JPH01109319A - レーザビーム記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はレーザビーム記録装置に係り、特に二個の半導
体レーザから発振されたレーザビームの合成光を走査し
て記録材料上へ画像の記録を行なうレーザビーム記録装
置に関する。　　　′［従来の技術］ 従来より、レーザビームを走査光学系により偏向して記
録材料上へ走査し画像を記録するレーザビーム記録装置
が知られている。このようなレーザビーム記録装置にお
いては、記録材料としてレーザダイレクトフィルム（Ｌ
ＤＦ）のようなしきい値（スレッショルドレベル）効果
の大きいヒートモード記録材料が用いられている。この
ヒートモート記録材料は、金属薄膜のようにレーザ等の
高密度エネルギーによって融解、蒸発、凝集などの熱的
変形を生ずる物質を記録層として用いたものである。

また、このヒートモート記録材料には相反則不軌かあり
、照射されたレーザビームの強度がしきい値以下では、
照射時間を長くしても記録することがてきないが、照射
されたレーザビームの強度がしきい値を少しでも越える
場合に限り記録層が熟的変形をして照射部分の金属がな
くなり記録されるようになっている。

したがって、このヒートモード記録材料に記録を行なう
には、しきい値を少しでも越える強度のレーザビームを
照射する必要がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 一方、レーザビームを発振するレーザビーム発生装置と
しては半導体レーザが知られている。この半導体レーザ
は、パルス状に極めて短時間にレーザビームを発振する
場合にはレーザビームを高強度とすることができるが、
反面長時間の連続発振をする場合には発振されるレーザ
ビームは低強度となり、しきい値を越える強度のレーザ
ビームを発振することが容易にできない。

また、ヒートモード記録材料は当然のことながら、しき
い値を越える強度のレーザビームを照射した場合であっ
ても、照射後に記録層が熱的変形をして照射部分の金属
がなくなるまでに所定のエネルギーを必要とするため、
極めて短時間ではあるが時間がかかる。

このため従来では、ヒートモート記録材料の記録層が熱
的変形をする反応に応じた走査速度で記録を行なわなけ
ればならず、高速の記録が容易にできないという問題が
あった。

本発明は上記事実を考慮し、レーザビームのエネルギー
を有効に利用し、記録層が熱的変形をするのに時間がか
かるヒートモート記録材料を用いた場合であっても、高
速の記録を容易に行なうことのできるレーザビーム記録
装置を得ることが目的である。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係るレーザビーム記録装置は、連続レーザビー
ムを発振する第１の半導体レーザと。

パルスレーザビームを発振する第２の半導体レーザと、
前記各半導体レーザから発振されたレーザビームを合成
する合成手段と、合成されたレーザビームを記録材料上
へ走査する走査光学系と、前記走査光学系と記録材料と
の間に配置され前記連続レーザビームの一部を反射する
反射手段と、前記反射手段によって反射されたレーザビ
ームによって同期信号を発生させるリニアエンコーダと
、前記同期信号に基づいて前記第２の半導体レーザな作
動させる作動手段と、を備えている。

［作用］ 上記構成のレーザビーム記録装置ては、合成手段によっ
て第１及び第２の半導体レーザから発振されたレーザビ
ームが交差して合成される０合成されたレーザビームは
走査光学系によつて記録材料上に走査される。

この場合、第１の半導体レーザから発振された連続レー
ザビームは記録材料へエネルギーを付与しこれを予熱す
ると共に、その一部は反射手段によって反射されリニア
エンコーダへ照射される。

リニアエンコーダはこの反射されたレーザビームを基に
同期信号を発生させ、さらにこの同期信号に基づいて作
動手段によって第２の半導体レーザが作動する。ここで
、第２の半導体レーザから発振されるパルスレーザビー
ムは、第１の半導体レーザから発振された連続レーザビ
ームによって予熱された後の記録材料へ照射されること
になり、記録材料は記Ｑ層が熱的変形をして照射部分の
金属がなくなるまでに必要な所定のエネルギーを即座に
越えて反応し記録が行なわれる。

［発明の効果］ 以上説明した如く本発明に係るレーザビーム記録装置は
、第１の半導体レーザから発振されたレーザビームによ
フて記録材料が予熱され、さらにその後に第２の半導体
レーザのレーザビームが発振されるので、記録層が熱的
変形をするのに時間がかかるヒートモード記録材料を用
いた場合であっても、高速の記録を容易に行なうことが
でき、かつ、第１の半導体レーザから発振されたレーザ
ビームの一部をリニアエンコーダを透過させて同期信号
を発生させているのて、精度の高い同期信号が得られ、
精細な記録が可能となるという効果を有する。

［実施例］ 第１図には本発明の実施例に係るレーザビーム記録層Ｗ
１ｉｏの概略構成図が示されており、第２図にはレーザ
ビーム記録装置１０の概略平面図が示されている。

このレーザビーム記録波ＭＩＯは２つのレーザビーム発
振系を備えている。一方の発振系には、ｐｎ接合に電流
を流し励起させることによってレーザビームを発生し第
２の半導体レーザとされる半導体レーザ１２が配置され
ている。この半導体レーザ１２はｐｎ接合面が水平方向
となるように配置されており、また発振されたレーザビ
ームはｐｎ接合面に平行な方向と垂直な方向とでそれぞ
れ発散角が異なり、その断面形状は楕円状となっている
。また、この半導体レーザ１２から発振されるレーザビ
ームは第４図（Ｅ）に示す如くパルス状となっており、
したかって連続発振しない代りに高強度となっている。

半導体レーザ１２の発振側には、半導体レーザ１２から
発振されたレーザビームを平行光線束にするコリメータ
レンズ１４が配置されている。半導体レーザ１２から発
振されたレーザビームは、このコリメータレンズ１４を
通過することによって平行なレーザビーム束１７とされ
るようになっている。

コリメータレンズ１４のレーザビーム発振側には１合成
手段としての偏光ビームスプリッタ１８が配置されてい
る。偏光ビームスプリッタ１８は、入射されたレーザビ
ームの内Ｐ偏光ビームを透過しＳ偏光ビームを反射する
ようになっている。このためコリメータレンズ１４を通
過しＰ偏光ビームとされるレーザビーム束１７が通過す
るようになっている。

また、他方の発振系には半導体レーザ１２と同様に、ｐ
ｎ接合に電流□を流し励起させることによってレーザビ
ームを発生し第１の半導体レーザとされる半導体レーザ
２０が配置されている。この半導体レーザ２０はｐｎ接
合面が垂直方向となるように配置されており、また発振
されたレーザビームはｐｎ接合面に平行な方向と垂直な
方向とでそれぞれ発散角が異なり、その断面形状は楕円
状となっている。また、この半導体レーザｚＯから発振
されるレーザビームは、前記半導体レーザ１２から発振
されるレーザビームと異なり、　ｔＪ４°　図（Ａ）に
示す如く低強度（Ｐｏ）ではあるが連続波となっている
。

半導体レーザ２０の発振側には、半導体レーザ２０から
発振されたレーザビームを平行光線束にするコリメータ
レンズ２２が配置されており、これによって半導体レー
ザ２０から発振されたレーザビームは平行なレーザビー
ム束２３とされて偏光ビームスプリッタ１Ｂへ入射する
ようになっている。偏光ビームスプリッタ１８はこの入
射されたレーザビーム束２３．すなわち偏光面を回転さ
れないＳ偏光ビームを反射するようになっている。した
がって、偏光ビームスプリッタ１８からはこれらレーザ
ビーム束１７とレーザビーム束２３とが合成された合成
ビーム２４が発振されるようになっている。

ここで、半導体レーザ２０はｐｎ接合面が垂直方向とな
って配置されているのて、第３図に示す如く合成ビーム
２４はレーザビーム束１７の断面形状に葛ける略中心部
とレーザビーム束２３の断面形状における一端部とが直
交して各レーザビームが合成されるよフになっている。

このため、この合成ビーム２４は略丁字形の断面形状と
なると共に、重ね合わせ部分２５が高強度で正円形に近
い断面形状となっている。

偏光ビームスプリッタ１８の発振側には、第１図におい
て矢印入方向に往復回動する走査光学系としての光偏向
器２６が配置されており、偏光ビームスプリッタ１８を
通過した合成ビーム２４を偏向（以下この偏向を走査と
いう）できるようになっている、この場合、合成ビーム
２４は第３図矢印Ｂ方向へ走査されるようになっている
。

光偏向器２６の発振側には集束レンズ２Ｂが配置されて
おり、光偏向器２６によって偏向された合成ビーム２４
を合成ビームスポットとして集束するようになっている
。

集束レンズ２８の焦点面には記録材料３０が配置されて
いる０本発明のレーザビーム記録装置１０に使用可能な
記録材料３０としては、レーザダイレクトフィルムのよ
うなヒートモード記録材料がある。ヒートモード記録材
料は、金属薄膜のようにレーザ等の高密度エネルギーに
よって融解、蒸発、＊集などの熟的変形を生ずる物質を
記録層として用いたものであり、素材としては金属単位
あるいは複数の金属の重層、混合または合金が望ましい
が、染料や顔料あるいは合成樹脂等を用いるようにして
もよい、さらに記録層にはヒートモード記録の感度を上
げるための物質が含まれていてもよく、あるいは感度を
高めるための層が別に存在してもよく、保：ａｍ等を設
けるようにしてもよい。

このようなヒートモード記録材料は、しきい値効果が大
きく、シきい値以下の強度のレーザビームでは記録でき
ないが、しきい値を少しても越える強度のレーザビーム
によっては完全に記録されるものである。したがってこ
のようなヒートモード記録材料に、集束レンズ２８によ
って集束されたレーザビームを照射すると、この、レー
ザビームの強度がしきい値以上である場合に限り記録層
が熱的変形をして照射部分の金属がなくなり記録される
ようになっている。

集束レンズ２ｄ°と記録材料３０との間には、反射手段
としてのビームスプリッタ３２が配置されている。ビー
ムスプリッタ３２は、集束レンズ２８によって集束され
た合成ビーム２４のうちＰ偏光ビームのレーザビーム束
１７を透過すると共に、Ｓ偏光ビームのレーザビーム束
２３の一部を反射し、さらに反射側に配置されたリニア
エンコーダ３４を小さな光点で走査するようになってい
る。したがって第４図（Ｂ）に示す如く、リニアエンコ
ーダ３４のビーム入力は半導体レーザ２０から発振され
たレーザビームの強度（Ｐａ）よりも小さな値（Ｐａ）
となっている。

リニアエンコーダ３４は、光ビームが通過できるｍ長い
透明部と通過できない不透明部とが一定の間隔で交互に
多数縞状に配置されている。このリニアエンコーダ３４
の発振側には、集束レンズ３６及び光検出器３８が配置
されている。このため、リニアエンコーダ３４上を走査
した光ビームはリニアエンコーダ３４の透明部では通過
し不透明部では通過しないので、リニアエンコーダ３４
を通過した光ビームを集束レンズ３６によって光検出器
３８へ入射させると１、光検出ｓ３８はリニアエンコー
ダ３４の透明部を光ビームが通過する時に対応してこれ
を検知し光電パルス信号を出力できるようになっている
。

この光検出器３８は、同期信号発生器４０へ接続されて
いる。同期信号発生器４０は光検出器３８が検知し出力
した光電パルス信号によって同期信号を出力するように
なっている。同期信号発生器４０は、作動手段を構成す
る制御回路４２へ接続されている。

制御回路４２は作動手段を構成する半導体レーザドライ
バ４４．４６を介して半導体レーザ１２及び半導体レー
ザ２０へ接続されると共に、ドライバ４８を介して光偏
向器２６の駆動１１１２７に接続されている。また、制
御回路４２には文字情報記憶部５０が接続されており、
文字情報が入力されるようになっている。

次に本実施例の作用について説明する。

半導体レーザ１２からレーザビームが発振されると、コ
リメータレンズ１４によって平行光線束とされるレーザ
ビーム束１７となって偏光ビームスプリッタ１Ｂへ入射
する。偏光ビームスプリッタ１８は、入射されたレーザ
ビームの内Ｐ偏光ビームを透過しＳ偏光ビームを反射す
るようになっている。このためＰ偏光ビームのレーザビ
ーム束１７は通過する。

一方、半導体レーザ２０からレーザビームが発振される
と、コリメータレンズ２２によって平行光線束とされる
レーザビーム束２３となって偏光ビームスプリッタ１８
へ入射する。偏光ビームスプリッタ１８はこの入射され
たレーザビーム束２３、すなわち偏光面を回転されない
Ｓ偏光ビームを反射するようになっているので、偏光ビ
ームスプリッタ１８からはこれらレーザビーム束１７と
レーザビーム束２３とが合成された合成ビーム２４が発
振される。

偏光ビームスプリッタ１８を通過した合成ビーム２４は
、光偏向２！２６によって偏向され集束レンズ２８によ
って合成ビームスポットとして集束されて記録材料３０
上に結像し、さらにこの光偏向器２６の回転によって第
３図矢印Ｂ方向へ走査される。この場合、半導体レーザ
２ｏはｐｎ接合面が垂直方向となって配置されているの
て、第３図に示す如く合成ビーム２４はレーザビーム束
１７の断面形状における略中心部とレーザビーム束２３
の断面形状における一端部とが直交して各レーザビーム
が合成される。このため、この合成ビーム２４は略丁字
形の断面形状となると共に。

重ね合わせ部分２５のみが記録材料３０のしきい値以上
の高強度となる。

ここで、半導体レーザ１２及び半導体レーザ２０のビデ
オ信号発生のオン・オフ制御は光検出器３８からの光電
パルス信号を基に行なわれる。

この場合、半導体レーザ２０からは常に一定強度（Ｐａ
）の連続するビームが発振されている。ここで、レーザ
ビーム束２３が偏光ビームスプリッタ１８を通過しビー
ムスプリッタ３２へ至ると。

ビームスプリッタ３２は合成ビーム２４のうち半導体レ
ーザ２０から発振されたレーザビーム束２３の一部を反
射しリニアエンコーダ３４へ照射する。この反射された
光ビーム（ｐｍ）が一定の間隔で透過領域が縞模様に配
列されたリニアエンコーダ３４を通過すると光検出器３
Ｂから第４図（Ｃ）に示す光電パルス信号が出力される
。この光電パルス信号は同期信号り土器４０へ供給され
、同期信号発生器４０は光電パルス信号を基にｎ逓倍し
、第４図（Ｄ）に示すパルス列から成る（この実施例の
場合は２倍のパルス列から成る）同期信号を出力する。

したがって、この同期信号を計数すれば主走査方向にお
ける光ビームの走査位置を知ることができる。この同期
信号は制御回路４２へ入力される。

制御回路４２には、文字情報記憶部５０に記憶された文
字情報が入力されており、制御回路４２はこの文字情報
を１主走査当りのドツトに変換し、この変換されたドツ
トと前記同期信号に基づいたドツト信号を形成して出力
する。同期信号のｍパルス目（この実施例の場合は３パ
ルス目）を印字走査開始とすれば、書き出し位置が揃う
ことになる。出力されたドツト信号は半導体レーザドラ
イバ４４を介して半導体レーザ１２へ供給されこの半導
体レーザ１２をオン・オフ制御する。

従って、ドツト信号がハイレベルの時は第４図（Ｅ）に
示す如く半導体レーザ１２から強度Ｐ２のレーザビーム
が発振される。

ここで、３４図（Ｆ）に示す如く半導体レーザ２０から
発振されたレーザビーム束２３は、半導体レーザ１２か
らレーザビーム束１７が発振されるまでの間に（第４図
（Ｆ）イ部分に相当）記録材料３０へ強度（Ｐａ　　Ｐ
ａ）に相当するエネルギーを付与しこれを予熱する。さ
らにその後に、半導体レーザ１２から発振されたレーザ
ービーム東１７が予熱された後の記録材料３０へ照射さ
れる。したがって、レーザビーム束１７が照射されると
合成ビーム２４の重ね合わせ部分２５は強度が（Ｐｚ＋
Ｐ（１−Ｐｔ）となって記録材料３０のしきい値を越え
ると共に、記録材料３０の記録用は照射部分の金属がな
くなるまでに必要な所定のエネルギーを付与されて即座
に反応し、極めて短時間で熱的変形をするようになる。

このように、しきい値を越えない強度のレーザビームの
エネルギーを予熱として利用することにより、に１時間
で記録材料３０へ記録が行なわれる。

記録材料上に照射された合成ビーム２４は、光偏向器２
６によって主走査されて移動し画像の記録が行なわれる
。この場合、合成ビーム２４の重ね合わせ部分２５は正
円形に近い断面形状となるため、ドツトの集合体で画像
を得るレーザビーム記録用！１０において最適となる。

なお、本実施例においては記録材料３ｏとしてレーザダ
イレクトフィルムのようなヒートモード記録材料を用い
る構成としたが、これに限らず他の半導体レーザを利用
して記録を行なうｉ録材料例えば、光デイスク用記録材
料や光磁気記録用記録材料にも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るレーザビーム記録装置の
概略構成図、第２図はレーザビーム記録装置の概略平面
図、第３図は偏光ビームスプリッタによりて合成され記
録材料に結像するビームスポットの合成の状態を示す概
略図、第４図（Ａ）乃至第４図（Ｆ）は制御系の各部の
波形及び発振されるレーザビーム及び合成されたレーザ
ビームの時間的変化状態を示す線図である。 １０・・・レーザビーム記録装置、 １２・・・半導体レーザ、 １７・−・レーザビーム束、 五８・・・偏光ビームスプリッタ。 ２０・・・半導体レーザ。 ２３・・・レーザビーム束、 ２４・・・合成ビーム、 ２６・・・光偏向器。 ３０・・・記録材料、 ３２１１・・ビームスプリッタ、 ３４・・・リニアエンコーダ。 ３Ｂ・・・光検出器。 ４０・・・同期信号発生器。 ４２・・・制御回路。 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続レーザビームを発振する第１の半導体レーザ
   と、パルスレーザビームを発振する第２の半導体レーザ
   と、前記各半導体レーザから発振されたレーザビームを
   合成する合成手段と、合成されたレーザビームを記録材
   料上へ走査する走査光学系と、前記走査光学系と記録材
   料との間に配置され前記連続レーザビームの一部を反射
   する反射手段と、前記反射手段によって反射されたレー
   ザビームによって同期信号を発生させるリニアエンコー
   ダと、前記同期信号に基づいて前記第２の半導体レーザ
   を作動させる作動手段と、を備えることを特徴とするレ
   ーザビーム記録装置。