JP3738178B2 - 画像記録方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体であるプレートをドラムに巻き付け、レーザ光を照射して画像記録を行う画像記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
平版印刷では、印刷版の表面に凹凸による版面を形成する凸版印刷や凹版印刷とは異なり、印刷版の表面に印刷インクに対して付着性のある領域と、付着性のない領域とを形成しておき、付着性のない領域では印刷インクをはじき、付着性のある領域のみに印刷インクを付着させることで版面を構成する。
【０００３】
例えば印刷インクとして水性インクを用いる場合には、印刷版には印刷パターンにしたがって親水性領域と疎水性領域とが形成され、親水性を有する領域に印刷インクを付着させることにより印刷版が形成される。
【０００４】
従来、このような平版印刷用の印刷版を形成するために、表面部に感材をコーティングしたアルミプレートを外周部に巻き付けて固定したドラムを回転し、このプレートにレーザ光を照射して画像記録（露光）する装置がある。
【０００５】
このような画像記録装置において、ドラム上に巻き付けられたアルミプレートへの画像の記録は、レーザ光をオン／オフして、必要なパターンを露光することにより行われる。一方高速に回転するドラムに対して設けられたレーザヘッドを基台のスケール上を移動させることにより、副走査を行っている。
【０００６】
ところで、このような画像記録装置においては、ドラムや基台のスケール等の部品は、画像記録時に画質への影響が少なくなるように、高い組立精度で仕上げられているが、環境の変化、特に温度変化による熱膨張の誤差（５〜１０μｍ程度）を許容できるものではなく、その誤差によりレーザ光の焦点ずれが発生する。そこで従来は、温度センサを設けて、その温度情報に基づき、変動分に対応した補正値を用いてレーザ光の照射位置を制御することが行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の温度センサによる変動補正では、熱膨張率の異なる各部材（アルミニウム、鉄など）の全ての変動を十分に補正することができず、また熱膨張への応答においてもタイムラグが発生し、画像記録時の画質への影響は避けられなかった。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、温度センサを用いることなく、簡易な構成で、あらゆる変動要因に対して確実にその変動誤差を補正し、高画質な画像記録が得られる画像記録装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、保持台と、前記保持台に取り付けられる軸受に回転可能に支持され、画像を記録するプレートを巻き付けて装着されるドラムと、前記ドラムを回転させるためのドラム駆動用モータと、前記ドラムに対峙して前記ドラムの軸方向に直線的に移動可能に前記保持台に支持されたキャリッジと、前記キャリッジを前記ドラムの軸方向に直線的に移動させるためのキャリッジ移動用モータと、前記キャリッジに支持され、前記ドラムに装着されたプレートに画像を記録するためにレーザを照射する記録ヘッドとを備える画像記録装置において、前記記録ヘッドが、レーザを照射するためのレーザヘッドと、前記ドラムとの距離に応じて出力が変化する変位センサと、前記ドラムに対するレーザヘッドのフォーカス調整を行うフォーカス調整手段と、前記変位センサの出力を前記フォーカス調整手段のためのフォーカス調整信号に変換する手段とを備える画像記録装置が提供される。このように、変位センサでドラムとの間の距離を測定し、センサ出力をフォーカス調整信号に変換することにより、キャリッジに支持された記録ヘッドのフォーカスをフォーカス調整手段で調整しながら、キャリッジ移動用モータを用いてドラムの軸方向に移動させて画像記録を行うことができる。
【００１０】
本発明の一実施形態では、フォーカス調整手段が、前記レーザヘッドを前記キャリッジ上で前記ドラムに対して近接離反するためのガイド機構と、前記レーザヘッドを前記ドラムに対して近接離反方向に駆動するためのフォーカス駆動機構とを備え、前記変位センサが前記レーザヘッドと一体に取り付けられている画像記録装置が提供される。この実施形態によれば、フォーカス駆動機構によりレーザヘッドをドラムに表面に対して進退させる際に、ドラムに対して変位センサ及びレーザヘッドの距離を一定の関係に保つことができるため、変位センサの出力とフォーカス調整信号との関係を単純化することができる。
【００１１】
また本発明によれば、上記画像記録装置において、フォーカス誤差を補正するための方法であって、前記ドラムに対する前記変位センサの基準距離を設定する過程と、前記変位センサと前記ドラムとの距離を、前記ドラムの軸方向（副走査方向）に渡って複数の測定位置で測定する過程と、前記各測定位置における変位センサと前記ドラムとの距離の前記基準距離に対する偏差を求め、記憶する過程と、画像記録時に前記記憶した偏差に基づいて、前記複数の測定位置においてフォーカス調整を行う過程とを有する方法が提供される。このように、ドラム上の複数の位置で変位センサとドラムとの距離の測定値を、基準距離に対する偏差として記憶しておくことにより、画像記録時のフォーカス調整の制御を単純化することができる。
【００１２】
また本発明の一実施形態では、フォーカス調整手段が、前記レーザヘッドを前記キャリッジ上で前記ドラムに対して近接離反するためのガイド機構と、前記レーザヘッドを前記ドラムに対して近接離反方向に駆動するためのフォーカス駆動機構とを備え、前記変位センサが前記レーザヘッドと一体に取り付けられており、前記変位センサの基準距離が、前記キャリッジ上の基準位置により規定される方法が提供される。この実施形態によれば、フォーカス駆動機構によりレーザヘッドをドラムに表面に対して進退させる際に、ドラムに対して変位センサ及びレーザヘッドの距離を一定の関係に保つことができるため、変位センサの出力とフォーカス調整信号との関係を単純化することができる。キャリッジ上に変位センサの基準位置を規定することにより、熱膨張によりドラムの径が変化したことを検出することができる。
【００１３】
また各画像記録の直前に、前記変位センサの基準位置における前記変位センサの出力の、前記変位センサの基準出力に対する初期偏差を求め、前記初期偏差を、前記記憶した複数の位置の偏差に加算して、前記フォーカス調整を行ってもよい。この場合には、予め複数の位置の偏差を格納しておき、ドラムの膨張による径の変化を所定の一箇所のみで測定することにより、画像記録時に複数の箇所でドラムの径の変化を補正しながら画像を記録することができる。
【００１４】
また変位センサの出力の変位量と前記フォーカス調整信号の変位量との関係の較正曲線を予め求めて記憶し、前記フォーカス調整信号を、前記変位センサの出力から一意的に求められるようにしてもよい。この場合には、変位センサの出力をフォーカス調整信号に簡単に変換することができ、複数の位置において迅速に基準位置との偏差を検出することができる。
【００１５】
また前記フォーカス駆動機構のバックラッシュを予め測定しておき、画像記録時、前記記憶した複数の位置の偏差に基づきフォーカス調整を行う際に、前記フォーカス駆動機構の移動方向が反転する度に前記偏差に前記バックラッシュを加算して前記フォーカス駆動機構を制御するようにしてもよい。この場合には、画像記録時にフォーカス駆動機構のバックラッシュを補正することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１〜図３を参照すると、本発明による画像記録装置は、保持台１に一対の軸受４及び５を介してドラム２が回転可能に支持される。ドラム２の一端にはドラムモータ３が連結される。画像記録時には、ドラム１の外周面に画像記録用のプレートを巻き付けて装着する。
【００１８】
ドラム２には画像を記録するための記録ヘッド７が対置される。記録ヘッド７はリニアモータキャリッジ１１に支持される。リニアモータキャリッジ１１には記録ヘッド７を支持するためのガイド１５が設けられる。リニアモータキャリッジ１１はスライダ１４を介してリニアモータ支持台６に載置される。リニアモータ支持台６の上側には、その長手方向（ドラム１の軸方向）に沿ってスライダ１４を摺動させるためのレール２５が配設される。リニアモータキャリッジ１４にはリニアモータ可動子を構成する２個のコイル１３が取り付けられる。コイル１３はリニアモータ支持台６の２つの溝にそれぞれ１つずつ挿入される。溝はリニアモータ支持台６の長手方向に沿って形成され、各溝の両側にはリニアモータ固定子を構成する一対の磁石１２が、コイル１３を挟むように配置される。各溝内の一対磁石１２は、異極同士が対向して構成され、Ｎ、Ｓ磁極の磁石が溝の長手方向に沿って順次交互に配列される。またリニアモータ支持台６にリニアエンコーダ１０で位置検出するためのリニアエンコーダスケール２６が長手方向に沿って配設される。
【００１９】
画像記録時には、ドラム２を回転させることにより主走査方向、リニアモータキャリッジ１１に支持された記録ヘッド７をドラム２の軸方向に移動させることにより副走査方向の記録が行われる。副走査方向の位置は、リニアエンコーダ１０により検出され、その検出された位置に応じて、コイル１３に流す電流を制御することにリニアモータ可動子の動きを制御することができる。その際可動子に固定されたリニアモータキャリッジ１４が、スライダ１４を介してレール２５上を走行し、リニアモータキャリッジ１４に支持された記録ヘッド７からドラム２に装着されたプレートにレーザを照射することにより、画像を記録することができる。
【００２０】
図１の記録ヘッド７では、ドラム２にレーザを照射するためのレーザヘッド７が光学台１７に支持される。光学台１７の下側は、リニアモータキャリッジ１１のガイド１５と係合するようになされている。レーザヘッド７にレーザ生成装置からレーザを伝送するためのファイバ１６が接続される。光学台７にはドラム２との距離を測定するための変位センサ９も支持されており、この実施形態では、レーザヘッド８と変位センサ９は光学台７に一体に支持されている。変位センサ９の出力は制御装置を介してフォーカスセンサ（１９、２０ａ、２０ｂ）に入力される。フォーカスセンサは発光素子２０ａ、２０ｂと、遮光板１９と、受光素子（図示せず）からなる。フォーカスセンサの出力はフォーカスモータ１８に入力される。フォーカスモータ１８はフォーカス調整手段を形成する送りネジ２１に連結される。送りネジ２１と一体にフォーカス調整手段を形成する送りナット２２は、送りネジ２１に螺嵌される。また送りナット２２はその一端が光学台１７に固定されている。送りネジの先端にはレーザヘッド８をリニアモータキャリッジ１１上の基準位置に合わせるためのフォーカス原点センサ（２３、２４）が取り付けられている。
【００２１】
変位センサ９によるフォーカス調整動作の概要を以下に記載する。ドラム２の表面に画像を記録するためのレーザは、ファイバ１６によりレーザヘッド８に伝送され、レーザヘッド８の先端に位置するレンズを介して照射される。光学台１７にレーザヘッド８と一体に取り付けられた変位センサ９の出力は、レーザのフォーカスがドラム２の表面上にある場合に基準値をとるように調整されている。例えば所与の位置において、レーザヘッド８のフォーカスがドラム２の表面からずれた場合には、変位センサ９の出力にも基準値からのずれが生じる。変位センサ９の出力は制御装置を介してフォーカスセンサ（１９、２０ａ、２０ｂ）に入力される。フォーカスセンサは、互いに９０°をなして配置された発光素子の出力を、半月形の遮光板１９が回転して繰り返し遮断することにより、受光素子でパルス信号を生成するように構成される。変位センサ９の出力とフォーカスセンサの出力との関係は予め所定の関係を有するように較正される。変位センサ９の出力が基準値をとる場合には、パルスは生成されないが、変位センサ９の出力が基準値からずれる場合には、フォーカスセンサはそのずれを補償するためのパルスを生成する。フォーカスセンサのパルス出力はフォーカスモータ１８に入力され、フォーカスモータ１８が入力されたパルス数に応じて回転する。フォーカスモータ１８の回転数は、送りナット２２とともにフォーカス調整手段を構成している送りネジ２１に伝達される。送りネジ２１は、フォーカスモータの回転数及び回転方向に応じて回動し、それにより送りネジ２１に螺嵌された送りナット２２が、ドラム２の表面に対して進退する方向に移動する。送りナット２２の一端に取り付けられた光学台１７の下側は、リニアモータキャリッジ１１のガイド１５に係合している。ガイド１５は光学台１７を進退自在に支持し、左右方向への移動を規制するように構成されている。この構造により、送りナット２２が移動することにより、光学台１７がドラム２に対する進退方向に移動することができ、光学台１７に取り付けられたレーザヘッド８もドラム２に対する距離を調整して、フォーカスを調整することができる。
【００２２】
図４は、本発明による画像記録誤差を補正する方法の概略的なフロー図である。一連の流れとして示されているが、例えばＳＴ１及びＳＴ２は製造時に、ＳＴ３及び４は装置の設置時に、ＳＴ５は画像記録時にそれぞれ行うことができる。いずれの場合でも、各画像記録時に画像の精度を確保しつつ、著しく時間をかけることなく、ユーザの取り扱いが複雑にならないようにすることが望ましい。センサの出力対フォーカスモータパルス数の測定（ＳＴ２）は、ドラム２とレーザヘッド８との距離を変位センサ４の出力のダイナミックレンジ（リニアリティが確保できる領域）において測定かつ較正し、センサ出力に対して、フォーカスモータ１８の回転数を制御するパルスの数が一意的に確定できるようにする（図５を参照されたい）。バックラッシュの測定（ＳＴ３）は、画像記録時に、フォーカス駆動機構として動作する送りネジ２１及び送りナット２２の移動方向が反転する度に、そのバックラッシュを補正するために測定される。バックラッシュはフォーカスモータ１８を駆動するパルス数に換算されて記憶される。補正テーブル１の作成（ＳＴ４）では、ドラム２の所定の位置（周方向及び軸方向）において、ドラム２とレーザヘッド８との間の距離を測定して、一次的な補正テーブルを作成する。この値も変位センサ４の出力がフォーカスモータ１８のパルス数に換算されて格納される。補正テーブル２の作成（ＳＴ５）では、補正テーブル１の各値間の値が、調整かつ補間されて補正テーブル２の値が算出される。ドラム膨張の測定（ＳＴ６）では、所定の位置において、ドラム２とレーザヘッド８との間の距離を測定し、ドラム２の膨張を測定する。膨張補正値は同じくパルスに換算されて格納される。
【００２３】
次に各補正処理を詳述する。
【００２４】
図６は、本発明の一実施形態によるバックラッシュ補正のフロー図である。まずレーザヘッド８のフォーカス位置を基準位置に移動する。基準位置はフォーカス原点センサ２３により決定されるレーザヘッド８のホーム位置である。次に記録ヘッド７をドラム軸の方向（副走査方向）の所定の位置に移動する（ＳＴ１２）。そのドラム軸方向の所定位置に記録ヘッド７を位置決めした後、ドラム２を規定した位置に回転する（ＳＴ１３）。その位置においてドラム２とレーザヘッド８との間の距離が測定され、その時の変位センサ９の出力Ａが測定される（ＳＴ１４）。次にレーザヘッド８のフォーカス位置を、ドラムの表面から離反する方向に２０パルス分移動する（ＳＴ１５）。その位置において再びドラム２とレーザヘッド８との間の距離が測定され、その時の変位センサ９の出力Ｂが測定される（ＳＴ１６）。この出力Ａ及びＢを用いて、以下の式からバックラッシュ補正パルスを算出する（ＳＴ１７）。
【００２５】
【数１】
ただしこの実施形態では、１パルス当たり変位センサの値が２変化するように設定している。ここでバックラッシュが全くない場合には（｜Ａ−Ｂ｜／２）が２０パルスになるため、バックラッシュにより生じる補正値は０である。
【００２６】
図７は補正テーブル１を作成するためのフロー図であり、その結果作成される補正テーブルの実施例が、図８の補正テーブル１に示される。本発明の一実施形態によるドラム２は、プレートの吸着を考慮して５本の溝を有しており、ドラム２は６分割されている。この実施形態では、ドラム軸方向には各部で３箇所、ドラム全体では計１８箇所の測定が行われる。まずレーザヘッド８のフォーカス位置を基準位置に移動する（ＳＴ２１）。次に記録ヘッド７をドラム軸の方向（副走査方向）の所定の位置に移動する（ＳＴ２２）。そのドラム軸方向の所定位置に記録ヘッド７を位置決めした後、ドラム２を規定した位置に回転する（ＳＴ２３）。その位置においてドラム２とレーザヘッド８との間の距離が測定され、その時の変位センサ９の出力が測定される（ＳＴ２４）。この値は上記のセンサ出力対フォーカスモータパルス数の曲線からパルス数に換算され、基準位置に対する増減パルス数として格納される。続いてドラム２を次の規定位置に回転させる。この実施形態では、ドラムの周方向に１０箇所の測定を行う。ドラムの周方向の測定は、その軸方向の補正値の中央値を求めるために行われるものであり、１０箇所のうちの中央値がその軸方向の補正値として格納される。周方向において１０箇所全ての測定が終了した場合には（ＳＴ２５）、次の所定の副走査方向に記録ヘッド７を移動する。この位置でドラム２を回転して同様に１０箇所の距離測定が行われる。これを順次行い、副走査方向の全１８箇所の測定が終了したなら（ＳＴ２６）、ドラム２とレーザヘッド８との距離を全てフォーカスモータ１８を駆動するパルス数に換算し、そのパルス数を補正テーブル１に格納する（ＳＴ２７）（図８の補正テーブル１を参照されたい）。
【００２７】
図８には補正テーブル２も示される。補正テーブル２は補正テーブル１を拡張したものである。一実施形態では、補正テーブル１の各位置の間（位置１と位置２との間、位置２と位置３との間、…位置１７と位置１８との間）が、１４箇所追加され、合計で補正テーブル２は２５６値になる。一実施形態では、補正テーブル２の作成は補正テーブル１の値に対して、設置者が実際に試験用印刷パターンを印刷してその画像品質に基づいて値を加えるか、或いは各位置間をその両端の値を用いて線形に補間するか、或いはその両方を組み合わせて行うことができる。この結果、例えば溝が存在して実測して補正できない箇所の補正値を決定することができる。この補正テーブル１及び補正テーブル２の値の数は任意であるが、精度を確保するとともに、画像記録時の補正箇所が多くなり、画像記録時間に影響を与えることのない数を選択することが望ましい。
【００２８】
図９はドラム膨張の測定のフロー図である。この測定はドラムの膨張が一般に全体的に一定の割合で生じるため、１箇所のみで行われる。これにより精度を確保するとともに、各画像記録前の補正時間を節約することができる。まずレーザヘッド８のフォーカス位置を基準位置に移動する（ＳＴ３１）。この基準位置でドラム２とレーザヘッド８との距離が測定される（ＳＴ３２）。ドラム２の膨張がある場合には、基準位置から距離のずれが存在するために変位センサ９の出力値は基準値（基準位置におけるセンサ出力）と一致しない。従ってフォーカス位置を算出し直して、再び移動する（ＳＴ３３）。移動した位置で再びドラム２とレーザヘッド８との間の距離が測定される（ＳＴ３４）。その際の変位センサ９の出力が基準値と一致しない場合には、再びフォーカス位置の算出し直して、同様の測定が繰り返される。変位センサ９の出力が基準値と一致した場合には（ＳＴ３５）、その一致した位置の変位センサの出力を得るためにフォーカスモータ１８を何パルス駆動する必要があったかを算出する（ＳＴ３６）。その時のパルス数がドラム膨張パルス補正値として補正テーブルに加算される（ＳＴ３７）。
【００２９】
全ての測定が終了した後、画像記録を行う前に、ドラム膨張による補正パルス数が補正テーブル２の値に一律に加算され、最終的なテーブルが確定される。画像記録時には、その補正テーブルによりレーザヘッド８の位置を調整するとともに、ドラム２に対してレーザヘッド８の進退方向が変更される場合には、その変更される方向に応じて、フォーカスモータ１８を駆動するパルス数にバックラッシュ補正パルス数を加えてフォーカス位置を確定する。
【００３０】
【発明の効果】
上記のように本発明によれば、使用時に１回の測定で画像記録位置を高精度に求めることができる。また精度を上げたり、補正を行うために専用の部品や専用の治具も必要としないため、コストの上昇を招くことがなく、また使用時に一回の測定で十分であるために、画像記録時間に影響を与えることもない。
【００３１】
従って簡易な構成で、温度による変動のみならず、あらゆる変動要因に対して、確実にその変動誤差を補正し、高画質な画像記録が得られる画像記録装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による画像記録装置の記録ヘッドの斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による画像記録装置の平面図である。
【図３】本発明の一実施形態による画像記録装置の側面図である。
【図４】本発明の補正処理の全体的な流れを示すフロー図である。
【図５】本発明の一実施形態による変位センサの出力対フォーカスモータパルス数のグラフである。
【図６】本発明の一実施形態による記録ヘッド内の機構部品の移動に伴うバックラッシュを算出するための流れを示すフロー図である。
【図７】本発明の一実施形態による、補正テーブル１を作成するためにドラムと記録ヘッドとの距離を測定する流れを示すフロー図である。
【図８】本発明の一実施形態による補正テーブル１及び補正テーブル２を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態によるドラムの膨張を測定するための流れを示すフロー図である。
【符号の説明】
１ 保持台
２ ドラム
３ ドラムモータ
４、５ 軸受
６ リニアモータ
７ 記録ヘッド
８ レーザヘッド
９ 変位センサ
１０ リニアエンコーダ
１１ リニアモータキャリッジ
１２ 磁石
１３ コイル
１４ スライダ
１５ ガイド
１６ ファイバ
１７ 光学台
１８ フォーカスモータ
１９ フォーカスセンサ遮光板
２０ａ、２０ｂ フォーカスセンサ発光素子
２１ 送りネジ
２２ 送りナット
２３ フォーカス原点センサ
２４ フォーカス原点遮光板
２５ レール
２６ スケール
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体であるプレートをドラムに巻き付け、レーザ光を照射して画像記録を行う画像記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
平版印刷では、印刷版の表面に凹凸による版面を形成する凸版印刷や凹版印刷とは異なり、印刷版の表面に印刷インクに対して付着性のある領域と、付着性のない領域とを形成しておき、付着性のない領域では印刷インクをはじき、付着性のある領域のみに印刷インクを付着させることで版面を構成する。
【０００３】
例えば印刷インクとして水性インクを用いる場合には、印刷版には印刷パターンにしたがって親水性領域と疎水性領域とが形成され、親水性を有する領域に印刷インクを付着させることにより印刷版が形成される。
【０００４】
従来、このような平版印刷用の印刷版を形成するために、表面部に感材をコーティングしたアルミプレートを外周部に巻き付けて固定したドラムを回転し、このプレートにレーザ光を照射して画像記録（露光）する装置がある。
【０００５】
このような画像記録装置において、ドラム上に巻き付けられたアルミプレートへの画像の記録は、レーザ光をオン／オフして、必要なパターンを露光することにより行われる。一方高速に回転するドラムに対して設けられたレーザヘッドを基台のスケール上を移動させることにより、副走査を行っている。
【０００６】
ところで、このような画像記録装置においては、ドラムや基台のスケール等の部品は、画像記録時に画質への影響が少なくなるように、高い組立精度で仕上げられているが、環境の変化、特に温度変化による熱膨張の誤差（５〜１０μｍ程度）を許容できるものではなく、その誤差によりレーザ光の焦点ずれが発生する。そこで従来は、温度センサを設けて、その温度情報に基づき、変動分に対応した補正値を用いてレーザ光の照射位置を制御することが行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の温度センサによる変動補正では、熱膨張率の異なる各部材（アルミニウム、鉄など）の全ての変動を十分に補正することができず、また熱膨張への応答においてもタイムラグが発生し、画像記録時の画質への影響は避けられなかった。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、温度センサを用いることなく、簡易な構成で、あらゆる変動要因に対して確実にその変動誤差を補正し、高画質な画像記録が得られる画像記録装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、保持台と、前記保持台に取り付けられる軸受に回転可能に支持され、画像を記録するプレートを巻き付けて装着されるドラムと、前記ドラムを回転させるためのドラム駆動用モータと、前記ドラムに対峙して前記ドラムの軸方向に直線的に移動可能に前記保持台に支持されたキャリッジと、前記キャリッジを前記ドラムの軸方向に直線的に移動させるためのキャリッジ移動用モータと、前記キャリッジに支持され、前記ドラムに装着されたプレートに画像を記録するためにレーザを照射する記録ヘッドとを備える画像記録装置において、前記記録ヘッドが、レーザを照射するためのレーザヘッドと、前記ドラムとの距離に応じて出力が変化する変位センサと、前記ドラムに対するレーザヘッドのフォーカス調整を行うフォーカス調整手段と、前記変位センサの出力を前記フォーカス調整手段のためのフォーカス調整信号に変換する手段とを備える画像記録装置が提供される。このように、変位センサでドラムとの間の距離を測定し、センサ出力をフォーカス調整信号に変換することにより、キャリッジに支持された記録ヘッドのフォーカスをフォーカス調整手段で調整しながら、キャリッジ移動用モータを用いてドラムの軸方向に移動させて画像記録を行うことができる。
【００１０】
本発明の一実施形態では、フォーカス調整手段が、前記レーザヘッドを前記キャリッジ上で前記ドラムに対して近接離反するためのガイド機構と、前記レーザヘッドを前記ドラムに対して近接離反方向に駆動するためのフォーカス駆動機構とを備え、前記変位センサが前記レーザヘッドと一体に取り付けられている画像記録装置が提供される。この実施形態によれば、フォーカス駆動機構によりレーザヘッドをドラムに表面に対して進退させる際に、ドラムに対して変位センサ及びレーザヘッドの距離を一定の関係に保つことができるため、変位センサの出力とフォーカス調整信号との関係を単純化することができる。
【００１１】
また本発明によれば、上記画像記録装置において、フォーカス誤差を補正するための方法であって、前記ドラムに対する前記変位センサの基準距離を設定する過程と、前記変位センサと前記ドラムとの距離を、前記ドラムの軸方向（副走査方向）に渡って複数の測定位置で測定する過程と、前記各測定位置における変位センサと前記ドラムとの距離の前記基準距離に対する偏差を求め、記憶する過程と、画像記録時に前記記憶した偏差に基づいて、前記複数の測定位置においてフォーカス調整を行う過程とを有する方法が提供される。このように、ドラム上の複数の位置で変位センサとドラムとの距離の測定値を、基準距離に対する偏差として記憶しておくことにより、画像記録時のフォーカス調整の制御を単純化することができる。
【００１２】
また本発明の一実施形態では、フォーカス調整手段が、前記レーザヘッドを前記キャリッジ上で前記ドラムに対して近接離反するためのガイド機構と、前記レーザヘッドを前記ドラムに対して近接離反方向に駆動するためのフォーカス駆動機構とを備え、前記変位センサが前記レーザヘッドと一体に取り付けられており、前記変位センサの基準距離が、前記キャリッジ上の基準位置により規定される方法が提供される。この実施形態によれば、フォーカス駆動機構によりレーザヘッドをドラムに表面に対して進退させる際に、ドラムに対して変位センサ及びレーザヘッドの距離を一定の関係に保つことができるため、変位センサの出力とフォーカス調整信号との関係を単純化することができる。キャリッジ上に変位センサの基準位置を規定することにより、熱膨張によりドラムの径が変化したことを検出することができる。
【００１３】
また各画像記録の直前に、前記変位センサの基準位置における前記変位センサの出力の、前記変位センサの基準出力に対する初期偏差を求め、前記初期偏差を、前記記憶した複数の位置の偏差に加算して、前記フォーカス調整を行ってもよい。この場合には、予め複数の位置の偏差を格納しておき、ドラムの膨張による径の変化を所定の一箇所のみで測定することにより、画像記録時に複数の箇所でドラムの径の変化を補正しながら画像を記録することができる。
【００１４】
また変位センサの出力の変位量と前記フォーカス調整信号の変位量との関係の較正曲線を予め求めて記憶し、前記フォーカス調整信号を、前記変位センサの出力から一意的に求められるようにしてもよい。この場合には、変位センサの出力をフォーカス調整信号に簡単に変換することができ、複数の位置において迅速に基準位置との偏差を検出することができる。
【００１５】
また前記フォーカス駆動機構のバックラッシュを予め測定しておき、画像記録時、前記記憶した複数の位置の偏差に基づきフォーカス調整を行う際に、前記フォーカス駆動機構の移動方向が反転する度に前記偏差に前記バックラッシュを加算して前記フォーカス駆動機構を制御するようにしてもよい。この場合には、画像記録時にフォーカス駆動機構のバックラッシュを補正することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１〜図３を参照すると、本発明による画像記録装置は、保持台１に一対の軸受４及び５を介してドラム２が回転可能に支持される。ドラム２の一端にはドラムモータ３が連結される。画像記録時には、ドラム１の外周面に画像記録用のプレートを巻き付けて装着する。
【００１８】
ドラム２には画像を記録するための記録ヘッド７が対置される。記録ヘッド７はリニアモータキャリッジ１１に支持される。リニアモータキャリッジ１１には記録ヘッド７を支持するためのガイド１５が設けられる。リニアモータキャリッジ１１はスライダ１４を介してリニアモータ支持台６に載置される。リニアモータ支持台６の上側には、その長手方向（ドラム１の軸方向）に沿ってスライダ１４を摺動させるためのレール２５が配設される。リニアモータキャリッジ１４にはリニアモータ可動子を構成する２個のコイル１３が取り付けられる。コイル１３はリニアモータ支持台６の２つの溝にそれぞれ１つずつ挿入される。溝はリニアモータ支持台６の長手方向に沿って形成され、各溝の両側にはリニアモータ固定子を構成する一対の磁石１２が、コイル１３を挟むように配置される。各溝内の一対磁石１２は、異極同士が対向して構成され、Ｎ、Ｓ磁極の磁石が溝の長手方向に沿って順次交互に配列される。またリニアモータ支持台６にリニアエンコーダ１０で位置検出するためのリニアエンコーダスケール２６が長手方向に沿って配設される。
【００１９】
画像記録時には、ドラム２を回転させることにより主走査方向、リニアモータキャリッジ１１に支持された記録ヘッド７をドラム２の軸方向に移動させることにより副走査方向の記録が行われる。副走査方向の位置は、リニアエンコーダ１０により検出され、その検出された位置に応じて、コイル１３に流す電流を制御することにリニアモータ可動子の動きを制御することができる。その際可動子に固定されたリニアモータキャリッジ１４が、スライダ１４を介してレール２５上を走行し、リニアモータキャリッジ１４に支持された記録ヘッド７からドラム２に装着されたプレートにレーザを照射することにより、画像を記録することができる。
【００２０】
図１の記録ヘッド７では、ドラム２にレーザを照射するためのレーザヘッド７が光学台１７に支持される。光学台１７の下側は、リニアモータキャリッジ１１のガイド１５と係合するようになされている。レーザヘッド７にレーザ生成装置からレーザを伝送するためのファイバ１６が接続される。光学台７にはドラム２との距離を測定するための変位センサ９も支持されており、この実施形態では、レーザヘッド８と変位センサ９は光学台７に一体に支持されている。変位センサ９の出力は制御装置を介してフォーカスセンサ（１９、２０ａ、２０ｂ）に入力される。フォーカスセンサは発光素子２０ａ、２０ｂと、遮光板１９と、受光素子（図示せず）からなる。フォーカスセンサの出力はフォーカスモータ１８に入力される。フォーカスモータ１８はフォーカス調整手段を形成する送りネジ２１に連結される。送りネジ２１と一体にフォーカス調整手段を形成する送りナット２２は、送りネジ２１に螺嵌される。また送りナット２２はその一端が光学台１７に固定されている。送りネジの先端にはレーザヘッド８をリニアモータキャリッジ１１上の基準位置に合わせるためのフォーカス原点センサ（２３、２４）が取り付けられている。
【００２１】
変位センサ９によるフォーカス調整動作の概要を以下に記載する。ドラム２の表面に画像を記録するためのレーザは、ファイバ１６によりレーザヘッド８に伝送され、レーザヘッド８の先端に位置するレンズを介して照射される。光学台１７にレーザヘッド８と一体に取り付けられた変位センサ９の出力は、レーザのフォーカスがドラム２の表面上にある場合に基準値をとるように調整されている。例えば所与の位置において、レーザヘッド８のフォーカスがドラム２の表面からずれた場合には、変位センサ９の出力にも基準値からのずれが生じる。変位センサ９の出力は制御装置を介してフォーカスセンサ（１９、２０ａ、２０ｂ）に入力される。フォーカスセンサは、互いに９０°をなして配置された発光素子の出力を、半月形の遮光板１９が回転して繰り返し遮断することにより、受光素子でパルス信号を生成するように構成される。変位センサ９の出力とフォーカスセンサの出力との関係は予め所定の関係を有するように較正される。変位センサ９の出力が基準値をとる場合には、パルスは生成されないが、変位センサ９の出力が基準値からずれる場合には、フォーカスセンサはそのずれを補償するためのパルスを生成する。フォーカスセンサのパルス出力はフォーカスモータ１８に入力され、フォーカスモータ１８が入力されたパルス数に応じて回転する。フォーカスモータ１８の回転数は、送りナット２２とともにフォーカス調整手段を構成している送りネジ２１に伝達される。送りネジ２１は、フォーカスモータの回転数及び回転方向に応じて回動し、それにより送りネジ２１に螺嵌された送りナット２２が、ドラム２の表面に対して進退する方向に移動する。送りナット２２の一端に取り付けられた光学台１７の下側は、リニアモータキャリッジ１１のガイド１５に係合している。ガイド１５は光学台１７を進退自在に支持し、左右方向への移動を規制するように構成されている。この構造により、送りナット２２が移動することにより、光学台１７がドラム２に対する進退方向に移動することができ、光学台１７に取り付けられたレーザヘッド８もドラム２に対する距離を調整して、フォーカスを調整することができる。
【００２２】
図４は、本発明による画像記録誤差を補正する方法の概略的なフロー図である。一連の流れとして示されているが、例えばＳＴ１及びＳＴ２は製造時に、ＳＴ３及び４は装置の設置時に、ＳＴ５は画像記録時にそれぞれ行うことができる。いずれの場合でも、各画像記録時に画像の精度を確保しつつ、著しく時間をかけることなく、ユーザの取り扱いが複雑にならないようにすることが望ましい。センサの出力対フォーカスモータパルス数の測定（ＳＴ２）は、ドラム２とレーザヘッド８との距離を変位センサ４の出力のダイナミックレンジ（リニアリティが確保できる領域）において測定かつ較正し、センサ出力に対して、フォーカスモータ１８の回転数を制御するパルスの数が一意的に確定できるようにする（図５を参照されたい）。バックラッシュの測定（ＳＴ３）は、画像記録時に、フォーカス駆動機構として動作する送りネジ２１及び送りナット２２の移動方向が反転する度に、そのバックラッシュを補正するために測定される。バックラッシュはフォーカスモータ１８を駆動するパルス数に換算されて記憶される。補正テーブル１の作成（ＳＴ４）では、ドラム２の所定の位置（周方向及び軸方向）において、ドラム２とレーザヘッド８との間の距離を測定して、一次的な補正テーブルを作成する。この値も変位センサ４の出力がフォーカスモータ１８のパルス数に換算されて格納される。補正テーブル２の作成（ＳＴ５）では、補正テーブル１の各値間の値が、調整かつ補間されて補正テーブル２の値が算出される。ドラム膨張の測定（ＳＴ６）では、所定の位置において、ドラム２とレーザヘッド８との間の距離を測定し、ドラム２の膨張を測定する。膨張補正値は同じくパルスに換算されて格納される。
【００２３】
次に各補正処理を詳述する。
【００２４】
図６は、本発明の一実施形態によるバックラッシュ補正のフロー図である。まずレーザヘッド８のフォーカス位置を基準位置に移動する。基準位置はフォーカス原点センサ２３により決定されるレーザヘッド８のホーム位置である。次に記録ヘッド７をドラム軸の方向（副走査方向）の所定の位置に移動する（ＳＴ１２）。そのドラム軸方向の所定位置に記録ヘッド７を位置決めした後、ドラム２を規定した位置に回転する（ＳＴ１３）。その位置においてドラム２とレーザヘッド８との間の距離が測定され、その時の変位センサ９の出力Ａが測定される（ＳＴ１４）。次にレーザヘッド８のフォーカス位置を、ドラムの表面から離反する方向に２０パルス分移動する（ＳＴ１５）。その位置において再びドラム２とレーザヘッド８との間の距離が測定され、その時の変位センサ９の出力Ｂが測定される（ＳＴ１６）。この出力Ａ及びＢを用いて、以下の式からバックラッシュ補正パルスを算出する（ＳＴ１７）。
【００２５】
【数１】
【００２６】
図７は補正テーブル１を作成するためのフロー図であり、その結果作成される補正テーブルの実施例が、図８の補正テーブル１に示される。本発明の一実施形態によるドラム２は、プレートの吸着を考慮して５本の溝を有しており、ドラム２は６分割されている。この実施形態では、ドラム軸方向には各部で３箇所、ドラム全体では計１８箇所の測定が行われる。まずレーザヘッド８のフォーカス位置を基準位置に移動する（ＳＴ２１）。次に記録ヘッド７をドラム軸の方向（副走査方向）の所定の位置に移動する（ＳＴ２２）。そのドラム軸方向の所定位置に記録ヘッド７を位置決めした後、ドラム２を規定した位置に回転する（ＳＴ２３）。その位置においてドラム２とレーザヘッド８との間の距離が測定され、その時の変位センサ９の出力が測定される（ＳＴ２４）。この値は上記のセンサ出力対フォーカスモータパルス数の曲線からパルス数に換算され、基準位置に対する増減パルス数として格納される。続いてドラム２を次の規定位置に回転させる。この実施形態では、ドラムの周方向に１０箇所の測定を行う。ドラムの周方向の測定は、その軸方向の補正値の中央値を求めるために行われるものであり、１０箇所のうちの中央値がその軸方向の補正値として格納される。周方向において１０箇所全ての測定が終了した場合には（ＳＴ２５）、次の所定の副走査方向に記録ヘッド７を移動する。この位置でドラム２を回転して同様に１０箇所の距離測定が行われる。これを順次行い、副走査方向の全１８箇所の測定が終了したなら（ＳＴ２６）、ドラム２とレーザヘッド８との距離を全てフォーカスモータ１８を駆動するパルス数に換算し、そのパルス数を補正テーブル１に格納する（ＳＴ２７）（図８の補正テーブル１を参照されたい）。
【００２７】
図８には補正テーブル２も示される。補正テーブル２は補正テーブル１を拡張したものである。一実施形態では、補正テーブル１の各位置の間（位置１と位置２との間、位置２と位置３との間、…位置１７と位置１８との間）が、１４箇所追加され、合計で補正テーブル２は２５６値になる。一実施形態では、補正テーブル２の作成は補正テーブル１の値に対して、設置者が実際に試験用印刷パターンを印刷してその画像品質に基づいて値を加えるか、或いは各位置間をその両端の値を用いて線形に補間するか、或いはその両方を組み合わせて行うことができる。この結果、例えば溝が存在して実測して補正できない箇所の補正値を決定することができる。この補正テーブル１及び補正テーブル２の値の数は任意であるが、精度を確保するとともに、画像記録時の補正箇所が多くなり、画像記録時間に影響を与えることのない数を選択することが望ましい。
【００２８】
図９はドラム膨張の測定のフロー図である。この測定はドラムの膨張が一般に全体的に一定の割合で生じるため、１箇所のみで行われる。これにより精度を確保するとともに、各画像記録前の補正時間を節約することができる。まずレーザヘッド８のフォーカス位置を基準位置に移動する（ＳＴ３１）。この基準位置でドラム２とレーザヘッド８との距離が測定される（ＳＴ３２）。ドラム２の膨張がある場合には、基準位置から距離のずれが存在するために変位センサ９の出力値は基準値（基準位置におけるセンサ出力）と一致しない。従ってフォーカス位置を算出し直して、再び移動する（ＳＴ３３）。移動した位置で再びドラム２とレーザヘッド８との間の距離が測定される（ＳＴ３４）。その際の変位センサ９の出力が基準値と一致しない場合には、再びフォーカス位置の算出し直して、同様の測定が繰り返される。変位センサ９の出力が基準値と一致した場合には（ＳＴ３５）、その一致した位置の変位センサの出力を得るためにフォーカスモータ１８を何パルス駆動する必要があったかを算出する（ＳＴ３６）。その時のパルス数がドラム膨張パルス補正値として補正テーブルに加算される（ＳＴ３７）。
【００２９】
全ての測定が終了した後、画像記録を行う前に、ドラム膨張による補正パルス数が補正テーブル２の値に一律に加算され、最終的なテーブルが確定される。画像記録時には、その補正テーブルによりレーザヘッド８の位置を調整するとともに、ドラム２に対してレーザヘッド８の進退方向が変更される場合には、その変更される方向に応じて、フォーカスモータ１８を駆動するパルス数にバックラッシュ補正パルス数を加えてフォーカス位置を確定する。
【００３０】
【発明の効果】
上記のように本発明によれば、使用時に１回の測定で画像記録位置を高精度に求めることができる。また精度を上げたり、補正を行うために専用の部品や専用の治具も必要としないため、コストの上昇を招くことがなく、また使用時に一回の測定で十分であるために、画像記録時間に影響を与えることもない。
【００３１】
従って簡易な構成で、温度による変動のみならず、あらゆる変動要因に対して、確実にその変動誤差を補正し、高画質な画像記録が得られる画像記録装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による画像記録装置の記録ヘッドの斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による画像記録装置の平面図である。
【図３】本発明の一実施形態による画像記録装置の側面図である。
【図４】本発明の補正処理の全体的な流れを示すフロー図である。
【図５】本発明の一実施形態による変位センサの出力対フォーカスモータパルス数のグラフである。
【図６】本発明の一実施形態による記録ヘッド内の機構部品の移動に伴うバックラッシュを算出するための流れを示すフロー図である。
【図７】本発明の一実施形態による、補正テーブル１を作成するためにドラムと記録ヘッドとの距離を測定する流れを示すフロー図である。
【図８】本発明の一実施形態による補正テーブル１及び補正テーブル２を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態によるドラムの膨張を測定するための流れを示すフロー図である。
【符号の説明】
１ 保持台
２ ドラム
３ ドラムモータ
４、５ 軸受
６ リニアモータ
７ 記録ヘッド
８ レーザヘッド
９ 変位センサ
１０ リニアエンコーダ
１１ リニアモータキャリッジ
１２ 磁石
１３ コイル
１４ スライダ
１５ ガイド
１６ ファイバ
１７ 光学台
１８ フォーカスモータ
１９ フォーカスセンサ遮光板
２０ａ、２０ｂ フォーカスセンサ発光素子
２１ 送りネジ
２２ 送りナット
２３ フォーカス原点センサ
２４ フォーカス原点遮光板
２５ レール
２６ スケール
Claims (4)
- 保持台と、前記保持台に取り付けられる軸受に回転可能に支持され、画像を記録するプレートを巻き付けて装着されるドラムと、前記ドラムを回転させるためのドラム駆動用モータと、前記ドラムに対峙して前記ドラムの軸方向に直線的に移動可能に前記保持台に支持されたキャリッジと、前記キャリッジを前記ドラムの軸方向に直線的に移動させるためのキャリッジ移動用モータと、前記キャリッジに支持され、前記ドラムに装着されたプレートに画像を記録するためにレーザを照射する記録ヘッドとを備え、前記記録ヘッドが、レーザを照射するためのレーザヘッドと、前記ドラムとの距離に応じて出力が変化する変位センサと、前記ドラムに対するレーザヘッドのフォーカス調整を行うフォーカス調整手段と、前記変位センサの出力を前記フォーカス調整手段のためのフォーカス調整信号に変換する手段とを備える画像記録装置において、フォーカス誤差を補正するための方法であって、
前記ドラムに対する前記変位センサの基準距離を設定する過程と、
前記変位センサと前記ドラムとの距離を、前記ドラムの軸方向（副走査方向）に渡って複数の測定位置で測定する過程と、
前記各測定位置における変位センサと前記ドラムとの距離の前記基準距離に対する偏差を求め、記憶する過程と、
各画像記録の直前に、前記変位センサの基準位置における前記変位センサの出力の、前記変位センサの基準出力に対する初期偏差を求め、前記初期偏差を、前記記憶した複数の位置の偏差に加算して、前記複数の測定位置においてフォーカス調整を行う過程とを有することを特徴とする方法。 - 前記フォーカス調整手段が、前記レーザヘッドを前記キャリッジ上で前記ドラムに対して近接離反するためのガイド機構と、前記レーザヘッドを前記ドラムに対して近接離反方向に駆動するためのフォーカス駆動機構とを備え、前記変位センサが前記レーザヘッドと一体に取り付けられており、前記変位センサの基準距離が、前記キャリッジ上の基準位置により規定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記変位センサの出力の変位量と前記フォーカス調整信号の変位量との関係の較正曲線を予め求めて記憶し、前記フォーカス調整信号を、前記変位センサの出力から一意的に求められるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記フォーカス駆動機構のバックラッシュを予め測定しておき、画像記録時、前記記憶した複数の位置の偏差に基づきフォーカス調整を行う際に、前記フォーカス駆動機構の移動方向が反転する度に前記偏差に前記バックラッシュを加算して前記フォーカス駆動機構を制御するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
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