JP2002139845A

JP2002139845A - 露光記録装置

Info

Publication number: JP2002139845A
Application number: JP2001247143A
Authority: JP
Inventors: Yoshizo Hashimoto; 佳三橋本; Hidekazu Tamaoki; 英一玉置
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-08-16
Filing date: 2001-08-16
Publication date: 2002-05-17
Anticipated expiration: 2018-12-03
Also published as: JP3530157B2

Abstract

(57)【要約】【課題】回折格子型の変調素子からの１次回折光を用
いて刷版を露光する際に光源部からの光の利用効率が悪
い。【解決手段】光源部３１１からのレーザー光を回折格
子型の変調素子の配列である変調部３１４へと入射さ
せ、変調部３１４からの０次回折光のみをフィルタリン
グ光学系を用いて感材９へと導く。このとき、所定の条
件式を満たすように光源部３１１および照明光学系を設
計することで、０次回折光と±１次回折光とが重なり合
わないようにする。これにより、０次回折光を露光用の
信号光として利用することができ、光の利用効率のよい
露光記録装置を構成することができる。また、結像光学
系の開口数も小さく抑えることができ、結像光学系の設
計が容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、印刷に用いられ
る被露光体、例えば、刷版、刷版形成用のフィルム、無
版印刷用の感光ドラム等を露光して画像等を記録する露
光記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置製造技術を利用して、溝の深
さを変更することができる回折格子を基板上に形成する
技術が開発されている。このような回折格子では溝の深
さを変更することにより回折光の強度が変化するため、
光のスイッチング素子として印刷装置への利用が提案さ
れている。

【０００３】回折格子型の変調素子を光のスイッチング
素子として利用した印刷装置の例としては、特開平９−
１７４９３３号公報、特開平９−１８５２２６号公報、
特開平９−２２２５７５号公報が挙げられる。これらの
印刷装置では、いずれも光源からの光を回折格子型の変
調素子の配列に入射させ、変調素子からの１次回折光を
感光体ドラムへと導いて印刷を行う。

【０００４】すなわち、変調素子のそれぞれを１次回折
光の強度が強くなる状態と１次回折光の強度が０となる
状態との間で制御することにより、各変調素子に対応す
る感光体ドラム上の領域に光が照射されるか否かを制御
し、感光体ドラム上に所望の潜像を形成する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、回折格
子型の変調素子の配列に光を照射し、１次回折光の強度
を変化させて高精細な印刷のための露光用信号光を発生
するという技術が提案されている。しかし、１次回折光
は入射光のおよそ４０％程度の強度しかなく、光量を必
要とする光学ヘッドには不向きである。

【０００６】もちろん、±１次回折光の双方を利用し
て、光の利用効率を８０％程度までに向上することも考
えられるが、この場合は、像面側の開口数が大きくなっ
てしまい結像の際の焦点深度が浅くなってしまう。ま
た、結像光学系のレンズ設計も困難となる。

【０００７】そこで、この発明は上記課題に鑑みなされ
たものであり、回折格子型の変調素子を光のスイッチン
グ素子として利用する露光記録装置（印刷装置内部に設
けられる露光記録装置も含む）において、簡単な光学系
で光の利用効率を向上することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明は、印刷に用いられる被露光体を露
光する露光記録装置であって、レーザー光を出射するレ
ーザー光源と、前記レーザー光を変調する回折格子型の
空間変調素子と、前記空間変調素子で変調された前記レ
ーザー光のうち０次光を選択的に前記被露光体に与える
結像光学系と、を備える。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１に記載の露光
記録装置であって、前記結像光学系は、少なくとも１つ
のレンズを有するレンズ群と、前記レンズ群の後側焦点
位置に配置されて前記レーザー光のうち前記０次光のみ
を通過させるアパーチャと、を備える。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１に記載の露光
記録装置であって、前記結像光学系は、それぞれが少な
くとも１つのレンズを有する第１レンズ群および第２レ
ンズ群と、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間
に介挿され、前記第１のレンズ群の後側焦点位置に配置
されて前記レーザー光のうち前記０次光のみを通過させ
るアパーチャと、を備える。

【００１１】請求項４の発明は、請求項３に記載の露光
記録装置であって、前記アパーチャが、前記第２のレン
ズ群の前側焦点位置に配置されていることを特徴とす
る。

【００１２】請求項５の発明は、請求項４に記載の露光
記録装置であって、前記空間変調素子が、前記第１レン
ズ群の前側焦点位置に配置されていることを特徴とす
る。

【００１３】請求項６の発明は、請求項１ないし請求項
５のいずれかに記載の露光記録装置であって、前記レー
ザー光源として、前記空間変調素子の素子配列方向に複
数の発光点が配列したレーザー光源が用いられ、前記照
明光学系は、前記素子配列方向と垂直な方向に関して前
記レーザー光をコリメートする第１レンズと、前記素子
配列方向と平行な方向に関して前記レーザー光をフーリ
エ変換する第２レンズと、を備える。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１はこの発明に係る一の実施の
形態である露光記録装置１の概略を示す斜視図である。
露光記録装置１はレーザーダイオードからの光を変調し
ながら感材９に照射し、高精細な画像が記録された刷版
を直接製作する装置である。

【００１５】刷版となる感材９は円筒形のドラム２１の
側面に取り付けられ、ドラム２１は軸２２を中心に回転
する。また、ドラム２１の側面近傍には光学ヘッド３１
が配置されており、光学ヘッド３１からは変調されたレ
ーザー光が感材９に向けて出射される。また、光学ヘッ
ド３１は軸２２と平行な軸３２にスライド可能に支持さ
れる。

【００１６】感材９が露光される際にはドラム２１が軸
２２を中心に回転し、さらに光学ヘッド３１が感材９に
向けてレーザー光を出射するとともに軸３２に沿ってス
ライド運動する。これにより、感材９全体に露光が行わ
れる。

【００１７】図２は光学ヘッド３１の内部構成を示す図
である。光学ヘッド３１は、図２中に示す（−Ｘ）方向
にレーザー光を出射する光源部３１１、光源部３１１か
らのレーザー光を図２中に示すＺ方向に対して平行光と
するコリメータレンズ３１２、レーザー光をさらに集光
させる照明レンズ３１３、照明レンズ３１３からの光を
受ける変調部３１４、変調部３１４からのおよそＺ方向
を向く光を反射してＸ方向へと導く折り返しミラー３１
５、並びに、折り返しミラー３１５からの光を感材９へ
と導く第１レンズ３１６、アパーチャ板３１７および第
２レンズ３１８を有する。

【００１８】図３は変調部３１４へレーザー光を導く照
明光学系を図２中に示すＺ方向を向いてみたときの様子
を示す図であり、図４は照明光学系をＹ方向を向いてみ
たときの様子を示す図である。光源部３１１はＹ方向に
並ぶ複数の発光点を有するレーザーダイオードであり、
図４に示すように光源部３１１から出射されたレーザー
光はコリメータレンズ３１２によりＺ方向に関して平行
光とされる。また、照明レンズ３１３によりＺ方向に関
して集光されながら変調部３１４へと導かれる。

【００１９】一方、図３に示すように光源部３１１と変
調部３１４とはＹ方向に関してフーリエ変換の関係に配
置されており、光源部３１１から所定方向に出射された
レーザー光が照明レンズ３１３の作用により変調部３１
４の所定位置に集光される。これにより、光源部３１１
の複数のレーザーダイオードから出射されたレーザー光
がＹ方向に延びる変調部３１４へとほぼ均一に、かつ効
率よく導かれる。

【００２０】図５は変調部３１４の構造を示す図であ
る。変調部３１４は回折格子型の変調素子３１４ａをＹ
方向に配列して有し、各変調素子３１４ａは半導体装置
製造技術を用いて形成されている。各変調素子３１４ａ
はＹ方向に垂直な方向に延びる偶数本（１２本）のリボ
ン状の構造物を基板上に有する。これらのリボン状の構
造物には変調素子３１４ａの面に垂直な方向（すなわ
ち、紙面に垂直な方向）に変位可能な可動リボン３１４
１と不動の固定リボン３１４２とがあり、可動リボン３
１４１と固定リボン３１４２とは交互にＹ方向に配列さ
れる。また、これらのリボンの表面には金属が蒸着され
ている。

【００２１】図６および図７は１つの変調素子３１４ａ
の形状を示す斜視図であり、図６は可動リボン３１４１
の面と固定リボン３１４２の面とが基板３１４３に対し
て同一の高さにある状態を示しており、図７は可動リボ
ン３１４１の面が変位して固定リボン３１４２の面より
も低い位置に位置する状態を示す。

【００２２】図８は図６に示す状態の可動リボン３１４
１を矢印Ａ１−Ａ１方向から示す縦断面図であり、図９
は変調素子３１４ａを図６中に示す矢印Ａ２−Ａ２方向
から示す縦断面図である。図９に示すように、可動リボ
ン３１４１の面と固定リボン３１４２の面とが同じ高さ
にある状態では、これらのリボンが並ぶ面は鏡面と同じ
作用を奏し、入射する光は反射される。図９では入射光
を符号Ｌiで示し、正反射光を符号Ｌo(0)にて示す。

【００２３】図１０は図７に示す状態の可動リボン３１
４１を矢印Ｂ１−Ｂ１方向から示す縦断面図であり、図
１１は変調素子３１４ａを図７中に示す矢印Ｂ２−Ｂ２
方向から示す縦断面図である。図１０に示すように、可
動リボン３１４１は図８に示した状態から撓んだ状態と
なっており、図１１に示すように可動リボン３１４１の
面と固定リボン３１４２の面とは基板３１４３に対して
異なる高さとなる。このとき、可動リボン３１４１の面
と固定リボン３１４２の面との距離は、垂直に入射する
光の波長λvの１／４となる。なお、可動リボン３１４
１の動作には静電気力が利用される。

【００２４】図７に示すように固定リボン３１４２の面
と可動リボン３１４１の面との位置（基板３１４３に対
する高さ）が異なる場合には、可動リボン３１４１の面
は回折格子の溝となる。すなわち、変調素子３１４ａは
Ｙ方向を格子が並ぶ方向とする回折格子となり、変調素
子３１４ａから戻ってくる光は光の位相が揃う方向（位
相差が波長の定数倍になる方向）に回折される。図７に
示す変調素子３１４ａの場合、図１１に示すように固定
リボン３１４２の面と可動リボン３１４１の面との距離
がλv／４であると奇数次の回折光の強度が強くなり、
偶数次の回折光の強度が０となる。図１１では入射光を
符号Ｌiにて示し、−３、−１、＋１、＋３次回折光を
それぞれ符号Ｌo(-3)、Ｌo(-1)、Ｌo(1)、Ｌo(3)にて示
す。

【００２５】なお、図１１に示すような格子断面が矩形
波状のラミナー型の回折格子の場合、溝の深さがλv／
４の奇数倍であるときに奇数次の回折光の強度が強くな
って偶数次の回折光の強度が０となり、溝の深さがλv
／４の偶数倍であるときに偶数次の回折光の強度が強く
なって奇数次の回折光の強度が０となる。したがって、
図９に示した略鏡面状態のリボン配列の面は溝の深さが
λv／４の偶数倍の一態様とみなすことが好ましく、図
９中に符号Ｌo(0)にて示した正反射光は０次回折光と一
般的に表現することができる。以下の説明では、符号Ｌ
o(0)にて示す光を０次回折光と呼ぶ。また、図６に示す
偶数次の回折光の強度が強くなる状態における０次回折
光をこの露光記録装置１では信号光として利用すること
に鑑み、以下の説明では図６に示す状態を０次回折光の
強度が強くなる状態と呼び、図７に示す状態を奇数次回
折光の強度が強くなる状態と呼ぶこととする。

【００２６】以上説明してきたように、変調素子３１４
ａのそれぞれは図６に示す０次回折光の強度が強くなる
状態と図７に示す奇数次回折光の強度が強くなる状態と
を可動リボン３１４１を変位させることにより切り替え
る。また、このような切り替えは図５に示す配列された
各変調素子３１４ａに対して独立して行われる。

【００２７】図２に示すように、露光記録装置１では変
調素子３１４ａの格子面に対して垂直にレーザー光を入
射させるのではなく、４５゜だけ傾けて入射させる。す
なわち、変調素子３１４ａの格子面が図２中に示すＸ方
向の単位ベクトルとＺ方向の単位ベクトルとの和を法線
ベクトルとする方向に向いている。これにより、変調素
子３１４ａが０次回折光の強度が強くなる状態の時には
変調素子３１４ａに入射する（−Ｘ）方向に進むレーザ
ー光が反射されてＺ方向へ進む光となる。

【００２８】また、４５゜だけ傾いた方向からレーザー
光を入射させるので、波長λのレーザー光に対して、一
般的には、偶数次の回折光の強度が強くなる状態では可
動リボン３１４１の面と固定リボン３１４２の面との高
さの差がλ／(４cos(４５゜))の偶数倍となり、奇数次
回折光の強度が強くなる状態では可動リボン３１４１の
面と固定リボン３１４２の面との高さの差がλ／(４cos
(４５゜))の奇数倍となる。この露光記録装置１では、
可動リボン３１４１の面と固定リボン３１４２の面との
高さが同一となる０次回折光の強度が強くなる状態と、
可動リボン３１４１の面と固定リボン３１４２の面との
高さの差がλ／(４cos(４５゜))となる奇数次回折光の
強度が強くなる状態との間で切り替えることができるよ
うになっている。

【００２９】以上のようにして０次回折光は変調部３１
４からＺ方向へと導かれ、折り返しミラー３１５により
反射されてＸ方向へと方向が変更されて結像光学系へと
入射する。

【００３０】図１２は結像光学系を図２に示すＺ方向を
向いてみたときの様子を示す図であり、図１３は結像光
学系をＹ方向を向いてみたときの様子を示す図である。
なお、これらの図では、折り返しミラー３１５により折
り返される光軸を一直線に示すことで変調部３１４の配
置を概念的に示しており、アパーチャ板３１７も断面領
域のみを示している。

【００３１】結像光学系は図１２に示すように、Ｙ方向
に関してフーリエ変換を利用したフィルタリング光学系
となっており、焦点距離がｆ1の第１レンズ３１６の前
側焦点位置に変調部３１４が位置し、後側焦点位置にア
パーチャ板３１７が位置する。また、焦点距離がｆ2の
第２レンズ３１８の前側焦点位置にアパーチャ板３１７
が位置し、後側焦点位置に感材９が位置する。すなわ
ち、アパーチャ板３１７、第１レンズ３１６、および第
２レンズ３１８の組合せは、両側テレセントリック系を
構成している。これにより、ｆ1／ｆ2の倍率にてアパー
チャ板３１７を介して変調部３１４の像が感材９上に形
成される。

【００３２】ここで、露光記録装置１では変調素子３１
４ａから０次回折光のみを感材９へと導くことができる
ように設計されている。すなわち、０次回折光の強度が
強くなる状態において変調素子３１４ａに対応する感材
９上の位置にはレーザー光が集光され、奇数次回折光の
強度が強くなる状態において変調素子３１４ａに対応す
る感材９上の位置にはレーザー光が遮光されて導かれな
い。その結果、各変調素子３１４ａを露光用の信号光の
スイッチング素子として機能させることができる。な
お、変調素子３１４ａをスイッチング素子として機能さ
せる原理については後述する。

【００３３】また、感材９上にはＹ方向に配列された変
調素子３１４ａの像が形成されることから、感材９がド
ラム２１により回転する間に記録すべき画像の信号に合
わせて変調素子３１４ａによるスイッチングが行われる
と、変調素子３１４ａの個数分のドット数の幅の露光が
主走査方向に行われる。そして、ドラム２１が主走査方
向に１回転するごとに変調素子３１４ａの個数分のドッ
ト数の幅だけ露光ヘッド３１を軸３２に沿って（Ｙ方向
に）副走査させることにより（図１参照）、感材９全面
に対する露光が行われる。

【００３４】次に、この露光記録装置１において利用さ
れている０次回折光のみを感材９へと導く原理について
説明する。

【００３５】まず、０次回折光を信号光として利用する
には０次回折光を±１次回折光から分離して取り出すこ
とが必要となる。理想的な単一波長λである平面波が無
限に広い回折格子に入射する場合、図１４に示すように
回折格子の格子ピッチをｐ、入射角をθi、回折角をθd
とすると、ｎ次の回折光は、

【００３６】

【数１】

【００３７】を満たす。なお、入射角θiおよび回折角
θdは、格子の並ぶ方向（図１４中のｙ方向）に垂直な
面（図１４中のｘ−ｚ面）と入射光および回折光がなす
角度である。また、このような理想的な状態では回折角
θdは広がりをほとんど有しない。したがって、理想的
な状態では０次回折光と±１次回折光とは回折角が異な
るため分離することができる。

【００３８】しかし、実際の入射光、すなわち照明光は
理想的な平面波ではなく、また、変調素子３１４ａの大
きさも有限であることから回折光は広がりを有する。す
なわち、照明光学系が有する開口数の影響による入射光
の広がり角α、および、１つの変調素子３１４ａの大き
さの制限による回折広がり角βが回折光に広がりを与え
る。図１５および図１６は回折格子６に対して入射する
光を左側に示し、回折格子６から導き出される光を右側
に示す模式図であり、図１５は入射光が広がり角αを有
する場合に回折光に広がり角αが生じる様子を示し、図
１６は垂直に入射する平行光が回折格子６から回折広が
り角βを有しつつ導き出される様子を示している。これ
らの広がり角α、βの影響により、０次回折光および±
１次回折光は、

【００３９】

【数２】

【００４０】にて示される広がり角δを有する。

【００４１】ここで、理想的な状態では０次回折光に対
して±１次回折光が角度θだけ傾いて回折格子６から取
り出されるものとすると、図１７に示すように０次回折
光Ｌo(0)、±１次回折光Ｌo(-1)、Ｌo(1)が重なりなら
ないためには、

【００４２】

【数３】

【００４３】にて示される条件式が満たされることが必
要となる。数３が満たされない場合には変調素子３１４
ａをオンオフした際にクロストークが生じる。

【００４４】さらに、入射光の広がり角αは、照明光学
系の開口数ＮＡを用いて、

【００４５】

【数４】

【００４６】と表現され、変調素子３１４ａのＹ方向の
幅がΔである場合の回折広がり角βは、一般に、

【００４７】

【数５】

【００４８】となるので、上記数３は、

【００４９】

【数６】

【００５０】と表現される。なお、図２に示す装置構成
のように格子が並ぶ方向（Ｙ方向）に垂直な方向から変
調部３１４へと光が入射する場合には、格子面に光が垂
直に入射しなくても上記数４および数５は成立する。数
４は照明光学系の開口数ＮＡに依存する現象を表す式だ
からであり、数５に関してはＹ方向に垂直な方向から見
た場合に変調素子３１４ａのＹ方向の幅であるΔは変化
しないからである。

【００５１】一方、格子が並ぶ方向に垂直な方向から光
が入射する場合、数１において入射角θiは０となるこ
とから、数１は、

【００５２】

【数７】

【００５３】となる。したがって、０次回折光と±１次
回折光とのなす角θは、

【００５４】

【数８】

【００５５】となり、数６および数８より、０次回折光
と±１次回折光とが重なり合わない条件として、

【００５６】

【数９】

【００５７】が導かれる。この発明に係る露光記録装置
１は数９で示される条件が満たされるように、光源部３
１１からのレーザー光の波長λ、照明光学系の開口数Ｎ
Ａ、変調素子３１４ａのＹ方向の幅Δ、および変調素子
３１４ａの回折格子の格子ピッチｐが設定されており、
０次回折光と±１次回折光とを容易に分離することがで
きるようにされている。

【００５８】次に、結像光学系において変調部３１４か
らの０次回折光のみを露光位置に配置された感材９へと
導く原理について説明する。結像光学系は図１２および
図１３に示したように、第１レンズ３１６、アパーチャ
板３１７および第２レンズ３１８を変調部３１４から露
光位置に至る光路上に順に有しており、変調部３１４が
第１レンズ３１６の前側焦点位置に配置され、アパーチ
ャ板３１７が第１レンズ３１６の後側焦点位置であって
第２レンズ３１８の前側焦点位置である位置に配置さ
れ、感材９が第２レンズ３１８の後側焦点位置に配置さ
れる。

【００５９】このような配置により、第１レンズ３１６
がアパーチャ板３１７の配置位置にフーリエ変換像（角
度スペクトル分布）を形成するフーリエ変換レンズとし
て機能し、第２レンズ３１８がフーリエ変換像を逆フー
リエ変換する逆フーリエ変換レンズとして機能する。

【００６０】ここで、第１レンズ３１６および第２レン
ズ３１８としていわゆるｆtanθレンズ（光軸に対して
角度θにて入射する光を後側焦点面にて光軸から距離ｆ
tanθの位置へと導くレンズ）を用いる場合、図１２に
おいて１つの変調素子３１４ａからＸ方向に対して角度
φにて出射された光がアパーチャ板３１７の配置位置に
て光軸からＹ方向に距離ｆ1tanφの位置へと導かれる。

【００６１】既述のように、露光記録装置１ではＹ方向
に対して垂直な方向から変調素子３１４ａへとレーザー
光が入射し、変調素子３１４ａから出射される０次回折
光はＸ方向に対して（−α−β）〜（α＋β）までの範
囲内に分布する。したがって、０次回折光はアパーチャ
板３１７の配置位置にて光軸から±Ｙ方向に、

【００６２】

【数１０】

【００６３】の範囲内を通過する。この様子を図１２中
に示す。

【００６４】以上のことから、数４および数５を参照し
て、アパーチャ板３１７にＹ方向の幅が、

【００６５】

【数１１】

【００６６】となる開口を設けることにより、０次回折
光がアパーチャ板３１７を通過することができる。ま
た、この露光記録装置１では数９が満たされ、０次回折
光と±１次回折光とは重なり合うことなく変調素子３１
４ａから導き出されるので（すなわち、広がりを有する
０次回折光がＸ方向となす角度の範囲と、広がりを有す
る±１次回折光がＸ方向となす角度の範囲とが重なり合
わないことから）、±１次回折光は第１レンズ３１６に
よりアパーチャ板３１７の配置位置にて光軸からＹ方向
に数１０にて示される距離以上離れた位置へと導かれ
る。その結果、±１次回折光はアパーチャ板３１７の開
口部を通過することはなく、感材９へと導かれることは
ない。

【００６７】以上説明してきたように、露光記録装置１
は数９を満たす構成を有することから変調素子３１４ａ
から導き出される０次回折光と±１次回折光とが重なり
合わない。これにより、露光用の信号光として変調部３
１４から０次回折光のみを容易に取り出すことができ
る。

【００６８】また、結像光学系としてｆtanθレンズを
利用したフィルタリング光学系を用い、Ｙ方向に対して
数１１の幅であるアパーチャ板３１７を設けているの
で、±１次回折光を遮光して０次回折光のみを感材９に
容易に導くことができる。

【００６９】０次回折光を信号光として利用する場合、
理想的な回折効率（反射率）は１００％であることか
ら、光量ロスはほとんどなくなる。すなわち、従来のよ
うに＋１次回折光（あるいは、−１次回折光）を利用す
る場合には回折格子面での光の吸収を無視したとしても
光量ロスはおよそ６０％になり適切な露光を行うにはよ
り大出力の光源が必要であったが、この露光記録装置１
ではそのような問題は生じない。

【００７０】特に、直接刷版を露光する場合には、感材
９の感度は１００〜３００ｍＪ／ｃｍ²程度と一般の銀
塩感材に比べて非常に低いので従来の手法で露光を行う
にはワットクラスの高価な高出力光源が必要であり、そ
の半分以上の光量が変調部でロスすることになる。この
露光記録装置１ではこのような問題は生じない。

【００７１】また、±１次回折光の双方を露光に利用し
て光量ロスを２０％程度に抑えようとした場合、±１次
回折光を集光するために像面側の開口数が大きくなって
焦点深度が浅くなり、像面の位置精度が要求されるとと
もにレンズの製作コストも大幅に増大してしまう。

【００７２】すなわち、照明光学系（照明側）の開口数
をＮＡ、±１次回折光の回折角をθd1、結像光学系の投
影倍率をＭ（ただし、縮小投影の場合にはＭ＜１とす
る）とした場合、０次回折光を感材９に導くには、結像
光学系（像面側）の開口数が、

【００７３】

【数１２】

【００７４】となり、±１次回折光の双方を感材９に導
くには、結像光学系の開口数が、

【００７５】

【数１３】

【００７６】となり、±１次回折光を露光用の信号光と
して利用するためには結像光学系の開口数が回折角θd1
の分だけ大きくなってしまい、結像光学系の設計が困難
となる。

【００７７】この発明に係る露光記録装置１では、結像
光学系の開口数を小さくすることができるので、レンズ
設計が容易となるとともに光学ヘッド３１の露光位置に
対する高い位置精度も要求されない。

【００７８】次に、図２に示した構成の具体例について
説明する。表１はアパーチャ板３１７以外の仕様を示す
表である。

【００７９】

【表１】

【００８０】表１に示す例の場合、数９の左辺は、

【００８１】

【数１４】

【００８２】となり、数９の右辺は、

【００８３】

【数１５】

【００８４】となる。これらの値は数９の条件を満たし
ている。したがって、０次回折光と±１次回折光とは重
なり合わない。

【００８５】また、数１１よりアパーチャ板３１７のＹ
方向の幅を、

【００８６】

【数１６】

【００８７】とすることにより、０次回折光のみが感材
９へと導かれる。

【００８８】ところで、表１に示すように、この露光記
録装置１では変調素子３１４ａの周期数を６としてい
る。これは変調素子３１４ａからの０次回折光の強度が
強くなる状態と奇数次回折光の強度が強くなる状態（す
なわち、０次回折光の強度が０となる状態）との露光位
置における光強度の変化の度合い（コントラスト）を１
００倍以上とすることを目的としている。

【００８９】既述のように、露光記録装置１ではアパー
チャ板３１７を用いて０次回折光のみを感材９へと導く
ようにしている。しかし、１つの変調素子３１４ａにお
ける回折格子の周期数が少ない場合には奇数次回折光の
強度が強い状態であっても０次回折光が伝播する方向に
光が進入してしまう。

【００９０】図１８および図１９は回折格子の周期数が
３の場合を例に回折格子に垂直に強度１の光が入射した
際の出射角度に対する光強度の分布を示す図である。た
だし、格子ピッチは１０μｍであり、入射光の波長は８
３０ｎｍである。図１８は０次回折光の強度が強い状態
の強度分布を示す図であり、図１９は奇数次（±１次）
回折光の強度が強い状態の強度分布を示す図である。図
１９に示すように回折格子の周期数が小さい場合には±
１次回折光のサイドロブが０次回折光の領域まで延びて
しまい、変調素子３１４ａのオンオフ時のコントラスト
が低下する。

【００９１】図２０は、図１８の０次回折光の強度分布
において角度０゜（中心）を挟んではじめに強度が０と
なる領域を積分区間とし、図１９における光強度積分値
に対する図１８における光強度積分値の比をコントラス
トと定義した場合のコントラストと周期数との関係を示
すグラフである。図２０に示すように、回折格子の周期
数が６以上、すなわち、変調素子３１４ａのＹ方向の幅
をΔ、変調素子３１４ａの回折格子の格子ピッチをｐと
して、

【００９２】

【数１７】

【００９３】であるならば、変調素子３１４ａのオンオ
フ動作により露光位置に到達する光の光量変化を１００
倍以上にすることができる。このような理由により表１
において周期数が６とされている。

【００９４】次に、光学ヘッド３１における結像光学系
の他の構成の例について説明する。図２１は結像光学系
の他の例を図１２と同様にＺ方向からみた様子を示す図
である。

【００９５】図２１は１つのレンズ３１６ａと１つのア
パーチャ板３１７とを用いて変調部３１４からの０次回
折光を取り出す構成となっている。レンズ３１６ａは焦
点距離がｆのｆtanθレンズであり、レンズ３１６ａの
後側焦点位置にアパーチャ板３１７が配置される。ま
た、アパーチャ板３１７の開口部のＹ方向の幅は、

【００９６】

【数１８】

【００９７】となっている。ただし、αおよびβは数４
および数５に示すものと同様である。

【００９８】このような構成により、変調部３１４と露
光位置（感材９）とを結像関係に配置すると、変調部３
１４から光軸に対して（−α−β）から（α＋β）まで
の範囲の角度で導き出される０次回折光のみがアパーチ
ャ板３１７を通過して露光位置へと導かれる。その結
果、図１２に示した例と同様に、０次回折光を露光用の
信号として利用することができる。

【００９９】なお、図２１に示す結像光学系は０次回折
光を取り出す一般的な結像光学系を示している。図２１
において変調部３１４をレンズ３１６ａの前側焦点位置
に配置した場合には変調部３１４からの光は露光位置上
にて集光されないが、さらにレンズ（第２レンズ３１
８）を配置して露光位置上に光を集光させる形態が図１
２に示した構成である。

【０１００】また、変調部３１４はレンズ３１６ａの前
側焦点位置とレンズ３１６ａとの間に配置されてもよ
く、この場合においてもレンズや凹面鏡等の集光手段を
アパーチャ板３１７と露光位置との間に設けることによ
り、０次回折光のみを露光位置に導くことができる。

【０１０１】以上、この発明に係る露光記録装置１につ
いて説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定
されるものではなく、様々な変形が可能である。

【０１０２】例えば、上記実施の形態では、単に、第１
レンズ３１６、第２レンズ３１８、レンズ３１６ａ等と
して説明したが、これらのレンズは複数枚のレンズによ
り構成されていてもよい。また、レンズに代えて凹面鏡
等のレンズに相当する集光手段を利用してもよい。

【０１０３】また、上記実施の形態では、第１レンズ３
１６、第２レンズ３１８、レンズ３１６ａがｆtanθレ
ンズであるとして説明したが、他のレンズであってもよ
く、例えば、ｆsinθレンズであっても、アパーチャ板
３１７のＹ方向の開口幅を適宜調整することにより０次
回折光のみを露光位置へと導くことができる。

【０１０４】また、上記実施の形態では、Ｙ方向に格子
が配列される変調素子３１４ａに対してＹ方向に垂直な
方向からレーザー光が入射すると説明したが、光学系の
設計上不具合がない範囲内で、すなわち、通常の設計の
範囲内で入射光がＹ方向に垂直な方向からずれていても
よい。

【０１０５】また、上記実施の形態では感材９を露光し
て刷版を製作する装置について説明したが、印刷のため
に被露光体を露光する装置であればどのようなものでも
よい。例えば、露光により刷版製作用のフィルムを製作
する露光記録装置であってもく、感光ドラムを露光して
無版印刷を行う印刷装置内の露光記録装置であってもよ
い。

【０１０６】また、上記実施の形態では変調素子３１４
ａをＹ方向に１列に配置して変調部３１４を構成してい
るが、変調素子３１４ａが２次元的に配列されていても
よい。

【０１０７】

【発明の効果】請求項１ないし請求項６に記載の発明で
は、０次回折光を露光用の信号光として利用することが
できるため、光源からの光を効率よく利用することがで
きる。

【０１０８】また、請求項２ないし請求項６に記載の発
明では、アパーチャにより０次回折光を±１次回折光か
ら分離し、容易に露光位置へ導くことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る一の実施の形態である露光記録
装置の概略を示す斜視図である。

【図２】光学ヘッドの内部構成を示す図である。

【図３】照明光学系を図２に示すＺ方向を向いてみたと
きの様子を示す図である。

【図４】照明光学系を図２に示すＹ方向を向いてみたと
きの様子を示す図である。

【図５】変調部の構造を示す図である。

【図６】０次回折光の強度が強い状態の変調素子の形状
を示す斜視図である。

【図７】奇数次回折光の強度が強い状態の変調素子の形
状を示す斜視図である。

【図８】図６に示すＡ１−Ａ１方向からの変調素子の縦
断面図である。

【図９】図６に示すＡ２−Ａ２方向からの変調素子の縦
断面図である。

【図１０】図７に示すＢ１−Ｂ１方向からの変調素子の
縦断面図である。

【図１１】図７に示すＢ２−Ｂ２方向からの変調素子の
縦断面図である。

【図１２】結像光学系を図２に示すＺ方向を向いてみた
ときの様子を示す図である。

【図１３】結像光学系を図２に示すＹ方向を向いてみた
ときの様子を示す図である。

【図１４】入射角と回折角との関係を説明するための図
である。

【図１５】照明光学系の開口数が回折光に与える影響を
説明するための図である。

【図１６】変調素子の大きさによる回折広がりの影響を
説明するための図である。

【図１７】０次回折光および±１次回折光の向きと広が
りを示す図である。

【図１８】回折格子の周期数が３の場合の０次回折光の
強度が強い状態での角度と光強度との関係を示す図であ
る。

【図１９】回折格子の周期数が３の場合の奇数次回折光
の強度が強い状態での角度と光強度との関係を示す図で
ある。

【図２０】回折格子の周期数とコントラストとの関係を
示すグラフである。

【図２１】結像光学系の他の形態を示す図である。

【符号の説明】

１露光記録装置９感材３１１光源部３１２コリメータレンズ３１３照明レンズ３１４変調部３１４ａ変調素子３１６第１レンズ３１７アパーチャ板３１８第２レンズＹ方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｂ 26/10 Ｇ０３Ｆ 7/24 Ｇ５Ｃ０５１Ｇ０３Ｆ 7/24 Ｈ０４Ｎ 1/036 Ｚ５Ｃ０７２Ｈ０４Ｎ 1/036 1/06 1/06 Ｂ４１Ｊ 3/00 Ｄ (72)発明者玉置英一京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神北町１番地の１大日本スクリーン製造株式会社内Ｆターム(参考） 2C362 AA12 AA16 BA44 BA84 BA85 BA86 2H045 AG09 BA22 BA32 CB42 2H049 AA07 AA13 AA55 AA61 2H087 KA19 LA01 LA23 LA25 NA02 RA07 RA45 RA46 2H097 CA17 LA03 5C051 AA02 CA07 DB02 DB22 DB30 DC04 DC07 5C072 AA03 BA02 HA02 HA09 HA10 HA15 HB06 JA02 XA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】印刷に用いられる被露光体を露光する露
光記録装置であって、レーザー光を出射するレーザー光源と、前記レーザー光を変調する回折格子型の空間変調素子
と、前記空間変調素子で変調された前記レーザー光のうち０
次光を選択的に前記被露光体に与える結像光学系と、を
備えることを特徴とする露光記録装置。
【請求項２】請求項１に記載の露光記録装置であっ
て、前記結像光学系は、少なくとも１つのレンズを有するレンズ群と、前記レンズ群の後側焦点位置に配置されて前記レーザー
光のうち前記０次光のみを通過させるアパーチャと、を
備えることを特徴とする露光記録装置。
【請求項３】請求項１に記載の露光記録装置であっ
て、前記結像光学系は、それぞれが少なくとも１つのレンズを有する第１レンズ
群および第２レンズ群と、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に介挿さ
れ、前記第１のレンズ群の後側焦点位置に配置されて前
記レーザー光のうち前記０次光のみを通過させるアパー
チャと、を備えることを特徴とする、露光記録装置。
【請求項４】請求項３に記載の露光記録装置であっ
て、前記アパーチャが、前記第２のレンズ群の前側焦点位置
に配置されていることを特徴とする露光記録装置。
【請求項５】請求項４に記載の露光記録装置であっ
て、前記空間変調素子が、前記第１レンズ群の前側焦点位置
に配置されていることを特徴とする露光記録装置。
【請求項６】請求項１ないし請求項５のいずれかに記
載の露光記録装置であって、前記レーザー光源として、前記空間変調素子の素子配列
方向に複数の発光点が配列したレーザー光源が用いら
れ、前記照明光学系は、前記素子配列方向と垂直な方向に関して前記レーザー光
をコリメートする第１レンズと、前記素子配列方向と平行な方向に関して前記レーザー光
をフーリエ変換する第２レンズと、を備えることを特徴
とする露光記録装置。