(57)【要約】  【課題】安定した中間調を表現可能であるインナードラム露光装置およびそれを用いた露光方法を提供すること。  【解決手段】円筒形状を有する支持体の内周面に保持された記録媒体に対し、画像情報に応じて変調された光ビームを走査手段の回転駆動される反射面で偏向し、記録媒体を走査することによって画像を記録するインナードラムの露光装置であって、光ビームを光源から記録媒体の被走査面上まで通過させる光学系と、光ビームの光路上で前記走査手段の反射面と一体に回転するように配置され、光ビームのビームスポット形状を略矩形形状に整形する波面制御素子とを備えるインナードラム露光装置を提供する。【選択図】図１
2006259066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状を有する支持体の内周面に保持された記録媒体に対し、画像情報に応じて変調された光ビームを走査手段の回転駆動される反射面で偏向し、前記記録媒体を走査することによって画像を記録するインナードラム露光装置であって、
前記光ビームを出射する光源と、
前記光ビームを光源から前記記録媒体の被走査面上まで通過させる光学系と、
前記光ビームの光路上で前記走査手段の反射面と一体に回転するように配置され、前記光ビームのビームスポット形状を所望の形状に整形する波面制御素子とを備えることを特徴とするインナードラム露光装置。
【請求項２】
前記波面制御素子として回折光学素子を使用し、
前記回折光学素子が、前記走査手段が備える偏向器に入射する光ビームの光軸と垂直な面である入射面、および／または該偏向器から出射する光ビームの光軸と垂直な面である出射面に配設される請求項１に記載のインナードラム露光装置。
【請求項３】
前記波面制御素子として回折光学素子を使用し、
前記回折光学素子が、前記走査手段が備える偏向器に入射する光ビームの光軸と垂直な面である入射面上および／または該偏向器から出射する光ビームの光軸と垂直な面である出射面上に形成される請求項１に記載のインナードラム露光装置。
【請求項４】
前記回折光学素子に入射する前記光ビームの偏光状態が、円偏光またはランダム偏光のどちらかの偏光状態である請求項２または３に記載のインナードラム露光装置。
【請求項５】
前記波面制御素子として屈折率分布素子を使用し、
前記屈折率分布素子が、前記走査手段が備える偏向器に入射する光ビームの光軸と垂直な面である入射面、および／または該偏向器から出射する光ビームの光軸と垂直な面である出射面に配設される請求項１に記載のインナードラム露光装置。
【請求項６】
前記波面制御素子として波面整形ミラーを使用し、
前記波面整形ミラーが前記走査手段の反射面を形成する請求項１に記載のインナードラム露光装置。
【請求項７】
前記所望の形状が、前記回転駆動される走査手段の主走査方向と直交する副走査方向を長手方向とする略矩形形状である請求項１〜６のいずれかに記載のインナードラム露光装置。
【請求項８】
前記所望の形状が、前記回転駆動される走査手段の主走査方向と直交する副走査方向に少なくとも２個以上の複数のビームスポットを並置した形状である請求項１〜６のいずれかに記載のインナードラム露光装置。
【請求項９】
円筒形状を有する支持体の内周面に保持された記録媒体に対し、画像情報に応じて変調された光ビームを走査手段の回転駆動される反射面で偏向し、前記記録媒体を走査することによって画像を記録する露光方法であって、
前記光ビームの光路上で前記走査手段の反射面と一体に回転するように配設される波面制御素子を介して前記光ビームのビームスポット形状を所望の形状に整形し、この整形された光ビームで前記記録媒体を露光することを特徴とする露光方法。
【請求項１０】
前記所望のビームスポット形状とは、前記走査手段の回転方向である主走査方向と直交する副走査方向を長手方向とする略矩形形状のビームスポット形状である請求項９に記載の露光方法
【請求項１１】
前記所望のビームスポット形状とは、前記走査手段の回転方向である主走査方向と直交する副走査方向に複数のビームスポットを並置することにより形成される、副走査方向を長手方向とする略矩形形状のビームスポット形状である請求項９に記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒ドラムの内周面に配置した記録媒体、例えば感光材料をレーザービーム等の光ビームの走査光学系により走査して露光処理を施すインナードラム露光装置およびそれを用いた露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、感光材料等の記録媒体を円筒ドラムの内周面上に配置し、その記録媒体をレーザービーム等の光ビームを用いて走査し露光処理を行うインナードラム露光装置が広く用いられている。例えば、特許文献１に開示されるようなインナードラム露光装置を挙げることができる。
【０００３】
このようなインナードラム露光装置では、記録媒体に露光処理を行い、中間調を表現する場合に、ＡＭスクリーン（網点の大小により濃淡画像を形成する手法）を利用して網形状（いわゆる極小の市松模様状）で中間調を表現するのが普通である。すなわち、ＡＭスクリーンでは、最小単位の網点画像が、一例として１４（水平方向ドット数）×１４（垂直方向ドット数）の合計１９６ドット等、比較的多数のドットで構成されており、この網点画像を２次元平面状に並べることにより濃淡画像を記録するようにしている。ただし、このＡＭスクリーンを利用して中間調を表現する場合には、モアレ縞が生じたり、トーンジャンプが発生したりすることがある。
【０００４】
また、網点画像により濃淡画像を記録する手法として、ＦＭスクリーンと呼ばれる手法がある。このＦＭスクリーンは、規則性を持たない不定形ドットの集合密度によって記録画像の濃淡を表現する。例えば、２×２の合計４ドット等、比較的少数のドットで構成された画像を２次元平面状に分散させて階調表現を行う。このＦＭスクリーンでは、原理的にモアレ縞の発生を抑制することができるという利点がある。
【０００５】
そこで、インナードラム露光装置では、ＦＭスクリーンを使って、小さな網形状で中間調を表現することが望まれている。
【特許文献１】特開平１０−１３３１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、通常のインナードラム露光装置では、単一モードのレーザ光源から出射した光を被走査面上に結像して画像を記録するように構成されるため、ビームスポットの形状はガウス分布をしている。このようなガウス分布したビームスポットで露光して画素を記録する場合には、走査線間が空かないようにビームスポットの半値幅と画素サイズとを決定する。つまり、ビームスポットの半値幅と画素サイズとが略同じサイズか、または、ビームスポットの半値幅が画素サイズ以上のサイズになるように設計する。
【０００７】
このため、エッジ部がなだらかなビームスポットで画像を記録すると、光パワー変動といった記録条件の変化に対して、記録媒体に形成するＦＭスクリーン等の小ドットのサイズ安定性が損なわれるという問題があった。また、これとともに、記録媒体の感度変動や、現像液の感度変動、自動現像機のブラシの経時劣化といった現像条件等に起因して、網点面積率特性が変動するという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＦＭスクリーン等の小ドットにおけるドットサイズの安定性を向上させることにより、網点面積率特性の変動を抑え、安定した中間調を表現することができるインナードラム露光装置およびそれを用いた露光方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明は、円筒形状を有する支持体の内周面に保持された記録媒体に対し、画像情報に応じて変調された光ビームを走査手段の回転駆動される反射面で偏向し、前記記録媒体を走査することによって画像を記録するインナードラム露光装置であって、前記光ビームを出射する光源と、前記光ビームを光源から前記記録媒体の被走査面上まで通過させる光学系と、前記光ビームの光路上で前記走査手段の反射面と一体に回転するように配置され、前記光ビームのビームスポット形状を所望の形状に整形する波面制御素子とを備えるインナードラム露光装置を提供する（請求項１参照）。
【００１０】
ここで、前記波面制御素子として回折光学素子を使用し、前記回折光学素子が、前記走査手段が備える偏向器に入射する光ビームの光軸と垂直な面である入射面、および／または該偏向器から出射する光ビームの光軸と垂直な面である出射面に配設されることが好ましい（請求項２参照）。
【００１１】
また、前記波面制御素子として回折光学素子を使用し、前記回折光学素子が、前記走査手段が備える偏向器に入射する光ビームの光軸と垂直な面である入射面上および／または該偏向器から出射する光ビームの光軸と垂直な面である出射面上に形成されることが好ましい（請求項３参照）。
なお、前記回折光学素子に入射する前記光ビームの偏光状態が、円偏光またはランダム偏光のどちらかの偏光状態であることが好ましい（請求項４参照）。
【００１２】
また、前記波面制御素子として屈折率分布素子を使用し、前記屈折率分布素子が、前記走査手段が備える偏向器に入射する光ビームの光軸と垂直な面である入射面、および／または該偏向器から出射する光ビームの光軸に垂直な面である出射面に配設されることが好ましい（請求項５参照）。
【００１３】
また、前記波面制御素子として波面整形ミラーを使用し、前記波面整形ミラーが前記走査手段の反射面を形成することが好ましい（請求項６参照）。
【００１４】
また、前記所望の形状は、前記回転駆動される走査手段の主走査方向と直交する副走査方向を長手方向とする略矩形形状であること（請求項７参照）、あるいは、前記回転駆動される走査手段の主走査方向と直交する副走査方向に少なくとも２個以上の複数のビームスポットを並置した形状であることが好ましい（請求項８参照）。
【００１５】
また、本発明は、円筒形状を有する支持体の内周面に保持された記録媒体に対し、画像情報に応じて変調された光ビームを走査手段の回転駆動される反射面で偏向し、前記記録媒体を走査することによって画像を記録する露光方法であって、光ビームの光路上で前記走査手段の反射面と一体に回転するように配設される波面制御素子を介して前記光ビームのビームスポット形状を所望の形状に整形し、この整形された光ビームで記録媒体を露光する露光方法を提供する（請求項９参照）。
【００１６】
ここで、前記所望のビームスポット形状とは、前記走査手段の回転方向である主走査方向と直交する副走査方向を長手方向とする略矩形形状のビームスポット形状であることが好ましい（請求項１０参照）。
【００１７】
また、前記所望のビームスポット形状とは、前記走査手段の回転方向である主走査方向と直交する副走査方向に複数のビームスポットを並置することにより形成される、副走査方向を長手方向とする略矩形形状のビームスポット形状であることが好ましい（請求項１１参照）。
【００１８】
ところで、一般にガウス分布を持つレーザー光を集光すると、ビームスポット形状も略ガウス分布となることが知られている。また、集光前のレンズ入射光の強度分布を矩形に整形しても、ビームスポット形状はＳｉｎｃ関数の二乗で表わされる形状（ガウス分布に近い略単峰状）になり、矩形形状（図３参照）にはならない。
一方、ビームスポット形状は、そのフーリエ変換面の位相波面状態によって決まることが知られている。すなわち、ビームスポット形状を所望の形状に整形するには、フーリエ変換面での波面を制御する必要がある。
【００１９】
本発明では、上述したような、フーリエ変換面での波面制御を行い、ビームスポット形状を所望の形状に整形することができる素子として、回折光学素子、屈折率分布素子、または波面整形ミラーを使用する。また、これらを総称して波面制御素子とよぶ。上記の回折光学素子、屈折率分布素子、および波面整形ミラーの本明細書中での定義等に関しては後述する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のインナードラム露光装置およびそれを用いた露光方法によれば、光パワー変動といった記録条件の変化に対して、記録媒体に形成するＦＭスクリーン等の小ドットのサイズ安定性を向上させることができる。さらに、記録媒体の感度変動や、現像液の感度変動による現像の度合いや自動現像機のブラシの経時劣化といった現像条件等に起因する網点面積率の変動を抑制することができるので、最終的に安定した中間調を表現することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の第１の実施形態に係るインナードラム露光装置について以下に説明する。
本実施形態に係るインナードラム露光装置は、ＦＭスクリーン等の小ドットにおけるドットサイズの安定性を向上させるために、波面制御素子として回折光学素子を使用する。この回折光学素子は、集光光学系と共に光ビームに作用し、記録媒体を走査する光ビームのビームスポット形状を、副走査方向を長手方向とする略矩形形状に整形することができる。これにより本発明の目的を達成する。
【００２２】
本実施形態に係るインナードラム露光装置について図１から図３により説明する。図１は、本発明のインナードラム露光装置の概略構成図である。図２は、本実施形態に係るインナードラム露光装置の要部構成を示す模式図である。図３は、光ビームのビームスポット形状について説明する模式図である。
【００２３】
図１または図２に示すように、インナードラム露光装置１０は、主に、支持体１２と、記録媒体１４と、走査手段１６と、回折光学素子２４と、光ビームを支持体１２の内部に導入する導入光学系と、記録媒体１４の露光面上に集光する集光光学系とを備える。
【００２４】
支持体１２は、略円筒形状（円筒の一部を構成する形状）を有し、インナードラム露光装置１０の母体をなす。また、支持体１２は、その内周面に記録媒体１４を保持する。後述するように、本実施形態においては、光ビームがこの記録媒体１４を走査して露光することにより、記録媒体上に潜像を形成する。記録媒体１４としては、フォトポリマー版もしくは通常のＰＳ版または銀塩タイプの感光材料等を使用すればよい。
【００２５】
また、光源から出射した光ビームを支持体１２内部に導入する導入光学系について説明する。図１に示すように、この導入光学系は、レーザ光源３０側から、１／４波長板３２、反射鏡３４、反射鏡３６を配列して構成する。反射鏡３４および反射鏡３６は、支持体１２内部に導入される光ビームの光路（図１上にＬで示す線のうち、反射鏡３６から走査手段１６まで）が、支持体１２の円筒中心軸と一致するように配設する
【００２６】
レーザ光源３０としては略直線偏光からなる光ビームを出射する一般的な半導体レーザを使用すればよい。また、このレーザ光源３０には、中心光強度が高く、中心から離れるに従って光強度が徐々に低くなる強度分布からなる単一横モード半導体レーザを使用することができる。また、１／４波長板３２は、レーザ光源３０から出射された略直線偏光からなる光ビームを円偏光に変換する。
【００２７】
光源３０は、レーザドライバ４２に接続され、レーザドライバ４２は制御装置４０に接続されている。制御装置４０は、図示しない入力装置から露光処理開始の指令を受けて、画像情報に基づいて画像信号を発生し、この画像信号をレーザドライバ４２へ送信する。また、レーザドライバ４２は画像信号に基づいてレーザ光源３０を駆動制御する。レーザドライバ４２に駆動制御されたレーザ光源３０は、画像信号に基づいて変調した光ビームを出射する。
【００２８】
レーザ光源３０から出射される光ビームは、１／４波長板３２を通過する際に、偏光状態が直線偏光から円偏光に変わる。その後、光ビームは、光路上に配設される反射鏡３４および反射鏡３６において反射して、支持体１２の円筒中心軸と光ビームの光路が一致するように支持体１２内部に導入される。
【００２９】
ここで、集光光学系について説明する。集光光学系は、支持体１２内部に導入された光ビームを記録媒体１４の被走査面上に集光する。図１または図２に示す集光光学系は、集光レンズ２６、走査手段１６、および回折光学素子２４を備える。
【００３０】
ところで、本実施形態に係るインナードラム露光装置１０は、記録媒体１４を走査する光ビームのビームスポット形状を副走査方向を長手方向とする略矩形形状（図３参照）に整形するために、波面制御素子である回折光学素子２４を備えることを特徴とする。
【００３１】
ここで、本明細書中でいう回折光学素子とは、グレーティング・ホログラム等の光の回折現象を利用して光の進行方向を変えるものであり、基板に形成された周期的な構造（回折溝）によって光を回折して波面を整形する光学素子である。従って、回折光学素子は、用途に応じて上記周期的な構造（回折溝）を設計し、基板に形成することにより任意の波面を形成ことができる。
【００３２】
本実施形態に係る回折光学素子２４の回折溝の形状は、光ビームが記録媒体１４の被走査面上において矩形形状のビームスポットを形成するように、使用する光源や光学系といった装置の仕様に応じて決定すればよい。
【００３３】
図１に示すように、集光レンズ２６は、光ビームの光路上に反射鏡３６の後方（走査手段１６側）に配置されている。
図１または図２に示すように、走査手段１６は、キューブプリズム１８、軸２０、およびモータ２２を備える。走査手段１６のキューブプリズム１８は、軸２０を介してモータ２２と接続されており、モータ２２を回転動力源として回転駆動される。キューブプリズム１８、軸２０、およびモータ２２を含む走査手段１６は、その回転軸が上述した円筒中心軸と一致するように配設されている。
【００３４】
また、キューブプリズム１８は、立方体形状をなし、その内部に反射面１９を有する。反射面１９は、キューブプリズム１８における光ビームの入射面の一辺とそれと対向する辺とを含む面であって、走査手段１６の回転軸と４５°の角度をなす面である。
【００３５】
キューブプリズム１８の反射面１９の後方（光源から遠い方）側は、４５°傾斜した光学ガラスブロック１８ａで構成される。またキューブプリズム１８の反射面１６の前方（光源に近い方）側は、光学ガラスブロック１８ｂが固着される。
このように、キューブプリズム１８全体として、回転時における質量のバランスを確保するようにしたことにより、キューブプリズム１８を安定に高速回転させることが可能になっている。
【００３６】
図２に示すように、本実施形態において、回折光学素子２４は、キューブプリズム１８の光学ガラスブロック１８ｂに光ビームが入射する入射面上に配設する。従って、回折光学素子２４は、キューブプリズム１８と一体に回転駆動される。
【００３７】
また、インナードラム露光装置１０は、図１中の矢印Ｃで示す回転軸の軸方向である副走査方向に、走査手段１６を移動させる図示しない副走査移動手段を備えている。また、走査手段１６のモータ２２および上述した（図示しない）副走査移動手段は、スピナードライバ４４に接続されており、このスピナードライバ４４は、制御装置４０に接続されている。
露光処理開始の指令を受けた制御装置４０は、スピナードライバ４４に制御信号を送信する。この制御信号を受けたスピナードライバ４４は、モータ２２の駆動制御を行う。それと同時に、スピナードライバ４４は、副走査移動手段の駆動制御をも行う。
【００３８】
インナードラム内に導入された光ビームは、集光レンズ２６と回折光学素子２４とを通過し、キューブプリズム１８の反射面１９で反射して支持体１２の内周面方向に偏向される。偏向された光ビームは記録媒体１４の被走査面上において結像し、図３に示すような略矩形形状のビームスポットを形成する。
【００３９】
ここで、走査手段１６のキューブプリズム１８は、スピナードライバ４４に駆動制御されて回転駆動されることにより、図１中の矢印Ｘで示す方向に主走査を行うことができる。また、同時に、副走査移動手段が、走査手段１６を副走査方向（図１中の矢印Ｃで示す方向）に移動駆動される。
上述したように、走査手段１６は、駆動制御されて記録媒体１４の被走査面を全面走査することにより、記録媒体１４に画像を記録することができる。
なお、インナードラム露光装置１０は、画像が記録された記録媒体を支持体の外部に搬出する、図示しない搬出手段を備えている。
【００４０】
以下、上述したように構成される本発明の第１の実施形態に係るインナードラム露光装置１０の作用を説明する。
【００４１】
インナードラム露光装置１０は、走査手段１６とレーザ光源３０とを制御装置４０で駆動制御しながら、記録媒体１４に画像を記録する。図示しない入力装置から露光する画像情報を入力され、露光処理開始の指令が制御装置４０に送信されると、制御装置４０は露光すべき画像情報に基づいて画像信号を発生し、この画像信号をレーザドライバ４２へ送信する。レーザドライバ４２に駆動制御されるレーザ光源３０は、送信された画像信号に基づいて変調した光ビームを出射する。
また、露光処理開始の指令を受けた制御装置４０は、制御信号をスピナードライバ４４に送信する。スピナードライバ４４は、走査手段１６のモータ２２の回転動作を制御すると同時に、副走査移動手段を駆動制御する。
【００４２】
レーザ光源３０から出射される略直線偏光の光ビームは、１／４波長板を通過する際にその偏光状態が円偏光に変化する。その後、光ビームは、反射鏡３４および反射鏡３６により、インナードラム内に導入される。さらに、光ビームは、集光レンズ２６を通過し、記録媒体の被走査面に向かって集光される。
より詳細には、集光レンズ２６を通過した光ビームは、走査手段１６のキューブプリズム１８の光学ガラスブロック１８ｂの入射面に配設されている回折光学素子２４に入射する。
【００４３】
本実施形態では、主に、集光レンズ２６と回折光学素子２４とが光ビームに作用して、光ビームのビームスポット形状を記録媒体１４の被走査面上で図３に示すような略矩形形状となるように整形する。図３に、一例として示すビームスポットは、主走査方向の半値全幅が５μｍで副走査方向の半値全幅が１１μｍのものである。
【００４４】
一方、図４に、従来のガウス分布の光ビームによるビームスポットを示す。これは、半値全幅が８．８μｍ（１／ｅ２幅１５μｍ）であるビームスポットの一例を示すものである。
図４に示すビームスポットの形状は、横断面が円形で、そのエッジ部は緩やかな強度分布を有する。このようなビームスポットで画像を記録すると、前述したように、光パワー変動といった記録条件の変化に対して、記録媒体に形成するＦＭスクリーン等の小ドットのサイズ安定性が損なわれるという問題があった。また、これとともに、記録媒体の感度変動や、現像液の感度変動、自動現像機のブラシの経時劣化といった現像条件等に起因して、網点面積率特性が変動するという問題があった。
【００４５】
それに対して、図３のビームスポットは、エッジ部が急峻な略矩形形状を有しており、上述した問題点を改善し、小ドットにおけるドットサイズを安定させることができる。従って、ＦＭスクリーンを用いた場合でも、安定して中間調を記録することができる。
【００４６】
回折光学素子２４を通過した光ビームは、回転駆動される走査手段のキューブプリズム１８に入射する。入射した光ビームは、キューブプリズム１８の反射面１９で、支持体１２に保持される記録媒体１４の方向に反射する。キューブプリズム１８から出射した光ビームは、その後、記録媒体１４の被走査面上で集光し、図３に示すように、副走査方向を長手方向とする略矩形形状のビームスポットを形成する。
【００４７】
走査手段１６のキューブプリズム１８が回転駆動されることにより、上記の略矩形形状のビームスポットが記録媒体１４の被走査面を主走査する。このとき、キューブプリズム１８は、例えば３０，０００ｒｐｍ程度の回転数で回転駆動される。また、走査手段１６は図示しない副走査移動手段により走査手段の回転に応じて副走査方向に移動する。こうして、走査手段１６は、記録媒体１４の被走査面を全面走査し、画像を記録する。
【００４８】
上述した本発明の第１の実施形態に係るインナードラム露光装置により、本発明の目的を達成することができる。ただし、本発明の第１の実施形態に係るインナードラム露光装置は、その趣旨を逸脱しない限り種々の変更が可能である。
【００４９】
例えば、図２に示すように、上述した本発明の第１の実施形態に係るインナードラム露光装置１０では、回折光学素子２４は、キューブプリズム１８に光ビームが入射する入射面上に配設されているが、これに限定されずに、図５に示すように、キューブプリズム１８の光学ガラスブロック１８ａから光ビームが出射する出射面上に回折光学素子２４ａを配設することもできる。
【００５０】
また、図６には、別の変更例を示す。図２に示す第１の実施形態では、光ビームを集光するのに集光レンズ２６を使用すると説明したが、集光レンズ２６の代わりに集光機能を有する回折光学素子を使用することもできる。すなわち、集光機能およびビームスポットの矩形化機能を有する一枚の回折光学素子２４ｂを使用することにより、図６（ａ）に示すように、集光レンズ２６を使用せずに同様の機能を有するインナードラム露光装置を実現することができる。
【００５１】
また、集光機能のみを有する回折光学素子２４ｃとビームスポットの矩形化機能のみを有する回折光学素子２４ｄとの二つの回折光学素子を使用することもできる。図６（ｂ）に示すように、キューブプリズム１８の光学ガラスブロック１８ｂの入射面に回折光学素子２４ｃを、出射面に回折光学素子２４ｄを配置することにより、同様な機能を有するインナードラム露光装置を構成することができる。
【００５２】
さらに、上述の第１の実施形態に係るインナードラム露光装置１０は、基板に所望の回折溝を形成した回折光学素子２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄの夫々を、キューブプリズム１８の上述した位置に配設するものであるが、キューブプリズムの入射面または反射面に直接、所望の回折溝を形成してもよい。
【００５３】
ところで、本実施形態に係るインナードラム露光装置１０は１／４波長板３２を有するものであると説明したが、これは、本実施形態のように波面制御素子として回折光学素子を使用する場合には、回折光学素子に入射する光ビームの偏光状態に応じて回折効率が変動することがあるためである。従って、回転駆動される走査手段の回転に応じてビームスポット形状が変化することのないように、１／４波長板３２を有するのが好ましい。
ただし、そのビームスポット形状の変化が許容される範囲であれば、１／４波長板３２を使用せずに光学系を構成することができることはいうまでもない。
【００５４】
なお、レーザ光源３０として、円偏光またはランダム偏光からなる光ビームを出射するものを使用してもよい。この場合には、光ビームの偏光状態を直線偏光に変換する１／４波長板３２を使用せずに光学系を構成すればよい。
【００５５】
以上、波面制御素子として回折光学素子を使用する、本発明の第１の実施形態に係るインナードラム露光装置について説明した。
【００５６】
以下、本発明の第２の実施形態に係るインナードラム露光装置について説明する。
本実施形態に係るインナードラム露光装置は、ＦＭスクリーン等の小ドットにおけるドットサイズの安定性を向上させるために、波面制御素子として、屈折率分布素子を使用する。本明細書中でいう屈折率分布素子とは、集光光学系と共に光ビームに作用し、記録媒体を走査する光ビームのビームスポット形状を、副走査方向を長手方向とする略矩形形状に整形する機能を有するものである。これにより本発明の目的を達成する。
【００５７】
ここで、屈折率分布素子は、光透過媒体の屈折率の分布を用いて波面を制御することができる光学素子である。この屈折率分布素子における屈折率の分布のパターンは、屈折率分布素子を含む集光光学系を通過して記録媒体１４の被走査面上に集光する光ビームのビームスポット形状が副走査方向を長手方向とする略矩形形状（図３参照）となるように、光源や光学系といった装置の仕様に応じて決定すればよい。
【００５８】
図７は、第２の実施形態に係るインナードラム露光装置を示す概略構成図である。また、図８は、第２の実施形態に係る走査手段の要部を示す概略構成図である。
本実施形態に係るインナードラム露光装置１００は、基本的には上述した第１の実施形態に係るインナードラム露光装置と略同様な構成を有するが、回折光学素子２４に代えて屈折率分布素子５０を配設して構成される点が異なっている。また、第１の実施形態体に係るインナードラム露光装置１０は、１／４波長板を含み構成されていたが、本実施形態に係るインナードラム露光装置１１０は、偏光状態に影響されない屈折率分布素子を波面制御素子として使用するため、１／４波長板を含まずに構成される。
【００５９】
図８に示す、本実施形態に係る走査手段５６は、キューブプリズム１８の入射面に屈折率分布素子５０を配設するものである。走査手段５６は、屈折率分布素子５０を備えることを除き、図２に示す第１の実施形態に係る走査手段１６と同様の構成であるので説明は省略する。
【００６０】
以下に、本実施形態に係るインナードラム露光装置１００の作用を説明する。ここで、第１の実施形態に係るインナードラム露光装置１０と同一の装置、手段、および部材に関しては、同一の符号を付することで説明を省略する。
【００６１】
レーザ光源３０から出射する光ビームは、反射鏡３４および反射鏡３６により反射されてインナードラム内に導入され、集光レンズ２６を通過し、記録媒体の被走査面上に向かって集光する（図７参照）。
【００６２】
集光レンズ２６を通過した光ビームは、走査手段５６のキューブプリズム１８の入射面に配設されている屈折率分布素子５０に入射する（図８参照）。屈折率分布素子５０を通過した光ビームは、回転駆動される走査手段５６のキューブプリズム１８に入射する。光ビームはキューブプリズム１８の反射面１９で支持体１２に保持される記録媒体１４の方向に反射する。キューブプリズム１８から出射した光ビームは、その後、記録媒体１４の被走査面上で結像し、副走査方向を長手方向とする略矩形形状のビームスポット（図３参照）を形成する。
【００６３】
また、走査手段５６のキューブプリズム１８が回転駆動されることにより、上記の略矩形形状のビームスポットが記録媒体１４を主走査する。このとき、キューブプリズム１８は、３０，０００ｒｐｍ程度の回転数で回転駆動される。また、走査手段５６は図示しない副走査移動手段により走査手段５６の回転に応じて副走査方向に移動する。こうして、走査手段５６は、記録媒体１４の被走査面を全面走査し、画像を記録する。
【００６４】
上述した本実施形態に係るインナードラム露光装置１００により、第１の実施形態と同様に本発明の目的を達成することができる。ただし、第２の実施形態に係るインナードラム露光装置１００は、その趣旨を逸脱しない限り種々の変更が可能である。
【００６５】
例えば、本実施形態では、屈折率分布素子５０を、キューブプリズム１８に光ビームが入射する入射面上に配設すると説明したが、第１の実施形態において図５を用いて説明したものと同様の位置、すなわち、キューブプリズム１８の出射面に配設することも可能である。
具体的には、図９に示すように、キューブプリズム１８の光学ガラスブロック１８ａから光ビームが出射する出射面上に配設することもできる。
【００６６】
また、図１０には、別の変更例を示す。
本実施形態では、光ビームを集光するのに集光レンズ２６を使用する例を説明したが、ここでは、集光レンズ２６の代わりに集光機能を有する屈折率分布素子を使用する。集光機能およびビームスポットの矩形化機能を有する一枚の屈折率分布素子５０ｂを使用することにより、図１０（ａ）に示すように、集光レンズ２６を使用せずに同様の機能を有するインナードラム露光装置を構成することができる。
【００６７】
また、集光機能のみを有する屈折率分布素子５０ｃとビームスポットの矩形化機能のみを有する屈折率分布素子５０ｄとの二つの屈折率分布素子を使用することもできる。図１０（ｂ）に示すように、キューブプリズム１８の光学ガラスブロック１８ｂの入射面に屈折率分布素子５０ｃを、出射面に屈折率分布素子５０ｄを配設することにより、上述したものと同様な機能を有するインナードラム露光装置を構成することができる。
以上、本発明の第２の実施形態に係るインナードラム露光装置１００について説明した。
【００６８】
以下、本発明の第３の実施形態に係るインナードラム露光装置ついて説明する。本実施形態に係るインナードラム露光装置１１６は、ＦＭスクリーン等の小ドットにおけるドットサイズの安定性を向上させるために、波面制御素子として、波面整形ミラーを使用する。本明細書中でいうこの波面整形ミラーとは、集光光学系と共に光ビームに作用し、記録媒体を走査する光ビームのビームスポット形状を、副走査方向を長手方向とする略矩形形状に整形する。これにより本発明の目的を達成する。
【００６９】
ここで、波面整形ミラーは、制御可能な表面凹凸形状を有する反射型の光学素子であり、その表面で反射する光ビームの波面を制御することができる光学素子である。
本実施形態に係る波面整形ミラーの表面凹凸形状は、波面整形ミラーを含む集光光学系を通過して記録媒体１４の被走査面上に集光する光ビームのビームスポット形状が副走査方向を長手方向とする略矩形形状（図３参照）となるように、光源や光学系といった装置の仕様に応じて決定すればよい。
【００７０】
図１１は、本実施形態に係るインナードラム露光装置１１０を示す概略構成図である。また、図１２は、本実施形態に係る走査手段であるスピナーミラー装置１１６の要部を示す概略構成図である。本実施形態に係るインナードラム露光装置１１０は、第１の実施形態に係るインナードラム露光装置１０と基本的に同様の構成を有する。ただし、第１の実施形態体に係るインナードラム露光装置１０は、１／４波長板を含み構成されていたが、本実施形態に係るインナードラム露光装置１１０は、偏光状態に影響されない波面整形ミラーを波面制御素子として使用するため、１／４波長板を含まずに構成される。
【００７１】
図１に示す第１の実施形態に係るインナードラム露光装置１０は、回転駆動されるキューブプリズム１８とその入射面に回折光学素子を有する走査手段１６を備える。それに対して、図１１に示す本実施形態に係るインナードラム露光装置１１０は、走査手段としてスピナーミラー装置１１６を備える。このスピナーミラー装置１１６は、波面整形ミラー１１９を反射面として備えることにより、本第１および第２の実施形態に係るインナードラム露光装置と同様の機能を実現する。
【００７２】
図１１または図１２に示すように、走査手段であるピナーミラー装置１１６は、回転体１１８と、およびモータ１２０とを備えている。スピナーミラー装置１１６は、支持体１２の円筒中心軸とその回転軸が一致するように配設されている。回転体１１８の一端は、スピナーミラー装置１１６の回転動力源であるモータ１２０と接続されている。また、回転体１１８の他端には、波面整形ミラー１１９が配設されている。ここで、波面整形ミラー１１９は、スピナーミラー装置１１６の回転軸と４５°の角度をなすように配設されている。
【００７３】
走査手段として上述のようなスピナーミラー装置１１６を備える、本実施形態に係るインナードラム露光装置１１０の作用について説明する。ここで、第１の実施形態に係るインナードラム露光装置１０と同一の装置、手段、および部材に関しては、同一の符号を付することで説明を省略する。
【００７４】
レーザ光源３０から出射する光ビームは、反射鏡３４および反射鏡３６により反射されてインナードラム内に導入され、集光レンズ２６を通過し、記録媒体１４の被走査面上に向かって集光される（図１１参照）。
【００７５】
集光レンズ２６を通過した光ビームは、走査手段であるスピナーミラー装置１１６の反射面で反射する（図１２参照）。本実施形態では、上記の反射面は波面整形ミラー１１９で構成されている。光ビームは、波面整形ミラー１１９を反射面として反射する際に、記録媒体１４の被走査面上で副走査方向を長手方向とする略矩形形状のビームスポット（図３参照）を形成するようにその波面形状が制御される。
上述のようにしてスピナーミラー装置１１６で記録媒体方向に偏向された光ビームは、記録媒体１４の被走査面上で結像し、副走査方向を長手方向とする略矩形形状のビームスポットを形成する。
【００７６】
また、走査手段であるスピナーミラー装置１１６の回転体１１８が回転駆動されることに、より上記の略矩形形状のビームスポットが記録媒体１４を主走査する。このとき、スピナーミラー装置１１６の回転体１１８は、３０，０００ｒｐｍ程度の回転数で回転駆動される。また、スピナーミラー装置１１６は図示しない副走査移動手段により走査手段の回転に応じて副走査方向に移動する。こうして、スピナーミラー装置１１６は、記録媒体１４の被走査面を全面走査して画像を記録する。
【００７７】
本実施形態に係るインナードラム露光装置１１６により、第１および第２の実施形態と同様に本発明の目的を達成することができる。ただし、本実施形態に係るインナードラム露光装置１１６は、その趣旨を逸脱しない限り種々の変更が可能である。
以上、本発明の第３の実施形態に係るインナードラム露光装置ついて説明した。
【００７８】
ところで、上述した本発明の第１、第２および第３の各実施形態において、ビームスポット形状が副走査方向を長手方向とする略矩形形状となるように光ビームを整形し、これにより小ドットのドットサイズの安定性を向上することで本発明の目的を達成した。
本発明は、これに限定されず、２個以上の複数個の微小ビームスポットを、隣接する微小ビームスポットが一部重なるようにして副走査方向に並置することによって略矩形形状のビームスポットを形成することもできる。
【００７９】
前述した所望のビームスポット形状に整形するためには、第１の実施形態では回折光学素子の回折溝の形状、第２の実施形態では屈折率分布素子の屈折率分布のパターン、また、第３の実施形態では波面整形ミラーの反射面の表面凹凸形状の夫々を装置の構成等に応じて適宜決定すればよい。その他の構成や動作については、上述した夫々の実施形態に係るインナードラム露光装置と同様のものを使用すればよいので、詳細な説明は省略する。
【００８０】
図１３は、回折光学素子、屈折率分布素子、または波面整形ミラー等の波面制御素子を備えて構成されるインナードラム露光装置を使用して、２個の微小スポットの一部が重なるように副走査方向に並置するときのビームスポットの光量分布を示す説明図である。
【００８１】
先に図４に示した、従来のガウス分布の光ビームによるビームスポットは、そのエッジ部が緩やかな強度分布を有する。このようなビームスポットで画像を記録すると、前述したように、光パワー変動といった記録条件の変化に対して、記録媒体に形成するＦＭスクリーン等の小ドットのサイズ安定性が損なわれるという問題があった。また、これとともに、記録媒体の感度変動や、現像液の感度変動、自動現像機のブラシの経時劣化といった現像条件等に起因して、網点面積率特性が変動するという問題があった。
【００８２】
それに対して、図１３に示すビームポットは副走査方向を長手方向とする矩形形状に近く、主走査方向にはエッジ部がシャープになっている。従って、小ドットにおけるドットサイズの安定性が向上し、網点面積率特性の変動を抑制することができる。
また、並置する微小スポットの数を増加させることにより、ビームスポット形状を矩形形状に近づけることができる。例えば、並置する微小スポットの数が８個のとき、ビームスポット形状は図３に示すようなエッジ部が急峻な略矩形形状となる。
【００８３】
以上、本発明に係るインナードラム露光装置について詳細に説明した。
本発明のインナードラム露光装置は、波面制御素子を使用することにより、走査手段の構造を簡略化でき、その重量も軽量化することができる。これにより、走査手段を高速回転させながら走査露光することができるため、高速での画像記録が可能となる。
【００８４】
また、本発明の第１または第２の実施形態では、走査手段の偏向器として立方体形状を有するキューブプリズムを使用した。しかし、これに限定ざれず、偏向器の反射面で光ビームを反射して、記録媒体を保持する支持体の内周面方向に偏向することができるものであればよい。
【００８５】
ここで、偏向器が立方体形状ではない場合は、キューブプリズム１８の入射面や出射面に相当する場所に回折光学素子または屈折率分布素子を配設するためのホルダが必要となる場合が考えられる。このようなホルダは、偏向器に入射する光ビームの光軸に対して垂直に、また、上記反射面で反射されて偏向器から出射する光ビームの光軸に対して垂直に、回折光学素子または屈折率分布素子を配設できるようなものである必要がある。
【００８６】
ところで、本発明は、フォトポリマー版もしくは通常のＰＳ版または銀塩タイプの感光材料等の記録媒体への露光に使用されるものとして説明した。しかし、本発明はこれに限定されず、フィルムの露光、または、ＰＣＢ等のサーキットボードの露光等にも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】第１の実施形態に係るインナードラム露光装置を示す概略構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る走査手段の要部を示す模式図である。
【図３】矩形形状を有するビームスポットの光量分布を示す説明図である。
【図４】ガウス分布したビームスポットの光量分布を示す説明図である。
【図５】第１の実施形態に係る走査手段の変更例を示す模式図である。
【図６】第１の実施形態に係る走査手段の変更例を示す模式図である。
【図７】第２の実施形態に係るインナードラム露光装置を示す概略構成図である。
【図８】第２の実施形態に係る走査手段の要部を示す概略構成図である。
【図９】第２の実施形態に係る走査手段の変更例を示す模式図である。
【図１０】第２の実施形態に係る走査手段の変更例を示す模式図である。
【図１１】第３の実施形態に係るインナードラム露光装置を示す概略構成図である。
【図１２】第３の実施形態に係る走査手段であるスピナーミラー装置の要部を示す模式図である。
【図１３】副走査方向に２個の微小ビームスポットを並置した場合のビームスポットの光量分布を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０，１００，１１０  インナードラム露光装置
１２  支持体
１４  記録媒体
１６，５６  走査手段
１８  キューブプリズム
１８ａ，１８ｂ  光学ガラスブロック
１９  反射面
２０  軸
２２  モータ
２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ  回折光学素子
２６  集光レンズ
３０  レーザ光源
３２  １／４波長板
３４，３６  反射鏡
４０  制御装置
４２  レーザドライバ
４４  スピナードライバ
５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ  屈折率分布素子
１１６  スピナーミラー装置
１１８  回転体
１１９  波面整形ミラー
【図１】
2006259066.tif 000003
【図２】
2006259066.tif 000004
【図３】
2006259066.tif 000005
【図４】
2006259066.tif 000006
【図５】
2006259066.tif 000007
【図６】
2006259066.tif 000008
【図７】
2006259066.tif 000009
【図８】
2006259066.tif 000010
【図９】
2006259066.tif 000011
【図１０】
2006259066.tif 000012
【図１１】
2006259066.tif 000013
【図１２】
2006259066.tif 000014
【図１３】
2006259066.tif 000015