JP2003237131A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録媒体に記録する解像度を切り換えても露
光に必要な深度を確保することができる露光装置を提供
することを目的とする。 【解決手段】 半導体レーザＬＤから射出される各レー
ザビームは露光ヘッド１２によって記録フィルムＦ上に
集光する。露光ヘッド１２には、ファイバーアレイ部３
０より、コリメータレンズ３２、ビーム調整手段３４、
集光レンズ３８及びビーム分離素子３６が順に配列され
ている。ビーム調整手段３４及びビーム分離素子３６は
ソレノイド４０によって排他的にレーザビームＬの光軸
上に挿抜されるように構成する。また、ビーム調整手段
３４は、コリメータレンズ３２より射出されるビームの
外周部をカットする開口３４Ａで構成し、コリメータレ
ンズ３２によるファーフィールドパターンができる位置
近傍に挿抜可能なようにソレノイド４０によって位置決
めする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置にかか
り、特に、光源から射出された光により記録媒体を走査
して画像を形成すると共に、解像度切り替え機能を有す
る露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、外周面に感光材料（記録媒
体）が装着されたドラムを主走査方向に回転させると共
に、上記感光材料に記録すべき画像を画像データに応じ
て変調されたレーザビームを上記主走査方向に略直交す
る副走査方向に走査させることで２次元画像を上記感光
材料に記録するようにした露光装置が用いられている。

【０００３】この種の露光装置において、解像度を低く
して画像を記録するためには、感光材料表面におけるレ
ーザビームのスポット径を拡大すると共に、副走査方向
に対する記録ピッチを大きくするか、またはスポット径
の大きさ及び記録ピッチは変更せずに、解像度を低くし
た分だけ同一の画像データからなる画素を繰り返し記録
する方法が採られている。一方、解像度を高くして画像
を記録する場合は、これと逆の方法が採られている。

【０００４】しかしながら、このようにしてレーザビー
ムのスポット径を拡大、ないし縮小するためには、駆動
機構を用いて光学系のレンズ等を駆動する必要があるこ
とから、装置が大型化すると共に、コストが上昇する、
という問題があった。また、同一の画像データからなる
画素を解像度を低くした分だけ繰り返し記録することで
解像度を低くする場合には、副走査方向に対する記録ピ
ッチが一定であるため、記録速度を向上できない、とい
う問題があった。

【０００５】そこで、この問題点を解消するために、本
発明の出願人による特開２０００−２８４２０６号公報
に記載の技術では、光源から射出された光を複数に分割
し、集光光学系による記録媒体上での集光点を、当該記
録媒体の副走査方向に対して複数生成する複数集光点生
成手段と、解像度に応じて副走査方向の記録間隔を制御
する副走査制御手段と、を備えておき、光源から射出さ
れた光を集光光学系を介して記録媒体上に集光させて画
像を記録する際に、記録画像の解像度に応じて、複数集
光点生成手段により副走査方向に分割して生成される集
光点の数を制御することでビームスポットの大きさを調
整すると共に、副走査方向のビームスポットの記録間隔
を調整することにより、解像度に応じた画像を効率的に
記録することを可能としていた。

【０００６】この種の露光装置では、低解像度側の時、
複数集光点生成手段により副走査方向に分割して集光点
が生成されるが、低解像度の時は、集光光学系によって
記録媒体上に結像されるビームスポットの深度方向の焦
点位置を、解像度が低い分（図１２（Ｂ）に示すよう
に、ビームスポットサイズが副走査方向に大きい分）、
許容される深度を深くとることができる。しかしなが
ら、複数集光点生成手段により副走査方向に分割せずに
高解像の露光を行う場合には、図１２（Ａ）に示すよう
に、焦点位置ずれΔＺが大きくなるにつれて、ビームス
ポットが副走査方向に広がってしまい、画像に悪影響を
及ぼす。すなわち、露光に許容される深度が浅くなって
しまう（許容される深度を深く採ることができない）。

【０００７】そこで、従来の露光装置では、深度が浅い
方でも使えるように深度に効く誤差要因（ドラムの偏
心、露光ヘッドの像面湾曲量等）を小さくするように設
計したり、オートフォーカスを用いてレンズを動かす等
の対策を行っていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように深度に効く誤差要因を小さくするべく設計を行
うことにより、各部品の公差範囲を狭めたりしなければ
ならないので、コスト上昇を招いてしまう、という問題
がある。

【０００９】また、オートフォーカスを用いてレンズを
動かす場合も同様に、オートフォーカスを行うための機
構を設けなければならないので、これまたコスト上昇を
招いてしまう、という問題がある。

【００１０】本発明は、上記問題を解決すべく成された
もので、記録媒体に記録する解像度を切り換えても露光
に必要な深度を確保することができる露光装置を提供す
ることを目的とする。

【００１１】

【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に記載の発明は、光を射出する光源と、前記
光源から射出された光を記録媒体上にビームスポットと
して集光する集光光学系と、前記集光光学系の光軸上に
設けられると共に、前記ビームスポットサイズを切り換
える切換手段と、記録媒体上に記録する解像度に応じて
前記切換手段を制御する制御手段と、前記光源から射出
される光がファーフィールド条件を略満たす位置近傍に
設けられ、前記ビームスポットサイズに応じて前記光源
から射出される光の光束形状を制限する制限手段と、を
備えることを特徴としている。

【００１２】請求項１に記載の発明によれば、光源から
射出された光が集光光学系によって記録媒体上に集光さ
れる際に、制御手段が記録媒体上に記録する解像度に応
じて切換手段を制御することによってビームスポットサ
イズが切り換えられる。なお、光源には各種半導体レー
ザが含まれる。また、集光光学系は、請求項２に記載の
発明のように、光源からの射出光をコリメートするコリ
メータレンズ等のコリメート手段と、コリメート光を収
束する集光レンズ等の収束手段と、によって構成するよ
うにしてもよい。また、切換手段としては、請求項３に
記載の発明のように、光を分離するビーム分離手段を用
いて、制御手段によってビーム分離手段による光の分離
を制御することによって、光を分離して重ね合わせるこ
とでビームスポットサイズを切り換えることが可能であ
る。また、ビーム分離手段としては、例えば、アレイ屈
折素子や偏光光学素子等などが含まれる。

【００１３】解像度は、例えば、記録媒体として回転ド
ラムを用い、当該回転ドラムの回転によって主走査を行
い、ビームスポットを走査して副走査を行う露光装置の
場合には、ビームスポットサイズを切り換えて、回転ド
ラムの回転速度を一定として、ビームスポットの走査速
度を可変することによって切り換えることが可能であ
る。また、高解像度側と解像度が高解像度側の半分とな
る低解像度側を有する場合には、高解像度側と低解像度
側では記録速度が異なり、上記の例では、主走査速度が
同じ（回転ドラムの回転数が一定）であれば、低解像度
側では、記録速度が２倍になる。従って、必要となる光
量も低解像度側では２倍の光量が必要となる。

【００１４】ここで、請求項１に記載の発明では、光源
から射出される光によってできるファーフィールド条件
を略満たす位置、すなわちファーフィールドパターンが
形成される位置近傍に設けられた制限手段によって、ビ
ームスポットサイズに応じて光源から射出される光の光
束形状が制限される。制限手段としては、例えば、ビー
ムスポットの外周をカットするような開口によって光束
形状を制限することが可能である。例えば、上述したよ
うに、低解像度側では高解像度側に比べて多くの光量が
必要であるが、逆に言うと、高解像度側では、低解像度
側よりも少ない光量で足りるので、低解像度に比べて前
記光束形状の制限量を多くすることができる。従って、
解像度に応じて前記光束形状を制限することができる。

【００１５】すなわち、このように光の光束形状を制限
することにより、ビームスポットが絞られることにな
り、集光光学系によって記録媒体上に集光される際の深
度方向の焦点範囲を拡大することができる。言い換える
と、集光光学系における開口数（ＮＡ）を小さくしたの
と同様の効果を得ることができる。

【００１６】従って、記録媒体に記録する解像度を切り
換えても露光に必要な深度を確保することができる例え
ば、請求項４に記載の発明のように、ビーム分離手段に
よって光を分離しないときのみ、制限手段により光束形
状を制限することによって、ビームスポットサイズが小
さい場合、すなわち高解像度の画像を記録する場合の深
度方向の焦点範囲を拡大することができる。

【００１７】また、請求項５に記載の発明のように、制
限手段が、制御手段がビーム分離手段によって光を分離
するように制御する時よりもビーム分離手段によって光
を分離しないように制御する時の方が光束形状を制限す
る制限量を増加することによっても上記同様に高解像度
の画像を記録する場合の深度方向の焦点範囲を拡大する
ことができる。さらに、この場合には、ビームスポット
サイズが大きい場合、すなわち低解像度の画像を記録す
る場合においても制限手段によって光束形状が制限され
るので、上記同様に深度方向の焦点範囲を拡大すること
ができる。

【００１８】また、請求項２乃至請求項５の何れか１項
に記載の発明において、制限手段は、前記制御手段が前
記ビーム分離手段によって光を分離するように制御する
時に、前記ビーム分離手段により光が分離される方向と
略直交する方向との各々の光束形状を略均等に制限する
ようにしてもよい。

【００１９】さらに、請求項３乃至請求項５の何れか１
項に記載の発明において、制限手段は、前記制御手段が
前記ビーム分離手段によって光を分離するように制御す
る時に、前記ビーム分離手段により光が分離される方向
の光よりもビーム分離手段により光が分離される方向と
略直交する方向の光の制限量を増加するようにしてもよ
い。このように、ビーム分離手段によって光を分離する
ときよりも光を分離しない時の方の光束形状を制限する
ことによって、記録媒体上に結像されるビームの顕著な
ボケを防止することができ、画質を向上させることがで
きる。

【００２０】なお、本発明の露光装置に適用される記録
媒体は、光源から出力された光ビームの光エネルギある
いは熱エネルギによって画像が記録される材料であれば
よく、例えば、記録フィルム、印画紙等の感光材料、フ
ォトポリマー刷板、サーマル型刷板、銀塩拡散転写型刷
板等の印刷板等を用いることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例を詳細に説明する。なお、以下では、本
発明の露光装置をレーザ記録装置に適用した場合につい
て説明する。 ［第１実施形態］図１を参照して、本発明の第１実施形
態に係わるレーザ記録装置１０Ａの構成について説明す
る。

【００２２】図１に示すように、本発明の第１実施形態
に係わるレーザ記録装置１０Ａは、各々レーザビームを
射出する３以上の奇数個（本実施の形態では、７個）の
半導体レーザＬＤと、各半導体レーザＬＤから射出され
た各レーザビームを集光する露光ヘッド１２と、画像が
記録される記録フィルムＦが装着されかつ当該記録フィ
ルムＦが主走査方向に移動するように回転駆動されるド
ラム１４と、ボールネジ１８を回転駆動させることによ
ってボールネジ１８上に配置された露光ヘッド１２を上
記主走査方向に直交する方向である副走査方向に移動さ
せる副走査モータ１６と、を含んで構成させれている。
なお、本実施の形態では、半導体レーザＬＤとして、図
８（Ａ）に示される強度からなる光ファイバーカップル
ド半導体レーザを適用している。

【００２３】なお、記録媒体としては、記録フィルムＦ
に限るものではなく、半導体レーザＬＤから出力される
光ビームの光エネルギあるいは熱エネルギによって画像
が記録される材料であればよく、例えば、記録フィルム
の他に印画紙等の感光材料、フォトポリマー刷版、サー
マル型刷版、銀塩拡散転写型刷版等の印刷版等を用いる
ことができる。

【００２４】一方、露光ヘッド１２には、上記奇数個の
半導体レーザＬＤから導波された各レーザビームを取り
纏めて出射する横多モードのファイバーアレイ部３０が
備えられており、各半導体レーザＬＤから射出されたレ
ーザビームは、各々横多モードの光ファイバー２０によ
ってファイバーアレイ部３０まで案内される。なお、本
実施の形態では、レーザビームを高出力とするために、
コア径の比較的大きな多モード光ファイバーを光ファイ
バーとして用いている。

【００２５】図２には、ファイバーアレイ部３０の図１
矢印Ｂ方向にみた場合の構成が示されている。図２に示
すように、本実施の形態に係わるファイバーアレイ部３
０には、上面に半導体レーザＬＤと同数のＶ字溝が副走
査方向に沿って隣接するように設けられた基台３０Ａが
備えられると共に、各Ｖ字溝に対して光ファイバー２０
が１本ずつ嵌め込まれて構成されている。従って、ファ
イバーアレイ部３０からは、各半導体レーザＬＤから射
出された複数のレーザビームＬが、副走査方向に沿った
所定間隔毎に射出されることになる。

【００２６】なお、光源として各半導体レーザＬＤは一
方向についてブロードエリアで発光するものを用いても
よい。このときには、各半導体レーザＬＤから射出され
るレーザビームＬのブロードエリア方向が副走査方向に
一致するように配置する。

【００２７】また、露光ヘッド１２には、ファイバーア
レイ部３０側より、コリメータレンズ３２、ビーム調整
手段３４、集光レンズ３８、及びビーム分離素子３６が
順に配列されている。

【００２８】さらに、露光ヘッド１２には、図１矢印Ａ
方向にビーム調整手段３４及びビーム分離素子３６を移
動させることにより、ビーム調整手段３４及びビーム分
離素子３６を排他的にレーザビームＬの光路上に挿抜す
ることができるソレノイド４０が備えられている。例え
ば、図１に示すように、ソレノイド４０の移動軸４０Ａ
には、ビーム調整手段３４を固定した第１の固定部材４
２とビーム分離素子３６を固定した第２の固定部材４４
とを固定した第３の固定部材４６が設けられており、ソ
レノイド４０を駆動することにより、ビーム調整手段３
４及びビーム分離素子３６の双方をレーザビームＬの光
路上に挿抜するようになっている。さらに、ソレノイド
４０を駆動することにより、ビーム調整手段３４又はビ
ーム分離素子３６の何れかがレーザビームｌの光路上に
位置するように、ビーム調整手段３４が第１の固定部材
４２に固定されると共にビーム分離素子３６が第２の固
定部材４４に固定されている。これによって、ソレノイ
ド４０の駆動により、排他的にビーム調整手段３４とビ
ーム分離素子３６をレーザビームｌの光路上に位置させ
ることができる。

【００２９】第１実施形態に係わるビーム調整手段３４
は、図１に示すように、コリメータレンズ３２より射出
されるビームの外周部をカットする開口３４Ａ（例え
ば、図３に示すような円形状の開口３４Ａ）とされてお
り、図４に示すように、複数の光源より射出されてコリ
メータレンズ３２に入射され、該コリメータレンズ３２
によるファーフィールド条件を略満たす（ファーフィー
ルドパターンができる）位置近傍（コリメータレンズ３
２の焦点ｆ近傍）に挿抜可能なようにソレノイド４０に
よって位置決めされる。例えば、開口３４Ａは、光量が
２０％〜７０％カットされる大きさ（開口面積）の開口
３４Ａが設けられる。すなわち、開口３４Ａによって光
の光束形状が制限され、開口３４Ａの開口面積によって
制限量が制御される。

【００３０】また、本実施形態に係わるビーム分離素子
３６は、アレイ屈折素子で構成されており、当該アレイ
屈折素子は、図５に示すように、集光レンズ３８によっ
て光が収束する部位に挿抜可能に配設され、入射光を互
いに平行となるように分割して出射する。すなわち、図
５に示すように、各々入射されたレーザビームＬを２つ
に分割し、かつ分割された２つのレーザビームを副走査
方向に平行シフトするように出射する単位表面形状とさ
れ、各々のレーザビームＬの分割方向が一致し、かつ各
々当該分割方向に沿うように直線状に一対形成して構成
したものであり、レーザビームＬの分割方向が副走査方
向に一致するように、ソレノイド４０によって位置決め
される。

【００３１】なお、ビーム調整手段３４の開口３４Ａと
ビーム分離素子３６のアレイ屈折素子は排他的にソレノ
イド４０によって移動されるように構成されているの
で、一方がレーザビームＬの光路上に位置しているとき
には、他方がレーザビームの光路上に位置しないように
なっている。

【００３２】次に、図６を参照して、第１実施形態に係
わるレーザ記録装置１０Ａの制御系の構成について説明
する。図６に示すように、当該制御系は、画像データに
応じて半導体レーザＬＤを駆動するＬＤ駆動回路５４
と、ソレノイド４０を駆動するソレノイド駆動回路５６
と、副走査モータ１６を駆動する副走査モータ駆動回路
５８と、ＬＤ駆動回路５４、ソレノイド駆動回路５６及
び副走査モータ駆動回路５８を制御する制御回路５２
と、を備えている。ここで、制御回路５２には、記録フ
ィルムＦに記録する画像を表す画像データ、及び画像記
録の解像度を表す解像度データが供給される。

【００３３】なお、半導体レーザＬＤ、光ファイバー２
０及びファイバーアレイ部３０は本発明の光源相当し、
コリメータレンズ３２は本発明のコリメート手段に相当
し、集光レンズ３８は本発明の収束手段に相当し、コリ
メータレンズ３２及び集光レンズ３８は本発明の集光光
学系に相当し、ビーム分離素子３６、ソレノイド４０、
及びソレノイド駆動回路５６は本発明のビーム分離手段
及び切換手段に相当し、制御回路は本発明の制御手段に
相当し、ビーム調整手段３４、ソレノイド４０、及びソ
レノイド駆動回路５６は本発明の制限手段に相当する。

【００３４】次に、上述のように構成されたレーザ記録
装置１０Ａの作用について、図７に示すフローチャート
を参照しつつ説明する。なお、ここでは、ビーム分離素
子３６をレーザビームＬの光路上に位置させない場合
の、すなわちレーザビームＬを分割させない場合の各レ
ーザビームＬによる記録フィルムＦ上の高解像度側での
副走査方向の走査線ピッチ間隔をεとした場合、ビーム
スポットの間隔が２・εに設定させており、ビーム分離
素子３６により分離された２つのレーザビームの記録フ
ィルムＦ上のビーム分離素子３６によるビームスポット
のずらし量ががεに設定されていることを前提に説明す
る。

【００３５】まず、作業者は、レーザ記録装置１０Ａに
対して記録する画像の解像度Ｓを示す解像度データを入
力する（ステップ１００）。この解像度データ、及び記
録すべき画像の画像データは制御回路５２に供給され、
制御回路５２は、これらのデータに基づいて調整された
信号をＬＤ駆動回路５４、ソレノイド駆動回路５６及び
副走査モータ駆動回路５８に供給する。なお、本実施の
形態では、上記解像度ＳとしてＫ０（ｄｐｉ）と、２・
Ｋ０（ｄｐｉ）の２種類の解像度で画像を記録できるも
のとして以下の説明を行う。

【００３６】作業者によって入力された解像度が２・Ｋ
０（ｄｐｉ）である場合（ステップ１０２で肯定判定さ
れた場合）、ソレノイド駆動回路５６はソレノイド４０
を駆動し、ビーム分離素子３６がレーザビームＬの光路
上に位置しないように、かつビーム調整手段３４の開口
３４ＡがレーザビームＬの光路上に位置するように、第
１の固定部材４２と第２の固定部材４４とが固定された
第３の固定部材４６を移動させる（ステップ１０４）。
また、この場合、副走査モータ駆動回路５８は副走査モ
ータ１６による露光ヘッド１２の副走査方向に対する送
り間隔Ｗを次ぎのように設定する（ステップ１０６）。

【００３７】

【数１】

【００３８】但し、Ｎは半導体レーザＬＤの数（本実施
の形態では‘７’）である。

【００３９】すなわち、解像度２・Ｋ０（ｄｐｉ）であ
る場合、ビーム分離素子３６をレーザビームＬの光路上
から外すことによって、レーザビームＬを副走査方向に
分離しないようにしており、これによってレーザビーム
Ｌを分割する場合の２倍の解像度を実現している。

【００４０】上述のようにビーム分離素子３６の移動及
び副走査方向に対する送り間隔の設定が終了すると、Ｌ
Ｄ駆動回路５４は、画像データに基づき、記録濃度に合
わせて設定されたデータに応じた発光量となるように各
半導体レーザＬＤの駆動を制御する（ステップ１０
８）。

【００４１】各半導体レーザＬＤから射出されたレーザ
ビームＬは、コリメータレンズ３２によって平行光束と
された後、ビーム調整手段３４によってレーザビームＬ
の外周が開口３４Ａによってカットされて、集光レンズ
３８を介してドラム１４の記録フィルムＦに集光され
る。

【００４２】この時、コリメータレンズ３２によるファ
ーフィールドパターンができる位置近傍に設けられたビ
ーム調整手段３４による開口３４Ａによってレーザビー
ムＬの外周部分がカットされるので、集光レンズ３８に
よって記録フィルムＦ上に集光されるビームスポットの
深度方向の焦点許容範囲を広くすることができる。言い
換えれば、ビーム調整手段３４の開口３４Ａにより、集
光レンズ３８の開口数（ＮＡ）を小さくしたのと同様の
効果を得ることができ、これによって、深度方向の焦点
位置ずれによるビームスポットの広がりを防止すること
ができるので、深度方向の焦点許容範囲を拡大させるこ
とができる。従って、露光に必要な深度を確保すること
ができる。

【００４３】この場合、記録フィルムＦ上には、各々図
８（Ａ）に示す強度分布からなるビームスポットＳ１〜
Ｓ７（図９（Ａ））が形成される。このビームスポット
Ｓ１〜Ｓ７は、図９（Ａ）に示すように、露光ヘッド１
２が副走査方向に送り間隔Ｗのピッチで送られると共
に、ドラム１４が主走査方向に回転されることにより、
解像度が２・Ｋ０（ｄｐｉ）となる２次元画像が記録フ
ィルムＦ上に形成される（ステップ１１０）。

【００４４】次に、解像度が２・Ｋ０（ｄｐｉ）からＫ
０（ｄｐｉ）に変更された場合（ステップ１０２で否定
判定された場合）について説明する。この場合、ソレノ
イド駆動回路５６はソレノイド４０を駆動し、ビーム分
離素子３６がレーザビームＬの光路上に位置するよう
に、かつビーム調整手段３４の開口３４Ａがレーザビー
ムＬの光路上に位置しないように、第１の固定部材４２
と第２の固定部材４４とが固定された第３の固定部材４
６を移動させる（ステップ１１２）。また、この場合、
副走査モータ駆動回路５８は副走査モータ１６による露
光ヘッド１２の副走査方向に対する送り間隔Ｗ’を次の
ように設定する（ステップ１１４）。

【００４５】

【数２】

【００４６】すなわち、解像度がＫ０（ｄｐｉ）である
場合、ビーム分離素子３６をレーザビームＬの光路上に
位置させることによって、ビーム分離素子３６に入射さ
れたレーザビームＬを副走査方向に複数（本実施の形態
では‘２’）のレーザビームに分割するようにしてお
り、これによってレーザビームＬを分割しない場合の２
分の１の解像度を実現している。

【００４７】上述のようにビーム分離素子３６の移動及
び副走査方向に対する送り間隔Ｗ’の設定が終了する
と、ＬＤ駆動回路５４は、画像データに基づき、記録濃
度にあわせて設定されたデータに応じた発光量となるよ
うに各半導体レーザＬＤの駆動を制御する（ステップ１
１６）。

【００４８】各半導体レーザＬＤから射出されたレーザ
ビームＬは、コリメータレンズ３２によって平行光束と
された後、ビーム分離素子３６に供給され、図５に示す
ように、各レーザビームＬ毎に副走査方向に４つに分割
（ビームシェアリング）されると共に、ビーム分離素子
３６の単位表面形状に対応する一対の部位の各々から、
分割された２つのレーザビームが副走査方向に平行シフ
トするように出射される。そして、この４分割されたレ
ーザビームは、ドラム１４に設けられた記録フィルムＦ
の被走査面上で副走査方向に２つずつ重ね合わされ、結
果的に各レーザビームＬ毎に２つに分割された状態で集
光される。

【００４９】このとき、本実施の形態のビーム分離素子
３６はアレイ対の数の集光ビームで１つの集光スポット
を構成するので、焦点位置からレーザビームの入射側を
見たときと、集光位置からレーザビームの出射側を見た
ときとで、各レーザビームのボケ方が光軸方向に対して
対象となり、この結果としてレーザ記録装置１０Ａにお
ける記録画像の画質を向上することができる。

【００５０】この場合、記録フィルムＦ上には、図８
（Ｂ）に示す２つの強度分布、すなわち２つに分割され
たレーザビームの各強度分布が副走査方向に合成された
状態の強度分布からなるビームスポットＳ１’〜Ｓ７’
（図９（Ｂ））が形成される。

【００５１】このビームスポットＳ１’〜Ｓ７’は、図
９（Ｂ）に示すように、露光ヘッド１２が副走査方向に
送り間隔Ｗ’のピッチで送られると共に、ドラム１４が
主走査方向に回転されることにより、解像度がＫ０（ｄ
ｐｉ）となる２次元画像が記録フィルムＦ上に形成され
る（ステップ１１０）。

【００５２】このように、記録画像の解像度を２・Ｋ０
（ｄｐｉ）からＫ０（ｄｐｉ）に変更した場合、ビーム
分離素子３６をレーザビームＬの光路上に挿入するだけ
でビームスポットＳ１〜Ｓ７をビームスポットＳ１’〜
Ｓ７’に容易に拡大することができ、しかも、副走査速
度が高速化されるので、高速で画像記録を行うことが可
能となる。

【００５３】同様にして、解像度Ｋ０（ｄｐｉ）から２
・Ｋ０（ｄｐｉ）に変更することができる。

【００５４】また、第１実施形態に係わるビーム調整手
段３４は、高解像度（２・Ｋ０（ｄｐｉ））の時に開口
３４Ａによってレーザビームの外周の光をカットして開
口数（ＮＡ）を小さくしている。すなわち、レーザビー
ムＬの光パワーは、ドラム１４の回転速度を一定とする
と、低解像度側に比べて副走査速度が半分になるので、
その分光パワーに余裕がある。従って、高解像度側で
は、低解像度側よりも透過光量をビーム調整手段３４の
開口３４Ａによって光をカットして、集光レンズ３８か
ら出射する集光ビームの開口数（ＮＡ）を小さくするこ
とで、高解像度側の焦点の許容深度を拡大することがで
きる。例えば、高解像度（２・Ｋ０（ｄｐｉ））の時の
光量を低解像度（Ｋ０（ｄｐｉ））に比べて２０％〜７
０％カットするように開口３４Ａの大きさを設定するこ
とによって深度方向の焦点許容範囲を拡大することがで
きる。

【００５５】一方、低解像度側では、レーザビームＬを
ビーム分離素子３６によって副走査方向側に分割させて
いるので、焦点深度方向にピント位置がずれた場合、副
走査方向のビーム径が大きくなっていると共に、解像度
が低くなっている分、画質に対する影響度が小さい。従
って、低解像度側では、ビーム調整手段３４等をレーザ
ビームＬの光路上に挿入しなくても十分に露光に必要な
深度を確保することが可能である。

【００５６】従って、記録フィルムＦに記録する解像度
を切り換えても本実施の形態に係わるレーザ記録装置１
０Ａは、露光に必要な深度を確保することができる。 ［第２実施形態］第１実施形態では、高解像度側のみビ
ーム調整手段３４の開口がレーザビームＬの光路上に位
置するようにした構成したが、第２実施形態では、高解
像度側と低解像度側とでそれぞれ異なる開口をレーザビ
ームＬの光路上に位置するように構成した場合について
説明する。

【００５７】まず、図１０を参照して、第２実施形態に
係わるレーザ記録装置１０Ｂの構成について説明する。
なお、図１０において図１に示されるレーザ記録装置１
０Ａと同一構成要素には同一符号を付して説明を省略す
る。

【００５８】図１０に示すように、第２実施形態に係わ
るビーム調整手段３４’は、異なる２つの開口３４Ａ、
３４Ｂを備え、各々の開口３４Ａ、３４Ｂが第１の固定
部材４２に固定されている。ビーム調整手段３４’は、
第１実施形態と同様に、複数の光源より射出されてコリ
メータレンズ３２に入射され、該コリメータレンズ３２
によるファーフィールドパターンができる位置近傍（コ
リメータレンズ３２の焦点ｆ近傍）に挿抜可能なように
ソレノイド４０によって位置決めされる。なお、開口３
４Ａ、３４Ｂは、光が透過する面積がそれぞれ異なる面
積とされており、開口３４Ａの方が開口３４Ｂより小さ
い開口面積になっている。

【００５９】第２実施形態に係わるビーム調整手段３
４’の開口３４Ａは、第１実施形態と同様に、図３に示
すような円形状の開口とされ、開口３４Ｂは、例えば、
図１１（Ａ）に示すように、主走査方向の光をカットす
るように副走査方向が長軸となる楕円形状のものや、図
１１（Ｂ）に示すように、開口３４Ａよりも光の透過面
積の大きい円形状のものや、図１１（Ｃ）に示すよう
に、主走査方向の光のカット量を多くするような長方形
の開口などが用いられる。

【００６０】なお、第２実施形態のビーム調整手段３
４’の開口３４Ａ、３４Ｂとビーム分離素子３６のアレ
イ屈折素子は、開口３４ＡがレーザビームＬの光路上に
位置しているときには、開口３４Ｂ及びビーム分離素子
３６がレーザビームＬの光路上に位置しないようになっ
ていると共に、逆に、開口３４Ｂ及びビーム分離素子３
６がレーザビームＬの光路上に位置しているときには、
開口３４ＡがレーザビームＬの光路上に位置しないよう
になっている。すなわち、第１の固定部材に固定された
開口３４Ｂと第２の固定部材４２に固定されたビーム分
離素子３６がレーザビームの光軸方向に一致するように
それぞれの固定部材に固定され、開口３４Ａが第１の固
定部材４２に固定された開口３４Ｂが固定された位置に
対してレーザビーム光軸方向と略直交する方向にずれた
位置に固定されている。そして、第１の固定部材４２及
び第２の固定部材４４が固定された第３の固定部材４４
をソレノイド４０によって移動するように構成されてい
る。

【００６１】そして、解像度を２・Ｋ０（ｄｐｉ）に設
定した場合には、ソレノイド駆動回路５６はソレノイド
４０を駆動し、ビーム調整手段３４’の開口３４Ｂ及び
ビーム分離素子３６がレーザビームＬの光路上に位置し
ないように、かつビーム調整手段３４’の開口３４Ａが
レーザビームＬの光路上に位置するように、第１の固定
部材４２と第２の固定部材４４とが固定された第３の固
定部材４６を移動させる。また、この場合、副走査モー
タ駆動回路５８は副走査モータ１６による露光ヘッド１
２の副走査方向に対する送り間隔Ｗを第１実施形態で示
した間隔に設定する（式（１））。

【００６２】すなわち、解像度２・Ｋ０（ｄｐｉ）であ
る場合、ビーム分離素子３６をレーザビームＬの光路上
から外すことによって、レーザビームＬを副走査方向に
分離しないようにしており、これによってレーザビーム
Ｌを分割する場合の２倍の解像度を実現している。

【００６３】上述のようにビーム分離素子３６の移動及
び副走査方向に対する送り間隔の設定が終了すると、Ｌ
Ｄ駆動回路５４は、画像データに基づき、記録濃度に合
わせて設定されたデータに応じた発光量となるように各
半導体レーザＬＤの駆動を制御する。各半導体レーザＬ
Ｄから射出されたレーザビームＬは、コリメータレンズ
３２によって平行光束とされた後、ビーム調整手段３
４’によってレーザビームＬの外周が開口３４Ａによっ
てカットされて、集光レンズ３８を介してドラム１４の
記録フィルムＦに集光される。

【００６４】この時、コリメータレンズ３２によるファ
ーフィールドパターンができる位置近傍に設けられたビ
ーム調整手段３４’による開口３４Ａによってレーザビ
ームＬの外周部分がカットされるので、集光レンズ３８
によって記録フィルムＦ上に集光されるビームスポット
の深度方向の焦点許容範囲を広くすることができる。言
い換えれば、ビーム調整手段３４’の開口３４Ａによ
り、集光レンズ３８の開口数（ＮＡ）を小さくしたのと
同様の効果を得ることができ、これによって、深度方向
の焦点位置ずれによるビームスポットの広がりを防止す
ることができるので、深度方向の焦点許容範囲を拡大さ
せることができる。従って、露光に必要な深度を確保す
ることができる。

【００６５】次に、解像度が２・Ｋ０（ｄｐｉ）からＫ
０（ｄｐｉ）に変更された場合には、ソレノイド駆動回
路５６はソレノイド４０を駆動し、ビーム調整手段３
４’の開口３４Ｂ及びビーム分離素子３６がレーザビー
ムの光路上に位置するように、かつビーム調整手段３
４’の開口３４ＡがレーザビームＬの光路上に位置しな
いように、第１の固定部材４２と第２の固定部材４４と
が固定された第３の固定部材４６を移動させる。また、
この場合、副走査モータ駆動回路５８は副走査モータ１
６による露光ヘッド１２の副走査方向に対する送り間隔
Ｗ’を第１実施形態で示した間隔に設定する（式
（２））。

【００６６】すなわち、解像度がＫ０（ｄｐｉ）である
場合、ビーム分離素子３６をレーザビームＬの光路上に
位置させることによって、ビーム分離素子３６に入射さ
れたレーザビームＬを副走査方向に複数（本実施の形態
では‘２’）のレーザビームに分割するようにしてお
り、これによってレーザビームＬを分割しない場合の２
分の１の解像度を実現している。

【００６７】上述のようにビーム分離素子３６の移動及
び副走査方向に対する送り間隔Ｗ’の設定が終了する
と、ＬＤ駆動回路５４は、画像データに基づき、記録濃
度にあわせて設定されたデータに応じた発光量となるよ
うに各半導体レーザＬＤの駆動を制御する。各半導体レ
ーザＬＤから射出されたレーザビームＬは、コリメータ
レンズ３２によって平行光束とされた後、ビーム調整手
段３４’によってレーザビームＬの外周が開口３４Ｂに
よってカットされて、ビーム分離素子３６に供給され
る。そして、ビーム分離素子３６によって各レーザビー
ムＬ毎に副走査方向に４つに分割（ビームシェアリン
グ）されると共に、ビーム分離素子３６の単位表面形状
に対応する一対の部位の各々から、分割された２つのレ
ーザビームが副走査方向に平行シフトするように出射さ
れる。そして、この４分割されたレーザビームは、ドラ
ム１４に設けられた記録フィルムＦの被走査面上で副走
査方向に２つずつ重ね合わされ、結果的に各レーザビー
ムＬ毎に２つに分割された状態で集光される。

【００６８】この時、第２実施形態では、低解像度（Ｋ
０（ｄｐｉ））の場合でも、コリメータレンズ３２によ
るファーフィールドパターンができる位置近傍に設けら
れたビーム調整手段３４’の開口３４Ｂによってレーザ
ビームＫの外周部分がカットされるので、集光レンズ３
８によって記録フィルムＦ上に集光されるビームスポッ
トの深度方向の焦点許容範囲を広くすることができる。
言い換えれば、ビーム調整手段３４’の開口３４Ｂによ
り、集光レンズ３８の開口数（ＮＡ）を小さくしたのと
同様の効果を得ることができ、これによって、深度方向
の焦点位置ずれによるビームスポットの広がりを防止す
ることができるので、深度方向の焦点範囲を拡大させる
ことができる。従って、露光に必要な深度を確保するこ
とができる。

【００６９】また、第２実施形態では、高解像度側と低
解像度側とで、ビーム調整手段３４’の開口３４Ａ、３
４Ｂの光の透過する面積（開口の大きさ）をそれぞれ異
なるようにすると共に、高解像度側で用いる開口３４Ａ
を低解像度側で用いる開口３４Ｂに比べて開口の大きさ
を小さくしているので、高解像度側で狭まる深度方向の
焦点範囲を広くすることができる。そして、高解像度側
のみならず低解像度側にもコリメータレンズ３２による
ファーフィールドパターンができる位置近傍にビーム調
整手段３４’としての開口３４Ｂを設けているので、解
像度に係わらず深度方向の焦点許容範囲を拡大させるこ
とができる。従って、記録フィルムＦに結像されるビー
ムスポットのボケを防止することができ、画質を向上す
ることができる。

【００７０】なお、上記の実施の形態では、いずれもビ
ーム分離素子３６としてアレイ屈折素子を用いてレーザ
ビームを分離するようにしていたが、ビーム分離素子３
６としてはアレイ屈折素子に限るものではなく、例え
ば、１／２波長板等を用いた偏光方向制御手段と、一軸
性結晶からなる偏光光学素子等を組み合わせて用いるこ
とも可能である。

【００７１】また、ビーム分離素子３６は、ビーム調整
手段３４、３４’のレーザビームＬ進行方向の下流側に
設ける構成としたが、これに限るものではなく、レーザ
ビームを走査面上に所定の分割をして記録フィルムＦ上
に結像できれば、レーザビームＬの光路上のどこにおい
てもよい。

【００７２】さらに、上記の実施の形態では、ビーム調
整手段３４、３４’として開口３４Ａ、３４Ｂを用いた
が、これに限るものではなく、例えば、露光ヘッド１２
の光路中に折り返しミラー等を設ける場合には、該折り
返しミラーの反射領域の面積等を制御することによって
開口３４Ａ、３４Ｂと同様の効果を得ることが可能であ
る。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
源から射出される光によってできるファーフィールド条
件が略満たされる位置近傍に、ビームスポットサイズに
応じて光源から射出される光の光束形状を制限する制限
手段を設けることによって、深度方向の焦点位置ずれに
よるビームスポットの広がりを防止することができるの
で、記録媒体上に集光される際の深度方向の焦点許容範
囲を拡大することができ、露光に必要な深度を確保する
ことができる、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係わるレーザ記録装置
の概略構成を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態に係わるファイバーアレイ
部の概略構成を示す図である。

【図３】本発明の第１実施形態に係わるビーム調整手段
としての開口を示す図である。

【図４】ファーフィールドパターンができる位置を示し
た概略図である。

【図５】本発明の実施の形態に係わるビーム分離素子の
概略を説明するための図である。

【図６】本発明の実施の形態に係わるレーザ記録装置の
制御系の構成を示すブロック図である。

【図７】解像度に応じて画像記録を行う場合の処理の流
れを示すフローチャートである。

【図８】焦点位置におけるレーザビームの強度分布の状
態例を示すグラフである。

【図９】本発明の実施の形態に係わるレーザ記録装置に
よる記録フィルム上でのビームスポットの状態を示す概
略図である。

【図１０】本発明の第２実施形態に係わるレーザ記録装
置の概略構成を示す図である。

【図１１】本発明の第２実施形態に係わるビーム調整手
段としての開口を示す図である。

【図１２】焦点位置ずれとビームスポットサイズの関係
を示すグラフである。

【符号の説明】

１０Ａ、１０Ｂ レーザ記録装置 ２０ 光ファイバー ３０ ファイバーアレイ部 ３２ コリメータレンズ ３４、３４’ ビーム調整手段 ３４Ａ、３４Ｂ 開口 ３６ ビーム分離素子 ３８ 集光レンズ ４０ ソレノイド ５２ 制御回路 ５６ ソレノイド駆動回路 Ｌ レーザビーム ＬＤ 半導体レーザ Ｆ 記録媒体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を射出する光源と、 前記光源から射出された光を記録媒体上にビームスポッ
   トとして集光する集光光学系と、 前記集光光学系の光軸上に設けられると共に、前記ビー
   ムスポットサイズを切り換える切換手段と、 記録媒体上に記録する解像度に応じて前記切換手段を制
   御する制御手段と、 前記光源から射出される光がファーフィールド条件を略
   満たす位置近傍に設けられ、前記ビームスポットサイズ
   に応じて前記光源から射出される光の光束形状を制限す
   る制限手段と、 を備えた露光装置。
2. 【請求項２】 前記集光光学系は、前記光源からの射出
   光をコリメートするコリメート手段と、コリメート光を
   収束する収束手段とから構成されたことを特徴とする請
   求項１に記載の露光装置。
3. 【請求項３】 前記切換手段は、光を分離するビーム分
   離手段からなり、前記制御手段が前記解像度に応じて前
   記ビーム分離手段による前記分離を制御することを特徴
   とする請求項１又は請求項２に記載の露光装置。
4. 【請求項４】 前記制限手段は、前記ビーム分離手段に
   よって光を分離しないときにのみ、前記制限手段により
   光束形状を制限することを特徴とする請求項１乃至請求
   項３の何れか１項に記載の露光装置。
5. 【請求項５】 前記制限手段は、前記制御手段が前記ビ
   ーム分離手段によって光を分離するように制御する時よ
   りも前記ビーム分離手段によって光を分離しないように
   制御する時の方が前記光束形状を制限する制限量を増加
   することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。