JPH0939293A - レーザ描画装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】レーザ光の照射位置を検出する手段を描画面か
ら離反した位置に設けることが可能なレーザ描画装置を
提供する。 【構成】レーザ光源１１から射出されたレーザ光を反射
して偏向し、描画面を走査する主走査部１５、およびレ
ーザ光の走査位置を検出するレーザ光検知部２１を備
え、主走査部１５によって反射されたレーザ光を少なく
とも二分割し、二分割された一方のレーザ光を描画面に
入射させる光束分割部１９を設け、前記光束分割部１９
で分割された他方のレーザ光を受光可能な位置にレーザ
光検知部２１を配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、レザービームを利用した
プリンタなどの描画装置に関する。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】所定の文字、図形などを
レーザ光によって描画するプリンタやファクシミリなど
のレーザ描画装置では、レーザ光をポリゴンミラーなど
で反射して偏向し、描画面を走査することにより描画し
ている。例えば、レーザ光源から射出し、ポリゴンミラ
ーで反射したレーザ光は、ｆθレンズを透過して描画面
に入射し、ポリゴンミラーの回転に従って偏向して、描
画面を一定方向に主走査（移動）する。この主走査の際
に、レーザ光を変調、例えば発光／消灯、透過／遮光
（以下「オン／オフという）して、オン時のビームスポ
ットによりスポット径に相当するドットを、１ライン分
描画する。１ライン分の主走査が終了すると、描画面を
副走査方向に移動してから、次の１ライン分の走査を行
なう。以上の走査を繰り返して、ドットの集合により文
字、図形などを描画する。

【０００３】ここで、主走査方向の描画に際して、レー
ザ光の走査位置と描画データにおける描画位置との同期
をとるために、描画面外の基準位置を通るレーザ光を検
知していた。つまり、非描画面外の主走査ライン上にレ
ーザ光を受光するビームディテクタを設け、ビームディ
テクタがレーザ光を検知した時を基準時とする時間制御
によっていわゆる水平同期をとっていた。

【０００４】しかし、描画面周辺の機構的制約によっ
て、ビームディテクタは描画面から離れた位置に配置す
るしかなかった。そのため、レーザ光がビームディテク
タを通るように走査範囲、偏向角範囲を広くしなければ
ならなかった。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、レーザ光の照射位置を検出す
る手段を描画面から離反した位置に設けることが可能な
レーザ描画装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【発明の概要】この目的を達成する請求項１に記載の本
発明は、レーザ光を反射し、偏向して走査させる走査手
段；前記レーザ光の走査位置を検知する検知手段；前記
走査手段によって反射されたレーザ光を少なくとも二分
割して分割した一方のレーザ光を前記描画面に入射させ
る光束分割手段；および、この光束分割手段が分割した
他方のレーザ光を検知可能な位置に配置された走査位置
検知手段；を備えたこと、に特徴を有するレーザ描画装
置である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明を説明
する。図１は、本発明のレーザ描画装置の一実施の形態
をブロックで示す図である。

【０００８】レーザ光源１１から射出されたレーザ光
は、ビーム整形部１３でビームの断面形状がほぼ円形に
整形され、主走査手段としての主走査部（偏光手段）１
５で反射されてｆθレンズ１７を透過し、光束分割手段
としての光束分割部１９で反射および透過されて二分割
される。光束分割部１９で反射したレーザ光は、被描画
部２９上に集光して微小なスポットを形成する。そし
て、このスポットが、主走査部１５の作動によって主走
査方向（水平方向）に移動して被描画部２９を主走査
（水平走査）する。

【０００９】一方、光束分割部１９を透過したレーザ光
は、走査位置検知手段としてのレーザ光検知部２１に入
射する。レーザ光検知部２１は、被描画部２９の描画面
を走査するレーザ光が基準位置（水平同期位置）に至っ
たことを検出するためのセンサである。本形態のレーザ
光検知部２１は、光束分割部１９に入射して分割された
レーザ光の内、反射したレーザ光が被描画部２９上の描
画面（描画可能領域）を照射する前の基準位置を照射し
た時に、光束分割部１９を透過したレーザ光を受光する
ように配置されている。したがって、主走査部１５がレ
ーザ光を偏向する偏向角度範囲、つまり主走査する範囲
は、被描画部２９の描画面の幅よりも少し広い。主走査
部１５としては、例えば、揺動（往復回動）するガルバ
ノミラー、または連続回動するポリゴンミラーなどが使
用される。

【００１０】副走査方向の（垂直方向）走査は、被描画
部２９を副走査方向（垂直方向）に移動することによっ
て行なわれる。本実施例では、副走査部２５が被描画部
２９を副走査方向に移動させている。

【００１１】この液晶書込み装置の描画動作は、通常マ
イクロコンピュータで構成される制御手段としての中央
制御部３１によって制御される。中央制御部３１は、パ
ーソナルコンピュータなどの外部通信機器から描画デー
タを入力し、描画用ページメモリ３３にメモリし、描画
処理を開始する。この描画処理を、図２に示したフロー
チャートを参照して説明する。

【００１２】描画処理を開始すると、中央制御部３１
は、副走査駆動部２７を介して副走査部２５（被描画部
２９）を初期位置に移動させ、主走査駆動部２３を介し
て主走査部１５を作動させる（Ｓ１１、Ｓ１３）。そし
て、描画用ページメモリ３３にメモリされた描画データ
を順番に取得し、１水平ライン（主走査）分の描画デー
タを描画用ラインバッファ３５に書込む（Ｓ１５、Ｓ１
７）。

【００１３】そして、光源駆動部３７を駆動してレーザ
光源１１からレーザ光を発光させ（Ｓ１８）、レーザ光
が基準位置に達したことをレーザ光検知部２１が検出し
た時を基準時として時間カウントを開始し、描画用ライ
ンバッファ３５にセットした描画データを一定速度で読
出し、読み出したデータに基づいて、光源駆動部３７を
オン／オフ制御する（Ｓ１９、Ｓ２１）。被描画部２９
には、レーザ光がオンしているときにはレーザ光の照射
によって像が形成されるが、レーザ光がオフしていると
きには像が形成されないので、この光源駆動部３７のオ
ン／オフ制御によってドット状に像が形成される。周知
の通り、このドットの集合によって文字、図形など描か
れる。

【００１４】以上Ｓ２１の描画処理を、１水平ライン分
繰り返す（Ｓ２１、Ｓ２３）。１水平ライン分の描画を
終了すると、副走査駆動部２７を起動して副走査部２５
を垂直走査方向に沿って規定量移動させて、次の１水平
ライン分のデータを描画用ページメモリ３３から読み出
して描画用ラインバッファ３５にセットする（Ｓ２３、
Ｓ２５、Ｓ１５、Ｓ１７）。そして、レーザ光検知部２
１がレーザ光が基準位置に達したことを検知するのを待
ち、検知したら、Ｓ１９〜Ｓ２３の描画処理を繰り返
す。

【００１５】以上の処理によって、被描画部２９上に、
所定のデータに基づく像が形成される。本実施の形態で
はレーザ光によって被描画部２９に描画されるものを示
したが、被描画部２９としては、例えばレーザプリンタ
などでは、この被描画部２９として感光ドラムが使用さ
れる。また 図示の態様では、光束分割部１９で反射し
たレーザ光を描画用に、透過したレーザ光を検知用に利
用したが、逆に透過したレーザ光を描画用に、反射した
レーザ光を検知用に利用してもよい。

【００１６】以上は本発明の一実施の形態であるが、次
に、図３から図６を参照して、より具体的な一実施例に
ついて説明する。図３は、本発明を適用したレーザ描画
装置の一実施例を示す平面図、図４は、図３の切断線IV
−IVに沿う断面図である。このレーザ光描画装置は、被
描画部２９としての熱書込み液晶セル１０１に文字、図
形などを描画する装置である。

【００１７】熱書込み液晶セル１０１とは、一定温度以
上に過熱されると、液晶の相が透光状態から散乱状態に
転移する液晶の性質を利用したもので、例えば、液晶を
二枚の透明板の間に密封して、透明板を枠で固定するこ
とにより形成できる。また、この熱書込み液晶セルは、
液晶パネルの表裏の透明板の間に所定の電圧を印加され
ると、前記散乱状態の液晶が透光状態に復帰する。

【００１８】このレーザ描画装置は、レーザ光源１１と
してレーザダイオード１１３、ビーム整形部１３として
コリメートレンズ１１５およびアナモフィックプリズム
１１７ａ、１１７ｂ、主走査部１５としてガルバノミラ
ー１２１、ｆθレンズ１７としてｆθレンズ１２３、光
束分割部１９としてビームスプリッタ１２５、レーザ光
検知部２１としてビームディテクタ１２７を備えてい
る。これらの各部材は、テーブル１１１上に配置されて
いて、テーブル１１１は、４本の脚１１２で支持されて
いる。テーブル１１１の下には、熱書込み液晶セル１０
１を保持してこれを副走査方向に駆動する副走査部２５
および副走査駆動部２７としてステージ１５１を備えて
いる。

【００１９】レーザダイオード１１３から発せられたレ
ーザ光は、コリメートレンズ１１５で集束され、アナモ
フィックプリズム１１７ａ、１１７ｂで断面形状がほぼ
円形に整形され、反射ミラー１１９で光路をほぼ９０度
屈曲されてガルバノミラー１２１に入射する。そしてレ
ーザ光は、ガルバノミラー１２１で反射され、ｆθレン
ズ１２３で屈折され、ビームスプリッタ１２５に入射す
る。ビームスプリッタ１２５に入射したレーザ光のう
ち、大部分、例えば６０〜９０％、あるいは９０％以上
がテーブル１１１の下方に配置された熱書込み液晶セル
１０１に向けて反射され、一部が、例えば４０〜１０
％、あるいは１０％以下がビームスプリッタ１２５を透
過する。熱書込み液晶セル１０１に入射したレーザ光
は、微小なスポットに集光して、液晶を過熱する。な
お、ビームスプリッタ１２５の反射／透過の比率は任意
である。

【００２０】ガルバノミラー１２１は、一定の周期で所
定角度範囲を揺動（往復回動）する。このガルバノミラ
ー１２１の揺動によって、レーザ光が所定偏向角範囲で
振られ、熱書込み液晶セル１０１を走査する。

【００２１】ビームスプリッタ１２５の後方には、ガル
バノミラー１２１によって偏向されたレーザ光の内、反
射されたレーザ光が描画可能領域外の基準位置を通ると
きに透過したレーザ光を受光する位置にビームディテク
タ１２７が配置されている（図５および図６参照）。

【００２２】熱書込み液晶セル１０１は、ステージ１５
１の、少なくとも副走査方向に精密移動されるスライダ
１５３上に固定されている。スライダ１５３には、熱書
込み液晶セル１０１を保持するとともに、液晶転移温度
近くまでプレヒートする予熱器１５５が装着されてい
る。予熱器１５５は、熱書込み液晶セル１０１に接触す
るセル保持台１５７およびこのセル保持台１５７を過熱
する不図示の過熱手段を備えている。なお、図中符号１
５９は、熱書込み液晶セル１０１に書込まれた像を消去
する電圧を印加するための電極を兼ねたセル押えであ
る。

【００２３】このレーザ描画装置の制御部は、図１に示
した実施の形態と同様であり、この熱書込み液晶セル１
０１への描画処理は、図２に示した実施の形態と同様で
ある。

【００２４】以上の通り図３および４に示した実施例に
よれば、レーザ光を熱書込み液晶セル１０１およびビー
ムディテクタ１２７に向けてビームスプリッタ１２５で
分割するので、熱書込み液晶セル１０１からビームディ
テクタ１２７を独立分離して設けることが可能になっ
た。そのため、ビームディテクタ１２７を、従来より
も、描画可能領域隣接位置に相当する位置に設けること
も容易になったので、ガルバノミラー１２１による偏向
角範囲を従来よりも狭くすることが可能になった。

【００２５】図示実施例では、描画可能領域外に相当す
る位置に１個のビームディテクタ１２７しか設けていな
いが、本発明は、ビームディテクタ１２７を複数個設け
ることも可能であり、さらに描画可能領域に相当する位
置に１個あるいは複数個設けることもできる。また、図
示実施例では光束分割部としてビームスプリッタを使用
したが、レーザ光を２以上に分割できる光束分割素子を
利用できる。また、本実施例では反射したレーザ光で描
画し、透過したレーザ光で位置検知したが、逆に透過し
たレーザ光で描画し、反射したレーザ光で位置検知する
構成としてもよい。

【００２６】また、図示実施例ではビームスプリッタを
使用したが、レーザ光を分割できる部材であれば、ハー
フミラーなどでもよい。また、別の実施の形態では、描
画可能領域外を走査するレーザ光のみを反射または透過
する反射部材を設けて、描画可能領域外を走査するレー
ザ光を検知する構成としてもよい。このような形態によ
れば、描画可能領域をほぼ100 ％のレーザ光で走査する
ことができる。図７には、部分反射ミラーの実施例とし
ての部分反射ミラー２０１の側面図を示してある。この
部分反射ミラー２０１は、レーザ光を描画面に向かって
反射する反射面２０３の一部にレーザ光を透過させる透
光部２０５を有している。

【００２７】図８には、部分反射ミラー２０１の異なる
二つの実施例を示してある。部分反射ミラー２１１は、
反射したレーザ光が描画領域を走査する部分はすべて反
射面２１３であり、反射した際に描画領域外を照射する
位置に透光部２１５が形成されている。透光部２１５に
入射したレーザ光は、透光部２１５を透過して、走査位
置検知手段（例えば、ビームディテクタ１２７）に入射
する。

【００２８】さらに他の実施例である部分反射ミラー２
２１は、反射面２２３中に、レーザ光が走査する経路に
沿ってスリット状の透光部２２５が形成されている。透
光部２２５の幅は、部分反射ミラー２２１に入射するレ
ーザ光の光束径よりも小さく設定して、レーザー光の一
部が透光部２２５を透過し、大部分が反射面２２３で反
射する構成である。この部分反射ミラー２２１は、透光
部２２５にかかるレーザ光がここを透過するので、透光
部２２５に沿って複数のビームディテクタを配置するこ
とにより、簡単に複数位置においてレーザ光を検知する
ことができる。なお、透光部２１５、２２５は空間でも
よい。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り本発明は、
レーザ描画装置において、走査手段によって反射された
レーザ光を少なくとも二分割し、二分割された一方のレ
ーザ光を描画面に入射させる光束分割手段を設け、前記
光束分割手段で分割された他方のレーザ光を検知可能な
位置に走査位置検知手段を配置したので、走査位置検知
手段の配置位置が描画面に規制も拘束もされることが無
くなった。したがって、走査手段によるレーザ光の偏向
角範囲も、ほぼ描画範囲まで狭めることが可能になり、
光学系の小型化が可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態をブロックで示す図であ
る。

【図２】同実施の形態における描画処理をフローチャー
トで示す図である。

【図３】本発明を適用したレーザ描画装置の一実施例の
要部を示す平面図である。

【図４】図３の切断線IV−IVに沿う断面図である。

【図５】図３に示した実施例における、ビームスプリッ
タ周辺の光学的構成の要部を示す平面図である。

【図６】図５の側面図である。

【図７】本発明における光束分割手段の別の実施例とし
て、部分反射型の光学素子の実施例の側面図である。

【図８】図７に示した部分反射型の光学素子の異なる実
施例を示す正面図である。

【符号の説明】

１１ レーザ光源 １３ ビーム整形部 １５ 主走査部（主走査手段） １７ ｆθレンズ（集光手段） １９ 光束分割部（光束分割手段） ２１ レーザ光検知部（走査位置検知手段） ２３ 主走査駆動部 １１３ レーザダイオード（レーザ光源） １２１ ガルバノミラー（主走査手段） １２３ ｆθレンズ（集光手段） １２５ ビームスプリッタ（光束分割手段） １２７ ビームディテクタ（走査位置検知手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古澤 宏一 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭光 学工業株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を反射し、偏向して走査させる
   走査手段；前記レーザ光の走査位置を検知する検知手
   段；前記走査手段によって反射されたレーザ光を少なく
   とも二分割して分割した一方のレーザ光を描画面に入射
   させる光束分割手段；および、 この光束分割手段が分割した他方のレーザ光を検知可能
   な位置に配置された走査位置検知手段；を備えたことを
   特徴とするレーザ描画装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記走査手段は、前
   記一方のレーザ光を、前記描画面外まで走査し、前記走
   査位置検知手段は、前記一方のレーザ光が前記描画面外
   の特定位置を走査するときに、前記分割された他方のレ
   ーザ光を検知する位置に配置されていること、を特徴と
   するレーザ描画装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記走査位置検知手
   段は、１個のビームディテクタであること、を特徴とす
   るレーザ描画装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、前記光束分割手段は
   ビームスプリッタであること、を特徴とするレーザ描画
   装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記ビームスプリッ
   タは、反射したレーザ光を描画面に導き、前記走査位置
   検知手段は、前記ビームスプリッタを透過したレーザ光
   を受光すること、を特徴とするレーザ描画装置。
6. 【請求項６】 請求項１において、前記光束分割手段は
   部分反射ミラーであって、前記レーザ光を走査範囲の特
   定位置において透過し、他の位置においては反射するこ
   と、を特徴とするレーザ描画装置。
7. 【請求項７】 請求項１において、前記光束分割手段
   は、前記走査されるレーザ光の大部分を反射する領域お
   よび一部を反射する領域を前記走査範囲に沿って有する
   こと、を特徴とするレーザ描画装置。
8. 【請求項８】 請求項６または７において、前記ビーム
   スプリッタを透過したレーザ光を受光し得る位置に走査
   位置検知手段が配置されていること、を特徴とするレー
   ザ描画装置。
9. 【請求項９】 請求項１において、前記走査手段は、前
   記一方のレーザ光が前記描画面を走査する範囲におい
   て、複数の異なる位置を走査するときに各異なる走査位
   置を検知可能に配置されていること、を特徴とするレー
   ザ描画装置。