JPH10133132A - 内面走査型光ビーム走査装置およびその制御方法 - Google Patents
内面走査型光ビーム走査装置およびその制御方法Info
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- JPH10133132A JPH10133132A JP30352296A JP30352296A JPH10133132A JP H10133132 A JPH10133132 A JP H10133132A JP 30352296 A JP30352296 A JP 30352296A JP 30352296 A JP30352296 A JP 30352296A JP H10133132 A JPH10133132 A JP H10133132A
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Abstract
筒ドラム内面を走査する場合に、二次元光ビーム偏向素
子を用いることなく走査線間隔を変更し、構成を簡単に
する。 【解決手段】 走査光学系に入射する2本の光ビームの
間隔を一定に保ちつつスピナーの周期に同期して互いに
直交する方向にそれぞれ一次元偏向する。この場合、光
ビームの結像面上でx−y直交座標系を考え、2本の光
ビームの間隔(距離)rを一定とし、スピナーの角速度
をωとし、オフセット角度をψとして、各光ビームの座
標がx=r・cos(ωt+ψ)、y=r・sin(ωtψ)
となるように、それぞれをx軸上およびy軸上で一次元
偏向を行えばよい。
Description
を合波して共通の走査光学系により円筒ドラム内面を走
査する内面走査型光ビーム走査装置とその制御方法とに
関するものである。
ームを導いて走査を行う内面走査型光ビーム走査装置が
公知である。この装置で記録速度を上げるために光ビー
ムを複数本にする方式、すなわちマルチビーム方式が提
案されている。
軸に沿って導入される複数本の光ビームを、この中心軸
に対して45°の角度をもって高速回転する反射ミラー
(スピナー)によって円筒ドラム内面に導く。しかしこ
の場合に複数の光ビームの位置を固定してスピナーに導
くと、スピナーの回転角の変化に伴って光ビームの相対
位置が周期的に変化する。このため記録ドラムに記録さ
れる複数の走査線が周期的に湾曲し、互いに交差するこ
とになり、正しい走査ができなくなる。
ムを基準ビームとして走査光学系の中心軸上(記録ドラ
ムの中心軸上)に位置合せし、スピナーの回転に同期し
て他の光ビームをこの基準ビームを中心として旋回させ
ることが考えられている。この場合スピナーと他の光ビ
ームの位相を変えることにより走査線の湾曲を除去して
直線にすることができる。また基準ビームと他の光ビー
ムとの間隔を変えることにより走査線の間隔を変化させ
ることができる。
−276335号には、偏向量が固定された偏向素子
(プリズムなど)を、スピナーの回転に同期して回転さ
せる方式が示されている。また米国特許第509735
1号、米国特許第5502709号には、基準ビーム以
外の他の光ビームを二次元的に偏向する方式が提案され
ている。
転させる前者の方式は、偏向量が一定であるためビーム
間隔を変えることができず、従って走査線間隔も変えら
れないという問題があった。なお走査線の間隔は記録密
度によって変えるのが望ましいが、この従来技術では記
録密度に対応して走査線密度を変えられないという不都
合がある。また高速回転するスピナーに同期させて偏向
素子を安定して回転させるためには高精度な機械的な回
転伝動機構が必要になるが、このように機構は入手が困
難であったり高価であった。
方式では、複数のピエゾミラーや音響光学素子(Acoust
o-optic Modulator、以下AOMという)を組合わせて
二次元偏向を可能にすることが必要になる。このため制
御が複雑であり、品質を安定させることが難しく、高価
でもあった。
たものであり、2本の光ビームを用いる場合に二次元光
ビーム偏向素子を用いることなく走査線間隔を変更で
き、構成を簡単にすることが可能な内面走査型光ビーム
走査装置の制御方法を提案することを第1の目的とす
る。
提案することを他の目的とする。
光ビームを合波してスピナーにより円筒ドラム内面を走
査する内面走査型光ビーム走査装置の制御方法におい
て、走査光学系に入射する2本の光ビームの間隔を一定
に保ちつつスピナーの周期に同期して互いに直交する方
向にそれぞれ一次元偏向することを特徴とする、内面走
査型光ビーム走査装置の制御方法、により達成される。
交座標系を考え、2本の光ビームの間隔(距離)rを一
定とし、スピナーの角速度をωとし、オフセット角度を
ψとして、各光ビームの座標がx=r・cos(ωt+
ψ)、y=r・sin(ωtψ)となるように、それぞれ
をx軸上およびy軸上で一次元偏向を行えばよい。
ームを合波してスピナーにより円筒ドラム内面そを走査
する内面走査型光ビーム走査装置において、各光ビーム
をそれぞれ互いに直交する方向に偏向する2つの一次元
光ビーム偏向素子と、スピナーの回転角度を検出する角
度検出手段と、両光ビームの間隔を一定に保ちつつ両光
ビームをスピナーに同期して互いに直交する方向に偏向
させるために必要な前記一次元光ビーム偏向素子による
偏向量を記憶する偏向量メモリと、このメモリの内容に
基づいて両一次元光ビーム偏向素子を駆動する偏向素子
制御手段と、を備えることを特徴とする内面走査型光ビ
ーム走査装置、により達成される。
を設けておくのが望ましい。この機構は例えば次のよう
に構成できる。
前に検出するビーム位置検出手段を設け、検出したビー
ム位置を適正位置、すなわち偏向量メモリに記憶した適
正な偏向量により得られる適正な位置と比較して、両位
置の差を補正するための補正量を求めて補正量メモリに
記憶しておき、この補正量データを用いて偏向量を補正
しながら走査を行うように構成するものである。
像データの記録に先行して光ビームごとに別々に予備的
に走査を行い、各光ビームごとの補正データを求めてメ
モリする。従って光学系などの温度変化や経時的特性変
化などによる影響を除去し正確で高精度な走査が可能に
なる。
く、例えば電源投入時、一定時間経過毎、一定ページ数
の画像出力毎、オペレータが希望する時などにこの書き
換えを指令することができる。
場合には、一次元光ビーム偏向素子を音響光学素子(A
OM)とするのがよい。ビーム位置検出手段は、合波し
た光ビームをビームスプリッタで分波して得た結像面の
付近に、4分割位置検出素子を置くことにより構成でき
る。
説明する。図4は光ビームL1、L2の偏向制御の説明図
であり、記録ドラムの中心軸Cに沿ってスピナー30に
向かう2本の光ビームL1、L2を光源側から示す。図5
はスピナー30の回転位置と各光ビームL1、L2の位置
との関係を説明する図、図6は同じくスピナーの斜視図
である。なおこの説明では、オフセット角度ψ=0とす
る。
ムの結像面上の中心軸Cを原点とするx−y直交座標系
においてx軸上を往復動するものとする。また光ビーム
L2はy軸上を往復動するものとする。今両光ビーム
L1、L2の結像位置A、Bを結ぶ直線ABがx軸となす
角度をθ(=ωt)とすれば、A、Bの座標はそれぞれ
x=r・cosθ、y=r・sinθとなる。ここでA、Bの
距離dは、d=(x2+y2)1/2=rとなるからrを一
定とすれば、ビームL1はビームL2の回りを半径r、角
速度ωで回転することになる。同様にビームL2はビー
ムL1の回りを同じ条件で回転する。
5では、位相θを90°づつ変化させた時の図3に対応
する結像面上でのビーム位置とスピナー30の平面図と
を左右に並べて示す。図6では、図4の位相θの変化に
対応するスピナー30の位置を示すものである。
アン(nは整数)の時であり、光ビームL1はx=r、
光ビームL2はy=0に位置する。同様に(B)はωt
=(1/2±2n)π、(C)はωt=(1±2n)
π、(D)はωt=(3/2±2n)πの状態を示す。
(A)の状態ではスピナー30で反射された光ビームL
1、L2はx軸方向へ導かれ、中心軸Cの方向(Z軸方
向)にL1、L2の順で円筒ドラム内面に入射する。
態になると、光ビームL1はx=0、光ビームL2はy=
rになる。この時にはスピナー30もπ/2ラジアン回
転して図6(B)の状態になり、光ビームL1、L2は−
y軸方向に反射されてZ軸方向にL1、L2の順で記録ド
ラム内面に入射する。以上のようにスピナー30の回転
に同期して光ビームL1、L2の位置が周期的に変化する
と、これら光ビームL1、L2が円筒ドラム内面に描く走
査線(主走査線)は平行な直線となる。また光ビームL
1、L2の距離rを変えることにより走査線の間隔を変え
ることができる。
す概念図、図2はその制御系のブロック図、図3はビー
ム位置検出手段の説明図である。
オンやアルゴンなどのレーザー光源である。このレーザ
ー光源10から射出された一本のレーザービームLo
は、偏向ビームスプリッタ12でP偏光(電界の振動面
が、入射光と反射光を含む入射面に対して平行な偏光)
と、S偏光(電界の振動面が入射面に対して垂直な偏
光)とに分割される。P偏光の光ビームは光ビームL1
であり、レンズ群を介して一次元光ビーム偏向素子とし
てのAOM1に入射される。
ーサが発生する所定周波数の超音波により駆動され、超
音波が生成する定在波で入射光ビームを回折するもので
ある。この時の一次回折光が0次光カット板(図示せ
ず)で選択される。このAOM1の駆動信号(Radio Fr
equency 信号、RF信号)の周波数を変えることによ
り、光ビームL1の角度がx軸方向(図1、2参照)に
微小変化する。またこの駆動信号(RF信号)は2値画
像信号により変調される。
の光ビームL2は、ミラー14およびレンズ群を介して
AOM2に入射される。その駆動信号(RF信号)は2
値画像信号により変調されると共にその周波数を変化す
ることにより角度をy軸方向(図1、2参照)に微小変
化させることができる。
(図2)で拡大された後、ミラー16および偏光ビーム
スプリッタ18で合波される。この合波された光ビーム
L3はさらにビームエキスパンダ20を構成するレンズ
22および24においてビーム径の拡大・変更が行われ
る。このビームL3はドラム(円筒)26の中心軸Cに
沿ってドラム26内に導かれる。
を形成する集光レンズ28およびスピナー30が設けら
れている。このスピナー30は中心軸(回転軸)に対し
てほぼ45°の反射面を持ち、モータにより高速回転さ
れる。なおこのモータには角度検出手段としてのロータ
リーエンコーダ32が取付けられ、スピナー30の回転
角(θ=ωt)が検出される。すなわち所定回転角ごと
に出力されるパルス信号pと、1回転の基準位置を示す
基準位置信号poとが出力される。なおこのスピナー3
0に導かれるビームは、回転軸上にあるビームエキスパ
ンダ20および集光レンズ28を通って、ドラム26の
内周面あるいは記録シート34に合焦する。
レンズ36が設けられ、ビームスプリッタ18を通過す
るビームL1、L2の一部をレンズ22の焦点面P1と共
役な他の焦点面P2に結像する。この焦点面P2上ある
いはこれより僅かにずれた位置にはビーム位置検出素子
としての4分割位置検出素子38が設けられ、光ビーム
L1、L2のビーム位置が検出される。これら結像レンズ
36、4分割位置検出素子38はビーム位置検出手段4
0を形成する。
としてのAOM制御手段であり、このスピナー30の回
転角θに同期してAOMを制御する。44は偏向量メモ
リであり、前記した光ビームL1、L2をそれぞれx軸方
向とy軸方向に一次元偏向するための偏向データをメモ
リする。すなわちx0=cos(ωt+ψ)、y0=sin(ω
t+ψ)の関数を数値テーブルあるいは数式の形式でメ
モリする。
角θ=ωtに対応するデータx0、y0をこのメモリ44
から読出し、これらに別途入力される距離rを積算して
偏向量x=r・cos(ωt+ψ)、y=r・sin(ωt+
ψ)を求める。そしてこれらの偏向量x、yに対応する
アナログ電圧をVCO(電圧制御発振器、図示せず)に
入力してこれらの偏向量x、yを発生させるために必要
なAOM1、AOM2の駆動周波数fx、fyを求め
る。AOM制御手段42ではこれらの駆動周波数fx、
fyの駆動信号(RF信号)をそれぞれAOM1、AO
M2に供給し、これらを駆動する。
1、L2をそれぞれx=r・cos(ωt+ψ)、y=r・s
in(ωt+ψ)で偏向させることができる。なおこの時
2値画像信号による変調を加えて、画像信号に従ってオ
ン・オフ変化する画素を走査線上に書き込む。また一般
に偏向角度によりAOM1、AOM2の回折効率が変化
するから、この変化を補正するために駆動信号の電圧も
同時に制御して光ビームL1、L2の強度を均一にするの
が望ましい。
0を設けてAOM1、AOM2や光学系などが温度変化
や経時的特性変化により偏向角度が変動するのを補正で
きるようにしている。すなわち画像の記録に先行して予
備的に1本の光ビームL1、L2ごとに走査を行い、その
時の光ビームL1またはL2の一部を偏光ビームスプリッ
タ18で分割し、結像レンズ36で4分割位置検出素子
38に導く。4分割位置検出素子38は4つの光検出素
子に対する入射光量に対応した電圧を出力する。これら
の出力電圧の分布に基づいてビーム位置検出回路46は
光ビームL1またはL2のビーム位置、すなわち結像面P
2上におけるビーム位置を求める。
ー30の回転角度θにより周期的に変化するが、この求
めたビーム位置は正規のビーム位置と補正量演算手段4
8で比較される。ここに正規のビーム位置を示すデータ
は、偏向量メモリ44にメモリされたx=r・cos(ω
t+ψ)、y=r・sin(ωt+ψ)のデータである。
このようにして求めた補正量△x、△yを示すデータは
補正量メモリ50に記憶される。このようにして光ビー
ムL1とL2に対する補正データがそれぞれ記憶される。
手段42はスピナー30の回転角度θ=ωt+ψに対応
する偏向量x、yを偏向量メモリ44から読込むと共
に、補正量メモリ50から同じ回転角度θに対応する補
正量△x、△yを読出し、これらの和(x+△x)、
(y+△y)をそれぞれ光ビームL1、L2に対する偏向
量とする。AOM制御手段42ではこれらの補正した偏
向量(x+△x)、(y+△y)に対応する周波数の駆
動信号を生成し、この駆動信号を2値画像信号で変調し
てAOM1、AOM2に供給する。
偏向され、円筒ドラム26の内面に等間隔の直線からな
る2本の走査線を描くことができる。なおスピナー30
は、1回転する間に主走査線の2本分の間隔に相当する
距離だけ中心軸C方向(Z軸方向)に移動する。すなわ
ち副走査方向に移動する。
のレーザービームLoを、偏光ビームスプリッタ12で
2本の光ビームL1、L2に分割したものであるが、図
7、8、9に示すような他の実施態様も可能である。
ルゴンなどのガスレーザー光源10が射出する一本のレ
ーザービームLoを、ビームスプリッタ60で2本の光
ビームL1a、L2aに分割し、その一方の光ビームL2
aにλ/2波長板62でλ/2の位相差を付与した。こ
のようにして互いに交渉しないようにした2本の光ビー
ムL1a、L2aを前記の実施態様と同じ光学系を用いて
偏向し、合波したものである。なおこの図7では図2と
同一部分に同一符号を付したから、その説明は繰り返え
さない。
ド64、66を用いるものである。すなわちレーザーダ
イオード64、66は直線偏光の光ビーム(レーザービ
ーム)L1b、L2bを射出するから、これらを偏光方向
が互いに直交するように配置し、両光ビームL1b、L2
bをコリメーティングレンズ68、70で平行ビームと
した後、AOM1、AOM2を介して偏光ビームスプリ
ッタ72に導き、ここで合波するものである。この合波
した光ビームL3bはビームエキスパンダ74を介して
走査光学系に導かれる。
66を光源とする場合には、2値画像信号による変調を
このレーザダイオード64、66で行うことができる。
すなわち画像信号に基づいてレーザーダイオード64、
66をオン・オフ制御する。従ってAOM1、AOM2
は光ビームL1b、L2bの偏向のみを行えばよい。
るAOM1、AOM2に代えて、可動ミラー76、78
を用いたものである。ここにレーザーダイオード80、
82が射出する光ビームL1c、L2cの直線偏光方向
は、それぞれS偏光とP偏光となるように設定され、可
動ミラー76、78はそれぞれの偏光方向と平行な軸回
りに回動して光ビームL1c、L2cを偏向する。この図
9では前記図8と同一部分に同一符号を付したので、そ
の説明は繰り返えさない。
6、78は、ピエゾ素子を利用したピエゾミラー、ガル
バノメータを利用したガルバノミラーなどが使用可能で
ある。以上図1〜6を用いて説明した実施態様では、ス
ピナー30はドラム26の中心軸Cに対して45°の角
度をもって回転するミラーを用いているが、ミラーに代
えて回折格子を回転させて中心軸Cに沿って導かれる光
ビーム(レーザービーム)をドラム内面に導くようにし
てもよい。
入する2本の光ビームを、その間隔を一定に保ちつつス
ピナーの周期に同期して互いに直交する方向にそれぞれ
一次元偏向するので、二次元光ビーム偏向素子を用いる
ことなく走査線間隔を変更でき、2本の光ビームで円筒
ドラムの内面に高画質の画像を記録することができる。
また二次元光ビーム偏向素子を用いる必要がないので構
造が簡単で動作が安定し、安価でもある。
るためには、光ビームの結像面上におけるx−y直交座
標系で、x=r・cos(ωt+ψ)、y=r・sin(ωt
+ψ)となるようにそれぞれ偏向すればよい(請求項
2)。
に直接使用する装置が得られる。この場合に、スピナー
に入射する光ビームの位置をビーム位置検出手段で検出
し、この検出したビーム位置を適正位置に移すために必
要な補正量を補正量メモリに記憶しておき、画像記録時
にはこの補正量メモリから補正量を読出して偏向量を補
正することが望ましい(請求項4)。このような補正量
を画像記録の前など適時に求めて補正量メモリの内容を
書き換えるようにすれば、光学系などの温度変化や経時
的特性変化などによる影響を除去し、画質を一層向上さ
せることができる。
が適し(請求項5)、この場合は一次元光ビーム偏向素
子として音響光学素子(AOM)を用いることができる
(請求項6)。
明する図
ーザー) 76、78 可動ミラー L1、L2 光ビーム L3 合波光ビーム AOM1、AOM2 音響光学素子
Claims (6)
- 【請求項1】 2本の光ビームを合波してスピナーによ
り円筒ドラム内面を走査する内面走査型光ビーム走査装
置の制御方法において、 走査光学系に入射する2本の光ビームの間隔を一定に保
ちつつスピナーの周期に同期して互いに直交する方向に
それぞれ一次元偏向することを特徴とする内面走査型光
ビーム走査装置の制御方法。 - 【請求項2】 光ビームの結像面上におけるx−y直交
座標系で、2本の光ビームがそれぞれx=r・cos(ω
t+ψ)、y=r・sin(ωt+ψ)(但しrは両光ビ
ームの間隔、ωはスピナーの角速度、ψはオフセット角
度)を満たすように、各光ビームをそれぞれ一次元偏向
する請求項1の内面走査型光ビーム走査装置の制御方
法。 - 【請求項3】 2本の光ビームを合波してスピナーによ
り円筒ドラム内面を走査する内面走査型光ビーム走査装
置において、 各光ビームをそれぞれ互いに直交する方向に偏向する2
つの一次元光ビーム偏向素子と、 スピナーの回転角度を検出する角度検出手段と、 両光ビームの間隔を一定に保ちつつ両光ビームをスピナ
ーに同期して互いに直交する方向に偏向させるために必
要な前記一次元光ビーム偏向素子による偏向量を記憶す
る偏向量メモリと、 このメモリの内容に基づいて両一次元光ビーム偏向素子
を駆動する偏向素子制御手段と、 を備えることを特徴とする内面走査型光ビーム走査装
置。 - 【請求項4】 スピナーに入射する光ビームの位置を検
出するビーム位置検出手段と、 検出したビーム位置を適正位置に移すために必要な補正
量を求める補正量演算手段と、 この求めた補正量を記憶する補正量メモリと、 を備え、偏向素子制御手段は偏向量を前記補正量で補正
して両一次元光ビーム偏向素子を制御する請求項3の内
面走査型光ビーム走査装置。 - 【請求項5】 光ビームはレーザービームである請求項
3または4の内面走査型光ビーム走査装置。 - 【請求項6】 一次元光ビーム偏向素子は音響光学偏向
素子である請求項5の内面走査型光ビーム走査装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30352296A JP3581503B2 (ja) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | 内面走査型光ビーム走査装置およびその制御方法 |
EP97118849A EP0840493B1 (en) | 1996-10-30 | 1997-10-29 | Method and Apparatus for Inner Face Scanning with Multi Beams |
EP05012444A EP1571824B1 (en) | 1996-10-30 | 1997-10-29 | Method and apparatus for inner face scanning with multi beams |
DE69733529T DE69733529T2 (de) | 1996-10-30 | 1997-10-29 | Gerät und Verfahren zum mehrstrahligen Abtasten einer Innenfläche |
US09/847,351 US6369929B2 (en) | 1996-10-30 | 2001-05-03 | Method and apparatus for inner face scanning with multi beams |
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JPH10133132A true JPH10133132A (ja) | 1998-05-22 |
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WO2005012978A1 (en) * | 2003-07-08 | 2005-02-10 | Esko-Graphics A/S | Multibeam internal drum scanning system |
JP2005274898A (ja) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Noritsu Koki Co Ltd | 露光装置 |
JP2006091377A (ja) * | 2004-09-22 | 2006-04-06 | Fuji Photo Film Co Ltd | インナードラム露光装置 |
US7215455B2 (en) | 2005-01-31 | 2007-05-08 | Fujifilm Corporation | Inner drum exposure apparatus |
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1996
- 1996-10-30 JP JP30352296A patent/JP3581503B2/ja not_active Expired - Fee Related
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