专利名称：曝光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种曝光装置，特别涉及一种将根据图像数据(图形数据)，有选择地对曝光头中所设置的空间光调制器件等的多个象素进行调制的装置所出射的各个光束，由透镜阵列等光学器件对每个象素进行聚光照射，通过这样来以给定的图形进行曝光的多光束曝光装置。
背景技术：
近年来，使用称作数字微反射镜器件(DMD)的空间光调制器件等作为图形发生器，通过根据图像数据而调制的光束，在被曝光材料上进行图像曝光的多光束曝光装置的开发正在不断发展。
该DMD，例如是将根据控制信号来变化反射面的角度的多个微反射镜，2维排列在硅等半导体基板上所得到的反射镜器件，通过积蓄在各个存储单元上的电荷所产生的静电力，来变更微反射镜的反射面角度。
以前的使用DMD的多光束曝光装置中，例如，使用通过透镜系统对从发射激光束的光源所出射的激光束进行准直，并通过配置在该透镜系统的大致焦点处的DMD的多个微反射镜分别反射各个激光束，从多个光束出射口出射各个光束的曝光头，进一步，利用具有对每1个象素通过1个透镜来聚光的微透镜阵列等光学器件的透镜系统，将从曝光头的光束出射口所出射的各个光束，在感光材料(被曝光材料)的曝光面上，以较小的点径成像，进行分辨率较高的图像曝光。
这样的曝光装置中，根据对应于图形数据等所生成的控制信号，通过图中所未显示的控制装置对DMD的各个微反射镜来进行开闭(ON/OFF)控制，对激光束进行调制(偏向)，将所调制的激光束照射在曝光面(记录面)上进行曝光。
该曝光装置，在记录面中配置有感光材料(感光性树脂等)，一边让从多光束曝光装置的多个曝光头分别向感光材料照射激光束并成像的光束点的位置，相对于感光材料进行移动，一边根据图像数据来调制各个DMD，通过这样，能够在感光材料上实施图形曝光处理。
这样的曝光装置中，例如在用在基板上高精度地曝光电路图形的处理中的情况下，由于曝光头的照明光学系统以及成像光学系统中所使用的透镜具有称作畸变的这种固有的变形特性，因此，有时候由DMD的所有的微反射镜所构成的反射面，与曝光面上的投影像之间不构成准确的相似关系，曝光面上的投影像由于畸变而变形，产生位置偏差，不与所设计的电路图形严格一致。
因此，以前的曝光装置中，有人提案了一种修正畸变的装置。该修正畸变的装置中，在由曝光单元投影于绘图面上的全曝光区域的给定位置中，设定原点，在绘图前通过专用机器来测定给定的微反射镜所产生的光学像的相对位置(曝光点)，将该实测值作为曝光点坐标数据，预先保存在系统控制电路的ROM中。进行绘图时，将该实测值作为曝光点坐标数据输出给曝光点坐标数据存储器。
通过这样，曝光数据存储器中，保存有对畸变进行实质修正的电路图形的的比特数据。由于提供给各个微反射镜的曝光数据是考虑了畸变之后的值，因此，即使曝光单元的光学要素产生了畸变，也能够高精度地描绘电路图形(参考例如专利文献1)。
这样的多光束曝光装置中，在进行更高精度的绘图的情况下，由于曝光头所产生的绘图变形因温度以及振动等原因而随着时间变化，因此，必须次次在绘图前利用专用机器测定随着时间变化所产生的绘图变形量，进行适当的修正。
专利文献1特开2003-57834发明内容本发明为了解决上述以前的问题，目的在于提供一种在通过从有选择地调制多个象素的装置所出射的各个光束进行绘图时，为了对绘图变形进行修正，而具有能够适当检测出绘图的变形量的装置的曝光装置。
本发明之1所述的曝光装置，设有具有多个象素并按照各象素对从光源所照射的光进行调制的调制装置，通过根据图像数据，将上述调制装置的多个象素的每个象素进行调制，在曝光面上曝光绘图像，其特征在于，具有光束位置检测装置，其检测出从上述调制装置中作为被测定象素的给定的多个象素，照射到曝光面上的各个光束的曝光点位置信息；以及位置偏差计算装置，其根据上述调制装置中的上述被测定象素的位置信息，与从利用上述光束位置检测装置所检测出的各个被测定象素分别照射到曝光面上的光束的各个曝光点位置信息，来计算出它们的相对位置偏差。
通过上述构成，能够在通过出射的光束来进行曝光处理时，产生了由于温度或振动等原因而变化的绘图位置偏差的情况下，根据光束位置检测装置所检测出的位置信息，通过位置偏差计算装置来求出绘图的位置偏差量，对应于该所检测出的绘图的位置偏差量进行适当的修正，进行更高精度的绘图，得到高品质的曝光图像。
本发明之2所述的曝光装置的特征在于，具有变形量计算装置，其根据上述位置偏差计算装置所计算出的相对位置偏差，来计算出绘图像的变形量。
通过上述构成，能够在通过出射的光束来进行曝光处理时，产生了由于温度或振动等原因而变化的绘图变形的情况下，根据位置偏差检测装置所检测出的位置信息，通过变形量计算装置来求出绘图的变形量，对应于该所检测出的绘图的变形量来进行适当的修正，进行更高精度的绘图，得到高品质的曝光图像。
本发明之3所述的曝光装置的特征在于，具有图像数据修正装置，根据由上述变形量计算装置所计算出的绘图像的变形量，对图像数据进行修正。
通过上述构成，能够在通过出射的光束来进行曝光处理时，产生了由于温度或振动等原因而变化的绘图变形的情况下，根据变形量检测装置所检测出的信息，对应于通过图像数据修正装置所检测出的绘图的变形量来适当修正图像数据，进行更高精度的绘图，得到高品质的曝光图像。
本发明之4所述的曝光装置的特征在于，上述光束位置检测装置，具有细缝板，其搭载有设置在曝光面上的感光材料，并设置在向扫描方向移动的平台的端部，以及检测用细缝，其将形成在上述细缝板上的具有给定长度的直线状第1细缝部与具有给定长度的直线状第2细缝部配置为互相不平行的形状，以及光检测装置，其接受通过了上述检测用细缝的光束。
通过上述构成，能够通过简单构成的光束位置检测装置在需要的时候，分别检测出从在曝光区域内平均分散而点状排列的多个被测定象素所照射的各个光束的位置信息，每次检测出曝光头的投影光学系统所具有的畸变，以及在通过曝光头进行曝光处理时由于温度或振动等原因而随着时间变化的绘图变形量，并进行适当的修正，因此，能够进行更高精度的绘图，得到高品质的曝光图像。
本发明之5所述的曝光装置，设有具有多个象素并按照各象素对从光源所照射的光进行调制的调制装置，通过根据图像数据，将上述调制装置的多个象素的每个象素进行调制，在曝光面上曝光绘图像，其特征在于，具有光束位置检测装置，其检测出从上述调制装置中作为被测定象素的给定的多个象素，照射到曝光面上的各个光束的曝光点位置信息；上述光束位置检测装置具有角度检测装置，其在没有排列于上述曝光头的扫描方向上的2点以上的测定位置来测定光束的曝光点位置，并通过上述曝光点位置，来检测出上述光束位置检测装置相对于扫描方向的角度。
通过上述构成，能够在产生了由于温度或振动等原因而变化的光束位置检测装置相对于扫描方向的角度偏差的情况下，根据由光束位置检测装置所检测出的角度信息计算出的角度偏差量，进行适当的修正，进行更高精度的绘图，得到高品质的曝光图像。
本发明之6所述的曝光装置的特征在于，具有图像数据修正装置，其根据上述角度检测装置所检测出的上述光束位置检测装置相对于扫描方向的角度，来对曝光在曝光面上的图像数据进行修正。
通过上述构成，能够对应于根据上述角度检测装置所检测出的角度信息所检测出的绘图的变形量，适当修正图像数据，进行更高精度的绘图，得到高品质的曝光图像。
本发明之7所述的曝光装置的特征在于，具有角度调整装置，其机械调整上述光束位置检测装置相对于扫描方向的角度。
通过上述构成，能够对所检测出的光束位置检测装置的角度进行修正，从而能够提高绘图变形的修正精度。
本发明之8所述的曝光装置的特征在于，上述光束位置检测装置由细缝板与光检测装置构成，上述角度调整装置是让上述细缝板相对扫描方向旋转的执行机构。
通过这样的构成，由于光束位置检测装置的角度修正能够自动进行，因此能够不增加工时而提高绘图的变形修正精度。
本发明之9所述的曝光装置的特征在于，上述细缝板由玻璃板形成，上述检测用细缝，通过在上述玻璃板上形成遮光膜，并将该遮光膜中的让光束通过的部分的上述遮光膜去除而形成。
通过上述构成，由于细缝板是由玻璃所制成的，因此很难因温度变化而产生误差。
本发明之10所述的曝光装置的特征在于，上述遮光膜包括铬膜。
通过上述构成，遮光膜中通过利用薄铬膜，能够进行高精度的加工，从而能够高精度地检测出光束位置。
本发明之11所述的曝光装置的特征在于，上述玻璃板是石英玻璃板。
通过上述构成，由于细缝板是由石英玻璃所制成的，因此很难因温度变化而产生误差。
通过本发明的曝光装置，在由从有选择地调制多个象素的装置一侧所出射的光束来进行曝光时，能够适当地检测出因温度或振动等原因而随着时间变化的绘图变形量，因此，具有以下的效果，即对应于该所检测出的绘图的变形量进行适当的修正，进行更高精度的绘图，得到高品质的曝光图像。
图1为说明本发明的多光束曝光装置的实施方式的图像形成装置的整体概要立体图。
图2为说明通过本发明的实施方式的图像形成装置中所设置的曝光头单元的各个曝光头，对感光材料进行曝光的状态的局部放大概要立体图。
图3为说明通过本发明的实施方式的图像形成装置中所设置的曝光头单元中的一个曝光头，对感光材料进行曝光的状态的局部放大概要立体图。
图4为说明关于本发明的实施方式的图像形成装置的曝光头的光学系统的概要结构图。
图5(A)为说明本发明的实施方式的图像形成装置中的DMD未倾斜的情况下的各个微反射镜所反射的光像(曝光束)的扫描轨迹的主要部分平面图，(B)为说明DMD倾斜的情况下的曝光束的扫描轨迹的主要部分平面图。
图6为说明本发明的实施方式的曝光装置中所使用的DMD的构成的主要部分放大立体图。
图7(A)以及(B)为说明本发明的实施方式的曝光装置中所使用的DMD的动作的示意图。
图8为说明利用本发明的实施方式的图像形成装置的多个检测用细缝，来检测出点亮的给定的多个点的特定的象素的状态的示意图。
图9为说明本发明的实施方式的图像形成装置的细缝板上所形成的多个检测用细缝的相对位置关系的一例示意图。
图10为例示通过本发明的实施方式的图像形成装置的绘图变形量检测装置所检测出的绘图的变形量(变形状态)的示意图。
图11(A)为说明利用本发明的实施方式的图像形成装置的多个检测用细缝，检测出点亮的特定象素的位置的状态的示意图，(B)为说明当点亮的特定象素被光传感器所检测到时的信号的示意图。
图12为例示通过本发明的实施方式的图像形成装置的绘图变形量检测装置所检测出的绘图的变形修正的示意图。
图13为说明本发明的实施方式1的基准板的倾斜对绘图像的影响的示意图。
图14为说明修正本发明的实施方式1的基准板的倾斜对绘图像的影响的方法的示意图。
图中10-图像形成装置；11-感光材料；14-移动台；16-光源单元；18-曝光头单元；20-控制单元；24-位置检测传感器；26-曝光头；32-曝光范围；46-微反射镜；48-曝光束；70-细缝板；72-光传感器；74-检测用细缝；74a-第1细缝部74a；74b-第2细缝部74b；95-角度调整装置。
具体实施例方式
下面对照图1至图14，对本发明的多光束曝光装置的实施方式进行说明。
如图1所示，作为本发明的实施方式的多光束曝光装置而构成的图像形成装置10是所谓的平板型，主要具有被4根脚部件12A所支撑的基台12；移动平台14，其设置在该基台12上并向图中Y方向移动，搭载固定有在例如印刷基板(PCB)、彩色液晶显示器(LCD)或等离子显示器面板(PDP)的玻璃基板之类的表面形成有感光材料等的材料即感光材料并移动；将包含有紫外波长区域的向一个方向延伸的多光束作为激光出射的光源单元16；根据所期望的图像数据、对应于多光束的位置对该多光束进行空间调制，在具有多光束的波长区域的灵敏度的感光材料上，将该所调制的多光束作为曝光束进行照射的曝光头单元18；以及伴随着移动平台14的移动，根据图像数据来生成提供给曝光头单元18的调制信号的控制单元20。
该图像形成装置10中，移动平台14的上方设有用来曝光感光材料的曝光头单元18。该曝光头单元18中，设有多个曝光头26。各个曝光头26，与分别从光源单元16中所引出的束状光纤28相连接。
该图像形成装置10中，设有横跨基台12的门型框架22，其两侧分别设有一对位置检测传感器24。该位置检测传感器24，在检测出移动平台14的通过时，将检测信号发送给控制单元20。
该图像形成装置10中，基台12的上面，设有沿着平台移动方向延伸的2根导轨30。移动平台14被安装在这2根导轨30上，且能够往返移动。该移动平台14，通过图中所未显示的线性马达，例如以40mm/秒这种较低速的一定的速度来移动1000mm的移动量。
该图像形成装置10中，将安装在移动平台14上的感光材料(基板)相对于固定的曝光头单元18移动，进行扫描曝光。
如图2所示，曝光头单元18的内部，设有被排列成m行n列(例如2行4列)的略矩阵状的多个(例如8个)曝光头26。
曝光头26的所形成的曝光区域32，构成为例如以扫描方向为短边方向的矩形。这种情况下，感光材料11中，伴随着扫描曝光的移动动作，形成对应于每个曝光头26的带状的曝光完成区域34。
另外，如图2所示，为了使得带状的曝光完成区域34在垂直于扫描方向的方向上无缝隙排列，将线状排列的各行的曝光头26的各个曝光头，在排列方向上以给定的间隔(曝光区域的长边的自然数倍)错开而配置。这样，例如，第1行的曝光区域32与第2行的曝光区32之间的无法被曝光的部分，能够被第2行的曝光区域32所曝光。
如图4所示，各个曝光头26，作为对应于图像数据而在每个像素上对入射光束进行调制的空间光调制器件，具有数字微反射镜器件(DMD)36。该DMD36和具有数据处理装置以及反射镜驱动控制装置的控制单元(控制装置)20相连接。
该控制单元20的数据处理部中，根据所输入的图像数据，对每个曝光头26生成驱动控制DMD36的应当进行控制的区域内的各个微反射镜的控制信号。另外，作为DMD控制器的反射镜驱动控制装置中，根据图像数据处理部所生成的控制信号，控制各个曝光头26的DMD36中的各个微反射镜的反射面角度。另外，关于该反射面角度的控制，将在后面进行说明。
如图1所示，各个曝光头26中的DMD36的光入射侧，与从作为照明装置的光源单元16所分别引出的束状光纤28相连接，其中该光源单元16将包含有紫外波长区域的向一个方向延伸的多光束作为激光出射。
光源单元16，虽然未在图中显示，但其内部设有多个对从多个半导体激光芯片所出射的激光进行合波，并输入给光纤的合波模块。从合波模块延伸的光纤，是传送合波后的激光的合波光纤，将多个光纤束成1个，形成为束状光纤28。
如图4所示，各个曝光头26中的DMD36的光入射侧，设有将从束状的光纤28的连接端部所出射的激光，反射向DMD36的反射镜42。
如图6所示，DMD36是在SRAM单元(存储单元)44上利用支柱等支撑配置有微型反射镜(微反射镜)46的器件，是格子状排列构成像素(pixel)的多个(例如，600×800个)微反射镜而构成的微反射镜器件。各个像素中，在最上部设置有被支柱所支撑的微反射镜46，微反射镜46的表面上蒸镀有铝等反射率高的材料。
另外，微反射镜46的正下方，通过包含有图中未显示的铰链以及轭的支柱，配置有由通常的半导体存储装置的生产线所制造出来的硅栅的CMOS的SRAM单元44，全体构成一个单片(一体化)。
向DMD36的SRAM单元44写入数字信号之后，使被支柱所支撑的微反射镜46，以对角线为中心，相对配置有DMD36的基板侧在±α度(例如±10度)的范围内倾斜。图7(A)中显示了作为微反射镜46的ON状态的倾斜了+α度的状态，图7(B)中显示了作为微反射镜46的OFF状态的倾斜了-α度的状态。因此，对应于图像信号，如图6所示的那样控制DMD36的各个像素中的微反射镜46的倾斜，通过这样，入射到DMD36中的光分别被反射向各个微反射镜46的倾斜方向。
另外，图6中，显示了将DMD36的一部分放大，微反射镜46被控制为+α度或-α度的状态的一个例子。各个微反射镜46的开闭(ON/OFF)控制，是由和DMD36相连接的控制单元20来进行的，因此，由ON状态的微反射镜46所反射的光被调制为曝光状态，入射给设置在DMD36的光出射侧的投影光学系统(参照图4)。另外，由OFF状态的微反射镜46所反射的光被调制为非曝光状态，入射给光吸收体(图中省略显示)。
另外，最好使DMD36稍微倾斜，使其短边方向与扫描方向形成给定的角度(例如，0.1°～0.5°)。
图5(A)中显示了DMD36没有倾斜的情况下的各个微反射镜的反射光像(曝光束)48的扫描轨迹，图5(B)显示了使DMD36倾斜的情况下的曝光束48的扫描轨迹。
DMD36中，沿着长边方向(行方向)配置有多个(例如800个)微反射镜46的微反射镜列，在短边方向上被配置为多组(例如600组)。如图5(B)所示，通过使DMD36倾斜，各个微反射镜46的曝光束48的扫描轨迹(扫描线)的间距P2，变得比DMD36没有倾斜的情况下的扫描线的间距P1窄，从而能够大幅度提高分辨率。另外，由于DMD36的倾斜角度很小，可以看出，使DMD36倾斜的情况下的扫描宽度W2，和不使DMD36倾斜的情况下的扫描宽度W1大致相同。
另外，通过不同的微反射镜列在同一个扫描线上的大致相同的位置(点)上进行重叠曝光(多重曝光)。这样，通过多重曝光，能够对曝光位置的微小量进行控制，实现高精度的曝光。另外，排列在扫描方向上的多个曝光头之间的接缝，通过微小量的曝光位置控制，能够几乎无差别地连接。
另外，也可以代替DMD36的倾斜，使各个微反射镜列在垂直于扫描方向的方向上以给定的间隔隔开排列成交错状，也能够得到相同的效果。
接下来，对设置在曝光头26中的DMD36的光反射侧的投影光学系统(成像光学系统)进行说明。如图4所示，设置在各个曝光头26中的DMD36的光反射侧的投影光学系统，为了在位于DMD36的光反射侧的曝光面上的感光材料11上投影光源像，从DMD36侧到感光材料11之间，依次设有透镜系统50、52、微透镜阵列54、物镜系统56、58这些各个曝光用光学器件。
这里，透镜系统50、52构成为放大光学系统，通过放大DMD36所反射的光束的截面积，来将感光材料11上的通过由DMD36所反射的光束所产生的曝光区域32(图2中有图示)的面积，放大为所需要的大小。
如图4所示，微透镜阵列54，是由与反射从光源单元16经各个光纤28所照射的激光的DMD的各个微反射镜46所一一对应的多个微透镜60一体化形成的，各个微透镜60，分别设置在透过了各个透镜系统50、52的各个激光束的光轴上。
该微透镜阵列54形成为矩形平板状，形成各个微透镜60的部分中，分别一体配置有孔径(aperture)62。该孔径62是作为与各个微透镜60一对一对应配置的孔径光阑所构成的。
如图4所示，物镜系统56、58，例如是作为等倍光学系统所构成的。另外，感光材料11配置在物镜系统56、58的后方焦点位置处。另外，投影光学系统中的各个透镜系统50、52，以及物镜系统56、58在图4中分别只显示了1枚透镜，但也可以是由多枚透镜(例如凸透镜与凹透镜)组合而成的。
如上所构成的图像形成装置10中，设有用来对曝光头26的投影光学系统中的各个透镜系统50、52以及物镜系统56、58等所具有的畸变、以及曝光头26在进行曝光处理时，由于温度以及振动等原因而经时变化的绘图变形量，进行适当检测的绘图变形量检测装置。
该绘图变形量检测装置的一部分如图3以及图8所示，该图像形成装置10中，在该移动平台14的传送方向的上游侧，设置有用来检测出所照射的光束位置的光束位置检测装置。
该光束位置检测装置，具有沿着移动平台14中的传送方向(扫描方向)一体化安装在上游侧的端部的细缝板70，以及作为在该细缝板70的内侧，对应于各个细缝所设置的光检测装置的光传感器72。
该细缝板70，在长度为移动平台14的宽度方向的总长的的矩形长板状石英玻璃板上，形成遮光用薄铬膜(铬膜、乳剂掩膜)，在该铬膜的多个给定位置上，为了让激光束通过，分别设置对向X方向开口的“く”字型部分的铬膜实施蚀刻加工(例如，对铬膜施加掩膜形成细缝图形，通过蚀刻液来溶解铬膜的细缝部分的加工)来进行去除而形成的检测用细缝74。
这样所形成的细缝板70，由于是通过石英玻璃所制成的，因此，很难因温度变化而产生误差，另外，通过利用遮光用薄铬膜，能够高精度地检测出光束位置。
如图8以及图11(A)所示，“く”字型的检测用细缝74，由位于其传送方向的上游侧的具有给定长度的直线状的第1细缝部74a，与位于传送方向的下游侧的具有给定长度的直线状的第2细缝部74b以其各自的一端成直角连接而成。也即，第1细缝部74a与第2细缝部74b互相垂直，同时，第1细缝部74a与Y轴(扫描方向)成135度，第2细缝部74b与Y轴成45度。另外，本实施方式中，扫描方向为Y轴，与其垂直的方向(曝光头26的排列方向)为X轴。
另外，图中所显示的检测用细缝74中的第1缝隙部74a以及第2缝隙部74b，与扫描方向成45度，但只要能够让第1缝隙部74a以及第2缝隙部74b处于相对于曝光头26的象素排列方向倾斜，同时相对扫描方向，也即平台移动方向倾斜的状态(配置为互相之间不平行的状态)，就能够将其设定为相对扫描方向成任意角度。另外，还可以使用衍射光栅来代替检测用细缝74。
各个检测用细缝74正下方的各个给定位置上，设置有用来检测出来自各个曝光头26的光的光传感器72(CCD、CMOS或光电探测器等)。
该图像形成装置10中，作为控制装置的控制单元20中，设置有作为变形量检测装置的一部分的电气系统构成。
该控制单元20，设有具有用来让用户输入指令的开关类的指示输入装置，同时虽然图中未显示，但还具有作为兼作变形量运算装置的一部分的控制装置的CPU以及存储器。该控制装置能够对DMD36中的各个微反射镜46进行驱动控制，根据光束位置检测装置所检测出的结果，对图像数据进行变形修正处理，生成适当的控制信号对DMD36进行控制，同时，在扫描方向上对搭载有感光材料11的移动平台14进行驱动控制。另外，控制装置发送来自各个光传感器72的检测信号，同时，对图像形成装置10中进行曝光处理时所必需的光源单元16之类的图像形成装置10的曝光处理动作的所有各种装置进行控制。
接下来，对在该图像形成装置10中所设置的绘图变形量检测装置中，利用检测用细缝74，检测出光束位置的装置进行说明。
首先，对在该图像形成装置10中，在利用检测用细缝74，确定当将作为被测定象素的1个特定象素Z1点亮时在曝光面上的实际照射位置时的装置进行说明。
这种情况下的控制装置，移动操作移动平台14，使得用于细缝板70的给定曝光头26的给定检测用细缝74，位于曝光头单元18的下方。
接下来，控制装置进行控制，只将给定的DMD36中的特定象素Z1处于ON状态(点亮状态)。
进一步，控制装置通过移动控制移动平台14，如图11(A)中的实线所示，将检测用细缝74移动到曝光区域32上所需要的位置(例如应当作为原点的位置)处。此时，控制装置将第1细缝部74a与第2细缝部74b的交叉点识别为(X0，Y0)并保存在存储器中。另外，图12(A)中设从Y轴向逆时针方向旋转的方向为正的角。
接下来，如图11(A)所示，控制装置通过移动控制移动平台14，让检测用细缝74开始沿着Y轴向着面对图11(A)时的右方移动。之后，在通过面对图11(A)时的右方的假想线所示的位置上，如图11(B)所示，来自点亮了的特定象素Z1的光透过第1细缝部74a，被光传感器72所检测出来，控制装置检测到上述事项时，便将移动平台14停止。控制装置将此时的第1细缝部74a与第2细缝部74b的交叉点识别为(X0，Y11)，保存在存储器中。
接下来，控制装置通过移动控制移动平台14，让检测用细缝74开始沿着Y轴向着面对图11(A)时的左方移动。之后，在通过面对图11(A)时的左方的假想线所示的位置上，如图11(B)所示，来自点亮了的特定象素Z1的光透过第1细缝部74a，被光传感器72所检测出来，控制装置检测到上述事项时，便将移动平台14停止。控制装置将此时的第1细缝部74a与第2细缝部74b的交叉点识别为(X0，Y12)，保存在存储器中。
接下来，控制装置读出保存在存储器中的坐标(X0，Y11)与(X0，Y12)，求出特定象素Z1的坐标，为了确定实际的位置，通过下面的公式进行运算。这里，设特定象素Z1的坐标为(X1，Y1)，则X1＝X0+(Y11-Y12)/2，Y1＝(Y11+Y12)/2。
另外，如上所述，在将具有与第1细缝部74a相交叉的第2细缝部74b的检测用细缝74，与光传感器72组合使用的情况下，光传感器72只检测出透过了第1细缝部74a与第2细缝部74b的给定范围的光。因此，光传感器72并不是只检测对应于第1细缝部74a或第2细缝部74b的狭窄范围内的光量的细微的特别结构，可以使用市售的低价器件。
接下来，对该图像形成装置10中，对用来检测出通过1个曝光头26所能够在曝光面上成像的曝光区域(全曝光区域)32的绘图变形量的装置进行说明。
为了检测出作为全曝光区域的曝光区域32的变形量，该图像形成装置10中，如图3所示，对1个曝光区域32由多个，本实施方式中为5个检测用细缝74同时进行位置检测。
因此，在1个曝光头26的曝光区域32内，设定作为测定对象的在曝光区域内平均分散的点状分布的多个被测定象素。本实施方式中，设定5组被测定象素。这些多个被测定象素设定在对应于曝光区域32的中心的对象位置处。图8中所示的曝光区域32中，对应于设置在其长边方向的中央位置上的1组(这里，被测定象素3个为1组)被测定象素Zc1、Zc2、Zc3，设有左右对称的各2组被测定象素Za1、Za2、Za3、Zb1、Zb2、Zb3，以及Zd1、Zd2、Zd3、Ze1、Ze2、Ze3。
另外，如图8所示，细缝板70中，分别对应于能够检测出各个被测定象素的组合的位置上，设有5个检测用细缝74A、74B、74C、74D以及74E。
另外，为了让调整形成在细缝板70上的5个检测用细缝74A、74B、74C、74D以及74E之间的加工误差时的算法较容易，预先求出第1细缝部74a与第2细缝部74b的交点的相对坐标位置的关系。例如，在图9中所示的细缝板70中，以第1检测用细缝74A的坐标(X1，Y1)为基准，则第2检测用细缝74B的坐标为(X1+l1，Y1)，第3检测用细缝74C的坐标为(X1+l1+l2，Y1)，第4检测用细缝74D的坐标为(X1+l1+l2+l3，Y1)，第5检测用细缝74E的坐标为(X1+l1+l2+l3+l4，Y1)。
接下来，在根据上述条件，控制装置对曝光区域32的变形量进行检测的情况下，检测装置对DMD36进行控制，将给定的1群被测定象素(Za1、Za2、Za3、Zb1、Zb2、Zb3、Zc1、Zc2、Zc3、Zd1、Zd2、Zd3、Ze1、Ze2、Ze3)设为ON状态，将设置有细缝板70的移动平台14在各个曝光头26的正下方进行移动，通过这样，对这些被测定象素，使用分别与其相对应的检测用细缝74A、74B、74C、74D以及74E来求出其坐标。此时，给定的1群被测定象素既可以分别是ON状态，又可以都是ON状态。
接下来，控制装置，根据DMD36中的对应于各个被测定象素的给定微反射镜46的反射面的位置信息，与利用检测用细缝74所检测出的从给定的微反射镜46投射到曝光面(曝光区域32)上的给定光束的感光点位置信息，分别计算出他们的相对位置偏差，通过这样，来求出如图10中所例示的曝光区域32内的绘图的变形量(变形状态)。
图12中显示了1光头内的绘图变形与修正方法对图像的影响。。
如图12(a)所示，如果是光学系统以及感光材料没有变形的状态，则DMD36所输入的图像数据如图12(b)所示，不需要特意进行修正，原封不动地输出给感光材料11上，就能够如图12(a)所示，描绘出理想的图像。
但是，在当所通过所出射的光束进行曝光处理时，在1个光头内的图像中产生由于温度或振动等原因而变化的绘图的变形的情况下，曝光在曝光区域32中的图像99(如果将未修正的图像原封不动输入给DMD36)如图12(c)所示产生变形，因此必须进行修正。
因此，如图12(f)所示，如果对输入给DMD36的图像数据进行修正，根据由对输出给感光材料11的图像本身进行位置检测的装置所检测出的位置信息，通过变形量运算装置求出绘图的变形量，对应于该所检测出的绘图的变形量来进行修正的话，最终就能够得到没有变形的正确的图像99’。
该图像形成装置10中，根据用上述的绘图变形量检测装置所检测出的绘图的变形量(变形状态)，对能够适用于该图像形成装置10的图像数据或曝光点坐标数据等实施修正处理(例如，在以前的修正畸变时，将实测值(通过变形量所计算出来的值)用作曝光点坐标数据的修正方法)进行适当的修正，控制DMD36，高精度地曝光处理绘形，提高在感光材料上进行曝光处理的品质。
另外，上述的图像形成装置10中，对在细缝板70中形成多个检测用细缝74A、74B、74C、74D以及74E，并分别对其设置光传感器72的形式进行了说明，但也可以将单个的检测用细缝74与单个的光传感器72组合起来，相对移动平台14在X轴方向上移动，对各个被测定象素的组合进行位置检测。
这种情况下，运算出单个的检测用细缝74与单个的光传感器72组合起来的器件相对X轴方向的移动位置信息，与点亮被测定象素时的曝光面上实际所照射的曝光点位置信息，求出绘图的变形量(变形状态)。
接下来，对如上所构成的图像形成装置10的动作进行说明。
作为设置在该图像形成装置10中的光纤阵列光源的光源单元16，图中未显示，通过准直透镜将从各个激光发光器件分别以发散光状态所出射的紫外线等激光束平行光化，通过聚光透镜进行聚光，从多模光纤30的内芯的入射端面上入射进来，在光纤内进行传送，在激光出射部被合波成1根激光束，从与多模光纤的出射端部结合的光纤28中出射。
该图像形成装置10中，将对应于曝光图形的图像数据，输入给与DMD36相连接的控制单元20，暂存在控制单元20内的存储器中。该图像数据，是通过2值(点的记录的有无)来表示构成图像的各个象素的浓度的数据。该图像数据，由控制装置根据通过上述绘图变形量检测装置所检测出的变形量(变形状态)，来进行适当的修正。
表面吸附有感光材料11的移动平台14，被图中所未显示的驱动装置驱动，沿着导轨30以一定的速度从传送方向的上游向下游移动。当移动平台14从门型框架22下通过时，由安装在门型框架22上的位置检测传感器24检测出感光材料11的前端之后，以多条线依次读出存储在存储器中的，根据绘图的变形量检测装置所检测出的绘图的变形量修正完成了的图像数据，在作为数据处理部的控制装置中，根据所读出的图像数据生成控制每个曝光头26的控制信号。另外，也可以在由控制装置根据所读出的未修正的图像数据生成控制每个曝光头26的控制信号时，根据通过上述的绘图变形量检测装置所检测出的绘图的变形量(变形状态)进行修正处理。接着，根据所生成的控制信号，控制每个曝光头26的空间光调制器件(DMD)36的微反射镜的各自的开闭。
从光源单元16向空间光调制器件(DMD)36照射激光之后，当DMD36的微反射镜为ON状态时所反射的激光，被成像在用于进行了适当的修正之后的绘图的曝光位置上。这样，从光源单元16所出射的激光在每个像素上开闭，对感光材料11进行曝光处理。
通过使感光材料11和移动平台14共同以一定的速度移动，感光材料11被曝光头单元18以和平台的移动方向相反的方向扫描，形成了每个曝光头26的带状的曝光完成区域34(显示在图2中)。
当完成了曝光头单元18对感光材料11的扫描，通过位置检测传感器24检测到感光材料11的末端后，移动平台14被图中所未显示的驱动装置驱动，沿着导轨30回归到位于传送方向的最上游的原点上，又再次沿着导轨30以一定的速度从传送方向的上游向下游移动。
另外，本实施方式的图像形成装置10中，使用DMD作为曝光头26中所使用的空间光调制器件，但还可以使用例如MEMS(Micro ElectroMechanical Systems)型的空间光调制器件(SLM；Special Light Modulator)，或者通过电光学效应调制透过光的光学器件(PLZT器件)以及液晶光闸(FLC)等除了MEMS型之外的空间光调制器件，来代替DMD。
另外，MEMS是指通过以IC制造方法为基础的微加工技术将微型的传感器、执行器件以及控制电路集成化而得到的微系统的总称，MEMS型空间光调制器件是指被利用静电力的电机械动作所驱动的空间光调制器件。
另外，本实施方式的图像形成装置10中，还可以将曝光头26中所使用的空间光调制器件(DMD)14，置换成将多个象素有选择地开闭的装置。该有选择地开闭多个象素的装置，例如可以通过能够将对应于各个象素的激光束有选择的开闭出射的激光光源所构成，或者由通过将各个微小激光发光面对应于各个象素进行配置来形成面发光激光器件，能够将各个微小激光发光面有选择地开闭来进行发光的激光光源所构成。
但是，在由于随着时间变化等原因，细缝板70如图13(a)所示，相对垂直于扫描方向的方向以角度θ倾斜的情况下，曝光在曝光区域32中的图像99由于细缝板70的倾斜而误检测出变形，如实线所示，发生了变形(在将未修正的图像原封不动输入给DMD36的情况下)。
因此，有必要测定细缝板70相对垂直于扫描方向的方向所成的角度θ，或曝光头26与细缝板70之间的角度θscale，进行倾斜修正。
图14中显示了测定细缝板与曝光头之间的角度的方法。
如图14所示，各个曝光头能够控制每个象素的曝光的开闭。
也即，具有数字微反射镜器件(DMD)36，作为对应于图像数据将各个所入射的光束在每个象素上进行调制的空间光调制器件。从曝光头26所出射的光照射到DMD36之后，当DMD36的微反射镜为ON状态时所反射的激光，被透镜系统成像在感光材料11的曝光面上。激光通过对应每一个象素开闭，感光材料11就被与DMD36的使用象素数大致相同个数的象素单位(曝光区域)所曝光。
作为曝光束位置的检测装置，设有具有检测激光束的曝光位置的检测用细缝74的细缝板70，且对应于1个曝光头单元18至少设有2个检测用细缝74。
首先，在图14的头1中依次点亮象素1-a、1-b、1-c。通过求出其中的在扫描方向(Y方向)上排列成1个直线的1-a、1-b在头1中的象素位置(坐标)，就能够计算出头1相对扫描方向的角度θhead。接下来，通过求出同一行(头1)上象素的1-b、1-c在头1中的象素位置(坐标)，就能够计算出细缝板70相对头1的角度θscale。
最后，通过角度调整装置95来调整细缝板70的角度，使得上述2个角度，也即θhead与θscale相等。
通过上述调整，由于能够对应于扫描方向(Y方向)将细缝板角度调整到正垂直的方向上，因此，能够通过正确的坐标系来测定多个曝光头26内的象素位置，实现准确地进行了曝光图像的变形修正的曝光。
也即，由于能够检测出头1与扫描方向之间的角度，以及头1与细缝板70之间的角度，因此，能够检测、修正扫描方向与细缝板70之间的角度。
通过上述构成，作为图像形成装置10内的坐标基准的细缝板70，能够通过自身进行高精度的位置修正。通过这样，在图像形成装置10内发生了随着时间变化时，例如移动平台14的扫描方向变化，或细缝板70的安装角度相对扫描方向变化的情况下，不需要用来测定扫描方向的高精度的测定装置，只通过装置内的功能就能够进行修正，因此，提高了图像形成装置10的整体随着时间变化可靠性。
另外，除了机械修正细缝板70的角度的方法之外，还能够如图13(b)所示，根据所检测出的角度θ来修正输入给DMD36的图像数据，对输出给感光材料11的图像本身进行适当的修正，就能够得到没有因细缝板70的倾斜而误检测出的变形的正确的图像99。
另外，本发明的多光束曝光装置，并不仅限于上述实施方式，在不脱离本发明的构思的范围内，还能够得到其他各种构成。
权利要求
1.一种曝光装置，设有具有多个象素并按照各象素对从光源所照射的光进行调制的调制装置，通过根据图像数据，将上述调制装置的多个象素的每个象素进行调制，在曝光面上曝光绘图像，其特征在于，具有光束位置检测装置，其检测出从上述调制装置中作为被测定象素的给定的多个象素，照射到曝光面上的各个光束的曝光点位置信息；以及位置偏差计算装置，其根据上述调制装置中的上述被测定象素的位置信息，与从利用上述光束位置检测装置所检测出的各个被测定象素分别照射到曝光面上的光束的各个曝光点位置信息，来计算出它们的相对位置偏差。
2.如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于具有变形量计算装置，其根据上述位置偏差计算装置所计算出的相对位置偏差，来计算出绘图像的变形量。
3.如权利要求2所述的曝光装置，其特征在于具有图像数据修正装置，根据由上述变形量计算装置所计算出的绘图像的变形量，对图像数据进行修正。
4.如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于上述光束位置检测装置，具有细缝板，其搭载有设置在曝光面上的感光材料，并设置在向扫描方向移动的平台的端部，以及检测用细缝，其将形成在上述细缝板上的具有给定长度的直线状第1细缝部与具有给定长度的直线状第2细缝部配置为互相不平行的形状，以及光检测装置，其接受通过了上述检测用细缝的光束。
5.一种曝光装置，设有具有多个象素并按照各象素对从光源所照射的光进行调制的调制装置，通过根据图像数据，将上述调制装置的多个象素的每个象素进行调制，在曝光面上曝光绘图像，其特征在于，具有光束位置检测装置，其检测出从上述调制装置中作为被测定象素的给定的多个象素，照射到曝光面上的各个光束的曝光点位置信息；上述光束位置检测装置具有角度检测装置，其在没有排列于上述曝光头的扫描方向上的2点以上的测定位置来测定光束的曝光点位置，并通过上述曝光点位置，来检测出上述光束位置检测装置相对于扫描方向的角度。
6.如权利要求5所述的曝光装置，其特征在于具有图像数据修正装置，其根据上述角度检测装置所检测出的上述光束位置检测装置相对于扫描方向的角度，来对曝光在曝光面上的图像数据进行修正。
7.如权利要求1至6中任一个所述的曝光装置，其特征在于具有角度调整装置，其机械调整上述光束位置检测装置相对于扫描方向的角度。
8.如权利要求1至6中任一个所述的曝光装置，其特征在于上述光束位置检测装置由细缝板与光检测装置构成，上述角度调整装置是让上述细缝板相对于扫描方向旋转的执行机构。
9.如权利要求4所述的曝光装置，其特征在于上述细缝板由玻璃板形成，上述检测用细缝，通过在上述玻璃板上形成遮光膜，并将该遮光膜中的让光束通过的部分的上述遮光膜去除而形成。
10.如权利要求9所述的曝光装置，其特征在于上述遮光膜包括铬膜。
11.如权利要求9或10所述的曝光装置，其特征在于上述玻璃板是石英玻璃板。
全文摘要
本发明提供一种多光束曝光装置。用光束位置检测装置(72、74)检测出从在有选择地将多个象素开闭的装置的曝光区域内平均分散的点状分布的多个被测定象素(Z)照射到曝光面上的光束的曝光点位置信息，并根据有选择地将多个象素开闭的装置中的各个被测定象素(Z)的位置信息、和从利用光束位置检测装置所检测出的各个被测定象素所分别照射到曝光面上的光束的各个曝光点位置信息，通过变形量计算装置来计算出它们的相对位置偏差，求出绘图的变形量，并对应于该变形量进行修正，从而能够高精度地进行绘图。
文档编号G03B21/13GK1677240SQ20051006242
公开日2005年10月5日 申请日期2005年3月28日 优先权日2004年3月29日
发明者福田刚志 申请人:富士胶片株式会社