JPH07154544A

JPH07154544A - 光ビーム走査装置

Info

Publication number: JPH07154544A
Application number: JP5329794A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sakamoto; 多賀司阪本
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1993-11-30
Filing date: 1993-11-30
Publication date: 1995-06-16

Abstract

(57)【要約】【目的】グレーティングセンサを用いずに、ガルバノ
ミラーの動作周波数及び振り角の変動等の不安定要素を
補正する。【構成】発生部21は基準正弦波曲線パターン信号をそ
のメモリ内に記憶しており、ガルバノミラー駆動電圧信
号13より生成した基本クロック信号25、イニシャルパル
ス信号32に応じて上記パターン信号を読出す。設定部23
は、主走査ライン上のスタートセンサが出力する信号14
に応じてドットクロック信号28をカウントし、焼付有効
エリアをビームスポットが通過するのに要する時間を与
える信号26を生成する。設定部22は両信号25、26に基づ
き焼付有効エリア長を常に一定値化するゲインデータ信
号50を決定する。発生部21は上記パターン信号を先の主
走査時に決定済の信号50で補正し、上記ドットクロック
信号28を生成する。ドットジェネレータ24はレーザービ
ームを変調するためのビームON/OFF信号12を作成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、共振型の偏向素子を
用いた光ビーム走査装置に関している。

【０００２】

【従来の技術】いわゆる平面型出力スキャナ等の光ビー
ム走査装置においては、ガルバノミラーが偏向素子とし
て広く用いられている。この場合、ポリゴンミラーを偏
向素子として用いるときに必要不可欠な面倒れ補正が不
必要になるという利点がある。しかし、ガルバノミラー
は共振型の偏向素子であるため、光ビームの振り角が時
間とともに正弦波関数的に変化する結果、感材露光面上
のビームスポットが等速度で走査しないこととなる。し
かも、使用回数が多くなるとガルバノミラーの特性が劣
化して、光ビームの振り角が当初のそれよりも更に小さ
くなってしまうという、実際上の問題点もある。加え
て、周囲温度等の使用環境条件に依存してガルバノミラ
ーの動作周波数が変動するという問題点も生ずる。一
方、網点画像等を形成するための露光ドットは、感材面
上において一定間隔で並べられる必要がある。このた
め、光ビームを変調してＯＮ／ＯＦＦ制御するためのド
ットクロック信号の動作周波数を、感材露光面上を走査
されるビームスポットの移動スピード（走査速度）と歩
調を合わせて制御する必要がある。

【０００３】そこで、従来より、上記ビームスポットの
移動スピードを検出する手段として、グレーティングセ
ンサと呼ばれる検出系が用いられている。この技術を用
いた例としては、特開平４−２９２０６８号公報の第２
頁第２欄第４１行ないし第３頁第３欄第４９行及びその
図１６に開示されたものがある。即ち、光ビームを光路
途中で二波に分離し、一方の光ビームをＡＯＭ（音響光
学変調器）によって変調した上で露光用のスキャンビー
ムとして感材面上を走査させる一方、他方の光ビームを
同一のガルバノミラーによって感材の前側に並行配置さ
れたグレーティングセンサ上に走査することによってビ
ームスポットの走査速度を直接検出し、その検出結果に
比例した動作クロックを得た上で、これをＰＬＬ回路に
よって必要な周波数にまで逓倍してドットクロック信号
を作成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術によ
れば、確かにガルバノミラーの動作周波数変動等の不安
定要素に対してリアルタイムで追従して補正することが
でき、これによりドットを高精度で並べることができる
という利点がある。しかしながら、本従来技術において
は、グレーティングセンサという光学系が必要不可欠で
あると共に、当該グレーティングセンサへ光ビームを導
入するための光学系も別途必要となるため、システム全
体が物理的に大きなものとなってしまうという問題点を
有している。加えて、その様な光学系の調整工程が必要
となるため、小型化の面のみならずコスト的にみても従
来技術は問題点を内包している。

【０００５】そこで、この発明はこのような問題点を一
挙に解決して、従来技術と同様にドットを高精度で並べ
ることができると共に、物理的・光学機械的に簡単な構
成を備えた光ビーム走査装置を実現する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、ドットクロ
ック信号に同期して画像信号より生成した変調信号に応
じて変調された光ビームを共振型の偏向素子によって走
査用レンズを介して感材の主走査方向に走査し、以て画
像を感材上に記録する光ビーム走査装置において、共振
型の偏向素子の駆動信号を生成する駆動手段と、主走査
方向に走査されている光ビームのビームスポットの走査
速度を予め決定された基準走査速度との比較を通じて検
出する走査速度検出手段と、時間に対するレベル変化が
基準走査速度に対応した正弦波関数として表される基準
走査速度パターン信号を駆動信号に同期して生成する基
準走査速度パターン信号生成手段と、走査速度検出手段
の出力信号と基準走査速度パターン信号との演算処理に
よって、走査速度の時間的変化に相当したレベル変化を
与える走査速度パターン信号を生成する走査速度パター
ン信号生成手段と、走査速度パターン信号より、そのレ
ベル変化に対応した周波数変化を与えるドットクロック
信号を生成するドットクロック信号生成手段とを備えて
いる。

【０００７】

【作用】駆動手段が与える駆動信号に基づき、偏向素子
は共振し、これにより光ビームを感材の主走査方向に走
査する。従って、駆動信号は、そのレベルが時間と共に
正弦波関数的に変化する信号である。この駆動信号を受
けて、基準走査速度パターン信号生成手段は、上記駆動
信号に同期してそのレベルを同じく正弦波関数的に変化
させる基準走査速度パターン信号を生成する。一方、走
査速度検出手段は、実際のビームスポットの走査速度
を、基準走査速度パターン信号に対応付けられた基準走
査速度との比較を通じて検出する。そして、走査速度パ
ターン信号生成手段は、走査速度検出手段の出力信号と
基準走査速度パターン信号との演算処理を行い、これに
より走査速度パターン信号を生成する。この走査速度パ
ターン信号は、実際の走査速度の時間的変化を与えるよ
うに、上記演算により生成される信号である。従って、
ドットクロック信号生成手段が当該走査速度パターン信
号より生成するドットクロック信号は、その周波数が実
際の走査速度の変化に追従して変化する信号となる。そ
して、このドットクロック信号に同期して光ビームを変
調するので、感材上のビームスポットの配列は、ビーム
スポットの走査速度の変化にも拘わらず、均一なものと
なる。

【０００８】

【実施例】図１は、この発明の一実施例である光ビーム
走査装置の全体構成を示した図であり、ここでは、ビー
ムスポット７の往復運動の内の一方のみ（即ち、往運動
のみ）を主走査方向Ｘのスキャンに用いている。

【０００９】レーザー発振器１を出射したレーザービー
ム２（光ビーム）は、ＡＯＭ３（音響光学変調器）に入
射する。ＡＯＭ３は、処理部１０が出力するビームＯＮ
／ＯＦＦ信号（網点信号）１２に応じて、レーザビーム
２の強度をＯＮ／ＯＦＦ変調する。上記ビームＯＮ／Ｏ
ＦＦ信号１２は、処理部１０に入力される３つの信号、
即ちガルバノミラー駆動電圧信号１３（駆動信号）、ス
タートセンサ信号１４及び画像信号１５に基づいて生成
される信号である。ＯＮ／ＯＦＦ変調を受けたレーザー
ビーム２は、その後ガルバノミラー４（共振型の偏向素
子）によって感材露光面６方向へ偏向（角度振り）さ
れ、更にｆθレンズ（走査用レンズ）５を通って感材露
光面６上に結像されることにより、ビームスポット７を
形成する。しかも、ガルバノミラー４は、ガルバノミラ
ー用ドライバ９が出力するガルバノミラー駆動電圧信号
１３（そのレベルは正弦波関数として与えられる）に基
づき、その回転方向に往復運動（共振運動ないし揺動運
動に基づく）するので、レーザービーム２の振り角の角
速度ωは基本的には正弦波関数に従って変動し、ビーム
スポット７は上記振り角の変動に応じて主走査方向Ｘへ
走査される。これにより一主走査ラインの走査・露光が
行われるわけであり、当該主走査ラインの走査・露光が
終了すると、感材は図示しない駆動装置（ローラ等）に
よって副走査方向Ｙ（図１の紙面に直交する方向）に移
動され、次の新たな主走査ラインについての走査・露光
が再び行われる。尚、実際にビームスポット７によって
露光される焼付け有効エリア１６（その有効長はＬ）
は、図１に示す様に、レーザービーム２の走査範囲の内
側にある。他方、ｆθレンズ５は、ビームスポット７の
走査速度ｖが角速度ωに比例する様に、レーザービーム
２を結像する。従って、走査速度ｖもまた、正弦波関数
に従って時々刻々と変化する。その結果、均一な露光ド
ットを感材露光面６上に形成するためには、ビームＯＮ
／ＯＦＦ信号１２を生成するために必要なドットクロッ
ク信号の周波数がビームスポット７の走査速度ｖの変動
に比例して正弦波関数的に変動する様に、上記ドットク
ロック信号を制御する必要がある。その担い手が前述し
た処理部１０であり、当該処理部１０は本実施例の核と
なる部分である。そこで、以下においては、処理部１０
における動作原理を先ず説明した上で、それを実現する
ための具体的な構成とその動作について述べることとす
る。

【００１０】図２は、ドットクロック信号が正弦波関数
に従って変化する様子を示した図であり、同図（ａ）は
ドットクロック信号の波形変化（注：誇張して表現して
ある）を、同図（ｂ）は（ａ）の変化に対応してドット
クロック周波数ｈの時間依存性を各々示している。この
ドットクロック信号に同期して、画像信号１５と予めル
ックアップテーブル値として設定されたスクリーンパタ
ーン信号とのレベル比較を行うことにより、前述したビ
ームＯＮ／ＯＦＦ信号１２の生成が実行されるわけであ
る。同図において、時刻Ｔ₀及びＴ_eは、それぞれガル
バノミラー４が走査スタート側及び走査エンド側に振り
切って角速度ωが０値になったときの時刻である。

【００１１】今、ガルバノミラー４の動作周波数が
周囲の温度変化等によって変動したものとする。このと
き、時間（Ｔ_e−Ｔ₀）が伸縮する。従って、この変動
による影響をドットの並びに及ぼさない様にするために
は、変動する時間（Ｔ_e−Ｔ₀）を半周期とする正弦波
曲線のパターンを電気的に忠実に再現し、これを基にド
ットクロック信号を生成しなければならない。このため
には、後述する通り、正弦波曲線のパターン発生回路の
基本クロック信号をガルバノミラー４の動作周波数に同
期させれば良い。

【００１２】次に、図２（ｂ）に示した動作周波数
は一定のまま（時間（Ｔ_e−Ｔ₀）は一定）、ガルバノ
ミラー４の振り角（振幅）が変動した場合について検討
する。この様な場合としては、前述した使用劣化による
影響が該当する。この検討を容易化するため、ガルバノ
ミラー４の振り角と焼付け有効エリア１６との関係を図
３に示す。

【００１３】同図において、縦軸はビームスポット７の
走査速度ｖを、横軸は時間ｔを各々示しており、時刻Ｔ
₀、Ｔ_eは図２の場合と同じである。そして、この場合
には時間（Ｔ_e−Ｔ₀）は変動しない。又、正弦波曲線
ＣＡは、ガルバノミラー４の振り角が小さくなったため
にビームスポット７の走査速度ｖが遅くなってしまった
ときのパターンであり、逆に正弦波曲線ＣＢは、ガルバ
ノミラー４の振り角が大きくなってしまったためにビー
ムスポット７の走査速度ｖが速くなってしまったときの
パターンである。このとき、均一なドット配列を得よう
とするならば、ビームスポット７が焼付け有効エリア１
６内を通過するときのドットクロック信号の周波数ｈの
時間依存性を正弦波曲線ＣＡ、ＣＢの様に設定する必要
がある。つまり、基準となる正弦波曲線のパターンをド
ットクロック信号として予め設定しておき、このパター
ンが振り角の変動に対応して例えば上記正弦波曲線Ｃ
Ａ、ＣＢ等に変化する様に、ドットクロック信号のゲイ
ンを決定すれば良いことになる。

【００１４】今、ガルバノミラー４の動作周波数を記号
νとして表わすものとすれば、上記により基本クロッ
ク信号をこの動作周波数νに同期させるので、本実施例
では動作周波数νの変動による影響を相殺し、実質的に
動作周波数νは一定であるものとみなすことができる。
基準となる走査速度をｖ₀、その振幅をＡ₀とすれば、
ｖ₀＝Ａ₀ｓｉｎ（νｔ＋δ）となる（δ：定数）。
又、実際の走査速度ｖの振幅をＡとすれば、ｖ＝Ａｓｉ
ｎ（νｔ＋δ）となる。従って、基準の走査速度ｖ₀に
対する走査速度ｖとの比、つまりゲインＧはＧ＝ｖ／ｖ
₀＝Ａ／Ａ₀で表わされ、振幅比によって求められるこ
ととなる。

【００１５】本実施例におけるゲインＧの決定方法は、
次の考え方に基づいている。即ち、図３の時間Ｔ_a、Ｔ
_bは、各々正弦波曲線ＣＡ、ＣＢで与えられる場合にお
いて、ビームスポット７が焼付け有効エリア１６を通過
するのに要する時間を示している。そして、図３に２種
類の斜線で示している面積は、それぞれ各々の場合のビ
ームスポット７の走査速度ｖを焼付け有効エリア１６を
通過する時間で積分したものであるから、その積分値
は、丁度、焼付け有効エリア１６の有効長Ｌに相当して
いる。そして、この有効長Ｌは常に一定値であるから、
結局、各々の場合の面積を基準時の面積に等しくなる様
にゲインＧを決定すれば、目的を達成できることにな
る。重ねて述べるが、この場合、面積比を求めること
は、主走査ライン上のある位置における走査速度比ない
しは振幅比を求めることと等価である。以下、上記決定
方法を実現するための処理部１０の回路構成について詳
述する。

【００１６】図４は、処理部１０の構成を概観するブロ
ック図である。処理部１０は、基本クロック信号発生部
２０、ビームスポット速度パターン信号発生部２１、ゲ
インデータ信号設定部２２、焼付け有効エリア信号設定
部２３及びドットジェネレータ２４より構成されてい
る、以下、各部の構成と動作について順次詳述する。

【００１７】1) 図５は、基本クロック信号発生部２０
の具体的な構成を示したブロック図である。この基本ク
ロック信号発生部２０は、ガルバノミラー駆動電圧信号
１３に同期した基本クロック信号２５及びイニシャルパ
ルス信号３２を生成する回路であり、比較器３０とＰＬ
Ｌ部３３とイニシャルパルス信号３２を生成するラッチ
部３８に大別される。このように両信号２５、３２をガ
ルバノミラー駆動電圧信号１３から直接生成するのは、
既述した通り、処理部１０の系全体をガルバノミラー４
の動作周波数νに同期させて、その変動に追従させるた
めである。勿論、そこには、ガルバノミラー駆動電圧信
号１３そのものは、基本的にガルバノミラー４の動作周
波数νと同期して正弦波曲線でその電圧値が変化する信
号であり、その電圧値はガルバノミラー４の振り角に比
例しているという考え方が前提となっている。それ故、
両信号２５、３２は、後述する様に、メモリ内に記憶さ
れている基準正弦波曲線パターン信号を読出すためのア
ドレス指定に用いられる。又、基本クロック信号２５
は、ゲインＧの設定についても用いられる。

【００１８】同図において、比較器３０は、その一方の
端子に入力したガルバノミラー駆動電圧信号１３とその
他方の端子に印加されているしきい値電圧（０ボルト）
とを比較し、ガルバノミラー４の動作周波数νと同期し
たガルバノミラー同期パルス信号３１をＰＬＬ部３３と
ラッチ部３８とに出力する。

【００１９】ＰＬＬ部３３は、周知の通り、位相比較器
３４、フィルタ３５、Ｖ−Ｆ変換器３６及び分周器３７
（分周率：１／８１９２）から構成されており、ガルバ
ノミラー同期パルス信号３１を８１９２倍に逓倍して、
基本クロック信号２５として出力する。つまり、本実施
例では往動作のみを走査・露光に用いているので、逓倍
値の半分である４０９６クロックで１主走査ライン分の
処理を実行するわけである。

【００２０】一方、ラッチ部３８は、基本クロック信号
２５に応じてラッチする２段のラッチ回路とゲート回路
とを有しており、ガルバノミラー同期パルス信号３１の
立ち上がりに同期して立ち上がるイニシャルパルス信号
３２を生成し、出力する。このイニシャルパルス信号３
２は、ビームスポット速度パターン信号発生部２１をス
タートさせるためのものである。ここで図６は、基本ク
ロック信号発生部２０における動作を示すためのタイミ
ングチャートである。同図（ａ）〜（ｅ）は、各々、ガ
ルバノミラー駆動電圧信号１３、ガルバノミラー同期パ
ルス信号３１、基本クロック信号２５、イニシャルパル
ス信号３２及び時間軸を示している。本図から明かな通
り、各信号２５、３１、３２は、全てガルバノミラー４
の動作周波数νと完全に同期している。

【００２１】2) 図７は、ビームスポット速度パターン
信号発生部２１の構成を示すブロック図である。このビ
ームスポット速度パターン信号発生部２１は、ビームス
ポット７の基準の走査速度ｖ₀のパターンを与える基準
正弦波曲線パターン信号４７を記憶しており、この基準
正弦波曲線パターン信号４７をガルバノミラー４の動作
周波数νに同期して読出した上で、ゲインＧを与えるゲ
インデータ信号５０によって補正し、実際の走査速度ｖ
のパターンを正確に再現したビームスポット速度パター
ン信号４９（アナログ信号）を生成する回路である。
尚、上記ビームスポット速度パターン信号４９をＶ−Ｆ
変換したものが、前述のドットロック信号２８である。

【００２２】そこで、ビームスポット速度パターン信号
発生部２１は、カウンタ４０、メモリ４１（ＲＯＭ
等）、乗算器４２、Ｄ／Ａ変換器４３、フィルタ４４及
びＶ−Ｆ変換器４５（電圧制御発振器や電圧制御水晶発
振器でも良い）等を備えている。メモリ４１には、前述
した基準正弦波曲線パターン信号４７が予め記憶されて
いる。そして、この基準正弦波曲線パターン信号４７を
読出すためのアドレス指定を行う部分が、カウンタ４０
である。即ち、カウンタ４０は、先ずイニシャルパルス
信号３２によってクリアされ、その後は基本クロック信
号２５のタイミングでカウントアップされるという動作
を繰り返し、カウントアップされる毎に、新たなカウン
ト値を与えるカウンタ出力信号４６を、読出しアドレス
信号としてメモリ４１へ出力する。前述した通り、基本
クロック信号２５はガルバノミラー同期パルス信号３１
を（４０９６×２）逓倍したものであるから、メモリ４
１からは、クリア後４０９６クロックで正弦波曲線の半
周期分を描くディジタルデータ信号（基準正弦波曲線パ
ターン信号４７）が読出される。

【００２３】読出された基準正弦波曲線パターン信号４
７は、ゲインデータ信号設定部２２へ出力されると共
に、乗算器４２の一方の入力端子に入力される。乗算器
４２の他方の入力端子にはゲインデータ信号５０が入力
されるため、乗算器４２は基準正弦波曲線パターン信号
４７の電圧値とゲインデータ信号５０の電圧値との積算
を行う。上記ゲインデータ信号５０は、実際に検出され
る焼付け有効エリア１６の有効長が常に本来の有効長Ｌ
に等しくなる様な補正値を与える信号であるので、本積
算により最適なレベルに基準正弦波曲線パターン信号４
７は補正される。

【００２４】その後、乗算器出力信号４８はＤ／Ａ変換
器４３によってアナログ信号に変換されるが、この段階
では当該アナログ信号は量子化ノイズを含んでいるた
め、更にＤ／Ａ変換器４３の出力をフィルタ４４に通す
ことによって、上記量子化ノイズを除去している。これ
により、ビームスポット速度パターン信号４９のレベル
特性は、時間と共に滑らかに変化する正弦波曲線の半周
期分にあたるカーブで以て与えられる。その後、Ｖ−Ｆ
変換器４５によってビームスポット速度パターン信号４
９はパルス化され、ドットクロック信号２８となる。

【００２５】その後、ドットクロック信号２８は、図４
に示すドットジェネレータ２４に入力される。ドットジ
ェネレータ２４は、予め設定されたスクリーンパターン
信号をルックアップテーブルとして保有しており、ドッ
トクロック信号２８に同期して画像信号１５とスクリー
ンパターン信号との比較を行い、ビームＯＮ／ＯＦＦ信
号１２を生成する。この生成過程は既知であり、ここで
はその詳細な説明を割愛する。

【００２６】以下では、話が戻るが、ゲインデータ信号
５０を決定する部分であるゲインデータ信号設定部２２
及び焼付け有効エリア信号設定部２３の構成・動作につ
いて詳述する。

【００２７】既述した通り、基準正弦波曲線パターン信
号４７は、ビームスポット７が焼付け有効エリア１６を
通過するのに要する時間に応じてゲイン補正を受ける必
要がある。一般的に、１主走査ライン毎にビームスポッ
ト７の走査速度ｖが極端に変化することはない。このこ
とは、１つ手前の主走査ライン上をビームスポット７が
走査したときの走査速度ｖに関するデータを、そのまま
次の主走査ラインに於けるゲインデータ設定に利用した
としても、それによる誤差は非常に小さいということを
意味している。そこで、本実施例では、ビームスポット
７が１主走査ラインを描く毎に同時にビームスポット７
の走査速度ｖを検出し、その検出データを次の主走査ラ
インを描くときに使用している。つまり、ゲインデータ
設定に必要な実際の走査速度ｖのデータは、常に１つ手
前の主走査ラインの走査時に既に決定されていると言う
ことである。ここでは、その様な主走査速度ｖの検出方
法として、直接的に走査速度ｖを測定するのではなく、
図３において述べた面積を求めることにより間接的に走
査速度Ｖの検出を行っていることは、既に述べた通りで
ある。

【００２８】3) 図８は、焼付け有効エリア信号設定部
２３の構成を示すブロック図である。ここで、焼付け有
効エリア信号２６は、ガルバノミラー４の振り角が変動
した場合であっても、その変動に追従して一定の範囲を
示すものでなければならない。そこで、焼付け有効エリ
ア信号設定部２３は、図１に示す様に感材露光面６上に
物理的に配置されたスタートセンサ８（フォトダイオー
ド等より成る）が出力するスタートセンサ信号１４の立
ち上がり時を基準としてドットクロック信号２８を計数
することにより、焼付け有効エリア１６のスタート位置
及びエンド位置を検出している。ドットクロック信号２
８は、一つ手前の主走査ラインに関する走査速度ｖの検
出データを用いて既にゲイン補正された信号であるか
ら、ガルバノミラー４の動作周波数νやその振り角の変
動を全て反映したものである。従って、このドットクロ
ック信号２８を直接計数することは、感材露光面６上を
走査中のビームスポット７の現在位置を計測しているこ
とに他ならない。この計数を担う部分がカウンタ６１で
あり、スタート位置及びエンド位置設定ディップスイッ
チ６４及び６５には、それぞれ焼付け有効エリア１６の
スタート位置及びエンド位置に該当するカウント値
（Ｂ）が予め格納されている。比較器６２は、カウンタ
６１のカウント値（Ａ）がカウント値（Ｂ）を越えたと
きに、ＡＮＤゲートを介して、焼付け有効エリア信号２
６を“０”レベルから“１”レベルに立ち上げる一方、
比較器６３は、（カウント値（Ａ））≧（カウント値
（Ｂ））となった時点で焼付け有効エリア信号２６を
“１”レベルから“０”レベルへ立ち下げる。そして、
焼付け有効エリア信号２６の立上がり時からその立下が
り時までの時間が、丁度、図３でいう時間Ｔ_aやＴ_bに
該当している。

【００２９】4) 図９は、上記焼付け有効エリア信号２
６を受けて基準正弦波曲線パターン信号４７からゲイン
データを設定する、ゲインデータ信号設定部２２の構成
を示したブロック図である。基準正弦波曲線パターン信
号４７は、加算器５１の一方の入力端子（Ａ）に入力さ
れる。加算器５１の出力先であるデータラッチ５２は、
そのクリア端子が“１”レベルにある状態では常にクリ
アされた状態にある。従って、焼付け有効エリア信号２
６が“１”レベルにある時間内だけ、データラッチ５２
は、加算器５１の出力を受け入れることとなる。その結
果、焼付け有効エリア信号２６が“０”レベルにある状
態では、加算器５１は基準正弦波曲線パターン信号４７
の加算処理を行っていないことになる。その後、焼付け
有効エリア信号２６の反転信号の立下がりによってクリ
ア状態が解除され、データラッチ５２は、一走査中４０
９６回ＯＮ／ＯＦＦする基本クロック信号２５のタイミ
ングで以て、加算器５１の出力をラッチすると共に、そ
のラッチした値を加算器５１の他方の入力端子（Ｂ）へ
フィードバックする。その結果、加算器５１とデータラ
ッチ５２とは、焼付け有効エリア信号２６が有効
（“１”レベル）となっている間だけ、基準正弦波曲線
パターン信号４７の電圧値を基本クロック信号２５の周
期で累積加算する。この累積加算値が図３において斜線
で示した面積値にほかならないことは明白である。そし
て、この累積加算値は、焼付け有効エリア信号２６の反
転信号の立ち上がり時に応答して、データラッチ５３に
よってラッチされ、メモリ５４へ与えられる。同時に、
加算器５１とデータラッチ５２とは、基準正弦波曲線パ
ターン信号４７の加算処理を中止し、データラッチ５２
がこの時点で有する累積加算値は０値にクリアされる。

【００３０】ここで原理的には、ビームスポット７が焼
付け有効エリア１６を通過するのに要する時間が短い
程、累積加算値が小さくなるのであるから（基準正弦波
曲線パターン信号４７を加算しているため）、累積加算
値は丁度求めるべきゲイン値Ｇの逆数に比例しているこ
ととなる。そこで、メモリ５４（ＲＯＭ）に予想される
逆数データを予めルックアップテーブルの形式で記憶し
ておき、このメモリ５４にデータラッチ５３が保持する
累積加算値に対して逆数変換を行わせることとして、こ
れによりゲインデータ信号５０を得ている。従って、こ
のゲインデータ信号５０を用いて積算処理を行うことに
より、基準正弦波曲線パターン信号４７が最適なパター
ン信号にゲイン補正されるわけである。

【００３１】図１０は、上述した処理部１０の各部２０
〜２３の動作をより一層明確にするために示したタイミ
ングチャートであり、同図（ａ）〜（ｋ）は、それぞれ
ガルバノミラー同期パルス信号３１、イニシャルパルス
信号３２、基準正弦波曲線パターン信号４７、ビームス
ポット速度パターン信号４９、ドットクロック信号２
８、スタートセンサ信号１４、焼付け有効エリア信号２
６、基本クロック信号２５、データラッチ５２の出力信
号、ゲインデータ信号５０及び時間軸である。図中、時
刻ｔ₁〜ｔ₅及びｔ₆〜ｔ₁₀の時間内にビームスポット
７は往動作を行なっており、時刻ｔ₅〜ｔ₆の時間内は
復動作の時間に該当するが、本実施例では復動作は露光
に用いられないので、この時間（ｔ₅〜ｔ₆）内はビー
ムスポット７の走査は行われない。

【００３２】時刻ｔ₁でイニシャルパルス信号３２が立
上がると、以後、基本クロック信号２５のタイミングで
基準正弦波曲線パターン信号４７がメモリ４１より読出
される。時刻ｔ₁〜ｔ₄の時間内では、メモリ５４は時
刻ｔ₁以前の走査時に決定されたゲインデータ信号５０
（同図（ｊ）では、記号Ｇ１として示す）を出力してい
るので、基準正弦波曲線パターン信号４７はこのゲイン
データ信号Ｇ１によって補正され、ビームスポット速度
パターン信号４９が生成され、更にＶ−Ｆ変換されてド
ットクロック信号２８が出力される。一方、時刻ｔ₂で
スタートセンサ信号１４が立上がると、カウンタ６１は
ドットクロック信号２８のカウントを開始し、焼付け有
効エリア信号設定部２３は、時刻ｔ₃で“１”レベルに
立上がり、時刻ｔ₄で“０”レベルに立ち下がる焼付け
有効エリア信号２６を出力する。そして、時刻ｔ₃よ
り、データラッチ５２は加算器５１が出力する累積加算
値のラッチを開始する。そして、焼付け有効エリア信号
２６の反転信号の立ち上がり時である時刻ｔ₄まで、デ
ータラッチ５２は累積加算値のラッチを続け、時刻ｔ₄
においてクリアされる。それに対して、データラッチ５
３は、時刻ｔ₄において、データラッチ５２が保持する
累積加算値をラッチし、メモリ５４へその値を新たな累
積加算値として出力する。この結果、時刻ｔ₄以後、時
刻ｔ₉までの時間内では、メモリ５４は新たなゲインデ
ータ信号Ｇ２を乗算器４２へ出力し続けることとなる。
従って、時刻ｔ₄〜時刻ｔ₅の時間内では、ゲインデー
タ信号Ｇ２によって基準正弦波曲線パターン信号４７は
補正されることとなる。但し、時刻ｔ₄〜時刻ｔ₅の時
間内では既にビームスポット７は焼付け有効エリア１６
を通過した後であるので、この様に時刻ｔ₄を分岐点と
してゲインデータ信号５０の内容が変わっても問題は生
じない。

【００３３】時刻ｔ₆〜時刻ｔ₁₀の間に、次の主走査ラ
インについての走査が行われるわけであるが、この場合
には、時刻ｔ₆〜時刻ｔ₉の時間中、基準正弦波曲線パ
ターン信号４７は既に決定されているゲインデータ信号
５０（Ｇ２）によって補正されることとなる。

【００３４】以上述べた様に本実施例では、グレーティ
ングセンサを用いないで、代わって、電気的にビームス
ポット７の走査速度ｖのパターンをシミューレートして
おり、これによって懸念されるガルバノミラーの動作周
波数νやその振り角のリアルタイムでの変動等の不安定
要素を高精度で補正することができる。従って、従来グ
レーティングセンサを使用することに伴い必須であった
光学系やその調整工数を一切不要とすることが可能とな
る。

【００３５】ここで図１１及び図１２は、本発明におけ
る変形例を示す図であり、それぞれ、その変形対象であ
るゲインデータ信号設定部２２Ａとビームスポット速度
パターン信号発生部２１Ａのブロック図を示している。
この変形例では、前実施例で乗算器４２を用いてゲイン
補正していたのに代えて、割算器４２Ａを用いてゲイン
補正を行っている。この場合には、前実施例における逆
数演算用のメモリ５４が不要となり、データラッチ５３
の出力信号が直接ゲインデータ信号５０Ａとなる。従っ
て、これらの部分以外の部分については、前実施例と変
わりはない。

【００３６】又、図１３及び図１４は、更に別の変形例
を示している。今まで述べてきた例では、基準正弦波曲
線パターン信号４７は予めメモリ４１内に設定されたデ
ィジタル信号であったが、それに代えてガルバノミラー
駆動電圧信号１３より直接基準正弦波曲線パターン信号
を生成することもできる。この場合には、基準正弦波曲
線パターン信号はアナログ信号となる。この場合が本変
形例である。図１３に示す通り、ガルバノミラー駆動電
圧信号１３は整流器１７にも入力される。整流器１７は
半波整流器であり、ガルバノミラー駆動電圧信号１３を
図１０（Ｃ）に示したような半周期分の正弦波曲線を与
える信号に整流して、これを基準正弦波曲線パターン信
号２７として直接図１４に示すビームスポット速度パタ
ーン信号設定部２１ＢのＡ／Ｄ変換器２９に入力する。
そしてＡ／Ｄ変換器２９は、基準正弦波曲線パターン信
号２７をディジタル信号へと変換した上で、乗算器４２
へ入力する。従って、本変形例では、イニシャルパルス
信号３２が不要となるので、基本クロック信号発生部２
０は基本クロック信号２５のみを発生させる回路構成と
なり、その基本クロック信号２５をゲインデータ信号設
定部２２へのみ出力することとなる。その他の点では、
前実施例と変わるところはない。

【００３７】また、上記各例ではビームスポット７の往
復運動の内、往運動のみを走査・露光に利用していた
が、往復両方をそれぞれ走査・露光に用いる様にしても
良い。この場合には、図１３の例における整流器１７は
全波整流器となる。そして、各例共に、前回の往走査時
に求めたゲインデータ信号を次の往走査時に用いてゲイ
ン補正し前回の復走査時に求めたゲインデータ信号を次
の復走査時に用いてゲイン補正することとなる。

【００３８】

【発明の効果】この発明は、グレーティングセンサ等の
特別なセンサを用いること無く、共振型の偏向素子の動
作周波数や振り角の変動等を電気的処理によって高精度
で補正することができ、物理的には小型・高性能な光ビ
ーム走査装置を、光学機械的にはシステム構築の容易な
光ビーム走査装置を実現できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である光ビーム走査装置の
全体構成を示したブロック図である。

【図２】ドットクロック信号の周波数変動を示した説明
図である。

【図３】ガルバノミラーの振り角と焼付け有効エリアと
の関係を示した説明図である。

【図４】処理部の構成を示したブロック図である。

【図５】基本クロック信号発生部の構成を示したブロッ
ク図である。

【図６】基本クロック信号発生部に於ける各種信号の時
間的関係を示したタイミングチャートである。

【図７】ビームスポット速度パターン信号発生部の構成
を示したブロック図である。

【図８】ゲインデータ信号設定部の構成を示したブロッ
ク図である。

【図９】焼付け有効エリア信号設定部の構成を示したブ
ロック図である。

【図１０】各種信号の時間的関係を示したタイミングチ
ャートである。

【図１１】この発明の変形例に於けるゲインデータ信号
設定部の構成を示したブロック図である。

【図１２】この発明の変形例に於けるビームスポット速
度パターン信号発生部の構成を示したブロック図であ
る。

【図１３】この発明の他の変形例に於ける全体構成を示
したブロック図である。

【図１４】この発明の他の変形例に於けるビームスポッ
ト速度パターン信号発生部の構成を示したブロック図で
ある。

【符号の説明】

１レーザー発振器２レーザービーム３ＡＯＭ４ガルバノミラー５ｆθレンズ６感材７ビームスポット８スタートセンサ９ガルバノミラー用ドライバ１０処理部１２ビームＯＮ／ＯＦＦ信号１３ガルバノミラー駆動電圧信号１４スタートセンサ信号１５整流器２０基本クロック信号発生部２１ビームスポット速度パターン信号設定部２２ゲインデータ信号設定部２３焼付け有効エリア信号設定部２４ドットジェネレータ２５基本クロック信号２８ドットクロック信号４１メモリ４２乗算器４２Ａ割算器４７基準正弦波曲線パターン信号４９ビームスポット速度パターン信号５０ゲインデータ信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ドットクロック信号に同期して画像信号
より生成した変調信号に応じて変調された光ビームを共
振型の偏向素子によって走査用レンズを介して感材の主
走査方向に走査し、以て画像を前記感材上に記録する光
ビーム走査装置において、前記共振型の偏向素子の駆動信号を生成する駆動手段
と、前記主走査方向に走査されている光ビームのビームスポ
ットの走査速度を予め決定された基準走査速度との比較
を通じて検出する走査速度検出手段と、時間に対するレベル変化が前記基準走査速度に対応した
正弦波関数として表される基準走査速度パターン信号を
前記駆動信号に同期して生成する基準走査速度パターン
信号生成手段と、前記走査速度検出手段の出力信号と前記基準走査速度パ
ターン信号との演算処理によって、前記走査速度の時間
的変化に相当したレベル変化を与える走査速度パターン
信号を生成する走査速度パターン信号生成手段と、前記走査速度パターン信号より、そのレベル変化に対応
した周波数変化を与える前記ドットクロック信号を生成
するドットクロック信号生成手段とを、備えたことを特徴とする光ビーム走査装置。