(57)【要約】【課題】  高出力光源を使用する露光装置において、光源の光量測定の精度が安定する露光装置を提供することを課題とする。【解決手段】  露光光源により記録材料を露光する露光装置であって、前記露光光源を電子冷却素子により温調する温調機構と、前記露光光源の光量を測定する測定機構とを備え、前記測定機構における光量の測定時に、前記電子冷却素子の動作電流を変化させない。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光源により記録材料を露光する露光装置であって、前記露光光源を電子冷却素子により温調する温調機構と、前記露光光源の光量を測定する測定機構とを備え、前記測定機構における光量の測定時に、前記電子冷却素子の動作電流を変化させないことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
露光光源により記録材料を露光する露光装置であって、前記露光光源を電子冷却素子により温調する温調機構と、前記露光光源の光量を測定する測定機構とを備え、前記測定機構における光量の測定時に、前記電子冷却素子の動作電流が略一定値に保たれることを特徴とする露光装置。
【請求項３】
前記の一定値は、光量測定開始直前の値であることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
露光光源により記録材料を露光する露光装置であって、前記露光光源を電子冷却素子により温調する温調機構と、前記露光光源の光量を測定する測定機構とを備え、前記測定機構は、前記光量に対応するアナログ信号のサンプルホールド回路を備えており、前記光量の測定時のうち、前記サンプルホールド回路におけるサンプリング中は、前記電子冷却素子の動作電流を略一定値に保ち、前記サンプルホールド回路におけるデータホールド時には前記動作電流を変動可能とすることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＤ等を光源として記録材料に描画する露光装置に関し、特に冷却機構が必要な高出力ＬＤ等を光源とした露光装置に関する
【背景技術】
【０００２】
例えば、サーマルタイプのＣＴＰ等の露光装置では、一個あたりの出力が数百ｍＷ程度以上の高出力レーザダイオード（ＬＤ）が光源として用いられることがある。このようなＬＤは、使用時の発熱が大きいうえ、温度が上がりすぎると寿命が短くなるなどの不具合が生じる。そのため、光源を一定温度内に温調する温調機構が用いられるのが通常である。温調機構としては、小型で取り扱いやすいことからペルチェ素子と呼ばれる電子冷却素子が用いられることが多い。
【０００３】
ところが、この電子冷却素子の駆動電流は、一般の電子部品と比べて非常に大きい。例えば、数ＷクラスのＬＤを冷却する場合、電子冷却素子の最大駆動電流は１Ａ以上になる。さらに、複数の高出力ＬＤが組み合わされて用いられる場合には、電子冷却素子にはその個数に対応するだけの冷却能力が要求される。当然に冷却のために必要な電流量も大きくなり、例えば、数Ａから２０Ａ程度にまで達することもある。このような大きな駆動電流でＬＤの冷却が制御されていると、駆動電流の変動に伴って強いノイズが発生する。特に、ＯＮ／ＯＦＦ制御を行う際には非常に強いノイズが発生するし、電流値を連続的に変化させるリニア制御としても強いノイズが発生する。
【０００４】
一方、露光装置では、一日の稼働開始時に光源の光量を測定し、この測定値に基づいて光量を調整してから日常の露光作業が行われるのが通常である。しかし、電子冷却素子からのノイズによって、この光量の測定値が影響されてしまい画像不良となることがあった。
【０００５】
ここで、光ファイバー等の光伝送路を用いた露光装置において、光量測定時に冷却ブロアを停止させ、ブロアが起こす風による光ファイバーの振動や変形に伴う光量測定への影響を防止することを目的とする露光装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２３７１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高出力光源を使用する露光装置において、光源の光量測定の精度が安定する露光装置を提供することを課題とする。具体的には、電子冷却素子の駆動電流から発生するノイズの影響を防止して、光量測定が安定して行われる露光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明の第一は、露光光源により記録材料を露光する露光装置であって、前記露光光源を電子冷却素子により温調する温調機構と、前記露光光源の光量を測定する測定機構とを備え、前記測定機構における光量の測定時に、前記電子冷却素子の動作電流を変化させないことを特徴とする露光装置である。
【０００８】
発明の第二は、露光光源により記録材料を露光する露光装置であって、前記露光光源を電子冷却素子により温調する温調機構と、前記露光光源の光量を測定する測定機構とを備え、前記測定機構における光量の測定時に、前記電子冷却素子の動作電流が略一定値に保たれることを特徴とする露光装置である。ここで、前記の一定値は、光量測定開始直前の値であることは好ましい。
【０００９】
発明の第三は、露光光源により記録材料を露光する露光装置であって、前記露光光源を電子冷却素子により温調する温調機構と、前記露光光源の光量を測定する測定機構とを備え、前記測定機構は、前記光量に対応するアナログ信号のサンプルホールド回路を備えており、前記光量の測定時のうち、前記サンプルホールド回路におけるサンプリング中は、前記電子冷却素子の動作電流を略一定値に保ち、前記サンプルホールド回路におけるデータホールド時には前記動作電流を変動可能とすることを特徴とする露光装置である。
【発明の効果】
【００１０】
電子冷却素子に起因するノイズの影響を最小限にとどめることができ、光量測定が安定して行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。ここでは、数百ｍＷから数Ｗ程度の高出力ＬＤを複数個用い、ＬＤから光ファイバーで露光ヘッドに伝送して露光するマルチビームＣＴＰを例に説明する。図１に、そのような露光装置１の概略構成を示した。図１（ａ）は、露光装置１の概略側面図であり、（ｂ）は上面図である。露光装置１は、回転ドラム２０、支柱２２、回転軸２３、図示されないドラム回転機構１３０からなる主走査機構と、レール１１、移動架台６５、図示されない移動架台駆動機構からなる副走査機構と、移動台６３、移動台駆動部６４からなるピント調整機構と、光源４０、露光ヘッド６０、光ファイバー６１、レンズ６２からなる露光機構と、電子冷却素子５０、空冷ファン５１およびヒートシンクからなる冷却機構と、光量測定部７０と、これらを搭載する主架台１０とからなる。この他、記録材料のフィード機構や排出機構も備えるが図示されていない。なお、露光装置１の各部分は、後述する制御部２００のコントロール下で動作する。
【００１２】
回転ドラム２０は、露光装置１の主架台１０に、支柱２２、回転軸２３を介して回転可能に取り付けられている円筒形状の部材である。また、回転ドラム２０は、光露光で画像を形成する際、その外周面上に記録材料３０を巻き付けて保持する。さらに、制御部２００のドラム回転制御部２４０から出力される制御信号に従って、ドラム駆動機構１３０がモータを駆動し、図１中の矢印Ｒの方向に回転する。これにより、記録材料３０に対する主走査が行われる。
【００１３】
レール１１は、回転ドラム２０の回転軸２３に平行に主架台１０上に設置されている。レール１１は、回転ドラム２０の全幅と光量測定部７０にわたって、後述する移動架台６５が移動できるように長さと位置が設定されている。移動架台６５は、レール１１上に設置されており、図示されない移動架台駆動機構１４０により、回転軸２３方向に平行に移動可能に取り付けられている。移動架台６５がレール１１に沿って移動することで、記録材料に対する副走査がなされる。この移動方向が副走査方向Ｐとなる。
【００１４】
移動架台６５上には、支持台６４が設けられている。図示されないその中には、方向Ｆに平行に設けられたボールネジと、ボールねじを回転するためのステッピングモータと、移動台６３に固定されてボールねじとかみ合う固定ナットとで構成されている。ステッピングモータの回転により、移動台６３が副走査方向Ｐに対して直角方向Ｆに摺動可能となっている。これにより光学系のピントが調整される。
【００１５】
光源４０は、主架台１０上に設けられた脚４１上に設けられており、図示されない熱伝導性部材上に、高出力ＬＤを３２個が２列並列に並べられたマルチビーム形式となっている。各ＬＤの射出口には光ファイバー６１がコネクタを介して光伝送可能に接続されている。光ファイバー６１は、互いに束ねられて移動台６３上に固定された露光ヘッド６０に接続されている。光源４０は、露光制御部２１０からの命令により随時発光する。
【００１６】
光源４０には、熱伝導性部材を介して電子冷却素子であるペルチェ素子５０が設けられている。ペルチェ素子５０には、さらにヒートシンクを介して空冷ファン５１が設けられており、ＬＤで発生した熱は、ペルチェ素子５０からヒートシンクと空冷ファン５１を経由して露光装置１の外部に排熱される。ペルチェ素子５０と空冷ファン５１の動作は、後述する温調制御部２３０により制御される。
【００１７】
移動台６３上には、露光ヘッド６０とレンズ６２が、方向Ｆに光軸をそろえて固定されている。レンズ６２は、露光ヘッド６０の光ファイバー６１からの射出口近傍に設けられ、光ビームを記録材料３０の表面に収束する。このレンズ６２としては、単レンズ、または複数のレンズを組み合わせて構成されるレンズ群のいずれを用いてもよい。光源４０のＬＤから光ファイバー６１および露光ヘッド６０の射出口を介して射出された光ビームは、レンズ６２を介して、記録材料３０上に収束し、記録材料を露光させる。
【００１８】
主架台１０上には、レール１１に沿って回転ドラム２０に隣接するように、光量測定部７０が脚１２上に設けられている。光量測定部７０には、光量をアナログ電気信号に変換するフォトセンサ７１と、このアナログ信号をデジタル信号に変換する信号変換部１１０とが設けられている。光量測定部７０は、移動架台６５が副走査方向Ｐの突端部に移動することにより、光学系から発せられる光ビームがフォトセンサ７１に入射するように配置されている。この状態を図２に示す。露光装置の一日の稼働時には、まずこの図２に示された位置に移動架台６５が移動し、あらかじめ定められた標準露光条件でＬＤを発光して、射出された光量が測定される。
【００１９】
次に、露光装置１を制御面から見た概略構成を図３に示す。露光装置１は、中央処理装置であるＣＰＵと一時メモリであるＲＡＭとの上に構成される制御部２００と、プログラム類やデータ類を格納した読み出し専用メモリであるＲＯＭ１８０と、露光制御部２１０の命令によりＬＤを駆動するＬＤ制御機構１００、フォトセンサ７１からの信号をデジタル化する信号変換機構１１０、電子冷却素子５０と空冷ファンとを用いてＬＤの冷却を行う温調機構１２０、回転ドラムを所定の角速度で回転させて、記録材料を主走査するドラム駆動機構１３０、光ビームのピント調整を行う移動架台駆動機構１４０、等の機構類と、操作パネル３００とを備え、それらに必要なインターフェイスを介して共通バスで接続されている。これらの他にも、記録材料の供給と排出を行う機構等を備えるが、ここでは図示していない。
【００２０】
制御部２００には、画像データに従ってＬＤ制御機構１００を制御する露光制御部２１０、一日の露光装置稼働時にフォトセンサ７１を用いてＬＤの光量測定を行い、ＬＤの光量を校正処理する光量校正部２２０、光量校正部２２０からの信号とＬＤからの温度データとを用いて温調機構１２０を制御する温調制御部２３０、ドラム駆動機構１３０を制御して回転ドラム２０を所定の角速度で回転せしめるドラム回転制御部２４０、移動架台駆動機構１４０を制御して副走査を行う移動架台制御部２５０、その他、記録材料の供給と排出を行う機構等を制御する図示されない制御部分とを備える。
【００２１】
制御部２００を構成するＲＡＭには、ＣＰＵによって指定された各種プログラムや各種データ、および処理結果等が一時的に格納される。各種データの中には、ＬＤの駆動条件を一日の稼働時の光量校正処理により、一時的に補正する露光量補正テーブルが含まれる。
【００２２】
ＲＯＭ１８０は、各種プログラム類およびテーブル等のデータ類を格納している。このデータ類の中には、標準条件下でＬＤが発光する光量の基準データを格納した基準光量テーブルが含まれている。
【００２３】
次に、露光装置１の主として稼働時に行われる光量校正処理について説明する。この処理は、制御部２００の光量校正部２２０が行う。この処理に関係する各部の関係を示した概略ブロック図を図４に示す。この図４と、光量校正処理の概略フローチャートを示した図５とを用いて説明する。
【００２４】
まず、露光装置１が稼働開始すると、光量校正処理が開始されて、光量校正部２２０から発せられて移動架台制御部２５０と移動架台駆動機構１４０を介した命令により、移動架台６５が図２に記載の光量測定位置に移動する（Ｓ１０ステップ）。次に、光量校正部２２０は、露光制御部２１０に対して、基準光量テーブルに格納された標準条件を読み込み、この基準条件でＬＤを発光する旨の命令を発する。露光制御部２１０は、ＬＤ制御機構１００を介してＬＤを発光して、基準条件での光ビームがフォトセンサ７１に入射する（Ｓ２０ステップ）。
【００２５】
フォトセンサ７１に光ビームが入射すると、光量のデータはアナログ電気信号に変換されて信号変換機構１１０に送られる（Ｓ３０ステップ）。信号変換部１１０では、アナログ信号をデジタル信号に置き換えた光量信号Ｑを光量校正部２２０に送る。また、光量校正部２２０が光量を測定している状態にあることを示す測定信号Ｍを生成して、光量校正部２２０に送る（Ｓ４０ステップ）。信号を受け取った光量校正部２２０は、光量信号Ｑに基づき基準光量テーブルを参照することで露光量補正テーブルを生成する。以後、次の光量校正処理がなされるまで、この露光量補正テーブルにより補正された光量でＬＤが発光することになる。また、光量校正部２２０は、測定信号Ｍを温調制御部２３０に送る（Ｓ５０ステップ）。この測定信号Ｍにより、電子冷却素子５０の動作を制限する。光量測定が終了したら、光量校正部２２０は、移動架台６５を通常の記録材料を露光する基準位置に戻す旨の命令を移動架台制御部２５０に送り、移動架台６５が基準位置に戻って（Ｓ６０ステップ）、光量校正処理が終了する。
【００２６】
このとき、温調機構１２０を介してＬＤを冷却する制御を行っている温調制御部２３０は、Ｓ５０ステップにおいて光量校正部２２０から送られた測定信号Ｍにより、電子冷却素子５０に流れる電流値が一定となるように制御する処理を行う。これを図６のフローチャートを用いて説明する。なお、ここでは電子冷却素子はＯＮ／ＯＦＦ制御されているとして説明する。
【００２７】
温調制御部２３０は、露光装置１の稼働と共に独立して動作を開始する。まず、ＬＤの温度を測定して（Ｓ１００ステップ）、その測定された温度があらかじめ定められた一定温度より高いか否かを判断する（Ｓ１１０ステップ）。高い場合は、フローは下に分岐して、電子冷却素子をＯＮ状態にする（Ｓ１２０ステップ）。低いか等しい場合は、フローはＳ１１０ステップから右に分岐して、電子冷却素子をＯＦＦ状態にする（Ｓ１３０ステップ）。続いて、露光装置１の運転が停止されたか否かを判断し（Ｓ１４０ステップ）、停止された場合は、フローは下に分岐して温調処理を終了する。
【００２８】
一方、運転が停止されていない場合は、フローはＳ１４０ステップから右に分岐して、光量校正部２２０から上記Ｓ５０ステップにおいて送られた測定信号Ｍにより、光量測定中か否かを判断する（Ｓ１５０ステップ）。このとき測定信号Ｍを受け取っている間は、光量測定中と判断し、Ｓ１５０ステップの判断を繰り返す。つまり、光量測定が行われる直前の電流値を、光量測定の間中維持する。測定信号Ｍが消えた段階で、光量の測定が終了したと判断して、フローは、Ｓ１５０ステップから右に分岐し、Ｓ１００ステップに戻り、運転終了までＳ１００ステップからＳ１５０ステップを繰り返して、ＬＤの温調を行う。
【００２９】
このようにすることで、光ビームがフォトセンサに入射している光量測定時に、電子冷却素子がＯＮ／ＯＦＦ等の動作の変動を生じることがなくなる。そのため、電子冷却素子に流される電流値の変動に伴うノイズの発生がなく、光量の測定に影響を与えない。なお、電子冷却素子がリニア制御されている場合も、同様にして、測定信号Ｍが送られている間は、電子冷却素子に流される電流値が一定値のままとなるように制御すればよい。
【００３０】
次に、信号変換機構１１０の動作をより細かく見ることにより、電子冷却素子の動作電流の変動を生じさせない時間を、より短くかつインターバルを短くすることができる。これにより、電子冷却素子の動作電流の変動をさせないことによる温度への影響を減少せしめることができる。以下、これについて説明する。
【００３１】
信号変換機構１１０の具体的な回路構成例を図７に示す。光ビーム７２がフォトセンサ７１に入射するとアナログ電気信号が発生し、続いて、この信号は電流電圧回路１１１を経由して、サンプルホールド回路１１２に至る。サンプルホールド回路１１２では、一定時間間隔ごとにスイッチ１１４を閉じて、コンデンサー１１３に信号電荷をサンプリングする。サンプリングされた信号電荷は、スイッチ１１４が開いたデータホールド時に、バッファアンプ１１５を介してＡ／Ｄ変換回路１１６によりデジタル化されて、光量校正部２２０に送られる。その際、スイッチ１１４が閉じている状態を示す信号を生成し、測定信号Ｍとして光量校正部２２０に送る。一方、テータホールド時には、このような測定信号Ｍを生成しない。このようにすることにより、電子冷却素子の動作電流の変動をしない時間をより細かく制御することができる。
【００３２】
この制御を、図８の概念図を用いて具体的に説明する。図８の上側は、サンプルホールド回路１１２の動作を示した図であり、一定時間ごとにサンプリングとホールドを繰り返して測定する。図８の「サンプル」のラインがスイッチ１１４が閉じた状態を意味し、「ホールド」のラインがスイッチ１１４が開いた状態を意味する。
【００３３】
図８の下側は、電子冷却素子であるペルチェ素子の動作を示した図である。なお、ここでは、ＯＮ／ＯＦＦ制御の例で説明している。ＯＮのラインはペルチェ素子が通電されている状態を意味し、ＯＦＦのラインはペルチェ素子が通電されていない状態を意味する。なお、図８の横軸は時間ｔである。
【００３４】
ペルチェ素子の通電、非通電は、第一義的にはＬＤの温度によって決まる。つまり、ＬＤの温度が基準より高ければペルチェ素子をＯＮにして冷却し、ＬＤの温度が基準以下であれば、ペルチェ素子をＯＦＦにして冷却しないようにするのが原則である。しかし、スイッチ１１４が閉じてサンプリングの状態となった間は、ペルチェ素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を切り替えないようにする。図８のラインの左端では、ペルチェ素子はＯＮの状態にあり、スイッチ１１４は開いてホールドの状態にある。ここで、スイッチ１１４が閉じてサンプリングが開始されたとすると（ａ１）、その直後にペルチェ素子をＯＦＦにすることはしない。つまり、ａ１の直前のｂ１における状態であるＯＮの状態を、サンプリングがなされているｂ２、ｂ３の間、継続する。ａ２でスイッチ１１４が開いてサンプリングが終了し、データホールドの状態に移行したら、その直後のｂ４の状態から、ペルチェ素子をＯＦＦ状態に切り替えてｂ５の状態とすることができる。
【００３５】
続いて、次のサンプリングがａ３で始まった場合に、ＬＤの温度計測からペルチェ素子をＯＮする必要の有無にかかわらず、サンプリングがａ４で終了するまで、ペルチェ素子はＯＦＦのままの状態を維持する。サンプリングがａ４で終了すれば、その直後のｂ９からペルチェ素子をＯＮに切り替えることが可能になる。以下、光量測定がなされている間、このようにペルチェ素子の動作に制限が加わる。
【００３６】
このようにすることにより、光ビームがフォトセンサに入射している間じゅう、電子冷却素子の電流値を変動させないようにするよりも、よりきめ細かい制御が可能となり、ＬＤの温度を正確に制御することが可能となる。また、電子冷却素子の電流値の変動に伴うノイズの発生が抑えられ、光量測定に影響しない。これにより、良好な画質の画像が露光できる。
【００３７】
なお、本発明の態様は、上記の具体例に限定されるものではない。露光装置は、ＣＴＰに限定されるものではなく、記録材料をＬＤやＬＥＤを用いて露光するものであれば、特に限定無く適用することができる。また、比較的低出力なＬＤ等を用いる露光装置に、本発明を適用してノイズの低減を図ってもよい。また、信号変換機構１１０の回路構成は、上記に限られるものではなく、他の回路構成をとってもよい。また、露光ヘッドは、ファイバー型には限定されず、複数のＬＤを束ねたものでもよいし、単一のＬＤを用いてマルチミラーにより画素を露光するものでもよい。また、ＬＤとペルチェ素子は、熱伝導可能に接続されていればよく、熱伝導媒体の具体的な形状は問わない。また、光量測定時は、露光装置稼働時に限定されるものではなく、必要により任意のときに行うことができる。例えば、露光ごとに測定するのでもよい。また、光量測定により露光量補正テーブルを生成するだけではなく、そもそもの全階調に対する基準光量テーブルを生成するために光量測定し、その際に電子冷却素子の電流値が変動しないようにしてもよい。また、温調機構の機能は冷却に限る必要はなく加熱する場合があってもよいが、いずれにせよ、電子冷却素子の電流値が光量測定時に変動しないようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】露光装置の概略構造例を示した（ａ）側面図と、（ｂ）上面図である。
【図２】光量測定時における移動架台６５の位置を示した上面図である。
【図３】露光装置を制御面から見た概略構成を示したブロック図である。
【図４】光量校正処理に関連する部分の関係を示した概略ブロック図である。
【図５】光量校正部における概略処理フローを示したフローチャートである。
【図６】温調制御部における概略処理フローを示したフローチャートである。
【図７】信号変換機構の概略回路例を示したブロック図である。
【図８】ペルチェ素子の動作例を示した概念図である。
【符号の説明】
【００３９】
１            露光装置
１０            主架台
１１            レール
１２            脚
２０            回転ドラム
２１            ドラム表面
２２            支柱
２３            回転軸
３０            記録材料
４０            光源
４１            脚
５０            電子冷却素子
５１            空冷ファン
６０            露光ヘッド
６１            光ファイバー
６２            レンズ
６３            移動台
６４            支持台（移動台駆動部）
６５            移動架台
７０            光量測定部
７１            フォトセンサ
７２            光ビーム
１１０            信号変換機構
１１２            サンプルホールド回路
１１３            コンデンサー
１１４            スイッチ
１１６            Ａ／Ｄ変換回路
２２０            光量校正部
【図１】
2005258313.tif 000003
【図２】
2005258313.tif 000004
【図３】
2005258313.tif 000005
【図４】
2005258313.tif 000006
【図５】
2005258313.tif 000007
【図６】
2005258313.tif 000008
【図７】
2005258313.tif 000009
【図８】
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