(57)【要約】【課題】  全光学ベンチではなくプリ・スキャン光学素子内のかなり安価な光学サブモジュールを交換することにより低コストのフィールドモジュール性が得られるプリ・スキャン光学素子の設計を提供することにある。【解決手段】  露出ビームを発生するフィールド交換可能なレーザ源サブシステムと、露出ビームを整形するビームシェ−ピングサブシステムと、印刷媒体上で露出ビームを走査するスキャニングサブシステムとを有することを特徴とする媒体露出システム。【選択図】  図３
2005122161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露出ビームを発生するフィールド交換可能なレーザ源サブシステムと、
露出ビームを整形するビームシェ−ピングサブシステムと、
印刷媒体上で露出ビームを走査するスキャニングサブシステムとを有することを特徴とする媒体露出システム。
【請求項２】
前記フィールド交換可能なレーザ源サブシステムは、ダイオードレーザおよび光源レンズを有することを特徴とする請求項１記載の媒体露出システム。
【請求項３】
前記光源レンズは、非球面レンズであることを特徴とする請求項２記載の媒体露出システム。
【請求項４】
前記フィールド交換可能なレーザ源サブシステムは、短波長ダイオードレーザを有することを特徴とする請求項１記載の媒体露出システム。
【請求項５】
前記短波長ダイオードレーザは、約５００ｎｍ以下の波長で作動することを特徴とする請求項４記載の媒体露出システム。
【請求項６】
前記ビームシェ−ピングサブシステムは、露出ビームのコリメーションを改善する単レンズおよび複レンズを有することを特徴とする請求項１記載の媒体露出システム。
【請求項７】
前記ビームシェ−ピングサブシステムは更に、単レンズの位置を光軸の方向に調節する単レンズステージを有することを特徴とする請求項６記載の媒体露出システム。
【請求項８】
前記ビームシェ−ピングサブシステムは更に、一光軸に沿って露出ビームを合焦させるシリンダレンズを有していることを特徴とする請求項６記載の媒体露出システム。。
【請求項９】
前記ビームシェ−ピングサブシステムは更に、シリンダレンズの位置を光軸の方向に調節するシリンダレンズステージを有することを特徴とする請求項８記載の媒体露出システム。
【請求項１０】
前記ビームシェ−ピングサブシステムは更に、単レンズの位置を光軸の方向に調節する単レンズステージを有することを特徴とする請求項９記載の媒体露出システム。
【請求項１１】
前記ビームシェ−ピングサブシステムは、一光軸に沿って露出ビームを合焦させるシリンダレンズを有することを特徴とする請求項１記載の媒体露出システム。
【請求項１２】
前記ビームシェ−ピングサブシステムは、露出ビームのシェ−ピングを制御すべく、ビームシェ−ピングサブシステムの光学素子間の距離、および／またはフィールド交換可能なレーザ源に対する距離を変化させる少なくとも１つの光学素子ステージを有していることを特徴とする請求項１記載の媒体露出システム。
【請求項１３】
前記ビームシェ−ピングサブシステムは２つの光学素子ステージを有していることを特徴とする請求項１記載の媒体露出システム。
【請求項１４】
前記ビームシェ−ピングサブシステムは、露出ビームのシェ−ピングを制御して、フィールド交換可能なレーザ源からの露出ビームの波長、形状および／または拡散角度の変化を補償すべく、ビームシェ−ピングサブシステムの光学素子間の距離、および／またはフィールド交換可能なレーザ源に対する距離を変化させる少なくとも１つの光学素子ステージを有していることを特徴とする請求項１記載の媒体露出システム。
【請求項１５】
前記スキャニングサブシステムは、ビームをスキャニング装置から印刷媒体にリレーするためのスキャニング装置およびポスト・スキャニング光学素子を有していることを特徴とする請求項１記載の媒体露出システム。
【請求項１６】
露出ビームを発生するレーザ源サブシステムと、
露出ビームを整形するビームシェ−ピングサブシステムであって、露出ビームのシェ−ピングを制御して、フィールド交換可能なレーザ源からの露出ビームの波長、形状および／または拡散角度の変化を補償すべく、ビームシェ−ピングサブシステムの光学素子間の距離、および／または少なくとも１つのレーザ源に対する距離を変化させる少なくとも１つの光学素子ステージを有するビームシェ−ピングサブシステムと、
印刷媒体上で露出ビームを走査するスキャニングサブシステムとを有することを特徴とする媒体露出システム。
【請求項１７】
前記レーザ源サブシステムは、ダイオードレーザおよび光源レンズを有することを特徴とする請求項１６記載の媒体露出システム。
【請求項１８】
前記光源レンズは、非球面レンズであることを特徴とする請求項１７記載の媒体露出システム。
【請求項１９】
前記レーザ源サブシステムは、短波長ダイオードレーザを有することを特徴とする請求項１７記載の媒体露出システム。
【請求項２０】
前記短波長ダイオードレーザは、約５００ｎｍ以下の波長で作動することを特徴とする請求項１９記載の媒体露出システム。
【請求項２１】
前記ビームシェ−ピングサブシステムは、露出ビームのコリメーションを改善する単レンズおよび複レンズを有することを特徴とする請求項１６記載の媒体露出システム。
【請求項２２】
前記ビームシェ−ピングサブシステムは更に、単レンズの位置を光軸の方向に調節する単レンズステージを有することを特徴とする請求項２１記載の媒体露出システム。
【請求項２３】
前記ビームシェ−ピングサブシステムは更に、一光軸に沿って露出ビームを合焦させるシリンダレンズを有していることを特徴とする請求項２２記載の媒体露出システム。。
【請求項２４】
前記ビームシェ−ピングサブシステムは更に、シリンダレンズの位置を光軸の方向に調節するシリンダレンズステージを有することを特徴とする請求項２３記載の媒体露出システム。
【請求項２５】
前記ビームシェ−ピングサブシステムは更に、単レンズの位置を光軸の方向に調節する単レンズステージを有することを特徴とする請求項２４記載の媒体露出システム。
【請求項２６】
前記ビームシェ−ピングサブシステムは、一光軸に沿って露出ビームを合焦させるシリンダレンズを有することを特徴とする請求項１６記載の媒体露出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
オフセット印刷システムに使用されている媒体を露出するのに、イメージセッタおよび版面セッタが使用されている。一般にイメージセッタは、印刷システムの版面作成に使用されるフィルムを露出するのに使用され、版面セッタは、版面を直接露出するのに使用される。
【背景技術】
【０００２】
例えば、版面は、一般にエマルションと呼ばれる感光剤または感熱剤の層でコーティングされた大きい基板である。小部数の用途にはポリエステルまたは紙等の有機基板も使用できるが、大部数の用途では、基板はアルミニウムから作られる。
【０００３】
デジタル的に記憶された印刷コンテンツをこれらの印刷版面上に表現するのに、コンピュータ−版面印刷システム（ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ｔｏ−ｐｌａｔｅ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍｓ）が使用される。一般に、版面セッタのイメージングエンジンを駆動するのにコンピュータシステムが使用される。一般的な実施形態では、版面はドラムの外面または内面に固定されまたは平床上に保持され、次に変調されたレーザ源を用いてラスタ態様で走査される。
【０００４】
イメージングエンジンは、版面上に所望イメージがコーティングされたエマルションを選択的に露出する。この露出後にエマルションが現像され、これにより、印刷工程中にインキが版面上に選択的に付着して、インキを印刷媒体に転写する。
【０００５】
これらの版面セッタおよび／またはイメージセッタのイメージングエンジン露出システムは、高度に最適化されかつ較正された光学システムを備えていなくてはならない。印刷媒体を露出するのに、一般にレーザにより発生される光ドットが使用される。システムの性能すなわち解像度が低下せずかつ版面の全幅に亘って一定になるようにするには、機械の寿命がある間および全スキャンの間に、イメージ版面すなわち印刷媒体での光ドットのサイズが首尾良く制御されなくてはならない。多くのシステムでは、レーザ源からのビームの光軸を平行にする（ｃｏｌｌｉｍａｔｅ）のに、特殊設計のビームシェ−ピング・サブシステムが使用される。次に、平行ビーム（ｃｏｌｌｉｍａｔｅｄ  ｂｅａｍ）は、印刷媒体上でビームを走査するスキャニングサブシステムに供給される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらの慣用システムに生じる１つの問題は、ビームシェ−ピング・サブシステムが比較的大型でフレキシビリティに欠けることである。慣用システムは、一般に、レーザから高度の平行ビームを発生させるように設計されかつ最適化されている。一般に半導体レーザは、ビームが高度に拡散する光学素子の設計を要する場合に使用されている。かくして、これらのビームを平行にするには、所望のビーム特性を得るため、比較的大型の光学ベンチ型システムが特別に製造されかつ較正されている。
【０００７】
ビームシェ−ピング・サブシステムを構成する従来のこのアプローチには多くの問題がある。第一に、これらの光学ベンチシステムは一般に製造コストが高いことである。また、これらの光学ベンチシステムの不変の性質から、システムの長期間変化に対処することができない。簡単にいえば、これらの光学ベンチシステムは、一般に、システムのレーザダイオードまたは他の光学素子の変化に適応するように再較正することはできない。最後に、レーザダイオードが故障した場合には、しばしば、この高価な光学ベンチシステムの全体を交換しなくてはならない。
【０００８】
現在の１つの設計は、円筒状接合色消し複レンズ（ｃｅｍｅｎｔｅｄ  ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ  ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｌｅｎｓ−ｄｏｕｂｌｅｔ）と組合せて３０ｍＷバイオレットレーザダイオードの出力を平行にすべく、４００〜４１０ｎｍの範囲に亘って変化するダイオード波長を用いてアキシャル色補正を行なう固定焦点距離コリメータを使用するものである。
【０００９】
フィールド故障（ｆｉｅｌｄ−ｆａｉｌｕｒｅ）が生じる蓋然性が非常に高い色素レーザダイオードの場合には、プリ・スキャンの現在の設計は、低コストでのフィールドモジュール性が得られない。レーザダイオードを交換しなければならない場合、ダイオードコリメータ距離に極く僅かな不整合であっても非点収差焦点シフト（ａｓｔｉｇｍａｔｉｃ  ｆｏｃｕｓ  ｓｈｉｆｔ）が生じかつイメージ品位を低下させるため、光学ベンチの全体を交換しなければならない。その上、レーザダイオードの波長変化の結果としてのアキシャル焦点シフトを補償するため、プリ・スキャンの精密な色補正設計が使用されている。
【００１０】
本発明は、光学ベンチ全体ではなくプリ・スキャン光学素子内のかなり安価な光学サブモジュールを交換することにより低コストのフィールドモジュール性が得られるプリ・スキャン光学素子の設計に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
概していえば、本発明の一態様によれば、本発明は媒体露出システムに特徴を有する。本発明の媒体露出システムは、露出ビームを発生するフィールド交換可能なレーザ源サブシステムを有している。次に、ビームシェ−ピングサブシステムが、この露出ビームを整形する。最後に、スキャニングサブシステムは、印刷媒体上で露出ビームを走査する。
【００１２】
本発明の長所は、レーザダイオードが故障した場合に、レンズと一緒にレーザ源のみを交換すればよいことである。その上、レンズは、商業的に入手できる安価な在庫の光学素子で済む。レーザからのビームを平行にするビームシェ−ピングサブシステムはユニット内に維持され、このような故障のサービスコストを低減できる。
【００１３】
好ましい実施形態では、フィールド交換可能なレーザ源サブシステムは、ダイオードレーザおよび光源レンズを有している。光源レンズは低コスト非球面成形ガラスレンズである。この非球面レンズは、レーザダイオードから出るビームを予め平行化することはできるが、完全に平行化することはできない。
【００１４】
好ましい実施形態では、ビームシェ−ピングサブシステムは、一光軸に沿って露出ビームを合焦させるシリンダレンズを有している。これにより、ビームは、スキャニングサブシステムに要求される形状になる。また、ビームシェ−ピングサブシステムは更に、一実施形態において、シリンダレンズと組合わせて平行ビームを発生させるための単レンズおよび複レンズを有している。
【００１５】
例えばレーザ源サブシステムがフィールド内で交換される状況が生じた場合にビームの変化に適応する調節能力を付与するため、可動ステージに何らかのレンズ素子を設けることができる。一実施形態では、単レンズ用の単レンズステージが設けられかつシリンダレンズ用のシリンダレンズステージが設けられ、光軸に沿うこれらのレンズ位置を調節できる。また、これにより、システムを、異なるレーザダイオードが僅かに異なる波長で作動するという事実に適合させることができる。すなわち、レーザダイオードの仕様は、４００〜４１０ｎｍのように、ダイオードの波長を幾分変化させることができる。この調節度合いを付与することにより、システムは、僅かに異なる波長をもつビームを平行化して、システムに使用される光学素子の拡散性を補償することが可能になる。
【００１６】
好ましい実施形態によるスキャニングサブシステムは、回転ポリゴンのようなスキャニング装置と、スキャニング装置からの露出ビームを「クロススキャン」ディメンション（ｙ）の印刷媒体にリレーしかつ平行ビームを「インスキャン」ディメンション（ｘ）の印刷媒体上に合焦させるアナモルフィック・ポスト・スキャニング光学素子とを有している。
【００１７】
概していえば、本発明の他の態様によれば、本発明は媒体露出システムに特徴を有する。このシステムは、露出ビームを発生するレーザ源サブシステムを有している。ビームシェ−ピングサブシステムは、露出ビームを整形し、かつ露出ビームのシェ−ピングを制御して、フィールド交換な可能レーザ源からの露出ビームの波長および整合精度（例えば、ダイオードと非球面レンズとの間の距離）の変化を補償すべく、ビームシェ−ピングサブシステムの光学素子間の距離、および／またはフィールド交換可能なレーザ源に対する距離を変化させる少なくとも１つの光学素子ステージを有している。また、システムには、印刷媒体上で露出ビームを走査するスキャニングサブシステムも設けられている。
【００１８】
例えばバイオレットレーザダイオードのフィールド故障の場合には、フィールドサービスは、プリ・スキャン光学素子ベンチまたはベッドの全体ではなく、比較的安価なレーザ源サブシステムを交換できる。その上、この構成は、異なるレーザダイオード出力波長で生じることがある波長収差を補償する能力を有するので、コリメータの設計を容易にする。かくして本発明は、コリメーションの機能が幾つかの安価な光学素子（これらの素子の幾つかはモータ駆動型ｚステージ上で移動できる）に分散されているため、性能を維持できると同時に多用性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、部品の構造および組合せの種々の新規な詳細を含む本発明の上記および他の特徴および他の長所については、添付図面を参照してより詳細に説明しかつ特許請求の範囲の記載において指摘する。本発明を具現する特定の方法および装置は例示として示すもので、本発明を限定するものではない。本発明の原理および特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく種々の多くの実施形態に使用できる。
【００２０】
異なる全ての添付図面において、同じ部品は同じ参照番号で示されている。図面の縮尺は必ずしも正確ではなく、本発明の原理を示すときは強調もなされている。
【００２１】
図１には、版面セッタまたはイメージセッタの全体的構成が示されている。
【００２２】
より詳しくは、版面セッタまたはイメージセッタは、媒体露出システム１１０を有している。媒体露出システム１１０は、印刷媒体１１４を走査する露出ビーム１１２を発生する。一例では、この印刷媒体は版面である。他の例では、この媒体は、次にオフセット印刷システムの版面製造に使用されるフィルムである。
【００２３】
印刷媒体１１４は媒体支持ホルダ１１６により保持される。一般にこのホルダ１１６はドラムである。ドラムは、印刷媒体がドラムの内面または外面のいずれに巻かれるかによって、内面ドラムまたは外面ドラムと呼ばれる。しかしながら、他の例では媒体ホルダ１１６は平床システムである。
【００２４】
媒体ホルダ１１６および媒体露出システム１１０は、システムの全作動を制御する版面セッタ／イメージセッタコントローラ１２０により制御できる。
【００２５】
一実施形態では、例えば較正プロセス中に露出ビーム１１２の特性を検出するための露出ビーム検出器１２２が設けられている。
【００２６】
図２は、本発明の一実施形態による媒体露出システム１１０を示すものである。概略的には、システム１１０はスキャニングサブシステム２１０を有している。このスキャニングサブシステム１１０は、露出ビーム１１２を受入れ、次に、印刷媒体１１４上で露出ビーム１１２を走査する。この印刷媒体は、光学素子の像平面に配置される。
【００２７】
本発明の実施形態では、露出ビームは、ポリゴン２１２を用いて走査される。ポリゴン２１２は、露出ビーム１１２により像平面にある印刷媒体１１４を走査するように回転する多面反射器である。
【００２８】
露出ビームを像平面２１４上に合焦させるためのポスト・ポリゴン光学素子（ｐｏｓｔ  ｐｏｌｙｇｏｎ  ｏｐｔｉｃｓ）２１４が更に設けられている。光路長さを設定しかつ露出ビームを印刷媒体に案内するための折畳み型ミラー（ｆｏｌｄ  ｍｉｒｒｏｒ）２１６、２１８も設けられている。
【００２９】
本発明によれば、露出ビーム１１２は、フィールド交換可能なレーザ源サブシステム２２０により発生される。このサブシステム２２０は、一般に、５００ナノメートル（ｎｍ）以下の波長をもつビームのような比較的短い波長のビームを発生する半導体レーザを有している。好ましい実施形態では、波長は、スペクトルのバイオレット領域の４００〜４１０ｎｍの間にある。
【００３０】
このビームは、次に、ビームシェ−ピングサブシステム２２２に供給される。このサブシステム２２２はビームを平行にし、次に、該ビームがポリゴン２１２により走査されるように、ビームを一光軸に沿って合焦させる。一光軸に沿ってビームを合焦させることは、スキャナのウォッブル（ゆらぎ）により引起こされるクロススキャンイメージエラーを制御する「最先端」のスキャナ設計である。合焦させる主目的は、いわゆる「ウォッブル」補正にある。合焦させないと、スキャニング方向に対して垂直なポリゴンのあらゆるウォッブルが、像平面に移動ビーム（ｗａｌｋｉｎｇ  ｂｅａｍ）を引起こし、このため印刷媒体上のピクセルを走査線に対して垂直な方向に変位させてしまう。
【００３１】
図３は、本発明の好ましい実施形態によるフィールド交換可能なレーザ源サブシステム２２０およびビームシェ−ピングサブシステム２２２を示すものである。
【００３２】
より詳しくは、半導体ダイオードレーザチップ３１０が、ダイオードレーザサブマウント３１２上に設けられている。このサブマウント３１２は、フィールド交換可能なレーザ源サブシステム２２０とビームシェ−ピングサブシステム２２２の、およびこれらの間の機械的剛性および安定性を与える光学素子ベッド３１４上にダイオードレーザ３１０を取付ける機構を構成する。ダイオードレーザサブマウント３１２には更に、光源レンズ３１６が設けられている。このレンズ３１６は、ダイオードレーザ３１０からのビームを平行にするプロセスを開始する。
【００３３】
一般に、ダイオードレーザは、光軸に対して垂直すなわち光伝搬方向に平行であると定義されるｘ軸およびｙ軸の各々に沿う異なる拡散角度を有する比較的高いアスペクト比をもつビームを発生する。ｙ軸はベッド３１４に垂直であり、ｘ軸はベッド３１４に平行である。レーザダイオードからの拡散する出力ビームを平行にするため、コリメータレンズ３１６が必要である。一般的な従来の設計では、このレンズ３１６は、異なるレーザダイオード波長で適正に作動するように色補正されるべきであり、かつ少なくとも１つの軸でのレーザダイオードの出力ビームの開口数（ＮＡ）が高い（ＮＡ＞０．２）場合に生じることがある高度の球面収差を補正すべきである。
【００３４】
厳格な製造公差および組立て公差の複合レンズ設計を必要とすること、およびレーザダイオード３１０とコリメータレンズ３１６との間の距離を非常に正確（１μｍより小さい）にすべきであるという条件は、固定焦点距離のコリメータを高価なものとする。ダイオードに対してコリメータレンズを剛性の高い機械的取付けを行なうという条件は、ひとたび整合が完了したならばそれを固着（例えば接着剤またはロウ付で固定）しなくてはならないことを意味している。設計フェーズでは、温度変化によって前述の限度を超える不整合および性能低下が生じないように、材料および取付け技術を考察すべきである。従来のコリメータ設計では後で再整合させることが不可能である。
【００３５】
一般に、レーザダイオード３１０の出力ビームは、ｘ軸方向およびｙ軸方向に異なる開口数を有する（一般に、標準Ｎｉｃｈｉａバイオレット３０ｍＷレーザダイオードは、いわゆる「高速軸（ｆａｓｔ  ａｘｉｓ）」（本願ではこの高速軸はｘ軸方向に一致する）で２３°（ＮＡ＝０．２）の半値全幅（ｆｕｌｌ  ｗｉｄｔｈ  ｈａｌｆ  ｍａｘｉｍｕｍ：ＦＷＨＭ）拡散を有し、かついわゆる「低速軸（ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ）」（本願ではこの低速軸はｙ軸方向に一致する）で８°（ＮＡ＝０．０７）のＦＷＨＭ拡散を有する）。レーザダイオード出力ビームの拡散角度は、ダイオードのエミッタでのビームのくびれ直径に直接関係している。４００ｎｍで作動するレーザダイオードでは、上記ダイオード拡散パラメータは、ｘ軸で約０．５μｍおよびｙ軸で約１．２μｍの、エミッタでのビームくびれのＦＷＨＭ直径を形成する。これらのビームくびれは、「物体」の寸法を定めかつ光学素子により印刷媒体上のイメージにリレーされる。従って、像平面１１４内のスポットサイズは、リレー光学素子の光学的倍率に基いて定まる。このため、像平面に対称的な円形スポットを達成するには、ｘ軸方向およびｙ軸方向に異なる光学的倍率を与えるアナモルフィック光学リレーシステムが必要になる。
【００３６】
例えば、像平面に約１５μｍのＦＷＨＭ直径の円形スポットを得るには、２３×８°のＦＷＨＭ拡散および４００ｎｍのダイオード波長からスタートして、ｘ軸方向には約３０の光学的倍率係数ｍｘが必要であるが、ｙ軸方向には僅かに１２の倍率係数ｍｙでよい。これにはリレー光学素子のアナモルフィック設計を必要とし、リレー光学素子にシリンダレンズまたはミラーの使用を必要とする。
【００３７】
完全な整合（正しいダイオードとコリメータレンズとの距離）を得るためには、ｘ焦点およびｙ焦点（それぞれｘ軸およびｙ軸での焦点）は、像平面内の同じｚ位置（正確にはこの位置に印刷材料が配置される）に重ねられる。
【００３８】
ここで、ダイオードコリメータレンズサブモジュールを交換しなければならないフィールドでのレーザダイオードの故障を考察すると、フィールドサービスを古いサブアセンブリから取出し、これを、予め整合された新しいサブアセンブリと交換する。例えば光／機械インターフェースは、新しいサブアセンブリの機械的位置が決定されるように、光学素子ベッド３１４のピン位置と一致する位置に設けられたサブアセンブリ装着板の孔により実現される。
【００３９】
前述のように、ダイオードとサブモジュールのコリメータレンズとの間の距離の予整合は、或る精度（通常は、数μｍ）内でのみ行なわれ、ダイオード／コリメータレンズ間に何らかの僅かな不整合（Δｚ）があると、直ちに非点収差焦点シフトが生じ、イメージ品位が劇的に低下する。この理由は、不整合エラーΔｚが、ｘ軸方向には係数（ｍｘ）２の倍率で拡大されるが、ｙ軸方向には係数（ｍｙ）２の倍率で拡大されるに過ぎないためである。このため、ｘ焦点は、印刷媒体からｚ方向にΔｚ＊（ｍｘ）２だけ変位され、ｙ焦点は、印刷媒体からｚ方向にΔｚ＊（ｍｙ）２だけ変位される。ｍｘ＜＞ｍｙであるので、ｘ焦点およびｙ焦点が同量で変位することはなく、このため、印刷媒体を単に再合焦させるだけでは除去できない非点収差焦点シフトが像平面内に生じる。例えば、ダイオード／コリメータレンズ間の不整合エラーΔｚの効果は１μｍであるとすると、上記倍率係数ｍｘ、ｍｙに基いて、ｘ焦点は９００μｍだけ、ｙ焦点は１４４μｍだけ同方向に変位する。Ｘ焦点位置とｙ焦点位置との間の残留非点収差は７５６μｍとなり、これは、このスキャナのポスト・ポリゴン光学素子（ｐｏｓｔ  ｐｏｌｙｇｏｎ  ｏｐｔｉｃｓ：ＰＰＯ）の一般的な焦点深度より大きく、通常、許容できるイメージ品位を得るには大き過ぎる。
【００４０】
従来のコリメータ設計でこのジレンマがない一般的な方法は、例えばシリンダレンズおよび幾つかのミラーをｚ方向に移動させて、互いに該独立的にｘ焦点またはｙ焦点を像平面内の２つの焦点に重ねることである。しかしながら、このような移動を首尾良く行なうためには、フィールドサービスは、レーザビームが「オン」であるときに、ダイオード−非球面サブモジュールの取付け後に光学素子に触れないだけでなく、とにかく焦点の整合の効果およびイメージ品位を評価することによりこれらの光学素子の成果を判断しなければならない。しかしながら、レーザが「オン」であるときは、フィールドサービスは必ずしもレーザに向けられることはなく、安全上の理由から必ずしも機械と一緒に取扱う対象にはしない。この問題を巧みに解決するため、レーザを「オフ」にして機械を最適化するのに、多数回の「やみくも」的整合反復（”ｂｌｉｎｄ”  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ）がしばしば必要とされる。これらの「やみくも」的整合反復は時間を要する作業でありかつ成功の見込みが限定された高価なものである。これらのこれらの整合を実行することにより、フィールド交換のモジュール性の考えは消失する。
【００４１】
本発明は、ここに、上記ジレンマを巧みに解決する方法を提供する。全てのパワー（ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｏｗｅｒ：集光力）を、上記欠点をもつ１つの精緻で高価な固定焦点距離コリメータに集中する代わりに、本発明では、このパワーは、簡単かつ安価な素子である光源レンズ３１６、単レンズ３１８および複レンズ３２４に分散される。一実施形態では、この光源レンズ３１６は、非球面の「在庫」レンズである。光源レンズ３１６はサブマウント３１０上でダイオードレーザ３１０に予整合され、光源レンズは、微細ねじおよび止めねじにより取付けられる。しかしながら、これらのサブマウントおよびレンズの性質は、ダイオードレーザ３１０と光源レンズ３１６との間に僅かな不整合が生じる可能性がある。
【００４２】
次に、光学トレーンには単レンズ３１８が設けられる。この単レンズ３１８は、コントローラ１２０により制御される精密ｚステージ３２０上に保持される。このモータ駆動型ｚステージ３２０は、単レンズを光軸３２２の方向に移動させることができる。これにより、露出ビーム１１２のコリメーション（平行化）の制御が可能になる。複レンズ３２４も設けられている。この複レンズ３２４は、露出ビーム１１２のコリメーションおよび幾分かの波長補償を行なう。より詳しくは、複レンズとは、球面収差および色分散を補正するように設計された２枚のレンズ構成である。
【００４３】
光源レンズ３１６は露出ビームを収集しかつ収斂させるのに使用されるが、完全に収斂させることはできない。これは、単レンズ３１８および複レンズ３２４を使用して必要拡大を得るべく行なわれる。より特殊なものとするため、パワー分散は、最初に低コスト在庫非球面レンズ３１６を用いることにより生じる。この非球面レンズを用いてダイオード出力を完全ではないが殆ど平行にすることにより、光学的設計から多くの「ストレス」が除去され、光路をよりリラックスしたものとする。単レンズ３１８は、簡単で安価な平凹ガラスレンズ素子である。この単レンズ３１８は負のパワー（集光力）を有し、ビームを拡散させる。次に、色補正のための２種類のガラス材料からなる複レンズ３２４が使用される。複レンズは、拡散ビームを平行にして、楕円形の輪郭を形成する低速軸および高速軸に異なる直径をもつ平行ビームを形成する．非球面単／複レンズの組合せは、レーザダイオード出力用の実際のコリメータを表す。単／複レンズの組合せは、ビームを適当なビーム直径に拡大しかつ非球面レンズ後の準平行ビームを完全に平行にするビームエキスパンダとして機能する。
【００４４】
一例では、ビームを方向転換させる折畳み型ミラー３２６が更に設けられている。次に、クロススキャンレンズ３２８が設けられている。これは、ビームを一光軸に沿ってポリゴンファセット上に合焦させるシリンダレンズである。
【００４５】
好ましい実施形態では、光軸３３２の方向にシリンダレンズ３２８の位置を調節するためのクロス・スキャンシリンダレンズｚステージ３３０が設けられている。このシリンダレンズｚステージ３３０は、シリンダレンズ３２８の焦点軸でのビームの焦点位置を制御しかつ最終像平面での非点収差を補正するため、コントローラ１２０により制御される。
【００４６】
前述のように、フィールド内での可能性あるダイオード故障の場合には、ダイオード／光源レンズサブアセンブリの交換が非点収差をもたらすことがある。しかしながら、レンズ素子またはミラーに手で触れてこれらを移動させる代わりに、フィールドサービスは、モータ駆動型レンズ素子の長所を有する。機械を開くことなく、フィールドサービスは、モータ駆動型ｚステージ３２０、３３０により単レンズ３１８およびシリンダレンズ３２８の位置を制御することにより、整合を最適化（印刷媒体上の合焦時のあらゆる非点収差を回避）できる。単レンズ３１８の位置を変えることにより、３素子コリメータの焦点距離が変化され、像平面内のｘ焦点およびｙ焦点が移動される。像平面内のｘ焦点の移動のみを注視することにより、システムをｘで再合焦してｘ焦点が印刷媒体の位置に一致することを確保できる。一例として、本発明の設計では、単レンズの０．２１ｍｍの移動により、像平面のｘ焦点がｚ方向に１．０ｍｍだけ変位される。
【００４７】
第二段階では、残留非点収差が、シリンダレンズ３２８を移動させることにより除去される。シリンダレンズ３２８は、像平面内のｙ軸方向の焦点のみに影響を与えるので、印刷媒体上にｙ焦点を再合焦させかつこれをｘ焦点の既に最適化された位置の上に重ねることができる。一例として、本発明の設計では、シリンダレンズの１．７ｍｍの移動により、像平面内のｙ焦点がｚ方向に１．０ｍｍだけ変位する。
【００４８】
本発明によれば、露出ビーム検出器１２２からのフィードバックを用いてモータ駆動型素子を制御することにより、システムの経焦点挙動（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｆｏｃｕｓ  ｂｅｈａｖｉｏｒ）を模擬化することができる。また、いかなる感応素子をも手動調節する必要なくして、真の２次元焦点マップを創成できる。これにより、像平面での最良焦点のサーチを補助できる。
【００４９】
また、本発明は、拡散性が高くかつ７８０ｎｍのような他の波長で作動するように設計されたレンズの使用をも可能にする。本発明によれば、補正は３つの素子に亘って分散される。これにより、ビームのｘ軸およびｙ軸の両方向のコリメーションが可能になる。
【００５０】
更に、フィルタホイール３２３が設けられている。フィルタホイール３２３の目的は、版面材料の感度に基いてビームを減衰させることにより、像平面１１４内の露出を制御できるようにすることである。フィルタホイールはｚ軸の回りで回転できる平らな平行ガラス板である。コーティングの透過率がフィルタホイールの角度位置と共に連続的に変化する特殊コーティングが設けられている。透過率の範囲は、フィルタホイールの０°の回転角度での１００％の透過から、約２７０°の回転角度での殆どゼロの透過まで変化し、このことは、いかなるパワーもフィルタホイールを通らないことを意味する。
【００５１】
交換可能なダイオード／光源／レンズのサブモジュールの較正方法を以下に説明する。モータ駆動型単レンズ３１８およびシステムの後方のシリンダレンズ３２４の補助により、ダイオードと光源レンズとの距離（感度の理由から、最も重要な整合エラーである）の不整合エラーを再合焦させることができるという事実から、主として。これらの２つのレンズの必要移動が、ｚステージの長さにより制限される移動可能範囲を超えないようにする必要がある。
【００５２】
予整合プロセス中に、ダイオード／光源レンズサブアセンブリ（これはフィールド交換可能モジュールである）は、いわゆる「マスター」ツールにより永久的に設けられた単レンズおよび複レンズと組合される。複レンズ後のビームは「シヤ（ｓｈｅａｒ）」プレートを用いて評価される。シヤプレートは、ビームのコリメーションの度合いに関する情報を与える干渉型ツールである。
【００５３】
光源がダイオード取付け板に取付けられるとき、ダイオードと光源レンズとの間の距離は、シヤプレートスクリーン上の干渉パターンを注視することにより判断できる。この簡単な方法を適用することにより、ダイオードと光源レンズとの距離を数μｍの範囲内に調節でき、従って、像平面内の焦点および非点収差エラーを、前述のように単レンズおよびシリンダレンズを移動させることにより容易に得られる量に制限できる。
【００５４】
システムには較正装置１２２が設けられており、該装置１２２は、例えば１組の格子およびこの後のフォト検出器を有している。格子の幅は通常数ｍｍであり、一般に１ｍｍ当り５００〜１０００本のライン対を有し、ほぼビーム自体のサイズである約１０〜２０μｍの間隔を形成する。これは例えば、ビームが格子上を走査するときにビームが格子により交互に透過または遮断されるように、透過率特性が交互に変化する特殊コーティングにより実現される。この結果、ビームはこれがフォト検出器に当るときの強度で変調される。この変調されたフォト検出器信号の変調深度は、格子上を走査するビームのスポットサイズの測定値である。ビームが格子のギャップを通るとき。スポットサイズが小さいほど、より高い強度の光が検出器に到達し、従って、ブロックされるビームと透過ビームとの間の強度変化は大きくなる。露出ビームが合焦しなくなると、露出媒体従って較正格子および検出器が位置する像平面内のスポットサイズは大きくなり過ぎ、殆ど変調されない検出器信号となる。達成可能な最大変調深さにより、最高の焦点が決定される。
【００５５】
格子形状の正しい選択により、ｘ方向およびｙ方向のスポットサイズを同時に検出でき、このため、ｘ焦点およびｙ焦点が互いに独立して判断される。
【００５６】
本発明の方法では、例えばフィールドサービスは、プリ・スキャン光学素子の単レンズおよび複レンズを前述のように移動させ、較正センサにより変調深さを観察することにより、光学素子の努力成果をリアルタイムで判断することによりｘ焦点およびｙ焦点を最適化できる。
【００５７】
以上、本発明を特にその好ましい実施形態に関連して図示しかつ説明したが、当業者ならば、特許請求の範囲の記載により定められた本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更をなし得ることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明を適用できる版面セッタ／を示す概略ブロック図である。
【図２】本発明を適用できる媒体露出システムを示す概略図である。
【図３】本発明による媒体露出システムの交換可能なレーザ源サブシステムおよびビームシェ−ピングサブシステムを示す概略図である。
【符号の説明】
【００５９】
１１０  媒体露出システム
１１２  露出ビーム
１１４  印刷媒体
１１６  媒体支持ホルダ
１２０  版面セッタ／イメージセッタコントローラ
１２２  露出ビーム検出器
３１８  単レンズ
３２４  複レンズ
【図１】
2005122161.tif 000003
【図２】
2005122161.tif 000004
【図３】
2005122161.tif 000005