JP2007253380A - 描画装置及び描画方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】描画ヘッドの設定状態、描画面に対する走査状態等に起因する描画むらの発生を極めて容易に回避できるとともに、画像を高精度に描画する。
【解決手段】感光材料１２に対するレーザ光のビーム軌跡情報に従い、感光材料１２の各領域での露光点数を同一とし、あるいは、各領域間での露光点数の差を小さくするためのマスクデータがマスクデータ作成部８２において作成される。画像データ記憶部７６から読み出されたラスタ画像データは、ミラーデータ作成部７８においてミラーデータに変換され、次いで、このミラーデータがフレームデータ作成部８０においてフレームデータに変換される。そして、マスクデータ作成部８２で作成されたマスクデータによってフレームデータに対するマスキング処理が施され、露光ヘッド３０を駆動して感光材料１２に画像が露光記録される。
【選択図】図１０

Description

本発明は、複数の描画素子を有する描画ヘッドを描画面の走査方向に相対移動させ、前記描画素子を描画データに従って制御することで描画を行う描画装置及び描画方法に関する。
従来から、描画装置の一例として、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）等の空間光変調素子を利用し、画像データに応じて変調された光ビームで画像露光を行う露光装置が種々提案されている。ＤＭＤは、制御信号に応じて反射面の角度を変化させ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二次元状に配列したミラーデバイスであり、このＤＭＤを備えた露光ヘッドを露光面に沿った走査方向に相対移動させることで、画像を露光面に迅速に記録することができる。
しかしながら、単一の露光ヘッドを用いて十分な大きさの露光面積をカバーすることは困難である。
そこで、複数の露光ヘッドを走査方向と直交する方向に配列して構成した露光装置が提案されている（特許文献１参照）。そして、この露光装置では、走査方向と直交する方向に対する解像度を向上させるため、マイクロミラーが格子状に配列された各ＤＭＤを走査方向に対して傾斜させて配置している。この際、ＤＭＤの繋ぎ部分が互いに補完し合うよう、隣接するＤＭＤによる露光範囲が重畳するように設定している。
特開２００４−９５９５号公報
しかしながら、露光ヘッド間の相対位置や相対取付角度の微調整は極めて難しく、理想の相対位置及び相対取付角度からわずかにずれることが多く、これらに起因して露光むらの発生するおそれがある。また、ＤＭＤに光ビームを導く光学系の各種収差、ＤＭＤ自体の歪み、個々のマイクロミラーの位置ずれ等の影響によっても、露光むらが発生する。
同様の問題は、露光装置に限られるものではなく、例えば、インクを描画面に向けて吐出して描画を行うインクジェット記録ヘッドを備えたプリンタ等においても生じ得る。
本発明の目的は、描画ヘッドの設定状態、描画面に対する走査状態等に起因する描画むらの発生を極めて容易に回避できるとともに、画像を高精度に描画することのできる描画装置及び描画方法を提供することにある。
本発明は、複数の描画素子を有する描画ヘッドを描画面の走査方向に相対移動させ、前記描画素子を描画データに従って制御することで描画を行う描画装置において、
前記描画面に対する前記描画素子による描画点の位置を算出する描画点位置算出部と、
前記描画面を複数の領域に分割し、算出された前記描画点の位置に基づき、前記各領域に含まれる前記描画点の描画点数を算出する描画点数算出部と、
前記各領域間での前記描画点数の差を小さくすべく、非描画状態とする前記描画素子を設定するマスクデータを作成するマスクデータ作成部と、
を備え、前記マスクデータにより非描画状態に設定された前記描画素子を除く描画素子を描画データに従って制御することで描画を行うことを特徴とする。
また、本発明は、複数の描画素子を有する描画ヘッドを描画面の走査方向に相対移動させ、前記描画素子を描画データに従って制御することで描画を行う描画装置において、
前記各描画素子によって前記描画面に付与される描画エネルギを取得する描画エネルギ取得部と、
前記描画面に対する前記描画素子による描画点の位置を算出する描画点位置算出部と、
前記描画面を複数の領域に分割し、算出された前記描画点の位置と、取得した前記描画点の前記描画エネルギとに基づき、前記各領域に含まれる前記描画点による前記描画エネルギの総和を前記各領域毎に算出する描画エネルギ算出部と、
前記各領域間での前記描画エネルギの総和の差を小さくすべく、非描画状態とする前記描画素子を設定するマスクデータを作成するマスクデータ作成部と、
を備え、前記マスクデータにより非描画状態に設定された前記描画素子を除く描画素子を描画データに従って制御することで描画を行うことを特徴とする。
また、本発明は、複数の描画素子を有する描画ヘッドを描画面の走査方向に相対移動させ、前記描画素子を描画データに従って制御することで描画を行う描画方法において、
前記描画面に対する前記描画素子による描画点の位置を算出するステップと、
前記描画面を複数の領域に分割し、算出された前記描画点の位置に基づき、前記各領域に含まれる前記描画点の描画点数を算出するステップと、
前記各領域間での前記描画点数の差を小さくすべく、非描画状態とする前記描画素子を設定するマスクデータを作成するステップと、
前記マスクデータにより非描画状態に設定された前記描画素子を除く描画素子を描画データに従って制御するステップと、
を有することを特徴とする。
さらに、本発明は、複数の描画素子を有する描画ヘッドを描画面の走査方向に相対移動させ、前記描画素子を描画データに従って制御することで描画を行う描画方法において、
前記各描画素子によって前記描画面に付与される描画エネルギを取得するステップと、
前記描画面に対する前記描画素子による描画点の位置を算出するステップと、
前記描画面を複数の領域に分割し、算出された前記描画点の位置と、取得した前記描画点の前記描画エネルギとに基づき、前記各領域に含まれる前記描画点による前記描画エネルギの総和を前記各領域毎に算出するステップと、
前記各領域間での前記描画エネルギの総和の差を小さくすべく、非描画状態とする前記描画素子を設定するマスクデータを作成するステップと、
前記マスクデータにより非描画状態に設定された前記描画素子を除く描画素子を描画データに従って制御するステップと、
を有することを特徴とする。
本発明の描画装置及び描画方法によれば、描画面を複数の領域に分割し、各領域に描画される描画点の数の領域間での差、あるいは、各領域に付与される描画エネルギの領域間での差が小さくなるように、描画素子を選択的に非描画状態とするマスクデータを設定することにより、描画ヘッドの傾斜角度、複数の描画ヘッド間の相対位置等の設定状態、光学系の各種収差、個々の描画素子の位置ずれ、走査状態の変動等に起因する描画むらの発生を極めて容易に回避し、所望の画像を高精度に描画することができる。
本実施形態に係る露光装置１０は、図１に示すように、シート状の感光材料１２が貼着された基板を表面に吸着して保持する平板状の移動ステージ１４を備えている。４本の脚部１６に支持された厚い板状の設置台１８の上面には、ステージ移動方向に沿って延びた２本のガイド２０が設置されている。移動ステージ１４は、その長手方向がステージ移動方向を向くように配置されるとともに、ガイド２０によって往復移動可能に支持されている。なお、この露光装置１０には、移動ステージ１４をガイド２０に沿って駆動するステージ駆動装置（図示せず）が設けられている。
設置台１８の中央部には、移動ステージ１４の移動経路を跨ぐように、門形状のゲート２２が設けられている。ゲート２２の端部の各々は、設置台１８の両側面に固定されている。このゲート２２を挟んで一方の側にはスキャナ２４が設けられ、他方の側には設置台１８に対する感光材料１２の位置を検出する複数（例えば、２個）のＣＣＤカメラ２６が設けられている。スキャナ２４及びＣＣＤカメラ２６はゲート２２に各々取り付けられて、移動ステージ１４の移動経路の上方に固定配置されている。なお、スキャナ２４及びＣＣＤカメラ２６は、後述する制御回路に接続されている。ここで、説明のため、移動ステージ１４の表面と平行な平面内に、図１に示すように、互いに直交するＸ方向及びＹ方向を規定する。
移動ステージ１４の走査方向に沿って上流側（以下、単に「上流側」ということがある。）の端縁部には、−Ｘ方向に向かって開く「＜」形状に形成されたスリット２８が、等間隔で１０本形成されている。各スリット２８は、上流側に位置するスリット２８ａと下流側に位置するスリット２８ｂとからなっている。スリット２８ａとスリット２８ｂとは互いに直交するとともに、Ｘ方向に対してスリット２８ａは−４５度、スリット２８ｂは＋４５度の角度を有している。移動ステージ１４内部の各スリット２８の下方の位置には、それぞれ単一セル型の後述する光検出器が組み込まれている。
スキャナ２４は、図２及び図３（Ｂ）に示すように、２行５列の略マトリックス状に配列された１０個の露光ヘッド３０を備えている。なお、以下において、ｍ行目のｎ列目に配列された個々の露光ヘッド３０を示す場合は、露光ヘッド３０mnと表記する。
各露光ヘッド３０は、後述する内部のデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）３６の素子列方向が矢印Ｘ方向と所定の設定傾斜角度θをなすように、スキャナ２４に取り付けられている。したがって、各露光ヘッド３０による露光エリア３２は、走査方向に対して傾斜した矩形状のエリアとなる。移動ステージ１４の移動に伴い、感光材料１２には露光ヘッド３０ごとに帯状の露光済み領域３４が形成される。なお、以下において、ｍ行目のｎ列目に配列された個々の露光ヘッド３０による露光エリア３２を示す場合は、露光エリア３２mnと表記する。
また、図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、帯状の露光済み領域３４のそれぞれが、隣接する露光済み領域３４と部分的に重なるように、ライン状に配列された各行の露光ヘッド３０の各々は、その配列方向に所定間隔（露光エリア３２の長辺の自然数倍、本実施形態では２倍）ずらして配置されている。このため、１行目の露光エリア３２11と露光エリア３２12との間の露光できない部分は、２行目の露光エリア３２21により露光することができる。
なお、各露光ヘッド３０の中心位置は、上記の１０個のスリット２８の位置と略一致させられている。また、各スリット２８の大きさは、対応する露光ヘッド３０による露光エリア３２の幅を十分覆う大きさとされている。
露光ヘッド３０の各々は、図４及び図５に示すように、入射された光を画像データに応じて露光エリア３２ごとに変調する空間光変調素子として、米国テキサス・インスツルメンツ社製のＤＭＤ３６を備えている。ＤＭＤ３６は、入力された画像データに基づいて、各マイクロミラーの反射面の角度が制御される。
図４に示すように、ＤＭＤ３６の光入射側には、光ファイバの出射端部（発光点）が露光エリア３２の長辺方向と一致する方向に沿って一列に配列されたレーザ出射部を備えたファイバアレイ光源３８、ファイバアレイ光源３８から出射されたレーザ光を補正してＤＭＤ３６上に集光させるレンズ系４０、このレンズ系４０を透過したレーザ光をＤＭＤ３６に向けて反射するミラー４２がこの順に配置されている。なお、図４では、レンズ系４０を概略的に示してある。
レンズ系４０は、図５に詳しく示すように、ファイバアレイ光源３８から出射されたレーザ光を平行光化する一対の組合せレンズ４４、平行光化されたレーザ光の光量分布が均一になるように補正する一対の組合せレンズ４６、及び光量分布が補正されたレーザ光をＤＭＤ３６上に集光する集光レンズ４８で構成されている。
また、ＤＭＤ３６の光反射側には、ＤＭＤ３６で反射されたレーザ光を感光材料１２の露光面上に結像するレンズ系５０が配置されている。レンズ系５０は、ＤＭＤ３６と感光材料１２の露光面とが共役な関係となるように配置された、２枚のレンズ５２及び５４からなる。
本実施形態では、ファイバアレイ光源３８から出射されたレーザ光は、実質的に５倍に拡大された後、ＤＭＤ３６上の各マイクロミラーからの光線が上記のレンズ系５０によって約５μｍに絞られるように設定されている。
レンズ系５０と感光材料１２との間には、一対のくさび形プリズム５３ａ、５３ｂが配設されている。一方のくさび形プリズム５３ｂは、ピエゾ素子５５により他方のくさび形プリズム５３ａに対してレーザ光の光軸と直交する方向に変位可能に構成されている。くさび形プリズム５３ａ、５３ｂの相対的な位置関係をピエゾ素子５５によって変更することで、レーザ光の感光材料１２に対する焦点位置を調整することができる。
ＤＭＤ３６は、図６に示すように、ＳＲＡＭセル（メモリセル）５６上に、描画素子を構成する多数のマイクロミラー５８が格子状に配列されてなるミラーデバイスである。各マイクロミラー５８は支柱に支えられており、その表面にはアルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。なお、本実施形態では、各マイクロミラー５８の反射率は９０％以上であり、その配列ピッチは縦方向、横方向ともに１３．７μｍである。ＳＲＡＭセル５６は、ヒンジ及びヨークを含む支柱を介して通常の半導体メモリの製造ラインで製造されるシリコンゲートのＣＭＯＳのものであり、全体はモノリシック（一体型）に構成されている。
ＤＭＤ３６のＳＲＡＭセル５６に、所望の二次元パターンを構成する各点の濃度を２値で表した画像信号が書き込まれると、支柱に支えられた各マイクロミラー５８が、対角線を中心としてＤＭＤ３６が配置された基板側に対して±α度（例えば、±１０度）のいずれかに傾く。図７（Ａ）は、マイクロミラー５８がオン状態である＋α度に傾いた状態を示し、図７（Ｂ）は、マイクロミラー５８がオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。従って、画像データに応じて、ＤＭＤ３６の各ピクセルにおけるマイクロミラー５８の傾きを、図６に示すように制御することによって、ＤＭＤ３６に入射したレーザ光Ｂはそれぞれのマイクロミラー５８の傾き方向へ反射される。なお、図６に、ＤＭＤ３６の一部を拡大し、各マイクロミラー５８が＋α度又は−α度に制御されている状態の一例を示す。
ファイバアレイ光源３８は、図８に示すように、複数（例えば、１４個）のレーザモジュール６０を備えており、各レーザモジュール６０には、マルチモード光ファイバ６２の一端が結合されている。マルチモード光ファイバ６２の他端には、マルチモード光ファイバ６２より小さいクラッド径を有するマルチモード光ファイバ６４が結合されている。図９に詳しく示すように、マルチモード光ファイバ６４のマルチモード光ファイバ６２と反対側の端部は走査方向と直交する方向に沿って７個並べられ、それが２列に配列されてレーザ出射部６６が構成されている。
マルチモード光ファイバ６４の端部で構成されるレーザ出射部６６は、図９に示すように、表面が平坦な２枚の支持板６８に挟み込まれて固定されている。また、マルチモード光ファイバ６４の光出射端面には、その保護のために、ガラス等の透明な保護板が配置されるのが望ましい。マルチモード光ファイバ６４の光出射端面は、光密度が高いため集塵しやすく劣化しやすいが、上述のような保護板を配置することにより、端面への塵埃の付着を防止し、また劣化を遅らせることができる。
図１０は、露光装置１０の制御回路７０を中心とした要部構成ブロック図である。ＣＡＤ装置７２は、感光材料１２に露光記録するための二次元画像をベクトルデータとして作成する。ラスタイメージプロセッササーバ（ＲＩＰサーバ）７４は、ＣＡＤ装置７２から供給されたベクトルデータをビットマップデータであるラスタ画像データに変換し、必要に応じて圧縮して露光装置１０に供給する。
制御回路７０は、ＲＩＰサーバ７４から供給されたラスタ画像データを記憶する画像データ記憶部７６と、画像データ記憶部７６から読み出したラスタ画像データからＤＭＤ３６を構成するマイクロミラー５８毎の時系列データであるミラーデータを作成するミラーデータ作成部７８と、ミラーデータからＤＭＤ３６を構成するマイクロミラー５８の配列に従ったフレームデータを作成するフレームデータ作成部８０と、ＤＭＤ３６の設定状態、感光材料１２の搬送状態等に従い、ＤＭＤ３６を構成するマイクロミラー５８の一部を非駆動状態とするためのマスクデータを作成するマスクデータ作成部８２（描画点数算出部）と、マスクデータによってマスキングされたフレームデータに従ってＤＭＤ３６を駆動し、感光材料１２に所望の二次元画像を露光記録する露光ヘッド３０とを備える。
また、制御回路７０は、設置台１８に対するＤＭＤ３６の各マイクロミラー５８の配置情報を取得するミラー配置情報取得部８４（描画点位置算出部）と、移動ステージ１４に設置された感光材料１２の配置、矢印Ｙ方向への搬送によって生じる感光材料１２の蛇行状態、感光材料１２の圧縮、伸張等による変形等をアラインメント情報として取得するアラインメント情報取得部８６と、ミラー配置情報及びアラインメント情報に基づき、感光材料１２に各露光点を形成するレーザ光Ｂによるビーム軌跡情報を作成するビーム軌跡情報作成部８８とを備える。
なお、ミラー配置情報は、移動ステージ１４に形成されたスリット２８を通過したレーザ光Ｂを光検出器９０により検出し、そのときの移動ステージ１４の位置から得ることができる。また、アラインメント情報は、ＣＣＤカメラ２６を用いて感光材料１２を撮像し、あるいは、感光材料１２が貼着されている基板に形成されたアラインメントマークを撮像することで得られる。
ミラーデータ作成部７８は、ビーム軌跡情報作成部８８により作成されたビーム軌跡情報に従い、画像データ記憶部７６に記憶された画像データからミラーデータを作成する。
マスクデータ作成部８２は、エンコーダ９２によって検出した感光材料１２の走査位置情報を走査位置情報取得部９４によって取得し、その走査位置情報と、ビーム軌跡情報作成部８８によって作成されたビーム軌跡情報とに従い、マスクデータを作成する。なお、マスクデータ作成部８２（描画エネルギ算出部）は、ＤＭＤ３６を構成する各マイクロミラー５８からのレーザ光Ｂの光量を光量検出器９５（描画エネルギ取得部）によって検出し、その光量に基づいてマスクデータを作成することも可能である。
マスクデータ作成部８２によって作成されたマスクデータは、後述する領域毎のマスクデータとしてマスクデータ記憶部９６に記憶される。また、マスクデータ記憶部９６に記憶されたマスクデータは、マスクデータ選択部９８により、走査位置情報取得部９４からの走査位置情報に従って選択され、マスキング処理部９９に供給される。マスキング処理部９９は、フレームデータ作成部８０から供給されるフレームデータに対して、マスクデータ選択部９８から供給されるマスクデータによりマスキング処理を行い、露光ヘッド３０に供給する。
本実施形態の露光装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作並びに作用効果につき、図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。
先ず、感光材料１２が貼着された基板を移動ステージ１４の所定位置にセットする（ステップＳ１）。
次いで、移動ステージ１４を図１のスキャナ２４側に移動させながら、ＣＣＤカメラ２６により感光材料１２を撮像し、アラインメント情報取得部８６によりアラインメント情報を取得する（ステップＳ２）。この場合、アラインメント情報は、例えば、感光材料１２のエッジ部分、あるいは、感光材料１２が貼着された基板に形成されているアラインメントマークをＣＣＤカメラ２６で読み取り、エンコーダ９２を介して走査位置情報取得部９４によって取得した感光材料１２の走査位置に対するエッジ部分又はアラインメントマークの位置情報として求めることができる。なお、このアラインメント情報には、感光材料１２を搬送する移動ステージ１４が設置台１８に対し蛇行して移動することによる蛇行情報も含まれる。
次に、移動ステージ１４に形成したスリット２８をスキャナ２４の下部に移動させた後、各露光ヘッド３０を構成するＤＭＤ３６を制御し、各ＤＭＤ３６のマイクロミラー５８を介してレーザ光Ｂをスリット２８に導くことにより、各マイクロミラー５８の設置台１８に対するミラー配置情報を取得する（ステップＳ３）。
図１２及び図１３を用いて、スリット２８及び光検出器９０により各マイクロミラー５８のミラー配置情報を取得する方法を具体的に説明する。なお、以下の説明において、露光エリア３２における第ｍ行、第ｎ列のマイクロミラー５８による光点をＰ（ｍ，ｎ）と表記するものとする。
図１２は、２つのＤＭＤ３６の露光エリア３２12及び３２21と、対応するスリット２８との位置関係を示した上面図である。すでに述べたように、スリット２８の大きさは、露光エリア３２の幅を十分覆う大きさとされている。
図１３は、一例として、露光エリア３２21の光点Ｐ（２５６，５１２）の位置を検出する際の検出手法を説明した上面図である。先ず、光点Ｐ（２５６，５１２）を点灯させた状態で、移動ステージ１４をゆっくり移動させてスリット２８をＹ軸方向に沿って相対移動させ、光点Ｐ（２５６，５１２）が上流側のスリット２８ａと下流側のスリット２８ｂの間に来るような任意の位置に、スリット２８を位置させる。このときのスリット２８ａとスリット２８ｂとの交点の座標を（Ｘ０，Ｙ０）とする。この座標（Ｘ０，Ｙ０）の値は、移動ステージ１４に与えられた駆動信号が示す上記の位置までの移動ステージ１４の移動距離（例えば、エンコーダ９２を介して走査位置情報取得部９４により取得することができる。）、及び、既知であるスリット２８のＸ方向位置から決定され、記録される。
次に、移動ステージ１４を移動させ、スリット２８をＹ軸に沿って図１３における右方に相対移動させる。そして、図１３において二点鎖線で示すように、光点Ｐ（２５６，５１２）の光が左側のスリット２８ｂを通過して光検出器９０で検出されたところで移動ステージ１４を停止させる。このときのスリット２８ａとスリット２８ｂとの交点の座標を（Ｘ０，Ｙ１）として記録する。
今度は移動ステージ１４を反対方向に移動させ、スリット２８をＹ軸に沿って図１３における左方に相対移動させる。そして、図１３において二点鎖線で示すように、光点Ｐ（２５６，５１２）の光が右側のスリット２８ａを通過して光検出器９０で検出されたところで移動ステージ１４を停止させる。このときのスリット２８ａとスリット２８ｂとの交点の座標を（Ｘ０，Ｙ２）として記録する。
以上の測定結果から、光点Ｐ（２５６，５１２）の座標（Ｘ，Ｙ）を、Ｘ＝Ｘ０＋（Ｙ１−Ｙ２）／２、Ｙ＝（Ｙ１＋Ｙ２）／２の計算により決定する。全ての露光ヘッド３０を構成するＤＭＤ３６の各マイクロミラー５８によって形成される光点Ｐ（ｍ，ｎ）の座標であるミラー配置情報が同様にして取得される。
次に、アラインメント情報取得部８６によって取得したアラインメント情報と、ミラー配置情報取得部８４によって取得したミラー配置情報とに基づき、各マイクロミラー５８によって形成される各光点Ｐ（ｍ，ｎ）が感光材料１２を走査して二次元画像を露光記録する際の感光材料１２に対するビーム軌跡情報を作成する（ステップＳ４）。この場合、ビーム軌跡情報は、アラインメント情報から得られる感光材料１２の移動ステージ１４に対する設置位置のずれ、設置台１８に対する移動ステージ１４の蛇行状態、感光材料１２の伸縮による変形、ミラー配置情報から得られるマイクロミラー５８の位置ずれ等の情報が含まれる。
ビーム軌跡情報が作成された後、マスクデータの作成に先立ち、感光材料１２の露光面を複数の領域に分割して、露光点数ヒストグラムを算出するための集計エリアを設定する（ステップＳ５）。
図１４は、ビーム軌跡情報が移動ステージ１４の蛇行情報を含んでおらず、感光材料１２に対する各マイクロミラー５８のビーム軌跡１００が直線に設定された場合を示す。ハッチングで示す各集計エリアＡ１〜Ａ１０は、感光材料１２の走査方向と直交する方向に分割された所定の面積を有した方形状の領域として設定される。
マスクデータ作成部８２は、ビーム軌跡情報作成部８８によって作成されたビーム軌跡情報に基づき、各集計エリアＡ１〜Ａ１０に対応するビーム軌跡１００上の光点Ｐ（ｍ，ｎ）の数を露光点数ヒストグラムとして算出する（ステップＳ６）。なお、各集計エリアＡ１〜Ａ１０にプロットされる光点Ｐ（ｍ，ｎ）の数は、ビーム軌跡１００と、マイクロミラー５８から感光材料１２に導かれるレーザ光Ｂによる画像の記録速度と、感光材料１２の走査方向に対する移動速度とに依存する。
図１５は、算出された各集計エリアＡ１〜Ａ１０の露光点数の例を示す。ＤＭＤ−１及びＤＭＤ−２による露光領域が重畳している範囲では、双方のマイクロミラー５８によるビーム軌跡１００が同一の集計エリアＡ１〜Ａ１０を通過するため、露光点数が大きくなる。
そこで、各集計エリアＡ１〜Ａ１０における露光点数が同一となるように、あるいは、各集計エリアＡ１〜Ａ１０間での露光点数の差が小さくなるように、ＤＭＤ−１及びＤＭＤ−２を構成する特定のマイクロミラー５８を非描画状態に設定するマスクデータを作成する（ステップＳ７）。
例えば、露光点数を同一にする場合、図１５に示す露光点数ヒストグラムにおいて、露光点数の基準値を３とすると、集計エリアＡ４の露光点数を１、集計エリアＡ５の露光点数を２、集計エリアＡ６の露光点数を３、集計エリアＡ７の露光点数を２だけ減らすように、非描画状態のマイクロミラー５８を設定すればよい。この場合、各ＤＭＤ−１及びＤＭＤ−２を構成するマイクロミラー５８のミラー番号ｍ１〜ｍ２０の位置を図１４に示すように定義すると、図１６及び図１７に示すように、ＤＭＤ−１及びＤＭＤ−２の非描画状態に設定されるマイクロミラー５８が「０」、描画データに従って駆動されるマイクロミラー５８が「１」となるマスクデータ１０４Ａ及び１０６Ａが作成される。なお、これらのマスクデータ１０４Ａ及び１０６Ａによって非描画状態に設定されるマイクロミラー５８の概念を図１４に●で例示する。
一方、図１８は、ビーム軌跡情報が移動ステージ１４の蛇行情報を含んでおり、感光材料１２に対する各マイクロミラー５８のビーム軌跡１０２が蛇行して設定された場合を示す。この場合、ＤＭＤ−１とＤＭＤ−２は、感光材料１２の走査方向に対する位置が異なっているため、ＤＭＤ−１が感光材料１２を走査する位置と、ＤＭＤ−２が感光材料１２を走査する位置とが走査方向に異なることになる。
そこで、感光材料１２の露光面を走査方向の複数の領域Ａ〜Ｄに分割し、各領域Ａ〜Ｄにおいて、走査方向と直交する方向にそれぞれ集計エリアＡ１〜Ａ１０、Ｂ１〜Ｂ１０、Ｃ１〜Ｃ１０、Ｄ１〜Ｄ１０を設定し（ステップＳ５）、各集計エリアＡ１〜Ａ１０、Ｂ１〜Ｂ１０、Ｃ１〜Ｃ１０、Ｄ１〜Ｄ１０に対応するビーム軌跡１０２上の光点Ｐ（ｍ，ｎ）の数を露光点数ヒストグラムとして算出する（ステップＳ６）。
図１９〜図２２は、算出された各集計エリアＡ１〜Ａ１０、Ｂ１〜Ｂ１０、Ｃ１〜Ｃ１０、Ｄ１〜Ｄ１０の露光点数の例を示す。この場合、露光点数には、感光材料１２の搬送速度の変動による影響が含まれる。
そこで、各集計エリアＡ１〜Ａ１０、Ｂ１〜Ｂ１０、Ｃ１〜Ｃ１０、Ｄ１〜Ｄ１０における露光点数が同一となるように、あるいは、各集計エリアＡ１〜Ａ１０、Ｂ１〜Ｂ１０、Ｃ１〜Ｃ１０、Ｄ１〜Ｄ１０間での露光点数の差が小さくなるように、ＤＭＤ−１及びＤＭＤ−２を構成する特定のマイクロミラー５８を非描画状態に設定するマスクデータを作成する（ステップＳ７）。この場合、図２３及び図２４に示すように、各領域Ａ〜Ｄに対してマスクデータ１０８Ａ〜１０８Ｄ及び１１０Ａ〜１１０Ｄが作成される。マスクデータ１０８Ａ及び１１０Ａによって非描画状態に設定されるマイクロミラー５８の概念を図１８に●で例示する。
なお、蛇行するビーム軌跡１０２をベクトルデータとして作成し、このベクトルデータの向きの変化が大きい部分では走査方向に対する領域の分割幅を小さく設定し、ベクトルデータの向きの変化が小さい部分では走査方向に対する領域の分割幅を大きく設定することにより、露光装置１０の設定状態に応じた最適なマスクデータを作成することができる。また、感光材料１２の搬送速度の変化に応じて、走査方向に対する領域の分割幅を設定するようにしてもよい。
以上のようにして作成されたマスクデータは、マスクデータ記憶部９６に記憶される（ステップＳ８）。
以上の準備作業が終了した後、移動ステージ１４をＣＣＤカメラ２６側に移動させ、スキャナ２４による本露光が開始される。
この場合、ＣＡＤ装置７２は、感光材料１２に露光記録する二次元画像をベクトルデータとして作成し、ＲＩＰサーバ７４に供給する。ＲＩＰサーバ７４は、供給されたベクトルデータをビットマップデータであるラスタ画像データに変換する。ラスタ画像データは、必要に応じて圧縮され、露光装置１０の制御回路７０に送信されて画像データ記憶部７６に記憶される。
なお、図２５は、画像データ記憶部７６に記憶されるラスタ画像データの説明図である。同図では、説明を分かりやすくするため、圧縮されていない状態のラスタ画像データを示している。ラスタ画像データの範囲は、ハッチングを付した範囲であり、その範囲に数字の「２」の画像が含まれている。丸付数字１〜８は、ラスタ画像データに対するＤＭＤ３６を構成する８枚のマイクロミラー５８の配置を示す。画像データ記憶部７６には、アドレス連続方向が矢印で示す各マイクロミラー５８の走査方向と同じ方向となる状態でラスタ画像データが記憶される。
そこで、ミラーデータ作成部７８は、画像データ記憶部７６からラスタ画像データをアドレス連続方向に従って読み取り（ステップＳ９）、ビーム軌跡情報作成部８８から供給されるビーム軌跡情報に従ってラスタ画像データを露光する時系列的にトレースして得られる描画データをミラーデータとして作成する（ステップＳ１０）。
図２６は、感光材料１２が蛇行しておらず、各マイクロミラー５８によるビーム軌跡が直線であると仮定した図２５に示すラスタ画像データから作成されたミラーデータを示す。この場合、フレームとは、１つのＤＭＤ３６を構成する各マイクロミラー５８に略同時に供給されるミラーデータの組を表す。
実際の系では、感光材料１２の移動ステージ１４に対する設置位置のずれ、移動ステージ１４の移動に伴う蛇行の影響、移動ステージ１４の搬送速度のむら等の影響を考慮して算出されたビーム軌跡情報、例えば、図１８に示すビーム軌跡１０２に従い、該当するラスタ画像データをトレースすることにより、ミラーデータが作成される。
次いで、ミラーデータは、ＤＭＤ３６を構成する各マイクロミラー５８に供給されて略同時に露光記録されるフレームデータに変換される（ステップＳ１１）。この場合、フレームデータは、例えば、図２６及び図２７に示すように、ミラーデータの行と列を転置処理することで、容易に作成することができる。
作成されたフレームデータは、マスキング処理部９９に供給され、マスクデータ選択部９８によって選択されたマスクデータに従ってマスキング処理が行われる（ステップＳ１２）。
図２８は、図１５に示す露光点数ヒストグラムに基づいて作成された図１６に示すマスクデータ１０４Ａを用いて、ＤＭＤ−１のフレームデータのマスキング処理を行う場合の説明図である。この場合、マスクデータ１０４Ａとフレームデータとの論理積として、マスキングされたフレームデータが作成される。ＤＭＤ−２のフレームデータも同様にして作成される。
また、図１８に示すように、ビーム軌跡１０２が蛇行している場合、あるいは、感光材料１２の搬送速度にむらがある場合、走査位置情報取得部９４によって取得した感光材料１２の走査位置情報に従い、各領域Ａ〜Ｄに対応するマスクデータがマスクデータ選択部９８によってマスクデータ記憶部９６から選択されてマスキング処理部９９に供給され、フレームデータに対するマスキング処理が各領域Ａ〜Ｄに応じ切り替えられて行われる。
マスキング処理されたフレームデータが露光ヘッド３０に供給されると、各露光ヘッド３０を構成するＤＭＤ３６のマイクロミラー５８がマスキング処理されたフレームデータによってオンオフ制御され、レーザ光Ｂが感光材料１２に照射されて画像が露光記録される（ステップＳ１３）。
以上のようにして、感光材料１２に対して、マスキング処理されたフレームデータによる露光記録が行われる。この場合、感光材料１２の分割された各集計エリアＡ１〜Ａ１０（図１４）又は各集計エリアＡ１〜Ａ１０、Ｂ１〜Ｂ１０、Ｃ１〜Ｃ１０、Ｄ１〜Ｄ１０（図１８）における露光点数が同一となるように設定され、あるいは、各集計エリアＡ１〜Ａ１０間又は各集計エリアＡ１〜Ａ１０、Ｂ１〜Ｂ１０、Ｃ１〜Ｃ１０、Ｄ１〜Ｄ１０間での露光点数の差が小さくなるように設定されているため、ＤＭＤ３６の傾斜角度のずれ、ＤＭＤ３６を構成するマイクロミラー５８の設置位置の誤差、隣接するＤＭＤ３６同士の重畳範囲の設定誤差等に起因する画像の濃度むらの発生が回避される。
なお、上述した実施形態では、例えば、集計エリアＡ１〜Ａ１０における露光点数が同一となるように、あるいは、集計エリアＡ１〜Ａ１０間での露光点数の差が小さくなるようにマスクデータを作成しているが、露光量が同一、あるいは、露光量の差が小さくなるようにマスクデータを作成するようにしてもよい。
例えば、ＤＭＤ３６を構成する各マイクロミラー５８から感光材料１２に導かれるレーザ光Ｂの光量を光量検出器９５によって予め検出しておき、各集計エリアＡ１〜Ａ１０に導かれるレーザ光Ｂの光量の総和が各集計エリアＡ１〜Ａ１０間で同一となるように、あるいは、集計エリアＡ１〜Ａ１０間での前記総和の差が小さくなるように、非描画状態とするマイクロミラー５８を設定するマスクデータを作成し、このマスクデータを用いてフレームデータを処理することにより、露光むらのない画像を感光材料１２に記録することができる。
また、上記の実施形態では、光ビームを画素ごとに変調するＤＭＤを画素アレイとして用いたが、これに限られず、ＤＭＤ以外の液晶アレイ等の光変調素子や、光源アレイ（例えば、ＬＤアレイ、有機ＥＬアレイ等）を使用してもよい。
また、上記の実施形態の動作形態は、露光ヘッドを常に移動させながら連続的に露光を行う形態であってもよいし、露光ヘッドを段階的に移動させながら、各移動先の位置で露光ヘッドを静止させて露光動作を行う形態であってもよい。
さらに、本発明は、露光装置及び露光方法に限られるものではなく、例えば、インクジェットプリンタやインクジェット方式のプリント方法にも適用可能である。
以上、本発明の実施形態ついて詳細に述べたが、これらの実施形態は例示的なものに過ぎず、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲のみによって定められるべきものであることは言うまでもない。
本発明の描画装置の一実施形態である露光装置の外観を示す斜視図である。 図１の露光装置のスキャナの構成を示す斜視図である。 （Ａ）は感光材料の露光面上に形成される露光済み領域を示す平面図、（Ｂ）は各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す平面図である。 図１の露光装置の露光ヘッドの概略構成を示す斜視図である。 （Ａ）は図１の露光装置の露光ヘッドの詳細な構成を示す上面図、（Ｂ）はその側面図である。 図１の露光装置のＤＭＤの構成を示す部分拡大図である。 （Ａ）はＤＭＤのオン状態の動作を説明するための斜視図、（Ｂ）はオフ状態の動作を説明するための斜視図である。 ファイバアレイ光源の構成を示す斜視図である。 ファイバアレイ光源のレーザ出射部における発光点の配列を示す正面図である。 図１に示す露光装置の制御回路ブロック図である。 図１に示す露光装置における処理フローチャートである。 １つのＤＭＤによる露光エリアと、対応するスリットとの位置関係を示した上面図である。 露光面上の光点の位置を、スリットを用いて測定する手法を説明するための上面図である。 ＤＭＤによる直線状のビーム軌跡と、感光材料に設定した集計エリアとの関係説明図である。 図１４に示す関係から求めた露光点数ヒストグラムの説明図である。 図１５に示す露光点数ヒストグラムを均一化するために設定したマスクデータの説明図である。 図１５に示す露光点数ヒストグラムを均一化するために設定したマスクデータの説明図である。 ＤＭＤによる蛇行状態のビーム軌跡と、感光材料に設定した集計エリアとの関係説明図である。 図１８に示す関係から求めた露光点数ヒストグラムの説明図である。 図１８に示す関係から求めた露光点数ヒストグラムの説明図である。 図１８に示す関係から求めた露光点数ヒストグラムの説明図である。 図１８に示す関係から求めた露光点数ヒストグラムの説明図である。 図１９〜図２２に示す露光点数ヒストグラムを均一化するために設定したマスクデータの説明図である。 図１９〜図２２に示す露光点数ヒストグラムを均一化するために設定したマスクデータの説明図である。 ラスタ画像データとＤＭＤを構成するマイクロミラーとの関係説明図である。 ミラーデータの説明図である。 フレームデータの説明図である。 フレームデータに対するマスキング処理の説明図である。
符号の説明
１０…露光装置 １２…感光材料
１４…移動ステージ １８…設置台
２４…スキャナ ２６…ＣＣＤカメラ
２８…スリット ３０…露光ヘッド
３６…ＤＭＤ ５８…マイクロミラー
７０…制御回路 ７２…ＣＡＤ装置
７４…ＲＩＰサーバ ７６…画像データ記憶部
７８…ミラーデータ作成部 ８０…フレームデータ作成部
８２…マスクデータ作成部 ８４…ミラー配置情報取得部
８６…アラインメント情報取得部 ８８…ビーム軌跡情報作成部
９０…光検出器 ９２…エンコーダ
９４…走査位置情報取得部 ９６…マスクデータ記憶部
９８…マスクデータ選択部 ９９…マスキング処理部

Claims (9)

  1. 複数の描画素子を有する描画ヘッドを描画面の走査方向に相対移動させ、前記描画素子を描画データに従って制御することで描画を行う描画装置において、
    前記描画面に対する前記描画素子による描画点の位置を算出する描画点位置算出部と、
    前記描画面を複数の領域に分割し、算出された前記描画点の位置に基づき、前記各領域に含まれる前記描画点の描画点数を算出する描画点数算出部と、
    前記各領域間での前記描画点数の差を小さくすべく、非描画状態とする前記描画素子を設定するマスクデータを作成するマスクデータ作成部と、
    を備え、前記マスクデータにより非描画状態に設定された前記描画素子を除く描画素子を描画データに従って制御することで描画を行うことを特徴とする描画装置。
  2. 複数の描画素子を有する描画ヘッドを描画面の走査方向に相対移動させ、前記描画素子を描画データに従って制御することで描画を行う描画装置において、
    前記各描画素子によって前記描画面に付与される描画エネルギを取得する描画エネルギ取得部と、
    前記描画面に対する前記描画素子による描画点の位置を算出する描画点位置算出部と、
    前記描画面を複数の領域に分割し、算出された前記描画点の位置と、取得した前記描画点の前記描画エネルギとに基づき、前記各領域に含まれる前記描画点により付与される前記描画エネルギの総和を前記各領域毎に算出する描画エネルギ算出部と、
    前記各領域間での前記描画エネルギの総和の差を小さくすべく、非描画状態とする前記描画素子を設定するマスクデータを作成するマスクデータ作成部と、
    を備え、前記マスクデータにより非描画状態に設定された前記描画素子を除く描画素子を描画データに従って制御することで描画を行うことを特徴とする描画装置。
  3. 請求項１又は２記載の装置において、
    前記走査方向と直交する方向に配列され、描画範囲が相互に重畳して設定される複数の前記描画ヘッドを備え、
    前記マスクデータ作成部は、前記描画面を前記走査方向と直交する方向に分割した前記各領域に対して前記マスクデータを作成することを特徴とする描画装置。
  4. 請求項１又は２記載の装置において、
    前記マスクデータ作成部は、前記描画面を前記走査方向及び前記走査方向と直交する方向に分割した前記各領域に対して前記マスクデータを作成することを特徴とする描画装置。
  5. 請求項４記載の装置において、
    前記走査方向に分割した前記各領域の前記マスクデータを記憶するマスクデータ記憶部と、
    前記描画素子の前記走査方向に対する走査位置の情報を取得する走査位置情報取得部と、
    取得した前記走査位置の情報に応じた前記マスクデータを前記マスクデータ記憶部より選択するマスクデータ選択部と、
    を備え、選択した前記マスクデータにより前記描画素子の一部を非描画状態に設定することを特徴とする描画装置。
  6. 複数の描画素子を有する描画ヘッドを描画面の走査方向に相対移動させ、前記描画素子を描画データに従って制御することで描画を行う描画方法において、
    前記描画面に対する前記描画素子による描画点の位置を算出するステップと、
    前記描画面を複数の領域に分割し、算出された前記描画点の位置に基づき、前記各領域に含まれる前記描画点の描画点数を算出するステップと、
    前記各領域間での前記描画点数の差を小さくすべく、非描画状態とする前記描画素子を設定するマスクデータを作成するステップと、
    前記マスクデータにより非描画状態に設定された前記描画素子を除く描画素子を描画データに従って制御するステップと、
    を有することを特徴とする描画方法。
  7. 複数の描画素子を有する描画ヘッドを描画面の走査方向に相対移動させ、前記描画素子を描画データに従って制御することで描画を行う描画方法において、
    前記各描画素子によって前記描画面に付与される描画エネルギを取得するステップと、
    前記描画面に対する前記描画素子による描画点の位置を算出するステップと、
    前記描画面を複数の領域に分割し、算出された前記描画点の位置と、取得した前記描画点の前記描画エネルギとに基づき、前記各領域に含まれる前記描画点により付与される前記描画エネルギの総和を前記各領域毎に算出するステップと、
    前記各領域間での前記描画エネルギの総和の差を小さくすべく、非描画状態とする前記描画素子を設定するマスクデータを作成するステップと、
    前記マスクデータにより非描画状態に設定された前記描画素子を除く描画素子を描画データに従って制御するステップと、
    を有することを特徴とする描画方法。
  8. 請求項６又は７記載の方法において、
    前記描画点の位置は、前記描画ヘッドを前記走査方向に相対移動させた際に得られる前記各領域における位置として算出することを特徴とする描画方法。
  9. 請求項６又は７記載の方法において、
    前記描画面を前記走査方向及び前記走査方向と直交する方向に分割した前記各領域に対する前記マスクデータを作成するステップと、
    前記描画素子の前記走査方向に対する走査位置の情報を取得するステップと、
    取得した前記走査位置の情報に応じた前記マスクデータを選択するステップと、
    選択した前記マスクデータにより前記描画素子の一部を非描画状態に設定し、描画処理を行うステップと、
    を有することを特徴とする描画方法。
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