(57)【要約】【課題】望ましくない光がレーザへ、特に版への画像付け装置のレーザへ入射していることを迅速に検出してレーザを損傷から保護することができる方法を提供する。【解決手段】共振器に入射する望ましくない光による損傷からレーザを保護する方法が開示されている。入射する光の光学出力の指標となる量が測定される。具体的には、共振器ミラーで生じた光学出力が測定される。この測定結果に対応してレーザのポンピング出力を減少させることで、共振器における光学出力をレーザにとって無害な値まで低下させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振器に入射する望ましくない光による損傷からレーザを保護する方法であって、入射する該光の光学出力の指標となる量を測定し、測定された該量の結果に対応して該レーザのポンピング出力を減少させることで、該共振器における該光学出力を該レーザにとって無害な値まで低下させる、損傷からレーザを保護する方法において、
共振器ミラーで生じる前記光学出力が測定されることを特徴とする、
損傷からレーザを保護する方法。
【請求項２】
前記共振器ミラーは、非結合型の共振器ミラーとは異なっており、および／または前記共振器の背面（１８）に位置していることを特徴とする、請求項１に記載の損傷からレーザを保護する方法。
【請求項３】
生じた前記光学出力は、前記共振器ミラーの後方に位置している感光性検出器を用いて測定されることを特徴とする、請求項１または２に記載の損傷からレーザを保護する方法。
【請求項４】
前記感光性検出器はフォトダイオード（３０）であることを特徴とする、請求項３に記載の損傷からレーザを保護する方法。
【請求項５】
前記レーザは、１つのモードだけが作動するシングルモードレーザであることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の損傷からレーザを保護する方法。
【請求項６】
前記レーザの前記ポンピング出力は、ポンピング量コントローラ（４８）および光学出力コントローラ（５０）を用いて同時に制御されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の損傷からレーザを保護する方法。
【請求項７】
前記光学出力コントローラ（５０）の光学出力限界における前記レーザの前記光学出力は、前記ポンピング量コントローラ（４８）のポンピング量限界における該レーザの該光学出力よりも大きいことを特徴とする、請求項６に記載の損傷からレーザを保護する方法。
【請求項８】
前記ポンピング出力の出力源は直接的な変調が可能であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の損傷からレーザを保護する方法。
【請求項９】
前記レーザは、単一のダイオードレーザ、ダイオードレーザバー（１２）上のダイオードレーザ（１４）、面発光型レーザ（ＶＣＳＥＬ）、ファイバーレーザ、または固体レーザであることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の損傷からレーザを保護する方法。
【請求項１０】
前記レーザは、前記ダイオードレーザバー（１２）上の別個に制御可能なダイオードレーザであることを特徴とする、請求項９に記載の損傷からレーザを保護する方法。
【請求項１１】
前記共振器ミラーは、前記レーザの共振器ミラーであるか、あるいは他のレーザの共振器ミラーであることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の損傷からレーザを保護する方法。
【請求項１２】
対応が必要かどうかを判断するために、測定された前記光学出力の前記量の値または該値から処理によって推定された値が下限値および／または上限値と比較され、
比較の際に着目した前記値が前記下限値を下回っている場合および／または前記上限値を上回っている場合に前記レーザの前記ポンピング出力を減少させることを特徴とする、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の損傷からレーザを保護する方法。
【請求項１３】
版への画像付け装置（１０）の一部であるレーザ用であって、該版への画像付け中に行われることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１項に記載の損傷からレーザを保護する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射する光の光学出力の指標となる量を測定し、測定された量の結果に対応してレーザのポンピング出力を減少させることで、共振器における光学出力をレーザにとって無害な値まで低下させることによって、共振器に入射する望ましくない光による損傷からレーザを保護する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特にオフセット印刷用の版への画像付けまたは製造の際、すなわち未加工版を処理して構築された版にする際には、ダイオードレーザが使用され、特に、ダイオードレーザバー上で別個に制御可能なダイオードレーザが使用される。版露光装置内の潜在的に光を反射する表面は予防的に黒く塗られたり、光を吸収するようにコーティングされたりする。それでも実際には、例えば装置の作動時間中に版のアルミニウム剥離物が堆積して反射性が高まると、版の縁部の近くで画像付けをするときなどに望ましくない光反射が発生する可能性がある。そのために、望ましくないレーザ光が１つまたは複数の画像付けをするレーザに戻る危険性がある。
【０００３】
通常の方法として、後方反射光またはこれと付随して入射するその他の光からの保護は、レーザと潜在的に光を反射する表面との間にファラデーアイソレータを使用することで実現できる。ファラデーアイソレータは、レーザ放射をレーザから離れていく方向へのみ透過させ、これと反対の方向への光を大幅に減衰させる。しかし、大量の露光チャネルが並行して用いられる他ならぬ版への画像付けと関連して、このような構成は、設計空間の問題がただちに生じるばかりか、受容不可能な高いコストに繋がる。従って、少なくとも商業上の理由からだけで実用的ではない。
【０００４】
望ましくない入射光からの受動的な保護に代わり、例えば特許文献１には、光通信装置との関連で、後方反射光によるレーザの損傷を避けるための能動的なシステムが記載されている。このシステムにおいては後方反射光が測定される。この際、測定を行うフォトダイオードを、光結合器を使用して光路内に配置することができる。光コネクタに接触不良が生じていることで、あまりに多くの光が後方反射されると、レーザのスイッチが切断される。版への画像付けと関連してこのような技術的教示を適用すると、追加の光結合素子（ビームスプリッタ）や測定用フォトダイオードなどを組み込むことによって設計空間の増大に結びつくという欠点がある。
【特許文献１】米国特許出願公開第６，３０５，８５１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、望ましくない光がレーザへ、特に版への画像付け装置のレーザへ入射していることを迅速に検出してレーザを損傷から保護することができる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、本発明によれば、請求項１に記載の特徴を備える、共振器に入射する望ましくない光による損傷からレーザを保護する方法によって解決される。本発明の更に好適な態様は、従属請求項において特徴づけられている。
【０００７】
特に版への画像付け装置において、共振器に入射する望ましくない光による損傷から、特にレーザの後方反射光またはレーザ光による損傷からレーザを保護する本発明の方法では、入射する光の光学出力の指標となる量が測定される。具体的には、共振器ミラーで生じる光学出力が測定される。この測定量の結果に対応してレーザのポンピング出力を減少させる。これにより共振器における光学出力は、レーザにとって無害な値まで低下し、特に、通常のもしくは正規の動作出力の値よりも下げられるか、あるいはレーザのスイッチが切断される。換言すると、後方反射光が測定されるのではなく、共振器における光学出力が共振器ミラーで検知されるか、あるいは定量的に記録される。別の表現をすれば、光学出力の一部が共振器で測定される。測定される光学出力は本発明の課題に係る光学出力であり、すなわち、レーザの損傷を避けるための措置をとる前の光学出力である。この測定はキャビティ内測定と呼ぶことができる。前記光学出力の指標となる量は、入射光の光学出力の直接的または間接的な指標とすることができる。換言すると、指標となるこの量は入射光の光学出力の測定技術的な検出を直接可能にすることができるか、あるいは入射光の光学出力の算出に間接的に利用することができる。
【０００８】
本発明によれば、レーザの潜在的な損傷と直接的な関連性をもつ量の測定が行われる。このような種類の測定およびその評価は、迅速に行うことができる。入射光は損傷の危険性の間接的な原因にすぎないのに対して、本発明による方法では、直接的な影響がある実際に関連性のある物理量、すなわちレーザの共振器における光学出力が、直接、レーザ共振器内の共振器ミラーで推定されて処理されるという利点がある。従って、レーザの損傷の危険性に対する対応を迅速に行うことができる。これに関連して、本発明による方法を実施するためのコンパクトな構成が実現できる。
【０００９】
共振器ミラーは、特に、非結合型以外の共振器ミラー（レーザの放出面）であってもよく、特に、２つの共振器ミラーを備えた共振器の背面に位置していてもよい。ここでの“非結合型”は、レーザ出力の非結合型または共振器ミラーの非干渉型のどちらの意味に取ってもよい。また、測定用の共振器ミラーは非結合型であってもよい。更に、生じた光学出力は、共振器ミラーの後方に、特に共振器の外側に位置している感光性検出器を用いて、特にフォトダイオードを用いて測定することができる。
【００１０】
レーザは、単一モードレーザ（シングルモードレーザまたはシングルモードエミッタ）であるのが好ましい。換言すると、レーザの１つのモードだけが作動するのが好ましい。この動作形態は、その光線の特性に基づき、版への画像付けをするのに特に好ましい。それと同時に、このような種類のレーザは望ましくない入射光に対して特に高感度に反応するので、本発明に基づく損傷からの保護が目的に適っている。
【００１１】
レーザを損傷から保護する本発明の方法の特に好適な態様では、レーザのポンピング出力は、ポンピング量コントローラおよび光学出力コントローラを用いて同時に制御される。この際、光学出力コントローラの上側の光学出力限界におけるレーザの光学出力は、ポンピング量コントローラの上側のポンピング量限界におけるレーザの光学出力よりも大きくてよい。更に、レーザの動作用に一方のコントローラが利用され、レーザの保護用に他方のコントローラが設けられているのが特に好ましい。
【００１２】
本方法は、ポンピング出力源を直接的に変調可能であるレーザで適用されるのが好ましい。レーザは、ただ１つのダイオードレーザ、ダイオードレーザバー上のダイオードレーザ、内部共振器を備えた面発光型レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）、外部共振器を備えたＶＣＳＥＬ、ファイバーレーザ、または固体レーザであってもよい。ファイバーレーザまたは固体レーザは、特にダイオードポンピング型であってもよい。
【００１３】
本発明の方法では、レーザは、ダイオードレーザバー上の別個に制御可能なダイオードレーザであるのが、特に版への画像付けとの関連で特に好ましい。
【００１４】
更に強調しておくと、本発明による方法では、共振器ミラーは当該レーザの共振器ミラーであるか（このほうが好ましい）、あるいは他のレーザの共振器ミラーであってよい。特に、ダイオードレーザバー上のダイオードレーザで本方法を実施するための態様については、１つのダイオードレーザでの測定は、当該ダイオードレーザまたはその隣りのダイオードレーザに代わって各ダイオードレーザがバー上でコンパクトに並んでいるので潜在的に損傷の危険性にさらされている他のダイオードレーザの光学出力を低下させるための根拠としても利用できる。他のレーザにおける光学出力の低下は、測定よりも後の時点で行うこともできる。版への画像付けと関連する１つの具体的な態様では、ダイオードレーザバーの縁部にある１つのダイオードレーザをセンサチャネルとして利用することができる。すなわち、このダイオードレーザは低い電流で作動する。そのフォトダイオード信号を参照して、取付側の胴上における版のエッジの位置を判定し、それに基づいて、他のダイオードレーザを安全に起動できる時点を算出できる。
【００１５】
レーザを損傷から保護する本発明の方法では、対応が必要かどうかを判断するために、測定された光学出力の量の値またはこの値から処理によって推定された値が下限値および／または上限値と比較され、比較の際に着目した値が下限値を下回っている場合および／または上限値を上回っている場合にポンピング出力を減少させる。
【００１６】
すでに冒頭に述べたように、本発明の方法は、版への画像付け装置の一部であるレーザ用であって、版への画像付け中に行われるのが好ましい。特に、画像付け装置はオフセット印刷版用として設計されていてもよい。この版は印刷版とすることができる。版への画像付けは製版とも呼ぶことができる。このような種類の画像付け装置の特別な特徴は、公開されている独国特許出願公開第１０２００５０４２６８０Ａ１号明細書や、国際公開第２００２／４５００７Ａ１号パンフレットに開示されている。これら両方の文献の内容は、引用によって本明細書の開示内容に明確に組み込まれる。本発明による方法は、１つまたは複数のレーザ画点が版の吸収性の印刷面にではなく、反射性の面、例えば版を載せている胴の表面に当たったとき、ただちに画像付けチャネルのスイッチオフを可能にするという利点がある。版、特にオフセット印刷版への画像付けをするのに適したレーザは、１００ｍＷを超える出力、好ましくは１５０ｍＷを超える出力を実現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、レーザの共振器で生じる光学出力は共振器内の共振器ミラーで測定される。これにより、共振器と別個に離間して設けられた測定手段ではなく、共振器の一構成要素である共振器ミラーによって共振器の光学出力の一部が測定される。そのため、共振器における光学出力の測定に要する時間が従来に比べて短くなることで、レーザの損傷の危険性に対する対応を迅速に行うことができる。従って、共振器に入射する望ましくない光による損傷からレーザを保護する方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明による方法を実施するのに適した、版への画像付け用のダイオードレーザバー１２上のダイオードレーザ１４を備えた画像付け装置１０の一実施形態を概略的に示している。ダイオードレーザ１４は別個に制御可能であり、各々のダイオードレーザ１４は、画像付けチャネルの強度を変調可能な光源である。画点は、画像付けされるべき版上で離散して、すなわち重なり合うことなく位置する。ダイオードレーザ１４は、前面１６および背面１８を有している。前面１６からは、結像光学系２２によって版上に結像される出射光２０が出射する。図１には反射面２４が示されており、出射光２０が反射面２４で後方反射された光２６は、反射面２４からダイオードレーザ１４の前面１６の光路へ達し、最終的にはダイオードレーザ１４の共振器にまで達する。反射面２４からダイオードレーザ１４へ後方反射された光２６は、共振器において増幅される。ダイオードレーザ１４の背面１８から放出された光２８は、フォトダイオード３０上で定量的に測定される。フォトダイオード３０は、ＡＳＩＣ（Application-Specific Integrated Circuit、特定用途向け集積回路）の形態で実現された、ダイオードレーザ１４の制御ユニット３２と接続されていることが好ましい。制御ユニット３２はダイオードレーザ１４を制御し、厳密に表現すると、ダイオードレーザ１４のポンピング電流を制御ユニット３２によって変化させることができる。本発明によれば、このフォトダイオード３０によって、共振器における高い光学出力の発生が測定される。なぜならその場合には、放出された光２８の強度が増すからである。そして、制御ユニット３２は、判定された高い強度に対応して、ダイオードレーザ１４のポンピング電流を変化させることで、共振器における光学出力を低下させる。換言すると、制御ユニット３２、特にＡＳＩＣは、最大のフォトダイオード信号を超えたときに、ダイオードレーザ１４が損傷を受けることがない値へとダイオードレーザ１４のポンピング電流を制御する。一好適実施形態では、図１に示す構成がコンパクト化または集積化されて実現される。
【００２０】
図２は、版への画像付け装置１０におけるダイオードレーザバー１２上のダイオードレーザ１４の一好適実施形態について、望ましくない入射する後方反射光がある場合とない場合との共振器における光学出力３６を、共振器における位置３４の関数として示している。本発明によれば、ダイオードレーザ１４の背面１８から放出される光学出力は、反射面２４からの後方反射に対して非常に感度が高いという事実が利用される。
【００２１】
ダイオードレーザ１４の共振器構成に基づき、前面１６と背面１８との出力には特定の比率が生じる。背面１８での公称値は、通常の状態のとき、後方反射が発生している場合には係数３から４だけ高くなり得る（図２の背面の位置３８）。それに対して、前面１６での公称値は実質的に変わらずに保たれ得る（図２の前面の位置４０）。図２は、後方反射がない場合の光学出力の推移４２と後方反射がある場合の光学出力の推移４４とをグラフで示している。これら両方の推移は、背面の位置３８から前面の位置４０まで単調増加している。制御ユニット３２は、フォトダイオード３０を用いて、公称値に対するこのような差異を測定し、所定の限度を超えているときはダイオードレーザ１４をスイッチオフする。
【００２２】
図３は、ダイオードレーザ１４を制御するための一重の制御ループの作用を模式的に示している。レーザ電流・光学出力軸４６に沿ってプロットされているのは、ポンピング量コントローラ４８の値、すなわちここでの画像付け装置１０のダイオードレーザ１４の場合には電流コントローラの値および光学出力コントローラ５０の値である。まず最初に、「ダイオードレーザ・オフ」の状態と「ダイオードレーザ・オン」の状態とに相当する２つの作業点５２がある。電流コントローラの目標値は、ダイオードレーザ１４の動作について、レベル「レーザ電流オフ」５４と画像付け電流５６との間を行き来するように切り替えられる（切り替え５８）。開ループとも呼ばれるこのような一重の構成では、光学出力コントローラ５０は作動停止している。フォトダイオード電流は、内部ＡＤ変換器（ＡＤＣ：Analog/Digital Converter）を通じた読み出しに利用することができる。
【００２３】
図４には、ダイオードレーザ１４を制御するための二重の制御ループの作用を説明する模式図が示されている。この構成は閉ループと呼ぶことができる。図４でも、レーザ電流・光学出力軸４６に沿って、ここでは電流コントローラであるポンピング量コントローラ４８の値と光学出力コントローラの値とがプロットされており、２つの作業点５２が示されている。電流コントローラの目標値の切り替え５８は、レベル「レーザ電流オフ」５４と上側の作業点５２よりも大きい過電流６０との間で行われる。それに対して光学出力コントローラ５０は、画像付け光学出力６２である上側の作業点５２に基づいて制御される。この状態のとき、そのつどダイオードレーザ１４に低い電流を出力する方のコントローラは、ポンピング電流によって制御される。
【００２４】
図５は、光学出力限界が電流出力限界（ポンピング出力限界）よりも高く設定された、ダイオードレーザ制御用の二重の制御ループの作用を説明する模式図を示している。この構成は保護モードとも呼ぶことができ、レーザ光の後方反射による損傷を回避する機能を果たす。すでに図３および図４に示したレーザ電流・光学出力軸４６の値に沿って、あらためて２つの作業点５２がプロットされている。電流コントローラ（ポンピング量コントローラ４８）の目標値の切り替え５８は、レベル「レーザ電流オフ」５４と、この場合には上側の作業点５２上に位置する過電流６０との間で行われる。最大光学出力６４は、過電流６０よりも高く設定されている。これにより、一定に印加される電流が制御される。後方反射が発生した場合、レーザ電流を減少させることで、光学出力コントローラ５０は最大光学出力６４を制御する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による方法の実施に適した、版への画像付け用のダイオードレーザバー上のダイオードレーザを備えた画像付け装置の一実施形態を示す概略図である。
【図２】望ましくない入射する後方反射光がある場合とない場合との、共振器における光学出力を示すグラフである。
【図３】ダイオードレーザ制御用の一重の制御ループの作用を説明する模式図である。
【図４】ダイオードレーザ制御用の二重の制御ループの作用を説明する模式図である。
【図５】光学出力限界が電流出力限界（ポンピング出力限界）よりも高く設定された、ダイオードレーザ制御用の二重の制御ループの作用を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  画像付け装置
１２  ダイオードレーザバー
１４  ダイオードレーザ
１６  前面
１８  背面
２０  出射光
２２  結像光学系
２４  反射面
２６  後方反射光
２８  放出光
３０  フォトダイオード
３２  制御ユニット
３４  共振器における位置
３６  光学出力
３８  背面の位置
４０  前面の位置
４２  後方反射がない場合の推移
４４  後方反射がある場合の推移
４６  レーザ電流・光学出力軸
４８  ポンピング量コントローラ
５０  光学出力コントローラ
５２  作業点
５４  レーザ電流オフ
５６  画像付け電流
５８  切り替え
６０  過電流
６２  画像付け光学出力
６４  最大光学出力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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