JP2003295461A - 画像線の線幅を調整する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォトポリマー記録材料および所定のレーザ
ービームのプロフィルについて線幅を露光機内で最適に
調整でき、隣接する画像線どうしのあいだに露光の度合
の低い領域を生じないようにする。 【解決手段】 露光点の直径を線間隔よりも小さく設定
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、電子複製技術の分
野において、露光機内で露光点にフォーカシングされる
レーザービームが印刷原稿（例えば印刷版）の記録のた
めに記録した画像線の線幅を調整する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子コピー技術の分野では印刷原稿およ
び版下を露光する記録機器が使用される。このために例
えばレーザーダイオードによって形成されたレーザービ
ームが光学手段によって成形され、記録材料へフォーカ
シングされ、偏向系を介して点状または線状に記録材料
上へ偏向される。こうした記録機器のなかには露光速度
を高めるためにレーザービームの光束を形成するものが
ある。これは例えば個別のレーザーダイオードで形成し
た各レーザービームを１つの光束として用いて記録材料
を走査し、版下の複数の画像線を同時に形成することに
よって行われる。版下はフィルム材料上に露光されてい
わゆる色成分フィルムが形成され、続いてフォトグラフ
ィックコピープロセスにより印刷版が作成される。これ
に代えて印刷版そのものを印刷版露光機で露光したり、
ディジタルプリンタで直接に露光したりすることもでき
る。記録材料はローラに配置されるか（アウタードラム
露光機）、円筒形のドラムに配置されるか（インナード
ラム露光機）、または平面に配置される（平床露光
機）。

【０００３】アウタードラム露光機では露光すべき材料
はフィルムまたは印刷版のかたちで回転可能に支承され
たローラに取り付けられる。ローラが回転しているあい
だ、露光ヘッドは比較的短い距離をローラの軸線方向に
沿って運動する。この露光ヘッドは１つまたは複数のレ
ーザービームをローラ表面へフォーカシングし、これに
よりローラ表面は間隔の狭い螺旋線のかたちで走査され
る。このようにしてローラが回転するたびに１つまたは
複数の画像線が記録材料上で露光される。

【０００４】インナードラム露光機では露光すべき材料
は一部が開口した中空円筒の内面に取り付けられ、レー
ザービームで露光される。このレーザービームは円筒軸
線に沿って偏向装置のほうへ配向され、材料に対して垂
直に反射される。偏向装置すなわちプリズムまたはミラ
ーは駆動中に回転し、また緩慢に円筒軸線の方向で運動
するので、偏向されたレーザービームは円形または螺旋
形の画像線を材料上に描画する。これにより徐々に表面
全体が走査される。

【０００５】平床露光機は主として迅速に回転するポリ
ゴンミラーにより動作し、そのミラー面によりレーザー
ビームが記録材料を横断する方向へ偏向され、同時に記
録材料がレーザービームの偏向方向に対して垂直に運動
する。このようにして画像線ごとに露光が行われる。レ
ーザービームが記録材料上を運動するときビーム路の長
さが変化するので、この手法には複雑な結像光学系が必
要であり、これに起因する露光点のサイズの変化を補償
しなければならない。

【０００６】インナードラム露光機は平床露光機に比べ
てビーム路が短く、振動減衰への対策にかかるコストが
小さくて済むという利点がある。さらにビーム路の長さ
が一定であるので、簡単な結像光学系を設ければ充分で
ある。可動部分が少なく運動が迅速であることにより、
インナードラム露光機では高い露光速度が得られる。ア
ウタードラム露光機では構造上の理由からそれほど高い
露光速度を得ることができない。なぜなら大きな質量を
運動させなければならず、ローラの回転数がフリーラン
ニングにより制限され、高い回転数では記録材料がロー
ラから剥離してしまうおそれもあるからである。有利に
はアウタードラム露光機ではレーザーから露光点までの
ビーム路はきわめて短い。これによりきわめてシャープ
なビームプロフィルを形成する結像光学系を構成するこ
とができる。インナードラム露光機ではこれよりもビー
ム路が長くなるため、ビームプロフィルはガウス‐グロ
ッケン曲線にしたがったビーム中心からビーム縁まで均
一な電力密度分布にはならない。

【０００７】レーザービームは印刷原稿の露光時には連
続的に変化する信号によって変調されるのではなく、２
つの値のみを有するバイナリの画像信号によってオンオ
フされる。このため印刷原稿はラスタ化されており、色
成分の種々の階調値が相応する大きさのラスタ点により
表される。ラスタ点は印刷原稿の露光時に多数の小さな
露光点から、例えば１０００個（露光点）／ｃｍの分解
能で形成される。こうした分解能を達成するには、画像
線を例えば間隔ａ＝１０μｍで形成しなければならな
い。露光点の直径ｄをこの例で同様にｄ＝１０μｍに設
定するか否かはレーザービームのビームプロフィルと記
録材料の露光特性とに依存する。以下では直径ｄをレー
ザービームの電力密度がビーム中心の最大値の５０％と
なっている縁部の位置までの半径から得られた５０％直
径とする。

【０００８】例えばアウタードラム露光機などでシャー
プなビームプロフィル、すなわち露光点の面積全体にわ
たって均一な電力密度分布を生じるようにするには、露
光点の直径１００％は線間隔ａまたはそれ以上のスケー
ルへ調整される。この場合隣接する画像線は正確に配置
されるかまたは幾らかオーバラップし、これにより隣接
する画像線間の領域に露光されない個所が残らず、印刷
原稿の記録が仕上がったときに障害が可視とならないこ
とが保証される。また例えばインナードラム露光機でガ
ウス曲線に沿ったビームプロフィルを得るには、露光点
の５０％直径が画像線間隔ａに相応するように調整され
る。すなわち例えば１０００個（露光点）／ｃｍの分解
能のケースでは、線間隔ａ＝１０μｍおよび５０％直径
ｄ＝１０μｍである。露光点の直径のこうした基本設定
は実際に銀ハロゲン化物から成る感光層を備えたフィル
ムおよび印刷版に対して有利であることが判明してい
る。感光層は一般に特徴的な露光閾値を有する感光曲線
を有している。放射されたエネルギ密度が露光閾値を超
えれば材料は露光されるが、エネルギ密度が露光閾値を
下回っている場合には露光されない。線幅の基本設定は
露光機内で実際の駆動中にレーザービームを変更して段
階的に後から微調整することにより最適化される。これ
により可変の記録材料特性と現像化学特性とが補償され
る。このために種々の線幅で試験露光が行われ、これが
評価される。隣接する画像線間で最良の線特性の得られ
るパラメータが露光機で設定される。

【０００９】以前から、支持体材料とその上に配置され
たフォトポリマー層とから成り、かつ銀ハロゲン化物ベ
ースの典型的な感光層とは異なる特性を有するオフセッ
ト印刷版が使用されている。図１にはフォトポリマー印
刷版に対する典型的な露光曲線の特性が示されている。
横軸には印刷版を露光するときのエネルギ密度Ｈが示さ
れており、縦軸には露光の作用度Ｗが示されている。第
１の露光閾値Ｍ１が上方超過されるとフォトポリマー層
内で重合がトリガされ、分子が網状化しはじめる。これ
により露光領域は現像液に対して抵抗性を有するように
なり、非露光領域は後のプロセスで洗浄される。ただし
露光領域が露光閾値Ｍ１を超えるぎりぎりのエネルギ密
度で露光された場合、プリンタ内での摩耗に対して充分
な抵抗性が得られない。しかも露光および現像を経た印
刷版が充分な期間にわたって保持されないと、質の高い
印刷が仕上がらない。露光領域をプリンタでの摩耗プロ
セスに対しても抵抗性を有するように固化するために
は、これを第１の露光閾値Ｍ１よりもかなり高い値で露
光しなければならない。つまり第１の露光閾値Ｍ１より
も充分に高い第２の露光閾値Ｍ２からポリマーの固化が
開始され、露光しつづけてもそれ以上強い固化が達成さ
れない点まで進行する。こうした第２の露光閾値Ｍ２の
領域では露光に使用されるエネルギ密度Ｈは広範囲に選
定され、例えばレーザー出力の変更に関して線幅ｂが最
適に設定される。ただしこのケースでは露光点または線
幅の直径ｄを最適に調整する周知の手法はガウス曲線に
したがったビームプロフィルに対しては適用できない。

【００１０】フォトポリマー印刷版を露光機内で第１の
露光閾値Ｍ１に相応するエネルギ密度Ｈのみで露光し、
現像後にＵＶ光を用いた再露光を行って洗浄されていな
いポリマー構造体を後からキュアすることもできる。た
だしこの手段は付加的な時間および人的コストがかかる
ところが欠点である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、フォ
トポリマー記録材料および所定のレーザービームのプロ
フィルについて線幅を露光機内で最適に調整でき、隣接
する画像線どうしのあいだに露光の度合の低い領域を生
じないようにする方法を提供することである。さらにこ
うした露光は充分に高いエネルギ密度の１回の作業工程
で行われるべきであり、ポリマーパターンを固化するた
めの記録材料の再露光が必要ないようにしなければなら
ない。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この課題は、露光点の直
径を線間隔よりも小さく設定することにより解決され
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の有利な実施形態および実
施態様は従属請求項に記載されている。

【００１４】

【実施例】本発明を以下に図に則して詳細に説明する。

【００１５】図２にはインナードラム露光機の構造の概
略図が示されている。露光は個別のレーザービームによ
り行われる。ケーシング２内には半円筒状のドラム４が
設けられており、その内面に露光すべき記録材料６、例
えばフィルムまたは可撓性の印刷版が置かれる。半円筒
形のドラム４の軸線上にはレーザー８と、結像光学系１
０と、反射面がドラム４の軸線に対して４５°傾いた反
射プリズム１２と、モータ１４とが一列に配置されてい
る。プリズム１２はドラム４の軸線に沿って延在するモ
ータ１４の駆動軸に固定されている。レーザー８、結像
光学系１０、プリズム１２およびモータ１４は図示され
ていないキャリッジに配置されており、このキャリッジ
は緩慢にドラム４の軸線の方向で運動する。レーザー８
から出射されるレーザービーム１６は回転するプリズム
１２から９０°偏向されて記録材料６に当たる。ここで
レーザービームは円状または螺旋状の画像線１８を描画
する。

【００１６】インナードラム露光機ではレーザー８から
材料６までのビーム路長がかなり長いため、材料６へフ
ォーカシングされる露光点がその面積全体にわたって均
一な分布の電力密度を有するように結像光学系１０を構
成することは不可能である。露光点は電力密度の不均一
な分布を有しており、ここで電力密度は中央部に最大値
を有し、全ての方向で露光点の縁へ向かって低下する。
フォーカシングされたレーザービームのプロフィルが図
３に示されている。典型的には電力密度は２次元のガウ
ス関数にしたがって得られる。

【００１７】

【数１】

【００１８】ここで Ｉ_０＝Ｐ／（π×ｅ１×ｅ１） （２） Ｉ_０は露光点の中心の電力密度であり、ｅ１は露光点の
半径、すなわち電力密度が係数１／ｅだけ低下した個所
である。１／ｅの半径ｅ１は直径ｄの５０％であるから ｅ１＝０．５×ｄ （３） の式により計算される。

【００１９】図４には、露光点直径ｄの５０％、式
（１）に基づく電力密度プロフィル、およびｘ方向での
速度ｖで記録材料６を走査したときの画像線１８の一部
が示されている。画像線１８の幅ｂを求めなければなら
ない。このために露光点の運動方向に対して垂直な定置
の軸線、例えば図４のｙ軸に対して、放射されるエネル
ギ密度Ｈ（ｙ）を求め、このｙ軸の電力密度成分を露光
点のそれぞれのｘ位置について積分する。続いてｘ位置
に対する電力密度プロフィルに式ｘ＝ｖ×ｔを代入すれ
ば、定置の軸線上の各点について電力密度の時間経過に
わたる積分が得られる。

【００２０】

【数２】

【００２１】図５にはこの関数が示されている。画像線
１８の幅ｂはこの曲線Ｈ（ｙ）の２つの点から得られ
る。ここでエネルギ密度Ｈは記録材料６の第１の露光閾
値Ｍ１を上回っている。すなわちｒ＝ｂ／２で

【００２２】

【数３】

【００２３】が成り立つ。この式はｒについて解くこと
ができ、そこからさらに画像線１８の幅ｂに対する関数
がレーザー出力Ｐ、記録材料６の露光閾値Ｍ１、露光点
の速度ｖおよび露光点の１／ｅ半径に依存して得られ
る。

【００２４】

【数４】

【００２５】関数を簡単に表すために単位Ｗｓ／ｍ^２を
用いた正規化エネルギ密度Ｈ_Ｎを導入する。これはレー
ザー出力Ｐと露光速度ｖ、露光点の正規化直径ｄ_Ｎ＝１
０μｍとの比から形成される。

【００２６】

【数５】

【００２７】図６には５０％直径ｄをパラメータとする
一連の曲線の関係の例が示されている。ここで５０％直
径ｄを式（３）により１／ｅ半径へ換算し、露光閾値Ｍ
１についてはフォトポリマー印刷版に典型的な値Ｍ１＝
０．３Ｗｓ／ｍ^２を使用した。この曲線から例えばフォ
トポリマー印刷版の露光が１０００個（露光点）／ｃｍ
の所望の分解能、５０％直径ｄ＝１０μｍ、相応の線間
隔ａ＝１０μｍ、ポリマーパターンを固化するのに充分
な第２の露光閾値Ｍ２の領域のエネルギ密度Ｈ _Ｎ＝０．
８Ｗｓ／ｍ^２で行われ、線幅ｂ＝１１．５μｍが得られ
たことがわかる。画像線は幅広すぎて相互に強くオーバ
ラップしている。またこの曲線から、選択されたエネル
ギ密度Ｈ_Ｎに対する所望の線幅ｂ＝１０μｍは５０％直
径ｄ＝７．７μｍで得られることがわかる。したがって
フォトポリマー印刷版を例えば銀ハロゲン化物版よりも
小さな露光点で露光しなければならない。そうしないと
露光が第１の露光閾値Ｍ１よりも高い値で行われていて
も、露光される印刷版のポリマーパターンを充分に固化
させて質の高い仕上がりを達成することができなくなっ
てしまう。

【００２８】露光点に必要な５０％直径ｄは本発明によ
り前述の方法で露光点の面積全体にわたる電力密度分布
から定量的に求められる。５０％直径ｄは結像ジオメト
リ、例えば図２のレーザー８と結像光学系１０とのあい
だの距離を変更して調整することができる。式（９）お
よび（１０）から得られるように、線幅ｂは露光点の直
径ｄの５０％とレーザービームの露光速度ｖとが与えら
れていれば、レーザー出力Ｐを変更することによっても
調整できる。線幅ｂを所望の分解能ひいては所望の線間
隔ａに適合化させる手段はコスト上有利である。結像ジ
オメトリの位置を段階的に微調整し、エネルギ密度Ｈ_Ｎ
を固定として直径ｄの５０％をそのつど最適に所望の分
解能へ適合化することはきわめて煩雑である。別の有利
な実施例として、結像ジオメトリの変更によりいったん
粗く５０％の直径ｄを調整しておき、さらにレーザー出
力を変更することにより線幅ｂを微調整するという２つ
の調整手段の組み合わせも可能である。

【００２９】線幅ｂを計算する方法は、相応にレーザー
ビームプロフィルの任意の形状に対して適用することが
できる。つまりガウス曲線にしたがわないビームプロフ
ィルや回転対称でないビームプロフィルにも適用可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】フォトポリマー材料の露光曲線図である。

【図２】インナードラム露光機の概略図である。

【図３】レーザービームのビームプロフィルである。

【図４】画像線を表す図である。

【図５】レーザービームの運動方向に対して横断方向の
エネルギ密度分布図である。

【図６】エネルギ密度に依存する線幅を示す図である。

【符号の説明】

２ ケーシング ４ ドラム ６ 記録材料 ８ レーザー １０ 結像光学系 １２ プリズム １４ モータ １６ レーザービーム １８ 画像線

フロントページの続き (71)出願人 390009232 Ｋｕｒｆｕｅｒｓｔｅｎ−Ａｎｌａｇｅ 52−60，Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，Ｆｅｄｅ ｒａｌ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｇｅｒ ｍａｎｙ (72)発明者 イェルク−アーヒム フィッシャー ドイツ連邦共和国 ラーベ ブラウアー ブリック 24 Ｆターム(参考） 2H097 AA03 AA16 BA01 CA17 LA03

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 設定された画像線間隔（ａ）および設定
   されたレーザービームの露光速度（ｖ）で印刷原稿を記
   録材料（６）上に記録するために、 露光点は所定の直径（ｄ）と面積全体にわたっては不均
   一な電力密度分布とを有しており、 記録材料（６）はそれを超えると記録材料（６）の表面
   特性が変化する第１の露光閾値（Ｍ１）を有しており、 記録材料（６）を当該の第１の露光閾値（Ｍ１）よりも
   格段に高いエネルギ密度（Ｈ_Ｎ）で露光する、露光機内
   で露光点にフォーカシングされるレーザービームが記録
   した画像線の線幅（ｂ）を調整する方法において、 露光点の直径（ｄ）を線間隔（ａ）よりも小さく設定す
   ることを特徴とする画像線の線幅を調整する方法。
2. 【請求項２】 記録材料（６）はフォトポリマー層を含
   む、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 フォトポリマー層の固化が達成される第
   ２の露光閾値（Ｍ２）の領域内のエネルギ密度（Ｈ_Ｎ）
   で記録材料（６）を露光する、請求項１または２記載の
   方法。
4. 【請求項４】 露光機はインナードラム露光機である、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 【請求項５】 レーザービームの露光速度（ｖ）から得
   られた電力密度を時間経過で積分することにより、記録
   された画像線の線幅（ｂ）を露光点の面積全体にわたる
   電力密度分布から求める、請求項１から４までのいずれ
   か１項記載の方法。
6. 【請求項６】 線幅（ｂ）がほぼ線間隔（ａ）に等しく
   なるように露光点の直径（ｄ）を設定する、請求項１か
   ら５までのいずれか１項記載の方法。
7. 【請求項７】 電力密度が最大値の５０％まで低下して
   いる位置までの半径（ｒ）により露光点の直径（ｄ）を
   定める、請求項１から６までのいずれか１項記載の方
   法。
8. 【請求項８】 線幅（ｂ）をレーザービームの電力
   （Ｐ）を変更することにより調整する、請求項１から５
   までのいずれか１項記載の方法。
9. 【請求項９】 線幅（ｂ）を線間隔（ａ）とほぼ等しく
   なるように調整する、請求項８記載の方法。