TWI261456B - Graphics plotting device and the method - Google Patents

Description

[J261456 [^年户.]Β]! 一·, 一〜一一一齡咖一 ^ 九、發^明說明： [發明所屬之技術領域】 本發明係關於繪圖裝置及繪圖方法，特別係關於備有 沿著繪圖面向所定方向作相對移動的繪圖頭的繪圖裝置， 以及使用該繪圖頭的繪圖方法。 【先前技術】 以往’繪圖裝置的一個例子係利用數位微鏡片元件 (Digital Micro-mirror Device, DMD)等的空間光調變元件， 使其由畫像資料作調變後的光束來執行晝像曝光的曝光裝 置’已有各種的提案。DMD者，其係因應控制信號而變 化反射面的角度的多數的微鏡片、以L行X μ列的2次元 狀被配列於矽等的半導體基板上而形成的鏡片元件、將 DMD沿者曝光面的一定方向作掃描，而執行實際的曝光。 一般上，DMD的微鏡片係以各行的並列方向與各列的並 列方向作正交的配列。將此種DMD對著掃描方向作傾斜配 置’則掃描時掃描線的間隔變爲很密，可以提高解像度。例 如’於專利文獻1中有記載，將光導入備有複數的光閥的次 領域（空間調變元件）的照明系統中，經由對掃描線上的投 影使其傾斜，則可使解像度變高。經由此種方法，可使掃描 方向與正交方向的解像度皆變高。但是，關於掃描方向與正 交方向的解像度，由於配列有2次元狀的空間調變元件，經 由配列數與傾斜角度的調整，很容易使解像度提高，在某些 場合，解像度甚至高過必要以上的程度。 另一方面，掃描方向的解像度，通常係由掃描速度與 空間調變元件的調變速度所決定的。從而，爲使掃描方向 的解像度提高，有必要使掃描速度變慢、或使空間調變元 件的調變速度加快。然而，使掃描速度變慢會造成生產性 降低的問題點’而加快空間調變元件的調變速度也有其一 定的限度。 〔專利文獻1〕日本專利特表200 1 - 5 00628號公報 【發明內容】 〔發明要解決的課題〕 本發明考慮上述事實，其目的在提供一種掃描速度慢、 又繪圖元件群的調變速度也不快，但卻可使掃描方向的解 像度提高的繪圖裝置集繪圖方法。 〔解決課題的手段〕 爲解決上述課題，申請專利範圍第1項記載之繪圖裝 置’係備有沿著繪圖面向所定的掃描方向作相對移動的繪 圖頭、根據繪圖資料執行繪圖者，其構成包含··繪圖元件 群’由複數的繪圖元件以二次元配列於繪圖面的實質平行 面內而構成’且繪圖面全體對於前述掃描方向以所定的傾 斜角度作傾斜而生成二次元狀的繪圖圖素群；設定手段， 將繪圖倍率設定爲使其持有小數點以下的値；及資料配予 手段’因應前述小數點以下的値將前述繪圖資料經由前述 各繪圖元件配予所描繪畫素者。 又者’申請專利範圍第1 0項記載之繪圖方法，係將繪 圖頭沿著繪圖面向所定的掃描方向作相對移動、根據繪圖 資料執行繪圖者，包括下列步驟：於繪圖面的實質平行面 內 '將複數的繪圖元件以繪圖面全體、對前述掃描方向以 所定的傾斜角度傾斜以二次元配列而構成之；將繪圖倍率

設定爲使其持有小數點以下的値；因應於前述小數點以下 的値將前述繪圖資料配予經由前述各繪圖元件所描繪之畫 素而執行繪圖者。 上述繪圖裝置及繪圖方法，繪圖頭係沿著繪圖面向所 定的掃描方向作相對移動，經由繪圖頭、根據繪圖資料在 繪圖面執行繪圖（畫像記錄）。

該描繪時的繪圖倍率，係經由設定手段而被設定爲使其 持有小數點以下的値。該繪圖倍率，係將掃描方向的畫素 節距除以繪圖元件的繪圖節距而得到的値，繪圖倍率之所 謂持有小數點以下的値，換言之、即是在將掃描方向的畫 素節距除以繪圖元件的繪圖節距而除不盡時，會產生有餘 數的意思。

在此接著說明畫素節距及繪圖節距。第20圖係表示將 複數的繪圖元件向被繪圖面投影時的投影位置Η的示意 圖。各個的投影位置Η 1〜Η9，係一面依掃描方向X移動一 面在被繪圖面執行繪圖者。又者，於第2 1圖，其係表示 經由繪圖元件所描繪之被描繪面上的畫素I其構成畫素群 的情形。圖中，對應於投影位置Η在某一微小時間所描繪 的畫素以實線表示，其他的畫素則以點中心線表示。畫素 節距者，如第2 0圖及第21圖之Ρ1所示，係指掃描方向 X的投影位置Η間的距離；繪圖節距者，如第21圖之Ρ2 所示，係指掃描方向X的畫素I間的距離。通常’要用小 於繪圖節距的單位作繪圖是不可能的，其理由如下°現在 例如，描繪左端的投影位置Η 1的繪圖元件，係一面依掃 描方向X移動一面將複數的畫素II依次描繪之。若將繪

圖倍率設定爲整數，則經由各繪圖元件所描繪的畫素’如 第22圖所示’沿著與掃描方向呈正交的Y方向’有並列的、 在γ方向的畫素列被形成。由於該畫素列間的間隔與’繪® 節距一致，故而要以更小的單位來繪圖是不可能的。

另一方面，若將繪圖倍率設定爲小數點以下的値，則如 第2 1圖所示’經由對應於投影位置Η 1的繪圖元件所描繪 的畫素11，與經由描繪該等繪圖兀件在掃描方向鄰接之手又 景多位置Η 2的繪圖元件所描繪的畫素I 2，在沿著與掃描方 向呈正交的 Υ方向而言不會呈並列，而在掃描方向χ有 偏離。於此’將繪圖倍率如上述設定，則畫素11與畫素12 ’ 其解像度可因應於偏離Ζ (經由小數點以下的値、及繪圖 節距決定）而實現、如此將繪圖資料作配予。經由如此的 資料配予’與掃描方向呈正交的Υ方向所投影的像的資訊 量會增加（第2 1圖之例是2倍）。從而，在掃描速度不 變慢、旦繪圖元件群的調變速度不變快的情況下，掃描方 向的解像度可提高。又者，於同一解像度，則繪圖速度可

加快° 再者，本發明之繪圖裝置以及繪圖方法，如申請專利範 圍第2項及第Π項所記載，其特徵爲··在所描繪各領域 將前述蜜素劃分群組而構成畫素群，對應於該畫素群、經 由前述資料配予手段將所定的繪圖資料作配予者。 輸入繪圖資料的解像度、與實際可能繪圖的解像度係互 異的，繪圖畫素比輸入繪圖資料多的場合，如何將繪圖資 料配予到各畫素變成有問題。又者，由繪圖元件所描繪畫 素的位置雖由繪圖倍率決定，爲了正確設定繪圖倍率，零 ί|2§Μ5δ i£. 件的精度必須提高，則成本也變高。於此，將描繪的畫素 對各描繪領域劃分群組，再對應於劃分群組後的畫素群、 而配予所定的繪圖資料。經由此，繪圖倍率即使產生誤差， 也可因應所定的繪圖資料而執行繪圖。 再者’本發明之繪圖裝置以及繪圖方法中前述繪圖倍率 的設定，如申請專利範圍第3項及第1 2項所記載，係可 糸工由將則述繪圖兀件的一描繪到次一描繪爲止的時間予以 變化而執行；而如申請專利範圍第4項及第1 3項所記載， 則係可經由將前述繪圖頭的相對移動速度予以變化而執行 者。 更進一步，如申請專利範圍第5項及第1 4項所記載， 繪圖倍率的設定、亦可經由將前述繪圖頭的前述繪圖元件 來的光其對前述繪圖面所成像的成像倍率予以變化而執行 者。 如前述，由於繪圖倍率係爲畫素節距除以繪圖節距所得 的値，故可經由將畫素節距、繪圖節距變化而設定。此處 之畫素節距，可經由將成像手段的成像倍率予以變化而變 化。又者，繪圖節距，其係由繪圖元件的一描繪到次一描 繪爲止的時間T、乘以繪圖頭的相對移動速度 V，亦即T X V來表示。從而，經由成像手段的成像倍率、繪圖元件 的一描繪到次一描繪爲止的時間、以及繪圖頭的相對移動 速度中的至少一方使其變化，也可使畫素節距、繪圖節距 變化，而可設定繪圖倍率。 又者，構成本發明之繪圖裝置的繪圖頭、以及用於本發 明之繪圖方法的繪圖頭，如係屬於因應畫像資訊而將墨汁

吐出至繪圖面的噴墨記錄頭亦可；又如申請專利範圍第6 項及第1 5項所記載，其係將對應於繪圖資料的各畫素之 調變光、對著作爲繪圖面的曝光面照射之調變光照射裝置 所有的繪圖頭亦可。該繪圖頭，係從調變光照射裝置、以 對應於繪圖資料的各畫素之調變光’對著作爲繪圖面的曝 光面作照射者。因之，該繪圖頭對著曝光面，係以沿著曝 光面方向的相對移動’對曝光面作二次元像的描繪。

該調變光照射裝置，可舉例子如由多數的點光源作二次 元配列而形成的二次元配列光源。於該構成，各個點光源， 因應於畫像資料而將光射出。至於該等光，有必要的話可 用高亮度光纖等的導光部材將之引導至所定的位置，再有 必要、可用透鏡或鏡片等光學系統予以整形再照射至曝光 面。

又者，作爲調變光照射裝置，如申請專利範圍第7項及 第1 6項所記載，其構成可包含：將雷射光照射出來的雷 射裝置；因應各種控制信號而變化光調變狀態的多數繪圖 元件以二次元配列、將前述雷射裝置所照射出來的雷射光 予以調變的空間光調變元件；及經由因應曝光資訊而生成 的控制信號來對前述繪圖元件群作控制的控制手段者。在 該構成中，經由控制手段，可變化空間光調變元件的各繪 圖兀件的光調變狀態，照射到空間光調變元件的雷射光會 被調變、而照射到曝光面。當然’如有必要，也可使用高 亮度光纖等的導光部材或透鏡·、鏡片等的光學系統。 作爲空間光調變元件’可利用如申請專利範圍第8項及 第1 7項所記載’因應各種控制信號、可變更反射面的角 -10- Γ75： 度之多數微鏡片以 如申請專利範圍第 二次元狀配列而構成之微鏡片元件；或 9項及第1 8項所記載，因應各種控制 信號、可將透過光遮斷之多數液晶單胞以二次元狀配列而 構成之液晶快門陣列。 由於本發明以上述構成，故而在掃描速度慢、且繪圖元 件群的調變速度不快下，可以提高掃描方向的解像度。又 者，在同一解像度中，可以使繪圖速度加快。 【實施方式】 本發明實施形態相關的繪圖裝置，被採用爲所謂平頭型 的曝光裝置’如第1圖所示，其具備表面吸著並保持有薄 片狀的感光材料1 50的平板狀工作台丨52。4隻的腳部1 54 所支持厚板狀的設置台丨5 6的上面，設置有沿著工作台的 移動方向延伸的2根的導桿1 5 8。工作台1 5 2，其長邊方 向指向工作台的移動方向而配置外，也由於導桿丨5 8的支 持而可以往復移動。 第2圖係表示曝光裝置的控制系統的槪略方塊圖。工作 台152，其與沿著導桿158驅動工作台152的工作台驅動 部1 5 3有所接續；工作台驅動部丨5 3，其與輸出驅動信號 的控制器52有所接續。控制器52的構成包含CPU、ROM、 RAM、各種記憶體、輸入部等；其在對曝光裝置的各部執 行控制時’會輸出控制信號。工作台1 5 2的掃描方向的移 動速度（掃描速度V )，依據控制器5 2所發出的工作台驅動 信號而被控制。 如第1圖所不’在設置台1 5 6的中央部分，橫跨在工作 台1 5 2移動路線設置有〕字形狀的閘門1 6〇。：π字形狀的 -11 - 閘門1 6 0之各端部，固定在設置台1 5 6的兩側面。包夾閘 門1 6 0的一側設置有掃描器（s c a n n e r) 1 6 2，他側則設置有檢 測感光材料150的前端及後端的複數（例如2個）檢測器 (sensor)164。掃描器162及檢測器164各自安裝在閘門160, 固定配置於工作台1 5 2移動路線的上方。再者，掃描器1 6 2 及檢測器1 64，如第2圖所示係接續於控制器52，其經由 曝光頭1 66依據所定的時間來控制曝光。 掃描器1 6 2，如第3圖及第4 (B)圖所示，其具備以m行 η列（例如2行5列）的略矩陣狀配列的複數的曝光頭1 66。 於本實施形態，由於感光材料1 5 0的寬度關係，第1行及 第2行配置有5個曝光頭1 66，全體爲1 0個曝光頭。又者， 要表示配置在第m行的第η列的該一個的曝光頭之場合， 可用曝光頭166_表示之。 曝光頭166的曝光區域168，如第3圖所示，是一個短 邊在掃描方向的矩形，且對於曝光頭並列方向來說，以所 定的傾斜角度呈現傾斜。接著，伴隨工作台1 5 2的移動， 各個曝光頭166在感光材料150形成帶狀的曝光過領域 1 7 0。又者，要表示第m行的第η列曝光頭的曝光區域之 場合，可用曝光區域168^表示之。 又如第4圖（Α)及（Β)所示，各個帶狀的曝光過領域170， 其和鄰接的曝光過領域1 7 0有部分是重疊的；以線狀被配 列的各行曝光頭的每一個，在曝光頭的並列方向以所定的 間隔作偏離的配置著。因此，第1行的曝光區域1 6 8 η和 曝光區域1 6 8 12間之無法曝光的部份，可由第2行的曝光 區域1 6 8 21來予以補償曝光。 -12- mmm 义、 ^ * * '：- ...〆 /':j i:.n 曝光頭166H〜166mn的各個，如第5圖、第6圖（A)及（B) 所示’乃係備有因應畫像資料將入射光束依各畫素別作調 變的、作爲空間光調變元件的數位微鏡片元件（DMD)50。 如第2圖所示，該DMD50接續於鏡片驅動部5 1，鏡片驅 動部5 1接續於控制器5 2。控制器5 2根據輸入的畫像資料， 生成各曝光頭166之DMD50的應該控制領域內驅動控制 各微鏡片的鏡片控制信號。該畫像資料的變換，可能包含 畫像資料的放大或縮小的變換。

又鏡片驅動部5 1，其係根據鏡片控制信號，來控制各 曝光頭166之DMD50的各微鏡片的反射面的角度。 在DMD50的光入射側，依序配置有：具備雷射射出部 的光纖陣列光源66，該雷射射出部的光纖射出端部（發光 點）係沿著曝光區域1 6 8長邊方向所對應方向以一列被配 列的；將來自光纖陣列光源6 6射出的雷射光作補正、再 使其在DMD上集光的透鏡系列67 ;將經過透鏡系列67的 雷射光向著DMD50作反射的鏡片69。

透鏡系列67，其由：將光纖陣列光源66射出的雷射光 作平行光化的1對的組合透鏡7 1 ;對平行光化後的雷射光 之光量分布作補正而使其均一的1對的組合透鏡7 3 ;及將 光量分布作補正後的雷射光使在D M D上集光的集光透鏡 7 5等所構成的。組合透鏡7 3，其對雷射射出端的配列方 向，在透鏡的靠近光軸的部分是將光束擴大、且在遠離光 軸的部分是將光束縮減；而其對配列方向的正交方向就讓 光照原本地通過；如此補正而使光量分布成爲均一的雷射 光。 -13- 456

又在D M D 5 0的光反射側，其配置有透鏡系列5 4、5 8， 用以將DMD50所反射的雷射光在感光材料1 50的掃描面 (被曝光面）5 6上成像。如第2圖所示，透鏡系列54及 5 8透鏡與系列驅動部5 5有接續，透鏡系列驅動部5 5則接 續在控制器5 2。從控制器5 2，爲了以DMD 5 0所反射的雷 射光在掃描面5 6上以所定的倍率來成像，而必須輸出使 透鏡系列5 4及5 8移動的透鏡系列驅動信號；透鏡系列驅 動部5 5，其係根據該透鏡系列驅動信號來控制透鏡系列5 4

及58。 於本實施形態，從光纖陣列光源66被射出的雷射光， 以實質的5倍放大後；各畫素的尺寸經由透鏡系列5 4、5 8， 被擠壓在約5 // m的程度。

如第7圖所示，DMD50，其係在SRAM單胞（記憶體單胞） 60上配置有由支柱所支撐的微小鏡片（微鏡片）62構成一 畫素、再將多數微小鏡片配列成格子狀而構成的鏡片元件。 於各畫素，最上部設有由支柱所支撐的微鏡片62，微鏡片62 的反射面蒸鍍有鋁等反射率高的材料。又者，微鏡片6 2的 反射率有90 %以上。又，在微鏡片62的正下方，包含鉸鍊 (hinge )及轭枕（y 〇 ke )的支柱，通常在半導體記憶體的 製造生產線、在製造砂閘極的C Μ 0 S之S R A Μ單胞6 0時就 已被配置，全體係爲單石（monolithic，一體型）構成的。 DMD50的SRAM單胞60 —有數位信號寫入，在被支柱 支撐的微鏡片即會以對角線爲中心而對配置DMD50的基 板側產生土 α度（例如± 1 0度）範圍的傾斜。第8 (A)圖係 表示微鏡片62在導通（ON )狀態產生+ α度傾斜，第8(B) -14- ΪΜ2βΜβ l单丨:r. -· ...........: + .-ο·»·--，·»..，—，*··.· 圖係表示微鏡片62在斷開（OFF )狀態產生- α度傾斜。 從而，因應畫像信號，D M D 5 0的各畫素所在的微鏡片62 的傾斜，如第8圖所示、即會由於畫像信號的控制而將射 入D M D 5 0的光，由各微鏡片6 2的傾斜方向反射出去。

再者，第8圖係D M D 5 0 —部分的放大圖，係表示微鏡 片62被控制作+ α度或一 α度傾斜一例舉。各微鏡片62 的〇N/ OFF控制，係由控制器52所發出的鏡片控制信號 來執行的。由OFF狀態的微鏡片62的光的反射方向之處， 配置有光吸收體（無圖示）。 接著說明本實施形態中，關於微鏡片 62的配置與對感 光材料1 5 0的曝光。再者，爲使容易明瞭本實施形態，有 用具體的數値說明，但這些數値不可用於限定本發明。

第9圖係表示一個DMD50所得到曝光區域168 —部分的 情形。DMD50，其係由1〇24個X 256個的微鏡片62、以所 定的節距作格子狀排列而構成的。DMD50所反射的曝光光 束，經由透鏡系列5 4及5 8、形成畫素節距P爲61 // m，以 所定的倍率在感光材料150上成像。DMD50，其對掃描方向 X以所定的傾斜角度作傾斜，經由此、曝光光束的掃描軌跡 之列間節距是0.25 // m。又，工作台152的移動速度（以下 稱「掃描速度V」）爲40mm/s，DMD50的調變時間T (調變 週期）爲50 a sec，上述各値皆由控制器52來設定。 第1 0圖係表示經由D M D 5 0曝光過的感光材料1 5 0 —部 分的1胃形（但貫際的曝光徑比圖示還要大）。一次調變的 曝光距離（以下稱「曝光節距Q」），可由下式表示。 曝光節距Q二掃描速度v X變調時間Τ……(1 ) -15- 幽酿 —L—,，—..............; 在此， 因此， β m。 曝光節距 Q 爲 40mm/s X 50//sec = 2 μ m 一掃描線所能曝光的掃描方向的最小單位爲 曝光裝置的曝光倍率爲B，可由下式表示。 曝光倍率B =畫素節距P /曝光節距q...... ( 2 ) 在此’曝光倍率B爲61/imm / 2"m = 30.5，小數點 以下的値是0.5。於本實施形態，曝光倍率b其小數點以 下的値是Μ ’亦既是’畫素節距p用曝光節距q無法除盡 所生的餘數，有必要作爲設定曝光倍率Β之用。曝光倍率 Β的設定，可由畫素節距ρ及曝光節距Q的至少一方作調 整而設定。畫素節距Ρ的變更，可經由控制器5 2來變更透 鏡系列5 4及5 8的結合倍率。又者，曝光節距q的變更， 是經由控制器5 2變化工作台1 5 2的掃描速度ν、及經由控 制器52變化DMD50的變調時間Τ的至少一方的實施而達 成的。再者，如本實施形態，複數曝光頭16 6只能設定在 同一種掃描速度V時’故要經由掃描速度ν的變更來設定 曝光倍率Β是有困難的。由於各曝光頭i 6 6經由透鏡系列5 4 及5 8後的成像倍率是互異的，故經由同一種掃描速度變化， 是無法得到同一的畫素節距變化率的。 如此，曝光倍率B在有小數點以下的數値Μ之場合， 相鄰於副掃描方向 Υ的畫素彼此並不沿著副掃描方向Υ 並列、而是對掃描方向X有所偏離。亦即，如果沒有小數 點以下的數値Μ、則如第1 1圖所示，以各微鏡片6 2曝光 的畫素（從左端順著畫素A、Β、C、D…等）是在副掃描 方向成一列並列的。但是’有小數點以下的數値之場合， -16 - 袭幡56 —年，，r +:_‘：- 例如以微鏡片6 2 A曝光的畫素A和以微鏡片6 2 B曝光的 畫素B，則有z的偏離。該偏離量Z的表示式如下。 偏離量Z =曝光節距Q X小數點以下的値μ ...·.. ( 3 ) 在此，偏離里Ζ爲。從而，在此跳過 一個的畫素A、C、E ·，...·並列在副掃描線L 1上，畫素b、 D、F......並列在副掃描線L 2上。亦即，在副掃描方向γ

的跳過一個的畫素會並列在副掃描方向Y上。副掃描線L i 和L 2之間的間隔爲1 β m。從而，在掃描方向X可用最小 的單位1 # m來形成畫像（再者，如果沒有小數點以下的 數値時，如第1 1圖所示’副掃描線L之間的間隔爲2 // m， 而對於掃描方向X、只能以2 // m爲最小單位執行曝光）。 在此，於本實施形態’考慮副掃描線L 1、L 2之間的間隔 而將畫像資料作分配而來驅動微鏡片6 2。例如，如第12 圖（A)所示，對畫像資料D (最小畫像構成單位1 μ m、網 狀者爲已曝光、白色爲未曝光。）來說，本實施形態是以 畫素（參照第1 2圖（B))來形成的畫像的話，在第1 2圖（C) 的黑點的畫素係表示畫素有曝光地分配畫像資料。實際的 曝光徑，通常會比曝光節距Q大一些，如第12圖（D)所示， 各曝光領域R有重疊的部分。畫像資料的分配，係用控制 器5 2來執行的。經由此，曝光節距Q在有限的調整範圍 內’亦可執行高解像度的曝光。又，若是相同解像度的話， 則可以較高速地執行曝光。 第13圖（A)係表示光纖陣列光源66的構成。光纖陣列 % @ 66 ’其具備有複數（例如6個）的雷射模組64，於各雷 射模組64、其與多模光纖30的一端結合。多模光纖30的 -17- :士.. 一…,..:¾.一 他端，係與芯徑和多模光纖30相同、且包覆徑比多模光 纖3 0較小的另一光纖3 1結合，如第1 3圖（C)所示，光纖 3 1的射出端部（發光點），係由沿著與副掃描方向呈正交 方向的主掃描方向以1列配列的雷射射出部6 8所構成的。 再者’如第1 3圖（D)所示，將發光點沿著主掃描方向以2 列配列亦可。

光纖31的射出端部，如第13圖（B)所示，係由表面呈 平坦的2枚支持板6 5挾制而固定。又，在光纖3 1的光射 出側’爲了保護光纖3 1的端面，配置有玻璃等透明的保 護板63。保護板63，與光纖31的端面密著地配置固然可 以，或使光纖3 1的端面呈密封地配置亦可。在光纖3 1的 射出端部，光密度高、容易集塵且易於劣化，經由配置保 護板63可防止端面有塵埃附著、且可遲延劣化。 作爲多模光纖30及光纖31者，有階段折射率（step index) 型光纖、等級折射率（graded index)型光纖、及複合型光纖 可供選擇。例如，階段折射率型光纖則可使用三菱電線工

業株式會社所出品者。 雷射模組6 4，係由如第1 4圖所示之合波雷射光源（光 纖光源）所構成的。該合波雷射光源，其係由：配列固定 於熱區塊（h e a t b 1 〇 c k ) 1 0的複數（例如7個）晶片狀的 橫式多模或單模的GaN系列的半導體雷射LD卜LD2、LD3、 LD4、LD5、LD6及LD7,對應於GaN系列的半導體雷射LD1 〜L D 7的各個而設置的平行光管透鏡（C 01丨1 m a 1 ◦1 1 e n s)1 1、 12、13、14、15、16及17，一個集光透鏡及1條多 模光纖30所構成的。又者，半導體雷射的個數並不限定 -18-

爲7個。

GaN系列的半導體雷射LD1〜LD7，其振盪波長皆相同 (例如 4 0 5 n m ) ’最大輸出也皆相同（例如多模雷射爲 lOOmW’單模雷射爲30mW)。再者，GaN系列的半導體雷 射LD1〜LD7，其波長範圍在350nm〜450nm，但若使用 備有上述4 0 5 n m以外波長的雷射亦可。 上述合波雷射光源，如第15圖及第16圖所示，其與其 他光學要素一起被收納到上方有開口的箱狀的封裝40 內。封裝40，其具備有將開口關閉的封裝蓋4 1，抽氣處 理後導入封閉用氣體、再用封裝蓋4 1將封裝4 0的開口關 閉、如此經由封裝40和封裝蓋41所形成的閉空間（封閉 空間）內、上述合波雷射光源被氣密地封住在該閉空間內。 封裝40的底面固定有基座板42，該基座板42的上面， 其安裝有··上述熱區塊10、固定集光透鏡20的集光透鏡 固定器45、以及固定多模光纖30的射入端部的光纖固定 器4 6。多模光纖3 0的射出端部，由形成於封裝4 0的壁面 之開口，而被引出到封裝外。 又者，於熱區塊1 〇的側面安裝有平行光管透鏡固定器 44，以固定平行光管透鏡1 1〜17。封裝40的橫壁面形成有 開口，通過該開口可將供給 GaN系列的半導體雷射 LEH〜LD7驅動電流的電線47弓1出到封裝外。 再者，於第16圖、爲避開圖的煩雜化，複數G a N系列 的半導體雷射之中只標記GaN系列的半導體雷射LD7之 編號’複數平行光管透鏡之中只標記平行光管透鏡1 7的 編號。 -19-

第1 7圖係表示上述平行光管透鏡l 1〜1 7的安裝部分的 正面形狀。各平行光管透鏡1 1〜1 7，其具備有非球面的圓 形透鏡的光軸、將包含該光軸之領域以平行的平面作細長 切取形狀而形成者。該細長狀的平行光管透鏡，可由例如 樹脂或光學玻璃經由模具成形而形成。平行光管透鏡1 1〜1 7 的長方向，與GaN系列半導體雷射LD1〜LD7的發光點之 配列方向（第17圖的左右方向）呈正交方向地、於上述 發光點的配列方向被密接配置。

另一方面，GaN系列半導體雷射LD1〜LD7，彼等係使用 發光寬度2 // m具備活性層、與活性層平行的方向、其直 角方向的擴角各爲例如1 〇。、3 0 °狀態之各雷射光束B 1〜B 7 的雷射。此等GaN系列半導體雷射LD卜LD7，被配設爲 彼等之發光點係在與活性層平行的方向、以1列並列的。

從而’從各發光點發出的雷射光束B 1〜B 7，對於上述細 長形狀的各平行光管透鏡丨丨〜丨7，擴角大的方向係與長方 向一致 '擴角小的方向係與寬方向（與長方向呈正交的方 向）一致，以此狀態射入的。 集光透鏡2 0，其具備有非球面的圓形透鏡的光軸、將 包含該光軸之領域以平行的平面作細長切取、其長邊與平 行光管透鏡1 1〜1 7的配列方向、亦即水平方向一致、短邊 與該直角方向一致而形成。該集光透鏡20，例如可採用 焦點距離f 2 = 2 3 m m、N A = 〇 . 2之透鏡。該集光透鏡2 0， 可由例如樹脂或光學玻璃經由模具成形而形成。 其次’說明關於上述曝光裝置的動作。 於掃描器1 6 2的各曝光頭1 6 6，構成光纖陣列光源6 6的 -20-

合波雷射光源之 GaN系列半導體雷射LD1〜LD7，其各以 發散光狀態射出的各雷射光束 B 1、B 2、B 3、B 4、B 5、B 6 及B 7，各經由平行光管透鏡1 1〜1 7而被平行光化。被平 行光化的雷射光束 B1〜B7，經由集光透鏡20而集光，而 於多模光纖30的芯核30a的射入端面呈收斂。

本例中，經由平行光管透鏡1 1〜1 7及集光透鏡20構成 集光光學系，再經由集光光學系與多模光纖3 0構成合波 光學系。也就是說，經由集光透鏡 20、如上所述被集光 的雷射光束B1〜B7即射入多模光纖30的芯核30a而在光 纖內傳輸，合波成爲1束雷射光束B、而由結合於多模光 纖3 0的射出端部的光纖3 1射出來。 在光纖陣列光源6 6的雷射射出部6 8，像這樣高亮度的 發光點，係沿著主掃描方向呈一列配列。將單模的半導體 雷射的雷射光’在一條光纖結合的以往例光纖光源由於輸

出功率低’故如果沒有多數列配列，則不能得到所期望的 輸出功率；而本實施形態使用的合波雷射光源其輸出功率 高，即使列數少、例如1列，也可以得到所期望的輸出功 率。 因應曝光圖案的畫像資料，被輸入於控制器5 2，而被 暫時記憶於控制器52內的畫頁記憶體（frame mem〇ry)。該 畫像資料’乃係構成畫像的各畫素之濃度以2値（曝光之 有無）表示之資料者’而畫像的最小構成單位定爲1 A m。 感光材料1 5 0吸著於表面的工作台1 5 2，經由工作台驅 動部1 5 3驅動沿著導桿丨5 8從閘門1 6 〇的上游側以所定的 速度向下游側移動。工作台丨5 2通過閘門1 6 0下方時，安 -21 -

裝在閘門1 60的檢測器1 64 —檢出感光材料1 5 0的前端’ 記憶於控制器5 2內的畫頁記憶體的畫像資料、即以複數 線份依序被讀出，生成對各曝光頭1 6 6的鏡片控制信號。 這時的鏡片控制信號，如第1 2 (C)圖所示，對1 μ m四方領 域之畫素，1個畫像資料是被分配生成的。接著’按照生 成的鏡片控制信號，經由鏡片驅動部5 1來驅動各曝光頭 166的DMD50的各微鏡片的ΟΝ/OFF。

從光纖陣列光源66 —旦對DMD50照射雷射光，DMD50 的微鏡片在ON狀態時反射的雷射光，會經由透鏡系列54、 5 8而在感光材料1 5 0的被曝光面5 6上成像。像這樣，從 光纖陣列光源6 6射出的雷射光使每個畫素〇N / 〇 F F，感光 材料1 5 0以與D M D 5 0的使用畫素數約略相同數目的畫素 單位（曝光區域1 6 8 )、而被曝光。 接著，感光材料150係與工作台152同時以指定的速度 移動，感光材料1 5 0即經由掃描器1 62以與工作台移動方 向相反的方向被掃描’各曝光頭1 66即形成帶狀的、曝光 過領域1 7 0。

此時’於本實施形態，副掃描線Α和Β之間的間隔是 “ m ’且對1 μ m四方的領域之畫素，因有分配1個書 資料，故可形成最小構成單位是1 V m四方的畫像。& 再者，_η述的說明係以曝光倍率B是小數點以下的數 Μ，如〇 _ 5爲例的；然而小數點以下的數値 J ^ ,ia Μ，並不以 値爲限。例如表1所示，可對畫素節距

目此i r曝光節距Q 設定。表1所示的「掃描方向的最小單位 一— 」早1乂」相當於第 圖中所示副掃描線L的間隔。 -22- 表1

日寸’如第18圖所示，掃描方向X的2 # m內，形成有間 隔0 · 5 // m的4個圖案之副掃描線l 1〜L 4。從而，經由對 ί市描方向X以〇 · 5 # m間隔分配畫像資料，則可形成最小 構成單位〇. 5 // m的畫像。

又’曝光倍率B的小數點以下的數値μ即使是0.5時， 畫像資料的掃描方向X的最小單位爲1 // m的情況下，如 第1 9圖所示，形成於點線閉鎖領域內的副掃描線l 1、L2 被虽作1群組處理，副掃描線L3、L4也被當作他1群組 處理。執行這樣劃分群組，可經由對1個群組的畫素群分 配予所定的畫像資料’而可形成所期望解像度的畫像。又， 經由這樣地分配畫像資料，實際上可對被曝光的每個曝光 領域分配畫像資料，故即使曝光倍率多少產生誤差、實際 的曝光位置也有所偏差，還是可以因應畫像資料而執行畫 像形成。 就這樣，掃描器1 62對感光材料1 50的掃描終了時，檢 測器1 6 4 —旦檢出感光材料1 5 0的後端，工作台1 5 2即經 -23- IJP61456 [年/丨 由工作台驅動部1 5 3沿著導桿1 5 8往閘門1 60的上游側復 歸到原點；再度地，工作台1 5 2沿著導桿1 5 8從閘門丨60 的上游側以所定的速度往下游側移動。 上述係對於備有作爲空間光調變元件的 DMD的曝光 頭、已經作了說明’在上述反射型空間光調變元件之外， 也可以使用透過型空間光調變元件（LCD )。例如，微機 電系統（Micro Electro Mechanical System，MEMS)型式的空 間光調變元件（Spatial Light Modulator, SLM)、或經由電 氣光學效果將透過光調變的光學元件（PLZT元件）、或液 晶光快門（FLC )等的液晶快門陣列等，也可以利用MEMS 型式以外的空間光調變元件也可以。再者，MEMS係以1C 製造製程爲基礎，依據微機電技術將微細尺寸的感測器、 作動器（actuator )、以及將控制電路積體電路化的微細系 統之總稱；MEMS型式的空間光變調元件，是利用靜電電 力使電氣機械動作來驅動空間光調變元件的意思。更進一 步，也可利用由複數GLV( Grating Light Valve)以二次 元狀排列構成的元件。使用此等反射型空間光變調元件 (GLV )或透過型空間光變調元件（LCD )的構成，則使 用上述雷射以外的其他種類的燈泡等光源亦可。 又，上述實施形態，係例舉說明使用具備複數合波雷射 光源的光纖陣列光源的情形，而在雷射裝置，並不限定於 將合波雷射光源作陣列化後的光纖陣列光源。例如，由1 個發光點的單模的半導體雷射所射入的雷射光、將之射出 -24- _.灘 的1條光纖 具備該1條光纖的光纖光源經陣列化後的光 纖光源，拿來使用亦可。 更進一步，也可使用將複數的發光點以二次元狀配列的 光源（例如LD陣列、有機EL陣列等）。使用此等光源構 成’由於各發光點可對應到各畫素，故可以省略上述的空 間調變裝置。

上述的實施形態，已例舉了所謂瀉流型式（flood bed type )的曝光裝置；本發明的曝光裝置，亦可將感光材料 纏繞在輕軸（d r u m ) ’即形成所g胃外輕軸型式（〇 u t e r d r u m type )的曝光裝置亦可。 又’上述曝光裝置，可適用於例如印刷配線基板（P W B ; Printed Wiring Board)製造工程的乾式軟片光阻劑（DFR; Dry F11 m R e s l s t)的曝光、液晶顯示裝置（L C D )製造工程的彩色 濾光片的形成、TFT製造工程的DFR的曝光、電漿顯示面 板（PDP )製造工程的DFR的曝光等的用途。

又，上述曝光裝置，可使用經由曝光記錄直接情報的光 子型（p h 〇 t ◦ η )感光材料、或經由曝光以發生熱來記錄情 報的加熱型感光材料中的任何一種。使用光子型感光材料 之場合，雷射裝置可使用GaN系列半導體雷射、或波長變 換固體雷射等；使用加熱型感光材料之場合，雷射裝置可 使用AlGaAs系列半導體雷射（紅外線雷射）、或固體雷射 等。 又者，於本發明中，對曝光裝置並無限制，例如，噴墨 -25- #1261456 ;· t (i η k」e t )記錄頭採用同樣的構造亦可。亦即，在一般的 噴墨記錄頭，與記錄媒體（例如記錄用紙或〇 Η P薄片等） 對向的噴嘴面，形成有吐出墨水滴的噴嘴，在噴墨記錄頭 裏’係將該噴嘴以格子狀作複數配置，將記錄頭本體對著 掃描方向呈傾斜’如此可以高解像度的記錄畫像。像這樣 採用二次元配列的噴墨記錄頭，即使在各噴墨記錄頭之間 產生掃描方向的倍率誤差，也可以對此誤差作補正。 【圖式簡單說明】 第1圖係表示本實施形態的曝光裝置之外觀斜視圖。 第2圖係表示本實施形態的曝光裝置之控制系統的槪略 方塊圖。 第3圖係表示本實施形態的曝光裝置之掃描器的構造的 斜視圖。 第4圖（Α)係表示感光材料形成曝光後領域之平面圖，（Β) 係表示各曝光頭的曝光區域之配列圖。 第5圖係表示本實施形態的曝光頭的槪略構造的斜視 圖。 第6圖（Α)係表示第5圖曝光頭的構造沿著光軸之副掃 描方向之斷面圖，（Β)爲（Α)之側面圖。 第7圖係表示本實施形態曝光頭相關的數位微鏡片元件 (D M D )構造之部分放大圖。 第8圖（Α)及（Β)係爲本實施形態曝光頭相關的DMD動作 說明圖。 -26- 眞2辨_ 年、 第9圖係表示本實施形態用1個d M D所曝光的曝光位 置示意圖。 第1 〇圖係表示本實施形態經由D M D曝光的曝光領域之 一部份示意圖。 第Π圖係將曝光倍率設爲整數的曝光場合的曝光領域 之一部份示意圖。 第1 2圖係有輸入畫像於本實施形態中，被配予曝光畫 素所形成畫像之範例。 第1 3圖（A)係表示光纖陣列光源的構造的斜視圖，（β )係 (A)的放大圖，（C)及（D)係表示雷射射出部之發光點的配列 的平面圖。 第1 4圖係本實施形態相關合波雷射光源之構造的平面 圖。 第1 5圖係本實施形態相關雷射模組之構造的平面圖。 第1 6圖係表示第1 5圖的雷射模組之構造的側面圖。 第1 7圖係表示第1 5圖的雷射模組之構造的部分側面 圖。 第1 8圖係本實施形態經由DMD所曝光之曝光領域之其 他例子的一部分示意圖。 第1 9圖係第1 8圖的曝光領域的所定畫素的劃分群組的 示意圖。 第2 0圖係將複數的繪圖元件向被繪圖面投影時的投影 位置Η的不意圖。 -27-

.Η : 第2 1圖係本發明適用場合的曝光節距的示意圖。 第2 2圖係本發明不適用場合的曝光節距的示意圖。 〔主要元件符號說明〕 L D 1〜L D 7 : G a N系列半導體雷射 1 0 :熱區塊

1 1〜1 7 :平行光管透鏡 2〇：集光透鏡 3 0 :多模光纖 3 1 :光纖 40 :封裝 42 :基座板 44 :平行光管透鏡固定器 45 :集光透鏡固定器 46 :光纖固定器

47 :電線50 : DMD (數位微鏡片元件，空間光調變元件） 5 1 :鏡片驅動部（設定手段） 5 2 :控制器（設定手段） 5 4、5 8 :透鏡系歹U 5 5 :透鏡系列驅動部（設定手段） 5 6 :掃描面（被曝光面） 6 0: S R A Μ 單胞 62 :微鏡片 6 3 :保護板 -28- 小，， Λ Λ· ·· s, 1261456 J.f： f:; 64 :雷射模組 65 :支持板66 :光纖陣列光源67 :透鏡系列 6 8 :雷射射出部 69 :鏡片 7 1 :組合透鏡 7 3 :組合透鏡 7 5 :集光透鏡 1 5 0 :感光材料

1 5 2 :工作台1 5 3 :工作台驅動部（設定手段） 1 5 4 :腳部 1 5 6 :設置台 1 5 8 :導桿 1 6 0 :閘門 162:掃描器（scanner)

164 :檢測器 1 6 6 :曝光頭 1 6 8 :曝光區域 1 7 0 :曝光過領域 L :副掃描線 B :曝光倍率 D :畫像資料（繪圖資料） P :畫素節距 Q :曝光節距 -29-

T :調變時間 V :掃描速度（相對移動速度）

-30-

Claims (1)

1. Jl26f 4S#1 Λ.：- ' ' * 第9 3 1 2 1 6 8 3號「繪圖裝置及繪圖方法」專利案 (2006年4月25日修正） 十、申請專利範圍： 1 . 一種繪圖裝置，係備有沿著繪圖面向所定的掃描方向 作相對移動的繪圖頭、根據繪圖資料執行繪圖者，其具

   繪圖元件群，由複數的繪圖元件以二次元配列於與繪 圖面實質平行的面內而構成，且繪圖面全體對於前述掃 描方向以所定的傾斜角度作傾斜而生成二次元狀的繪圖 圖素群； 設定手段，將繪圖倍率設定爲使其持有小數點以下的 値；及 資料配予手段，以可成爲與前述小數點以下的値相對 應之解像度的方式，以所定之時序將前述繪圖資料配予 則述各繪圖元件。

   2.如申請專利範圍第丨項之繪圖裝置，其中在所描繪各領 域將前述畫素劃分群組而構成畫素群，所定的繪圖資料 係以對應於該畫素群的方式由前述資料配予手段作配 予。 3 ·如申請專利範圍第1項之繪圖裝置，其中依據設定手段 之前述繪圖倍率的設定，係經由變化前述繪圖元件的繪 圖資料切換時間而被執行。 4 ·如申請專利範圍第1項之繪圖裝置，其中依據設定手段 之前述繪圖倍率的設定，係經由變化前述繪圖頭的相對 移動速度變化而被執行。

   5 .如申請專利範圍第i項之繪圖裝置，其中再具備：將來 自於前述繪圖元件的繪圖像以所定的倍率在前述繪圖面 成像的成像手段，而依據設定手段之繪圖倍率的設定， 係經由變化成像手段的成像倍率而被執行。

   6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項之繪圖裝 置，其中前述繪圖頭，係爲將對應於繪圖資料而在 各畫素調變之光，對作爲繪圖面的曝光面照射之調 變光照射裝置。 7. 如申請專利範圍第6項之繪圖裝置，其中前述調變光照 射裝置之構成包含：將雷射光照射出來的雷射裝置；因 應各種控制信號而會變化光調變狀態的多數繪圖元件以 二次元配列、將前述雷射裝置所照射出來的雷射光予以 調變的空間光調變元件；及藉由因應曝光資訊而生成的 控制信號來對前述繪圖元件群作控制的控制手段者。

   8. 如申請專利範圍第7項之繪圖裝置，其中前述空間光調 變元件，係由因應各種控制信號可變更反射面的角度之 多數微鏡片以二次元狀配列而構成之微鏡片元件所構成 者0 9 .如申請專利範圍第7項之繪圖裝置，其中前述空間光調 變元件，係由：因應各種控制信號可將透過光遮斷之多 數液晶單胞以二次元狀配列而構成之液晶快門陣列所構 成者。 1 〇. —種繪圖方法，係將繪圖頭沿著繪圖面向所定的掃描 |ΐ26ΜΜ:ΐ 久 c'.' ....； ..:ίΐ-. 丨:" —— —— “...『.: 方向作相對移動，根據繪圖資料執行繪圖者，包括下 列步驟：於繪圖面的實質平行面內、將複數的繪圖元 件以繪圖面全體、對前述掃描方向以所定的傾斜角度 傾斜以二次元配列而構成之；將繪圖倍率設定爲使其 持有小數點以下的値；及因應於前述小數點以下的値 將前述繪圖資料配予經由前述各繪圖元件所描繪之畫 素而執行繪圖者。

   1 1.如申請專利範圍第1 〇項之繪圖方法，其中對於所描繪 各領域的前述畫素已劃分群組的畫素群，將所定的繪 圖資料作配予者。 1 2.如申請專利範圍第1 0項之繪圖方法，其中前述繪圖倍 率的設定，係經由變化前述繪圖元件的繪圖資料切換 時間而被執行。 1 3 .如申請專利範圍第1 0項之繪圖方法，其中前述繪圖倍 率的設定，係經由變化前述繪圖頭的相對移動速度變 化而被執行。

   1 4 .如申請專利範圍第1 0項之繪圖方法，其中前述繪圖倍 率的設定，係經由將來自於前述繪圖頭的前述繪圖元 件來的光對前述繪圖面所成像的成像倍率予以變化而 被執行。 1 5 .如申請專利範圍第1 0項至第1 4項中任一項之繪圖方 法，其中前述繪圖頭係將對應於繪圖資料的各畫素之 調變光、對作爲繪圖面的曝光面照射之調變光照射裝

   ^ l·]! 〜二 ij # 1 6 ·如申請專利範圍第1 5項之繪圖方法，其中削述調變光 照射裝置之構成包含：將雷射光照射出來的雷射裝置； 因應各種控制信號而會變化光調變狀態的多數繪圖元 件部以二次元配列、將前述雷射裝置所照射出來的雷 射光予以調變的空間光調變元件；及經由因應曝光資 訊而生成的控制信號來對前述繪圖元件部作控制的控 制手段者。

   1 7 .如申請專利範圍第1 6項之繪圖方法，其中前述空間光 調'變元件’係由因應各種控制信號可變更反射面的角 度之多數微鏡片以二次元狀配列而構成之微鏡片元件 所構成者。 1 8 ·如申請專利範圍第1 6項之繪圖方法，其中前述空間光 調變元件，係由因應各種控制信號可將透過光遮斷之 多數液晶單胞以二次元狀配列而構成之液晶快門陣列 所構成者。

   -26 .4^- iD. 1' 第 日 4

   A^i 掃描方向 170 166” 1f11 1f1216812 16615 (B) 16621 16821

   6825 16622 16S22 12曝#鈉 床 第1丨12匱

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   EEln卜ed S % I- D; 匯 ¢1456 I 弁… ‘ i -J-卜"·， -· j 七、指定代表圖

   (一） 本案指定代表圖為：第（10 (二） 本代表圖之元件符號簡單說明: L 1，L 2 副掃描線 X 掃描方向 Y 副掃描方向 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：