JPH01237615A - 画像走査記録装置のレーザ露光方法 - 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） 本発明は例えばプリント配線基板製造用のレーザプロッ
タや製版用カラースキャナ、あるいはレーザプリンタな
ど、画像記録装置に適用されるレーザ露光方法に関し、
さらに詳しくは複数のレーザ記録ビームにより画像記録
面を並列走査するレーザ露光方法に関するものである。

（従来の技術） この種のものは複数のレーザ記録ビームを画像記録面に
照射して直列状のビームスポットを形成し、レーザ記録
ビームをスポット列方向と交差する方向に相対走査させ
ることにより記録媒体に帯状走査線を露光記録するよう
になっている。

ところで、単一のレーザ光源から射出するレーザ光ビー
ムを相互に重ね合わせると干渉により、記録ビームが乱
れる。このため、従来より記録ビームを相互に重ねるこ
とはしなかった。

また、レーザ光源から射出されるレーザ光ビームの光強
度分布は一様でなく、例えば第１３図に示すように、下
記（１）式で表わされるがウス分布Ｇを有している。

Ｉ　ｙ＝　１．　ｅｘｐ［−２（ｙ／ａ＋　）２］＝（
１）ただし　　Ｉｙはパワー密度 ｙはビーム中心よりの距離 ωはビーム半径（パワー密度が、 中心のパワー密度Ｉ０に対 し１／ｅ２となる半径） 即ち、ビームの周縁部では光強度が極度に低下している
。

なお、ビームスポット径Ｄ（＝２ω）は〃ウス分布をな
すレーザ光ビームの場合、レーザ光ビームの中心部の光
強度に対し１／ｅ２（約１３．５％）の光強度分布に相
当するビーム直径で規定する。

また、ビームスボッ）Ｄが重なったとき、ビームが重な
ったと言える。

従って、このような記録ビームを複数本相互に連続して
帯状走査線を露光記録すると、ビーム間の光強度分布の
谷間に相当する部分の濃度が十分高くならず、均一濃度
であるべき記録パターンが走査線によって分割されて見
える現像（以下、走査線ワレと称する）が生じることに
なる。

そこで、このような不都合を解消するものとして例えば
、特開昭５２−１１８３０２号、特開昭５３−６９７０
１号、あるいは特開昭６０−２０３０７１号公報には次
のような技術が提案されている。

即も、第１４図に示すように直列状ビームスポット列を
走査方向と一定の角度で傾斜させて配列し、記録後の状
態においては隣り合う走査線が相互に一部重なり合った
状態とすることで、上記走査線ワレを解消するようにし
たものである。

（発明が解決しようとする課題） しかるに、上記従来例のものは直列状ビームスポット列
が走査方向と一定の角度で傾斜して配列されているため
、各記録ビームの画像信号出力タイミングを同一にする
と、その傾斜角度に応じて歪んだ画像になる。そこで各
記録ビームの画像信号出力タイミングをその傾斜角度に
対応させて制御する遅延回路が必要になるが、それは記
録ビームの本数に応じて必要であり、回路が複雑化する
。

一方、例えば画像記録面が主走査方向を円周方向とした
回転記録シリンダの円筒面で形成される場合には、第１
４図に誇張して示すように、記録ビーム列Ｂ１３の方向
が記録シリンダ２５の輪線方向と斜めに交差するため、
円筒記録面を照射する各記録ビームの照射面（ビームス
ボッ））Ｂ、、の形状が変形する。これは光強度分布に
別の歪みを与えろことになる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、上記従来例
のような画像信号出力タイミングを制御するための遅延
回路をなくし、かつ円筒記録面での不都合をなくすこと
をその目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、例えば特開昭６
１−５２２６号公報や特開昭５９−１２４１６号公報等
に記載されている偏光ビームスプリッタに上るレーザ光
ビームの合成を利用し、前記従来のレーザ露光方法を次
のように改良したものである。

即へ、複数のレーザ光ビームより成るビームスボッＦ列
を記録媒体に対し相対走査させることにより記録媒体に
露光記録するようにした画像走査記録装置のレーザ露光
方法において、偏光ビームスプリッタに対し一方向より
、各々独立変調可能で、かつ各々偏光面が同一方向の複
数のレーザ光ビームより成る第１のビーム列を入射する
と共に、偏光ビームスプリッタに対し前記方向と直交す
る方向より、各々独立に変調可能で、かつ＠１のビーム
列のレーザ光ビームと直交する偏光面を有する複数のレ
ーザ光ビームより成る第２のビーム列を入射し、偏光ビ
ームスプリッタにより、第１のビーム列のレーザ光ビー
ムと第２のビーム列のレーザ光ビームとを、互い違いに
、かつ第１のビーム列のレーザ光ビームと第２のビーム
列のレーザ光ビームとが互いに一部重なり合う状態で整
列させ、主走査方向に直交するビームスポット列を形成
するようにしたことを特徴とするものである。

（作　用） 偏光ビームスプリッタに対し、直角方向の二方向から互
いに直交する偏光面を有するレーザ光ビームを入射する
ことにより、干渉をなくし、そうすることで隣り合う記
録ビームを相互に一部重ね合わせることが可能になる。

つまり、隣り合う記録ビームを相互に偏光面を直交させ
て、一部重ね合わせることで帯状走査線に走査線ワレが
生じるのを防ぎ、かつ、主走査方向と直交するる方向へ
ビームスポット列を配列することで、各記録ビームの画
像信号は同時に出力させればよく、出力タイミングの制
御は不必要となる。

また、偏光ビームスプリッタに二方向より、互いに直交
する偏光面を有するレーザ光ビームを入射することによ
り、ビーム合成時におけるレーザ出力のロスを最小限に
おさえることができる。

（実　施　例） 以下、本方法発明に係る実施例装置を図面に基づいて説
明する。

第１図は本発明に係る実施例装置の概要を示す斜視図、
第１２図は本発明を適用しうる画像記録装置として例示
したレーザプロッタの斜視図である。

このレーザプロッタは、コンソール部２１と磁気テープ
等の記憶媒体を介して入力したデータを演算処理するデ
ータ処理部２３と、データ処理部２３で処理されたデー
タを所要の記録信号に変換するデータ変換生成部２２．
と、記録信号に基づいて記録シリンダ２５上の感光フィ
ルムに画像を走査記録する記録部２４とを具備して成り
、プリント配線板等の高精度のマスターパターンを高速
で露光記録するようにしたものである。

そして露光記録の際には、記録シリンダ２５を回転させ
るとともに、後述する第１図のレーザ露光装置を記録シ
リンダ２５に対して副走査（矢印Ｂ）方向へ相対的に移
動させて露光を行なうように構成されている。

本発明に係る実施例装置は第１図に示すようなレーザ露
光装置１として構成される。

このレーザ露光装置１の基本構成はレーザ光源２と、ビ
ーム分割器３と、ビームシフタ４と、複数ビーム分割器
５・６と、多チヤンネル型光変調器７・８と、２分の１
波長板９と、偏光ビームスプリッタ１０と、ビーム縮小
光学系１１とから成り、記録シリンダ２５の軸線方向へ
第３図に示すような直列状のビームスポット列Ｂ１□を
形成するように構成されている。なおＭ、〜Ｍ１はミラ
ーである。

ビーム分割器３はレーザ光源２からの光ビームＢ、を方
向変換ビームＢ２と直進ビームＢ、とに２分割するもの
である。また、複数ビーム分割器５・６はそれぞれ単一
ビームＢ２・Ｂ４を分割して複数の平行ビームとなし、
ビームＢ２・Ｂ４と同方向の偏光面を有する平行ビーム
列Ｂ、・Ｂ、とじて射出するもので、この複数ビーム分
割器５・６は例えば、特開昭５２−１２２１３５号公報
や特開昭６０−１９１０１号公報に記載されているよう
に、平行平面を有するガラス板の多重内面反射を利用し
て単一の入射ビームを複数の平行ビームに分割するもの
で、一方の平面には完全反射面を形成するコーティング
が施され、他方の面にはその平面から射出する平行ビー
ム列Ｂ、・Ｂ６の各ビームの光量がほぼ均一となるよう
に透過率を段階的に変化させるようなコーティングが施
されている。

多チヤンネル型光変調器７・８は音響光学変調器や電気
光学変調器等が用いられ平行ビーム列Ｂ５・Ｂ６の個々
のビームについてそれぞれ独立に変調して画像記録用の
記録ビーム列Ｂ７・Ｂ８を射出するものである。ちなみ
に、多チヤンネル型音響光学変調器７・８は、例えば特
開昭５８−１０７４２号公報や特開昭５８−１４１３５
号公報に記載されているように複数個の超音波励振部材
が単一の音響光学媒体上に付着せしめられ、当該励振部
材に対応する音響光学媒体部分に平行ビーム列Ｂ、・Ｂ
６を入射させ、パターン信号に基づいて発せられる制御
信号により入射した各レーザ光ビ−ムをそれぞれ独立変
調し、平行な記録ビーム列Ｂ７・Ｂ、を射出するように
構成されている。

２分の１波長板９は、一方の記録ビーム列Ｂ。

の各レーザ光ビームの偏光面を９０°回転させるよう配
置することにより偏光ビームスプリッタ１０に入射する
記録ビーム列Ｂ、及１／Ｂ、、の偏光面を互いに直交す
る方向とする。

なお、ビーム列８１〜Ｂ、に付したｔ印は、各ビームの
偏光面の方向を示し、又後述の第２図に示す■印はビー
ムの偏光面が紙面に対し垂直方向であることを示す。

偏光ビームスプリッタ１０は、傾斜面に誘電体多層膜を
被着形成したもので、この斜面に上記変調器７・８に上
って変調された記録ビーム列Ｂ７・Ｂ、をそれぞれ直交
する２方向から入射させると、Ｐ偏光であるビームＢ、
の約９８％は透過し、Ｓ偏光であるビームＢ、の約９８
％は反射して、第２図に示すように方向を揃えた記録ビ
ーム列Ｂ１゜を射出する。この際、ビーム列Ｂ７および
Ｂ９に所属するビームが交互に整列する（すなわちＢ。

及びＢｇに所属するビームが順次隣接し合う）ようにビ
ーム列の合成が行なわれる。

偏光ビームスプリッタ１０によって合成された記録ビー
ム列ＢＩＧはビーム縮小光学系１１によって縮小され、
記録シリンダ２５に装着された感光フィルム２６面に照
射されて第３図に示すような直列状のビームスポット列
Ｂ、□を形成する。

即ち、このビームスポット列Ｂ　ｌ　２は、前記ビーム
シフタ４によって偏光面が直交した隣り合うビームスポ
ットａ−ｂを相互にスポット径りの２分の１だけずらす
とともに、上記偏光ビームスプリッタ１０によって隣り
合うビームスボッ）ａ−ｂを主走査（矢印Ａ）方向と直
交する副走査（矢印Ｂ）方向へ整列させることによって
形成される。

上記ビームシフタ４は第４図に示すような透明な平行平
面板で構成され、その平面の法線Ｎとレーザ光ビームＢ
、とのなす角θ１を次式で規定する角度に設定すること
により所要のピッチＰ（ここではＤ／２）だけその射出
光Ｂ、を平行にずらすようにしたものである。

Ｐ＝ｔ・（１−ｃｏｏＬ／　ｎ”　ｓｉｎ’＃、）・ｓ
ｉｎθ１（ただし、を及び口はそれぞれ平行平面板４の
厚み及び屈折率） 従って、上記構成によれば、隣り合う記録ビームの偏光
面を相互に直交させることにより干渉をなくし、隣り合
う記録ビームを相互に重ね合わせることが可能となる。

上記のようにビーム直径りの２分の１づつ重ね会わせた
ビームスポット列Ｂ、２で帯状走査線を記録した場合に
は、その光量分布は第５図の実線Ｃのように平坦になる
。

第６図のＣは隣り合うビームスポット間ピッチＰとビー
ム径りの関数をＰ＝０．６Ｄにした場合の光量分布を例
示したものである。この場合でも、硬調な感光フィルム
を選択使用することにより走査線ワレを生ずることはな
い。

第７図は本方法発明の別実施例装置を示す第１図相当図
である。この別実施例装置は第１図のピームシ７り４に
代えて、ミラーＭ、を矢印Ｅ方向に微調節可能に設けた
点、及び第１図の２分の１波長板９に代えて２枚のミラ
ーＭ、・Ｍ６から成る偏光面直交手段９゛を設けた点が
先の実施例装置と異なる。

つまり、ミラーＭ、で直角反転され偏光ビームスプリッ
タ１０に入射される一方の記録ビームＢ７は、ミラーＭ
４をＥ方向に所要のピッチＰだけ移動調節することで、
他方の記録ビーム列Ｂ、と整列したまま相互に所要ピッ
チＰだけずれる。

また、ビーム分割器３で分割されたビームＢ２・Ｂ、は
いずれも平行な直線偏光であるが、一方のビームＢ、は
２枚のミラーＭ、・Ｍ、から成る偏光面直交手段９゛を
介して異なる平面内へ反転させることにより、その偏光
面が他方のビームＢ２の偏光面と直交するようになって
いる。

なお、複数ビーム分割器５・６は、第１図もしくは第７
図に示した位置に配置するかわりに、第８図および第９
図に示すように、ビーム分割器３とレーザ光源２との開
に一個だけ配置してもよい。

第１０図は、本発明のさらに別の実施例装置を示す第１
図相当図である。この別実施例装置は、偏光ビームスプ
リッタ１０に、互いに直角な方向から入射するビーム列
Ｂ、・Ｂ８を、各々別々のレーザ光源３２・３３から放
射させるようにした点が上述した実施例と異なる。

また、この実施例装置においては、レーザ光源３２・３
３の回転方向の位置を調整することにより、第１０図に
示したように、ビームＢ３・Ｂ、の偏光面が互いに直交
するようにしておけば、偏光ビームスプリッタ１０に入
射するビーム列Ｂ７・Ｂ８の偏光面も互いに直交するこ
とになるので、第１図における２分の１波長板９は、こ
れを省略することができる。

さらに、この実施例装置においては、レーザ光源３２・
３３のいずれか一方の位置を調整することで、前述した
所定ピッチＰのずれを得ることができるので、第１図に
おけるビームシフタ４は、これを省略することができる
。

第１１図は本発明のさらに別実施例を示す第１図相当図
である。この別実施例装置は、第１０図のレーザ光源３
２・３３及び複数ビーム分割器５・６に代えて、複数の
出射端を有するアレイ状半導体レーザ４２・４３を用い
た点、及びミラーＭ０を矢印Ｅ方向に微調節可能に設け
た点が先の実施例装置と異なる。また、半導体レーザは
周知の如く、その素子自体に変調機能を有するため、こ
の別実施例装置においては第１図に示した多チヤンネル
型光変調器７・８はこれを省略することができる。なお
、９は２分の１波長板、１４はフリメータレンズである
。

なお、この別実施例装置においてはミラーＭ０で直角反
転され偏光ビームスプリッタ１０に入射される一方の記
録ビーム列Ｂ７は、ミラーＭ０をＥ方向に所要のピッチ
Ｐだけ移動調節することで、他方の記録ビーム列Ｂ、と
整列したまま相互に所要ピッチＰだけずれる。

なお、本発明は上記実施例に限らず、多様な変形を加え
て実施しうる。

たとえば、上述の実施例は、重り合う記録ビームの偏光
面の一方を主走査方向とし他方を副走査方向とした場合
について述べたが、それらを共に主走査方向（あるいは
副走査方向）から４５゛傾斜させた状態で直交させる構
成としてもよい。

さらに、上述しだ実施例は、記録シリンダ上に記録媒体
としての感光フィルムを装着し、その感光フィルム上に
記録をおこなう装置に関するものであるが、記録媒体と
して池の感光材料を使用した装置にも同様に適用しうる
。

また、上述した実施例は、本発明を記録シリンダを回転
させることにより走査露光をおこなう回転シリンダ方式
の画像記録装置に適用したものであるが、本発明を例え
ば、特開昭５６−６７２７７号公報に記載されているよ
うに、回転ポリゴンミラーやがシバ／ミラー等を使用し
レーザビームを記録媒体上において往復走行させるフラ
イングスポット方式の画像記録装置に適用することもで
きる。

（発明の効果） 本発明によれば、隣り合う記録ビームを干渉させないで
相互に一部重ね合わせ、主走査方向と直交する方向へビ
ームスポット列を配列することができるので、各記録ビ
ームの画像信号は同時に出力させればよく、従来例のよ
うに各記録ビーム毎の出力タイミングを制御する遅延回
路をなくすことができる。

また、円筒式記録面の場合でも、従来例のように各ビー
ムスポットの照射面の形状が変形するという不都合を解
消することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例装置の概要を示す斜視図、
第２図はその要部の側面図、第３図はビームスポット列
の配置図、第４図はビームシフタの作用説明図、第５図
及び第６図はそれぞれビーム間ピッチが異なる帯状走査
線の光量分布を示す図、第７図、ｖＪ８図、第９図、第
１０図、第１１図はそれぞれ本発明に係る別の実施例装
置を示す第１図相当図、第１２図はレーザプロフタの斜
視図、第１３図はレーザ光ビームの光強度分布図、第１
４図は記録ビーム列を円筒記録面に照射した場合のビー
ムスポットの射影態様を例示する斜視図である。 ２・３２・３３・４２・４３・・・レーザ光源、３・・
・ビーム分割器、　４・・・ピームシ７り、５・６・・
・複数ビーム分割器、　７・８・・・多チヤンネル型光
変調器、　９・・・２分の１波長板、１０・・・偏光ビ
ームスプリッタ、　　１１・・・ビーム縮小光学系、　
Ａ・・・主走査方向、　Ｂ・・・副走査方向、Ｂ　ｌ　
２・・・ビームスポット列。 第１３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数のレーザ光ビームより成るビームスポット列を
   、記録媒体に対し相対走査させることにより記録媒体に
   露光記録するようにした画像走査記録装置のレーザ露光
   方法において、偏光ビームスプリッタに対し、一方向よ
   り、各々独立変調可能で、かつ各々偏光面が同一方向の
   複数のレーザ光ビームより成る第１のビーム列を入射す
   るとともに、偏光ビームスプリッタに対し前記方向と直
   交する方向より、各々独立変調可能で、かつ各々第１の
   ビーム列のレーザ光ビームと直交する偏光面を有する複
   数のレーザ光ビームより成る第２のビーム列を入射し、 偏光ビームスプリッタにより、第１のビー ム列のレーザ光ビームと第２の光ビーム列のレーザ光ビ
   ームとを、互い違いに、かつ第１のビーム列のレーザ光
   ビームと第２のビーム列のレーザ光ビームとが互いに一
   部重なり合う状態で整列させ、主走査方向に直交するビ
   ームスポット列を形成するようにした画像走査記録装置
   のレーザ露光方法