JPH01180349A - 光ビーム記録装置 - 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］ 本発明は光ビーム記録装置に係り、特に記録媒体が配置
され副走査方向へ移動されるステージを備えた光ビーム
記録装置に関する。

［従来技術］ 一般に光ビーム記録装置では、レーザからの記録用光ビ
ームはポリゴンミラー等で構成される走査光学系により
、照射方向が連続的に偏向されるようになっている。す
なわち、記録用光ビームのポリゴンミラーへの入射角が
ポリゴンミラーの回転により変更され反射方向を偏向し
ている。ポリゴンミラーによって反射された光ビームは
固定された記録ステージ上へ配置されている記録媒体へ
と照射され、画像が記録される。この記録媒体としては
被照射部の記録層が例えば融解又は蒸発してその透過率
が変化するものが適用されており、従来のハロゲン化銀
感光材料等のように、画像を記録した後現像処理等をし
なくても、書込み（光ビームの照射）と同時に記録され
ている状態を確認することができる（特開昭５４−１５
３０２５号公報参照）。

ところで、前記ポリゴンミラーによる光ビームの走査は
主走査方向のみであり、副走査に関しては行なわれてい
ない。この副走査を行なうために、上記公報ではポリゴ
ンミラーと記録媒体との間に反射ミラーを介在させて、
１主走査毎に反射ミラーによる反射角度を変更して、あ
るいは一定速度で反射ミラーを回転させ副走査を行なう
ことが知られている。

ところが、このような構造では反射ミラーの取り付は精
度の問題で主走査ラインピッチが均一とならず、画像が
みだれるという問題がある。また、反射ミラーの汚れに
よる乱反射が生じやすく、正確な画像記録がなされない
ことがあった。

このため、記録媒体が載置される記録ステージを副走査
方向へ移動可能とし、画像記録時にこの記録ステージを
定速移動させながら副走査を行ない、ポリゴンミラーに
より主走査を行なうようにした光ビーム記録装置が提案
されている。このようにすれば、ポリゴンミラーによっ
て反射された光ビームが精度よく記録媒体上で走査され
、画像の記録状態が向上する。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、記録ステージが直線的に駆動すれば問題
はないが、この記録ステージの駆動系は送りねじ機構等
の機械的に駆動させているため、各部品の公差や摩耗等
で時間的経過に応じて駆動（副走査）に蛇行が生じるこ
とが考えられる。この蛇行により画像にむらが生じるこ
とになるが、これは第５図（Ａ）のグラフで示される如
く、画像の２点間の距離が長ければ距離偏差Δａが大き
くても所定の画像むら許容範囲であればむらが目立つこ
とはない。ところが、上記のような機械的な駆動では前
記画像むら許容範囲に収めることはできず、記録ステー
ジの移動による副走査機構の大きな問題点となっていた
。

本発明は上記事実を考慮し、記録ステージを駆動させて
副走査を行なう光ビーム記録装置において、副走査方向
の移動軌跡を画像むら許容範囲に押え、画像むらを防止
することができる光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］ 本発明に係る光ビーム記録装置は、記録媒体を移動させ
て副走査を行ない光ビームによって記録媒体へ画像を記
録する光ビーム記録装置であって、支持台上に設置され
画像記録時に前記記録媒体が配置される主ステージ及び
この主ステージを前記副走査方向へ移動させる副ステー
ジを備えた記録ステージと、副ステージを支持台に対し
て移動させる駆動機構部と、支持台と主ステージとの間
に取り付けられ副走査方向にビームを照射する発光部及
びこの発光部からのビームの受光位置に基づいて異なる
信号を出力する受光部を備えこの信号に基づいてずれを
検出するずれ検出手段と、主ステージと副ステージとの
間に設置され主ステージと副ステージとの相対位置を変
更可能な位置変更手段と、前記ずれ検出手段の出力信号
に基づいて位置変更手段を作動させ前記ずれが解消する
方向へ主ステージを移動させて駆動機構部による主ステ
ージの副走査方向移動を略直線とする制御手段と、を有
している。

［作用］ 記録媒体が主ステージの所定位置へ位置決めされると、
光ビームが照射され、この光ビームは例えばポリゴンミ
ラー等の走査光学系によって記録材料上を主走査する。

これと同時に、副ステージが駆動機構部の駆動により副
走査方向と反対方向へ移動され、これに伴なって主ステ
ージも移動さ　　　゛れて画像が記録媒体へ記録される
。

ところで、本発明において、主ステージと支持体との間
にはずれ検出手段が配置され、これによって主ステージ
の移動方向と副走査方向とのずれが逐次検出される。す
なわち、受光部における発光部から発光されるビームの
受光状態で受光部からは制御手段へ異なる信号が出力さ
れる。制御手段ではこの信号に基づいて主ステージのず
れ幅とずれ方向を得、これに応じて位置変更手段を作動
させる。これにより、主ステージと副ステージとは相対
移動され、駆動機構部によって駆動される副ステージの
移動に蛇行等が生じても、これを画像むら許容範囲内に
収めることができ、主ステージは確実に副走査方向へ移
動させることができる。

従って、記録媒体へ記録される画像にむらが生じること
が防止できる。

位置変更手段としては、電圧等の電気量を機械量に変化
させて表面を微動させることができる圧電素子が適用で
きる。材質としてはチタン酸バリウムやその同類である
ＰＺＴ　（チタンジルコン酸鉛）等の機械的動作に対し
てじょうぶな一部の圧電物質が好ましい。

［実施例コ 第１図（Ａ）には本実施例に係る光ビーム記録装置１０
の概略図が示されている。本実施例では光ビーム照射用
レーザが２個設けられ、一方は書込み用レーザ１２、他
方は読み取り用レーザ１４として適用されている。これ
らのレーザ１２．１４は並設され、制御部１６からの信
号（マイクロコンピュータ１１からドライバ１３．１５
（共に第１図（Ｂ）参照）を介して出力される信号）を
口に応じて光ビーム（第１図（Ａ）の１点鎖線Ｂｍ）が
照射されるようになっている。書込み用レーザ１２から
照射される書込み用光ビームＢｍｗは光変調器１８へ供
給され、グイクロイックミラー２０を通過してポリゴン
ミラー２２へと照射されるようになっている。一方、読
み取り用光ビームＢｍｒはミラー２４によって前記グイ
クロイックミラー２０方向へ反射され、このグイクロイ
ックミラー２０により前記書込み用光ビームＢｍｗと光
軸が一致されるようになっている。従って、ポリゴンミ
ラー２２へは書込み用光ビームＢｍｗと読み取り用光ビ
ームＢｍｒとが合成された合成光ビームＢｍが照射され
ることなる。

ポリゴンミラー２２は回転多面鏡で構成されており、こ
のポリゴンミラー２２の回転によって、所定の角度範囲
で入射される合成光ビームの入射角を連続的に変更させ
る役目を有している。このポリゴンミラー２２はマイク
ロコンピュータ１１からドライバ２３を介して出力され
る制御信号によって制御され、回転されるようになって
いる。

ポリゴンミラー２２から反射された合成光ビームＢｍは
、このポリゴンミラー２２と共に走査光学系の一部を構
成する光学系２６を通過し、その下流に配置されるビー
ムスプリッタ２８によって、前記読み取り用光ビームＢ
ｍｒのみが反射され、ビームスプリッタ２８を通過する
書込み用光ビームＢｍｗとは分離されるようになってい
る。

−ビームスプリッタ２８によって書込み用光ビームＢｍ
ｗと分離された読み取り用光ビームＢｍｒは収束光学系
３０によって収束され、リニアエンコーダ３２へ照射さ
れるようになっている。リニアエンコーダ３２は周知の
如く、光の移動方向に沿って透過部と不透過部とが交互
に均等配置されてふり、光の移動の速度に応じたパルス
波形を得るものである。リニアエンコーダ３２の下流に
は光検出器３４が配設され、前記光のパルス波形を電気
的なパルス波形に変換した後、このクロックパルスを制
御部１６へ供給するようにしている。

制御部１６は第１図（Ｂ）に示される如く、マイクロコ
ンピュータ１１が内蔵されており、このマイクロコンピ
ュータ１１は、入出カポ−ドア０、ＲＡＭ？２、ＲＯＭ
７４、ＣＰＵ７６及びこれらを接続するデータバスやコ
ントロールバス等のバス７８とで構成されている。光検
出器３４からのクロックパルスは、入出カポ−ドア０へ
入力され、ＣＰＵ７６ではこのクロックパルスに同期さ
れた信号を演算し、これを書込み用光レーザ１２へ供給
して、後述する記録媒体３６への画像記録を制御するよ
うにしている。

前記ビームスプリッタ２８を通過した書込み用光ビーム
Ｂｍｗは収束光学系３８を介して、本発明に係る記録ス
テージ４０に配置された前記ロール状の記録媒体３６の
記憶面上へ照射して主走査を行なうようになっている。

記録ステージ４０は入出カポ−ドア０からドライバ８２
を介して出力される信号により、モータ８０（第１図（
Ｂ）参照）を駆動させ、その支持台４２に対して第１図
（Ａ）の紙面奥側へ移動されるようになっており、これ
により、記録媒体３６上に照射される書込み用光ビーム
Ｂｍｗが副走査されるようになっている。なお、本実施
例では記録媒体３６をロール状のフィルムとしたが、シ
ート状の記録媒体３６に複数の画像を記録する所謂マイ
クロフィッシュであってもよい。

第２図に示される如く、記録ステージ４０はその支持台
４２に互いに平行な一対のレール４４が一体形成され、
これに対応してサブステージである粗動ステージ４６が
載置されている。粗動ステージ４６はこのレール４４に
案内され第２図矢印Ｃ方向へ移動されるようになってい
る。粗動ステージ４６の一部には無端のワイヤ４８が取
り付けられている。このワイヤ４８は一対のプーリ５０
．５２に巻き掛けられ、一方のプーリ５０をモータ５４
の駆動力により回転させることにより、粗動ステージ４
６をレール４４に沿って前記矢印Ａ方向へ移動させるこ
とができるようなっている。

粗動ステニジ４６には位置変更手段である圧電素子５６
を介して主ステージとしての微動ステージ５８が設置さ
れ、この微動ステージ５８上に前記記録媒体３６が配置
されるようになっている。

微動ステージ５８は圧電素子５６に与えられる電圧によ
って粗動ステージ４６に対して、主に第２図矢印Ｃ方向
へ平行移動可能となっており、記録媒体３６に照射され
る書込み用光ビームＢｍｗの照射点を変更するようにな
っている。

圧電素子５６への電圧は、ずれ検出手段から制御部１６
へ出力される信号に応じて決定されるようになっている
。ずれ検出手段は支持台４２に取り付けられたレーザ６
０と、微動ステージ５８に取り付けられこのレーザ６０
から照射される光ビ　一部を検出する光検出センサ６２
とで構成されている。レーザ６０は第２図矢印Ｃ方向に
回転可能な受は部材６４゛に固着され、通常は光ビーム
が前記レール４４と平行となる方向へ調整されている。

このレーザ６０からの光ビームの照射方向に前記光検出
センサ６２が配置されている。光検出センサ６２は第３
図にも示される如く、センサ部６２Ａが四つの象限（Ｄ
、ＥＳＦ％Ｇ）に分割されており、光ビームの照射位置
によって、マイクロコンピュータ１１の入出カポ−ドア
０へ異なる信号を出力することが可能となっている。す
なわち、４つの象限で異なる信号を出力するようにして
おけば、例えば光ビームが第３図のＰ点（第１象限Ｄ）
へ照射されている場合、微動ステージ５８が第３図に向
って左にずれていると判断することができる。

ＣＰＵ７６では、この光検出センサ６２の出力値に応じ
て前記圧電素子５６へ与える所定の電圧が演算されるよ
うになっている。すなわち、制御部１６ではこの演算結
果に基づいて、微動ステージ５８をレーザ６０からの光
ビームと平行に移動させるようにフィードバック制御し
ているのである。これにより、記録媒体３６への走査の
ずれを、画像むらを発生させることがない許容範囲内に
収めるようになっている。本実施例では一列の走査が終
了すると、ロール状のフィルムが巻取軸（図示省略）に
よって、所定方向へ巻取られ、次の列が走査位置へと配
置されるようになっている。

ところで、このフィードバック制御では、常に光ビーム
がセンサの中心点Ｏへ来るようにしているが、従来技術
の項で説明したように、ある所定の範囲内であれば、通
常の走査に影響はない。すなわち、上記のようなフィー
ドバック制御時に微動を激しく行なわなければならない
場合、常に圧電素子５６の機械的な動作が大きく、圧電
素子５６による微動が不正確となることが考えられる。

また、レーザ６０に半導体レーザを用いた場合、半導体
レーザの特性で長時間照射すると照射方向が若干ずれる
ことがある。このため、本実施例で　　゛は第２図に示
す画像記録の列毎（矢印Ｌｌ、Ｌ２、Ｌ、・・・）にそ
の列の微動ステージ５８の副走査移動軌跡を制御出力量
又は制御出力量に対応した粗動ステージ４６と微動ステ
ージ５８との間の移動量としてＲＡＭ７２へ記憶してお
き、その移動軌跡の平均的なラインとレーザ６０の光ビ
ーム照射方向とを平行とすることによって、調整範囲を
最小限に押えるようにしている。

すなわち、第２図で示す列Ｌｌの走査の終了時に、ＲＡ
Ｍ？２に記憶された微動ステージ５８の移動軌跡に基づ
いてその平均値を演算し、この演算結果に基づいてマイ
クロコンピュータ１１からドライバ８６を介して受は部
材駆動用モータ（図示省略）へ信号が出力されるように
なっている。

この信号により受は部材６４は支持台４２に形成された
円満６６に沿って、第２図矢印Ｃ方向へ回転されること
になり、レーザ６０による光ビームの照射方向が変更で
きるようになっている。これにより、列し、の走査時に
は前記列り区の走査時よりも、圧電素子５６による微動
ステージ５８の位置補正量が小さくなる。これを、列の
変更毎に行なうことにより、微動ステージ５８の移動量
を最小とすることができる。

本実施例では、Ｂ方向のみの場合を記述したが第３図に
示した如き検出手段を用いることにより、Ａ、Ｂに垂直
な方向も同時にフィードバック制御が可能となる。また
、光線を２本用いる構造とすれば、ローリング、ピッチ
ングを制御することも可能となっている。

以下に本実施例の作用を説明する。

読み取り用レーデ１４から読み取り用光ビームＢｍｒの
照射が開始されると、この読み取り用光ビームＢｍｒは
ミラー２４、グイクロイックミラー２０を介してポリゴ
ンミラー２２へ入射される。

ポリゴンミラー２２は制御部１６からの信号によって等
速度回転しており、これにより読み取り用光ビームＢｍ
ｒは所定の範囲内で入射角が変更され、これに応じて反
射光の方向が変更される。この反射光は収束光学系２６
、ビームスプリッタ２８及び収束光学系３０を介してリ
ニアエンコーダ３２へと至る。リニアエンコーダ３２で
は透過部のみで読み取り用光ビームＢｍｒを通過させ、
これを光検出器３４によって検出することにより、クロ
ックパルスを得る。クロックパルスは制御部１６へと供
給され、書込み用光ビームＢｍｗの照射タイミングをと
る。

ここで、画像記録タイミングとなると（ポリゴンミラー
２２の位置が主走査開始位置となる）、書込み用レーザ
１２から書込み用光ビームＢｍｗの照射が開始される。

書込み用光ビームＢｍｗは光変調器１８によって高エネ
ルギ光ビームとされた後、グイクロイックミラー２０を
通過してポリゴンミラー２２へ入射される。ポリゴンミ
ラー２２から反射される光ビームは前記書込み用と読み
取り用の光ビームの合成ビームとされているが、ポリゴ
ンミラー２２の下流に設置されたビームスプリッタ２８
によってこれらは分離され、書込み用光ビームＢｍｗの
みが直進して記録媒体３６上へ照射される。

書込み周光ビー、ムＢｍｗの照射開始時と同時に制御部
１６からはモータ８０へ信号が供給されており、ワイヤ
４８がプーリ５０の回転力で軸方向移動される。このワ
イヤ４８の軸方向移動により粗動ステージ４６は、支持
台４２のレール４４に沿って副走査方向と反対方向へ定
速度移動される。

これにより、書込み用光ビームＢｍｗはポリゴンミラー
２２によって主走査が行なわれると共に副走査が行なわ
れ、記録媒体３６上に画像が記録される。

ここで、本実施例では受は部材６４に設置されたレーザ
６０から通常は前記レール４４ど平行な光ビーム（すな
わち、副走査方向と平行な光ビーム）が光検出センサ６
２方向へ照射されている。

光ビームだ４分割されたセンサ部６２Ａの中心以外の第
３図Ｐ点にある場合、微動ステージ°５８が第３図左側
にずれていると判断でき、光検出センサ６２からはこれ
に応じた信号が出力される。制御部１６ではこの信号に
基づいて圧電素子５６へ所定の電圧を与える。圧電素子
５６ではこの電圧が機械量に変換され、表面が微動する
。これにより、微動ステージ５８が粗動ステージ４６に
対してずれ修正方向に平行移動され光ビームの照射点が
光検出センサ６２の中心点となる。これを順次繰り換え
ずことにより、微動ステージ５８はほぼ直線的に移動さ
れ、画像むらが生じることがない（第５図（Ｂ）参照）
。なお、本実施例では、圧電素子５６の制御量はＲＡＭ
７２に記憶される（第５図（Ｃ）参照）。

次に、画像記録の一列（例えば第２図に示す列Ｌ１）が
終了すると、ロール状の記録媒体３６を巻取っている巻
取軸が回転され、記録ステージ４０の走査位置に列Ｌ２
が位置決めされる。この移動時、すなわち走査がなされ
ないインタバルに、ＣＰＵ７６では前記記録された圧電
素子５６の制御量から、列Ｌｔにおける微動ステージ５
８の平均的移動ラインが演算され、この演算結果に基づ
いて受は部材駆動用モータ８４に信号が出力され、受は
部材６４が円満６６に案内されて第２図矢印Ｃ方向に回
転され、前記平均的移動ラインと平行な方向に、レーザ
６０による光ビームの照射方向が変更される。これによ
り、列Ｌ２の副走査移動の補正量の最大値が小さくなり
微動ステージ５８をより正確に直線移動させることがで
きると共に、圧電素子５６の機械的な動きも小さくなる
ため微動の精度が向上する。これを列の変更毎に行なう
ことにより、常に正確な副走査移動をさせることができ
、粗動ステージ４６を駆動させるための駆動系の時間的
な摩耗があっても画像むらを生じさせることがない。

また、レーザ６０に半導体レーザを適用した場合に生じ
る照射方向のずれを補正するために、支持台４２と相対
的位置に変化がなく、レーザ６０の照射延長方向の所定
の位置に第２の光検出センサ（図示省略）を取り付けて
おき、記録媒体３６０列移動時に光検出センサ６２を光
軸から排除して、第２の光検出センサで照射方向を修正
するようにすれば、微動ステージ５８をより正確に移動
させることができる。

なお、本実施例では列毎にレーザ６０の光線照射方向を
移動幅の中心線上となるように補正したが、第５図（Ｃ
）に示される如く、ＲＡＭ？２に記憶された前列の移動
軌跡曲線に基づいて圧電素子にフィードフォワード的な
目標電圧を加えて微動ステージ５８を移動させるように
すればより精密な制御を行なうことができる。

また、本実施例に適用した粗動ステージ４６の駆動機構
部では、一対のブーＩＪ５０．５２に巻き掛けられたワ
イヤ４８の一部に粗動ステージ４６を取り付け、モータ
５４の駆動により粗動ステージ４６をレール４４に沿っ
て移動させるようにしたが、送りねじ機構等の他の駆動
機構部を適用してもよい。

また、本実施例では、粗動ステージ４６と微動ステージ
５８とを相対移動させる位置変更手段に圧電素子５６を
適用したが微動ステージ５８を平行ばねによって粗動ス
テージ４６上に支持して、微動ステージ５８の微動方向
両側面をばねで支持して前述の送りねじ機構によって微
動させるようにしてもよい。さらに、ボイスコイル駆動
を用いてもよい。この場合、両側面を支持したばねのば
ね定数によって微小の変移が可能となる。

また、圧電素子を利用して微動させる構造として周知で
ある尺取虫型機構部を粗動ステージ４６と微動ステージ
５８との間に介在させてもよい。

以下に第４図に従い、この尺取虫型駆動機構部の動作原
理を説明する。

粗動ステージ４６には固定子７４が取り付けられ、微動
ステージ５８には第１乃至第３のＰＺＴ７６．７８．８
０で構成される移動子７２が取り付けられている。

制御部１６から駆動信号が出力されると、まず第４図（
Ａ）の状態から第４図（Ｂ）に示される如く、第１ＰＺ
Ｔ７６へ電気信号が供給されこの第１ＰＺＴ７６は固定
子７４をクランプする。

この状態で点Ｑは移動子７２の右端部の位置にある。次
に第４図（Ｃ）に示される如く、センタＰＺＴ７８へ電
気信号が供給され、センタＰＺＴは伸長される。このと
き、移動子７２は固定子７４に対して軸移動される（点
Ｑ参照）。次に、第４図（Ｄ）に示される如く、第３Ｐ
ＺＴ８０をクランプし、次いで第４図（Ｅ）に示される
如く、第１ＰＺＴ７６をエクステントする。ここで、第
４図（Ｆ）に示される如く、センタＰＺＴ７８を短縮さ
せ、再度第１ＰＴＺ？６をクランプさせることにより、
移動子７２の１ステツプの移動は終了する。

これを繰り返すことにより、移動子７２を固定子７４の
軸方向へ駆動信号に応じて移動させることができる。

［発明の効果コ 以上説明した如く、本発明に係る光ビーム記録装置は、
記録ステージを駆動させて副走査を行なう光ビーム記録
装置において、副走査方向の移動軌跡を画像むら許容範
囲に押え、画像むらを防止することができるという優れ
た効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本実施例に悸る光ビーム記録装置の概略
図、第１図（Ｂ）は本実施例に係る光ビーム記録装置の
制御ブロック図、第２図は記録ステージの斜視図、第３
図は光検出センサの拡大図、第４図（Ａ）乃至（Ｆ）は
尺取り虫型機構部の作動説明図、第５図（Ａ）は記録ス
テージの移動により発生する画像むらの許容範囲を示す
線図、第５図（Ｂ）はセンサによるフィードバック制御
状態を示す線図、第５図（Ｃ）は圧電素子の制御量を示
す線図である。 １０・・・光ビーム記録装置、 １２・・・書込み用レーザ、 １４・・・読み取り用レーザ、 １６・・・制御部、 ３６・・・記録媒体、 ４０・・・記録ステージ、 ４２・・・支持台、 ４６・、・・粗動ステージ、 ５６・・・圧電素子、 ５８・・・微動ステージ、 ６０・・・レーザ、 ６２・・・光検出センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録媒体を移動させて副走査を行ない光ビームに
   よって記録媒体へ画像を記録する光ビーム記録装置であ
   って、支持台上に設置され画像記録時に前記記録媒体が
   配置される主ステージ及びこの主ステージを前記副走査
   方向へ移動させる副ステージを備えた記録ステージと、
   副ステージを支持台に対して移動させる駆動機構部と、
   支持台と主ステージとの間に取り付けられ副走査方向に
   ビームを照射する発光部及びこの発光部からのビームの
   受光位置に基づいて異なる信号を出力する受光部を備え
   この信号に基づいてずれを検出するずれ検出手段と、主
   ステージと副ステージとの間に設置され主ステージと副
   ステージとの相対位置を変更可能な位置変更手段と、前
   記ずれ検出手段の出力信号に基づいて位置変更手段を作
   動させ前記ずれが解消する方向へ主ステージを移動させ
   て駆動機構部による主ステージの副走査方向移動を略直
   線とする制御手段と、を有する光ビーム記録装置。