einem stabilen und definierten Zustand befindet.

Falls jedoch lediglich die Abtast-Halte-Schaltung in der Regeleinrichtung vorgesehen ist, kann der Phasenverlauf des offenen Regelkreises aufgrund der durch die Abtast-Halte- Schaltung verursachten Totzeit (Abhängigkeit der Periode und Länge der Abtastperiode) einen kritischen Verlauf, so wie in Fig. 5 der Anmeldungsunterlagen gezeigt, annehmen. Je kürzer die Abtastperiode, desto geringer ist die Phasenverzögerung. Wenn die gesamte Phasenverzögerung 180° überschreitet, führt die Regeleinrichtung Schwingungen durch, wodurch der auf der Lichtdetektoreinrichtung einfallende Meßlichtstrahl Schwingungen ausführt. Somit kann der Abtastlichtstrahl auf der Trommel nicht genau geregelt werden. Erfindungsgemäß ist deswegen eine Phasenverschiebungseinrichtung vorgesehen, um diese Phasenverzögerung zu kompensieren, d. h. die Gesamtphase ergibt sich aus der Phasenverzögerung der offenen Regelschleife incl. der Phasenschiebung aufgrund der Phasenschiebereinrichtung. Somit wird die Phasenverzögerung der Abtast-Halte-Schaltung kompensiert und eine stabile Strahlpositionsregelung ermöglicht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wie im Anspruch 2 angegeben, ist außerdem eine Phasenverzögerungsschaltung vorgesehen, um die Phase der Regeleinrichtung in einem niedrigen Frequenzbereich zu verzögern. Somit wird eine hohe Gleichstromverstärkung erreicht, was eine besonders stabile und schnelle Regelung ermöglicht. Außerdem ist eine Initialisierungs-Einrichtung vorgesehen, um den Meßlichtstrahl genau in einer Anfangsposition auf der Lichtdetektoreinheit zu positionieren (Anspruch 3 und 6).

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen bzw. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Weitere wichtige Aspekte gemäß der Erfindung sind folgende: Um die Ausgangsposition der Lichtstrahlen mühelos einzustellen, ist ein Oszillator zum Schwingen gemäss einem Initialisierungssignal und zur Ausgabe eines Schwingungssignals vorgesehen.

Die Oszillatoreinrichtung (Anspruch 3) wird zum Schwingen entsprechend einem Initialisierungssignal veranlasst, um den beweglichen Reflektor und damit den Strahl zu bewegen, so daß der Strahl auf den Lichtdetektor auftrifft und damit die Servoregelung durchgeführt werden kann.

Nachstehend wird die Erfindung anhand ihrer Ausführungsformen näher erläutert.

In den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Strahlpositions-Regelvorrichtung;

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung zur Initialisierung einer erfindungsgemäßen Strahlpositionsregelvorrichtung;

Fig. 3 eine Zeitablaufdarstellung bei der Initialisierung der Strahlpositionsregelvorrichtung nach Fig. 2;

Fig. 4 eine Zeitablaufdarstellung des Betriebes eines Abtastzeitgenerators und eines Drucksignalgenerators gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ein Bode-Diagramm, das die Kennlinie einer erfindungsgemäßen Phasenschieberschaltung angibt;

Fig. 6 ein Bode-Diagramm, das die Kennlinie einer erfindungsgemäßen Abtast- und Halteschaltung angibt;

Fig. 7 ein Bode-Diagramm, das die Kennlinie einer erfindungsgemäßen Phasenverzögerungsschaltung angibt;

Fig. 8 eine bekannte optische Abtastvorrichtung;

Fig. 9 einen in der Vorrichtung gemäss Fig. 8 verwendeten Lichtdetektor; und

Fig. 10 ein Bode-Diagramm, das die Kennlinie offenen Regelschleife eines Fokussierservosystems angibt.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme die Fig. 1 bis 7 beschrieben. Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Strahlpositionsregelvorrichtung. In Fig. 1 werden Strahlen 5a, 5b, die von den Lichtquellen 7a, 7b ausgesandt werden, jeweils auf bewegliche Reflektoren 4a, 4b reflektiert, so daß der Strahl 5a zu den optischen Sensoren 10, 11 und der Strahl 5b zu den optischen Sensoren 12, 13 verläuft. Die jeweiligen Ausgangssignale der optischen Sensoren 10, 13 werden jeweils in Spannungsumsetzer 19-22 eingegeben so daß die Ausgangssignale in Spannungssignale umgesetzt werden. Die jeweiligen Ausgangssignale der Spannungsumsetzer 19-22 werden Subtrahierschaltungen 23, 24 und Addierschaltungen 25, 26 zugeführt. Die jeweiligen Ausgangssignale der Subtrahierschaltungen 23, 24 werden Addierschaltungen 29, 30 zugeführt, in denen die Ausgangssignale zu den eingestellten Spannungen aus Spannungseinstellvorrichtungen 27, 28 addiert werden. Die jeweiligen Ausgangsignale der Addierschaltungen 29, 30 einer der Addierschaltungen 39, 40 über Phasenverzögerungsschaltungen 31, 32, Phasenschieberschaltungen 33, 34, Abtast- und Halteschaltungen 35, 36, und Verstärker 37, 38 zugeführt. Andererseits werden die jeweiligen Ausgangssignale der Addierschaltungen 25, 26 mit den eingestellten Spannungen aus den eingestellten Spannungsgeneratoren 41, 42 mit Hilfe Komparatoren 43, 44 verglichen, wodurch die Ein-/Aus-Position von Reglerschaltern 45, 46 geregelt wird. Die Reglerschalter 45, 46 erhalten einen Eingang aus einem Oszillator 48, der durch ein Initialisierungssignal 47 gesteuert wird, und einen Ausgang an eine der Addierschaltungen 39, 40. Die jeweiligen Ausgangssignale der Addierschaltungen 39, 40 werden den Antrieben 49, 50 zugeführt, durch die die beweglichen Reflektoren 4a, 4b in Richtung der Pfeile 51, 52 bewegt werden. Die Abtast- und Halteschaltungen 35, 36 werden zum Abtasten und Halten durch einen Abtastzeitgenerator 53 gesteuert, und das Ausgangssignal des Abtastzeitgenerators 53, das einem Signal aus einem Drucksignalgenerator 54 hinzu addiert wird, steuert die Lichtquellen 7a, 7b.

Die Fig. 2 und 3 zeigen die Initialisierung einer Strahlpositions-Regelvorrichtung. In Fig. 2 hängen die Ausgangspositionen der Strahlen 5a, 5b von der Ausgangsanordnung der beweglichen Reflektoren 4a, 4b gemäss Fig. 1 ab, so daß der Strahl 5a nahe den optischen Sensoren 10, 11 und der Strahl 5b nahe den optischen Sensoren 12, 13 positioniert ist. Anschließend werden die optischen Sensoren 10, 11 im Strahlengang des Strahles 5a angeordnet und die optischen Sensoren 12, 13 werden im Strahlengang des Strahles 5b angeordnet. Diese Ausgangsstrahlpositionen sind jene, bei denen die Einstellung der beweglichen Reflektoren 4a, 4b durchgeführt werden kann und die bei einer Störung, wie beispielsweise einer Temperaturänderung, bei Schwingungen und dergleichen geregelt werden kann. Der Vorgang wird unter Bezugnahme auf die Zeitablaufdarstellung der Fig. 3 beschrieben. Da die Strahlen 5a, 5b den gleichen Vorgang durchlaufen, erfolgt die Beschreibung in Verbindung mit dem Strahl 5a.

Wird gemäß Fig. 1 ein Initialisierungssignal 47 zugeführt in Fig. 3(a) das gezeigte Signal (Init), so gibt der Oszillator 48 gemäß Fig. 3(b) das Signal V_o ab. Dabei ist der Reglerschalter 45 auf EIN, wie bei 5 in Fig. 3(g) gezeigt ist. Da der Strahl 5a noch ausserhalb der optischen Sensoren 10, 11 ist, sind beide Ausgangssignale (Va1 + Va2) aus den Spannungsumsetzern 19, 20 gleich Null und auch das Ausgangssignal der Addierschaltung 25 in Fig. 1 (das Signal (Va1 + Va2) gemäss Fig. 3(e)) ist Null. Daher ist das Ausgangssignal des Komparators 43 (das in Fig. 3(f) dargestellte Signal (Vs)) auf AUS, so dass der Reglerschalter 45 ((S) gemäß Fig. 3(g)) weiterhin auf EIN bleibt. Die Spannung (V_o), wird über den Reglerschalter 45 der Addierschaltung 39 zugeführt (als Signal (Vi) gemäss Fig. 3(h)). Obgleich die Addierschaltung 39 ein Differenzsignal aus (Va1, Va2) (das in Fig. 3(i) dargestellte Signal (A(Va1 - Va2)) als ihr anderes Eingangssignal empfängt, ist dies wie vorstehend erwähnt wurde, ebenfalls gleich Null, so daß das Ausgangssignal des Antriebs 49 (das in Fig. 3(j) dargestellte Signal (VD)) ein Ausgangssignal des Oszillators 48 wird (das in Fig. 3(b) dargestellte Signal (V_o)). Wird das in Fig. 3(j) dargestellte Signal (VD) positiv, so bewegt sich der bewegliche Reflektor 4a derart, dass der Strahl 5a nach unten gelenkt wird. Wie oben erwähnt, ist die Ausgangsposition des Strahls 5a außerhalb der optischen Sensoren 10, 11, so daß der Strahl 5a nicht auf die optischen Sensoren 10, 11 auftreffen kann, wenn die Strahlrichtung unverändert bleibt. Falls jedoch das Signal V_o gemäss Fig. 3 weiterschwingt, so daß sich das Vorzeichen umkehrt, geht das Signal VD ebenfalls ins Negative, so daß der Strahl 5a auf die optischen Sensoren 10, 11 auftreffen kann. Der Strahl 5a trifft zuerst auf den optischen Sensor 11 auf, so daß das Signal Va2 ausgegeben wird. Liegt das in Fig. 3(e) dargestellte Signal (Va1 + Va2) über einer Schwelle Vr, die an dem Spannungsgenerator 41 eingestellt werden kann, so wird das Ausgangssignal des Komparators 43 (das in Fig. 3 dargestellte Signal Vs eingeschaltet, wodurch der Reglerschalter 45 ((S) gemäss Fig. 3(g)) ausschaltet und das Eingangssignal V_o vom Oszillator 48 ausgeschaltet wird (womit das in Fig. 3(h) dargestellte Signal Vi Null wird). Jedoch tritt andererseits das Signal Va2 durch den Verstärker 37 und erreicht den Antrieb 49, so daß nunmehr die Servoregelung durchgeführt werden kann. Darüber hinaus ist wegen der Positionsbeziehung zwischen den optischen Sensoren 10, 11 und den optischen Sensoren 12, 13 kein Fall gegeben, bei welchem Fehlersignale durch eine Beeinflussung durch den anderen Strahl verursacht werden.

Als nächstes wird der Betrieb des Abtastzeitgenerators 53 und des Drucksignalgenerators 54 unter Bezugnahme auf die Zeitablaufdarstellung nach Fig. 4 beschrieben. Ferner sind die Fig. 5 bis 7 Bode-Diagramme, die die Kennlinien der Phasenschieberschaltungen 33, 34, der Abtast- und Halteschaltungen 35, 36, und der Phasenverzögerungsschaltungen 31, 32 vom Standpunkt eines Servosystems darstellen.

In Fig. 4 ist Ts eine Abtastperiode, die von der Umlaufperiode eines Lichtablenkelementes 11 gemäß Fig. 8 abhängt. Tp ist eine Druckperiode, in der die Strahlen 5a, 5b die Trommelfläche 6 zur Durchführung des Druckens überstreichen. Der Drucksignalgenerator 54 erzeugt in der Periode Tp gemäss Fig. 4 ein Drucksignal 73, und das Drucksignal 73 ist als Ps in Fig. 4 dargestellt.

Andererseits erzeugt der Abtastzeitgenerator 53 in einer Austastperiode Tsp ein Steuersignal (durch (S/H) in Fig. 4 angegeben).

Da diese vom Drucksignalgenerator 54 und dem Abtastzeitgenerator 53 erzeugten Signale den Lichtquellen 7a, 7b zugeführt werden, werden diese durch das Signal aus dem Abtastzeitgenerator 53 eingeschaltet, selbst wenn kein Drucksignal vorliegt. Durch die nunmehrige Erfassung der Strahlen 5a, 5b mittels der optischen Sensoren (10-13) ist es möglich, eine Rückkopplung zu erzielen. Dabei werden die Abtast- und Halteschaltungen 35, 36 durch den Abtastzeitgenerator 53 gesteuert, um in der Periode (Tsp) gemäß Fig. 4 Signale hindurchtreten zu lassen.

Im Falle einer Abtastung und des Haltens von Daten mit der vorausgehend beschriebenen, in Fig. 5 dargestellten Anordnung wird die Phase Phs allmählich in Relation zur Abtast- Haltezeit verzögert. Um dies zu kompensieren, erzeugen die Phasenschieberschaltungen 33, 34 die Kurve PhA gemäss Fig. 5, so daß die Phasenverzögerung dadurch kompensiert wird (in Fig. 5 stellen Ph und f jeweils Phase und Frequenz dar).

Als nächstes werden die Phasenverzögerungsschaltungen 31, 32 beschrieben, die eine in Fig. 6 dargestellte Kennlinie zur Erhöhung einer Gleichstromverstärkung aufweisen. Die Phasenverzögerungsschaltungen 31, 32 stellen Tiefpassfilter dar, die eine Kennlinie zur Verzögerung ihrer Phasen in einem niedrigen Frequenzbereich aufweisen und zur Erhöhung ihrer Ausbeute in einem niedrigen Frequenzbereich im Vergleich zu einem hohen Frequenzbereich. In Fig. 6 wird durch Erzeugung einer Phasenverzögerung PhD die Ausbeute in einem niedrigeren Frequenzbereich verbessert. Somit wird die Phasenverzögerung PhD in einem von dem in Fig. 5 gezeigten Phaseneinstellbereich fc weit entfernten Frequenzbereich erzielt, damit kein ungünstiger Einfluss auf die Stabilität des Servosystems entsteht. In Fig. 7 stellt ein Bode-Diagramm einen Kennlinienverlauf des Gesamtsystems dar, einschließlich der beweglichen Reflektoren 4a, 4b, der optischen Sensoren 10-13, des Verstärkers 37 und dergleichen, wie auch der Abtast- und Halteschaltungen 35, 36, der Phasenverzögerungsschaltungen 31, 32 und der Phasenschieberschaltungen 33, 34, die in Fig. 1 beschrieben wurden.

In Fig. 7 werden die Verstärkung G und die Phase Ph dargestellt, wobei die Gleichstromverstärkung G_o ausreichend hoch ist und der Verstärkungsüberschuss 83 ebenfalls ausreicht, um eine stabile Servoregelung durchzuführen. Schließlich werden die Spannungseinstellvorrichtungen 27, 28 nach Fig. 1 beschrieben. In Fig. 2 werden unter den jeweiligen Ausgangssignalen Va1, Va2, Vb1, Vb2 aus den Spannungsumsetzern 19-22 bei ausreichend genauen optischen Sensoren 10-13 und den Strahlen 5a, 5b, die Beziehungen Va1 = Va2#0, Vb1 = Vb2#0 erzielt, wenn die Strahlen 5a, 5b im Mittelpunkt der optischen Sensoren 10-13 verlaufen. Wenn jedoch Streuungen bei der Herstellung oder Verschiebungen bei der Ausgangsstrählposition auftreten, so wird ΔVa = Va1 - Va2 oder ΔVb = Vb1 - Vb2 als Versetzungsgrösse erzeugt, so daß es unmöglich ist, die Bilder der Strahlen 5a, 5b auf vorgegebene Werte einzustellen. Daher dienen die Spannungseinstellvorrichtungen 27, 28 dazu, die vorstehend erwähnten Größen ΔVa, ΔVb zu kompensieren. In Fig. 1 werden beispielsweise Regelwiderstände für die Spannungseinstellvorrichtungen 27, 28 verwendet. Durch Einstellung der Widerstandswerte der Regelwiderstände kann das Strahlintervall PD auf der Trommelfläche 6 in Fig. 8 bei der Durchführung der Servoregelung genau eingestellt werden.

Obgleich die Erfindung in Verbindung mit zwei Strahlen beschrieben wurde, kann die Erfindung auch mit einer Vielzahl von Strahlen verwendet werden.

Die Erfindung hat die folgenden Wirkungen, um insgesamt eine stabile Servoregelung durchzuführen.

• 1. Da ein Oszillator und ein Reglerschalter in der Strahlpositionsregelvorrichtung verwendet werden, kann eine Grundeinstellung, unabhängig vom Einfluss verschiedener Störungen wie z. B. einer Temperaturänderung, der beweglichen Reflektoren erreicht werden.
• 2. Da eine Phasenschieberschaltung zur Kompensation der Phasenverzögerung einer Abtast- und Halteschaltung vorgesehen ist, ist es möglich, eine stabile Servoregelung durchzuführen, selbst wenn kein Drucksignal vorliegt.
• 3. Da eine Spannungseinstellvorrichtung zur Einstellung einer Vielzahl von Positionssignalen vorgesehen ist, ist es möglich, die Positionen einer Anzahl von Strahlen genau einzustellen.
• 4. Da eine Phasenverzögerungsschaltung in einem niedrigen Frequenzbereich vorgesehen ist, ist es möglich, eine hohe Gleichstromverstärkung vorzusehen, die eine stabile Servoregelung aufrechterhält.

Claims (8)

1. Strahlpositions-Regelvorrichtung zur Positionsregelung mindestens eines Abtastlichtstrahls zur Strahlabtastung auf einer Trommel (6), umfassend

• a) mindestens eine Lichterzeugungseinrichtung (7a, 7b) zur Erzeugung von jeweils einem Lichtstrahl (5a, 5b) in Abhängigkeit von jeweils einem Steuersignal;
• b) mindestens eine Reflektoreinrichtung (49, 4a, 50, 4b) zur Reflexion des jeweils einen Lichtstrahls (5a, 5b), wobei ihre Reflexionsrichtung in Abhängigkeit von jeweils einem Stellsignal einstellbar ist;
• c) eine Strahlteiler-Einrichtung zur Teilung des von der jeweiligen Reflektoreinrichtung (49, 4a, 50, 4b) reflektierten Lichtstrahls in mindestens einen Abtastlichtstrahl und in mindestens einen Meßlichtstrahl;
• d) mindestens eine Lichtdetektoreinrichtung (10, 11, 12, 13) zum Empfang des mindestens einen Meßlichtstrahls und zur Abgabe eines entsprechenden Detektorsignals;
• e) mindestens eine Regeleinrichtung zur Abgabe des jeweiligen Stellsignals zur Positionierung des mindestens einen Meßlichtstrahls auf der mindestens einen Lichtdetektoreinheit (10, 11, 12, 13) und zur Abgabe des jeweiligen Steuersignals auf der Basis des Detektorsignals; und
• f) eine Lichtablenk-Einrichtung zur Ablenkung des mindestens einen Abtastlichtstrahls zur Strahlabtastung auf der Trommel (6),

dadurch gekennzeichnet, daß
die mindestens eine Regeleinrichtung enthält:

• a) einen Abtastzeit-Generator (53) zur Erzeugung des Steuersignals während einer Austastperiode (Tsp) zwischen dem Ende einer Druckperiode (Tp) für eine Strahlabtastung und dem Beginn einer Druckperiode für eine nächste Strahlabtastung;
• b) eine Abtast-Halteschaltung (35, 36) zum Halten des Stellsignals im Ansprechen auf das Steuersignal während der Austastperiode (Tsp) und zum Abtasten des Stellsignals außerhalb der Austastperiode (Tsp); und
• c) eine Phasenschiebereinrichtung (33, 34) zur Kompensation einer Phasenverzögerung in der Regeleinrichtung aufgrund der durch die Abtast- Halte-Schaltung (35, 36) verursachten Totzeit.

2. Strahlpositions-Regelvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Phasenverzögerungsschaltung (31, 32) zur Verzögerung der Phase der Regeleinrichtung zur Erzeugung einer hohen Gleichstromverstärkung (Go) der Regeleinrichtung in einem niedrigen Frequenzbereich.

3. Strahlpositions-Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Regeleinrichtung eine Initialisierungs-Einrichtung zur automatischen Positionierung des Meßlichtstrahls in einer Anfangsposition auf der Lichtdetektoreinheit (10, 11, 12, 13) umfaßt, mit:

• a) einer Einrichtung zur Erzeugung eines Initialierungssignals (47);
• b) einer Oszillatoreinrichtung (48) zur Erzeugung des Steilsignals in Abhängigkeit von dem Initialisierungssignal (47);
• c) einer Auswerte-Einrichtung (25, 26, 41, 42, 43, 44) zur Auswertung des Detektorsignals und zur Abgabe eines Schaltsignals, wenn die Positionierung des Lichtstrahls in der Anfangsposition erfaßt wird; und
• d) einer Schalteinrichtung (45, 46) zur Unterbrechung der Abgabe des Steilsignals an die Reflektoreinrichtung (49, 4a, 50, 4b) im Ansprechen auf das Schaltsignal.

4. Strahlpositions-Regelvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorgabeeinrichtung (27, 28) zur Voreinstellung der Position des mindestens einen Abtastlichtstrahls auf der Trommel (6).

5. Strahlpositions-Regelvorrichtung nach Anspruch 1 zur Positionsregelung von zwei Abtastlichtstrahlen zur Strahlabtastung auf der Trommel (6), dadurch gekennzeichnet, daß die Lichterzeugungseinrichtung (7a, 7b) und die Reflektoreinrichtungen (49, 4a, 50, 4b) für die Positionsregelung von zwei Abtastlichtstrahlen vorgesehen sind.

6. Strahlpositions-Regelvorrichtung nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste und eine zweite Initialisierungseinrichtung zur automatischen Positionierung der jeweiligen Meßlichtstrahlen in jeweilige Anfangspositionen auf ihren jeweiligen Lichtdetektoreinheiten (10, 11, 12, 13) vorgesehen sind.

7. Strahlpositions-Regelvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste und eine zweite Vorgabeeinrichtung (27, 28) zur Voreinstellung der jeweiligen Positionen der Abtastlichtstrahlen auf der Trommel (6) vorgesehen sind.

8. Strahlpositions-Regelvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit der ersten und zweiten Vorgabeeinrichtung (27, 28) ein Strahlintervall (PD) zwischen den Positionen der zwei Abtastlichtstrahlen auf der Trommel (6) einstellbar ist.