JPH0481824A - 光ビーム走査記録装置 - 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〕 この発明は、画像信号に対応する複数の光ビームを偏向
手段によって周期的に偏向し７、偏向された複数の先ビ
ームによって記録用材料に画像を走査記録する光ビーム
走査記録装置に関するものである。

〔従来の技術〕

所望の画像を白／黒の２値画像として感材上に記録する
レーサプロツタや、網点を用いた階調画像として感材上
に記録する製版用スキャナなどの光ビーム走査記録装置
においては、描画時間の短縮を目的として、複数のレー
ザビームを用いた走査光学系（マルチビーム走査系）が
使用される。

このようなマルチビーム走査系では、描画密度に応して
、光ビームの間隔を変更させる必要かある。そこで、従
来より光ビーム走査装置には、光ビームの間隔を調整す
るためのビーム間隔調整装置か設けられている。その−
例として、例えば本願発明者か先の出願（特願平１−８
９４６０号）に開示したものかある。

第１７図は、ビーム間隔調整装置の構成の前提となるビ
ーム間隔調整の原理の説明図である。ビーム間隔調整装
置には、同図に示すように、ビム方向転換素子３０コか
設けられている。このビーム方向転換素子３０１はビー
ムスプリッタと同じ構成となっており、ハーフミラ−面
３０２を有している。このため、第１のビームＢ１の一
部分はハーフミラ−面３０２を透過して同図の直進ビー
ムＢ　となる。また、第２のビームＢ２の一部分がハー
フミラ−面３０２て反射されて反射ビームＢｂとなる。

後述する規則に従って素子３０１に回転変位を与えてお
くことにより、この２つのビームＢ、Ｂｂは素子３０１
の後段側の所定点Ｐｃで互いに交差角θて交差する。こ
れらの２つのビームＢ、Ｂｂを周期的に偏向するための
ＡＯＤ２１３かこの交差点Ｐ。に配置されており、ＡＯ
Ｄ２１３による偏向を受けた後のビームＢ。

Ｂｂが、走査レンス２〕６によって平行ビーム群に変換
される。たたし、交差点Ｐ。と走査レンズ２１６との間
の距離は、走査レンズ２１６の焦点距離ｆと同一とされ
ている。

同図かられかるように、平行ビームＢ、Ｂｂの間隔ｐ　
、交差角θおよび走査レンズ２１６の焦点距離ｆの開に
は、次式が成立する。

ｐｏΣθ・ｆ　　　　　　・・・　（１）したがって、
交差角θを変更することによって、平行ビームＢ　　、
Ｂ　　の間隔ｆｌｏを適当に調整すａ　　　　　　ｂ ることができる。なお、このとき、交差角θを変更した
としても両ビームＢ、Ｂｂが常にＡＯＤ２１３内を通過
する様に、両ビームＢ、Ｂｂを交差点Ｐｃで交わるよう
にする。それは、ＡＯＤ２１３の入射側アパーチャの径
が比較的小さいということと、感材１上においてビーム
を十分に絞るためには、ビームＢ、Ｂｂのビーム径をで
きるたけ大きく設定する方か良いということに起因する
。つまり、通常、ビームＢ、Ｂｂのビーム径はＡＯＤ２
１３の入射側アパーチャの径と同等に設定されているの
で、単に交差角θを大きくしていくと、ビームＢ、Ｂｂ
の交差点が徐々にと一ム方向転換素子３０１側へずれて
いき、ついにはビームＢｂがＡＯＤ２１３に入射しなく
なるのである。

次に、２つのビームＢ、Ｂｂが常に交差点ＰＣで交差す
るという条件を満足させつつ、交差角θを任意に変える
ための規則について解析する。

この従来例では、所定点ＣＲを中心として素子３０１に
回転変位を与え、それによって交差角θを変えるように
構成されている。この場合、ビーム方向転換素子３０１
の基準位置（つまりハーフミラ−面３０２か第１８図の
位置３０２ａに存在する場合の素子３０１の位置）と回
転中心ＣＲとの距離をＡとしたとき、素子３０１の基準
位置と交差点Ｐ。との光路長ａに対して、上記用ＩＡを
とのように定めればよいかを決定する必要がある。

第１８図はこの解析のための図であり、素子３０１（図
示せず）が回転中心ＣＲのまわりに角度βだけ回転し、
その状態においてビームＢ　。

Ｂｂが交差点Ｐ。て角度θをなして交差したものと仮定
した図である。たたし、補助線等は次のように定義され
ている。

ＰＲ・・・ハーフミラ−面３０２上のビームＢ２の反射
点、 Ｆ　・・・点ＰＲを通り、ビームＢ１の光軸に平行な線
、 ＦＮ・・・ハーフミラ−面３０２の法線、Ｆ　・・・ビ
ームＢ２の入射方向とπ／４の角度をなす線、 α・・・ビームＢ　の入射方向と直線ＦＮとのなす角度
、 ｈ・・・ビームＢ　の光軸から見た点ＰＲの高さ。

このとき、直線ＦＮとＦｕとのなす角度は（α−θ）と
なり、また直線Ｆ　とビームＢ２の進行方向とのなす角
はπ／２であることから（２）式が成立する。

（α−θ）＋α　−π／２　　　　・・・（２）また、
直線Ｆ４５とＦｎとのなす角度はπ／４であるから、（
８）式が成立する。

（α−θ）＋β　−π／４　　　　・・・（３）（２）
、（３）式からαを消去すると（４）式が得られる。

θ　−２・β　　　　　　　　　　・・・（４）一方、
次の（５）式が成立する。

ｈ　　”　　ａ’ｔａｎθ　　　　　　　　・（５）こ
こで、θか十分に小さいとき、（５）式は次の（６）式
に近似することができる。

ｈ−ａ・θ　　　　　　　　　　・・・（６）したがっ
て、（４）　、　（８）式より、次の（７）式が得られ
る。

ｈ　　−２ａ・β　　　　　　　　　　・・・（７）一
方、次の（８）式が成立する。

ｔａｎβ　−ｈ／Ａ　　　　　　　　　−（８）したが
って、＜４）　、　（８）式より、Ａ曽ｈ／ｌａｎβ −ｈ／１ａｎ（θ／２） −りバフπｓｌｉ／　　１＋ｃｏｓ＃　　・・・（９）
となり、（５）式から得られる関係式：ｅＯ８θ　−ｃ
ｏｓ　［ｊａｎ−１（ｈ　／　ａ　）］　　−（ｔｏ）
が得られる。

（１１）式がａに対する距離Ａの依存性を示す式である
が、量ａ、　ｈの値は、たとえば、ａ　　−３００ｍ　
　　　　　　　　　　−・−（１２）ｈ　廖　０．０４
ｍｍ　　　　　　　　　　　・・・（Ｉ３）のように定
められる。したがって、ａに対してｈは高次微小量であ
り、（１１）式は非常に高い精度において、 Ａ　　　−２ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　−
（１４）と近似できる。したがって、ビーム間隔調整装
置では、ハーフミラ−面３０２の基準位置３０２ａとＡ
ＯＤ２１３の位置との間の光路長ａに対して、その２倍
の距離だけ基準位置３０２ａから離れた点を回転中心と
するとともに、（７）式に示す関係を満足しながら、素
子３０１を並進および回転運動させるような構成とされ
ている。

第１９図は、本願出願人が先の出願（特願平１−８９４
６０号）に開示したビーム間隔調整装置の機構模式図で
ある。このビーム間隔調整装置では、同図に示すように
、アームメンバ５０１，５０２．５０３によって４節リ
ンク機構５００が形成されている。したがって、４節リ
ンク機構５゜０にリンク運動を与えたときには、センタ
メンバ５０２　（したがって素子３０１）が、点ＣＡを
瞬時の回転中心として回転する。このため、素子３０１
と点ＣＡとの距離が上記距離２ａとなるようにリンク機
構５００の各部分のサイズを定めておけば、（７）式を
近似的に満足しながら、点ＣＡを第１７図の回転中心Ｃ
Ｒとして、第１７図に相当する回転変位を素子３０１に
与えることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

第１９図に示したビーム間隔調整装置は、あくまで近似
的に（７）式を満足するだけであり、θが大きくなるに
つれて誤差を無視することができなくなる。例えば、距
離ａを２５０（■−）とし、リンク機構５００の各部分
のサイズを、次のように設定した場合について考えてみ
る。

アームメンバ５０１の長さ・・・３０（■−）、アーム
メンバ５０２の長さ・・・４０　（ａｓ）、アームメン
バ５０３の長さ・・・３０（−一）、アームメンバ５０
１の右端（固定端）とアームメンバ５０３の左端（固定
端）との距離・・・３７．６（ｍｍ）。

例えば、θが１．１（ｗｒａｄ）である場合、ビームＢ
。

Ｂｂの交差点は点Ｐ。から約ＩＩＩＩＩ！ずれる。これ
に対して、θが１０（■ｒａｄ　）である場合、ビーム
Ｂ　。

Ｂｂの交差点は点Ｐ。から約１０ａｖずれることとなり
、ＡＯＤ２１３にビームＢ、Ｂｂか入射しなくなる。

また、ＡＯＤ２１３への入射光の径を大きくして走査の
分解点数を増やすために、ビーム方向転換素子３０１と
走査レンズ２１６との間に、ビームエキスパンダ（拡大
率−Ｍｏ倍）を配置することがある。この場合、ビーム
エキスパンダを通過した各ビームの径はＭ。・倍に拡大
されるか、また同時にビーム間の角度が（１／Ｍｏ）倍
になる。

例えば、ビーム方向転換素子３０１がらの２本のビーム
のなす角度がγであり、これらのビームがビームエキス
パンダを通過すると、その角度は（γ／Ｍｏ）となる。

換言すれば、走査レンズ２１６に入射する２本のビーム
のなす角度をθとするためには、ビーム方向転換素子３
０１がらの２本のビームのなす角度を（Ｍ　・θ）にす
る必要かある。したかって、ビームエキスパンダを設け
る場合には、ビーム間隔調整装置によりビーム方向転換
素子３０コを大きく回転変位させる必要がある。その結
果、上記したように、ビームの交差点が点Ｐ　から大き
くずれてしまう。

に れらの問題を解決する装置として、例えば第２０図に示
す装置が考えられる。この装置は、素子３０１をステー
ジ６００上に固定し、切り欠きリンクを介してピエゾ素
子６０１，６０２てこのステージ６００を支持するよう
に構成されている。

したかって、ピエゾ素子６０１，６０２の伸長量を互い
に異なったものとすることにより、（７）式に示す関係
を満足しなから、素子３０］は図のθ　方向に回転変位
する。

しかしながら、第２０図に示すビーム間隔調整装置では
、アクチュエータ（ピエゾ素子）か２個必要となるため
に、制御が複雑となるという問題や装置がコスト高とな
るという問題がある。

〔発明の目的〕

この発明は、上記課題の解決を意図しており、制御が容
易な構成で、光ビームの間隔を広範囲に渡って調整する
ことができる機能を備えた光ビーム走査記録装置を提供
することを目的とする。

〔目的を達成するための手段〕

この発明は、画像信号に対応する複数の光ビームを偏向
手段によって周期的に偏向し、偏向された複数の光ビー
ムによって記録用材料に画像を走査記録する光ビーム走
査記録装置に向けられたものである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、第１．
第２及び第３アームが第１と第２リンク節を介してコ字
形状に順次連結されてアーム連鎖を形成し、該アーム連
鎖の両端が、第３と第４リンク節をそれぞれ介して、２
つの支持点に連結されたリング機構と、第５リンク節を
介して前記第２アームに連結された固定部材と、該固定
部材に固定され、前記複数の光ビームを交差させて前記
偏向手段に案内するビーム方向転換手段と、前記第２ア
ームの長手方向とは異なる方向に伸び、その第１端部が
前記固定部材に固定された曲げ弾性部材と、前記第１ア
ームと前記曲げ弾性部材の第２端部との間に介設された
突起部と、前記リンク機構にリンク変形を加えるリンク
変形手段と、を備えている。

また、請求項２の発明は、偏向手段が音響光学偏向素子
からなり、複数の光ビームが前記音響光学偏向素子の内
部で交差するように構成している。

また、請求項３の発明は、リンク機構、固定部材及び曲
げ弾性部材を弾性金属ブロック板により一体成形加工し
ている。

さらに、請求項４の発明は、リンク変形手段がリンク機
構に結合して伸縮作動するアクチュエータと、該アクチ
ュエータの伸縮作動を制御する制御部と、を含んでいる
。

〔作用〕

この発明にかかる光ビーム走査記録装置によれば、リン
ク変形手段の作動により、リンク機構がリンク変形する
。このリンク機構の第２のアームにはビーム方向転換手
段が連結されている。したかって、上記リンク変形とと
もに、前記ビーム方向転換手段が並進移動する。また同
時に、上記リンク変形にしたがって、突起部が曲げ弾性
部材の第２端部を押動して、前記ビーム方向転換手段が
回転する。こうして、前記ビーム方向転換手段に回転変
位か与えられる。

つまり、前記リンク変形手段の作動を適宜制御すること
によって、前記ビーム方向転換手段に回転変位が好適に
与えられて、光ビーム群の交差角が変更される。その結
果、偏向手段によって偏向されたビーム群のビーム間隔
が調整される。

〔実施例〕

以下、この発明の詳細な説明するが、ここではまず、実
施例であるビーム間隔調整装置を組込んた光ビーム走査
記録装置の概略構成と動作とを述べる。その後、ビーム
間隔調整装置の詳細を説明する。

第１図はこの発明の一実施例であるビーム間隔調整装置
を内蔵した光ビーム走査記録装置１００の斜視図である
。光ビーム走査記録装置１００は、基台１０の上に、感
材送り機構２０と描画機構３０とを備えている。感材送
り機構２０は吸引テーブル２１を有しており、ガラス乾
板などの感材１が吸引テーブル２１上に吸着されている
。

吸引テーブル２１は、水平Ｙ方向に伸びる一対のガイド
２２上にスライド自在に載置されており、図示しないモ
ータによって回転するボールスクリューによって（±Ｙ
）方向に往復移動する。これによって感材１もまた（±
Ｙ）方向に往復移動する。

一方、描画機構３０は、水平Ｘ方向に伸びる一対のガイ
ド３１を有している。ただし、Ｘ方向はＹ方向に直角な
方向である。そして、ガイド３１上にはハウジング３２
がスライド可能に載置されており、この発明の一実施例
であるビーム間隔調整装置を含む走査光学系２００がこ
のハウジング３２内に収容されている。なお、この走査
光学系２００の詳細については、後で行うビーム間隔調
整装置の詳細説明と同時に行う。

同図中の切欠き部に示された描画ヘッド３３は、この走
査光学系２００の一部分となっている。モータ３４によ
ってボールスクリュー３５が回転すると、ハウジング３
２にしたがって走査光学系２００はＸ方向または（−Ｘ
）方向へ移動する。その結果、描画ヘッド３３もまたＸ
方向または（−Ｘ）方向へ移動する。

基台１０の上面には、Ｈｅ−Ｎｅレーザ発振器４０が設
けられている。このＨｅ−Ｎｅレーザ発振器４０からの
レーザ光４１は、ビームスプリッタ４２〜４５によって
２本のレーザ光４１Ｘ、４１Ｙに分離される。ただし、
ビームスプリッタ４４．４５は、描画ヘッド３３に固定
されている。゛吸引テーブル２１のＸ方向端部および（
−Ｙ）方向端部には、それぞれ平面ミラー４６Ｘ、４６
Ｙが立設されている。そして、レーザ光４１Ｘ、４１Ｙ
はこれらのミラー４６Ｘ、４６Ｙによってそれぞれ反射
され、ビームスプリッタ４４．４５の位置へ戻る。図示
しない光干渉検出器によってこれらのレーザ光４１Ｘ、
４１Ｙのミラー反射光路長が検出され、それによって、
描画ヘッド３３に対する感材ｌの水平面内相対位置が測
定されるようになっている。

なお、図示しないが、感材送り機構２０の全体は、開閉
自在な遮光フードの中に収容されている。

第２図は、光ビーム走査記録装置１００における描画の
基本的原理を示す図である。描画ヘッド３３からは、（
±Ｘ）方向に周期的に偏向した２本のレーザビームＢ　
　、Ｂゎが感材１上に照射される。これらのレーザビー
ムＢ、Ｂｂはともに、所定の画像信号による変調を受け
ている。そして、感材１をたとえば（−Ｙ）方向に移動
させっつレーザビームＢ、Ｂｂによる露光を行なう場合
には、（±Ｘ）方向に伸びた走査線りの配列に沿って描
画が行なわれる。

第３図は、光ビーム走査記録装置１００を用いて感材１
に描画を行なう場合の、感材１と描画へラド３３との相
対的な動きを示す図である。ただし、仮想線Ｙ。は、描
画ヘッド３３の（±Ｘ）方向の移動経路位置を示す。ま
ず、第３図（ａ）のように、感材１がＸ方向に移動し、
描画ヘッド３３が感材１の左下隅付近の原点位置にくる
。

描画の開始とともに感材］は（−Ｙ）方向へ送られる（
第３図（ｂ））。したがって、最初のストリップにつき
描画がＸ方向へ進行し、感材１の（Ｙ）方向の送りが完
了した時点では、第３図（Ｃ）に示す状態となる。次に
、描画ヘッド３３がＸ方向に所定距離ΔＸたけ移動する
（第３図（ｄ））。この距離ΔＸは、ストリップ間の相
互配列間隔に等しい距離とされる。

第２番目のストリップについての描画は、感材１をＸ方
向に送りつつ行なわれる（第３図（ｅ））。

そして、第２番目のストリップについての描画が第３図
（ｆ）のように完了した後、以上の往復走査が繰返され
る。その結果、第３図（ｇ）に示すように、描画エリア
内の描画が順次に進行し、最終的には描画エリア内に所
望の画像が記録された状態となる。

第４図は、光ビーム走査記録装置１．　ＯＯの電気的構
成を示す概略ブロック図である。マイクロコンピュータ
やその周辺装置などて構成される図形入力装置６０ては
、所望の図形の輪郭線を表現したベクトルデータか生成
される。このベクトルデータは、各ストリップことに分
割されて分割ベクトルデータＳｖとなり、描画制御装置
７０に与えられる。

描画制御装置７０は、この分割へクトルデータＳｖに基
づいて、走査線順次のラスターデータを発生する。そし
て、ラスターデータか０Ｎ１０ＦＦＮ１０ＦＦ変調器て
ＡＯＭドライハフ１に出力される。ＡＯＭドライハフ１
はこの変調信号ＳＭをＡＯＭドライブ信号ＳＭ、に変換
する。また、描画用レーザ光を偏向するための偏向信号
Ｓ、か発生され、これがＡＯＤドライバ７２によってＡ
ＯＤドライブ信号ＳＤＤへと変換される。これらのドラ
イブ信号Ｓ　、Ｓ　は、走査光学系２００の中ＭＤ　　
　ＤＤ に設けられているＡＯＭ　（音響光学変調器）２０７お
よびＡＯＤ　（音響光学偏向器）２１３へそれぞれ与え
られる。なお、走査光学系２００がマルチビーム走査系
であることに対応して、ＡＯＭ２０７は２個のＡＯＭ２
０７ａ、２０７ｂ　（第４図には図示せず）を有してお
り、信号Ｓ　、Ｓ　の　　　ＭＤ それぞれも２つの成分を含んでいる。

一方、描画制御装置７０は、走査光学系２００を（±Ｘ
）方向へ移動させるためのモータ３４と、感材テーブル
２１を（±Ｙ）方向へ移動させるためのモータ２３とに
対して、モータドライブ信号Ｍ　ｘ　、　Ｍ　Ｙをそれ
ぞれ供給する。また、第１図のレーザ発振器４０等に関
連して説明したレーザ測長器５０から、感材テーブル２
１のＸ−Ｘ方向の位置を表現した位置信号Ｓ　、Ｓ　が
描画制御袋Ｙ 置７０へ入力される。描画制御装置７０は、これらの位
置信号Ｓ　、Ｓ　に同期して、上記変調器Ｙ 号Ｓ　や偏向信号ＳＤを発生するようになってい阿 る。

第５図は走査光学系２００の内部構成を示す斜視図であ
る。Ａｒ＋レーザ発振器２０１から出射したシングルレ
ーザビームしＢｏは、光量補正用ＡＯＭ２０２に与えら
れる。このＡＯＭ２０２は、感材１上におけるビームス
ポット径を変更する際に、最適の露光状態が常に得られ
るようにレーザビームの光量を補正する。そして、ＡＯ
Ｍ２０２を出たレーザビームＬＢｏは、ミラー２０３に
よる反射を受けた後、ビームスプリッタ２０４において
２つのレーザビームＬＢ、ＬＢｂに分割される。これら
のうち、第１のビームＬＢ　　はミラ−２０５で反射さ
れた後、集光レンズ２０６ａを介してＡＯＭ２０７　ａ
に与えられる。ＡＯＭ２０７ａはＡＯＭドライブ信号Ｓ
ＭＤ（第４図）の第１の成分に応答してビームＬＢ　　
を０Ｎ１０ＦＦ変調する。そして、変調後のビームＢ１
はコリメータ２０８ａによってコリメートされ、後述す
るマルチビーム調整器３００に与えられる。

他方、ビームスプリッタ２０４て生成された第２のビー
ムＬＢｂは、集光レンズ２０６ｂを介してＡＯＭ２０７
　ｂに与えられる。ＡＯＭ２０７　ｂはＡＯＭドライブ
信号ＳＭ、の第２の成分に応答してビームＬＢｂを０Ｎ
１０ＦＦ変調する。そして、変調後のビームＢ２はコリ
メータ２０８ｂによってコリメートされ、ミラー２０９
を介してビーム間隔調整装置３００に与えられる。なお
、ビーム間隔調整装置３００に入射する２本のビームＢ
１゜Ｂ２は互いに直角方向に進行している。

尚、これら２本の変調後のビームは、この実施例に限ら
ず、各々を別のレーザ光源（半導体レーザを含む）より
得る方法など、他の慣用される方法により得るようにし
てもよい。さらに、半導体レーザによる場合の変調は半
導体レーザ自体で行うことができるので、必ずしも変調
手段を別個に設ける必要はない。

（Ｂ−２）ビーム間隔調整装置３００の構成第６図は、
この発明にかかるビーム間隔調整装置３００の斜視図で
ある。また、第７図はその側面図である。両図において
、このビーム間隔調整装置３００は、ビーム方向転換素
子３０１と、この素子３０１に結合してそれに回転変位
を与えるための一体型切り欠きリンク機構３０３とを有
している。この切り欠きリンク機構３０３は一体の金属
ブロック板などの弾性体を加工して得られたものであっ
て、矩形に配列したアームメンバ３１１〜３１４が形成
されている。アームメンバ３１１〜３１４のうち、アー
ムメンバ３１１は一対の保持ブロック３０４ａ、３０４
ｂによって挟持されている。こうして、切り欠きリンク
機構３０３が保持固定される。

このメンバ３１１からは上方向にアームメンバ３１２．
３１４がそれぞれ伸びており、メンバ３１１と３１２．
．３１４との間にはそれぞれ切り欠き部３２１，３２２
が介在している。また、これらのアームメンバ３１２，
３１４の上端は、それぞれ切り欠き部３２３．３２４を
介してセンタメンバ３１３に連なっている。

このセンタメンバ３１３の略中央部から下方向にアーム
メンバ３１５が伸びており、それらの間には切り欠き部
３２５が介在している。そして、アームメンバ３１５か
らは板バネ３１６がさらに下方向に伸びて、その先端部
がアームメンバ３１４から横方向に伸びた突起部３１７
に当接されている。また、アームメンバ３１５には、ビ
ーム方向転換素子３０１が固定されている。そのため、
第７図の右側から入射する第１のビームＢ１はアームメ
ンバ３１４と板バネ３１６とに設けられた貫通孔３１４
Ｈ，３１６Ｈを通して素子３０１に至り、ハーフミラ−
面３０２を透過した成分が、アームメンバ３１２に設け
られた貫通孔３１２Ｈを通ってビームＢ　となる。また
、上方から与えられる第２のビームＢ２は、アームメン
バ３１３に設けた貫通孔３１３Ｈを通ってハーフミラ−
面３０２に至る。このビームＢ２のうち、ハーフミラ−
面３０２で反射した成分はアームメンバ３１２の貫通孔
３１２Ｈを通ってビームＢｂとなる。

アームメンバ３１４の下方部には、切り欠き部３２６を
介してピエゾ素子３３０の一方端が結合している。さら
に、アームメンバ３１１には、支持部材３０５が取付け
られており、切り欠き部３２７を介してピエゾ素子３３
０の他方端に連結されている。

なお、ビーム間隔調整装置３００には、素子３０１の回
転角度を制御する回転角度制御部４００が設けられてい
る。これについては、ビーム間隔調整装置３００の動作
を説明した後で、詳説する。

（Ｂ−３）ビーム間隔調整装置３００の動作第８図は、
上記のように構成されたビーム間隔調整装置３００の機
構模式図である。上記のように構成されたビーム間隔調
整装置３００を動作機能の観点から見ると、ビーム方向
転換素子３０１を並進移動させる並進移動機構３５０と
、素子３０１を回転させる回転移動機構３６０とに分け
ることができる。

く並進移動機構３５０〉 第９図は、並進移動機構３５０の構成−とその動作を示
す機構模式図である。この並進移動機構３５０では、切
り欠き部３２１〜３２４がリンク節とし、メンバ３１２
〜３１４をアームとするリンク機構が形成されている。

したがって、例えばピニジ素子３３０に伸びｄＰを与え
てアームメンバ３１４に力ＦＰを加えると、並進移動機
構３５０はリンク変形し、ビーム方向転換素子３０］を
所定距離Ｘたけ並進移動する（なお、同図への素子３０
１の図示は省略されている）。アームメンバ３１４の傾
き角δか小さいときには、並進移動距離Ｘと伸び量ｄＰ
との間に（１５）式に示す関係が成立する。

たたし、 ＭＬ・・てこ比、 Ｈ・・・アームメンバ３１４の長さ、 Ｒ・・・切り欠き部３２２から力ＦＰの作用点までの距
離。

〈回転移動機構３６０〉 次に、回転移動機構３６０の動作について説明する。こ
こでは、その動作理解を容易にするために、まず第１０
図に示すように構成された機構部の動作について説明す
る。そして、その後で回転移動機構３６０の詳細な動作
について説明する。

第１０図（ａ）において、アームメンバ３１３からＺｏ
力方向アームメンバ３］５が伸びており、それらの間の
境界は切り欠き部３２５となっている。そして、アーム
メンバ３１５からは板ハネ３１６がＺｏ力方向伸びてい
る。そして、板バネ３１６の先端部に２゜方向と直交す
るＸ。方向に力Ｆを加えると、第１０図（ｂ）に示すよ
うに、切り欠き部３２５を中心としてアームメンバ３］
５か角度θて傾くとともに、板ハネ３１６か撓む。たた
し、同図において、補助線等は次のように定義されてい
る。

Ｔ　・・・切り欠き部３２５を通り、Ｚｏ力方向伸びｔ
二線、 Ｔ２・・・アームメンバ３１５の先端３１５ａを通り、
Ｚｏ力方向伸びた線、 Ｔ３・・・板バネ３１６の先端３１６ａを通り、Ｚｏ力
方向伸びた線、 Ｕｌ・・・切り欠き部３２５を通り、直線Ｔ１とθの角
度をなす線、 Ｕ２・・・板バネ３１６の先端３１６ａを通り、直線Ｕ
１に平行な線、 ｂ・・・アームメンバ３１５の長さ、 Ｃ・・・板バネ３１６の長さ、 ｄｌ・・・直線Ｔ１と直線Ｔ３との間隔、ｄ２・・・直
線Ｔ１と直線Ｔ２との間隔、ｄ３・・・直線Ｔ２と直線
Ｔ３との間隔、ｄ４・・・直線Ｕ１と直線Ｕ２との間隔
。

このとき、（１６）式が成立する。

ｄｌ　　−ｄ２＋ｄ３ −　　ｂ−ｓｊｎθ ＋　ｃ　争ｓｉｎ　θ＋ｄ＠ｃｏｓ　θ・・（１６） さらに、このく■Ｂ）式を変形することによって、（１
７）式が得られる。

・・・（１７） 一方、板バネ３１６のたわみ係数をに２とすれば、板バ
ネ３１６の先端部に印加された力Ｆと、間隔ｄ４の間に
は、次の関係が成立する。

Ｆ　　−ｋ　　−ｄ４　　　　　　　　　　・・・（１
８）（１７）、　　＜１８＞式からｄ４を消去すると（
１９）式か得られる。

ＣＯＳ　　θ ・・　（１９） また、切り欠き部を中心として回転角と加えられたモー
メントとか比例する弾性支点として機能する切り欠き部
３２５のばね係数をに１とすれば、切り欠き部３２５で
のモーメントＭは（２０）式に示すようになる。

Ｍ−ｋ　　・θ −Ｆ　（ｂ＋ｃ）　　　　　　　　　・・・（２０）（
２Ｇ）式を変形すると、（２１）式が得られる。

θ　　−（ｂ＋ｃ）　　　　　　　　　・・・（２１）
ｋＩ・ さらに、（１９）、　　（２１）式からＦを消去すると
（２２）式が得られる。

ｋ　　　＠　ＣＯ８θ ま たたし、 ｎ露り＋ｃ である。ここで、 ｓｉｎθｙθ、 ｅＯ８θ３１、 と近似することができるので、 することができる。

θが小さい場合には、 （２２）式を（２３）式と −ｍ　（ｄ　１　　　ｎ・θ）ｎ ・・・（２３） ただし、 ｍ−に２／に１ である。そして、この（２３）式を整理すると、が得ら
れる。

次に、並進移動機構３５０による平行リンク移動が実行
されたとき、それと同時に回転移動機構３６０がどのよ
うに動作するかについて説明する。

第１１図は、そのときの回転移動機構３６０の動作状況
を示す図である。また、第１２図は、その動作を解析す
るための図であり、ピエゾ素子３３０に伸びｄＰを与え
て、並進移動機構３５０によってビーム方向転換素子３
０１が距離Ｘたけ平行リンク移動したものと仮定した図
である。ただし、同図において、補助線等は次のように
定義する。

■・・・突起部３１７と板バネ３１６との当接点、■　
・・・点■を通り、水平方向Ｘ１に伸びた線、■ Ｊ・・・直線ｖ１とアームメンバ３１４との交点、Ｋ・
・・突起部３１７が存在しないと仮定して並進移動させ
た場合の板バネ３１６（同図の１点鎖線）と、直線ｖ１
との交点、 ｈｌ・・・切り欠き部３２２と点■との鉛直方向Ｚ１に
おける距離、 ΔＸ・・・切り欠き部３２２と点Ｊとの水平方向Ｘ１に
おける距離。

同図かられかるように、 ｘ：Ｈ■　Δｘ　：　ｈ　１ の関係から、 Δｘ　−ｘ−ｈ１／Ｈ・・・（２５） が成立する。

一方、距離Ｘ、Δｘ、ｄ１の間には次の関係か成立する
。

Ｘ　−Δχ十ｄ１　　　　　　　　　・・・（２６）し
たがって、（２５）　、　（２Ｂ）式より、ｄｌ　−ｘ
　−＜ｈ、／Ｈ）ｘ −（１−ｈ　１　／　Ｈ）　ｘ　　　　　　　・・・　
（２７）となる。そして、（２４）　、　（２７）式か
らｄｌを消去すると、（２８）式が得られる。

（Ｈ−ｈｌ）ｍ−ｎ したかって、 Ｈ（１＋ｍ−ｎ２） ２ａ　　＝ （Ｈｈ　ｌ）　ｍ−ｎ を満足するように、切り欠きリンク機構３０３の各部分
のサイズを定めておけば、（７）式に示す関係を常時満
足しながら、ビーム方向転換素子３０１を回転変位させ
ることができる。その結果、光ビームの間隔を広範囲に
渡って調整することができる。また、アクチュエータ（
ピエゾ素子）が１個ですむために、ビーム間隔調整装Ｍ
３００の構造が単純で、しかも制御が容易なものとなる
。

く回転角度制御部４００〉 次に、ビーム方向転換素子３０１の回転角θを制御する
回転角度制御部４００について第１３゜１４図を参照し
て説明する。第１４図において、回転角度制御部４００
は半導体レーザ発振器４０１、偏光ビームスプリッタ４
０２及び１７４波長板４０３を含み、これらは第１３図
に示すように、保持ブロック３０４ｂに固設された断面
り字形状の支持部材４１１に取付けられている。レーザ
発振器４０１から出射したレーザビームＬ８　（第１４
図）は、偏光ビームスプリッタ４０２およびｌ／４波長
板４０３を透過した後にミラー４０４に到達する。この
ミラー４０４は、アームメンバ３１５に固着された支持
部材４０５（第６図）に取り付けられている。そのため
、ビーム方向転換素子３０１が回転すると、その回転角
θたけ回転する。

ミラー４０４で反射されたレーザビームＬｓは下方へと
向い、１／４波長板４０３を介して偏光ビームスプリッ
タ４０２に入射される。この時レーザビームＬｓの偏光
面か９０度ずれているので、偏光ビームスプリッタ４０
２に反射されたレーザビームＬｓかレンズ４０６を経て
、プリズム４０７４０８に反射されて、保持ホルダ３０
４ａに固定された支持部材４０９に固定されているＰ　
Ｓ　Ｄ　（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　Ｄｅｖ
ｉｃｅ）　４１０へと至る。したがって、ピエゾ素子３
３０の駆動によってビーム方向転換素子３０１が回転す
ると、その回転角θ（第１４図）が、ＰＳＤ４１０上の
光スポットの位置変位として検出される。

第１４図は、回転角度制御部４００の制御ブロック図で
ある。指令値発生回路４４０に所望のビーム間隔指令値
Ｐが入力される。指令値発生回路４４０では、このビー
ム間隔指令値Ｐに基づいてビーム方向転換素子３０１の
回転角θ。を演算して求める。

一方、周知のように、ＰＳＤ４１０からは、その中に設
けられている一対の電極から一対の検出信号Ｓ　、Ｓ２
が出力される。周知のＰＳＤ信号処理回路４３０てはこ
れらの検出信号Ｓ　、Ｓ２に基づいて、ＰＳＤ４１０の
検出面上における光スポツト変位Δｔを演算して求める
。この光スポツト変位Δｔと素子３０１の回転角θとの
間には、次の関係式 ％式％ たたし、ｆ　　・・・レンズ４０６の焦点距離、が成立
し、これを変形すると、 θ　−Δｔ／２ｆ４ｏ６ となる。除算器４３１ては、光スポツト変位Δｔを、値
（２ｆ　　）で除算し、素子３０〕の実際の回転角θを
求める。この除算において係数“２”かあるのは、第１
４図に示すように、素子３０］の回転角θの２倍が検出
ビームＬｓの偏向角となっているためである。

この実際の回転角θの値と指令回転角θ。の値とはＰＩ
Ｄ制御回路４４２に取込まれる。ＰＩＤ制御回路４４２
はこれらの偏差（θ。−θ）についての比例信号、積分
信号および微分信号を生成し、それらの組合せとしての
ＰＩＤ制御信号Δθをピエゾドライバ４４３に出力する
。そして、ピエゾドライバ４４３はピエゾ素子駆動信号
を発生し、それによってピエゾ素子３３０を偏差（θ。

−θ）に応じた量たけ伸縮させる。

以上のようなりロースドループ制御を行なうことにより
、ビーム方向転換素子３０１の回転角θは指令値θ。と
一致するようになる。もっとも、ビーム方向転換素子３
０１の回転角度の制御にあたっては、オープンループ制
御を行なってもよい。

第５図に戻って、このようにしてビーム間隔調整装置３
００で得られたビームＢ　　、Ｂｂは、ミラー２１０に
よる反射を受けた後、ＡＯＤ２１３内の交差点Ｐｃにお
いて互いに交差する。ただし、第５図においては、図示
の便宜上、この交差状態は示されていない。また、第１
７図において定義した距離ａは、第５図の素子３０１か
らＡＯＤ２１３に至るまての光路長に相当する。さらに
、第５図の構成では、ミラー２１０においてビームＢ３
．Ｂｂの進行方向が変化するが、第１７図の回転中心Ｃ
Ｒは、第５図のビーム間隔調整装置３００とミラー２１
０とを結ぶ直線をそのまま延長した先に存在する（第５
図では図示せず）。

ＡＯＤ２１３は、２つのビームＢ　　、Ｂｂを偏同方向
ＤＦｏへ周期的に偏向する。偏向後のビームＢ　　、Ｂ
ｂは走査レンズ２１６に至り、この走査しンス２１６に
おいて、交差角θに応した相互間隔を持つ相互平行ビー
ムとなる。そして、このように平行化されたビームＢ、
Ｂｂはミラー２１７で反射され、描画ヘッド３３内へ入
射する。

尚、ビーム間隔調整装置３００て得られたビームＥ　　
、Ｂｂは、慣用されるビームエキスパンダにより適宜そ
のビーム径を変えることができる。

（Ｂ−５）描画ヘッド３３ 描画ヘッド３３には、偏向方向調整器（図示省略）が設
けられており、ビームＢ、Ｂｂの偏向ａ 方向Ｄ　Ｆ　ｏが適当に調整される。そして、描画ヘッ
ド３３内に配設された対物レンズ（図示省略）によって
その固有の縮小率でビームＢ、Ｂｂが感材１上に縮小投
射される。

Ｃ１変形例 （Ｃ−１）　３本以上のビーム使用 この発明は、２本のレーザビームを用いる場合に限らず
、３本以上のレーザビームを用いて描画を行なう光ビー
ム走査記録装置にも適用可能である。たとえば第１５図
に示す３本のビームＢ１〜Ｂ３を交差ビームＢａ−Ｂｏ
へと変換する場合、ハーフミラ−面３０２　．３０２Ｂ
をそれぞれ有する２つのビーム方向転換素子（図示せず
）によって、ビームＢ　とＢ３とのそれぞれの進行方向
を転換する。そして、第６図のビーム間隔調整装置３０
０と同様の機構を２つの準備し、ハーフミラ−面３０２
　．３０２Ｂとを個別に回転変位させる。ただし、ハー
フミラ−面３０２　．３０２Ｂと交差点Ｐ。とのそれぞ
れの距離は互いに異なるため、回転中心までの距離は互
いに異なる値とされる。このようにすると、交差角θ　
　θ　の１２’　　　１３ それぞれを任意に変更することができる。

（Ｃ−２）ビーム間隔調整装置３００の変形ビーム間隔
調整装置３００では、板バネ３１６の先端部がアームメ
ンバ３１４から伸びた突起部３１７に単に当接されてい
るのみである、すなわち板バネ３１６の先端部は自由端
となっているが、固定端としてもよい。また、板バネ３
１６の代わりに、弾性支点として作用する切り欠きか設
けられた鉄片を採用してもよい。

ただし、これらの場合、上記解析をそのまま適用するこ
とができない。そこで、以下、切り欠きが設けられた鉄
片を採用した場合について第１６図を参照しつつ解析す
る。

第１６図（ａ）において、アームメンバ３１３からＺｏ
力方向アームメンバ３１５が伸びており、それらの間の
境界は切り欠き部３２５となっている。そして、アーム
メンバ３１５からはアームメンバ３１６ｂがＺｏ力方向
伸びており、それらの間の境界は切り欠き部３２８とな
っている。そして、アームメンバ３１６ｂの先端部にＺ
ｏ力方向直交するＸ。方向に力Ｆを加えると、第１６図
（ｂ）に示すように、切り欠き部３２５を中心としてア
ームメンバ３１５が角度θで傾くとともに、切り欠き部
３２８を中心としてアームメンバ３１６ｂが角度θ１で
傾く。ただし、同図において、補助線等は次のように定
義されている。

Ｔ４・・・アームメンバ３１６ｂの先端を通り、Ｚｏ力
方向伸びた線、 Ｗ　・・・切り欠き部３２５を通り、直線Ｔ１とθ■ の角度をなす線、 Ｗ　・・・切り欠き部３２８を通り、直線Ｗ１とθ１の
角度をなす線、 ｅ・・・アームメンバ３１６ｂの長さ、ｄ　・・・直線
Ｔ　と直線Ｔ４との間隔。

このとき、（２９）式が成立する。

ｄ、　　　−ｂ−ｓｉｎ　θ ＋ｅ−ｓｉｎ（θ＋０１）　　　・（２９）ここて、θ
、θ１が小さい場合には、 ｓｉｎ　θ３θ、　　　ｓｉｎ　θ　３θ１１■ ｃｏｓ　　θ３１、　　　ｅＯ８θ１６ｔ１、と近似す
ることができるので、（２９）式を（３０）式とするこ
とができる。

ｄｌ　　−ｂ−θ＋ｅ−θ＋ｅ・θ１−（３０）一方、
弾性支点として機能する切り欠き部３２５のばね係数を
に１と、また弾性支点として機能する切り欠き部３２８
のばね、係数をに３とすれば、モーメントＭは（３１）
式に示すようになる。

Ｍ−に−θ 一　ｋ　・θ　　　　　　　　　・・・（３１）この（
３１）式から、（３２）式が得られる。

θ、　　　−（ｋ　　／ｋ　　）　　θ　　　　　・・
・（３２）これを、（３０）式に代入して、整理するこ
とによって、 ｄ　１ｇｍ（ｂ　＋　ｅ　＋　（ｋ　　／　ｋ　ａ’　
）　　ｅ　’）　θ・・・（３３） が得られる。

次に、上記と同様にして、並進移動機構３５０による平
行リンク移動が実行されたとき、それと同時に板バネ３
１６の代わりに回転ハネを採用された回転移動機構かと
のように動作するかについて解析する。

ピエゾ素子３３０に伸びｄＰを与えて、並進移動機構３
５０が全体的に所定距離Ｘたけ平行リンク移動したもの
と仮定したとき、ビーム間隔調整装置３００では、（２
７）式が成立する。そして、（２７）　、　（３３）式
からｄｌを消去すると、（３４）式か得られる。

（Ｈ−ｈｌ） ・・　（３４） したがって、 （Ｈ−ｈｌ　） を満足するように、切り欠きリンク機構３０３の各部分
のサイスを定めておけば、（７）式に示す関係を常時満
足しながら、素子３０１を回転変位させることができる
。その結果、上記実施例と同様の効果が得られる。

上記実施例ではリンク変形手段として、アクチュエータ
としてのピエゾ素子３３０及びその駆動制御部としての
回転角度制御部４００を用いたか、ピエゾ素子３３０に
代えてマイクロメータ等をアームメンバ３１１に取付け
、手動でマイクロメータを操作することによって所望の
リンク変形をリンク機構に与えることも可能である。

〔発明の効果〕

以上の・ように、この発明によれば、リンク変形手段の
作動を適宜制御して、リンク機構をリンク変形して、ビ
ーム方向転換手段を並進移動すると同時に、上記リンク
変形にしたかつて、突起部により曲げ弾性部材の他端側
を押動して、前記ビム方向転換手段を回転するように構
成しているので、前記ビーム方向転換手段を好適に回転
変位することができ、容易に光ビーム群の交差角を変更
することができる。そのため、感材上を相対移動するビ
ーム群のビーム間隔を広範囲に渡って調整することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例である光ビーム走査記録
装置１００の斜視図、 第２図および第３図は、光ビーム走査記録装置１００に
おける感材１の走査原理の説明図、第４図は、光ビーム
走査記録装置１００の電気的構成の概略を示すブロック
図、 第５図は、ビーム間隔調整装置３００を含む走査光学系
２００の構成図、 第６図は、ビーム間隔調整装置３００の斜視図、第７図
は、その側面図、 第８図は、その機構模式図、 第９図は、並進移動機構３５０の構成とその動作を示す
機構模式図、 第１０図は、回転移動機構３６０の動作の説明図、 第１１図は、ビーム方向転換素子３０１に並進および回
転変位を与えたときの、並進移動機構３５０および回転
移動機構３６０の状態を示す図、第１２図は、第１１図
の模式図、 第１３図および第１４図は、それぞれ回転角度制御部４
００の正面図および制御ブロック図、第１５図は、３本
のレーザビームを用いた場合の交差角変更の説明図、 第１６図は、ビーム間隔調整装置の変形例の説明図、 第１７図および第１８図は、ビーム方向転換素子３０１
の回転による交差角θの変更の説明図、第１９図および
第２０図は、従来のビーム間隔調整装置の機構模式図で
ある。 １・・・感材、 １００・・・光ビーム走査記録装置、 ２１３・・・ＡＯＤ。 ３００・・・ビーム間隔調整装置、 ３０１・・・ビーム方向転換素子、 ３１２〜３１５・・・アームメンバ、 ３１６・・・板ばね（曲げ弾性部材）、３１７・・・突
起部、 ３２１〜３２５・・切り欠き部（リンク節）、３３０・
・・ピエゾ素子、 ３５０・・・並進移動機構（リンク機構）、４００・・
・回転角度制御部、 Ｂ　ａ、　　Ｂ　ｂ・・・レーザビーム、Ｐ　・・・交
差点

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像信号に対応する複数の光ビームを偏向手段に
   よって周期的に偏向し、偏向された複数の光ビームによ
   って記録用材料に画像を走査記録する光ビーム走査記録
   装置において、第１、第２及び第３アームが第１と第２
   リンク節を介してコ字形状に順次連結されてアーム連鎖
   を形成し、該アーム連鎖の両端が、第３と第４リンク節
   をそれぞれ介して、２つの支持点に連結されたリング機
   構と、第５リンク節を介して前記第２アームに連結され
   た固定部材と、該固定部材に固定され、前記複数の光ビ
   ームを交差させて前記偏向手段に案内するビーム方向転
   換手段と、前記第２アームの長手方向とは異なる方向に
   伸び、その第１端部が前記固定部材に固定された曲げ弾
   性部材と、前記第１アームと前記曲げ弾性部材の第２端
   部との間に介設された突起部と、前記リンク機構にリン
   ク変形を加えるリンク変形手段と、を備えたことを特徴
   とする光ビーム走査記録装置。
2. （２）偏向手段が音響光学偏向素子からなり、複数の光
   ビームが前記音響光学偏向素子の内部で交差することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ビーム走査記
   録装置。
3. （３）リンク機構、固定部材及び曲げ弾性部材が弾性金
   属ブロック板により一体成形加工されたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の光ビーム走査記録装置。
4. （４）リンク変形手段がリンク機構に結合して伸縮作動
   するアクチュエータと、該アクチュエータの伸縮作動を
   制御する制御部と、を含むことを特徴とする特許請求の
   範囲第３項記載の光ビーム走査記録装置。