JP2006030873A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 オートフォーカシング機構においてフォーカシングを行なったときに生じるビーム位置ズレを自動的に補正できる画像形成装置および画像形成方法を提供
【解決手段】複数の画素を選択的にｏｎ／ｏｆｆして光ビームを照射する１または２以上の露光ヘッドを被露光体の被露光面に対して一定方向に走査して画像を形成する画像形成装置であって、前記露光ヘッドから照射される光ビームの焦点を前記被露光面に合わせるフォーカシングをおこなうフォーカシング手段と、各露光ヘッドを制御し、前記フォーカシングによって生じた前記被露光面における前記光ビームの照射位置のずれであるビーム位置ズレを補正するビーム位置ズレ補正手段とを備える画像形成装置および画像形成方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像形成装置および画像形成方法に関し、特に、光ビームのフォーカシングの際に生じるビーム位置ズレを自動的に補正でき、高精度な画像を形成できる画像形成装置および画像形成方法に関する。

近年、画像記録装置の一例として、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（ＳＬＭ）を利用し、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（たとえば、非特許文献１および２を参照）。このＤＭＤは、たとえばＳＲＡＭの各メモリセル上に多数の微小なマイクロミラーが設けられて構成され、各メモリセルに蓄えた電荷による静電気力でマイクロミラーの反射面の角度を変化させる。実際に描画を行うときには、各ＳＲＡＭに画像データを書き込んだ状態で各マイクロミラーをリセットして所定角度とし、光の反射方向を所望の方向とする。

前記露光装置の応用分野の1つとして、たとえば液晶ディスプレーやプラズマディスプレーなどのフラットパネルディスプレーの基板の製造、およびプリント基板の製造がある。

パネルやプリント基板の製造用の露光装置としては、露光範囲を広げる目的で、前記ＤＭＤを有する露光ヘッドを、前記基板などの感光材料の送り方向に交差する方向に沿って複数配列したマルチヘッド露光装置がある。

前記マルチヘッド露光装置においては、各ヘッド間の相対位置は、つなぎ目が実用上問題にならない程度に高精度に調整されている。

前記マルチヘッド露光装置は、更に、露光すべき感光材料に対する露光位置ずれ（Ｘ，Ｙ方向）を補正するアライメント機構、及び、感光材料のうねりや厚さ（Ｚ方向）のバラツキに追従して被露光面にレーザ光の焦点を合わせるオートフォーカシング機構を備えている。
Larry J. Hornbeck, Digital Light Processing and MEMS: reflecting the digital display needs of the networked society, THE INTERNATIONAL SOCIETY FOR OPTICAL ENGINEERING, Proceedings of SPIE Volume: 2783, 8/1996, P.2-13 W.E.Nelson and Robit L Bhuva,. Digital micromirror device imaging bar for hard copy, THE INTERNATIONAL SOCIETY FOR OPTICAL ENGINEERING, Proceedings of SPIE Volume: 2413, 4/1995, P.58-65 特許第３３０５４４８号公報

しかしながら、近年、フラットパネルやプリント基板において高精細化が進んだので、オートフォーカシング機構においてフォーカシングを行なったときにビーム位置がＸ，Ｙ方向に微妙にずれることが問題視されるようになってきた。

とくに、マルチヘッド露光装置においては、一の露光ヘッドで形成される画像を他の露光ヘッドで形成される画像に繋げる繋ぎ部においてこのようなずれが生じると、画像間にズレが生じ、画質が劣化するという問題がある。

本発明は、上記事実を考慮し、オートフォーカシング機構においてフォーカシングを行なったときに生じるビーム位置のＸ，Ｙ方向のズレを自動的に補正でき、マルチヘッド露光装置であっても画像間にズレが生じることのない画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、複数の画素を選択的にｏｎ／ｏｆｆして光ビームを照射する１または２以上の露光ヘッドを被露光体の被露光面に対して相対的に走査して画像を形成する画像形成装置であって、前記露光ヘッドから照射される光ビームの焦点を前記被露光面に合わせるフォーカシングをおこなうフォーカシング手段と、各露光ヘッドにおいて光ビームの露光位置を移動させることにより、前記フォーカシングによって生じた前記被露光面における前記光ビームの照射位置のずれであるビーム位置ズレを補正するビーム位置ズレ補正手段とを備えてなることを特徴とする画像形成装置に関する。

前記画像形成装置においては、オートフォーカシング機構においてフォーカシングを行なったときに生じるビーム位置ズレは、前記ビーム位置ズレ補正手段によって自動的に補正される。

したがって、複数の露光ヘッドを有するマルチヘッド露光装置において隣接する画像を繋ぐ画像繋ぎを行なう場合において、画像間にズレや隙間が生じることが効果的に防止される。また、フォーカシング手段においてビーム位置の綿密な調整を行なわなくてもＸ軸方向およびＹ軸方向のビーム位置ズレが防止できるので、フォーカシング手段を構成する部品点数や調整工数を削減できる。

前記ビーム位置ズレ補正手段においてビーム位置ズレを補正する態様としては、前記露光ヘッドにおいて、前記ビーム位置ずれが最も小さくなるようにｏｎにすべき画素を選択したり、画素の点灯タイミングを制御したりする態様、および前記露光ヘッドにおいて光ビームを光学的に屈折させることにより、被露光面における前記光ビームの照射位置を移動させる態様などがある。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記フォーカシング手段におけるフォーカシング量とビーム位置ズレの大きさとの関係に関するビーム位置ズレ補正データを各露光ヘッド毎に求め、前記ビーム位置ズレ補正データに基き、露光ヘッドのビーム露光位置を移動させてビーム位置ズレを補正する露光装置に関する。

マルチヘッド露光装置においては、フォーカシングを行なったときのビーム位置ズレの大きさが露光ヘッド毎に異なる場合がある。

前記露光ヘッドにおいては、各露光ヘッド毎に求められた光ビームのフォーカス位置とビーム位置ズレの大きさとの関係に基き、露光ヘッドを制御しているから、ビーム位置ズレの大きさが露光ヘッド毎に異なる場合においても画像の繋ぎ部にズレや隙間が生じることがない。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、前記露光ヘッドから出射される光ビームの露光位置を検出するビーム位置検出手段を有し、前記ビーム位置ズレ補正手段が、前記露光ヘッドにおける特定の画素を点灯させて光ビームを出射させ、前記フォーカシング手段で前記光ビームの焦点を２点以上設定し、それぞれの焦点について焦点位置検出手段で焦点位置を検出するとともにビーム位置検出手段で露光位置を検出し、前記焦点位置検出手段で検出された前記ビームの焦点位置と前記ビーム位置検出手段で検出された露光位置とからビーム位置ズレ補正データを求め、前記ビーム位置ズレ補正データに基づいて露光ヘッドのビーム露光位置を移動させる画像形成装置に関する。

マルチヘッド露光装置においては、また、前記フォーカシング手段におけるフォーカシング量とビーム位置ズレの大きさとの関係が経時的に変化する場合がある。

前記画像形成装置においては、前述のように露光ヘッドにおいてある特定の画素をｏｎにしたときの光ビームの焦点位置と露光位置とを実際に焦点位置検出手段とビーム位置検出手段とによって測定した結果に基づいてビーム位置ズレ補正データを求めている。したがって、一定時間毎に前記測定を行ってビーム位置ズレ補正データを更新するビーム位置ズレ補正データ更新モードを用意することにより、光ビームの焦点位置とビーム位置ズレの大きさとの関係が経時的に変化する場合にも対応できる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の画像形成装置において、前記ビーム位置ズレ補正手段が、前記フォーカシング手段によって前記光ビームの焦点を露光ヘッドから最も遠い＋Ｍａｘ、中間位置、および露光ヘッドに最も近い−Ｍａｘに設定し、夫々の焦点について、焦点位置検出手段で焦点位置を検出するとともにビーム位置検出手段で光ビームの露光位置を検出してビーム位置ズレ補正データを求める画像形成装置に関する。

点灯する画素の位置や露光ヘッドそのものの光学的特性によっては、フォーカシング量とビーム位置ズレの大きさとが直線関係にない場合もあると考えられる。

前記画像形成装置においては、光ビームの焦点を３点設定し、前記３点の焦点について焦点位置と露光位置とを測定しているから、上のような場合においても信頼性の高いビーム位置ズレ補正データが得られる。なお、設定する焦点の数は４点以上であってもよい。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載の画像形成装置において、露光ヘッドから被露光面までの距離を測定する焦点距離測定手段を備えてなり、前記被露光面を露光する前に、前記焦点距離測定手段によって、前記被露光面の各点における露光ヘッドからの距離を示すフォーカスマップを前記被露光面の全面について作製し、各露光ヘッドにおいては、前記フォーカスマップに従ってフォーカシングを行なう画像形成装置に関する。

前記画像形成装置によれば、被露光面の全ての点において焦点の合った鮮明な画像が自動的に形成できるから、高い解像度が得られる。

前記画像形成装置においては、前記ビーム位置ズレ補正手段は、前記ビーム位置ズレ補正データと前記フォーカスマップとに基いてビーム位置ズレを補正する画像形成装置に関する。

これにより、被露光面の全ての点において焦点が合っているだけでなく、フォーカシングに伴うビーム位置ズレに起因する歪みや画像間の隙間、重なりのない良質な画像が得られる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか１項に記載の画像形成装置において、前記ビーム位置ズレ補正手段は、露光ヘッドにおいて点灯する画素をずらすことによって主走査方向に沿ったＸ軸方向および副走査方向に沿ったＹ軸方向のビーム位置ずれを補正する画像形成装置に関する。

前記画像形成装置においては、露光ヘッドにおいて点灯すべき画素を変更することによってＸ軸方向およびＹ軸方向のビーム位置ズレを補正しているから、ソフトウェアのみでビーム位置ズレを補正できる。したがって、ビーム位置ズレを補正するための付加的な機構が不要である。

ここで、主走査方向は露光ヘッドの並びの方向であり、副走査方向は露光ヘッドの被露光面に対する走査方向に沿った方向であるから、Ｘ軸方向は露光ヘッドの被露光面に対する走査方向に対して直角な方向であり、Ｙ軸方向は、露光ヘッドの被露光面に対する走査方向に平行な方向とも換言できる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜５の何れか１項に記載の画像形成装置において、前記ビーム位置ズレ補正手段が、露光ヘッドにおいて点灯する画素をずらすことによってＸ軸方向のビーム位置ズレを補正し、露光ヘッドにおいて画素を点灯する点灯タイミングをずらすことによってＹ軸方向のビーム位置ズレを補正する画像形成装置に関する。

請求項７の画像形成装置においては、請求項６に記載の画像形成装置と同様に、ソフトウェアのみでビーム位置ズレを補正できるから、ビーム位置ズレを補正するための付加的な機構が不要である。

さらに、Ｘ軸方向についてのみ、露光ヘッドにおいて点灯すべき画素の位置設定を変更し、Ｙ軸方向については、画素の点灯タイミングを変更しているから、ビーム位置ズレを補正するためのソフトウェアの構成を、請求項６に記載の画像形成装置に比較して更に簡略にできる。

請求項８に記載の発明は、請求項３〜７の何れか１項に記載の画像形成装置において、前記ビーム位置検出手段が、Ｙ軸方向に沿って基準面上を移動可能に形成され、前記露光ヘッドの画素配列に対して相対的に斜めであって互いに交差するように配設された少なくとも１対のスリット部と、前記スリット部を通過する光ビームの光量を測定する光量測定手段とを有し、前記露光ヘッドの特定の画素をｏｎして前記ビーム位置検出手段をＹ軸方向に沿って移動させ、前記スリット部の一方および他方を透過する光ビームの光量がピークに達したときの前記ビーム位置検出手段の位置と前記スリット部の位置と前記スリット部が互いに成す角度とに基いて前記がその位置を特定する画像形成装置に関する。

前記画像形成装置においては、前記光量測定手段は、前記スリット部を透過する露光ビームの光量を測定できればよいから、通常の受光素子で充分である。したがって、前記露光ビームの位置を検出するのに、２次元ＰＳＤや４分割ディテクタなどの高価な位置検出素子を使用する必要がないから、ビーム位置検出手段を安価に構成できる。

また、従来の技術の欄で述べたマルチヘッド露光装置は、通常、露光しようとする基板を載置して一定方向に送る露光ステージを有し、前記露光ステージは、リニアエンコーダなどによって高精度に送り方向、即ちＹ軸方向の位置が検出される。

したがって、前記露光ステージの非露光面に前記ビーム位置検出手段を固定し、前記露光ステージを前記送り方向に送りつつ、前記リニアエンコーダで位置検出すれば、前記ビーム位置検出手段の位置も高精度で検出できるから、前記光ビームの露光位置も高精度で求められる。

このように前記画像形成装置は、従来のマルチヘッド露光装置を殆どそのまま利用して光ビームの露光位置の検出を高精度で行うことができるという特長を有する。

前記スリット部としては、スリットのほか、回折格子も使用できる。

前記画像形成装置においては、前記ビーム位置検出手段には、前記スリット部をＸ軸方向に向かって開くＶ字型、Ｘ字型、またはＴ字型に配設できる。

請求項９に記載の発明は、請求項３〜７の何れか１項に記載の画像形成装置において、前記ビーム位置検出手段が、基準面上をＹ軸方向およびＸ軸方向に沿って移動可能に形成され、Ｙ軸方向に長い第１スリット部と、Ｘ軸方向に長い第２スリット部と、前記第１および第２のスリット部を透過する前記露光ビームの光量を測定する光量測定手段とを有する画像形成装置に関する。

前記画像形成装置によれば、前記特定の画素から出射された光ビームの露光位置のＸ座標とＹ座標とを直接に特定できる。

前記画素位置特定方法で使用できるビーム位置検出手段としては、たとえばマルチ露光ヘッドの露光ステージにおける被露光面に、Ｘ軸方向に高精度で移動可能な基台を有し、リニアエンコーダ等により基台の位置が検出可能であるとともに、前記第１スリット部と第２スリット部とが前記基台上に設けられたビーム検出装置などが挙げられる。

請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９の何れか１項に記載の画像形成装置において、前記フォーカシング手段が、前記露光ヘッドを前記被露光面に対して相対的に走査しつつ、前記露光ヘッドと前記被露光面との距離を測定する距離測定手段と、前記距離測定手段からの距離測定情報に基いて露光ヘッドからの光ビームの焦点の位置を変化させる焦点位置変更手段とを備えてなる画像形成装置に関する。

前記画像形成装置においては、前記距離測定手段の測定結果に基づいて焦点位置変更手段を駆動するから、被露光面が凹凸を有する場合においても高精度でフォーカシングを行なうことができる。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の画像形成装置において、前記焦点位置変更手段が、各露光ヘッドの出射側に配設されてなるとともに、光透過性材料によって楔状に形成され、前記光ビームの光軸に沿って互いに反転した向きに隣接配置された複数の楔状光学部材と、前記複数の楔状光学部材における一の楔状光学部材を他の楔状光学部材と相対する面に沿って移動可能に支持する光学部材支持手段と、前記一の楔状光学手段を前記相対する面に沿って前記他の楔状光学部材に対して移動させる光学部材走査手段とを備えてなる画像形成装置に関する。

前記画像形成装置では、前記焦点位置変更手段の備える複数のクサビ状光学部材は互いに反転した向きで光ビームの光軸に沿って隣接配置されている。したがって、前記光学部材走査手段によって一の楔状光学部材が他の楔状光学部材と相対する面に沿って他の楔状光学部材に対して相対移動することにより、光ビームが１つのクサビ状光学部材へ入射する入射面と、入射後に複数のクサビ状光学部材を透過して他の１つのクサビ状光学部材から出射する光出射面との光ビームの光軸方向における相対距離が変化し、換言すれば、光ビームが複数のクサビ状光学部材を透過する透過距離が変化する。これにより、光ビームの焦点距離が変更される。

前記焦点距離変更手段は、従来のように感光材料を焦点深度方向に移動させるような機構的手段を用いる場合と比較して、構成が簡素になるとともに、コンパクトに構成でき、夫々の露光ヘッドの出射側に組み込むのも容易である。

請求項１２に記載の発明は、複数の画素を選択的にｏｎ／ｏｆｆして光ビームを照射する１または２以上の露光ヘッドを被露光体の被露光面に対して一定方向に走査して画像を形成する画像形成方法であって、前記露光ヘッドから照射される光ビームの焦点を前記被露光面に合わせるフォーカシングを行なうフォーカシング工程と、各露光ヘッドにおける光ビームの露光位置を移動させて前記フォーカシングによって生じた前記光ビームの露光位置のずれであるビーム位置ズレを補正するビーム位置ズレ補正工程とを有してなることを特徴とする画像形成方法に関する。

請求項１のところで述べたように、前記画像形成方法においては、オートフォーカシング機構においてフォーカシングを行なったときに生じるビーム位置ズレは、前記ビーム位置ズレ補正手段によって自動的に補正される。

したがって、複数の露光ヘッドを有するマルチヘッド露光装置において隣接する画像を繋ぐ画像繋ぎを行なう場合において、画像間にズレや隙間が生じることが効果的に防止される。また、フォーカシング手段においてビーム位置の綿密な調整を行なわなくてもＸ軸方向およびＹ軸方向のビーム位置ズレが防止できるので、フォーカシング手段を構成する部品点数や調整工数を削減できる。

以上説明したように、本発明によれば、オートフォーカシング機構においてフォーカシングを行なったときに生じるビーム位置のＸ，Ｙ方向のズレを自動的に補正でき、マルチヘッド露光装置であっても画像間にズレが生じることのない画像形成装置および画像形成方法が提供される。

１．実施形態１
本発明の画像形成装置の一例である露光装置について以下に説明する。

１−１ 露光装置の構成
実施形態１に係る露光装置１００は、いわゆるフラッドベッドタイプであり、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露光ステージ１５２を備えている。

露光装置１００は、４本の脚部１５４に支持された厚い板状の設置台１５６と、設置台１５６の上面に、図１において矢印で示すステージ移動方向に沿って設けられた２本のガイド１５８と、ガイド１５８によって往復移動可能に支持された露光ステージ１５２とを備えている。露光ステージ１５２は、感光材料１５０などの被露光物が載置される台であって、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、駆動装置（図示せず。）により、ガイド１５８に沿って移動するとともに、高さも調節できるように形成されている。

なお、感光材料１５０としては、プリント配線基板や液晶表示装置等のパターンを形成（画像露光）する材料としての基板やガラスプレート等の表面に、感光性エポキシ樹脂等のフォトレジストを塗布したもの、およびフォトレジスト樹脂のドライフィルムをラミネートしたものなどが挙げられる。

設置台１５６の中央部には、露光ステージ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の各端部は、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３個）の検出ユニット１６４が設けられている。スキャナ１６２及び検出ユニット１６４はゲート１６０に各々取り付けられて、露光ステージ１５２の移動経路の上方に固定配置されている。スキャナ１６２及び検出ユニット１６４は、これらを制御するコントローラ１９０に接続され、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。また、コントローラ１９０は、後述するフォーカシングによってビーム位置ズレが生じたときに、これを補正するように各露光ヘッド１６６を補正するから、本発明におけるビーム位置ズレ補正手段にも相当する。

夫々の検出ユニット１６４においては、ステージ移動方向に対して上流側に配設されたＣＣＤカメラ１８２と下流側に配設された変位センサ１８４とが一体化されて箱型に形成されている。ＣＣＤカメラ１８２のレンズ部１８６と変位センサ１８４のセンサ部１８８とは、何れも露光ステージ１５２に向かって下方を向いている。

露光ステージ１５２における搬送方向（走査方向）に沿って上流側（以下、単に「上流側」ということがある。）の端縁部には、Ｘ軸方向に向かって開く「く」の字型に形成されたＶスリット１２０が複数形成されている。なお、Ｘ軸方向は主走査方向であり、Ｙ軸方向は副走査方向でもある。

Ｖスリット１２０は、上流側に位置するＶスリット１２０ａと下流側に位置するＶスリット１２０ｂとからなっている。Ｖスリット１２０ａとＶスリット１２０ｂとは互いに直交するとともに、Ｙ軸に対してＶスリット１２０ａは１３５度、Ｖスリット１２０ｂは４５度の角度を有している。

Ｖスリット１２０の下方には、露光ヘッド１６６からの光を検出するディテクタ１２２が形成されている。なお、図１においてはディテクタ１２２は省略されている。

Ｖスリット１２０とディテクタ１２２とは、本発明におけるビーム位置検出手段に相当し、露光ステージ１５２とともにＹ軸方向および上下方向に移動する。

なお、Ｖスリット１２０ａおよびＶスリット１２０ｂは、実施形態１においては、走査方向に対して４５度の角度を成すように形成されているが、Ｖスリット１２０ａおよびＶスリット１２０ｂは、露光ヘッド１６６の画素配列に対して傾斜していると同時に、走査方向、即ちステージ移動方向に対して傾斜していれば、走査方向に対する角度は前記角度には限定されない。また、Ｖスリット１２０に代えて回折格子を使用してもよい。

スキャナ１６２は、図２及び図３の（Ｂ）に示すように、ｍ行ｎ列（例えば、２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を備えている。

露光ヘッド１６６で露光される領域である画像領域１６８は、図２に示すように、短辺が走査方向に沿った矩形状であり、走査方向に対し、所定の傾斜角θで傾斜している。そして、露光ステージ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、図１および図２に示すように、走査方向は、ステージ移動方向とは向きが反対である。

また、図３において（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、配列方向に所定間隔（画像領域の長辺の自然数倍、本実施の形態では１倍）ずらして配置されている。このため、たとえば、１行目の最も左側に位置する画像領域１６８Ａと、画像領域１６８Ａの右隣に位置する画像領域１６８Ｃとの間の露光できない部分は、２行目の最も左側に位置する画像領域１６８Ｂにより露光される。同様に、画像領域１６８Ｂと、画像領域１６８Ｂの右隣に位置する画像領域１６８Ｄとの間の露光できない部分は、画像領域１６８Ｃにより露光される。

露光ヘッド１６６Ａ〜１６６Ｊの各々は、図４、および図５の（Ａ）、（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。ＤＭＤ５０はコントローラ１９０に接続されている。コントローラ１９０は、データ処理部とミラー駆動制御部とを備え、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。

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。なお、反射面の角度の制御に付いては後述する。

ＤＭＤ５０の光入射側には、光ファイバの出射端部（発光点）が画像領域Ｐ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に向けて反射する反射鏡６９がこの順に配置されている。

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。

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およびレンズ系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。

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、均一化され、ＤＭＤ５０に入射された後、各画素がこれらのレンズ系５４およびレンズ系５８によって約５倍に拡大され、集光されるように設定されている。

レンズ系５８の出射側には、更に、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光の焦点を被露光面５６に合わせるフォーカシング機構５９が設けられている。フォーカシング機構５９は、本発明におけるフォーカシング手段に相当する。

以下、ＤＭＤ５０およびフォーカシング機構５９について説明する。

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（画素）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。各画素には、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。

ＤＭＤ５０のＳＲＡＭセル６０に、マイクロミラー６０の傾斜状態（変調状態）を示すデジタル信号が書き込まれ、さらにＳＲＡＭセル６０からマイクロミラー６２にデジタル信号が出力されると、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において（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、（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の各画素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。

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に接続されたコントローラ１９０によって行われる。なお、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。

フォーカシング機構５９は、図５に示すように、透明ガラス材料によって楔状（台形柱状）に形成された一対のガラス部材であるペア楔ガラス２１０、２１２を備えている。本実施形態では、ペア楔ガラス２１０、２１２は、屈折率：ｎがｎ＝１．５３に設定され、しかも互いに反転した向きでレーザ光の光軸に沿って隣接配置されている。

前記１対のペア楔ガラス２１０、２１２のうち、ペア楔ガラス２１０は、レーザ光の入射側（ＤＭＤ５０側）に配設されている。そして、ペア楔ガラス２１０において両側面に対して直角に形成された側の面が、レーザ光が入射する側の面、即ち入射面２１０Ａになり、しかも入射面２１０Ａがレーザ光の入射方向に対して直角になるように配設されている。したがって入射面２１０Ａに相対する側の面がレーザ光が出射する光出射面２１０Ｂになる。光出射面２１０Ｂは、ペア楔ガラス２１０の側面に対して傾斜している。

一方、ペア楔ガラス２１２は、ペア楔ガラス２１０に隣接し、しかもレーザ光の出射側（被露光面５６側）に配設されている。そして、ペア楔ガラス２１２において両側面に対して傾斜した側の面が入射面２１２Ａになり、両側面に対して直角な面が光出射面２１２Ｂになるように配設されている。なお、ペア楔ガラス２１２は、光出射面２１２Ｂがレーザ光の光軸に対して略直交し、光入射面２１２Ａが傾斜する向きに配置されている。

そしてこの一対のペア楔ガラス２１０、２１２は、図５において（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ペア楔ガラス２１０の光出射面２１０Ｂとペア楔ガラス２１２の光入射面２１２Ａとが僅かな隙間をあけて相対する非接触の状態で、ペア楔ガラス２１０の光入射面２１０Ａとペア楔ガラス２１２の光出射面２１２Ｂとが平行にされる共に上記のようにレーザ光の光軸に対して略直交している。また本実施形態では、ペア楔ガラス２１０の光出射面２１０Ｂとペア楔ガラス２１２の光入射面２１２Ａの間隔が０．１ｍｍに設定されている。

フォーカシング機構５９の外観を図８に示す。

図８に示すように、フォーカシング機構５９は、一対のペア楔ガラス２１０、２１２の各々を個別に保持するベースホルダ２１４及びスライドホルダ２１６を備えている。上述したレーザ光の出射側に配置されたペア楔ガラス２１２は、ベースホルダ２１４に保持され、レーザ光の入射側に配置されたペア楔ガラス２１０は、スライドホルダ２１６に保持されている。

ベースホルダ２１４は、ペア楔ガラス２１２と略相似形の楔状に形成され、上面（傾斜面）２１４Ａ及び下面２１４Ｂに矩形状の開口部２１８、２２０が形成されている。そして、ペア楔ガラス２１２を収容するための空洞部（収容部）２２２が内部に設けられている。

空洞部２２２は、上面２１４Ａ側の開口部２１８の大きさで略垂直下方へ所定の深さ寸法だけ掘り込まれた凹状とされており、ペア楔ガラス２１２を収容したときに空洞部２２２を構成する底面及び内周面がペア楔ガラス２１２の下面（光出射面２１２Ｂ）及び外周面に略隙間なく接触する大きさに形成されている。

下面２１４Ｂ側の開口部２２０は、上面２１４Ａ側の開口部２１８及び空洞部２２２の開口形状よりも少し小さくされて下面２１４Ｂの略中央に配置されている。また、この下面２１４Ｂの一側端部（図８では左側端部）には、ベースホルダ２１４を含むフォーカシング機構５９全体をスキャナ１６２のフレーム（図示省略）にネジ止め固定するための固定部２２４が突設されている。

一方、スライドホルダ２１６は、ペア楔ガラス２１０と略相似形のクサビ状で、上面２１６Ａ及び下面（傾斜面）２１６Ｂに矩形状の開口部２２６、２２８が形成され、内部にペア楔ガラス２１０を収容するための空洞部（収容部）２３０が設けられた略枠状に形成されている。

空洞部２３０は、上面２１４Ａ側の開口部２２６の大きさで略垂直下方へ掘り込まれ下面側の開口部２２８へ貫通された貫通孔状であり、ペア楔ガラス２１０を収容した際に、空洞部２３０を構成する内周面がペア楔ガラス２１２の外周面に略隙間なく接触する大きさに形成されている。

このスライドホルダ２１６は、図８に示すように、下面２１６Ｂがベースホルダ２１４の上面２１４Ａに向かい合わせられると共に、下面２１６Ｂの傾斜方向がベースホルダ２１４の上面２１４Ａとは反対向きにされてベースホルダ２１４上に配置され、ベースホルダ２１４との間（ベースホルダ２１４の上面２１４Ａ及びスライドホルダ２１６の下面２１６Ｂにおける各前後端部）に設けられた一対のガイドレール２３２（図８では後側のガイドレールの図示を省略している）によってベースホルダ２１４に組み付けられ、ユニット化されている。

また、ユニット化された状態では、スライドホルダ２１６の図８における左右方向の長さ寸法はベースホルダ２１４よりも少し短くされており、スライドホルダ２１６の図８における前後方向の長さ寸法はベースホルダ２１４とほぼ同じくされ、それぞれの前端面同士及び後端面同士が略同一面となるよう位置合わせされている。

そして、この一対のガイドレール２３２により、ベースホルダ２１４の上面２１４Ａとスライドホルダ２１６の下面２１６Ｂとは所定の間隔を置いて略平行に配置され、スライドホルダ２１６はベースホルダ２１４に対し、下面２１６Ｂ及び上面２１４Ａの傾斜方向に沿って略左右方向（図８の矢印Ｓ方向）に相対移動可能とされている。さらに、このスライドホルダ２１６の移動における所定の位置（ペア楔ガラス２１０、２１２の組み付け位置）では、図８の平面視方向（矢印Ｌ方向）において、スライドホルダ２１６の空洞部２３０がベースホルダ２１４の空洞部２２２にほぼ重なるようになる。

スライドホルダ２１６の上面２１４Ａ側の開口部２２６には、矩形枠板状のペア楔ガラス押さえ板２３４が嵌め込まれて取り付けられるようになっている。このペア楔ガラス押さえ板２３４の外形は、開口部２２６にほぼ隙間なく嵌合する大きさとされている。また、ペア楔ガラス押さえ板２３４の略中央に形成された矩形状の開口部２３６は、その大きさがベースホルダ２１４の下面２１４Ｂ側の開口部２２０とほぼ同じ大きさとされ、スライドホルダ２１６を上記の所定の位置に移動させた際に、図８の平面視方向において、開口部２２０にほぼ重なる位置に配置されている。

このユニット化されたベースホルダ２１４及びスライドホルダ２１６へのペア楔ガラス２１０、２１２及びペア楔ガラス押さえ板２３４の組み付けは、スライドホルダ２１６を上記の所定の位置に移動させ、スライドホルダ２１６の空洞部２３０をベースホルダ２１４の空洞部２２２に位置合わせして、各空洞部２２２、２３０にペア楔ガラス２１２、ペア楔ガラス２１０、ペア楔ガラス押さえ板２３４の順に組み付けることにより行う。

最初に組み付けるペア楔ガラス２１２は、スライドホルダ２１６を所定の位置に配置した後、傾斜している光入射面２１２Ａを上側とし所定の向きにしてスライドホルダ２１６の開口部２２６及び空洞部２３０を通し、ベースホルダ２１４の空洞部２２２に嵌め込む。ここで、ペア楔ガラス２１２は、下側に向けられた光出射面２１２Ｂが空洞部２２２を構成する底面に面接すると共に、外周面が空洞部２２２を構成する内周面に面接して、ベースホルダ２１４の空洞部２２２にガタなく収容される。

続いてペア楔ガラス２１０は、傾斜している光出射面２１０Ｂを下側にして開口部２２６からスライドホルダ２１６の空洞部２３０に嵌め込む。ここで、ペア楔ガラス２１０は、下側に向けられた光出射面２１０Ｂがペア楔ガラス２１２の光入射面２１２Ａに僅かな隙間（０．１ｍｍ）をあけて相対すると共に、外周面が空洞部２３０を構成する内周面に面接して、スライドホルダ２１６の空洞部２３０にガタなく収容される。

最後に、スライドホルダ２１６の開口部２２６に、ペア楔ガラス押さえ板２３４を所定の向きにして嵌め込み、ペア楔ガラス押さえ板２３４の下面をペア楔ガラス２１０の光入射面２１０Ａに面接させた状態で、固定部材（図示せず。）によりスライドホルダ２１６にネジ止め固定する。

以上の組み付けにより、一対のペア楔ガラス２１０、２１２は、図８及び図５（Ａ）に示すような隣接状態で、各々が個別にスライドホルダ２１６、ベースホルダ２１４に保持される。またペア楔ガラス２１０は、スライドホルダ２１６の移動に伴い、ペア楔ガラス２１２の光入射面２１２Ａと相対する光出射面２１０Ｂの面方向に沿って矢印Ｓ方向へ移動する。また、ＤＭＤ５０側からペア楔ガラス２１０、２１２へ向けて出射されたレーザ光は、ペア楔ガラス押さえ板２３４の開口部２３６を通ってペア楔ガラス２１０の光入射面２１０Ａへ入射し、ペア楔ガラス２１０、２１２を透過すると、ペア楔ガラス２１２の光出射面２１２Ｂからベースホルダ２１４の下面２１４Ｂ側の開口部２２０を通って出射される。

なお、このベースホルダ２１４、スライドホルダ２１６によるペア楔ガラス２１０、２１２の保持では、加工精度のバラツキや温度変化等により、空洞部２２２、２３０の内周面とペア楔ガラス２１０、２１２の外周面との隙間（密着性）が許容範囲を超えてしまい、ペア楔ガラス２１０、２１２にガタが生じる可能性もある。その場合には、例えば、空洞部２２２、２３０を構成する内周面の必要部位に板バネや圧縮コイルバネ等の弾性部材を備えるガタ取り機構を設け、この弾性部材の弾性力によりペア楔ガラス２１０、２１２を付勢してガタ取りすればよい。また、代りにベースホルダ２１４およびスライドホルダ２１６の外周面から空洞部２２２、２３０を構成する内周面へ貫通するネジ孔及びこのネジ孔に螺合する押しネジを備えるガタ取り機構を必要部位に設け、この押しネジによりペア楔ガラス２１０、２１２を押圧してガタ取りするようにしてもよい。

図８に示すように、ベースホルダ２１４の右側面２１４Ｃにおける略中央位置には、アクチュエータ取付板２３８がネジ止め固定されている。ベースホルダ２１４の右側面２１４Ｃは、上面２１４Ａと略直角にされており、この右側面２１４Ｃに取り付けられているアクチュエータ取付板２３８は、ベースホルダ２１４の上面２１４Ａと略直角の向きで取付部（下部）から上方へ延出され、その上部側の外側面に、スライドホルダ２１６に移動動力を与える駆動源としてのアクチュエータ２４０が取り付けられている。

アクチュエータ２４０は、駆動軸２４２の延出方向及び移動方向（矢印Ｄ方向）がスライドホルダ２１６の移動方向（矢印Ｓ方向）に合わせられてアクチュエータ取付板２３８に取り付けられており、駆動軸２４２の先端部２４２Ａがスライドホルダ２１６の右側面２１６Ｃに連結されている。また、アクチュエータ２４０はコントローラ１９０のフォーカシング機構制御部に接続され、このフォーカシング機構制御部により制御されて作動するようになっている。

スライドホルダ２１６の上面２１６Ａの右前角部には、切り欠き部２４４が形成されている。この切り欠き部２４４の底面とベースホルダ２１４の上面２１４Ａの右前角部とには、一対の支柱２４６、２４８が立設されており、一対の支柱２４６、２４８には、アクチュエータ２４０の駆動軸２４２の駆動力よりもバネ力が小さく設定された引張コイルバネ２５０が架設されている。この引張コイルバネ２５０のバネ力によって、ガイドレール２３２及びアクチュエータ２４０を介して連結されているスライドホルダ２１６とベースホルダ２１４との間には予圧が掛けられている。

ここで、コントローラ１９０のフォーカシング機構制御部からの信号によってアクチュエータ２４０が作動し、駆動軸２４２を矢印Ｄ方向に駆動させると、スライドホルダ２１６及びペア楔ガラス２１０は一対のガイドレール２３２にガイドされて矢印Ｓ方向へ移動する。また、スライドホルダ２１６及びペア楔ガラス２１０は、アクチュエータ２４０の駆動軸２４２やガイドレール２３２に若干の遊び（ガタ分）がある場合でも、引張コイルバネ２５０によって加えられている予圧により、静止状態ではガタつきなく保持され、また移動では円滑に動作するようになる。

ベースホルダ２１４の下面２１４Ｂにおける右前角部には、矩形状のセンサ取付板２５２がネジ止め固定されている。センサ取付板２５２は、ベースホルダ２１４の下面２１４Ｂへの取付部（左側部）から右方へ延出されて突出している右側部が、ベースホルダ２１４の上面２１４Ａと略平行になるよう取付部に対して屈曲されており、その右側部の上面に、ペア楔ガラス２１０を保持したスライドホルダ２１６の基準位置（ホームポジション）を検出するための基準位置センサユニット２５４が取り付けられている。

基準位置センサユニット２５４は、直方体形状とされたユニット本体の上部に光センサ２５８が搭載され、ユニット本体の内部に光センサ２５８から出力される電気信号（検出信号）を増幅する回路基板（図示省略）が設けられている。光センサ２５８は、スリット部２５６の内壁面に投受光素子（図示省略）が設けられ、このスリット部２５６がスライドホルダ２１６の移動方向（矢印Ｓ方向）と略平行になる向きに配置されている。また、基準位置センサユニット２５４はコントローラ１９０のフォーカシング機構制御部に接続され、このフォーカシング機構制御部により制御されて作動するようになっている。

スライドホルダ２１６の右側面２１６Ｃにおける前端部には、基準位置センサユニット２５４に対応する基準位置検出板２６０がネジ止め固定されている。基準位置検出板２６０は、Ｌ字形であり、スライドホルダ２１６の右側面２１６Ｃへの取付部（左側部）から略直角に屈曲されて右方へ所定長さ寸法だけ延出された右側部が検出部（光センサ遮光部）である。基準位置検出板２６０はは、スライドホルダ２１６の移動に伴い、検出部が光センサ２５８のスリット部２５６内を通過したり、スリット部２５６内から離脱したりするのが可能な位置に配置されている。

スライドホルダ２１６の移動に伴い、基準位置検出板２６０の検出部先端が光センサ２５８のスリット部２５６内を通過（スリット部２５６内に配置される）したり、スリット部２５６内から離脱したりすると、光センサ２５８は投受光素子により遮光／非遮光の状態を検出して各状態に応じたＨｉｇｈ／Ｌｏｗの検出信号を出力する。そして、基準位置センサユニット２５４は、この検出信号を回路基板により増幅してコントローラ１９０のフォーカシング機構制御部に出力する。

また、コントローラ１９０のフォーカシング機構制御部は、アクチュエータ２４０を駆動制御してスライドホルダ２１６を移動させた際に、基準位置センサユニット２５４から入力された検出信号の出力レベルのＨｉｇｈ／Ｌｏｗが切り替わる位置を、スライドホルダ２１６及びペア楔ガラス２１０の基準位置と認識し、この基準位置の情報をメモリに記憶する。そして、アクチュエータ２４０の駆動制御では、この基準位置の情報に基づいてアクチュエータ２４０を駆動制御する制御信号を生成し、また必要に応じて基準位置の情報に補正を加えて制御信号を生成し、アクチュエータ２４０へ出力する。

１−２ 露光装置の作用
フォーカシング機構５９においてレーザ光の焦点距離が調整される原理について以下に説明する。

フォーカシング機構５９においては、コントローラ１９０のフォーカシング機構制御部からの信号によってアクチュエータ２４０が駆動制御されると、スライドホルダ２１６に保持されたペア楔ガラス２１０は、図９に示すように、図中の二点鎖線で示した基準位置から、図９（Ａ）に示す矢印ＳＡ方向、又は、図９（Ｂ）に示す矢印ＳＢ方向へ移動する。

ここで、ペア楔ガラス２１０が基準位置にある場合のペア楔ガラス２１０の光入射面２１０Ａとペア楔ガラス２１２の光出射面２１２Ｂとの距離、すなわち互いの間に設けられた僅かな隙間を含むペア楔ガラス２１０、２１２のトータルの厚さ寸法をｔとすると、厚さ寸法：ｔは、ペア楔ガラス２１０が基準位置から矢印ＳＡ方向へ所定距離だけ移動した場合にはΔｔだけ減少し（−Δｔ）、ペア楔ガラス２１０が基準位置から矢印ＳＢ方向へ所定距離だけ移動した場合にはΔｔだけ増加する（＋Δｔ）。

このように、ペア楔ガラス２１０、２１２の厚さ寸法：ｔが変化すると（±Δｔ）、レーザ光がペア楔ガラス２１０、２１２を透過する透過距離が変化して、レーザ光の焦点距離：ＦＤが変化する（±ΔＦＤ）。なお、図９に示したＰＳは結像面を表している。

また、ペア楔ガラス２１０、２１２の屈折率：ｎ（本実施形態ではｎ＝１．５３）とすると、このペア楔ガラス２１０、２１２の厚さ寸法：ｔの変化量に応じたレーザ光の焦点距離：ＦＤの変化量は、下式によって求められる。

＋ΔＦＤ＝＋Δｔ−（＋Δｔ）／ｎ
−ΔＦＤ＝−Δｔ−（−Δｔ）／ｎ
ペア楔ガラス２１０の光入射面２１０Ａとペア楔ガラス２１２の光出射面２１２Ｂとがレーザ光の光路に対して完全に直角であり、ペア楔ガラス２１０の光出射面２１０Ｂとペア楔ガラス２１２の光入射面２１２Ａとが完全な並行関係を保持するようにペア楔ガラス２１０がペア楔ガラス２１２に対して移動するようにフォーカシング機構５９が構成されていれば、ペア楔ガラス２１０がペア楔ガラス２１２に対してどのような位置にあっても、図９において（Ａ）および（Ｂ）に示すように、レンズ系５８から出射したレーザ光は、ペア楔ガラス２１０とペア楔ガラス２１２との境界で屈折することなく、ペア楔ガラス２１０および２１２を真直ぐに通過するから、前記レーザ光による被露光面５６上の露光位置がずれることはない。

しかし、現実には、フォーカシング機構５９の構造上の誤差を皆無にすることは殆ど不可能である。

フォーカシング機構５９の構造上の誤差としては、たとえば、ペア楔ガラス２１０がペア楔ガラ２１２に対して完全には平行に移動しないという誤差がなどある。

ペア楔ガラス２１０がペア楔ガラ２１２に対して完全には平行に移動しない例としては、たとえば、図１０において（Ａ）に示すように、右方に移動するときにペア楔ガラス２１２に近接するように移動するものや、同図において（Ｂ）に示すようにペア楔ガラス２１２から遠ざかるように移動したりするものがある。

ペア楔ガラス２１０が右方に向かって移動するときにペア楔ガラス２１２に近接すると、図１０の（Ａ）において二点鎖線でに示すように、レーザ光の光路は左側に移動するから、被露光面５６における露光位置も左側にずれる。

一方、ペア楔ガラス２１０が右方に向かって移動するときにペア楔ガラス２１２から遠ざかると、図１０の（Ｂ）において二点鎖線でに示すように、レーザ光の光路は右側に移動するから、被露光面５６における露光位置も右側にずれる。

フォーカシング機構５９の構造上の誤差としては、また、図１１に示すようにベースホルダ２１４およびスライドホルダ２１６の組み立てに誤差があり、レーザ光のペア楔ガラス２１０の光入射面２１０Ａへの入射角が完全には直角ではないものがある。

このような場合には、図１１において二点鎖線で示すようにペア楔ガラス２１０が右側に移動すると、レーザ光の光路は同じく二点鎖線で示すように左方向に移動し、したがって、被露光面５６における露光位置も左側にずれる。

そこで、コントローラ１９０において本発明のビーム位置ズレ補正手段に相当するビーム位置ズレ補正部においては、以下の手順にしたがってフォーカシング機構５９におけるフォーカシング量すなわちレーザ光の焦点の移動量と前記露光位置のズレ即ちビーム位置ズレの大きさとの関係を示すビーム位置ズレ補正データを求め、このビーム位置ズレ補正データに基いてフォーカシング機構５９におけるフォーカシングの際に生じるビーム位置ズレを自動的に補正する。

ビーム位置ズレ補正データを求めるには、先ず、レーザ真直度計により、露光ステージ昇降時の真直度を予め測定し、コントローラ１９０のビーム位置ズレ補正部に記憶させる。

次いで、図１２に示すように、露光ヘッド１６６のフォーカシング機構５９においてペア楔ガラス２１０をＡの位置に移動させ、レーザ光の焦点位置を露光ヘッドから最も遠い＋Ｍａｘの位置に合わせる。そして、露光ステージ１５２を昇降させて露光ステージ１５２の高さを焦点位置＋Ｍａｘに合わせる。

露光ステージ１５２の高さを焦点位置＋Ｍａｘに合わせたら、露光ヘッド１６６のある特定の画素を点灯し、露光ステージ１５２をＹ軸方向に移動させてＶスリット１２０をＹ軸方向にスキャニングして前記画素からのレーザ光の照射点Ｐ_Aの座標（Ｘ_A，Ｙ_A）を求める。

次に、ペア楔ガラス２１０をＢの位置に移動させ、レーザ光の焦点位置を焦点位置の中心、即ち０の位置に合わせる。

露光ステージ１５２の高さを焦点位置＋０に合わせたら、露光ヘッド１６６において同じ画素を点灯し、Ｖスリット１２０をＹ軸方向にスキャニングして前記画素からのレーザ光の照射点Ｐ_Bの座標（Ｘ_B，Ｙ_B）を求める。

最後に、ペア楔ガラス２１０をＣの位置に移動させ、レーザ光の焦点位置を露光ヘッドに最も近い−Ｍａｘの位置に合わせる。そして、露光ステージ１５２を昇降させて露光ステージ１５２の高さを焦点位置−Ｍａｘに合わせる。

露光ステージ１５２の高さを焦点位置＋０に合わせたら、露光ヘッド１６６において同じ画素を点灯し、Ｖスリット１２０をＹ軸方向にスキャニングして前記画素からのレーザ光の照射点Ｐ_Cの座標（Ｘ_C，Ｙ_C）を求める。

夫々の焦点位置＋Ｍａｘ、０、−Ｍａｘと、対応する照射点Ｐ_A、Ｐ_B、Ｐ_Cの座標（Ｘ_A，Ｙ_A）、（Ｘ_B，Ｙ_B）、（Ｘ_C，Ｙ_C）とが求められたら、照射点Ｐ_A、Ｐ_B、Ｐ_Cの座標を、露光ステージ真直度のデータに基づいて補正し、ビーム位置ズレ補正データを求める。

このようにして求められたビーム位置ズレ補正データの一例を図１３に示す。

上記の手順に従い、露光ヘッド１６６Ａ〜１６６Ｊの夫々についてビーム位置ズレ補正データを求め、コントローラ１９０のビーム位置ズレ補正部に記憶させる。

なお、露光ヘッド１６６の画素を点灯して照射されたレーザ光の照射位置の座標をＶスリット１２０によって求める手順につき、露光ヘッド１６６Ａを例にとって図１４を用いて説明する。

露光ヘッド１６６Ａのある特定画素を点灯したときのレーザ光の照射位置を図１４においてｐとする。

先ず、図１４に示すように、露光ステージ１５２をゆっくり移動させてＶスリット１２０をＹ軸方向に沿って移動させ、露光ヘッド１６６Ａによって照射される画像領域１６８Ａに位置させる。このときのＶスリット１２０ａとＶスリット１２０ｂとの交点を（ｘ０，ｙ０）とする。ここで、前述のように、Ｖスリット１２０ａはＹ軸に対して１３５度の角度を成し、Ｖスリット１２０ｂはＹ軸に対して４５度の角度を成している。なお、本明細書においてはＹ軸から反時計方向に回転する方向を正の角とする。

次に、露光ステージ１５２を移動させ、Ｖスリット１２０をＹ軸に沿って図１４における右方に移動させる。そして、図１４において二点鎖線で示すように、露光ヘッド１６６Ａからのレーザ光が左側のＶスリット１２０ａを通過してディテクタで検出されたところで露光ステージ１５２を停止させる。このときのＶスリット１２０ａとＶスリット１２０ｂとの交点を（ｘ０，ｙ１１）とする。

今度は露光ステージ１５２を反対方向に移動させ、Ｖスリット１２０をＹ軸に沿って図１４における左方に移動させる。そして、図１４において二点鎖線で示すように、露光ヘッド１６６Ａからの光が右側のＶスリット１２０ｂを通過してディテクタで検出されたところで露光ステージ１５２を停止させる。このときのＶスリット１２０ａとＶスリット１２０ｂとの交点を（ｘ０，ｙ１２）とする。

ここで、照射点ｐの座標を（ｘ１，ｙ１）とすると、ｘ１＝ｘ０＋（ｙ１１−ｙ１２）／２で表され、ｙ１＝（ｙ１１＋ｙ１２）／２で表される。

露光装置１００において感光材料１５０を露光する露光動作について以下に説明する。

先ず、露光パターンに応じた画像データがコントローラ１９０に入力され、コントローラ１９０内のフレームメモリに一旦記憶される。

以下、露光装置１００に感光材料を１５０をセットしてから露光を終了するまでの一連の手順について説明する。

感光材料１５０を露光ステージ１５２にセットし、オペレータがコントローラ１９０の操作部から露光開始の入力操作を行うと、コントローラ１９０は、露光ヘッド１６６Ａ〜露光ヘッド１６６Ｊの夫々について、隣接する画像同士を繋ぐ繋ぎ画素を以下の手順に従って決定する。

図３において（Ａ）に示すように、たとえば、１行目の最も左側に位置する画像領域１６８Ａと、画像領域１６８Ａの右隣に位置する画像領域１６８Ｃとの間の露光できない部分は、２行目の最も左側に位置する画像領域１６８Ｂにより露光されるから、画像領域１６８Ａに繋がれる画像領域は画像領域１６８Ｂである。したがって、図１５に示すように、感光材料１５０の被露光面においては、画像領域１６８Ａと画像領域１６８Ｂとはその一部が重なり合うはずであり、画像領域１６８Ａに形成された画像と、画像領域１６８Ｂで形成された画像とは前記重なり部分で繋げられて始めて隙間や重なりのない画像が得られると考えられる。そこで、図１５に示すように、露光ヘッド１６６Ａの画素のうち、画像領域１６８Ａだけでなく画像領域１６８Ｂにも光ビームを投射するものを選択して繋ぎ画素Ｐ１とする。なお、以下において繋ぎ画素Ｐ１から照射されたレーザ光の露光位置もＰ１とする。同様に、露光ヘッド１６６Ｂの画素のうち、画像領域１６８Ｂだけでなく画像領域１６８Ａにも光ビームを投射するものを選択して繋ぎ画素ｐ２とする。

先ず、露光ステージ１５２を移動させてＶスリット１２０をスキャナ１６２の下方に位置させ、露光ヘッド１６６Ａにおいて繋ぎ画素Ｐ１を点灯させる。

そして、図１６および図１７に示すように、露光ステージ１５２をゆっくり移動させてＶスリット１２０をＹ軸方向に沿って移動させ、画像領域１６８Ａに位置させる。このときのＶスリット１２０ａとＶスリット１２０ｂとの交点を（Ｘ０，Ｙ０）とする。ここで、前述のように、Ｖスリット１２０ａはＹ軸に対して１３５度の角度を成し、Ｖスリット１２０ｂはＹ軸に対して４５度の角度を成している。

次に、図１７に示すように、露光ステージ１５２を移動させ、Ｖスリット１２０をＹ軸に沿って図１７における右方に移動させる。そして、図１７において二点鎖線で示すように、繋ぎ画素Ｐ１からの光が左側のＶスリット１２０ａを通過してディテクタで検出されたところで露光ステージ１５２を停止させる。このときのＶスリット１２０ａとＶスリット１２０ｂとの交点を（Ｘ０，Ｙ１１）とする。

今度は露光ステージ１５２を移動させ、Ｖスリット１２０をＹ軸に沿って図１７における左方に移動させる。そして、図１７において二点鎖線で示すように、繋ぎ画素Ｐ１からの光が右側のＶスリット１２０ｂを通過してディテクタで検出されたところで露光ステージ１５２を停止させる。このときのＶスリット１２０ａとＶスリット１２０ｂとの交点を（Ｘ０，Ｙ１２）とする。

ここで、繋ぎ画素Ｐ１の露光位置の座標を（Ｘ１，Ｙ１）とすると、Ｘ１＝Ｘ０＋（Ｙ１１−Ｙ１２）／２で表され、Ｙ１＝（Ｙ１１＋Ｙ１２）／２で表される。

繋ぎ画素Ｐ１の座標が求められたら、繋ぎ画素Ｐ１を消燈し、露光ヘッド１６６Ｂにおいて繋ぎ画素ｐ２を点灯する。

そして、図１６に示すように、露光ステージ１５２をＹだけ移動させてＶスリット１２０を画像領域１６８Ｂに位置させる。このときのＶスリット１２０ａとＶスリット１２０ｂとの交点の座標は（Ｘ０，Ｙ０＋Ｙ）である。

そして、図１８に示すように、露光ステージ１５２を移動させ、Ｖスリット１２０をＹ軸に沿って図１８における右方に移動させる。図１８において二点鎖線で示すように、繋ぎ画素ｐ２からの光が左側のＶスリット１２０ａを通過してディテクタで検出されたところで露光ステージ１５２を停止させる。このときのＶスリット１２０ａとＶスリット１２０ｂとの交点を（Ｘ０，Ｙ２１）とする。

今度は露光ステージ１５２を移動させ、Ｖスリット１２０をＹ軸に沿って図１８における左方に移動させる。そして、図１８において二点鎖線で示すように、繋ぎ画素Ｐ１からの光が右側のＶスリット１２０ｂを通過してディテクタで検出されたところで露光ステージ１５２を停止させる。このときのＶスリット１２０ａとＶスリット１２０ｂとの交点を（Ｘ０，Ｙ２２）とする。

ここで、繋ぎ画素ｐ２の露光位置の座標を（ｘ２，ｙ２）とすると、ｘ２＝Ｘ０＋（Ｙ２１−Ｙ２２）／２で表され、ｙ２＝（Ｙ２１＋Ｙ２２）／２で表される。

このようにして求められた繋ぎ画素Ｐ２（ｘ２，ｙ２）について、図１９に示すように、繋ぎ画素Ｐ１とのＸ座標の差ΔＸ＝ｘ２−Ｘ１を求める。そして、前記画素ｐ２のうち、Ｘ座標の差ΔＸが最も小さなものを繋ぎ画素Ｐ２（Ｘ２，Ｙ２）として選択する。

繋ぎ画素Ｐ１と繋ぎ画素Ｐ２とは、Ｘ方向のずれは極めて小さいから、露光タイミングを補正してＹ軸方向のずれを除去し、Ｘ方向については画像が重なるように露光ヘッド１６６Ａと露光ヘッド１６６Ｂに入力される画像データを制御することにより、図２０に示すように繋ぎ画素Ｐ１と繋ぎ画素Ｐ２との間の画像のずれや重なりを除去できる。

なお、露光ヘッド１６６Ａにおいて繋ぎ画素Ｐ１を複数指定し、前記複数の繋ぎ画素Ｐ１のそれぞれについて前記手順に従って実際のＸＹ座標（Ｘ１，Ｙ１）を特定するとともに、前記複数の繋ぎ画素Ｐ１のそれぞれについて露光ヘッド１６６Ｂの画素から繋ぎ画素Ｐ２を指定して実際のＸＹ座標（Ｘ２、Ｙ２）を特定すれば、露光ヘッド１６６Ａと露光ヘッド１６６Ｂとの間の画像のずれや重なりをさらに小さくすることができる。

上に述べた手順に従って、露光ヘッド１６６Ａ〜露光ヘッド１６６Ｊの全てについてどの画素を繋ぎ画素とするかが決定されたら、コントローラ１９０からの指令により、露光ステージ１５２は、一旦原点位置に戻り、ガイド１５８に沿って下流側に一定速度で移動を開始する。このステージの移動開始に同期したタイミング、または感光材料１５０の先端が検出ユニット１８０のＣＣＤカメラ１８２の真下に達する少し手前のタイミングで、各検出ユニット１８０はコントローラ１９０により制御されて作動する。

露光ステージ１５２の移動に伴い、感光材料１５０が検出ユニット１８０の下方を通過すると、図２１において（Ａ）に示すように、ＣＣＤカメラ１８２によるアライメント測定と、変位センサ１８４による焦点測定とが同時に行われる。

先ず、感光材料１５０が３台のＣＣＤカメラ１８２の下方を通過すると、各ＣＣＤカメラ１８２が感光材料１５０を撮影し、その撮影した画像データ（撮影データ）をコントローラ１９０のデータ処理部へ出力する。

データ処理部は、入力された撮影データから、アライメント用の基準部として感光材料１５０に設けられたアライメントマークや基準孔、あるいは感光材料１５０の縁部や角部等を検出して感光材料１５０の位置及び被露光面５６に対する適正な露光位置を把握する。そして、スキャナ１６２による画像露光時に、フレームメモリに記憶されている露光パターンの画像データに基づいて生成する制御信号をその適正な露光位置に合わせ込んで画像露光する補正制御（アライメント）を行う。

また、感光材料１５０が３台の変位センサ１８４の下方を通過する際には、各変位センサ１８４が、感光材料１５０の先端と後端の検出（エッジ検出処理）を含む被露光面５６との距離測定を行い、得られた距離データ（焦点距離データ）をコントローラ１９０のスキャナ制御部へ出力する。

スキャナ制御部は、入力された焦点測定データに基づいて感光材料１５０の先端及び後端を認識すると共に、感光材料１５０のうねりや厚さ寸法誤差を把握するための演算処理を実行する。さらに、この処理結果に基づいて、各露光ヘッド１６６のフォーカシング機構５９のアクチュエータ２４０を駆動制御する制御信号を生成してスキャナ１６２へ出力し、各露光ヘッド１６６から照射される光ビームの焦点位置を感光材料１５０の被露光面５６に一致させるフォーカス制御を行う。

ここで、上記の演算処理とフォーカス制御とは、以下の手順に従って行なわれる。

感光材料１５０の移動方向であるＹ方向の演算処理は、最初に、変位センサ１８４によって感光材料１５０の移動に伴い所定の移動間隔で測定した焦点距離データの平均値を複数求める。実施形態１では、図２２において（Ａ）に示すように、感光材料１５０の移動に伴い焦点距離データの平均値を演算する平均演算間隔は１ｍｍに設定され、測定間隔は２００μｍに設定されている。したがって、１つの平均演算間隔において５回づつデータを取得して平均化演算を行う。

コントローラ１９０のスキャナ制御部においては、図２２において（Ｂ）に示すように、測定動作スタート後、感光材料１５０が測定開始位置からＹ方向に沿って１ｍｍ移動する度に算出される移動平均値データ（５回測定の平均値データ）をフレームメモリに順次保存する。前記移動平均値データは、測定開始位置から測定終了位置までのものが保存される。

また、ノイズデータを除去するため、予め設定された計測範囲を超えたデータは平均化演算処理の対象外として扱い、このデータが所定回数（例えば１５回）以上続いた場合はクリアデータ（無効データ）として扱う。例えば、感光材料となるプリント配線板の基板にスルーホールが形成されており、そのスルーホールを検出した場合などは、クリアデータとして保存される。また、感光材料１５０が測定開始位置に達する前（感光材料１５０の先端検出前）、および測定終了位置を通過した後（感光材料１５０の後端検出後）も、測定データはクリアデータとして保存される。ただし、スルーホールのようにその形成位置が事前に把握できるものについては、対応する領域の焦点距離測定を行わないよう予め指定するか、または、あるいは対応する領域のデータをキャンセルすることも可能である。

続いて、スキャナ制御部は、保存した各移動平均値データを、平均演算間隔の１／２だけ（１ｍｍ×１／２＝０・５ｍｍ）測定開始方向へシフトして、各平均化演算測定区間の中間点のＸ−Ｙ座標値に対応するＺ座標値として設定する。さらにこのＺ座標値を、各Ｙ座標値、及び、３台の変位センサ１８４の設置位置である各Ｘ座標値にマッピングして図２３において（Ａ）に示すマッピングデータを作成する。なお、（Ａ）に示すマッピングデータは、Ｘ座標値ｘ１、ｘ２、ｘ３、Ｙ座標値ｙ１、ｙ２、ｙ３に対応するマッピングデータである。

次に、コントローラ１９０のビーム位置ズレ補正部において、図１３に示すビーム位置ズレ補正データを用いて前記マッピングデータのＸ座標値およびＹ座標値を補正し、図２３において（Ｂ）に示すマッピングデータを作成する。なお、前記マッピングデータにおいて修正後のＸ座標値をＸ１、Ｘ２、Ｘ３で示し、修正後のＹ座標値をＹ１、Ｙ２、Ｙ３で示す。

同時に、各露光ヘッド１６６Ａ〜露光ヘッド１６６Ｊについて定められた繋ぎ画素についても、前記繋ぎ画素からの光ビームが照射される照射点のＺ座標と図１３に示すビーム位置ズレ補正データとを用いて前記繋ぎ画素からの照射点のＸ座標およびＹ座標が正しくなるように修正する。

露光ヘッド１６６Ａおよび露光ヘッド１６６Ｂの画素の点灯状態および露光ヘッド１６６Ａおよび露光ヘッド１６６Ｂによって形成される画像を図２４に示す。図２４において（Ａ）は前記修正を加える前の画像投影状態を、（Ｂ）は前記修正を加えた後の画像投影状態を示す。なお、露光ヘッド１６６Ａは図２４において左側に位置するからＬで示され、露光ヘッド１６６Ｂは右側に位置するからＲで示されている。

露光ヘッド１６６Ａの繋ぎ画素Ｐ１および露光ヘッド１６６Ｂの繋ぎ画素Ｐ２においては、フォーカシング機構５９によるフォーカシングの際にビーム位置ズレが生じて図２４において（Ａ）に示すように投射点Ｐ１と投射点Ｐ２との部分において画像に切れ目が生じたものとする。

投影点Ｐ１およびＰ２のＺ座標と図１３のビーム位置ズレ補正データとから、露光ヘッド１６６Ａの画像についてはＸ軸方向およびＹ軸方向に画素＋１個分のズレが生じ、露光ヘッド１６６Ｂの画像についてはＹ軸方向に画素−１個分のズレが生じたものとする。

そこで、点灯する画素を、露光ヘッド１６６ＡについてはＸ軸方向およびＹ軸方向に−１画素ずらし、露光ヘッド１６６ＢについてはＹ軸方向に＋１画素ずらすことにより、図２４において（Ｂ）に示すように、繋ぎ画素Ｐ１およびＰ２で滑らかに繋がった画像が得られる。

マッピングデータおよび繋ぎ画素の修正が終了したら、各露光ヘッド１６６から照射される光ビームの焦点がマッピングデータから求められる近似曲線に倣うように各露光ヘッド１６６のフォーカシング機構５９を駆動制御する制御信号を生成する。

先ず、Ｘ方向の近似曲線は以下の演算処理により求める。

図２５に示すように、特定のＹ方向位置（修正後のＹ座標値）におけるＸ方向断面が、感光材料１５０の中央部が両側端部に対して盛り上がるように反っている場合、３台の変位センサ１８４がぞれぞれ測定した被露光面−変位センサ間距離から被露光面５６の３点の（Ｘ，Ｙ，Ｚ）座標値が取得され、この座標値から以下の（１）式にあてはまる曲率半径：Ｒを導く。

（Ｘ−Ｘ０）²＋（Ｚ−Ｚ０）²＝Ｒ²…（１）
この（１）式から算出されたＲによって描かれる曲線（曲率円）が被露光面５６のＸ方向断面における近似曲線になる。

また、Ｒで描かれる近似曲線の曲率中心（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）から露光ヘッド１６６の光軸ＬまでのＸ方向距離：ＨＸ、曲率中心から近似曲線までの露光ヘッド１６６の光軸位置におけるＺ方向距離：Ｚとすると、Ｒ、ＨＸ、Ｚには以下の（２）式の関係が成立する。

Ｒ²＝ＨＸ²＋Ｚ²・・・（２）
この（２）式によって算出されるＺから、露光ヘッド１６６の光軸位置（Ｘn，Ｙn）におけるＺ座標値（Ｚn）が得られる。したがって、（Ｘn，Ｙn）では、光ビームの焦点が（Ｚn）に一致するよう露光ヘッド１６６のフォーカシング機構５９のアクチュエータ２４０を駆動制御する制御信号を生成する。

また、図２２において（Ｃ）に示すように、露光ヘッド１６６の光軸位置（Ｘn，Ｙn）におけるＺ座標値（Ｚn）を、各移動平均値データをシフトした各Ｙ座標値で繋いだ曲線が、Ｙ方向の近似曲線になる。感光材料１５０がＹ方向へ移動するのに伴うフォーカス制御は、光ビームの焦点がこの近似曲線に倣うよう、フォーカシング機構５９のスライドホルダ２１６に保持されたペア楔ガラス２１０を滑らかに移動させるようにアクチュエータ２４０を駆動制御する。以上が演算処理とフォーカス制御の内容である。

また、スキャナ制御部は、図２３に示したマッピングデータで、Ｚ座標値の最大値と最小値の差が予め設定されている閾値を超えたか否かを判別し、閾値を超えたと判定した場合には、感光材料１５０のうねり又は厚さ寸法誤差が大きく精度不良であると判断して、コントローラ１９０によりエラー制御を行う。エラー制御では、感光材料１５０が精度不良である判断されると、スキャナ１６２による画像露光には移行せず、露光動作を直ちに中止して露光ステージ１５２を最上流側にある原点位置に戻す。そして、コントローラ１９０のモニタには露光動作を中止したことを報知する情報（エラー情報）を表示する。

感光材料１５０が検出ユニット１８０を通過すると、検出ユニット１８０によるアライメント測定及び焦点測定（同時測定）が完了する。さらに、検出ユニット１８０を通過した感光材料１５０は露光ステージ１５２の移動に伴いスキャナ１６２側へ移動し、露光開始位置に達すると、スキャナ１６２の各露光ヘッド１６６は光ビームを照射して感光材料１５０の被露光面５６に対する画像露光を開始する。

ここで、コントローラ内の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、データ処理部は、読み出された画像データに基づいて各露光ヘッド１６６毎に制御信号を生成する。この制御信号には、前述した補正制御（アライメント）により、アライメント測定した感光材料１５０に対する露光位置ずれの補正が加えられる。そして、ミラー駆動制御部は、生成及び補正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をオンオフ制御する。

ファイバアレイ光源６６からＤＭＤ５０にレーザ光が出射されると、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およびレンズ系５８により感光材料１５０の被露光面５６上に結像される。ここで、レーザ光の焦点は、前述したフォーカシング機構５９を用いて行うフォーカス制御により、その露光位置での被露光面−露光ヘッド（レンズ系）間距離に応じて被露光面５６上に合わせられる。

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、感光材料１５０の被露光面５６は、ＤＭＤ５０の使用画素数と略同数の画素単位で露光される。また、感光材料１５０が露光ステージ１５２と共に下流側へ移動することにより、被露光面５６はレーザ光によりステージ移動方向と反対の方向に走査露光される。そして被露光面５６には、各露光ヘッド１６６のレーザ光により走査露光された帯状の露光済み領域１７０が形成される。この走査露光では、フォーカス制御により走査に同期してレーザ光の焦点が被露光面５６の形状に倣い滑らかに追従するよう被露光面５６上に合わせられる。

感光材料１５０がスキャナ１６２を通過し、スキャナ１６２による感光材料１５０の画像露光が完了すると、露光ステージ１５２は駆動装置により逆方向へ駆動され、ガイド１５８に沿って最上流側にある原点に復帰する。以上により、露光装置１００による感光材料１５０に対する露光動作が終了する。

１−３ 露光装置の特長
露光装置１００においては、露光ステージ１５２を移動させてＶスリット１２０をＹ軸方向に移動させ、スリット１２０ａおよびスリット１２０ｂを透過する露光ビームの光量をディテクタで検出することにより、各露光ヘッド１６６において繋ぎ画素を選択すると共に対応する投射点の実際の位置を特定している。

したがって、繋ぎ画素を選択し、位置を特定するのに、高価で大型な付加設備は不要である。

また、露光ヘッド１６６の間の相対的な位置関係が何らかの理由でずれた場合においても、繋ぎ画素および対応する投射点に関する位置情報に基いて露光ヘッド１６６に入力する画像データを制御することにより、露光ヘッドの位置がずれたことによる画像のずれや重なりを精度よく補正できる。

更に、フォーカシング機構５９でフォーカシングを行なったときに生じるビーム位置ズレはコントローラ１９０のビームズレ補正部によって自動的に補正されるから、フォーカシングによって隣接する２つの画像の間に隙間や重なりが生じたりすることが防止される。

更に、フォーカシングを行なったときの焦点位置とビーム位置ズレとの関係が経時的に変化する場合においても、所定の時間毎にビーム位置ズレ補正データを求めてコントローラ１９０におけるビーム位置ズレ補正部に記憶されたビーム位置ズレ補正データを更新することにより、前記経時変化によって隣接する２つの画像の間に隙間や重なりが生じたりするのを防止できる。

更に、コントローラ１９０においては、変位センサ１８４による検出情報に基いてフォーカシングを行ない、レーザ光の焦点位置を感光材料１５０の被露光面５６に一致させる制御を行っているから、微細画像であっても所謂キレのよい画像が形成できる。

以上の理由により、露光装置１００は、高精細なフラットパネル基板やプリント基板の形成に好適に使用できる。

また、フォーカシング機構５９は、ペア楔ガラス２１０をペア楔ガラス２１２に対して移動させることによりレーザ光の焦点距離を変更しているから、露光ステージ１５２を上下させて焦点を合わせる場合と比較して装置の構成を簡素化でき、大型化を抑制できるだけでなく、高精度のフォーカシングが可能になる。

２．実施形態２
本発明の画像形成装置に包含される露光装置の別の例について以下に説明する。

実施形態２に係る露光装置１０２の構成を図２６に示す。図２６において、図１と同一の符号は、前記符号が図１で示す要素と同一の要素を示す。

図２６から明らかなように、露光装置１０２は、露光ステージ１５２の移動方向に対して最も上流側に、Ｖスリット１２０に替えて、互いに直交する２つのスリットからなるＴ字型のＴスリット１３０が設けられている以外は、実施形態１に係る露光装置１００と同様の構成を有している。Ｔスリット１３０も本発明におけるビーム位置検出手段に相当する。

Ｔスリット１３０を構成するスリット１３０ａとスリット１３０ｂとは、Ｔ字型に交差するように設けられている。スリット１３０ａとスリット１３０ｂとの下方には、スリット１３０ａとスリット１３０ｂとを透過した露光ビームを検出するディテクタが設けられている。

実施形態２に係る露光装置において、露光ヘッド１６６Ａの画素から繋ぎ画素Ｐ１を選定して繋ぎ画素Ｐ１の照射位置を特定する手順について説明する。

先ず、スリット１３０が、画像領域１６８Ａと画像領域１６８Ｂとの繋ぎ目付近に位置するように露光ステージ１５２を移動させる。

スリット１３０が露光ヘッド１６６Ａと露光ヘッド１６６Ｂとの下方に位置したら、露光ステージ１５２を前記位置で停止させる。そして、図２７に示すように、露光ヘッド１６６Ａのある行方向（横方向）に沿って画素を順次点灯させる。同様に、露光ヘッド１６６Ａのある列方向（縦方向）に沿って画素を下方から上方に向かって順次点灯させる。

図２７に示すように、画素Ｐ１（ａ，ｎ）を点灯させたときにスリット１３０ａのディテクタが光量のピークを検出し、画素Ｐ^*１（ｍ，ｂ）を点灯させたときにスリット１３０ｂのディテクタが光量のピークを検出したとき、露光ヘッド１６６Ａの画素Ｐ１を繋ぎ画素Ｐ１として選択し、画素Ｐ^*１を補助画素として選択する。なお、繋ぎ画素Ｐ１（ａ，ｎ）および補助画素Ｐ^*１（ｍ，ｂ）の（ａ，ｎ）および（ｍ，ｂ）は、それぞれ繋ぎ画素Ｐ１および補助画素Ｐ^*１の照射位置のＸ座標およびＹ座標を示す。

ここで、図２８に示すように、繋ぎ画素Ｐ１（ａ，ｎ）と補助画素Ｐ^*１（ｍ，ｂ）とのＹ軸方向の位置差ΔＹ１は、以下の式：
ΔＹ１＝ｂ−ｎ
で与えられる。

次に、露光ステージ１５２を距離Ｙｓだけ移動させ、露光ヘッド１６６Ｂのある行の画素を左方から右方に向かって順次点灯させ、同様に、ある列の画素をＸ軸方向に沿って下方から上方に向かって順次点灯させる。

このとき、画素Ｐ２（ｃ，ｎ´）を点灯させたときにスリット１３０ａのディテクタが光量のピークを検出し、画素Ｐ^*２（ｍ´，ｄ）を点灯させたときにスリット１３０ｂのディテクタが光量のピークを検出したとすると、前記画素Ｐ２（ｃ，ｎ´）を繋ぎ画素として選択し、画素画素Ｐ^*２を補助画素として選択する。

繋ぎ画素Ｐ２（ｃ，ｎ´）と補助画素Ｐ^*２（ｍ´，ｂ）とのＹ軸方向の位置差ΔＹ２
は、以下の式：
ΔＹ２＝（ｄ−ｎ´）
で与えられる。

繋ぎ画素Ｐ１（ａ，ｎ）を検出したときと、繋ぎ画素Ｐ２（ｃ，ｎ´）を検出したときとで、スリット１３０は、Ｘ軸方向には全く移動していないから、繋ぎ画素Ｐ１（ａ，ｎ）と繋ぎ画素Ｐ２（ｃ，ｎ´）とは、Ｘ座標が一致している。一方、Ｙ軸方向の距離は、以下の式：
Ｙｓ＋ΔＹ２−ΔＹ１＝Ｙｓ＋ｄ−ｎ´−（ｂ−ｎ）
で与えられる。

したがって、繋ぎ画素Ｐ１（ａ，ｎ）と繋ぎ画素Ｐ２（ｃ，ｎ´）との間で、前記Ｙ軸方向の距離に応じた点灯タイミング補正を行うことにより、露光ヘッド１６６Ａと露光ヘッド１６６Ｂとの間のずれや重なりを除去できる。

以上、スリット１３０ａおよびスリット１３０ｂを１つづつ用いて繋ぎ画素Ｐ１（ａ，ｎ）と繋ぎ画素Ｐ２（ｃ，ｎ´）とを選定し、位置を特定する例について述べたが、図２９ののようにスリット１３０ａおよびスリット１３０ｂを露光ヘッド１６６Ａおよび露光ヘッド１６６Ｂの画素のＸ方向およびＹ方向に沿ったピッチに合わせて複数個設ければ、透過光量がアップするから、画素の検出精度が向上し、より高精度な画像繋ぎが可能になる。

以上、露光ヘッド１６６Ａおよび露光ヘッド１６６Ｂについて繋ぎ画素を選定する手順について述べたが、露光ヘッド１６６Ａ〜１６６Ｊのすべてについて同じ手順を繰り返すことにより、繋ぎ画素を選択できる。

また、ビーム位置ズレ補正データを求める際に、ある露光ヘッド１６６において特定の画素を点灯させたときのレーザ光の照射位置を特定するのも、繋ぎ画素Ｐ１およびＰ２の照射位置を特定する上に述べた手順と同様の手順によって行なうことができる。

露光装置１０２は、露光装置１００と同様の特長に加え、たとえば、繋ぎ画素Ｐ２が繋ぎ画素Ｐ１とＸ座標が同一であるから、露光ヘッド１６６Ａと露光ヘッド１６６Ｂとに、Ｘ方向については同一の画像データが入力されるように画像データ入力を制御すれば、露光ヘッド１６６Ａと露光ヘッド１６６Ｂとの間の画像のずれは完全に除去できる故に、さらに高精度の画像繋ぎが可能になるという特長を有する。

また、繋ぎ画素Ｐ１および繋ぎ画素Ｐ２を選択しているあいだは、露光ステージ１５２を停止しているから、実施形態１に係る露光装置に比較して、繋ぎ画像の選定および位置特定時に露光ステージ１５２を移動させる頻度をさらに少なくすることができる。

３．実施形態３
本発明の画像形成装置に包含される露光装置の更に別の例について以下に説明する。

実施形態３に係る露光装置１０４の構成を図３０に示す。図３０において、図１と同一の符号は、前記符号が図１で示す要素と同一の要素を示す。

図３０から明らかなように、露光装置１０４は、露光ステージ１５２の移動方向に対して最も上流側に、Ｖスリット１２０に替えて、ビーム位置検出装置１４０を設けた以外は実施形態１に係る露光装置１００と同様の構成を有している。ビーム位置検出装置１４０もまた、本発明におけるビーム位置検出手段に相当する。

ビーム位置検出装置１４０の詳細を図３１に示す。

図３０および図３１から明らかなように、ビーム位置検出装置１４０は、露光ステージ１５２の上流側端縁部に、Ｘ軸方向に沿って設けられた溝１４８の内部を摺動する基台１４２と、基台１４２の移動方向に沿って溝１４８の中央部に設けられているとともに、基台１４２のＸ軸方向の位置を検出するリニアエンコーダ１４４と、溝１４８の内側に、基台１４２を移動させる１対のボールねじ１４６とを備えている。基台１４２にはリニアガイド（図示せず。）が互いに平行に２本設けられている。なお、ボールねじ１４６はモータ（図示せず。）により回転して基台１４２を移動させる。

基台１４２は、上面が、露光ステージ１５２の露光面と同一面上に位置するように形成されている。基台１４２の上面には、Ｘ軸方向に沿ってスリット１４０ａが、Ｙ軸方向に沿ってスリット１４０ｂが設けられている。スリット１４０ａとスリット１４０ｂとは、互いに直交している。スリット１４０ａとスリット１４０ｂとの下方には、スリット１４０ａとスリット１４０ｂとを透過した露光ビームの光を検出するディテクタ（図示せず。）が設けられている。

以下、前記露光装置において露光ヘッド１６６Ａおよび露光ヘッド１６６Ｂの画素から特定画素Ｐ１および特定画素Ｐ２を選定し、その実際の位置を特定する手順について説明する。

先ず、露光ステージ１５２を移動させてビーム位置検出装置１４０をＹ軸方向に沿って移動させるとともに、ビーム位置検出装置１４０の基台１４２を溝１４８に沿って移動させ、基台１４２を画像領域１６８Ａと画像領域１６８Ｂとの繋ぎ目部分に位置させる。

つぎに、露光ヘッド１６６Ａの画素の内、画像領域１６８Ｂに繋ごうとするものを選択し、繋ぎ画素Ｐ１とする。

そして、図３２に示すように、露光ステージ１５２を微細に移動させることにより、基台１４２をＹ軸方向に沿って移動させる。繋ぎ画素Ｐ１からの露光ビームがスリット１４０ａを透過した光量がピークに達したら露光ステージ１５２を停止させ、露光ステージ１５２に設けられたリニアエンコーダ（図示せず。）によって露光ステージのＹ軸方向の位置を検出する。そして前記Ｙ軸方向の位置を繋ぎ画素Ｐ１のＹ座標Ｙ１とする。

次に、ボールねじ１４６によって基台１４２をＸ軸方向に移動させ、露光ビームがスリット１４０ｂを透過した光量がピークに達したら、リニアエンコーダ１４４によってこのときの基台１４２のＸ軸方向の位置を検出する。そして前記Ｘ軸方向の位置を繋ぎ画素Ｐ１のＸ座標Ｘ１とする。

繋ぎ画素Ｐ１の位置が特定されたら、繋ぎ画素Ｐ１を消灯し、代わりに露光ヘッド１６６Ｂの画素の内、画像領域１６８Ａに繋ごうとする画素ｐ２を点灯させ、ビーム位置検出装置１４０により、同様の手順に従って画素ｐ２のＸＹ座標（ｘ２，ｙ２）を求める。

このようにして座標を求めた画素ｐ２のＸＹ座標（ｘ２，ｙ２）を、繋ぎ画素Ｐ１のＸＹ座標（Ｘ１，Ｙ１）と比較し、繋ぎ画素Ｐ１に最も近い画素ｐ２を繋ぎ画素Ｐ２（Ｘ２，Ｙ２）として選択する。

このようにして繋ぎ画素Ｐ１と繋ぎ画素Ｐ２との実際の位置が特定されたら、前記位置に基いて露光ヘッド１６６Ａと露光ヘッド１６６Ｂに入力される画像データを制御し、繋ぎ画素Ｐ１と繋ぎ画素Ｐ２とで画像が繋がるようにする。

以上、露光ヘッド１６６Ａおよび露光ヘッド１６６Ｂについて繋ぎ画素を選定する手順について述べたが、露光ヘッド１６６Ａ〜１６６Ｊのすべてについて同じ手順を繰り返すことにより、繋ぎ画素を選択できる。

また、ビーム位置ズレ補正データを求める際に、ある露光ヘッド１６６において特定の画素を点灯させたときのレーザ光の照射位置を特定するのも、繋ぎ画素Ｐ１およびＰ２の照射位置を特定する上に述べた手順と同様の手順によって行なうことができる。

露光装置１０４は、露光装置１００の有する特長に加え、ビーム位置検出装置１４０によって繋ぎ画素Ｐ１および繋ぎ画素Ｐ２の正確なＸＹ座標が短時間で求まるから、繋ぎ画素Ｐ１および繋ぎ画素Ｐ２として、Ｘ座標が必ずしも同一でないものを選択した場合においても、正確に画像を繋げることができる。また、ビーム位置ズレ補正データを求める際に、ある露光ヘッド１６６において特定の画素を点灯させたときのレーザ光の露光位置を特定する場合においても、Ｘ座標およびＹ座標を正確に特定できる。

図１は、実施形態１に係る露光装置の全体的な構成を示す斜視図である。 図２は、実施形態１に係る露光装置の備えるスキャナの構成を示す斜視図である。 図３は、感光材料に形成される露光済み領域を示す平面図および各露光ヘッドによる画像領域の配列を示す概略図である。 図４は、実施形態１に係る露光装置の備える露光ヘッドの概略構成を示す斜視図である。 図５は、図４に示す露光ヘッドの構成を示す光軸に沿った走査方向の断面図である。 図６は、図４に示す露光ヘッドの備え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は、図６に示すＤＭＤの動作を示す説明図である。 図８は、図１に示す露光装置の備える路光ヘッドに設けられたフォーカシング機構の外観を示す斜視図である 図９は、図８に示すフォーカシング機構の動作を示す説明図である。 図１０は、図８に示すフォーカシング機構においてビーム位置ズレが生じる理由を示す説明図である。 図１１は、図８に示すフォーカシング機構においてビーム位置ズレが生じる理由を示す説明図である。 図１２は、図１に示す露光装置においてビーム位置ズレ補正データを求める手順を示す説明図である。 図１３は、図１２に示す手順で求められたビーム位置ズレ補正データの一例を示すグラフである。 図１４は、ビーム位置ズレ補正データを求める際に、露光ヘッドのある特定の画素を点灯したときのレーザ光の照射位置をＶスリットを用いて特定する手順を示す説明図である。 図１５は、実施形態１に係る露光装置において、一の露光ヘッドによって照射される一の画像領域、他の露光ヘッドによって照射されるとともに、前記一の画像領域に繋げるべき他の画像領域、およびこれらの画像領域と繋ぎ画素との位置関係を示す平面図である。 図１６は、前記一の画像領域および他の画像領域において、前記露光装置の露光ステージに設けられたＶスリットを用いて繋ぎ画素の照射位置を特定するところを示す外略図である。 図１７は、前記一の露光ヘッドの繋ぎ画素である一の繋ぎ画素の照射位置を前記Ｖスリットによって特定する手順を示す説明図である。 図１８は、前記他の露光ヘッドの画素のうち、前記一の画像領域に繋げようとする他の繋ぎ画素の照射位置を前記スリットによって特定する手順を示す説明図である。 図１９は、前記他の露光ヘッドの他の繋ぎ画素のうち、図２２の手順によって位置が特定されたものから、画像が最も正確に繋げるものを選択する手順を示す説明図である。 図２０は、前記一の繋ぎ画素と前記他の繋ぎ画素とによって前記一の画像領域と他の画像領域とが繋げられた状態を示す平面図である。 図２１は、図１の露光装置において感光材料のフォーカス測定を行ない、前記フォーカス測定結果に基づいてスキャナで露光するところを示す説明図である。 図２２は、図１の露光装置によるフォーカス測定及び制御における演算処理の内容を示す説明図である。 図２３は、図１の露光装置によるフォーカス測定及び制御における演算処理において作成されるマッピングデータの一例を示す表である。 図２４は、２つの露光ヘッドによって形成され、互いに繋がれる２つの画像の間に形成される隙間を修正する手順を示す説明図である。 図２５は、図１の露光装置によるフォーカス測定及び制御において感光材料の被露光面のＸ方向断面における近似曲線を求める手順を示す説明図である。 図２６は、実施形態２に係る露光装置の構成を示す斜視図である。 図２７は、実施形態２に係る露光装置において、露光ステージに設けられたＴスリットによって一の露光ヘッドにおける一の繋ぎ画素の位置を特定する手順を示す説明図である。 図２８は、繋ぎ画素Ｐ１と補助画素Ｐ^*１とのＹ軸方向に沿った位置の差を示す説明図である。 図２９は、実施形態２に係る露光装置において、互いに平行な複数のスリットを用いて繋ぎ画素の位置を特定する手順を示す説明図である。 図３０は、実施形態３に係る露光装置の構成を示す斜視図である。 図３１は、実施形態３に係る露光装置の備えるビーム検出装置の構成の詳細を示す拡大図である。 図３２は、実施形態３に係る露光装置において、ビーム位置検出装置によって繋ぎ画素の照射位置のＸＹ座標を特定する手順を示す説明図である。

符号の説明

５４ レンズ系
５６ 被露光面
５８ レンズ系
５９ フォーカシング機構
６０ セル
６２ マイクロミラー
１００ 露光装置
１０２ 露光装置
１０４ 露光装置
１２０ Ｖスリット
１２０ａ スリット
１２０ｂ スリット
１２２ ディテクタ
１３０ Ｔスリット
１３０ａ スリット
１３０ｂ スリット
１４０ ビーム位置検出装置
１４０ａ スリット
１４０ｂ スリット
１４２ 基台
１４４ リニアエンコーダ
１４８ 溝
１５０ 感光材料
１５２ 露光ステージ
１６２ スキャナ
１６４ 検出ユニット
１６６ 露光ヘッド
１６８ 画像領域
１８０ 検出ユニット
１８２ カメラ
１８４ 変位センサ
１９０ コントローラ
２１０ ペア楔ガラス
２１０Ａ 光入射面
２１０Ｂ 光出射面
２１２ ペア楔ガラス
２１２Ａ 光入射面
２１２Ｂ 光出射面
２１４ ベースホルダ
２１６ スライドホルダ

Claims (12)

1. 複数の画素を選択的にｏｎ／ｏｆｆして光ビームを照射する１または２以上の露光ヘッドを被露光面に対して相対的に走査して画像を形成する画像形成装置であって、
   前記露光ヘッドから照射される光ビームの焦点を前記被露光面に合わせるフォーカシングをおこなうフォーカシング手段と、
   各露光ヘッドにおいて光ビームの露光位置を移動させることにより、前記フォーカシングによって生じた前記光ビームの位置ズレを補正するビーム位置ズレ補正手段とを備えてなることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ビーム位置ズレ補正手段は、前記フォーカシング手段におけるフォーカシング量とビーム位置ズレの大きさとに関するビーム位置ズレ補正データを各露光ヘッド毎に求め、実際のフォーカシング量に基き、露光ヘッドのビーム露光位置を移動させてビーム位置ズレを補正する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記露光ヘッドから出射される光ビームの露光位置を検出するビーム位置検出手段を有し、
   前記ビーム位置ズレ補正手段は、
   前記露光ヘッドにおける特定の画素を点灯させて光ビームを出射させ、前記フォーカシング手段で前記光ビームの焦点位置を２点以上設定し、それぞれの焦点について前記ビーム位置検出手段で前記ビームの露光位置を検出し、
   前記焦点位置に対応するフォーカシング量と前記ビーム位置検出手段で検出された露光位置とからビーム位置ズレ補正データを求め、前記ビーム位置ズレ補正データに基づいて露光ヘッドのビーム露光位置を移動させる請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記ビーム位置ズレ補正手段は、前記フォーカシング手段によって前記光ビームの焦点を露光ヘッドから最も遠い＋Ｍａｘ、中間位置、および露光ヘッドに最も近い−Ｍａｘに設定し、夫々の焦点位置について、ビーム位置検出手段で光ビームの露光位置を検出してビーム位置ズレ補正データを求める請求項３に記載の画像形成装置。
5. 露光ヘッドから被露光面までの距離を測定する焦点距離測定手段を備えてなり、前記被露光面を露光する前に、前記焦点距離測定手段によって、前記被露光面の各点における露光ヘッドからの距離を示すフォーカスマップを前記被露光面の全面について作製し、
   各露光ヘッドにおいては、前記フォーカスマップに従ってフォーカシングを行なう請求項１〜４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記ビーム位置ズレ補正手段は、露光ヘッドにおいて点灯する画素をずらすことによって主走査方向に沿ったＸ軸方向および副走査方向に沿ったＹ軸方向のビーム位置ずれを補正する請求項１〜５の何れか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記ビーム位置ズレ補正手段は、露光ヘッドにおいて点灯する画素をずらすことによって前記Ｘ軸方向のビーム位置ズレを補正し、露光ヘッドにおいて画素を点灯する点灯タイミングをずらすことによって前記Ｙ軸方向のビーム位置ズレを補正する請求項１〜５の何れか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記ビーム位置検出手段は、
   Ｙ軸方向に沿って基準面上を移動可能に形成され、前記露光ヘッドの画素配列に対して相対的に斜めであって互いに交差するように配設された少なくとも１対のスリット部と、
   前記スリット部を通過する光ビームの光量を測定する光量測定手段とを有し、
   前記露光ヘッドの特定の画素をｏｎとして前記ビーム位置検出手段をＹ軸方向に沿って移動させ、前記スリット部の一方および他方を透過する光ビームの光量がピークに達したときの前記ビーム位置検出手段の位置と前記スリット部の位置と前記スリット部が互いに成す角度とに基いて前記がその位置を特定する
   請求項３〜７の何れか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記ビーム位置検出手段は、基準面上をＹ軸方向およびＸ軸方向に沿って移動可能に形成され、
   Ｙ軸方向に長い第１スリット部と、
   Ｘ軸方向に長い第２スリット部と、
   前記第１および第２のスリット部を透過する前記露光ビームの光量を測定する光量測定手段とを
   有する請求項３〜７の何れか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記フォーカシング手段は、
    前記露光ヘッドを前記被露光面に対して相対的に走査しつつ、前記露光ヘッドと前記被露光面との距離を測定する距離測定手段と、
    前記距離測定手段からの距離測定情報に基いて露光ヘッドからの光ビームの焦点の位置を変化させる焦点位置変更手段とを備えてなる請求項１〜８の何れか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記焦点位置変更手段は、各露光ヘッドの出射側に配設されてなるとともに、
    光透過性材料によって楔状に形成され、前記光ビームの光軸に沿って互いに反転した向きに隣接配置された複数の楔状光学部材と、
    前記複数の楔状光学部材における一の楔状光学部材を他の楔状光学部材と相対する面に沿って移動可能に支持する光学部材支持手段と、
    前記一の楔状光学手段を前記相対する面に沿って前記他の楔状光学部材に対して移動させる光学部材走査手段とを
    備えてなる請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 複数の画素を選択的にｏｎ／ｏｆｆして光ビームを照射する１または２以上の露光ヘッドを被露光面に対して一定方向に走査して画像を形成する画像形成方法であって、
    前記露光ヘッドから照射される光ビームの焦点を前記被露光面に合わせるフォーカシングをおこなうフォーカシング工程と、
    各露光ヘッドにおける光ビームの露光位置を移動させて前記フォーカシングによって生じた前記光ビームの露光位置のずれであるビーム位置ズレを補正するビーム位置ズレ補正工程とを
    有してなることを特徴とする画像形成方法。

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