JP4291935B2 - 内面走査型画像記録装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒状体の一部によって構成されるドラムの内周面に保持された感光材料に対して、画像情報に応じて変調された光ビームを走査して画像を記録する内面走査型画像記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザビームを用いて感光材料に画像を記録する装置として、副走査搬送される平面状の感光材料の主走査方向にレーザビームを照射して記録を行う平面走査型画像記録装置、回転するドラムの外周面に装着された感光材料にレーザビームを照射して記録を行う外面走査型画像記録装置、および、円筒状ドラムの内周面に装着された感光材料にレーザビームを照射して記録を行う内面走査型画像記録装置がある。この場合、内面走査型画像記録装置は、感光材料が円筒状ドラムの内周面に装着されているため、記録中における感光材料の剥離がなく、且つ、記録される画像の寸法精度が高く、また、高速走査性、経済性に優れていることから、多用されるに至っている。
【０００３】
図１は、従来の内面走査型画像記録装置２の構成を概略的に示したものである。内面走査型画像記録装置２は、内周面に感光材料Ｓが装着される半円筒状ドラム４と、レーザビームＬを出力するレーザ発振器６と、レーザビームＬを感光材料Ｓに対して主走査および副走査するスピナー８とを備える。
【０００４】
レーザ発振器６から出力されたレーザビームＬは、画像情報に応じてレーザビームＬを変調する音響光学変調素子等からなる変調手段１０によって変調された後、ビームエクスパンダを構成するレンズ１２、１４を介し２枚の反射鏡１６、１８により反射され、集光レンズ２０を介してスピナー８に導かれる。スピナー８は、反射鏡２２を半円筒状ドラム４の中心軸を中心として回転させることにより、入射したレーザビームＬを反射して感光材料Ｓを主走査するとともに、半円筒状ドラム４の中心軸に沿った副走査方向に移動することにより、感光材料Ｓに２次元画像を記録する。
【０００５】
ところで、前記のように構成される内面走査型画像記録装置２では、スピナー８を構成する反射鏡２２が感光材料Ｓに指向している場合にのみ画像記録が遂行されるため、反射鏡２２が感光材料Ｓに指向していない場合のレーザビームＬが無駄となる不具合がある。また、感光材料Ｓは、スピナー８の１回転に対して１回の走査しかされないため、高速な画像記録は困難であった。
【０００６】
このような不具合を回避するため、例えば、半円筒状ドラム４の代わりに円筒状に近いドラムを用い、レーザビームＬを有効に活用して露光効率を高めることが考えられるが、そのように構成すると、感光材料Ｓのドラムへの着脱作業が困難になってしまう。特に、印刷用プレートに対して画像を記録するような場合、剛性の高い感光材料Ｓを大きな曲率で湾曲させなければならず、その作業を行う際に感光材料Ｓを損傷する懸念がある。従って、感光材料Ｓの着脱作業に長時間を要することとなり、高速での画像記録サイクルを達成することが結果的に困難となってしまう。
【０００７】
一方、高速画像記録を達成するため、スピナー８の回転速度を高めることが考えられるが、スピナー８は、１枚の反射鏡２２が回転軸に対して略４５゜に設定された非対称形となっているため、回転むらが生じやすく、また、遠心力によって反射鏡２２が変形することも懸念される。さらに、高速回転を行うと、騒音や発熱の原因ともなる。これらを回避するためには、反射鏡２２を小さく構成すればよいのであるが、反射鏡２２を小さくすると、レーザビームＬの受光面積が小さくなってしまうため、感光材料Ｓに対して光エネルギを十分に集中させることができなくなり、この結果、解像度が低下して画像品質が劣化することになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、感光材料に対して画像を高速且つ高精度に記録することのできる内面走査型画像記録装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は、円筒状体の一部によって構成されるドラムの内周面に保持された感光材料に対して、画像情報に応じて変調された光ビームを走査して画像を記録する内面走査型画像記録装置において、
回転軸を中心とする同一円周上に配置される複数の反射鏡を有し、前記回転軸を中心として回転する前記各反射鏡により前記光ビームを反射し、前記感光材料に導いて走査するスピナーと、
前記スピナーの上流側に配設され、前記感光材料に前記光ビームを導く前記各反射鏡の移動速度および移動方向に対応させて前記光ビームの光軸を移動させる光ビーム移動手段とを備え、
前記光ビーム移動手段は、前記光ビームの光軸を第１方向に平行移動させる第１移動手段と、前記光軸を前記第１方向と直交する第２方向に平行移動させる第２移動手段とを備え、
前記第１移動手段または前記第２移動手段は、前記スピナーの回転に同期して揺動し、
前記第１移動手段および前記第２移動手段により、前記光軸を前記各反射鏡の移動方向に対応する方向に移動させることを特徴とする。
【００１０】
この場合、スピナーの１回転に対して反射鏡の数に対応した走査線を形成することができるため、光ビームのエネルギをロスすることなく、画像を高速に記録することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図２および図３は、本実施形態の内面走査型画像記録装置３０を示す。内面走査型画像記録装置３０は、内周面に感光材料Ｓが装着される半円筒状ドラム３２と、レーザビームＬを出力するレーザ発振器３４と、レーザビームＬを画像情報に応じて変調する変調器３５と、半円筒状ドラム３２の軸線３６に直交する面内でレーザビームＬの光軸をシフトさせるビームシフト部３８（光ビーム移動手段）と、レーザビームＬを感光材料Ｓに対して主走査および副走査するスピナー４０とを備える。
【００１２】
半円筒状ドラム３２は、その軸線３６に対する中心角が約１８０゜に設定される。この場合、半円筒状ドラム３２の軸線３６に沿ったＺ方向を副走査方向とし、軸線３６に直交するＸ方向（第１方向）およびＹ方向（第２方向）を主走査とする。なお、Ｘ方向は図３の紙面に直交する方向とし、Ｙ方向は図３の紙面に沿った方向とする。
【００１３】
変調器３５は、画像情報に応じた電気信号に従ってレーザビームＬの光量を制御し、あるいは、オンオフ制御するものであり、例えば、音響光学変調素子（ＡＯＭ）、電気光学変調素子（ＥＯＭ）等によって構成することができる。なお、レーザ発振器３４としてレーザダイオードを使用する場合には、変調器３５は不要であり、レーザダイオードを直接変調することができる。
【００１４】
ビームシフト部３８は、Ｘシフトモジュール４２Ｘ（第１移動手段）およびＹシフトモジュール４２Ｙ（第２移動手段）から構成される。Ｘシフトモジュール４２Ｘは、スピナー４０に対するレーザビームＬのＸ方向の入射位置調整を行う。Ｙシフトモジュール４２Ｙは、スピナー４０に対するレーザビームＬのＹ方向の入射位置調整を行う。さらに、Ｘシフトモジュール４２Ｘは、レーザビームＬをＸ方向に平行シフトさせるための第１シフト素子４４Ｘおよび第２シフト素子４６Ｘからなり、Ｙシフトモジュール４２Ｙは、レーザビームＬをＹ方向に平行シフトさせるための第１シフト素子４４Ｙおよび第２シフト素子４６Ｙからなる。第１シフト素子４４Ｘ、第２シフト素子４６Ｘ、第１シフト素子４４Ｙおよび第２シフト素子４６Ｙは、出射するレーザビームＬの回折方向を印加される電気信号に従って制御するものであり、変調器３５と同様、例えば、音響光学偏向素子（ＡＯＤ）、電気光学偏向素子（ＥＯＤ）等によって構成することができる。ビームシフト部３８の下流側には、ビームエクスパンダを構成するレンズ４８、５０が配列され、レンズ５０の下流側には、レーザビームＬを１８０゜偏向させるための反射鏡５２、５４が配列される。
【００１５】
反射鏡５４によって反射されたレーザビームＬは、集光レンズ５６を介してスピナー４０に供給される。スピナー４０は、半円筒状ドラム３２の軸線３６を中心として回転する２枚の反射鏡５８、６０を有する。反射鏡５８、６０は、軸線３６に対して対称に配置される。
【００１６】
図４は、前記のように構成される内面走査型画像記録装置３０の制御回路を示す。この制御回路は、スピナーエンコーダ６２からのスピナー４０の回転に応じた回転位置信号に基づいて制御クロック信号を生成する制御クロック信号生成部６４と、制御クロック信号に基づいて画像信号を生成する画像信号生成部６６と、制御クロック信号に基づいてＸ方向シフト電圧信号を生成するＸ方向シフト電圧信号生成部６８と、Ｘ方向ミラー誤差補正信号を生成するＸ方向ミラー誤差補正信号生成部７０と、Ｙ方向シフト電圧信号を生成するＹ方向シフト電圧信号生成部７２と、Ｙ方向ミラー誤差補正信号を生成するＹ方向ミラー誤差補正信号生成部７４とを備える。
【００１７】
画像信号生成部６６、Ｘ方向シフト電圧信号生成部６８、Ｘ方向ミラー誤差補正信号生成部７０、Ｙ方向シフト電圧信号生成部７２およびＹ方向ミラー誤差補正信号生成部７４には、それぞれ電圧制御発振器７５、７６、７８、８０および８２が接続される。
【００１８】
電圧制御発振器７５から出力された周波数変調信号は、アンプ８５を介して変調器３５に供給され、レーザ発振器３４から出力されるレーザビームＬを画像信号生成部６６からの画像信号に従って変調する。電圧制御発振器７６から出力された周波数変調信号は、アンプ８６を介して第１シフト素子４４Ｘに供給される。電圧制御発振器７８から出力された周波数変調信号は、加算器８８において電圧制御発振器７６からの周波数変調信号に加算され、インバータ９０によって極性が反転された後、アンプ９２を介して第２シフト素子４６Ｘに供給される。電圧制御発振器８０から出力された周波数変調信号は、アンプ９４を介して第１シフト素子４４Ｙに供給される。電圧制御発振器８２から出力された周波数変調信号は、加算器９６において電圧制御発振器８０からの周波数変調信号に加算され、インバータ９８によって極性が反転された後、アンプ１００を介して第２シフト素子４６Ｙに供給される。
【００１９】
本実施形態の内面走査型画像記録装置３０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作につき図５〜図７に基づいて説明する。
【００２０】
レーザ発振器３４から出力されたレーザビームＬは、先ず、変調器３５に入射し、画像情報に応じてオンオフ制御される。すなわち、スピナーエンコーダ６２は、スピナー４０の回転角度に係る回転位置信号を制御クロック信号生成部６４に供給する。制御クロック信号生成部６４は、この回転位置信号から制御クロック信号を生成し、画像信号生成部６６に供給する。画像信号生成部６６は、制御クロック信号に従い、レーザビームＬの感光材料Ｓに対する走査位置に対応した画像信号を電圧制御発振器７５に出力する。電圧制御発振器７５は、画像信号に応じた周波数変調信号を生成し、アンプ８５を介して変調器３５を制御する。これにより、レーザビームＬが画像情報に応じてオンオフ制御され、ビームシフト部３８に供給される。
【００２１】
オンオフ制御されたレーザビームＬの供給されたビームシフト部３８を構成するＸシフトモジュール４２Ｘは、半円筒状ドラム３２の軸線３６に対してレーザビームＬをＸ方向に距離Ｘｄだけシフトさせる。すなわち、制御クロック信号生成部６４から制御クロック信号が供給されたＸ方向シフト電圧信号生成部６８は、反射鏡５８、６０の向きに対応したＸ方向シフト電圧信号を生成し、電圧制御発振器７６に出力する。電圧制御発振器７６は、供給されたＸ方向シフト電圧信号から周波数変調信号を生成し、アンプ８６を介して第１シフト素子４４Ｘに供給する。この場合、ＡＯＤ等の素子からなる第１シフト素子４４Ｘは、レーザビームＬをＸ方向に所定角度だけ回折して出力し、次段の第２シフト素子４６Ｘに供給する。
【００２２】
一方、Ｘ方向ミラー誤差補正信号生成部７０は、制御クロック信号生成部６４からの制御クロック信号に基づき、反射鏡５８、６０のＸ方向に対する設定角度の誤差を補正するためのＸ方向ミラー誤差補正信号を電圧制御発振器７８に供給する。電圧制御発振器７８は、前記Ｘ方向ミラー誤差補正信号に応じた周波数変調信号を加算器８８、インバータ９０およびアンプ９２を介して第２シフト素子４６Ｘに供給する。この場合、加算器８８には、電圧制御発振器７６からＸ方向シフト電圧信号に基づく周波数変調信号が加算されている。従って、第２シフト素子４６Ｘには、インバータ９０によって極性が反転され、且つ、反射鏡５８、６０のＸ方向に対する設定角度の誤差だけ補正された周波数変調信号が供給される。この結果、第２シフト素子４６Ｘに入射したレーザビームＬは、Ｘ方向に対して第１シフト素子４４Ｘと反対方向に回折され、且つ、反射鏡５８、６０のＸ方向に対する設定角度の誤差の分が補正されて出力されることになる。
【００２３】
以上のようにして、Ｘシフトモジュール４２Ｘは、入射したレーザビームＬを反射鏡５８、６０の回転角度に応じてＸ方向に距離Ｘｄだけ平行移動させ、且つ、そのシフト量を反射鏡５８、６０の設定角度の誤差分だけ補正して出力する。
【００２４】
次に、レーザビームＬは、ビームシフト部３８を構成するＹシフトモジュール４２Ｙに入射し、第１シフト素子４４Ｙおよび第２シフト素子４６Ｙにより、同様にして、反射鏡５８、６０の回転角度に応じて、Ｙ方向に距離Ｙｄだけ平行移動されるとともに、そのシフト量が反射鏡５８、６０の設定角度の誤差分だけ補正される。
【００２５】
前記のようにして、スピナー４０の回転角度に応じてＸ方向およびＹ方向にシフトされたレーザビームＬは、レンズ４８、５０によってビーム径が拡大された後、反射鏡５２、５４によって１８０゜偏向され、集光レンズ５６を介してスピナー４０の反射鏡５８、６０に導かれる。半円筒状ドラム３２の軸線３６を中心として回転する反射鏡５８、６０は、入射したレーザビームＬを交互に反射して感光材料Ｓに導くとともに、Ｚ方向に移動することにより、感光材料Ｓ上に２次元画像を記録する。
【００２６】
より具体的には、図５に示す状態から画像の記録が開始されるものとすると、先ず、感光材料Ｓに指向している反射鏡５８がレーザビームＬを反射して感光材料Ｓに導き、図６に示すようにして画像の記録を行う。この間、レーザビームＬは、ビームシフト部３８によって、反射鏡５８、６０の回転角度θに応じた距離ＸｄおよびＹｄだけＸ方向およびＹ方向にシフトされるとともに、反射鏡５８、６０の角度の誤差が補正されて反射鏡５８、６０に導かれる。従って、レーザビームＬは、常時、反射鏡５８の同一の位置によって反射され、感光材料Ｓに導かれる。
【００２７】
次に、反射鏡５８が（１８０゜−α）だけ回転すると、レーザビームＬは、ビームシフト部３８によって反射鏡６０の中心位置にくるようにシフトされ、次いで、反射鏡５８が１８０゜回転した状態から、図７に示すように、前記の場合と同様にして、反射鏡６０の同一の位置によって反射され、感光材料Ｓに導かれる。なお、角度αは、レーザビームＬを反射鏡５８の中心位置から反射鏡６０の中心位置までシフトするのに要する時間を考慮して設定される角度である。
【００２８】
このように、レーザビームＬを無駄にすることなく、反射鏡５８、６０の１回転に対して感光材料Ｓが２回走査されるため、例えば、図１に示す１つの反射鏡２２のみを有するスピナー８を用いて画像を記録する場合に比較して、１／２の時間で画像を記録することができる。しかも、スピナー４０の回転速度を高速化することなく、従来の倍の速度で画像を記録することができるため、高速回転による反射鏡５８、６０の変形や、発熱、騒音といった不具合が生じることもない。また、反射鏡５８、６０がスピナー４０の回転軸に対して対称に設定されるため、回転むらが生じ難く、従って、安定した回転状態で画像を高精度に記録することができる。さらに、レーザ発振器３４の出力を増加させることなく高速記録を行うことができるため、特に、印刷用刷版材料のような感度の低い感光材料を使用した場合に、高価なレーザ発振器３４のコストを抑えることができる。
【００２９】
次に、前記のようにして画像記録を行う場合におけるＸ方向のシフト量である距離ＸｄとＹ方向のシフト量である距離Ｙｄとの関係について説明する。なお、説明を簡単なものとするため、反射鏡５８、６０の設定誤差はないものとし、Ｘ方向ミラー誤差補正信号およびＹ方向ミラー誤差補正信号は０として説明する。
【００３０】
距離ＸｄおよびＹｄは、反射鏡５８、６０が一定の角速度で回転しているものとすると、単振動の形で表すことができる。その場合、図５の状態におけるレーザビームＬによる記録開始時（θ＝０）の位相の遅れ角度をφ、反射鏡５８、６０の番号をＮ（例えば、反射鏡５８をＮ＝１で表し、反射鏡６０をＮ＝２で表す。）とすると、（Ｎ−１）・π≦θ≦Ｎ・π−αの範囲において、
Ｘｄ＝−Ａｄ・ｃｏｓ（θ−（Ｎ−１）・π−φ） …（１）
Ｙｄ＝−Ａｄ・ｓｉｎ（θ−（Ｎ−１）・π−φ） …（２）
と表すことができる。Ａｄは、レーザビームＬのビーム径および反射鏡５８、６０の大きさによって決まる係数である。また、角度αは、レーザビームＬが反射鏡５８、６０間で移動する際の画像記録できない範囲の角度を表す。従って、Ｎ・π−α＜θ＜Ｎ・πの範囲では、距離ＸｄおよびＹｄは、レーザビームＬを高速に次の反射鏡５８、６０に移動させることのできる関数として設定する。図８は、（１）および（２）式の関係を示す。
【００３１】
前記のようにしてレーザビームＬの位置をＸ方向およびＹ方向にシフトさせることにより、２つの反射鏡５８、６０を用いて効率的に画像の記録を行うことができる。
【００３２】
なお、他の実施形態として、例えば、図９に示すように、３つの反射鏡１０２ａ〜１０２ｃを有するスピナー１０４を用いて画像記録を行うことができる。この場合、感光材料Ｓは、（１２０゜−α）の角度でドラム上に装着され、スピナー１０４の１回転に対して３本の走査線が記録される。
【００３３】
また、図１０に示すように、４つの反射鏡１０６ａ〜１０６ｄを有するスピナー１０８を用いて画像記録を行う場合には、感光材料Ｓが（９０゜−α）の角度でドラム上に装着され、スピナー１０８の１回転に対して４本の走査線が記録される。
【００３４】
一般に、スピナーを構成する反射鏡をｍ面として、スピナーの１回転に対しｍ本の走査線を記録することができる。この場合、Ｘ方向の距離ＸｄおよびＹ方向の距離Ｙｄは、２・（Ｎ−１）・π／ｍ≦θ≦２・Ｎ・π／ｍ−αの範囲において、
Ｘｄ＝−Ａｄ・ｃｏｓ（θ−２・（Ｎ−１）・π／ｍ−φ） …（３）
Ｙｄ＝−Ａｄ・ｓｉｎ（θ−２・（Ｎ−１）・π／ｍ−φ） …（４）
と表すことができる。
【００３５】
以上のように、スピナーを構成する反射鏡の面数を増加させることにより、スピナーの１回転で記録することのできる走査線の数を増加させることができるとともに、ドラムの中心角が小さくなることで、感光材料Ｓの着脱も容易となる効果が得られる。
【００３６】
図１１は、光ビーム移動手段の他の実施形態を示す図である。この実施形態におけるビームシフト部１１０は、Ｘシフトモジュール１１２ＸおよびＹシフトモジュール１１２Ｙから構成される。Ｘシフトモジュール１１２Ｘは、Ｙ方向を軸として揺動する平行平面板１１４Ｘと、ＡＯＤ、ＥＯＤ等からなるシフト素子１１６Ｘとからなる。平行平面板１１４Ｘは、ガルバノメータ等の機構によって揺動することにより、レーザビームＬを（３）式に示す距離ＸｄだけＸ方向にシフトする。シフト素子１１６Ｘは、スピナー４０の反射鏡５８、６０の誤差補正を行う。Ｙシフトモジュール１１２Ｙは、Ｘ方向を軸として揺動する平行平面板１１４Ｙと、ＡＯＤ、ＥＯＤ等からなるシフト素子１１６Ｙとからなる。平行平面板１１４Ｙは、ガルバノメータ等の機構によって揺動することにより、レーザビームＬを（４）式に示す距離ＹｄだけＹ方向にシフトする。シフト素子１１６Ｙは、スピナー４０の反射鏡５８、６０の誤差補正を行う。なお、平行平面板１１４Ｘ、１１４Ｙは、ピエゾ素子等を用いて揺動させることもできる。
【００３７】
図１２は、入射するレーザビームＬに対する平行平面板１１４Ｘ、１１４Ｙの揺動角度ψと、出射するレーザビームＬのシフト量である距離Δとの関係説明図である。平行平面板１１４Ｘ、１１４Ｙの厚さをｔ、屈折率をｎとすると、距離Δは、
Δ＝ｔ・ｓｉｎ（ψ−ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎψ／ｎ））／ｃｏｓ（ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎψ／ｎ）） …（５）
となる。従って、（３）〜（５）式から、Δ＝ＸｄまたはΔ＝Ｙｄとなるように、各平行平面板１１４Ｘ、１１４Ｙを揺動制御することにより、レーザビームＬをスピナー４０の反射鏡５８、６０の一定位置に導くことができる。
【００３８】
なお、図１３に示すように、平行に配置した２組の反射鏡１１８ａ、１１８ｂからなるシフトモジュール１２０を用いて、レーザビームＬを揺動方向に距離Δだけシフトするように構成することもできる。
【００３９】
また、図１４に示すように、透明な２組のウェッジ板１２２ａ、１２２ｂを対向配置してなるシフトモジュール１２４を用いて、レーザビームＬを揺動方向に距離Δだけシフトするように構成することもできる。
【００４０】
さらに、光ビーム移動手段の他の実施形態として、図１５および図１６に示すように構成したシフトモジュール１２６を用いることもできる。このシフトモジュール１２６は、２つの反射鏡５８、６０を備えたスピナー４０に対応するもので、傾斜する半円形状の２枚の平行平面板１２８、１３０をそれぞれの直径部分において張り合わせて形成される。入射するレーザビームＬの光軸と各平行平面板１２８、１３０の入射面の法線とのなす角度をψとすると、出射するレーザビームＬのシフト量である距離Δは、（５）式によって表される。そして、出射するレーザビームＬは、シフトモジュール１２６が３６０゜回転する間、距離Δのシフト量を有した状態で平行平面板１２８によって１８０゜回転した後、再び原点に戻り、距離Δのシフト量を有した状態で平行平面板１３０によって１８０゜回転する動作を繰り返す。
【００４１】
この場合、シフトモジュール１２６をスピナー４０の回転に同期させて回転させることにより、レーザビームＬを反射鏡５８、６０の同一位置に入射させることができる。このような構成からなるシフトモジュール１２６を用いることにより、図２に示す実施形態のように、２組のＸシフトモジュール４２ＸおよびＹシフトモジュール４２Ｙを用いることなく、しかも、レーザビームＬによって画像記録できない範囲（角度α）をビーム径のレベルまで小さくし、より効率的な画像記録を行うことができる。
【００４２】
ここで、図１７に示すように、ビーム径ｄのレーザビームＬをシフトモジュール１２６の中心からの距離Ｒの位置に入射させるものとすると、レーザビームＬが平行平面板１２８、１３０の接続部分を通過する時間の割合Ｔａは、
Ｔａ＝ｄ／（π・Ｒ） …（６）
となる。この場合、レーザビームＬの入射位置がシフトモジュール１２６の中心から離れる程、前記接続部分を通過するのに要する時間を短縮することができる。従って、画像記録できない範囲（角度α）を小さくするためには、距離Ｒが大きくなるように設定することが望ましい。
【００４３】
なお、前記シフトモジュール１２６は、２つの反射鏡５８、６０を有するスピナー４０に適用する場合としているが、ｍ枚の平行平面板を同一円周上に配置し、ｍ面の反射鏡を有するスピナーに拡張して適用することもできる。
【００４４】
さらに、図１５〜図１７に示す平行平面板１２８、１３０を用いる代わりに、図１８に示すように、入射面のみをレーザビームＬの光軸に対して傾斜させた２枚のプリズム１３２、１３４を接合してシフトモジュール１３６を構成し、このシフトモジュール１３６をスピナー４０に同期させて回転させるようにしてもよい。この場合、シフトモジュール１３６をレーザビームＬの光軸方向に長尺に構成すれば、レーザビームＬの射出方向の偏向角度や感光材料Ｓに対する照射位置の誤差を小さくすることができる。
【００４５】
なお、上述した実施形態では、１本のレーザビームＬを用いて画像記録する場合について説明したが、本発明は、複数本のレーザビームＬをスピナーに対して同時に供給し、同時に複数本の走査線記録するように構成した装置にも適用することが可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、スピナーの１回転に対して反射鏡の数に対応した走査線を形成することができるため、光ビームのエネルギをロスすることなく、画像を高速に記録することができる。
【００４７】
また、画像の高速記録を維持し、且つ、ドラムの中心角を１８０゜以下とすることができるので、ドラムに対する感光材料の着脱作業を容易なものとすることができる。
【００４８】
さらに、スピナーを高速回転させることなく画像の高速記録が可能となるため、スピナーから発する騒音、振動等を懸念することなく、高精度な画像記録を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術に係る内面走査型画像記録装置の構成斜視図である。
【図２】本実施形態の内面走査型画像記録装置の構成斜視図である。
【図３】図２に示す内面走査型画像記録装置の一部断面側面図である。
【図４】本実施形態の内面走査型画像記録装置の制御回路ブロック図である。
【図５】本実施形態の内面走査型画像記録装置によるレーザビームの走査状態の説明図である。
【図６】本実施形態の内面走査型画像記録装置によるレーザビームの走査状態の説明図である。
【図７】本実施形態の内面走査型画像記録装置によるレーザビームの走査状態の説明図である。
【図８】本実施形態の内面走査型画像記録装置におけるスピナーの回転角度とレーザビームの光軸の移動量との関係説明図である。
【図９】３枚の反射鏡を有するスピナーによるレーザビームの走査状態の説明図である。
【図１０】４枚の反射鏡を有するスピナーによるレーザビームの走査状態の説明図である。
【図１１】本発明の内面走査型画像記録装置における光ビーム移動手段の他の実施形態の説明図である。
【図１２】図１１に示す実施形態に用いられる平行平面板の説明図である。
【図１３】本発明の内面走査型画像記録装置における光ビーム移動手段の他の実施形態の説明図である。
【図１４】本発明の内面走査型画像記録装置における光ビーム移動手段の他の実施形態の説明図である。
【図１５】本発明の内面走査型画像記録装置における光ビーム移動手段の他の実施形態の斜視説明図である。
【図１６】図１５に示す光ビーム移動手段の側面説明図である。
【図１７】図１５に示す光ビーム移動手段の正面説明図である。
【図１８】本発明の内面走査型画像記録装置における光ビーム移動手段の他の実施形態の側面説明図である。
【符号の説明】
３０…内面走査型画像記録装置 ３２…半円筒状ドラム
３４…レーザ発振器 ３５…変調器
３８、１１０…ビームシフト部 ４０、１０４、１０８…スピナー
４２Ｘ、１１２Ｘ…Ｘシフトモジュール
４２Ｙ、１１２Ｙ…Ｙシフトモジュール
４４Ｘ、４４Ｙ…第１シフト素子 ４６Ｘ、４６Ｙ…第２シフト素子
５８、６０、１０２ａ〜１０２ｃ、１０６ａ〜１０６ｄ、１１８ａ、１１８ｂ…反射鏡
１１４Ｘ、１１４Ｙ、１２８、１３０…平行平面板
１１６Ｘ、１１６Ｙ…シフト素子
１２０、１２４、１２６、１３６…シフトモジュール
１２２ａ、１２２ｂ…ウエッジ板 １３２、１３４…プリズム
Ｌ…レーザビーム Ｓ…感光材料
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒状体の一部によって構成されるドラムの内周面に保持された感光材料に対して、画像情報に応じて変調された光ビームを走査して画像を記録する内面走査型画像記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザビームを用いて感光材料に画像を記録する装置として、副走査搬送される平面状の感光材料の主走査方向にレーザビームを照射して記録を行う平面走査型画像記録装置、回転するドラムの外周面に装着された感光材料にレーザビームを照射して記録を行う外面走査型画像記録装置、および、円筒状ドラムの内周面に装着された感光材料にレーザビームを照射して記録を行う内面走査型画像記録装置がある。この場合、内面走査型画像記録装置は、感光材料が円筒状ドラムの内周面に装着されているため、記録中における感光材料の剥離がなく、且つ、記録される画像の寸法精度が高く、また、高速走査性、経済性に優れていることから、多用されるに至っている。
【０００３】
図１は、従来の内面走査型画像記録装置２の構成を概略的に示したものである。内面走査型画像記録装置２は、内周面に感光材料Ｓが装着される半円筒状ドラム４と、レーザビームＬを出力するレーザ発振器６と、レーザビームＬを感光材料Ｓに対して主走査および副走査するスピナー８とを備える。
【０００４】
レーザ発振器６から出力されたレーザビームＬは、画像情報に応じてレーザビームＬを変調する音響光学変調素子等からなる変調手段１０によって変調された後、ビームエクスパンダを構成するレンズ１２、１４を介し２枚の反射鏡１６、１８により反射され、集光レンズ２０を介してスピナー８に導かれる。スピナー８は、反射鏡２２を半円筒状ドラム４の中心軸を中心として回転させることにより、入射したレーザビームＬを反射して感光材料Ｓを主走査するとともに、半円筒状ドラム４の中心軸に沿った副走査方向に移動することにより、感光材料Ｓに２次元画像を記録する。
【０００５】
ところで、前記のように構成される内面走査型画像記録装置２では、スピナー８を構成する反射鏡２２が感光材料Ｓに指向している場合にのみ画像記録が遂行されるため、反射鏡２２が感光材料Ｓに指向していない場合のレーザビームＬが無駄となる不具合がある。また、感光材料Ｓは、スピナー８の１回転に対して１回の走査しかされないため、高速な画像記録は困難であった。
【０００６】
このような不具合を回避するため、例えば、半円筒状ドラム４の代わりに円筒状に近いドラムを用い、レーザビームＬを有効に活用して露光効率を高めることが考えられるが、そのように構成すると、感光材料Ｓのドラムへの着脱作業が困難になってしまう。特に、印刷用プレートに対して画像を記録するような場合、剛性の高い感光材料Ｓを大きな曲率で湾曲させなければならず、その作業を行う際に感光材料Ｓを損傷する懸念がある。従って、感光材料Ｓの着脱作業に長時間を要することとなり、高速での画像記録サイクルを達成することが結果的に困難となってしまう。
【０００７】
一方、高速画像記録を達成するため、スピナー８の回転速度を高めることが考えられるが、スピナー８は、１枚の反射鏡２２が回転軸に対して略４５゜に設定された非対称形となっているため、回転むらが生じやすく、また、遠心力によって反射鏡２２が変形することも懸念される。さらに、高速回転を行うと、騒音や発熱の原因ともなる。これらを回避するためには、反射鏡２２を小さく構成すればよいのであるが、反射鏡２２を小さくすると、レーザビームＬの受光面積が小さくなってしまうため、感光材料Ｓに対して光エネルギを十分に集中させることができなくなり、この結果、解像度が低下して画像品質が劣化することになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、感光材料に対して画像を高速且つ高精度に記録することのできる内面走査型画像記録装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は、円筒状体の一部によって構成されるドラムの内周面に保持された感光材料に対して、画像情報に応じて変調された光ビームを走査して画像を記録する内面走査型画像記録装置において、
回転軸を中心とする同一円周上に配置される複数の反射鏡を有し、前記回転軸を中心として回転する前記各反射鏡により前記光ビームを反射し、前記感光材料に導いて走査するスピナーと、
前記スピナーの上流側に配設され、前記感光材料に前記光ビームを導く前記各反射鏡の移動速度および移動方向に対応させて前記光ビームの光軸を移動させる光ビーム移動手段とを備え、
前記光ビーム移動手段は、前記光ビームの光軸を第１方向に平行移動させる第１移動手段と、前記光軸を前記第１方向と直交する第２方向に平行移動させる第２移動手段とを備え、
前記第１移動手段または前記第２移動手段は、前記スピナーの回転に同期して揺動し、
前記第１移動手段および前記第２移動手段により、前記光軸を前記各反射鏡の移動方向に対応する方向に移動させることを特徴とする。
【００１０】
この場合、スピナーの１回転に対して反射鏡の数に対応した走査線を形成することができるため、光ビームのエネルギをロスすることなく、画像を高速に記録することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図２および図３は、本実施形態の内面走査型画像記録装置３０を示す。内面走査型画像記録装置３０は、内周面に感光材料Ｓが装着される半円筒状ドラム３２と、レーザビームＬを出力するレーザ発振器３４と、レーザビームＬを画像情報に応じて変調する変調器３５と、半円筒状ドラム３２の軸線３６に直交する面内でレーザビームＬの光軸をシフトさせるビームシフト部３８（光ビーム移動手段）と、レーザビームＬを感光材料Ｓに対して主走査および副走査するスピナー４０とを備える。
【００１２】
半円筒状ドラム３２は、その軸線３６に対する中心角が約１８０゜に設定される。この場合、半円筒状ドラム３２の軸線３６に沿ったＺ方向を副走査方向とし、軸線３６に直交するＸ方向（第１方向）およびＹ方向（第２方向）を主走査とする。なお、Ｘ方向は図３の紙面に直交する方向とし、Ｙ方向は図３の紙面に沿った方向とする。
【００１３】
変調器３５は、画像情報に応じた電気信号に従ってレーザビームＬの光量を制御し、あるいは、オンオフ制御するものであり、例えば、音響光学変調素子（ＡＯＭ）、電気光学変調素子（ＥＯＭ）等によって構成することができる。なお、レーザ発振器３４としてレーザダイオードを使用する場合には、変調器３５は不要であり、レーザダイオードを直接変調することができる。
【００１４】
ビームシフト部３８は、Ｘシフトモジュール４２Ｘ（第１移動手段）およびＹシフトモジュール４２Ｙ（第２移動手段）から構成される。Ｘシフトモジュール４２Ｘは、スピナー４０に対するレーザビームＬのＸ方向の入射位置調整を行う。Ｙシフトモジュール４２Ｙは、スピナー４０に対するレーザビームＬのＹ方向の入射位置調整を行う。さらに、Ｘシフトモジュール４２Ｘは、レーザビームＬをＸ方向に平行シフトさせるための第１シフト素子４４Ｘおよび第２シフト素子４６Ｘからなり、Ｙシフトモジュール４２Ｙは、レーザビームＬをＹ方向に平行シフトさせるための第１シフト素子４４Ｙおよび第２シフト素子４６Ｙからなる。第１シフト素子４４Ｘ、第２シフト素子４６Ｘ、第１シフト素子４４Ｙおよび第２シフト素子４６Ｙは、出射するレーザビームＬの回折方向を印加される電気信号に従って制御するものであり、変調器３５と同様、例えば、音響光学偏向素子（ＡＯＤ）、電気光学偏向素子（ＥＯＤ）等によって構成することができる。ビームシフト部３８の下流側には、ビームエクスパンダを構成するレンズ４８、５０が配列され、レンズ５０の下流側には、レーザビームＬを１８０゜偏向させるための反射鏡５２、５４が配列される。
【００１５】
反射鏡５４によって反射されたレーザビームＬは、集光レンズ５６を介してスピナー４０に供給される。スピナー４０は、半円筒状ドラム３２の軸線３６を中心として回転する２枚の反射鏡５８、６０を有する。反射鏡５８、６０は、軸線３６に対して対称に配置される。
【００１６】
図４は、前記のように構成される内面走査型画像記録装置３０の制御回路を示す。この制御回路は、スピナーエンコーダ６２からのスピナー４０の回転に応じた回転位置信号に基づいて制御クロック信号を生成する制御クロック信号生成部６４と、制御クロック信号に基づいて画像信号を生成する画像信号生成部６６と、制御クロック信号に基づいてＸ方向シフト電圧信号を生成するＸ方向シフト電圧信号生成部６８と、Ｘ方向ミラー誤差補正信号を生成するＸ方向ミラー誤差補正信号生成部７０と、Ｙ方向シフト電圧信号を生成するＹ方向シフト電圧信号生成部７２と、Ｙ方向ミラー誤差補正信号を生成するＹ方向ミラー誤差補正信号生成部７４とを備える。
【００１７】
画像信号生成部６６、Ｘ方向シフト電圧信号生成部６８、Ｘ方向ミラー誤差補正信号生成部７０、Ｙ方向シフト電圧信号生成部７２およびＹ方向ミラー誤差補正信号生成部７４には、それぞれ電圧制御発振器７５、７６、７８、８０および８２が接続される。
【００１８】
電圧制御発振器７５から出力された周波数変調信号は、アンプ８５を介して変調器３５に供給され、レーザ発振器３４から出力されるレーザビームＬを画像信号生成部６６からの画像信号に従って変調する。電圧制御発振器７６から出力された周波数変調信号は、アンプ８６を介して第１シフト素子４４Ｘに供給される。電圧制御発振器７８から出力された周波数変調信号は、加算器８８において電圧制御発振器７６からの周波数変調信号に加算され、インバータ９０によって極性が反転された後、アンプ９２を介して第２シフト素子４６Ｘに供給される。電圧制御発振器８０から出力された周波数変調信号は、アンプ９４を介して第１シフト素子４４Ｙに供給される。電圧制御発振器８２から出力された周波数変調信号は、加算器９６において電圧制御発振器８０からの周波数変調信号に加算され、インバータ９８によって極性が反転された後、アンプ１００を介して第２シフト素子４６Ｙに供給される。
【００１９】
本実施形態の内面走査型画像記録装置３０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作につき図５〜図７に基づいて説明する。
【００２０】
レーザ発振器３４から出力されたレーザビームＬは、先ず、変調器３５に入射し、画像情報に応じてオンオフ制御される。すなわち、スピナーエンコーダ６２は、スピナー４０の回転角度に係る回転位置信号を制御クロック信号生成部６４に供給する。制御クロック信号生成部６４は、この回転位置信号から制御クロック信号を生成し、画像信号生成部６６に供給する。画像信号生成部６６は、制御クロック信号に従い、レーザビームＬの感光材料Ｓに対する走査位置に対応した画像信号を電圧制御発振器７５に出力する。電圧制御発振器７５は、画像信号に応じた周波数変調信号を生成し、アンプ８５を介して変調器３５を制御する。これにより、レーザビームＬが画像情報に応じてオンオフ制御され、ビームシフト部３８に供給される。
【００２１】
オンオフ制御されたレーザビームＬの供給されたビームシフト部３８を構成するＸシフトモジュール４２Ｘは、半円筒状ドラム３２の軸線３６に対してレーザビームＬをＸ方向に距離Ｘｄだけシフトさせる。すなわち、制御クロック信号生成部６４から制御クロック信号が供給されたＸ方向シフト電圧信号生成部６８は、反射鏡５８、６０の向きに対応したＸ方向シフト電圧信号を生成し、電圧制御発振器７６に出力する。電圧制御発振器７６は、供給されたＸ方向シフト電圧信号から周波数変調信号を生成し、アンプ８６を介して第１シフト素子４４Ｘに供給する。この場合、ＡＯＤ等の素子からなる第１シフト素子４４Ｘは、レーザビームＬをＸ方向に所定角度だけ回折して出力し、次段の第２シフト素子４６Ｘに供給する。
【００２２】
一方、Ｘ方向ミラー誤差補正信号生成部７０は、制御クロック信号生成部６４からの制御クロック信号に基づき、反射鏡５８、６０のＸ方向に対する設定角度の誤差を補正するためのＸ方向ミラー誤差補正信号を電圧制御発振器７８に供給する。電圧制御発振器７８は、前記Ｘ方向ミラー誤差補正信号に応じた周波数変調信号を加算器８８、インバータ９０およびアンプ９２を介して第２シフト素子４６Ｘに供給する。この場合、加算器８８には、電圧制御発振器７６からＸ方向シフト電圧信号に基づく周波数変調信号が加算されている。従って、第２シフト素子４６Ｘには、インバータ９０によって極性が反転され、且つ、反射鏡５８、６０のＸ方向に対する設定角度の誤差だけ補正された周波数変調信号が供給される。この結果、第２シフト素子４６Ｘに入射したレーザビームＬは、Ｘ方向に対して第１シフト素子４４Ｘと反対方向に回折され、且つ、反射鏡５８、６０のＸ方向に対する設定角度の誤差の分が補正されて出力されることになる。
【００２３】
以上のようにして、Ｘシフトモジュール４２Ｘは、入射したレーザビームＬを反射鏡５８、６０の回転角度に応じてＸ方向に距離Ｘｄだけ平行移動させ、且つ、そのシフト量を反射鏡５８、６０の設定角度の誤差分だけ補正して出力する。
【００２４】
次に、レーザビームＬは、ビームシフト部３８を構成するＹシフトモジュール４２Ｙに入射し、第１シフト素子４４Ｙおよび第２シフト素子４６Ｙにより、同様にして、反射鏡５８、６０の回転角度に応じて、Ｙ方向に距離Ｙｄだけ平行移動されるとともに、そのシフト量が反射鏡５８、６０の設定角度の誤差分だけ補正される。
【００２５】
前記のようにして、スピナー４０の回転角度に応じてＸ方向およびＹ方向にシフトされたレーザビームＬは、レンズ４８、５０によってビーム径が拡大された後、反射鏡５２、５４によって１８０゜偏向され、集光レンズ５６を介してスピナー４０の反射鏡５８、６０に導かれる。半円筒状ドラム３２の軸線３６を中心として回転する反射鏡５８、６０は、入射したレーザビームＬを交互に反射して感光材料Ｓに導くとともに、Ｚ方向に移動することにより、感光材料Ｓ上に２次元画像を記録する。
【００２６】
より具体的には、図５に示す状態から画像の記録が開始されるものとすると、先ず、感光材料Ｓに指向している反射鏡５８がレーザビームＬを反射して感光材料Ｓに導き、図６に示すようにして画像の記録を行う。この間、レーザビームＬは、ビームシフト部３８によって、反射鏡５８、６０の回転角度θに応じた距離ＸｄおよびＹｄだけＸ方向およびＹ方向にシフトされるとともに、反射鏡５８、６０の角度の誤差が補正されて反射鏡５８、６０に導かれる。従って、レーザビームＬは、常時、反射鏡５８の同一の位置によって反射され、感光材料Ｓに導かれる。
【００２７】
次に、反射鏡５８が（１８０゜−α）だけ回転すると、レーザビームＬは、ビームシフト部３８によって反射鏡６０の中心位置にくるようにシフトされ、次いで、反射鏡５８が１８０゜回転した状態から、図７に示すように、前記の場合と同様にして、反射鏡６０の同一の位置によって反射され、感光材料Ｓに導かれる。なお、角度αは、レーザビームＬを反射鏡５８の中心位置から反射鏡６０の中心位置までシフトするのに要する時間を考慮して設定される角度である。
【００２８】
このように、レーザビームＬを無駄にすることなく、反射鏡５８、６０の１回転に対して感光材料Ｓが２回走査されるため、例えば、図１に示す１つの反射鏡２２のみを有するスピナー８を用いて画像を記録する場合に比較して、１／２の時間で画像を記録することができる。しかも、スピナー４０の回転速度を高速化することなく、従来の倍の速度で画像を記録することができるため、高速回転による反射鏡５８、６０の変形や、発熱、騒音といった不具合が生じることもない。また、反射鏡５８、６０がスピナー４０の回転軸に対して対称に設定されるため、回転むらが生じ難く、従って、安定した回転状態で画像を高精度に記録することができる。さらに、レーザ発振器３４の出力を増加させることなく高速記録を行うことができるため、特に、印刷用刷版材料のような感度の低い感光材料を使用した場合に、高価なレーザ発振器３４のコストを抑えることができる。
【００２９】
次に、前記のようにして画像記録を行う場合におけるＸ方向のシフト量である距離ＸｄとＹ方向のシフト量である距離Ｙｄとの関係について説明する。なお、説明を簡単なものとするため、反射鏡５８、６０の設定誤差はないものとし、Ｘ方向ミラー誤差補正信号およびＹ方向ミラー誤差補正信号は０として説明する。
【００３０】
距離ＸｄおよびＹｄは、反射鏡５８、６０が一定の角速度で回転しているものとすると、単振動の形で表すことができる。その場合、図５の状態におけるレーザビームＬによる記録開始時（θ＝０）の位相の遅れ角度をφ、反射鏡５８、６０の番号をＮ（例えば、反射鏡５８をＮ＝１で表し、反射鏡６０をＮ＝２で表す。）とすると、（Ｎ−１）・π≦θ≦Ｎ・π−αの範囲において、
Ｘｄ＝−Ａｄ・ｃｏｓ（θ−（Ｎ−１）・π−φ） …（１）
Ｙｄ＝−Ａｄ・ｓｉｎ（θ−（Ｎ−１）・π−φ） …（２）
と表すことができる。Ａｄは、レーザビームＬのビーム径および反射鏡５８、６０の大きさによって決まる係数である。また、角度αは、レーザビームＬが反射鏡５８、６０間で移動する際の画像記録できない範囲の角度を表す。従って、Ｎ・π−α＜θ＜Ｎ・πの範囲では、距離ＸｄおよびＹｄは、レーザビームＬを高速に次の反射鏡５８、６０に移動させることのできる関数として設定する。図８は、（１）および（２）式の関係を示す。
【００３１】
前記のようにしてレーザビームＬの位置をＸ方向およびＹ方向にシフトさせることにより、２つの反射鏡５８、６０を用いて効率的に画像の記録を行うことができる。
【００３２】
なお、他の実施形態として、例えば、図９に示すように、３つの反射鏡１０２ａ〜１０２ｃを有するスピナー１０４を用いて画像記録を行うことができる。この場合、感光材料Ｓは、（１２０゜−α）の角度でドラム上に装着され、スピナー１０４の１回転に対して３本の走査線が記録される。
【００３３】
また、図１０に示すように、４つの反射鏡１０６ａ〜１０６ｄを有するスピナー１０８を用いて画像記録を行う場合には、感光材料Ｓが（９０゜−α）の角度でドラム上に装着され、スピナー１０８の１回転に対して４本の走査線が記録される。
【００３４】
一般に、スピナーを構成する反射鏡をｍ面として、スピナーの１回転に対しｍ本の走査線を記録することができる。この場合、Ｘ方向の距離ＸｄおよびＹ方向の距離Ｙｄは、２・（Ｎ−１）・π／ｍ≦θ≦２・Ｎ・π／ｍ−αの範囲において、
Ｘｄ＝−Ａｄ・ｃｏｓ（θ−２・（Ｎ−１）・π／ｍ−φ） …（３）
Ｙｄ＝−Ａｄ・ｓｉｎ（θ−２・（Ｎ−１）・π／ｍ−φ） …（４）
と表すことができる。
【００３５】
以上のように、スピナーを構成する反射鏡の面数を増加させることにより、スピナーの１回転で記録することのできる走査線の数を増加させることができるとともに、ドラムの中心角が小さくなることで、感光材料Ｓの着脱も容易となる効果が得られる。
【００３６】
図１１は、光ビーム移動手段の他の実施形態を示す図である。この実施形態におけるビームシフト部１１０は、Ｘシフトモジュール１１２ＸおよびＹシフトモジュール１１２Ｙから構成される。Ｘシフトモジュール１１２Ｘは、Ｙ方向を軸として揺動する平行平面板１１４Ｘと、ＡＯＤ、ＥＯＤ等からなるシフト素子１１６Ｘとからなる。平行平面板１１４Ｘは、ガルバノメータ等の機構によって揺動することにより、レーザビームＬを（３）式に示す距離ＸｄだけＸ方向にシフトする。シフト素子１１６Ｘは、スピナー４０の反射鏡５８、６０の誤差補正を行う。Ｙシフトモジュール１１２Ｙは、Ｘ方向を軸として揺動する平行平面板１１４Ｙと、ＡＯＤ、ＥＯＤ等からなるシフト素子１１６Ｙとからなる。平行平面板１１４Ｙは、ガルバノメータ等の機構によって揺動することにより、レーザビームＬを（４）式に示す距離ＹｄだけＹ方向にシフトする。シフト素子１１６Ｙは、スピナー４０の反射鏡５８、６０の誤差補正を行う。なお、平行平面板１１４Ｘ、１１４Ｙは、ピエゾ素子等を用いて揺動させることもできる。
【００３７】
図１２は、入射するレーザビームＬに対する平行平面板１１４Ｘ、１１４Ｙの揺動角度ψと、出射するレーザビームＬのシフト量である距離Δとの関係説明図である。平行平面板１１４Ｘ、１１４Ｙの厚さをｔ、屈折率をｎとすると、距離Δは、
Δ＝ｔ・ｓｉｎ（ψ−ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎψ／ｎ））／ｃｏｓ（ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎψ／ｎ）） …（５）
となる。従って、（３）〜（５）式から、Δ＝ＸｄまたはΔ＝Ｙｄとなるように、各平行平面板１１４Ｘ、１１４Ｙを揺動制御することにより、レーザビームＬをスピナー４０の反射鏡５８、６０の一定位置に導くことができる。
【００３８】
なお、図１３に示すように、平行に配置した２組の反射鏡１１８ａ、１１８ｂからなるシフトモジュール１２０を用いて、レーザビームＬを揺動方向に距離Δだけシフトするように構成することもできる。
【００３９】
また、図１４に示すように、透明な２組のウェッジ板１２２ａ、１２２ｂを対向配置してなるシフトモジュール１２４を用いて、レーザビームＬを揺動方向に距離Δだけシフトするように構成することもできる。
【００４０】
さらに、光ビーム移動手段の他の実施形態として、図１５および図１６に示すように構成したシフトモジュール１２６を用いることもできる。このシフトモジュール１２６は、２つの反射鏡５８、６０を備えたスピナー４０に対応するもので、傾斜する半円形状の２枚の平行平面板１２８、１３０をそれぞれの直径部分において張り合わせて形成される。入射するレーザビームＬの光軸と各平行平面板１２８、１３０の入射面の法線とのなす角度をψとすると、出射するレーザビームＬのシフト量である距離Δは、（５）式によって表される。そして、出射するレーザビームＬは、シフトモジュール１２６が３６０゜回転する間、距離Δのシフト量を有した状態で平行平面板１２８によって１８０゜回転した後、再び原点に戻り、距離Δのシフト量を有した状態で平行平面板１３０によって１８０゜回転する動作を繰り返す。
【００４１】
この場合、シフトモジュール１２６をスピナー４０の回転に同期させて回転させることにより、レーザビームＬを反射鏡５８、６０の同一位置に入射させることができる。このような構成からなるシフトモジュール１２６を用いることにより、図２に示す実施形態のように、２組のＸシフトモジュール４２ＸおよびＹシフトモジュール４２Ｙを用いることなく、しかも、レーザビームＬによって画像記録できない範囲（角度α）をビーム径のレベルまで小さくし、より効率的な画像記録を行うことができる。
【００４２】
ここで、図１７に示すように、ビーム径ｄのレーザビームＬをシフトモジュール１２６の中心からの距離Ｒの位置に入射させるものとすると、レーザビームＬが平行平面板１２８、１３０の接続部分を通過する時間の割合Ｔａは、
Ｔａ＝ｄ／（π・Ｒ） …（６）
となる。この場合、レーザビームＬの入射位置がシフトモジュール１２６の中心から離れる程、前記接続部分を通過するのに要する時間を短縮することができる。従って、画像記録できない範囲（角度α）を小さくするためには、距離Ｒが大きくなるように設定することが望ましい。
【００４３】
なお、前記シフトモジュール１２６は、２つの反射鏡５８、６０を有するスピナー４０に適用する場合としているが、ｍ枚の平行平面板を同一円周上に配置し、ｍ面の反射鏡を有するスピナーに拡張して適用することもできる。
【００４４】
さらに、図１５〜図１７に示す平行平面板１２８、１３０を用いる代わりに、図１８に示すように、入射面のみをレーザビームＬの光軸に対して傾斜させた２枚のプリズム１３２、１３４を接合してシフトモジュール１３６を構成し、このシフトモジュール１３６をスピナー４０に同期させて回転させるようにしてもよい。この場合、シフトモジュール１３６をレーザビームＬの光軸方向に長尺に構成すれば、レーザビームＬの射出方向の偏向角度や感光材料Ｓに対する照射位置の誤差を小さくすることができる。
【００４５】
なお、上述した実施形態では、１本のレーザビームＬを用いて画像記録する場合について説明したが、本発明は、複数本のレーザビームＬをスピナーに対して同時に供給し、同時に複数本の走査線記録するように構成した装置にも適用することが可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、スピナーの１回転に対して反射鏡の数に対応した走査線を形成することができるため、光ビームのエネルギをロスすることなく、画像を高速に記録することができる。
【００４７】
また、画像の高速記録を維持し、且つ、ドラムの中心角を１８０゜以下とすることができるので、ドラムに対する感光材料の着脱作業を容易なものとすることができる。
【００４８】
さらに、スピナーを高速回転させることなく画像の高速記録が可能となるため、スピナーから発する騒音、振動等を懸念することなく、高精度な画像記録を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術に係る内面走査型画像記録装置の構成斜視図である。
【図２】本実施形態の内面走査型画像記録装置の構成斜視図である。
【図３】図２に示す内面走査型画像記録装置の一部断面側面図である。
【図４】本実施形態の内面走査型画像記録装置の制御回路ブロック図である。
【図５】本実施形態の内面走査型画像記録装置によるレーザビームの走査状態の説明図である。
【図６】本実施形態の内面走査型画像記録装置によるレーザビームの走査状態の説明図である。
【図７】本実施形態の内面走査型画像記録装置によるレーザビームの走査状態の説明図である。
【図８】本実施形態の内面走査型画像記録装置におけるスピナーの回転角度とレーザビームの光軸の移動量との関係説明図である。
【図９】３枚の反射鏡を有するスピナーによるレーザビームの走査状態の説明図である。
【図１０】４枚の反射鏡を有するスピナーによるレーザビームの走査状態の説明図である。
【図１１】本発明の内面走査型画像記録装置における光ビーム移動手段の他の実施形態の説明図である。
【図１２】図１１に示す実施形態に用いられる平行平面板の説明図である。
【図１３】本発明の内面走査型画像記録装置における光ビーム移動手段の他の実施形態の説明図である。
【図１４】本発明の内面走査型画像記録装置における光ビーム移動手段の他の実施形態の説明図である。
【図１５】本発明の内面走査型画像記録装置における光ビーム移動手段の他の実施形態の斜視説明図である。
【図１６】図１５に示す光ビーム移動手段の側面説明図である。
【図１７】図１５に示す光ビーム移動手段の正面説明図である。
【図１８】本発明の内面走査型画像記録装置における光ビーム移動手段の他の実施形態の側面説明図である。
【符号の説明】
３０…内面走査型画像記録装置 ３２…半円筒状ドラム
３４…レーザ発振器 ３５…変調器
３８、１１０…ビームシフト部 ４０、１０４、１０８…スピナー
４２Ｘ、１１２Ｘ…Ｘシフトモジュール
４２Ｙ、１１２Ｙ…Ｙシフトモジュール
４４Ｘ、４４Ｙ…第１シフト素子 ４６Ｘ、４６Ｙ…第２シフト素子
５８、６０、１０２ａ〜１０２ｃ、１０６ａ〜１０６ｄ、１１８ａ、１１８ｂ…反射鏡
１１４Ｘ、１１４Ｙ、１２８、１３０…平行平面板
１１６Ｘ、１１６Ｙ…シフト素子
１２０、１２４、１２６、１３６…シフトモジュール
１２２ａ、１２２ｂ…ウエッジ板 １３２、１３４…プリズム
Ｌ…レーザビーム Ｓ…感光材料
Claims (10)
- 円筒状体の一部によって構成されるドラムの内周面に保持された感光材料に対して、画像情報に応じて変調された光ビームを走査して画像を記録する内面走査型画像記録装置において、
回転軸を中心とする同一円周上に配置される複数の反射鏡を有し、前記回転軸を中心として回転する前記各反射鏡により前記光ビームを反射し、前記感光材料に導いて走査するスピナーと、
前記スピナーの上流側に配設され、前記感光材料に前記光ビームを導く前記各反射鏡の移動速度および移動方向に対応させて前記光ビームの光軸を移動させる光ビーム移動手段とを備え、
前記光ビーム移動手段は、前記光ビームの光軸を第１方向に平行移動させる第１移動手段と、前記光軸を前記第１方向と直交する第２方向に平行移動させる第２移動手段とを備え、
前記第１移動手段または前記第２移動手段は、前記スピナーの回転に同期して揺動し、
前記第１移動手段および前記第２移動手段により、前記光軸を前記各反射鏡の移動方向に対応する方向に移動させることを特徴とする内面走査型画像記録装置。 - 請求項１記載の装置において、
前記ドラムは、中心角が１８０゜以下である円筒状体の一部によって構成され、前記スピナーは、前記中心角に応じた枚数からなる前記反射鏡を有することを特徴とする内面走査型画像記録装置。 - 請求項１記載の装置において、
前記各反射鏡は、前記回転軸を中心として対称に配置されることを特徴とする内面走査型画像記録装置。 - 請求項１記載の装置において、
前記第１移動手段または前記第２移動手段は、音響光学偏向素子からなることを特徴とする内面走査型画像記録装置。 - 請求項１記載の装置において、
前記第１移動手段または前記第２移動手段は、電気光学偏向素子からなることを特徴とする内面走査型画像記録装置。 - 請求項１記載の装置において、
前記第１移動手段または前記第２移動手段は、前記スピナーの回転に同期して揺動する平行平面板からなることを特徴とする内面走査型画像記録装置。 - 請求項１記載の装置において、
前記第１移動手段または前記第２移動手段は、前記スピナーの回転に同期して揺動する一対の反射鏡からなることを特徴とする内面走査型画像記録装置。 - 請求項１記載の装置において、
前記第１移動手段または前記第２移動手段は、前記スピナーの回転に同期して揺動する一対のウェッジ板からなることを特徴とする内面走査型画像記録装置。 - 請求項１記載の装置において、
画像記録を行う場合における前記第１方向のシフト量である距離Ｘｄと前記第２方向のシフト量である距離Ｙｄは、２・（Ｎ−１）・π／ｍ≦θ≦２・Ｎ・π／ｍ−αの範囲において、
Ｘｄ＝−Ａｄ・ｃｏｓ（θ−２・（Ｎ−１）・π／ｍ−φ）
Ｙｄ＝−Ａｄ・ｓｉｎ（θ−２・（Ｎ−１）・π／ｍ−φ）
であることを特徴とする内面走査型画像記録装置。
［θ：前記反射鏡の回転角度、φ：前記光ビームによる記録開始時（θ＝０）の位相の遅れ角度、ｍ：前記スピナーを構成する前記反射鏡の数、Ｎ：各前記反射鏡を特定する連番（Ｎ＝１，２，・・・ｍ）、Ａｄ：前記光ビームのビーム径および前記反射鏡の大きさによって決まる係数、α：前記光ビームが前記反射鏡間で移動する際の画像記録できない範囲の角度］ - 請求項１記載の装置において、
前記光ビーム移動手段は、前記各反射鏡の前記光ビームに対する傾斜角度の設定誤差を補正する補正手段を有し、前記補正手段は、前記感光材料に前記光ビームを導く前記各反射鏡の移動速度および移動方向に対応させて前記光ビームの光軸を移動させることを特徴とする内面走査型画像記録装置。
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