描繪頭及其調整方法、描繪方法
2023-10-04 04:51:29
專利名稱：描繪頭及其調整方法、描繪方法
本申請是分案申請，其母案申請的申請號200310116949.X，申請日2003.12.2，發明名稱描繪頭、描繪裝置及描繪方法技術區域本發明涉及一種描繪頭、描繪裝置及描繪方法，具體來講，本發明涉及一種相對描繪面，向沿該描繪面的規定方向相對移動的描繪頭和具有該描繪頭的描繪裝置，以及使用該描繪頭的描繪方法。
背景技術：
作為現有描繪裝置的一個例子，提出了各種利用數字微型反射鏡器件(DMD)等的空間光調製元件通過對應圖像數據被調製的光束進行圖像曝光的曝光裝置。
例如，DMD是對應控制信號改變反射面的角度的多個微型反射鏡在矽等的半導體基板上被排列成L行×M列的二維形狀的反射鏡器件，通過使DMD在沿著曝光面的一定方向掃描而進行實際的曝光。
一般，DMD的微型反射鏡被設置成各行的排列方向與各列的排列方向正交。使這樣的DMD相對掃描方向傾斜設置，因而，掃描時掃描線的間隔變密，可以提高解析度。例如，專利文獻1中揭示了一種這樣的技術，即在向具備多個光快門(shutter)的副區域(空間調製元件)導入光的照明系統中，使副區域相對向掃描線上的投影傾斜，從而可以提高解析度。
然而，一般很難進行各空間調製元件的傾斜角的微調整，傾斜角從理想角度稍微偏離。空間調製元件例如每列(或者以多列為單位)進行掃描，如果產生如上所述的偏離，則在從任意列移動到下一列時，各列間的間距(pitch)的間隔不一致，間隙或者重合導致在圖像上產生斑點。
為了消除這樣的圖像的斑點，考慮使空間調製元件的傾斜角的精度提高，而追求精度提高則增加了製造成本。
同樣的不良現象不僅產生在使用空間調製元件的描繪頭上，也產生在例如將墨滴噴出到描繪面上從而進行描繪的噴墨記錄頭中。
(專利文獻1)特表2001-521672號公報發明內容考慮到以上事實，本發明的目的是提供一種不會導致成本上升，可以得到高解析度並且無斑點的圖像的描繪頭、描繪裝置及描繪方法。
為了解決上述問題，本發明第1項所揭示的發明中，是相對描繪面向沿著該描繪面的規定的掃描方向相對移動的描繪頭，其特徵在於具備描繪元件群，其生成在描繪面上整體相對所述掃描方向以規定的傾斜角傾斜的二維形狀的描繪像素群，及，變更機構，其根據所述描繪元件群的實際的傾斜角，變更從所述掃描方向傾斜所述傾斜角的方向的描繪像素數量，以抑制與所述掃描方向正交的方向上的所述描繪像素群的間距的偏離。
該描繪頭，一邊使其向沿著描繪面的規定的掃描方向相對移動，一邊通過構成描繪元件群的多個描繪元件在描繪面上進行描繪(圖像記錄)。在與描繪面實際上平行的面內二維排列多個描繪元件，並且，在描繪面內，生成作為整體相對所述掃描方向以規定的傾斜角傾斜的二維形狀的描繪像素群，因此，相對移動時各像素的掃描線的間隔很密，提高了解析度。
另外，在描繪元件群的規定的傾斜角與描繪像素群的實際的傾斜角有誤差的情況下，使對應重合部分的描繪元件不工作。相反，假定在圖像上產生間距的情況下，使對應間距的描繪元件積極工作從而消除間距。由此，可以得到無斑點的高質量的圖像。並且，描繪元件群的傾斜角的調整不要求有嚴密的精度，因此，不會導致成本的提高。
本發明的描繪頭中，如本發明第2項所揭示，其結構是可以具備將與所述相對移動方向正交的方向上的圖像數據的解析度轉換為與所述相對移動方向正交的方向上的所述描繪像素數量的解析度的解析度轉換機構。由此，可以更高精度地進行面向圖像數據的各種處理和修正。這種情況下的圖像數據的轉換如本發明第3項所揭示，可以列舉包括圖像數據的擴大或者縮小的轉換。
作為本發明的描繪頭，也可以是對應圖像信息向描繪面噴出墨滴的噴墨記錄頭，但是，也可以是如本發明第4項所揭示，所述描繪元件群是對應圖像信息使在各像素上被調製的光照射在作為描繪面的曝光面上的調製光照射裝置的描繪頭。該描繪頭中，對應圖像信息在各像素上被調製的光從調製光照射裝置被照射在作為描繪面的曝光面上。此外，通過描繪頭(曝光頭)相對曝光面向沿著曝光面的方向被相對移動，在曝光面上描繪二維圖像。
作為該調製光照射裝置，例如，可以列舉多個點光源被二維形狀排列的二維形狀排列光源。該結構中，各點光源對應圖像信息射出光。該光根據需要由高亮度光纖等導光構件導入規定位置，並且根據需要利用透鏡或者反射鏡等光學系進行整形等，並照射到曝光面上。
另外，作為調製光照射裝置，如本發明第5項所揭示，其結構是可以具有照射雷射的雷射裝置；光調製狀態對應各控制信號變化的多個描繪元件部被二維排列，並調製從所述雷射裝置照射的雷射的空間光調製元件；及，通過對應曝光信息產生的控制信號來控制所述描繪元件部的控制機構。該結構中，空間光調製元件的各描繪元件部的光調製狀態通過控制結構被改變，並且被照射到空間光調製元件上的雷射被調製並被照射到曝光面上。當然，根據需要也可以使用高亮度光纖等導光部件和透鏡、反射鏡等光學系。
作為調製光照射裝置，可以使用如本發明第6項所揭示，由二維形狀排列可以對應各控制信號改變反射面的角度的多個微型反射鏡構成的微型反射鏡裝置，或者，可以使用如本發明第7項所揭示，由二維形狀排列可以對應各控制信號將通過光切斷的多個液晶單元構成的液晶快門(shutter)陣列。
本發明第8項所揭示的發明中，其特徵在於，具有本發明第1～7項發明中任意一項所述的描繪頭，及，使所述描繪頭至少向規定方向相對移動的移動機構。
從而，一邊通過描繪頭相對描繪面進行曝光或者噴墨等處理，描繪透雨描繪面相對移動，在描繪面上進行描繪。該描繪裝置具有本發明第1～7項中任意一項所述的描繪頭，因此，可以記錄高解析度並且無斑點的高質量圖像，而且不會導致成本的提高。
本發明第9項揭示的發明是使用本發明第1～7項發明中任意一項所述的描繪頭，並使該描繪頭向沿著描繪面的規定的掃描方向相對移動從而進行描繪的描繪方法，其特徵在於基於所述描繪元件群的規定的傾斜角與所述描繪像素群的實際的傾斜角的誤差，變更從所述掃描方向到傾斜所述傾斜角的方向的描繪像素數量，控制從掃描方向到實際傾斜的傾斜角的方向的描繪間距的變動，並在描繪面上進行描繪。
從而，一邊向沿著描繪面的規定的掃描方向使描繪頭相對移動，一邊通過構成描繪元件群的多個描繪元件在描繪面上進行描繪。在與描繪面本質上平行的面內二維排列多個描繪元件，並且，在描繪面內，作為全體相對所述掃描方向生成按規定的傾斜角傾斜的二維形狀的描繪像素群，因此，相對移動時各像素的掃描線的間隔很密，提高了解析度。
另外，在描繪元件群的規定的傾斜角和描繪像素群的實際的傾斜角有誤差的情況下，根據該誤差，變更從掃描方向到傾斜傾斜角的方向的描繪像素數量，控制從掃描方向到實際傾斜的傾斜角的方向的描繪間距的變動，並進行描繪。例如，假定在圖像上產生重合的情況下，使對應重合部分的描繪元件不工作。相反，假定圖像上產生間距的情況下，使對應間距的描繪元件積極工作，從而消除間距。由此，可以記錄無斑點的高質量圖像。並且，描繪元件群的傾斜角的調整不要求嚴密的精度，因此不會導致成本的提高。
另外，還提供一種描繪頭的調整方法，該描繪頭相對描繪面向沿著該描繪面的規定的掃描方向相對移動，具備描繪元件群，該描繪元件群，生成在描繪面上整體相對所述掃描方向以規定的傾斜角傾斜的二維形狀的描繪像素群，其中，根據所述描繪元件群的實際的傾斜角，變更從所述掃描方向傾斜所述傾斜角的方向的描繪像素數量，以抑制與所述掃描方向正交的方向上的所述描繪像素群的間距的偏離。
圖1是表示本發明的實施例1的曝光裝置的外觀的立體圖。
圖2是表示本發明的實施例1的曝光裝置的掃描器的結構的立體圖。
圖3(A)是表示被形成在感光材料上的曝光完成區域的俯視圖，(B)是表示通過各曝光頭進行曝光範圍的排列的圖。
圖4是表示本發明的實施例1的曝光頭的概略結構的立體圖。
圖5(A)是表示圖4所示曝光頭的結構的沿著光軸的副掃描方向的剖視圖，(B)是表示(A)的側視圖。
圖6是表示本發明的實施例1的曝光頭的數字微型反射鏡器件(DMD)的結構的局部放大圖。
圖7(A)及(B)是用來說明本發明的實施例1的曝光頭的數字微型反射鏡器件(DMD)的工作的說明圖。
圖8是表示在本發明的實施例1的曝光頭中，被傾斜設置的DMD的曝光光束的位置的曝光範圍的說明圖。
圖9是表示用本發明的實施例1的曝光頭記錄的圖像，(A)是根據本來的圖像數據製成的圖像，(B)及(C)是根據轉換後的圖像數據製成的圖像。
圖10(A)是表示光纖陣列光源的結構的立體圖，(B)是表示(A)的局部放大圖，(C)及(D)是表示雷射射出部的發光點排列的俯視圖。
圖11是表示本發明的實施例1的合波雷射光源的結構的俯視圖。
圖12是表示本發明的實施例1的雷射模組的結構的俯視圖。
圖13是表示圖12所示雷射模組的結構的側視圖。
圖14是表示圖12所示雷射模組的結構的局部側視圖。
圖15是表示本發明中圖像的理想位置和在曝光頭傾斜的情況下的像素的實際位置的關係的說明圖。
圖16是表示本發明中變更使用像素數的情況下的曝光頭的傾斜角和修正殘差的關係的坐標圖。
圖17是表示用於說明通過由掃描器進行的一次掃描使感光材料曝光的曝光方式的俯視圖。
圖18(A)及(B)是表示用於說明通過由掃描器進行的多次掃描使感光材料曝光的曝光方式的俯視圖。
圖中LD1～LD7-GaN系半導體雷射，10-加熱塊，11～17-準直透鏡，20-聚光透鏡，30-多模光纖，50-DMD(數字微型反射鏡器件、空間光調製元件)，53-反射光像(曝光光束)，54、58-透鏡系，56-掃描面(被曝光面)，64-雷射模組，66-光纖陣列光源，68-雷射射出部，73-組合透鏡，150-感光材料，152-載物臺(移動機構)，162-掃描器，166-曝光頭，168-曝光範圍(二維像)，168D-分割區域，170-曝光完成區域，178-曝光範圍(二維像)，178D-分割區域，θ-理想的傾斜角，θ』實際的傾斜角。
具體實施例方式
本發明實施例的描繪裝置，即所謂的平頭式(flat head)曝光裝置，如圖1所示，具有表面上吸附並固定有片狀的感光材料150的平板狀載物臺152。支撐在4根腳部154上的厚板狀設置臺156的上面，設置有沿載物臺移動方向延伸的兩根導軌158。載物臺152，其長度方向被設置成朝向載物臺移動方向，並且，通過導軌158支撐使其可以往返移動。而且，該曝光裝置上，設置有用於沿著導軌158驅動載物臺152的驅動裝置(未圖示)。
在設置臺156的中央部分跨越載物臺152的移動路徑設置有「コ」字形狀的門(gete)160。「コ」字形狀的門160的端部分別被固定在設置臺156的兩側面上。夾該門160在一方側設置掃描器162、在另一方側設置檢測感光材料150的前端及後端的多個(例如2個)檢測傳感器164。掃描器162及檢測傳感器164分別安裝在門160上，從而被固定設置在載物臺152的移動路徑的上方。而且，掃描器162及檢測傳感器164與控制其等的控制器(未圖示)相連接，如後所述，在曝光頭166進行曝光時，控制其在規定的時間曝光。
如圖2及圖3所示，掃描器162具有被排列成m行n列(例如3行5列)的大致矩陣形狀的的多個曝光頭166。該實施例中，按照與感光材料150的寬度的關係，在第3行設置4個曝光頭166，全部共有14個。而且，在表示排列在第m行的第n列的各曝光頭的情況下，標記為曝光頭166mn。
在圖2中，通過曝光頭166曝光的曝光範圍168是副掃描方向作為短邊的矩形形狀，並且，相對副掃描方向，以後述的規定的傾斜角θ傾斜。此外，伴隨著載物臺152的移動，在感光材料150上每個曝光頭166形成帶狀的曝光完成區域170。而且，表示排列在第m行的第n列的各曝光頭進行曝光的曝光範圍的情況下，標記為曝光範圍168mn。
另外，如圖3(A)及(B)所示，帶狀的曝光完成區域170分別與鄰接的曝光完成區域170部分重合，因此，分別在排列方向上錯開規定間隔(曝光範圍的長邊的自然數倍，本實施例中是2倍)地配置呈線狀的各行的曝光頭。因此，第1行的曝光範圍16811和曝光範圍16812之間不能曝光的部分可以通過第2行的曝光範圍16821和第3行的曝光範圍16831進行曝光。
如圖4、圖5(A)及(B)所示，曝光頭16611～166mn分別作為將入射的光束對應圖像數據調製各像素的空間光調製元件，具有數字微型反射鏡器件(DMD)50。該DMD50與具有數據處理部和反射鏡驅動控制部的控制器(未圖示)相連接。在該控制器的數據處理部中，根據被輸入的圖像數據，在各曝光頭166上生成驅動控制DMD50應該控制的範圍內的各微型反射鏡的控制信號。這裡，控制器具有使列方向上的解析度比原圖像更高的圖像數據轉換功能。這樣，通過提高解析度，可以更高精度地進行圖像數據的各種處理和修正。例如，如後所述，在對應DMD50的傾斜角變更使用像素數從而修正列間間距的情況下，可以更高精度地進行修正。該圖像數據的轉換可以是包括圖像數據的擴大或者縮小的轉換。
另外，在反射鏡驅動控制部中，根據圖像數據處理部中生成的控制信號，在各曝光頭166上控制DMD50的各微型反射鏡的反射面的角度。而且，關於反射面的角度的控制如後所述。
在DMD50的光入射一側，按順序依次設置具有將光線的射出端部(發光點)沿著和曝光範圍168的長邊方向對應的方向設置成一列的雷射射出部的光纖陣列光源66，修正從光纖陣列光源66射出的雷射並使其在DMD上聚光的透鏡系67，及，將從透鏡系67透過的雷射反射向DMD50的反射鏡69。
透鏡系67由，將從光纖陣列光源66射出的雷射成為平行光的1對組合透鏡71，進行修正使平行的雷射的光量分布均勻的1對組合透鏡73，及，使光量分布被修正後的雷射在DMD上聚光的聚光透鏡75。組合透鏡73具有，相對雷射射出端的排列方向，在接近透鏡的光軸的部分擴大光束並且在遠離光軸的部分收縮光束，並且在相對與該排列方向正交的方向上使光原樣通過的功能，從而修正雷射使其光量分布均勻。
另外，在DMD50的光反射一側，設置有將通過DMD50反射的雷射成像在感光材料150的掃描面(被曝光面)56上的透鏡系54、58。透鏡系54及58被設置成使DMD50和被曝光面56成為共軛的關係。
本實施例中，從光纖陣列光源66射出的雷射實質被擴大為5倍後，各像素通過該等透鏡系54、58縮小約為5μm。
如圖6所示，DMD50是，微小反射鏡(微型反射鏡)62通過支柱被支撐設置在SRAM單元(存儲器單元)60上，呈格子狀排列構成像素(pixel)的多個(例如，間距13.68μm、1024個×768個)的微小反射鏡而構成的反射鏡器件。各像素中，在最上部設置支撐於支柱上的微型反射鏡62，在微型反射鏡62的表面上鍍膜有鋁等反射率較高的材料。而且，微型反射鏡62的反射率在90％以上。另外，在微型反射鏡62的正下方，通過具有鉸鏈(hinge)及卡箍(yoke)的支柱設置由通常的半導體存儲器的生產線製造的矽柵的CMOS的SRAM單元60，全部整體地(整體型)構成。
若在DMD50的SRAM單元60中寫入數位訊號，則被支柱支撐的微型反射鏡62以對角線為中心相對設置DMD50的基板一側在±α度(例如±10度)的範圍內傾斜。圖7(A)表示微型反射鏡62傾斜作為打開狀態的+α度的狀態，圖7(B)表示微型反射鏡62傾斜作為關閉狀態的-α度的狀態。從而，對應圖像信號，通過如圖6所示那樣控制DMD50的各像素上的微型反射鏡62的傾斜，而被入射到DMD50上的光被反射向各微型反射鏡62的傾斜方向。
而且，在圖6中，放大DMD50的一部分，表示控制微型反射鏡62在+α度或者-α度的狀態的例子。通過與DMD50連接的未圖示的控制器進行各微型反射鏡62的開關控制。而且，在由關閉狀態的微型反射鏡62反射光束的方向上設置有光吸收體(未圖示)。
在圖8(A)及(B)中，表示作為由一個DMD50得到的二維像的曝光範圍168。曝光範圍168被分割成對應曝光光束53的M行×L列的各個像素。而且，在圖8中，作為一個例子，M＝33，L＝17，實際上，如上所述，更多的是由比其多的曝光光束53構成一個曝光範圍168。在下面列舉具體數值的情況下，以M＝1024，L＝256進行說明。
此外，傾斜設置DMD50，使該曝光範圍168相對副掃描方向按規定的傾斜角傾斜。這樣，在使曝光範圍168傾斜時，通過各微型反射鏡的曝光光束53的掃描軌跡(掃描線)的列間間距變小(本實施例中約0.27μm)，比曝光範圍168不傾斜的情況下的掃描線的列間間距或者圖像數據本身的解析度(2μm)變小，而可以使解析度提高。
但是，如上所述，使曝光範圍按規定的傾斜角傾斜，因此，在調整DMD的角度的情況下，該角度調整的精度很難以秒單位準確地配合，實際的傾斜角θ』偏離理想的傾斜角θ。但是，最好無論實際的傾斜角θ』如何，使列方向的圖像的間距P一定。因此，在本實施例中，通過未圖示的控制器，對應實際的傾斜角θ』變更列方向的使用像素數進行描繪(圖像記錄)，由此，可以將該間距P的偏離控制在一定範圍內。例如，比較圖8(A)和圖8(B)，圖8(B)中實際的傾斜角θ』小。因此，在圖8(B)所示的情況下，與圖8(A)相比，列方向的使用像素數增加，消除了間距P的偏離而使其大致保持一定。例如在圖8中，觀察帶有斜線的像素(使用像素53U)的列方向的數量，圖8(A)中為8個，反之圖8(B)中為9個。
而且，這樣變更使用像素數時，列方向的像素間距也產生微妙的增減。最好與其對應變換圖像數據。圖9表示這樣的圖像數據的變換例。這裡，圖9(A)是本來的圖像數據的一個例子，這裡，假定帶有網點的區域E1和空白的區域E2在橫方向上相互並列。圖9(B)表示與圖8(A)同樣列方向的使用像素數為8個的情況，圖9(C)表示與圖8(B)相同列方向的使用像素數為9個的情況下的變換後的圖像數據的例子。通過這樣進行適當的圖像數據的變換，即使在變換後也可以得到接近本來的圖像的圖像。
下面，針對通過對應實際的傾斜角θ』變更列方向的使用像素數而進行描繪(圖像記錄)，而可以在一定範圍內控制所述的間距P的偏離這一點，參照圖9進行更加詳細的說明。
圖15中，例示在實際的傾斜角θ』比理想的傾斜角θ大的情況下的像素的偏離。這裡，作為一個例子，表示了像素的使用數量是250的情況下的第251個像素的理想位置H251和實際位置R251之間的偏差。在使用像素數以250為中心值時，理想的傾斜角θ為825.1秒，而實際的傾斜角θ』比其大，因此，第251個像素的實際位置R251偏離理想位置H251。從而，在這種情況下，減少使用像素數，結果是可以減小所述的偏離。相反，在實際的傾斜角θ』比理想的傾斜角θ小的情況下，通過增加使用像素數，可以減小所述的偏離。本實施例中，在825.1秒的傾斜角θ上對應250個像素，因此，每一個像素可以修正各3.3秒的傾斜角。
圖16中將在本實施例的情況下實際的傾斜角θ』和進行了所述修正後的修正殘差(列間間距的理想值與實際值的差)之間的關係通過坐標圖進行表示。該坐標圖中，作為理想的傾斜角θ的825.1秒作為橫軸方向的中心，當實際的傾斜角θ』與其一致時，沒有偏差。從而，即使不要修正，也可以使修正殘差為零。
此外，實際的傾斜角θ』從825.1秒增加時，列間間距的實際值變得比理想值大，因此，修正殘差也向正方向一側逐漸增加，但是θ』到達特定的值(嚴格的是θ』＝826.75秒)時，使用像素數減少一個成為249。由此，列間間距的實際值減少一個像素程度，因此，修正殘差值轉為負數。此外，從這裡開始，實際的傾斜角增加時修正殘差也再次逐漸增加，轉到正方向並且變大，但是θ』重新到達特定的值(嚴格的是θ』＝830.05秒)時，使用像素數進一步減少一個成為248。
另外，與此相反，實際的傾斜角θ』從825.1秒減少時，列間間距的實際值變得比理想值小，因此，修正殘差也在負向一側逐漸減少，但是θ』到達特定的值(嚴格的是θ』＝823.35秒)時，使用像素數增加一個成為251。由此，列間間距的實際值增加一個像素程度，因此，修正殘差值轉為正數。此外，從這裡開始，實際的傾斜角減少時修正殘差也再次逐漸增加，轉到正方向並且變大，但是θ』重新到達特定的值(嚴格的是θ』＝830.05秒)時，使用像素數進一步增加一個成為252。
這樣，通過θ』的值階段性地調整使用像素數，由此，可以使修正殘差保持在一定的範圍內(本實施例中在±0.14μm以下)。
而且，進行這樣的使用像素數的變更，例如，記錄特定的標本圖像，以消除從該標本圖像的觀察結果得到的間距P的偏差，則可以在較低成本下決定使用像素數的合適的數量。當然，如果可以準確地測定實際的傾斜角θ』，也可以基於該測定結果決定使用像素數。
圖10(A)表示了光纖陣列光源66的結構。光纖陣列光源66具有多個(例如6個)雷射模組64，各雷射模組64上結合多模光纖30的一端。多模光纖30的另一端上結合芯徑和多模光纖30相同且包層直徑比多模光纖30小的光纖31，如圖10(C)所示，光纖31的射出端部(發光點)沿著和副掃描方向正交的主掃描方向排成1列而構成雷射射出部68。而且，如圖10(D)所示，發光點也可以沿主掃描方向排成2列。
如圖10(B)所示，光纖31的射出端部，被兩片表面平坦的支撐板65夾持固定。另外，在光纖31的光射出一側，為了保護光纖31的端面，設置有玻璃等的透明的保護板63。保護板63可以與光纖31的端面緊密配合，也可以設置成密封光纖31的端面。光纖31的射出端部光密度較高，易聚集灰塵則容易劣化，但是通過設置保護板63可以防止截面上附著塵埃，並且可以減緩劣化。
作為多模光纖30及光纖31，可以使用梯度折射型光纖、緩變折射型光纖及複合型光纖的任意一種。例如，可以使用三菱電線工業株式會社生產的梯度折射型光纖。
雷射模組64由圖11所示的合波雷射光源(光纖光源)構成。該合波雷射光源由，排列固定在加熱塊10上的多個(例如7個)晶片狀的橫向多模或者單模的GaN系半導體雷射器LD1、LD2、LD3、LD4、LD5、LD6及LD7，分別對應GaN系半導體雷射器LD1～LD7設置的準直透鏡11、12、13、14、15、16及17，一個聚光透鏡20，以及一根多模光纖30構成。而且，半導體雷射器的數量並不僅限於7個。
GaN系半導體雷射器LD1～LD7的振蕩波長全部是相同的(例如405nm)，最大輸出也是全部相同的(例如，多模雷射器中100mW，單模雷射器中30nW)。而且，作為GaN系半導體雷射器LD1～LD7，是在350nm～450nm的波長範圍內，也可以使用具有所述405nm以外的振蕩波長的雷射器。
如圖12及圖13所示，所述合波雷射光源與其他光學要件同時被收容在上方開口的箱形的容器40內。容器40具有用來關閉其開口而製成的容器蓋41，排氣處理後導入密封氣體，並通過容器蓋41關閉容器40的開口，由此，將所述合波雷射光源密閉密封在由容器40和容器蓋41形成的閉空間(密封空間)內。
在容器40的底面上固定有底板42，在該底板42的上面安裝有所述加熱塊10，固持聚光透鏡20的聚光透鏡座45，及，固持多模光纖30的入射端部的光纖座46。多模光纖30的射出端部從容器40的壁面上形成的開口導出到容器外。
另外，加熱塊10的側面上安裝有準直透鏡座44，固持有準直透鏡11～17。容器40的橫壁面上形成開口，通過該開口將向GaN系半導體雷射器LD1～LD7供應驅動電流的布線47導出到容器外。
而且，在圖13中，為了避免圖的複雜化，多個GaN系半導體雷射器中僅在GaN系半導體雷射器LD7上帶有標號，多個準直透鏡中僅在準直透鏡17上帶有標號。
在圖14中表示了所述準直透鏡11～17的安裝部分的正面形狀。準直透鏡11～17均形成為將包含具有非球面的圓形透鏡的光軸的區域在平行的平面內切成的細長的形狀。該細長形狀的準直透鏡例如，可以通過將樹脂或者光學玻璃模具成型而形成。準直透鏡11～17的長度方向與GaN系半導體雷射器LD1～LD7的發光點的排列方向(圖14的左右方向)正交地密接設置在所述發光點的排列方向上。
另一方面，作為GaN系半導體雷射器LD1～LD7，使用具有發光寬度為2μm的活性層，在與活性層平行的方向，直角方向的擴展角分別是例如10°、30°的情況下發出各雷射光束B1～B7的雷射器。該等GaN系半導體雷射器LD1～LD7在與活性層平行的方向上排列設置1列發光點。
從而，從各發光點發出的雷射光束B1～B7對應所述的細長形狀的各準直透鏡11～17，在擴展的角度較大的方向與長度方向一致，擴展的角度較小的方向與寬度方向(長度方向的正交方向)一致的狀態下入射。
聚光透鏡20形成為，將包含具有非球面的圓形透鏡的光軸的區域在平行的平面內切成的細長的形狀，並在準直透鏡11～17的排列方向，即水平方向上較長，在與其成直角的方向上較短的形狀。作為該聚光透鏡20，例如，可以採用焦點距離f2＝23mm，NA＝0.2的透鏡。該聚光透鏡20也可以通過將樹脂或者光學玻璃模具成型而形成。
下面就所述曝光裝置的工作進行說明。
掃描器162的各曝光頭166中，構成光纖陣列光源66的合波雷射光源的從各GaN系半導體雷射器LD1～LD7呈發散狀態射出的雷射光束B1、B2、B3、B4、B5、B6及B7，分別通過對應的準直透鏡11～17平行化。平行化的雷射光束B1～B7通過聚光透鏡20聚光，並在多模光纖30的芯30a的入射端面上聚光。
本實施例中，由準直透鏡11～17及聚光透鏡20構成聚光光學系，並由該聚光光學系和多模光纖30構成合波光學系。即，將通過聚光透鏡20如上所述地進行聚光的雷射光束B1～B7入射到該多模光纖30的芯30a中從而傳送到光纖內，合波成為1條雷射光束B並從結合到多模光纖30的射出端部的光纖31射出。
在光纖陣列光源66的雷射射出部68上，如此將高亮度的發光點沿著主掃描方向排成一列。使從單一的半導體雷射器射出的雷射耦合到1條光纖中的現有的光纖光源輸出較低，因此，必須排列多列才能得到所要求的輸出，而本實施例中使用的合波雷射光源輸出較高，因此，即使使用少列，例如1列也可以得到所要求的輸出。
對應曝光圖形的圖像數據被輸入被連接到DMD50上的未圖示的控制器中，暫且被存儲到控制器內的幀存儲器(flame memory)中。該圖像數據是將構成圖像的各像素的濃度用兩個值(點記錄的有無)表達的數據。
表面上吸附著感光材料150的載物臺152通過未圖示的驅動裝置，被沿著導軌158從門160的上遊側向下遊側以一定速度移動。載物臺152通過門160的下方時，通過被安裝在門160上的檢測傳感器160檢測感光材料150的前端，則按多條線各部分依次讀出存儲在幀存儲器中的圖像數據，在數據處理部中基於讀出的圖像數據分別在各曝光頭166上生成控制信號。此外，通過反射鏡驅動控制部，基於生成的控制信號在各曝光頭166上分別進行DMD50的微型反射鏡的開關控制。
若從光纖陣列光源66將雷射照射到DMD50上，則DMD50的微型反射鏡處於打開狀態時，被反射的雷射通過透鏡系54、58成像在感光材料150的被曝光面56上。這樣，從光纖陣列光源66射出的雷射在每個像素上開關，從而使感光材料150以與DMD50的使用像素數大致相同數量的像素單位(曝光範圍168)進行曝光。
這裡，在本實施例中，DMD50是傾斜設置的，因此，曝光範圍168相對副掃描方向按規定的傾斜角傾斜。由此，各微型反射鏡引起的曝光光束53的掃描軌跡(掃描線)的間距比曝光範圍168不傾斜的情況下的掃描線的間距小，可以高質量地記錄圖像。
另外，即使在實際的DMD50的傾斜角θ』偏離理想的傾斜角θ的情況下，對此，通過變更列方向的使用像素數，可以抑制行方向的間距P的偏離。
此外，感光材料150和載物臺152同時以一定速度移動，由此，感光材料150通過掃描器162在和載物臺移動方向相反的方向上進行副掃描，各曝光頭166分別形成帶狀的曝光完成區域170。
通過掃描器162的感光材料150的副掃描完成，並通過檢測傳感器164檢測感光材料150的後端時，載物臺152通過未圖示的驅動裝置沿導軌158回復到門160的最上遊側上的原點，並再一次被沿著導軌158從門160的上遊側向下遊側以一定速度移動。
而且，如本實施例所述，多重曝光的結構中，和不進行多重曝光的結構相比，可以照射DMD50的更廣闊的區域。由此，可以加長曝光光束53的焦點深度。例如，使用15μm間距的DMD50，L＝20時，對應1個分割區域178D的DMD50的長度(行方向的長度)成為15μm×20＝0.3mm。為了在這樣狹窄的區域內照射光，例如，通過如圖5所示的透鏡系67，必須加大照射在DMD50上的雷射的光束的擴展角，因此，曝光光束53的焦點深度變短。反之，在照射DMD50的更廣闊的範圍的情況下，被照射在DMD50上的雷射的光束的擴展角度較小，因此，曝光光束53的焦點深度變長。
如上所述，就具有作為空間光調製元件的DMD的曝光頭進行了說明，但是，除了這種反射性空間光調製元件以外，也可以使用透過型空間光調製元件(LCD)。例如，MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)型的空間光調製元件(SLM；Spacial Light Modulator)，或者通過電氣光學效果調製透過光的光學元件(PLZT元件)和液晶光快門(PLC)等液晶快門陣列等MEMS型以外的空間光調製元件。而且，所謂MEMS，是通過以IC製造工序為基礎的微型機械加工技術將微尺寸的傳感器、操作機構(actuator)、以及將控制電路集成化的細微系統的總稱，所謂MEMS型空間光調製元件，是指通過利用靜電力的電動機械工作來驅動的空間光調製元件。並且，也可以使用將多個Grating Light Valve(GLV)排列成二維形狀所構成的裝置。使用該等反射型空間光調製元件(GLV)或透過型空間光調製元件(LCD)的結構中，除了所述的雷射以外，也可以使用燈等作為光源。
另外，在所述的實施例中，就使用具有多個合波雷射光源的光纖陣列光源進行說明，但是，雷射裝置並不僅僅限定於將合波雷射光源陣列化的光纖陣列光源。例如，也可以使用將具備從具有一個發光點的單一半導體雷射器入射的雷射射出的1條光纖的光纖光源陣列化的光纖陣列光源。
並且，也可以使用多個發光點呈二維形狀排列的光源(例如LD陣列、有機EL陣列等)。使用該等光源的結構中，發光點分別對應像素，因此也可以省略所述的空間調製裝置。
在所述實施例中，如圖17所示，通過由掃描器162向X方向一次的掃描進行感光材料150的全面曝光的例子進行說明，但是，如圖18(A)及(B)所示，也可以在通過掃描器162向X方向掃描感光材料150後，使掃描器162在Y方向上移動1個載物臺，像向X方向進行掃描一樣反覆進行掃描和移動，通過多次的掃描進行感光材料的全面曝光。
另外，在所述實施例中，列舉了所謂的平頭式曝光裝置的例子，但是，作為本發明的曝光裝置，也可以是具有將感光材料纏卷的轉筒的所謂外轉筒型(outer drum type)曝光裝置。
所述曝光裝置，也可以用作例如印刷布線基板(PWB；Printed WiringGoard)的製造工藝的幹膜抗蝕層(DFR；Dry Film Resist)的曝光，液晶顯示裝置(LCD)的製造工藝的彩色濾光片的形成，TFT的製造工藝的DFR的曝光，等離子顯示面板(PDP)的製造工藝的DFR的曝光等用途。
另外，在所述的曝光裝置中，可以使用通過曝光直接記錄信息的光子方式(photon mode)感光材料，通過曝光產生的熱記錄信息的熱方式感光材料中的任意一種。在使用光子方式感光材料的情況下，雷射裝置使用GaN系半導體雷射器、波長轉換固體雷射器等，在使用發熱方式感光材料的情況下，雷射裝置使用AlGaAs系半導體雷射器(紅外線雷射器)、固體雷射器。
另外，在本發明中並不限於曝光裝置，例如噴墨記錄頭也可以採用同樣的結構。即，在一般的噴墨記錄頭中，在與記錄媒體(例如記錄用紙或者OHP片等)相對的噴嘴面上，形成噴出墨滴的噴嘴，在噴墨記錄頭中，多個該噴嘴呈格子狀設置，使頭本身相對掃描方向傾斜，從而可以高解析度地記錄圖像。在採用這樣的二維排列的噴墨記錄頭中，即使頭本身的實際的傾斜角偏離理想的傾斜角，通過採用本發明，可以將記錄圖像上產生的間距的偏離控制在一定範圍內。
(發明效果)本發明採用所述結構，不會導致成本的提高，可以得到高解析度並且無斑點的圖像。
權利要求
1.一種描繪頭，是相對描繪面向沿著該描繪面的規定的掃描方向相對移動的描繪頭，其中具備描繪元件群，其生成在描繪面上整體相對所述掃描方向以規定的傾斜角傾斜的二維形狀的描繪像素群，及，變更機構，其根據所述描繪像素群的實際的傾斜角，變更從所述掃描方向傾斜所述傾斜角的方向的描繪像素數量，以抑制與所述掃描方向正交的方向上的所述描繪像素群的間距的偏離。
2.一種描繪頭，其特徵在於所述描繪面上的所述二維狀的描繪像素群包括多列像素列，該像素列在與所述掃描方向傾斜所述傾斜角的方向上整齊排列所述描繪像素。
3.一種描繪頭，其特徵在於所述描繪面上的所述二維狀的描繪像素群以整體大致呈矩形的方式整齊排列所述描繪像素。
4.如權利要求1所述的描繪頭，其特徵在於其具備將與所述相對移動方向正交的方向上的圖像數據的解析度轉換為與所述相對移動方向正交的方向上的所述描繪像素數量的解析度的解析度轉換機構。
5.如權利要求4所述的描繪頭，其特徵在於所述圖像數據的轉換包括圖像數據的擴大或者縮小。
6.如權利要求1～5中任意一項所述的描繪頭，其特徵在於所述描繪元件群是使對應圖像信息在各像素上進行了調製的光照射在作為描繪面的曝光面上的調製光照射裝置。
7.如權利要求6所述的描繪頭，其特徵在於所述調製光照射裝置具有照射雷射的雷射裝置；空間光調製元件，其二維排列有多個描繪元件部，該多個描繪元件部分別對應控制信號來改變光調製狀態，而調製從所述雷射裝置照射的雷射；及控制機構，其通過對應曝光信息產生的控制信號控制所述描繪元件部。
8.如權利要求6所述的描繪頭，其特徵在於由微型反射鏡裝置構成所述空間光調製元件，該微型反射鏡裝置是二維形狀排列多個微型反射鏡而構成的，該多個微型反射鏡可以分別對應控制信號來改變反射面的角度。
9.如權利要求7所述的描繪頭，其特徵在於由液晶快門陣列構成所述空間光調製元件，且液晶快門陣列是二維形狀排列多個液晶單元而構成的，該多個液晶單元可以分別對應控制信號來遮斷透過光。
10.一種描繪頭的調整方法，該描繪頭相對描繪面向沿著該描繪面的規定的掃描方向相對移動，具備描繪元件群，該描繪元件群，生成在描繪面上整體相對所述掃描方向以規定的傾斜角傾斜的二維形狀的描繪像素群，其中，根據所述描繪像素群的實際的傾斜角，變更從所述掃描方向傾斜所述傾斜角的方向的描繪像素數量，以抑制與所述掃描方向正交的方向上的所述描繪像素群的間距的偏離。
11.一種描繪頭的調整方法，其特徵在於所述描繪面上的所述二維狀的描繪像素群包括多列像素列，該像素列在與所述掃描方向傾斜所述傾斜角的方向上整齊排列所述描繪像素。
12.一種描繪頭的調整方法，其特徵在於所述描繪面上的所述二維狀的描繪像素群以整體大致呈矩形的方式整齊排列所述描繪像素。
13.如權利要求10所述的描繪頭的調整方法，其特徵在於該描繪頭具備將與所述相對移動方向正交的方向上的圖像數據的解析度轉換為與所述相對移動方向正交的方向上的所述描繪像素數量的解析度的解析度轉換機構。
14.如權利要求13所述的描繪頭的調整方法，其特徵在於所述圖像數據的轉換包括圖像數據的擴大或者縮小。
15.如權利要求10～14中任意一項所述的描繪頭的調整方法，其特徵在於所述描繪元件群是使對應圖像信息在各像素上進行了調製的光照射在作為描繪面的曝光面上的調製光照射裝置。
16.如權利要求15所述的描繪頭的調整方法，其特徵在於所述調製光照射裝置具有照射雷射的雷射裝置；空間光調製元件，其二維排列有多個描繪元件部，該多個描繪元件部分別對應控制信號來改變光調製狀態，而調製從所述雷射裝置照射的雷射；及控制機構，其通過對應曝光信息產生的控制信號控制所述描繪元件部。
17.如權利要求15所述的描繪頭的調整方法，其特徵在於由微型反射鏡裝置構成所述空間光調製元件，該微型反射鏡裝置是二維形狀排列多個微型反射鏡而構成的，該多個微型反射鏡可以分別對應控制信號來改變反射面的角度。
18.如權利要求16所述的描繪頭的調整方法，其特徵在於由液晶快門陣列構成所述空間光調製元件，且液晶快門陣列是二維形狀排列多個液晶單元而構成的，該多個液晶單元可以分別對應控制信號來遮斷透過光。
19.一種描繪方法，其特徵在於利用權利要求10所述的描繪頭的調整方法調整過的描繪頭在所述描繪面上進行描繪。
20.一種描繪方法，其特徵在於權利要求12所述的描繪是印刷布線基板的製造工序中的曝光、液晶顯示裝置的製造工序中的用於形成彩色濾光片的曝光、TFT的製造工序中的曝光、等離子顯示面板的製造工序中的曝光中的任一種。
全文摘要
本發明提供一種不會導致成本提高，可以得到高解析度並且無斑點的圖像的描繪頭及其調整方法、描繪方法。在曝光範圍的實際的傾斜角θ』偏離理想的傾斜角的情況下，列方向的使用像素數對應實際的傾斜角θ』變更並進行圖像記錄，從而在將間距的偏離控制在一定範圍內。
文檔編號H01L21/027GK1827383SQ20061000946
公開日2006年9月6日 申請日期2003年12月2日 優先權日2002年12月2日
發明者中谷大輔, 尾崎多可雄, 石川弘美 申請人:富士膠片株式會社