JP2006085072A - Multi-beam exposure device - Google Patents

Multi-beam exposure device Download PDF

Info

Publication number
JP2006085072A
JP2006085072A JP2004272390A JP2004272390A JP2006085072A JP 2006085072 A JP2006085072 A JP 2006085072A JP 2004272390 A JP2004272390 A JP 2004272390A JP 2004272390 A JP2004272390 A JP 2004272390A JP 2006085072 A JP2006085072 A JP 2006085072A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exposure
scanning direction
recording medium
light
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004272390A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ichiro Miyagawa
一郎 宮川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP2004272390A priority Critical patent/JP2006085072A/en
Publication of JP2006085072A publication Critical patent/JP2006085072A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
  • Laser Beam Printer (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-beam exposure device for stably recording halftones, by using a means for selectively on/off turning a plurality of pixels of a two-dimensional optical modulator or the like, and using an FM screen. <P>SOLUTION: The multi-beam exposure device miniaturizes so as to make an exposure beam spot BS flat, in the scanning direction by arranging a means for making the diameter small at a position being a parallel light flux on an optical path, at a position having a substantially conjugate relation with the lens system imaging position on an optical path leading to the upper part of an exposure face of a recording medium, from a light source installed on an exposure head. Thereby the multi-beam exposure device makes the edge part of the both sides of the scanning direction exposure amount distribution in each beam spot BS forming one dot steep, and performs exposure processing, in a state where the longitudinal direction both sides of the edge part is along the scanning direction. The exposure head preferably suppresses image unevenness, in a direction orthogonal to the scanning direction so as not to be influenced by the variations in the coloring threshold of the recording medium and intensity variation or the like of a laser beam, and records so as to express the intermediate tone stabilized by using the FM screen. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、露光ヘッドに設置された複数の画素を画像データ(パターンデータ)に基づいて選択的にon/offする手段である空間光変調素子(2次元光変調器)等から出射された各光ビームを光学素子により1画素毎に集光させて記録媒体に照射することにより所定のパターンで露光するマルチビーム露光装置に関する。   In the present invention, each light emitted from a spatial light modulation element (two-dimensional light modulator) or the like, which is means for selectively turning on / off a plurality of pixels installed in an exposure head based on image data (pattern data). The present invention relates to a multi-beam exposure apparatus that performs exposure with a predetermined pattern by condensing a light beam for each pixel by an optical element and irradiating a recording medium.

近年、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)といった空間光変調素子(2次元光変調器)をパターンジェネレータとして利用して、画像データに応じて変調された光ビームにより、平板印刷版等の記録媒体上に画像露光を行うマルチビーム露光装置の開発が進められている。この空間光変調素子(2次元光変調器)は、入射した光を変調する画素を2次元的に配列した構成を有するため、空間的にインコヒーレントな光源、いわゆるランプなどでも使用できるというメリットを有している。また、空間光変調素子(2次元光変調器)は、使用の方法により1次元に並んだ1次元光変調器よりも単位画素あたりに照射する光パワーも低減でき、空間光変調素子(2次元光変調器)の寿命を延命させることができるので、マルチビーム露光装置へ広く利用されることが期待されている。   In recent years, a recording medium such as a lithographic printing plate using a spatial light modulation element (two-dimensional light modulator) such as a digital micromirror device (DMD) as a pattern generator and a light beam modulated according to image data Development of a multi-beam exposure apparatus that performs image exposure on the top is in progress. Since this spatial light modulation element (two-dimensional light modulator) has a configuration in which pixels that modulate incident light are two-dimensionally arranged, it has the merit that it can also be used in a spatially incoherent light source, a so-called lamp. Have. Further, the spatial light modulation element (two-dimensional light modulator) can reduce the light power irradiated per unit pixel as compared with the one-dimensional light modulator arranged in one dimension depending on the method of use. Therefore, it is expected to be widely used for multi-beam exposure apparatuses.

このDMDは、例えば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をシリコン等の半導体基板上に2次元的に配列したミラーデバイスであり、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よう構成されている。   This DMD is a mirror device in which a large number of micromirrors whose reflecting surfaces change in response to a control signal, for example, are two-dimensionally arranged on a semiconductor substrate such as silicon, and the electrostatic force generated by charges stored in each memory cell. Thus, the angle of the reflection surface of the micromirror is changed.

このようなDMDを用いたマルチビーム露光装置では、例えば、レーザビームを出射する光源から出射されたレーザビームをレンズ系でコリメートし、このレンズ系の略焦点位置に配置されたDMDの複数のマイクロミラーでレーザビームを反射することにより2次元的に変調して出射された各ビームを、レンズ系により1画素毎に集光させて感光材料である記録媒体(平板印刷版)の露光面上にスポット径を小さくして結像し画像露光を行う。   In such a multi-beam exposure apparatus using a DMD, for example, a laser beam emitted from a light source that emits a laser beam is collimated by a lens system, and a plurality of DMD micro-arrays arranged at substantially focal positions of the lens system are used. Each beam emitted after being two-dimensionally modulated by reflecting the laser beam with a mirror is condensed for each pixel by a lens system, and is exposed on the exposure surface of a recording medium (lithographic printing plate) which is a photosensitive material. An image is formed with a reduced spot diameter and image exposure is performed.

すなわち、このマルチビーム露光装置では、画像データ等に応じて生成した制御信号に基づいてDMDのマイクロミラーの各々を図示しない制御装置でオンオフ(on/off)制御してレーザビームを変調(偏向)し、変調されたレーザビームを露光面(記録面)上に照射して露光する。   That is, in this multi-beam exposure apparatus, each of the DMD micromirrors is controlled on / off by a control device (not shown) based on a control signal generated according to image data or the like to modulate (deflect) the laser beam. Then, exposure is performed by irradiating the exposure surface (recording surface) with the modulated laser beam.

このマルチビーム露光装置は、記録面に平板印刷版等を配置し、露光装置に設けた複数の露光ヘッドからそれぞれ平板印刷版等の上にレーザビームが照射されて結像されたビームスポットの位置を平板印刷版等に対して相対的に移動させながら、各々のDMDを画像データに応じて変調することにより、平板印刷版等の上にパターン露光する処理を実行可能に構成されている。なお、画像が露光記録された平板印刷版等の記録媒体は、必要に応じて自動現像機にかけられて、平板印刷版等の記録媒体上に形成された潜像が顕像に変換される。   In this multi-beam exposure apparatus, a lithographic printing plate or the like is arranged on the recording surface, and a laser beam is irradiated onto each of the lithographic printing plate or the like from a plurality of exposure heads provided in the exposure apparatus, and the position of the beam spot imaged. The pattern exposure is performed on the flat printing plate or the like by modulating each DMD according to the image data while moving the plate relative to the flat printing plate or the like. Note that a recording medium such as a lithographic printing plate on which an image is exposed and recorded is subjected to an automatic developing machine as necessary, and a latent image formed on the recording medium such as a lithographic printing plate is converted into a visible image.

従来、このようなマルチビーム露光装置に用いられるDMDは、走査方向にm行、走査方向と直交する方向にn列配列するよう構成されている。さらに、このDMDは、その画素の行を、露光ヘッドの走査方向に対して所定角度傾けるように配置され、走査方向に時間をずらしてN回多重露光することで、走査線の間にm/N−1のドットを形成することができる。このように、走査方向の多重露光回数を調整することで、ドットピッチを変え、走査方向と直交する方向の分解能(Addressability)を上げることが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   Conventionally, a DMD used in such a multi-beam exposure apparatus is configured to arrange m rows in the scanning direction and n columns in a direction orthogonal to the scanning direction. Further, this DMD is arranged so that the row of pixels is inclined at a predetermined angle with respect to the scanning direction of the exposure head, and by performing multiple exposures N times at different times in the scanning direction, m / N-1 dots can be formed. As described above, it has been proposed to change the dot pitch and increase the resolution in the direction orthogonal to the scanning direction by adjusting the number of multiple exposures in the scanning direction (see, for example, Patent Document 1).

しかし、このようなマルチビーム露光装置でDMDの画素の行を露光ヘッドの走査方向に対して所定角度傾けるように配置し走査方向に時間をずらしてN回多重露光する方式で記録する場合には、主走査ラインに対して斜めに傾いた画素で時間をずらして複数回露光し平板印刷版上に1ドットを形成することになる。このとき平板印刷版上に1ドットを記録するため多重露光される各ビームスポットの位置は、副走査方向にずれる。このため、記録されるドットにおける露光量分布が副走査方向に広がって、記録されたドットが副走査方向にいわゆるボケた形状となってしまう。   However, in such a multi-beam exposure apparatus, when a row of DMD pixels is arranged so as to be inclined at a predetermined angle with respect to the scanning direction of the exposure head, and recording is performed by N times multiple exposure while shifting the time in the scanning direction. Then, exposure is performed a plurality of times by shifting the time with pixels inclined obliquely with respect to the main scanning line to form one dot on the lithographic printing plate. At this time, the position of each beam spot subjected to multiple exposure for recording one dot on the lithographic printing plate is shifted in the sub-scanning direction. For this reason, the exposure amount distribution in the recorded dots spreads in the sub-scanning direction, and the recorded dots have a so-called blurred shape in the sub-scanning direction.

また、従来の平板印刷版に画像露光を行うマルチビーム露光装置では、平板印刷版に露光処理して中間調を表現する場合に、AMスクリーン(網点画像により濃淡画像を形成する手法)を利用して網形状(いわゆる極小の市松模様状)で中間調を表現するのが普通である。すなわち、AMスクリーンでは、最小単位の網点画像が、一例として14(水平方向ドット数)×14(垂直方向ドット数)の合計196ドット等、比較的多数のドットで構成されており、この網点画像を2次元平面状に並べて記録することにより濃淡画像を記録するようにしている。ただ、このAMスクリーンを利用して中間調を表現する場合には、モアレ縞を生じたり、またトーンジャンプが発生することがある。   In addition, in a conventional multi-beam exposure apparatus that exposes an image to a lithographic printing plate, an AM screen (a method for forming a gray image by a halftone image) is used when a halftone is expressed by exposing the lithographic printing plate. In general, halftones are expressed in a net shape (so-called minimal checkered pattern). That is, in the AM screen, the halftone dot image of the minimum unit is composed of a relatively large number of dots, for example, a total of 196 dots of 14 (number of dots in the horizontal direction) × 14 (number of dots in the vertical direction). A grayscale image is recorded by recording point images in a two-dimensional plane. However, when halftones are expressed using this AM screen, moire fringes or tone jumps may occur.

また、網点画像により濃淡画像を形成する手法として、FMスクリーン(FM Screen)と呼ばれる手法がある。このFMスクリーンは、規則性を持たない不定形ドットの集合密度によって記録画像の濃淡を表現するものであり、例えば、2×2の合計4ドット等、比較的少数のドットで構成された画像を2次元平面状に分散させて階調表現を行う。このFMスクリーンでは、原理的にモアレ縞の発生等を抑制することができるという利点がある。   Further, as a technique for forming a grayscale image using a halftone dot image, there is a technique called FM screen (FM Screen). This FM screen expresses the density of a recorded image by a set density of irregular dots having no regularity. For example, an image composed of a relatively small number of dots such as 2 × 2 total 4 dots is displayed. Gradation is expressed by being distributed in a two-dimensional plane. This FM screen has the advantage that the generation of moire fringes can be suppressed in principle.

そこで、平板印刷版等の記録媒体に画像露光を行うマルチビーム露光装置では、FMスクリーンを使って、小さな網形状で中間調を形成することが望まれている。   Therefore, in a multi-beam exposure apparatus that performs image exposure on a recording medium such as a lithographic printing plate, it is desired to form a halftone with a small net shape using an FM screen.

しかし、マルチビーム露光装置において、DMDの画素の行を露光ヘッドの走査方向に対して所定角度傾けるように配置し走査方向に時間をずらしてN回多重露光する方式で記録する場合には、平板印刷版等の記録媒体上に1ドットを記録するため多重露光した際、この1ドットとなる同一露光点に対し多重露光される複数のビームスポットの位置が相互に副走査方向にずれ、記録されるドットにおける露光量分布が副走査方向に広がって、記録された1ドットが副走査方向にいわゆるボケた形状となってしまう場合がある。   However, in a multi-beam exposure apparatus, when recording is performed by a system in which DMD pixel rows are arranged so as to be inclined at a predetermined angle with respect to the scanning direction of the exposure head and the time is shifted in the scanning direction and multiple exposure is performed N times. When multiple exposure is performed to record one dot on a recording medium such as a printing plate, the positions of a plurality of beam spots subjected to multiple exposure with respect to the same exposure point to be one dot are shifted in the sub-scanning direction and recorded. There is a case where the exposure amount distribution of the dots spread in the sub-scanning direction and one recorded dot becomes a so-called blurred shape in the sub-scanning direction.

このように記録される1ドットが副走査方向にボケた形状となり、いわゆるエッジをシャープに保つことができない状態で露光してFMスクリーンを記録したときの画像は、光パワー変動や刷り枚数といった記録条件や、自動現像機の現像の度合いといった現像条件等によって記録画素の周長が少しでも変わると網点画像の割合(網点面積率特性)が急激に変わり易いから濃度変動を起こし易い。このため従来の、DMDの画素の行を露光ヘッドの走査方向に対して所定角度傾けるように配置し走査方向に時間をずらしてN回多重露光する方式のマルチビーム露光装置では、FMスクリーンを利用することが困難であるという問題がある。
特開2004−62156号公報
One dot recorded in this way has a shape that is blurred in the sub-scanning direction, and the image when the FM screen is recorded by exposure in a state where the so-called edge cannot be kept sharp is recorded such as fluctuations in optical power and the number of printed sheets. If the circumference of the recording pixel changes even a little depending on the conditions and development conditions such as the degree of development of the automatic developing machine, the ratio of the halftone image (halftone area ratio characteristic) is likely to change abruptly, and density fluctuations are likely to occur. Therefore, an FM screen is used in a conventional multi-beam exposure apparatus that arranges a row of DMD pixels so as to be inclined at a predetermined angle with respect to the scanning direction of the exposure head and shifts the time in the scanning direction multiple times N times. There is a problem that it is difficult to do.
JP 2004-62156 A

本発明は、上述した問題に鑑み、2次元光変調器等の複数の画素を選択的にon/offする手段を用いて、FMスクリーンを利用し安定した中間調の表現を記録できるマルチビーム露光装置を新たに提供することを目的とする。   In view of the above-mentioned problems, the present invention uses a means for selectively turning on / off a plurality of pixels, such as a two-dimensional optical modulator, and a multi-beam exposure capable of recording a stable halftone expression using an FM screen. The object is to provide a new device.

本発明の請求項1に記載のマルチビーム露光装置は、記録媒体の露光面上を、複数の画素を選択的にon/offする手段で変調された複数の露光ビームスポットを投影して走査する露光ヘッドにより露光するマルチビーム露光装置において、露光ヘッドに設置した光源から記録媒体の露光面上に至る光路上におけるレンズ系の結像位置と略共役関係となる位置で光路上の平行光束となる位置に配置された、露光ビームスポットを走査方向に扁平となる如く小形化する小径化手段を設けたことを特徴とする。   The multi-beam exposure apparatus according to claim 1 of the present invention scans an exposure surface of a recording medium by projecting a plurality of exposure beam spots modulated by means for selectively turning on / off a plurality of pixels. In a multi-beam exposure apparatus that performs exposure using an exposure head, a parallel light beam on the optical path is obtained at a position that is substantially conjugate with the imaging position of the lens system on the optical path from the light source installed on the exposure head to the exposure surface of the recording medium. The present invention is characterized in that there is provided a means for reducing the diameter of the exposure beam spot arranged at a position so as to be flattened in the scanning direction.

上述のように構成することにより、露光ヘッドに設置した光源から記録媒体の露光面上に至る光路上を通る各光ビームを小径化手段で各々扁平な光束に細め、記録媒体の露光面上で各ビームスポットの形状を、走査方向に短く、かつ走査方向と直交する方向に長い長円形状(楕円形又は矩形に近い形状等を含む扁平なビームスポット形状)に形成することによって、1ドットを形成する各ビームスポットにおける走査方向両側の露光量分布のエッジ部をシャープ(急峻)にすることができる。よって、この露光ヘッドでは、扁平に細らせて長円形状にされたビームスポットが、その長円形状のビームスポットにおけるエッジ部が急峻となった長手方向両側を走査方向に沿う状態で露光処理を行う。すなわち、この露光ヘッドでは、記録媒体上における各ビームスポットの強度分布が走査方向と直交する方向に長円形状となり集光点の走査方向両側部のエッジがシャープとなるため、記録媒体の発色閾値の変動やレーザビームの強度変動等の影響を受けることが殆どなく、走査方向と直交する方向に対する画像むらが好適に抑制される。よって、FMスクリーンを記録したときの画像が、光パワー変動や刷り枚数といった記録条件や、自動現像機の現像の度合いといった現像条件等によって記録画素の周長が少しも変動しないようにして網点画像の割合(網点面積率特性)が急激に変ることを防止し濃度変動を起こし難くして、FMスクリーンを用い安定して中間調を表現するよう記録できる。   By configuring as described above, each light beam passing on the optical path from the light source installed on the exposure head to the exposure surface of the recording medium is narrowed to a flat light beam by the diameter reducing means, and on the exposure surface of the recording medium. By forming the shape of each beam spot into an oval shape (a flat beam spot shape including an ellipse or a shape close to a rectangle) that is short in the scanning direction and long in the direction perpendicular to the scanning direction, one dot is formed. Edge portions of the exposure amount distribution on both sides in the scanning direction in each beam spot to be formed can be sharpened. Therefore, in this exposure head, an exposure process is performed in a state in which the beam spot that is formed into an oblong shape by being flattened is along the scanning direction on both sides in the longitudinal direction where the edge portion of the oval beam spot is steep. I do. That is, in this exposure head, the intensity distribution of each beam spot on the recording medium is oval in the direction orthogonal to the scanning direction, and the edges on both sides in the scanning direction of the condensing point are sharp. And fluctuations in the intensity of the laser beam are hardly affected, and image unevenness in the direction orthogonal to the scanning direction is suitably suppressed. Therefore, the image when the FM screen is recorded has a halftone dot so that the circumference of the recording pixel does not fluctuate at all due to recording conditions such as light power fluctuation and the number of printed sheets, development conditions such as the degree of development of the automatic processor, and the like. It is possible to prevent the image ratio (halftone dot area ratio characteristic) from changing abruptly to make it difficult to cause density fluctuations, and to record halftones stably using an FM screen.

本発明の請求項2に記載のマルチビーム露光装置は、記録媒体の露光面上を、複数の画素を選択的にon/offする手段で変調された複数の露光ビームスポットを投影して走査する露光ヘッドにより露光するマルチビーム露光装置において、露光ヘッドに設置した光源から記録媒体の露光面上に至る光路上におけるレンズ系の結像位置と略共役関係となる位置で光路上の平行光束となる位置に配置された、露光ビームスポットを走査方向に扁平となる如く小形化する小径化手段と、複数の画素を選択的にon/offする手段から2次元的に配列されるよう出射された複数の露光ビームを露光面上に結像させる光学系上に配置されると共に、2次元的に配列される複数の露光ビームを走査方向に対して複数のブロック毎に分けると共に、当該ブロック相互間の相対的な位置を走査方向と直交する方向にシフトさせて露光面上に投影させることにより、少なくとも一方のブロックによって露光面上に投影される走査方向と直交する方向に隣接する露光ビームスポットで露光される間位置を、他方のブロックによって露光面上に投影される露光ビームスポットで露光させる一部画素シフト部材と、を有することを特徴とする。   The multi-beam exposure apparatus according to claim 2 of the present invention scans the exposure surface of the recording medium by projecting a plurality of exposure beam spots modulated by means for selectively turning on / off the plurality of pixels. In a multi-beam exposure apparatus that performs exposure using an exposure head, a parallel light beam on the optical path is obtained at a position that is substantially conjugate with the imaging position of the lens system on the optical path from the light source installed on the exposure head to the exposure surface of the recording medium. A plurality of light beams emitted so as to be arranged two-dimensionally from a means for reducing the diameter of the exposure beam spot so as to be flat in the scanning direction and a means for selectively turning on / off a plurality of pixels. The exposure beam is arranged on an optical system that forms an image on the exposure surface, and a plurality of exposure beams arranged two-dimensionally are divided into a plurality of blocks in the scanning direction. Exposure adjacent to the direction orthogonal to the scanning direction projected on the exposure surface by at least one block by shifting the relative position between the blocks in the direction orthogonal to the scanning direction and projecting onto the exposure surface. And a partial pixel shift member that exposes a position during exposure with the beam spot with an exposure beam spot projected onto an exposure surface by the other block.

上述のように構成することにより、露光ヘッドに設置した光源から記録媒体の露光面上に至る光路上を通る各光ビームを小径化手段で各々扁平な光束に細め、記録媒体の露光面上で各ビームスポットの形状を、走査方向に短く、かつ走査方向と直交する方向に長い長円形状(楕円形又は矩形に近い形状等を含む扁平なビームスポット形状)に形成することによって、1ドットを形成する各ビームスポットにおける走査方向両側の露光量分布のエッジ部をシャープ(急峻)にすることができる。よって、この露光ヘッドでは、扁平に細らせて長円形状にされたビームスポットが、その長円形状のビームスポットにおけるエッジ部が急峻となった長手方向両側を走査方向に沿う状態で露光処理を行う。すなわち、この露光ヘッドでは、記録媒体上における各ビームスポットの強度分布が走査方向と直交する方向に長円形状となり集光点の走査方向両側部のエッジがシャープとなるため、記録媒体の発色閾値の変動やレーザビームの強度変動等の影響を受けることが殆どなく、走査方向と直交する方向に対する画像むらが好適に抑制される。よって、FMスクリーンを記録したときの画像が、光パワー変動や刷り枚数といった記録条件や、自動現像機の現像の度合いといった現像条件等によって記録画素の周長が少しも変動しないようにして網点画像の割合(網点面積率特性)が急激に変ることを防止し濃度変動を起こし難くして、FMスクリーンを用い安定して中間調を表現するよう記録できる。また、このマルチビーム露光装置では、複数の画素を選択的にon/offする手段から出射されたマルチビームを一部画素シフト部材によって、走査方向に対して複数のブロックに分け、ブロック相互を走査方向と直交する方向にシフトさせて露光面上に投影させ、露光することにより、一つのブロックで露光する走査方向に並んだ複数行の露光ビームスポット各々により、各行毎に多重露光して2次元的に各ドットを記録できる。よって、各ドットを記録するため多重露光される各ビームスポットの位置を正確に一致させて各ドットにおける露光量分布の広がりを防止し、記録されたドットの形状のエッジをシャープに保ちながらFMスクリーンを記録できる。しかも、走査方向と直交する方向に対して一度に露光可能なドットの数(ビームスポットの数)を増加できる。このため、このマルチビーム露光装置では、例えば、拡大光学系を利用し、2次元光変調器により露光面上にビームスポットを投影したときの露光エリアの面積を拡大し、記録媒体に対する走査処理の速度を向上させて、露光処理の能率を向上できる。またこのマルチビーム露光装置では、例えば、2次元光変調器により露光面上にビームスポットを投影したときの走査方向と直交する方向に隣接するビームスポット間のピッチが縮小された状態で露光処理すれば、いわゆる分解能(位置分解能)を向上させることができる。   By configuring as described above, each light beam passing on the optical path from the light source installed on the exposure head to the exposure surface of the recording medium is narrowed to a flat light beam by the diameter reducing means, and on the exposure surface of the recording medium. By forming the shape of each beam spot into an oval shape (a flat beam spot shape including an ellipse or a shape close to a rectangle) that is short in the scanning direction and long in the direction perpendicular to the scanning direction, one dot is formed. Edge portions of the exposure amount distribution on both sides in the scanning direction in each beam spot to be formed can be sharpened. Therefore, in this exposure head, an exposure process is performed in a state in which the beam spot that is formed into an oblong shape by being flattened is along the scanning direction on both sides in the longitudinal direction where the edge portion of the oval beam spot is steep. I do. That is, in this exposure head, the intensity distribution of each beam spot on the recording medium is oval in the direction orthogonal to the scanning direction, and the edges on both sides in the scanning direction of the condensing point are sharp. And fluctuations in the intensity of the laser beam are hardly affected, and image unevenness in the direction orthogonal to the scanning direction is suitably suppressed. Therefore, the image when the FM screen is recorded has a halftone dot so that the circumference of the recording pixel does not fluctuate at all due to recording conditions such as light power fluctuation and the number of printed sheets, development conditions such as the degree of development of the automatic processor, and the like. It is possible to prevent the image ratio (halftone dot area ratio characteristic) from changing abruptly to make it difficult to cause density fluctuations, and to record halftones stably using an FM screen. In this multi-beam exposure apparatus, the multi-beam emitted from the means for selectively turning on / off a plurality of pixels is divided into a plurality of blocks in the scanning direction by a partial pixel shift member, and the blocks are scanned with each other. By shifting in a direction orthogonal to the direction and projecting onto the exposure surface, exposure is performed, and multiple exposure is performed for each row by each of a plurality of rows of exposure beam spots arranged in the scanning direction to be exposed in one block, and two-dimensionally. Thus, each dot can be recorded. Therefore, the position of each beam spot subjected to multiple exposure for recording each dot is accurately matched to prevent the spread of the exposure amount distribution in each dot, and the FM screen while keeping the edge of the recorded dot shape sharp. Can be recorded. In addition, the number of dots that can be exposed at one time (the number of beam spots) can be increased in the direction orthogonal to the scanning direction. For this reason, in this multi-beam exposure apparatus, for example, an enlargement optical system is used to enlarge the area of the exposure area when the beam spot is projected onto the exposure surface by the two-dimensional optical modulator, and the scanning process for the recording medium is performed. The efficiency of the exposure process can be improved by improving the speed. In this multi-beam exposure apparatus, for example, the exposure process is performed in a state where the pitch between adjacent beam spots is reduced in the direction orthogonal to the scanning direction when the beam spot is projected onto the exposure surface by the two-dimensional optical modulator. Thus, so-called resolution (positional resolution) can be improved.

請求項3に記載された発明は、請求項1又は請求項2に記載のマルチビーム露光装置において、小径化手段を、ビームリデューサーで構成したことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the multi-beam exposure apparatus according to the first or second aspect of the present invention, the diameter reducing means is constituted by a beam reducer.

上述のように構成することにより、前述した請求項1又は請求項2に記載の発明における作用、効果に加えて、光源から記録媒体の露光面上に至る光路上の所定位置に、ビームリデューサーを配置するだけで構成できるので、構成を簡素化し、廉価に製造できる。   By configuring as described above, in addition to the operation and effect of the invention according to claim 1 or 2, the beam reducer is provided at a predetermined position on the optical path from the light source to the exposure surface of the recording medium. Since it can be configured simply by arranging, it can be simplified and manufactured at a low cost.

本発明のマルチビーム露光装置によれば、2次元光変調器等の複数の画素を選択的にon/offする手段を用い、FMスクリーンを利用して安定した中間調の表現を記録できるという効果がある。   According to the multi-beam exposure apparatus of the present invention, it is possible to record a stable halftone expression using an FM screen using a means for selectively turning on / off a plurality of pixels such as a two-dimensional light modulator. There is.

本発明のマルチビーム露光装置に関する第1実施の形態について、図1乃至図11を参照しながら説明する。   A first embodiment relating to a multi-beam exposure apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.

本発明の第1実施の形態に係るマルチビーム露光装置としの画像形成装置は、図示しないが、例えば、制御ユニットで駆動制御されるいわゆるフラットベッド型の画像形成装置(セッタ)に構成し、図11に示すように、移動ステージ10上に平板印刷版(PS版)等である記録媒体12を載置し、この移動ステージ10により記録媒体12を主走査方向に移動しながら、露光ヘッド14により、制御ユニットで画像データから生成した変調信号に基づき光源側から出射されたマルチビームを空間変調して記録媒体12上に照射することにより露光処理を行うように構成する。   Although not shown, the image forming apparatus as the multi-beam exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention is configured as a so-called flatbed image forming apparatus (setter) that is driven and controlled by a control unit. As shown in FIG. 11, a recording medium 12 such as a lithographic printing plate (PS plate) is placed on the moving stage 10, and the recording medium 12 is moved in the main scanning direction by the moving stage 10 while being exposed by the exposure head 14. The control unit is configured to perform exposure processing by spatially modulating the multi-beam emitted from the light source based on the modulation signal generated from the image data and irradiating the recording medium 12 with the multi-beam.

露光ヘッド14による露光エリア16は、例えば送り方向(主走査方向)を短辺とする矩形状に構成する。この場合、記録媒体12には、その走査露光の移動動作に伴って帯状の露光済み領域18が形成される。なお、画像形成装置(セッタ)では、複数の露光ヘッド14を、m行n列(例えば、2行4列)の略マトリックス状に配列して複数(例えば、8個)の露光ヘッド14で同時に露光処理を行うように構成しても良い。   The exposure area 16 by the exposure head 14 is configured in a rectangular shape having a short side in the feed direction (main scanning direction), for example. In this case, a strip-shaped exposed region 18 is formed on the recording medium 12 in accordance with the scanning exposure moving operation. In the image forming apparatus (setter), a plurality of exposure heads 14 are arranged in an approximate matrix of m rows and n columns (for example, 2 rows and 4 columns), and a plurality of (for example, 8) exposure heads 14 are simultaneously used. You may comprise so that an exposure process may be performed.

図1に示すように、この露光ヘッド14は、それぞれ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(2次元光変調器)として、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)20を備えている。この2次元光変調器であるDMD20は、データ処理手段とミラー駆動制御手段を備えた制御ユニット(制御手段)22により駆動制御される。   As shown in FIG. 1, this exposure head 14 uses a digital micromirror device as a spatial light modulator (two-dimensional light modulator) that modulates an incident light beam for each pixel in accordance with image data. (DMD) 20 is provided. The DMD 20 which is a two-dimensional optical modulator is driven and controlled by a control unit (control means) 22 having data processing means and mirror drive control means.

この制御ユニット22のデータ処理部では、入力された画像データに基づいて、露光ヘッド14にDMD20の制御すべき領域内の各マイクロミラーを駆動制御(各マイクロミラー反射面の角度の制御)するための制御信号を生成する。   The data processing unit of the control unit 22 controls driving of the micromirrors in the region to be controlled by the DMD 20 to the exposure head 14 based on the input image data (control of the angle of each micromirror reflecting surface). Control signal is generated.

露光ヘッド14におけるDMD20の光入射側には、マルチビームをレーザ光として射出する照明装置である光源ユニット24からそれぞれ引き出されたバンドル状光ファイバ28が接続される。   Connected to the light incident side of the DMD 20 in the exposure head 14 are bundle optical fibers 28 each drawn from a light source unit 24 that is an illumination device that emits multi-beams as laser light.

光源ユニット24は、複数の半導体レーザチップから射出された紫外線等のレーザ光を合波して光ファイバに入力する合波モジュール26が複数個設置されている。各合波モジュール26から延びる光ファイバは、合波したレーザ光を伝搬する合波光ファイバであって、複数の光ファイバが1つに束ねられてバンドル状の光ファイバ(ファイババンドル)28として形成され、出射するレーザ光の強度を向上するよう構成されている。   The light source unit 24 is provided with a plurality of multiplexing modules 26 that combine laser beams such as ultraviolet rays emitted from a plurality of semiconductor laser chips and input them to an optical fiber. The optical fiber extending from each multiplexing module 26 is a multiplexing optical fiber that propagates the combined laser beam, and a plurality of optical fibers are bundled into one to form a bundle-shaped optical fiber (fiber bundle) 28. The laser beam is configured to improve the intensity of the emitted laser beam.

この露光ヘッド14におけるDMD20の光入射側には、バンドル状光ファイバ28の接続端部から出射されたレーザ光を、ロッドレンズ等を有する光学レンズを通しDMD20に向けて反射するミラー32とを備えた照明光学系を配置する。   On the light incident side of the DMD 20 in the exposure head 14, there is provided a mirror 32 that reflects the laser light emitted from the connection end of the bundle optical fiber 28 toward the DMD 20 through an optical lens having a rod lens or the like. Arrange the illumination optical system.

このDMD20は、図10に示すように、画素(ピクセル)を構成する多数の(例えば、600個×800個)の微小ミラーであるマイクロミラー36を格子状に配列したミラーデバイスとして全体がモノリシック(一体型)に構成されている。   As shown in FIG. 10, the DMD 20 is entirely monolithic as a mirror device in which a plurality of micromirrors 36 (for example, 600 × 800) constituting a pixel (pixel) are arranged in a lattice pattern. (Integrated type).

各ピクセルの最上部に配設されるマイクロミラー36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。また、各マイクロミラー36の下面中央には、支柱34が突設されている。   A material having high reflectivity such as aluminum is deposited on the surface of the micromirror 36 disposed at the top of each pixel. In addition, a column 34 projects from the center of the lower surface of each micromirror 36.

このDMD20は、各ピクセルに対応して、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38上にそれぞれ設けられたヒンジ40に、マイクロミラー36に突設された支柱34の基端部を取り付けて、ヒンジ40を軸としてマイクロミラー36を対角線方向に±a度(±10度)傾斜可能に装着して構成する。   This DMD 20 is provided with a pillar 34 projecting from a micromirror 36 on a hinge 40 provided on a silicon gate CMOS SRAM cell 38 which is manufactured in a normal semiconductor memory manufacturing line corresponding to each pixel. And the micromirror 36 is mounted so as to be tiltable by ± a degrees (± 10 degrees) in the diagonal direction about the hinge 40 as an axis.

また、このDMD20では、SRAMセル38上のマイクロミラー36が傾斜する対角線方向の両端部にそれぞれ構成された各ミラー アドレス エレクトロード(Mirror Address Electrode)42の一方側又は他方側に蓄えた電荷による静電気力を利用して、マイクロミラー36がオン状態である+a度に傾いた状態又はマイクロミラー36がオフ状態である−a度に傾いた状態に駆動制御可能に構成されている。   Further, in this DMD 20, static electricity due to charges accumulated on one side or the other side of each of the mirror address electrodes 42 respectively formed at both ends in the diagonal direction in which the micromirrors 36 on the SRAM cell 38 are inclined. Utilizing force, the micromirror 36 is configured to be driven and controlled to be in a state tilted to + a degrees when the micromirror 36 is in an on state or in a state tilted to -a degrees when the micromirror 36 is in an off state.

このように構成されたDMD20では、SRAMセル38にデジタル信号が書き込まれると、画像信号に応じて、DMD20の各ピクセルにおけるマイクロミラー36が、それぞれ対角線を中心としてDMD20が配置された基板側に対してオン状態である+a度に傾いた状態又はオフ状態である−a度に傾いた状態となるように制御され、DMD20に入射された光をそれぞれのマイクロミラー36の傾き方向へ反射させる。   In the DMD 20 configured as described above, when a digital signal is written to the SRAM cell 38, the micromirrors 36 in the respective pixels of the DMD 20 correspond to the substrate side on which the DMD 20 is disposed with the diagonal line as the center in accordance with the image signal. Thus, the light is incident on the DMD 20 and is reflected in the tilt direction of each micromirror 36.

このオン状態のマイクロミラー36により反射された光は露光状態に変調され、DMD20の光出射側に設けられた投影光学系(図1参照)へ入射する。またオフ状態のマイクロミラー36により反射された光は非露光状態に変調され、光吸収体(図示省略)に入射する。   The light reflected by the on-state micromirror 36 is modulated into an exposure state and enters a projection optical system (see FIG. 1) provided on the light exit side of the DMD 20. The light reflected by the micromirror 36 in the off state is modulated into a non-exposure state and enters a light absorber (not shown).

次に、露光ヘッド14におけるDMD20の光反射側に設けられる投影光学系(結像光学系)について説明する。図1に示すように、露光ヘッド14におけるDMD20の光反射側に設けられる投影光学系(結像光学系)は、DMD20の光反射側の露光面にある記録媒体12上に結像するため、DMD20の側から記録媒体12へ向って順に、第1の結像光学レンズ系44,46、中間結像部であるマイクロレンズアレイ48、このマイクロレンズアレイ48より光路上の後方近傍位置に配置した一部画素シフト部材50と、第2の結像光学レンズ系52,54及びオートフォーカス用のプリズムペア56との各露光用の光学部材が配置されて構成されている。なお、この露光ヘッド14では、図示しないが、マイクロレンズアレイ48の光路上の前後近傍位置に、それぞれアパーチャアレイを配置して構成しても良い。   Next, a projection optical system (imaging optical system) provided on the light reflection side of the DMD 20 in the exposure head 14 will be described. As shown in FIG. 1, since the projection optical system (imaging optical system) provided on the light reflection side of the DMD 20 in the exposure head 14 forms an image on the recording medium 12 on the exposure surface on the light reflection side of the DMD 20, In order from the DMD 20 side toward the recording medium 12, the first imaging optical lens systems 44 and 46, a microlens array 48 that is an intermediate imaging unit, and a rear vicinity position on the optical path from the microlens array 48. The exposure optical members of the partial pixel shift member 50, the second imaging optical lens systems 52 and 54, and the autofocus prism pair 56 are arranged. Although not shown in the drawing, the exposure head 14 may be configured by disposing aperture arrays at positions near the front and rear of the microlens array 48 on the optical path.

この投影光学系では、第1の結像光学レンズ系44,46に、記録媒体12上の露光面に結像するビームスポットの形状を走査方向に短く走査方向と直交する方向に長い長円形状(楕円形又は矩形に近い形状等を含む形状)に成形するためのビームリデューサー61(露光ビームスポットを走査方向に扁平となる如く小形化する小径化手段)を配置する。   In this projection optical system, the first imaging optical lens system 44, 46 has an elliptical shape in which the shape of the beam spot formed on the exposure surface on the recording medium 12 is short in the scanning direction and long in the direction perpendicular to the scanning direction. A beam reducer 61 (a means for reducing the diameter of the exposure beam spot so as to be flattened in the scanning direction) is formed for shaping into a shape (including an ellipse or a shape close to a rectangle).

このため、第1の結像光学レンズ系44,46は、光源側のレンズ系44と、記録媒体側のレンズ系46との間の光路上で、平行光束となるように構成する。   For this reason, the first imaging optical lens systems 44 and 46 are configured to be parallel light beams on an optical path between the lens system 44 on the light source side and the lens system 46 on the recording medium side.

この第1の結像光学レンズ系44,46では、光源側のレンズ系44と、記録媒体側のレンズ系46との間の光路上に、光束変換用レンズであるビームリデューサー61を配置する。この露光ビームスポットを走査方向に扁平となる如く小形化する小径化手段してのビームリデューサー61は、ビームエキスパンダーと逆の光学特性を有する光学素子として構成する。すなわち、このビームリデューサー61は、太い平行光束を、露光面上におけるビームスポットの形状が走査方向に短く、かつ走査方向と直交する方向に長い長円形状(楕円形又は矩形に近い形状等を含む扁平なビームスポット形状)となるように細めた、細い平行光束に縮小する機能を有するものとして構成する。   In the first imaging optical lens systems 44 and 46, a beam reducer 61, which is a light beam conversion lens, is disposed on an optical path between the lens system 44 on the light source side and the lens system 46 on the recording medium side. The beam reducer 61 as a diameter reducing means for reducing the size of the exposure beam spot so as to be flat in the scanning direction is configured as an optical element having optical characteristics opposite to those of the beam expander. That is, the beam reducer 61 includes a thick parallel light beam and includes an oval shape (an ellipse or a shape close to a rectangle) in which the shape of the beam spot on the exposure surface is short in the scanning direction and long in the direction orthogonal to the scanning direction. It is configured to have a function of reducing to a thin parallel light beam that is narrowed to have a flat beam spot shape.

また、この露光ヘッド14では、マイクロレンズアレイ48のマイクロレンズによって集光される位置(結像位置)と、ビームリデューサー61により扁平なビームのできる位置とを略共役関係となるように構成し、各々のマイクロレンズで集光されたビームスポット形状が走査方向(主走査方向)に絞られた扁平なビーム形状(扁平な光束)となるように構成する。   Further, the exposure head 14 is configured so that a position (image formation position) condensed by the microlens of the microlens array 48 and a position where a flat beam can be formed by the beam reducer 61 are in a substantially conjugate relationship. The beam spot shape collected by each microlens is configured to be a flat beam shape (flat light beam) narrowed in the scanning direction (main scanning direction).

さらに、この露光ヘッド14では、光源ユニット24からDMD20へ至るまでの光入射側の光学系(露光ヘッド14の照明光学系も含まれる)におけるDMD20のマイクロミラー36に集光される位置(第1の結像光学レンズ系44,46、第2の結像光学レンズ系52,54、マイクロレンズアレイ48等の各レンズ系の結像位置を含む)と略共役関係となる位置にビームリデューサー61を配置しても良い。   Further, in the exposure head 14, the light is focused on the micromirror 36 of the DMD 20 in the optical system on the light incident side from the light source unit 24 to the DMD 20 (including the illumination optical system of the exposure head 14). The image forming optical lens systems 44 and 46, the second image forming optical lens systems 52 and 54, and the image forming positions of the respective lens systems such as the microlens array 48). It may be arranged.

このように、光源ユニット24から記録媒体12の記録面上の集光点に至る光路上における所定位置(例えば、集光される位置と略共役関係となる各位置)にビームリデューサー61を配置した場合には、この光路上を通る各光ビームをビームリデューサー61で各々扁平な光束に細め、記録媒体12の露光面上で各ビームスポットの形状を、図8に示すように、走査方向に短く、かつ走査方向と直交する方向に長い長円形状(楕円形又は矩形に近い形状等を含む扁平なビームスポット形状)に形成することによって、1ドットを形成する各ビームスポットにおける走査方向(主走査方向)両側の露光量分布のエッジ部をシャープ(急峻)にすることができる。   As described above, the beam reducer 61 is arranged at a predetermined position on the optical path from the light source unit 24 to the condensing point on the recording surface of the recording medium 12 (for example, each position having a substantially conjugate relationship with the condensing position). In this case, each light beam passing on the optical path is narrowed into a flat light beam by the beam reducer 61, and the shape of each beam spot on the exposure surface of the recording medium 12 is shortened in the scanning direction as shown in FIG. In addition, by forming a long oval shape (a flat beam spot shape including an ellipse or a shape close to a rectangle) in a direction orthogonal to the scanning direction, the scanning direction (main scanning) in each beam spot forming one dot (Direction) Edge portions of the exposure amount distribution on both sides can be sharpened.

よって、この露光ヘッド14では、扁平に細らせて長円形状にされたビームスポットが、その長円形状のビームスポットにおけるエッジ部が急峻となった長手方向両側を走査方向(副走査方向に直交する方向)に沿う状態で露光処理を行う。すなわち、この露光ヘッド14では、記録媒体12上における各ビームスポットの強度分布が副走査方向に長円形状となり集光点の走査方向両側部のエッジがシャープとなるため、記録媒体12の発色閾値の変動やレーザビームの強度変動等の影響を受けることが殆どなく、副走査方向に対する画像むらが好適に抑制される。よって、FMスクリーンを記録したときの画像が、光パワー変動や刷り枚数といった記録条件や、自動現像機の現像の度合いといった現像条件等によって記録画素の周長が少しも変動しないようにして網点画像の割合(網点面積率特性)が急激に変ることを防止し濃度変動を起こし難くして、FMスクリーンを用い安定して中間調を表現するよう記録できる。   Therefore, in this exposure head 14, the beam spot that is made thin and flattened into an oval shape scans both sides in the longitudinal direction where the edge portion of the oval beam spot becomes steep in the scanning direction (in the sub-scanning direction). The exposure processing is performed in a state along the (perpendicular direction). That is, in this exposure head 14, the intensity distribution of each beam spot on the recording medium 12 is oval in the sub-scanning direction, and the edges on both sides in the scanning direction of the condensing point are sharp. And fluctuations in the intensity of the laser beam are hardly affected, and image unevenness in the sub-scanning direction is suitably suppressed. Therefore, the image when the FM screen is recorded has a halftone dot so that the circumference of the recording pixel does not fluctuate at all due to recording conditions such as light power fluctuation and the number of printed sheets, development conditions such as the degree of development of the automatic processor, and the like. It is possible to prevent the image ratio (halftone dot area ratio characteristic) from changing abruptly to make it difficult to cause density fluctuations, and to record halftones stably using an FM screen.

なお、この露光ヘッド14では、ビームリデューサー61を利用する代わりに、図示しないが、露光ビームスポットを走査方向に扁平となる如く小形化する小径化手段を、ビームエキスパンダーを利用して構成することもできる。このビームエキスパンダーを利用して露光ビームスポットを走査方向に扁平となる如く小形化する小径化手段を構成する場合には、平行光束をビームエキスパンダーで扁平光束に引き延ばすことによって、露光面上に投影される各ビームスポットの形状を走査方向と直交する方向(副走査方向)に引き延ばして、長円形状(楕円形又は矩形に近い形状等を含む扁平なビームスポット形状)に形成し、走査方向(主走査方向)両側の露光量分布のエッジ部をシャープ(急峻)にするよう構成しても良い。また、この場合には、マイクロレンズアレイ48のマイクロレンズ等によって、ビームエキスパンダーにより副走査方向に引き延ばされたビームスポットを所要の大きさまで縮小するように構成しても良い。   In this exposure head 14, instead of using the beam reducer 61, although not shown, a means for reducing the diameter of the exposure beam spot so as to be flat in the scanning direction may be configured using a beam expander. it can. When using this beam expander to configure a means for reducing the diameter of the exposure beam spot so that it is flattened in the scanning direction, the parallel beam is projected onto the exposure surface by extending it into a flat beam using the beam expander. The shape of each beam spot is extended in a direction perpendicular to the scanning direction (sub-scanning direction) to form an oval shape (a flat beam spot shape including an ellipse or a shape close to a rectangle), and the scanning direction (main The edge portions of the exposure amount distribution on both sides (scanning direction) may be configured to be sharp. In this case, the beam spot extended in the sub-scanning direction by the beam expander may be reduced to a required size by the microlens of the microlens array 48 or the like.

この露光ヘッド14の投影光学系で用いる中間結像部であるマイクロレンズアレイ48は、光源ユニット24から光ファイバ28を通じて照射されたレーザ光を反射するDMD20の各マイクロミラー36に1対1で対応する複数のマイクロレンズが一体的に成形されたものであり、各マイクロレンズは、それぞれ第1の結像光学レンズ系44,46を透過した各レーザビームの光軸上にそれぞれ配置されている。なお、この露光ヘッド14では、マイクロレンズアレイ48を省略し、図1に示すマイクロレンズアレイ48の配置位置に一部画素シフト部材50を配置して構成しても良い。   The microlens array 48 serving as an intermediate imaging unit used in the projection optical system of the exposure head 14 has a one-to-one correspondence with each micromirror 36 of the DMD 20 that reflects the laser light emitted from the light source unit 24 through the optical fiber 28. A plurality of microlenses are integrally formed, and each microlens is disposed on the optical axis of each laser beam transmitted through the first imaging optical lens systems 44 and 46, respectively. In this exposure head 14, the micro lens array 48 may be omitted, and a part of the pixel shift member 50 may be arranged at the arrangement position of the micro lens array 48 shown in FIG.

この画像形成装置の露光ヘッド14に用いられる一部画素シフト部材50は、DMD20を用いて露光処理する際に、走査方向と直交する方向に対して一度に露光可能なドットの数(ビームスポットの数であるチャンネル数)を、DMD20の縦方向の画素を有効活用することによって増加し、かつ、ビームリデューサー61と相俟ってFMスクリーンを用い安定した中間調の表現を良好に記録可能とするための光学部材である。   The partial pixel shift member 50 used in the exposure head 14 of this image forming apparatus has the number of dots that can be exposed at one time in the direction orthogonal to the scanning direction (beam spot number) when performing exposure processing using the DMD 20. The number of channels, which is a number, is increased by effectively using the vertical pixels of the DMD 20, and in combination with the beam reducer 61, a stable halftone expression can be recorded satisfactorily using an FM screen. It is an optical member for.

この一部画素シフト部材50は、DMD20における2次元上でM行N列の格子状に配列されたマイクロミラー36群から露光面(記録媒体12の表面)上に投影される複数の露光ビームスポットの位置を露光面上で走査方向(送り方向である主走査方向)に対して複数のブロック毎に分け、これらブロック相互間の相対的な位置を走査方向(主走査方向)と直交する方向(副走査方向)に所定量シフトさせて、一つのブロックで露光する複数の露光ビームスポットの位置における送り方向の間隙を他のブロックにおける複数の露光ビームスポットで露光するようにして、DMD20を用いて露光処理する際に走査方向と直交する方向に対して一度に露光可能なドットの数(ビームスポットの数であるチャンネル数)を増加させる。   The partial pixel shift member 50 has a plurality of exposure beam spots projected onto the exposure surface (the surface of the recording medium 12) from a group of micromirrors 36 arranged in a two-dimensional grid of M rows and N columns in the DMD 20. Are divided into a plurality of blocks with respect to the scanning direction (main scanning direction which is the feed direction) on the exposure surface, and the relative positions between these blocks are orthogonal to the scanning direction (main scanning direction) ( The DMD 20 is used so that the gap in the feed direction at the position of the plurality of exposure beam spots exposed in one block is exposed with the plurality of exposure beam spots in the other block. During the exposure process, the number of dots that can be exposed at one time (the number of channels that is the number of beam spots) is increased in the direction orthogonal to the scanning direction.

なお、露光ヘッド14から露光面上に投影される露光ビームスポットの位置を露光面上で複数のブロックに分けて走査方向と直交する方向にシフトさせることにより、一度に露光可能なドットの数(ビームスポットの数であるチャンネル数)を増加させるときの、露光可能なドットの数(ビームスポットの数であるチャンネル数)の増加率は、ブロックに分けて、ブロック毎の露光位置が相互に重ならないようにシフト(例えば均等な間隔にシフト)されたブロックの分割数に比例するので、要求される露光可能なドットの数(ビームスポットの数であるチャンネル数)の増加率は、分割数とシフト量を適切に調整して選定することで設定することができる。   Note that the number of dots that can be exposed at one time (by dividing the position of the exposure beam spot projected onto the exposure surface from the exposure head 14 into a plurality of blocks on the exposure surface in a direction orthogonal to the scanning direction ( The increase rate of the number of dots that can be exposed (the number of channels that is the number of beam spots) when increasing the number of channels that is the number of beam spots) is divided into blocks, and the exposure positions for each block overlap each other. Since it is proportional to the number of divisions of blocks shifted so as not to be shifted (for example, shifted to equal intervals), the required increase rate of the number of dots that can be exposed (the number of channels that is the number of beam spots) is the number of divisions It can be set by appropriately adjusting and selecting the shift amount.

この一部画素シフト部材50は、光の屈折を利用した光学素子若しくは光の回折を利用した光学素子又は光の偏光を利用した光学素子として構成してもよい。光の回折を利用する素子としては、ホログラムやバイナリー・オプティカル・エレメントをブレーズ化したもの等がある。   The partial pixel shift member 50 may be configured as an optical element using light refraction, an optical element using light diffraction, or an optical element using light polarization. As an element utilizing light diffraction, there are a hologram and a binary optical element blazed.

この一部画素シフト部材50を光の屈折を利用した光学素子として構成する場合には、例えば、図2、図3及び図8に示すように構成するもので、透明な平板状の光学部材(同じ厚みの平面部材に形成された光学ガラス等の光学材料)を複数(この図2、図3及び図8に示す一部画素シフト部材50では3枚であるが、1枚に一体的に構成しても良い)用いて構成する。すなわち、図2に示すように、一部画素シフト部材50は、屈折利用の第1光学部材50Aと、第2光学部材50Bと、第3光学部材50Cとを、光路上における走査方向(送り方向)に対して3つが隙間なく連なるように配置し、かつ第2光学部材50Bを光軸と直交するよう配置し、第1光学部材50Aを光軸に対して一方に所定角度傾斜させて配置し、第3光学部材50Cを光軸に対して他方に所定角度傾斜させて配置する。すなわち、この一部画素シフト部材50は、光路上の上段、中段、下段にそれぞれ位置する場所に屈折利用の第1光学部材50Aと、第2光学部材50Bと、第3光学部材50Cとを設置し、上段、下段の第1光学部材50Aと、第3光学部材50Cとを、走査方向を軸として所定角度回転させた状態(図3に図示)に設置して構成する。   When the partial pixel shift member 50 is configured as an optical element using light refraction, for example, the partial pixel shift member 50 is configured as shown in FIGS. 2, 3, and 8. A plurality of optical materials such as optical glass formed on a planar member having the same thickness (three in the partial pixel shift member 50 shown in FIGS. 2, 3 and 8). May be used). That is, as shown in FIG. 2, the partial pixel shift member 50 moves the first optical member 50A, the second optical member 50B, and the third optical member 50C in the scanning direction (feeding direction) on the optical path. ), The second optical member 50B is arranged so as to be orthogonal to the optical axis, and the first optical member 50A is inclined at a predetermined angle with respect to the optical axis. The third optical member 50C is disposed at a predetermined angle with respect to the other optical axis. In other words, the partial pixel shift member 50 is provided with the first optical member 50A for refraction, the second optical member 50B, and the third optical member 50C at positions located on the upper, middle, and lower stages on the optical path. The upper and lower first optical members 50A and the third optical member 50C are installed in a state (shown in FIG. 3) rotated by a predetermined angle about the scanning direction.

また、第2光学部材50Bは、その走査方向(送り方向)に対する長さ(第1光学部材50Aと第3光学部材50Cとの間の距離)を、一部画素シフト部材50の配置位置におけるDMD20の全マイクロミラー36群から露光面(記録媒体12の表面)に至る光路の走査方向(送り方向)に対応した光路幅を3等分した長さに設定する。さらに、第2光学部材50Bは、その走査方向に対する長さの中央位置が、一部画素シフト部材50の配置位置におけるDMD20の全マイクロミラー36群から露光面に至る光路の走査方向に対応した光路幅の中央位置に一致するように配置する。   Further, the second optical member 50B has a length (distance between the first optical member 50A and the third optical member 50C) with respect to the scanning direction (feeding direction) of the DMD 20 at the position where the partial pixel shift member 50 is disposed. The optical path width corresponding to the scanning direction (feeding direction) of the optical path from all the micromirrors 36 to the exposure surface (the surface of the recording medium 12) is set to a length equal to three. Further, the second optical member 50B has an optical path whose central position in the scanning direction corresponds to the scanning direction of the optical path from all the micromirrors 36 of the DMD 20 to the exposure surface at the position where the partial pixel shift member 50 is disposed. Arrange to match the center of the width.

このように配置構成することにより、この一部画素シフト部材50は、DMD20の2次元的に配置されたマイクロミラー36群を、露光面上で走査方向に対して3等分(走査方向に対するビームスポットの数が等しくなる3つに分割)し、図8に例示するように均等に分割された3つのブロックG1、G2、G3を設定することができる。   With this arrangement and configuration, the partial pixel shift member 50 divides the group of micromirrors 36 two-dimensionally arranged in the DMD 20 into three equal parts in the scanning direction on the exposure surface (the beam in the scanning direction). It is possible to set three blocks G1, G2, and G3 that are equally divided as illustrated in FIG.

また、光の屈折を利用した光学素子として構成した一部画素シフト部材50では、第1光学部材50Aを光軸に対して一方に傾斜させる角度を適切に調整して設定することにより図3に示すようにレーザ光のマルチビームを屈折させて、図8に示すように、第1のブロックG1のビームスポット群BS1が、第2のブロックG2におけるビームスポット群BS2の走査方向と直交する方向に隣接して並ぶ相互間の1/3の距離だけ一方にシフト(例えば図2に向かって左に1/3ピッチシフト)するよう構成する。   Further, in the partial pixel shift member 50 configured as an optical element using light refraction, the angle at which the first optical member 50A is inclined to the one side with respect to the optical axis is appropriately adjusted and set as shown in FIG. As shown in FIG. 8, the beam spot group BS1 of the first block G1 is refracted in the direction orthogonal to the scanning direction of the beam spot group BS2 in the second block G2, as shown in FIG. It is configured to shift to one side by a distance of 1/3 between adjacent lines (for example, 1/3 pitch shift to the left in FIG. 2).

さらに、この一部画素シフト部材50では、第3光学部材50Cを光軸に対して他方に傾斜させる角度を適切に調整して設定することにより図3に示すようにレーザ光のマルチビームを屈折させて、第3のブロックG3のビームスポット群BS3が、第2のブロックG2におけるビームスポット群BS2の走査方向と直交する方向に隣接して並ぶ相互間の1/3の距離だけ他方にシフト(例えば図2に向かって右に1/3ピッチシフト)するよう構成する。   Further, in this partial pixel shift member 50, the multi-beam of laser light is refracted as shown in FIG. 3 by appropriately adjusting and setting the angle at which the third optical member 50C is inclined to the other with respect to the optical axis. Then, the beam spot group BS3 of the third block G3 is shifted to the other side by a distance of 1/3 between each other arranged adjacent to each other in the direction orthogonal to the scanning direction of the beam spot group BS2 in the second block G2. For example, it is configured to shift 1/3 pitch to the right as viewed in FIG.

このように一部画素シフト部材50を配置構成することにより、この画像形成装置の露光ヘッド14では、走査方向と直交する方向に対して、第2のブロックG2におけるビームスポットBS2の各隣接相互間に、第1のブロックG1の各ビームスポットBS1と、第3のブロックG3における各ビームスポットBS3とが、それぞれ等間隔で配置された状態により露光処理できる。よって、このように一部画素シフト部材50を配置構成した露光ヘッド14では、図8に示すように露光面に走査露光した結果、走査方向と直交する方向のある一直線上の位置に対して一度に露光可能なドットの数(ビームスポットの数であるチャンネル数)を3倍に増加させる(隣接するビームスポット間のピッチが1/3になり、いわゆる分解能(位置分解能)が3倍に向上した状態にさせる)ことができる。   By disposing the partial pixel shift member 50 in this way, the exposure head 14 of this image forming apparatus is configured so that the beam spots BS2 in the second block G2 are adjacent to each other with respect to the direction orthogonal to the scanning direction. Furthermore, the exposure processing can be performed in a state where the beam spots BS1 of the first block G1 and the beam spots BS3 of the third block G3 are arranged at equal intervals. Therefore, in the exposure head 14 in which the partial pixel shift member 50 is arranged and configured as described above, as a result of performing scanning exposure on the exposure surface as shown in FIG. 8, once with respect to a position on a straight line in a direction orthogonal to the scanning direction. The number of dots that can be exposed to (number of channels, which is the number of beam spots) is increased by a factor of three (the pitch between adjacent beam spots has been reduced to 3, so-called resolution (positional resolution) has been improved by a factor of three. State).

また、一部画素シフト部材50で相互にシフトした3つのブロックG1、G2、G3を設定する露光ヘッド14では、第2の結像光学レンズ系52,54を、例えば拡大光学系として構成し、DMD20により反射される光線束の断面積を拡大することで記録媒体12上のDMD20により反射された光線束による露光エリア32(図11に図示)の面積を、DMD20の多数のマイクロミラー36が格子状に配列されて構成された光反射面の面積の3倍に拡大するよう構成しても良い。   In the exposure head 14 that sets the three blocks G1, G2, and G3 that are mutually shifted by the partial pixel shift member 50, the second imaging optical lens systems 52 and 54 are configured as, for example, an enlargement optical system, By enlarging the cross-sectional area of the light beam reflected by the DMD 20, the area of the exposure area 32 (shown in FIG. 11) by the light beam reflected by the DMD 20 on the recording medium 12 is latticed. You may comprise so that it may expand to 3 times the area of the light reflection surface comprised by arranging in a shape.

なお、第2の結像光学レンズ系52,54を、拡大光学系として構成する等の場合には、例えばマイクロレンズアレイ又はその他の光学部材を利用して、記録媒体12の露光面上に結像される各ビームスポットが所定のビームスポット径となるように縮小して結像するよう集光させても良い。   In the case where the second imaging optical lens systems 52 and 54 are configured as an enlargement optical system, for example, a microlens array or other optical member is used to form a connection on the exposure surface of the recording medium 12. Each beam spot to be imaged may be condensed so as to be reduced in size so as to have a predetermined beam spot diameter.

さらに、この露光ヘッド14では、第2の結像光学レンズ系52,54から投射された光ビームを、プリズムペア56のオートフォーカス機能によって露光面上に置かれた記録媒体12上に焦点を合わせて結像させるよう構成する。なお、投影光学系における各第1の結像光学レンズ系44,46、第2の結像光学レンズ系52,54は、図1においてそれぞれ1枚のレンズとして示されているが、複数枚のレンズ(例えば、凸レンズと凹レンズ)を組み合せたものであっても良い。   Further, in the exposure head 14, the light beam projected from the second imaging optical lens system 52, 54 is focused on the recording medium 12 placed on the exposure surface by the autofocus function of the prism pair 56. To form an image. Note that each of the first imaging optical lens systems 44 and 46 and the second imaging optical lens systems 52 and 54 in the projection optical system is shown as one lens in FIG. A lens (for example, a convex lens and a concave lens) may be combined.

前述のように露光ヘッド14を構成した場合には、走査方向の送り速度が同じであるという条件の下で、記録媒体12の露光面上における走査方向と直交する方向に対して一回で走査露光できる範囲を、図9に示すDMD20の走査方向と直交する方向に並んでいる所定個数のマイクロミラー36だけで走査露光する場合(DMD20を走査方向に傾斜させて露光処理しない場合)である比較例の3倍にできる。   When the exposure head 14 is configured as described above, scanning is performed once in the direction orthogonal to the scanning direction on the exposure surface of the recording medium 12 under the condition that the feed speed in the scanning direction is the same. Comparison in the case where scanning exposure is performed with only a predetermined number of micromirrors 36 arranged in a direction orthogonal to the scanning direction of DMD 20 shown in FIG. 9 (when DMD 20 is tilted in the scanning direction and exposure processing is not performed). Can be 3 times the example.

よって、同じ数の露光ヘッド14を利用して記録媒体12を複数回走査方向に往復移動させながら記録媒体12の露光面全体に対する露光処理を行う場合には、走査処理の速度(同じ数の露光ヘッド14を利用して、一枚の記録媒体12に対する露光処理を開始してから完了するまでの速度)を向上させて、露光処理の能率を向上できる。   Therefore, when performing exposure processing on the entire exposed surface of the recording medium 12 while reciprocating the recording medium 12 in the scanning direction using the same number of exposure heads 14, the scanning processing speed (the same number of exposures). The efficiency of the exposure process can be improved by using the head 14 to improve the speed from the start to the completion of the exposure process for one recording medium 12.

また、一部画素シフト部材50で相互にシフトした複数(ここでは3つ)のブロックG1、G2、G3を設定する露光ヘッド14では、第2の結像光学レンズ系52,54を、シフトしたブロックの数未満の拡大率(ここでは3倍未満の拡大率)をもつ光学系として構成し、図9に示すDMD20の走査方向と直交する方向に並んでいる所定個数のマイクロミラー36だけで走査露光する場合の比較例で露光処理する場合よりも、走査方向と直交する方向に隣接するビームスポット間のピッチを縮小し、いわゆる分解能(位置分解能)を向上させるように構成しても良いことは勿論である。   Further, in the exposure head 14 for setting a plurality of (here, three) blocks G1, G2, and G3 that are mutually shifted by the partial pixel shift member 50, the second imaging optical lens systems 52 and 54 are shifted. It is configured as an optical system having an enlargement ratio less than the number of blocks (here, an enlargement ratio less than 3 times), and is scanned only by a predetermined number of micromirrors 36 arranged in a direction perpendicular to the scan direction of the DMD 20 shown in FIG. Compared to the case of exposure processing in the comparative example in the case of exposure, the pitch between adjacent beam spots in the direction orthogonal to the scanning direction may be reduced to improve the so-called resolution (positional resolution). Of course.

また、一部画素シフト部材50で相互にシフトした複数(ここでは3つ)のブロックG1、G2、G3を設定する露光ヘッド14では、記録媒体12の露光面上で、3つのブロックG1、G2、G3の境目で画素同士を明確に区別して露光処理すること(3つのブロックG1、G2、G3の境目で画素同士をくっきりと切り分けて露光処理すること)ができず、3つのブロックG1、G2、G3の境目で画素同士にクロストークを生じる場合がある。このような場合には、クロストークを減ずるために、その境目に当たるDMD20上の画素を使わないこととして対応することができる。   In the exposure head 14 for setting a plurality of (here, three) blocks G1, G2, and G3 that are mutually shifted by the partial pixel shift member 50, the three blocks G1 and G2 are formed on the exposure surface of the recording medium 12. , It is impossible to perform exposure processing by clearly distinguishing the pixels at the boundary of G3 (exposure processing by clearly separating pixels at the boundary of the three blocks G1, G2, and G3). , Crosstalk may occur between pixels at the boundary of G3. In such a case, in order to reduce the crosstalk, it is possible to cope with not using the pixel on the DMD 20 that hits the boundary.

なお、一部画素シフト部材50は、第1光学部材50A若しくは第3光学部材50Cと、第2光学部材50Bとの組み合わせで2つのブロックに分割してシフトさせるよう構成し、又は一部画素シフト部材50を、第1光学部材50Aと、第3光学部材50Cとの組み合わせで2つのブロックに分割してシフトさせるよう構成しても良い。   The partial pixel shift member 50 is configured to be divided into two blocks and shifted by a combination of the first optical member 50A or the third optical member 50C and the second optical member 50B, or the partial pixel shift. The member 50 may be configured to be divided into two blocks and shifted by a combination of the first optical member 50A and the third optical member 50C.

次に、前述した一部画素シフト部材50を、光の回折を利用した光学素子として構成する構成例について、図4乃至図6により説明する。   Next, a configuration example in which the partial pixel shift member 50 described above is configured as an optical element using light diffraction will be described with reference to FIGS.

図4に示す光の回折を利用した光学素子として構成された一部画素シフト部材50は、透明で同じ厚みの平面部材に形成された光学ガラス等である一枚の平面プレートを走査方向(主走査方向)に対して上段、中段、下段の3つのエリア(部分)に分け、上段を第1回折部50Dとし、中段を第2透過部50Eとし、下段を第3回折部50Fとする。   The partial pixel shift member 50 configured as an optical element using light diffraction shown in FIG. 4 is a single flat plate made of optical glass or the like formed on a transparent flat member having the same thickness. It is divided into three areas (parts) of an upper stage, a middle stage, and a lower stage with respect to the (scanning direction), and the upper stage is a first diffracting unit 50D, the middle stage is a second transmitting unit 50E, and the lower stage is a third diffracting unit 50F.

また、第2透過部50Eは、光ビームを直線の光路に沿って透過させるよう構成され、その走査方向(送り方向)に対する長さ(第1回折部50Dと第3回折部50Fとの間の距離)を、一部画素シフト部材50の配置位置におけるDMD20の全マイクロミラー36群から露光面(記録媒体12の表面)に至る光路の走査方向(送り方向)に対応した光路幅を3等分した長さに設定する。さらに、第2透過部50Eは、その走査方向に対する長さの中央位置が、一部画素シフト部材50の配置位置におけるDMD20の全マイクロミラー36群から露光面に至る光路の走査方向に対応した光路幅の中央位置に一致するように配置する。   The second transmission unit 50E is configured to transmit a light beam along a straight optical path, and has a length (between the first diffraction unit 50D and the third diffraction unit 50F) with respect to the scanning direction (feed direction). The optical path width corresponding to the scanning direction (feeding direction) of the optical path from all the micromirrors 36 of the DMD 20 at the arrangement position of the partial pixel shift member 50 to the exposure surface (the surface of the recording medium 12). Set the length to Further, the second transmission portion 50E has an optical path whose central position in the scanning direction corresponds to the scanning direction of the optical path from all the micromirrors 36 of the DMD 20 to the exposure surface at the position where the partial pixel shift member 50 is disposed. Arrange to match the center of the width.

このように配置構成することにより、この一部画素シフト部材50は、DMD20の2次元的に配置されたマイクロミラー36群を、露光面上で走査方向に対して3等分(走査方向に対するビームスポットの数が等しくなる3つに分割)し、図8に例示するように均等に分割された3つのブロックG1、G2、G3を設定することができる。   With this arrangement and configuration, the partial pixel shift member 50 divides the group of micromirrors 36 two-dimensionally arranged in the DMD 20 into three equal parts in the scanning direction on the exposure surface (the beam in the scanning direction). It is possible to set three blocks G1, G2, and G3 that are equally divided as illustrated in FIG.

この光の回折を利用した光学素子として構成された一部画素シフト部材50では、その第1回折部50Dの表裏両面を図5に示すように光ビームを回折して走査方向と直交する方向の一方にビームスポットを所定量シフトさせる作用を奏する第1BOE(バイナリー・オプティクス・エレメント)51に構成する。   In the partial pixel shift member 50 configured as an optical element using this light diffraction, the front and back surfaces of the first diffractive portion 50D diffract the light beam in the direction orthogonal to the scanning direction as shown in FIG. On the other hand, the first BOE (binary optics element) 51 is provided which has an effect of shifting the beam spot by a predetermined amount.

また、第3回折部50Fの表裏両面を図6に示すように光ビームを回折して走査方向と直交する方向の他方にビームスポットを所定量シフトさせる作用を奏する第2BOE(バイナリー・オプティクス・エレメント)53に構成する。   Further, a second BOE (binary optics element) that acts to diffract the light beam on the front and back surfaces of the third diffractive portion 50F and shift the beam spot by a predetermined amount in the other direction orthogonal to the scanning direction as shown in FIG. ) 53.

これら第1BOE51と、第2BOE53とは、一般に利用されているバイナリー・オプティクス・エレメントとして加工形成されるもので、例えば、一部画素シフト部材50全体を形成する板状の光学ガラスにおける第1回折部50Dと第3回折部50Fとの表裏両面部分にそれぞれ断面視微細な傾斜面(実際には、いわゆるエッチング加工を繰り返して凹部に微細な階段状の傾斜を形成したもの)を加工して構成することができる。   The first BOE 51 and the second BOE 53 are processed and formed as commonly used binary optics elements. For example, the first diffractive portion in the plate-shaped optical glass that partially forms the entire pixel shift member 50 is used. The front and back both surface portions of the 50D and the third diffractive portion 50F are formed by processing inclined surfaces that are fine in sectional view (actually, a so-called etching process is repeated to form a fine step-like inclination in the recesses). be able to.

これら第1BOE51と、第2BOE53とは、それぞれ第1回折部50Dと第3回折部50Fとの表裏両面における走査方向と直交する方向の一方端部から他方の端部に向けて直線状に伸びる微細な略断面三角形の斜面として構成する。これら第1BOE51と、第2BOE53とは、微細な略断面三角形の高さ(段差の高さ)が回折部材の屈折率をn、空気の屈折率を1、光の波長をλ、段差の数をNとしたとき、次式の整数倍となるように形成する。   The first BOE 51 and the second BOE 53 are finely extending linearly from one end to the other end in the direction orthogonal to the scanning direction on both the front and back surfaces of the first diffractive part 50D and the third diffractive part 50F. It is configured as an inclined surface having a substantially triangular cross section. In the first BOE 51 and the second BOE 53, the height of the fine substantially sectional triangle (height of the step) is n, the refractive index of the diffractive member, the refractive index of air, the light wavelength λ, and the number of steps. When N, it is formed to be an integral multiple of the following formula.

  formula

Figure 2006085072
これら第1BOE51と、第2BOE53とは、理論的に、それぞれの凹部内の傾斜に形成された微細な階段部分の段数(レベル)が8レベルの傾斜面の場合に、第1BOE51と、第2BOE53とで所定の方向に回折される光の割合が約95%となり、16レベルの傾斜面の場合に約98.7%,32レベルで99.5%となる。従って、第1BOE51と、第2BOE53とは、露光面上での迷光限界に応じて16レベルあるいは32レベル程度に加工することで、十分実用に耐え得るものとなる。
Figure 2006085072
In theory, the first BOE 51 and the second BOE 53 are the first BOE 51, the second BOE 53, Thus, the ratio of light diffracted in a predetermined direction is about 95%, about 98.7% in the case of a 16-level inclined surface, and 99.5% in 32 levels. Therefore, the first BOE 51 and the second BOE 53 can be sufficiently put into practical use by processing them at 16 levels or 32 levels according to the stray light limit on the exposure surface.

また、これら第1BOE51を設けた第1回折部50Dと、第2BOE53を設けた第3回折部50Fとは、図5と図6とを対比して見ると分かるように、バイナリー・オプティクス・エレメントの傾斜の方向が逆となるように構成し、第1BOE51で光ビームを回折してビームスポットの位置をシフトさせる方向と、第2BOE53で光ビームを回折してビームスポットの位置をシフトさせる方向とが逆方向となるように構成する。   Further, the first diffractive portion 50D provided with the first BOE 51 and the third diffractive portion 50F provided with the second BOE 53 can be understood by comparing FIGS. 5 and 6 with the binary optics element. The direction of inclination is reversed, and the direction in which the light beam is diffracted by the first BOE 51 to shift the position of the beam spot, and the direction in which the light beam is diffracted by the second BOE 53 to shift the position of the beam spot. It is configured to be in the reverse direction.

さらに、これら第1BOE51を設けた第1回折部50Dと、第2BOE53を設けた第3回折部50Fとは、それぞれの厚さを変更調整することによって記録媒体12の露光面上に照射されるビームスポットの位置のシフト量を所定量に設定することができる。   Furthermore, the first diffractive portion 50D provided with the first BOE 51 and the third diffractive portion 50F provided with the second BOE 53 are irradiated with beams on the exposure surface of the recording medium 12 by changing and adjusting the respective thicknesses. The shift amount of the spot position can be set to a predetermined amount.

なお、マルチビーム露光装置の露光ヘッド14に設ける一部画素シフト部材50を、光の回折を利用した光学素子として構成したものは、前述した一部画素シフト部材50を、光の屈折を利用した光学素子として構成したものと、同様な作用、効果を得ることができる。   In addition, when the partial pixel shift member 50 provided in the exposure head 14 of the multi-beam exposure apparatus is configured as an optical element using light diffraction, the partial pixel shift member 50 described above uses light refraction. Functions and effects similar to those of the optical element can be obtained.

また、一部画素シフト部材50は、第1回折部50D若しくは第3回折部50Fと、第2透過部50Eとの組み合わせで2つのブロックに分割してシフトさせるよう構成し、又は一部画素シフト部材50を、第1回折部50Dと、第3回折部50Fとの組み合わせで2つのブロックに分割してシフトさせるよう構成しても良い。   Further, the partial pixel shift member 50 is configured to be divided and shifted into two blocks by a combination of the first diffractive part 50D or the third diffractive part 50F and the second transmissive part 50E, or a partial pixel shift. The member 50 may be configured to be divided into two blocks and shifted by a combination of the first diffractive part 50D and the third diffractive part 50F.

次に、前述した一部画素シフト部材50を、光の偏光を利用した光学素子として構成する構成例について、図7により説明する。   Next, a configuration example in which the partial pixel shift member 50 described above is configured as an optical element using polarization of light will be described with reference to FIG.

図7に示す光の偏光を利用した光学素子として構成された一部画素シフト部材50は、透明で同じ厚みの平面プレートに形成され、その走査方向(主走査方向)に対して上段、中段、下段の3つのエリア(部分)に分けられた、上段を第1偏光部50Gとし、中段を第2透過部50Hとし、下段を第3偏光部50Iに構成する。   The partial pixel shift member 50 configured as an optical element using the polarization of light shown in FIG. 7 is formed on a transparent flat plate having the same thickness, and has an upper stage, a middle stage, and a scanning direction (main scanning direction). The upper stage divided into the lower three areas (parts) is the first polarizing section 50G, the middle stage is the second transmitting section 50H, and the lower stage is the third polarizing section 50I.

また、第2透過部50Hは、光ビームを直線の光路で透過させるよう構成され、その走査方向(送り方向)に対する長さ(第1偏光部50Gと第3偏光部50Iとの間の距離)を、一部画素シフト部材50の配置位置におけるDMD20の全マイクロミラー36群から露光面(記録媒体12の表面)に至る光路の走査方向(送り方向)に対応した光路幅を3等分した長さに設定する。さらに、第2透過部50Hは、その走査方向に対する長さの中央位置が、一部画素シフト部材50の配置位置におけるDMD20の全マイクロミラー36群から露光面に至る光路の走査方向に対応した光路幅の中央位置に一致するように配置する。   The second transmission unit 50H is configured to transmit the light beam through a straight optical path, and has a length with respect to the scanning direction (feed direction) (distance between the first polarization unit 50G and the third polarization unit 50I). Is a length obtained by equally dividing the optical path width corresponding to the scanning direction (feeding direction) of the optical path from all the micromirrors 36 of the DMD 20 at the arrangement position of the partial pixel shift member 50 to the exposure surface (the surface of the recording medium 12). Set to Further, the second transmission portion 50H has an optical path whose center position in the scanning direction corresponds to the scanning direction of the optical path from all the micromirrors 36 of the DMD 20 at the arrangement position of the partial pixel shift member 50 to the exposure surface. Arrange to match the center of the width.

このように配置構成することにより、この一部画素シフト部材50は、DMD20の2次元的に配置されたマイクロミラー36群を、露光面上で走査方向に対して3等分(走査方向に対するビームスポットの数が等しくなる3つに分割)し、図8に例示するように均等に分割された3つのブロックG1、G2、G3を設定することができる。   With this arrangement and configuration, the partial pixel shift member 50 divides the group of micromirrors 36 two-dimensionally arranged in the DMD 20 into three equal parts in the scanning direction on the exposure surface (the beam in the scanning direction). It is possible to set three blocks G1, G2, and G3 that are equally divided as illustrated in FIG.

以下、シフト方向と平行な偏光方向を有する光が、一部画素シフト部材に入射する場合を考える。   Hereinafter, a case where light having a polarization direction parallel to the shift direction partially enters the pixel shift member will be considered.

この光の偏光を利用した光学素子として構成された一部画素シフト部材50では、その第1偏光部50Gを、一般に用いられているビームディスプレイサーで形成し、このビームディスプレイサーに光線(光ビーム)を透過させることによって生じる異常光線の出射方向を、走査方向と直交する方向の一方にシフトさせる作用を奏するように構成する。ビームディスプレイサーは、入射面法線に対して、ビームをシフトする方向に45°結晶光軸が傾斜するよう構成されたものである
また、第3偏光部50Iを、一般に用いられているビームディスプレイサーで形成し、このビームディスプレイサーに光線(光ビーム)を透過させることによって生じる異常光線の出射方向を、走査方向と直交する方向の他方にシフトさせる作用を奏するように構成する。すなわち、第1偏光部50Gで光ビームを偏光して露光面上に投影されるビームスポットの位置をシフトさせる方向と、第3偏光部50Iで光ビームを偏光して露光面上に投影されるビームスポットの位置をシフトさせる方向とが逆方向となるように構成する。さらに、これら第1偏光部50Gと、第3偏光部50Iとは、それぞれの厚さを変更調整することによって記録媒体12の露光面上に投影されるビームスポットの位置のシフト量を所定量に設定することができる。
In the partial pixel shift member 50 configured as an optical element using the polarization of the light, the first polarization unit 50G is formed by a generally used beam display sensor, and a light beam (light beam) is formed on the beam display sensor. ) Is shifted to one of the directions orthogonal to the scanning direction. The beam display sensor is configured such that the crystal optical axis is inclined by 45 ° in the direction of shifting the beam with respect to the normal to the incident surface. Further, the third polarizing unit 50I is generally used as a beam display. It is configured so as to shift the emission direction of the extraordinary ray generated by transmitting the light beam (light beam) through the beam display sensor to the other of the directions orthogonal to the scanning direction. That is, the light beam is polarized by the first polarizing unit 50G and the position of the beam spot projected on the exposure surface is shifted, and the light beam is polarized by the third polarizing unit 50I and projected on the exposure surface. The beam spot position is shifted in the opposite direction. Further, the first polarizing unit 50G and the third polarizing unit 50I change and adjust the thicknesses of the first polarizing unit 50G and the third polarizing unit 50I so that the shift amount of the position of the beam spot projected on the exposure surface of the recording medium 12 is set to a predetermined amount. Can be set.

シフト方向に対して光の偏光方向が平行になるようにする方法としては種々の方法が考えられるが、例えば、50に入射する前に偏光版58を設置してもよい。   Various methods are conceivable as a method for making the polarization direction of the light parallel to the shift direction. For example, the polarizing plate 58 may be installed before entering the 50.

なお、マルチビーム露光装置の露光ヘッド14に設ける一部画素シフト部材50を、光の偏光を利用した光学素子として構成したものは、前述した一部画素シフト部材50を、光の屈折を利用した光学素子として構成したものと、同様な作用、効果を得ることができる。   Note that the partial pixel shift member 50 provided in the exposure head 14 of the multi-beam exposure apparatus is configured as an optical element using polarization of light, and the partial pixel shift member 50 described above utilizes refraction of light. Functions and effects similar to those of the optical element can be obtained.

また、一部画素シフト部材50は、第1偏光部50G若しくは第3偏光部50Iと、第2透過部50Hとの組み合わせで2つのブロックに分割してシフトさせるよう構成し、又は一部画素シフト部材50を、第1偏光部50Gと、第3偏光部50Iとの組み合わせで2つのブロックに分割してシフトさせるよう構成しても良い。   Further, the partial pixel shift member 50 is configured to be divided into two blocks and shifted by a combination of the first polarizing unit 50G or the third polarizing unit 50I and the second transmission unit 50H, or the partial pixel shift The member 50 may be configured to be divided into two blocks and shifted by a combination of the first polarizing unit 50G and the third polarizing unit 50I.

次に、露光ヘッド14にマイクロミラー36群の格子状の配列方向を走査方向及び走査方向と直交する方向に一致させて配置し、前述した一部画素シフト部材50を設けて、DMD20の2次元的に配置されたマイクロミラー36群を露光面上で走査方向に対して3等分し、図8に例示するように均等に分割された3つのブロックG1、G2、G3を設定して記録媒体12上に露光処理する場合の、作用、効果について説明する。   Next, the exposure head 14 is arranged so that the grid-like arrangement direction of the group of micromirrors 36 coincides with the scanning direction and the direction orthogonal to the scanning direction, and the partial pixel shift member 50 described above is provided, so that the two-dimensional of the DMD 20 is provided. The group of micromirrors 36 arranged in the same manner is divided into three on the exposure surface in the scanning direction, and three blocks G1, G2, and G3 equally divided as illustrated in FIG. The operation and effect when the exposure process is performed on the image 12 will be described.

図8に例示するように、この露光ヘッド14で走査方向と直交する方向に並んだある第1の露光点位置を露光する場合には、ブロックG1に属する3個のビームスポット群BS1で多重露光する。また、この第1の露光点位置に隣接する第2の露光点位置(図8に向かって右隣の位置)を露光する場合には、ブロックG2に属する3個のビームスポット群BS2で多重露光する。さらに、第2の露光点位置に隣接する第3の露光点位置(図8に向かって右隣の位置)を露光する場合には、ブロックG3に属する3個のビームスポット群BS3で多重露光する。このように連続して走査方向と直交する方向に並んだ所定複数の露光点を、それぞれ選択して多重露光すると共に、記録媒体12を走査方向へ移動することによって、記録媒体12の露光範囲の全体に対して露光処理を行う。   As illustrated in FIG. 8, when the exposure head 14 exposes a first exposure point position aligned in a direction orthogonal to the scanning direction, multiple exposure is performed with three beam spot groups BS1 belonging to the block G1. To do. Further, when exposing the second exposure point position adjacent to the first exposure point position (position on the right side in FIG. 8), multiple exposure is performed with the three beam spot groups BS2 belonging to the block G2. To do. Further, when exposing a third exposure point position adjacent to the second exposure point position (position on the right side in FIG. 8), multiple exposure is performed with the three beam spot groups BS3 belonging to the block G3. . A plurality of predetermined exposure points arranged in the direction orthogonal to the scanning direction in this way are selected and subjected to multiple exposure, and the recording medium 12 is moved in the scanning direction to thereby adjust the exposure range of the recording medium 12. An exposure process is performed on the whole.

よって、上述のマイクロミラー36群の格子状配列を走査方向に一致させて配置し、一部画素シフト部材50を備えた露光ヘッド14により記録媒体12上に露光処理する場合には、主走査ラインに沿って配置された画素で時間をずらして複数回露光し記録媒体12上に1ドットを形成することになる。このとき記録媒体12に1ドットを記録するため多重露光される各ビームスポットの位置を正確に一致(同一の位置に一致)させることができるから、記録される1ドットにおける露光量分布が副走査方向に広がることはなく、記録されたドットの形状のエッジをシャープに保つことができる。このため、この露光ヘッド14では、前述したビームリデューサー61でビームスポットの形状を走査方向に短く走査方向と直交する方向に長い長円形状(楕円形又は矩形に近い形状等を含む形状)に形成したことによる作用及び効果と相俟って、同一位置に多重露光されることによりエッジがシャープにされたドットでFMスクリーンを記録できるので、光パワー変動や刷り枚数といった記録条件や、自動現像機の現像の度合いといった現像条件等によって、記録画素の周長が変わり網点画像の割合(網点面積率特性)が急激に変わって濃度変動を起こすことを防止し、FMスクリーンを用い安定した中間調の表現を記録できる。   Therefore, when the above-described grid-like arrangement of the group of micromirrors 36 is arranged so as to coincide with the scanning direction and exposure processing is performed on the recording medium 12 by the exposure head 14 provided with a partial pixel shift member 50, the main scanning line. A plurality of exposures are performed at different times with pixels arranged along the line to form one dot on the recording medium 12. At this time, since one dot is recorded on the recording medium 12, the position of each beam spot subjected to multiple exposure can be accurately matched (matched to the same position), so that the exposure amount distribution in one dot to be recorded is sub-scanned. The edge of the recorded dot shape can be kept sharp without spreading in the direction. For this reason, in this exposure head 14, the beam reducer 61 described above forms the shape of the beam spot into an oval shape (including an ellipse or a shape close to a rectangle) that is short in the scanning direction and long in the direction perpendicular to the scanning direction. Since the FM screen can be recorded with dots with sharp edges by multiple exposure at the same position in combination with the action and effect of the above, recording conditions such as optical power fluctuation and number of printed sheets, automatic processor Depending on development conditions such as the degree of development, the perimeter of the recording pixel changes and the ratio of halftone images (halftone area ratio characteristic) is prevented from changing suddenly to prevent density fluctuations. Record key expressions.

次に、上述のように構成したマルチビーム露光装置の露光ヘッドの動作について説明する。   Next, the operation of the exposure head of the multi-beam exposure apparatus configured as described above will be described.

このマルチビーム露光装置では、露光パターンに応じた画像データが、DMD20に接続された制御ユニット22に入力され、制御ユニット22内の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。   In this multi-beam exposure apparatus, image data corresponding to the exposure pattern is input to the control unit 22 connected to the DMD 20 and temporarily stored in a memory in the control unit 22. This image data is data representing the density of each pixel constituting the image by binary values (whether or not dots are recorded).

記録媒体12は、図示しない移動ステージの表面に吸着された状態で走査方向の上流側から下流側に露光ヘッドが1走査した後(走査中は移動ステージは止まっている)移動される。移動ステージ上の記録媒体12が露光ヘッド14の下を通過する際に、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、データ処理部としての制御装置によって、この読み出した画像データに基づいて、露光ビームスポットの2次元配置が複数のブロックに分割されて相互間で走査方向と直交する方向に所定距離シフトした配置となっていることに対応した制御信号(制御データ)が生成される。   The recording medium 12 is moved after the exposure head performs one scan from the upstream side to the downstream side in the scanning direction while being attracted to the surface of the moving stage (not shown) (the moving stage is stopped during scanning). When the recording medium 12 on the moving stage passes under the exposure head 14, the image data stored in the memory is sequentially read out for each of a plurality of lines, and the read image data is read by a control device as a data processing unit. The control signal (control data) corresponding to the two-dimensional arrangement of the exposure beam spot divided into a plurality of blocks and shifted by a predetermined distance in the direction orthogonal to the scanning direction is generated based on Is done.

そして、この生成された制御信号に基づいて露光ヘッド14に設置されたDMD20のマイクロミラーの各々がオンオフ制御される。光源ユニット24から制御ユニット22にレーザ光が照射されると、DMD20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、所要の露光ビームスポット位置に長円形状となって結像され露光される。   Based on the generated control signal, each of the micromirrors of the DMD 20 installed in the exposure head 14 is on / off controlled. When the control unit 22 is irradiated with laser light from the light source unit 24, the laser light reflected when the micromirror of the DMD 20 is in an on state is imaged in an oval shape at the required exposure beam spot position. Is done.

また、記録媒体12が移動ステージと共に露光ヘッドが1走査した後、移動されることを繰り返すことにより、記録媒体12が露光ヘッド14により二次元的に露光される。   Further, the recording medium 12 is exposed two-dimensionally by the exposure head 14 by repeating the movement of the recording medium 12 after the scanning of the exposure head together with the moving stage.

また、本第1実施の形態に係るマルチビーム露光装置では、露光ヘッド14に用いる空間光変調素子としてDMDを用いたが、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)タイプの空間光変調素子(SLM;Special Light Modulator)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、MEMSタイプ以外の空間光変調素子をDMDに代えて用いることができる。   In the multi-beam exposure apparatus according to the first embodiment, the DMD is used as the spatial light modulation element used in the exposure head 14. For example, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) type spatial light modulation element (SLM; Spatial light modulators other than MEMS types, such as Special Light Modulators, optical elements that modulate transmitted light by electro-optic effects (PLZT elements), and liquid crystal light shutters (FLC) can be used instead of DMDs.

また、on/off状態のみを取る空間光変調素子に限らず、on/off状態に加え複数の中間値を取り、階調を表現できる空間光変調素子を用いても良い。   In addition to the spatial light modulation element that takes only the on / off state, a spatial light modulation element that takes a plurality of intermediate values and can express gradation in addition to the on / off state may be used.

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。   Note that MEMS is a general term for a micro system that integrates micro-sized sensors, actuators, and control circuits based on a micro-machining technology based on an IC manufacturing process. A MEMS-type spatial light modulator is an electrostatic force. It means a spatial light modulator driven by electromechanical operation using

また、本実施形態に係るマルチビーム露光装置では、露光ヘッド14に用いる空間光変調素子であるDMD20を、複数の画素を選択的にon/offする手段に置き換えて構成しても良い。この複数の画素を選択的にon/offする手段は、例えば、各画素に対応したレーザビームを選択的にon/offして出射可能にしたレーザ光源で構成し、または、各微小レーザ発光面を各画素に対応して配置することにより面発光レーザ素子を形成し、各微小レーザ発光面を選択的にon/offして発光可能にしたレーザ光源で構成することができる。   In the multi-beam exposure apparatus according to the present embodiment, the DMD 20 that is a spatial light modulation element used in the exposure head 14 may be replaced with a unit that selectively turns on / off a plurality of pixels. The means for selectively turning on / off the plurality of pixels includes, for example, a laser light source that can selectively emit on / off a laser beam corresponding to each pixel, or each minute laser emission surface. Is arranged corresponding to each pixel to form a surface-emitting laser element, and each micro-laser light-emitting surface can be selectively turned on / off so as to be able to emit light.

次に、本発明の第2実施の形態について、図12乃至図15により説明する。本第2実施の形態に係る露光ヘッドは、ビームリデューサー61を設けただけで、一部画素シフト部材を設けていないものである。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the exposure head according to the second embodiment, only the beam reducer 61 is provided and some pixel shift members are not provided.

図12に示す露光ヘッド14では、制御ユニット(制御手段)22により駆動制御される、空間光変調素子(2次元光変調器)としてのデジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)20を備えている。   The exposure head 14 shown in FIG. 12 includes a digital micromirror device (DMD) 20 as a spatial light modulation element (two-dimensional light modulator) that is driven and controlled by a control unit (control means) 22.

さらに、露光ヘッド14には、DMD20の光入射側に、照明装置である光源ユニット24から出射されたレーザ光をDMD20に向けて射出するための照明光学レンズ系63、65を備える。   Further, the exposure head 14 includes illumination optical lens systems 63 and 65 for emitting laser light emitted from the light source unit 24 as an illumination device toward the DMD 20 on the light incident side of the DMD 20.

また、露光ヘッド14には、DMD20の光反射側に、投影光学系(結像光学系)を設ける。この投影光学系(結像光学系)は、DMD20の光反射側の露光面にある記録媒体12上に結像するため、DMD20の側から記録媒体12へ向って順に、第1の結像光学レンズ系44,46、中間結像部であるマイクロレンズアレイ48、第2の結像光学レンズ系52,54及びオートフォーカス用のプリズムペア(図示省略)との各露光用の光学部材が配置されて構成されている。 さらに、この投影光学系では、第1の結像光学レンズ系44,46に、記録媒体12上の露光面に結像するビームスポットの形状を走査方向に短く走査方向と直交する方向に長い長円形状(楕円形又は矩形に近い形状等を含む形状)に成形するためのビームリデューサー61を配置する。   Further, the exposure head 14 is provided with a projection optical system (imaging optical system) on the light reflection side of the DMD 20. Since this projection optical system (imaging optical system) forms an image on the recording medium 12 on the exposure surface on the light reflection side of the DMD 20, the first imaging optical system sequentially from the DMD 20 side toward the recording medium 12. Optical members for exposure of the lens systems 44 and 46, a microlens array 48 as an intermediate imaging unit, second imaging optical lens systems 52 and 54, and an autofocus prism pair (not shown) are arranged. Configured. Further, in this projection optical system, the first image-forming optical lens systems 44 and 46 have a beam spot shape focused on the exposure surface on the recording medium 12 that is short in the scanning direction and long in the direction perpendicular to the scanning direction. A beam reducer 61 for forming a circular shape (a shape including an ellipse or a shape close to a rectangle) is disposed.

このため、第1の結像光学レンズ系44,46は、光源側のレンズ系44と、記録媒体側のレンズ系46との間の光路上で、平行光束となるように構成する。   For this reason, the first imaging optical lens systems 44 and 46 are configured to be parallel light beams on an optical path between the lens system 44 on the light source side and the lens system 46 on the recording medium side.

さらに、この第1の結像光学レンズ系44,46では、光源側のレンズ系44と、記録媒体側のレンズ系46との間の光路上に、光束変換用レンズであるビームリデューサー61を配置する。このビームリデューサー61は、ビームエキスパンダーと逆の光学特性を有する光学素子として構成する。すなわち、このビームリデューサー61は、太い平行光束を、露光面上におけるビームスポットの形状が走査方向に短く、かつ走査方向と直交する方向に長い長円形状(楕円形又は矩形に近い形状等を含む扁平なビームスポット形状)となるように細めた、細い平行光束に縮小する機能を有するものとして構成する。   Further, in the first imaging optical lens systems 44 and 46, a beam reducer 61, which is a light beam conversion lens, is disposed on the optical path between the lens system 44 on the light source side and the lens system 46 on the recording medium side. To do. The beam reducer 61 is configured as an optical element having optical characteristics opposite to those of the beam expander. That is, the beam reducer 61 includes a thick parallel light beam and includes an oval shape (an ellipse or a shape close to a rectangle) in which the shape of the beam spot on the exposure surface is short in the scanning direction and long in the direction orthogonal to the scanning direction. It is configured to have a function of reducing to a thin parallel light beam that is narrowed to have a flat beam spot shape.

また、この露光ヘッド14では、マイクロレンズアレイ48のマイクロレンズによって記録媒体12上に集光される位置と、ビームリデューサー61により扁平なビームのできる位置とを略共役関係となるように構成し、図14に示すように各々のマイクロレンズで集光されたビームスポット形状が走査方向(主走査方向)に絞られた扁平なビーム形状(扁平な光束)となって、記録媒体12上の露光面に投影されるように構成する。   In addition, the exposure head 14 is configured so that the position where the light is condensed on the recording medium 12 by the microlens of the microlens array 48 and the position where a flat beam can be formed by the beam reducer 61 are in a conjugate relationship. As shown in FIG. 14, the beam spot shape condensed by each microlens becomes a flat beam shape (flat light beam) narrowed in the scanning direction (main scanning direction), and the exposure surface on the recording medium 12 To be projected onto the screen.

また、本第2実施の形態に係わる露光ヘッド14では、図13に示すように、光源ユニット24からDMD20へ至るまでの光入射側の光学系(露光ヘッド14の照明光学系も含まれる)におけるDMD20のマイクロミラー36に集光される位置(第1の結像光学レンズ系44,46、第2の結像光学レンズ系52,54、マイクロレンズアレイ48等の各レンズ系の結像位置を含む)と略共役関係となる位置にビームリデューサー61を配置しても良い。この場合には、照明光学レンズ系63、65は、光源側のレンズ系63と、記録媒体側のレンズ系65との間の光路上で、平行光束となるように構成する。   In the exposure head 14 according to the second embodiment, as shown in FIG. 13, in the optical system on the light incident side from the light source unit 24 to the DMD 20 (including the illumination optical system of the exposure head 14). The position where light is focused on the micromirror 36 of the DMD 20 (the imaging positions of the lens systems such as the first imaging optical lens systems 44 and 46, the second imaging optical lens systems 52 and 54, and the microlens array 48). The beam reducer 61 may be arranged at a position substantially in a conjugate relationship with (including). In this case, the illumination optical lens systems 63 and 65 are configured to be parallel light beams on the optical path between the lens system 63 on the light source side and the lens system 65 on the recording medium side.

前述のように、光源ユニット24から記録媒体12の記録面上の集光点に至る光路上における所定位置(例えば、集光される位置と略共役関係となる各所定位置)にビームリデューサー61を配置した場合には、この光路上を通る各光ビームをビームリデューサー61で各々扁平な光束に細め、記録媒体12の露光面上で各ビームスポットの形状を、図14に示すように、走査方向に短く、かつ走査方向と直交する方向に長い長円形状(楕円形又は矩形に近い形状等を含む扁平なビームスポット形状)に形成することによって、1ドットを形成する各ビームスポットにおける走査方向(主走査方向)両側の露光量分布のエッジ部をシャープ(急峻)にすることができる。これは、図15に示す比較例と比較すると、1ドットを形成する各ビームスポットにおける走査方向(主走査方向)両側の露光量分布の相違が明白である。また、露光ヘッド14にビームリデューサー61を設置した図14に示す場合には、図15の比較例と比較して、記録媒体12の露光面上に走査方向と直交する方向に記録されるライン状の画像を、走査方向の幅が狭く走査方向と直交する方向に連続するように形成できる。   As described above, the beam reducer 61 is placed at a predetermined position on the optical path from the light source unit 24 to the condensing point on the recording surface of the recording medium 12 (for example, each predetermined position having a substantially conjugate relationship with the condensing position). When arranged, each light beam passing through the optical path is narrowed into a flat light beam by the beam reducer 61, and the shape of each beam spot on the exposure surface of the recording medium 12 is changed in the scanning direction as shown in FIG. Are formed in an elliptical shape (a flat beam spot shape including an ellipse or a shape close to a rectangle) that is long and short in a direction perpendicular to the scanning direction. The edge portions of the exposure amount distribution on both sides (in the main scanning direction) can be sharpened. Compared with the comparative example shown in FIG. 15, the difference in exposure amount distribution on both sides in the scanning direction (main scanning direction) in each beam spot forming one dot is clear. Further, in the case shown in FIG. 14 in which the beam reducer 61 is installed in the exposure head 14, compared to the comparative example in FIG. 15, the line shape recorded in the direction perpendicular to the scanning direction on the exposure surface of the recording medium 12. These images can be formed so that the width in the scanning direction is narrow and continuous in the direction orthogonal to the scanning direction.

よって、この露光ヘッド14では、扁平に細らせて長円形状にされたビームスポットが、その長円形状のビームスポットにおけるエッジ部が急峻となった長手方向両側を走査方向(副走査方向に直交する方向)に沿う状態で露光処理を行う。すなわち、この露光ヘッド14では、記録媒体12上における各ビームスポットの強度分布が副走査方向に長円形状となり集光点の走査方向両側部のエッジがシャープとなるため、記録媒体12の発色閾値の変動やレーザビームの強度変動等の影響を受けることが殆どなく、副走査方向に対する画像むらが好適に抑制される。よって、FMスクリーンを記録したときの画像が、光パワー変動や刷り枚数といった記録条件や、自動現像機の現像の度合いといった現像条件等によって記録画素の周長が少しも変動しないようにして網点画像の割合(網点面積率特性)が急激に変ることを防止し濃度変動を起こし難くして、FMスクリーンを用い安定して中間調を表現するよう記録できる。   Therefore, in this exposure head 14, the beam spot that is made thin and flattened into an oval shape scans both sides in the longitudinal direction where the edge portion of the oval beam spot becomes steep in the scanning direction (in the sub-scanning direction). The exposure process is performed in a state along the (perpendicular direction). That is, in this exposure head 14, the intensity distribution of each beam spot on the recording medium 12 is oval in the sub-scanning direction, and the edges on both sides in the scanning direction of the condensing point are sharp. And fluctuations in the intensity of the laser beam are hardly affected, and image unevenness in the sub-scanning direction is suitably suppressed. Therefore, the image when the FM screen is recorded has a halftone dot so that the circumference of the recording pixel does not fluctuate at all due to recording conditions such as light power fluctuation and the number of printed sheets, development conditions such as the degree of development of the automatic processor, and the like. It is possible to prevent the image ratio (halftone dot area ratio characteristic) from changing abruptly to make it difficult to cause density fluctuations, and to record halftones stably using an FM screen.

また、この露光ヘッド14では、ビームリデューサー61を利用する代わりに、図示しないが、ビームエキスパンダーを利用して構成しても良い。   The exposure head 14 may be configured using a beam expander (not shown) instead of using the beam reducer 61.

さらに、この露光ヘッド14で露光処理するときに、記録媒体12上における各ビームスポットが図14に示すように副走査方向に長円形状となり、走査方向に並んだ各列の間隔が開いて画像を形成する上で不都合を生じる場合には、DMD20を傾斜させた構成とすることにより、記録媒体12の露光面上で各列間に空白ができないように露光処理しても良い。   Further, when the exposure head 14 performs exposure processing, each beam spot on the recording medium 12 becomes an oval shape in the sub-scanning direction as shown in FIG. In the case where inconvenience occurs in the formation of the recording medium, the DMD 20 may be inclined so that the exposure processing of the recording medium 12 may be performed so that there is no blank between the columns.

本第2実施の形態における以上説明した以外の構成、作用、及び効果は前述した第1実施の形態と同様であるので、第1実施の形態と同一部材には同一符号を付すこととし、その説明を省略する。   Since the configurations, operations, and effects of the second embodiment other than those described above are the same as those of the first embodiment described above, the same members as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, Description is omitted.

なお、本発明のマルチビーム露光装置は、前述した各実施の形態に限定されるものではなく、PS版の露光用セッタとして構成するのに好適で、また本発明の要旨を逸脱しない範囲において、その他種々の構成をとり得ることは勿論である。   Note that the multi-beam exposure apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and is suitable for being configured as a PS plate exposure setter, and in a range not departing from the gist of the present invention. Of course, various other configurations can be adopted.

本発明のマルチビーム露光装置に関する第1実施の形態に係る、マルチビーム露光装置の露光ヘッド部分を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the exposure head part of the multi-beam exposure apparatus based on 1st Embodiment regarding the multi-beam exposure apparatus of this invention. 本発明のマルチビーム露光装置に関する第1実施の形態に係る、マルチビーム露光装置の露光ヘッドに用いる光の屈折を利用した一部画素シフト部材を取り出して示す概略構成斜視図である。It is a schematic perspective view showing a partial pixel shift member using refraction of light used for the exposure head of the multi-beam exposure apparatus according to the first embodiment of the multi-beam exposure apparatus of the present invention. 本発明のマルチビーム露光装置に関する第1実施の形態に係る、マルチビーム露光装置の露光ヘッドに用いる光の屈折を利用した一部画素シフト部材の作用を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the effect | action of the partial pixel shift member using the refraction of the light used for the exposure head of the multi-beam exposure apparatus based on 1st Embodiment regarding the multi-beam exposure apparatus of this invention. 本発明のマルチビーム露光装置に関する第1実施の形態に係る、マルチビーム露光装置の露光ヘッドに用いる光の回折を利用した一部画素シフト部材を取り出して示す概略構成斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view showing a partial pixel shift member using diffraction of light used for the exposure head of the multi-beam exposure apparatus according to the first embodiment of the multi-beam exposure apparatus of the present invention. 本発明のマルチビーム露光装置に関する第1実施の形態に係る、マルチビーム露光装置の露光ヘッドに用いる光の回折を利用した一部画素シフト部材における第1回折部の作用を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the effect | action of the 1st diffraction part in the partial pixel shift member using the diffraction of the light used for the exposure head of the multi-beam exposure apparatus based on 1st Embodiment regarding the multi-beam exposure apparatus of this invention. . 本発明のマルチビーム露光装置に関する第1実施の形態に係る、マルチビーム露光装置の露光ヘッドに用いる光の回折を利用した一部画素シフト部材における第3回折部の作用を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the effect | action of the 3rd diffraction part in the partial pixel shift member using the diffraction of the light used for the exposure head of the multi-beam exposure apparatus based on 1st Embodiment regarding the multi-beam exposure apparatus of this invention. . 本発明のマルチビーム露光装置に関する第1実施の形態に係る、マルチビーム露光装置の露光ヘッドに用いる光の偏光を利用した一部画素シフト部材を取り出して示す概略構成斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view showing a partial pixel shift member using the polarization of light used for the exposure head of the multi-beam exposure apparatus according to the first embodiment of the multi-beam exposure apparatus of the present invention. 本発明のマルチビーム露光装置に関する第1実施の形態に係る、マルチビーム露光装置の露光ヘッドで露光する際に露光面に投影されるビームスポットの状態を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the state of the beam spot projected on an exposure surface at the time of exposing with the exposure head of the multi-beam exposure apparatus based on 1st Embodiment regarding the multi-beam exposure apparatus of this invention. 本発明のマルチビーム露光装置に関する第1実施の形態に係る、マルチビーム露光装置の露光ヘッドで露光下際の効果を比較説明するための、露光面に投影されるビームスポットの状態の比較例を示す概略説明図である。The comparative example of the state of the beam spot projected on the exposure surface in order to compare and explain the effect under exposure by the exposure head of the multi-beam exposure apparatus according to the first embodiment of the multi-beam exposure apparatus of the present invention It is a schematic explanatory drawing shown. 本発明のマルチビーム露光装置に関する第1実施の形態に係る、マルチビーム露光装置の露光ヘッドに用いるDMDの概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of DMD used for the exposure head of the multi-beam exposure apparatus based on 1st Embodiment regarding the multi-beam exposure apparatus of this invention. 本発明のマルチビーム露光装置に関する第1実施の形態に係る、マルチビーム露光装置の露光ヘッドで露光処理している状態を示す要部の斜視図である。It is a perspective view of the principal part which shows the state which is performing the exposure process with the exposure head of the multi-beam exposure apparatus based on 1st Embodiment regarding the multi-beam exposure apparatus of this invention. 本発明のマルチビーム露光装置に関する第2実施の形態に係る、マルチビーム露光装置の露光ヘッド部分を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the exposure head part of the multi-beam exposure apparatus based on 2nd Embodiment regarding the multi-beam exposure apparatus of this invention. 本発明のマルチビーム露光装置に関する第2実施の形態に係る、マルチビーム露光装置の露光ヘッド部分に係わる他の構成例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the other structural example regarding the exposure head part of the multi-beam exposure apparatus based on 2nd Embodiment regarding the multi-beam exposure apparatus of this invention. 本発明のマルチビーム露光装置に関する第2実施の形態に係る、マルチビーム露光装置の露光ヘッドから露光面に投影されるビームスポットの状態を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the state of the beam spot projected on the exposure surface from the exposure head of the multi-beam exposure apparatus based on 2nd Embodiment regarding the multi-beam exposure apparatus of this invention. 本発明のマルチビーム露光装置に関する第2実施の形態に係る、マルチビーム露光装置の露光ヘッドから投影されるビームスポットと比較するための、ビームリデューサーを用いないで露光面に投影されるビームスポット形状の比較例を示す概略説明図である。A beam spot shape projected on an exposure surface without using a beam reducer for comparison with a beam spot projected from an exposure head of the multi-beam exposure apparatus according to the second embodiment of the multi-beam exposure apparatus of the present invention It is a schematic explanatory drawing which shows the comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

12 記録媒体
14 露光ヘッド
24 光源ユニット
44 第1の結像光学レンズ系
46 第1の結像光学レンズ系
50 一部画素シフト部材
52 第2の結像光学レンズ系
54 第2の結像光学レンズ系
61 ビームリデューサー
63 照明光学レンズ系
65 照明光学レンズ系
12 Recording medium 14 Exposure head 24 Light source unit 44 First imaging optical lens system 46 First imaging optical lens system 50 Partial pixel shift member 52 Second imaging optical lens system 54 Second imaging optical lens System 61 Beam reducer 63 Illumination optical lens system 65 Illumination optical lens system

Claims (3)

記録媒体の露光面上を、複数の画素を選択的にon/offする手段で変調された複数の露光ビームスポットを投影して走査する露光ヘッドにより露光するマルチビーム露光装置において、
前記露光ヘッドに設置した光源から前記記録媒体の露光面上に至る光路上におけるレンズ系の結像位置と略共役関係となる位置で光路上の平行光束となる位置に配置された、露光ビームスポットを走査方向に扁平となる如く小形化する小径化手段を設けたことを特徴とするマルチビーム露光装置。
In a multi-beam exposure apparatus that exposes an exposure head that projects and scans a plurality of exposure beam spots modulated by means for selectively turning on / off a plurality of pixels on an exposure surface of a recording medium.
An exposure beam spot arranged at a position where a parallel light flux on the optical path is formed at a position that is substantially conjugate with the imaging position of the lens system on the optical path from the light source installed on the exposure head to the exposure surface of the recording medium. A multi-beam exposure apparatus provided with a diameter reducing means for reducing the size of the sensor so as to be flat in the scanning direction.
記録媒体の露光面上を、複数の画素を選択的にon/offする手段で変調された複数の露光ビームスポットを投影して走査する露光ヘッドにより露光するマルチビーム露光装置において、
前記露光ヘッドに設置した光源から前記記録媒体の露光面上に至る光路上におけるレンズ系の結像位置と略共役関係となる位置で光路上の平行光束となる位置に配置された、露光ビームスポットを走査方向に扁平となる如く小形化する小径化手段と、
前記複数の画素を選択的にon/offする手段から2次元的に配列されるよう出射された複数の露光ビームを露光面上に結像させる光学系上に配置されると共に、前記2次元的に配列される複数の露光ビームを走査方向に対して複数のブロック毎に分けると共に、当該ブロック相互間の相対的な位置を走査方向と直交する方向にシフトさせて前記露光面上に投影させることにより、少なくとも一方の前記ブロックによって露光面上に投影される走査方向と直交する方向に隣接する前記露光ビームスポットで露光される間位置を、他方の前記ブロックによって露光面上に投影される前記露光ビームスポットで露光させる一部画素シフト部材と、
を有することを特徴とするマルチビーム露光装置。
In a multi-beam exposure apparatus that exposes an exposure head that projects and scans a plurality of exposure beam spots modulated by means for selectively turning on / off a plurality of pixels on an exposure surface of a recording medium.
An exposure beam spot arranged at a position where a parallel light flux on the optical path is formed at a position that is substantially conjugate with the imaging position of the lens system on the optical path from the light source installed on the exposure head to the exposure surface of the recording medium. A diameter reducing means for reducing the size so as to be flat in the scanning direction;
A plurality of exposure beams emitted so as to be two-dimensionally arranged from the means for selectively turning on / off the plurality of pixels are disposed on an optical system that forms an image on an exposure surface, and the two-dimensional Are divided into a plurality of blocks in the scanning direction, and the relative positions of the blocks are shifted in a direction perpendicular to the scanning direction to project onto the exposure surface. Thus, the exposure position projected on the exposure surface by the other block is the position during exposure by the exposure beam spot adjacent in the direction orthogonal to the scanning direction projected on the exposure surface by at least one of the blocks. A partial pixel shift member exposed by a beam spot;
A multi-beam exposure apparatus comprising:
前記小径化手段を、ビームリデューサーで構成したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のマルチビーム露光装置。 3. The multi-beam exposure apparatus according to claim 1, wherein the diameter reducing means is constituted by a beam reducer.
JP2004272390A 2004-09-17 2004-09-17 Multi-beam exposure device Pending JP2006085072A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004272390A JP2006085072A (en) 2004-09-17 2004-09-17 Multi-beam exposure device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004272390A JP2006085072A (en) 2004-09-17 2004-09-17 Multi-beam exposure device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006085072A true JP2006085072A (en) 2006-03-30

Family

ID=36163605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004272390A Pending JP2006085072A (en) 2004-09-17 2004-09-17 Multi-beam exposure device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006085072A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100889954B1 (en) 2007-02-13 2009-03-25 주식회사 프로텍 Exposure apparatus using integrated optics
JP2012093701A (en) * 2010-09-30 2012-05-17 Dainippon Screen Mfg Co Ltd Drawing device and drawing method
JP2012527006A (en) * 2009-05-12 2012-11-01 オルボテック リミテッド Optical imaging system
JP2013543647A (en) * 2010-06-11 2013-12-05 オーボテック リミテッド Optical shearing systems and methods
JP2017535821A (en) * 2014-11-27 2017-11-30 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー Lithographic apparatus including a plurality of individually controllable write heads
WO2022124210A1 (en) * 2020-12-09 2022-06-16 株式会社ニコン Pattern exposure device and pattern exposure method

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100889954B1 (en) 2007-02-13 2009-03-25 주식회사 프로텍 Exposure apparatus using integrated optics
JP2012527006A (en) * 2009-05-12 2012-11-01 オルボテック リミテッド Optical imaging system
JP2013543647A (en) * 2010-06-11 2013-12-05 オーボテック リミテッド Optical shearing systems and methods
JP2012093701A (en) * 2010-09-30 2012-05-17 Dainippon Screen Mfg Co Ltd Drawing device and drawing method
US9041907B2 (en) 2010-09-30 2015-05-26 SCREEN Holdings Co., Ltd. Drawing device and drawing method
JP2017535821A (en) * 2014-11-27 2017-11-30 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー Lithographic apparatus including a plurality of individually controllable write heads
US11003090B2 (en) 2014-11-27 2021-05-11 Carl Zeiss Smt Gmbh Lithography apparatus comprising a plurality of individually controllable write heads
JP2021152683A (en) * 2014-11-27 2021-09-30 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー Lithography apparatus comprising multiple individually controllable write heads
JP7235808B2 (en) 2014-11-27 2023-03-08 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー Lithographic apparatus including multiple individually controllable write heads
WO2022124210A1 (en) * 2020-12-09 2022-06-16 株式会社ニコン Pattern exposure device and pattern exposure method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1094352B1 (en) Optical imaging head having a multiple writing beam source
US7187399B2 (en) Exposure head with spatial light modulator
JP4450689B2 (en) Exposure head
EP1193539B1 (en) Illumination system for use in imaging systems
US5552820A (en) Fly&#39;s eye optics for a raster output scanner in an electrophotographic printer
JP2004181723A (en) Drawing head, drawing system, and drawing method
JP4279053B2 (en) Exposure head and exposure apparatus
JP2004009595A (en) Exposure head and exposure device
JP4315694B2 (en) Drawing head unit, drawing apparatus and drawing method
EP1637915B1 (en) Apparatus for multi-beam exposure
US20100123745A1 (en) Frame data creation device, creation method, creation program, storage medium storing the program, and imaging device
KR101659391B1 (en) Exposure head and exposure apparatus
JP4647355B2 (en) Multi-beam exposure method and apparatus
US7339602B2 (en) Image-drawing device and image-drawing method
JP2004012899A (en) Aligner
JP2007078764A (en) Exposure device and exposure method
WO2007013676A1 (en) Exposure head and exposure apparatus
US20070291348A1 (en) Tracing Method and Apparatus
US7009688B2 (en) Printing by active tiling
JP2006085072A (en) Multi-beam exposure device
JP2006085073A (en) Multi-beam exposure device
JP2006085071A (en) Multi-beam exposure device
JP2006085070A (en) Multi-beam exposure method and device
JP2011023603A (en) Aligner
JP4209344B2 (en) Exposure head, image exposure apparatus, and image exposure method

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20070219