JP2004157156A - 画像記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ファイバーアレイ系の露光システムにおいて、露光時における光量変動が少なく、安定した画像記録を可能とする。
【解決手段】複数のレーザダイオードから発せられる各々の光を光ファイバーで誘導し、アレイ状とされた前記光ファイバーの出射端から出射される光ビームにより記録材料を露光する画像記録装置であって、２つ以上の前記光ビームにより１画素を露光するようにしたことを特徴とする画像記録装置を提供することにより前記課題を解決する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像記録装置に係り、特に、光ファイバーアレイを用いて画像を記録する画像記録技術の分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、印刷の分野においては、ＰＳ版（Ｐｒｅｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ Ｐｌａｔｅ）を用いた平板製版が広く行われている。例えば、カラー印刷の場合、カラー画像をスキャナでＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）及びＢ（ブルー）の３色に分解して読み取り、これらの３色の画像信号をＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＫ（墨）の４色の色分解網点信号に変換し、得られた各色の色分解網点信号に基づいて変調された光ビームを用いて各色毎にリスフィルムと呼ばれる感光材料に露光焼き付けして、各色のリスフィルムを得、各色毎に得られたリスフィルムを用いてＰＳ版に各色の網点画像を露光焼き付けして、平板印刷用のＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色の刷版を製版している。
【０００３】
これに対し、近年では、製版工程の簡素化や製版時間の短縮化のために、リスフィルムを介さずに、スキャナシステムで得られたＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色の色分解網点信号を用いてレーザビーム等の光ビームによって直接ＰＳ版に描画して刷版を製版するダイレクト製版のように、コンピュータによりデジタル画像を作成し、直接刷版に画像を記録するＣＴＰ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｔｏ Ｐｌａｔｅ）が行われるようになってきている。
【０００４】
一方、印刷画像の高階調化や高品質化のために、記録密度を２４００ｄｐｉ さらに３６００ｄｐｉ さらには５０００ｄｐｉ まで高密度化することが求められている。このような高密度化が求められる中で、製版時間の短縮化が求められている。なお、高密度の描画を短時間で行う要求は、印刷分野に限られず、多くの画像記録分野でも存在する。
【０００５】
このとき、１本の光ビームでの高密度描画を行う装置は、ＰＳ版を装着して主走査回転させるドラムの回転数を１００００ｒｐｍ 以上にする必要があるため、構造的にも制御的にも、コスト的にも実現することは難しい。そこで、複数本の光ビームで複数ラインを同時に露光記録することにより露光記録時間を短縮するマルチビーム露光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
このような、マルチビーム露光装置は、所定数一列に並べられた各レーザダイオード・ファイバーカップリングユニット（ＬＤ／ファイバー結合ユニット、ＬＤ−ＦＣ）（ファイバーカップルドＬＤ（ＦＣＬＤ））から射出された光を光ファイバーで露光ヘッドに誘導し、露光ヘッドにおいて光ファイバーの出射端面を主走査方向と直交する副走査方向（ドラム回転軸方向）に並べて配置したファイバーアレイから出射した光を結像光学系により、回転ドラム上に保持された記録材料上に結像し、露光ヘッドを副走査方向に移動しつつ、画像記録を行うものである。
【０００７】
このとき、従来は、このようなファイバーアレイを用いたマルチビーム露光装置において、光ファイバーの長さは、露光ヘッドが副走査方向に移動可能な範囲で、装置搭載サイズで出来るだけ短くして最適化するようにしていた。
また、ファイバー長を出来るだけ短くするため、ファイバーの形状はなるべく直線的な形状となるようにしていた。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−１４１７２４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のファイバーアレイを用いたマルチビーム露光装置においては、例えば露光ヘッドが副走査移動する等により光ファイバーが動くと光が微妙に動き、記録材料を露光する際の光量が、図７に示すように変動するため、安定した露光が得られないという問題があった。
【００１０】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであり、ファイバーアレイを用いたマルチビーム露光装置において、露光時における光量変動が少なく、安定した画像記録を行うことを可能とする画像記録装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、複数のレーザダイオードから発せられる各々の光を光ファイバーで誘導し、アレイ状とされた前記光ファイバーの出射端から出射される光ビームにより記録材料を露光する画像記録装置であって、２つ以上の前記光ビームにより１画素を露光するようにしたことを特徴とする画像記録装置を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像記録装置について、添付の図面に示される好適実施形態を基に詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の画像記録装置の一実施形態としてのファイバーアレイを用いたマルチビーム露光装置（ファイバーアレイ系の露光システム）の概略構成を示す概略斜視図である。
図１に示す露光装置１は、光ビームを射出するＬＤ光源部１０と、記録材料Ａを主走査する主走査部１２と、ＬＤ光源部１０から射出される光ビームを主走査部１２の記録材料Ａ上に結像する露光ヘッド（結像光学系）１４を有している。
【００１４】
ＬＤ光源部１０は、所定数のマルチビームをそれぞれ射出するレーザダイオード（ＬＤ）等の半導体レーザを含む、所定数のレーザダイオード・ファイバーカップリングユニット（ファイバーカップルドＬＤ、ここでは以下、ＬＤ−ＦＣとする。）とこれらを載置するドライバ基板、及びＬＤ−ＦＣを所定温度に保持するためのヒートシンク等を含んでいる。
ヒートシンクは、ＬＤ−ＦＣに発生する熱を吸収して放熱するものである。
【００１５】
また、ＬＤから射出された光ビームは、光ファイバー１６により露光ヘッド１４に誘導される。本実施形態のＬＤ光源部１０は、ＬＤ−ＦＣを用いたＬＤ／ファイバー結合ユニット方式であるが、本発明はこれに限定されず、マルチビームを射出することができる光ビーム射出光源であればどのようなものでもよい。また、本実施形態におけるＬＤ−ＦＣに用いられるＬＤとしては、特に制限的ではなく、シングルモードＬＤ、マルチモードＬＤでも、ブロードエリアＬＤでもよく、公知のＬＤを用いることができる。また、ＬＤ自体にコリメータレンズやアパーチャを有するものであってもよい。
また、光ファイバー１６も、特に制限的ではなく、十分に光を誘導できればできるだけ細い方が好ましい。
【００１６】
また、このようにＬＤ光源部１０と、露光ヘッド１４とを分けて光ファイバー１６で引き回して接続するようにしたため、ＬＤ光源部１０の設置場所がある程度自由となるので、ＬＤ光源部１０は、露光装置１の下側に配置することができる。
下側に配置することで、冷却（空冷）し易くなるとともに、ＬＤの交換も容易になる。
【００１７】
主走査部１２は、いわゆるアウタードラム方式の露光を行うためのもので、その外周面に例えばＰＳ版等の記録材料Ａを装着して、図に矢印Ｍで示す主走査方向に回転するドラム１８と、このドラム１８を回転駆動する駆動源（図示せず）と、露光ヘッド１４を主走査方向と略直交する図に矢印Ｓで示す副走査方向に相対的に移動させる副走査機構（図示せず）を備えている。
また、露光ヘッド１４は、ＬＤ光源部１０から射出された光ビーム（マルチビーム）を最終的に所定のスポットサイズで記録材料Ａ上に結像する縮小光学系であり、光ファイバー１６の各ファイバーの出射端面を副走査方向に所定間隔を空けて配置したファイバーアレイと、ファイバーアレイすべての光ビームに作用してコリメート光とするコリメータレンズ等を有している。
【００１８】
図２に、本実施形態の露光装置１をより詳しく示す。図２は、図１に示した露光装置１を構成する各部を側面から見た状態を示したものであるが、特に、ＬＤ光源部１０については、本発明の特徴が良くわかるように斜め上から見た状態を示している。
図２に示すように、ＬＤ光源部１０は、一列に配列され光ビームを射出するＬＤ−ＦＣ２０（２０ａ、２０ｂ）を有し、その下にヒートシンク２２が設けられている。
本実施形態の露光装置１のＬＤ光源部１０は、２つのＬＤ−ＦＣ２０ａ及び２０ｂで１画素を構成するようになっている。
【００１９】
ＬＤ−ＦＣ２０ａから射出された光は光ファイバー１６ａを通して、また、ＬＤ−ＦＣ２０ｂから射出された光は光ファイバー１６ｂを通して誘導され、途中コネクタ２８により光ファイバー１６として束ねられ、２つのＬＤ−ＦＣ２０ａ及び２０ｂからの光が合わせられて１画素を形成し、これが露光ヘッド１４に導かれる。
光ファイバー１６は、露光ヘッド１４が副走査に伴う移動がスムーズに行われるように、途中にファイバー曲がり１６ｃを有し、その出射端面を副走査方向に所定間隔を空けて支持板（図示せず）に配置したファイバーアレイ３０に接続されている。
【００２０】
また、露光ヘッド１４は、ドラム１８の外周面に装着された記録材料Ａ上に画像を結像するために、ファイバーアレイ３０から射出された光をコリメート光とするコリメータレンズ３２、開口３４及び結像レンズ３６を有している。露光ヘッド１４は、これらの部材が移動支持台３８上に固定され、図示しない副走査機構により、ドラム１８の軸線方向と略平行な副走査方向に移動する。
【００２１】
上に述べたように、本実施形態では、２つのＬＤ−ＦＣ２０（例えば、ＬＤ−ＦＣ２０ａ及び２０ｂ）で１画素を形成するようにしているが、一般には、２つ以上のＬＤ−ＦＣ２０で１画素を構成するようにすることが好ましい。
個々のＬＤ−ＦＣ２０は、独立に変動しており、このとき例えば、ｎ個のＬＤ−ＦＣ２０で１画素を構成すると、この画素について、ｎ個の各ＬＤ−ＦＣ２０の変動が足し合わされることとなり、理論上、変動量は１／√ｎとなると考えられる。
【００２２】
図３に、複数のチャンネル（ＬＤ−ＦＣ）間の光量変動の実測値と、理論値を比較して示す。
図３において、◆は実験結果を示し、○は計算による理論値を示す。図３に示すように、実験結果と理論値は良く一致しており、実際に、複数のＬＤ−ＦＣ２０で１画素を構成し、各ＬＤ−ＦＣ２０の変動を合成すると変動量が減少することがわかる。
【００２３】
このように本実施形態では、複数（２以上）のＬＤ−ＦＣ２０で１画素を構成するようにしたため、露光光量の変動を抑えることが可能となった。
図４に、本実施形態における光量変動を示す。図７の従来の光量変動と比較して、光量変動がかなり抑えられていることがわかる。
これにより、本実施形態によれば、光量変動を少なくすることができるため、安定した露光が可能となる。
【００２４】
また、光量変動を抑える他の方法として、行った実験の結果を図５に示す。
図５は、光ファイバーの長さを変化させて、ＳＮ比すなわち光量変動を測った結果を示すものである。図５において、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の順に光ファイバーの長さが長くなっている。特に、Ｄ１に対し、Ｄ３は、長さが２倍である。
図５から光ファイバーの長さが長いほど、ＳＮ比が大きく、光量変動は小さくなっていることがわかる。
【００２５】
これは、光ファイバーの長さが長いと、光が光ファイバーの中を進む過程で、屈折を繰り返し、屈折回数が多いほど、光が散って、図２に示すように、ファイバーアレイ３０から射出された後、開口３４を通過する際には、光が散っていて、一様になっており、光量変動が少なくなるものと考えられるためである。
このとき、光が散るため、光量の平均値は少なくなるが、光量の変動自体は、抑制することが可能となる。
【００２６】
そこで、光ファイバー１６の長さを長くすることにより、光量変動を抑える方法が考えられる。このとき、光ファイバー１６の長さは長いほどよいと考えられるが、装置規模やコスト等の面での制約により、その長さを決めるようにすればよい。
具体的に、光ファイバー１６の長さを長くする方法としては、例えば、図６に示すように、電話の受話器のコードのように、光ファイバー１６をスパイラル（螺線）状にする方法が考えられる。
このとき、一本一本のファイバーを図６のようにスパイラル状にしてもよいし、一つに束ねたファイバー全体をスパイラル状にしてもよい。
【００２７】
このように、光ファイバーを、例えばスパイラル形状等にすることにより、ファイバー長を長くした場合には、上述したように、光量変動を抑えるだけでなく、ＬＤ光源及びドライバ基板を露光ステージ（露光ヘッド）とは別にして配置することができる。もしＬＤ光源を露光ステージ上に配置するとＬＤ光源の冷却機構としては、通常ペルチェを用いることとなるため、コストが高くなる。しかし、ＬＤ光源を露光ステージ外に設けることで、冷却機構としてペルチェを用いなくても済むようになり、その分コストが低く抑えることができる。
さらに、ＬＤ光源を露光ステージとは別に配置することでＬＤ光源やドライバ交換等のメンテナンス性が向上する。また、光ファイバー１６をスパイラル状にすることで、露光ヘッド１４の副走査移動もスムーズになる。
【００２８】
なお、このように、ファイバー長を長くする方法は、このような光ファイバーによりＬＤ光を伝達して露光する露光システムに限定されるものではなく、例えば、ファイバー通信や信号をオンオフで伝達する機構にも、好適に適用可能である。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態では、２以上のＬＤ−ＦＣにより１画素を構成するようにしたため、光量変動を抑制し、安定した露光を行うことが可能となった。
また、光ファイバーの長さを長くすることによっても光量変動を抑えることができ、さらにこの場合には、上述したようなその他の効果をも有している。
【００３０】
以上、本発明の画像記録装置について、詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明した通り、本発明によれば、ファイバーアレイ系の露光システムにおいて、露光時における光量変動を抑制し、安定した露光を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像記録装置の一実施形態としてのファイバーアレイ系の露光装置の概略構成を示す概略斜視図である。
【図２】本実施形態の露光装置をより詳しく示す構成図である。
【図３】複数チャンネル間の光量変動の実測値と理論値を比較して示す説明図である。
【図４】本実施形態による光量変動の抑制の効果を示す線図である。
【図５】ファイバー長と光量変動（ＳＮ比）との関係を示す線図である。
【図６】ファイバー長を長くする具体的方法を示す説明図である。
【図７】従来の問題点である光量変動を示す線図である。
【符号の説明】
Ａ 記録材料
１ 露光装置
１０ ＬＤ光源部
１２ 主走査部
１４ 露光ヘッド（結像光学系）
１６、１６ａ、１６ｂ 光ファイバー
１６ｃ ファイバー曲がり
１８ ドラム
２０、２０ａ、２０ｂ レーザダイオード・ファイバーカップリングユニット
（ＬＤ−ＦＣ）（ファイバーカップルドＬＤ）
２２ ヒートシンク
２８ コネクタ
３０ ファイバーアレイ
３２ コリメートレンズ
３４ 開口
３６ 結像レンズ
３８ 移動支持台

Claims (1)

1. 複数のレーザダイオードから発せられる各々の光を光ファイバーで誘導し、アレイ状とされた前記光ファイバーの出射端から出射される光ビームにより記録材料を露光する画像記録装置であって、
   ２つ以上の前記光ビームにより１画素を露光するようにしたことを特徴とする画像記録装置。

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