JP3700349B2

JP3700349B2 - 光記録装置

Info

Publication number: JP3700349B2
Application number: JP30608997A
Authority: JP
Inventors: 信雄虫明
Original assignee: コニカミノルタフォトイメージング株式会社
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2017-11-07
Also published as: JPH11138905A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録装置、特に、ＰＬＺＴやＬＣ等の光バルブアレイを用いて感光材上に画像（潜像）を記録する光記録装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
一般的に、銀塩感材を用いた印画紙やフィルムあるいは電子写真感光体に画像（潜像）を描画するのに、ＰＬＺＴ等からなる光バルブ素子をライン状に複数配置し、それら光バルブ素子を個々にオン、オフ制御する光記録装置が知られている。
【０００３】
この種の光記録装置では、ライン状（主走査方向）に配置した複数の光バルブ素子を透過した光を感光材上に結像させると共に、感光材を副走査移動させることで、感光材上に２次元の画像を描画する。光記録装置において、高速描画を達成するには感光材上での露光光量が大きいことが必須の条件である。
【０００４】
前記条件を達成するため、本願発明者は、光源の光をライン状に変換する光ファイバアレイの出射側にインテグレータを配置することに着目した。このインテグレータの出射端面面積は光ファイバアレイの断面積と同一とする。
【０００５】
一方、カラー印画紙を用いてカラー画像を記録する場合は、光源と光ファイバアレイとの間にカラーホイール等の手段を用いて色の切換えを行いながら、各色を順次露光する方式が知られている。カラーホイールは回転軸を中心にＲ，Ｇ，Ｂの各フィルタを等間隔に配置したもので、三原色の各１ラインの描画に同期してＲ，Ｇ，Ｂの各フィルタが切り換わるように回転駆動される。このようなカラーホイールの直径と光ファイバアレイの入射端面面積とは略比例関係にある。
【０００６】
ところで、高速描画になるに伴ってＲ，Ｇ，Ｂの各フィルタの切換え周期が短くなる。このことは、カラーホイールの回転を高める必要があることを意味する。一般にホイールを高速で回転させるには、ホイールの直径を小さくすると有利である。このことは、前記比例関係により、光ファイバアレイの入射端面面積が小さくなり、ひいては光バルブ素子上での照明エリアが小さくなることを意味する。これによって光バルブ素子の位置精度が厳しくなるが、インテグレータの断面積を光ファイバアレイの出射端面面積よりも大きく設定することで緩和することが可能である。しかし、感光材上での露光光量が低下し、高速描画という本来の目的が達成できなくなる。
【０００７】
【発明の目的、要旨及び効果】
そこで、本発明の目的は、光を効率的に伝送して露光光量の向上を図り、カラー画像の高速描画用として最適な光記録装置を提供することにある。
【０００８】
以上の目的を達成するため、本発明に係る光記録装置は、光源、カラーホイール、光ファイバアレイ、入射端部にロッドレンズを配置したインテグレータ、光バルブアレイ、結像用光学素子アレイを備え、インテグレータの入射端部断面積は光ファイバアレイの出射端面断面積よりも大きい。インテグレータと光バルブアレイの間に照明用光学素子アレイを設けてもよい。
【０００９】
本発明において、光源から放射された光は、回転するカラーホイールによって三原色に分解され、Ｒ，Ｇ，Ｂの光がカラーホイールを順次透過する。Ｒ，Ｇ，Ｂの光は光ファイバアレイを介してライン状に出射され、インテグレータによって光量むらを緩和されて光バルブアレイに入射する。インテグレータの入射端部に配置したロッドレンズは、光ファイバアレイから出射された光の拡がり角θ₁を小さくする機能を有し、インテグレータからは拡がり角θ₁よりも小さい拡がり角θ₁’で出射される。光バルブアレイは各光バルブ素子を画像情報に基づいてオン、オフすることで光を変調し、変調された光は結像用光学素子アレイを介して感光材上に結像される。
【００１０】
本発明によれば、インテグレータの入射端部に光ファイバアレイから出射された光の拡がり角を小さくするロッドレンズを配置したため、インテグレータから出射される光の拡がりが極力抑えられ、光を有効に光バルブ素子に照射することができ、光ファイバアレイからの出射光量が小さくても感光材への露光光量の低下を防止することができ、描画の高速性能を損なうことがない。しかも、インテグレータの断面積を光ファイバアレイの断面積に応じて小さくすることはないので、光バルブアレイ等の設計上の自由度を確保することができる。
【００１１】
さらに、本発明に係る光記録装置においては、インテグレータを２枚の平行に配置されたミラーで構成し、光学素子としてロッドレンズを用い、このロッドレンズを２枚のミラーに挟み込むように構成した。ロッドレンズを挟み込むことで、２枚のミラーの間隔を高精度に維持することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光記録装置の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１３】
図１，図２，図３において、本発明に係る光記録装置は、光源１と、カラーホイール５と、第１のインテグレータ８と、光ファイバアレイ１０と、第２のインテグレータ１５と、ロッドレンズ１７と、照明用光学素子アレイ２０と、光バルブアレイ２５と、結像用光学素子アレイ３０とで構成されている。
【００１４】
光源１はランプ２と反射笠３とからなる。カラーホイール５は、光源１から放射された光を三原色であるＲ，Ｇ，Ｂに分解するフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを１組もしくは複数組有し、矢印ａ方向に高速で回転駆動される。
【００１５】
第１のインテグレータ８は内面にアルミ蒸着等で反射面を形成した光導波路として機能する箱体、もしくはガラス立方体で全反射を利用して光導波路として機能する箱体であり、その出射端面上においてカラーホイール５の各フィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを透過した光の光量を均一にする機能をもつ。
【００１６】
光ファイバアレイ１０は多数本の光ファイバ単線を結束したもので、入射側は正方形に束ねてホルダ１１に保持され、前記インテグレータ８の出射端面に隣接している。光ファイバアレイ１０の出射側は矢印Ｘで示す主走査方向にライン状に並べてホルダ１２に保持されている。なお、この光ファイバアレイ１０は入射端面から出射端面にわたって断面積は等しい。
【００１７】
第２のインテグレータ１５は前記第１のインテグレータ８と同様に光導波路として機能するもので、光ファイバアレイ１０の出射端面に隣接している。このインテグレータ１５は２枚のミラー１６（図３参照）をそれぞれの鏡面を対向させて所定の間隔で平行に配置したものである。ロッドレンズ１７は、ガラス材あるいはアクリル等の樹脂材からなり、光の屈折作用を有し、インテグレータ１５の入射端部においてミラー１６で挟み込まれた状態で設置されている。
【００１８】
光ファイバアレイ１０からは各光ファイバ単線ごとに拡散光が出射され、この拡散光はインテグレータ１５の内部を進行することで光量むらが緩和され、その出射端面において光量が均一化される。特に、光ファイバ単線ごとの光量差が是正され、均一な照明光がインテグレータ１５の出射端面上で得られる。ロッドレンズ１７は自身の屈折作用により、光ファイバアレイ１０から出射される光の拡がり角がθ₁のとき、光を拡がり角θ₁’（θ₁’＜θ₁）に屈折させる。従って、インテグレータ１５からは拡がり角θ₁’で光が出射される。
【００１９】
照明用光学素子アレイ２０は集束性光伝送体単体（商品名：セルフォック）をライン状に配列したもので、前記インテグレータ１５から出射される高照度で均一な照明光を所定の位置に結像させる。光バルブアレイ２５は、例えば、ＰＬＺＴからなるチップに複数の光バルブ素子２６をライン状に形成し、電圧印加用の電極を設け、これらを基板２７上に並設したものである。さらに、各光バルブ素子２６の駆動回路や入射側偏光板、出射側偏光板（いずれも図示せず）が設けられている。
【００２０】
この光バルブアレイ２５は各光バルブ素子２６に所定値の電圧を印加（オン）することで、光を選択的に透過させる。光バルブ素子２６が前記照明用光学素子アレイ２０の略結像位置に位置することで、その照明範囲が限定され、光バルブ素子２６以外の部分での漏れ光が減少し、前記インテグレータ１５からの照明光が均一化されていること、及びロッドレンズ１７で光束が絞られていることで、十分な光量が得られ、かつ、オン、オフ時のコントラストが高くなる。
【００２１】
結像用光学素子アレイ３０は、前記照明用結像素子アレイ２０と同様に集束性光伝送体単体をライン状に配列したもので、前記光バルブ素子２６を透過した光をその焦点に結像させる。印画紙４０はこの結像用光学素子アレイ３０の結像点上を矢印Ｙで示す副走査方向に搬送され、前記光バルブ素子２６のオン、オフに基づいて画像（潜像）が書き込まれていく。
【００２２】
ここで、光ファイバアレイ１０の断面積（光ファイバ単体が集積された状態での断面積を意味する）、インテグレータ１５の断面積及びロッドレンズ１７の作用との関係を説明する。
【００２３】
通常、この種の光記録装置においては、以下の式（１）が成立する。
光ファイバアレイの断面積＝光バルブアレイの照明面積 ……（１）
一方、カラー画像を描画するために、カラーホイール５は高速で回転する必要がある。例えば、印字密度が３００ｄｐｉで毎秒１インチの描画を行うためには、フィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂが１組であると、その回転数は３００×６０＝１８０００ｒｐｍであり、仮に２組であっても９０００ｒｐｍの高速となる。
【００２４】
このような高速回転を可能とするために、カラーホイール５は直径を小さくする必要があり、各フィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの面積も小さくなり、必然的に光ファイバアレイ１０の入射端面面積も小さくなる。光ファイバアレイ１０の入射端面面積と出射端面面積は前述のごとく同一である。一方、光バルブアレイ２５上での照明面積は、光バルブ素子２６の形状等によって決定される所定の値を取るので、カラー描画では前記式（１）が成立しなくなる。
【００２５】
図４（Ａ）は、比較のために低速カラー描画の光学系を示す。光ファイバアレイ１０の断面積は比較的大きく、その断面積に合わせてインテグレータ１５の断面積が設定される。一方、本発明と同様の高速カラー描画の光学系では、光ファイバアレイ１０の断面積は小さくなり、インテグレータ１５の断面積をそれに合わせると、光バルブアレイ２５への照明面積も小さくなり、十分な照明面積を得ることが困難になり、しかも、光バルブアレイ２５の配置精度が極めて厳しくなる。
【００２６】
そこで、本発明者は、図４（Ｂ）に示すように、インテグレータ１５の断面積を光ファイバアレイ１０の断面積よりも大きく設定することを考慮した。そうすれば、光バルブアレイ２５等の設計に余裕が生じることになる。しかし、光ファイバアレイ１０の断面積が小さくなって出射光量が低下しているため、必然的に光バルブアレイ２５への照明光量も低下し、ひいては印画紙４０上での露光光量が低下し、描画の高速性を損なうことになる。ここでの説明は、低速、高速両カラー描画システムとも同一の光源を使用することを前提としている。この場合、両システムとも光ファイバ１本当りの光量は略同じであるが、高速システムの方がファイバ単線の総数が少なくなる分、照明光量が低下するのである。
【００２７】
光量について考察すると、光ファイバアレイ１０から出射される光の拡がり角をθ₁とすると、インテグレータ１５から出射される光の拡がり角もθ₁である（図４（Ａ），（Ｂ）参照）。照明用光学素子アレイ２０の開口数ＮＡに相当する角度をθ₂とすると、θ₂＜θ₁であり、θ₁−θ₂に相当する光が無駄になっている。従って、角度θ₂よりも拡散する光を照明光として取り込むことができれば、光ファイバアレイ１０の断面積が小さくなった分の光量を光バルブアレイ２５への照明光としても確保することができ、ひいては印画紙４０上での露光光量の低下を抑えることができる。
【００２８】
本実施形態においては、ロッドレンズ１７は、図３に示すように、光ファイバアレイ１０の出射光の拡がり角θ₁をθ₁’へ小さくする屈折作用を有する。インテグレータ１５の出射光の拡がり角もθ₁’となり、この拡がり角θ₁’が照明用光学素子アレイ２０の取り込み角θ₂と略同じである場合が最適であることは言うまでもない。従って、本実施形態においては、インテグレータ１５の出射光を無駄にすることが少なくなり、光バルブアレイ２５の照明効率を向上させることができる。これにて、印画紙４０上での露光光量の低下を防止し、高速でのカラー描画を実現することができる。
【００２９】
さらに、本実施形態では、インテグレータ１５を２枚のミラー１６で構成し、ミラー１６の間にロッドレンズ１７を挟み込むようにしたため、ミラー１６の間隔を精度よく保持することができる。
【００３０】
なお、本発明に係る光記録装置は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
特に、光バルブアレイとしては、ＰＬＺＴ以外にＬＣ等を使用することができる。また、照明用光学素子アレイ２０は必ずしも必要ではなく、インテグレータ１５の出射光を直接光バルブアレイ２５へ照射した場合でも略前述の説明のとおりの結果が得られる。
【００３１】
さらに、第１のインテグレータ８に代えて他の光量むら補正部材を使用でき、あるいは熱線吸収フィルタを追加してもよい。また、光ファイバアレイ１０の出射光の拡がり角を小さくする光学素子としては、前記ロッドレンズ１７以外に、光ファイバ単線を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である光記録装置を示す概略斜視図。
【図２】前記光記録装置の光路図。
【図３】前記光記録装置の要部における光路図。
【図４】（Ａ）は第１の比較例の光路図、（Ｂ）は第２の比較例の光路図。
【符号の説明】
１…光源
５…カラーホイール
１０…光ファイバアレイ
１５…インテグレータ
１６…ミラー
１７…ロッドレンズ
２５…光バルブアレイ
２６…光バルブ素子
３０…結像用光学素子アレイ
４０…印画紙（感光材）

Claims

光源と、
回転することによって前記光源から放射された光を三原色に分解して順次透過させるカラーホイールと、
前記カラーホイールを透過した光をライン状に出射する光ファイバアレイと、
２枚の平行に配置されたミラーからなり、前記光ファイバアレイから出射された光を光量むらを緩和して伝送し、光ファイバアレイの出射端面に対向する入射端部の断面積が該出射端面の断面積よりも大きいインテグレータと、
前記インテグレータの入射端部に前記２枚のミラーに挟み込まれて配置され、前記光ファイバアレイから出射された光の拡がり角を小さくするロッドレンズと、
前記インテグレータから出射された光をオン、オフする光バルブアレイと、
前記光バルブアレイから出射された光を結像する結像用光学素子アレイと、
を備えたことを特徴とする光記録装置。