JP2004009595A

JP2004009595A - Exposure head and exposure device

Info

Publication number: JP2004009595A
Application number: JP2002167410A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Nakatani; 中谷　大輔; Takeshi Fujii; 藤井　武; Yoshimitsu Kudo; 工藤　吉光
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2004-01-15

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an exposure head and an exposure device which improve resolution and enable reduction of the nonuniformity of an image. SOLUTION: K pieces of divided regions 168D in the subscanning direction, which are obtained by dividing an exposure area 168 into L rows and M columns, are assumed and a digital micromirror device is disposed aslant so that the exposure area 168 are tilted at a tilt angle of ±tan<SP>-1</SP>(n/L) (where n is a natural number relatively prime to L or a number equal to L) to the subscanning direction. Thereby the pitch of a scanning track (scanning line) of an exposure beam 53 is narrowed. Exposure is made on one scanning line in an overlapping manner by different micromirror lines and therefore the nonuniformity of an image is reduced. COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光ヘッド及び露光装置に関し、特に、画像データに応じて変調された光で感光材料を露光する露光ヘッドと、その露光ヘッドを備えた露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、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Ｐ行×Ｑ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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、それぞれのマイクロミラーから照射された光には、たとえば光源の照度むら等に起因して、光量にばらつきが生じることがある。これにより、露光面上の画像にもむらが発生するおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮し、解像度を向上させると共に、画像むらを少なくすることが可能な露光ヘッド及び露光装置を得ることを課題とする。
【０００７】
【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、露光面に対し、この露光面に沿った所定方向へ相対移動される露光ヘッドであって、画像情報に対応して各画素ごとに変調された光を露光面に照射する変調光照射装置、を有し、前記変調光照射装置によって前記露光面上に構成される二次元像に対しＬ行×Ｍ列に分割された行方向にＫ個の分割領域を想定し、二次元像が前記相対移動の方向に対し±ｔａｎ^−１（ｎ／Ｌ）（但し、ｎはＬに対し互いに素な自然数、又はＬと等しい数）の傾斜角で傾斜するように前記変調光照射装置が配置されていることを特徴とする。
【０００８】
この露光ヘッドでは、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を露光面に照射される。そして、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記録される。
【０００９】
ここで、変調光照射装置によって露光面上に構成される二次元像に対し、Ｌ行×Ｍ列に分割されたＫ個の分割領域を想定し、二次元像が前記相対移動の方向に対し±ｔａｎ^−１（ｎ／Ｌ）の傾斜角で傾斜するように変調光照射装置が配置されている。したがって、変調光照射装置を傾斜させない構成と比較して、相対移動時に各画素による走査線の間隔が密になり、解像度が向上する。
【００１０】
しかも、変調光照射装置を±ｔａｎ^−１（ｎ／Ｌ）の傾斜角で傾斜させることで、同一の走査線上をＫ個の画素が走査することになる。このため、それぞれの画素で光量にばらつきがあっても、Ｋ個の画素によって走査された後はこのばらつきが平均化され、画像むらを少なくすることができる。
【００１１】
上記の「ｎ」としては、Ｌに対し互いに素な自然数、又はＬと等しい数であればよいが、あまりに大きくすると、二次元像の傾斜角が大きくなり、変調光照射装置も大きく傾ける必要がある。したがって、Ｌ以下とするとことが好ましい。特に、請求項２に記載のように、ｎ＝１とすると、小さな傾斜角で、走査線の間隔を密にすることができるので、より好ましい。
【００１２】
本発明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、それそれの点光源が、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。
【００１３】
また、光変調装置として、請求項３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画素部が基板上に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、前記画素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画素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。
【００１４】
空間光変調素子としては、請求項４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基板上に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５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基板上に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。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の露光ヘッドと、前記露光ヘッドを少なくとも前記所定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。
【００１６】
したがって、露光ヘッドによって露光面が露光されつつ、露光ヘッドが露光面と相対移動し、露光面上に画像が記録される。この露光装置では、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の露光ヘッドを有しているので、解像度が向上すると共に、画像むらが少なくなる。
【００１７】
請求項６に記載の露光装置において、露光ヘッドの数は特に限定されないが、請求項７に記載のように、露光ヘッドを複数備えるようにすると、露光ヘッドを１つのみ備えるものと比較して、より高速での露光が可能になる。また、このように露光ヘッドを複数備える構成において、露光ヘッドのそれぞれによって記録される二次元像を前記相対移動の方向に沿って見たときに少なくともｎ（Ｋ−１）列分オーバーラップさせて露光するように露光ヘッドが配置されていると、隣接する２つの二次元像の境界近傍では、２つの露光ヘッドで分担して走査線上で像を走査することになるので、光量をより均一にして、画像むらを少なくすることが可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る露光装置は、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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（例えば、１４個）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。
【００２１】
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。
【００２２】
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１６８_１１と露光エリア１６８_１２との間の露光できない部分は、２行目の露光エリア１６８_２１と３行目の露光エリア１６８_３１とにより露光することができる。
【００２３】
露光ヘッド１６６_１１〜１６６_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。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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、６００個×８００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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
図８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、Ｌ行×Ｍ列に分割された、副走査方向にＫ個の領域（分割領域１６８Ｄ）とされている（図８では一例として、Ｌ＝４、Ｍ＝３２、Ｋ＝５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）。そして、この露光エリア１６８が、副走査方向に対し±ｔａｎ^−１（ｎ／Ｌ）（但し、ｎはＬに対し互いに素な自然数、又はＬと等しい数）の傾斜角θで傾斜するように、ＤＭＤ５０が傾けて配置されている（図８では、ｎ＝１としている。また、傾斜方向は、走査線Ｌ１から見て時計周り方向を＋としている）。露光エリア１６８を傾斜させることで、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狭くなり、解像度を向上させることができる。
【００３１】
また、露光エリア１６８の傾斜角θを副走査方向に対し±ｔａｎ^−１（ｎ／Ｌ）としたので、１つの走査線上を、それぞれの分割領域１６８Ｄごとに反射光像（露光ビーム）５３が走査され、結果的に、１つの走査線上を異なるマイクロミラー列により重ねて露光（多重露光）されることになる（一例として、図８の走査線Ｌ１に着目すると、この走査線Ｌ１上を、各分割領域１６８Ｄの１つずつの露光ビーム５３（図８において、網点を付した露光ビームを参照）が走査し、結果的に５回露光されている）。このように、多重露光されることで、露光エリア１６８での画像濃度のばらつきを解消して、均一な濃度の画像を得ることができる。たとえば、露光エリア１６８を構成する露光ビーム５３のそれぞれには、わすかな光量のばらつきが生じていることがあるので、１つの露光ビーム５３のみが１つの走査線上を走査するようにすると、露光ビーム５３の光量のばらつきが、対応する走査線上での画像濃度のばらつきとなり、露光エリア１６８の画像濃度にばらつきが生じる。これに対し、本実施形態では、複数の露光ビーム５３によって１つの走査線上を走査するので、特定位置での露光ビーム５３の重ね合わせの回数を変化させることで、画像濃度を均一にすることができる
図９には、露光エリア１６８どうしの位置関係が示されている（なお、図９では、Ｌ＝４、Ｍ＝８、Ｋ＝３、ｎ＝１とし、さらに、露光エリア１６８の数を３としている）。
【００３２】
図９からも分かるように、露光エリア１６８は、副走査方向と直交する方向に所定間隔ずらされることで、いわゆる千鳥状の配列となるように、ＤＭＤ５０が配置されている。そして、ぞれぞれの露光エリア１６８が走査されると、隣接する露光エリア１６８どうしが、少なくともｎ（Ｋ−１）列分オーバーラップされて露光されるように、ＤＭＤ５０が配置されている。したがって、このオーバーラップした部分では、隣接する２つのＤＭＤ５０によって分担して露光することになるので、光量を均一にすることができる。
【００３３】
なお、図９の右側の露光エリア１６８が、副走査方向の端部に位置する露光エリア（たとえば図３（Ｂ）に示す左端の露光エリア１６８_１１）である場合には、白抜きで示した露光ビーム５３Ｗに関し、これに対応する隣接露光エリア１６８が存在しておらず、対応する露光ビームも存在していない。したがって、これらの露光ビーム５３Ｗは、実際の露光には寄与しないようにすればよい。同様に、図３（Ｂ）に示す右端の露光エリア１６８_２５についても、一部の露光ビームを、実際の露光に寄与しないようにすればよい。
【００３４】
ファイバアレイ光源６６は、図１０（Ａ）に示すように、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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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ｆ_２＝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。
【００４７】
次に、上記露光装置の動作について説明する。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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θ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。
【００５５】
また、露光エリア１６８の傾斜角θを副走査方向に対し±ｔａｎ^−１（ｎ／Ｌ）とし、１つの走査線上を、それぞれの分割領域１６８Ｄごとに反射光像（露光ビーム）５３が走査されるようにしているので、１つの走査線Ｌ１上を異なるマイクロミラー列により多重露光する。これにより、露光エリア１６８での画像濃度のばらつきを解消して、均一な濃度の画像を得ることができる。
【００５６】
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。
【００５７】
ここで、隣接する露光エリア１６８どうしが、少なくともｎ（Ｋ−１）列分オーバーラップするようにＤＭＤ５０が配置されている。このため、オーバーラップした部分については、隣接する２つのＤＭＤ５０によって分担して露光し、光量を均一にすることができる。
【００５８】
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。
【００５９】
図１５には、本発明の第２実施形態に係る露光ヘッドによる露光エリア１７８（図８に示した露光エリア１６８と同じく、一例としてＬ＝４、Ｍ＝３２、Ｋ＝５、ｎ＝１としている）が示されている。この露光エリア１７８では、全体を傾斜角θで傾斜させてはおらず、それぞれの分割領域１７８Ｄにおいて、各行ごとに露光ビーム５３を副走査方向と直交する方向へずらすことで、実質的に、所定の傾斜角θで露光エリア１７８が傾斜されているようにしている。なお、隣接する露光エリア１７８どうしが少なくともｎ（Ｋ−１）列分オーバーラップするように、ＤＭＤ５０が配置されている。
【００６０】
このように、本発明のいずれの実施形態においても、露光エリア１６８が、副走査方向に対し所定の傾斜角θで傾斜しているので、走査軌跡（走査線）のピッチが狭くなり、高い解像度で画像を記録することができると共に、特に、この傾斜角θを副走査方向に対し±ｔａｎ^−１（ｎ／Ｌ）とすることで、１つの走査線Ｌ１上を異なるマイクロミラー列により多重露光し、均一な濃度の画像を得ることができる。
【００６１】
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。
【００６２】
また、隣接する露光エリア１６８どうしが、少なくともｎ（Ｋ−１）列分オーバーラップしているので、オーバーラップした部分については、隣接する２つのＤＭＤ５０によって分担して露光し、光量を均一にすることができる。
【００６３】
上記の「ｎ」としては、Ｌに対し互いに素な自然数、又はＬと等しい数であればよい。たとえば、図１８には、Ｌ＝５、Ｍ＝３２、Ｋ＝４とされた露光エリア１６８に対し、ｎ＝２として傾斜させた例が示されている。また、図１９には、Ｌ＝５、Ｍ＝１０、Ｋ＝３とされた複数の露光エリア１６８を、ｎ（Ｋ−１）列分オーバーラップして露光されるように配置した例が示されている。
【００６４】
但し、ｎをあまりに大きくすると、露光エリア１６８の傾斜角θが大きくなるので、ＤＭＤ５０の傾きも大きくする必要がある。また、露光パターンに応じた画像データの処理（たとえば露光タイミングの制御など）が複雑になるので、図示しないコントローラ内の処理回路等も複雑になるおそれがある。したがって、このような不都合をより少なくするためには、ｎを小さくする（たとえば、Ｌ以下とする）ことが好ましい。特に、ｎ＝１とすると、上記した不都合が少なくなり、より好ましい。加えて、ｎ＝１とすると、走査線の間隔も密になるので、解像度を向上させる観点からも、より好ましい。
【００６５】
また、ｎをより小さくすると、少ない行数で走査線の間隔を密にして、高精度化できる。たとえば、ｎ＝２、Ｌ＝１５とした場合は、ｎ／Ｌ＝０．１３３となり、ｎ＝１、Ｌ＝８とした場合は、ｎ／Ｌ＝０．１２５となるので、解像度としては、略同程度の数値となる。すなわち、後者の方が、より少ない行数（上記の例では８行）を使用して、効率的に所定の解像度を得ることができ、好ましい。
【００６６】
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、ＧＬＶ（ＧｒａｔｉｎｇＬｉｇｈｔＶａｌｖｅ）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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
上記の実施形態では、図１６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１７（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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、解像度を向上させると共に、画像むらを少なくす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において、傾斜配置されたＤＭＤによる露光エリアが隣接している状態を説明する説明図である。
【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】本発明の第２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１６】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１７】（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。
【図１８】本発明の別の例に係る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１９】本発明の別の例に係る露光ヘッドにおいて、傾斜配置されたＤＭＤによる露光エリアが隣接している状態を説明する説明図である。
【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　　傾斜角[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure head and an exposure apparatus, and more particularly to an exposure head that exposes a photosensitive material with light modulated according to image data, and an exposure apparatus including the exposure head.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various exposure apparatuses that perform image exposure with a light beam modulated in accordance with image data using a spatial light modulation element such as a digital micromirror device (DMD) have been proposed.
[0003]
For example, the DMD is a mirror device in which a large number of micromirrors whose reflecting surfaces change in response to a control signal are arranged in a two-dimensional form of P rows and Q columns on a semiconductor substrate such as silicon. The actual exposure is performed by scanning in a certain direction along the exposure surface.
[0004]
In general, the DMD micromirrors are arranged so that the arrangement direction of each row and the arrangement direction of each column are orthogonal to each other. By disposing such a DMD so as to be inclined with respect to the scanning direction, the scanning line interval becomes dense during scanning, and the resolution can be increased.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the light emitted from each micromirror may vary in light quantity due to, for example, uneven illuminance of the light source. This may cause unevenness in the image on the exposed surface.
[0006]
In view of the above facts, an object of the present invention is to obtain an exposure head and an exposure apparatus capable of improving resolution and reducing image unevenness.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, in the invention described in claim 1, the exposure head is moved relative to the exposure surface in a predetermined direction along the exposure surface, and is provided for each pixel corresponding to the image information. A modulated light irradiating device that irradiates the exposure surface with the modulated light, and in a row direction divided into L rows × M columns with respect to the two-dimensional image formed on the exposure surface by the modulated light irradiating device. Assuming K divided regions, the two-dimensional image has a slope of ± tan ⁻¹ (n / L) (where n is a natural number relatively equal to L or a number equal to L) with respect to the direction of relative movement. The modulated light irradiation device is arranged to be inclined at an angle.
[0008]
In this exposure head, the modulated light irradiation device irradiates the exposure surface with light modulated for each pixel corresponding to the image information. The exposure head is moved relative to the exposure surface in the direction along the exposure surface, whereby a two-dimensional image is recorded on the exposure surface.
[0009]
Here, with respect to the two-dimensional image formed on the exposure surface by the modulated light irradiation apparatus, K divided regions divided into L rows × M columns are assumed, and the two-dimensional image is in the relative movement direction. The modulated light irradiation device is arranged so as to be inclined at an inclination angle of ± tan ⁻¹ (n / L). Therefore, compared to a configuration in which the modulated light irradiation device is not tilted, the scanning line interval of each pixel becomes closer during relative movement, and the resolution is improved.
[0010]
In addition, by tilting the modulated light irradiation device at an inclination angle of ± tan ⁻¹ (n / L), K pixels are scanned on the same scanning line. For this reason, even if there is a variation in the amount of light in each pixel, this variation is averaged after scanning by K pixels, and image unevenness can be reduced.
[0011]
The above “n” may be a natural number that is relatively prime to L, or a number that is equal to L, but if it is too large, the tilt angle of the two-dimensional image increases, and the modulated light irradiation device needs to be tilted greatly. is there. Therefore, it is preferable to set it to L or less. In particular, when n = 1 as described in claim 2, it is more preferable because the interval between the scanning lines can be narrowed with a small inclination angle.
[0012]
Examples of the modulated light irradiation device of the present invention include a two-dimensional array light source in which a number of point light sources are arrayed two-dimensionally. In this configuration, each point light source emits light according to image information. This light is guided to a predetermined position by a light guide member such as a high-intensity fiber as necessary, and further shaped by an optical system such as a lens or a mirror as necessary, and irradiated on the exposure surface.
[0013]
Further, as the light modulation device, a laser device that irradiates laser light and a large number of pixel portions whose light modulation states change according to control signals are arranged in a two-dimensional manner on the substrate. And a spatial light modulation element that modulates the laser light emitted from the laser device, and a control unit that controls the pixel unit using a control signal generated according to exposure information. In this configuration, the light modulation state of each pixel portion of the spatial light modulation element is changed by the control means, and the laser light irradiated to the spatial light modulation element is modulated and irradiated to the exposure surface. Of course, if necessary, an optical system such as a light guide member such as a high-intensity fiber or a lens or a mirror may be used.
[0014]
As the spatial light modulation element, as described in claim 4, a micromirror in which a large number of micromirrors each capable of changing the angle of a reflecting surface in accordance with a control signal are two-dimensionally arranged on a substrate A device or a liquid crystal shutter array in which a large number of liquid crystal cells capable of blocking transmitted light according to a control signal are arranged two-dimensionally on a substrate are used. be able to.
[0015]
In invention of Claim 6, the exposure head in any one of Claims 1-5, and the moving means to relatively move the exposure head at least in the predetermined direction,
It is characterized by having.
[0016]
Accordingly, while the exposure surface is exposed by the exposure head, the exposure head moves relative to the exposure surface, and an image is recorded on the exposure surface. Since this exposure apparatus has the exposure head according to any one of claims 1 to 4, the resolution is improved and image unevenness is reduced.
[0017]
In the exposure apparatus according to claim 6, the number of exposure heads is not particularly limited. However, as described in claim 7, when a plurality of exposure heads are provided, the number of exposure heads is less than that provided with only one exposure head. , Exposure at a higher speed becomes possible. Further, in such a configuration having a plurality of exposure heads, the two-dimensional image recorded by each of the exposure heads is overlapped by at least n (K-1) columns when viewed along the direction of relative movement. When the exposure head is arranged so as to expose, the image is scanned on the scanning line by the two exposure heads in the vicinity of the boundary between two adjacent two-dimensional images. Therefore, it becomes possible to reduce image unevenness.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The exposure apparatus according to the embodiment of the present invention is a so-called flood bed type exposure apparatus, and as shown in FIG. 1, a flat stage 152 that adsorbs and holds a sheet-like photosensitive material 150 on the surface. It has. Two guides 158 extending along the stage moving direction are installed on the upper surface of the thick plate-shaped installation table 156 supported by the four legs 154. The stage 152 is arranged so that the longitudinal direction thereof faces the stage moving direction, and is supported by a guide 158 so as to be reciprocally movable. The exposure apparatus is provided with a drive device (not shown) for driving the stage 152 along the guide 158.
[0019]
A U-shaped gate 160 is provided at the center of the installation table 156 so as to straddle the movement path of the stage 152. Each of the ends of the U-shaped gate 160 is fixed to both side surfaces of the installation table 156. A scanner 162 is provided on one side of the gate 160, and a plurality of (for example, two) detection sensors 164 for detecting the front and rear ends of the photosensitive material 150 are provided on the other side. The scanner 162 and the detection sensor 164 are respectively attached to the gate 160 and fixedly arranged above the moving path of the stage 152. The scanner 162 and the detection sensor 164 are connected to a controller (not shown) that controls them, and are controlled to be exposed at a predetermined timing when exposure is performed by the exposure head 166, as will be described later.
[0020]
As shown in FIGS. 2 and 3B, the scanner 162 includes a plurality of (for example, 14) exposure heads 166 arranged in an approximately matrix of m rows and n columns (for example, 3 rows and 5 columns). ing. In this example, four exposure heads 166 are arranged in the third row in relation to the width of the photosensitive material 150. In addition, when showing each exposure head arranged in the m-th row and the n-th column, it is expressed as an exposure head 166 _mn .
[0021]
In FIG. 2, the exposure area 168 by the exposure head 166 has a rectangular shape with a short side in the sub-scanning direction, and is inclined at a predetermined inclination angle θ described later with respect to the sub-scanning direction. As the stage 152 moves, a strip-shaped exposed area 170 is formed for each exposure head 166 in the photosensitive material 150. In addition, when showing the exposure area by each exposure head arranged in the m-th row and the n-th column, it is expressed as an exposure area 168 _mn .
[0022]
Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, the exposure heads in the respective rows arranged in a line so that each of the strip-shaped exposed areas 170 partially overlaps the adjacent exposed areas 170. Are arranged with a predetermined interval (natural number times the long side of the exposure area, twice in this embodiment) in the arrangement direction. Therefore, can not be exposed portion between the exposure area _{168 11} in the first row and the exposure area _{168 12,} it can be exposed by the second row of the exposure area _{168 21} and the exposure area _{168 31} in the third row.
[0023]
Each of the exposure heads 166 _{11 to} 166 _mn is a spatial light modulation element that modulates an incident light beam for each pixel according to image data, as shown in FIGS. 4, 5 (A) and (B). A digital micromirror device (DMD) 50 is provided. The DMD 50 is connected to a controller (not shown) including a data processing unit and a mirror drive control unit. The data processing unit of this controller generates a control signal for driving and controlling each micromirror in the region to be controlled by the DMD 50 for each exposure head 166 based on the input image data. The mirror drive control unit controls the angle of the reflection surface of each micromirror of the DMD 50 for each exposure head 166 based on the control signal generated by the image data processing unit. The control of the angle of the reflecting surface will be described later.
[0024]
On the light incident side of the DMD 50, a fiber array light source 66 including a laser emitting section in which emission ends (light emitting points) of an optical fiber are arranged in a line along a direction corresponding to the long side direction of the exposure area 168, a fiber A lens system 67 for correcting the laser light emitted from the array light source 66 and condensing it on the DMD, and a mirror 69 for reflecting the laser light transmitted through the lens system 67 toward the DMD 50 are arranged in this order.
[0025]
The lens system 67 includes a pair of combination lenses 71 that collimate the laser light emitted from the fiber array light source 66 and a pair of combination lenses that correct the light quantity distribution of the collimated laser light to be uniform. 73 and a condensing lens 75 that condenses the laser light whose light quantity distribution is corrected on the DMD. With respect to the arrangement direction of the laser emitting ends, the combination lens 73 spreads the light beam at a portion close to the optical axis of the lens and contracts the light beam at a portion away from the optical axis, and with respect to a direction orthogonal to the arrangement direction. Has a function of allowing light to pass through as it is, and corrects the laser light so that the light quantity distribution is uniform.
[0026]
Further, on the light reflection side of the DMD 50, lens systems 54 and 58 for forming an image of the laser light reflected by the DMD 50 on the scanning surface (exposed surface) 56 of the photosensitive material 150 are arranged. The lens systems 54 and 58 are arranged so that the DMD 50 and the exposed surface 56 are in a conjugate relationship.
[0027]
As shown in FIG. 6, the DMD 50 is configured such that a micromirror 62 is supported by a support column on an SRAM cell (memory cell) 60, and a large number of (pixels) (pixels) are formed. For example, the mirror device is configured by arranging 600 × 800 micromirrors in a lattice pattern. Each pixel is provided with a micromirror 62 supported by a support column at the top, and a material having a high reflectance such as aluminum is deposited on the surface of the micromirror 62. The reflectance of the micromirror 62 is 90% or more. A silicon gate CMOS SRAM cell 60 manufactured on a normal semiconductor memory manufacturing line is disposed directly below the micromirror 62 via a support including a hinge and a yoke, and is entirely monolithic (integrated type). ).
[0028]
When a digital signal is written in the SRAM cell 60 of the DMD 50, the micromirror 62 supported by the support is inclined within a range of ± α degrees (for example, ± 10 degrees) with respect to the substrate side on which the DMD 50 is disposed with the diagonal line as the center. It is done. FIG. 7A shows a state in which the micromirror 62 is tilted to + α degrees in the on state, and FIG. 7B shows a state in which the micromirror 62 is tilted to −α degrees in the off state. Therefore, by controlling the inclination of the micromirror 62 in each pixel of the DMD 50 as shown in FIG. 6 according to the image signal, the light incident on the DMD 50 is reflected in the inclination direction of each micromirror 62. .
[0029]
FIG. 6 shows an example of a state in which a part of the DMD 50 is enlarged and the micromirror 62 is controlled to + α degrees or −α degrees. On / off control of each micromirror 62 is performed by a controller (not shown) connected to the DMD 50. A light absorber (not shown) is arranged in the direction in which the light beam is reflected by the micromirror 62 in the off state.
[0030]
FIG. 8 shows an exposure area 168 that is a two-dimensional image obtained by one DMD 50. The exposure area 168 is divided into L rows × M columns and K regions (divided regions 168D) in the sub-scanning direction (in FIG. 8, as an example, L = 4, M = 32, K = 5). In practice, however, as described above, one exposure area 168 is often composed of more exposure beams 53 than this). The exposure area 168 is inclined at an inclination angle θ of ± tan ⁻¹ (n / L) (where n is a natural number relatively equal to L or a number equal to L) with respect to the sub-scanning direction. The DMD 50 is arranged to be inclined (in FIG. 8, n = 1 is set, and the inclination direction is + in the clockwise direction when viewed from the scanning line L1). By tilting the exposure area 168, the pitch of the scanning trajectory (scanning line) of the exposure beam 53 by each micromirror becomes narrower than the pitch of the scanning line when the exposure area 168 is not tilted, and the resolution can be improved. .
[0031]
Further, since the inclination angle θ of the exposure area 168 is set to ± tan ⁻¹ (n / L) with respect to the sub-scanning direction, the reflected light image (exposure beam) 53 is divided for each divided region 168D on one scanning line. As a result, one scanning line is overlaid by different micromirror arrays and exposed (multiple exposure) (for example, when attention is paid to the scanning line L1 in FIG. 8, the scanning line L1 is One exposure beam 53 (refer to the exposure beam with halftone dots in FIG. 8) of each divided region 168D is scanned and is exposed five times as a result). In this way, by performing multiple exposure, variation in image density in the exposure area 168 can be eliminated, and an image having a uniform density can be obtained. For example, a slight variation in the amount of light may occur in each of the exposure beams 53 constituting the exposure area 168. Therefore, if only one exposure beam 53 is scanned on one scanning line, the exposure beam The variation in the amount of light of 53 becomes the variation in image density on the corresponding scanning line, and the image density in the exposure area 168 varies. On the other hand, in the present embodiment, since one scanning line is scanned by a plurality of exposure beams 53, the image density can be made uniform by changing the number of times the exposure beams 53 are superimposed at a specific position. FIG. 9 shows the positional relationship between the exposure areas 168 (note that in FIG. 9, L = 4, M = 8, K = 3, n = 1, and the number of exposure areas 168 is also shown. 3).
[0032]
As can be seen from FIG. 9, the DMD 50 is arranged so that the exposure area 168 is shifted by a predetermined interval in a direction orthogonal to the sub-scanning direction to form a so-called staggered arrangement. When each exposure area 168 is scanned, the DMD 50 is arranged so that adjacent exposure areas 168 are exposed by being overlapped by at least n (K−1) columns. Therefore, in this overlapped portion, exposure is performed by sharing with two adjacent DMDs 50, so that the amount of light can be made uniform.
[0033]
In addition, when the exposure area 168 on the right side in FIG. 9 is an exposure area located at the end in the sub-scanning direction (for example, the leftmost exposure area 168 ₁₁ shown in FIG. 3B), it is shown in white. Regarding the exposure beam 53W, there is no adjacent exposure area 168 corresponding to this, and there is no corresponding exposure beam. Therefore, these exposure beams 53W may be configured not to contribute to actual exposure. Similarly, the right end of the exposure area 168 ₂₅ shown in FIG. 3 (B), a part of the exposure beam may be so as not to contribute to the actual exposure.
[0034]
As shown in FIG. 10A, the fiber array light source 66 includes a plurality of (for example, six) laser modules 64, and one end of the multimode optical fiber 30 is coupled to each laser module 64. Yes. The other end of the multimode optical fiber 30 is coupled with an optical fiber 31 having the same core diameter as the multimode optical fiber 30 and a cladding diameter smaller than the multimode optical fiber 30, as shown in FIG. A laser emission portion 68 is configured by arranging the emission end portions (light emission points) of the optical fiber 31 in one row along the main scanning direction orthogonal to the sub-scanning direction. As shown in FIG. 10D, the light emitting points can be arranged in two rows along the main scanning direction.
[0035]
As shown in FIG. 10B, the emission end of the optical fiber 31 is sandwiched and fixed between two support plates 65 having a flat surface. Further, a transparent protective plate 63 such as glass is disposed on the light emitting side of the optical fiber 31 in order to protect the end face of the optical fiber 31. The protection plate 63 may be disposed in close contact with the end surface of the optical fiber 31 or may be disposed so that the end surface of the optical fiber 31 is sealed. The exit end portion of the optical fiber 31 has a high light density and is likely to collect dust and easily deteriorate. However, the protective plate 63 can prevent the dust from adhering to the end face and can also delay the deterioration.
[0036]
The multimode optical fiber 30 and the optical fiber 31 may be any of a step index type optical fiber, a graded index type optical fiber, and a composite type optical fiber. For example, a step index type optical fiber manufactured by Mitsubishi Cable Industries, Ltd. can be used.
[0037]
The laser module 64 is configured by a combined laser light source (fiber light source) shown in FIG. This combined laser light source includes a plurality of (for example, seven) chip-like lateral multimode or single mode GaN-based semiconductor lasers LD1, LD2, LD3, LD4, LD5, LD6, arrayed and fixed on the heat block 10. And LD7, collimator lenses 11, 12, 13, 14, 15, 16, and 17 provided corresponding to each of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7, one condenser lens 20, and one multi-lens. Mode optical fiber 30. The number of semiconductor lasers is not limited to seven.
[0038]
The GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 all have the same oscillation wavelength (for example, 405 nm), and the maximum output is also all the same (for example, 100 mW for the multimode laser and 30 mW for the single mode laser). As the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7, lasers having an oscillation wavelength other than the above 405 nm in a wavelength range of 350 nm to 450 nm may be used.
[0039]
As shown in FIGS. 12 and 13, the above-described combined laser light source is housed in a box-shaped package 40 having an upper opening together with other optical elements. The package 40 includes a package lid 41 created so as to close the opening thereof. After the deaeration process, a sealing gas is introduced, and the package 40 and the package lid 41 are closed by closing the opening of the package 40 with the package lid 41. The combined laser light source is hermetically sealed in a closed space (sealed space) formed by 41.
[0040]
A base plate 42 is fixed to the bottom surface of the package 40, and the heat block 10, a condensing lens holder 45 that holds the condensing lens 20, and the multimode optical fiber 30 are disposed on the top surface of the base plate 42. A fiber holder 46 that holds the incident end is attached. The exit end of the multimode optical fiber 30 is drawn out of the package from an opening formed in the wall surface of the package 40.
[0041]
Further, a collimator lens holder 44 is attached to the side surface of the heat block 10, and the collimator lenses 11 to 17 are held. An opening is formed in the lateral wall surface of the package 40, and wiring 47 for supplying a driving current to the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 is drawn out of the package through the opening.
[0042]
In FIG. 13, in order to avoid complication of the drawing, only the GaN semiconductor laser LD7 among the plurality of GaN semiconductor lasers is numbered, and only the collimator lens 17 among the plurality of collimator lenses is numbered. doing.
[0043]
FIG. 14 shows a front shape of a mounting portion of the collimator lenses 11 to 17. Each of the collimator lenses 11 to 17 is formed in a shape obtained by cutting a region including the optical axis of a circular lens having an aspherical surface into a long and narrow plane. This elongated collimator lens can be formed, for example, by molding resin or optical glass. The collimator lenses 11 to 17 are closely arranged in the arrangement direction of the light emitting points so that the length direction is orthogonal to the arrangement direction of the light emitting points of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 (left and right direction in FIG. 14).
[0044]
On the other hand, each of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 includes an active layer having a light emission width of 2 μm, and each of the laser beams B1 in a state parallel to the active layer and a divergence angle in a direction perpendicular to the active layer, respectively, for example A laser emitting ~ B7 is used. These GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 are arranged so that the light emitting points are arranged in a line in a direction parallel to the active layer.
[0045]
Accordingly, in the laser beams B1 to B7 emitted from the respective light emitting points, the direction in which the divergence angle is large coincides with the length direction and the divergence angle is small with respect to the elongated collimator lenses 11 to 17 as described above. Incident light is incident in a state where the direction coincides with the width direction (direction perpendicular to the length direction).
[0046]
The condensing lens 20 is formed by cutting a region including the optical axis of a circular lens having an aspheric surface into a long and narrow shape in parallel planes, and is long in the arrangement direction of the collimator lenses 11 to 17, that is, in a horizontal direction and short in a direction perpendicular thereto. Is formed. As this condensing lens 20, for example, a lens having a focal length f ₂ = 23 mm and NA = 0.2 can be adopted. This condensing lens 20 is also formed by molding resin or optical glass, for example.
[0047]
Next, the operation of the exposure apparatus will be described.
[0048]
In each exposure head 166 of the scanner 162, laser beams B1, B2, B3, B4, B5, B6 emitted in a divergent light state from each of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 constituting the combined laser light source of the fiber array light source 66. , And B7 are collimated by corresponding collimator lenses 11-17. The collimated laser beams B 1 to B 7 are collected by the condenser lens 20 and converge on the incident end face of the core 30 a of the multimode optical fiber 30.
[0049]
In this example, the collimator lenses 11 to 17 and the condenser lens 20 constitute a condensing optical system, and the condensing optical system and the multimode optical fiber 30 constitute a multiplexing optical system. That is, the laser beams B1 to B7 condensed as described above by the condenser lens 20 enter the core 30a of the multimode optical fiber 30 and propagate through the optical fiber to be combined with one laser beam B. The light is emitted from the optical fiber 31 coupled to the output end of the multimode optical fiber 30.
[0050]
In the laser emitting portion 68 of the fiber array light source 66, light emission points with high luminance are arranged in a line along the main scanning direction as described above. A conventional fiber light source that couples laser light from a single semiconductor laser to a single optical fiber has a low output, so a desired output could not be obtained unless multiple rows are arranged. Since the combined laser light source used in the form has a high output, a desired output can be obtained even with a small number of columns, for example, one column.
[0051]
Image data corresponding to the exposure pattern is input to a controller (not shown) connected to the DMD 50 and temporarily stored in a frame memory in the controller. This image data is data representing the density of each pixel constituting the image by binary values (whether or not dots are recorded).
[0052]
The stage 152 that has adsorbed the photosensitive material 150 to the surface is moved at a constant speed from the upstream side to the downstream side of the gate 160 along the guide 158 by a driving device (not shown). When the leading edge of the photosensitive material 150 is detected by the detection sensor 164 attached to the gate 160 when the stage 152 passes under the gate 160, the image data stored in the frame memory is sequentially read out for a plurality of lines. A control signal is generated for each exposure head 166 based on the image data read by the data processing unit. Then, each of the micromirrors of the DMD 50 is controlled on and off for each exposure head 166 based on the generated control signal by the mirror drive control unit.
[0053]
When the DMD 50 is irradiated with laser light from the fiber array light source 66, the laser light reflected when the micromirror of the DMD 50 is in the on state forms an image on the exposed surface 56 of the photosensitive material 150 by the lens systems 54 and 58. Is done. In this manner, the laser light emitted from the fiber array light source 66 is turned on and off for each pixel, and the photosensitive material 150 is exposed in pixel units (exposure area 168) that is approximately the same number as the number of pixels used in the DMD 50.
[0054]
Here, in the present embodiment, the DMD 50 is inclined and the exposure area 168 is inclined at a predetermined inclination angle θ with respect to the sub-scanning direction. As a result, the pitch of the scanning trajectory (scanning line) of the exposure beam 53 by each micromirror becomes narrower than the pitch of the scanning line when the exposure area 168 is not inclined, and an image can be recorded with high resolution.
[0055]
Further, the inclination angle θ of the exposure area 168 is set to ± tan ⁻¹ (n / L) with respect to the sub-scanning direction, and the reflected light image (exposure beam) 53 is scanned for each divided region 168D on one scanning line. Therefore, multiple exposure is performed on one scanning line L1 by different micromirror rows. Thereby, variation in image density in the exposure area 168 can be eliminated, and an image having a uniform density can be obtained.
[0056]
Then, the photosensitive material 150 is moved at a constant speed together with the stage 152, so that the photosensitive material 150 is sub-scanned in the direction opposite to the stage moving direction by the scanner 162, and a strip-shaped exposed area 170 is formed for each exposure head 166. It is formed.
[0057]
Here, the DMD 50 is arranged such that adjacent exposure areas 168 overlap at least n (K−1) columns. For this reason, the overlapping portion can be exposed by being shared by two adjacent DMDs 50, and the amount of light can be made uniform.
[0058]
When the sub scanning of the photosensitive material 150 by the scanner 162 is completed and the rear end of the photosensitive material 150 is detected by the detection sensor 164, the stage 152 is moved along the guide 158 by the driving device (not shown) on the most upstream side of the gate 160. Returned to the origin at the point, and again moved along the guide 158 from the upstream side to the downstream side of the gate 160 at a constant speed.
[0059]
FIG. 15 shows an exposure area 178 by the exposure head according to the second embodiment of the present invention (L = 4, M = 32, K = 5, and n = 1 as an example, similarly to the exposure area 168 shown in FIG. 8). Is shown). In this exposure area 178, the whole is not inclined at the inclination angle θ, and in each divided region 178D, the exposure beam 53 is shifted in a direction orthogonal to the sub-scanning direction for each row, thereby substantially giving a predetermined value. The exposure area 178 is inclined at an inclination angle θ. The DMD 50 is arranged so that adjacent exposure areas 178 overlap at least n (K−1) columns.
[0060]
Thus, in any embodiment of the present invention, since the exposure area 168 is inclined at a predetermined inclination angle θ with respect to the sub-scanning direction, the pitch of the scanning trajectory (scanning line) becomes narrow, and the high resolution. In particular, by setting the inclination angle θ to ± tan ⁻¹ (n / L) in the sub-scanning direction, multiple exposure is performed on one scanning line L1 by different micromirror arrays. Thus, an image having a uniform density can be obtained.
[0061]
In the configuration where multiple exposure is performed as in the present embodiment, a wider area of the DMD 50 is irradiated as compared to the configuration where multiple exposure is not performed. Thereby, the depth of focus of the exposure beam 53 can be increased. For example, when a DMD 50 having a pitch of 15 μm is used and L = 20, the length (length in the row direction) of the DMD 50 corresponding to one divided region 178D is 15 μm × 20 = 0.3 mm. In order to irradiate such a narrow area with light, for example, the lens system 67 shown in FIG. 5 needs to increase the spread angle of the light beam of the laser light irradiated on the DMD 50. Becomes shorter. On the other hand, when irradiating a wider area of the DMD 50, since the spread angle of the laser beam irradiated to the DMD 50 is small, the depth of focus of the exposure beam 53 becomes long.
[0062]
Further, since adjacent exposure areas 168 overlap each other by at least n (K-1) columns, the overlapped portions are exposed by being shared by two adjacent DMDs 50 so that the amount of light is uniform. be able to.
[0063]
The above “n” may be a natural number that is relatively prime to L or a number that is equal to L. For example, FIG. 18 shows an example in which the exposure area 168 with L = 5, M = 32, and K = 4 is tilted with n = 2. FIG. 19 shows an example in which a plurality of exposure areas 168 with L = 5, M = 10, and K = 3 are arranged so as to overlap and be exposed by n (K−1) columns. Has been.
[0064]
However, if n is too large, the inclination angle θ of the exposure area 168 becomes large, so that the inclination of the DMD 50 also needs to be increased. In addition, since processing of image data according to the exposure pattern (for example, control of exposure timing) is complicated, there is a possibility that a processing circuit in the controller (not shown) may be complicated. Therefore, in order to reduce such inconvenience, it is preferable to reduce n (for example, L or less). In particular, when n = 1, the above-described inconvenience is reduced, which is more preferable. In addition, when n = 1, the interval between the scanning lines becomes close, which is more preferable from the viewpoint of improving the resolution.
[0065]
Further, if n is made smaller, the scanning line interval can be made dense with a small number of rows, and the accuracy can be improved. For example, when n = 2 and L = 15, n / L = 0.133, and when n = 1 and L = 8, n / L = 0.125. The numbers are almost the same. That is, the latter is preferable because a predetermined resolution can be efficiently obtained by using a smaller number of lines (8 lines in the above example).
[0066]
In the above description, the exposure head including the DMD as the spatial light modulation element has been described. However, in addition to such a reflective spatial light modulation element, a transmissive spatial light modulation element (LCD) can also be used. For example, a liquid crystal shutter such as a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) type spatial light modulator (SLM), an optical element (PLZT element) that modulates transmitted light by an electro-optic effect, or a liquid crystal light shutter (FLC). It is also possible to use a spatial light modulation element other than the MEMS type, such as an array. 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 modulation element driven by an electromechanical operation using Further, a plurality of GLVs (GratingLightValves) arranged in a two-dimensional shape can be used. In the configuration using these reflective spatial light modulator (GLV) and transmissive spatial light modulator (LCD), a lamp or the like can be used as a light source in addition to the laser described above.
[0067]
In the above embodiment, an example using a fiber array light source including a plurality of combined laser light sources has been described. However, the laser device is not limited to a fiber array light source in which combined laser light sources are arrayed. For example, a fiber array light source obtained by arraying fiber light sources including one optical fiber that emits laser light incident from a single semiconductor laser having one light emitting point can be used.
[0068]
Furthermore, a light source (for example, an LD array, an organic EL array, etc.) in which a plurality of light emitting points are arranged two-dimensionally can also be used. In the configuration using these light sources, the spatial modulation measures described above can be omitted by making each of the light emitting points correspond to a pixel.
[0069]
In the above embodiment, as shown in FIG. 16, the example in which the entire surface of the photosensitive material 150 is exposed by one scanning in the X direction by the scanner 162 has been described. As described above, after scanning the photosensitive material 150 by the scanner 162 in the X direction, the scanner 162 is moved one step in the Y direction and scanned in the X direction. The entire surface of the photosensitive material 150 may be exposed.
[0070]
Further, in the above embodiment, a so-called flood bed type exposure apparatus has been described as an example, but the exposure apparatus of the present invention is a so-called outer drum type exposure apparatus having a drum around which a photosensitive material is wound. Also good.
[0071]
The exposure apparatus described above is, for example, exposure of a dry film resist (DFR) in a manufacturing process of a printed wiring board (PWB) and a color filter in a manufacturing process of a liquid crystal display (LCD). It can be suitably used for applications such as formation, DFR exposure in a TFT manufacturing process, and DFR exposure in a plasma display panel (PDP) manufacturing process.
[0072]
In the exposure apparatus, either a photon mode photosensitive material in which information is directly recorded by exposure or a heat mode photosensitive material in which information is recorded by heat generated by exposure can be used. When using a photon mode photosensitive material, a GaN-based semiconductor laser, a wavelength conversion solid-state laser, or the like is used for the laser device. When using a heat mode photosensitive material, an AlGaAs-based semiconductor laser (infrared laser), A solid state laser is used.
[0073]
【The invention's effect】
Since the present invention has the above-described configuration, it is possible to improve resolution and reduce image unevenness.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of an exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a scanner of the exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3A is a plan view showing an exposed area formed on a photosensitive material, and FIG. 3B is a view showing an arrangement of exposure areas by each exposure head.
FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of an exposure head according to the first embodiment of the present invention.
5A is a cross-sectional view in the sub-scanning direction along the optical axis showing the configuration of the exposure head shown in FIG. 4, and FIG. 5B is a side view of FIG.
FIG. 6 is a partially enlarged view showing a configuration of a digital micromirror device (DMD) according to the exposure head of the first embodiment of the present invention.
7A and 7B are explanatory diagrams for explaining the operation of the DMD according to the exposure head of the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory view of an exposure area showing the position of an exposure beam by an inclined DMD in the exposure head of the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a state in which exposure areas by inclined DMDs are adjacent to each other in the exposure head according to the first embodiment of the present invention.
10A is a perspective view showing a configuration of a fiber array light source, FIG. 10B is a partially enlarged view of FIG. 10A, and FIGS. 10C and 10D are arrangements of light emitting points in a laser emitting section. FIG.
FIG. 11 is a plan view showing a configuration of a combined laser light source according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a plan view showing a configuration of a laser module according to the first embodiment of the present invention.
13 is a side view showing the configuration of the laser module shown in FIG. 12. FIG.
14 is a partial side view showing the configuration of the laser module shown in FIG. 12. FIG.
FIG. 15 is an explanatory diagram of an exposure area showing the position of an exposure beam by DMD arranged in an inclined manner in the exposure head according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a plan view for explaining an exposure method for exposing a photosensitive material by one scanning by a scanner.
FIGS. 17A and 17B are plan views for explaining an exposure method for exposing a photosensitive material by a plurality of scans by a scanner. FIGS.
FIG. 18 is an explanatory diagram of an exposure area showing the position of an exposure beam by an inclined DMD in an exposure head according to another example of the present invention.
FIG. 19 is an explanatory diagram illustrating a state in which exposure areas by inclined DMDs are adjacent to each other in an exposure head according to another example of the present invention.
[Explanation of symbols]
LD1 to LD7 GaN-based semiconductor laser 10 Heat blocks 11 to 17 Collimator lens 20 Condensing lens 30 Multimode optical fiber 50 DMD (digital micromirror device, spatial light modulator)
53 Reflected light image (exposure beam)
54, 58 Lens system 56 Scanning surface (exposed surface)
64 Laser module 66 Fiber array light source 68 Laser emitting unit 73 Combination lens 150 Photosensitive material 152 Stage (moving means)
162 Scanner 166 Exposure head 168 Exposure area (two-dimensional image)
168D divided area 170 exposed area 178 exposed area (two-dimensional image)
178D Divided area θ Inclination angle

Claims

露光面に対し、この露光面に沿った所定方向へ相対移動される露光ヘッドであって、
画像情報に対応して各画素ごとに変調された光を露光面に照射する変調光照射装置、
を有し、
前記変調光照射装置によって前記露光面上に構成される二次元像に対しＬ行×Ｍ列に分割された行方向にＫ個の分割領域を想定し、二次元像が前記相対移動の方向に対し±ｔａｎ^−１（ｎ／Ｌ）（但し、ｎはＬに対し互いに素な自然数、又はＬと等しい数）の傾斜角で傾斜するように前記変調光照射装置が配置されていることを特徴とする露光ヘッド。An exposure head that is moved relative to an exposure surface in a predetermined direction along the exposure surface,
A modulated light irradiation device that irradiates an exposure surface with light modulated for each pixel corresponding to image information;
Have
Assuming K divided regions in the row direction divided into L rows × M columns with respect to the two-dimensional image formed on the exposure surface by the modulated light irradiation device, the two-dimensional image is in the relative movement direction. On the other hand, the modulated light irradiation device is arranged so as to be inclined at an inclination angle of ± tan ⁻¹ (n / L) (where n is a natural number that is relatively prime to L or a number equal to L). Exposure head.

前記ｎが１とされていることを特徴とする請求項１に記載の露光ヘッド。2. The exposure head according to claim 1, wherein n is 1.

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画素部が基板上に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、
前記画素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１又は請求項２に記載の露光ヘッド。The modulated light irradiation device is
A laser device for irradiating laser light;
A spatial light modulation element that modulates the laser light emitted from the laser device, in which a large number of pixel portions each having a light modulation state that changes in response to a control signal are two-dimensionally arranged on the substrate;
Control means for controlling the pixel portion by a control signal generated according to exposure information;
The exposure head according to claim 1, wherein the exposure head is configured to include:

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基板上に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３に記載の露光ヘッド。The spatial light modulation element is composed of a micromirror device in which a large number of micromirrors each capable of changing the angle of a reflecting surface in accordance with a control signal are arranged in a two-dimensional manner on a substrate. The exposure head according to claim 3.

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基板上に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３に記載の露光ヘッド。The spatial light modulator is composed of a liquid crystal shutter array in which a large number of liquid crystal cells capable of blocking transmitted light according to a control signal are arranged in a two-dimensional manner on a substrate. The exposure head according to claim 3.

請求項１〜請求項５のいずれかに記載の露光ヘッドと、
前記露光ヘッドを少なくとも前記所定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露光装置。An exposure head according to any one of claims 1 to 5,
Moving means for relatively moving the exposure head at least in the predetermined direction;
An exposure apparatus comprising:

前記露光ヘッドを複数備え、
露光ヘッドのそれぞれによって記録される二次元像を前記相対移動の方向に沿って見たときに少なくともｎ（Ｋ−１）列分オーバーラップさせて露光するように露光ヘッドが配置されていることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。A plurality of the exposure heads;
The exposure heads are arranged so that the two-dimensional images recorded by each of the exposure heads are exposed by overlapping at least n (K-1) rows when viewed along the direction of relative movement. The exposure apparatus according to claim 6, characterized in that: