JP2006189505A - インナードラム露光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 当初に設定された副走査方向の光ビーム分離幅を維持しながら解像度を切り替えて高速露光処理を可能とする、インナードラム露光装置を提供する。
【解決手段】 光源側の光学系で、画像信号に基づいて変調されて出射されたレーザビームLa、Lbを偏光ビームスプリッター38で偏光合波し、右円偏光と左円偏光にして出射されたレーザビームLa、Lbを、走査手段16の光路上に配置された1/4波長板26で互いに直交した直線偏光に変換してから一軸性結晶の光学素子28を通すことにより分離されたマルチビームによって露光処理を行う。このとき、一軸性結晶の光学素子28によって設定される走査面上でのビームスポットの分離幅を、インナードラム露光装置で解像度を変更しても走査面上に形成される画像の走査ムラが許容範囲に収まるようにして、適切な画像を形成できるようにする。
【選択図】 図1
【解決手段】 光源側の光学系で、画像信号に基づいて変調されて出射されたレーザビームLa、Lbを偏光ビームスプリッター38で偏光合波し、右円偏光と左円偏光にして出射されたレーザビームLa、Lbを、走査手段16の光路上に配置された1/4波長板26で互いに直交した直線偏光に変換してから一軸性結晶の光学素子28を通すことにより分離されたマルチビームによって露光処理を行う。このとき、一軸性結晶の光学素子28によって設定される走査面上でのビームスポットの分離幅を、インナードラム露光装置で解像度を変更しても走査面上に形成される画像の走査ムラが許容範囲に収まるようにして、適切な画像を形成できるようにする。
【選択図】 図1
Description
この発明は、光ビームの走査光学系により円筒ドラム内面に配置した感光面を走査して露光処理するためのインナードラム露光装置(内面走査型光ビーム走査露光装置)に関する。
一般に、円筒ドラムの内周面上に配置した記録媒体の感光面に、光偏向器でレーザ等の光ビームを導いて走査露光処理を行うインナードラム露光装置(内面走査型光ビーム走査露光装置)が広く用いられている。なお、画像が露光記録された記録媒体は、必要に応じて自動現像機にかけられて、記録媒体上に形成された潜像が顕像に変換される。このようなインナードラム露光装置は、高速露光処理を可能とするためマルチビーム化することが要望されている。
従来、インナードラム露光装置をマルチビーム化する技術には、偏光を利用してマルチビーム化する方式がある。このような方式のインナードラム露光装置では、光ビーム出力部によって、互いに回転方向が逆回りの2本の円偏光とされた各光ビームを、互いの光軸を一致させるよう合成した合成光ビームとしてスピナー側へ出力する。このスピナーは、一軸性の結晶および反射板によって、合成光ビームの進行方向を、インナードラムの内面に向かう方向に変える。
また、1/4波長板および一軸性の結晶(ウォラストンプリズム)の働きによって、合成光ビームを、円偏光の回転方向に応じて角度を変え2本の光ビームに分離し、さらに、スピナーの主走査モータ等によって、これら光学素子である1/4波長板、一軸性の結晶および反射板を中心軸回りに一体回転させることによって、複数の光ビームにより、ドラム内面の感光記録媒紙を走査し、画像記録を行うものが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
このようなインナードラム露光装置におけるインナードラム式マルチビーム露光系では、記録媒体に記録される画像の解像度を切り替えられるようにすることが望まれている。そこで、このようなインナードラム式マルチビーム露光装置では、画像の解像度の切り替えを可能に構成するために、スピナーの回転軸装置に一体的に回転されるように装着された1/4波長板、一軸性の結晶(ウォラストンプリズム)を、スピナーの回転軸装置に対して光の入射方向を軸にして回転調整することにより解像度に対応させて副走査方向のビーム分離幅を可変するように構成することが考えられる。
しかし、このように構成する場合には、毎分数万回転という超高速で回転することが要求されるスピナーの回転軸装置上に解像度を切り替えるための機構を装着すると、スピナーの回転軸装置が大型化し重量が大きくなるので、スピナー回転軸装置の回転スピードを低く制限せねばならなくなり、ドラム内面の感光記録媒紙を走査露光して画像の記録を行うための書き込み速度が遅くなるという問題が生じる。
特開平5−27188号公報
本発明は、上述した問題に鑑み、当初に設定された副走査方向の光ビーム分離幅を維持しながら解像度を切り替えて高速露光処理を可能とする、インナードラム露光装置を新たに提供することを目的とする。
本発明の請求項1に記載のインナードラム露光装置は、光源側から画像信号に基づいて各々独立して変調されて出射された二つのレーザビームを偏光ビームスプリッターで偏光合波して走査手段としての光偏向器の反射面へ向けて出射する光源側の光学系と、光源側の光学系から入射した右円偏光と左円偏光との二つのレーザビームを互いに直交した直線偏光に変換するよう、反射面を設けた光偏向器の回転軸に一体的に配置された1/4波長板と、反射面を設けた光偏向器の回転軸に一体的に配置され、解像度を10%以下の小幅に切り替え可能とするため、1/4波長板で、互いに直交した直線偏光に変換された二つのレーザビームを、各々異なる位置から出射することにより、走査面上での副走査方向のビームスポットの分離幅D3を、下記式から求めて設定された一軸性結晶の光学素子と、
式 D3=(D1+D2)/2±D4
(ただし、第1の解像度に対応した第1のビームスポットの間隔をD1とし、解像度を10%以下の小幅に切り替えるときの第2の解像度に対応した第2のビームスポットの間隔をD2とし、D4は副走査方向の設計上の許容誤差とする。)
走査手段を解像度に対応して移動制御する副走査移動手段と、を有することを特徴とする。
式 D3=(D1+D2)/2±D4
(ただし、第1の解像度に対応した第1のビームスポットの間隔をD1とし、解像度を10%以下の小幅に切り替えるときの第2の解像度に対応した第2のビームスポットの間隔をD2とし、D4は副走査方向の設計上の許容誤差とする。)
走査手段を解像度に対応して移動制御する副走査移動手段と、を有することを特徴とする。
本発明の請求項2に記載のインナードラム露光装置は、光源側から画像信号に基づいて各々独立して変調されて出射された二つのレーザビームを偏光ビームスプリッターで偏光合波し、二つのレーザビームを右円偏光と左円偏光にして走査手段としての光偏向器の反射面へ向けて出射する光源側の光学系と、光源側の光学系から入射した右円偏光と左円偏光との二つのレーザビームを互いに直交した直線偏光に変換するよう、反射面を設けた光偏向器の回転軸に一体的に配置された1/4波長板と、反射面を設けた光偏向器の回転軸に一体的に配置され、解像度を10%以下の小幅に切り替え可能とするため、1/4波長板で、互いに直交した直線偏光に変換された二つのレーザビームを、プリズム状の水晶板で形成され、常光線と異常光線とを異なる角度方向に出射して分離することにより、走査面上での副走査方向のビームスポットの分離幅D3を、下記式から求めて設定された一軸性結晶の光学素子と、
式 D3=(D1+D2)/2±D4
(ただし、第1の解像度に対応した第1のビームスポットの間隔をD1とし、解像度を10%以下の小幅に切り替えるときの第2の解像度に対応した第2のビームスポットの間隔をD2とし、D4は副走査方向の設計上の許容誤差とする。)
走査手段を解像度に対応して移動制御する副走査移動手段と、を有することを特徴とする。
式 D3=(D1+D2)/2±D4
(ただし、第1の解像度に対応した第1のビームスポットの間隔をD1とし、解像度を10%以下の小幅に切り替えるときの第2の解像度に対応した第2のビームスポットの間隔をD2とし、D4は副走査方向の設計上の許容誤差とする。)
走査手段を解像度に対応して移動制御する副走査移動手段と、を有することを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載のインナードラム露光装置において、一軸性結晶の光学素子による副走査方向の走査面上でのビームスポットの分離幅D3を、10.3μm±0.3μmに設定したことを特徴とする。
前述のように構成することにより、インナードラム露光装置で解像度を10%以下の小幅に切り替えても、一軸性結晶の光学素子により設定される走査面上でのビームの分離幅を、分離幅の製作誤差、副走査方向の振動や送り速度変化等があっても最適に画像を形成できるようにしているので、走査面上に形成される画像の走査ムラが許容範囲に収まるようにして、適切な画像を形成する処理ができる。さらに、光偏向器の回転軸装置等に解像度を切り替えるための機構を装着しなくても良いので、光偏向器の回転速度を高く設定し、高速露光処理をすることができる。
また、一軸性結晶の光学素子を水晶板で構成した場合には、水晶を十分な精度を持つように加工することが容易であり、廉価に製造可能であるので、廉価な装置を提供できる。また、水晶は、結晶光軸の傾斜角度に対する分割幅の特性を利用して所要の機能を持つ一軸性結晶の光学素子を容易に構成することができる。
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のインナードラム露光装置において、解像度が2R0dpiを標準に設定され、解像度を2R0dpiからR0dpiに変更して記録する場合に、2R0dpiの解像度で露光処理する状態において、一軸性結晶の光学素子で分離される2本のレーザビームで同一の画像情報を露光するように構成したことを特徴とする。
本発明の請求項5に記載のインナードラム露光装置は、光源側から画像信号に基づいて各々独立して変調されて出射された二つのレーザビームを偏光ビームスプリッターで偏光合波して出射する光源側の光学系と、光源側の複数の光学系における、少なくとも一つの光学系の光路上で、光ビームを偏向制御するように配置された光偏向手段と、光偏向手段で偏向制御された光ビームと、偏向制御された光ビーム以外の光源側の複数の光学系から出射された光ビームとの内、少なくとも一方の光ビームの一部を反射させ他方の光ビームの一部を通過させる作用によって、光源側の複数の光学系から出射された複数の光ビームを合成する合成部材と、合成部材で合成された複数の光ビームを、インナードラムの支持体に載置した記録媒体上に、相互に副走査方向に所定間隔を開けて結像させて走査露光を行う光偏向器と、偏光ビームスプリッター後方に、光偏向器で走査される前に直線偏光を右あるいは左円偏光に変換するための少なくとも一つの1/4波長板と、反射面を設けた光偏向器の回転軸上に配置され、入射される右円偏光と左円偏光とが同軸合波されたレーザビームを互いに直交した直線偏光に変換する、1/4波長板と、反射面を設けた光偏向器の回転軸に一体的に配置され、解像度を10%以下の小幅に切り替え可能とするため、1/4波長板で、互いに直交した直線偏光に変換された二つのレーザビームを、記録媒体上で所定間隔を開けて結像させたときの走査面上での副走査方向のビームスポットの分離幅D3を、下記式から求めて設定された一軸性結晶の光学素子と、
式 D3=(D1+D2)/2±D4
(ただし、第1の解像度に対応した第1のビームスポットの間隔をD1とし、解像度を10%以下の小幅に切り替えるときの第2の解像度に対応した第2のビームスポットの間隔をD2とし、D4は副走査方向の設計上の許容誤差とする。)
光偏向器を解像度に対応して移動制御する副走査移動手段と、を有することを特徴とする。
式 D3=(D1+D2)/2±D4
(ただし、第1の解像度に対応した第1のビームスポットの間隔をD1とし、解像度を10%以下の小幅に切り替えるときの第2の解像度に対応した第2のビームスポットの間隔をD2とし、D4は副走査方向の設計上の許容誤差とする。)
光偏向器を解像度に対応して移動制御する副走査移動手段と、を有することを特徴とする。
上述のように構成することにより、インナードラム露光装置で解像度を10%以下の小幅に切り替えても、一軸性結晶の光学素子により設定される走査面上でのビームの分離幅を、分離幅の製作誤差、副走査方向の振動や送り速度変化等があっても最適に画像を形成できるようにしているので、走査面上に形成される画像の走査ムラが許容範囲に収まるようにして、適切な画像を形成する処理ができる。さらに、光偏向器の回転軸装置等に解像度を切り替えるための機構を装着しなくても良いので、光偏向器の回転速度を高く設定し、高速露光処理をすることができる。また、光源側の複数の光学系から出射された画像信号に基づいて変調された光ビームを、合成部材を利用することにより光源側の複数の光学系から出射された複数の光ビームを合成して光偏向器へ導く。そして光偏向器が、合成部材から入射される複数の光ビームを、インナードラムの支持体に載置した記録媒体上に、相互に副走査方向に所定間隔を開けて結像させて走査露光を行うことによりマルチビームによる高速露光処理を可能とする。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載のインナードラム露光装置において、一軸性結晶の光学素子による走査面上での副走査方向のビームスポットの分離幅D3を、20.6μm±0.2μmに設定したことを特徴とする。
本発明の請求項7に記載のインナードラム露光装置は、光源側から画像信号に基づいて各々独立して変調されて出射された二つのレーザビームを偏光ビームスプリッターで偏光合波して出射する光源側の光学系と、光源側の複数の光学系における、少なくとも一つの光学系の光路上で、光ビームを偏向制御するように配置された光偏向手段と、光偏向手段で偏向制御された光ビームを集光する集光レンズと、偏向制御された光ビームを除く光源側の複数の光学系から出射された光ビームを集光する集光レンズと、光偏向手段で偏向制御された光ビームの集光位置と、偏向制御された光ビームを除く光源側の複数の光学系から出射された光ビームの集光位置とが、異なる位置に設定された反射部と透過部とに対応するように配置され、少なくとも一方の光ビームを反射部で反射させ、他方の光ビームを透過部で通過させることにより、偏向制御された光ビームを除く光源側の複数の光学系から出射された光ビームの光路と、偏向制御された光ビームの光路とが平行となる状態で走査手段に入射するよう設定する部分的光学機能部材と、部分的光学機能部材で設定された光路を通って入射される複数の光ビームを、インナードラムの支持体に載置した記録媒体上に、相互に副走査方向に所定間隔を開けて結像させて走査露光を行う光偏向器と、偏光ビームスプリッター後方に、光偏向器で走査される前に直線偏光を右あるいは左円偏光に変換するための少なくとも一つの1/4波長板と、反射面を設けた光偏向器の回転軸上に配置され、入射される右円偏光と左円偏光とが同軸合波されたレーザビームを互いに直交した直線偏光に変換する、1/4波長板と、反射面を設けた光偏向器の回転軸に一体的に配置され、解像度を10%以下の小幅に切り替え可能とするため、1/4波長板で、互いに直交した直線偏光に変換された二つのレーザビームを、記録媒体上で所定間隔を開けて結像させたときの走査面上での副走査方向のビームスポットの分離幅D3を、下記式から求めて設定された一軸性結晶の光学素子と、
式 D3=(D1+D2)/2±D4
(ただし、第1の解像度に対応した第1のビームスポットの間隔をD1とし、解像度を10%以下の小幅に切り替えるときの第2の解像度に対応した第2のビームスポットの間隔をD2とし、D4は副走査方向の設計上の許容誤差とする。)
光偏向器を解像度に対応して移動制御する副走査移動手段と、を有することを特徴とする。
式 D3=(D1+D2)/2±D4
(ただし、第1の解像度に対応した第1のビームスポットの間隔をD1とし、解像度を10%以下の小幅に切り替えるときの第2の解像度に対応した第2のビームスポットの間隔をD2とし、D4は副走査方向の設計上の許容誤差とする。)
光偏向器を解像度に対応して移動制御する副走査移動手段と、を有することを特徴とする。
上述のように構成することにより、インナードラム露光装置で解像度を10%以下の小幅に切り替えても、一軸性結晶の光学素子により設定される走査面上でのビームの分離幅を、分離幅の製作誤差、副走査方向の振動や送り速度変化等があっても最適に画像を形成できるようにしているので、走査面上に形成される画像の走査ムラが許容範囲に収まるようにして、適切な画像を形成する処理ができる。さらに、光偏向器の回転軸装置等に解像度を切り替えるための機構を装着しなくても良いので、光偏向器の回転速度を高く設定し、高速露光処理をすることができる。また、光源側の複数の光学系から出射された画像信号に基づいて変調された光ビームを、部分的光学機能部材を利用することにより光源側の複数の光学系から出射された複数の光ビームを合成して光偏向器へ導く。そして光偏向器が、部分的光学機能部材側から入射される複数の光ビームを、インナードラムの支持体に載置した記録媒体上に、相互に副走査方向に所定間隔を開けて結像させて走査露光を行うことによりマルチビームによる高速露光処理を可能とする。
請求項8に記載の発明は、請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載のインナードラム露光装置において、一軸性結晶の光学素子より光路下流側に、各光ビームの偏光方向を制御する偏光制御素子と、偏光制御素子を通った各光ビームを副走査方向に分割する分割素子とを配置して、各光ビームを副走査方向に略等光量で分割するように構成したことを特徴とする。
上述のように構成することにより、各々の光ビームを、それぞれ、偏光制御素子と分割素子とを用いて、副走査方向に略等光量で集光スポットが隣接して重ね合わされるように分割することによって、各々の光ビームを副走査方向に対してより矩形形状に近く、主走査方向に対しても絞られてシャープな状態のスポット形状とすることにより、記録画素の品質を高めることが可能となる。
請求項9に記載の発明は、請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載のインナードラム露光装置において、一軸性結晶の光学素子より光路下流側に、互いに直交した直線偏光とされ分離された各光ビームを右円偏光と左円偏光とに偏光する1/4波長板と、右円偏光の光ビームと左円偏光の光ビームとをそれぞれ副走査方向に略等光量で分割する一軸性結晶とを配置して、構成したことを特徴とする。
上述のように構成することにより、各々の光ビームを、それぞれ、1/4波長板と一軸性結晶とを用いて、副走査方向に略等光量で集光スポットが隣接して重ね合わされるように分割することによって、各々の光ビームを副走査方向に対してより矩形形状に近く、主走査方向に対しても絞られてシャープな状態のスポット形状とすることにより、記録画素の品質を高めることが可能となる。
本発明のインナードラム露光装置によれば、走査手段であるスピナーの回転軸装置等に解像度を切り替えるための機構を装着することなく、当初に設定された副走査方向のビーム分離幅を維持しながら解像度を小幅に切り替えて高速露光処理を可能とするという効果がある。
本発明のインナードラム露光装置に係わる第1実施の形態について図1を参照しながら説明する。図1の概略構成図に示すように、インナードラム露光装置10は、円弧内周面形状(円筒内周面の一部を構成する形状)の支持体12を母体として構成されており、この支持体12の内周面に沿って記録媒体14(フォトポリマー版若しくは通常のPS版又は銀塩タイプの感光材料等)を支持するようになっている。
なお、このインナードラム露光装置10では、図示しない記録媒体14の供給排出装置によって、未記録の記録媒体14を供給し支持体12の内周面に確実に密着させて沿わせた状態に係着してから露光処理を行い、また露光処理済みの記録媒体14を支持体12から外部へ排出する操作を行う。
このインナードラム露光装置10には、支持体12の円弧中心位置に、走査手段(光偏向器)としてのスピナーミラー装置16を配設する。このスピナーミラー装置16は、円柱状の回転軸部材18を、その中心軸を回転軸(支持体12の円弧中心軸と一致する)として駆動源であるモータ20によって回動可能に構成する。
この光偏向器であるスピナーミラー装置16の回転軸部材18の先端部には、回転軸線に対して45°の角度をなす反射鏡面18Aを形成する。この走査手段としてのスピナーミラー装置16は、図示しない副走査移動手段によって、支持体12の円弧中心軸の軸線方向(図1の矢印C方向)に解像度に対応して移動制御される。このスピナーミラー装置16は、中央制御装置21で制御されるスピナードライバ22によってモータ20の回転制御がされる。
図1に示すように、このインナードラム露光装置10では、マルチビーム方式によって記録媒体14の記録面上を主走査するため、スピナーミラー装置16側にマルチビーム(複数の光ビーム)を投射する光源側の光学系を設ける。
この光源側の光学系は、略直線偏光からなるレーザビームLa、Lbを光量変調して出力する第1、第2の2つの半導体レーザ光源(LD)30A、30B(光ビーム出力手段)と、第1、第2の半導体レーザ光源30A、30Bからそれぞれ出射されたレーザビームLa、Lbを記録媒体14の露光面上にそれぞれ集光する集光光学系とを備える。これら第1、第2の2つの半導体レーザ光源30A、30Bには、それぞれ中心光強度が高く、中心から離れるに従って光強度が徐々に低くなる強度分布からなる単一横モード半導体レーザを用いることができる。
また、このインナードラム露光装置10では、ビーム分割を行って支持体12の内周面上に配置した記録媒体14の記録面上を主走査するよう構成する。
このため、スピナーミラー装置16側には、回転軸部材18に対して一体に回動するよう固着したホルダ24に、光路の上流側から順に1/4波長板26と一軸性結晶の光学素子28とを固定して配置する。これら1/4波長板26と一軸性結晶の光学素子28とは、重ね合わせて光学素子用の透明な接着剤で一体に接着して構成しても良い。
なお、ここで一軸性結晶の光学素子28とは、例えば、これに円偏光した光ビームを入射させたとき、図5に示すように、光ビームが常光線Poと異常光線Peとに等光量で光ビームを分離し、かつ常光線Poと異常光線Peとを互いに平行シフトさせるものである。
図1に示すように、ホルダ24は、例えば円筒形に形成し、反射鏡面18Aで反射された光ビームを記録媒体14側へ通過させるための開口を穿設して形成する。
なお、これら1/4波長板26と一軸性結晶の光学素子28とは、スピナーミラー装置16における反射鏡面18Aの前方の光路中に配置し、図示しない別途設けた支持手段によって反射鏡面18Aと一体的に回動するよう装着して構成しても良い。
この1/4波長板26は、右円偏光と左円偏光との各光ビームを互いに直交した直線偏光の光ビームに変換可能に構成する。
一軸性結晶の光学素子28は、例えば、二つの互いに直交した直線偏光ビームの一方の偏光ビームを副走査方向に平行シフトさせる(二つの直線偏光した光ビームを、各々異なる位置から平行に出射する)水晶板で構成する。図5に示すように、この水晶板である一軸性結晶の光学素子28は、水晶の結晶光軸を、光の結晶入射面の法線に対して45°傾けた構造となるように製作する。
ここで、分離間隔の精度を±0.1μmにする場合には、厚み精度を±18μm程度にすればよいので、この水晶板は、十分な精度を持つように加工することが容易であり、廉価に製造可能である。さらに、一軸性結晶の光学素子28の材料として利用する水晶は、材料的に安定で低コストであるという利点を持つ。また、一軸性結晶の光学素子28の材料として利用する水晶は、図3に示す結晶光軸の傾斜角度に対する分割幅の特性を有するので、この水晶の特性に則って所要の機能を持つ一軸性結晶の光学素子28を構成することができる。
なお、この一軸性結晶の光学素子28は、水晶以外の一軸性の結晶を材料として構成しても良い。
この一軸性結晶の光学素子28は、例えば、方解石、リチウムナイオベイト等の一軸性の材料を用いて構成してもよい。ここで、方解石を用いた場合には厚みを薄くできるため、重量を抑えることができ、スピナーミラー装置16の回転速度の制限を抑制できるという利点がある。この場合は、1/4波長板26と方解石製の一軸性結晶の光学素子28を、接着して使用しても良い。
本第1実施の形態に係わるインナードラム露光装置10は、使用者の使用目的に対応して、例えば、解像度を、2400dpiから2438dpi、さらに2540dpi等へと、解像度を約10%の範囲で小幅に切り換えて使用できるように構成し、インナードラム露光装置10の商品価値を向上させることができるようにする。
このインナードラム露光装置10は、2本のマルチビーム露光系において、当初に設定された副走査方向のビーム分離幅を維持しながら解像度を切り替えて高速露光処理を可能に構成する。このため、このインナードラム露光装置10では、一軸性結晶の光学素子28により分離して出射された2本のレーザビームLa、Lbが光偏向器であるスピナーミラー装置16で反射され記録媒体14の走査面上に副走査方向の記録画素1画素分に対応する所定間隔離れた位置に、二つのレーザビームLa、Lbが集光される。
また、この2本のマルチビーム露光系を備えたインナードラム露光装置10では、解像度を切り替えても、記録媒体14の走査面上に副走査方向の記録画素1画素分に対応する所定間隔離れた位置に二つのレーザビームLa、Lbを集光させて露光処理された画像に表れる走査ムラが許容範囲内に収まるように構成する。
そこで、このインナードラム露光装置10では、スピナーミラー装置16に装着する一軸性結晶の光学素子28によって走査面上で分離するレーザビームLa、Lbによるスポットa、bの間隔をムラの見えない間隔に設定して構成する。
このため、例えば、切り替えられる第1の解像度に対応した第1のビームスポットa、bの間隔がD1であり、切り替えられる第2の解像度に対応した第2のビームスポットa、bの間隔がD2であり、副走査方向の設計上の許容誤差がD4である場合に、一軸性結晶の光学素子28がレーザビームLa、Lbを分離して、走査面上で集光されるビームスポットa、bの副走査方向の設定間隔D3を、式 D3=(D1+D2)/2±D4より求めて設定する。
このインナードラム露光装置10では、例えば、解像度2400dpiのときのビームスポットa、bの間隔が10.6μmであり、切り替え後の解像度2540dpiのときのビームスポットa、bの間隔が10μmである場合に、一軸性結晶の光学素子28が分離して集光させるビームスポットa、bの間隔を、これら各解像度におけるビームスポットa、bの間隔の中心にあたる10.3μm近傍に設定する。
すなわち、このインナードラム露光装置10では、一軸性結晶の光学素子28による走査面上でのビームの分離幅を10.3μm±0.3μmに設定することによって、使用者の使用目的に対応して解像度を、例えば、2400dpiから2438dpi、さらに2540dpi等へと、解像度を約10%の範囲で小幅に切り換えて使用できる。
このような2本のマルチビーム露光系を備えたインナードラム露光装置10では、走査面上でのビームの分離幅に1μm程度までの間隔誤差があっても形成された画像の走査ムラが許容範囲に収まることが実験及び経験則で解っているので、一軸性結晶の光学素子28による走査面上でのビームの分離幅の設計中心値を10.3μmに設定すれば分離幅の製作誤差、副走査方向の振動や送り速度変化等があっても最適に画像を形成する処理ができる。
また、この2本のマルチビーム露光系を備えたインナードラム露光装置10では、例えば、解像度を最も頻繁に露光処理に利用する2400dpi(2R0dpi)を標準に設定する。そして、例えば、このインナードラム露光装置10で、解像度を2400dpi(2R0dpi)から1200dpi(R0dpi)に変更して記録する時には、2400dpi(2R0dpi)の解像度で露光処理する状態において、一軸性結晶の光学素子28で分離される2本のレーザビームLa、Lbで同一の画像情報を露光すれば、対応できる。なお、解像度を4800dpi(2R0dpi)を標準に設定し、解像度を4800dpi(2R0dpi)から2400dpi(R0dpi)に変更して記録するようにしても良い。
また、上述したインナードラム露光装置10では、一軸性結晶の光学素子28として2本のレーザビームLa、Lbを平行に出射するよう分離するものについて説明したが、この一軸性結晶の光学素子28を、図6に示すように、プリズム状の水晶板250を一枚用いて、2本のレーザビームLa、Lbを異なる角度方向に出射して分離するように構成しても良い。
このプリズム状の水晶板250は、方解石に比べて屈折率異方性の小さいプリズム状に形成した水晶を一枚用い、プリズムの頂角を小さく抑えて形成することによって、二つの互いに直交した直線偏光のレーザビームLa、Lbを透過させる際に、これらのレーザビームLa、Lbを各々異なる所定の角度方向に出射して走査面上で集光されるビームスポットa、bの間隔を所望の間隔にするよう構成する。
すなわち、このプリズム状の水晶板250は、一方の面内に位相速度の速い軸と遅い軸とを有し、他方の面を、一方の面における位相速度の速い軸と遅い軸とに対して傾斜するように構成する。
そして、このプリズム状の水晶板250を利用したインナードラム露光装置では、図示しないが、プリズム状の水晶板250から相互に離間するような所定の角度付けがされて出射した光ビームa,bを光偏向器で反射し、走査面上に副走査方向の記録画素1画素分の所定間隔離れた位置に、二つのレーザビームLa、Lbを集光して露光処理する。
図1に示すように、このインナードラム露光装置10は、光ビームの分離を行って記録媒体14の記録面上を主走査するため、光源側からスピナーミラー装置16側に向けて光ビームを投射する光学系を設ける。
このインナードラム露光装置では、第1、第2の2つの半導体レーザ光源30A、30B(光ビーム出力手段)を用いるものである。すなわち第1、第2の半導体レーザ光源30A、30Bは、それぞれ直線偏光の光ビーム(レーザビーム)La、Lbを射出するから、これら両光ビームLa、Lbをそれぞれコリメーティングレンズ(コリメーターレンズ)32、34でそれぞれ平行ビームとする。
この第1半導体レーザ光源30Aから出射された第1のレーザビームLaは、偏光ビームスプリッター38の反射面に対してP偏光となるよう設定されており、平行平板36を透過後、偏光ビームスプリッター38を透過して進む。
また、第2のレーザビームLbは、二つの角度調整用のプリズム40、42を通過した後、1/2波長板44を透過することにより偏光方向が90°回転されて、偏光ビームスプリッターの反射面に対してS偏光となってから偏光ビームスプリッター38へ入射する。そして、第2のレーザビームLbは、S偏光となって偏光ビームスプリッター38の反射面で反射され、第1のレーザビームLaと同軸合波され、スピナーミラー装置16へ至る同一の光路上を進む。
このインナードラム露光装置10の光源側の光学系では、組み立て調整時も含めてその後の経時でずれる分を高精度に補正する必要がある。これは、第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとの同軸合波を高精度に行わないと、光偏向器の回転角度に対応して走査面上でのビームスポットa,bの位置間隔が変動するといった問題が生じるためである。
そこで、光源側の光学系では、偏光ビームスプリッター38より下流側の光路上に、PSD(ビーム位置検出器)46を設置する。このため、偏光ビームスプリッター38より下流側の光路上の所定位置には、ビームスプリッター48を設置し、これにより第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとの一部の光を反射して集光レンズ50によって走査面に対応する位置に設置されたPSD(ビーム位置検出器)46上へ集光し、第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとの走査面上での位置を検出可能に構成する。
ここで、走査面上でのビームスポット位置のずれは、画質ムラ抑制の観点から、0.1μm程度以下の分解能が要求されるため、PSD(ビーム位置検出器)46の検出分解能を考慮するとPSD上でビームスポット位置変化が10倍以上に拡大されるように構成することが望ましい。
このPSD(ビーム位置検出器)46でビーム位置の検出を行う場合には、記録媒体に露光記録をしていないときに、第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとを、それぞれ別々に所定光量で点灯させて個別に検出して求める。このPSD(ビーム位置検出器)46は、位置検出する際に、二つの第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとの光量差によって位置情報にずれが生じないように、PSD(ビーム位置検出器)46の回路基板内に全光量で除算する回路、あるいはデータ取得後に計算で補正する回路を設けている。
このインナードラム露光装置10では、記録媒体に露光記録をしていないときに、PSD(ビーム位置検出器)46で検出した位置情報をもとに、第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとの位置のずれが0または所定値離れた位置にくるように、第2のレーザビームLbの光路上に置かれた二つの角度調整用のプリズム40、42の角度を調整する。
なお、第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとの位置のずれ量である所定値は、あらかじめインナードラム露光装置10の出荷前に記録媒体に露光して主走査方向に渡って二本のビーム間隔に変動が無いところを求めて設定する。
また、この所定値が0とならないことがあるのは、第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとが若干でも平行シフトしていると、特に反射ミラーで反射する時に、その平面精度に応じて第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとの反射角度が若干ずれることがあるからである。すなわち、このインナードラム露光装置10では、第2のレーザビームLbが偏光ビームスプリッター38で反射した時以降の光路と、第1のレーザビームLaが透過する時以降の光路とにおいて、異なる角度ずれが生じることとなり、これを補正する必要があることによる。そこで、このインナードラム露光装置10では、その組み立て調整時に、第1のレーザビームLaの光路上に配置した平行平板36によって、この傾き角度を調整することにより、第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとの平行シフト量を0に近づけるように調整する。
上述のようにして高精度に同軸合波された第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとは、光路上に配置された図示しないシリンダーレンズ群によりビーム整形と非点隔差補正がなされ、さらにビームエキスパンダーで所望のビーム径に拡大された後、光路上に配置した1/4波長板52を通過する。
この1/4波長板52は、第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとの直線偏光の方向に対して光軸が45°傾けられている。このため1/4波長板52を通過する同軸合波された第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとは、それぞれ右円偏光、左円偏光に変換されて、走査面上に焦点を結ぶための集光レンズ54を通り、スピナーミラー装置16の反射鏡面18Aの回転軸に対して略平行に進み、前述した走査光学系のスピナーミラー装置16に導かれる。
そして、光源側の光学系から走査光学系のスピナーミラー装置16へ入射された右円偏光と左円偏光をした第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとは、スピナーミラー装置16の回転軸18に設置されている、1/4波長板26を透過することにより互いに直交した直線偏光ビームに変換されてから一軸性結晶の光学素子28へ入射される。
このように互いに直交した直線偏光ビームに変換された第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとは、走査光学系の一軸性結晶の光学素子28を透過する際に、副走査方向に平行シフトされてから、光偏向器の反射鏡面18Aで反射され、記録媒体14の走査面上に副走査方向の記録画素1画素分に対応した所定距離だけ離れた位置に集光される。
また、このインナードラム露光装置10では、第1半導体レーザ光源30A用のレーザドライバ23と、第2半導体レーザ光源30B用のレーザドライバ25とを設け、中央制御装置21で別途生成した各画像信号をそれぞれのレーザドライバ23、25へ送信して、第1半導体レーザ光源30Aと第2半導体レーザ光源30Bとをそれぞれ駆動制御し、各対応する画像信号に基づいて変調された第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとを出射し、光源側の光学系と走査光学系のスピナーミラー装置16とによって記録媒体14の走査面上に照射する。
また、これと同時に、中央制御装置21は、前述したようにスピナードライバ22に制御信号を送信しモータ20の回転制御をして反射鏡面18Aを回転させ、光源側の光学系から走査光学系の反射鏡面18Aに入射した第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとを反射して記録媒体14に対して主走査方向への走査露光を行う。これと共に、中央制御装置21は、スピナードライバ22へ制御信号を送信する。この制御信号を受信したスピナードライバ22は、副走査移動手段(図示せず)を制御し、スピナーミラー装置16を支持体12の円弧中心軸の軸線方向(図1に向かって左右方向となる矢印C方向)に等速度で移動走査する。これにより、スピナーミラー装置16で主走査方向への走査露光を行いながら、スピナーミラー装置16を副走査方向へ移動することによって、記録媒体14の記録面全面に対して2次元の画像を記録する処理を行うように構成する。
次に、本第1実施の形態に係わるインナードラム露光装置の作用及び動作について説明する。
このインナードラム露光装置10では、中央制御装置及びレーザドライバにより制御された第1の半導体レーザ光源30Aより画像情報に応じて変調され出力された第1のレーザビームLaを、コリメーティングレンズ(コリメーターレンズ)32で平行ビームとし平行平板36を透過させた後、偏光ビームスプリッター38に入射させる。このとき、第1のレーザビームLaは、偏光ビームスプリッター38の反射面に対してP偏光となっているから偏光ビームスプリッター38を透過して進む。
また、第2の半導体レーザ光源30Bより画像情報に応じて変調され出力された第2のレーザビームLbは、コリメーティングレンズ(コリメーターレンズ)34で平行ビームとされ、二つの角度調整用のプリズム40、42を通過した後、1/2波長板44を透過することにより偏光方向が90°回転されてS偏光となってから偏光ビームスプリッター38へ入射する。
そして、第2のレーザビームLbは、S偏光となって偏光ビームスプリッター38の反射面で反射され、第1のレーザビームLaと同軸合波され、スピナーミラー装置16へ至る同一の光路上を進む。
このように同軸合波された第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとは、1/4波長板52を通過して、それぞれ右円偏光、左円偏光に変換され走査面上に焦点を結ぶための集光レンズ54を通り、1/4波長板26と一軸性結晶の光学素子28とを具備する走査光学系のスピナーミラー装置16に導かれる。
そして、右円偏光、左円偏光に変換された第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとは、走査光学系の1/4波長板26を通過する際に互いに直交した直線偏光の光ビームに変換されて一軸性結晶の光学素子28へ入射し、二つの互いに直交した直線偏光ビームを副走査方向に平行シフトさせるように分離された後に、スピナーミラー装置16の回転軸線に沿って導入され、反射鏡面18Aにより反射偏向されて記録媒体14に導かれる。
また、本第1実施の形態に係わる2本のマルチビーム露光系を備えたインナードラム露光装置では、例えば、2400dpiを標準の解像度に設定し、このインナードラム露光装置10で、解像度を2400dpiから1200dpiに変更して記録する時に2本のレーザビームLa、Lbで同一の画像情報を露光して対応する。さらに、解像度に対応させてスピナーミラー装置16を副走査方向に移動する速度を、そのときの解像度に合わせるように変更調整する。
次に、本発明のインナードラム露光装置に係わる第2実施の形態について図2乃至図8を参照しながら説明する。本第2実施の形態では、インナードラム露光装置10を、4本の光ビームで、支持体の内周面上に配置した記録媒体14の記録面上を主走査するよう構成する。
このスピナーミラー装置16には、回転軸部材18に対して一体に回動するよう固着したホルダ24に、光路の上流側から順に1/4波長板226と一軸性結晶の光学素子228とを固定して配置する。
なお、これら1/4波長板226と一軸性結晶の光学素子228とは、スピナーミラー装置16における反射鏡面18Aの前方の光路中に配置し、図示しない別途設けた支持手段によって反射鏡面18Aと一体的に回動するよう装着して構成しても良い。
この1/4波長板226は、右円偏光と左円偏光とされた各光ビームを互いに直交した直線偏光の光ビームに変換可能に構成する。
一軸性結晶の光学素子228は、前述した図5に例示するものと同等で、二つの互いに直交した直線偏光ビームを副走査方向に平行シフトさせる水晶板で構成する。この水晶板は、水晶の結晶光軸を、光の結晶入射面の法線に対して45°傾けた構造となるように製作する。
なお、この一軸性結晶の光学素子228は、前述した図6に示す、プリズム状の水晶板250を一枚用いて、各レーザビームを異なる角度方向に出射して分離するように構成しても良い。
本第2実施の形態に係わるインナードラム露光装置10では、4本のマルチビーム露光系において、当初に設定された副走査方向のビーム分離幅を維持しながら解像度を切り替えて高速露光処理を可能に構成する。このため、このインナードラム露光装置10では、一軸性結晶の光学素子28により分離して出射された2組、2本の合計4本となるレーザビームLa、Lb、Lc、Ldが光偏向器であるスピナーミラー装置16で反射され記録媒体14の走査面上に、相互に副走査方向の記録画素1画素分に対応する所定間隔離れた各位置に、4本のレーザビームLa、Lb、Lc、Ldが集光されて露光する。
また、この4本のマルチビーム露光系を備えたインナードラム露光装置10では、解像度を切り替えても、記録媒体14の走査面上に、相互に副走査方向の記録画素1画素分に対応する所定間隔離れた各位置に、4本のレーザビームLa、Lb、Lc、Ldを集光させて露光処理された画像に表れる走査ムラが許容範囲内に収まるように構成する。
そこで、このインナードラム露光装置10では、スピナーミラー装置16に装着する一軸性結晶の光学素子28によって走査面上で分離する、レーザビームLa、Lbによるスポットa、bの間隔と、レーザビームLc、Ldによるスポットc、dの間隔とをムラの見えない間隔に設定して構成する。なお、レーザビームLaによるスポットaと、レーザビームLcによるスポットcとの間隔は、前述した音響光学素子116と音響光学素子118とを制御することによって、ムラの見えない所定の間隔に設定する。
このため、例えば、切り替えられる第1の解像度に対応した走査線の間隔がD1であり、切り替えられる第2の解像度に対応した走査線の間隔がD2であり、副走査方向の設計上の許容誤差がD4である場合に、一軸性結晶の光学素子28がレーザビームLa、Lbの組と、レーザビームLc、Ldとの組とを分離して、走査面上で集光されるビームスポットa、bの組と、ビームスポットc、dの組との副走査方向の設定間隔D3を、式 D3=(D1+D2)/2±D4より求めて設定する。なお、設定間隔D3は、走査面上におけるビームスポットa、bの組と、ビームスポットc、dの組とで走査したときの間隔が問題となるので、例えば、ビームスポットa、bの組が走査面上で副走査方向に対して斜めに位置する場合でも、副走査方向の距離成分を設定間隔D3とする。
このインナードラム露光装置10では、例えば、解像度1200dpiのときの走査線の間隔が21.2μmであり、切り替え後の解像度1270dpiのときの走査線の間隔が20.0μmである場合に、一軸性結晶の光学素子28が分離して集光させるビームスポットaとbの間隔、またビームスポットcとdとの間隔を、20.6μm近傍に設定する。すなわち、一軸性結晶の光学素子28による走査面上でのビームの分離幅を20.6μm±0.2μmに設定する。
このような4本のマルチビーム露光系を備えたインナードラム露光装置10では、走査面上でのビームの分離幅に1μm程度までの間隔誤差があっても形成された画像の走査ムラが許容範囲に収まることが実験及び経験則で解っているので、一軸性結晶の光学素子28による走査面上でのビームの分離幅の設計中心値を20.6μmに設定すれば分離幅の製作誤差、副走査方向の振動や送り速度変化等があっても最適に画像を形成する処理ができる。
図2に示すように、このインナードラム露光装置10は、合波された光ビームを分離して記録媒体14の記録面上を主走査するため、スピナーミラー装置16に入射させるための光ビームを投射する光源側の光学系を設ける。
このインナードラム露光装置10では、第1、第2、第3、第4の4つの半導体レーザ光源230A、230B、230C、230D(光ビーム出力手段)を用いるものである。さらに、第1、第2の2つの半導体レーザ光源230A、230Bと、第3、第4の2つの半導体レーザ光源230C、230Dとを別々の組の光学系として構成する。
第1、第2の半導体レーザ光源230A、230Bの組は、それぞれ直線偏光の光ビーム(レーザビーム)La、Lbを射出する。これらの組の光学系では、両光ビームLa、Lbをそれぞれコリメーティングレンズ(コリメーターレンズ)232、234でそれぞれ平行ビームとする。
この第1半導体レーザ光源230Aから出射された第1のレーザビームLaは、偏光ビームスプリッター238の反射面に対してP偏光となるよう設定されており、平行平板236を透過後、偏光ビームスプリッター238を透過して光路上を進む。
また、第2のレーザビームLbは、1/2波長板244を透過することにより偏光方向が90°回転されてS偏光となってから偏光ビームスプリッター238へ入射する。そして、第2のレーザビームLbは、S偏光となって偏光ビームスプリッター238の反射面で反射され、第1のレーザビームLaと偏光同軸合波され、同一の光路上を進む。
このようにして偏光ビームスプリッター238から出射した、偏光同軸合波されている第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとは、第2集光レンズ102、部分的光学機能部材104、第3集光レンズ106、1/4波長板107及び第4集光レンズ108とを順に配列して構成した光路を通ってスピナーミラー装置16へ入射する。
この部分的光学機能部材104は、第1、第2の2つの半導体レーザ光源230A、230Bから出射されて偏光同軸合波された光ビームと、後述する第3、第4の2つの半導体レーザ光源230C、230Dから出射されて偏光同軸合波された光ビームとにおける、一方のレーザ光源の組から出射され偏光同軸合波された光ビームを透過させることによりスピナーミラー装置16へ導き、他方のレーザ光源の組から出射され偏光同軸合波された光ビームを反射させることによりスピナーミラー装置16へ導くように構成する。
すなわち、図2及び図3に示すように、部分的光学機能部材104は、第1、第2の2つの半導体レーザ光源230A、230Bから出射されて偏光同軸合波された光ビームを透過(通過)させることによりスピナーミラー装置16へ導き、第3、第4の2つの半導体レーザ光源230C、230Dから出射されて偏光同軸合波された光ビームを反射させることによりスピナーミラー装置16へ導くように構成する。
このため、部分的光学機能部材104は、その中央部に第1の半導体レーザ光源30Aから照射されたレーザビームLaを通過させる透過部110として、所定角度に傾斜状態での正面視で円形の透明部分を形成する。これと共に、この部分的光学機能部材104には、透過部110を除く全面(透過部110の周囲の所定範囲でも良い)を反射部(反射面)111に構成する。なお、この図1乃至図3に示す部分的光学機能部材104は、全体を透明なガラス板で形成し、その中央の透過部110を残した全面を鏡面に加工して構成する等の種々の構成をとることができる。また、透過部110を開口に形成しても良い。
さらに、この部分的光学機能部材104は、その透過部110が第2集光レンズ102の結像位置となり、その反射部111が第2集光レンズ120結像位置となるように配置する。
なお、部分的光学機能部材104をハーフミラー等の一方の光ビームの少なくとも一部を反射し、他方の光ビームの少なくとも一部を透過させる光学部材である合成部材で構成しても良い。また、ハーフミラーを使用する場合には、部分的光学機能部材に集光するための集光レンズを用いなくても良い。
また、第3、第4の2つの半導体レーザ光源230C、230Dの組は、それぞれ直線偏光の光ビーム(レーザビーム)Lc、Ldを射出する。これらの組の光学系では、両光ビームLc、Ldをそれぞれコリメーティングレンズ(コリメーターレンズ)232、234でそれぞれ平行ビームとする。
この第3半導体レーザ光源230Cから出射された第3のレーザビームLcは、偏光ビームスプリッター238の反射面に対してP偏光となるよう設定されており、平行平板236を透過後、偏光ビームスプリッター238を透過して光路上を進む。
また、第4のレーザビームLdは、1/2波長板244を透過することにより偏光方向が90°回転されてS偏光となってから偏光ビームスプリッター238へ入射する。そして、第4のレーザビームLdは、S偏光となって偏光ビームスプリッター238の反射面で反射され、第3のレーザビームLcと偏光同軸合波され、偏光ビームスプリッター238から出射して同一の光路上を進む。
このようにして偏光ビームスプリッター238から出射した、偏光同軸合波されている第3のレーザビームLcと第4のレーザビームLdとは、反射鏡114、スピナーミラー装置に対してX軸方向に偏向する光偏向手段である音響光学素子116と、Y軸方向に偏向する光偏向手段である音響光学素子118と、第2集光レンズ120と、共用する部分的光学機能部材104、第3集光レンズ106、1/4波長板107及び第4集光レンズ108とを順に配列して構成した光路を通ってスピナーミラー装置16へ入射する。
これら光偏向手段である音響光学素子116と、音響光学素子118とは、それぞれ図8に示す回路で制御される。この制御手段としての回路は、スピナーミラー装置16に設けられた図示しないエンコーダからの信号に基づき制御クロック信号を生成する制御回路122と、この制御クロック信号に従って余弦波電圧信号を生成する余弦波信号生成回路124と、この制御クロック信号に従って正弦波電圧信号を生成する正弦波信号生成回路126と、この余弦波電圧信号から周波数変調信号を生成する電圧制御発振器128と、この正弦波電圧信号から周波数変調信号を生成する電圧制御発振器130と、この電圧制御発振器128からの周波数変調信号を増幅して音響光学素子116に供給する増幅器132と、正弦波信号から周波数変調信号を生成する電圧制御発振器130からの周波数変調信号を増幅して音響光学素子118に供給する増幅器134とを備える。
なお、上述した本第2実施の形態では、光偏向手段である音響光学素子116と音響光学素子118とを別体に構成しているが、これらを一体に構成し、1つの音響光学素子によりX軸、Y軸方向に対する偏向を実現するように光偏向手段を構成することも可能である。また、音響光学素子を用いる代わりに、電気光学素子等を用いてもよい。
このように構成された第3、第4の2つの半導体レーザ光源230C、230Dの組側の光学系では、第3、第4の半導体レーザ光源230C、230D側から偏光同軸合波されて出力された光ビームを、制御手段で制御された光偏向手段である音響光学素子116及び音響光学素子118とによって偏向し、光ビームを第2集光レンズ120で部分的光学機能部材104の反射部111に結像させて反射させ、さらに第3集光レンズ106で第1、第2の2つの半導体レーザ光源230A、230Bから出射されて偏光同軸合波された光ビームに対する平行光とし、第4集光レンズ108で集光してスピナーミラー装置16の反射鏡面18Aに反射させ、記録媒体14上に結像させて走査露光を行うように構成する。
この走査露光を行う際に、インナードラム露光装置10では、図示しない制御手段としての回路が光偏向手段である音響光学素子116と音響光学素子118とを制御して偏向することにより、第3、第4の半導体レーザ光源230C、230D側から偏光同軸合波されて出力された光ビームを、スピナーミラー装置16の動作に連動させることにより主走査方向に適切に走査露光を行う。
このため、制御手段としての図示しない制御回路は、スピナーミラー装置16に設けられた図示しないエンコーダからの位置信号に基づき、制御クロック信号を図8に示す余弦波信号生成回路124に供給する。余弦波信号生成回路124から出力された余弦波電圧信号は、電圧制御発振器128によって周波数変調信号に変換された後、増幅器132を介して音響光学素子116に供給される。この場合、音響光学素子116は、この余弦波電圧信号に基づいて第3、第4の半導体レーザ光源230C、230D側から偏光同軸合波されて出力された光ビームをX軸方向(反射鏡面18Aの中心を通る傾斜方向)に偏向する。
また、制御手段としての制御回路は、制御クロック信号を正弦波信号生成回路126に供給する。正弦波信号生成回路126から出力された正弦波電圧信号は、電圧制御発振器130によって周波数変調信号に変換された後、増幅器134を介して音響光学素子118に供給される。この場合、音響光学素子118は、この正弦波電圧信号に基づいて音響光学素子116によってX軸方向に変調された第2のレーザビームLbを正弦波電圧信号に基づいてY軸方向(反射鏡面18Aの中心を通る傾斜方向に直交する方向)に偏向する。
この結果、スピナーミラー装置16の反射鏡面18Aに導かれた第3、第4の半導体レーザ光源230C、230D側から偏光同軸合波されて出力された光ビームは、1/4波長板107、1/4波長板226及び一軸性結晶の光学素子228の作用で分離された状態でスピナーミラー装置16の回転動作に同期して、図7に示すように、スピナーミラー装置16の回転軸18に直交する面S′上で略円軌跡を描くことになる。
次に、上述のように構成した本第2実施の形態に係わるインナードラム露光装置10の作用及び動作について説明する。
本第2実施の形態に係わるインナードラム露光装置10では、図示しない中央制御装置及びレーザドライバにより制御された第1の半導体レーザ光源230Aより画像情報に応じて光量変調され出力された第1のレーザビームLaを、コリメーティングレンズ(コリメーターレンズ)232で平行ビームとし平行平板236を透過させた後、偏光ビームスプリッター238に入射させる。このとき、第1のレーザビームLaは、偏光ビームスプリッター238の反射面に対してP偏光となっているから偏光ビームスプリッター238を透過して進む。
また、第2の半導体レーザ光源230Bより画像情報に応じて光量変調され出力された第2のレーザビームLbは、コリメーティングレンズ(コリメーターレンズ)234で平行ビームとされ、1/2波長板244を透過することにより偏光方向が90°回転されてS偏光となってから偏光ビームスプリッター238へ入射する。
そして、第2のレーザビームLbは、S偏光となって偏光ビームスプリッター238の反射面で反射され、第1のレーザビームLaと偏光同軸合波され、光路上を第2集光レンズ102、部分的光学機能部材104の透過部110、第3集光レンズ106を通って、1/4波長板107を通過する。この偏光同軸合波された第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとは、1/4波長板107を通過する際、それぞれ右円偏光、左円偏光に変換され走査面上に焦点を結ぶための第4集光レンズ108を通り、1/4波長板226と一軸性結晶の光学素子228とを具備する走査光学系のスピナーミラー装置16に導かれる。
そして、右円偏光、左円偏光に変換され第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとは、走査光学系の1/4波長板226を通過する際に互いに直交した直線偏光の光ビームに変換されて一軸性結晶の光学素子228へ入射し、二つの互いに直交した直線偏光ビームを副走査方向に平行シフトさせるように分離された後に、スピナーミラー装置16の回転軸線に沿って導入され、反射鏡面18Aにより反射偏向されて記録媒体14に導かれる。
またこれと同時に、このインナードラム露光装置10では、中央制御装置及びレーザドライバにより制御された第3の半導体レーザ光源230Cより画像情報に応じて変調され出力された第3のレーザビームLcを、コリメーティングレンズ(コリメーターレンズ)232で平行ビームとし平行平板236を透過させた後、偏光ビームスプリッター238に入射させる。このとき、第3のレーザビームLcは、偏光ビームスプリッター238の反射面に対してP偏光となっているから偏光ビームスプリッター238を透過して進む。
また、第4の半導体レーザ光源230Dより画像情報に応じて変調され出力された第4のレーザビームLdは、コリメーティングレンズ(コリメーターレンズ)234で平行ビームとされ、1/2波長板244を透過することにより偏光方向が90°回転されてS偏光となってから偏光ビームスプリッター238へ入射する。
そして、第4のレーザビームLdは、S偏光となって偏光ビームスプリッター238の反射面で反射され、第3のレーザビームLcと偏光同軸合波されて光路上を進む。そして、偏光同軸合波された第3のレーザビームLcと第4のレーザビームLdとは、光路上の反射鏡114で反射されて、光偏向手段である音響光学素子116によってX軸方向に偏向された後、光偏向手段である音響光学素子118によってY軸方向に偏向される。
さらに、偏向され、同軸合波された第3のレーザビームLcと第4のレーザビームLdとは、第2集光レンズ120で集光されてから部分的光学機能部材104の反射部111で反射され、光源側の光学系における第3集光レンズ106を通って、1/4波長板107を通過する。この偏向され、同軸合波された第3のレーザビームLcと第4のレーザビームLdとは、1/4波長板107を通過する際、それぞれ右円偏光、左円偏光に変換され走査面上に焦点を結ぶための第4集光レンズ108を通り、1/4波長板226と一軸性結晶の光学素子228とを具備する走査光学系のスピナーミラー装置16に導かれる。
そして、右円偏光、左円偏光に変換され第3のレーザビームLcと第4のレーザビームLdとは、走査光学系の1/4波長板226を通過する際に互いに直交した直線偏光の光ビームに変換されて一軸性結晶の光学素子228へ入射し、二つの互いに直交した直線偏光ビームが副走査方向に平行シフトさせるように分離された後に、スピナーミラー装置16の回転軸線と所定間隔を開けた直線に沿って導入され、反射鏡面18Aにより反射偏向されて記録媒体14に導かれる。
すなわち、このインナードラム露光装置10によれば、第1、第2、第3、第4の4つの半導体レーザ光源230A、230B、230C、230Dからそれぞれ変調して出射された第1、第2、第3、第4のレーザビームLa、Lb、Lc、Ldが記録媒体14上に照射されて同時に露光するので、効率良く迅速に露光処理を行うことができる。
次に、4本のマルチビーム露光系を備えたインナードラム露光装置10で、解像度を切り替えて合理的に露光処理するための方法について説明する。
この4本のマルチビーム露光系を備えたインナードラム露光装置10については、例えば、1200dpi〜1270dpi、2400dpi〜2540dpi,3600dpi〜3810dpiに解像度を切り替える場合について、図4により説明する。
ここで、このインナードラム露光装置10では、スピナーミラー装置16に入射前の光学系で、各解像度に対応させてビームスポットa、b、c、dの径を変倍する。また、これと共に、このインナードラム露光装置10では、解像度に対応させてスピナーミラー装置16を副走査方向に移動する速度を、そのときの解像度に合わせるように変更調整する。
この4本ビームで露光するインナードラム露光装置10で、解像度を1200dpi(1200dpi〜1270dpi)で記録する時には、音響光学素子116と音響光学素子118とを制御することにより、微小偏向を加えて走査面上で副走査方向にシフトさせる量を2画素分(42,3μm)にして、図4に示す1200dpiの状態で露光する。
すなわち、4本のレーザビームLa、Lb、Lc、Ldによる4個のビームスポットa、b、c、d(第1、第2、第3、第4のビームスポット)を等間隔で一列に並べた状態で露光する。
すなわち、4本のレーザビームLa、Lb、Lc、Ldによる4個のビームスポットa、b、c、d(第1、第2、第3、第4のビームスポット)を等間隔で一列に並べた状態で露光する。
また、解像度を2400dpi(2400dpi〜2540)にして露光するときには、音響光学素子116と音響光学素子118とを制御することにより、微小偏向を加えて走査面上で副走査方向にシフトさせる量を3画素分(31.75μm)にして、図4に示す2400dpiの状態で露光する。
すなわち、この解像度を2400dpiにして露光するときには、音響光学素子116と音響光学素子118とを制御することにより、隣接するビームスポットb、cの間隔を2400dpiでの1画素分に設定する。これと共に、第1回目で露光する間隔が開いたビームスポットc、dの間を、第2回目で露光するビームスポットaで埋めるようにして露光する。
さらに、第2回目露光時のビームスポットc、dの間にある未露光位置は、第3回目で露光するビームスポットaで埋めるようにして露光する。このようにして、記録媒体14の全体を露光処理する。なお、各ビームスポットa、b、c、dは、それぞれ所要の画像情報に対応して変調されたレーザビームLa、Lb、Lc、Ldで露光処理することは勿論である。
また、解像度を2400dpi(2400dpi〜2540)にして露光するときには、図4に向かって上から3段目に示す2400dpiにおける他の態様の状態で露光することができる。
この解像度を2400dpiの他の態様で露光するときには、音響光学素子116と音響光学素子118とを制御することにより、ビームスポットaとビームスポットbとの間にビームスポットcが入り、ビームスポットbの横にビームスポットdがくるように、所定のビームスポットをそれぞれ1画素分シフトさせて露光処理する。このように露光処理する場合には、各ビームスポットa、b、c、dが繰り返し露光されるので、前述した図4に向かって上から2段目に示す2400dpiで露光処理する場合のようにインタレース記録をする必要がない。
また、解像度を3600dpi(3600dpi〜3810dpi)にして露光するときには、音響光学素子116と音響光学素子118とを制御することにより、微小偏向を加えて走査面上で副走査方向にシフトさせる量を2画素分(14.lμm)にして、図4に示す3600dpiの状態で露光する。
すなわち、この解像度を3600dpiにして露光するときには、音響光学素子116と音響光学素子118とを制御することにより、隣接するビームスポットb、cの間隔を3600dpiでの1画素分に設定する。これと共に、第1回目で露光する間隔が開いたビームスポットc、dの間を、第2回目で露光するビームスポットaで埋めるようにして露光する。
また、第2回目露光時のビームスポットc、dの間にある未露光位置は、第3回目で露光するビームスポットaで埋めるようにして露光する。このようにして、記録媒体14の全体を露光処理する。なお、各ビームスポットa、b、c、dは、それぞれ所要の画像情報に対応して変調されたレーザビームLa、Lb、Lc、Ldで露光処理することは勿論である。
次に、第1実施の形態と第2実施の形態とに係わるインナードラム露光装置10において、ビーム分割を行って記録媒体14の記録面上を主走査して露光処理するための他の構成例について、図9により説明する。この図9では、第2実施の形態とに係わるインナードラム露光装置10に対応した構成を示す。なお、第1実施の形態に係わるインナードラム露光装置10では、図9に示す2本のレーザビームLa、Lbについての構成と同様であるので、その説明を省略する。
図9に示すように、このインナードラム露光装置10では、スピナーミラー装置16の回転軸部材18に固着したホルダ24に対して、1/4波長板226と一軸性結晶の光学素子228とに続けて、偏光制御素子である1/2波長板246と、光ビームの分割素子としての一軸性結晶の光学素子248とを設置する。なお図示しないが、これら1/4波長板226、一軸性結晶の光学素子228、1/2波長板246及び一軸性結晶の光学素子248は、反射鏡面18Aと一体的に回動するように構成する。
このように構成したインナードラム露光装置10では、例えば、光源側の光学系から同軸合波されそれぞれ右円偏光、左円偏光に変換された第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとの組と、右円偏光、左円偏光に変換された第3のレーザビームLcと第4のレーザビームLdとの組とが、走査光学系の1/4波長板226を透過する際にそれぞれ互いに直交した直線偏光の光ビームに変換され、さらに、一軸性結晶の光学素子228を透過する際にそれぞれ副走査方向に第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとの組と、第3のレーザビームLcと第4のレーザビームLdとの組とに分割される。
さらに、副走査方向に分割された第1のレーザビームLaと第2のレーザビームLbとの組と、第3のレーザビームLcと第4のレーザビームLdとの組とは、偏光制御素子としての1/2波長板246を透過する際に光ビームの偏光方向が45°回転され、さらに分割素子としての第2の一軸性結晶の光学素子248を透過する際に、第1のレーザビームLaと第3のレーザビームLcとが副走査方向に略等光量で分割されると共に、第2のレーザビームLbと第4のレーザビームLdとが副走査方向に略等光量で分割される。
なお、このインナードラム露光装置では、図示しないが、光路上に配置された、第1の1/4波長板と第1の一軸性結晶の光学素子とによって副走査方向に分割された第1のレーザビームと第2のレーザビームとを、第1の一軸性結晶の光学素子よりも光路下流側に配置された偏光制御素子である第2の1/4波長板によってそれぞれ円偏光にし、さらに光路下流側に配置された分割素子としての第2の一軸性結晶の光学素子で各々円偏光にされた光ビームを、それぞれ副走査方向に等光量で分割するように構成しても良い。
このように構成したインナードラム露光装置10では、各レーザビームの副走査方向に等光量で分割される前の光ビームの集光スポット径を、それぞれ記録画素よりも小さくし、分割素子としての第2の一軸性結晶の光学素子248の分割幅を略半画素程度にしておくことにより、副走査方向に対してより矩形形状に近い状態とできると共に、主走査方向に対しても絞られてシャープな状態のスポット形状とできる(ビームスポットのエッジ部が急峻な状態となる)。これにより、記録画素の品質を高めることが可能となる。
10 インナードラム露光装置
12 支持体
14 記録媒体
16 スピナーミラー装置
18 回転軸部材
18A 反射鏡面
28 一軸性結晶の光学素子
38 偏光ビームスプリッター
52 1/4波長板
104 部分的光学機能部材
107 1/4波長板
116 音響光学素子
118 音響光学素子
226 1/4波長板
228 一軸性結晶の光学素子
238 偏光ビームスプリッター
246 1/2波長板
248 一軸性結晶の光学素子
250 水晶板
12 支持体
14 記録媒体
16 スピナーミラー装置
18 回転軸部材
18A 反射鏡面
28 一軸性結晶の光学素子
38 偏光ビームスプリッター
52 1/4波長板
104 部分的光学機能部材
107 1/4波長板
116 音響光学素子
118 音響光学素子
226 1/4波長板
228 一軸性結晶の光学素子
238 偏光ビームスプリッター
246 1/2波長板
248 一軸性結晶の光学素子
250 水晶板
Claims (9)
- 光源側から画像信号に基づいて各々独立して変調されて出射された二つのレーザビームを偏光ビームスプリッターで偏光合波し、当該二つのレーザビームを右円偏光と左円偏光にして走査手段としての光偏向器の反射面へ向けて出射する光源側の光学系と、
前記光源側の光学系から入射した右円偏光と左円偏光との前記二つのレーザビームを互いに直交した直線偏光に変換するよう、反射面を設けた前記光偏向器の回転軸に一体的に配置された1/4波長板と、
反射面を設けた前記光偏向器の回転軸に一体的に配置され、解像度を10%以下の小幅に切り替え可能とするため、前記1/4波長板で、互いに直交した直線偏光に変換された前記二つのレーザビームを、各々異なる位置から出射することにより、走査面上での副走査方向のビームスポットの分離幅D3を、下記式から求めて設定された一軸性結晶の光学素子と、
式 D3=(D1+D2)/2±D4
(ただし、第1の解像度に対応した第1のビームスポットの間隔をD1とし、解像度を10%以下の小幅に切り替えるときの第2の解像度に対応した第2のビームスポットの間隔をD2とし、D4は副走査方向の設計上の許容誤差とする。)
前記走査手段を解像度に対応して移動制御する副走査移動手段と、
を有することを特徴とするインナードラム露光装置。 - 光源側から画像信号に基づいて各々独立して変調されて出射された二つのレーザビームを偏光ビームスプリッターで偏光合波し、当該二つのレーザビームを右円偏光と左円偏光にして走査手段としての光偏向器の反射面へ向けて出射する光源側の光学系と、
前記光源側の光学系から入射した右円偏光と左円偏光との前記二つのレーザビームを互いに直交した直線偏光に変換するよう、反射面を設けた前記光偏向器の回転軸に一体的に配置された1/4波長板と、
反射面を設けた前記光偏向器の回転軸に一体的に配置され、解像度を10%以下の小幅に切り替え可能とするため、前記1/4波長板で、互いに直交した直線偏光に変換された前記二つのレーザビームを、プリズム状の水晶板で形成され、常光線と異常光線とを異なる角度方向に出射して分離することにより、走査面上での副走査方向のビームスポットの分離幅D3を、下記式から求めて設定された一軸性結晶の光学素子と、
式 D3=(D1+D2)/2±D4
(ただし、第1の解像度に対応した第1のビームスポットの間隔をD1とし、解像度を10%以下の小幅に切り替えるときの第2の解像度に対応した第2のビームスポットの間隔をD2とし、D4は副走査方向の設計上の許容誤差とする。)
前記走査手段を解像度に対応して移動制御する副走査移動手段と、
を有することを特徴とするインナードラム露光装置。 - 前記一軸性結晶の光学素子による副走査方向の走査面上でのビームスポットの分離幅D3を、10.3μm±0.3μmに設定したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のインナードラム露光装置。
- 解像度が2R0dpiを標準に設定され、解像度を2R0dpiからR0dpiに変更して記録する場合に、2R0dpiの解像度で露光処理する状態において、前記一軸性結晶の光学素子で分離される2本のレーザビームで同一の画像情報を露光するように構成したことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のインナードラム露光装置。
- 光源側から画像信号に基づいて各々独立して変調されて出射された二つのレーザビームを偏光ビームスプリッターで偏光合波して出射する光源側の光学系と、
前記光源側の複数の光学系における、少なくとも一つの前記光学系の光路上で、光ビームを偏向制御するように配置された光偏向手段と、
前記光偏向手段で偏向制御された光ビームと、前記偏向制御された光ビーム以外の前記光源側の複数の光学系から出射された前記光ビームとの内、少なくとも一方の前記光ビームの一部を反射させ他方の前記光ビームの一部を通過させる作用によって、前記光源側の複数の光学系から出射された前記複数の光ビームを合成する合成部材と、
前記合成部材で合成された前記複数の光ビームを、インナードラムの支持体に載置した記録媒体上に、相互に副走査方向に所定間隔を開けて結像させて走査露光を行う光偏向器と、
前記偏光ビームスプリッター後方に、前記光偏向器で走査される前に直線偏光を右あるいは左円偏光に変換するための少なくとも一つの1/4波長板と、
反射面を設けた前記光偏向器の回転軸上に配置され、入射される右円偏光と左円偏光とが同軸合波されたレーザビームを互いに直交した直線偏光に変換する、1/4波長板と、
前記光偏向器の反射面を設けた回転軸に一体的に配置され、解像度を10%以下の小幅に切り替え可能とするため、前記1/4波長板で、互いに直交した直線偏光に変換された前記二つのレーザビームを、前記記録媒体上で所定間隔を開けて結像させたときの走査面上での副走査方向のビームスポットの分離幅D3を、下記式から求めて設定された一軸性結晶の光学素子と、
式 D3=(D1+D2)/2±D4
(ただし、第1の解像度に対応した第1のビームスポットの間隔をD1とし、解像度を10%以下の小幅に切り替えるときの第2の解像度に対応した第2のビームスポットの間隔をD2とし、D4は副走査方向の設計上の許容誤差とする。)
前記光偏向器を解像度に対応して移動制御する副走査移動手段と、
を有することを特徴とするインナードラム露光装置。 - 前記一軸性結晶の光学素子による走査面上での副走査方向のビームスポットの分離幅D3を、20.6μm±0.2μmに設定したことを特徴とする請求項5に記載のインナードラム露光装置。
- 光源側から画像信号に基づいて各々独立して変調されて出射された二つのレーザビームを偏光ビームスプリッターで偏光合波して出射する光源側の光学系と、
前記光源側の複数の光学系における、少なくとも一つの前記光学系の光路上で、光ビームを偏向制御するように配置された光偏向手段と、
前記光偏向手段で偏向制御された光ビームを集光する集光レンズと、
前記偏向制御された光ビームを除く前記光源側の複数の光学系から出射された光ビームを集光する集光レンズと、
前記光偏向手段で偏向制御された光ビームの集光位置と、前記偏向制御された光ビームを除く前記光源側の複数の光学系から出射された光ビームの集光位置とが、異なる位置に設定された反射部と透過部とに対応するように配置され、少なくとも一方の光ビームを前記反射部で反射させ、他方の光ビームを前記透過部で通過させることにより、前記偏向制御された光ビームを除く前記光源側の複数の光学系から出射された光ビームの光路と、前記偏向制御された光ビームの光路とが平行となる状態で走査手段に入射するよう設定する部分的光学機能部材と、
前記部分的光学機能部材で設定された光路を通って入射される前記複数の光ビームを、インナードラムの支持体に載置した記録媒体上に、相互に副走査方向に所定間隔を開けて結像させて走査露光を行う光偏向器と、
前記偏光ビームスプリッター後方に、前記光偏向器で走査される前に直線偏光を右あるいは左円偏光に変換するための少なくとも一つの1/4波長板と、
反射面を設けた前記光偏向器の回転軸上に配置され、入射される右円偏光と左円偏光とが同軸合波されたレーザビームを互いに直交した直線偏光に変換する、1/4波長板と、
前記光偏向器の反射面を設けた回転軸に一体的に配置され、解像度を10%以下の小幅に切り替え可能とするため、前記1/4波長板で、互いに直交した直線偏光に変換された前記二つのレーザビームを、前記記録媒体上で所定間隔を開けて結像させたときの走査面上での副走査方向のビームスポットの分離幅D3を、下記式から求めて設定された一軸性結晶の光学素子と、
式 D3=(D1+D2)/2±D4
(ただし、第1の解像度に対応した第1のビームスポットの間隔をD1とし、解像度を10%以下の小幅に切り替えるときの第2の解像度に対応した第2のビームスポットの間隔をD2とし、D4は副走査方向の設計上の許容誤差とする。)
前記光偏向器を解像度に対応して移動制御する副走査移動手段と、
を有することを特徴とするインナードラム露光装置。 - 前記一軸性結晶の光学素子より光路下流側に、各光ビームの偏光方向を制御する偏光制御素子と、当該偏光制御素子を通った各光ビームを副走査方向に分割する分割素子とを配置して、各光ビームを副走査方向に略等光量で分割するように構成したことを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載のインナードラム露光装置。
- 前記一軸性結晶の光学素子より光路下流側に、互いに直交した直線偏光とされ分離された各光ビームを右円偏光と左円偏光とに偏光する1/4波長板と、右円偏光の光ビームと左円偏光の光ビームとをそれぞれ副走査方向に略等光量で分割する一軸性結晶とを配置して、構成したことを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載のインナードラム露光装置。
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