Die Erfindung betrifft eine Regelkreis- Einrichtung für Fotosetzgeräte nach Anspruch 1.

Es ist bekannt, in einem Fotosetzgerät (Fotobelichter) den Vorschubmotor für den Schlitten, der einen Spiegelkopfmotor trägt, als Schrittmotor auszuführen. Damit ist die Regelkreis-Einrichtung auf einen Schrittmotor ausgerichtet, wodurch zwar eine weitgehende Genauigkeit des Vorschubs und damit der durch einen Laserstrahl erzeugten Lichtpunkte auf einem fotoempfindlichen Bahnmaterial erreicht werden kann (DE-33 18 311 C2).

Jedoch ist ein solches sehr anspruchsvolles Element eines Fotobelichters nicht ohne Probleme. Der Schrittmotor arbeitet in einem Start-Stop-Betrieb, was bedeutet, daß der Motor nicht kontinuierlich, sondern schrittweise rotiert.

Diese Technik unterliegt gewissen Beschränkungen. Das Starten und Stoppen verbraucht beträchtliche Energie. Außerdem wurden Drehmomentschwankungen und Vibrationen festgestellt. Als Folge können Probleme bei der Cross-Scan-Positionierung auftreten (Zeitschrift "Deutscher Drucker" Nr. 34 vom 10. 9. 92, Seite 26 bis 37).

Der Trend solcher Transportsysteme geht daher in Richtung auf Servo- Direktantriebe.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, bei den Trommelbelichtern (Fotosetzgeräten) eine schnellere und trotzdem hochgenaue Regelung für Servo-Direktantriebe zu schaffen, die nicht nur in X-Richtung. sondern auch in Y-Richtung eine hochgenaue Synchronisation der Bewegungen bewirkt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß unter Vermeidung eines Schrittmotors und dessen schädlichen Wirkungen eine weitestgehende Synchronisation zwischen den Bewegungen des Vorschubmotors in X-Richtung und den Bewegungen des Spiegelkopfmotors in Y-Richtung stattfindet. Diese Genauigkeit liegt in einem Bereich von 1 bis 2 µm, so daß die größtmöglichen Auflösungen auf dem fotoempfindlichen Bahnmaterial erzielt werden können. Dadurch ergeben sich höchstgenaue und scharfe Bilder, sei es von Abbildungen, sei es von Schriftzeichen jeglicher Art.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben. Demgemäß ist vorgesehen, daß in dem Drehzahlregelkreis das Istsignal für Drehzahl und Drehwinkel an einem Knotenpunkt in eine Drehzahl- und eine Drehwinkel-Information verzweigt ist und daß in einer Sollwert-Signalleitung an einem weiteren Knotenpunkt das Sollwert-Signal in eine Drehzahl-Information und eine Drehwinkel- Information verzweigt ist. Eine solche Einrichtung gestattet, eine zweischleifige Regelung auszuführen und dementsprechend genaue Stellgrößen zu erzeugen.

Weitere Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß der durch einen ersten, an dem Spiegelkopfmotor angebrachten Inkremental-Encoder erfaßte Sollwert über einen Frequenz-Spannungsumformer als analoger Sollwert dem Drehzahlregelkreis zugeleitet wird, daß über einen zweiten Inkremental-Encoder auf der von dem Vorschubmotor angetriebenen Gewindespindel und über einen Frequenz-Verdoppler ein analoger Istwert erzeugt wird, daß aus einem Vergleich des analogen Sollwerts und des analogen Istwerts ein Fehler-Signal ermittelt wird, das über einen PID- Regler dem Vorschubmotor als Stellgröße zugeleitet wird. Das Prinzip der Erfindung beruht u. a. auf dem Sollwert-Signal des sehr schnell laufenden Spiegelkopfmotors, der mit Drehzahlen zwischen 10.000 und 20.000 Umdrehungen pro Minute betrieben wird. Hierbei gelingt es, gegenüber dem relativ langsam laufenden Vorschubmotor (Gleichstrommotor) das notwendige "Übersetzungs-Verhältnis" zwischen der Impulszahl des Inkremental-Encoders am Spiegelkopfmotor und der Impulszahl des weiteren Inkremental-Encoders auf der Achse der vom Vorschubmotor angetriebenen Vorschubspindel in das gewünschte Verhältnis zu setzen.

Hierbei ist ferner vorteilhaft, daß der synchronisierten Drehzahlregelung zwischen Spiegelkopfmotor und Vorschubmotor ein Drehwinkelregelkreis überlagert ist.

Eine Verbesserung der Erfindung besteht darin, daß für den Drehwinkelregelkreis der Sollwert aus dem ersen Inkremental-Encoder abgeleitet ist, daß ein Drehwinkel-Istwert von dem zweiten Inkremental-Encoder abgeleitet ist und daß ein Vergleich Soll-/Istwert in einem Frequenz-Phasen-Komparator ein Fehlersignal liefert, das an einen PI-Regler weitergeleitet und über den PID-Regler dem Vorschubmotor als Stellgröße zugeleitet wird. Damit ist der Vorteil verbunden, auf einfache Weise die zweite Schleife zu verwirklichen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich daraus, daß der durch den ersten Inkremental-Encoder an dem Spiegelkopfmotor erfaßte Sollwert zusätzlich einem weiteren Frequenz-Phasen-Komparator zugeführt wird, dessen Fehlersignal über ein Loop-Filter einen spannungsgesteuerten Oszillator derart steuert, daß zwischen dem durch einen Frequenz-Teiler heruntergeteilten Oszillator-Signal (Istwert) und dem Sollwert-Signal Frequenz- und Phasengleichheit besteht. Diese Gestaltung ermöglicht es, den von dem ersten Inkremental-Enkoder abgeleiteten Frequenzwert, der zum Enkodersignal bezüglich Frequenz und Phase in einem festen Verhältnis steht, an eine Main-Light-Steuerung weiterzuleiten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild mit den beiden Schleifen des Drehzahlregelkreises und des Drehwinkelregelkreises und

Fig. 2 ein Blockschaltbild für die Synchronisation des Datenstromes, aus dem über einen Laserstrahl die Pixel auf dem lichtempfindlichen Bahnmaterial gebildet werden.

Fig. 3 ein Blockschaltbild für die Entsorgung des Belichtungsergebnisses.

Die Regeleinrichung für ein Fotosetzgerät bzw. eine Belichtungstrommel enthält einen an eine Leistungsplatine 1 mit Stromversorgung über eine Dreiphasenleitung 1a angeschlossenen Spiegelkopfmotor 2, der Laserstrahlen radial ablenkt (Y-Richtung) und einen Vorschubmotor 3, der einen den Spiegelkopfmotor tragenden Schlitten in Richtung der Achse des Spiegelkopfmotors 2 kontinuierlich verschiebt (X-Richtung). Der Vorschubmotor 3 treibt den Schlitten über ein Getriebe 3a an.

Für eine Synchronisation der übertragenen Bewegungen des Vorschubmotors 3 in X-Richtung und eine drehende Übertragung von fokussierten fokussierten in Y-Richtung ist eine zumindest zweischleifige Regelung, bestehend aus einem Drehzahlregelkreis 4 und einem Drehwinkelregelkreis 5 vorgesehen. Der Vorschubmotor 3 besteht vorteilhafterweise aus einem Gleichstrommotor. Die aus den beiden Regelkreisen 4 und 5 stammenden Istwert-Signale werden an einer Vergleichsstelle 6 mit einem Sollwert-Signal verglichen, das aus dem mit Geschwindigkeiten von 10.000 bis 20.000 u/min umlaufenden Spiegelkopfmotor 2 abgeleitet ist.

Die so erhaltene Stellgröße wird dem Gleichstrom-Vorschubmotor 3 als Analogsignal bzw. Stellgröße zugeleitet.

Der Drehwinkelregelkreis 5 wird als Weg-Information an einen Knotenpunkt 7 über eine Istwert-Signalleitung 5a abgezweigt, so daß an dem Knotenpunkt 7 ein Istwert-Signal in eine Drehzahl- und eine Drehwinkel-Information verzweigt wird. In einer Sollwert-Signalleitung 8 ist ein weiterer Knotenpunkt 9 vorgesehen, wobei das Sollwert-Signal von dem Spiegelkopfmotor 2 her in eine Drehzahl-Information 9a und eine Drehwinkel-Information 8a verzweigt wird.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus Fig. 1: Der durch einen ersten, an dem schnellaufenden Spiegelkopfmotor 2 angebrachten Inkremental-Encoder 10 erfaßte Sollwert wird über eine Sollwert-Signalleitung 9a und über enen Frequenz-/Spannungsumformer 11 und einen Sollwert-Abgleicher 12 als analoger Sollwert dem Drehzahlregelkreis 4 zugeführt. Ferner wird der Istwert von einem zweiten Inkremental-Encoder 13, der auf einer den Vorschub übertragenden Gewindespindel 14 angebracht ist, über einen Frequenzverdoppler 15 und einen Frequenz-Spannungsumformer 16 analog erzeugt.

Für den Drehwinkelregelkreis 5 ist der Sollwert aus dem ersten Inkremental-Encoder 10 abgeleitet und ein Drehwinkel-Istwert wird von dem zweiten Inkremental-Encoder 13 abgeleitet. Ein Vergleich Soll-Istwert erfolgt in einem Frequenz-Phasen-Komparator 19, wobei ein Fehlersignal erzeugt wird, das an einen PI-Regler 20 und von dort der Vergleichsstelle 6 zugeführt wird.

Außerdem werden der Vergleichsstelle 6 die analogen Drehzahlsignale der Sollwert-Signalleitung 9a und der Istwert-Signalleitung 7a zugeführt. Das resultierende Fehlersignal der Vergleichsstelle 6 wird über einen PID-Regler 17 und einen Leistungsverstärker 18 dem Vorschubmotor 3 als analoge Stellgröße zugeleitet.

Auch der Datenstrom, der durch den Laserstrahl von dem Spiegelkopfmotor 2 übertragen wird, ist mit den beiden Bewegungen in X- und Y-Richtung in bestimmten Verhältnissen abgestimmt (Fig. 2). Der durch den ersten Inkremental-Encoder 10 an dem Spiegelkopfmotor 2 erfaßte Sollwert wird zusätzlich einem weiteren Frequenz-Phasen-Komparator 21 zugeführt, dessen Fehlersignal über ein Loop-Filter 22 einen spannungsgesteuerten Oszillator 23 steuert. Hierbei wird zwischen dem durch einen Frequenz- Teiler 24 heruntergeteilten Oszillator-Signal (Istwert) und dem Sollwert-Signal Frequenz- und Phasengleichheit erzielt. Das zwischen dem Oszillator und dem Frequenzteiler 24 abgezweigte Signal wird über eine Signalleitung 25 an eine Platine 26 einer Hauptlichtsteuerung weitergeleitet.

Von dem ersten Inkremental-Encoder 10 ist ferner eine Signalleitung 27 für einen Synchronimpuls an die Hauptlichtsteuerung mit 50 MHz Systemtakt geführt (vgl. Fig. 1 und 2).

Die vorstehend beschriebene Erfindung beschäftigt sich somit u. a. mit dem folgenden Problem:

Die Exzentrizität der Enkoderscheibe eines Drehgebers bewirkt eine sinusförmige Phasenmodulation des inkrementalen Ausgangssignals. Dabei entspricht die modulierende Frequenz der Drehfrequenz. Für das Belichtungsergebnis bedeutet dies entsprechende geometrische Verzerrungen.

Dieses Problem wird im Prinzip wie folgt gelöst:

Ein Sinus-Oszillator 28, dessen Ausgangsspannung bezüglich Amplitude und Phasenlage einstellbar ist, wird mit der Drehfrequenz des Drehgebers synchronisiert. Hierfür kann das Referenz-Signal 27 (1 Puls pro Umdrehung) benutzt werden. Die so erzeugte Sinus-Spannung moduliert einen dem Inkrementalsignal-Ausgang des Drehgebers nachgeschalteten Phasenmodulator 29 derart, daß die ursprünglich vorhandene Phasenmodulation gerade kompensiert wird (s. Fig. 3).

Bezugszeichenliste

1 Leistungsplatine mit Stromversorgung

1a Dreiphasenleitung

2 Spiegelkopfmotor (Y-Richtung)

3 Vorschubmotor (X-Richtung)

3a Getriebe

4 Drehzahlregelkreis

5 Drehwinkelregelkreis

5a Istwert-Signalleitung

6 Vergleichsstelle

7 Knotenpunkt

7a Istwert-Signalleitung

8 Sollwert-Signalleitung

8a Sollwert-Signalleitung

9 weiterer Knotenpunkt

9a Sollwert-Signalleitung

10 erster Inkremental-Encoder

10a Sollwert-Signalleiter

11 Frequenz-Spannungsumformer

12 Sollwert-Abgleicher

13 zweiter Inkremental-Encoder

14 Gewindespindel

15 Frequenzverdoppler

16 Frequenzspannungsumformer

17 PID-Regler

18 Verstärker

19 Frequenz-Phasen-Komparator

20 PI-Regler

21 weiterer Frequenz-Phasen-Komparator

22 Loop-Filter

23 Oszillator

24 Frequenzteiler

25 Signalleitung

26 Platine für MLC

27 Signalleitung (Referenz-Signal)

27a Signalleitung (Inkremental-Signal)

28 Sinus-Oszillator

29 Phasen-Modulator