DE69218503T2

DE69218503T2 - Bildelementtaktgeber-Phasenregelschleife für einen Laserabtaster

Info

Publication number: DE69218503T2
Application number: DE69218503T
Authority: DE
Inventors: Aron Nacman
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1991-06-27
Filing date: 1992-06-26
Publication date: 1997-09-11
Anticipated expiration: 2012-06-27
Also published as: EP0520809B1; JP3166311B2; JPH05207234A; EP0520809A2; US5212570A; EP0520809A3; DE69218503D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pixel(Bildelement)takt- Phasenregelschleife fur einen Laser-Abtaster und insbesondere eine Pixeltakt-Phasenregelschleife, die niederfrequentes Motorpendeln, Vieleckmotor-Ablauffehler und Flächen"zittern" ausgleicht.
Ein Laserabtaster wie ein Rasterausgabe-Abtaster wird benutzt, um Bildinformation auf eine Bilderzeugungsfläche wie ein Aufzeichnungsmedium zu übertragen. Eine Lichtquelle, wie eine Laserlichtquelle, erzeugt einen Lichtstrahl, der entsprechend der in Videobildsignalen oder -pixeln enthaltenen Bildinformation moduliert ist. Der modulierte Lichtstrahl wird auf ein rotierendes mehrflächiges Vieleck gerichtet, das den modulierten Lichtstrahl über die Bildebene der Bilderzeugungsfläche ablenkt. Jede Fläche des Vielecks ist verspiegelt. Das Vieleck wird durch einen Motor in Drehung versetzt, wobei die Motordrehzahl die Bildauflösung in der Bewegungsrichtung der Bildfläche (d.h. in der Y-Richtung) steuert. Die Bildauflösung innerhalb einer Abtast- oder Ablenkzeile (d.h. in X-Richtung) ist eine Funktion der Bildsignal- oder Pixelrate. Die Auflösung in der Ablenkrichtung wird bestimmt durch die Bildsignal- oder Pixeltaktfrequenz. Jede Spiegelfläche des Vielecks sorgt für einer horizontalen Abtastzeile entsprechende Bildinformation.
Motordrehzahlfehler treten oft bei unterschiedlichen Frequenzen auf, die eine Bildverzerrung in der Abtastzeilenrichtung verursachen. Zu diesen Fehlern gehört das Motorpendeln, bei dem die Drehzahl des das Vieleck antreibenden Motors geringfügig bei niedriger Frequenz, z.B. unter 10 Hertz, pendelt, Motor- Ablauffehler, der eine Motorabweichung darstellt, die bei einer Motor-Ablauffehlerfrequenz gleich der Anzahl der Motorpole mal der Anzahl der Umdrehungen pro Sekunde auftritt, und Flächenzittern, das eine Motorabweichung darstellt, die bei jeder Abtastzeile, d.h. jeder Spiegelfläche auftritt. Insbesondere dann, wenn Farbdrucke ausgeführt werden und die Pixel jeweils für eine Vielzahl von getrennten Farben ausgerichtet sein müssen, muß die Pixelausrichtung ganz genau sein, um keine verzerrten verschmierten Abbilder entstehen zu lassen. Fehler treten auch in einzelnen Vieleckflächen auf wie Differenzen im Radius und der Winkellage der jeweiligen Vieleckfläche. Diese Fehler verzerren ebenfalls das entstehende Bild.
Zur Korrektur derartiger Fehler wurden verschiedene Verfahren entwickelt. Eines dieser Verfahren enthält die Verwendung einer Pixeltakt-Phasenregelschleife. Derartige Phasenregel- oder phasenstarre Schleifen wurden z.B. benutzt, um Pixeltaktimpulse mit einer Frequenz zu erzeugen, die eine Funktion der Vieleck- Drehgeschwindigkeit ist, wobei die Phasenregelschleife Veränderungen der Vieleck-Drehzahl überwacht und die Taktfrequenz nachstellt, um die Bildgröße in Richtung der Abtastzeile konstant zu halten. Diese Phasenregelschleifen werden typischerweise so ausgelegt, daß sie das relativ niederfrequente Motorpendeln ausgleichen. Bekannte Phasenregelschleifen korrigieren die Schnellabtastzeile aufgrund des vorherigen Abtastzeilenfehlers. Flächenzittern betrifft jedoch nur die jeweilige Fläche. Dementsprechend stellt der Zeilenfehler der vorherigen Abtastzeile die falsche Fehlerinformation zur Verwendung bei der Korrektur der nächsten Abtastzeile dar. Es ist deshalb eine Pixel-Phasenregelschleife erwünscht, die veränderliche Frequenzfehler korrigiert.
Ein System zum Korrigieren eines Spiegelflächenfehlers, der die Rate eines Bittaktes aufgrund von Fehlern einzelner Flächen eines rotierenden Vielecks ändert, wird in US-A-4 204 233 geoffenbart. Zum Zeitpunkt eines Ablenkbeginn-Signals wird ein Bittaktzähler ausgelöst. Der Fehler für eine bestimmte Fläche wird bestimmt durch den Abstand zwischen einem Ablenkzeilen- Bitzählungs-Ausgangssignal und einem Ablenkende-Ausgangssignal. Der Flächenfehler wird dargestellt durch eine Binärzahl, die diesem Abstand entspricht. Der Fehler für eine bestimmte Fläche wird in einem dieser Fläche entsprechenden Speicherplatz gespeichert. Wenn die Fläche benutzt wird, wird der vorher in dem Speicherplatz für diese Fläche eingespeicherte Fehler verwendet, um einen Oszillator so zu steuern, daß dessen Ausgangsfrequenz der zum Ausgleich des durch die Fläche erzeugten Geschwindigkeitsfehlers erforderlichen Frequenz entspricht. Nach dem Durchlaufen dieser Fläche wird das vorher in dem Speicher für diese Fläche eingespeicherte Fehlersignal aktualisiert. Während des Zeitraums zwischen dem Ablenkende-Signal und dem Ablenkbeginn-Signal für eine Abtastzeile wird der Fehler für die nächste Fläche aus dem Speicher ausgelesen. Da der Pixeltakt selbst zum Messen oder Zählen des Fehlers benutzt wird, läßt diese Bezugsgröße nur eine Genauigkeit innerhalb von plus oder minus einem Pixeltakt pro Abtastzeile zu. Da dieses Verfahren im Zusammenhang mit einem typischen Pixeltakt benutzt wird, der bis zu einem Maximalwert von 100 MHz gehen kann, kann die Genauigkeit, bis zu der eine Fehlerkorrektur erreicht werden kann, nur innerhalb von plus oder minus 10 ns Korrektur pro Abtastzeile liegen.
US-A-4 270 131 (Tompkins u.a.) offenbart ein System zum elektronischen Korrigieren von Fehlern bei einem Laserabtaster. Korrekturen sind für jede Fläche eines Umlaufspiegels vorgesehen und werden in Speichern mit wahlfreiem Zugriff (RAM) gespeichert, bis der gleiche Spiegel wiederum einen Laserstrahl über eine photoempfindliche Walze oder Trommel ablenkt. Nach etlichen Spiegelumdrehungen ist der wahlfrei zugreifbare Speicher stabilisiert. Das Ablenkbeginn-Signal wird benutzt, um alle Flächen am Beginn jeder Abtastzeile längs einer vertikalen Zeile zu lokalisieren. Es findet keine Korrektur von Fehlern statt, die unterschiedlichen Frequenzen der Motordrehzahl zugeordnet werden.
US-A-4 257 053 (Gilbreath) offenbart einen Lasergraphik-Plotter zum Auftragen von Daten an einem Aufzeichnungsmedium als wahlweise positionierte Pixel von veränderlicher Intensität. Ein Fleck-Setzmittel ist vorgesehen, um ein Fleck-Setzsignal zu erzeugen, das mit Aufzeichnungsdaten zum Modulieren des Laserstrahls zusammenwirkt. Das Fleck-Setzmittel sorgt für eine Fehlerkorrektur für Fehler, die durch die Lage der Flächen zueinander und der Lage der Flächen zur Achse des Drehspiegels erzeugt werden, um ein Auftragen (Plotten) an einem Breitformatfilm mit hoher Auflösung zu ermöglichen. Das Gerät gleicht nur Herstelltoleranzen aus.
US-A-4 349 847 (Traino), die der Xerox Corporation übertragen ist, offenbart einen Rasterausgabeabtaster mit einem bewegbaren Bilderzeugungsteil und einem Bilderzeugungsstrahl zum Belichten des Bilderzeugungsteils, um daran Bilder zu schaffen. Ein Drehspiegel lenkt den Strahl zeilenweise über das Bilderzeugungsteil ab, während der Strahl gleichzeitig entsprechend den dazu eingegebenen Pixeln moduliert wird. Ein Taktgeber sorgt für Taktimpulse, um die Bildpixel zu dem Modulator zu takten. Die Vieleckspiegel-Geschwindigkeit wird gesteuert, um eine vorbestimmte Geschwindigkeitsbeziehung zwischen dem Abbildungsteil und dem Spiegel aufrecht zu erhalten. Dementsprechend gleicht das Gerät nur Geschwindigkeitsänderungen aus.
US-A-3 867 571 (Starkweather u.a.), die der Xerox Corporation übertragen ist, offenbart ein Lichtpunkt-Ablenksystem, das von einem mehrflächigen rotierenden Vieleckspiegel reflektiertes Licht benutzt. Bei jedem Ablenkzyklus wird durch Modulieren von Licht von einer Lichtquelle entsprechend einem Videosignal Information zu einem abgetasteten Medium übertragen. Um eine gleichmäßige Fleckgröße an dem abgetasteten Medium sicherzustellen, wird eine optische Konvolution von Elementen in Kombination mit der Lichtquelle gewählt. Die Drehung des Vieleckspiegels wird in phasenbestimmter Beziehung zu der zum Erhalten des Videosignals benutzten Abtastrate synchronisiert. Das Gerät gibt keinen Ausgleich für Motordrehzahlfehler bei unterschiedlichen Frequenzen.
US-A-4 663 523 offenbart ein Pixeltakt-Synchronisationssystem, das eine Pixeltaktquelle, Photodetektoren für Beginn und Ende einer Ablenkung, einer Schaltung zum Erzeugung von zu den jeweiligen Belichtungen der Photodetektorenhälften proportionalen Signalen und eine Schaltung, die eine Einschaltfilter- Schaltung mit zwei Speicherelementen für jede Fläche zum Erzeugen eines Frequenzkorrektursignals für den Pixeltakt aus den Belichtungssignalen enthält.
IBM Disclosure Bulletin, Band 32, Nr. 9A, 1990, offenbart ein Verfahren zum Bestimmen und Korrigieren von Fehlern bei einem Hochgeschwindigkeits-Laserdrucksystem. Ein Zähler zählt bis zu einer vorbestimmten Anzahl von Pixeln nach dem Ablenkbeginn, und der Fehler wird entdeckt nach dem Ablenkende-Signal. Die korrekte Pixeltaktfrequenz wird in einem Flächenregister gespeichert und dann benutzt, um das Ausgangssignal eines Digital/Analog-Wandlers einzustellen, wenn die entsprechende Fläche zum Ablenken des Laserstrahls benutzt wird.
Zwar versucht der Stand der Technik verschiedene Fehler auszugleichen, welche die Pixelausrichtung beeinflussen, jedoch ist nach dem Stand der Technik kein Ausgleich für Fehler bekannt, die bei verschiedenen Frequenzen der Motordrehzahl auftreten, wie Motorpendeln, Polygonmotor-Ablauffehler und Bildflächenzittern.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Phasenregelschleife zum Steuern der bei einer Vielzahl von Frequenzen auftretenden Motorfehler zu schaffen.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Phasenregelschleife zu schaffen zum Steuern eines Pixeltaktes durch Korrigieren von Fehlern, die der jeweiligen Fläche eines mehrflächigen Drehspiegels zugeordnet sind.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Schaffen einer Phasenregelschleife zum Steuern eines Pixeltaktes, der in voransahreitender Weise arbeitet.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine wirtschaftliche und genaue Phasenregelschleife zum Steuern eines Pixeltakts zu schaffen.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Laserabtaster mit einem Pixel(Bildelement)-Taktgeber, welcher Abtaster ein rotierendes, mehrflächiges Vieleck zum Ablenken eines Abbildungsstrahles über ein Abbildungsteil enthält, bei dem jede Fläche des Vielecks eine von einer Vielzahl von Abtastzeilen ablenkt, der Pixel-Taktgeber die Bildauflösung in jeder Abtastzeile steuert, und der Pixel-Taktgeber eine Phasenregelschleife enthält, welche umfaßt: Erzeugungsmittel zum Erzeugen von Impulsen, die jeweils für den Beginn bzw. das Ende der Ablenkung bei jeder Abtastzeile bezeichnend sind; einen spannungsgesteuerten Oszillator zum Ausgeben einer gewünschten Frequenz des Pixel- Taktgebers; Zählermittel, das die gewünschte Frequenz empfängt und eine gewünschte Pixelzahl in jeder Abtastzeile zählt und einen Impuls bei dem letzten Pixel in der Abtastzeile ausgibt; Vergleichermittel zum Vergleichen des Ablenkende-Impulses mit dem Letztpixel-Impuls, welches Vergleichermittel einen Phasenfehler ausgibt, der im wesentlichen gleich der Phasendifferenz zwischen dem Ablenkende-Impuls und dem Letztpixel-Impuls ist; und Wandlermittel zum Wandeln eines Phasenfehlers in eine Phasenfehlerspannung; dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter enthält Speichermittel zum Speichern des Phasenfehlers für jede einzelne Fläche des Vielecks während einer ersten Umdrehung; Taktgebermittel, um von dem Speichermittel den Phasenfehler für jede einzelne Fläche zu erhalten, wenn die Fläche einen Abbildungsstrahl bei einer nächstfolgenden Umdrehung des Vielecks ablenkt; Mittel zum Erzeugen einer Mittenfrequenzspannung; Addiermittel zum Addieren der Phasenfehlerspannung zu der Mittenfrequenzspannung zum Erzeugen einer zusammengesetzten Spannung; und Steuermittel zum Steuern des spannungsgesteuerten Oszillators mit der zusammengesetzten Spannung, wobei die Phasenregelschleife eine Genauigkeit von im wesentlichen innerhalb ± 2 ns Korrektur pro Abtastzeile schafft.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Laserabtaster nach Anspruch 10 der beigefügten Ansprüche geschaffen.
Vorzugsweise umfaßt das erste Wandlermittel einen Integrator und einen Analog/Digital-Wandler, welcher Integrator den Phasenfehlerimpuls empfängt in einer Spannung mit einer Amplitude, die im wesentlichen proportional dem Phasenfehler ist; und welcher Analog/Digital-Wandler die dem Phasenfehler proportionale Spannung in dem Phasenfehler entsprechende Digitaldaten wandelt.
Vorzugsweise umfaßt der Laserabtaster weiter ein Zeitgabe- und Steuermittel, das auf das Erzeugungsmittel reagiert, welches Zeitgabe- und Steuermittel den Integrator dazu beeinflußt, wahlweise die Phasenfehlerimpulse für jede Fläche des Vielecks aufzunehmen und den Analog/Digital-Wandler zum Wandeln der Spannung in die Digitaldaten zu steuern.
Vorzugsweise umfaßt der Laserabtaster weiter ein Oszillatormittel zum Erzeugen eines Taktsignals, ein erstes Übertragungsmittel einschließlich eines Zählers, wobei die Phasenfehlerimpulslänge das Oszillatormittel freigibt, um den Zähler während der Phasenfehlerimpulslänge zu takten, und der Zähler die Phasenfehlerimpulslänge in dem Phasenfehler entsprechende Digitaldaten überträgt.
Vorzugsweise umfaßt der Laserabtaster weiter ein Zeitgabe- und Steuermittel, welches den Zähler zur Übertragung der Phasenfehlerimpulslänge in ein digitales Wort zurückstellt, welches Zeitgabe- und Steuermittel das Zuführmittel enthält, wobei das Zeitgabe- und Steuermittel weiter das Speichermittel zum Speichern der Digitaldaten steuert.
Vorzugsweise umfaßt das Speichermittel ein FIFO-(first in first out = zuerst herein zuerst heraus)Register.
Die Erfindung wird im einzelnen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen gleiche Bezugszeichen gleichartige Elemente bezeichnen und in denen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführung einer Pixeltakt-Phasenregelschleife der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2A-2L Zeitgabe-Schaubilder eines Aufpumpzyklus entsprechend der Ausführung der Fig. 1 darstellen;
Fig. 3A-3L Zeitgabe-Schaubilder eines Niederpumpzyklus gemäß der Ausführung der Fig. 1 darstellen;
Fig. 4A-4P Zeitgabe-Schaubilder einer Abtastzeilenverzögerung für ein im Zusammenhang mit der Ausführung nach Fig. 1 benütztes Vierflächenvieleck darstellen;
Fig. 5 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführung einer Pixeltakt-Phasenregelschleife entsprechend der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 6A-6J Zeitgabe-Schaubilder eines Aufpumpzyklus entsprechend der Ausführung nach Fig. 5 darstellen; und
Fig. 7A-7I Zeitgabe-Schaubilder eines Niederpumpzyklus gemäß der Ausführung nach Fig. 5 darstellen.
Anhand der Zeichnungen und insbesondere der Fig. 1, 2A-2L, 3A- 3L und 4A-4P derselben wird eine Pixeltakt-Phasenregelschleife 10 beschrieben. Die Phasenregelschleife 10 enthält einen spannungsgesteuerten Oszillator 12, der eine gewünschte Pixel- (Video)Taktfrequenz 14 ausgibt. Ein Detektor, wie der in US-A-3 867 575 beschriebene, erzeugt einen Ablenkbeginn-(start-of-scan SOS)Signalimpuls 20 und einen Ablenkende-(end-of-scan EOS)Signalimpuls 22, um jeweils den Beginn bzw. das Ende einer Ablenkzeile darzustellen. Die Anstiegskante des SOS-Impulses gibt den spannungsgesteuerten Oszillator frei. Ein Zähler, z.B. ein :N-Zähler (geteilt durch N-Zähler) 16 empfängt die gewünschte Pixeltaktfrequenz und zählt die Anzahl der in einer Schnellablenkzeile erwünschten Pixel. Der Zähler 16 gibt dann ein Signal aus, das ein "Zählende"-(end-of-count EOC)Impuls 18 genannt wird, wenn das letzte Pixel in der Abtastzeile auftritt. Der EOC-Impuls 18 sperrt den spannungsgesteuerten Oszillator 12.
Der EOS-Impuls 22 und der EOC-Impuls 18 werden einem Phasendetektor 24 angelegt. Der EOS-Impuls 22 ist die Referenz, auf den die Phasenregelschleife zu regeln versucht (mit der Phasenstarrheit zu erreichen versucht wird), während der EOC-Impuls 18 ein Maß für die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 12 ist. Der Phasendetektor 24 vergleicht den Zählende- Impuls 18 mit dem Ablenkende-Impuls 22, um den dazwischen auftretenden Phasenfehler zu bestimmen. Wird ein Phasenfehler entdeckt, so arbeitet der spannungsgesteuerte Oszillator 2 nicht an der richtigen Frequenz. Der Phasendetektor 24 gibt einen Impuls 26 mit einer Impulslänge aus, die gleich dem bestimmten Phasenfehler ist, d.h. gleich der zeitlichen Differenz zwischen der Anstiegskante des EOS-Impulses 22 und der Anstiegskante des EOC-Impulses 18, mit der die Impulse beim Phasendetektor 24 ankommen.
Wenn der EOS-Impuls 22 vor dem EOC-Impuls 18 beim Phasendetektor 24 ankommt, so ist das ein Hinweis darauf, daß der spannungsgesteuerte Oszillator 12 bei einer zu geringen Frequenz arbeitet. Es ist dementsprechend notwendig, die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 12 zu erhöhen oder "aufzupumpen", um den von dem Phasendetektor 24 ausgegebenen Fehler PU 19 zu korrigieren.
Der Fehlerimpuls PU 19 besitzt eine Anstiegskante, welche ein Flip-Flop 70 so taktet, daß das ausgegebene Vorzeichenbit hoch geht, was einen Aufpump-Zustand bezeichnet. Das Flip-Flop 70 wird durch ein SOS-Signal 20 gelöscht.
Der Fehlerimpuls PU 19 und ein etwaiger "Niederpump"-Fehlerimpuls PD 21 (wird nachfolgend besprochen) werden an ein ODER- Glied 72 angelegt. Der vom ODER-Glied 72 ausgegebene Impuls 73 besitzt eine Impulslänge, welche den Integrator 74 (Q1 und C1) ansteuert, während der Impuls 73 durch den Inverter 76 invertiert wird, um den Analog/Digital-Wandler 32 durch ein Wandelsignal 77 anzusteuern.
Der Impuls 73 steuert den Transistor Q1 an, der vorzugsweise ein bipolarer oder Feldeffekt-Transistor ist, so daß der Transistor Q1 während eines Zeitraums T gleich der Impulslänge leitet. Da der Transistor Q2 aus ist, lädt der Transistor C1 während eines Zeitraums T gleich der Impulslänge auf. Die Entspannung VC1, auf welche der Kondensator C1 auf lädt, ist proportional der Impulslänge T.
Ein Pufferverstärker 78 treibt die Spannung VC1 am Kondensator C1 in einen Analog/Digital-Wandler 32. Die Anstiegskante des invertierten Impulses 77 signalisiert dem Analog/Digital- Wandler 32, die gepufferte C1-Spannung zu wandeln. Wenn die Wandlung erfolgt ist, gibt der Analog/Digital-Wandler 32 einen Fertig-Impuls 80 aus. Der Fertig-Impuls 80 besitzt eine Anstiegskante, welche digitale Daten vom Analog/Digital-Wandler 32 in ein erstes FIFO-(first-in first-out = zuerst eingegebene Daten werden als erste ausgegeben)Register 36 taktet. Der Fertig-Impuls 80 stellt auch die Spannung am Kondensator C1 durch Ansteuern des Transistors Q2 in Sättigung auf Null zurück. Wenn der Fertig-Impuls 80 die Digitaldaten in FIFO 36 eintaktet, taktet der Fertig-Impuls 80 weiter den Zustand des Vorzeichenbits in FIFO 36. Die Digitaldaten im FIFO 36 stellen den Phasenfehler für die bestimmte gerade gemessene Fläche dar.
Bei der nächsten Umdrehung des Vieleck werden die Digitaldaten im FIFO 36 durch einen Digital/Analog-Wandler 40 in eine analoge Phasenfehlerspannung 30 gewandelt. Eine Mittenfrequenzspannung 44 und die Phasenfehlerspannung 30 werden durch einen Addierpuffer 46 addiert, um eine zusammengesetzte Spannung 48 zu erzeugen. Die zusammengesetzte Spannung 48 wird dann zum Steuern des spannungsgesteuerten Oszillators 12 benutzt, um eine Pixeltaktfrequenz auszugeben, welche genau die Frequenzen des Motordrehzahlfehlers ausgleicht, der einmal pro Vieleckumdrehung oder weniger oft auftritt.
Der EOC-Impuls 18 wird durch das Abtastleitungs-Verzögerungsregister 82 um eine Anzahl von Abtastzeilen verzögert, die gleich der Anzahl von Vieleckflächen weniger 1 ist, so daß die Digitaldaten aus dem FIFO 36 am Ende der Abtastzeile vor der gewünschten Fläche ausgetaktet werden. Dem Digital/Analog- Wandler 40 wird so die Zeit gegeben, zu wandeln, und sich während eines Zeitraums zur Ruhe zu setzen, wenn der spannungsgesteuerte Oszillator 12 gesperrt ist, d.h. in dem Zeitraum zwischen dem EOC-Impuls 18 und dem SOS-Impuls 20. Wenn der SOS- Impuls 20 bei dem spannungsgesteuerten Oszillator 12 ankommt, arbeitet der spannungsgesteuerte Oszillator 12 mit der richtigen Frequenz für die betreffende Fläche.
Fig. 2A-2L stellen Zeitgabe-Schaubilder der Signale dar, die in der Phasenregelschleife 10 während eines Aufpumpzyklus erzeugt werden. Bei diesem Beispiel gibt es nur 8 Pixel in der Zeile. Typischerweise sind jedoch in der Größenordnung von 2000 bis 12.000 Pixel in einer Zeile vorhanden.
In der Phasenregelschleife 10 wird, wenn der EOS-Impuls 22 beim Phasendetektor 24 erst nach dem EOC-Impuls 18 ankommt, eine Anzeige hergestellt, daß der spannungsgesteuerte Oszillator 12 bei einer zu hohen Frequenz arbeitet. Es ist dann dementsprechend notwendig, die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 12 zu vermindern oder niederzupumpen, um den Fehler PD 21 zu korrigieren. Der Niederpump-Betrieb ist gleichartig zu dem vorstehend beschriebenen Aufpump-Betrieb.
Der Fehlerimpuls PD 19 taktet jedoch das Flip-Flop 70 nicht. Dementsprechend geht das Vorzeichenbit nicht hoch. Die restlichen Funktionen arbeiten in der gleichen Weise wie bei dem Aufpumpzyklus. Fig. 3A-3L stellen Zeitgabe-Schaubilder der in der Phasenregelschleife 10 bei einem Niederpumpzyklus erzeugten Signale dar.
Fig. 4A-4P stellen die Abtastzeilenverzögerung für ein beispielweises Vierflächenvieleck dar.
Der Phasenfehler für Fläche #1 wird an der Anstiegskante des Fertigimpulses der Fig. 4C in FIFO 36 eingetaktet. Die Phasenfehler für die Flächen #2, #3 und #4 werden an der Anstiegskante des Fertigimpulses der Fig. 4G, 4K bzw. 40 gespeichert. Der Phasenfehler für die Fläche #1 wird bei der Anstiegskante des verzögerten EOC-Impulses der Fig. 4P abgeholt.
Der EOC ist um drei Abtastzeilen verzögert, d.h. um die Anzahl der vorhandenen Flächen minus 1. Der Phasenfehler für die Fläche #1 wird nun aus dem FIFO 36 ausgetaktet und an den spannungsgesteuerten Oszillator 12 angelegt. Wenn das SOS- Signal 20 den spannungsgesteuerten Oszillator 12 zum Beginn des Durchlaufes der Fläche #1 freigibt, ist der spannungsgesteuerte Oszillator 12 bei der gewünschten Frequenz. Nach der Anfangsumdrehung des Vielecks taktet der FIFO 36 konstant den neuen Phasenfehler ein und taktet die Phasenfehlerinformation von der vorherigen Umdrehung aus.
Die Genauigkeit der Phasenregelschleife 10 liegt im wesentlichen innerhalb plus oder minus 1 ns Korrektur pro Abtastzeile. Die erhaltene erhöhte Genauigkeit ist wesentlich, um die Ausrichtung bei Mehrfarbendruck aufrecht zu erhalten.
Die vorstehend mit Bezug auf Fig. 1 beschriebene Phasenregelschleife 10 erfordert die Verwendung eines Integrators 74, der akkurat und mit hoher Geschwindigkeit arbeitet, um, die durch den Phasendetektor 24 geschaffenen kurzen Impulslängen zur Wandlung und Speicherung im FIFO 36 in Spannungen zu überführen.
Fig. 5 stellt eine alternative Phasenregelschleife 10' dar, die keinen Integrator 74 erfordert. Bei der Phasenregelschleife 10' der Fig. 2 gibt die Anstiegskante des SOS-Signals 20 den spannungsgesteuerten Oszillator 12 mit einer Ausgangsfrequenz frei, die die Pixel-(Video)Taktfrequenz ist. Die Anstiegskante des SOS-Signals 20 stellt auch den Phasenfehlerzähler 56 auf Null zurück.
Der :N-Zähler 16 zählt die Anzahl der Pixel in einer Schnellablenkzeile und gibt beim letzten Pixel das Signal EOC 18 aus. Das Signal EOC 18 sperrt den spannungsgesteuerten Oszillator 12 und wird auch in den Phasendetektor 24 eingegeben.
Bei dem Aufpump-Betrieb taktet, wie vorher beschrieben, die Anstiegskante des PU-Signals 19 das Flip-Flop 70 so, daß das ausgegebene Vorzeichenbit hoch wird. Das SOS-Signal 20 löscht Flip-Flop 70. Die Signale PU 19 und PD 21 werden einem ODER- Glied 72 angelegt. Der Ausgangsimpuls vom ODER-Glied 72 gibt einen Kristalloszillator 50 durch ein UND-Glied 53 frei, um den Phasenfehlerzähler 56 für so viele Taktzyklen zu takten, wie in die Impulslänge passen. Der Phasenfehlerzähler 56 gibt so zu der Phasenfehler-Impulslänge proportionale Daten aus.
Die Ausgangsimpulse vom ODER-Glied 72 werden auch an einen Inverter 76' angelegt. Die Anstiegskante des invertierten Phasenfehlerimpulses taktet die Daten von dem Phasenfehlerzähler 56 in den FIFO 36. Das Vorzeichenbit, das sich im Hoch- Zustand befindet, wird auch gleichzeitig eingetaktet. Die Digitaldaten im FIFO 36 stellen den Phasenfehler für die bestimmte gemessene Fläche dar. Die Daten werden in der gleichen Weise abgeholt, wie es vorstehend mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben wurde.
Fig. 6A-6J und 7A-7I stellen Zeitgabe-Schaubilder für Signale dar, die in der Phasenregelschleife 10' für den Aufpump-Vorgang bzw. den Niederpump-Vorgang erzeugt werden. Wie bei dem vorherigen Beispiel stellen diese Schaubilder eine Zeile mit nur 8 Pixeln dar, während ein typisches System allgemein 200 bis 12.000 Pixel in einer Zeile besitzt.
Die Genauigkeit der Phasenregelschleife 10' liegt im wesentlichen innerhalb von plus oder minus 2 ns Korrektur pro Abtastzeile. Die erhöhte erhaltene Genauigkeit ist wesentlich zum Aufrechterhalten der Ausrichtung bei Mehrfarbendruck.
Die Phasenregelschleife 10' vereinfacht die Auslegung der Phasenregelschleife, während sie gleichzeitig eine Erhöhung des Signal/Rausch-Verhältnisses schafft.
Die vorliegende Erfindung ergibt so eine Phasenregelschleife, welche den Fehler für jede Fläche speichert und den Fehler für die gleiche Fläche bei der nächstfolgenden Umdrehung des Vielecks korrigiert. Die Verwendung eines FIFO-Speichergeräts ermöglicht, daß der Speicherzugriff sequentiell und nicht willkürlich erfolgt, und vereinfacht so die Auslegung. Während der Fehler für jede Fläche an dem gerade stattfindenden Durchgang korrigiert wird, wird die Fehlerinformation an dem gerade stattfindenden Duchgang für die Fehlerkorrektur bei der nächsten Umdrehung des Vielecks für die gleiche Fläche gespeichert. Dementsprechend können Motordrehzahlfehler, die bei Frequenzen auftreten, die gleich oder kleiner als einmal pro Umdrehung sind, genau und wirtschaftlich ausgeglichen werden.

Claims

1. Laser-Abtaster mit einem Pixel(Bildelement)-Taktgeber, welcher Abtaster ein rotierendes, mehrflächiges Vieleck zum Ablenken eines Abbildungsstrahles über ein Abbildungsteil enthält, bei dem jede Fläche des Vielecks eine von einer Vielzahl von Abtastzeilen ablenkt, der Pixel-Taktgeber die Bildauflösung in jeder Abtastzeile steuert, und der Pixel- Taktgeber eine Phasenregelschleife enthält, welche umfaßt:

Erzeugungsmittel zum Erzeugen von Impulsen (SOS, EOS), die jeweils für den Beginn (20) bzw. das Ende (22) der Ablenkung bei jeder Abtastzeile bezeichnend sind;

einen spannungsgesteuerten Oszillator (12) zum Ausgeben einer gewünschten Frequenz (14) des Pixel-Taktgebers;

Zählermittel (16), das die gewünschte Frequenz empfängt und eine gewünschte Pixelzahl in jeder Abtastzeile zählt und einen Impuls (18) bei dem letzten Pixel in der Abtastzeile ausgibt;

Vergleichermittel (24, 74-78, 32) zum Vergleichen des Ablenkende-Impulses (22) mit dem Letztpixel-Impuls (18), welches Vergleichermittel einen Phasenfehler ausgibt, der im wesentlichen gleich der Phasendifferenz zwischen dem Ablenkende-Impuls und dem Letztpixel-Impuls ist; und

Wandlermittel (40) zum Wandeln eines Phasenfehlers in eine Phasenfehlerspannung;

dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter enthält

Speichermittel (36) zum Speichern des Phasenfehlers für jede einzelne Fläche des Vielecks während einer ersten Umdrehung;

Taktgebermittel (82), um von dem Speichermittel den Phasenfehler für jede einzelne Fläche zu erhalten, wenn die Fläche einen Abbildungsstrahl bei einer nächstfolgenden Umdrehung des Vielecks ablenkt;

Mittel (44) zum Erzeugen einer Mittenfrequenzspannung;

Addiermittel (46) zum Addieren der Phasenfehlerspannung zu der Mittenfrequenzspannung zum Erzeugen einer zusammengesetzten Spannung (48); und

Steuermittel zum Steuern des spannungsgesteuerten Oszillators (12) mit der zusammengesetzten Spannung, wobei die Phasenregelschleife eine Genauigkeit von im wesentlichen innerhalb ± 2 ns Korrektur pro Abtastzeile schafft.

2. Laserabtaster nach Anspruch 1, bei dem das Vergleichsmittel (24) einen Phasendetektor umfaßt, der einen Impuls (73) mit einer für den Phasenfehler bezeichnenden Impulslänge schafft.

3. Laserabtaster nach Anspruch 2, bei dem das Vergleichsmittel (24, 74-78, 32) einen Integrator (74) und einen Analog/Digital-Wandler (32) enthält, wovon der Integrator den Phasenfehlerimpuls (73) empfängt und die Impulslänge (T) des Phasenfehlerimpulses in eine Spannung (VC&sub1;) mit einer im wesentlichen zum Phasenfehler proportionalen Amplitude wandelt, und der Analog/Digital-Wandler (32) die zu dem Phasenfehler proportionale Spannung (VC&sub1;) in dem Phasenfehler entsprechende Digitaldaten wandelt.

4. Laserabtaster nach Anspruch 2 oder 3, der weiter umfaßt ein Oszillatormittel (50) zum Erzeugen eines Taktsignals, wobei das Vergleichsmittel einen Zähler (56) enthält, die Phasenfehler-Impulslänge das Oszillatormittel freigibt, um den Zähler während der Phasenfehler-Impulslänge zu takten, und der Zähler die Phasenfehler-Impulslänge in dem Phasenfehler entsprechende Digitaldaten wandelt.

5. Laserabtaster nach Anspruch 3, der weiter umfaßt ein auf das Erzeugungsmittel reagierendes Zeitgabe- und Steuermittel, welches Zeitgabe- und Steuermittel bei jeder Fläche des Vielecks den Integrator (74) zum Abtasten des Phasenfehlerimpulses steuert.

6. Laserabtaster nach Anspruch 5, bei dem das Zeitgabe- und Steuermittel den Analog/Digital-Wandler (32) zum Wandeln der Spannung in Digitaldaten steuert.

7. Laserabtaster nach Anspruch 6, bei dem das Zeitgabe- und Steuermittel das Taktgebermittel (82) enthält und das Zeitgabe- und Steuermittel weiter das Speichermittel (36) zum Speichern der Digitaldaten steuert.

8. Laserabtaster nach Anspruch 4, der weiter umfaßt ein Zeitgabe- und Steuermittel, wobei das Zeitgabe- und Steuermittel den Zähler (56) zum Wandeln der Phasenfehler-Impulslänge in Digitaldaten zurücksetzt.

9. Laserabtaster nach Anspruch 8, bei dem das Zeitgabe- und Steuermittel das Taktgebermittel (82) enthält, wobei das Zeitgabe- und Steuermittel weiter das Speichermittel (36) zum Speichern der Digitaldaten steuert.

10. Laserabtaster mit einem Pixel-Taktgeber, welcher Abtaster enthält ein rotierendes mehrflächiges Vieleck zum Ablenken eines Abbildungsstrahls über ein Abbildungsteil, jede Fläche des Vielecks eine von einer Vielzahl von Abtastzeilen ablenkt, der Pixel-Taktgeber die Bildauflösung innerhalb jeder Abtastzeile steuert, und der Pixel-Taktgeber eine Phasenregelschleife enthält, welche umfaßt:

Erzeugungsmittel zum Erzeugen von Impulsen (SOS, EOS), die jeweils für den Anfang und das Ende der Ablenkung jeder Abtastzeile bezeichnend sind;

Zählermittel (16), das die gewünschte Frequenz empfängt, eine gewünschte Pixelzahl in jeder Abtastzeile abzählt und bei einem letzten Pixel in der Abtastzeile einen Impuls (18) ausgibt;

Vergleichsmittel, das einen Phasendetektor (24) umfaßt, der einen Phasenfehlerimpuls (73) mit einer Impulslänge ausgibt, die im wesentlichen gleich der Phasendifferenz zwischen dem Abtastende-Impuls und dem Letztpixel-Impuls ist,

dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichsmittel weiter umfaßt erstes Wandlermittel (74, 32) zum Wandeln der Phasenfehler-Impulslänge in ein digitales Wort; und daß der Abtaster weiter umfaßt

Speichermittel (36) zum Speichern des Phasenfehlers für jede Einzelfläche des Vielecks während einer ersten Umdrehung;

Zuführmittel (82), um von dem Speichermittel (36) den Phasenfehler für jede Einzelfläche zuzuführen, wenn die Fläche bei einer nächstfolgenden Umdrehung des Vielecks einen Abbildungsstrahl ablenkt;

zweites Wandlermittel (40) zum Wandeln des zugeführten Phasenfehlers in eine Phasenfehlerspannung;

Mittel (44) zum Erzeugen einer Mittenfrequenzspannung;

Addiermittel (46) zum Addieren der Phasenfehlerspannung zu der Mittenfrequenzspannung, um eine zusammengesetzte Spannung (48) zu erzeugen; und

Steuermittel zum Steuern des spannungsgesteuerten Oszillators mit der zusammengesetzten Spannung, wobei die Phasenregelschleife eine Genauigkeit von im wesentlichen innerhalb von ± 2ns pro Abtastzeile schafft.