JP2006098730A - 画像露光装置および画像露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多重露光、かつ走査露光を行っても、所定の画像を露光できるとともに、色ムラがなく、色再現性が優れた印刷版を得ることができる画像露光装置および画像露光方法を提供する。
【解決手段】画像露光装置は、印刷版原版に照射する光ビームを画像信号に基づいて所定の露光時間変調する２次元空間変調素子および２次元空間変調素子に照明光を露光時間よりも短い時間パルス状に照明する照明手段を備える露光手段と、露光手段と印刷版原版とを２次元的に相対的に移動させる移動手段とを有する。２次元空間変調素子は、照明手段による照明光を変調し、光ビームとして印刷版原版に照射させる変調子が、第１の方向にｍ行、この第１の方向に直交する第２の方向にｎ列、２次元的に配置されており、この２次元空間変調素子は、第１の方向を前記移動手段により移動される走査方向に対して１／ｍで表される角度θ（rad）傾けて配置されていることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像信号に基づいて照明手段からの照明光を変調する２次元空間変調素子を用いて多重露光する画像露光装置および画像露光方法に関し、特に、印刷版原版の感度の変動または照明光などの光量変動が生じても、色ムラを生じさせることなく、かつ色再現性を低下させることなく所定の画像を露光できる画像露光装置および画像露光方法に関する。

従来、主・副走査方向に必要な分解能と所定の走査速度（露光速度）を得ると共に、照明ムラ、画素欠陥の補正機能を得ることを目的とした画像露光装置が提案されている（特許文献１参照）。
特許文献１に開示された画像露光装置は、ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス；登録商標）により形成される露光画像をマイクロレンズで縮小し、傾斜多重露光することにより、高分解能かつ、高速露光できるものである。

この特許文献１に開示された画像露光装置においては、主走査方向の画素数がｍのＤＭＤを、露光ヘッドの主走査方向へ１／ｍ傾ける。副走査方向の必要なドットピッチがｒであるとき、走査線のピッチがＲであれば、多重露光回数Ｎを、Ｎ＝（Ｒ／ｒ）×ｍとする。例えば、１００行×２００列の画素数を備えた空間光変調素子を１／ｍ＝１／１００傾けると、４００の画素を実質同時露光することになる。すなわち、副走査方向の分解能（Addressability）が２倍となる。このように、従来の画像露光装置においては、ＤＭＤにより得られる露光画像をマイクロレンズで縮小し、傾斜多重露光することにより、高分解能で、かつ高速露光することができる。

しかしながら、特許文献１に開示された従来の画像露光装置においては、主走査方向および副走査方向ともに、露光スポットが多重露光される。このため、図１４（ａ）および（ｂ）〜図１６（ａ）および（ｂ）に示すように、露光スポット１００、１０２における光エネルギ分布は、主走査方向Ｍおよび副走査方向Ｈともに、光エネルギ分布は略三角形状になる。

なお、図１４（ａ）は、従来の画像露光装置の主走査方向における露光状態を示す模式図であり、（ｂ）は、横軸を光エネルギとし、縦軸を主走査方向として主走査方向における露光スポットの光エネルギ分布を示すグラフである。
図１５（ａ）は、従来の画像露光装置の副走査方向における多重露光状態を示す模式図であり、（ｂ）は、横軸を副走査方向とし、縦軸を光エネルギとして副走査方向における露光スポットの光エネルギ分布を示すグラフである。
図１６（ａ）は、図１５（ａ）の次に副走査方向に露光された副走査方向における多重露光状態を示す模式図であり、（ｂ）は、横軸を副走査方向とし、縦軸を光エネルギとして従来の画像露光装置の副走査方向における露光スポットの光エネルギ分布を示すグラフである。

理想的には、図１７（ａ）に示すように、１画素に対応する露光スポット（１画素露光時間）における光エネルギ分布Ｄ_ｔは、矩形状である。しかしながら、上述の如く、多重露光では、図１７（ｂ）に示すように、１画素に対応する露光スポットの光エネルギ分布Ｄ_ｒは略三角形状である。このため、印刷版原版の記録感度の変動、または光ビーム強度の変動により、露光により形成される画像部／非画像部の範囲が変動する。すなわち、図１７（ａ）および図１７（ｂ）に示すように、画像形成範囲Ｗ_１、Ｗ_２、Ｗ_３の範囲が変動する。すなわち、印刷版原版に画像露光された記録線幅または網点率が変動してしまうという問題点がある。これにより、印刷版原版により得られる印刷版において、色ムラが発生するか、または色再現性が劣化する。特に、濃度をＦＭスクリーンで表す場合には、記録線幅または網点率の変動による濃度の変動に対する影響が顕著である。

ＦＭスクリーンにおいては、網点の周長が長いため、画像の太りおよび細りの影響を受けやすいためである。以下、その理由について詳細に説明する。
通常のスクリーン（ＡＭスクリーン）では、網点の大きさにより階調を制御する。例えば、通常のカラー印刷用の１７５線（１インチに１７５の網点が並ぶもの）では、５０％の面積率では、網点の大きさは、約１００μｍ角となる。
一方、ＦＭスクリーンでは、網点の数（単位面積あたりの個数）で、階調を表現し、周期的な配列がない。一般的には、大きさ２０μｍ角の最小点を用い、その個数密度で、濃淡を表現する。

ここで、露光装置においては、２５４０ｄｐｉ程度のドットピッチで露光する。このとき、面積率が５０％のＡＭスクリーンでは、１０×１０ドットで１つの網点が構成される。これに対して、ＦＭスクリーンでは、２×２ドットで１つの点が構成され、その数が増えることになる。
このとき、ドットの太りおよび細りが面積率に影響を及ぼす割合について求めると、ＡＭスクリーンでは、面積率が５０％である場合、網点の周囲のドットは１００ドット中３６ドットであり、影響を及ぼす割合は、３６％である。
これに対して、ＦＭスクリーンにおいては、全て網点の中にあるため、影響を及ぼす割合は、１００％である。
このように、ＦＭスクリーンの方が、ドットの太りおよび細りによる網点率の変化が大きくなる。

本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、多重露光、かつ走査露光を行っても、所定の画像を露光できるとともに、色ムラがなく、色再現性が優れた印刷版を得ることができる画像露光装置および画像露光方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、画像信号に基づいて変調された光ビームを所定の露光時間照射して印刷版原版に所定の画像を走査露光する画像露光装置であって、前記印刷版原版に照射する光ビームを前記画像信号に基づいて所定の露光時間変調する２次元空間変調素子、および前記２次元空間変調素子に照明光を、前記露光時間よりも短い時間パルス状に照明する照明手段を備える露光手段と、前記露光手段と前記印刷版原版とを２次元的に相対的に移動させる移動手段とを有することを特徴とする画像露光装置を提供するものである。

本発明においては、前記２次元空間変調素子は、前記照明手段により照明された照明光を変調し、前記光ビームとして前記印刷版原版に照射させる変調子が、第１の方向にｍ行、前記第１の方向に直交する第２の方向にｎ列、２次元的に複数配置されており、前記２次元空間変調素子は、前記第１の方向を前記移動手段により移動される走査方向に対して、１／ｍで表される角度θ（rad）傾けて配置されていることが好ましい。

また、本発明においては、さらに、前記各変調子に対応して設けられ、前記各変調子により得られた光ビームを縮径するレンズと、前記レンズにより縮径された光ビームを前記印刷版原版に結像させる結像光学系とを有することが好ましい。

さらに、本発明においては、さらに、前記各レンズの前記光ビームの入射側の反対側に、それぞれアパーチャが配置されていることが好ましい。
また、本発明においては、前記多重露光回数をＮとし、前記走査方向と直交する副走査方向における副走査画素分解能をｒとし、走査方向における変調された光ビームの間隔をＲとするとき、前記多重露光回数Ｎは、Ｎ＝ｍ／（Ｒ／ｒ）により規定されることが好ましい。

また、本発明の第２の態様は、画像信号に基づいて変調された光ビームを所定の露光時間照射して印刷版原版に所定の画像を走査露光する画像露光方法であって、前記露光時間よりも短い時間パルス状に照明光を２次元空間変調素子に照明して、多重露光することを特徴とする画像露光方法を提供するものである。

本発明においては、前記２次元空間変調素子は、照明手段により照明された照明光を変調し、前記光ビームとして前記印刷版原版に照射させる変調子が、第１の方向にｍ行、前記第１の方向に直交する第２の方向にｎ列、２次元的に複数配置されており、前記２次元空間変調素子は、前記第１の方向を走査方向に対して１／ｍで表される角度θ（rad）傾けて配置されていることが好ましい。

本発明の画像露光装置によれば、印刷版原版に照射する光ビームを画像信号に基づいて所定の露光時間変調する２次元空間変調素子、およびこの２次元空間変調素子に照明光を、露光時間よりも短い時間パルス状に照明する照明手段を備える露光手段と、前記露光手段と前記印刷版原版とを２次元的に相対的に移動させる移動手段とが設けられている。これにより、走査露光に用いられる光ビームの主走査方向における光エネルギ分布の傾きが急峻になる。このため、印刷版原版の感度変動、または照明光の光量変動が生じた場合であっても、光ビームが照射される照射位置における露光領域が変動しない。これにより、印刷版原版に露光される記録線幅、または網点率が変動することがない。よって、色ムラがなく、かつ色再現性が優れた印刷版を得ることができる。特に、濃度をＦＭスクリーンで表す場合には、記録線幅または網点率の変動による濃度の変動に対する影響が大きいため、顕著な効果を得ることができる。

また、本発明においては、２次元空間変調素子を、主走査方向に対して角度θ（rad）傾けているため、主走査方向および副走査方向において、所定の画素分解能を得ることができる。さらに、多重露光するため、照明ムラ補正、および画素欠陥補正などの補正もすることができる。

また、本発明においては、２次元空間変調素子を主走査方向にθ（rad）傾けているため、十分な分解能が得られ露光走査幅を広くできるので、２次元変調素子の応答速度が遅いものであっても、一度に露光できる露光領域を広くできるので、生産性を向上させることができる。

さらにまた、本発明においては、各変調子により変調されて得られた光ビームを縮径するレンズを設けることにより、印刷版原版に照射される光ビームの径を小さくし、露光分解能を更に向上させることができる。
このように、レンズにより光ビームを縮径することにより、主走査方向における光ビームの形状をさらに傾き（立ち上がり）を急峻にすることができる。これにより、このため、印刷版原版の感度変動、または照明光の光量変動が生じた場合であっても、光ビームが照射される照射位置における露光領域が変動しない。よって、印刷版原版に露光される記録線幅、または網点率が変動することがない。従って、さらに色ムラがなく、かつ色再現性が優れた印刷版を得ることができる。

また、本発明の画像露光方法においては、印刷版原版に所定の画像を露光するための露光時間よりも短い時間パルス状に照明光を２次元空間変調素子に照明して、多重露光することにより、走査露光に用いられる光ビームは、主走査方向における光エネルギ分布の傾きが急峻になる。このため、印刷版原版の感度変動、または照明光の光量変動が生じた場合であっても、光ビームが照射される照射位置における露光領域が変動しない。これにより、印刷版原版に露光される記録線幅、または網点率が変動することがない。よって、色ムラがなく、かつ色再現性が優れた印刷版を得ることができる。
また、本発明の画像露光方法においても、濃度をＦＭスクリーンで表す場合には、記録線幅または網点率の変動による濃度の変動に対する影響が大きいため、顕著な効果を得ることができる。

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の画像露光装置および画像露光方法を詳細に説明する。
図１は本発明の実施例に係る画像露光装置を示す模式的斜視図であり、図２は本実施例の画像露光装置の要部を示す模式的斜視図である。

図１に示すように、画像露光装置１０は、フラットベッドタイプである。この画像露光装置１０においては、シート状の印刷版原版Ｐが長方形状の平板状のステージ１２に載置されて、一方向に搬送されつつ、多重走査露光されるものである。
なお、印刷版原版Ｐは、アルミニウム合金板、または樹脂フィルムなどにより形成される支持体（図示せず）と、この支持体の上に形成される画像記録層（図示せず）とを有するものである。この画像記録層の表面が露光面ｓとなる。

本実施例の画像露光装置１０は、４本の脚部１６に支持された厚い長方板状の設置台１４が設けられている。この設置台１４の上面１４ａに、設置台１４の長手方向に沿って延びる１対のガイド１８が設置されている。
ステージ１２の長手方向をガイド１８の延びる方向に一致させて、１対のガイド１８上にステージ１２が載置されている。この画像露光装置１０には、ステージ１２をガイド１８上を移動させる駆動装置（図示せず）が設けられている。これにより、ステージ１２は、設置台１４の長手方向に往復移動できる。

なお、本実施例においては、画像露光する場合におけるステージ１２の移動方向Ｍｓと反対方向を主走査方向Ｍ（走査方向）とし、ステージ１２の移動方向Ｍｓ（主走査方向Ｍ）と直交する方向を副走査方向Ｈとする。

設置台１４の長手方向における略中央には、設置台１４を短手方向（ステージ１２の移動経路）に跨ぐコ字状のゲート２０が設けられている。このコ字状のゲート２０は、水平部２２と、この水平部２２の両端に設けられた脚部２４とを有する。ゲート２０の脚部２４がそれぞれ設置台１４の両側面１４ｂに固定されている。なお、水平部２２の下面と、設置台１４の上面１４ａとは、印刷版原版Ｐが載置されたステージ１２が移動可能な隙間を有する。

ゲート２０の水平部２２のステージ１２の移動方向Ｍｓにおける下流側の面２２ａには、印刷版原版Ｐの先端および後端を検知する検知センサ２６が、例えば、２個、ステージ１２の移動経路の上方に位置するように設けられている。
また、水平部２２のステージ１２の移動方向Ｍｓにおける上流側の面２２ｂには、露光ユニット（露光手段）３０がステージ１２の移動経路の上方に位置するように設けられている。
検知センサ２６および露光ユニット３０は、これらを制御するコントローラ（図示せず）に接続されている。

検知センサ２６は、印刷版原版Ｐの先端および後端を検知することができれば、その構成および設置する数などは、特に限定されるものではない。検知センサ２６としては、例えば、距離センサを用いて印刷版原版Ｐの有無を検出することができる。また、イメージセンサを用いて画像解析を行って印刷版原版Ｐの有無を検出するようにしてもよい。

図２および図３（ｂ）に示すように、露光ユニット３０は、例えば、３行５列に配置された合計１４個の露光ヘッド３２ａ〜３２ｃを有する。各露光ヘッド３２ａ〜３２ｃは、副走査方向Ｈを短辺とする長方形状の露光領域Ａを有するものである。
図３（ａ）に示すように、画像露光の際には、ステージ１２の移動に伴って印刷版原版Ｐの露光面ｓには、露光ヘッド３２ａ〜３２ｃ（図３（ｂ）参照）毎に帯状の露光済領域Ｅが形成される。なお、露光ヘッド３２ａ〜３２ｃの構成については、後で詳細に説明する。

各露光ヘッド３２ａ〜３２ｃは、副走査方向Ｈにおいて、印刷版原版Ｐの幅全域を隙間なく露光するように配置されている。各露光ヘッド３２ａ〜３２ｃは、各列毎に副走査方向Ｈにおいて直線状に配置されている。また、露光ヘッド３２ａ〜３２ｃの各々は、配列方向に所定間隔（露光エリアの長辺の自然数倍、本実施例では２倍）ずらして配置されている。
本実施例においては、例えば、１行目に露光ヘッド３２ａが５個配置されている。また、２行目に露光ヘッド３２ｂが、１行目の露光ヘッド３２ａの露光領域Ａの隙間を補うように５個配置されている。さらに、３行目に露光ヘッド３２ｃが、１行目の露光ヘッド３２ａおよび２行目の露光ヘッド３２ｂの露光領域Ａの隙間を補うように４個配置されている。

次に、本実施例の露光ヘッド３２ａ〜３２ｃについて説明する。なお、露光ヘッド３２ａ〜３２ｃは、いずれも同じ構成であるため、図４に示す露光ヘッド３２ａを代表例として説明し、他の露光ヘッド３２ｂ、３２ｃについての説明は省略する。
図４は、本実施例の画像記録装置の露光ヘッドの構成を示す模式的側断面図である。

露光ヘッド３２ａは、光源ユニット（照明手段）５０に接続されている。
光源ユニット５０は、複数の半導体レーザ（図示せず）から射出されたレーザ光を合波して光ファイバ（図示せず）に入力する合波モジュール（図示せず）を複数個有するものである。各合波モジュールから延びる光ファイバは、合波したレーザ光を伝搬する合波光ファイバであって、複数の光ファイバが１つに束ねられてバンドル状光ファイバ（図示せず）が形成されている。このようなバンドル状光ファイバが、複数本、露光ユニット３０に接続されている。

半導体レーザは、印刷版原版Ｐの画像記録層が感光性を有する波長のレーザ光を出射するものである。本実施例においては、例えば、波長が２５０ｎｍ〜４２０ｎｍのレーザ光を出射するものである。また、本発明においては、後述するように、露光時間よりも照明光が照射されている時間が短い。このため、半導体レーザには、レーザ光をパルス状に出力できるとともに、例えば、デューティ比が０．５でパルス状に照明しても、デューティ比が１．０と同じか、それ以上の露光エネルギが得られるものが用いられる。このような半導体レーザとしては、例えば、ＩｎＧａＮ系の半導体レーザが挙げられる。

このＩｎＧａＮ系の半導体レーザは、ＡｌＧａＮ系の半導体レーザとは異なり、パルス変調すると、ピークパワーを大きくしても寿命の劣化が顕著ではないという特徴を有するものである。よって、レーザ光をデューティ比が０．５でパルス状に照射してもピークパワーを、例えば、２倍にできる。このため、レーザ光をデューティ比が０．５でパルス露光しても、総露光エネルギは変わらずに高速短時間露光ができる。

一方、ＡｌＧａＮ系の半導体レーザは、レーザ光をデューティ比が０．５でパルス状に照明するとき、ピークパワーを上げることができないため、総露光エネルギは半分になってしまう。
なお、このようなＩｎＧａＮ系の半導体レーザと、マイクロレンズとを用いた光ファイバーをバンドルした照明系としては、特開２００４−０６２１５５号公報に開示されたものが例示される。

露光ヘッド３２ａにおいては、筐体３４内に、２次元空間変調素子であるＭＭＡ（Micro Mirror Array）４０の全面に均一な照明光を入射させるバンドル状光ファイバ５２と、入射された照明光を制御部５４から供給された変調信号に応じてマイクロミラー（変調子）４４を傾斜させて、変調した光ビームを生成するＭＭＡ４０と、変調された光ビームを集束させるレンズ系６０、６２と、レンズ系６０、６２の集束位置に配置した、各マイクロミラーのそれぞれに対応したマイクロレンズアレイ６４と、マイクロレンズアレイ６４を通過した光ビームを絞るアパーチャーアレイ６６と、このアパーチャーアレイ６６を印刷版原版Ｐ上で集束させる結像光学系６８、７０とを有する。露光ヘッド３２ａの射出口３２ａから射出されたレーザ光は露光ビームＬｍとして射出口３２ａ直下に位置する印刷版原版Ｐを露光領域Ａで露光し、潜像を形成する。すなわち、画像記録を行う。

本実施例においては、各マイクロミラー４４にレンズ部が整合するようにマイクロレンズアレイ６４を配置することにより、全光束がマイクロレンズアレイ６４に入るため、光利用効率が低下しない。また、マイクロレンズアレイ６４の露光面側へアパーチャーアレイ６６を配置することにより、迷光を生じさせることなく、ゴーストの発生を防止することができる。さらに、アパーチャーアレイ６６の後方には、結像光学系６８、７０が、ＭＭＡ４０と印刷版原版Ｐの露光面ｓとが共役な関係となるように配置されており、露光面ｓにＭＭＡ４０により変調された光ビームを結像させる。なお、マイクロミラー４４により得られる露光スポットを単に画素ともいう。

また、ＭＭＡ４０は、制御部５４に接続されている。この制御部５４は、入力された画像データに基づいて、各露光ヘッド３２ａ〜３２ｃ毎にＭＭＡ４０の制御すべき領域内の各マイクロミラー４４を駆動制御する制御信号を生成し、この制御信号に基づいて、ＭＭＡ４０のマイクロミラー４４の角度を変えて照明光Ｌから変調された露光ビームを形成させるものである。

ＭＭＡ４０は、周知のように、一般的に、ＤＭＤ（登録商標）と呼ばれているミラーデバイスである。図５に示すように、ＭＭＡ４０は、ＳＲＡＭセル（メモリセル）４２上に、多数のマイクロミラー４４が支柱（図示せず）により支持されて配置されたものである。ＭＭＡ４０においては、マイクロミラー４４が、例えば、格子状（アレイ状）に１０２４（行）×７６４（列）で配置されている。各マイクロミラー４４により後述する露光スポットが形成される。

また、ＭＭＡ４０の表層部には、支柱に支えられたマイクロミラー４４が設けられている。このマイクロミラー４４の表面にはアルミニウムなどの反射率が高い材料が蒸着されて反射面を形成している。なお、マイクロミラー４４の反射率は９０％以上である。
また、マイクロミラー４４の直下には、ヒンジ及びヨークを含む支柱を介して通常の半導体メモリの製造ラインで製造されるシリコンゲートのＣＭＯＳのＳＲＡＭセル４２が配置されており、全体はモノリシック（一体型）に構成されている。
ＭＭＡ４０において、マイクロミラー４４は、長方形状に配列されている。この配列状態を崩すことなく、主走査方向に角度θ（rad）傾けて配置されている。この角度θ（rad）は、例えば、主走査方向のマイクロミラー４４の配列数（以下、画素数ともいう）がｍであるとき、１／ｍ傾けた場合の角度とする。このように、角度θ傾けることにより、主走査方向Ｍにおける露光スポットの間隔を小さくすることができる。すなわち、分解能を高くすることができる。

ＭＭＡ４０のＳＲＡＭセル４２にデジタルの変調信号が書き込まれると、支柱に支えられたマイクロミラーが、対角線を中心としてＭＭＡ４０が配置された基板側に対して、±α°（例えば、±１０°）の範囲で傾斜する。
従って、画像データに応じて、ＭＭＡ４０の各ピクセルにおけるマイクロミラー４４の傾きを制御することによって、ＭＭＡ４０に入射された照明光Ｌはそれぞれのマイクロミラー４４の傾き方向へ反射される。
ここで、図６（ａ）は、マイクロミラー４４がオン状態である＋α°に傾いた状態を示す模式的斜視図であり、図６（ｂ）は、マイクロミラー４４がオフ状態である−α°に傾いた状態を示す模式的斜視図である。

そして、図６（ａ）に示すように、露光オンの状態にあるマイクロミラー４４では、照明光Ｌが変調されて画像露光に用いられる露光ビームＬｍとなり、マイクロミラー４４から、図４に示す光路を通って射出口３２ａから露光ビームＬｍとして射出される。
一方、図６（ｂ）に示すように、露光オフの状態にあるマイクロミラー４４では、他の方向に反射され、この反射された反射光Ｌｒは、露光ビームとして用いられない。露光オフの状態のマイクロミラー４４で他の方向に反射した反射光Ｌｒは、他の方向に配置された光吸収体（図示せず）によって吸収される。

このようにして露光ヘッド３２ａの射出口３２ａから射出した露光ビームＬｍを用いて印刷版原版Ｐを画像露光する。

ここで、図７（ａ）および（ｂ）は、それぞれ露光領域における露光ビームのスポットパターンと、主走査方向における露光スポットの関係を示す模式的平面図である。図７（ａ）および（ｂ）に示す符号ａおよびｂは、露光スポットを示す。なお、図７（ａ）および（ｂ）では、露光ビームのスポットパターンが５個×５個のパターンを一例として示している。

図７（ａ）は、ＭＭＡ４０を主走査方向Ｍに角度θ傾けた状態における露光領域Ａでの露光スポットａのパターンを示すものである。図７（ａ）に示すように、ＭＭＡ４０を主走査方向Ｍに角度θ傾けた場合、マイクロミラーの配置間隔よりも狭い間隔で、副走査方向Ｈにおいて、露光スポットａにより画像露光される。すなわち、分解能を高く画像記録できる。このため、ＭＭＡ４０は、傾けることが好ましい。
なお、本実施例においては、ＭＭＡ４０を傾けて配置したが、本発明はこれに限定されるものでなく、ＭＭＡ４０は、必ずしも傾ける必要はない。

さらに、図７（ｂ）は、ＭＭＡ４０を主走査方向Ｍに角度θ傾け、さらにマイクロレンズアレイ６４を通過した状態における露光領域Ａでの露光スポットのパターンを示すものである。本実施例の露光ヘッド３２ａによる露光領域Ａでの露光スポットのパターンである。
マイクロレンズアレイ６４を設けることにより、図７（ｂ）に示すように、露光スポットサイズを、例えば、露光スポットａの半分に小さくすることができる。このため、露光スポットｂは、重なりが露光スポットａに比して小さくなり、分解能がさらに向上する。すなわち、露光スポットｂにより、分解能を更に高く画像露光できる。
また、露光スポットのサイズを１／２とすることにより、露光スポットが小さくなると同時に、露光スポット周縁部での光量の低下が小さくなり、空間周波数特性が高くなる。

本実施例では、マイクロミラーを傾斜させることで露光オンの状態および露光オフの状態を作るＭＭＡ４０を２次元空間変調素子として用いたが、静電気力を用いて反射面を駆動することによって、照明光を変調する２次元空間変調素子を用いてもよい。
例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）タイプの空間変調素子（ＳＬＭ；Spacial Light Modulator）であり、グレーティングを一方向に複数配列して構成された、反射回折格子型のグレーティング・ライト・バルブ素子（ＧＬＶ素子、シリコン・ライトマシーン社製）が挙げられる。なお、ＧＬＶ素子の詳細については米国特許第５３１１３６０号明細書に記載されているので説明は省略する。
また、反射型の空間変調素子の他に、電気光学効果により透過光を変調する光学素子（ＰＬＺＴ素子）または液晶光シャッタ（ＦＬＣ）等の透過型の空間変調素子であってもよい。しかし、紫外波長領域を含む高出力光のレーザ光に対する耐久性が高く、従来にない数１０ワット級の高出力レーザ光源をパルス駆動させて使用する場合にも、安定して使用することができる点で反射型の空間変調素子を用いるのが好ましい。

また図４に示す制御部５４は、画像データ供給部（図示せず）に接続されている。この制御部５４は、画像データ供給部から供給された画像データに基づいて、ＭＭＡ４０のマイクロミラーの傾斜を調整し、画像データに応じて、光ビームを変調するための変調信号を生成するとともに、露光ヘッド３２ａに位置に応じて、露光開始のタイミングを調整するものである。
本実施例においては、例えば、印刷版を作製する場合、画像データはＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロ）、Ｋ（黒）の各色ごとの網点情報を有するものである。制御部５４は、各色毎の網点画像を形成するための変調信号を作成する。変調方式としては、例えば、パルス数変調、およびパルス幅変調が挙げられる。
この変調信号が制御部５４により、露光ヘッド３２ａのＭＭＡ４０に供給されて、変調信号に基づいて、ＭＭＡ４０のマイクロミラーの傾きが制御されて露光される。
なお、画像信号に応じて制御部５４により、マイクロミラー４４が、傾き＋α°、または−α°傾けられている時間が露光時間となる。

以上のように、本実施例においては、ＭＭＡ４４を斜めに傾けて配置し、拡大縮小光学系を用いることにより、ＭＭＡの仕様、およびＭＭＡのマイクロミラーの配置間隔とは独立して露光面ｓ上で必要な露光スポットの間隔にすることができる。また、各マイクロミラーに対応させて、マイクロレンズアレイとアパーチャーアレイを配置することで、露光スポットの重なりによる解像度の劣化を防ぐことができる。

なお、ＭＭＡ４０を傾斜させる代わりに、各マイクロミラーを副走査方向と直交する方向に所定間隔ずらして千鳥状に配置しても、同様の効果を得ることができる。

また、本実施例の画像露光装置においては、光源ユニット５０に、例えば、デューティ比が０．５でも、光量を２倍できるものとし、露光時間よりも照明時間を短くしても、総露光量を同じか、それ以上にできるものを用いている。これにより、主走査方向における光エネルギ分布を、従来に比して立ち上がり（傾き）を急峻にできる。このため、印刷版原版Ｐの感度変動、または光源ユニット５０から出射される照明光Ｌの光量変動が生じた場合であっても、所定の画像を、記録線幅または網点率が変動することなく画像露光できる。よって、色ムラ、または色再現性が優れた印刷版を得ることができる。特に、濃度をＦＭスクリーンで表す場合には、記録線幅または網点率の変動による濃度の変動に対する影響が大きいため、顕著な効果を得ることができる。

次に、本発明の画像露光方法について説明する。
本実施例においては、１走査で印刷版原版Ｐを画像露光する場合を例にして、斜め多重露光について説明する。

先ず、露光装置の性能として要求される露光時間と露光面の主走査方向の露光長（以下、主走査長という）から露光ヘッドの走査速度（必要な線速）を決める。
本実施例において、露光時間は、例えば、１５秒とする。また、主走査長は、例えば、５００ｍｍである。このため、走査速度は５００（ｍｍ）／１５（秒）＝３３．３（ｍｍ／秒）となる。

次に、必要な線速と、要求される主走査方向の露光スポットの間隔Ｒ（図８参照）、および副走査画素分解能（副走査方向の露光スポットの間隔）ｒ（図８参照）とから画素の必要変調時間（必要な書き換え時間）を決める。この場合、副走査方向の分解能ｒ（以下、ドットピッチｒともいう）は、２．５μｍである。これより、必要変調時間（必要な書き換え時間）は、２．５（μｍ）／３３．３（ｍｍ／秒）＝７５．０（μｓｅｃ）となる。

ここで、使用するＭＭＡの全画素の変調時間（全画素書き換え時間）が、必要な画素時間と等しいか、短い必要がある。このＭＭＡでは、１００μｓｅｃと７５．０μｓｅｃより長いため、主走査方向の使用画素数を制限して５７６とし、部分画素書き換え時間を（５７６／７６８）×１００（μｓｅｃ）＝７５（μｓｅｃ）とする。

また、ＭＭＡの画素ピッチは１３．７μｍであるが、露光面上でのＭＭＡの露光スポットの間隔として要求されるドットピッチｒの２．５μｍの整数倍の（１５．０μｍ）として露光回数を整数とするために、レンズ系６０、６２および結像レンズ系６８、７０のいずれか一方によって、１５．０（μｍ）／１３．７（μｍ）＝１．０９５倍に拡大する。従って、１５．０（μｍ）／２．５（μｍ）＝６となり、副走査方向の１５．０μｍの間に６−１＝５つの露光スポット（ドット）を形成する。

また、露光ヘッド３２ａ〜３２ｃの主走査方向Ｍに対して１／５７６の比率でＭＭＡを傾ける。この傾けた状態において、副走査方向Ｈの１５．０（μｍ）の間に（主走査線の間に）５つの露光スポットを形成すればよいので、印刷版原版Ｐに形成する１画素について同一の画像データで主走査方向へ５７６／６＝９６回多重露光する。

一方、主走査方向Ｍのドットピッチは、露光ヘッド３２ａ〜３２ｃの走査速度（３３．３（ｍｍ／秒））と画素書き換え時間（７５μｓｅｃ）から２．５μｍとすることができる。この主走査方向Ｍの露光スポットの間隔Ｒは、副走査方向Ｈのドットピッチｒと同じとなる。このため、副走査方向と主走査方向の分解能を一致させることができる。

すなわち、印刷版原版Ｐが主走査方向Ｍに２．５μｍ移動した場合、ＭＭＡ４０も露光する画像の位置を主走査方向Ｍに１画素書き換えて、主走査方向Ｍへ１画素移動して同一の画像データで９６回多重露光を行う。このように、多重露光することで、露光する画素を調整することができるため、露光量、露光位置の微少量をコントロールすることができ、照明ムラ補正および画素欠陥補正が可能となる。

さらに、図８を参照して斜め多重露光について説明する。
ここで、図８に示すように、例えば、ＭＭＡの使用画素数を１００×１０２４とし、ＭＭＡの露光スポットのサイズを１０μｍ、傾斜角θを主走査方向へ１画素分（角度θ＝１／１００（rad））とし、主走査方向Ｍには同一の画像データで５μｍ毎、５０回多重露光する。これにより、走査線の間（１０μｍの間）に露光スポットが１つ追加されることになり、２０４８画素を同時露光でき、副走査方向Ｈの分解能ｒを５μｍとすることができる。しかし、露光スポットのサイズが１０μｍであるため、多重露光された副走査方向の露光スポットのサイズは１０μｍである。

また、本実施例においては、図４に示すレンズ系６０、６２により、露光面ｓ上での露光スポットのピッチを１５．０μｍに拡大して、副走査方向の露光幅を調整している。このため、各露光ヘッド３２ａ〜３２ｃで露光できる露光領域Ａの副走査方向における幅が広くなるため、露光ヘッド３２ａ〜３２ｃの数を少なくすることができる。逆に、図４に示す光学系で露光面ｓ上での露光スポットのピッチを縮小すると、副走査方向における露光分解能が上がる。

しかし、露光スポットのピッチを拡大した場合、多重露光回数が減少して副走査方向の分解能が不足するという不都合が生じる。また、露光スポットのピッチを縮小した場合、露光ヘッドの数が増えるという不都合も生じる。このため、必要とされる露光分解能に応じて拡大率または縮小率を決めることが望ましい。

なお、本実施例では、ＭＭＡの副走査幅が１．０９５倍に拡大され、１４．０ｍｍから１５．４ｍｍに広がっているため、ＭＭＡの数が３５．６から３２．６に減少している。極端な例で説明すると、４８０／１３．７＝３５倍に拡大されると、副走査幅が１４．０ｍｍから４９１．５ｍｍに広がるため、ＭＭＡの数を３５．６から１．０に減少させることができる。すなわち、多重露光回数は３回になるものの、１つのＭＭＡでほぼ露光範囲５００ｍｍをカバーできる。
このように、本実施例においては、一度に露光できる露光領域を広くできるので、２次元変調素子の応答速度が遅いものであっても生産性を向上させることができる。

また、光学系で拡大した状態では、ＭＭＡ４０の露光スポットのサイズが大きくなってしまうので、マイクロレンズアレイ６４で露光スポットのサイズを１０μｍに縮小することにより、解像度の劣化を防いでいる。

また、主走査方向と副走査方向の分解能を相違させ、副走査方向の分解能ｒを５μｍを目標に多重露光回数を決定してもよい。この場合、副走査幅が同一であっても多重露光回数が２倍となる。
また、多重露光回数は、これ以外にも、走査方向における変調された光ビームの間隔をＲ（図８参照）とし、副走査方向の分解能ｒ（図８参照）と、ＭＭＡの主走査方向におけるマイクロミラー４４の配列数をｍとするとき、多重露光回数Ｎは、Ｎ＝ｍ／（Ｒ／ｒ）により決定してもよい。

本実施例の画像露光方法においては、制御部５４が、画像データ供給部により供給された画像データに基づいて、各露光ヘッド３２ａ〜３２ｃ毎にＭＭＡ４０の制御すべき領域内の各マイクロミラー４４を駆動制御する制御信号を生成する。

次に、マイクロミラー４４の駆動と、光源ユニット５０からの照明光の照射時期とを同期させて、例えば、図９（ａ）に示される制御波形によりマイクロミラー４４を駆動するとともに、光源ユニット５０から照明光を照射する。このとき、図９（ｂ）に示す出力波形Ｄ_Ｌのように照明時間ｔは、マイクロミラーの駆動時間（図９（ａ）参照）の半分である。本実施例の光源ユニット５０は、上述の如く、デューティ比が０．５とした場合、光量を略２倍にできる。このため、図９（ｂ）に示す従来の出力波形Ｄ_ＬＣと、総露光エネルギとしては略同じ光量で露光できる。
このように光源ユニット５０を制御して、照明光をパルス状に出射することができる。このため、図１０（ｂ）に示すように、露光スポットａの大きさが１０μｍであるとき、０．５画素分（＝５μｍ）主走査方向にずらして、多重露光した場合、図１０（ｃ）に示すように、主走査方向における光エネルギ分布Ｄの立ち上がりは急峻になり、光量変動、および現像液の変動に対して、線幅および網点率変動の影響を受けにくくなる。なお、図１０（ｃ）に示す光エネルギ分布Ｄ_ｃは、従来の照明方法（図１０（ａ）参照）により得られるものである。また、図示しないものの副走査方向における光エネルギ分布は、従来の如く階段状である。

また、本実施例において、図１１（ａ）に示すように、マイクロレンズアレイ６４で縮小された露光面ｓ上での画像スポットｂの大きさは５μｍである。
図１１（ｃ）に示すように、主走査方向に１０μｍ移動させて露光するとき、１画素露光時間よりも照明時間が短いため、引きずられる距離は、実質５μｍに留まる。したがって、図１１（ｄ）に示すように、主走査方向における光エネルギ分布Ｄの立ち上がりは急峻になり、光量変動、および現像液の変動に対して、線幅および網点率変動の影響を受けにくくなる。なお、図１１（ｄ）に示す光エネルギ分布Ｄ_ｃは、従来の照明方法（図１１（ｂ）参照）により得られるものである。

なお、図１２（ａ）に示すように、露光スポットｂを同一の画像データで５回多重露光すると、図１２（ｂ）に示すように、露光スポットｂの光エネルギー分布は副走査方向から見て階段状となる。しかしながら、大きさが１０μｍである露光スポットａと比較すると、副走査方向における幅が狭い。
この後、図１３（ａ）に示すように、副走査方向へ５回多重露光していくと、図１３（ｂ）に示すように、副走査方向へ５μｍ離れた位置へドットが形成され、階段状の光エネルギー分布の幅は広がる。しかしながら、しかしながら、大きさが１０μｍである露光スポットａと比較すると、それほど広がりは大きくない。

本実施例においては、照明時間を露光時間よりも短くすることにより、主走査方向における光エネルギ分布の傾き（立ち上がり）を急峻にすることができる。
これにより、印刷版原版Ｐの感度変動、または照明光の光量変動が生じても、露光すべき画像の線幅または網点率が変動することなく、画像露光できる。このため、色ムラがなく、かつ色再現性が優れた印刷版を得ることができる。

本実施例においては、ステージ１２を移動しつつ多重走査露光を行うものを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、同じフラットベッドタイプのもので、ステージを主査方向と反対方向に移動させつつ、露光ヘッドを副走査方向に搬送しながら、多重画像露光するものでもよい。また、露光ヘッドを主走査・副走査方向に移動させて、多重画像露光する構成でもよい。いずれの構成においても、本発明の効果を得ることができる。
さらに、フラットベッドタイプ以外にも、アウタードラムタイプのものにも適用できる。この場合であっても、本発明の効果を得ることができる。

本発明は、基本的に以上のようなものである。以上、本発明の画像露光装置および画像露光方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。

本発明の実施例に係る画像露光装置を示す模式的斜視図である。 本実施例の画像露光装置の要部を示す模式的斜視図である。 （ａ）は本実施例の画像露光装置により露光された印刷版原版を示す平面図であり、（ｂ）は、本実施例の画像露光装置の露光ユニットにおける露光ヘッドの配置状態を示す模式図である。 本実施例の画像露光装置の露光ヘッドの構成を示す模式的側断面図である。 露光ヘッドのＭＭＡの構成の一部を示す模式的斜視図である。 （ａ）は、マイクロミラーがオン状態である＋α°に傾いた状態を示す模式的斜視図であり、（ｂ）は、マイクロミラーがオフ状態である−α°に傾いた状態を示す模式的斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ露光領域における露光ビームの露光スポットパターンと、主走査方向における露光スポットの関係を示す模式的平面図である。 傾斜配置された露光ヘッドのＭＭＡ（使用画素数を１００×１０２４）、および露光スポット形状を示す模式的平面図である。 （ａ）は横軸に時間をとってマイクロミラーの制御波形を示すタイミングチャートであり、（ｂ）は縦軸に相対光量をとり、横軸に時間をとって（ａ）のマイクロミラーに同期して制御される光源ユニットの出力波形を示すタイミングチャートである。 （ａ）は、従来の画像露光装置の主走査方向における露光状態を示す模式図であり、（ｂ）は、本実施例の画像露光装置の主走査方向における露光状態を示す模式図であり、（ｃ）は、横軸を光エネルギとし、縦軸を主走査方向として主走査方向における露光スポットの光エネルギ分布を示すグラフである。 （ａ）は、本実施例の画像露光装置による露光スポットを示す模式図であり、（ｂ）は、従来の画像露光装置の主走査方向における露光状態を示す模式図であり、（ｃ）は、本実施例の画像露光装置の主走査方向における露光状態を示す模式図であり、（ｄ）は、横軸を光エネルギとし、縦軸を主走査方向として主走査方向における露光スポットの光エネルギ分布を示すグラフである。 （ａ）は、本実施例の画像露光装置の副走査方向における多重露光状態を示す模式図であり、（ｂ）は、横軸を副走査方向とし、縦軸を光エネルギとして副走査方向における露光スポットの光エネルギ分布を示すグラフである。 （ａ）は、図１２（ａ）の次に副走査方向に露光された副走査方向における多重露光状態を示す模式図であり、（ｂ）は、横軸を副走査方向とし、縦軸を光エネルギとして副走査方向における露光スポットの光エネルギ分布を示すグラフである。 （ａ）は、従来の画像露光装置の主走査方向における露光状態を示す模式図であり、（ｂ）は、横軸を光エネルギとし、縦軸を主走査方向として主走査方向における露光スポットの光エネルギ分布を示すグラフである。 （ａ）は、従来の画像露光装置の副走査方向における多重露光状態を示す模式図であり、（ｂ）は、横軸を副走査方向とし、縦軸を光エネルギとして副走査方向における露光スポットの光エネルギ分布を示すグラフである。 （ａ）は、図１５（ａ）の次に副走査方向に露光された副走査方向における多重露光状態を示す模式図であり、（ｂ）は、横軸を副走査方向とし、縦軸を光エネルギとして従来の画像露光装置の副走査方向における露光スポットの光エネルギ分布を示すグラフである。 （ａ）は、縦軸に光エネルギをとり、横軸に時間をとって１画素に対応する露光スポット（１画素露光時間）の理想的な光エネルギ分布を示すグラフであり、（ｂ）は、縦軸に光エネルギをとり、横軸に時間をとって従来の画像露光装置による１画素に対応する露光スポット（１画素露光時間）における光エネルギ分布を示すグラフである。

符号の説明

１０ 画像露光装置
１２ ステージ
１４ 設置台
１６ 脚部
１８ ガイド
２０ ゲート
２６ 検知センサ
３０ 露光ユニット
３２ａ〜３２ｃ 露光ヘッド
２６ ロータリーエンコーダ
３０ 露光ヘッド
４０ ＭＭＡ
４２ ＳＲＡＭセル（メモリセル）
４４ マイクロミラー
５０ 光源ユニット
５２ バンドル状光ファイバ
５４ 制御部
６０、６２ レンズ系
６４ マイクロレンズアレイ
６６ アパーチャーアレイ
６８、７０ 結像光学系
Ａ 露光領域
Ｈ 副走査方向
Ｍ 主走査方向
Ｍｓ 移動方向
Ｐ 印刷版原版

Claims (7)

1. 画像信号に基づいて変調された光ビームを所定の露光時間照射して印刷版原版に所定の画像を走査露光する画像露光装置であって、
   前記印刷版原版に照射する光ビームを前記画像信号に基づいて所定の露光時間変調する２次元空間変調素子、および前記２次元空間変調素子に照明光を、前記露光時間よりも短い時間パルス状に照明する照明手段を備える露光手段と、
   前記露光手段と前記印刷版原版とを２次元的に相対的に移動させる移動手段とを有することを特徴とする画像露光装置。
2. 前記２次元空間変調素子は、前記照明手段により照明された照明光を変調し、前記光ビームとして前記印刷版原版に照射させる変調子が、第１の方向にｍ行、前記第１の方向に直交する第２の方向にｎ列、２次元的に複数配置されており、前記２次元空間変調素子は、前記第１の方向を前記移動手段により移動される走査方向に対して、１／ｍで表される角度θ（rad）傾けて配置されている請求項１に記載の画像露光装置。
3. さらに、前記各変調子に対応して設けられ、前記各変調子により得られた光ビームを縮径するレンズと、前記レンズにより縮径された光ビームを前記印刷版原版に結像させる結像光学系とを有する請求項２に記載の画像露光装置。
4. さらに、前記各レンズの前記光ビームの入射側の反対側に、それぞれアパーチャが配置されている請求項３に記載の画像露光装置。
5. 前記多重露光回数をＮとし、前記走査方向と直交する副走査方向における副走査画素分解能をｒとし、走査方向における変調された光ビームの間隔をＲとするとき、前記多重露光回数Ｎは、Ｎ＝ｍ／（Ｒ／ｒ）により規定される請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像露光装置。
6. 画像信号に基づいて変調された光ビームを所定の露光時間照射して印刷版原版に所定の画像を走査露光する画像露光方法であって、
   前記露光時間よりも短い時間パルス状に照明光を２次元空間変調素子に照明して、多重露光することを特徴とする画像露光方法。
7. 前記２次元空間変調素子は、照明手段により照明された照明光を変調し、前記光ビームとして前記印刷版原版に照射させる変調子が、第１の方向にｍ行、前記第１の方向に直交する第２の方向にｎ列、２次元的に複数配置されており、前記２次元空間変調素子は、前記第１の方向を走査方向に対して１／ｍで表される角度θ（rad）傾けて配置されている請求項６に記載の画像露光方法。
   

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