JP3093877B2 - 光ビーム記録装置用ディスク及び光ビーム記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ビーム記録装置及びこ
の光ビーム記録装置に用いられるディスクに関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】光ビー
ムによって文字、画像等を記録材料に記録する装置とし
て、例えばコンピュータ出力情報に基づいてレーザビー
ムを走査してマイクロフィルム等の記録材料に文字等の
情報を直接記録するレーザコンピュータアウトプットマ
イクロフィルマー（レーザＣＯＭ）が知られている（特
開昭55-67722号公報）。このような光ビーム記録装置で
は、光ビームをポリゴンミラー等の偏向手段によって偏
向させた後に走査レンズによって記録材料の記録面上に
結像させ、記録材料に情報を記録するようにしている。

【０００３】上記では、走査レンズとして次の（１）式
に示す結像関係を有するｆ・θレンズを用い、このｆ・
θレンズの焦点面（以下、像面という）に記録材料を位
置させる。

【０００４】ｓ＝ｆ・ｔａｎθ
…（１） 但し、ｓ：結像点の光軸からの距離 ｆ：ｆ・θレンズの焦点距離 θ：光軸に対する光ビームの入射角、である ところで、ｆ・θレンズの内部の結晶が一様でない等の
理由により、偏向手段によって偏向されｆ・θレンズを
透過した光ビームは像面が平面とならない。例として図
１１に示すように、半導体レーザ１００から射出されコ
リメータ１０２で平行光とされたレーザビームを、ポリ
ゴンミラー１０４によって走査方向（図１１矢印Ｃ方
向）に沿って偏向させた後にｆ・θレンズ１０６によっ
てドラム１０８に巻付けられた記録材料の記録面上に結
像させると、偏向角によってはレーザビームの焦点位置
（ビームウェスト位置）が記録面からずれ、像面が破線
１１０で図示するように湾曲する（以下、これを像面湾
曲面１１０という）。

【０００５】図１１でレーザビームのビームウェスト位
置が記録面からずれている部分（特に像面湾曲面１１０
の端部近傍）では、記録面に照射される光ビームのビー
ム径がビームウェスト位置におけるビーム径と比較して
大きくなり、記録面に照射される単位面積当りの光ビー
ムのエネルギーが小さくなるので、記録面に記録される
文字、画像等が部分的に不鮮明になる等の不都合が生じ
る。近年、印刷における出力機等に適用可能な、より大
きいサイズの画像を記録できる光ビーム記録装置に対す
る要求が高まってきており、記録画像の大サイズ化に伴
って上記現象による画質低下が大きな問題となってい
る。

【０００６】これを解決するために、ＰＬＺＴ電気光学
セラミック等を用い光ビームのビームウェスト位置を電
気的に任意に制御することが可能な電気光学レンズによ
り、像面湾曲面が平面となるように補正することが考え
られる。しかし、ＰＬＺＴ電気光学レンズは光透過率が
低く、かつ散乱が大きいので、光ビームのパワーを有効
に利用することができず、サイズの大きな画像を記録す
るには不向きである。また、電気光学レンズは高価であ
り、光ビーム記録装置のコストが上昇するという問題も
ある。

【０００７】また、特開平3-17610 号公報では、くさび
型のプリズムを光ビームの光路上における偏向手段の前
段に配置し、このプリズムを偏向手段による偏向と同期
するように移動させるようにした走査光学装置が提案さ
れている。くさび型プリズムはプリズム上の光ビーム透
過位置を変化させると、光ビームの光路長に変化を与え
ることができ、これに伴って光ビームのビームウェスト
位置が変化する。従って、像面の湾曲を補正して平面と
なるようにプリズムを移動させれば、光ビームのビーム
ウェスト位置を記録面と一致させることが可能となる。

【０００８】しかし、像面湾曲面は一定の曲率で湾曲し
ているような単純な曲面であることは少なく（図１１参
照）、上記走査光学装置によって像面を平面とするため
には１回の光ビームの走査でプリズムを複数回複雑に往
復移動させる必要があり、光ビームの走査速度を速くす
るとプリズムの慣性等が影響してプリズムを正確に移動
できず、画像等を高速に記録することは困難であった。
また、プリズムの移動が光ビームの走査速度に追従でき
たとしても、くさび型のプリズムの移動に伴って光ビー
ムの頂角が変化するので、画素の間隔が変化し画像に歪
みが生ずるという問題もあった。

【０００９】本発明は上記事実を考慮して成されたもの
で、画像等を高い品質でかつ高速に記録することができ
る光ビーム記録装置用ディスク及び光ビーム記録装置を
得ることが目的である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の光ビーム記録装置用ディスクは、回転
可能とされ、回転方向に沿って所定の光路長変更パター
ンが生ずるように、透過する光ビームの光路長を変更す
る部分が回転方向に沿って分布されて成る光路長変更部
が、前記光路長変更パターンの形状が互いに同じでかつ
光路長変更度合いが互いに相違するように同軸状に複数
配置されている。

【００１１】請求項２記載の光ビーム記録装置は、光ビ
ームを射出する光ビーム射出手段と、前記光ビーム射出
手段から射出された光ビームを偏向させる偏向手段と、
前記偏向手段によって偏向された光ビームを結像させる
走査レンズと、前記光ビーム射出手段と前記偏向手段と
の間に光ビームのビームウェストを形成する形成手段
と、前記ビームウェストの近傍に回転可能に配置され、
前記偏向手段と前記走査レンズとによって結像される像
面が略平面になるように定められた光路長変更パターン
が回転方向に沿って生ずるように、透過する光ビームの
光路長を変更する部分が回転方向に沿って分布されて成
る光路長変更部が、前記光路長変更パターンの形状が互
いに同じでかつ光路長変更度合いが互いに相違するよう
に同軸状に複数配置されたディスクと、前記ディスクを
偏向手段による偏向と同期させて回転駆動する駆動手段
と、を有している。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項２の発明に
おいて、前記走査レンズから射出された光ビームのビー
ムウェスト位置を検出する検出手段と、前記検出手段に
よって検出されたビームウェスト位置が所定位置となる
ように前記ディスクを回転方向と交差する方向に沿って
移動させる移動手段と、を更に備えたことを特徴として
いる。

【００１３】

【作用】請求項１記載の発明では、ディスクを回転可能
とし、回転方向に沿って所定の光路長変更パターンが生
ずるように、透過する光ビームの光路長を変更する部分
が回転方向に沿って分布させて光路長変更部を形成して
いる。なお、光ビームの光路長を変更するには、ディス
クの屈折率を変化させるか、またはディスクの厚み寸法
を変化させればよい。ディスクに所定の屈折率分布（光
路長変更パターン）の光路長変更部を形成するために
は、屈折率分布形成方法として既に公知となっている種
々の製法（後述）を適用することができる。

【００１４】図１に示すように、ディスク１０に屈折率
がｎ１〜ｎ２（ｎ１＜ｎ２とする）の間で変化する光路
長変更部を形成した場合、ディスク１０表面における光
の屈折の大きさは光が照射された部分の屈折率ｎによっ
て変化し、これに伴って光路長及びビームウェスト位置
が変化する。

【００１５】すなわち、屈折率ｎ１（屈折率：小）の部
分に収束光ビームを照射すると射出角φ１が比較的大き
く、ディスク１０から射出された光ビームは図１に破線
で示すように収束される。また、屈折率ｎ２（屈折率：
大）の部分に収束光ビームを照射すると射出角φ１が小
さくなり、ディスク１０から射出される光ビームは図１
に実線で示すように収束し、ビームウェスト位置がディ
スク１０から離間する方向へ移動する。このように、屈
折率を変化させることによって光ビームの光路長を変更
することができ、これによってビームウェスト位置を変
化させることができる。

【００１６】また、図２に示すように、ディスク１２の
厚み寸法をＬ１〜Ｌ２（Ｌ１＜Ｌ２とする）の間で変化
させて光路長変更部を形成した場合、ディスク１２表面
における光の屈折の大きさは一定であるが、厚み寸法Ｌ
の大きさによって屈折が生ずる位置が変化し、これに伴
って光路長及びビームウェスト位置が変化する。

【００１７】すなわち、厚み寸法Ｌ１（厚み寸法：小）
の部分に収束光ビームを照射すると、ディスク１２中を
通過する光路長が比較的短く、ディスク１２から射出さ
れる光ビームは図２に破線で示すように収束される。ま
た、厚み寸法Ｌ２（厚み寸法：大）の部分に収束光ビー
ムを照射すると、ディスク１２中を通過する光路長が長
くなり、ディスク１２から射出された光ビームは図１に
実線で示すように収束され、ビームウェスト位置がディ
スク１２から離間する方向へ移動する。このように、厚
み寸法を変化させても光ビームの光路長を変更すること
ができ、これによってビームウェスト位置を変化させる
ことができる。

【００１８】上記のようなディスクを回転させて光ビー
ムを照射すると、光ビーム照射位置は光路長変更部上を
回転方向に沿って移動し、所定の光路長変更パターンで
光路長が変更されることになる。従って、ディスクを透
過する光ビームの光路長及びビームウェスト位置は、デ
ィスクの回転に伴って変化される。

【００１９】光ビーム記録装置では、偏向手段によって
光ビームを偏向させ走査レンズによって結像させて記録
材料に画像を記録するが、偏向手段と走査レンズとによ
って形成される像面の湾曲を補正する光路長変更パター
ンが生ずるように光路長変更部を形成し、偏向手段によ
る偏向と同期するようにディスクを回転させれば、前記
像面を平面とすることができ、画像等を高い品質で記録
することができる。

【００２０】走査レンズによる像面の湾曲を補正するよ
うな光路長の変化の分布は次のようにして求めることが
できる。すなわち、例として図３に示すように、半導体
レーザ１４のレーザビーム射出側に、コリメータ１６、
収束レンズ１８、焦点距離ｆ₁ のコリメータ２０、走査
レンズとしての焦点距離ｆ₂ のｆ・θレンズ２２を順に
配置し、ｆ・θレンズ２２によって結像されるレーザビ
ームの焦点位置にドラム２４を配置する。コリメータ２
０とｆ・θレンズ２２との間に図示しない偏向手段を配
置し、収束レンズ１８とコリメータ２０との間に本発明
に係るディスク２６を配置する。

【００２１】ここで、レーザビームを特定の偏向角とな
るように偏向したときの像面湾曲量をα（ドラム２４の
表面からレーザビームのビームウェスト位置までの距
離）とすると、前記湾曲量αを補正するための変位量Ｄ
_C （＝移動焦点距離：図１、２も参照）は次の（２）式
によって求められる。

【００２２】

【数１】

【００２３】例えば、焦点距離ｆ₁ が10mm、焦点距離ｆ
₂ が500mm 、像面湾曲量が500 μｍの場合には、（２）
式より変位量Ｄ_C ＝0.2 μｍが得られる。この変位量Ｄ
_C より焦点位置がドラム２４の表面に一致するように補
正するためのパラメータ、すなわち屈折率または厚み寸
法の適切な値を求めることができる。例えば、屈折率を
変化させる場合には、ディスク２６の元々の屈折率をｎ
₁ 、変化後の屈折率をｎ₂ 、ディスク２６の厚み寸法を
ｌ（一定値）とすると、

【００２４】

【数２】

【００２５】上記（３）式によって求められる。例とし
て厚み寸法ｌが１mm、屈折率ｎ₁ が2.0 とすると、屈折
率の変化分Δｎ＝ｎ₂ −ｎ₁ ＝0.008 となり、屈折率を
Δｎだけ変化させれば焦点位置をドラム２４の表面に一
致させることができる。上記は特定の偏向角となるよう
に偏向した場合であるが、光ビームが所定方向に沿って
走査するように偏向させる場合も連続的に変化する各偏
向角について上記と同様に求めれば、走査レンズ毎に像
面の湾曲度合い等にばらつきがあっても、この湾曲を補
正するような光路長の変化の分布（光路長変更パター
ン）、具体的には屈折率または厚み寸法の変化の分布を
求めることができる。

【００２６】また、本発明では光ビームの走査速度が速
くなるように光ビームを偏向させる場合にも、ディスク
を高速で回転させれば偏向と同期させることができ、デ
ィスクの慣性によって悪影響を受けることがないので、
画像を高速に記録することができる。また、くさび型の
プリズムを用いる必要がなく、ディスクの面を平行とす
ることができるので光ビームの頂角が変化することはな
く、画像に歪等が生ずることはない。

【００２７】また、光ビーム記録装置において、走査レ
ンズによって結像される光ビームの像面の位置は気温、
湿度等の周囲環境の変動によって変化する。光ビームの
像面の位置が記録材料の記録面からずれると、画像が全
体的に不鮮明になる等の不都合が生ずる。このため、請
求項１の発明に係る光ビーム記録装置用ディスクは、光
路長変更部が、光路長変更パターンの形状が互いに同じ
でかつ光路長変更度合いが互いに相違するように同軸状
に複数配置されている。これにより、周囲環境の変動に
よって変化する像面の位置に応じていずれかの光路長変
更部を光ビームが透過するようにディスクを移動させる
ことで、周囲環境の変動に拘わらず像面の位置を一定と
することも可能になり、画像等を高い品質で記録するこ
とができる。

【００２８】請求項２記載の発明では、偏向手段と走査
レンズとによって結像される像面が略平面になるように
定められた光路長変更パターンが回転方向に沿って生ず
るように、透過する光ビームの光路長を変更する部分が
回転方向に沿って分布されて成る光路長変更部が、前記
光路長変更パターンの形状が互いに同じでかつ光路長変
更度合いが互いに相違するように同軸状に複数配置され
たディスクを、形成手段によって形成される光ビームの
ビームウェストの近傍に回転可能に配置している。そし
てこのディスクを駆動手段によって偏向手段による偏向
と同期させて回転駆動するようにしている。

【００２９】これにより、請求項１の発明の作用の項に
も記載したように、走査レンズによって結像される像面
を平面とすることができ、画像等を高い品質で記録する
ことができる。また、光路長変更パターンの形状が互い
に同じでかつ光路長変更度合いが互いに相違する複数の
光路長変更部を同軸状に配置しているので、周囲環境の
変動に拘わらず像面の位置を一定とすることも可能にな
る。

【００３０】また、光ビームの走査速度が速くなるよう
に光ビームを偏向させる場合にも、ディスクを高速で回
転させればよく、ディスクの慣性によって悪影響を受け
ることがないので、画像を高速に記録することができ
る。さらに、ディスクをビームウェストの近傍に配置し
たので、ディスクに照射される光ビームのビーム径が小
さくなり、ディスクのサイズを小さくすることが可能と
なる。従って、光ビーム記録装置を小型化でき、ディス
クを高速に回転させることが容易になる。

【００３１】なお、請求項３に記載したように、検出手
段によって走査レンズから射出された光ビームのビーム
ウェスト位置を検出し、検出されたビームウェスト位置
が所定位置となるように移動手段によってディスクを回
転方向と交差する方向に沿って移動させることが好まし
い。これにより、周囲環境の変動によって像面の位置が
変化しても、検出手段によってこの変化が検出され、ビ
ームウェスト位置が所定位置となるように移動手段によ
って回転方向と交差する方向に沿ってディスクが移動さ
れ、光ビームが照射される光路長変更部が変更されるの
で、周囲環境の変動に拘わらず像面の位置を一定とする
ことができ、画像等を高い品質で記録することができ
る。

【００３２】

【実施例】〔比較例〕 以下では、まず本発明の比較例を 説明する。図４には本
比較例に係るレーザビーム記録装置３０が示されてい
る。

【００３３】レーザビーム記録装置３０は、レーザビー
ムを発生する半導体レーザ３２を備えている。半導体レ
ーザ３２のレーザビーム射出側には、半導体レーザ３２
から射出されたレーザビームを平行光線束とするコリメ
ータ３４と、平行光線束とされたレーザビームを収束さ
せる第１の収束レンズ３６と、が順に配置されている。
また、第１の収束レンズ３６によって収束されるレーザ
ビームのビームウェスト位置近傍には、光路長補正用デ
ィスク３８が配置されている。

【００３４】図５（Ａ）にも示すように、光路長補正用
ディスク３８は中心Ｏを回転中心として回転可能とされ
ており、回転方向に沿った全周に屈折率の異なる複数の
部分３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ、３８Ｄが配列されて光路
長変更部が形成されている。本実施例では、例として図
５（Ｂ）に示すように、後述するポリゴンミラー４６に
よって偏向しｆ・θレンズ５２によってレーザビームを
結像させたときのレーザビーム走査方向の一端から他端
に亘る像面湾曲量が予め測定されており、前記光路長変
更部は前記湾曲している像面が平面となるように、すな
わちディスク３８を１回転させたときの屈折率の変化が
図５（Ｃ）に示す分布（光路長変更パターン）となるよ
うに前記各部分の屈折率及びエリアの大きさが定められ
ている。

【００３５】なお、ディスク３８に屈折率の分布を形成
するためには、表１に示すような各種の製法を適用する
ことができる。

【００３６】

【表１】

【００３７】光路長補正用ディスク３８はモータ４０の
駆動力が伝達されて回転される。モータ４０は駆動制御
回路４２が接続されている。駆動制御回路４２には、偏
向手段としてのポリゴンミラー４６（後述）の回転角度
を表す信号が入力される。モータ４０及び駆動制御回路
４２は本発明の駆動手段を構成し、駆動制御回路４２は
入力された信号に基づいて、ディスク３８の回転がポリ
ゴンミラー４６の回転と同期するように、すなわちポリ
ゴンミラー４６の回転によるレーザビームの１走査でデ
ィスク３８が１回転するようにモータ４０を駆動する。

【００３８】光路長補正用ディスク３８のレーザビーム
射出側には第２の収束レンズ４４が配置されている。デ
ィスク３８から射出されたレーザビームは第２の収束レ
ンズ４４によってビーム径が収束される。第２の収束レ
ンズ４４のレーザビーム射出側にはポリゴンミラー４６
が配置されており、第２の収束レンズ４４から射出され
たレーザビームはポリゴンミラー４６に入射される。

【００３９】一方、ポリゴンミラー４６の近傍には、同
期用のレーザビームを発生する同期用半導体レーザ４８
が配置されている。同期用半導体レーザ４８のレーザビ
ーム射出側にはコリメータ５０が配置されており、同期
用半導体レーザ４８から射出されたレーザビームは、コ
リメータ５０で平行光束とされた後、ポリゴンミラー４
６に入射される。第２の収束レンズ４４からのレーザビ
ームと、コリメータ５０からのレーザビームと、はポリ
ゴンミラー４６のほぼ同じ部位に照射され、ポリゴンミ
ラー４６の回転に伴って同じように偏向されてポリゴン
ミラー４６のレーザビーム射出側に配置されたｆ・θレ
ンズ５２に入射される。

【００４０】半導体レーザ３２から射出されｆ・θレン
ズ５２を透過したレーザビームの光路上には、前記レー
ザビームの走査方向に沿って感光ドラム５４が配置され
ている。感光ドラム５４は図示しない感光材料が巻付け
られて回転するようになっている。前記レーザビームは
ポリゴンミラー４６によって図４に破線で示す範囲を走
査するように偏向され、感光材料の記録面上に照射され
る。

【００４１】一方、同期用半導体レーザ４８から射出さ
れｆ・θレンズ５２を透過したレーザビームの光路上に
は、前記レーザビームの走査方向に沿って反射ミラー５
６が配置されており、反射ミラー５６のレーザビーム射
出側にはリニアエンコーダ５８が配設されている。前記
レーザビームはポリゴンミラー４６によって図４に一点
鎖線で示す範囲を走査するように偏向される。リニアエ
ンコーダ５８は、不透明な板材に一定幅で透明な帯状の
透明部が一定ピッチで多数形成されて構成されている。

【００４２】リニアエンコーダ５８のレーザビーム射出
側には、図示しない光電変換器が配置されており、レー
ザビームがリニアエンコーダ５８上を走査すると、透明
部を透過したレーザビームが前記光電変換器で受光さ
れ、パルス信号が出力される。このパルス信号は図示し
ない制御手段に入力され、パルス信号のパルス間隔が一
定となるようにポリゴンミラー４６が制御される。これ
により、レーザビームは平面（記録面）を一定の走査速
度で走査するように偏向されることになり、感光材料に
記録される画像の画素間隔は一定とされる。

【００４３】次に本比較例の作用を説明する。ポリゴン
ミラー４６が回転されると、駆動制御回路４２にポリゴ
ンミラー４６の回転角度を表す信号が入力され、駆動制
御回路４２はポリゴンミラー４６の回転と同期するよう
にディスク３８を回転させる。本実施例のポリゴンミラ
ー４６は１回転でレーザビームを６回走査させるため、
ポリゴンミラー４６の１回転でディスク３８は６回転さ
れる。一方、半導体レーザ３２から射出されたレーザビ
ームはコリメータ３４、第１の収束レンズ３６を介して
ディスク３８に入射される。

【００４４】前述のようにディスク３８は回転している
ので、この回転に伴ってディスク３８へのレーザビーム
照射部位が変化し、図５（Ｃ）に示す屈折率の分布に応
じてビームウェスト位置が連続的に変化される。ディス
ク３８から射出されたレーザビームは第２の収束レンズ
４４を介してポリゴンミラー４６へ入射され、ポリゴン
ミラー４６によって偏向されｆ・θレンズ５２によって
感光材料の記録面上に結像される。

【００４５】前述のように、ｆ・θレンズ５２に入射さ
れたレーザビームは、ディスク３８の光路長変更部によ
ってビームウェスト位置が変化され、この変化によって
ｆ・θレンズ５２による像面の湾曲がキャンセルされる
ので、レーザビームは走査方向の一端から他端に亘って
常に感光材料の記録面上に結像されることになる。従っ
て、感光材料に記録される画像が部分的に不鮮明になる
等の不都合が生ずることはなく、高品質の画像が得られ
る。

【００４６】なお、光路長補正用ディスクに設ける光路
長変更部のパターンは図５（Ａ）に示す例に限定される
ものではない。一例として、図６（Ａ）に示す光路長補
正用ディスク６０では、ディスク６０の円周を６等分す
る分割点の各々とディスク６０の中心Ｏとを結ぶ線によ
り６個のエリアに区画され、６個のエリアが、各々図５
（Ｃ）に示すような屈折率分布となるように光路長変更
部が形成されている。このため、ディスク６０を１回転
させたときの屈折率の変化は図６（Ｃ）に示すようにな
り、光路長変更部の１個のエリアに対応する部分でレー
ザビームを１回走査したときの光路長の補正が行われ
る。

【００４７】このディスク６０をレーザビーム記録装置
３０に適用した場合、ポリゴンミラー４６は１回転でレ
ーザビームを６回走査するので、ポリゴンミラー４６の
回転と同期させポリゴンミラー４６と同一回転数で回転
するように制御すればよい。これにより、走査速度を速
くして画像を高速で記録するためにポリゴンミラー４６
の回転速度を速くしても、ディスク６０の回転をポリゴ
ンミラー４６の回転に容易に追従させることができる。

【００４８】〔第１実施例〕 次に本発明の第１実施例を説明する。なお、比較例と同
一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。

【００４９】図８（Ａ）に示すように本第１実施例の光
路長補正用ディスク７６は、前述のディスク６０と同様
に、ディスク７６の円周を６等分する分割点の各々とデ
ィスク７６の中心Ｏとを結ぶ線により６個のエリアに区
画されている。また、ディスク７６は中心Ｏを基準とし
て同軸状に３つの光路長変更部７８Ａ、７８Ｂ、７８Ｃ
が形成されている。各々の光路長変更部７８Ａ、７８
Ｂ、７８Ｃは、６個のエリアが各々図５（Ｃ）に示すよ
うな屈折率分布となるように屈折率の異なる部分が配置
されて構成されている。

【００５０】また、各光路長変更部７８Ａ、７８Ｂ、７
８Ｃは屈折率の変化の分布（光路長変更パターンの形
状）は同じであるが、全体的な屈折率が異なっている。
すなわち、図８（Ｃ）に示すように、最外周に設けられ
た光路長変更部７８Ａの屈折率は全体的に低く、光路長
変更部７８Ａの内周側に隣接して設けられた光路長変更
部７８Ｂの屈折率は光路長変更部７８Ｂよりも全体的に
高く、最内周に設けられた光路長変更部７８Ｃの屈折率
はさらに高くされている。

【００５１】従って、第１の収束レンズ３６から射出さ
れたレーザビームが最外周の光路長変更部７８Ａを透過
した場合には像面の位置は最もｆ・θレンズ５２に近
く、レーザビームの透過位置が内周側へ移動するに従っ
て、像面の位置はｆ・θレンズ５２から離間する方向へ
移動することになる。

【００５２】一方、本第１実施例のレーザビーム記録装
置７０では、図７に示すように感光ドラム５４の近傍に
検出手段としての位置センサ７２が配設されている。位
置センサ７２は透明な板材に一定幅で帯状の不透明部が
一定ピッチで多数形成されたフィルタと、フィルタのレ
ーザビーム射出側に配置された図示しない光電変換器
と、で構成され、フィルタの受光面が感光ドラム５４に
巻付けられた感光材料の記録面と面一となるように配置
されている。

【００５３】フィルタに設けられた不透明部の幅及びピ
ッチはリニアエンコーダ５８よりも狭く、レーザビーム
のビーム径と同程度とされている。レーザビームが位置
センサ７２のフィルタ上を走査すると、前記光電変換器
にはフィルタの透明部分を透過した光のみが受光され、
光電変換器からはレベルが正弦波状に変動する直流信号
が出力される。

【００５４】位置センサ７２は移動手段７４に接続され
ており、移動手段７４へ前記信号を出力する。移動手段
７６は、ディスク７６及びモータ４０をレーザビームの
光軸に対して図７矢印Ａ方向に沿って移動させる。これ
により、ディスク７６を透過するレーザビームの位置は
ディスク７６の半径方向に沿って移動され、レーザビー
ムが透過する光路長変更部が変更されることになる。

【００５５】次に本第１実施例の作用を説明する。半導
体レーザ３２から射出されたレーザビームは、ディスク
７６の光路長変更部７８Ａ乃至７８Ｃのいずれかを透過
し、ポリゴンミラー４６によって偏向されて位置センサ
７２の受光面及び感光ドラム５４に巻付けられた感光材
料の記録面を走査する。この走査により、位置センサ７
４からはレベルが正弦波状に変動する直流信号が出力さ
れる。この信号のレベル変動の大きさ（最大値と最小値
との差）は、フィルタに照射されるレーザビームのフィ
ルタ上におけるビーム径によって変化し、ビーム径が小
さい場合には前記変動が大きく、ビーム径が大きくなる
と単位面積当りのエネルギーが小さくなるので、前記変
動が小さくなる。

【００５６】この信号は移動手段７４に入力され、移動
手段７４では入力された信号のレベル変動の大きさが最
大となるように、ディスク７６及びモータ７６を矢印Ａ
方向に沿って移動させる。ｆ・θレンズ５２によって結
像されるレーザビームの像面の湾曲は、比較例と同様に
光路長変更部７８Ａ乃至７８Ｃのいずれかによって補正
されるが、平面とされた像面の位置は周囲環境の変動に
よって変化する。しかし、像面の位置が感光材料の記録
面からずれると、位置センサ７２から出力される信号の
レベル変動の大きさの低下として検出されることにな
る。移動手段７４では、位置センサ７２から出力される
信号のレベル変動の大きさが最大となるようにディスク
７６及びモータ７６を移動させるので、像面の位置が感
光材料の記録面に一致するように補正され、周囲環境の
変動に拘わらず高品質で画像を記録することができる。

【００５７】〔第２実施例〕 次に本発明の第２実施例を説明する。なお、比較例及び
第１実施例と同一の部分には同一の符号を付し、説明を
省略する。

【００５８】図９に示すように、本第２実施例に係るレ
ーザビーム記録装置８０は、コリメータ３４のレーザビ
ーム射出側に偏向ビームスプリッタ８２が配置されてい
る。図１０に示すように、コリメータ３４から射出され
たレーザビームは偏向ビームスプリッタ８２のミラー面
で反射され、偏向ビームスプリッタ８２の表面に取付け
られた１／４波長板８４を透過して射出される。

【００５９】１／４波長板８４の近傍には収束レンズ８
６、図６（Ａ）に示すような光路長補正用ディスク６
０、反射ミラー８８が順に配置されている。１／４波長
板８４から射出されたレーザビームは収束レンズ８６で
収束され、ディスク６０を透過した後に反射ミラー８８
で反射されて光路が１８０°変更される。反射ミラー８
８で反射されたレーザビームは再びディスク６０、収束
レンズ８６、１／４波長板８４を透過して偏向ビームス
プリッタ８２に入射される。偏向ビームスプリッタ８２
に入射されたレーザビームは１／４波長板８４を２回透
過することによって偏光角が９０°回転されるので、ミ
ラー面を透過して射出される。

【００６０】図９に示すように、ミラー面を透過したレ
ーザビームの射出側には、コンデンサレンズ９０、第２
の収束レンズ４４が順に配置されており、前記射出され
たレーザビームは、コンデンサレンズ９０でビーム径が
調整され、第２の収束レンズ９０で収束されてポリゴン
ミラー４６に入射される。

【００６１】また、位置センサ７２には駆動制御回路９
４が接続されており、位置センサ７２から出力された信
号は駆動制御回路９４に入力される。駆動制御回路９４
はピエゾ素子９２に接続されており、入力された信号の
レベル変動の大きさが最大となるようにピエゾ素子９２
に電圧を印加する。図１０に示すように、ピエゾ素子９
２の表面には前述の反射ミラー８８が貼付されている。
ピエゾ素子９２は電圧が印加されると電圧の大きさに応
じて内部に歪みが生じ、偏向ビームスプリッタ８２に接
近離間する方向（図１０矢印Ｂ方向）に沿って変位す
る。この変位に伴って反射ミラー８８も図１０矢印Ｂ方
向に沿って移動する。

【００６２】反射ミラー８８が予め定められた原位置に
位置されていた場合、反射ミラー８８で反射されたレー
ザビームは図１０に実線で示すビーム幅で偏向ビームス
プリッタ８２から射出される。反射ミラー８８が偏向ビ
ームスプリッタ８２に接近する位置へ移動された場合に
はレーザビームの光路長が短くなり、反射ミラー８８で
反射されたレーザビームは図１０に破線で示すビーム幅
で射出され、反射ミラー８８が原位置に位置している場
合と比較してビーム幅が若干広げられることになる。従
って、ｆ・θレンズ５２によって結像されるレーザビー
ムのビームウェスト位置は感光ドラム５４から離間する
ように移動される。

【００６３】また、反射ミラー８８が偏向ビームスプリ
ッタ８２から離間する位置へ移動された場合にはレーザ
ビームの光路長が長くなり、反射ミラー８８で反射され
たレーザビームは図１０に一点鎖線で示すビーム幅で射
出され、反射ミラー８８が原位置に位置している場合と
比較してビーム幅が若干絞られることになる。従って、
ｆ・θレンズ５２によって結像されるレーザビームのビ
ームウェスト位置は感光ドラム５４に接近するように移
動される。

【００６４】次に本第２実施例の作用を説明する。半導
体レーザ３２から射出され反射ミラー８８で反射されて
偏向ビームスプリッタ８２を透過したレーザビームは、
ポリゴンミラー４６によって偏向されて位置センサ７２
の受光面及び感光材料の記録面を走査する。ｆ・θレン
ズ５２によって結像されるレーザビームの像面の湾曲
は、ディスク６０に設けられた光路長変更部によって補
正されるが、像面の位置は周囲環境の変動によって変化
する。しかし、像面の位置が感光材料の記録面からずれ
ると、位置センサ７２から出力される信号のレベル変動
の大きさの低下として検出され、駆動制御回路９４は位
置センサ７２から出力される信号のレベル変動の大きさ
が最大となるようにピエゾ素子９２に印加する電圧を変
化させ、これに伴って反射ミラー８８の位置が移動され
る。このため、像面の位置が感光材料の記録面に一致す
るように補正され、周囲環境の変動に拘わらず高品質で
画像を記録することができる。

【００６５】なお、第２実施例では反射ミラー８８をピ
エゾ素子９２の表面に貼付していたが、ピエゾ素子９２
に光反射材料を蒸着してミラー面を形成するようにして
もよい。

【００６６】また、上記では光ビーム射出手段として半
導体レーザ３２を用いていたが、これい限定されるもの
ではなく、Ｈｅ−Ｎｅ等の気体レーザや液体レーザ等を
用いてもよい。

【００６７】また、上記では屈折率の変化によって光路
長を変更する光路長変更部を設けた光路長補正用ディス
クを例に説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、厚み寸法の変化によって光路長を変更する光路
長変更部を設けてもよい。

【００６８】また、上記では光路長変更部を屈折率の異
なる複数の部分を配列して構成し、この構成により屈折
率は段階的に変化するが、これに限定されるものではな
く、屈折率または厚み寸法が連続的に変化するようにし
て光路長変更部を構成するようにしてもよい。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
では、回転可能とされたディスクに、回転方向に沿って
所定の光路長変更パターンが生ずるように、透過する光
ビームの光路長を変更する部分が回転方向に沿って分布
されて成る光路長変更部を、光路長変更パターンの形状
が互いに同じでかつ光路長変更度合いが互いに相違する
ように同軸状に複数配置したので、画像等を高い品質で
かつ高速に記録することができる、という優れた効果が
得られる。

【００７０】請求項２記載の発明では、偏向手段と走査
レンズとによって結像される像面が略平面になるように
定められた光路長変更パターンが回転方向に沿って生ず
るように、透過する光ビームの光路長を変更する部分が
回転方向に沿って分布されて成る光路長変更部が、光路
長変更パターンの形状が互いに同じでかつ光路長変更度
合いが互いに相違するように同軸状に複数配置されたデ
ィスクを、形成手段によって形成されるビームウェスト
の近傍に回転可能に配置し、偏向手段による偏向と同期
させて回転駆動するようにしたので、画像等を高い品質
でかつ高速に記録することができる、という優れた効果
が得られる。

【００７１】請求項３記載の発明は、請求項２の発明に
おいて、走査レンズから射出された 光ビームのビームウ
ェスト位置を検出し、ビームウェスト位置が所定の位置
となるように回転方向と交差する方向に沿ってディスク
を移動させるようにしたので、上記効果に加え、周囲環
境の変動に拘わらず像面の位置を一定とすることができ
る、という効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の作用として、屈折率を変化させたデ
ィスクによる焦点距離の移動を説明するための概念図で
ある。

【図２】 本発明の作用として、厚み寸法を変化させた
ディスクによる焦点距離の移動を説明するための概念図
である。

【図３】 像面の湾曲を補正するための光路長の変化量
を求める処理を説明するための概念図である。

【図４】 本発明の比較例としてのレーザビーム記録装
置の概略構成図である。

【図５】 （Ａ）は比較例の光路長補正用ディスクの平
面図、（Ｂ）はｆ・θレンズによる像面湾曲量を示す線
図、（Ｃ）は前記ディスクによる屈折率の変化の分布を
示す線図である。

【図６】 （Ａ）は光路長補正用ディスクの他の例を示
す平面図、（Ｂ）はｆ・θレンズによる像面湾曲量を示
す線図、（Ｃ）は前記ディスクによる屈折率の変化の分
布を示す線図である。

【図７】 本発明の第１実施例に係るレーザビーム記録
装置の概略構成図である。

【図８】 （Ａ）は第１実施例の光路長補正用ディスク
の平面図、（Ｂ）はｆ・θレンズによる像面湾曲量を示
す線図、（Ｃ）は前記ディスクによる屈折率の変化の分
布を示す線図である。

【図９】 本発明の第２実施例に係るレーザビーム記録
装置の概略構成図である。

【図１０】 第２実施例に係るレーザビーム記録装置に
おける偏向ビームスプリッタの周辺の概略構成図であ
る。

【図１１】 従来のレーザビーム記録装置の概略構成及
び像面の湾曲を説明する説明図である。

【符号の説明】

１０ ディスク １２ ディスク ３０ レーザビーム記録装置 ３８ 光路長補正用ディスク ４２ 駆動制御回路 ５２ ｆ・θレンズ ６０ 光路長補正用ディスク ７０ レーザビーム記録装置 ７２ 位置センサ ７４ 移動手段 ７６ 光路長補正用ディスク ７８ 光路長変更部 ８０ レーザビーム記録装置 ９２ ピエゾ素子 ９４ 駆動制御回路

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能とされ、回転方向に沿って所定
   の光路長変更パターンが生ずるように、透過する光ビー
   ムの光路長を変更する部分が回転方向に沿って分布され
   て成る光路長変更部が、前記光路長変更パターンの形状
   が互いに同じでかつ光路長変更度合いが互いに相違する
   ように同軸状に複数配置された光ビーム記録装置用ディ
   スク。
2. 【請求項２】 光ビームを射出する光ビーム射出手段
   と、 前記光ビーム射出手段から射出された光ビームを偏向さ
   せる偏向手段と、 前記偏向手段によって偏向された光ビームを結像させる
   走査レンズと、 前記光ビーム射出手段と前記偏向手段との間に光ビーム
   のビームウェストを形成する形成手段と、 前記ビームウェストの近傍に回転可能に配置され、前記
   偏向手段と前記走査レンズとによって結像される像面が
   略平面になるように定められた光路長変更パターンが回
   転方向に沿って生ずるように、透過する光ビームの光路
   長を変更する部分が回転方向に沿って分布されて成る光
   路長変更部が、前記光路長変更パターンの形状が互いに
   同じでかつ光路長変更度合いが互いに相違するように同
   軸状に複数配置されたディスクと、 前記ディスクを偏向手段による偏向と同期させて回転駆
   動する駆動手段と、 を有する光ビーム記録装置。
3. 【請求項３】 前記走査レンズから射出された光ビーム
   のビームウェスト位置を検出する検出手段と、前記検出
   手段によって検出されたビームウェスト位置が所定の位
   置となるように前記ディスクを回転方向と交差する方向
   に沿って移動させる移動手段と、を更に備えたことを特
   徴とする請求項２記載の光ビーム記録装置。