JPS6069625A - 小形偏向器の鏡面追跡装置を用いたプリンタ - Google Patents

小形偏向器の鏡面追跡装置を用いたプリンタ

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JPS6069625A
JPS6069625A JP59167268A JP16726884A JPS6069625A JP S6069625 A JPS6069625 A JP S6069625A JP 59167268 A JP59167268 A JP 59167268A JP 16726884 A JP16726884 A JP 16726884A JP S6069625 A JPS6069625 A JP S6069625A
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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−深Jプリ団υυ咲 。
本発明は、回転する走査素子の鏡面に入射するビームを
追跡する鏡面追跡装置、より詳しく述べると、超小形偏
向器形式の改良型鏡面追跡装置及びこれを用いたプリン
タに関するものである。
−灸匪飢鰻抹しよ・うζ工立肌踵点 像形成部材、すなわち記録部材を横切って走査ビームを
掃引する多角形またはホログラフ式走査素子を有する高
解像度の高速ラスク出力走査装置(RO3)を設計、製
造するとき、システム設計者が直面する主な問題点は、
走査素子が高速で回転しなければならないということか
ら起る。このことは、走査素子自体の構造強度と関連部
品、すなわち走査素子駆動用モータと軸受組立の双方に
負担をかけ、この負担は走査素子の直径および速度の二
乗の関数で増大する。装置の設計パラメータは、通常走
査素子の速度を指定するから、もし走査素子にかかる荷
重を減少すべきであれば、設計者は走査素子の直径を減
らす余地があるだけである。
走査素子の大きさを縮小するために用いられる1つの方
法は、鏡面追跡である。鏡面追跡においては、走査サイ
クルを通じてビームが各鏡面を追跡するように、走査素
子が回転するにつれて走査素子の各鏡面上の入射ビーム
の位置が変更される。
このような状況では、走査素子の鏡面は入射ビームの大
きさより若干大きくするだけでよく、したがって、走査
素子の大きさは、たとえば、鏡面追跡が行なわれないと
きのアンダフィルド(under−filled)鏡面
モードかオーバーフィルド(over−filled)
鏡面モードのどちらかで使われる走査素子よりかなり小
さく作ることができる。
前述の問題点を克服する1つの試みとして、いくつかの
従来装置は入射ビームを変調し、かつ追跡する音響−光
学(A10)式変調器/偏向器の組合せユニットを用い
たが、単一ユニットに2つの機能を組み入れるには、通
常、A10変調器のバンド幅を倍にする必要あり、その
結果この部品の製作が複雑になり、高価になった。その
上、A/0変調器/偏向器の組合せユニットは、最新の
ダイオード式レーザーや全内面反射(TIR)式変調器
を使用することができない。
一間到メ惇λ解状yノ→ミ晩手段 本発明は、回転している走査素子の鏡面にビームが当た
る点をほぼ一定に維持するよう高い放射強度のビームを
追跡するために使う鏡面追跡装置を提供することにより
、上記の問題点を解決することを目的とする。鏡面追跡
装置は、(イ)支持部と、(rl)前記支持部に向う方
向および離れる方向に曲がることができる前記支持部上
の可撓フィンカー状の突起、より成っている。フィンガ
ー状の突起の外側表面には、ビームの通路内の鏡面追跡
装置の配置に基づいて走査素子の鏡面にビームを反射す
る反射材料が付いている。フィンガー状の突起は、加え
られた曲げ用電圧に応じてたわむようになっているので
、フィンガー状の突起に制御された曲げ用電圧を加える
ことにより、走査素子の鏡面に反射したビームが当る点
を制御してビームを追跡し、走査素子の鏡面にビームが
当る点をほぼ一定に維持することができる。
さらに、本発明は、(イ)可動記録媒体、(n)像信号
入力に応じて前記記録媒体に像を記録する高い放射強度
のビーム、(ハ)ビームが連続して走査素子の鏡面に当
るようにビームの通路に配置された複数の鏡面を有し、
ビームが記録媒体を横に反復して走査するようになって
いる回転可能な走査素子、(ニ)支持部と、前記支持部
から離れている自由端を持つ細長い可撓フィンガーとか
ら成り、走査素子の鏡面にビームが当る点をほぼ一定に
維持するようビームを追跡する鏡面追跡装置、(ネ)ビ
ームの通路において走査素子の鏡面に向けてビームを反
射し、反射材料と支持部の間に電圧を加えると自由端が
たわむフィンガーの外側表面にある反射材料、および(
へ)フィンガーの自由端を制御してたわませることによ
りビームを変位させ、走査鏡面にビームを当る点をほぼ
一定に維持するよう、走査鏡面の動きに同期して前記電
圧を制御する手段、の組合せから成るプリンタを提供す
る。
実施例 第1図〜第3図を参照して、本発明の趙小形偏向器を組
み入れた典型的なラスク走査装置10を詳細に説明する
。ラスク走査装置10は、像信号にしたがって変調され
た高い放射強度のビーム15、すなわち光が感光性記録
媒体13を横に走査し、記録媒体を像の形状に露光する
ラスク出力走査装置すなわちRO3式走査装置より成っ
ている。
記録媒体13は、矢印16の方向に回転する(手段は図
示せず)感光性被膜付きのゼログラフィ一方式のドラム
14として描いであるが、代りに、感光性被膜付きのゼ
ログラフィ一方式のベルトやプレートのほか、ウェブま
たはカット紙形式の感光性フィルムや塗工紙を含め、他
のゼログラフィ一方式や非ゼログラフィ一方式の記録媒
体を使・うごとができることはわかるであろう。したが
って、記録媒体I3は、−最北されたケースでは、走査
ビーム15−2に対し交差線、すなわち行ピンチの方向
に進行しながら露光される感光性媒体と想像されたい。
ビーム15は、適当な電磁放射光束源、たとえばレーザ
ー21から得られる。レーザー21で発生した単一波長
放射の平行ビーム15は、あとで明らかになるように、
像信号入力に含まれている情報にしたがってビーム15
を修正する変調器12に当てられる。変調されたビーム
15−1はテレセンドリンク望遠鏡式ビーム拡大器18
を通って鏡面追跡装置20へ進み、鏡面追跡装置2゜か
ら第2のテレセンドリンク望遠鏡式ビーム拡大器22を
通ってホログラフ式走査偏向器24へ進む。偏向器24
から出たビームは、結像レンズ26によって記録媒体1
3に焦点が合わされる。
変調器12は、電子光学素子27を有する全内面反射(
TTR)式変調器であって、ビーム15の有効ザイズに
相応する電子光学素子27の部分の端から端まで複数の
アドレス可能な電極28.28゛が連続して配置されて
いる。一般に電極28.28′は、幅が1−30ミクロ
ンであり、1−30ミクロンのほぼ一様な電極間のすき
まが得られるようほぼ等距離離れている中心線」二にあ
電子光学素子27は、たとえば両端に光学的に研磨され
た入力面と出力面31.32、および光学的に研磨され
た中間反射表面33ヲ有するLiNb0゜のyカット結
晶でできている。手指のように組まれた電極28.28
゛は、発件した周辺電界を電子光学素子27内に結合す
るため、反射表面33に接触しているか、少なくともそ
れに近接している、電極28.28゛に乙J、リード線
29.30を介して適当な電圧V′が加えられ、電極2
8.28゛に力lえる電圧V′は像信号の内容に応じて
制御される。
図かられかるように、レーザー21からの並行ビーム1
5は、入力面31を通って反射表面をかすめるような入
射角で電子光学素子27に入る。
ビーム15は、反射表面33のほぼ1(K中心線におい
てくさび形に焦点が合わされ(手段は図示せず)、ここ
でビーム15は全内面反則され、出力面32を通って電
子光学素子27から出る。ビーム15は電子光学素子2
7を通過する間に、像信号の内容にしたがって空間的に
同位相波面が変調される。
電極28.28゛間の電圧差で局部周辺電界が生じるが
、この局部周辺電界は電子光学素子27の相互作用領域
39内に広がって、相互作用領域39の横の方に素子の
屈折率に変化を生じさせる。
この結果、ビーム15が相互作用領域39を通過すると
き、その同位相波面が像信号人力にしたがって順次空間
的に変調される。
位相交番がないブラッグ(Rragg)方式(第3図参
照)で作動させると、電子光学素子27にブラッグ角θ
□で入る光は、回折せず、0次ビーム1、5−0として
現れる。図示例において、0次ビーム15−Oは、適当
なストップ37に当って像が形成される。電極28.2
8゛に電圧V′が加わると、位相変化が起り、光は、あ
とで明らかになるように、記録媒体13を露光するため
に用いられる1次ビーム15−1に散乱する。
ブラッグ回折方式について説明したが、この分野の専門
家ならば、電子光学素子27をラーマン・ナス(Ram
an−Nath)方式で作動させてもよいことば、わか
るであろう。代わりに、別の変調器形式、たとえば音響
・光学式や電子光学式のほか、レーザー・ダイオードを
想像することができる。1次ビーム15−1は走査ビー
ム15−2のソースとして使われるが、代りに0次ビー
ム15−0を用いることができる。その場合には、1次
ビーム15−1がストップ37に当てられよう。
偏向器24は、はぼ平らな走査円板46の外周まわりに
複数の回折格子面、すなわち鏡面47を有するホログラ
フ式偏向器でできている。走査円板46は、ガラスで作
られたものが好ましく、モータ48によってドラム14
の動きに同1υ1して回転する。円板46は、1次ビー
ム15−1が鏡面47に約456の角度で入射するよう
に配置することが好ましい。円板46から出力される回
折された走査ビーム15−2は、補角で出てくる。
ここでは、ボログラフ式走査素子について説明したが1
.別の走査素子形式、たとえば多角形を想像することが
できる。
1次ビーム15−1はビーム拡大器18.22と鏡面追
跡装置20とを通って偏向器24−\進み、ビーム拡大
器18.22は、ビーム15−1に対し制′4′JIl
された拡大を与えて所定のスポットサイズのビームを走
査円板46の鏡面47に当てる役目をする。あとで詳細
に説明するが、鏡面追跡装置20は、走査円板46の鏡
面47に当る1次ビーム15−1を追跡してビーノ、の
スポットを走査円板46の鏡面47の所定の位置に維持
する役目をする。走査円板46の鏡面47で反射した1
次ビーム15−1 (ここては、走査ビーム15−2と
呼ぶ)は、結像レンズ26によって、ドラム14の表面
に近い焦点面の選択された地点に焦点が合わされる。
次に、第4図と第5図を参照して、可撓フィンガー50
をもつ超小型偏向器形式である鏡面追跡装置20を詳細
に説明する。可撓フィンガー50は、析出、熱酸化など
によりシリコン・ウェーハ54の表面に適当に設けられ
た二酸化シリコン51より成るものが好ましい。代りに
、他の材料、たとえばシリコン、窒化シリコン等を想像
することができる。フィンガー50の外側表面には、ク
ロムなどの導電性高反射性鏡状反射被膜53が付いてい
る。フィンガー50より下のウヱーノX54の部分は除
去さていて、第4図のように、フィンガー50の自由端
がたわむことができるように空間55が作られている。
フィンガー50上の導電層53に電圧を加えるためにリ
ード線60が付いており、ウェーハ54には、共通リー
ド線すなわち戻りリード線61が接続されており、曲げ
用電圧(以下、■(たわみ)と呼ぶ)が加わると、フィ
ンガー50をたわませる、すなわち曲げる静電気力が生
じることはわかるであろう。
可撓フィンガー50が偏向器24の鏡面47を追跡する
のに必要な角変位θは、次式で与えられる。
(1) θ−D/2F ここで、Dは鏡面の幅、Fは望遠鏡の対物レンズ22の
焦点距離である。
回折限定装置の場合には、Dは、像面におけるスポット
直径Sと関係があり、次式で与えられる。
(2)D−λF/S ここで、λ−光の波長、F゛は焦点合せ]/アズ26の
焦点距離、Sはスポット直径である。
式(1)に式(2)を代入すると、次式が得られる。
(3) φ−2θ−λF’/SF ここでは、φは追跡角である。
式(3)は、ビーム15−1を追跡するために必要なシ
ステム動作パラメータをめるために使うことができる、
追跡角φ、鏡面47の大きさ、システムの焦点距離、お
よび像スポットの大きさの間の相互関係を与える。
次に第6図を参照して制御回路65を説明する。
制御回路65は、走査円板46の回転および感光性記録
媒体13を横切る走査ビーム15−2の掃引に同期して
、リード綿60を介して、超小型偏向器式鏡面追跡装置
20のフィンガー50にたわみ用、すなわち曲げ用電圧
を加える。適当な像信号源67、たとえば記憶装置、通
信回線等とともに、適当なりロック(ここでは、画素ク
ロック69と呼ぶ)が設けられており、後者は、像信号
源67から変調器12に対する像信号を刻時するための
刻時パルスを発生する。
走査ビーム15−2の光路には、感光性記録媒体13−
■−の像線の開始と終了を識別するため、それぞれ走査
開始(SO3)センサ7oと走査終了(F、O3)セン
サ71と表示された1対のフォトセル式センサが設けら
れている。
クロック69の刻時パルス出力は、クロック・リード線
72を介して像信号現67へ、そして÷Nカウンタ74
を介して適当な持久記憶装置(ここでは、ROM記憶装
置76で例示する)用のアト1/ス・カウンタ75へ送
られる。前述のように、像信+J−s 6 ”rに対す
る画素クロック69の刻時パルス出力は、変調器12に
対する像信号を刻時する。そこで変調器12は、走査偏
向器24により記録媒体13を横に走査するビーム15
−2に同期して、ビーム15を変調する。次の走査線の
開始の準備としてカウンタ75をリセットするため、リ
ード線98を介してカウンタ75のリセットゲートにE
OSセンセン1の信号出力が加えられる。
走査を通じて、1次ビーム15−1が走査円板46の鏡
面47に当たるスボソI・位置を制御することができる
ように、超小型偏向器式鏡面追跡装置20のフィンガー
50は、電圧が加わると、制?fflされて曲がる1、
すなはちたわむようになっている。このために、ROM
記4a装置76の出力が適当なデジタル・アナログ変換
器80へ送られる。
変換器80のアナログ信号出力は増幅器81へ送られ、
ここで信冒は、フィンガー50を制御して曲げる、1な
わちたわませる十分な電圧V(たわみ)が得られるよう
に適当に増幅される。増幅器81の信−号出力乙J1、
鏡面追跡装置20のリード線60に接続されている。電
圧■(たわみ)の発d―前に変換器80に対するデータ
入力を安定させるために、適当な遅延回路85が設CJ
られでいる。
ここては、デジタルソj式の装置について説明したが、
代わりQこ純アナログ制御機能を用いてフィンガー50
に制御された電圧を加えてもよいことはわかるであろう
ROM記4a装置76の内容は、走査を通じて1次ビー
ム15−1を走査円板46の鏡面47の中央に維持する
ために必要な量だけ、フィンガー50を曲げるのに必要
な電圧■(たわみ)を決めるために行う1回またはそれ
以上の校正すなわちテスト実施を通じて得られる。第2
図に、鏡面追跡装置20のフィンガー50のたわみに対
する走査開始(SO3) 、走査中央(CO3)、およ
び走査終了(EO3)における1次ビーム15−1の相
対的位置を示す。図示の位置は、例に過ぎず、ビーム1
5−1の真の位置を表すものでないことはわかるであろ
う。
リード線60の曲げ用電圧(たわみ)が鏡面追跡装置2
0のフィンガー50から除かれると、フィンガー50 
(説明のため、片持ちはりと見なすことができる)は、
次の走査線の準備のため、第4図の点線で示す非たわみ
静止状態に戻る。
−例として、前述した形式のフィンガー50は、長さL
=160.c+m、幅W= 100 pm、厚さb−2
μm、深さd=5μmを有し、フィンガーの固有振動数
は約73KHzで、Qファクタは1.37である。51
Vの曲げ用電圧■(たわみ)で、約5° (すなわち、
第4図に示した実線位置に対し)の最大向げが得られた
特に、第1図、第2図、および第4図〜第6図を参照す
ると、画素クロック69はsosセンセン0による走査
ビーム15−2の検知に応じて作動する。クロック69
の刻時パルス出力は、像信号源67作動させ一連の像信
号を変調器12へ出力させる。変調器12は、一連の像
信号にしたがって、感光性配位媒体13を横切って像線
を書き込むため、ビーム15を変調する。同時に、画素
クロック69の刻時パルス出力は、カウンタ75を駆動
し、カウンタ75は所定の計数レベルに達すると、RO
M76内のプリセット記憶位置をアドレスする。この結
果性じたROM76の制御信号出力はデジタル・アナロ
グ変換器8oへ送られ、所定のわん曲用電圧■(たわみ
)が鏡面追跡装置20(7)フィンガー50に加えられ
る。フィンガー50に加えられた所定の各曲げ用電圧に
より、フィンガー50は所定の量だけ曲がる、す・なゎ
ちたわむ(第2図にその例を示す)。
前述のように、フィンガー50は、1次ビーム15−1
をビーム拡大器22を通して回転している走査円板46
の鏡面47に向けて反射する。フィンガー50が曲がる
、すなわちたわむと、走査円板46の鏡面47にビーム
15−1が当たる点が変わるので、鏡面が動くとき走査
円板の鏡面に当たるビーム15−1の位置は鏡面に沿っ
て有効に追跡され、1次ビーム15−1が鏡面に当たる
点はほぼ中央に維持される。
走査ビーム15−2が走査線の端に達すると、EOSセ
ンサ71がビームを検知し、EOSセンサ71からの信
号で画素クロック69の動作と、像信号源67から変調
器12に対する像信号の入力が止められる。同時に、リ
ード線98にあるEOSセンサ71からの信号で、カウ
ンタ75がリセットされ、増幅器81からフィンガー5
0に対する曲げ用電圧V(たわみ)の入力が止められる
曲げ用電圧が止められると、フィンガー50は非たわみ
位置へ戻る。
以上、開示した構造について発明を説明したが、発明は
説明した細部構造に限定されるものでなく、特許請求の
範囲に入れることができるすべての修正および変更を包
含するものと考える。
【図面の簡単な説明】
第1図は、全内面反射(T T R)変調器とホログラ
フ式走査円板をもつ形式のラスク走査装置に具体化され
た本発明の超小形偏向器式鏡面追跡装置の略図、 第2図は、第1図の鏡面追跡装置によって鏡面追跡が行
われる様子を示す略図、 第3図は、第1図の走査装置用のTIR変調器の細部構
造を示す拡大底面図、 第4図は、鏡面追跡装置の細部構造を示す本発明の超小
形偏向器式鏡面追跡装置の拡大断面側面図・ 第5図は、第4図の鏡面追跡装置の平面図、および 第6図は、本発明の超小形偏向器式鏡面追跡装置を操作
するための制御装置を示す論理図である。 10・・・ラスク走査装置、12・・・変調器、13・
・・記録媒体、14・・・感光性被膜付きゼログラフィ
一式ドラム、15・・・ビーム、15−0・・・0次ビ
ーム、15−1・・・1次ビーム、15−2・・・走査
ビーム、16・・・回転方向、18・・・ビーム拡大器
、20・・・鏡面追跡装置、21・・・レーザー、22
・・・ビーム拡大器、24・・・ホログラフ式走査偏向
器、26・・・結像レンズ、27・・・電子光学素子、
28.28゛ ・・・アドレス可能な電極、29.30
・・・リード線、31・・・入力面、32・・・出力面
、33・・・中間反射表面、37・・・ストップ、39
・・・相互作用領域、46・・・走査円板、47・・・
鏡面、48・・モータ50・・・可撓フィンガー、51
・・・−酸シリコン、53・・・導電性鏡状反射被膜、
54・・・シリコン・ウェーハ、55・・・空間、60
.61・・・リード線、65・・・制御回路、67・・
・像信号源、69・・・画素クロック、70・・・SO
Sセンサ、71・・・EOSセンサ、72・・・リード
線、74−−−+Nカウンク、75・・・アドレス・カ
ウンタ、76・・・ROM記憶素子、80・・・デジタ
ル・アナログ変換器、81・・・増幅器、85・・・遅
延回路。 Hθ2 7 F/6.3 FI6.6

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 1−iJ動記録部祠と、像信号に応し前記記録部
    材に像を記録する高い放射強度のビーム源と、前記ビー
    ムが走査素子の鏡面に連続して当るように前記ビームの
    通路に配置され前記ビームが反復して記録部+4を走査
    するようになっている複数の鏡面を有する回転可能な走
    査素子とを備えているプリンタ乙こおいて、支持部と、
    該支持部上にあって自由、5j:jか支持部に対し離れ
    て片持ちばりのように突き出ている細長い可撓フィンガ
    ーとから成り、該フィンガーの外側表面が反射材料より
    成っていて、前記反射材料と前記支持部とGこ電圧が加
    えられると前記フィンガーの自由端がたわむようになっ
    ており、前記走査素子の鏡面に前記ビーJ、か当たる点
    をほぼ一定に細長するよう前記ビームを追跡する鏡面追
    跡装置と;前記ビーJ、を変位させ、前記ビームが前記
    走査素子の鏡面に当る点をほぼ一定に維持するように、
    各連続する走査素子の鏡面の動きに同期して前記フィン
    ガーの自由端をたわませる前記電圧を制御する手段と;
    を備え、前記鏡面追跡装置は、前記フィンガーの反射材
    料が前記ビームを前記回転可能な走査素子の鏡面に向け
    て反射するように前記フィンガーの外側表面が前記L−
    ムの通路内にあるように配置さねていることを特徴とす
    るプリンタ。 2、前記制御手段は、次の走査の前に前記フィンガーの
    自由端が非たわ力位置に戻ることができるよ・う、走査
    と走査の間、前記電圧を除く手段を有していることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載のプリンタ。 3、前記制御手段は、前記フィンガーの自由端の曲がり
    を次第に増すため前記電圧を次第に増すことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載のプリンタ。 4、 前記制御手段は、次の走査の前に前記フィンガー
    の自由端が非たわみ位置に戻ることができるよう、走査
    と走査の間は前記電圧を除く手段を有していることを特
    徴とする特許請求の範囲第3項記載のプリンタ。 5、回転している走査素子の鏡面にビームが当たる点を
    ほぼ一定に維持するよう高い放射強度のビームを追跡さ
    せるために使う鏡面追跡装置において、支持部と、前記
    支持部上にあって、前記支持部に近づく方向及び離れる
    方向に曲がることが可能な可撓フィンガー状の突起から
    成り、前記フィンガー状の突起の外側表面は走査素子の
    上流のビームの通路内の鏡面追跡装置の配置に基づき走
    査素子の鏡面に向けてビームを反射する反射材料を有し
    ており、前記フィンガー状の突起は加えられた曲げ用電
    圧に応じて曲がるようになっていて前記フィンガー状の
    突起に制御された曲げ用電圧を加えることによって、反
    射したビームが走査素子の鏡面に当たる点を制御し、ビ
    ームを追跡して、走査素子の鏡面にビームが当る点をほ
    ぼ一定に維持することができることを特徴とする鏡面追
    跡装置。 6、 前記反射材料は導電性被膜でできており、前記支
    持部は比較的導電性の悪い材料でできていて、両者に電
    圧を加えると、静電気力が生じて、前記フィンガー状の
    突起を曲げることを特徴とする特許請求の範囲第5項記
    載の鏡面追跡装置。 7、 回転している走査素子の鏡面にビームが当る点を
    ほぼ一定に維持する高い放射強度のビームを追跡させる
    ために使う鏡面追跡装置において、凹部を持つほぼ直方
    体の支持部と、前記凹部の上方にあってビームを反射す
    るため突き出ている細長い可撓反射部材とから成ってお
    り、前記凹部は電圧が加えられたとき前記反射部材を曲
    げて反射部材に、制御された電圧を加えることによって
    、走査素子の鏡面にビームが当たる点を、鏡面の動きに
    合わせて変位させてビームを追跡し、走査素子の鏡面上
    のほぼ一定の地点に維持できることを特徴とする鏡面追
    跡装置。
JP59167268A 1983-08-16 1984-08-09 小形偏向器の鏡面追跡装置を用いたプリンタ Expired - Lifetime JPH0672979B2 (ja)

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US4559562A (en) 1985-12-17
GB8420707D0 (en) 1984-09-19
JPH0672979B2 (ja) 1994-09-14
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