JP3255825B2 - 画像データ露光用レーザ又はレーザアレイを備えた光変調器 - Google Patents

画像データ露光用レーザ又はレーザアレイを備えた光変調器

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は画像を現像することので
きる印刷装置に関わり、詳しくは、レーザ又はレーザア
レイ、光照射手段、透過型又は反射型変調器、および、
結像レンズおよびフィルム平面を備えた印刷装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術、および、発明が解決しようとする課題】
一般にレーザプリンターでは、レーザからの放射が進路
決定 (shape) されてフィルム面上に結像され、所要の
スポットサイズが生じせしめられる。このスポットは、
「画素（ピクセル）」と呼ばれる画像の最小要素を形成
するものである。前記レーザ放射は、正しい画像濃度を
生ずるように、各画素毎に画像的形態(imagewise fashi
on) で変調される。前記レーザスポットは、二次元画像
を生成するようライン方向およびページに方向に走査さ
れる。連続波（CW）タイプガスレーザまたは半導体レー
ザを用いる場合には、音響光学型または電気光学型の外
設の変調器が好ましく、半導体ダイオードレーザでは、
該レーザへの入力電流値を変化させることでレーザ放射
が変調される。ハロゲン化銀、光電半導体等の高感度媒
体を用いるプリンタでは、回転多面鏡、ガルバノミラー
(galvanometer)、またはホロゴナル回折部材 (hologon
al diffractive element) によって前記レーザビームを
前記ライン方向に走査することにより高処理能力が得ら
れ、「フライング・スポット」プリンタと称される。レ
ーザ熱転写プリンタのような低感度媒体プリンタのため
には、より高出力のレーザが用いられ、前記レーザビー
ムをライン方向およびページ方向の双方に低速で走査す
ることにより０.５ J/cm2オーダの露光要求熱量が満た
される。これを達成する一つの方法は、プリンタを「旋
盤 (lathe) 」の如く形成することである。それによ
り、前記フィルムを保持する回転ドラムによってライン
方向の走査がなされ、かつ前記レーザ又はドラムを回転
軸に沿った方向に移動させることによるページ方向の走
査がなされる。高処理能力のためにはより高いパワーレ
ベルが要求されるが、単一レーザ技術では満たされな
い。従って、前記フィルム面に多数のスポットを形成す
るためには分離した多数のレーザを集結させる。処理能
力向上のため多数の画素が一斉に書き込みされる。本出
願人による特許 No. 4,911,526 には、光ファィバに連
結された多数の分離したレーザを用いるプリンタの構成
が示唆されている。しかし、分離したレーザはコストが
掛かり、かつ光ファイバと結合することによる効率低下
が生ずるため、このマルチレーザの基本コンセプトを改
善する余地がある。その改善とは、すなわち一体構造の
レーザ・アレイを用いるものである。このアレイを形成
する素子は前記フィルム上に直接結像され多数のスポッ
トを生ずる。アレイの素子は個々に変調されて画素濃度
を得る。かかる装置の構成は本出願人による特許 No.
4,804,975 に示唆されている。しかし、かかる装置で
は、素子が個々に変調されるようにするアレイの組み立
てが複雑であり、また、各素子に対する高電流入力をか
なりの速度で変調する必要がある、といった問題があ
る。電流駆動による電子機器は高額かつ複雑となる。各
素子のレーザ出力容量を高めると熱的、電気的な漏洩に
影響を受けやすくなり、画像の欠陥 (image artifacts)
を生ずる。熱的および電気的な漏洩をなくすことは困難
でかつコストが掛かる。アレイはその部材の一つに欠陥
があっても役に立たない。これらの部材の平坦度および
正確な相互形状は、安価な光学システムを使用する上で
も、また欠陥のない画像を得るためにも重要である。
【０００３】米国特許 No. 5,132,723 には光弁を用い
て露光を制御する装置および方法が記載されている。こ
の光弁はある物体例えば感光性材料からなるシート上に
結像され、その画像が、前記物体または前記画像を移動
することにより前記物体に沿って走査される。かかる構
成により、露光の修正及び／又は無効位置 (deadsites)
の補償がなされる。しかしながら、このような手段に
よる場合、データの総合処理能力は確実に低下し、しか
も、アレイの個々の位置ごとに露光を補正・調整するた
めに複雑で個別的な較正操作が必要である。
【０００４】米国特許 No. 5,049,901 は、アーク灯の
如き広領域光源を用いて、好ましくは可変形ミラー (de
formable mirror) タイプの二次元光弁に像を形成する
光変調器に関したものである。この光弁は感光性材料上
に結像され、その画像が前記感光性材料に沿って走査さ
れる。前記光源は広スペクトル光源 (broad spectrumso
urce) であるため、前記光弁はしま (fringes) の近く
でエネルギを吸収し、該光弁の作動温度を上昇させるこ
ととなる。前記媒体の前記光源バンド（帯域）での吸収
バンドエネルギは限定されているので書き込みには用い
られるであろうが、そのエネルギの相当の部分は前記光
弁により吸収されるであろう。好ましい方法で操作する
には、光源内の利用可能なエネルギの略全量を書き込み
目的に使用し、装置および周囲の温度を上昇させないこ
とが必要である。
【０００５】米国特許 No. 5,208,818 には、平坦な基
板上にデータパターンを記録するためのレーザシステム
が記載されている。動波管タイプ・エクサイマーレーザ
(waveguide-type excimer laser) と共に可変形ミラー
空間光変調が用いられ、各レーザパルスを持った多量の
データビットを記録する。これは、紫外線パルス化エク
サイマーレーザ (ultraviolet pulsed excimer laser)
で、石英基板上に薄く剥離可能に設けられたコーティン
グを有した媒体を用いる。このパルス化レーザによる多
重露光が変調器において用いられ、該変調器の平均出力
密度(avarage power density) が減じられる。このよう
な装置は、フォトレジストを用いた回路基板の製造にお
いての使用が認められる。この技術に対して、本発明
は、画像を記録するための熱伝達あるいは感熱色材の除
去に定常波 (CW) 源を用いるものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段、およびその作用】本発明
は、上記問題を解消する解決手段を提供するものであ
る。レーザ又はレーザアレイが照射源として使用され
る。反射型または透過型変調器が全レーザ素子からの光
によって均一に照射される。そして、該変調器の素子が
前記光ビームを画像要素に分解する。変調器の各素子は
実質的に結像され、フィルム面上に複数の所要サイズの
スポットを形成する。この変調器は、素子の密度を変え
たリニアタイプ、あるいはエリアタイプのものとするこ
とができる。変調器の例としては、ＰＬＺＴ、液晶、屈
折可変形ミラーおよびエラストマ、等が挙げられる。各
変調素子の変調特性によって画像の画素濃度が得られ
る。
【０００７】本発明の目的は、個々にアドレスで呼び出
し可能な高出力ダイオードレーザアレイの制限に関する
問題を解決することである。本発明では、画像画素情報
は、レーザからでなく変調器より生ずるものとなる。前
記レーザアレイは、均一高出力照射源として作用する。
全ての素子が一つの供給電力により作動し、ＣＷ（連続
波）レベルの出力源となる。このことは特にレーザ熱転
写プリントに用いられるときに有効である。単一の素子
でそのような高出力を得ることは不可能だからである。
【０００８】本発明は、画像データを露光するための光
変調および露光装置を提供するものである。この装置
は、レーザ光源と、感光性材料と、光変調素子列を持っ
たリニア光変調器と、を備えている。該装置はまた、前
記リニア光変調器を前記レーザ光源により照射するため
の手段を備えている。該装置はまた、前記リニア光変調
器を前記感光性材料上に結像する手段と、前記光変調器
の画像と前記感光性材料との間に、前記光変調素子列の
方向と実質的に直角となる方向の相対的な動きを、一度
に画像データの１ラインずつ生じせしめる手段と、前記
感光性材料上に結像されるべきデータを、前記光変調素
子列に一度に１ライン転送する手段と、を有している。
該装置はまた、前記光変調器の画像と前記感光性材料と
の間に、前記光変調素子列の方向と鋭角を成す方向の相
対的な動きを生じせしめる手段と、前記感光性材料上に
結像すべきデータを、前記光変調素子列に一度に１ライ
ン転送する手段と、を有している。
【０００９】本発明はさらに、レーザダイオードアレイ
からの画像データに応答して、光を感光性材料上に変調
する装置を提供するものである。該装置は、光変調素子
列を有した光変調器と、前記光変調器を照射するように
設けられたレーザダイオードアレイと、前記光変調器か
らの光を遮る位置に設けられた感光性材料とを備えてい
る。レンズ集合体が前記レーザダイオードアレイからの
光を前記光変調器に焦点させ、該光変調器からの光を前
記感光性材料に指向させる。また、前記光素子の作動を
制御するため前記光変調器に結合された制御回路構成要
素と、画像の単一ライン分の画像データを前記光変調素
子列に入力する手段と、が設けられている。
【００１０】
【実施例】本発明のその他の特徴および優位点は、添付
の図面を参照して説明される下記の好ましい実施例によ
り明かとされる。図１は、本発明に係る記録装置の好ま
しい実施例による、特に画像を生成するのに用いられる
構成部材の概略斜視図；図２は、本発明の他の好ましい
実施例による構成部材の概略斜視図；図３は、本発明の
好ましい実施例を示す斜視図；図４は、図３の実施例に
よる装置を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は立面
図；である。
【００１１】以下、本発明について添付の図面を参照し
て詳細に説明する。図面において、説明の簡略化のた
め、同一構成要素には同一符号を付してある。
【００１２】図１は本発明の好ましい実施例の一つを示
している。複数のダイオードレーザＳ１，Ｓ２，Ｓ３，
Ｓ４，……，Ｓ１０がレーザアレイ１０を形成してい
る。このアレイの素子 (element) は、共通の供給電源
（図示せず）を用いて、ＣＷ（連続波）方式により一斉
に作動される。ＣＷレーザを用い、かつ、レーザの変調
操作を非個別的に行なうことで、これらの装置一般に用
いられている種々の形態を採ることのできる電源供給源
および熱散逸機構を簡素化できる。
【００１３】前記アレイ１０の全素子が、特定サイズの
ラインまたはエリアを特定の平面上に照射する。図１に
示す前記照射光学装置は、該変調器上に所要のライン照
射またはエリア照射を達成すべく、周知の不連続素子か
ら二値的光学素子又はそれらの組み合わせまで、種々の
形態を採り得る。特に図１に示す実施例では、レンズレ
ット (lenslet) １２のアレイが前記レーザアレイ１０
の前方に配設されており、前記レーザアレイ１０の前記
各レーザダイオードＳ１〜Ｓ１０からの光がそれぞれ対
応したレンズレット１２を通過する。前記レンズレット
アレイ１２は、その配列方向に倍率を有し、配列交差方
向には実質的に倍率を有していない。前記各光ビームを
変調器１６上に焦点させるために視野レンズ１４が用い
られる。図１は、変調器アレイ１６に配列された複数の
素子を有した透過タイプの変調器アレイ１６を用いたも
のを示している。リニアアレイが図１には示されてお
り、全プリントライン、又はプリントラインの或る部分
のみ、あるいはエリア、あるいはその組合せとすること
ができる。前記変調器アレイ１６の素子は画像の個々の
画素を形成するものである。前記ダイオードアレイはレ
ーザバーの形態をとることも可能である。変調器として
は、そのものを介して送出される光を変調するものであ
ればよく、ＰＬＺＴ、液晶タイプ、電気光学、音響光学
タイプ、磁気光学タイプ、強誘電体タイプ、その他が挙
げられる。各素子のサイズおよび形状は、その変調器の
特性、画像特性、および所要の変調速度によって決定さ
れる。前記変調器アレイ１６の素子を通過した光ビーム
は結像光学手段１８によってフィルム面２０上に結像さ
れる。前記素子は、アナモルフィック（ゆがみ形）光学
手段１４，１８を用い、前記フィルム２０における前記
光ビームのスポットサイズ要件に応じてそれぞれ拡大ま
たは縮小される。画像光学系の適宜な選択と、前記素子
を前記変調器アレイ１６において適正に整形することに
より、前記スポットのサイズとピッチの双方を制御する
ことができる。前記変調器内の素子は個々に変調可能
で、各画素に対して適正な画像濃度を提供する。
【００１４】図２は本発明の第二実施例を示すものであ
る。ここでは反射形変調器アレイ２２が用いられてい
る。画像に画素を発生させる機構は、光が透過されず前
記変調器アレイ２２内の各素子から反射される点を除い
て上記第一実施例で説明したものと同様である。かかる
反射形変調器としては例えば、ＰＬＺＴ、液晶、光弁、
Ａ−０、及びＥ−０タイプのものが挙げられる。ここに
おいても、変調速度は、前記変調器アレイ２２の特性に
より調整される。画素のサイズおよび濃度は、アレイ形
状および結像光学手段２４に従う。
【００１５】特殊な反射形変調器アレイ２２は、可変形
ミラー、反射ミラー、格子、エラストマ他、に基づいて
いる。可変形ミラーは、例えばテキサス・インスタルメ
ント社 (Texas Instrument, Inc.) により製造されてい
る。この場合、前記変調器アレイ２２は、リニアアレイ
に形成されたミラーの連続体あるいはミラー状装置の形
状をとっている。この変調器アレイ２２全体は照射光学
手段２６により均一に照射され、該変調器アレイ２２内
の各ミラーが、フィルム面２８上に結像される一つの画
素を形成する。画素アドレス電極に通電されると静電力
により各ミラー部材が反射または変形し、光の反射方向
が変化する。反射された光はストップ３０によって捕獲
され、前記フィルム面２８に至ることが阻止される。通
常状態では、反射光は前記ストップ３０に向かい、前記
フィルム面２８には至らない。画素露光が必要な場合に
は、対応したミラー素子が所要時間回転または変形さ
れ、前記フィルムを前記フィルム面２８で露光し、その
後、通常の非露光状態まで戻る。画像のグレーレベル
は、各画素の露光時間を調整することにより得られる。
これは、前記ダイオードレーザ装置のパルス幅変調に相
当し、その応答時間は該装置の特性に依存する。前記ミ
ラーを部分的に変形または回転させるのみで、振幅変調
に相当する変調が達成される場合もある。この方法で
は、光の一部のみが前記フィルム面２８に届く。前記グ
レーレベルは、前記フィルム面に至る光の一部のみを制
御することによって得られる。同様な形式の作動機構が
格子、エラストマ、およびその他の装置も適用できる。
適正な波長のために前記ミラー表面を適正にコーティン
グすることにより、高い反射率が得られる。
【００１６】変調アレイ２２の変調素子の形態により、
素子のリニア変調アレイを用いればライン全体またはラ
インの幾つかの画素を書き込みすることができ、あるい
はまた、変調器素子のエリアアレイを用いれば画像の全
エリアまたは部分を書き込みすることができる。
【００１７】本発明のその他の特徴は、該変調器のいく
つかの素子を結合させることにより、すなわちそれら素
子に同じ画素データを与えることにより、画像の分解能
を電子的に拡大・縮小 (zoom) できることである。効果
的にも、この方法で、同じ光学的構造を用いて、より大
きな画素サイズを得ることができる。変調操作を前記レ
ーザから変調器アレイにシフトすることにより、低レベ
ルの電圧および電流をコントロールして容易に高速作動
が得られ、しかも熱的、電気的な漏れを生ずることもな
い。また、レーザの何れかの素子が故障した場合にも、
別のレーザの素子への電流を適当に増大させることによ
って、全体の照射強度を維持できる。
【００１８】図３は、好ましい実施例の概略構成を示す
斜視図で、さらに詳細な例を提供するものである。
【００１９】図４は図３に示した装置構成の立面図およ
び平面図である。ダイオードレーザバー４０が１２個の
エミッタを備えている。これらのエミッタは、アレイ方
向に２００ミクロン、アレイ交差する方向に１ミクロン
を有し、８００ミクロンのピッチで配列されている。前
記ダイオードアレイから約１mm 離れてロッドレンズ４
２が設けられており、該ロッドレンズが、前記レーザの
前記アレイ交差方向からの光を集める。円筒形のレンズ
レットアレイ４４は、レーザ放射を平行にする。このレ
ンズレットアレイ４４は前記レーザアレイから約５mm
の位置に設けられている。視野複合用レンズ (field co
mbiner lens) ４６が用いられ、前記レーザアレイの前
記全エミッタからの光が結合される。変調器４８は、前
記レンズレットアレイ４４から約２５０mm の位置に設
けられおり、約１２０のチャンネルを備え持っている。
この変調器４８の全体のサイズは約１０mm で、該変調
器の各素子のサイズはそれぞれ８０ミクロン×４０ミク
ロンである。印刷レンズ５４と組み合わされた視野レン
ズ５０が変調器４８の画像をフィルム面５６上に供給
し、書き込みスポットを生成する。縮小率は１６倍で、
前記スポットの開口数(NA: numerical aperture) は０.
３２である。前記スポットのサイズは約５ミクロン×
２.５ミクロンである。前記変調器の各素子は画像的形
態 (imagewisefashion) で変調され、所要の画像を発生
する。
【００２０】以上、本発明を好ましい実施例を参照して
詳細に説明したが、本発明の精神および技術範囲内で種
々の変形と改良が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る記録装置の好ましい実施例によ
る、特に画像を生成するのに用いられる構成部材の概略
斜視図である。
【図２】本発明の他の好ましい実施例による構成部材の
概略斜視図である。
【図３】本発明の好ましい実施例を示す斜視図である。
【図４】図３の実施例による装置を示すもので、（ａ）
は平面図、（ｂ）は立面図である。
【符号の説明】
１０ レーザ源 １６，４８ リニア光変調器 １８，５０，５４ 結像手段

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 画像データを感光性材料上に露光するた
    めの複数のレーザ源（１０）を持った光変調および露光
    装置であって、 前記複数のレーザ源は同時に作動するものであり、 個々のレンズレットが前記複数のレーザ源の個々の光源
    からの光ビームを受光するよう構成されたレンズレット
    （１２，４４）のアレイと； 光変調素子の列を備え、前記アレイを構成する各レンズ
    レットからの光ビームが前記光変調素子の全てを照射す
    るように配設された光変調器（１６，４８）と； 前記レンズレット（１２）からの光ビームを、前記複数
    の光変調素子上で合焦させる視野レンズと； 前記複数の光変調素子を前記感光性材料上に結像させる
    手段（１８，５０，５４）と； を備えることを特徴とする光変調および露光装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の光変調および露光装置に
    おいて、前記光変調器の画像と前記感光性材料との間
    に、前記光変調素子列の方向と実質的に直角となる方向
    の相対的な動きを、一度に画像データの１ラインずつ生
    じせしめる手段と；前記感光性材料上に結像すべきデー
    タを、前記光変調素子列に一度に１ライン転送する手段
    と；を有していることを特徴とする光変調および露光装
    置。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の光変調および露光装置に
    おいて、前記光変調器の画像と前記感光性材料との間
    に、前記光変調素子列の方向と鋭角を成す方向の相対的
    な動きを生じせしめる手段と；前記感光性材料上に結像
    すべきデータを、前記光変調素子列に一度に１ライン転
    送する手段と；を有していることを特徴とする光変調お
    よび露光装置。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の光変調および露光装置に
    おいて、複数のレンズレットが設けられ、該レンズレッ
    トが、対応したレーザ光源からの各光ビームの方向を定
    めることを特徴とする光変調および露光装置。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の光変調および露光装置に
    おいて、前記光変調器が、電気的に制御される変形可能
    な複数のミラーの列であることを特徴とする光変調およ
    び露光装置。
  6. 【請求項６】 請求項１記載の光変調および露光装置に
    おいて、前記光変調器の結像は、データによって作動さ
    れた変形可能なミラーのみが前記感光性材料に光を至ら
    しめるようなされることを特徴とする光変調および露光
    装置。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の光変調および露光装置に
    おいて、前記光変調器が液晶式のものであることを特徴
    とする光変調および露光装置。
  8. 【請求項８】 請求項１記載の光変調および露光装置に
    おいて、前記光変調器が磁気光学式のものであることを
    特徴とする光変調および露光装置。
  9. 【請求項９】 請求項１記載の光変調および露光装置に
    おいて、前記光変調器が強誘電体式のものであることを
    特徴とする光変調および露光装置。
  10. 【請求項１０】 請求項１記載の光変調および露光装置
    において、前記光変調器が二次元光変調器であることを
    特徴とする光変調および露光装置。
  11. 【請求項１１】 複数のレーザ源からなるレーザダイオ
    ードアレイからの光を画像データに応じて感光性材料上
    に変調する装置であって、 ａ）個々のレンズレットが前記複数のレーザ源の個々の
    光源からの光ビームを受光するように構成されたレンズ
    レットのアレイと、 ｂ ）光変調素子の列を備え、前記アレイを構成する各レ
    ンズレットからの光ビームが前記光変調素子の全てを照
    射するように配設された光変調器と、 ｃ）前記レーザダイオードアレイからの光を前記光変調
    器上に合焦させる第一のレンズアッセンブリと、 ｄ）前記光変調器からの光を前記感光性材料上に向ける
    第二のレンズアッセンブリと、 ｅ）前記複数の光変調素子の作動を制御すべく前記光変
    調器に接続された制御回路と、 ｆ）画像データを光変調素子列内にインプットして画像
    内の単一ラインを表示する手段と、 を備えて成る光変調装置。
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