KR100742254B1 - 묘화장치 및 묘화방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 주사속도를 느리게 하거나, 또는 묘화소자군의 변조속도를 빠르게 하지 않고, 주사방향의 해상도를 높일 수 있는 묘화장치 및 묘화방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
노광배율(B)이 소수점이하의 수치를 가질 경우, 부 주사방향(Y)으로 인접하는 화소끼리는 부 주사방향(Y)상에 배열되지 않고, 주사방향(X)으로 어긋난다. 예를 들면, 마이크로 미러(62A)로 노광되는 화소(A)와, 마이크로 미러(62B)로 노광되는 화소(B)는 Z만큼 어긋나 있다. 그리고, 1개 건너뛴 화소(A,C,E…)가 부 주사선(L1)상에 배열되고, 화소(B,D,F…)가 부 주사선(L2)상에 배열된다. 즉, 부 주사방향(Y)으로 1개 건너뛴 화소가 부 주사방향(Y)상에 배열되게 된다. 부 주사선(L1)과 부 주사선(L2)의 간격은 1㎛이다. 따라서, 주사방향(X)에 있어서, 최소단위를 1㎛로 하는 화상형성을 행할 수 있다.

Description

묘화장치 및 묘화방법{LITHOGRAPHY DEVICE AND LITHOGRAPHY METHOD}
도1은 본 실시형태의 노광장치의 외관을 나타내는 사시도이다.
도2는 본 실시형태의 노광장치의 제어계의 개략 블록도이다.
도3은 본 실시형태의 노광장치의 스캐너의 구성을 나타내는 사시도이다.
도4의 (A)는 감광재료에 형성되는 노광완료영역을 나타내는 평면도이고, (B)는 각 노광헤드에 의한 노광영역의 배열을 나타내는 도면이다.
도5는 본 실시형태의 노광헤드의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도6의 (A)는 도5에 나타내는 노광헤드의 구성을 나타내는 광축을 따른 부 주사방향의 단면도이고, (B)는 (A)의 측면도이다.
도7은 본 실시형태의 노광헤드에 따른 디지털 마이크로 미러 디바이스(DMD)의 구성을 나타내는 부분 확대도이다.
도8의 (A) 및 (B)는 본 실시형태의 노광헤드에 따른 DMD의 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
도9는 본 실시형태의 1개의 DMD로 노광되는 노광위치를 나타내는 도면이다.
도10은 본 실시형태의 DMD에 의해 노광된 노광영역의 일부를 나타내는 도면이다.
도11은 노광배율을 정수로 해서 노광한 경우의 노광영역의 일부를 나타내는 도면이다.
도12는 소정 입력화상 데이터에 본 실시형태에서 노광되는 화소를 할당해서 화상형성한 예이다.
도13의 (A)는 섬유 어레이 광원의 구성을 나타내는 사시도이고, (B)는 (A)의 부분 확대도이고, (C) 및 (D)는 레이저 출사부에 있어서의 발광점의 배열을 나타내는 평면도이다.
도14는 본 실시형태에 따른 합파 레이저광원(multiplex laser light source)의 구성을 나타내는 평면도이다.
도15는 본 실시형태에 따른 레이저 모듈의 구성을 나타내는 평면도이다.
도16은 도15에 나타내는 레이저 모듈의 구성을 나타내는 측면도이다.
도17은 도15에 나타내는 레이저 모듈의 구성을 나타내는 부분 측면도이다.
도18은 본 실시형태의 DMD에 의해 노광된 노광영역의 다른 예의 일부를 나타내는 도면이다.
도19는 도18의 노광영역의 소정 화소의 그루핑예를 나타내는 도이다.
도20은 복수의 묘화소자를 피묘화면에 투영했을 때의 투영위치(H)를 나타내는 도면이다.
도21은 본 발명이 적용된 경우의 노광피치를 나타내는 도면이다.
도22는 본 발명이 적용되지 않은 경우의 노광피치를 나타내는 도면이다.
(부호의 설명)
LD1∼LD7 … GaN계 반도체 레이저 10 … 히트 블록
11∼17 … 콜리메이터 렌즈 20 … 집광 렌즈
30 … 멀티모드 광섬유 55 … 렌즈계 구동부(설정수단)
50 … DMD(디지털 마이크로미러 장치, 공간 광변조소자)
51 … 미러 구동부(설정수단) 52 … 컨트롤러(설정수단)
54,58 … 렌즈계 56 … 주사면(피노광면)
64 … 레이저 모듈 66 … 섬유 어레이 광원
68 … 레이저 출사부 150 … 감광재료
153 … 스테이지 구동부(설정수단) 162 … 스캐너
166 … 노광헤드 168 … 노광영역
L … 부 주사선 B … 노광배율
D … 화상 데이터(묘화 데이터) P … 화소피치
Q … 노광피치 T … 변조시간
V … 주사속도(상대이동속도)
본 발명은 묘화장치 및 묘화방법에 관한 것으로, 특히, 묘화면에 대해서, 이 묘화면을 따른 소정 방향으로 상대이동되는 묘화헤드를 구비한 묘화장치 및 이 묘화헤드를 사용한 묘화방법에 관한 것이다.
종래부터, 묘화장치의 일례로서, 디지털 마이크로 미러 디바이스(DMD) 등의 공간 광변조소자(묘화소자)를 이용해서, 화상 데이터에 따라 변조된 광빔으로 화상 노광을 행하는 노광장치가 여러가지 제안되고 있다. DMD는 제어신호에 따라 반사면의 각도를 변화시키는 다수의 마이크로 미러가 실리콘 등의 반도체기판상에 L행×M열의 2차원상으로 배열된 미러 디바이스이며, DMD를 노광면을 따른 일정 방향으로 주사함으로써 실제의 노광이 행해진다.
일반적으로, DMD의 마이크로 미러는 각 행의 배열방향과 각 열의 배열방향이 직교하도록 배열되어 있다. 이러한 DMD를 주사방향에 대해서 경사지게 배치함으로써, 주사시에 주사선의 간격이 조밀하게 되어 해상도를 높일 수 있다. 예를 들면, 일본 특허공표 2001-500628호 공보에는, 복수의 광밸브를 구비한 서브영역(공간 광변조소자)에 광을 안내하는 조명시스템에 있어서, 서브영역을 주사선상에의 투영에 대해서 경사시킴으로써, 해상도를 높일 수 있는 점이 기재되어 있다. 이 방법에 의하면, 주사방향과 직교하는 방향의 해상도를 높일 수 있다. 그러나, 주사방향과 직교하는 방향의 해상도에 대해서는 2차원상으로 공간 광변조소자가 배열되어 있으므로, 배열수와 경사각도를 조정함으로써, 용이하게 해상도를 높일 수 있고, 경우에 따라서는 필요이상으로 높은 해상도로 되어 버리는 일도 있었다.
한편, 주사방향의 해상도는, 통상, 주사속도와 공간 광변조소자의 변조속도에 의해 결정된다. 따라서, 주사방향의 해상도를 높게 하기 위해서는, 주사속도를 느리게 하거나, 또는 공간 광변조소자의 변조속도를 빠르게 할 필요가 있다. 그러나, 주사속도를 느리게 하면 묘화속도가 느려져서 생산성이 저하된다는 문제가 생겨, 공간 광변조소자의 변조속도를 빠르게 하는 데에도 한계가 있다.
본 발명은 상기 사실을 고려하여, 주사속도를 느리게 하거나, 또는 묘화소자군의 변조속도를 빠르게 하지 않고, 주사방향의 해상도를 높일 수 있는 묘화장치 및 묘화방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항1에 기재된 묘화장치는, 묘화면을 따른 소정의 주사방향으로 상대이동되는 묘화헤드를 구비하고, 묘화데이터에 기초해서 묘화를 행하는 묘화장치로서, 묘화면과 실질적으로 평행한 면내에서 복수의 묘화소자를 2차원으로 배열해서 구성되고, 묘화면에서 전체적으로 상기 주사방향에 대해서 소정의 경사각도로 경사진 2차원상의 묘화 화소군을 생성하는 묘화소자군; 묘화배율이 소수점이하의 값을 갖도록 설정하는 설정수단; 및 상기 소수점이하의 값에 따라 상기 묘화데이터를 상기 각 묘화소자에 의해 묘화되는 화소에 할당하는 데이터 할당수단을 포함하여 구성되어 있다.
또, 청구항10에 기재된 묘화방법은, 묘화헤드를 묘화면을 따른 소정의 주사방향으로 상대이동시키고, 묘화데이터에 기초해서 묘화를 행하는 묘화방법으로서, 묘화면과 실질적으로 평행한 면내에서 복수의 묘화소자를 묘화면에서 전체적으로 상기 주사방향에 대하여 소정의 경사각도로 경사진 2차원으로 배열해서 구성하고, 묘화배율이 소수점이하의 값을 가지도록 설정하고, 상기 소수점이하의 값에 따라서 상기 묘화데이터를 상기 각 묘화소자에 의해 묘화되는 화소에 할당해서 묘화를 행하는 것이다.
상기 묘화장치 및 묘화방법에서는, 묘화헤드가 묘화면을 따른 소정의 주사방 향으로 상대이동되고, 묘화헤드에 의해 묘화데이터에 기초해서 묘화면에 묘화(화상기록)가 행해진다.
이 묘화시의 묘화배율은, 설정수단에 의해, 소수점이하의 값을 가지도록 설정되어 있다. 이 묘화배율은, 주사방향의 화소피치를 묘화소자의 묘화피치로 나눈 값으로 나타내어지며, 묘화배율이 소수점이하의 값을 가진다는, 바꿔 말하면, 주사방향의 화소피치를 묘화소자의 묘화피치로 나눴을 때 딱 나누어 떨어지지 않고, 나머지가 생기는 것을 의미한다.
여기서, 화소피치 및 묘화피치에 대해서 설명한다. 도20에는, 복수의 묘화소자를 피묘화면에 투영했을 때의 투영위치(H)가 나타내어져 있다. 각각의 투영위치(H1∼H9)는 주사방향(X)으로 이동하면서 피묘화면에 묘화를 행해 간다. 또한, 도21에는, 묘화소자에 의해 묘화된 피묘화면상의 화소(I)로 구성되는 화소군이 나타내어져 있다. 도면중, 투영위치(H)에 대응되어 있는 미소시간으로 묘화되는 화소를 실선으로 나타내며, 그외의 화소를 일점쇄선으로 나타내고 있다. 화소피치는, 도20 및 도21에 P1으로 나타내듯이, 주사방향(X)의 투영위치(H)사이의 거리를 말하며, 묘화피치는, 도21에 P2로 나타내는 바와 같이, 주사방향(X)의 화소(I)사이의 거리를 말한다. 통상은, 묘화피치보다 작은 단위로 묘화할 수는 없다. 그것은 이하의 이유에 따른다. 예를 들면, 좌단의 투영위치(H1)를 묘화하는 묘화소자가, 주사방향(X)으로 이동하면서 복수의 화소(I1)를 순차 묘화해 간다고 하자. 묘화배율이 정수로 설정되어 있으면, 각 묘화소자에 의해 묘화되는 화소는 도22에 나타낸 바와 같이, 주사방향과 직교하는 방향(Y)을 따라 배열되고, Y방향으로 화소열이 형성된다. 이 화소열간의 간격은 묘화피치와 일치하고 있기 때문에, 보다 작은 단위로 묘화할 수는 없는 것이다.
한편, 묘화배율이 소수점이하의 값을 가지도록 설정되어 있으면, 도21에 나타낸 바와 같이, 투영위치(H1)에 대응하는 묘화소자에 의해 묘화되는 화소(I1)와, 이 묘화소자와 주사방향으로 인접해서 투영위치(H2)를 묘화하는 묘화소자에 의해 묘화되는 화소(I2)는 주사방향과 직교하는 방향(Y)을 따라 배열되지 않고, 주사방향(X)으로 어긋나 있다. 그래서, 묘화배율을 상기와 같이 설정한 후에, 화소(I1)와 화소(I2)에, 어긋남량(Z)(소수점이하의 값 및 묘화피치에 의해 결정됨)에 따른 해상도가 실현되도록, 묘화데이터를 할당한다. 이렇게 데이터를 할당함으로써, 주사방향과 직교하는 방향(Y)으로 투영되는 상의 정보량을 증가시킬 수 있다(도21의 예에서는 2배). 따라서, 주사속도를 느리게 하지 않거나, 또는, 묘화소자군의 변조속도를 빠르게 하지 않고, 주사방향의 해상도를 높일 수 있다. 또한, 동일 해상도에 있어서는 묘화속도를 빠르게 할 수 있다.
또, 본 발명의 묘화장치 또는 묘화방법은, 청구항2 및 청구항11에 기재된 바와 같이, 묘화되는 영역마다 상기 화소를 그루핑해서 화소군을 구성하고, 이 화소군에 대응하도록 소정의 묘화데이터가 상기 데이터 할당수단에 의해 할당되는 것을 특징으로 할 수 있다.
입력되는 묘화데이터의 해상도와, 실제로 묘화가능한 해상도가 다르며, 입력 묘화데이터에 대해서 묘화되는 화소가 많은 경우에는, 어떻게 각 화소에 묘화데이터를 할당하는가가 문제가 된다. 또한, 묘화소자에 의해 묘화되는 화소의 위치는 묘화배율에 의해 결정되지만, 묘화배율을 정확하게 설정하기 위해서는, 부품의 부착정밀도 등을 높일 필요가 있어 비용상승으로 되어 버린다. 그래서, 묘화되는 화소를 묘화되는 영역마다 그루핑하여, 그루핑된 화소군에 대응하도록 소정의 묘화데이터를 할당한다. 이것에 의해, 묘화배율에 오차가 생긴다 해도 소정의 묘화데이터에 따른 묘화를 행할 수 있다.
또, 본 발명의 묘화장치 또는 묘화방법에 있어서의 상기 묘화배율의 설정은 청구항3 및 청구항12에 기재된 바와 같이, 상기 묘화소자의 1묘화로부터 다음의 묘화까지의 시간을 변화시킴으로써 행할 수 있고, 청구항4 및 청구항13에 기재된 바와 같이, 상기 묘화헤드의 상대이동속도를 변화시킴으로써 행할 수도 있다.
또한, 청구항 5 및 청구항14에 기재된 바와 같이, 상기 묘화헤드의 상기 묘화소자로부터의 광을 상기 묘화면에 결상시키는 결상배율을 변화시킴으로써 행할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 묘화배율은 화소피치를 묘화피치로 나눈 값이므로, 화소피치, 묘화피치를 변화시킴으로써 설정가능하다. 여기에서의 화소피치는 결상수단의 결상배율을 변화시킴으로써 변화된다. 또, 묘화피치는 묘화소자의 1묘화로부터 다음 묘화까지의 시간을 T, 묘화헤드의 상대이동속도를 V로 하면, T×V로 나타내어진다. 따라서, 결상수단의 결상배율, 묘화소자의 1묘화로부터 다음 묘화까지의 시간, 및 묘화헤드의 상대이동속도 중 적어도 한쪽을 변화시킴으로써 화소피치, 묘화피치도 변화시켜서 묘화배율을 설정할 수 있다.
또, 본 발명의 묘화장치를 구성하는 묘화헤드, 또는 본 발명의 묘화방법에 이용되는 묘화헤드로서는, 화상정보에 따라서 잉크방울을 묘화면에 토출하는 잉크젯 기록헤드이어도 좋지만, 청구항6 및 청구항15에 기재된 바와 같이, 묘화데이터에 대응해서 각 화소마다 변조된 광을, 묘화면으로서의 노광면에 조사하는 변조광 조사장치인 묘화헤드이어도 좋다. 이 묘화헤드에서는 변조광 조사장치로부터 화상 데이터에 대응해서 각 화소마다 변조된 광이 묘화면인 노광면에 노사된다. 그리고, 이 묘화헤드가 노광면에 대해서, 노광면을 따른 방향으로 상대이동됨으로써, 노광면에 2차원상이 묘화된다.
이 변조광 조사장치로서는, 예를 들면, 다수의 점광원이 2차원상으로 배열된 2차원 배열광원을 들 수 있다. 이 구성에서는, 각각의 점광원이 화상 데이터에 따라 광을 출사시킨다. 이 광이 필요에 따라 고휘도 섬유 등의 도광부재로 소정 위치까지 안내되고, 다시 필요에 따라 렌즈나 미러 등의 광학계에 의해 정형 등이 행해져서 노광면에 조사된다.
또, 변조광 조사장치로서, 청구항7 및 청구항16에 기재된 같이, 레이저광을 조사하는 레이저장치와, 각각 제어신호에 따라서 광변조상태가 변화되는 다수의 묘화소자가 2차원상으로 배열되고, 상기 레이저장치로부터 조사된 레이저광을 변조하는 공간 광변조소자와, 상기 묘화소자군을 노광정보에 따라서 생성된 제어신호에 의해 제어하는 제어수단을 포함하는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에서는, 제어수단에 의해, 공간 광변조소자의 각 묘화소자의 광변조상태가 변화되고, 공간 광변조소자에 조사된 레이저광이 변조되어 노광면에 조사된다. 물론, 필요에 따라서, 고휘도 섬유 등의 도광부재나, 렌즈, 미러 등의 광학계를 사용해도 좋다.
공간 광변조소자로서는, 청구항8 및 청구항17에 기재된 바와 같이, 각각 제어신호에 따라서 반사면의 각도가 변경가능한 다수의 마이크로 미러가 2차원상으로 배열되어 구성된 마이크로 미러 디바이스나, 청구항9 및 청구항18에 기재된 바와 같이, 각각 제어신호에 따라서 투과광을 차단하는 것이 가능한 다수의 액정셀이 2차원상으로 배열되어서 구성된 액정셔터 어레이를 사용할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 묘화장치는, 소위 플랫베드타입의 노광장치로 되어 있으며, 도1에 나타내듯이, 시트상의 감광재료(150)를 표면에 흡착해서 유지하는 평판상의 스테이지(152)를 구비하고 있다. 4개의 다리부(154)에 지지된 두꺼운 판상의 설치대(156)의 상면에는, 스테이지 이동방향을 따라 연장된 2개의 가이드(158)가 설치되어 있다. 스테이지(152)는 그 길이방향이 스테이지 이동방향을 향하도록 배치됨과 아울러, 가이드(158)에 의해 왕복이동 가능하게 지지되어 있다.
도2에는, 노광장치의 제어계의 개략 블록도가 나타내어져 있다. 스테이지(152)는 이 스테이지(152)를 가이드(158)를 따라 구동하기 위한 스테이지 구동부(153)와 접속되어 있으며, 스테이지 구동부(153)는 구동신호를 출력하는 컨트롤러(52)와 접속되어 있다. 컨트롤러(52)는 CPU, ROM, RAM, 각종 메모리, 입력부 등을 포함해서 구성되어 있으며, 노광장치의 각 부의 제어를 행할 때의 제어신호를 출력가능하게 되어 있다. 스테이지(152)의 주사방향의 이동속도(주사속도(V))는 컨트롤러(52)로부터의 스테이지 구동신호에 의해 제어되고 있다.
도1에 나타낸 바와 같이, 설치대(156)의 중앙부에는, 스테이지(152)의 이동 경로에 걸쳐지도록 コ자상의 게이트(160)가 설치되어 있다. コ자상의 게이트(160)의 끝부의 각각은, 설치대(156)의 양측면에 고정되어 있다. 이 게이트(160)를 사이에 두고 한쪽측에는 스캐너(162)가 설치되고, 다른쪽측에는 감광재료(150)의 선단 및 후단을 검지하는 복수(예를 들면, 2개)의 검지센서(164)가 설치되어 있다. 스캐너(162) 및 검지센서(164)는 게이트(160)에 각각 부착되고, 스테이지(152)의 이동경로의 상방에 고정 배치되어 있다. 또, 스캐너(162) 및 검지센서(164)는 도2에 나타낸 바와 같이, 컨트롤러(52)에 접속되어 있으며, 노광헤드(166)에 의해 노광할 때에 소정의 타이밍으로 노광하도록 제어되고 있다.
스캐너(162)는 도3 및 도4의 (B)에 나타낸 바와 같이, m행 n열(예를 들면, 2행 5열)의 대략 매트릭스상으로 배열된 복수의 노광헤드(166)를 구비하고 있다. 본 실시형태에서는, 감광재료(150)의 폭과의 관계로, 1행째 및 2행째에 5개의 노광헤드(166)를 배치하여, 전체적으로 10개로 했다. 또, m행째의 n열째에 배열된 각각의 노광헤드를 나타내는 경우에는 노광헤드(166mn)로 표기한다.
노광헤드(166)에 의한 노광영역(168)은, 도3에서는, 주사방향을 단변으로 하는 직사각형상이며, 또한, 헤드 배열방향에 대해서, 소정의 경사각으로 경사져 있다. 그리고, 스테이지(152)의 이동에 따라, 감광재료(150)에는 노광헤드(166)마다 띠형상의 노광완료영역(170)이 형성된다. 또, m행째의 n열째에 배열된 각각의 노광 헤드에 의한 노광영역을 나타내는 경우에는 노광영역(168mn)으로 표기한다.
또, 도4의 (A) 및 (B)에 나타낸 바와 같이, 띠형상의 노광완료영역(170)의 각각이 인접하는 노광완료영역(170)과 부분적으로 겹치도록, 라인상으로 배열된 각 행의 노광헤드의 각각은, 헤드 배열방향으로 소정 간격 어긋나게 배치되어 있다. 이 때문에, 1행째의 노광영역(16811)과 노광영역(16812) 사이의 노광할 수 없는 부분은 2행째의 노광영역(16821)에 의해 노광될 수 있다.
노광헤드(16611∼166mn) 각각은 도5, 도6의 (A) 및 (B)에 나타내는 바와 같이, 입사된 광빔을 화상 데이터에 따라서 각 화소마다 변조하는 공간 광변조소자로서 디지털 마이크로 미러 디바이스(DMD)(50)를 구비하고 있다. 이 DMD(50)는 도2에 나타낸 바와 같이, 미러구동부(51)와 접속되며, 미러구동부(51)는 컨트롤러(52)에 접속되어 있다. 컨트롤러(52)에서는, 입력된 화상 데이터에 기초하여 각 노광헤드(166)마다 DMD(50)의 제어해야할 영역 내의 각 마이크로 미러를 구동제어하는 미러제어신호가 생성된다. 이 화상 데이터의 변환은 화상 데이터의 확대 또는 축소를 포함하는 변환으로 하는 것이 가능하다.
또, 미러구동부(51)에서는, 미러 제어신호에 기초하여, 각 노광헤드(166)마다 DMD(50)의 각 마이크로 미러의 반사면의 각도를 제어한다.
DMD(50)의 광입사측에는, 광섬유의 출사단부(발광점)가 노광영역(168)의 장변방향과 대응하는 방향을 따라 일렬로 배열된 레이저 출사부를 구비한 섬유 어레이 광원(66), 섬유 어레이 광원(66)으로부터 출사된 레이저광을 보정해서 DMD상에 집광시키는 렌즈계(67), 렌즈계(67)를 투과한 레이저광을 DMD(50)를 향해서 반사하는 미러(69)가 이 순서대로 배치되어 있다.
렌즈계(67)는, 섬유 어레이 광원(66)으로부터 출사된 레이저광을 평행광화하 는 1쌍의 조합렌즈(71), 평행광화된 레이저광의 광량분포가 균일하게 되도록 보정하는 1쌍의 조합렌즈(73) 및 광량분포가 보정된 레이저광을 DMD상에 집광하는 집광렌즈(75)로 구성되어 있다. 조합렌즈(73)는, 레이저 출사단의 배열방향에 대해서는, 렌즈의 광축에 가까운 부분은 광속을 넓히고 또한 광축으로부터 멀어진 부분은 광속을 좁히고, 또한 이 배열방향과 직교하는 방향에 대해서는 광을 그대로 통과시키는 기능을 구비하고 있어, 광량분포가 균일하게 되도록 레이저광을 보정한다.
또, DMD(50)의 광반사측에는, DMD(50)에 의해 반사된 레이저광을 감광재료(150)의 주사면(피노광면)(56)상에 결상하는 렌즈계(54,58)가 배치되어 있다. 도2에 나타내듯이, 렌즈계(54,58)는 렌즈계 구동부(55)와 접속되고, 렌즈계 구동부(55)는 컨트롤러(52)에 접속되어 있다. 컨트롤러(52)로부터는, DMD(50)에 의해 반사된 레이저광이 조사면(56)상에 소정의 배율로 결상되기 위해서 렌즈계(54,58)를 이동시키는 렌즈계 구동신호가 출력되며, 렌즈계 구동부(55)에서 이 렌즈계 구동신호에 기초하여 렌즈계(54,58)를 제어한다.
본 실시형태에서는, 섬유 어레이 광원(66)으로부터 출사된 레이저광은 실질적으로 5배 확대된 후, 각 화소가 이들 렌즈계(54,58)에 의해 약 5㎛로 좁혀지도록 설정되어 있다.
DMD(50)는 도7에 나타낸 바와 같이, SRAM셀(메모리셀)(60)상에, 미소 미러(마이크로 미러)(62)가 지주에 지지되어서 배치된 것이며, 화소(픽셀)를 구성하는 다수의 미소 미러를 격자상으로 배열되어 구성된 미러 디바이스이다. 각 픽셀에는, 최상부에 지주에 지지된 마이크로 미러(62)가 설치되어 있고, 마이크로 미러(62)의 표면에는 알루미늄 등의 반사율이 높은 재료가 증착되어 있다. 또, 마이크로 미러(62)의 반사율은 90%이상이다. 또한, 마이크로 미러(62)의 바로 아래에는, 힌지 및 요크를 포함하는 지주를 통해 통상의 반도체 메모리의 제조라인으로 제조되는 실리콘게이트의 CMOS의 SRAM셀(60)이 배치되어 있으며, 전체는 모노리식(일체형)으로 구성되어 있다.
DMD(50)의 SRAM셀(60)에 디지털신호가 기록되면, 지주에 지지된 마이크로 미러(62)가 대각선을 중심으로 해서 DMD(50)가 배치된 기판측에 대해서 ±α°(예를 들면 ±10°)의 범위로 경사진다. 도8의 (A)는 마이크로 미러(62)가 온상태인 +α°로 경사진 상태를 나타내며, 도8의 (B)는 마이크로 미러(62)가 오프상태인 -α°로 경사진 상태를 나타낸다. 따라서, 화상신호에 따라, DMD(50)의 각 픽셀에 있어서의 마이크로 미러(62)의 경사를, 도8에 나타낸 바와 같이 제어함으로써, DMD(50)에 입사된 광은 각각의 마이크로 미러(62)의 경사방향으로 반사된다.
또, 도8에는, DMD(50)의 일부를 확대하고, 마이크로 미러(62)가 +α° 또는 -α°로 제어되고 있는 상태의 일례를 나타낸다. 각각의 마이크로 미러(62)의 온오프 제어는, 컨트롤러(52)로부터의 미러 제어신호에 의해 행해진다. 오프상태의 마이크로 미러(62)에 의해 광빔이 반사되는 방향으로는 광흡수체(도시생략)가 배치되어 있다.
여기서, 본 실시형태에 있어서의 마이크로 미러(62)의 배치와 감광재료(150)로의 노광에 대해서 설명한다. 또, 본 실시형태에서는, 이해하기 쉽게 하기 위해서, 구체적인 수치를 사용해서 설명하지만, 여기에서 예로 들은 수치에 한정되는 것은 아니다.
도9에는, 1개의 DMD(50)에 의해 얻어지는 노광영역(168)의 일부가 나타내어져 있다. DMD(50)는 1024개×256개의 마이크로 미러(62)가 소정의 피치로 격자상으로 배열되어 구성되어 있다. DMD(50)에 의해 반사된 노광빔은, 렌즈계(54,58)에 의해, 화소피치(P)가 61㎛로 되도록, 소정의 배율로 감광재료(150)상에 결상되어 있다. DMD(50)는 주사방향(X)에 대해서, 소정 각도 경사져 있으며, 이것에 의해, 노광빔의 주사 궤적의 열간 피치가 0.25㎛로 되도록 되어 있다. 또한, 스테이지(152)의 이동속도(이하 「주사속도(V)」라고 한다)는 40㎜/s로, DMD(50)의 변조시간(T)(변조주기)은 50μsec로, 각각 컨트롤러(52)에 의해 설정되어 있다.
도10에는, DMD(50)에 의해 노광된 감광재료(150)의 일부가 나타내어져 있다(단, 실제의 노광지름은, 도면에 나타낸 것보다 크게 된다). 1회의 변조에서의 노광거리(이하 「노광피치(Q)」라고 한다)는,
노광피치(Q)=주사속도(V)×변조시간(T) …(1)
로 나타내어진다. 여기에서의 노광피치(Q)는, 40㎜/s×50μsec=2㎛가 된다. 따라서, 1개의 주사선으로 노광가능한 주사방향의 최소단위는 2㎛가 된다.
노광장치의 노광배율(B)은,
노광배율(B)=화소피치(P)/노광피치(Q) …(2)
로 나타내어진다. 여기에서의 노광배율(B)은, 61㎛m/2㎛=30.5가 되며, 소수점이하의 수치 0.5를 갖고 있다. 본 실시형태에서는, 노광배율(B)이 소수점이하의 수치(M)를 갖도록, 즉, 화소피치(P)가 노광피치(Q)로 나누어 떨어지지 않고 나머지 가 생기도록, 노광배율(B)을 설정하는 것이 필요하다. 노광배율(B)의 설정은, 화소피치(P) 및 노광피치(Q) 중 적어도 한쪽을 조정해서 행할 수 있다. 이 화소피치(P)의 변경은 컨트롤러(52)에 의해 렌즈계(54,58)의 결합배율을 변경함으로써 가능하다. 또한, 노광피치(Q)의 변경은 컨트롤러(52)에 의해 스테이지(152)의 주사속도(V)를 변화시키는 것, 및 컨트롤러(52)에 의해 DMD(50)의 변조시간(T)을 변화시키는 것 중 적어도 한쪽의 실행에 의해 가능하다. 또, 본 실시형태와 같이, 복수의 노광헤드(166)에 대해서 동일 주사속도(V)의 설정만 가능한 경우에는, 주사속도(V)의 변경에 의해 노광배율(B)을 설정하는 것은 어렵다. 각 노광헤드(166)마다, 렌즈계(54,58)에 의한 결상배율이 약간 다르므로, 동일한 주사속도 변화에 의해 동일한 화소피치 변화율을 얻을 수 없기 때문이다.
이와 같이, 노광배율(B)이 소수점이하의 수치(M)를 가질 경우, 부 주사방향(Y)으로 인접하는 화소끼리는 부 주사방향(Y)을 따라 배열되지 않고, 주사방향(X)으로 어긋난다. 즉, 소수점이하의 수치(M)를 갖지 않으면, 도11에 나타낸 바와 같이, 각각의 마이크로 미러(62)로 노광되는 화소(좌단열로부터 순서대로 화소(A,B,C,D…)로 함)는 부 주사방향으로 일렬로 배열된다. 그러나, 소수점이하의 수치를 갖는 경우, 예를 들면, 마이크로 미러(62A)로 노광되는 화소(A)와, 마이크로 미러(62B)로 노광되는 화소(B)는 Z만큼 어긋나 있다. 이 어긋남량(Z)은
어긋남량(Z)=노광피치(Q)×소수점이하의 수치(M) …(3)
로 나타내어진다. 여기에서의 어긋남량(Z)은 2㎛×0.5=1㎛로 된다. 따라서 여기에서는 1개 건너뛴 화소(A,C,E…)가 부 주사선(L1)상에 배열되고, 화소(B,D,F …)가 부 주사선(L2)상에 배열된다. 즉, 부 주사방향(Y)으로 1개 건너뛴 화소가 부 주사방향(Y)상에 배열되게 된다. 부 주사선(L1)과 부 주사선(L2)의 간격은 1㎛이다. 따라서, 주사방향(X)에 있어서, 최소 단위를 1㎛로 하는 화소형성을 행할 수 있다.(또, 소수점이하의 수치를 갖고 있지 않으면, 도11에 나타내듯이, 부 주사선(L)의 간격은 2㎛이며, 주사방향(X)에 있어서, 최소 단위를 2㎛로 하는 노광밖에 행할 수 없다.) 그래서, 본 실시형태에 있어서는, 부 주사선(L1,L2)의 간격을 고려해서 화상 데이터를 할당해서 마이크로 미러(62)를 구동시킨다. 예를 들면, 도12의 (A)에 나타내는 화상 데이터(D)(최소 화상 구성단위 1㎛, 점으로 그려진 부분이 노광있음이고, 백색부분이 노광없음이다)에 대해서, 본 실시형태에 있어서의 화소(도12의 (B) 참조)로 화상을 형성한다고 하면, 도12의 (C)에 흑점으로 나타내는 화소가 노광있음으로 되도록 화상 데이터를 할당한다. 실제의 노광지름은, 통상, 노광피치(Q)보다 크므로, 도12의 (D)에 나타내듯이, 각각의 노광영역(R)은 겹쳐진다. 화상 데이터의 할당은 컨트롤러(52)로 행해진다. 이것에 의해 제한된 노광피치(Q)의 조정범위내에서 고해상도의 노광을 행할 수 있다. 또, 동일 해상도이면, 보다 고속으로 노광을 행할 수 있다.
도13의 (A)에는, 섬유 어레이 광원(66)의 구성이 나타내어져 있다. 섬유 어레이 광원(66)은 복수(예를 들면, 6개)의 레이저 모듈(64)을 구비하고 있으며, 각 레이저 모듈(64)에는 멀티모드 광섬유(30)의 일단이 결합되어 있다. 멀티모드 광섬유(30)의 타단에는 코어지름이 멀티모드 광섬유(30)와 동일하며 또한 클래드지름이 멀티모드 광섬유(30)보다 작은 광섬유(31)가 결합되며, 도13의 (C)에 나타내듯이, 광섬유(31)의 출사단부(발광점)가 부 주사방향과 직교하는 주 주사방향을 따라 1열로 배열되어 레이저 출사부(68)가 구성되어 있다. 또, 도13의 (D)에 나타내듯이, 발광점을 주 주사방향을 따라 2열로 배열할 수도 있다.
광섬유(31)의 출사단부는 도13의 (B)에 나타내듯이, 표면이 평탄한 2매의 지지판(65)에 끼워져 고정되어 있다. 또, 광섬유(31)의 광출사측에는 광섬유(31)의 끝면을 보호하기 위해, 유리 등의 투명한 보호판(63)이 배치되어 있다. 보호판(63)은 광섬유(31)의 끝면과 밀착해서 배치해도 좋고, 광섬유(31)의 끝면이 밀봉되도록 배치해도 좋다. 광섬유(31)의 출사단부는 광밀도가 높고 집진되기 쉬워 열화되기 쉽지만, 보호판(63)을 배치함으로써 끝면으로의 먼지의 부착을 방지할 수 있음과 아울러 열화를 지연시킬 수 있다.
멀티모드 광섬유(30) 및 광섬유(31)로서는 스텝인덱스형 광섬유, 그레이티드 인덱스형 광섬유, 및 복합형 광섬유 중 어느 것이어도 좋다. 예를 들면, 미쓰비시 덴센 고교 가부시키가이 제품의 스텝인덱스형 광섬유를 이용할 수 있다.
레이저 모듈(64)은, 도14에 나타내는 합파 레이저광원(섬유광원)에 의해 구성되어 있다. 이 합파 레이저광원은, 히트블록(10)상에 배열 고정된 복수(예를 들면, 7개)의 칩상의 횡 멀티모드 또는 싱글모드의 GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)와, GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)의 각각에 대응해서 설치된 콜리메이터 렌즈(11∼17)와, 1개의 집광 렌즈(20)와, 1개의 멀티모드 광섬유(30)로 구성되어 있다. 또, 반도체 레이저의 개수는 7개에 한정되는 것은 아니다.
GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)는 발진파장이 모두 공통(예를 들면, 405㎚) 이고, 최대출력도 모두 공통(예를 들면, 멀티모드 레이저에서는 100mW, 싱글모드 레이저에서는 30mW)이다. 또한, GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)로서는 350㎚∼450㎚의 파장범위에서 상기 405㎚ 이외의 발진파장을 구비하는 레이저를 이용하여도 좋다.
상기 합파 레이저광원은, 도 15 및 도 16에 나타내는 바와 같이, 다른 광학요소와 함께, 상방이 개구된 상자형상의 패키지(40) 내에 수납되어 있다. 패키지(40)는 그 개구를 폐쇄하도록 제작된 패키지 덮개(41)를 구비하고 있고, 탈기처리 후에 밀봉가스를 도입하고, 패키지(40)의 개구를 패키지 덮개(41)로 폐쇄함으로써 패키지(40)와 패키지 덮개(41)에 의해 형성되는 폐쇄공간(밀봉공간) 내에 상기 합파 레이저광원이 기밀하게 밀봉되어 있다.
패키지(40)의 저면에는 베이스판(42)이 고정되어 있고, 이 베이스판(42)의 상면에는 상기 히트 블록(10)과, 집광 렌즈(20)를 유지하는 집광 렌즈 홀더(45)와, 멀티모드 광섬유(30)의 입사단부를 유지하는 섬유 홀더(46)가 설치되어 있다. 멀티모드 광섬유(30)의 출사단부는 패키지(40)의 벽면에 형성된 개구로부터 패키지 밖으로 인출되어 있다.
또한, 히트 블록(10)의 측면에는 콜리메이터 렌즈 홀더(44)가 설치되어 있고, 콜리메이터 렌즈(11∼17)가 유지되어 있다. 패키지(40)의 세로 벽면에는 개구가 형성되고, 이 개구를 통해서 GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)에 구동전류를 공급하는 배선(47)이 패키지 밖으로 인출되어 있다.
또한, 도 16에 있어서는 도면의 번잡화를 피하기 위하여 복수의 GaN계 반도 체 레이저 중 GaN계 반도체 레이저(LD7)에만 번호를 붙이고, 복수의 콜리메이터 렌즈 중 콜리메이터 렌즈(17)에만 번호를 붙이고 있다.
도 17에는 상기 콜리메이터 렌즈(11∼17)의 설치부분의 정면형상이 나타내어져 있다. 콜리메이터 렌즈(11∼17) 각각은 비구면을 구비한 원형 렌즈의 광축을 포함하는 영역을 평행한 평면으로 가늘고 길게 잘라낸 형상으로 형성되어 있다. 이 가늘고 긴 형상의 콜리메이터 렌즈는, 예를 들면, 수지 또한 광학유리를 몰드성형함으로써 형성할 수 있다. 콜리메이터 렌즈(11∼17)는 길이방향이 GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)의 발광점의 배열방향(도 17의 좌우방향)과 직교하도록 상기 발광점의 배열방향으로 밀접하게 배치되어 있다.
한편, GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)로서는 발광폭이 2㎛인 활성층을 구비하고, 활성층과 평행한 방향, 직각인 방향의 퍼짐각이 각각, 예를 들면, 10°, 30°인 상태로 각각 레이저빔(B1∼B7)을 발사하는 레이저가 이용되고 있다. 이들 GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)는 활성층과 평행한 방향으로 발광점이 1열로 배열되도록 배치되어 있다.
따라서, 각 발광점으로부터 발사된 레이저빔(B1∼B7)은 상기와 같이 가늘고 긴 형상의 각 콜리메이터 렌즈(11∼17)에 대해서 퍼짐각도가 큰 방향이 길이방향과 일치하고, 퍼짐각도가 작은 방향이 폭방향(길이방향과 직교하는 방향)과 일치하는 상태로 입사하게 된다.
집광 렌즈(20)는 비구면을 구비한 원형 렌즈의 광축을 포함하는 영역을 평행한 평면으로 가늘고 길게 잘라내서 콜리메이터 렌즈(11∼17)의 배열방향, 즉, 수평 방향으로 길게, 이것과 직각인 방향으로 짧은 형상으로 형성되어 있다. 이 집광 렌즈(20)로서는, 예를 들면, 초점 거리 f2=23mm, NA=0.2의 것을 채용할 수 있다. 이 집광 렌즈(20)도, 예를 들면, 수지 또는 광학유리를 몰드성형함으로써 형성된다.
다음에, 상기 노광장치의 동작에 관해서 설명한다.
스캐너(162)의 각 노광헤드(166)에 있어서 섬유 어레이 광원(66)의 합파 레이저광원을 구성하는 GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)의 각각으로부터 발산광 상태로 출사한 레이저빔(B1,B2,B3,B4,B5,B6 및 B7) 각각은, 대응하는 콜리메이터 렌즈(11∼17)에 의해서 평행광화된다. 평행광화된 레이저빔(B1∼B7)은 집광 렌즈(20)에 의해서 집광되고, 멀티모드 광섬유(30)의 코어(30a)의 입사단면에 모아진다.
본 예에서는 콜리메이터 렌즈(11∼17) 및 집광 렌즈(20)에 의해서 집광 광학계가 구성되고, 이 집광 광학계와 멀티모드 광섬유(30)에 의해서 합파 광학계가 구성되어 있다. 즉, 집광 렌즈(20)에 의해서 상기와 같이 집광된 레이저빔(B1∼B7)이 이 멀티모드 광섬유(30)의 코어(30a)에 입사되어 광섬유 내를 전파하여, 1개의 레이저빔(B)으로 합파되어서 멀티모드 광섬유(30)의 출사단부에 결합된 광섬유(31)로부터 출사된다.
섬유 어레이 광원(66)의 레이저 출사부(68)에는 이와 같이 고휘도의 발광점이 주 주사방향을 따라 일렬로 배열되어 있다. 단일의 반도체 레이저로부터의 레이저광을 1개의 광섬유에 결합시키는 종래의 섬유 광원은 저출력이기 때문에 다수열로 배열하지 않으면 원하는 출력을 얻을 수 없었지만, 본 실시형태에서 사용하는 합파 레이저광원은 고출력이므로, 소수열, 예를 들면, 1열이더라도 원하는 출력을 얻을 수 있다.
노광 패턴에 따른 화상 데이터가 컨트롤러(52)에 입력되고, 컨트롤러(52) 내의 프레임 메모리에 일단 기억된다. 상기 화상 데이터는 화상을 구성하는 각 화소의 농도를 2값(노광의 유무)으로 표시한 데이터이며, 화상의 최소 구성단위를 1㎛로 하는 것이다.
감광재료(150)를 표면에 흡착한 스테이지(152)는 스테이지 구동부(153)에 의해 가이드(158)를 따라 게이트(160)의 상류측으로부터 하류측으로 소정 속도로 이동된다. 스테이지(152)가 게이트(160) 아래를 통과할 때에 게이트(160)에 설치된 검지센서(164)에 의해 감광재료(150)의 선단이 검출되면, 컨트롤(52)내에서 프레임 메모리에 기억된 화상 데이터가 복수 라인분씩 순차 판독되어 각 노광헤드(166)마다 미러 제어신호가 생성된다. 이 때의 미러 제어신호는 도12의 (C)에 나타내듯이, 1㎛×1㎛의 영역의 화소에 대해서 1개의 화상 데이터가 할당되도록 해서 생성된다. 그리고, 생성된 미러 제어신호에 기초해서, 미러 구동부(51)에 의해, 각 노광헤드(166)마다 DMD(50)의 마이크로미러 각각이 온오프구동된다.
섬유 어레이 광원(66)으로부터 DMD(50)에 레이저광이 조사되면 DMD(50)의 마이크로미러가 온상태일 때에 반사된 레이저광은 렌즈 시스템(54,58)에 의해 감광재료(150)의 피노광면(56) 상에 결상된다. 이와 같이 하여 섬유 어레이 광원(66)으로부터 출사된 레이저광이 화소마다 온오프되어서 감광재료(150)가 DMD(50)의 사용 화소수와 대략 동일 수의 화소단위[노광영역(168)]로 노광된다.
그리고, 감광재료(150)가 스테이지(152)와 함께 일정속도로 이동됨으로써 감광재료(150)가 스캐너(162)에 의해 스테이지 이동방향과 반대의 방향으로 주사되고, 각 노광헤드(166)마다 띠형상의 노광완료영역(170)이 형성된다.
이 때, 본 실시형태에서는, 부 주사선(A)과 부 주사선(B)의 간격이 1㎛이며, 또한 1㎛×1㎛의 영역의 화소에 대해서 1개의 화상 데이터가 할당되어 있으므로, 최소 구성단위를 1㎛×1㎛로 하는 화상을 형성할 수 있다.
또, 상기에서는, 노광배율(B)의 소수점이하의 수치(M)가 0.5인 예에 대해서 설명했지만, 소수점이하의 수치(M)는 이 수치에 한정되지 않는다. 예를 들면, 표1에 나타낸 바와 같이 화소피치(P), 노광피치(Q)를 설정할 수 있다. 표1에 나타내는 「주사방향의 최소단위」는, 도10에 나타내는 부 주사선(L)의 간격에 상당한다.
화소피치(P) (㎛) 노광피치(Q) (㎛) 주사방향의 최소단위 (㎛)
60.00 2 2.00
61.00 2 1.00
60.50 2 0.50
60.25 2 0.25
60.10 2 0.10
이 중에서, 예를 들면, 노광배율(B)의 소수점이하의 수치(M)가 0.25인 경우에는, 도18에 나타낸 바와 같이, 주사방향(X)의 2㎛내에, 간격이 0.5㎛인 4패턴의 부 주사선(L1∼L4)이 형성된다. 따라서, 주사방향(X)에 대해서 0.5㎛간격으로 화상 데이터를 할당함으로써, 최소 구성단위를 0.5㎛로 하는 화상을 형성할 수 있다.
또, 노광배율(B)의 소수점이하의 수치가 0.5인 경우라도, 화상 데이터의 주사방향(X)의 최소단위가 1㎛인 경우에는, 도19에 나타낸 바와 같이, 일점쇄선으로 나타내는 영역내에 형성되는 부 주사선(L1,L2)을 1그룹으로서 취급하고, 부 주사선(L3,L4)을 다른 1그룹으로서 취급한다. 이렇게 하여 그루핑을 행하여, 1그룹의 화소군에 대해서 소정의 화상 데이터를 할당함으로써, 소망의 해상도의 화상을 형성할 수 있다. 또한, 이렇게 화상 데이터를 할당함으로써, 실제로 노광되는 노광영역 마다 화상 데이터를 할당할 수 있으므로, 노광배율에 다소의 오차가 생겨서 실제의 노광위치가 어긋나도 화상 데이터에 따른 화상형성을 행할 수 있다.
이렇게 하여, 스캐너(162)에 의한 감광재료(150)의 주사가 종료되고, 검지센서(164)에 의해 감광재료(150)의 후단이 검출되면, 스테이지(152)는 스테이지 구동부(153)에 의해, 가이드(158)를 따라 게이트(160)의 최상류측에 있는 원점으로 복귀되고, 다시, 가이드(158)를 따라 게이트(160)의 상류측에서 하류측으로 소정 속도로 이동된다.
상기에서는, 공간 광변조소자로서 DMD를 구비한 노광헤드에 대해서 설명했지만 이러한 반사형 공간 광변조소자 이외에, 투과형 공간 광변조소자(LCD)를 사용할 수도 있다. 예를 들면, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 타입의 공간 광변조소자(SLM:Spacial Light Modulator)나, 전기광학효과에 의해 투과광을 변조하는 광학소자(PLZT소자)나 액정광 셔터(FLC) 등의 액정셔터 어레이 등, MEMS타입 이외의 공간 광변조소자를 사용하는 것도 가능하다. 또, MEMS는, IC제조 프로세스를 기반으로 한 마이크로 머시닝기술에 의한 마이크로 사이즈의 센서, 액츄에이터, 그리고 제어회로를 집적화한 미세 시스템의 총칭이며, MEMS타입의 공간 광변조소자는, 정전기력을 이용한 전기기계동작에 의해 구동되는 공간 광변조소자를 의미하고 있 다. 또한, Grating Light Valve(GLV)를 복수 병렬해서 2차원상으로 구성한 것을 사용할 수도 있다. 이들 반사형 공간 광변조소자(GLV)나 투과형 공간 광변조소자(LCD)를 사용하는 구성에서는 상기한 레이저 외에 램프 등도 광원으로서 사용가능하다.
또한, 상기 실시형태에서는 합파 레이저광원을 복수개 구비한 섬유 어레이 광원을 이용하는 예에 대해서 설명하였지만 레이저장치는 합파 레이저광원을 어레이화한 섬유 어레이 광원에는 한정되지 않는다. 예를 들면, 1개의 발광점을 갖는 단일의 반도체 레이저로부터 입사된 레이저광을 출사하는 1개의 광섬유를 구비한 섬유 광원을 어레이화한 섬유 어레이 광원을 이용할 수 있다.
또한, 복수의 발광점이 2차원상으로 배열된 광원(예를 들면, LD 어레이, 유기EL 어레이 등)을 사용할 수도 있다. 이들 광원을 사용하는 구성에서는 발광점 각각이 화소에 대응하도록 함으로써 상기한 공간 변조 조치를 생략할 수도 있게 된다.
상기 실시형태에서는 소위, 플랫 베드 타입의 노광장치를 예로 들었지만, 본 발명의 노광장치로서는 감광재료가 감겨지는 드럼을 갖는 소위, 아웃터 드럼 타입(outer drum type)의 노광장치여도 좋다.
상기 노광장치는, 예를 들면, 프린트 배선기판(PWB; Printed Wiring Board)의 제조공정에 있어서의 드라이 필름 레지스트(DFR; Dry Film Resist)의 노광, 액정표시장치(LCD)의 제조공정에 있어서의 칼라 필터의 형성, TFT의 제조공정에 있어서의 DFR의 노광, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)의 제조공정에 있어서의 DFR의 노광 등의 용도에 적합하게 이용할 수 있다.
또한, 상기 노광장치에는 노광에 의해 직접 정보가 기록되는 포톤(photon) 모드 감광재료, 노광에 의해 발생한 열에 의해 정보가 기록되는 히트모드 감광재료 중 어느 것이나 사용할 수 있다. 포톤모드 감광재료를 사용하는 경우, 레이저장치에는 GaN계 반도체 레이저, 파장 변환 고체레이저 등이 사용되고, 히트모드 감광재료를 사용하는 경우, 레이저장치에는 AlGaAs계 반도체 레이저(적외 레이저), 고체레이저가 사용된다.
또, 본 발명에서는 노광장치에 한정되지 않고, 예를 들면 잉크젯 기록헤드에 동일한 구성을 채용할 수 있다. 즉, 일반적으로 잉크젯 기록헤드에서는 기록매체(예를 들면 기록용 종이나 OHP시트 등)에 대향하는 노즐면에, 잉크방울을 토출하는 노즐이 형성되어 있지만, 잉크젯 기록헤드 중에는 이 노즐을 격자상으로 복수 배치하여, 헤드자체를 주사방향에 대해서 경사시켜서, 고해상도로 화상을 기록가능한 것이 있다. 이러한 2차원 배열이 채용된 잉크젯 기록헤드에 있어서, 각 잉크젯 기록헤드사이에서 주사방향의 배율오차가 생겨도 이것을 보정할 수 있다.
본 발명은 상기 구성으로 했으므로, 주사속도를 느리게 하거나 또는 묘화소자군의 변조속도를 빠르게 하지 않고, 주사방향의 해상도를 높일 수 있다. 또한, 동일 해상도에 있어서의 묘화속도를 빠르게 할 수 있다.

Claims (18)

  1. 묘화면을 따른 주사방향으로 상대이동되는 묘화헤드를 구비하고, 묘화데이터에 기초해서 묘화를 행하는 묘화장치로서,
    상기 묘화면과 평행한 면내에서 복수의 묘화소자를 2차원으로 배열해서 구성되고, 상기 묘화면에서 전체적으로 상기 주사방향에 대해서 경사각도로 경사진 2차원상의 묘화 화소군을 생성하는 묘화소자군;
    화소피치를 묘화피치로 나눈 묘화배율이 소수점이하의 값을 갖도록 묘화배율을 설정하는 설정수단; 및
    상기 소수점이하의 값에 따른 해상도로 되도록 상기 각 묘화소자에 상기 묘화데이터를 할당하는 데이터 할당수단을 구비한 것을 특징으로 하는 묘화장치.
  2. 제1항에 있어서, 묘화되는 영역마다 상기 화소를 그루핑하여 화소군을 구성하고, 이 화소군에 대응하도록 상기 묘화데이터가 상기 데이터 할당수단에 의해 할당되는 것을 특징으로 하는 묘화장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 설정수단에 의한 상기 묘화배율의 설정은 상기 묘화소자의 묘화데이터 전환시간을 변화시킴으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 묘화장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 설정수단에 의한 상기 묘화배율의 설정은, 상기 묘화헤드의 상대이동속도를 변화시킴으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 묘화장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 묘화소자로부터의 묘화상을 상기 묘화면에 결상시키는 결상수단을 더 구비하고,
    상기 설정수단에 의한 상기 묘화배율의 설정은 결상수단에 의한 결상배율을 변화시킴으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 묘화장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 묘화헤드는 묘화데이터에 대응해서 각 화소마다 변조된 광을, 묘화면으로서의 노광면에 조사하는 변조광 조사장치인 것을 특징으로 하는 묘화장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 변조광 조사장치가,
    레이저광을 조사하는 레이저장치;
    각각 제어신호에 따라서 광변조상태가 변화되는 다수의 묘화소자가 2차원상으로 배열되고, 상기 레이저장치로부터 조사된 레이저광을 변조하는 공간 광변조소자; 및
    상기 묘화소자군을 노광정보에 따라서 생성된 제어신호에 의해 제어하는 제어수단을 포함해서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 묘화장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 공간 광변조소자를, 각각 제어신호에 따라서 반사면의 각도가 변경가능한 다수의 마이크로 미러가 2차원상으로 배열되어서 구성된 마이크로 미러 디바이스로 구성한 것을 특징으로 하는 묘화장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 공간 광변조소자를, 각각 제어신호에 따라서 투과광을 차단하는 것이 가능한 다수의 액정셀이 2차원상으로 배열되어서 구성된 액정셔터 어레이로 구성한 것을 특징으로 하는 묘화장치.
  10. 묘화헤드를 묘화면을 따른 주사방향으로 상대이동시키고, 묘화데이터에 기초해서 묘화를 행하는 묘화방법으로서,
    상기 묘화면과 평행한 면내에서 복수의 묘화소자를 묘화면에서 전체적으로 상기 주사방향에 대하여 경사각도로 경사진 2차원으로 배열해서 구성하고,
    화소피치를 묘화피치로 나눈 묘화배율이 소수점이하의 값을 가지도록 설정하고,
    상기 소수점이하의 값에 따라서 상기 묘화데이터를 상기 각 묘화소자에 의해 묘화되는 화소에 할당해서 묘화를 행하는 것을 특징으로 하는 묘화방법.
  11. 제10항에 있어서, 묘화되는 영역마다 상기 화소를 그루핑한 화소군에 대해서, 상기 묘화데이터를 할당하는 것을 특징으로 하는 묘화방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 묘화배율의 설정은, 상기 묘화소자의 묘화데이터 전환시간을 변화시킴으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 묘화방법.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 묘화배율의 설정은, 상기 묘화헤드의 상대이동속도를 변화시킴으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 묘화방법.
  14. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 묘화배율의 설정은, 상기 묘화헤드의 상기 묘화소자로부터의 광을 상기 묘화면에 결상시키는 결상배율을 변화시킴으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 묘화방법.
  15. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 묘화헤드는, 화상정보에 대응해서 각 화소마다 변조된 광을 묘화면으로서의 노광면에 조사하는 변조광 조사장치인 것을 특징으로 하는 묘화방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 변조광 조사장치가,
    레이저광을 조사하는 레이저장치;
    각각 제어신호에 따라서 광변조상태가 변화되는 다수의 묘화소자부가 2차원상으로 배열되고, 상기 레이저장치로부터 조사된 레이저광을 변조하는 공간 광변조 소자; 및
    상기 묘화소자부를 노광정보에 따라서 생성된 제어신호에 의해 제어하는 제어수단을 포함해서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 묘화방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 공간 광변조소자를, 각각 제어신호에 따라서 반사면의 각도가 변경가능한 다수의 마이크로 미러가 2차원상으로 배열되어서 구성된 마이크로 미러 디바이스로 구성한 것을 특징으로 하는 묘화방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 공간 광변조소자를, 각각 제어신호에 따라서 투과광을 차단하는 것이 가능한 다수의 액정셀이 2차원상으로 배열되어서 구성된 액정셔터 어레이로 구성한 것을 특징으로 하는 묘화방법.
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