JP2007152864A - 画像記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置本体に固定された光源から出射した光を、光ファイバーを介して記録媒体に対して移動する記録ヘッドに導光した場合においても、描画品質が劣化することを防止することが可能な画像記録装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 各半導体レーザ２７から出射されたレーザビームは、ステップインデックス型マルチモードの光ファイバー３１、グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー３２、および、ステップインデックス型マルチモードの光ファイバーにより導光され、ファイバー射出部２１より結像光学系１２に向けて出射される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、光源から出射された光ビームを記録材料に照射することにより画像を記録する画像記録装置に関する。

このような画像記録装置としては、その外周部に記録材料を装着した記録ドラムをその軸芯を中心に回転させるとともに、光ビームを出射する記録ヘッドを記録ドラムの軸芯と平行な方向に移動させることにより、記録材料を光ビームで走査する構成のものが使用されている。

このような画像記録装置には、半導体レーザやＬＥＤ等の光源が使用されるが、近年の画像の記録の高速化の要請により、一つの画像記録装置に使用される半導体レーザやＬＥＤ等の数は増加しており、光源部の大きさは大型化してきている。また、これに伴い光源部の冷却が重要となり、さらに光源部は大型化することになる。

このため、装置本体に固定された光源から出射した光を、光ファイバーを介して、記録材料に対して移動する記録ヘッドに導光する画像記録装置が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。
特開２０００−１４１７２４号 特開２０００−２３７１２８号

このような画像記録装置においては、光ファイバーの一端は、記録ヘッドに固定される。一方、光ファイバーの他端は、装置本体に固定された光源に接続される。このため、記録ヘッドの移動に伴い、光ファイバーも変形して移動することになる。しかしながら、画像の記録時に光ファイバーが変形した場合には、光の伝播モードの変化により光ビームのスペックルが出射端で移動し、描画時の品質を劣化させるという問題が生ずる場合がある。

すなわち、光ファイバーは、一つのモードのみを伝送するシングルモードの光ファイバーと、異なるモードが混在するマルチモードの光ファイバーとに分類することができる。このとき画像記録装置においては、高出力の半導体レーザやＬＥＤ等の光源は大きなエミッタを有するため、５μｍ以下のコア径を有するシングルモードの光ファイバーではなく、５０μｍ程度以上のコア径を有するマルチモードの光ファイバーが使用される。

また、マルチモードの光ファイバーは、コアの屈折率が一定であるステップインデックス型マルチモードの光ファイバーと、コアの屈折率を滑らかに分布させたグレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバーとに分類することができる。

装置本体に固定された光源から出射した光を、光ファイバーを介して、記録材料に対して移動する記録ヘッドに導光する画像記録装置において、光ファイバーとしてステップインデックス型マルチモードの光ファイバーを使用した場合には、上述したように、画像の記録時に光ファイバーが変形した場合に、光の伝播モードの変化により光ビームのスペックルが出射端で移動し、描画時の品質を劣化させるという問題が生ずる。

一方、この種の画像記録装置に対してグレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバーを使用した場合には、上述した光の伝播モードの変化により光ビームのスペックルが出射端で移動するという問題は解消することができるが、このグレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバーにおいては光が中央部に集まることになり、その集まり加減は光源との相性等によりバラツキがあり、光の集まり加減を制御しきれず、描画品質にバラツキを生ずるという問題がある。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、装置本体に固定された光源から出射した光を、光ファイバーを介して記録材料に対して移動する記録ヘッドに導光した場合においても、描画品質が劣化することを防止することが可能な画像記録装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、装置本体に固定された光源から出射した光を、光ファイバーを介して、記録材料に対して移動する記録ヘッドに導光する画像記録装置であって、前記光ファイバーは、前記記録ヘッドが移動することにより変形して移動するグレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバーと、その一端が前記記録材料に向けて光を出射する光出射部を構成し、他端が前記グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバーに接続されると共に前記記録ヘッドに固定されたステップインデックス型マルチモードの光ファイバーとを含むことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、装置本体に固定された光源から出射した光を、光ファイバーを介して、記録材料に対して移動する記録ヘッドに導光する画像記録装置であって、前記光ファイバーは、前記光源に接続されたマルチモードの光ファイバーと、その一端が固定された状態で前記マルチモードの光ファイバーと接続され、前記記録ヘッドが移動することにより変形して移動するグレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバーと、その一端が前記記録材料に向けて光を出射する光出射部を構成し、他端が前記グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバーに接続されると共に前記記録ヘッドに固定されたステップインデックス型マルチモードの光ファイバーとから構成されることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバーと前記ステップインデックス型マルチモードの光ファイバーとは、前記記録ヘッドに配設された光ファイバー接続部において接続される。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明において、前記記録材料はその軸芯を中心に回転する記録ドラムに装着されており、前記記録ヘッドは、前記記録ドラムの軸芯と平行な方向に移動する。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像記録装置において、前記記録材料は円筒内面ドラムの中空半割円筒状の内面に装着されており、前記記録ヘッドは、前記円筒内面ドラムの軸芯と平行な方向に移動するとともに、前記ステップインデックス型マルチモードから出射する光ビームを前記円筒内面ドラムの円周方向に走査させる偏向器を有する。

請求項１乃至請求項５に記載の発明によれば、装置本体に固定された光源から出射した光を、光ファイバーを介して記録材料に対して移動する記録ヘッドに導光した場合においても、描画品質が劣化することを防止することが可能となる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明の第１実施形態に係る画像記録装置の要部を示す斜視図である。

この画像記録装置は、装置本体に固定された多数の半導体レーザ２７から出射されたレーザビームを、複数種の光ファイバーを利用して導光し、記録ヘッドに配設された結像光学系１２を介して記録ドラム１１の外周面に装着された記録材料１０に照射するものである。

すなわち、この画像記録装置においては、各半導体レーザ２７から出射されたレーザビームは、各半導体レーザ２７に接続されたステップインデックス型マルチモードの光ファイバー３１、コネクタ部２６においてこのステップインデックス型マルチモードの光ファイバー３１に接続されたグレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー３２、および、光ファイバー接続部２３においてこのグレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー３２に接続されたステップインデックス型マルチモードの光ファイバー３３（図２参照）により導光され、ファイバー射出部２１より結像光学系１２に向けて出射される。

各半導体レーザ２７とステップインデックス型マルチモードの光ファイバー３１とは、ファイバーカップルドレーザとして市販されているものである。また、グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー３２は、分岐ボックス２５より半導体レーザ２７側においては分岐しているが、分岐ボックス２５よりファイバー射出部２１側においては軟質の樹脂等によりまとめられたファイバー束２４となっている。そして、ステップインデックス型マルチモードの光ファイバー３１とグレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー３２とは、コネクタ部２６において、アダプタとコネクタにより機械的に接続されている。

これらの、各半導体レーザ２７、ステップインデックス型マルチモードの光ファイバー３１、グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー３２、分岐ボックス２５、および、コネクタ部２６は、画像記録装置の本体に固定されている。

グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー３２がまとめられたファイバー束２４の一端は、光ファイバー接続部２３に挿入されている。また、ステップインデックス型マルチモードの光ファイバー３３を樹脂等によりまとめたファイバー束２２の一端は、光ファイバー接続部２３に挿入されており、他端はファイバー射出部２１となっている。そして、グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー３２とステップインデックス型マルチモードの光ファイバー３３とは、光ファイバー接続部２３内で、各々、接続される。

図２は、グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー３２とステップインデックス型マルチモードの光ファイバー３３との接続状態を示す模式図である。

グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー３２とステップインデックス型マルチモードの光ファイバー３３とは、光ファイバー接続部２３内において、その一端を融着することにより、互いのコアが当接する状態で接続されている。但し、これらを機械的に接続するようにしてもよい。

光ファイバー接続部２３と、ステップインデックス型マルチモードの光ファイバー３３をまとめたファイバー束２２と、ファイバー射出部２１とは、記録ヘッドの支持板１４上に固定されている。また、結像光学系１２およびこの結像光学系１２の倍率を変更するためのステッピングモータ１３も、記録ヘッドの支持板１４上に固定されている。これらの、光ファイバー接続部２３、ファイバー束２２、ファイバー射出部２１、結像光学系１２、ステッピングモータ１３および支持板１４は、記録ヘッドの一部となっている。

なお、ファイバー射出部２１は、一定ピッチのレーザビームを得るため、多数のステップインデックス型マルチモードの光ファイバー３３の先端部を、支持部材により支持した構成を有する。

記録ヘッドの支持板１４は、記録ドラム１１の軸芯と平行に配設された一対のガイド部材１６に沿って移動可能となっている。また、記録ヘッドの支持板１４の下面には、モータ１５の駆動により回転するボールねじ１７と螺合するナット部が付設されている。このため、支持板１４は、モータ１５の駆動により、記録ドラム１１の軸芯と平行な方向に往復移動可能となっている。

なお、グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー３２がまとめられたファイバー束２４は、ケーブルベア等の保護手段１８にガイドされている。記録ヘッドの支持板１４が移動した場合には、グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー３２がまとめられたファイバー束２４は、その移動位置に応じて変形して移動することになる。

この画像記録装置においては、各半導体レーザ２７は、図示しない制御部の駆動により画像データに対応して点灯する。半導体レーザ２７より出射された変調後のレーザビームは、ステップインデックス型マルチモードの光ファイバー３１、グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー３２、および、ステップインデックス型マルチモードの光ファイバー３３により導光され、ファイバー射出部２１より結像光学系１２に向けて出射された後、結像光学系１２の作用により記録材料１０上に結像される。このときの記録材料１０上におけるレーザビームのスポット径等は、ステッピングモータ１３の駆動により結像光学系１２の倍率を変更することで、所望の値に変更することが可能となっている。

そして、各半導体レーザ２７を画像データに対応して点灯した状態で、記録ドラム１１を回転させることにより記録材料１０を主走査方向に移動させると共に、結像光学系１２等を含む記録ヘッドを副走査方向に移動させることにより、記録材料１０上に２次元画像を記録する。なお、この実施形態においては、記録材料１０として、レーザビームにより発生する熱に反応して画像が記録される感熱材料が使用されている。

この画像記録装置においては、記録ヘッドの支持板１４が移動した場合には、グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー３２がまとめられたファイバー束２４は、その移動位置に応じて変形して移動する。このようにグレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー３２が変形した場合においても、光ファイバーとして特にグレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー３２を使用していることから、上述したような、光の伝播モードの変化により光ビームのスペックルが出射端で移動するという問題が生ずることはない。

また、この画像記録装置においては、その一端がファイバー射出部２１となったステップインデックス型マルチモードの光ファイバー３３は、ファイバー束２２として記録ヘッドの支持板１４上に固定されている。このため、これが変形することはなく、光の伝播モードの変化により光ビームのスペックルが出射端で移動するという問題が生ずることはない。また、ステップインデックス型マルチモードの光ファイバー３３は、そのコア径全体にレーザビームが広がることから、光量分布等がほぼ均一であり、レーザビームを良好に記録材料１０上に縮小投影することが可能となる。

なお、上述した実施形態においては、各半導体レーザ２７とグレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー３２とを、ステップインデックス型マルチモードの光ファイバー３１により接続している。但し、このステップインデックス型マルチモードの光ファイバー３１としては、コア径が大きく半導体レーザ２７からの光を取り込みやすいマルチモードの光ファイバーであれば、グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバーを使用してもよい。また、グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー３２を、直接半導体レーザ２７と接続してもよい。

次に、この発明の他の実施形態について説明する。図３は本願発明の第２の実施の形態に係る画像記録装置の構成を示す斜視図であり、図４はその要部断面の模式図である。

図３において、基台（図示せず）上には円筒ドラム１０１が載置されている。円筒ドラム１０１の内周面１０１Ａには記録材料１１０が固定される。円筒ドラム１０１には、その両端とその上端とが開放する中空半割円筒状の内周面１０１Ａが形成されている。円筒ドラム１０１の両側には、一対の支持台１０１Ｂ、１０１Ｃが配設される。両支持台１０１Ｂ、１０１Ｃ上には、副走査ベース１０１Ｄが横架される。

副走査ベース１０１Ｄ上には、副走査モータ１０２と、副走査モータ１０２の軸方向に延びる２本のレール１０２Ａと、副走査モータ１０２の軸にその一方端が取り付けられたボールネジ１０２Ｂと、ボールネジ１０２Ｂの他方端を回転可能に支持するフランジ１０２Ｃとが設けられる。ボールネジ１０２の途中には、アーム１０２Ｄがレール１０２Ａに沿って移動可能に取り付けられている。アーム１０２Ｄの下方先端には、記録ヘッド１０３が固着される。

図４に示すように、記録ヘッド１０３には主走査モータ１３３によって矢印Ｘ方向に回転される偏向器１３４が設けられている。記録ヘッド１０３はさらに、この偏向器１３４に向けて光ビームを出射する結像光学系１１２を備え、結像光学系１１２から出射された光ビームが偏向器１３４によって円筒ドラム１０１の円周方向に走査可能なように構成されている。

記録ヘッド１０３は偏向器１３４による光ビームの主走査と同期するように、副走査モータ１０２の駆動によって副走査方向Ｙに順次移動する。

記録ヘッド１０３の結像光学系１１２に対しては、円筒ドラム１０１の外部に固定された多数の半導体レーザ１２７から出射された光ビームが、以下の光学要素によって導光される。すなわち、半導体レーザ１２７から出射した光ビームは、各半導体レーザ１２７に接続されたステップインデックス型マルチモードの光ファイバー１３１と、コネクタ部１２６においてこのステップインデックス型マルチモードの光ファイバー１３１に接続されたグレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー１３２と、複数本の光ファイバー１３２をファイバー束１２４にまとめる分岐ボックス１２５と、光ファイバー接続部１２３においてファイバー束１２４の個々のグレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー１３２に接続されるステップインデックス型マルチモードの光ファイバー１３３と、複数本のステップインデックス型マルチモードの光ファイバー１３３をまとめたファイバー束１２２と、ファイバー束１２２の他端に形成されたファイバー射出部１２１と、により記録ヘッド１０３に固定された結像光学系１１２まで導かれる。

グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー１３２とステップインデックス型光ファイバー１３３とは、光ファイバー接続部１２３内において、その一端を融着することにより、互いのコアが当接する状態で接続されている。但し、これらを機械的に接続するようにしてもよい。

光ファイバー接続部１２３と、ステップインデックス型マルチモードの光ファイバー１３３をまとめたファイバー束１２２と、ファイバー射出部１２１とは、記録ヘッド１０３上に固定されている。

なお、グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー１３２をまとめたファイバー束１２４はケーブルベア等の保護手段１１８にガイドされている。

複数の半導体レーザ１２７、ステップインデックス型マルチモードの光ファイバー１３１、コネクタ部１２６、グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー１３２および分岐ボックス部１２５は図示しない基台に固定されているので記録ヘッド１０３の副走査方向への移動の影響を受けることがない。

この第２の実施形態に係る画像記録装置においても、記録ヘッド１０３の移動に伴って移動する箇所ではグレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー１３２が使用されている。このため、光の伝播モードの変化により光ビームのスペックルが出射端で変動するという問題が生じることはない。

また、記録ヘッド１０３の移動に影響を受けない箇所においてはステップインデックス型マルチモードの光ファイバー１３１が使用されている。このため、記録ヘッド１０３の移動に伴って光の伝播モードが変化し、光ビームのスペックルが出射端で移動するという問題が生じることはない。また、ステップインデックス型マルチモードの光ファイバー１３３は、そのコア径全体にレーザビームが広がることから、光量分布等の制御が容易であり、レーザビームを有効に記録材料１１０上に縮小投影することが可能となる。

この発明に係る画像記録装置の要部を示す斜視図である。 グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー３２とステップインデックス型マルチモードの光ファイバー３３との接続状態を示す模式図である。 この発明の第２の実施形態に係る画像記録装置の要部を示す斜視図である。 この発明の第２の実施形態に係る画像記録装置の要部断面の模式図である。

符号の説明

１０ 記録材料
１１ 記録ドラム
１２ 結像光学系
１４ 支持板
１５ モータ
１６ ガイド部材
１７ ボールねじ
１８ 保護手段
２１ ファイバー射出部
２２ ファイバー束
２３ 光ファイバー接続部
２４ ファイバー束
２５ 分岐ボックス
２６ コネクタ部
２７ 半導体レーザ
３１ ステップインデックス型マルチモードの光ファイバー
３２ グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー
３３ ステップインデックス型マルチモードの光ファイバー
１０１ 円筒ドラム
１０３ 記録ヘッド
１１２ 結像光学系
１２１ ファイバー射出部
１２２ ファイバー束
１２３ 光ファイバー接続部
１２４ ファイバー束
１２５ 分岐ボックス
１２７ 半導体レーザ
１３１ ステップインデックス型マルチモードの光ファイバー
１３２ グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバー
１３３ ステップインデックス型マルチモードの光ファイバー
１３４ 偏向器

Claims (5)

1. 装置本体に固定された光源から出射した光を、光ファイバーを介して、記録材料に対して移動する記録ヘッドに導光する画像記録装置であって、
   前記光ファイバーは、
   前記記録ヘッドが移動することにより変形して移動するグレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバーと、
   その一端が前記記録材料に向けて光を出射する光出射部を構成し、他端が前記グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバーに接続されると共に前記記録ヘッドに固定されたステップインデックス型マルチモードの光ファイバーと、
   を含むことを特徴とする画像記録装置。
2. 装置本体に固定された光源から出射した光を、光ファイバーを介して、記録材料に対して移動する記録ヘッドに導光する画像記録装置であって、
   前記光ファイバーは、
   前記光源に接続されたマルチモードの光ファイバーと、
   その一端が固定された状態で前記マルチモードの光ファイバーと接続され、前記記録ヘッドが移動することにより変形して移動するグレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバーと、
   その一端が前記記録材料に向けて光を出射する光出射部を構成し、他端が前記グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバーに接続されると共に前記記録ヘッドに固定されたステップインデックス型マルチモードの光ファイバーと、
   から構成されることを特徴とする画像記録装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の画像記録装置において、
   前記グレーテッドインデックス型マルチモードの光ファイバーと前記ステップインデックス型マルチモードの光ファイバーとは、前記記録ヘッドに配設された光ファイバー接続部において接続される画像記録装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像記録装置において、
   前記記録材料はその軸芯を中心に回転する記録ドラムに装着されており、
   前記記録ヘッドは、前記記録ドラムの軸芯と平行な方向に移動する画像記録装置。
5. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像記録装置において、
   前記記録材料は円筒内面ドラムの中空半割円筒状の内面に装着されており、
   前記記録ヘッドは、前記円筒内面ドラムの軸芯と平行な方向に移動するとともに、前記ステップインデックス型マルチモードから出射する光ビームを前記円筒内面ドラムの円周方向に走査させる偏向器を有する画像記録装置。
   

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