JPH0222928B2 - - Google Patents

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JPH0222928B2
JPH0222928B2 JP57115509A JP11550982A JPH0222928B2 JP H0222928 B2 JPH0222928 B2 JP H0222928B2 JP 57115509 A JP57115509 A JP 57115509A JP 11550982 A JP11550982 A JP 11550982A JP H0222928 B2 JPH0222928 B2 JP H0222928B2
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JP
Japan
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scanning
light beam
axis
main
angle
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP57115509A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS597331A (ja
Inventor
Shoichi Tanimoto
Shinji Miura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nippon Kogaku KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Kogaku KK filed Critical Nippon Kogaku KK
Priority to JP57115509A priority Critical patent/JPS597331A/ja
Publication of JPS597331A publication Critical patent/JPS597331A/ja
Publication of JPH0222928B2 publication Critical patent/JPH0222928B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/12Scanning systems using multifaceted mirrors

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、レーザビームプリンター、パターン
ジエネレータ、画像読み取り装置、多色刷印刷用
製版装置等に使用される光走査装置に関するもの
である。更に詳しくは、本発明は、光ビームをx
方向に直線走査する手段と、この光ビームによつ
て描画される対象物をx方向と交わるy方向に移
動する移動手段とを含み、対象物(投影面)上に
所望のパターンを描画する光走査装置に関するも
のである。
従来より、レーザビームを回転ポリゴンミラー
やガルバノミラーで偏向走査し、fθレンズを介し
て微小スポツトに集束し、かつ直線走査する光走
査装置がある。この装置は、1軸の走査(主走
査)はレーザスポツトの走査で行ない、この軸と
直交する軸の走査(副走査)は、回転ドラムや1
次元移動ステージ等で行なつている。
第1図は、このような従来の走査装置で走査し
た感光物(投影面)上のレーザスポツトの走査軌
跡を示す説明図である。走査軌跡Slは、ステージ
の運動の為にx軸と平行にならず、角度θだけx
軸に対して傾斜したものとなる。この傾斜角θ
は、レーザスポツトのx方向走査速度をVx、ス
テージのy方向移動速度をVyとすれば、 θ=Tan-1(Vy/Vx) ……(1) となり、僅かではあるが有限の値となる。
通常、画像等のパターンを感光ドラム上に描画
する場合、前記したような走査軌跡のx軸に対す
る傾斜角θは微小であつて、ほとんど問題となら
ないが、例えば、両面プリント基板用の原版フイ
ルムにパターンを描画する場合、重なり合う2種
類のパターンのマスクは、プリント基板の表と裏
側とで正確に一致することが要求され、走査軌跡
の傾斜角θの存在、すなわち、座標系の直交度の
誤差が問題となる。勿論、座標系は直交座標系に
限らない。
ここにおいて、本発明は問題点を解決し、光走
査装置の座標系、一般的には直交座標系に従つた
正確な2次元走査ができる光走査装置を実現しよ
うとするものである。
本発明に係わる装置は、主走査方向に走査され
る光ビームを反射手段に入射して反射させると共
に、この光ビームの該反射手段への入射点の軌跡
上あるいはその近傍を通る軸を回動軸として前記
反射手段を回転自在とした点に特徴がある。
第2図は本発明に係る装置の一例を示す構成斜
視図、第3図は第2図装置の要部を示す平面配置
図である。これらの図において、1はレーザ光
源、2は光源1からのレーザビームをパターン信
号(描画データ)に応じて変調させる光変調器、
3はビームエクスパンダ、4はビームエクスパン
ダ3を介して入射するレーザビームをx方向に直
線走査させるいくつかの反射面5を有する回転ポ
リゴンミラー、6は回転ポリゴンミラー4からの
レーザビームが入射するfθレンズである。これら
の各要素は、従来から用いられてきたものと同じ
である。
7はfθレンズ6から出射した光を、感光物(投
影面)9上に垂直に反射させる反射鏡で、ポリゴ
ンミラー4によつて走査される光ビームが形成す
る平面に垂直であり、かつレーザビームの直線走
査(主走査)範囲L中のほぼ中央部を通る軸Clを
中心として回動できるように構成されている。8
は感光物9上に走査されるスポツトの軌跡、10
は感光物9をy軸方向(副走査方向)に移動させ
る移動ステージ、11はこの移動ステージの基台
で、この基台上にはV字型の案内溝14と、フラ
ツト面15が設けられており、移動ステージ10
の運動方向を拘束している。12はモータ、13
はこのモータに結合し、かつ移動ステージ10に
螺合しているネジで、モータ12の回転によつ
て、移動ステージ10をy軸方向(副走査方向)
に定速度で移動させる。
16は反射鏡7を保持するホールダ、160は
ホールダ16に設けられた回転機構、17は固定
部18に固定されたマイクロメータで、これを回
転させるとホールダ16の一端に接触している先
端部が矢印21方向に微小移動する。19は固定
部20に固定されたスプリングで、ホールダ7の
一端を押している。
第4図は、反射鏡7を保持している部分を回動
軸Clを含む断面図で示したものである。回動機構
160、各固定部18,20は、いずれも固定板
22に取り付けられている。マイクロメータ17
の先端部を矢印21方向に移動させると、ホール
ダ16は感光物(投影面)9に対して垂直な回動
軸Clを中心にして同じように矢印21方向に微小
量回動し、これによつて、反射鏡7も回動し、こ
の回動の調節によつて、レーザビームは反射鏡7
で反射して感光物9上に正確に水平走査させるこ
とができる。即ち、反射鏡7の回動調節により、
レーザスポツトの軌跡のx軸となす角θを調整
し、零度とすることができる。尚、感光物9上に
所望のパターンを描画するには、回転ポリゴンミ
ラー4とレーザ光源1との間にレーザビームを
ON、OFFさせる光スイツチング素子を設ける必
要がある。
ここで、ステージ10の移動方向y(副走査方
向)と、レーザスポツトの走査方向x(主走査方
向)のなす角を調整するためには、調整すべき角
度を測定しなければならない。以下、この調整す
べき角度の測定方法について、第5図〜第7図を
参照しながら次に説明する。
第5図において、30A,30B,30C……
は感光物上に水平走査されるレーザスポツトの軌
跡であつて、これらの各軌跡のy軸とのなす角
は、図示するように直角になるように調整されな
ければならない。いま、調整前において、レーザ
スポツトの軌跡は破線31に示す通りであつて、
x軸とのなす角がθであるものとする。
はじめに、第6図a,bに示すように、描画デ
ータによつて、2枚の感光物上にそれぞれ互いに
直交するような数値データによつて、直線l11
l12及びl21,l22を描く。ここでl11,l21は同じ長さ
Sであつて、2本の直線l11,l12(l21,l22)のなす
角は、描画すべき数値データ上では直角になつて
いるが、実際に描画されたパターンは直角ではな
い。
次に、描かれた第6図a,bのパターンのいず
れか一方(ここではbのパターン)を裏返し、他
方のパターン(ここではaのパターン)に第6図
cに示すようにy軸方向の直線l12,l22が重なる
ように合せる。そして、x軸方向の直線l11,l21
の一端32,36間の距離δを測定すれば、(2)式
から、直線l11とl21のなす角度、すなわちx軸に
対する走査軌跡の傾斜角θが求められる。なお、
ここで、θは微小角であるものとする。
θ=δ/2S ……(2) この傾斜角θが求められると、第3図におい
て、回動軸Clとマイクロメータ17との距離lか
ら、マイクロメータ17の送り量εは(3)式で得ら
れる。たゞしθは微小角であるものとする。
ε=l・θ このようにして求められた送り量εだけ、マイ
クロメータ17によつて補正すれば、反射鏡7は
回動機構160を中心にして僅かに回転し、感光
物(対象物)上に水平走査されるレーザスポツト
の軌跡が第5図の30A,30B,30C…に示
すように、y軸となす角度がいずれも直角になる
ように、すなわち、対象物上の直交座標系に正確
に従つたものに調整される。
なお、感光物に入射するレーザビームが感光面
に垂直ではない場合、fθレンズ6から感光物まで
の光軸上の距離が変わつて、描画されるパターン
の大きさに誤差を生じる。しかし本発明の実施例
においては、反射鏡7の回動の中心はx方向の走
査範囲の中央部に設けられ、レーザビームは感光
面に垂直に入射するからfθレンズ6から感光物9
までの距離はfθレンズ6の光軸上では変らない。
したがつて、描画されるパターンの大きさに誤差
は生じない。
第7図は、走査軌跡のx軸となす角θの他の測
定方法の説明図である。ここでは、1枚の感光物
を使用する場合であつて、はじめに、第7図aに
示すように描画データでは直交するような2本の
直線l11,l12を描画し、これを現像せず、次に、
感光物を90゜時計方向に回転し、第7図bに示す
ように描画データでは直交するような2本の直線
l21,l22を描画する。続いて、これを現像し、第
7図cに示すようなパターンを得る。そして、こ
のパターンの中で、直線l11,l22の延長線が交わ
る角度γと、直線l12,l21の延長線が交わる角度
βを求めれば、(4)式からx軸に対する走査軌跡の
傾斜角θが求められる。
θ=1/2(γ−β) ……(4) 第8図は反射鏡7の回動角を、レーザスポツト
の走査速度がどのように変わつても、常に直交性
が正確に維持されるように制御する場合の、本発
明の他の実施例を示す要部構成ブロツク図であ
る。この実施例においては、第3図に示す装置に
おいて、ホールダ16(反射鏡7)を回動させる
マイクロメータ17の代りにモータ等の駆動部5
0を用いたものである。第8図において、51は
マイクロコンピユータ等の演算処理装置、52は
ポリゴンミラー4を所定回転数で回わすモータ制
御回路、53はステージ10を駆動するモータ1
2のモータ駆動回路である。演算処理装置51
は、ポリゴンミラー4によるx方向の走査速度に
関連した信号Vxと、ステージ10のy方向の移
動速度に関連した信号Vyとを入力しており、モ
ータ制御回路52、モータ駆動回路53を介して
ポリゴミラー4の回転数とステージ10の移動速
度をさらに演算処理装置51は、信号Vx,Vyの
値に基づいて駆動部50を介して反射鏡7の回動
角が走査軌跡の傾斜角θ=tan-1(Vy/Vx)を零にす るように制御している。これによつて、レーザス
ポツトの走査(ラスタ形式)速度がどのように変
わつても、常に対象物上の直交座標系に従つた正
確な2次元走査ができるようにしている。
なお、上記の各実施例では、いずれもx方向走
査手段として回転ポリゴンミラーを使用した場合
を例示したが、ガルバノミラーや他の走査手段を
用いてもよい。また、上記の実施例では、反射鏡
をホールダに支持させ、このホールダに設けた回
動機構によつて反射鏡を回動させたものである
が、これらの構造としては、図示したものに限定
されず、他の構成手段を用いてもよい。また反射
鏡としてはペンタプリズム等も使える。実施例で
は、反射鏡7の回動軸Clは反射鏡7への光ビーム
の入射点の軌跡(有限の直線)のほぼ中央部にあ
る。この場合の主走査の副走査に対する角度の補
正は、対象物上での主走査の中央部を回動軸とし
て回動する如く補正されるが、回動軸Clの位置は
これに限られるものではなく、反射鏡7への光ビ
ームの入射点の軌跡である直線の端部であつても
良い。その場合の対象物上での主走査の副走査の
対する角度の補正は対象物上での主走査の始点或
いは終点を回動軸として回動する如く補正され
る。勿論許容誤差範囲で回動軸が光ビームの入射
点の軌跡から外れてその近傍であつても良い。
以上説明したように、本発明によれば、対象物
上でのfθレンズによる合焦状態を実質的に損なう
ことなく、かつ主走査の位置の変動も実質的に伴
うことなく、主走査の副走査に対する角度のみを
調節可能であるから、対象物上の直交座標系に従
つた正確な2次元走査のできる光走査装置が実現
できるばかりでなく、反射鏡の回動角によつて対
象物上に正確な斜交座標系を構成できる利点も有
する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来装置のレーザスポツトの走査軌跡
を示す説明図、第2図は本発明に係る装置の一例
を示す構成斜視図、第3図は第2図装置の要部を
示す平面配置図、第4図は反射鏡及びホールダの
断面図、第5図〜第7図はレーザスポツトの走査
軌跡のx軸となす角の測定方法の説明図、第8図
は本発明の他の実施例を示す要部構成ブロツク図
である。 1…レーザ光源、4…回転ポリゴンミラー、6
…fθレンズ、7…反射鏡、10…ステージ、16
…ホールダ、17…マイクロメータ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 光ビーム発生手段と、該光ビーム発生手段か
    らの光ビームを主走査方向に走査する主走査手段
    と、該主走査手段からの主走査された光ビームを
    ビームスポツトとして結像させるfθレンズと、前
    記光ビームを対象物上に反射結像させる反射手段
    と、対象物を主走査方向と交差する副走査方向に
    移動させる副走査手段とを備える光走査装置にお
    いて、 前記反射手段を、前記主走査手段の走査によつ
    て光ビームが形成する平面に対して垂直でかつ前
    記反射手段への光ビームの入射点軌道上を通る軸
    を中心として回動可能に配置したことを特徴とす
    る光走査装置。 2 前記反射手段は、前記主走査手段の走査速度
    と副走査手段の移動速度との比に応じて回動角を
    調整することを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の光走査装置。 3 前記回動軸は前記反射手段への光ビームの入
    射点軌跡上のほぼ中央部であることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の光走査装置。
JP57115509A 1982-07-05 1982-07-05 光走査装置 Granted JPS597331A (ja)

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JP57115509A JPS597331A (ja) 1982-07-05 1982-07-05 光走査装置

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Publication Number Publication Date
JPS597331A JPS597331A (ja) 1984-01-14
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JP57115509A Granted JPS597331A (ja) 1982-07-05 1982-07-05 光走査装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0565436U (ja) * 1992-02-04 1993-08-31 株式会社オー・アンド・エムシステムズ ドラム缶用蓋板受入装置

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JPS597331A (ja) 1984-01-14

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