JP3869362B2 - 記録媒体用の露光システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光性の媒体に情報を記録する方法に関し、特に校正用感材やリトグラフ印刷版に情報を記録するのに適している方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像を記録媒体に記録するための技術として、フォトレジスト、色校正、凸版印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、オフセット印刷が用いられている。これらの従来の技術は様々な光源を使い、アナログ的なリトグラフ マスキングフィルム技術により感光性材料を露光するものである。この場合、特に露光の質の良し悪しが、最終品の画像の解像力、耐久性、総合的な品質を決定する。
【０００３】
一方、デジタル的に変調されたレーザー光が、記録媒体の露光に用いられている。レーザーは平行な単一波長を放出するので、デジタルイメージングシステムの光源として好ましい。平行単一波長光束は、変調が容易で色収差を起こさないので、複雑な色消しレンズ（色収差消しレンズ）の必要性を排除することが出来る。しかしながら、平行単一波長光は、感光性媒体への情報記録に応用する場合には種々の不利がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、大部分の感光性記録材料は、様々な厚さを有する三次元的な層から構成されている。例えばオフセット印刷版の場合、感光性材料は一般に基板上に０．５〜１０μｍの厚さの層が複数層コートされてなり、フレキソ印刷版の場合は基板の上に１〜７ｍｍの１枚の層がコート若しくは押着されている。記録媒体は立体層であるにもかかわらず、記録媒体を露光するのに一般に使用される単色光源は、図１に示すように実質上２次元方向の焦点しか生成しない。すなわち、レーザー光源１４は、色収差を補正しないレンズ１６を通し感光性層１２の表面で合焦する。単色光の場合、感光性層の表面上の２次元的な焦点１８上にしか焦点を結ばない。したがって、平面的な単一の焦点は、立体的な感光性層の単に１レベルのみを露光することになる。実際に平面的な焦点は、大体において感光性材料層の表面に投影され、表面の下側に位置する感光性材料は十分に露光されない。
【０００５】
感光性材料の表面下の不十分な露光に関係した問題がたくさんある。不十分な露光は、結果的に記録媒体における光化学反応の不適当のきっかけになる。光化学反応は、例えば、記録媒体を硬化させ、その反応が印刷に応用した場合、それ以降のすべての工程の基礎となる。記録素材の光化学反応が不十分であれば、印刷時間が長くなり、インクの着肉不良や耐刷性不良、側面腐蝕による解像力不良や印刷基盤への密着性の欠如などの問題を引き起こす原因となる。
【０００６】
記録媒体の露光は、印刷への応用上非常に重要で、露光工程を最適にするために多くの調節用装置が作られている。そのひとつは、短い波長の光源を使用したものである。短い波長の放射光は、より高いエネルギーを有し、記録素材における光化学反応を引き起こす。光の波長が短ければ短いほど長い波長より更に高い解像力を提供する。しかしながら短い波長の放射光は、感光性材料の表面下に十分に浸透しない。光の短い波長は長い波長の光よりも記録媒体の表面で多く反射してしまう。
【０００７】
短い波長の光は、かなりの度合いで反射するのに加えて、長い波長の光より多く屈折する。より大きな屈折は、記録媒体の露光不良に寄与する二つの作用がある。短い波長は、長くて屈折の少ない波長よりもレンズ素材を通り抜ける路が長いので、レンズ等の光学障害により多くのエネルギーを失う。また、屈折度の高い短い波長の光は、焦点を合わせているレンズから焦点まで急角度に方向転換するので、光の浸透が非常に浅い。結果として、屈折度の高い光は感光性材料の表面下まで至らない。
【０００８】
更に記録素材の表面より下側への浸透不足に加え、レーザーにはデジタル画像における露光源としてその他にも短所がある。これは感光性記録素材が、複数の異なった波長の光に敏感であることに起因する。
【０００９】
多くの感光性記録媒体は幅広い分光に対し敏感であり、比較的低量子効率でしか単一波長の放射光を吸収しない。光化学反応が波長の範囲で誘発されるかもしれないが、単一波長のみが使用された場合、光誘導が大変非効率的である。低量子効率を克服するためには、非常に高い輝度が必要になる。高輝度の放射光は、単一の吸収帯を飽和させるが、それが相反則不起の原因となる。実際に印刷版用途に関連する吸収帯の飽和は、結果として印刷された画像のハレーション、かぶり、解像力不足を引き起こす。
【００１０】
高輝度の放射光を用いる事による困難を避けるためには、素材の分光感度に近い分光を放出する光源が理想的であろう。適切な多色光源を用いれば、そのような分光の整合性が達成できる。多色光源は、感光性記録媒体を露光するのに、色消しレンズと組み合わせて使用されている。色収差は多色光源からの様々な長さの波長が引き起こすが、色消しレンズはその色収差を補正する。色消しレンズ光学部品が色収差を補正するために、屈折指数の高い光学要素と低い光学要素とを合体させる。色消しレンズは色収差なしで光を集めるので、多色光のすべての波長を同じ距離で焦点を結ぶ。
【００１１】
多色光露光を感光性材料層の表面から層の下まで促進するための照明方法は、印刷等への応用上、前記の問題の多くを多少なりとも解決する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
多色光は、感光性記録媒体にとって量子吸収と言う意味で効率的なエネルギーを供給するが、色消しレンズは単一の平面的な焦点に多色光を集めるので、感光性材料の表面下にある立体層への露光が妨げられる。本発明は、多色光源によって供給される分光幅と焦点の分布を利用したものである。これらの属性の結果、多色光源は単色光源よりも量子効率がより高く、感光性記録媒体の表面下により深く浸透する。
【００１３】
従って、この発明の目的は、多色光の輝度を立体的な焦点で記録媒体に分布させることが可能な照明方法を提供することにある。
【００１４】
上記の目的は、イメージングシステムを用い記録媒体の立体的な層を露光する方法により達成される。このイメージングシステムは、光学変調器に放射光を供給する多色光源を有する。また、このイメージングシステムは、記録媒体層の他に色消しレンズ光学系（色収差消し光学系）とレンズ（色収差発生レンズ光学系）を更に備える。この発明に係る方法は、光学変調器を用い多色光源から光束を変調し、この光学変調器からの光束に対して色消しレンズ光学系を使用することで（分光させない状態で所定のビーム幅の）平行（光）にする。更にこの方法は、色収差発生レンズ光学系で色消しレンズ光学系からの光束を合焦させ、レンズからの合焦する光束を使って記録媒体の層を露光する。
【００１５】
この発明は、記録媒体の立体層を露光するためのイメージングシステムをも提供する。イメージングシステムは、多色光源、光学変調器、色消しレンズ光学系とレンズから構成される。光学変調器は、多色光源からの光束を変調し、色消しレンズ光学系は、変調された光束を平行にする。レンズが光束を記録媒体の層に焦点を展開する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明で提案された感光性材料の照明方法は、多色光が焦点を結ばれる際に色収差を形成する特性を活用している。ここで「多色光」の語は、一波長以上の光を意味し、一般的には異なったエネルギーの波長の連続的な輝度分布を示す光を意味する。従って、「単色光」の語は、レーザー光源などによって発生する光のように単一波長の光を意味する。また「色収差発生レンズ光学系」の語は、プリズムのように短い波長を長い波長よりもレンズにより近くに焦点を結び、したがって多色光を各色に分光させるような単一あるいは複数の光学要素を有する光学部品を意味する。このような色収差発生レンズ光学系で焦点を結ばれた多色光は色収差を起こし、最短波長と最長波長間で連続的に焦点を分布させる。これに対して「色消し光学系（色収差消し光学系）」とは、レンズから同距離で多色光のすべての波長の焦点を結ぶ、光学要素がひとつ以上ある光学部品を示す。色消しレンズによって焦点を結ばれた多色光は色収差を起こさない。
【００１７】
次の詳細な説明では、類似した参照符号が、図面上のすべての類似した構成要素を参照するために用いられる。
【００１８】
多色光源は色収差を起こすが、この色収差は分光された波長が様々であるため、異なった屈折により生じるものである。短い波長は長い波長より屈折係数が大きく、これが異なったエネルギーの波長により屈折され、光を分散する原因となる。色収差の効果については、図２で説明している。多色光束２０は、色収差発生レンズ光学系１６’により焦点を結ばれ、様々な波長が分散し、異なった焦点２２、２４、２６で波長毎の焦点が形成される。最短波長は色収差発生レンズ光学系に最も近い２２に焦点がある。最長波長は投影用色収差発生レンズ光学系より最も遠い地点２６に焦点がある。最長と最短の波長間での焦点の分布は、光源の分光の分布を反映したものである。
【００１９】
図３に基づき、本発明は下層１０"上にある立体的な感光性層１２"を照明する装置を供給する。図３で示されるように、多色光源３６には感光性媒体１２"上の画像を記録するための光学変調器３８が設けられている。多色光源としては、記録媒体の分光感度に適したものが選択される。一般的にはＦｕｓｉｏｎ ＵＶ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ．社製のＨＩ−ＩＱシステムのような分光発光分布が紫外線から可視光領域で放射する光源が使用される。ここでは光学変調器３８として説明しているが、音響光学変調器（ＡＯＭ）、音響光学光偏向装置（ＡＯＤ）とファイバーカップリング等で、多色光を変調する。変調器３８は光源の特徴、変調速度、書き込み地点に対応するために選出されている。本発明の好ましい具体例のひとつとして、紫外線のために設計されたＩｎｔｅｒＡｃｔｉｏｎ Ｃｏｒｐ．社製の変調器、ＡＳＭシリーズモデルがある。光源の波長範囲と領域規格しだいでは、その他の変調器も選択可能である。
【００２０】
図３で説明されている照明装置は、変調された多色光束２０’が色消しレンズ光学部系３２のイメージングシステムと色収差発生レンズ光学系２８を通過することを示している。色消しレンズ光学系３２は色収差を補正しながら光束をコリメート調整する。このような色消しレンズ光学系は、公知であり、Ｎｉｋｏｎ、Ｈｏｙａ、Ｅｄｍｕｎｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏ．社製など多くのメーカーから発売されている。本発明の好ましい実施形態として焦点距離１００ｍｍ、ＢＫ７−ＳＦ５ガラス製の色消しレンズがある。
【００２１】
色消しレンズは、一般的に高指数屈折レンズと低指数屈折レンズの組み合わせから構成されている。色消しレンズの製造に使用される典型的な素材の組み合わせとしては、その他の組み合わせに加えて、ＢａＦ１０−ＦＤ１０、ＢａＦＮ１０−ＳＦ５７、ＳＳＫＮ８−ＦＤ１０、Ｆ２−Ｋ５−Ｆ２がある。
【００２２】
色消しレンズ光学系は照明のための光線を供給し、この光線は光源から出た光の全ての波長を分光させずに同一波面に含む。再度図３で説明されている装置を参照すると、色収差発生レンズ光学系２８は色消しレンズ光学系からの光束を次ぎのように焦点を結ぶのに使用されている。この色収差発生レンズ光学系は、焦点を合わせるのに最も簡単なレンズであり、低コストで複数の応用に適用可能なものである。本発明の具体例では、焦点距離１００ｍｍのＢＫ７ガラス製のＰｌａｎｏ−Ｃｏｎｖｅｘ（ＰＣＸ）シングルレンズを使用した。
【００２３】
色収差発生レンズ光学系は色消しレンズ光学系の様な色収差を補正しないので、図３で図解されているように、光の様々な波長がまちまちの焦点４０、４２、４４で焦点を結ぶ。色収差発生レンズ光学系２８を適宜選択することにより、光源の分光放射が感光性層１２"の深さのいたるところで焦点が結ばれるように、色収差発生レンズ光学系が光３４の焦点を結ぶようにする。
【００２４】
色収差発生レンズ光学系２８の色収差の効果により光の焦点が広がって分布するので、光が感光性材料の層１２"の表面下に浸透する。図３で示されるように、短い波長は層１２"の表面上の色収差発生レンズ光学系２８に最も近い所で焦点を結ぶようにする。
【００２５】
光の長い波長は記録素材の表面下深く浸透する。これは２つの現象によるもので、ひとつには前述の色収差の効果により焦点がより長い所にあること、そして光の短い波長に較べ長い波長の方が反射性で有利なためである。長い波長の放射光は、短い波長より感光性層の表面上で反射率が低い。反射率が減少すると、より多くの放射光が層の表面下に浸透する。
【００２６】
上記の感光性材料の露光に多色光源を使用することを支持する光学的現象に加えて、多色光源は吸収現象においても量子効率面で有利である。多色光源は、感光性材料の吸収分布を大幅に整合するのに最も適するようにエネルギーの分布を提供する。単色放射光とは対照的に、エネルギーの分布は、感光性材料上の様々な吸収可能物質を利用する。様々なエネルギーの量子吸収体が光活性化に寄与するので、高輝度の単色光に比べて低輝度の多色光の方がより集中的に露光できる。多色光源で露光され量子効率が向上される事により、感光性材料の量子彩度の影響による品質の低下が避けられる。本発明の方法と装置は、感光性材料の露光における前述の光学的および物理的特性の利点を活用している。
【００２７】
感光性材料層の表面よりも下側に位置する焦点は、色収差発生レンズ光学系の仕様によって決定される。多色光源からの焦点間の距離は、図５で説明されているように、レンズの屈折指数の作用である。図５の薄いレンズ４０は、厚いレンズ４６より屈折指数が低い。レンズ４０の最短焦点距離４２と最長焦点距離４４間の距離Ｓ１は、レンズ４６で与えられる距離Ｓ２よりも非常に短い。距離Ｓ１、Ｓ２はおのおののレンズによる最長可能距離を表している。露光浸透は、光源の分光発光特性に従い、レンズの屈折指数を適当に選択する事により最適化できる。本発明によると、色収差発生レンズ光学系は多少色収差を補正するが、焦点を結ばれた光がある程度の色収差をとどめている２〜３の光学要素から作られている。レンズの色収差の最短焦点距離と最大焦点距離間の長さは、複数の光学部品を使用して最適化することができる。
【００２８】
操作上は、平らな表面あるいは外面が光伝導性のドラムの表面である感光性記録媒体が、平面的にスキャナーで取り込まれる。感光性フィルムや感光剤塗被紙同様、光誘導剤塗被帯やプレート等を含むその他の記録媒体の使用ももちろん可能である。このように一般的な場合には、記録媒体が光源によって露光された感光性媒体である状態で目視されるべきである。
【００２９】
さて図４の構成図を参照して、本発明が様々な種類の感光性画像工程用のイメージングシステムであることを説明する。本発明の好ましい適用例において、記録媒体上に画像化する装置には多色放射光の光束５１を供給する光源５０が必要である。光学変調器５２は、光束の強度をコントロールする装置に結合される。色消しレンズ光学系５４が変調器からの光束を調節し、色収差が補正された光束を形成する。
【００３０】
本発明のイメージングシステムの次の要素は、色収差発生レンズ光学系５６である。色収差発生レンズ光学系５６は、平行になった光束で焦点を結ぶ。本発明は様々な具現化が可能である。このイメージングシステムは、記録媒体５８を直接あるいは光偏向装置と併用して露光するのに使用可能である。光偏向装置５７には、感光性記録媒体５８’の照明において、ドラム、鏡、光偏向器のようなラスター走査装置を含む。
【００３１】
本発明のもう一つの実施形態は、感光性材料の露光方法である。この方法は、光学変調器へ多色光の光束を供給し、光束を変調し、その結果として色消しレンズ光学部系を用いて多色平行光束に整え、このように色収差発生レンズ光学系へ色収差なしの放射光の波面を供給するものである。この方法はさらに色収差発生レンズ光学系を用いて、あるいは光束を色収差発生レンズ光学系から感光性媒体に向ける光偏向器を使って、放射光束を感光性記録媒体上に焦点を結ぶことから成り立つ。
【００３２】
以上のとおり、本発明は前述の利点があり、本発明の改良、一部分変更など多くの可能性を持ち合わせている。これらの改良は上記に記載される本発明の請求範囲内に含まれると解釈されるべきである。
【００３３】
本発明は、下記に描写された添付の図面に関連して次ぎの説明をすることにより、より明確になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 立体的な感光性層上にレーザーからの光を照射し、平面上でその光の焦点を合わせる様子を説明するための説明図である。
【図２】 短い波長は長い波長の光よりも屈折指数が大きい光屈折の波長の従属関係を示す説明図である。
【図３】 本発明に従い組み立てられた多色光照明装置の概略図である。
【図４】 本発明に従い組み立てられた露光装置の概略図である。
【図５】 レンズ間の色収差を説明するための説明図である。

Claims (4)

1. 下層とこの下層に形成された感光層とを有する媒体の、前記感光層の表面から前記下層の表面の下側に至る所定の範囲を、前記感光層側からイメージングシステムを利用して露光する方法であって、
   上記感光層は１〜７ｍｍの厚さを有し、前記イメージングシステムは放射光を光学変調器に供給する多色光源を有し、このイメージングシステムはさらに前記記録媒体の層と共に色収差消しレンズ光学系及び色収差発生レンズ光学系を有するものであり、
   この方法は、
   （１） 光学変調器を用いて前記多色光源からの光束を変調する工程と、
   （２） 色収差消しレンズ光学系を使い、光学変調器からの光束を平行にする工程と、
   （３） 色収差消しレンズ光学系からの光束を、色収差発生レンズ光学系を使用して合焦させる工程と、
   （４） 前記色収差発生レンズ光学系からの合焦する光束を用い、前記感光層の表面から前記下層の表面の下側に至る所定の範囲を露光する工程と
   を有し、
   前記色収差発生レンズ光学系は、シングルレンズからなるものである
   ことを特徴とする方法。
2. 下層とこの下層に形成された感光層とを有する媒体の、前記感光層の表面から前記下層の表面の下側に至る所定の範囲を、前記感光層側から露光するためのイメージングシステムであって、
   （１）多色光源と、
   （２）光学変調器と、
   （３）色収差消しレンズ光学系と、
   （４）シングルレンズからなる色収差発生レンズ光学系と
   から構成され、
   上記感光層は１〜７ｍｍの厚さを有し、
   前記光学変調器が多色光源からの光束の変調し、色収差消しレンズ光学系が前記の変調された光束を平行にし、前記色収差発生レンズ光学系が前記平行にされた光束を前記感光層の表面から前記下層の表面の下側に至る所定の範囲に亘って合焦させる
   ことを特徴とするイメージングシステム。
3. 請求項２記載のイメージングシステムにおいて、
   色収差発生レンズ光学系から前記記録媒体の層までの光は、光偏光器によって偏向されるものであることを特徴とするシステム。
4. 請求項３記載のイメージングシステムにおいて、
   前記光偏向器は鏡であることを特徴とするシステム。

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