WO2011152235A1 - レーザ露光方法及び製品 - Google Patents

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photosensitive film
scanning
plate
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重田　龍男
堀内　均
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株式会社シンク・ラボラトリー
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    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0092—Nonlinear frequency conversion, e.g. second harmonic generation [SHG] or sum- or difference-frequency generation outside the laser cavity

Definitions

  • the present invention can be used for laser plate making in gravure plate making, offset plate making, flexo plate making, etc., and further for laser exposure of circuit patterns in electronic parts such as printed boards, liquid crystal displays, plasma displays, and forgery prevention in banknotes, etc.
  • the present invention relates to a high-resolution laser exposure method that can also be used for special printing and the like, and a product manufactured using the same.
  • ink is filled into fine recesses (cells) formed on the surface of a cylindrical plate cylinder (gravure cylinder), and excess ink is scraped off by a doctor while the plate cylinder is printed on a substrate (paper Etc.) and the ink in the cell is transferred to the printing medium, and the gradation and shade of the ink are expressed depending on the depth of the cell.
  • Plate making in gravure printing is performed by forming cells on the surface of the gravure cylinder, and there are also conventional mechanical engravings, but in recent years semiconductor lasers have been used from the viewpoint of high-definition printing and productivity improvement. Laser plate making that directly exposes plate making information (digital data such as characters and images) by the XY scanning type laser exposure apparatus used has become the mainstream.
  • Laser engraving is a surface-curing coating such as chrome plating for a photosensitive material coating applied to the surface of a gravure cylinder that rotates at high speed. Is formed.
  • Laser plate making is particularly suitably used in so-called CTP (computer plate to plate) which directly outputs digital data of plate making information such as characters and images to a plate without going through a film.
  • CTP computer plate to plate
  • Laser plate making is used not only for gravure plate making but also for various plate making such as offset plate making and flexo plate making.
  • the present applicants have already developed a laser plate-making system that fully automates the entire process of laser plate-making and has been very well received (for example, Patent Document 1).
  • a conventional laser exposure method having a resolution of 3200 dpi in the sub-scanning direction and 3200 dpi in the main scanning direction will be described with reference to FIG.
  • a laser light source that oscillates laser light, a light modulator that spatially divides the laser light with a plurality of control signals to form a plurality of laser beams, and an array of laser beams from the light modulator
  • a method for exposure will be described.
  • 208 laser beams are used, and the size of the laser spot is a square having a height of about 7.9 ⁇ m and a width of about 7.9 ⁇ m.
  • Exposure is performed by scanning the laser head spirally while rotating the cylinder coated with the photosensitive film.
  • a laser spot array having a predetermined length is formed on the photosensitive film with 208 laser beams and exposed.
  • the second rotation of the cylinder is sub-scanned based on the following formula (1) so as to overlap only the 208th beam irradiated in the first round, and the beam is irradiated. In this case, only the 208th line in the first round is overexposed.
  • Pitch 25.4 / 3200 ⁇ 207 1.443 mm (1)
  • the third rotation of the cylinder is irradiated with the beam overlapped with the 208th beam irradiated on the second rotation. In this case, only the 208th line in the first round is overexposed.
  • a laser exposure apparatus that has a rectangular laser spot in which the height of the laser spot is half of the conventional laser spot size of about 7.9 ⁇ m has been developed. With such a laser exposure apparatus, laser exposure having a resolution of 3200 dpi ⁇ 6400 dpi is possible.
  • a laser exposure method having a resolution of 3200 dpi in the sub-scanning direction and 6400 dpi in the main scanning direction will be described with reference to FIG.
  • a laser light source that oscillates laser light, a light modulator that spatially divides the laser light with a plurality of control signals to form a plurality of laser beams, and an array of laser beams from the light modulator
  • a method for exposure will be described.
  • 208 laser beams are used, and the size of the laser spot is about 7.9 ⁇ m in width and is a rectangle whose height is half of that.
  • Exposure is performed by scanning the laser head spirally while rotating the cylinder coated with the photosensitive film.
  • a laser spot array having a predetermined length is formed on the photosensitive film with 208 laser beams and exposed.
  • the second rotation of the cylinder is irradiated with a beam based on the following formula (1) so as to overlap only the 208th beam irradiated in the first rotation. In this case, only the 208th line in the first round is overexposed.
  • Pitch 25.4 / 3200 ⁇ 207 1.443 mm (1)
  • the third rotation of the cylinder is irradiated with the beam overlapped with the 208th beam irradiated on the second rotation. In this case, only the 208th line in the first round is overexposed.
  • Patent Document 2 a scanning line method using a single stripe laser diode that can be individually driven has been proposed.
  • JP-A-10-193551 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-113836 JP 2000-318195 A
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and a gravure plate making using a laser exposure apparatus having a performance comparable to that of a relatively inexpensive conventional laser exposure apparatus having a resolution of about 3200 dpi.
  • a laser exposure method of the present invention includes a laser light source that oscillates laser light, a light modulation unit that spatially divides the laser light into a plurality of laser beams by a plurality of control signals, and an arrangement from the light modulation unit
  • Each of the plurality of laser spots arranged in the image forming unit of the projection optical unit has a width.
  • An exposure method for forming a laser spot array having a predetermined length on a film and exposing a photosensitive film coated on a plate surface to form a part to be exposed and a part not to be exposed In, characterized in that the exposure by scanning a laser spot sequence after so that at least half the area of the width direction of the laser spot rows scanned above is overlapping exposure.
  • the scanning means includes a main scanning direction for relative scanning in a direction intersecting the arrangement direction of the laser spot rows irradiated on the photosensitive film, and a sub-scanning direction for relative scanning in a direction orthogonal to the main scanning direction. Scanning means for scanning is preferable.
  • the exposure area is increased by the amount obtained by subtracting the overlapped exposure portion with the laser spot row scanned earlier from the laser spot row scanned later.
  • the exposure area becomes smaller, so that higher resolution can be realized.
  • the plurality of laser beams is an odd number.
  • the laser light source is preferably a semiconductor laser.
  • the product of the present invention is manufactured using the laser exposure method of the present invention.
  • high-resolution laser plate making in gravure plate making, offset plate making, flexo plate making, etc. is performed using a laser exposure device having the same performance as a relatively inexpensive conventional laser exposure device having a resolution of about 3200 dpi.
  • a high-resolution laser exposure method that can be used for laser exposure of circuit patterns in electronic components such as printed boards, liquid crystal displays, and plasma displays, and special printing for preventing counterfeiting of banknotes, etc. It is possible to provide a product that is manufactured using the method.
  • FIG. 2 is a schematic explanatory diagram for explaining in more detail the first and second rounds of cylinder rotation in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing FIG. 4 in more detail. It is an electron micrograph of a gravure cylinder that has been made, and (a) shows the result of Example 1, and (b) shows the result of Comparative Example 1. It is an enlarged photograph of the upper column of Fig.6 (a). It is an enlarged photograph of the upper column of FIG.6 (b). It is model explanatory drawing which shows the conventional laser exposure method. It is model explanatory drawing which shows the conventional laser exposure method.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the basic apparatus configuration of the laser exposure apparatus of the present invention.
  • reference numeral 10 denotes a laser exposure apparatus, and the laser exposure apparatus 10 performs relative scanning in a direction crossing the array direction of the laser spot array irradiated to the photosensitive film and the main scanning direction.
  • the laser head unit 11 includes a scanning mechanism 4 as a scanning unit that scans in the orthogonal sub-scanning direction.
  • the laser head unit 11 includes the laser light source 1 and the size of the laser beam in the width direction.
  • a plate cylinder 5 to be subjected to plate making is a plate surface 6 on which a photosensitive material is applied to form a photosensitive film.
  • the laser light source 1 is a semiconductor laser having a plurality of laser oscillation portions of a semiconductor laser having a wavelength of 830 nm, for example, and continuously oscillates.
  • the laser light emitted from the laser light source 1 enters the beam shaping irradiation unit 2.
  • the beam shaping irradiation unit 2 includes an aperture shaping unit 7, a light modulation unit 8, and a projection optical unit 9.
  • the aperture shaping unit 7 shapes the beam shape of the incident laser light so as to match the incident aperture of the light modulation unit 8 and makes it incident on the light modulation unit 8.
  • the beam shape is also formed into a rectangle.
  • the beam shape may be formed into a rectangular shape by a known method.
  • the laser beam may be passed through a light valve having a rectangular hole (see Patent Document 3).
  • the light modulator 8 is a light modulator composed of a liquid crystal spatial modulator having several tens to several hundreds of independent light modulation apertures, an electrically driven micromirror array, an acoustooptic spatial modulator, or the like. Based on the plate making information, the laser light is spatially divided and divided by a plurality of signals to control light modulation. For example, in the case of a diffraction grating type mirror array in which a large number of micro-mirrors that are electronically driven are arranged, the light intensity of the incident laser beam can be modulated at about 200 kHz by controlling the drive with several elements as one channel. It can be used as an optical modulator. Intensity modulation is independently performed by the modulation signal to which the plate making information from the control unit 3 is given, and is emitted as pulsed diffracted light arranged for several hundred channels.
  • the laser beams emitted from the light modulation unit 8 and light-modulated respectively are arrayed laser beams corresponding to independent light modulation apertures, and enter the projection optical unit 9.
  • the projection optical unit 9 is a reduction projection optical system composed of a plurality of lenses for reducing and projecting incident light at a predetermined magnification.
  • the projection optical unit 9 has a lens system, an autofocus function, and the like, and uses the light modulation unit 8 as an incident light source surface.
  • 6 is a reduction optical system having an image plane on 6.
  • the laser light beam diameter and the laser light beam interval determined by the channel shape at the position of the light modulator 8 are reduced and projected so as to be a predetermined laser spot and laser spot interval on the plate surface. For example, if the reduction ratio of the projection optical unit is 10 to 1, the laser spot array arranged at 50 ⁇ m diameter and 50 ⁇ m interval by the light modulation unit 8 is reduced and projected at 5 ⁇ m interval. Is done.
  • the laser head unit 11 on which the optical system from the laser light source 1 to the projection optical unit 9 is mounted sequentially passes through the shaft 12 along the plate cylinder 5 according to the plate making information.
  • the scanning mechanism 4 scans the photosensitive film in the main scanning direction and the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction.
  • a photosensitive material is applied to the plate surface 6 to form a photosensitive film.
  • the control unit 3 can control the rotation of the plate cylinder 5 and the main scanning direction and the sub-scanning direction of the laser scanning mechanism 4 based on the plate making information.
  • the exposure method of the present invention uses such a laser exposure apparatus to scan a laser beam in the main scanning direction or the sub-scanning direction, thereby forming a laser spot array having a predetermined length on the photosensitive film, and applying it to the plate surface.
  • the exposed photosensitive film is exposed to form a portion that is exposed and a portion that is not exposed.
  • successive scanning at least a half region in the width direction of the previously scanned laser spot row is The subsequent laser spot row is scanned and exposed so as to be overexposed.
  • the plurality of laser beams is preferably an odd number.
  • the plate surface 6 Since the plate surface 6 is exposed to the laser-irradiated portion and the non-irradiated portion is not exposed, plate-making information is given to the entire surface of the plate cylinder 5. Thereafter, the plate cylinder 5 is provided as a gravure printing plate by development, metal surface etching, resist peeling, chrome plating, diamond-like carbon, and the like.
  • the exposed portion When a positive photosensitive solution is used for the photosensitive material, the exposed portion is photodegraded, and when a negative photosensitive solution is used, the exposed area remains photocured and remains etched. In this case, the unexposed areas are removed.
  • Example 1 The laser gravure plate making system was configured as follows.
  • the plate cylinder gravure cylinder
  • the photosensitive solution TSER-2104 [positive type photosensitive solution manufactured and sold by Sink Laboratories Co., Ltd.] was used, and the film thickness of the photosensitive film was 3.5 ⁇ m, followed by air drying (temperature 23 ° C.) for 45 minutes.
  • Coating-FX-1300 manufactured and sold by Sink Laboratory Co., Ltd.] was used as the photosensitive solution coating apparatus.
  • LaserStream-FX-1300 (manufactured and sold by Sink Laboratory Co., Ltd.) was used as the laser exposure apparatus, the exposure power was 230 mJ / cm 2, and the cylinder speed during exposure was 200 rpm.
  • a TLD developer (manufactured and sold by Sink Laboratory Co., Ltd.) was used as the developer, and the developing method was 80 seconds (temperature 25 ° C.) by rotary immersion development.
  • the laser spot 16 of the laser exposure apparatus in the system configuration is rectangular and can irradiate 208 laser beams.
  • a laser exposure method using such a laser exposure apparatus will be described with reference to FIGS.
  • the cylinder coated with the photosensitive film is rotated.
  • the 208th of the 208 laser beams is turned OFF, and the laser spot array 14a having a predetermined length on the photosensitive film with 207 laser beams. Are formed, irradiated and exposed.
  • the laser spot row is sub-scanned in the same manner so that the half area in the width direction of the 207 laser spot rows irradiated in the second turn is overlapped.
  • FIG. 6A and 7 show the results of performing ordinary laser gravure plate making except for the laser exposure method described above. As shown in FIG. 6 (a) and FIG. 7, almost no steps or jagged edges appear in the shaded portion, and a substantially completely straight shaded line can be formed, so that fine exposure and plate making can be performed very accurately. .
  • Example 1 A laser gravure plate making system similar to that in Example 1 was used, and the laser exposure apparatus in the system configuration was subjected to the same laser exposure method as that shown in FIG. Gravure plate making was performed. The results are shown in FIG. 6 (b) and FIG. As shown in FIG. 6B and FIG. 8, jagged edges due to steps appear in the hatched portion, and sufficiently fine exposure and plate making could not be performed.
  • the laser exposure method of the present invention can be used not only for gravure plate making but also for various types of laser plate making such as offset plate making and flexo plate making.
  • an XY scanning laser exposure apparatus is used in place of conventional mask film overlay and batch exposure or step exposure. It can also be used to expose various circuit patterns. Furthermore, it can be used for special printing for preventing counterfeiting on bills and the like.
  • 1 laser light source
  • 2 beam forming irradiation unit
  • 3 control unit
  • 4 laser scanning mechanism
  • 5 plate cylinder (gravure cylinder)
  • 6 plate surface (photosensitive film)
  • 7 aperture forming unit
  • 8 light modulation Part
  • 9 projection optical part
  • 10 laser exposure apparatus
  • 11 laser head part
  • 12 shaft
  • 14a, 14b laser spot row
  • 16 laser spot.

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Abstract

　グラビア製版、オフセット製版、フレキソ製版等における高解像度のレーザ製版を行うことができ、更には、プリント基板、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の電子部品における回路パターンのレーザ露光や紙幣等における偽造防止用特殊印刷等にも用いることのできる高解像度のレーザ露光方法及びそれを用いて製造された製品を提供する。　レーザ露光装置を用い、レーザビームを走査させることで、該感光膜に所定長を有するレーザスポット列を形成し、版面に塗布された感光膜を露光して感光される部分と感光されない部分とを形成するための露光方法であり、相前後する走査において、先に走査されたレーザスポット列の幅方向の少なくとも半分の領域が重複露光されるように後のレーザスポット列を走査して露光するようにした。

Description

レーザ露光方法及び製品
　本発明は、グラビア製版、オフセット製版、フレキソ製版等におけるレーザ製版で用いることができ、更には、プリント基板、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の電子部品における回路パターンのレーザ露光や紙幣等における偽造防止用特殊印刷等にも用いることのできる高解像度のレーザ露光方法及びそれを用いて製造された製品に関するものである。
　グラビア印刷は、円筒状の版胴（グラビアシリンダ）の表面に形成された微細な凹部（セル）内にインキを充填し、余分なインキはドクターで掻き取りつつ、版胴を被印刷体（紙等）に押圧して、セル内のインキを被印刷体に転写するものであり、セルの深さの程度によって、インキの階調や濃淡が表現されるようになっている。グラビア印刷における製版は、グラビアシリンダの表面にセルを形成することによって行われるところ、従来からの機械的彫刻によるものもあるが、近年では高精細度印刷や生産性向上などの観点から半導体レーザを用いたＸ－Ｙ走査方式のレーザ露光装置によって製版情報（文字や画像等のデジタルデータ）を直接に露光するレーザ製版が主流となってきている。レーザ製版は、高速回転するグラビアシリンダ表面に塗布された感光材被膜に対し、例えば波長８３０ｎｍの半導体レーザを製版情報で光変調して露光し、現像し、エッチングし、クロムメッキなどの表面硬化被膜を形成させるというものである。レーザ製版は、文字や画像等の製版情報のデジタルデータをフィルムを経由せずに直接プレートに出力して製版する所謂ＣＴＰ（computer to plate）において特に好適に利用される。また、レーザ製版はグラビア製版だけでなく、オフセット製版、フレキソ製版等の各種製版にも使用されている。既に、本出願人らは、このレーザ製版の全工程を全自動化したレーザ製版システムを開発し、大変な好評を得ている（例えば、特許文献１等）。
　現在、レーザグラビア製版用のレーザ露光方法としては、３２００ｄｐｉ（dot per inch）程度の解像度を有するものが広く普及しており、この場合、１ピクセル（画素）を約７．９2μｍ2で表現している。この３２００ｄｐｉという解像度は、通常の本、雑誌、カタログ、包装フィルム等の一般的な印刷業の分野では充分な性能であると言えるが、応用分野として可能性があるプリント基板、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の電子部品の製造業の分野において、従来のマスクフィルムを重ねて一括露光やステップ露光することに替えて、Ｘ－Ｙ走査方式のレーザ露光装置によって各種回路パターンを露光する場合や、或いは紙幣等における偽造防止用特殊印刷等では更なる高解像度が要求される。
　従来の副走査方向に３２００ｄｐｉ、主走査方向に３２００ｄｐｉの解像度を有するレーザ露光方法を図９に基づいて説明する。
　図９において、レーザ光を発振するレーザ光源と、該レーザ光を複数の制御信号で空間的に配列分割して複数のレーザビームとする光変調部と、光変調部からの配列されたレーザビームを縮小投影する投影光学部と、該レーザビームを感光膜に対して走査させる走査手段とを有するレーザヘッド部を含む従来のレーザ露光装置を用いて、感光膜を塗布したグラビア製版用シリンダーに対して、露光する場合の方法について説明する。図示の例では、２０８本のレーザビームを使用しており、レーザスポットのサイズは高さ約７．９μｍ×幅約７．９μｍの正方形である。
　感光膜を塗布したシリンダーを回転させながら、レーザヘッド部をスパイラル状に走査して露光する。
　まず、シリンダーの回転１周目は、２０８本のレーザビームで感光膜に所定長を有するレーザスポット列を形成し、露光する。
　シリンダーの回転２周目は、１周目に照射した２０８本目のビームとだけ重複するように下記式（１）に基づいて副走査し、ビームを照射する。この場合、１周目の２０８本目のみが重ね露光されることになる。
　ピッチ２５．４／３２００×２０７＝１．６４３ｍｍ　　　・・・（１）
　次に、シリンダーの回転３周目は、２周目に照射した２０８本目のビームと重ねてビームを照射する。この場合、１周目の２０８本目のみが重ね露光されることになる。
　このようにして、３２００ｄｐｉ×３２００ｄｐｉの解像度を有するレーザ露光が行われる。
　また、最近では、さらに解像度を上げるべく、レーザスポットの高さを従来のレーザスポットのサイズである約７．９μｍの半分とした矩形のレーザスポットとなるレーザ露光装置も開発されており、このようなレーザ露光装置では、３２００ｄｐｉ×６４００ｄｐｉの解像度を有するレーザ露光が可能である。
　このような副走査方向に３２００ｄｐｉ、主走査方向に６４００ｄｐｉの解像度を有するレーザ露光方法を図１０に基づいて説明する。
　図１０において、レーザ光を発振するレーザ光源と、該レーザ光を複数の制御信号で空間的に配列分割して複数のレーザビームとする光変調部と、光変調部からの配列されたレーザビームを縮小投影する投影光学部と、該レーザビームを感光膜に対して走査させる走査手段とを有するレーザヘッド部を含む従来のレーザ露光装置を用いて、感光膜を塗布したグラビア製版用シリンダーに対して、露光する場合の方法について説明する。図示の例では、２０８本のレーザビームを使用しており、レーザスポットのサイズは幅約７．９μｍであり、高さがその半分の矩形である。
　感光膜を塗布したシリンダーを回転させながら、レーザヘッド部をスパイラル状に走査して露光する。
　まず、シリンダーの回転１周目は、２０８本のレーザビームで感光膜に所定長を有するレーザスポット列を形成し、露光する。
　シリンダーの回転２周目は、１周目に照射した２０８本目のビームとだけ重複するように下記式（１）に基づいてビームを照射する。この場合、１周目の２０８本目のみが重ね露光されることになる。
　ピッチ２５．４／３２００×２０７＝１．６４３ｍｍ　　　・・・（１）
　次に、シリンダーの回転３周目は、２周目に照射した２０８本目のビームと重ねてビームを照射する。この場合、１周目の２０８本目のみが重ね露光されることになる。
　このようにして、３２００ｄｐｉ×６４００ｄｐｉの解像度を有するレーザ露光が行われる。
　最近ではさらなる高精細化が求められているが、レーザスポットの高さ方向については上述のように小さくできても、レーザスポットの幅方向のサイズをさらに小さくしたレーザ露光装置を開発することは、なかなか困難であった。
　また、個々に駆動可能な単一ストライプレーザダイオードを用いた走査ライン方法も提案されている（特許文献２）。
　しかしながら、既存の装置で高解像度を実現することがコストなどの点から好ましい。
　そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、既存のレーザ装置で高解像度を実現することができるレーザ露光方法を知見し、本提案に及ぶものである。
特開平１０－１９３５５１号公報 特開２００２－１１３８３６号公報 特開２０００－３１８１９５号公報
　本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、比較的廉価な従来の３２００ｄｐｉ程度の解像度を有するレーザ露光装置と同程度の性能のレーザ露光装置を用いて、グラビア製版、オフセット製版、フレキソ製版等における高解像度のレーザ製版を行うことができ、更には、プリント基板、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の電子部品における回路パターンのレーザ露光や紙幣等における偽造防止用特殊印刷等にも用いることのできる高解像度のレーザ露光方法及びそれを用いて製造された製品を提供することを目的とする。
　本発明のレーザ露光方法は、レーザ光を発振するレーザ光源と、該レーザ光を複数の制御信号で空間的に配列分割して複数のレーザビームとする光変調部と、光変調部からの配列されたレーザビームを縮小投影する投影光学部と、該レーザビームを感光膜に対して走査させる走査手段とを有し、投影光学部の結像部に配列される複数のレーザスポットの夫々が幅方向のサイズが該幅方向と直交する高さ方向のサイズよりも大きい矩形形状を有する矩形レーザスポットとされてなるレーザヘッド部を含むレーザ露光装置を用い、レーザビームを走査させることで、該感光膜に所定長を有するレーザスポット列を形成し、版面に塗布された感光膜を露光して感光される部分と感光されない部分とを形成するための露光方法であり、相前後する走査において、先に走査されたレーザスポット列の幅方向の少なくとも半分の領域が重複露光されるように後のレーザスポット列を走査して露光することを特徴とする。
　前記走査手段としては、感光膜に照射されたレーザスポット列の配列方向と交差する方向に相対走査させる主走査方向と、前記主走査方向に対して直交する方向に相対走査させる副走査方向とに走査させる走査手段が好適である。
　このように露光することで、後に走査されたレーザスポット列から、先に走査されたレーザスポット列との重複露光部分を差し引いた分だけ露光領域が増えることになるため、従来のようにほとんど並列にレーザスポット列を照射するように走査する場合と比べて、露光領域が小さくなるため、高解像度化が実現できる。特に、従来は実現が難しかったレーザスポットの幅方向の高解像度化、すなわち前記レーザ露光装置の副走査方向の高解像度化が実現できる。
　また、前記複数のレーザビームが奇数本であるのが好ましい。
　なお、前記レーザ光源としては、半導体レーザであることが好ましい。
　本発明の製品は、本発明のレーザ露光方法を用いて製造されたことを特徴とする。
　本発明によれば、比較的廉価な従来の３２００ｄｐｉ程度の解像度を有するレーザ露光装置と同程度の性能のレーザ露光装置を用いて、グラビア製版、オフセット製版、フレキソ製版等における高解像度のレーザ製版を行うことができ、更には、プリント基板、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の電子部品における回路パターンのレーザ露光や紙幣等における偽造防止用特殊印刷等にも用いることのできる高解像度のレーザ露光方法及びそれを用いて製造された製品を提供することができるという著大な効果を奏する。
本発明のレーザ露光方法を示す模式説明図である。 図１のシリンダー回転１周目と２周目とをさらに詳しく説明する模式説明図である。 本発明のレーザ露光方法に用いられるレーザ露光装置の基本的装置構成を示すブロック図である。 本発明のレーザ露光方法に用いられるレーザ露光装置の基本的装置構成を示す模式図である。 図４をさらに詳しく示す模式図である。 製版されたグラビアシリンダの電子顕微鏡写真であり、（ａ）は実施例１の結果を示し、（ｂ）は比較例１の結果を示す。 図６（ａ）の上欄の拡大写真である。 図６（ｂ）の上欄の拡大写真である。 従来のレーザ露光方法を示す模式説明図である。 従来のレーザ露光方法を示す模式説明図である。
　以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、図示例は例示的に示されたもので、本発明の技術的思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことは言うまでもない。
　まず、本発明のレーザ露光方法に用いられるレーザ露光装置を装置構成ついて以下に説明する。図３は、本発明のレーザ露光装置の基本的装置構成を示すブロック図である。図中、符号１０はレーザ露光装置であり、レーザ露光装置１０はレーザビームを感光膜に照射されたレーザスポット列の配列方向と交差する方向に相対走査させる主走査方向と前記主走査方向に対して直交する副走査方向とに走査させる走査手段としての走査機構４を有するレーザヘッド部１１を有し、レーザヘッド部１１は、レーザ光源１と、レーザ光を幅方向のサイズが該幅方向と直交する高さ方向のサイズよりも大きい矩形形状を有する矩形レーザスポットに成形するビーム成形照射部２とから構成されており、また、製版情報に基づいて、レーザ光源１、ビーム成形照射部２、レーザヘッド部１１の走査機構４及び版胴５の動作を制御する制御部３を備えている。製版対象となる版胴５には、その表面に感光材が塗布されて感光膜が形成された版面６とされている。
　レーザ光源１は、例えば波長８３０ｎｍの半導体レーザのレーザ発振部を複数有する半導体レーザであり、連続的にレーザ発振する。レーザ光源１から出射されたレーザ光はビーム成形照射部２に入射する。
　ビーム成形照射部２は、開口成形部７と光変調部８と投影光学部９より構成されている。開口成形部７は、入射したレーザ光のビーム形状を光変調部８の入射開口に合わせて成形し、光変調部８に入射させる。本発明では、レーザスポットの形状を矩形とする必要があるので、ビーム形状も矩形に成形する。なお、ビーム形状を矩形に成形する方法は公知の方法によればよいが、例えば、レーザ光を長方形の孔を有する光弁に通過させるようにすればよい（特許文献３参照）。
　光変調部８は、数十から数百の独立した光変調開口を有する液晶型空間変調器や電気駆動される微小ミラーアレイ、或いは音響光学空間変調器などから構成される光変調部であり、製版情報に基づいて複数の信号でレーザ光を空間的に配列分割して光変調制御する。例えば電子駆動される微小ミラーを多数配列した回折格子型ミラーアレイの場合、数エレメントを１チャンネルとして駆動制御され２００ｋＨｚ程度で入射するレーザ光線の光強度変調が可能であり、数百チャンネルくらいの独立した光変調器として使用できるものである。制御部３からの製版情報を付与された変調信号によって個々独立に強度変調され数百チャンネル分の配列されたパルス的回折光として出射する。
　光変調部８を出射し、それぞれ光変調されたレーザ光は、独立の光変調開口に相当する配列されたレーザ光線になっており、これを投影光学部９に入射させる。投影光学部９は入射光を所定の倍率で縮小投影する複数のレンズで構成された縮小投影光学系であり、レンズ系及びオートフォーカス機能などを有し、光変調部８を入射光源面として版面６上を結像面とする縮小光学系である。光変調部８の位置でのチャンネルの形状で決められるレーザ光ビーム径とレーザ光ビーム間隔を、版面上で所定のレーザスポットとレーザスポット間隔になるように縮小投影する。例えば、投影光学部の縮小比を１０対１とすると、光変調部８で５０μｍ径、５０μｍ間隔で配列されたレーザスポット列は版面６上でのレーザスポット列は５μｍ径で５μｍ間隔に縮小投影される。
　図４及び図５によく示される如く、これらのレーザ光源１から投影光学部９までの光学系を搭載しているレーザヘッド部１１は、製版情報によって順次版胴５に沿ってシャフト１２を介して走査機構４によりレーザビームを感光膜に対して主走査方向と前記主走査方向に対して直交する副走査方向とに走査される。版面６には感光材が塗布され感光膜が形成されている。制御部３は、製版情報に基づいて、版胴５の回転と、レーザ走査機構４の主走査方向及び副走査方向の制御を可能としている。
　本発明の露光方法は、このようなレーザ露光装置を用い、レーザビームを主走査方向又は副走査方向に走査させることで、該感光膜に所定長を有するレーザスポット列を形成し、版面に塗布された感光膜を露光して感光される部分と感光されない部分とを形成するための露光方法であり、相前後する走査において、先に走査されたレーザスポット列の幅方向の少なくとも半分の領域が重複露光されるように後のレーザスポット列を走査して露光するものである。前記複数のレーザビームとしては、奇数本が好ましい。
　版面６は、レーザ照射された部分が感光され、非照射部は感光されないため、版胴５面全体に製版情報が付与される。その後、版胴５は、現像、金属面のエッチング、レジスト剥離、クロムメッキやダイヤモンドライクカーボンなどを用いた硬質皮膜形成処理によって、グラビア印刷版として供される。感光材がポジ型の感光液を使用した場合には、感光された部分が光分解し、ネガ型の感光液を使用した場合には、露光された領域が光硬化して残存し、エッチングすれば露光されなかった領域は取り除かれることとなる。
　以下に本発明の実施例をあげてさらに具体的に説明するが、各実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。
（実施例１）
　レーザグラビア製版システムを次のように構成した。版胴（グラビアシリンダ）は円周６００ｍｍで幅１１００ｍｍのアルミニウム製グラビアシリンダに８０μｍの銅メッキを施し、表面を鏡面研磨（表面粗さＲｙ＝０．１２μｍ）した。感光液としてはＴＳＥＲ－２１０４〔（株）シンク・ラボラトリー製造販売のポジ型感光液〕を用い、感光膜の膜厚３．５μｍ、塗布後４５分間の風乾（温度２３℃）を行った。感光液塗布装置としてはコーティング－ＦＸ－１３００〔（株）シンク・ラボラトリー製造販売〕を用いた。レーザ露光装置として、ＬａｓｅｒＳｔｒｅａｍ－ＦＸ－１３００〔（株）シンク・ラボラトリー製造販売〕を用い、露光パワーを２３０ｍＪ／ｃｍ2とし、露光時シリンダ回転数を２００ｒｐｍとした。現像液にはＴＬＤ現像液〔（株）シンク・ラボラトリー製造販売〕を用い、現像方法は回転浸漬現像８０秒（温度２５℃）で行った。上記システム構成中のレーザ露光装置のレーザスポット１６は矩形であり、２０８本のレーザビームを照射することができる。
　このようなレーザ露光装置を用いたレーザ露光方法について、図１及び図２に基づいて説明する。感光膜を塗布したシリンダーを回転させ、まず、シリンダーの回転１周目は、２０８本のレーザビームのうち、２０８番目をＯＦＦとして２０７本のレーザビームで感光膜に所定長を有するレーザスポット列１４ａを形成して照射し、露光する。
　シリンダーの回転２周目は、１周目に照射した２０７本のレーザスポット列の幅方向の半分の領域が重複露光されるように、下記式（２）に基づいてレーザスポット列１４ｂを副走査する。この場合、感光膜上において、１周目のレーザスポット列１４ａの幅方向の半分の領域が重ね露光されることになる（図２参照）。
　ピッチ２５．４／３２００×１０３．５＝０．８２１５ｍｍ　　　・・・（２）
　次に、シリンダーの回転３周目は、同様にして、２周目に照射した２０７本のレーザスポット列の幅方向の半分の領域が重複露光されるようにレーザスポット列を副走査する。
　このようにして、次々に露光していくことで、６４００ｄｐｉ×６４００ｄｐｉの解像度を有するレーザ露光装置で露光したのと同等の効果が得られる。
　上記したレーザ露光方法以外は、通常のレーザグラビア製版を行った結果を図６（ａ）及び図７に示す。図６（ａ）及び図７に示される如く、斜線部分にもほとんど段差やギザギザは表れず、略完全に直線状の斜線を形成でき、極めて精確に微細な露光及び製版を行うことができた。
（比較例１）
　実施例１と同様のレーザグラビア製版システムを用い、該システム構成中のレーザ露光装置において、図１０に示したのと同様のレーザ露光方法を行った以外は、実施例１と同様にして、レーザグラビア製版を行った。その結果を図６（ｂ）及び図８に示す。図６（ｂ）及び図８に示される如く、斜線部分には段差によるギザギザが表れており、充分に微細な露光及び製版を行うことはできなかった。
　上記説明では、主にグラビア製版に適用される場合について説明したが、本発明のレーザ露光方法は、グラビア製版だけでなく、オフセット製版、フレキソ製版などの各種レーザ製版にも使用できる。また、プリント基板、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の電子部品の製造業の分野においても、従来のマスクフィルムを重ねて一括露光やステップ露光することに替えて、Ｘ－Ｙ走査方式のレーザ露光装置によって各種回路パターンを露光するのにも利用可能である。更に、紙幣等における偽造防止用特殊印刷等にも利用できる。
　１：レーザ光源、２：ビーム成形照射部、３：制御部、４：レーザ走査機構、５：版胴（グラビアシリンダ）、６：版面（感光膜）、７：開口成形部、８：光変調部、９：投影光学部、１０：レーザ露光装置、１１：レーザヘッド部、１２：シャフト、１４ａ，１４ｂ：レーザスポット列、１６：レーザスポット。

Claims (3)

  1. 　レーザ光を発振するレーザ光源と、該レーザ光を複数の制御信号で空間的に配列分割して複数のレーザビームとする光変調部と、光変調部からの配列されたレーザビームを縮小投影する投影光学部と、該レーザビームを感光膜に対して走査させる走査手段とを有し、投影光学部の結像部に配列される複数のレーザスポットの夫々が幅方向のサイズが該幅方向と直交する高さ方向のサイズよりも大きい矩形形状を有する矩形レーザスポットとされてなるレーザヘッド部を含むレーザ露光装置を用い、レーザビームを走査させることで、該感光膜に所定長を有するレーザスポット列を形成し、版面に塗布された感光膜を露光して感光される部分と感光されない部分とを形成するための露光方法であり、相前後する走査において、先に走査されたレーザスポット列の幅方向の少なくとも半分の領域が重複露光されるように後のレーザスポット列を走査して露光することを特徴とするレーザ露光方法。
  2. 　前記複数のレーザビームが奇数本であることを特徴とする請求項１記載のレーザ露光方法。
  3. 　請求項１又は２に記載のレーザ露光方法を用いて製造されたことを特徴とする製品。
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