JP4606992B2 - 描画装置及び描画方法 - Google Patents

Description

本発明は、相対移動可能に配置されたステージ及び描画ヘッドを備え、当該描画ヘッドによってステージに支持された記録媒体に描画する描画装置及び描画方法に関する。

従来、空間光変調素子で変調された光を結像光学系に通し、この光による像を感光材料上に結像して該感光材料を露光する露光装置が知られている。この種の露光装置は、照射された光を各々制御信号に応じて変調する多数の画素部が２次元状に配列された空間光変調素子と、この空間光変調素子に光を照射する光源と、空間光変調素子により変調された光による像を感光材料上に結像する結像光学系とを備え、プリント配線板やフラットパネルディスプレイの基板等に所定のパターンを記録するために広く用いられている。

この種の露光装置において、上記空間光変調素子として、例えばＬＣＤ（液晶表示素子）やＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）等が用いられる。なお、ＤＭＤは、制御信号に応じて反射面の角度を変化させる多数の矩形のマイクロミラーが、シリコン等の半導体基板上に２次元状に配列されたミラーデバイスである。

このような露光装置を用いて基板上に所定の配線パターンなどを露光する際には、基板上の所望の位置に所望の配線パターンなどを露光する必要があり、高精度な位置合わせが必要となってくる。

しかしながら、例えば、設置環境から露光装置に伝わる振動等の外乱の影響によって、露光面に対するＤＭＤの相対的な位置が一時的にずれる場合があり、濃度むらや露光位置ずれが生じ、露光画像の品質が劣化することがある。

そこで、この問題を解決するため、ＤＭＤの設置された露光ヘッドおよび基板を載置するステージをアクティブ型もしくはパッシブ型の除振装置の上に設置する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、透過型液晶表示素子に所望のパターンを表示させ、これをステージ上の感光性基板上に露光すると共に、レーザ干渉計等を用いてステージの移動誤差をリアルタイムで検出し、透過型液晶表示素子に表示させるパターンを変更することによりステージの移動誤差をリアルタイムで修正する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−３２７６５７号公報 特開２００４−３１９８９９号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の方法では、露光装置が大型になり重量が重くなると、除振装置のコストが非常に高くなる、という問題がある。

また、上記特許文献２に記載された技術は、ステージの移動誤差をリアルタイムで検出して、この誤差を相殺するように透過型液晶表示素子に表示させるパターンを変更するものであるが、上記特許文献２には、パターンをどのように変更してステージの移動誤差を相殺するように補正するのかについては具体的に記載されていない。従って、記録媒体が載置されたステージ及び複数の描画素子を有する描画ヘッドを相対移動させながら、複数の描画素子により描画点を描画させることにより記録媒体上に画像を描画する装置にこの技術を適用したとしても、振動等の異常発生による画像品質の劣化を効果的に抑制することができるとは限らない。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、コストアップを招くことなく、振動等の異常発生による画像品質の劣化を抑制することができる描画装置及び描画方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明の描画装置は、記録媒体が載置されたステージ及び複数の描画素子を有する描画ヘッドを予め定めた走査方向に相対移動させながら、前記複数の描画素子により描画点を描画させることにより、前記記録媒体上に画像を描画する描画装置において、入力された画像データを記憶する記憶手段と、前記ステージと前記描画ヘッドとの位置ずれ量をリアルタイムで検出する位置ずれ量検出手段と、前記描画素子毎に予め定めた取り出し位置から所定数のデータを前記画像データから取り出すことにより、前記描画素子に描画させるべき描画点列に対応した描画点データを前記描画素子毎に生成する描画点データ生成手段と、検出した位置ずれ量に応じた補正量で前記取り出し位置をリアルタイムで補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする。

この発明に係る描画装置は、記録媒体が載置されたステージ及び複数の描画素子を有する描画ヘッドを予め定めた走査方向に相対移動させながら、複数の描画素子により描画点を描画させることにより、記録媒体上に画像を描画する。なお、例えば請求項６に記載したように、前記描画ヘッドは、空間光変調素子を備えた露光ヘッド、または液滴を吐出する液滴吐出ヘッドとすることができる。

位置ずれ量検出手段は、ステージと描画ヘッドとの位置ずれ量をリアルタイムで、すなわちステージ及び描画ヘッドを走査方向に相対移動させて記録媒体上に画像を描画している最中に検出する。

描画点データ生成手段は、描画素子毎に予め定めた取り出し位置から所定数のデータを記憶手段に記憶された画像データから取り出すことにより、描画素子に描画させるべき描画点列に対応した描画点データを描画素子毎に生成する。この描画素子毎に生成した描画点データに基づいて各描画素子により描画点列が描画され、画像が記録媒体上に形成される。

ここで、振動等によってステージと描画ヘッドとに位置ずれが生じると、記録装置上に形成された画像の位置がずれ、画像が劣化する原因となる。

このため、補正手段は、位置ずれ量検出手段で検出した位置ずれ量に応じた補正量で取り出し位置をリアルタイムで、すなわちステージ及び描画ヘッドが走査方向に相対移動している最中に逐次補正する。

このように、ステージと描画ヘッドとの位置ずれ量を検出して、この位置ずれ量に応じて、描画点データを生成する際の取り出し位置を変更するので、振動等の異常発生により描画点の位置がずれて画像の品質が劣化するのを抑制することができる。また、位置ずれ量を補正するための特別な装置を設ける必要がなく、装置を安価に構成することができる。

なお、請求項２に記載したように、前記記憶手段のアドレスが連続する方向と前記走査方向に時系列に並んで描画される各描画点に対応する前記描画点データが格納される配列方向とが一致するように、前記入力された画像データを前記記憶手段に格納する格納制御手段をさらに備えた構成としてもよい。これにより、描画点データを生成する際に記憶手段から画像データを連続的に読み出すことができ、描画点データを高速に生成することができる。

また、請求項３に記載したように、前記位置ずれ量検出手段は、前記ステージと前記描画ヘッドとの第１の方向における位置ずれ量及び前記第１の方向と直交する第２の方向における位置ずれ量を検出することができる。この場合、各描画素子について、同じ補正量で取り出し位置を補正することができる。

また、請求項４に記載したように、前記位置ずれ量と前記補正量との対応関係を示す補正テーブルデータを記憶する補正テーブルデータ記憶手段をさらに備え、前記補正手段は、前記補正テーブルデータに基づいて、検出した位置ずれ量に対応する補正量を求めることができる。

また、請求項５に記載したように、前記位置ずれ量検出手段は、前記ステージと前記描画ヘッドとの回転方向における位置ずれ量をさらに検出し、前記補正テーブルデータ記憶手段は、前記描画素子毎の前記対応関係を示す補正テーブルデータを記憶するようにしてもよい。これにより、さらに精度良く描画点の位置ずれを補正することができる。

また、請求項７記載の発明の描画方法は、記録媒体が載置されたステージ及び複数の描画素子を有する描画ヘッドを予め定めた走査方向に相対移動させながら、前記複数の描画素子により描画点を描画させることにより、前記記録媒体上に画像を描画する描画方法において、前記ステージと前記描画ヘッドとの位置ずれ量をリアルタイムで検出し、前記描画素子毎に予め定めた取り出し位置から所定数のデータを記憶手段に記憶された画像データから取り出すことにより、前記描画素子に描画させるべき描画点列に対応した描画点データを前記描画素子毎に生成し、検出した位置ずれ量に応じた補正量で前記取り出し位置をリアルタイムで補正することを特徴とする。

この発明によれば、ステージと描画ヘッドとの位置ずれ量を検出して、この位置ずれ量に応じて、描画点データを生成する際の取り出し位置を変更するので、振動等の異常発生により描画点の位置がずれて画像の品質が劣化するのを抑制することができる。また、位置ずれ量を補正するための特別な装置を設ける必要がなく、この方法を実現する装置を安価に構成することができる。

本発明によれば、コストアップを招くことなく、振動等の異常発生による画像品質の劣化を抑制することができる、という効果を有する。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る露光装置について説明する。

（露光装置の構成）
この露光装置は、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移動ステージ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。移動ステージ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、副走査手段としての移動ステージ１５２をガイド１５８に沿って駆動する後述のステージ駆動部１５（図９参照）が設けられている。

設置台１５６の中央部には、移動ステージ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の先端および後端を検知する複数（例えば２個）のセンサ１６４が設けられている。スキャナ１６２およびセンサ１６４はゲート１６０に各々取り付けられて、移動ステージ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およびセンサ１６４は、これらを制御する図示しない制御部に接続されている。

スキャナ１６２は、図２および図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を配置してある。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。

露光ヘッド１６６による露光エリア１６８は、副走査方向を短辺とする矩形状である。従って、移動ステージ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。

また、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、帯状の露光済み領域１７０が副走査方向と直交する方向に隙間無く並ぶように、ライン状に配列された各行の露光ヘッド１６６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、本例では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。

図４および図５に示すように、露光ヘッド１６６_１１〜１６６_ｍｎの各々は、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、米国テキサス・インスツルメンツ社製のデジタル・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後述のＤＭＤドライバ１３（図９参照）に接続されている。このＤＭＤドライバ１３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、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ついては後述する。

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、このレンズ系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。レンズ系６７は、ファイバアレイ光源６６から出射した照明光としてのレーザ光を集光する集光レンズ、集光レンズを通過した光の光路に挿入されたロッド状オプティカルインテグレータ（以下、ロッドインテグレータという）、このロッドインテグレータの前方のミラー６９側に配置された結像レンズから構成されている。集光レンズ、ロッドインテグレータおよび結像レンズは、ファイバアレイ光源６６から出射したレーザ光を、平行光に近くかつビーム断面内強度が均一化された光束としてＤＭＤ５０に入射させる。

レンズ系６７から出射したレーザ光はミラー６９で反射し、ＴＩＲ（全反射）プリズム（図示省略）を介してＤＭＤ５０に照射される。

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上に結像する結像光学系５１が配置されている。この結像光学系５１は、像を拡大投影するための複数の結像レンズを備え、これら複数の結像レンズの間にＤＭＤ５０の各画素に対応する多数のマイクロレンズが２次元状に配列されたマイクロレンズアレイを挿入して構成することができる。

ＤＭＤ５０は図５に示すように、ＳＲＡＭセル（メモリセル）６０上に、各々画素（ピクセル）を構成する多数（例えば１０２４個×７６８個）の微小ミラー（マイクロミラー）６２が格子状に配列されてなるミラーデバイスである。各ピクセルにおいて、最上部には支柱に支えられた矩形のマイクロミラー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％以上であり、その配列ピッチは縦方向、横方向とも一例として１３．７μｍである。また、マイクロミラー６２の直下には、ヒンジおよ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に構成されている。

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±１２度）の範囲で傾けられる。図６（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６（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。したがって、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５に示すように制御することによって、ＤＭＤ５０に入射したレーザ光Ｂ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。

なお図５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に接続された前記ＤＭＤドライバ１３によって行われる。また、オフ状態のマイクロミラー６２で反射したレーザ光Ｂが進行する方向には、光吸収体（図示せず）が配置されている。

また、ＤＭＤ５０は、その短辺が副走査方向と所定角度（例えば、０．１°〜５°）を成すように僅かに傾斜させて配置するのが好ましい。図７（Ａ）はＤＭＤ５０を傾斜させない場合の各マイクロミラーによる反射光像（露光ビーム）５３の走査軌跡を示し、図７（Ｂ）はＤＭＤ５０を傾斜させた場合の露光ビーム５３の走査軌跡を示している。

ＤＭＤ５０には、長手方向にマイクロミラー６２が多数個（例えば１０２４個）配列されたマイクロミラー列が、短手方向に多数組（例えば７５６組）配列されているが、図７（Ｂ）に示すように、ＤＭＤ５０を傾斜させることにより、各マイクロミラー６２による露光ビーム５３の走査軌跡（走査線）のピッチＰ_１が、ＤＭＤ５０を傾斜させない場合の走査線のピッチＰ_２より狭くなり、解像度を大幅に向上させることができる。一方、ＤＭＤ５０の傾斜角は微小であるので、ＤＭＤ５０を傾斜させた場合の走査幅Ｗ_２と、ＤＭＤ５０を傾斜させない場合の走査幅Ｗ_１とは略同一である。

また、異なるマイクロミラー列により同じ走査線上が重ねて露光（多重露光）されることになる。このように、多重露光されることで、露光位置のばらつきが平均化され、高精細な露光を実現することができる。また、主走査方向に配列された複数の露光ヘッドの間のつなぎ目を微少量の露光位置制御により段差無くつなぐことができる。

なお、ＤＭＤ５０を傾斜させる代わりに、各マイクロミラー列を副走査方向と直交する方向に所定間隔ずらして千鳥状に配置しても、同様の効果を得ることができる。

ファイバアレイ光源６６は図８（Ａ）に示すように、複数（例えば１４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４０の一端が結合されている。マルチモード光ファイバ４０の他端には、コア径がマルチモード光ファイバ４０と同一で且つクラッド径がマルチモード光ファイバ４０より小さい光ファイバ３１が結合されている。図８（Ｂ）に詳しく示すように、光ファイバ３１のマルチモード光ファイバ４０と反対側の端部は副走査方向と直交する主走査方向に沿って７個並べられ、それが２列に配列されてレーザ出射部６８が構成されている。

光ファイバ３１の端部で構成されるレーザ出射部６８は、図８（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の光出射端面には、その保護のために、ガラス等の透明な保護板が配置されるのが望ましい。光ファイバ３１の光出射端面は、光密度が高いため集塵し易く劣化し易いが、上述のような保護板を配置することにより、端面への塵埃の付着を防止し、また劣化を遅らせることができる。

レーザモジュール６４は、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、図示は省略するが、ヒートブロック上に配列固定された複数のチップ状の横マルチモード又はシングルモードのＧａＮ系半導体レーザと、このＧａＮ系半導体レーザの各々に対応して設けられたコリメータレンズと、１つの集光レンズと、１本のマルチモード光ファイバ４０とから構成されている。また、複数のコリメータレンズに代えて、それらのレンズが一体化されてなるコリメータレンズアレイを用いることもできる。

次に、図９を参照して、本例の露光装置における電気的な構成について説明する。図９に示されるように露光装置全体を制御する制御部１０には、露光すべき画像データを出力する画像データ出力部７０、画像データ出力部７０から出力された画像データを受け付け、その受け付けた画像データを画像データ記憶部７１に格納する格納制御部７２、画像データ記憶部７１に格納された画像データに回転処理もしくは行列の転置処理を施してフレームデータ記憶部７３に格納し、フレームデータ記憶部７３に格納された画像データに基づいてフレームデータを作成して出力するフレームデータ作成部７４、フレームデータ作成部７４から出力されたフレームデータに基づいてＤＭＤ５０に制御信号を出力するＤＭＤドライバ１３、レーザモジュール６４の駆動を制御するＬＤドライバ１４、及び移動ステージ１５２の移動を制御するステージ駆動部１５、移動ステージ１５２の位置を測定するステージ位置測定部２０、及びステージ位置測定部２０の測定結果に基づいて露光ヘッド１６６に対する移動ステージ１５２の位置ずれ量等を演算する位置ずれ量演算部７５、及びフレームデータ作成部７４でフレームデータを作成する際の画像データの読み出し位置と位置ずれ量演算部７５で演算した位置ずれ量との対応関係を示す補正テーブルデータが予め記憶されたメモリ７６が接続されている。

なお、格納制御部７２およびフレームデータ作成部７４には、所定の手順を実行させるプログラムがそれぞれ格納されており、そのプログラムの手順に従って制御部１０が装置の動作を制御する。各プログラムが実行させる所定の手順については、後で詳述する。

画像データ記憶部７１およびフレームデータ記憶部７３としては、例えば、ＤＲＡＭを用いることができるが、格納されたデータがアドレスが連続する方向に順次読み出されうるものであれば如何なるものを使用してもよい。また、格納されたデータがいわゆるバースト転送により読み出される記憶手段を利用するようにしてもよい。なお、画像データのようなサイズの大きなデータは安価なＤＲＡＭ上に記憶するのが通常であり、その結果ランダムアクセスに対して低速であるというデメリットがある。

ステージ位置測定部２０は、移動ステージ１５２の位置および変位量（露光ヘッド１６６に対する移動ステージ１５２の位置ずれ量）を求めるために設けられている。図１０に示すように、ステージ位置測定部２０は、Ｘ方向についての移動ステージ１５２の位置を測定するＸ方向位置測定部４２と、Ｙ方向についての移動ステージ１５２の位置を測定するＹ方向位置測定部４４と、Ｚ方向についての移動ステージ１５２の位置を測定するＺ方向位置測定部４６とを備えている。

Ｘ方向位置測定部４２は、移動ステージ１５２のその移動方向に延びる側面に設置された側面ミラー２６と、側面ミラー２６にレーザ光を射出するとともにその反射光を検出して側面ミラー２６までの距離を測定するＸ方向レーザ測長部２１とを備えている。

Ｙ方向位置測定部４４は、移動ステージ１５２のその移動方向に直交する方向に延びる側面に設置されたキューブミラー２７，２８と、キューブミラー２７にレーザ光を射出するとともにその反射光を検出してキューブミラー２７までの距離を測定する第１のＹ方向レーザ測長部２２と、キューブミラー２８にレーザ光を射出するとともにその反射光を検出してキューブミラー２８までの距離を測定する第２のＹ方向レーザ測長部２３とを備えている。

Ｚ方向位置測定部４６は、移動ステージ１５２の露光ヘッド１６６に対向する面であって、その面の感光材料１５０が吸着されない部分に設置された上面ミラー２９，３０と、上面ミラー２９にレーザ光を射出するとともにその反射光を検出して上面ミラー２９までの距離を測定する第１のＺ方向レーザ測長部２４と、上面ミラー３０にレーザ光を射出するとともにその反射光を検出して上面ミラー３０までの距離を測定する第２のＺ方向レーザ測長部２５とを備えている。

なお、図１０においては、Ｘ方向レーザ測長部２１は１つしか設けられていないが、実際には、露光中における移動ステージ１５２のＸ方向についての変位量を求めるために十分な数のＸ方向レーザ測長部２１が設けられているものとする。

また、Ｘ方向レーザ測長部２１を１つだけ設け、側面ミラー２６の長さを露光中の変位量を求めるために十分な長さとすることもできる。

また、Ｚ方向の位置を測定するための上面ミラー２９、３０も、露光中の変位量を求めるために十分な長さとすることができる。

以下、露光ヘッド１６６に対する移動ステージ１５２の位置ずれ量（変位量）の測定方法について具体的に説明する。

まず、Ｘ方向レーザ測長部２１から側面ミラー２６にレーザ光が射出され、第１のＹ方向レーザ測長部２２と第２のＹ方向レーザ測長部２３からそれぞれキューブミラー２７，２８にレーザ光が射出され、第１のＺ方向レーザ測長部２４と第２のＺ方向レーザ測長部２５からそれぞれ上面ミラー２９，３０にレーザ光が射出される。

そして、Ｘ方向レーザ測長部２１から射出されたレーザ光は側面ミラー２６により反射され、その反射光がＸ方向レーザ測長部２１により検出されて側面ミラー２６までの距離が測定される。また、第１および第２のＹ方向レーザ測長部２２，２３から射出されたレーザ光はキューブミラー２７，２８により反射され、その反射光がそれぞれ第１および第２のＹ方向レーザ測長部２２，２３により検出されてキューブミラー２７，２８までの距離がそれぞれ測定される。同様に、第１および第２のＺ方向レーザ測長部２４，２５から射出されたレーザ光は上面ミラー２９，３０により反射され、その反射光がそれぞれ第１および第２のＺ方向レーザ測長部２４，２５により検出されて上面ミラー２９，３０までの距離がそれぞれ測定される。

そして、Ｘ方向位置測定部４２の測定結果に基づいて移動ステージ１５２のＸ方向についての位置情報Ｘ１が求められ、Ｙ方向位置測定部４４の測定結果に基づいて移動ステージ１５２のＹ方向についての位置情報Ｙ１，Ｙ２が求められ、Ｚ方向位置測定部４６の測定結果に基づいて移動ステージ１５２のＺ方向についての位置情報Ｚ１，Ｚ２がそれぞれ求められる。

ステージ駆動部１５は、Ｙ方向に沿って移動ステージ１５２を移動させる。この露光装置には、移動ステージ１５２の移動にともなってパルス信号を出力するリニアエンコーダ（図示省略）が設けられており、リニアエンコーダからのパルス信号に基づいて移動ステージ１５２の位置情報及び走査速度を検出している。ステージ駆動部１５ではリニアエンコーダからのパルス信号に基づいて移動ステージ１５２を一定速度で移動させることができる。なお、ステージ位置測定部２０は、予め定められたパルス数毎に位置測定を行い、位置ずれ量演算部７５に測定結果（位置情報）を出力する。

位置ずれ量演算部７５は、ステージ位置測定部２０で測定された移動ステージ１５２のＸ、Ｙ方向のそれぞれの位置情報に基づいて、露光ヘッド１６６に対する移動ステージ１５２のＸ方向及びＹ方向における位置ずれ量Ｘａ，Ｙａ、移動ステージ１５２のＸ−Ｙ平面上における回転角度θを求める。

露光ヘッド１６６に対する移動ステージ１５２のＸ方向における位置ずれ量Ｘａ、Ｙ方向における位置ずれ量Ｙａは、ステージ位置測定部２０により取得した位置情報Ｘ１，Ｙ１と、移動ステージ１５２が理想的に移動した場合の基準となる位置情報（基準位置情報）Ｘ０、Ｙ０との差を演算することで求めることができる。なお、Ｙ方向における位置ずれ量Ｙａは、位置情報Ｙ１又はＹ２と、基準位置情報Ｙ０との差を演算することで求めてもよいし、位置情報Ｙ１、Ｙ２の平均値と、基準位置情報Ｙ０との差を演算することで求めてもよい。なお、移動ステージ１５２の移動方向であるＹ方向における基準位置Ｙ０は、移動ステージ１５２の現在位置に応じて定められる。従って、例えば移動ステージ１５２が原点位置から移動を開始した場合、その時点からの経過時間と移動ステージ１５２の移動速度とから、現在位置におけるＹ方向の基準位置情報Ｙ０を求めることができる。

また、位置情報Ｙ１、Ｙ２の差分を求め、これと第１のＹ方向レーザ測長部２２と第２のＹ方向レーザ測長部２３との距離（固定値）とから、Ｘ−Ｙ平面上における移動ステージ１５２の回転角度θを求める。

このようにして求めた位置ずれ量Ｘａ、Ｙａ、回転角度θは、制御部１０に出力される。

（露光装置の動作）
以下、この露光装置の露光動作について説明する。

まず、コンピュータなどの画像データ出力部７０において、感光材料１５０に露光すべき画像に応じた画像データが作成され、その画像データが本露光装置に出力される。そして、上記画像データは本露光装置の格納制御部７２において受け付けられる。

ここで、例えば図１１に示すような数字の「２」を露光面上に描画する場合におけるフレームデータの作成方法について説明する。なお、図１２に示す丸１〜丸８は、ＤＭＤのマイクロミラーを模式的に示したものである。

まず、格納制御部７２は、図１１に示すように、画像データ記憶部７１におけるアドレスが連続する方向と、ＤＭＤ５０の走査方向に並んで描画される複数の描画点に対応する複数の描画点データが格納される配列方向とが一致するように上記画像データを形成する描画点データを画像データ記憶部７１に格納する。なお、図１１は、格納制御部７２から見た画像データ記憶部７１におけるアドレス空間と、画像データ記憶部７１に格納される画像データとの関係を説明するため模式図である。また、画像データ出力部７０から出力された画像データがベクトルデータである場合には、格納制御部７２は、そのベクトルデータをビットマップデータに変換した後、上記のように描画点データの格納を行う。

そして、上記のようにして全ての描画点データが画像データ記憶部７１に格納された後、その画像データ記憶部７１に格納された描画点データがフレームデータ作成部７４により読み出される。このとき、フレームデータ作成部７４は、図１２（Ａ）〜（Ｈ）に示すように、画像データ記憶部７１に格納された描画点データを、アドレスが連続する方向に所定画素数分順次読み出し、図１２（Ａ）〜（Ｈ）の右側に「ミラー１」〜「ミラー８」で示したように各マイクロミラーの描画点データ群を取得する。なお、図１２に示す白四角と斜線四角の描画点に対応する描画点データはＯＦＦデータ「０」であり、黒四角の描画点に対応する描画点データはＯＮデータ「１」である。また、斜線四角部分の範囲は、描画面上に描画される画像の実質的な範囲を示すものであり、描画点データとしては白四角と同じ「０」である。

また、画像データ記憶部７１に格納された描画点データを読み出す方法としては、必ずしも、１つの描画点データを１回読み出す方法に限らず、例えば、所定のピッチでサンプリングしながら描画点データを読み出すことによって、１つの描画点データを複数回ずつ読み出したり、もしくは、描画点データを間引いて読み出したりしてもよい。上記のようにして読み出すことにより画像データの解像度変換が可能である。

そして、フレームデータ作成部７４は、上記のようにして取得した各マイクロミラーの描画点データ群の各描画点データをフレームデータ記憶部７３に格納する。このとき、フレームデータ作成部７４は、図１３に示すように、フレームデータ記憶部７３におけるアドレスが連続する方向と、同じフレームデータに属する描画点データが格納される配列方向とが一致するように描画点データをフレームデータ記憶部７３に格納する。

なお、図１３は、フレームデータ作成部７４から見たフレームデータ記憶部７３におけるアドレス空間と、フレームデータ記憶部７３に格納されるフレームデータとの関係を説明するため模式図である。なお、上記のように各マイクロミラーの描画点データ群をフレームデータ記憶部７３に格納することによって、フレームデータ作成部７４は、画像データ記憶部７１に記憶された画像データに対して実質的に９０度の回転処理もしくは行列の転置処理を施したことになる。

そして、上記のように各マイクロミラーの描画点データをフレームデータ記憶部７３に格納した後、フレームデータ作成部７４は、フレームデータ記憶部７３に記憶された描画点データをアドレスが連続する方向に順次読み出して各フレームデータ１〜１５を作成し、順次ＤＭＤドライバ１３に出力し、ＤＭＤドライバ１３は入力されたフレームデータに応じた制御信号を生成する。なお、上記のようなフレームデータは各露光ヘッド１６６のＤＭＤ５０毎に生成される。

そして、上記のようにして各露光ヘッド１６６の制御信号が生成されるとともに、制御部１０からステージ駆動部１５にステージ駆動制御信号が出力され、ステージ駆動部１５はステージ駆動制御信号に応じて移動ステージ１５２をガイド１５８に沿ってステージ移動方向へ所望の速度で移動させる。そして、移動ステージ１５２がゲート１６０の下を通過する際、ゲート１６０に取り付けられたセンサ１６４により感光材料１５０の先端が検出されると、ＤＭＤドライバ１３から各露光ヘッド１６６のＤＭＤ５０に制御信号が出力され、各露光ヘッド１６６の描画が開始される。

そして、感光材料１５０が移動ステージ１５２とともに一定速度で移動し、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走査され、露光ヘッド１６６毎に帯状の露光済み領域３４が形成される。

ここで、露光ヘッド１６６による露光中は、位置ずれ量演算部７５によって演算された位置ずれ量Ｘａ、Ｙａ、回転角度θが制御部１０に所定時間毎にリアルタイムで入力される。

制御部１０は、位置ずれ量Ｘａ、Ｙａ、回転角度θの全てが‘０’である場合は、移動ステージ１５２の位置ずれが生じていないと判断し、その旨を示す情報をフレームデータ作成部７４に出力する。これにより、フレームデータ作成部７４は、画像データ記憶部７１に格納された描画点データを読み出す際、図１２の丸１〜丸８で示す通常の読み出し位置から描画点データを読み出す。

一方、位置ずれ量Ｘａ、Ｙａ、回転角度θの何れかが‘０’でない場合には、移動ステージ１５２の位置ずれが生じていると判断し、画像データ記憶部７１に格納された描画点データを読み出す際の、Ｘ方向及びＹ方向の読み出し位置を補正する補正量の情報をフレームデータ作成部７４に出力する。

具体的には、メモリ７６に記憶されたテーブルデータを参照して、位置ずれ量Ｘａ、Ｙａ、回転角度θに対応するＸ方向及びＹ方向の読み出し位置補正量を求めてフレームデータ作成部７４に出力する。

メモリ７６には、フレームデータ作成部７４でフレームデータを作成する際の描画点毎の画像データのＸ方向の読み出し位置補正量Ｘｐ及びＹ方向の読み出し位置補正量Ｙｐと、位置ずれ量Ｘａ、Ｙａ、回転角度θとの対応関係を示す補正テーブルデータが予め記憶されている。

ここで、Ｘ方向の読み出し位置補正量Ｘｐ、Ｙ方向の読み出し位置補正量Ｙｐは、画像データ記憶部７１に記憶された画像データから描画点データを読み出す際の通常の読み出し位置、すなわち移動ステージ１５２の位置ずれがない場合における読み出し位置と、補正後の読み出し位置と、の距離を画素数で表したものである。

以下、図１４を参照して、移動ステージ１５２の位置ずれ量Ｘａ、Ｙａが、ともに正の方向に１画素分であった場合の読み出し位置の補正量について説明する。

図１４には、画像データ記憶部７１に格納される画像データ７１Ａ（で表される画像）と、露光ヘッド１６６のマイクロミラーに相当する描画点８０との関係を模式的に表した。なお、同図において右方向がＸ方向における正の方向、下方向がＹ方向における正の方向であり、それぞれの反対方向が負の方向であるものとする。

露光ヘッド１６６に対する移動ステージ１５２の位置ずれ量Ｘａ、Ｙａが、ともに正の方向に１画素分であった場合には、移動ステージ１５２に対する描画点８０の位置ずれ量は、逆に−１画素分となり、画像データ７１Ａから各描画点８０の描画点データを読み出す際に、そのまま通常の読み出し位置から読み出した場合、最終的に感光材料１５０上に形成される画像はＸ方向及びＹ方向ともに−１画素分ずれてしまうことになる。従って、この場合は、画像データ７１Ａから各描画点８０の描画点データを読み出す際のＸ方向及びＹ方向の読み出し位置を、通常の読み出し位置からそれぞれ−１画素分ずらしてやることにより、感光材料１５０上に形成される画像の位置を正常な位置に補正することができる。

すなわち、図１４に示すように、画像データ記憶部７１に記憶された画像データ７１Ａから各描画点８０の描画点データを読み出す際のＸ方向及びＹ方向における通常の読み出し位置（Ｘｔ、Ｙｔ）から、Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれ−１画素分ずれた位置（Ｘｔ−１、Ｙｔ−１）から各描画点８０の描画点データを読み出すように、読み出し位置を補正する。

従って、補正テーブルデータには、移動ステージ１５２の位置ずれ量Ｘａ、Ｙａ、回転角度θの様々な組み合わせに対して、その分の画像の位置ずれを解消することができる描画点毎の読み出し位置補正量Ｘｐ、Ｙｐが各々設定される。なお、回転角度θのずれについて補正する必要がなく、Ｘ方向及びＹ方向のみについて読み出し位置を補正する場合には、読み出し位置補正量は各描画点８０で同一となるので、補正テーブルデータは、回転角度θのデータを省略した補正テーブルデータとしてもよい。

そして、上記のようにして、スキャナ１６２による感光材料１５０の走査が終了し、センサ１６４で感光材料１５０の後端が検出されると、移動ステージ１５２は、ステージ駆動部１５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、新たな感光材料１５０が設置された後、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する。

このように、リアルタイムで移動ステージ１５２の位置ずれ量を検出し、その位置ずれ量に応じて画像データ７１Ａから読み出す描画点データの位置を補正するので、振動等によって移動ステージ１５２に位置ずれが発生した場合でも、画像品質が劣化するのを抑制することができる。また、描画点データの読み出し位置を変更するだけなので、補正用の特別なハードウェアが必要なく、装置を安価に構成することができる。

なお、上記では、移動ステージ１５２の位置ずれを検出する場合について説明したが、これに限らず、露光ヘッド１６６の位置ずれを検出するようにしてもよい。

また、上記の露光装置に、さらに、図１５に示すように格納制御部７２に圧縮処理部７２Ａを、フレームデータ作成部７４に解凍処理部７４Ａを備えるようにしてもよい。そして、格納制御部７２により受け付けられた画像データについて、走査方向に並んで描画される複数の描画点に対応する複数の描画点データに対してその配列方向について圧縮処理を施し、その圧縮処理の施された圧縮処理済描画点データが格納される配列方向と、画像データ記憶部７１のアドレスが連続する方向とが同じになるように画像データ記憶部７１に圧縮処理済描画点データを格納するようにしてもよい。そして、フレームデータを作成する際には、フレームデータ作成部７４により、上記圧縮処理済描画点データを画像データ記憶部７１からアドレスが連続する方向に順次読み出し、その読み出された圧縮処理済描画点データについて解凍処理部７４Ａによって解凍処理を施した後、その解凍処理の施された圧縮前の描画点データを、上記と同様にしてフレームデータ記憶部７３に格納するようにしてもよい。フレームデータ記憶部７３に描画点データを格納した後の処理については上記と同様である。

また、上記説明においては、描画点データに圧縮処理を施した後、圧縮処理済描画点データを画像データ記憶部７１に記憶するようにしたが、一旦描画点データを上記と同様にして画像データ記憶部７１に記憶し、その後、画像データ記憶部７１のアドレスが連続した方向に格納された描画点データに対して圧縮処理を施し、その圧縮処理済描画点データを画像データ記憶部７１に再び格納するようにしてもよい。

また、描画点データとして２値データを用いる場合には、上記圧縮処理としてランレングス圧縮処理を利用することができる。

また、上記実施形態では、画像データ記憶部７１とフレームデータ記憶部７３とを別個に設けるようにしたが、同じメモリなどを利用するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、空間光変調素子としてＤＭＤを備えた露光装置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を使用することもできる。また、ＧＬＶ（Grating Light Valve）を使用してもよい。

また、本発明の描画点形成部としては、空間光変調素子に限らず、発光素子が多数配列されたものを利用するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、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、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としてもよい。

また、上記実施形態の露光対象である感光材料１５０は、プリント基板や、ディスプレイ用のフィルタであってもよい。また、感光材料１５０の形状は、シート状のものであっても、長尺状のもの（フレキシブル基板など）であってもよい。

また、本発明における描画方法および装置は、インクジェット方式などのプリンタにおける描画制御にも適用することができる。たとえば、インクの吐出による描画点を、本発明と同様の方法で制御することができる。つまり、本発明における描画素子を、インクの吐出などによって描画点を打つ素子に置き換えて考慮することができる。

本発明の実施の形態の露光装置の外観を示す斜視図である。 露光装置のスキャナの構成を示す斜視図である。 （Ａ）は感光材料に形成される露光済み領域を示す平面図、（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。 露光装置の露光ヘッドの概略構成を示す斜視図である。 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。 （Ａ）および（Ｂ）はＤＭＤの動作を説明するための説明図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、ＤＭＤを傾斜配置しない場合と傾斜配置する場合とで、露光ビームの配置および走査線を比較して示す平面図である。 （Ａ）はファイバアレイ光源の構成を示す斜視図、（Ｂ）はファイバアレイ光源のレーザ出射部における発光点の配列を示す正面図である。 露光装置の制御系のブロック図である。 位置測定部の構成を示す斜視図である。 格納制御部から見た画像データ記憶部におけるアドレス空間と、画像データ記憶部に格納される画像データとの関係を説明するため模式図である。 フレームデータの作成方法を説明するための図である。 フレームデータ作成部から見たフレームデータ記憶部におけるアドレス空間と、フレームデータ記憶部に格納されるフレームデータとの関係を説明するため模式図である。 画像データ記憶部に記憶された画像データと描画点との位置関係を模式的に表した図である。 変形例に係る露光装置の制御系のブロック図である。

符号の説明

１０ 制御部（補正手段）
１３ ＤＭＤドライバ
１４ ＬＤドライバ
１５ ステージ駆動部
２０ ステージ位置測定部（位置ずれ量検出手段）
３１ 光ファイバ
５０ ＤＭＤ
６２ マイクロミラー
６８ レーザ出射部
７０ 画像データ出力部
７１Ａ 画像データ
７１ 画像データ記憶部（記憶手段）
７２ 格納制御部（格納制御手段）
７３ フレームデータ記憶部
７４ フレームデータ作成部（描画点データ生成手段）
７５ 位置ずれ量演算部（位置ずれ量検出手段）
７６ メモリ（補正テーブルデータ記憶手段）
１５０ 感光材料（記録媒体）
１５２ 移動ステージ（ステージ）
１６６ 露光ヘッド（描画ヘッド）

Claims (7)

1. 記録媒体が載置されたステージ及び複数の描画素子を有する描画ヘッドを予め定めた走査方向に相対移動させながら、前記複数の描画素子により描画点を描画させることにより、前記記録媒体上に画像を描画する描画装置において、
   入力された画像データを記憶する記憶手段と、
   前記ステージと前記描画ヘッドとの位置ずれ量をリアルタイムで検出する位置ずれ量検出手段と、
   前記描画素子毎に予め定めた取り出し位置から所定数のデータを前記画像データから取り出すことにより、前記描画素子に描画させるべき描画点列に対応した描画点データを前記描画素子毎に生成する描画点データ生成手段と、
   検出した位置ずれ量に応じた補正量で前記取り出し位置をリアルタイムで補正する補正手段と、
   を備えたことを特徴とする描画装置。
2. 前記記憶手段のアドレスが連続する方向と前記走査方向に時系列に並んで描画される各描画点に対応する前記描画点データが格納される配列方向とが一致するように、前記入力された画像データを前記記憶手段に格納する格納制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の描画装置。
3. 前記位置ずれ量検出手段は、前記ステージと前記描画ヘッドとの第１の方向における位置ずれ量及び前記第１の方向と直交する第２の方向における位置ずれ量の少なくとも一方を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の描画装置。
4. 前記位置ずれ量と前記補正量との対応関係を示す補正テーブルデータを記憶する補正テーブルデータ記憶手段をさらに備え、
   前記補正手段は、前記補正テーブルデータに基づいて、検出した位置ずれ量に対応する補正量を求めることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の描画装置。
5. 前記位置ずれ量検出手段は、前記ステージと前記描画ヘッドとの回転方向における位置ずれ量を検出し、
   前記補正テーブルデータ記憶手段は、前記描画素子毎の前記対応関係を示す補正テーブルデータを記憶することを特徴とする請求項４記載の描画装置。
6. 前記描画ヘッドは、空間光変調素子を備えた露光ヘッド、または液滴を吐出する液滴吐出ヘッドであることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の描画装置。
7. 記録媒体が載置されたステージ及び複数の描画素子を有する描画ヘッドを予め定めた走査方向に相対移動させながら、前記複数の描画素子により描画点を描画させることにより、前記記録媒体上に画像を描画する描画方法において、
   前記ステージと前記描画ヘッドとの位置ずれ量をリアルタイムで検出し、
   前記描画素子毎に予め定めた取り出し位置から所定数のデータを記憶手段に記憶された画像データから取り出すことにより、前記描画素子に描画させるべき描画点列に対応した描画点データを前記描画素子毎に生成し、
   検出した位置ずれ量に応じた補正量で前記取り出し位置をリアルタイムで補正する
   ことを特徴とする描画方法。

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