JP4757397B2

JP4757397B2 - Optical scanning device

Info

Publication number: JP4757397B2
Application number: JP2001115628A
Authority: JP
Inventors: 公夫小俣; 敏井口; 勇新田
Original assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2001-04-13
Filing date: 2001-04-13
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2021-04-13
Also published as: JP2002311359A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷用途に使用する、印刷用の刷版を出力するコンピュータ・トウ・プレート（以下ＣＴＰと略称する）出力機や、プリント基板用ＣＡＤ出力をフィルム上に出力するプロッターや、印刷用版下を出力する写真植字機などに用いる光走査装置に関する。
【０００２】
【技術的背景】
印刷業界では現在、ＣＴＰと称し、組み版編集機等からのデータを直接印刷用の版材（オフセットプレート等）の上に焼き付け、フィルムなどの版下用感材を不要にするシステムが普及し始めている。
これらのＣＴＰ用出力機における露光は、版材と走査の光源との相対運動により、
１）内面ドラム方式
ドラムの内面に版材を固定し、ドラムの内部で中心軸方向に移動しつつ高速回転する走査用ミラーでレーザーから出たレーザー光を版材方向に向けて走査する方法
２）外面ドラム方式
ドラムの外面に版材を固定し、ドラムの回転とドラム自体の回転軸方向への移動、もしくは、回転軸に平行に移動していくレーザー光とで走査する方法
３）平面走査方式
１つの走査用ミラーでレーザー光を走査するとともに、版材を固定して走査するレーザ光を平面に平行に移動するか、走査するレーザ光を固定して版材を平面的に移動する方式
などに分類されている。これらの方式で用いられているレーザ光走査モジュールは１つであることが多い。
【０００３】
図１に示すような構成の複数の走査モジュールを用いる走査装置１００も存在している。この図に示す走査装置１００では、走査パスは複数の走査線１１７，１２７，１３７で構成されている。これらの走査線には、各走査モジュール１１０，１２０，１３０が割り当てられている。走査モジュール１１０，１２０，１３０は、それぞれ、走査するための走査用ミラー（ポリゴン・ミラー）１１３、１２３，１３３およびレンズ・ユニット１１４，１２４，１３４で構成されている。この走査モジュールは、偏向ユニット１１１，１２１，１３１で印字データにより入射するレーザ光を変調してから、ミラー１１２，１２２，１３２で、走査ミラー１１３，１２３，１３３に入射して、レンズ・ユニット１１４，１２４，１３４を介して走査面で、走査線１１７，１２７，１３７となる。走査線１１７，１２７，１３７は、この順で走査されて、走査パスを形成する。走査線の印字面における開始点と終了点の交差を検出するセンサー１１８，１２８，１３８，１４８があり、ある走査線の終了点と次の走査線の開始点との交差が監視されて、偏向ユニット１１１，１２１，１３１により、１つの線となるように制御されている。この交差を検出するセンサー１１８，１２８，１３８，１４８は、図１に示されているように、各走査モジュールの間で印字面より手前に設置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
平面上で版材を移動させ、１つのポリゴン・ミラーなどで移動方向と直角の方向にレーザー光で走査して印字する方式においては、光学系が巨大になるなどの関係であまり大きな走査幅をとることができず、また、光学系が巨大化することで光路長が長くなると共にレーザー光のスポットが大きくなり、Ａ１、Ａ０等の大サイズの出力機には不向きであった。すなわち、ポリゴン・ミラーと版材との距離を小さくして走査角度を大きくすると、走査の中心部と端とでレーザー光のスポット径が異なってくるためこれを補正する光学系が大型にならざるを得ず、逆にポリゴン・ミラーと版材との距離を大きく取って走査角度を小さくすると、光路長が大きくなって装置が大型となると共に、前記したようにレーザー光のスポット径を小さくすることが難しくなる。また、走査速度を高めるためには、ポリゴン・ミラーを高速に回転させる必要があるが、大型のポリゴン・ミラーでは難しい。
また、走査角度を小さくするために、複数の走査モジュールを使用した走査装置も、従来は走査モジュールで順次走査する方式であり、１走査あたりの走査時間は短いとは言えなかった。
このように従来の出力機は、出力物が大きくなると装置が大型化して機構が複雑になり、その上高精度を要求されるため高価になっていた。また、複数の走査に分けて行っても、その走査時間は短縮されなかった。
そのため、本発明の目的は、大サイズの版材を扱える、スポット径の小さな、高精度で高速な出力機等を構成できる走査装置を提供することや、汎用性の高い光走査ユニットを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、走査ユニットを複数配置した光走査装置において、前記走査ユニットは、走査ユニット本体部と結像レンズ部とが、走査ユニット本体部同士、結像レンズ部同士で交換可能に構成され、前記走査ユニット本体部は、画像信号で変調されるレーザー光源と、前記レーザー光源からの光をコリメートするためのレンズと、該レンズから射出する光束を走査する走査ミラーと、該走査ミラーを回転させるモーターと、該モーターの回転スピードを検出する回転センサーと、前記走査ミラー位相を検出するミラー面検出センサーと、走査開始点・終了点を検出する原点センサーとを有し、前記結像レンズ部は、前記走査ミラーからの光束を結像するためのレンズを有し、前記複数の走査ユニットに対して、各走査ユニットに対応する画像信号を分割して送信する画像処理手段を含む、前記各センサーからの信号により走査を制御する制御部とを備え、前記走査ユニットは、副走査方向（走査方向と直角）にずらして配置し、前記結像レンズ部は、印字媒体に垂直に結像するテレセントリックな結像を行い、前記複数の走査ユニットは、前記制御部に制御されて同時に走査を行うことを特徴とする。
このように、原点センサーを走査ユニット本体部に備えており、走査ユニット本体部と結像レンズ部とが、別々に交換可能に構成しているために、走査対象に応じた適切な結像レンズ部を用いることができるとともに、走査ユニットの取り付けを簡単にしている。
この光走査装置を用いることで、大サイズの印字媒体を扱える、スポット径の小さな、高精度で高速な出力機を構成することが可能である。
前記走査ユニット本体部の画像信号で変調されるレーザー光源は複数であり、前記画像処理手段は、前記複数のレーザー光源に応じて画像信号を分割し、前記複数の走査ユニットは、前記制御部に制御されて、同時に複数の走査線により走査する構成とすることも可能である。この構成では、走査を速く行うことができる。
また、前記走査ユニット本体部は、さらに前記原点センサー用のレーザー光源を備えることもできるので、走査対象に応じて出力が変化するレーザーを原点検出に用いる必要はなくなり、安定した原点出力の信号を得ることができる。
前記制御部は、前記複数の走査ユニットごとに、前記走査開始点・終了点を検出する原点センサーからの信号によりビデオクロック周波数を可変に発生するビデオクロック発生回路を備えることにより、レーザー走査線の長さを調整することができる。
さらに、前記複数の走査ユニットごとに、前記レーザー走査線の傾きを調整するためのあおり機構と、前記レーザー走査線の上下の位置を調整するための光軸高さ調整機構とを有する姿勢制御機構を備えることにより、各走査ユニットごとに走査線の傾きと高さを調整することができる。
前記複数の走査ユニットは、互いに走査できる領域が重なるように配置するとともに、走査ユニット間の走査が重なる領域または等価な位置に、つなぎ点の開始と終了の走査を検出するセンサーを配置し、前記制御部は、前記センサーからのつなぎ点の開始と終了の検出信号により、各走査ユニットの走査のつながり位置を制御することで、隣接する走査ユニットの走査線のつながりを合わせることが可能となる。
前記制御部は、前記走査ユニットごとに、前記レーザー走査線の左右方向の位置を調整するためのビデオクロック遅延回路を備え、各走査ユニットの走査のつながり位置を前記ビデオクロック遅延回路の遅延量を制御することにより行うとよい。
前記制御部は、前記走査ユニットごとに、そのユニットで印字する画像信号を格納するメモリを有し、該メモリの容量は、走査が重なる部分の画像信号も格納することができる容量であり、前記画像処理手段は、各ユニットへの画像信号を分割して送出するときに、印字を行わない信号を付加でき、前記付加した印字を行わない信号により、各走査ユニットの走査のつながり位置を制御することもできる。
前記制御部は、前記走査線のつながり位置を変化させるよう制御することにより、レーザー走査線のつなぎ位置を目立たなくすることもできる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図２は、本発明の実施形態である1つの走査ユニットの構成を示す図である。
図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は正面図である。図２において、走査ユニット２００は、光源や走査系が含まれる走査ユニット本体部３００，走査されたレーザ光を結像走査面に結像させるためのｆθレンズ系を含む結像レンズ部３９０，および姿勢制御機構部３６０で構成されている。
結像レンズ部３９０には、ｆθレンズ３９４及びシリンドリカル・レンズ又はトーリック・レンズ３９６が入っている。レーザー光はこの2つの部分を通過し結像面４００にいたる。走査ユニット本体部３００と、結像レンズ部３９０とは取り外しが可能なように結合されている。
姿勢制御機構部３６０は、レーザー光による走査線の傾きを調整するためのあおり機構や、レーザー光による走査線の上下の位置を調整するための光軸高さ調整機構を有している。
【０００７】
＜走査ユニット本体部＞
走査ユニット本体部３００には、印字用のレーザ光を発生するレーザー・ダイオード３２０，ＬＤコリメーター・レンズ３２１，ビーム・スプリッタ３２２，シリンドリカル・レンズ３２３，反射ミラー３２４，ポリゴン・ミラー３３０，ポリゴン・ミラー回転用のモーター３３２が含まれる。これらは、印字用の光学走査系を形成している。この実施形態では印字用レーザー３２０として３個用意されており、わずかに上下にずらして設置しているため、図２（ｂ）に示すように、同時に３本のレーザー光により走査している。これにより、１本のレーザー光を用いる場合より、３倍の速さで印字することが可能である。設置する印字レーザー３２０の個数は印字速度に応じて任意に選択できる。３つの印字用レーザー３２０からの３本のレーザー光はビーム・スプリッタ３２２により直角に進路を変更し、シリンドリカル・レンズ３２３を通過して、反射ミラーによりポリゴン・ミラー３３０に入射する。ポリゴン・ミラー３３０はモーター３３２により回転している。これにより、入射したレーザー光は、ポリゴンを形成する面の一つで反射して横方向に振られ、走査動作を行うことができる。
また、走査の原点検出のため、走査ユニット本体３００内に、原点用レーザーダイオード３１０，ポリゴン・ミラー３３０からの光を原点検出素子に向かわせるミラー３１６および３１７や反射ミラー３１３および３１５，原点検出素子３５２および３５４を設置している。走査の開始（図２（ａ）において下側にレーザ光が来たとき）では、反射ミラー３１６にポリゴン・ミラー３３０から原点用レーザー・ダイオード３１０のレーザー光が入射するので、そのレーザー光は反射ミラー３１６で反射して、反射ミラー３１７からＴＯＰ原点検出素子３５４に届き、走査の開始点が検出される。走査の終了時（図２（ａ）において上側にレーザ光が来たとき）では、反射ミラー３２４に原点用レーザー・ダイオード３１０のレーザ光が戻るので、そのレーザー光は反射ミラー３１３，原点用レンズ３１４，反射ミラー３１５を介して、ＥＮＤ原点検出素子３５２に届き、走査の終了点が検出される。
ポリゴン・ミラーなどの面同期を取るために、発光素子と受光素子を一体とした面検出光センサー３５６で、ポリゴン・ミラー３３０上に記した基準のマークを一回転に一回検出している。これにより、ポリゴン・ミラーの位相（位置）が検出できる。なお、実施形態の走査ユニットでは、ポリゴン・ミラーを駆動するモーターとしてホール素子による回転速度検出センサーをもつＤＣブラッシュレス・モーターを用いている。
このように走査ユニットを構成すると、ポリゴン・ミラー３３０から結像面４００までの距離が短くてすみ、走査の中心と端とでのレーザー光のスポット径はほとんど同じになると共に、レーザー光のスポット径も容易に小さくすることができる。走査角度が小さいから当然光学系も小型ですみ、安価に構成できる。また、走査ユニット本体部３００内に原点機構など、走査に関係することを全て含んでいるので、結像レンズ部３９０を完全に分離することができ、仕様の異なる種種の装置に簡単に組替えることで対応できる。
【０００８】
＜走査装置＞
上述した走査ユニットを複数組み合わせて、例えば、印刷用の刷版を出力するコンピュータ・トウ・プレート（以下ＣＴＰと略称する）出力機用の走査装置を構成することができる。図３は、図２に示した走査ユニットを４つ組み合わせて構成した走査装置の例を示している。
図３において、図２に示した走査ユニットであるユニット１２１０〜ユニット４２４０を水平に、隣接する走査線同士が重なることができるように設置している。隣接する走査線が重なる部分（オーバーラップ印字領域）４１２，４１４，４１６の部分の結像走査面には、走査線を検知できるセンサー４２２，４２４，４２６を取り外し可能に設置している。走査の両端の結像走査面にもセンサー４２１および４２８を取り外し可能に設置してもよい。また、ＤＣモーターの回転用磁石とポリゴン・ミラーの取り付け位置および基準のマーク位置の関係は、全ての走査ユニットにおいて、同様な位置関係に取り付けられている。
このような構成の走査装置により、各走査ユニットが同時に動作して、結像走査面で、光の走査とは直角となる方向に相対的に移動する媒体に対して、所望の印字を高速に行うことができる。
【０００９】
＜出力システム＞
図４は、上述の走査装置を組み込んだ出力システムの構成例を示す。図４において、印字媒体５１０が平面上に移動する出力機５００は、走査ユニット２００を複数組み合わせて構成した走査装置を取り付け台５２０上に設置している。この様な構成において、設計ＣＡＤシステム５６０からのデータを、編集ＲＩＰ（ＲａｓｔｅｒＩｍａｇｅＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）システム５７０からマルチライン・インターフェース６００を介して、各走査ユニットに送って出力している。
【００１０】
＜走査装置の制御システム＞
ここで、この走査装置の制御システム（図４では、マルチライン・インターフェース６００）について、図５〜図１２を用いて詳しく説明する。この制御システムはマイクロプロセッサ等を用いて構成することができる。
（センサーからの信号）
まず、走査装置の制御システムで用いているセンサーからの信号等について、図５および図６を用いて説明する。図５は走査に関する信号に関する図、図６は印字媒体の変動の検出を説明するための図である。
図３において説明したように、各走査ユニットは走査範囲が重なるように配置されている。図５（ａ）はその走査のタイミングを検出するための信号を図示しており、本実施形態では図２に示した走査ユニットのポリゴン・ミラー３３０の回転により走査を行っているが、そのポリゴン・ミラー３３０の１つの面に対応するタイミングを示している。信号１は走査開始点信号で、図２のＴＯＰ原点検出素子３５４からの信号である。信号２および信号３は、走査範囲が重なる領域（オーバーラップ印字領域）において、ある１つの走査ユニットが印字を開始・終了するための信号（つなぎ開始点信号，つなぎ終了点信号）で、図３におけるセンサー４２１，４２２，４２４，４２６，４２８からの信号である。このセンサーの配置は図５（ｂ）にも示されている。図５（ｂ）に示すように、走査ユニットｎに対するつなぎ開始点検出は同時に、走査ユニットｎ−１にたいするつなぎ終了点の検出となる。したがって、ユニットｎに対してｎ＋１のつなぎ点検出開始するセンサーを追加することで、ｎ個の単位ユニットに対して、見かけ上つなぎ開始点信号とつなぎ終了点信号を得ることが可能となる。なお、これらのセンサーの配置は必ずしも印字面に行う必要はなく、センサーを印字面に配置できない場合は、ミラー等を用いることにより、印字面のオーバーラップ領域からのつなぎ開始点、つなぎ終了点と同等の信号を検出できる等価の位置のところに配置してもよい。
さて、信号４は走査終了点信号で、図２のＥＮＤ原点検出素子３５２からの信号である。なお、つなぎ開始信号やつなぎ終了信号を発生するセンサーは、印字媒体が装着されるとレーザ光を受光できなくなるので、印字媒体を装着されていない状態で使用される。また、以下の説明で、走査開始点信号と走査終了点信号との間の時間をｔ、つなぎ開始点信号とつなぎ終了点信号との間の時間をＴとしている。このような関係であるセンサーからの信号を得ることで、各走査ユニットの実際の補正値を設定することができることを以下で説明する。
【００１１】
図４において、走査方向と直角方向（副走査方向）に移動している印字媒体５１０が、印字される位置で変形していることがある。この変形は印字媒体が膨らみ凸となる場合と、へこみ凹となる場合がある。このような変形が上述の単位光ユニットの走査のつなぎの箇所で起こると走査の長さが変わることになり、走査がとぎれたり、２重に走査されて線の太さが変わったりすることになる。図６（ａ）は、ユニット１とユニット２のオーバーラップ領域で印字媒体にへこみができ、ユニット１とユニット２の印字領域が重なり、２重に走査されてしまうことを示している。これを検出するためには、へこみ部分の深さ（又は、ふくらみ部分の高さ）ΔＬを検出する必要がある。図６（ｂ）は、印字媒体の変形を検出するためのセンサーを示している。
図６（ｂ）において、位置Ａにある被計測物８１２が、位置Ｂになったときの距離Ｌを計測するために、レーザー光源８１０からの光が被計測物８１２で反射した光を、対物レンズ８１４，ＣＣＤ８１６等の受光部で受けて、その変化Ｌ２を検出している。これにより、へこみ部分の深さ（又は、ふくらみ部分の高さ）ΔＬを計測することができる。このようなセンサーを、例えば、図４における取り付け台５２０の走査装置が取り付けられている手前のオーバーラップ領域上に配置して、走査を行う前にオーバーラップ領域の印字媒体の変形を検出するようにする。
なお、この計測に用いているレーザー光は、印字媒体が感光物質である場合、感光波長以外のものを用いる必要がある。
【００１２】
（制御動作）
図７は、各走査ユニットごとの制御と全体の制御との関係を示す機能ブロック図である。全体の制御を行う部分としては、ポリゴン・モータ制御部６１０，画像処理部６２０，印字媒体制御部６３０，印字媒体変動検出部６４０，つなぎ点検出部６５０がある。印字媒体変動検出部６４０は、上述の図６で説明した印字媒体の変形を検出している。つなぎ点検出部６５０は、上述の図５で説明したつなぎ点の開始信号および終了信号を出力している。これらの検出部６５０の構成は、図８に示されているように、フォト・ダイオード７４２でレーザ光を検出し、その信号を増幅器７４３で増幅した後、パルス変換器７４４で一定の幅のパルス信号として出力している。
各走査ユニットごとの制御を行う走査ユニット制御部７００としては、印字画像信号制御部７１０，ビデオクロック遅延部７２０，ビデオクロック発生部７３０，走査開始点検出部７４０，走査終了点検出部７６０，ミラー位相面検出部７８０がある。走査開始点検出部７４０および走査終了点７６０は、図２におけるＴＯＰ原点検出素子３５４およびＥＮＤ原点検出素子３５２からの検出信号である走査開始点信号および走査終了点信号（図５（ａ）参照）を出力している。これらの検出部もまた、図８に示した構成を有している。また、ミラー位相面検出部７８０は、図２における面検出光センサーからの信号を出力しており、各走査ユニットのポリゴン・ミラー反射面の位置を検出している。
【００１３】
この図７の機能ブロック図や図２〜図６の構成を示す図を用いて、走査ユニット等に対する制御動作を説明する。
図７において、ポリゴン・モータ制御部６１０では、各走査ユニットのポリゴン・ミラーを回転しているモータを制御することにより、ポリゴン・ミラーの回転数とポリゴン・ミラーの反射面の位置（位相）を制御している。ポリゴン・モータ制御部６１０は、モータに設置されている回転速度センサーからの信号により、各走査ユニットのポリゴン・ミラーの回転が同一となったことを検出すると、ミラー位相検出部７８０からのポリゴン・ミラーの反射面の位相検出信号により、全ての走査ユニットのポリゴン・ミラーの反射面がほぼ同じであるかを検出する。位相がずれていた場合には、モータを制御して位相を合わせる。
この様にして、各走査ユニット間の同期が取れるようになると、画像処理部６２０は、印字データを印字順に展開し、レーザー・ダイオードの数に対応した走査線を各走査ユニットそれぞれに対応した信号に分け、それらの信号を同時に各走査ユニットの印字画像信号制御部７１０に送出する。例えば、図２に示したように３個のレーザー・ダイオードを用いている場合は、３本の走査線分の画像信号を各走査ユニットに送出する。
この信号は、各走査ユニットのそれぞれのレーザー・ダイオード３２０に送られ、これから発生するレーザー光を変調させる。今レーザー・ダイオード３２０から出たレーザー光は、コリメーター・レンズ３２１で平行光となり、ビーム・スプリッタ３２２で直角に曲げられ、シリンドリカル・レンズ３２３を通過し、反射ミラー３２４でポリゴン・ミラー３３０の反射面に向かう。そして、ポリゴン・ミラー３３０はレーザー光を振って、ｆθレンズ３９４を通過し、シリンドリカル・レンズ又はトーリック・レンズ３９６で収束し、結像面に結像させて印字媒体に画像が印字される。
【００１４】
（ビデオクロック周波数）
１つの印字ユニットが印字媒体上に受け持つ印字を行う時間Ｔは、各走査ユニット制御部７００のビデオクロック発生部７３０で発生するビデオクロック周波数をｆとすると
Ｔ＝（１／ｆ）×ＤＯＴＳ
となる。ＤＯＴＳは走査線上のドット数を表す。
ビデオクロック周波数が一定とすると、走査開始点と走査終了点間の時間ｔとＴは次のような関係となる。ミラー面のジッタ等があり、ｔが長くなる即ちミラーの走査速度が遅くなると、時間Ｔは変わらないため、印字媒体上の印字される走査線の長さが短くなり、走査ユニット間の走査線はつながらなくなる。逆にｔが短くなる即ちミラーの走査速度が速くなると、印字される走査線の長さは長くなり、走査ユニット間の走査線は重なってしまう。
したがって、面のジッタ等があっても印字媒体上の印字される走査線の長さを一定にするためには、ｔの変動に対応してビデオクロックの周波数を変化させ、走査する時間を変化させるようにすればよい。
【００１５】
（面ジッタの補正）
印字媒体上の各走査ユニットが印字する走査線の長さを一定にするためには、上述したように、ｔの変動に対応してビデオクロックの周波数を変化させ、走査線を走査する時間を変化させるようにする必要がある。しかしながら、このビデオクロック周波数の補正は、ビデオクロック発生部７３０で、走査開始点信号，走査終了点信号等を用いて行っている。このビデオクロック発生部７３０の動作を、図９を用いて詳しく説明する。図９はビデオクロック発生部の構成を詳細に示した機能ブロック図である。
図９において、ｉ番目の走査ユニットで、各ミラー面ごとに発生する走査開始検出信号は、カウンタ７３９でカウントされており、このカウンタ７３９は、カウント値をミラー位相面検出信号によりリセットする。これで、このカウンタ７３９のカウント値は、位相面検出信号を基準としてミラー面を特定することができる。
面間ジッタの補正を説明する。走査開始点検出信号から走査終了点検出信号までの走査時間ｔを、クロック発生器７３４からの基準クロックを使って、カウンタ７３５でカウントしている。
いま、ｉ番目の走査ユニットのビデオクロック周波数をｆ_ｉｋとしたとき、このｆ_ｉｋに対応した開始点と終了点間の時間をｔ_ｉｋとする。なお、ｋはポリゴン・ミラー３３０のミラー面（１〜ｎ）を表し、ｆ_ｉ１、ｔ_ｉ１は、ｉ番目の走査ユニットのミラー面１の値に対応する。
図９において、このある面ｋのｆ_ｉｋを発生させる数値が初期値ｆ_ｉ０として、各レジスタ７３８にセットされている。このような関係においてｔ_ｉｋの変動に対し、次で説明する補正が行われる。
（１）まず、カウンタ７３５により開始点と終了点間の時間ｔ_ｉｋを計測する。
（２）演算部７３６にて、レジスタ７３８のある面に対応するレジスタｋに保存されているｔ_ｉ０とｔ_ｉｋとの差をみる。
（３）同じなら何もしない。
（４）差がある場合、レジスタ７３８に新たな数値をセットしてｆ_ｉｋをかえ、走査線の長さを常に一定に保つようにする。たとえばｔ_ｉｋより大きくなったときｆ_ｉｋを小さくするように、ｔ_ｉｋより小さくなったときｆ_ｉｋを大きくするように補正する。
（５）上述の補正は各面ごとに行われる。
なお、ｆ_ｉ０は、開始点終了点間の距離、モータ回転数、レンズの焦点距離、印字媒体上の走査線の長さ、印字ドット数（解像度）などにより、各面ごとに初期値としてあらかじめ求められ、関係づけられている。
この様にして、演算部７３６によりレジスタ７３８にセットされた発振周波数値は、カウンタ７３９からのミラー面選択信号によりデータ・セレクタ７３１で選択されて、デジタル／アナログ変換器７３２でアナログ値に変換して、ＶＣＯ７３３により印字ミラー面に対応したビデオクロックを発生する。
この各面ごとの初期値は、ポリゴン・ミラーのミラー面により検出される走査開始点信号と走査終了点信号を用いて得ることができる。すなわち、ビデオクロック周波数補正における初期値は、図９におけるつなぎ開始点からつなぎ終了点までの時間をカウンタ７３７で計測したときの時間を用いて、レジスタ７３８に得ることができる。この時間は、媒体に対する走査線を直接計測しているため、媒体上で必要なドット数に対応するビデオ周波数を正確に求めることができる。この場合の補正は、閉ループ制御で行え、クロック周波数を変化させながら時間を計測することで最適な値に収束させることができる。
なお、実際の印字媒体は検出センサーの測定位置とは、若干のずれが生ずることがある。この場合、ここで計算した値に、ずれの量に匹敵する係数をかけることで、印字媒体面での誤差を軽減することができる。
【００１６】
（ビデオクロック発生回路）
図９のデータ・セレクタ７３１，Ｄ／Ａ変換器７３２，ＶＣＯ７３３で構成しているクロック発生の構成を、図１０に示すＰＬＬ（フェーズ・ロック・ループ）回路による周波数シンセサイザに置換することもできる。図１０において、発振器７９２からの信号と、データセレクタ７３１でレジスタ７３８からの値を選択して可変分周器７９５にセットし、ＶＣＯ７９６からの信号をその値で分周してから位相比較器７９３で比較して、その出力をローパス・フィルタ７９４を介してＶＣＯ７９６に戻している。これにより、データセレクタ７３１で選択したレジスタ７３８からの値により、ＶＣＯ７９６の発振周波数（ビデオクロック）を制御している。
【００１７】
（つながり補正）
走査ユニット間の印字を行う走査線のつながりは、ビデオクロックの遅延量を変更することで補正される。この補正は、印字媒体の位置に、図５（ｂ）等に示したつなぎ点検出のセンサーからの信号により行われる。つなぎ点検出のセンサーは各走査ユニットの走査線のスタート位置に取り付けられている。これらからの信号により遅延量は、図７のビデオクロック遅延部７２０で補正される。
まず、図１１を用いて、各走査ユニット間の走査のつながりを説明する。
図１１（ａ）において、各走査ユニット間の走査時間Ｔが同じ場合を説明する。図１１（ａ）は、各走査ユニットで同じドット数を走査する場合であり、通常の走査である。この場合で例えば、図１１（ａ）（１）に示すように、走査ユニットが全体的に左側によるよう走査されていることが検出されると、図１１（ａ）（３）に示すように、各走査ユニット全体を右にずらすのと同様に走査を制御する必要がある。また、図１１（ａ）（２）に示すように、各走査ユニットが全体的に右によって走査されていることが検出されると、同様に各走査ユニット全体を左にずらすのと同様に走査を制御する必要がある。これは全体的にずれた場合で説明しているが、走査ユニット間で走査線が重なっている部分がある場合でも、この走査ユニット間で同様に走査をずらす必要がある。この走査の制御をビデオクロックの遅延で行っている。
また、図１１（ｂ）で示すように、各走査ユニット間で異なる走査時間Ｔを有するように制御することも可能である。これは、各走査ユニットで異なるドット数（異なる長さ）を走査することを意味している。このように制御するのは、各走査ユニットの走査線のつながる点が、副走査の方向で直線にならないように、例えば走査ごとにランダムとなるように制御するためである。走査のつながる点が直線となると、わずかにつながる部分に誤差がある場合に目立つ。このつながる部分を走査線ごとに数ドット分ランダムにずらすことで、これを防ぐことが可能となる。このように走査のつながりを制御するためには、走査ユニットへの画像信号の分割を、このつながりの制御に合わせて走査線の長さに従って、分割する必要がある。
なお、この様なつながる点が副走査方向に直線にならないように制御することは、各走査ユニット間の走査時間Ｔが同じでもできる。これは、図１１（ａ）において、それぞれオーバーラップ領域でのつなぎ開始点（つなぎ終了点）の位置を（１），（２），（３）に示されているように、例えば走査するごとに変化させるのである。これはビデオクロックの遅延により行うことが可能である。
このつながりの制御を行うビデオクロック遅延部７２０は、図１２に詳しい構成が示されている。以下、図１２に示した回路により、つながり補正の制御動作を説明する。
（１）ポリゴン・ミラー側に取り付けられたＴＯＰ原点検出素子３５４からの走査開始点信号から、走査線のスタートとなるつなぎ開始点信号までの時間を、カウンタ７２２で計測する。
（２）演算部７２３では、カウンタ７２２からの値から、ドット・クロック数の単位の遅延量と、さらに小さな遅延をおこなうディレーライン７２８の遅延量選択値とを演算して、その値をレジスタ７２５および７２６にセットする
（３）ビデオクロック数をカウントするカウンタ７２４の値が、レジスタ７２５にセットした値となると、ゲート７２７を開きビデオクロックをディレーライン７２８に入力し、ディレーライン７２８はレジスタ７２６に設定した量の遅延を行って、ビデオクロックを出力する。
これにより、レジスタ７２５およびレジスタ７２６に設定した遅延量に応じて遅延されたビデオクロック信号が出力される。
図１１（ａ）に示したように各走査ユニット間の走査のつながりを補正するためには、レジスタ７２５，７２６へ設定してビデオクロックの遅延量を決定することを、印字を行う直前など、媒体が無い状態の任意のタイミングで行えばよい。
また、ランダムにつながりを制御するためには、遅延制御と同様に初期値を設定した後、例えば走査ごとにレジスタ７２５とレジスタ７２６とに設定する値を変化させる必要がある。これは、図１２において、画像処理部６２０からの走査線のつながり変化に対応したつながり補正信号を演算部７２３に入力して、レジスタに設定する値を変化させることで行うことができる。
【００１８】
上述では、遅延回路を用いてビデオクロックを遅延させることで、走査線のつながり位置を制御することを説明したが、各走査ユニットごとの印字画像信号制御部７１０内に設けられている、各走査ユニットの画像信号を格納するメモリに対して、画像処理部６２０から送る画像信号を制御することでも行うことができる。このことを図１３を用いて説明する。
図１３は、各走査ユニットの印字範囲と各ユニットの印字画像信号制御部７１０に設けられたメモリとの関係を示した図である。図１３において、ユニット１〜ユニット４は、それぞれの印字範囲を印字しているとする。各ユニットに設けられたメモリは、レーザー・ダイオードの個数に応じた走査線の数に対応して、その印字範囲を印字するための画像信号を格納できるとともに、オーバーラップ部分の画像信号も格納できる容量を有している。印字画像信号制御部７１０はメモリからの画像信号を読み出して、この信号によりレーザー・ダイオード３２０の出力を変調することにより印字媒体上に印字している。
この各メモリに格納される画像信号は、画像処理部６２０から各ユニットの印字画像信号制御部７１０に対して送られている。画像処理部６２０から各ユニットに送られる画像信号は、
無印字のデータ＋印字範囲の画像信号＋無印字のデータ
という構成を有している。「無印字のデータ」はレーザー・ダイオードの出力をオフして、印字しないようにするためのデータであり、画像処理部６２０が付加している。「印字範囲の画像信号」の前後の「無印字のデータ」の長さを制御することにより、各ユニット間の走査線のつなぎ位置を制御することができる。この制御は、ビデオクロック遅延部７２０へ入力している信号を画像処理部６２０に入力して、この信号により付加する「無印字のデータ」の長さを決定することで行われる。
【００１９】
（媒体変動の補正）
媒体の変動は、図６（ｂ）に示した媒体変動検出部からの信号により、誤差を計算して、この誤差により、クロックの遅延量と、ビデオクロック周波数を変化させて補正している。
誤差ａは、へこみ部分の深さ（ふくらみ部分の高さ）をΔＬとし、走査するレーザーの角度をθとすると、ａ＝ｔａｎθで求めることができる。この誤差ａを補正する必要がある。これは、まず、ビデオクロックの遅延量により補正するために、図１２に示すように、演算部７２３へ入力される印字媒体変動信号の値に応じて、レジスタ７２５，７２６への設定値を補正する。
この遅延量で制御できない程度に変動量ΔＬが大きい場合、例えば変動量がオーバーラップ領域より大きい場合、このときは、ビデオクロック周波数を変化させることで補正を行っている。これは、図９に示すように、演算部７３６へ入力される印字媒体変動信号の値に応じて、各レジスタ７３８への設定値を補正することで行っている。
【００２０】
＜まとめ＞
本発明の上述した実施形態においては、例えば、ほぼ８０ｍｍ程度の走査幅とした小型の走査ユニットを、印字媒体の端から端まで複数個並べて光走査装置を構成し、分割して同時に走査できるようにしている。この場合の１走査ユニットの走査するドット数としては、例えば８０００ドット程度である。
各々の走査ユニットは、走査幅を小さくしているため、レーザー光のスポット径を小さくでき、かつ光学系がコンパクトなため安価に実現できると共に、走査光学系の走査レンズの焦点距離を短くすることができ、高精度が実現できる。走査用レンズの焦点距離が小さくなるため、焦点距離に反比例する、ミラー回転用のモーターのジッター性能も大幅に良くすることが可能となり、高精度を低価格で達成できる。走査ミラーを小型化することができるので、モーターの回転数も高速化でき、高精度で高速な印字が可能となる。また、どのような大サイズとなっても走査ユニットを増やすことで対応できる。
このように複数の走査ユニットを用いる場合、それぞれの走査用のポリゴン・ミラーは同期して回転する必要があると共に、各々の走査ユニットの走査開始を同期させる必要がある。すなわち、印字用データは制御回路によって、レーザー・ダイオードの数に対応した走査線分がそれぞれの走査ユニット用に分割されて送られてくるが、各ポリゴン・ミラーの走査位置やポリゴン・ミラーの回転数がバラバラだと走査線を正確に再現することができない。そのため、本発明の実施形態においては、例えば、各走査ユニットのポリゴン・ミラー反射面が一定方向に向いたことを検出するセンサーを設置し、すべての走査ユニットのポリゴン・ミラーの反射面がほぼ同じに走査できるようにして、各ポリゴン・ミラーの走査開始を同期するようにしている。
各走査ユニットは、走査機構を全て本体部内に包含しているので、単体としても機能することから、小型の同一ユニットを大量に生産することにより、低コスト化が可能となる。又、走査ユニットの一つが故障しても、走査ユニットは全てほぼ同一なので、交換することで、メンテナンス性も良好に保たれる。また、走査ユニットの本体部に原点検出センサーなど、走査に関係することを全て含んだので、結像レンズ部を完全に分離することを可能にでき、仕様の異なる種種の装置に簡単に組替えることで対応できる。
また、印字媒体により出力が変化する印字走査用レーザーと原点検出用レーザーとを分離しているために、光量が一定である原点用レーザーにより、原点検出センサーの出力信号が安定するので、常に正確に原点を検出することができる。
副走査方向の走査のつなぎには、各走査ユニットごとに調整できるように、各走査ユニットごとに姿勢制御機構部を設けている。これを用いて、各走査ユニットごとに走査線の傾きや、走査線の上下の位置を調整することができる。
【００２１】
＜他の実施形態＞
以上の説明では1例としてポリゴン・ミラー、レーザー・ダイオードを用いる場合を説明したが、ポリゴン・ミラーの代わりに平面鏡を用い、レーザー・ダイオードの代わりにガス・レーザー等を用いてＡＯＭ（超音波光変調素子）などで光を変調させるようにしても全く同様に構成できる。
図３や図４では、走査ユニットを横一列に並べる例を示しているが、例えば、図１４に示すように、走査ユニット２１２，２２２，２３２，２４２，２５２を副走査の方向にずらせて設置することも可能である。図１４（ａ）は上から見た図で、図１４（ｂ）は斜視図である。図１４（ａ）に示されているように、各走査ユニットは、副走査の方向にずらして設置するとともに、各ユニットが重なるように配置している。このように構成した場合、結像レンズから射出する光束は、印字媒体に垂直に結像するようなテレセントリックな結像の構成をとることができる。このような結像をする構成とした場合、前後のずれ（凹凸）は問題とならず、印字媒体の凹凸検出は必要がない。
なお、この場合、つなぎ点検出のためのセンサーは、図５に示すようにつなぎ点開始と終了とを兼ねることができず、それぞれ設ける必要がある。
また、以上の説明では、印字媒体が平面上で移動する出力機の場合を例にして説明してきたが、他の方式例えば、外面ドラム方式にも応用できることはあきらかである。すなわち、図１５に示すように、外面ドラム９００の外側に、走査方向がドラムの中心軸と同じ方向になるように複数の走査ユニット２１０，２２０，２３０，２４０を配置すれば、ドラムの1回転で出力が可能となり、走査部分が安価に構成できる。
上述した光走査装置は、媒体に対する印字ばかりではなく、例えば強いレーザー光により材料に対して加工を行う場合等にも適用することができる。
【００２２】
【発明の効果】
上述した本発明の複数の走査ユニットを組み合わせる構成により、大サイズの印字媒体を扱える、スポット径の小さな、高精度で高速な出力機を構成することが可能である。
また、走査ユニットは、走査ユニット本体部と結像レンズとが互いに交換可能に構成されているため、汎用性の高い光走査ユニットとなっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】走査モジュールが複数ある走査装置の例を示す図である。
【図２】本発明の１実施形態である走査ユニットの光学系の平面図を示す図である
【図３】走査ユニットを複数組み合わせて走査装置を構成した図である。
【図４】走査装置を組み込んだ出力装置の全体的なシステム構成を示す図である。
【図５】センサーからの信号のタイミングを示す図である。
【図６】媒体の凹凸の検出を説明する図である。
【図７】走査装置の制御システムの機能ブロック図である。
【図８】センサーからの信号を得るためのブロック図である。
【図９】ビデオクロック発生部のブロック図である。
【図１０】クロックを発生させるための他の構成を示す図である。
【図１１】オーバーラップ領域の使い方と走査時間との関係を示す図である。
【図１２】ビデオクロック遅延部の構成を示すブロック図である。
【図１３】各走査ユニットの印字範囲と各ユニットに設けられたメモリとの関係を示した図である。
【図１４】走査ユニットの他の配置構成を示す図である。
【図１５】出力装置の他の構成を示す図である。
【符号の説明】
１００走査装置
１１０，１２０，１３０走査モジュール
１１１，１２１，１３１偏向ユニット
１１２，１２２，１３２ミラー
１１３，１２３，１３３走査ミラー
１１４，１２４，１３４レンズ・ユニット
１１７，１２７，１３７走査線
２００走査ユニット
３００走査ユニット本体部
３１０原点用レーザー・ダイオード
３１３，３１５，３１６，３１７反射ミラー
３１４原点用レンズ
３２０印字レーザー・ダイオード
３２１コリメーター・レンズ
３２２ビーム・スプリッタ
３２３シリンドリカル・レンズ
３２４反射ミラー
３３０ポリゴン・ミラー
３３２ポリゴン・ミラー・モーター
３５２ＥＮＤ原点検出素子
３５４ＴＯＰ原点検出素子
３５６面検出光センサー
３６０姿勢制御機構部
３９０結像レンズ部
３９４ｆθレンズ
３９６トーリック・レンズ又はシリンドリカル・レンズ
４００結像面
４１２，４１４，４１６オーバーラップ印字領域
４２１，４２２，４２４，４２６，４２８センサー
５００出力機
５１０印字媒体
５２０取り付け台
５６０設計ＣＡＤシステム
５７０編集ＲＩＰシステム
６００マルチライン・インターフェース
６１０ポリゴン・モーター制御部
６２０画像処理部
６３０印字媒体制御部
６４０印字媒体変動検出部
６５０つなぎ点検出部
７００走査ユニット制御部
７１０印字画像信号制御部
７２０ビデオクロック遅延部
７３０ビデオクロック発生部
７４０走査開始点検出部
７６０走査終了点検出部
７８０ミラー位相面検出部
８１０レーザー光源
８１２被計測物
８１４対物レンズ
９００印字ドラム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a computer-to-plate (hereinafter abbreviated as CTP) output machine that outputs a printing plate used for printing, a plotter that outputs CAD output for a printed circuit board on a film, and printing The present invention relates to an optical scanning device used in a photosetting machine that outputs a composition.
[0002]
[Technical background]
In the printing industry, there is now a popular system called CTP, which prints data from a typesetting editor directly on a printing plate (offset plate, etc.) and eliminates the need for film and other photosensitive materials. I'm starting.
The exposure in these CTP output machines is based on the relative movement between the plate material and the scanning light source.
1) Internal drum system
A method in which the plate material is fixed to the inner surface of the drum, and the laser beam emitted from the laser is scanned in the plate material direction with a scanning mirror that rotates at high speed while moving in the central axis direction inside the drum.
2) External drum system
A method in which a plate material is fixed to the outer surface of the drum, and scanning is performed with the rotation of the drum and the movement of the drum in the direction of the rotation axis, or laser light that moves parallel to the rotation axis
3) Planar scanning method
A system in which laser light is scanned by one scanning mirror and the plate material is fixed and the laser beam to be scanned is moved in parallel to the plane, or the laser beam to be scanned is fixed and the plate material is moved in a plane.
It is classified as such. In many cases, only one laser beam scanning module is used in these methods.
[0003]
There is also a scanning device 100 that uses a plurality of scanning modules configured as shown in FIG. In the scanning device 100 shown in this figure, the scanning path is composed of a plurality of scanning lines 117, 127, and 137. The scanning modules 110, 120, and 130 are assigned to these scanning lines. The scanning modules 110, 120, and 130 include scanning mirrors (polygon mirrors) 113, 123, and 133 and lens units 114, 124, and 134 for scanning. The scanning module modulates the laser light incident on the print data by the deflection units 111, 121, 131, and then enters the scanning mirrors 113, 123, 133 by the mirrors 112, 122, 132, and the lens unit 114. , 124, and 134, the scanning lines become scanning lines 117, 127, and 137, respectively. The scanning lines 117, 127, and 137 are scanned in this order to form a scanning path. Sensors 118, 128, 138, and 148 for detecting the intersection of the start point and the end point on the printing surface of the scanning line are provided, and the intersection between the end point of one scanning line and the starting point of the next scanning line is monitored and deflected. The units 111, 121, and 131 are controlled to form one line. As shown in FIG. 1, the sensors 118, 128, 138, and 148 for detecting the intersection are installed between the scanning modules and in front of the printing surface.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the method of printing by moving the plate material on a plane and scanning with laser light in the direction perpendicular to the moving direction with one polygon mirror etc., the scanning width is too large due to the huge optical system etc. In addition, since the optical path becomes longer and the spot of the laser beam becomes larger due to the enlargement of the optical system, it is unsuitable for large-sized output machines such as A1 and A0. That is, if the distance between the polygon mirror and the printing plate is reduced and the scanning angle is increased, the spot diameter of the laser beam is different at the center and end of the scanning, so that the optical system for correcting this does not become large. On the contrary, if the scanning angle is reduced by increasing the distance between the polygon mirror and the plate material, the optical path length increases, the apparatus becomes larger, and the spot diameter of the laser beam is reduced as described above. It becomes difficult. Further, in order to increase the scanning speed, it is necessary to rotate the polygon mirror at a high speed, but this is difficult with a large polygon mirror.
In addition, a scanning apparatus using a plurality of scanning modules in order to reduce the scanning angle is conventionally a method of sequentially scanning with the scanning modules, and it cannot be said that the scanning time per scan is short.
As described above, the conventional output device is expensive because the device becomes large and the mechanism becomes complicated as the output becomes large, and the high accuracy is required. Moreover, even if it divided into several scanning, the scanning time was not shortened.
Therefore, an object of the present invention is to provide a scanning device capable of handling a large-size plate material, having a small spot diameter, a high-accuracy and high-speed output machine, and a highly versatile optical scanning unit. That is.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the present invention provides an optical scanning device in which a plurality of scanning units are arranged, wherein the scanning unit includes a scanning unit main body, an imaging lens unit,But,Between the scanning unit body parts and between the imaging lens partsThe scanning unit main body is configured to be replaceable, and includes a laser light source modulated by an image signal, a lens for collimating light from the laser light source, a scanning mirror for scanning a light beam emitted from the lens, A motor for rotating the scanning mirror, a rotation sensor for detecting the rotation speed of the motor, a mirror surface detection sensor for detecting the scanning mirror phase, and an origin sensor for detecting a scanning start point and an end point;SaidThe imaging lens unit isscanningA signal from each of the sensors including a lens for forming a light beam from a mirror, and including image processing means for dividing and transmitting an image signal corresponding to each scanning unit to the plurality of scanning units. And a control unit for controlling scanning byThe scanning unit is arranged so as to be shifted in the sub-scanning direction (perpendicular to the scanning direction), and the imaging lens unit performs telecentric imaging that forms an image perpendicular to the print medium,The plurality of scanning units perform scanning simultaneously under the control of the control unit.YouThe
  As described above, since the origin sensor is provided in the scanning unit main body, and the scanning unit main body and the imaging lens are configured to be separately replaceable, an appropriate imaging lens corresponding to the scanning target is provided. The unit can be used, and the mounting of the scanning unit is simplified.
  By using this optical scanning device, it is possible to configure a high-accuracy and high-speed output machine with a small spot diameter that can handle large-size printing media.
  There are a plurality of laser light sources modulated by the image signal of the scanning unit main body, the image processing means divides the image signal according to the plurality of laser light sources, and the plurality of scanning units are connected to the control unit. It is also possible to adopt a configuration in which scanning is performed simultaneously by a plurality of scanning lines under control. With this configuration, scanning can be performed quickly.
  Further, since the scanning unit main body can further include a laser light source for the origin sensor, it is not necessary to use a laser whose output changes according to the scanning target for origin detection, and a stable origin output signal can be generated. Obtainable.
  The control unit includes, for each of the plurality of scanning units, a video clock generation circuit that variably generates a video clock frequency based on a signal from an origin sensor that detects the scanning start point / end point. The length can be adjusted.
  Further, an attitude control mechanism having a tilt mechanism for adjusting the inclination of the laser scanning line and an optical axis height adjusting mechanism for adjusting the vertical position of the laser scanning line for each of the plurality of scanning units. , The inclination and height of the scanning line can be adjusted for each scanning unit.
  The plurality of scanning units are arranged so that regions that can be scanned with each other overlap, and in a region where scanning between the scanning units overlaps or an equivalent position,The start and end of the connecting pointA sensor for detecting scanning is disposed, and the control unit is connected to a connection point from the sensor.Start and end ofBy controlling the scanning connection position of each scanning unit based on the detection signal, it is possible to match the scanning line connections of adjacent scanning units.
  The control unit includes a video clock delay circuit for adjusting the horizontal position of the laser scanning line for each scanning unit, and the scanning connection position of each scanning unit is determined by the delay amount of the video clock delay circuit. It is good to do by controlling.
  The control unit has a memory for storing an image signal to be printed by the scanning unit for each scanning unit, and the capacity of the memory is a capacity capable of storing an image signal of a portion where scanning is overlapped, When the image processing unit divides and sends the image signal to each unit, the image processing unit can add a signal that does not perform printing, and controls the connection position of each scanning unit by the added signal that does not perform printing. You can also
  The control unit can make the connecting position of the laser scanning lines inconspicuous by controlling the connection position of the scanning lines to be changed.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of one scanning unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a front view. In FIG. 2, a scanning unit 200 includes a scanning unit main body 300 including a light source and a scanning system, an imaging lens unit 390 including an fθ lens system for imaging the scanned laser light on an imaging scanning surface, and The posture control mechanism unit 360 is configured.
The imaging lens unit 390 includes an fθ lens 394 and a cylindrical lens or toric lens 396. The laser light passes through these two parts and reaches the image plane 400. The scanning unit main body 300 and the imaging lens unit 390 are coupled so as to be removable.
The attitude control mechanism unit 360 has a tilt mechanism for adjusting the inclination of the scanning line by the laser beam and an optical axis height adjusting mechanism for adjusting the vertical position of the scanning line by the laser beam.
[0007]
<Scanning unit body>
The scanning unit main body 300 includes a laser diode 320 that generates laser light for printing, an LD collimator lens 321, a beam splitter 322, a cylindrical lens 323, a reflection mirror 324, a polygon mirror 330, and a polygon mirror. A motor 332 for rotation is included. These form an optical scanning system for printing. In this embodiment, three printing lasers 320 are prepared and are slightly shifted up and down, so that scanning is performed simultaneously with three laser beams as shown in FIG. As a result, printing can be performed three times faster than when one laser beam is used. The number of printing lasers 320 to be installed can be arbitrarily selected according to the printing speed. The three laser beams from the three printing lasers 320 change their paths at right angles by the beam splitter 322, pass through the cylindrical lens 323, and enter the polygon mirror 330 by the reflection mirror. The polygon mirror 330 is rotated by a motor 332. As a result, the incident laser light is reflected by one of the surfaces forming the polygon and is shaken in the lateral direction so that a scanning operation can be performed.
In order to detect the origin of scanning, the scanning unit main body 300 includes mirrors 316 and 317 and reflection mirrors 313 and 315 for directing light from the origin laser diode 310 and the polygon mirror 330 to the origin detection element. 352 and 354 are installed. At the start of scanning (when the laser beam comes down in FIG. 2A), the laser beam of the origin laser diode 310 is incident on the reflection mirror 316 from the polygon mirror 330, and the laser beam is reflected. The light is reflected by the mirror 316, reaches the TOP origin detection element 354 from the reflection mirror 317, and the scanning start point is detected. At the end of scanning (when the laser beam comes to the upper side in FIG. 2A), the laser beam of the origin laser diode 310 returns to the reflection mirror 324, so that the laser beam is reflected by the reflection mirror 313 and the origin lens. 314 reaches the END origin detection element 352 via the reflection mirror 315, and the end point of scanning is detected.
In order to synchronize the surface of the polygon mirror or the like, a reference mark written on the polygon mirror 330 is detected once per rotation by a surface detection light sensor 356 in which a light emitting element and a light receiving element are integrated. Thereby, the phase (position) of the polygon mirror can be detected. In the scanning unit of the embodiment, a DC brushless motor having a rotation speed detection sensor using a Hall element is used as a motor for driving the polygon mirror.
When the scanning unit is configured in this manner, the distance from the polygon mirror 330 to the imaging plane 400 can be short, the spot diameter of the laser beam at the center and the end of the scan becomes almost the same, and the spot of the laser beam The diameter can also be easily reduced. Since the scanning angle is small, the optical system is naturally small and can be constructed at low cost. In addition, since the scanning unit main body 300 includes everything related to scanning, such as an origin mechanism, the imaging lens unit 390 can be completely separated, and can be easily rearranged into various types of apparatuses having different specifications. It can respond.
[0008]
<Scanning device>
By combining a plurality of the above-described scanning units, for example, a scanning device for a computer toe plate (hereinafter abbreviated as CTP) output device that outputs a printing plate for printing can be configured. FIG. 3 shows an example of a scanning device configured by combining four scanning units shown in FIG.
3, unit 1 210 to unit 4 240 which are the scanning units shown in FIG. 2 are installed horizontally so that adjacent scanning lines can overlap each other. Sensors 422, 424, and 426 that can detect the scanning lines are detachably installed on the imaging scanning surfaces of the overlapping portions (overlap print areas) 412, 414, and 416 where adjacent scanning lines overlap. The sensors 421 and 428 may be detachably installed on the imaging scanning surfaces at both ends of the scanning. The relationship between the attachment position of the rotating magnet of the DC motor and the polygon mirror and the reference mark position is the same in all the scanning units.
With the scanning device having such a configuration, each scanning unit operates at the same time, and desired printing can be performed at high speed on a medium that moves relatively in the direction perpendicular to the light scanning on the imaging scanning surface. It can be carried out.
[0009]
<Output system>
FIG. 4 shows a configuration example of an output system incorporating the above-described scanning device. In FIG. 4, an output device 500 in which a print medium 510 moves on a plane has a scanning device configured by combining a plurality of scanning units 200 installed on a mounting base 520. In such a configuration, the data from the design CAD system 560 is sent from the editing RIP (Raster Image Processor) system 570 to each scanning unit via the multi-line interface 600 and output.
[0010]
<Control system for scanning device>
Here, the control system of the scanning apparatus (in FIG. 4, the multiline interface 600) will be described in detail with reference to FIGS. This control system can be configured using a microprocessor or the like.
(Signal from sensor)
First, signals from sensors used in the control system of the scanning device will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a diagram relating to scanning-related signals, and FIG. 6 is a diagram for explaining detection of fluctuations in the print medium.
As described with reference to FIG. 3, the scanning units are arranged so that the scanning ranges overlap. FIG. 5A shows a signal for detecting the scanning timing. In this embodiment, scanning is performed by rotation of the polygon mirror 330 of the scanning unit shown in FIG. The timing corresponding to one surface of the mirror 330 is shown. Signal 1 is a scanning start point signal, and is a signal from the TOP origin detecting element 354 in FIG. Signals 2 and 3 are signals (a connection start point signal and a connection end point signal) for a certain scanning unit to start and end printing in the region where the scanning ranges overlap (overlapping print region). Are signals from the sensors 421, 422, 424, 426, and 428. This sensor arrangement is also shown in FIG. As shown in FIG. 5B, the connection start point detection for the scanning unit n is simultaneously the detection of the connection end point for the scanning unit n-1. Therefore, by adding a sensor that starts n + 1 connection point detection to unit n, it is possible to obtain apparent connection start point signals and connection end point signals for n unit units. Note that these sensors do not necessarily have to be placed on the print surface.If the sensor cannot be placed on the print surface, the connection start point and the link end point from the overlap area of the print surface can be obtained by using a mirror or the like. You may arrange | position in the place of the equivalent position which can detect an equivalent signal.
Signal 4 is a scanning end point signal, and is a signal from the END origin detection element 352 in FIG. Note that a sensor that generates a connection start signal and a connection end signal cannot receive laser light when a print medium is attached, and is used in a state where no print medium is attached. In the following description, the time between the scanning start point signal and the scanning end point signal is t, and the time between the connection start point signal and the connection end point signal is T. It will be described below that an actual correction value of each scanning unit can be set by obtaining a signal from the sensor having such a relationship.
[0011]
In FIG. 4, the print medium 510 moving in the direction perpendicular to the scanning direction (sub-scanning direction) may be deformed at the printing position. This deformation may cause the printing medium to bulge and become convex or concave. If such deformation occurs at the above-mentioned unit of the unit light unit, the length of the scan will change, and the scan will be interrupted, or the thickness of the line may change due to double scanning. Become. FIG. 6A shows that the print medium can be dented in the overlap area between the unit 1 and the unit 2, and the print areas of the unit 1 and the unit 2 overlap and are scanned twice. In order to detect this, it is necessary to detect the depth (or the height of the bulge portion) ΔL of the dent portion. FIG. 6B shows a sensor for detecting deformation of the print medium.
In FIG. 6B, in order to measure the distance L when the measurement object 812 at the position A reaches the position B, the light reflected from the measurement object 812 is used as the objective. The change L2 is detected by a light receiving unit such as a lens 814, a CCD 816, or the like. Thereby, the depth (or the height of the bulge portion) ΔL of the dent portion can be measured. Such a sensor is disposed, for example, on the overlap area in front of the scanning device of the mounting base 520 in FIG. 4 to detect the deformation of the print medium in the overlap area before scanning. To.
In addition, when the printing medium is a photosensitive material, it is necessary to use laser beams other than the photosensitive wavelength for this measurement.
[0012]
(Control action)
FIG. 7 is a functional block diagram showing the relationship between the control for each scanning unit and the overall control. The parts that perform overall control include a polygon motor control unit 610, an image processing unit 620, a print medium control unit 630, a print medium fluctuation detection unit 640, and a connection point detection unit 650. The print medium fluctuation detection unit 640 detects the deformation of the print medium described with reference to FIG. The connection point detection unit 650 outputs the connection point start signal and end signal described with reference to FIG. As shown in FIG. 8, these detectors 650 are configured such that a laser diode is detected by a photo diode 742, the signal is amplified by an amplifier 743, and then a pulse having a constant width is output by a pulse converter 744. Output as a signal.
The scanning unit control unit 700 that controls each scanning unit includes a print image signal control unit 710, a video clock delay unit 720, a video clock generation unit 730, a scanning start point detection unit 740, a scanning end point detection unit 760, and a mirror. There is a phase plane detector 780. The scanning start point detection unit 740 and the scanning end point 760 are a scanning start point signal and a scanning end point signal, which are detection signals from the TOP origin detection element 354 and the END origin detection element 352 in FIG. 2 (see FIG. 5A). Is output. These detection units also have the configuration shown in FIG. The mirror phase plane detector 780 outputs a signal from the surface detection light sensor in FIG. 2 and detects the position of the polygon mirror reflection surface of each scanning unit.
[0013]
Control operations for the scanning unit and the like will be described with reference to the functional block diagram of FIG. 7 and the diagrams of the configurations of FIGS.
In FIG. 7, the polygon motor control unit 610 controls the motor that rotates the polygon mirror of each scanning unit, so that the rotation speed of the polygon mirror and the position (phase) of the reflection surface of the polygon mirror are determined. I have control. When the polygon motor control unit 610 detects that the rotation of the polygon mirror of each scanning unit is the same by the signal from the rotation speed sensor installed in the motor, the polygon motor control unit 610 receives the polygon Based on the phase detection signal of the reflecting surface of the mirror, it is detected whether the reflecting surfaces of the polygon mirrors of all scanning units are substantially the same. If the phase is shifted, the motor is controlled to adjust the phase.
In this way, when the scanning units are synchronized, the image processing unit 620 develops the print data in the printing order, and the scanning lines corresponding to the number of laser diodes are signals corresponding to the respective scanning units. These signals are simultaneously sent to the print image signal control unit 710 of each scanning unit. For example, when three laser diodes are used as shown in FIG. 2, image signals for three scanning lines are sent to each scanning unit.
This signal is sent to the respective laser diode 320 of each scanning unit to modulate the laser light generated therefrom. The laser light emitted from the laser diode 320 is converted into parallel light by the collimator lens 321, bent at a right angle by the beam splitter 322, passes through the cylindrical lens 323, and is reflected by the polygon mirror 330 by the reflection mirror 324. Head to the surface. The polygon mirror 330 oscillates the laser beam, passes through the fθ lens 394, converges with a cylindrical lens or a toric lens 396, forms an image on the imaging surface, and prints an image on a printing medium.
[0014]
(Video clock frequency)
The time T during which printing performed by one printing unit on the printing medium is f, where f is the video clock frequency generated by the video clock generator 730 of each scanning unit controller 700.
T = (1 / f) × DOTS
It becomes. DOTS represents the number of dots on the scanning line.
If the video clock frequency is constant, the times t and T between the scanning start point and the scanning end point have the following relationship. When t becomes longer, that is, when the scanning speed of the mirror is slow, because there is jitter on the mirror surface, the time T does not change, so the length of the scanning line to be printed on the print medium is shortened, and the scanning line between the scanning units Will not be connected. On the other hand, when t is shortened, that is, when the scanning speed of the mirror is increased, the length of the scanning line to be printed becomes long and the scanning lines between the scanning units overlap.
Therefore, in order to make the length of the scanning line printed on the print medium constant even if there is surface jitter, the frequency of the video clock is changed in accordance with the fluctuation of t, and the scanning time is changed. You can make it.
[0015]
(Correction of surface jitter)
In order to make the length of the scanning line printed by each scanning unit on the printing medium constant, as described above, the frequency of the video clock is changed corresponding to the fluctuation of t, and the time for scanning the scanning line is set. It needs to be changed. However, the video clock frequency is corrected by the video clock generator 730 using a scanning start point signal, a scanning end point signal, and the like. The operation of the video clock generator 730 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 9 is a functional block diagram showing in detail the configuration of the video clock generator.
In FIG. 9, the scanning start detection signal generated for each mirror surface in the i-th scanning unit is counted by a counter 739, and the counter 739 resets the count value by the mirror phase surface detection signal. Thus, the count value of the counter 739 can identify the mirror surface with reference to the phase surface detection signal.
The correction of interplane jitter will be described. The counter 735 counts the scanning time t from the scanning start point detection signal to the scanning end point detection signal using the reference clock from the clock generator 734.
Now, let the video clock frequency of the i-th scanning unit be f_ikWhen this f_ikThe time between the start point and end point corresponding to_ikAnd Here, k represents the mirror surface (1 to n) of the polygon mirror 330, and f_i1, T_i1Corresponds to the value of the mirror surface 1 of the i-th scanning unit.
In FIG. 9, f of this surface k_ikIs the initial value f_i0Is set in each register 738. In this relationship, t_ikThe correction described below is performed for the fluctuation.
(1) First, the time t between the start point and the end point is measured by the counter 735._ikMeasure.
(2) t stored in the register k corresponding to a certain surface of the register 738 in the arithmetic unit 736_i0And t_ikLook at the difference.
(3) If it is the same, do nothing.
(4) If there is a difference, set a new numerical value in the register 738 and set f_ikOn the other hand, the length of the scanning line is always kept constant. For example t_ikWhen it becomes larger f_ikT to reduce_ikWhen it becomes smaller f_ikCorrect to increase.
(5) The above correction is performed for each surface.
F_i0Is determined in advance as an initial value for each surface based on the distance between the start point and end point, the motor rotation speed, the focal length of the lens, the length of the scanning line on the print medium, the number of print dots (resolution), etc. It is attached.
In this way, the oscillation frequency value set in the register 738 by the arithmetic unit 736 is selected by the data selector 731 by the mirror surface selection signal from the counter 739 and converted to an analog value by the digital / analog converter 732. The VCO 733 generates a video clock corresponding to the print mirror surface.
The initial value for each surface can be obtained by using a scanning start point signal and a scanning end point signal detected by the mirror surface of the polygon mirror. That is, the initial value in the video clock frequency correction can be obtained in the register 738 using the time when the time from the connection start point to the connection end point in FIG. Since this time directly measures the scanning line for the medium, the video frequency corresponding to the number of dots required on the medium can be accurately obtained. Correction in this case can be performed by closed loop control and can be converged to an optimum value by measuring time while changing the clock frequency.
Note that an actual print medium may slightly deviate from the measurement position of the detection sensor. In this case, an error on the print medium surface can be reduced by multiplying the value calculated here by a coefficient comparable to the amount of deviation.
[0016]
(Video clock generation circuit)
The clock generation configuration constituted by the data selector 731, D / A converter 732, and VCO 733 in FIG. 9 can be replaced with a frequency synthesizer by a PLL (phase lock loop) circuit shown in FIG. 10. In FIG. 10, the signal from the oscillator 792 and the value from the register 738 are selected by the data selector 731 and set in the variable frequency divider 795, and the signal from the VCO 796 is divided by that value and then the phase comparator 793. , The output is returned to the VCO 796 via the low-pass filter 794. Thus, the oscillation frequency (video clock) of the VCO 796 is controlled by the value from the register 738 selected by the data selector 731.
[0017]
(Connection correction)
The connection of the scanning lines for printing between the scanning units is corrected by changing the delay amount of the video clock. This correction is performed at the position of the print medium by a signal from the connection point detection sensor shown in FIG. The connecting point detection sensor is attached to the start position of the scanning line of each scanning unit. The delay amount is corrected by the video clock delay unit 720 in FIG.
First, the connection of scanning between each scanning unit will be described with reference to FIG.
A case where the scanning time T between the scanning units is the same in FIG. FIG. 11A shows a case where the same number of dots are scanned by each scanning unit, which is normal scanning. In this case, for example, when it is detected that the scanning unit is scanned as a whole on the left side as shown in FIGS. 11A and 11A, as shown in FIGS. The scanning needs to be controlled in the same manner as shifting the entire scanning unit to the right. Further, as shown in FIGS. 11A and 11B, when it is detected that each scanning unit is scanned by the right as a whole, scanning is performed in the same manner as when each scanning unit is shifted to the left. Need to control. Although this is explained in the case of the entire shift, even when there is a portion where the scanning lines overlap between the scanning units, it is necessary to similarly shift the scanning between the scanning units. This scanning control is performed by the delay of the video clock.
Further, as shown in FIG. 11B, it is possible to control the scanning units to have different scanning times T. This means that each scanning unit scans a different number of dots (different lengths). The reason for controlling in this way is to perform control so that the connecting point of the scanning lines of each scanning unit does not become a straight line in the sub-scanning direction, for example, is random for each scanning. When the point where the scans are connected becomes a straight line, it is noticeable when there is an error in the slightly connected part. This connection can be prevented by randomly shifting the connected portion by several dots for each scanning line. In order to control the connection of the scanning in this way, it is necessary to divide the image signal into the scanning units according to the length of the scanning line in accordance with the control of the connection.
Note that such control that the connected points do not form a straight line in the sub-scanning direction can be performed even if the scanning time T between the scanning units is the same. In FIG. 11A, for example, as shown in (1), (2), and (3), the position of the connection start point (connection end point) in each overlap region is scanned. It is changed to. This can be done by delaying the video clock.
A detailed configuration of the video clock delay unit 720 that controls this connection is shown in FIG. In the following, the connection correction control operation will be described with reference to the circuit shown in FIG.
(1) The counter 722 measures the time from the scanning start point signal from the TOP origin detection element 354 attached to the polygon mirror side to the connection start point signal that starts the scanning line.
(2) The calculation unit 723 calculates a delay amount in units of the number of dot clocks from the value from the counter 722 and a delay amount selection value of the delay line 728 that performs a smaller delay, and stores the value in the register 725. And set to 726
(3) When the value of the counter 724 that counts the number of video clocks becomes the value set in the register 725, the gate 727 is opened and the video clock is input to the delay line 728. The delay line 728 is the amount of delay set in the register 726. To output the video clock.
As a result, a video clock signal delayed according to the delay amount set in the register 725 and the register 726 is output.
As shown in FIG. 11A, in order to correct the scanning connection between the scanning units, it is necessary to set the registers 725 and 726 to determine the delay amount of the video clock, immediately before printing, etc. What is necessary is just to carry out at an arbitrary timing when there is no medium.
In order to control the connection at random, it is necessary to change the values set in the register 725 and the register 726 for each scan, for example, after setting the initial value as in the delay control. In FIG. 12, this can be done by inputting a connection correction signal corresponding to the change in the connection of the scanning lines from the image processing unit 620 to the calculation unit 723 and changing the value set in the register.
[0018]
In the above description, it has been described that the connection position of the scanning lines is controlled by delaying the video clock using the delay circuit. However, each scanning is provided in the print image signal control unit 710 for each scanning unit. It can also be performed by controlling the image signal sent from the image processing unit 620 to the memory storing the image signal of the unit. This will be described with reference to FIG.
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the print range of each scanning unit and the memory provided in the print image signal control unit 710 of each unit. In FIG. 13, it is assumed that units 1 to 4 are printing their respective print ranges. The memory provided in each unit can store the image signal for printing the print range corresponding to the number of scanning lines corresponding to the number of laser diodes, and can also store the image signal of the overlap portion. Has capacity. The print image signal control unit 710 reads an image signal from the memory and modulates the output of the laser diode 320 by this signal to print on the print medium.
The image signal stored in each memory is sent from the image processing unit 620 to the print image signal control unit 710 of each unit. An image signal sent from the image processing unit 620 to each unit is
No print data + Image signal of print range + No print data
It has the structure of. “Non-printing data” is data for turning off the output of the laser diode to prevent printing, and is added by the image processing unit 620. By controlling the length of “non-printing data” before and after the “image signal in the printing range”, the connecting position of the scanning lines between the units can be controlled. This control is performed by inputting the signal input to the video clock delay unit 720 to the image processing unit 620 and determining the length of “no-print data” to be added by this signal.
[0019]
(Correction of media fluctuation)
The variation of the medium is corrected by calculating the error based on the signal from the medium variation detecting unit shown in FIG. 6B and changing the delay amount of the clock and the video clock frequency based on the error.
The error a can be obtained by a = tan θ, where ΔL is the depth of the dent portion (height of the bulge portion) and θ is the angle of the laser to be scanned. It is necessary to correct this error a. First, in order to correct by the delay amount of the video clock, as shown in FIG. 12, the set values in the registers 725 and 726 are corrected in accordance with the value of the print medium fluctuation signal input to the arithmetic unit 723. To do.
When the fluctuation amount ΔL is so large that it cannot be controlled by this delay amount, for example, when the fluctuation amount is larger than the overlap region, correction is performed by changing the video clock frequency. As shown in FIG. 9, this is done by correcting the set value in each register 738 in accordance with the value of the print medium fluctuation signal input to the calculation unit 736.
[0020]
<Summary>
In the above-described embodiment of the present invention, for example, a plurality of small scanning units having a scanning width of about 80 mm are arranged from end to end of the print medium to constitute an optical scanning device, and can be divided and scanned simultaneously. I have to. In this case, the number of dots scanned by one scanning unit is, for example, about 8000 dots.
Since each scanning unit has a small scanning width, the spot diameter of the laser beam can be reduced, and the optical system is compact, so that it can be realized at low cost, and the focal length of the scanning lens of the scanning optical system can be shortened. High accuracy can be achieved. Since the focal length of the scanning lens is reduced, the jitter performance of the motor for rotating the mirror, which is inversely proportional to the focal length, can be greatly improved, and high accuracy can be achieved at a low price. Since the scanning mirror can be miniaturized, the number of rotations of the motor can be increased, and high-precision and high-speed printing is possible. In addition, any large size can be handled by increasing the number of scanning units.
When a plurality of scanning units are used in this way, it is necessary to rotate the polygon mirrors for scanning in synchronization and to synchronize the scanning start of each scanning unit. In other words, the printing data is sent by the control circuit by dividing the scanning line segment corresponding to the number of laser diodes for each scanning unit, but the scanning position of each polygon mirror and the rotation of the polygon mirror are sent. If the number is different, the scanning line cannot be accurately reproduced. Therefore, in the embodiment of the present invention, for example, a sensor that detects that the polygon mirror reflecting surface of each scanning unit is directed in a certain direction is installed, and the reflecting surfaces of the polygon mirrors of all the scanning units are substantially the same. The scanning start of each polygon mirror is synchronized.
Since each scanning unit includes all the scanning mechanisms in the main body, it functions as a single unit. Therefore, it is possible to reduce the cost by producing a large number of the same small units. Even if one of the scanning units breaks down, all the scanning units are almost the same, so that the maintenance can be maintained well by replacing them. In addition, since the scanning unit's main unit includes everything related to scanning, such as an origin detection sensor, the imaging lens unit can be completely separated, and can be easily reassembled into various types of devices with different specifications. It can respond.
In addition, because the print scanning laser whose output changes depending on the print medium and the origin detection laser are separated, the origin detection sensor output signal is stabilized by the origin laser with a constant amount of light, so it is always accurate. The origin can be detected.
At the time of scanning in the sub-scanning direction, an attitude control mechanism is provided for each scanning unit so that adjustment can be made for each scanning unit. By using this, the inclination of the scanning line and the vertical position of the scanning line can be adjusted for each scanning unit.
[0021]
<Other embodiments>
In the above description, a polygon mirror and a laser diode are used as an example. However, a plane mirror is used instead of a polygon mirror, and a gas laser is used instead of a laser diode. Even if light is modulated by a modulation element), the same configuration can be achieved.
3 and 4 show an example in which the scanning units are arranged in a horizontal row. For example, as shown in FIG. 14, the scanning units 212, 222, 232, 242, and 252 are shifted in the sub-scanning direction. It is also possible to do. FIG. 14A is a top view, and FIG. 14B is a perspective view. As shown in FIG. 14 (a), the scanning units are installed so as to be shifted in the sub-scanning direction, and the units are arranged so as to overlap each other. When configured in this manner, the light beam emitted from the imaging lens can take a telecentric imaging configuration in which the light beam forms an image vertically on the print medium. In the case of such a configuration that forms an image, front-rear deviation (unevenness) is not a problem, and it is not necessary to detect unevenness of the print medium.
In this case, as shown in FIG. 5, the sensor for detecting the connection point cannot serve as the start and end of the connection point, and must be provided respectively.
In the above description, an output machine in which a print medium moves on a plane has been described as an example. However, it is obvious that the present invention can be applied to other systems, for example, an external drum system. That is, as shown in FIG. 15, if a plurality of scanning units 210, 220, 230, and 240 are arranged outside the outer drum 900 so that the scanning direction is the same as the central axis of the drum, one rotation of the drum is performed. Can be output, and the scanning portion can be constructed at low cost.
The above-described optical scanning apparatus can be applied not only to printing on a medium but also to processing of a material with strong laser light, for example.
[0022]
【The invention's effect】
By combining the plurality of scanning units of the present invention described above, it is possible to configure a high-accuracy and high-speed output machine that can handle a large-sized print medium and has a small spot diameter.
The scanning unit is a highly versatile optical scanning unit because the scanning unit main body and the imaging lens are configured to be interchangeable with each other.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a scanning device having a plurality of scanning modules.
FIG. 2 is a plan view of an optical system of a scanning unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram in which a scanning device is configured by combining a plurality of scanning units.
FIG. 4 is a diagram showing an overall system configuration of an output device incorporating a scanning device.
FIG. 5 is a diagram illustrating timing of signals from sensors.
FIG. 6 is a diagram illustrating detection of unevenness of a medium.
FIG. 7 is a functional block diagram of a control system of the scanning device.
FIG. 8 is a block diagram for obtaining a signal from a sensor.
FIG. 9 is a block diagram of a video clock generator.
FIG. 10 is a diagram showing another configuration for generating a clock.
FIG. 11 is a diagram illustrating a relationship between how to use an overlap area and scanning time.
FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of a video clock delay unit.
FIG. 13 is a diagram illustrating a relationship between a printing range of each scanning unit and a memory provided in each unit.
FIG. 14 is a diagram showing another arrangement configuration of the scanning unit.
FIG. 15 is a diagram illustrating another configuration of the output device.
[Explanation of symbols]
100 scanning device
110, 120, 130 Scan module
111, 121, 131 deflection unit
112, 122, 132 mirror
113, 123, 133 Scanning mirror
114, 124, 134 Lens unit
117, 127, 137 scanning lines
200 scanning units
300 Scanning unit body
310 Laser diode for origin
313, 315, 316, 317 Reflection mirror
314 Origin lens
320 Printing laser diode
321 Collimator lens
322 Beam splitter
323 Cylindrical Lens
324 reflection mirror
330 polygon mirror
332 polygon mirror motor
352 END origin detection element
354 TOP origin detector
356 Surface detection light sensor
360 Attitude control mechanism
390 Imaging lens section
394 fθ lens
396 Toric Lens or Cylindrical Lens
400 Imaging surface
412, 414, 416 Overlap print area
421,422,424,426,428 sensors
500 output machine
510 printing media
520 mounting base
560 Design CAD system
570 editing RIP system
600 Multiline interface
610 Polygon motor controller
620 Image processing unit
630 Print media control unit
640 Print medium fluctuation detector
650 Connecting point detector
700 Scanning unit controller
710 Print image signal controller
720 Video clock delay unit
730 video clock generator
740 Scanning start point detector
760 Scan end point detector
780 Mirror phase plane detector
810 Laser light source
812 Object to be measured
814 Objective Lens
900 Printing drum

Claims

In an optical scanning device in which a plurality of scanning units are arranged,
The scanning unit is configured such that the scanning unit main body portion and the imaging lens portion are interchangeable between the scanning unit main body portions and the imaging lens portions ,
The scanning unit main body includes a laser light source modulated by an image signal, a lens for collimating light from the laser light source, a scanning mirror for scanning a light beam emitted from the lens, and rotating the scanning mirror. A motor, a rotation sensor for detecting the rotation speed of the motor, a mirror surface detection sensor for detecting the scanning mirror phase, and an origin sensor for detecting a scanning start point / end point;
The imaging lens unit has a lens for imaging a light beam from the scanning mirror,
A controller for controlling scanning by signals from the sensors, including image processing means for dividing and transmitting image signals corresponding to the scanning units to the plurality of scanning units;
The scanning unit is arranged to be shifted in the sub-scanning direction (perpendicular to the scanning direction)
The imaging lens unit performs telecentric imaging that forms an image vertically on a print medium;
The plurality of scanning units perform scanning simultaneously under the control of the control unit.

There are a plurality of laser light sources modulated by the image signal of the scanning unit main body,
The image processing means divides an image signal according to the plurality of laser light sources,
The optical scanning device according to claim 1, wherein the plurality of scanning units are controlled by the control unit to simultaneously scan with a plurality of scanning lines.

The optical scanning device according to claim 1, wherein the scanning unit main body further includes a laser light source for the origin sensor.

The control unit includes a video clock generation circuit that variably generates a video clock frequency by a signal from an origin sensor that detects the scanning start point / end point for each of the plurality of scanning units,
The optical scanning device according to claim 1, wherein the length of the laser scanning line is adjusted.

An attitude control mechanism having a tilt mechanism for adjusting the inclination of the laser scanning line and an optical axis height adjusting mechanism for adjusting the vertical position of the laser scanning line is provided for each of the plurality of scanning units. The optical scanning device according to claim 1, wherein:

The plurality of scanning units are arranged so that areas that can be scanned with each other overlap, and sensors that detect the start and end of the connecting point are arranged in an area where scanning between the scanning units overlaps or an equivalent position,
The optical scanning device according to claim 1, wherein the control unit controls a connection position of scanning of each scanning unit based on detection signals of start and end of a connection point from the sensor. .

The control unit includes a video clock delay circuit for adjusting a horizontal position of the laser scanning line for each scanning unit,
7. The optical scanning device according to claim 6, wherein the scanning connection position of each scanning unit is performed by controlling a delay amount of the video clock delay circuit.

The control unit has a memory for storing an image signal to be printed by the scanning unit for each scanning unit, and the capacity of the memory is a capacity capable of storing an image signal of a portion where scanning is overlapped. ,
When the image processing means divides and sends the image signal to each unit, a signal that does not perform printing can be added, and the scanning connection position of each scanning unit is controlled by the added signal that does not perform printing. The optical scanning device according to claim 6.

Wherein, by controlling so as to change the connection position of the scanning lines, the optical scanning apparatus according to any one of claims 6-8, characterized in that unnoticeable joint position of the laser scan lines.