JP3522133B2 - 露光記録装置 - Google Patents

露光記録装置

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JP3522133B2
JP3522133B2 JP34393098A JP34393098A JP3522133B2 JP 3522133 B2 JP3522133 B2 JP 3522133B2 JP 34393098 A JP34393098 A JP 34393098A JP 34393098 A JP34393098 A JP 34393098A JP 3522133 B2 JP3522133 B2 JP 3522133B2
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diffracted light
exposure
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佳三 橋本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、印刷に用いられ
る被露光体、例えば、刷版、刷版形成用のフィルム、無
版印刷用の感光ドラム等を露光して画像等を記録する露
光記録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置製造技術を利用して、溝の深
さを変更することができる回折格子を基板上に形成する
技術が開発されている。このような回折格子では溝の深
さを変更することにより回折光の強度が変化するため、
光のスイッチング素子として印刷装置への利用が提案さ
れている。
【0003】回折格子型の変調素子を光のスイッチング
素子として利用した印刷装置の例としては、特開平9−
174933号公報、特開平9−185226号公報、
特開平9−222575号公報が挙げられる。これらの
印刷装置では、いずれも光源からの光を回折格子型の変
調素子の配列に入射させ、変調素子からの1次回折光を
感光体ドラムへと導いて印刷を行う。
【0004】すなわち、変調素子のそれぞれを1次回折
光の強度が強くなる状態と1次回折光の強度が0となる
状態との間で制御することにより、各変調素子に対応す
る感光体ドラム上の領域に光が照射されるか否かを制御
し、感光体ドラム上に所望の潜像を形成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、回折格
子型の変調素子の配列に光を照射し、1次回折光の強度
を変化させて高精細な印刷のための露光用信号光を発生
するという技術が提案されている。しかし、1次回折光
は入射光のおよそ40%程度の強度しかなく、光量を必
要とする光学ヘッドには不向きである。
【0006】もちろん、±1次回折光の双方を利用し
て、光の利用効率を80%程度までに向上することも考
えられるが、この場合は、像面側の開口数が大きくなっ
てしまい結像の際の焦点深度が浅くなってしまう。ま
た、結像光学系のレンズ設計も困難となる。
【0007】そこで、この発明は上記課題に鑑みなされ
たものであり、回折格子型の変調素子を光のスイッチン
グ素子として利用する露光記録装置(印刷装置内部に設
けられる露光記録装置も含む)において、簡単な光学系
で光の利用効率を向上することを目的としている。
【0008】請求項1の発明は、刷版を直接に露光する
露光記録装置であって、光を出射する光源と、第1の格
子要素と前記第1の格子要素と同数の第2の格子要素と
からなる複数の格子要素を有し、前記第1および第2の
格子要素が交互に配列して構成され、前記第1の格子要
素を可動させることにより0次回折光の強度が強くなる
第1の状態と奇数次回折光の強度が強くなる第2の状態
との間で切り替え可能な回折格子型の変調素子を、前記
格子要素が配列する方向に複数配列してなる変調部と、
前記光源からの光を前記格子要素の配列方向に対して垂
直な方向から前記変調素子に入射させる照明光学系と、
前記第1の状態の前記変調素子からの0次回折光を刷版
が配置される露光位置へと導き、前記第2の状態の前記
変調素子からの奇数次回折光を前記露光位置に対して遮
光する結像光学系と、を備え、前記変調部においては、
隣り合う前記変調素子を通じて前記第1の格子要素と前
記第2の格子要素とが交互に配列し、かつ前記格子要素
同士の間隔が一定であるように前記変調素子が配置され
ており、前記結像光学系は、前記変調素子から前記露光
位置へと向かう光路上に配置されたレンズと、前記レン
ズの後側焦点位置に配置されたアパーチャ板と、を有す
ることを特徴とする。
【0009】請求項の発明は、請求項1に記載の露光
記録装置であって、
【0010】
【数4】
【0011】で示される条件が満たされることを特徴と
する露光記録装置。 ただし、 λは、前記光源からの前記
光の波長、 Δは、前記格子要素の配列方向における前記
変調素子の幅、 pは、前記格子要素の配列における格子
ピッチ、 NAは、前記変調素子における前記格子要素の
配列方向についての前記照明光学系の開口数、である。
【0012】請求項の発明は、請求項1または請求項
2に記載の露光記録装置であって、前記レンズが、焦点
距離がfであるftanθレンズであり、前記格子要素の
配列方向に関する前記アパーチャ板の開口幅が、
【0013】
【数5】
【0014】で示されることを特徴とする。
【0015】請求項の発明は、請求項1ないし請求項
のいずれかに記載の露光記録装置であって、前記レン
ズが、前側焦点位置に前記変調素子が配置されるフーリ
エ変換レンズであり、前側焦点位置に前記アパーチャ板
が配置され、後側焦点位置が前記露光位置となる逆フー
リエ変換レンズをさらに備えることを特徴とする。
【0016】請求項の発明は、請求項に記載の露光
記録装置であって、前記変調素子が
【0017】
【数6】
【0018】で示される式を満たすことを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】図1はこの発明に係る一の実施の
形態である露光記録装置1の概略を示す斜視図である。
露光記録装置1はレーザーダイオードからの光を変調し
ながら感材9に照射し、高精細な画像が記録された刷版
を直接製作する装置である。
【0020】刷版となる感材9は円筒形のドラム21の
側面に取り付けられ、ドラム21は軸22を中心に回転
する。また、ドラム21の側面近傍には光学ヘッド31
が配置されており、光学ヘッド31からは変調されたレ
ーザー光が感材9に向けて出射される。また、光学ヘッ
ド31は軸22と平行な軸32にスライド可能に支持さ
れる。
【0021】感材9が露光される際にはドラム21が軸
22を中心に回転し、さらに光学ヘッド31が感材9に
向けてレーザー光を出射するとともに軸32に沿ってス
ライド運動する。これにより、感材9全体に露光が行わ
れる。
【0022】図2は光学ヘッド31の内部構成を示す図
である。光学ヘッド31は、図2中に示す(−X)方向
にレーザー光を出射する光源部311、光源部311か
らのレーザー光を図2中に示すZ方向に対して平行光と
するコリメータレンズ312、レーザー光をさらに集光
させる照明レンズ313、照明レンズ313からの光を
受ける変調部314、変調部314からのおよそZ方向
を向く光を反射してX方向へと導く折り返しミラー31
5、並びに、折り返しミラー315からの光を感材9へ
と導く第1レンズ316、アパーチャ板317および第
2レンズ318を有する。
【0023】図3は変調部314へレーザー光を導く照
明光学系を図2中に示すZ方向を向いてみたときの様子
を示す図であり、図4は照明光学系をY方向を向いてみ
たときの様子を示す図である。光源部311はY方向に
並ぶ複数の発光点を有するレーザーダイオードであり、
図4に示すように光源部311から出射されたレーザー
光はコリメータレンズ312によりZ方向に関して平行
光とされる。また、照明レンズ313によりZ方向に関
して集光されながら変調部314へと導かれる。
【0024】一方、図3に示すように光源部311と変
調部314とはY方向に関してフーリエ変換の関係に配
置されており、光源部311から所定方向に出射された
レーザー光が照明レンズ313の作用により変調部31
4の所定位置に集光される。これにより、光源部311
の複数のレーザーダイオードから出射されたレーザー光
がY方向に延びる変調部314へとほぼ均一に、かつ効
率よく導かれる。
【0025】図5は変調部314の構造を示す図であ
る。変調部314は回折格子型の変調素子314aをY
方向に配列して有し、各変調素子314aは半導体装置
製造技術を用いて形成されている。各変調素子314a
はY方向に垂直な方向に延びる偶数本(12本)のリボ
ン状の構造物を基板上に有する。これらのリボン状の構
造物には変調素子314aの面に垂直な方向(すなわ
ち、紙面に垂直な方向)に変位可能な可動リボン314
1と不動の固定リボン3142とがあり、可動リボン3
141と固定リボン3142とは交互にY方向に配列さ
れる。また、これらのリボンの表面には金属が蒸着され
ている。
【0026】図6および図7は1つの変調素子314a
の形状を示す斜視図であり、図6は可動リボン3141
の面と固定リボン3142の面とが基板3143に対し
て同一の高さにある状態を示しており、図7は可動リボ
ン3141の面が変位して固定リボン3142の面より
も低い位置に位置する状態を示す。
【0027】図8は図6に示す状態の可動リボン314
1を矢印A1−A1方向から示す縦断面図であり、図9
は変調素子314aを図6中に示す矢印A2−A2方向
から示す縦断面図である。図9に示すように、可動リボ
ン3141の面と固定リボン3142の面とが同じ高さ
にある状態では、これらのリボンが並ぶ面は鏡面と同じ
作用を奏し、入射する光は反射される。図9では入射光
を符号Liで示し、正反射光を符号Lo(0)にて示す。
【0028】図10は図7に示す状態の可動リボン31
41を矢印B1−B1方向から示す縦断面図であり、図
11は変調素子314aを図7中に示す矢印B2−B2
方向から示す縦断面図である。図10に示すように、可
動リボン3141は図8に示した状態から撓んだ状態と
なっており、図11に示すように可動リボン3141の
面と固定リボン3142の面とは基板3143に対して
異なる高さとなる。このとき、可動リボン3141の面
と固定リボン3142の面との距離は、垂直に入射する
光の波長λvの1/4となる。なお、可動リボン314
1の動作には静電気力が利用される。
【0029】図7に示すように固定リボン3142の面
と可動リボン3141の面との位置(基板3143に対
する高さ)が異なる場合には、可動リボン3141の面
は回折格子の溝となる。すなわち、変調素子314aは
Y方向を格子が並ぶ方向とする回折格子となり、変調素
子314aから戻ってくる光は光の位相が揃う方向(位
相差が波長の定数倍になる方向)に回折される。図7に
示す変調素子314aの場合、図11に示すように固定
リボン3142の面と可動リボン3141の面との距離
がλv/4であると奇数次の回折光の強度が強くなり、
偶数次の回折光の強度が0となる。図11では入射光を
符号Liにて示し、−3、−1、+1、+3次回折光を
それぞれ符号Lo(-3)、Lo(-1)、Lo(1)、Lo(3)にて示
す。上記からわかるように、この回折においては、可動
リボン3141と固定リボン3142とのそれぞれは、
回折格子における格子要素となっており、また変調作用
の観点から見れば、変調素子314aにおける変調要素
となっている。
【0030】なお、図11に示すような格子断面が矩形
波状のラミナー型の回折格子の場合、溝の深さがλv/
4の奇数倍であるときに奇数次の回折光の強度が強くな
って偶数次の回折光の強度が0となり、溝の深さがλv
/4の偶数倍であるときに偶数次の回折光の強度が強く
なって奇数次の回折光の強度が0となる。したがって、
図9に示した略鏡面状態のリボン配列の面は溝の深さが
λv/4の偶数倍の一態様とみなすことが好ましく、図
9中に符号Lo(0)にて示した正反射光は0次回折光と一
般的に表現することができる。以下の説明では、符号L
o(0)にて示す光を0次回折光と呼ぶ。また、図6に示す
偶数次の回折光の強度が強くなる状態における0次回折
光をこの露光記録装置1では信号光として利用すること
に鑑み、以下の説明では図6に示す状態を0次回折光の
強度が強くなる状態と呼び、図7に示す状態を奇数次回
折光の強度が強くなる状態と呼ぶこととする。
【0031】以上説明してきたように、変調素子314
aのそれぞれは図6に示す0次回折光の強度が強くなる
状態と図7に示す奇数次回折光の強度が強くなる状態と
を可動リボン3141を変位させることにより切り替え
る。また、このような切り替えは図5に示す配列された
各変調素子314aに対して独立して行われる。
【0032】図2に示すように、露光記録装置1では変
調素子314aの格子面に対して垂直にレーザー光を入
射させるのではなく、45゜だけ傾けて入射させる。す
なわち、変調素子314aの格子面が図2中に示すX方
向の単位ベクトルとZ方向の単位ベクトルとの和を法線
ベクトルとする方向に向いている。これにより、変調素
子314aが0次回折光の強度が強くなる状態の時には
変調素子314aに入射する(−X)方向に進むレーザ
ー光が反射されてZ方向へ進む光となる。
【0033】また、45゜だけ傾いた方向からレーザー
光を入射させるので、波長λのレーザー光に対して、一
般的には、偶数次の回折光の強度が強くなる状態では可
動リボン3141の面と固定リボン3142の面との高
さの差がλ/(4cos(45゜))の偶数倍となり、奇数次
回折光の強度が強くなる状態では可動リボン3141の
面と固定リボン3142の面との高さの差がλ/(4cos
(45゜))の奇数倍となる。この露光記録装置1では、
可動リボン3141の面と固定リボン3142の面との
高さが同一となる0次回折光の強度が強くなる状態と、
可動リボン3141の面と固定リボン3142の面との
高さの差がλ/(4cos(45゜))となる奇数次回折光の
強度が強くなる状態との間で切り替えることができるよ
うになっている。
【0034】以上のようにして0次回折光は変調部31
4からZ方向へと導かれ、折り返しミラー315により
反射されてX方向へと方向が変更されて結像光学系へと
入射する。
【0035】図12は結像光学系を図2に示すZ方向を
向いてみたときの様子を示す図であり、図13は結像光
学系をY方向を向いてみたときの様子を示す図である。
なお、これらの図では、折り返しミラー315により折
り返される光軸を一直線に示すことで変調部314の配
置を概念的に示しており、アパーチャ板317も断面領
域のみを示している。
【0036】結像光学系は図12に示すように、Y方向
に関してフーリエ変換を利用したフィルタリング光学系
となっており、焦点距離がf1の第1レンズ316の前
側焦点位置に変調部314が位置し、後側焦点位置にア
パーチャ板317が位置する。また、焦点距離がf2の
第2レンズ318の前側焦点位置にアパーチャ板317
が位置し、後側焦点位置に感材9が位置する。これによ
り、f1/f2の倍率にてアパーチャ板317を介して変
調部314の像が感材9上に形成される。
【0037】ここで、露光記録装置1では変調素子31
4aから0次回折光のみを感材9へと導くことができる
ように設計されている。すなわち、0次回折光の強度が
強くなる状態において変調素子314aに対応する感材
9上の位置にはレーザー光が集光され、奇数次回折光の
強度が強くなる状態において変調素子314aに対応す
る感材9上の位置にはレーザー光が遮光されて導かれな
い。その結果、各変調素子314aを露光用の信号光の
スイッチング素子として機能させることができる。な
お、変調素子314aをスイッチング素子として機能さ
せる原理については後述する。
【0038】また、感材9上にはY方向に配列された変
調素子314aの像が形成されることから、感材9がド
ラム21により回転する間に記録すべき画像の信号に合
わせて変調素子314aによるスイッチングが行われる
と、変調素子314aの個数分のドット数の幅の露光が
主走査方向に行われる。そして、ドラム21が主走査方
向に1回転するごとに変調素子314aの個数分のドッ
ト数の幅だけ露光ヘッド31を軸32に沿って(Y方向
に)副走査させることにより(図1参照)、感材9全面
に対する露光が行われる。
【0039】次に、この露光記録装置1において利用さ
れている0次回折光のみを感材9へと導く原理について
説明する。
【0040】まず、0次回折光を信号光として利用する
には0次回折光を±1次回折光から分離して取り出すこ
とが必要となる。理想的な単一波長λである平面波が無
限に広い回折格子に入射する場合、図14に示すように
回折格子の格子ピッチをp、入射角をθi、回折角をθd
とすると、n次の回折光は、
【0041】
【数7】
【0042】を満たす。なお、入射角θiおよび回折角
θdは、格子の並ぶ方向(図14中のy方向)に垂直な
面(図14中のx−z面)と入射光および回折光がなす
角度である。また、このような理想的な状態では回折角
θdは広がりをほとんど有しない。したがって、理想的
な状態では0次回折光と±1次回折光とは回折角が異な
るため分離することができる。
【0043】しかし、実際の入射光、すなわち照明光は
理想的な平面波ではなく、また、変調素子314aの大
きさも有限であることから回折光は広がりを有する。す
なわち、照明光学系が有する開口数の影響による入射光
の広がり角α、および、1つの変調素子314aの大き
さの制限による回折広がり角βが回折光に広がりを与え
る。図15および図16は回折格子6に対して入射する
光を左側に示し、回折格子6から導き出される光を右側
に示す模式図であり、図15は入射光が広がり角αを有
する場合に回折光に広がり角αが生じる様子を示し、図
16は垂直に入射する平行光が回折格子6から回折広が
り角βを有しつつ導き出される様子を示している。これ
らの広がり角α、βの影響により、0次回折光および±
1次回折光は、
【0044】
【数8】
【0045】にて示される広がり角δを有する。
【0046】ここで、理想的な状態では0次回折光に対
して±1次回折光が角度θだけ傾いて回折格子6から取
り出されるものとすると、図17に示すように0次回折
光Lo(0)、±1次回折光Lo(-1)、Lo(1)が重なりなら
ないためには、
【0047】
【数9】
【0048】にて示される条件式が満たされることが必
要となる。数9が満たされない場合には変調素子314
aをオンオフした際にクロストークが生じる。
【0049】さらに、入射光の広がり角αは、照明光学
系の開口数NAを用いて、
【0050】
【数10】
【0051】と表現され、変調素子314aのY方向の
幅がΔである場合の回折広がり角βは、一般に、
【0052】
【数11】
【0053】となるので、上記数9は、
【0054】
【数12】
【0055】と表現される。なお、図2に示す装置構成
のように格子が並ぶ方向(Y方向)に垂直な方向から変
調部314へと光が入射する場合には、格子面に光が垂
直に入射しなくても上記数10および数11は成立す
る。数10は照明光学系の開口数NAに依存する現象を
表す式だからであり、数11に関してはY方向に垂直な
方向から見た場合に変調素子314aのY方向の幅であ
るΔは変化しないからである。
【0056】一方、格子が並ぶ方向に垂直な方向から光
が入射する場合、数7において入射角θiは0となるこ
とから、数7は、
【0057】
【数13】
【0058】となる。したがって、0次回折光と±1次
回折光とのなす角θは、
【0059】
【数14】
【0060】となり、数12および数14より、0次回
折光と±1次回折光とが重なり合わない条件として、
【0061】
【数15】
【0062】が導かれる。この発明に係る露光記録装置
1は数15で示される条件が満たされるように、光源部
311からのレーザー光の波長λ、照明光学系の開口数
NA、変調素子314aのY方向の幅Δ、および変調素
子314aの回折格子の格子ピッチpが設定されてお
り、0次回折光と±1次回折光とを容易に分離すること
ができるようにされている。
【0063】次に、結像光学系において変調部314か
らの0次回折光のみを露光位置に配置された感材9へと
導く原理について説明する。結像光学系は図12および
図13に示したように、第1レンズ316、アパーチャ
板317および第2レンズ318を変調部314から露
光位置に至る光路上に順に有しており、変調部314が
第1レンズ316の前側焦点位置に配置され、アパーチ
ャ板317が第1レンズ316の後側焦点位置であって
第2レンズ318の前側焦点位置である位置に配置さ
れ、感材9が第2レンズ318の後側焦点位置に配置さ
れる。
【0064】このような配置により、第1レンズ316
がアパーチャ板317の配置位置にフーリエ変換像(角
度スペクトル分布)を形成するフーリエ変換レンズとし
て機能し、第2レンズ318がフーリエ変換像を逆フー
リエ変換する逆フーリエ変換レンズとして機能する。
【0065】ここで、第1レンズ316および第2レン
ズ318としていわゆるftanθレンズ(光軸に対して
角度θにて入射する光を後側焦点面にて光軸から距離f
tanθの位置へと導くレンズ)を用いる場合、図12に
おいて1つの変調素子314aからX方向に対して角度
φにて出射された光がアパーチャ板317の配置位置に
て光軸からY方向に距離f1tanφの位置へと導かれる。
【0066】既述のように、露光記録装置1ではY方向
に対して垂直な方向から変調素子314aへとレーザー
光が入射し、変調素子314aから出射される0次回折
光はX方向に対して(−α−β)〜(α+β)までの範
囲内に分布する。したがって、0次回折光はアパーチャ
板317の配置位置にて光軸から±Y方向に、
【0067】
【数16】
【0068】の範囲内を通過する。この様子を図12中
に示す。
【0069】以上のことから、数10および数11を参
照して、アパーチャ板317にY方向の幅が、
【0070】
【数17】
【0071】となる開口を設けることにより、0次回折
光がアパーチャ板317を通過することができる。ま
た、この露光記録装置1では数15が満たされ、0次回
折光と±1次回折光とは重なり合うことなく変調素子3
14aから導き出されるので(すなわち、広がりを有す
る0次回折光がX方向となす角度の範囲と、広がりを有
する±1次回折光がX方向となす角度の範囲とが重なり
合わないことから)、±1次回折光は第1レンズ316
によりアパーチャ板317の配置位置にて光軸からY方
向に数16にて示される距離以上離れた位置へと導かれ
る。その結果、±1次回折光はアパーチャ板317の開
口部を通過することはなく、感材9へと導かれることは
ない。
【0072】以上説明してきたように、露光記録装置1
は数15を満たす構成を有することから変調素子314
aから導き出される0次回折光と±1次回折光とが重な
り合わない。これにより、露光用の信号光として変調部
314から0次回折光のみを容易に取り出すことができ
る。
【0073】また、結像光学系としてftanθレンズを
利用したフィルタリング光学系を用い、Y方向に対して
数17の幅であるアパーチャ板317を設けているの
で、±1次回折光を遮光して0次回折光のみを感材9に
容易に導くことができる。
【0074】0次回折光を信号光として利用する場合、
理想的な回折効率(反射率)は100%であることか
ら、光量ロスはほとんどなくなる。すなわち、従来のよ
うに+1次回折光(あるいは、−1次回折光)を利用す
る場合には回折格子面での光の吸収を無視したとしても
光量ロスはおよそ60%になり適切な露光を行うにはよ
り大出力の光源が必要であったが、この露光記録装置1
ではそのような問題は生じない。
【0075】特に、直接刷版を露光する場合には、感材
9の感度は100〜300mJ/cm2程度と一般の銀
塩感材に比べて非常に低いので従来の手法で露光を行う
にはワットクラスの高価な高出力光源が必要であり、そ
の半分以上の光量が変調部でロスすることになる。この
露光記録装置1ではこのような問題は生じない。
【0076】また、±1次回折光の双方を露光に利用し
て光量ロスを20%程度に抑えようとした場合、±1次
回折光を集光するために像面側の開口数が大きくなって
焦点深度が浅くなり、像面の位置精度が要求されるとと
もにレンズの製作コストも大幅に増大してしまう。
【0077】すなわち、照明光学系(照明側)の開口数
をNA、±1次回折光の回折角をθd1、結像光学系の投
影倍率をM(ただし、縮小投影の場合にはM<1とす
る)とした場合、0次回折光を感材9に導くには、結像
光学系(像面側)の開口数が、
【0078】
【数18】
【0079】となり、±1次回折光の双方を感材9に導
くには、結像光学系の開口数が、
【0080】
【数19】
【0081】となり、±1次回折光を露光用の信号光と
して利用するためには結像光学系の開口数が回折角θd1
の分だけ大きくなってしまい、結像光学系の設計が困難
となる。
【0082】この発明に係る露光記録装置1では、結像
光学系の開口数を小さくすることができるので、レンズ
設計が容易となるとともに光学ヘッド31の露光位置に
対する高い位置精度も要求されない。
【0083】次に、図2に示した構成の具体例について
説明する。表1はアパーチャ板317以外の仕様を示す
表である。
【0084】
【表1】
【0085】表1に示す例の場合、数15の左辺は、
【0086】
【数20】
【0087】となり、数15の右辺は、
【0088】
【数21】
【0089】となる。これらの値は数15の条件を満た
している。したがって、0次回折光と±1次回折光とは
重なり合わない。
【0090】また、数17よりアパーチャ板317のY
方向の幅を、
【0091】
【数22】
【0092】とすることにより、0次回折光のみが感材
9へと導かれる。
【0093】ところで、表1に示すように、この露光記
録装置1では変調素子314aの周期数を6としてい
る。これは変調素子314aからの0次回折光の強度が
強くなる状態と奇数次回折光の強度が強くなる状態(す
なわち、0次回折光の強度が0となる状態)との露光位
置における光強度の変化の度合い(コントラスト)を1
00倍以上とすることを目的としている。
【0094】既述のように、露光記録装置1ではアパー
チャ板317を用いて0次回折光のみを感材9へと導く
ようにしている。しかし、1つの変調素子314aにお
ける回折格子の周期数が少ない場合には奇数次回折光の
強度が強い状態であっても0次回折光が伝播する方向に
光が進入してしまう。
【0095】図18および図19は回折格子の周期数が
3の場合を例に回折格子に垂直に強度1の光が入射した
際の出射角度に対する光強度の分布を示す図である。た
だし、格子ピッチは10μmであり、入射光の波長は8
30nmである。図18は0次回折光の強度が強い状態
の強度分布を示す図であり、図19は奇数次(±1次)
回折光の強度が強い状態の強度分布を示す図である。図
19に示すように回折格子の周期数が小さい場合には±
1次回折光のサイドロブが0次回折光の領域まで延びて
しまい、変調素子314aのオンオフ時のコントラスト
が低下する。
【0096】図20は、図18の0次回折光の強度分布
において角度0゜(中心)を挟んではじめに強度が0と
なる領域を積分区間とし、図19における光強度積分値
に対する図18における光強度積分値の比をコントラス
トと定義した場合のコントラストと周期数との関係を示
すグラフである。図20に示すように、回折格子の周期
数が6以上、すなわち、変調素子314aのY方向の幅
をΔ、変調素子314aの回折格子の格子ピッチをpと
して、
【0097】
【数23】
【0098】であるならば、変調素子314aのオンオ
フ動作により露光位置に到達する光の光量変化を100
倍以上にすることができる。このような理由により表1
において周期数が6とされている。
【0099】次に、光学ヘッド31における結像光学系
の他の構成の例について説明する。図21は結像光学系
の他の例を図12と同様にZ方向からみた様子を示す図
である。
【0100】図21は1つのレンズ316aと1つのア
パーチャ板317とを用いて変調部314からの0次回
折光を取り出す構成となっている。レンズ316aは焦
点距離がfのftanθレンズであり、レンズ316aの
後側焦点位置にアパーチャ板317が配置される。ま
た、アパーチャ板317の開口部のY方向の幅は、
【0101】
【数24】
【0102】となっている。ただし、αおよびβは数1
0および数11に示すものと同様である。
【0103】このような構成により、変調部314と露
光位置(感材9)とを結像関係に配置すると、変調部3
14から光軸に対して(−α−β)から(α+β)まで
の範囲の角度で導き出される0次回折光のみがアパーチ
ャ板317を通過して露光位置へと導かれる。その結
果、図12に示した例と同様に、0次回折光を露光用の
信号として利用することができる。
【0104】なお、図21に示す結像光学系は0次回折
光を取り出す一般的な結像光学系を示している。図21
において変調部314をレンズ316aの前側焦点位置
に配置した場合には変調部314からの光は露光位置上
にて集光されないが、さらにレンズ(第2レンズ31
8)を配置して露光位置上に光を集光させる形態が図1
2に示した構成である。
【0105】また、変調部314はレンズ316aの前
側焦点位置とレンズ316aとの間に配置されてもよ
く、この場合においてもレンズや凹面鏡等の集光手段を
アパーチャ板317と露光位置との間に設けることによ
り、0次回折光のみを露光位置に導くことができる。
【0106】以上、この発明に係る露光記録装置1につ
いて説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定
されるものではなく、様々な変形が可能である。
【0107】例えば、上記実施の形態では、単に、第1
レンズ316、第2レンズ318、レンズ316a等と
して説明したが、これらのレンズは複数枚のレンズによ
り構成されていてもよい。また、レンズに代えて凹面鏡
等のレンズに相当する集光手段を利用してもよい。
【0108】また、上記実施の形態では、第1レンズ3
16、第2レンズ318、レンズ316aがftanθレ
ンズであるとして説明したが、他のレンズであってもよ
く、例えば、fsinθレンズであっても、アパーチャ板
317のY方向の開口幅を適宜調整することにより0次
回折光のみを露光位置へと導くことができる。
【0109】また、上記実施の形態では、Y方向に格子
が配列される変調素子314aに対してY方向に垂直な
方向からレーザー光が入射すると説明したが、光学系の
設計上不具合がない範囲内で、すなわち、通常の設計の
範囲内で入射光がY方向に垂直な方向からずれていても
よい。
【0110】また、上記実施の形態では感材9を露光し
て刷版を製作する装置について説明したが、印刷のため
に被露光体を露光する装置であればどのようなものでも
よい。例えば、露光により刷版製作用のフィルムを製作
する露光記録装置であってもく、感光ドラムを露光して
無版印刷を行う印刷装置内の露光記録装置であってもよ
い。
【0111】また、上記実施の形態では変調素子314
aをY方向に1列に配置して変調部314を構成してい
るが、変調素子314aが2次元的に配列されていても
よい。
【0112】
【発明の効果】請求項1ないし請求項に記載の発明で
は、0次回折光と±1次回折光とを分離し、アパーチャ
板を用いて0次回折光のみを容易に露光位置へ導くこと
によって、この0次回折光を露光用の信号光として利用
することができる。これにより、光源からの光を効率よ
く利用することができる。
【0113】
【0114】特に、請求項に記載の発明では、露光記
録時のコントラストを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る一の実施の形態である露光記録
装置の概略を示す斜視図である。
【図2】光学ヘッドの内部構成を示す図である。
【図3】照明光学系を図2に示すZ方向を向いてみたと
きの様子を示す図である。
【図4】照明光学系を図2に示すY方向を向いてみたと
きの様子を示す図である。
【図5】変調部の構造を示す図である。
【図6】0次回折光の強度が強い状態の変調素子の形状
を示す斜視図である。
【図7】奇数次回折光の強度が強い状態の変調素子の形
状を示す斜視図である。
【図8】図6に示すA1−A1方向からの変調素子の縦
断面図である。
【図9】図6に示すA2−A2方向からの変調素子の縦
断面図である。
【図10】図7に示すB1−B1方向からの変調素子の
縦断面図である。
【図11】図7に示すB2−B2方向からの変調素子の
縦断面図である。
【図12】結像光学系を図2に示すZ方向を向いてみた
ときの様子を示す図である。
【図13】結像光学系を図2に示すY方向を向いてみた
ときの様子を示す図である。
【図14】入射角と回折角との関係を説明するための図
である。
【図15】照明光学系の開口数が回折光に与える影響を
説明するための図である。
【図16】変調素子の大きさによる回折広がりの影響を
説明するための図である。
【図17】0次回折光および±1次回折光の向きと広が
りを示す図である。
【図18】回折格子の周期数が3の場合の0次回折光の
強度が強い状態での角度と光強度との関係を示す図であ
る。
【図19】回折格子の周期数が3の場合の奇数次回折光
の強度が強い状態での角度と光強度との関係を示す図で
ある。
【図20】回折格子の周期数とコントラストとの関係を
示すグラフである。
【図21】結像光学系の他の形態を示す図である。
【符号の説明】
1 露光記録装置 9 感材 311 光源部 312 コリメータレンズ 313 照明レンズ 314 変調部 314a 変調素子 316 第1レンズ 317 アパーチャ板 318 第2レンズ Y 方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04N 1/113 H04N 1/04 104Z (56)参考文献 特開 平9−220824(JP,A) 特開 平5−210126(JP,A) 特開 平6−106760(JP,A) 特開 平4−230725(JP,A) 特開 平4−123038(JP,A) 特開 昭60−69625(JP,A) 特開 昭56−151914(JP,A) 特開 昭60−117210(JP,A) 特表2002−503351(JP,A) 米国特許5311360(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/44 G02B 13/24 G02F 1/01 G02F 1/313 G03F 7/20 511 H04N 1/113

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 刷版を直接に露光する露光記録装置であ
    って、 光を出射する光源と、 第1の格子要素と前記第1の格子要素と同数の第2の格
    子要素とからなる複数の格子要素を有し、前記第1およ
    び第2の格子要素が交互に配列して構成され、前記第1
    の格子要素を可動させることにより0次回折光の強度が
    強くなる第1の状態と奇数次回折光の強度が強くなる第
    2の状態との間で切り替え可能な回折格子型の変調素子
    を、前記格子要素が配列する方向に複数配列してなる変
    調部と、 前記光源からの光を前記格子要素の配列方向に対して垂
    直な方向から前記変調素子に入射させる照明光学系と、 前記第1の状態の前記変調素子からの0次回折光を刷版
    が配置される露光位置へと導き、前記第2の状態の前記
    変調素子からの奇数次回折光を前記露光位置に対して遮
    光する結像光学系と、 を備え、 前記変調部においては、隣り合う前記変調素子を通じて
    前記第1の格子要素と前記第2の格子要素とが交互に配
    し、かつ前記格子要素同士の間隔が一定であるように
    前記変調素子が配置されており、 前記結像光学系は、 前記変調素子から前記露光位置へと向かう光路上に配置
    されたレンズと、 前記レンズの後側焦点位置に配置されたアパーチャ板
    と、 を有することを特徴とする露光記録装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の露光記録装置であっ
    て、 【数1】 で示される条件が満たされることを特徴とする露光記録
    装置。ただし、 λは、前記光源からの前記光の波長、 Δは、前記格子要素の配列方向における前記変調素子の
    幅、 pは、前記格子要素の配列における格子ピッチ、 NAは、前記変調素子における前記格子要素の配列方向
    についての前記照明光学系の開口数、 である。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の露光記
    録装置であって、前記レンズが、焦点距離がfであるf tan θレンズであ
    り、 前記格子要素の配列方向に関する前記アパーチャ板の開
    口幅が、 【数2】 で示されることを特徴とする露光記録装置。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし請求項3のいずれかに記
    載の露光記録装置であって、前記レンズが、前側焦点位置に前記変調素子が配置され
    るフーリエ変換レンズであり、 前側焦点位置に前記アパーチャ板が配置され、後側焦点
    位置が前記露光位置となる逆フーリエ変換レンズ、 をさらに備えることを特徴とする露光記録装置。
  5. 【請求項5】 請求項2に記載の露光記録装置であっ
    て、 前記変調素子が、 【数3】 で示される式を満たすことを特徴とする露光記録装置。
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