(57)【要約】【課題】露光に許容される焦点深度を確保しつつ露光面上での集光スポットの光量変動を抑制することのできる露光装置を得る。【解決手段】光軸側から外周部側にかけて透過光量が徐々に減少する透過光量制限領域が設けられたフィルタ３４Ａを、ファイバーアレイ部３０から射出されるレーザビームＬの光路上に設置する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを発する光源と、
前記光源から発せられた光ビームを導波する多モードの光ファイバーと、
前記光ファイバーにより導波された光ビームを所定の露光面に結像させるための露光レンズと、
前記光ファイバーにより導波された光ビームの光路上に設置され、光軸側から外周部側にかけて透過光量が徐々に減少する透過光量制限領域が設けられたフィルタと、
を備えた露光装置。
【請求項２】
前記透過光量制限領域を、光軸を中心とした円形、楕円形、及び矩形の何れかの形状とした
ことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記光源を複数の光ビームを同時に発するものとし、
前記フィルタを、前記複数の光ビームのファーフィールドパターンができる位置又はその近傍に設置した
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記フィルタにおける透過光量分布の半値幅を、当該フィルタの設置位置に設置したときに露光に許容される前記露光レンズによる焦点深度を確保することのできる開口を有する開口部材の開口の径に一致又は略一致させた
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置に係り、特に、光源から発した光ビームにより露光面を露光する露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、外周面に感光材料（記録媒体）が装着されたドラムを主走査方向に回転させると共に、上記感光材料に記録すべき画像の画像データに応じたレーザビームを上記主走査方向と直交する副走査方向に走査させることで、２次元画像を上記感光材料に記録するようにした露光記録装置が広く用いられている。
【０００３】
また、この種の露光記録装置には、記録速度の高速化を目的として、複数のレーザビームを各々多モードの光ファイバーで単一のファイバーアレイ部に案内すると共に、当該ファイバーアレイ部において各光ファイバーにおけるレーザビームの射出口端部（以下、「光射出部」という。）を副走査方向にアレイ状に並べて配置しておき、上記複数のレーザビームによる露光を同時に行うものがあった。この露光記録装置では、ドラムを主走査方向に回転させると共に、画像データに応じたレーザビームをファイバーアレイ部に設けられた複数の光射出部から同時に射出しつつ、当該ファイバーアレイ部を所定ピッチで副走査方向に移動させることで、高速に２次元画像を記録することができる。
【０００４】
ところで、この種の露光記録装置において、露光に許容される焦点深度を確保するために、レーザビームを感光材料上に所定のスポット径で結像させるための結像レンズの前段に、当該レーザビームの光束の一部を透過させる開口を有する開口部材を各レーザビームのファーフィールドパターンができる位置に設置する技術があった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
図９には、この技術を適用した露光記録装置の構成例（概略平面図）が示されている。同図に示す構成では、ＬＤ駆動回路による駆動制御に応じて複数の半導体レーザから射出された各レーザビームが多モードの光ファイバー２０で単一のファイバーアレイ部３０に案内され、該ファイバーアレイ部３０から各々同時に射出される。そして、射出された各レーザビームは第１レンズＬ１によって略平行光束とされ、各レーザビームのファーフィールドパターンができる位置に設置された開口部材により光束の一部が透過され、更に第２レンズＬ２によってドラムの露光面に結像される。
【０００６】
この技術によれば、開口部材によりレーザビームの周辺部の光をカットすることにより、デフォーカス時でも露光面における集光スポットの形状のボケを小さくすることができ、この結果として露光に許容される焦点深度を確保することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２３６２６８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような開口部材を用いて焦点深度を確保する技術では、当該開口部材によりレーザビームの光束の一部を遮ることに起因して、露光面における集光スポットの光量変動が大きくなる場合がある、という問題点があった。
【０００９】
すなわち、一例として図１０左図に示すように、開口部材の配置位置におけるレーザビームの光量分布は凹凸の激しい分布形状となっており、この分布形状は光ファイバーに加えられる外力変位（振動変位、圧力変位、ねじれ変位、温度変位等）により、図１０右図に示すように大きく変動する。
【００１０】
このとき、開口部材に設けられた開口の範囲内に位置されていたレーザビームの比較的光量の多い分布部分が当該範囲外に移動した場合には、この部分に対応するレーザビームが開口部材により完全に遮光されてしまい、開口部材透過後のレーザビームの全体的な光量が大きく減少することになる。これとは逆に、開口部材に設けられた開口の範囲外に位置され、開口部材により遮光されていたレーザビームの比較的光量の多い部分が当該範囲内に移動した場合には、開口部材透過後のレーザビームの全体的な光量が大きく増加することになる。
【００１１】
その一方で、レーザビームの光量分布は光軸に近いほど大きいため、露光に許容される焦点深度を確保するべく開口による透過光量の制限量を増加させると、その増加量に応じて開口部材透過後のレーザビームの全体的な光量の上記外力変位に起因する変動量が大きくなり、この結果として露光面上での集光スポットの光量変動が大きくなってしまう。
【００１２】
この場合、集光スポットが不安定な形状となってしまうため、記録画像の画質が著しく劣化することになる。
【００１３】
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであり、露光に許容される焦点深度を確保しつつ露光面上での集光スポットの光量変動を抑制することのできる露光装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の露光装置は、光ビームを発する光源と、前記光源から発せられた光ビームを導波する多モードの光ファイバーと、前記光ファイバーにより導波された光ビームを所定の露光面に結像させるための露光レンズと、前記光ファイバーにより導波された光ビームの光路上に設置され、光軸側から外周部側にかけて透過光量が徐々に減少する透過光量制限領域が設けられたフィルタと、を備えている。
【００１５】
請求項１に記載の露光装置によれば、光源によって光ビームが発せられ、当該光ビームが多モードの光ファイバーによって導波され、露光レンズによって所定の露光面に結像される。
【００１６】
ここで、本発明では、光軸側から外周部側にかけて透過光量が徐々に減少する透過光量制限領域が設けられたフィルタが、光源から発した光ビームの光路上に設置される。
【００１７】
このように、本発明では、露光に許容される焦点深度を確保するために、従来から用いられている開口部材に代えて、光軸側から外周部側にかけて透過光量が徐々に減少する透過光量制限領域が設けられたフィルタを適用している。
【００１８】
すなわち、本発明では、フィルタの透過光量制限領域によって光ビームの光量を当該フィルタの光軸側から外周部側にかけて減少させるようにしており、これによって露光面における集光スポットの形状のボケを小さくして、露光に許容される焦点深度を確保できるようにしている。
【００１９】
ところで、光ビームの導波に光ファイバーを用い、かつ焦点深度を確保するために開口部材を適用した場合、光ファイバーに加えられる外力変位に起因して光ビームの光量分布が移動し、開口によって光ビームの比較的光量の多い部分がけられる状態に移行したり、開口によってそれまでけられていた比較的光量の多い部分が開口内を透過する状態に移行する場合には、開口部材透過後の光ビームの光量が大きく変動することは前述した通りである。
【００２０】
これに対して、焦点深度を確保するために本発明のフィルタを適用した場合には、当該フィルタには光軸側から外周部側にかけて透過光量が徐々に減少する透過光量制限領域が設けられているので、開口部材を適用した場合に比較して、光ビームの光量分布の移動に伴う当該フィルタ透過後の光ビームの全体的な光量の変化を緩やかなものとすることができ、この結果として露光面上での集光スポットの光量変動を抑制することができる。
【００２１】
このように、請求項１に記載の露光装置によれば、光軸側から外周部側にかけて透過光量が徐々に減少する透過光量制限領域が設けられたフィルタが、光源から発した光ビームの光路上に設置されているので、露光に許容される焦点深度を確保しつつ露光面上での集光スポットの光量変動を抑制することができる。
【００２２】
なお、本発明における透過光量制限領域は、請求項２に記載の発明のように、光軸を中心とした円形、楕円形、及び矩形の何れかの形状とすることができる。
【００２３】
一方、請求項３記載の露光装置は、請求項１又は請求項２記載の発明において、前記光源を複数の光ビームを同時に発するものとし、前記フィルタを、前記複数の光ビームのファーフィールドパターンができる位置又はその近傍に設置したことを特徴とするものである。
【００２４】
このように本発明の露光装置を構成することにより、複数の光ビームの各々に対して均等にフィルタによる光束周縁の遮光効果を与えることができるため、各光ビームに光量差を生じさせることがない。
【００２５】
なお、本発明は、請求項４記載の発明のように、前記フィルタにおける透過光量分布の半値幅を、当該フィルタの設置位置に設置したときに露光に許容される前記露光レンズによる焦点深度を確保することのできる開口を有する開口部材の開口の径に一致又は略一致させることが好ましい。これによって、上記開口部材を適用した場合と略同等の焦点深度を確保しつつ露光面上での集光スポットの光量変動を抑制することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下では、本発明の露光装置をレーザ記録装置に適用した場合について説明する。まず、図１を参照して、本実施の形態に係るレーザ記録装置１０の構成について説明する。
【００２７】
同図に示すように、本実施の形態に係るレーザ記録装置１０は、各々レーザビームを射出する複数の半導体レーザＬＤと、記録すべき画像を示す画像データに応じて各半導体レーザＬＤの駆動を制御するＬＤ駆動回路３６と、各半導体レーザＬＤから射出された各レーザビームを集光する露光ヘッド１２と、画像が記録される記録フィルムＦが装着されかつ当該記録フィルムＦが主走査方向に移動するように回転駆動されるドラム１４と、ボールネジ１８を回転駆動させることによってボールネジ１８上に配置された露光ヘッド１２を上記主走査方向に直交する方向である副走査方向に移動させる副走査モータ１６と、を含んで構成されている。なお、本実施の形態では、半導体レーザＬＤとして光ファイバーカップルド半導体レーザを適用している。
【００２８】
一方、露光ヘッド１２には、上記複数の半導体レーザＬＤから導波された各レーザビームを取り纏めて射出する横多モードのファイバーアレイ部３０が備えられており、各半導体レーザＬＤから射出されたレーザビームは、各々横多モードの光ファイバー２０によってファイバーアレイ部３０まで案内される。なお、本実施の形態では、レーザビームを高出力とするために、コア径の比較的大きな多モード光ファイバーを光ファイバー２０として用いている。
【００２９】
図２には、ファイバーアレイ部３０の図１矢印Ｃ方向に見た場合の構成が示されている。同図に示すように、本実施の形態に係るファイバーアレイ部３０には、上面に半導体レーザＬＤと同数のＶ字溝が副走査方向に沿って隣接するように設けられた基台３０Ａが備えられると共に、各Ｖ字溝に対して光ファイバー２０が１本ずつ嵌め込まれて構成されている。従って、ファイバーアレイ部３０からは、各半導体レーザＬＤから射出された複数のレーザビームＬが、副走査方向に沿った所定間隔毎に射出されることになる。
【００３０】
一方、図１に示すように、露光ヘッド１２には、ファイバーアレイ部３０側より、コリメータレンズ３２、フィルタ３４Ａ、集光レンズ３８が順に配列されている。
【００３１】
図３に示すように、本実施の形態に係るフィルタ３４Ａは、光軸を中心とした同心円状の領域であり、光軸側から外周部側にかけて透過光量が徐々に減少する透過光量制限領域が設けられている。以下、図４を参照して、本実施の形態に係るフィルタ３４Ａの製作方法について説明する。
【００３２】
まず、フィルタ３４Ａの本体となる平板状のガラス３４ａから所定距離だけ離間させた状態とするように、平板状の遮蔽物３４ｂを極細の針金３４ｃによって平面視輪状の金属輪３４ｆに取り付ける。ここで、ガラス３４ａ及び遮蔽物３４ｂは共に平面視円形とされており、互いの対向する面が略平行となり、かつ互いの中心軸位置が一致するように遮蔽物３４ｂを金属輪３４ｆに取り付ける。
【００３３】
次に、以上によって得られたガラス３４ａと、遮蔽物３４ｂ及び金属輪３４ｆの構成物と、を真空蒸着用の容器内の所定位置に設置すると共に、遮蔽物３４ｂのガラス３４ａとは反対側の所定位置にクロムによって構成された蒸着物３４ｄを配置する。
【００３４】
そして、上記真空蒸着用の容器内を略真空状態とした後、蒸着物３４ｄの近傍に設けられた加熱部３４ｅにより蒸着物３４ｄを加熱することによって蒸着物３４ｄを蒸発させる。これによってガラス３４ａに対する蒸着物３４ｄの真空蒸着が行われる。
【００３５】
このとき、蒸発した蒸着物の一部は遮蔽物３４ｂにより遮蔽されることになるが、このうちの一部は遮蔽物３４ｂのエッジ部分で遮蔽物３４ｂの内部側に回り込んでガラス３４ａに蒸着される。この際、回り込む蒸着物の量は遮蔽物３４ｂのエッジ位置から中心軸にかけて徐々に少なくなるので、ガラス３４ａの遮蔽物３４ｂ側表面における蒸着物の蒸着量の分布は、一例として図４上図に示されるように、ガラス３４ａの中心軸側から外周部側にかけて徐々に増加する領域（透過光量制限領域に相当）が設けられることになる。この結果、図３に示される透過光量特性を有するフィルタ３４Ａを得ることができる。
【００３６】
なお、フィルタ３４Ａに設けられる透過光量制限領域の位置、面積、及び透過光量の減少の度合いは、ガラス３４ａと遮蔽物３４ｂとの間の距離、蒸着物３４ｄの量、加熱部３４ｅによる加熱温度等の各種パラメータによって設定することができるが、本実施の形態では、フィルタ３４Ａにおける透過光量分布の半値幅（図３も参照）を、当該フィルタ３４Ａの設置位置に設置したときに露光に許容される焦点深度を確保することのできる開口を有する開口部材の開口の径に一致させるようにしている。これによって、当該開口部材を適用した場合と略同等の焦点深度を確保しつつ露光面上での集光スポットの光量変動を抑制することができる。
【００３７】
また、本実施の形態に係るレーザ記録装置１０では、フィルタ３４Ａを上記複数のレーザビームＬのファーフィールドパターンができる位置に設置している。これにより、上記複数のレーザビームの各々に対して均等にフィルタ３４Ａによる光束周縁の遮光効果を与えるため、各レーザビームに光量差を生じさせることはない。
【００３８】
半導体レーザＬＤが本発明の光源に、コリメータレンズ３２及び集光レンズ３８が本発明の露光レンズに、フィルタ３４Ａが本発明のフィルタに、レーザビームＬが本発明の光ビームに、各々相当する。
【００３９】
次に、以上のように構成されたレーザ記録装置１０の作用を説明する。本レーザ記録装置１０では、ＬＤ駆動回路３６により、記録フィルムＦに記録すべき画像を示す画像データに応じて各半導体レーザＬＤの駆動が制御されて、各半導体レーザＬＤから画像データに応じたレーザビームＬが射出される。
【００４０】
各半導体レーザＬＤから射出されたレーザビームＬは、光ファイバー２０を介してファイバーアレイ部３０から射出され、コリメータレンズ３２によって略平行光束とされた後、フィルタ３４Ａに入射される。フィルタ３４Ａに入射されたレーザビームＬは、フィルタ３４Ａに設けられた透過光量制限領域によってフィルタ３４Ａの光軸側から外周部側にかけて光量が徐々に減少された状態でフィルタ３４Ａから出射される。
【００４１】
そして、このフィルタ３４Ａから出射されたレーザビームＬは、集光レンズ３８を介してドラム１４の記録フィルムＦに集光される。
【００４２】
以上の動作により、記録フィルムＦ上には、半導体レーザＬＤと同数のビームスポットが副走査方向に沿った直線状に所定ピッチで同時に形成されることになる。
【００４３】
従って、ドラム１４を予め定められた速度で主走査方向に回転させると共に、画像データに応じたレーザビームＬをファイバーアレイ部３０から射出させつつ、露光ヘッド１２を副走査方向に予め定められた送り間隔のピッチで移動させることにより、所定解像度となる２次元画像が高速に記録フィルムＦ上に形成される。
【００４４】
ところで、以上のような画像形成時に光ファイバー２０に外力変位（振動変位、圧力変位、ねじれ変位、温度変位等）が加えられた場合、図１０を参照して説明したように、ファイバーアレイ部３０から射出されたレーザビームＬの光量分布は大きく変動する。
【００４５】
ここで、フィルタ３４Ａに代えて、フィルタ３４Ａの配置位置に従来から用いられている開口部材（図９も参照）を設置することを想定した場合、例えば、当該開口部材に設けられた開口の範囲内に位置されていたレーザビームＬの比較的光量の多い部分が当該範囲外に移動した際には、一例として図５（Ａ）に示すように、この部分に対応するレーザビームが開口部材により大きく遮光されてしまい、開口部材透過後のレーザビームＬの全体的な光量が大きく減少することになる。
【００４６】
しかしながら、本実施の形態に係るレーザ記録装置１０では、上記開口部材に代えてフィルタ３４Ａを設置しているので、レーザビームＬの比較的光量の多い部分が上記と同様に移動した場合であっても、この部分に対応するレーザビームの一部はフィルタ３４Ａの透過光量制限領域において透過することになる。従って、光ファイバー２０に対する外力変位に起因するレーザビームＬの全体的な光量の変化を緩やかなものとすることができ、この結果として露光面上での集光スポットの光量変動を、開口部材を適用する場合に比較して抑制することができる。
【００４７】
また、ファルタ３４Ａの透過光量制限領域によってレーザビームＬの光量が当該フィルタ３４Ａの光軸側から外周部側にかけて減少されるので、露光面におけるデフォーカス位置での集光スポットの形状のボケを小さくすることができ、露光に許容される焦点深度を容易に確保することができる。
【００４８】
以上詳細に説明したように、本実施の形態に係るレーザ記録装置１０では、光軸側から外周部側にかけて透過光量が徐々に減少する透過光量制限領域が設けられたフィルタ３４Ａを、ファイバーアレイ部３０から発したレーザビームＬの光路上に設置しているので、露光に許容される焦点深度を確保しつつ露光面上での集光スポットの光量変動を抑制することができる。
【００４９】
また、本実施の形態に係るレーザ記録装置１０では、ファイバーアレイ部３０を複数のレーザビームを同時に発するものとし、フィルタ３４Ａを、複数のレーザビームのファーフィールドパターンができる位置に設置したので、複数のレーザビームの各々に対して均等にフィルタによる光束周縁の遮光効果を与えることができ、各レーザビームに光量差を生じさせることがない。
【００５０】
更に、本実施の形態に係るレーザ記録装置１０では、フィルタ３４Ａにおける透過光量分布の半値幅を、フィルタ３４Ａの設置位置に設置したときに露光に許容される焦点深度を確保することのできる開口を有する開口部材の開口の径に一致させているので、上記開口部材を適用した場合と略同等の焦点深度を確保しつつ露光面上での集光スポットの光量変動を抑制することができる。
【００５１】
なお、本実施の形態では、本発明のフィルタとして透過光量制限領域の形状が円形とされたものを適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、透過光量制限領域の形状が楕円形や矩形とされたフィルタ等、光軸側から外周部側にかけて透過光量が徐々に減少するものであれば、如何なる形状の透過光量制限領域が設けられたフィルタでも適用することができる。
【００５２】
図６には、本発明のフィルタとして、透過光量制限領域の形状が楕円形とされたものを適用した場合の当該フィルタ３４Ｂの構成例が示されている。また、図７には、本発明のフィルタとして、透過光量制限領域の形状が矩形とされたものを適用した場合の当該フィルタ３４Ｃの構成例が示されている。
【００５３】
なお、図６に示すような透過光量制限領域が楕円形状とされたフィルタを製作する際には、図４に示す遮蔽物３４ｂの平面形状を楕円形状とすればよく、同様に、図７に示すような透過光量制限領域が矩形状とされたフィルタを製作する際には、遮蔽物３４ｂの平面形状を矩形状とすればよい。これらの場合にも、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００５４】
また、以上のフィルタ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃでは、透過光量制限領域を光軸と外周部との間の中間部から外周部側にかけた領域、すなわち光軸を含まない領域としていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、一例として図８に示すように、透過光量制限領域を光軸から外周部側にかけた領域、すなわち光軸を含む領域とすることもできる。この場合の透過光量制限領域の形状も、円形、楕円形、矩形等とすることができることは言うまでもない。この場合にも、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００５５】
また、本実施の形態では、フィルタの製作方法として真空蒸着法を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、透過光量制限領域を形成することのできる他の周知の技術を適用することもできることは言うまでもない。
【００５６】
また、本実施の形態では、フィルタを真空蒸着法で製作する際に用いる蒸着物をクロムとした場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の蒸着可能なあらゆる物質を適用することができることも言うまでもない。
【００５７】
更に、本実施の形態では、本発明をマルチビームスキャンを行うレーザ記録装置１０に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、光源が１つの光ファイバーカップルド半導体レーザで構成されたシングルビームスキャンを行うレーザ記録装置に適用することもできる。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００５８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の露光装置によれば、光軸側から外周部側にかけて透過光量が徐々に減少する透過光量制限領域が設けられたフィルタが、光源から発した光ビームの光路上に設置されているので、露光に許容される焦点深度を確保しつつ露光面上での集光スポットの光量変動を抑制することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るレーザ記録装置１０の概略構成図（平面図）である。
【図２】実施の形態に係るファイバーアレイ部３０の概略構成図（側面図）である。
【図３】実施の形態に係るフィルタ３４Ａの構成を示す概略構成図（正面図）と当該フィルタ３４Ａの透過光量分布を示すグラフである。
【図４】実施の形態に係るフィルタ３４Ａの製作方法の説明に供する概略図（側面図）である。
【図５】実施の形態に係るフィルタ３４Ａの効果の説明に供するグラフである。
【図６】フィルタの他の構成例を示す概略構成図（正面図）と当該フィルタの透過光量分布を示すグラフである。
【図７】フィルタの他の構成例を示す概略構成図（正面図）と当該フィルタの透過光量分布を示すグラフである。
【図８】フィルタの他の構成例を示すための当該フィルタの透過光量分布を示すグラフである。
【図９】従来の露光記録装置の構成例を示す概略構成図（平面図）である。
【図１０】従来技術の問題点の説明に供する図であり、開口部材の配置位置におけるレーザビームの光量分布の変動状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１０　　レーザ記録装置
３０　　ファイバーアレイ部
３２　　コリメータレンズ（露光レンズ）
３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ　　フィルタ
３８　　集光レンズ（露光レンズ）
Ｌ　　レーザビーム（光ビーム）
ＬＤ　　半導体レーザ（光源）
【図１】
2004122607.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004122607.tif 000005
【図４】
2004122607.tif 000006
【図５】
2004122607.tif 000007
【図６】
2004122607.tif 000008
【図７】
2004122607.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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