JP3629069B2

JP3629069B2 - レーザ描画装置

Info

Publication number: JP3629069B2
Application number: JP18946695A
Authority: JP
Inventors: 栄一伊藤; 慎吾塩谷; 山本　　清; 宏一古澤
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1995-07-25
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2015-07-25
Also published as: JPH0939293A

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、レザービームを利用したプリンタなどの描画装置に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
所定の文字、図形などをレーザ光によって描画するプリンタやファクシミリなどのレーザ描画装置では、レーザ光をポリゴンミラーなどで反射して偏向し、描画面を走査することにより描画している。例えば、レーザ光源から射出し、ポリゴンミラーで反射したレーザ光は、ｆθレンズを透過して描画面に入射し、ポリゴンミラーの回転に従って偏向して、描画面を一定方向に主走査（移動）する。この主走査の際に、レーザ光を変調、例えば発光／消灯、透過／遮光（以下「オン／オフという）して、オン時のビームスポットによりスポット径に相当するドットを、１ライン分描画する。１ライン分の主走査が終了すると、描画面を副走査方向に移動してから、次の１ライン分の走査を行なう。以上の走査を繰り返して、ドットの集合により文字、図形などを描画する。
【０００３】
ここで、主走査方向の描画に際して、レーザ光の走査位置と描画データにおける描画位置との同期をとるために、描画面外の基準位置を通るレーザ光を検知していた。つまり、非描画面外の主走査ライン上にレーザ光を受光するビームディテクタを設け、ビームディテクタがレーザ光を検知した時を基準時とする時間制御によっていわゆる水平同期をとっていた。
【０００４】
しかし、描画面周辺の機構的制約によって、ビームディテクタは描画面から離れた位置に配置するしかなかった。そのため、レーザ光がビームディテクタを通るように走査範囲、偏向角範囲を広くしなければならなかった。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、レーザ光の照射位置を検出する手段を描画面から離反した位置に設けることが可能なレーザ描画装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【発明の概要】
この目的を達成する本発明は、レーザ光を反射し、偏向して走査させる走査手段；前記レーザ光の走査方向に沿って延びた、前記走査手段によって走査されるレーザ光を反射して描画面に入射させる反射面と、該反射面に前記走査方向に沿って形成されたスリット状の透光部を備えた光束分割手段；および、前記スリット状の透光部を透過したレーザ光を受光する走査位置検知手段；を備え、前記スリット状の透光部の幅は、前記入射するレーザ光の光束径よりも狭いことに特徴を有する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明を説明する。図１は、本発明のレーザ描画装置の一実施の形態をブロックで示す図である。
【０００８】
レーザ光源１１から射出されたレーザ光は、ビーム整形部１３でビームの断面形状がほぼ円形に整形され、主走査手段としての主走査部（偏光手段）１５で反射されてｆθレンズ１７を透過し、光束分割手段としての光束分割部１９で反射および透過されて二分割される。光束分割部１９で反射したレーザ光は、被描画部２９上に集光して微小なスポットを形成する。そして、このスポットが、主走査部１５の作動によって主走査方向（水平方向）に移動して被描画部２９を主走査（水平走査）する。
【０００９】
一方、光束分割部１９を透過したレーザ光は、走査位置検知手段としてのレーザ光検知部２１に入射する。レーザ光検知部２１は、被描画部２９の描画面を走査するレーザ光が基準位置（水平同期位置）に至ったことを検出するためのセンサである。本形態のレーザ光検知部２１は、光束分割部１９に入射して分割されたレーザ光の内、反射したレーザ光が被描画部２９上の描画面（描画可能領域）を照射する前の基準位置を照射した時に、光束分割部１９を透過したレーザ光を受光するように配置されている。したがって、主走査部１５がレーザ光を偏向する偏向角度範囲、つまり主走査する範囲は、被描画部２９の描画面の幅よりも少し広い。主走査部１５としては、例えば、揺動（往復回動）するガルバノミラー、または連続回動するポリゴンミラーなどが使用される。
【００１０】
副走査方向の（垂直方向）走査は、被描画部２９を副走査方向（垂直方向）に移動することによって行なわれる。本実施例では、副走査部２５が被描画部２９を副走査方向に移動させている。
【００１１】
この液晶書込み装置の描画動作は、通常マイクロコンピュータで構成される制御手段としての中央制御部３１によって制御される。中央制御部３１は、パーソナルコンピュータなどの外部通信機器から描画データを入力し、描画用ページメモリ３３にメモリし、描画処理を開始する。この描画処理を、図２に示したフローチャートを参照して説明する。
【００１２】
描画処理を開始すると、中央制御部３１は、副走査駆動部２７を介して副走査部２５（被描画部２９）を初期位置に移動させ、主走査駆動部２３を介して主走査部１５を作動させる（Ｓ１１、Ｓ１３）。そして、描画用ページメモリ３３にメモリされた描画データを順番に取得し、１水平ライン（主走査）分の描画データを描画用ラインバッファ３５に書込む（Ｓ１５、Ｓ１７）。
【００１３】
そして、光源駆動部３７を駆動してレーザ光源１１からレーザ光を発光させ（Ｓ１８）、レーザ光が基準位置に達したことをレーザ光検知部２１が検出した時を基準時として時間カウントを開始し、描画用ラインバッファ３５にセットした描画データを一定速度で読出し、読み出したデータに基づいて、光源駆動部３７をオン／オフ制御する（Ｓ１９、Ｓ２１）。被描画部２９には、レーザ光がオンしているときにはレーザ光の照射によって像が形成されるが、レーザ光がオフしているときには像が形成されないので、この光源駆動部３７のオン／オフ制御によってドット状に像が形成される。周知の通り、このドットの集合によって文字、図形など描かれる。
【００１４】
以上Ｓ２１の描画処理を、１水平ライン分繰り返す（Ｓ２１、Ｓ２３）。１水平ライン分の描画を終了すると、副走査駆動部２７を起動して副走査部２５を垂直走査方向に沿って規定量移動させて、次の１水平ライン分のデータを描画用ページメモリ３３から読み出して描画用ラインバッファ３５にセットする（Ｓ２３、Ｓ２５、Ｓ１５、Ｓ１７）。そして、レーザ光検知部２１がレーザ光が基準位置に達したことを検知するのを待ち、検知したら、Ｓ１９〜Ｓ２３の描画処理を繰り返す。
【００１５】
以上の処理によって、被描画部２９上に、所定のデータに基づく像が形成される。本実施の形態ではレーザ光によって被描画部２９に描画されるものを示したが、被描画部２９としては、例えばレーザプリンタなどでは、この被描画部２９として感光ドラムが使用される。
また図示の態様では、光束分割部１９で反射したレーザ光を描画用に、透過したレーザ光を検知用に利用したが、逆に透過したレーザ光を描画用に、反射したレーザ光を検知用に利用してもよい。
【００１６】
以上は本発明の一実施の形態であるが、次に、図３から図６を参照して、より具体的な一実施例について説明する。図３は、本発明を適用したレーザ描画装置の一実施例を示す平面図、図４は、図３の切断線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図である。このレーザ光描画装置は、被描画部２９としての熱書込み液晶セル１０１に文字、図形などを描画する装置である。
【００１７】
熱書込み液晶セル１０１とは、一定温度以上に過熱されると、液晶の相が透光状態から散乱状態に転移する液晶の性質を利用したもので、例えば、液晶を二枚の透明板の間に密封して、透明板を枠で固定することにより形成できる。また、この熱書込み液晶セルは、液晶パネルの表裏の透明板の間に所定の電圧を印加されると、前記散乱状態の液晶が透光状態に復帰する。
【００１８】
このレーザ描画装置は、レーザ光源１１としてレーザダイオード１１３、ビーム整形部１３としてコリメートレンズ１１５およびアナモフィックプリズム１１７ａ、１１７ｂ、主走査部１５としてガルバノミラー１２１、ｆθレンズ１７としてｆθレンズ１２３、光束分割部１９としてビームスプリッタ１２５、レーザ光検知部２１としてビームディテクタ１２７を備えている。これらの各部材は、テーブル１１１上に配置されていて、テーブル１１１は、４本の脚１１２で支持されている。テーブル１１１の下には、熱書込み液晶セル１０１を保持してこれを副走査方向に駆動する副走査部２５および副走査駆動部２７としてステージ１５１を備えている。
【００１９】
レーザダイオード１１３から発せられたレーザ光は、コリメートレンズ１１５で集束され、アナモフィックプリズム１１７ａ、１１７ｂで断面形状がほぼ円形に整形され、反射ミラー１１９で光路をほぼ９０度屈曲されてガルバノミラー１２１に入射する。そしてレーザ光は、ガルバノミラー１２１で反射され、ｆθレンズ１２３で屈折され、ビームスプリッタ１２５に入射する。ビームスプリッタ１２５に入射したレーザ光のうち、大部分、例えば６０〜９０％、あるいは９０％以上がテーブル１１１の下方に配置された熱書込み液晶セル１０１に向けて反射され、一部が、例えば４０〜１０％、あるいは１０％以下がビームスプリッタ１２５を透過する。熱書込み液晶セル１０１に入射したレーザ光は、微小なスポットに集光して、液晶を過熱する。なお、ビームスプリッタ１２５の反射／透過の比率は任意である。
【００２０】
ガルバノミラー１２１は、一定の周期で所定角度範囲を揺動（往復回動）する。このガルバノミラー１２１の揺動によって、レーザ光が所定偏向角範囲で振られ、熱書込み液晶セル１０１を走査する。
【００２１】
ビームスプリッタ１２５の後方には、ガルバノミラー１２１によって偏向されたレーザ光の内、反射されたレーザ光が描画可能領域外の基準位置を通るときに透過したレーザ光を受光する位置にビームディテクタ１２７が配置されている（図５および図６参照）。
【００２２】
熱書込み液晶セル１０１は、ステージ１５１の、少なくとも副走査方向に精密移動されるスライダ１５３上に固定されている。スライダ１５３には、熱書込み液晶セル１０１を保持するとともに、液晶転移温度近くまでプレヒートする予熱器１５５が装着されている。予熱器１５５は、熱書込み液晶セル１０１に接触するセル保持台１５７およびこのセル保持台１５７を過熱する不図示の過熱手段を備えている。なお、図中符号１５９は、熱書込み液晶セル１０１に書込まれた像を消去する電圧を印加するための電極を兼ねたセル押えである。
【００２３】
このレーザ描画装置の制御部は、図１に示した実施の形態と同様であり、この熱書込み液晶セル１０１への描画処理は、図２に示した実施の形態と同様である。
【００２４】
以上の通り図３および４に示した実施例によれば、レーザ光を熱書込み液晶セル１０１およびビームディテクタ１２７に向けてビームスプリッタ１２５で分割するので、熱書込み液晶セル１０１からビームディテクタ１２７を独立分離して設けることが可能になった。そのため、ビームディテクタ１２７を、従来よりも、描画可能領域隣接位置に相当する位置に設けることも容易になったので、ガルバノミラー１２１による偏向角範囲を従来よりも狭くすることが可能になった。
【００２５】
図示実施例では、描画可能領域外に相当する位置に１個のビームディテクタ１２７しか設けていないが、本発明は、ビームディテクタ１２７を複数個設けることも可能であり、さらに描画可能領域に相当する位置に１個あるいは複数個設けることもできる。また、図示実施例では光束分割部としてビームスプリッタを使用したが、レーザ光を２以上に分割できる光束分割素子を利用できる。また、本実施例では反射したレーザ光で描画し、透過したレーザ光で位置検知したが、逆に透過したレーザ光で描画し、反射したレーザ光で位置検知する構成としてもよい。
【００２６】
また、図示実施例ではビームスプリッタを使用したが、レーザ光を分割できる部材であれば、ハーフミラーなどでもよい。また、別の実施の形態では、描画可能領域外を走査するレーザ光のみを反射または透過する反射部材を設けて、描画可能領域外を走査するレーザ光を検知する構成としてもよい。このような形態によれば、描画可能領域をほぼ１００％のレーザ光で走査することができる。
図７には、部分反射ミラーの実施例としての部分反射ミラー２０１の側面図を示してある。この部分反射ミラー２０１は、レーザ光を描画面に向かって反射する反射面２０３の一部にレーザ光を透過させる透光部２０５を有している。
【００２７】
図８には、部分反射ミラー２０１の異なる二つの実施例を示してある。部分反射ミラー２１１は、反射したレーザ光が描画領域を走査する部分はすべて反射面２１３であり、反射した際に描画領域外を照射する位置に透光部２１５が形成されている。透光部２１５に入射したレーザ光は、透光部２１５を透過して、走査位置検知手段（例えば、ビームディテクタ１２７）に入射する。
【００２８】
さらに他の実施例である部分反射ミラー２２１は、反射面２２３中に、レーザ光が走査する経路に沿ってスリット状の透光部２２５が形成されている。透光部２２５の幅は、部分反射ミラー２２１に入射するレーザ光の光束径よりも小さく設定して、レーザー光の一部が透光部２２５を透過し、大部分が反射面２２３で反射する構成である。この部分反射ミラー２２１は、透光部２２５にかかるレーザ光がここを透過するので、透光部２２５に沿って複数のビームディテクタを配置することにより、簡単に複数位置においてレーザ光を検知することができる。なお、透光部２１５、２２５は空間でもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り本発明は、レーザ描画装置において、走査手段によって反射されたレーザ光が、反射面により反射して描画面に入射し、スリット状の透光部を透過して走査位置検知手段に入射するので、走査位置検知手段の配置位置が描画面に規制も拘束もされることが無くなり、走査手段によるレーザ光の偏向角範囲も、ほぼ描画範囲まで狭めることが可能になり、光学系の小型化が可能になった。さらに本発明は、スリット状の透光部を透過したレーザ光が走査位置検出手段に入射するので、走査位置検出手段に入射するレーザ光のスポット形状を変えることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態をブロックで示す図である。
【図２】同実施の形態における描画処理をフローチャートで示す図である。
【図３】本発明を適用したレーザ描画装置の一実施例の要部を示す平面図である。
【図４】図３の切断線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図である。
【図５】図３に示した実施例における、ビームスプリッタ周辺の光学的構成の要部を示す平面図である。
【図６】図５の側面図である。
【図７】本発明における光束分割手段の別の実施例として、部分反射型の光学素子の実施例の側面図である。
【図８】図７に示した部分反射型の光学素子の異なる実施例を示す正面図である。
【符号の説明】
１１レーザ光源
１３ビーム整形部
１５主走査部（主走査手段）
１７ｆθレンズ（集光手段）
１９光束分割部（光束分割手段）
２１レーザ光検知部（走査位置検知手段）
２３主走査駆動部
１１３レーザダイオード（レーザ光源）
１２１ガルバノミラー（主走査手段）
１２３ｆθレンズ（集光手段）
１２５ビームスプリッタ（光束分割手段）
１２７ビームディテクタ（走査位置検知手段）

Claims

レーザ光を反射し、偏向して走査させる走査手段；
前記レーザ光の走査方向に沿って延びた、前記走査手段によって走査されるレーザ光を反射して描画面に入射させる反射面と、該反射面に前記走査方向に沿って形成されたスリット状の透光部を備えた光束分割手段；および、
前記スリット状の透光部を透過したレーザ光を受光する走査位置検知手段；を備え、
前記スリット状の透光部の幅は、前記入射するレーザ光の光束径よりも狭いことを特徴とするレーザ描画装置。
前記走査位置検知手段は、前記光束分割手段で反射されたレーザ光が前記描画面外の特定位置を走査するときに、前記光束分割手段を透過したレーザ光を受光する位置に配置されたことを特徴とする請求項１記載のレーザ描画装置。
前記走査位置検知手段は、前記光束分割手段で反射されたレーザ光が前記描画面の所定位置を走査するときに、前記光束分割手段を透過したレーザ光を受光する位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載のレーザ描画装置。
前記光束分割手段のスリット状透光部は空間である請求項１から３のいずれか一項記載のレーザ描画装置。