JPH0772929A - 電気機械装置の駆動方法及び回路 - Google Patents
電気機械装置の駆動方法及び回路Info
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 作動の各サイクルの前進走査区間において装
置の高速線形走査を制御すると共に、サイクルの復帰区
間において位置のオーバシュートを生じることなく装置
の極めて迅速なリセットを行う電気機械装置およびその
制御方法を提供する。 【構成】 検流計などの電気機械装置を駆動制御する電
子回路は、作動の各サイクルの間に装置を制御する電気
指令波形を生成するためのメモリ手段と、装置に電力を
付与するための駆動サーボ手段を有する。この回路のサ
ーボ制御動作により、作動サイクルの各前進走査区間４
６において装置の実際の位置と指令波形４０により指示
された位置との間の差を実質的に除去する。その結果、
各前進走査区間４６は極めて正確且つ反復可能となる。
サイクルの各復帰区間４８において、回路は、装置のオ
ーバシュート及び振動の精度破壊作用を規制するように
装置を高速でリセットする。
置の高速線形走査を制御すると共に、サイクルの復帰区
間において位置のオーバシュートを生じることなく装置
の極めて迅速なリセットを行う電気機械装置およびその
制御方法を提供する。 【構成】 検流計などの電気機械装置を駆動制御する電
子回路は、作動の各サイクルの間に装置を制御する電気
指令波形を生成するためのメモリ手段と、装置に電力を
付与するための駆動サーボ手段を有する。この回路のサ
ーボ制御動作により、作動サイクルの各前進走査区間４
６において装置の実際の位置と指令波形４０により指示
された位置との間の差を実質的に除去する。その結果、
各前進走査区間４６は極めて正確且つ反復可能となる。
サイクルの各復帰区間４８において、回路は、装置のオ
ーバシュート及び振動の精度破壊作用を規制するように
装置を高速でリセットする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、従来のシステムよりは
るかに経済的で効率がよくしかも高精度で迅速に検流計
等の電気機械装置を駆動するための改良された方法及び
回路に関する。
るかに経済的で効率がよくしかも高精度で迅速に検流計
等の電気機械装置を駆動するための改良された方法及び
回路に関する。
【０００２】
【従来技術】本発明は、１９８９年１２月２７日にＳ．
サラフの名義で出願され同一譲受人に譲渡された米国特
許出願第４５７５９３号に開示した感熱式印字装置に特
に有用であるが、それに限定されるものではない。この
印字装置は、（例えば透明スライド等の）受容体に対し
て挟持された染料ドナー担持体を横切ってレーザ光線を
走査することにより、受容体上に画像を感熱式に印刷す
る。レーザ光線は、印刷される画像に対応する入力デー
タにより変調され、レーザ光線を直線的に偏向させるた
めに鏡を回転させる電気機械的検流計により、一度に一
行ずつ受容体を横切って走査される。投射画像において
所定のレベルの鮮鋭度を実現すべく透明スライドで必要
とされる十分な高解像度を得るために、レーザ光線はｆ
−θレンズを介して、印字される素子上に僅か７ミクロ
ン（μｍ）のスポットとして集束する。各スポットは６
ミクロンのピッチで書き込まれ、インチ当たり約４００
０ドットの印字解像度を得ている。透明スライド上に出
来るだけ完全な画像を生成するために、レーザスポット
を極めて正確に（１ミクロン以内に）位置決めする必要
がある。この精度は、数百万回の作動サイクルを通じて
完全に維持反復されなければならない。更に、スライド
上の画像は（一度に全部ではなく）一度に一行ずつの
「書き込み」により連続的に生成されるので、検流計の
鏡の走査動作が極めて直線的で且つ迅速であり、ノイズ
などによる不必要な振動（スプリアス振動）も発生せ
ず、次行の走査のための検流計の再位置決め（即ちリセ
ット）の間の遊び時間が最小限であることが必要であ
る。検流計の機構、その動作モード及びその制御駆動回
路は、これらの満足するのが困難な要求条件に拘束され
ることになる。
サラフの名義で出願され同一譲受人に譲渡された米国特
許出願第４５７５９３号に開示した感熱式印字装置に特
に有用であるが、それに限定されるものではない。この
印字装置は、（例えば透明スライド等の）受容体に対し
て挟持された染料ドナー担持体を横切ってレーザ光線を
走査することにより、受容体上に画像を感熱式に印刷す
る。レーザ光線は、印刷される画像に対応する入力デー
タにより変調され、レーザ光線を直線的に偏向させるた
めに鏡を回転させる電気機械的検流計により、一度に一
行ずつ受容体を横切って走査される。投射画像において
所定のレベルの鮮鋭度を実現すべく透明スライドで必要
とされる十分な高解像度を得るために、レーザ光線はｆ
−θレンズを介して、印字される素子上に僅か７ミクロ
ン（μｍ）のスポットとして集束する。各スポットは６
ミクロンのピッチで書き込まれ、インチ当たり約４００
０ドットの印字解像度を得ている。透明スライド上に出
来るだけ完全な画像を生成するために、レーザスポット
を極めて正確に（１ミクロン以内に）位置決めする必要
がある。この精度は、数百万回の作動サイクルを通じて
完全に維持反復されなければならない。更に、スライド
上の画像は（一度に全部ではなく）一度に一行ずつの
「書き込み」により連続的に生成されるので、検流計の
鏡の走査動作が極めて直線的で且つ迅速であり、ノイズ
などによる不必要な振動（スプリアス振動）も発生せ
ず、次行の走査のための検流計の再位置決め（即ちリセ
ット）の間の遊び時間が最小限であることが必要であ
る。検流計の機構、その動作モード及びその制御駆動回
路は、これらの満足するのが困難な要求条件に拘束され
ることになる。
【０００３】上述した米国特許出願においては、本特許
出願でも引例として紹介した大幅に改良された検流計機
構が開示されている。この改良型検流計は、鉄製の磁極
片により部分的に囲まれた固定電気駆動コイル内に、可
動磁気接極子を有する。光学的に平坦な反射面を有する
低い慣性の鏡は、接極子上に固定され、中央即ち静止位
置の両側で所定の角度（例えば７．８度）だけプラス及
びマイナス方向に回転するようになっている。鏡は感熱
式印字装置のレーザ光線の通路内に４５度の角度で配設
され、鏡を一方の限界角から他方の限界角まで回転させ
ると、光線は印字される受容体を横切って直線的に走査
される。検流計の可動接極子及びその鏡は、特有の上下
のばねピボット構造により正確に支持されている。この
ピボット構造は、決められた軸線を中心とした回転を容
易にすると共に、摩擦を除去して別の軸線に沿った或い
は他の方向のスプリアス動作及び／又は振動に強く抵抗
する。ピボット構造は又、検流計及びその鏡が静止して
いるとき、それらを中央即ちゼロ位置に保持する極めて
正確な所定のばねトルクを形成する。
出願でも引例として紹介した大幅に改良された検流計機
構が開示されている。この改良型検流計は、鉄製の磁極
片により部分的に囲まれた固定電気駆動コイル内に、可
動磁気接極子を有する。光学的に平坦な反射面を有する
低い慣性の鏡は、接極子上に固定され、中央即ち静止位
置の両側で所定の角度（例えば７．８度）だけプラス及
びマイナス方向に回転するようになっている。鏡は感熱
式印字装置のレーザ光線の通路内に４５度の角度で配設
され、鏡を一方の限界角から他方の限界角まで回転させ
ると、光線は印字される受容体を横切って直線的に走査
される。検流計の可動接極子及びその鏡は、特有の上下
のばねピボット構造により正確に支持されている。この
ピボット構造は、決められた軸線を中心とした回転を容
易にすると共に、摩擦を除去して別の軸線に沿った或い
は他の方向のスプリアス動作及び／又は振動に強く抵抗
する。ピボット構造は又、検流計及びその鏡が静止して
いるとき、それらを中央即ちゼロ位置に保持する極めて
正確な所定のばねトルクを形成する。
【０００４】なお、本発明は、以下の４つの同時係属米
国特許出願に関連している。出願番号第４５７５９３号
（Ｓ．サラフ、１９８９年１２月２７日出願）の第一の
関連出願は、「感熱式印字装置」と題されており、本特
許出願と共通の譲受人を有する。本特許出願と同時に出
願されている出願番号第７２３２９０号の第二の関連出
願は、「バネ支持鏡を備えた光線走査検流計」と題さ
れ、本特許出願と共通の譲受人を有し、その発明者は
Ｊ．Ｓ．チャンドラ、Ｄ．オーリキ、及びジョン．Ｍ．
クレソックである。本特許出願と同時に出願されている
出願番号第７２３３６８号の第三の関連出願は、「低慣
性鏡及び磁石を備えた光線走査検流計」と題されてお
り、本特許出願と共通の譲受人を有し、その発明者は
Ｊ．Ｓ．チャンドラ、Ｄ．オーリキ、及びジョン．Ｍ．
クレソックである。本特許出願と同時に出願されている
出願番号第７２８９１０号の第四の関連出願は、「磁気
位置センサ」と題されており、本特許出願と共通の譲受
人を有し、その発明者はＤ．オーリキ、Ｂ．コッペ及び
ジョン．Ｍ．クレソックである。
国特許出願に関連している。出願番号第４５７５９３号
（Ｓ．サラフ、１９８９年１２月２７日出願）の第一の
関連出願は、「感熱式印字装置」と題されており、本特
許出願と共通の譲受人を有する。本特許出願と同時に出
願されている出願番号第７２３２９０号の第二の関連出
願は、「バネ支持鏡を備えた光線走査検流計」と題さ
れ、本特許出願と共通の譲受人を有し、その発明者は
Ｊ．Ｓ．チャンドラ、Ｄ．オーリキ、及びジョン．Ｍ．
クレソックである。本特許出願と同時に出願されている
出願番号第７２３３６８号の第三の関連出願は、「低慣
性鏡及び磁石を備えた光線走査検流計」と題されてお
り、本特許出願と共通の譲受人を有し、その発明者は
Ｊ．Ｓ．チャンドラ、Ｄ．オーリキ、及びジョン．Ｍ．
クレソックである。本特許出願と同時に出願されている
出願番号第７２８９１０号の第四の関連出願は、「磁気
位置センサ」と題されており、本特許出願と共通の譲受
人を有し、その発明者はＤ．オーリキ、Ｂ．コッペ及び
ジョン．Ｍ．クレソックである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来装置
において、次行の走査のための再位置決め（リセット）
するに必要な時間を短縮しようとした場合、検流計およ
びその鏡がリセット位置より以上に回転する、オーバシ
ュートを生じる場合があるという問題があった。本発明
は、そのような検流計及びその反射された光線を、行に
沿って反復的に走査するための改良された方法及び電気
回路を提供するものである。本発明は、走査において極
めて高い精度と線形性を付与すると同時に、従来の駆動
装置と比較して好ましくない振動やオーバシュートを実
質的に全く生じることなく、次行の走査のための検流計
及び鏡の再位置決めを極めて迅速且つ正確に行う。本発
明は、上述した米国特許出願に開示された検流計機構に
のみ限定されるものではない。
において、次行の走査のための再位置決め（リセット）
するに必要な時間を短縮しようとした場合、検流計およ
びその鏡がリセット位置より以上に回転する、オーバシ
ュートを生じる場合があるという問題があった。本発明
は、そのような検流計及びその反射された光線を、行に
沿って反復的に走査するための改良された方法及び電気
回路を提供するものである。本発明は、走査において極
めて高い精度と線形性を付与すると同時に、従来の駆動
装置と比較して好ましくない振動やオーバシュートを実
質的に全く生じることなく、次行の走査のための検流計
及び鏡の再位置決めを極めて迅速且つ正確に行う。本発
明は、上述した米国特許出願に開示された検流計機構に
のみ限定されるものではない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した検流
計等の電気機械及び感熱式印字装置の光線偏向鏡を駆動
制御するための改良された方法及び電気回路に関する。
本発明の一観点に従って、装置の極めて正確な線形且つ
反復可能な前進走査を行うことができる。これは、略完
全な精度で時間の関数として初期値から最終値まで予め
設定された値に従って正確に波形の振幅が増大する第一
の（前進）区間を有する電気信号の形で指令波形を生成
する工程により達成される。この場合、そうした各前進
区間は、高精度の水晶制御クロックにより規則正しく反
復される。波形の各前進区間の終わりには、指令波形の
迅速な復帰区間が生成され、ここでは波形信号の振幅が
時間の経過と共に先行する前進区間の最終値から急速に
減少する。その後、復帰区間内の別の部分においては、
振幅は負の値に又はその付近に保持され、次の前進区間
の最初の振幅値に正確且つ滑らかに移行する。かくして
生成された前進及び復帰区間は、その前進走査動作の間
に高精度で（例えば検流計等の）装置を制御駆動するた
めに使用される指令波形を形成する。指令波形は、その
特有の非線形復帰区間のために、装置動作の復帰部分に
おいてオーバシュート及びスプリアス振動が生じること
なく、装置の必要とされる高速リセットを達成してい
る。この復帰モードにより、正確な反復性をもって装置
動作の次の前進走査部分に滑らか且つ正確に移行するこ
とができる。
計等の電気機械及び感熱式印字装置の光線偏向鏡を駆動
制御するための改良された方法及び電気回路に関する。
本発明の一観点に従って、装置の極めて正確な線形且つ
反復可能な前進走査を行うことができる。これは、略完
全な精度で時間の関数として初期値から最終値まで予め
設定された値に従って正確に波形の振幅が増大する第一
の（前進）区間を有する電気信号の形で指令波形を生成
する工程により達成される。この場合、そうした各前進
区間は、高精度の水晶制御クロックにより規則正しく反
復される。波形の各前進区間の終わりには、指令波形の
迅速な復帰区間が生成され、ここでは波形信号の振幅が
時間の経過と共に先行する前進区間の最終値から急速に
減少する。その後、復帰区間内の別の部分においては、
振幅は負の値に又はその付近に保持され、次の前進区間
の最初の振幅値に正確且つ滑らかに移行する。かくして
生成された前進及び復帰区間は、その前進走査動作の間
に高精度で（例えば検流計等の）装置を制御駆動するた
めに使用される指令波形を形成する。指令波形は、その
特有の非線形復帰区間のために、装置動作の復帰部分に
おいてオーバシュート及びスプリアス振動が生じること
なく、装置の必要とされる高速リセットを達成してい
る。この復帰モードにより、正確な反復性をもって装置
動作の次の前進走査部分に滑らか且つ正確に移行するこ
とができる。
【０００７】別の観点から見ると、本発明は、第一の時
間期間内に生じる前進走査部分と、第一の時間期間より
短い第二の時間期間内に生じる後続の復帰部分より成る
動作サイクルを通じて電気機械装置を反復して駆動する
ための方法に関する。本方法は、指令波形と位置波形と
を生成し、その指令及び位置波形を、その出力部で駆動
信号波形を生成するサーボ駆動に付与する工程より成
る。
間期間内に生じる前進走査部分と、第一の時間期間より
短い第二の時間期間内に生じる後続の復帰部分より成る
動作サイクルを通じて電気機械装置を反復して駆動する
ための方法に関する。本方法は、指令波形と位置波形と
を生成し、その指令及び位置波形を、その出力部で駆動
信号波形を生成するサーボ駆動に付与する工程より成
る。
【０００８】指令波形は、装置の所定の前進動作を規定
する前進走査区間と、この前進走査区間より短く且つ非
線形の復帰区間とにより特徴付けられる。位置波形は、
その動作サイクルの間、電気機械装置の位置を示す。こ
の装置は、更に、サーボ駆動信号波形を電気機械装置の
入力部に付与することにより、作動サイクルの前進走査
部分の間は指令波形の前進走査区間に一致した所定の態
様で電気機械装置を移動させると共に、作動サイクルの
復帰部分の間は次の作動サイクルの前進走査部分の始め
において、いかなるオーバシュート及び／又は音をたて
ることなく動作サイクルの前進走査部分の最初の開始位
置まで電気機械を復帰させるように、電気機械装置の位
置及び動作を制御する工程を有する。
する前進走査区間と、この前進走査区間より短く且つ非
線形の復帰区間とにより特徴付けられる。位置波形は、
その動作サイクルの間、電気機械装置の位置を示す。こ
の装置は、更に、サーボ駆動信号波形を電気機械装置の
入力部に付与することにより、作動サイクルの前進走査
部分の間は指令波形の前進走査区間に一致した所定の態
様で電気機械装置を移動させると共に、作動サイクルの
復帰部分の間は次の作動サイクルの前進走査部分の始め
において、いかなるオーバシュート及び／又は音をたて
ることなく動作サイクルの前進走査部分の最初の開始位
置まで電気機械を復帰させるように、電気機械装置の位
置及び動作を制御する工程を有する。
【０００９】本発明の別の観点によれば、前進及び復帰
区間を有する指令波形を生成すると共に所定の精度で装
置を駆動するための極めて汎用性に富みコスト効率に優
れた電気回路が提供される。この回路は、水晶クロック
及びカウンタ手段、「検索表」内に所定の指令波形の前
進及び復帰区間の振幅対時間を格納するためのディジタ
ルメモリ手段と、メモリ手段の個別の出力を所定の前進
及び復帰区間を有するアナログ指令波形に変換するため
のディジタル−アナログ変換器手段と、指令波形を装置
からの位置信号（即ち、装置位置波形）と比較すると共
に装置を電気的に駆動し、指令波形に従って誤差が無く
高度に制御された前進走査動作を生成し且つ位置のオー
バシュートが生じることなく迅速な復帰動作を付与する
ためのサーボ駆動手段とを備えている。
区間を有する指令波形を生成すると共に所定の精度で装
置を駆動するための極めて汎用性に富みコスト効率に優
れた電気回路が提供される。この回路は、水晶クロック
及びカウンタ手段、「検索表」内に所定の指令波形の前
進及び復帰区間の振幅対時間を格納するためのディジタ
ルメモリ手段と、メモリ手段の個別の出力を所定の前進
及び復帰区間を有するアナログ指令波形に変換するため
のディジタル−アナログ変換器手段と、指令波形を装置
からの位置信号（即ち、装置位置波形）と比較すると共
に装置を電気的に駆動し、指令波形に従って誤差が無く
高度に制御された前進走査動作を生成し且つ位置のオー
バシュートが生じることなく迅速な復帰動作を付与する
ためのサーボ駆動手段とを備えている。
【００１０】
【作用】本発明は以上のように、電気磁気装置の走査制
御において、前進走査と１行の走査終了後次行の先頭位
置に戻る復帰走査の２種類の走査に分けられる。さら
に、復帰走査は前進走査終了位置から次行の先頭位置に
復帰する区間と、次行の走査に滑らかに移行することが
できる位置付近に保持する区間とに分けられる。この二
つの区間に分けられた復帰走査の区間を含むことによ
り、高速にリセットする場合に生じやすいオーバシュー
トやスピリアス振動を防止している。
御において、前進走査と１行の走査終了後次行の先頭位
置に戻る復帰走査の２種類の走査に分けられる。さら
に、復帰走査は前進走査終了位置から次行の先頭位置に
復帰する区間と、次行の走査に滑らかに移行することが
できる位置付近に保持する区間とに分けられる。この二
つの区間に分けられた復帰走査の区間を含むことによ
り、高速にリセットする場合に生じやすいオーバシュー
トやスピリアス振動を防止している。
【００１１】また、この回路は極めて汎用性に富み、動
作が正確でありコスト効率もよい。本発明のこれらの及
びその他の教示及び利点は、添付図面及び特許請求の範
囲を参照して以下の詳細な説明を検討することにより一
層よく理解されよう。
作が正確でありコスト効率もよい。本発明のこれらの及
びその他の教示及び利点は、添付図面及び特許請求の範
囲を参照して以下の詳細な説明を検討することにより一
層よく理解されよう。
【００１２】
【実施例】図１を参照すると、本発明に係るレーザ印字
システム１０が概略的に示されている。システム１０
は、（平行破線で示した）変調光線１４を発するレーザ
及び関連データ／論理制御装置１２を有する。光線１４
は、上述した米国特許出願で説明した検流計である装置
１８によりその正確な角度位置が制御される反射鏡１６
に入射する。光線１４は、反射鏡１６で反射した後、
「ｆ−θ」レンズ２０を通過する。レンズ２０は光線１
４を集束して、印字すべき（例えば、投光器と併用され
るスライド等の）印字媒体（受容体）２４上に極めて小
さいスポット２２を形成する。この素子２４は、位置決
め機構２６により光スポット２２の下で正確に位置決め
保持される。幅が僅かに約７ミクロンに過ぎない集束し
た光スポット２２は、（二方向の矢印２８で示したよう
に）反射鏡１６がマイナス（−）からプラス（＋）位置
までその軸線を中心に回動するとき（二方向の矢印２７
で示したように）印字媒体２４を横切って直線的に走査
される。印字媒体２４上で印字されるドット形状である
データは、中央処理装置（ＣＰＵ）３０からレーザ１２
に送出され、光線１４が印字媒体２４を横切って直線的
且つ同期して走査されるとき光線１４を変調する。ＣＰ
Ｕ３０は、位置決め機構２６に連結されると共にそれも
制御している。
システム１０が概略的に示されている。システム１０
は、（平行破線で示した）変調光線１４を発するレーザ
及び関連データ／論理制御装置１２を有する。光線１４
は、上述した米国特許出願で説明した検流計である装置
１８によりその正確な角度位置が制御される反射鏡１６
に入射する。光線１４は、反射鏡１６で反射した後、
「ｆ−θ」レンズ２０を通過する。レンズ２０は光線１
４を集束して、印字すべき（例えば、投光器と併用され
るスライド等の）印字媒体（受容体）２４上に極めて小
さいスポット２２を形成する。この素子２４は、位置決
め機構２６により光スポット２２の下で正確に位置決め
保持される。幅が僅かに約７ミクロンに過ぎない集束し
た光スポット２２は、（二方向の矢印２８で示したよう
に）反射鏡１６がマイナス（−）からプラス（＋）位置
までその軸線を中心に回動するとき（二方向の矢印２７
で示したように）印字媒体２４を横切って直線的に走査
される。印字媒体２４上で印字されるドット形状である
データは、中央処理装置（ＣＰＵ）３０からレーザ１２
に送出され、光線１４が印字媒体２４を横切って直線的
且つ同期して走査されるとき光線１４を変調する。ＣＰ
Ｕ３０は、位置決め機構２６に連結されると共にそれも
制御している。
【００１３】ここでは静止又は中央位置で示した装置１
８は、中央位置からプラス及びマイナス方向に、一定の
偏向角だけ例えば±７．８°回転させるようになってい
る。負から正の偏向へ揺動するときに、反射鏡１６は光
線１４とその集束スポット２２を偏向させる。（例えば
１インチ当たり４０００ドット以上の）高解像度で印字
することが望まれる場合には、印字媒体２４に沿ったス
ポット２２の走査又は移動を、極めて直線的且つ迅速に
しかも格段に正確に行う必要がある。例えば、インチあ
たり４０００ドットの解像度で印字すべく光スポット２
２を入射しているとき、印字媒体２４に沿ったスポット
２２の位置精度は、１ミクロン以下でなければならな
い。これは、反射鏡１６を、極めて高精度且つ高速でし
かも数百万サイクルに亘って変動することなく反復的に
制御する必要があることを意味する。更に、各サイクル
毎に反射鏡１６を一層高速でリセットする必要があり、
次の作動サイクルに備えてリセットする際に、反射鏡１
６は次の始動位置を僅かでもオーバシュートしてはなら
ないし、また次のサイクルに入るまでスプリアス振動を
生じてはならない。レーザ光線１４はリセットの間停止
し、次のサイクルの開始時に始動する。本発明は、１サ
イクルの作動における前進及び復帰動作を正確に制御す
るための極めて効果的且つ改良された方法を提供するも
のである。
８は、中央位置からプラス及びマイナス方向に、一定の
偏向角だけ例えば±７．８°回転させるようになってい
る。負から正の偏向へ揺動するときに、反射鏡１６は光
線１４とその集束スポット２２を偏向させる。（例えば
１インチ当たり４０００ドット以上の）高解像度で印字
することが望まれる場合には、印字媒体２４に沿ったス
ポット２２の走査又は移動を、極めて直線的且つ迅速に
しかも格段に正確に行う必要がある。例えば、インチあ
たり４０００ドットの解像度で印字すべく光スポット２
２を入射しているとき、印字媒体２４に沿ったスポット
２２の位置精度は、１ミクロン以下でなければならな
い。これは、反射鏡１６を、極めて高精度且つ高速でし
かも数百万サイクルに亘って変動することなく反復的に
制御する必要があることを意味する。更に、各サイクル
毎に反射鏡１６を一層高速でリセットする必要があり、
次の作動サイクルに備えてリセットする際に、反射鏡１
６は次の始動位置を僅かでもオーバシュートしてはなら
ないし、また次のサイクルに入るまでスプリアス振動を
生じてはならない。レーザ光線１４はリセットの間停止
し、次のサイクルの開始時に始動する。本発明は、１サ
イクルの作動における前進及び復帰動作を正確に制御す
るための極めて効果的且つ改良された方法を提供するも
のである。
【００１４】電気駆動コイル（図示せず）を有する装置
１８は、入力線３１を介して公知の駆動サーボ３２の出
力部に接続されたコイルを備えている。装置１８は又、
位置検知素子（図示せず）を有し、この素子は、時間の
関数としての装置１８の瞬時位置に極めて正確に対応す
る信号を生成する。この位置検知素子と装置のコイル
は、「磁気角位置センサを備えた光線走査検流計」と題
された上記米国特許出願に詳細に説明されている。装置
１８の検知素子からのこの電気信号は、以下「装置位置
波形」６０と呼ぶが、信号線３３を介して駆動サーボ３
２の入力部に入力される。駆動サーボ３２の第二の入力
部は、信号線３４を介してタイミング及び制御回路３５
に接続されている。回路３５は作動中、以下「指令波
形」４０と呼ぶ出力電気信号を、信号線３４に送出す
る。この指令波形４０は、後に詳細に説明するように本
発明に従って形成され、装置１８の所望の走査動作を達
成する。指令波形４０の完全な各サイクルは、前進走査
区間と復帰区間とに分割される。駆動サーボ３２はその
サーボ制御機能により、作動サイクルの各前進走査区間
の間、装置１８の実際の動作（即ち、上述したように負
から正への偏向）がサイクル毎に指令波形４０等の前進
走査区間等に正確に一致するように、入力線３１を介し
て装置１８のコイルに電力を供給する。後に、より詳細
に説明するように、回路３５により生成された指令波形
４０の復帰区間は、特に回路３５がサイクル毎に装置１
８を反対方向に高速で駆動して実質的にオーバシュート
や振動を生じることなくリセットし、正確且つ反復可能
な精度で次行の前進走査区間を開始するように、形成さ
れている。線３６ａ、３６ｂ、３６ｃより成る多数の信
号通路を介してＣＰＵ３０から種々の同期及び制御信号
を入力する回路３５については、図４を参照して詳細に
説明する。
１８は、入力線３１を介して公知の駆動サーボ３２の出
力部に接続されたコイルを備えている。装置１８は又、
位置検知素子（図示せず）を有し、この素子は、時間の
関数としての装置１８の瞬時位置に極めて正確に対応す
る信号を生成する。この位置検知素子と装置のコイル
は、「磁気角位置センサを備えた光線走査検流計」と題
された上記米国特許出願に詳細に説明されている。装置
１８の検知素子からのこの電気信号は、以下「装置位置
波形」６０と呼ぶが、信号線３３を介して駆動サーボ３
２の入力部に入力される。駆動サーボ３２の第二の入力
部は、信号線３４を介してタイミング及び制御回路３５
に接続されている。回路３５は作動中、以下「指令波
形」４０と呼ぶ出力電気信号を、信号線３４に送出す
る。この指令波形４０は、後に詳細に説明するように本
発明に従って形成され、装置１８の所望の走査動作を達
成する。指令波形４０の完全な各サイクルは、前進走査
区間と復帰区間とに分割される。駆動サーボ３２はその
サーボ制御機能により、作動サイクルの各前進走査区間
の間、装置１８の実際の動作（即ち、上述したように負
から正への偏向）がサイクル毎に指令波形４０等の前進
走査区間等に正確に一致するように、入力線３１を介し
て装置１８のコイルに電力を供給する。後に、より詳細
に説明するように、回路３５により生成された指令波形
４０の復帰区間は、特に回路３５がサイクル毎に装置１
８を反対方向に高速で駆動して実質的にオーバシュート
や振動を生じることなくリセットし、正確且つ反復可能
な精度で次行の前進走査区間を開始するように、形成さ
れている。線３６ａ、３６ｂ、３６ｃより成る多数の信
号通路を介してＣＰＵ３０から種々の同期及び制御信号
を入力する回路３５については、図４を参照して詳細に
説明する。
【００１５】ここで図２を参照すると、本発明に係る指
令波形４０（例えば、回路３５により信号線３４に付与
される電気信号）が線図で示されている。本発明は特定
値に限定されるものではないので、波形４０の座標を振
幅及び時間において正規化している。指令波形４０は、
作動の完全な１サイクル４２に対して、４水平単位の継
続時間と、その最大負値からその最大正値までの３単位
以上の最大振幅を有する。この場合、符号４４で示した
水平の「ゼロ」線の上下の偏位は略等しい。各サイクル
４２は、前進走査区間４６と復帰区間４８とに分割され
ている。一例として図示したように、復帰区間４８の継
続時間はサイクル全体の約１５％に過ぎない。復帰の間
に、レーザ光線１４は瞬時的に停止され、装置１８はそ
の反射鏡１６と共に（図１参照）その始動位置へ迅速に
リセットされる。
令波形４０（例えば、回路３５により信号線３４に付与
される電気信号）が線図で示されている。本発明は特定
値に限定されるものではないので、波形４０の座標を振
幅及び時間において正規化している。指令波形４０は、
作動の完全な１サイクル４２に対して、４水平単位の継
続時間と、その最大負値からその最大正値までの３単位
以上の最大振幅を有する。この場合、符号４４で示した
水平の「ゼロ」線の上下の偏位は略等しい。各サイクル
４２は、前進走査区間４６と復帰区間４８とに分割され
ている。一例として図示したように、復帰区間４８の継
続時間はサイクル全体の約１５％に過ぎない。復帰の間
に、レーザ光線１４は瞬時的に停止され、装置１８はそ
の反射鏡１６と共に（図１参照）その始動位置へ迅速に
リセットされる。
【００１６】サイクル４２の開始時でもある前進走査区
間４６の開始時には、指令波形４０は（点５０で示した
ように）負の値をとり、時間の経過と共に正確に線形に
増加し、点５２で示した正の値に至る。点５０と５２
は、その継続時間が完全な１サイクル４２の約８５％で
ある直線部分５４により接続されている。点５６で示し
た直線５４の中点は、装置１８の中央即ち静止位置（図
１参照）に対応するゼロ値を表す。指令波形４０の直線
状前進走査部分５４の間に、光スポット２２（図１参
照）は、上述したように印字媒体２４を横切って正確且
つ直線的に走査される。
間４６の開始時には、指令波形４０は（点５０で示した
ように）負の値をとり、時間の経過と共に正確に線形に
増加し、点５２で示した正の値に至る。点５０と５２
は、その継続時間が完全な１サイクル４２の約８５％で
ある直線部分５４により接続されている。点５６で示し
た直線５４の中点は、装置１８の中央即ち静止位置（図
１参照）に対応するゼロ値を表す。指令波形４０の直線
状前進走査部分５４の間に、光スポット２２（図１参
照）は、上述したように印字媒体２４を横切って正確且
つ直線的に走査される。
【００１７】指令波形４０が前進走査区間４６の終わり
にその上部値５２に達した後、波形４０は復帰区間４８
を開始する。復帰区間４８の間に、波形は本発明に従っ
て、（符号５８で示した）極めて非線形の部分に沿って
移行する。非線形部分５８は、振幅が先ず上部点５２か
ら急速に降下し、その後底部領域５９に沿って低い振幅
で平滑且つ概して水平方向に延び、次の指令波形サイク
ル４２の開始点５０に至る。本発明のこの観点に係る好
ましい実施例において、非線形部分５８は概して「Ｌ字
形」曲線であり、底部領域５９は復帰部分４８に略等し
い継続時間を有している。しかしながら、非線形部分５
８の底部領域５９の開始時の垂直から水平方向への曲が
り角は、図示したように幾分丸くなっていることに留意
されたい。後に説明するように、前進線形走査区間４６
と復帰区間４８は互いに比例して容易に変更することも
できるが、それぞれの部分の実際の継続時間を必要に応
じて独立に設定してもよい。例えば、装置１８の走査速
度を増加することが望まれる場合には、指令波形４０の
１サイクルの継続時間を、システム全体の精度に実質的
に影響することなく対応して減少させることができる。
実際、発明のこの観点により、装置１８の走査速度を、
例えばサイクル４２の約２０Ｈｚから約７０Ｈｚへと３
倍以上にすることが可能である。また、復帰区間４８の
継続時間を、装置１８の全体の前進走査精度に影響を与
えることなく、約２ミリ秒と短くすることもできる。復
帰区間の継続時間は、約７ミリ秒以下であることが望ま
しい。しかしながら、図３を参照して後述するように、
復帰区間４８の非線形復帰部分５８は、上部振幅点５２
と下部振幅点５０との間に引かれた単なる直線ではない
ことが重要である。
にその上部値５２に達した後、波形４０は復帰区間４８
を開始する。復帰区間４８の間に、波形は本発明に従っ
て、（符号５８で示した）極めて非線形の部分に沿って
移行する。非線形部分５８は、振幅が先ず上部点５２か
ら急速に降下し、その後底部領域５９に沿って低い振幅
で平滑且つ概して水平方向に延び、次の指令波形サイク
ル４２の開始点５０に至る。本発明のこの観点に係る好
ましい実施例において、非線形部分５８は概して「Ｌ字
形」曲線であり、底部領域５９は復帰部分４８に略等し
い継続時間を有している。しかしながら、非線形部分５
８の底部領域５９の開始時の垂直から水平方向への曲が
り角は、図示したように幾分丸くなっていることに留意
されたい。後に説明するように、前進線形走査区間４６
と復帰区間４８は互いに比例して容易に変更することも
できるが、それぞれの部分の実際の継続時間を必要に応
じて独立に設定してもよい。例えば、装置１８の走査速
度を増加することが望まれる場合には、指令波形４０の
１サイクルの継続時間を、システム全体の精度に実質的
に影響することなく対応して減少させることができる。
実際、発明のこの観点により、装置１８の走査速度を、
例えばサイクル４２の約２０Ｈｚから約７０Ｈｚへと３
倍以上にすることが可能である。また、復帰区間４８の
継続時間を、装置１８の全体の前進走査精度に影響を与
えることなく、約２ミリ秒と短くすることもできる。復
帰区間の継続時間は、約７ミリ秒以下であることが望ま
しい。しかしながら、図３を参照して後述するように、
復帰区間４８の非線形復帰部分５８は、上部振幅点５２
と下部振幅点５０との間に引かれた単なる直線ではない
ことが重要である。
【００１８】ここで図３を参照すると、図１の装置１８
（及びその反射鏡１６）の装置位置波形６０を、実線と
して示している。図２の座標に対応して正規化された座
標で示した波形６０は、（図１の）装置１８の位置検知
素子（図示せず）により生成され、図１の信号線３３を
介して駆動サーボ３２に付与される。波形６０は、時間
の関数として反射鏡１６の位置を示す。図３の装置位置
波形６０は、符号６２で示した完全な作動サイクルを有
し、このサイクルは、いずれも実線で示した前進走査区
間６４と復帰区間６６とに分割される。サイクル６２の
開始時の前進走査区間６４は負の振幅点６８から始ま
り、一様に直線部分７０に沿って正の振幅点７２に至
る。直線部分７０に沿った符号７４で示す中点は、図１
の装置１８の中央即ち静止位置に対応し、図３の水平
「ゼロ」線４４は、図２と同様である。ここで図３に示
したように、前進走査の間の装置１８（及び集束された
光スポット２２）の実際の位置は、振幅対時間の正確な
一次関数である。基本的には、直線（線形）部７０に沿
った振幅と時間に関する実際の装置の位置は、図２の指
令波形４０の前進走査区間４６の直線部分５４の間で
「指令された」振幅と時間に関する所望の位置と正確に
一致する。換言すれば、図３の装置位置波形６０の直線
部分７０は、図２の指令波形４０の直線部分５４と略
「合同」であると考えられる。この作動モードにより、
光スポット２２が印字素子２４を横切って直線的に走査
されているとき、その光スポット２２の瞬時位置を正確
に制御すると共に監視することができる。この結果、光
スポットの極めて正確且つ迅速でしかも正確に反復可能
な前進走査動作を行うことができる。
（及びその反射鏡１６）の装置位置波形６０を、実線と
して示している。図２の座標に対応して正規化された座
標で示した波形６０は、（図１の）装置１８の位置検知
素子（図示せず）により生成され、図１の信号線３３を
介して駆動サーボ３２に付与される。波形６０は、時間
の関数として反射鏡１６の位置を示す。図３の装置位置
波形６０は、符号６２で示した完全な作動サイクルを有
し、このサイクルは、いずれも実線で示した前進走査区
間６４と復帰区間６６とに分割される。サイクル６２の
開始時の前進走査区間６４は負の振幅点６８から始ま
り、一様に直線部分７０に沿って正の振幅点７２に至
る。直線部分７０に沿った符号７４で示す中点は、図１
の装置１８の中央即ち静止位置に対応し、図３の水平
「ゼロ」線４４は、図２と同様である。ここで図３に示
したように、前進走査の間の装置１８（及び集束された
光スポット２２）の実際の位置は、振幅対時間の正確な
一次関数である。基本的には、直線（線形）部７０に沿
った振幅と時間に関する実際の装置の位置は、図２の指
令波形４０の前進走査区間４６の直線部分５４の間で
「指令された」振幅と時間に関する所望の位置と正確に
一致する。換言すれば、図３の装置位置波形６０の直線
部分７０は、図２の指令波形４０の直線部分５４と略
「合同」であると考えられる。この作動モードにより、
光スポット２２が印字素子２４を横切って直線的に走査
されているとき、その光スポット２２の瞬時位置を正確
に制御すると共に監視することができる。この結果、光
スポットの極めて正確且つ迅速でしかも正確に反復可能
な前進走査動作を行うことができる。
【００１９】装置位置波形６０が前進走査区間６４の終
了点である正の振幅点７２に達すると、波形６０は復帰
区間６６を開始して急速に下降すると共に滑らかに湾曲
した実線部分７６に沿って移行し、次の前進走査区間６
４の開始点である負の振幅点６８に至る。装置動作の復
帰区間６６の終了点において、湾曲部分７６が次の前進
走査区間６４に、実質的にいかなるオーバシュートもな
く且つ実質的にいかなる振動もなく、滑らかに移行して
いることが重要である。かくして、装置動作の次のサイ
クルは、負の振幅点６８で開始され、前進走査区間６４
の次の直線部分７０に沿って正確に移行する。ここで、
（図２の）指令復帰部分５８の形状が、図３に示した装
置位置復帰部分７６の形状と異なることに留意された
い。指令復帰部分５８と装置位置復帰部分７６との間に
存在する相違は、復帰の間に装置が高速で駆動されるの
で装置慣性が非常に増大したことに起因する。また、装
置１８に瞬間的に付与することができるピーク電力にも
実用的な限界がある。しかしながら重要なことは、上述
したように、図３の復帰部分７６の終端部付近の装置動
作が実質的にいかなるオーバシュートも振動も無く、負
の点６８で次の前進直線部分７０に滑らかに移行し得る
ことである。
了点である正の振幅点７２に達すると、波形６０は復帰
区間６６を開始して急速に下降すると共に滑らかに湾曲
した実線部分７６に沿って移行し、次の前進走査区間６
４の開始点である負の振幅点６８に至る。装置動作の復
帰区間６６の終了点において、湾曲部分７６が次の前進
走査区間６４に、実質的にいかなるオーバシュートもな
く且つ実質的にいかなる振動もなく、滑らかに移行して
いることが重要である。かくして、装置動作の次のサイ
クルは、負の振幅点６８で開始され、前進走査区間６４
の次の直線部分７０に沿って正確に移行する。ここで、
（図２の）指令復帰部分５８の形状が、図３に示した装
置位置復帰部分７６の形状と異なることに留意された
い。指令復帰部分５８と装置位置復帰部分７６との間に
存在する相違は、復帰の間に装置が高速で駆動されるの
で装置慣性が非常に増大したことに起因する。また、装
置１８に瞬間的に付与することができるピーク電力にも
実用的な限界がある。しかしながら重要なことは、上述
したように、図３の復帰部分７６の終端部付近の装置動
作が実質的にいかなるオーバシュートも振動も無く、負
の点６８で次の前進直線部分７０に滑らかに移行し得る
ことである。
【００２０】図２の指令波形４０の非線形復帰部分５８
が適正に形成されていない場合、例えば、復帰部分５８
が単に上部点５２から下部点５０まで延びる直線である
ならば、指令波形４０により制御されている装置１８の
実際の動作において、好ましくないオーバシュートや有
害な振動（共鳴）が生じることになる。このような好ま
しくない状態は、光スポット２２の前進走査精度の破綻
をきたす。
が適正に形成されていない場合、例えば、復帰部分５８
が単に上部点５２から下部点５０まで延びる直線である
ならば、指令波形４０により制御されている装置１８の
実際の動作において、好ましくないオーバシュートや有
害な振動（共鳴）が生じることになる。このような好ま
しくない状態は、光スポット２２の前進走査精度の破綻
をきたす。
【００２１】図３から分かるように、符号７８で示した
位置の破線の曲線は、位置波形復帰区間６６の間で本発
明に拠らずに、指令波形（例えば、図２の点５２と５０
との間の直線復帰）で駆動された場合の装置の実際の動
作を示す。この結果、次の前進走査区間６４の所望の開
始点６８のかなり下方の点７９まで相当な負のオーバシ
ュートが発生する。破線の曲線７８に沿った装置１８の
望ましくない動作は、更に、後続の前進走査区間６４に
入ってもかなりの間継続し、望ましい直線部分７０の下
方更には上方に相当な偏位又は振動が見られる。復帰区
間６６が絶対継続時間において幾分長く（例えば約２ミ
リ秒ないし約７ミリ秒に）形成されているので、当然の
ことながら、装置１８の（例えば、図３の点７９まで至
る）望ましくないオーバシュートの程度は、なお許容し
難いものであるにせよ、緩和される。しかしながら、本
発明により、破曲線７８で示された精度壊滅状態を防止
することができる。図３において実線の復帰部分７６と
前進走査部分７０により示した装置１８の望ましい動
作、及び破線の曲線７８で示した装置１８の望ましくな
い動作は、指令波形４０の復帰区間の上述した差をその
ままにして同一の装置１８と電気回路を用いて得た、同
一の復帰時間に対する装置１８の動作の実際のオシログ
ラフに基づいている。
位置の破線の曲線は、位置波形復帰区間６６の間で本発
明に拠らずに、指令波形（例えば、図２の点５２と５０
との間の直線復帰）で駆動された場合の装置の実際の動
作を示す。この結果、次の前進走査区間６４の所望の開
始点６８のかなり下方の点７９まで相当な負のオーバシ
ュートが発生する。破線の曲線７８に沿った装置１８の
望ましくない動作は、更に、後続の前進走査区間６４に
入ってもかなりの間継続し、望ましい直線部分７０の下
方更には上方に相当な偏位又は振動が見られる。復帰区
間６６が絶対継続時間において幾分長く（例えば約２ミ
リ秒ないし約７ミリ秒に）形成されているので、当然の
ことながら、装置１８の（例えば、図３の点７９まで至
る）望ましくないオーバシュートの程度は、なお許容し
難いものであるにせよ、緩和される。しかしながら、本
発明により、破曲線７８で示された精度壊滅状態を防止
することができる。図３において実線の復帰部分７６と
前進走査部分７０により示した装置１８の望ましい動
作、及び破線の曲線７８で示した装置１８の望ましくな
い動作は、指令波形４０の復帰区間の上述した差をその
ままにして同一の装置１８と電気回路を用いて得た、同
一の復帰時間に対する装置１８の動作の実際のオシログ
ラフに基づいている。
【００２２】ここで図４を参照すると、図１のタイミン
グ及び制御回路３５の好ましい実施例を、破線の矩形の
中に示している。この回路３５は、その出力信号線３４
を介して駆動サーボ３２を制御し、更に、回路３５と駆
動サーボ３２は共働して、装置１８に入力される電力を
入力線３１を介して制御する（図１も参照）。回路３５
は、水晶発振器クロック８０、走査除算器８２、画素除
算器８４、走査ラッチ８６、画素ラッチ８８、走査カウ
ンタ９０、画素−走査同期ユニット９１、メモリ「検索
表」９２、ディジタル−アナログ変換器９４、第一の低
域フィルタ９７、第一の線形増幅器９６、第二の低域フ
ィルタ９７、第二の線形増幅器９８及び出力信号端子９
９とを有する。回路３５のこれらの素子は、互いに接続
されて、以下のように機能する。図４の上部左側に示し
たように、回路３５の正確なタイミングは、図の左側の
走査除算器８２と右側の画素除算器８４に付与される出
力を有して例えば約３．６ＭＨｚで作動する水晶発振器
クロック８０により実現している。走査除算器８２が発
振器クロック８０の周波数を除算即ちカウントダウンす
る量は、走査ラッチ８６により所望の値に設定され、走
査ラッチ８６は図１の信号線３６ａを介してＣＰＵ３０
からの信号により制御される。走査ラッチ８６が一度設
定されると、走査除算器８２は、クロック８０の所定数
の振動に対して１個のカウント又はディジタル信号を生
成する。同様に、画素除算器８４は、信号線３６ｂを介
してＣＰＵ３０により制御される画素ラッチ８８によ
り、任意のカウントダウン数に設定される。かくして、
走査カウントと画素カウントは同一のクロック８０によ
り駆動されるが、互いに独立に所望の値に設定すること
ができる。
グ及び制御回路３５の好ましい実施例を、破線の矩形の
中に示している。この回路３５は、その出力信号線３４
を介して駆動サーボ３２を制御し、更に、回路３５と駆
動サーボ３２は共働して、装置１８に入力される電力を
入力線３１を介して制御する（図１も参照）。回路３５
は、水晶発振器クロック８０、走査除算器８２、画素除
算器８４、走査ラッチ８６、画素ラッチ８８、走査カウ
ンタ９０、画素−走査同期ユニット９１、メモリ「検索
表」９２、ディジタル−アナログ変換器９４、第一の低
域フィルタ９７、第一の線形増幅器９６、第二の低域フ
ィルタ９７、第二の線形増幅器９８及び出力信号端子９
９とを有する。回路３５のこれらの素子は、互いに接続
されて、以下のように機能する。図４の上部左側に示し
たように、回路３５の正確なタイミングは、図の左側の
走査除算器８２と右側の画素除算器８４に付与される出
力を有して例えば約３．６ＭＨｚで作動する水晶発振器
クロック８０により実現している。走査除算器８２が発
振器クロック８０の周波数を除算即ちカウントダウンす
る量は、走査ラッチ８６により所望の値に設定され、走
査ラッチ８６は図１の信号線３６ａを介してＣＰＵ３０
からの信号により制御される。走査ラッチ８６が一度設
定されると、走査除算器８２は、クロック８０の所定数
の振動に対して１個のカウント又はディジタル信号を生
成する。同様に、画素除算器８４は、信号線３６ｂを介
してＣＰＵ３０により制御される画素ラッチ８８によ
り、任意のカウントダウン数に設定される。かくして、
走査カウントと画素カウントは同一のクロック８０によ
り駆動されるが、互いに独立に所望の値に設定すること
ができる。
【００２３】走査除算器８２からの出力信号は、走査カ
ウンタ９０の入力部に付与され、走査カウンタ９０は、
除算器８２からの各同期時間信号に応じて、例示したよ
うに１２ビットの二進数を出力する。僅かに１２ビット
を使用するだけで、再開までにカウンタ９０は、４０９
６信号までカウントすることができる。付言すれば、走
査カウンタ９０は、実際は１６ビットの二進数を生成す
ることができる。１６ビット全部を使用した場合には、
反復までにカウンタは、６５５３６回の信号をカウント
することができる。走査カウンタ９０の出力は、画素−
走査同期ユニット９１に付与され、ユニット９１は更
に、画素除算器８４の「画素クロック」が走査カウンタ
９０からの走査「ライン開始」信号と完全に同期するよ
うに、画素除算器８４を制御する。これらの「画素クロ
ック」と「ライン開始」信号は、レーザ及びデータ論理
回路１２（図１）に付与され、回路１２の作動を図４に
示した回路３５の作動と同期させる。
ウンタ９０の入力部に付与され、走査カウンタ９０は、
除算器８２からの各同期時間信号に応じて、例示したよ
うに１２ビットの二進数を出力する。僅かに１２ビット
を使用するだけで、再開までにカウンタ９０は、４０９
６信号までカウントすることができる。付言すれば、走
査カウンタ９０は、実際は１６ビットの二進数を生成す
ることができる。１６ビット全部を使用した場合には、
反復までにカウンタは、６５５３６回の信号をカウント
することができる。走査カウンタ９０の出力は、画素−
走査同期ユニット９１に付与され、ユニット９１は更
に、画素除算器８４の「画素クロック」が走査カウンタ
９０からの走査「ライン開始」信号と完全に同期するよ
うに、画素除算器８４を制御する。これらの「画素クロ
ック」と「ライン開始」信号は、レーザ及びデータ論理
回路１２（図１）に付与され、回路１２の作動を図４に
示した回路３５の作動と同期させる。
【００２４】走査カウンタ９０からの二値カウント信号
（図示例では１２ビット）は、時間間隔のディジタル化
した計数を付与すると共に、好ましくは電子的にプログ
ラム可能な読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）であるメ
モリ９２に平行に付与される。この種の６４Ｋ、１６ビ
ットのＥＰＲＯＭの価格は、例えば僅かに約５ドルであ
るのでタイミング及び制御回路への使用には極めて有利
である。以下に説明するように、メモリ９２は、所望の
振幅と継続時間の前進直線走査区間４６と共に全く異な
る非線形（例えば「Ｌ字形」）部分５８を有するはるか
に迅速な復帰区間４８とを備えた指令波形４０（図２）
を、高精度且つ高解像度で生成するための極めて汎用性
があり且つ正確でしかもコスト効率のよい方法を提供す
る。
（図示例では１２ビット）は、時間間隔のディジタル化
した計数を付与すると共に、好ましくは電子的にプログ
ラム可能な読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）であるメ
モリ９２に平行に付与される。この種の６４Ｋ、１６ビ
ットのＥＰＲＯＭの価格は、例えば僅かに約５ドルであ
るのでタイミング及び制御回路への使用には極めて有利
である。以下に説明するように、メモリ９２は、所望の
振幅と継続時間の前進直線走査区間４６と共に全く異な
る非線形（例えば「Ｌ字形」）部分５８を有するはるか
に迅速な復帰区間４８とを備えた指令波形４０（図２）
を、高精度且つ高解像度で生成するための極めて汎用性
があり且つ正確でしかもコスト効率のよい方法を提供す
る。
【００２５】メモリ９２は、走査カウンタ９０からメモ
リに付与された（クロック８０により同期された時間間
隔を表す）二進数をカウントする際に、その出力部で１
２ビットの二進数を生成する。任意の時間間隔又はカウ
ントにおける二進数の値は、メモリ９２内に予めディジ
タル方式で格納されたメモリレベルにより決定される。
かくして、これらのメモリレベルは「検索表」として機
能する。「検索表」には、指令波形４０の所望の振幅値
が二値ビットの形で書き込まれ、メモリ９２に対する所
与の入力ビット計数により呼び出されると出力部に呈示
される。メモリ９２を回路３５から除去した場合には、
ＥＰＲＯＭプログラマ（図示せず）から付与された信号
により、メモリ９２内に所望のメモリレベルを予めロー
ドしておく。メモリ９２からの出力数値は、ディジタル
−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器９４の入力部に平行に付与
される（図示例では１２ビットであるが、高解像度が必
要な場合には１６ビットも可能である）。Ｄ／Ａ変換器
９４は、メモリ９２からの二進数値を連続したアナログ
信号に変換する。Ｄ／Ａ変換器９４からの出力信号は、
直列に接続された第一の低域（ＬＰ）フィルタ９５、第
一の線形増幅器９６、第二の低域フィルタ９７、及び第
二の線形増幅器９８へ順次付与される。これらのフィル
タと増幅器の共働により、出力端子９９において、図２
で概略を示した今やディジタル交換ノイズが無い指令波
形４０を生成する。別の印字素子２４の装填や図１に示
した位置決め機構のリセットの間は必要に応じて、指令
波形４０をその直線走査部分５４の中点５６で短時間停
止してもよい。この一時的な停止は、ＣＰＵ３０から信
号線３６ｃ（図１参照）を経て図４に示した回路３５及
びそのメモリ９２に付与される「使用禁止」信号（図示
せず）により行う。
リに付与された（クロック８０により同期された時間間
隔を表す）二進数をカウントする際に、その出力部で１
２ビットの二進数を生成する。任意の時間間隔又はカウ
ントにおける二進数の値は、メモリ９２内に予めディジ
タル方式で格納されたメモリレベルにより決定される。
かくして、これらのメモリレベルは「検索表」として機
能する。「検索表」には、指令波形４０の所望の振幅値
が二値ビットの形で書き込まれ、メモリ９２に対する所
与の入力ビット計数により呼び出されると出力部に呈示
される。メモリ９２を回路３５から除去した場合には、
ＥＰＲＯＭプログラマ（図示せず）から付与された信号
により、メモリ９２内に所望のメモリレベルを予めロー
ドしておく。メモリ９２からの出力数値は、ディジタル
−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器９４の入力部に平行に付与
される（図示例では１２ビットであるが、高解像度が必
要な場合には１６ビットも可能である）。Ｄ／Ａ変換器
９４は、メモリ９２からの二進数値を連続したアナログ
信号に変換する。Ｄ／Ａ変換器９４からの出力信号は、
直列に接続された第一の低域（ＬＰ）フィルタ９５、第
一の線形増幅器９６、第二の低域フィルタ９７、及び第
二の線形増幅器９８へ順次付与される。これらのフィル
タと増幅器の共働により、出力端子９９において、図２
で概略を示した今やディジタル交換ノイズが無い指令波
形４０を生成する。別の印字素子２４の装填や図１に示
した位置決め機構のリセットの間は必要に応じて、指令
波形４０をその直線走査部分５４の中点５６で短時間停
止してもよい。この一時的な停止は、ＣＰＵ３０から信
号線３６ｃ（図１参照）を経て図４に示した回路３５及
びそのメモリ９２に付与される「使用禁止」信号（図示
せず）により行う。
【００２６】なお図４を参照すると、端子９９における
指令波形４０は、信号線３４を介して駆動サーボ３２の
入力部に付与され、駆動サーボの出力部は、電力線３１
（図１も参照）を介して駆動電力を装置１８のコイルに
供給する。時間に関する装置１８の実際の位置を与える
装置１８からの電気信号（即ち、図３の装置位置波形６
０）は、装置１８から信号線３３を介して駆動サーボ３
２の別の入力部に戻される。駆動サーボ３２は、装置１
８に電力を供給する際に、サーボ制御動作により装置位
置波形６０と指令波形４０との間の瞬時差を検知して補
正する。かくして、駆動サーボ３２は、図２及び図３を
参照して上述したように、前進直線走査区間における装
置位置波形６０と指令波形４０との間の全ての差を実質
的に除去できると共に、復帰区間における波形間の差に
起因する精度破壊効果を最小化又は無効にすることがで
きる。
指令波形４０は、信号線３４を介して駆動サーボ３２の
入力部に付与され、駆動サーボの出力部は、電力線３１
（図１も参照）を介して駆動電力を装置１８のコイルに
供給する。時間に関する装置１８の実際の位置を与える
装置１８からの電気信号（即ち、図３の装置位置波形６
０）は、装置１８から信号線３３を介して駆動サーボ３
２の別の入力部に戻される。駆動サーボ３２は、装置１
８に電力を供給する際に、サーボ制御動作により装置位
置波形６０と指令波形４０との間の瞬時差を検知して補
正する。かくして、駆動サーボ３２は、図２及び図３を
参照して上述したように、前進直線走査区間における装
置位置波形６０と指令波形４０との間の全ての差を実質
的に除去できると共に、復帰区間における波形間の差に
起因する精度破壊効果を最小化又は無効にすることがで
きる。
【００２７】先に触れたように、図４に示したメモリ９
２は、Ｄ／Ａ変換器９４に対して僅か１２ビットの出力
を使用するだけで、１サイクルあたり４０９６のインタ
バルを有する。即ち、４０９６までの振幅レベルを有す
ることになる。これにより、極めて高解像度を指令波形
４０に付与することが可能となる。しかしながら、メモ
リ９２の１６ビット全部を使用することにより、数倍の
高解像度を得ることができる。更に、装置の作動速度
は、精度を損なうことなく、広範囲に亘って容易にプロ
グラムすることができる。かくして、回路３５は、装置
１８用の汎用性があって容易に設定可能でしかも高精度
且つコスト効率の高いタイミング及び制御手段を提供す
る。
２は、Ｄ／Ａ変換器９４に対して僅か１２ビットの出力
を使用するだけで、１サイクルあたり４０９６のインタ
バルを有する。即ち、４０９６までの振幅レベルを有す
ることになる。これにより、極めて高解像度を指令波形
４０に付与することが可能となる。しかしながら、メモ
リ９２の１６ビット全部を使用することにより、数倍の
高解像度を得ることができる。更に、装置の作動速度
は、精度を損なうことなく、広範囲に亘って容易にプロ
グラムすることができる。かくして、回路３５は、装置
１８用の汎用性があって容易に設定可能でしかも高精度
且つコスト効率の高いタイミング及び制御手段を提供す
る。
【００２８】ここに述べた方法及び回路の実施例は、本
発明の一般原理を例示するためのものであることは理解
されたい。当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱す
ることなく容易に変形例を考案することができよう。例
えば、回路３５の部品素子を替えてもよいし、指令波形
４０の図示した区間形状を変更してもよい。更に、本発
明は図１に示したレーザ印字システム或いは特定の装置
（検流計）１８に限定されるものではない。
発明の一般原理を例示するためのものであることは理解
されたい。当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱す
ることなく容易に変形例を考案することができよう。例
えば、回路３５の部品素子を替えてもよいし、指令波形
４０の図示した区間形状を変更してもよい。更に、本発
明は図１に示したレーザ印字システム或いは特定の装置
（検流計）１８に限定されるものではない。
【００２９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば復帰区間
において、指令波形は略「Ｌ字型」の曲線形状を呈する
ことにより、電気機械装置などの慣性によって生じるオ
ーバシュートやスピリアス振動を防止することができ
る。つまり、復帰区間の急激に振幅を降下させる区間
（非線形部分）において、予めオーバシュートを見越し
て装置位置波形が最小振幅となる以前に略水平の区間
（底部領域）に移行する。すなわち、この区間におい
て、指令波形の示す電気機械装置の位置と実際の位置は
異なるよう制御され、この偏差により前述のような不要
な振幅を発生させない。これによって、電気機械装置を
ごく短いリセット時間により制御し、かつ正確・高速に
制御することが可能となる。
において、指令波形は略「Ｌ字型」の曲線形状を呈する
ことにより、電気機械装置などの慣性によって生じるオ
ーバシュートやスピリアス振動を防止することができ
る。つまり、復帰区間の急激に振幅を降下させる区間
（非線形部分）において、予めオーバシュートを見越し
て装置位置波形が最小振幅となる以前に略水平の区間
（底部領域）に移行する。すなわち、この区間におい
て、指令波形の示す電気機械装置の位置と実際の位置は
異なるよう制御され、この偏差により前述のような不要
な振幅を発生させない。これによって、電気機械装置を
ごく短いリセット時間により制御し、かつ正確・高速に
制御することが可能となる。
【図１】装置（検流計）を備えた本発明に係るレーザ印
字システムの図である。
字システムの図である。
【図２】各作動サイクルの前進走査区間及び復帰区間に
おいて図１の装置を制御するための本発明の一観点に係
る電気指令波形を示した図である。
おいて図１の装置を制御するための本発明の一観点に係
る電気指令波形を示した図である。
【図３】実線で本発明に係る動作サイクルの前進及び復
帰区間を有する図１の装置の位置波形を示し、破線で本
発明に拠らずに装置を不適正に駆動した場合に、ある復
帰区間の終わりと次の前進走査区間の始めに生じる装置
の位置オーバシュートと振動を示した図である。
帰区間を有する図１の装置の位置波形を示し、破線で本
発明に拠らずに装置を不適正に駆動した場合に、ある復
帰区間の終わりと次の前進走査区間の始めに生じる装置
の位置オーバシュートと振動を示した図である。
【図４】電気機械装置を制御駆動するための本発明の別
の観点に係る電気回路の概略ブロック図である。
の観点に係る電気回路の概略ブロック図である。
１２ レーザおよびデータ論理回路 １６ 鏡 １８ 電気機械装置 ２４ 印刷媒体 ３２ 駆動サーボ ４０ 指令波形 ４６ 前進走査区間 ４８ 復帰区間 ６０ 装置位置波形 ６４ 前進走査区間 ６６ 復帰区間
フロントページの続き (72)発明者 ジャスパー シェル チャンドラー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14626 ロチェスター ドリアン レーン 185 (72)発明者 ティモシー エドワード ニール アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14616 ロチェスター ビバーリー ハイツ 21
Claims (17)
- 【請求項１】 第一の時間期間に生じる前進走査部分
と、この第一の時間期間より短い第二の時間期間に前記
前進走査部分に続き生じる復帰部分より成る作動サイク
ルを通じて電気機械装置を反復して駆動する方法であっ
て、 装置に対する所定の前進動作を規定する前進走査区間と
この前進走査区間より短く非線形である復帰区間とによ
り特徴付けられる指令波形を生成する工程と、 その作動サイクル間の電気機械装置の位置を示す位置波
形を生成する工程と、 その出力部において駆動信号波形を生成するサーボ駆動
装置に指令及び位置波形を付与する工程と、 サーボ駆動装置の信号波形を電気機械装置の入力部に付
与して電気機械装置の位置と動作を制御し、それによ
り、電気機械装置が作動サイクルの前進走査部分の間
に、指令波形の前進走査区間と一致する所定の態様で移
動し、作動サイクルの復帰部分の間に、次の作動サイク
ルの前進走査部分の始めにいかなるオーバシュート及び
／又は共鳴を生じないように前記電気機械装置を作動サ
イクルの前進走査部分の最初の開始位置まで戻す工程
と、 を備えたことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 前進走査方向とその後の復帰方向に装置
を反復して駆動する方法であって、 第一の方向に所定の継続時間と変化する振幅を有する前
進走査区間と、前記前進走査区間の終わりに第二の方向
において先ず振幅が急速に変化し、別個の振幅値に到達
して次の前進走査区間の始めに滑らかに入る非線形部分
により特徴付けられる復帰区間より成る指令波形の連続
したサイクルを生成する工程と、 指令波形の前進走査区間と復帰区間のいずれにおいても
装置を駆動する出力を有するサーボ駆動装置の第一の入
力部に指令波形を付与する工程と、 サーボ駆動装置の第二の入力部に装置により生成された
位置波形を付与する工程と、 前記位置波形をサーボ駆動装置の指令波形と比較して装
置を前進走査区間で駆動し、それにより、実際の装置の
動作を指令波形の前進走査区間と正確に一致させる工程
と、 指令波形の前記復帰区間の間に装置をオーバシュート及
び共振を実質的に生じることなく高速で、別の前進走査
区間の始めの正確な位置にリセットする工程とを備えた
ことを特徴とする方法。 - 【請求項３】 前記指令波形の前記非線形復帰部分が概
して「Ｌ字形」であることを特徴とする請求項２記載の
方法。 - 【請求項４】 前記前進走査区間が極めて線形であり１
サイクルの約８５％を占め、前記 復帰区間が約１５％
であることを特徴とする請求項２記載の方法。 - 【請求項５】 前記作動サイクルが、約２０Ｈｚないし
約７０Ｈｚの範囲の周波数を有するように設定可能であ
り、 前記復帰区間が下方部分を有する概して「Ｌ字形」曲線
であり、前記下方部分の継続時間が復帰区間の継続時間
に略等しいことを特徴とする請求項２記載の方法。 - 【請求項６】 多数の作動サイクルの間に光線を走査す
るために極めて直線的で正確に整合された前進走査方向
に検流計ないし装置を高速で高精度且つ反復可能に駆動
し、その上復帰方向に装置を極めて迅速にリセットする
ために方法であって、 第一の時間期間において負の点から正の点へ均一に増加
する振幅と所定の継続時間とを有する極めて直線的な前
進走査区間と、前記前進走査区間の終わりの前記正の点
から振幅が急速に低減した後、低振幅で移行し、前記負
の点の次の負の点で次の前進走査区間の始めにつながる
非線形部分を有する復帰区間とにより特徴付けられる指
令波形の連続したサイクルを生成する工程と、 装置位置波形を生成する工程と、更に、 装置の電力入力部に連結された出力部を有する駆動サー
ボの入力部に指令及び位置波形を付与し、それにより、
前進走査区間の間に装置の位置波形が指令波形の前記前
進走査区間と正確に一致し、且つ、前記装置を、前記指
令波形の前記復帰区間の間にオーバシュートや共鳴を実
質的に生じることなく極めて迅速に、別の前進走査区間
の始めの所定の位置にリセットする工程と、 を備えたことを特徴とする方法。 - 【請求項７】 前記指令波形の前記非線形復帰部分が、
概して「Ｌ字形」曲線であり、前記前進走査区間の継続
時間よりはるかに短い継続時間を有することを特徴とす
る請求項６記載の方法。 - 【請求項８】 前記作動サイクルが約２０Ｈｚないし約
７０Ｈｚの範囲の周波数を有し、 前記復帰区間が概して「Ｌ字形」であり、そのより低い
振幅で前記復帰区間の継続時間の大部分を移行し、前記
復帰区間の継続時間が７ミリ秒より短いことを特徴とす
る請求項６記載の方法。 - 【請求項９】 電気機械装置を制御して駆動する回路で
あって、 正確な間隔でクロック信号を生成するためにタイミング
及びカウンタ手段と、 検索表内に、指令波形の所定の振幅対増加時間間隔を格
納するためのディジタルメモリ手段であって、前記波形
が所与の継続時間の所定の前進走査区間とはるかに継続
時間が短い非線形復帰区間とを有し、前記メモリ手段が
前記タイミング及びカウンタ手段により駆動されると共
に二進数として完全な指令波形の所定の振幅でリセット
されるものと、 前記メモリ手段の検索表からの二値信号をアナログ指令
波形に変換するための変換手段と、 装置の実際の動作を示す電気的な位置波形を有するため
の信号手段と、 前記アナログ指令波形に従って装置を電気的に駆動する
ために前記変換器手段と前記信号手段とに接続されるサ
ーボ駆動手段であって、指令波形の所定の前進走査区間
の間に前記位置波形と前記指令波形との間のそれぞれの
瞬時的な差を実質的に除去すると共に、復帰区間の終端
部付近及び前記指令波形の次の前進走査区間の始めにお
ける装置動作のオーバシュート及び振動の作用を制限
し、それにより前記アナログ指令波形に従って前進走査
方向に装置を駆動し、別の前進走査区間を開始する際に
精度を落とすことなく復帰区間の間に装置をリセットす
るサーボ駆動手段と、 を備えたことを特徴とする回路。 - 【請求項１０】 指令波形の所定の継続時間を決定する
ように前記タイミング及びカウンタ手段を予め設定し、
それにより装置を速度の３対１の範囲に亘り容易に駆動
可能としたことを特徴とする請求項９記載の回路。 - 【請求項１１】 前記ディジタルメモリ手段がＥＰＲＯ
Ｍであり、指令波形が検索表内に二進数として極めて高
解像度で格納されていることを特徴とする請求項９記載
の回路。 - 【請求項１２】 検流計等の電気機械装置を高精度且つ
高速で反復可能に駆動すると共に、前記装置を正確な線
形で前進方向に走査するための電気制御及び駆動回路で
あって、 電気駆動コイルを有すると共に、装置の位置を検知して
装置位置波形を生成するための位置検知素子を有する電
気機械装置と、 正確な間隔でクロック信号を生成するためのタイミング
及びカウンタ手段と、 所定の指令波形の所定の振幅対増加時間間隔を検索表に
格納するためのディジタルメモリ手段であって、前記波
形が所与の継続時間を有する極めて線形な前進走査区間
を有すると共にはるかに短い継続時間を有する非線形の
復帰区間を有し、前記メモリ手段が前記タイミング及び
カウンタ手段により駆動されると共に二進数として完全
な波形の所定の振幅で予め設定されるものと、 前記メモリ手段の検索表からの二値信号を、前記所定の
指令波形と正確に一致するアナログ指令波形に変換する
ためのＤ／Ａ変換器、濾波及び増幅器手段と、 前記アナログ指令波形に対して装置位置波形をサーボ制
御して前記装置のコイルに電力を付与するためのサーボ
駆動手段であって、前記アナログ指令波形の極めて線形
の前進走査区間において前記アナログ指令波形と前記装
置位置波形との間のそれぞれの瞬時差を実質的に除去
し、更に、前記アナログ指令波形の復帰区間の終端部付
近と前記アナログ指令波形の次の極めて線形な前進走査
区間の始めの部分の装置位置においてオーバシュート及
び振動の作用を最小化及び無効にして前記装置を前記ア
ナログ指令波形と正確に一致した極めて線形な前進走査
方向に駆動可能とし、別の前進走査区間を開始するため
に精度を落とすことなく前記アナログ指令波形の復帰区
間の間に極めて高速で前記装置をリセット可能としたサ
ーボ駆動手段と、 を備えたことを特徴とする回路。 - 【請求項１３】 所定の指令波形の１サイクルの全体の
継続時間を決定するように前記タイミング及びカウンタ
手段を予め設定し、それにより装置を速度の３対１の範
囲に亘って容易に駆動可能としたことを特徴とする請求
項１２記載の回路。 - 【請求項１４】 前記ディジタルメモリ手段を、それに
付与された電気信号により予め設定し、それにより、所
定の指令波形の前進及び復帰区間の正確な形状と継続時
間を前記メモリに容易に入力できるようにしたことを特
徴とする請求項１２記載の回路。 - 【請求項１５】 前記タイミング及びカウンタ手段が、 高周波数水晶発振器クロックと、 前記発振器用の所定のカウント除数を予め設定するため
の除算器手段と、 前記メモリ手段を駆動し、それにより前記所定の指令波
形の各サイクルの周波数を約２０Ｈｚないし約７０Ｈｚ
の範囲で容易に設定可能とする走査カウンタ手段と、 を備えたことを特徴とする請求項１２記載の回路。 - 【請求項１６】 前記ディジタルメモリ手段に格納され
た前記所定の指令波形が、幾分「Ｌ字形」でありその復
帰区間が約２ミリ秒ないし約７ミリ秒と短い復帰区間を
有することを特徴とする請求項１４記載の回路。 - 【請求項１７】 電気機械装置を備えた印字システムで
あって、 前記電気機械装置を制御して駆動するための回路を有
し、 前記回路が、 正確な間隔でクロック信号を生成するためのタイミング
及びカウンタ手段と、 指令波形の所定の振幅対増加時間間隔を検索表内に格納
するためのディジタルメモリ手段であって、前記波形が
所与の継続時間の所定の前進走査区間とはるかに継続時
間が短い非線形の復帰区間とを有し、前記メモリ手段が
前記タイミング及びカウンタ手段により駆動されると共
に、二進数として完全な指令波形の所定の振幅で予め設
定されるものと、 前記メモリ手段の検索表からの二値信号をアナログ指令
波形に変換するための変換器手段と、 装置の実際の動作を示す電気位置波形を得るための信号
手段と、 前記変換器手段と前記信号手段とに接続されて前記アナ
ログ指令波形に従って装置を電気的に駆動するためのサ
ーボ駆動手段であって、指令波形の所定の前進走査区間
において前記位置波形と前記指令波形とのそれぞれの瞬
時的な差を実質的に除去し、前記指令波形の復帰区間の
終端部付近と次の前進走査区間の始めの部分において装
置動作のオーバシュート及び振動の作用を規制し、それ
により、前記アナログ指令波形に従って前進走査方向に
正確に装置を駆動可能とし、別の前進走査区間を開始す
る際に精度を損なうことなく復帰区間において装置をリ
セット可能とするサーボ駆動手段と、 を備えたことを特徴とする印字システム。
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| US07/722,753 US5257041A (en) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Method and circuit for driving an electromechanical device rapidly with great precision |
| US722753 | 1991-06-28 |
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|---|---|
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