JPH0547153B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えばプリント配線基板製造用のレ
ーザプロツタや製版用カラースキヤナ、あるいは
レーザプリンタなどの画像走査記録装置に適用さ
れるレーザ露光方法に関し、さらに詳しくは複数
のレーザ光ビームにより画像記録面を走査するレ
ーザ露光方法に関するものである。

（従来技術） この種のものは複数のレーザ光ビームを同一ピ
ツチで直列状に整列させ、この直列状に整列させ
た複数のレーザ光ビームを記録ビーム列として画
像記録面に投影して直列状の記録ビームスポツト
列を形成し、この直列状の記録ビームスポツト列
をそのスポツト列方向と交差する方向に相対走査
させることにより記録媒体に帯状走査線を露光記
録するようになつている。

ところで、単一のレーザ光源から射出するレー
ザ光ビームを相互に重ね合わせると干渉により、
記録ビームが乱れる。このため、従来より記録ビ
ームを相互に重ねることはしなかつた。

また、レーザ光源から射出されるレーザ光ビー
ムの光強度分布は一様でなく、例えば第１０図に
示すように、下記（）式で表されるガウス分布
Ｇを有している。

Iy＝I₀exp〔−２（ｙ／ω）²〕……（） ただし、Iyはパワー密度 ｙはビーム中心よりの距離 ωはビーム半径（パワー密度が中心の
パワー密度I₀に対し1/e²となる半
径） 即ち、ビームの周縁部では光強度が極度に低下
している。

なお、ビームスポツト径Ｄ（＝2ω）はガウス分
布をなすレーザ光ビームの場合、レーザ光ビーム
の中心部の光強度に対し、1/e²（約13.5％）の光
強度分布に相当するビーム直径で規定する。

ビームスポツト径Ｄが重なり合うことをもつて
ビームが重なつたと言えるし、干渉が発生した場
合も重なつたと言える。

従つて、このような記録ビームを複数本相互に
連接して帯状走査線を露光記録すると、ビーム間
の光強度分布の谷間に相当する部分の濃度が十分
高くならず、均一濃度であるべき記録パターンが
走査線によつて分割されて見える現象（以下「走
査線ワレ」と称する）が生じることになる。

そこで、このような不都合を解消するものとし
て、例えば、特開昭52−118302号、特開昭53−
69701号、あるいは特開昭60−203071号公報には
次のような技術が提案されている。

即ち、直列状ビームスポツト列を走査方向と一
定の角度で傾斜させて配列し、記録後の状態にお
いては隣り合う走査線が相互に一部重なり合つた
状態とすることで、上記走査線ワレを解消するよ
うにしたものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかるに、上記従来例のものは直列状ビームス
ポツト列が走査方向と一定の角度で傾斜して配列
されているため、各記録ビームの画像信号出力タ
イミングを同一にすると、その傾斜角度に応じて
歪んだ画像になる。そこで、各記録ビームの画像
信号出力タイミングをその傾斜角度に対応させて
制御する遅延回路が必要になるが、それは記録ビ
ームの本数に応じて必要であり、回路が複雑化す
る。

一方、例えば、画像記録面が主走査方向を円周
方向とした回転記録シリンダと円筒面で形成され
る場合には、第１１図に誇張して示すように、記
録ビーム列B₁₃の方向が記録シリンダ２５の軸線
方向と斜めに交差するため、円筒記録面を照射す
る各記録ビームの射影（ビームスポツト）B₁₄の
形状が変形する。これは光強度分布に別の歪みを
与えることになる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、上
記従来例のような画像信号出力タイミングを制御
するための遅延回路をなくし、かつ、円筒記録面
での不都合をなくすことをその目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するために前記従来の
レーザ露光方法を次のように改良したものであ
る。

即ち、単一のレーザ光源からのレーザ光ビーム
を複数のレーザ光ビームに分割し、分割した複数
のレーザ光ビームを画像記録面に直列状に投影し
て直列状の記録ビームスポツト列を形成し、この
直列状の記録ビームスポツト列をその直列方向と
交差する方向に相対走査させることにより記録媒
体に露光記録する画像走査記録装置のレーザ露光
方法において、 上記直列状の記録ビームスポツト列を２群のビ
ームスポツト列により構成し、これら２群のビー
ムスポツト列は相互間に可干渉距離以上の光路差
をもたせたレーザ光ビームを同一ピツチで直列状
に整列した２群の記録ビーム列により形成し、 上記２群のビームスポツト列を、上記走査方向
と直交する方向で、かつ、一方の群のビームスポ
ツト列の各ビームスポツトが他方の群のビームス
ポツト列の各ビームスポツトの中間に位置する状
態で整列させ、一方の群のビームスポツトと他方
の群のビームスポツトとを相互に一部重ね合わせ
ることにより、上記直列状の記録ビームスポツト
列を構成したことを特徴とする画像走査記録装置
のレーザ露光方法である。

（作用） 本発明のレーザ露光方法によれば、以下のよう
に作用する。

直列状の記録ビームスポツト列を構成する互い
に同一ピツチの２群のビームスポツト列は、走査
方向と直交する方向で、かつ、一方の群のビーム
スポツト列の各ビームスポツトが他方の群のビー
ムスポツト列の各ビームスポツトの中間に位置す
る状態で整列されており、この状態では、一方の
群のビームスポツトは他方の群のビームスポツト
と相互に一部重なり合う。

この際上記２群のビームスポツト列は、相互に
可干渉距離以上の光路差を有する２群の記録ビー
ム列により形成されるので、一方の群のビームス
ポツトと他方の群のビームスポツトとが相互に重
なつても干渉することはない。

これにより、ビームスポツト相互の干渉による
画像品質の低下を回避しつつ、光強度分布を均一
化し、記録感材の感度の閾値にばらつきがあつた
場合においても、走査線ワレを防止することがで
きる。さらに、中間調フイルム等のようにγ値の
低い軟調な感光フイルムを使用した場合でも、本
願発明によれば、走査線ワレが生じにくくなる。
つまり、隣り合う記録ビームを相互に可干渉距離
以上の光路差を設けて一部重ね合わせることで帯
状走査線に走査線ワレが生じるのを防ぎ、かつ、
主走査方向と直交する方向へビームスポツト列を
配列することで、各記録ビームの画像信号は同時
に出力させればよく、出力タイミングの制御は不
必要となる。

（実施例） 以下、本方法発明に係る実施例装置を図面に基
づいて説明する。

第１図は本発明に係る実施例装置の概要を示す
斜視図、第９図は本発明を適用しうる画像走査記
録装置として例示したレーザプロツタの斜視図で
ある。

このレーザプロツタは、コンソール部２１と磁
気テープ等の記憶媒体を介して入力したデータを
演算処理するデータ処理部２３と、データ処理部
２３で処理されたデータを所要の記録信号に変換
するデータ変換生成部２２と、記録信号に基づい
て記録シリンダ２５上の感光フイルムに画像を走
査記録する記録部２４とを具備して成り、プリン
ト配線板等の高精度のマスターパターンを高速で
露光記録するようにしたものである。

そして露光記録の際には、記録シリンダ２５を
回転させると共に、後述する第１図のレーザ露光
装置を記録シリンダ２５に対して副走査（矢印
Ｂ）方向へ相対的に移動させて露光を行うように
構成されている。

本発明に係る実施例装置は第１図ａに示すよう
なレーザ露光装置１として構成される。

このレーザ露光装置１の基本構成はレーザ光源
２と、ビーム分割器３と、ビームシフタ４と、複
数ビーム分割器５，６と、多チヤンネル型光変調
器７，８と、直角プリズム９と、ビーム合成器１
０と、ビーム縮小光学系１１とから成り、記録シ
リンダ２５の軸線方向へ第３図に示すような直列
状の記録ビームスポツト列B₁₂を形成するように
構成されている。なお、M₁〜M₃はミラーであ
る。

ビーム分割器３はレーザ光源２からのレーザ光
ビームB₁を直進光路Ｅへ向けた直進ビームB₂と
迂回光路Ｆへ向けた方向変化ビームB₃とに２分
割するものである。また、複数ビーム分割器５，
６はそれぞれ単一ビームB₃，B₄を分割して複数
の平行ビームとなし、平行ビーム列B₅，B₆とし
て射出するもので、この複数ビーム分割器５，６
は例えば、特開昭52−122135号公報や特開昭60−
19101号公報に記録されているように、平行平面
を有するガラス板の多重内面反射を利用して単一
の入射ビームを複数の平行ビームに分割するもの
で、一方の平面には完全反射面を形成するコーテ
イングが施され、他方の面にはその平面から射出
する平行ビーム列B₅，B₆の各ビームの光量がほ
ぼ均一となるように透過率を段階的に変化させる
ようなコーテイングが施されている。

多チヤンネル型光変調器７，８は音響光学変調
器や電気光学変調器等が用いられ、平行ビーム列
B₅，B₆の個々のビームについてそれぞれ独立に
変調して画像記録用の記録ビーム列B₇，B₈を射
出するものである。ちなみに、多チヤンネル型音
響光学変調器７，８は、例えば特開昭58−10742
号公報や特開昭58−14135号公報に記載されてい
るように複数個の超音波励振部材が単一の音響光
学媒体上に付着せしめられ、当該励振部材に対応
する音響光学媒体部分に平行ビーム列B₅，B₆を
入射させ、パターン信号に基づいて発せられる制
御信号により入射した各レーザ光ビームをそれぞ
れ独立に変調し、平行な記録ビーム列B₇，B₈を
射出するように構成されている。

ビーム合成器１０は、通常のビーム分割器を逆
向きにビーム合成用として配置したもので、上記
変調器７，８によつて変調された記録ビーム列
B₇，Ｂ８をそれぞれ直交する２方向から入射さ
せ、第２図に示すように方向を揃えて記録ビーム
列B₁₀を射出するように構成されている。この
際、記録ビーム列B₇およびB₈に所属するビーム
が交互に整列する（すなわちB₇、およびB₈に所
属するビームが順次隣接し合う）ようにビーム列
の合成が行われる。

ビーム合成器１０によつて合成された記録ビー
ム例B₁₀はビーム縮小光学系によつて縮小され、
記録シリンダ２５に装着された感光フイルム２６
面に照射されて第３図に示すような直列状の記録
ビームスポツト例B₁₂を形成する。

即ち、この直列状記録ビームスポツト列B₁₂
は、第３図に示すように、互いに同一のピツチＱ
で直列状に整列した２群のビームスポツト列B_a，
B_bによつて構成される。これら２群のビームス
ポツト列B_a，B_bは、後述するように相互に可干
渉距離以上の光路差を有する記録ビーム列B₇，
B₈によつて形成される。

また、上記各群のビームスポツト列B_a，B_bは、
主走査方向（第１図矢印Ａ方向）と直交する副走
査方向（第１図矢印Ｂ方向）で、一方の群のビー
ムスポツト列B_aの各ビームスポツトａが他方の
群のビームスポツト列B_bの各ビームスポツトｂ
の中間に位置する状態で整列される。そしてこの
状態では、上記記録ビームスポツト列B₁₂のビー
ムスポツト間ピツチＰは、各ビームスポツトａ，
ｂの直径Ｄの1/2になつており、一方の群のビー
ムスポツトａと他方の群のビームスポツトｂとが
相互に干渉することなく一部重なり合う。

上記ビームシフタ４は第４図に示すような透明
な平行平面板で構成され、その平面の法線Ｎとレ
ーザ光ビームB₂とのなす角θ₁を次式で規定する
角度に設定することにより所要のピツチ（ここで
はD/2）だけその射出光B₄を平行にずらすように
したものである。

Ｐ＝ｔ・（１−cosθ₁／√²−² ₁）・sinθ₁ （ただしｔ及びｎはそれぞれ平行平面板４の厚み
及び屈折率） なお、上記Ｐ及びＤの現実の寸法は、縮小光学
系１１の前後ではその縮小倍率に応じて異なる
が、本明細書では理解を容易にするため、同一の
符号を付して説明している。

一方、前記直角プリズム９は迂回光路Ｆに設け
られ、直進光路Ｅと迂回光路Ｆとの光路差Ｌを所
要の可干渉距離以上に調節するためのものであ
る。なお、光路差Ｌは第１図ａのほぼL₁とL₂と
L₃との和であつて、直角プリズム９を矢印Ｈ方
向に移動させることによつて光路差Ｌを調節する
ことができる。ちなみに、可干渉距離は下記
（）式で表され、一般的には、He−Neレーザ
では約10cm、Arレーザでは数cmと言われている。

ｌ＝Ｃ／Δν ……（） ただし、ｌは可干渉距離 Δνはレーザの線幅 Ｃは光速度 当然、乍らL₃の２倍がほぼ光路差Ｌであり、
可干渉距離以上であればプリズム９を省略し、第
１図ｂに示すように、ビーム光路をＦからB₃へ
と変えるようミラーM₁の位置を変えるようにし
てもよい。

従つて、上記構成によれば記録ビームスポツト
列B₁₂を構成する各ビームスポツトａ，ｂ相互間
に可干渉距離以上の光路差Ｌを設けることで干渉
をなくし、隣り合うビームスポツトａ，ｂを相互
に重ね合わせることが可能となる。これによりビ
ームスポツトａ，ｂの相互の干渉による画像品質
の低下を回避しつつ、走査線ワレを防止すること
ができる。さらに、中間調フイルム等のようにγ
値の低い軟調な感光フイルムを使用した場合で
も、走査線ワレが生じにくくなる。上記のように
ビーム直径Ｄの２分の１づつ重ね合わせた記録ビ
ームスポツト列B₁₂で帯状走査線を記録した場合
には、その光量分布は第５図の実線Ｃのように平
坦になる。

第６図のＣは隣り合うビームスポツト間ピツチ
Ｐとビーム径Ｄの関係をＰ＝0.6Dにした場合の
光量分布を例示したものである。この場合でも、
硬調な感光フイルムを選択使用することにより走
査線ワレを生ずることはない。

ビーム合成器１０は第７図ａに示すように、互
いのなす角度が直角から外れた２方向から記録ビ
ーム列B₇，B₈を入射させ、ビーム縮小光学系１
１を介して記録面上で直列状記録ビームスポツト
列B₁₂を形成するという使い方をしてもよい。

また、第２図及び第７図ａはキユーブタイプの
ビーム分割器をビーム合成手段として使用したも
のであるが、ハーフミラーを用いた平面型のビー
ム分割器やペリクルタイプのビーム分割器も同様
に使用しうる。

さらには、ビーム合成器１０を使用せず、第７
図ｂに示したようにミラーM₇を有する光学系を
ビーム合成手段として使用し、直列状記録ビーム
スポツト列B₁₂を形成してもよい。

なお、本発明は上述した実施例に限らず多様な
変形を加えて実施しうる。

例えば、直角プリズム９の代わりに複数のミラ
ーを使用し、それらによつて可干渉距離以上の光
路差Ｌを得るようにしてもよい。

また、複数ビーム分割器５，６は第１図ａ，ｂ
に示した位置に配置するかわりに、第８図ａ，ｂ
に示すように、ビーム分割器３とレーザ光源２と
の間に配置してもよい。

さらに、上述した実施例は、記録シリンダ上に
記録媒体としての感光フイルムを装着し、該感光
フイルム上に記録をおこなう装置に関するもので
あるが、記録媒体として他の感光材料を使用した
装置にも同様に適用しうる。

また、上述した実施例は、本発明を記録シリン
ダを回転させることにより走査露光をおこなう回
転シリンダ方式の画像記録装置に適用したもので
あるが、本発明を、例えば特開昭56−67277号公
報に記載されているように、回転ポリゴンミラー
やガルバノミラー等を使用し、レーザビームを記
録媒体上において往復走行させるフライングスポ
ツト方式の画像記録装置に適用することもでき
る。

（発明の効果） 本発明によれば、隣り合うビームスポツトを干
渉させないで相互に一部重ね合わせ、走査方向と
直交する方向へ記録ビームスポツト列を配列した
ので、ビームスポツトの相互の干渉による画像品
質の低下を回避しつつ、走査線ワレを防止するこ
とができる。さらに、中間調フイルム等のように
γ値の低い軟調な感光フイルムを使用した場合で
も、走査線ワレが生じにくくなる。しかも、各記
録ビームの画像信号は同時に出力させればよく、
従来例のように各記録ビーム毎の出力タイミング
を制御する遅延回路をなくすことができる。

また、円筒式記録面の場合でも、従来例のよう
に各ビームスポツトの照射面の形状が変形すると
いう不都合を解消することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ及び第１図ｂはそれぞれ本発明に係る
実施例装置の概要を示す斜視図、第２図はその要
部の側面図、第３図はビームスポツト列の配置
図、第４図はビームシフタの作用説明図、第５図
及び第６図はそれぞれビーム間ピツチが異なる帯
状走査線の光量分布を示す図、第７図ａ及び第７
図ｂはそれぞれビームを合成する手段の別実施例
を示す第２図相当図、第８図ａ及び第８図ｂは別
の実施例装置の概要を示す斜視図、第９図はレー
ザプロツタの斜視図、第１０図はレーザ光ビーム
の光強度分布図、第１１図は記録ビーム列を円筒
記録面に照射した場合のビームスポツトの射影態
様を例示する斜視図である。 ２……レーザ光源、３……ビーム分割器、４…
…ビームシフタ、５，６……複数ビーム分割器、
７，８……多チヤンネル型光変調器、９……直角
プリズム、１０……ビーム合成器、１１……ビー
ム縮小光学系、Ａ……主走査方向、Ｂ……副走査
方向、B₇，B₈……記録ビーム列、B₁₂……記録ビ
ームスポツト列、B_a，B_b……各群のビームスポ
ツト列、ａ，ｂ……ビームスポツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 単一のレーザ光源からのレーザ光ビームを複
   数のレーザ光ビームに分割し、分割した複数のレ
   ーザ光ビームを画像記録面に直列状に投影して直
   列状の記録ビームスポツト列を形成し、 この直列状の記録ビームスポツト列をそのスポ
   ツト列方向と交差する方向に相対走査させること
   により記録媒体に露光記録する画像走査記録装置
   のレーザ露光方法において、 上記直列状の記録ビームスポツト列を２群のビ
   ームスポツト列により構成し、これら２群のビー
   ムスポツト列は相互間に可干渉距離以上の光路差
   をもたせたレーザ光ビームを同一ピツチで直列状
   に整列した２群の記録ビーム列により形成し、 上記２群のビームスポツト列を、上記走査方向
   と直交する方向で、かつ、一方の群のビームスポ
   ツト列の各ビームスポツトが他方の群のビームス
   ポツト列の各ビームスポツトの中間に位置する状
   態で整列させ、一方の群のビームスポツトと他方
   の群のビームスポツトとを相互に一部重ね合わせ
   ることにより、上記直列状の記録ビームスポツト
   列を構成したことを特徴とする画像走査記録装置
   のレーザ露光方法。 ２ 記録ビームスポツト列のビームスポツト間ピ
   ツチＰをビームスポツト径Ｄの0.5乃至0.6倍とし
   た特許請求の範囲第１項に記載の画像走査記録装
   置のレーザ露光方法。