JP2004233718A

JP2004233718A - 描画ヘッドユニット、描画装置及び描画方法

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Publication number: JP2004233718A
Application number: JP2003023089A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Nakatani; 大輔中谷; Takeshi Fujii; 武藤井; Katsuto Sumi; 克人角; Takao Ozaki; 多可雄尾崎
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2023-01-31
Also published as: CN100385901C; CN1520152A; KR101029262B1; TW200420112A; KR20040069959A; JP4315694B2; US20040184119A1; TWI279125B

Abstract

【課題】複数の描画ヘッドで走査方向の倍率誤差を解消可能で、且つ走査方向の全体での倍率変換を行なうことも可能な描画ヘッドユニットと、描画装置及び描画方法を得る。
【解決手段】複数の露光ヘッド１６６が少なくとも走査方向に沿って複数配置され、露光ヘッドユニット１６５が構成される。露光ヘッド１６６ごとに画素の更新タイミングを変更することで、露光ヘッド１６６間での走査方向の倍率誤差を補正する。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、描画ヘッドユニット、描画装置及び描画方法に関し、特に、描画面に対し、この描画面に沿った所定方向へ相対移動される描画ヘッドユニットと、この描画ヘッドを備えた描画装置、及びこの描画ヘッドを使用した描画方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、描画装置の一例として、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）等の空間光変調素子（描画素子）を利用して、画像データに応じて変調された光ビームで画像露光を行う露光装置が種々提案されている。ＤＭＤは、制御信号に応じて反射面の角度が変化する多数のマイクロミラーが、シリコン等の半導体基板上にＬ行×Ｍ列の２次元状に配列されたミラーデバイスであり、ＤＭＤを露光面に沿った一定の方向に走査することで、実際の露光が行われる。
【０００３】
一般に、ＤＭＤのマイクロミラーは、各行の並び方向と各列の並び方向とが直交するように配列されている。このようなＤＭＤを、走査方向に対して傾斜させて配置することで、走査時に走査線の間隔が密になり、解像度を上げることができる。例えば、特許文献１には、複数の光弁を備えたサブ領域（空間変調素子）へと光を導く照明システムにおいて、サブ領域を、走査線上への投影に対して傾斜させることで、解像度を高めることができる点が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２では、画素を生成するための画素平面を回転させることで走査方向に垂直な方向の誤差を補正し、走査速度を変更することで走査方向の倍率変換を行なうスケーリング方法が記載されている。
【０００５】
ところで、実際には、描画素子を用いた描画ヘッド走査方向に複数ならべていわゆるラインヘッドが構成されることがある。このようなラインヘッドにおいて、描画ヘッド間で倍率誤差があった場合に、ヘッドごとに走査速度を変更することができないため、倍率誤差を解消できなかった。
【０００６】
【特許文献１】
特表２００１−５２１６７２号公報
【特許文献２】
米国特許第２００２／００９２９９３号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮し、複数の描画ヘッドで走査方向の倍率誤差を補正可能で、且つ走査方向の全体での倍率変換を行なうことも可能な描画ヘッドユニットと、描画装置及び描画方法を得ることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明では、描画面に対し、この描画面に沿った所定の走査方向へ相対移動される描画ヘッドが少なくとも走査方向と交差する方向に沿って複数配置された描画ヘッドユニットであって、描画ヘッドごとに少なくとも前記走査方向での描画ヘッドの画素更新タイミングを変更可能とされていることを特徴とする。
【０００９】
この描画ヘッドユニットでは、描画ヘッドが描画面に沿った所定の走査方向へと相対移動され、それぞれの描画ヘッドによって描画面に描画（画像記録）する。
【００１０】
描画ヘッドは、それぞれが少なくとも走査方向での画素更新タイミングを変更可能とされている。したがって、すべての描画ヘッドで画素更新タイミングを同様に変更させることも可能であり、これによって、走査方向での倍率変換を行なうことができる。
【００１１】
また、描画ヘッドごとに、異なる画素更新タイミングで画素を更新することも可能である。描画ヘッド間に倍率誤差が生じていても、これに応じて画素更新タイミングを変更することで、倍率誤差を解消することができる。
【００１２】
画素更新タイミングの変更は、請求項２に記載のように、前記走査方向での描画素子間の距離差と走査速度との比で決定される時間だけ描画タイミングを遅らせる又は進ませることにより行うことが可能である。ここで、「描画素子間の距離差」は、たとえば、基準となる描画素子を設定し、この基準描画素子からの距離をもとに算出してもよいし、描画素子間の相対的な位置から算出することもできる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記描画ヘッドが、前記描画面と実質的に平行な面内で複数の描画素子を二次元的に配置して構成され、描画面の法線を中心に回転可能とされていることを特徴とする。
【００１４】
このように、二次元的に配列された描画素子を回転させることで、走査方向に垂直な方向での各画素の間隔を密にし、解像度を向上させることができる。また、回転角度を調整することで、走査方向に垂直な方向での倍率変換を行なうことが可能となる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３に記載の発明において、前記走査方向への走査速度を変更可能とされていることを特徴とする。
【００１６】
したがって、走査速度を変更することでも、走査方向の倍率変更を行なうことが可能となる。すなわち、走査方向の倍率変更を、走査方向での画素更新タイミングの変更と走査速度の変更のいずれか一方若しくは両方で行なうことができる。
【００１７】
本発明の描画ヘッドユニットを構成する描画ヘッドとしては、画像情報に応じてインク滴を描画面に吐出するインクジェット記録ヘッドであってもよいが、請求項５に記載のように、前記描画ヘッドが、画像情報に対応して各画素ごとに変調された光を、描画面としての露光面に照射する変調光照射装置、である描画ヘッドでもよい。この描画ヘッドでは、変調光照射装置から、画像情報に対応して各画素ごとに変調された光が描画面である露光面に照射される。そして、これら複数の描画ヘッドを備えた描画ヘッドユニットが露光面に対し、露光面に沿った方向へと相対移動されることで、露光面に二次元像が描画される。
【００１８】
この変調光照射装置としては、たとえば、多数の点光源が二次元状に配列された二次元配列光源を挙げることができる。この構成では、それそれの点光源が、画像情報に応じて光を射出する。この光が、必要に応じて高輝度ファイバなどの導光部材で所定位置まで導かれ、さらに必要に応じてレンズやミラーなどの光学系で整形などが行われ、露光面に照射される。
【００１９】
また、変調光照射装置として、請求項６に記載のように、レーザ光を照射するレーザ装置と、各々制御信号に応じて光変調状態が変化する多数の描画素子部が２次元状に配列され、前記レーザ装置から照射されたレーザ光を変調する空間光変調素子と、前記描画素子部を露光情報に応じて生成した制御信号によって制御する制御手段と、を含む構成とすることができる。この構成では、制御手段により、空間光変調素子の各描画素子部の光変調状態が変化され、空間光変調素子に照射されたレーザ光が、変調されて、露光面に照射される。もちろん、必要に応じて、高輝度ファイバなどの導光部材や、レンズ、ミラーなどの光学系を用いてもよい。
【００２０】
空間光変調素子としては、請求項７に記載のように、各々制御信号に応じて反射面の角度が変更可能な多数のマイクロミラーが２次元状に配列されて構成されたマイクロミラーデバイスや、請求項８に記載のように、各々制御信号に応じて透過光を遮断することが可能な多数の液晶セルが２次元状に配列されて構成された液晶シャッターアレイを用いることができる。
【００２１】
請求項９に記載の発明では、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の描画ヘッドユニットと、前記描画ヘッドユニットを少なくとも前記走査方向へ相対移動させる移動手段と、を有することを特徴とする。
【００２２】
したがって、描画ヘッドユニットによって描画面に対し露光やインク吐出などの処理がなされつつ、描画ヘッドユニットが描画面と相対移動し、描画面上に描画される。この描画装置では、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の描画ヘッドユニットを有しているので、走査方向での倍率変換を行ない、さらに、倍率誤差を解消することもできる。
【００２３】
請求項１０に記載の発明では、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の描画ヘッドユニットを使用し、この描画ヘッドユニットを構成する描画ユニットを描画面に沿った所定の走査方向へ相対移動させて描画する描画方法であって、描画ヘッドユニットごとの倍率誤差に応じて前記画素更新タイミングを変更し、少なくとも前記走査方向での描画倍率の変更を行なうことを特徴とする。
【００２４】
したがって、描画面に沿った所定の走査方向へと描画ヘッドユニットを相対移動させつつ、描画ヘッドユニットを構成している複数の描画ヘッドによって描画面に描画する。この描画方法では、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の描画ヘッドユニットを使用しているので、走査方向での倍率変換を行ない、さらに、倍率誤差を解消することもできる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る描画装置は、いわゆるフラッドベッドタイプの露光装置とされており、図１に示すように、シート状の感光材料１５０を表面に吸着して保持する平板状のステージ１５２を備えている。４本の脚部１５４に支持された厚い板状の設置台１５６の上面には、ステージ移動方向に沿って延びた２本のガイド１５８が設置されている。ステージ１５２は、その長手方向がステージ移動方向を向くように配置されると共に、ガイド１５８によって往復移動可能に支持されている。なお、この露光装置には、ステージ１５２をガイド１５８に沿って駆動するための図示しない駆動装置が設けられており、後述するように、走査方向での所望の倍率に対応した移動速度（走査速度）となるように、図示しないコントローラによって駆動制御される。
【００２６】
設置台１５６の中央部には、ステージ１５２の移動経路を跨ぐようにコ字状のゲート１６０が設けられている。コ字状のゲート１６０の端部の各々は、設置台１５６の両側面に固定されている。このゲート１６０を挟んで一方の側にはスキャナ１６２が設けられ、他方の側には感光材料１５０の先端及び後端を検知する複数（例えば、２個）の検知センサ１６４が設けられている。スキャナ１６２及び検知センサ１６４はゲート１６０に各々取り付けられて、ステージ１５２の移動経路の上方に固定配置されている。なお、スキャナ１６２及び検知センサ１６４は、これらを制御する図示しないコントローラに接続されており、後述するように、露光ヘッド１６６によって露光する際に所定のタイミングで露光するように制御される。
【００２７】
スキャナ１６２は、図２及び図３（Ｂ）に示すように、ｍ行ｎ列（例えば、３行５列）の略マトリックス状に配列された複数の露光ヘッド１６６を備えており、これら複数の露光ヘッド１６６が複数配列されて、露光ヘッドユニット１６５が構成されている。特に本実施形態では、少なくとも、走査方向と直交する方向には複数の露光ヘッド１６６が配列される（以下、走査方向と直交する方向を「ヘッド並び方向」という）。この例では、感光材料１５０の幅との関係で、１行目及び２行目には５個の、３行目には４個の露光ヘッド１６６を配置し、全体で、１４個とした。なお、ｍ行目のｎ列目に配列された個々の露光ヘッドを示す場合は、露光ヘッド１６６_ｍｎと表記する。
【００２８】
露光ヘッド１６６による露光エリア１６８は、図２では、走査方向を短辺とする矩形状で、且つ、ヘッド並び方向に対し、所定の傾斜角で傾斜している。そして、ステージ１５２の移動に伴い、感光材料１５０には露光ヘッド１６６毎に帯状の露光済み領域１７０が形成される。なお、ｍ行目のｎ列目に配列された個々の露光ヘッドによる露光エリアを示す場合は、露光エリア１６８_ｍｎと表記する。
【００２９】
また、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、帯状の露光済み領域１７０のそれぞれが隣接する露光済み領域１７０と部分的に重なるように、ライン状に配列された各行の露光ヘッドの各々は、ヘッド並び方向に所定間隔ずらして配置されている。このため、１行目の露光エリア１６８_１１と露光エリア１６８_１２との間の露光できない部分は、２行目の露光エリア１６８_２１と３行目の露光エリア１６８_３１とにより露光することができる。
【００３０】
露光ヘッド１６６_１１〜１６６_ｍｎ各々は、図４、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、入射された光ビームを画像データに応じて各画素毎に変調する空間光変調素子として、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）５０を備えている。このＤＭＤ５０は、データ処理部とミラー駆動制御部とを備えた図示しないコントローラに接続されている。コントローラのデータ処理部では、入力された画像データに基づいて、各露光ヘッド１６６毎にＤＭＤ５０の制御すべき領域内の各マイクロミラーを駆動制御する制御信号を生成する。ここで、コントローラは、列方向の解像度を元画像よりも上げるような画像データ変換機能を有している。このように解像度を上げることで、画像データへの各種処理や補正を、より高精度で行うことができる。たとえば後述するように、ＤＭＤ５０の傾斜角に対応して使用画素数を変更して列間ピッチを補正する場合に、より高精度で補正することが可能になる。この画像データの変換は、画像データの拡大又は縮小を含むような変換とすることが可能である。
【００３１】
また、ミラー駆動制御部では、画像データ処理部で生成した制御信号に基づいて、各露光ヘッド１６６毎にＤＭＤ５０の各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。
【００３２】
ＤＭＤ５０の光入射側には、光ファイバの出射端部（発光点）が露光エリア１６８の長辺方向と対応する方向に沿って一列に配列されたレーザ出射部を備えたファイバアレイ光源６６、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光を補正してＤＭＤ上に集光させるレンズ系６７、レンズ系６７を透過したレーザ光をＤＭＤ５０に向けて反射するミラー６９がこの順に配置されている。
【００３３】
レンズ系６７は、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光を平行光化する１対の組合せレンズ７１、平行光化されたレーザ光の光量分布が均一になるように補正する１対の組合せレンズ７３、及び光量分布が補正されたレーザ光をＤＭＤ上に集光する集光レンズ７５で構成されている。組合せレンズ７３は、レーザ出射端の配列方向に対しては、レンズの光軸に近い部分は光束を広げ且つ光軸から離れた部分は光束を縮め、且つこの配列方向と直交する方向に対しては光をそのまま通過させる機能を備えており、光量分布が均一となるようにレーザ光を補正する。
【００３４】
また、ＤＭＤ５０の光反射側には、ＤＭＤ５０で反射されたレーザ光を感光材料１５０の走査面（被露光面）５６上に結像するレンズ系５４、５８が配置されている。レンズ系５４及び５８は、ＤＭＤ５０と被露光面５６とが共役な関係となるように配置されている。
【００３５】
本実施形態では、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光は、実質的に５倍に拡大された後、各画素がこれらのレンズ系５４、５８によって約５μｍに絞られるように設定されている。
【００３６】
ＤＭＤ５０は、図６に示すように、ＳＲＡＭセル（メモリセル）６０上に、微小ミラー（マイクロミラー）６２が支柱により支持されて配置されたものであり、画素（ピクセル）を構成する多数の（例えば、ピッチ１３．６８μｍ、１０２４個×７６８個）の微小ミラーを格子状に配列して構成されたミラーデバイスである。各ピクセルには、最上部に支柱に支えられたマイクロミラー６２が設けられており、マイクロミラー６２の表面にはアルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。なお、マイクロミラー６２の反射率は９０％以上である。また、マイクロミラー６２の直下には、ヒンジ及びヨークを含む支柱を介して通常の半導体メモリの製造ラインで製造されるシリコンゲートのＣＭＯＳのＳＲＡＭセル６０が配置されており、全体はモノリシック（一体型）に構成されている。
【００３７】
ＤＭＤ５０のＳＲＡＭセル６０にデジタル信号が書き込まれると、支柱に支えられたマイクロミラー６２が、対角線を中心としてＤＭＤ５０が配置された基板側に対して±α度（例えば±１０度）の範囲で傾けられる。図７（Ａ）は、マイクロミラー６２がオン状態である＋α度に傾いた状態を示し、図７（Ｂ）は、マイクロミラー６２がオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。従って、画像信号に応じて、ＤＭＤ５０の各ピクセルにおけるマイクロミラー６２の傾きを、図６に示すように制御することによって、ＤＭＤ５０に入射された光はそれぞれのマイクロミラー６２の傾き方向へ反射される。
【００３８】
なお、図６には、ＤＭＤ５０の一部を拡大し、マイクロミラー６２が＋α度又は−α度に制御されている状態の一例を示す。それぞれのマイクロミラー６２のオンオフ制御は、ＤＭＤ５０に接続された図示しないコントローラによって行われる。オフ状態のマイクロミラー６２により光ビームが反射される方向には、光吸収体（図示せず）が配置されている。
【００３９】
図８には、走査方向と直交する方向から測って、所定の傾斜角φ（又はφ−θ）で傾斜した露光エリア１６８から、任意の一列が、画素３つ分取り出して示されている。このように、露光エリア１６８が所定の傾斜角で傾斜するようにＤＭＤ５０を傾けて配置することで、各マイクロミラーによる露光ビーム５３の走査軌跡（走査線）の列間ピッチｄが小さくなり（本実施形態では約０．２７μｍ）、露光エリア１６８を傾斜させない場合の走査線の列間ピッチ、あるいは、画像データ自体の解像度（２μｍ）より狭くなるため、解像度を向上させることができる。
【００４０】
そして、図８から分かるように、本実施形態では、さらに、この傾斜角φを角度θだけ回転させることで、上記の列間ピッチをｄからｄ’へと変更し、倍率を変換することができるようにしている。図８に示した例では、本来の傾斜角φに対し、これをさらに回転させて傾斜角をφ−θとしている。以下では、回転前（傾斜角φ）での露光ビーム像（画素）を符号５３で、回転後（傾斜角φ−θ）での露光ビーム像（画素）を符号５３’でそれぞれ示す。回転後の列間ピッチｄ’は、
【００４１】
【数１】

となる。
【００４２】
図９には、このようにしてＤＭＤ５０を回転させたときの露光ビーム像（画素）が、走査方向に４つ、ヘッド並び方向に３つ取り出して示されている。この図９から分かるように、左列の最上の露光ビーム像５３’（黒丸で示す）が、次列の最下の露光ビーム像５３’と、走査方向に見て重なることがある。このような場合には、これらの露光ビーム像５３’の列間ピッチが、回転後の本来の列間ピッチｄ’に近くなるように、各列での使用画素数を変更すればよい。図９に示した例では、黒丸で示した露光ビーム像５３’は使用しないしようにし、回転前には列方向に４画素使用していたのに対し、回転後は３画素使用することとしている。なお、ＤＭＤ５０の回転角度を逆にした場合には、これらの露光ビーム像５３’に隙間が生じることがある。かかる場合を考慮して、列方向の画素数にあらかじめ余裕を持たせておき、列方向の使用画素数を増加させることで、この隙間を解消することが可能である。
【００４３】
なお、このような使用画素数の変更は、たとえば、特定のサンプル画像を記録し、このサンプル画像の観察結果から得られた列間ピッチのずれを解消するように行えば、低コストで使用画素数を適切な数に決定できる。もちろん、実際の傾斜角を正確に測定可能であれば、この測定結果に基づいて使用画素数を決定してもよい。
【００４４】
図１０（Ａ）には、ファイバアレイ光源６６の構成が示されている。ファイバアレイ光源６６は、複数（例えば、６個）のレーザモジュール６４を備えており、各レーザモジュール６４には、マルチモード光ファイバ３０の一端が結合されている。マルチモード光ファイバ３０の他端には、コア径がマルチモード光ファイバ３０と同一で且つクラッド径がマルチモード光ファイバ３０より小さい光ファイバ３１が結合され、図１０（Ｃ）に示すように、光ファイバ３１の出射端部（発光点）が副走査方向と直交する主走査方向に沿って１列に配列されてレーザ出射部６８が構成されている。なお、図１０（Ｄ）に示すように、発光点を主走査方向に沿って２列に配列することもできる。
【００４５】
光ファイバ３１の出射端部は、図１０（Ｂ）に示すように、表面が平坦な２枚の支持板６５に挟み込まれて固定されている。また、光ファイバ３１の光出射側には、光ファイバ３１の端面を保護するために、ガラス等の透明な保護板６３が配置されている。保護板６３は、光ファイバ３１の端面と密着させて配置してもよく、光ファイバ３１の端面が密封されるように配置してもよい。光ファイバ３１の出射端部は、光密度が高く集塵し易く劣化し易いが、保護板６３を配置することにより端面への塵埃の付着を防止することができると共に劣化を遅らせることができる。
【００４６】
マルチモード光ファイバ３０及び光ファイバ３１としては、ステップインデックス型光ファイバ、グレーテッドインデックス型光ファイバ、及び複合型光ファイバの何れでもよい。例えば、三菱電線工業株式会社製のステップインデックス型光ファイバを用いることができる。
【００４７】
レーザモジュール６４は、図１１に示す合波レーザ光源（ファイバ光源）によって構成されている。この合波レーザ光源は、ヒートブロック１０上に配列固定された複数（例えば、７個）のチップ状の横マルチモード又はシングルモードのＧａＮ系半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４，ＬＤ５，ＬＤ６，及びＬＤ７と、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の各々に対応して設けられたコリメータレンズ１１，１２，１３，１４，１５，１６，及び１７と、１つの集光レンズ２０と、１本のマルチモード光ファイバ３０と、から構成されている。なお、半導体レーザの個数は７個には限定されない。
【００４８】
ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７は、発振波長が総て共通（例えば、４０５ｎｍ）であり、最大出力も総て共通（例えば、マルチモードレーザでは１００ｍＷ、シングルモードレーザでは３０ｍＷ）である。なお、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７としては、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長範囲で、上記の４０５ｎｍ以外の発振波長を備えるレーザを用いてもよい。
【００４９】
上記の合波レーザ光源は、図１２及び図１３に示すように、他の光学要素と共に、上方が開口した箱状のパッケージ４０内に収納されている。パッケージ４０は、その開口を閉じるように作成されたパッケージ蓋４１を備えており、脱気処理後に封止ガスを導入し、パッケージ４０の開口をパッケージ蓋４１で閉じることにより、パッケージ４０とパッケージ蓋４１とにより形成される閉空間（封止空間）内に上記合波レーザ光源が気密封止されている。
【００５０】
パッケージ４０の底面にはベース板４２が固定されており、このベース板４２の上面には、前記ヒートブロック１０と、集光レンズ２０を保持する集光レンズホルダー４５と、マルチモード光ファイバ３０の入射端部を保持するファイバホルダー４６とが取り付けられている。マルチモード光ファイバ３０の出射端部は、パッケージ４０の壁面に形成された開口からパッケージ外に引き出されている。
【００５１】
また、ヒートブロック１０の側面にはコリメータレンズホルダー４４が取り付けられており、コリメータレンズ１１〜１７が保持されている。パッケージ４０の横壁面には開口が形成され、この開口を通してＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７に駆動電流を供給する配線４７がパッケージ外に引き出されている。
【００５２】
なお、図１３においては、図の煩雑化を避けるために、複数のＧａＮ系半導体レーザのうちＧａＮ系半導体レーザＬＤ７にのみ番号を付し、複数のコリメータレンズのうちコリメータレンズ１７にのみ番号を付している。
【００５３】
図１４には、上記コリメータレンズ１１〜１７の取り付け部分の正面形状が示されている。コリメータレンズ１１〜１７の各々は、非球面を備えた円形レンズの光軸を含む領域を平行な平面で細長く切り取った形状に形成されている。この細長形状のコリメータレンズは、例えば、樹脂又は光学ガラスをモールド成形することによって形成することができる。コリメータレンズ１１〜１７は、長さ方向がＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の発光点の配列方向（図１４の左右方向）と直交するように、上記発光点の配列方向に密接配置されている。
【００５４】
一方、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７としては、発光幅が２μｍの活性層を備え、活性層と平行な方向、直角な方向の拡がり角が各々例えば１０°、３０°の状態で各々レーザビームＢ１〜Ｂ７を発するレーザが用いられている。これらＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７は、活性層と平行な方向に発光点が１列に並ぶように配設されている。
【００５５】
従って、各発光点から発せられたレーザビームＢ１〜Ｂ７は、上述のように細長形状の各コリメータレンズ１１〜１７に対して、拡がり角度が大きい方向が長さ方向と一致し、拡がり角度が小さい方向が幅方向（長さ方向と直交する方向）と一致する状態で入射することになる。
【００５６】
集光レンズ２０は、非球面を備えた円形レンズの光軸を含む領域を平行な平面で細長く切り取って、コリメータレンズ１１〜１７の配列方向、つまり水平方向に長く、それと直角な方向に短い形状に形成されている。この集光レンズ２０としては、たとえば、焦点距離ｆ_２＝２３ｍｍ、ＮＡ＝０．２のものを採用することが可能である。この集光レンズ２０も、例えば、樹脂又は光学ガラスをモールド成形することにより形成される。
【００５７】
次に、上記露光装置の動作について説明する。
【００５８】
スキャナ１６２の各露光ヘッド１６６において、ファイバアレイ光源６６の合波レーザ光源を構成するＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の各々から発散光状態で出射したレーザビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６，及びＢ７の各々は、対応するコリメータレンズ１１〜１７によって平行光化される。平行光化されたレーザビームＢ１〜Ｂ７は、集光レンズ２０によって集光され、マルチモード光ファイバ３０のコア３０ａの入射端面に収束する。
【００５９】
本例では、コリメータレンズ１１〜１７及び集光レンズ２０によって集光光学系が構成され、その集光光学系とマルチモード光ファイバ３０とによって合波光学系が構成されている。即ち、集光レンズ２０によって上述のように集光されたレーザビームＢ１〜Ｂ７が、このマルチモード光ファイバ３０のコア３０ａに入射して光ファイバ内を伝搬し、１本のレーザビームＢに合波されてマルチモード光ファイバ３０の出射端部に結合された光ファイバ３１から出射する。
【００６０】
ファイバアレイ光源６６のレーザ出射部６８には、この通り高輝度の発光点が主走査方向に沿って一列に配列されている。単一の半導体レーザからのレーザ光を１本の光ファイバに結合させる従来のファイバ光源は低出力であるため、多数列配列しなければ所望の出力を得ることができなかったが、本実施の形態で使用する合波レーザ光源は高出力であるため、少数列、例えば１列でも所望の出力を得ることができる。
【００６１】
露光パターンに応じた画像データが、ＤＭＤ５０に接続された図示しないコントローラに入力され、コントローラ内のフレームメモリに一旦記憶される。この画像データは、画像を構成する各画素の濃度を２値（ドットの記録の有無）で表したデータである。
【００６２】
感光材料１５０を表面に吸着したステージ１５２は、図示しない駆動装置により、ガイド１５８に沿ってゲート１６０の上流側から下流側に一定速度で移動される。ステージ１５２がゲート１６０下を通過する際に、ゲート１６０に取り付けられた検知センサ１６４により感光材料１５０の先端が検出されると、フレームメモリに記憶された画像データが複数ライン分ずつ順次読み出され、データ処理部で読み出された画像データに基づいて各露光ヘッド１６６毎に制御信号が生成される。そして、ミラー駆動制御部により、生成された制御信号に基づいて各露光ヘッド１６６毎にＤＭＤ５０のマイクロミラーの各々がオンオフ制御される。
【００６３】
ファイバアレイ光源６６からＤＭＤ５０にレーザ光が照射されると、ＤＭＤ５０のマイクロミラーがオン状態のときに反射されたレーザ光は、レンズ系５４、５８により感光材料１５０の被露光面５６上に結像される。このようにして、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光が画素毎にオンオフされて、感光材料１５０がＤＭＤ５０の使用画素数と略同数の画素単位（露光エリア１６８）で露光される。
【００６４】
ここで、本実施形態では、ＤＭＤ５０を傾けて配置することで、露光エリア１６８が、ヘッド並び方向に対し所定の傾斜角で傾斜している。これにより、図８に示すように、各マイクロミラーによる露光ビーム５３の走査軌跡（走査線）の列間ピッチが、露光エリア１６８を傾斜させない場合の走査線のピッチよりも狭くなり、高い解像度で画像を記録することができる。
【００６５】
そして、感光材料１５０がステージ１５２と共に一定速度で移動されることにより、感光材料１５０がスキャナ１６２によりステージ移動方向と反対の方向に走査され、各露光ヘッド１６６毎に帯状の露光済み領域１７０が形成される。
【００６６】
このとき、本実施形態では、ステージ１５２の移動速度（走査速度）を変更することで、走査方向での画像の倍率を所望の倍率とすることができる。すなわち、図１５のグラフにも示すように、変更前の走査速度をｖ、変更後の走査速度をｖ’（＝αｖ）とすると、時間ｔが経過したときの描画位置はそれぞれ、
【００６７】
【数２】

【００６８】
【数３】

となる。ここで、
【００６９】
【数４】

なので、走査速度をｖ’に変更して走査することで、変更前と比較して、走査方向にα倍に倍率変換することができる。
【００７０】
このようにして、本実施形態では、画像全体に対し走査方向の倍率を所望の倍率に変換することが可能であるが、さらに、露光ヘッドユニット１６５を構成する複数の露光ヘッド１６６ごとに画素の更新タイミングを変更することで、露光ヘッド１６６間での走査方向の倍率誤差を補正することができる。すなわち、図１６（Ａ）に示すように、更新タイミング変更前の更新時間間隔をΔｔ、変更後の更新時間間隔をΔｔ’（＝αΔｔ）とすると、ｎ番目（ｎは自然数）の更新タイミングでのそれぞれの走査位置ｙ、ｙ’は、
【００７１】
【数５】

【００７２】
【数６】

となる。ここで、
【００７３】
【数７】

なので、画素更新タイミングをα倍とすることにより、変更前と比較して、露光ヘッド１６６ごとに走査方向にα倍に倍率変換し、露光ヘッド１６６間の倍率ござを補正することができる。
【００７４】
なお、上記のαの値は制限されないが、実質的に走査方向への変換倍率となっていることを考慮すると、実際に画像記録を行う点からは、この数値範囲としては、０．９５以上１．０５以下とすることが好ましい。
【００７５】
また、ＤＭＤ５０のデータ更新タイミングの変更を、すべての露光ヘッド１６６で共通で行なうことで、画像全体に対して走査方向の倍率を変換することも可能である。
【００７６】
図１７には、図９と同様に、ＤＭＤ５０からの露光ビーム像（画素）が、走査方向に４つ、ヘッド並び方向に３つ取り出して示されている。ここで、露光ビーム像５３Ａと、露光ビーム像５３Ｂとは、走査方向に距離Ｄｙだけ離れているので、図１８にも示すように、露光ビーム像５３Ｂは露光ビーム像５３Ａに対し、Ｄｔ＝Ｄｙ／ｖだけ遅らせたタイミングで描画する必要がある。
【００７７】
一般に、本実施形態の露光ヘッド１６６などの描画ヘッドでは、それぞれのヘッドごとに指定可能なデータ更新の基準時間Δｔが設定されており、これに同期させて、複数の描画素子（本実施形態ではＤＭＤ５０）を更新する場合が多い。この場合には、露光ビーム像５３Ｂを露光ビーム像５３Ａに対し、
【００７８】
【数８】

の時間だけ遅らせたタイミングで描画する。ここで、ｉｎｔ［］は、［］内の数値を切り捨てにより整数化する関数である。
【００７９】
このようにして、スキャナ１６２による感光材料１５０の走査が終了し、検知センサ１６４で感光材料１５０の後端が検出されると、ステージ１５２は、図示しない駆動装置により、ガイド１５８に沿ってゲート１６０の最上流側にある原点に復帰し、再度、ガイド１５８に沿ってゲート１６０の上流側から下流側に一定速度で移動される。
【００８０】
なお、本実施形態のように多重露光する構成では、多重露光しない構成と比較して、ＤＭＤ５０のより広いエリアを照射することになる。これにより、露光ビーム５３の焦点深度を長くすることが可能になる。たとえば、１５μｍピッチのＤＭＤ５０を使用し、Ｌ＝２０とすると、１つの分割領域１７８Ｄに対応するＤＭＤ５０の長さ（行方向の長さ）は、１５μｍ×２０＝０．３ｍｍとなる。このような狭いエリアに光を照射するためには、たとえば図５に示すレンズ系６７によって、ＤＭＤ５０に照射されるレーザ光の光束の広がり角を大きくする必要があるので、露光ビーム５３の焦点深度は短くなる。これに対し、ＤＭＤ５０のより広い領域を照射する場合には、ＤＭＤ５０に照射されるレーザ光の光束の広がり角度が小さいので、露光ビーム５３の焦点深度は長くなる。
【００８１】
上記では、空間光変調素子としてＤＭＤを備えた露光ヘッドについて説明したがこのような反射型空間光変調素子の他に、透過型空間光変調素子（ＬＣＤ）を使用することもできる。例えば、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）タイプの空間光変調素子（ＳＬＭ；ＳｐａｃｉａｌＬｉｇｈｔＭｏｄｕｌａｔｏｒ）や、電気光学効果により透過光を変調する光学素子（ＰＬＺＴ素子）や液晶光シャッタ（ＦＬＣ）等の液晶シャッターアレイなど、ＭＥＭＳタイプ以外の空間光変調素子を用いることも可能である。なお、ＭＥＭＳとは、ＩＣ製造プロセスを基盤としたマイクロマシニング技術によるマイクロサイズのセンサ、アクチュエータ、そして制御回路を集積化した微細システムの総称であり、ＭＥＭＳタイプの空間光変調素子とは、静電気力を利用した電気機械動作により駆動される空間光変調素子を意味している。さらに、ＧｒａｔｉｎｇＬｉｇｈｔＶａｌｖｅ（ＧＬＶ）を複数ならべて二次元状に構成したものを用いることもできる。これらの反射型空間光変調素子（ＧＬＶ）や透過型空間光変調素子（ＬＣＤ）を使用する構成では、上記したレーザの他にランプ等も光源として使用可能である。
【００８２】
また、上記の実施の形態では、合波レーザ光源を複数備えたファイバアレイ光源を用いる例について説明したが、レーザ装置は、合波レーザ光源をアレイ化したファイバアレイ光源には限定されない。例えば、１個の発光点を有する単一の半導体レーザから入射されたレーザ光を出射する１本の光ファイバを備えたファイバ光源をアレイ化したファイバアレイ光源を用いることができる。
【００８３】
さらに、複数の発光点が二次元状に配列された光源（たとえば、ＬＤアレイ、有機ＥＬアレイ等）を使用することもできる。これらの光源を使用する構成では、発光点のそれぞれが画素に対応するようにすることで、上記した空間変調措置を省略することも可能となる。
【００８４】
上記の実施形態では、図１９に示すように、スキャナ１６２によるＸ方向への１回の走査で感光材料１５０の全面を露光する例について説明したが、図２０（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、スキャナ１６２により感光材料１５０をＸ方向へ走査した後、スキャナ１６２をＹ方向に１ステップ移動し、Ｘ方向へ走査を行うというように、走査と移動を繰り返して、複数回の走査で感光材料１５０の全面を露光するようにしてもよい。
【００８５】
また、上記の実施形態では、いわゆるフラッドベッドタイプの露光装置を例に挙げたが、本発明の露光装置としては、感光材料が巻きつけられるドラムを有する、いわゆるアウタードラムタイプの露光装置であってもよい。
【００８６】
上記の露光装置は、例えば、プリント配線基板（ＰＷＢ；ＰｒｉｎｔｅｄＷｉｒｉｎｇＢｏａｒｄ）の製造工程におけるドライ・フィルム・レジスト（ＤＦＲ；ＤｒｙＦｉｌｍＲｅｓｉｓｔ）の露光、液晶表示装置（ＬＣＤ）の製造工程におけるカラーフィルタの形成、ＴＦＴの製造工程におけるＤＦＲの露光、プラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）の製造工程におけるＤＦＲの露光等の用途に好適に用いることができる。
【００８７】
また、上記の露光装置には、露光により直接情報が記録されるフォトンモード感光材料、露光により発生した熱で情報が記録されるヒートモード感光材料の何れも使用することができる。フォトンモード感光材料を使用する場合、レーザ装置にはＧａＮ系半導体レーザ、波長変換固体レーザ等が使用され、ヒートモード感光材料を使用する場合、レーザ装置にはＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ（赤外レーザ）、固体レーザが使用される。
【００８８】
また、本発明では、露光装置に限らず、たとえばインクジェット記録ヘッドに同様の構成を採用することが可能である。すなわち、一般にインクジェット記録ヘッドでは、記録媒体（たとえば記録用紙やＯＨＰシートなど）に対向するノズル面に、インク滴を吐出するノズルが形成されているが、インクジェット記録ヘッドのなかには、このノズルを格子状に複数配置し、ヘッド自体を走査方向に対して傾斜させて、高解像度で画像を記録可能なものがある。このような二次元配列が採用されたインクジェット記録ヘッドにおいて、各インクジェット記録ヘッド間で走査方向の倍率誤差が生じていても、これを補正することができる。
【００８９】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、複数の描画ヘッドで走査方向の倍率誤差を補正可能で、且つ走査方向の全体での倍率変換を行なうことも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の露光装置の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態の露光装置のスキャナの構成を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）は感光材料に形成される露光済み領域を示す平面図であり、（Ｂ）は各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態の露光ヘッドの概略構成を示す斜視図である。
【図５】（Ａ）は図４に示す露光ヘッドの構成を示す光軸に沿った副走査方向の断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。
【図６】本発明の第１実施形態の露光ヘッドに係るデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）の構成を示す部分拡大図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の第１実施形態の露光ヘッドに係るＤＭＤの動作を説明するための説明図である。
【図８】本発明の第１実施形態の露光ヘッドにおいて、傾斜配置されたＤＭＤによる露光ビームの位置及び列間ピッチを示す説明図である。
【図９】本発明の第１実施形態の露光ヘッドにおいて、傾斜配置されたＤＭＤにより露光ビームに走査方向の重なりが生じる場合を示す説明図である。
【図１０】（Ａ）はファイバアレイ光源の構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａの部分拡大図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）はレーザ出射部における発光点の配列を示す平面図である。
【図１１】本発明の第１実施形態に係る合波レーザ光源の構成を示す平面図である。
【図１２】本発明の第１実施形態に係るレーザモジュールの構成を示す平面図である。
【図１３】図１２に示すレーザモジュールの構成を示す側面図である。
【図１４】図１２に示すレーザモジュールの構成を示す部分側面図である。
【図１５】走査速度を変更して走査方向の倍率変換を行なう場合の時間と走査位置との関係を示すグラフである。
【図１６】（Ａ）、（Ｂ）はいずれも、データ更新タイミングを変更して走査方向の倍率変換を行なう場合の時間と走査位置との関係を示すグラフである。
【図１７】本発明の第１実施形態の露光ヘッドにおいて、傾斜配置されたＤＭＤにより露光ビームに走査方向の位置の差が生じる場合を示す説明図である。
【図１８】本発明の第１実施形態の露光ヘッドにおいて、傾斜配置されたＤＭＤにより露光ビームに生じた走査方向の位置の差を解消する場合の時間と走査位置との関係を示すグラフである。
【図１９】スキャナによる１回の走査で感光材料を露光する露光方式を説明するための平面図である。
【図２０】（Ａ）及び（Ｂ）はスキャナによる複数回の走査で感光材料を露光する露光方式を説明するための平面図である。
【符号の説明】
ＬＤ１〜ＬＤ７ＧａＮ系半導体レーザ
１０ヒートブロック
１１〜１７コリメータレンズ
２０集光レンズ
３０マルチモード光ファイバ
５０ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス、空間光変調素子）
５３反射光像（露光ビーム）
５４、５８レンズ系
５６走査面（被露光面）
６４レーザモジュール
６６ファイバアレイ光源
６８レーザ出射部
７３組合せレンズ
１５０感光材料
１５２ステージ（移動手段）
１６２スキャナ
１６６露光ヘッド
１６８露光エリア（二次元像）
１６８Ｄ分割領域
１７０露光済み領域
１７８露光エリア（二次元像）
１７８Ｄ分割領域
φ 回転前の傾斜角
θ 回転角

Claims

描画面に対し、この描画面に沿った所定の走査方向へ相対移動される描画ヘッドが少なくとも走査方向と交差する方向に沿って複数配置された描画ヘッドユニットであって、
描画ヘッドごとに少なくとも前記走査方向での描画ヘッドの画素更新タイミングを変更可能とされていることを特徴とする描画ヘッドユニット。
前記画素更新タイミングの変更が、前記走査方向での描画素子間の距離差と走査速度との比で決定される時間だけ描画タイミングを遅らせる又は進ませることにより行なわれることを特徴とする請求項１に記載の描画ヘッドユニット。
前記描画ヘッドが、前記描画面と実質的に平行な面内で複数の描画素子を二次元的に配置して構成され、描画面の法線を中心に回転可能とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の描画ヘッドユニット。
前記走査方向への走査速度を変更可能とされていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の描画ヘッドユニット。
前記描画ヘッドが、画像情報に対応して各画素ごとに変調された光を、描画面としての露光面に照射する変調光照射装置、
であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の描画ヘッドユニット。
前記変調光照射装置が、
レーザ光を照射するレーザ装置と、
各々制御信号に応じて光変調状態が変化する多数の描画素子部が２次元状に配列され、前記レーザ装置から照射されたレーザ光を変調する空間光変調素子と、前記描画素子部を露光情報に応じて生成した制御信号によって制御する制御手段と、を含んで構成されていることを特徴とする請求項５に記載の描画ヘッドユニット。
前記空間光変調素子を、各々制御信号に応じて反射面の角度が変更可能な多数のマイクロミラーが２次元状に配列されて構成されたマイクロミラーデバイスで構成したことを特徴とする請求項６に記載の描画ヘッドユニット。
前記空間光変調素子を、各々制御信号に応じて透過光を遮断することが可能な多数の液晶セルが２次元状に配列されて構成された液晶シャッターアレイで構成したことを特徴とする請求項６に記載の描画ヘッドユニット。
請求項１〜請求項８のいずれかに記載の描画ヘッドユニットと、
前記描画ヘッドユニットを少なくとも前記所定方向へ相対移動させる移動手段と、を有することを特徴とする描画装置。
請求項１〜請求項８のいずれかに記載の描画ヘッドユニットを使用し、この描画ヘッドユニットを構成する描画ユニットを描画面に沿った所定の走査方向へ相対移動させて描画する描画方法であって、
描画ヘッドユニットごとの倍率誤差に応じて前記画素更新タイミングを変更し、少なくとも前記走査方向での描画倍率の変更を行なうことを特徴とする描画方法。