JP4623911B2 - 感熱性媒体を露光するための装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【関連出願の相互参照】
本出願は、２０００年２月３日に出願された米国特許仮出願第６０／１８００５５号を基礎として優先権を主張してなされたものである。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本出願は、印刷版プレカーサー（printing plate precursor）といった、感熱性ないし感光性の媒体に像を形成するのための照明システム及び照明方法に関する。特に、本発明は、レーザ光が変調器に送られ、この変調されたレーザ光が、媒体に像を形成するのに用いられる０次の放射エネルギーだけを通すようにする分離手段を通過させられる照明システムに関する。
【０００３】
【従来の技術】
本発明は、本明細書にもその内容が参照されて組み込まれる例えば同時係属国際特許出願第＿号「高出力レーザヘッドシステム（HIGH POWER LASER HEAD SYSTEM）」に記載されているような特殊コーティングを融除するのに必要なエネルギー程ではないものの、高い照射エネルギーを要する感熱性支持体（thermosensitive support）上への像の形成に関するものである。
【０００４】
独立した多数の像形成光線を発生させるシステムは、フラットベッドシステム、すなわち、転写光学投影ユニットによって、多くのピクセルから構成される複数のバンドが生成されるシステムの速度や性能にかなり関係してくるであろう。本発明によれば、像を受け取る媒体に、一列に配列された複数エミッタを有する細長いレーザバーによって生成された強度の大半を伝播させることが可能になる。本発明では、新しい市販のレーザ光源と、全内反射型（ＴＩＲ；total internal reflection）光変調器の上流側および下流側に配置された複数のコンポーネントからなる特殊な光学的構成とを組み合わせて使用する。
【０００５】
ＴＩＲ変調器を照明するために一列に配列された幾つかの光源を用いることは、例えば、本明細書にその内容が参照されて組み込まれている米国特許第４２８１９０４号明細書等に見られるように、新しいことではない。この特許明細書では、各光源の像は、この特許明細書中の図６ｅから分かるように、高次の回折光を通過させて低次のものを排除する幾つかの部分を有するスクリーンに当たる。他の例は、本明細書にもその内容が参照されて組み込まれている米国特許第５５１７３５９号明細書に記載されており、別々のエミッタから出た光線を変調器に導くレンズレットを用いることがこの明細書に開示されている。
【０００６】
その他の照明システムは、本明細書にもその内容が参照されて組み込まれている米国特許第６１３７６３１号明細書、米国特許出願第０９／２９０８２９号明細書、及び米国特許出願第０９／５２４６７３号明細書に開示されている。
【０００７】
強度がコントラストよりも重要になるような用途に対するＴＩＲシステムの効率を高めるためには、照射に感応する媒体に、０次の回折光が達することができても、他は排除されるような構成が好ましい。本発明により、細長い照射光源をＴＩＲ変調器に結びつけることが可能となる。細長い照射光源とは、例えば、幾つかのレーザエミッタが設けられたレーザーバーを備えたものであり、このとき、それらエミッタのバーに沿った分配形態及び間隔状態は如何様でもよい。とりわけ、本発明により、Opto-Power 社、Coherent Technology 社、及びSiemens 社といった製造業者による例えば６０Ｗのダイオードを含む、フィリングファクター係数「ｆｆ」（バーの幅に対する複数のエミッタの幅）が５０％を超えるような、現在入手可能な最も高出力なダイオードレーザを使用することが可能になる。こういったダイオードレーザからなる構成は、「ｆｆ」数が高いことにも一部起因して、この分野で現在知られていることだが、以下に説明する如く、放出されたビームを合体させるためのマイクロレンズアレイの有効な使用の妨げとなっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、マイクロレンズアレイを用いない、高出力の電気光学的変調システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
複数の高出力レーザエミッタからなるバーによって生成された照射エネルギーをＴＩＲ空間変調器に導き、このＴＩＲ空間変調器から、高い照射強度の照射を必要とする媒体に、選択された光線を導くため光学系は、
（ａ）複数のエミッタを有するレーザーバーといったような複数のレーザ光源、
（ｂ）このレーザ光源によって供給された光線の少なくとも一部をコリメートするコリメータレンズといったようなコリメートを行なうための手段、
（ｃ）上記レーザ光源の第一の像を形成するための複数のレンズといったような第１結像手段、
（ｄ）この第一の像からの光線をコリメートし、集束させるための、コリメータレンズといったようなコリメートを行なう手段、及び円柱レンズといったような集束を行なうための手段、
（ｅ）第一の像からの光線を変調するための手段、全内反射型変調器といったような変調を行なうための手段、
（ｆ）変調された光線の第二の像を形成するための複数のレンズといったような第２結像手段、
（ｇ）０次の光線を通過させるように前記変調された第二の像からの光線の回折次数を分離するための、スリット付きのプレートといったような分離を行なうための手段、及び、
（ｈ）０次の光線を結像させるための複数のレンズといったような結像手段を備えている。
この光学系は、レーザーバーのエミッタから放射された光線を変調器に導くガラスのブレードの形状をした光混合器を備えていてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１Ａ及び図１Ｂは、本明細書にその内容が参照されて組み込まれている上述の米国特許第４２８１９０４号明細書に示された投影システムを概略的に示している。これらの図において、レーザ光源は、符号Ｓにおいて示され、ＴＩＲ変調器を含む光学的な群は、符号２７において示され、さらに、フーリエ変換面とも称される絞りは、符号３３において示されている。図は、このような簡単な構成が、細長い光源を用いるシステムには用いることができないことを明らかに示している。例えば、細長いレーザ光源Ｓ´（図１Ｂ）の縁に置かれた点の像は、光軸上に置かれた点光源１から発した回折光のうち高次のものを阻止して０次光を通過させる目的で設けられた遮蔽スクリーン３３に当たることになろう。
【００１１】
図１Ｃ及び図１Ｄには、放出されるレーザ光の発散を抑えるためのマイクロレンズの適用例を二通り示すために、分散配置された複数のエミッタを有するレーザーバーが示されている。この分野で知られているように、最大の効果を得るためには、各マイクロレンズは、上記エミッタからその焦点距離に略等しい距離だけ離されて、個々のエミッタからのビームが重なり合い始める位置に配置されることが好ましい。この条件によって、エミッタからの光線の或る与えられた発散に対して、レンズの位置および各レンズの焦点距離が決定される。
【００１２】
図１Ｃにおいてバー３０は、互いに５００μｍ離間した１５０μｍ幅（ｆｆ＝３０％）の複数のエミッタを有しており、さらに、バー３２は、やはり互いに５００μｍ離間した２５０μｍ幅（ｆｆ＝５０％）の複数のエミッタを有している。出力されたビームの発散が遅軸方向に±４°であることも想定されている。この角度によって、マイクロレンズの位置、そして、それに応じて焦点距離が決定される。ｆｆ＝３０％である第一の場合（図１Ｃ）においては、マイクロレンズ１１からバー３０までの距離は、２５００μｍとされている。ｆｆ＝５０％である第二の場合（図１Ｄ）においては、マイクロレンズ１１´からバー３２までの距離は、１８００μｍとされている。図１Ｃに示されるように、元の光線の発散α＝４°がβ＝１．７２°にまで低減された結果、発散の低減は、４／１．７２＝２．３２７％となることが分かる。ｆｆ＝５０％である第二の場合（図１Ｄ）には、マイクロレンズ１１´からバー３２までの距離は、１８００μｍである。元の光線のα＝±４°の発散は、β´＝３．９７°にまで低減されたが、発散の低減は極僅かで、そのため役に立たない。上に述べた例は、ｆｆ数が５０％を超えると、補助的なレンズが役に立たないことを示している。このように、ｆｆ数が９０％という高さを備えるさらに出力の高い最新のレーザーバーを用いる際には、補助的なレンズを使用することはできなくなる。
【００１３】
本発明により提供される新規なレーザーヘッドの構成を以下に説明する。本明細書にその内容が参照されて組み込まれている上述の同時係属出願に示されているように、本発明は、制御電極が設けられた特にＴＩＲ変調器といった変調器を使用することに基づくシステムに応用することができる。このようなシステムでは、変調器に入る光線は、各ピクセルに作用する電極が十分異なる電位を有する際に、最も大きく回折する。この場合、高次の光線は、遮蔽スクリーンないし絞りに導かれ、そこで阻止され、十分な強度の像が記録媒体（例えば、印刷版プレカーサー）に達しない。逆に、制御電極の間の電位に十分な差がない場合には、最大強度の照射が記録媒体に達する。
【００１４】
図２及び図３に示された構成において、レーザーバー２の前方に正確に配置された円柱非球面レンズは、ダイオードレーザーの接合面に垂直な平面上にある「速い」光線を平行にし、コリメートする。バーの「スマイル（smil）」（このバーのアセンブリにおける変形を表す）は、優に±１μｍ内である。幾つかの円柱レンズを有するテレセントリック対物光学系６は、バー２の面に像８を形成する（ダイオードレーザーの発光領域の約１／３である）。バー２の面は、図示されているように、変調器１４の面でもある。像面８上にその焦点を有する二つの円柱レンズの群１０は、変調器１４に向けてビームを平行にし、コリメートする。円柱レンズ１２は、変調器１４の動作ゾーンに向けて「速軸」の光線を集束させる。コリメータ１０の出力側では、球面レンズ１６が、回折の次数を分離するための遮蔽プレート３４のスリット１８上に、今や変調された光源の第二の像をその焦点に再形成する。複数のレンズからなるもう一つの対物光学系２０は、変調器１４の内部反射ゾーン、ならびに、スリット１８のもう一つの変調された像であって、しかも、スリット１８から出て記録媒体上に重ねあわされた像２２を形成する。照射感応性支持体（radiation sensitive support）は、本明細書にその内容が参照されて組み込まれている国際公開第００／４９４６３号パンフレットに示されているような平らな印刷版か、あるいは、本明細書にその内容が参照されて組み込まれている米国特許第４８１９０１８号明細書に示されているようなドラムの周りに巻き付けられたものかどちらかといった、照射感応性媒体とすることができる。高次の光線が遮蔽プレート３４のスリット１８を通り抜けることができないため、０次の光線だけがこの像の形成に寄与する。
【００１５】
レーザーバー２の発光点のぞれぞれが変調器１４の動作表面全体を照明し、その結果、強度分布における均一さの度合いが良好になるということが分かるであろう。米国特許出願第０９／５２４６７３号明細書に記載された方法を適用することによって、他の残りの不均一な分布も全て修正することができる。
【００１６】
図４は、同時係属出願された米国特許第６１３７６３１号明細書に記載された構成および方法と本発明によるシステムを組み合わせたものを示している。こうして、変調器に入るビームをコリメートする効率を左右することなく、強度をさらに均一にし、効率を増加させることができる。図４において、図２の符号と共通の符号は、同じかまたは対応する構成部材を表している。図２及び図３に関して先に述べたように、遅軸方向においては、レーザーバー２の発光幅の像は、ガラスプレート２６の入口端部２４に形成される。このプレートの出口端部２８の像は、二つの円柱レンズ３０によって変調器１４の動作ゾーン上に形成される。平面３２に置かれたこれらのレンズの焦点は、コリメータレンズ１０の焦点にもなっている。後続の構成部材は、図２に関して先に述べられたものと同じである。
【００１７】
上記の光学コンポーネントは、光軸に沿って整列されるものとして示されたが、機械的な理由から光学アセンブリの長さを減らす目的で、ビームを１回ないし数回曲げることも本発明の範疇に含まれている。また、システムの出力側に作られた像は、反応性の支持体に当たる代わりに、コヒーレントな光ファイバを含む他の光学手段によって中継されてもよい。
【００１８】
本明細書にその内容が参照されて組み込まれている米国特許出願第０９／２９０８２９に記載されたシステム及び方法により、レーザーバーによって生成され、変調器の入口に結像された全てのピクセルを、バンドの縁に影響を及ぼすことなく、用いることが可能となる。ここで記載されたシステムによって、８０ミリワットのピクセル５１２個からなる複数のバンドを形成することができる。ここで、ピクセルは、それぞれ、現像のためにさらなる化学的なプロセスを必要とする熱によって影響される媒体を素早く絶縁することができるものである。
【００１９】
以上、好ましい実施形態に基づいて本発明について説明してきたが、当業者であれば、本発明の観点から逸脱することなく、様々な変更を加えることができることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 回折光を伴う簡易な投影システムを概略的に示す図である。
【図１Ｂ】 回折光を伴う簡易な投影システムを概略的に示す図である。
【図１Ｃ】 広がりを持つレーザ光源を用いた場合のマイクロレンズの効率の限界を表す図である。
【図１Ｄ】 広がりを持つレーザ光源を用いた場合のマイクロレンズの効率の限界を表す図である。
【図２】 本発明の一実施形態に用いられる光学系を「遅い」軸平面に沿って示す図である。
【図３】 図２の光学系を「速い」軸平面に沿って示す図である。
【図４】 本発明の他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
２・・・レーザーバー
６・・・対物光学系
８・・・像
１０・・・円柱レンズ群
１２・・・円柱レンズ
１４・・・全内反射型変調器
１６・・・球面レンズ
１８・・・スリット
２０・・・対物光学系
２６・・・ガラスプレート
３４・・・遮蔽プレート

Claims (3)

1. マイクロレンズアレイを用いない照明システムであって、
   （ａ）複数のレーザ光源を備えたレーザバー、
   （ｂ）前記レーザ光源によって供給された光線の少なくとも一部をコリメートするための手段、
   （ｃ）前記レーザ光源の縮小された第一の像を形成するための第１結像手段、
   （ｄ）前記第一の像（８）からの光線をコリメートするための手段ならびに集束させるための手段、
   （ｅ）前記第一の像からの光線を変調するための手段、
   （ｆ）前記変調された光線の第二の像を形成するための第２結像手段、
   （ｇ）０次の光線だけを通過させるように前記変調された第二の像からの光線の回折次数を分離するための手段、及び、
   （ｈ）前記０次の光線を結像させるための手段、
   を備えている照明システム。
2. マイクロレンズアレイを用いない照明システムであって、
   （ａ）複数のレーザ光源を備えたレーザバー、
   （ｂ）前記複数のレーザ光源によって供給された光線の少なくとも一部をコリメートするための第１コリメータレンズ、
   （ｃ）前記コリメートされた光線を受けて、縮小された第一の像を形成する第１レンズ群、
   （ｄ）前記第１レンズ群から受け取られた、前記縮小された第一の像からの光線をコリメートして集束する第２レンズ群、
   （ｅ）前記第２レンズ群から受け取られた、前記第一の像からの光線を変調する変調器、
   （ｆ）前記変調された光線の第二の像を形成する第３レンズ群、
   （ｇ）スリットを有し、前記変調された第二の像から光線を受け取り、前記スリットによって、前記変調された第二の像の０次の光線だけが前記プレートを通過できるようにされたプレート、及び、
   （ｈ）前記０次の光線の像を形成する第４レンズ群、
   を備えている照明システム。
3. マイクロレンズアレイを用いないレーザプリンタヘッドであって、
   （ａ）複数のレーザ光源を備えたレーザバー、
   （ｂ）前記レーザ光源からの照射エネルギーの、縮小された第一の像を、自身の光軸上に形成する第１レンズ群、
   （ｃ）前記縮小された第一の像からの光線をコリメートして集束するための第２レンズ群、
   （ｄ）前記第一の像からの光線を変調する変調器、
   （ｅ）変調された第二の像を形成するための第３レンズ群、
   （ｆ）スリットを有し、前記変調された第二の像から光線を受け取り、前記スリットによって、前記変調された第二の像の０次の光線だけが前記プレートを通過できるようにされたプレート、及び、
   （ｇ）前記０次の光線の像を形成する第４レンズ群、
   を備えているレーザプリンタヘッド。

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