DE68916862T2

DE68916862T2 - Regler eines Abtastmotors zum Regeln der Drehgeschwindigkeit eines Abtastmotors.

Info

Publication number: DE68916862T2
Application number: DE68916862T
Authority: DE
Inventors: Tomonori Ikumi; Yasuo Matsumoto; Kazunori Murakami; Shoichi Sato; Motoi Yagi
Original assignee: Tokyo Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 1988-05-27
Filing date: 1989-05-25
Publication date: 1995-03-02
Anticipated expiration: 2009-05-26
Also published as: EP0343995A2; DE68916862D1; EP0343995A3; EP0343995B1; KR900019328A; US4975626A; KR930003035B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Regler bzw. eine Steuereinheit für einen Abtastmotor zum Regeln bzw. Steuern eines Abtastmotors zum Antreiben eines polygonalen, sich drehenden Spiegels, der einen Laserstrahl für einen Abtastbetrieb in einem Laserdrucker oder ähnlichem reflektiert.
Der Anmelder der vorliegenden Patentanmeldung/des Patents hat zuvor einen Aufbau eines Laserdruckers in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 63-1517 vorgeschlagen. Dieser ist in Fig. 14 der vorliegenden Unterlagen dargestellt. Dieser Laserdrucker ist mit einem polygonalen, sich drehenden Spiegel 1 ausgestattet, der durch einen Abtastmotor für eine kontinuierliche Drehung angetrieben wird. Ein Laserstrahl, der von einer Signallichtquelle 2 abgegeben wird, wird durch die reflektierenden Oberflächen 3, von denen jede eine nicht sphärische Oberfläche des polygonalen, sich drehenden Spiegels 1 ist, reflektiert, und dann wird der reflektierte Strahl auf den Umfang einer photoleitenden Trommel 5 fokusiert.
Der Abtastmotor wird so geregelt, daß er kontinuierlich unter einer konstanten Drehgeschwindigkeit auf der Basis des Ergebnisses eines Vergleichs eines Impulssignals, das durch den Abtastmotor erzeugt wird, z. B. ein FG-Impulssignal, und eines Referenztakts, der durch einen Quarzkristalloszillator erzeugt wird, betrieben wird. Allgemein vergleicht ein PLL-Regelschaltkreis das FG-Impulssignal mit dem Referenztakt und regelt eine Treiber bzw. Antriebsspannung, die zu dem Abtastmotor auf der Basis der Phasenabweichung und der Frequenzabweichung des FG-Impulssignals von dem Referenztakt zugeführt wird, so daß der Abtastmotor unter einer konstanten Drehgeschwindigkeit arbeitet.
Ein Abstastmotorregler zur Reglung der Drehgeschwindigkeit des Abtastmotors wird unter Bezugnahme auf Fig. 15 beschrieben.
Ein Abtastmotor 6, ein Drehgeschwindigkeitsregelschaltkreis 7, ein Mischschaltkreis 8 und ein Motorantriebsschaltkreis 9 sind in einer Schleife miteinander verbunden.
Der Drehgeschwindigkeitsregelschaltkreis 7 weist einen FG-Synchronisierschaltkreis 10, der das FG-Impulssignal von dem Abtastmotor 6 aufnimmt, einen AFC-Zeitfrequenzdemultiplexer 11 und einen Verriegelungsbereichsermittlungsschaltkreis 12 und einen Frequenz-D/A-Wandler 13, die in dieser Reihenfolge miteinander verbunden sind, einen Phasen-D/A-Wandler 14, der parallel zu dem Verriegelungsbereichsermittlungsschaltkreis 12 und mit dem Mischschaltkreis 8 verbunden ist, einen Frequenzdemultiplexer 16, der mit dem FG-Synchronisationsschaltkreis 10 verbunden ist, einen Referenzsignalerzeugungsschaltkreis 15, der einen Quarzkristalloszillator besitzt und mit dem Frequenzdemultiplexer 16 verbunden ist, und einen Umkehrdrehermittlungsschaltkreis 17, der mit dem Phasen-D/A-Wandler 14 und dem Verriegelungsbereichsermittlungsschaltkreis 12 verbunden ist, auf.
Ein Reflektionsspiegel 18 ist auf dem Durchgangsweg eines Laserstrahls angeordnet, der durch jede reflektierende Oberfläche 3 des polygonalen Drehspiegels 1 reflektiert wird und auf eine Abtaststartposition auf den Umfang der photoleitenden Trommel 5 fällt, und ein Startpositionsdetektor 19 ist so angeordnet, um einen Laserstrahl aufzunehmen, der durch den Reflektionsspiegel 18 reflektiert wird.
Der Abtastmotor 6 erzeugt, wenn er für eine Drehung durch den Motorantriebsschaltkreis 9 angetrieben wird, ein FG-Impulssignal. Das FG-Impulssignal wird mit einem Referenzsignal verglichen, das durch den Referenzsignalerzeugungsschaltkreis 15 mittels des FG-Synchronisationsschaltkreises 10 erzeugt wird, und dann wird der Abtastmotor 6 für einen Betrieb unter einer konstanten Drehgeschwindigkeit auf der Basis des Ergebnisses des Vergleichs geregelt. Ein Signal, das durch den Startpositionsdetektor 19 geliefert wird, wird für eine Entscheidung bzw. Bestimmung der Startposition des Laserstrahls, der durch den polygonalen Drehspiegel 1 reflektiert wird, verwendet, nämlich eine Stellung des Laserstrahls, der auf eine Abtaststartposition auf den Umfang der photoleitenden Trommel 5 fällt.
Der polygonale Drehspiegel 1 kann unter einer konstanten Drehgeschwindigkeit durch Beibehaltung des Abtastmotors 6 auf einer konstanten Drehgeschwindigkeit gedreht werden. Allerdings muß die Abtastgeschwindigkeit des Abtastlaserstrahls auf dem Umfang der photoleitenden Trommel 5 konstant sein und der Laserstrahl muß auf die photoleitende Trommel 5 unter regelmäßigen Zeitintervallen durch die sechs reflektierenden Oberflächen 3 des polygonalen Drehspiegels 1, der die Form eines hexagonalen Prismas besitzt, geworfen werden. Deshalb ist die regelmäßige Drehbewegung des poylgonalen Drehspiegels 1 bei jeder Drehung wesentlich und die einfache Regelung der Drehgeschwindigkeit des poylgonalen Drehspiegels 1 ist nicht in der Lage, die Laserdruckfunktion zufriedenstellend zu gestalten.
Die Abtastgeschwindigkeit variiert periodisch mit einer Periode entsprechend einer Umdrehung des polygonalen Drehspiegels 1, gerade dann, wenn der polygonale Drehspiegel 1 unter einer konstanten Drehgeschwindigkeit gedreht wird, wenn die Mittenöffnung des polygonalen Drehspiegels 1 exzentrisch im Hinblick auf seinen polygonalen Umfang ist. Weiterhin bewirkt die periodische Variation der Abtastgeschwindigkeit eine Variation im Abtastabstand, gerade dann, wenn die Abtaststartposition konstant ist. In einem solchen Fall variiert die Abtastendstellung periodisch, und wenn der Laserdrucker so betrieben wird, um eine gerade Linie entlang der Führungsrichtung zu ziehen, wird eine Zick-Zack-Linie, wie dies bei A in Fig. 16 angezeigt ist, gedruckt, und demzufolge ist der Laserdrucker nicht in der Lage, mit einer hohen Druckqualität zu drucken. In Fig. 16 ist die Querrichtung die Abtastrichtung, und Zahlen, die an der linken Seite angegeben sind, sind die Zahlen von aufeinanderfolgenden Abtastzeilen.
Um diese Probleme zu lösen, ist es übliche Praxis, die Teile mit einer hohen Maschinengauigkeit herzustellen und die Teile mit einer hohen Zusammenbaugenauigkeit zusammenzubauen, wodurch die Kosten der Teile erhöht werden und der Ertrag verringert wird.

AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß ist es eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, periodische Fehler in der Abtastgeschwindigkeit bei jeder Umdrehung eines polygonalen Drehspiegels, dem Fehler in den Abmessungen und der Befestigung des polygonalen Drehspiegels zugeschrieben werden, zu korrigieren.
Es ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drehgeschwindigkeitsvariationsschaltkreis zusätzlich zu einem herkömmlichen Drehgeschwindigkeitsregelschaltkreis zu schaffen, der den Abtastmotor für einen Betrieb unter einer konstanten Drehgeschwindigkeit regelt, um Fehler in der Drehgeschwindigkeit bei jeder Umdrehung des polygonalen Drehspiegels zu korrigieren.
Es ist eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Drehgeschwindigkeit eines Abtastmotors innerhalb jeder Umdrehung der Abtriebswelle des Abtastmotors gemäß dem Ausgangssignal eines Drehgeschwindigkeitsvariationsschaltkreises zu variieren.
Es ist eine vierte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Drehgeschwindigkeit der Abtriebswelle eines Abtastmotors auf der Basis von Zeitintervallen zwischen Momenten einer Ermittlung eines Laserstrahls, der durch jede reflektierende Oberfläche eines polygonalen Drehspiegels reflektiert wird, durch zwei Detektoren, die jeweils an zwei Positionen innerhalb des Abtastbereichs des Laserstrahls angeordnet sind, zu variieren.
Es ist eine fünfte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Drehgeschwindigkeit des Abtastmotors in einem digitalen Regelmodus zu regeln.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Abtastmotorregeleinrichtung zur Regelung der Drehgeschwindigkeit eines Abtastmotors zum Drehen eines polygonalen Drehspiegels zum Reflektieren eines Laserstrahls für einen Abtastvorgang angegeben, die folgende Merkmale aufweist:
einen Drehgeschwindigkeitsregelschaltkreis, der ein FG-Impulssignal, das durch den Abtastmotor erzeugt wird, mit einem Referenztakt vergleicht und ein Stellsignal bildet, das auf der Basis der Phasenabweichung und der Frequenzabweichung des FG-Impulssignals von dem Referenztakt bestimmt wird;
einen Motorantriebsschaltkreis, der mit dem Drehgeschwindigkeitsregelschaltkreis verbunden ist und eine Motorantriebsspannung entsprechend dem Stellsignal erzeugt, das dorthin von dem Drehgeschwindigkeitsregelschaltkreis zugeführt wird, um den Abtastmotor für einen Betrieb unter einer konstanten Drehgeschwindigkeit anzutreiben; gekennzeichnet durch
einen Drehgeschwindigkeitsvariationsschaltkreis, der mit dem Motorantriebsschaltkreis verbunden ist und ein zusätzliches Stellsignal erzeugt, das dem Stellsignal des Drehgeschwindigkeitsregelschaltkreises überlagert wird, wobei das zusätzliche Stellsignal so aufgebaut ist, um eine Beschleunigung der Drehung des polygonalen Drehspiegels während eines Teils eines Umlaufs einer Drehung des Spiegels zu bilden und um eine Verzögerung der Drehung des Spiegels während eines anderen Teils desselben Umlaufs des Spiegels zu bilden.
Demzufolge wird der Abtastmotor für einen Betrieb unter einer konstanten Drehgeschwindigkeit durch den Drehgeschwindigkeitsregelschaltkreis geregelt und die Drehgeschwindigkeit des Abtastmotors wird innerhalb eines Umlaufs des poygonalen Drehspiegels gemäß einem Drehgeschwindigkeitsvariationssignal variiert, das durch den Drehgeschwindigkeitsvariationsschaltkreis erzeugt wird, um Variationen in dem Abtastabstand und der Abtastgeschwindigkeit, die Gegenstand von mechanischen Fehlern in dem polygonalen Drehspiegel sind, zu korrigieren, so daß der Abtaststrahl unter einer konstanten Periode und unter einer konstanten Abtastgeschwindigkeit reflektiert wird.
Gemäß einer bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung weist die Abtastregeleinrichtung folgende Merkmale auf:
einen Startpositionsdetektor, der an einer Abtaststartposition eines Bereichs, der durch einen Laserstrahl überstrichen wird, angeordnet ist, um den Durchgang des Laserstrahls durch die Abtaststartposition zu ermitteln; und
einen Endpositionsdetektor, der an einer Abtastendposition des Bereichs, der durch den Laserstrahl überstrichen wird, angeordnet ist, um den Durchgang des Laserstrahls durch die Abtastendposition zu ermitteln; wobei der Motorgeschwindigkeitsregelschaltkreis mit dem Motorantriebsschaltkreis verbunden ist und aufweist: einen Blocksignalspeicher, der die Anzahl der Referenztaktimpulse entsprechend den Zeitintervallen zwischen einem Moment, wenn der Startpositionsdetektor ein Ermittlungssignal liefert, und einem Moment, wenn der Endpositionsdetektor ein Ermittlungssignal liefert, zählt und speichert, und zwar als Abtastgeschwindigkeitsdaten für jede reflektierende Oberfläche des polygonalen Drehspiegels; einen Einstellschaltkreis, der die Phase und Amplitude eines Schwankungskorrektursignals, das durch die Digital-Analog-Wandlung der Abtastgeschwindigkeitsdaten, die in dem Blocksignalspeicher gespeichert sind, hervorgerufen wird, einstellt; und einen Komparator zum Vergleich der Abtastgeschwindigkeitsdaten, die in dem vorhergehenden Abtastzyklus erhalten und zuvor in dem Blocksignalspeicher gespeichert wurden, und der Abtastgeschwindigkeitsdaten, die in dem darauffolgenden Abtastzyklus erhalten werden.
Ein Drehgeschwindigkeitsvariationssignal, das durch den Drehgeschwindigkeitsvariationsschaltkreis geliefert wird, wird einem Stellsignal überlagert, das durch den Drehgeschwindigkeitsregelschaltkreis gebildet wird, um den Motorantriebsschaltkreis derart zu steuern bzw. zu regeln, daß der Abtastmotor für einen Betrieb unter einer konstanten Drehgeschwindigkeit angetrieben wird, so daß die Drehgeschwindigkeit des Abtastmotors innerhalb eines Drehwinkels für jede reflektierende Oberfläche des polygonalen Drehspiegels variiert wird, um Fehler in dem Abtastvorgang des Laserstrahls, der durch jede reflektierende Oberfläche des polygonalen Drehspiegels, der mechanischen Fehlern, wie beispielsweise eine exzentrische Befestigung des polygonalen Drehspiegels an der Abtriebswelle des Abtastmotors, unterliegt, und zwar in dem polygonalen Drehspiegel zu korrigieren, so daß der Laserspiegel reflektiert wird, um unter einer konstanten Periode und einer konstanten Abtastgeschwindigkeit über einen konstanten Abtastabstand abzutasten, und wobei dadurch die Druckqualität verbessert wird.
Der Drehgeschwindigkeitsregelschaltkreis regelt den Abtastmotor für einen Betrieb unter einer konstanten Drehgeschwindigkeit, während ein Drehgeschwindigkeitsvariationssignal, das durch den Motorgeschwindigkeitsregelschaltkreis erzeugt wird, einem Stellsignal überlagert wird, das durch den Drehgeschwindigkeitsregelschaltkreis erzeugt wird, so daß die Drehgeschwindigkeit des Abtastmotors innerhalb jedes Umlaufs des polygonalen Drehspiegels variiert wird, um Fehler in der Abtastperiode, der Abtastgeschwindigkeit und dem Abtastabstand des Laserstrahls, der durch den polygonalen Drehspiegel, der mechanischen Fehlern in dem polygonalen Drehspiegel unterliegt, zu korrigieren. Demzufolge tastet der Laserstrahl, der durch den polygonalen Drehspiegel reflektiert wird, den Umfang der photoleitenden Trommel unter einer konstanten Periode und einer konstanten Abtastgeschwindigkeit über einen konstanten Abtastabstand ab, um in einer hohen Druckqualität zu drucken.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die vorstehenden und weitere Aufgabenpunkte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird, in denen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Abtastmotorregeleinheit in einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Schaltkreisdiagramm eines Drehgeschwindigkeitsvariationsschaltkreises zeigt, der in der Abtastmotorregeleinheit der Fig. 1 enthalten ist;
Fig. 3 ein Zeltablaufdiagramm zur Unterstützung bei der Erläuterung der Funktionsweise der Abtastmotorregeleinheit der Fig. 1 zeigt;
Fig. 4 ein Schaltkreisdiagramm eines Drehgeschwindigkeitsvariationsschaltkreises zeigt, der in einer Abtastmotorregeleinheit in einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten ist;
Fig. 5 ein Zeitablaufdiagramm zur Unterstützung bei der Erläuterung der Funktionsweise der Abtastmotorregeleinheit in der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 ein Wellenformdiagramm, das ein Fehlersignal und ein entsprechendes Stellsignal eines 50%-igen Tastverhältnisses zeigt;
Fig. 7 ein Wellenformdiagramm, das ein Fehlersignal und ein entsprechendes Stellsignal darstellt, das dieselbe Breite und dieselbe Amplitude wie das Fehlersignal besitzt, zeigt;
Fig. 8 ein Blockdiagramm einer Abtastmotorregeleinheit in einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 9 eine schematische Draufsicht auf das optische System einer optischen Abtastvorrichtung zeigt;
Fig. 10 ein Schaltkreisdiagramm eines Motorantriebsschaltkreises zeigt, der in der Abtastmotorregeleinheit der Fig. 8 enthalten ist;
Fig. 11 ein Wellenformdiagramm zeigt, das ein Fehlersignal und ein entsprechendes Stellsignal darstellt;
Fig. 12 ein Blockschaltbild einer Abtastmotorregeleinheit in einer vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 13 ein Blockschaltbild eines Motorgeschwindigkeitsregelschaltkreises zeigt, der in der Abtastmotorregeleinheit der Fig. 12 enthalten ist;
Fig. 14 eine schematische Draufsicht auf das optische System einer herkömmlichen optischen Abtastvorrichtung zeigt;
Fig. 15 ein Blockdiagramm einer Abtastmotorregeleinheit zur Regelung des Abtastmotors des optischen Systems der Fig. 14 zeigt; und
Fig. 16 eine Darstellung zur Unterstützung bei der Erläuterung der Anordnung der Punkte, die durch einen fehlerhaften Druckvorgang eines herkömmlichen, optischen Druckers gedruckt sind, zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Erste Ausführungsform (Fig. 1 bis 3)

Ein optisches Abtastsystem, das mit einer Abtastmotorregeleinheit in einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung verbunden ist, ist im Aufbau ähnlich zu derjenigen, die zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 14 beschrieben wurde, und demzufolge wird eine Beschreibung davon weggelassen.
Wie die Fig. 1 zeigt, weist die Abtastmotorregeleinheit einen Drehgeschwindigkeitsregelschaltkreis 7, einen Mischschaltkreis 8, einen Motorantriebsschaltkreis 9 und einen Drehgeschwindigkeitsvariationsschaltkreis 20 auf. Ein Abtastmotor 6 ist in der Schleife des Drehgeschwindigkeitsregelschaltkreises 7, des Mischschaltkreises 8 und des Motorantriebsschaltkreises 9 enthalten.
Der Drehgeschwindigkeitsregelschaltkreis 7 weist einen FG-Synchronisationsschaltkreis 10, der ein FG-Impulssignal von dem Abtastmotor 6 empfängt, einen AFC-Zeitfrequenzdemultiplexer 11 und einen Verriegelungsbereichsermittlungsschaltkreis 12, die in Reihe in dieser Reihenfolge miteinander verbunden sind, einen Frequenz-D/A-Wandler 13 und einen Phasen-D/A-Wandler 14, die parallel miteinander verbunden sind, die mit dem Mischschaltkreis 8 verbunden sind, einen Frequenzdemultiplexer 16, der mit dem FG-Synchronisationsschaltkreis 10 verbunden ist, einen Referenztakterzeugungsschaltkreis 15, der mit dem Frequenzdemultiplexer 16 verbunden ist, und einen Umkehrdrehermittlungsschaltkreis 17, der mit dem Verriegelungsbereichsermittlungsschaltkreis 12 und dem Phasen-D/A-Wandler 14 verbunden ist, auf.
Ein Drehgeschwindigkeitsvariationsschaltkreis 20 Ist mit dem Abtastmotor 6 und dem Mischschaltkreis 8 verbunden. Der Drehgeschwindigkeitsvariationsschaltkreis 20 besteht aus zwei monostabilen Multivibratoren 23 und 24, variablen Widerständen 21 (VR1) und 22 (VR2), die jeweils mit den monostabilen Multivibratoren 23 und 24 verbunden sind, und einem variablen Widerstand 25 (VR3), der mit dem monostabilen Multivibrator 22 verbunden ist.
Wenn der Abtastmotor 6 durch den Motorantriebsschaltkreis 9 angesteuert wird, erzeugt er ein FG-Impulssignal. Der FG-Synchronisationsschaltkreis 10 vergleicht das FG-Impulssignal mit einem Referenztakt, der durch den Referenztakterzeugungsschaltkreis 15 erzeugt wird. Der Abtastmotor 6 wird für einen Betrieb unter einer konstanten Drehgeschwindigkeit auf der Basis der Ergebnisse des Vergleichs geregelt.
Der polygonale Drehspiegel 1 wird durch den Abtastmotor 6 gedreht und demzufolge so geregelt, um einen Abtaststrahl zu reflektieren, und der Zustand des Abtaststrahls wird ermittelt. Wie vorstehend erwähnt ist, wird der Abtaststrahl nicht notwendigerweise in einem konstanten Zustand reflektiert, gerade dann, wenn der polygonale Drehspiegel 1 gleichmäßig mit einer konstanten Drehgeschwindigkeit gedreht wird.
Dementsprechend werden die variablen Widerstände 21 und 22 so eingestellt, um den Drehgeschwindigkeitsvariationsschaltkreis 18 zu veranlassen, ein Drehgeschwindigkeitsvariationssignal zu erzeugen, um die Drehgeschwindigkeit des Abtastmotors 6 innerhalb eines Umlaufs des polygonalen Drehspiegels 1 derart zu variieren, daß die Variationen in dem Abtaststrahl aufgrund mechanischer Fehler in dem polygonalen Drehspiegel 1 aufgehoben werden. Der Abtastmotor 6 ist mit einem Signalgenerator ausgestattet, der nicht dargestellt ist, und zwar unter Verwendung eines Hall-Elements oder ähnlichem, um einen Impuls mit jeder Umdrehung der Abtriebswelle davon zu erzeugen. Der monostabile Multivibrator 23 wird an der Führungs- oder Schleppkante des Impulses aktiviert, der durch den Signalgenerator des Abtastmotors 6 erzeugt wird, um einen Impuls zu erzeugen, der eine Impulsbreite von t&sub1; besitzt, der monostabile Multivibrator 24 wird durch den Impuls aktiviert, der durch den monostabilen Multivibrator 23 erzeugt wird, um einen Impuls zu erzeugen, der eine Impulsbreite von t&sub2; besitzt, und dann wird der variable Widerstand 22 so eingestellt, daß t&sub2;/T (T ist die Periode des Impulssignals, das durch den monostabilen Multivibrator 24 erzeugt wird) etwa 1/2 ist. Der Ausgangspegels des Drehgeschwindigkeitsvariationsschaltkreises 20 wird durch den variablen Widerstand 25 eingestellt. Ein Drehgeschwindigkeitsvariationssignal, das durch den Drehgeschwindigkeitsvariationsschaltkreis 20 gebildet wird, wird einem Drehgeschwindigkeitsregelsignal überlagert, das durch den Drehgeschwindigkeitsregelschaltkreis 7 gebildet wird, um die Drehgeschwindigkeit des Abtastmotors 6 innerhalb jedes Umlaufs des polygonalen Drehspiegels 1 zu variieren. Da t&sub2;/T ungefähr 1/2 ist, beträgt das Tastverhältnis des Ausgangssignals des Drehgeschwindigkeitsvariationsschaltkreises 20 50%, so daß die Drehgeschwindigkeit des polygonalen Drehspiegels 1 weich durch Beschleunigung während eines halben Umlaufs und durch Verzögerung während eines halben Umlaufs geregelt wird. Fig. 6 stellt ein Fehlersignal und ein entsprechendes Drehgeschwindigkeitsvariationssignal dar, das dann erzeugt wird, wenn die Drehgeschwindigkeit des polygonalen Drehspiegels periodisch variiert. Demzufolge werden Fehler in der Abtastgeschwindigkeit des Abtaststrahls aufgehoben.

Zweite Ausführungsform (Fig. 4 und 5)

Eine Abtastmotorregeleinheit in einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist im wesentlichen im Aufbau dieselbe wie diejenige der Abtastmotorregeleinheit in der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß die Abtastmotorregeleinheit der zweiten Ausführungsform zusätzlich mit monostabilen Multivibratoren 28 und 29 ausgestattet Ist, die jeweils mit variablen Widerständen 26 (VR4) und 27 (VR5) versehen und mit dem Ausgang des monostabilen Multivibrators 22 verbunden sind. Demzufolge liefert der Drehgeschwindigkeitsvariationsschaltkreis 20 der Abtastregeleinheit in der zweiten Ausführungsform ein Beschleunigungs- und Verzögerungsimpulssignal. Die Impulsbreite t&sub4; wird durch den variablen Widerstand 26 eingestellt und die Impulsbreite t&sub5; wird durch den variablen Widerstand 27 eingestellt. Wie in Fig. 7 dargestellt ist, ist die Wellenform des Ausgangssignals des Drehgeschwindigkeitsvariationsschaltkreises 20 dieselbe wie das Fehlersignal in der Impulsbreite und Amplitude. Demzufolge wird die Drehgeschwindigkeit des polygonalen Spiegels 1 feinfühlig innerhalb jedes Umlaufs des polygonalen Drehspiegels 1 reguliert.

Dritte Ausführungsform (Fig. 8 bis 11)

Eine Abtastmotorregeleinheit in einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist im wesentlichen dieselbe im Aufbau wie diejenigen der vorstehenden Ausführungsformen und demzufolge sind Teile ähnlich oder entsprechend denjenigen der zuvor unter Bezug auf die Figuren 1, 2 und 4 Beschriebenen durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet und die Beschreibung davon wird weggelassen.
Ein optisches System, das mit der Abtastmotorregeleinheit in der dritten Ausführungsform verbunden ist, ist zusätzlich zu den Komponenten des optischen Systems, das in Fig. 14 dargestellt ist, mit einem Reflektionsspiegel 30 versehen, der an der Abtastendposition des Abtaststrahls angeordnet ist.
Die Abtastmotorregeleinheit weist zusätzlich zu den Komponenten der Abtastmotorregeleinheit, die in Fig. 15 dargestellt ist, einen Endpositionsdetektor 31, der so angeordnet ist, um den Abtaststrahl aufzunehmen, der durch den Reflektionsspiegel 30 reflektiert wird, und einen Motorgeschwindigkeitsregelschaltkreis 32, der mit dem Impulssignalerzeugungsschaltkreis, der nicht dargestellt ist, des Abtastmotors 6 verbunden ist, den Startpositionsdetektor 19, den Endpositionsdetektor 31 und den Mischschaltkreis 8 auf.
Wie in Fig. 10 dargestellt ist, weist der Motorgeschwindigkeitsregelschaltkreis 32 einen Exklusiv-ODER-Schaltkreis 33, der Eingangsanschlüsse besitzt, die jeweils mit dem Startpositionsdetektor 19 und dem Endpositionsdetektor 31 verbunden sind; einen ersten Zähler 34, der einen Eingangsanschluß besitzt, der mit dem Ausgangsanschluß des Exklusiv-ODER-Schaltkreis 33 verbunden ist; und ein UND-Gatter 35, das Eingangsanschlüsse besitzt, die jeweils mit dem 2²-Anschluß und dem 2³-Anschluß des ersten Zählers 34 verbunden sind, und einen Ausgangsanschluß, der mit dem CLEAR-Anschluß des ersten Zählers 34 verbunden ist; und ein UND-Gatter 36, das Eingangsanschlüsse besitzt, die jeweils mit dem 2&sup0;-Anschluß des ersten Zählers 34 und dem Referenztakterzeugungsschaltkreis 15 verbunden sind; einen zweiten Zähler 37, der einen Eingangsanschluß besitzt, der mit dem Ausgangsanschluß des UND-Gatter 36 verbunden ist, einen Speicher 38, der einen Eingangsanschluß besitzt, der mit dem Ausgangsanschluß des zweiten Zählers 37 verbunden ist, einen D/A-Wandler 39, der einen Eingangsanschluß besitzt, der mit dem Speicher 38 verbunden ist; einen monostabilen Multivibrator 41, der mit einem variablen Widerstand 40 (VR6) verbunden ist und einen Eingangsanschluß besitzt, der mit dem Ausgangsanschluß des D/A-Wandlers 39 verbunden ist, und einen variablen Widerstand 42 (VR7), der mit dem Ausgangsanschluß des monostabilen Multivibrators 41 verbunden ist, auf. Der erste Zähler 34 wird gelöscht, wenn die Zählung zwölf erreicht, vorausgesetzt, daß der polygonale Drehspiegel 1 ein hexagonaler Drehspiegel ist, weil der erste Zähler zwei Impulse zählt, d. h. einen Startimpuls und einen Endimpuls für jede reflektierende Oberfläche des polygonalen Drehspiegels 1.
Der Abtastmotor 6 erzeugt, wenn er durch den Motorantriebsschaltkreis 9 angeregelt wird, ein FG-Impulssignal. Der FG-Synchronisationsschaltkreis 10 vergleicht das FG-Impulssignal mit einem Referenztakt, der durch den Referenztakterzeugungsschaltkreis 15 erzeugt wird, und die Abtastmotorregeleinheit regelt den Abtastmotor 6 auf der Basis des Vergleichs, so daß der Abtastmotor 6 unter einer konstanten Drehgeschwindigkeit arbeitet.
Wie vorstehend erwähnt ist, ist der Abtastzustand des Abtastrahls nicht notwendigerweise konstant, gerade dann, wenn der polygonale Drehspiegel 1 gleichmäßig unter einer konstanten Drehgeschwindigkeit gedreht wird, da mechanische Fehler in dem polygonalen Drehspiegel 1 den Reflektionsmodus des polygonalen Drehspiegels 1 beeinflussen. Der Startpositionsdetektor 19 und der Endpositionsdetektor 31 geben Ermittlungssignale an den Exklusiv-ODER-Schaltkreis 33 ab. Dann gibt der Exklusiv-ODER-Schaltkreis 33 ein Ausgangssignal an den ersten Zähler 34 ab. Der erste Zähler 34 wird an dem sechsten Endimpuls (zwölf Ausgangssignale des ersten Zählers 34) gelöscht. Ein Ausgangssignal, das an dem 2&sup0;-Anschluß des ersten Zählers 34 erscheint, entspricht dem Zeitintervall eines Moments, wenn der Abtaststrahl durch den Startpositionsdetektor 19 ermittelt wird, und einem Moment, wenn der Abtaststrahl durch den Endpositionsdetektor 31 ermittelt wird. Das logische Produkt des Ausgangssignals und des Referenztakts, nämlich ein Zeitintervallsignal für die entsprechende, reflektierende Oberfläche 3 des polygonalen Drehspiegels 1, wird zu dem zweiten Zähler 37 zugeführt, und dann wird das Zeitintervallsignal in dem Speicher 38 gespeichert. Ein D/A-Wandler 39 bildet ein abgestuftes Störungssignal entsprechend der Frequenz durch die F/V-Wandlung (Frequenz-Spannungs-Wandlung) der Zeitintervallsignale. Das Störungssignal wird zu dem Motorantriebsschaltkreis 9 als ein Wert entsprechend der Abtastgeschwindigkeit in dem vorhergehenden Abtastzyklus zugeführt. Das Störungssignal wird zu dem Motorantriebsschaltkreis 9 mit einer geeigneten Phase gemäß den Frequenzcharakteristiken des Abtastmotors 6 zugeführt, so daß Fehler in der Abtastgeschwindigkeit für jede reflektierende Oberfläche 3 aufgehoben werden. Fig. 11 stellt ein Beispiel eines solchen Steuermodus dar, in dem ein Stellsignal, das das Fehlersignal aufhebt, zu dem Motorantriebsschaltkreis 9 zugeführt wird.
Demzufolge wird das Störungssignal entsprechend der Unregelmäßigkeit in der Abtastgeschwindigkeit in dem vorhergehenden Umlauf des polygonalen Drehspiegels 1 zu einem Stellsignal, das durch den Drehgeschwindigkeitsregelschaltkreis 7 (PLL-Regelschaltkreis) gebildet wird, erhalten, um die Unregelmäßigkeit in der Abtastgeschwindigkeit zu vermindern. Demzufolge sollen alle Abtaststrahlen, die durch die Reflektionsoberflächen 3 des polygonalen Drehspiegels 1 reflektiert werden, auf den Umfang der photoleitenden Trommel 5 im wesentlichen an derselben Abtastendstellung, obwohl Punkte lokal von der korrekten Stellung innerhalb des Abtastbereichs verschoben sein können, fallen.

Vierte Ausführungsform (Fig. 12 und 13)

Eine Abtastmotorregeleinheit in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 12 und 13 beschrieben, in denen Teile ähnlich oder entsprechend denjenigen, die zuvor in Verbindung mit den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben worden sind, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet werden, und die Beschreibung davon wird weggelassen.
Ein optisches System, das mit der Abtastmotorregeleinheit verbunden ist, ist in der vierten Ausführungsform zusätzlich zu den Bauteilen, die in Fig. 14 dargestellt sind, mit einem Reflektionsspiegel 30 an der Abtastendposition des Abtaststrahls versehen.
Die Abtastmotorregeleinheit weist zusätzlich zu den Bauteilen, die in Fig. 15 dargestellt sind, einen Abtastendpositionsdetektor 31, der den Abtaststrahl, der durch den Reflektionsspiegel 30 reflektiert wird, um die Ankunft des Abtaststrahls an der Abtastendposition zu ermitteln, und einen Motorgeschwindigkeitsregelschaltkreis 43, der Eingangsanschlüsse besitzt, die mit dem Startpositionsdetektor 19 verbunden sind, den Endpositionsdetektor 31 und den Abtastmotor 6, und einen Ausgangsanschluß, der mit dem Mischschaltkreis 8 verbunden ist, der wiederum mit dem Motorantriebsschaltkreis 9 verbunden ist, auf.
Wie in Fig. 13 dargestellt ist, weist der Motorgeschwindigkeitsregelschaltkreis 43 auf: einen Flip-Flop 44, einen Blockimpulserzeugungsschaltkreis 45, einen Schwankungsermittlungsschaltkreis 46, einen Verriegelungsschaltkreis 47, einen Mittelwertbildungsschaltkreis, einen Blocksignalspeicher, einen D/A-Wandler 50, einen Tiefpassfilter 51, einen Schwankungskorrekturschaltkreis 52 und einen Ampitudeneinstellschaltkreis, die in Reihe in dieser Reihenfolge miteinander verbunden sind, auf. Der Amplitudeneinstellschaltkreis 53 ist mit dem Mischschaltkreis 8 verbunden. Ein Referenztakterzeugungsschaltkreis 54, der einen Referenztakt erzeugt, ist mit dem Schwankungsmeßschaltkreis 46 verbunden.
Reset-Einstellschaltkreise 55 und 56, die auf die Abtastgeschwindigkeitsdaten, die in dem Blocksignalspeicher 49 gespeichert sind, eingestellt sind, sind jeweils mit Blockdatenkomparatoren 57 und 58 verbunden. Die Blockdatenkomparatoren 57 und 58 sind mit dem Verriegelungsschaltkreis 47 und jeweils mit einem Maximalwertschaltkreis 59 und einem Minimalwertschaltkreis 60 verbunden. Der Maximalwertschaltkreis 59 und der Minimalwertschaltkreis 60 sind mit einem Subtrahierschaltkreis 62 verbunden, der wiederum mit einem Datenspeicher 61 und einem Komparator 63 verbunden ist. Der Komparator 63 ist über einen Analogschalter 64 mit dem Blocksignalspeicher 49, dem D/A-Wandler 50 und dem Amplitudeneinstellschaltkreis 53 verbunden.
Wie vorstehend erwähnt ist, ist der Abtastzustand des Abtaststrahls nicht notwendigerweise konstant, gerade dann, wenn der polygonale Drehspiegel 1 ungleichmäßig unter einer konstanten Drehgeschwindigkeit gedreht wird, da der Abtastzustand des Abtaststrahls durch mechanische Fehler in dem polygonalen Drehspiegel 1 beeinflußt wird. Die Ankunft des Abtaststrahls an der Abtaststartstellung und an der Abtastendstellung wird durch den Startpositionsdetektor 19 und den Endpositionsdetektor 31 ermittelt. Der Blockimpulserzeugungsschaltkreis 45 erzeugt ein Blockimpulssignal in Abhängigkeit von Ermittlungssignalen, die durch den Startpositionsdetektor 19 und den Endpositionsdetektor 31 geliefert werden. Ein Zeitintervall, in dem das Blockimpulssignal HOCH (HIGH) ist, wird in einem digitalen Modus unter Verwendung des Referenztakts gemessen. Dann arbeitet nur der Drehgeschwindigkeitsregelschaltkreis 7, und der Mittelwertbildungsschaltkreis 48 mittelt Fehler in der Abtastgeschwindigkeit für die reflektierenden Oberflächen 3 aus, um einen Durchschnittsfehler zu erhalten, und speichert den Durchschnittsfehler in dem Blocksignalspeicher 49, bevor der Motorgeschwindigkeitsregelschaltkreis 43 arbeitet. Die Abtastgeschwindigkeitsdaten werden in ein entsprechendes, analoges Signal durch den D/A-Wandler 50 gewandelt, das analoge Signal wird durch den Tiefpaßfilter 51 gefiltert, um ein Schwankungskorrektursignal durch den Schwankungskorrekturschaltkreis 52 zu erhalten. Dann wird das Schwankungskorrektursignal durch den Amplitudeneinstellschaltkreis 53 zu dem Mischschaltkreis 8 zugeführt, um die Drehgeschwindigkeit des Abtastmotors zu regeln. Die Abtastgeschwindigkeit des Abtaststrahls, der durch jede reflektierende Oberfläche 3 des polygonalen Drehspiegels 1 reflektiert wird, die durch den Verriegelungsschaltkreis 47 geliefert wird, wird mit der vorab eingestellten Abtastgeschwindigkeit des Laserstrahls verglichen, der durch dieselbe reflektierende Oberfläche 3 in dem vorangegangenen Abtastzyklus reflektiert ist, wobei die Differenz zwischen dem Maximum und dem Minimum innerhalb des Blocks durch den Subtraktionsschaltkreis 62 ermittelt wird, wobei die Differenz mit den Daten des vorhergehenden Abschnitts durch den Komparator 63 verglichen wird, und dann wird die Drehgeschwindigkeit des Abtastmotors 6 so geregelt, daß die Phase und Amplitude auf optimale Werte korrigiert werden. Dies bedeutet, daß die Phase und die Amplitude in einem digitalen Modus so eingestellt werden, daß der absolute Wert der Differenz zwischen dem Maximum und dem Minimum innerhalb des Blocks auf ein Minimum reduziert wird.
Anfangsdaten, die in den Preset-Schaltkreisen 55 und 56 oder in dem Blocksignalspeicher 49 gespeichert sind, können Abtastgeschwindigkeitsdaten sein, die in einem ROM oder ähnlichem beim Aufbau der Abtastmotorregeleinheit als eine festgelegte Konstante gespeichert werden. Allerdings ist es, da die Abtastgeschwindigkeit einer Variation infolge der Alterung des optischen Systems und einer Variation in der Umgebungsbedingung unterworfen wird, erforderlich, die Anfangsdaten durch Einstellung des Druckers oder vor dem Start des Druckvorgangs zu erneuern. Bei der Erneuerung der Anfangsdaten müssen die Daten nur durch den Drehgeschwindigkeitsregelschaltkreis 7 verarbeitet werden, während der Motorgeschwindigkeitsregelschaltkreis 43 von dem Mischschaltkreis 8 abgetrennt wird.

Claims

1. Abtastmotorregeleinrichtung zur Regelung der Drehgeschwindigkeit eines Abtastmotors (6) zum Drehen eines polygonalen Drehspiegels (1) zum Reflektieren eines Laserstrahls für einen Abtastvorgang, die aufweist:

einen Drehgeschwindigkeitsregelschaltkreis (7), der ein FG-Impulssignal, das durch den Abtastmotor erzeugt wird, mit einem Referenztakt vergleicht und ein Stellsignal bildet, das auf der Basis der Phasenabweichung der Frequenzabweichung des FG-Impulssignals von dem Referenztakt bestimmt wird;

einen Motorantriebsschaltkreis (9), der mit dem Drehgeschwindigkeitsregelschaltkreis verbunden ist und eine Motorantriebsspannung entsprechend dem Stellsignal erzeugt, das dorthin von dem Drehgeschwindigkeitsregelschaltkreis zugeführt wird, um den Abtastmotor für einen Betrieb unter einer konstanten Drehgeschwindigkeit anzutreiben; gekennzeichnet durch

einen Drehgeschwindigkeitsvariationsschaltkreis (20), der mit dem Motorantriebsschaltkreis verbunden ist und ein zusätzliches Stellsignal erzeugt, das dem Stellsignal des Drehgeschwindigkeitsregelschaltkreises überlagert wird, wobei das zusätzliche Stellsignal so aufgebaut ist, um eine Beschleunigung der Drehung des polygonalen Drehspiegels während eines Teils eines Umlaufs der Drehung des Spiegels zu bilden und um eine Verzögerung der Drehung des Spiegels während eines anderen Teils desselben Umlaufs des Spiegels zu bilden.

2. Abtastmotorregeleinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Drehgeschwindigkeitsvariationsschaltkreis ein Ausgangssignal einer Wellenform liefert, die ein Tastverhältnis von 50- besitzt.

3. Abtastmotorregeleinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Drehgeschwindigkeitsvariationsschaltkreis ein Ausgangssignal einer Wellenform liefert, das dieselbe Impulsbreite und dieselbe absolute Amplitude besitzt.

4. Abtastmotorregeleinrichtung gemäß Anspruch 1 zur Regelung der Drehgeschwindigkeit eines Abtastmotors zur Drehung eines polygonalen Drehspiegels zum reflektieren eines Laserstrahls für einen Abtastvorgang, gekennzeichnet durch

einen Startpositionsdetektor (19), der an einer Abtaststartposition eines Bereichs, der durch einen Laserstrahl überstrichen wird, angeordnet ist, um den Durchgang des Laserstrahls durch die Abtaststartposition zu ermitteln; und

einen Endpositionsdetektor (31), der an einer Abtastendposition des Bereichs, der durch den Laserstrahl überstrichen wird, angeordnet ist, um den Durchgang des Laserstrahls durch die Abtastendposition zu ermitteln;

wobei der Motorgeschwindigkeitsregelschaltkreis (43) mit dem Motorantriebsschaltkreis verbunden ist und aufweist: einen Blocksignalspeicher (49), der die Anzahl der Referenztaktimpulse entsprechend den Zeitintervallen zwischen einem Moment, wenn der Startpositionsdetektor ein Ermittlungssignal liefert, und einem Moment, wenn der Endpositionsdetektor ein Ermittlungssignal zählt und speichert, und zwar als Abtastgeschwindigkeitsdaten für jede reflektierende Oberfläche des polygonalen Drehspiegels; einen Einstellschaltkreis (49, 50, 51, 52, 53), der die Phase und die Amplitude eines Schwankungskorrektursignals, das durch die Digital/Analog-Wandlung der Abtastgeschwindigkeitsdaten, die in dem Blocksignal gespeichert sind, hervorgerufen wird, einstellt; und einen Komparator (63) zum Vergleich der Abtastgeschwindigkeitsdaten, die in dem vorhergehenden Abtastzyklus erhalten und zuvor in dem Blocksignalspeicher gespeichert wurden, und der Abtastgeschwindigkeitsdaten, die in dem darauffolgenden Abtastzyklus erhalten werden.