TW200414748A - Drafting head, drafting apparatus and drafting method - Google Patents

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Takao Ozaki
Hiromi Ishikawa
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Description

200414748 玖、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關繪圖頭、繪圖裝置及繪圖方法,特別是 有關相對於繪圖面,朝沿此繪圖面的所定方向作相對移 動之繪圖頭,和具備此繪圖頭之繪圖裝置,及使用有此 繪圖頭的繪圖方法。 【先前技術】 以繪圖裝置爲一例而言,自以往就提案有種種利用數 位微鏡裝置(DMD )等的空間光調變元件,以因應畫像 資料而調變的光束來執行畫像曝光之曝光裝置。 例如,DMD係因應控制信號而反射面的角度會變化的 多數微鏡呈L行X Μ列之二維狀配列在矽等半導體基板 上之鏡裝置,藉由在沿著曝光面的一定方向將D M D掃 描,實際的曝光係被執行。 通常D M D的微鏡係配列成,各行之排列方向與各列之 排列方向係正交。藉由將此種D M D配置成對掃描方向傾 斜,使得在掃描時,掃描線的間隔係變密而可提高解像 度。例如,專利文獻1中係記載著:在對具備有複數個 光閥的副區域(空間調變元件)導入光的照明系統中, 藉由使副區域設置成對朝向掃描線上之投影傾斜,係可 提高解像度。 然而,各自的空間調變元件之傾斜角度的微調整,一 般來說並不容易,傾斜角度係會稍偏離理想的角度。有 時空間調變元件係執行例如各一列(或者以數列爲單
200414748 位)的掃描’但是當產生上述之偏差,係在自任意的列 移動至次一列時’成爲列間之間距的間隔不齊,而在畫 像產生了間隙或因重疊所致之不均。 在解消此種畫像不均方面,係考量到提升空間調變元 件之傾斜角度的精度,但是在圖謀精度提升時製造成本 係增加。 同樣不佳的狀況不僅是使用有空間調變元件的繪圖 頭,例如在將墨水滴吐出至繪圖面以執行繪圖的噴墨記 錄頭中有時也會發生。 〔專利文獻1〕 日本特表2001— 521672號公報 【發明內容】 【發明所欲解決之課題】 本發明係考慮到上述事實,在不會招致成本的上升之 下,以可獲得高解像度且均勻的畫像之繪圖頭、繪圖裝 置及繪圖方法爲課題者。 〔解決課題之裝置〕 以用以解決上述課題之申請專利範圍第1項之發明而 言,係相對於繪圖面,朝沿此繪圖面的所定掃描方向相 對移動之繪圖頭,其特徵爲具有:繪圖元件群,係在與 繪圖面實質上平行的面內將複數個繪圖元件作二維配列 所構成,整體上在繪圖面,相對於該掃描方向,產生以 所定傾斜角度傾斜之二維狀的繪圖畫素群;以及變更裝 置,係依據該繪圖元件群之所定傾斜角度與該繪圖畫素 200414748 群的實際傾斜角度之誤差,以變更在由該掃描方向僅傾 斜該傾斜角度之方向的繪圖畫素數。 以此繪圖頭而言,係朝沿著繪圖面之所定掃描方向作 相對移動且利用構成繪圖元件群之複數個繪圖元件以在 繪圖面上繪圖(畫像記錄)。複數個繪圖元件係在與繪 圖面實質上平行的面內作二維排列,再者,因爲作爲全 體在繪圖面對該掃描方向產生以所定傾斜角度傾斜之二 維狀的繪圖畫素群,所以在相對移動時,各畫素的掃描 線之間隔變密,解像度係提升。 又,在繪圖元件群之所定傾斜角度與繪圖畫素群之實 際傾斜角度具有誤差之場合,變更裝置係依據此誤差, 以變更在由該掃描方向僅傾斜該傾斜角度之方向的繪圖 畫素數。例如,在假設畫像會產生重疊的場合,係使對 應重疊部分之繪圖元件不動作。相反地,在假設畫像會 產生間隙之場合,係使對應間隙的繪圖元件積極地動作 以解消間隙。依此,可記錄均勻之高畫質的畫像。而且, 因爲繪圖畫素群的傾斜角度之調整上並不被要求到精確 的精度,所以不會招致成本的上升。 以本發明的繪圖頭而言,係如同申請專利範圍第2所 記載般,可具有解像度變換裝置之構成以將正交於該相 對移動方向之方向的畫像資料之解像度,變換成與該相 對移動方向正交之方向的該繪圖畫素數之解像度。依 此,對畫像資料之各種處理或補正係可更高精度地執 行。在此時之畫像資料的變換係如申請專利範圍第3項 200414748 « 所記載般,可舉出包含有畫像資料之放大或縮小的變 換。 作成本發明之繪圖頭,也可以是因應畫像資訊而將墨 水滴吐出至繪圖面的噴墨記錄頭,如申請專利範圍4項 所記載般,該繪圖元件群也可以是把對應畫像資訊而在 各畫素被調變的光對作爲繪圖面之曝光面照射之屬調變 光照射裝置的繪圖頭。以此繪圖頭而言,對應畫像資訊 而在各畫素被調變的光係由調變光照射裝置照射於屬繪 圖面之曝光面。然後,繪圖頭(曝光頭)係相對於曝光 面,朝沿著曝光面的方向作相對移動,以在曝光面上繪 製二維圖像。 以此種調變光照射裝置而言,例如,可舉出多數的點 光源爲以二維狀配列的二維配列光源。在此構成中,各 自的點光源係因應畫像資訊而出射光。此光係因應需要 而由高亮度光纖等之導光部材引導至所定位置,且因應 需要而由透鏡或鏡等等之光學系統來執行整形,以被照 射至曝光面。 又,作爲調變光照射裝置係如申請專利範圍5項所記 載般,可構成爲包含有:雷射裝置,照射雷射光;空間 光調變元件,因應各個控制信號而光調變狀態會變化的 多數個繪圖元件部係成二維狀配列,以調變由該雷射裝 置照射的雷射光;以及控制裝置,係利用因應曝光資訊 所產生的控制is喊,控制該繪圖兀件部。 在此構成中,空間光調變元件之各繪圖元件部之光調 200414748 變狀態係依控制裝置而變化,而照射於空間光調變元件 的雷射光係被調變且照射於曝光面。當然,也可以因應 需要而使用高亮度光纖等之導光部材或透鏡、鏡子等之 光學系統。 以空間光調變元件而言係可使用如申請專利範圍6項 所記載之由因應各個控制信號而可變更反射面的角度之 多數個微鏡成二維狀配列所構成的微鏡裝置,或使用如 申請專利範圍7所記載之,由因應各個控制信號而可遮 斷透過光之多數個液晶胞成二維狀配列所構成的液晶遮 板陣列。 在申請專利範圍8所記載的發明中,其特徵爲具備有 申請專利範圍第1項至第7項中任一項之繪圖頭,以及 至少使該繪圖頭朝該掃描方向相對移動之移動裝置。 因此,利用繪圖頭以對繪圖面執行曝光或墨水吐出等 之處理,且繪圖頭係與繪圖面相對移動以在繪圖面上繪 圖。此繪圖裝置中因爲具有如申請專利範圍第1項〜第 7項中任一項之繪圖頭,所以可記錄高解像度且均勻之 高畫質的畫像,不會招致成本的上升。 在申請專利範圍第9項所記載之發明中,係使用申請 專利範圍第1項〜第7項中任一項之繪圖頭,且使此繪 圖頭朝向沿著繪圖面之所定掃描方向作相對移動以執行 繪圖之繪圖方法’其特徵爲,依據該繪圖元件群之所定 傾斜角度與該繪圖畫素群之實際傾斜角度之誤差,以變 更在由該掃描方向僅傾斜該傾斜角度之方向的繪圖晝素 200414748 數且在繪圖面上繪圖。 因此,朝沿著繪圖面的所定之掃描方向使繪圖頭相對 移動且利用構成繪圖元件群的複數個繪圖元件而在繪圖 面繪圖。複數個繪圖元件係在與繪圖面實質上平行的面 內作二維的配列,並且設定爲整體上在繪圖面對該掃描 方向產生傾斜所定之傾斜角度之二維狀的繪圖畫素群, 所以在相對移動時,各畫素之掃描線的間隔係變密,解像 度係提升。 又,在繪圖元件群之所定傾斜角度和繪圖畫素群之實 際傾斜角度有誤差之場合時,依據此誤差,以變更在由 該掃描方向僅傾斜該傾斜角度之方向的繪圖畫素數而作 繪圖。例如,在假設畫像會產生重疊之場合,係使對應 重疊部分之繪圖元件不動作。反之,在假設畫像會產生 間隙之場合,係使對應間隙之繪圖元件積極地動作以解 消間隙。依此,可記錄均勻之高畫質的畫像。而且,在 繪圖畫素群之傾斜角度的調整上並不被精確地要求,所 以不會招致成本的上升。 【實施方式】 有關本發明之實施形態的繪圖裝置係,設爲所謂的平 頭型之曝光裝置,如第1圖所示,具備有將薄片狀之感 光材料1 5 0吸附於表面而加以保持之平板狀的載物台 1 5 2。而被支持在4根腳部1 5 4之厚板狀的設置台1 5 6 之上面係設置有沿著載物台移動方向延伸之2根導軌 1 5 8。載物台1 5 2之縱向係設置成朝向載物台移動方向, -10- 200414748 同時利用導軌1 5 8而被可往復移動地支持著。此外,在 此曝光裝置係設置有用以把載物台152沿著導軌158驅 動之未圖示之驅動裝置。 設置台1 5 6的中央部設置有跨越載物台1 5 2之移動路 徑之〕字狀的閘門1 60。3字狀之閘門1 60的端部係各 自固定在設置台156之兩側面。掃描器162係夾此閘門 1 60而設置在一側,另一側係設置有用以檢測感光材料 1 5 0之前端及後端之複數(例如,2個)個檢測器1 64。 掃描器162及檢測器164係各自被安裝在閘門160,且 固定配置在載物台152之移動路徑的上方。又,掃描器 1 62及檢測器1 64係接續在用以控制此等之未圖示之控 制器上,如同後述般,係被控制成在利用曝光頭1 66作 曝光之際,以所定的時序作曝光。 掃描器162係如第2及第3圖(B)所示,具備有m 行η列(例如’ 3行5列)之以略矩陣狀配列之複數個 曝光頭1 6 6。在此例中,因爲與感光材料! 5 〇的寬度間 之關係,所以在第3行配置有4個曝光頭1 6 6,而整體 係爲1 4個。又,在表示第m行之第π列所配列之各個 曝光頭之場合,係表記爲曝光頭1 66mn。 取決於曝光頭1 6 6的曝光區域1 6 8係如第2圖中,以 副掃描方向爲短邊的矩形狀且對副掃描方向以後述之所 定傾斜角Θ傾斜著。然後,伴隨著載物台1 5 2的移動, 在感光材料150係形成各曝光頭166之帶狀的已曝光區 域1 70。且’在表示第m行之第^列所配列之各個曝光 200414748 頭的曝光區域之場合,係表記爲曝光區域168mn。 又,如第3圖(A)及(B)圖所示,帶狀之已曝光區 域1 7 0各自係與隣接之已曝光區域1 7 0作部分地重疊 般,被線狀排列之各行的曝光頭係各自在配列方向所定 間隔(曝光區域之長邊的自然數倍,在本實施形態中爲 2倍)偏移配置。爲此,在第1行之曝光區域1 6 8 , i與曝 光區域1 6 8 i 2間之不能曝光的部分係可利用第2行之曝 光區域16821與第3行之曝光區域16831來曝光。 曝光頭166h〜 166mn各自係如第4圖、第5圖(A ) 及(B )所示,把入射的光束因應畫像資料作爲各畫素 調變的空間光調變元件而言,係具備有數位微鏡裝置 (DMD ) 50。此DMD50係被接續在具備有資料處理部 和鏡驅動控制部之未圖示之控制器上。此控制器之資料 處理部,係依據所輸入之畫像資料,產生用以將各曝光 頭166之DMD50之應控制區域內的各微鏡予以驅動控 制之控制信號。在此,控制器係具有把列方向之解像度 提升爲較原畫像還高之畫像資料變換機能。如此藉由提 高解像度,係可高精度地執行對畫像資料之各種處理或 補正。例如後面將述及,在對應DMD50的傾斜角來變 更使用畫素數以補正列間間距之場合時,係成爲能高精 度地作補正。此畫像資料的變換係可設定爲包含有畫像 資料之放大或縮小的變換。 又,在鏡驅動控制部中,係依據在畫像資料處理部產 生的控制信號,控制各曝光頭166之DMD50之各微鏡 -12- 200414748 之反射面的角度。此外,有關反射面的角度控制將會在 後面述及。 在DMD50之光入射側係依序配置有:光纖陣列光源 6 6,具備有光纖之出射端部(發光點)係沿著與曝光區 域1 6 8的長邊方向對應方向成一列地排列的雷射出射 部;透鏡系統67,補正由光纖陣列光源66所出射的雷 射光使其集光於DMD上;以及鏡69,把透過透鏡系統 67的雷射光朝DMD50反射。 透鏡系統67係由把光纖陣列光源66所出射的雷射光 予以平行光化之1對的組合透鏡7 1、和使被平行光化的 雷射光之光量分布成爲均一般加以補正之1對的組合透 鏡73、以及把光量分布被補正的雷射光集光於DMD上 之集光透鏡75所構成。組合透鏡73具備有對雷射出射 端的配列方向,接近透鏡的光軸之部分係使光束擴大且 離開光軸的部分係使光束縮小,且相對於與此配列方向 正交的方向、係使光照其原樣通過之機能,且使光量分 布成爲均一般地補正雷射光。 又,DMD50的光反射側係配置有透鏡系統54、58, 用以把在D M D 5 0反射的雷射光成像於感光材料1 5 0的 掃描面(被曝光面)5 6上。透鏡系統5 4及5 8係配置成 DMD50爲與被曝光面56成爲共軛關係。 本實施形態中,由光纖陣列光源6 6所出射的雷射光 係設定爲在實質上被放大成5倍之後,各畫素係由此等 透鏡系統5 4、5 8而被縮爲約5 // m。 -13- 200414748 DMD50係如第6圖所示,在SRAM胞(記憶體胞)60 上,微小鏡(微鏡)6 2係由支柱所支持而配置者,爲把 構成畫素(PIXEL)之多數個(例如,間距13.68 //m,1024 個X 768個)微小鏡以格子狀配列而構成的鏡裝置。在 各畫素係設置有,在最上部支持在支柱的微鏡62,且在 微鏡62的表面係蒸鍍有鋁等之高反射率的材料。此外, 微鏡6 2的反射率係9 0 %以上。又,微鏡6 2的正下係配 置有,透過包含有絞鏈及軛部之支柱而在通常的半導體 記憶體的生產線所製造之矽閘門之CMOS的SRAM胞 6〇,整體係構成爲單塊(一體型)。 當DMD5 0之SRAM胞60被寫入數位信號時,則被支 持在支柱的微鏡62係以對角線爲中心,在± α度(例如± 1〇度)的範圍,對配置有DMD50的基板側傾斜。第7圖 (A )係表示微鏡62爲ON狀態之傾斜至+ α度的狀態, 第7圖(Β)係表示在微鏡62爲OFF狀態之傾斜至一 α 度的狀態。因此,因應畫像信號,藉由把DMD50之各 畫素中的微鏡62之傾斜如第6圖所示予以控制,使得 入射至DMD50的光係朝各自的微鏡62之傾斜方向反 射。 此外,第6圖係例示將DMD50的一部分控制微鏡62 成爲+ α度或-α度之狀態。各個微鏡62之開閉控制係 由接續至DMD50之未圖示之控制器所執行。又,在依 OFF狀態的微鏡62使得光束被反射之方向上係配置有 光吸收體(未圖示)。 -14- 200414748 第8圖(A )及(B )係表示利用1個D M D 5 0而可得 之二維畫像的曝光區域1 6 8。曝光區域1 6 8係被分割成 對應曝光束53之Μ行xL列之各個畫素。又,在第8 圖中以設定M=33、L=17爲一例,實際上係如同上述, 大多是利用較其爲多之曝光束5 3以構成1個曝光區域 168。以下舉具體的數値例,即m= 1024、L=256時加 以說明。 然後’此曝光區域1 6 8係對副掃描方向以所定傾斜角 傾斜般,DMD50係被傾斜配置。如此將曝光區域1 68傾 斜時,依各微鏡的曝光束5 3之掃描軌跡(掃描線)的 列間間距係變小(本實施形態中約爲0.27 // m ),因爲 變得比不傾斜曝光區域1 6 8之場合的掃描線之列間間 距,或者,比畫像資料自體的解像度(2 // m )還狹小, 所以可提升解像度。‘ 然而,如同上述,爲使曝光區域以所定傾斜角傾斜,在 調整DMD50的角度時,將此角度調整的精度以秒爲單 位正確地對合係有困難,有時實際傾斜角Θ ’係偏離理 想傾斜角0。然而,與實際傾斜角0,的値無關,將列 方向之畫像的間距P設爲一定較好。於是,在本實施形 態中’藉由利用未圖示之控制器,把列方向之使用畫素 數因應實際傾斜角0 ’加以變更而繪圖(畫像記錄), 以將此間距P的偏移抑制在一定範圍。例如,經比較第 8圖(A)及第8圖(B)後可知,在第8圖(B)方面, 實際傾斜角0 ’係小。於是,在第8圖(B )之場合,藉 -15- 200414748 由增加較多於第8圖(a )之列方向的使用畫素數以解 消間距P之偏移且設定爲略一定。例如,觀察在第8圖 中附加斜線的畫素(使用畫素5 3 U )之列方向的數量, 第8圖(A)中爲8個,而第8圖(B)中爲9個。 又、如此地變更使用畫素數時,則列方向之畫像間距 也會微妙地增減。與其相應以變換畫像資料者係較好。 第9圖係例示此種畫像資料之變換例。在此,第9圖(A ) 係本來的一畫像資料例,在此,假定附加有網點的區域 E 1和空白的區域E2係在橫方向交互地排列者。第9圖 (B )係把列方向之使用畫素數設定成與第8圖(A )同 樣的8個,第9圖(C)係把列方向之使用畫素數設定 爲與第8圖(B)同樣的9個之場合時的變換後之一畫 像資料例。藉由如此執行適切的畫像資料之變換,即使 是變換後也可獲得接近本來畫像之畫像。 以下,針對藉由把列方向之使用畫素數因應實際傾斜 角β ’加以變更而繪圖(畫像記錄)以將上述間距P之 偏移抑制在一定範圍這點上,茲參照第9圖詳加說明。 第1 5圖係例示當實際傾斜角β ’變爲較理想傾斜角0 還大之場合時之畫素的偏移。在此以一例而言,係設定 畫素之使用數爲2 5 〇個時之,第2 5 1個畫素之理想位置 Η251與實際位置R251間之偏移。在以2 5 0爲中心値作爲 使用畫素數時,理想傾斜角0係成爲8 2 5 . 1秒,實際傾 斜角係較其爲大,第251個畫素之實際位置R25]係 較理想位置H2 5 i還偏移。因此,在此場合,當減少使用 -16- 200414748 畫素數時,結果係可使上述的偏移變少。反之,實際傾 斜角0 ’成爲較理想傾斜角0還小之場合時,藉由增加 使用畫素數,可減少上述之偏移。本實施形態中,因爲 8 2 5 . 1秒之傾斜角0係對應2 5 0個畫素,所以每1畫素約 可補正各3 · 3秒之傾斜角度。 第1 6圖係以圖表來表示在本實施形態之場合,實際 傾斜角0 ’與執行上述之補正後的補正殘差(列間間距 之理想値與實際値之差)之關係。在此圖表中,設定以 理想傾斜角的8 2 5 · 1秒爲橫軸方向的中心,在實際傾斜 角0 ’爲與其一致時並無偏移。因此也無補正之必要, 補正殘差係成爲零。 又,實際傾斜角0 ’若由8 2 5 · 1度繼續增加下去則列 間間距之實際値因爲會變爲較理想値還大,補正殘差也 會在正値側漸增下去,但是0 ’在達到特定値(嚴格說 來θ’ = 826.75秒)時,減少1個使用畫素數而成爲249。 依此,列間間距之實際値係減少1個畫素分,所以補正 殘差係轉換成負値。然後,實際傾斜角Θ ’若由此繼續 增加下去,則補正殘差也再度漸增,轉換成正再變大, 0 ’係在重新達到特定値(嚴格說來係8 3 0.0 5秒)時, 再度將使用畫素數減少1個而成爲248。 又,與其相反地,當實際傾斜角0 ’由825.1度繼續 減少下去’因爲列間間距之實際値係變爲較理想値還 小,所以補正殘差係漸增成爲負値側,而0,係在達到 特定値(嚴格說來0 ’= 8 2 3.3 5秒)時,則增加1個使 -17 - 200414748 用畫素數而成爲2 5 1。依此,列間間距之實際値係增加 1個畫素分,所以補正殘差係轉換成正値。接著,當實 際傾斜角Θ ’自此繼續減少下去,則補正殘差也再度漸 增,轉換成正値且再變大,當Θ ’重新達到特定値(嚴 格說來爲8 3 0.0 5秒)時,使用畫素數再增加1個而成爲 2 5 2 ° 如此,藉由依0 ’的値把使用畫素數作段階性地調整, 係可將補正殘差設定在一定範圍內(本實施形態中爲± 0.1 4 // m 以下)。 此外,此種使用畫素數之變更,例如,若執行記錄特 定之樣本畫像,再把自此樣本畫像的觀察結果所獲得的 間距P之偏移予以解消,則能以低成本決定使用畫素數 之適切數量。當然,若可正確地測定實際傾斜角0 ’則 也能依據此測定結果來決定使用畫素數。 第1 0圖(A )係表示光纖陣列光源66的構成。光纖 陣列光源66係具備有複數(例如6個)個雷射模組64, 各雷射模組6 4係與多模光纖3 0之一端結合。多模光纖 30之他端係結合有芯徑爲與多模光纖30相同且包層徑 較多模光纖3 0還小的光纖3 1,如第1 0 ( C )所示,沿 著光纖3 1之出射端部(發光點)與副掃描方向正交的 主掃描方向成1列排列以構成雷射出射部68。此外,如 第1 0圖(D )所示,也能將發光點沿著主掃描方向排列 成2列。 光纖3 1之出射端部係如第1 0圖(b )所示,係由表 -18- 200414748 面爲平坦的2片支持板65所夾入而固定著。又,光纖3 1 的光出射側係配置有玻璃等之透明的保護板63,用以保 護光纖31的端面。保護板63也可與光纖31的端面密 接配置,光纖3 1的端面也可成密封般地配置。光纖3 1 之出射端部雖然光密度高容易集塵且容易劣化,但是藉 由配置保護板63,可防止塵埃附著於端面,同時可延緩 劣化。 以多模光纖30及光纖31而言,可以爲STEP INDEX 型光纖、GREADED INDEX型光纖、及複合型光纖中的 任一。例如,可使用三菱電線工業株式會社製造之STEP INDEX型光纖。 雷射模組64係由第1 1圖所示之合波雷射光源(光纖 光源)所構成。此合波雷射光源係由配列固定在熱塊1 0 上之複數(例如7個)個晶片狀之橫多模或單模之GaN 系半導體雷射 LD1、LD2、LD3、LD4、LD5、LD6、及 LD7'對應各個GaN系半導體雷射LD1〜LD7而設置的 准直透鏡11、12、13、14、15、16、及17、1個集光透 鏡2 0、以及1條多模光纖3 0所構成。又,半導體雷射 之個數並不局限爲7個。
GaN系半導體雷射LD1〜LD7係振盪波長皆爲共通(例 如’ 405nm ),最大輸出也皆爲共通(例如,多模雷射 爲1 OOmW,單模雷射爲30mW )。此外,以GaN系半導 體雷射LD1〜LD7而言爲3 5 0nm〜450nm的波長範圍, 也可使用具備有上述之40 5nm以外的振盪波長之雷射。 -19- 200414748 上述之合波雷射光源係如第1 2及1 3圖所示,連同其 他光學要素一起收納至上方爲開口的箱狀外殻4 0內。 外殼40係具備有將其開口予以閉合般所作成之外殼蓋 41,在脫氣處理後,導入封止氣體,藉由以外殻蓋4 1 將外殻40的開口閉合,上述合波雷射光源係被氣密封 止於由外殻40和外殼蓋41所形成之閉合空間(封止空 間)內。 外殼40的底面係固定有底板42,在此底板42的上面 係安裝有該熱塊1 〇、和將集光透鏡20予以保持的集光 透鏡保持構件45、以及將多模光纖30的入射端部予以 保持的光纖保持構件46。多模光纖30的出射端部係由 形成在外殻40之壁面的開口引出至外殼外。 又,熱塊1 〇的側面係安裝有准直透鏡保持構件44以 保持准直透鏡1 1〜1 7。外殻40之橫壁面形成有開口, 通過此開口而對GaN系半導體雷射LD1〜LD7供給驅動 電流之配線47係被引出至外殼外。 又,在第13圖中,爲避面圖面之煩雜化,僅在複數 個GaN系半導體雷射當中的GaN系半導體雷射LD 7上 附加編號,及僅在複數個准直透鏡當中的准直透鏡17 上附加編號。 第I4圖係表示上述准直透鏡11〜17之安裝部分的正 面形狀。准直透鏡1 1〜1 7各自係形成爲把包含具備有 非球面的圓形透鏡之光軸的區域以平行的平面切成細長 的形狀。此細長形狀之准直透鏡,例如係可利用將樹脂 -20- 200414748 或光學玻璃予以模塑性成形而製成。准直透鏡1 1〜1 7 係在上述發光點之配列方向成密接配置,以使長度方向 與GaN系半導體雷射LD1〜LD7之發光點的配列方向(第 14圖之左右方向)成正交。 一方面,以GaN系半導體雷射LD1〜LD7而言,係使 用具備有發光寬度2 // m的活性層,且在與活性層平行 的方向、直角的方向之擴散角係各自例如爲1 0 ° 、3 0 ° 的狀態下出射各個雷射束B1〜B7的雷射。此等GaN系 半導體雷射LD1〜LD7係配設成在與活性層平行的方向 上發光點爲成1列地排列。 因此,由各發光點所發出的雷射束B1〜B7係如同上 述,係成爲對細長形狀的各准直透鏡1 1〜1 7以擴散角 度爲大的方向與長度方向一致,擴散角度爲小的方向與 寬度方向(與長度方向正交之方向)一致的狀態作入射。 集光透鏡20係以平行的平面把包含具備非球面的圓 形透鏡之光軸區域切成細長,准直透鏡1 1〜1 7之配列 方向,亦即形成爲在水平方向爲長、而在與其呈直角的 方向形成爲短的形狀。以此集光透鏡20而言,例如可 採用’焦點距離f2=23mm、ΝΑ=0·2者。此集光透鏡20 也是例如把樹脂或光學玻璃予以模塑成形而形成。 其次,針對上述曝光裝置的動作加以說明。 在掃描器162之各曝光頭166中,由構成光纖陣列光 源66的合波雷射光源之GaN系半導體雷射LD1〜LD7 各自在發散光狀態所出射的雷射束B卜B2、B3、B4、B5、 -21- 200414748 B 6、及B 7係各自被對應之准直透鏡1 1〜1 7平行光化。 被平行光化之雷射束B 1〜B 7係被集光透鏡2 0所集光, 以收束至多模光纖3 〇之芯3 0a的入射端面。 在本例中,由准直透鏡U〜17及集光透鏡20來構成 集光光學系統,而由其集光光學系統和多模光纖3 0以 構成合波光學系統。亦即,經集光透鏡20而被集光成 如上述狀態的雷射束B 1〜B 7係入射於此多模光纖3 0的 芯30a而在光纖內傳送,且合波成1條雷射束B而會由 結合於多模光纖3 0的出射端部之光纖3 1出射。 光纖陣列光源6 6的雷射出射部6 8係沿著主掃描方向 配列有一列如此高亮度的發光點。把來自單一半導體雷 射的雷射光結合於1條光纖的以往的光纖光源係低輸 出,所以若未配列多數列即無法獲得所期望的輸出,然 而本實施形態所使用的合波雷射光源爲高輸出,所以即 便是少數列,例如1列也可獲得所期望的輸出。 因應曝光圖案的畫像資料係被輸入至連接在DMD50 之未圖示的控制器,且暫時記憶在控制器內之圖框記憶 體(FRAME MEMORY )。此畫像資料係以2進制(點 記錄之有無)來表示用以構成畫像之各畫素的濃度之資 料。 將感光材料1 5 0吸附在裏面的載物台1 5 2係由未圖示 之驅動裝置,沿著導軌1 5 8以一定速度由閘門i 6 〇的上 游側移動至下游側。在載物台152通過閘門160下之際, 當安裝在閘門160的檢測器164檢測出感光材料150的 -22- 200414748 前端時,記憶在圖框記憶體之畫像資料係依序被讀出各 複數線分,依據在資料處理部被讀出的畫像資料,各曝 光頭1 6 6每之控制信號係被產生。然後依據所產生之控 制信號,利用鏡驅動控制部,各曝光頭166之DMD50 之微鏡各自係被開閉控制著。 當雷射光自光纖陣列光源66照射於DMD 50時,在 D M D 5 0的微鏡爲ON狀態時所反射的雷射光係依透鏡系 統54、58而成像於感光材料150的被曝光面56上。如 此一來,由光纖陣列光源66所出射之雷射光係在各畫 素被開閉,感光材料150係被以與DMD50的使用畫素 數略爲同數量的畫素單位(曝光區域168)所曝光。 在此,本實施形態中,藉由傾斜配置D M D 5 0,曝光區 域1 6 8係以所定傾斜角對副掃描方向傾斜。依此,依各 微鏡的曝光束5 3之掃描軌跡(掃描線)的間距係比在 不使曝光區域1 6 8傾斜時之掃描線的間距還狹小,能以 高解像度來記錄畫像。 又,在實際之DMD50的傾斜角0 ’自理想傾斜角0偏 移的場合,也可利用對應其而作列方向之使用畫素數的 變更以抑制行方向之間距Ρ的偏移。 然後,藉由感光材料150爲連同載物台152被一起以 一定速度移動,感光材料150係由掃描器162在相反於 載物台移動的方向上作副掃描,各曝光頭1 6 6之帶狀之 已曝光區域1 7 0係形成。 當依掃描器1 62之感光材料1 5 0的副掃描終了且檢測 -23- 200414748 益1 6 4檢測到感光材料1 5 0之後端時’載物台1 5 2係依 未圖示之驅動裝置,沿著導軌1 5 8回歸至位在閘門1 6 0 之最上游側的原點,再度沿著導軌1 5 8以一定速度由閘 門1 60的游側移動至下游側。 此外,如本實施形態之多重曝光的構成中,在與不多 重曝光的構成相較之下,成爲照射DMD50之更寬區域。 依此,可使曝光束5 3的焦點深度變長。例如,使用15 μ m間距的DMD50,當設定L = 20時,對應1個分割區 域178D之DMD50的長度(行方向之長度)係成爲15 μ mx 20= 0.3mm。爲了在如此狹小區域照射光線,例如 第5圖所示之透鏡系統67,因爲有必要將照射至DMD 50 之雷射光的光束的擴散角變大,所以曝光束5 3之焦點 深度係變短。相對地,在照射DMD50之更寬的區域時, 因爲照射至DMD 50之雷射光的光束之擴散角度爲小, 所以曝光束5 3之焦點深度變長。 在上述中,係針對作爲空間光調變元件之具備有DMD 的曝光頭加以說明,但是除了此種反射型空間光調變元 件以外,也可使用透過型空間光調變元件(LCD )。例 如,MEMS (微機電系統)型之空間光調變元件(SLM ) 或,利用電光學效果以調變透過光之光學元件(PLZT 元件)或液晶光遮板(FLC )等之液晶遮板陣列等等, 也可使用MEMS型以外之空間光調變元件。此外所謂的 M EMS係,藉由以1C製程爲基礎的微機械技術所製造的 微尺寸感測器、致動器、再將控制電路予以積體化的微 -24- 200414748 細系統之總稱,所謂的MEM S型之空間光調變元件係意 味著由利用靜電力之電氣機械動作所驅動之空間光調變 元件。再者,也可使用將光柵式光閥(GLV )作複數排 列而構成爲二維狀者。在使此等之反射型空間光調變元 件(GLV)或透過型空間光調變元件(LCD)的構成中, 除了上述之雷射以外,例如燈等也可作爲光源。 又,在上述實施形態中係針對使用具備有複數個合波 雷射光源之光纖陣列光源爲例加以說明,但是雷射裝置 並不受限於將合波雷射光源予以陣列化的光纖陣列光 源。例如可以使用具備1條光纖的光纖光源予以陣列化 的光纖陣列光源,其係把由具有1個發光點之單一半導體 雷射所入射的雷射光予以出射。 再者,也可以使用複數個發光點爲成二維狀配列的光 源(例如,LD陣列、有機EL陣列等)。在使用此等光 源的構成中,由於作成發光點各自對應畫素,成爲也可 省略上述之空間調變措施。 上述之實施形態中,如第1 7圖所示,係針對以對利 用掃描器162的X方向之1次掃描來曝光感光材料150 之全面爲例加以說明,但是如第1 8圖(A )及(B )所 示,也可以是在利用掃描器1 62朝X方向將感光材料1 5 0 掃描之後,把掃描器162往Y方向移動1步,再往X方 向執行掃描般地反覆地掃描和移動,以複數次的掃描來 將感光材料1 50的全面加以曝光。 又,在上述實施形態中,係舉出所謂的平頭型之曝光 -25- 200414748 裝置爲例,但是作爲本發明之曝光裝置也可以是捲繞有 感光材料的捲筒之所謂的外捲筒(0 u t e r - drum )型的曝光 裝置。 上述之曝光裝置係,例如可適宜地使用在印刷配線基 板(PWB )之製造工程中的乾式光阻膜(DFR ; Dry Film Resist )之曝光、在液晶表示裝置(LCD )之製造工程 中的濾色片之形成、和在TFT之製造工程中的DFR之 曝光、以及在電漿顯示面板(PDP)的製造工程中的DFR 之曝光等用途。 又,上述之曝光裝置係可使用依曝光而直接記錄資訊 的光子(PHOTON )模式感光材料、依曝光所產生的熱 而記錄資訊的熱感模式感光材料之中任一個。在使用光 子模式感光材料之場合,雷射裝置方面係使用GaN系半 導體雷射、波長變換固體雷射等,而在使用HEAT模式 感光材料之場合,雷射裝置方面係使用AIGaAs系半導 體雷射(紅外線雷射)、固體雷射。 又’本發明中,不局限在曝光裝置,例如在噴墨記錄 頭可採用同樣的構成。亦即,通常在噴墨記錄頭中,與 記錄媒體(例如記錄用紙或〇 Η P薄片等等)對向的噴嘴 面係形成有用以吐出墨水滴之噴嘴,而在噴墨記錄頭之 中’有時將此噴嘴以格子狀作複數個配置,使頭部本身 對掃描方向傾斜,能以高解像度來記錄畫像。在採用此 種二維配列之噴墨記錄頭中,就算頭部本身之實際傾斜 角偏離理想傾斜角,藉由採用本發明,可將產生在記錄 -26- 200414748 畫像之間距的偏移抑制於一定範圍。 【發明之效果】 本發明係作成上述構成,所以不會招致成本上升,成 爲可獲得高解像度且均勻的畫像。 【圖式簡單說明】 【第1圖】 表示本發明之第1實施形態的曝光裝置之外觀斜視 圖。 【第2圖】 表示本發明之第1實施形態的曝光裝置之掃描器的構 成斜視圖。 【第3圖】 (A )係表示形成在感光材料之已曝光區域的平面圖, (B )係表示依各曝光頭的曝光區域之配列圖。 【第4圖】 表示本發明之第1實施形態的曝光頭之槪略構成斜視 圖。 【第5圖】 (A )係沿著第4圖所示之曝光頭的構成的光軸之副 掃描方向的斷面圖,(B )係(A )的側面圖。 【第6圖】 表示本發明之第1實施形態的曝光頭之數位微鏡裝置 (DMD )之構成的部分放大圖。 【第7圖】 -27- 200414748 (A )及(B )係用以說明本發明之第1實施形態的曝 光頭之D M D的動作說明圖。 【第8圖】 係在本發明之第1實施形態的曝光頭中,表示依傾斜 配置的D M D之曝光束的位置之曝光區域說明圖。 【第9圖】 表示以本發明之第1實施形態的曝光頭所記錄之畫 像,(A )係依本來畫像資料之畫像,(B )及(C )係 依變換後之畫像資料的畫像。 【第10圖】 (A )係表示光纖陣列光源的構成斜視圖,(B )係(A ) 的部分放大圖,(C )及(D )係表示在雷射出射部中之 發光點的配列平面圖。 【第11圖】 表示本發明之第1實施形態的合波雷射光源之構成平 面圖。 【第12圖】 表示本發明之第1實施形態的雷射模組之構成平面 圖。 【第13圖】 表示第1 2圖所示之雷射模組的構成側面圖。 【第14圖】 表示第1 2圖所示之雷射模組的構成之部分側面圖。 【第15圖】 -28- 200414748 係表示在本發明、畫像的理想位置與曝光頭爲傾斜之 場合時的畫素實際位置間之關係說明圖。 【第16圖】 表示在本發明中變更使用畫素數後之場合的曝光頭之 傾斜角與補正殘差間之關係圖表。 【第17圖】 用以說明以利用掃描器的1次掃描來曝光感光材料之 曝光方式的平面圖。 【第1 8圖】 用以說明(A )及(B )係以利用掃描器的複數次掃描 來曝光感光材料之曝光方式的平面圖。 【符號說明】 LD1〜LD7…GaN系半導體雷射 10...熱塊 11〜17…准直透鏡 2〇…集光透鏡 3〇··.多模光纖 5 0…DMD (數位微鏡裝置,空間光調變元件) 53…反射光像(曝光束) 5 4、5 8…透鏡系統 5 6…掃描面(披曝光面) 6 4…雷射模組 66…光纖陣列光源 68…雷射出射部 -29- 200414748 7 3 ...組合透鏡 150...感光材料 1 5 2.··載物台(移動裝置) 1 6 2…掃描器 1 6 6…曝光頭 1 68 ...曝光區域(二維圖像) 16 8D...分割區域 170…已曝光區域
178···曝光區域(二維圖像) 1 7 8D...分割區域 0 ...理想傾斜角 0 ’…實際傾斜角
-30-

Claims (1)

  1. 200414748 拾、申請專利範圍: 1 . 一種繪圖頭,係相對於繪圖面,朝沿著此繪圖面的所 定掃描方向作相對移動之繪圖頭,其特徵爲具有: 繪圖元件群,係在與繪圖面實質上平行的面內將複 數個繪圖元件作二維配列所構成,整體上在繪圖面, 相對於該掃描方向,產生以所定傾斜角度傾斜之二維 狀的繪圖畫素群;以及 變更裝置,係依據該繪圖元件群之所定傾斜角度與 該繪圖畫素群的實際傾斜角度之誤差,以變更在由該 掃描方向僅傾斜該傾斜角度之方向的繪圖畫素數。 2 ·如申請專利範圍第1項之繪圖頭,其中具有解像度變 換裝置,係用以使與該相對移動方向正交的方向之畫 像資料的解像度變換爲與該相對移動方向正交的方向 之該繪圖畫素數的解像度。 3 ·如申請專利範圍第2項之繪圖頭,其中該面像資料的 變換係包含畫像資料之放大或縮小。 4 ·如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之繪圖頭, 其中該繪圖元件群係調變光照射裝置,用以將對應畫 像資訊而在各畫素被調變的光,對作爲繪圖面的曝光 面照射。 5 .如申請專利範圍第4項之繪圖頭,其中該調變光照射 裝置之構成係包含有: 雷射裝置,照射雷射光; 空間光調變元件’因應各個控制信號而光調變狀態 會變化的多數個繪圖元件部係成二維狀配列,以調變 -31- 200414748 由該雷射裝置照射的雷射光;以及 控制裝置,係利用因應曝光資訊所產生的控制信號, 控制該繪圖元件部。 6·如申請專利範圍第4項之繪圖頭,其中該空間光調變 元件係以微鏡裝置所構成,該微鏡裝置係具有二維狀 配列之因應各個控制信號而可變更反射面的角度之多 數個微鏡。 7·如申請專利範圍第5項之繪圖頭,其中該空間光調變 元件係以液晶遮板陣列構成,該液晶遮板陣列係具有 二維狀配列之因應各個控制信號而可遮斷透過光之多 數個液晶胞。 8·—種繪圖裝置,係具有:如申請專利範圍第1項至第 7項中任一項之繪圖頭;以及使該繪圖頭至少朝該所 定方向作相對移動之移動裝置。 9 · 一種繪圖方法,係使用如申請專利範圍第1項至第7 項中任一項之繪圖頭,且使此繪圖頭朝向沿著繪圖面 之所定的掃描方向作相對移動以執行繪圖,其特徵爲: 依據該繪圖元件群之所定傾斜角度與該繪圖畫素群的 實際傾斜角度之誤差,以變更在由該掃描方向僅傾斜 該傾斜角度之方向的繪圖畫素數而在繪圖面繪圖。 -32-
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