JP2000221435A - 露光記録装置 - Google Patents

露光記録装置

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JP2000221435A
JP2000221435A JP11022301A JP2230199A JP2000221435A JP 2000221435 A JP2000221435 A JP 2000221435A JP 11022301 A JP11022301 A JP 11022301A JP 2230199 A JP2230199 A JP 2230199A JP 2000221435 A JP2000221435 A JP 2000221435A
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JP11022301A
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Ichiro Miyagawa
一郎 宮川
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】簡易な構成により、記録媒体の副走査方向に対
する画像むらが生じることのない高精度な画像を形成す
ることのできる露光記録装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】半導体レーザLDから出力されたレーザビ
ームLは、結像光学系16を構成する1/2波長板30
により偏光方向が調整された後、偏光光学素子32によ
って正常光Loおよび異常光Leに分離され、記録フイ
ルムFに導かれる。この場合、記録フイルムFの副走査
方向(矢印Y方向)に分離して集光された正常光Loお
よび異常光Leが合成されることで、略矩形状の強度分
布を有する合成パターンが形成され、この合成パターン
から副走査方向(矢印Y方向)にむらのない画像を形成
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの光によ
り記録媒体を走査し、画像を記録する露光記録装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】画像記録の分野において、画像処理の施
されたデジタル信号に基づき、レーザ光学系を駆動制御
し、記録媒体に面積変調による画像を露光記録するレー
ザ記録装置が用いられている。なお、画像が露光記録さ
れた記録媒体は、必要に応じて現像機に供給され、潜像
から顕像に変換される。
【0003】ここで、レーザ光源としては、例えば、単
一横モード半導体レーザや光ファイバレーザ等のコヒー
レント光源、あるいは、高出力が得られる光ファイバカ
ップルドレーザ等のインコヒーレント光源が用いられて
いる。特に、ガスレーザに比較して、小型軽量、高効
率、長寿命等の利点を有する半導体レーザが注目されて
おり、この半導体レーザを組み込んだレーザ記録装置が
開発されている。
【0004】ところで、前記のコヒーレント光源を用い
た場合、記録媒体上に形成されるレーザビームの集光ス
ポットの強度分布はガウス分布状になる。
【0005】また、光ファイバカップルドレーザの場
合、レーザビームが光ファイバによって記録媒体近傍ま
で導かれるため、強度分布が略一様な円形の集光スポッ
トが得られる。ここで、レーザ記録装置では、通常、副
走査搬送される記録媒体の主走査方向にレーザビームを
走査させることで2次元画像を形成しているため、円形
の集光スポットからなるレーザビームの光エネルギが主
走査方向に積分され、これによって副走査方向にガウス
分布に近い形状の強度分布が生じる。
【0006】記録媒体上でのレーザビームの積分強度
が、図12に示すように、副走査方向に対してガウス分
布状である場合、レーザビームの強度が変動したり、レ
ーザビームの集光点と記録媒体との位置にずれが生じる
と、特性AまたはBに示すように積分強度が変動するた
め、記録媒体の発色閾値によって決定される発色範囲が
aまたはbのように変動し、それが画像の濃度むらとし
て出現してしまう。この濃度むらは、例えば、主走査方
向に対して直線的なエッジを有する画像の場合、前記エ
ッジの位置が副走査方向にゆらいだ画像となってしま
う。また、記録媒体に感度むらがある場合や現像機に現
像むらがある場合においても、発色閾値が変動すること
になるため、同様にして画像むらが出現してしまう。
【0007】そこで、本出願人は、記録媒体上でのレー
ザビームの強度分布を副走査方向に略矩形状とすること
により、画像むらの出現を抑制することのできる技術を
提案している(特願平10−60196号)。このよう
な強度分布を得ることのできる光源としては、横多モー
ド半導体レーザや単一横モードが活性層方向に配列され
たアレイ半導体レーザ等を挙げることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、これらの光
源においては、強度分布の全体形状は略矩形状となる
が、複数の光源を副走査方向に配列した場合と同様、図
13に示すように、強度分布に凹凸の発生することがあ
る。従って、高精度な画像記録を行うためには、凹凸の
極小値が記録媒体の発色閾値よりも大きくなるように、
光源の出力を増大させたり、できるだけ極小値と極大値
との差が小さい光源を選択する、といった対策が必要に
なる場合がある。
【0009】本発明は、前記の課題を考慮してなされた
ものであり、簡易な構成により光の強度分布を略矩形状
とし、画像むらのない高精度な画像を形成することので
きる露光記録装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に係る露光記録装
置では、副走査方向に対して広がりを有した強度分布か
らなる光のパターンを結像光学系を介して記録媒体上に
結像させる際、複数パターン生成手段によって前記記録
媒体の副走査方向に複数のパターンを生成し、これらを
合成することにより、副走査方向に対して略矩形状の強
度分布を示す合成パターンを生成することができる。
【0011】この場合、光強度の変動、記録媒体の発色
閾値の変動、合成パターンの結像位置と記録媒体との位
置ずれ等によらず、画像むらのない高精度な画像を記録
することができる。
【0012】なお、光源としては、強度分布のパターン
を略矩形状とすることのできる横多モード半導体レーザ
やアレイ半導体レーザを用いることができる。また、結
像光学系にアパーチャ部材を挿入し、パターンの副走査
方向両端部での形状を整形すれば、さらに矩形状に近い
パターンを得ることができる。
【0013】また、複数のパターンは、光を正常光と異
常光とに分離する偏光光学素子や、頂点が光軸上に設定
され、光を光軸を中心として副走査方向に対称に分離す
るプリズム等を用いて生成することができる。
【0014】偏光光学素子を用いる場合には、正常光と
異常光との光量の配分を等しくするため、偏光した光を
出力する光源と偏光光学素子との間に1/2波長板や1
/4波長板を配設し、これらを光軸を中心として回動制
御可能に構成することが望ましい。また、プリズムを用
いる場合には、分離された偏光が干渉しないように、副
走査方向の一方の光を導く面に1/2波長板を配設し、
偏光方向が直交するように構成することが望ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】図1および図2は、本発明の露光
記録装置が適用されるレーザ記録装置10を示す。この
レーザ記録装置10は、露光ヘッド12から出力された
レーザビームLをドラム14上に装着された記録フイル
ムF(記録媒体)に照射することで、面積変調画像を記
録するようにしたものである。なお、記録フイルムFに
は、ドラム14が矢印X方向(主走査方向)に回転し、
露光ヘッド12が矢印Y方向(副走査方向)に移動する
ことで、2次元画像が形成される。また、面積変調画像
とは、レーザビームLをオンオフ制御することで、記録
フイルムF上に複数の画素を形成し、その画素の占める
面積によって所定の階調が得られるようにした画像であ
る。
【0016】露光ヘッド12は、略直線偏光からなるレ
ーザビームLを出力する半導体レーザLD(光源)と、
レーザビームLのニアフィールドパターンを記録フイル
ムFに結像する結像光学系16とを備える。なお、半導
体レーザLDとしては、図13に示すように、記録フイ
ルムFの副走査方向(矢印Y方向)に対して所定の幅を
有する強度分布のパターンを形成する横多モード半導体
レーザ、あるいは、複数の単一横モードが活性層方向に
配列されたアレイ半導体レーザを用いることができる。
また、このような強度分布を有するものであれば、他の
光源を用いることもできる。
【0017】結像光学系16は、半導体レーザLDから
出力されたレーザビームLのニアフィールドパターンを
記録フイルムF上に結像する光学系であり、半導体レー
ザLD側より、コリメータレンズ28、1/2波長板3
0、偏光光学素子32、シリンドリカルレンズ34、3
6、38、40、集光レンズ42が順に配列されてい
る。なお、シリンドリカルレンズ34および38は、レ
ーザビームLを副走査方向(矢印Y方向)にのみ集光す
る整形光学素子であり、シリンドリカルレンズ36およ
び40は、レーザビームLを主走査方向(矢印X方向)
にのみ集光する整形光学素子である。
【0018】1/2波長板30は、コリメータレンズ2
8によってコリメートされた略直線偏光からなるレーザ
ビームLの偏光方向を調整するもので、光学軸が1/2
波長板30の入射面に沿った方向に設定されており、図
1に示す矢印θ方向に回転制御可能に構成される。
【0019】偏光光学素子32は、光学軸が互いに直交
する2つの一軸性結晶44、46を張り合わせ、レーザ
ビームLを記録フイルムFの副走査方向(矢印Y方向)
に対して正常光Loおよび異常光Leに分離するもの
(Rochonプリズム)で、例えば、図3に示すように、レ
ーザビームLの入射側に配置される一軸性結晶44の光
学軸がレーザビームLの光軸に平行に設定され、レーザ
ビームLの出射側に配置される一軸性結晶46の光学軸
が副走査方向(矢印Y方向)と直交する方向に設定され
る。この場合、正常光Loは、偏光光学素子32を直進
し、異常光Leは、偏光光学素子32によって副走査方
向(矢印Y方向)に屈折される。なお、偏光光学素子3
2としては、一軸性結晶44の光学軸がレーザビームL
の光軸に直交し、一軸性結晶46の光学軸が副走査方向
(矢印Y方向)と直交する方向に設定されるもの(Woll
aston プリズム)であってもよい。
【0020】本実施形態のレーザ記録装置10は、基本
的には以上のように構成されるものであり、次に、その
作用効果について説明する。
【0021】画像情報に応じて変調され、半導体レーザ
LDより出力されたレーザビームLは、コリメータレン
ズ28によって平行光束とされた後、1/2波長板30
に入射する。1/2波長板30に入射した略直線偏光で
あるレーザビームLは、その偏光方向が調整されて偏光
光学素子32に供給される。この場合、例えば、1/2
波長板30の光学軸の方向に対するレーザビームLの偏
光方向をθとすると、1/2波長板30を透過したレー
ザビームLの偏光方向は、−θとなる。従って、1/2
波長板30を光軸の周りに回動制御することにより、任
意の偏光方向からなるレーザビームLを偏光光学素子3
2に導くことができる。
【0022】偏光光学素子32に供給されたレーザビー
ムLは、各一軸性結晶44、46を透過する際に正常光
Loと異常光Leとに分離される。この場合、一軸性結
晶44においては、レーザビームLが光学軸に沿って進
行するため、正常光Loと異常光Leとに分離されない
が、一軸性結晶46においては、レーザビームLの進行
方向と光学軸とが直交し、且つ、光学軸の方向が副走査
方向(矢印Y方向)と直交する方向に設定されているた
め、正常光Loは直進するが、異常光Leは副走査方向
(矢印Y方向)に所定角度屈折されて出射することにな
る。なお、異常光Leの屈折角度φは、偏光光学素子3
2の光軸方向に対する厚みや材質によって任意に調整す
ることができる。
【0023】ここで、偏光光学素子32によって副走査
方向(矢印Y方向)に分離された正常光Loおよび異常
光Leの強度は、前段に配置されている1/2波長板3
0によって同じ強度に調整することができる。すなわ
ち、1/2波長板30を光軸を中心として回動制御し、
レーザビームLの偏光方向が一軸性結晶46の光学軸方
向に対して略45゜となるように調整することにより、
正常光Loの強度と異常光Leの強度とを同じに設定す
ることができる。
【0024】なお、1/2波長板30の代わりに1/4
波長板を用い、この1/4波長板を光軸を中心として回
動制御することで偏光光学素子32に入射するレーザビ
ームLが円偏光となるように構成した場合であっても、
同様にして正常光Loの強度と異常光Leの強度を同じ
に設定することができる。また、結像光学系16に供給
されるレーザビームLは、直線偏光に限定されるもので
はなく、楕円偏光や円偏光であってもよいことは勿論で
ある。
【0025】副走査方向(矢印Y方向)に分離され、強
度の調整された正常光Loおよび異常光Leは、シリン
ドリカルレンズ34、38によって副走査方向(矢印Y
方向)のみが整形される一方、シリンドリカルレンズ3
6、40によって主走査方向(矢印X方向)のみが整形
され、集光レンズ42を介してドラム14上の記録フイ
ルムFにニアフィールドパターンとして結像される。
【0026】この場合、記録フイルムF上では、図4に
示すように、正常光Loによる強度分布のニアフィール
ドパターンPoと、異常光Leによる強度分布のニアフ
ィールドパターンPeとが副走査方向(矢印Y方向)に
合成され、合成パターンPoeが得られる。すなわち、
ニアフィールドパターンPoの極大値、極小値をニアフ
ィールドパターンPeの極小値、極大値に対応させるよ
うに、偏光光学素子32を用いてニアフィールドパター
ンPoおよびPeの副走査方向(矢印Y方向)に対する
ずれ量を調整することにより、凹凸の少ない合成パター
ンPoeを得ることができる。
【0027】従って、このような合成パターンPoeを
用いて画像を記録した場合、レーザビームLの強度変
動、レーザビームLの結像位置と記録フイルムFとの光
軸方向に対する位置ずれ等があっても、発色範囲cの変
動は極めて小さく、副走査方向(矢印Y方向)に対して
画像むらが出現することはない。また、強度分布の変動
(凹凸)が少ないため、半導体レーザLDの出力を増大
させることなく、高精度な画像を安定して形成すること
ができる。さらに、強度分布の変動(凹凸)が少ない半
導体レーザLDを厳選する必要もなく、結果的にコスト
を低減させることができる。
【0028】なお、図2の仮想線で示すように、副走査
方向(矢印Y方向)に対して一定の幅の開口部47を有
するアパーチャ部材48を、シリンドリカルレンズ34
と36との間の集光部分に配置すれば、合成パターンP
oeの副走査方向(矢印Y方向)に対する形状をさらに
矩形状に近い形状とすることができ、一層良好な画像を
形成することができる。
【0029】図5は、他の実施形態のレーザ記録装置5
0を示す。なお、図1および図2に示すレーザ記録装置
10と同一の構成要素には、同一の参照符号を付し、そ
の説明を省略する。
【0030】レーザ記録装置50を構成する結像光学系
52は、図1および図2に示す結像光学系16を構成す
る偏光光学素子32の代わりに、シリンドリカルレンズ
36および38間のレーザビームLの発散する部位に一
軸性結晶54を配設して構成される。この場合、一軸性
結晶54の光学軸の方向は、レーザビームLの光軸方向
と副走査方向(矢印Y方向)との間となるように設定さ
れる。なお、一軸性結晶54は、集光レンズ42と記録
フイルムFとの間のレーザビームLが集光する部位に配
設してもよい。
【0031】1/2波長板30により偏光方向が調整さ
れ、シリンドリカルレンズ34により副走査方向(矢印
Y方向)に発散状態とされたレーザビームLは、図6に
示すように、一軸性結晶54により正常光Loおよび異
常光Leに分離される。この場合、正常光Loに対する
一軸性結晶54の屈折率は、光学軸の方向によらず一定
であるため、レーザビームLの光軸上の仮想発光点fo
から射出されてシリンドリカルレンズ38に導かれる。
一方、異常光Leに対する一軸性結晶54の屈折率は、
レーザビームLの入射方向と光学軸の方向とによって異
なり、前記光学軸がレーザビームLの光軸方向と副走査
方向(矢印Y方向)との間に設定されているため、レー
ザビームLの光軸から副走査方向(矢印Y方向)に所定
量変位した仮想発光点feから射出されてシリンドリカ
ルレンズ38に導かれる。
【0032】この結果、正常光Loおよび異常光Leの
ニアフィールドパターンは、シリンドリカルレンズ3
8、40および集光レンズ42を介して記録フイルムF
上の副走査方向(矢印Y方向)に所定量ずれた位置に夫
々集光されることにより、図1および図2に示す実施形
態の場合と同様に、図4に示す略矩形状の強度分布を得
ることができる。
【0033】図7は、他の実施形態のレーザ記録装置6
0を示す。なお、図1および図2に示すレーザ記録装置
10と同一の構成要素には、同一の参照符号を付し、そ
の説明を省略する。
【0034】レーザ記録装置60を構成する結像光学系
62は、図1および図2に示す結像光学系16を構成す
る1/2波長板30および偏光光学素子32の代わり
に、シリンドリカルレンズ40と集光レンズ42との間
にプリズム64を配設して構成される。この場合、プリ
ズム64は、図8に示すように、レーザビームLの光軸
に対して副走査方向(矢印Y方向)に対称に傾斜する出
射面66a、66bを有する。
【0035】プリズム64に入射したレーザビームL
は、出射面66a、66bにおいて屈折され、副走査方
向(矢印Y方向)にずれた2組のレーザビームL1およ
びL2として記録フイルムFに導かれ、同様にして、図
4に示す積分強度からなる強度分布を得ることができ
る。なお、プリズム64の入射面側を傾斜面として構成
することもできる。また、出射面66a、66bまたは
入射面の傾斜方向は、光軸に対して対称であればよく、
例えば、プリズム64を凹レンズ状に構成してもよい。
【0036】図9は、図8に示すプリズム64の入射面
の中、レーザビームL1を生成する側に1/2波長板6
8を配設したものである。この場合、1/2波長板68
の光学軸の方向を略直線偏光であるレーザビームLの偏
光方向に対して45゜に設定することにより、レーザビ
ームL1の偏光方向をレーザビームL2の偏光方向に対
して90゜とすることができる。これにより、レーザビ
ームL1およびL2が記録フイルムF上で干渉すること
がなく、副走査方向(矢印Y方向)に対して矩形状とな
る強度分布を得ることができる。
【0037】図10は、半導体レーザLDから出力され
たレーザビームLのファーフィールドパターンを記録フ
イルムF上に結像する結像光学系70の構成を示す。な
お、図5に示すレーザ記録装置50と同一の構成要素に
は、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【0038】結像光学系70は、半導体レーザLD側よ
り集光レンズ72、1/2波長板30、一軸性結晶5
4、シリンドリカルレンズ36、40、集光レンズ42
を順に配列して構成される。
【0039】この場合、半導体レーザLDは、集光レン
ズ72の焦点距離fの位置に配置されており、集光レン
ズ72は、半導体レーザLDから出力されたレーザビー
ムLのファーフィールドパターンを集光レンズ72の後
側主点位置から焦点距離fの所(二点鎖線で示す。)に
結像する。このファーフィールドパターンは、主走査方
向に対してガウス分布状となっているので、シリンドリ
カルレンズ36、40を用いてその方向にのみ整形した
後、集光レンズ42を介して記録フイルムFに結像され
る。
【0040】このようにして、図1および図2に示すニ
アフィールドパターンを用いた場合と同様に、副走査方
向(矢印Y方向)に対して略矩形状となるファーフィー
ルドパターンを記録フイルムF上に結像し、むらのない
画像を形成することができる。
【0041】図11は、図10に示す結像光学系70の
ファーフィールドパターンが形成される位置に、図2の
場合と同様に、副走査方向(矢印Y方向)に対するビー
ム整形を行うアパーチャ部材86を配置したものであ
る。この場合、副走査方向(矢印Y方向)に対してさら
に矩形状に近い強度分布からなるファーフィールドパタ
ーンを記録フイルムF上に結像することができ、これに
よって、一層好適な画像を形成することができる。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る露光
記録装置によれば、レーザビームの記録媒体上における
強度分布を副走査方向に対して略矩形状とすることがで
きるため、記録媒体の発色閾値の変動やレーザビームの
強度変動等の影響を受けることが殆どなく、副走査方向
に対する画像むらが好適に抑制される。このように、極
めて簡易な構成により、記録媒体の副走査方向に対する
画像むらが生じることのない画像を形成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態のレーザ記録装置の斜視構成図であ
る。
【図2】図1に示すレーザ記録装置の平面構成図であ
る。
【図3】図2に示す偏光光学素子の作用説明図である。
【図4】2つのニアフィールドパターンを合成して得ら
れる合成パターンの説明図である。
【図5】他の実施形態に係るレーザ記録装置の平面構成
図である。
【図6】図5に示す一軸性結晶の作用説明図である。
【図7】他の実施形態に係るレーザ記録装置の平面構成
図である。
【図8】図7に示すプリズムの作用説明図である。
【図9】図7に示すプリズムに1/2波長板を設けた構
成の説明図である。
【図10】他の実施形態に係るレーザ記録装置の平面構
成図である。
【図11】図10に示すレーザ記録装置におけるファー
フィールドパターンが形成される位置にアパーチャ部材
を配設した場合の平面構成図である。
【図12】従来のガウス分布状の強度分布を有する光源
を用いた場合の画像むら発生の説明図である。
【図13】副走査方向に広がりを有したレーザビームの
合成前の強度分布の説明図である。
【符号の説明】
10、50、60…レーザ記録装置 12…露光ヘッド 14…ドラム 16、52、6
2、70…結像光学系 30、68…1/2波長板 32…偏光光学素
子 44、46、54…一軸性結晶 64…プリズム F…記録フイルム LD…半導体レー

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】副走査方向に対して広がりを有した強度分
    布からなる光を出力する光源を用いて記録媒体を主走査
    し、画像を記録する露光記録装置であって、 前記光源から出力された光のパターンを記録媒体上に結
    像する結像光学系と、 前記光のパターンを前記記録媒体上の前記副走査方向に
    対して複数生成する複数パターン生成手段とを備え、 複数の前記パターンを重畳させることで前記副走査方向
    に対して略矩形状の強度分布からなる合成パターンを生
    成し、前記合成パターンにより前記記録媒体を主走査す
    ることを特徴とする露光記録装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の装置において、前記光源
    は、横多モード半導体レーザであることを特徴とする露
    光記録装置。
  3. 【請求項3】請求項1記載の装置において、前記光源
    は、アレイ半導体レーザであることを特徴とする露光記
    録装置。
  4. 【請求項4】請求項1〜3のいずれかに記載の装置にお
    いて、前記結像光学系は、前記光源から出力される光の
    ニアフィールドパターンを前記記録媒体上に結像するこ
    とを特徴とする露光記録装置。
  5. 【請求項5】請求項1〜3のいずれかに記載の装置にお
    いて、前記結像光学系は、前記光源から出力される光の
    ファーフィールドパターンを前記記録媒体上に結像する
    ことを特徴とする露光記録装置。
  6. 【請求項6】請求項1〜3のいずれかに記載の装置にお
    いて、前記結像光学系は、前記パターンにおける前記副
    走査方向の両端部をけるアパーチャ部材を有することを
    特徴とする露光記録装置。
  7. 【請求項7】請求項1記載の装置において、前記複数パ
    ターン生成手段は、前記光を正常光と異常光とに分離す
    る偏光光学素子であることを特徴とする露光記録装置。
  8. 【請求項8】請求項7記載の装置において、前記偏光光
    学素子は、前記光が略平行光束となる部位に配設され、
    前記正常光と前記異常光とを異なる角度で射出すること
    を特徴とする露光記録装置。
  9. 【請求項9】請求項7記載の装置において、前記偏光光
    学素子は、前記光が発散する部位または集光する部位に
    配設され、前記正常光と前記異常光とを前記副走査方向
    に対する異なる位置から射出することを特徴とする露光
    記録装置。
  10. 【請求項10】請求項7記載の装置において、前記光源
    と前記偏光光学素子との間には、偏光した前記光の光軸
    を中心として回動制御可能な1/2波長板または1/4
    波長板が配設され、前記偏光光学素子から射出される前
    記正常光と前記異常光の光量配分を前記1/2波長板ま
    たは前記1/4波長板の回動角度によって制御すること
    を特徴とする露光記録装置。
  11. 【請求項11】請求項7記載の装置において、前記偏光
    光学素子は、一軸性結晶であることを特徴とする露光記
    録装置。
  12. 【請求項12】請求項1記載の装置において、前記複数
    パターン生成手段は、前記光の光軸上に頂点が設定さ
    れ、前記光軸を中心として前記光を前記副走査方向に対
    称に分離するプリズムであることを特徴とする露光記録
    装置。
  13. 【請求項13】請求項12記載の装置において、前記プ
    リズムには、前記光軸を中心として対称となる副走査方
    向の一方の面に1/2波長板が配設されることを特徴と
    する露光記録装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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