(57)【要約】  発明は光源２と光変調器４と光連結ユニットとからなる露光装置１に関する。発明の目的は被露光材料６を露光するのに必要なスペクトル領域の照射強度を簡単に経済的に最適化することにある。前記光源２は少なくとも１つのレーザーダイオード７で構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源（２）、光変調器（４）および光連結ユニット（３）を備えた露光装置（１）において、
光源（２）はレーザーダイオード（７）を含むことを特徴とする。
【請求項２】
レーザーダイオード（７）は約３５０ｎｍから約４５０ｎｍの領域の光を放射することを特徴とする請求項１に記載の露光装置（１）。
【請求項３】
光源（２）は複数の、特に２０個のレーザーダイオード（７）からなるモジュール（１１）を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置（１）。
【請求項４】
各レーザーダイオード（７）の放射流は光連結ユニット（３）において光学的に重なることを特徴とする請求項３に記載の露光装置（１）。
【請求項５】
光連結ユニット（３）は単一ファイバー（８）を含み、および／または
各レーザーダイオード（７）にはそれぞれ１つの分離した単一ファイバー（８）が配属され、および／または
単一ファイバー（８）は直径が約１２５μｍであり、および／または
単一ファイバー（８）は光連結ユニット（３）で１つのファイバー束（９）に共に導かれることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の露光装置（１）。
【請求項６】
ファイバー束（９）の外径は約６５０ｎｍであることを特徴とする請求項５に記載の露光装置（１）。
【請求項７】
光源（２）は複数のモジュール（１１）を含むことを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１項に記載の露光装置（１）。
【請求項８】
光連結ユニット（３）は光を統合する１つのガラスバー（２１）を含み、特に角断面、特に長方形断面をなすことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の露光装置（１）。
【請求項９】
光源（２）、特に各レーザーダイオード（７）の放射流は可変に形成され、および／または
光源（２）は単一レーザーダイオード（７）を別々にオンまたはオフする手段を備えることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の露光装置（１）。
【請求項１０】
光源（２）、光変調するセル（２８）からなる多数の行から構成された光変調器（４）、光変調器（４）にデータパターンを結像する装置、感光材料（２５）に光変調器（４）を結像する装置（２９）、および光変調器（４）と感光材料（２５）と間に相対移動を発生させる装置（２６）を備え、
光変調するセル（２８）からなる行にほぼ垂直に相対移動を進行させ、および光変調器（４）の与えられた行に表示されたデータパターンを光変調器（４）の別の行にスクロールする装置（２７）を備え、
光変調器（４）に表示されたデータパターンの感光材料（２５）への結像が感光材料（２５）に関してほぼ固定された特に請求項１ないし９のいずれか１項に記載の露光装置（１）において、
光変調器（４）の予め定め得る行数を不活性化する装置（３０）を設け、データパターンを有する活性行（３２）のみにほぼ限定することで光変調器（４）を操作可能とすることを特徴とする。
【請求項１１】
装置（３０）は予め定め得る関連行領域を不活性化するよう構成されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
領域は移動可能に構成されることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
光源（２）をほぼ光変調器（４）の活性行に焦点合わせする手段（３３）が設けられることを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
焦点合わせする手段（３３）は焦点領域に関し可変であることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
光源（２）は光変調器（４）と感光材料（２５）に光変調器（４）を結像する装置（２９）とから構成されたユニットよりも小さいエテンデューをもつことを特徴とする請求項１０ないし１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
少なくとも１つのレーザーダイオードは露光ヘッド外に固定して配置されることを特徴とする請求項１０ないし１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
光源（２）は水冷却を備えることを特徴とする請求項１０ないし１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
ファイバー束（９）と光変調器（４）との間に少なくとも１つの光波導管（３７）および１つの統合バーまたは空洞導管あるいは光トンネル（２１）が配置されることを特徴とする請求項１０ないし１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
レーザーはファイバーレーザーまたはディスクレーザーとして構成されることを特徴とする請求項１０ないし１８のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光源、光変調器および光連結ユニットを備えた露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の露光装置は例えば特許文献１／特許文献２に記載されている。この公知の露光装置は、ランプから照射された光を光変調器を介して露光すべき媒体に導くために、集光装置を有するランプ、反射マイクロミラー装置からなる光変調器および適当な光学オプティックで構成される。ランプとしては楕円形の照射点を有するアーク灯または白熱灯が使用される。楕円形の照射点から発散光線を放射し、この光線は引き続き集光オプティックによって処理される。
【０００３】
従来の露光装置の欠点は、光源として選ばれたガス放電灯または白熱灯の光が広い周波数スペクトラムにわたって照射されることである。それに対して、例えばＵＶ露光装置の場合は、紫外線から紫線までの、すなわち約３５０ｎｍから４５０ｎｍまでの狭い周波数領域のみが本来の露光用に利用可能である。この理由から、ランプから照射される光線の大部分は露光システム用としては損失出力と考えられる。このことから、例えば、加熱出力を搬出するための冷却および有効出力との関係において不必要に高い出力の受入とそれに伴った高い運転コストなどの一連の問題が順次現れる。
【０００４】
それに加えて従来の露光装置のさらなる欠点は光源から照射された光線の前記した発散である。照射された光が発散することによって、光は基本的に利用可能なスペクトル領域、つまりＵＶ露光の場合３５０ｎｍから４５０ｎｍまでのスペクトル領域では、本来の露光プロセスの一部にしか利用可能でない状況が生じる。この原因は、光源の楕円照明点が比較的大きいことと、前記発散が露光装置のその他の構成要素より大きなエテンデューをもつこととにある。そのことから、光源の光すべてがシステムに連結されることにはならない。したがって全体としてシステムの損失出力が再度増加する。さらに露光システムに連結されない分散光による問題が頻繁に生じる。
【０００５】
また特許文献３には、露光ヘッド、光源、画像生成ユニットおよび結像オプティックを使用して印刷版を露光する装置が記載されている。この露光装置の場合も同様に金属ハロゲンランプが使用される。これは上述の欠点をもつ。
【０００６】
言及した問題を回避するため、技術水準に従い、単一レーザー、例えばガスまたは固体レーザーを備えた露光装置を実現することも考慮された。これによって、確かに一面では照射が狭い利用可能な周波数帯に制限されるが、もう一面では放射光の発散が非常に小さくなる。
【０００７】
しかし、単一レーザーの使用では一般に調達コストが高いという欠点がある。さらに、単一レーザーを使用する場合、照射光のコヒーレント長が非常に長く、このことで露光装置で好ましくない回折現象に導かれ、しかも特に露光すべき媒体の箇所で導かれるという問題が生じる。光変調器の均一で同質な照明を目指しているが、それに反して回折は光変調器の照明において望ましくない非同質性に再度欠点として導かれる。したがって露光装置に単一レーザーを使用する場合、配置の際に干渉が現れないことをさらに確認する必要がある。これは一般にコスト的に悪い作用を及ぼす。
【特許文献１】ＤＥ６９８２２００４
【特許文献２】ＥＰ１１４１７８０
【特許文献３】ＤＥ１９５４５８２１Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の課題は冒頭に言及した種類の露光装置において、被露光材料の露光に必要なスペクトル領域の照射強度を特に簡単で安価な方法で最適化することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題はこの種類の露光装置において光源をレーザーダイオードで構成することによって発明により解決される。最近レーザーダイオードは広い波長領域に対し照射特性を安価に自由に使用できる。特にＵＶあるいは紫線感光材料、つまり３５０ｎｍから４５０ｎｍの領域の感光材料の構造露光用として、まさしく３５０ｎｍから４５０ｎｍの波長領域の放射特性をもつレーザーダイオードが市場で簡単に入手できる。
【００１０】
レーザーダイオードは発明に基づき単一モードまたは複数モードにすることができる。レーザーダイオード光は一方では所望の狭い周波数間隔に所望の方法で制限され、また他方では、放射された光が強く束ねられ、つまり発散が少なくなり、最後に発明によるレーザーダイオードから放射された光のコヒーレント長が、例えばガスまたは固体レーザーの場合のレーザーよりかなり小さくなることが、統合された共振装置によって有利に確かめられる。
【００１１】
発明によるレーザーダイオードのコヒーレント長が短いことは、発明による露光装置内で光変調器の不均質な照明となる望ましくない回折影響の問題に遭遇しないという大きな利点となる。
【００１２】
発明による露光装置の有利な形態によると、レーザーダイオードは約３５０ｎｍから約４５０ｎｍの領域の光を放射する。これによって特に従来の紫線オフセット印刷版の露光が有利に可能となる。同様に、発明による露光装置を使用してスクリーン印刷用スクリーン、フレキソ印刷版、校正材料およびスタンプ型製造用鋼板が有利に構造露光できる。さらに、最近はレーザーダイオードがこの波長領域で比較的有利に自由に使用できる。
【００１３】
発明による露光装置のさらに有利な形態によると、光源は複数の、特に２０個のレーザーダイオードからなるモジュールを含む。これによって、複数のレーザーダイオードを含むモジュールの光が加算される重要な波長領域において露光に自由に使用される照明強度が有利にさらに高められる。このことは、各単一レーザーダイオードのエテンデューが、表示および投影オプティックによって与えられる露光システムのエテンデューよりかなり小さいので、原理的に可能である。このことから、発明によるモジュールに単一レーザーダイオードを適当に追加することによってモジュール全体の光が、表示および投影オプティックによって与えられる露光システムのエテンデューよりも依然小さいエテンデューをもつことができる。結果として、光すべてがモジュールに属する露光装置のレーザーダイオードに完全に連結されて原理的に有利となる。その場合、原理的にエテンデューによって引き起こされる物理的制限は存在しない。
【００１４】
システムを適当に配置すると単一レーザーダイオードが停止しても発明による露光装置を使用した露光プロセスの続行が可能となるので、複数のレーザーダイオードからなるモジュールの使用のさらなる利点は装置の自由な使用可能性の程度が高いこととなる。
【００１５】
２０個のレーザーダイオードの使用は市場で入手可能な部品の調達を可能にし、発明による露光装置を配置するとき特別に有利であることがわかる。
発明による露光装置の別の有利な実施形態により光連結ユニットの各レーザーダイオードの光線流が幾何学的に重なる場合は、照明する複数の単一レーザーダイオードの光および同一の光変調器ユニットが使用できる。被露光材料の照明強度はこの方法でさらに最適化される。
【００１６】
発明の有利な形態によると、光連結ユニットは単一ファイバーを含む。レーザーダイオードから非常に小さい出口面に放射されるので、レーザーダイオードから単一ファイバーに放射された光の光連結は問題ない。さらに連結された光を発明による露光装置の光変調器および他の部品に生じた連結に従って送ることが問題なく有利に可能である。さらに、単一ファイバー内のファイバー入口と出口間のファイバー境界面で数回にわたる反射によって連結された光のさらなる均質化が行われる。
【００１７】
発明の形態によると、各レーザーダイオードには分離した単一レーザーダイオードが配属される。複数のレーザーダイオード、例えばレーザーダイオードのモジュールを使用する場合、単一ファイバーは周知の方法で共に導かれるので、単一レーザーダイオードから放射された光線の幾何学的加算が達成される。さらに、各単一レーザーダイオード光はファイバー入口出口間のファイバーの境界面で数回反射することによって他のレーザーダイオード光と均質に混合する。それによって発明による露光装置の光変調器に対する最も均質な照明が有利に得られる。
【００１８】
発明の特別の形態において単一ファイバーの直径が約１２５μｍの場合、単一レーザーダイオード光のほとんど損失のない連結が可能となる特に好ましい構成が得られ、光連結ユニットの寸法は有利にも小さく保たれる。
【００１９】
発明のさらなる形態で光連結ユニットの単一ファイバーがファイバー束に共に導かれる場合、各単一レーザーダイオードの光放射の幾何学的重なりは同様に有利に可能となり、そのためファイバー束の端から出ていく光は１つの光源のように各単一レーザーダイオードの合計強度となる。
【００２０】
ファイバー束の外側直径を約６５０μｍにした場合は、発明による特別の有利性が得られる。
感光材料の照射強度をさらに高めるために発明により光源は複数のモジュールを含むことができる。その場合、各モジュールは複数の、例えば２０個のレーザーダイオードで構成される。その場合、状況は再度有利に利用され、各単一レーザーダイオードのエテンデューが表示および投影オプティックからなるシステムのエテンデューよりもかなり小さくなる。例えばガス放電灯のような従来の光源を使用すると、状況はそれに対して全く逆になり、すなわち、ガス放電灯のエテンデューは表示および投影オプティックからなるシステムのエテンデューよりもかなり大きくなる。ガス放電灯のような従来の光源を備えた露光装置の場合では、放射強度を高めるための複数の光源の使用が原理的に制限されることがあり得る。しかし、この問題は本発明では大きな利点のあるレーザーダイオードの使用によって回避される。
【００２１】
発明による露光装置の別の有利な形態変形によると、光連結ユニットには光統合ガラスバー含まれる。光統合ガラスバーは、断面の適当な選択で、例えば長方形断面の選択でガラスバーによって連結された光の非常に良好な均質化が可能になるという利点がある。例えば、発明による複数の単一レーザーダイオードの光を長方形断面で適当な平均面をもつガラスバーに連結することもできる。
【００２２】
ガラスバー内側境界面で周囲に反射することによって単一レーザーダイオード光の非常に良好な混合が有利に生じ、そのためガラスバーの出口で光変調器への照射は高いスペクトル強度の均質な光が可能になる。
【００２３】
発明により複数の単一光源を幾何学的に加算し、単一レーザーダイオードの固有値に最も小さなエテンデューをもつことに基づく可能性に再度言及する。同時に、単一レーザーダイオードを重ねる際に、コヒーレント長が比較的短いため一般に均質性の支障となる回折影響を考慮に入れる必要もない。
【００２４】
発明の特別の展開によると、ガラスバーは角断面、特に長方形断面を示す。長方形のバー断面は出口において長方形の光変調器、例えばＤＭＤＴＭ（デジタルマイクロミラーデバイス）に幾何学的に適合できる。
【００２５】
発明による露光装置の特に好ましい展開によると、放射流は可変に形成される。これによって、露光装置は異なる材料または使用のためユーザーに適合できるという利点に達する。例えば、一定の使用において必要とする露光強度を別のものよりも少なくすることができる。露光時間の経過において光源の放射流を可変に形成することによって、プロセスパラメータの適応が非常に柔軟となる。
【００２６】
これに関連してレーザーダイオード自体の放射流を可変に形成すると有利になることがわかった。これによって発明による露光装置の光源の放射流を直接変化させることが実現できる。その際、変化は、適当に調整された電流源の使用によってほぼ無段階に実現できる。
【００２７】
発明の変形の別の形態によると、光源には単一レーザーダイオードを別々にオンオフする手段が備わる。光源用に複数のレーザーダイオードからなるモジュールを使用する場合であって、各単一レーザーダイオードの操作電流が一定の場合、放射流の変化をこの方法で有利に達成することができる。この場合、放射流は原則的に１００％から０％までの段階で変化し、達成可能な中間段階の数はモジュール内の単一レーザーダイオードの数によって与えられる。多くの場合、このように段階付けされた可変性は使用に優れており、放射流を変化させる電流調整なしで済ませることができる利点がある。
【００２８】
以下の露光装置において発明による光源を使用すると特に有利となる。この露光装置は、光源、光変調するセルからなる多数の行から構成された光変調器、光変調器にデータパターンを結像する装置、感光材料に光変調器を結像する装置、および光変調器と感光材料と間に相対移動を発生させる装置を備える。また光変調するセルからなる行にほぼ垂直に相対移動を進行させ、および光変調器の与えられた行に表示されたデータパターンを光変調器の別の行にスクロールする装置を備える。光変調器に表示されたデータパターンの感光材料への結像が感光材料に関してほぼ固定される。その結果、光強度が高くなり露光時間が減少できる。
【００２９】
このような露光装置は、例えばＥＰ００９５４６２４．３（ＰＣＴ／ＥＰ００／０７８４２に対応）で知られている。この公報には、特にプロセスの際に使用されるシステムが開示されるが、例えば印刷版の露光およびプリント回路の露光の場合のように、大量の変調光が青色および紫外線領域で必要となる。
【００３０】
いわゆる積分デジタルスクリーン画像方法（ＩＤＳＩ）で処理するこの露光装置の原理によると、感光材料は連続的に移動し、一方、画像内容は同一の速度で逆方向に光変調器でスクロールされる。したがって画像内容は被露光材料に固定されたままである。この場合、各画像点の露光時間は列の同一セルの比較的短い単一露光すべての積分によって生じる。露光時間はプロセス速度、光変調器のデューティサイクルおよび行数に依存する。さらに、プロセス速度およびデューティサイクルが与えられた場合、露光時間は行数に依存する。各データパターンが光変調器の全表示領域を介して光変調器の外側の行から出口行の反対側となる外側行まで移動（スクロール）する限り、光変調器の行数が多くなればなるほど、達成可能な露光時間は長くなる。
【００３１】
プロセス最適化の理由から通常は露光時間を可能な限り最短化する努力がなされる。このため例えば感光材料の感光性が高められる。この場合、前述の露光装置で光変調器と感光材料との相対移動速度を高めることは原則的に可能であった。光変調器のすべての行に統合された各画像点用の露光時間は適切に短縮される。勿論この場合、スクロール速度は相対移動速度に同期して大きくされる。
【００３２】
通常の光変調器はそれぞれが個々の制御可能な単一光変調器のマトリックスから構成されたマイクロ表示装置である。その場合、デジタルミラー配置（ＤＭＤＴＭ「デジタルミラーデバイス」）、伝達構造付き液晶マトリックス（ＬＣＤ）または最近の反射液晶表示装置（ＬＣＯＳ）の使用が特に広まっている。
【００３３】
これら通常の光変調器すべてに共通することは画像情報を点状に変調することである。特にこれらの光変調器には一度光変調器に伝送された行の画像情報を独自にそれぞれの隣接行に再伝送（シフト）することを可能とするシフトレジスターが含まれない。したがって、露光ユニットを感光材料に相対的に画像行回りに移動するときは、スクロール原理を実現するために全表示をその都度完全に新しく記載しなければならない。光変調器マトリックスの各点の画像情報をスクロール手順のそれぞれの単一露光状態のため光変調器に伝送しなければならない。
【００３４】
これによると、実務上非常に高いデータ伝送速度になる。例えば、伝送すべきデータは１０ＧＢｉｔ／ｓのオーダーに達することがある。しかし、これに対して、自由に使用できる光変調器マトリックスはこれから決まるデータ伝送速度に関して制限を受ける。例えば、光変調器マトリックスのデータ伝送速度は７．６ＧＢｉｔ／ｓに制限される。
【００３５】
このために公知の露光装置は実際に達成可能な最小の露光時間に関して大きな欠点を生むことになる。行数で定義され感光材料の最小必要露光時間を上回る露光時間が光変調器マトリックスの最大許容データ伝送速度に属するスクロール速度から導かれる限り、感光材料によって定義される露光装置の最小露光時間は実際には達成されない。
【００３６】
この場合、最小露光時間は感光材料によって決まらず、露光装置による好ましくない方法で、特に光変調器マトリックスの最大データ伝送速度の制限によって決まる。さらに、この種の露光装置の露光時間は光変調器の行数とスクロールプロセスの画像速度の逆数との積で与えられる。
【００３７】
同様にＵＳ５６７２４６４にこの種の技術の露光装置が公開され、同様にスクロール原理に基づいている。この公報では、光変調器マトリックスの行数が感光材料の全露光に必要な連続露光の数を上回る場合が取り扱われている。この場合、いくつかの行をオフあるいはブラックに切り替えることによって、スクロールプロセスを光変調器のすべての行に及ぼさないことが提案されている。適当なデータパターンを光変調器に伝送することによってこれが行われるが、「ブラック」の行の画像情報も伝送する必要がある。そのため伝送するべきデータ量の減少は起こらない。
【００３８】
したがって、ＵＳ５６７２４６４に記載の方法あるいは露光装置も技術的に実現可能な最小の露光時間に対して前述の制限を受ける。同じく技術的に実現可能な露光時間は全く感光材料の光化学感光性によって与えられるものではなく、それに代えて光変調器の画像情報の最大可能データ伝送速度によって好ましくない方法で制限される。
【００３９】
光変調器の予め定め得る行数を不活性化する装置を設け、データパターンのある活性行のみにほぼ制限して光変調器を操作すると、発明による光源の利点が一層良好に発揮される。これによって、有利にも光変調器は減少した活性化行数に有効に制限されるが、それに反して不活性化行の画像点はデータを光変調器に伝送することなく常に切り替え状態「オフ」にセットされる。
【００４０】
活性にセットされた行を切り替えるため、画像情報、つまり不活性行のデータではなく活性にセットされた行のデータパターンを単に必要とするように光変調器を操作することによって、光変調器の与えられたデータ伝送速度において、より高いスクロール速度に調節することができる。
【００４１】
これは光変調器へのデータ伝送速度を費用をかけて技術的に高めるのではなく、むしろ伝送すべき画像情報を減少させることで有利に達成される。不活性化すべき行数を適当に選択することによって最大の露光速度は被露光感光材料の光化学特性に応じて最小必要露光時間に対応する値に近づく。
【００４２】
発明による露光装置の特別の形態において、予め定め得る関連行領域を不活性化する装置を設けると特に有利となる。図に対して、例えば等級化されていないすべての行または等級化されたすべての行を不活性に切り替えると、関連行領域を発明により不活性にする際、活性行領域の照明の最適化が有利に実現される。さらに、露光が関連して一部に生じ、遮断に応じその間に挿入され不活性に切り替えられた行を有さない場合は、一般に露光プロセスは有利となる。
【００４３】
発明による露光装置において不活性に切り替えられた行領域を移動可能に構成すると特に柔軟で有利な形態が得られる。活性行領域を光変調器の行領域で移動させて、照明が当たらない画像点を完全にまたは殆どなくすことによって、とりわけ光変調器マトリックスの寿命が長くなる。発明によると光変調器のすべての行を同時に使用する必要はないので、発明により不活性に切り替えるべき行を、照明が誘導されて当たらない画像点を含む行に移動することによって光変調器は露光品質を低下させることなく使用できる。    
【００４４】
発明による露光装置のさらなる展開によると、光源の焦点を光変調器の活性行にほぼ合わせる手段が設けられる。これによって、活性行に当たる光線の照射密度が高まるので、露光時間のさらなる短縮が達成される。活性行に対し発明による光源の焦点合わせをしなくても光変調器のいくつかの行を不活性にセットする場合は不活性にセットされた行に当たる光線の比率は減少する。それに反し、発明によるこの変形によると光源の全放射出力は光変調器の実際に使用され活性にセットされた行の照明にもっぱら使用される。
【００４５】
光変調器の照明された領域は常に光変調器の活性にセットされた行領域に一致し、特にこの場合も光変調器の活性行領域が変わることを確かめるために、発明の特別の形態により、焦点領域に関して可変に焦点合わせする手段を設けると有利となる。
【００４６】
発明の特に好ましい変形によれば、光源は光変調器と光変調器を感光材料に結像する装置とで構成されたユニットよりも小さいエテンデューをもつ。これによって、光変調器の活性行領域に光源を焦点合わせする際に、それにより光学結像の理由に伴って現れ避けられない光線発散の拡大にもかかわらず、光源から放射された光線は完全に感光材料の露光に自由に使用される。この場合、露光装置の後続光学部品の数多くの開口の制限によって露光に引き起こされる使用可能な光線の損失は発生しない。
【００４７】
本発明を図面に関連した好ましい実施形態で一例として説明するが、図面のさらなる有利な詳細は推測される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
図１に発明による露光装置１を図示する。露光装置１は光源２、光連結ユニット３、光変調器４および結像オプティック５から構成される。さらに図１には被露光材料６が示される。光源２は合計２０個の単一レーザーダイオード７の行で構成される。各レーザーダイオード７は約４００から４１０ｎｍの波長領域の光を放射する。各レーザーダイオード７の光学的放射出力は約６０ｍＷになる。各単一レーザーダイオード７の光は光連結ユニット３に連結される。その場合、光連結ユニット３は合計２０本の単一ファイバー８で構成される。単一ファイバー８はそれぞれ１つのレーザーダイオード７に配属されるので、各レーザーダイオード７の光はそれぞれ１つの単一ファイバー８に連結される。単一ファイバー８は共に延びて光変調器４の入口でファイバー束に共に導かれる。ファイバー束９で光変調器４は照明される。その際、２０個の単一レーザーダイオード７のいずれの光も光変調器４に現れる。各単一ファイバー８の直径は１２５μｍである。ファイバー束９の全体の外径は６５０μｍである。光変調器４で変調された光１０は結像オプティック５を介して被露光材料６に向けられる。全体システムのエテンデューに比較して単一レーザーダイオード７の非常に小さいエテンデューが光変調器４および結像オプティック５から作用するので、ファイバー束９の出口から出る光は出口側で、光変調器４および結像オプティック５からのシステムのエテンデューよりも依然小さいエテンデューを有する。したがって、理論的には露光装置１の２０個すべてのレーザーダイオード光の損失のない連結が可能となる。
【００４９】
図２にレーザーダイオード７と光連結ユニット３からなる発明によるユニットのいくつかの詳細を示す。この図でわかるように、光源２には合計２０個のレーザーダイオード７が含まれる。レーザーダイオード７は２０個の単一レーザーダイオード７からなるモジュール１１にまとめられる。モジュール１１の出口で各レーザーダイオード７は単一ファイバー８に配属される。合計２０本の単一ファイバー８はファイバー束９にまとめられる。ファイバー束９は光源２および光連結ユニット３からなるユニットの外側ケース１２を貫いて導かれ、そこでＦＣ（ファイバーチャンネル）プラグ１３に連結される。
【００５０】
２０個のレーザーダイオード７をまとめたモジュール１１は冷却板１４に取り付けられる。冷却板１４の端部はそれぞれ冷却管１５に接続される。接続用短管１６から冷却管１５に冷却流体が充填されて循環される。
【００５１】
光源２には２０個のレーザーダイオード７用の制御ユニット１７がさらに含まれる。光源２の制御ユニット１７にはＤｓｕｂサイズのプラグ１８を通してエネルギーが供給される。制御ユニット１７は冷却体１９に熱伝導的に連結される。冷却体１９はその側部で冷却管１５と熱伝導的に連結される。
【００５２】
ＦＣプラグ１３の出口でモジュール１１の２０個の単一レーザーダイオード７の全体放射が全体放射２０として放射される。全体放射２０は、光変調器４と結像オプティック５からなるユニットのエテンデューよりも小さいエテンデューをもつ。したがって、光変調器４および結像オプティック５に全体放射２０を連結させる可能性に関する原理的制限がない。したがって、全体放射２０の本質的な部分は被露光材料６に向けられる。
【００５３】
光源２の操作において接続用短管１６を介して冷却流体が冷却管１５に導かれる。冷却管１５内を循環する冷却流体はそのとき冷却体１９を介してレーザーダイオード７の制御ユニット１７から熱を搬出する。さらに冷却管１５の冷却流体は２０個のレーザーダイオード７からなるモジュール１１から冷却板１４を介して熱を取り出す。全体として見ると、発明による放射された利用可能な全体放射２０に比較して取り出された損失熱は、広い放射スペクトルをもつガス放電灯または白熱灯が光源として使用される場合の従来の露光装置のものよりもかなり少ない。
【００５４】
これによって、ＵＶ感光材料６の放射強度が比較的簡単で安価な方法により最適化される発明による露光装置を提案する。結像オプティック５を配置するとき、レーザーダイオード７のコヒーレント長は比較的短いので、一般的に回折効果は考慮しない。単一のレーザーダイオード７から放射された光の均質化はファイバー束９の単一ファイバー内における数回の反射によって達成される。
【００５５】
図３により露光ヘッド３８に設けられた照射経路がわかる。ファイバー束９あるいは光波導体３７を介して可動の露光ヘッドに導かれた光は最初に統合バー２１に連結される。統合バー１は光の均質化に使用され、したがって統合する混合バーとも呼ばれる。光が多数回反射する、いわゆる中空導体あるいは光トンネルも使用可能である。次いで光は統合バー２１を出て統合レンズ３６および対物レンズ３５を通り、そこから光線が広がる。ミラー３４で光線を光変調器の方向に向ける。それによって視野レンズ３３を２度通過し、結像オプティック２９を使用して感光材料２５上に現れる。結像オプティック２９は光変調器４の画像を感光材料２５の平面に形成する。
【００５６】
図４には本発明による露光装置の可能な構成を示す。この場合、光源２は、冷却水供給３９および冷却水排水４０を介してすべてが冷却される複数のモジュール１１から構成される。モジュール１１から出てくるファイバー束９は光を露光ヘッド２８に導く光波導管３７に連結される。露光ヘッド３８は直交する２つの軸４２方向に移動する。光波導管３７はこの移動に応じて後に続く必要がある。感光材料２５は機械台４１上に載置される。光源を外部に配置することによって露光ヘッド３８の質量を有利に減少させることができ、したがって装置は特に良好な運動性を示すことになる。ファイバーレーザーまたはディスクレーザーを使用する特別の場合には水冷却なしで済ませることもできる。このような場合には光源２も露光ヘッドに配設すると有利になる。
【００５７】
図５に露光装置１を図示する。光源２は第１の照明オプティック２３および光変調器４を使用して結像される。光変調器４に対する感光材料２５の位置は位置トランスミッター２６によって変化させる。相対移動は光変調器４の行に垂直に行われる。データパターンは駆動回路２７を使用して光変調器のセル２８を有する第１列に移される。光変調器４の行は図示するように紙面に垂直に延びる。
【００５８】
データパターンを光変調器４のセル２８を有する第１列に伝送するときに重要なことはデータパターンの伝送を感光材料２５の移動に同期させることである。第１行に伝送されたデータパターンは次の行に相対移動で同期させて送られるので、感光材料２５上に伝送されたデータパターンはここに固定されて留まる。
【００５９】
光変調器４はセル２８のある複数の行で構成される。これらは図示する紙面に垂直に延びる。したがって図示する各セル２８は図面における１つの行に対応する。
光変調器４上に伝送されたデータパターンはオン２８ａおよびオフ２８ｂされた光変調器セル２８の組み合せからなる。セル２８がオンされると、そこに当たる光は第２の結像オプティック２９を介して感光材料２５上に向けられる。オフされたセル２８ｂに当たる光は感光材料２５から離れた方向に向けられる。この点までは上述の露光装置１は技術水準に相当する。
【００６０】
さらに、本願の露光装置１には発明に基づき光変調器の特定の選択可能な行数を活性化させない装置３０が設けられる。これによって、画像情報あるいはデータパターン情報を備えた駆動回路２７から送らなければならないセル２８の数が、光変調器４において活性に切り替えられて留まる行数に限定される。
【００６１】
図示するように、不活性に切り替えられた行は塗りつぶさずに符号３１を付す。斜線で図示したオフの光変調器セル２８ｂおよび塗りつぶしで図示したオンの光変調器セル２８ａは不活性に設定された行３１から区別できる。
【００６２】
オンの光変調器セル２８ａおよびオフの光変調器セル２８ｂ用にスクロールの際、駆動回路２７を介してそれぞれの光変調器セル２８をオンするか、またはオフするかのデータパターン情報が伝送される。それに反して、行を不活性化する装置３０を使用して不活性に設定された行３１に対しては駆動回路２７を通したデータパターン伝送は行わない。  それによって、発明に基づき不活性に設定された行３１に画像情報をもはや伝送しないために、駆動回路２７から光変調器４に伝送されるデータ量は減少する。それに応じて実現可能なスクロール速度は高速になる。
【００６３】
技術水準から知られる通常の運転においては、駆動回路２７によって最初にデータパターンが例えばオンの光変調器セル２８ａを含む行に設定され、引き続きこの行のデータパターンが隣接する行へ移動される。この移動は、該当する行が移動される光変調器４に完全に新しい画像を伝送することによって行われる。データパターンのこの移動が位置付与装置２６で生じる感光材料２５の相対移動に平行に同期して行から行に行われることによって、その際、データパターンは感光材料２５上で固定されたままとなる。感光材料２５の露光時間は活性化した光変調器せる２８ａ，２８ｂの数とスクロール行程速度、つまり一行の単一データパターンの滞在時間とで決まる。
【００６４】
さらに図５でわかるように、光源２は照明オプティック２３を介して単に光変調器セル２８ａ，２８ｂを照明するが、この光変調器セル２８ａ，２８ｂは基本的に活性であり、この光変調器セル２８ａ，２８ｂ用に駆動回路２７を介してデータパターン情報が光変調器４に伝送される。これに反して光源２は非活性に切り替わったセルを照明しない。したがって、光源２の全強度は活性の光変調器セル２８ａ，２８ｂを自由に照明できる。
【００６５】
本発明の基礎をなしている原理を比較によって明確にするため、技術水準による従来の露光装置の状況を図６に示す。
認識できるように光源２と照明オプティック２３が図示される。さらに光変調器４が示される。ハッチングによって光変調器４上に活性領域３２が示される。図６に示されるように活性領域３２は光変調器４の全領域と一致する。つまり光変調器４の行はすべて活性になっている。
【００６６】
さらに、光源２および結像オプティック２３によって、光変調器４の活性領域３２と一致する光変調器４の全領域が完全に照明されることが示される。
スクロールプロセスのため光変調器４の各露光ステップあるいは各スクロールステップ用のすべての行全部のデータパターン情報が伝送される。伝送すべき大量のデータのため光変調器４に最大許容されるデータ伝送速度によって最大の露光速度が不利にも制限される。その結果、場合によっては、被露光材料２５の光化学特性から生じるような最小必要露光時間をはるかに越えることになる。露光速度が光化学限度より明らかに下回ることは大きな欠点である。
【００６７】
図７に関連して、本発明による露光装置の機能原理について説明する。再度、光源２および照明オプティック２３が示される。光変調器４において全表示面の一部が不活性行３１から構成されることがわかる。活性行のある光変調器４の活性領域３２は光変調器４の単に上部領域に含まれる。さらに、光源２および照明オプティック２３によって光変調器の全領域が、つまり不活性行３１も活性行３２も照明される。駆動回路７を介して光変調器４に伝送すべきデータパターン情報は不活性行３１には伝送する必要がないので、図２の状況に対して明らかに減少する。これによって、露光ステップあるいはスクロール部分ステップ当たり光変調器４に伝送されるデータパターン情報は技術水準に相当する図６に示す状況に対して明らかに減少するので、本質的により高いスクロール速度が達成でき大きな利点になる。
【００６８】
最初に、図７の状況と比較できる状態を図８に図示する。再度、駆動回路２７を介してデータパターン情報を光変調器４に伝送する必要がないように、光変調器４の全面から不活性行３１が不活性に切り替えられる。単に光変調器４の活性領域３２の行のために駆動回路７を介してデータパターン情報の伝達がなされる。  
【００６９】
図７に示す状況と異なる点は、光源２および照明オプティック３によって光変調器４の活性領域３２を単に照明することである。したがって、光変調器４の照明された領域は光変調器４の活性領域３２と基本的に一致する。
【００７０】
これによって図７の構成に対して、光源２から放出される全放射が活性領域３２に当たり、そのため感光材料２５の露光に自由に使えるという追加の利点が生じる。それに対して、感光材料２５の露光に自由に使用できる放射は、図７に示す発明の実施形態の際に不活性行３１に当たる光源２の放射のない分だけ減少する。
【００７１】
高い照射密度と光変調器４に伝送されるべきデータ情報とに基づいて最適の露光時間が達成できるので、図８に示す機能方法は有利となる。
光源２にはレーザーダイオードあるいは複数の単一レーザーダイオードからなるモジュールの使用が特に適する。
【００７２】
さらに図６，７および８に示す活性領域３２は行を不活性にする装置を使用して光変調器４の全面上で移動できる。例えば、不活性行３１を活性領域３２の上方にも下方にも配置することが可能である。
【００７３】
活性領域３２の移動が可能であることによって、光変調器４の単一セル８の一様な寿命が達成できる。例えば、不活性行３１は目的にかなうように、放射誘導が抜け落ちる画像点が含まれる光変調器セル２８が存在するような行に設定することができる。露光装置の寿命期間はこの方法によって従来の露光装置に対し長くなる。
【００７４】
このことによって、感光材料、特にオフセット印刷版、スクリーン印刷用スクリーン、フレキソ印刷版、校正材料、スタンプ型製造用鋼板および写真紙を露光する装置が提供される。この際、光変調器に伝送すべきデータ量の減少によって、光変調器４に対するデータ伝送速度が与えられた場合、基本的により高い露光速度が達成される。
【００７５】
さらに、全システムのエテンデューよりもはるかに小さいエテンデューをもつ光源と結合して焦点レンズを使用することによって、感光材料の露光プロセスで変わらない光源の完全な光放射が自由になることが達成される。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明による露光装置の好ましい実施形態の全体構成を図示する。
【図２】図１に示す本発明による露光装置の光源および光連結ユニットを図示する。
【図３】露光ヘッドの照射を図示する。
【図４】固定光源を備えた露光装置を図示する。
【図５】発明による露光装置全体を図示する。
【図６】技術水準による従来の露光装置の原理的機能方法を図示する。
【図７】本発明による露光装置の機能原理を図示する。
【図８】本発明による別の実施形態の機能原理を図示する。
【符号の説明】
【００７７】
１      露光装置
２      光源
３      光連結ユニット
４      光変調器
５      結像オプティック
６      材料
７      レーザーダイオード
８      単一ファイバー
９      ファイバー束
１０    変調された光
１１    モジュール
１２    外側ケース
１３    ＦＣプラグ
１４    冷却板
１５    冷却管
１６    接続用短管
１７    制御ユニット
１８    Ｄｓｕｂプラグ
１９    冷却体
２０    全体放射
２１    統合バー
２３    照明オプティック
２５    感光材料
２６    位置付与装置
２７    駆動回路
２８    光変調器セル
２８ａ  光変調器セル（オン）
２８ｂ  光変調器セル（オフ）
２９    結像オプティック
３０    行を不活性化する装置
３１    不活性行
３２    活性領域
３３    視野レンズ
３４    ミラー
３５    対物レンズ
３６    統合レンズ
３７    光波導管
３８    露光ヘッド
３９    冷却水供給
４０    冷却水排水
４１    機械台
４２    軸
【図１】
2008535007.tif 000003
【図２】
2008535007.tif 000004
【図３】
2008535007.tif 000005
【図４】
2008535007.tif 000006
【図５】
2008535007.tif 000007
【図６】
2008535007.tif 000008
【図７】
2008535007.tif 000009
【図８】
2008535007.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成19年3月8日(2007.3.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源（２）、光変調するセル（２８）からなる多数の行から構成された光変調器（４）、光変調器（４）にデータパターンを結像する装置、感光材料（２５）に光変調器（４）を結像する装置（２９）、および光変調器（４）と感光材料（２５）と間に相対移動を発生させる装置（２６）を備え、
光変調するセル（２８）からなる行にほぼ垂直に相対移動を進行させ、および光変調器（４）の与えられた行に表示されたデータパターンを光変調器（４）の別の行にスクロールする装置（２７）を備え、
光変調器（４）に表示されたデータパターンの感光材料（２５）への結像が感光材料（２５）に関してほぼ固定され、特に請求項１ないし９のいずれか１項に記載され、
光変調器（４）の予め定め得る行数を不活性化する装置（３０）を設け、データパターンを有する活性行（３２）のみにほぼ限定することで光変調器（４）を操作可能とする露光装置において、
少なくとも１つのレーザーダイオードを露光ヘッド外に固定して配置することを特徴とする。
【請求項２】
装置（３０）は予め定め得る関連行領域を不活性化するよう構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
領域は移動可能に構成されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
光源（２）をほぼ光変調器（４）の活性行に焦点合わせする手段（３３）が設けられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
焦点合わせする手段（３３）は焦点領域に関し可変であることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
光源（２）は光変調器（４）と感光材料（２５）に光変調器（４）を結像する装置（２９）とから構成されたユニットよりも小さいエテンデューをもつことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
光源（２）は水冷却を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
ファイバー束（９）と光変調器（４）との間に少なくとも１つの光波導管（３７）および１つの統合バーまたは空洞導管あるいは光トンネル（２１）が配置されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
レーザーはファイバーレーザーまたはディスクレーザーとして構成されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
光連結ユニット（３）を設け、光源（２）はレーザーダイオード（７）を含むことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１１】
レーザーダイオード（７）は約３５０ｎｍから約４５０ｎｍの領域の光を放射することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の露光装置（１）。
【請求項１２】
光源（２）は複数の、特に２０個のレーザーダイオード（７）からなるモジュール（１１）を含むことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の露光装置（１）。
【請求項１３】
各レーザーダイオード（７）の放射流は光連結ユニット（３）において光学的に重なることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の露光装置（１）。
【請求項１４】
光連結ユニット（３）は単一グラスファイバー（８）を含み、および／または
各レーザーダイオード（７）にはそれぞれ１つの分離した単一グラスファイバー（８）が配属され、および／または
単一グラスファイバー（８）は直径が約１２５μｍであり、および／または
単一グラスファイバー（８）は光連結ユニット（３）で１つのファイバー束（９）に共に導かれることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の露光装置（１）。
【請求項１５】
ファイバー束（９）の外径は約６５０ｎｍであることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の露光装置（１）。
【請求項１６】
光源（２）は複数のモジュール（１１）を含むことを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の露光装置（１）。
【請求項１７】
光連結ユニット（３）は光を統合する１つのガラスバー（２１）を含み、特に角断面、特に長方形断面をなすことを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の露光装置（１）。
【請求項１８】
光源（２）、特に各レーザーダイオード（７）の放射流は可変に形成され、および／または
光源（２）は単一レーザーダイオード（７）を別々にオンまたはオフする手段を備えることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の露光装置（１）。
【手続補正書】
【提出日】平成19年11月12日(2007.11.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源（２）、光変調するセル（２８）からなる多数の行から構成された光変調器（４）、光変調器（４）にデータパターンを結像する装置、感光材料（２５）に光変調器（４）を結像する装置（２９）、および光変調器（４）と感光材料（２５）と間に相対移動を発生させる装置（２６）を備え、
光変調するセル（２８）からなる行にほぼ垂直に相対移動を進行させ、および光変調器（４）の与えられた行に表示されたデータパターンを光変調器（４）の別の行にスクロールする装置（２７）を備え、
光変調器（４）に表示されたデータパターンの感光材料（２５）への結像が感光材料（２５）に関してほぼ固定され、
光変調器（４）の予め定め得る行数を不活性化する装置（３０）を設け、データパターンを有する活性行（３２）のみにほぼ限定することで光変調器（４）を操作可能とする露光装置において、
少なくとも１つのレーザーダイオードを露光ヘッド外に固定して配置することを特徴とする。
【請求項２】
装置（３０）は予め定め得る関連行領域を不活性化するよう構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
領域は移動可能に構成されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
光源（２）をほぼ光変調器（４）の活性行に焦点合わせする手段（３３）が設けられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
焦点合わせする手段（３３）は焦点領域に関し可変であることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
光源（２）は光変調器（４）と感光材料（２５）に光変調器（４）を結像する装置（２９）とから構成されたユニットよりも小さいエテンデューをもつことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
光源（２）は水冷却を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
ファイバー束（９）と光変調器（４）との間に少なくとも１つの光波導管（３７）および１つの統合バーまたは空洞導管あるいは光トンネル（２１）が配置されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
レーザーはファイバーレーザーまたはディスクレーザーとして構成されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
光連結ユニット（３）を設け、光源（２）はレーザーダイオード（７）を含むことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１１】
レーザーダイオード（７）は約３５０ｎｍから約４５０ｎｍの領域の光を放射することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の露光装置（１）。
【請求項１２】
光源（２）は複数の、特に２０個のレーザーダイオード（７）からなるモジュール（１１）を含むことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の露光装置（１）。
【請求項１３】
各レーザーダイオード（７）の放射流は光連結ユニット（３）において光学的に重なることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の露光装置（１）。
【請求項１４】
光連結ユニット（３）は単一グラスファイバー（８）を含み、および／または
各レーザーダイオード（７）にはそれぞれ１つの分離した単一グラスファイバー（８）が配属され、および／または
単一グラスファイバー（８）は直径が約１２５μｍであり、および／または
単一グラスファイバー（８）は光連結ユニット（３）で１つのファイバー束（９）に共に導かれることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の露光装置（１）。
【請求項１５】
ファイバー束（９）の外径は約６５０ｎｍであることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の露光装置（１）。
【請求項１６】
光源（２）は複数のモジュール（１１）を含むことを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の露光装置（１）。
【請求項１７】
光連結ユニット（３）は光を統合する１つのガラスバー（２１）を含み、特に角断面、特に長方形断面をなすことを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の露光装置（１）。
【請求項１８】
光源（２）、特に各レーザーダイオード（７）の放射流は可変に形成され、および／または
光源（２）は単一レーザーダイオード（７）を別々にオンまたはオフする手段を備えることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の露光装置（１）。
【国際調査報告】
2008535007.tif 000011
2008535007.tif 000012
2008535007.tif 000013
2008535007.tif 000014
2008535007.tif 000015
2008535007.tif 000016
2008535007.tif 000017
2008535007.tif 000018
2008535007.tif 000019
2008535007.tif 000020