JP2680160B2 - レーザープロッタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はレーザープロッタ、特に低出力の半導体レー
ザー光を走査して現像工程を経ることなく精密画像を直
接描画可能なレーザープロッタに関する。

（従来の技術） 図面や画像を精密に記録体上に描画する手段として、
記録体載置台上の白紙やフィルム上に、XY方向に移動可
能に取り付けられたペンや鉛筆等の有色着色具を、プロ
グラム制御して描画するXYプロッタが知られている。

この方法は簡便であるが、描画に従って着色剤が消耗
するため描画途中で補給するとか、記録具そのものを交
換する必要があり，記録のオン−オフの切り替え時にど
うしても騒音が発生する欠点がみられた。また、記録具
の交換時のみならず、描画に従って有色着色具の先端の
太さを200ミクロン以下に細くするには限界がある上，
摩耗し太さが変わってしまうため、常に一定の200ミク
ロン以下の細い描画線を得ることができなかった。また
描画線の幅を変えるには，各幅の有色着色具に取り替え
る必要があった。

そこで、精密な画像を得る必要がある印刷配線板の回
路パターン等の作成には、光を記録手段とするホトプロ
ッタが使用されている。

例えば、特開昭55−140840号公報は、固定したプロッ
ティングテーブル上に感光フィルムを載置し、その上方
のXY方向に移動可能な露光ヘッドから一般光を照射して
マスクパターンを露光するホトプロッタを用いて、マス
クとこのマスクを用いて印刷用版を製作する方法を開示
している。この方法は、既にできているパターンを全面
又は部分的に露光するには適しているが、原画となるパ
ターンそのものを作成するには不適当な方法である。

特開昭63−215259号公報は、固定した感光材料設置テ
ーブルを光線透過性部材で形成し、感光面を下側にして
テーブル上面に載置した感光材料にテーブル下側からポ
リゴンスキャナにより偏光させたレーザー光を走査動さ
せるレーザーホトプロッタを開示している。

感光材料設置テーブルが移動するタイプのものとして
は、電子材料第25巻第10号104頁から108頁に記載のもの
や、これらの改良型である特開昭64−63918号公報、特
開平１−120349号公報に開示されたフラットベッド型ラ
スタ走査レーザーホトプロッタがある。

またマイクロプリンタ及びプロッタといわれるもの
は、レーザーによる微小光点記録であり、コンピュター
の出力をペーパーへ出さずにマイクロフィルムへ出すCO
M装置であるが、いづれも105mm幅×148mm以下の特殊な
感光フィルムを使用している。

これら従来のレーザーを使用するホトプロッタには、
次に様な問題点があった。

いずれも感光体を使用するものであるから、 明るい室内光の下で記録操作ができない。

普通の白紙に画像を視認しながら直接描画することが
でない。

像を見るためには描画後現像、定着などの複雑な後処
理を必要とする。

また、ポリゴンミラーなど複雑な光学系を使用するもの
であるから、 種々のレンズ，ミラーを通過するため、境界面で光エ
ネルギーのロスが多い。

光エネルギーのロスのため高出力レーザーを使用する
必要がある。

高出力レーザーを使用できない場合、光感度の高い感
光体を使用しなければならず、通常の環境下でのハンド
リングが一層困難になる。

装置が大型化し、従来のペンプロッタのシステムを利
用しにくい。

（発明が解決しようとする課題） そこで本発明は、従来のペンプロッタのような簡単な
構造で、記録体上に非接触光記録可能であるとともに、
その記録を明るい室内で後処理を要せずその場で直接描
画できるレーザープロッタの提供を課題とした。

（課題を解決すための手段） 上記課題は、記録体載置台と、その記録体載置台の上
部の記録具ホルダーと、記録具ホルダーを移動可能とす
る駆動部とを備えてなるレーザープロッタにおいて、記
録具ホルダーに、少なくともレーザーダイオードと集光
系を内蔵する半導体レーザー光照射部、あるいはレーザ
ー照射部の外に設けたレーザーダイオードから発振した
レーザー光を入射光として集光する集光系を内蔵する半
導体レーザー光照射部を保持させ、記録体載置台上に、
前記半導体レーザー照射部から照射された記録レーザー
光を走査し目視可能で現像工程を経ることなく精密画像
を直接描画することが可能な光記録体を載置した構造の
レーザープロッタとすることにより解決された。

本発明で使用する光記録体は、感熱発色材料とレーザ
ーを吸収して熱として放出する近赤外吸収材料とを主成
分とする感熱発色層を有する光記録体、あるいは昇華性
着色材料と上記近赤外吸収材料、又は熱溶融材料に混和
した着色材料と上記近赤外吸収材料とを主成分とする転
写層を有する転写シートと、上記着色材料の受理シート
とを密着してなる昇華又は溶融転写記録可能な転写型光
記録体である。更に、その光記録体の上に、記録レーザ
ー光の波長域で透明な保護層あるいは保護シートを設置
することによってよりよく解決された。更に、レーザー
光照射部を記録体に対し垂直な方向（Ｚ軸方向）に微調
整可能に記録具ホルダーに保持することにより、いっそ
う適用範囲の広いレーザープロッタとすることができ
た。

（作用） 本発明の特徴を要約すれば、プロッタにおいて、記録
ホルダーに取り付けた半導体レーザー照射部と照射され
たレーザー光で目視可能で現像工程を経ることなく精密
画像を直接描画可能な光記録体とを対向させて設置した
ことにある。

通常プロッタ内部に設けられた電子回路内に保持され
たプログラムに従って、記録体載置台あるいは記録具ホ
ルダーが制御、駆動される。この時ペンプロッタのペン
のオン−オフ動作が必要ないため、ペンのアップ−ダウ
ン伴う騒音は発生しない。また、プログラムに従って半
導体レーザー照射部の中あるいは外に設けられたレーザ
ーダイオード等の半導体レーザーが発光し、照射部内の
コリメートレンズや集光レンズなどからなる集光系によ
って集光され、照射部に対向して設置された光記録体上
を走査する。

照射されたレーザー光は光記録体中の近赤外吸収剤に
吸収され熱を発生し、その熱で感熱発色材料が発色して
画像を形成する。また、昇華性機能性色素が昇華する
か、機能性色素を混和した加熱溶融転写材料が溶融して
受理シートに転写して画像を形成する。

必要なら、記録具ホルダー設置されたＺ軸方向に微調
整可能な軽量ステージで光記録体の発色面と集光された
レーザー光スポットとを位置合わせする。レーザー光は
集光系で小さなスポットに集光する事ができ、このスポ
ットの大きさは記録継続中に変化することはないから常
に一定の線幅を描くことができる。また、レーザー光の
強度を制御して原画パターンの線の太さをコントロール
することもできる。このようにして、現像、定着などの
後処理を必要とせずに精密画像を直接高速で形成するこ
とができる。

このようにして形成された画像は、通常直接目視でき
る有色画像であるが、蛍光色素やホトクミック色素で形
成された画像の場合は、紫外線下で見ることにより直接
描画像を直接視認することができる。

以下に、本発明を実施例により具体的に説明する。

［実施例］ 第１図は本発明のレーザープロッタの１実施例の構成
を示す平面図である。

第１図のレーザープロッタ１はフラットベッド形式のプ
ロッタであり、固定した平板状記録体載置台（ベット）
２上に光記録体３が載置され、ベット２にはXY移動機構
４が設けられ、XY移動機構４のローラー案内溝８に沿っ
て移動可能に取り付けられた３個のＹ軸移動ローラー５
でＹ軸方向に移動できる記録具ホルダー６に保持された
半導体レーザー照射部７と、ベット２の下部に収納され
た駆動部（図示せず）あるいは制御部を操作する操作部
９から成る。ベット２は固定式のみならず、Ｘあるいは
Ｙの一方向に移動するものであってもよく、その場合、
レーザー照射部はベット２の移動方向とは直角方向に移
動可能に取り付けられる。また、記録体載置台２は平板
状でなく、回転円筒であってもよく、この場合もレーザ
ー照射部は円筒の回転方向と直角方向に移動可能に取り
付けられる。

レーザー照射部７の先端は、レーザー光が光記録体３
の記録面に集光するように光記録体0.5mm〜2cm上部に設
置され、無接触で光記録体３上をXY方向に移動できるよ
うになっている。記録具ホルダー６に保持される半導体
レーザー照射部７は第２図あるいは第３図に示すよう
に、レーザーダイオード12とコリメートレンズ13及び集
光レンズ14からなる集光系からなる場合と、コリメート
レンズ13及び集光レンズ14からなる集光系のみからなる
場合が代表例である。レーザー照射部７に組み込まれた
レーザーダイオード12は、出力10mW〜1W程度のものが適
当であり、ダブルヘテロ接合ガリウム砒素／ガリウムア
ルミニウム砒素タイプが望ましい。第２図のようにレー
ザー照射部にリード線10で電源部あるいは制御部につな
がっているレーザーダイオードを組み込んだタイプの場
合、出力が大きくなるとレーザーダイオードの温度コン
トロール用放熱部11を設ける必要があり、放熱部11の重
量の関係からこの場合のレーザーダイオードの出力は10
0mW以下、より好ましくは50mW以下のものを使用するこ
とが望ましい。出力100mW以上のレーザーダイオードは
電源部及び放熱部とともに照射部の外に別に設置し、発
振レーザー光は第３図のように、光ファイバー17を通し
てレーザー照射部７内に導き、光ファイバーから再び集
光系により集光する。第３図の方法はレーザー照射部７
を軽量化できる点で好ましく、更に軽量化するには集光
系を有限系プラスチィックレンズ１個で構成するとよ
い。

レーザー照射部の先端には外部汚染から照射部内部を
保護するためカバーグラス15が設けられている。照射部
から出射したレーザー光は光記録体上に集束し、プログ
ラムに従って操作して、光記録体上にただちに画像を直
接形成する。

このような光記録体として、第４、５、６図の構造の
ものが例示できる。

第４図は感熱発色性光記録体であり、支持体24上に感
熱記録層23と透明な保護層20をこの順に設け、感熱記録
層23は増感剤中に均一に溶解した近赤外吸収剤21と感熱
発色材料22を混合しバインダー等他の必要な諸材料とと
もに構成する。感熱発色材料は、通常の感熱記録体の分
野で公知の多くの感熱発色染料及び顕色剤を全て使用す
ることができる。近赤外吸収剤と感熱発色材料との位置
関係は、第４図のように均一に混合する場合だけでな
く、感熱発色層と近赤外吸収層とを分離して積層しても
よく、特に好ましいのは顕色剤中に予め近赤外吸収剤を
溶解あるいは分散させておき更に感熱発色染料を分散混
合した場合である。近赤外吸収剤の具体的化合物は特願
昭63−272702号明細書や特願平１−176558明細書及び特
願平１−30677号明細書等に記載されており、ポリメチ
ン系色素（シアニン色素）、アズレニウム系色素、ピリ
リウムまたはチオピリリウム系色素、スクワリリウム系
色素、クロコニウム系色素、チオールニッケル系色素、
メルカプトフェノール、メルカプトナフトール系色素、
トリアリルメタン系色素、インモニウムまたはジインモ
ニウム系色素、アントラキノン系色素、金属錯塩系色素
等の溶解性近赤外吸収剤、人造黒鉛、天然黒鉛、硫化
銅、硫化鉛、三硫化モリブデン、黒色チタンなどの分散
性近赤外吸収剤がある。

感熱発色材料は染料と顕色剤とからなり、感熱発色層
はこの外に所望の品質とするための各種添加剤を使用す
る。感熱発色材料となる染料と顕色剤は、感熱記録体と
して周知の諸材料が総て使用できる。

例えば染料は、トリフェニルメタン系、フルオラン
系、アザフタリド系、ファノチアジン系、フェノキサジ
ン系、スピロピラン系、フルオレン系等に分類される多
数の塩基性無色染料であり、顕色剤としては、ビスフェ
ノールＡ、アルキルフェノール類、アリルフェノール類
及びその金属塩、ビスフェノールスルホン類、ヒドロキ
シフェニルスルフィド類、ヒドロキシ安息香酸エステル
類及びその金属塩、ヒドロキシフタル酸エステル類、フ
タル酸エステル類、チオ尿素誘導体、サッカリン等の有
機酸性化合物が知られている。

本発明の感熱発色性光記録体は発色面の反射率が20〜
80％、好ましくは30〜60％に成るように諸材料を配合す
ることが好ましい。

又、本発明の光記録体として、昇華転写型あるいは溶
融転写型光記録体も使用することができる。昇華転写型
光記録体の転写層に含有される昇華性着色材料として
は，昇華性の有色染料の外に、昇華性螢光色素や昇華性
ホトクロミック色素も使用できる。昇華性着色材料は一
般にサーマルヘッドによって昇華転写できる昇華性染料
であれば使用可能である。昇華性有色色素としては、ア
ゾ系，ポリメチン系，ナフトキノン系，アントラキノン
系等の分散染料、アゾメチン系，インドリンスピロピラ
ン系，フェノキサジン系，ロイコオーラミン系等の塩基
性染料等が使用できる。昇華性螢光色素としては、ビス
ベンゾオキサゾリル誘導体，ナフタルイミド誘導体，ク
マリン誘導体が使用できる。昇華性ホトクロミック色素
としては、スピロピラン誘導体，スピロナフトオキサジ
ン誘導体，ジチエニルエテン誘導体，アゾベンゼン誘導
体，ジフェニルフルギド誘導体が使用できる。

本発明の昇華転写シートは転写面の反射率が５〜30
％、好ましくは15％以下に成るように諸材料を配合する
ことが好ましい。

溶融転写型光記録体の転写層に熱溶融材料とともに混
和して使用する着色材料は、通常の有色材料あるいは顔
料、および非昇華型蛍光色素やホトクロミック色素であ
る。

これらの熱転写光記録体は主として透明なプラスチッ
クシートやフィルムに記録するのに適している。第５図
は透明受理フィルムに転写する場合の光記録体構成図で
あり、透明受理フィルム25の上方から照射された集束レ
ーザー光19は透明受理フィルム25を通過し支持体24上に
設けられた転写層26に到達し、ただちに転写層中の近赤
外吸収剤に吸収されて発生した熱により、昇華性着色剤
あるいは着色剤と混和した溶融性材料を昇華あるいは溶
融して、転写層と密着して重ねられた透明受理シートの
下面に転写し、直接画像を形成する。第６図は不透明な
受理シートに転写する場合の熱転写光記録体の構成図で
あり、透明な支持体フィルム27の下面に設けられた転写
層28と不透明な受理シート29を密着して構成されてお
り、透明支持体フィルム27の上方から照射されたレーザ
ー光19が転写層28中の近赤外吸収剤により熱を発生し、
転写層28中の昇華性着色剤あるいは着色剤を含有した溶
融型材料を昇華あるいは溶融して不透明受理シート29に
転写する。この不透明受理シートの代わりに透明受理シ
ートを使用することもできる。

光記録体上に集光されたレーザー光を走査し直接精密
画像を描画するには、記録体は載置台に密着しているこ
とが必要であり、それには載置台が静電吸着方式等の記
録体を密着して載置することができるものであることが
好ましい。載置台がフラットベッドの場合、光記録体上
に照射レーザー光に透明な保護層を設置し、記録体の保
護と同時に載置台上への密着を補助することも好ましい
方法である。保護層は、光記録体の感熱発色層上にレー
ザー光にほぼ透明な材料を直接塗布して作成するが、レ
ーザー光に透明なフィルムあるいはシートを感熱発色面
上に載置してもよい。

いろいろな厚さの光記録体を使用する場合、記録体の
厚さに適合してレーザー光を記録面に集光するすること
ができるように、レーザー照射部は記録面に対し垂直方
向に微調整可能に保持することが望ましい。その方法は
特に制限はないが、第７図に示す如く、レーザー照射部
７をスベリ面31上に一方向（第７図の場合Ｚ軸方向）に
微動させることができる軽量微動ステージ32を介してホ
ルダー６に保持することが好ましい。

［発明の効果］ 以上のように本発明のレーザープロッタは、比較的低
出力の半導体レーザー光を吸収して熱を放出する近赤外
吸収剤を利用することにより、目視可能な精密画像をヒ
ートモードで直接光記録することができる。これによ
り、従来の現像を必要とする感光材料を使用しないか
ら、明るい室内中できわめて簡便に画像を直接目で確認
しながら作成することができる。また、接触部分が無い
のでメンテナンスフリーであるとともに従来のペンや鉛
筆のような記録具先端の摩耗がないから、常に一定の先
幅の精密画像を得ることができるとともに、ペン記録の
オン−オフ動作が必要ないため、静かな上、ペンや鉛筆
では描けない精密小面積の画像が簡単に描写できる。更
に、保護シートや保護層を記録面上に設けても、記録レ
ーザー光に透明であればなんら記録効率を落とすことな
く非接触で記録することができるから、記録面からの物
質の昇華や飛散からレーザー照射部を完全に保護するこ
と、および使用前の光記録体を外部からの汚染から保護
することができるとともに保存性に優れた記録画像を得
ることができる。また、従来のペンプロッタの一部を改
造するだけで容易に取り付けが可能等経済性にも優れて
いるなどといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す平面図、第２図
及び第３図はレーザー照射部の構成を示す説明図、第４
図は感熱発色性光記録体の断面図、第５図及び第６図は
熱転写型光記録体の断面図、第７図はレーザー照射部の
保持方法を示す断面図である。 図において、１はレーザープロッタ、２は記録体載置
台、３は光記録体、６は記録具ホルダー、７はレーザー
照射部、12はレーザーダイオード、14は集光系レンズ、
32は微動ステージ。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録体載置台と、記録体載置台の面に沿っ
   て移動可能な記録具ホルダーと、このホルダーに保持す
   る半導体レーザーダイオードとその集光系を内蔵するレ
   ーザー照射部を有する記録具、あるいはレーザー照射部
   の外に設けたレーザーダイオードから発振したレーザー
   光を集光する集光系を内蔵するレーザー照射部を有する
   記録具と、記録体載置台上に載置した、前記半導体レー
   ザー照射部から照射した記録レーザー光を走査し現像工
   程を経ることなく精密画像を直接描画することが可能な
   光記録体とからなるレーザープロッタ。
2. 【請求項２】光記録体が、発色した時可視領域に主波長
   を有する塩基性無色染料とこの染料を熱時発色させる顕
   色剤と増感剤とを含む感熱発色材料と、レーザーを吸収
   して熱として放出する近赤外吸収剤とを主成分とする感
   熱発色層を有する光記録体である請求項１記載のレーザ
   ープロッタ。
3. 【請求項３】光記録体の上に、記録レーザー光の波長域
   で透明な保護層あるいは保護シートを設置したことを特
   徴とする請求項２記載のレーザープロッタ。
4. 【請求項４】光記録体が、透明な支持体上に昇華性着色
   材料又は溶融材料に混和した着色材料とレーザーを吸収
   して熱として放出する近赤外吸収剤とを主成分とする転
   移層を有する転写シートと、上記着色材料の不透明な受
   理シートを密着してなる昇華転写又は溶融転写記録可能
   な転写型光記録体、あるいは不透明な支持体上に昇華性
   着色材料又は溶融材料に混和した着色材料とレーザーを
   吸収して熱として放出する近赤外吸収剤とを主成分とす
   る転移層を有する転写シートと、上記着色材料の透明な
   受理シートを密着してなる昇華転写又は溶融転写可能な
   転写型光記録体である請求項１記載のレーザープロッ
   タ。
5. 【請求項５】半導体レーザー照射部が記録面に対し垂直
   な方向に微調整可能なステージを介して記録具ホルダー
   に保持されていることを特徴とする請求項１ないし４記
   載のレーザープロッタ。