JP2010234625A - 露光装置および製版装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ファイバカップルド露光光源を利用したマルチビーム露光系において、所定の開口数よりも高い開口数の光ビームによって生じる発熱を抑えることができる露光装置および製版装置を提供する。
【解決手段】露光装置は、露光ヘッドから射出される光ビームにより記録媒体を走査露光して、記録媒体の表面に画像を彫刻する。露光ヘッドは、光ビームを射出する光源と、前記光源から射出される光ビームを前記記録媒体の表面又は表面近傍に結像する露光レンズと、露光レンズよりも光ビームの進行方向の上流側または下流側、もしくは、露光レンズの内部の少なくとも一箇所に、所定の開口数よりも高い開口数の光ビームの光路中に配設され、記録媒体の表面への画像の彫刻に影響を及ぼさないように、所定の開口数よりも高い開口数の光ビームの方向を変換する方向変換部材とを備える。
【選択図】図８

Description

本発明は、光ビームにより記録媒体を走査露光して、記録媒体の表面に所望の画像を彫刻する露光装置、および、この露光装置を用いて記録媒体上に画像を彫刻する製版装置に関するものである。

外周面に記録プレート（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、露光装置を用いて、記録プレートに彫刻（記録）すべき画像の画像データに応じたレーザビームを主走査方向と直交する副走査方向に走査させることにより、レーザビームで記録プレートを２次元的に走査露光し、製版するための２次元画像を記録プレートに彫刻（記録）する製版装置が知られている。

ところで、例えば、上記の記録プレートとしてフレキソ版を彫刻するためには、版上で数百Ｗ以上の照射パワーが必要となる。これを実現するために、高コストなＣＯ_２レーザやファイバレーザに代えて、低コストな高出力ファイバカップルドＬＤ（レーザダイオード）光源（以下、ＦＣ−ＬＤ光源という）を使用し、各々ＦＣ−ＬＤ光源に接続された複数の光ファイバを配列して構成されたマルチビーム露光系が提案されている。

ここで、例えば、１０ＷクラスのＦＣ−ＬＤ光源を使用する場合には、コア径がφ１０５μｍ程度の光ファイバを使用する必要がある。しかし、各々の光ファイバの先端から射出される、コア径がφ１０５μｍ程度のレーザビームを版上に絞る（結像させる）と集光角度（結像開口数）が大きくなり、露光レンズの高コスト化（収差補正のため）や精密彫刻の焦点深度が浅くなるという問題が生じる。

通常、これを避けるために、露光系内に開口部材を入れて不要な光をける（遮光する）ことが行われる。例えば、図１２に示すように、コリメータレンズ３２と結像レンズ３４との間に開口部材３５を配置したり、図１３に示すように、結像レンズ３４の枠体３６を開口部材として代用したりして、所定の開口数よりも高い開口数のレーザビームを遮光する。しかし、この場合には、開口部材３５や結像レンズ３４の枠体３６において、けられによる大量の発熱が生じるという問題が発生する。

従来、露光装置に関連する様々な技術が提案されている。

例えば、特許文献１には、レーザビームの発生源として、複数個の直接変調可能なダイオードポンピング式のファイバレーザを有し、ファイバレーザの出力端子が複数のトラックに並列配置されており、かつファイバレーザの出力端子から出射するレーザ照射線が、複数のトラックで互いに並列的に１つの被加工面に的中するように纏められたレーザ照射源が開示されている。

また、特許文献２には、複数の光射出部の配列方向が集光レンズの偏芯方向に直交又は略直交する方向となるように光射出手段及び集光レンズの配置状態を予め設定しておき、光射出手段及び集光レンズを一体的に回転させて、予め定められた走査方向に対する複数の光射出部の配列方向の傾斜角度を切り替えることにより複数の光射出部から射出した光による露光面における解像度を切り替える露光装置が開示されている。

特許文献３には、レーザビームで記録材料を走査することにより、記録材料の表面を彫刻して印刷版を製版する印刷版の製版装置であって、第１のビーム径を有するレーザビームを使用し、第１の画素ピッチで記録材料を照射して、第１の深度まで彫刻を行った後、第２のビーム径を有するレーザビームを使用し、第２の画素ピッチで記録材料を照射して第２の深度まで彫刻を行うものが開示されている。

特表２００２−５２４２６３号公報 特開２００４−２３３６６０号公報 特開２００６−９５９３１号公報

本発明の目的は、所定の開口数よりも高い開口数の光ビームによって生じる発熱を抑えることができる露光装置および製版装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、露光ヘッドから射出される光ビームにより記録媒体を走査露光して、前記記録媒体の表面に画像を彫刻する露光装置であって、
前記露光ヘッドは、
光ビームを射出する光源と、
前記光源から射出される光ビームを前記記録媒体の表面又は表面近傍に結像する露光レンズと、
前記露光レンズよりも前記光ビームの進行方向の上流側または下流側、もしくは、前記露光レンズの内部の少なくとも一箇所に、所定の開口数よりも高い開口数の光ビームの光路中に配設され、前記所定の開口数よりも高い開口数の光ビームが前記記録媒体の表面への画像の彫刻に影響を及ぼさないように、当該所定の開口数よりも高い開口数の光ビームの方向を変換する方向変換部材とを備えることを特徴とする露光装置を提供するものである。

ここで、前記方向変換部材は、前記光ビームの進行方向に前記所定の開口数よりも高い開口数の光ビームを屈折して方向を変換する屈折素子であることが好ましい。

また、前記屈折素子は、凹面を光ビームの進行方向の上流側に向けて配置された平凹レンズであり、該平凹レンズの中央部に、前記所定の開口数に対応した径の開口部が形成されていることが好ましい。

また、前記平凹レンズは、前記光ビームの進行方向に対して所定の角度で傾斜されていることが好ましい。

また、前記屈折素子は、凸面を光ビームの進行方向の上流側に向けて配置された平凸レンズであり、該平凸レンズの中央部に、前記所定の開口数に対応した径の開口部が形成されていることが好ましい。

また、前記方向変換部材は、前記所定の開口数よりも高い開口数の光ビームを回折して方向を変換する回折素子であることが好ましい。

また、前記回折素子は、ゾーンプレート、ホログラフィックレンズ、キノフォースレンズ、およびバイナリ光学素子のうちの１つであることが好ましい。

また、前記方向変換部材は、前記所定の開口数よりも高い開口数の光ビームを所定の角度で反射して方向を変換する反射部材であることが好ましい。

さらに、前記反射部材によって反射された光ビームを吸収する光吸収部材を備えていることが好ましい。

さらに、前記光吸収部材を冷却する冷却部材を備えていることが好ましい。

また、前記反射部材は前記露光レンズのレンズ鏡筒の内部に配置され、前記光吸収部材は前記露光レンズのレンズ鏡筒の外部に配置されていることが好ましい。

また、前記露光レンズのレンズ鏡筒の側壁には、前記反射部材によって反射された光ビームの射出口が形成され、該反射部材によって反射された光ビームは、前記光ビームの射出口を介して前記光吸収部材に入射されることが好ましい。

また、前記光ビームの射出口は、ＡＲコート付きの平面ガラスによって形成されていることが好ましい。

また、前記平面ガラスには、熱放射を遮断するコーティングが施されていることが好ましい。

また、前記光ビームの射出口は、前記反射部材によって反射された光ビームを集光して前記光吸収部材に入射するレンズによって形成されていることが好ましい。

また、前記レンズには、熱放射を遮断するコーティングが施されていることが好ましい。

また、前記光ビームの射出口には、エアカーテンが設けられていることが好ましい。

また、前記光源は、各々光ビームを射出する複数の光ファイバ端部が配列された、少なくとも１つの光ファイバ端部群であり、
前記露光レンズは、前記少なくとも１つの光ファイバ端部群から射出される複数の光ビームを前記記録媒体の表面又は表面近傍に結像することが好ましい。

また、本発明は、光ビームによって画像が彫刻される記録媒体が装着され、該記録媒体が主走査方向に移動するように回転駆動されるドラムと、上記のいずれかに記載の露光装置とを備え、
前記ドラムを主走査方向に回転すると共に、前記露光ヘッドから記録媒体に彫刻すべき画像の画像データに応じた光ビームを射出しつつ、該露光ヘッドを所定ピッチで主走査方向と直交する副走査方向に走査して、前記画像データに応じた画像を記録媒体に彫刻することを特徴とする製版装置を提供する。

本発明によれば、方向変換部材を用いて、所定の開口数よりも高い開口数の光ビームの角度を変えることにより、所定の開口数よりも高い開口数の光ビームによる発熱を大幅に低減することができる。

本発明に係る露光装置を備える製版装置の一実施形態を示す概略構成図（斜視図）である。 露光装置のファイバアレイ部及び光ファイバを示す斜視図である。 露光装置のファイバアレイ部の露光部を示す模式図である。 露光ヘッドの主要部と射出されたレーザビームとを示した模式図である。 光ファイバ端部の配置位置と走査線とを説明するため説明図である。 製版装置の制御系の構成を示すブロック図である。 露光装置によって画像記録を行う際の処理の流れを示すフローチャートである。 方向変換部材の配置とレーザビームとの関係を示した模式図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、方向変換部材として屈折素子を使用した場合のレーザビームの光路を示した模式図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、方向変換部材としてフレネルゾーンプレートを使用した場合のレーザビームの光路を示した模式図である。 方向変換部材として反射部材を使用した場合のレーザビームの光路を示した模式図である。 従来の露光装置の露光系の構成を示した模式図である。 従来の露光装置の露光系の構成を示した模式図である。

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の露光装置および製版装置を詳細に説明する。

まず、図１を参照して、本発明に係る露光装置（レーザ記録装置）１０を備える製版装置１１の構成について説明する。

図１に示す本実施形態の露光装置１０を備える製版装置１１は、外周面に記録プレートＦ（記録媒体）が装着されたドラム５０を主走査方向に回転させると共に、記録プレートＦに彫刻（記録）すべき画像の画像データに応じた複数のレーザビーム（光ビーム）を同時に射出しつつ、所定ピッチで露光ヘッド３０を主走査方向と直交する副走査方向に走査させることにより、２次元画像を記録プレートに高速に彫刻（記録）する。

図１に示すように、製版装置１１は、レーザビームによって画像が彫刻（記録）される記録プレートＦが装着され、且つ記録プレートＦが主走査方向に移動するように図１矢印Ｒ方向に回転駆動されるドラム５０と、露光装置１０と、を含んで構成されている。また、露光装置１０は、複数のレーザビームを生成する光源ユニット２０と、光源ユニット２０で生成された複数のレーザビームを記録プレートＦに露光する露光ヘッド３０と、露光ヘッド３０を副走査方向に沿って移動させる露光ヘッド移動部４０と、を含んで構成されている。

なお、ドラム５０の回転方向Ｒが主走査方向とされ、矢印Ｓで示すドラム５０の軸方向（長手方向）に沿って露光ヘッド３０が移動する方向（詳細は後述する）が副走査方向とされる。

光源ユニット２０には、各々光ファイバ２２Ａ、２２Ｂの一端部が個別にカップリングされたブロードエリア半導体レーザ（ＦＣ−ＬＤ光源）によって構成された各３２個の半導体レーザ２１Ａ，２１Ｂ（合計６４個）と、半導体レーザ２１Ａ，２１Ｂが表面に配置された光源基板２４Ａ，２４Ｂと、光源基板２４Ａ，２４Ｂの一端部に垂直に取り付けられると共にＳＣ型光コネクタ２５Ａ、２５Ｂのアダプタが複数（半導体レーザ２１Ａ，２１Ｂと同数）設けられたアダプタ基板２３Ａ，２３Ｂと、光源基板２４Ａ，２４Ｂの他端部に水平に取り付けられると共に記録プレートＦに彫刻（記録）する画像の画像データに応じて半導体レーザ２１Ａ，２１Ｂを駆動するＬＤドライバー回路２６（図６を参照）が設けられたＬＤドライバー基板２７Ａ，２７Ｂと、が備えられている。

各光ファイバ２２Ａ，２２Ｂの他端部には各々ＳＣ型光コネクタ２５Ａ、２５Ｂが設けられており（図２参照）、ＳＣ型光コネクタ２５Ａ、２５Ｂはアダプタ基板２３Ａ，２３Ｂに接続されている。したがって、各半導体レーザ２１Ａ，２１Ｂから射出されたレーザビームは、それぞれ光ファイバ２２Ａ、２２Ｂによってアダプタ基板２３Ａ，２３Ｂに接続されているＳＣ型光コネクタ２５Ａ、２５Ｂに伝送される。

また、ＬＤドライバー基板２７Ａ，２７Ｂに設けられているＬＤドライバー回路２６における半導体レーザ２１Ａ，２１Ｂの駆動用信号の出力端子は、半導体レーザ２１Ａ，２１Ｂに個別に接続されており、各半導体レーザ２１Ａ，２１ＢはＬＤドライバー回路２６によって各々個別に駆動が制御される。

一方、露光ヘッド３０には、複数の半導体レーザ２１Ａ，２１Ｂから射出された各レーザビームを取り纏めて射出するファイバアレイ部３００（図２参照）が備えられている。このファイバアレイ部３００には、各々アダプタ基板２３Ａ，２３Ｂに接続されたＳＣ型光コネクタ２５Ａ，２５Ｂに接続された複数の光ファイバ７０Ａ，７０Ｂによって、各半導体レーザ２１Ａ，２１Ｂから射出されたレーザビームが伝送される。

図３には、ファイバアレイ部３００の露光部２８０（図２参照）を図１に示す矢印Ａ方向に見た図が示されている。この図３に示すように、ファイバアレイ部３００の露光部２８０は、２枚の基台３０２Ａ、３０２Ｂを有している。基台３０２Ａ，３０２Ｂには各々片面に半導体レーザ２１Ａ，２１Ｂと同数、すなわち各々３２個のＶ字溝２８２Ａ，２８２Ｂが所定の間隔で隣接するように形成されている。そして、基台３０２Ａ、３０２Ｂは、Ｖ字溝２８２Ａ，２８２Ｂが対向するように配置されている。

基台３０２Ａの各Ｖ字溝２８２Ａには、光ファイバ７０Ａの他端部の光ファイバ端部７１Ａが１本ずつ嵌め込まれている。同様に基台３０２Ｂの各Ｖ字溝２８２Ｂに各光ファイバ７０Ｂの他端部の光ファイバ端部７１Ｂが１本ずつ嵌め込まれている。したがって、ファイバアレイ部３００の露光部２８０から、各半導体レーザ２１Ａ，２１Ｂから射出された複数、本実施形態では６４本（３２本×２）のレーザビームが同時に射出される。

すなわち、本実施形態のファイバアレイ部３００は、複数（本実施形態では３２本×２＝合計６４個）の光ファイバ端部７１Ａ、７１Ｂが所定方向に沿った直線状に配置されて構成された光ファイバ端部群３０１Ａ，３０１Ｂが、上記所定方向と直交する方向に平行に２列設けられて構成されている。

そして、図１及び図３に示すように、本実施形態に係る露光装置１０では、以上のように構成されたファイバアレイ部３００（露光ヘッド３０）が、上記所定方向が副走査方向に対して傾斜された状態とされている。また、図３と図５とに示すように、ファイバアレイ部３００を主走査方向に見たときに、副走査方向に光ファイバ端部群３０１Ａと光ファイバ端部群３０１Ｂとが重ならないで並ぶように配設されている。

図１に示すように、露光ヘッド３０には、ファイバアレイ部３００側より、コリメータレンズ３２、方向変換部材３３、及び結像レンズ３４が、順番に並んで配列されている。ここで、コリメータレンズ３２と結像レンズ３４は本発明の露光レンズ（結像手段）を構成する。

露光ヘッド移動部４０には、長手方向が副走査方向に沿うように配置されたボールネジ４１及び２本のレール４２が備えられており、ボールネジ４１を回転駆動する副走査モータ４３（図６も参照）を作動させることによってボールネジ４１上に配置された露光ヘッド３０をレール４２に案内された状態で副走査方向に移動させることができ、これによって副走査がなされる。また、ドラム５０は主走査モータ５１を作動させることによって、図１の矢印Ｒ方向に回転させることができ、これによって主走査がなされる。

なお、本実施形態では、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を光ファイバ２２Ａ，２２Ｂに適用している。具体的には、本実施形態においては、光ファイバ２２Ａ，２２Ｂのコア径がφ１０５μｍとされている。また、半導体レーザ２１Ａ，２１Ｂは最大出力が１０．０ｗのもの（６３９８−Ｌ４）を使用している。

図４に示すように、コリメータレンズ３２及び結像レンズ３４で構成される露光レンズによって、レーザビームは記録プレートＦの露光面（表面）ＦＡ又は露光面近傍に結像される（方向変換部材３３は図４では図示略）。なお、結像位置（集光位置）Ｐは、デフォーカスによるビームスポットのボケによる細線再現性等の劣化を考慮して、記録プレートの表面近傍にあることが望ましい。また、本実施形態においては、結像倍率は０．３３とされている。よって、スポット径は、光ファイバ端部７１Ａ，Ｂにおけるコア径がφ１０５μｍ（Ｒ１）の光ファイバ７０Ａ，Ｂ（光ファイバ端部群３０１Ａ，Ｂ）から射出されたレーザビームＬＡ，Ｂはφ３５μｍとされている。

また、図５に模式的に示すように、光ファイバ端部群３０１Ａと光ファイバ端部群３０１Ｂとを主走査方向に見たときに、光ファイバ端部７１Ａ，７１Ｂの間隔、すなわち走査線Ｋの間隔が１０．５８μｍ（解像度２４００ｄｐｉ）とされている。そして、光ファイバ端部群３０１Ａの端部の光ファイバ端部７１ＡＴの次に光ファイバ端部群３０１Ｂの端部の光ファイバ端部７１ＢＴが並ぶ構成とされている（図３も参照）。なお。図５では判りやすくするため、光ファイバ端部７１Ａ，７１Ｂの数を実際よりも少なく図示している。

次に、本発明の特徴部分である方向変換部材３３について説明する。

方向変換部材３３は、所定の結像開口数（つまり、露光レンズの結像開口数）または結像角度（以下、ＮＡという）よりも高いＮＡのレーザビームが記録プレートＦの表面への画像の彫刻に影響を及ぼさないように、つまり、光照射によって記録プレートＦの彫刻が始まる単位面積当たりの照射閾値エネルギーより下になるように、所定のＮＡよりも高いＮＡのレーザビームの方向を変換する。本実施形態の方向変換部材３３は、図８に示すように、コリメータレンズ３２と結像レンズ３４との間に配設されている（図１も参照）。

ここで、方向変換部材３３は、上記機能を実現するものであれば何ら制限されないが、屈折素子（平凹レンズ、平凸レンズ等）、回折素子（ゾーンプレート、ホログラフィックレンズ、キノフォームレンズ、バイナリ光学素子等）、反射部材（ミラー等）等を例示することができる。

以下、方向変換部材３３として、屈折素子３３ａを使用した場合を説明する。

図９（Ａ）〜（Ｃ）は、方向変換部材として屈折素子を使用した場合のレーザビームの光路を示した模式図である。同図（Ａ）〜（Ｃ）は、所定のＮＡよりも高いＮＡのレーザビームの角度を変えて、それぞれ、記録プレートＦの版内部に集光した場合、記録プレートＦの露光面ＦＡに集光した場合、集光位置をレーザビームＬの進行方向と直交する方向にずらして記録プレートＦの版内部に集光した場合を示す。

まず、同図（Ａ）に示す屈折素子３３ａは、円形状の平凹レンズの中央部に、所定のＮＡに対応した径の円形開口部（レンズのない領域）８２を形成して、ドーナツ状の平凹レンズ（レンズのある領域）８０ａとしたものである。屈折素子３３ａは、平凹レンズ８０ａの凹面をレーザビームＬの進行方向の上流側に向けて、コリメータレンズ３２と結像レンズ３４との間に配設されている。

所定のＮＡ以下のレーザビームは、屈折素子３３ａの開口部８２を通過して結像レンズ３４に入射され、結像レンズ３４により記録プレートＦの露光面ＦＡ近傍に結像される。一方、所定のＮＡよりも高いＮＡのレーザビームは、平凹レンズ８０ａによりビーム径が広くなる方向に屈折され、さらに、結像レンズ３４により記録プレートＦの版内部に集光される。

同図（Ｂ）に示す屈折素子３３ａは、円形状の平凸レンズの中央部に、所定のＮＡに対応した径の円形開口部（レンズのない領域）８２を形成し、ドーナツ状の平凸レンズ（レンズのある領域）８０ｂとしたものである。屈折素子３３ａは、平凸レンズ８０ｂの凸面をレーザビームＬの進行方向の上流側に向けて、コリメータレンズ３２と結像レンズ３４との間に配設されている。

所定のＮＡ以下のレーザビームの作用は同図（Ａ）の場合と同じである。一方、所定のＮＡよりも高いＮＡのレーザビームは、平凸レンズ８０ｂによりビーム径が狭くなる方向に屈折され、さらに、結像レンズ３４により記録プレートＦの露光面ＦＡに集光される。

同図（Ｃ）に示す屈折素子３３ａは、同図（Ａ）に示す屈折素子３３ａと同じ構成および作用のものであるが、平凹レンズ８０ａの凹面がレーザビームＬの進行方向に対して所定の角度で傾斜されている点で同図（Ａ）の場合とは異なっている。

所定のＮＡ以下のレーザビームの作用は同図（Ａ）の場合と同じである。また、所定のＮＡよりも高いＮＡのレーザビームの作用も同図（Ａ）の場合と同様であるが、所定のＮＡよりも高いＮＡのレーザビームは、平凹レンズ８０ａの傾斜角度に応じて、その進行方向と直交する方向にずれた状態で、結像レンズ３４により記録プレートＦの版内部に集光される。

上記のように、屈折素子３３ａを用いて、所定のＮＡよりも高いＮＡのレーザビームを屈折して角度を変えることにより、彫刻に影響を与えない程度に版上でぼかすことができ、照射パワーを低減することができる。また、開口部材を使用していないので、所定のＮＡよりも高いＮＡのレーザビームが開口部材によってけられて（遮光されて）発熱することはなく、照射パワーも弱いので発熱を大幅に低減することができる。

続いて、方向変換部材３３として、フレネルゾーンプレート３３ｂを使用した場合を説明する。

図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、方向変換部材としてフレネルゾーンプレートを使用した場合のレーザビームの光路を示した模式図である。同図（Ａ）〜（Ｃ）は、図９（Ａ）〜（Ｃ）と同じように、所定のＮＡよりも高いＮＡのレーザビームの角度を変えて、それぞれ、記録プレートＦの版内部に集光した場合、記録プレートＦの露光面ＦＡに集光した場合、集光位置をレーザビームＬの進行方向と直交する方向にずらして記録プレートＦの版内部に集光した場合を示す。

まず、図１０（Ａ）に示すフレネルゾーンプレート３３ｂは、基台８４の上に形成された円形状の平凹フレネルレンズ（平凹レンズの凹面がフレネルレンズとなるように分割したもの）の中央部に、所定のＮＡに対応した径の円形開口部（フレネルゾーンのない領域）８８を形成し、ドーナツ状の平凹フレネルレンズ（フレネルゾーンのある領域）８６ａとしたものである。フレネルゾーンプレート３３ｂは、平凹フレネルレンズ８６ａの凹面をレーザビームＬの進行方向の上流側に向けて、コリメータレンズ３２と結像レンズ３４との間に配設されている。

同図（Ｂ）に示すフレネルゾーンプレート３３ｂは、基台８４の上に形成された円形状の平凸フレネルレンズ（平凸レンズの凸面がフレネルレンズとなるように分割したもの）の中央部に、所定のＮＡに対応した径の円形開口部（フレネルゾーンのない領域）８８を形成し、ドーナツ状の平凸フレネルレンズ（フレネルゾーンのある領域）８６ｂとしたものである。フレネルゾーンプレート３３ｂは、平凸フレネルレンズ８６ｂの凸面をレーザビームＬの進行方向の上流側に向けて、コリメータレンズ３２と結像レンズ３４との間に配設されている。

同図（Ｃ）に示すフレネルゾーンプレート３３ｂは、基台８４の上に形成された円形状の平凹ライン型フレネルレンズ（一方向に延在する凹面を分割して並列配置したもの）の中央部に、所定のＮＡに対応した径の円形開口部（フレネルゾーンのない領域）８８を形成し、ドーナツ状の平凹ライン型フレネルレンズ（フレネルゾーンのある領域）８６ｃとしたものである。フレネルゾーンプレート３３ｂは、平凹ライン型フレネルレンズ８６ｃの凹面をレーザビームＬの進行方向の上流側に向けて、コリメータレンズ３２と結像レンズ３４との間に配設されている。

上記図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示すフレネルゾーンプレート３３ｂがレーザビームに与える作用および効果は、それぞれ、図９（Ａ）〜（Ｃ）に示す屈折素子３３ａの場合と同様である。つまり、両者は、異なる手段により同様の機能を実現したものである。

続いて、方向変換部材３３として、反射部材を使用した場合を説明する。

図１１は、方向変換部材として反射部材を使用した場合のレーザビームの光路を示した模式図である。同図に示す例では、方向変換部材３３として、所定のＮＡ以下のレーザビームを通過（例えば、開口部）ないし透過（例えば、ガラス、レンズ等）し、所定のＮＡよりも高いＮＡのレーザビームを反射する部分反射部材（例えば、ミラー）９０とともに、部分反射部材９０によって反射されたレーザビームを吸収する光吸収部材９２が配設されている。

部分反射部材９０は、反射面をレーザビームＬの進行方向の上流側に向けて、露光レンズのレンズ鏡筒９４内のコリメータレンズ３２と結像レンズ３４との間に、レンズの光軸（レーザビームＬの進行方向）に対して４５°の角度で設置されている。つまり、コリメータレンズ３２、部分反射部材９０、及び結像レンズ３４はこの順序でレンズ鏡筒９４内に配置されている。レンズ鏡筒９４の側壁には、ＡＲコート付きの平面ガラスによってレーザビームの射出口９６が形成されている。

光吸収部材９２は、レンズ鏡筒９４の外部に、部分反射部材９０によって反射されたレーザビームＬの進行方向に直交する角度で配置されている。また、光吸収部材９２の裏面には、光吸収部材９２を冷却する放熱フィン９８が取り付けられている。

所定のＮＡ以下のレーザビームは、部分反射部材９０を通過ないし透過して結像レンズ３４に入射され、結像レンズ３４により記録プレートＦの露光面ＦＡ近傍に結像される。一方、所定のＮＡよりも高いＮＡのレーザビームは、部分反射部材９０により、その進行方向に対して９０°の角度で反射され、レンズ鏡筒９４の側壁に形成されたレーザビームの射出口９６の平面ガラスを透過し、その外部に配置された放熱フィン９８付きの光吸収部材９２に入射され、吸収される。

上記の構成により、レーザビームがレンズ鏡筒９４内部に溜まることを防止し、効率よく、所定のＮＡよりも高いＮＡのレーザビームによる発熱を光吸収部材９２により吸収し、吸収したレーザビームによる熱を放熱フィン９８により放熱することができる。

なお、部分反射部材９０は、同様の機能を実現するものであれば、その構成は何ら限定されない。また、所定のＮＡよりも高いＮＡのレーザビームによる発熱を防止できるのであれば、部分反射部材９０を４５°以外の角度に配置してもよい。この場合、部分反射部材９０の傾斜角度に応じて、光吸収部材９２の配置箇所を適宜変更すればよい。また、部分反射部材９０の形状をレンズ状にしてもよい。

また、レーザビームの射出口９６において、平面ガラスの代わりに、レンズを用いてレーザビームを一箇所に集光する構成とすることにより、光吸収部材９２の設置スペースを小さくすることができる。また、レーザビームの射出口９６において、エアカーテンを用いて、放熱フィン９８により放熱した熱が露光レンズ側へ伝わらないようにしてもよいし、さらに、熱放射を遮断するコーティングを平面ガラスやレンズに施してもよい。

また、放熱フィン９８を使用して光吸収部材９２を放熱する例を挙げて説明したが、これに限定されず、例えば、水冷、空冷、ヒートパイプなど、どのような冷却手段（冷却部材）を用いて光吸収部材９２を冷却してもよい。

なお、方向変換部材３３は、露光レンズよりもレーザビームＬの進行方向の上流側（本実施形態では、コリメータレンズ３２よりも、レーザビームＬの進行方向の上流側）または下流側（本実施形態では、結像レンズ３４よりも、レーザビームＬの進行方向の下流側）、もしくは、露光レンズの内部（本実施形態では、コリメータレンズ３２と結像レンズ３４との間）の少なくとも一箇所に、所定のＮＡよりも高いＮＡのレーザビームの光路中に配設することができる。

また、露光レンズの構成は、コリメータレンズ３２と結像レンズ３４に限定されず、必要に応じて必要なレンズを必要な枚数使用することができる。

次に、本実施形態に係る露光装置１０を備える製版装置１１（図１参照）の制御系の構成について説明する。

図６に示すように、露光装置１０を備える製版装置１１の制御系は、画像データに応じて各半導体レーザ２１Ａ，２１Ｂを駆動するＬＤドライバー回路２６と、主走査モータ５１を駆動する主走査モータ駆動回路８１と、副走査モータ４３を駆動する副走査モータ駆動回路８２と、主走査モータ駆動回路８１及び副走査モータ駆動回路８２を制御する制御回路８０と、を備えている。制御回路８０には、記録プレートＦに彫刻（記録）する画像を示す画像データが供給される。

次に、以上のように構成された露光装置１０（図１参照）によって、記録プレートＦに彫刻（記録）する工程について説明する。なお、図７は、露光装置１０によって画像記録を行う際の処理の流れを示すフローチャートである。

まず、記録プレートＦに彫刻（記録）する画像の画像データを一時的に記憶する不図示の画像メモリから制御回路８０に転送する（ステップ１００）。制御回路８０は、転送されてきた画像データ、及び記録画像の予め定められた解像度を示す解像度データ等に基づいて調整された信号を、ＬＤドライバー回路２６、主走査モータ駆動回路８１、及び副走査モータ駆動回路８２に供給する。

次に、主走査モータ駆動回路８１は、制御回路８０から供給された信号に基づいて上記解像度データに応じた回転速度でドラム５０を図１矢印Ｒ方向に回転させるように主走査モータ５１を制御する（ステップ１０２）。

副走査モータ駆動回路８２は、上記解像度データに応じて副走査モータ４３による露光ヘッド３０の副走査方向に対する送り間隔を設定する（ステップ１０４）。

次いで、ＬＤドライバー回路２６は、画像データに応じて各半導体レーザ２１Ａ，２１Ｂの駆動を制御する（ステップ１０６）。

各半導体レーザ２１Ａ，２１Ｂから射出されたレーザビームは、光ファイバ２２Ａ，２２Ｂ、ＳＣ型光コネクタ２５Ａ、２５Ｂ、及び光ファイバ７０Ａ，７０Ｂを介してファイバアレイ部３００の光ファイバ端部７１Ａ，７１Ｂから射出され、図１と図４に示すように、コリメータレンズ３２によって略平行光束とされた後、方向変換部材３３によって光量が制限され、結像レンズ３４を介してドラム５０上の記録プレートＦの露光面ＦＡの近傍に結像される（集光される）。

この場合、記録プレートＦには、各半導体レーザ２１から射出されたレーザビームＬＡ，ＬＢに応じてビームスポットが形成される。これらのビームスポットにより、露光ヘッド３０が前述したステップ１０４で設定された送り間隔のピッチで副走査方向に送られると共に、前述したステップ１０２により開始されたドラム５０の回転によって、解像度が解像度データによって示される解像度となる２次元画像が、記録プレートＦ上に彫刻（形成）される（ステップ１０８）。

記録プレートＦ上への２次元画像の彫刻（記録）が終了すると、主走査モータ駆動回路８１は主走査モータ５１の回転駆動を停止し（ステップ１１０）、その後に本処理を終了する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、露光光源は半導体レーザに限定されず、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの他の光源を使用してもよい。つまり、レーザビームの代わりに各種光源から射出される光ビームを使用することができる。

また、光ファイバ端部群に含まれる光ファイバ端部の本数や配列形式は何ら限定されない。さらに、光ファイバ端部群は２つに限定されず、１つでもよいし、３つ以上の光ファイバ端部群を配列した構成であってもよい。

さらに、光ビームは複数（マルチビーム）に限定されず、単数（シングルビーム）でもよいし、光ファイバを使用した光源（ＦＣ−ＬＤ光源）を用いることも限定されず、光ファイバを使用しない光源にも適用可能である。

本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

１０ 露光装置（レーザ記録装置）
１１ 製版装置
２０ 光源ユニット
２１Ａ，２１Ｂ 半導体レーザ
２２Ａ、２２Ｂ 光ファイバ
２３Ａ，２３Ｂ アダプタ基板
２４Ａ，２４Ｂ 光源基板
２５Ａ、２５Ｂ ＳＣ型光コネクタ
２６ ＬＤドライバー回路
２７Ａ，２７Ｂ ＬＤドライバー基板
３０ 露光ヘッド
３２ コリメータレンズ
３３ 方向変換部材
３３ａ 屈折素子
３３ｂ フレネルゾーンプレート
３４ 結像レンズ
３５ 開口部材
３６ 枠体
４０ 露光ヘッド移動部
４１ ボールネジ
４２ レール
４３ 副走査モータ
５０ ドラム
５１ 主走査モータ
６９ コア径縮径部
７０Ａ，７０Ｂ 光ファイバ
７１Ａ、７１Ｂ 光ファイバ端部
７１ＡＴ、７１ＢＴ 光ファイバ端部
８０ａ 平凹レンズ
８０ｂ 平凸レンズ
８２、８８ 開口部
８４ 基台
８６ａ 平凹フレネルレンズ
８６ｂ 平凸フレネルレンズ
８６ｃ 平凹ライン型フレネルレンズ
９０ 部分反射部材（反射部材）
９２ 光吸収部材
９４ レンズ鏡筒
９６ レーザビームの射出口
９８ 放熱フィン
２８０ 露光部
２８２Ａ，２８２Ｂ Ｖ字溝
３００ ファイバアレイ部
３０１Ａ，３０１Ｂ 光ファイバ端部群
３０２Ａ、３０２Ｂ 基台
Ｆ 記録プレート（記録媒体）
ＦＡ 記録プレートＦの露光面（表面）
ＬＡ，ＬＢ レーザビーム
Ｐ 結像位置（集光位置）

Claims (19)

1. 露光ヘッドから射出される光ビームにより記録媒体を走査露光して、前記記録媒体の表面に画像を彫刻する露光装置であって、
   前記露光ヘッドは、
   光ビームを射出する光源と、
   前記光源から射出される光ビームを前記記録媒体の表面又は表面近傍に結像する露光レンズと、
   前記露光レンズよりも前記光ビームの進行方向の上流側または下流側、もしくは、前記露光レンズの内部の少なくとも一箇所に、所定の開口数よりも高い開口数の光ビームの光路中に配設され、前記所定の開口数よりも高い開口数の光ビームが前記記録媒体の表面への画像の彫刻に影響を及ぼさないように、当該所定の開口数よりも高い開口数の光ビームの方向を変換する方向変換部材とを備えることを特徴とする露光装置。
2. 前記方向変換部材は、前記光ビームの進行方向に前記所定の開口数よりも高い開口数の光ビームを屈折して方向を変換する屈折素子であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記屈折素子は、凹面を光ビームの進行方向の上流側に向けて配置された平凹レンズであり、該平凹レンズの中央部に、前記所定の開口数に対応した径の開口部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記平凹レンズは、前記光ビームの進行方向に対して所定の角度で傾斜されていることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
5. 前記屈折素子は、凸面を光ビームの進行方向の上流側に向けて配置された平凸レンズであり、該平凸レンズの中央部に、前記所定の開口数に対応した径の開口部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
6. 前記方向変換部材は、前記所定の開口数よりも高い開口数の光ビームを回折して方向を変換する回折素子であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
7. 前記回折素子は、ゾーンプレート、ホログラフィックレンズ、キノフォースレンズ、およびバイナリ光学素子のうちの１つであることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
8. 前記方向変換部材は、前記所定の開口数よりも高い開口数の光ビームを所定の角度で反射して方向を変換する反射部材であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
9. さらに、前記反射部材によって反射された光ビームを吸収する光吸収部材を備えていることを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
10. さらに、前記光吸収部材を冷却する冷却部材を備えていることを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
11. 前記反射部材は前記露光レンズのレンズ鏡筒の内部に配置され、前記光吸収部材は前記露光レンズのレンズ鏡筒の外部に配置されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の露光装置。
12. 前記露光レンズのレンズ鏡筒の側壁には、前記反射部材によって反射された光ビームの射出口が形成され、該反射部材によって反射された光ビームは、前記光ビームの射出口を介して前記光吸収部材に入射されることを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
13. 前記光ビームの射出口は、ＡＲコート付きの平面ガラスによって形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
14. 前記平面ガラスには、熱放射を遮断するコーティングが施されていることを特徴とする請求項１３に記載の露光装置。
15. 前記光ビームの射出口は、前記反射部材によって反射された光ビームを集光して前記光吸収部材に入射するレンズによって形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
16. 前記レンズには、熱放射を遮断するコーティングが施されていることを特徴とする請求項１５に記載の露光装置。
17. 前記光ビームの射出口には、エアカーテンが設けられていることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれかに記載の露光装置。
18. 前記光源は、各々光ビームを射出する複数の光ファイバ端部が配列された、少なくとも１つの光ファイバ端部群であり、
    前記露光レンズは、前記少なくとも１つの光ファイバ端部群から射出される複数の光ビームを前記記録媒体の表面又は表面近傍に結像することを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の露光装置。
19. 光ビームによって画像が彫刻される記録媒体が装着され、該記録媒体が主走査方向に移動するように回転駆動されるドラムと、請求項１〜１８のいずれかに記載の露光装置とを備え、
    前記ドラムを主走査方向に回転すると共に、前記露光ヘッドから記録媒体に彫刻すべき画像の画像データに応じた光ビームを射出しつつ、該露光ヘッドを所定ピッチで主走査方向と直交する副走査方向に走査して、前記画像データに応じた画像を記録媒体に彫刻することを特徴とする製版装置。

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