JP4150250B2 - 描画ヘッド、描画装置及び描画方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、描画ヘッド、描画装置及び描画方法に関し、特に、描画面に対し、この描画面に沿った所定方向へ相対移動される描画ヘッドと、この描画ヘッドを備えた描画装置、及びこの描画ヘッドを使用した描画方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、描画装置の一例として、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）等の空間光変調素子を利用して、画像データに応じて変調された光ビームで画像露光を行う露光装置が種々提案されている。
【０００３】
例えば、ＤＭＤは、制御信号に応じて反射面の角度が変化する多数のマイクロミラーが、シリコン等の半導体基板上にＬ行×Ｍ列の２次元状に配列されたミラーデバイスであり、ＤＭＤを露光面に沿った一定の方向に走査することで、実際の露光が行われる。
【０００４】
一般に、ＤＭＤのマイクロミラーは、各行の並び方向と各列の並び方向とが直交するように配列されている。このようなＤＭＤを、走査方向に対して傾斜させて配置することで、走査時に走査線の間隔が密になり、解像度を上げることができる。例えば、特許文献１には、複数の光弁を備えたサブ領域（空間変調素子）へと光を導く照明システムにおいて、サブ領域を、走査線上への投影に対して傾斜させることで、解像度を高めることができる点が記載されている。
【０００５】
しかしながら、それぞれの空間変調素子の傾斜角度の微調整は一般に難しく、傾斜角度が理想の角度から僅かにずれることがある。空間変調素子は、たとえば一列ごと（あるいは数列を単位として）走査を行うことがあるが、上記のようなずれが生じていると、任意の列から次の列に移るときに列間のピッチの間隔が不不揃いになり、画像に隙間や重なりによるムラが発生することがある。
【０００６】
このような画像のムラを解消するためには、空間変調素子の傾斜角度の精度を向上させることが考えられるが、精度向上を図ると製造コストが増大する。
【０００７】
同様の不都合は、空間変調素子を使用した描画ヘッドだけでなく、たとえばインク滴を描画面に吐出して描画を行うインクジェット記録ヘッドにおいても生じることがある。
【０００８】
【特許文献１】
特表２００１−５２１６７２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮し、コストの上昇を招くことなく、高解像度で且つムラのない画像を得ることの可能な描画ヘッド、描画装置及び描画方法を得ることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明では、描画面に対し、この描画面に沿った所定の走査方向へ相対移動される描画ヘッドであって、描画面と実質的に平行な面内で複数の描画素子を二次元に配列して構成され、全体として前記走査方向に対し所定の傾斜角度で傾斜し、二次元状の描画画素群を生成する描画素子群と、前記描画素子群の所定の傾斜角度と前記描画素子群の実際の傾斜角度との誤差に基づいて、前記走査方向から前記傾斜角度だけ傾斜した方向の描画画素数を変更する変更手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
この描画ヘッドでは、描画面に沿った所定の走査方向へと相対移動させつつ、描画素子群を構成している複数の描画素子によって描画面に描画（画像記録）する。複数の描画素子は描画面と実質的に平行な面内で二次元的に配列され、さらに、全体として前記走査方向に対し所定の傾斜角度で傾斜し、二次元状の描画画素群を生成するようにされているので、相対移動時に各画素の走査線の間隔が密になり、解像度が向上する。
【００１２】
また、描画素子群の所定の傾斜角度と描画素子群の実際の傾斜角度とに誤差がある場合には、変更手段が、この誤差に基づいて、走査方向から傾斜角度だけ傾斜した方向の描画画素数を変更する。たとえば、画像に重なりが生じることが想定される場合には、重なり部分に対応する描画素子を動作させないようにする。逆に、画像に隙間が生じることが想定される場合には、隙間に対応した描画素子を積極的に動作させて、隙間を解消する。これにより、ムラのない高画質の画像を記録することができる。しかも、描画素子群の傾斜角度の調整に厳密な精度が要求されないので、コストの上昇を招かない。
【００１３】
本発明の描画ヘッドでは、請求項２に記載のように、前記相対移動の方向と直交する方向の画像データの解像度を、前記相対移動の方向と直交する方向の前記描画画素群の解像度となるよう変換する解像度変換手段、を有する構成とすることが可能である。これにより、画像データへの各種処理や補正を、より高精度で行うことができる。この場合の画像データの変換は、請求項３に記載のように、画像データの拡大又は縮小を含んでいる変換を挙げることができる。
【００１４】
本発明の描画ヘッドとしては、画像情報に応じてインク滴を描画面に吐出するインクジェット記録ヘッドであってもよいが、請求項４に記載のように、前記描画素子群が、画像情報に対応して各画素ごとに変調された光を、描画面としての露光面に照射する変調光照射装置、である描画ヘッドでもよい。この描画ヘッドでは、変調光照射装置から、画像情報に対応して各画素ごとに変調された光が描画面である露光面に照射される。そして、描画ヘッド（露光ヘッド）が露光面に対し、露光面に沿った方向へと相対移動されることで、露光面に二次元像が描画される。
【００１５】
この変調光照射装置としては、たとえば、多数の点光源が二次元状に配列された二次元配列光源を挙げることができる。この構成では、それぞれの点光源が、画像情報に応じて光を射出する。この光が、必要に応じて高輝度ファイバなどの導光部材で所定位置まで導かれ、さらに必要に応じてレンズやミラーなどの光学系で整形などが行われ、露光面に照射される。
【００１６】
また、変調光照射装置として、請求項５に記載のように、レーザ光を照射するレーザ装置と、各々制御信号に応じて光変調状態が変化する多数の描画素子部が２次元状に配列され、前記レーザ装置から照射されたレーザ光を変調する空間光変調素子と、前記描画素子部を露光情報に応じて生成した制御信号によって制御する制御手段と、を含む構成とすることができる。この構成では、制御手段により、空間光変調素子の各描画素子部の光変調状態が変化され、空間光変調素子に照射されたレーザ光が、変調されて、露光面に照射される。もちろん、必要に応じて、高輝度ファイバなどの導光部材や、レンズ、ミラーなどの光学系を用いてもよい。
【００１７】
空間光変調素子としては、請求項６に記載のように、各々制御信号に応じて反射面の角度が変更可能な多数のマイクロミラーが２次元状に配列されて構成されたマイクロミラーデバイスや、請求項７に記載のように、各々制御信号に応じて透過光を遮断することが可能な多数の液晶セルが２次元状に配列されて構成された液晶シャッターアレイを用いることができる。
【００１８】
請求項８に記載の発明では、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の描画ヘッドと、前記描画ヘッドを少なくとも前記走査方向へ相対移動させる移動手段と、を有することを特徴とする。
【００１９】
したがって、描画ヘッドによって描画面に対し露光やインク吐出などの処理がなされつつ、描画ヘッドが描画面と相対移動し、描画面上に描画される。この描画装置では、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の描画ヘッドを有しているので、高解像度で、ムラのない高画質の画像を記録することができ、コストの上昇を招くこともない。
【００２０】
請求項９に記載の発明では、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の描画ヘッドを使用し、この描画ヘッドを描画面に沿った所定の走査方向へ相対移動させて描画する描画方法であって、前記描画素子群の所定の傾斜角度と前記描画素子群の実際の傾斜角度との誤差に基づいて、前記走査方向から前記傾斜角度だけ傾斜した方向の描画画素数を変更し、描画面に描画することを特徴とする。
【００２１】
したがって、描画面に沿った所定の走査方向へと描画ヘッドを相対移動させつつ、描画素子群を構成している複数の描画素子によって描画面に描画する。複数の描画素子は描画面と実質的に平行な面内で二次元的に配列され、さらに、全体として前記走査方向に対し所定の傾斜角度で傾斜し、二次元状の描画画素群を生成するようにされているので、相対移動時に各画素の走査線の間隔が密になり、解像度が向上する。
【００２２】
また、描画素子群の所定の傾斜角度と描画素子群の実際の傾斜角度とに誤差がある場合には、この誤差に基づいて、走査方向から傾斜角度だけ傾斜した方向の描画画素数を変更して描画する。たとえば、画像に重なりが生じることが想定される場合には、重なり部分に対応する描画素子を動作させないようにする。逆に、画像に隙間が生じることが想定される場合には、隙間に対応した描画素子を積極的に動作させて、隙間を解消する。これにより、ムラのない高画質の画像を記録することができる。しかも、描画素子群の傾斜角度の調整に厳密な精度が要求されないので、コストの上昇を招かない。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る描画装置は、いわゆるフラッドベッドタイプの露光装置とされており、図１に示すように、シート状の感光材料１５０を表面に吸着して保持する平板状のステージ１５２を備えている。４本の脚部１５４に支持された厚い板状の設置台１５６の上面には、ステージ移動方向に沿って延びた２本のガイド１５８が設置されている。ステージ１５２は、その長手方向がステージ移動方向を向くように配置されると共に、ガイド１５８によって往復移動可能に支持されている。なお、この露光装置には、ステージ１５２をガイド１５８に沿って駆動するための図示しない駆動装置が設けられている。
【００２４】
設置台１５６の中央部には、ステージ１５２の移動経路を跨ぐようにコ字状のゲート１６０が設けられている。コ字状のゲート１６０の端部の各々は、設置台１５６の両側面に固定されている。このゲート１６０を挟んで一方の側にはスキャナ１６２が設けられ、他方の側には感光材料１５０の先端及び後端を検知する複数（例えば、２個）の検知センサ１６４が設けられている。スキャナ１６２及び検知センサ１６４はゲート１６０に各々取り付けられて、ステージ１５２の移動経路の上方に固定配置されている。なお、スキャナ１６２及び検知センサ１６４は、これらを制御する図示しないコントローラに接続されており、後述するように、露光ヘッド１６６によって露光する際に所定のタイミングで露光するように制御される。
【００２５】
スキャナ１６２は、図２及び図３（Ｂ）に示すように、ｍ行ｎ列（例えば、３行５列）の略マトリックス状に配列された複数の露光ヘッド１６６を備えている。この例では、感光材料１５０の幅との関係で、３行目には４個の露光ヘッド１６６を配置し、全体で、１４個とした。なお、ｍ行目のｎ列目に配列された個々の露光ヘッドを示す場合は、露光ヘッド１６６_mnと表記する。
【００２６】
露光ヘッド１６６による露光エリア１６８は、図２では、副走査方向を短辺とする矩形状で、且つ、副走査方向に対し、後述する所定の傾斜角θで傾斜している。そして、ステージ１５２の移動に伴い、感光材料１５０には露光ヘッド１６６毎に帯状の露光済み領域１７０が形成される。なお、ｍ行目のｎ列目に配列された個々の露光ヘッドによる露光エリアを示す場合は、露光エリア１６８_mnと表記する。
【００２７】
また、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、帯状の露光済み領域１７０びそれぞれが、隣接する露光済み領域１７０と部分的に重なるように、ライン状に配列された各行の露光ヘッドの各々は、配列方向に所定間隔（露光エリアの長辺の自然数倍、本実施の形態では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１６８₁₁と露光エリア１６８₁₂との間の露光できない部分は、２行目の露光エリア１６８₂₁と３行目の露光エリア１６８₃₁とにより露光することができる。
【００２８】
露光ヘッド１６６₁₁〜１６６_mn各々は、図４、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、入射された光ビームを画像データに応じて各画素毎に変調する空間光変調素子として、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）５０を備えている。このＤＭＤ５０は、データ処理部とミラー駆動制御部とを備えた図示しないコントローラに接続されている。このコントローラのデータ処理部では、入力された画像データに基づいて、各露光ヘッド１６６毎にＤＭＤ５０の制御すべき領域内の各マイクロミラーを駆動制御する制御信号を生成する。ここで、コントローラは、列方向の解像度を元画像よりも上げるような画像データ変換機能を有している。このように解像度を上げることで、画像データへの各種処理や補正を、より高精度で行うことができる。たとえば後述するように、ＤＭＤ５０の傾斜角に対応して使用画素数を変更して列間ピッチを補正する場合に、より高精度で補正することが可能になる。この画像データの変換は、画像データの拡大又は縮小を含むような変換とすることが可能である。
【００２９】
また、ミラー駆動制御部では、画像データ処理部で生成した制御信号に基づいて、各露光ヘッド１６６毎にＤＭＤ５０の各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。なお、反射面の角度の制御に付いては後述する。
【００３０】
ＤＭＤ５０の光入射側には、光ファイバの出射端部（発光点）が露光エリア１６８の長辺方向と対応する方向に沿って一列に配列されたレーザ出射部を備えたファイバアレイ光源６６、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光を補正してＤＭＤ上に集光させるレンズ系６７、レンズ系６７を透過したレーザ光をＤＭＤ５０に向けて反射するミラー６９がこの順に配置されている。
【００３１】
レンズ系６７は、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光を平行光化する１対の組合せレンズ７１、平行光化されたレーザ光の光量分布が均一になるように補正する１対の組合せレンズ７３、及び光量分布が補正されたレーザ光をＤＭＤ上に集光する集光レンズ７５で構成されている。組合せレンズ７３は、レーザ出射端の配列方向に対しては、レンズの光軸に近い部分は光束を広げ且つ光軸から離れた部分は光束を縮め、且つこの配列方向と直交する方向に対しては光をそのまま通過させる機能を備えており、光量分布が均一となるようにレーザ光を補正する。
【００３２】
また、ＤＭＤ５０の光反射側には、ＤＭＤ５０で反射されたレーザ光を感光材料１５０の走査面（被露光面）５６上に結像するレンズ系５４、５８が配置されている。レンズ系５４及び５８は、ＤＭＤ５０と被露光面５６とが共役な関係となるように配置されている。
【００３３】
本実施形態では、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光は、実質的に５倍に拡大された後、各画素がこれらのレンズ系５４、５８によって約５μｍに絞られるように設定されている。
【００３４】
ＤＭＤ５０は、図６に示すように、ＳＲＡＭセル（メモリセル）６０上に、微小ミラー（マイクロミラー）６２が支柱により支持されて配置されたものであり、画素（ピクセル）を構成する多数の（例えば、ピッチ１３．６８μｍ、１０２４個×７６８個）の微小ミラーを格子状に配列して構成されたミラーデバイスである。各ピクセルには、最上部に支柱に支えられたマイクロミラー６２が設けられており、マイクロミラー６２の表面にはアルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。なお、マイクロミラー６２の反射率は９０％以上である。また、マイクロミラー６２の直下には、ヒンジ及びヨークを含む支柱を介して通常の半導体メモリの製造ラインで製造されるシリコンゲートのＣＭＯＳのＳＲＡＭセル６０が配置されており、全体はモノリシック（一体型）に構成されている。
【００３５】
ＤＭＤ５０のＳＲＡＭセル６０にデジタル信号が書き込まれると、支柱に支えられたマイクロミラー６２が、対角線を中心としてＤＭＤ５０が配置された基板側に対して±α度（例えば±１０度）の範囲で傾けられる。図７（Ａ）は、マイクロミラー６２がオン状態である＋α度に傾いた状態を示し、図７（Ｂ）は、マイクロミラー６２がオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。従って、画像信号に応じて、ＤＭＤ５０の各ピクセルにおけるマイクロミラー６２の傾きを、図６に示すように制御することによって、ＤＭＤ５０に入射された光はそれぞれのマイクロミラー６２の傾き方向へ反射される。
【００３６】
なお、図６には、ＤＭＤ５０の一部を拡大し、マイクロミラー６２が＋α度又は−α度に制御されている状態の一例を示す。それぞれのマイクロミラー６２のオンオフ制御は、ＤＭＤ５０に接続された図示しないコントローラによって行われる。なお、オフ状態のマイクロミラー６２により光ビームが反射される方向には、光吸収体（図示せず）が配置されている。
【００３７】
図８（Ａ）及び（Ｂ）には、１つのＤＭＤ５０によって得られる二次元像である露光エリア１６８が示されている。露光エリア１６８は、露光ビーム５３に対応したＬ行×Ｍ列のそれぞれの画素に分割されている。なお、図８では一例として、Ｍ＝３３、Ｌ＝１７としているが、実際には、上記したように、これよりも多くの露光ビーム５３で１つの露光エリア１６８が構成されることが多い。以下において具体的数値を挙げる場合には、Ｍ＝１０２４、Ｌ＝２５６として説明する。
【００３８】
そして、この露光エリア１６８が、副走査方向に対し所定の傾斜角で傾斜するように、ＤＭＤ５０が傾けて配置されている。このように露光エリア１６８を傾斜させると、各マイクロミラーによる露光ビーム５３の走査軌跡（走査線）の列間ピッチが小さくなり（本実施形態では約０．２７μｍ）、露光エリア１６８を傾斜させない場合の走査線の列間ピッチ、あるいは、画像データ自体の解像度（２μｍ）より狭くなるため、解像度を向上させることができる。
【００３９】
ところで、上記したように露光エリアを所定の傾斜角で傾斜させるためにＤＭＤ５０の角度を調整する場合、この角度調整の精度を秒単位で正確に合わせることは難しく、実際の傾斜角θ’が理想の傾斜角θからずれることがある。しかしながら、実際の傾斜角θ’の値に関わらず、列方向の画像のピッチＰは一定とすることが好ましい。そこで、本実施形態では、図示しないコントローラにより、列方向の使用画素数を実際の傾斜角θ’に応じて変更して描画（画像記録）することで、このピッチＰのずれを一定範囲に抑制している。たとえば、図８（Ａ）と図８（Ｂ）とを比較すると、図８（Ｂ）のほうが、実際の傾斜角θ’は小さい。そこで、図８（Ｂ）の場合には、図８（Ａ）よりも列方向の使用画素数を増やすことで、ピッチＰのずれを解消して、略一定としている。たとえば、図８において斜線を付した画素（使用画素５３Ｕ）の列方向の数を見ると、図８（Ａ）では８個であるのに対し、図８（Ｂ）では９個となっている。
【００４０】
なお、このように使用画素数を変更すると、列方向の画像ピッチも微妙に増減する。これに応じて、画像データを変換することが好ましい。図９には、このような画像データの変換例が示されている。ここで、図９（Ａ）は本来の画像データの一例であり、ここでは、網点を付した領域Ｅ１と空白の領域Ｅ２とが横方向に交互に並んだものを想定している。図９（Ｂ）は、列方向の使用画素数を図８（Ａ）と同様に８個にした場合、図９（Ｃ）は列方向の使用画素数を図８（Ｂ）と同様に９個にした場合の変換後の画像データの例である。このように適切な画像データの変換を行うことで、変換後であっても本来の画像に近い画像を得ることがでる。
【００４１】
以下では、列方向の使用画素数を実際の傾斜角θ’に応じて変更して描画（画像記録）することで、上記したピッチＰのずれを一定範囲に抑制する点につき、図９を参照してさらに詳細に説明する。
【００４２】
図１５には、実際の傾斜角θ’が、理想の傾斜角θよりも大きくなってしまった場合の、画素のズレが例示されている。ここでは一例として、画素の使用数を２５０とした場合の、２５１番目の画素の理想位置Ｈ₂₅₁と、実際位置Ｒ₂₅₁とのずれが示されている。使用画素数として２５０を中心値としたとき、理想の傾斜角θは８２５．１秒となるが、実際の傾斜角θ’はこれよりも大きいため、２５１番目の画素の実際位置Ｒ₂₅₁は、理想位置Ｈ₂₅₁よりもずれている。したがって、この場合には、使用画素数を減らすと、結果的に上記のずれを少なくすることができる。逆に、実際の傾斜角θ’が、理想の傾斜角θよりも小さくなってしまった場合には、使用画素数を増やすことで、上記のずれを少なくすることができる。本実施形態では、８２５．１秒の傾斜角θに２５０の画素が対応しているので、画素１つ当たりでは約３．３秒ずつ傾斜角度の補正ができる。
【００４３】
図１６には、本実施形態の場合において、実際の傾斜角θ’と、上記の補正を行った後の補正残差（列間ピッチの、理想値と実際値との差）との関係がグラフにて示されている。このグラフでは、理想の傾斜角である８２５．１秒を横軸方向の中心としており、実際の傾斜角θ’がこれに一致しているときには、ずれはない。したがって、補正する必要もなく、補正残差はゼロになっている。
【００４４】
そして、実際の傾斜角θ’が８２５．１度から増加していくと列間ピッチの実際値が理想値よりも大きくなっていくので、補正残差もプラス側に漸増していくが、θ’が特定の値（厳密には、θ’＝８２６．７５秒）に達すると、使用画素数を１つ減らして２４９にする。これにより、列間ピッチの実際値が１画素分減るので、補正残差がマイナスに転じている。そして、ここから実際の傾斜角θ’が増加していくと補正残差も再び漸増し、プラスに転じてさらに大きくなっていくが、あらためてθ’が特定の値（厳密には、８３０．０５秒）に達すると、さらに使用画素数を１つ減らして２４８にする。
【００４５】
また、これとは逆に、実際の傾斜角θ’が８２５．１度から減少していくと列間ピッチの実際値が理想値よりも小さくなっていくので、補正残差はマイナス側に漸増していくが、θ’が特定の値（厳密には、θ’＝８２３．３５秒）に達すると、使用画素数を１つ増やして２５１にする。これにより、列間ピッチの実際値が１画素分増えるので、補正残差がプラスに転じている。そして、ここから実際の傾斜角θ’が減少していくと補正残差も再び漸増し、プラスに転じてさらに大きくなっていくが、あらためてθ’が特定の値（厳密には、８３０．０５秒）に達すると、さらに使用画素数を１つ増やして２５２にする。
【００４６】
このように、θ’の値によって使用画素数を段階的に調整することで、補正残差を一定の範囲内（本実施形態では±０．１４μｍ以下）にすることが可能になっている。
【００４７】
なお、このような使用画素数の変更は、たとえば、特定のサンプル画像を記録し、このサンプル画像の観察結果から得られたピッチＰのずれを解消するように行えば、低コストで使用画素数を適切な数に決定できる。もちろん、実際の傾斜角θ’を正確に測定可能であれば、この測定結果に基づいて使用画素数を決定してもよい。
【００４８】
図１０（Ａ）には、ファイバアレイ光源６６の構成が示されている。ファイバアレイ光源６６は、複数（例えば、６個）のレーザモジュール６４を備えており、各レーザモジュール６４には、マルチモード光ファイバ３０の一端が結合されている。マルチモード光ファイバ３０の他端には、コア径がマルチモード光ファイバ３０と同一で且つクラッド径がマルチモード光ファイバ３０より小さい光ファイバ３１が結合され、図１０（Ｃ）に示すように、光ファイバ３１の出射端部（発光点）が副走査方向と直交する主走査方向に沿って１列に配列されてレーザ出射部６８が構成されている。なお、図１０（Ｄ）に示すように、発光点を主走査方向に沿って２列に配列することもできる。
【００４９】
光ファイバ３１の出射端部は、図１０（Ｂ）に示すように、表面が平坦な２枚の支持板６５に挟み込まれて固定されている。また、光ファイバ３１の光出射側には、光ファイバ３１の端面を保護するために、ガラス等の透明な保護板６３が配置されている。保護板６３は、光ファイバ３１の端面と密着させて配置してもよく、光ファイバ３１の端面が密封されるように配置してもよい。光ファイバ３１の出射端部は、光密度が高く集塵し易く劣化し易いが、保護板６３を配置することにより端面への塵埃の付着を防止することができると共に劣化を遅らせることができる。
【００５０】
マルチモード光ファイバ３０及び光ファイバ３１としては、ステップインデックス型光ファイバ、グレーテッドインデックス型光ファイバ、及び複合型光ファイバの何れでもよい。例えば、三菱電線工業株式会社製のステップインデックス型光ファイバを用いることができる。
【００５１】
レーザモジュール６４は、図１１に示す合波レーザ光源（ファイバ光源）によって構成されている。この合波レーザ光源は、ヒートブロック１０上に配列固定された複数（例えば、７個）のチップ状の横マルチモード又はシングルモードのＧａＮ系半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４，ＬＤ５，ＬＤ６，及びＬＤ７と、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の各々に対応して設けられたコリメータレンズ１１，１２，１３，１４，１５，１６，及び１７と、１つの集光レンズ２０と、１本のマルチモード光ファイバ３０と、から構成されている。なお、半導体レーザの個数は７個には限定されない。
【００５２】
ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７は、発振波長が総て共通（例えば、４０５ｎｍ）であり、最大出力も総て共通（例えば、マルチモードレーザでは１００ｍＷ、シングルモードレーザでは３０ｍＷ）である。なお、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７としては、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長範囲で、上記の４０５ｎｍ以外の発振波長を備えるレーザを用いてもよい。
【００５３】
上記の合波レーザ光源は、図１２及び図１３に示すように、他の光学要素と共に、上方が開口した箱状のパッケージ４０内に収納されている。パッケージ４０は、その開口を閉じるように作成されたパッケージ蓋４１を備えており、脱気処理後に封止ガスを導入し、パッケージ４０の開口をパッケージ蓋４１で閉じることにより、パッケージ４０とパッケージ蓋４１とにより形成される閉空間（封止空間）内に上記合波レーザ光源が気密封止されている。
【００５４】
パッケージ４０の底面にはベース板４２が固定されており、このベース板４２の上面には、前記ヒートブロック１０と、集光レンズ２０を保持する集光レンズホルダー４５と、マルチモード光ファイバ３０の入射端部を保持するファイバホルダー４６とが取り付けられている。マルチモード光ファイバ３０の出射端部は、パッケージ４０の壁面に形成された開口からパッケージ外に引き出されている。
【００５５】
また、ヒートブロック１０の側面にはコリメータレンズホルダー４４が取り付けられており、コリメータレンズ１１〜１７が保持されている。パッケージ４０の横壁面には開口が形成され、この開口を通してＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７に駆動電流を供給する配線４７がパッケージ外に引き出されている。
【００５６】
なお、図１３においては、図の煩雑化を避けるために、複数のＧａＮ系半導体レーザのうちＧａＮ系半導体レーザＬＤ７にのみ番号を付し、複数のコリメータレンズのうちコリメータレンズ１７にのみ番号を付している。
【００５７】
図１４には、上記コリメータレンズ１１〜１７の取り付け部分の正面形状が示されている。コリメータレンズ１１〜１７の各々は、非球面を備えた円形レンズの光軸を含む領域を平行な平面で細長く切り取った形状に形成されている。この細長形状のコリメータレンズは、例えば、樹脂又は光学ガラスをモールド成形することによって形成することができる。コリメータレンズ１１〜１７は、長さ方向がＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の発光点の配列方向（図１４の左右方向）と直交するように、上記発光点の配列方向に密接配置されている。
【００５８】
一方、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７としては、発光幅が２μｍの活性層を備え、活性層と平行な方向、直角な方向の拡がり角が各々例えば１０°、３０°の状態で各々レーザビームＢ１〜Ｂ７を発するレーザが用いられている。これらＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７は、活性層と平行な方向に発光点が１列に並ぶように配設されている。
【００５９】
従って、各発光点から発せられたレーザビームＢ１〜Ｂ７は、上述のように細長形状の各コリメータレンズ１１〜１７に対して、拡がり角度が大きい方向が長さ方向と一致し、拡がり角度が小さい方向が幅方向（長さ方向と直交する方向）と一致する状態で入射することになる。
【００６０】
集光レンズ２０は、非球面を備えた円形レンズの光軸を含む領域を平行な平面で細長く切り取って、コリメータレンズ１１〜１７の配列方向、つまり水平方向に長く、それと直角な方向に短い形状に形成されている。この集光レンズ２０としては、たとえば、焦点距離ｆ₂＝２３ｍｍ、ＮＡ＝０．２のものを採用することが可能である。この集光レンズ２０も、例えば、樹脂又は光学ガラスをモールド成形することにより形成される。
【００６１】
次に、上記露光装置の動作について説明する。
【００６２】
スキャナ１６２の各露光ヘッド１６６において、ファイバアレイ光源６６の合波レーザ光源を構成するＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の各々から発散光状態で出射したレーザビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６，及びＢ７の各々は、対応するコリメータレンズ１１〜１７によって平行光化される。平行光化されたレーザビームＢ１〜Ｂ７は、集光レンズ２０によって集光され、マルチモード光ファイバ３０のコア３０ａの入射端面に収束する。
【００６３】
本例では、コリメータレンズ１１〜１７及び集光レンズ２０によって集光光学系が構成され、その集光光学系とマルチモード光ファイバ３０とによって合波光学系が構成されている。即ち、集光レンズ２０によって上述のように集光されたレーザビームＢ１〜Ｂ７が、このマルチモード光ファイバ３０のコア３０ａに入射して光ファイバ内を伝搬し、１本のレーザビームＢに合波されてマルチモード光ファイバ３０の出射端部に結合された光ファイバ３１から出射する。
【００６４】
ファイバアレイ光源６６のレーザ出射部６８には、この通り高輝度の発光点が主走査方向に沿って一列に配列されている。単一の半導体レーザからのレーザ光を１本の光ファイバに結合させる従来のファイバ光源は低出力であるため、多数列配列しなければ所望の出力を得ることができなかったが、本実施の形態で使用する合波レーザ光源は高出力であるため、少数列、例えば１列でも所望の出力を得ることができる。
【００６５】
露光パターンに応じた画像データが、ＤＭＤ５０に接続された図示しないコントローラに入力され、コントローラ内のフレームメモリに一旦記憶される。この画像データは、画像を構成する各画素の濃度を２値（ドットの記録の有無）で表したデータである。
【００６６】
感光材料１５０を表面に吸着したステージ１５２は、図示しない駆動装置により、ガイド１５８に沿ってゲート１６０の上流側から下流側に一定速度で移動される。ステージ１５２がゲート１６０下を通過する際に、ゲート１６０に取り付けられた検知センサ１６４により感光材料１５０の先端が検出されると、フレームメモリに記憶された画像データが複数ライン分ずつ順次読み出され、データ処理部で読み出された画像データに基づいて各露光ヘッド１６６毎に制御信号が生成される。そして、ミラー駆動制御部により、生成された制御信号に基づいて各露光ヘッド１６６毎にＤＭＤ５０のマイクロミラーの各々がオンオフ制御される。
【００６７】
ファイバアレイ光源６６からＤＭＤ５０にレーザ光が照射されると、ＤＭＤ５０のマイクロミラーがオン状態のときに反射されたレーザ光は、レンズ系５４、５８により感光材料１５０の被露光面５６上に結像される。このようにして、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光が画素毎にオンオフされて、感光材料１５０がＤＭＤ５０の使用画素数と略同数の画素単位（露光エリア１６８）で露光される。
【００６８】
ここで、本実施形態では、ＤＭＤ５０を傾けて配置することで、露光エリア１６８が、副走査方向に対し所定の傾斜角で傾斜している。これにより、各マイクロミラーによる露光ビーム５３の走査軌跡（走査線）のピッチが、露光エリア１６８を傾斜させない場合の走査線のピッチよりも狭くなり、高い解像度で画像を記録することができる。
【００６９】
また、実際のＤＭＤ５０の傾斜角θ’が理想の傾斜角θからずれている場合でも、これに対応して列方向の使用画素数を変更することで、行方向のピッチＰのずれを抑制できる。
【００７０】
そして、感光材料１５０がステージ１５２と共に一定速度で移動されることにより、感光材料１５０がスキャナ１６２によりステージ移動方向と反対の方向に副走査され、各露光ヘッド１６６毎に帯状の露光済み領域１７０が形成される。
【００７１】
スキャナ１６２による感光材料１５０の副走査が終了し、検知センサ１６４で感光材料１５０の後端が検出されると、ステージ１５２は、図示しない駆動装置により、ガイド１５８に沿ってゲート１６０の最上流側にある原点に復帰し、再度、ガイド１５８に沿ってゲート１６０の上流側から下流側に一定速度で移動される。
【００７２】
なお、本実施形態のように多重露光する構成では、多重露光しない構成と比較して、ＤＭＤ５０のより広いエリアを照射することになる。これにより、露光ビーム５３の焦点深度を長くすることが可能になる。たとえば、１５μｍピッチのＤＭＤ５０を使用し、Ｌ＝２０とすると、１つの分割領域１７８Ｄに対応するＤＭＤ５０の長さ（行方向の長さ）は、１５μｍ×２０＝０．３ｍｍとなる。このような狭いエリアに光を照射するためには、たとえば図５に示すレンズ系６７によって、ＤＭＤ５０に照射されるレーザ光の光束の広がり角を大きくする必要があるので、露光ビーム５３の焦点深度は短くなる。これに対し、ＤＭＤ５０のより広い領域を照射する場合には、ＤＭＤ５０に照射されるレーザ光の光束の広がり角度が小さいので、露光ビーム５３の焦点深度は長くなる。
【００７３】
上記では、空間光変調素子としてＤＭＤを備えた露光ヘッドについて説明したがこのような反射型空間光変調素子の他に、透過型空間光変調素子（ＬＣＤ）を使用することもできる。例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）タイプの空間光変調素子（ＳＬＭ；Ｓｐａｃｉａｌ 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）等の液晶シャッターアレイなど、ＭＥＭＳタイプ以外の空間光変調素子を用いることも可能である。なお、ＭＥＭＳとは、ＩＣ製造プロセスを基盤としたマイクロマシニング技術によるマイクロサイズのセンサ、アクチュエータ、そして制御回路を集積化した微細システムの総称であり、ＭＥＭＳタイプの空間光変調素子とは、静電気力を利用した電気機械動作により駆動される空間光変調素子を意味している。さらに、Ｇｒａｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ（ＧＬＶ）を複数ならべて二次元状に構成したものを用いることもできる。これらの反射型空間光変調素子（ＧＬＶ）や透過型空間光変調素子（ＬＣＤ）を使用する構成では、上記したレーザの他にランプ等も光源として使用可能である。
【００７４】
また、上記の実施の形態では、合波レーザ光源を複数備えたファイバアレイ光源を用いる例について説明したが、レーザ装置は、合波レーザ光源をアレイ化したファイバアレイ光源には限定されない。例えば、１個の発光点を有する単一の半導体レーザから入射されたレーザ光を出射する１本の光ファイバを備えたファイバ光源をアレイ化したファイバアレイ光源を用いることができる。
【００７５】
さらに、複数の発光点が二次元状に配列された光源（たとえば、ＬＤアレイ、有機ＥＬアレイ等）を使用することもできる。これらの光源を使用する構成では、発光点のそれぞれが画素に対応するようにすることで、上記した空間変調措置を省略することも可能となる。
【００７６】
上記の実施形態では、図１７に示すように、スキャナ１６２によるＸ方向への１回の走査で感光材料１５０の全面を露光する例について説明したが、図１８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、スキャナ１６２により感光材料１５０をＸ方向へ走査した後、スキャナ１６２をＹ方向に１ステップ移動し、Ｘ方向へ走査を行うというように、走査と移動を繰り返して、複数回の走査で感光材料１５０の全面を露光するようにしてもよい。
【００７７】
また、上記の実施形態では、いわゆるフラッドベッドタイプの露光装置を例に挙げたが、本発明の露光装置としては、感光材料が巻きつけられるドラムを有する、いわゆるアウタードラムタイプの露光装置であってもよい。
【００７８】
上記の露光装置は、例えば、プリント配線基板（ＰＷＢ；Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｗｉｒｉｎｇ Ｂｏａｒｄ）の製造工程におけるドライ・フィルム・レジスト（ＤＦＲ；Ｄｒｙ Ｆｉｌｍ Ｒｅｓｉｓｔ）の露光、液晶表示装置（ＬＣＤ）の製造工程におけるカラーフィルタの形成、ＴＦＴの製造工程におけるＤＦＲの露光、プラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）の製造工程におけるＤＦＲの露光等の用途に好適に用いることができる。
【００７９】
また、上記の露光装置には、露光により直接情報が記録されるフォトンモード感光材料、露光により発生した熱で情報が記録されるヒートモード感光材料の何れも使用することができる。フォトンモード感光材料を使用する場合、レーザ装置にはＧａＮ系半導体レーザ、波長変換固体レーザ等が使用され、ヒートモード感光材料を使用する場合、レーザ装置にはＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ（赤外レーザ）、固体レーザが使用される。
【００８０】
また、本発明では、露光装置に限らず、たとえばインクジェット記録ヘッドに同様の構成を採用することが可能である。すなわち、一般にインクジェット記録ヘッドでは、記録媒体（たとえば記録用紙やＯＨＰシートなど）に対向するノズル面に、インク滴を吐出するノズルが形成されているが、インクジェット記録ヘッドのなかには、このノズルを格子状に複数配置し、ヘッド自体を走査方向に対して傾斜させて、高解像度で画像を記録可能なものがある。このような二次元配列が採用されたインクジェット記録ヘッドにおいて、ヘッド自体の実際の傾斜角が理想の傾斜角からずれていても、本発明を採用することで、記録画像に生じるピッチのずれを一定範囲に抑制することができる。
【００８１】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、コストの上昇を招くことなく、高解像度で且つムラのない画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の露光装置の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態の露光装置のスキャナの構成を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）は感光材料に形成される露光済み領域を示す平面図であり、（Ｂ）は各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態の露光ヘッドの概略構成を示す斜視図である。
【図５】（Ａ）は図４に示す露光ヘッドの構成を示す光軸に沿った副走査方向の断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。
【図６】本発明の第１実施形態の露光ヘッドに係るデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）の構成を示す部分拡大図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の第１実施形態の露光ヘッドに係るＤＭＤの動作を説明するための説明図である。
【図８】本発明の第１実施形態の露光ヘッドにおいて、傾斜配置されたＤＭＤによる露光ビームの位置を示す露光エリアの説明図である。
【図９】本発明の第１実施形態の露光ヘッドで記録される画像を示し、（Ａ）は本来的な画像データによる画像、（Ｂ）及び（Ｃ）は変換後の画像データによる画像である。
【図１０】（Ａ）はファイバアレイ光源の構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａの部分拡大図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）はレーザ出射部における発光点の配列を示す平面図である。
【図１１】本発明の第１実施形態に係る合波レーザ光源の構成を示す平面図である。
【図１２】本発明の第１実施形態に係るレーザモジュールの構成を示す平面図である。
【図１３】図１２に示すレーザモジュールの構成を示す側面図である。
【図１４】図１２に示すレーザモジュールの構成を示す部分側面図である。
【図１５】本発明において画像の理想位置と、露光ヘッドが傾斜した場合の画素の実際位置との関係を示す説明図である。
【図１６】本発明において使用画素数を変更した場合の露光ヘッドの傾斜角と補正残差との関係を示すグラフである。
【図１７】スキャナによる１回の走査で感光材料を露光する露光方式を説明するための平面図である。
【図１８】（Ａ）及び（Ｂ）はスキャナによる複数回の走査で感光材料を露光する露光方式を説明するための平面図である。
【符号の説明】
ＬＤ１〜ＬＤ７ ＧａＮ系半導体レーザ
１０ ヒートブロック
１１〜１７ コリメータレンズ
２０ 集光レンズ
３０ マルチモード光ファイバ
５０ ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス、空間光変調素子）
５３ 反射光像（露光ビーム）
５４、５８ レンズ系
５６ 走査面（被露光面）
６４ レーザモジュール
６６ ファイバアレイ光源
６８ レーザ出射部
７３ 組合せレンズ
１５０ 感光材料
１５２ ステージ（移動手段）
１６２ スキャナ
１６６ 露光ヘッド
１６８ 露光エリア（二次元像）
１６８Ｄ 分割領域
１７０ 露光済み領域
１７８ 露光エリア（二次元像）
１７８Ｄ 分割領域
θ 理想の傾斜角
θ’ 実際の傾斜角

Claims (9)

1. 描画面に対し、この描画面に沿った所定の走査方向へ相対移動される描画ヘッドであって、
   描画面と実質的に平行な面内で複数の描画素子を二次元に配列して構成され、全体として前記走査方向に対し所定の傾斜角度で傾斜し、二次元状の描画画素群を生成する描画素子群と、
   前記描画素子群の所定の傾斜角度と前記描画素子群の実際の傾斜角度との誤差に基づいて、前記走査方向から前記傾斜角度だけ傾斜した方向の描画画素数を変更する変更手段と、
   を有することを特徴とする描画ヘッド。
2. 前記相対移動の方向と直交する方向の画像データの解像度を、前記相対移動の方向と直交する方向の前記描画画素群の解像度となるよう変換する解像度変換手段、を有することを特徴とする請求項１に記載の描画ヘッド。
3. 前記画像データの変換が、画像データの拡大又は縮小を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の描画ヘッド。
4. 前記描画素子群が、画像情報に対応して各画素ごとに変調された光を、描画面としての露光面に照射する変調光照射装置、
   であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の描画ヘッド。
5. 前記変調光照射装置が、
   レーザ光を照射するレーザ装置と、
   各々制御信号に応じて光変調状態が変化する多数の描画素子部が２次元状に配列され、前記レーザ装置から照射されたレーザ光を変調する空間光変調素子と、
   前記描画素子部を露光情報に応じて生成した制御信号によって制御する制御手段と、
   を含んで構成されていることを特徴とする請求項４に記載の描画ヘッド。
6. 前記空間光変調素子を、各々制御信号に応じて反射面の角度が変更可能な多数のマイクロミラーが２次元状に配列されて構成されたマイクロミラーデバイスで構成したことを特徴とする請求項５に記載の描画ヘッド。
7. 前記空間光変調素子を、各々制御信号に応じて透過光を遮断することが可能な多数の液晶セルが２次元状に配列されて構成された液晶シャッターアレイで構成したことを特徴とする請求項５に記載の描画ヘッド。
8. 請求項１〜請求項７のいずれかに記載の描画ヘッドと、
   前記描画ヘッドを少なくとも前記走査方向へ相対移動させる移動手段と、
   を有することを特徴とする描画装置。
9. 請求項１〜請求項７のいずれかに記載の描画ヘッドを使用し、この描画ヘッドを描画面に沿った所定の走査方向へ相対移動させて描画する描画方法であって、
   前記描画素子群の所定の傾斜角度と前記描画素子群の実際の傾斜角度との誤差に基づいて、前記走査方向から前記傾斜角度だけ傾斜した方向の描画画素数を変更し、描画面に描画することを特徴とする描画方法。

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