DE4111185A1 - Verfahren und vorrichtung zum ausloesen der modulation eines abtastlaserstrahls - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrophotographi­ sche (Farb-)Reproduktionssysteme und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beginnen der Modu­ lation eines Abtastlaserstrahls, d. h. zum Synchroni­ sieren der Modulation des Abtastlaserstrahls mit dem Erreichen einer (Dreh-)Referenzposition eines Photo­ leiters, bei derartigen Reproduktionssystemen.

Elektrophotographische Reproduktionssysteme finden zunehmende Verwendung. Dies gilt besonders für Voll­ farb-Reproduktionen, die unter Verwendung von elektro­ photographischen Verfahren in sehr hoher Qualität er­ stellbar sind. Diese Verfahren werden sowohl bei Ko­ pierern, als auch bei Farbdruckern, die mit sehr viel höherer Auflösung arbeiten, verwendet.

In Fig. 1 ist ein Beispiel für ein solches System in stark schematisierter Form dargestellt. Der elektro­ photographische Prozeß vollzieht sich auf der zylind­ rischen Außenfläche einer Trommel 10, die von einem durch ein Steuersystem 12 gesteuerten Schrittmotor 11 gedreht wird. Die Trommel 10 besteht aus einem Metall­ kern 13, der in Lagern dreht, welche von einem (nicht dargestellten) Rahmen gestützt sind, wobei die Dreh­ achse des Kerns im wesentlichen seiner Symmetrieachse zu seiner zylindrischen Außenfläche entspricht. Der zylindrische Außenflächenbereich des Metallkerns 13 weist eine Kunststoffschicht 14 auf, die als Substrat um diesen gewickelt ist. Auf der Kunststoffschicht 14 ist eine elektrisch leitende Oberflächenschicht 15 aufgebracht, die mit einem organischen Photoleiter 16 beschichtet und über den Metallkern 13 elektrisch mit Masse verbunden ist.

Der Umfang der zylindrischen Fläche der Trommel 10 wurde in diesem Beispiel mit 846, 667 mm gewählt. Die übliche Oberflächengeschwindigkeit der freiliegenden Oberfläche der Trommel 10 während eines Reproduktions­ zyklus beträgt ungefähr 5 mm/sek. In diesem Beispiel wurde der Schrittmotor 11 derart gewählt daß er 2 00 000 Schritte pro vollständiger Umdrehung der Trommel 10 liefert.

Bei dem elektrophotographischen Reproduktionsprozess wird der organische Photoleiter 16 auf eine Oberflä­ chenspannung von üblicherweise +250 bis 400 V, bezogen auf Masse, aufgeladen. Bestimmte Bereiche dieser Ober­ fläche werden anschließend an denjenigen Stellen durch einen modulierten Abtastlaserstrahl auf eine niedrige­ re Spannung entladen, auf die eine zur Bildung eines gewünschten elektrischen Ladungs- oder Spannungsmu­ sters auf dieser Fläche ausreichende, durch ein Modu­ lationssignal bestimmte Licht-Strahlstärke auftrifft. Dieses Muster wird in Übereinstimmung mit einem Farb­ auszugssignal erstellt, welches die gewünschten Stel­ len für eine Teilfarbe eines gewünschten, sich erge­ benden gedruckten Bildes spezifizieren, wobei das Bild üblicherweise aus drei oder vier solcher Farben be­ steht. Die verbleibenden geladenen Teile ziehen sodann einen ausgewählten Toner von einer gewünschten Farbe an, wobei der angezogene Toner anschließend von der Oberfläche der Trommel 10 zusammen mit anderen farbi­ gen Tonern auf die Oberfläche des Mediums übertragen wird, auf dem das gedruckte Bild erstellt werden soll.

Eine Elektrisierungs- oder Aufladungsvorrichtung 17, zum Beispiel ein Scorotron, führt dem gesamten benach­ barten Oberflächenbereich des Photoleiters 16 elektri­ sche Ladung zu, um diesen Bereich auf die Spitzenober­ flächenspannung aufzuladen, bevor dieser in den Be­ reich eintritt, in welchem der Laserstrahl auf ihn auftrifft. Eine Tonerentwicklungsanordnung 18 weist sechs identische Einheiten 19 auf, die jeweils einen von vier Flüssigfarbtonern enthalten, die im Zuge der Erstellung eines fertigen farbigen Drucks jeweils zur Bildung eines entsprechenden Teilbildes verwendet wer­ den können. Darüber hinaus sind zwei andere alterna­ tive farbige Toner für beliebige Spezialeffekte vor­ gesehen. Die vier Farben der Flüssigtoner sind übli­ cherweise Schwarz, Zyan, Magenta und Gelb.

In jeder Einheit 19 sind Pumpeneinrichtungen zum Zu­ führen des Toners auf die Oberfläche eines in jeder Einheit vorgesehenen, sich bewegenden Bandes 20 ange­ ordnet, das entlang der Außenfläche einer Trommel 10 parallel zu deren Drehachse drehbar ist. Eine Motor­ anordnung 21 wird von der Steuereinheit 12 gesteuert, um eine ausgewählte Tonereinheit 19 derart zu positio­ nieren, daß eine Fläche des darin enthaltenen Bandes 20 an der Oberfläche des Photoleiters 16 der Trommel 10 angreift, wodurch der Toner in dieser Einheit auf diesen Teil der Oberfläche des Photoleiters 16 ange­ zogen wird.

Das Band 20 einer ausgewählten Tonereinheit 19 wird auf eine Spannung zwischen +150 und +200 V, bezogen auf Masse, aufgeladen, wodurch der von einer Seite des Bandes her über das Band gepumpte Toner aufgeladen wird. Eine Unterdruckerzeugungseinrichtung ist in je­ der Tonereinrichtung 19 auf der anderen Seite des da­ rin enthaltenen Bandes zur Entfernung überschüssigen Flüssigtoners vorgesehen.

Der Abtastlaserstrahl, der von einem entsprechenden Farbauszugssignal moduliert ist, um das jeweilige elek­ trische Ladungsmuster auf der Oberfläche des Photolei­ ters 16 durch selektives Entladen dieser Oberfläche zu erzeugen, führt dies nacheinander für jede der Toner­ einheiten 19 durch. Dem Aufbringen eines Anfangsla­ dungsmusters auf dem Photoleiter 16 folgt ein entspre­ chender Toneraufbringungsschritt. Sodann wird nach jeder Beendigung der Aufbringung von Toner (eines To­ nerbildes) auf das vorhergehende Ladungsmusters ein neues Ladungsmuster auf dem Photoleiter 16 unterhalb des vorhergehenden Toners oder den vorhergehenden To­ nern erzeugt, bis der letzte zu verwendende Toner auf­ gebracht ist. Jeder der entsprechenden, von dem betref­ fenden Ladungsmuster angezogenen Toner wird als Teil­ bild abgelagert und auf dem Photoleiter 16 zur Bildung des vollständigen Tonerbildes angesammelt.

Das vollständige Tonerbild wird anschließend auf ein Zwischenmedium übertragen, das aus einer beschichteten Polyesterbahn 22 besteht, deren Beschichtung eine Schicht aus wärmeempfindlichem Klebstoff und eine Lö­ se/Schutzschicht enthält. Die Bahn 22 wird mittels ei­ ner erwärmten Walze 23 gegen die Schicht 16 der Trom­ mel 10 gepresst, wodurch der auf dem Photoleiter 16 angesammelte Toner auf die Bahn 22 übertragen wird, indem die in der Bahn enthaltene Kleberschicht den Toner aufnimmt. In einem weiteren Schritt werden der angesammelte Toner, die Kleberschicht und Teile der Löse-/Schutzschicht von der Bahn 22 auf das endgültige Druckmedium, wie zum Beispiel Papier, übertragen, um so einen Halbton-Druck mit bis zu sechs Farben zu er­ zielen.

Eine von der Steuereinheit 12 gesteuerte elektromagne­ tische Laserstrahlungsquellenanordnung 24 liefert den Laserstrahl zur selektiven Entladung der Oberfläche der Photoleiterschicht 16 auf der Trommel 10, wobei der Laserstrahl von der Steuereinheit 12 durch Verwen­ dung entsprechender, aus einem Speicher 25 abgerufener Farbauszugssignale moduliert wird. Die Laserstrahl­ quelle 24 liefert einen modulierten Laserstrahl 25 durch eine optische Strahlenformungseinheit 27, der auf eine sich drehende polygone Spiegelanordnung 28 mit acht Facetten auftrifft, die von einem Motor 29 gedreht wird, der wiederum von der Steuereinheit 12 betätigt wird. Der Laserstrahl 26 wird von den auf­ einanderfolgenden Facetten des sich drehenden Polygons 28 reflektiert, um anschließend durch weitere Verar­ beitungsoptiken 30 zu laufen, so daß er wiederholt von rechts nach links entlang desjenigen Bereichs der zy­ lindrischen Oberfläche des Photoleiters 16 bzw. der Trommel 10 läuft, der sich am Laserstrahl vorbeibe­ wegt.

Die einen Laserstrahl 26 verwendende Anordnung ist am besten in Fig. 2 dargestellt. In dieser Figur ist der Abtastbereich des Laserstrahls 26, von einer der Fa­ cetten des sich drehenden Polygons 28 ausgehend, durch zwei gestrichelte Linien 26′ dargestellt, wobei der Bereich durch zwei Laserstrahldetektoren 31 und 32 bestimmt ist, die jeweils aus einer Anordnung aus ei­ nem Spiegel und einem Photosensor bestehen, die in einer festen Position in Bezug zueinander und zur Dreh­ achse der Trommel 10 angeordnet sind. Jeder der Detek­ toren 31 und 32 liefert ein elektrisches Signal an die Steuereinheit 12, das der jeweiligen auf diese einfal­ lenden Strahlung entspricht, um anzuzeigen, wenn sich der Laserstrahl 26 am Beginn seines Abtastbereichs, das heißt am Sensor 31, und am Ende seines Abtastbe­ reichs, d. h. am Sensor 32, befindet.

Der Motor 29 kann das Polygon 28 mit einer gewählten Geschwindigkeit zwischen 2000 und 4000 U/min drehen, wobei, entsprechend den acht Facetten des Polygons, jede Umdrehung acht Abtastungen bewirkt. Die Drehung des Polygons 28 wird von der Steuereinheit 12 in einer Phasenregelkreisanordnung gesteuert, um auf diese Wei­ se eine ausreichende Steuerung der Winkelgeschwindig­ keit des Polygons 28 zu erzielen, um eine Wiederhol­ barkeit mit einer maximalen Abweichung in einer Größen­ ordnung von 62 Teilen pro Million über relativ lange Zeiträume zu erreichen. Diese Polygongeschwindigkeit weist lediglich eine Abweichung von 42 Teilen pro Million über Zeitspannen von 20 bis 30 Minuten auf, während derer eine Abfolge von Farbdrucken, die je­ weils einem Farbauszugssignal entsprechen, zur Bildung eines einzelnen gedruckten Farbbildes erstellt wird.

Bei 4000 U/min liefert das sich drehende Polygon 28 alle 1,875 ms eine Abtastzeile. Bei den zuvor angege­ benen Umdrehungsdaten und Größenangaben der Trommel 10 dreht die Trommel 10 einmal alle 1 66 667 Sekunden, so daß ein Schrittmotor, der 2 00 000 Schritte pro Umdre­ hung bewirkt, 0,833 ms pro Schritt benötigt. Folglich bewirkt der Schrittmotor 11 2,25 Schritte pro Abtast­ zeile, wodurch eine Veränderung der Position der Ober­ fläche der Trommel 10 um 4,17 µm pro Schritt des Schrittmotors 11 entsteht. Daraus ergibt sich eine ausreichend gute Möglichkeit der Unterscheidung zwi­ schen einzelnen Abtastzeilen, so daß die Deckung auf­ einanderfolgender Farbauszugs-Teilbilder zur Erstel­ lung eines farbigen Druckbildes (Genauigkeits)Anfor­ derungen von ±10 µm erfüllen kann, wenn das relative Positionsverhältnis zwischen dem sich drehenden Poly­ gon 28 und der sich drehenden Trommel 10 mit ausrei­ chender Genauigkeit eingestellt ist.

An die Genauigkeit der Überlagerungsregistrierung der mehreren Ladungsbilder für verschiedene Farben werden recht hohe Anforderungen gestellt, um Drucke hoher Qualität erzeugen zu können. Solche Drucke lassen sich erzeugen, wenn der Laserstrahl 26 zu Beginn eines je­ den zur Erstellung eines Bildes erforderlichen Farbaus­ zugszyklus derart genau auf der Oberfläche der Trommel 10 angeordnet ist, daß er nie um mehr als die halbe Punktgröße des Strahls von der gewünschten anfängli­ chen Position abweicht. Die Größe des Strahlpunkts des Laserstrahls 26 in dessen längster Erstreckung in der Drehrichtung der Trommel 10 ist üblicherweise mit 20 µm gewählt, um eine ausreichende Auflösung zu gewähr­ leisten und dennoch ein kostengünstiges optisches Sy­ stem zu erhalten. Es ist daher höchst wünschenswert, jedes der aufeinanderfolgenden Ladungsmuster auf der Trommel 10, die durch die Entladung oder die Belich­ tung des Photoleiters 16 durch den Laserstrahl 26 er­ stellt werden und die jedem bei der Bildung eines far­ bigen Druckbildes verwendeten Farbauszugs-Druckteil­ bild entsprechen, an einem Punkt zu beginnen, der in­ nerhalb eines Bereichs von ±10 µm von der gewünschten Startposition entfernt liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen die einzelnen Ladungsbilder für verschiedene Farben exakt übereinanderliegend auf den Photoleiter geschrieben werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem die Schritte des Anspruchs 1 aufweisenden Verfahren und mit der die Merkmale des Anspruchs 10 aufweisenden Vorrichtung gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteran­ sprüchen zu entnehmen.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung und ein Verfahren, bei denen die Modulation eines Abtast­ laserstrahls wiederholt an einer gewählten Anfangspo­ sition auf einer Außenfläche einer um eine Achse dreh­ baren Trommel in jeder Umdrehung einer Abfolge aus­ gewählter Umdrehungen zu beginnen. Der Laserstrahl tastet die Außenfläche der Trommel ab, wobei jedes Mal eine Abtastung durchgeführt wird, wenn der Strahl eine bezüglich der Trommelachse feste Bezugsposition ver­ läßt. Durch das Beginnen einer Drehung der Trommel aus einer gewählten Startposition heraus in Synchronisa­ tion mit dem Abtastlaser und durch das Erkennen, wenn die Trommel eine Referenzposition erreicht hat, kann die Trommel genau zu dem Zeitpunkt des gewünschten Beginns der Modulation unter den Laserstrahl gedreht werden. Die Modulation des Laserstrahls erfolgt über eine ausgewählte Zeitspanne, in welcher der Laserstrahl, nachdem die Trommel die Referenzstelle erreicht hat, die Abtastreferenzstelle verläßt, wie zum Beispiel beim ersten Verlassen der Abtastreferenzstelle durch den Laserstrahl im Anschluß an das Erreichen der Refe­ renzstelle durch die Trommel.

Bei dem Verfahren und der Vorrichtung zum Auslösen der Modulation des Abtastlaserstrahls für eine Photolei­ tertrommel zur Mehrfach-Ladungsbildregistrierung be­ ginnt die Modulation des Abtastlaserstrahls mit dem Erreichen einer Referenz-Drehposition der Photolei­ tertrommel. Hierzu beginnt die Rotation der Trommel aus einer zuvor eingenommenen bekannten Startposition in Synchronisation mit der Laserstrahlabtastung, so daß die Trommel ihre Referenz-Drehposition mit dem Modula­ tionsbeginn erreicht.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein System, in dem die Erfindung zur An­ wendung kommen soll,

Fig. 2 zeigt einen Teil des Systems von Fig. 1,

Fig. 3 zeigt ein Schaltbild eines Teiles des Systems des Ausführungsbeispiels der Erfindung nach den Fig. 1 und 2, und

Fig. 4 zeigt ein Zeitsteuerungsdiagramm für den in Fig. 3 dargestellten Teil des Systems.

Fig. 3 zeigt ein erweitertes Schaltbild, das nicht nur das Laserabtastsystem der Fig. 2, sondern auch Steue­ rungskomponenten des Systems nach Fig. 1 und einige der Signalverbindungen zwischen diesen darstellt. Ähn­ liche Komponenten haben in allen Figuren das gleiche Bezugszeichen. In Fig. 3 sind ein zusätzlicher Sensor oberhalb des in Fig. 2 dargestellten Teils des Systems sowie Teile des Steuersystems 12 nach Fig. 1 gezeigt.

Ein zusätzlicher Positionssensor 33 ist zu dem Zweck vorgesehen, das Vorbeilaufen einer Referenzmarkierung 33′ auf der Trommel 10 an einer ausgewählten, bezüg­ lich der Drehachse der Trommel 10 feststehenden Refe­ renzposition zu erkennen, an welcher der Sensor 33 angebracht ist. Üblicherweise sendet der Sensor 33 einen Lichtstrahl aus, der von der Referenzmarkierung 33′ auf der Trommel reflektiert und von dem Sensor 33 wieder aufgenommen wird, um als Basis für das Anzeigen des Vorbeilaufens der Markierung 33′ an dem Sensor 33 zu dienen. Diese Information wird von dem Sensor 33 an eine Trommelmotorsteuereinheit 12′′ weitergegeben, die ein Teil des Steuersystems 12 ist. In Fig. 3 sind wei­ tere Blöcke als Teile des Steuersystems 12 dargestellt, zum Beispiel eine Steuerungsschnittstelleneinheit 12′, in der Bedienerbefehle empfangen und zur Ausführung durch andere Teile des Systems weitergegeben werden, sowie eine optische Strahlsteuereinheit 12′′′, welche den Betrieb der Laserquelle 24 und des sich drehenden Polygonspiegels 28 steuert.

Das Vorsehen einer genauen und wiederholbaren Position des von der Laserquelle 24 gelieferten Laserstrahls 26 zu Beginn jeder Modulation des Strahls durch ein ent­ sprechendes Farbauszugssignal zur Bildung einer Abfol­ ge von Teilbildern, erfordert das Synchronisieren der Positionen der Trommel 10 und einer Facette des sich drehenden Polygonspiegels 28. Sie müssen die "richtige" Lage zueinander zu dem Zeitpunkt erreichen, in dem die Modulation des Laserstrahls beginnt. Die Facette, die den Laserstrahl 26 von der Laseranordnung 24 zur Trommel 10 hin reflektiert, kann zum Zeitpunkt des Beginns einer solchen Modulation eine große Anzahl möglicher Schräglagen einnehmen. Die Relativposition von Facette zu Trommel kann z. B. derart sein, daß sich der Laserstrahl 26 an einer beliebigen Stelle in sei­ nem Winkelablenkungsbereich in einer Abtastzeile auf der Außenfläche der Trommel 10 befinden kann.

Die seitliche Position der Anfangsstelle auf der Außen­ fläche der Trommel 10, an der die Modulation des La­ serstrahls 26 beginnen soll, liegt üblicherweise weit auf der linken Seite des Winkelbereichs zwischen den gestrichelten Linien 26′. Daher kann der Strahl 26, sobald er aufgrund einer ungesteuerten Positionierung der Facette über diese Anfangsstellung hinaus gelangt ist, den mit der seitlichen Position der Anfangsstelle zusammenfallenden Winkel nur nach einer Winkelablen­ kung erreichen, die ausreichend weit ist, das gegen­ überliegende Ende des Winkelablenkungsbereichs zu er­ reichen, und anschließend kann der Strahl das Abtasten erneut beginnen, bis der gewünschte Winkel erreicht ist. In der Zwischenzeit hat sich die Trommel 10 ent­ lang ihres Weges etwas über die vorherige Winkelposi­ tion hinaus gedreht, an der sich die Anfangsstelle unter dem Strahl 26 befinden würde, so daß zu dem Zeitpunkt, zu dem der abgelenkte Strahl seinen ge­ wünschten Ausgangswinkel erreicht, die gewünschte An­ fangsstelle auf der Trommel 10 bereits vorbei gelaufen ist. Der Strahl 26 schneidet somit die Fläche in dem gewünschten Winkel etwas hinter der gewünschten An­ fangsstelle auf der Außenfläche der Trommel 10. Das heißt, der Strahl kann bis zu einer vollen Abtastzeile hinter der gewünschten Stelle liegen, wenn er seine gewünschte Winkelstellung erreicht, was unvermeidlich zu Strahlmodulation-Anfangspositionen führt, die von der gewünschten Anfangsposition und, in den folgenden Teilbildern, voneinander abweichen.

Das System nach Fig. 3 vermeidet diese Schwierigkeit durch die Verwendung des Sensors 33 zur Anzeige der Position der Trommel 10 unmittelbar bevor die gewünsch­ ten Startposition auf deren Oberfläche an den Punkt angelangt ist, an dem sie von dem aus der Laseranord­ nung 24 kommenden Abtaststrahl erreicht werden kann ist. Die Position dieses Laserstrahls wird zu diesem Zweck in ähnlicher Weise von dem Sensor 31 erfaßt, kurz bevor der Strahl den gewünschten Startpunkt auf der Oberfläche der Trommel 10 erreicht.

Dieser Vorgang ist am besten im Zusammenhang mit den Zeitsteuerungsdiagrammen von Fig. 4 zu verstehen. Um zu gewährleisten, daß die gewünschte Anfangsposition auf der Außenfläche der Trommel 10 an diejenige Posi­ tion gelangt, in welcher der von der Laseranordnung 24 kommende Laserstrahl diese zum Zeitpunkt des Beginns der Modulation des Strahls abtasten soll, wird die Trommel 10 zunächst in einer gewünschten Winkelstel­ lung (der Ausgangsposition) angeordnet, bevor sie zur Bildung eines Farbauszugsladungsmusters für ein bei der Erstellung eines farbigen Druckbildes zu verwen­ dendes Teilbild beschleunigt wird. Dieses Anordnen der Trommel 10 in einer Ausgangsposition kann am Ende ei­ nes vorhergehenden Arbeitsganges oder während der er­ sten Schritte eines nachfolgenden Vorgangs zur Erstel­ lung eines Farbauszugsteilbildes erfolgen.

Unter der Annahme, daß die Trommel 10 sich nicht in ihrer Position befindet, stellt die Graphik 4A die Position der Trommel 10 dar, die schnell vorwärts ge­ dreht wird, bis die Trommelmarkierung 33′ die Refe­ renzposition erreicht, an der der Sensor 33 angebracht ist. Die Position, in welcher die Trommelmarkierung 33′ direkt gegenüber der durch den Sensor 33 repräsen­ tierten Referenzposition liegt, ist als Winkelstellung Null der Trommel 10 in Bezug auf diese Referenz de­ finiert. Die Trommel 10 erreicht die Referenzwert-Win­ kelposition Null an dem in der Graphik 4A mit 40 be­ zeichneten Punkt, und der Sensor 33 liefert einen ent­ sprechenden Ausgangsimpuls, der in der Graphik 4 dar­ gestellt ist.

Anschließend wird die Trommel 10 verlangsamt, angehal­ ten und entgegen der Drehrichtung zurückgedreht, wie in den Graphiken 4A und 4B dargestellt, wobei die letz­ te Graphik die Winkelgeschwindigkeit der Trommelmar­ kierung 33′ darstellt. Die Trommelmarkierung 33′ läuft am Punkt 41 erneut durch die Null-Position, wodurch ein zweiter, in der Graphik 4C dargestellter Impuls des Sensors 33 erzeugt wird. Die Graphik 4C zeigt das Auftreten der Null-Referenz an der Hinterflanke des Impulses, da die Vorderkante der Markierung 33′ als die Referenzposition bestimmend definiert ist. Die Trommel 10 wird weiter rückwärts gedreht, bis die Mar­ kierung 33′ eine Winkelposition einnimmt, die erheb­ lich hinter der Null-Referenzstelle liegt. An dieser Stelle wird die Trommel 10 erneut verlangsamt und am Punkt 42 (siehe Graphik 4A) angehalten, um die Dreh­ richtung erneut zu wechseln.

Danach beginnt die Trommel 10 erneut in Vorwärtsrich­ tung zu drehen, jedoch mit einer weitaus geringeren Geschwindigkeit, bis die Markierung 33′ erneut den Null-Referenzpunkt am Punkt 43 in der Graphik 4A er­ reicht hat, an welchem der Sensor 33 ein Signal mit einer ansteigenden Flanke ausgibt, das in der Graphik 4C dargestellt ist. Aufgrund der stark verringerten Geschwindigkeit bei dieser Annäherung an das Null-Re­ ferenzniveau, überläuft die Trommel 10 die Referenz­ position nur geringfügig und um sehr viel weniger als bei der vorherigen Annäherung, die in der Graphik 4A zwischen den Punkten 40 und 41 dargestellt ist. Tat­ sächlich läuft die Markierung 33′ nie ganz über die Referenzposition des Sensors 33 hinaus, wodurch der in Graphik 4C dargestellte einzelne breite Impuls ent­ steht. In dieser Position wird ein in der Trommelmo­ toreinheit 12′′ dargestellter Zähler, der die an den Schrittmotor 29 ausgegebenen Impulse zählt, auf Null gestellt, um so die Null-Referenz für die Trommel 10 in den elektronischen Steuerschaltkreisen einzustel­ len.

Danach wird die Trommel 10 erneut verlangsamt, ange­ halten und über den Null-Referenzwert am Punkt 44 hi­ naus rückwärts in die Ausgangsposition gedreht, die in der Graphik 4A durch den mit 45 bezeichneten horizon­ talen Teil der Graphik dargestellt ist. Diese Ausgangs­ position ist eine Winkelposition, die nach einer be­ stimmten Anzahl von Impulsen des Schrittmotors 29 be­ messen ist, die bei der Bewegung der Markierung 33′ bis hinter die in der Graphik 4A dargestellte Null-Re­ ferenzposition entstehen. Somit wird die Trommel 10 "vorsichtig" in eine bestimmte Anfangs- oder Ausgangs­ position bewegt, bevor ein anschließender Schritt zur Erstellung eines Farbauszugsteilbildes ausgeführt wird.

In der Zwischenzeit tastet der Laserstrahl 26 die Außen­ fläche der Trommel 10 wiederholt von links nach rechts ab, wobei er die Sensoren 31 und 32 an den äußeren Enden seines Abtastwinkelbereichs überfährt. Bei jedem Überfahren des Sensors 31 durch den Laserstrahl 26, gibt dieser einen in der Graphik 4D gezeigten Ausgangs­ signalimpuls aus. In gleicher Weise gibt der Sensor 32 einen in der Graphik 4E dargestellten Ausgangssignal­ impuls aus, wenn er von dem Laserstrahl 26 überfahren wird. Die Graphiken 4D und 4E geben jedoch mit Absicht nicht die eigentlichen Impulsraten der Sensoren 31 und 32 wieder, da die schnell wiederholten Impulse der Sensoren 31 und 32 in der Graphik eine durchgehende Linie darstellen würden, würde man sie auf den in der Graphik 4A dargestellten Zeitmaßstab der Bewegung der Trommel 10 beziehen. Aus Gründen der Klarheit sind die Impulsraten der Sensoren 31 und 32 in den Graphiken 4D und 4E sehr verlangsamt gegenüber den in der Praxis tatsächlich verwendeten dargestellt, um so das Wesen der vorliegenden Erfindung deutlicher darlegen zu kön­ nen.

Die von den Sensoren 31 und 32 kommenden Impulsfre­ quenzen werden in ein (nicht dargestelltes) Flipflop in der optischen Strahlsteuereinheit 12′′′ eingegeben, um das Flipflop einzustellen und rückzustellen. Das sich ergebende Ausgangssignal des Flipflops liefert ein Abtastsynchronisierungssignal, das in der Graphik 4F dargestellt ist. Da die Signale der Sensoren 31 und 32 der optischen Strahlsteuerung 12′′′ zugeführt wer­ den, wird das Abtastsynchronisierungssignal an einem Ausgang der Steuereinheit erzeugt, von der aus es der Trommelmotorsteuereinheit 12′′ zugeführt wird. Somit werden die Informationen bezüglich des Erreichens der Enden des Winkelabtastbereichs durch den Abtastlaser­ strahl 26 an die Trommelmotorsteuereinheit 12′′ wei­ tergegeben.

In diesem Bereitschaftszustand beginnt die Erstellung des nächsten Farbauszugs durch ein von einem Bediener in eine Steuerschnittstelleneinheit 12′ eingegebenen Befehl, der anschließend an die Trommelmotorsteuerein­ heit 12′′ ausgegeben wird. In der Darstellung nach Fig. 4 wird davon ausgegangen, daß dies nach der er­ sten Unterbrechung in der Zeitverlaufsachse jeder der Graphiken der Figur geschieht, wobei die Trommel 10 zuvor in der Ausgangsposition angeordnet worden ist.

Erreicht der von der Steuerschnittstelleneinheit 12′ kommende Befehl des Bedieners die Trommelmotorsteuer­ einheit 12′′, beginnt die Vorwärtsdrehung der Trommel 10, wie bei Punkt 46 in der Graphik 4A dargestellt, wobei die Winkelgeschwindigkeit erhöht wird, bis eine bestimmte Abbildungsgeschwindigkeit erreicht ist, wie in der Graphik 4B durch die horizontale Linie 47 an­ gedeutet. Es ist zu beachten, daß der Beginn der Bewe­ gung der Trommel 10 am Punkt 46 zwangsläufig synchron mit der Hinterflanke eines Abtastsynchronisierungs­ signals der Graphik 4F erfolgt, d. h. synchron mit dem Verlassen des Sensors 31 durch den Laserstrahl 26.

Da die Trommel 10 aus anderen Gründen als dem Beginn eines Schrittes zur Erstellung eines Farbauszugsteil­ bildes gedreht werden kann, "erkennt" der Mikroprozes­ sor in der Trommelmotorsteuereinheit 12′′ auch den Grund für die Trommeldrehung. Hat ein Bediener an der Steuerschnittstelleneinheit 12′ einen Schritt zur Er­ stellung eines Farbauszugsteilbildes gewählt, liefert der Mikroprozessor ein Freigabesignal, das von einem Niedrig-Logikzustand in einen Hoch-Logikzustand über­ geht, bevor die Modulation des Laserstrahls 26 statt­ finden kann. Dieses in der Graphik 4G dargestellte Freigabe-Logiksignal führt diesen Logikübergang in dem Operationsbeispiel der Fig. 4 nach der ersten Unter­ brechung der Zeitverlaufsachse der Graphiken dieser Figur an einem beliebigen Punkt entlang dieser Achse durch, nachdem die Trommel 10 eine konstante Geschwin­ digkeit erreicht hat. Dieser Logikübergang erfolgt jedoch nicht vor dem Erreichen der Null-Referenzpo­ sition durch die Markierung 33′.

Da die Trommel 10 in sehr kontrollierter Weise durch einen genau gesteuerten Schrittmotor 11 aus der Aus­ gangsposition vorsichtig auf die Geschwindigkeit ge­ bracht wird, die an dem horizontalen Graphikabschnitt 47 in der Graphik 4B gewählt wurde, sind die Geschwin­ digkeits- und Positionsgraphiken auf der rechten Seite der ersten Unterbrechung in den Zeitverlaufsachsen der Fig. 4 in hohem Maße wiederholbar. Diese Wiederhol­ barkeit gilt zumindest für mehrere Läufe der Trommel 10 in einer nach Minuten oder Bruchteilen einer Stunde bis zu einer Stunde bemessenen Zeitspanne, das heißt, für die Zeitspanne, die zur Durchführung der vier Schritte zur Erstellung von Farbauszugsteilbildern zur Bildung eines gedruckten Farbbildes erforderlich sind. Da die Trommel 10 die Ausgangsposition synchron zur (abfallenden) Hinterflanke eines Abtastsynchronisie­ rungssignalimpulses nach Graphik 4F verläßt, wieder­ holt sich die Zahl der Abtastsynchronisierungsimpulse, die zwischen dem Zeitpunkt liegt, zu dem die Trommel 10 die Ausgangsposition verläßt und die gewünschte Modulationsanfangsposition unter dem Laserstrahl 26 ankommt, für jeden Schritt zur Erstellung eines Teil­ bildes, bis ein Bild vorliegt.

Da die Trommel 10 sich auf die abfallende Hinterflanke eines Abtastsynchronisierungssignalimpulses hin bis auf ihre gewünschte Geschwindigkeit beschleunigt, ist abzusehen, daß die gewünschte Modulationsanfangsstelle auf der Trommel 10 in die nächste über die Außenfläche der Trommel 10 verlaufende Zeile gelangt, um von dem Laserstrahl 26 abgetastet zu werden, wobei die Facette des sich drehenden Polygons 28, welche das Abtasten dieser Zeile veranlaßt, zu diesem Zeitpunkt einer be­ kannten Position bereits sehr nahe ist. Der Laser­ strahl 26 wird sich daher an einer im wesentlichen bekannten Position entlang dieser Abtastzeile befin­ den, wenn die gewünschte Modulationsanfangsstelle sich unter dieser Zeile befindet, so daß die gewünschte Modulationsanfangsstelle zuverlässig von dem Laser­ strahl 26 erreicht werden kann. Somit kann die ge­ wünschte Modulationsanfangsstelle auf der Außenfläche der Trommel 10 in höchst wiederholbarem Maße die tat­ sächliche Modulationsanfangsstelle für jeden der drei bis sechs aufeinanderfolgenden Schritte zur Erstellung eines Farbauszugsteilbildes sein, die zur Erstellung eines farbigen Druckbildes auswählbar sind.

Während die Trommel 10 ihre Vorwärtsdrehung aus der Ausgangsposition heraus fortsetzt, passiert die Trom­ melmarkierung 33′ schließlich die Referenzposition gegenüber dem Sensor 33, so daß der Sensor 33 der Trom­ melmotorsteuereinheit 12′′ einen Impuls liefert. Der Impuls ist in der Graphik 4C auf der rechten Seite der ersten Zeitunterbrechung in der Zeitverlaufsachse der Graphik dargestellt. Dieser Impuls in dem Ausgangs­ signal des Sensors 33, wie in der Graphik 4C darge­ stellt, wird von dem Sensor 33 einem Eingang der Trom­ melmotorsteuerung 12′′ zugeführt, wo es als Eingangs­ signal einer Schaltung zugeleitet wird, die in der Sensorlogik dieser Steuereinheit eine UND-Logikfunk­ tion durchführt. Diese UND-Logikfunktion ist in Fig. 3 durch ein UND-Logiktor 34 wiedergegeben, obwohl dies üblicherweise eine vereinfachte Darstellung der ver­ wendeten Steuerschaltung ist, die von dem Mikropro­ zessor der Steuereinheit 12′′ gesteuert wird. Der an­ dere Eingang der Schaltung, welche die UND-Logikfunk­ tion durchführt (und des diese ausführenden UND-Logik­ tores 34), empfängt, wie zuvor angedeutet, das in der Graphik 4G dargestellte Bilderstellungs-Freigabesignal von dem Mikroprozessor in der Trommelmotorsteuerein­ heit 12′′. Wie zuvor dargelegt, hat sich das Bilder­ stellungs-Freigabesignal der Graphik 4G von einem Nied­ rig-Logikzustand zu einem Hoch-Logikzustand verändert, und damit sind, mit dem Auftreten des Impulses in dem Sensorsignal 33, die Logikanforderungen des UND-Tores 34 erfüllt. Daraus ergibt sich, daß der Ausgang des UND-Tores 34 sich von einem Niedrig-Logikzustandspegel zu einem Hoch-Logikzustandspegel verschiebt.

Dieses Signal vom Ausgang des UND-Tores 34 wird der optischen Strahlsteuereinheit 12′′′ zugeführt. Das Ausgangssignal des UND-Tores 34 wird zur Aktivierung eines Modulationsfreigabesignals in der optischen Strahlsteuereinheit 12′′′ verwendet, wobei sich der Zustand des Signals von einem Hoch-Logikzustand zu einem Niedrig-Logikzustand verändert und in diesem Zustand für die Dauer der Modulation verbleibt, die für einen Schritt zur Erstellung eines Farbauszugs­ teilbildes erforderlich ist. Dieses Modulationsfrei­ gabesignal ist in der Graphik 4H der Fig. 4 darge­ stellt, in welcher es, wie zuvor beschrieben, den Zu­ stand wechselt, wie rechts von der ersten Zeitunter­ brechung in dieser Graphik an dem Punkt dargestellt, an dem das Bilderstellungssignal in der Graphik 4G sich in einem Hoch-Logikzustand befindet und der Im­ puls des Sensors 33 in der Graphik 4C auftritt.

Bei diesem Wechsel des Logikzustandes des Modulations­ freigabesignals der Graphik 4H, kann die Modulation des Laserstrahls 26 beginnen. Diese Modulation setzt jedoch nicht unmittelbar ein, sondern wird mit der Position des Laserstrahls 26 synchronisiert, indem festgestellt wird, wenn der Laserstrahl seine den Sen­ sor 31 überfahrende Position verläßt, wodurch der Be­ ginn einer neuen Abtastung angezeigt wird. Somit wird die Position des sich drehenden Polygons 28, das sich in der bekannten Position befindet, welche es innehat, wenn der von ihm reflektierte Laserstrahl 26 seine den Sensor 31 überfahrende Position verläßt, mit der Posi­ tion der Trommel 10 synchronisiert, die sich in einer bekannten Winkelposition befindet, wenn sich die Mar­ kierung 33′ gegenüber dem Sensor 33 befindet. Die Mo­ dulation des Laserstrahls 26 beginnt an der ersten Hinterflanke eines Impulses in dem Abtastsynchroni­ sierungssignal der Graphik 4F im Anschluß an das Auf­ treten des Impulses des Sensors 33, wobei dieser Im­ puls angibt, daß die Trommel 10 sich in die richtige Position bewegt hat, um die gewünschte Modulationsan­ fangsstelle auf ihrer Oberfläche unter den Laserstrahl 26 zu bringen.

Der Beginn der Modulation ist aus dem Signal der Gra­ phik 4I der Fig. 4 ersichtlich. Während der Zeiträu­ me, in denen der Laserstrahl nicht durch Informationen aus einem Farbauszugssignal moduliert wird, das aus einem Speicher 25 abgerufen wird, welcher die Informa­ tionen zur Modulation des Laserstrahls liefert, wird der Laserstrahl 26 stetig, jedoch mit einer geringeren Stärke, aufrecht erhalten. Zu Beginn der Modulation wird die Stärke des Laserstrahls 26 in wesentlichen auf die volle zu verwendende Stärke erhöht und schwankt danach zwischen dem in Bereitschaftszeiten verwendeten Niedrigintensitätspegel und dem Vollintensitätspegel entsprechend den in dem Farbauszugssignal enthaltenen Informationen, wie in der Graphik 4I dargestellt.

Die Modulation des Laserstrahls 26 setzt sich für die Abtastvorgangsdauer fort, die erforderlich ist, durch Entladen des Photoleiters 16 diejenigen Ladungspegel auf der Außenfläche der Trommel 10 zu erreichen, die zur Erstellung eines Farbauszugsteilbildes entspre­ chend dem Farbauszugssignal, auf dem die Modulation basiert, erforderlich sind. Diese Modulation setzt sich somit über eine relativ lange Zeitperiode fort, so daß auf der äußersten rechten Seite in den Graphi­ ken der Fig. 4 eine zweite Zeitunterbrechung in der Zeitverlaufsachse dargestellt ist, um das Ende der Modulation für einen Schritt zur Erstellung eines Farbauszugsteilbildes darstellen zu können. Das in der Graphik 4I dargestellte Modulationssignal nimmt kurz vor dem Ende der Modulationszeit des Schrittes zur Erstellung eines Farbauszugsteilbildes zum Bereit­ schaftsintensitätspegel hin ab, da angenommen wird, daß in dem betreffenden Schritt der Farbauszug für das zu erstellende Teilbild eine Randzone mit wenig Farbe erreicht ist. Die Modulationsperiode für einen Schritt zur Erstellung eines Farbauszugsteilbildes wird schließlich durch das Bilderstellungs-Freigabesignal der Graphik 4G beendet, das, wie ganz rechts in dieser Graphik der Fig. 4 dargestellt, vom Hoch-Logikzustand zum Niedrig-Logikzustand übergeht. Zu diesem Zeitpunkt verändert das UND-Tor 34 ebenfalls sein Logik-Ausgangs­ signal, indem dieses vom Hoch-Logikzustand zu einem Niedrig-Logikzustand übergeht. Entsprechend wechselt das Modulationsfreigabesignal der Graphik 4H vom Nied­ rig-Logikzustand zum Hoch-Logikzustand, wodurch eine weitere Modulation des Laserstrahls 26 verhindert wird.

Claims (10)

1. Verfahren zum Beginnen der Modulation eines Abtast­ laserstrahls an einer ausgewählten Anfangposition auf einer Außenfläche einer um eine Drehachse drehbaren Trommel in jeder Umdrehung einer Abfolge ausgewählter Umdrehungen der Trommel, mit den folgenden Schritten:

• - abtastendes Aussenden eines Laserstrahls (26) von einer Stirnseite der Trommel (10) zur anderen über die Außenfläche der Trommel (10);
• - Erfassen des Verlassens einer bezüglich der Dreh­ achse der Trommel (10) festliegenden Abtastreferenzpo­ sition, und zwar, wenn der Laserstrahl die Außenfläche der Trommel (10) abtastet;
• - Beginnen einer Umdrehung der Trommel (10) aus einer ausgewählten Startposition bezüglich der Drehachse der Trommel (10), das im wesentlichen mit einem Verlassen der Abtastreferenzposition durch den Laserstrahl (26) zusammenfällt;
• - Erfassen des Vorbeilaufens einer ausgewählten Dreh­ markierung (33′) auf der Trommel (10) an einer ausge­ wählten Referenz-Drehposition (33), die entlang des Weges vorgesehen ist, welchem die Referenzmarkierung (33′) während einer Umdrehung der Trommel (10) folgt; und
• - Beginnen mit der Modulation des Laserstrahls (26) zu einem ausgewählten Zeitpunkt des Verlassens der Abtast­ referenzposition durch den Laserstrahl (26), nachdem die Drehmarkierung (33′) auf der Trommel (10) die Re­ ferenz-Drehposition passiert hat, während der Laser­ strahl (26) im wesentlichen die Anfangsposition auf der Außenfläche der Trommel (10) erreicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung der Trommel (10) nach dem Beginn der Drehung mit der Rückkehr der Trommel (10) in die aus­ gewählte Startposition endet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drehung der Trommel (10) nach dem Beginn der Drehung damit beginnt, daß die Trommel (10) sich in die ausgewählte Startposition bewegt, bevor sie zur Vollendung der Drehung weiterdreht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtasten von einer Stirnseite der Trommel (10) zur anderen durch den Laserstrahl (26) erreicht wird, indem der Laserstrahl (26) auf einen sich drehenden Reflektorkörper (28) mit einer Außenfläche gerichtet wird, die mehrere Facetten auf­ weist, derart, daß die Außenfläche im senkrecht zu der Drehachse verlaufenden Querschnitt des Reflektorkör­ pers durch dessen Facetten ein Polygon bildet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulation beim ersten Verlas­ sen der Abtastreferenzposition durch den Laserstrahl (26) einsetzt, nachdem die Drehmarkierung (33′) auf der Trommel (10) die Referenz-Drehposition (33) pas­ siert hat.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfassen des Erreichens der Abtastreferenzposition durch den Laserstrahl (26) er­ folgt, indem an der Abtastreferenzposition eine Photo­ detektoreinrichtung vorgesehen ist, die in der Lage ist, elektromagnetische Energie des Laserstrahls (26) in ein entsprechendes elektrisches Signal umzuwandeln.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche der Trommel (10) aus einem organischen Photoleitermaterial (16) gebil­ det ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzmarkierung (33′) eine dort vorgesehene reflektierende Oberfläche aufweist, und daß an der Referenz-Drehposition sowohl eine einen Lichtstrahl aussendende Einrichtung, als auch eine den Lichtstrahl empfangende Einrichtung vorgesehen sind.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationsmodulation des Laserstrahls (26) in Übereinstimmung mit einem Modula­ tionssignal erfolgt, das auf Daten basiert, die wenig­ stens einen Teil eines graphischen Bildes repräsentie­ ren.

10. Überlagerungsregistriersystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit

• - einem Abtastlasersteuersystem, das in der Lage ist, den die Außenfläche der Trommel (10) von einer Stirn­ seite zur anderen abtastenden Laserstrahl (26) zu lie­ fern;
• - einem Laserstrahlpositionssensor, der in der Lage ist, stets zu erkennen, wenn der Laserstrahl (26) beim Abtasten der Außenfläche der Trommel (10) eine Abtast­ referenzposition an einer bezüglich der Drehachse der Trommel (10) feststehenden Position verläßt;
• - einem Trommelpositionssensor, der in der Lage ist, zu erkennen, wenn eine ausgewählte Drehmarkierungspo­ sition (33′) auf der Trommel (10) eine ausgewählte Referenz-Drehposition entlang des von der Referenzmar­ kierung (33′) während einer Umdrehung der Trommel (10) verfolgten Weges passiert hat; und
• - einer Steuereinrichtung (12), die selektiv derart betreibbar ist, daß sie eine Drehung der Trommel (10) aus einer ausgewählten Startposition, in welche die Trommel (10) von der Steuereinrichtung (12) gesteuert überführt ist, im wesentlichen zeitgleich mit einem Verlassen der Abtastreferenzposition durch den Laser­ strahl (26) einleitet, wobei die Steuereinrichtung (12) ferner in der Lage ist, die Modulation des Laser­ strahls (26) derart zu steuern, daß sie einsetzt, nach­ dem der Laserstrahlpositionssensor anzeigt, daß der Laserstrahl (26) zu einem gewählten Zeitpunkt die Ab­ tastreferenzposition verlassen hat, wobei zuvor der Trommelpositionssensor ein Signal liefert, das an­ zeigt, daß die Drehmarkierung (33′) auf der Trommel (10) die Referenz-Drehposition derart passiert hat, daß der Laserstrahl (26) im wesentlichen die An­ fangsposition auf der Außenfläche der Trommel (10) er­ reicht hat.